JP4542156B2

JP4542156B2 - 伝播状況に応じての信号変調の多様な解像度レベルを伴う無線通信の方法およびシステム

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Publication number: JP4542156B2
Application number: JP2007536645A
Authority: JP
Inventors: ラルソン，ピーター
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: CN101390359A; WO2006041341A1; US20080253389A1; JP2008517520A; EP1803269A1

Description

（発明の技術分野）
本願発明は，通信に係り，より詳しくは，多様なチャネル品質（信号対干渉雑音比など）のチャネルを介した多重アクセス通信に関する。特に，本願発明は，多様な伝播経路損失を伴う無線リンクを介したデータ通信に関する。

（背景および関連技術の説明）
多重解像度（multi-resolution）の変調および符号化がすでに知られている。例えば画像が伝達される場合に，画素数，インチ毎の画素数またはインチ毎のドット数に関して多様な解像度で受信されるべき画像をシステムが送信できるように，多重解像度の変調および符号化を用いることがすでに知られている。

周波数分割多重化（ＦＤＭ），時分割多重化（ＴＤＭ）および符号分割多重化（ＣＤＭ）のように、容量を制限された媒体において複数のユーザーまたはユーザーチャネルを多重化するための多様な方法およびシステムが従来技術より知られている。従来技術によれば，周波数領域，時間領域および符号領域における直交性を特徴とするチャネルまたはチャネルリソースに全帯域幅のリソースを各々に分割することにより，ユーザーが多重化される。ＦＤＭ，ＴＤＭおよびＣＤＭの２つ以上を組合せる多重化システムもまた従来技術として知られており，これにより，例えば時間領域と周波数領域など２つ以上の領域における直交性を特徴とするチャネルまたはチャネルリソースが実現される。

米国特許第５５８１５７８号明細書は，多重解像度のＱＡＭ信号点配置（signal constellation）を開示し，部分点配置（sub-constellation）から再帰的または順応的に増加された解像度を明らかにしている。

欧州特許出願公開７３１５８８号明細書は，４相変調を伴う多重解像度変調（粗い解像度）を開示しており，そこでは増加された解像度に関して振幅と同様に２相変調により多重解像度が実現されている。

国際特許出願公開３０６５６３５号パンフレットは，送信情報の検索のための連続的な干渉除去アルゴリズムを伴う単独ユーザー拡散ＯＦＤＭ無線通信のための動作方法を提案しており，これにより，推定値の信頼性向上が実現される。増加された数の部分に受信信号を連続的に分割し，受信信号から前回検出された部分を控除することで干渉を除去することにより，受信信号が復号化される。

R.H.Morelos-Zaragoza，M.P.C.Fossorier，S.Lin，H.Imaiによる“保護およびマルチステージ符号化（Protection and Multistage Decoding）”（１９９８，１９９９）は，第１章で対称点配置（symmetric constellation）について記述している。第２章の非対称点配置（asymmetric constellation）は，不均一誤り保護およびマルチレベル復号化のためのマルチレベルブロック符号化変調の誤り性能（error performance）を記述している。最重要な情報は，シーケンスの“クラウド（clouds）”に関連し，次に重要な情報は，クラウド内の個別のシーケンスに関連する。

K.Ramchandran，M.Vetterliによる“無線チャネルのための多重解像度結合出力チャネル符号化（Multiresolution Joint Source-Channel Coding for Wireless Channels）”（１９９８年１月）は，多重解像度出力符号化，多重解像度チャネル符号化および結合出力チャネル符号化を記述している。多重解像度のＱＡＭ拡張性（scalability）およびＳＮＲ拡張性が詳細に記述されている。ＳＮＲ拡張性は，チャネルが異なる画質を伴いながら同一のサンプルレートで（量子化ステップサイズを介して）符号化される空間領域法である。優先度の高いビットストリームがベース層データを含み，ベース相データに低い優先度の調整層（refinement layer）が追加されてより高い画質が構成される。

A.Seegerによる“無線チャネルのための多重解像度結合出力チャネル符号化（Multiresolution Joint Source-Channel Coding for Wireless Channels）”（１９９８年１月）は，各々が４つの信号点（signal point）からなる８ダイヤモンドのクラスタ化された信号点配置を提案しており，これにより，３２ダイヤモンドの配置を形成する。４つの信号点のダイヤモンドまたはクラスタの各々が位相により決定される。８つの異なる位相は、３ビットに相当する。ダイヤモンド内の４つの信号点の各々は，各々が１ビットに相当する２つの二分決定（binary decision）により特定される。

前述の文献のいずれも，通信システムにおいて，伝播状況に応じて各々に異なる解像度レベルにユーザーが割当てられるユーザーまたはチャネルの多重解像度多重化を開示するものではない。

（発明の要旨）
マルチユーザーシステムの一般的な問題は、干渉なしに多数のユーザーを通信システムにアクセスさせうる十分な数の通信リソースを提供することにある。

ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡまたはＣＤＭＡのような最先端の多重化技術は、可能とされるユーザーの数が通信リソースの一部分に対して線形的に増加すると、制限されたスペクトル効率を提供する。一般的に、単一ユーザーは、セルラー方式無線電話システムのセルまたはセクタ毎に１〜２ビット／Ｈｚ／秒を利用しうる。特に、利用可能な無線スペクトルが制限されているので、スペクトル効率が高い多重化が必要とされる。

よって、ユーザーの個別の通信間に過度の干渉を生じることなく共通の通信リソースをさらに再分割することにより、チャネルリソースを提供することが必要とされる。

よって、本願発明の目的は、ユーザーチャネルの数を増加させる通信システムを実現することにある。

本願発明の他の目的は、スペクトル効率の高い多重化を実現することにある。

また、他のユーザーの通信からの干渉を除去する干渉除去システムを実現することも目的である。

他の目的は、干渉除去を組込んだ変調器を適用することにある。

最後に、良好なまたは劣悪な伝播特性に気づいているユーザーを各々に分類し、分類に応じてユーザーを割当ておよび多重化することが目的である。

これらの目的は、多様な送信出力レベルを割当てることによりユーザーを多重化する送信出力多重化（マルチレベル多重化と称される）の方法およびシステムにより満たされる。

（好ましい実施形態の説明）
本発明によれば、送信局と多様な受信局との間の経路増幅（path gain）に関連して出力レベルを割当てることにより、複数のデータストリームが同一の帯域幅内で多重化される。一実施例は、結合出力および結合レートの割当てを実施する。

多重化信号が送信局ＴＸから送信され、指定された受信局ＲＸで受信される。通信システムが無線通信システムであれば、ダウンリンク送信に関しては、一般的に、送信局が無線基地局であり、受信局が無線通信システムのユーザー装置である。

受信局ＲＸの各々は、最適化されたマルチレベル多重化復号化が可能であることが好ましい。しかしながら、信号レベルで動作する受信局は、特定のレベルに適切に多重化されていれば、（そのレベルの利用可能な十分な数を前提として）マルチ解像度復号化が可能である必要はない。受信局の各々は、指定されたデータをマルチレベル多重化のシンボルシーケンスから復号化する。本発明の一形態によれば、例えば、経路損失または経路増幅などのチャネル品質情報ＣＱＩ（Channel Quality Information）を支援することは、多重割当て（multiplexing assignment）および順次データのスケジューリングに適応させる。更新を実行することは、チャネル品質情報を最新の状態にする。

本発明の多様な実施形態は、マルチレベル多重化されたユーザーを少し異なるものとして区別させる。第１の実施形態によれば、異なる出力レベルを割当てられたユーザーは、多重解像度変調ＭＲＭ（Multi-Resolution Modulation）の異なるレベルに割当てられるようにしてもよい。他の実施形態によれば、マルチレベル多重化は、さらに再分割された通信リソースのアクセスのために、ＤＳ−ＣＤＭＡ、ターボ符号化ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡまたはＦＤＭＡに組合される。

ＭＲＭの特徴は、信号点配置を区分し、解像度レベルの増加を伴う内部部分集合（intra-subset）距離の減少を提供することにある。

他の特徴は、下位互換性にある。１つの変調タイプを用いるシステムは、最も粗い解像度レベルで前回の信号集合を保持するとともに、ＭＲＭにより拡張されうる。

異なる復号器の実現は、連続干渉除去ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）、並行干渉除去ＰＩＣ（Parallel Interference Cancellation）、最大尤度（Maximum-likelihood）復号化を含むマルチユーザー検出ＭＵＤ（Multi-User Detection）を利用する。

第１の実施形態によれば、受信局は、チャネル品質または経路損失に応じてＭＲＭ内の解像度レベルに割当てられる。大きい経路損失は、受信信号のレベルおよび品質を低下させる。経路損失が増加すると、割当てられたＭＲＭの解像度レベルが粗くなる。特に、長期間の送信出力制御は、遅いフェージングを補償するために、適切なレベルの割当てにより一般的に置換される。適切であると感じているユーザーの送信を良好なチャネルの短い期間に、（フェージングにさらされるチャネルを介した通信ではしばしばそうである）ＣＱＩの平均値を上回るＣＱＩの瞬間値またはピーク値を伴って、スケジューリングする（受信信号にフェージングの影響をもたらす。）ことは、より低い出力を用いるか、データレートを増加することのいずれかを送信機に許容する。マルチユーザーのダイバーシチー増幅は、システムをより多数のユーザーに利用可能とさせることにより、実現される。

図１は、本発明に係る基本的な送信機および受信機の動作を示す。メモリまたは他の記憶媒体＜知識ベース＞に記憶されたパラメータが送信機＜ＴＸ＞に入力される。記憶されたパラメータは、多様なユーザーデータフローに対して、キューの長さ、チャネル品質および好ましくはサービス品質ＱｏＳ（Quality of Service）パラメータに関する少なくともいくつかの情報を含む。記憶されたパラメータに基づいて、送信機＜ＴＸ＞は、例えば、いずれの受信機＜ＲＸ＞に送信するか、および、データの１つ以上の分類のうちいずれを送信するか、例えば、パケットデータまたは回路交換データのいずれが送信されるべきか、を選択しうる。送信機＜ＴＸ＞は、記憶されたパラメータに応じて、適切な変調方式および符号化方式、多重化の順序または送信出力レベルの選択も行う。送信に先立ち、選択された形式に応じた信号がアセンブリングされる＜信号アセンブリング＞。アセンブル信号は、例えば、高周波無線回路などの送信回路により、選択された周波数帯域で送信される＜信号送信＞。受信機＜ＲＸ＞は、コンポジット多重化信号を復号化し＜復号化＞、目的とするデータを抽出する。復号化を容易にするために、受信機は、例えば、変調および符号、送信出力または多重化に関する、アセンブル信号の設定＜補足情報＞を知らされうる。しかしながら、復号化は、盲目的（blindly）にも実行されうる。アドレス指定は、帯域内通知（in-band
signaling）を介して知らされ、ブラインド復号化により検出される。ＱｏＳ要求（ロバスト送信またはノンロバスト送信）に応じて、不適切に復号化されたデータの再送信により信頼度を向上させるために、自動反復要請ＡＲＱ（Automatic
Repeat Request）が選択的に含まれうる。

好ましくは、本発明は、信号点配置の異なる解像度レベルを利用する多重解像度変調ＭＲＭに基づくものである。しかしながら、これは、必要事項ではない。本発明は、同様に、例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡまたはターボ符号化ＣＤＭＡに基づくものである。しかしながら、これらは、これら自体に信号点配置を含むものではなく、多重解像度レベルで出力レベル選択および選択的にレート選択を利用するために設定されうるものであり、そして好ましくは、高解像度レベルで送信された情報を復号化するに先立ち低解像度干渉を除去する。

簡便性の理由で好まれるＭＲＭ手法に関しては、当業者にとって前述の説明に基づく修正が明らかであるため、全てを反復することなしに代替的な実施形態として詳細に説明される。

図２は、本発明に係る方法の基本的な機能処理ステップを伴うフロー図を示す。

第１に、1つ以上の受信局のために目的とするデータを送信する送信局において、経路損失に応じて、受信局の集合に関する所定の条件および順序に基づいて受信局の組合せを選択する＜受信機ソーティング＞。単純化のために最大の経路損失を伴う受信局が第１の局に指定されるが、連番のレンジ限界にあるいずれの番号も適用されうる。次に小さい経路損失を伴う受信局が、もしあれば、昇順で連続的に番号付けされる。同等に、カウンターに関して修正を加えて、同様に降順が選択されうる。

第２に、多重解像度の信号点配置を連続的に用いて、送信局からのトラフィックは、選択された受信局に多重化される。ここで、第１の局が粗いＭＲＭ解像度を用い、次に番号付けされた局が連続的に同一またはより細かい解像度を用いる＜順次多重化（sequential order multiplexing）＞。１以上のユーザーが特定のＭＲＭ解像度レベルを割当てられうるか否かは、実際の多重化または多重化方法の組合せに依存する。

第３に、合成された信号が送信される＜信号送信＞。

第４に、受信信号が復調され、復号化および逆多重化される＜逆多重化＞。好ましくは、受信信号は、復調され、最も粗い解像度レベルから連続的により細かい解像度レベルの情報を検索して、連続的に解像度レベルを増加するために復号化および逆多重化される。

好ましくは、本発明に係る方法の処理ステップは、以下の処理も含む。
− 選択された局に多重化構造および関連するパラメータを知らせる。このことは、受信機での処理を支援する。非限定的な例として、解像度レベルの各々に関して復号化レベルが通知される。そして、この解像度レベルで受信機が復号化および逆多重化を中断する。
− チャネル品質情報パラメータを決定する。例えば、チャネル品質情報ＣＱＩを多様な受信機が送信機に報告する。

この追加的な処理が図３に含まれている。

図４は、３つの解像度レベルを伴う直交振幅変調ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）多重解像度の信号点配置を示す。図４は、同相（in-phase）Ｉおよび４相（quadri-phase）Ｑの信号要素を示す。第１の解像度レベル＜レベル１＞では、４−ＱＡＭ（または同等に４−ＱＰＳＫ）に応じて、図中に黒丸で示す４つの信号オルタナティブのみが特定される。第２の解像度レベル＜レベル２＞では、１６の信号オルタナティブが特定され、最も細かい解像度レベルである第３の解像度レベル＜レベル３＞では、６４全ての信号オルタナティブが特定されうる。参考として、第２のレベル＜レベル２＞では、第１のレベル＜レベル１＞の信号点が破線で示され、第３のレベル＜レベル３＞では、第２のレベル＜レベル２＞の信号点が破線で示されている。

図４に示すように、大きな対称性を伴う信号点配置を伴うため、高い解像度レベルが重ね合わせられると、低解像度に関する性能が実質的には非常に低下する。よって、低い解像度レベルのユーザーは、より高いレベルのユーザーが信号配置点に多重化されるか否かに応じて、実質的に変化する性能を経験する。この機能障害は、多様な信号点間の異なる距離を導入することにより、少しは低減され、より高い層のユーザーの性能と交換されうる。これにより、多様なレベルで信号点のクラスタ化が生成される。図４と同様のレベルおよび信号オルタナティブのサンプル数に関して、この種の平衡非対称（balanced asymmetry）またはクラスタリングを伴う好ましい信号点配置が図５に示されている。

図６は、４つのレベルに拡張されているが図５と同様の信号点配置を伴う通信状況を示している。データ＜データレンジ１＞、．．．、＜データレンジ４＞は、送信局＜ＢＳ＞と受信局＜局１＞、．．．、＜局４＞との間の各々の経路損失に応じたレンジに分類された受信局＜局１＞、．．．、＜局４＞向けのデータである。前進型誤り符号訂正ＦＥＣ（Forward Error Control）および巡回冗長検査ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Checking）符号化＜ＦＥＣ＋ＣＲＣ＞、多重解像度レベルに対するユーザーデータの多重化および当該解像度レベルに対する変調＜多重化および変調＞の後に、通知が基地局＜ＢＳ＞から送信される。単純化および量子化された経路損失パターンに対応する４つの異なるレンジがある。最も外側のリング＜レンジ１＞では、送信局＜ＢＳ＞のレンジ内において、単純化された経路損失が最大であり、結果的に雑音および干渉に対する耐性が最小である。よって、このレンジ＜レンジ１＞に関して最も粗い解像度＜レベル１＞が用いられる。最も外側のリングに最も近いレンジリング＜レンジ２＞は、量子化された経路損失が２番目に大きい受信局からなる。このレンジリング内の受信局＜局２＞は、多重解像度の信号点配置の２番目のレベルでシンボルを検出する。第２のレンジリング＜リング２＞の内側のレンジリング＜レンジ３＞は、量子化された経路損失が３番目に大きい受信局からなる。このリング＜レンジ３＞の経路損失のレンジ内の受信局＜局３＞のためのデータは、多重解像度変調の信号点配置の３番目のレベルに応じて、多重化および変調される。送信局＜ＢＳ＞にもっとも近い最も内側のレンジ＜レンジ４＞内の受信局＜局４＞は、最も小さい量子化された経路損失を感知し、結果的に雑音および干渉に対する最大の耐性を有する。このレンジ＜レンジ４＞の受信局＜局４＞向けのデータは、多重解像度変調の信号点配置の４つのレベルのうち最も細かいレベルで多重化および変調される。よって、このレンジ＜レンジ４＞内の受信局＜局４＞は、レンジ＜レンジ４＞内の優れたチャネル品質により、データレートを増加することができる。

下位互換性の理由から、送信局と受信局との間での情報交換をシステムが提供する場合には、解像度レベルの数が少ないまたは解像度レベルを有しない旧仕様により動作する受信局が許容されうる。そして、受信局の仕様に応じて受信シンボルが解像度レベルに関して多重化および変調される場合には、例えば、最も内側のレンジ内の受信局も受信シンボルを復調および逆多重化することができる。このことは、高解像度レベルで復調および逆多重化ができないレンジ内でさえも、経路損失に応じて低解像度で信号を多重化および変調することができる、本発明の第２の形態を提供する。

図７は、多様な解像度レベル＜レベル１＞、＜レベル２＞、＜レベル３＞、＜レベル４＞に対する送信局と受信局との間の距離＜レンジ＞に関して、ビット誤りレート＜ＢＥＲ（Bit Error Ratio）＞またはブロック誤りレート＜ＢＬＥＲ（Block Error Ratio）＞に関する復号化性能を図式的に示す。性能は、距離の増加とともに、漸近的に大抵の場合０．５に等しいレベル＜Ｍ＞に近づく。例えば、１０^−２である満足されるべき特定の品質レベル＜Ｑ＞に関して、解像度レベル＜レベル１＞、＜レベル２＞、＜レベル３＞、＜レベル４＞に対して、最大の通信レンジ＜Ｒ１＞、＜Ｒ２＞、＜Ｒ３＞、＜Ｒ４＞が各々に存在する。正確なレンジは、経路増幅、特定の変調、内部セル干渉などに関してしばしば表される、経路損失をもたらす伝播状況に依存する。多重解像度の自己干渉に留意して選択すれば、図４および図５に関して説明したように、１つの解像度レベルのみを伴う場合に達成される性能と比較して性能が低下する。ビット誤りレート（またはブロック誤りレート）が小さい例について、固定ビット誤りレートでの異なる解像度レベル間のレンジ差は、約６〜１０ｄＢ（または２〜３倍）となる。よって、約２５〜４０ｄＢのダイナミックレンジの一例は、本発明により４つのレベルを伴う多重解像度の多重化を維持している。４つのレベルに拡張された図５に示す信号点配置によれば、これが２５６の信号点を伴う信号点配置により実現される。より大きいダイナミックレンジは、より大きい解像度レベルを維持し、結果的により大きい信号点配置を維持する。

図８は、本発明に基づくチャネル品質情報ＣＱＩのフィードバックを図式的に示す。フィードバック＜フィードバック＞は、好ましくは、確立した接続を伴うエンティティ＜ＲＸ_１＞、＜ＲＸ_２＞、＜ＲＸ_３＞、．．．、＜ＲＸ_Ｋ＞、保留のトラフィックまたはフィードバック情報を受信する関連する送信機＜ＴＸ＞により提供される。フィードバック情報は、連続的または定期的に送信されうる。

好ましいチャネル品質情報は、信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）である。ＳＩＮＲは、パイロット信号など、フィードバックが提供される送信機＜ＴＸ＞により送信された受信信号上で測定される。

次に好ましいチャネル品質情報フィードバックは、干渉雑音レベルに加えて、推定された伝播経路の増幅／損失からなる。干渉雑音レベルは、例えば、パイロット信号送信出力のオフセットによる、専用の通知または組込まれた通知のいずれかである。

チャネル品質は、例えば、可干渉時間（coherence time）内の時分割デュープレックス通信におけるチャネルの相互依存性を利用することにより、決定されるようにしてもよい。

高速のＣＱＩフィードバックは、チャネルにより誘発された信号フェージングに応答して、または、チャネルフェージングとも称される、送信の順応的なスケジューリングを提供する。順応的なスケジューリングは、複数の受信機に複数の並列信号（concurrent signals）の送信を提供する。

好ましい実施形態では、送信機は、目的関数ｆを最適化することにより、多様なユーザーに対する送信をスケジューリングする。最適化は、最適値Ｚに関する次式で表されうる。

ここで、ＣＱＩ_ψがチャネル品質情報、ＭＣＳ_ψが利用可能な変調方式および符号化方式、Ｐ_ψがデータフローψの出力、およびＰ_ｔｏｔが全送信出力である。好ましい実施形態では、最大化は、集約された瞬間的なスループットおよび個別のユーザースループットを平衡化するためのフェアネスパラメータが条件とされている。

Φは、送信機内のデータフローの集合である。Ψは、１つまたは多数の送信パラメータを意味し、結果的に多次元となりうる。送信パラメータの各々は、例えば、送信出力、変調および符号化、多重化の順序および選択的に異なる受信機能力である。

図９は、Ｋ個のデータフローを伴うＭＲＭのためのシステムアーキテクチャの送信側を示す。送信エンティティ＜ＴＸ＞では、制御ユニット＜Ｃｔｒｌ＆ＡＲＱ＞が送信パラメータの決定、データフローの選択および再送信を担当する。送信されるべき受信データ（arriving data）は、プロトコルデータユニットにセグメント化され、バッファリングされる＜キュー＞。バッファリングは、好ましくは各フローのために専用化される。異なるデータフロー＜フロー１＞、＜フロー２＞、．．．、＜フローＫ＞のプロトコルデータユニットＰＤＵｓは、前進型誤り制御ＦＥＣであり、符号化され、巡回冗長検査ＣＲＣのチェックサムが送信に先立ち追加される。各データフローの取得されたシンボルシーケンスの各々は、変調され、多重解像度の多重化が施される＜変調＞。自動反復要請＜ＡＲＱ＞は、信頼度の向上のために提供される。多様なユーザーまたは受信機から受信されたフィードバック情報＜フィードバック＞は、制御ユニット＜Ｃｔｒｌ＆ＡＲＱ＞に入力される。

図１０は、図９に示すＫ個のデータフローからｉ番目のデータを検索するためのＭＲＭのシステムアーキテクチャの受信側を示している。送信された変調データは、受信機で受信される。変調データは、その解像度レベルに関して復調され、誤り訂正および誤り検出のために復号化される。チャネル品質情報が受信信号から推定され＜ＣＱＩ推定＞、図９に示すように、送信機＜ＴＸ＞にフィードバックされる。受信エンティティ＜ＲＸ＞では、受信した変調データが好ましくは反復的な復号化により復号化され＜復号化およびＣＲＣ＞、チャネル品質情報が推定される＜ＣＱＩ推定＞。受信エンティティ＜ＲＸ＞は、図９に示す送信エンティティ＜ＴＸ＞の送信カウンターパート＜Ｃｔｒｌ＆ＡＲＱ＞に対する受信データを否定的または肯定的に確認することを担当する、再送信ユニット＜ＡＲＱ＞からなる。ｉ番目のフロー＜フローｉ＞の誤り訂正された受信データが誤っていると検出された場合には、否定的に確認され、または肯定的に確認されない。誤っていると検出されない場合には、肯定的に確認され、または否定的に確認されない。チャネル品質情報および確認は、図９に示すように、送信機側にフィードバックされる＜フィードバック＞。

図１１は、本発明の第２の実施形態を示している。無線サービスエリア（coverage area）は、例えば、ＴＤＭ（時分割多重化）、ＦＤＭ（周波数分割多重化）またはＣＤＭ（符号分割多重化）などの直交多重化技術により、２つ以上のセクタ＜第１セクタ＞、＜第２セクタ＞、＜第３セクタ＞に分割される。セクタのリソースは、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス方式）、ＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス方式）またはＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス方式）を各々に用いて割当てられる。各セクタ内では、図６に関して説明したように、多重解像度の多重化ＭＲＭが適用される。第２の実施形態は、例えば、受信機および送信機内における制限されたダイナミックレンジの処理にうまく適用される。また、純粋なＭＲＭより多くのフローが区別され、チャネルリソースに割当てられうる

図１２は、送信機側、受信機側または両側に多重アンテナを伴う実施形態を示している。後者は、一般的に多重入出力ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と称される。図１２には、Ｋ個の受信機＜ＲＸ_１＞、＜ＲＸ_２＞、．．．、＜ＲＸ_Ｋ＞、が示されている。受信機アンテナの各番号は、複数の受信機に対して同一または異なるようにしてもよい。２つの受信機（Ｋ＝２）を伴うシステム例に関して、２つの受信機＜ＲＸ_１＞、＜ＲＸ_２＞で各々に受信された信号Ｒ_１、Ｒ_２は、次式で表される。
Ｒ_１＝Ｈ_１（Ｖ_１Ｓ_１＋Ｖ_２Ｓ_２）＋Ｗ_１
Ｒ_２＝Ｈ_２（Ｖ_１Ｓ_１＋Ｖ_２Ｓ_２）＋Ｗ_２
ここで、Ｈ_１、Ｈ_２が送信機と受信機＜ＲＸ_１＞、＜ＲＸ_２＞との間のチャネルに関するチャネル行列であり、Ｖ_１、Ｖ_２は、各受信機＜ＲＸ_１＞、＜ＲＸ_２＞向けの各送信信号（ベクトルＳ_１、Ｓ_２として表される）を重み付けする重み行列を表す。Ｗ_１、Ｗ_２は、受信機での各ノイズベクトルである。

各信号に関する重み付けレートおよび符号化レートは、チャネル行列およびノイズベクトルに基づいて設定される。好ましくは、設定は、結合的に決定される。実施形態の多様な形態では、本発明のある形態でも用いられた最大尤度（ＭＬ）検出よりもいずれも一般的に簡単である、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）、ゼロフォーシング（ＺＦ）、並列干渉除去（ＰＩＣ）または直列干渉除去（ＳＩＣ）のような、マルチユーザー検出ＭＵＤの多様な一般化が用いられる。

本発明は、前述された実施形態のみに限定的に解されるものではない。本発明のレンジから逸脱しない変更および修正が行われるようにしてもよい。本発明は、請求項の範囲内の全ての修正を含むものである。

本発明に係る基本的な送信機および受信機の動作を示す説明図である。本発明に係る方法の基本的な機能処理ステップを伴うフロー図である。本発明に係る方法の追加的な処理ステップを含むフロー図である。３つの解像度レベルを伴う直交振幅変調（ＱＡＭ）多重解像度の信号点配置を示す説明図である。図４と同様のレベルおよび信号オルタナティブのサンプル数に関して、平衡非対称またはクラスタリングを伴う好ましい信号点配置を示す説明図である。４つのレベルに拡張されているが図５と同様の信号点配置を伴う通信状況を示す説明図である。多様な解像度レベルに対する送信機と受信局との間の距離に関して、ビット誤りレートまたはブロック誤りレートによる符号化性能を図式的に示す説明図である。本発明に基づくチャネル品質情報のフィードバックを図式的に示す説明図である。Ｋ個のデータフローを伴うＭＲＭのためのシステムアーキテクチャの送信側を示す説明図である。図９に示すＫ個のデータフローからｉ番目のデータを検索するためのＭＲＭのシステムアーキテクチャの受信側を示す説明図である。本発明の第２の実施形態を示す説明図である。本実施形態では、無線サービスエリアは、例えば、ＴＤＭ、ＦＤＭまたはＣＤＭなどの直交多重化技術により２つ以上のセクタに分割される。送信機側、受信機側または両側に多重アンテナを伴う実施形態を示す。

Claims

１つ以上の送信機から１つ以上の受信機に伝播する多様なユーザーデータフローの変調信号を含む通信における通信多重化方法であって，
前記通信は，瞬間的なチャネル品質を含む伝播状況に応じて信号変調の多様な解像度レベルに割当てられ、
２つ以上の通信データフローは、全送信出力、変調方式および符号化方式、および少なくとも１つの送信パラメータを所与とする目的関数を前記２つ以上の通信データフローに対して最適化するために、前記信号変調の特定の解像度レベルにスケジューリングされることを特徴とする，通信多重化方法。
時間平均的なチャネル品質情報に応じて特定のユーザーが特定の解像度レベルに割当てられることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
フェージングの影響下にあるチャネルの瞬間的なチャネル品質情報に応じて特定のユーザーが特定の解像度レベルに割当てられることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記信号変調の信号点配置は，増加された解像度レベルまたはより細かい解像度のレベルに対して内部部分集合の距離が減少するように分割されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
通信データフローは，所定の全送信出力，変調方式および符号化方式ならびに少なくとも１つの送信パラメータを所与として、多様なデータフローおよび多様な送信パラメータの少なくともいずれかに関する目的関数を最適化する特定の解像度レベルにスケジューリングされることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記チャネル品質情報がパラメータであることを特徴とする，請求項５に記載の通信多重化方法。
前記チャネル品質情報パラメータが信号対干渉雑音比に依存するか，または，信号対干渉雑音比がパラメータであることを特徴とする，請求項６に記載の通信多重化方法。
前記チャネル品質情報パラメータがチャネルの増幅もしくは減衰に依存するか，または，チャネルの増幅もしくは減衰がパラメータであることを特徴とする，請求項６に記載の通信多重化方法。
１つの送信サイトの無線サービスエリアが２つ以上の送信セクタに区分されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記２つ以上の送信セクタは，時分割多重化，周波数分割多重化および符号分割多重化の少なくともいずれかを用いて実現されることを特徴とする，請求項９に記載の通信多重化方法。
受信信号が直列干渉除去または連続干渉除去により復号化されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
受信信号は，最も粗い解像度の解像度レベルから最も細かい解像度の解像度レベルまで連続的に復号化され，復号化された解像度レベルの干渉が除去されることを特徴とする，請求項１１に記載の通信多重化方法。
受信信号が並列干渉除去により復号化されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
受信信号は，最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ），ゼロフォーシング（ＺＦ）または最大尤度（ＭＬ）からなる最適化基準に関して復号化されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
送信機と受信機との間の信号伝播経路損失に応じて割当解像度レベルが決定されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
多様なユーザーデータフローのために信号伝播パラメータが前記送信機の側に記憶されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記送信機と複数の前記受信機との間の信号伝播経路損失の各々に応じて前記受信機がソーティングされることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
より大きい信号伝播経路損失を伴う受信機がより小さい解像度レベルまたはより細かい解像度の信号部分集合を割当てられ，かつ，より小さい信号伝播経路損失を伴う受信機がより大きい解像度レベルまたはより粗い解像度の信号部分集合を割当てられるように，前記受信機の各々が割当てられることを特徴とする，請求項１７に記載の通信多重化方法。
多重化されたユーザーデータを含む信号シンボルを伴う信号が前記送信機により送信されることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記信号変調の信号点配置が解像度レベル間の平衡非対称性を含むことを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
前記多重解像度レベルの信号変調は，２つ，３つまたは４つの解像度レベルからなることを特徴とする，請求項１に記載の通信多重化方法。
１つ以上の通信リンクのために送信機の側および受信機の側の少なくともいずれかが多重アンテナ通信を実施することを特徴とする，請求項１〜２１のいずれかに記載の通信多重化方法。
送信機の側から送信された信号の重み付けまたは受信機の側で受信された信号の重み付けは，最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ），ゼロフォーシング（ＺＦ），最大尤度（ＭＬ），並行干渉除去（ＰＩＣ）および直列干渉除去（ＳＩＣ）の少なくともいずれかの原理に基づいて受信信号の品質を最適化することを特徴とする，請求項２２に記載の通信多重化方法。
１つ以上の送信機から１つ以上の受信機に伝播する多様なユーザーデータフローの変調信号を含む通信における通信多重化のための無線通信装置であって，
前記通信を、瞬間的なチャネル品質を含む伝播状況に応じて信号変調の多様な解像度レベルに割当てるための処理手段および変調手段と、
２つ以上の通信データフローを、全送信出力、変調方式および符号化方式、および少なくとも１つの送信パラメータを所与とする目的関数を前記２つ以上の通信データフローに対して最適化するために、前記信号変調の特定の解像度レベルにスケジューリングする処理手段と、
を備えることを特徴とする，無線通信装置。
前記処理手段は，時間平均的なチャネル品質情報を決定し，前記時間平均的なチャネル品質情報に応じてユーザーを特定の解像度レベルに割当てることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記処理手段は，フェージングの影響下にあるチャネルの瞬間的なチャネル品質情報を決定し，前記瞬間的なチャネル品質情報に応じて特定のユーザーを特定の解像度レベルに割当てることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記処理手段および前記変調手段は，前記信号変調の信号点配置を，増加された解像度レベルまたはより細かい解像度レベルに対して内部部分集合の距離が減少するように分割するように動作することを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記処理手段は，所定の全送信出力，変調方式および符号化方式ならびに少なくとも１つの送信パラメータを所与として、通信データフローを多様なデータフローおよび多様な送信パラメータの少なくともいずれかに関する目的関数を最適化する特定の解像度レベルにスケジューリングすることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記チャネル品質情報がパラメータであることを特徴とする，請求項２８に記載の無線通信装置。
前記チャネル品質情報パラメータが信号対干渉雑音比に依存するか，または，信号対干渉雑音比がパラメータであることを特徴とする，請求項２９に記載の無線通信装置。
前記チャネル品質情報パラメータがチャネルの増幅もしくは減衰に依存するか，または，チャネルの増幅もしくは減衰がパラメータであることを特徴とする，請求項２９に記載の無線通信装置。
前記信号変調の信号点配置は，増加された解像度レベルまたはより細かい解像度の解像度レベルに対して内部部分集合の距離が減少するように分割されることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
１つの送信サイトの無線サービスエリアが２つ以上の送信セクタに区分されることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記２つ以上の送信セクタは，時分割多重化，周波数分割多重化および符号分割多重化の少なくともいずれかを用いて実現されることを特徴とする，請求項３３に記載の無線通信装置。
受信信号を直列干渉除去または連続干渉除去により復号化する復号器を備えることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
受信信号は，最も粗い解像度から最も細かい解像度の解像度レベルまで連続的に復号化され，復号化された解像度レベルの干渉が除去されることを特徴とする，請求項３５に記載の無線通信装置。
受信信号を並列干渉除去により復号化する復号器を備えることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
受信信号を，最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ），ゼロフォーシング（ＺＦ）または最大尤度（ＭＬ）からなる最適化基準に関して復号化する復号器を備えることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
送信機と受信機との間の信号伝播経路損失に応じて割当解像度レベルが決定されることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
多様なユーザーデータフローのために信号伝播パラメータを記憶する記憶手段を前記送信機の側に備えることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記処理手段は，前記送信機と複数の前記受信機との間の信号伝播経路損失の各々に応じて前記受信機をソーティングすることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記処理手段は，より大きい信号伝播経路損失を伴う受信機がより小さい解像度レベルまたは細かい解像度の信号部分集合を割当てられ，かつ，より小さい信号伝播経路損失を伴う受信機がより大きい解像度レベルまたはより粗い解像度の信号部分集合を割当てられるように，前記受信機の各々を割当てることを特徴とする，請求項４１に記載の無線通信装置。
多重化されたユーザーデータを含む信号シンボルを伴う信号を送信することを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記信号変調の信号点配置が解像度レベル間の平衡非対称性を含むことを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
前記多重解像度レベルの信号変調は，２つ，３つまたは４つの解像度レベルからなることを特徴とする，請求項２４に記載の無線通信装置。
１つ以上の通信リンクのために送信機の側で多重アンテナ通信を実施することを特徴とする，請求項２４〜４５のいずれかに記載の無線通信装置。
前記処理手段は，送信機の側から送信された信号の重み付けまたは受信機の側で受信された信号の重み付けを行い，最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ），ゼロフォーシング（ＺＦ），最大尤度（ＭＬ），並行干渉除去（ＰＩＣ）および直列干渉除去（ＳＩＣ）の少なくともいずれかの原理に基づいて受信信号の品質を最適化することを特徴とする，請求項４６に記載の無線通信装置。
１つ以上の通信リンクのために受信機の側で多重アンテナ通信を実施することを特徴とする，請求項２４〜４５のいずれかに記載の無線通信装置。
前記処理手段は，送信機の側から送信された信号の重み付けまたは受信機の側で受信された信号の重み付けを行い，最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ），ゼロフォーシング（ＺＦ），最大尤度（ＭＬ），並行干渉除去（ＰＩＣ）および直列干渉除去（ＳＩＣ）の少なくともいずれかの原理に基づいて受信信号の品質を最適化することを特徴とする，請求項４８に記載の無線通信装置。
送信エンティティおよび受信エンティティを含み，請求項１〜２３のいずれかに記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とする，無線通信システム。