JP2008541524A - 複素数値を有するシンボルを用いたｏｆｄｍ／ｏｑａｍ信号の符号化方法、対応する信号、デバイス、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

本発明は、各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットを有する時間連続シンボルによって形成される、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を符号化する方法に関する。本発明によって、それぞれがソース信号のバイナリワードに対応する直交する２つの実数値を加えることによって、データ要素の各々が形成される。データ要素の各々は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数チャネル及び虚数チャネルを介して情報を送信できるように、予め定めた変調コンステレーションを用いて変調される。

Description

本発明の分野は、デジタル情報の送信及びブロードキャストの分野である。本発明は特に、限定する訳ではないが、例えばラジオモバイル環境における制限された周波数帯域上で、高いスペクトル効率でデジタル情報を送信及びブロードキャストすることに関する。

本発明は、更に詳しくは、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）タイプマルチキャリア信号による情報の送信及びブロードキャストの技術に関する。

現在まで、幾つかのタイプのＯＦＤＭタイプマルチキャリア変調が存在する。

これらのタイプの中で、最も古典的な変調技術は、ガード間隔（guard interval）の挿入に基づく特に単純な等化システムを含む。周期的プレフィクス（prefix）とも呼ばれるガード間隔は、スペクトル効率の損失を犠牲にして、エコーに関わらず効率的な性能を与える。

このガード間隔中、ペイロード情報は送信されない。これは、受信された全ての情報が、同じシンボルに由来することを保証するためである。従って、ＩＳＩ（シンボル間干渉）及びドップラ効果によるエコーの様々な現象が、効率的に抑制される。

ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ（「直交周波数分割多重化／オフセット直交振幅変調」）は、この古典的なＯＦＤＭ変調の代替技術であり、ガード間隔の導入によってもたらされるスペクトル効率の損失を防ぐために設計されている。

更に詳しくは、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭは、信号のキャリアの各々を変調するプロトタイプ機能を賢く選択することによって、ガード間隔又は周期的プレフィックスの存在を必要としない。この機能は、時間周波数空間で適切に局地化されるに違いない。

マルチキャリア変調のキャリアのセットは、多重通信を形成し、この多重通信のキャリアの各々は、ｇ（ｔ）と記述され、マルチキャリア変調を特徴付ける同一のプロトタイプ関数によって整形されることが、確かに思い出される。多重通信の２つの隣接キャリア間の間隔を示すｖ₀と、送られた２つのマルチキャリアシンボル間の時間空間を示すτ₀と、ｖ_mを有するｍ番目のサブ帯域上で各瞬間ｎτ₀において送られた信号とを用いると、中心周波数は

である。ここで、ａ_m,n値は、送信されるデジタルデータを表す。（周波数Ｍｖ₀を中心とする）ベースバンドで送られた信号の表示は、

となる。

明瞭さのために、偶数の周波数サブ帯域を有する信号の場合について考慮することに着目されたい。この信号は、もちろん、より一般的には以下のように記述することができる。

古典的な技法に従えば、ゼロ値であるデジタルデータａ_m,nが、スペクトルのエッジにおいて導入され、上述した合計において効果的な役割を果たす項数を修正し、例えば、演算を、偶数のキャリアに減らすことを可能とすることが思い出される。

関数

は、ｇ（ｔ）の「時間−周波数」変換と称される。各キャリアによって送信された情報を検索するために、上述した「時間−周波数」変換が分離可能となるようにｇ（ｔ）及び位相

を選択する必要がある。分離可能であるこの特性を確認するための十分な条件は、（数学的意味において有限ヒルベルト空間である）有限エネルギー関数のセットで定められるスカラ積に関して、変換が直交であるべきということである。

この有限エネルギー関数の空間は、以下の２つのスカラ積を受け入れる。
複素数スカラ積

実数スカラ積

したがって、２つのタイプのマルチキャリア変調が定義される。
選択された関数ｇ（ｔ）が、複素数的な意味において、その変換の直交性を保証する複素数タイプマルチキャリア変調。これは、例えば、古典的なＯＦＤＭ変調を伴う場合であり、ＯＦＤＭ／ＱＡＭ（直交周波数分割多重／直交振幅変調）とも称される。そのような変調の場合、

及びａ_m,nは複素数データである。
選択された関数ｇ（ｔ）が、実数的な意味において、その変換の直交性を保証する実数タイプマルチキャリア変調。これは、例えば、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調を伴う場合である。この種の変調の場合、

と、ａ_m,nの一部は実数データである。従って、送信されるＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号は、以下のように記述することができる。

ここで、ａ_m,nは、ｎ番目のシンボル時間においてｍ番目のサブキャリアで送られた実数シンボルであり、Ｍはキャリアの数であり、ｖ₀はキャリア間の間隔であり、τ₀は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの持続時間を表し、ｇはプロトタイプ関数である。

各ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭキャリアを変調するこのプロトタイプ関数ｇは、シンボル間干渉を制限するために、時間領域内に良好に局地化されねばならない。更に、それは、（ドップラ効果、位相雑音等による）キャリア間干渉を制限するために、周波数領域内に良好に局地化されるために選択されねばならない。この関数はまた、サブキャリア間の直交性を保証しなければならない。

これら特性を示す数学的関数は存在するが、それらの中でも最も局地化されたもののみが、実数値において直交性を保証する。この理由で、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調によって送信されたシンボルは、受信側において干渉なく検索できるように、実数値を有していなければならない。

であれば、プロトタイプ関数の時間周波数変換における直交性が保証される。

これらの条件を確認するプロトタイプ関数のうちの１つは、例えば、そのフーリエ変換と同一の特性を有し、特許出願ＦＲ２７３３８６９号で説明されているＩＯＴＡプロトタイプ関数である。

図１は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調によって送信された実数値を有するシンボルの時間周波数表示、及び、いずれのガード間隔もない古典的なＯＦＤＭ変調によって送信された複素数値を有するシンボルの時間周波数表示である。

この図において、三角形は、複素数値を有するＯＦＤＭ／ＱＡＭシンボルを表わす。その部分の円及び星は、実数値を有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルを表わす。例えば、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調を用いて送信することが求められているＱＡＭコンステレーションから来る複素数シンボルの虚数部に星が対応しており、実数部に円が対応している。

確かに、複素数タイプの古典的なＯＦＤＭ変調の場合、ＱＡＭコンステレーションに由来する複素数値の実数部及び虚数部は、シンボル時間Ｔ_u毎に一旦同時に送信される。これに反して、実数タイプのＯＦＤＭ／オフセットＱＡＭ変調の場合、実数部及び虚数部は、シンボル時間の半分（Ｔ_u／２）のタイムラグで送信される。

図１では、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭのスペクトル効率は、ガード間隔のない古典的なＯＦＤＭのものと同一であることが見て分かる。確かに、同じキャリア間間隔ｖ₀の場合、以下を送信する。
ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭの場合、時間間隔τ₀毎にキャリア毎に１つの実数値。
ガード間隔のない古典的なＯＦＤＭの場合、２^*τ₀＝Ｔ_u毎に複素数値（すなわち、２つの実数値）。

従って、これらの２つの変調によって送信される情報量は同一である。しかしながら、古典的なＯＦＤＭにおいて、持続時間Ｔ_gを有するガード間隔を導入しなければならないことによって、古典的なＯＦＤＭのスペクトル効率を、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭと比較して下げるという効果を有する。ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭは、（Ｔ_g＋２τ₀）／２τ₀効率が高い。

［従来技術の欠点］
古典的なＯＦＤＭ変調ガード間隔であろうと、あるいはＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調であろうと、これらの従来技術の１つの欠点は、スペクトル効率を高めるために、コンステレーションが多くの状態を有するＱＡＭ変調を使用する必要がある。さて、そのように多くの状態を有するＱＡＭ変調は、伝播チャネルの推定の誤差や雑音に極めて敏感である。

確かに、上述したように、古典的ＯＦＤＭ変調のスペクトル効率は、ペイロード情報が全く送信されないシンボル間干渉を低減するように設計されたガード間隔を導入する必要性によって制限される。このＯＦＤＭ変調によって複素数シンボルを送信できるのであれば、関連するシンボル時間が、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調のためのものよりも２倍長いことも事実である。

ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調は、古典的なＯＦＤＭ変調よりも高いスペクトル効率を有しているが、実数領域内のキャリアの直交性の制約によって制限される。これは、時間−周波数空間に良好に局地化されたシンボルのための変調フィルタの選択を指示し、もって、実数値を有するシンボルのみの送信を可能にする。

本発明は、特に、従来技術のこれら欠点の克服を目的としている。

更に詳しくは、本発明の目的は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を用いて、ラジオリンクの性能を改善するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を符号化する技術を提供することである。

従って、本発明の第１の目的は、ガード間隔を有する古典的なＯＦＤＭ変調又は従来技術のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調と比較して、変調によって送信される情報のスループットレートを改善する技術を提供することである。特に、本発明の目的は、そのような変調を実施する送信チャネルで送信されるシンボル数を２倍、又は、少なくとも顕著に増加することである。

本発明の第２の目的は、ＯＦＤＭ／ＱＡＭ変調又はＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調の従来技術と比較して、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調に関連するバイナリ誤り率を改善するための技術を提供することである。特に、本発明の目的は、少ない状態しか有さないＱＡＭ変調コンステレーションを用いた場合であっても、高いスペクトル効率を有する技術を提供することである。

本発明の更に別の目的は、そのようなＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調を実施する送信チャネルのダイバーシティを最大限に活用する技術を提供することである。

本発明の目的は更に、マルチアンテナ（すなわちＭＩＭＯ）タイプ送信に特に良く適合する技術を提供することである。

本発明の別の目的は、本質的なシンボル間干渉又はキャリア間干渉が存在する場合であっても、信号の高品質な受信を可能にするＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプのマルチキャリア信号を符号化する技術を提供することである。

これらの目的は、後述する他の目的と同様に、それぞれが信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットを備える時間連続シンボルによって形成されたＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプのマルチキャリア信号を符号化する方法によって達成される。

本発明によれば、これらデータ要素の各々は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路及び虚数経路において情報を送信できるように、それぞれソース信号のバイナリワードに対応し、予め定めた変調コンステレーションに従って変調された直交する２つの実数値を加算することによって形成される。

従って、本発明は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプのマルチキャリア変調に対し絶対的に新しく、発明的なアプローチに依存する。確かに、実数領域内のキャリア間での直交性を保証するために、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号で送信されるシンボルが実数値を有することを全ての従来技術が必要としている一方、本発明の技術は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調内に複素数値を有するシンボルを送信することからなる。従って、図１に示すように、本発明の技術によって、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調によって、τ₀毎に複素数値を送信することが可能となる。従って、ガード間隔を有する又は有さない古典的なＯＦＤＭ変調や、従来技術のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調と比較して、変調のスペクトル効率をかなり高めることができる。

「実数値を有するシンボル」という用語は、本明細書を通じて、直交位相において２つの経路を使用する本発明のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号の複素数値を有するシンボルとは逆に、１次元のみで情報を伝送するシンボルを意味すると理解されることが注目される。実数値を有する従来技術のシンボルの一意的な大きさは、本発明のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭの「実数経路」と呼ばれる経路に対応する。

本発明の技術は、当業者の技術的な先入観に反して動作する。当業者は、送信カナルがない場合であっても、送られるシンボルの実数部と虚数部との間にもたらされた本質的な干渉によって、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭによる複素数値を有するシンボルの送信が不可能であると常に考えている。

それにもかかわらず、本符号化技術の発明者は、送信されるシンボル数を増加するために、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの虚数部におけるデータ送信にリンクしたシンボル間干渉におけるこの種の増加を受け入れることを選択した。

従って、本発明のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ符号化技術は、従来のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調と比較して、送信レートを、送信チャネル上で送られるシンボル数を２倍に改善するために使用される（しかしながら、送信される実効ビットレートは、本質的なシンボル間干渉の発生にリンクしたバイナリ誤り率の増加により２倍にはならない）。

本発明の符号化技術はまた、従来技術のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調と同一の送信レートで、低符号化効率の使用時、かつ、カナルのダイバーシティの有効活用時におけるバイナリ誤り率の改善を可能にする。

有利なことに、前記加算は、前記経路のうちの１つがより高い電力レベルを示すことができるような加重加算である。例えば、１人が実数経路上で受信し、別の１人が虚数経路上で受信する２人のユーザに関連する、送信チャネルの品質における相違を考慮できるように、ソースの一方の電力を調節することが可能である。

本発明の実施形態の第１の変形では、前記ソース信号が相関付けられている。従って、それらが伝送するペイロード情報の受信品質を改善することが可能である。

例えば、前記ソース信号のうちの１つは、別のソース信号によって伝送されたペイロード情報に関連付けられた冗長性情報を伝送する。

前記ソース信号は同一であるが、経路の各々について異なるチャネル符号化及び／又はインタレースを経験するかもしれないことが考えられる。

本発明の実施形態の第２の変形では、前記ソース信号は、互いに独立した信号である。

同じＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号において、例えば、異なる２人のユーザのために、異なるペイロード情報を送信することが可能である。

本発明の有利な特徴によれば、前記経路の各々で送信された情報は、先ず、ソース情報を、次に、前記ソース情報から計算される冗長情報を備える。この種のチャネル符号化は更に、ロバスト性を増加させて、受信時におけるソース情報の検索品質を改良することを可能にする。

本発明の有利な実施形態では、前記データ要素が、そのフーリエ変換と同一の特定の特徴を有し、かつ、時間−周波数空間内に特に良く局地化するＩＯＴＡプロトタイプ関数によって整形される。他のどのプロトタイプ関数もまた、本発明の状況において使用することができる。

好ましくは、前記各々の経路上で送信された情報に、異なる保護レベルが割り当てられる。

特に、この保護レベルは、予め定めた変調コンステレーションの順序及び／又はチャネル符号化に依存し得る。従って、例えば、経路の各々に２つの異なる誤り訂正符号を提供することが可能である。これら誤り訂正符号は、スループットレート及び／又は構造に関し異なる（例えば、１つの経路上では畳み込み符号が使用され、他の経路上ではターボ符号が使用される）。

本発明はまた、データ要素のセットによって構成された時間連続シンボルによって形成された、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号に関連している。そして、前記データ要素の各々は、前記信号のキャリア周波数を変調する。前記ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とにおいて情報を送信できるように、前記データ要素の各々は、直交している２つの実数値を加算することによって形成される。各々は、ソース信号のバイナリワードに対応し、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される。

本発明はまた、データ要素のセットを含む時間連続シンボルによって形成される、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプのマルチキャリア信号を符号化するデバイスに関連する。ここで、前記データ要素の各々は、前記信号のキャリア周波数を変調する。この種の符号化デバイスは、前記ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とで情報を送信できるように、直交する２つの実数値を加算することによって前記データ要素の各々を形成する手段を備える。各々は、ソース信号のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される。

本発明は、また、受信したＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を復号する方法に関する。ここで、前記信号は、データ要素のセットによって構成された時間連続シンボルによって形成され、前記データ要素の各々は、前記信号のキャリア周波数を変調する。

前記データ要素の各々が、符号化時において、直交する２つの実数値を加算することによって形成され、各々はソース信号のバイナリワードに対応し、予め定めた変調コンステレーションに従って変調され、前記ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路上で情報を送信できるように、前記復号方法は、
受信した信号において、前記実数経路と前記虚数経路とから、第１の経路に関連した情報を選択するステップと、
対応するソース信号の推定値の配信を可能にする前記第１の経路に関連する情報を、選択的に処理するステップと、
更に、少なくともある瞬間において、
前記受信した信号において、前記実数経路と前記虚数経路とから、第２の経路に関連した情報を選択するステップと、
対応するソース信号の推定値の配信を可能にする前記第２の経路に関連する情報を、選択的に処理するステップとを実行する。

本発明はまた、通信ネットワークからダウンロード可能な、及び／又はコンピュータ読取可能媒体に格納された、及び／又はマイクロプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラム製品に関連し、上述したマルチキャリア信号を符号化する方法を実行するプログラムコード命令を備える。

また、通信ネットワークからダウンロード可能な、及び／又はコンピュータ読取可能媒体に格納された、及び／又はマイクロプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラム製品に関連し、上述したマルチキャリア信号を復号する方法のステップを実行するプログラムコード命令を備える。

最後に、本発明は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路上で情報を送信できるように、受信したＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を復号するデバイスに関し、前記信号は、データ要素のセットによって構成された時間連続シンボルによって形成され、前記データ要素の各々は、前記信号のキャリア周波数を変調し、符号時において、直交する２つの実数値を加算することによって形成され、各々は、ソース信号のバイナリワードに対応し、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される。そのような復号デバイスは、
受信した信号において、前記実数経路と前記虚数経路とから、第１の経路に関連した情報を選択する手段と、
対応するソース信号の推定値の配信を可能にする前記第１の経路に関連する情報を、選択的に処理する手段と、
前記受信した信号において、前記実数経路と前記虚数経路とから、第２の経路に関連した情報を選択する手段と、
対応するソース信号の推定値の配信を可能にする前記第２の経路に関連する情報を、選択的に処理する手段とを備える。

本発明の他の特徴及び利点は、単純、例示的、かつ限定しない例によって与えられた好ましい実施形態である下記記述と、添付図面とから、より明らかになるものとする。

本発明の一般原理は、複素数シンボルを生成するために、虚数部に関する補足情報を、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプ変調で送信された実数シンボルに対し追加することからなる。送信時において生成される本質的なシンボル間干渉によって、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭモードにおいて、複素数値を有するシンボルの送信は可能ではないという見解を常に有する当業者の技術的先入観に反し、本発明は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路との両方において情報を送信することからなる。

複素数値のシンボルを有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調の状況では、プロトタイプ関数の変換に基づく受信信号の射影の虚数部はゼロではない。従って、復調された実際の信号に加えられ、チャネルの推定が実行される前に修正される必要のある妨害虚数項が生じる。

信号の複素数射影は、完全に送信された場合であっても、複素数値を有するシンボルの送信時に使用することに関連する本質的なＩＳＩ（シンボル間干渉）によって、実際に悪影響を及ぼされる。用語「ＩＳＩ」は、時間的シンボル間の干渉、及び／又はキャリア間の干渉を意味すると理解される。

本発明の符号化技術は、この本質的な妨害干渉を無視し、複素数値を有するシンボルであるＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの虚数部におけるペイロード情報の送信に依存する。

図２及び図３を参照して、この種の発明の符号化技術の実施形態を、従来技術と本発明とのＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号の送信シーケンスの比較の形態で示す。

このドキュメントの残り全体では、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルを整形するために使用されるプロトタイプ関数がＩＯＴＡ関数である、本発明の特定の実施形態の説明が与えられる。他のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ関数ももちろん使用することができる。

図２は、実数値シンボルを有する、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプの従来技術によるマルチキャリア信号の符号化及び送信のためのシーケンスのブロック図である。

本発明者らは、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプのマルチキャリア信号の形態で送信されるペイロード情報のソース２０を考慮する。このペイロード情報は、実数ＱＡＭ（直交振幅変調）変調器２１に供給されるワードの形態で体系化されるバイナリ要素からなる。変調器２１は、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、又はＭ−ａｒｙ信号とも称される他のタイプのコンステレーションの一連のシンボルを伝える。

Ｍ−ａｒｙ信号の直列／並列変換２２によって、実数値を有するシンボルからなるＮ個のストリーム２３を取得することが可能となる。これらストリームはそれぞれ、毎秒１／τ₀シンボルのスループットレートを有する。（本明細書では、ＩＯＴＡプロトタイプ関数に基づく）逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）２４及び多相フィルタリング２５によって、毎秒１／τ₀シンボルのスループットレートでＮ個のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボル２６を取得する。

並列／直列変換２７の後、実数値を有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルによって構成されたマルチキャリア信号２８は、（図示しない）１又は複数のアンテナによって送ることができる。

上述したように、本発明の符号化技術は、実数シンボルを複素数シンボルに変えるために、虚数部における補足情報を、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭで送信された実数シンボル２６に加えることからなる。この虚数部で伝えられる情報は、実数部で伝えられる情報から独立した情報か、同じ情報、すなわち実数部で伝えられる情報に関連する繰り返し冗長かのいずれかであり得る。

図３は、新たなタイプのＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調を達成するために、図２の送信シーケンスに対してなされた変更を示す。

本発明者らは、互いに依存してもよく、依存しなくてもよい２つのペイロード情報３０₁、３０₂のソースを考慮するものとする。従って、これら２つのソース３０₁、３０₂は、同じバイナリワードを伝送し得る。これら２つのソース３０₁、３０₂は、各々に由来するバイナリワード間の関連性が無いように、互いに全く相関していないかもしれない。最終的に、これら２つのソースのうちの１つに由来するバイナリワードは、他方のソースからの冗長情報に対応し得る。

図２に示すように、２つのソース３０₁、３０₂に由来するバイナリワードは、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、又は他のタイプのコンステレーションの変調の実数値を有するシンボルに変換されるように、実数ＱＡＭ変調３１₁、３１₂が行われる。

２つの変調器３１₁、３１₂から得られるＭ−ａｒｙ信号は、複素数値を有する一連のＯＱＡＭシンボルを形成するために、その後、それぞれ実数係数λ₁と虚数係数ｉλ₂（λ₁とλ₂とはスカラ値）によって重み付けられ、更に加算３２され、毎秒あたりＮ／τ₀シンボルのスループットレートを示す。

図２に示すように、その後、直列／並列変換２２が行われ、複素数値を有するＮ個のＯＱＡＭシンボルのストリーム２３が得られる。これらそれぞれのストリームは、毎秒当たり１／τ₀シンボルのスループットレートを有する。これらＮ個のストリーム２３は、逆高速フーリエ変換ＩＦＦＴ２４がなされ、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボル２６を生成することができるように、毎秒当たり１／τ₀シンボルのスループットレートでＩＯＴＡ多相フィルタ２５によって整形される。並列／直列変換２７の後、本発明に従って複素数値を有するシンボルを有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号３８を得る。

式（３）に示すように、本発明は、複素数値を有するシンボルａ_m,nを送信することと、それらを、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプ変調のプロトタイプ関数を用いて変調することとからなる。

図３に例示するように、ソース３０₁及び３０₂の電力値は、実数のスカラ係数λ_iの値に関して行うことによって調節することができる。例えば、虚数経路よりも高い電力値を有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルを実数経路上で送信するように選択することが可能であり、λ₁＞λ₂が選択される。実数経路と呼ばれる経路は、ここでは、図１において円及び星の形態で表される位相シフト実数シンボルに対応する。

図２の送信シーケンスでは、図３のように、ソース２０、３０₁、３０₂は、送られる信号に冗長を加えるように設計されたチャネル符号化（図示せず）によって符号化されたデータであり得ることが、更に注目される。このデータは更に、インタリーブΠがなされ得る。

図３の実施形態では、ソース３０₁とソース３０₂とが同一であれば、それらは好ましくは、信号の実数部分と虚数部分との両方について正確に同じデータを送ることを避けるために、異なるチャネル符号化及び／又はインタリーブがなされる。

本発明は、マルチアンテナ送信に関して適用することができる。従って、複素数値を有するシンボルを有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ信号３８が、幾つかのアンテナを備える送信機によって送信されなければならないのであれば、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数部と虚数部とは、２つの別個のアンテナセットで別々に送信することができる。このようにして、シンボル間干渉は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）送信の性能を改善するように平均化される。

同様に、送信機が幾つかのアンテナを有する場合、本発明に関して、（古典的なＯＦＤＭでも使用されている）ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅｓ）技術を実装することもできる。

上述したように、２つのソース３０₁、３０₂からのデータは、独立しているか、あるいは相関しているかのいずれかである。以下では、図４に示すように、これら２つのソースが相関している場合における、本発明の実施形態のより具体的な例の説明を説明する。

図４は、入力において一連のシンボルＸ_iを受信し、３つの出力の各々において、入力されたシーケンスＸ_iから計算されたシーケンスＸ_i、Ｙ_1,i、及び、Ｙ_2,iを出力する、１／３レートターボ符号器４０を例示する。

例えば、以下のシーケンスを構築する場合、図３における２つのソース３０₁、３０₂上の符号器４０の３つの出力を送信することが選択される。
例えば、３０₁と示された第１のソース上で、シーケンス［Ｘ_iＹ_1,iＸ_i+1Ｙ_2,i+1Ｘ_i+2Ｙ_1,i+2Ｘ_i+3・・・］を送信する。
例えば、３０₂と示された第２のソース上で、シーケンス［Ｘ_iＹ_2,iＸ_i+1Ｙ_1,i+1Ｘ_i+2Ｙ_2,i+2Ｘ_i+3・・・］を送信する。

有利なことに、データは、変調前にインタリーブされ、２つのソースのインタリーブは独立している。

以下に示すように、ＩＯＴＡ波形を用いたＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調のための本発明の実施形態の詳細例の説明が与えられる。以下のパラメータに基づいてシミュレーションがなされた。
ＦＦＴのサイズ：５１２、
変調されたキャリアの数：３４５、
チャネル：ＡＷＧＮ、
誤り訂正符号：レート１／２の制約長さＫ＝７を有する畳み込み符号。

２つの経路（実数及び虚数）上のストリームは独立している。電力値の調節係数は、λ₁＝１及びλ₂＝０．６に等しい。そのような違いにより、２つの経路間の電力比は４．４ｄＢである。

受信時において、本発明者らは、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ａ ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ ｓｉｇｎａｌ ｕｓｉｎｇ ｓｙｍｂｏｌｓ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｖａｌｕｅｓ， ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ」と題され、本願と同じ出願人によって、本特許出願と同日に出願された関連特許出願に記載されているような、反復復号アルゴリズムを用いる。

２つのオフセットＱＰＳＫ（Ｏｆｆｓｅｔ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）コンステレーションは、実数経路及び虚数経路の両方において、１／２レート符号で使用される。比較により、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルが実数値を有する従来技術を代表する同じ符号化レートを用いて、同じ畳み込み符号によって（実数経路のみで）符号化されたオフセット１６ＱＡＭコンステレーションのシミュレーションがなされる。

図７の曲線は、Ｃ／Ｎ比（キャリア対雑音比）の関数として、デシベル（ｄＢ）で表されたバイナリ誤り率の形態で、本発明の符号化技術の性能を例示している。

２つの経路が同じ符号化を有し、互いに独立している場合、チャネルの時間−周波数ダイバーシティを利用することが可能ではない、考えられ得る最も簡単なケースでさえも、性能における改善がみられる。確かに、実数経路上のオフセットＱＰＳＫ（曲線７０）と、オフセット−１６ＱＡＭとの間のバイナリ誤り率における差は、約０．９ｄＢである。一方、同じオフセット−１６ＱＡＭと、虚数経路上のオフセットＱＰＳＫ（曲線７１）との差は約０．６ｄＢである。

これらの結果は、例えば、受信時に同じ誤り率を必ずしも必要としないデータストリームの両経路（実数及び虚数）における送信について、特に興味深い。これらはまた、両経路（実数及び虚数）が、異なる信号対雑音比を有する送信チャネルに関連する２人のユーザに送信される場合にも興味深い。これら２つの部分の相対電力は、その後、これら２人のユーザのチャネル品質の差を考慮するために調節することができる。

本発明の符号化デバイス及び復号デバイスの簡単な構造についての簡潔な説明が、図５及び図６を参照して提供される。

図５の符号化デバイスは、メモリＭ５１と、コンピュータプログラムＰｇ５２によって駆動されるプロセッサμＰを備えた処理ユニット５０とを含む。

入力において、処理ユニット５０は、独立しているか、あるいは相関している２つのソース３０₁、３０₂からバイナリワードを受信する。これら一連のバイナリワードから、マイクロプロセッサμＰは、プログラムＰｇ５２の命令に従って、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を構築する。このマルチキャリア信号のために、バイナリワードの実数ＱＡＭ変調によって直交して得られる実数値を有する２つのコンステレーションシンボルを加重加算することによって、複素数値シンボルが得られる。マイクロプロセッサμＰによるこの種の構築はまた、ＩＦＦＴ、多相フィルタリング、及び、直列／並列変換演算と並列／直列変換演算をも含む。

処理ユニット５０の出力では、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号３８が取得される。この信号のシンボルは、複素数値を有している。

図６の復号デバイスは、同じ部分において、メモリＭ６１と、コンピュータプログラムＰｇ６２によって駆動されるプロセッサμＰを備えた処理ユニット６０とを有する。

入力において、処理ユニット６０は、そのシンボルが複素数値を有するＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号６３を受け取る。この信号は、図５の符号化デバイスからの出力として送られた後に、送信チャネルによって伝えられる。

マルチキャリア信号６３を受け取ると、マイクロプロセッサμＰは、プログラムＰｇ５２の命令に従って、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路又は虚数経路とのうちの１つに関連付けられた情報を選択し、その後、チャネルに関連するソース信号の推定値６４を伝えることができるように、選択された情報について選択的な処理を実行する。これら動作は、２つのチャネルの各々について連続的に行われてよく、あるいは、これらチャネルのうちの一方についてルーチン的に行われてもよく、他方のチャネルについては、信号の受信品質が、予め定めた基準を満足する場合に行われてもよい。

これら動作はまた反復的に行われてよく、マイクロプロセッサμＰは、２つの経路の各々を連続的に選択し、他の部分によって生成された本質的な干渉を判定して、その干渉を受信信号から取り除き、２つの経路の各々に関連するソース信号の推定値をリファインする。

従来技術に関連して既に説明された、古典的なＯＦＤＭ変調に従って送信される複素数値を有するシンボルと、従来技術のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ変調に従って送信される実数値シンボルとの時間−周波数表示である。 従来技術のＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号の送信シーケンスのブロック図である。 本発明に従ったＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号の送信シーケンスのブロック図である。 １／３レートターボ符号の状況における本発明の実装例である。 本発明の符号化デバイスの構造の簡略図を示す。 本発明の復号デバイスの構造の簡略図を示す。 従来技術と比較した本発明の符号化技術の性能を例示する。

Claims (14)

1. 各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットを含む時間連続シンボルによって形成される、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を符号化する方法であって、
   前記データ要素の各々は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とによって情報を送信できるように、それぞれがソース信号（３０₁、３０₂）のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーション（３１₁、３１₂）に従って変調される、直交する２つの実数値を加算する（３２）ことによって形成されることを特徴とする、方法。
2. 前記加算することは、前記経路のうちの一方が、より高い電力レベルを示すことができる加重加算であることを特徴とする、請求項１に記載の符号化方法。
3. 前記ソース信号（３０₁、３０₂）は相関していることを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の符号化方法。
4. 前記ソース信号のうちの一方は、他方のソース信号によって伝送されたペイロード情報と関連する冗長情報を伝送することを特徴とする、請求項３に記載の符号化方法。
5. 前記ソース信号（３０₁、３０₂）は同一であるが、前記経路の各々において、異なるチャネル符号化及び／又はインタレースがなされることを特徴とする、請求項３に記載の符号化方法。
6. 前記ソース信号（３０₁、３０₂）は、互いに独立した信号であることを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の符号化方法。
7. 前記経路の各々で送信された情報は、第１にソース情報、第２に前記ソース情報から計算された冗長情報を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の符号化方法。
8. 前記経路の各々で送信された情報に対して異なる保護レベルが割り当てられ、前記保護レベルは、チャネル符号化、及び／又は、前記予め定めた変調コンステレーションの順序に依存することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の符号化方法。
9. 各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットによって構成される時間連続シンボルによって形成される、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号であって、
   前記データ要素の各々は、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とによって情報を送信できるように、それぞれがソース信号のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される、直交する２つの実数値を加算することによって形成されることを特徴とする、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号。
10. 各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットを含む時間連続シンボルによって形成される、ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を符号化するデバイスであって、
    ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とによって情報を送信できるように、それぞれがソース信号のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される直交する２つの実数値を加算することによって、前記データ要素の各々を形成する手段（５０）を備えることを特徴とする、デバイス。
11. 各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットによって構成される時間連続シンボルによって形成される、受信されたＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号を復号する方法であって、
    ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とによって情報を送信できるように、
    それぞれがソース信号のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される、直交する２つの実数値を加算することによって、前記データ要素の各々が符号化時において形成され、
    前記復号する方法は、
    前記受信された信号において、前記実数経路と虚数経路から、第１の経路に関連した情報を選択するステップと、
    前記対応するソース信号の推定値を伝送可能な前記第１の経路に関連した情報を、選択的に処理するステップと、
    少なくともある瞬間において、
    前記受信された信号において、前記実数経路と虚数経路から、第２の経路に関連した情報を選択するステップと、
    前記対応するソース信号の推定値を伝送可能な前記第２の経路に関連した情報を、選択的に処理するステップと、
    を実行することを特徴とする、方法。
12. 通信ネットワークからダウンロード可能であるか、及び／又は、コンピュータ読取可能媒体に格納されているか、及び／又は、マイクロプロセッサによって実行可能である、コンピュータプログラム製品であって、
    請求項１から８のいずれか一項に記載のマルチキャリア信号符号化方法を実施するプログラムコード命令を備える、コンピュータプログラム製品。
13. 通信ネットワークからダウンロード可能であるか、及び／又は、コンピュータ読取可能媒体に格納されているか、及び／又は、マイクロプロセッサによって実行可能である、コンピュータプログラム製品であって、
    請求項１１に記載のマルチキャリア信号復号方法の各ステップを実施するプログラムコード命令を備える、コンピュータプログラム製品。
14. 各々が信号のキャリア周波数を変調するデータ要素のセットによって構成される時間連続シンボルによって形成される、受信されたＯＦＤＭ／ＯＱＡＭタイプマルチキャリア信号（６３）を復号するデバイスであって、
    ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭシンボルの実数経路と虚数経路とによって情報を送信できるように、それぞれがソース信号のバイナリワードに対応しており、予め定めた変調コンステレーションに従って変調される、直交する２つの実数値を加算することによって、前記データ要素の各々が符号化時において形成され、
    前記復号するデバイスは、
    前記受信された信号において、前記実数経路と虚数経路から、第１の経路に関連した情報を選択する手段と、
    前記対応するソース信号の推定値（６４）を伝送可能な前記第１の経路に関連した情報を、選択的に処理する手段と、
    前記受信された信号において、前記実数経路と虚数経路から、第２の経路に関連した情報を選択する手段と、
    前記対応するソース信号の推定値を伝送可能な前記第２の経路に関連した情報を、選択的に処理する手段と、
    を備えることを特徴とする、デバイス。

Images