JP2007527150A - マルチアンテナ通信システムにおける空間拡散によるブロードキャスト送信 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチアンテナ通信システムにおける空間拡散によるブロードキャスト送信
【解決手段】
マルチアンテナシステム内のアクセスポイントは、該アクセスポイントによってブロードキャストされる各データシンボルブロックに関して各ユーザー端末が観測する「有効チャネル」をランダム化する空間拡散を用いてデータをブロードキャストする。アクセスポイントにおいて、データが符号化、インターリービング、及び変調され、Ｎ_Ｍの送信スパンにおいてブロードキャストされるＮ_Ｄのデータシンボルブロックが入手される。ここで、Ｎ_Ｄ≧１及びＮ_Ｍ＞１である。Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは、Ｎ_Ｍのデータシンボルサブブロックに分割される（各送信スパンごとに１つのサブブロック）。（例えば、決定方式又は疑似ランダム方式で）各サブブロックに関する一組のＬのステアリング行列から１つのステアリング行列が選択される。各データシンボルサブブロックは、該サブブロックに関して選択されたステアリング行列を用いて空間処理され、送信シンボルが入手される。これらの送信シンボルは、さらに処理され、１つの送信スパンにおいてＮ_Ｔ本の送信アンテナを通じてブロードキャストカバレッジエリア内のユーザー端末にブロードキャストされる。
【選択図】 図２

Description

本特許出願は、本譲受人に対して譲渡されており更に本明細書において参照することによって明示的に本明細書に組み入れられている"Broadcast Transmission with Pseudo-Random Transmit Steering"（疑似ランダム送信ステアリングを用いたブロードキャスト送信）という題名の仮特許出願一連番号 ６０／５３０，８６０(出願日: ２００３年１２月１７日)に対する優先権を主張するものである。

本発明は、一般的には、通信に関するものである。本発明は、より具体的には、マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする技術に関するものである。

マルチアンテナ通信システムは、データ送信を目的として、送信エンティティにおいて複数の送信アンテナを採用し、受信エンティティにおいて１本以上のアンテナを採用するシステムである。従って、マルチアンテナ通信システムは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム又は多入力単出力（ＭＩＳＯ）システムであることができる。ＭＩＭＯシステムは、データを送信するために複数（Ｎ_Ｔ本）の送信アンテナ及び複数（Ｎ_Ｒ本）の受信アンテナを採用する。Ｎ_Ｔ本の送信アンテナ及びＮ_Ｒ本の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、Ｎ_Ｓの空間チャネルに分解することができ、ここで、Ｎ_Ｓ ≦ ｍｉｎ｛Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ｝である。Ｎ_Ｓの空間チャネルは、信頼性及び／又は全体的スループットを向上させるような形でデータを送信するために使用することができる。ＭＩＳＯシステムは、データを送信するために複数（Ｎ_Ｔ本）の送信アンテナ及び単一の受信アンテナを採用する。Ｎ_Ｔ本の送信アンテナ及び単一の受信アンテナによって形成されるＭＩＳＯチャネルは、単一の空間チャネルを具備する。

ＭＩＭＯシステム内のアクセスポイントは、該アクセスポイントのカバレッジエリア全体に分布する可能性がある幾つかのマルチアンテナユーザー端末にデータをブロードキャストすることができる。アクセスポイントとこれらのユーザー端末の各々との間では異なるＭＩＭＯチャネルが形成される。各ＭＩＭＯチャネルは、異なるチャネル状態（異なるフェージング、マルチパス、干渉による影響、等）になることがある。従って、各ＭＩＭＯチャネルの空間チャネルは、異なる信号雑音比（ＳＮＲ）を達成することができる。空間チャネルのＳＮＲは、その空間チャネルの送信容量を決定し、この送信容量は、一般的には、該空間チャネルで信頼できる形で送信することができる特定のデータ速度によって定量化される。時間によって変化するＭＩＭＯチャネルの場合は、時間の経過とともにチャネル状態が変化し、各空間チャネルのＳＮＲも時間の経過とともに変化する。

ブロードキャスト送信は、システム内の１つの特定のユーザー端末ではなくあらゆる数のユーザー端末によって受信されることが意図されたデータ送信である。ブロードキャスト送信は、一般的には、指定されたサービスの品質（ＱｏＳ）を達成させる形で符号化され及び送信される。このサービスの品質は、例えば、ある所定のブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末のうちの特定の割合（例えば９９．９％）がいずれかの所定の時点にブロードキャスト送信をエラーなしで受信することとして定量化することができる。代替として、サービスの品質は、「停止」確率として定量化することができ、この「停止」確率は、ブロードキャストカバレッジエリア内においてブロードキャスト送信を正確に復号することができないユーザー端末の割合（例えば０．１％）である。

ブロードキャスト送信は、ブロードキャストカバレッジエリア内の一組のユーザー端末に関する一組のＭＩＭＯチャネルを観測する。各ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、その他のユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルに関してランダムであることができる。更に、ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、経時で変化することができる。ブロードキャスト送信が指定されたサービス品質を満たすことができるようにするため、ブロードキャスト送信用のデータ速度は、一般的には、チャネル状態が最悪であるユーザー端末（即ち、最悪時ユーザー端末）でさえもが信頼できる形でブロードキャスト送信を復号することができるような低いデータ速度が選択される。このため、このようなシステムに関するブロードキャスト性能は、システム内のすべてのユーザー端末に関して予想される最悪時の状態に依存することになる。ＭＩＳＯシステムの場合も同様の現象が発生する。

従って、マルチアンテナ通信システムにおいてデータをより効率的にブロードキャストするための技術が必要である。

一実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする方法であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する方法が説明される。該方法では、複数のシーケンスの送信シンボルを入手するために複数のステアリング行列（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）を用いて少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理が行われる。該複数のシーケンスの送信シンボルは、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティにブロードキャストされ、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手するデータプロセッサと、複数のステアリング行列を用いて該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する空間プロセッサと、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティに該複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストするための複数の送信装置と、を含み、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置、が説明される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する手段と、複数のステアリング行列を用いて該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段と、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティに該複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストする手段と、を含み、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置、が説明される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいて複数のデータストリームが処理されて複数のブロックのデータシンボルが入手される方法であって、各ブロックのデータシンボルは、１つのブロックの符号化データに対応する、方法、が説明される。この方法では、複数のステアリング行列を用いて該複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理が行われて複数のシーケンスの送信シンボルが入手される。該複数のシーケンスの送信シンボルは、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティにブロードキャストされ、前記複数のステアリング行列は、該複数のブロックのデータシンボルに関して該複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列によって空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルが複数の受信アンテナを通じて入手される方法、が説明される。この方法では、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値が入手される。更に、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理が該チャネル推定値を用いて行われ、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値が入手される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを複数の受信アンテナを通じて受け取る複数の受信装置と、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理を該チャネル推定値を用いて行って該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手するための空間プロセッサと、を含む装置、が説明される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを複数の受信アンテナを通じて入手する手段と、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理を該チャネル推定値を用いて行って該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を含む装置、が説明される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルが単一の受信アンテナを通じて受信される方法、が説明される。この方法では、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値が入手される。更に、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出が行われ、該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値が入手される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する受信装置と、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出を行って該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する検出器と、を含む装置、が説明される。

もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する手段と、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出を行って該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を含む装置、が説明される。

発明を実施するための最良の実施形態

本明細書における「典型的」という表現は、「１つの例、事例、又は実例」であることを意味する。本明細書において「典型的実施形態」として記述されている実施形態は、その他の実施形態よりも優先されるか又は有利であることを必ずしも意味するわけではない。

本明細書では、空間拡散を用いてデータをブロードキャストする技術が説明される。空間拡散とは、（データ用の変調シンボルである）データシンボルを、該データシンボルに関して使用されるステアリングベクトルによって決定された異なる振幅及び／又は位相で複数の送信アンテナから同時に送信することである。 空間拡散は、送信ステアリング、疑似ランダム送信ステアリング、ステアリングダイバーシティ、行列疑似ランダムステアリング、ベクトル疑似ランダムステアリング、等とも呼ばれる。本明細書における「ブロードキャスト」は、（１）指定されていないグループのユーザー端末（例えば、ブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末）へのデータ送信（一般的にはブロードキャストと呼ばれる）又は（２）特定のグループのユーザー端末へのデータ送信（一般的にはマルチキャストと呼ばれる）のいずれかを意味する。これらのブロードキャストデータ送信技術は、アクセスポイントによってブロードキャストされた各ブロックのデータシンボルに関して各ユーザー端末によって観測された「有効な」チャネルをランダム化することができ、このため、システム性能が予想される最悪時のチャネル状態に依存しないようにすることができる。

空間拡散を用いてデータを送信する一実施形態においては、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するデータが処理（例えば、符号化、インターリービング、及び変調）されて、Ｎ_Ｍの送信スパンにおいてブロードキャストされるＮ_Ｄのデータシンボルブロックが入手される。ここで、Ｎ_Ｄ≧１及びＮ_Ｍ＞１である。「送信スパン」は、後述されるように、時間次元及び／又は周波数次元をカバーすることができる。各データシンボルブロックは、（「符号ブロック」又は符号化データパッケージと呼ぶことができる）１つの符号化データブロックから生成される。各符号ブロックは、アクセスポイントにおいて別々に符号化され、ユーザー端末において別々に復号される。Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは、Ｎ_Ｍのデータシンボルサブブロックに分割される（各送信スパンに関して１つのサブブロック）。Ｎ_Ｍのデータシンボルサブブロックの各々に関してステアリング行列が（例えば決定方式または疑似ランダム方式で一組のＬのステアリング行列から）選択される。各データシンボルサブブロックは、該サブブロックに関して選択されたステアリング行列を用いて空間処理されて送信シンボルが入手される。各サブブロックに関する送信シンボルは、さらに処理され、１つの送信スパンにおいてＮ_Ｔ本の送信アンテナを通じてブロードキャストカバレッジエリア内のユーザー端末にブロードキャストされる。

ＭＩＭＯブロードキャストの場合は、各ステアリング行列は、Ｎ_ＴのローとＮ_Ｓのカラムを含み、ここで、Ｎ_Ｓ＞１である。次に、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックが、有効ＭＩＭＯチャネルのＮ_Ｓの空間チャネルを通じてブロードキャストされる。例えば、Ｎ_Ｄ＝Ｎ_Ｓである場合は、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは、Ｎ_Ｓの空間チャネルの各々で１つのデータシンボルブロックがブロードキャストされるように多重化することができる。ＭＩＳＯブロードキャストの場合は、各ステアリング行列は、Ｎ_Ｔのローと単一のカラムを含み、変性行列（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）又は変性ベクトルとみなすことができる。次に、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは、有効ＭＩＳＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる。ＭＩＭＯブロードキャスト及びＭＩＳＯブロードキャストの両方に関して、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは、Ｎ_Ｍのステアリング行列を用いて空間処理され、各ユーザー端末において一組の有効チャネルを観測する。

以下では、本発明の様々な側面及び実施形態がさらに詳細に説明される。

本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、マルチアンテナ通信システムに関して使用することができ、該マルチアンテナ通信システムは、ＭＩＭＯシステム又はＭＩＳＯシステムであることができる。本明細書における「ＭＩＭＯブロードキャスト」とは、複数の空間チャネルでのブロードキャスト送信を意味し、「ＭＩＳＯブロードキャスト」は、単一の空間チャネルでのブロードキャスト送信を意味する。送信のために利用可能な空間チャネル数は、送信アンテナ数、受信アンテナ数、及び無線リンク（又はチャネル）によって決定される。これらのブロードキャスト送信技術は、単搬送波システム及び多搬送波システムに関しても使用することができる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式又はその他の幾つかの方式によって複数の搬送波を提供することができる。ＯＦＤＭは、システム帯域幅全体を複数（Ｎ_Ｆ）の直交周波数サブバンドに実効的に分割し、これらの直交周波数サブバンドは、トーン、サブキャリヤ、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭでは、各サブバンドは、データによって変調することができる各々のサブキャリヤと関連づけられる。

本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、様々な種類のブロードキャストデータに関して使用することができる。例えば、これらの技術は、ユーザー端末に連続的にデータ（映像、音声、ニュース、等）をブロードキャストするブロードキャストサービスに関して使用することができる。更に、これらの技術は、無線通信システムにおけるオーバーヘッドチャネル（ブロードキャストチャネル、ページングチャネル、及び制御チャネル）に関して使用することもできる。

１．ＭＩＭＯブロードキャスト
図１は、アクセスポイント（ＡＰ）１１０及びユーザー端末（ＵＴ）１２０を有するＭＩＭＯシステム１００を示した図である。アクセスポイントは、一般的には、ユーザー端末と通信する固定局であり、基地局又はその他の何らかの技術名で呼ぶこともできる。ユーザー端末は、固定型または移動型であることができ、移動局、無線デデバイス、又はその他の何らかの技術名で呼ぶことができる。アクセスポイント１１０は、複数（Ｎ_ａｐ）本のデータ送信アンテナを備えている。各ユーザー端末１２０は、複数（Ｎ_ｕｔ）本のデータ受信アンテナを備えている。一般的には、システム内のユーザー端末は、同じ数の又は異なった数のアンテナを備えることができる。説明を単純化するために、以下の説明では、ＭＩＭＯシステム内のユーザー端末は同じ数のアンテナを備えていると仮定する。集中アーキテクチャの場合は、システムコントローラ１３０は、アクセスポイントに関する調整及び制御を提供する。

単搬送波ＭＩＭＯシステムの場合は、アクセスポイントにおけるＮ_ａｐ本のアンテナ及び１つの所定のユーザー端末ｕにおけるＮ_ｕｔ本のアンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、Ｎ_ｕｔ×Ｎ_ａｐチャネル応答行列Ｈ _ｕによって表すことができ、更に、次式によって表すことができる。

ここで、項目h_i,j (i = 1…N_ut及びj = 1…N_ap)は、アクセスポイントアンテナjとユーザー端末アンテナｉとの間における結合利得又は複素利得を表す。図１において示されているように、ユーザー端末は、アクセスポイントのカバレッジエリア全体を通じて分布させることができる。アクセスポイントにおけるＮ_ａｐ本のアンテナと各ユーザー端末におけるＮ_ｕｔ本のアンテナによって異なるＭＩＭＯチャネルが形成される。

単搬送波ＭＩＭＯシステムにおいては、様々な方法でデータを送信することができる。１つの単純な送信方式においては、１つのデータシンボルストリームが各アクセスポイントアンテナから送信され、Ｎ_ＳのデータシンボルストリームがＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナのうちのＮ_Ｓ本から同時に送信される。ここで、Ｎｓは、空間チャネル数で、N_Ｓ≦min(N_ap，Ｎ_ut）である。この送信方式に関するユーザー端末ｕにおける受信シンボルは、次式によって表すことができる。

ここで、sは、アクセスポイントによって同時に送信されるＮ_Ｓ個のデータシンボルに関するＮ_Ｓのゼロ以外の項目を有するＮ_ap×１ベクトルである。

ｒ _ｕは、ユーザー端末ｕにおけるＮ_ｕ本のアンテナを通じて入手されたＮ_ｕｔ個の受信シンボルに関する項目を有するＮ_ｕｔ×１ベクトルである。

ｎ _ｕは、ユーザー端末ｕにおいて観測された雑音ベクトルである。

説明を単純化するため、雑音は、平均ベクトルがゼロ、共分散行列がΛ _ｕ＝σ_ｕ ^２ Ｉの加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であると仮定されており、ここで、σ_ｕ ^２は、ユーザー端末ｕによって観測された雑音の分散、Ｉはアイデンティティ行列である。

Ｎ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されたＮ_Ｓのデータシンボルストリームは、ユーザー端末ｕにおいて互いに干渉し合う。１本のアクセスポイントアンテナから送信された１つの所定のデータシンボルストリームは、Ｎ_ｕｔ本のすべてのユーザー端末アンテナによって異なる振幅及び位相で受信される可能性がある。各受信されたシンボルストリームは、Ｎ_Ｓの送信されたデータシンボルストリームの各々の成分を含む。Ｎ_ｕｔの受信シンボルストリームは、全体ではＮ_Ｓのデータシンボルストリームのすべてを含むことになる。しかしながら、これらのＮ_Ｓのデータシンボルストリームは、Ｎ_ｕｔの受信シンボルストリーム間において分散される。ユーザー端末ｕは、アクセスポイントによって送信されたＮ_Ｓのデータシンボルストリームを回復させるために、Ｎ_ｕｔの受信シンボルストリームに関する受信装置空間処理を行う。

ユーザー端末ｕに関して達成することができる性能は、チャネル応答行列Ｈ _ｕに（大きく）依存する。Ｈ _ｕ内において高度な相関関係が存在する場合は、各データシンボルストリームは、その他のストリームからの大量の干渉を観測することになり、これらの干渉は、ユーザー端末における受信装置空間処理によって除去することができない。高い干渉レベルは、影響を受ける各データシンボルストリームのＳＮＲを、おそらく該データシンボルストリームをユーザー端末によって正確に復号できないような程度にまで劣化させる。

１つの所定のＭＩＭＯチャネルを通じて１つの特定のユーザー端末に対して行われるデータ送信の場合は、アクセスポイントがＭＩＭＯチャネルに関する十分なチャネル状態情報を提供されている場合にシステム容量を達成させることができる。アクセスポイントは、この情報を使用して、ユーザー端末に関するスループットを最大化する方法でデータを処理する（例えば、各データストリームに関する適切な速度を選択する）。各々の異なるユーザー端末が異なるＭＩＭＯチャネルを観測するため、アクセスポイントは、一般的には、各ユーザー端末に関するスループットを最大化するために該ユーザー端末に関して異なった方法でデータを処理することが必要になる。

ブロードキャスト送信の場合は、アクセスポイントは、ブロードキャストカバレッジエリア内の幾つかのユーザー端末に対して同じデータを送信する。ブロードキャストに関して、アクセスポイントは、一般的には、ユーザー端末に関するチャネル状態情報を有していない。更に、一般的には、特定のユーザー端末に関するチャネル状態情報に基づいて複数のユーザー端末を対象にしたデータを処理するのは現実的でない。

アクセスポイントからのブロードキャスト送信は、ブロードキャストカバレッジエリア内の異なるユーザー端末に関する一組のＭＩＭＯチャネルを観測する。これらのＭＩＭＯチャネルの一定の割合は、「不良」とみなされる場合がある。例えば、チャネル応答行列Ｈが高度の相関関係を示しているとき、又は、チャネル内における散乱、マルチパス（大きなコヒーレンス帯域幅）、又は時間的フェージング（大きなコヒーレンス時間）が不十分であるときには、不良チャネルが発生する可能性がある。「不良」チャネルの発生はランダムであり、各ユーザー端末に関して発生する可能性がある時間的割合を最小にすることが望ましい。

ブロードキャストに関して、アクセスポイントは、ユーザー端末が最悪時のチャネル状態においても各データシンボルストリームを回復させることができるような十分に低い速度でこれらのデータシンボルストリームを送信する必要がある。このため、ブロードキャスト性能は、カバレッジエリア内の全ユーザー端末に関して予想される最悪時チャネル状態に依存する。

Ａ．ＭＩＭＯブロードキャスト送信
空間拡散は、ブロードキャスト性能が符号ブロックを通じての単一チャネルの実現に依存しないように各ユーザーによって観測された有効ＭＩＭＯチャネルをランダム化するために使用することができる。空間拡散においては、アクセスポイントは、複数のステアリング行列を用いて各符号ブロックに関する空間処理を行い、各ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルを実効的にランダム化する。従って、各ユーザー端末は、各符号ブロック全体において一組のチャネルを観測し、符号ブロックの拡張部分に関して単一チャネルにおいて立ち往生しない。

ＭＩＭＯシステムにおける空間拡散に関してアクセスポイントで行われる空間処理は、次式で表すことができる。

ここで、ｓ(m)は、送信スパンmにおいて送信されるN_S個のデータシンボルを有するＮ_S×１ベクトルである。

V(m)は、送信スパンmに関するＮ_ａｐ×Ｎｓのステアリング行列である。

x _ｍｉｍｏ（ｍ）は、送信スパンｍにおいてＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されるＮ_ａｐ個の送信シンボルを有するＮ_ａｐ×１ベクトルである。

送信スパンは、時間次元及び／又は周波数次元をカバーすることができる。例えば、単搬送波ＭＩＭＯシステムにおいては、送信スパンは、１つのデータシンボルを送信するための継続的時間である１つのシンボル時間に対応させることができる。もう１つの例として、多搬送波ＭＩＭＯシステム（例えば、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム）においては、送信スパンは、１つのＯＦＤＭシンボル時間における１つのサブバンドに対応させることもできる。更に、送信スパンは、複数のシンボル時間及び／又は複数のサブバンドをカバーすることもできる。従って、ｍは、時間及び／又は周波数に関するインデックスであることができる。送信スパンは、送信間隔、シグナリング間隔、スロット、等の名称で呼ばれることもある。

後述されるように、一組の数のステアリング行列を生成して空間拡散のために使用することができる。このステアリング行列組は、｛Ｖ｝、又はＶ（ｉ）（ｉ＝１．．．Ｌ）として示され、ここで、Ｌは、１よりも大きいいずれかの整数であることができる。該ステアリング行列組内の１つのステアリング行列は、各送信スパンｍに関して選択し、アクセスポイントが当該送信スパンに関する空間処理を行うために使用することができる。該空間処理の結果は、Ｎ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストするためのＮ_ａｐの送信シンボルストリームである。

各ユーザー端末における空間拡散付き受信シンボルは、次式によって表すことができる。

ここで、ｒ(m)は、送信スパンmに関するＮ_ｕｔの受信シンボルを有するＮ_ｕｔ×１ベクトルである。

H(m)は、送信スパンmに関するＮ_ｕｔ×Ｎ_ａｐチャネル応答マトリクスである。

H _eff(m)は、送信スパンmに関するＮ_ｕｔ×Ｎ_Ｓ有効チャネル応答マトリクスであり、Ｈ _eff(m) ＝ H(m)・V(m)である。

n(m)は、送信スパンmに関する雑音ベクトルである。

説明を単純化するため、チャネル応答Ｈ(m)は、各送信スパンにわたって一定であると仮定されている。各量であるH(m)、H _eff(m)、ｒ(m)及びｎ(m)は、各々の異なるユーザー端末ごとに異なり、量V(m)及びｓ(m)は、すべてのユーザー端末に関して同じである。表記を単純化するため、ユーザー端末ｕに関する添字“ｕ”は、式（４）及び以下の説明では、ユーザーに関する量から省かれている。

式（４）において示されているように、アクセスポイントによって実施された空間拡散に起因して、Ｎ_Ｓのデータシンボルストリームは、各ユーザー端末に関して、実際のチャネル応答H(m)ではなく有効チャネル応答Ｈ _eff(m)を観測する。複数のステアリング行列がブロードキャスト送信のために使用される場合は、各データシンボルストリームは、H(m)の一組の空間チャネルを実効的に観測する。更に、複数のステアリング行列が符号ブロック全体にわたって使用される場合は、該符号ブロック内のデータシンボルは、該符号ブロック全体において異なるチャネルを観測することになる。

一般的には、アクセスポイントは、あらゆる数（Ｎ_Ｄ）のデータストリームを同時にユーザー端末にブロードキャストすることができ、ここで、Ｎ_Ｓ≧ Ｎ_Ｄ ≧１である。例えば、Ｎ_Ｄ＝N_Ｓである場合は、アクセスポイントは、Ｈ _eff(m)の各空間チャネルにおいて１つのデータストリームをブロードキャストすることができる。同時にブロードキャストすることができる最大データストリーム数は、すべてのユーザー端末に関する空間チャネル数によって決定され、該空間チャネル数は、（１）アクセスポイントにおけるアンテナ数及び（２）すべてのユーザー端末における最小アンテナ数によって決定される。すべてのユーザー端末が同じ数のアンテナを装備している場合は、min｛N_ａｐ，N_ｕｔ｝≧Ｎ_Ｓ≧Ｎ_Ｄである。Ｎ_Ｄ＝１である場合は、アクセスポイントは、Ｎ_ａｐ本のアンテナから１つのデータストリームをブロードキャストすることができる。

図２は、空間拡散によってデータをブロードキャストするプロセス２００を示した図である。最初に、アクセスポイントは、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するデータを処理し、一組のＮ_Ｄのデータシンボルブロックを各データストリームごとに１ブロックずつ入手する（ブロック２１２）。各データシンボルブロックは、１つの符号化データブロック（符号ブロック又は符号化データパッケージと呼ばれる）から生成される。次に、データ処理が後述されるように実施される。次に、アクセスポイントは、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックを、Ｎ_Ｍの送信スパンでブロードキャストするためのＮ_Ｍのデータシンボルサブブロックに分割する（各送信スパンごとに１つのサブブロック）（ブロック２１４）。Ｎ_Ｍは、ブロック長とも呼ばれ、１よりも大きい（Ｎ_Ｍ＞１）である。各サブブロックは、Ｎ_Ｄのブロックの各々からの１つ以上のデータシンボルを含むことができる。例えば、Ｎ_Ｄ＝Ｎ_Ｓである場合は、各サブブロックは、Ｎ_Ｓのデータストリームに関してＮ_ＳのブロックからのＮ_Ｓ個のデータシンボルを含むことができる。別の例として、Ｎ_Ｄ＝１の場合は、各サブブロックは、１つのデータストリームに関して１つのブロックからのＮ_Ｓ個のデータシンボルを含むことができる。現在の組のデータシンボルブロックに関する送信スパンを示すために用いられるインデックスｍは、１に設定される（ブロック２１６）。

各送信スパンｍに関して、アクセスポイントは、例えばＬのステアリング行列の組から１つのステアリング行列（Ｖ(m)で示される）を選択する（ブロック２１８）。 次に、アクセスポイントは、送信シンボルを入手するために、ステアリング行列 Ｖ(m)を用いてデータシンボルサブブロックmに関する空間処理を行って送信シンボルを入手する（ブロック２２０）。送信スパンmが１つのデータシンボルベクトルをカバーしている場合は、式（３）において示されているように、アクセスポイントは、データシンボルサブブロックmからの最高Ｎ_Ｓのデータシンボルによって１つのベクトルｓ(m)を形成させ、該ベクトルｓ(m)を行列V(m)によって空間処理して送信シンボルベクトルｘ _ｍｉｍｏ(m)を入手する。送信スパンmが複数（Ｎ_Ｖ）のデータシンボルベクトルをカバーしている場合は、アクセスポイントは、データシンボルサブブロックmからＮ_Ｖのベクトルs _ｌ (m) (l＝１．．．Ｎ_ｖ)を形成させ、同じステアリング行列V(m)を用いて各ベクトルs _ｌ(m)を空間処理して対応する送信シンボルベクトルｘ _mimo,l(m)を入手する。いずれの場合においても、アクセスポイントは、送信スパンmにおけるすべてのデータシンボルベクトルに関して同じステアリング行列V(m)を空間処理のために使用する。アクセスポイントはさらなる処理を行い、その結果得られた送信シンボルベクトルを、送信スパンm内のＮ_ａｐ本の送信アンテナを通じてブロードキャストする（ブロック２２２）。

次に、Ｎ_Ｍのすべてのデータシンボルサブブロックが処理されて送信済みであるかどうか（即ち、m＝Ｎ_Ｍであるかどうか）の決定が行われる（ブロック２２４）。該決定が「送信済みでない」という決定である場合は、次のサブブロック／送信スパンに関してインデックスmが増やされ（ブロック２２６）、プロセスはブロック２１８に戻る。該決定がブロック２２４に関して「送信済み」である場合は、ブロードキャストすべきデータがさらに存在するかどうかに関する決定が行われる（ブロック２２８）。「存在する」という決定である場合は、プロセスはブロック２１２に戻り、次の組のデータシンボルブロックに関する処理を開始する。「存在しない」という決定である場合は、プロセスは終了する。

以上のように、各組のデータシンボルブロックが、Ｎ_Ｍのステアリング行列を用いて空間処理されてＮ_ａｐの送信シンボルシーケンスが入手される。各送信シンボルシーケンスは、Ｎ_Ｍの送信スパンにおいて１本のアンテナからブロードキャストされる。Ｎ_Ｍのステアリング行列は、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックに関して各ユーザー端末によって観測された有効ＭＩＭＯチャネルをランダム化する。ＭＩＭＯチャネルの該ランダム化は、複数の異なるステアリング行列を使用したことによるものであり、必ずしもこれらのステアリング行列の要素におけるランダム性の結果ではない。

上記のように、送信スパンは、１つ以上のシンボル時間及び／又は１つ以上のサブバンドをカバーするように定義することができる。性能を向上させる上では、（１）各データシンボルブロックに関してより多くのステアリング行列を使用できるようにするために、及び、（２）各ユーザー端末が各データシンボルブロックに関してＭＩＭＯチャネルの可能な限り多くの状態を入手できるようにするために、選択する送信スパンを可能な限り小さくするのが望ましい。更に、送信スパンは、ＭＩＭＯチャネルがほぼ静的であると仮定することができる継続時間であるＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス時間よりも短くすべきである。同様に、送信スパンは、広帯域システム（ＯＦＤＭシステム、等）に関してＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス帯域幅よりも短くすべきである。

Ｂ．ＭＩＭＯブロードキャスト受信
図３は、空間拡散によるブロードキャスト送信をある所定のユーザー端末によって受信するプロセス３００を示した図である。最初に、現在の組のデータシンボルブロックに関する送信スパンを示すために用いられるインデックスmが１に設定される（ブロック３１２）。ユーザー端末は、データシンボルサブブロックmに関してＮ_ｕｔ本の受信アンテナから受信データシンボルを入手する（ブロック３１４）。ユーザー端末は、サブブロックmに関してアクセスポイントによって使用されたステアリング行列V(m)を決定し（ブロック３１６）、V(m)を用いてサブブロックmに関する、ユーザー端末によって観測された有効ＭＩＭＯチャネルのチャネル応答推定値である

を導き出す（ブロック３１８）。次の説明では、行列、ベクトル、又はスカラーの“^”は、実際の行列、ベクトル、又はスカラーの推定値であることを示している。次に、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値H^_eff(m)を用いて受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、サブブロックmに関する検出されたシンボル（又はデータシンボル推定値）を入手する（ブロック３２０）。

次に、現在のデータシンボルブロック組に関するＮ_Ｍのすべてのデータシンボルサブブロックが受信されているかどうか（即ち、m＝Ｎ_Ｍであるかどうか）に関する決定が行われる（ブロック３２２）。「すべてのデータシンボルサブブロックが受信されていない」と決定された場合は、次のサブブロック／送信スパンのためにインデックスmが増やされ（ブロック３２４）、プロセスはブロック３１４に戻る。ブロック３２２に関して「すべてのデータシンボルサブブロックが受信されている」と決定された場合は、ユーザー端末は、Ｎ_Ｍのすべてのサブブロックに関して検出されたシンボルを処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）し、現在のデータシンボルブロック組に関する復号されたデータを入手する（ブロック３２６）。次に、受信すべきさらなるデータが存在するかどうかに関する決定が行われる（ブロック３２８）。「存在する」と決定された場合は、プロセスはブロック３１２に戻り、次の組のデータシンボルブロックの受信を開始する。「存在しない」と決定された場合は、プロセスは了する。

各ユーザー端末は、様々な受信装置処理手法を用いて、送信されたデータシンボルの推定値を導き出すことができる。これらの手法は、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）法（ゼロフォーシング法も呼ばれる）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法、等を含む。次の説明では、１つのデータシンボルストリームがH _eff(m)の各空間チャネルでブロードキャストされる。

ＣＣＭＩ法の場合は、ユーザー端末は、次式のように、有効チャネル応答推定値H^eff(m)に基づいて各送信スパンｍに関する空間フィルタ行列M _ccmi(m)を導き出す。

ここで、“^Ｈ ”は共役転置を示す。ユーザー端末は、例えば受信されたパイロットシンボルに基づいてチャネル応答行列を推定することができる。パイロットシンボルは、アクセスポイント及びユーザー端末の両方によって先験的に知られているデータであるパイロットに関する変調シンボルである。これで、ユーザー端末は、推定された有効チャネル応答行列を、H^eff(m) = H^(m)・V(m)として計算することができる。代替として、ユーザー端末は、例えばV(m)を用いて送信されている受信パイロットシンボルに基づいて、有効チャネル応答行列を直接推定することができる。

ユーザー端末は、ＣＣＭＩ空間処理を次式のように行う。

ここで、s^_ccmi(m)は、送信スパンmに関する検出されたシンボルを有するＮ_Ｓ×１ベクトルである。

n _ccmi(m) = M _ccmi(m)・n(m)は、送信スパンmに関するＣＣＭＩフィルタリングされた雑音である。

ＣＣＭＩ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。

ここで、Ｐ_ｌ(m)は、送信スパンmにおけるデータシンボルストリーム｛ｓ_ｌ｝に関する送信電力である。

r_ｌｌ(m)は、R ⁻¹(m)のｌ番目の対角要素である。

σ_ｎ ^２は、ユーザー端末における雑音の分散である。

r_ccmi,_l(m)は、送信スパンmにおけるデータシンボルストリーム｛ｓ_ｌ｝のＳＮＲである。

量P_ｌ(m)／σ^２ _ｎは、受信装置空間処理前のユーザー端末におけるデータシンボルストリーム{s_ｌ}のＳＮＲであり、一般的には受信ＳＮＲ、オペレーティングＳＮＲ、又はリンクマージンと呼ばれている。量γ_ccmi,l(m)は、受信装置空間処理後のデータシンボルストリーム｛ｓ_ｌ｝であり、検出後ＳＮＲとも呼ばれる。次の説明では、“ＳＮＲ”は、特別の注記がないかぎり検出後ＳＮＲを意味する。ＣＣＭＩは、R(m)の構造に起因して、雑音を増幅させることができる。

ＭＭＳＥ法の場合は、ユーザー端末は、次式のように、有効チャネル応答推定値H^_eff(m)に基づいて各送信スパンｍに関する空間フィルタ行列M _mmse(m)を導き出す。

ここで、ψ_nn(m)は、雑音ベクトルｎ(m)の自動共分散行列であり、ψ_nn(m)＝E［n(m)・n ^H(m)］である。ここで、E［x］は、xの予想値である。式（８）内の第２の同等性は、雑音ベクトルn(m)が、ゼロ平均及び分散σ^２ _nを有するＡＷＧＮであると仮定している。空間フィルタ行列M _mmse(m)は、空間フィルタからのシンボル推定値とデータシンボルとの間における平均二乗誤差を最小にする。ユーザー端末は、ＭＭＳＥ空間処理を次式のように実施する。

ここで、s^_mmse(m) は、送信スパンmに関する検出されたシンボルを有するＮ_Ｓ×１ベクトルである。

Q(m) = M _mmse(m)・H _eff(m)
D_Q(m)は、対角要素がQ^−１(m)の対角要素、即ちＤ_Q(m)＝［diag[Q(m)］⁻¹である対角行列である。

n _mmse(m) = D _Q(m)・M _mmse(m) ・n(m)は、ＭＭＳＥフィルタリングされた雑音である。

空間フィルタからのシンボル推定値は、データシンボルの非正規化推定値である。スケーリング行列D _Q(m)による乗算は、データシンボルの正規化された推定値を提供する。

ＭＭＳＥ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。

ここで、q_ｌｌ(m)は、Q(m)のl番目の対角要素である。

γ_mmse,l(m)は、送信スパンmにおけるデータシンボルストリーム{s_ｌ}に関するＳＮＲである。

ＳＩＣ法の場合は、ユーザー端末は、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するＮ_Ｄの連続するステージでＮ_ｕｔの受信されたシンボルストリームを処理する。各ステージに関して、ユーザー端末は、（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を用いて）前ステージからのＮ_ｕｔの受信されたシンボルストリーム又はＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームのいずれかに関する空間処理を行い、１つの検出されたシンボルストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、この検出されたシンボルストリームを処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）し、対応する復号されたデータストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、このデータストリームに起因する干渉を推定して除去し、次のステージ用のＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、Ｎ_ｕｔの修正されたシンボルストリームに関して同じ処理を繰り返して別のデータストリームを回復させる。各データストリームに起因する干渉を正確に推定して除去することができれば、のちに回復されたデータストリームは被る干渉度がより低く、一般的には、平均してより高いＳＮＲを達成させることができる。このことは、ＭＩＭＯブロードキャストが、のちに検出されるデータストリームに関してより高速のデータ速度を採用することを可能にし、それによって該ブロードキャストのスループットを実効的に向上させることを可能にする。送信される各々のデータストリームごとに異なるデータ速度が採用される場合は、ユーザー端末は、最低データ速度のデータストリームから最高データ速度のデータストリームまで予め決められた順序でこれらのデータストリームを復号することができる。

ＳＩＣ法の場合は、検出されたシンボルの代わりに復号されたデータを用いて干渉を推定することによって性能を向上させることができる。この場合は、各ブロック長に関するＮ_Ｄのデータシンボルが一度に１ブロックずつ回復される。各データシンボルブロックは、１つのステージで検出および復号され、復号されたデータは、該データシンボルブロックに起因する干渉を推定して除去するために使用される。

説明を明確化するため、以下の説明では、（１）Ｎ_Ｄ＝Ｎ_Ｓで、さらに、各データシンボルブロック／ストリームはデータシンボルベクトルs^(m)の１つの項目として送信され、（２）Ｎ_Ｄのデータシンボルストリームは、データシンボルストリーム{s_ｌ}がステージl(l=1…Ｎ_Ｓ)において回復されるようにするために逐次で回復されると仮定している。ＳＩＣ法の場合は、ステージl(l＝1…Ｎ_Ｓ)に関する入力された（受信又は修正された）シンボルストリームは、次式のように表すことができる。

ここで、 r ^l _sic (m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮ_ｕｔの修正されたシンボルのベクトルであり、第１ステージの場合はr ^l _sic (m) = r(m)である。

s ^l(m)は、ステージlにおいて送信スパンmに関してまだ回復されていないＮ_Ｓ−l＋１のデータシンボルのベクトルである。

H ^l _eff (m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮ_ｕｔｘ（Ｎ_ａｐ−l＋１）の簡約化された有効チャネル応答行列である。

ｎ ^l(m)は、ｎ(m)の縮小ベクトルである。

式（１１）は、l−１の前ステージにおいて回復されたデータシンボルストリームは除去されると仮定している。行列Ｈ _eff(m)の次元性は、データシンボルストリームが回復されて除去されるのに応じて各ステージに関して１つのカラムずつ連続的に小さくなる。ステージlの場合は、簡約化された有効チャネル応答行列Ｈ ^l _eff (m)は、原行列Ｈ _eff(m)内において以前に回復されたl−１のデータシンボルストリームに対応するl−１のカラムを取り除くことによって入手され、Ｈ ^l _eff (m)＝［h _eff,l(m)ｈ _eff,_l+1(m)．．．ｈ _eff,_Ns(m)］であり、ここで、ｈ _eff,_l(m)は、送信スパンmにおいてデータシンボルストリーム{s_ｌ}によって観測された有効チャネル応答に関するＮ_ｕｔ×１ベクトルである。

ステージlの場合は、ユーザー端末は、式（５）において示されているＣＣＭＩ法、式（８）において示されているＭＭＳＥ法、又はその他の何らかの手法を用いて、（原有効チャネル応答推定値H^_eff(m)の代わりに）簡約化された有効チャネル応答推定値H^^l _eff (m)に基づいて空間フィルタ行列M ^l _sic (m)を導き出す。

空間フィルタ行列M ^l _sic (m)は、(Ｎ_Ｓ−l＋１)×Ｎ_ｕｔの次元性を有する。H^ ^l _eff (m)は、各ステージごとに異なるため、行列M ^l _sic (m)も各ステージごとに異なる。

ユーザー端末は、ステージlに関する空間処理を次式のように実施する。

ここで、s^^l _sic(m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮ_ｓ−l＋１の検出されたシンボルを有するベクトルである。

Q ^l _sic(m) ＝ M ^l _sic(m)・H ^l _eff(m)
D ^l _sic(m)は、[Q ^l _sic(m)]⁻¹の対角要素行列である。

n ^l _sic(m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するフィルタリングされた雑音である。

ユーザー端末は、検出されたシンボルストリームのうちの１つを回復のために選択する。

各ステージでは１つのデータシンボルストリームしか回復されないため、ユーザー端末は、単純に、ステージlにおいて回復させるべきデータシンボルストリーム[s_ｌ]に関する１ｘＮ_ｕｔ空間フィルタローベクトルm ^l(m)を導き出すことができる。ローベクトルm ^l(m)は、行列M ^l _sic(m)の１つのローである。この場合は、ステージlに関する空間処理は、次式のように表すことができる。

ここで、q ^l(k)は、データシンボルストリーム[s_ｌ]に対応するQ ^l _sic(m)のローであり、α_lは、データシンボルストリーム[s_ｌ]に関するスケーリングファクタである。

いずれの場合も、ユーザー端末は、検出されたシンボルストリーム[s^_ｌ]を処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）して復号されたデータストリーム{d^_ｌ}を入手する。さらに、ユーザー端末は、このデータストリームがまだ回復されていないその他のデータシンボルストリームに対して引き起こす干渉の推定値も求める。ユーザー端末は、該干渉を推定するため、アクセスポイントにおいて実施された方法と同じ方法で、復号されたデータストリーム{d^_ｌ}を再符号化、インターリービング、及びシンボルマッピングし、回復されたばかりのデータシンボルストリーム[s_ｌ]の推定値である「再変調」シンボルストリーム{s~_ｌ}を入手する。次に、ユーザー端末は、再変調されたシンボルストリーム{s~_ｌ}に、ストリーム{s}に関する有効チャネル応答ベクトルh _eff,_l(m)内のＮ_ｕｔの要素の各々を畳み込み、このストリームに起因するＮ_ｕｔの干渉成分i ^l(m)を入手する。次に、ステージlに関するＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームr ^l _sic(m) からこれらのＮ_ｕｔの干渉成分を減じて、次のステージに関するＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームr ^l+1 _sic,_u(m)を入手する（即ち、r ^l+1 _sic(m) = r ^l _sic(m) − i ^l(m)）。修正されたシンボルストリームr ^l+1 _sic(m)は、干渉除去が有効に行われたと想定した場合、データシンボルストリーム{s_ｌ}が送信されていなかった場合に受信されていたことになるシンボルストリームを表している。

ＳＩＣ手法の場合は、各データシンボルストリームのＳＮＲは、（１）各ステージに関して用いられる空間処理法（ＣＣＭＩ又はＭＭＳＥ、等）、（２）データシンボルストリームが回復される特定ステージ、及び（３）のちのステージにおいて回復されたデータストリームに起因する干渉量に依存する。ＣＣＭＩを伴うＳＩＣ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。

ここで、r_ｌ(m)は、データシンボルストリーム{s_ｌ}に関する[R^l(m)]⁻¹の対角要素であり、R ^l(m) = [H ^l _eff(m)]^H・H ^l _eff(m)である。

ＭＭＳＥを伴うＳＩＣ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。

ここで、q_ｌ(m)は、データシンボルストリーム{s_ｌ}に関するQ ^l _sic(m)の対角要素であり、Q^l _sic(m)は、式（９）に関して示されているように導かれるが、原有効チャネル応答行列H^_eff(m)の代わりに簡約化された有効チャネル応答行列H^^l _eff(m)に基づいている。

一般的には、以前のステージにおいて回復されたデータシンボルストリームからの干渉は除去されるため、ＳＮＲは、のちのステージにおいて回復されたデータシンボルストリームに関して漸進的に向上する。このことは、後に回復されるデータシンボルストリームに関してより速い速度を使用することを可能にする。

ＳＩＣ法に関する上記の説明は、各データシンボルブロックがs(m)の１つの項目として送られると仮定している。一般的には、各ステージは、多重化されていてs(m)のあらゆる数の項目だけ送られている１つのデータシンボルブロックを復号して回復させる。更に、上記の説明は、データストリームはデータストリームインデックスlによって決定される逐次順で回復されると仮定している。要求されるＳＮＲによって決定された逐次順でデータストリームを回復させることによってより良い性能を達成させることができる。例えば、ＳＮＲが最小であることが要求されるデータストリーム（例えば、最低のデータ速度及び／又は最高の送信電力で送られたデータストリーム、等）は、最初に回復させることができ、要求されるＳＮＲが次に小さいデータストリームが次に回復され、以下同様である。

Ｃ．ステアリング行列の選択
上記のように、一組のＬのステアリング行列を生成して空間拡散のために使用することができる。この組内のステアリング行列は、使用するために様々な方法で選択することができる。一実施形態においては、ステアリング行列は、決定方式によって該組から選択される。例えば、Ｌのステアリング行列を循環させて逐次で選択することができる。即ち、最初に第１のステアリング行列Ｖ（１）を選択し、次に第２のステアリング行列Ｖ（２）を選択し、以下同様で、最後に最後のステアリング行列Ｖ（Ｌ）を選択する。別の実施形態においては、ステアリング行列は、疑似ランダム方式で該組から選択される。例えば、各送信スパンmに関して使用されるステアリング行列は、Ｌのステアリング行列のうちの１つ、即ち、ステアリング行列Ｖ（f（ｍ））を疑似ランダムに選択する関数ｆ（ｍ）に基づいて選択することができる。さらに別の実施形態においては、ステアリング行列は、「置換」方式で組から選択される。例えば、Ｌのステアリング行列は、循環させて順次に選択することができる。しかしながら、各サイクルに関する開始ステアリング行列は、常に第１のステアリング行列Ｖ（１）であるのではなく、疑似ランダム的に選択することができる。更に、Ｌのステアリング行列は、その他の方法で選択することもでき、これらの選択は、本発明の適用範囲内である。

ステアリング行列の選択は、組内のステアリング行列数（Ｌ）及びブロック長（Ｎ_Ｍ）にも依存することができる。一般的には、ステアリング行列数は、ブロック長よりも大きくすること、等しくすること、又は少なくすることができる。これらの事例に関するステアリング行列の選択は、後述される方法で行うことができる。

Ｌ＝Ｎ_Ｍである場合は、ステアリング行列数はブロック長に一致する。この場合は、一組のデータシンボルブロックをブロードキャストするために使用されるＮ_Ｍの送信スパンの各々に関して異なるステアリング行列を選択することができる。Ｎ_Ｍの送信スパンに関するＮ_Ｍのステアリング行列は、上述されているように、決定方式、疑似ランダム方式、又は置換方式で選択することができる。

Ｌ＜Ｎ_Ｍである場合は、ブロック長のほうが組内のステアリング行列数よりも長い。この場合は、ステアリング行列は、各データシンボルブロック組に関して再使用され、上述の方法で選択することができる。

Ｌ＞Ｎ_Ｍである場合は、ステアリング行列の部分組が、各データシンボルブロック組に関して使用される。各データシンボルブロック組に関して使用する特定の部分組の選択は、決定方式又は疑似ランダム方式で行うことができる。例えば、現在のデータシンボルブロック組に関して使用する第１のステアリング行列は、前のデータシンボルブロック組に関して使用された最後のステアリング行列の後のステアリング行列であることができる。

Ｄ．ＭＩＭＯシステム
図４は、ＭＩＭＯシステム１００におけるアクセスポイント１１０及びユーザー端末１２０のブロック図である。ユーザー端末１２０は、図１のユーザー端末のうちの１つである。アクセスポイント１１０において、ＴＸデータプロセッサ４２０は、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するデータを受け取って処理（例えば、符号化、インターリービング、及び変調）し、Ｎ_Ｓのデータシンボルストリームを提供する。ここで、Ｎ_Ｓ≧Ｎ_Ｄ≧１である。ＴＸ空間プロセッサ４３０は、Ｎ_Ｓのデータシンボルストリームを受け取って空間拡散用に空間処理し、パイロットシンボルに多重化し、Ｎ_ａｐの送信シンボルストリームをＮ_ａｐの送信装置（ＴＭＴＲ）４３２ａ乃至４３２ａｐに提供する。ＴＸデータプロセッサ４２０による処理については後述されており、ＴＸ空間プロセッサ４３０による空間処理は、上述されているとおりである。各送信装置４３２は、各々の送信シンボルストリームのコンディショニング（アナログへの変換、フィルタリング、増幅、周波数アップコンバージョン、等）を行って変調信号を生成する。Ｎ_ａｐの送信装置４３２ａ乃至４３２ａｐは、Ｎ_ａｐ本のアンテナ４３４ａ乃至４３４ａｐからそれぞれ送信するためのＮ_ａｐ個の変調信号を提供する。

ユーザー端末１２０において、Ｎ_ｕｔ本のアンテナ４５２ａ乃至４５２_ｕｔは、Ｎ_ａｐ個の送信された信号を受信し、各アンテナ４５２は、受信信号を各々の受信装置（ＲＣＶＲ）４５４に提供する。各受信装置４５４は、送信装置４３２によって実施された処理を補完する処理を行い、（１）受信されたデータシンボルをＲＸ空間プロセッサ４６０に提供し、（２）受信されたパイロットシンボルをコントローラ４８０内のチャネル推定器４８４に提供する。受信空間プロセッサ４６０は、Ｎ_ｕｔの受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔから受け取られたＮ_ｕｔの受信シンボルストリームに関して、コントローラ４８０からのステアリング行列を用いた空間処理を行い、Ｎ_Ｓの検出されたシンボルストリームを提供する。これらのＮ_Ｓの検出されたシンボルストリームは、アクセスポイント１１０によってブロードキャストされたＮ_Ｓのデータシンボルストリームの推定値である。次に、ＲＸデータプロセッサ４７０は、Ｎ_Ｓの検出されたシンボルストリームを処理（デマッピング、デインターリービング、及び復号）し、Ｎ_Ｄのデータストリームの推定値であるＮ_Ｄの復号されたシンボルストリームを提供する。

コントローラ４４０及び４８０は、アクセスポイント１１０及びユーザー端末１２０の各々における様々な処理装置の動作を制御する。メモリ装置４４２及び４８２は、コントローラ４４０及び４８０によってそれぞれ使用されるデータ及び／又はプログラムコードを格納する。

図５Ａは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０とＴＸ空間プロセッサ４３０の一実施形態であるＴＸデータプロセッサ４２０ａとＴＸ空間プロセッサ４３０ａのブロック図である。この実施形態に関しては、ＴＸデータプロセッサ４２０ａは、Ｎ_Ｄのデータストリーム{d_ｌ}（l = １…Ｎ_Ｄ）に関するＮ_ＤのＴＸデータストリームプロセッサ５２０ａ乃至５２０ｎｄを含む。

各ＴＸデータストリームプロセッサ５２０内において、符号器５２２は、データストリーム{d_ｌ}を受け取って１つの符号化方式に基づいて符号化し、符号ビットを提供する。データストリームは、１つ以上のデータパケットを搬送することができ、各データパケットは、一般的には別々に符号化されて符号ブロック又は符号化されたデータパケットが入手される。該符号化は、データ送信の信頼性を向上させる。符号化方式は、巡回冗長検査（ＣＲＣ）生成、畳み込み式符号化、ターボ符号化、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号化、ブロック符号化、その他の符号化、又はこれらの符号化の組合せを含むことができる。空間拡散を行うことで、ＳＮＲは、ＭＩＭＯチャネルが１つの符号ブロックにおいて静的である場合においても該符号ブロック全体において変化することができる。この場合は、十分に強力な符号化方式を使用して符号ブロック全体におけるＳＮＲの変動に対処することによって、符号化された性能が符号ブロック全体における平均ＳＮＲに比例するようにすることができる。空間拡散に関して優れた性能を提供することができる幾つかの典型的な符号化方式は、ターボ符号（例えば、ＩＳ−８５６によって定義されている符号）、ＬＤＰＣ符号、及び畳み込み方式の符号を含む。

チャネルインターリーバー５２４は、いずれかのインターリービング方式に基づいて符号ビットをインターリービング（即ち、順序を再設定）して周波数ダイバーシティ、時間ダイバーシティ及び／又は空間ダイバーシティを達成させる。該インターリービングは、１つの符号ブロック、部分的な符号ブロック、複数の符号ブロック、１つ以上の送信スパン、等において行うことができる。シンボルマッピング装置５２６は、インターリービングされたビットをいずれかの変調方式に基づいてマッピングし、１つのデータシンボルストリーム{s_ｌ}を提供する。装置５２６は、各組のＢのインターリービングされたビットを分類して１個のＢビット値を形成させ（ここで、Ｂ≧１）、該変調方式（例えばＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、又はＭ−ＱＡＭであって、Ｍ＝２^Ｂ）に基づいて各Ｂビット値を特定の変調シンボルにさらにマッピングする。装置５２６は、各符号ブロックに関する１つのブロックのデータシンボルを提供する。

図５Ａにおいて、Ｎ_ＤのＴＸデータストリームプロセッサ５２０ａ乃至５２０ｎｄは、Ｎ_Ｄのデータストリームを処理し、Ｎ_Ｍの送信スパンの各ブロック長に関してＮ_Ｄのデータシンボルブロックを提供する。１つのＴＸデータストリームプロセッサ５２０は、Ｎ_Ｄのデータストリームを例えば時分割多重（ＴＤＭ）方式で処理することもできる。ＮＤのデータストリームに関して同じ又は異なる符号化方式と変調方式を使用することができる。更に、Ｎ_Ｄのデータストリームに関して同じ又は異なるデータ速度を使用することができる。各データストリームに関するデータ速度は、該データストリームに関して使用される符号化方式及び変調方式によって決定される。

マルチプレクサ／デマルチプレクサ（Ｍｕｓ／Ｄｅｍｕｘ）５２８は、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するデータシンボルを受信し、多重化／分離してＮ_Ｓのデータシンボルストリームにする。Ｎ_Ｄ＝Ｎ_Ｓである場合は、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ５２８は、単純に、各データストリームに関するデータシンボルを各々のデータシンボルストリームとして提供することができる。Ｎ_Ｄ＝１である場合は、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ５２８は、１つのデータストリームに関するデータシンボルを分離してＮ_Ｓのデータシンボルストリームにする。

ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、Ｎ_Ｍの送信スパンの各ブロック長に関して、Ｎ_ＤのデータシンボルブロックをＴＸデータプロセッサ４２０ａから受け取り、Ｎ_Ｍのステアリング行列Ｖ(m)をコントローラ４４０から受け取る。これらのステアリング行列は、必要に応じて、メモリ装置４４２内のステアリング行列（ＳＭ）格納装置５４２から検索すること又はコントローラ４４０によって生成することができる。ＴＸ空間プロセッサ４３０ａ内においては、行列乗算装置５３２は、ステアリング行列Ｖ(m)を用いて各送信スパンmに関するデータシンボルについての空間処理を行い、該送信スパンに関する送信シンボルを提供する。マルチプレクサ５３４は、例えば時分割多重化方式で、これらの送信シンボルをパイロットシンボルとともに多重化する。各送信スパンに関して、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、該送信スパンに関する１つ以上のシンボル時間において及び／又は１つ以上のサブバンドにおいてＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストするためのＮ_ａｐの送信シンボルシーケンスを提供する。更に、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、異なる複数の送信スパンに関するＮ_ａｐの送信シンボルシーケンスを多重化し、Ｎ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナ用のＮ_ａｐの送信シンボルストリーム{x_j}（ j =１．．．Ｎ_ａｐ）を提供する。

図５Ｂは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０とＴＸ空間プロセッサ４３０のもう１つの実施形態であるＴＸデータプロセッサ４２０ｂとＴＸ空間プロセッサ４３０ｂのブロック図である。この実施形態においては、ＴＸデータプロセッサ４２０ｂは、１つのデータストリーム{d}に関する１つのＴＸデータストリームプロセッサ５２０を含む。ＴＸデータストリームプロセッサ５２０は、図５Ａに関して上述されている方法でデータストリーム{d}を処理し、データシンボルを提供する。デマルチプレクサ５２９は、各データシンボルブロックがH(m)のＮ_Ｓの空間チャネルでブロードキャストされるようにするため、プロセッサ５２０からのデータシンボルを分離してＮ_Ｓのデータシンボルストリーム{s_ｌ}（l = １．．．Ｎ_Ｓ）にする。

ＴＸ空間プロセッサ４３０ａ内において、マルチプレクサ５３０は、Ｎ_ＳのデータシンボルストリームをＴＸデータプロセッサ４２０ｂから受け取り、パイロットシンボルに多重化し、Ｎ_Ｓのデータ／パイロットシンボルストリームを提供する。行列乗算器５３２は、ステアリング行列V(m)を用いて各送信スパンmに関するデータ／パイロットシンボルの空間処理を行い、該送信スパンに関する送信シンボルを提供する。ＴＸ空間プロセッサ４３０ｂは、Ｎ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナ用のＮ_ａｐの送信シンボルストリーム{x_j}（ j = １．．．Ｎ_ａｐ）を提供する。ＴＸ空間プロセッサ４３０ｂは、パイロットシンボル及びデータシンボルの両方に関する空間処理を行い、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、データシンボルに関する空間拡散を行うがパイロットシンボルに関する空間拡散は行わない。

図５Ａ及び５Ｂは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０及びＴＸ空間プロセッサ４３０の典型的実施形態を示した図である。プロセッサ４２０及び４３０は、その他の方法で実装することもでき、これらの実装は、本発明の適用範囲内である。

図６Ａは、図５Ａにおいて示されているアクセスポイント実施形態とともに使用することができる、ユーザー端末１２０における処理装置の実施形態、のブロック図である。Ｎ_ｕｔの受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔは、受信されたパイロットシンボル{r_i ^p}（i ＝１．．．Ｎ_ｕｔ）をチャネル推定器４８４に提供する。（図５Ａにおいて示されているように）アクセスポイント１１０が空間拡散なしでパイロットシンボルを送信する場合は、チャネル推定器４８４は、受信されたパイロットシンボルに基づき、チャネル応答行列H(m)の推定値であるH^m)を導き出す。次に、チャネル推定器４８４は、各送信スパンmに関するステアリング行列V(m)を入手し、有効チャネル応答行列の推定値であるH^_eff(m)をH^_eff(m) = H^(m)・V(m)として導き出す。ユーザー端末１２０は、両方のエンティティが各送信スパンmに関して同じステアリング行列V(m)を使用するように、アクセスポイント１１０と同期化される。アクセスポイント１１０が（図５Ｂにおいて示されているように）空間拡散を用いてパイロットシンボルを送信する場合は、チャネル推定器４８４は、受信されたパイロットシンボルに基づいて有効チャネル応答行列を直接推定する。いずれの場合においても、チャネル推定器４８４は、各送信スパンに関する推定された有効チャネル応答行列H^_eff(m)を提供する。

コントローラ４８０は、推定された有効チャネル応答行列H^_eff(m)に基づき更にＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を用いて、各送信スパンに関する空間フィルタ行列M(m)及びおそらく対角行列D(m)を導き出す。ＲＸ空間プロセッサ４６０は、受信データシンボル{r^a _i}（i = １．．．Ｎ_ｕｔ）を受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔから入手し、行列M(m)及びD(m)をコントローラ４８０から入手する。ＲＸ空間プロセッサ４６０は、行列M(m)及びD(m)を用いて、各送信スパンに関する受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、検出されたシンボルをＲＸデータプロセッサ４７０に提供する。

図６Ａにおいて示されている実施形態に関して、ＲＸデータプロセッサ４７０ａは、マルチプレクサ／デマルチプレクサ６６８と、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するＮ_ＤのＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａ乃至６７０ｎｄと、を含む。Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ６６８は、Ｎ_Ｓの空間チャネルに関するＮ_Ｓの検出されたシンボルストリームを受け取って多重化／分離し、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するＮ_Ｄの検出されたシンボルストリームにする。各ＲＸデータストリームプロセッサ６７０内において、シンボルデマッピング装置６７２は、関連するデータストリームに関する検出シンボルを、該データストリームに関して用いられた変調方式に従って復調し、復調されたデータを提供する。チャネルデインターリーバー６７４は、該復調データを、アクセスポイント１１０によって該ストリームに関して行われたインターリービングを補完する形でデインターリービングする。復号器６７６は、該インターリービングされたデータを、該ストリームに関してアクセスポイント１１０によって行われた符号化を補完する形で復号する。例えば、ターボ符号化又は畳み込み式符号化がアクセスポイント１１０によって行われる場合は、ターボ復号器またはビテルビ（Viterbi）復号器を復号器６７６の代わりに使用することができる。復号器６７６は、各データシンボルブロックに関する復号されたデータパケットを含む復号されたデータストリームを提供する。

図６Ｂは、ユーザー端末１２０に関するＳＩＣ手法を実装するＲＸ空間プロセッサ４６０ｂとＲＸデータプロセッサ４７０ｂのブロック図である。ＲＸ空間プロセッサ４６０ｂ及びＲＸデータプロセッサ４７０ｂは、Ｎ_Ｄのデータストリームに関するＮ_Ｄのカスケードされた受信装置処理ステージを実装する。説明を単純化するため、Ｎ_Ｄ＝Ｎ_Ｓであり、更に、各データシンボルストリームは、各々のデータストリームに対応する。ステージ１乃至Ｎ_Ｄ−１の各々は、空間プロセッサ６６０と、干渉除去器６６２と、ＲＸデータストリームプロセッサ６７０と、ＴＸデータストリームプロセッサ６８０と、を含む。最後のステージは、空間プロセッサ６６０ｎｄとＲＸデータストリームプロセッサ６７０ｎｄのみを含む。各ＲＸデータストリームは、図６Ａにおいて示されているように、シンボルデマッピング装置と、チャネルデインターリーバーと、復号器と、を含む。各ＴＸデータストリームプロセッサ６８０は、図５Ｂにおいて示されているように、符号器と、チャネルインターリーバーと、シンボルマッピング装置と、を含む。

ステージ１に関して、空間プロセッサ６６０ａは、Ｎ_ｕｔの受信されたシンボルストリームに関する受信装置空間処理を行い、１つの検出されたシンボルストリーム{ ｓ^_１ }を提供する。ＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａは、検出されたシンボルストリーム{ ｓ^_１}を復調、デインターリービング、及び復号し、対応する復号されたデータストリーム{ｄ^_１}を提供する。ＴＸデータストリームプロセッサ６８０ａは、復号されたデータストリーム{ｄ^_１}に関してアクセスポイント１１０によって行われたのと同じ方法で、復号されたデータストリーム{ｄ^_１}を符号化、インターリービング、及び変調し、再変調されたシンボルストリーム{ｓ⁻ _１}を提供する。干渉除去器６６２ａは、再変調されたシンボルストリーム{ｓ⁻ _１}を推定有効チャネル応答行列H^_eff(m)によって処理し、データシンボルストリーム{ｓ_１}に起因するＮ_ｕｔの干渉成分を入手する。Ｎ_ｕｔの干渉成分は、Ｎ_ｕｔの受信シンボルストリームから減じられ、Ｎ_ｕｔの修正されたシンボルストリームが入手される。これらのＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームは、ステージ２に提供される。

ステージ２乃至Ｎ_Ｄ−１の各々は、ステージ１と同じ処理を行うが、処理対象は、Ｎ_ｕｔの受信シンボルストリームではなく、前ステージからのＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームである。最後のステージは、ステージＮ_Ｄ−１からのＮ_ｕｔの修正されたシンボルストリームの空間処理及び復号を行い、干渉の推定及び除去は行わない。

空間プロセッサ６６０ａ乃至６６０ｎｄは、各々が、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を実装することができる。各空間プロセッサ６６０は、入力された（受信された又は修正された）シンボルベクトルr^l _sic(m)に空間フィルタ行列M ^l _sic(m)を乗じて検出されたシンボルベクトルs^^l _sic(m)を入手し、該ステージに関する検出されたシンボルストリームを提供する。行列M ^l _sic(m)は、該ステージに関する簡約化された有効チャネル応答推定値H^^l _eff(m)に基づいて導き出される。

２．ＭＩＳＯブロードキャスト
図７は、アクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０を有するＭＩＳＯシステム７００を示した図である。アクセスポイント７１０は、データ送信用の複数（Ｎ_ａｐ本）のアンテナを装備する。各ユーザー端末７２０は、データ受信用の単一のアンテナを装備する。これらのユーザー端末は、アクセスポイント７１０のカバレッジエリア全体に分布することがある。アクセスポイントにおけるＮ_ａｐ本のアンテナ及び各ユーザー端末における単一のアンテナによって異なるＭＩＳＯチャネルが形成される。ある所定のユーザー端末に関するＭＩＳＯチャネルは、１×Ｎ_ａｐチャネル応答ローベクトルhによって表すことができ、ここで、h = [h₁ h₂…h_Ｎａｐ]であり、項目h_j( j =1…N_ap)は、アクセスポイントアンテナjとユーザー端末アンテナとの間の結合を示している。

空間拡散は、ブロードキャスト性能が予想される最悪時チャネル状態に依存しないようにするために、各単一アンテナユーザー端末によって観測された有効ＭＩＳＯチャネルをランダム化するために使用することができる。ＭＩＳＯシステムの場合は、アクセスポイントは、１つのカラムのみを含む変性ステアリング行列であるステアリングベクトルによる空間処理を行う。

ＭＩＳＯシステムにおけるアクセスポイントで空間拡散のために行われる空間処理は、次式のように表すことができる。

ここで、s(m)は、送信スパンmにおいて送られるデータシンボルである。

v(m)は、送信スパンmに関するＮ_ａｐ×１ステアリングベクトルである。

x _miso(m)は、送信スパンmにおいてＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナから送られるＮ_ａｐ個の送信シンボルを有するＮ_ａｐ×１ベクトルである。

一組のＬのステアリングベクトルを生成することができ、これらのステアリングベクトルは、{v}又はv(i)(i = 1…L)で表される。該組内の１つのステアリングベクトルが各送信スパンmに関して選択され、アクセスポイントによる該送信スパンに関する空間処理のために使用される。

各単一アンテナユーザー端末における空間拡散付き受信シンボルは次式のように表すことができる。

ここで、r(m)は、送信スパンmに関する受信シンボルである。

h_eff(m)は、送信スパンmに関する有効チャネル応答であり、h_eff(m) = h(m)・v(m)である。

n(m)は、送信スパンmに関する雑音である。

式（１７）において示されているように、アクセスポイントによって行われた空間拡散に起因して、アクセスポイントによってブロードキャストされたデータシンボルは、実際のチャネル応答h(m)及びステアリングベクトルv(m)を含む有効チャネル応答h_eff(m)を観測する。ユーザー端末は、（例えば受信されたパイロットシンボルに基づいて）チャネル応答ベクトルh(m)の推定値であるh^(m)を導き出すことができる。これで、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値であるh^(m)を、h^_eff(m) = h^(m)・v(m)として計算することができる。代替として、ユーザー端末は、例えば、v(m)を用いて送信されている受信パイロットシンボルに基づいて、有効チャネル応答を直接推定することができる。いずれの場合においても、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値h^_eff(m)を用いて受信シンボルr(m)に関する検出（例えば、マッピングされたフィルタリング及び／又は等化）を行い、検出されたシンボルs^(m)を入手することができる。

ＭＩＳＯシステムに関するブロードキャストの送信及び受信は、図２及び３に関して上述されているブロードキャストの送受信と同様に行うことができる。しかしながら、ＭＩＳＯシステムにおいてブロードキャスト送信のために入手して使用できる空間チャネルは１つだけである。図２において、ＭＩＳＯシステムにおけるブロードキャスト送信のために、１つのデータシンボルブロックが生成されて（ブロック２１２）Ｎ_Ｍのサブブロックに分割され、これらのＮ_ＭのサブブロックがＮ_Ｍの送信スパンにおいてブロードキャストされる（ブロック２１４）。各サブブロック／送信スパンに関してステアリングベクトルが選択され（ブロック２１８）、該サブブロック内のデータシンボルに関する空間処理のために使用される（ブロック２２０）。各サブブロックに関する送信シンボルは、関連する送信スパン内のＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナを通じてブロードキャストされる（ブロック２２２）。

図３において、ＭＩＳＯシステムにおけるブロードキャスト受信のために、各サブブロックに関して、ユーザー端末の単一アンテナから１個以上の受信データシンボルが入手される（ブロック３１４）。各サブブロックに関してアクセスポイントによって使用されるステアリングベクトルが決定され（ブロック３１６）、有効チャネル応答推定値h^_eff(m)を導き出すために使用される（ブロック３２０）。次に、有効チャネル応答推定値h^_eff(m)は、該サブブロックに関する受信データシンボル検出のために使用される。現在のデータシンボルブロックに関するＮ_Ｍのすべてのサブブロックが受信された後は、該ブロックに関する検出シンボルが処理（復調、デインターリービング、及び復号）され、該ブロックに関する復号データが入手される（ブロック３２６）。

図８は、ＭＩＳＯシステム７００におけるアクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０のブロック図である。ユーザー端末７２０は、図７におけるユーザー端末の１つである。アクセスポイント７１０において、ＴＸデータプロセッサ８２０は、データストリーム{d}に関するデータ処理を行って対応するデータシンボルストリーム{s}を入手する。ＴＸデータプロセッサ８２０は、図５Ｂ内のＴＸデータストリームプロセッサ５２０とともに実装することができる。ＴＸ空間プロセッサ８３０は、（例えば式（１６）に示されているように）ステアリングベクトルを用いてデータシンボルストリームに関する空間拡散を行い、パイロットシンボルに多重化し、Ｎ_ａｐの送信シンボルストリームを提供する。Ｎ_ａｐの送信装置８３２ａ乃至８３２ａｐは、Ｎ_ａｐの送信シンボルストリームのコンディショニングを行ってＮ_ａｐ個の変調信号を生成し、これらのＮ_ａｐ個の変調信号は、Ｎ_ａｐ本のアンテナ８３４ａ乃至８３４ａｐからそれぞれ送信される。

ユーザー端末７２０において、Ｎ_ａｐ個の送信された信号がアンテナ８５２によって受信され、該アンテナから受信された信号は、受信装置８５４によってコンディショニングされて受信シンボルが入手される。チャネル推定器８８４は、受信されたパイロットシンボル及び各送信スパンに関して用いられたステアリングベクトルv(m)に基づいて、有効チャネル応答推定値h^_eff(m)を導き出す。検出器８６０は、有効チャネル応答推定値h^_eff(m)を用いて受信データシンボルに関する検出（例えば、マッチングされたフィルタリング及び／又は等化）を行い、１つの検出シンボルストリーム{s^}を提供する。ＲＸデータプロセッサ８７０は、検出されたシンボルストリームを処理（デマッピング、デインターリービング、及び復号）し、復号されたデータシンボル{d^}を提供する。ＲＸデータプロセッサ８７０は、図６ＡのＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａとともに実装することができる。

コントローラ８４０及び８８０は、アクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０における様々な処理装置の動作をそれぞれ制御する。メモリ装置８４２及び８８２は、コントローラ８４０及び８８０によってそれぞれ使用されるデータ及び／又はプログラムコードを格納する。

３．ＯＦＤＭを基礎にするシステム
本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、単搬送波システム及び多搬送波システムに関して使用することができる。多搬送波は、ＯＦＤＭ又はその他の何らかの構成を用いて入手することができる。ＯＦＤＭを基礎にするシステムの場合は、ブロードキャストに用いられるサブバンドの各々に関して空間拡散を行うことができる。

ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（即ち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合は、各ＯＦＤＭシンボル時間ｎにおいて各サブバンドｋに関して１つのデータシンボルベクトルs(k,n)を形成させることができる。ベクトルs(k,n)は、ＯＦＤＭシンボル時間においてサブバンドkのＮ_Ｓの空間チャネルを介してブロードキャストするための最大でＮ_Ｓ個のデータシンボルを含む。又、送信スパンに関するインデックスmの代わりに、サブバンドk及びＯＦＤＭシンボル時間nに関するk, nが使用される。１つのＯＦＤＭシンボル時間には、最大でＮ_Ｆのベクトルs(k, n)(k = 1…Ｎ_Ｆ)をＮ_Ｆのサブバンドで同時にブロードキャストすることができる。送信スパンは、１つ以上のＯＦＤＭシンボル時間において１つ以上のサブバンドをカバーすることができる。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、Ｎ_Ｄのデータシンボルブロックは様々な方法でブロードキャストすることができる。例えば、各データシンボルブロックは、Ｎ_Ｐのサブバンドの各々に関するベクトルs(k, n)の１つの項目としてブロードキャストすることができる。この場合は、各データシンボルブロックは、Ｎ_Ｐの全サブバンドでブロードキャストされ、周波数ダイバーシティを達成させる。各データシンボルブロックは、１つ又は複数のＯＦＤＭシンボル時間にまたがることができる。従って、各データシンボルブロックは、周波数次元及び／又は時間次元（システム設計に依る）＋ 空間次元（空間拡散の場合）にまたがることができる。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに関しては、ステアリング行列も様々な方法で選択することができる。サブバンドに関するステアリング行列は、上述されているように、決定方式、疑似ランダム方式、または置換方式で選択することができる。例えば、ＯＦＤＭシンボル時間nにおいて組内のＬのステアリング行列を巡回してサブバンド１乃至Ｎ_Ｆに関して順次に選択し、次に、ＯＦＤＭシンボル時間n＋１においてサブバンド１乃至Ｎ_Ｆに関して順次で選択し、以下同様にすることができる。組内のステアリング行列数は、サブバンド数よりも少なくすること、等しくすること、又は多くすることができる。上記のＬ＝Ｎ_Ｍ、Ｌ＜Ｎ_Ｍ、及びＬ＞Ｎ_Ｍに関する３つの事例は、サブバンドに関しても当てはめることができる（但し、Ｎ_Ｍの代わりにＮ_Ｆが用いられる）。

ＯＦＤＭを利用するＭＩＳＯシステム（即ち、ＭＩＳＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合は、ＯＦＤＭシンボル時間ｎにおいて各サブバンドｋで１つのデータシンボルs(k,n)をブロードキャストすることができる。１つのＯＦＤＭシンボル時間においては、Ｎ_Ｆのサブバンドで最高Ｎ_Ｆ個のデータシンボルs(k,n)(k = 1…N_F)を同時並行してブロードキャストすることができる。各データシンボルブロックは、１つ又は複数のサブバンドで及び／又は１つ又は複数のＯＦＤＭシンボル時間でブロードキャストすることができる。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいては、ステアリングベクトルは、ステアリング行列に関する方法と同様の方法で選択することができる。

ＯＦＤＭを基礎にするシステムの場合において、図４の各送信装置４３２及び図８の各送信装置８３２は、関連する送信アンテナのＮ_Ｆのすべてのサブバンドに関する送信シンボルについてのＯＦＭＤ変調を行う。ＯＦＤＭ変調の場合は、各ＯＦＤＭシンボル時間においてＮ_ＦのサブバンドでブロードキャストされるＮ_Ｆの送信シンボルが、Ｎ_Ｆポイント逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域に変換され、Ｎ_Ｆのチップを含む「変換された」シンボルが入手される。周波数選択性フェージングに起因するシンボル間干渉（ＩＳＩ）に対処するために、一般的には、各変換されたシンボルの一部（即ち、Ｎ_ｃｐのチップ）が繰り返されて対応するＯＦＤＭシンボルが形成される。各ＯＦＤＭシンボルは、Ｎ_ｐ＋Ｎ_ｃｐチップ時間である１つのＯＦＤＭシンボル時間においてブロードキャストされ、ここで、Ｎ_ｃｐは、サイ クリックプリフィックス長である。各送信装置は、１つのＯＦＤＭシンボルストリームを生成して該ＯＦＤＭストリームをさらにコンディショニングし、関連アンテナからブロードキャストするための変調信号を生成する。図４の各受信装置４５４及び図８の各受信装置８５４は、受信信号に関する補完的なＯＦＤＭ復調を行い、受信データシンボル及び受信パイロットシンボルを入手する。

４．送信ダイバーシティ
空間拡散は、時空間送信ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）、空間−周波数送信ダイバーシティ（ＳＦＴＤ）、直交送信ダイバーシティ（ＯＴＤ）、等の様々な送信ダイバーシティ方式と組み合わせて使用することができる。ＳＴＴＤ方式は、２つのシンボル時間において２本のアンテナから各対のデータシンボルを送信することによって時空間ダイバーシティを達成させる。ＳＦＴＤ方式は、２つのサブバンドにおいて２本のアンテナから各対のデータシンボルを送信することによって空間−周波数ダイバーシティを達成させる。ＯＴＤ方式は、２つのシンボル時間において２つの直交符号を用いて２本のアンテナから同時に２つのデータシンボルを送信することによって時空間ダイバーシティを達成させる。空間拡散は、これらの送信ダイバーシティ方式に関する性能向上を可能にすることができる。

ＳＴＴＤ方式においては、アクセスポイントは、送信スパンmにおいてブロードキャストされる各対のデータシンボルs_ａ(m)及びs_ｂ(m)に関して、２つの符号化されたシンボルベクトル、例えば、s _１(m) = [s_ａ (m) s_ｂ(m)]^T及びs _２(m) = [s^* _ｂ(m) − s^* _ａ(m)]^Tを生成する。ここで、“ ^* ”は、複素共役を示し、“^T”は、転置を示す。各ベクトルは、１つのシンボル時間においてＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストされる２つの符号化されたシンボルを含む。ベクトルs _１(m)は、第１のシンボル時間においてブロードキャストされ、ベクトルs _２(m)は、次のシンボル時間においてブロードキャストされる。各データシンボルは、両方のベクトルに含まれており、従って、２つのシンボル時間にわたってブロードキャストされる。

アクセスポイントは、次式のように、同じステアリング行列を用いて２つのベクトルs _１(m)及びs _２(m)に関する空間拡散を行う。

ここで、V _snd (m)は、送信スパンmに関するＮ_ａｐ×２行列である。

x _snd,i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iにおいてＮ_ａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されるＮ_ａｐ個の送信シンボルを有するＮ_ａｐ×１ベクトルである。

ユーザー端末が単一アンテナを装備する場合は、受信されたシンボルは次式のように表すことができる。

ここで、r _i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する受信シンボルである。

h(m)は、送信スパンmに関する１×Ｎ_ａｐチャネル応答ローベクトルである。

h _eff,snd(m)は、送信スパンmに関する１×２有効チャネル応答ローベクトルであり、h _eff,snd(m) = h(m)・V _snd(m) = [h_eff,1(m) h_eff,2(m)]である。

n _i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する雑音である。

チャネル応答h(m)は、送信スパンmの2つのシンボル時間にわたって一定であると仮定されている。

単一アンテナユーザー端末は、これらの２つのデータシンボルの推定値s_ａ(m)及びs_ｂ(m)を次式のようにして導き出すことができる。

ここで、h^_eff,i(m)は、h_eff,i(m)の推定値である(i = 1, 2)
β'(m) = |h^_eff,1(m) |² + | h^_eff,1(m) |²
n'_a(m)及びn'_b(m)は、検出されたシンボルs^_a(m)及びs^_b(m)に関する処理後雑音である。

ユーザー端末が複数のアンテナを装備している場合は、受信シンボルは次式のように表すことができる。

ここで、r _i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関するＮ_ｕｔ個の受信シンボルを有するＮ_ｕｔ×１ベクトルである。

H(m)は、送信スパンmに関するＮ_ｕｔ×Ｎ_ａｐチャネル応答行列である。

Ｈ _eff,snd(m)は、送信スパンmに関するＮ_ｕｔ×２有効チャネル応答行列であり、H _eff,snd(m) =H(m)・V _snd(m) = [h_eff,1(m) h_eff,2(m)]である。

n _i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する雑音ベクトルである。

チャネル応答H(m)は、送信スパンmの2つのシンボル時間にわたって一定であると仮定されている。

マルチアンテナユーザー端末は、これらの２つのデータシンボルの推定値s_ａ(m)及びs_ｂ(m)を次式のように導き出すことができる。

ここで、h^_eff,i(m)は、h _eff,i(m)の推定値である(i = 1, 2)

n”_ａ(m)及びn”_ｂ(m)は、検出されたシンボルs^_ａ(m)及びs^_ｂ(m)に関するそれぞれの処理後雑音である。

ＳＦＴＤ方式においては、２つのベクトルs _１(m)及びs _２(m)は、同じシンボル時間において２つの異なるサブバンドでブロードキャストされる。ＳＦＴＤ方式に関しても上記の同じ送信処理及び受信処理を行うことができ、この場合のインデックスiは、シンボル時間ではなくサブバンドを表している。チャネル応答は送信スパン全体にわたってほぼ一定であると仮定されているため、２つの隣接するサブバンドk及びk+１を用いて２つのベクトルs _１(m)及びs _２(m)をブロードキャストすることができる。

５．ハイブリッド型マルチアンテナシステム
図９は、アクセスポイント９１０及びユーザー端末９２０を有するマルチアンテナシステム９００を示した図である。アクセスポイント９１０は、データ送信用の複数（Ｎ_ａｐ本）のアンテナを装備する。各ユーザー端末９２０は、データを受信するために単一のアンテナ又は複数（Ｎ_ａｐ本）のアンテナを装備することができる。各マルチアンテナユーザー端末は、アクセスポイントとの各々のＭＩＭＯチャネルを有しており、ＭＩＭＯブロードキャスト送信及びＭＩＳＯブロードキャスト送信をアクセスポイントから受信することができる。各単一アンテナユーザー端末は、アクセスポイントとの各々のＭＩＳＯチャネルを有しており、後述されるように、ＭＩＳＯブロードキャスト送信及びおそらくＭＩＭＯブロードキャスト送信の一部をアクセスポイントから受信することができる。

アクセスポイント９１０は、システム９００において様々な方法でデータをブロードキャストすることができる。一実施形態においては、アクセスポイント９１０は、（１）マルチアンテナユーザー端末によって受信することができるＭＩＭＯブロードキャスト送信、及び（２）単一アンテナユーザー端末及びマルチアンテナユーザー端末の両方によって受信することができるＭＩＳＯブロードキャスト送信、を送ることができる。ＭＩＭＯブロードキャスト送信及びＭＩＳＯブロードキャスト送信は、（１）時分割多重（ＴＤＭ）方式を用いて異なる時間間隔で、（２）周波数分割多重（ＦＤＭ）方式を用いて異なる互いに素の集合で、（３）符号分割多重（ＣＤＭ）方式を用いて異なる符号チャネルで、その他の何らかの多重方式で、又はこれらの多重方式のいずれかの組合せで、送ることができる。もう１つの実施形態においては、アクセスポイント９１０は、単一アンテナユーザー端末が（例えば基本ブロードキャストサービスのために）ブロードキャスト送信の一部を回復させることができ更にマルチアンテナユーザー端末がブロードキャスト送信全体（十分なリンクマージンを有する場合）を回復させることができるような方法で、ＭＩＭＯロードキャスト送信を送る。さらにもう１つの実施形態においては、アクセスポイント９１０は、ユーザー端末に関して予想されるチャネル状態に基づいて、（例えばＭＩＭＯブロードキャストとＭＩＳＯブロードキャストとの間における）ブロードキャスト送信を調整することができる。

６．ブロードキャスト送信方式
マルチアンテナシステムは、様々な方法でＭＩＭＯブロードキャストを行うことができる。第１のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、複数（Ｎ_Ｄ）のデータストリームを同時にブロードキャストし、すべてのデータストリームに関して同じデータ速度及び同じ送信電力を使用する。ここで、Ｎ_Ｓ≧Ｎ_Ｄ＞１である。データ速度は、例えば、（マルチアンテナユーザー端末に関して予想される最悪時の実際のチャネルよりも優れているべきである）マルチアンテナユーザー端末に関して予想される最悪時有効チャネルに基づいて選択することができる。これで、ブロードキャストカバレッジエリア内のほとんどのマルチアンテナユーザー端末がＮ_Ｄのデータストリームを回復させることができる。

第２のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、Ｎ_Ｄのデータストリームを同時にブロードキャストし、これらのデータストリームに関して異なるデータ速度及び同じ送信電力を使用する。このブロードキャスト方式は、ブロードキャストカバレッジエリアにおいて「階層化された」ブロードキャストを提供するために使用することができる。各データストリームは、そのデータ速度によって決定される異なったブロードキャストカバレッジエリアを有する。データ速度が最も遅いデータストリームは、最大のブロードキャストカバレッジエリアを有し、データ速度が最も速いデータストリームは、最小のブロードキャストカバレッジエリアを有する。各ユーザー端末は、（１）所在場所とチャネル状態及び（２）採用されている受信装置空間処理法に依存して、データストリームのうちの１つ、一部、又は全部を回復させることができる。ユーザー端末が線形受信装置空間処理法（例えば、ＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法）を使用する場合で、十分に大きいリンクマージンを有する場合は、より高速のデータ速度でデータストリームを回復させることができる。ユーザー端末は、小さいリンクマージンを有する（例えば、カバレッジエリアの縁部に所在する）場合は、より低速のデータ速度のデータストリームしか回復させることができない。ユーザー端末がＳＩＣ法を使用する場合は、該ユーザー端末がカバレッジエリアの縁部に所在する場合でも、より高速のデータ速度でデータストリームを回復させること及びより低速のデータ速度でデータストリームを回復させることができる。ユーザー端末は、最初により低速のデータストリームを回復させ、次に、より高速のデータストリームを回復させるために必要なより高いＳＮＲを達成させるための干渉除去を行うことができる。

第３のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、Ｎ_Ｄのデータストリームを同時にブロードキャストし、これらのデータストリームに関して同じデータ速度及び異なる送信電力を使用する。異なる送信電力は、各データストリームに関するデータシンボルに、該データストリームに関する送信電力量を決定するスケーリングファクタを乗じることによって入手することができる。階層化ブロードキャストサービスもこのブロードキャスト方式によって達成させることができる。最高の送信電力を有するデータストリームは、最大のブロードキャストカバレッジエリアを有しており、ほとんどのユーザー端末によって回復させることができる。逆に、最低の送信電力を有するデータストリームは、最小のブロードキャストカバレッジエリアを有する。ＳＩＣ法を使用した場合は、電力がより低いデータストリームを、小さいリンクマージンを有するユーザー端末によって回復させることもできる。

第２の及び第３のＭＩＭＯブロードキャスト方式は、マルチアンテナユーザー端末及び単一アンテナユーザー端末の両方をサポートするために使用することができる。単一アンテナユーザー端末は、最低のデータ速度を有するデータストリーム又は最高の送信電力を有するデータストリームを回復させることができる。残りのデータストリームは、このデータストリームに対する干渉として作用することになる。マルチアンテナユーザー端末は、追加のアンテナを用いてより多くのデータストリームを回復させることができる。マルチアンテナユーザー端末が上記のＳＩＣ法を使用する場合は、データストリームは、要求されるＳＮＲによって決定された順次で回復させることができる。最低のデータ速度又は最高の送信電力を有するデータストリームが最初に回復され、次に、次に最低のデータ速度又は次に最高の送信電力を有するデータストリームが回復され、以下同様である。

第４のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、ユーザー端末に関する無線チャネルの予想容量に依存して、異なった数のデータストリームを送信する。チャネル容量は、オペレーティングＳＮＲ及びチャネル特性（例えば、異なる送信アンテナ／受信アンテナの対に関するチャネル利得が相互に関連しているかどうか）の関数である。予想チャネル容量が低い場合は、アクセスポイントは、各データストリームがより高いＳＮＲを達成できるように、より少ないデータストリームをブロードキャストしてこれらのより少ないデータストリームに関して利用可能な送信電力を配分することができる。逆に、予想チャネル容量がより高いときには、アクセスポイントは、より多くのデータストリームをブロードキャストすることができる。

ＭＩＭＯブロードキャスト及びＭＩＳＯブロードキャストの両方に関して、アクセスポイントは、チャネル容量、サービス上の要求事項、等の様々な要因に基づいて各送信スパンに関するデータ速度を調整することができる。その他のブロードキャスト方式も空間拡散とともに実装することができ、この実装は、本発明の適用範囲内である。

７．ブロードキャスト性能
各データシンボルストリームの性能は、該ストリームに関して達成されるダイバーシティ次数に依存する。他方、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、送信アンテナ数、受信アンテナ数、受信装置空間処理法、及び空間拡散の使用の有無に依存する。一般的には、性能は、ダイバーシティ次数が大きくなるほど向上する。

空間拡散が使用されない場合で、線形受信装置空間処理法（例えば、ＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法）を使用してＮ_Ｓのデータシンボルストリームを検出時には、これらのデータシンボルストリームの各々は、同じダイバーシティ次数を観測する。Ｎ_ｕｔ≧Ｎ_ａｐであって、１つのデータシンボルストリームがH _eff(m)の各空間チャネルでブロードキャストされ、このためＮ_Ｄ＝Ｎ_Ｓ＝Ｎ_ａｐである場合は、各データシンボルストリームは、Ｎ_ｕｔ−Ｎ_ａｐ＋１のダイバーシティ次数を観測する。Ｎ_ａｐ＝Ｎ_ｕｔの対称的ＭＩＭＯチャネルの場合は、各検出されたシンボルストリームは、そのＳＮＲに関して１のダイバーシティ次数及びレイリー分布を有する。これらのデータシンボルストリームはすべて、同じＳＮＲ分布を有する。

空間拡散が使用されない場合で、ＳＩＣ法を用いてＮ_Ｓの数のデータシンボルストリームを検出時には、各データシンボルストリームは異なるダイバーシティ次数を観測する。同じく、Ｎ_ｕｔ≧Ｎ_ａｐであって、更に、１つのデータシンボルストリームがH_eff（m）の各空間チャネルでブロードキャストされる場合は、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、Ｎ_ｕｔ−Ｎ_ａｐ＋lであり、ここで、lは、該ストリームが検出されるステージ番号である。従って、のちに検出されるデータシンボルストリームのほうが高いダイバーシティ次数を有しており、より良いＳＮＲを有する傾向があり、このことは、これらのストリームに関してより高速のデータ速度を使用するのを許容する。

空間拡散が使用された場合は、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、該ストリーム内の各符号ブロックに関して複数の異なるステアリング行列を使用することによって実効的に向上される。各々の異なるステアリング行列は、符号ブロックがＭＩＭＯチャネルの異なる状態を入手することを可能にし、異なる送信アンテナ又は受信アンテナを有することと等しいとみなすことができる。これで、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、符号ブロックに関して用いられた異なるステアリング行列数（アクセスポイントアンテナ数及びユーザー端末アンテナ数よりもはるかに多くなる可能性がある）と関連づけることができる。空間拡散は、典型的には、より低いダイバーシティ次数を有するデータシンボルストリームに関する性能をより向上させる。

空間拡散は、ブロードキャスト送信に関するスループット及び／又はカバレッジエリアを向上させるために使用することができる。（空間拡散を使用しない）従来のＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムは、典型的には、ブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末に関する予想最悪時チャネル状態に基づいてブロードキャスト送信用のデータ速度を選択する。この最悪時チャネル状態は、典型的には、符号ブロック全体にわたってフェージング／変化しない「不良」チャネルに対応する。空間拡散を使用した場合は、各符号ブロック全体にわたって有効なＭＩＭＯチャネル又はＭＩＳＯチャネルがランダム化され、ユーザー端末が符号ブロック全体に関して不良チャネルを観測する可能性が実質的に低下される。このことは、より高速のデータ速度をブロードキャスト送信のために使用可能にする。同様に、ある所定のデータ速度に関して、空間拡散は、より広範なブロードキャストカバレッジエリアを提供することができる。一般的には、ブロードキャスト送信に関するデータ速度が高速になるほどブロードキャストカバレッジエリアが狭くなる。更に、停止上の要求が厳しいほうが（即ち、停止確率が低い方が）ブロードキャストカバレッジエリアが狭くなる。空間拡散は、従来のＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムよりも向上した性能（例えば、より高速のデータ速度、より広範なブロードキャストカバレッジエリア、及び／又はより低い停止確率、等）を提供することができる。

図１０Ａは、１つの典型的ＭＩＭＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の累積分布関数（ＣＤＦ）の作図である。このＭＩＭＯシステムにおいては、アクセスポイントは、４本のアンテナ（Ｎ_ａｐ＝４）を装備しており、ユーザー端末は、カバレッジエリア全体にわたって無作為に分布しており、更に、各ユーザー端末は、４本のアンテナ（Ｎ_ｕｔ＝４）を装備している。ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、式（１）に関する上記のとおり仮定されており、１本の受信アンテナごとのオペレーティングＳＮＲは、カバレッジエリアの縁部に所在するユーザー端末の場合は２０ｄＢである。これらのユーザー端末は、ＭＭＳＥ法を使用する。

作図１０１０は、ブロードキャスト送信に関して空間拡散が行われない場合に関する全体的なスペクトル効率のＣＤＦを示した図であり、常に単一のステアリング行列（Ｌ＝１）による送信ステアリングを行うことに相当する。スペクトル効率は、ビット／秒／Ｈｚ（ｂｐｓ／Ｈｚ）で示される。ある所定のスペクトル効率xに関して、ＣＤＦは、xよりも低い全体的スペクトル効率を達成させているユーザー端末の割合を示している。例えば、ポイント１０１２は、全ユーザー端末の１％（１０^−２）が９ｂｐｓ／Ｈｚよりも低い全体的スペクトル効率を達成していることを示している。アクセスポイントが９ｂｐｓ／Ｈｚの全体的速度でデータをブロードキャストする場合は、全ユーザー端末の１％が該ブロードキャスト送信を正確に復号することができない。この割合は、停止確率とも呼ばれる。

作図１０２０、１０３０及び１０４０は、４、１６及び６４のステアリング行列をそれぞれ用いた空間拡散によって達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦを示している。点１０２２、１０３２及び１０４２は、停止確率が１％である場合においては、４、１６及び６４のステアリング行列による全体的スペクトル効率がそれぞれ１２．５、１４．６及び１５．８ ｂｐｓ／Ｈｚであることを示している。１％の停止確率の場合において、空間拡散の使用は、典型的ＭＩＭＯシステムに関する全体的スペクトル効率を９ｂｐｓ／Ｈｚから約１５．８ｂｐｓ／Ｈｚ（６４のステアリング行列を使用）に向上させる。ライン１０５０は、停止確率が５０％の場合であり、４つの事例に関する平均の全体的スペクトル効率を決定するために参照することができる。

図１０Ｂは、１つの典型的ＭＩＳＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦの作図である。このＭＩＳＯシステムにおいては、アクセスポイントは、４本のアンテナ（Ｎ_ａｐ＝４）を装備しており、ユーザー端末は、カバレッジエリア全体にわたって無作為に分布しており、更に、各ユーザー端末は、４本のアンテナ（Ｎ_ｕｔ＝４）を装備している。ユーザー端末に関するＭＩＳＯチャネルは、上記のとおり仮定されており、オペレーティングＳＮＲ／Ｒｘは、カバレッジエリアの縁部に所在するユーザー端末の場合は１０ｄＢである。

作図１０６０は、ブロードキャスト送信に関して空間拡散が行われない（Ｌ＝１）場合に関する全体的なスペクトル効率のＣＤＦを示した図である。作図１０７０、１０８０及び１０９０は、４、１６及び６４のステアリング行列をそれぞれ用いた空間拡散によって達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦを示している。点１０６２、１０７２、１０８２及び１０９２は、停止確率が１％である場合においては、１、４、１６及び６４のステアリング行列による全体的スペクトル効率がそれぞれ０．１、０．８、１．７、及び２．２ｂｐｓ／Ｈｚであることを示している。この場合も、ブロードキャスト送信のために空間拡散を使用することによって実質的利得が達成される。

図１０Ａ及び１０Ｂは、幾つかの具体的な仮定を行った場合における典型的ＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムに関する性能を示した図である。一般的には、性能向上量は、様々な要因（無線チャネルの特性、送信アンテナと受信アンテナの本数、ユーザー端末において用いられる空間処理法、データ送信に用いられる符号化方式と変調方式、等）に依存する。

８．ステアリング行列及びベクトル生成
ＭＩＭＯシステムにおける空間拡散のために使用されるステアリング行列及びＭＩＳＯシステムに関して使用されるステアリングベクトルは、様々な方法で生成することができる。以下では、これらのステアリング行列及びステアリングベクトルを生成するための幾つかの典型的方式が説明される。ステアリング行列／ステアリングベクトルの組は、予め計算してアクセスポイント及びユーザー端末に保存しておき、その後に必要に応じて検索して使用することができる。代替として、これらのステアリング行列／ステアリングベクトルは、必要に応じてリアルタイムで計算することができる。

Ａ．ステアリング行列生成
ステアリング行列はユニタリ行列であるべきであり、更に下記の条件を満たすべきである。

式（２３）は、V(i)の各カラムが単位エネルギーを有しており更にV(i)の全カラムが互いに直交であることを示している。この条件は、ステアリング行列V(i)を用いて同時にブロードキャストされるＮ_Ｓのデータシンボルが同じ電力を有するようにし更に送信前に互いに直交であるようにする。

いずれか２つの相関関係のないステアリング行列がゼロ又は小さい値になるようにするために、ステアリング行列の一部は相関関係を有さないようにすることもできる。この条件は、次式のように表すことができる。

ここで、C(ij)は、V(i)及びV(j)に関する相関行列であり、0は、すべてゼロの行列である。式（２４）の条件は、幾つかの用途に関する性能を向上させることができるが、ほとんどの用途の場合は必要ない。

様々な方式を用いて一組のＬのステアリング行列{V}を生成することができる。第１の方式においては、これらのＬのステアリング行列は、ランダム変数の行列に基づいて生成される。最初に、独立していて更にまったく同じように分布している複素ガウスランダム変数であって各々がゼロの平均と単位偏差を持った要素を有するＮ_ＳｘＮ_ａｐ行列Ｇが生成される。更に、GのＮ_ａｐ×Ｎ_ａｐ相関行列がＲ＝Ｇ ^Ｈ・Ｇとして計算され、固有値分解を用いて次式のように分解される。

ここで、Ｅは、Ｒの固有ベクトルのＮ_ap×Ｎ_Ｓユニタリ行列である。

Ｄは、Ｒの固有値のＮ_Ｓ×Ｎ_Ｓ対角行列である。

対角行列Ｄは、GのＮ_Ｓの固有モードに関する電力利得を表すＲの固有値を含む。行列Ｅは、ステアリング行列V(i)として使用され、組に加えられる。行列Ｅは、固有値分解を通じて入手されるため、ステアリング行列V(i)はユニタリ行列である。このプロセスは、Ｌのすべてのステアリング行列が生成されるまで繰り返される。

第２の方式においては、Ｌのステアリング行列は、一組の（ｌｏｇ_２Ｌ）＋１の独立した等方分布ユニタリ行列に基づいて生成される。ランダムユニタリ行列は、いずれかの決定方式のＮ_ａｐ×Ｎ_ａｐユニタリ行列による事前乗算によって確率密度が変化しない場合は、等方分布している。組内のステアリング行列に関するインデックスiは、i = l_１、l_２…l_Ｑとして示すことができる。ここで、Q = ｌｏｇ_２L、l_１は、インデックスiの第１のビット、l_Ｑは、インデックスiの最後のビットであり、各ビットは、０又は１の値をとることができる。次に、Ｌのステアリング行列は次式のように生成することができる。

ここで、V _０は、Ｎ_ａｐ×Ｎ_Ｓの独立した等方分布ユニタリ行列である。

Ω ^lj _j（j = 1…Q）は、Ｎ_ａｐ×Ｎ_ａｐの独立した等方分布ユニタリ行列である。

行列V ₀は、例えば、V ^Ｔ ₀＝［Ｉ _NＢ 0］として定義することができ、ここで、Ｉ_NＳは、Ｎ_Ｓ×Ｎ_Ｓアイデンティティ行列である。第２の方式は、"Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations" IEEE Transaction on Information Theory, Vol.48, No.4, April 2002（「構造化ユニタリ時空自動符号化群」 IEEEによる情報理論の取り扱い）においてＴ．Ｌ．マルゼッタ、等によって説明されている。

第３の方式においては、Ｌのステアリング行列は、次式のように、Ｎ_ａｐ次元複素空間において最初のユニタリステアリング行列V(1)を連続的に回転させることによって生成される。

ここで、Θⁱは、次式のように定義されるＮ_ａｐ×Ｎ_ａｐ対角ユニタリ行列である。

u_１,u_２,…u_Ｎａｐは、例えば行列Θⁱ によって生成されたステアリング行列間の相関関係が可能なかぎり小さくなるように選択されるＮ_ａｐ個の異なる値であり、各々が０乃至からＬ−１の範囲内にある。ΘⁱのＮ_ａｐの対角要素は、Ｌ番目の１のべき根である。最初のユニタリステアリング行列V(1)は、Ｎ_ａｐ×Ｎ_ａｐのフーリエ行列のＮ_Ｓの異なるカラムによって形成させることができ、ここで、（n,m）番目の項目w_n,mは、次式によって与えられる。

ここで、nは、ローインデックス、mは、カラムインデックスである。第３の方式は、"Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations" IEEE Transaction on Information Theory, Vol. 46, No. 6, September 2000（「体系的ユニタリ時空群設計」ＩＥＥＥによる情報理論の取り扱い）において、Ｂ．Ｍ．ホフバルト、等によって説明されている。

第４の方式においては、Ｌのステアリング行列は、基底行列Ｂ及び異なるスカラーを用いて生成される。この基底行列は、ウォルシュ行列、フーリエ行列、又はその他の何らかの行列であることができる。２×２ウォルシュ行列は、

で表すことができる。より大きなウォルシュ行列Ｗ _{２Ｎｘ２Ｎ}は、次式のように、より小さいウォルシュ行列Ｗ _ＮｘＮから形成させることができる。

ウォルシュ行列は、２のべき乗である次元を有する。Ｎ_ａｐ×Ｎ_ａｐフーリエ行列Ｆは、式（２９）において示されているように定義された要素を用いて形成することができる。

Ｎ_ａｐｘＮ_ａｐウォルシュ行列Ｗ、フーリエ行列Ｆ、又はその他の何らかの行列を基底行列Ｂとして使用してその他のステアリング行列を形成することができる。基底行列のロー２乃至Ｎ_ａｐの各々は、Ｍの可能な異なるスカラーのうちの１つを独立して乗じることができ、ここで、Ｍ＞１である。Ｍ^{Ｎａｐ−１}の異なるステアリング行列を、Ｎ_ａｐ−１のローに関するＭのスカラーのＭ^{Ｎａｐ−１}の異なる置換から入手することができる。例えば、ロー２乃至Ｎ_ａｐの各々は、＋１、−１、＋j、又は−jのスカラーを独立して乗じることができ、ここで、

である。Ｎ_ａｐ＝４及びＭ＝４である場合は、これらの４つの異なるスカラーを用いて６４の異なるステアリング行列を基底行列Ｂから生成することができる。その他のスカラー、例えば、e^±j3πiA、e±^jπiA、±e^jπiB、等を用いて追加のステアリング行列を生成することができる。一般的には、基底行列の各々のローは、e^jθの形を有するいずれかのスカラーを乗じることができ、ここで、θは、いずれかの位相値であることができる。Ｎ_ａｐｘＮ_ａｐのステアリング行列はV(i)＝g_Ｎａｐ・Ｂ(i)として生成することができ、ここで、

Ｂ(i)は、基底行列Ｂによって作成されたi番目の行列である。ｇ_Ｎａｐによるスケーリングは、V(i)の各カラムが単位電力を有することを保証する。

その他の方式も、Ｌのステアリング行列を生成するために使用することができ、本発明の適用範囲内である。一般的には、これらのステアリング行列は、疑似ランダム法（第１の方式、等）で生成すること又は決定方式（第２の方式、第３の方式、及び第４の方式、等）で生成することができる。

Ｂ．ステアリングベクトル生成
ＭＩＳＯシステムにおいては、データシンボルに関して用いられる送信電力が空間拡散によって変動されないようにするため、空間拡散に使用されるステアリングベクトルは

である単位エネルギーを有すべきである。各ステアリングベクトルv(i)の要素は、各アクセスポイントアンテナの全送信電力をブロードキャストのために使用できるようにするために等しい規模を有すると定義することができる。この条件は、|v_１(i)|= |v_２(i)|=…= |v_Ｎａｐ(i)|として表すことができ、ここで、v(i)=[v_１(i) v_２(i)…v_Ｎａｐ(i)]である。いずれか２つの相関関係のないステアリングベクトルがゼロ又は小さい値になるようにするために、ステアリング行列の一部が相関関係を有さないようにすることもできる。この条件は、次式のように表すことができる。

ここで、c(ij)は、ステアリングベクトルv(i)とv(j)との間の相関関係である。

Ｌのステアリングベクトル{v}の組は、様々な方式を用いて生成することができる。第１の方式においては、これらのＬのステアリングベクトルは、ランダム変数のＮ_ａｐｘＮ_ａｐ行列Ｇ'に基づいて生成される。更に、各行列Ｇ'のＮ_ａｐ×Ｎ_ａｐ相関行列がＲ'＝Ｇ' ^Ｈ・Ｇ'として計算されて式（２５）のように分解され、Ｎ_ａｐ×Ｎ_ａｐユニタリ行列Ｅ'が入手される。Ｅ'の各カラムは、ステアリングベクトv(i)として使用することができる。

第２の方式においては、Ｌのステアリングベクトルは、次式のように最初のユニタリステアリング行列v(1)を連続的に回転させることによって生成される。

ここで、 L≧ N_apである。

第３の方式においては、Ｌのステアリングベクトルは、これらのベクトルの要素が同じ規模及び異なる位相を有するように生成される。ある所定のステアリングベクトルv(i) = [v_１(i) v_２(i)…v_Ｎａｐ(i)]の場合は、正規化ステアリングベクトルv ⁻i)は次式のように形成することができる。

ここで、Aは、定数（例えば、

であり、θ_j(i)は、v(i)のj番目の要素の位相であり、次式のように表される。

正規化ステアリング行列v ^~(i)は、各アンテナに関して利用可能な全送信電力をブロードキャスト送信に使用することを可能にする。

上記のように生成されたステアリング行列のカラムは、空間拡散用のステアリングベクトルとして使用することもできる。更に、これらのステアリングベクトルの組を生成するためにその他の方式を使用することもでき、該使用は、本発明の適用範囲内である。

本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、様々な手段で実装することができる。例えば、これらの送信技術は、ハードウェア内に実装すること、ソフトウェア内に実装すること、又はその組合せ内に実装することができる。ハードウェア内に実装する場合は、アクセスポイント及びユーザー端末において空間拡散によるブロードキャスト送信を行う又はサポートするために用いられる処理装置は、本明細書において説明されている機能を実施するように設計されている１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラミング可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、その他の電子装置、又はその組合せの中に実装することができる。

ソフトウェア内に実装する場合は、これらのブロードキャスト送信技術は、本明細書において説明されている機能を果たすモジュール（例えば、手順、関数、等）とともに実装することができる。ソフトウェアコードは、メモリ装置（例えば、図４に示されているメモリ装置４４２と４８２及び図８に示されているメモリ装置８４２と８８２）に格納することができ、プロセッサ（例えば、図４のコントローラ４４０と４８０、及び図８のコントローラ８４０と８８０）によって実行することができる。メモリ装置は、プロセッサ内に実装すること又はプロセッサの外部に実装することができ、プロセッサの外部に実装する場合は、当業において知られている様々な手段を通じて通信可能な形でプロセッサに結合させることができる。

見出しは、参照を目的として及び一定の節を探し出しやすいようにすることを目的として本明細書に含められている。これらの見出しは、本明細書において説明されている概念の適用範囲を限定することを意図するものではなく、これらの概念は、本明細書全体のその他の節においても適用可能である。

開示されている実施形態に関する上記の説明は、当業者が本発明を製造又は使用できるようにすることを目的とするものである。又、これらの実施形態に対する様々な修正が加えられた場合には、当業者は、該修正を容易に理解することが可能である。さらに、本明細書において定められている一般原理は、本発明の精神及び適用範囲を逸脱しない形でその他の実施形態に対しても適用することができる。以上のように、本発明は、本明細書において示されている実施形態に限定することを意図するものではなく、本明細書において開示されている原理及び斬新な特長に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められることになることを意図するものである。

アクセスポイント及びマルチアンテナユーザー端末を有するＭＩＭＯシステムを示した図である。 空間拡散によってデータをブロードキャストするプロセスを示した図である。 ブロードキャスト送信を受信するプロセスを示した図である。 アクセスポイント及びマルチアンテナユーザー端末のブロック図である。 アクセスポイントにおける送信（ＴＸ）データプロセッサ及びＴＸ空間プロセッサの実施形態を示した図である（その１）。 アクセスポイントにおける送信（ＴＸ）データプロセッサ及びＴＸ空間プロセッサの実施形態を示した図である（その２）。 マルチアンテナユーザー端末における受信（ＲＸ）空間プロセッサ及びＲＸデータプロセッサの実施形態を示した図である（その１）。 マルチアンテナユーザー端末における受信（ＲＸ）空間プロセッサ及びＲＸデータプロセッサの実施形態を示した図である（その２）。 アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末を有するＭＩＳＯシステムを示した図である。 アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末のブロック図である。 アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末並びにマルチアンテナユーザー端末を有するハイブリッド型マルチアンテナシステムを示した図である。 ４×４ＭＩＭＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の作図である。 ４×１ＭＩＳＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の作図である。

Claims (70)

1. 無線マルチアンテナ通信システムにおいて、データをブロードキャストする方法であって、
   少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手することと、
   複数のステアリング行列（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手することと、
   複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティに前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすること、とを具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、方法。
2. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割することと、
   前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関するステアリング行列を選択すること、とを具備し、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々は、前記サブブロックに関して選択された前記ステアリング行列を用いて空間処理される、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、各送信スパンに１つのサブブロックとして、複数の送信スパンにおいて前記複数のデータシンボルサブブロックに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項２に記載の方法。
4. 前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、各シンボル時間に１つのサブブロックとして、複数のシンボル時間において前記複数のデータシンボルサブブロックに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項２に記載の方法。
5. 前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、
   複数の送信スパンにおいて前記複数のサブブロックのデータシンボルに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備し、各送信スパンは１つのシンボル時間において１つのサブバンドに対応する、請求項２に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのブロックのデータを前記処理することは、各ブロックのデータに関して、符号化方式に従って前記ブロックのデータを符号化して１つのブロックの符号化されたデータを入手することと、前記ブロックの符号化されたデータをインターリービングして１つのブロックのインターリービングされたデータを入手することと、変調方式に従って前記ブロックのインターリービングされたデータをシンボルマッピングして前記ブロックのデータシンボルを入手すること、とを具備する、請求項１に記載の方法。
7. 前記ブロックのデータを前記符号化することは、ターボ符号に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
8. 前記ブロックのデータを前記符号化することは、畳み込み符号に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
9. 前記ブロックのデータを前記符号化することは、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
10. 前記複数の受信エンティティに関する予想チャネル状態に基づいて前記少なくとも１つのデータブロックの各々に関するデータ速度を決定することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
11. 各受信エンティティに関する前記有効チャネルの複数の空間チャネルを通じて送信するために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを分離して複数のシーケンスのデータシンボルにすることをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記分離することは、各ブロックのデータシンボルを１つのシーケンスのデータシンボルとして提供することを具備する、請求項１１に記載の方法。
13. 各受信エンティティに関する前記有効チャネルの単一の空間チャネルを通じて送信するために前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを多重化して１つのシーケンスのデータシンボルにすることをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
14. 送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを処理して符号化されたシンボルを入手することをさらに具備し、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化シンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
15. 送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記処理することは、各データシンボルが、２つのシンボル時間において各受信エンティティに関する有効チャネルの２つの空間チャネルを通じてブロードキャストされるようにするために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する時空送信ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）処理を行うことを具備する、請求項１４に記載の方法。
16. 送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記処理することは、各データシンボルが、２つのサブバンドにおいて各受信エンティティに関する有効チャネルの２つの空間チャネルを通じてブロードキャストされるようにするために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間周波数送信ダイバーシティ（ＳＦＴＤ）処理を行うことを具備する、請求項１４に記載の方法。
17. 一組のＬのステアリング行列から前記複数のステアリング行列を選択することをさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項１に記載の方法。
18. 前記複数のステアリング行列は、直交カラムを有するユニタリ行列として生成することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを、複数の周波数サブバンドの各々に関して１つのサブブロックとして、複数のサブブロックのデータシンボルに分割することをさらに具備し、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、前記複数のステアリング行列のうちの１つを用いて各サブブロックのデータシンボルに関する空間処理を行うことを具備する、請求項１に記載の方法。
20. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手するデータプロセッサと、
    複数のステアリング行列を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する空間プロセッサと、
    前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストする複数の送信装置と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置。
21. 前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割し、更に、前記複数のステアリング行列のうちの１つを用いて前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関する空間処理を行う、請求項２０に記載の装置。
22. 前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する送信ダイバーシティ処理を行って符号化されたシンボルを生成し、更に、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化シンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手する、請求項２０に記載の装置。
23. 前記複数のステアリング行列の各々は、複数の直交カラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２０に記載の装置。
24. 前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２０に記載の装置。
25. 前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関する一組のＬのステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択するコントローラをさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項２１に記載の装置。
26. 前記複数のステアリング行列は、直交カラムを有するユニタリ行列である、請求項２０に記載の装置。
27. 前記マルチアンテナ通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項２１に記載の装置。
28. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する手段と、
    複数のステアリング行列を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段と、
    前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストする手段と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置。
29. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割する手段と、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関するステアリング行列を選択する手段と、をさらに具備し、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々は、前記サブブロックに関して選択された前記ステアリング行列を用いて空間処理される、請求項２８に記載の装置。
30. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する送信ダイバーシティ処理を行って符号化されたシンボルを入手する手段をさらに具備し、空間処理を行う前記手段は、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化されたシンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段を具備する、請求項２８に記載の装置。
31. 前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記複数のブロックのデータシンボルは、複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２８に記載の装置。
32. 前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２８に記載の装置。
33. 無線マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする方法であって、
    複数のデータストリームを処理して複数のブロックのデータシンボルを入手することであって、各ブロックのデータシンボルは、１つのブロックの符号化データに対応することと、
    複数のステアリング行列を用いて前記複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手することと、
    前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストすることを具備し、前記複数のステアリング行列は、前記複数のブロックのデータシンボルに関して前記複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、方法。
34. 前記複数のブロックのデータシンボルの各々を複数のシーケンスのデータシンボルの１つとして提供することをさらに具備し、前記複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、各々が複数のカラムを有する前記複数のステアリング行列を用いて前記複数のシーケンスのデータシンボルに関する空間処理を行い、各受信エンティティによって観測された前記有効チャネルの各々の空間チャネルを通じて各シーケンスのデータシンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項３３に記載の方法。
35. 前記複数のデータストリームに関する単一のデータ速度を選択することと、前記複数のデータストリームの各々に関する送信電力を割り当てること、とをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記選択されたデータ速度に従って処理され、各データストリームは、前記データストリームに関して割り当てられた前記送信電力でブロードキャストされる、請求項３３に記載の方法。
36. 前記複数のデータストリームに関して少なくとも２つの異なるデータ速度を選択することをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記少なくとも２つの異なるデータ速度に従って処理される、請求項３３に記載の方法。
37. 前記複数のデータストリームに関して異なる送信電力を割り当てることをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記異なる送信電力でブロードキャストされる、請求項３３に記載の方法。
38. 処理及びブロードキャストするデータストリーム数を、前記複数の受信エンティティに関する予想チャネル状態に基づいて選択することをさらに具備する、請求項３３に記載の方法。
39. 無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手することと、
    前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手することと、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手すること、とを具備する方法。
40. 前記チャネル推定値を前記入手することは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルがブロードキャストされる複数の送信スパンに関する複数のチャネル応答行列を導き出すことを具備し、各チャネル応答行列は、前記複数のステアリング行列の１つを含む、請求項３９に記載の方法。
41. 前記複数の送信スパンの各々に関して一組のＬのステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択することをさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項４０に記載の方法。
42. 前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティにブロードキャストされるパイロットに関する受信パイロットシンボルを、前記複数の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記複数の送信スパンの各々に関する前記チャネル応答行列は、前記受信パイロットシンボル及び前記送信スパンのために使用された前記ステアリング行列に基づいて導き出される、請求項４０に記載の方法。
43. 前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に前記複数のステアリング行列を用いて空間処理されたパイロットに関する受信パイロットシンボルを、前記複数の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記複数の送信スパンの各々に関する前記チャネル応答行列は、前記受信されたパイロットシンボルに基づいて導き出される、請求項４０に記載の方法。
44. 受信装置空間処理を前記行うことは、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
45. 受信装置空間処理を前記行うことは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
46. 受信装置空間処理を前記行うことは、逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
47. ブロードキャスト前に前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して用いられた送信ダイバーシティ方式に基づいて前記データシンボル推定値に関する検出を行うことをさらに具備する、請求項３９に記載の方法。
48. 前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルの各々に関するデータシンボル推定値を処理して前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する復号されたデータを入手することをさらに具備する、請求項３９に記載の方法。
49. 前記チャネル推定値を前記入手することは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルをブロードキャストするために用いられる複数のサブバンドに関する複数のチャネル応答行列を導き出すことを具備し、各周波数サブバンドに関する前記チャネル応答行列は、前記周波数サブバンドのために使用されるステアリング行列を含む、請求項３９に記載の方法。
50. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手する複数の受信装置と、
    前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行って前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する空間プロセッサ、とを具備する装置。
51. 前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５０に記載の装置。
52. 前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５０記載の装置。
53. 前記空間プロセッサは、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、又は逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に基づいて受信装置空間処理を行う、請求項５０に記載の装置。
54. 前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する前記データシンボル推定値に関して送信ダイバーシティ処理を行う、請求項５０に記載の装置。
55. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手する手段と、
    前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を具備する装置。
56. 前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５５に記載の装置。
57. 前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５５に記載の装置。
58. 受信装置空間処理を行う前記手段は、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、又は逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に基づいて受信装置空間処理を行う手段を具備する、請求項５５に記載の装置。
59. 無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを、単一の受信アンテナを通じて入手することと、
    前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記単一の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手することと、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手すること、とを具備する方法。
60. 前記チャネル推定値を前記入手することは、複数の送信スパンに関する複数のチャネル応答推定値を導き出すことを具備し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンのために用いられるステアリングベクトルを含む、請求項５９に記載の方法。
61. 前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティにブロードキャストされるパイロットに関する受信パイロットシンボルを前記単一の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記チャネル推定値は、前記受信パイロットシンボル及び前記複数のステアリングベクトルに基づいて入手される、請求項５９に記載の方法。
62. 前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に前記複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたパイロットに関する受信パイロットシンボルを前記単一の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記チャネル推定値は、前記受信パイロットシンボルに基づいて入手される、請求項５９に記載の方法。
63. 前記検出を行うことは、前記チャネル推定値を用いて、マッチングされたフィルタリング、等化、又はマッチングされたフィルタリングと等化の両方を前記受信データシンボルに関して行って前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手することを具備する、請求項５９に記載の方法。
64. 前記チャネル推定値を前記入手することは、複数の周波数サブバンドの各々に関するチャネル応答推定値を、前記サブバンドに関して用いられたステアリングベクトルを用いて入手することを具備する、請求項５９に記載の方法。
65. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する受信装置と、
    前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する検出器と、を具備する装置。
66. 前記チャネル推定器は、前記データシンボルブロックがブロードキャストされる複数の送信スパンの各々に関するチャネル応答推定値を入手し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルを含む、請求項６５に記載の装置。
67. 前記チャネル推定器は、受信パイロットシンボル及び前記複数のステアリングベクトルに基づいて前記チャネル推定値を入手する、請求項６５に記載の装置。
68. 前記検出器は、マッチングされたフィルタリング、等化、又はマッチングされたフィルタリングと等化の両方を行う、請求項６５に記載の装置。
69. 無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
    複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを、単一の受信アンテナを通じて入手する手段と、
    前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記単一の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、
    前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を具備する装置。
70. 前記チャネル推定値を入手する前記手段は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルがブロードキャストされる複数の送信スパンの各々に関するチャネル応答推定値を入手する手段を具備し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルを含む、請求項６９に記載の装置。

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