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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-22
(45)【発行日】2022-08-30
(54)【発明の名称】無線通信ネットワークにおけるデータの送信と受信
(51)【国際特許分類】
H04L 27/34 20060101AFI20220823BHJP
H04J 99/00 20090101ALI20220823BHJP
【ＦＩ】
H04L27/34
H04J99/00 100
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019500313
(86)(22)【出願日】2017-07-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-09-05
(86)【国際出願番号】 GB2017052012
(87)【国際公開番号】W WO2018007834
(87)【国際公開日】2018-01-11
【審査請求日】2020-06-04
(31)【優先権主張番号】1611856.4
(32)【優先日】2016-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】595042184
【氏名又は名称】ユニバーシティ オブ サリー
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】デュコイン、フアン カルロス デ ルナ
(72)【発明者】
【氏名】マ、イ
(72)【発明者】
【氏名】イ、ナ
(72)【発明者】
【氏名】タファゾリ、ラヒム
【審査官】谷岡 佳彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２９６６５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２１９７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０６５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０３５２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１４７０５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６１８５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６７６１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２４１８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】Bilal Ranjha,et al.，Hybrid Asymmetrically Clipped OFDM-Based IM/DD Optical Wireless System，IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking，Volume:6, Issue:4，2014年
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｌ ２７／３４
Ｈ０４Ｊ ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１グループ及び第２グループに配置にされる複数のデバイスを備える無線通信ネットワークであって、前記複数のデバイスのそれぞれは、
実数変調信号を取得するために、ビットシークエンスの第１セグメントを変調するための、実数変調ブランチと、
複素変調信号を取得するために、前記ビットシークエンスの第２セグメントを変調するための、複素変調ブランチと、
前記ビットシークエンスを複数の交互の第１セグメント及び第２セグメントへと分割して、前記第１セグメント及び前記第２セグメントを、前記実数変調ブランチ及び前記複素変調ブランチの各々に送信するように構成される信号分割ユニットと、
前記実数変調信号及び前記複素変調信号を送信するように構成されるトランスミッタと
を備え、
前記第１グループのデバイス及び前記第２グループのデバイスにより処理される各々のビットシークエンスの対応する部分が変調されるように、
前記第１グループのデバイスによる実数変調を使用してかつ前記第２グループのデバイスによる複素変調を使用するか、
または
前記第１グループのデバイスによる複素変調を使用してかつ前記第２グループのデバイスによる実数変調を使用して、
前記第１グループのデバイスは、前記ビットシークエンスを分割する時に、前記第２グループのデバイスとは逆の順番を使用するように構成される、無線通信ネットワーク。
【請求項2】
前記信号分割ユニットは、それぞれのデバイスとレシーバとの間の無線通信チャネルについての信号品質のメトリックを取得して、前記信号品質のメトリックに従って、前記第１セグメントのそれぞれのビット長及び前記第２セグメントのそれぞれのビット長を選択するように構成される、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項3】
前記信号品質のメトリックは、受信信号強度のメトリックである、請求項２に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項4】
前記信号分割ユニットは、前記信号品質のメトリックに従って、複数の予め定義された変調方式の１つを選択するように構成されており、前記複数の予め定義された変調方式のそれぞれは、前記信号品質のメトリックの値の異なる範囲に関連付けらており、
前記複数の予め定義された変調方式のそれぞれは、前記第１セグメントのそれぞれに使用されるビット長と、前記第２セグメントのそれぞれに使用ビット長とを定義する、
請求項２または３に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項5】
前記複数のデバイスのそれぞれは、前記無線通信ネットワークから受信したシグナリングに従って、前記ビットシークエンスを、前記第１セグメント及び前記第２セグメントに分割する順番を決定するように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項6】
前記複数のデバイスのそれぞれは、時間ドメインにおいて前記実数変調信号及び前記複素変調信号を交互に送信することによる、時分割多重化を使用して前記実数変調信号及び前記複素変調信号を送信するように構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項7】
前記複数のデバイスのそれぞれは、異なる周波数で前記実数変調信号及び前記複素変調信号を送信することによって、周波数分割多重化を使用して前記実数変調信号及び前記複素変調信号を送信するように構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項8】
前記実数変調ブランチは、振幅シフトキーイングＡＳＫ変調を使用して、前記ビットシークエンスの前記第１セグメントを変調するように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項9】
前記複素変調ブランチは、直交振幅変調ＱＡＭを実行するように構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項10】
前記複数のデバイスと無線通信するように構成されるアクセスポイントをさらに備え、前記アクセスポイントは、前記第１グループまたは前記第２グループへ各デバイスを割り当てて、各デバイスに、割り当てられるグループを通知するように構成される、
請求項１から９のいずれか一項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項11】
第１グループ及び第２グループに配置にされる複数のデバイスを備える無線通信ネットワークにおいてデータを送信する方法であって、ビットシークエンスを複数の交互の第１セグメント及び第２セグメントに分割する段階と、
前記第１セグメント及び前記第２セグメントを実数変調ブランチ及び複素変調ブランチの各々へ送信する段階と、
実数変調信号及び複素変調信号を送信する段階と
を備え、
前記実数変調ブランチは、前記実数変調信号を取得するために、前記第１セグメントを変調するように構成され、
前記複素変調ブランチは、前記複素変調信号を取得するために、前記第１セグメントを変調するように構成されており、
前記第１グループのデバイス及び前記第２グループのデバイスにより処理される各々のビットシークエンスの対応する部分が変調されるように、
前記第１グループのデバイスによる実数変調を使用してかつ前記第２グループのデバイスによる複素変調を使用するか、
または
前記第１グループのデバイスによる複素変調を使用してかつ前記第２グループのデバイスによる実数変調を使用して、
前記第１グループのデバイスは、前記ビットシークエンスを分割する時に、前記第２グループのデバイスとは逆の順番を使用するように構成される、方法。
【請求項12】
コンピュータによって実行された時に、前記コンピュータに請求項１１に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信ネットワークにおけるデータの送信と受信に、関する。特に、本発明は、実数及び複素変調の両方を使用する、データの送信に関する。
【背景技術】
【0002】
多くの異なる変調技術が、例えば、モバイル遠隔通信ネットワークなどの、無線通信ネットワークにおける使用のために、開発されてきた。信号変調方法は、送信されるべきデータによってキャリア信号を変調する時に変化するパラメータに応じて、実数または複素として一般的に分類される。実数信号変調方法の１つの例は、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）であり、キャリア信号の振幅が変化する。異なる振幅レベルが、事前に定義され、各々が異なるデータシンボルに対応する。しかし、ＡＳＫは比較的、パワー非効率であり、受信信号パワーを正確に測定することが可能なレシーバもまた要求される。
【0003】
代替の解決法は、直交振幅変調（ＱＡＭ）のような、複素変調方法を使用することであり、信号パワーは一定で残存し、位相は送信されるべきデータシンボルに従って変化する。しかし、ＱＡＭはレシーバが受信信号の位相を正確に決定しなければならいという、欠点に耐えざるをえず、従ってマルチパス干渉を非常に受けやすい。従って、向上した変調方式を提供することが望ましいであろう。本発明は、このコンテキストでなされた。
【発明の概要】
【0004】
本発明の第１の態様に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを送信するための装置が提供され、上記装置は、実数変調信号を取得するためのビットシークエンスの第１セグメントを、変調するための実数変調ブランチと、複素変調信号を取得するためのビットシークエンスの第２セグメントを変調するための複素変調ブランチと、ビットシークエンスを複数の交互の第１セグメントと第２セグメントに分割して、第１セグメントと第２セグメントを、実数変調ブランチと複素変調ブランチの各々へ送信するように構成された、信号分割ユニットと、実数と複素変調信号を送信するように構成されたトランスミッタとを備える。
【0005】
第１の態様に従ったいくつかの実施形態において、信号分割ユニットは、装置とレシーバ間の無線通信チャネルのための、信号品質メトリックを取得して、信号品質メトリックに従って、各第１セグメントのビット長と、各第２セグメントのビット長を選択するように構成される。例えば、信号品質メトリックは受信信号強度のメトリックであってよい。第１態様に従ったいくつかの実施形態において、信号分割ユニットは、信号品質メトリックに従って、予め定義された複数の変調方式の１つを選択するように構成されることができ、各複数の予め定義された変調方式は、信号品質メトリックの値の異なる範囲に関連づけられ、各複数の予め定義された変調方式は、各第１セグメントのために使用されるべきビット長と、各第２セグメントのために使用されるべきビット長を定義する。
【0006】
第１態様に従ったいくつかの実施形態において、装置は、無線通信ネットワークから受信されたシグナリングに従って、ビットシークエンスを第１と第２セグメントへと分割する順番を、決定するように構成されることができる。
【0007】
第１態様に従ったいくつかの実施形態において、装置は、時間ドメインにおいて実数と複素変調信号を交互に送信することで、時分割多重化を使用する実数と複素変調信号を、送信するように構成されることができる。
【0008】
第１態様に従ったいくつかの実施形態において、装置は、異なる周波数で実数変調信号と複素変調信号を送信することで、周波数分割多重化を使用する実数と複素変調信号を送信するように構成されることができる。
【0009】
第１態様に従ったいくつかの実施形態において、装置は、実数変調ブランチは、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）変調を使用するビットシークエンスの第１セグメントを変調するように構成されることができ、及び／または複素変調ブランチは直交振幅変調（ＱＡＭ）を実行するように構成されることができる。
【0010】
第１態様に従ったいくつかの実施形態において、それぞれが上記の装置を備える複数のデバイスは、無線通信ネットワークを形成してもよく、複数のデバイスは第１グループと第２グループへと配置される。第１と第２グループにおけるデバイスによって処理される、各々のビットシークエンスの対応する部分は、第１グループにおけるデバイスによる実数変調を使用してかつ第２グループにおけるデバイスによる複素変調を使用して変調されるか、または第１グループにおけるデバイスによる複素変調を使用してかつ第２グループにおけるデバイスによる実数変調を使用するようにして、ビットシークエンスを分割する時に、第１グループのデバイスは、第２グループのデバイスとは逆の順番を採用する構成とされる。無線通信ネットワークは、複数のデバイスと無線で通信するように構成されたアクセスポイントをさらに備えてもよく、アクセスポイントは、各デバイスを第１グループまたは第２グループに割り当て、割り当てられたグループの各デバイスを通知するように構成されることができる。
【0011】
本発明の第２態様に従うと、無線通信ネットワークにおける受信データのための装置が提供され、装置は複数の受信データストリームを逆多重化するための、Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（ＳＩＣ）で、Ｗｉｄｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＷＬＺＦ）を適用するように構成されたデマルチプレクサと、逆多重化データストリームをデコードするように構成されたデコーダと、デコード化された逆多重化データストリームの１つからデータシンボルを検出し、デコードされ逆多重化データストリームの各１つに対して、検出が成功か否かをデマルチプレクサに信号するように構成された検出器を備え、装置は、１または複数のデコード化された逆多重化データストリームに対する検出の失敗に応答して、１または複数のデータストリームに、終了条件が満たされるまで、デコードと検出を繰り返し実行するように構成される。
【0012】
本発明の第３態様に従うと、無線通信ネットワークにおけるデータ送信の方法が提供され、方法は、ビットシークエンスを複数の交互の第１セグメントと第２セグメントに分割する段階と、第１セグメントと第２セグメントを、実数変調ブランチと複素変調ブランチの各々へ送信する段階と、実数と複素変調信号を送信する段階とを備え、実数変調ブランチは、第１セグメントを変調して実数変調信号を取得するように構成され、複素変調ブランチは第１セグメントを変調して複素変調信号を取得するように構成される。
【0013】
本発明の第４態様に従うと、無線通信ネットワークにおける受信データの方法が提供され、方法は、複数の受信データストリームを逆多重化するために、ＳＩＣでＷＬＺＦを適用する段階と、逆多重化データストリームからデータシンボルを検出することを試みる段階と、検出が成功か否か逆多重化データストリームの各１つに対して決定する段階とを備え、１または複数の逆多重化データストリームに対する検出の失敗に応答して、ＷＬＺＦ－ＳＩＣ逆多重化と検出は、検出結果の収束が１または複数のデータストリームに対して観察されるまで、１または複数のデータストリームに繰り返し実行される。
【0014】
本発明の第５態様に従って、コンピュータ可読記憶媒体は、実行時に第３または第４態様に従った方法を実行する、コンピュータプログラム命令を記憶するように構成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
以下では、本発明の実施形態は、例としてのみ、添付の図を参照して説明されるだろう。
【図1】本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを送信するための装置を示す。
【図2】本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを受信するための装置を示す。
【図3】本発明の実施形態に従って、第１と第２グループに配置された複数のデバイスを備える、無線通信ネットワークを示す。
【図4】本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを送信する方法を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを受信する方法を示フローチャートである。
【図6】本発明の実施形態に従って、インターリーブ変調を使用するシステムに対する、従来のＱＡＭベースのシステムの性能を比較グラフである。
【図7】本発明の実施形態と、従来のＱＡＭと、従来のＡＳＫに従ったインターリーブ変調方法に対する、異なるシンボル長に対する、所与のビットエラーレートを実現するために要求される、送信パワーＥｂ／Ｎｏをプロットするチャートである。
【図8】本発明の実施形態に従ったＷＬＺＦ－ＳＩＣを使用するレシーバの、従来のＱＡＭレシーバに対する、性能を比較するグラフである。
【図9】本発明の実施形態に従った、ＭＩＭＯフェージングチャネルにおける、ＷＬＺＦ－ＳＩＣの性能を示すグラフである。
【図10】本発明の実施形態に従った、ＷＬ－ＳＬ－ＳＩＣを使用するレシーバの性能を、従来のＱＡＭレシーバと比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下の詳細な説明において、単に例示として、本発明の特定の例示的な実施形態のみが示され、説明された。当業者は、説明された実施形態は、全て本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な異なる方法で修正されてもよいことを認識するであろう。従って、図と説明は、本質的に例示的で、限定的でないとみなされるべきである。明細書を通して、同じ参照符号は同じ要素を指定する。
【0017】
本発明の実施形態は、新規な変調技術を提供し、以下Ａ－ＱＡＭと呼ばれ、マルチユーザマルチ入力マルチ出力（ＭＵ－ＭＩＭＯ）システムのコンテキストにおいて、スケーラブルマルチユーザ信号逆多重化を可能とするために、使用されることができる。本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを送信するための装置を備える、Ａ－ＱＡＭトランシーバが、図１に概略的に示される。図１に示されるように、本実施形態において、入力ビットストリームは、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）ブロック１０１と、転送エラー補正（ＦＥＣ）ブロック１０２を通過して、ＣＲＣとＦＥＣコードを含むコードビットストリームを取得する。他の実施形態においては、例えば、送信エラー発生の可能性が低いシナリオにおいては、ＣＲＣ及び／またはＦＥＣブロックは省略されてもよい。
【0018】
ＣＲＣブロック１０１とＦＥＣブロック１０２に加えて、実数変調信号を取得するために、コードビットシークエンスの第１セグメントを変調するための、実数変調ブランチ１０３と、複素変調信号を取得するために、コードビットシークエンスの第２セグメントを変調するための複素変調ブランチ１０４を、装置はさらに備える。本実施形態において、実数変調ブランチ１０３はＡＳＫ変調を適用するように構成され、複素変調ブランチ１０４はＱＡＭを実行するように構成される。しかし、他の実施形態においては、他の実数と複素変調技術が使用されてもよい。当業者は、ＡＳＫとＱＡＭ変調の原理に精通しているであろうし、詳細な説明は、本発明のコンセプトを曖昧にすることを回避するために、提供されないであろう。
【0019】
図１に示されるように、コードビットシークエンスを複数の交互の第１セグメントと第２セグメントに分割し、第１セグメントと第２セグメントを、実数変調ブランチ１０３と複素変調ブランチ１０４の各々に送信するように構成される、信号分割ユニット１０６を、装置はさらに備える。信号分割ユニットは、入力ビットを変調する適切なブランチを選択するために、実数変調ブランチ１０３と複素変調ブランチ１０４間で、スイッチすることができる。最後に、実数と複素変調信号を送信することが可能な無線アンテナの形態で、トランスミッタ１０５を、装置は備える。いくつか実施形態において、トランスミッタ１０５は、マルチアンテナアレイであってよい。
【0020】
いくつか実施形態において、時間ドメインにおいて、実数と複素変調信号を交互に送信することで、時分割多重化を使用して、トランスミッタ１０５は、実数と複素変調信号を送信するように構成されてもよい。代替的に、他の実施形態においては、トランスミッタ１０５は、異なる周波数で実数変調信号と複素変調信号を送信することで、周波数分割多重化を使用する、実数と複素変調信号を送信するように構成されてもよい。従って、Ａ－ＱＡＭと同様のインターリーブ実数／複素変調技術は、単一キャリアとマルチキャリア送信の両方に適用できる。
【0021】
さて、ビットシークエンスを第１と第２セグメントへ分割する例が、本発明のコンセプトの理解を助けるために、説明されるだろう。入力ビットシークエンス０１００１１０１１１は、以下のように４つのセグメントに分割されることができる。「０１」、「００１」、「１０」、「１１１」。信号分割ユニット１０６は、ビットセグメント「０１」と「１０」をＡＳＫブランチ１０３に送信して、ビットセグメント「００１」と「１１１」をＱＡＭブランチ１０４に送信するために、第１スイッチをコントロールする。 ＡＳＫブランチ１０３は、ＡＳＫ１とＡＳＫ２として表現されることができる、２つの４－ＡＳＫシンボルを出力して、ＱＡＭブランチ１０４はＱＡＭ１とＱＡＭ２として表現されることができる２つの８－ＱＡＭシンボルを出力する。次に、信号分割ユニット１０６は、出力シンボルをＡＳＫ１、ＱＡＭ１、ＡＳＫ２、ＱＡＭ２の順番で配置するために、変調ブランチ１０３、１０４の後に、第２スイッチをコントロールする。実数と複素変調出力シンボルは、実数と複素変調信号をレシーバに送信する、アンテナに送信される。
【0022】
この例において、ビットセグメント「０１」と「１０」の両方は、これらが実数変調を使用して変調されることから、第１セグメントと呼ばれることができる。同様に、ビットセグメント「００１」と「１１１」の両方は、これらが複素変調を使用して変調されることから、第２セグメントと呼ばれることができる。この例において、実数変調ブランチ１０３が４－ＡＳＫを適用するように構成されているから、第１セグメントは各２ビット長であり、複素変調ブランチ１０４は８－ＱＡＭを適用するように構成されているから、第２セグメントは各３ビット長である。しかし、本発明の実施形態は４－ＡＳＫと８－ＱＡＭに限定されない。他の実施形態においては、異なるＡＳＫとＱＡＭ変調方式が使用されてもよく、ＡＳＫとＱＡＭ以外の変調技術が使用されてもよい。
【0023】
本実施形態においては、信号分割ユニット１０６は、図１において示されるように、装置とレシーバの間の無線通信チャネルに対する信号品質メトリックを取得し、信号品質メトリックに従って、各第１セグメントのビット長と、各第２セグメントのビット長を選択するように構成されている。例えば、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、または信号対ノイズ比（ＳＮＲ）などの、信号品質の任意の適切なメトリックが、使用されることができる。本実施形態において、より複雑なハードウェアがＳＮＲを測定するために要求されるであろうから、受信信号強度は、信号メトリックとして使用される。
【0024】
信号分割ユニット１０６は信号品質メトリックに従って予め定義された複数の変調方式の１つを選択するように構成され、各複数の予め定義された変調方式は、信号品質メトリックの異なる値の範囲に関連付けられる。各複数の予め定義された変調方式は、各第１セグメントのために使用されるビット長と、各第２セグメントのために使用されるビット長を定義し、及び／または実数と複素変調ブランチ１０３、１０４によって使用される、変調のタイプを定義する。例えば、シミュレーション結果または実際の世界のテストをベースに、信号品質メトリックの値の各範囲に対して、最適な変調方式は、事前に定義されてもよい。
【0025】
本実施形態において、信号分割ユニット１０６は、信号品質メトリックの値に従って、Ａ－ＱＡＭ変調方式を動的に適応するように構成されているが、他の実施形態においては、コードビットシークエンスは、常に予め決定された固定の方法で、第１と第２セグメントに分割されてもよい。例えば、ビットシークエンスにおける最初のセグメントに対して実数変調を常に使用する、または最初のセグメントに対して複素変調を常に使用するように、装置は構成されてもよい。さらに、例えば４－ＡＳＫと８－ＱＡＭなど、装置は同じ実数と複素変調方式を常に使用するように構成されてもよい。
【0026】
本実施形態において、信号分割ユニット１０６は、コンピュータ可読記憶媒体１０６ｂに記憶された、ソフトウェア命令を実行するように構成された、処理ユニット１０６ａを使用して実装される。他の実施形態において、信号分割ユニット１０６は、ハードウェアにおいて実装されてもよい。例えば、信号分割ユニット１０６を実数と複素変調ブランチ１０３、１０４の間で、固定された方法でスイッチする実施形態において、現在選択されている変調ブランチに送信されるビットの数をカウントして、次に、例えば、４－ＡＳＫのケースにおいては２ビット、または８－ＱＡＭのケースにおいては３ビットなどの制限に達した時に、他の変調ブランチにスイッチするカウンタを使用して、信号分割ユニット１０６は実装されてもよい。
【0027】
さて図２を参照すると、本発明の実施形態に従って、無線通信ネットワークにおいてデータを受信するための装置が、概略的に示されている。装置は、図１の装置により送信されたＡ－ＱＡＭ信号を受信することが可能なアンテナ２０１を備える。本実施形態において、アンテナ２０１は、複数のＡ－ＱＡＭ信号を、複数のトランスミッタから受信する。従って、複数のＡ－ＱＡＭ信号からのデータストリームは、当然に多重化されており、レシーバで分離されなければならない。多重化されたデータストリームが分離されることを可能にするために、複数の受信データストリームを逆多重化するためのデマルチプレクサ２０２と、逆多重化データストリームをデコードするためのデコーダ２０３と、デコードされた逆多重化データストリームからのデータシンボルを検出するための検出器２０４を、装置はさらに備える。
【0028】
デマルチプレクサ２０２は、複数の受信データストリームを逆多重化するために、ＳＩＣでＷＬＺＦを適用するように構成される。各データストリームからデータシンボルを検出する試みの後に、検出器２０４は各データストリームに対して、検出が成功だったか否かを決定し、デマルチプレクサ２０２に検出が成功だったか否かを信号する。ＣＲＣ検出を成功裏に通過したいくつかのデータストリームは、受信データストリームから差し引かれ、次に残りの部分は、逆多重化とデコードと検出をするＷＬＺＦ－ＳＩＣの第２ラウンドにパスされる。
【0029】
上記の処理は、終了条件が満たされるまで繰り返される。例えば、上記の処理は予め定義された最大の反復の数まで繰り返してもよく、この時点で検出を成功裏にパスしなかったデータストリームがいくつか残存しているか否かに関わらず、処理は終了する。他の実施形態において、検出器２０４が各多重化されたデータストリームに対する検出結果に収束するまで、処理は継続してもよい。例えば、ｉ回の反復の後に、Ｎ個のビットストリームが未回収で残存して、次のｉ＋１回の反復の後に、Ｎ個のビットストリームが依然未回収で残存する場合は、レシーバは、Ｎ個のビットストリームの成功した再構築は、不可能であると決定することができる。このシナリオにおいては、レシーバは、Ｎ個のビットストリームについて、ネガティブ検出結果（検出不可能）に収束し、検出処理は終了されることができる。
【0030】
さて図３を参照すると、本発明の実施形態に従って、第１グループ及び第２グループへと配置された複数のデバイスを備える、無線通信ネットワークが、概略的に示されている。本実施形態では、２つのトランスミッタデバイス３０１、３０２のみが示されている。第１グループは第１デバイス３０１を備え、第２グループは第２デバイス３０２を備える。一般的に、任意の数のデバイスが、第１と第２グループに分割されてもよい。つまり、第１と第２の各グループは、現在のネットワーク構成に応じて、単一デバイスを含んでもよいし、複数のデバイスを含んでもよい。本実施形態において、各デバイス３０１、３０２もまた示され、単一のアンテナを有し、信号をアクセスポイント３０３へ、複数のサービスアンテナによって送信する。他の実施形態においては、各トランスミッタデバイス３０１、３０２はマルチアンテナを有してもよく。無線通信ネットワークは、高容量バックホウルを介してリンクされる、複数のアクセスポイント３０３をさらに備えてもよい。
【0031】
本実施形態において、各デバイス３０１、３０２は、上で説明されたように、Ａ－ＱＡＭ変調を適用するように構成される。第１グループ３０１における任意のデバイスは、上で説明されたように、変調シンボルをＡＳＫ１、ＱＡＭ１、ＡＳＫ２、ＱＡＭ２という順番で、配置するように構成される。しかし、第２グループの任意のデバイス３０２は、変調シンボルをＱＡＭ１、ＡＳＫ１、ＱＡＭ２、ＡＳＫ２という逆の順番で、配置するように構成される。 この方法で、第１と第２グループのデバイスによって処理される、各々のビットシークエンスの対応する部分は、第１グループのデバイス３０１による実数変調を使用してかつ第２グループのデバイス３０２による複素変調を使用するか、または第１グループのデバイス３０１による複素変調を使用してかつ第２グループのデバイス３０２による実数変調を使用して、変調される。
【0032】
上で説明されたように、ＡＳＫシンボルが常に存在することから、ＭＵ－ＭＩＭＯレシーバは、反対の変調シークエンスを使用するようにデバイスのグループを構成することより、ＭＩＭＯチャネルの空間的な多様性による恩恵を得ることができる。つまり第１時間スロットにおいて、ＡＳＫシンボルが、デバイスの第１グループにより送信され、第２時間スロットにおいて、ＡＳＫシンボルが、デバイスの第２グループにより送信される。同様に、ＱＡＭシンボルは、各時間スロットに常に存在して、各デバイスの送信パワー効率を向上させる。ネットワークにおける全てのデバイスが、同一の変調シークエンスを使用することになっている場合、例えば、次に第１時間スロットにおいて全てのシンボルはＡＳＫシンボルであろうし、第２時間スロットにおいて全てのシンボルはＱＡＭシンボルであろう。この方法で、第１時間スロットでは、ＱＡＭシンボルの不在のために、パワー効率は低下するであろうし、第２時間スロットでは、ＡＳＫシンボルの不在のために、ＭＩＭＯチャネルの空間的な多様性の利得が失われるであろう。
【0033】
上の例では、各デバイスは単一送信アンテナを有する。他の実施形態では、無線通信ネットワークにおける各デバイスは、複数のアンテナを含んでもよい。各デバイスが偶数の数のアンテナを有する場合（例えば２つのアンテナ）は、次にデバイスはグループに分割される必要がない。代わりに、同じデバイスの異なるアンテナは、逆の変調シークエンスを使用することができる。２つのアンテナの例において、各デバイスは、「ＡＳＫ、ＱＡＭ、ＡＳＫ、ＱＡＭ」との変調シークエンスを第１アンテナのために、「ＱＡＭ、ＡＳＫ、ＱＡＭ、ＡＳＫ」との逆変調シークエンスを第２アンテナのために使用することができる。このケースにおいては、全てのデバイスは同一のシークエンスを使用して、そしてアクセスポイントはデバイスを異なるグループへ割り当てることを要求されない。
【0034】
いくつかの実施形態においては、ネットワークは各端末に採用されるべき、順番のパターンを調整することができる。例えば、本実施形態において、アクセスポイント３０３は、各デバイスを第１グループまたは第２グループへ割り当てるように構成され、予め定義されたシグナリングを使用して、割り当てられるグループを各デバイスに通知する。デバイス３０１、３０２は、アクセスポイント３０３から受信したシグナリングに従って、第１と第２セグメントへとビットシークエンスを分割する順番を、決定するように構成される。 しかし、他の実施形態においては、各デバイスは実数／複素変調を特定の順番で使用して、任意の所与のデバイスが同じグループで常に動作するように、予めプログラムされてもよい。
【0035】
【0036】
第１に、ステップＳ４０１において、入力ビットシークエンスは、例えばＣＲＣとＦＥＣエンコードを使用して、エンコードされる。上で説明されたように、いくつかの実施形態においては、エンコードステップは省略されてもよい。次に、ステップＳ４０２において、コードビットシークエンスは、複数の交互の第１セグメントと第２セグメントへと分割されて、ステップＳ４０３において、第１と第２セグメントは、実数と複素変調の各々を使用して、変調される。本実施形態において、ＡＳＫとＱＡＭが使用される。次に、ステップＳ４０４において、実数と複素変調信号が送信される。
【0037】
【0038】
第１に、ステップＳ５０１において、複数の多重化データストリームが、ＳＩＣによるＷＬＺＦを使用して、逆多重化される。次に、ステップＳ５０２において、シンボル検出器が、逆多重化データストリームからのデータシンボルの検出を試みる。ステップＳ５０３において、検出器は、逆多重化データストリームの各１つについて、検出が成功だったか否かを決定する。ステップＳ５０３において、全てのデータストリームが検出を成功裏にパスした場合は、次に終了条件が満たされて、処理は終了する。
【0039】
一方で、ステップＳ５０３において、いくつかのデータストリームが検出に失敗したと決定された場合に、次に処理はステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４において、デマルチプレクサは、どのデータストリームが成功裏に検出されたのか通知されて、逆多重化して検出するＷＬＺＦ－ＳＩＣの次のラウンドからこれらを除去する。全てのデータストリームが検出を成功裏にパスするまで、または例えば予め設定された反復の数に達したなど、別の終了条件が満たされるまで、処理はステップＳ５０１と、Ｓ５０２と、Ｓ５０３を通して繰り返す。
【0040】
上で説明されたように、入力ビットシークエンスをインターリーブされた実数と複素変調セグメントへと分割することで、本発明の実施形態は、実数変調または複素変調のいずれかを単独で使用する従来の技巧技術と比較して、向上した性能を提供することができる。図６に示されたグラフは、本発明の実施形態に従って、インターリーブされたＡ－ＱＡＭ変調を使用するシステムに対する、従来のＱＡＭベースのシステムの性能を比較する。図６に示されるように、インターリーブＡ－ＱＡＭ変調方法は、従来のＱＡＭと比較して、ビットエラーレート（ＢＥＲ）における実質的向上を提供する。また、図７に示されるように。Ａ－ＱＡＭは、同じビットエラーレートを達成するために、ＡＳＫよりも、非常に少ない送信パワーを必要とする。これは、変調効率と呼ばれる。
【0041】
最後に、図８及び９のグラフにより示されるように、ＷＬＺＦ－ＳＩＣレシーバもまた、従来のレシーバと比較して、向上した性能を提供する。図６から９における全てのシミュレーション結果は、歩行者の移動レベルでのレイリーフェージングチャネルで取得された。
【0042】
図８は、ＷＬＺＦ－ＳＩＣベースのＡ－ＱＡＭレシーバと、従来のＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）４×４ＭＵ－ＭＩＭＯレシーバの性能を比較する。準最適非線形ＳＩＣレシーバに対して、Ａ－ＱＡＭ（４×４）は、Ｅｂ／Ｎｏにおいて、約１０デシベル（ｄＢ）の利得で、ＬＴＥ（４×４）を凌駕している。 ＬＴＥレシーバの性能を向上させる公知の解決法は、最適なレシーバを採用することであり、準最適レシーバより著しく高い計算上の複雑さをコストとする。しかし、本発明の実施形態に従って、２０×２０（ＭＵ－ＭＩＭＯ）を有するＡ－ＱＡＭレシーバは、Ｅｂ／Ｎｏにおいて約４ｄＢの利得で、ＬＴＥの最適ケースを凌駕し、同時にＬＴＥの最適レシーバで利用可能なデータレートの４倍を提供する。加えて、２０×２０ＭＵ－ＭＩＭＯを有するＡ－ＱＡＭレシーバは、ＬＴＥ（４×４）ＭＵ－ＭＩＭＯより低い複雑さを特徴とする。
【0043】
図９は、本発明の実施形態に従った、ＭＩＭＯフェージングチャネルにおけるＷＬＺＦ－ＳＩＣの性能を示すグラフである。図９において、１２×１２（ユーザ×アンテナ）と、２０×２０と、３２×３２と、６４×６４と、１２８×１２８のＭＩＭＯシナリオに対して、シミュレーション結果がプロットされる。図９に示されるとおり、ＷＬＺＦ－ＳＩＣレシーバの性能は、図２に示されるレシーバのように、サービスアンテナとユーザの数の増加に伴って、ＳＩＳＯ ＡＷＧＮの性能に近づく。これは、ＷＬＺＦ－ＳＩＣレシーバが最適Ａ－ＱＡＭ変調に近いことを意味する。Ａ－ＱＡＭ変調による、ＷＬＺＦ－ＳＩＣレシーバもまた、（２－３の反復による、）近い最適ポイントへの速い収束を示す。従って、レシーバの複雑さは、線形ＺＥＲＯ－ＦＯＲＣＩＮＧレシーバに匹敵する。さらに、以前に提唱された革新的なレシーバと異なり、ＷＬＺＦ－ＳＩＣレシーバはＳＮＲの知識または、実際の世界環境においては取得することが、実際には困難または不可能な、干渉信号のパワーレベルを要求せず、チャネル推定エラーに対してロバストである。これら利点は、Ａ－ＱＡＭベースのＷＬＺＦ－ＳＩＣシステムを、非常に実用的にする。
【0044】
図１０は、本発明の実施形態に従って、ＷＬシンボル－レベル－ＳＩＣ（ＷＬ－ＳＬ－ＳＩＣ）レシーバの性能を示すグラフである。シミュレーション結果が、マルチセルフル共動環境における、以下のシステム構成パラメータに対して、プロットされている。 ・６ビット／シンボル
・５／６レートターボコード
・帯域幅は２０ＭＨｚ
・セルの数：３
・セルあたりのアンテナ：８
・ユーザ端末の数：２４
・ユーザ端末の分布：均一
・ユーザ端末の配置の実現：４
・セル間の距離：１００ｍ
・シナリオ：ＵＭｉオープンスクエア
・伝播損失指数：２．８
・シャドウイングＳＤ：８．３ｄＢ
・セルの高さ：１０ｍ
・ＵＴの高さ：１．６５ｍ
・動作周波数：２ＧＨｚ
・ノイズスペクトル密度；－１７４ｄＢｍ／Ｈｚ
・ＲＸ相関係数：０または０．６
・小規模フェージング：ｉ．ｉ．ｄ．
・５／６レートターボコード
・帯域幅は２０ＭＨｚ
・セルの数：３
・セルあたりのアンテナ：８
・ユーザ端末の数：２４
・ユーザ端末の分布：均一
・ユーザ端末の配置の実現：４
・セル間の距離：１００ｍ
・シナリオ：ＵＭｉオープンスクエア
・伝播損失指数：２．８
・シャドウイングＳＤ：８．３ｄＢ
・セルの高さ：１０ｍ
・ＵＴの高さ：１．６５ｍ
・動作周波数：２ＧＨｚ
・ノイズスペクトル密度；－１７４ｄＢｍ／Ｈｚ
・ＲＸ相関係数：０または０．６
・小規模フェージング：ｉ．ｉ．ｄ．
【0045】
Ａ－ＱＡＭにより、本発明のように、例えば８ｄＢｍにおいてＢＥＲ＝１×１０－５のように、低い送信パワーでも、良ＢＥＲが実現されることができる。ＱＡＭ変調と比較時には、大きな性能利得があり（エネルギー効率における向上＞１４ｄＢ）、レシーバはレシーバアンテナ相関から、より少ない影響を受ける。
【0046】
ここで本発明の特定の実施形態が図を参照して説明された一方で、添付の特許請求の範囲で定義されているように本発明の範囲から逸脱することなしに、多くの変更と修正が可能であろうことが、理解されるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】