JP2007513545A

JP2007513545A - 非拡散伝送システムの容量増強方法及び装置

Info

Publication number: JP2007513545A
Application number: JP2006540465A
Authority: JP
Inventors: シュニ−トゥルニエ、マルク
Original assignee: テールズ
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2007-05-24
Also published as: FR2863122B1; CA2547555A1; EP1695473A1; WO2005053212A1; FR2863122A1; US20070071135A1

Abstract

複数のＮ_Ｔ使用者と、Ｎ_Ｔ使用者から発せられる混合信号を受信する一体受信器とを含む信号伝送システムの容量を増強する方法であって、少なくとも次のステップ、
・各Ｎ_Ｔ使用者に対して推定されるシンボルの定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を決定するステップと、
・この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を、アプリオリの情報アイテムを受信する処理ブロックであって、シンボルを形成するビット上に品質情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）を発生させるように構成された処理ブロックに伝送するステップと、
・符号化されたビット上の定性的情報アイテムと、有効ビット上のＩｎｆｏ（Ｑｂｕ）とを得るために、Ｉｎｆｏ（Ｑｂｓ）を復号化ステップに伝送するステップと、
を含む方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に、同一の周波数帯域における同時送信器の数の増大と、特に繰り返しステップを用いて使用者の分離を可能にすることとによって伝送システムの容量を増強する方法に関する。

異なる使用者からの同時伝送を可能にする方法が先行技術から知られる。これらの先行技術は、通常、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＭＣＣＤＭＡ（ＭｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）のような拡散符号の利用、及び／又は、多重アンテナ受信器の使用に依拠している。

本発明による方法は、特に、バイナリストリーム（異なる送信器から発せられる信号）の独立性と、チャンネルの符号化と、伝搬チャンネルの大多数の差異とを利用する新しい手法に基づいている。

本発明は、複数のＮ_Ｔ使用者と、Ｎ_Ｔ使用者から発せられる混合信号を受信する一体受信器とを含む信号伝送システムの容量を増強する方法に関する。この方法は、少なくとも次のステップを含むという特徴を備えている。すなわち、
ａ）各Ｎ_Ｔ使用者に対して推定されるシンボルの定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を決定する、
ｂ）この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を、アプリオリの情報アイテムを受信する処理ブロックであって、シンボルを形成するビット上に品質情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）を発生させるように構成された処理ブロックに伝送する、
ｃ）符号化されたビット上の定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）と、有効ビット上のＩｎｆｏ（Ｑｂｕ）とを得るために、Ｉｎｆｏ（Ｑｂｓ）を復号化ステップに伝送する、
というステップである。

本発明による方法は、特に、
・アクセスポイントのみを変更することによって使用者基地局用の既存の基準を使用する伝送システムのビットレートを増大するため、
・復調ブロックと復号ブロックとの間の情報交換によって、異なるバイナリストリームを簡単に分離するため、及び、
・通常動作の状態において、多重アンテナ受信器を使用することなく、かつ、スペクトル拡散技術を用いることなく、送信器の数を増大させることによって伝送システムの容量を増強するため、
に用いることができる。

本発明の他の利点及び特徴は、添付の図面に基づく詳細例に関する以下の説明からさらに明確になるであろう。但し、この詳細例は純粋に例示的なものであって、なんら制限的なものではない。

図１は、本発明による方法の種々のステップを図解表現しているが、この方法は、いくつかの使用者又は送信器Ｎ_Ｔと、例えばモノセンサＲを備えた１つの受信器とを含む通信システムあるいは伝送システムに用いられる。異なる送信器が、例えば、シンボルを同じ周波数帯域において同時に発信する。通信は、通常、伝搬チャンネルによって外乱作用を受けるので、チャンネルの符号化が従来から用いられている。本発明による方法は、例えば、復調を行うためにこの符号化を用いる。

図２は、例示的なモノセンサ受信器の総括的な図解表現である。

この受信器はモジュール１を含んでいるが、このモジュール１は、Ｎ_Ｔ使用者又は送信器によって送られる混合信号を受信し、異なる使用者を分離し、かつ、各使用者Ｎ_Ｔに対して推定されたシンボルの定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）（例えば、そのようなシンボルを受信した確率）を供給する。モジュール１は最大事後（ｍａｘｉｍｕｍａｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ：ＭＡＰ）確率の意味における検知器とすることができ、それは、アプリオリの情報アイテムに基づいて、送られたシンボルの確率を異なる送信器Ｎ_Ｔに割り当てる。推定されたシンボルに関する情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）は、続いて、処理ブロックに伝送され、処理ブロックが、この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）から、シンボルを形成するビット上の品質情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）を演繹するであろう。この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）は、続いて、復号ブロック４ｉに伝送され（デインターリーブ手順は事前に適用することができる）、その復号ブロック４ｉが、符号化されたビット上の定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）と有効ビット上のＩｎｆｏ（Ｑｂｕ）とを順番に生成することになる。

符号化されたビット上の情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）は、前記のように、シンボルに関する情報アイテムを再推定するために再利用することができる。有効ビット上の情報アイテムは、符号化されたビット上の情報アイテムから、例えば復号化の手順によって演繹される。

この方法を正しく作動させるには、異なるブロックに伝送される情報アイテムの先行処理が必要であることが判明する可能性がある。以下に説明する例においては、ビット上の新しい定性的情報アイテムを推定するために先行使用された情報アイテムは、実際に新しい情報アイテムだけを受け取りブロックに供給するために差し引かれる。

これらのステップが、固定された回数、あるいはある基準値が満たされる（例えば定性的情報アイテムが変化しなくなる）まで、繰り返される。

この方法が動作する方法を、使用者Ｎ_１に対する１つの例として以下に説明する。

送られたシンボルの確率Ｐ（ａ^１ _Ｎｕ｜ｙｉ）に関する情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）は、装置２_１（又はデマッピング）に伝送される。この装置２_１は、使用者Ｎ_１によって送られるビットの確率Ｌ_Ｄ（ｃ_ｋ ^１）に関する情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）を供給するという主要な機能を有している。この情報アイテムは、例えば、デインターリーバ３_１に送られ、続いて、符号化されたビットの確率Ｌ_Ｃ（ｃ_ｋ ^１）（符号化されたビット上の定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）及び有効ビット上の情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｕ））を得るためにＢＣＪＲ型のアルゴリズム（符号化ブロック４ｉ）に送られる。後者の情報アイテム（Ｌ_Ｃ（ｃ_ｋ ^１））は、ビットに関する確率の最初の情報アイテムＬ_Ｄ（ｃ_ｋ ^１）（シンボルを形成するビット上の品質情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ））から、デインターリーバに進む前に差し引かれる。それは、又、インターリーバ５_１に送られ、さらに続いて、装置１に再導入される前に、マッピング機能を有する装置６_１に送られる。装置１が、この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を、送られたシンボルの確率を得るステップにおいて使用する。

マッピング及びデマッピングの装置、並びにインターリーバ及びデインターリーバは、当分野に精通した当業者には周知の装置であり、本明細書においては詳説しない。

本発明による方法を例示的に説明するために、周波数同期ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）送信器の場合の例を以下に述べる。このいわゆる多重搬送波又は平行波形に対して、異なるシンボルが、直交副搬送波上で同時に伝送される。

この実施例においては、異なる送信器が、ハイパーラン（Ｈｉｐｅｒｌａｎ）／２又はＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準におけるような畳み込み符号を使用する。

受信器は、従来の方式によって、予め定められたタイムスロット上で離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行して、伝送されたシンボルを推定する。

周波数同期され、かつ、シンボル間の干渉を避けるために十分に時間同期された多重送信の場合には、受信器が受信するフーリエ変換後の信号は、

で与えられる。但し、式中、
・ｙはベクトル（Ｎ_ＳＰ）×１によって表現した受信信号であって、Ｎ_ＳＰは副搬送波の数であり、
・ａはＮ_ｔ送信器によって伝送されたシンボルを含む次元ベクトル（Ｎ_Ｔ×Ｎ_ＳＣ）×１であって、Ｎ_Ｔ第１要素は第１副搬送波上で伝送されるシンボルであり、
・

は送信においてＤＦＴを実行する行列であって、

は次元単位行列Ｎ_Ｔであり、演算子

はクロネッカー積であり、
・

はサイクリックプレフィックスの挿入（ＯＦＤＭに特有）を実行する次元行列

であり、
・Ｈは、次元

の、伝搬チャンネルを表現するサンプルの行列であって、Ｎ_Ｈは伝搬チャンネルの最大長さであり、
・

は、同期を実行しかつサイクリックプレフィックスを除去する行列であり、
・Ｆ_２は受信器上でＤＦＴを実行する行列であり、
・ｂは、この例においては、一時的な白色ノイズと見なされるノイズのサンプルを含む次元ベクトルＮ_ＳＰ×１である。

以下に定義される行列Ｋは、回転ブロック行列であり、それ自体、

して表現することができる。但し、式中、Ｇは対角ブロック行列であり、Ｆ_１及びＦ_２はＤＦＴ行列である。

は循環ブロックであるので、受信信号は
ｙ＝Ｇａ＋ｂ（３）
として表現することができる。但し、式中、Ｇはサイズ１×Ｎ_Ｔのブロックを有する対角ブロック行列である。

従って、副搬送波ｉに対して、ベクトル観測ｙ_ｉを、
ｙ_ｉ＝Ｇ_ｉａ_ｉ＋ｂ_ｉ（４）
として表現することができる。但し、式中のＧ_ｉはチャンネルの周波数応答要素を含む。

この場合、ただ１つの受信器を用いているので、Ｇはサイズ１×Ｎ_Ｔのベクトルであり、従って観測ｙ_ｉはスカラーであって、次式、すなわち、

で表現される。

この場合、ＭＡＰの意味における検知器は次の確率を提供する。
（推定されたシンボルの定性的情報―異なる送信器に対して送られたシンボルの確率）

但し、式中のσ_２はノイズの分散であり、

は、

によって定義される。

は、ポジションｋにおいてシンボルαを有するシンボルベクトルａを含む。

これらの確率は、続いて、シンボルを形成するビットの確率を計算するために用いられる。すなわち、

但し、Ａ^＋は、ビットｃが１であるシンボルの集合であり、Ａ⁻は、ビットｃが０であるシンボルの集合である。

引き続いて、これらの量を用いて
Ｌ_Ｄ（ｃ）＝Ｌ（ｃ）−Ｌ_ｃ（ｃ）（９）
が計算され、これが復号ブロックに供給される。図においては、式（９）が指標
Ｌ_Ｄ（ｃ_ｋ ^ｉ）＝Ｌ（ｃ）−Ｌ_ｃ（ｃ_ｋ ^ｉ）によって表現されている。

項Ｌ_ｃ（ｃ）（図２におけるＬ_ｃ（ｃ_ｋ ^ｉ））は１つ前の復号から導出されるアプリオリの情報アイテムに対応するものであり、第１回目の繰り返しにおいてはＬ_ｃ（ｃ）＝０である。上記の値Ｌ_Ｄ（ｃ）（図２におけるＬ_Ｄ（ｃ_ｋ ^ｉ））は、例えばＢＣＪＲ型のアルゴリズムであるフレキシブルデコーダの入力である。このデコーダについては、例えば、文献Ｌ．Ｂａｈｌ、Ｊ．Ｃｏｃｋｅ、Ｆ．Ｊｅｌｉｎｅｋ及びＪ．Ｒａｖｉｖ著、「シンボルエラーレートを最小化するための線形符号の最適復号（Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｃｏｄｉｎｇｏｆｌｉｎｅａｒｃｏｄｅｓｆｏｒｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｓｙｍｂｏｌｅｒｒｏｒｒａｔｅ）」、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ、１９７４年３月、ｐｐ．２８４−２８７に説明されている。従って、このブロックについては詳説しない。

このデコーダは、有効ビット（符号化前）の確率、及びシンボルを形成する符号化されたビットの確率の両者を供給する。

この方法は、例えば、ＢＰＳＫ（ＢｉｔＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）又はＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）の変調方式に用いられる。

本発明による方法の全体的図解表現を示す。本発明による方法のステップの総括的な詳細図解表現を示す。

Claims

複数のＮ_Ｔ使用者と、前記Ｎ_Ｔ使用者から発せられる混合信号を受信する一体受信器とを含む信号伝送システムの容量を増強する方法において、少なくとも次のステップ、
ａ）前記各Ｎ_Ｔ使用者に対して推定されるシンボルの定性的情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を決定するステップと、
ｂ）この情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｓ）を、アプリオリの情報アイテムを受信する処理ブロックであって、前記シンボルを形成するビット上に品質情報アイテムＩｎｆｏ（Ｑｂｓ）を発生させるように構成された処理ブロックに伝送するステップと、
ｃ）符号化されたビット上の定性的情報アイテムと、有効ビット上のＩｎｆｏ（Ｑｂｕ）とを得るために、前記Ｉｎｆｏ（Ｑｂｓ）を復号化ステップに伝送するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
前記ステップａ）をＭＡＰ（最大事後確率（ＭａｘｉｍｕｍａＰｏｓｔｅｒｉｏｒｉ））検知器によって実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップａ）〜ｃ）を、前記定性的情報がほぼ一定になるまで繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
次の変調方式、すなわち、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＯＦＤＭのいずれかを使用する伝送器に対する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法の使用。