JP2007151105A - 信号の転送を制御するための方法およびデバイス、ならびにコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なビーム成形を実行するために、電気通信デバイスが最良の重み付けベクトルを用いることができるようにする方法及びデバイス、及び無線ネットワークの無線資源を単純に、且つ効率的に割り当てることができるようにする方法及びデバイスを提案する。
【解決手段】第１の電気通信デバイスは、それぞれ、第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間の達成可能なリンク条件を表す少なくとも２つの情報を計算し、求められた情報に従って、どの第２の電気通信デバイスがリンクを通してのデータ群の転送に関与するかを確定し、またデータ群の転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求め、当該重み付けベクトルの要素は、少なくとも２つのアンテナを通して転送されるデータ群を表す信号を重付けする。
【選択図】図４

Description

本発明は包括的には通信システムに関し、詳細には、無線電気通信ネットワークにおいて一群のデータを表す信号の転送を制御するための方法及び装置に関する。

無線リンクの受信機端及び／又は送信機端において複数のアンテナが用いられる電気通信システムは、多入力／多出力システムと呼ばれる（以降、ＭＩＭＯシステムと呼ぶ）。ＭＩＭＯシステムは、単一のアンテナによるシステムによって与えられる伝送容量に比べて大きな伝送容量を与えることが知られている。詳細には、ＭＩＭＯ容量は、所与の信号対雑音比について、且つ都合の良い無相関のチャネル条件下で、送信アンテナ又は受信アンテナのうちの最も少ない方の数とともに線形に増加する。

受信機端と送信機端との間の無線リンクの範囲及び性能を最適にするために、ＭＩＭＯシステムの場合のビーム成形が研究されてきた。ビーム成形を伴う多入力／多出力（ＭＩＭＯ）方式は、無線リンクの両端においてアンテナ信号処理を用いて、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）及び／又は信号対干渉雑音電力比(signal-to-noise-plus-interference power ratio)（ＳＮＩＲ）を最大化し、それにより、２つの電気通信デバイス間のリンクマージンを改善する。

ＭＩＭＯシステムにおいて空間多重化法が提案されている。空間多重化システムでは、少なくとも２つの送信アンテナをそれぞれ用いて、少なくとも２つの独立したデータストリームが送信される。受信端では、少なくとも２つのアンテナが用いられ、各アンテナが少なくとも２つの信号を同時に受信する。それゆえ、受信された信号は、信号毎に１つの検出アルゴリズムを用いて個別に再生されなければならない。分離された信号は個別に復号される。

１つの基地局に複数の端末がリンクされる電気通信システムの場合、その基地局にリンクされ、且つその基地局との通信を妨害する可能性がある他の端末に気が付かない限り、ある端末が、そのアンテナを通して受信又は転送される信号を重み付けする最良の重み付けベクトルを求めることは、困難な場合がある。

さらに、１つの基地局にただ１つの端末がリンクされるとき、又はポイントツーポイント通信の場合には、その端末は、いくつかの他の基地局、及びその端末の近傍でそれらの基地局にリンクされる端末が存在することに気が付かない。そのように無線リンクに関する通信条件に気が付かない場合、端末が、そのアンテナを通して転送又は受信される信号に適用すべき最良の重み付けベクトルを求める能力が制限される。

米国特許出願公開第２００３／１１２８８０号明細書（要約書、図２ａ、段落００１０） 国際公開第２００５／０４６０８１号パンフレット（要約書、図５、２ページ１０〜２８行）

それゆえ、本発明の目的は、効率的なビーム成形を実行するために、電気通信デバイスが最良の重み付けベクトルを用いることができるようにする方法及びデバイスを提案すること、及び無線ネットワークの無線資源を単純に、且つ効率的に割り当てることができるようにする方法及びデバイスを提案することである。

この目的のために、本発明は、無線電気通信ネットワークにおいて一群のデータを表す信号の転送を制御するための方法であって、無線電気通信ネットワークは、この無線ネットワークを通して複数の第２の電気通信デバイスを通してリンクされる第１の電気通信デバイスを含み、第１の電気通信デバイスは少なくとも２つのアンテナを備え、第２の電気通信デバイスのうちの少なくとも１つは少なくとも２つのアンテナを備え、当該方法は、第１の電気通信デバイスによって実行される複数のステップである、
少なくとも２つの情報を計算するステップであって、当該情報はそれぞれ、第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間の達成可能なリンク条件を表す、少なくとも２つの情報を計算するステップと、
求められた情報に従って、少なくとも２つの第２の電気通信デバイスの中で、どの第２の電気通信デバイスが、リンクを通してのデータ群の転送に関与するかを確定するステップと、
データ群の転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求めるステップであって、当該重み付けベクトルの要素は、少なくとも２つのアンテナを通して転送されるデータ群を表す信号を重み付けする、重み付けベクトルを求めるステップとを含むことを特徴とする、方法に関する。

本発明はまた、無線電気通信ネットワークにおいて一群のデータを表す信号の転送を制御するためのデバイスであって、無線電気通信ネットワークは、この無線ネットワークを通して複数の第２の電気通信デバイスを通してリンクされる第１の電気通信デバイスを含み、第１の電気通信デバイスは少なくとも２つのアンテナを備え、第２の電気通信デバイスのうちの少なくとも１つは少なくとも２つのアンテナを備え、
当該デバイスは、第１の電気通信デバイスに含まれ、
当該デバイスは、
少なくとも２つの情報を計算するための手段であって、当該情報はそれぞれ、第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間の達成可能なリンク条件を表す、少なくとも２つの情報を計算するための手段と、
求められた情報に従って、少なくとも２つの第２の電気通信デバイスの中で、どの第２の電気通信デバイスが、リンクを通してのデータ群の転送に関与するかを確定するための手段と、
データ群の転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求めるための手段であって、当該重み付けベクトルの要素は、少なくとも２つのアンテナを通して転送されるデータ群を表す信号を重み付けする、重み付けベクトルを求めるための手段と
を備えることを特徴とする、デバイスに関する。

こうして、第１の電気通信デバイスが、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間の情報の転送を妨害する可能性がある他の電気通信デバイスに気が付く場合には、これらの妨害を考慮して、重み付けベクトルを求めることができる。

さらに、その後、第１の電気通信デバイスは、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間で転送される信号において、少なくとも１つの第２の電気通信デバイスによって行われる重み付けを制御することができる。

そのような事例は、第１の電気通信デバイスが基地局であり、第２の電気通信デバイスが端末であるときに特に有効である。

さらに、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す情報に従って、少なくとも２つの第２の電気通信デバイスのうちのどちらの第２の電気通信デバイスが、そのリンクを通してのデータ群の転送に関与するかを確定することによって、無線ネットワークの無線資源を効率的に割り当てることができる。

第１の有利な実施例の形態によれば、リンクを通してのデータ群の転送に関与する第２のデバイスを確定することは、第２の電気通信デバイスのそれぞれのアンテナの数にも従って行われる。

したがって、それぞれのアンテナの数に従って、第２の電気通信デバイスに対して、或る優先順位(priority)を与えることができる。

第２の有利な実施例の形態によれば、第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す情報のそれぞれは、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す行列である。

第３の有利な実施例の形態によれば、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスによって用いられるべき変調及び符号化方式が決定される。

したがって、無線ネットワークの資源の使用が最適化される。

さらに、第１の電気通信デバイスが、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスによって用いられるべき変調及び符号化方式を決定するので、第２の電気通信デバイスは、複雑な処理能力を備える必要がない。

第４の有利な実施例の形態によれば、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスによって用いられるべき変調及び符号化方式を決定することは、求められた重み付けベクトルを用いて行われる。

したがって、変調及び符号化方式がさらに正確に決定され、重み付けベクトルを求めることが巧みに利用される。

第５の有利な実施例の形態によれば、確定された第２の電気通信デバイスは、第１の電気通信デバイスによって転送されるデータ群を表す信号を受信することが予想される第２の電気通信デバイスである。

したがって、第１の電気通信デバイスは、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す、計算された各行列に従って、一群の情報がどの第２の電気通信デバイスに送信されるべきであるかを確定する。

第６の有利な実施例の形態によれば、データ群の転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルは、第１の電気通信デバイスによって転送されるデータ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルである。

したがって、第１の電気通信デバイスはビーム成形を実行することができる。

第７の有利な実施例の形態によれば、第１の電気通信デバイスはＮ個のアンテナを備え、当該Ｎ個のアンテナを通して、最大でＮ個のデータ群が同時に転送され、最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイス、及びデータ群の転送のために用いられるべき重み付けベクトルが連続して求められる。

したがって、第２の電気通信デバイスを求めるのは単純であり、いかなる反復過程も必要としない。

第８の有利な実施例の形態によれば、一群のデータの転送に関与する第２の電気通信デバイスは、

を用いて行列Ｕ_ｎを計算することであって、
Ｉは恒等行列であり、ｎは、データ群を表す信号の転送の制御が現時点で行われているデータ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１はデータ群を表す信号の転送の制御が既に行われたデータ群の識別子であり、ｗ_ｌＤは、ｌ番目のデータ群について求められた、第１の電気通信デバイスによって転送される信号を重み付けする重み付けベクトルであり、（）^Ｈは（）の複素共役転置である
行列Ｕ_ｎ計算することと、
第２の電気通信デバイスｋ（ただしｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは第２の電気通信デバイスの数である）毎に、以下の式によって表される、第２の電気通信デバイスｋのための干渉及び雑音の成分の相関行列である行列Ｒ_ｋｎを計算することであって、

ただし、

はｌ番目のデータ群のために第１の電気通信デバイスのＮ個のアンテナを通して第１の電気通信デバイスによって転送される信号の電力であり、Ｈ_ｋは第２の電気通信デバイスｋと第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、Ｐ_ｋｚは第２の電気通信デバイスのための雑音電力行列である
行列Ｒ_ｋｎを計算することと、
第２の電気通信デバイスｋ毎に、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列

を計算することと、
Ｋ個の第２の電気通信デバイスの中で、第２の電気通信デバイス

を、以下の式を満たす、データ群の転送に関与する電気通信デバイスと確定することであって、

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘはｆ_ｋ（ρ<Ψ_ｋｎ>）の最大値を有する第２の電気通信デバイスｋを表し、ｆ_ｋ（）は優先順位関数(priority function)である、第２の電気通信デバイスを確定することと
によって求められる。

したがって、第２の電気通信デバイスのそれぞれを求めることは、複雑な計算を用いることなく、且つ／又はいかなる反復過程も用いることなく行われる。

第９の有利な実施例の形態によれば、優先順位関数ｆ_ｋ（）は恒等関数であるか、或いは長い時間若しくは広い周波数帯にわたって平均された信号対雑音比によって、又は第２の電気通信デバイスのアンテナの数によって行列Ψ_ｋｎの最大の固有値を重み付けする関数である。

したがって、優先順位関数ｆ_ｋ（）が恒等関数であるとき、第２の電気通信デバイスを求めることは、計算された行列の最大の固有値だけを用いて行われる。本発明によれば、最大の固有値だけを用いて、第２の電気通信デバイスのそれぞれを求めることができ、求められた第２の電気通信デバイス毎に、高い達成可能な信号対干渉雑音電力比を獲得できるようになる。

さらに、平均された信号対雑音比又は第２の電気通信デバイスのアンテナの数を用いるとき、他の確定基準に従って第２の電気通信デバイスを求めることができる。

第１０の有利な実施例の形態によれば、以下の式に従って、データ群毎に、データ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルが求められ、

ただし、ｅ<Ψ_ｋｎ>は、ｎ番目のデータ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスの行列Ψ_ｋｎの最大の固有値に対応する固有ベクトルである。

したがって、求められた第２の各電気通信デバイスの達成可能な信号対干渉雑音電力比が最大化される。

第１１の有利な実施の形態によれば、データ群を表す信号を受信することが予想される、求められた第２の電気通信デバイス毎に、当該第２の電気通信デバイスに転送されるデータ群を表す信号を重み付けする求められた重み付けベクトルから、達成可能な信号対干渉雑音電力比が求められる。

第１の実施の形態〜第５の実施の形態のいずれかと組み合わせて用いられてもよい第１２の有利な実施例の形態によれば、求められた第２の電気通信デバイスは、第１の電気通信デバイスにデータ群を表す信号を転送することが予想される第２の電気通信デバイスである。

したがって、第１の電気通信デバイスは、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す、計算された行列のそれぞれに従って、どの第２の電気通信デバイスが一群の情報を送信すべきであるかを確定する。

第１３の有利な実施例の形態によれば、データ群の転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルは、第２の電気通信デバイスによって転送されるデータ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルである。

したがって、第２の電気通信デバイスはビーム成形を実行することができる。

第１４の有利な実施例の形態によれば、第１の電気通信デバイスはＮ個のアンテナを備え、当該Ｎ個のアンテナを通して、最大でＮ個のデータ群が同時に受信され、最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイス、及びデータ群の転送のために用いられるべき重み付けベクトルが連続して求められる。

したがって、第２の電気通信デバイスを求めるのは単純であり、いかなる反復過程も必要としない。

第１５の有利な実施例の形態によれば、一群のデータの転送に関与する第２の電気通信デバイスは、以下の式によって与えられる干渉及び雑音の成分の相関行列Ｒ_ｎを計算することであって、

ただし、ｎはデータ群を表す信号の転送の制御が現時点で行われているデータ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１はデータ群を表す信号の転送の制御が既に行われたデータ群の識別子であり、ｖ_ｌＵはｌ番目のデータ群について求められた、第２の電気通信デバイスｋによって転送されるデータ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルであり、ｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは第２の電気通信デバイスの数であり、（）^Ｔは（）の転置であり、（）^Ｈは（）の複素共役転置であり、Ｈ_ｋは第２の電気通信デバイスｋと第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、Ｈｋ_（ｌ）はｌ番目のデータ群を送信すると既に確定されている第２の電気通信デバイスｋと、第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、（）^＊は（）の複素共役であり、以下の式が成り立ち、

ｚ_ＩＮ（ｐ）＝［ｚ_１（ｐ），．．．，ｚ_Ｍｋ（ｐ）］は第１の電気通信デバイスの干渉及び雑音の成分であり、ｐはｐ番目に受信されたサンプルであり、

はｌ番目のデータ群のために第２の電気通信デバイスのＮ個のアンテナを通して当該第２の電気通信デバイスによって転送される信号の電力である
相関行列Ｒ_ｎを計算することと、
第２の電気通信デバイスｋ毎に、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列

を計算することと、
Ｋ個の第２の電気通信デバイスの中で、第２の電気通信デバイス

を、以下の式を満たす、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスと確定することであって、

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘはｆ_ｋ（）の最大値を有する第２の電気通信デバイスｋを表し、

は優先順位関数である
第２の電気通信デバイスを確定することと
によって求められる。

したがって、第２の電気通信デバイスを求めることは、複雑な計算を用いることなく、且つ／又はいかなる反復過程も用いることなく行われる。

第１６の有利な実施例の形態によれば、以下の式に従って、データ群毎に、データ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルが求められ、

ただし、

はｎ番目のデータ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスの行列

の最大の固有値に対応する固有ベクトルである。

したがって、求められた第２の電気通信デバイスのそれぞれの達成可能な信号対干渉雑音電力比が最大化される。

第１７の有利な実施例の形態によれば、求められた第２の電気通信デバイス毎に、第２の電気通信デバイスに転送されるデータ群を表す信号を重み付けする求められた重み付けベクトルから、達成可能な信号対干渉雑音電力比がさらに求められる。

第５の実施の形態と組み合わせて用いられる、第１８の有利な実施例の形態によれば、２つの重み付けベクトルが求められ、重み付けベクトルｗ_ｎＤは第１の電気通信デバイスによって転送されるデータ群を表す信号を重み付けし、重み付けベクトルｖ_ｎＤ第２の電気通信デバイスによって受信されるデータ群を表す信号を重み付けする。

したがって、第１の電気通信デバイス及び第２の電気通信デバイスはビーム成形を実行することができる。

第１９の有利な実施例の形態によれば、一群のデータの転送に関与する第２の電気通信デバイスは、
行列

を計算することであって、ｎはデータ群を表す信号の転送の制御が現時点で行われているデータ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１はデータ群を表す信号の転送の制御が既に行われたデータ群の識別子であり、Ｈ_ｋ（ｌ）は第１の電気通信デバイスによって転送されるｌ番目のデータ群を表す信号を受信することが予想される第２の電気通信ｋのチャネル行列であり、ｖ_ｌＤはｌ番目のデータ群について求められた、データ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルである
行列を計算することと、
Ｉを恒等行列として、行列

を計算することと、
第２の電気通信デバイスｋ（ただしｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは第２の電気通信デバイスの数である）毎に、第１の電気通信デバイスと第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列

を計算することと、
Ｋ個の第２の電気通信デバイスの中で、第２の電気通信デバイス

を、以下の式を満たす、データ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスと確定することであって、

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘは

の最大値を有する第２の電気通信デバイスｋを表し、ｆ_ｋは優先順位係数(priority coefficient)であり、Ｐ_ｓは第１の電気通信デバイスによって転送される信号の電力であり、Ｐ_ｋｚは第２の電気通信デバイスのための雑音電力行列である
第２の電気通信デバイスを確定することと
によって求められる。

したがって、第２の電気通信デバイスを求めることは、複雑な計算を用いることなく、且つ／又はいかなる反復過程も用いることなく行われる。

第２０の有利な実施の形態によれば、第２の電気通信デバイスによって転送されるデータ群を表す信号を重み付けする重み付けベクトルｖ_ｎＤは、以下の式を用いて計算され、

ただし、

はｎ番目のデータ群の転送に関与する第２の電気通信デバイスの行列

の最大の固有値に対応する固有ベクトルである。

第２１の有利な実施例の形態によれば、ｎ番目のデータ群のための求められた第２の電気通信デバイスに第１の電気通信デバイスによって転送される信号を重み付けする重み付けベクトルｗ_ｎＤのそれぞれは、以下の式を用いて計算され、

ただし、以下の式が成り立ち、

ただし、ｌ＝１〜ｎｍａｘであり、‖ｖ_ｌＤ‖＝１であり、ｎｍａｘは同時に転送されるデータ群の数である。

さらに別の態様によれば、本発明はプログラマブルデバイス内に直にロードすることができるコンピュータプログラムであって、プログラマブルデバイス上で実行されるときに、本発明よる方法のステップを実施するための命令、又はコードの部分を含む、コンピュータプログラムに関する。

コンピュータプログラムに関連する特徴及び利点は、本発明による方法及びデバイスに関連する、先に詳述された特徴及び利点と同じであるので、ここでは繰り返さない。

本発明の特徴は、例示的な実施の形態の以下の説明を読むことから、さらに明らかになるはずであり、上記説明は添付の図面を参照しながら示される。

図１は、本発明によるシステムのアーキテクチャを表す図である。

図１のシステムでは、複数の第２の電気通信デバイス２０_１〜２０_Ｋが、無線ネットワーク１５を通して、アップリンク及びダウンリンクのチャネルを用いて第１の電気通信デバイス１０にリンクされる。

限定はしないが、第１の電気通信デバイス１０は無線ネットワーク１５の基地局１０又はノードであることが好ましい。第２の電気通信デバイス２０_１〜２０_Ｋは、携帯電話又はパーソナルコンピュータ等の端末である。

基地局１０は、ＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮで示されるＮ個のアンテナを有する。端末２０_１〜２０_Ｋは、それぞれＭＳＡｎｔ１〜ＭＳＡｎｔＭ及びＭＳＫＡｎｔ１〜ＭＳＫＡｎｔＭで示されるＭ_ｋ個のアンテナを有する。ここで、Ｍ_ｋ個のアンテナの数は、端末２０_ｋ毎に異なる場合があることに留意されたい。ただしｋ＝１〜Ｋである。端末２０_１〜２０_Ｋのうちの少なくとも１つが、少なくとも２つのアンテナを有する。

基地局１０は、ダウンリンクチャネルを通して、端末２０_１〜２０_Ｋに一群のデータを表す信号を転送し、端末２０_１〜２０_Ｋは、アップリンクチャネルを通して、基地局１０に信号を転送する。

本システムが時分割複信方式を用いるとき、アップリンクチャネル及びダウンリンクチャネルにおいて転送される信号は、同じ周波数帯の異なる時間に二重化される(duplexed)。無線ネットワーク１５内で転送される信号は、同じ周波数スペクトルを共有する。共有スペクトルは、決まった数のタイムスロットを有する繰返しフレームを用いて時分割される。各タイムスロットを用いて、アップリンク信号又はダウンリンク信号のいずれかが送信される。

本システムが周波数分割複信方式を用いるとき、アップリンクチャネル及びダウンリンクチャネルにおいて転送される信号は、異なる周波数帯において二重化される。そのスペクトルは異なる周波数帯に分割され、アップリンク信号及びダウンリンク信号は同時に送信される。

基地局１０は、アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮを通して、送信されるべき信号を端末２０_１〜２０_Ｋに転送する。さらに正確に言うと、基地局１０が、ダウンリンクチャネルを通して、所与の端末２０_ｋに一群のデータを表す信号を送信するとき、それらの信号はＮ回複製され、複製された信号はそれぞれ、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤの１つの要素によって重み付けされる、すなわち乗算される。

基地局１０は、アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮを通して、端末２０_１〜２０_Ｋによって送信される信号を受信する。さらに正確に言うと、基地局１０が、所与の端末２０_ｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）から、アップリンクチャネルを通して、一群のデータを表す信号を受信するとき、基地局のアンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮのそれぞれによって受信される各信号は、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_ｎＵの１つの要素によって重み付けされる、すなわち、乗算される。

本発明によれば、重み付けベクトルｗ_ｎＤ及び／又はｗ_ｎＵは、基地局１０によって転送又は受信されることになる、同時に受信されるｎ個のデータ群毎に基地局１０によって求められる。ただし、ｎ＝１〜（最大で）Ｎである。結果として、基地局１０及び各端末２０_ｋはビーム成形を実行する、すなわち送信又は受信される信号の空間的な方向を制御する。

図１においてＢＦ１で示される楕円は、基地局１０によって端末２０_１に転送される、アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮによって放射される信号のパターンを示す。

図１においてＢＦＫで示される楕円は、基地局１０によって端末２０_Ｋに転送される、アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮによって放射される信号のパターンを示す。

基地局１０はさらに、重み付けベクトルｖ_ｎＤ及び／又はｖ_ｎＵを求め（ただしｎ＝１〜ｎｍａｘ）、各端末２０_ｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）は、アンテナＭＳｋＡｎｔ１〜ＭＳｋＡｎｔＭを通して受信及び／又は送信されるデータ群を表す信号を重み付けするために、それを用いなければならない。基地局１０は、一群のデータ内で重み付けベクトルｖ_ｎＤ及び／又はｖ_ｎＵの要素を転送することによって、所与の端末２０_ｋに重み付けベクトルｖ_ｎＤ及び／又はｖ_ｎＵを転送する。

ここで、具現化の１つの変形形態では、基地局１０は端末２０に重み付けベクトルｖ_ｎＤを転送しないことに留意されたい。各端末２０ｋは自ら、使用するダウンリンク重み付けベクトルを求める。

具現化の別の変形形態では、基地局１０は、一群の情報ｎを転送すると確定された端末２０_ｋに、重み付けベクトルｖ_ｎＵに関連する、求められた情報を転送し、無線ネットワーク１５を通して端末２０_ｋに、求められた重み付けベクトルｖ_ｎＵに関連する情報によって重み付けされた少なくとも１つの信号を転送する。

さらに正確に言うと、各重み付けベクトルｖ_ｎＤが、ダウンリンクチャネルにおいて同時に転送されることになるデータ群ｎ毎に求められるか、又は各重み付けベクトルｖ_ｎＵが、アップリンクチャネルにおいて同時に転送されることになるデータ群ｎ毎に求められる。

その後、各端末２０_ｋは、そのアンテナＭＳｋＡｎｔ１〜ＭＳｋＡｎｔＭを通して、送信されるべき一群のデータを表す信号を基地局１０に転送する。さらに正確に言うと、端末２０_ｋが、アップリンクチャネルを通して、基地局１０に一群のデータを表す信号を送信するとき、その信号はＭ_ｋ回複製され、複製された信号はそれぞれ、ｎ番目のデータ群を受信すると確定された端末２０_ｋについて求められた、アップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＵの１つの要素によって重み付けされる、すなわち乗算される。

楕円ＢＦ１は、端末２０_１によって基地局１０に転送される、アンテナＭＳ１Ａｎｔ１〜ＭＳ１ＡｎｔＭによって放射される信号のパターンを示す。

楕円ＢＦＫは、端末２０_Ｋによって基地局１０に転送される、アンテナＭＳＫＡｎｔ１〜ＭＳＫＡｎｔＭによって放射される信号のパターンを示す。

各端末２０_ｋは、そのアンテナＭＳｋＡｎｔ１〜ＭＳｋＡｎｔＭを通して、基地局１０によって送信される信号を受信する。さらに正確に言うと、端末２０_ｋがダウンリンクチャネルを通して基地局１０から信号を受信するとき、そのアンテナＭＳｋＡｎｔ１〜ＭＳｋＡｎｔＭのそれぞれによって受信される各信号が、ｎ番目のデータ群を受信すると確定された端末２０_ｋについて求められたダウンリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤの１つの要素によって重み付けされる、すなわち、乗算される。

結果として、端末２０_ｋはビーム成形を実行する、すなわち基地局１０から受信された信号の空間的な方向を制御する。

具現化のその変形形態によれば、各端末２０_ｋは自ら、使用すべきダウンリンク重み付けベクトルを求める。

具現化の他の変形形態によれば、各端末２０_ｋは、基地局１０から、ダウンリンクチャネルを通して複数の信号を受信し、その受信された信号から、その端末が基地局１０からダウンリンクチャネルを通して信号を受信するときに使用すべき重み付けベクトルｖ_ｎＤを計算する。各端末２０_ｋは、基地局１０から、ダウンリンクチャネルを通して複数の信号を受信し、その受信された１つ又は複数の信号から、その端末がアップリンクチャネルを通して基地局１０に信号を転送するときに使用すべき重み付けベクトルｖ_ｎＵを計算する。

図２は、本発明による基地局のアーキテクチャを表す図である。

基地局１０は、空間マルチプレクサ１００と、Ｃｐ_１〜Ｃｐ_Ｎで示されるＮ個の複製モジュールと、Ｍｕｌ_１１Ｄ〜Ｍｕｌ_ＮＮＤで示されるＮ×Ｎ個のダウンリンク乗算モジュールと、Ｓｕｍ_１Ｄ〜Ｓｕｍ_ＮＤで示されるＮ個のダウンリンク加算モジュールと、Ｍｕｌ_１１Ｕ〜Ｍｕｌ_ＮＮＵで示されるＮ×Ｎ個のアップリンク乗算モジュールと、Ｓｕｍ_１Ｕ〜Ｓｕｍ_ＮＵで示されるＮ個のアップリンク加算モジュールとを備える。

本発明によれば、基地局１０は、ダウンリンクチャネルを通して、最大でＮ個のデータ群を同時に転送する。空間マルチプレクサ１００は、基地局１０と各端末２０_ｋとの間で達成可能なリンク条件を表す情報を求める。空間マルチプレクサ１００は、最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、達成可能なリンク条件を表す求められた情報に従って、そのデータ群を受信しなければならない端末２０_ｋを確定する。基地局１０は、アップリンクチャネルを通して、ｎｍａｘ個のデータ群を同時に受信する（ただし、ｎｍａｘ≦Ｎ）。空間マルチプレクサ１００は、受信されるべきｎｍａｘ個のデータ群のデータ群毎に、達成可能なリンク条件を表す求められた情報に従って、基地局１０にそのデータ群を転送しなければならない端末２０_ｋを確定する。

信号Ｓ_１（ｔ）〜Ｓ_Ｎ（ｔ）は、基地局１０にリンクされるＫ個の端末２０_１〜２０_Ｋに転送されることになる、それぞれＮ個のデータ群を表す信号である。各信号Ｓ_１（ｔ）〜Ｓ_Ｎ（ｔ）は、それぞれの複製モジュールＣｐ_１〜Ｃｐ_Ｎによって、Ｎ回複製される。端末２０_ｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）に転送されるべき信号毎に、複製された信号がそれぞれ、端末２０_ｋに転送されるべき、ｎで示されるデータ群に対応するダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤの要素であって、空間マルチプレクサ１００によって求められるダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤの要素によって重み付けされる。アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮによって端末２０_ｋに転送される各信号の組み合わせは、ビーム成形信号と呼ばれる。

基地局１０の各ダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤの第１の要素によって重み付けされる信号はその後、加算され、基地局１０の第１のアンテナＢＳＡｎｔ１を通して転送される。基地局１０の各重み付けベクトルｗ_ｎＤの第２の要素によって重み付けされる信号はその後、加算され、基地局１０の第２のアンテナＢＳＡｎｔ２を通して転送され、基地局１０の重み付けベクトルｗ_ｎＤのＮ番目の要素まで繰り返される。

ここで、従来型の無線電気通信デバイスにおいて行われるように、各アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮに転送される前に、それらの信号には周波数アップコンバート、マッピング等の処理が行われることに留意されたい。

基地局１０は、Ｋ個の端末２０_１〜２０_Ｋの少なくとも一部によって転送されるｎｍａｘ個のデータ群を表すｎｍａｘ個の信号（ただしｎｍａｘ≦Ｎ）を同時に受信する。各アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮによって受信された信号はそれぞれ、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_ｎＵの要素によって重み付けされる、すなわち乗算される。

アンテナＢＳＡｎｔ１を通して受信された各信号は、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕ〜ｗ_{ｎｍａｘＵ}の第１の要素（ｗ_１１Ｕ，．．．ｗ_{ｎｍａｘ１Ｕ}）によってＮ回乗算される。

アンテナＢＳＡｎｔ２を通して受信された各信号は、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕ〜ｗ_{ｎｍａｘＵ}の第２の要素（ｗ_１２Ｕ，．．．ｗ_{ｎｍａｘ２Ｕ}）によってＮ回乗算される。

アンテナＢＳＡｎｔＮを通して受信された各信号は、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕ〜ｗ_{ｎｍａｘＵ}の第Ｎの要素（ｗ_１ＮＵ，．．．ｗ_{ｎｍａｘＮＵ}）によってＮ回乗算される。

基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕによって重み付けされた信号はその後、第１の受信されたデータ群を形成するために、Ｓｕｍ_１Ｕで示される加算器によって加算される。

基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_ＮＵによって重み付けされた信号はその後、Ｎ番目に受信されたデータ群を形成するために、Ｓｕｍ_ＮＵで示される加算器によって加算される。

ここで、従来型の無線電気通信デバイスにおいて行われるように、各アンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮから受信される信号には周波数ダウンコンバート、デマッピング等の処理が行われることに留意されたい。

図３は、本発明による基地局の空間マルチプレクサのアーキテクチャを表す図である。

基地局１０の空間マルチプレクサ１００は、たとえば、バス３０１によって互いに接続される構成要素と、図４、図５、図６又は図７において開示されるようなプログラムによって制御されるプロセッサ３００とを基にするアーキテクチャを有する。

バス３０１は、プロセッサ３００を、リードオンリーメモリＲＯＭ３０２、ランダムアクセスメモリＲＡＭ３０３、ベクトルインターフェース３０６及びチャネルインターフェース３０５に接続する。

メモリ３０３は、変数を受信するように意図されるレジスタと、図４、図５、図６又は図７において開示されるようなアルゴリズムに関連するプログラムの命令とを含む。

プロセッサ３００は、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_１Ｄ〜ｗ_ＮＤと、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕ〜ｗ_ＮＵと、各データ群ｎ（ただしｎ＝１〜Ｎ）を受信するように確定された端末２０_１〜２０_Ｋのダウンリンク重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤと、各データ１０の群ｎ（ただしｎ＝１〜ｎｍａｘであり、ｎｍａｘ≦Ｎである）を送信するように確定された端末２０_１〜２０_Ｋのアップリンク重み付けベクトルｖ_１Ｕ〜ｖ_ＮＵとを求める。

リードオンリーメモリＲＯＭ３０２は、基地局１０が起動されるときにランダムアクセスメモリ３０３上に転送される、図４、図５、図６又は図７において開示されるようなアルゴリズムに関連するプログラムの命令を含む。

ベクトルインターフェース３０６は、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_１Ｄ〜ｗ_ＮＤを、それぞれの乗算器Ｍｕｌ_１１Ｄ〜Ｍｕｌ_ＮＮＤに転送できるようにする。

ベクトルインターフェース３０６は、基地局１０のアップリンク重み付けベクトルｗ_１Ｕ〜ｗ_ＮＵを、それぞれの乗算器Ｍｕｌ_１１Ｕ〜Ｍｕｌ_ＮＮＵに転送できるようにする。

またベクトルインターフェース３０６は、本発明に従って少なくとも１つのデータ群を受信又は転送するために、基地局２０_ｋによって用いられるべきダウンリンク重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤ及びアップリンク重み付けベクトルｖ_１Ｕ〜ｖ_ＮＵも転送できるようにする。

そのようなダウンリンク重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤ及びアップリンク重み付けベクトルｖ_１Ｕ〜ｖ_ＮＵは、少なくとも１つのデータ群の中で、又は重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤ若しくはｖ_１Ｕ〜ｖ_ＮＵに関連する基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルを求めることによって、それぞれの端末２０に転送される。

具現化の１つの変形形態によれば、重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤは、基地局１０によって転送されない。

その際、基地局１０は、重み付けベクトルｖ_１Ｄ〜ｖ_ＮＤ又はｖ_１Ｕ〜ｖ_ＮＵに関連する基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_１Ｄ〜ｗ_ＮＤによって重み付けされる少なくともｎｍａｘ個のパイロット信号を転送する。求められた各端末２０は、基地局１０から少なくとも１つのパイロット信号を受信し、少なくとも１つの受信されたパイロット信号から、ｎ番目のデータ群を表す信号を重み付けするためにその端末が使用しなければならないダウンリンク重み付けベクトルｖ_ＮＵまたはｖ_ＮＵを求める。

チャネルインターフェース３０５は、端末２０_１〜２０_Ｋからパイロット信号を受信するようになっており、また、リンク条件の推定を実行するように、言い換えると、端末２０_ｋ毎に、端末２０_ｋと基地局１０との間のチャネル応答行列の推定を実行するようになっている。

図４は、本発明の全般的な原理を説明する、基地局によって実行されるアルゴリズムである。

本アルゴリズムは、基地局１０が、端末２０_１〜２０_Ｋのうちの少なくとも１つに、最大でＮ個のデータ群を同時に転送しなければならない度に実行される。

ステップＳ４００では、基地局１０が、ｎで示される変数を１に設定する。その変数ｎは、処理中のデータ群を表す。

次のステップＳ４０１では、基地局１０が少なくとも２つの情報を計算し、各情報は、その基地局と１つの端末２０_ｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）との間で達成可能なリンク条件を表す。

次のステップＳ４０２では、求められた情報に従って、基地局１０が、少なくとも２つの端末２０のうちのどの端末２０_ｋがそのリンクを通してデータ群の転送に関与するかを確定する。

次のステップＳ４０３では、基地局１０が、そのデータ群を転送するために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求め、その重み付けベクトルの要素が、少なくとも２つのアンテナを通して転送されるデータ群を表す信号を重み付けする。

次のステップＳ４０３では、基地局１０が、ステップＳ４０３の少なくとも１つの重み付けベクトルを考慮に入れて、処理中のデータ群のためのシステム評価関数を求める。

次のステップＳ４０４では、基地局１０が、その群のためのシステム評価関数が受理可能か否かを確定する。

そのデータ群のためのシステム評価関数が受理可能である場合には、基地局１０はステップＳ４０５に進み、変数ｎを一単位だけ増加させ、次のデータ群を検討するためにステップＳ４０１に戻る。

そのデータ群のためのシステム評価関数が受理可能でない場合には、ｎｍａｘ＝ｎ−１となるｎｍａｘ個のデータ群が同時に転送されるであろう。基地局１０は、ステップＳ４０６に進み、確定された端末２０毎に、それらが転送に関与するデータ群を転送するために用いられるべき変調及び符号化方式を選択する。

図５は、本発明の具現化の第１の態様による、ダウンリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために基地局によって実行されるアルゴリズムである。

本アルゴリズムは、基地局１０が、端末２０_１〜２０_Ｋのうちの少なくとも１つにＮ個のデータ群を同時に転送しなければならない度に実行される。

基地局１０は、そのＮ個のアンテナを通して、Ｎ個のデータ群を同時に転送する。基地局１０は、基地局１０とＫ個の端末２０_１〜２０_Ｋのそれぞれとの間で達成可能なリンク条件を表す情報を計算し、求められた情報に従って、どの端末２０（複数可）が少なくとも１つのデータ群を受信しなければならないかを確定する。

本発明の具現化の第１の態様によれば、基地局１０は、転送されるデータ群ｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎは１つのデータ群を指示する）毎に、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを求める。

さらに正確に言うと、本アルゴリズムは、基地局１０の空間マルチプレクサ１００のプロセッサ３００によって実行される。

ステップＳ５００では、プロセッサ３００が、ｎで示される変数を１に設定する。変数ｎは、処理中のデータ群を表す。

次のステップＳ５０１では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて行列Ｕ_ｎを計算する。

ただし、Ｉは恒等行列であり、ｗ_ｌＤ（ただしｌ＝１〜ｎ−１）は以前に処理されている１〜ｎ−１番目のデータ群について求められた基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルであり、

は基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｌＤの複素共役転置である。

ここで、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ＮＤは互いに直交することに留意されたい。

次のステップＳ５０２では、プロセッサ３００が、変数ｋを１に設定する。変数ｋは、処理中の端末２０_ｋの指示(indicia)を表す。

次のステップＳ５０３及びＳ５０４では、プロセッサ３００が、その端末２０_ｋのための達成可能なリンク条件を表す行列を求める。

さらに正確に言うと、プロセッサ３００は、ステップＳ５０３において、Ｒ_ｋｎで示される行列を求め、それは、処理中の端末２０_ｋ及び処理中のデータ群ｎの干渉及び雑音の成分の相関行列である。Ｒ_ｋｎは以下の式によって与えられる。

ただし

は基地局１０のアンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮを通して当該基地局１０によって転送される信号の電力である。

Ｈ_ｋは、端末２０_ｋと基地局１０との間のチャネル行列であり、Ｐ_ｋｚは、端末２０のための雑音電力行列である。

基地局１０は、チャネル行列Ｈ_ｋ及び雑音電力Ｐ_ｋｚがわかっている。従来的には、各チャネル行列Ｈ_ｋは、アップリンクチャネル上で端末２０_ｋによって個別に送信されるパイロット信号の複素振幅を測定することによって得られる。干渉雑音電力Ｐ_ｋｚは、アップリンクチャネル上で端末２０_ｋによって報告される。ここで、干渉雑音電力Ｐ_ｋｚを報告する代わりに、各端末２０_ｋは、信号対干渉雑音電力比又は任意の他のチャネル品質インジケータ等の他の関連するパラメータを報告し、そのパラメータから、基地局１０が雑音電力Ｐ_ｋｚを推定することができることに留意されたい。具現化の１つの変形形態では、基地局１０は、端末２０によって報告される値から干渉雑音電力Ｐ_ｋｚを求める代わりに、その推定できる値を用いる。

ステップＳ５０４では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、端末２０_ｋと基地局１０との間で達成可能なリンク条件を表す、Ψ_ｋｎで示される行列を計算する。

次のステップＳ５０５では、プロセッサ３００が、変数ｋがＫに等しいか否かを検査する。ｋがＫとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ５０６に進み、変数ｋを１だけ増加させ、既に説明されているステップＳ５０３に戻る。

プロセッサ３００は、各端末２０_ｋと基地局１０との間で達成可能なリンク条件を表す行列が求められる限り、ステップＳ５０３〜Ｓ５０５を含むループを実行する。

達成可能なリンク条件を表す行列が端末２０_ｋ毎に求められると、プロセッサ３００は、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０１〜Ｓ５０６は、Ｋ個の行列を求めることに対応し、各行列は、基地局１０と端末２０_ｋとの間で達成可能なリンク条件を表す。

ステップＳ５０７では、プロセッサ３００が、最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）を有する端末として、処理中のｎ番目のデータ群が送信されなければならない端末２０_ｋを確定する。

さらに正確に言うと、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群について、

で示される端末を確定し、それは以下の式を満たす。

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘはｆ_ｋ（ρ<Ψ_ｋｎ>）の最大値を有する端末２０_ｋを表し、ｆ_ｋ（）は優先順位関数である。

ｆ_ｋ（）は恒等関数であることが好ましい。

具現化の第１の変形形態では、ｆ_ｋ（）は、

に等しい。ただし、ａｖｇＳＮＲ_ｋは、長い時間又は広い周波数帯にわたって、平均された信号対雑音比（ＳＮＲ）である。

具現化の第２の変形形態では、ｆ_ｋ（）は、

に等しい。ただし、Ｍ_ｋは、端末２０_ｋのアンテナの数である。

ここで、本発明において、数多くの異なる関数ｆ_ｋ（）を用いることができることに留意されたい。そのような関数ｆ_ｋ（）は、特定の１つ又は複数の確定基準に従って、処理中のｎ番目のデータ群が送信されなければならない端末２０を求める際に、或る優先順位を導入する。

次のステップＳ５０８では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、処理中のデータ群ｎのための、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを求める。

ただし、ｅ<Ψ_ｋｎ>は、ステップＳ５０７において求められた端末

の行列Ψ_ｋｎの最大の固有値に対応する固有ベクトルを表す。

ステップＳ５０７及びＳ５０８の結果、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群を受信しなければならない端末

を確定し、ｎ番目のデータ群について、端末

のＳＩＮＲを最大化する、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを選択する。

ここで、空間マルチプレクサ１００によって以前に求められているｎ−１番目のデータ群が存在する中で、ｎ番目のデータ群がｋ番目の端末に送信されることを考えると、ｋ番目の端末の受信された信号は以下の式によって表されることに留意されたい。

ただし、

であり、（ＩＮ）は干渉及び雑音を意味し、

は受信された信号のｐ番目のサンプルのための干渉及び雑音である。

ただし、

は端末２０_ｋにおけるＭ_ｋ×１の干渉及び雑音のベクトルであり、電力は以下の通りである。

端末２０_ｋは、最小平均二乗誤差重み(minimum-mean-square-error)に基づいて、アンテナＭＳＡｎｔ１〜ＭＳＡｎｔＭによって受信されるＭ個の信号のそれぞれにおいて、ｎ番目のデータ群のための重み付けベクトル

を適用する。

その際、重み付け後の信号対干渉雑音電力比γ_ｋｎは、以下の式によって表される。

そのような式は、ステップＳ５０７において、確定された端末２０_ｋが、端末２０の中で、最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比を有する端末であることを示す。

先に開示されたように、空間マルチプレクサ１００は、互いに直交することになる２つの異なる端末２０に送信される２つのデータ群に対して求められた、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルを課すことが好ましい。１〜（ｎ−１）番目のデータ群が既に求められているとき、ｎ番目の重み付けベクトルｗ_ｎＤは、以下の式を満たす。

ただし、以下の式が成り立つ。

その際、ｎ番目のデータ群が転送される端末２０_ｋのＳＩＮＲγ_ｋｎは、以下に等しい。

ただし、以下の式が成り立つ。

０でない固有値に対応するΨ_ｋｎの固有ベクトルはｗ_１Ｄ，．．．，ｗ_{（ｎ−１）Ｄ}に直交するので、γ_ｋｎは

に最大化される。

次のステップＳ５０９では、プロセッサ３００が、変数ｎがＮに等しいか否かを検査する。ｎがＮとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ５１０に進み、変数ｎを１だけ増加させ、次のデータ群を検討するためにステップＳ５０１に進む。

Ｎ個のデータ群の全てが処理されていない限り、プロセッサ３００は、ステップＳ５０１〜Ｓ５１０によって構成されるループを実行する。

Ｎ個のデータ群が処理されると、プロセッサ３００はステップＳ５１１に進む。

次のステップＳ５１１では、プロセッサ３００は、ステップＳ５０７において以下のように求められた各端末２０の予想されるＳＩＮＲを求める。

ここで、ｎ番目のデータ群が求められると、空間マルチプレクサ１００は、１〜ｎ番目のデータ群の存在する中で（ｎ＋１）番目のデータ群を追加することに留意されたい。

ここで、ｎ番目のデータ群の受信されたＳＩＮＲは、（ｎ＋１）番目のデータ群が追加された後には変更されないことに留意されたい。同じようにして、空間マルチプレクサ１００によってさらに多くのデータ群が追加される場合であっても、求められたデータ群の受信されたＳＩＮＲは保持される。

この特性は、先に開示された基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤの直交性によって導かれる。この特性を用いて、空間マルチプレクサ１００は、さらに別のデータ群の影響を考えることなく、基地局１０と、系列ｎ＝１，．．．，Ｎの中のｎ番目のデータ群について受信しなければならない端末２０とのダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを求める。

次のステップＳ５１２では、プロセッサ３００が、ステップＳ５０７において確定された端末２０毎に、ダウンリンクチャネルのために確定された各端末２０によって用いられるべき変調及び符号化方式を決定する。

次のステップＳ５１３では、プロセッサ３００が、ステップＳ５０８において確定された基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_１〜ｗ_Ｎの要素を、Ｍｕｌ_１１Ｄ〜Ｍｕｌ_ＮＮＤで示される乗算モジュールに転送し、ステップＳ５０７において確定された端末２０の順序付きのリストを、図３には示されない割当てモジュールに転送し、割当てモジュールは、確定された端末２０毎に、確定された端末２０に等しい宛先アドレスを有する一群のデータを選択する。

その後、そのデータ群は基地局１０によって転送される。

ここで、そのダウンリンクチャネルのために、確定された端末２０によって用いられるべき変調及び符号化方式に関連する情報も、そのダウンリンクチャネルの１つのタイムスロットにおいて転送されることに留意されたい。

確定された端末２０はそれぞれ、パイロット信号を受信し、以下の式に従って、最小平均二乗誤差重みに基づいてダウンリンク重み付けベクトルを求める。

ただし、アンテナＭＳｋＡｎｔ１〜ＭＳｋＡｎｔＭによって受信されるＭ_ｋ個の信号のそれぞれにおいて以下の式が成り立つ。

各端末２０は、受信されたデータ群において、宛先端末識別子を検査する。識別子がその端末のものと対応する場合には、端末２０は、ダウンリンクチャネルのために用いられるべき変調及び符号化方式を特定する。

図６は、本発明の具現化の第１の態様による、アップリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために、基地局によって実行されるアルゴリズムである。

基地局１０は、アップリンクチャネルを通して、ｎｍａｘ個のデータ群を表すｎｍａｘ個の信号を同時に受信することができる。基地局１０は、アップリンクチャネル上でどの端末２０が各データ群を転送しなければならないかを確定する。

端末２０_ｋがｎ番目のデータ群を送信すると確定される場合には、端末２０_ｋは、基地局１０によって転送されるＭ_ｋ＊１重み付けベクトルｖ_ｎＵに基づいて、ビーム成形を実行する。

さらに正確に言うと、本アルゴリズムは、基地局１０の空間マルチプレクサ１００のプロセッサ３００によって実行される。

ステップＳ６００では、プロセッサ３００が、ｎで示される変数を１に設定する。その変数ｎは、処理中のデータ群を表す。

次のステップＳ６０１では、プロセッサ３００が、以下の式によって与えられる干渉及び雑音の成分の相関行列Ｒ_ｎを計算する。

ただし、ｖ_ｌＵ（ｌ＝１〜ｎ−１）は、アップリンクチャネル上で１〜ｌ番目のデータ群を送信すると既に確定されている端末２０について求められた重み付けベクトルであり、Ｈ_ｋは、端末２０_ｋと基地局１０との間のチャネル行列であり、Ｈｋ_（ｌ）は、ｌ番目のデータ群を送信すると既に確定されている第２の電気通信デバイスｋと、第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、（）^＊は（）の複素共役を表し、

であり、ｚ_ＩＮ（ｐ）＝［ｚ_１（ｐ），．．．，ｚ_Ｍｋ（ｐ）］は、基地局１０の干渉及び雑音の成分であり、ｐはｐ番目に受信されたサンプルである。

ここで、基地局１０は、図５のＨ_ｋの場合に開示されるのと同じようにして、チャネル行列Ｈｋ_（ｌ）がわかっていることに留意されたい。

次のステップＳ６０２では、プロセッサ３００が変数ｋを１に設定する。変数ｋは、処理中の端末２０_ｋの指示を表す。

次のステップＳ６０３では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、端末２０_ｋと基地局１０との間で達成可能なリンク条件を表す行列を計算する。

次のステップＳ６０４では、プロセッサ３００が、変数ｋがＫに等しいか否かを検査する。

ｋがＫとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ６０５に進み、変数ｋを１だけ増加させ、ステップＳ６０３に戻る。

ｋがＫとは異なる限り、プロセッサ３００は、ステップＳ６０３〜Ｓ６０５によって構成されるループを実行する。

ｋがＫに等しい場合には、プロセッサ３００は、ステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０１〜Ｓ６０５は、Ｋ個の行列を求めることに対応し、各行列は、基地局１０と端末２０_ｋとの間で達成可能なリンク条件を表す。

ステップＳ６０６では、プロセッサ３００が、最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）を有する端末として、処理中のｎ番目のデータ群を転送しなければならない端末２０_ｋを求める。

さらに正確に言うと、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群について、

で示される端末を求め、それは以下の式を満たす。

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘはｆ_ｋ（）の最大値を有する端末２０_ｋを表し、以下の関数は優先順位関数である。

ｆ_ｋ（）は恒等関数であることが好ましい。

具現化の第１の変形形態では、ｆ_ｋ（）は以下の式に等しい。

ただし、ａｖｇＳＮＲ_ｋは、長い時間又は広い周波数帯にわたって、平均された信号対雑音比（ＳＮＲ）である。

具現化の第２の変形形態では、ｆ_ｋ（）は以下の式に等しい。

ただし、Ｍ_ｋは、端末２０_ｋのアンテナの数である。

ここで、本発明において、数多くの異なる関数ｆ_ｋ（）を用いることができることに留意されたい。そのような関数ｆ_ｋ（）は、特定の１つ又は複数の確定基準に従って、処理中のｎ番目のデータ群が送信されなければならない端末２０を確定する際に、何らかの優先順位を導入する。

次のステップＳ６０７では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、処理中のデータ群ｎのための確定された端末２０のアップリンク重み付けベクトルｗ_ｎＵを求める。

ただし、

は、ステップＳ６０６において確定された端末

の以下の行列の最大の固有値に対応する固有ベクトルを表す。

ステップＳ６０６及びＳ６０７の結果、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群を転送しなければならない端末

を確定し、端末

のＳＩＮＲを最大化する、確定された端末２０のための、及び処理中のデータ群ｎのためのアップリンク重み付けベクトルのｖ_ｎＵを選択する。

ｎ番目のデータ群に関連する、確定された端末２０によって転送される前に重み付けされるべき信号ｓ_ｎ（ｐ）は、電力

及び

を有する。基地局１０によって受信されたデータ群のｐ番目のサンプルｘ_ＢＳ（ｐ）＝［ｘ_ＢＳ，１（ｐ），．．．，ｘ_ＢＳ，Ｎ（ｐ）］^Ｔは、以下の式によって与えられる。

ただし、ｋ（ｎ）は、ｎ番目のデータ群を送信すると確定された端末の識別子であり、ｚ_ＩＮ（ｐ）＝［ｚ_１（ｐ），．．．，ｚ_Ｍ（ｐ）］^Ｔは基地局１０における干渉及び雑音であり、ただし、以下の式が成り立つ。

１〜（ｎ−１）番目の受信されたデータ群が存在する中で、ｎ番目のデータ群がｋ番目の端末によって送出されることを考えると、基地局１０によって受信されたｎ番目のデータ群は以下のように表される。

ただし、以下の式が成り立つ。

また

は、アップリンクチャネル上で、ｌ番目のデータ群を転送しなければならない端末２０_ｋと、基地局１０との間のチャネル行列である。

基地局１０は、以下の式を用いて、最小平均二乗誤差重みに基づいて、受信された信号においてビーム成形を実行する。

ただし、Ｒ_ｎはステップＳ６０１において計算された相関行列であり、以下の式が成り立つ。

その際、重み付け後の信号対干渉雑音電力比γ_ｋ→ｎは、以下のように表される。

ＳＩＮＲγ_ｋ→ｎは

を用いて

に最大化される。

そのような式は、ステップＳ６０６において、確定された端末２０_ｋが、端末２０の中で最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比を有する端末であることを示す。

ｎ番目のデータ群は、以前に求められた１〜（ｎ−１）番目のデータ群のＳＩＮＲを劣化させる。ｌ番目のデータ群（ただし、ｌ＝１〜ｎ）のＳＩＮＲγ_ｌ／ｎは、以下の式によって与えられる。

次のステップＳ６０８では、プロセッサ３００が、確定された端末

の達成可能な信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ

を推定する。

次のステップＳ６０９では、プロセッサ３００が、処理中のデータ群のためのシステム評価関数Ξ（ｎ）を求める。

一例として、システム評価関数Ξ（ｎ）はスループットによって表され、

に等しい。ただし、Ｔ（γ）は、受信されたＳＩＮＲγの関数としての、データ群のスループットを表す。

限定はしないが、一例として、Ｔ（γ）は、基地局１０のＲＯＭメモリ３０２に格納される参照テーブルの形で実現される。ＳＩＮＲが０〜１ｄＢ間に含まれる場合には、そのスループットは０．２５０に等しい。ＳＩＮＲが１〜２ｄＢ間に含まれる場合には、そのスループットは０．２８５に等しい。ＳＩＮＲが２〜３ｄＢ間に含まれる場合には、そのスループットは０．３３３に等しい。ＳＩＮＲが約２０ｄＢである場合には、そのスループットは３．００に等しい。

ステップＳ６０７〜Ｓ６０９は、確定された端末２０のためのアップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＵを考慮に入れるシステム性能の評価に対応する。

次のステップＳ６１０では、プロセッサ３００が、処理中のデータ群のためのシステム評価関数Ξ（ｎ）が、以前に処理されたデータ群について求められた評価関数Ξ（ｎ−１）以上であるか否かを検査する。

Ξ（ｎ）>Ξ（ｎ−１）である場合には、プロセッサ３００はステップＳ６１１に進み、そうでない場合には、プロセッサ３００はステップＳ６１３に進む。Ξ（ｎ）≧Ξ（ｎ−１）である場合には、ｎｍａｘ＝ｎ−１となるｎｍａｘ個のデータ群が同時に転送されるであろう。

ステップＳ６１１では、プロセッサ３００が、変数ｎがＮに等しいか否かを検査する。ｎがＮとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ６１２に進み、変数ｎを１だけ増加させ、ステップＳ６０１に戻る。プロセッサ３００は、Ｎ個のデータ群の全てが処理されていない限り、又はΞ（ｎ）≧Ξ（ｎ−１）である場合には、ステップＳ６０１〜Ｓ６１２によって構成されるループを実行する。

変数ｎがＮに等しい場合には、プロセッサ３００はステップＳ６１３に進む。

ステップＳ６１３では、プロセッサ３００が、ステップＳ６０６において確定された端末２０毎に、アップリンクチャネルについてステップＳ６０６において確定された端末２０によって用いられるべき変調及び符号化方式を決定する。

一例として、ＳＩＮＲが０〜１ｄＢ間に含まれる場合には、変調方式はＱＰＳＫであり、符号化速度(coding rate)は１／８である。ＳＩＮＲが１〜２ｄＢ間に含まれる場合には、変調はＱＰＳＫ変調であり、符号化速度は１／７である。ＳＩＮＲが２〜３ｄＢ間に含まれる場合には、変調はＱＰＳＫ変調であり、符号化速度は１／６である。ＳＩＮＲが約２０ｄＢである場合には、変調は１６ＱＡＭであり、符号化速度は３／４である。

ステップＳ６１４では、プロセッサ３００が、ステップＳ６０６において確定された端末の順序付きリストを、図３には示されない割当てモジュールに転送する。その順序付きリストには、端末２０毎にステップＳ６０７において求められた対応するアップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＵが含まれる。割当てモジュールは、一例としてダウンリンクチャネルの１つのタイムスロット内に、ステップＳ６０６において確定された端末２０の順序付きリストと、対応するアップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＵと、確定された端末毎にステップＳ６１３において確定された変調及び符号化方式に関連する情報とを挿入する。

その後、そのような情報はダウンリンクチャネルを通して転送される。

具現化の１つの変形形態では、順序付きリストに含まれる端末２０毎にステップＳ６０７において求められたアップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＵを割当てモジュールに転送する代わりに、プロセッサ３００は、以下のように、基地局１０の他のダウンリンク重み付けベクトルｗ’_ｎＤを求める。プロセッサ３００は、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ’ｎＤによって、端末２０ｋに転送されるパイロット信号を重み付けすることによって、求められたアップリンク重み付けベクトルｖ_ｋＵに関連する情報を端末２０ｋに転送し、それにより、それぞれの確定された端末２０が、重み付けされたパイロット信号を用いて、アップリンク重み付けベクトルｖ_ｋＵを求めることができるようになる。そのように重み付けされるパイロット信号は、一例として所定のダウンリンクタイムスロットにおいて転送される。

図７は、本発明の具現化の第２の態様による、ダウンリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために基地局によって実行されるアルゴリズムである。

本アルゴリズムは、基地局１０が、端末２０_１〜２０_Ｋのうちの少なくとも１つに最大でＮ個のデータ群を同時に転送しなければならない度に実行される。

基地局１０は、そのＮ個のアンテナを通して、ｎｍａｘ個のデータ群を表す信号を同時に転送する。ただし、ｎｍａｘ≦Ｎである。基地局１０は、それぞれが端末２０ｋと基地局１０との間で達成可能なリンク条件を表す行列であるＫ個の行列を計算し、計算された行列に従って、どの端末２０（複数可）が少なくとも１つのデータ群を受信しなければならないかを確定する。

本発明の具現化の第２の態様によれば、基地局１０は、同時に転送されるｎｍａｘ個のデータ群毎に、基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを求め、その要素は、転送されるべき複製された各信号及びｎ番目のデータ群毎にダウンリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤを乗算する。

さらに正確に言うと、本アルゴリズムは、基地局１０の空間マルチプレクサ１００のプロセッサ３００によって実行される。

ステップＳ７００では、プロセッサ３００が、ｎで示される変数を１に設定する。変数ｎは、処理中のデータ群を表す。

次のステップＳ７０１では、プロセッサ３００が、以下の式

に従って行列

を計算する。

ただし、Ｈ_ｋ（ｌ）（ただし、ｌ＝１〜ｎ−１）はダウンリンクチャネル上でｌ番目のデータ群を送出すると既に確定されている端末２０_ｋと、基地局１０との間のチャネル行列であり、ｖ_ｌＤはｌ番目のデータ群について求められた端末ダウンリンク重み付けベクトルである。

ここで、基地局１０は、図５のＨ_ｋの場合に開示されるのと同じようにして、チャネル行列Ｈｋ_（ｌ）がわかっていることに留意されたい。

次のステップ７０２では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、行列Φ_ｎを計算する。

ただし、Ｉは恒等行列である。

次のステップＳ７０３では、プロセッサ３００が変数ｋを１に設定する。変数ｋは、処理中の端末２０_ｋの指示を表す。

次のステップＳ７０４では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、処理中の端末２０_ｋと基地局１０との間で達成可能なリンク条件を表す行列を計算する。

次のステップＳ７０５では、プロセッサ３００が、変数ｋがＫに等しいか否かを検査する。

ｋがＫとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ７０６に進み、変数ｋを１だけ増加させ、ステップＳ７０４に戻る。

ｋがＫとは異なる限り、プロセッサ３００は、ステップＳ７０４〜Ｓ７０６によって構成されるループを実行する。

ｋがＫに等しい場合には、プロセッサ３００は、ステップＳ７０７に進む。

ステップＳ７０１〜Ｓ７０６は、Ｋ個の行列を求めることに対応し、各行列は、基地局１０と端末２０_ｋとの間で達成可能なリンク条件を表す。

ステップＳ７０７では、プロセッサ３００が、最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比を有する端末として、処理中のｎ番目のデータ群が送信されなければならない端末２０を確定する。

さらに正確に言うと、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群について、

で示されるある端末を求める。この端末は、

が以下の式を満たすものである。

ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘは

の最大値を有する

で示される端末を表し、ｆ_ｋは優先順位係数である。

Ｐ_ｓは、基地局１０のアンテナＢＳＡｎｔ１〜ＢＳＡｎｔＮを通して、当該基地局１０によって転送される信号の電力であり、Ｐ_ｋｚは、端末２０_ｋのための雑音電力行列である。

ここで、ｆ_ｋが１に等しい場合には、無線資源は、大きな雑音電力を有する端末２０にはほとんど割り当てられないことに留意されたい。

具現化の１つの変形形態では、ｆ_ｋは、端末２０_ｋに割り当てられる優先順位係数を表す。

ｆ_ｋは以下の式に等しいことが好ましい。

ただし、０≦α≦１である。

そのような優先順位係数ｆ_ｋを用いるとき、本アルゴリズムは、或る端末２０が他の端末２０と比べて少ないアンテナの数を有するときに効率的である。複数の端末２０が同じＰ_ｓ／Ｐ_ｋｚを有する場合であっても、より多くのアンテナを有する端末２０は、端末の信号重み付けの結果、平均して大きな固有値

を有する。電力αを用いるとき、端末２０が有するアンテナの数に従って、優先順位を与えることができる。その後、Ｍ_ｋ個という少ない数のアンテナを有する端末２０に優先順位を与えることができる。

次のステップＳ７０８では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、ｎ番目のデータ群について、求められた端末２０によって用いられるべきダウンリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤを計算する。

ただし、ｋはステップＳ７０７において確定された端末２０の指示であり、

は、ステップＳ７０７において確定された端末２０の行列

の最大の固有値に対応する固有ベクトルを表す。

ステップＳ７０６及びＳ７０７の結果、プロセッサ３００は、ｎ番目のデータ群を受信しなければならない端末

を確定し、端末

のＳＩＮＲを最大化する、確定された端末のための、及び処理中のデータ群ｎのためのダウンリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤを選択する。

次のステップＳ７０９では、プロセッサ３００が、以下の式を用いて、確定された端末２０の達成可能なＳＩＮＲを求める。

Ｈ_ｋは、ステップＳ７０７において確定された端末２０_ｋのチャネル行列である。

次のステップＳ７１０では、プロセッサ３００が、処理中のデータ群のためのシステム評価関数Ξ（ｎ）を求める。

一例として、システム評価関数Ξ（ｎ）はスループットによって表され、

に等しい。ただし、Ｔ（γ_ｌ）は、受信されたＳＩＮＲγ_ｌの関数としての、データ群のスループットを表す。Ｔ（γ_ｌ）は、ステップＳ６０９において開示される関数に類似であり、これ以上説明しない。

ステップＳ７０８〜Ｓ７１０は、確定された端末２０のためのアップリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤを考慮に入れるシステム性能の評価に対応する。

次のステップＳ７１１では、プロセッサ３００が、処理中のデータ群のためのシステム評価関数Ξ（ｎ）が、直前に処理されたデータ群について求められた評価関数Ξ（ｎ−１）以上であるか否かを検査する。

Ξ（ｎ）>Ξ（ｎ−１）である場合には、プロセッサ３００はステップＳ７１２に進み、そうでない場合には、プロセッサ３００はステップＳ７１４に進む。Ξ（ｎ）≧Ξ（ｎ−１）である場合には、ｎｍａｘ＝ｎ−１であるｎｍａｘ個のデータ群が同時に転送されるであろう。。

ステップＳ７１２では、プロセッサ３００が、変数ｎがＮに等しいか否かを検査する。ｎがＮとは異なる場合には、プロセッサ３００はステップＳ７１３に進み、変数ｎを１だけ増加させ、ステップＳ７０１に戻る。プロセッサ３００は、Ｎ個のデータ群の全てが処理されていない限り、又はΞ（ｎ）≧Ξ（ｎ−１）である場合には、ステップＳ７０１〜Ｓ７１３によって構成されるループを実行する。

変数ｎがＮに等しい場合には、プロセッサ３００はステップＳ７１４に進む。

ステップＳ７１４では、プロセッサ３００が、ステップＳ７０７において確定された端末２０毎に、ダウンリンクチャネルについて、確定された端末２０によって用いられるべき変調及び符号化方式を決定する。そのような決定は、一例として、図６のステップＳ６１３において開示されたものと同じである。

ステップＳ７１５では、プロセッサ３００が、以下のように、同時に転送されるべきｎｍａｘ個のデータ群のそれぞれのために用いられなければならない基地局ダウンリンク重み付けベクトルｗ_ｎＤを求める。

ただし、以下の式が成り立つ。

ただし、ｌ＝１〜ｎｍａｘであり、‖ｖ_ｌＤ‖＝１である。

Ｈ_ｋ（ｌ）は、ダウンリンクチャネル上でｌ番目のデータ群を受信すると確定されている端末２０ｋと基地局１０との間のチャネル行列であり、ｖ_ｌＤは、ｌ番目のデータ群について求められた端末ダウンリンク重み付けベクトルである。

ここで、ｎ＝ｎｍａｘを設定し、且つ関係Ｂ^Ｔ［ｗ_１Ｄ，．．．，ｗ_ｎＤ］＝Ｐ’／Ｐ_ｓを用いるとき、以下の式が成り立つことに留意されたい。

ただし、ｌ＝ｎであり、そうでない場合には０である。

これは、確定された端末２０が、他の同時に転送されたデータ群からの干渉を受信しないことを意味する。ダウンリンク重み付けベクトルｖ_ｎＤに基づいて、端末２０_ｋは、以下の式に等しい信号対雑音比を有する。

そのような式は、ステップＳ７０７において、求められた端末２０_ｋが、端末２０の中で、最大の達成可能な信号対干渉雑音電力比を有する端末であることを示す。

及び‖ｗ_ｎＤ‖＝１から、以下の式が成り立つ。

したがって、以下の式が成り立つ。

次のステップＳ７１６では、プロセッサ３００が、ステップＳ７１５において求められた基地局１０のダウンリンク重み付けベクトルの要素ｗ_１〜ｗ_ｎｍａｘをＭｕｌ_１１〜Ｍｕｌ_ＮＮで示される乗算モジュールに転送し、ステップＳ７０７において確定された端末２０の順序付きのリストを、図３には示されない割当てモジュールに転送する。割当てモジュールは、確定された端末２０毎に、求められた端末２０に等しい宛先アドレスを有する一群のデータを選択する。

その後、そのデータ群は基地局１０によって転送される。

ここで、そのダウンリンクチャネルのために、確定された端末２０によって用いられるべき変調及び符号化方式に関連する情報も、そのダウンリンクチャネルの１つのタイムスロットにおいて転送されることに留意されたい。

確定された端末２０はそれぞれ、パイロット信号を受信し、最小平均二乗誤差重みに基づいてダウンリンク重み付けベクトルを求める。

各端末２０は、受信されたデータ群において、宛先端末識別子を検査し、識別子がその端末のものと対応する場合には、端末２０は、ダウンリンクチャネルのために用いられる変調及び符号化方式を特定し、データを読み出す。

当然、本発明の範囲から逸脱することなく、これまでに説明された本発明の実施形態に対して数多くの変更を加えることができる。

本発明によるシステムのアーキテクチャを表す図である。 本発明による基地局のアーキテクチャを表す図である。 本発明による基地局の空間マルチプレクサのアーキテクチャを表す図である。 本発明の全般的な原理を説明する、基地局によって実行されるアルゴリズムを示す図である。 本発明の第１の具現化の態様による、ダウンリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために基地局によって実行されるアルゴリズムを示す図である。 本発明の第１の具現化の態様による、アップリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために基地局によって実行されるアルゴリズムを示す図である。 本発明の第２の具現化の態様による、ダウンリンクチャネル上での空間的多重化を確定するために基地局によって実行されるアルゴリズムを示す図である。

Claims (28)

1. 無線電気通信ネットワークにおいて一群のデータを表す信号の転送を制御するための方法であって、
   前記無線電気通信ネットワークは、前記無線ネットワークを通して、複数の第２の電気通信デバイスを通してリンクされる第１の電気通信デバイスを含み、
   前記第１の電気通信デバイスは少なくとも２つのアンテナを備え、
   前記第２の電気通信デバイスのうちの少なくとも１つは少なくとも２つのアンテナを備える
   方法において、
   前記方法は、前記第１の電気通信デバイスによって実行される複数のステップである、
   少なくとも２つの情報を計算するステップであって、前記情報はそれぞれ、前記第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間の達成可能なリンク条件を表す、少なくとも２つの情報を計算するステップと、
   前記求められた情報に従って、少なくとも２つの前記第２の電気通信デバイスの中で、どの第２の電気通信デバイスが、前記リンクを通して前記データ群の前記転送に関与するかを確定するステップと、
   前記データ群の前記転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求めるステップであって、前記重み付けベクトルの要素は、少なくとも２つのアンテナを通して転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする、重み付けベクトルを求めるステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記リンクを通しての前記データ群の前記転送に関与する、前記第２のデバイスを確定することは、前記第２の電気通信デバイスのそれぞれのアンテナの数にも従って行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す前記情報のそれぞれは、前記第１の電気通信デバイスと前記第２の電気通信デバイスとの間で達成可能なリンク条件を表す行列であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記データ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスによって用いられるべき変調及び符号化方式を決定するさらなるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記データ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスによって用いられるべき前記変調及び符号化方式を決定することは、前記求められた重み付けベクトルを用いて行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記確定された第２の電気通信デバイスは、前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記データ群を表す信号を受信することが予想される前記第２の電気通信デバイスであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記データ群の前記転送のために用いられるべき前記少なくとも１つの重み付けベクトルは、前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする重み付けベクトルであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１の電気通信デバイスはＮ個のアンテナを備え、前記Ｎ個のアンテナを通して最大でＮ個のデータ群が同時に転送されることを特徴とし、かつ、
   前記最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、前記データ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイス、及び前記データ群の前記転送のために用いられるべき前記重み付けベクトルが連続して求められることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 一群のデータの前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスは、
   

   

   を用いて行列Ｕ_ｎを計算することであって、
   Ｉは恒等行列であり、ｎは、前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が現時点で行われている前記データ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１は前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が既に行われた前記データ群の識別子であり、ｗ_ｌＤは、ｌ番目のデータ群について求められた、前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルであり、（）^Ｈは（）の複素共役転置である
   行列Ｕ_ｎを計算することと、
   前記第２の電気通信デバイスｋ（ただしｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは第２の電気通信デバイスの数である）毎に、以下の式によって表される、前記第２の電気通信デバイスｋのための干渉及び雑音の成分の相関行列である行列Ｒ_ｋｎを計算することであって、
   

   

   ただし、
   

   

   は前記ｌ番目のデータ群のために前記第１の電気通信デバイスのＮ個のアンテナを通して前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記信号の電力であり、Ｈ_ｋは前記第２の電気通信デバイスｋと前記第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、Ｐ_ｋｚは前記第２の電気通信デバイスのための雑音電力行列である
   行列Ｒ_ｋｎを計算することと、
   前記第２の電気通信デバイスｋ毎に、前記第１の電気通信デバイスと前記第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列
   

   

   を計算することと、
   Ｋ個の第２の電気通信デバイスの中で、前記第２の電気通信デバイス
   

   

   を、以下の式
   

   

   を満たす、前記データ群の前記転送に関与する第２の電気通信デバイスと確定することであって、ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘはｆ_ｋ（<Ψ_ｋｎ>）の最大値を有する前記第２の電気通信デバイスｋを表し、ｆ_ｋ（）は優先順位関数である、前記第２の電気通信デバイスを確定することと
   によって求められることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記優先順位関数ｆ_ｋ（）は、
    恒等関数であるか、或いは
    長い時間若しくは広い周波数帯にわたって平均された信号対雑音比によって、又は前記第２の電気通信デバイスのアンテナの数によって前記行列Ψ_ｋｎの最大の固有値を重み付けする関数である
    ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 以下の式に従って、前記データ群毎に、前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルが求められ、
    

    

    ただし、ｅ<Ψ_ｋｎ>は、ｎ番目のデータ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスの前記行列Ψ_ｋｎの最大の固有値に対応する固有ベクトルであることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記データ群を表す信号を受信することが予想される、前記求められた第２の電気通信デバイス毎に、前記第２の電気通信デバイスに転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記求められた重み付けベクトルから、達成可能な信号対干渉雑音電力比を求めるさらなるステップを含むことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記求められた第２の電気通信デバイスは、前記第１の電気通信デバイスに前記データ群を表す信号を転送することが予想される前記第２の電気通信デバイスであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記データ群の前記転送のために用いられるべき前記少なくとも１つの重み付けベクトルは、前記第２の電気通信デバイスによって転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする重み付けベクトルであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の電気通信デバイスはＮ個のアンテナを備え、前記Ｎ個のアンテナを通して最大でＮ個のデータ群が同時に受信されることを特徴とし、かつ、
    前記最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、前記データ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイス、及び前記データ群の前記転送のために用いられるべき前記重み付けベクトルが連続して求められることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 一群のデータの前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスは、
    以下の式によって与えられる干渉及び雑音の成分の相関行列Ｒ_ｎを計算することであって、
    

    

    ただし、ｎは前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が現時点で行われている前記データ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１は前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が既に行われた前記データ群の識別子であり、ｖ_ｌＵは、ｌ番目のデータ群について求められた、前記第２の電気通信デバイスｋによって転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルであり、ｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは前記第２の電気通信デバイスの数であり、（）^Ｔは（）の転置であり、（）^Ｈは（）の複素共役転置であり、Ｈ_ｋは前記第２の電気通信デバイスｋと前記第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、Ｈｋ_（ｌ）は前記ｌ番目のデータ群を送信すると既に確定されている前記第２の電気通信デバイスｋと、前記第１の電気通信デバイスとの間のチャネル行列であり、（）^＊は（）の複素共役であり、以下の式が成り立ち、
    

    

    ｚ_ＩＮ（ｐ）＝［ｚ_１（ｐ），．．．，ｚ_Ｍｋ（ｐ）］は前記第１の電気通信デバイスの干渉及び雑音の成分であり、ｐはｐ番目に受信されたサンプルであり、
    

    

    は、前記ｌ番目のデータ群のために前記第２の電気通信デバイスのＮ個のアンテナを通して、前記第２の電気通信デバイスによって転送される前記信号の電力である
    相関行列Ｒ_ｎ計算することと、
    前記第２の電気通信デバイスｋ毎に、前記第１の電気通信デバイスと前記第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列
    

    

    を計算することと、
    Ｋ個の前記第２の電気通信デバイスの中で、前記第２の電気通信デバイス
    

    

    を、以下の式を満たす、前記データ群の前記転送に関与する第２の電気通信デバイスと確定することであって、
    

    

    ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘは
    

    

    の最大値を有する前記第２の電気通信デバイスｋを表し、ｆ_ｋ（）は優先順位関数である、確定することと
    によって求められることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記優先順位関数ｆ_ｋ（）は、
    恒等関数であるか、或いは
    長い時間若しくは広い周波数帯にわたって平均された信号対雑音比によって、又は前記第２の電気通信デバイスのアンテナの数によって前記行列
    

    

    の最大の固有値を重み付けする関数であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 以下の式に従って、前記データ群毎に、前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルが求められ、
    

    

    ただし、
    

    

    はｎ番目のデータ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスの前記行列
    

    

    の最大の固有値に対応する固有ベクトルであることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記求められた第２の電気通信デバイス毎に、前記第２の電気通信デバイスに転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記求められた重み付けベクトルから、達成可能な信号対干渉雑音電力比を求めるさらなるステップを含むことを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記求められた第２の電気通信デバイス毎に、前記求められた第２の電気通信デバイスのための前記求められた重み付けベクトルを考慮に入れて、システム性能を評価するさらなるステップを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. ２つの重み付けベクトルが求められることと、
    重み付けベクトルｗ_ｎＤが、前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けすることと、
    重み付けベクトルｖ_ｎＤが、前記第２の電気通信デバイスによって受信される前記データ群を表す前記信号を重み付けすることと
    を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記第１の電気通信デバイスはＮ個のアンテナを備え、前記Ｎ個のアンテナを通して最大でＮ個のデータ群が同時に受信されることを特徴とし、かつ
    前記最大でＮ個のデータ群のデータ群毎に、前記データ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイス、及び前記データ群の前記転送のために用いられるべき前記重み付けベクトルが連続して求められることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 一群のデータの前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスは、
    行列
    

    

    を計算することであって、ｎは前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が現時点で行われている前記データ群の識別子であり、ｌ＝１〜ｎ−１は前記データ群を表す前記信号の前記転送の前記制御が既に行われた前記データ群の識別子であり、Ｈ_ｋ（ｌ）は前記第１の電気通信デバイスによって転送されるｌ番目のデータ群を表す信号を受信することが予想される前記第２の電気通信ｋのチャネル行列であり、ｖ_ｌＤはｌ番目のデータ群について求められた、前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルである
    行列を計算することと、
    Ｉを恒等行列として、行列
    

    

    を計算することと、
    前記第２の電気通信デバイスｋ（ただしｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは第２の電気通信デバイスの数である）毎に、前記第１の電気通信デバイスと前記第２の電気通信デバイスｋとの間で達成可能なリンク条件を表す行列
    

    

    を計算することと、
    Ｋ個の前記第２の電気通信デバイスの中で、前記第２の電気通信デバイス
    

    

    を、以下の式を満たす、前記データ群の前記転送に関与する第２の電気通信デバイスと確定することであって、
    

    

    ただし、ρ<_・>は行列<_・>の最大の固有値であり、ａｒｇ_ｋｍａｘは
    

    

    の最大値を有する前記第２の電気通信デバイスｋを表し、ｆ_ｋは優先順位係数であり、Ｐ_ｓは前記第１の電気通信デバイスによって転送される前記信号の電力であり、Ｐ_ｋｚは前記第２の電気通信デバイスのための雑音電力行列である
    第２の電気通信デバイスを確定することと
    によって求められることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第２の電気通信デバイスによって転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルｖ_ｎＤは、以下の式を用いて計算され、
    

    

    ただし、
    

    

    はｎ番目のデータ群の前記転送に関与する前記第２の電気通信デバイスの行列
    

    

    の最大の固有値に対応する固有ベクトルであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. 前記求められた第２の電気通信デバイス毎に、前記求められた第２の電気通信デバイスのための前記求められた重み付けベクトルを考慮に入れて、システム性能を評価するさらなるステップを含むことを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記第１の電気通信デバイスによって、ｎ番目のデータ群のための前記求められた第２の電気通信デバイスに転送される前記信号を重み付けする前記重み付けベクトルｗ_ｎＤのそれぞれは、以下の式を用いて計算され、
    

    

    ただし、以下の式が成り立ち、
    

    

    ただし、ｌ＝１〜ｎｍａｘであり、‖ｖ_ｌＤ‖＝１であり、ｎｍａｘは同時に転送されるデータ群の数であることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
27. 無線電気通信ネットワークにおいて一群のデータを表す信号の転送を制御するためのデバイスであって、
    前記無線電気通信ネットワークは、前記無線ネットワークを通して複数の第２の電気通信デバイスを通してリンクされる第１の電気通信デバイスを含み、
    前記第１の電気通信デバイスは少なくとも２つのアンテナを備え、
    前記第２の電気通信デバイスのうちの少なくとも１つは少なくとも２つのアンテナを備える、
    デバイスにおいて、
    前記デバイスは、前記第１の電気通信デバイスに含まれ、
    前記デバイスは、
    少なくとも２つの情報を計算するための手段であって、前記情報はそれぞれ、前記第１の電気通信デバイスと１つの第２の電気通信デバイスとの間の達成可能なリンク条件を表す、少なくとも２つの情報を計算するための手段と、
    前記求められた情報に従って、少なくとも２つの第２の電気通信デバイスの中で、どの第２の電気通信デバイスが、前記リンクを通しての前記データ群の前記転送に関与するかを確定するための手段と、
    前記データ群の前記転送のために用いられるべき少なくとも１つの重み付けベクトルを求めるための手段であって、前記重み付けベクトルの要素は、少なくとも２つのアンテナを通して転送される前記データ群を表す前記信号を重み付けする、重み付けベクトルを求めるための手段と
    を備えることを特徴とする、デバイス。
28. プログラマブルデバイス内に直にロードすることができるコンピュータプログラムであって、プログラマブルデバイス上で実行されるときに、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するための命令、又はコードの部分を含む、コンピュータプログラム。

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