JP2022513211A - 準直交マルチアクセスベースｗｌａｎシステムのための時空間ブロックコード - Google Patents

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Abstract

開示されたシステム、構造、及び方法は、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化技術と、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）手法とを組み合わせて、より低い信号強度データのスループットレート性能を改善する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）送信アーキティクチャ、及び送信方法に向けられている。送信アーキティクチャ及び方法は、２つの無線局によって生成されるデータをデジタル処理してフォーマットするように構成されているデータ処理モジュールを含む。ＳＯＭＡコンステレーション直交符号化モジュールは、直交ベース変調を、処理されたデータに適用し、データ信号強度とデータビット信頼度とに基づいて、データを変調コンステレーションにマッピングするように動作する。ＳＴＢＣ符号化モジュールは、直交コードでＳＯＭＡ変調データをブロック符号化して、より低い信号強度レベルでのスループット性能を改善する時間及び空間ダイバーシティ特性を有するＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成ように構成される。

Description

相互参照
この出願は、２０１８年１２月１４日に提出された、「Space Time Block Codes for Semi-Orthogonal Multi-Access Based WLAN Systems」と題された米国特許出願番号16/221,150の優先権を主張し、その内容は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、概して、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の分野、特に、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）を準直交マルチアクセス（ＳＯＭＡ）ベースＷＬＡＮアーキティクチャに適用して、より低い信号対雑音比（ＳＮＲ）信号のスループットを改善することに向けられたシステム及び方法に関する。
様々な提案が、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１標準に従う無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）プラットフォームを含む、既存及び次世代の無線通信システムのためのサービス能力の改善に関して提供された。
いくつかの改善は、より高いデータレート及び増加されたチャネルスループットの実現を必要とし、これらの目標に取り組む努力の中で、あるスキームは、ＷＬＡＮ通信のためのマルチ入力、マルチ出力（ＭＩＭＯ）及びマッシブＭＩＭＯ（Ｍ－ＭＩＭＯ）受信機アーキティクチャの増加実装を提供する。しかし、ＭＩＭＯ／Ｍ－ＭＩＭＯ受信機は、ある条件下で、より高いデータレート及び増加されたチャネルスループットの信頼できるサポートに関する制限を示すことがある。
この目標を達成するために、ＭＩＭＯベース受信機アーキティクチャと併せての準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）スキームの利用が、ＷＬＡＮ高スループット処理の信頼性問題に取り組むために提案された。そのようなＭＩＭＯベースＳＯＭＡスキームは、より高い信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルで有意なスループット改善を示した。
本開示の目的は、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化技術と、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）スキームとを組み合わせて、より低い信号強度データについてのスループットレート性能を改善する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）送信アーキティクチャを提供することにある。送信アーキティクチャは、２つの無線局によって生成されたデータをデジタル処理してフォーマットするように構成されているデータ処理モジュールを含む。時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化モジュールは、処理されたデータを直交ブロックコードで符号化して、時間及び空間ダイバーシティ特性を有する直交ブロック符号化シンボルデータを生成する。準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化モジュールは、データ信号強度及びデータビット信頼度に基づいて、直交ベース変調コンステレーションマッピングを、直交ブロック符号化シンボルデータ及び処理されたデータに適用して、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように動作する。
本開示の他の側面によれば、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化技術と、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）スキームとを組み合わせて、より低い信号強度データについてのスループットレート性能を改善する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内でのデータを送信するための関連する方法論が提供される。送信方法は、第１及び第２の無線局によって生成されたデータをデジタル処理してフォーマットするステップを含む。送信方法は、次いで、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）を、処理されたデータに適用して、時間及び空間ダイバーシティ特性を有する直交ブロック符号化シンボルデータを生成する。方法は、さらに、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化を、直交ブロック符号化シンボルデータ及び処理されたデータに適用し、ＳＯＭＡ符号化は、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するために、データ信号強度及びデータビット信頼度に基づいて、直交ブロック符号化シンボルデータ及び処理されたデータに対する直交ベース変調コンステレーションマッピングを提供する。
本開示の他の目的によれば、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化技術と、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）スキームとを組み合わせて、より低い信号強度データについてのスループットレート性能を改善する代替的な無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）送信アーキティクチャが提供される。この代替的な実施形態において、データ処理モジュールは、第１及び第２の無線局によって生成されるデータをデジタル的に処理してフォーマットするように構成される。ＳＯＭＡ符号化モジュールは、データ信号強度及びデータビット信頼度に基づいて、直交ベース変調コンステレーションマッピングを、処理されたデータに適用して、ＳＯＭＡ変調シンボルデータを生成するように動作する。時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化モジュールは、次いで、ＳＯＭＡ変調シンボルデータを直交ブロックコードで符号化して、時間及び空間ダイバーシティ特性を有するＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように動作する。
さらに、関連する実施形態において、開示された実施形態は、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化技術と、準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）スキームとを組み合わせて、より低い信号強度データについてのスループットレート性能を改善する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においてデータを送信するための方法論を提供する。送信方法は、２つの無線局によって生成されたデータを、デジタル処理してフォーマットするステップを含む。送信方法は、次いで、ＳＯＭＡコンステレーション直交符号化を、処理されたデータに適用し、データ信号強度及びデータビット信頼度に基づいて、データを変調コンステレーションにマッピングする。方法は、さらに、ＳＴＢＣ符号化を適用し、ＳＯＭＡ変調データを直交コードでブロック符号化して、より低い信号強度レベルでのスループット性能を改善する時間及び空間ダイバーシティ特性を有するＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成する。
第１の側面によれば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信デバイスは、第１の無線局（ＳＴＡ）のための第１のデータと、第２の無線局（ＳＴＡ）のための第２のデータとをデジタル処理するように構成されたデータ処理モジュールと、第１の直交ブロック符号化シンボルデータを生成するために、処理された第１のデータを受信して符号化するように動作する時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化モジュールと、直交ベース変調コンステレーションマッピングを第１の直交ブロック符号化シンボルデータと処理された第２のデータとに適用して、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように構成された準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化モジュールと、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを第１及び第２のＳＴＡに送信するように構成された通信モジュールと、を含む。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化モジュールは、データをスクランブルすることと、スクランブルされたデータをバイナリ畳み込み符号化することと、及びバイナリ畳み込み符号化されたデータをインターリーブすることとによって、第１のデータをデジタル処理するように動作する。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化モジュールは、２つの連続する時間インターバルの範囲内の２つの直交シンボルで、処理された第１のデータをブロック符号化するように動作する。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＯＭＡ符号化モジュールは、直交振幅変調（ＱＡＭ）を、第１の直交ブロック符号化シンボルデータと、処理された第２のデータとに適用するように構成される。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、第１のデータは、第２のデータより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルを有する。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＯＭＡ符号化モジュールは、最も信頼度が高いビット（ＭＲＢｓ）を第１のデータに割り当ててマッピングし、最も信頼度が低いビット（ＬＲＢｓ）を第２のデータに割り当ててマッピングするように動作する。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造の信号（ＳＩＧ）フィールドに含まれる。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造のエクストリーム高スループット（ＥＨＴ）ＳＩＧフィールドに含まれる。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化は、第１のＳＴＡの処理された第１のデータのみに適用される。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化は、処理された第２のデータに適用される。
第２の側面によれば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）でのデータを通信するための方法は、第１の無線局（ＳＴＡ）のための第１のデータと、第２の無線局（ＳＴＡ）のための第２のデータとをデジタル処理するステップと、第１の直交ブロック符号化シンボルデータを生成するために、第１のＳＴＡの処理された第１のデータを、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）で符号化するステップと、直交ベース変調コンステレーションマッピングを第１の直交ブロック符号化シンボルデータと処理された第２のデータとに適用して、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように構成された準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化を適用するステップと、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを第１及び第２のＳＴＡに送信するステップと、を含む。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、第１のデータをデジタル処理するステップは、デジタルで、データをスクランブルすることと、スクランブルされたデータをバイナリ畳み込み符号化することと、及びバイナリ畳み込み符号化されたデータをインターリーブすることとを含む。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化は、２つの連続する時間インターバルの範囲内の２つの直交シンボルで、処理された第１のデータをブロック符号化することを含む。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＯＭＡ符号化は、直交振幅変調（ＱＡＭ）を、第１の直交ブロック符号化シンボルデータと、処理された第２のデータとに適用することを含む。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、第１のデータは、第２のデータより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルを有する。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＯＭＡ符号化は、最も信頼度が高いビット（ＭＲＢｓ）を第１のデータに割り当ててマッピングし、最も信頼度が低いビット（ＬＲＢｓ）を第２のデータに割り当ててマッピングする。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造の信号（ＳＩＧ）フィールドに含まれる。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造のエクストリーム高スループット（ＥＨＴ）ＳＩＧフィールドに含まれる。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化は、処理された第１のデータのみに適用される。
任意選択で、上述した側面のいずれかにおいて、ＳＴＢＣ符号化は、処理された第２のデータに適用される。
本開示の特徴及び利点は、添付の図面と組み合わせてなされる以下の詳細な説明から明らかになるだろう。
代表的なＷＬＡＮ環境の高レベル図を示す。 代表的なＭＩＭＯベースＳＯＭＡ送信機アーキティクチャの高レベル機能ブロック図を示す。 本開示の様々な実施形態による、変調されたデータストリームのＳＴＢＣ符号化の高レベル図を示す。 本開示の様々な実施形態による、変調されたデータのＳＴＢＣ復号の高レベル図を示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース事前ＳＯＭＡスキーム送信アーキティクチャの高レベル機能ブロック図を示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース事後ＳＯＭＡスキーム送信アーキティクチャの高レベル機能ブロック図を示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース事前ＳＯＭＡスキーム送信プロセスの高レベルフロー図を示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース事後ＳＯＭＡスキーム送信プロセスの高レベルフロー図を示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース及び非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキームについての相対的なパケットエラーレートを示す。 本開示の様々な実施形態による、ＳＴＢＣベース及び非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキームについての相対的なスループット結果を示す。
添付の図面及び対応する説明を通して、同様の特徴は、同様の参照符号によって識別されることが理解されよう。さらに、図面及び続く説明は、説明目的のみを意図しており、そのような開示は、請求項の範囲を限定することを意図しないことも理解されよう。
本明細書で利用されるとき、用語「約」又は「おおよそ」は、公称値からの＋／－１０％変量を指す。そのような変量は、それが特に言及されているかどうかにかかわらず、本明細書で提供される所与の値に常に含まれることが理解されよう。
別途定義されない限り、本明細書で利用される全ての技術的及び科学的用語は、説明される実施形態が属する技術分野の当業者によって共通理解されるものと同じ意味を有する。
ＷＬＡＮ環境及びＭＩＭＯベースＳＯＭＡスキーム
図１Ａは、代表的なＷＬＡＮ環境１００の高レベルブロック図を示す。図示されたように、ＷＬＡＮ環境１００は、現在及び次世代のＩＥＥＥ８０２．１１標準に従って、無線で、複数の無線局ＳＴＡ（ＳＴＡ０－ＳＴＡｎ）１０４－１０ｎと通信するように構成された無線アクセスポイント（ＡＰ）１０２を含む。ＡＰ１０２は、通信スケジュール機会を示すシグナリング情報をＳＴＡ１０４－１０ｎに提供することによって、そのような通信を開始する。スケジューリングされた通信セッションの間、ＳＴＡ１０４－１０ｎは、データストリームをＡＰ１０２から受信しうるし、ＡＰ１０２へ送信しうる。
様々な無線シナリオにおいて、ＡＰ１０２は、基地局、発展型ＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、基地局ターミナルなどとして特徴付けられることがあり、無線局ＳＴＡ１０４－１０ｎは、移動局、ユーザ機器、クライアント端末などとして特徴付けられることがあることが認識されるだろう。また、示されたＡＰ１０２は、複数のＳＴＡ１０４－１０ｎと通信することができるけれども、明確性及び取り扱い性の目的のために、以下の説明では、ＡＰ１０２と、ファーフィールドに位置するＳＴＡ０ １０４と、ニアフィールドに位置するＳＴＡ１ １０６との間の通信に着目することが理解されるだろう。また、ＡＰ１０２への、それの近さの長所によって、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６は、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の信号より強い信号レベル（即ち、より高い信号対雑音比（ＳＮＲ））をＡＰ１０２に提供すると仮定されるだろう。
このコンテキストを前提として、図１Ｂは、代表的なＭＩＭＯベース準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）送信機アーキティクチャ１５０の高レベル機能ブロック図を示す。レビューのために、ＳＯＭＡスキームは、より弱いＳＴＡ０ １０４信号が、より強いＳＴＡ１ １０６信号と大きく干渉しない可能性があるという考えを利用する。従って、より強いＳＴＡ１ １０６信号の処理の間、より弱いＳＴＡ０ １０４信号は、直交信号として扱われる。逆に、より強いＳＴＡ１ １０６信号は、より弱いＳＴＡ０ １０４信号上での干渉効果を有してよいため、ＳＯＭＡスキームは、より弱いＳＴＡ０ １０４信号を処理するとき、より強いＳＴＡ１ １０６信号を非直交信号として扱う。
また、ＳＯＭＡスキームでは、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６のそれぞれは、同じ数のデータストリーム（例えば、ＳＴＡ０：ストリーム１－ｊ、及びＳＴＡ１：ストリーム１－ｊ）を出力するように構成される。ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６の各対応するデータストリーム１－ｊのデータは、ＱＡＭ変調コンステレーションマッピング処理のために一緒にグループ化される。
即ち、図１Ｂに示すように、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４のデータストリーム１のデータは、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６のストリーム１のデータとグループ化され、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングユニット１５２－１に供給される。同じストリームベースデータグルーピング原理は、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６のデータストリーム２－ｊに適用され、グループ化されたデータは、それに対応して、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングユニット１５２－２、…、１５２－ｊに転送される。
ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングユニット１５２－１、…、１５２－ｊは、ＱＡＭ変調処理の間、最も信頼度の高いビット（ＭＲＢｓ）をより低いＳＮＲのデータ（即ち、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４データ）に割り当ててマッピングし、最も信頼度の低いビット（ＬＲＢｓ）をより高いＳＮＲのデータ（即ち、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６データ）に割り当ててマッピングするように動作する。ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングユニット１５２－１、…、１５２－ｊは、ビット結合及びシンボルマッピングの要素を組み入れて、より信頼度の高いビットを、より低いＳＮＲのチャネルに割り当てて、復号成功の確率を増加させる。それに対し、マッピングユニット１５２－１、…、１５２－ｊは、ビット結合及びシンボルマッピングの要素を使用し、より高いＳＮＲによる復号成功の尤度を考慮して、より信頼度の低いビットを、より高いＳＮＲのチャネルに割り当てる。
さらに、ＳＯＭＡベースＱＡＭコンステレーション変調及びマッピングに関する詳細は、共に付与された、「System and Method for Semi-Orthogonal Multiple Access」と題され、２０１５年１月５日に提出された出願番号14/589,676の、２０１８年１月９日に発行された米国特許番号9,866,364によって提供され、これによって、それは参照によって本明細書に組み込まれる。
上で説明したＭＩＭＯベースＳＯＭＡスキームは、より高いＳＮＲ信号レベルで改善されたデータスループットを示した。しかし、より低いＳＮＲレベルで、データスループットにほとんど又は全く改善がなかった。
ＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキーム
この開示の様々な実施形態は、従って、より低い信号対雑音比（ＳＮＲ）のＷＬＡＮ信号のスループットを向上させるために時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）を組み入れるＭＩＭＯベースＳＯＭＡスキームに向けられている。上で言及した２つのＳＴＡシナリオを踏まえ、確かな開示は、ＳＴＡのＳＯＭＡ変調後データの一方又は両方に適用されうるＳＴＢＣブロックコードを組み入れるＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキームを提供する。加えて、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡ実装のインジケーションは、適切な処理を保証するために、エクストリーム高スループット（ＥＨＴ）信号（ＳＩＧ）フィールド内など、パケットデータフレーム構造内に含まれるべきものである。
ＳＴＢＣは、無線データをブロック符号化するために利用されうる直交コードである。ＳＴＢＣは、空間及び時間ダイバーシティゲインを得るために、間隔を空けた複数のアンテナにわたって及び時間にわたって分散されることができる多数のブロック符号化されたデータの送信を容易にする。ＳＴＢＣ直交性及びダイバーシティ特性のおかげで、符号化データの様々な受信されたバージョンが線形復号されて情報内容の信頼できる受信を提供しうる。
図２Ａは、本開示の様々な実施形態による、変調データストリームのＳＴＢＣ符号化プロセス２００を示す。図２Ａによって示される符号化処理は、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲの２つのデータストリーム０及び１に対するＳＴＢＣ符号化の適用を示す。しかし、説明されるＳＴＢＣブロック符号化スキームは、この開示によって具体化される概念及び原理に従って、ＳＴＡ０ １０４又はＳＴＡ１ １０６のいずれか又は両方のデータストリームに適用されうることが理解されるだろう。
図２Ａは、ＳＴＢＣエンコーダモジュール２１０が、シンボルＳ0、Ｓ0 *、Ｓ1、及び－Ｓ1 *を、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲのデータストリーム０及び１に適用する動作することを示す。上で言及したように、ＳＴＢＣエンコーダモジュール２１０は、（図２Ａ内の鎖線矢印によって示されるように）任意選択で、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６の、より高いＳＮＲのデータストリーム０及び１に適用されうる。従って、以下の開示は、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲのデータストリームへのＳＴＢＣシンボルの適用を説明するけれども、ＳＴＢＣシンボルは、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６の、より高いＳＮＲのデータストリームに、又はＳＴＡ０ １０４とＳＴＡ１ １０６との両方に、等しく適用されうることが理解されるだろう。
示されたように、ＳＴＢＣエンコーダモジュール２１０は、２つの時間スロットｔ及びｔ＋１に沿って、ＳＴＡ０ １０４のためのデータストリーム０及び１にわたってペアで２つのシンボルを符号化する。ＳＴＡ０ １０４のＳＴＢＣ符号化ストリーム０はグループ化され、上で言及したように、ストリーム０のＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２２０に転送される。同様に、ＳＴＡ０ １０４のＳＴＢＣ符号化ストリーム１はグループ化され、ストリーム１のＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２３０に転送される。
ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲデータストリーム０及び１のみがＳＴＢＣ符号化の対象であるケースでは、ＳＴＡ０ １０４の伝送レートが、ＳＴＡ１ １０６の伝送レートの半分になるだろう。ＳＴＢＣ符号化がＳＴＡ０ １０４に適用される後、ビットレベル情報は引っ込められうる。ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２３０は、次いで、ＳＯＭＡ ＱＡＭマッピングを、各ストリーム及び対応するシンボルについての各サブキャリアに適用するように動作する。
図２Ｂは、本開示の様々な実施形態による、変調データストリーム２００のＳＴＢＣ復号プロセス２５０を示す。単一の受信機のケースについて示す場合、受信機ＲＸでｔ0に受信される信号はｙ0であり、ｔ1でのものはｙ1であり、
Figure 2022513211000002
のように表現されうる。ここで、ｈtx0及びｈtx1は、それぞれ、ＴＸ０とＲＸとの間及びＴＸ１とＲＸとの間のチャネルゲインであり、ｓ0、ｓ0 *、ｓ1、及び－ｓ1 *は送信信号である。受信信号ｙ0、ｙ1に基づいて、送信信号は、
Figure 2022513211000003
によって復号されうる。２つの受信機のケースでは、受信機ＲＸ０で時間ｔ0に受信された信号はｙ00であり、時間ｔ1でのものはｙ10である。同様に、受信機ＲＸ１で時間ｔ0に受信された信号はｙ01であり、時間ｔ1でのものはｙ11である。受信信号ｙ00、ｙ10、ｙ01、及びｙ11は、以下のように表現されうる。
Figure 2022513211000004
ここで、ｈ00及びｈ01は、ＴＸ０－ＲＸ０間とＴＸ１－ＲＸ０間とのチャネルゲインであり、ｈ10及びｈ11は、ＴＸ０－ＲＸ１間とＴＸ１－ＲＸ１間とのチャネルゲインである。送信信号は、ｓ0、ｓ0 *、ｓ1、及び－ｓ1 *である。受信信号ｙ00、ｙ10、ｙ01、及びｙ11に基づいて、送信信号は、
Figure 2022513211000005
によって復号されうる。
ＳＴＢＣベース事前ＳＯＭＡ送信アーキティクチャ
図３Ａは、本開示の様々な実施形態による、代表的なＳＴＢＣベース事前ＳＯＭＡスキーム送信アーキティクチャ３００の高レベル機能ブロック図を示す。示されるように、ＳＴＢＣ符号化処理２１０は、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理２２０、２３０の前に実行される。
また、示された実施形態において、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６の、より高いＳＮＲのデータは、簡単化の目的で、ＳＴＢＣ符号化されない。しかし、ＳＴＢＣ符号化は、この開示によって表されている概念及び原理と矛盾しないＳＴＡ１ １０６データにも適用されうることが認識されるだろう。従って、ＳＴＢＣ符号化処理は、ニアフィールド又はファーフィールドＳＴＡのいずれか又は両方のデータに適用されうることが理解されるだろう。
示されたように、送信アーキティクチャ３００は、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲのデータストリーム０及び１と、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６の、より高いＳＮＲのデータストリーム０及び１とのデータビットを、後続処理のために、デジタル処理してフォーマットする。特に、両ＳＴＡのストリーム０及び１に対応するデータビットは、スクランブルされ、バイナリ畳み込み符号化され、それに対応して、ビット信頼度（例えば、それぞれＳＴＡ０ １０４、ＳＴＡ１ １０６に割り当てられる最も信頼度が低いビット（ＬＲＢｓ）及び最も信頼度が高いビット（ＭＲＢｓ））に従ってインターリーブされる。
その後、ＳＴＡ０ １０４のインターリーブされたビットは、ＳＴＢＣ符号化を容易にするためにシンボルに変換される。しかし、示された実施形態では、ＳＴＡ１ １０６データがＳＴＢＣ符号化の対象とされていないため、ＳＴＡ１ １０６のインターリーブされたビットは、シンボルに変換されない。
その後、送信アーキティクチャ３００は、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の処理された、より低いＳＮＲのデータシンボルを、ＳＴＢＣエンコーダモジュール２１０に供給する。上で言及したように、ＳＴＢＣエンコーダモジュール２１０は、空間及び時間ダイバーシティゲインを与えるために、ＳＴＡ０ １０４データを、シンボルＳ0、Ｓ0 *、Ｓ1、及び－Ｓ1 *でブロック符号化するように動作する。
図３Ａに戻り、ＳＴＢＣ符号化されたＳＴＡ０ １０４ストリーム０データビットは、ＳＴＡ１ １０６ストリーム０データビットとグループ化され、ＳＴＢＣ符号化されたＳＴＡ０ １０４ストリーム１データビットは、ＳＴＡ１ １０６ストリーム１データビットとグループ化される。グループ化されたストリーム０及びストリーム１データビットは、上で言及されたように、ＭＲＢｓ及びＬＲＢｓを様々なストリームに割り当ててマッピングすることによって、より高いスループットを与えるサービスを行うストリーム０及びストリーム１ ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２２０、２３０それぞれに転送される。即ち、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２２０、２３０は、ＭＲＢｓを、より低いＳＮＲのデータに割り当て、ＬＲＢｓを、より高いＳＮＲのデータに割り当てるように動作する、ビット結合及びシンボルマッピング要素を使用する。その後、データストリーム０及び１のＳＴＢＣベースＳＯＭＡ変調シンボルは、無線送信のための各送信アンテナユニットに転送される。
上で言及されたように、ＳＯＭＡ変調データへのＳＴＢＣ処理の適用のインジケーションは、通信データパケットフレーム構造内、好ましくは、例えば、エクストリーム高スループット（ＥＨＴ）ＳＩＧフィールドなどの信号（ＳＩＧ）フィールド内に含まれるべきものであり、ＳＴＢＣ符号化の認識を可能にし、適切な処理を保証する。
ＳＴＢＣベース事後ＳＯＭＡ送信アーキティクチャ
代替的な実装として、図３Ｂは、本開示の様々な実施形態による、代表的な事後ＳＯＭＡ ＳＴＢＣベース送信アーキティクチャ３５０の高レベル機能ブロック図を示す。示されたように、ＳＴＢＣ符号化処理は、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理２２０、２３０の後に実行され、両ＳＴＡのＳＯＭＡ変調データに適用される。
特に、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４の、より低いＳＮＲデータストリーム０及び１と、ニアフィールドＳＴＡ１ １０６の、より高いＳＮＲのデータストリーム０及び１との両方のデータビットは、後続処理のために、デジタル処理されてフォーマットされる。即ち、データビットは、スクランブルされ、バイナリ畳み込み符号化され、それに対応して、ビット信頼度（例えば、それぞれＳＴＡ０ １０４、ＳＴＡ１ １０６ストリームデータに割り当てられるＬＲＢｓ及びＭＲＢｓ）に従ってインターリーブされる。
逆に、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６に対応するストリーム０及び１の、処理されてインターリーブされたデータビットは、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２２０、２３０に転送される。ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６に対する両ストリームのインターリーブされたデータビットは、上で説明されたように、より良いスループットを達成するために、変調し、割り当て、それに対応して、ＬＲＢｓ及びＭＲＢｓをマッピングするサービスを行うＱＡＭコンステレーション変調処理モジュール２２０、２３０によって処理される。即ち、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピング処理モジュール２２０、２３０は、ＭＲＢｓを、より低いＳＮＲのデータに割り当て、ＬＲＢｓを、より高いＳＮＲのデータに割り当てるビット結合及びシンボルマッピング要素を使用する。
図３Ｂに戻り、ファーフィールドＳＴＡ０ １０４（及び／又はニアフィールドＳＴＡ１ １０６）のＳＯＭＡ ＱＡＭ変調データは、次いで、上で言及したように、ＳＴＡ０ １０４（及び／又はニアフィールドＳＴＡ１ １０６）データを、空間及び時間ダイバーシティゲインを与えるために、シンボルＳ0、Ｓ0 *、Ｓ1、及び－Ｓ1 *でブロック符号化するように動作するＳＴＢＣ符号化モジュール２１０に供給されうる。その後、データストリーム０、１のＳＴＢＣベースＳＯＭＡ変調シンボルは、無線送信のための各送信アンテナユニットに転送される。
また、上で言及したように、ＳＯＭＡ変調データに適用されるＳＴＢＣ処理のインジケーションは、ＳＴＢＣ符号化の認識を可能にし、適切な処理を保証するために、通信データパケットフレーム構造内、好ましくは、エクストリーム高スループット（ＥＨＴ）信号（ＳＩＧ）フィールド内に含まれるべきものである。
ＳＴＢＣベースＳＯＭＡプロセス
図４Ａは、本開示の様々な実施形態による、送信アーキティクチャ３００によって実行されうる代表的なＳＴＢＣベース事前ＳＯＭＡスキーム送信プロセス４００の高レベルフロー図を示す。処理タスクは、送信アーキティクチャ３００の構成構造、要素、及びモジュール、又はそれらの組み合わせによって達成されてよく、本開示の範囲を限定しないことが認識されるだろう。
プロセス４００は、タスクブロック４０２で開始し、送信アーキティクチャ３００は、後続処理のために、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６データビットをデジタル処理してフォーマットする。上で説明したように、タスクブロック４０２のデジタル処理は、スクランブルする処理、バイナリ畳み込み符号化する処理、及びＬＲＢ／ＭＲＢをインターリーブする処理を含む。
タスクブロック４０４では、送信アーキティクチャ３００は、ＳＴＢＣ符号化を、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６データの一方又は両方に適用する。特に、ＳＴＢＣエンコーダ２１０は、空間及び時間ダイバーシティゲインを与えるために、ＳＴＡ０ １０４データを、シンボルＳ0、Ｓ0 *、Ｓ1、及び－Ｓ1 *でブロック符号化するように動作する。
タスクブロック４０６では、送信アーキティクチャ３００は、ＳＴＡ０ １０４、ＳＴＡ１ １０６データの対応するストリーム０、１のＳＴＢＣ符号化ビットをグループ化する。上で言及したように、ＳＴＢＣ符号化ＳＴＡ０ １０４ストリーム０データビットは、ＳＴＡ１ １０６ストリーム０データビットとグループ化され、ＳＴＢＣ符号化ＳＴＡ０ １０４ストリーム１データビットは、ＳＴＡ１ １０６ストリーム１データビットとグループ化される。
タスクブロック４０８では、送信アーキティクチャ３００は、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングを、グループ化されたストリーム０及びストリーム１データビットに適用する。上で論じたように、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングは、ＱＡＭ変調処理の間に、ＭＲＢｓを、より低いＳＮＲのストリームデータに割り当ててマッピングし、ＬＲＢｓを、より高いＳＮＲのストリームデータに割り当ててマッピングするビット結合及びシンボルマッピング要素を組み入れる。タスクブロック４１０では、ストリーム０、１のＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルは、その後、無線送信のために各送信アンテナユニットに転送される。
代替的な実装において、図４Ｂは、本開示の様々な実施形態による、送信アーキティクチャ３５０によって実行されうる代表的なＳＴＢＣベース事後ＳＯＭＡスキーム送信プロセス４５０の高レベルフロー図を示す。
プロセス４５０は、タスクブロック４５２で始まり、送信アーキティクチャ３５０は、後続処理のために、ＳＴＡ０ １０４、ＳＴＡ１ １０６データビットをデジタル処理してフォーマットする。上で説明したように、デジタル処理は、スクランブル処理、バイナリ畳み込み符号化処理、及びＬＲＢ／ＭＲＢをインターリーブする処理を含む。
タスクブロック４５４では、送信アーキティクチャ３５０は、ＳＯＭＡ ＱＡＭコンステレーションマッピングを、ＳＴＡ０ １０４及びＳＴＡ１ １０６のデジタル処理されたビットに適用し、上で説明された方法で、変調し、ＭＲＢｓ、ＬＲＢｓをストリームデータに割り当て／マッピングするように動作する。
タスクブロック４５６では、送信アーキティクチャ３５０は、ＳＴＢＣ符号化をＳＯＭＡシンボルに適用する。ＳＴＢＣ符号化は、上で説明した方法で、空間及び時間ダイバーシティゲインのためにＳＯＭＡシンボルをブロック符号化するように動作する。タスクブロック４５８では、ストリーム０、１のＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルは、その後、無線送信のために各送信アンテナユニットに転送される。
ＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキームの代表的なシミュレーション結果
図５Ａは、本開示の様々な実施形態による、様々なＳＴＢＣベース及び非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシナリオについてのシミュレーショントライアルパケットエラーレート（ＰＥＲ）結果を示す。特に、図５Ａは、以下のトライアルシナリオ、即ち、（ａ）非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡファーフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号、（ｂ）非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡニアフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号、（ｃ）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡファーフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号、（ｄ）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡニアフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号、（ｅ）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡファーフィールドＳＴＡ １６ＱＡＭ変調信号、及び（ｆ）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡニアフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号についてのシミュレーションＰＥＲ結果を示す。
図５Ａによって示されたシミュレーショントライアルＰＥＲ結果を考慮すると、低ＳＮＲレベルでは、（曲線（ｃ）によって示されている）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡファーフィールドＳＴＡ ＱＰＳＫ変調信号と、（曲線（ｅ）によって示されている）ＳＴＢＣベースＳＯＭＡファーフィールドＳＴＡ １６ＱＡＭ変調信号とは、他のトライアルシナリオより良いＰＥＲ性能を示すことが認識されるだろう。
図５Ｂは、本開示の様々な実施形態による、様々なＳＴＢＣベース及び非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシナリオについてのシミュレーショントライアルスループット結果を示す。
特に、図５Ｂは、以下のトライアルシナリオ、即ち、（ａ）非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡ、（ｂ）ニアフィールドＳＴＡではＱＰＳＫ変調され、ファーフィールドＳＴＡでは１６ＱＡＭ変調を伴うＳＴＢＣベースＳＯＭＡ、及び（ｃ）異なるＳＮＲギャップのために、ニアフィールドＳＴＡでの１６ＱＡＭ変調と、ファーフィールドＳＴＡでのＱＰＳＫ変調とを伴うＳＴＢＣベースＳＯＭＡについてのシミュレーションスループット結果を示す。
図５Ｂによって明示されたように、シミュレーショントライアルスループット結果は、ニアフィールドＳＴＡでの１６ＱＡＭ変調と、ファーフィールドＳＴＡでのＱＰＳＫ変調とを伴うＳＴＢＣベースＳＯＭＡ（曲線（ｃ）によって示されるもの）のスループットが、より低いＳＮＲレベルで、矛盾無く、非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡ（曲線（ａ）によって示されるもの）のスループットより性能が優れていることを示す。従って、非ＳＴＢＣベースＳＯＭＡのスループット性能は、より高いＳＮＲレベルでは、より良いけれども、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡスキームは、より低いＳＮＲレベルで、ダイバーシティゲイン効果のために、より良いスループット性能を提供する。
従って、開示された実施形態は、ＳＴＢＣ符号化技術を、より低いＳＮＲレベルでＷＬＡＮ信号のスループットを改善するように構成されているＳＯＭＡ変調スキームに組み合わせるＷＬＡＮ送信アーキティクチャ及び送信プロセスを提供する。上で詳述されたように、ＳＴＢＣ符号化技術は、開示された実施形態による、単一のＳＴＡ又はＳＴＡの組み合わせのＳＯＭＡ変調データに適用されうる。
説明されたＷＬＡＮ送信アーキティクチャの動作及び機能性、プロセス、及び／又は構成構造及び要素は、ハードウェアベース、ソフトウェアベース、ファームウェアベースの要素、及び／又はそれらの組み合わせによって達成されうることは理解されるだろう。そのような操作的な代替は、決して、本開示の範囲を限定するものではない。
本明細書で示された発明概念及び原理は、特定の特徴、構造、及び実施形態に関連して説明されたけれども、様々な修正及び組み合わせが、開示を逸脱することなくなされうることが明らかであることも理解されるだろう。従って、明細書及び図面は、単純に、添付の請求項によって画定されるような発明概念及び原理の説明としてみなされるべきであり、本開示の範囲に収まる任意及び全ての修正、変形、組み合わせ、又は等価物をカバーすると考えられる。

Claims (20)

  1. 第１の無線局（ＳＴＡ）のための第１のデータと、第２の無線局（ＳＴＡ）のための第２のデータとをデジタル処理するように構成されたデータ処理モジュールと、
    第１の直交ブロック符号化シンボルデータを生成するために、前記処理された第１のデータを受信して符号化するように動作する時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）符号化モジュールと、
    直交ベース変調コンステレーションマッピングを前記第１の直交ブロック符号化シンボルデータと前記処理された第２のデータとに適用して、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように構成された準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化モジュールと、
    前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを前記第１及び第２のＳＴＡに送信するように構成された通信モジュールと、
    を含む、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信デバイス。
  2. 前記ＳＴＢＣ符号化モジュールは、前記データをスクランブルすることと、前記スクランブルされたデータをバイナリ畳み込み符号化することと、及び前記バイナリ畳み込み符号化されたデータをインターリーブすることとによって、前記第１のデータをデジタル処理するように動作する、
    請求項１に記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  3. 前記ＳＴＢＣ符号化モジュールは、２つの連続する時間インターバルの範囲内の２つの直交シンボルで、前記処理された第１のデータをブロック符号化するように動作する、
    請求項１～２のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  4. 前記ＳＯＭＡ符号化モジュールは、直交振幅変調（ＱＡＭ）を、前記第１の直交ブロック符号化シンボルデータと、前記処理された第２のデータとに適用するように構成される、
    請求項１～３のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  5. 前記第１のデータは、前記第２のデータより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルを有する、
    請求項１～４のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  6. 前記ＳＯＭＡ符号化モジュールは、最も信頼度が高いビット（ＭＲＢｓ）を前記第１のデータに割り当ててマッピングし、最も信頼度が低いビット（ＬＲＢｓ）を前記第２のデータに割り当ててマッピングするように動作する、
    請求項５に記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  7. 前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造の信号（ＳＩＧ）フィールドに含まれる、
    請求項１～６のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  8. 前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットの前記インジケーションは、前記通信データパケットフレーム構造のエクストリーム高スループット（ＥＨＴ）ＳＩＧフィールドに含まれる、
    請求項７に記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  9. ＳＴＢＣ符号化は、前記第１のＳＴＡの前記処理された第１のデータのみに適用される、
    請求項１～８のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  10. ＳＴＢＣ符号化は、前記処理された第２のデータに適用される、
    請求項１～９のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信デバイス。
  11. 無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）でのデータの通信のための方法であって、
    第１の無線局（ＳＴＡ）のための第１のデータと、第２の無線局（ＳＴＡ）のための第２のデータとをデジタル処理するステップと、
    第１の直交ブロック符号化シンボルデータを生成するために、前記第１のＳＴＡの前記処理された第１のデータを、時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）で符号化するステップと、
    直交ベース変調コンステレーションマッピングを前記第１の直交ブロック符号化シンボルデータと前記処理された第２のデータとに適用して、ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを生成するように構成された準直交多元アクセス（ＳＯＭＡ）符号化を適用するステップと、
    前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡシンボルデータを前記第１及び第２のＳＴＡに送信するステップと、
    を含む、方法。
  12. 前記第１のデータのデータをデジタル処理する前記ステップは、デジタルで、前記データをスクランブルすることと、前記スクランブルされたデータをバイナリ畳み込み符号化することと、及び前記バイナリ畳み込み符号化されたデータをインターリーブすることとを含む、
    請求項１１に記載のＷＬＡＮ通信方法。
  13. 前記ＳＴＢＣ符号化は、２つの連続する時間インターバルの範囲内の２つの直交シンボルで、前記処理された第１のデータをブロック符号化することを含む、
    請求項１１～１２のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  14. 前記ＳＯＭＡ符号化は、直交振幅変調（ＱＡＭ）を、前記第１の直交ブロック符号化シンボルデータと、前記処理された第２のデータとに適用することを含む、
    請求項１１～１３のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  15. 前記第１のデータは、前記第２のデータより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルを有する、
    請求項１１～１４のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  16. 前記ＳＯＭＡ符号化は、最も信頼度が高いビット（ＭＲＢｓ）を前記第１のデータに割り当ててマッピングし、最も信頼度が低いビット（ＬＲＢｓ）を前記第２のデータに割り当ててマッピングする、
    請求項１１～１５のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  17. 前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットのインジケーションは、通信データパケットフレーム構造の信号（ＳＩＧ）フィールドに含まれる、
    請求項１１～１６のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  18. 前記ＳＴＢＣベースＳＯＭＡデータシンボルフォーマットの前記インジケーションは、前記通信データパケットフレーム構造のエクストリーム高スループット（ＥＨＴ）ＳＩＧフィールドに含まれる、
    請求項１７に記載のＷＬＡＮ通信方法。
  19. 前記ＳＴＢＣ符号化は、前記処理された第１のデータのみに適用される、
    請求項１１～１８のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
  20. 前記ＳＴＢＣ符号化は、前記処理された第２のデータに適用される、
    請求項１１～１９のいずれかに記載のＷＬＡＮ通信方法。
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