JP4440972B2 - 無線通信システムにおいて複数ユーザ処理を減少させるための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より具体的には、本発明は、無線通信システムにおける減少（reduced）複数ユーザ処理に関する。

ＣＤＭＡ（code division multiple access：符号分割多元接続）通信システムにおいては、共有された周波数帯域を介して複数の通信を同時に送信することができる。各通信は通信を送信するために使用される符号によって識別される。通信のデータシンボルは符号チップを使用して拡散される。特定のシンボルを送信するために使用されるチップ数は拡散係数と呼ばれる。一般的な１つの拡散係数は１６であり、１６のチップを使用して１つのシンボルを送信する。例として、ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、典型的なＳＦ（spreading factor：拡散係数）は１６、８、４、２及び１である。

あるＣＤＭＡ通信システムにおいては、共有された帯域をよりよく利用するために、帯域は、１５タイムスロット等、予め定められたタイムスロットの数を有するフレームに分割された時間である。この種類のシステムは、ハイブリッドＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ（time division multiple access：時分割多元接続）通信システムと呼ばれる。１つのかかるシステムであって、特定のタイムスロットに対してアップリンク通信及びダウンリンク通信を制限するシステムは、ＴＤＤ（time division duplex：時分割複信）システムである。

共有された帯域内に送信される複数の通信を受信するための１つのアプローチは、ジョイント検出である。ジョイント検出においては、複数の通信からのデータは共に判定される。ジョイント検出器は、既知の又は判定された複数通信の符号を使用し、複数通信のデータをソフトシンボルとして推定する。ジョイント検出器に対するいくつかの一般的な実装として、ＺＦ−ＢＬＥ（zero forcing block linear equalizer）、コレスキー又は近似コレスキー分解、又は高速フーリエ変換を使用する。

受信機は通信を特定の拡散係数で受信する。通信を受信する拡散係数が高くなるほど、ジョイント検出を行うのが複雑になる。従って、無線通信システムにおいてジョイント検出を行う複雑さを減少させる方法及び装置を提供することが望まれる。

本発明は、無線通信システムにおける受信機で複数ユーザ処理（milt-user processing）を減少させる（reduce）方法及び装置である。検出符号はチャネルインパルス応答に応じてグループ化され、親符号は検出符号の各グループに対して特定される。マトリックスＡが構築され、ジョイント検出は特定された親符号を使用して行われる。検出符号のデータシンボルは、特定された親符号のデータシンボルから取得される。

本発明の特徴及び要素は、特定の組合せにおける好ましい実施形態として記載されているが、各特徴及び要素は（好ましい実施形態の他の特徴及び要素なしに）単独で使用することができ、様々な組合せにおいて本発明の他の特徴及び要素なしに使用することができる。

本明細書では、ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit：無線送受信ユニット）は、限定的ではなく、ユーザ装置、携帯電話機、固定又は移動式の加入者装置、ページャ、又は無線環境において動作可能な任意の他の種類の装置を含む。本明細書で言及する場合、基地局は、限定的ではなく、ノードＢ、サイト制御装置、アクセスポイント又は無線環境における任意の他の種類のインターフェース装置を含む。

まず図１を参照すると、送信機２０及び受信機２２が示されている。送信機をＷＴＲＵに配置し、又は、複数の送信回路２０を基地局に配置することができる。受信機を、ＷＴＲＵと基地局との何れか、又は両方に配置することができる。

受信機２２は、減少チップレベルＭＵＤ（multi-user detector：複数ユーザ検出器）処理装置４４及び後データ変換機４６を含む。一般的に、処理装置４４は、チャネルインパルス応答に応じて検出符号をグループ化し、同じチャネルインパルス応答を有する検出符号（例えば、ダウンリンク送信における符号又はアップリング送信において同じユーザから送信される符号）に対して検出符号の親符号を使用して、ジョイント検出を行う。ジョイント検出は、個々の検出符号それ自体の上で行われ、かかる検出符号は、少なくとも１つの他の検出符号により共有されないチャネルインパルス応答を有する（すなわち、この場合、検出符号は親符号とみなされる）。後データ変換器４６は、親符号のデータシンボルを、親符号の各々の元の検出符号のデータシンボルに変換するように構成されている。

より具体的には、図２を参照すると、受信機２２は、符号検出器３２、符号分類器３４、親符号配置器３６、及びＭＵＤ（multi-user detector：複数ユーザ検出器）４４を含む。通信が特定の拡散係数で受信された時、符号検出器３２は送信符号を検出する。次いで、符号分類器３４は、同じチャネルインパルス応答を有する符号をグループ化する（すなわち、単一ユーザの符号をグループ化する）。一般的には、単一の入力通信は単一ユーザからのものであり、従って、全ての検出符号は、しばしば単一グループに帰着する同じチャネルインパルス応答を有する。もちろん、複数のグループが存在する状況も在り得る。検出符号の各グループに対して、親符号配置器３６は親符号を特定する。上述したように、検出符号が固有のチャネルインパスル応答を有する場合（すなわち、検出符号が、任意の他の検出符号と同じチャネルインパルス応答を有さない場合）、検出符号は当該検出符号それぞれの親符号とみなされる。

一旦親符号が特定されると、ＭＵＤ４４のマトリックスＡ構築器４０は、親符号を使用してマトリックスＡを構築する。当業者には周知の通り、マトリックスＡは、チャネル／符号畳み込み（convolutional）マトリックスであり、構築されてＭＵＤ４４のジョイント検出器４２に提供される。ジョイント検出器４２は、マトリックスＡを使用して拡散データのソフトシンボルを推定する。親符号を検出符号に代えて（as opposed to）使用して、ジョイント検出を行うことで、ジョイント検出器４２は著しく複雑にはならない。ジョイント検出器４２によって推定されたソフトシンボルは、後データ変換器４６に入力され、後データ変換器４６は推定したソフトシンボルを元々の検出符号の元のデータシンボルに変換する。

図３を参照すると、ＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散係数）符号木３００が示されている。発明者は、ＯＶＳＦ符号木３００において特有なＳＦ（spreading factor：拡散係数）を有する各符号レベル内に、固有の高レベル符号（すなわち、低いＳＦを有する符号）に基づく符号のグループが存在し得ることを認識した。本明細書では、所与のグループの全ての符号が親符号に基づいており他の所与のレベルの符号が親符号に基づいていない場合、所与のレベルの符号のグループは親符号を有している。

例を用意するために、同じチャネルインパルス応答を有する４つの符号を持つ通信が１６のＳＦで受信されることを想定する。４つの符号３０２、３０４、３０６、３０８が検出され、共にグループ化される。次に、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の各々に対する親であり、かつ検出符号３０２、３０４、３０６、３０８のみの親である親符号３１０を特定できるだけ（as far as possible to）、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８はＯＶＳＦ木３００を上方にトレースバックされる。親符号３１０は、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の各々に対する親符号かつ検出符号３０２、３０４、３０６、３０８のみの親符号である、ＯＶＳＦ符号木３００における唯一の符号である。

便宜のために、親符号３１０（すなわち、１１１１）をＣと呼び、したがって検出符号３０２、３０４、３０６、３０８をそれぞれＣＣＣＣ、ＣＣＣ’Ｃ’、ＣＣ’ＣＣ’及びＣＣ’Ｃ’Ｃと呼ぶ。Ｃ’は−１−１−１−１である。検出符号３０２、３０４、３０６、３０８に対応するデータシンボルは次の通りである。

ｄ^{ＳＦ１６，ｉ}、ｉ＝１，２，３，４ は、４つの検出符号３０２、３０４、３０６、３０８各々のｉ番目の符号のデータシンボルである。

ＯＶＳＦ符号木３００において、特定の符号と関連するデータシンボルの数は符号のＳＦに応じて変化する。例えば、１６チップ期間内で、１６のＳＦを有する符号は１つのデータシンボルを運ぶことが可能であり、８のＳＦを有する符号は２つのデータシンボルを運ぶことが可能であり、４つのＳＦを有する符号は４つのデータシンボルを運ぶことが可能であり、２つのＳＦを有する符号は８つのデータシンボルを運ぶことが可能であり、１つのＳＦを有する符号は１６のデータシンボルを運ぶことが可能である。さらに、親符号はその子符号と同じデータシンボルを運ぶことが可能であるが、親符号の子符号によって運ばれるデータシンボルが並行して処理されている間、親符号によって運ばれるデータシンボルは連続的に処理される。

従って、図３においては、親符号３１０は、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８のデータシンボルを復号するのに必要な情報を含む。親符号３１０の第１のデータシンボルは、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の第１の４つのビットによってデータシンボルを復号するための情報を含む。親符号３１０の第２のデータシンボルは、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の第２の４つのビットによって運ばれるデータシンボルを復号するための情報を含む。親符号３１０の第３のデータシンボルは、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の第３の４つのビットによって運ばれるデータシンボルを復号するための情報を含む。親符号３１０の第４のデータシンボルは、検出符号３０２、３０４、３０６、３０８の第４の４つのビットによって運ばれるデータシンボルを復号するための情報を含む。親符号３１０のデータシンボルと検出符号３０２、３０４、３０６、３０８のデータシンボルとの間の関係は以下の通りである。

ここで、ｄ_ｉ ^ＳＦ４、ｉ＝１，２，３，４ は、親符号３１０の４つのデータシンボルである。上述したように、親符号３１０と、検出符号３０２、３０４、３０６及び３０８とによって運ばれるデータシンボルの全部の数は同じであるが、検出符号３０２、３０４、３０６及び３０８のデータ符号が並行して処理されている間、親符号３１０のデータシンボルは連続して処理される。

上記例では、親符号３１０は、マトリックスＡを構築するため及びジョイント検出を行うために使用される。これにより、検出符号３０２、３０４、３０６及び３０８を使用するのに比較して、ＭＵＤは著しく複雑にならない。検出符号３０２、３０４、３０６及び３０８によって運ばれる元のデータシンボルは、後データ変換器４６によって復元される。１つの実施形態では、元のデータシンボルは、

によって得られる。

上記関係でわかるように、元のデータシンボルに変換するために、親符号３１０の４つのシンボルの各々に対して、４つの足し算と１つの掛け算のみが必要である。

図４を参照すると、チャネルインパスル応答に応じて検出符号をグループ化し、同じチャネルインパスル応答を有する検出符号に対して低い拡散係数を有する親符号を使用してジョイント検出を行うための方法４００のフローチャートが示されている。方法４００は、受信した通信において送信された符号を検出するステップ４０２で始まる。次に、同じチャネルインパスル応答を有する任意の検出符号があるか判定する。同じチャネルインパルス応答を有する検出符号がある場合、ステップ４０６においてそれらの検出符号は共にグループ化され、方法４００はステップ４０８に進む。同じチャネルインパルス応答を有する検出符号がない場合、方法は直接、ステップ４０８に進む。

ステップ４０８では、検出符号の各グループに対して親符号が特定される。次に、ステップ４１０では、特定された親符号を使用してマトリックスＡが構築される。マトリックスＡはジョイント検出器に提供され、ステップ４１２においてジョイント検出が行われる。ステップ４１４において、復調されたデータシンボルは、ステップ４０２において検出された符号の元のデータシンボルに変換される。

受信機での複雑さを減少させるために、送信機は符号送信に対して低い拡散係数を使用すべきであり、受信機は逆拡散及び復調に対して送信機と同じ拡散係数を使用すべきであることに言及しておく。しかしながら、送信機が送信のためにより高い拡散係数を使用した場合、受信機は、逆拡散及び復調のために低い拡散係数を使用することによって、及び、低い拡散係数のデータシンボルから元の高い拡散係数のデータシンボルを復元するための後データ変換器を使用することによって、複雑さを減少させることができる。

本発明は、直交符号を使用する任意の種類の無線通信システムに実装可能であることに言及しておくことは重要である。例として、本発明はＣＤＭＡ２０００、ＵＭＴＳ−ＴＤＤ、ＵＭＴＳ−ＦＤＤ、ＴＤＳＣＤＭＡ、任意の種類の８０２．ｘｘシステムを含む任意の種類のＷＬＡＮシステム、又は任意の他の種類の無線通信システムに実装可能である。さらに、本発明を様々な実施形態に関して記載したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にある他の変形は当業者にとって明らかであろう。

減少チップレベルＭＵＤ（multi-user detector：複数ユーザ検出器）処理装置及び後データ変換器を有する送信機及び受信機である。 減少チップレベルＭＵＤ処理装置内の要素のブロック図である。 ＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor：直交可変拡散係数）符号の木構造の図である。 チャネルインパルス応答に応じて検出符号をグループ化し、同じチャネルインパスル応答を有する検出符号に対して低い拡散係数を有する親符号を使用してジョイント検出を行うためのフローチャートである。

Claims (14)

1. 複数ユーザの処理を減少させる受信機において、
   送信された符号を検出して、検出された符号の各々についてチャネルインパルス応答を特定するように構成された符号検出器と、
   前記同じチャネルインパルス応答を有する符号をグループ化するように構成された符号分類器と、
   前記符号分類器によって特定される各グループに対する親符号を特定するように構成された親符号配置器と、
   特定された親符号を使用してマトリックスＡを構築して、前記特定された親符号を使用してジョイント検出を実行するように構成されたＭＵＤ（multi-user detector：複数ユーザ検出器）と、
   少なくとも１つの検出された符号により運搬される複数のデータシンボルを獲得するように構成された後データ変換器と
   を備えることを特徴とする受信機。
2. 前記ＭＵＤは、前記特定された親符号上の複数ユーザの検出を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
3. 固有のチャネルインパルス応答を有する検出された符号を親符号とみなすことを特徴とする請求項２に記載の受信機。
4. 前記複数ユーザ検出器はマトリックスＡ構築器及びジョイント検出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
5. 前記マトリックスＡ構築器は、前記特定された親符号を使用してマトリックスＡを構築するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の受信機。
6. 固有のチャネルインパルス応答を有する検出された符号は親符号とみなされることを特徴とする請求項５に記載の受信機。
7. 前記ジョイント検出器は、前記特定された親符号を使用してジョイント検出を行うように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の受信機。
8. 固有のチャネルインパルス応答を有する検出された符号は親符号とみなされることを特徴とする請求項７に記載の受信機。
9. 前記後データ変換器は、前記親符号のデータシンボルを前記検出された符号のデータシンボルに変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
10. 固有のチャネルインパルス応答を有する検出された符号は親符号とみなされることを特徴とする請求項９に記載の受信機。
11. 受信機における複数ユーザの処理を減少させるための方法であって、
    少なくとも１つの送信された符号を検出するステップと、
    各検出された符号に対するチャネルインパルス応答を特定するステップと、
    同じチャネルインパルス応答を有する検出された符号を共にグループ化するステップと、
    検出された符号の各グループに対する親符号を特定するステップと、
    前記特定された親符号を使用してマトリックスＡを構築するステップと、
    前記特定された親符号を使用してジョイント検出を行うステップと、
    前記少なくとも１つの検出された符号によって運ばれたデータシンボルを取得するステップと
    を備えることを特徴とする方法。
12. 複数の送信された符号が検出されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 固有のチャネルインパルス応答を有する検出された符号は親符号とみなされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの検出された符号によって運ばれたデータシンボルは、前記検出された符号の親符号を使用して取得されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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