JP2009523361A - 同等でない変調方式及び符号化率を使って時空間処理を実施する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

同等でない変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）すなわちストリーム依存ＭＣＳを使って空間処理を実施する方法及び装置を開示する。入力データを複数のデータストリームに分解してもよく、データストリームに空間処理を実行して複数の空間ストリームを生成する。各データストリームに対するＭＣＳは、他と関係なく選択される。空間ストリームは、複数の送信アンテナ経由で送信される。時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）、擬似直交アラモウチ符号化、時間反転時空間ブロック符号化、線形空間処理、及び循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）の少なくとも１つの技術をデータ／空間ストリームに実行してもよい。アンテナマッピング行列を空間ストリームに適用してもよい。空間ストリームは、複数の送信アンテナ経由で送信される。各データストリームに対するＭＣＳは、データストリームに関連する各空間ストリームの信号対雑音比に基づき決定してもよい。

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、同等でない変調方式及び符号化率（ＭＣＳ、Modulation and Coding Scheme）を使って空間処理を実施する方法及び装置に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎの共同提案グループは、次世代高性能無線ネットワークに関してハイブリッド時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ、Space-Time Block Code）・空間分割多重（ＳＤＭ、Spatial Division Multiplexing）スキームの使用を現在提案している。このハイブリッドＳＴＢＣ／ＳＤＭスキームでは、受信機出力において残存信号対雑音比（ＳＮＲ）が低くなるデータストリームに対して、釣り合わないサービス品質をもたらす。従来のシステムでは、同等のＭＣＳをすべての空間ストリームに適用している。しかし、このことは、ＳＴＢＣ事前符号化によってもたらされる空間ストリームに対するダイバーシティ利得の利点を失う結果になっている。

それ故、ＳＴＢＣなどの空間処理の実行と同時に、同等でない（unequal）ＭＣＳすなわちストリーム依存ＭＣＳを適用する方法及び装置を提供することは望ましいだろう。

本方法は、同等でないＭＣＳすなわちストリーム依存ＭＣＳを使って空間処理を実施する方法及び装置に関する。入力データは、複数のデータストリームに分解してもよく、複数の空間ストリームを生成するために、空間処理をデータストリームに実行する。各データストリームに対するＭＣＳは、他に関係なく選択される。次いで、空間ストリームを複数の送信アンテナを通して送信する。ＳＴＢＣ、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ、Space Frequency Block Coding）、擬似直交アラモウチ符号化（quasi-orthogonal Alamouti coding）、時間反転時空間ブロック符号化、線形空間処理及び循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ、Cyclic Delay Diversity）の少なくとも１つの技術をデータ／空間ストリームに実行してもよい。次いで、アンテナマッピング行列を空間ストリームに適用してもよい。結果として生じた空間ストリームを、複数の送信アンテナを通して送信する。各データストリームに対するＭＣＳは、データストリームに関連する各空間ストリームのＳＮＲに基づき決定してもよい。

本発明のより詳細な理解は、例として提供し添付の図面とともに理解されるべき、以下の好ましい実施形態の説明から得られるだろう。

本発明によれば、同等でないＭＣＳすなわちストリーム依存ＭＣＳが、異なる空間ストリームに適用される。本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システム、マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ、Multi-Carrier Code Division Multiple Access）システム、ＣＤＭＡシステムなどに適用し得る。異なるデータストリームの同等でないＳＮＲを巧みに利用するために、異なるデータストリームに同等でないＭＣＳを適用する。例えば、高次のＭＣＳが、ダイバーシティ符号化を有する空間ストリームに適用されてもよく、低次のＭＣＳが、総自己誘導干渉(total self induced interference)を減少するために、ダイバーシティ符号化を有さない空間ストリームに適用されてもよい。同等でないＭＣＳすなわちストリーム依存ＭＣＳを使用すると、自己干渉が減少することから単純な受信機アルゴリズム（例えば、線形最小平均二乗誤差（ＬＭＭＳＥ、Linear Minimum Mean Square Error））が使用されてもよい。

図１は、本発明に従って構成された送信機１００のブロック図である。送信機１００は、チャネルエンコーダ１０２、レートマッチング部１０４、空間パーサ１０６、複数のインターリーバ１０８ａ〜１０８ｎ_ss、複数のコンスタレーションマッパ（constellation mapper）１１０ａ〜１１０ｎ_ss、複数のマルチプレクサ１１６ａ〜１１６ｎ_ss、空間処理部１２０、複数の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１２２ａ〜１２２ｎ_tx、複数のサイクリック・プレフィックス（ＣＰ、Cyclic Prefix）挿入部１２４ａ〜１２４ｎ_tx、及び複数の送信アンテナ１２６ａ〜１２６ｎ_txを含む。留意すべきは、図１に示す構成は、限定としてではなく例として提供されており、各構成要素によって実行される処理は、もっと多くの構成要素で実行されてもよいし、もっと少ない構成要素で実行されてもよく、処理の順序は変更し得る。

チャネルエンコーダ１０２は、入力データ１０１を符号化する。適応変調・符号化（ＡＭＣ、Adaptive Modulation and Coding）を使用し、どの符号化率及びどの符号化スキームを使用してもよい。例えば、符号化率は、１／２、１／３、１／５、３／４などでもよい。符号化スキームは、ターボ符号化、畳み込み符号化、ブロック符号化、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化などでもよい。符号化データ１０３は、レートマッチング部１０４で間引きされてもよい。

レートマッチング後の符号化データ１０５は、空間パーサ１０６によって複数（Ｎ_SS）の空間ストリーム１０７ａ〜１０７ｎ_ssに分解される。各データストリーム１０７ａ〜１０７ｎ_ssのデータビットは、インターリーバ１０８ａ〜１０８ｎ_ssによってインターリーブされるのが好ましい。次いで、インターリーブ後のデータビット１０９ａ〜１０９ｎ_ssは、選択変調スキームに従って、コンスタレーションマッパ１１０ａ〜１１０ｎ_ssによって、シンボル１１１ａ〜１１１ｎ_ssにマッピングされる。変調スキームは、四相位相変調（ＱＰＳＫ）、８ＰＳＫ、１６直交振幅変調（１６ＱＡＭ）、６４ＱＡＭなどでもよい。制御データ１１２ａ〜１１２ｎ_ss及び／またはパイロット１１４ａ〜１１４ｎ_ssは、マルチプレクサ１１６ａ〜１１６ｎ_ssでシンボル１１１ａ〜１１１ｎ_ssと多重化される。シンボル１１７ａ〜１１７ｎ_ss（多重化制御データ１１２ａ〜１１２ｎ_ss及び／またはパイロット１１４ａ〜１１４ｎ_ssを含む）は、空間処理部１２０で処理される。

あるいは、入力データ１０１は、チャネル符号化前に分割されてもよく、分割された複数の入力データが、２つ以上の個別符号化部によって符号化されてもよい。あるいは、１つのデータストリームを複数のデータストリームに分解する代わりにまたはそれに加えて、１つ以上のユーザに属してもよいいくつかの入力データストリームが、いくつかの空間ストリームによって送信されるように処理されてもよい。

空間処理部１２０は、チャネル状態情報１１８に基づきシンボル１１７ａ〜１１７ｎ_ssに選択的に空間処理を実行し、Ｎ_TX本のデータストリーム１２１ａ〜１２１ｎ_txを出力する。空間処理は、時空間符号化（ＳＴＣ、Space Time Coding）、空間多重化（ＳＭ、Spatial Multiplexing）、線形空間マッピング、または送信ビーム形成でもよい。ＳＴＣに関しては、ＳＴＢＣ、ＳＦＢＣ、４個の送信アンテナ用擬似直交アラモウチ、時間反転ＳＴＢＣ（ＴＲ−ＳＴＢＣ、Time Reversed STBC）、ＣＤＤなどの任意の形態のＳＴＣが使用されてもよい。

チャネル状態情報１１８は、サブキャリアごとのＶ行列、ＳＮＲ、チャネル行列階数、チャネル状態番号、遅延スプレッドまたは短期及び／または長期チャネル統計の少なくとも１つでもよい。Ｖ行列は、推定チャネル行列の特異値分解（ＳＶＤ、Singular Value Decomposition）から取得されたユニタリ行列である。チャネル状態番号は、チャネル行列の階数に関係する。状態の悪いチャネルはすべて、階数不完全でもよい。階数の低いチャネルまたは状態の悪いチャネルは、チャネルが送信ビーム形成でＳＭをサポートする自由度を十分に持たないから、ＳＴＢＣなどのダイバーシティスキームを使用することにより一層の強固さを示すだろう。階数の高いチャネルは、送信ビーム形成を有するＳＭを使用することにより、より高速のデータレートをサポートするだろう。チャネル状態情報１１８は、直接チャネルフィードバック（ＤＣＦＢ、Direct Channel Feedback）などの従来技術を使用して取得してもよい。

空間処理部１２０からのデータストリーム１２１ａ〜１２１ｎ_txは、ＩＦＦＴ部１２２ａ〜１２２ｎ_txによって処理され、ＩＦＦＴ部１２２ａ〜１２２ｎ_txは、タイムドメインデータ１２３ａ〜１２３ｎ_txを出力する。ＣＰは、ＣＰ挿入部１２４ａ〜１２４ｎ_txによってタイムドメインデータ１２３ａ〜１２３ｎ_txの各々に加えられる。ＣＰ１２５ａ〜１２５ｎ_txを有するタイムドメインデータは、送信アンテナ１２６ａ〜１２６ｎ_txを通して送信される。

図２は、本発明に従って構成された受信機２００のブロック図である。受信機２００は、複数の受信アンテナ２０２ａ〜２０２ｎ_rx、チャネル推定部２０４、ノイズ推定部２０６、チャネル相関行列計算部２０８、ＳＮＲノルム定数計算部２１０、複数のＯＦＤＭ処理部２１２ａ〜２１２ｎ_rx、空間デコーダ２１４、複数のコンスタレーションデマッパ（constellation de-mapper）２１６ａ〜２１６ｎ_ss、複数のＳＮＲ正規化部２１８ａ〜２１８ｎ_ss、複数のデインターリーバ２２０ａ〜２２０ｎ_ss、空間デパーサ２２２及びデコーダ２２４を備える。留意すべきは、図２に示す構成は、限定としてではなく例として提供されており、各構成要素によって実行される処理は、もっと多くの構成要素で実行されてもよいし、もっと少ない構成要素で実行されてもよく、処理の順序は変更し得る。

複数の受信データストリーム２０３ａ〜２０３ｎ_rxは、チャネル推定部２０４、ノイズ推定部２０６及びＯＦＤＭ処理部２１２ａ〜２１２ｎ_rxへ入力される。チャネル推定部２０４は、従来の方法を使用してチャネル推定を実行し、チャネル行列２０５を生成する。ノイズ推定部２０６は、ノイズ分散２０７を計算する。チャネル相関行列計算部２０８は、チャネル行列２０５から相関行列２０９を生成するが、それについては後で詳細に説明する。ＳＮＲノルム定数計算部２１０は、相関行列２０９及びノイズ分散２０７からＳＮＲノルム定数２１１ａ〜２１１ｎ_ssを計算するが、それについては後で詳細に説明する。

ＯＦＤＭ処理部２１２ａ〜２１２ｎ_rxの各々は、各受信データストリーム２０３ａ〜２０３ｎ_rxからＣＰを取り除き、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し周波数ドメインデータ２１３ａ〜２１３ｎ_rxを出力する。ＯＦＤＭ処理部２１２ａ〜２１２ｎ_rxからの出力２１３ａ〜２１３ｎ_rxは、空間デコーダ２１４によって処理される。空間デコーダ２１４は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）デコーダ、ＭＭＳＥ連続干渉除去（ＳＩＣ、Successive Interference Cancellation）デコーダ、または最尤（ＭＬ、Likelihood）デコーダでもよい。

空間復号化後、復号化データ２１５ａ〜２１５ｎ_ssは、コンスタレーションデマッパ２１６ａ〜２１６ｎ_ssによって処理され、ビットストリーム２１７ａ〜２１７ｎ_ssを生成する。ビットストリーム２１７ａ〜２１７ｎ_ssは、ＳＮＲノルム定数２１１ａ〜２１１ｎ_ssに基づき、ＳＮＲ正規化部２１８ａ〜２１８ｎ_ssによって正規化される。正規化ビットストリーム２１９ａ〜２１９ｎ_ssは、デインターリーバ２２０ａ〜２２０ｎ_ssによって処理される。デインターリーブされたビット２２１ａ〜２２１ｎ_ssは、空間デパーサ２２２によって１つのビットストリーム２２３に統合される。ビットストリーム２２３はデコーダ２２４によって処理され、入力データ２２５が取り出される。

以下では、送信機１００及び受信機２００における空間処理について、代表例としてＳＴＢＣに関して説明する。本明細書では、以下の定義を使用する。
Ｎ_TX：送信アンテナ数
Ｎ_SS：空間ストリーム数
Ｎ_STS：ＳＴＢＣ後のストリーム数
ｄ_k,n：シンボル時間ｎにおけるデータベクトル
ｓ_k,n：シンボル時間ｎにおけるＳＴＢＣ後のベクトル
ｘ_k,n：シンボル時間ｎにおける図３のｐ行列後のベクトル
ｙ_k,n：シンボル時間ｎにおける受信ベクトル

図３は、ＳＴＢＣ及び／または線形空間マッピングを実行するように構成された例示の空間処理部１２０のブロック図である。空間処理部１２０は、ＳＴＢＣ部３０２、ＣＤＤ部３０４及びアンテナマッピング部３０６を含んでもよい。シンボル１１７ａ〜１１７ｎ_ssの各々は、複素数のストリームである。ＯＦＤＭシンボルｎのサブキャリアｋの空間ストリームｉで送信された複素シンボルをｄ_k,i,nで示す。ＳＴＢＣ部３０２は、各サブキャリアの２つの連続するＯＦＤＭシンボルを処理する。ＯＦＤＭシンボル２ｍ及び２ｍ＋１についてのサブキャリアｋ上の出力時空間ストリームｉ_STSに関するＳＴＢＣ部３０２からの出力シンボルは、以下の式（１）により与えられる。

は、表１で定義される。

線形空間処理は、ＳＴＢＣ部３０２からの出力シンボルに、ＣＤＤ部３０４及びアンテナマッピング部３０６によって実行されてもよい。ＳＴＢＣが実行されない場合、ｓ_k,i,n＝ｄ_k,i,n及びＮ_STS＝Ｎ_SSである。線形空間処理は、所与のサブキャリアで送信されるシンボルベクトルの一連の回転と定義される。ＣＤＤ部３０４及びアンテナマッピング部３０６による処理は、以下の式（２）のように表現される。

は、上式（２）で、ＯＦＤＭシンボルｎのサブキャリアｋで送信される変調シンボルのＮ_STSベクトルである。Ｃ_CDD（ｋ）は、周波数ドメインでの循環遅延を表すＮ_SS×Ｎ_SSの対角循環遅延行列である。対角値は、［Ｃ_CDD（ｋ）］_i,j＝ｅｘｐ（−ｊ２πｋΔ_FＴⁱ _CS）で与えられる。

は、Ｎ_TX×Ｎ_TXユニタリアンテナマッピング行列Ｐ_map（ｋ）の第１のＮ_STS列を備えるＮ_Tx×Ｎ_STS行列である。これは、直接マッピング操作用の恒等行列でもよいし、空間拡散操作用のマッピング行列でもよいし、チャネル固有ベクトル集合などのチャネル固有ステアリング行列でもよい。ｘ_k,nは、ＯＦＤＭシンボルｎのサブキャリアｋで送信されたシンボルのＮ_TXベクトルである。

チャネル行列Ｈ_effは、ベクトルｓ_k,nから見た実効チャネルであり、以下の式（３）のようになる。

受信部では、ｙ_k,2m及びｙ^* _k,2m+1は、以下の式（４）のように１つのベクトルに合成される。

式（３）及び式（４）を使用すると、以下の式（５）のようになる。

ベクトルｓ_k,2m及びｓ^* _k,2m+1では、それらのどちらかに現れるデータ値はどれも、両方に共役または両方に非共役のどちらかで生じる。このことから、以下の特定の例に示すように、式（５）を簡潔な行列形式で書くことが可能になる。

Ｎ_tx＝３及びＮ_ss＝２の場合（すなわち、２つの空間ストリームが空間パーサ１０６によって入力データから生成され、３つのデータストリームが送信機１００の空間処理部１２０から生成される場合）を考慮する。３つのデータストリームの１つは、以下に示すように、送信ダイバーシティのために空間パーサ１０６の１つのデータストリームのレプリカを修正して作成される。

表１から、Ｎ_tx＝３及びＮ_ss＝２の場合に関して、以下のことがわかり得る。
ｓ_k,1,2m＝ｄ_k,1,2m
ｓ_k,2,2m＝−ｄ^* _k,1,2m+1
ｓ_k,3,2m＝ｄ_k,2,2m
であり、次の式（６）のようになる。

また、
ｓ_k,1,2m+1＝ｄ_k,1,2m+1
ｓ_k,2,2m+1＝ｄ^* _k,1,2m
ｓ_k,3,2m+1＝ｄ_k,2,2m+1
であり、次の式（７）及び式（８）のようになる。

式（６）及び式（８）を使用して、式（５）は、４つのデータ値ｄ_k,1,2m、ｄ^* _k,1,2m+1、ｄ_k,2,2m、ｄ^* _k,2,2m+1が係わる標準行列式として、以下の式（９）のように書き直すことができる（アスタリスクは、共役を意味するが、エルミート共役を意味しない）。

これは、今や標準ＭＩＭＯ形式であるが、Ｈ_effの種々の列の合成であるチャネル行列を有する。受信機２００は、データベクトルｄを復調する。

ＭＭＳＥ復調部が式（１０）のデータベクトルに使用されてもよい。式（９）のチャネル行列は以下の式（１１）のように示せる。

ＭＭＳＥソリューションは、以下の式（１２）または同等に式（１３）の通りである（エルミート共役に関しては、インデックスｋをやめシンボル「＋」を使用）。

式（９）は以下のように書いてもよい。

式（１４）を式（１２）に代入することにより、以下の式（１５）が得られる。

式（１１）を使用して、相関行列

は以下の式（１６）のようになる。

ＭＭＳＥ受信部で処理後の式（９）のｋ番目のデータストリームに対する実効ＳＮＲは、以下の式（１７）であることが知られている。

式（１７）では、

である。

高いＳＮＲに関しては、式（１７）は以下の式（１８）のようになる。

行列

は、式（１９）に示す形式を有する。

式（１９）のパラメータの定義は、

の式から容易に見つかる。逆行列に関する以下の一般的公式を使用して、

の対角要素

が以下の式（２１）〜式（２４）により与えられることを示し得る。

式（１８）を使用して、各データストリームに対するＳＮＲは以下の式（２５）〜式（２８）のように得られる。

上記のチャネル表現のいずれに関しても、ｄの最初の２つの構成要素（それらにＳＴＢＣ符号が適用されている構成要素）は同じＳＮＲを有し、他の２つも等しいＳＮＲを有する。２番目のＳＮＲは一般に１番目のＳＮＲより小さい。ｄの符号化された構成要素のＳＮＲと符号化されていない構成要素のＳＮＲの比は以下の式（２９）の通りである。

Ｈ_effの３つの列が類似の特性を有すると想定すると、ＳＮＲは、ＳＴＢＣ符号化シンボルに対して平均で約３ｄＢ高くなる。

ＳＴＢＣの実施において、続くシンボルのペアは同じ周波数または異なる周波数によって送信されてもよい。評価のために、受信機に受信アンテナが１つしかないと想定して、Ｎ_tx＝２及びＮ_ss＝１の最も単純な事例を本明細書では考慮する。実行チャネル行列は、以下の１×２行列で表される。

また、データベクトルは以下の式（３１）のようになる。

同じ周波数が連続するシンボルに使用されるとき、Ｈ_effは両方のシンボルに対して同じであり、式（５）は以下の式（３２）のようになる。

ゼロフォーシング受信機が使用される場合、最初のステップはｙ_kにチャネル行列のエルミート共役

を掛けて、式（３３）を得ることである。

信号部分の対角行列要素｜ｈ₁｜²＋｜ｈ₂｜²は、ＳＴＢＣ符号によって取得される２次のダイバーシティを表す。

異なる周波数が連続するシンボルに対して使用されるとき、２つのシンボルに対する実効チャネルは以下の通りである。
第１のシンボルに対して、Ｈ_eff＝［ｈ₁ ｈ₂］
第２のシンボルに対して、Ｈ_eff＝［ｇ₁ ｇ₂］

この場合は、式（５）の修正式は以下の式（３４）のようになり、

以下の式（３５）及び式（３６）が得られる。

信号部分の対角行列要素｜ｈ₁｜²＋｜ｇ₂｜²は、ＳＴＢＣ符号によって取得される２次のダイバーシティを表す。この場合、対角要素はやはり２次のダイバーシティを表す。しかし、非対角要素が干渉の一因となる（すなわち、非直交性）。

表１の２×１の事例に関して、式（５）は以下の式（３７）のようになり、式（３７）で、式（３８）及び式（３９）である。

この事例のｄのＭＭＳＥの推定量は以下の式（４０）及び式（４１）の通りである。

式（４０）は以下の式（４２）または式（４３）のようになる。

あるいは、ｄ_2m及びｄ_2m+1のＭＭＳＥの推定値は、まずｙ_2mだけを使用し、次いでｙ_2m+1を使用し、次いでそれらを加算して見つけてもよい。第１のシンボルにこのスキームを適用して、式（４４）のようになり、

第１のシンボルからのデータベクトルのＭＭＳＥ推定値は、以下の式（４５）または式（４６）のようになる。

第２のシンボルにこのスキームを適用して、式（４７）になり、

第２のシンボルからのデータベクトルのＭＭＳＥ推定値は以下の式（４８）または式（４９）のようになる。

式（４７）及び式（４９）を使用して、ｄ_2mの２つの推定値は以下の式（５０）のように加算される。

結果は、式（４３）で取得した結果と同じである。ｄ_2m+1の推定値を合計すると、やはり式（４３）からの合計と同じ結果になる。従って、単純な２×１のアラモウチ（Alamouti）スキームでは、２つの復号化技術は全く同じである。しかし、表１の３×２の事例では同じでないことがある。

図４及び図５は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのチャネルＥ及びチャネルＢに対して、３×２アンテナ構成及び線形ＭＭＳＥ（ＬＭＭＳＥ）受信機を使用したシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果が示すことは、６４ＱＡＭとＱＰＳＫの同等でない変調スキームを使用する事例では、チャネルＥ（チャネルＢ）に対して１６ＱＡＭと１６ＱＡＭの同等の変調スキームを使用した事例より、パケット誤り率（ＰＥＲ、Packet Error Rate）に関して約１．５ｄＢ（０．８ｄＢ）よいことである。

送信機及び受信機は、無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）でもよいし、基地局でもよい。用語「ＷＴＲＵ」は、ユーザ装置（ＵＥ）、移動機、固定加入者ユニットもしくは移動加入者ユニット、ページャ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、または無線環境で動作する能力のある他のあらゆる種類のユーザデバイスを含むがそれらに限定されない。用語「基地局」は、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、または無線環境で動作する能力のある他のあらゆる種類のインタフェースデバイスを含むがそれらに限定されない。

１．送信機及び受信機を含む無線通信システムにおいて、同等でないＭＣＳを用いて空間データ処理を実施することを特徴とする方法。

２．少なくとも１つの入力データから複数のデータストリームを生成するステップを備えることを特徴とする実施形態１の方法。

３．前記データストリームの少なくとも１つに空間処理を実行して複数の空間ストリームを生成するステップを備え、各データストリームに対するＭＣＳを他と関係なく選択することを特徴とする実施形態２の方法。

４．複数の送信アンテナ経由で前記空間ストリームを送信するステップを備えることを特徴とする実施形態３の方法。

５．前記空間処理を前記データストリームの一部だけに実行することを特徴とする実施形態３乃至４のいずれかに記載の方法。

６．空間処理が実行されるデータストリームに対するＭＣＳは、空間処理が実行されないデータストリームに対するＭＣＳとは異なることを特徴とする実施形態３乃至５のいずれかに記載の方法。

７．前記空間処理は前記データストリームの少なくとも１つに実行するＳＴＢＣであることを特徴とする実施形態３乃至６のいずれかに記載の方法。

８．前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを同じ周波数にマッピングすることを特徴とする実施形態７の方法。

９．前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを異なる周波数にマッピングすることを特徴とする実施形態７の方法。

１０．前記空間処理は、前記データストリームの少なくとも１つに実行されるＳＴＢＣ、ＳＦＢＣ、擬似直交アラモウチ符号化、及び時間反転時空間ブロック符号化の少なくとも１つであることを特徴とする実施形態３乃至９のいずれかに記載の方法。

１１．線形空間処理を前記データストリームに実行することを特徴とする実施形態３乃至１０のいずれかに記載の方法。

１２．ＣＤＤを前記空間ストリームに実行することを特徴とする実施形態１１の方法。

１３．アンテナマッピング行列を前記空間ストリームに掛けることを特徴とする実施形態１１乃至１２のいずれかに記載の方法。

１４．前記アンテナマッピング行列は恒等行列であることを特徴とする実施形態１３の方法。

１５．前記アンテナマッピング行列は空間拡散用であることを特徴とする実施形態１３の方法。

１６．前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ステアリング行列であることを特徴とする実施形態１３の方法。

１７．前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ベクトル集合を含むことを特徴とする実施形態１６の方法。

１８．各データストリームに対する前記ＭＣＳを前記データストリームに関連する各空間ストリームの信号対雑音比に基づき決定することを特徴とする実施形態３乃至１７のいずれかに記載の方法。

１９．少なくとも１つの受信アンテナで前記空間ストリームを受信するステップをさらに備えることを特徴とする実施形態４乃至１８のいずれかに記載の方法。

２０．チャネル推定を実行してチャネル行列を生成するステップを備えることを特徴とする実施形態１９の方法。

２１．前記チャネル行列を使用して前記受信空間ストリームを復号し前記入力データを取り出すステップを備えることを特徴とする実施形態２０の方法。

２２．ＭＭＳＥ復号化が前記受信データストリームを復号するために使用されることを特徴とする実施形態２１の方法。

２３．ＺＦ復号化が前記受信データストリームを復号するために使用されることを特徴とする実施形態２１の方法。

２４．前記無線通信システムはＯＦＤＭシステムであることを特徴とする実施形態１乃至２３のいずれかに記載の方法。

２５．前記無線通信システムはＭＳ−ＣＤＭＡシステム及びＣＤＭＡシステムの１つであることを特徴とする実施形態１乃至２３のいずれかに記載の方法。

２６．同等でないＭＣＳを使用して空間データ処理を実施することを特徴とする送信機。

２７．複数のデータストリームの少なくとも１つに空間処理を実行する空間プロセッサを備え、各データストリームに対するＭＣＳは他と関係なく選択されることを特徴とする実施形態２６の送信機。

２８．前記データストリームを送信する複数の送信アンテナを備えることを特徴とする実施形態２７の送信機。

２９．前記空間プロセッサが、前記データストリームの一部だけの空間処理を実行するように構成されることを特徴とする実施形態２７乃至２８のいずれかに記載の送信機。

３０．空間処理が実行されるデータストリームに対するＭＣＳは、空間処理が実行されないデータストリームに対するＭＣＳと異なることを特徴とする実施形態２７乃至２９のいずれかに記載の送信機。

３１．前記空間プロセッサが、前記データストリームの少なくとも１つにＳＴＢＣを実行するように構成されることを特徴とする実施形態２７乃至３０のいずれかに記載の送信機。

３２．前記空間プロセッサが、前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを同じ周波数にマッピングするように構成されることを特徴とする実施形態３１の送信機。

３３．前記空間プロセッサが、前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを異なる周波数にマッピングするように構成されることを特徴とする実施形態３１の送信機。

３４．前記空間プロセッサが、前記データストリームの少なくとも１つにＳＴＢＣ、ＳＦＢＣ、擬似直交アラモウチ符号化、及び時間反転時空間ブロック符号化の少なくとも１つを実行するように構成されることを特徴とする実施形態２７乃至３３のいずれかに記載の送信機。

３５．前記空間プロセッサが、前記データストリームに線形空間処理を実行するように構成されることを特徴とする実施形態２７乃至３４のいずれかに記載の送信機。

３６．前記空間プロセッサが、前記空間ストリームにＣＤＤを実行するように構成されることを特徴とする実施形態３５の送信機。

３７．前記空間プロセッサが、アンテナマッピング行列を前記空間ストリームに適用するように構成されることを特徴とする実施形態３５乃至３６のいずれかに記載の送信機。

３８．前記アンテナマッピング行列は恒等行列であることを特徴とする実施形態３７の送信機。

３９．前記アンテナマッピング行列は空間拡散用であることを特徴とする実施形態３７の送信機。

４０．前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ステアリング行列であることを特徴とする実施形態３７の送信機。

４１．前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ベクトル集合を含むことを特徴とする実施形態４０の送信機。

４２．各データストリームに対する前記ＭＣＳを前記データストリームに関連する各空間ストリームの信号対雑音比に基づき決定することを特徴とする実施形態２７乃至４１のいずれかに記載の送信機。

４３．同等でないＭＣＳを用いて空間データ処理を実施することを特徴とする受信機。

４４．複数の前記空間ストリームを受信するために少なくとも１つの受信アンテナを備え、前記空間ストリームにマッピングされる各データストリームに対するＭＣＳが送信機において他と関係なく選択されることを特徴とする実施形態４３の受信機。

４５．チャネル推定を実行しチャネル行列を生成するチャネル推定部を備えることを特徴とする実施形態４４の受信機。

４６．前記チャネル行列を使用して前記受信空間ストリームを復号する空間復号部を備えることを特徴とする実施形態４５の受信機。

４７．前記空間復号部が、前記受信空間ストリームを復号するためにＭＭＳＥ復号化を実行するように構成されることを特徴とする実施形態４６の受信機。

４８．前記空間復号部が、前記受信空間ストリームを復号するためにＺＦ復号化を実行するように構成されることを特徴とする実施形態４６の受信機。

本発明の機能及び要素について、特定の組み合わせの好ましい実施形態を説明しているが、各機能または各要素は、好ましい実施形態の他の機能及び他の要素なしに単独で使用し得るし、また本発明の他の機能及び他の要素の有無に係わらず種々の組み合わせで使用し得る。本発明で提供する方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に明確に具体化されたコンピュータプログラム、ソフトウェアまたはファームウェアで実施されてもよい。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体の例には、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスク及びＤＶＤなどの光媒体を含む。

適切なプロセッサには、例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰを中心にした１つ以上のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ、Application Specific Integrated Circuit）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ、Field Programmable Gate Array）回路、他のあらゆる種類の集積回路（ＩＣ）及び／または状態マシン（state machine）を含む。

ソフトウェアとともにプロセッサは、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ装置（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、または任意のホストコンピュータで使用される無線周波数送受信部を実施するために使用されてもよい。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話機、スピーカホン、振動デバイス、スピーカ、マイクロホン、テレビ送受信機、ハンズフリーハンドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、ＦＭラジオユニット、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示ユニット、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ、Organic Light-Emitting Diode）表示ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、テレビゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ及び／またはあらゆる無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなどのハードウェア及び／またはソフトウェアで実施されたモジュールとともに使用されてもよい。

本発明に従って構成された送信機のブロック図である。 本発明に従って構成された受信機のブロック図である。 ＳＴＢＣ及び／または線形空間マッピングを実行するように構成された例示の空間処理部のブロック図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ｎチャネルＥに対して、３×２アンテナ構成及び線形最小平均二乗誤差（ＬＭＭＳＥ）受信機を使用したシミュレーション結果を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ｎチャネルＢに対して、３×２アンテナ構成及び線形最小平均二乗誤差（ＬＭＭＳＥ）受信機を使用したシミュレーション結果を示す図である。

Claims (38)

1. 送信機及び受信機を含む無線通信システムにおいて、同等でない変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）を用いて空間データ処理を実施する方法であって、
   前記方法は、
   少なくとも１つの入力データから複数のデータストリームを生成するステップと、
   前記データストリームの少なくとも１つに空間処理を実行して複数の空間ストリームを生成するステップと、
   複数の送信アンテナを通して前記空間ストリームを送信するステップと
   を含み、
   各データストリームに対するＭＣＳは他と関係なく選択されることを特徴とする方法。
2. 前記空間処理を前記データストリームの一部だけに実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 空間処理が実行されるデータストリームに対するＭＣＳは、空間処理が実行されないデータストリームに対するＭＣＳとは異なることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記空間処理は前記データストリームの少なくとも１つに実行する時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを同じ周波数にマッピングすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを異なる周波数にマッピングすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記空間処理は、前記データストリームの少なくとも１つに実行される時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）、擬似直交アラモウチ符号化、及び時間反転時空間ブロック符号化の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 線形空間処理を前記データストリームに実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を前記空間ストリームに実行することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. アンテナマッピング行列を前記空間ストリームに掛けることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記アンテナマッピング行列は恒等行列であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記アンテナマッピング行列は空間拡散用であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ステアリング行列であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. 前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ベクトル集合を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 各データストリームに対する前記ＭＣＳを前記データストリームに関連する各空間ストリームの信号対雑音比に基づき決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 少なくとも１つの受信アンテナで前記空間ストリームを受信するステップと
    チャネル推定を実行してチャネル行列を生成するステップと、
    前記チャネル行列を使用して前記受信空間ストリームを復号し前記入力データを取り出すステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記受信データストリームを復号するために、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）復号化を使用することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記受信データストリームを復号するために、ゼロフォーシング（ＺＦ）復号化を使用することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記無線通信システムは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
20. 前記無線通信システムはマルチキャリア符号分割多元接続（ＭＳ−ＣＤＭＡ）システム及びＣＤＭＡシステムの１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
21. 同等でない変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）を用いて空間データ処理を実施する送信機であって、
    複数のデータストリームの少なくとも１つに空間処理を実行する空間プロセッサと、
    前記データストリームを送信するための複数の送信アンテナと
    を備え、
    各データストリームに対するＭＣＳは他と関係なく選択されることを特徴とする送信機。
22. 前記空間プロセッサは、前記データストリームの一部だけの空間処理を実行するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の送信機。
23. 空間処理が実行されるデータストリームに対するＭＣＳは、空間処理が実行されないデータストリームに対するＭＣＳとは異なることを特徴とする請求項２２に記載の送信機。
24. 前記空間プロセッサが、前記データストリームの少なくとも１つに時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）を実行するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の送信機。
25. 前記空間プロセッサが、前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを同じ周波数にマッピングするように構成されることを特徴とする請求項２２に記載の送信機。
26. 前記空間プロセッサが、前記データストリームの前記ＳＴＢＣに関する１対のシンボルを異なる周波数にマッピングするように構成されることを特徴とする請求項２２に記載の送信機。
27. 前記空間プロセッサは、前記データストリームの少なくとも１つに時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）、擬似直交アラモウチ符号化、及び時間反転時空間ブロック符号化の少なくとも１つを実行するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の送信機。
28. 前記空間プロセッサが、前記データストリームに線形空間処理を実行するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の送信機。
29. 前記空間プロセッサが、前記空間ストリームに循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を実行するように構成されることを特徴とする請求項２８に記載の送信機。
30. 前記空間プロセッサが、アンテナマッピング行列を前記空間ストリームに適用するように構成されることを特徴とする請求項２８に記載の送信機。
31. 前記アンテナマッピング行列は恒等行列であることを特徴とする請求項３０に記載の送信機。
32. 前記アンテナマッピング行列は空間拡散用であることを特徴とする請求項３０に記載の送信機。
33. 前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ステアリング行列であることを特徴とする請求項３０に記載の送信機。
34. 前記アンテナマッピング行列はチャネル固有ベクトル集合を含むことを特徴とする請求項３３に記載の送信機。
35. 各データストリームに対する前記ＭＣＳを前記データストリームに関連する各空間ストリームの信号対雑音比に基づき決定することを特徴とする請求項３１に記載の送信機。
36. 同等でない変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）を用いて空間データ処理を実施する受信機であって、
    複数の空間ストリームを受信するための少なくとも１つの受信アンテナと、
    チャネル推定を実行しチャネル行列を生成するチャネル推定部と、
    前記チャネル行列を使用して前記受信空間ストリームを復号する空間復号部と
    を備え、
    前記空間ストリームにマッピングされた各データストリームに対するＭＣＳが送信機において他と関係なく選択されることを特徴とする受信機。
37. 前記空間復号部が、前記受信空間ストリームを復号するために最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）復号化を実行するように構成されることを特徴とする請求項３６に記載の受信機。
38. 前記空間復号部が、前記受信空間ストリームを復号するためにゼロフォーシング（ＺＦ）復号化を実行するように構成されることを特徴とする請求項３６に記載の受信機。

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