JP4422582B2 - 通信システムにおいてデータを送信するための方法、通信システム、および通信デバイス - Google Patents

Description

本発明は、Ｎｔ個の送信アンテナを設けられる少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信アンテナを設けられる少なくとも１つの受信機とを含む通信システムにおいてデータを送信するための方法であって、符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化ステップと、上記符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブステップと、上記並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調ステップとを含み、上記シンボルは、それぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされる、データを送信するための方法に関する。

無線リンクの受信機端および／または送信機端において複数のアンテナが用いられる通信システムは、多重入力／多重出力システム（以降ＭＩＭＯシステムと呼ぶ）と呼ばれる。ＭＩＭＯシステムは、単アンテナのシステムによって提供される伝送容量と比較して大きな伝送容量を提供することがわかっている。詳細には、ＭＩＭＯ容量は、所与の信号対雑音比下、かつ好ましい無相関のチャネル条件下で、送信アンテナあるいは受信アンテナのどちらか少ない方の数とともに線形に増加する。したがって、ＭＩＭＯ技法は、大きなスペクトル効率を提供することを目的とするか、別法では現在の通信システムにおいて得られるスペクトル効率と同等のスペクトル効率を得るために必要とされる送信電力を削減することを目的とする将来の無線システムにおいて用いられる可能性が高い。そのようなＭＩＭＯ技法は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重の略称）およびＭＣ−ＣＤＭＡ（マルチキャリア符号分割多元接続の略称）技法のような、同様に将来の無線システムにおいて用いられることが検討されているマルチキャリア変調技法と組み合わせられる可能性が非常に高いであろう。

ある特定のタイプのＭＩＭＯシステムは、以下においてＢＩＣＭと呼ぶビットインターリーブ符号化変調（Bit Interleaved Coded Modulation）技法を利用し、その技術によれば、送信機は、たとえばたたみ込み符号あるいはターボ符号による符号化を、符号化されていないデータビットに適用し、符号化されたビットストリームをインターリーバに供給するようになされるチャネル符号器を備える。その後、このインターリーバは並べ替えられたビットを供給し、そのビットは、それぞれ複数の成分を特徴付ける連続する符号化されたシンボルに変換されるようになされるワード系列に分割されることになり、同じシンボルの成分は、個々の送信アンテナによって、シンボル周期と呼ばれる同じ時間間隔中に送信されるようになされる。

送信されたシンボルは受信機端において復号化されることになり、それは通常、反復空間−時間復号器によってＢＩＣＭタイプのＭＩＭＯシステムにおいて実行され、その復号器は、送信されたシンボルを構成する符号化されたビットの推定値を生成するようになされる。多数の送信および受信アンテナを用いることにより生成される空間ダイバーシティがそのような復号化を容易にする。なぜなら、このダイバーシティは、単一の通信チャネルを通して送信される単一の信号によって提供されることになる情報よりも多くの情報を提供するためである。

本発明者は、空間−時間復号器に与えられる入力データのダイバーシティを高めることにより、復号器が、それを基にしてデータが生成された符号化されたビットのさらに信頼性の高い推定値に向かって収束できるようになることに気が付いている。これは、より高い品質、すなわち、より豊富な内容を有するデータを復号器に供給することにより、より良好な復号化性能を得ることと解釈されることができる。

ＭＩＭＯシステムの受信機端において検出されることができる最も高いダイバーシティは、一方では、システムの空間に関連する特性、すなわち受信アンテナの数によって、また他方では、システムの時間に関連する特性、すなわち所与のコードワードの送信中に生じる異なる通信チャネル状態の数あるいは最小符号距離によって求められる。最小符号距離は、２つのコードワード間のビット差の閾値によって定義され、その閾値の下では、コードワードは同一であると見なされるであろう。

それゆえ、最大限に得ることができるダイバーシティは、受信アンテナの数と上記の時間に関連するパラメータの最も低い値との間の積の形で表されることができる。

現在のインターリーブ処理技法は、既知のインターリーバによって供給され、同じシンボル周期中に送信されるようになされる連続したビット系列が通常、元の符号化されたビットストリーム内で互いに隣接していたビットを含み、それにより、受信機に送信されるデータの時間に関連するダイバーシティが減少し、この受信機に含まれる空間−時間復号器の性能を制限するので、ＭＩＭＯシステムによって理論的に提供されるダイバーシティを最大限に利用することができない。

本発明は、ＭＩＭＯシステムにおいてデータを送信するための方法を提供することにより、上記の問題を解決することを目的としており、その方法は、このシステムの受信機端において復号化されるようになされるデータの空間および時間の両方に関して、そのようなシステムによって理論的に提供されるダイバーシティを最大限に利用できるようにするインターリーブ処理方式を含む。

実際、本発明の冒頭の段落による方法において、ビットインターリーブステップは、
符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシングサブステップであって、該系列はそれぞれ送信アンテナのうちの１つによって送信されるようになされる、ビットデマルチプレクシングサブステップと、
デマルチプレクシングサブステップによって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブサブステップと、
系列インターリーブサブステップによって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、該系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化サブステップと、
系列格納およびセグメント化サブステップによって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフトサブステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、送信アンテナと受信アンテナとの間で確立される多数の通信チャネルを用いることによって得られる空間ダイバーシティを、そのチャネルを通して送信されるデータの時間に関する高いダイバーシティと混合できるようにする。

本発明は、デマルチプレクシングサブステップによって、異なる送信アンテナを介して、符号化されたデータビットの概ね均一な分布を確保して、連続したビットが異なるチャネル上で送信されるようにし、それにより、本発明による方法が用いられる通信システムの受信機端において検出されるようなデータダイバーシティを促進する。さらに、本発明による方法において実行されるシフトサブステップが、連続する符号化されたビットを異なるシンボル周期にわたって配置できるようにする。

本発明の第１の変形形態によれば、ビットデマルチプレクシングサブステップはＮｔ個の異なるビット系列を生成するようになされ、系列はそれぞれＬｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる。

本発明のこの第１の変形形態は、送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性がエルゴード的、すなわちシンボル周期間で変化することが予想される状況に特に適しており、その際、そのような連続する符号化されたビットが最大数の異なるチャネル状態を参照する。

また第１の変形形態は、逆の状況、すなわち送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性が概ね変化しない状況にも特に適しており、その際、連続する符号化されたビットが異なるシンボル周期にわたって配置されるという事実が、そのような連続したビットが通信チャネル内で互いに干渉するのを防ぎ、それにより同じくデータダイバーシティを促進する。そのような連続する符号化されないビットの非相関化(de-correlation)は、エルゴード的な通信チャネルに対して類似の利点を提供するであろう。

Ｌｃ個の連続したシンボル周期にわたってＮｃ個の連続した物理的特性の組を通信チャネルが特徴付けることが予想される状況に特に適している、本発明の第２の変形形態によれば、ビットデマルチプレクシングサブステップは、Ｎｔ・Ｎｃ個の異なるビット系列を生成するようになされ、系列はそれぞれＬｃ／Ｎｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる。

Ｌｃ個の連続したシンボル周期にわたって異なる組の通信条件を連続して特徴付けることが予想される通信チャネルはブロックフェーディングチャネル(block fading channel)と呼ばれる。そのようなブロックフェーディングチャネルは各組の通信条件の持続時間にわたって概ね変化しないので、その持続時間は、Ｌｃ／Ｎｃシンボル周期にわたって続く不変周期と呼ばれることができる。本発明のこの第２の変形形態の結果として、所与の系列がそれぞれ、その所与の系列に固有であるタイムスロット中に所与の送信アンテナ上で送信されるであろう。これにより、連続する符号化されたビットが最大数の異なるチャネル状態を参照することになり、それゆえデータダイバーシティを促進するようになる。

セグメントシフトサブステップは、異なる手段によって実行されてもよい。本発明の特に有利な実施形態によれば、インターリーブサブステップによって生成される所与の並べ替えられた系列のセグメントのうちの１つはセグメントシフトサブステップ中に変更されないままであり、その後、他のｊ番目の並べ替えられた系列の対応するセグメントはｊ・Ｍビットだけ同時にシフトされる。

この実施形態は、ダイバーシティに関して上記の利点を生み出しながら、必要とされる系列シフトの数は限られており、それゆえ極めて効率的である。

上述した方法の好適な実施形態によれば、系列インターリーブサブステップは、Ｌｉ個の連続する符号化されたビットが最終的に、系列インターリーブサブステップの実行後にＬｉ個の異なるセグメントに含まれるように実行される。

本発明のそのような好ましい実施形態は、そうでなければ、ビット符号化技術がたたみ込み符号を利用する場合に互いに結び付けられたままになる連続する符号化されてないビットを最適に非相関化できるようにし、その技術によれば、同じ符号化されていない情報ビットがＬ・ｎ個の連続する符号化されたビットの生成にかかわる。ただし、ｎは、符号器が所与の数ｋの連続する符号化されていないビットを供給されるときに、たたみ込みチャネル符号器によって供給される符号化されたビットの数であり、Ｌは符号制限長である。本発明者は、本発明のそのような変形形態を用いることにより、全ての送信アンテナ上で概ね均一な分布と、各セグメントがＭ・Ｎｔに等しい長さを有する場合に、（Ｌｉ−１）・Ｎｔ＋１個の連続する符号化されたビットからなる異なるシンボル周期上へのマッピングとが可能になることがわかっている。ただし、数（Ｌｉ−１）・Ｎｔ＋１は、Ｌｉが適当に選択されるなら、Ｌ・ｎ以上である。さらに、本発明のこの変形形態は、複数の同一で、容易に構成されるインターリーブモジュールを用いることにより、比較的低コストで実施されることができる。

ハードウエア向き態様のうちの１つによれば、本発明はまた、Ｎｔ個の送信アンテナを設けられる少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信アンテナを設けられる少なくとも１つの受信機とを含む通信システムであって、送信機は、符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化手段と、符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブ手段と、並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調手段とを含み、シンボルは、それぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、送信アンテナと受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされた通信システムにおいて、
ビットインターリーブ手段は、
符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシング手段であって、系列はそれぞれ送信アンテナのうちの１つによって送信されるようになされる、ビットデマルチプレクシング手段と、
デマルチプレクシング手段によって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブ手段と、
系列インターリーブ手段によって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化手段と、
系列格納およびセグメント化手段によって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフト手段とを含むことを特徴とする、通信システムに関する。

通信チャネルがエルゴード的であるか、あるいは逆に概ね不変である状況に特に適している、そのような通信システムの第１の変形形態によれば、ビットデマルチプレクシング手段がＮｔ個の異なるビット系列を生成するように構成され、各系列は、Ｌｃシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる。

Ｌｃ個の連続したシンボル周期にわたって通信チャネルがＮｃ個の連続した物理的特性の組を特徴付けることが予想される状況に特に適している、そのような通信システムの第２の変形形態によれば、ビットデマルチプレクシング手段は、Ｎｔ・Ｎｃ個の異なるビット系列を生成するように構成され、系列はそれぞれＬｃ／Ｎｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる。

そのような通信システムの特定の実施形態において、セグメントシフト手段は、他のｊ番目の並べ替えられた系列の対応するセグメントに、ｊ・Ｍビットの循環シフトを同時に適用しながら、インターリーブサブステップによって生成される所与の並べ替えられた系列のセグメントのうちの１つを変更されないままにしておくようになされる。

上述した通信システムの好適な実施形態によれば、系列インターリーブ手段は、Ｌｉ個の連続する符号化されたビットを、系列インターリーブ手段によって供給されるＬｉ個の異なるセグメントに割り当てるようになされる少なくとも１つのインターリーバを備える。

ハードウエア関連の別の態様によれば、本発明はまた、複数の送信アンテナを設けられる通信デバイスであって、送信機は、符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化手段と、符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブ手段と、並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調手段とを含み、各シンボルはそれぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、送信アンテナと受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされた通信デバイスにおいて、
ビットインターリーブ手段は、
符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシング手段であって、系列はそれぞれ送信アンテナのうちの１つによって送信されるようになされる、ビットデマルチプレクシング手段と、
デマルチプレクシング手段によって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブ手段と、
系列インターリーブ手段によって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化手段と、
系列格納およびセグメント化手段によって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフト手段とを含むことを特徴とする、複数の送信アンテナを設けられる通信デバイスに関する。

これまでに記載された本発明の特徴および他の特徴は、添付の図面に関連して与えられる以下に記載される説明を読むことからさらに明らかになるであろう。

図１は、Ｎｔ個の送信アンテナ（ｔａ１，ｔａ２．．．ｔａＮｔ）とＮｒ個の受信アンテナ（ｒａ１，ｒａ２．．．ｒａＮｒ）との間にそれぞれ確立される多数の通信チャネルＣＨＮＬを通して信号を交換するようになされる、少なくとも１つの送信機ＴＲと１つの受信機ＲＥＣとを含む通信システムを図示する。

ここに図示される例に示される送信機ＴＲは、たとえばたたみ込み符号あるいはターボ符号による符号化を、符号化されていないデータビットＵｎｃｂに適用し、送信されることになる符号化されたデータビットＴｂのバイナリストリームを提供するようになされるチャネル符号器ＣＨＥＮＣを備える。送信機ＴＲは、並べ替えられたビットＰｂを生成するようになされるインターリーブ手段ＩＮＴＬを備えており、そのようなインターリーブは、無相関のデータを得ることができるようにするので、受信機側における後の処理のために有用である。その後、並べ替えられたビットＰｂはそれぞれＭ・Ｎｔビットの系列に分割され、そのビット系列はその後、マッピングおよび変調モジュールＭＡＰＭＤによってマッピング、すなわち連続する符号化されたシンボルＺｋに変換され、それゆえ各シンボルＺｋはＮｔ・Ｍ個の連続したビットに対応する。その後、連続したシンボルＺｋは空間−時間符合器ＳＰＴＥＮＣに供給され、それらの送信前にそのシンボルの処理が実行される。

既知の技術では、それゆえ、各シンボルＺｋは、それぞれＭビットからなり、同じシンボル周期中に個々の送信アンテナｔａｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｔ）によって送信されるようになされるＮｔ個の成分Ｚｋｊを特徴付ける。

ここに図示される例に示される受信機ＲＥＣは、最終的には元の符号化されていないデータビットＵｎｃｂに対応することになる復号化されたデータビットＤｅｃｂを生成するようになされる空間−時間復号器ＳＰＴＤＥＣを備える。この空間−時間復号器ＳＰＴＤＥＣは、受信アンテナ（ｒａ１，ｒａ２．．．ｒａＮｒ）によって受信される信号によって搬送されるデータを処理し、送信された並べ替えられたビットＰｂの推定値に関連する尤度値Ｒｉｂを生成するようになされる空間−時間検出器ＤＥＴを含む。尤度値は、符号化されたデータビットＴｂのバイナリストリームに含まれるビットの推定値に関連する軟(soft)尤度値Ｒｂを出力することになるデインターリーバＤＩＮＴＬによってデインターリーブされるようになされる。以下においてチャネル復号器ＣＨＤＥＣと呼ぶ、受信機ＲＥＣに備えられるビット復号器は、尤度値Ｒｂに基づいて、復号化されたデータビットＤｅｃｂを生成するように構成される。

当分野において一般的に用いられるループ構造によれば、空間−時間検出器ＤＥＴは、以前の復号化ステップの過程において生成され、インターリーブ手段ＩＮＴＲを通してチャネル復号器ＣＨＤＥＣによって外部情報Ｅｘｄの形で発行される先験的（a priori）情報Ｐｒａを利用するであろう。そのインターリーブ手段は送信機ＴＲに備えられるインターリーブ手段ＩＮＴＬと同じである。

本発明者は、送信アンテナ（ｔａ１，ｔａ２．．．ｔａＮｔ）と受信アンテナ（ｒａ１，ｒａ２．．．ｒａＮｒ）との間で確立される多数の通信チャネルＣＨＮＬを通して送信されるデータのダイバーシティを高めることにより、空間−時間復号器ＳＰＴＤＥＣが、そのデータが生成される基になった、符号化されたビットのさらに信頼性の高い推定値に向かって収束できるようになることがわかっている。こうして、本発明者は、送信アンテナ（ｔａ１，ｔａ２．．．ｔａＮｔ）を介して送信されるデータの時間に関連するダイバーシティを最大にすることを目的としている。

図２は、そのような高められたダイバーシティを得ることができるようにするビットインターリーブ手段ＩＮＴＬを示す。本発明のこの特定の実施形態において、ビットインターリーブ手段ＩＮＴＬは、
符号化されたデータビットＴｂから複数のＮｔ個のビット系列Ｂｓ０．．．ＢｓＮｔ−１を抽出するためのビットデマルチプレクシング手段ＤＭＸであって、各系列Ｂｓｉ（ｉ＝０〜Ｎｔ−１）は、上述のＮｔ個の送信アンテナのうちの１つに対応している、ビットデマルチプレクシング手段ＤＭＸと、
デマルチプレクシング手段ＤＭＸによって生成される各ビット系列Ｂｓ０．．．ＢｓＮｔ−１のビットを並べ替えるための系列インターリーブ手段ＳＲＩ０．．．ＳＲＩＮｔ−１と、
系列インターリーブ手段ＳＲＩ０．．．ＳＲＩＮｔ−１によって生成される全ての並べ替えられた系列Ｉｓｑ０．．．ＩｓｑＮｔ−１を記憶し、各系列Ｉｓｑｊを、本発明のこの実施形態においてそれぞれ所定のＭ・Ｎｔの長さを有する連続したセグメントＰｓｇｊに分割するための系列格納およびセグメント化手段と、
系列格納およびセグメント化手段によって生成される異なる並べ替えられた系列Ｉｓｑ０．．．ＩｓｑＮｔ−１のセグメントＰｓｇ０．．．ＰｓｇＮｔ−１に循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントＳｓｇｊ（ｊ＝０〜Ｎｔ−１）が最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフト手段とを含む。

本図面で描写される実施形態は、本発明の第１の変形形態に関し、それによると、ビットデマルチプレクシング手段はＮｔ個の異なるビット系列を生成するようになされ、各系列はそれぞれＬｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる。

本発明のこの第１の変形形態は、送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性がエルゴード的、すなわちシンボル周期間で変化することが予想される状況に特に適しており、その際、そのような連続する符号化されたビットが最大数の異なるチャネル状態を参照する。

また第１の変形形態は、逆の状況、すなわち送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性が概ね変化しない状況にも特に適しており、その際、連続する符号化されたビットが異なるシンボル周期にわたって配置されるという事実が、そのような連続したビットが通信チャネル内で互いに干渉するのを防ぎ、それにより同じくデータダイバーシティを促進する。

系列インターリーブ手段Ｉｓｑ０．．．ＩｓｑＮｔ−１は、ここで示されるように、並列に配置されるＮｔ個の同一のインターリーブモジュールによって構成されることが好ましいであろう。

本発明のこの特定の実施形態では、系列格納およびセグメント化手段はバッファＢＵＦによって構成され、系列シフト手段は、そのバッファＢＵＦによって同時に生成されるセグメントＰｓｇ０．．．ＰｓｇＮｔ−１をそれぞれ並列に格納するようになされるＮｔ個の循環シフト可能なレジスタＳＲＧ０．．．ＳＲＧＮｔ−１を含む。これらのレジスタのうちの１つ、この例ではＳＲＧ０の内容は変更されないままであり、一方、他のｊ番目のレジスタＳＲＧｊ（ただしｊ＝１〜３）の内容はｊ・Ｍビットの循環シフトを受けるであろう。

本発明のこの特定の実施形態では、ビットインターリーブ手段ＩＮＴＬはさらに、以前の図面において説明されたマッピングおよび変調モジュールに供給されるようになされる、並べ替えられたビットＰｂのストリームを形成するために、セグメントシフト手段ＳＲＧ０．．．ＳＲＧＮｔ−１によって供給される全てのシフトされたセグメントＳｓｇ０．．．ＳｓｇＮｔ−１を受信し、そのセグメントを多重化するようになされるマルチプレクシング手段ＭＸを備える。

本発明の別の実施形態では、セグメントＳｓｇ０．．．ＳｓｇＮｔ−１は、多数のアンテナ固有のマッピングおよび変調モジュールに関連する個々のアンテナによって送信される前に、そのモジュールに並列に送信されることができる。

図３は、上記のビットインターリーブ手段の動作を示す。

ビットデマルチプレクシングサブステップＤＭＸＳ中に、ここでは１つのビット系列Ｂｓ０のみが示されるが、複数のビット系列が、符号化されたデータビットＰｂのストリームから抽出される。この図において、ビット系列Ｂｓ０を形成するようになされるビットは白で示されており、それぞれ送信アンテナの別の１つに対応する３つの他の系列の部分を形成するようになされる他のビットは、３つの異なる色調の灰色で示される。

符号化されたデータビットＰｂのストリームに含まれるビットは１、２、３、４、５、６、７、８、９．．．Ｌｃ・Ｍ・Ｎｔで参照される。ただしＬｃは１つのコードワードを送信するために必要とされるシンボル周期の数であり、Ｍは送信されることになる各シンボルの成分を形成するビットの数であり、Ｎｔは送信アンテナの数であり、この例では４に等しい。こうして、各ビット系列Ｂｓｊ（ただしｊ＝０〜Ｎｔ）は、１＋ｊ、５＋ｊ、９＋ｊ、１３＋ｊ、１７＋ｊ．．．Ｌｃ・Ｍ・Ｎｔ−（３−ｊ）で参照されるＬｃ・Ｍビットを含む。

その後、系列インターリーブサブステップＳＲＩＳ中に、デマルチプレクシングサブステップＤＭＸＳによって生成される各ビット系列ＢｓｊのＬｃ・Ｍビットは並べ替えられる。ここでは、ビット系列Ｂｓ０を並べ替える結果として、並べ替えられたビット系列Ｉｓｑ０が生成されることだけが示される。

ここで上述される実施例において、系列インターリーブサブステップＳＲＩＳは、Ｌｉ個の連続する符号化されたビット１、５、９、１３、１７等が最終的に、系列インターリーブサブステップＳＲＩＳの実行後に長さＭ・ＮｔのＬｉ個の異なるセグメントに含まれるように実行される。

その後、系列格納およびセグメント化サブステップＳＱＳＳ中に、系列インターリーブサブステップＳＲＩＳによって生成された、並べ替えられた系列Ｉｓｑｊ（ただしｊ＝０〜Ｎｔ−１）はそれぞれバッファに記憶され、この例ではＮｔ・Ｍ＝４Ｍに等しい所定の長さをそれぞれ有する連続したセグメントに分割される。

その後、セグメントシフトサブステップＳＧＳ中に、ｊ・Ｍビットの循環シフトが、インターリーブサブステップＳＲＩＳによって生成された、並べ替えられた系列Ｉｓｑｊの１つにそれぞれ属するＮｔ個の異なるセグメントＰｓｇｊ（ただしｊ＝０〜Ｎｔ−１）に並列かつ同時に適用され、その結果として、それぞれシフトされたセグメントＳｓｇｊは、全ての他のシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされた状態になる。本発明のこの実施形態では、インターリーブサブステップＳＲＩＳによって生成された、並べ替えられた系列Ｉａｑ０に属する連続したセグメントＰｓｇ０はそれぞれ、各系列シフトサブステップＳＲＧＳ中に変更されないままであり、他のｊ番目の並べ替えられた系列Ｉｓｑｊ（ただしｊ＝１〜３）に属する各セグメントＰｓｇｊはその後、ｊ・Ｍビットだけシフトされる。Ｍはこの例では２に等しい。

本図面で示されるように、本発明による方法において実行されるデマルチプレクシングサブステップＤＭＸＳは、異なる送信アンテナを介して、符号化されたデータビットの概ね均一な分布を可能にして、連続したビットたとえば、２５、２６、２７、２８で参照されるビットが異なるチャネル上で確実に送信されるようにし、それにより、本発明による方法が用いられる通信システムの受信機端において検出されるようなデータダイバーシティを促進する。

本発明による方法において実行されるシフトサブステップＳＲＧＳは、連続する符号化されたビット、たとえば２５、２６、２７および２８で参照されるビットを、それぞれ異なるシンボル周期Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３およびＳｔ４にわたって配置できるようにする。送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性がエルゴード的、すなわちシンボル周期間で変化することが予想される場合、そのような連続する符号化されたビットが最大数の異なるチャネル状態を参照する。

逆の状況、すなわち送信アンテナと受信アンテナとの間の通信チャネルの物理的な特性が概ね変化しない状況では、本発明により、連続する符号化されたビットが異なるシンボル周期にわたって配置されるという事実が、そのような連続したビットが通信チャネル内で互いに干渉するのを防ぎ、それにより同じくデータダイバーシティを促進する。

系列インターリーブサブステップＳＲＩＳはさらに、そうでなければ、ビット符号化技法がたたみ込み符号を利用する場合に互いに結び付けられたままになる連続する符号化されないビットを最適に非相関化できるようにし、その技法によれば、同じ符号化されていない情報ビットがＬ・ｎ個の連続する符号化されたビットの生成にかかわる。ただし、ｎは、符号器が所与の数ｋの連続する符号化されていないビットを供給されるときに、たたみ込みチャネル符号器によって供給される符号化されたビットの数であり、Ｌは符号制限長である。本発明者は、本発明のそのような変形形態を用いることにより、全ての送信アンテナ上で概ね均一な分布と、各セグメントがＭ・Ｎｔに等しい長さを有する場合に、（Ｌｉ−１）Ｎｔ＋１個の連続する符号化されたビットからなる異なるシンボル周期上へのマッピングとが可能になることがわかっている。ただし、数（Ｌｉ−１）Ｎｔ＋１は、Ｌｉが適当に選択されるなら、Ｌ・ｎ以上である。

図４は、本発明の第２の変形形態によるインターリーブ手段ＩＮＴＬを表しており、第２の変形形態は、通信チャネルが、Ｌｃ個の連続したシンボル周期中にＮｃ個の連続した物理的な特性の組を特徴付けることが予想される状況に特に適している。

そのようなインターリーブ手段ＩＮＴＬは、上記の本発明の第１の変形形態による構造に類似の構造を有する。しかしながら、第２の変形形態によれば、ビットデマルチプレクシング手段ＤＭＸは、Ｎｔ・Ｎｃ個の異なるビット系列Ｂｓｉｊ（ただしｉ＝１〜Ｎｃ、ｊ＝０〜Ｎｔ−１）を生成するようになされ、各系列はＬｃ／Ｎｃシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされ、それは、本発明のこの実施形態では、マッピングおよび変調モジュール（図示せず）に接続されるマルチプレクシング手段ＭＸによって確実に行われるであろう。

こうして、図２の構造は、本発明のこの第２の変形形態によるインターリーブ手段ＩＮＴＬにおいてＮｃ回繰り返され、その際、それぞれ１つの並べ替えられたビット系列Ｉｓｑｉｊを生成するようになされるＮｃ・Ｎｔ個のインターリーブモジュールＳＲｉｊ（ただし、ｉ＝１〜Ｎｃ、ｊ＝０〜Ｎｔ−１）からなる並列なアレイが含まれ、全ての系列は、格納およびセグメント化手段ＢＵＦによって記憶され、かつそれぞれ所定の長さＭ・Ｎｔ・Ｎｃを有するセグメントに分割され、そのセグメントは、セグメントシフト手段ＳＲＧｉｊによって循環シフトされるようになされる。

Ｌｃ個の連続したシンボル周期にわたってＮｃ個の異なる組の通信条件を連続して特徴付けることが予想される通信チャネルはブロックフェーディングチャネルと呼ばれる。そのようなブロックフェーディングチャネルは各組の通信条件の持続時間にわたって概ね変化しないので、その持続時間は、Ｌｃ／Ｎｃシンボル周期にわたって続く不変周期と呼ばれることができる。本発明のこの第２の変形形態の結果として、所与の系列がそれぞれ、その所与の系列に固有であるタイムスロット中に所与の送信アンテナ上で送信されるであろう。これにより、連続する符号化されたビットが最大数の異なるチャネル状態を参照することになり、それゆえデータダイバーシティを促進するようになる。

大幅に簡略化されたＭＩＭＯ通信システムを示すブロック図である。 本発明の第１の変形形態によるＭＩＭＯ通信システムに含まれる送信機内に備えられるインターリーバを示すブロック図である。 図２に示されるインターリーバが如何に動作するかを示す図である。 本発明の第２の変形形態によるＭＩＭＯ通信システムに含まれる送信機内に備えられるインターリーバを示すブロック図である。

符号の説明

Ｂｓ０．．．ＢｓＮｔ−１ ビット系列、ＢＵＦ 格納およびセグメント化手段、ＣＨＥＮＣ ビット符号化手段（チャネル符号器）、ＣＨＮＬ 通信チャネル、ＤＭＸ ビットデマルチプレクシング手段、ＤＭＸＳ デマルチプレクシングサブステップ、ＩＮＴＬおよびＩＮＴＲ インターリーブ手段、Ｉｓｑ０．．．ＩｓｑＮｔ−１ 並べ替えられた系列、ＭＡＰＭＤ 変調手段（マッピングおよび変調モジュール）、Ｐｂ 並べ替えられたビット、Ｐｓｇ０．．．ＰｓｇＮｔ−１ セグメント、ｒａ１，ｒａ２．．．ｒａＮｒ 受信アンテナ、ＲＥＣ 受信機、ＳＧＳ セグメントシフトサブステップ、ＳＱＳＳ 系列格納およびセグメント化サブステップ、ＳＲＧｉｊ セグメントシフト手段、ＳＲＧＳ 系列シフトサブステップ、ＳＲＩ０．．．ＳＲＩＮｔ−１ 系列インターリーブ手段、ＳＲｉｊ（ただし、ｉ＝１〜Ｎｃ、ｊ＝０〜Ｎｔ−１） インターリーブモジュール、ＳＲＩＳ 系列インターリーブサブステップ、ＳＹＳＴ 通信システム、ｔａ１，ｔａ２．．．ｔａＮｔ 送信アンテナ、Ｔｂ 符号化されたデータビット、ＴＲ 送信機、Ｚｋ シンボル、Ｚｋｊ 成分。

Claims (11)

1. Ｎｔ個の送信アンテナを設けられる少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信アンテナを設けられる少なくとも１つの受信機とを含む通信システムにおいてデータを送信するための方法であって、
   符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化ステップと、前記符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブステップと、前記並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調ステップとを含み、前記シンボルは、それぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされた通信システムにおいてデータを送信するための方法において、
   前記ビットインターリーブステップは、
   前記符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシングサブステップであって、前記系列はそれぞれ前記送信アンテナのうちの１つによって送信されるようになされる、ビットデマルチプレクシングサブステップと、
   前記デマルチプレクシングサブステップによって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブサブステップと、
   前記系列インターリーブサブステップによって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、前記系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化サブステップと、
   前記系列格納およびセグメント化サブステップによって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフトサブステップと
   を含むことを特徴とする、通信システムにおいてデータを送信するための方法。
2. 前記ビットデマルチプレクシングサブステップはＮｔ個の異なるビット系列を生成するようになされ、
   前記系列はそれぞれＬｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システムにおいてデータを送信するための方法。
3. 前記通信チャネルはＬｃ個の連続したシンボル周期にわたってＮｃ個の連続した物理的特性の組を特徴付けるようになっており、
   前記ビットデマルチプレクシングサブステップは、Ｎｔ・Ｎｃ個の異なるビット系列を生成するようになされ、
   前記系列はそれぞれＬｃ／Ｎｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システムにおいてデータを送信するための方法。
4. 前記インターリーブサブステップによって生成される所与の並べ替えられた系列のセグメントのうちの１つは前記セグメントシフトサブステップ中に変更されないままであり、
   その後、他のｊ番目の並べ替えられた系列の対応するセグメントはｊ・Ｍビットだけ同時にシフトされる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システムにおいてデータを送信するための方法。
5. 前記系列インターリーブサブステップは、Ｌｉ個の連続する符号化されたビットが最終的に、前記系列インターリーブサブステップの実行後にＬｉ個の異なるセグメントに含まれるように実行される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信システムにおいてデータを送信するための方法。
6. 複数の送信アンテナを設けられる少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信アンテナを設けられる少なくとも１つの受信機とを含む通信システムであって、
   前記送信機は、符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化手段と、前記符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブ手段と、前記並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調手段とを含み、前記シンボルは、それぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされた通信システムにおいて、
   前記ビットインターリーブ手段は、
   前記符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシング手段であって、前記系列はそれぞれ前記送信アンテナのうちの１つによって送信されるようになされる、ビットデマルチプレクシング手段と、
   前記デマルチプレクシング手段によって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブ手段と、
   前記系列インターリーブ手段によって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、前記系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化手段と、
   前記系列格納およびセグメント化手段によって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフト手段とを含む
   ことを特徴とする、通信システム。
7. 前記ビットデマルチプレクシング手段はＮｔ個の異なるビット系列を生成するようになされ、
   前記系列はそれぞれＬｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. 前記通信チャネルはＬｃ個の連続したシンボル周期にわたってＮｃ個の連続した物理的特性の組を特徴付けるようになっており、
   前記ビットデマルチプレクシング手段は、Ｎｔ・Ｎｃ個の異なるビット系列を生成するようになされ、
   前記系列はそれぞれＬｃ／Ｎｃ個のシンボル周期にわたって１つの送信アンテナによって送信されるようになされる
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
9. 前記セグメントシフト手段は、
   前記インターリーブサブステップによって生成される所与の並べ替えられた系列のセグメントのうちの１つを変更されないままにしておくとともに、
   他のｊ番目の並べ替えられた系列の対応するセグメントに、ｊ・Ｍビットの循環シフトを同時に適用する
   ようになされることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の通信システム。
10. 前記系列インターリーブ手段は、Ｌｉ個の連続する符号化されたビットを、前記系列インターリーブ手段によって供給されるＬｉ個の異なるセグメントに割り当てるようになされる少なくとも１つのインターリーバを備える
    ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の通信システム。
11. 複数の送信アンテナを設けられる通信デバイスであって、符号化されたデータビットを生成するためのビット符号化手段と、前記符号化されたデータビットを並べ替えるためのビットインターリーブ手段と、前記並べ替えられたビットを表すシンボルを生成するための変調手段とを含み、前記シンボルは、それぞれＭビットからなる複数の成分を特徴付け、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に確立される通信チャネルを介して送信されるようになされた通信デバイスにおいて、
    前記ビットインターリーブ手段は、
    前記符号化されたデータビットから複数のビット系列を抽出するためのビットデマルチプレクシング手段であって、前記系列はそれぞれ前記送信アンテナのうちの１つに対応する、ビットデマルチプレクシング手段と、
    前記デマルチプレクシング手段によって生成される各ビット系列のビットを並べ替えるための系列インターリーブ手段と、
    前記系列インターリーブ手段によって生成される全ての並べ替えられた系列を記憶し、前記系列を、それぞれ所定の長さを有するセグメントに分割するための系列格納およびセグメント化手段と、
    前記系列格納およびセグメント化手段によって生成される異なる並べ替えられた系列のセグメントに循環シフトを同時に適用し、結果として、それぞれシフトされたセグメントが最終的に、全ての他の同時にシフトされたセグメントに対して少なくともＭビットだけシフトされるようにするためのセグメントシフト手段とを含む
    ことを特徴とする、通信デバイス。

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