JP2007089228A

JP2007089228A - 送信ダイバーシティ方法及びシステム

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Publication number: JP2007089228A
Application number: JP2006341517A
Authority: JP
Inventors: Ari Hottinen; アリホッティネン; Risto Wichman; リストウィックマン
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2007-04-05
Also published as: KR100555986B1; DE60010408T2; CN1304587A; KR20020000174A; BR9917298A; CN1196277C; NO20010290D0; US20020105961A1; CA2371384C; DE60010408D1; AU2548200A; DE69919037D1; ATE266282T1; NO20010290L; JP2003500977A; WO2000072465A1; ES2224667T3; AU4144799A; JP2003500976A; CN1350732A

Abstract

【課題】送信ダイバーシティ又は送信ビーム形成のための方法及びシステムであって、フィードバックシグナリングの容量を増加せずにフィードバックシグナリングの分解能を高めること。
【解決手段】フィードバック情報は、送信信号に対する少なくとも１つの受信器の応答から導出され、そしてマルチプレクスされたフィードバック信号を用いてフィードバックされる。或いは又、重み情報は、上記フィードバック情報をフィルタリングし、そしてフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより送信要素において決定される。従って、多数の量子化コンステレーション及びその組合せ及び／又はコンステレーション特有のフィードバックサブチャンネルは、フィードバックチャンネルのシグナリング情報を低く維持しながら、全フィードバック分解能を向上できるように、チャンネルプロービングに使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信要素及び少なくとも１つの受信器を備えたユニバーサル・モービル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）のようなワイヤレス通信システム用の送信ダイバーシティ方法及びシステムに係る。

広帯域コード分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）は、ＵＭＴＳの対構成の帯域に対する無線技術として選択されている。従って、ＷＣＤＭＡは、第３世代のワイドエリア移動通信に対する共通の無線技術標準である。ＷＣＤＭＡは、高速データサービス用に設計されたもので、特に、屋内環境では２Ｍｂｐｓまでそしてワイドエリアでは３８４ｋｂｐｓ以上を与えるインターネットベースのパケットデータ用に設計されている。
ＷＣＤＭＡの概念は、パケットデータチャンネルやサービスマルチプレクシングのような技術で構築される全ての層に対する新たなチャンネル構造をベースとしている。この新たな概念は、又、パイロット記号や、タイムスロット化構造も含み、これは、最大の範囲及び最小の干渉を与えるようにユーザにアンテナビームを指向する適応アンテナアレーの設置を招いている。又、これは、使用できる無線スペクトルが限定されたところで広帯域技術を実施するときに極めて重大となる。

提案されているＷＣＤＭＡシステムのアップリンク容量は、マルチアンテナ受信及びマルチユーザ検出又は干渉打消しを含む種々の技術によって改善することができる。ダウンリンク容量を増加する技術は、同じ度合いでは開発されていない。しかしながら、計画されたデータサービス（例えばインターネット）により課せられる容量需要は、ダウンリンクチャンネルに益々厳しい負担をかけるものである。従って、ダウンリンクチャンネルの容量を改善する技術を見出すことが重要となる。

ターミナルの厳しい煩雑な要求や、ダウンリンクチャンネルの特性を考慮すると、多数の受信アンテナを設けることは、ダウンリンク容量問題に対する望ましい解決策ではない。それ故、ベースステーションにおける多数のアンテナや送信ダイバーシティが、ターミナルの複雑さを僅かに増加するだけで、ダウンリンク容量を高めることを示唆する別の解決策が提案されている。
ＷＣＤＭＡシステムでは、主として閉ループ（フィードバック）モードに重点を置いた送信ダイバーシティの概念が現在検討中となっている。

図１は、ベースステーション（ＢＳ）１０と移動ターミナル即ち移動ステーション（ＭＳ）２０との間のダウンリンク送信に対するこのようなフィードバックモードの一例を示す。特に、ＢＳ１０は、２つのアンテナＡ１及びＡ２を備え、そしてＭＳ２０は、２つのアンテナＡ１及びＡ２から受信された２つの送信信号に基づいてチャンネルを推定するように構成される。次いで、ＭＳ２０は、個別のチャンネル推定をＢＳ１０へフィードバックする。アンテナ（又はアンテナ素子）Ａ１及びＡ２は、互いに充分接近離間され、アンテナＡ１及びＡ２の各々とＭＳ２０との間の伝播遅延がほぼ等しくなる（ＷＣＤＭＡ拡散コードのチップ巾の一部分以内）ようにする。これは、単一経路チャンネルにおいてダウンリンクの直交性を維持するために重要である。当然、健全で且つ低遅延のフィードバックシグナリング概念を開発することが所望される。

ＷＣＤＭＡにおいては、２つのアンテナに最適な閉ループ概念として異なるモードが開発されている。選択的送信ダイバーシティ（ＳＴＤ）モードでは、各ターミナルから「最良」のアンテナを通知するのにタイムスロット当たり１ビットが使用される。ＭＳ２０は、共通のパイロット信号（アンテナ又はビーム特有の）からチャンネル係数を推定し、より強力なアンテナを選択し（２つの可能性がある）、そして１．５ｋｂｐｓサブチャンネルを使用してＢＳ１０へインデックスを送信する。従って、単純な専用のチャンネル推定を、連続的な共通のチャンネル推定から導出することができる。ＳＴＤモードでは、フィードバックシグナリングワードのビット長さが１ビットである。フィードバックビットレートは、１５００ｂｐｓであり、そしてフィードバックシグナリングワードは、アンテナＡ１及びＡ２に供給される電力を制御するのに使用される。

更に、モード１及び２（送信アンテナアレー（ＴｘＡＡ）モードと称される）は、低速フィードバックリンクで示唆され、この場合、アンテナＡ１及びＡ２の送信信号の電力及び／又は位相を制御するのに使用されるフィードバック重みがある数のスロットの後に変更される。特に、量子化されたフィードバックは、１．５ｋｂｐｓのサブチャンネルを使用してＢＳ１０へ供給される。モード１では、考えられるＴｘフィードバック重みがＱＰＳＫコンステレーションから選択される。モード２では、考えられるＴｘフィードバック重みが１６状態のコンステレーションから選択される。

図２は、上述したモードの特性パラメータを指示するテーブルである。特に、Ｎ_FBは、タイムスロット当たりのフィードバックビット数を示し、Ｎ_Wは、フィードバックシグナリングワード当たりのビット数であり、Ｎａは、アンテナＡ１及びＡ２における増幅度又は電力を制御するためのフィードバックビット数を示し、そしてＮｐは、アンテナＡ１とＡ２との間の位相差を制御するためのフィードバックビット数を示す。図２のテーブルから明らかなように、各フィードバックモードにおいてタイムスロット当たり１ビットがフィードバックされる。

ＴｘＡＡモード１では、フィードバックシグナリングワードは、２ビットより成り、そして両フィードバックビットが受信された後、即ち２つのタイムスロットの後に、更新が実行される。フィードバックシグナリングワードは、２つのアンテナＡ１とＡ２との間の位相差を制御するためにのみ使用される。
ＴｘＡＡモード２では、フィードバックシグナリングワードのビット長さが４であり、そして４つのタイムスロットごとに更新が実行される。特に、フィードバックシグナリングワードの１ビットは、アンテナＡ１及びＡ２における増幅度（電力）を制御するのに使用され、そして３ビットは、それらの位相差を制御するのに使用される。

図３Ａは、ＳＴＤモードにおいて実行されるフィードバック電力制御を示すテーブルである。ここで、ＭＳ２０は、経路ロスの最も少ないアンテナを推定しなければならない。このために、ＭＳ２０は、全ての「競合する」アンテナのチャンネル電力を推定し、そして最も電力の高いアンテナを決定する。必要なチャンネル推定は、例えば、各アンテナから既知の電力で送信される共通パイロットチャンネルから得られる。図３Ａのテーブルは、フィードバック値と、アンテナＡ１に供給される電力Ｐ_A1及びアンテナＡ２に供給される電力Ｐ_A2との間の関係を示す。従って、フィードバックシグナリング値に応答して２つのアンテナＡ１及びＡ２の一方がＢＳ１０において選択される。

ＳＴＤモードは、ビームドメインにおいて同様に実施できることに注意されたい。この場合、ＭＳ２０は、アンテナＡ２から送信されるチャンネル記号を１８０°回転すべきかどうかをＢＳ１０に通知する。この場合、ＢＳ１０は、両アンテナＡ１及びＡ２から同時に送信する。従って、アンテナＡ１とＡ２との間の位相差は、フィードバック値に応答して０°と１８０°との間でスイッチされる。
ＴｘＡＡモード１及び２では、ＭＳ２０は、推定及び量子化されたチャンネルパラメータをＢＳ１０へ送信し、次いで、ＢＳは、送信信号をそれに応じて重み付けする。従って、１８０°（ＳＴＤモードにより与えられる）より高い分解能を得ることができる。ＭＳ２０は、４又は１６の異なるコンステレーションからＴｘ重み（又はＴｘビーム）を各々選択する。

図３Ｂは、ＴｘＡＡモード１において実行されるフィードバック制御を示し、この場合、２ビットより成る位相重みフィードバック値のみがＢＳ１０へフィードバックされる。図３Ｂのテーブルに示された位相差は、アンテナＡ１とＡ２との間の位相差（°）を定義するもので、これは、ＭＳ２０において最適なコヒレンスを得るためにＢＳ１０により確立されるべきものである。
図３Ｃは、ＴｘＡＡモード２のフィードバック制御を示し、この場合、フィードバックシグナリングワードの１ビット、即ち増幅ビットが、アンテナＡ１及びＡ２の電力を制御するのに使用され、そして他の３ビット、即ち位相ビットは、アンテナＡ１とＡ２との間の位相差を制御するのに使用される。左側のテーブルは、増幅ビットに基づく電力制御を指示し、この場合、アンテナＡ１及びＡ２に各々供給される電力Ｐ_A1及びＰ_A2は、所定値の２０％と８０％との間で切り換えられる。右側のテーブルは、３つの位相ビットに基づくフィードバック制御を示し、この場合、位相差は、ＭＳ２０において最適なコヒレンスを得るために、ＢＳ１０により確立されるべき８つの異なる位相差値へと量子化することができる。

図２のテーブルについては、Ｎａ＝０の場合にアンテナＡ１及びＡ２に等しい電力が印加されることに注意されたい。更に、アンテナＡ１及びＡ２は、ＵＭＴＳのＣＣＰＣＨ（共通制御物理チャンネル）の各パイロットコードにより独特に定義される。アンテナＡ１及びＡ２に与えられる導出された振幅及び位相は、重みと称され、そして１組の重みが重みベクトルにグループ編成される。より詳細には、２つのアンテナの現在のケースに対する重みベクトルは、次の式で表される。

但し、Δφは、ＢＳ１０へフィードバックされる位相差（位相重み）を示す。ｗの次元が２より大きくなる場合には、３つ以上のアンテナ、即ちアンテナアレーが必要となる。例えば、アンテナ間の相対的な位相を使用することにより方向性アンテナを得ることができる。次いで、複素平面におけるフィードバック信号の推定位相を使用して、送信方向が制御される。コヒレントなアレーでは、隣接するアンテナ素子間で相対的な位相が同じである。

従って、現在のＷＣＤＭＡ送信ダイバーシティフィードバック概念は、２、４又は８の位相コンステレーションを使用して、チャンネル差をＢＳ１０へ信号する。しかしながら、より高いコンステレーション次数によって与えられるより高いチャンネル分解能は、フィードバックシグナリング容量又は遅延を犠牲として得られる。従って、フィードバックシグナリングの分解能は、フィードバックシグナリング容量により制限される。更に、現在の概念は、重み変更を実行する際に１つ以上のスロットの遅延を課し、これは、その適用性を非常に低速なフェージングチャンネルのみに限定する。又、これら概念は、フィードバックエラーに敏感でもある。

そこで、本発明の目的は、送信ダイバーシティ又は送信ビーム形成のための方法及びシステムであって、フィードバックシグナリングの容量を増加せずにフィードバックシグナリングの分解能を高めることのできる方法及びシステムを提供することである。

この目的は、送信要素及び少なくとも１つの受信器を備えたワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティ方法において、フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づいて送信信号を上記送信要素から上記少なくとも１つの受信器へ送信し、上記送信信号に対する上記少なくとも１つの受信器の応答から上記フィードバック情報を導出し、そしてマルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックするという段階を含む方法によって達成される。

更に、上記目的は、ワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティシステムにおいて、フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づき送信要素から送信信号を送信するための送信手段と、上記送信信号を受信しそして上記送信信号に対する応答から上記フィードバック情報を導出するための少なくとも１つの受信器とを備え、上記少なくとも１つの受信器は、マルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックするためのフィードバック手段を含むシステムによって達成される。

更に、上記目的は、ワイヤレス通信システムの送信器において、受信信号からフィードバック情報を抽出するための抽出手段と、送信要素から重み情報に基づいて送信信号を送信するための送信手段と、上記抽出されたフィードバック情報に応答して重み情報を決定するための決定手段と、上記フィードバック情報をフィードバックするのに使用されるマルチプレクスされたフィードバック信号に基づいて上記重み情報を決定するように上記決定手段(14)を制御するための制御手段とを備えた送信器によって達成される。

更に、上記目的は、ワイヤレス通信システムの受信器において、送信信号を受信するための受信手段と、上記送信信号に対する応答からフィードバック情報を導出するための導出手段と、マルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックするためのフィードバック手段とを備えた受信器によって達成される。
従って、送信器の解決策は、受信器から信号されるフィードバックチャンネルの分解能及び容量を維持し、そしてターミナルにおける経時変化フィードバック信号コンステレーション及び量子化コンステレーションに基づいて送信器において適当なフィードバックフィルタリングを実行することにより、改善することができる。これにより、全フィードバックシグナリングの有効分解能を、シグナリングチャンネル容量を維持しながら改善することができる。というのは、例えば、経時変化信号コンステレーションに基づくか又は多数の異なるコンステレーションを使用することにより、フィードバック情報を分割して、タイムスロットの異なるセットにわたって分散できるからである。フィルタリングは、少なくとも２つのサブチャンネルに適用される。送信信号は、チャンネル測定及びチャンネル量子化に対して使用されるプローブ信号と、送信重みに基づいて専用チャンネルを経て送信される情報とを含む。

本発明によれば、マルチプレクスされたフィードバック信号は、チャンネルの量子化状態を表わすのに使用することができる。従って、フィードバック信号の形式、コード、区切り又は割り当ては、時分割、周波数分割又はコード分割マルチプレクス構成により定められた異なるマルチプレクスサブチャンネルにおいて相違する。
従って、アンテナＡ１及びＡ２に与えられる重みは、フィードバックチャンネルからデマルチプレクスすることができ、受信器から受け取られる現在タイムスロットのフィードバックシグナリングと同じである必要はない。特に、マルチプレクスのタイミングは、現在フィードバックモードを依然確立できるように構成することができる。各サブチャンネルは、基本的分解能を独立して定義することができ、そしてそれらサブチャンネルは、高い分解能を一緒に定義することができる。本発明によれば、少なくとも２つのフィードバックサブチャンネルが使用される。マルチプレクスされたフィードバック信号は、送信要素においてデマルチプレクスされ、次いで、フィルタされて、所望の送信重みが得られる。フィルタリング動作の後に、推定重みをＴｘ重みコンステレーションへと量子化することができる。従って、送信重みがフィードバック信号から導出されるがそれらを厳密にマッチングする必要のない柔軟なフィードバック概念が達成される。

更に、例えば、送信器における有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング又は無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングのような適当なやり方で合成されるべき異なるフィードバック信号をマルチプレクスすることにより高い送信重み分解能及び頑丈さを達成することができる。又、フィルタリングは、受信したフィードバック信号の信頼性を考慮することもできる。次いで、フィルタは、信頼性の高いフィードバック信号の高い重み付けに基づいて重みを決定することができる。それ故、現在のＴｘＡＡモード２分解能を得ることができる。というのは、２つの異なるフィードバック信号をマルチプレクスしそしてそれらを適当にフィルタリングすることにより、例えば、現在のＴｘＡＡモード１に基づいてそれを確立できるからである。この場合には、フィードバック信号の決定を若干変更しながら、フィードバックシグナリング及びチャンネル推定を維持できる。しかしながら、共通のチャンネルについては変更が全く必要とされない。

フィルタインパルス応答の長さは、チャンネルの変化が低速であるときには長いフィルタを使用できるという意味で、チャンネル特性（例えばドップラー拡散又は自己相関）にマッチングさせねばならない。フィルタの形式は、受信信号から決定することもできるし、又は送信器と受信器との間でネゴシエーションすることもできる。更に、デマルチプレクシング及びその後のフィルタリングは、フィードバック信号、又はフィードバック信号に対応する送信重み、或いはその両方に対して実行することができる。特に、利得及び位相情報は、別々にフィルタすることもできるし又は一緒にフィルタすることもできる。遅延を減少しそして重みの精度を高めるために、フィルタは、予想手段として働くことができ、コマンドが送信されるまで使用できる平滑化情報、現在の重み及び／又は以前の重み及び／又は受信したフィードバックコマンドに基づいて送信重みを予想することができる。更に、フィルタリング動作は、線型であってもよいし、非線型であってもよい。更に、例えば、中間フィルタリングを使用する頑丈なフィルタリングを適用するのが好ましい。というのは、フィードバックエラーがあると、「門外漢的」な重み、即ちインデックス／量子化を決定する際の推定エラーではなく、間違ったインデックスによるエラー重みを生じさせるからである。

従って、チャンネルは、複数のフィードバック信号量子化コンステレーションへと量子化され、そして各量子化された値は、異なるマルチプレクスされたフィードバックチャンネルを経て送信される。これにより、ユーザは、おそらく重畳する異なる量子化インターバルで異なるチャンネル量子化コンステレーションを使用することができる。異なる量子化コンステレーションは、独立したもので、例えば、互いに適当に回転されたものでもよいし、或いは設定区切りにより従属的又はハイアラーキー的に形成されてもよく、この場合には、従属したコンステレーションを一緒に使用して高い精度でフィードバック信号を定義する（例えば、第１のサブチャンネルにおいて送信される最初の２ビットが重み象限を指定し、そして第２のサブチャンネルにおいて送信される第３のビットがその重み象限内の２つの重みポイントの１つを指定する）。更に、異なるユーザに対して異なる量子化コンステレーションを与えることもできる。

好ましくは、マルチプレクスされたフィードバック信号は、第１コンステレーションを有する第１フィードバック信号と、第２コンステレーションを有する第２フィードバック信号とを含む。第１及び第２のフィードバック信号は、異なるタイムスロットにおいて送信されてもよいし、及び／又は異なるコードを用いて送信されてもよい。
第１フィードバック信号は、チャンネル推定に基づいて決定される第１位層重みを定義し、そして第２フィードバック信号は、回転されたコンステレーションに基づいて決定される第２位相重みを定義する。特に、第２位相重みは、同じコンステレーションの回転されたチャンネル推定、又は別のコンステレーションの回転されたチャンネル推定をベースとするか、或いは第２の（回転された）コンステレーションに対するチャンネル推定の量子化をベースとする。第１及び第２のフィードバック信号は、次々のタイムスロットにおいてフィードバックされる。更に、第１フィードバック信号は、重み情報の実数部分を定義し、そして第２フィードバック信号は、重み情報の虚数部分を定義する。

或いは又、第１フィードバック信号は、送信要素の第１ビームを更新するために使用されるべき第１フィードバック情報を定義し、そして第２フィードバック信号は、送信要素の第２ビームを更新するために使用されるべき第２フィードバック情報を定義してもよい。この場合に、第１フィードバック信号は、奇数タイムスロット中にフィードバックすることができ、そして第２フィードバック信号は、偶数タイムスロット中にフィードバックすることができる。奇数及び偶数タイムスロットは、同じアンテナを制御するように使用されてもよいし（チャンネル差が使用されるとき）、或いは第１アンテナ及び第２アンテナを各々異なる時間に制御するように使用されてもよい。後者の場合には、第１及び第２アンテナが交互に基準として使用される。例えば、送信要素へ交互に制御コマンドを送信することにより両アンテナを制御することは、制御されるアンテナの有効送信電力をフィルタ動作により減少できる場合には、好ましい。両アンテナが一般的に制御されるときには、有効送信電力が均一に分布され、これは、形成される電力増幅器の設計を簡単化する。別の考えられる解決策は、異なるユーザが異なるアンテナを制御できる送信ダイバーシティ技術を使用することである。

更に、第１フィードバック信号は、４−ＰＳＫコンステレーションに象限を定義し、そして第２フィードバック信号は、上記第１フィードバック信号によって定義された上記象限内にコンステレーションを定義してもよい。第２フィードバック信号は、差の変化、グレイエンコード化されたサブ象限、又はその組合せを定義してもよい。マルチプレクスされたフィードバック信号は、異なるフィードバック信号コンステレーションを有する少なくとも２人のユーザにより送信されてもよい。従って、柔軟で且つ容易に適応できる送信ダイバーシティシステムを達成することができる。少なくとも２人のユーザは、送信要素の第１アンテナにおける重みを制御するユーザの第１セットと、上記送信要素の第２アンテナにおける重みを制御するユーザの第２セットとを含む。この場合に、第１アンテナと第２アンテナとの間に送信電力の有用なバランスを与えることができる。というのは、あるフィルタリング又はデマルチプレクシング技術により、制御されるアンテナにおける所要送信電力を低下できるからである。

更に、送信器に設けられる制御手段は、第１フィードバック信号及び第２フィードバック信号を決定手段へ交互に切り換えるためのスイッチ手段を含む。決定手段は、第１及び第２フィードバック信号から重み情報を導出するように構成される。
更に、制御手段は、第１フィードバック信号に基づいて決定された第１重み情報を使用することにより上記送信要素の第１ビームを、そして第２フィードバック信号に基づいて決定された第２重み情報を使用することにより送信要素の第２ビームを交互に更新するように、送信手段を制御するよう構成される。

送信要素は、アンテナアレーでもよい。この場合に、フィードバック情報は、アンテナアレーの送信方向を制御するのに使用できる。送信方向は、マルチプレクスされたフィードバック信号の少なくとも１つから導出できる。更に、送信方向は、少なくとも１つのフィードバック信号から得た位相推定から導出されてもよい。
更に、受信器の導出手段は、既知の電力で送信されるプローブ信号を抽出するための抽出手段と、上記抽出されたプローブ信号に基づいてチャンネル推定を実行するためのチャンネル推定手段と、上記チャンネル推定に基づいて上記マルチプレクスされたフィードバック信号を発生するための発生手段とを備えている。発生手段は、第１及び第２のフィードバック信号を発生するように構成され、この場合、フィードバック手段は、第１及び第２のフィードバック信号を、マルチプレクスされたフィードバック信号としてフィードバックするように構成される。第１及び第２のフィードバック信号は、フィードバック手段によって交互にフィードバックされてもよく、この場合、フィードバック情報の量子化は、最新のチャンネル推定と、第１及び第２コンステレーションの使用可能な一方とに基づく。

更に、発生手段は、チャンネル推定に基づく第１フィードバック信号と、所定の角度でチャンネル推定を回転したものに基づく第２フィードバック信号とを発生するように構成される。これは、同じチャンネル推定を２つのコンステレーションへと量子化することで行なうこともでき、この場合に、第２のものは、第１のものの回転されたコピーとなる。
或いは又、発生手段は、フィードバック情報の実数部分に基づく第１フィードバック信号と、フィードバック情報の虚数部分に基づく第２フィードバック情報とを発生するように構成されてもよい。

更に別の形態として、抽出手段は、第１ビームに対応するプローブ信号及び第２ビームに対応するプローブ信号を交互に抽出するように構成され、そして発生手段は、第１ビームに対するチャンネル推定に基づいて第１フィードバック信号を、そして第２ビームに対するチャンネル推定に基づいて第２フィードバック信号を交互に発生するように構成される。
更に、送信重み情報は、フィルタされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより決定される。この場合に、フィルタされたフィードバック情報は、４つのコンステレーションポイント又は状態を含み、そして量子化コンステレーションは、例えば、８又は１６個のコンステレーションポイント又は状態を含む。フィードバック信号のフィルタリング動作は、Ｎサンプルの長さの移動平均フィルタによって実行され、ここで、Ｎは、上記マルチプレクスされたフィードバック信号の数より大きい。従って、送信重みコンステレーションは、より多くの状態をもつ所望のコンステレーションに対するその後の量子化を使用することにより改善することができる。

更に、上記目的は、送信要素及び少なくとも１つの受信器を備えたワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティ方法において、フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づいて送信信号を上記送信要素から上記少なくとも１つの受信器へ送信し、上記送信信号に対する上記少なくとも１つの受信器の応答から上記フィードバック情報を導出し、上記フィードバック情報を上記送信要素にフィードバックし、そして上記フィードバック情報をフィルタリングし、そしてそのフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより上記重み情報を決定するという段階を含む方法により達成される。

更に、上記目的は、ワイヤレス通信システムの送信器において、受信信号からフィードバック情報を抽出するための抽出手段と、送信要素から重み情報に基づいて送信信号を送信するための送信手段と、上記抽出されたフィードバック情報に応答して上記重み情報を決定するための決定手段と、上記抽出されたフィードバック情報をフィルタリングし、そしてそのフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化するための制御手段とを備えた送信器によって達成される。

従って、送信重みコンステレーションは、あるフィードバックモードにおいて、フィルタリングされたフィードバック信号のその後の量子化を実行することにより、フィードバックチャンネルの容量を維持しながら改善することができる。
従って、ユーザターミナル又は移動ステーションは、どのコンステレーションが使用されるか知る必要がない。これにより、受信器における量子化コンステレーションは、送信コンステレーションとは相違する。送信コンステレーションは、例えば、電力増幅器の負荷によって変化し、従って、所与のスロットでは完全に電力バランスした重みだけが使用される（従って、１６状態コンステレーションにおける利得シグナリングを無視する）。
制御手段は、フィードバック信号フィルタリング動作を実行するための移動平均フィルタを含むのが好ましい。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
以下、本発明の方法及びシステムの好ましい実施形態を、図１に示すＵＭＴＳのＢＳ１０とＭＳ２０との間の接続に基づいて説明する。
本発明の好ましい実施形態によれば、フィードバック情報は、時間マルチプレクシングに基づくフィードバック概念を使用してＭＳ２０からＢＳ１０へ送信される。これは、フィードバック信号を導出するのに使用される量子化コンステレーションが変更されそして異なるタイムスロットにおいてＢＳ１０へ信号されることを意味する。しかしながら、周波数マルチプレクシングやコードマルチプレクシングのような他のマルチプレクス構成も、フィードバックチャンネルに使用することができる。

特に、フィードバック信号コンステレーションは、フィードバック情報のコード、形式、区切り又は割り当てに関して変更することができる。従って、現在の時間マルチプレクスフィードバックサブチャンネルでは、フィードバックチャンネルに必要とされるシグナリング容量を維持できる一方、フィードバック情報が時間軸にわたって拡散され、即ちＢＳ１０及びＭＳ２０の両方に知られた所定のルールに基づいて割り当てられる２つ以上の（セットの）タイムスロットにおいて送信される。
以下、図４ないし８を参照し、フィードバック情報が次々のタイムスロットにわたり拡散される好ましい実施形態を説明する。

図４は、改善されたＴｘＡＡモード１概念を示す２つのテーブルである。この例によれば、フィードバック情報を導出するために、チャンネル推定及び回転されたチャンネル推定に対する２つの基準チャンネルがＭＳ２０に使用される。これにより、ＴｘＡＡモード１のフィードバックシグナリング、即ち２つのフィードバックビットを使用することにより、８相のシグナリングを実行することができる。特に、チャンネル推定に関連した第１フィードバック情報は、２つの次々のタイムスロットにおいて送信され、そして回転されたチャンネル推定に関連した第２のフィードバック情報は、後続する２つの次々のタイムスロットにおいて送信される。従って、全フィードバック情報は、４つの次々のタイムスロットにおいて送信される。これにより、チャンネル推定に関連した位相差は、第１フィードバックサブチャンネルを定義するスロットＳ１＝｛１、２、５、６、９、１０、・・｝において送信され、そして回転されたコンステレーションへと量子化される位相差は、第２フィードバックサブチャンネルを定義するスロットＳ２＝｛３、４、７、８、１１、１２、・・｝において送信され、ここで、４相のコンステレーションが使用されると仮定すれば、回転されたチャンネル推定は、４５°回転されたチャンネル推定に関する。

従って、スロットＳ１において送信される位相ビットに対する有効位相差は、図４の上のテーブルに示され、そしてスロットＳ２において送信される位相ビットで定義される位相差は、図４の下のテーブルに示されている。従って、位相差は、ＴｘＡＡモード１の場合と同様に、一度に２ビットのフィードバック情報のみを使用しながら、８つの値へと量子化することができる。ＢＳ１０におけるフィルタリング又はデマルチプレクシング動作により得られるフィードバック分解能は、１６状態のフィードバックモードに対応するが、アンテナＡ１及びＡ２の各々に対して一定電力が使用される。従って、ＴｘＡＡモード１のフィードバックシグナリング容量を維持しつつ、フィードバック分解能を高くすることができる。

図５は、本発明の好ましい実施形態によるＭＳ２０及びＢＳ１０の原理的ブロック図である。
図５によれば、ＢＳ１０は、２つのアンテナＡ１及びＡ２に信号供給するように構成されたトランシーバ（ＴＲＸ）１１を備え、このトランシーバに接続された抽出ユニット１２は、ＭＳ２０から対応フィードバックチャンネル（１つ又は複数）を経て送信されるフィードバック情報を抽出するために設けられている。抽出されたフィードバック情報は、スイッチ１３へ供給され、このスイッチは、ＭＳ２０に使用されるフィードバック信号コンステレーションのマルチプレクス構成の基礎となるタイミング構成に基づいてタイミング制御ユニット１５により制御される。これにより、フィードバック情報を抽出するためのデマルチプレクシング又はフィルタリング機能が与えられる。ここに示す例では、スイッチ１３は、スロットＳ１に関連したフィードバック情報をその出力端子の一方に供給しそしてスロットＳ２で送信されるフィードバック情報をその出力端子の他方に供給するように、タイミング制御ユニット１５により制御される。

或いは又、上記デマルチプレクシング又はフィルタリング機能は、周波数又はコードマルチプレクス構成が使用される場合には、フィルタ・復調ユニット又はデコードユニットを設けることにより達成されてもよいことに注意されたい。
スイッチ１３の出力端子は、図４に示すテーブルに基づいて重み信号を決定する重み決定ユニット１４の各入力端子に接続される。特に、重み決定ユニット１４は、各入力端子を経て受け取られた２つのスロット形式Ｓ１及びＳ２のフィードバック情報を平均化することによりアンテナＡ１とＡ２との間に必要な位相差を決定する。しかしながら、２つのフィードバック情報の他の組合せを与えることもできる。

決定された重み信号、例えば、位相差は、ＴＲＸ１１へ供給され、これは、アンテナＡ１及びＡ２の対応する位相制御を実行し、ＭＳ２０における送信信号の最適なコヒレンスを導く必要な位相差を確立する。
ＭＳ２０は、ＢＳ１０のアンテナＡ１及びＡ２から、ＭＳに接続されたアンテナを経て送信信号を受信するためのトランシーバ（ＴＲＸ）２１を備えている。更に、ＴＲＸ２１は、抽出ユニット２２に接続され、これは、パイロットチャンネル信号を抽出して、その抽出されたパイロットチャンネル信号をチャンネル推定ユニット２３へ供給し、該ユニットは、必要なチャンネル推定を計算する。ＷＣＤＭＡシステムでは、特定の直交拡散コードを用いて２つのアンテナＡ１及びＡ２から連続的に送信される共通チャンネルパイロット（ＣＰＩＣＨ）を使用することにより、若干正確なチャンネル推定を得ることができる。より詳細には、チャンネル推定ユニット２３は、受信したパイロットチャンネル信号に各々対応するチャンネル推定及び回転されたチャンネル推定を計算するよう構成される。
チャンネル推定ユニット２３は、２つのチャンネル推定をその各出力端子に出力し、これらの出力端子は、チャンネル差導出及び量子化ユニット２４の対応入力端子に接続され、該ユニットは、チャンネル推定ユニット２３から得たチャンネル推定及び回転されたチャンネル推定に基づいて位相差を導出し、そして対応する量子化を実行する。上述したように、回転されたチャンネル推定は、チャンネル推定を４５°の角度で回転することにより得られる。

更に、フィードバックタイミングユニット２５が設けられ、これは、チャンネル推定及び回転されたチャンネル推定から導出された位相差の一方を所定のフィードバックタイミングに基づいて出力するように、位相差導出及び量子化ユニット２４を制御する。ここに示すケースでは、チャンネル推定に対応する位相差、即ち従来のＴｘＡＡモード１がタイムスロットＳ１の間に出力され、そして回転されたチャンネル推定に対応する位相差がタイムスロットＳ２の間に出力される。これら位相差は、マルチプレクスされたフィードバック信号としてＴＲＸ２１に供給され、それに対応するフィードバックチャンネルを経てＢＳ１０へ送信される。

好ましい実施形態の第１例による送信ダイバーシティの概念は、ＢＳ１０が、各フィードバック情報を、回転されていないチャンネル推定からのみ導出されたものとみなす場合、即ち既知のＢＳ１０がＴｘＡＡモード１に基づいて制御される場合には、既知のＴｘＡＡモード１に適合することに注意されたい。
周波数又はコードマルチプレクスフィードバック構成が使用される場合には、フィードバックタイミングユニット２５は、変調ユニット又はコード化ユニットに置き換えられてもよい。

図６は、好ましい実施形態の第１例においてフィードバック情報として使用される重みベクトルの複素数重み即ちエンドポイントを示すグラフである。特に、図６のグラフの丸印は、スロットＳ１において得られる重み、即ち従来のＴｘＡＡモード１の重みを示し、そして＋印は、タイムスロットＳ２において得られる付加的な重み示す。従って、ＴｘＡＡモード２で与えられる位相差量子化は、フィードバックチャンネルのシグナリング容量を増加せずに得ることができる。

図７は、ＴｘＡＡモード１のフィードバック分解能が、単一のフィードバックビットしか用いずに得られる好ましい実施形態の第２例を示す。従って、この例は、改善されたＳＴＤモードに関する。特に、ＭＳ２０は、例えば、スライディングウインドウに基づいて連続的な測定又は又はチャンネル推定を実行し、そして位相差導出ユニット２４は、ＴｘＡＡモード１の位相コンステレーションに基づいて位相差を量子化する。ここに示すケースでは、位相差により決定された複素数重みの実数部及び虚数部に対するフィードバックビットが次々のスロットにおいて送信され、例えば、実数部のビットは、第１フィードバックサブチャンネルとして使用される奇数スロットにおいて送信され、そして虚数部ビットは、第２サブチャンネルとして使用される偶数スロットにおいて送信される。対応する制御は、ＭＳ２０のフィードバックタイミングユニット２５により実行される。

対応的に、ＢＳ１０のタイミング制御ユニット１５は、フィードバック情報の次々の実数及び虚数部を重み決定ユニット１４の各入力端子に供給するようにスイッチ１３を制御し、重み決定ユニット１４は、必要な位相差を確立するためにＴＲＸ１１へ供給される対応する重み信号を決定する。
ＢＳ１０がこのタイミング制御構成に基づいて制御されず、即ち現在のＳＴＤモードが使用される場合には、従来の制御が得られる。新たなタイミング制御が与えられる場合には、重み決定ユニット１４は、２つのスロットにわたって平均化を行い、そしてそれに応じて重み信号を変化させる。
従って、ＳＴＤモードフィードバック容量で４状態の分解能が得られる。更に、次々のビットに対して個別に重み照合を組み込むことができ、これはＳＴＤの概念に対応する。

従って、図７から明らかなように、奇数スロットＳ_oddで与えられるフィードバック情報は、０°又は１８０°の位相差を示し、そして偶数スロットＳ_evenで与えられるフィードバック情報は、−９０°又は＋９０°の位相差を示す。
図８は、好ましい実施形態の第２例の各スロットにおいてフィードバックすることのできる複素数重みのグラフであり、この場合、＋印は、スロットＳ_evenにおいて送信される重み情報を示し、そして丸印は、スロットＳ_oddにおいて送信される重みを示す。

上記第２例では、ＭＳ２０のチャンネル推定ユニット２３は、共通パイロットチャンネル（ＣＰＩＣＨ）を用いてチャンネル推定を決定するよう構成される。

それに対応するフィードバックメッセージ（位相ビット）は、「０」及び「１」であり、「０」は、第１コンステレーションポイントがフェーザに接近していることを指示する。同様に、フィードバックメッセージ「１」は、第２コンステレーションポイントがフェーザに接近していることを指示する。上述したように、上記２つの基準コンステレーションの使用は、ターミナル（ＭＳ２０）がダウンリンクチャンネルの最新の推定の虚数部及び実数部を次々のスロット（又は２つのサブチャンネル）において信号するような概念を生じる。

第２の例では、ＢＳ１０は、両アンテナＡ１及びＡ２において送信電力を同じに維持しながらフィードバック重み／位相を２つの次々のスロットでフィルタリング（平均化）する。これにより生じる重みコンステレーションは、４つの状態を有する（ＱＰＳＫ（直角位相シフトキーイング）と同様に）。平均化は、半スロットの遅延を出力に導入し、従って、全シグナリング遅延は、スロット１つ半分となる。従って、全制御遅延は、完全なフィードバックワードが受信された後にのみ重みが適用される概念に比して半スロット減少される。

考えられる重みは４つしかないので、専用のチャンネルパイロット（及びチャンネル推定）を効率的に使用して、どの重みが実際に送信されたかを照合することができる。重みが分かると、ダイバーシティアンテナとターミナルとの間の受信チャンネルベクトルを、共通チャンネルから決定されたチャンネル推定及び重みの倍数に基づいて得ることができる。従って、照合により、連続的な共通チャンネル推定を最大比組合せで使用することができる。

好ましい実施形態の第３例では、ビームダイバーシティの概念をフィードバック構成によって採用し、シグナリングエラーに対する頑丈さを改善することができる。この第３の例では、ＭＳ２０においてスペース時間コード化（ＳＴＴＤ）が使用され、この場合、エンコードされたチャンネル記号が２エレメントブロックに分割され、そして時間２ｎ及び２ｎ＋１の間に同じ拡散コードを使用して、各々、アンテナＡ１及びＡ２からｂ［２ｎ］、ｂ「２ｎ＋１」及び−ｂ＊［２ｎ＋１］、ｂ＊［２ｎ］として送信される。この簡単な記号レベルの直交コード化構成は、時間ダイバーシティを２倍にし、受信器は、簡単な線型デコードを使用して、送信記号を検出する。ここに示すケースでは、受信したシグナリングの関数である２つの重みベクトルが使用される。ＳＴＤモードフィードバックシグナリングのケースでは、次の処理が実行される。

２つのビームＢ１及びＢ２は、ＢＳ１０のアンテナＡ１及びＡ２により各タイムスロットにおいて送信される。ビームＢ１及びＢ２の更新レートは８００Ｈｚであり、即ちＴＲＸ１１は、１つおきのタイムスロットごとに更新される。より詳細には、ビームＢ１は奇数スロット中に変更され、そしてビームＢ２は偶数スロット中に変更され、この場合、各重み変更は２つのタイムスロットにわたって有効であり、即ちスライディングウインドウ重み変更が与えられる。従って、ＭＳ２０の抽出ユニット２２は、ビームＢ１及びＢ２から受信した対応するプローブ信号即ちパイロット信号を抽出し、そしてそれらをチャンネル推定ユニット２３へ次々に供給するように構成される。次いで、フィードバックタイミングユニット２５は、割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングで各位相差を出力するように位相差導出ユニット２４を制御する。

ここに示すケースでは、ＴＲＸ１１が次々に受信される重み信号を決定しそしてそれらを各ビームＢ１又はＢ２に対応的に割り当てる場合には、ＢＳ１０のスイッチユニット（又はフィルタユニット）１３及びタイミング制御ユニット１５により与えられるフィルタリング機能が必要とされないことに注意されたい。しかしながら、そうでない場合には、タイミング制御ユニット１５は、ビームＢ１の重み信号（奇数スロットにおいて送信される）をその出力端子の一方にスイッチし、そしてビームＢ２の重み信号（偶数スロットにおいて送信される）を他方の出力端子にスイッチするようにスイッチユニット１３を制御し、そして重み決定ユニット１４が、対応する重み信号を決定する。更に、タイミング制御ユニット１５は、受信した重み信号をビームＢ１及びＢ２の対応する１つに割り当てるようにＴＲＸ１１を制御するよう構成される。この制御特徴は、図５のＢＳ１０のブロック図に示された破線矢印で示されている。

ＢＳ１０にフィードバック信号のフィルタリングを含まない最初に述べた既知のＳＴＤモードにおける量子化及びシグナリング概念では、１８０°の有効重み分解能での粗野なビーム形成しかできない。
好ましい実施形態の上記第２の例では、２つの次々のフィードバックビット（即ち実数及び虚数部分）のフィルタリング（又は平均化）が状態の数を４に増加し、そして送信重みに対する記憶を課する。
別のフィルタリング解決策では、重みコンステレーションにおける状態の数を増加することにより重み分解能を更に改善することができる。所与のチャンネルに送信重み（コンステレーション）を盲目的に適応させる単一フィードバックモードが得られるのが好ましい。

ここで考える盲目的処理は、受信したアップリンク信号がダウンリンク信号と同じ平均特性を有することをベースとするが、このようなＦＤＤ（周波数分割多重）システムでは、チャンネルが可逆ではない。この平均情報（例えば、経路の数、ドップラー推定等）は、例えば、急激なフェージングが生じるチャンネルでは、フィルタを短くし、そして非常に低速なフェージングが生じるチャンネルでは、狭い帯域巾をもつフィルタを使用するように、ＢＳ１０におけるフィルタリングに適合するように使用できる。従って、ＭＳ２０は、フィードバック信号を常に送信することができ（例えば、第２の例に従い）、そして実際のフィルタリング概念は、ＭＳ２０がそれを正確に知る必要はない。考えられるフィルタリング技術は、ＦＩＲ、ＩＩＲ又は非線型フィルタリング動作（例えば、中間フィルタリング）を含む。

更に、信頼性の低いフィードバックチャンネルの影響を緩和するために、各々の受信したフィードバックコマンドの信頼性を考慮する（そして例えばその後の平均重みを導出する）ことができる。
上記第２の例を一般化したものとして、好ましい実施形態の更に別の例を以下に説明する。しかしながら、以下の例は、１つのフィードバック信号しか使用されない既知のＳＴＤ及びＴｘＡＡモードにおいても好都合に実施できることに注意されたい。

第４の例によれば、第２の例の回転されたコンステレーション（実数部及び虚数部）を用いたフィードバック測定が適用され、ＢＳ１０におけるフィルタリング動作は、２ではなく、Ｎ個のフィードバックコマンド（又はスロット）にわたって適用される。従って、送信重みは、次の式で表される。

但し、ｚ(ｔ)＝ｂ(ｔ)＋ｎ(ｔ)は、受信されたフィードバック信号を表わし、ｎ(ｔ)は、ＢＳ１０におけるノイズ信号であり、ｂ(ｔ)は、スロットＴに対しＢＳ１０に受信されるフィードバックコマンドであり（正式には、状態±ｉ^tmod2に対応する）、そしてｗ２(ｔ)は、ダイバーシティアンテナＡ１及びＡ２に適用される複素数重みを表す。

好ましい実施形態の第５の例によれば、４つの異なるコンステレーションがＭＳ１０に与えられ、チャンネル差導出及び量子化ユニット２４は、４つの次々のダウンリンクスロットにおける複素数重み（位相差）を、Ｓ₁＝｛１、−１｝、Ｓ₂＝｛ｉ、−ｉ｝、Ｓ₃＝｛ｉ^1/2、−ｉ^1/2｝及びＳ₄＝｛ｉ^-1/2、−ｉ^-1/2｝へと量子化する。ＢＳ１０は、長さＮサンプルの移動平均フィルタでコンステレーションをフィルタする。Ｎ＝４のときには、これは、時間的に変化する８−ＰＳＫコンステレーションを生じさせる。送信重みは、次の式で表される。

好ましい実施形態の第６の例によれば、ターミナルの量子化に６０°の分解能を使用する３つの回転されたコンステレーションを伴うケースが考えられる。従って、Ｓ₁＝｛１、−１｝、Ｓ₂＝｛ｉ^1/3、−ｉ^1/3｝及びＳ₃＝｛ｉ^2/3、−ｉ^2/3｝であり、そしてフィルタされア送信重みは、次の式で表される。

好ましい実施形態の第７の例によれば、第６例による上記３つのコンステレーションが、送信ビームを定義する際に受信記号の信頼性で更に使用され、この場合にはフィルタリングにおいて異なる形態が考えられ、例えば、関数ｆ(ｘ)＝ｘがｓｇｎ(ｘ)に置き換わり、又はΦ(ｘ)を定義する上記式にｔａｎｈ(ｘ)が使用され、そしてフィルタリングの後に複素数重みが４つの状態（ＱＰＳＫ）へと量子化される。上記例では、平均化動作が行なわれる前に、フィードバック信号についてのハード判断（ｓｇｎ(ｚ(ｔ'))）が先ず行なわれる。これは、ＱＰＳＫコンステレーションを招くが、明確には示さない。しかしながら、効率的な重み照合アルゴリズムを適用するために状態の数を減少すべきでない限り、量子化は望ましくない。

もちろん、ここに示す第７の例では、いずれかのコンステレーションへの量子化（ＱＰＳＫに代わる）が考えられる。電力制約が省かれるときには、例えば、１６状態のコンステレーションを使用できる。これらの場合に、重み照合は実際的ではなく、専用のパイロットをチャンネル推定に使用することができる。従って、重みは、例えば、次の式で表される。

但し、σ²は、ｚ(ｔ')におけるチャンネルのイズのバリアンスを表し、そして｜ａ｜は、受信したフィードバックコマンドｚ(ｔ')の振幅を表す。

上述したケースでは、送信重みが一定の振幅をもつ必要がないことに注意されたい。例えば、チャンネル振幅が０である（又はノイズバリアンスが∞である）ときには、重みの振幅が０となり、ｔａｎｈ(ｚ(ｔ')｜ａ｜／σ²)→０、即ち各アンテナは、フィードバックがノイズ性である場合には自動的にスイッチオフされる。一般に、重みの振幅は、１未満の傾向となる。最大値（Ｔｘ電力）は、一次（非ダイバーシティ）アンテナと同じである。又、例えば、送信にウオルシュコードｗ_kを使用してフィードバックコマンドをマスクすることにより、ＢＳ１０がｗ_k'、ｋ'≠ｋを予想するときに、ＭＳ２０がダイバーシティ送信を有効に遮断したり又は重みを制御したりもできることに注意されたい。全てのターミナルがこれを行う場合には、異なるアンテナを制御する異なるユーザが電力増幅器への負荷を平均化するのが有益である。部分的に相関されるマスクｃ _kも、０≦ｗ_k ^T ｃ _k≦１のときに使用することができる。

第７の例に基づく上記ビーム形成概念は、ＴｘＡＡモード２を除去するように適用される。これは、概念に対して次のような変更を伴う。各フィードバックビット（及びビットの信頼性）は、例えば、３状態コンステレーション（６０°の回転）を用いて、上述したように計算される。スロットｔに対する送信位相は、特定のウインドウにおける別々の重みの線型組合せである。その結果、フィルタされた状態は、送信することのできる最も近いコンステレーションポイントへと量子化され、このポイントは、ＴｘＡＡモード２において現在許されたものに属する必要はない。ＴｘＡＡモード１位相分解能のケースでは、次のアルゴリズムが使用される。

但し、８ＰＳＫは、８−ＰＳＫ状態への量子化を示し、ｖ_t'は、例えば、移動平均フィルタのＦＩＲ係数を示し、そしてＰ(ｂ＝１｜ｚ)及びＰ(ｂ＝−１｜ｚ)は、各々、ケースｂ＝１及びｂ＝−１に対する条件付確率を示す。これらの確率は、例えば、ＭＳＥ（平均自乗エラー）を最小にする統計値から導出することができる。

ガウスノイズｎの状態では、ｔａｎｈ(ｚ(ｔ')｜ａ｜／σ²)関数は、信頼性重みとして現れる。当然、ｔａｎｈ関数は、公知の技術を用いて近似することができる。
従って、次の式を使用することができる。

更に、アンテナＡ１及びＡ２に各々供給される重みｗ₁とｗ₂との間の相対的な電力（例えば、０．８又は０．２）を指定するために、１つの付加的なフィードバックビットを送信することができる。更に、照合された重みの照合をＭＳ２０に使用することができ、そして送信重みを、ＳＴＤモード又はＴｘＡＡモード２の場合と同様に定義することができる。相違点は、ＢＳ１０がフィードバックコマンドを解釈する仕方と、フィルタされた信号がどのコンステレーションへと量子化されるかだけである（例えば、照合が適用されるケースでは、ＱＰＳＫ、そして専用パイロットが使用されるケースでは、ＱＰＳＫ、８又は１６ＰＳＫ）。
この概念は、システムを非常に頑丈なものにする。ＭＳ２０は、照合を適用しない限り、ＢＳ１０によってどのモードが使用されているかを知る必要がない。Ｔｘコンステレーションは、専用チャンネルを使用してターミナルへシグナリングすることもできるし、又は受信信号に対してＴｘコンステレーションを推定することもできる。更に、この問題を軽減する準最適照合概念を採用することもできる。モード変化は、ＢＳ１０における量子化コンステレーションの変化のみとなり、これは、ユーザ装置の観点から厳密なものではない。

従って、効率的なフィルタリング技術と、同じ又は別の送信コンステレーションをベースとするその後の量子化とを実行することができる。ＭＳ２０は、例えば、ＴｘＡＡモード２の専用パイロットがダウンリンク方向に使用される場合にどのコンステレーションが使用されるか知る必要はない。しかしながら、ＭＳ２０が量子化コンステレーションを導出する（又はそれが信号される）場合には、ＳＴＤモードの場合と同様に、重み照合を適用することができる。
更に、非線型のフィルタ動作を適用してもよい。このような非線型のフィルタリングは、トレリスをベースとする重み決定（既知のトレリスを使用する）を用いることにより達成することができ、ここで、ＢＳ２０は、一連の以前のフィードバックコマンド（信頼性情報を含む）と、ＴｘＡＡモード１又はハイアラーキー式のＴｘＡＡモード２のいずれかにおいて考えられる遷移を示すトレリス構造とを使用する。次いで、送信重みは、シーケンス推定器又はＭＡＰ検出器を使用して計算することができ、この場合、遷移の可能性は、フィードバックビットの信頼性に依存する。従って、上記の式で示した確率Ｐ(ｂ＝１｜ｚ)及びＰ(ｂ＝−１｜ｚ)と、重みトレリス構造とを使用して、非線型の重み決定の助けとすることができる。

図５に示すブロック図の上記ユニットは、ＰＳ１０及びＭＳ２０に設けられるＣＰＵのようなマイクロプロセッサを制御する制御プログラムのソフトウェア特徴として確立されてもよいことに注意されたい。
更に、任意の種類の信号設定区分化（例えばトレリスコードに対する）を使用して性能を改善することができる。更に、連続的シグナリングを使用することにより、異なるフィードバック信号コンステレーションに依存してもよい。例えば、信頼性の高い４−ＰＳＫコンステレーションにおける象限を指示する情報をフィードバックするために第１のタイムスロット又はサブチャンネルを使用することができ、そしてこの象限内のコンステレーションを決定する情報をフィードバックするためにその後の第２のタイムスロット又はサブチャンネルを使用することができる。第２のサブチャンネルのフィードバック情報は、差動変化、グレイエンコードされたサブ象限、又はその組合せをベースとするものである。従って、送信重みは、象限を指定するフィードバックビットがＢＳ１０に到着するや否や変更することができ、そしてその後、改善されたサブ象限を最新のチャンネル推定に基づいて調整することができ、この最新のチャンネル推定は、象限インデックスが送信された（例えば、グレイエンコードを用いて）ときには得られなかったものである。これにより、全てのフィードバックビットの受信を待機することにより現在の概念において生じる付加的な遅延を防止することができる。更に、現在の概念において生じて、専用のチャンネルパラメータを推定するＭＳ２０では追従できない急激な変化（１ビットのフィードバックの場合に１８０°、２ビットのフィードバックの場合に９０°、等々）は生じない。従って、フィードバック情報を増分的に適用すると、遅延が減少するだけでなく、より効率的なチャンネル推定及び受信性能を得ることもできる。又、フィードバック情報は、次々のスロットの位相差も指す。

例えば、ＴｘＡＡモード２において３ビットグレイコードを使用して送信重みの位相状態を指示することもできる。従って、次々の状態は、０００（状態１）、００１（状態２）、０１１（状態３）、０１０（状態４）、１１０（状態５）、１１１（状態６）、１０１（状態７）及び１００（状態８）とコード化される。従って、上記コードの第１ビットについては、トレリス構造において次のような遷移を定義することができる。状態１→状態１又は８、状態２→状態２又は７、状態３→状態３又は６、状態４→状態４又は５、状態５→状態５又は４、状態６→状態３又は６、状態７→状態７又は２、そして状態８→状態８又は１。同様に、ビット２及び３についても、考えられる遷移を得ることができる。この遷移情報は、次いで、信頼性の高い送信重みの推定に使用することができる。

本発明は、２つのアンテナＡ１及びＡ２に限定されるものではなく、マルチアンテナ送信器に適用して、分解能の高いフィードバックを与えることができる。更に、既に述べたように、ＢＳ１０がフィードバック情報を対応的にフィルタ又は選択するように構成されるならば、いかなる種類のマルチプレクス構成を使用することもできる。
更に、本発明は、送信要素と少なくとも１つの受信器との間に使用される送信ダイバーシティ又は送信ビーム形成概念を含むいかなるワイヤレス通信システムにも適用できる。それ故、好ましい実施形態の上記説明及び添付図面は、本発明を例示するものに過ぎない。本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲内で種々変更し得る。

要約すれば、本発明は、送信要素及び少なくとも１つの受信器を含むワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティ方法であって、フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づいて送信信号が送信要素から上記少なくとも１つの受信器へ送信される方法に係る。フィードバック情報は、送信信号に対する少なくとも１つの受信器の応答から導出され、そしてマルチプレクスされたフィードバック信号を用いてフィードバックされる。或いは又、重み情報は、上記フィードバック情報をフィルタリングし、そしてフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより送信要素において決定される。従って、多数の量子化コンステレーション及びその組合せ及び／又はコンステレーション特有のフィードバックサブチャンネルは、フィードバックチャンネルのシグナリング情報を低く維持しながら、全フィードバック分解能を向上できるように、チャンネルプロービングに使用することができる。

図１は、ベースステーション及び移動ステーションを含む閉ループ送信ダイバーシティシステムの原理的ブロック図である。ＳＴＤ及びＴｘＡＡモードの特性パラメータを示すテーブルである。ＳＴＤ及びＴｘＡＡモードのフィードバック制御に関連した特性パラメータを示すテーブルである。ＳＴＤ及びＴｘＡＡモードのフィードバック制御に関連した特性パラメータを示すテーブルである。ＳＴＤ及びＴｘＡＡモードのフィードバック制御に関連した特性パラメータを示すテーブルである。本発明の好ましい実施形態の第１例に基づく送信ダイバーシティ概念の特性パラメータを示すテーブルである。本発明の好ましい実施形態に基づくベースステーション及び移動ステーションの原理的ブロック図である。好ましい実施形態の第１例による複素数重みパラメータを示すグラフである。好ましい実施形態の第２例による送信ダイバーシティ概念の特性パラメータを示すテーブルである。好ましい実施形態の第２例による複素数重みパラメータを示すグラフである。

Claims

送信要素及び少なくとも１つの受信器を備えたワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティ方法において、
ａ）フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づいて送信信号を上記送信要素から上記少なくとも１つの受信器へ送信し、
ｂ）上記送信信号に対する上記少なくとも１つの受信器の応答から上記フィードバック情報を導出し、そして
ｃ）マルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックする、
という段階を含むことを特徴とする方法。
上記マルチプレクスされたフィードバック信号は、少なくとも、第１量子化コンステレーションを有する第１フィードバック信号と、第２量子化コンステレーションを有する第２フィードバック信号とを含む請求項１に記載の方法。
上記少なくとも第１及び第２フィードバック信号は、異なるタイムスロットにおいて送信される請求項２に記載の方法。
上記第１及び第２フィードバック信号は、異なるコードを用いて送信される請求項２又は３に記載の方法。
上記第１フィードバック信号は、上記第１コンステレーションへと量子化されたチャンネル推定に基づいて決定される第１重みを定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記第２コンステレーションへと量子化されたチャンネル推定に基づいて決定される第２重みを定義する請求項２ないし４のいずれかに記載の方法。
上記第２コンステレーションは、上記第１コンステレーションの回転されたコピーである請求項５に記載の方法。
上記第２フィードバック信号は、上記第１コンステレーションへと量子化された回転されたチャンネル推定をベースとする請求項５に記載の方法。
上記第１及び第２フィードバック信号は、次々のタイムスロットにおいてフィードバックされる請求項２又は３に記載の方法。
上記第１フィードバック信号は、上記重み情報の実数部分を定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記重み情報の虚数部分を定義する請求項２、３又は８に記載の方法。
上記第１フィードバック信号は、上記送信要素の第１ビームを更新するのに使用されるべき第１フィードバック情報を定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記送信要素の第２ビームを更新するのに使用されるべき第２フィードバック情報を定義する請求項２、３又は８に記載の方法。
上記第１フィードバック信号は、奇数タイムスロットの間にフィードバックされ、そして上記第２フィードバック信号は、偶数タイムスロットの間にフィードバックされる請求項９又は１０に記載の方法。
上記第１フィードバック信号は、４−ＰＳＫコンステレーションの象限を定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記第１フィードバック信号により定義された上記象限内にコンステレーションポイントを定義する請求項２、３又は８に記載の方法。
上記第２フィードバック信号は、差動変化、グレイエンコードされたサブ象限又はその組合せを定義する請求項１２に記載の方法。
上記マルチプレクスされたフィードバック信号は、異なる信号コンステレーションを有する少なくとも２人のユーザにより送信される請求項１に記載の方法。
上記少なくとも２人のユーザは、上記送信要素の第１アンテナにおける重みを制御する第１組のユーザと、上記送信要素の第２アンテナにおける重みを制御する第２組のユーザとを含む請求項１４に記載の方法。
上記フィードバック情報は、２つのアンテナの一方の送信重みを制御するのに使用される請求項１に記載の方法。
上記フィードバック情報は、上記２つのアンテナの送信電力に関する第１情報と、上記２つのアンテナの位相に関する第２情報とを含む請求項１６に記載の方法。
上記第１情報又は上記第２情報或いはその両方が上記送信要素において別々にフィルタリングされる請求項１７に記載の方法。
上記フィードバック情報は、２つのアンテナの送信重みを制御するのに使用される請求項１に記載の方法。
上記２つのアンテナを制御するための制御コマンドが交互に上記送信要素に送信される請求項１９に記載の方法。
上記送信要素は、アンテナアレーを含む請求項１に記載の方法。
上記フィードバック情報は、上記アンテナアレーの送信方向を制御するのに使用される請求項２１に記載の方法。
上記送信方向は、少なくとも１つのフィードバック信号から導出される請求項２２に記載の方法。
上記送信方向は、少なくとも１つの抽出されたフィードバック信号の位相推定から導出される請求項２３に記載の方法。
上記重み情報及び／又は送信方向は、フィードバック信号フィルタリング動作に基づいて決定される請求項１に記載の方法。
上記重み情報は、フィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより決定される請求項２５に記載の方法。
上記所望のコンステレーションは、上記送信要素における増幅器の負荷に依存する請求項２６に記載の方法。
上記フィルタリングされたフィードバック情報は、４つのコンステレーションポイントを含み、そして上記量子化コンステレーションは、８又は１６個のコンステレーションポイントを含む請求項２６に記載の方法。
上記フィードバック信号フィルタリング動作は、Ｎサンプルの長さのフィルタによって実行され、ここで、Ｎは、上記マルチプレクスされたフィードバック信号の数より大きい請求項２５ないし２８のいずれかに記載の方法。
上記フィルタリング動作は、頑丈なフィルタリング動作、ＦＩＲフィルタリング動作、ＩＩＲフィルタリング動作、線型フィルタリング動作、非線型フィルタリング動作、又は平滑化及び予想を含む請求項２５に記載の方法。
上記マルチプレクスされたフィードバック信号の信頼性が重みの決定に使用される請求項１ないし３０のいずれかに記載の方法。
送信フィルタリング動作が送信チャンネル特性に適応されそして動的に変更される請求項２５に記載の方法。
上記フィルタリング動作のフィルタリング特性は、上記送信要素と上記少なくとも１つの受信器との間のシグナリングに基づいて制御される請求項２５に記載の方法。
送信要素及び少なくとも１つの受信器を備えたワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティ方法において、
ａ）フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づいて送信信号を上記送信要素から上記少なくとも１つの受信器へ送信し、
ｂ）上記送信信号に対する上記少なくとも１つの受信器の応答から上記フィードバック情報を導出し、
ｃ）上記フィードバック情報を上記送信要素にフィードバックし、そして
ｄ）上記フィードバック情報をフィルタリングし、そしてそのフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化することにより上記重み情報を決定する、
という段階を含むことを特徴とする方法。
上記少なくとも１つの受信器における量子化コンステレーションは、上記送信要素よりも状態が少ない請求項３４に記載の方法。
上記フィードバック情報は、４つのコンステレーションポイントを含み、そして上記量子化コンステレーションは、８又は１６個のコンステレーションポイントを含む請求項３５に記載の方法。
フィードバック信号フィルタリング動作は、移動平均フィルタによって実行される請求項３４ないし３６のいずれかに記載の方法。
フィードバック信号フィルタリング動作は、以前のフィードバック信号のシーケンスに適用され、そして重み情報は、トレリス構造を用いた推定によって計算される請求項３４ないし３７のいずれかに記載の方法。
上記推定は、シーケンス推定器又はＭＡＰ検出器を使用して実行される請求項３８に記載の方法。
ワイヤレス通信システムのための送信ダイバーシティシステムにおいて、
ａ）フィードバック情報に応答して決定された重み情報に基づき送信要素(A1,A2)から送信信号を送信するための送信手段(10)と、
ｂ）上記送信信号を受信しそして上記送信信号に応答して上記フィードバック情報を導出するための少なくとも１つの受信器(20)とを備え、
ｃ）上記少なくとも１つの受信器(20)は、マルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックするためのフィードバック手段(24,25)を含むことを特徴とするシステム。
上記フィードバック手段(24,25)は、第１コンステレーションを有する第１フィードバック信号と、第２コンステレーションを有する第２フィードバック信号とを発生するよう構成される請求項４０に記載のシステム。
上記第１フィードバック信号は、チャンネル推定に基づいて決定される第１位相重みを定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記第１フィードバック信号の回転されたコンステレーションに基づいて決定される第２位相重みを定義する請求項４０に記載のシステム。
上記第１フィードバック信号は、上記重み情報の実数部分を定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記重み情報の虚数部分を定義する請求項４０に記載のシステム。
上記第１フィードバック信号は、上記送信要素(A1,A2)の第１ビームを更新するために上記送信手段(10)により使用されるべき第１フィードバック情報を定義し、そして上記第２フィードバック信号は、上記送信要素(A1,A2)の第２ビームを更新するために上記送信手段(10)により使用されるべき第２フィードバック情報を定義する請求項４０に記載のシステム。
上記フィードバック手段(24,25)は、奇数タイムスロットの間に上記第１フィードバック信号をそして偶数タイムスロットの間に上記第２フィードバック信号をフィードバックするように構成される請求項４３又は４４に記載のシステム。
ワイヤレス通信システムの送信器において、
ａ）受信信号からフィードバック情報を抽出するための抽出手段(12)と、
ｂ）送信要素(A1,A2)から重み情報に基づいて送信信号を送信するための送信手段(11)と、
ｃ）上記抽出されたフィードバック情報に応答して上記重み情報を決定するための決定手段(14)と、
ｄ）上記フィードバック情報をフィードバックするのに使用されるマルチプレクスされたフィードバック信号に基づいて上記重み情報を決定するように上記決定手段(14)を制御するための制御手段(13,15)と、
を備えたことを特徴とする送信器。
上記制御手段(13,15)は、第１コンステレーションを有する第１フィードバック信号と、第２コンステレーションを有する第２フィードバック信号とを交互に上記決定手段(14)に対してスイッチングするためのスイッチング手段(13)を備えた請求項４６に記載の送信器。
上記決定手段(14)は、上記第１及び第２のフィードバック信号から上記重み情報を導出するように構成される請求項４７に記載の送信器。
上記制御手段(13,15)は、上記第１フィードバック信号に基づいて決定された第１重み情報を使用することにより上記送信要素(A1,A2)の第１ビームを、そして上記第２フィードバック信号に基づいて決定された第２重み情報を使用することにより上記送信要素(A1,A2)の第２ビームを交互に更新するように、上記送信手段(11)を制御する請求項４７に記載の送信器。
上記送信要素は、アンテナアレー(A1,A2)である請求項４６ないし４９のいずれかに記載の送信器。
上記制御手段(13)は、フィードバック信号フィルタリング動作を実行するように構成される請求項４６に記載の送信器。
上記制御手段(13)は、フィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化するように構成される請求項５１に記載の送信器。
上記制御手段(13)は、フィードバック信号フィルタリング動作を実行するための移動平均フィルタを備えている請求項５１又は５２に記載の送信器。
上記フィルタリング動作は、頑丈なフィルタリング動作、ＦＩＲフィルタリング動作、ＩＩＲフィルタリング動作、線型フィルタリング動作、非線型フィルタリング動作、又は平滑化及び予想を含む請求項５１に記載の送信器。
ワイヤレス通信システムの送信器において、
ａ）受信信号からフィードバック情報を抽出するための抽出手段(12)と、
ｂ）送信要素(A1,A2)から重み情報に基づいて送信信号を送信するための送信手段(11)と、
ｃ）上記抽出されたフィードバック情報に応答して上記重み情報を決定するための決定手段(14)と、
ｄ）上記抽出されたフィードバック情報をフィルタリングし、そしてそのフィルタリングされたフィードバック情報を所望の量子化コンステレーションへと量子化するための制御手段(13,15)と、
を備えたことを特徴とする送信器。
上記制御手段(13,15)は、フィードバック信号フィルタリング動作を実行するための移動平均フィルタを備えている請求項５５に記載の送信器。
ワイヤレス通信システムの受信器において、
ａ）送信信号を受信するための受信手段(21)と、
ｂ）上記送信信号に応答してフィードバック情報を導出するための導出手段(22,23,24)と、
ｃ）マルチプレクスされたフィードバック信号を使用して上記フィードバック情報をフィードバックするためのフィードバック手段(24,25)と、
を備えたことを特徴とする受信器。
上記導出手段(22,23,24)は、既知の電力で送信されるプローブ信号を抽出するための抽出手段(22)と、上記抽出されたプローブ信号に基づいてチャンネル推定を実行するためのチャンネル推定手段(23)と、上記チャンネル推定に基づいて上記マルチプレクスされたフィードバック信号を発生するための発生手段(24)とを備えている請求項５７に記載の受信器。
上記発生手段(24)は、第１コンステレーションを有する第１フィードバック信号と、第２コンステレーションを有する第２フィードバック信号とを発生するように構成され、上記フィードバック手段(24,25)は、上記第１及び第２フィードバック信号を上記マルチプレクスされたフィードバック信号としてフィードバックするように構成される請求項５８に記載の受信器。
上記フィードバック手段(24,25)は、上記第１及び第２フィードバック信号を交互にフィードバックするように構成され、そしてフィードバック情報の量子化は、最新のチャンネル推定と、上記第１及び第２コンステレーションの使用可能な１つとに基づいて行なわれる請求項５９に記載の受信器。
上記発生手段(24)は、上記チャンネル推定に基づいて上記第１フィードバック信号を、そして上記チャンネル推定の所定角度の回転に基づいて上記第２フィードバック信号を発生するように構成される請求項５９に記載の受信器。
上記発生手段(24)は、上記フィードバック情報の実数部分に基づいて上記第１フィードバック信号を、そして上記フィードバック情報の虚数部分に基づいて上記第２フィードバック信号を発生するように構成される請求項５９に記載の受信器。
上記抽出手段(22)は、第１ビームに対応するプローブ信号及び第２ビームに対応するプローブ信号を交互に抽出するように構成され、そして上記発生手段(24)は、上記第１ビームに対するチャンネル推定に基づいて上記第１フィードバック信号を、そして上記第２ビームに対するチャンネル推定に基づいて上記第２フィードバック信号を交互に発生するように構成される請求項５９に記載の受信器。