JP2008502260A

JP2008502260A - チャネルを介して信号を受信するための装置

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Publication number: JP2008502260A
Application number: JP2007526635A
Authority: JP
Inventors: ベルトラン、ジ．エル．ヴァンデウィール
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2008-01-24
Also published as: WO2005122454A3; CN1969518A; EP1759504A2; US20080031125A1; CN1969518B; US7778368B2; KR20070024574A; WO2005122454A2

Abstract

チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機（２０）と、送信機（１０）とを備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）（１）には、複雑な行列処理を回避するとともにフィードバック情報を簡単な方法で得るために、第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器（３０）と、第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器（３１）と、相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニット（３２）と、フィードバック情報を受け取って送信機を調整するための受信フィードバック・ユニット（３３）が設けられる。電力推定器（３４）が、第１および第２のチャネル推定情報に対する第１および第２の電力値を推定して相関係数を正規化する。推定固有パラメータは、推定固有値および／または推定固有ベクトルを含む。

Description

本発明は、チャネル伝達行列（ｃｈａｎｎｅｌｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘ）Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機と、送信機とを備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）に関し、また、装置（ｄｅｖｉｃｅ）、受信機、送信機、方法およびプロセッサ・プログラム・プロダクトにも関する。

かかる装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の例が、例えば多入力多出力システムの形をとる無線ローカルエリア・ネットワーク・カードであり、かかる装置（ｄｅｖｉｃｅ）の例が、パーソナル・コンピュータおよび他の端末装置である。

従来技術の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、送信機および受信機を備える多入力多出力システムを開示している国際公開ＷＯ０３／１００９８６号から知られる。受信機は、チャネル推定情報を生成するためのチャネル推定ユニットを備える。このチャネル推定情報は、特異値分解ユニットおよびリンク・アダプテーション・ユニットに供給される。リンク・アダプテーション・ユニットはさらに、特異値分解ユニットから特異値分解情報を受け取り、フィードバック情報を生成する。このフィードバック情報は、送信機を調整するためにこの送信機に供給される。

チャネル推定情報、特異値分解情報およびフィードバック情報を生成可能にするために、これらのユニットのすべてが行列を処理する。この処理は複雑である。

既知の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、とりわけそれが比較的複雑であるため不都合である。

本発明の一目的は、とりわけ、比較的単純な装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を提供することである。

本発明の他の目的は、とりわけ、比較的単純な装置（ｄｅｖｉｃｅ）、受信機、送信機、方法、およびプロセッサ・プログラム・プロダクトを提供することである。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機と、送信機とを備え、受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
その第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器（ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒｅｓｔｉｍａｔｏｒ）と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
送信機が、
フィードバック情報を受け取って送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備えることによって定義される。

相関推定器に、例えばそれぞれ６４個の値を含む少なくとも第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けさせることによって、例えば１つの相関係数が得られる。送信フィードバック・ユニットは、例えばもっぱらこの相関係数に従って固有パラメータを推定し、それに応じて送信機用のフィードバック情報を生成する。その結果、従来技術の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）と比べると、多くの複雑な行列処理が回避され（特異値分解はもはや必要ない）、本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）はより単純である。これは、大きな利点である。チャネル推定器はさらに、第３および第４のチャネル推定情報などを生成してもよく、この第３および第４のチャネル推定情報は、相関および／または他の相関などに含まれてもよい。

文献としては、「Ａｎａｌｙｔｉｃａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｓｏｆｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｍｏｍｅｎｔｓａｎｄｍｅａｎｃｈａｎｎｅｌｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｍｕｌｔｉｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｏｕｔｐｕｔｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｍａｒｔｉｎ，Ｃ．およびＯｔｔｅｒｓｅｎ，Ｂ．、要旨集（ＩＣＡＳＳＰ’０２）ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ，ａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、第３巻、ＩＩＩ−２３８９〜ＩＩＩ−２３９２頁、「Ａｑｕｉｃｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｆａｄｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｃｈａｎｎｅｌｓｕｓｉｎｇａｎｏｖｅｌｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｓａｍｐｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」、Ｈｏ，Ｊ．Ｔ．Ｙ．およびＳｍｉｔｈ，Ｐ．Ｊ．、要旨集ＶＴＣ２００２−ＦａｌｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００２ＶｅｈｉｃｕｌａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００２年、第１巻、４４９〜４５３頁、ならびに「Ｌｉｎｅａｒｐｒｅｃｏｄｉｎｇｆｏｒｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅｃｏｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｋｎｏｗｎｆａｄｉｎｇｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ」、Ｓａｍｐａｔｈ，Ｈ．およびＰａｕｌｒａｊ，Ａ．、ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＬｅｔｔｅｒｓ，ＩＥＥＥ、２００２年６月、第６巻、第６号、２３９〜２４１頁があり、すべてが、多入力多出力システムのためのバックグラウンド計算を開示している。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、第１および第２のチャネル推定情報がフーリエ変換されていることによって定義される。それに加えて、例えばチャネル推定器は、例えば高速フーリエ変換器などのフーリエ変換器を含み、相関推定器内のフーリエ変換器は、好都合に回避されてもよい。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、第１および第２のチャネル推定情報が、フーリエ変換されておらず、相関が行われる前に相関推定器内でフーリエ変換されることによって定義される。それに加えて、例えばチャネル推定器は、例えば高速フーリエ変換器などのフーリエ変換器を含み、相関推定器内のフーリエ変換器は、好都合に回避されてもよい。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報に対する第１および第２の電力値を推定して相関係数を正規化するための電力推定器をさらに備えることによって定義される。電力推定器は、相関係数を有利に正規化できるようにする。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、推定固有パラメータが、推定固有値と、第１の係数と相関係数が第２の係数で乗算されたものに等しい積との和に等しい最大推定固有値と、第３の係数と最大推定固有値との差に等しい最小推定固有値とを含むことによって定義される。第１の係数は、例えば３．５に等しく、第２の係数は、例えば０．５に等しく、第３の係数は、例えば４に等しい。相関係数は、正規化相関係数を含むことが好ましい。これらの条件下では、送信フィードバック・ユニットの性能の品質／効率関係は、固有値に関して最良である。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、推定固有パラメータが、推定固有ベクトルと、第４の係数と相関係数の平方根との第１の積に等しい第１の推定固有ベクトルと、第５の係数と第２の積の和に等しい第２の推定固有ベクトルとを含み、第２の積が第３の積で乗算された第６の係数に等しく、第３の積が相関係数の２乗に等しい、ことによって定義される。第４の係数は、例えば−π／４（±２０％）に等しく、第５の係数は、例えば０．７（±２０％）に等しく、第６の係数は、例えば０．３（±２０％）に等しい。相関係数は、正規化相関係数を含むことが好ましい。これらの条件下では、送信フィードバック・ユニットの性能の品質／効率関係は、推定固有ベクトルに関して最良である。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、フィードバック情報が推定固有パラメータを含むことによって定義される。次に、受信フィードバック・ユニットは、推定固有値および／または推定固有ベクトルを含む推定固有パラメータを処理する。これにより、フィードバック情報量が高水準の状態で、送信フィードバック・ユニットを高効率に保つ。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、フィードバック情報が相関係数に応じた符号を含むことによって定義される。次に、送信フィードバック・ユニットは、推定固有値および／または推定固有ベクトルを含む推定固有パラメータを処理する。これにより、フィードバック情報量が低水準の状態で、受信フィードバック・ユニットを高効率に保つ。符号は、例えば、装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）に、多入力多出力技術を使用するように、または普通の（アンテナ）ダイバーシティ技術を使用するように、あるいは両技術を使用するように指示する。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の一実施形態は、送信機が、
フィードバック情報に従って送信機の調整を選択するためのセレクタをさらに備えることによって定義される。

この送信機の調整は、送信機アルゴリズムの選択または送信機モードの選択を含んでもよい。

本発明による装置（ｄｅｖｉｃｅ）は、チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機と、送信機とを備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を備え、この受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
その第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
送信機が、
フィードバック情報を受け取って送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備えることによって定義される。

送信機をさらに備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する、チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための本発明による受信機は、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備えることによって定義される。

チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機をさらに備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する本発明による送信機は、受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
送信機が、
フィードバック情報を受け取って送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備えることによって定義される。

チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する本発明による方法は、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するステップと、
第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるステップと、
相関に応じて相関係数を生成するステップと、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するステップと、
推定値に応じてフィードバック情報を生成して装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を調整するステップとを含むことによって定義される。

チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する本発明によるプロセッサ・プログラム・プロダクトは、
第１および第２のチャネル推定情報を生成する機能と、
第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付ける機能と、
相関に応じて相関係数を生成する機能と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定する機能と、
推定値に応じてフィードバック情報を生成して装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を調整する機能とを含むことによって定義される。

本発明による装置（ｄｅｖｉｃｅ）、本発明による受信機、本発明による送信機、本発明による方法、および本発明によるプロセッサ・プログラム・プロダクトの実施形態は、本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）の実施形態に対応する。

本発明は、とりわけ、複雑な行列処理ができるだけ多く回避されるべきであるという洞察に基づいており、とりわけ、相関推定器が、チャネル推定情報を好ましくはフィードバック処理に使用される単一の相関係数に低減するために使用されるべきであるという基本的な考えに基づいている。

本発明は、とりわけ比較的単純な装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を提供するための問題を解決し、とりわけ現在では複雑すぎると考えられている多入力多出力システムが実現可能になってきているという点で有利である。従来技術の注水定理（ｗａｔｅｒ−ｆｉｌｌｉｎｇ）の技法と比べると、注水定理の利点のほとんどが低減されたフィードバック情報量で保たれる。

本発明のこれらおよびその他の態様は、後述の実施形態から明らかになるとともに、その実施形態を参照して明らかにされるであろう。

図１に示される、例えば多入力多出力システムの形の無線ローカルエリア・ネットワーク・カードなどの本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１は、受信機２０および送信機１０を備える。送信機１０は、送信されるべき情報を符号化するためのエンコーダ１１を備える。エンコーダ１１の出力部は、空間周波数インタリーバ１２の入力部に結合される。空間周波数インタリーバ１２の出力部は、マッパ１３、１３’の入力部に結合され、マッパ１３、１３’の出力部は、逆高速フーリエ変換器１４、１４’の入力部に結合される。逆高速フーリエ変換器１４、１４’の出力部は、サイクリック・プレフィックス・ユニット１５、１５’の入力部に結合され、サイクリック・プレフィックス・ユニット１５、１５’の出力部は、例えば無線周波数信号を図示されていないアンテナと図示されていないチャネルとを介して図示されていない他の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）へ送信するための送信ユニット１６、１６’の入力部に結合される。

受信機２０は、例えば無線周波数信号を図示されていないチャネルと図示されていないアンテナとを介して図示されていない他の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）から受信するためのサンプリング・ユニット２６、２６’を備える。サンプリング・ユニット２６、２６’の出力部は、高速フーリエ変換器２５、２５’の入力部に結合され、高速フーリエ変換器２５、２５’の出力部は、フィルタ２４の入力部に結合される。フィルタ２４の出力部は、デマッパ２３、２３’の入力部に結合され、デマッパ２３、２３’の出力部は、空間周波数デインタリーバ２２の入力部に結合される。空間周波数デインタリーバ２２の出力部は、受信された情報を復号するためのデコーダ２１の入力部に結合される。

受信機２０は、チャネル推定器３０をさらに備え、チャネル推定器３０の入力部は、高速フーリエ変換器２５、２５’に結合される。チャネル推定器３０の第１の出力部は、相関推定器３１の入力部に結合され、チャネル推定器３０の第２の出力部は、電力推定器３４の入力部に結合される。相関推定器３１の出力部と電力推定器３４の出力部は、送信フィードバック・ユニット３２の入力部に結合される。送信フィードバック・ユニット３２の出力部は、送信機１０内の受信フィードバック・ユニット３３の入力部に結合され、送信機１０の受信フィードバック・ユニット３３の第１の出力部はセレクタ３５に結合され、第２の出力部は、送信ユニット１６、１６’に結合される。

図２に示される、例えばパーソナル・コンピュータや他の端末装置などの本発明による装置（ｄｅｖｉｃｅ）８は、装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１、モデム２、マン・マシン・インタフェース３、ビデオ・カード４、メモリ５、およびインタフェース６に結合されたプロセッサ７を備える。

多入力多出力システムは、
ｒ＝Ｈｘ＋ｎ（１）
で与えられた送信モデルを有し、式中、Ｈは、要素ｈ_ｉｊを有するチャネル伝達行列であり、ｘは、送信シンボルを含む次元Ｎ_ｔｘが１のベクトルであり、ｎは、雑音をモデル化したベクトルであり、ｒは、次元Ｎ_ｒｘが１の受信信号のベクトルである。Ｎ_ｔｘは、例えばいくつかの送信アンテナの信号および／またはいくつかの送信アンテナを示し、Ｎ_ｒｘは、例えばいくつかの受信アンテナの信号およびいくつかの受信アンテナを示す。

シャノンの方程式、

を使用することにより、測定されたインパルス応答を周波数領域に変換し、周波数ｆごとに上述の方程式を適用し、かつ周波数ｆごとに得られた容量を積分することによって、１つの特定チャネルを実現するチャネル容量を計算することが可能である。

共分散行列［ＨＨ^Ｈ］の固有値λ_１を計算することにより、（２）は、ｍ＝ｍｉｎ（Ｎ_ｔｘ，Ｎ_ｒｘ）を用いて、

と書き換えられうる。

したがって、その容量は、固有値で乗算された正規化ＳＮＲ（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄＳＮＲ）に、または共分散行列［ＨＨ^Ｈ］で乗算された正規化ＳＮＲに依存する。送信電力を固有値に適合させることによって最適性能が達成されるので、受信機２０で推定された各チャネル行列に対する特異値分解、ならびに送信機１０で電力を適合させるためのそれらのすべての固有値と関連ベクトルのフィードバックが必要とされる。これは、実際には、特にＳＮＲおよび固有値／固有ベクトルがキャリアごとに計算される必要のあるマルチ・キャリア・システムに関しては不可能である。

Ｎｃ本のキャリアを有する多入力多出力直交周波数分割多重システムは、Ｎｃ個のＳＮＲ推定値／Ｎｃ個の特異値分解の共分散行列［ＨＨ^Ｈ］と同量のフィードバックとを必要とする。また、特異値分解の計算は、ハードウェア内で実行するには極端に複雑であり、しばしば非実用的なものと見なされる。

空間次元での電力の適合が周波数次元の場合よりも割に合うということが、つまりフィードバックおよび適合がＮｃ本のキャリアについて平均化されうることが見出された。部分的な統計的尺度は、十分であるものとする。特異値分解を行うのではなく、本発明により、Ｈ行列（チャネル推定情報）の要素間の相関係数が導出され、この統計情報またはその符号化バージョンだけがフィードバックされる必要がある。さらに、この単純な相関係数は、空間多重化が高い相関値に対して機能しなくなりうるので、送信機１０でアルゴリズムを切り換えるための簡単な基準として使用されてもよい。下の表は、Ｈがレイリー分布された要素と、Ｎ_ｔｘ＝Ｎ_ｒｘ＝（２，２）、ＳＮＲ＝２０ｄＢとを有する場合の結果を与え、それによって、λは推定固有値を示し、Ｒｈｏは相関係数を示す。

この表から、相関係数（Ｒｈｏ）が大きいほど、容量が小さくなり、最大および最小推定固有値λの間の距離が大きくなることが導出されうる。（３）は、（２，２）の場合に（４）を得るように書き換えられうる。

図３は、様々な相関係数に対する推定固有値の確率密度関数を示す。明らかに、相関が増大したときに最小推定固有値の寄与が低下する。（４）を導出し、（２，２）の場合に推定固有値の和の平均が４になることを考慮することにより、λ_ｍａｘ＝λ_ｍｉｎ＝２の場合に最適容量が達成されることは明らかである。Ｈ内の要素がレイリー分布の場合、最大固有値は、自由度２Ｎを有するχ^２分布に近づき、一方、最小固有値は、自由度２を有するχ^２分布、またはレイリー分布に近づく。したがって、最小推定固有値は、常に容量に対してわずかしか寄与しない。上表および図３から導出されうるように、最小推定固有値の平均値が約０．５であり、最大の場合の平均値が３．５である。

図４は、２０ｄＢの信号対雑音比に対する（２，２）多入力多出力システムの容量を推定固有値の関数として示す。この図から、容量を低下させないためには（２０ｄＢのＳＮＲに対して）理想的には最大推定固有値が３．０未満であるべきであることが明確になる。推定固有値が３．５より大きい場合、３．５〜４．０の間で曲線が急勾配になるので、容量は急低下する。

下記の事項が指摘されうる。第１に、推定固有値のうちの１つが他よりもずっと大きい傾向にある場合（キーホール効果）、それらのすべてを用いようと試みる高度なダイバーシティ技術を利用することは無駄である。第２に、容量に確実に寄与するために、確率密度は、ゼロに漸近する推定固有値に対してできるだけ速くゼロになるべきである。ＨＨ^Ｈの推定固有値とＨの相関値は密接に関係しており、したがって、単純な相関推定は、高効率の適応多入力多出力システムにするぐらい正確である。

（２，２）多入力多出力直交周波数多重分割システムの場合、チャネル行列は、キャリアごとにＨ＝［ｈ１，ｈ２；ｈ３，ｈ４］である。例えばｈ１とｈ２との相関値は、畳込み積Ｒｈｏ＝ｃｏｎｖ（ｈ１，ｈ２）で計算されうる。相関と共分散は関係しており、共分散関数は、
ｃｏｖ（ｘ１，ｘ２）＝Ｅ［（ｘ１−μ１）（ｘ２−μ２）］（５）
と定義され、式中、Ｅ［．］は数学的期待値であり、μｉ＝Ｅ［ｘｉ］である。

高速フーリエ変換器２５、２５’が受信機２０内にあるので、そのような畳込みを実施するためのずっと効率的な方法は、以下の２つの高速フーリエ変換の単純積を計算することによって、この式を周波数領域に変換することである。畳込み定理によれば、２つのシーケンスを畳み込むことは、それらのフーリエ変換を乗算することと同じである。その方法を以下に記す。
Ｘ＝ｆｆｔ（［ｘｚｅｒｏｓ（１，Ｎｃ）］およびＹ＝ｆｆｔ（［ｙｚｅｒｏｓ（１，Ｎｃ）］
次に、ｃｏｎｖ（ｘ，ｙ）＝ｉｆｆｔ（Ｘ．^＊Ｙ）
例えば、ベクトルｈ１およびｈ２の観測時間でもある６４ポイントの高速フーリエ変換において、ベクトルｈ１およびｈ２間の相関係数を求めるために、
ｃｏｅｆ＝ａｂｓ（ｉｆｆｔ（ｆｆｔ（ｈ１，６４）’^＊ｆｆｔ（ｈ２，６４））／（６４^＊６４））
と書くことができる。
Ｒｈｏ’＝ＦＦＴ（ｈ１，Ｎｃ）．ＦＦＴ（ｈ２，Ｎｃ）／（Ｎｃ^＊Ｎｃ）．（６）
正規化相関係数Ｒｈｏ’は、完全同値を有するように適用される。

ＳＮＲ推定が行われ、測定相関値が電力を使用して正規化された場合、次いで、パーセバルの定理を用いて、高速フーリエ変換領域の電力を計算することができる。
ｈ１の電力
時間領域ｐｗ１＝ｓｕｍ（ａｂｓ（ｈ１^２））／６４
周波数領域ｐｗｆｆｔ１＝ｓｕｍ（ａｂｓ（（ｆｆｔ（ｈ１，６４））^２））／（６４^＊６４）
ｈ２の電力
時間領域ｐｗ２＝ｓｕｍ（ａｂｓ（ｈ２^２））／６４
周波数領域ｐｗｆｆｔ２＝ｓｕｍ（ａｂｓ（（ｆｆｔ（ｈ２，６４））^２））／（６４^＊６４）
ｈ１およびｈ２の電力を有する相関係数の正規化
Ｒｎｏｒｍ＝Ｒｈｏ^＊ｓｑｒｔ（ｐｗ１／ｐｗ２）

固有値は、必要なら、（２，２）多入力多出力のレイリーの場合の平均最大固有値および平均最小固有値を、関係式（７）を用いて計算することによって推定される。
λ_ｍａｘ＝０．５^＊ｒｈｏ＋３．５（７）
λ_ｍｉｎ＝４−λ_ｍａｘ

これは、推定固有値を用いたすべてのアルゴリズムが、適用され相関値推定を利用できることを直接意味する。推定固有値が相関係数から知られていても、関連する固有ベクトルは推定されるべきである。

推定固有値は、ｒｈｏの計算時間にわたって一定になるようにモデル化される（すなわちＮｃ本のキャリア）。固有ベクトルは、
α＝−π／４（ｓｑｒｔ（ｒｈｏ））（８）
ρ＝（１−ｓｑｒｔ（２）／２）＊ｒｈｏ＊ｒｈｏ＋ｓｑｒｔ（２）／２
で推定される。

図５は、固有ベクトルの推定値を示す。

そこで、図１に示されたような本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１は、チャネル伝達行列Ｈで定義された無線周波数チャネルまたは光チャネルを介して無線周波数信号または光信号を受信するための本発明による受信機２０と、本発明による送信機１０とを備え、本発明による受信機２０は、
第１および第２のチャネル推定情報ｈ１、ｈ２またはＦＦＴ（ｈ１，Ｎｃ）、ＦＦＴ（ｈ２，Ｎｃ）を生成するとともに、場合により第３および第４のチャネル推定情報などを生成するためのチャネル推定器３０と、
ＦＦＴ（ｈ１，Ｎｃ）とＦＦＴ（ｈ２，Ｎｃ）を乗算するか、あるいはｈ１およびｈ２を高速フーリエ変換し、次いで変換ＦＦＴ（ｈ１，Ｎｃ）とＦＦＴ（ｈ２，Ｎｃ）を乗算することによって第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、その相関に応じて相関係数Ｒｈｏを生成し、場合により、第１および第３、第１および第４、第２および第３、第２および第４、第３および第４のチャネル推定情報などを関連付けるための相関推定器３１と、
相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの推定固有値λ_ｍｉｎ，λ_ｍａｘおよび／または推定固有ベクトルαおよびρなどの固有パラメータを推定するとともに、その推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニット３２とを備え、
本発明による送信機１０は、
フィードバック情報を受け取って本発明による送信機１０を調整するためのフィードバック・ユニット３３を備え、その調整は、送信機アルゴリズムまたは送信機モードを選択するためのセレクタ３５の調整を含んでもよく、および／または伝送パラメータを調整するための送信ユニット１６、１６’の調整を含んでもよい。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１では、本発明による受信機２０は、
第１および第２のチャネル推定情報に対する第１および第２の電力値を推定して相関係数Ｒｈｏを正規化し正規化相関係数Ｒｈｏ’を得るための電力推定器３４をさらに備える。

本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１では、フィードバック情報は推定固有パラメータを含む、あるいは、フィードバック情報は相関係数Ｒｈｏに応じた符号を含む。この符号は、例えば、装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）１内の送信機１０に、多入力多出力技術を使用するように、または普通の（アンテナ）ダイバーシティ技術を使用するように、あるいは両技術を使用するように指示し、および／または、伝送パラメータの調整に使用される。推定固有パラメータを１つまたは複数の符号に変換するために、送信フィードバック・ユニットは、例えば、数値を有するテーブル・メモリと、相関係数をその数値と比較するための比較器とを備える。

いくつかのシミュレーションが図６〜８に示されている。図６は、２つの異なる相関係数Ｒｈｏ＝０．１（上のグラフ）およびＲｈｏ＝０．６（下のグラフ）に対する様々な注水定理スキームの場合の周波数利用効率を示す。図７は、Ｎｃ＝４８本のキャリアの場合の２つの異なる相関係数Ｒｈｏ＝０．１（上のグラフ）およびＲｈｏ＝０．６（下のグラフ）に対する注水定理なしのシャノン容量と比べた周波数利用効率利得の百分率を示す。図８Ａおよび８Ｂは、４８本のキャリアの場合の注水定理なしのシャノン容量と比べた周波数利用効率利得の百分率を示す。もちろん、それは、相関を推定するために何本のキャリアＮｃが使用されるべきかを決定することにかかっている。例えば２本のキャリアから１本を取り出す場合、性能向上を最大限維持しながら、複雑性はさらに低減される。

上述の実施形態が本発明を説明するものであり限定するものではないこと、ならびに、当業者なら添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計可能であろうことに留意すべきである。特許請求の範囲では、括弧の中に置かれた参照符号は、請求項を限定するものと解釈されるべきでない。動詞「含む（ｔｏｃｏｍｐｒｉｓｅ）」の使用とその活用は、請求項内に提示されたもの以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。要素の前に付く冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、複数のかかる要素の存在を除外するものではない。本発明は、いくつかの異なる要素を含むハードウェアと適切にプログラムされたコンピュータとを用いて実施されてもよい。いくつかの手段を列挙する装置（ｄｅｖｉｃｅ）の請求項では、これらの手段のいくつかが、ハードウェアの１つおよび同一品目で実施されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという事実だけで、これらの手段の組合せが有利に使用されえないことを示すものではない。

本発明による受信機と本発明による送信機とを備える本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を概略的に示す図である。本発明による装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を備える本発明による装置（ｄｅｖｉｃｅ）を概略的に示す図である。レイリー・フェージングの場合の様々な相関係数に対する推定固有値の確率密度関数を示す図である。２０ｄＢの信号対雑音比に対する（２，２）多入力多出力システムの容量を推定固有値の関数として示す図である。固有ベクトルの推定値対相関を示す図である。２つの異なる相関係数に対する様々な注水定理スキームの場合の周波数利用効率を示す図である。４８本のキャリアの場合の、２つの異なる相関係数に対する注水定理なしのシャノン容量と比べた周波数利用効率利得の百分率を示す図である。４８本のキャリアの場合の、注水定理なしのシャノン容量と比べた周波数利用効率利得の百分率を示す図である。

Claims

チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機と、送信機とを備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）であって、前記受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
前記送信機が、
前記フィードバック情報を受け取って前記送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備える、装置。
前記第１および第２のチャネル推定情報がフーリエ変換されている、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２のチャネル推定情報が、フーリエ変換されておらず、相関が行われる前に前記相関推定器内でフーリエ変換される、請求項１に記載の装置。
前記受信機が、
前記第１および第２のチャネル推定情報に対する第１および第２の電力値を推定して相関係数を正規化するための電力推定器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
前記推定固有パラメータが、推定固有値と、第１の係数と前記相関係数が第２の係数で乗算されたものに等しい積との和に等しい最大推定固有値と、第３の係数と前記最大推定固有値との差に等しい最小推定固有値とを含む、請求項１に記載の装置。
前記推定固有パラメータが、推定固有ベクトルと、第４の係数と前記相関係数の平方根との第１の積に等しい第１の推定固有値と、第５の係数と第２の積の和に等しい第２の推定固有ベクトルとを含み、前記第２の積が第３の積で乗算された第６の係数に等しく、前記第３の積が前記相関係数の２乗に等しい、請求項１に記載の装置。
前記フィードバック情報が、前記推定固有パラメータを含む、請求項１に記載の装置。
前記フィードバック情報が、前記相関係数に応じた符号を含む、請求項１に記載の装置。
前記受信機が、
前記フィードバック情報に従って送信機の調整を選択するためのセレクタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機と、送信機とを備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）を備える装置（ｄｅｖｉｃｅ）であって、前記受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
前記送信機が、
前記フィードバック情報を受け取って前記送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備える、装置。
送信機をさらに備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する、チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機であって、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備える受信機。
チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための受信機をさらに備える装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する送信機であって、前記受信機が、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するためのチャネル推定器と、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるとともに、相関に応じて相関係数を生成するための相関推定器と、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するとともに、推定値に応じてフィードバック情報を生成するための送信フィードバック・ユニットとを備え、
前記送信機が、
前記フィードバック情報を受け取って前記送信機を調整するための受信フィードバック・ユニットを備える、送信機。
チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用する方法であって、
第１および第２のチャネル推定情報を生成するステップと、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付けるステップと、
相関に応じて相関係数を生成するステップと、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定するステップと、
推定値に応じてフィードバック情報を生成して前記装置を調整するステップとを含む方法。
チャネル伝達行列Ｈで定義されたチャネルを介して信号を受信するための装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）で使用するプロセッサ・プログラム・プロダクトであって、
第１および第２のチャネル推定情報を生成する機能と、
前記第１および第２のチャネル推定情報を相互に関連付ける機能と、
相関に応じて相関係数を生成する機能と、
前記相関係数に従って共分散行列ＨＨ^Ｈの固有パラメータを推定する機能と、
推定値に応じてフィードバック情報を生成して前記装置を調整する機能とを含むプロセッサ・プログラム・プロダクト。