JP2003309540A - 通信方法 - Google Patents

通信方法

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JP2003309540A
JP2003309540A JP2003087598A JP2003087598A JP2003309540A JP 2003309540 A JP2003309540 A JP 2003309540A JP 2003087598 A JP2003087598 A JP 2003087598A JP 2003087598 A JP2003087598 A JP 2003087598A JP 2003309540 A JP2003309540 A JP 2003309540A
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matrix
energy
air interface
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Jung-Tao Liu
リュー ユン・タオ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランスミットダイバーススキームを使用し
て現在利用可能なものよりも増大したデータレートを有
するマルチプルスキームシステムを提供する。 【解決手段】 １または２以上のアンテナを使用する通
信システムであって、アンテナインターフェース特性に
応じて、少なくとも１つの伝送パスにおいて信号のエネ
ルギを分配する。信号のエネルギは、利用可能な可能性
のある伝送パスを考慮することにより調節または重み付
けされる。各利用可能な伝播パスは、エアインターフェ
ース特性（例えば、伝播係数の行列）に基づく伝送品質
を有する。したがって、各信号、すなわち所与のその関
連するエネルギは、例えば、エアインターフェース特性
から得られるその減衰特性に応じて、単数または複数の
パスに沿って導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤレス通信に
係り、特に、閉ループマルチプルアンテナシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】通信システムが動作する究極のビットレ
ートは、情報理論に対するシャノンの限界（Shannon's
limit）を使用して導き出されうる。シャノンの限界
は、送信機において、放射される総電力、送信機および
受信機におけるアンテナの数、利用可能な帯域幅、受信
機における雑音パワー、および伝播環境の特性を含む多
くの異なるパラメータに基づく。ワイヤレス通信システ
ムにおいて、コストエフェクティブな方法を使用するよ
り高いビットレートに対する需要が増大している。ビッ
トレートを増大させる１つのアプローチは、マルチプル
アンテナを使用するシステムを採用する。例えば、特許
文献１を参照。ここで、通信チャネルは、一方の通信ユ
ニットのＭ個の送信機アンテナと他方の通信ユニットの
Ｎ個の受信機アンテナとの間に確立される。ここで、Ｍ
またはＮは、１よりも大きい。
【０００３】一般に、通信信号の伝播は、伝播係数の行
列（Ｈ）により特徴づけられうる。この伝播行列は、一
方の通信ユニットと他方の通信ユニットとの間の伝送か
ら得られうる。各通信ユニットは、信号の交換から行列
を導くことができる。第１の方法において、一方のユニ
ットは、他方のユニットへ、トレーニング（training）
信号すなわちパイロット信号を送信することができる。
通信チャネルを介して、送信されるトレーニング信号お
よび受信されるトレーニング信号は、エアインターフェ
ースが特徴づけられ、したがって伝播行列が決定される
ことを可能にする。伝播行列情報のそれぞれの部分を使
用して、複数の通信ユニットは、共同して、通信チャネ
ルを複数の仮想サブチャネルとし、これによりビットレ
ート即ちスループットを増大させる。
【０００４】伝播係数の行列を確認することにより、マ
ルチプルアンテナシステムは、通信チャネルを複数の仮
想サブチャネルに分解するために使用されうる。特に、
各通信ユニットは、伝播行列の特異値（singular valu
e）分解を実行することができる。伝播行列の特異値分
解は、伝播行列を３個のファクタ、即ち、Λ，Φおよび
Ψ＋の積として書き換える。ここで、Λは、対角（diag
onal）行列、およびΦおよびΨは、単位（unitary）行
列であり、上付きの”＋”は、共役転置（conjugate tr
anspose）を示す。特異値分解を実行することは、伝播
行列を対角化することになる。対角行列Λ中の非ゼロ対
角要素の数は、特定の通信チャネルに対する並列の独立
仮想サブチャネルの数に一致する。
【０００５】一方の通信ユニットから他方の通信ユニッ
トへの伝送は、対角行列Λおよび単位行列Φを含む伝播
情報の少なくとも一部を第１のユニットが得ることを可
能にする。ここで、一方の通信ユニットは、単数または
複数の到来ビット即ち情報ストリームを符号化かつ変調
するためのチャネルコーダ／モジュレータへ、対角行列
Λを提供する。符号化されかつ変調された単数または複
数の到来ビット即ち情報ストリームは、対角行列Λの値
に従って、独立の仮想サブチャネルに供給され、これに
より、仮想伝送信号を生成する。こうして、対角行列Λ
は、ビットレートを増減（scale）することができる。
【０００６】その後、一方の通信ユニットは、仮想伝送
信号についてユニタリ変換（unitary transformation）
を実行し、実際の伝送信号を生成することができる。こ
れは、仮想伝送信号を、単位行列Ψの共役転置と乗算す
ることにより実現される。結果として、他方の通信ユニ
ットは、例えば、単位行列Φおよび対角行列Λを含む伝
播情報の少なくとも他の部分を得る。他方の通信ユニッ
トは、仮想受信信号を生成するために、実際の受信信号
を単位行列Φ＋と乗算することにより、実際の受信信号
についてユニタリ変換を実行する。単位行列による通信
ユニットでの乗算は、並列的な独立の仮想サブチャネル
として取り扱われうる仮想送信信号と仮想受信信号との
間に、実際の通信信号から仮想チャネルを確立する。他
方の通信ユニットは、行列Λに従って仮想受信信号を復
号化しかつ復調するためのチャネルデコーダ／デモジュ
レータに、対角行列Λを提供する。結果として、情報ス
トリームが生成される。
【０００７】マルチプルアンテナシステムは、同じ周波
数帯域中に並列の独立サブチャネルを有効に提供するこ
とにより、キャパシティを増大させる。マルチプルアン
テナシステムは、ビットが、対角行列Λの値に応じて、
仮想サブチャネル上を送信されるので、性能を向上させ
る。結果として、より多くの情報を伝送するために、よ
り強力な仮想サブチャネルが使用されうる。
【０００８】１つの通信チャネルを複数の仮想サブチャ
ネルに分解するためにマルチプルアンテナシステムを使
用することは、複数のスキームを使用することにより実
現されうる。１つの知られたアプローチは、開ループ、
トランスミットダイバース、マルチプルアンテナシステ
ムと呼ばれる。ここで、各受信アンテナは、得られた伝
播係数の行列に従って、各仮想サブチャネルからの受信
信号を調節する。開ループトランスミットダイバースシ
ステムは、比較的実現が簡単である。しかし、この比較
的簡単であることは、標準化されない具現化となる可能
性があり、製造者によって設計が異なりうる。
【０００９】第２のスキームは、閉ループ、トランスミ
ットダイバース、マルチプルアンテナシステムと呼ばれ
る。ここで、各送信アンテナは、得られた伝播係数の行
列に従って、各仮想サブチャネルからの送信信号を調節
する。１つの動作モードにおいて、各仮想サブチャネル
は、送信された対応する信号の位相を変化させることに
より、重み付けされうる。例えば、０°，９０°，１８
０°または２７０°の位相遅れが、各仮想サブチャネル
に導入されうる。別の動作モードにおいて、各仮想サブ
チャネルは、例えば０．２または０．８のような固定数
により、送信された対応する信号の振幅を減衰させるこ
とにより重み付けされうる。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，０５８，１０５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】これらの知られたマル
チプルアンテナスキームは、より多くの情報を送信する
ためにより強力な仮想サブチャネルを使用することによ
りキャパシティを増大させるが、より大きなデータレー
トに対する需要が、依然として増大し続けている。例え
ば、これらの知られたアプローチの効率は、さらに最適
化されなければならない。結果として、既知のトランス
ミットダイバーススキームを使用して現在利用可能なも
のよりも増大したデータレートを有するマルチプルスキ
ームシステムに対する需要が存在する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、エアインター
フェース特性に応じて、１または２以上の伝播パスを使
用して、各信号のエネルギが分配される通信方法を提供
する。特に、各信号エネルギは、伝播係数の行列（Ｈ）
に基づいて、１つまたは２つ以上のアンテナから利用可
能な伝播パスを考慮することにより、調節および／また
は重み付けされる。本発明の目的のために、エネルギの
用語は、ある時間ピリオドにおいて消費され、放射さ
れ、消散され、および／または蓄積される電力を指し、
信号という用語は、１つのデータ、複数のデータ、単数
または複数のビット、単数または複数のシンボル、およ
び／または複数のデータ、複数のビット、および／また
は複数のシンボルを含む情報のストリームを指す。一例
において、信号のエネルギは、少なくとも１つの仮想サ
ブチャネルにおいて分配され、単数または複数の仮想サ
ブチャネルは、単数または複数の決定された伝播パスに
対応する。各利用可能な伝播パスは、エアインターフェ
ース特性に基づくある伝送品質を有する。結果として、
各信号、すなわち所与のその関連づけられたエネルギ
は、例えば、エアインターフェース特性から得られるそ
の減衰特性に応じて、単数または複数のパスに沿って導
かれる。
【００１３】本発明の一実施形態において、マルチプル
アンテナシステムは、単数または複数の信号を送信する
ために使用される。ここで、エアインターフェースは、
最初に、伝播係数の行列（Ｈ）を決定することにより特
徴づけられる。その後、１または２以上の伝送パスが、
エアインターフェースの特徴づけから、単数または複数
の信号に対して決定されうる。そして、この単数または
複数の信号は、単数または複数の決定された伝送パスに
従って、送信されうる。この送信するステップは、例え
ば、信号の電力を変化させ、および／または信号の位相
を修正することにより、各決定された伝送パスにおいて
分配されるエネルギを調節するステップを含む。この調
節するステップは、各決定された伝送パスに重み付けす
ることにより実現されうる。この実施形態の一例におい
て、重み付けするステップは、エアインターフェース特
徴づけの数学的分解（例えば、アイゲン値分解および／
または特異値分解）から右（right）アイゲン値行列
（Ψ）を計算し、そして、右アイゲン値行列（Ψ）で信
号を乗算することにより実現される。
【００１４】本発明の別の実施形態において、マルチプ
ルアンテナシステムは、単数または複数の通信信号を受
信するために使用される。エアインターフェースが、伝
播係数の行列（Ｈ）を形成することにより特徴づけられ
ると、使用される１または２以上の伝播パスは、単数ま
たは複数の信号に対して必要とされうる。そして、単数
または複数の信号が、決定された単数または複数の伝播
パスに従って受信されうる。この受信するステップは、
例えば、信号の電力を変化させる、および／または信号
の位相を修正することにより、各決定された伝播パスか
ら集められる信号のエネルギを調節するステップを含
む。この調節するステップは、各決定された伝播パスに
重み付けすることにより実現され得る。この実施形態の
一例において、重み付けするステップは、エアインター
フェース特徴づけにおいて、数学的分解（例えば、アイ
ゲン値分解および／または特異値分解）から左アイゲン
値行列（Φ）を計算し、そして信号を、左アイゲン値の
共役数行列（Φ＋）により乗算することにより実現され
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、信号に関連づけられた
エネルギが、エアインターフェース特性に応じて、１ま
たは２以上の伝播パスを使用して分配される通信方法を
提供する。１または２以上のアンテナにより利用可能に
された可能性のある伝播パスを考慮して、各信号のエネ
ルギは、伝播係数の行列に基づいて、調節および／また
は重み付けされうる。エアインターフェース特性が、各
利用可能な伝播パスの伝送品質を反映することに留意す
べきである。したがって、各信号、すなわち所与のその
関連づけられたエネルギは、例えば、エアインターフェ
ース特性から得られるその減衰特性に応じて、単数また
は複数のパスに沿って導かれる。
【００１６】図１において、本発明の一実施形態を示す
フローチャートが示されている。特に、エアインターフ
ェース特性に応じて、単数または複数の伝播パスに沿っ
て信号のエネルギを分配する方法（１０）が示されてい
る。本発明の目的のために、信号という用語は、単数ま
たは複数のデータ、単数または複数のビット、単数また
は複数のシンボル、および／または複数のデータ、複数
のビット、および／または複数のシンボルを含む情報の
ストリームを指す。
【００１７】最初に、少なくとも１つの送信アンテナと
少なくとも１つの受信アンテナとの間のエアインターフ
ェースの特性が決定される（２０）。このステップの実
行において、伝播係数の行列が、例えば、本出願人によ
る米国特許出願１０／１１２２３２、本出願と同時の２
００２年３月２９日出願に開示された事項を含む多くの
技法のうちの１つにより得られる。
【００１８】伝播係数の行列（Ｈ）が得られると、この
方法は、信号送信および／または受信のための少なくと
も１つの伝播パスを決定する（３０）。この実施形態に
おいて、複数の伝播パスが、他方の通信ユニットの１ま
たは２以上のアンテナへ送信するための一方の通信ユニ
ットの１または２以上のアンテナにより定義されうる。
一例において、通信ユニットは、マルチインプット、マ
ルチアウトプット（”ＭＩＭＯ”）通信システムの一部
である。各伝播パスは、伝播係数の行列で与えられる伝
送品質を有する。即ち、いくつかの伝播パスは、他の伝
播パスより小さい係数を有するものとして特徴づけられ
る。したがって、信号の伝播パスは、エアインターフェ
ースの特徴づけに応じて決定される。
【００１９】そして、送信または受信されるべき信号に
関連づけられたエネルギが、１または２以上の決定され
た伝播パスにおいて分配される（４０）。本発明の目的
のために、エネルギの用語は、ある時間ピリオドにおい
て消費され、放射され、消散されおよび／または蓄積さ
れる電力を指す。一例において、送信および／または受
信されるべき各信号からのエネルギは、上記に定義され
かつ詳細に説明され、決定された伝播パスに対応する少
なくとも１つの仮想サブチャネルにおいて分配されう
る。各信号、すなわち所与のその関連づけられたエネル
ギは、エアインターフェースからのパスの減衰特性に応
じて、単数または複数の伝播パスに沿って送信および／
または受信される。
【００２０】各信号のエネルギの分配は、様々な技法に
より実現されうる。１つの方法は、決定された単数また
は複数の伝播パスにおいておよび／または単数または複
数の仮想サブチャネルを通して分配されるエネルギを調
節するステップを含む。この調節するステップは、信号
の電力を変化させるおよび／または信号の位相を修正す
ることにより、分配されるエネルギを、決定された単数
または複数のパスに沿って、重み付けするステップを含
みうる。
【００２１】図２において、本発明の別の実施形態を示
すフローチャートが示されている。特に、エアインター
フェース特性に応じて決定された１または２以上の伝送
パスに沿って信号を送信するための方法（１００）が示
されている。この１または２以上の伝送パスは、１また
は２以上の送信アンテナにより定義される。一例におい
て、１または２以上の送信アンテナは、ＭＩＭＯ通信シ
ステムの一部である。
【００２２】この実施形態において、エアインターフェ
ースが、最初に特徴づけられる（１１０）。この特徴づ
けにより、伝播係数の行列（Ｈ）が得られうる。伝播係
数の行列を得るために、様々な技法が使用されうる。１
つのそのような方法は、パイロット信号を送信し、かつ
更なる通信ユニットにより再送信されるパイロット信号
を受信する１つの通信ユニットを含む。伝播の行列を得
るための別のそのような技法は、例えば、米国特許出願
１０／１１２２３２、本出願により同時に２００２年３
月２９日に出願されたものに見出すことができる。
【００２３】そして、信号のための１または２以上の伝
送パスが、少なくとも１つの送信アンテナを使用して定
義される（１２０）。この定義するステップは、伝播係
数の行列により特徴づけられるエアインターフェースを
考慮する。各伝送パスは、ある程度の減衰を有するの
で、エアインターフェース、したがって伝播係数の行列
が考慮される。結果として、単数または複数の送信アン
テナにより使用されるべき単数または複数の伝送パス
が、この定義するステップにより決定される。
【００２４】使用されるべき単数または複数の伝送パス
が決定されると、送信されるべき信号のエネルギが分配
される（１３０）。特に、信号のエネルギは、決定され
た単数または複数の伝送パスにおいて分配される。各信
号は、すなわち所与のその関連づけられたエネルギは、
エアインターフェースからの複数のパスの減衰特性に応
じて、決定された単数または複数の伝送パスにおいて、
この分配するステップにより送信される。一例におい
て、送信されるべき各信号からのエネルギは、少なくと
も１つの仮想サブチャネルにおいて分配されることがで
き、ここで、各仮想サブチャネルは、決定される単数ま
たは複数の伝送パスに一致する。
【００２５】単数または複数の信号からのエネルギの分
配は、様々な技法により実現されうる。１つの方法は、
信号の電力を変化させるおよび／または信号の位相を修
正することにより、決定される単数または複数の伝送パ
スにおいておよび／または単数または複数の仮想サブチ
ャネルを通して分配されるエネルギを調節するステップ
を含む。この調節するステップは、各決定された伝送パ
スに重み付けすることにより実現されうる。この実施形
態の一例において、重み付けするステップは、エアイン
ターフェースの数学的分解から右アイゲン値行列（Ψ）
をまず計算し、そして右アイゲン値行列（Ψ）を信号に
乗算することにより実現される。ここで、エアインター
フェースの数学的分解は、アイゲン値分解および／また
は特異値分解でありうることに留意すべきである。
【００２６】更なる実施形態において、この方法（１０
０）により送信されべき信号は、情報の単数または複数
のストリームとして特徴づけられうる。情報のストリー
ムの各エレメントは、例えば、ビット、データおよび／
またはシンボルを含みうる。単数または複数の伝送パス
を決定することに応じて、ストリームのエネルギは、あ
る時間インターバルにおいて、決定された単数または複
数の伝送パスに対応する１または２以上の仮想サブチャ
ネルにより分配されうる。結果として、ストリームの少
なくとも１つのエレメントの電力が、調節されることが
できおよび／または各エレメントの位相が修正されう
る。そして、ストリームの少なくとも１つのエレメント
が、右アイゲン値行列（Ψ）を使用して、各仮想サブチ
ャネルを重みづけすることにより、決定された単数また
は複数の伝送パスに対応して、送信されうる。
【００２７】図３において、本発明のさらに別の実施形
態を示すフローチャートが示されている。特に、エアイ
ンターフェース特性に応じて決定された１または２以上
の伝播パスに沿って信号を受信するための方法（２０
０）が示されている。１または２以上の伝送パスは、１
または２以上の受信アンテナにより検出または定義され
る。一例において、１または２以上の受信アンテナは、
ＭＩＭＯ通信システムの一部である。
【００２８】この実施形態において、エアインターフェ
ースが、まず特徴づけられる（２１０）。この特徴づけ
により、伝播係数の行列（Ｈ）が、得られうる。伝播行
列を得るために、様々な技法が使用されうる。１つのそ
のような方法は、パイロット信号を送信し、かつ更なる
通信ユニットにより再送信されるパイロット信号を受信
する１つの通信ユニットを含む。伝播の行列を得るため
の別のそのような技法は、米国特許出願１０／１１２２
３２に見出すことができる。
【００２９】そして、１または２以上の伝播パスが、少
なくとも１つの受信アンテナを使用して単数または複数
の信号に対して定義される（２２０）。この定義するス
テップは、エアインターフェース特性を考慮に入れる。
各伝播パスはある程度の減衰を有するので、エアインタ
ーフェース、したがって伝播係数の行列が考慮される。
結果として、単数または複数の受信アンテナにより作ら
れる使用されるべき単数または複数の伝播パスが、この
定義するステップにより決定される。
【００３０】単数または複数の伝播パスが決定される
と、受信されるべき信号のエネルギが集められる（２３
０）。特に、この信号のエネルギは、決定された単数ま
たは複数の伝播パス上で集められる。各信号、すなわち
所与のその関連づけられたエネルギは、エアインターフ
ェースからの複数のパスの減衰特性に応じて、決定され
た単数または複数の伝播パスにおいて、この集めるステ
ップにより受信される。一例において、受信されるべき
各信号からのエネルギは、決定された単数または複数の
伝播パスに対応する少なくとも１つの仮想サブチャネル
において集められうる。
【００３１】単数または複数の信号からのエネルギの収
集は、様々な技法により実現されうる。１つの方法は、
信号の電力を変化させることによりおよび／または信号
の位相を修正することにより、決定された単数または複
数の伝播パスにおいて、および／または単数または複数
の仮想サブチャネルを通して収集されたエネルギを調節
するステップを含む。この調節するステップは、各決定
された伝播パスを重み付けすることにより実現されう
る。この実施形態の一例において、重み付けするステッ
プは、エアインターフェースの数学的分解から左アイゲ
ン値行列（Φ）をまず計算し、そして左アイゲン値の共
役数の行列（Φ＋）により受信されるべき信号を乗算す
ることにより実現される。
【００３２】更なる実施形態において、この方法（２０
０）により受信されるべき信号は、情報の単数または複
数のストリームとして特徴づけられうる。伝播パスの決
定に応じて、ストリームのエネルギが、ある時間インタ
ーバルにおいて、決定された複数の伝播パスに対応する
１または２以上の仮想サブチャネルを通して再分配され
うる。結果として、ストリームの少なくとも１つのエレ
メント（例えば、ビット、データまたはシンボル）の電
力が、再調節されることができ、および／または少なく
とも１つのエレメントの位相が再修正されうる。そし
て、ストリームの少なくとも１つのエレメントが、その
決定された単数または複数の伝播パスから受信されう
る。ここで、エアインターフェースの数学的分解は、ア
イゲン値分解および／または特異値分解でありうること
が留意されるべきである。
【００３３】本発明の一例において、ＭＩＭＯ通信シス
テムは、上述した方法との組合せで使用されうる。図４
（ａ）において、アンテナグループ３１０を有する受信
機およびアンテナグループ３２０を有する送信機を有す
るＮ×Ｍ ＭＩＭＯ通信システム３００が示されてい
る。ここで、アンテナグループ３１０におけるアンテナ
エレメントの数Ｍは、アンテナグループ３２０における
アンテナエレメントの数Ｎに等しいかこれより大きい。
【００３４】上述したように、アンテナグループ３１０
と３２０との間のエアインターフェースは、情報の送受
信に影響を与える。この情報を運ぶためのチャネルを特
徴づける仮想サブチャネルは、受信機アンテナグループ
３１０におけるフラットフェージング（flat fading）
特性を有するものとして理解されうる。受信機アンテナ
グループ３１０におけるエアインターフェースは、以下
の行列表現を使用して特徴づけられうる。
【数１】 ここで、Ｈは、伝播係数の行列であり、行列Ｈの各ｈ
ｉｊ項は、同一に（identically）独立に分配された複
素ガウス（Gaussian）ランダム変数である。各同一に独
立に分配された複素ガウスランダム変数は、特に、低伝
播および／または伝送速度において、伝播および伝送の
パスに対応しうる。
【００３５】ＭＩＭＯ通信システム３００の送信機アン
テナグループ３２０において、１つのシンボルにより特
徴づけられた所与の信号ｘが、予め乗算される。本発明
の実施形態によれば、この予めの乗算ステップは、伝送
のための信号のエネルギの分配に、部分的に影響を与え
る。この予めの乗算ステップは、以下の数学的表現に示
されているように、シンボルｘに、所与の行列Λおよび
所与のベクトルＰを乗算することにより数学的に実現さ
れうる。
【数２】 ここで、ｙは、ノイズレスベースバンド受信信号ベクト
ルであり、Ｈは、伝播係数の行列であり、Ψは、アイゲ
ンベクトル行列であり、Ｐは、ベクトルである。
【００３６】アイゲンベクトル行列Ψは、分解行列Ｈ＋
Ｈにより得ることができ、上付き記号”＋”は、共役転
置を示す。ベクトルＰは、決定された伝送パスの関数と
しての所望のエネルギの分配に対応する複数のスカラを
含む。例示した例において、ベクトルＰは、以下の等式
を使用して表現されかつ演算されうる。
【数３】 ここで、ｔは、ベクトル転置演算子を示し、Ｐ
ＴＯＴＡＬは、送信機３２５において利用可能な全電力
であり、Ｎｉは、ｉ番目のアイゲンベクトルに対する雑
音変動である。
【００３７】図４（ｂ）において、１つの送信機の具現
化３２５が示されている。送信機アーキテクチャ３２５
は、ＣＤＭＡシステムにおける使用に対して示されてい
る。しかし、当業者にはこの開示から、送信機アーキテ
クチャ３２５が、送信機において２つのアンテナエレメ
ントを使用するいかなる通信システム（例えば、ＣＤＭ
ＡまたはＴＤＭＡ）におけるデータ、音声またはデータ
および音声に対して使用されうることが分かるであろ
う。
【００３８】送信機３２５は、（図示しない）受信機に
おいて感知される仮想サブチャネルにより特徴づけられ
る情報を運ぶチャネルについての以前の情報を有しな
い。さらに、送信機３２５は、雑音変動Ｎｉｓに関する
情報を有しない。したがって、受信機からのフィードバ
ック情報は、チャネル、および送信機３２５における雑
音変動を再構成するために有用でありうる。受信機にお
いて、受信信号は、以下の等式により表現されうる。
【数４】 ここで、ｒは、ベースバンド受信信号ベクトルであり、
Ｈは、伝播係数の行列であり、Ψは、上述したアイゲン
ベクトル行列であり、Ｐは、上述したベクトルであり、
ｘは、情報ビットの符号化、パンクチャリング／リピー
ティングおよび／または変調により生成されるシンボル
であり、ｎは、雑音を特徴づけるベクトルである。
【００３９】ベースバンド受信信号ベクトルｒが得ら
れ、チャネル（例えば、エアインターフェース）の伝播
情報が特徴づけられた後、受信機は、左および右アイゲ
ン行列ΦおよびΨを得るために、分解ステップを実行す
ることができる。この分解ステップは、特異値分解（”
ＳＶＤ”）により実現されうる。しかし、アイゲン値分
解のような代替手段も、左および右アイゲン行列Φおよ
びΨを得るために使用されうることに留意すべきであ
る。また、右アイゲン行列Ψは、以下の等式により表現
されうる。
【数５】 ここで、ａ，ｂ，ｄは、以下の等式により定義される行
列Ｈ＋Ｈのエレメントである。
【数６】
【００４０】λｉは、以下の等式により与えられる行列
Ｈ＋Ｈのｉ番目のアイゲン値である。
【数７】 アイゲン値λ１およびλ２は、例えば、以下の等式にお
いて使用されうる。
【数８】 ここで、Λは、対角行列である。対角行列Λは、伝播係
数の行列Ｈの特異値分解からの特異値行列に等価である
ことに留意すべきである。結果として、左アイゲン行列
Φは、以下の表現を使用して演算されうる。
【数９】 ここで、Λ−１は、特異値行列Λの逆行列（inverse）
である。
【００４１】上記の数学的表現により、受信機は、左ア
イゲン行列Φ＋により受信信号をｒを予め乗算し、別の
ベクトル∧ｒ、即ち相関を取り除かれた（de-correlate
d）ベースバンド受信信号ベクトルを得ることができ
る。相関を取り除かれたベースバンド受信信号ベクトル
∧ｒは、以下の数学的等式を使用して表現されうる。
【数１０】 ここで、〜ｎは、元の雑音ベクトルｎの線形結合である
等価雑音ベクトルである。相関を取り除かれたベースバ
ンド受信信号ベクトル∧ｒは、独立の仮想サブチャネル
のベースバンド受信信号であることに留意すべきであ
る。そして、相関を取り除かれたベースバンド受信信号
ベクトル∧ｒは、最大尤度（maximum likelihood）（”
ＭＬ”）を使用して処理され、そして最大比結合（”Ｍ
ＲＣ”）ステップを使用して結合される。上記の操作の
ための数学的な式は、以下のように表現し直すことがで
きる。
【数１１】 ここで、∧ｘは、推定された送信されたシンボルであ
る。
【００４２】本発明の原理によるマルチプルアンテナ通
信システムの例示的な実施形態が説明されている。この
例示的な実施形態は、マルチプルアンテナ通信が、高い
ビットレートおよび向上した性能を提供するためにどの
ように具現化されるかを示す。このマルチプルアンテナ
システムは、送信機および／または受信機において複数
のアンテナアレイを使用し、かつ一方の通信ユニットの
単数または複数のアンテナと他方の通信ユニットの単数
または複数のアンテナとの間のマルチプルアンテナチャ
ネルに対して得られる伝播特性を利用することにより、
これを達成する。一方の通信ユニットおよび他方の通信
ユニットにおける実際の通信チャネル（マルチプルアン
テナチャネル）の所定の伝播特性を確認することによ
り、マルチプルアンテナシステムは、実際の通信チャネ
ルを複数の仮想サブチャネルに共同して分解する複数の
通信ユニットを有することにより、より高いビットレー
トを達成することができる。
【００４３】一方の通信ユニットから他方の通信ユニッ
トへの伝送のために、この複数の通信ユニットは、一方
の通信ユニットから他方の通信ユニットへの伝送を特徴
づける伝播情報の少なくともそれぞれの部分を得る。こ
れらの通信ユニットは、通信信号が伝送される実際の通
信チャネルを複数の仮想サブチャネルに分解するため
に、伝播情報の少なくともこれらのそれぞれの部分を使
用する。そして、マルチプルアンテナ通信システムは、
同じ周波数帯域中の複数の仮想サブチャネルを使用する
ことにより、全電力または帯域幅を増大させることなし
に、比較的単純なやり方で高いビットレートを達成す
る。また、このマルチプルアンテナシステムは、伝播情
報により決定されたより強力な複数のサブチャネル上を
より多くのビットを伝送することにより性能を向上させ
る。
【００４４】この特定の発明は、例示的な実施形態を参
照して説明されたが、この説明は、限定されたものであ
ると理解されるべきではない。当業者には、特許請求の
範囲に示された本発明の精神から離れることなしに、例
示的な実施形態の様々な変形並びに本発明の更なる実施
形態が、この明細書を参照することにより明らかとなる
であろう。したがって、説明された方法およびシステム
の方法、システムおよびその一部が、ワイヤレスユニッ
ト、基地局、基地局コントローラ、移動体交換器センタ
および／またはレーダシステムのような様々な場所にお
いて具現化されうる。また、説明されたシステムを具現
化しかつ使用するために必要とされる処理回路は、特定
用途向け集積回路、ソフトウェアドリブン処理回路、フ
ァームウェア、プログラマブル論理デバイス、ハードウ
ェア、ディスクリートコンポーネントまたは上記のコン
ポーネントのアレンジメントにおいて具現化されうるこ
とが、この開示により当業者により理解されるであろ
う。
【００４５】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号がある場合は、発明の容易な理解のためで、その
技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、トランスミットダイバ
ーススキームを使用して現在利用可能なものよりも増大
したデータレートを有するマルチプルスキームシステム
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図
【図２】本発明の別の一実施形態を示す図
【図３】本発明のさらに別の一実施形態を示す図
【図４】本発明の例示的な側面を示す図
【符号の説明】
３００ ＭＩＭＯ通信システム ３１０ 受信機アンテナグループ ３２０ 送信機アンテナグループ ３２５ 送信機アーキテクチャ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月２８日（２００３．３．２
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 FF00 5K067 AA13 BB04 BB21 DD51 EE02 EE10 EE23 GG08 KK03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エアインターフェース特性の決定に応じ
    て、少なくとも１つの伝播パスを使用する少なくとも１
    つの信号に対応するエネルギを分配するステップを有す
    る通信方法において、 前記少なくとも１つの伝播パスは、１または２以上のア
    ンテナにより定義されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの信号を、少なくとも１
    つの伝送パス上を送信するステップを有し、 前記少なくとも１つの伝送パスは、エアインターフェー
    スを特徴づけることに応じて決定され、 前記少なくとも１つの伝送パスは、１または２以上のア
    ンテナにより定義されることを特徴とする通信方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの信号を、少なくとも１
    つの伝播パス上で受信するステップを有し、 前記少なくとも１つの伝播パスは、エアインターフェー
    スを特徴づけることに応じて決定され、 前記少なくとも１つの伝播パスは、１または２以上のア
    ンテナにより定義されることを特徴とする通信方法。
  4. 【請求項４】 前記信号を少なくとも１つの伝送パス上
    を送信するステップは、 信号のエネルギを、前記少なくとも１つの伝送パスに分
    配するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 前記分配するステップは、 前記インターフェースに対応する伝播係数の行列に応じ
    て、分配されるエネルギを調節するステップを含むこと
    を特徴とする請求項１，２，３または４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記調節するステップは、 信号の電力を変化させるステップおよび／または信号の
    位相を修正するステップを含むことを特徴とする請求項
    ５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記調節するステップは、 エアインターフェースの特徴づけのアイゲン値分解およ
    び／または特異値分解を実行することで、右アイゲン値
    行列を計算するステップを含むことを特徴とする請求項
    ５または６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記信号のエネルギは、少なくとも１つ
    の伝播パスに対応する少なくとも１つの仮想サブチャネ
    ルに分配されるものであり、 前記信号のエネルギを分配するステップは、 前記信号を右アイゲン値行列により乗算することによ
    り、前記エアインターフェース特性に応じて少なくとも
    １つの仮想サブチャネルに分配されるエネルギを調節す
    るステップを含むことを特徴とする請求項２または３記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 前記信号からのエネルギは、少なくとも
    １つの仮想サブチャネルにおいて分配され、 前記少なくとも１つの仮想サブチャネルは、少なくとも
    １つの伝播パスに対応することを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つの伝播パス上で信
    号を受信するステップは、前記少なくとも１つの伝播パ
    スから信号のエネルギを集めるステップを含むことを特
    徴とする請求項３記載の方法。
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