JP2012508545A - 無線通信ネットワークにおける方法および送信機 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、ＦＤおよび／またはＴＤマルチアンテナ処理によって導入されるＰＡＰＲ増加に対処するための解決策を実現することである。この目的は、ＰＡＰＲ増加を、より高出力のＰＡと整合される１つの、または少数のアンテナに分離することによって達成され、残りのアンテナは、より単純な／より小さいＰＡ増幅信号をより小さいＰＡＰＲで使用し得る。

Description

本発明は、複数のアンテナを用いた無線通信ネットワークにおける方法および送信機に関し、詳細には、電力増幅器非対称性を活用したピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｒａｔｉｏ）ロバストＭＩＭＯ処理に関する。

マルチアンテナ技術は、無線通信システムのデータ転送速度および信頼性を大幅に高めることができる。この性能は、送信機と受信機の両方が複数のアンテナを装備する場合には特に改善される。これにより多入力多出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）通信路がもたらされ、そのようなシステムおよび／または関連技術を一般にＭＩＭＯという。第４世代の移動通信ネットワークにおける中核的構成要素が、ＭＩＭＯアンテナ配備およびＭＩＭＯ関連技術のサポートである。

この伝送方式の設計における重要な一態様が、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）であり、これは、送信電力ピークが平均電力との関連でどれ程の大きさかの尺度となる。（ＰＡＰＲは信号のダイナミクスの具体的尺度の定義として解釈することができるが、ＰＡＰＲは、本明細書では、キュービックメトリック（ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｒｉｃ）を含む、ダイナミックレンジのいくつかの異なる形の尺度にマップすることのできる一般的な用語とみなす。）大きなＰＡＰＲに伴う主要な問題は、送信信号が、電力増幅器（ＰＡ：ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の、いわゆる直線範囲内にあるべきことである。電力ピークが過度に大きくなると、ＰＡは、有効な伝搬路の全体的直線性を破壊するクリッピングおよび／または他の信号ひずみを生じる。したがって、ＰＡ設計は、送信信号のピークに整合される必要がある。これはダウンリンク（ＤＬ：ｄｏｗｎｌｉｎｋ）ではアップリンク（ＵＬ：ｕｐｌｉｎｋ）の場合ほど大きな問題ではない。というのは、ＮｏｄｅＢと呼ばれる無線基地局におけるＰＡは、ユーザ装置（ＵＥ：ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）におけるＰＡと同じコスト、空間、および電力概念の制約条件を受けないからである。

ＵＬにおけるＰＡＰＲ問題に対処するために、ＬＴＥ規格は、従来方式の直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）に好都合な単一搬送波周波数分割多重接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ：ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）を採用している。

ＳＣ−ＦＤＭＡ伝送方式は、周波数領域（ＦＤ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）および時間領域（ＴＤ：ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）におけるマルチアンテナ処理について、それぞれ、図１および図４に示されている。したがって、アンテナポート６０７および送信機６０６が概略的に示されている。周波数領域マルチアンテナ処理を用いた事例は、以下のように要約することができる。まず、情報ビットストリームが（ターボ符号などを使用して）、変調シンボルのＮ個のシンボルベクトルのシーケンス、ｓ（０），…，ｓ（Ｎ−１）上にマップされる１つまたは複数の符号語に符号化される。各ベクトル、ｓ（ｋ）は、システムの伝送階数、すなわち、何個のデータストリームがマルチアンテナ伝搬路上で並列に送信されるか、に対応するｒ個の要素を有する。ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの主要な違いは、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、シンボルベクトルが時間領域（ＴＤ）に属し、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１４０を用いて周波数領域（ＦＤ）ｓ_０，…，ｓ_Ｎ−１にマップされることである。ＦＤシンボルベクトルは、次に、ＦＤマルチアンテナ処理ステップ１１０を用いてＮ−１個の異なるＦＤ送信シンボルベクトルｘ_０＋ｋ，…，ｘ_{Ｎ−１＋ｋ}にマップされ、ｋは周波数領域における割振りの開始インデックスである。シンボルベクトルｘ_０＋ｋ，…，ｘ_{Ｎ−１＋ｋ}は、送信に割り振られた連続する副搬送波ｋ，…，Ｎ−１＋ｋにマップされる。ｘ_ｎの要素とアンテナポートとの間には１対１対応が生じる。すなわち、ｘ_ｎの第ｌの要素は、第ｌのアンテナポート上の第ｎの副搬送波の信号に対応する。ＦＤ送信ベクトルは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１５０およびサイクリックプレフィックス（ＣＰ：ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）の適用を使用してＴＤに戻されて、ｘ（０），…，ｘ（Ｎ_ｃ＋Ｎ_ｃｐ−１）になり、Ｎｃは副搬送波の数であり、Ｎ_ｃｐはサイクリックプレフィックスの長さである。あるいは、信号のマルチアンテナ処理は、図４で示すようにＴＤで行うこともでき、その場合、変調シンボルのマルチアンテナ処理の後でＤＦＴが適用される。また、ＴＤとＦＤ両方での処理を有することも考えられる。

このＳＣ−ＦＤＭＡ処理で果たそうとする目的は、ＴＤシンボルベクトルｓ（０），…，ｓ（Ｎ−１）のＰＡＰＲ特性が送信されるシンボルベクトルｘ（０），…，ｘ（Ｎ_ｃ＋Ｎ_ｃｐ−１）において保持されるべきであることである。ＦＤ（および／またはＴＤ）処理ステップがいくつかの制約条件を満たすと考えると、（ＯＦＤＭＡをＳＣ−ＦＤＭＡと区別する）ＤＦＴ操作は、このＰＡＰＲ関係を保証する。シンボルベクトルｓ（０），…，ｓ（Ｎ−１）は、限られたピーク電力を有する変調コンステレーションを使用して獲得されるため、ｘ（０），…，ｘ（Ｎ_ｃ＋Ｎ_ｃｐ−１）もまた限られたピーク電力を有し、そのため、経済的で、比較的単純なＰＡの使用が可能になる。

従来方式のＳＣ−ＦＤＭＡの主要な問題は、これが周波数領域（ＦＤ）および時間領域（ＴＤ）におけるマルチアンテナ処理に対して提示する制約条件である。というのは、以下の操作のいずれかがｘ（０），…，ｘ（Ｎ_ｃ＋Ｎ_ｃｐ−１）のＰＡＰＲを大幅に増大させるからである：
１．ＦＤシンボルベクトルｓ_ｋまたはＴＤシンボルベクトルｓ（ｔ）の複数の要素の線形結合。
２．大部分の周波数選択処理、すなわち、周波数帯域と共に変化する処理。例外は全ＦＤシンボルの線形位相シフトであり、これは、時間領域のシンボルの単純な循環シフトに対応する。
３．ＦＤシンボルの再配置、すなわち、ｘ_ｋ＋ｍをｓ_ｍ以外のシンボルに依存させること。例えば、ｘ_ｋをｓ_１に依存させ、ｘ_ｋ＋１をｓ_０に依存させると、シンボルの周波数マッピングが変化し、ＰＡＰＲが増加する結果になる。

単一送信アンテナシステムでは、これらの制約条件はあまり制約的なものではない。しかし、ＭＩＭＯシステムでは、これらの制約条件は、適用され得る処理の種類に厳しい（ｓｅｖｅｒ）制限を課す。例えば、無制約の周波数フラットプリコーディング、周波数選択プリコーディング、ならびに従来方式の空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ：ｓｐａｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）は、すべて、前述の制約条件１〜３のいずれかに違反し、以下でさらに説明するように、ＰＡＰＲを増大させる結果になる。

より洗練されたマルチアンテナ処理を使用するための直接的な解決策は、ＰＡＰＲ増加を無視し、単に、十分に高出力のＰＡを使用して、ＦＤマルチアンテナ処理によって導入されるＰＡＰＲの増加に対処するものである。しかし、この手法は、電力消費の増加、熱放散の増加、チップ／無線モジュールサイズの増大、および構成部品コストの増加という明らかな不都合を被る。

従来方式の周波数フラットプリコーディングでは、ＦＤシンボルベクトルｓ_０，…，ｓ_Ｎ−１は、
ｘ_ｍ＋ｋ＝Ｗｓ_ｍ
としての行列乗算を使用して、ＦＤ送信シンボルベクトルｘ_０＋ｋ，…，ｘ_{Ｎ−１＋ｋ}にマップされ、式中、Ｗはプリコーディング行列である。また、周波数フラットプリコーディングは、ＴＤにおいて、

として実施することもできる。

Ｗに明示的構造がない限り、ｘ_ｍ＋ｋの各要素はｓ_ｍのすべての要素の線形結合（ＴＤプリコーディングの場合には、

はｓ（ｔ）の線形結合）になり、これは、少なくとも、前述のＦＤおよびＴＤ処理に対する制約条件の少なくとも第１のものに明確に違反する。制約条件を満たすためには、Ｗの各行は、多くとも、（その行の）アンテナが依存するｓ_ｍ（またはｓ（ｔ））の単一の要素に対応する単一の非ゼロの要素しか持つことができない。

しかし、そのようなＰＡＰＲに害を及ぼさないプリコーダＷの設計における自由度の低減は、ＭＩＭＯ処理の効率にとって不利になり、よって、リンクのＭＩＭＯ利得にとっても不利になる。

広帯域周波数割振りでは、有効な伝搬路が副搬送波と共に大幅に変化し得る。変化する通信路に整合させるために、プリコーダ行列は、周波数選択プリコーディングを提供するようにしかるべく適合される必要があり、結果として、
ｘ_ｍ＋ｋ＝Ｗ_ｍｓ_ｍ
というマッピングがもたらされ、式中、プリコーダＷ_ｍは副搬送波ごとに異なり得る。しかし、各プリコーダ行列が１行当たり単一の非ゼロの要素だけを有する場合でさえも、前述のように、周波数選択性が、ＰＡＰＲ特性保持のための制約条件に明確に違反する。

空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥ仕様におけるダウンリンク開ループ階数１送信（単一のデータストリームだけが並列に送信される）のための作業仮説である。２つの送信アンテナの場合には、ＦＤシンボルの対、（ｓ_２ｎ，ｓ_ｓｎ＋１）が一緒に符号化されて、従来からのＡｌａｍｏｕｔｉマッピングを使用して、以下のように１対のＦＤ送信シンボルベクトル（ｘ_ｋ＋２ｎ，ｘ_{ｋ＋２ｎ＋１}）が形成される。

この符号化方式は、低ＰＡＰＲを保持するための制約条件（前述の制約条件３）に違反する。すなわち、第２のアンテナがシンボル依存関係を再配置する。すなわち、［ｘ_ｋ＋２ｎ］_２はｓ_２ｎ＋１に依存し、［ｘ_{ｋ＋２ｎ＋１}］_２はｓ_２ｎに依存する（式中、［ｘ］_ｍは、ベクトルｘの第ｍの要素を表す）。したがって、この符号化方式は、すべてのアンテナについてのＰＡＰＲ関係を保持するための制約条件を満たさない。

本発明の目的は、ＦＤおよび／またはＴＤマルチアンテナ処理によって導入されるＰＡＰＲ増加に対処するための解決策を実現することである。

この目的は、ＰＡＰＲ増加を、より高出力のＰＡと整合される１つの、または少数のアンテナに分離することによって達成され、残りのアンテナは、より単純な／小さいＰＡ増幅信号をより小さいＰＡＰＲで使用し得る。

したがって、本発明の実施形態は、ＭＩＭＯ処理が、ＬＴＥといったＳＣ−ＦＤＭＡの周波数領域において適用されるときのＰＡＰＲの増加に対する解決策を提供する。特に重要な例示的実施形態は、ＬＴＥリリース８準拠の単一アンテナ単一搬送波伝送と、より新しいＬＴＥリリースに対応するマルチアンテナ単一搬送波伝送の両方をサポートするＵＥであり、（後方互換性のための）単一アンテナのＬＴＥリリース８動作用に設計されたより高出力ＰＡがＰＡＰＲの大きい信号を処理し、より新しいＬＴＥリリースのマルチアンテナ動作をサポートするより低出力のＰＡがＰＡＰＲのより小さい信号を処理する。

本発明の第１の態様によれば、送信機における方法が提供される。この送信機は、複数のアンテナポート上で関連付けられた電力増幅器（ＰＡ）によって増幅された信号を送信するための、それぞれが電力増幅器と関連付けられた複数のアンテナポートを備える。この方法では、信号のマルチアンテナ処理が、ＰＡＰＲロバスト処理部分と、ＰＡＰＲ無視処理部分とに分割される。ＰＡＰＲロバスト処理の出力信号はアンテナポートの第１のグループによって送信され、ＰＡＰＲ無視処理の出力信号はアンテナポートの第２のグループによって送信され、第２のグループのアンテナポートのＰＡは第１のグループのアンテナポートのＰＡより高出力である。

本発明の第２の態様によれば、送信機が提供される。この送信機は、複数のアンテナポート上で関連付けられた電力増幅器（ＰＡ）によって増幅された信号を送信するための、それぞれが電力増幅器と関連付けられた複数のアンテナポートを備える。送信機は、周波数領域の信号のマルチアンテナ処理をＰＡＰＲロバスト処理部分とＰＡＰＲ無視処理部分とに分割するコントローラを備える。送信機は、ＰＡＰＲロバスト処理を行うＰＡＰＲロバスト処理部と、ＰＡＰＲ無視処理を行うＰＡＰＲ無視処理部と、ＰＡＰＲロバスト処理部の出力信号を送信するアンテナポートの第１のグループと、ＰＡＰＲ無視処理部の出力信号を送信するアンテナポートの第２のグループとをさらに備える。第２のグループのアンテナポートのＰＡは、第１のグループのアンテナポートのＰＡより高出力である。

本発明の一実施形態によれば、ＰＡＰＲロバスト処理は、関連付けられたアンテナポートごとにＰＡＰＲロバスト処理によって処理される信号が、ＰＡＰＲロバスト処理の入力信号のただ１つの信号だけを含むことを意味する。

ＰＡＰＲロバスト処理は周波数と共に変化しなくてもよい。

マルチアンテナ処理は、Ｔｘアンテナの数に、シンボルベクトルにおいて並列に送信されるべきストリームの数をかけたサイズのプリコーディング行列を用いたプリコーディングを含んでいてもよく、ＰＡＰＲロバスト処理部分は、単一の非ゼロ要素だけを有するプリコーダ行列の行を含む。さらに、プリコーディングは、周波数選択的とすることができ、周波数依存性を有するプリコーダ行列の行はＰＡＰＲ無視処理に属し得る。

別の実施形態によれば、ＰＡＰＲロバスト処理は、ＰＡＰＲロバスト処理によって処理される各周波数領域シンボルが、ＰＡＰＲロバスト処理の入力信号の対応する周波数領域シンボルだけに依存することを意味し得る。さらに、マルチアンテナ処理は、空間周波数符号化を含み、ＰＡＰＲロバスト処理は、周波数のシンボルを再配置しない処理だけを含み得る。空間周波数符号化は、２ＴｘアンテナＡｌａｍｏｕｔｉ符号化を含み、ＰＡＰＲロバスト処理は未処理の周波数領域シンボルを送信する動作を含み得る。

本発明の実施形態の利点は、提案する処理の構造化を適用することにより、ＰＡＰＲ比の増加によって必要とされるダイナミックレンジに対処するのに、ただ１つの、またはいくつかのＰＡを設計するだけで十分に対応し得ることである。そのようなＰＡは、多くの場合、他の理由で、すなわち、例えば、基地局／ｅＮｏｄｅＢがＬＴＥリリース８対応のみであり、よって、ベースバンド処理の観点から見ると、各ＵＥから単一の送信アンテナしか見えない場合でさえも、複数の送信アンテナを有するＵＥが単一の送信アンテナを有するＵＥと同様にうまく機能することができなければならない設定を考慮するなど、旧来のシステムのサポートのためにも、やはり必要とされ得る。よって、複数の送信アンテナを有するＵＥは、単一送信アンテナのＵＥと同じ総電力で送信することができる必要がある。ｅＮｏｄｅＢには単一送信アンテナしか見えないため、ＵＥは、単一アンテナ上で総電力レベルを送信し得ることが必要とされる可能性もある。（同時にすべてのアンテナから送信することも別の選択肢であるが、そのような手法は、様々な方向に望ましくないリップルおよびヌルを伴う実効アンテナダイヤグラム（ａｎｔｅｎｎａ ｄｉａｇｒａｍ）を生じることになり得る。）しかし、すべてのアンテナを使用するとき、全体送信電力は、例えば、比吸収率（ＳＡＲ：ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ）限界などにより、単一アンテナ送信に対応する総放射電力を超えることができない。したがって、すべてのアンテナを使用するときには、各アンテナ上の電力は、単一アンテナのＰＡが送ることのできる電力未満でなければならない。したがってＵＥは、残りのアンテナには、リリース８準拠での単一アンテナ送信のために選択されるアンテナのＰＡと比べて、より低出力のＰＡを使用し得る。そのようなシナリオでは、高出力のＰＡはＰＡＰＲ増加を処理することができるが、平均電力は残りのアンテナと同じである。

よって、本発明の実施形態は、低電力消費、低熱放散、小チップ／無線モジュールサイズ、および低構成部品コストを有する単純なハードウェアを用いて、より大きいカバレージおよび／または情報スループットをもたらす効率のよいＭＩＭＯ処理を可能にする。

先行技術による（ＦＤの処理を伴う）ＳＣ−ＦＤＭＡ伝送方式を示す図である。 （ＦＤの処理を伴う）本発明の実施形態による送信機を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による方法を示す流れ図である。 先行技術による（ＴＤの処理を伴う）ＳＣ−ＦＤＭＡ伝送方式を示す図である。 （ＴＤの処理を伴う）本発明の実施形態による送信機を概略的に示す図である。 本発明の実施形態が実施され得るネットワークを示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。しかし本発明は、多くの異なる形で実施されてもよく、本明細書に示す実施形態だけに限定されるものと解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示を詳細で完全なものとし、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供するものである。図面において、類似の符号は類似の要素を指し示すものである。

さらに、当業者は、以下で説明する手段および機能が、プログラムされたマイクロプロセッサもしくは汎用コンピュータと併せて機能するソフトウェアを使用して、かつ／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用しても実施され得ることを理解するであろう。また、本発明は主に方法および装置として説明されるが、本発明は、コンピュータプログラム製品として実施されてもよく、コンピュータプロセッサと、本明細書で開示される機能を果たし得る１つまたは複数のプログラムを用いて符号化される、プロセッサに結合されたメモリとを備えるシステムとして実施されてもよいことも理解されるであろう。

図６に、本発明の実施形態が実施され得るロング・ターム・エボルーション（ＬＴＥ）ネットワーク６００を示す。ｅＮｏｄｅＢと呼ばれる無線基地局６０１がコアネットワーク６０３に接続され、ｅＮｏｄｅＢ６０１同士も接続されている。各ｅＮｏｄｅＢ６０１は、複数のアンテナポートを備えるアンテナ６０２と関連付けられた受信機６０５を有する。ｅＮｏｄｅＢは、送信機６０６と、複数のアンテナポートを備えるアンテナ６０７とを備えるユーザ装置６０４と無線で通信する。本発明は、ＵＥの送信機６０６と、送信機６０６のための方法とを対象とする。

本開示では、本発明を例示するために、３ＧＰＰ ＬＴＥからの用語が使用されているが、これを、本発明の範囲を前述のシステムだけに限定するためのものとみなすべきではないことに留意されたい。ＷＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＵＭＢおよびＧＳＭを含む他の無線システムも、本開示内に含まれる考えを活用することにより利益を得ることができる。また、ＮｏｄｅＢやＵＥといった用語は、非限定的なものとみなすべきであり、特に、これら２つの間の特定の階層的な関係を意味するものではないことにも留意されたい。一般には、「ＮｏｄｅＢ」を装置１、「ＵＥ」を装置２とみなすことができ、これら２台の装置は、何らかの無線通信路を介して相互に通信する。

マルチアンテナ処理は、ＰＡＰＲ増加が回避されなければならないＰＡＰＲロバスト部分と、ＰＡＰＲが問題とされないＰＡＰＲ無視部分とに分割される。ＰＡＰＲロバスト部分の出力

は、単純なＰＡ（より小さくより低出力のＰＡ）にマップされ、ＰＡＲＰ無視部分の出力

は高出力のＰＡにマップされる。高出力のＰＡとは、（所与の平均Ｔｘ電力について）相対的に高いＰＡＰＲを有する信号を送信することのできるＰＡを意味し、単純なＰＡとは、（所与の平均Ｔｘ電力について）高いＰＡＰＲに対して高出力のＰＡよりも許容度の低いＰＡを意味する。

本発明の実施形態による送信機を、ＦＤマルチアンテナ処理とＴＤマルチアンテナ処理について、それぞれ、図２と図５で概略的に示す。図２の送信機は、図１の周波数領域マルチアンテナ処理がＰＡＰＲロバストマルチアンテナ処理部分２３０とＰＡＰＲ無視マルチアンテナ処理部分２１０とに分割されており、コントローラ２２０が、ＰＡＰＲロバスト処理２３０とＰＡＰＲ無視処理２１０との間での処理の分割を制御することを除いては図１の送信機に対応するものである。さらに違うのは、ＰＡが単純なＰＡの１グループ２８０と高出力のＰＡの１グループ２７０とに分割されていることである。ＤＦＴブロック２４０とＩＦＦＴブロック２５０；２６０とは、図１のＤＦＴとＩＦＦＴブロックとに対応することに留意すべきである。

図５の送信機は、図４の時間領域マルチアンテナ処理がＰＡＰＲロバスト処理部分５３０とＰＡＰＲ無視処理部分５１０とに分割されており、コントローラ５２０がＰＡＰＲロバストマルチアンテナ処理５３０とＰＡＰＲ無視マルチアンテナ処理５１０との間での処理の分割を制御することを除いては、図４の送信機に対応するものである。さらに違うのは、ＰＡが単純なＰＡの１グループ５８０と高出力のＰＡの１グループ５７０とに分割されていることである。ＤＦＴブロック５４０とＩＦＦＴブロック５５０；５６０とは、図４のＤＦＴとＩＦＦＴブロックとに対応することに留意すべきである。

以下の仕様では、簡潔にするために、ｘ（ｔ）の各要素は、単純なＰＡ２８０を有するアンテナは最初の要素に対応し、高出力のＰＡ２７０を有する要素は最後の要素に対応する、すなわち、

であるように配列されるという非限定的な仮定を行う。アンテナポートの明示的番号は本発明には無関係である。すなわち、送信シンボルベクトルの各要素ｘ（ｔ）とアンテナポートとの間には１対１マッピングが生じる。

よって、図２および図５によるＵＥの送信機６０６は、複数のアンテナポート上で信号を送信するための複数のアンテナポートを備える。各アンテナポートは電力増幅器と関連付けられ、信号は関連付けられた電力増幅器によって増幅される。前述のように、送信機は、周波数領域の信号の処理をＰＡＰＲロバスト処理とＰＡＰＲ無視処理とに分割するためのコントローラ２２０を備える。ＰＡＰＲロバスト処理部２３０はＰＡＰＲロバスト処理を行い、ＰＡＰＲ無視処理部２１０はＰＡＰＲ無視処理を行う。さらに、アンテナポートは、ＰＡＰＲロバスト処理の出力信号を送信するためのアンテナポートの第１のグループと、ＰＡＰＲ無視処理の出力信号を送信するためのアンテナポートの第２のグループとに分割され、第２のグループのアンテナポートは第１のグループのアンテナポートよりも高出力である。

図２および図５の構造に対応するプリコーダ設計は、プリコーダ行列、

によって与えられ、式中、Ｗ^（Ｒ）はＰＡＰＲロバスト処理に対応し、残りの行、Ｗ^（Ｉ）はＰＡＰＲ不感処理に対応し、例えば、ＦＤマルチアンテナ処理では、

である。

Ｗ^（Ｒ）の設計では、ＰＡＰＲが増加しないようにする必要がある。すなわち、Ｗ^（Ｒ）は、多くとも、１行当たり１つの非ゼロ要素しか含むことができない。しかし、Ｗ^（Ｉ）は、ＰＡＰＲを全く考慮せずに選択され得る。

また、提案する発明の処理構造は、周波数選択プリコーディングを可能にするように適用されてもよい。前述の場合と同様に、周波数選択プリコーダ行列は、

として分割され、式中、ＰＡＰＲロバスト部、Ｗ^（Ｒ）は、各副搬送波にわたって固定され、１行当たり単一の非ゼロ要素だけを有する。他方、ＰＡＰＲ不感部分、

は、周波数と共に変化することができ、任意に選択され得る。さらに、リンク容量の点から見て、２つのプリコーダ、Ｗ_ｍと

とは、これらが各列の相回転まで等しい場合には、等価であり、すなわち、

である。したがって、プリコーダ行列の各列は、常に、各列の最初の非ゼロ要素が実数値になるように回転させることができる。位相のプリコーダベースの調整は、通常は、最も重要であるため、この回転不変性は、要素を一定の正の値に設定するというよく遭遇する制約条件を引き出す。よって、最初の行の周波数選択性は除去され、周波数選択回転は残りの行だけに制限される。周波数選択プリコーダの最初の行、

が、（ＰＡＰＲの制限を超えないために要求されるように）１行当たり単一の非ゼロ要素だけを含み、多くとも、１列当たり１つの非ゼロ要素を含む場合には、周波数選択挙動は完全になくすことができる。すなわち、使用すべき所望のプリコーダが、

によって与えられるとする。その場合、回転されたプリコーダは、

であり、式中、−φ_ｌ，ｍ，…，−φ_ｒ，ｍは、

の各列の最初の非ゼロ要素の位相であり、同じデータ転送速度をサポートする。したがって、Ｗ^（Ｒ）の周波数選択性は除去されている。例えば、単一の高出力のＰＡと３つの単純なＰＡとを有する送信機における３つのデータストリームのプリコーディングを考える場合、可能なプリコーダは以下の構造を持ち得るはずである。

式中、α_ｍ、β_ｍ、およびγ_ｍはある複素数値のスカラである。

を使用するのではなく、前述の回転を用いると、送信機は、回転されたプリコーダ

を、同様にうまく使用することができるはずであり、式中、最初の３行は一定であり、周波数と共に変化しない。本発明の実施形態は、

として分割することのできる事前設計されたプリコーダのコードブックに属するプリコーダの使用も、非コードブックベースのプリコーディングも含み、その場合、各プリコーダは、提案の構造制約条件を満たすことを強いられる。

また、本発明の実施形態は、ＳＦＢＣ符号化を可能にするように適用することもできる。２送信アンテナの場合には、この処理は、ＰＡＰＲロバスト処理、

を伴う１アンテナと、

としてのＰＡＰＲ不感処理を伴う１アンテナとに分割することができる。

したがって、一方のＰＡが、例えば、旧来のシステムのサポートのために、他方のＰＡより高出力のである場合には、本発明によってＳＦＢＣが使用され得る。

図３に、ＵＥの送信機において行われる方法の一実施形態を示す。この方法はステップ３０１から開始する。ステップ３０１で、信号のマルチアンテナ処理がＰＡＰＲロバスト処理部分２３０、５３０とＰＡＰＲ無視処理部分２１０、５１０とに分割される。この分割は、コントローラ２２０、５２０によって制御される。ステップ３０２で、ＰＡＰＲロバスト処理の出力信号がアンテナポートの第１のグループ２８０、５８０によって送信される。ステップ３０３で、ＰＡＰＲ無視処理の出力信号が、アンテナポートの第２のグループ２７０、５７０によって送信される。一実施形態では、第２のグループのアンテナポートのＰＡは、第１のグループのアンテナポートのＰＡより高出力である。高出力のＰＡは、（所与の平均Ｔｘ電力について）比較的高いＰＡＰＲを有する信号を送信することができるＰＡを意味し、単純なＰＡは、（所与の平均Ｔｘ電力について）高いＰＡＰＲに対して高出力のＰＡよりも許容度の低いＰＡを意味する。

以上の説明および関連付けられた図面に提示される教示の利益によれば、当業者には、開示の発明の改変および他の実施形態が想起されるであろう。したがって、本発明は開示の具体的な実施形態だけに限定されるべきではなく、改変および他の実施形態は本開示の範囲内に含まれることが意図されていることを理解すべきである。本明細書では具体的な用語が用いられる場合もあるが、これらの用語は、限定のためではなく、一般的、説明的な意味で使用されているにすぎない。

Claims (18)

1. 複数のアンテナポート上で関連付けられた電力増幅器（ＰＡ）によって増幅された信号を送信するための、それぞれが前記電力増幅器と関連付けられた前記複数のアンテナポートを備える送信機における方法であって、
   前記信号のマルチアンテナ処理を、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｒａｔｉｏ）ロバスト処理部分とＰＡＰＲ無視処理部分とに分割するステップと、
   前記ＰＡＰＲロバスト処理の出力信号をアンテナポートの第１のグループが送信するステップと、
   前記ＰＡＰＲ無視処理の出力信号をアンテナポートの第２のグループが送信するステップと
   を含み、前記第２のグループの前記アンテナポートの前記ＰＡは、前記第１のグループの前記アンテナポートの前記ＰＡより高出力である方法。
2. 前記複数のアンテナポート上で前記信号を送信するのに単一搬送波周波数分割多元接続が使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＰＡＰＲロバスト処理は、関連付けられたアンテナポートごとに前記ＰＡＰＲロバスト処理によって処理される前記信号が、前記ＰＡＰＲロバスト処理の前記入力信号のただ１つの信号だけを含むことを意味する、請求項１に記載の方法。
4. 前記ＰＡＰＲ無視処理は周波数と共に変化し、前記ＰＡＰＲロバスト処理は周波数と共に変化しない、請求項１に記載の方法。
5. 前記マルチアンテナ処理は、Ｔｘアンテナの数に、シンボルベクトルにおいて並列に送信されるべきストリームの数をかけたサイズのプリコーディング行列を用いたプリコーディングを含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理部分は、単一の非ゼロ要素だけを有するプリコーダ行列の行を含む、請求項３に記載の方法。
6. 前記マルチアンテナ処理は、Ｔｘアンテナの数に、シンボルベクトルにおいて並列に送信されるべきストリームの数をかけたサイズのプリコーディング行列を用いた周波数選択プリコーディングを含み、周波数依存性を有する前記プリコーダ行列の行は前記ＰＡＰＲ無視処理に属する、請求項４に記載の方法。
7. 前記ＰＡＰＲロバスト処理は、前記ＰＡＰＲロバスト処理によって処理される各周波数領域シンボルが、前記ＰＡＰＲロバスト処理の入力信号の対応する周波数領域シンボルにだけ依存することを意味する、請求項１に記載の方法。
8. 前記マルチアンテナ処理は空間周波数符号化を含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理は、周波数のシンボルを再配置しない処理だけを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記空間周波数符号化は２ＴｘアンテナＡｌａｍｏｕｔｉ符号化を含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理は、未処理の前記周波数領域シンボルを送信する動作を含む、請求項８に記載の方法。
10. 複数のアンテナポート上で関連付けられた電力増幅器（ＰＡ）によって増幅された信号を送信するための、それぞれが前記電力増幅器と関連付けられた前記複数のアンテナポートを備える送信機であって、
    周波数領域の前記信号のマルチアンテナ処理を、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｒａｔｉｏ）ロバスト処理部に分割するコントローラと、
    ＰＡＰＲ無視処理部と、
    前記ＰＡＰＲロバスト処理を行うＰＡＰＲロバスト処理部と、
    前記ＰＡＰＲ無視処理を行うＰＡＰＲ無視処理部と、
    前記ＰＡＰＲロバスト処理部の出力信号を送信するアンテナポートの第１のグループと、
    前記ＰＡＰＲ無視処理部の出力信号を送信するアンテナポートの第２のグループと
    を備え、前記第２のグループの前記アンテナポートの前記ＰＡは、前記第１のグループの前記アンテナポートの前記ＰＡより高出力である送信機。
11. 前記複数のアンテナポート上で前記信号を送信するのに単一搬送波周波数分割多元接続が使用される、請求項１０に記載の送信機。
12. 前記ＰＡＰＲロバスト処理部は、前記ＰＡＰＲロバスト処理の前記入力信号のただ１つの信号だけを含む信号を処理する、請求項１０に記載の送信機。
13. 前記ＰＡＰＲ無視処理部は周波数と共に変化し、前記ＰＡＰＲロバスト処理部は周波数と共に処理を変化させない、請求項１２に記載の送信機。
14. 前記マルチアンテナ処理は、Ｔｘアンテナの数に、シンボルベクトルにおいて並列に送信されるべきストリームの数をかけたサイズのプリコーディング行列を用いたプリコーディングを含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理部は、単一の非ゼロ要素だけを有するプリコーダ行列の行を含む、請求項１２に記載の送信機。
15. 前記マルチアンテナ処理は、Ｔｘアンテナの数に、シンボルベクトルにおいて並列に送信されるべきストリームの数をかけたサイズのプリコーディング行列を用いた周波数選択プリコーディングを含み、周波数依存性を有する前記プリコーダ行列の行は前記ＰＡＰＲ無視処理部に属する、請求項１３に記載の送信機。
16. 前記ＰＡＰＲロバスト処理部は、前記ＰＡＰＲロバスト処理部の入力信号の対応する周波数領域シンボルにだけ依存する信号を処理する、請求項１０に記載の送信機。
17. 前記マルチアンテナ処理は空間周波数符号化を含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理は、周波数のシンボルを再配置しない処理だけを含む、請求項１６に記載の送信機。
18. 前記空間周波数符号化は２ＴｘアンテナＡｌａｍｏｕｔｉ符号化を含み、前記ＰＡＰＲロバスト処理部は、未処理の前記周波数領域シンボルを送信するためのものである、請求項１７に記載の送信機。

Images