JP4833830B2

JP4833830B2 - マルチキャリア変調を利用したマルチアンテナ通信システムのための送信スキーム

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Publication number: JP4833830B2
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Description

この発明は一般にデータ通信に関し、特に、マルチキャリア変調を利用したマルチアンテナ通信システムのためのパイロットおよびデータ送信スキームに関する。

マルチアンテナ通信システムはパイロットおよびデータ送信のために複数の（Ｔ）送信アンテナおよび１つの以上(Ｒ）の受信アンテナを使用する。Ｔの送信アンテナは、これらのアンテナから独立したデータストリームを送信することによりスループットを増加するために使用してもよい。Ｔの送信アンテナは、また、これらのアンテナから単一データを冗長的に送信することにより、信頼性を改良するために使用してもよい。

マルチアンテナ通信システムにおいて、Ｔの送信アンテナとＲの受信アンテナとの間のチャネル利得を推定することは必要かもしれない。チャネル推定は、データ送信に使用するために特定のモードを決定するために、受信したデータを処理するために、等のために必要かもしれない。チャネル推定は、受信機により先験的に知られているパイロットシンボルを送信することにより典型的に実行される。次に、受信機は、周知のパイロットシンボルに対する受信したパイロットシンボルの比としてチャネル利得を推定することができる。

パイロット送信に基づいて得られるチャネル推定は通常雑音と干渉の両方により害される。雑音は、無線チャネル、受信機エレクトロニクス等のような種々のソースから来ることができる。雑音悪化は、特定の所望の品質のチャネル推定が受信機により得ることができるように、パイロット信号を適切に指定することにより、および／または十分な期間パイロット信号を送信することにより典型的に対処することができる。

多重アンテナシステムの場合、干渉は、すべてのＴの送信アンテナからパイロット信号を同時に送信することに起因する場合がある。これは、各アンテナから送信されたパイロット信号が他のアンテナから送信されたパイロット信号に対する干渉として動作するからである。

データ送信のためにＴの送信アンテナが使用されるとき、同じ干渉現象が生じる。特に、干渉に対処せずに複数アンテナから同じ信号が重複して送信されるなら、チャネル条件および受信機の特定の位置に応じて信号のキャンセルが生じるかもしれない。従って、複数アンテナからのデータの同時送信によって、より大きなスループットおよび／または信頼性は得られないであろう。

それゆえ、マルチアンテナ通信システムにおいて、干渉に効果的に対処することができる送信スキームのための技術的必要性がある。

発明の概要

マルチキャリア変調を利用するマルチアンテナ通信システムのためのパイロットおよびデータ送信スキームがここに提供される。１つの観点において、サブバンド多重化は、複数のアンテナから多重信号を同時に送信することに起因する干渉を回避するために使用される。サブバンド多重化で、マルチキャリア変調（例えば、ＯＦＤＭ）によって提供されるＭの使用可能なサブバンドは、サブバンドの複数のグループを形成するために最初に配列される。各グループは、使用可能なサブバンドの異なるサブセットを含む。サブバンドグループは以下に記載するように種々の方法で形成してもよい。従って、Ｔの送信アンテナの各々は、パイロット送信のために１つまたは恐らくそれ以上のサブバンドグループが割り当てられ、データ送信のために典型的に１つのサブバンドグループが割り当てられる。パイロット送信のために使用されるサブバンドグループはデータ送信のために使用されるサブバンドグループと同じであってもよいし、異なっていてもよい。次に、パイロットとデータは、パイロットとデータ送信のためにそのアンテナに割り当てられたサブバンド上の各アンテナから送信してもよい。サブバンド多重化を用いて、パイロットおよび／またはデータは、干渉を引き起こさずに、すべての使用可能なサブバンド上のすべてのＴのアンテナから同時に送信してもよい。

他の技術もパイロットとデータ送信のための性能を改善するために使用されてもよい。例えば、送信アンテナごとに、アンテナに割り当てられる各サブバンドのための送信電力は、そのアンテナのために利用可能な合計送信電力のすべてまたは同じくらいが送信のために使用されるように、より高く見積もってよい。複数のシンボル期間に対して生じるパイロット送信の場合、Ｔの送信アンテナに割り当てられるサブバンドは置換してもよい。サブバンド置換は、より多くのサブバンドが各アンテナによって使用されることを可能にする。また、改善されたチャネル推定は、まだ干渉を回避している間に得られるかもしれない。

この発明の種々の観点および実施形態は以下にさらに詳細に記載される。

この発明の特徴、性質および利点は、明細書全体にわたって類似する参照文字がそれに相当するものとして識別する図面と共に以下に述べる詳細な記載からより明白になるであろう。

単語「例示」はここでは、「例、インスタンス、または図解として役立つ」を意味するために使用される。「例示」としてここに記載した実施形態または設計は、必ずしも他の実施形態または設計に対して好適であるまたは利点があるとして解釈される必要はない。

ここに記載されるパイロットおよびデータ送信スキームは、種々のマルチアンテナ通信システムのためにおよび種々のマルチキャリア変調技術と共に使用してもよい。明確にするために、これらの送信スキームは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用するマルチアンテナシステムのために特に記載される。

図１Ａは、多重アンテナ通信システムに使用してもよいＯＦＤＭサブバンド構造１００を示す。システムは、ＷＭＨｚの全体のシステム帯域幅を有している。それはＯＦＤＭを使用して、Ｎの直交サブバンドに分割される。典型的なＯＦＤＭ方式において、Ｎの合計のサブバンドのＭだけがパイロットとデータ送信のために使用される、但し、Ｍ〈Ｎ。残りのＮ−Ｍサブバンドは、パイロット／データ送信のために使用されず、システムがスペクトルのマスク必要条件を満たすことを可能にするためにガード(guard)サブバンドとして役立つ。Ｍの使用可能なサブバンドはサブバンドＦ乃至Ｆ＋Ｍ−１を含む。但し、Ｆは、Ｍの使用可能なサブバンドが動作帯域の真ん中に中心があるように典型的に選択された整数である。

ＯＦＤＭの場合、各使用可能なサブバンド上で送信されるデータまたはパイロットは最初に特定の変調スキームを用いて変調される（すなわち、変調シンボルにマッピングされる)。ゼロの信号値がＮ−Ｍの未使用のサブバンドの各々に対して供給される。ＯＦＤＭシンボル期間毎に、Ｎの合計のサブバンドのためのＮのシンボル（例えばＮの変調シンボルおよびＮ−Ｍのゼロ)は、逆高速フーリエ変換(ＩＦＦＴ）を用いて時間領域に変換され、Ｎの時間領域サンプルを含む「変換された」シンボルを得る。周波数選択フェージングによって引き起こされた符号間干渉（ＩＳＩ）に対抗するために、各変換されたシンボルの一部が反復されてＮ＋Ｃサンプルからなる対応するＯＦＤＭシンボルを形成する。但し、Ｃは反復されるサンプルの数である。繰り返された部分はしばしば周期的な接頭辞と呼ばれる。次に、ＯＦＤＭシンボルは無線チャネルを介して送信される。例示設計において、システム帯域幅はＷ＝２０ＭＨｚであり、サブバンドの合計数はＭ＝２２４であり、各変換されたシンボルの期間は、１２．８μ秒である。ＯＦＤＭシンボル期間（または、単にシンボル期間）は１つのＯＦＤＭシンボルの期間に相当する。

上述するように、サブバンド多重化は、複数のアンテナから多重信号を同時に送信することに起因する干渉を回避するために使用される。サブバンド多重化を用いて、「互いに素な」（互いに素なは以下に記載される)サブバンドのグループ上のＴのアンテナから同時に、パイロットおよび／またはデータが送信されるので、干渉が回避される。多数のパイロットおよびデータ送信スキームはサブバンド多重化を用いて定義してもよい。これらの送信スキームのうちのいくつかが下記に述べられる。

図１Ｂは、サブバンド多重化を支援するサブバンド構造１５０を示す。この実施形態において、Ｍの使用可能なサブバンドは最初にＳの互いに素なセットに分割される。各セットはＴの連続したサブバンドを含む。但し、−Ｓ＜Ｍである。次に、各セット内のｉ番目のサブバンドがｉ番目のグループに割り当てられるように各セット内のＴのサブバンドは、Ｔのグループに割り当てられる。このサブバンド割り当てスキームを用いて、各グループ内のＳのサブバンドは、Ｍの使用可能なサブバンドにわたって一様に分配される。また、グループ内の連続するサブバンドはＴのサブバンドだけ離間される。サブバンドのＴのグループはパイロット／データ送信のためにＴの送信アンテナに割り当ててもよい。

一般に、Ｍの使用可能なサブバンドは様々な方法でＴのグループに割り当ててもよい。そして、これはこの発明の範囲内である。Ｔのグループは同じ数のまたは異なる数のサブバンドを含んでいてもよい。さらに、各グループ内のサブバンドは均一的にまたは非均一的に、Ｍの使用可能なサブバンドにわたって分配してもよい。唯一の必要条件は、Ｔのサブバンドグループが互いに素であるということであり、これにより干渉が回避される。簡単にするために、以下の記載は、Ｔのサブバンドグループは、Ｓのサブバンドを含み、各グループ内のサブバンドは均一的に分配され、（図１Ｂに示すように)Ｔのサブバンドだけ離間され、Ｔ−Ｓ＝Ｍであると仮定する。

図２Ａはサブバンド多重化を使用して、Ｔのアンテナからの例示パイロット／データ送信を示す。Ｔのアンテナの各々は、サブバンドのそれぞれのグループが割り当てられる。図２Ａにおいて、サブバンドグループ１は、アンテナ１に割り当てられ、サブバンドグループ２は、アンテナ２に割り当てられ、以下同様であり、サブバンドグループＴはアンテナＴに割り当てられる。これらのＴのサブバンドグループは、図１Ｂに対して上で記載するように形成してもよい。各グループは、陰影付き箱により示されるＳのサブバンドを含む。各アンテナからのパイロット／データ送信は、そのアンテナに割り当てられたサブバンドのみに生じる。

図２Ａに示すように、アンテナに割り当てられたサブバンドのみ上でパイロット／データが各アンテナから送信されるなら、Ｔのアンテナからの送信間で干渉は無いであろう。これはサブバンドが互いに直交しているからである。そして、各サブバンドは高々１本の送信のためのアンテナによって使用される。したがって、たとえＴの送信がＴのアンテナから同時に送信されても、干渉は回避される。

典型的な無線通信システムにおいて、各アンテナはＰ_antの合計送信電力に関連していてもよい。それは、アンテナからのパイロット／データ送信のために使用してもよい最大送信電力である。このＰ_antは、アンテナのための電力増幅器のピーク出力により、レギュレーターの制約により、および／またはその他の要件により決定してもよい。改良された性能は、各アンテナからのパイロット／データ送信のためにすべての合計送信電力またはできるだけ多くの合計送信電力を用いて達成してもよい。特に、Ｍの使用可能なサブバンドのＳだけが各アンテナに割り当てられる（但し、簡単のためにＳ＝Ｍ／Ｔ）ので、各アンテナに割り当てられたＳのサブバンドの各々のための送信電力は、Ｔの係数だけ増加してもよい。従って、これは、各アンテナのＳのサブバンドの各々に対してより高い受信される信号対雑音比（ＳＮＲ）が達成されることを可能にするだろう。

第１のパイロット送信スキームにおいて、パイロットは、サブバンド多重化を使用して、Ｔのアンテナから同時に送信される。サブバンドグループは、各グループ内のサブバンドの数がシステムの最大予想遅延拡散より大きいように形成される。与えられた受信機のための遅延拡散は、送信機により送信された信号に対して受信機で最も早く到着する信号と最も遅く到着する信号との間の差分である。システムの遅延拡散(Ｌ）は、システム内のすべての受信機に対して予想される最悪の遅延拡散である。これは、システムのサービスエリアを介して分散させてもよい。ＩＳＩと効率的に対抗するために、周期的な接頭辞は、システムの遅延拡散より長くなければならない（すなわち、Ｃ＞Ｌ、但し、遅延拡散Ｌはサンプル期間の単位で与えられる)。従って、各グループ内のサブバンドの数は周期的な接頭辞のためのサンプルの数以上（すなわちＳ>Ｃ）になるように選択してもよい。

これらのＭのサブバンドのサブセット上のパイロット送信に基づいた、すべてのＭの使用可能なサブバンドのためのチャネル推定の導出は、２００３年１月１０日に出願された「ＯＦＤＭ通信システムのためのチャネル推定」(Channel Estimation for OFDM Communication Systems)というタイトルの米国出願シリアル番号［代理人整理番号０２０７１８］および２００２年１１月９日に出願した「無線通信システムのための低減された複雑性のチャネル推定」(Reduced Complexity Channel Estimation for Wireless Communication Systems)というタイトルの米国仮出願シリアル番号６０／４２７，８９６に詳細に記載されている。両出願は、この出願の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる。

改良された性能のために、Ｔのアンテナの各々のための割り当てられたサブバンドあたりの送信電力は、Ｔの係数により増加してもよい。従って、アンテナごとに、あたかもすべてのＭの使用可能なサブバンドがパイロット送信のために使用されるように、Ｓの割り当てられたサブバンド上のパイロット送信の合計エネルギーは同じになる結果となるであろう。サブバンドあたりのより高い送信電力は、受信機がより高い品質のチャネル推定値を取得することを可能にするであろう。

各アンテナに割り当てられたサブバンドの数がシステムの遅延拡散以上（すなわち、Ｓ＞Ｌ）であるなら、そのアンテナのためのすべてのＭの使用可能なサブバンドのためのチャネル利得は、まさにアンテナに割り当てられたＳのサブバンド上のパイロット送信に基づいて推定してもよい。さらに、各アンテナに割り当てられたＳのサブバンドの各々のための送信電力がＴの係数だけ増加するなら、Ｓのサブバンドのみ上のパイロット送信に基づいて取得したチャネル推定値の品質は、同じ送信電力量を有するすべてのＭの使用可能なサブバンド上のパイロット送信に基づいて取得したチャネル推定値の品質とほぼ同じであるだろう。すなわち、同じ合計パイロットエネルギーを維持することにより、受信機は、品質においてほとんどまたは全く損失の無いこれらのサブバンドのサブセットのみ上のパイロット送信に基づいてすべてのＭの使用可能なサブバンドのためのチャネル利得を推定することができるであろう。

第１のパイロット送信スキームはすべてのＴのアンテナがパイロットを同時に送信することを可能にする。比較可能な品質のチャネル推定値を得るために、すべてのＴのアンテナからすべてのＭの使用可能なサブバンド上でパイロットを同時に送信する一般的なスキームは、第１のパイロット送信スキームにより必要とされる送信期間より略Ｔ倍長い送信期間を必要とするだろう。例えば、一般的なスキームを用いて特定の品質のチャネル推定値を取得するのにＮp・ＴパイロットＯＦＤＭシンボルが必要ならば、比較可能な品質のチャネル推定値は、Ｔのアンテナ上に送信されるＮ_pのパイロットＯＦＤＭシンボルにもとづいて取得してもよい。これは、(１)各アンテナに特定の数のサブバンドが割り当てられ、それは、周期的接頭辞以上である、および(２)各アンテナのために利用可能な合計送信電力は割り当てられたサブバンド上のパイロット送信のために使用されるように電力スケーリング(scaling)が使用されると仮定する。パワースケーリングは、上述した米国特許出願シリアル番号［代理人整理番号０２０７１８］に記載されている。したがって、第１のパイロット送信スキームは、送信アンテナの数であるＴまでの係数だけパイロットオーバーヘッドを低減することができる。

第２のパイロット送信スキームにおいて、パイロットは、サブバンド多重化およびサブバンド置換を使用して、Ｔのアンテナから同時に送信される。パイロットは複数のＯＦＤＭシンボル期間を介して送信される必要があるかもしれない。例えば、パイロットがチャネル利得の合理的に正確な推定値を得るためにより長い期間にわたって平均化される必要があるなら、この場合がそうかもしれない。この場合、チャネル推定におけるさらなる改良は、パイロット送信のために各アンテナにサブバンドの複数のグループを割り当てることにより得られるかもしれない。

図２Ｂは、サブバンド多重化およびサブバンド置換を使用して、Ｔのアンテナからの例示パイロット送信を示す。この例の場合、パイロット送信が２つのＯＦＤＭシンボル期間にわたって生じる。Ｔのアンテナの各々は２つのグループのサブバンドが割り当てられる（例えば、グループｉおよびＴ／２＋ｉはｉ番目のアンテナに割り当てられる)。各グループは、陰影が付けられた箱により示されるサブバンドを含む。各アンテナに割り当てられた２つのグループは、これらのグループ内のサブバンドがＴ／２サブバンドだけ離間されるように選択してもよい。さらに、ＯＦＤＭシンボル期間ごとに、パイロット送信のために互いに素なグループがＴのアンテナにより使用されるようにＴのアンテナに、グループが割り当てられる。与えられたサブバンドグループは、複数のアンテナに割り当ててもよい（例えば、サブバンドグループ１は、アンテナ１およびＴ／２＋１に割り当てても良い)が、これらのアンテナは、このサブバンドグループを異なるシンボル期間で使用するであろう。

図２Ｂにおいて、サブバンドグループ１およびＴ／２＋１は、アンテナ１に割り当てられ、サブバンドグループ２およびＴ／２＋２は、アンテナ２に割り当てられ、以下同様であり、サブバンドグループＴおよびＴ／２はアンテナＴに割り当てられる。第１のＯＦＤＭシンボルの期間の間、サブバンドグループ１はアンテナ１のために使用され、サブバンドグループ２はアンテナ２のために使用され、以下同様にして、サブバンドグループＴはアンテナＴのために使用される。第２のＯＦＤＭシンボル期間の間、サブバンドグループＴ／２＋１はアンテナ１に使用され、サブバンドグループＴ／２＋２はアンテナ２のために使用される。以下同様にして、サブバンドグループＴ／２はアンテナＴのために使用される。

従って、Ｔのアンテナの各々のためのチャネル利得はサブバンドの２つのグループにおいて受信されるパイロット送信に基づいて推定してもよい。サブバンド置換を用いた場合、各アンテナに使用されるサブバンドの合計数はＳの代わりに２Ｓである。また、改善されたチャネル推定は、パイロット送信のために使用される多数のサブバンドのために、すべてのＭの使用可能なサブバンドに対して取得してもよい。

簡単にするために図２Ｂは、２つのＯＦＤＭシンボル期間にわたって例示パイロット送信のためのサブバンド多重化および置換を示す。一般に、パイロット送信は、ＱのＯＦＤＭシンボル期間にわたって生じることができる。但し、Ｑは１以上の任意の整数であってよい。次に、各アンテナには、各グループがＳのサブバンドを含むＱのサブバンドグループが割り当てられてもよい。次に、各アンテナには、Ｔ／Ｑサブバンドだけ同等に離間してもよいＳ−Ｑサブバンドの合計が割り当てられるであろう。Ｑ＞２なら、アンテナごとに、Ｑグループの各々内のサブバンドは、他のＱ−１グループ内のサブバンドで「インターレース」してもよい。インターレースは、所定のアンテナに割り当てられた各Ｑの連続するサブバンドが、アンテナに割り当てられたＱグループ内に含まれるようなものかもしれない。各アンテナに割り当てられたＱのサブバンドグループは、ＱのＯＦＤＭシンボル期間に使用される。Ｑグループの異なる１つが各シンボル期間に使用される。シンボル期間ごとに、Ｔアンテナは、サブバンドのＴの互いに素なグループを用いて同時にパイロットを送信するであろう。

図２Ａおよび２Ｂで示される送信スキームは、データ送信ならびにパイロット送信に使用してもよい。しかしながら、データ送信の場合、Ｍの使用可能なサブバンドの各々に対して（単一アンテナの代わりに)複数のアンテナからデータを送信することが大抵の場合望ましい。サブバンドごとに複数のアンテナを使用することは、送信ダイバーシティを提供する。それは、受信機における信号検出のダイバーシティオーダー(order)を増加してもよい。送信ダイバーシティは、データ送信の信頼性および堅固性を改善することができ、それにより低いエラーレートおよび／またはより大きな回路損失への復元力を生じる。

送信ダイバーシティは種々のダイバーシティスキームを用いて達成してもよい。

そのようなダイバーシティスキームのいくつかの例は時空送信ダイバーシティ(ＳＴＴＤ）スキームおよびウォルシュ−ＳＴＴＤスキームを含む。ＳＴＴＤスキームの場合、単一データストリームは、２つのアンテナ（またはサブバンド多重化を有したアンテナの２つのセット)から送信してもよい２つのシンボルストリームを提供するように処理してもよい。ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームの場合、単一データストリームを処理してＷのアンテナ（またはサブバンド多重化を有したアンテナのＷのセット)から送信してもよいＷのシンボルストリームを供給するようにしてもよい。但し、Ｗはウォルシュ−ＳＴＴＤ処理に使用される直交コード（例えば、ウォルシュコード)の長さの２倍である。これらの２つのダイバーシティスキームは以下に詳細に記載される。

ＳＴＴＤスキームの場合、アンテナの複数ペアが利用可能なら、アンテナの各ペアからシンボルストリームの同じペアを単に送信することは、受信機における信号の相殺を生じるかもしれない。従って、すべてのアンテナから単にデータを冗長的に送信することによっては、改良された信頼性は、取得できないであろう。

第１のデータ送信スキームにおいて、データは、サブバンド多重化を用いてアンテナのペアから同時に送信される。この送信スキームは、ＳＴＴＤスキームおよび等価なダイバーシティスキームに使用してもよい。このデータ送信スキームの場合、Ｍの使用可能なサブバンドは、最初にサブバンドのＴ／２の互いに素なグループを形成するように配列される。各使用可能なサブバンドはただ１つのグループに割り当てられる。Ｔ／２グループは同数のまたは異なる数のサブバンドを含んでいてもよい。各グループ内のサブバンドは、Ｍの使用可能なサブバンドにわたって均等にまたは不均等に分配してもよい。従って、Ｍの使用可能なサブバンドは、様々な方法でＴ／２グループに割り当ててもよく、これはこの発明の範囲内である。以下に記載する一実施形態において、グループ内の連続するサブバンドはＴ／２サブバンドだけ離間しているように、各グループは、均等に分配された２Ｓのサブバンドを含む。次に、Ｔ／２サブバンドグループは、アンテナのＴ／２ペアに割り当てられる、すなわち、各アンテナペアに対して１つのサブバンドグループが割り当てられる。

図３Ａは、サブバンド多重化および送信ダイバーシティを使用して、Ｔのアンテナからの例示データ送信を示す。ＴのアンテナはＴ／２ペアに配列される。この場合、ｉ番目のペアは、ＡｉおよびＢｉとして表示される２つのアンテナを含む。Ｔ／２アンテナペアの各々には、サブバンドのそれぞれのグループが割り当てられる。この場合、Ｔ／２サブバンドグループは上に記載したように形成してもよい。図３Ａにおいて、サブバンドグループ１は、アンテナＡ１およびＢ１からなるペア１に割り当てられる。サブバンドグループ２は、アンテナＡ２およびＢ２からなるペア２に割り当てられる。以下同様にして、サブバンドグループＴ／２は、アンテナＡ_tおよびＢ_t（ただし、t=Ｔ／２）からなるペアＴ／２に割り当てられる。データは、そのアンテナペアに割り当てられたサブバンド上の各ペアのアンテナから送信してもよい。

ＳＴＴＤスキームはシンボルストリームのペアを提供するために使用してもよい。このシンボルストリームのペアは、逆多重化され、各アンテナのペアに対してシンボルサブストリームのペアを提供する。従って、シンボルサブストリームのＴ／２ペアは、アンテナのＴ／２ペアのためのＳＴＴＤスキームによって発生してもよい。各アンテナのためのシンボルサブストリームは、ＯＦＤＭシンボル期間ごとに、アンテナに割り当てられたサブバンドの各々のための１つのデータシンボルと、残りのサブバンドのための各々のためのゼロの信号値を含むであろう。図３Ａで示すように、アンテナペア１用のペアのシンボルサブストリームはサブバンドグループ１上に送信される。アンテナペア２用のペアのシンボルサブストリームはサブバンドグループ２上で送信される。以下同様にして、アンテナペアＴ／２用ペアのシンボルサブストリームは、サブバンドグループＴ／２上で送信される。これらのＴ／２ペアのシンボルサブストリームは、Ｔ／２ペアのアンテナから同時に送信されるけれども、それらは互いに干渉しない。なぜならば、それらは、サブバンドの互いに素なグループ上に送信されるからである。したがって、異なるアンテナペアからの送信間の破壊的干渉による有害な結果は回避される。

改良された性能の場合、各シンボルサブストリームは、そのアンテナに対して利用可能な合計送信電力Ｐ_antを有する関連するアンテナから送信してもよい。Ｍの使用可能なサブバンドのうちの２ＳのみがＴのアンテナの各々のために使用されるので（但し、簡単のためにＳ＝Ｍ／Ｔ)、各アンテナに割り当てられる２Ｓのサブバンドの各々のための送信電力は、Ｔ／２の係数だけ増加してもよい。従って、これは、各アンテナに割り当てられた２Ｓのサブバンドの各々に対してより高いＳＮＲを達成することを可能にするであろう。各サブバンドのためのより高い受信されたＳＮＲはより高いデータレートをサポートしてもよい。これは、システム全体のスループットを改良するであろう。

図３Ａは、ＴのアンテナへのＭの使用可能なサブバンドの１つの例示割り当てを示す。

使用可能なサブバンドは、また、種々の他の方法でＴのアンテナに割り当ててもよい。そして、これはこの発明の範囲内である。例えば、アンテナの異なるペアがデータ送信に使用されるようにサブバンドは、アンテナに割り当ててもよい。これはさらなるダイバーシティを提供するかもしれない。

図３Ｂは、サブバンド多重化および送信ダイバーシティのための異なるアンテナペアリング(pairing)を使用して、Ｔのアンテナからの例示データ送信を示す。簡単にするために、図３Ｂのための記載は、Ｔ＝４アンテナがデータ送信に使用されると仮定する。４つのアンテナを用いて６つの異なるアンテナペアリングを形成してもよい。これらのアンテナペアリングは、｛１，２｝、｛３，４｝、｛１，３｝、｛２，４｝、｛１，４｝および｛２，３｝として表示される。

Ｍの使用可能なサブバンドは、最初にＭ／６セットに分割してもよい。各セットは６つのサブバンドを含む。次に、各セット内の６つのサブバンドは、６つの異なるアンテナペアリングに割り当ててもよい。すなわち、１つのペアリングに１つのサブバンドを割り当てる。図３Ｂにおいて、各セット内の第１のサブバンドはアンテナペアリング｛１，２｝に割り当てられる。各セット内の第２のサブバンドは、アンテナペアリング｛３，４｝に割り当てられる。以下同様にして、各セット内の最後のサブバンドは、アンテナペアリング｛２，３｝に割り当てられる。

４つのアンテナから送信されるデータストリームはＳＴＴＤスキームを用いて処理して、２つのシンボルストリームを得てもよい。第１のシンボルストリームは、６つのペアリング内の第１のまたは左のアンテナから送信してもよく、第２のシンボルストリームは、６つのペアリング内の第２または右のアンテナから送信してもよい。次に、第１と第２のシンボルストリームは逆多重化され、４つのアンテナの各々に対して１つのサブストリームの割り合いで、４つのシンボルサブストリームを形成してもよい。各シンボルサブストリームは、関連するアンテナに割り当てられたサブバンドの各々のためのデータシンボルと、割り当てられていないサブバンドの各々のためのゼロ信号値を含む。

４つのシンボルサブストリームは、４つのアンテナから同時に送信してもよい。

しかしながら、これらのシンボルは、互いに干渉しない。なぜなら、それらは、サブバンドの４つの「互いに素な」グループ上に送信されるからである。サブバンドグループは、図３Ｂに示すように、Ｍの使用可能なサブバンドは、唯一のアンテナペアに割り当てられるという点において、互いに素である。

第２のデータ送信スキームにおいて、データは、サブバンド多重化を用いてＷのアンテナのグループから送信される。但しＷは、１より大きい任意の整数であってよい。この送信スキームは、ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームおよび他のダイバーシティスキームに使用してもよい。このデータ送信スキームの場合、Ｍの使用可能なサブバンドは最初に配列されサブバンドのＴ／Ｗの互いに素なグループを形成するように配列される。各サブバンドは、唯一のグループに割り当てられる。Ｔ／Ｗグループは同数のまたは異なる数のサブバンドを含んでいてもよい。各グループ内のサブバンドは、Ｍの使用可能なサブバンドにわたって、均等にまたは不均等に配分してもよい。以下に記載される一実施形態において、各グループは、グループ内の連続するサブバンドはＴ／Ｗサブバンドだけ離間するように均等に配分されるＳ−Ｗサブバンド（但しＳ＝Ｍ／Ｔ）を含む。Ｗ〉１の場合、この第２の送信スキームは、上に記述された第１の送信スキームより、より多くのサブバンドが各アンテナに割り当てられることを可能にする。アンテナあたりのより多くのサブバンドはいくつかのアプリケーションに対して有利かもしれない。ＴＯＷサブバンドグループはアンテナのＴ／Ｗグループに割り当てられる。すなわち、各アンテナグループに１つのサブバンドグループが割り当てられる。この場合、各アンテナグループは、Ｗのアンテナを含む。データは、アンテナに割り当てられたサブバンド上の各アンテナから送信してもよい。

図３Ｃは、サブバンド多重化を使用して、Ｗのアンテナのグループからの例示データ送信を示す。Ｔのアンテナは、Ｔ／Ｗグループに配列される。この場合、ｉ番目のグループがＡｉ、Ｂｉ、乃至Ｗｉとして表示されるＷのアンテナを含む。Ｔ／Ｗアンテナグループの各々には、サブバンドのそれぞれのグループが割り当てられる。この場合、Ｔ／Ｗサブバンドグループは上述したように形成してもよい。

単一データストリームはウォルシュ−ＳＴＴＤスキームを用いて処理し、Ｗのシンボルストリームを供給してもよい。この場合Ｗは、その処理のために使用される直交シーケンス（例えば、ウォルシュシーケンス)の長さの２倍である。Ｗのシンボルストリームは逆多重化されシンボルサブストリームのＴ／Ｗのグループを供給してもよい。各グループは、Ｗのシンボルサブストリームを含む。従って、Ｔ／Ｗグループは集合的にＴのシンボルサブストリームを含むだろう。シンボルサブストリームの１つのグループはアンテナの各グループに供給される。また、アンテナにはそれぞれのシンボルサブストリームが供給される。各アンテナのシンボルサブストリームは、ＯＦＤＭシンボル期間ごとに、アンテナに割り当てられたサブバンドの各々のための１つのデータシンボルと、残りのサブバンドの各々のためのゼロの信号値を含むであろう。Ｔのシンボルサブストリームは、Ｔのアンテナから同時に送信される。しかしながら、これらのシンボルサブストリームは、互いに干渉しない。なぜならば、それらは、各サブバンドは唯一のグループに割り当てられているので、サブバンドの互いに素なグループ上に送信されるからである。

図２Ａおよび２Ｂ、および３Ａ乃至３Ｃは、パイロットおよびデータ送信のために使用してもよいいくつかの例示サブバンド多重化スキームを示す。多数の他のサブバンド多重化スキームはまた使用のための装置であってもよく、これは、この発明の範囲内である。例えば、パイロットとデータの両方は１つのＯＦＤＭシンボル期間に送信してもよい。この場合、Ｍの使用可能なサブバンドのうちのいくつかはパイロット送信に使用してもよい。また、残りの使用可能なサブバンドは、データ送信に使用してもよい。例えば、図２Ａまたは２Ｂに示すように、パイロットサブバンドは多重化してもよい。例えば、図３Ａ、３Ｂまたは３Ｃで示されるように、データサブバンドは、多重化してもよい。

図４は、サブバンド多重化を使用して、パイロットおよび／またはデータを送信するためのプロセス４００の実施形態のフロー図を示す。最初に、Ｍの使用可能なサブバンドはサブバンドの複数のグループを形成するために配列される。この場合、各グループは、Ｍの使用可能なサブバンドの異なるサブセットを含む（ステップ４１２)。

サブバンドグループは、上に記載するように形成してもよい。

次に、Ｔアンテナの各々にはパイロットおよびデータ送信のために１つあるいは恐らくそれ以上のサブバンドのグループが割り当てられる（ステップ４１４)。パイロット送信のために使用されるサブバンドグループは、データ送信のために使用されるサブバンドグループと同じかまたは異なっていてもよい。パイロット送信の場合、各アンテナは、（図２Ａに対して上に記載したように)サブバンドの異なるグループが割り当てられてもよい。あるいは、各アンテナには、（図２Ｂに対して上に記載するように)サブバンド置換のために２以上のグループのサブバンドを割り当ててもよい。データ送信の場合、アンテナの各ペアは、（図３Ａに対して上に記載したように)異なるグループのサブバンドを割り当ててもよいし、各アンテナは、（図３Ｂに対して上に記載するように)異なるグループのサブバンドを割り当ててもよいし、Ｗのアンテナの各グループは、（図３Ｃに対して記載したように)異なるグループのサブバンドを割り当ててもよい。以下同様である。

次に、送信されるパイロットおよび／またはデータが処理される（ステップ４１６）。例えば、データは、ＳＴＴＤ符号化、ウォルシュ−ＳＴＴＤ符号化あるいは他のあるタイプの符号化を使用して処理してもよい。Ｔのアンテナの各々に割り当てられた、各サブバンドに使用する送信電力の量も決定される（ステップ４１８）。特に、各割り当てられたサブバンドの送信電力は、送信が、Ｍの使用可能なサブバンドのすべての上で行われたら、使用されるであろう平均電力より高く見積もられるかもしれない。倍率は、各アンテナに割り当てられたサブバンドの数および使用可能なサブバンドの数に依存する。

次に、パイロットおよび／またはデータは、サブバンドの複数のグループを用いておよび決定された送信電力でＴのアンテナから同時に送信される（ステップ４２０)。各アンテナからの送信は、アンテナに割り当てられたサブバンドのグループ（または複数のグループ）だけに生じる。パイロット送信の場合、Ｔのアンテナのうちの１つだけが、Ｍの使用可能なサブバンドの各々に対して任意の与えられたシンボル期間において典型的に使用される。データ送信の場合、２つ（または、恐らくそれ以上)のアンテナの特定のグループは、Ｍの使用可能なサブバンドの各々に対して典型的に使用される。

図５は、マルチキャリア変調（例えば、ＯＦＤＭ）を備えた多重アンテナ通信システムにおいて、送信器ユニット５００と２つの受信機ユニット５５０ｘおよび５５０ｙの実施形態のブロック図を示す。送信器ユニット５００はＴのアンテナを装備している。受信機ユニット５５０ｘは単一のアンテナを装備している。また、受信機ユニット５５０ｙはＲのアンテナを装備している。

送信器ユニット５００において、送信（ＴＸ）データプロセッサー５１０はデータソース５０８からトラフィックデータを受信し、コントローラー５３０から他のデータを受信する。ＴＸデータプロセッサー５１０は、変調シンボルを提供するためにデータを符号化し、インターリーブし、変調する。変調シンボルはデータシンボルとも呼ばれる。ＴＸの空間のプロセッサー５２０は、データシンボルを受信し、（例えば、時分割多重化またはサブバンド多重化を用いて)パイロットシンボルと乗算し、データ送信のための空間処理を実行してもよい。例えば、ＴＸの空間プロセッサー５２０はＳＴＴＤスキーム、ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームあるいは他のあるスキームを実施してもよい。ＴＸの空間プロセッサー５２０は、Ｔのアンテナの各々に送信シンボルのストリームを供給する。（送信シンボルストリームは上記の記載では、シンボルサブストリームと呼ばれる。）各モジュレータ（ＭＯＤ）５２２は、それぞれの送信シンボルストリームを受信して処理し、対応する無線周波数(ＲＦ）変調された信号を供給する。ＴのＲＦ変調された信号は、Ｔの変調器５２２ａ乃至５２２ｔにより発生され、それぞれＴのアンテナ５２４ａ乃至５２４ｔから送信される。

各受信機ユニット５５０において、送信されたＲＦ変調された信号は、１つ以上のアンテナ５５２によって受信される。また、各アンテナはそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）５５４に受信した信号を供給する。各復調器５５４は、変調器５２２によって行なわれた処理と相補的な処理を実行する。次に、受信機(ＲＸ）空間プロセッサー５６０は、すべての復調器５５４からの受信したシンボル上で空間処理を実行し、回復されたシンボルを提供する。これは、送信機ユニットにより送信されたデータシンボルの推定値である。ＲＸデータプロセッサー５７０は回復されたシンボルを処理し（例えば、復調し、デインターリーブし、およびデコードする)、デコードされたデータを供給する。デコードされたデータは、記憶のためにデータシンク５７２に供給してもよいし、および／またはさらなる処理のためにコントローラー５８０に供給してもよい。ＲＸ空間プロセッサー５６０は、また、受信したパイロットに基づいてチャネル利得を推定し、(チャネル応答マトリクス

として示される)チャネル推定値をコントローラー５８０に供給してもよい。

コントローラー５３０および５８０は、それぞれ送信器ユニットおよび受信機ユニット内の種々の処理ユニットの動作を制御する。メモリユニット５３２および５８２は、それぞれコントローラー５３０および５８０によって使用されるデータとプログラムコードを記憶する。

図６は、ＴＸ空間プロセッサー５２０ａのブロック図を示す。ＴＸ空間プロセッサー５２０ａは、ＳＴＴＤスキームを実施し、図５のＴＸ空間プロセッサー５２０の一実施形態である。ＴＸデータプロセッサー５１０からのデータシンボルｓ（ｎ）は、デマルチプレクサー６１０に供給される。デマルチプレクサー６１０は、Ｍの使用可能なサブバンドの各々に対して１対のデータシンボルサブストリームの割り合いで、データシンボルを（ｋ∈｛１．．．Ｍ｝の場合にｓ_k,1（ｎ）およびｓ_k,2（ｎ）として示される)２Ｍのデータシンボルサブストリームに逆多重化する。各データシンボルサブストリームは、２つのＯＦＤＭシンボル期間の各間隔につき１つのデータシンボルを含む。Ｍの使用可能なサブバンドのためのデータシンボルサブストリームのＭペアは、Ｍの時空エンコーダ６２０ａ乃至６２０ｍに供給される。

各時空エンコーダ６２０は、データシンボルサブストリームのそのペアを受信して処理し、関連するサブバンドのための２つの時空符号化されたシンボルサブストリームを供給する。２つの入力サブストリーム中の各ペアのデータシンボル（例えば、ｓ_k,1およびｓ_k,2)の場合、時空エンコーダ６２０は２つのベクトルｘ_k,1およびｘ_k,2を提供する。各ベクトルは、関連するアンテナから２つのＯＦＤＭシンボル期間にシーケンシャルに送信される２つの時空符号化されたシンボル（または単に符号化されたシンボル)を含む。特に、ベクトルｘ_k,1は、１つのアンテナからｋ番目のサブバンド上に送信され、ベクトルｘ_k,2は他のアンテナからｋ番目のサブバンド上に送信される。一実施形態において、ベクトルは、図６に示すように、

として定義される。

他の実施形態において、ベクトルは、

として定義される。各ベクトル中の２つのエンコードされたシンボルはデータシンボルと同じ大きさを持っているが、位相において回転してもよい。各時空エンコーダ６２０は２つのエンコードされたシンボルサブストリームを２つのマルチプレクサー／デマルチプレクサー６３０ａおよび６３０ｂに供給する。

各マルチプレクサー／デマルチプレクサー６３０はパイロットシンボルと、Ｍの時空エンコーダ６２０ａ乃至６２０ｍからＭのエンコードされたシンボルサブストリームを受信し、特定のデータ／パイロット送信スキームに基づいてエンコードされたシンボルをパイロットシンボルと乗算し、Ｔ／２のアンテナに対して送信シンボルのＴ／２ストリームを供給する。各送信シンボルストリームは、パイロット送信の期間にパイロットシンボルを含み、データ送信の期間にエンコードされたシンボルを含む。この場合、パイロットおよびエンコードされたシンボルは、そのストリームを送信するために使用されるアンテナに割り当てられたサブバンド上に送信される。

パイロット送信中に、マルチプレクサー／デマルチプレクサー６３０ａおよび６３０ｂは、集合的にＴのアンテナのために送信シンボルのＴのストリームを供給する。各送信シンボルストリームは、関連するアンテナに割り当てられたサブバンドのためのパイロットシンボル、および割り当てられていないサブバンドのためのゼロの信号値を含んでいる。図２Ａに示される送信スキームの場合、ストリームｘ_A1(ｎ)は、グループ１におけるサブバンドのためのパイロットシンボルを含むだろう。ストリームｘ_A2(ｎ)はグループにおけるサブバンドのためのパイロットシンボルを含むであろう。以下同様にして、ストリームｘBt(ｎ)は、グループＴにおけるサブバンドのためのパイロットシンボルを含むであろう。

データ送信中に、マルチプレクサー／デマルチプレクサー６３０ａおよび６３０ｂは、各々、Ｔ／２アンテナのための送信シンボルのＴ／２ストリームを供給する。この場合、各ストリームは、関連するアンテナに割り当てられたサブバンドのためのエンコードされたシンボルと、割り当てられていないサブバンドのためのゼロ信号値を含む。図３Ａに示す送信スキームの場合、ストリームｘ_A1（ｎ）およびｘ_B1(ｎ)は、グループ１におけるサブバンドのためのエンコードされたシンボルを含むであろう。ストリームｘ_A2（ｎ）およびｘ_B2（ｎ）は、グループ２におけるサブバンドのためのエンコードされたシンボルを含むであろう。以下、同様にして、ストリームｘ_At(ｎ)およびｘ_Bt(ｎ)は、グループＴ／２におけるサブバンドのためのエンコードされたシンボルを含むであろう。

各変調器５２２は、以下に記載する方法でそれぞれの送信シンボルストリームを処理し、関連するアンテナに対してＲＦ変調された信号を供給する。

ＳＴＴＤスキームは、S. M. Alamouti著の論文誌「無線通信のための簡単な送信ダイバーシティ技術」(A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications)通信における選択された分野におけるＩＥＥＥジャーナル、１６巻、第８、１９９８年１０月、１４５１頁乃至１４５８頁にさらに詳細に記載されている。この論文誌は、参照することによりここに組み込まれる。ＳＴＴＤスキームは、また、この出願の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、２００２年６月２４日に出願された「ＭＩＭＯＯＦＤＭ通信システムのためのダイバーシティ送信モード」(Diversity Transmission Modes for MIMO OFDM Communication System)というタイトルの米国特許出願シリアル番号１０／１７９、４３９にも記載されている。

ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームは、(１)アンテナのペアにおける直交性を達成するためのＳＴＴＤと(２)アンテナの複数ペアにわたる直交性を達成するためのウォルシュダイバーシティの組み合わせを採用する。ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームは、２つ以上（例えば４、６、８等)のアンテナを備えたシステムに使用してもよい。

図７Ａは、ＴＸ空間プロセッサー５２０ｂのブロック図を示す。ＴＸ空間プロセッサー４２０ｂは、ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームを実施し、図５のＴＸ空間プロセッサー５２０の他の実施形態である。この実施形態において、２チップウォルシュシーケンスが処理のために使用され、およびＷ＝４である。データシンボルｓ(ｎ)は、デマルチプレクサー７１０に供給される。デマルチプレクサー７１０は、Ｍの使用可能なサブバンドの各々に対して４つのサブストリームのうちの１つのセットの割り合いで、シンボルを、（ｋ∈｛１．．．Ｍ}の場合にｓ_k,1（ｎ）乃至ｓ_k,4(ｎ)として示される)４Ｍのデータシンボルサブストリームを逆多重化する。Ｍの使用可能なサブバンドのためのデータシンボルサブストリームのＭセットは、Ｍのウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０ａ乃至７２０ｍに供給される。

各ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０は、４つのデータシンボルサブストリームｓ_k,1(ｎ)乃至ｓ_k,4(ｎ)のそのセットを受信して処理し、４つのウォルシュ−ＳＴＴＤエンコードされたシンボルサブストリームｚ_k,1(ｎ)乃至ｚ_k,4(ｎ)を４つのマルチプレクサー／デマルチプレクサー７３０ａ乃至７３０ｄに供給する。エンコーダ７２０による処理は以下に記載される。各マルチプレクサー／デマルチプレクサー７３０はパイロットシンボルと、Ｍのウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０ａ乃至７２０ｍからＭのエンコードされたシンボルサブストリームを受信し、特定のデータ／パイロット送信スキームに基づいて、エンコードされたシンボルとパイロットシンボルを乗算し、Ｔ／４のアンテナのための送信シンボルのＴ／４ストリームを供給する。各送信シンボルストリームは、そのストリームを送信するために使用されるアンテナに割り当てられたサブバンドのパイロット／エンコードされたシンボルを含んでいる。

図７Ｂは、ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０ｘのブロック図を示す。ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０ｘは、図７Ａにおけるエンコーダ７２０ａ乃至７２０ｍのエンコーダの各々のために使用してもよい。ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダ７２０ｘ内において、時空エンコーダ７２２ａは、第１のペアのデータシンボルサブストリームｓ_k,1およびｓ_k,2を受信し、時空エンコーダ７２２ｂは、第２のペアのデータシンボルサブストリームｓ_k,3およびｓ_k,4を受信する。第１のペア内の２つのサブストリームにおけるデータシンボルの各ペアの場合、時空エンコーダ７２２ａは、２つのベクトル

をそれぞれ、乗算器７２４ａおよび７２４ｂに供給する。同様に、第２のペア内の２つのサブストリームにおけるデータシンボルの各ペアの場合、時空エンコーダ７２２ｂは、２つのベクトル

をそれぞれ乗算器７２４ｃおよび７２４ｄに供給する。

また、乗算器７２４ａおよび７２４ｂは各々第１の２チップウォルシュシーケンス

を受信し、乗算器７２４ｃおよび７２４ｄは各々第２の２チップウォルシュシーケンス

を受信する。次に、各乗算器７２４はベクトルｘ_k,i内の各シンボルとそのウォルシュシーケンスを乗算し、関連するアンテナのｋ番目のサブバンド上に、２つの連続するＯＦＤＭシンボル期間にシーケンシャルに送信される２つのウォルシュ−ＳＴＴＤエンコードされたシンボルを供給する。４つの乗算器７２４ａ乃至７２４ｄは、エンコードされたシンボルサブストリームを４つのマルチプレクサー／デマルチプレクサー７３０ａ乃至７３０ｄにそれぞれ供給する。

また、ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームは、データシンボルサブストリームｓ_k,1およびｓ_k,2の１つのペアのみが各ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダに供給され処理され４つのエンコードされたシンボルサブストリームｚ_k,1(ｎ)乃至ｚ_k,4(ｎ)を供給するように、実施してもよい。これは、より低いデータレートを犠牲にしてより大きなダイバーシティを達成するために使用されてもよい。ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームも、上述した米国特許出願シリアル番号１０／１７９，４３９にさらに詳細に記載されている。

図８は、ＯＦＤＭ変調器５２２ｘの一実施形態のブロック図を示す。ＯＦＤＭ変調器５２２ｘは、図５のＴの変調器５２２ａ乃至５２２ｔの各々に使用してもよい。ＯＦＤＭモジュレータ５２２ｘ内において、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット８１２は、ｉ番目のアンテナのための送信シンボルｘ_i(ｎ)のストリームを受信し、Ｎポイント逆高速フーリエ変換を用いて、Ｎの送信シンボルの各シーケンスを時間領域変換されたシンボルに変換する。Ｎはサブバンドの合計数に相当する。Ｎの送信シンボルの各シーケンスは、ｉ番目のアンテナに割り当てられたサブバンドのためのデータ／パイロットシンボルおよび割り当てられていないサブバンドのためのゼロの信号値を含んでいる。各変換されたシンボルはＮ時間領域サンプルを含む。各変換されたシンボルの場合、周期的な接頭辞発生器８１４は、変換されたシンボルの一部（またはＣサンプル)を反復し、Ｎ＋Ｃサンプルで構成された対応するＯＦＤＭシンボルを形成する。送信機（ＴＭＴＲ）８１６は、発生器８１４からのＯＦＤＭシンボルのストリームを受信して１つ以上のアナログ信号に変換し、さらにアナログ信号（複数の場合もある)を増幅し、フィルターし、周波数変換してｉ番目のアンテナのためのＲＦ変調された信号を発生する。

ここに記載されたパイロットとデータ送信のスキームは、種々の手段によって実施してもよい。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェアあるいはそれらの組合せで実施してもよい。ハードウェアで実施する場合、送信機ユニットおよび受信機ユニットにおいて処理を実行するために使用されるエレメントは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰｓ）、プログラマブル論理装置（ＰＬＤｓ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、ここに記載した機能を実行するように設計された他の電子装置、またはそれらの組み合わせ内で実施してもよい。

ソフトウェア実施の場合、ここに記載した送信スキームのために送信機ユニットおよび受信機ユニットにおける処理は、ここに記載した機能を実行するモジュール（例えば、手続き、機能、等)で実施してもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニット（例えば、図５のメモリユニット５３２および５８２)に記憶してもよいし、プロセッサー（例えば、コントローラー５３０および５８０)により実行されてもよい。メモリユニットは、プロセッサー内部でまたは外部で実施してもよい。プロセッサー外部で実施する場合、メモリユニットは、技術的に知られた種々の方法でプロセッサーに通信可能に接億される。

開示した実施形態の上述の記載は、当業者がこの発明を製作または使用可能にするために提供される。これらの実施形態への種々な変更は当業者に容易に明白であり、ここに定義された包括的原理は、この発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用してもよい。したがって、この発明は、ここに示された実施形態に限定することを意図したものではなく、ここに開示された原理および新規な特徴に一致する最も広い範囲が許容されるべきである。

図１ＡはＯＦＤＭサブバンド構造を示す。図１Ｂは、サブバンド多重化をサポートするサブバンド構造を示す。図２Ａはサブバンド多重化を使用して、Ｔのアンテナからの例示パイロット／データ送信を示す。図２Ｂは、サブバンド多重化およびサブバンド置換を使用して、Ｔのアンテナからの例示パイロット送信を示す。図３Ａは、サブバンド多重化および送信ダイバーシティを使用して、Ｔのアンテナからの例示データ送信を示す。図３Ｂは、サブバンド多重化および送信ダイバーシティに対して異なるアンテナペアにすることを用いて、Ｔのアンテナからの例示データ送信を示す。図３Ｃは、サブバンド多重化を使用して、Ｗのアンテナのグループからの例示データ送信を示す。図４は、サブバンド多重化を使用して、パイロットおよび／またはデータを送信する過程のフロー図を示す。図５は、送信器ユニットおよび２つの受信機ユニットのブロック図を示す。図６は、時空送信ダイバーシティ(ＳＴＴＤ）スキームを実施する送信(ＴＸ）空間プロセッサーのブロック図を示す。図７Ａは、ウォルシュ−ＳＴＴＤスキームを実施するＴＸ空間プロセッサーのブロック図を示す。図７Ｂは、ウォルシュ−ＳＴＴＤエンコーダのブロック図を示す；図８は、ＯＦＤＭ変調器のブロック図を示す。

Claims

下記を具備する、マルチアンテナ通信デバイスからの送信方法：
複数のサブバンドを用いてサブバンドの複数のグループを形成する、ここにおいて、前記複数のグループは、第１の複数のグループと第２の複数のグループを含み、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；
前記複数のグループの異なる１つを、複数のアンテナの各々に割り当てる；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナから同時に送信する、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナから同時に送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、各アンテナからの送信は、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上で行われる、ここにおいて、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内の前記サブバンドの各々に使用される送信電力は、すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
パイロットは、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上の各アンテナから送信される、請求項１の方法。
前記複数のグループは、同じ数の前記サブバンドを含む、請求項１の方法。
前記マルチアンテナ通信デバイスは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項１の方法。
下記を具備する、マルチアンテナ通信デバイスからのパイロットを送信する方法：
複数のサブバンドを用いて、サブバンドの複数のグループを形成する、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、ここにおいて、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；
前記複数のグループの複数を、複数のアンテナの各々に割り当てる；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナから同時に該パイロットを送信する、ここにおいて、前記各アンテナに割り当てられた前記複数のグループは、複数のグループ数と同数のシンボル期間に使用され、前記複数のグループの異なる１つが各シンボル期間に使用され、前記パイロットは、前記アンテナに割り当てられたサブバンドの少なくとも１つのグループ上で各アンテナから送信され、シンボル期間ごとに、前記パイロットは、前記複数のサブバンドの各々のための前記複数のアンテナの１つから送信される、各アンテナのために利用可能な合計送信電力が該割り当てられたサブバンド上のパイロット送信のために使用されるように電力スケーリングが使用される、ここにおいて、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内の前記サブバンドの各々に使用される送信電力は、すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
前記複数のサブバンドの各々は、前記複数のグループの唯一つに含まれる、請求項５の方法。
各アンテナには少なくとも２つのグループが割り当てられる、請求項５の方法。
各アンテナに割り当てられた前記少なくとも２つのグループの各々における前記サブバンドは、前記少なくとも２つのグループの残りのグループにおけるサブバンドとインターレースされる、請求項７の方法。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項１の方法。
下記を具備する、マルチアンテナ通信装置からデータを送信する方法：
複数のサブバンドを用いてサブバンドの複数のグループを形成する、ここにおいて、前記複数のグループは、第１の複数のグループと第２の複数のグループを含み、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、ここにおいて、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；
前記複数のグループの１つを、複数のアンテナの各々に割り当てる；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナからデータを同時に送信する、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナから同時に送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、データは、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上で各アンテナから送信され、データは、少なくとも２つのアンテナの特定のグループにより前記複数のサブバンドの各々上で送信され、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内のサブバンドの各々に使用される送信電力は、すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
前記複数のグループの各々は、同じ数の前記サブバンドを含む、請求項１０の方法。
前記複数のアンテナの各々に、前記複数のグループの異なる１つが割り当てられる、請求項１０の方法。
前記複数のアンテナにおけるアンテナの各ペアに前記複数のグループの異なる１つが割り当てられる、請求項１０の方法。
データは、特定のグループの２つのアンテナにより前記複数のサブバンドの各々上で送信される、請求項１０の方法。
さらに、下記を具備する、請求項１０の方法：
時空送信ダイバーシティ(ＳＴＴＤ）を用いてデータを処理し、２つのシンボルのストリームを供給する；および
前記２つのシンボルのストリームを逆多重化し、前記複数のアンテナの各々に対して１つのサブストリームの割り合いで複数のシンボルのサブストリームを供給する、前記逆多重化は、各アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループに基づいて実行され、シンボルの各サブストリームは、関連するアンテナから送信される。
さらに下記を具備する、請求項１０の方法：
ウォルシュ時空送信ダイバーシティ(ＳＴＴＤ）エンコーディングを用いてデータを処理し、Ｗのシンボルのストリームを供給する、ただしＷは２より大きい；および
前記Ｗのシンボルのストリームを逆多重化し、前記複数のアンテナの各々に対して１つのサブストリームの割り合いで複数のシンボルのサブストリームを供給する、前記逆多重化は、各アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループに基づいて実行され、シンボルの各サブストリームは、関連するアンテナから送信される。
マルチアンテナ通信装置は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項１０の方法。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項１０の方法。
下記を具備する、マルチアンテナ通信システムにおいて使用される装置：
サブバンドの複数のグループの複数を、複数のアンテナの各々に割り当てる手段、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループの異なるグループを、前記複数のアンテナの各々に割り当てる手段は、アンテナ各々に第１の複数のグループと第２の複数のグループを割り当てることであり、前記サブバンドの複数のグループは、複数のサブバンドから形成され、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナから同時に送信する手段、ここにおいて、前記サブバンドの異なるグループを用いて、前記複数のアンテナから送信する手段は、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、各アンテナからの送信は、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドの少なくとも１つのグループ上で、および前記複数のアンテナ間の干渉を回避する方法で行われる、ここにおいて、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内の前記サブバンドの各々に使用される送信電力は、前記すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
前記複数のアンテナの各々は、前記複数のグループの異なる１つが割り当てられる、請求項１９の装置。
前記複数のアンテナの各々は、前記複数のグループの少なくとも２つのグループが割り当てられ、前記少なくとも２つのグループの各々は異なるシンボル期間に使用される、請求項１９の装置。
シンボル期間ごとに前記複数のサブバンドの各々のための前記送信は、前記複数のアンテナの１つで行われる、請求項１９の装置。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項１９の装置。
下記を具備する、マルチアンテナ通信システムにおいて使用される装置：
サブバンドの複数のグループの少なくとも１つを、複数のアンテナの各々に割り当てる手段、ここにおいて、前記複数のグループは、第１の複数のグループと第２の複数のグループを含み、前記サブバンドの複数のグループは、複数のサブバンドから形成され、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、ここにおいて、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナからデータを同時に送信する手段、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナから同時に送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、データは前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上で各アンテナから送信され、データは、特定のグループの少なくとも２つのアンテナにより前記複数のサブバンドの各々上で送信される、ここにおいて、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内の前記サブバンドの各々に使用される送信電力は、すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
さらに下記を具備する、請求項２４の装置：
特定のダイバーシティエンコーディングスキームを用いてデータを処理し、少なくとも２つのシンボルのストリームを供給する手段；および
前記少なくとも２つのシンボルのストリームを逆多重化し、前記複数のアンテナの各々に対して１つのサブストリームの割り合いで複数のシンボルのサブストリームを供給する手段、前記逆多重化は、各アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループに基づいて実行され、シンボルの各サブストリームは、関連するアンテナから送信される。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項２４の装置。
下記を具備するマルチアンテナ通信システムにおける送信機ユニット：
サブバンドの複数のグループの複数を、複数のアンテナの各々に割り当てるように機能的に作用するコントローラー、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループの複数を、複数のアンテナの各々に割り当てることは、アンテナ各々に第１の複数のグループと第２の複数のグループを割り当てることであり、前記サブバンドの複数のグループは、複数のサブバンドから形成され、前記複数のグループの各々は、前記複数のサブバンドの異なるサブセットを含み、前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；および
前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナからの同時送信のためにシンボルを処理するように機能的に作用する空間プロセッサー、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて、複数のアンテナから同時送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、前記各アンテナからの送信は、前記アンテナに割り当てられたサブバンドの少なくとも１つのグループ上で、前記複数のアンテナ間の干渉を回避する方法で行われる、アンテナごとに、前記アンテナに割り当てられた前記グループ内の前記サブバンドの各々に使用される送信電力は、すべてのサブバンドにわたって送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
前記マルチアンテナ通信システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項２７の送信機ユニット。
下記を具備する、マルチアンテナデバイスから送信する方法：
サブバンドの複数のグループの異なるグループを、複数のアンテナの各々に割り当てる、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループの異なるグループを、前記複数のアンテナの各々に割り当てることは、アンテナ各々に第１の複数のグループと第２の複数のグループを割り当てることであり、前記複数のグループの各グループは、複数のサブバンドのうちの異なるサブバンドによって形成される、ここにおいて前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；および
前記サブバンドの異なるグループを用いて、前記複数のアンテナから送信する、ここにおいて、前記サブバンドの異なるグループを用いて、前記複数のアンテナから送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、各アンテナに割り当てられたグループ内の少なくとも１つのサブバンドに使用される送信電力は、前記複数のサブバンドにわたって合計送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。
パイロットは、各アンテナから、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループのうちの少なくとも１つのサブバンド上を送信される、請求項２９の方法。
前記複数のグループの各々は、同じ数のサブバンドを含む、請求項２９の方法。
前記複数のグループの各々における前記複数のサブバンドは、前記複数のサブバンドにわたって均一的に分配される、請求項２９の方法。
前記マルチアンテナデバイスは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項２９の方法。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項２９の方法。
下記を具備する、デバイス：
メモリ、
前記メモリと接続されたプロセッサー、前記プロセッサーは、サブバンドの複数のグループの異なるグループを、複数のアンテナの各々に割り当てることができる、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループの異なるグループを、前記複数のアンテナの各々に割り当てることは、アンテナ各々に第１の複数のグループと第２の複数のグループを割り当てることである、前記複数のグループの各グループは、複数のサブバンドのうちの異なるサブバンドによって形成される、ここにおいて前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；
さらに前記プロセッサーは、前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナから同時に送信することができる、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナから同時に送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、各アンテナからの送信は、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上で行われる、
前記プロセッサーはさらに、各アンテナに割り当てられた各グループ内の少なくとも１つのサブバンドに関する送信電力が、前記複数のサブバンドにわたって合計送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられるようにすることができる。
前記プロセッサーは、各アンテナから、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループのうちの少なくとも１つのサブバンド上を送信されるパイロットを割り当てる、請求項３５のデバイス。
前記複数のグループの各々は、同じ数のサブバンドを含む、請求項３５のデバイス。
前記複数のグループの各々における前記複数のサブバンドは、前記複数のサブバンドにわたって均一的に分配される、請求項３５のデバイス。
前記複数のグループの各々は、少なくとも２つの互いに素なサブバンドを含む、請求項３５の方法。
下記を具備する複数の命令を備えたプロセッサー可読媒体：
サブバンドの複数のグループの異なるグループを、複数のアンテナの各々に割り当てるためのコードと、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループの異なるグループを、前記複数のアンテナの各々に割り当てるためのコードは、アンテナ各々に第１の複数のグループと第２の複数のグループを割り当てることである、前記複数のグループの各グループは、複数のサブバンドのうちの異なるサブバンドによって形成される、ここにおいて前記サブセットでは前記複数のサブバンドが均一的または非均一的に離間して分配される；
前記サブバンドの複数のグループを用いて、前記複数のアンテナから同時に送信するためのコードと、ここにおいて、前記サブバンドの複数のグループを用いて前記複数のアンテナから同時に送信することは、第１のシンボル期間で前記第１の複数のグループを用いて送信し、第２のシンボル期間で前記第２の複数のグループを用いて送信することであり、各アンテナからの送信は、前記アンテナに割り当てられた前記サブバンドのグループ上で行われる、
前記サブバンドの異なるグループを用いて、前記複数のアンテナから送信するためのコード、ここにおいて、各アンテナに割り当てられたグループ内の少なくとも１つのサブバンドに使用される送信電力は、前記複数のサブバンドにわたって合計送信電力を分配することにより得られる平均電力より高く見積もられる。