JP2004530330A - 複数キャリア送信ダイバーシティ・システムの多重化方法 - Google Patents

Abstract

複数キャリア送信ダイバーシティ・システムの多重化方法である。本発明は複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法に関する。本方法は、複数個のデータブロックを発生する段階であって、各データブロックはデータブロックを含み、各データワードはデータ信号から得られたデータシンボルを含む、前記発生する段階と、少なくとも１つの送信制約に応じて1つ以上のデータブロックに対して、前記1つ以上のデータブロックのデータワードを時間領域でまたは周波数領域のどちらで多重化すべきかどうかを決定する段階と、決定結果に従ってデータブロックのデータワードを多重化する段階と、を含む。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は送信アンテナ・ダイバーシティの分野に関し、特に複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法に関する。本発明は、また、一連のデータシンボルを多重化するマルチプレクサとデータシンボルの多重化列をデマルチプレクスするデマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムのピーク送信レートは近年着実に増加してきた。しかしながら、ピーク送信レートは、例えば、経路損失、限定されたスペクトル利用度やフェーディングのため依然として限定されている。
【０００３】
送信器ダイバーシティは無線通信システムでフェーディングを克服する高度に有効な技術である。いくつかの異なる送信ダイバーシティ方式が提案されている。１９９９年７月の選択区域に関するＩＥＥＥジャーナル第１７巻第７号の、リー・ワイ、チュアン・ジェー・シー、ソレンバーガー・エヌ・アールによるＯＦＤＭシステムの送信器ダイバーシティと高レート・データ無線ネットワークへのその影響では、遅延、置換、及び空間−時間コーディングの送信器ダイバーシティ方式が例示的に記述されている。遅延方式によると、第１送信器アンテナから信号が送信され、別の送信器アンテナから送信される信号は第１送信器アンテナからの信号の遅延部分である。置換方式では、第１送信器アンテナから変調信号が送信され、変調信号の置換が別の送信器アンテナから送信される。空間−時間コーディングによると、信号がいくつかのデータワードにコード化され、各データワードが異なる送信器アンテナから送信される。送信時に、単一のキャリア周波数を介してデータワードのデータシンボルを連続的に送信することによりデータワードは時間領域で拡散（すなわち多重化）される。
【０００４】
複数キャリア・システムの別な送信ダイバーシティ方式は、空間−周波数コーディングである。空間−周波数コーディングによると、信号はいくつかのデータワードにコード化され、各データワードは、各データワードのデータシンボルを直交周波数、すなわち直交サブキャリア上で送信することにより周波数領域で拡散（すなわち多重化）される。空間−周波数コーディングの例示方式は２０００年１１月のプロシーディング・グローブコム、サンフランシスコ１０８９−１０９３頁にムデュロデュ・エス、ポーラジ・エーの周波数選択フェーディング・チャネルの送信ダイバーシティ方式に記載されている。この論文に記載されている複数キャリア・システムによると、コード化信号と関係するデータワードは時間領域で多重化されることが望ましいが、直交周波数が利用可能であれば、データワードはまた周波数領域でも多重化可能である。これは、周波数領域の多重化を利用した場合、使用周波数、すなわちサブキャリアは同一のチャネルを考慮しなければならず、これは周波数選択フェーディング・チャネルでは必ずしも常に可能ではないことによる。しかしながら、サブキャリアが同一チャネルにある場合、時間領域での多重化または周波数領域での多重化またはこの両者の組み合わせを使用しても良いことが記述されている。時間領域と周波数領域の多重化を組み合わせることにより、データワードのデータシンボルは時間領域と周波数領域で同時に多重化される。これは、データワードが時間上と周波数上の両方で拡散されることを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで既知の各種の送信ダイバーシティ方式とは別に、異なる無線通信方式の仕様に容易に適合可能な複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法の要求がある。これに対応するマルチプレクサとデマルチプレクサの要求もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
必要とする要求は、複数個のデータブロックを発生する段階を有し、各データブロックはデータワードを含み各データワードはデータ信号から得られたデータシンボルを含み、少なくとも１つの送信拘束に依存して１つ以上のデータブロックに対して、１つ以上のデータブロックを時間領域または周波数領域で多重化すべきかどうかを決定する段階を有し、決定の結果に従ってデータブロックのデータワードを多重化する段階を含む複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法により満足される。
【０００７】
本発明の多重化方法は、利用する送信ダイバーシティ方式がデータ信号から上記構造を有する複数個のデータブロックを発生可能である限り、特定の送信ダイバーシティ方式に限定されない。例えば、ブロック・コーディングと置換の送信ダイバーシティ方式がデータブロックの発生を可能とする。発生されたデータブロックは空間−時間ブロック・コード（ＳＴＢＣ）マトリクスと同様のマトリクスの構造を有することが望ましい。また、送信ダイバーシティ方式は完全送信ダイバーシティを保証することは必要とされない。言い換えると、本発明は、データ信号内に含まれる各情報シンボルが各送信器アンテナから送信されることを必要としない。これにも係らず、本発明の望ましい実施例は完全送信ダイバーシティの特徴を含む。
【０００８】
さらに、本発明は送受信アンテナの数に限定されない。データブロックの各データワードが個別の送信器アンテナから送信されるように、データブロックあたりのデータワード数は送信アンテナの数と等しいことが望ましい。１つ以上の受信アンテナが設けられる場合、最大比率組み合わせの受信ダイバーシティ方式が適用可能である。しかしながら、他の受信ダイバーシティ方式も同様に使用してもよい。
【０００９】
本発明によると、データブロックのレベルでデータワードを如何に多重化すべきかが判断される。データブロック・レベルの判断は、あるデータブロックから次のデータブロックへ多重化領域を変更することを可能とし、これは、一方が特定の所定のまたは可変の送信拘束と協調しなければならない場合に利点がある。また、本発明による多重化方法は、データブロック・レベルで多重化領域を選択することにより得られる固有の多重化柔軟性のため、多大な変更なしで各種の無線通信システムに適用可能である。多重化領域は各データブロックに個別に、または複数個のデータブロックに対して同時に決定可能である。例えば、一連のデータブロック内に含まれる全てのデータワードを時間領域かまたは周波数領域かのどちらかで多重化することを一連のデータブロックに対して決定可能である。
【００１０】
多重化領域は、1つ以上の送信拘束を考慮して決定される。例えば、送信拘束は1つ以上の物理的送信拘束または1つ以上のデータ関連送信拘束を含んでもよい。これはまた1つ以上の物理的送信拘束と1つ以上のデータ関連送信拘束の両方を含んでもよい。物理的送信拘束は物理的送信条件と関係し、チャネル・コヒーレンス帯域またはコヒーレンス時間のような物理的送信パラメータから得ることが可能である。データ関連送信拘束は、例えばデータワードに対して使用した多重化方式、データ信号の構造、データブロックの構造、データワードの構造またはデータシンボルの構造に関するシステム固有の拘束と関係する。
【００１１】
データシンボルは、使用する送信ダイバーシティ方式に依存して各種の方法でデータ信号から得られる。例えば、置換の送信ダイバーシティ方式を使用した場合、データワードに含まれるデータシンボルはデータ信号内に含まれる情報シンボルの置換である。別の例として、ブロック・コーディングの送信ダイバーシティ方式を使用した場合、データワードに含まれるデータシンボルは、否定と複素共役のような基本算術演算と置換によりデータ信号内に含まれる情報シンボルから得られる。
【００１２】
1つ以上のデータブロックを発生するデータ信号は任意の形式を取りうる。望ましい実施例によると、データ信号は一連の離散情報シンボルの形式を有する。例えば、データ信号はベクトルの構造を有し、各ベクトルは所定数の情報シンボルを含む。情報シンボルの性質は、本発明による多重化方法を使用する特定の無線通信システムに依存してもよい。多くの無線通信システムは異なる目的のために異なる型式の情報シンボルを使用している。例えば、いくつかの無線通信システムは、前提部分（preamble）、１つ以上のデータ部分、または前提部分と１つ以上のデータ部分の両方を含むデータ信号を使用する。通常、前提部分は所定の構造を有し、チャネル評価、周波数同期及びタイミング同期のような目的に利用される。
【００１３】
以下では、いくつかの例示のデータ関連送信拘束をより詳細に記述する。第1実施例によると、データ関連送信拘束は、時間領域で多重化すべき各データワード内に所定数Ｎのデータシンボルを含むべきである。通常、各データワードに含まれるべきデータシンボルの数Ｎは任意には選択不能である、何故ならこれは例えばコードレート、データブロックが直交マトリクスでなければならない条件、または複数キャリア送信ダイバーシティ・システム内のメモリ・リソースの利用可能性の条件に依存するからである。
【００１４】
特定のデータブロックのデータワードを時間領域で多重化すべき時、各データワード内に含まれるべきデータシンボルの数Ｎは、単一のサブキャリア上で単一のデータワードの送信に必要な時間スロットの数を表す。反対に、特定のデータブロックのデータワードを周波数領域で多重化すべき時、各データワード内に含まれるべきデータシンボルの数Ｎは、単一時間スロット時に単一データワードを送信するために必要なサブキャリアの数を意味する。
【００１５】
個々のデータブロックの全てのデータワードは同一数のデータシンボルを含むことが望ましい。データ信号が、特定のデータブロックの各データワード内に含まれるデータシンボルの数がデータシンボルの所定数Ｎと等しいような構造を有している場合、このデータブロックのデータワードは時間領域で多重化される。そうでなく、すなわち、データ信号が、特定のデータブロックの各データワード内に含まれるデータシンボルの数がデータシンボルの所定数Ｎと等しくないような構造を有している場合、このデータブロックのデータワードは周波数領域で多重化される。データ信号またはその一部が所定長を有している場合、このような相違が必要となってくる、何故なら所定長は、データ信号またはその一部の所定長に対応するデータシンボルの全体長Ｎ_Ｄが、時間領域で多重化すべきデータワード内に含まれるべきデータシンボルの所定数Ｎの整数倍ではないことを意味しているからである。このような場合、データシンボルの所定数Ｎの整数倍は、時間領域で多重化されるデータワードのデータブロックに配置され、データシンボルの残りＮ_Ｒ＝ｍｏｄ（Ｎ_Ｄ／Ｎ）は周波数領域で多重化されるデータワードを有するデータブロックに配置される。
【００１６】
従って、時間領域と周波数領域での多重化を組み合わせることにより、時間領域で多重化すべき各データワード内に含むべきデータシンボルの所定数Ｎに起因するデータシンボル収容（fitting）問題が解決可能である。無線通信システムは、データ信号の前提部分またはユーザー・データ部分が所定数の情報シンボルを含むことを必要としているため、データ信号またはデータ信号の一部が所定数を有する時はこのようなデータシンボル収容問題が例えば意味のあるものとなる。従って最後のデータブロックを除いた全てのデータブロックのデータワードを時間領域で多重化し、最後のデータブロックのデータワードがデータシンボルの所定数Ｎと等しいデータシンボル数を含んでいるかどうかに依存して、最後のデータブロックのデータワードを時間領域または周波数領域のどちらかで多重化する。
【００１７】
これまで各データワード内に含むべきデータシンボルの所定数Ｎのデータ関連送信拘束を説明してきた。第２実施例によると、データ信号は1つ以上の周期構造を含み、データ関連送信拘束は、周期構造が受信器側でも依然として周期的であるような周期構造の保存である。1つ以上の周期構造は、例えば２つ以上の同一な前提部分情報シンボルの形式でデータ信号の前提部分内に含まれる。周期構造は比較的低い複雑度で同期アルゴリズムの使用を可能とするため、これは有利である。
【００１８】
時間領域で周期構造に関係するデータシンボルを多重化する場合、周期構造の周期性が失われるかもしれない。それ故、少なくとも周期構造または周期構造の一部と関係するデータブロックのデータワードが周波数領域で多重化される。周波数領域でこれらのデータブロックのデータワードを多重化することにより、周期構造の周期性が保持されることが保証可能である。
【００１９】
周期構造またはその一部から発生されたデータブロックのデータワードが周波数領域で多重化された時、残りのデータ信号から発生されたデータブロックのデータワ−ドは時間領域で多重化されることが望ましい。例えば、周期構造を含む前提部分から発生されたデータブロックのデータワードを周波数領域で多重化した場合、対応するユーザー・データ部分から発生されたデータブロックのデータワードは少なくとも部分的に時間領域で多重化される。
【００２０】
データ関連送信拘束の代わりに、またはデータ関連送信拘束に加えて、１つ以上の特定のデータブロックのデータワードを時間領域でまたは周波数領域で多重化すべきかどうかを決定する時、物理的送信拘束を考慮に入れることが可能である。望ましい実施例によると、１つ以上のデータ関連送信拘束と１つ以上の物理的送信拘束の組み合わせを同時に評価することを基に決定が行われる。
【００２１】
物理的送信拘束は少なくとも１つのチャネル・コヒーレンス帯域
【数１】

とコヒーレンス時間
【数２】

を基に決定される。ここでｆ_Ｄはドップラー周波数、τ_ｒｍｓはチャネル・インパルス応答の遅延拡散の２乗平均平方根である。
【００２２】
多数の送信ダイバーシティ方式は１データワードの送信時に定数または少なくとも近似的に定数のチャネル・パラメータを必要とする。データワードを周波数領域で多重化する場合、比較的大きなコヒーレンス帯域幅を必要とする。これは以下の関係
【数３】

が少なくとも近似的に満たされなければならないことを意味し、ここでＮはデータワード当たりのデータシンボル数で、Ｔはデータシンボルの１つの継続時間、すなわち１時間スロットの継続時間である。比較的大きなコヒーレンス帯域は、Ｎ個の隣接するサブキャリアのチャネル・パラメータが殆ど定数でなければならないことを必要とする。
【００２３】
反対に、データワードを時間領域で多重化すべき場合、比較的大きなコヒーレンス時間を必要とする。これは以下の関係式
【数４】

が少なくとも近似的に満たされなければならないことを意味する。言い換えると、Ｎ個の連続するデータシンボルは殆ど定数のチャネル・パラメータを有しなければならない、すなわち単一のサブキャリアのチャネル・パラメータはＮ・Ｔの周期の間定数に留まらなければならない。
【００２４】
関係式（３）及び（４）の一方または両方が満たされているかどうか評価することにより物理的送信拘束を決定してもよい。２つの関係式（３）及び（４）のどちらが最も良く満たされているかに応じて、一般的規則としてデータブロックのデータワードを時間領域または周波数領域のどちらで多重化すべきかが決定される。データ関連送信制約のためこの一般的規則からの導出が必要となる。例えば、データシンボル収容問題または周期構造で出会う問題は、時間領域での多重化が一般的に望ましいが、少なくともあるデータブロックのデータワードを周波数領域で多重化しなければならないことを必要としている。別の例として、送信条件を変更することは、あるデータブロックのデータワードを時間領域で多重化すべきで、かつ他のデータブロックのデータワードを周波数領域で多重化すべきことを必要としている。第３の例として、前提部分から発生されたデータブロックのデータワードを時間領域で多重化し、ユーザー・データ部分から発生されたデータブロックのデータワードを周波数領域で多重化する。このような組み合わせは、通常ユーザー・データ部分に最も意味がある上述のデータシンボル収容問題を避けることが可能であるし、一方前提部分から発生されたデータブロックのデータワードの時間領域での多重化は良好なチャネル評価を可能とする利点を有する。
【００２５】
完全ダイバーシティを達成するためには、各情報シンボルは各送信器アンテナから送信されなければならないことを上記した。完全送信ダイバーシティの別の要件は、アンテナ信号が互いに直交することである。これは、データシンボルを互いに直交するサブキャリア上で変調すべきことを意味する。しかしながら、本発明はサブキャリアが直交していない場合でも実行可能である。
【実施例１】
【００２６】
本発明は上記した構造を有するデータブロックを発生可能とする送信ダイバーシティ方式を使用する任意の複数キャリア送信ダイバーシティ・システムに使用可能であるが、望ましい実施例の以下の説明は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用し、データ信号からデータブロックを発生するためにブロック・コーディングを使用する複数キャリア・システムに関連して例示的に記述する。
【００２７】
以下に記載する例示複数キャリア・システムは欧州無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規準高性能無線ローカルエリアネットワーク型式２（ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２）から得られる。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システムは５ＧＨｚ周波数帯で動作する意図のものである。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２のシステム概観は、ＥＴＳＩ ＴＲ １０１ ６８３、広帯域無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＮ）、ＨＩＰＥＲＬＡＮ型式２、システム概観、Ｖ１．１．１（２０００−０２）に与えられ、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の物理層は、ＥＴＳＩ ＴＲ １０１ ４７５、広帯域無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＮ）、ＨＩＰＥＲＬＡＮ型式２、物理（ＰＨＹ）層、Ｖ１．１．１（２０００−０４）に記載されている。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２規準に指定されている、ＯＦＤＭの複数キャリア方式は、周波数選択環境で非常に堅牢である。
【００２８】
これまで、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システム及び多数の他の無線通信システムは、送信ダイバーシティが送信性能を改善し、レーリー・フェーディングのような高速フェーディングの負の効果を減少するにも係らず、送信ダイバーシティをサポートしてきていない。しかしながら、標準の送信ダイバーシティ方式を複数キャリア通信システムに適用すると、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システムと関連して以後例示的に説明する各種の問題を生じる。
【００２９】
図１にＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の標準的な物理バーストを図示する。物理バーストは、前提部分シンボルから構成される前提部分と、ユーザー・データシンボルから構成されるユーザー・データ部分とを含む。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２では、５つの異なる物理バーストが指定され、物理バーストの各種類が固有の前提部分を有する。しかしながら、最後の３つの前提部分シンボルは、全ての前提部分形式で同一の周期構造を構成する。この周期構造は、３２サンプルの短いＯＦＤＭシンボルＣ３２に続行する６４サンプルの２つの同一な正規ＯＦＤＭシンボルＣ６４である。短いＯＦＤＭシンボルＣ３２は、Ｃ６４ＯＦＤＭシンボルの一方の２番目の半分の繰返しである周期的プリフィックスである。図１に図示したいわゆるＣ前提部分はＨＩＰＥＲＬＡＮ／２でチャネル評価、周波数同期及びタイミング同期に使用される。比較的低い複雑度で同期アルゴリズムの使用を可能とするため、Ｃ前提部分内の周期構造が必要である。
【００３０】
図１に図示した物理バーストのユーザー・データ部分は、特定のプロトコル・データ部分（ＰＤＵ）列を送信するために必要なＯＦＤＭシンボルの可変数Ｎ_ＳＹＭを含む。ユーザー・データ部分の各ＯＦＤＭシンボルは周期プレフィックスと有用なデータ部分とを含む。周期プレフィックスは有用なデータ部分の周期連続部から構成され、その前に挿入される。従って、周期プレフィックスは有用なデータ部分の最後のサンプルのコピーである。有用なデータ部分の長さは６４サンプルに等しく、３．２μｓの継続時間を有する。周期プレフィックスは１６（強制）また８（オプション）サンプルのどちらかの長さと、各々０．８μｓまたは０．４μｓの継続時間とを有する。全体で、ＯＦＤＭシンボルは従って各々４．０μｓまたは３．６μｓのシンボル継続時間に対応する８０または７２サンプルのどちらかの長さを有する。ＯＦＤＭシンボルはそれ故時間領域で拡張部を有する。ＯＦＤＭシンボルはさらに周波数領域でも拡張部を有する。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２によると、ＯＦＤＭシンボルは５２サブキャリアに拡張する。４８サブキャリアは複素数値のサブキャリア変調シンボルに予約され、４サブキャリアはパイロットに予約される。
【００３１】
以上から、図１に図示したＨＩＰＥＲＬＡＮ／２物理バーストは時間方向と周波数方向の両方に所定長を有することが明らかとなる。さらに、図１の物理バーストは周期構造を有する。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システムまたは同様な無線通信システムを送信ダイバーシティに適合しなければならない時に図１の物理バーストのこれらの特徴は中でも問題を生じることになる。
【００３２】
標準的なＨＩＰＥＲＬＡＮ／２シナリオでは、ドップラー周波数ｆ_Ｄは比較的低いため上記関係式（４）は通常満足される。しかしながら、特に野外環境では、相対的に大きな遅延拡散が発生する恐れがある。従って、関係式（３）は常には満足されない。それ故、時間領域のＳＴＢＣ多重化のような送信ダイバーシティ方式は、１空間−時間データワードに対するチャネルが可能な限り定数でなければならない観点からは、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２シナリオに対しては一般的に望ましい送信ダイバーシティ方式である。しかしながら、図１に図示した構造または同様な構造を有する物理バーストにＳＴＢＣを適用する時重大な問題が発生する。
【００３３】
物理バーストとその中に含まれるＯＦＤＭシンボルの両方が時間領域と周波数領域に所定の寸法を有する。従って、ＳＴＢＣは、各ＳＴＢＣデータワードが所定長Ｎを有することを必要とする。従って、例えば前提部分またはユーザー・データ部分のＯＦＤＭシンボルの寸法がＳＴＢＣデータワードの長さの整数倍に射影不能な場合、データ部分収容問題が生じる。さらに、図１に図示した周期Ｃ前提部分にＳＴＢＣを適用する時、Ｃ前提部分の周期性が失われる。これは、第２のＣ６４ ＯＦＤＭシンボルと関係する１つ以上のＳＴＢＣデータワードが第１のＣ６４ ＯＦＤＭシンボルと関係する１つ以上のＳＴＢＣデータともはや等しくないことに起因する。しかしながら、周期性の損失は、前提部分内の周期構造を利用するシンボル同期アルゴリズムがもはや使用不能である問題を生じる。また、Ｃ３２ ＯＦＤＭシンボルは前提部分内のＯＦＤＭシンボルを分離するガード期間としてもはや利用不能となる。それ故、この理由は、マルチパス伝播の場合、第１のＣ６４ ＯＦＤＭシンボルがもはや第１のＣ６４ ＯＦＤＭシンボルと等しくない第２のＣ６４ ＯＦＤＭシンボルと干渉するからである。
【００３４】
本発明によりデータワードを多重化すると、上記の問題及び明示的に上記していない別の問題は発生しない。図２に、本発明による方法を実装するよう適合された送受信器１０の物理層が図示されている。送受信器１０はスクランブラ１２、ＦＥＣコーディング装置１４、インターリービング装置１６、マッピング装置１８、ＯＦＤＭ装置２０、バースト形成装置２２、ブロックコード・エンコーダ２４、マルチプレクサ２６、無線送信器３０及び制御装置３２を含む。ブロックコード・エンコーダ２４とマルチプレクサ２６は共にエンコーダ／マルチプレクサ装置２８を形成する。
【００３５】
図１に図示した送受信器１０はデータリンク制御（ＤＬＣ）から入力信号としてＰＤＵトレインを受信する。各ＰＤＵトレインは、物理バースト、すなわちコード化、多重化、及び送信されなければならない一連のＯＦＤＭシンボルにフレームされるべき情報ビットから構成される。
【００３６】
ＰＤＵトレインを受信すると、リンク適合機構を基にして適切な物理モードを選択することにより送受信器１０内の送信ビットレートが構成される。物理モードは特定の変調方式と特定のコードレートにより特徴付けられる。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２規準では、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ及びオプションの６４−ＱＡＭのようないくつかの異なるコヒーレントな変調方式が指定される。また、順方向エラー制御用に、レート１／２の畳込みマザーコードのパンクチャー（puncturing）により得られる１／２、９／１６及び３／４のコードレートを有する畳込みコードが指定される。可能な生成物理モードは図３に図示される。６から５４Ｍｂｉｔ／ｓの範囲のデータレートは、ＯＦＤＭサブキャリアを変調する各種の信号アルファベットを使用し、畳込みマザーコードに異なるパンクチャー・パターンを適用することにより変更可能である。
【００３７】
適切な物理モードを選択すると、ＰＤＵトレイン内に含まれるＮ_ＢＰＤＵ情報ビットがレングス−１２７スクランブラ１２によりスクランブルされる。次いでスクランブルされたビットは、上述した順方向エラー訂正に従ってＮ_ＢＰＤＵスクランブルＰＤＵビットをコード化するＦＥＣコーディング装置１４に出力される。
【００３８】
ＦＥＣコーディング装置１４により出力されたコード化ビットは、選択した物理モードの適切なインターリーブ方式を使用することによりコード化ビットをインターリーブするインターリーブ装置１６に入力される。インターリーブされたビットはマッピング装置１８に入力され、ここで選択した物理モードに従う変調コンステレーション点へインターリーブされたビットをマッピングすることによりサブキャリア変調が実行される。上述したように、ＯＦＤＭサブキャリアは、データ送信用に選択された物理モードに応じてＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭまたは６４−ＱＡＭを使用することにより変調される。
【００３９】
マッピング装置１８は、ＯＦＤＭ装置で４８複素数の群に分割される複素数値のサブキャリア変調シンボルの列を出力する。ＯＦＤＭ装置では、ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ４７５、ブロードバンド無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＮ）、ＨＩＰＥＲＬＡＮ型式２、物理（ＰＨＹ）層、Ｖ１．１．１（２０００−０４）に記述されるようなＯＦＤＭ変調により複素ベースの帯域信号が発生される。
【００４０】
パイロット・サブキャリアが挿入されている、ＯＦＤＭ装置２０内で発生された複素ベースの帯域ＯＦＤＭシンボルは物理バースト装置２２に入力され、ここで適切な前提部分がＰＤＵトレインに追加されて物理バーストが構築される。物理バースト装置２２により発生された物理バーストは図１に図示するような形式を有する。従って、物理バースト装置２２は物理バーストの形式で複素ベースの帯域ＯＦＤＭシンボルの列をブロックコード・エンコーダ２４へ出力する。
【００４１】
ブロックコード・エンコーダ２４の機能を図４を参照してここで一般的に説明する。一般に、ブロックコード・エンコーダ２４は長さＫのベクトル列Ｘ＝［Ｘ_１Ｘ_２…Ｘ_Ｋ］^Ｔの形式で入力信号を受信する。ブロックコード・エンコーダ２４は各ベクトルＸをコード化し、各ベクトルＸに対して図４に図示するように複数個の信号ベクトルＣ^（１）、Ｃ^（２）…、Ｃ^（Ｍ）を含むデータブロックを出力する。各信号ベクトルＣ^（１）、Ｃ^（２）…、Ｃ^（Ｍ）は単一のデータワードに対応する。従って、ベクトルＸから発生されたデータブロックはＭデータワードを含み、ここでＭは送信器アンテナの数である。
【００４２】
各データワードＣ^（ｉ）、ここでｉ＝１…Ｍ、はＮデータシンボルを含む、すなわち各データワードＣ^（ｉ）は長さＮを有する。データワードＣ^（ｉ）により張られたマトリクスＣは本実施例では直交しなければならないため、Ｎの値は任意に選択不能である。直交コード・マトリクスＣの形式のデータブロックのいくつかの例は米国特許第６、０８８、４０８号に記載されている。本実施例で記述したブロック・コーディング方式では、コード・マトリクスＣの全てのデータシンボルＣ_ｊ ^ｉは入力ベクトルＸの成分から得られ、その簡単な線形関数またはその複素共役である。
【００４３】
ある受信アンテナでの受信信号ベクトルＹをＹ＝［Ｙ_１Ｙ_２…Ｙ_Ｎ］^Ｔと記す場合、Ｙとコード・マトリクスＣとの間の関係式は以下のようになる：
【数５】

ここでｈ^（ｉ）はｉ番目の送信アンテナから受信アンテナへのチャネルのチャネル係数を表す。より多くの受信アンテナへの一般化は簡単である。
【００４４】
２本または３本の送信アンテナに対する可能なブロックコード・マトリクスの以下の例では、各々をより詳細に説明する。２本の送信アンテナと１本の受信アンテナを有する無線通信システムの構成を図５に図示する。２本の送信アンテナに対して、コードレートＲ＝１の１つの可能なブロックコード・マトリクスＣは：

【数６】

３本の送信アンテナに対しては、コードレートＲ＝０．５の１つの可能なブロックコード・マトリクスＣは：
【数７】

【００４５】
コードレートＲは入力ベクトルＸの長さＫと各コードワードＣ^（ｉ）の長さＮの比率として定義される：
（数８）
Ｒ＝Ｋ／Ｎ
（８）
【００４６】
図４から分かるように、ブロックコード・エンコーダ２４はベクトルＸの形式の各データ信号に対してマトリクスＣの形式のデータブロックを出力する。ブロックコード・エンコーダ２４から出力されるデータブロックは、外部供給の制御信号に従って時間領域または周波数領域のどちらかで各データブロックのデータワード（ベクトルＣ^（ｉ））を多重化するマルチプレクサ２６に入力される。制御信号は送信拘束の評価を基に制御装置３２により発生される。制御装置３２による送信拘束の評価とマルチプレクサ２６の制御は以後より詳細に記述される。
【００４７】
複数キャリア方式ＯＦＤＭでは、ブロックコード・エンコーダ２４の出力は互いに直交するサブキャリア上で変調される。ＯＦＤＭシステムで個々のデータワードを含むデータブロックを多重化するためには基本的に２つの可能性が存在する。図６に図示した第１の可能性によると、特定のデータブロックのデータワードは時間方向に拡張される（ＳＴＢＣ）。言い換えると、データワードは時間領域で多重化される。第２の可能性によると、データブロックのデータワードは図７に図示するように周波数方向に拡張される。これはデータワードが周波数領域で多重化されることを意味する。周波数領域でのコード・マトリクスの形式のデータブロックのデータワードの多重化は、以下で空間−周波数ブロック・コーディング（ＳＦＢＣ）として参照される。
【００４８】
図６及び図７から分かるように、データブロックの個々のデータワードは異なる送信アンテナから送信される。図６の多重化方式によると、個々のデータブロックはＮ・Ｔの時間間隔で個別のサブキャリア上に送信され、ここでＮはデータワードあたりのデータシンボルの数、Ｔは１つのデータシンボルの継続時間である。図７の多重化方式によると、個々のデータブロックはＮサブキャリア上に拡散され、Ｔの時間間隔で送信される。関係式（４）が満たされる時図６の多重化方式が一般的に使用可能で、関係式（３）が満たされる時図７の多重化方式が一般的に使用可能であることが明らかに理解可能である。
【００４９】
エンコーダ／マルチプレクサ装置２８のコード化及び多重化出力信号は無線送信器３０に入力される。無線送信器３０は、エンコーダ／マルチプレクサ装置２８の出力信号により無線周波数キャリアを変調することにより複数個の送信アンテナ上で無線送信を実行する。図２の送受信器１０は図２に図示していない受信器段をさらに含む。受信器段は図２に図示した構成部品の逆の操作を実行する構成部品を有する物理層を有する。例えば、受信器段は、デスクランブラ、ＦＥＣデコーディング装置、デマルチプレクサとブロックコード・デコーダとを有するデマルチプレクサ／デコーダ装置を含む。
【００５０】
ここで、図１に図示したような物理バーストを使用した場合に生じるであろう物理及びデータ関連送信拘束の両方を参照してマルチプレクサ２６の制御をより詳細に記載する。標準的なＨＩＰＥＲＬＡＮ／２シナリオによると、関係式（４）は満たされるか、関係式（３）が常に満たされることは保証されないないことを想定している。これは、ＳＴＢＣ送信の基本性能がＳＦＢＣ送信の基本性能より良好であると言う実際的な状況に対応している。本明細書での基本性能とは、物理的送信拘束のみを考慮したことを意味する。このような場合、制御装置３２はデータブロックを時間領域で多重化すべきことを決定する。しかしながら、物理的送信パラメータが変化した場合、関係式（４）がもはや満足されず、一方関係式（３）が少なくとも近似的に満足される場合が発生するかもしれない。この場合、制御装置３２はデータブロックのデータワードを時間領域でもはや多重化しないことを決定する。代わりに、制御装置３２は、データブロックのデータワードを周波数領域で多重化するようマルチプレクサ２６を制御する。
【００５１】
これまでは物理的送信拘束のみを考慮してきた。データ関連送信拘束も重要である場合、制御装置３２は、データ関連送信拘束もさらに考慮に入れることによりマルチプレクサ２６を制御する。
【００５２】
図１に図示した物理バーストと関連して考慮すべき送信拘束は、Ｃ前提部分の周期構造の保存と、時間領域で多重化すべき各データワードのデータシンボルの所定数Ｎの提供であることを上述してきた。これらの２つのデータ関連送信拘束はいくつかの組み合わせで発生可能である。
【００５３】
第１のシナリオによると、データ信号は図１に図示した物理バーストの構造を有し、ユーザー・データ部分と周期構造の前提部分とを含む。さらに、ユーザー・データ部分に関してデータシンボル収容問題が発生しない時に周期構造を保存するデータ関連送信拘束を考慮しなければならないものと想定する。このような場合、前提部分と関係するデータブロックのデータワードは周波数領域でＳＦＢＣに従って多重化され、ユーザー・データ部分と関係するデータブロックのデータワードは時間領域でＳＴＢＣに従って多重化される。前提部分から得られたデータワードを周波数領域で多重化することにより、Ｃ３２ ＯＦＤＭシンボルと２つのＣ６４ ＯＦＤＭシンボルの順序の保存が達成可能である。
【００５４】
図１に図示した物理バーストから得られる第２シナリオによると、前提部分内の周期構造を保存し、さらにユーザー・データ部分に関してデータシンボル収容問題を考慮しなければならない。第１のシナリオと同様に、前提部分から得られたデータブロックのデータワードは周波数領域でＳＦＢＣに従って多重化される。データシンボル収容問題のため、ユーザー・データ構造に関係する最後のデータブロックのデータワードは前のデータブロックのデータワードに含まれるデータシンボルの所定数Ｎより少ない。それ故、前のデータブロックのデータワード（所定数Ｎのデータシンボルを含む）のみが時間領域でＳＴＢＣに従って多重化される。最後のデータブロックのデータワードはＮ_Ｒ＝ｍｏｄ（Ｎ_Ｄ／Ｎ）データシンボルを含み、周波数領域でＳＦＢＣに従って多重化され、ここでＮ_Ｄは１本の送信アンテナを介して送信されるべきデータシンボルの全数である。
【００５５】
第３のシナリオによると、前提部分内の周期構造の保存は意味をなさないが、ユーザー・データ部分に関してデータシンボル収容問題が関係している。この場合、前提部分と関係するデータブロックのデータワードは時間領域でＳＴＢＣに従って多重化され、ユーザー・データ部分と関係するデータブロックのデータワードは第２のシナリオと関連して上述したように多重化される。言い換えると、最後のデータブロックのデータワードはＮ_Ｒデータシンボルの長さを有し、前のデータブロックはＮデータシンボルの所定長を有する。
【００５６】
第４のシナリオによると、周期構造を保存するデータ関連送信拘束は考慮してはならず、Ｂ_Ｃ＞＞Ｎ／Ｔの物理的送信拘束が少なくとも近似的に満足されている。この場合、前提部分と関係するデータブロックのデータワードは時間領域でＳＴＢＣに従って多重化され、ユーザー・データ部分と関係するデータブロックのデータワードは周波数領域でＳＦＢＣに従って多重化される。前提部分に対してＳＴＢＣを使用することにより良好なチャネル評価が実行可能である。前提部分に対するＳＴＢＣの使用のため、ＳＦＢＣのわずかに悪い性能は、良好なチャネル評価を基にした干渉抑止用の受信器アルゴリズムにより補償可能である。前提部分に対してＳＴＢＣを、ユーザー・データ部分に対してＳＦＢＣを使用することは、ユーザー・データ部分に関してデータシンボル収容問題が発現しない利点を有する。
【００５７】
データ関連及び物理的送信拘束の別な組み合わせに基づく別なシナリオは、本発明により容易に実現可能である。また、本発明は図１に図示した物理バーストの構造とは異なる構造を有するデータ信号に容易に適用可能である。本発明はＳＴＢＣとＳＦＢＣの組み合わせの送信ダイバーシティ方式で実施されることが望ましいが、他の送信ダイバーシティ方式も同様に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
本発明の別の利点は、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例の以下の説明を参照することにより明らかとなる。
【図１】本発明により処理される物理バーストの形式のデータ信号を示す。
【図２】本発明による多重化データワードに適合された無線通信用送受信器のブロック線図である。
【図３】ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２規準で定義されたいくつかの変調方式を示す。
【図４】図２に図示した送受信器のブロックコード・エンコーダを示す。
【図５】送信アンテナ・ダイバーシティ方式の構成を示す。
【図６】本発明により時間領域でデータワードを多重化する概略線図である。
【図７】本発明により周波数領域でデータワードを多重化する概略線図である。

Claims (23)

1. 複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法において、
   ａ）複数個のデータブロック（Ｃ）を発生する段階であって、各データブロック（Ｃ）はデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を含み、各データワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）はデータ信号から得られたデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）を含む前記発生する段階と、
   ｂ）少なくとも１つの送信拘束に依存して１つ以上のデータブロック（Ｃ）に対して、前記１つ以上のデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を時間領域または周波数領域で多重化すべきかどうかを決定する段階と、
   ｃ）決定結果に従ってデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を多重化する段階と、
   を含む複数キャリア送信ダイバーシティ・システムでデータワードを多重化する方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   データ信号は少なくとも１つのプリアンブルとユーザー・データ部分とを含む方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、
   少なくとも１つの送信拘束はデータ関連の送信拘束を含む方法。
4. 請求項３記載の方法において、
   データ関連送信拘束は、時間領域で多重化すべきである各データワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）内に含まれるべき所定数（Ｎ）のデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）である、方法。
5. 請求項４記載の方法において、
   所定数（Ｎ）のデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）を含むデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）は時間領域で多重化され、より多いまたはより少ないデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）を含むデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）は周波数領域で多重化される方法。
6. 請求項４または５記載の方法において、
   データ信号またはその一部は所定長を有し、所定数のデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）の整数倍は、時間領域で多重化されるデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を有するデータブロック（Ｃ）に配置され、残りのデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）は周波数領域で多重化されるデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を有するデータブロック（Ｃ）に配置される、方法。
7. 請求項６記載の方法において、
   データ信号のユーザー・データ部分は所定長を有する、方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   前提部分と関係するデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）は、送信拘束に応じて完全に周波数領域でまたは完全に時間領域で多重化される、方法。
9. 請求項１及至８いずれか記載の方法において、
   データ信号は１つ以上の周期構造（Ｃ３２、Ｃ６４）を含む、方法。
10. 請求項９記載の方法において、
    １つ以上の周期構造（Ｃ３２、Ｃ６４）が前提部分内に含まれる、方法。
11. 請求項９または１０記載の方法において、
    データ関連送信拘束は、１つ以上の周期構造（Ｃ３２、Ｃ６４）の保存である、方法。
12. 請求項９及至１１いずれか記載の方法において、
    少なくとも周期構造（Ｃ３２、Ｃ６４）と関係するデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を周波数領域で多重化する、方法。
13. 請求項１２記載の方法において、
    ユーザー・データ部分と関係するするデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）を時間領域で多重化する、方法。
14. 請求項１及至１３記載の方法において、
    少なくとも１つの送信拘束は物理的送信拘束を含む、方法。
15. 請求項１４記載の方法において、
    物理的送信拘束は、コヒーレント帯域とコヒーレント時間の少なくとも1つを基に決定される、方法。
16. 請求項１５記載の方法において、
    物理的送信拘束は、関係式Ｂ_C＞＞Ｎ／Ｔが満たされるかどうかを評価することにより決定され、ここでＢ_Cはコヒーレント帯域、Ｎはデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）当りのデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）の数、及びＴは１つのデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）の継続時間である、方法。
17. 請求項１５または１６記載の方法において、
    物理的送信拘束は、関係式ｔ_C＞＞Ｎ・Ｔが満たされるかどうかを評価することにより決定され、ここでｔ_Cはコヒーレント時間、Ｎはデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）当りのデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）の数、及びＴは１つのデータシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）の継続時間である、方法。
18. 請求項１６または１７記載の方法において、
    物理的送信拘束Ｂ_C＞＞Ｎ／Ｔが少なくとも近似的に満たされている時、前提部分と関係するデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）は時間領域で多重化され、ユーザー・データ列と関係するデータブロック（Ｃ）のデータワード（Ｃ⁽ⁱ⁾）は周波数領域で多重化される、方法。
19. 請求項１及至１８のいずれか記載の方法において、
    データブロック（Ｃ）はブロック・コーディングによりまたは置換によりデータ信号から得られる、方法。
20. 請求項１及至１９いずれか記載の方法において、
    データシンボル（Ｃ_j ⁽ⁱ⁾）は互いに直交するサブキャリア上に変調される、方法。
21. 請求項１及至２０いずれか記載の方法に従ってデータワードを多重化するようにされたマルチプレクサ（２６）。
22. 請求項２１のマルチプレクサにより多重化されたデータワードを非多重化するようにされたデマルチプレクサ。
23. 請求項２１によるマルチプレクサと請求項２２によるデマルチプレクサの少なくとも一方を含む、無線通信用の送受信器。

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