JP2008545293A - 通信装置およびレート選択方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 アクセスポイントはダウンリンクで未操作ＭＩＭＯパイロットを送信する。ユーザ端末は、ダウンリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づきダウンリンクチャネル品質を評価し、アップリンクで未操作ＭＩＭＯパイロットとフィードバック情報を送信する。フィードバック情報はダウンリンクチャネル品質を示す。アクセスポイントはアップリンクチャネル品質を評価し、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づくチャネルレスポンス行列を得て、チャネルレスポンス行列を分解して、ダウンリンクの固有モードの固有ベクトルおよびチャネル利得を得る。そして、評価されたアップリンクチャネル品質、固有モードのチャネル利得およびフィードバック情報に基づき、固有モードのレートを選択する。
【選択図】 図２

Description

この発明は通信技術一般に関する。特にこの発明は、ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）通信システムのデータ伝送におけるレート選択技術に関する。

ＭＩＭＯシステムにおいては、送信局において複数の送信アンテナ（Ｔ）を、受信局において複数の受信アンテナ（Ｒ）をそれぞれ使用してデータ伝送が行われる。Ｔ個の送信アンテナとＲ個の受信アンテナで形成されるＭＩＭＯチャネルは、Ｓ個の空間チャネルに分割される。ここでＳ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。Ｓの空間チャネルはデータ伝送にあたり並列的に用いられ、高いスループット、および／または、信頼性を高めるための冗長性をもたらす。

それぞれの空間チャネルは、フェージング、マルチパス、および干渉効果などといった種々の害を受ける。Ｓ個の空間チャネルはそれぞれ異なるチャネル条件のもとにあり、信号対雑音（妨害）比（ＳＮＲ）もそれぞれ違う。各空間チャネルのＳＮＲはその送信能力を決定づける。その指標は、専ら空間チャネルにおけるデータレートである。

レート選択とは、データ伝送において（例えばＭＩＭＯチャネルの空間チャネル上で）適切なレートを選ぶプロセスを意味する。「レート」とは、データストリームに使用される特有のデータレートまたは情報ビットレート、特有のコード体系またはコードレート、あるいは特有の変調スキームなどに関する量である。ＭＩＭＯチャネルが時間変化するので、チャネル条件は時間につれ変動するし、各空間チャネルのＳＮＲも時々刻々と変動する。空間チャネルが違えばＳＮＲも変わることに加え、空間チャネルごとにＳＮＲ環境も違うので、空間チャネルに適切なレートを選ぶことは重要である。

このようなことから、ＭＩＭＯシステムにおけるレート選択技術の提供が待たれている。なお非特許文献１に、特異値分解と称する関連技術が開示される。
Gilbert Strang in "Linear Algebra and Its Applications," second Edition, Academic Press, 1980.（「線形代数およびその適用」、第2版、ギルバート・ストラング、アカデミックプレス（1980年））

以下に、ＭＩＭＯチャネルの固有モード上のデータ伝送におけるレート選択技術につき説明する。固有モードは、ＭＩＭＯチャネルごとにチャネルレスポンス行列を分解して得られる、直行空間チャネルと考えてよい。レート選択技術は、アクセスポイント（AP）からユーザ端末（UT）へのダウンリンク、ユーザ端末からアクセスポイントへのアップリンク、およびユーザ端末間のピア・ツー・ピアでの各データ伝送に利用できる。

この実施形態では、チャネル処理部と制御部とを含む装置が開示される。チャネル処理部は第１通信リンク（例えばアップリンク）を介してパイロット信号（例えば未操作ＭＩＭＯパイロット）を受信し、第１通信リンクのためのチャネル評価を得る。制御部は第２通信リンク（例えばダウンリンク）のチャネル品質を示すフィードバック情報を受け、このフィードバック情報およびチャネル評価に基づいて、第２通信リンクの固有モードに対するレートを選択する。

別の実施形態では、第１通信リンクを介してパイロットを受信する方法が開示される。

この方法では第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報も受信される。

第２通信リンクの固有モード用のレートは、フィードバック情報とパイロットとに基づき選択される。

また別の実施形態では、第１通信リンクを介してパイロットを受信する手段と、第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を受信する手段と、第２通信リンクの固有モードに対するレートをフィードバック情報とパイロットに基づき選択する手段とを備える装置が開示される。

また別の実施形態によれば、第１未操作ＭＩＭＯパイロットをダウンリンクで送信する方法が開示される。第２未操作ＭＩＭＯパイロットおよびフィードバック情報はアップリンクで受信される。フィードバック情報はダウンリンクのチャネル品質を示す。この情報は第１未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて評価される。ダウンリンクでの固有モード用のレートは、フィードバック情報および第２未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて選択される。

また別の実施形態では、パイロット処理部、制御部、および空間処理部を備える装置が開示される。パイロット処理部は、第１通信リンクを介して送信されるパイロットを生成する。制御部は第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を送信する。

空間処理部は、第２通信リンクの固有モード上のデータ伝送を受信する。

データは、パイロットとフィードバック情報に基づき選択されるレートで送信される。

また別の実施形態によれば、パイロットを第１通信リンクを介して送信する方法が開示される。第１通信リンクでは、第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報も送られる。パイロットとフィードバック情報とに基づき選択されたレートで送信されたデータは、第２通信リンクの固有モード上で受信される。

また別の実施形態によれば、第１通信リンクを介してパイロットを送信する手段と、第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を送信する手段と、第２通信リンクの固有モード上のデータ伝送を受信する手段とを備える装置が開示される。データ伝送は、パイロットとフィードバック情報に基づき選択されたレートで送信される。

開示される実施形態における付加的な開示および利点は、下記の以下の記述により明らかになる。それは下記記述から、または開示された実施形態の実践により明らかになるであろう。また、開示される実施形態の付加的な開示および利点は、クレームにより典型的に示される手段およびその組み合わせにより理解され、達成されるであろう。

以下に、この発明に関わる種々の実施形態につき詳しく説明する。以下の記述において、「典型的」とは「例、実例あるいは例証として提供される」ことを意図して用いられる。この実施形態は典型的な例を示すものであり、他の種々の例をも含むものである。

以下に記述するレート選択技術は、ダウンリンクおよびアップリンクのいずれのデータ伝送においても利用できる。ダウンリンク（あるいはフォワードリンク）は、アクセスポイントからユーザ端末への通信リンクを意味する。アップリンク（あるいはリバースリンク）はユーザ端末からアクセスポイントへの通信リンクを意味する。明確にするため、アクセスポイントからユーザ端末へのダウンリンクでのデータ伝送に関して多く記述する。アクセスポイントは基地局、送受信基地局などと称しても良い。ユーザ端末も、移動局、ユーザー設備、無線デバイスなどと称しても良い。

アクセスポイントのＴ個のアンテナとユーザ端末のＲ個のアンテナで形成されるダウンリンクＭＩＭＯチャネルは、Ｒ×Ｔチャネルレスポンス行列Ｈ＿によって特徴づけられる。なおアンダーバー（＿）は行列であることを示す。Ｈ＿は式（１）に示される。

ここで行列要素ｈ_i,j（ｉ＝１，…，Ｒ、ｊ＝１，…，Ｔ）はアクセスポイント（ＡＰ）のアンテナｊとユーザ端末（ＵＴ）のアンテナｉとの間の利得の連結または合成である。理解を容易にするため、ＭＩＭＯチャネルはフラットフェージングであると仮定し、各ペアのＡＰとＵＴのアンテナ間のカップリング（連結）は単純な合成利得ｈ_i,jで表されるとする。

チャネルレスポンス行列Ｈ＿を対角化することにより、ダウンリンクＭＩＭＯチャネルのＳ固有モードあるいは直行空間チャネルを得ることができる。対角化は、Ｈ＿を特異値分解するか、あるいはＨ＿の相関行列Ｒ＿を固有値分解することで可能である。

Ｒ＿＝Ｈ^H＿Ｈ＿であり、Ｈ^H＿はＨ＿の転置行列である。特異値分解（singular value decomposition）につき説明する。Ｈ＿の特異値分解は次式（２）に示される。

ここでＵ＿はＨ＿の左固有ベクトルのＲ×Ｒユニタリ行列である。Σ＿はＨ＿の特異値のＲ×Ｔ対角行列である。Ｖ＿はＨ＿の右固有ベクトルのＴ×Ｔユニタリ行列である。

ユニタリ行列Ｑ＿は特性Ｑ^H＿Ｑ＿＝Ｉ＿で特徴づけられる。ここでＩ＿は恒等行列である。ユニタリ行列の列は互いに直行し、各列はそれぞれユニット・パワー（unit power）を有する。Ｖ＿の右固有ベクトルは、Ｈ＿の固有モードでデータを伝送するための空間処理に用いられる。Ｕ＿の左固有ベクトルは、Ｈ＿の固有モードで伝送されたデータを再生するための受信空間処理に用いられる。対角行列Σ＿は、負でない実数値または０を対角に持つ。これらの対角成分がＨ＿の特異値（singlar value）と称され、固有モードのチャネル利得を示す。

アクセスポイントは、次式（３）に示すように、固有操作のための空間処理を行なう。

ここでｓ＿は固有モード上で伝送されるＳデータ・シンボルまでのベクトルである。ｘ＿はＴのアクセスポイントアンテナから送信されるＴの送信シンボルを持つベクトルである。固有操作は、ＭＩＭＯチャネルの固有モード上のデータの伝送を意味する。

「データ・シンボル」はデータの変調シンボルである。「パイロットシンボル」はパイロットの変調シンボルである。「送信シンボル」は送信アンテナから送られるシンボルである。「受信シンボル」は受信アンテナから得られるシンボルである。各シンボルは複雑な値をもつ。パイロットは送信局と受信局との双方で予め既知の送信処理である。鳴動、トレーニング、参照送信、プリアンブルなどがパイロットとして参照される。議論を明瞭にするため、以下の記述では１つのデータストリームが各固有モード上で送られると仮定する。

ユーザ端末で受信されたシンボルは次式（４）に示される。

ここでｒ＿はＲのユーザ端末アンテナで受信されたＲの要素からなるベクトルである。Ｈ＿_eff＝Ｈ＿・Ｖ＿は、ベクトルｓ＿の有効ＭＩＭＯチャネルレスポンス行列である。ｎ＿はノイズ・ベクトルである。

簡単のため、ノイズは平均ベクトルが０のアディティブホワイトガウシャンノイズ（additive white Gaussian noise：ＡＷＧＮ）であり、φ＿_nn＝σ_noise ²・Ｉ＿の共分散行列であると仮定する。ここでσ_noise ²はノイズの分散である。

ユーザ端末は、伝送されたデータ・シンボルを種々の受信空間処理技術により再生できる。この種の技術にはフルＣＳＩ技術、最小平均平方エラー（minimum mean square error ：ＭＭＳＥ）技術、およびゼロフォーシング（zero-forcing：ＺＦ）技術などがある。ユーザ端末は、フルＣＳＩ、ＭＭＳＥあるいはゼロフォーシング技術に基づいて、式（５）〜（７）により空間フィルタ行列を得る。

ユーザ端末は次式（８）を用いて受信空間処理を行う。

ここでＭ＿は空間フィルタ行列である。Ｍ＿はＭ＿_fcsi，Ｍ＿_mmse、またはＭ＿_zfに等しい。ｓ^{^}＿はＳまでの検知されたデータシンボルである。ｎ^~＿は受信空間処理後のノイズである。ｓ^{^}＿中の検知されたデータシンボルは、ｓ＿中の送信データシンボルの評価を示す。

各固有モードｍのＳＮＲは、ｍ＝１，…，Ｓ，として次式（９）〜（１１）に示される。

ここでＰ_mは固有値ｍの送信パワーである。σ_mは、固有値ｍの特異値である。つまりΣ＿のｍ番目の対角成分である。ｑ_mはＤ^-1＿_mmseのｍ番目の対角成分である。ｒ_mはＲ^-1＿_effのｍ番目の対角成分である。

ＳＮＲ_fcsi,m，ＳＮＲ_mmse,m，およびＳＮＲ_zf,mはそれぞれフルＣＳＩ、ＭＭＳＥおよびゼロフォーシング技術のための固有モードｍのＳＮＲで、その単位はデシベル（ｄＢ）である。項Ｐ_m／σ² _noiseは受信ＳＮＲと称することが多い。項ＳＮＲ_fcsi,m，ＳＮＲ_mmse,m，およびＳＮＲ_zf,mは後検知ＳＮＲと称することが多い。これは受信空間処理後に生じるＳＮＲである。

固有モード用のレートはこれらの固有モードのＳＮＲに基づいて選択される。レート選択は、システムにおいてサポートされたレート選択スキームに依存する。或るレート選択スキームでは、その固有モードのＳＮＲに基づく各固有モードとは無関係にレートが選択される。システムは複数のレートをサポートすることもある。各レートは例えば１％のパケット誤り率（パケットエラー率：ＰＥＲ）の指定されたパフォーマンスレベルを満たすのに要する最小のＳＮＲに関係する。各レートの要するＳＮＲは、コンピュータシミュレーション、あるいは経験的な測定などによって得られる。サポートされたレートおよびそれらに要するＳＮＲは参照テーブルに格納されることもある。

各固有モードのＳＮＲ（ＳＮＲ_m）は、サポートされた最も高いレートを決定するためにサポートされたレート用の要求されたＳＮＲと比較される。各固有モードにつき選ばれたレートＲｍは、最も高いデータレート、および要求されるＳＮＲに関係する。すなわちＳＮＲ_m以下であるか、またはＳＮＲ_req（Ｒ_m）≦ＳＮＲ_mを要求される。

別のレート選択スキームでは、データ伝送にあたりレートの或る組み合わせだけが許される。システムに許容されるレートの組み合わせは、ベクトル量子化されたレートと称される。レートの組み合わせは変調コード体系（modulation coding scheme：ＭＣＳ）などと称される。許されたレートの組み合わせは、それぞれ送信データストリームの特定の数、各データストリームの特定のレート、および全てのデータストリームの全面的な処理能力に関係する。固有モードのＳＮＲは、許されるレートの組み合わせのうちの１つを選択するために用いられることもある。

アクセスポイントは、ダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モード上のデータを送信するために以下の情報を用いる。

・Ｖ＿中の右固有ベクトルのセット
・固有モード上で送信されるデータストリームのためのレートのセット
固有モードごとにＳＮＲが変わるので、固有モードごとにレートを変えても良い。アクセスポイントは様々なやり方で固有モードの固有ベクトルとレートとを得ることができる。

自分割多重（ＴＤＤ）システムでは、ダウンリンクとアップリンクとで同じ周波数帯が共有される。また、ダウンリンクチャネルレスポンスとアップリンクチャネルレスポンスとは互いに相互的（reciprocal）とされることがある。すなわち、Ｈ＿がアンテナアレーＸからアンテナアレーＹまでのチャネルレスポンス行列であれば、アレーＸとアレーＹとの組み合わせを示す相互チャネルはＨ^T＿で与えられる。ここでＨ^T＿はＨ＿の転置行列である。しかしながら、アクセスポイントでの送受のレスポンスは、ユーザ端末における送受のレスポンスとは典型的に異なる。

キャリブレーション（較正）により、２つの局における送信／受信チェーンのレスポンスの差を修正するための補正行列を得られる。送受各局で補正行列を用いれば、或るリンクの補正チャネルレスポンスを他のリンクの補正チャネルレスポンスとして表すことができる。簡単のため、以下では送信／受信チェーンにおいてフラットな周波数レスポンスを仮定する。ダウンリンクチャネルレスポンス行列はＨ＿_dl＝Ｈ＿であり、アップリンクチャネルレスポンス行列はＨ＿_ul＝Ｈ^T＿である。

Ｈ＿_dlとＨ＿_ulの特異値分解は次式（１２）で表される。ここでＶ＿^*はＶ＿の複素共役である。

式（１２）に示されるように、Ｕ＿とＶ＿はＨ＿_dlの左および右固有ベクトルの行列である。またＶ＿^*とＵ＿^*とはＨ＿_ulの左および右固有ベクトルの行列である。

アクセスポイントはユーザ端末に固有モード上でデータを転送するために、Ｖ＿を用いて空間処理を行なう。ユーザ端末はダウンリンクで受信したデータを再生するために、Ｕ^H＿（または、Ｈ＿およびＶ＿）を用いて受信空間処理を行う。或る局から別の局で使用されるかもしれない未操作ＭＩＭＯパイロットを送信して、Ｈ＿の評価を得ることもできる。

未操作ＭＩＭＯパイロットはＮ個のアンテナから送られるＮ個のパイロットを含むもので、各アンテナから送信される各パイロットは受信局において特定可能である。アクセスポイントから送られるダウンリンク未操作ＭＩＭＯパイロットではＮ＝Ｔであり、ユーザ端末から送られるアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットではＮ＝Ｒである。

送信局は、（1）〜（３）のいずれかの処理でＮのパイロットを直交化することができる。（１）はコード領域の処理であり、各パイロットに例えばウォルシュ・シーケンスのように異なる直交化シーケンスを用いる。（２）は周波数領域の処理であり、異なる周波数サブバンドごとに各パイロットを送信する。（３）は時間領域の処理であり、異なる時間間隔で各パイロットを送信する。（１）〜（３）のいずれの手法でも、受信局は送信局からの未操作ＭＩＭＯパイロットからＨ＿の評価を得られる。

簡単のため以下の記述ではチャネル評価に誤差のないことを仮定する。特異値分解は集中的に計算されるので、Ｖ＿の固有ベクトルを得るためはＨ＿の特異値分解をアクセスポイントに行なわせるのが良いであろう。その後、アクセスポイントは操作ＭＩＭＯパイロットを送信する。操作ＭＩＭＯパイロットはＭＩＭＯチャネルの固有モード上で送信されるパイロットである。

操作ＭＩＭＯパイロットは次式（１３）により生成される。

ここでＶ＿_mは固有モードｍの右固有ベクトルであり、Ｖ＿のｍ番目の列である。ｐ_mは固有モードｍ上で送信されたパイロットシンボルである。ｘ＿_pilot,mは、固有モードｍにおける操作ＭＩＭＯパイロットの送信ベクトルである。

アクセスポイントは、すべての固有モード上の完全な操作ＭＩＭＯパイロットを、１あるいは多数の（連続するか連続しない）シンボル期間において送信する。ユーザ端末で受信された操作ＭＩＭＯパイロットは、式（１４）に示される。

ここでｒ＿_pilot,mは固有モードｍの操作ＭＩＭＯパイロットの受信ベクトルである。ｕ＿_mは、固有モードｍの左固有ベクトルであり、Ｕ＿のｍ番目の列である。

式（１４）は、アクセスポイントからの操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて、（１）１列分のＵ＿の評価値、および（２）Σ＿の評価値とσ_mの特異値、をユーザ端末が一度にまとめて得られることを示す。すなわち特異値分解の必要なしに、ユーザ端末は固有ベクトルおよび特異値の評価を得ることができる。

ユーザ端末は、典型的にはダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードにレートを選び、選択されたレートをアクセスポイントに返送する。アクセスポイントは、専ら（１）〜（３）のような種々の要因により、ユーザ端末からのアップリンクＭＩＭＯパイロットに基づいてダウンリンクＭＩＭＯチャネルのレートを選ぶことができない。例えば（１）アクセスポイントとユーザ端末との間での受信雑音レベルが異なること、（２）アクセスポイントとユーザ端末とで妨害レベルの測定結果が異なること、および／または（３）アップリンクＭＩＭＯパイロットとダウンリンクデータ伝送とで送信電力が異なること。

図１は、ダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードでのデータ伝送に係わるパイロットとデータ伝送スキーム１００の一例を示す図である。図１において、アクセスポイントとユーザ端末との双方にとり時間的なタイミングは必ずしも必要でないので図示しない。

図１において、まずアクセスポイントは、ユーザ端末にパイロットリクエスト（パイロットＲｅｑ）を送信する（ブロック１１０）。これはトレーニングリクエスト（ＴＲＱ）と称することもある。ユーザ端末はパイロットリクエストを受信すると、調査パケットで未操作ＭＩＭＯパイロットを返信する（ブロック１１２）。アクセスポイントは未操作ＭＩＭＯパイロットを受け取り、チャネルレスポンス行列Ｈ＿を評価し、固有ベクトルを得るためにＨ＿を分解する。

次にアクセスポイントは、操作ＭＩＭＯパイロットと、レートフィードバックのためのリクエストを送信する（ブロック１１４）。このリクエストはレートリクエスト（レートＲｅｑ）、またはＭＣＳリクエスト（ＭＲＱ）と称される。ユーザ端末は操作ＭＩＭＯパイロットを受信すると、操作ＭＩＭＯパイロットに基づき各固有モードのＳＮＲを評価し、固有モードのＳＮＲに基づく固有モードにレートを選択する。そうするとユーザ端末は、固有モードに対して選択したレートをアクセスポイントに返送する（ブロック１１６）。

アクセスポイントは、選択レートをユーザ端末から受信し、この選択レートのもとでデータ処理（例えばエンコードおよび変調）を行い、固有ベクトルに基づいてこのデータへの空間処理を行う。その後アクセスポイントは、操作ＭＩＭＯパイロットおよび操作データをユーザ端末に送信する（ブロック１１８）。

図１の送信スキームによれば、ユーザ端末が特異値分解を行なう必要なしに、アクセスポイントは固有モード上の適切なレートでデータを送信することができる。しかしながら、ブロック１１８における固有操作を伴うデータ送信のため、オーバヘッドを伴う４度の送信処理がブロック１１０〜１１６において必要となる。このような４度にわたるオーバヘッド送信は、固有操作で得られるスループットを帳消しにする可能性がある。

例として、４度のオーバヘッド送信に２６４マイクロ秒（μｓ）を要するシステムでは、固有操作を含む生のデータレートが１４０Ｍｂｐｓであると想定される。固有操作のない生のデータレートは３３％低いと仮定すれば、固有操作用のオーバヘッドを補償するために８キロバイトを超えるペイロードサイズが求められる。ペイロードサイズがより小さければオーバヘッドも小さいので固有操作無しのほうがより高いパフォーマンスを実現できる。

図２は、ダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードにおいて低オーバヘッドでデータを送信する過程を示す図である。図２において、まず、アクセスポイントはパイロットおよびフィードバック情報のリクエスト（例えばＴＲＱ、ＭＲＱ）を送信する（ブロック２１２）。さらにアクセスポイントは、例えばこのリクエストとともにダウンリンク（ＤＬ）未操作ＭＩＭＯパイロットを送信する（ブロック２１４）。

ユーザ端末はダウンリンク未操作ＭＩＭＯパイロットを受信し、処理し、ダウンリンクチャネルの品質を評価する（ブロック２１６）。その処理は以下で説明する。次にユーザ端末は、ダウンリンクチャネル品質を示すフィードバック情報をアクセスポイントに送信する（ブロック２１８）。ユーザ端末は、さらにアップリンク（ＵＬ）未操作ＭＩＭＯパイロットを、例えばフィードバック情報とともに送信する（ブロック２２０）。

アクセスポイントはアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットを受信し、未操作ＭＩＭＯパイロットに基づくチャネルレスポンス行列Ｈ＿を評価する。そしてＨ＿を分解して、固有ベクトルＶ＿およびＨ＿の固有モードの特異値を得る（ブロック２２２）。アクセスポイントは、さらにアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットを処理してアップリンクチャネル品質を評価する（ブロック２２４）。

次にアクセスポイントは、評価されたアップリンクチャネル品質、特異値、およびユーザ端末からのフィードバック情報に基づいて固有モードのＳＮＲを評価する（ブロック２２６）。アクセスポイントは、固有モードのＳＮＲの評価値に基づき、その固有モードのレートを選択する（ブロック２２８）。

次にアクセスポイントは、選択されたレートに基づきデータ処理（例えばコード化および変調）を行い、データシンボルを得る（ブロック２３０）。アクセスポイントは固有ベクトルＶ＿を用いて、例えば式（３）に示すようにしてデータシンボルに関する空間処理を行なう。そして、操作データおよびダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットを固有モードでユーザ端末に送信する（ブロック２３２）。アクセスポイントは、ダウンリンクでのデータ伝送にその時点で使用されたレートをユーザ端末に通知する。

ユーザ端末はダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットを受信し、有効チャネルレスポンス行列Ｈ＿_effを評価する（ブロック２３４）。その後ユーザ端末は、Ｈ＿_effを用いて、例えば、式（５）〜（８）に示すようにダウンリンクデータ伝送の受信空間処理を実施する（ブロック２３６）。ユーザ端末は、検知されたデータシンボルを、アクセスポイントにより選択されたレート基づいて処理（例えば復調およびデコード）し、復調データを得る（ブロック２３８）。

図３は、図２のプロセス２００に適用可能な、改善されたパイロットとデータ伝送スキームを示す図である。図３のスキーム３００では、アクセスポイントは、パイロットおよびフィードバック情報のリクエスト、およびダウンリンク未操作ＭＩＭＯパイロットを第１のオーバヘッド送信において送信する（ブロック３１０）。

第１オーバヘッド送信には、例えばＴＲＱ（training request）およびＭＲＱ（MCS request）フィールド（またはＩＡＣ＋ＴＲＱ＋ＭＲＱ）を含むＩＡＣ（Initiator Aggregate Control）メッセージを利用できる。ユーザ端末は、第２オーバヘッド送信で、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットおよびフィードバック情報を送信する（ブロック３１２）。第２オーバヘッド送信には、例えばＭＦＢ（MCS feedback field）と、調査パケット（あるいはＲＡＣ＋ＭＦＢ＋調査パケット）を含むＲＡＣ（Responder Aggregate Control）メッセージを利用できる。そしてアクセスポイントは、操作ＭＩＭＯパイロットと操作データとをユーザ端末に送信する（ブロック３１４）。

図３の送信スキーム３００によれば、わずか２つのオーバヘッド送信だけで、アクセスポイントは固有モードＨ＿上の適切なレートでデータを送信することができるようになる。図１のスキーム１００と図３のスキーム３００とを比較すると、図１のブロック１１０および１１４は、図３のブロック３１０へ本質的に組み入れられる。また図１のブロック１１２および１１６は、図３のブロック３１２に本質的に組み入れられる。２つのスキームの主な違いは、（１）ユーザ端末がブロック１１６で固有モードのレートを返信すること（操作ＭＩＭＯパイロットが利用可能であるので）と、（２）ユーザ端末がブロック３１２でダウンリンクＭＩＭＯチャネルのフィードバック情報を返信すること（未操作ＭＩＭＯパイロットが利用可能であるので）である。スキーム３００では、アクセスポイントは、ダウンリンクの固有モード上のデータ伝送レートの選択に際し補足処理を行なう。

図２の中のブロック２１４および図３の中のブロック３１０において、ダウンリンク未操作ＭＩＭＯパイロットの送信にあたり、アクセスポイントはＴ個のＡＰアンテナからＴのパイロット送信を送出する。ユーザ端末は、そのＡＰアンテナを介して受信したパイロットに基づいて各ＡＰアンテナのＳＮＲを評価できる。ＴのＡＰアンテナのＳＮＲはダウンリンクＳＮＲと称され、ＳＮＲ_dl,i（ｉ＝１，…，Ｔ）と表示される。ユーザ端末は種々の形式でフィードバック情報を送ることができる。

或る実施形態では、フィードバック情報はダウンリンクＳＮＲの量子化された値を含む。別の実施形態では、ユーザ端末は次式（１５）に示すように平均ダウンリンクＳＮＲを求める。

フィードバック情報はＳＮＲ_dlの量子化された値を含む。ダウンリンクＳＮＲおよび平均ダウンリンクＳＮＲは、ダウンリンクのＳＮＲ評価を異なる形式で示すものである。

また別の実施形態では、ユーザ端末はダウンリンクＳＮＲに基づくレートのセットを選択する。フィードバック情報は選択されたレートを含む。その値はダウンリンクＳＮＲを粗く量子化した値として見ることができる。また別の実施形態では、ユーザ端末は平均ダウンリンクＳＮＲに基づく単一のレートを選択し、フィードバック情報には選択されたレートが含まれる。

また別の実施形態では、ユーザ端末はダウンリンクＳＮＲに基づくレートの組み合わせを選択し、フィードバック情報には選択されたレートの組み合わせが含まれる。また別の実施形態では、選択されたレートあるいは選択されたレートの組み合わせの全てのスループットがフィードバック情報に含まれる。また別の実施形態では、フィードバック情報は、ユーザ端末で観察されたノイズフロアまたはノイズ分散σ² _noiseを含む。

また別の実施形態では、フィードバック情報は、アクノレッジ（ＡＣＫ）、および／または否定アクノレッジ（ＮＡＫ）を含む。これらはユーザ端末から送出されアクセスポイントから受信されるパケットに含まれる。アクセスポイントは、ユーザ端末用のターゲットＳＮＲを調節する送信パワー制御ループを、受信ＡＣＫ／ＮＡＫに基づいて維持することができる。下記に述べるように、アクセスポイントは、ダウンリンク送信に適切なレートを選ぶためにターゲットＳＮＲを用いることができる。

一般に、フィードバック情報は、ダウンリンクチャネル品質を示す種々の情報を含むことができる。フィードバック情報は、物理層、リンク層などのような1または複数のレイヤで送信された情報を含むことができる。

フィードバック情報は様々な手法で送信される。実施形態では、フィードバック情報は、適切なフォーマットおよびフィールドを持つメッセージに含まれて伝送される。このメッセージは例えばリンク層の制御メッセージであり、送信すべきフィードバック情報があれば常に送信することができる。別の実施形態では、フィードバック情報は、フレームかパケットの指定された１または複数のフィールドで（つまり物理層で）送信される。指定のフィールドは、送信すべきフィードバック情報があれば、各フレームあるいはパケットにおいていつも利用できる。

アクセスポイントは固有モードのレートを種々の手法で選ぶことができる。例えばユーザ端末から受信したフィードバック情報のタイプに応じてレートを選ぶことができる。アクセスポイントによるレート選択を簡単にするには、ユーザ端末でのノイズおよび妨害は、ほぼ空間次元の全てにわたり一様であると仮定すればよい。同様に、アクセスポイントでのノイズおよび妨害も、空間次元にわたってほぼ一様であると仮定すればよい。

実施形態では、固有モードのＳＮＲは次式（１６）を用いて評価される。ここで、ＳＮＲ_dlはダウンリンクでのＳＮＲ評価値である。

ここで、ＳＮＲ_dlはダウンリンクでのＳＮＲ評価値である。ＳＮＲ_ulはアップリンクでのＳＮＲ評価値である。ＳＮＲ_fcsi,ul,mは、アップリンクでの固有モードｍのＳＮＲである。ＳＮＲ_fcsi,dl,mは、ダウンリンクでの固有モードｍのＳＮＲの評価値である。式（１６）の中のＳＮＲの単位は全てｄＢである。

アクセスポイントは、ユーザ端末からのフィードバック情報に基づいてＳＮＲ_dlを得ることができ、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいてＳＮＲ_ulを得ることができる。アクセスポイントは、（１）および（２）によって各固有モードのＳＮＲ_fcsi,ul,mを得られる。（１）は、Ｈ＿を分解してＨ＿の特異値を得ることである。（２）は、例えば式（９）に示すようにＳＮＲ_fcsi,ul,m（ｍ＝１，…，Ｓ）を計算することである。ここでσ² _noiseはアクセスポイントのノイズ分散である。

別の実施形態では、固有モードのＳＮＲは次式（１７）を用いて評価される。

ここでＳＮＲ_boは、評価誤差を見積もるためのバックオフファクタである。バックオフファクタは様々な考察に基づいて選択される。例えばユーザ端末から送られたフィードバック情報（ＳＮＲまたはレートなど）のタイプや、フィードバック情報の送信時期などが考察される。

別の実施形態では、フィードバック情報は、ユーザ端末により選択された１以上のレートを含む。アクセスポイントはレートをＳＮＲに変換する。そして式（１５）に示すように、変換されたＳＮＲに基づいて平均ダウンリンクＳＮＲを算出する。その後アクセスポイントは、例えば、式（１６）または（１７）に示すように、平均ダウンリンクＳＮＲを用いて固有モードのＳＮＲを評価する。

また別の実施形態では、フィードバック情報は、ダウンリンク用のスループットの全てを含む。アクセスポイントは全てのスループットをダウンリンクＳＮＲの全てに変換することができる。アクセスポイントは、トータルのアップリンクＳＮＲを得ることもできるし、ダウンリンクおよびアップリンクＳＮＲの総計を用いて固有モードのＳＮＲを評価することもできる。

また別の実施形態では、固有モードのＳＮＲは次式（１８）によっても評価される。

ここでＡＳＹＭ（ＡＰ，ＵＴ）は、アクセスポイントがユーザ端末に既知のチャネル上の既知のパワーレベルで送信する際に、ユーザ端末における受信ＳＮＲの差を示す非対称パラメータである。例えば、アクセスポイントは４本のアンテナを備え、送信パワーは１７ｄＢｍであり、雑音指数が６ｄＢの場合がある。あるいは、ユーザ端末が２本のアンテナを備え、送信パワーが１０ｄＢｍで雑音指数が１０ｄＢのこともある。

アクセスポイントが、ロスの無いチャネルの全出力で送信するとすれば、ユーザ端末で測定されるＲＳＬは、式（１９）により算出される。

ユーザ端末が、ロスの無いチャネルの全出力で送信するとすれば、アクセスポイントで測定されるＲＳＬは、式（２０）により算出される。

そうすると、非対称パラメータＡＳＹＭ（ＡＰ，ＵＴ）は、式（２１）により算出される。

非対称パラメータも、アクセスポイントとユーザ端末とで受信されたＳＮＲに基づいて式（２２）のように定義できる。

ここでＳＮＲ_apはアップリンクでのＳＮＲ評価値であり、ＳＮＲ_utはダウンリンクでのＳＮＲ評価値である。アクセスポイントは、ユーザ端末から受信した未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいてＳＮＲ_apを得られる。

アクセスポイントは、ユーザ端末から送信されたフィードバック情報（例えばＳＮＲ、レート、ＡＣＫ／ＮＡＫなど）に基づいてＳＮＲ_utを得ることができる。例えば、ＳＮＲ_utはユーザ端末から受信したＡＣＫ／ＮＡＫに基づいて調節される目標ＳＮＲであってよい。

一般に、固有モードのＳＮＲは、ユーザ端末から受信したフィードバック情報およびアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて様々な手法で評価され得る。アクセスポイントは、固有モードのＳＮＲに基づく固有モードにレートを選択する。アクセスポイントは、その固有モードのＳＮＲに基づいて各固有モードごとにレートを選ぶこともできる。アクセスポイントは、さらにすべての固有モードのＳＮＲに基づくレートの組み合わせを選択することもできる。
図３のスキーム３００によれば、ユーザ端末は、一度のオーバヘッド送信で未操作ＭＩＭＯパイロットとフィードバック情報とを送信する。ユーザ端末はパイロットとフィードバック情報とを別個に送信することもできる。

図４は、ダウンリンク上の固有操作でパイロットとデータ伝送とを低オーバヘッドで実施する他の例（スキーム４００）を示す。スキーム４００は、ユーザ端末からのフィードバック情報を、（例えば先のユーザ端末とのデータ伝送により）既にアクセスポイントが持っている場合のシナリオに適用され得る。スキーム４００ではまず、アクセスポイントはパイロットのリクエストを送信する（ブロック４１０）。ユーザ端末はパイロットリクエストを受信し、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットを送信する（ブロック４１２）。

アクセスポイントは、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいてチャネルレスポンス行列Ｈ＿を評価し、Ｈ＿を分解して固有ベクトルと特異値を得る。そしてアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づきアップリンクＳＮＲ評価を得る。アクセスポイントは、特異値、アップリンクＳＮＲ評価、およびアクセスポイントで既に利用可能なフィードバック情報に基づいて、固有モードのレートを選択する。

アクセスポイントは、フィードバック情報の送信時点を特定するのに、式（１７）のバックオフファクタを適宜用いることができる。例えば、フィードバック情報が古くなればなるほどバックオフファクタの値も大きくなる。その後アクセスポイントは、操作ＭＩＭＯパイロットおよび操作データをユーザ端末に送信する（ブロック４１４）。

スキーム１００（図１）、３００（図３）および４００（図４）は、アクセスポイントの主導で開始されるダウンリンク・データ伝送のための手順である。ダウンリンクのデータ伝送はユーザ端末の主導で開始されることができる。

図５は、操作データをダウンリンクで伝送するための、ユーザ端末ＵＴの主導で開始されるパイロットおよびデータの伝送スキーム５００を示す図である。スキーム５００において、ユーザ端末は、ダウンリンクデータ伝送およびアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットのリクエストを送出する（ブロック５１２）。

アクセスポイントは、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて固有ベクトルを得て、パイロットおよびレート情報のリクエストを送信するとともに、ダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットを送信する（ブロック５１４）。ユーザ端末は、ダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットに基づき固有モードのＳＮＲを評価し、固有モードのＳＮＲに基づき固有モードのレートを選択し、選択したレートを送信する（ブロック５１６）。アクセスポイントは、ユーザ端末により選択されたレートに基づいてデータを処理し、ダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットおよび操作データをユーザ端末に送信する（ブロック５１８）。

図５のスキーム５００は図１のスキーム１００とほぼ同様であるが、スキーム１００ではダウンリンクのデータ伝送がアクセスポイントからのパイロットリクエストで開始されるのに対し、スキーム５００ではユーザ端末からのデータ要求（リクエスト）で開始される点が異なる。スキーム５００では、ダウンリンクでの固有操作をサポートするのに３つのオーバヘッド送信を要する。

図６は、パイロットとデータ伝送を改善したスキーム６００を示す図である。このスキームによれば、ユーザ端末により開始されたダウンリンクでの操作データ伝送が低オーバヘッドで実現される。スキーム６００において、ユーザ端末は、ダウンリンクデータ伝送、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロット（および、可能であればフィードバック情報）のリクエストを送信する（ブロック６１２）。

フィードバック情報は、（１）ユーザ端末で計測されたノイズフロアまたはノイズ分散σ² _noise、（２）先立つダウンリンクデータ伝送で評価された固有モードのＳＮＲ、あるいは、（３）ダウンリンクチャネル品質を示す他の情報を含む。

アクセスポイントは、アップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットに基づく固有ベクトルおよび特異値を得て、固有モードのレートをアップリンク未操作ＭＩＭＯパイロットおよびフィードバック情報に基づいて選択する。その後、アクセスポイントは、選択されたレートに基づいてデータを処理し、ダウンリンク操作ＭＩＭＯパイロットおよび操作データをユーザ端末に送信する（ブロック６１４）。スキーム６００では、ダウンリンクでの固有操作をサポートするのに一度のオーバヘッド送信で済む。

上記したように、レート選択技術はアクセスポイントからユーザ端末までのダウンリンクデータ伝送に適用することができる。これらの技術も、ユーザ端末からアクセスポイントへのアップリンクデータ伝送、およびピア・ツー・ピアのデータ伝送、つまり或るユーザ端末から別のユーザ端末へのデータ伝送に適用できる。

一般に、送信局はアクセスポイントあるいはユーザ端末のいずれでも良い。また受信局も、アクセスポイントあるいはユーザ端末のいずれであっても良い。以上に開示した技術によれば、受信局だけが特異値分解処理を行なえばよい。また、低オーバヘッドによって固有操作を行うことができる。

図７は、固有モードにおいて低オーバヘッドでデータを送信する過程を示す図である。図７において、パイロット（例えば未操作ＭＩＭＯパイロット）は第１通信リンク（例えばアップリンク）を介して受信される（ブロック７１２）。これとともに、第２通信リンク（例えばダウンリンク）のチャネル品質を示すフィードバック情報も受信される（ブロック７１４）。

パイロットとフィードバック情報とは一度に、あるいは複数回の通信により受信される。パイロットとフィードバック情報とは、リクエストへの返送として送信されることもあれば（図３）、データリクエストと共に送られることもある（図６）。図３に示すように、フィードバック情報は第２通信リンクを介して送信されたパイロットから得ることができる。

いずれにせよ、第２通信リンクの固有モード用のレートは第１通信リンクを介して受信されたフィードバック情報とパイロットとに基づいて選択される（ブロック７１６）。これは図２のプロセス２００にも例示される。データは選択されたレートに基づき処理され、第２通信リンクの固有モード上で送信される（ブロック７１８）。
以上、開示したレート選択技術は、シングルキャリア、およびマルチキャリアのいずれのＭＩＭＯシステムにも適用され得る。マルチキャリアは直交周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing：ＯＦＤＭ）や、他の技術により提供され得る。

ＯＦＤＭは、システム帯域を、直交する複数（Ｋ）のサブバンドに分割する。これらはトーン、サブキャリア、ビン、あるいは周波数チャネルと称される。ＯＦＤＭでは、各サブバンドはそれぞれデータで変調されるサブキャリアに関係する。

ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムでは、チャネルレスポンス行列Ｈ＿（ｋ）が各サブバンドｋごとに得られ、各サブバンドごとの固有モードを得るために特異値分解される。個々の対角行列Σ＿（ｋ）（ｋ＝１，…，Ｋ）の特異値は、第1列に最大の特異値が含まれ、第２列に次に大きい特異値が含まれるといったような配列になる。または、σ_m（ｋ）を配列後のΣ＿（ｋ）の第ｍ列の特異値とすれば、σ₁（ｋ）≧σ₂（ｋ）≧…≧σ_s（ｋ）となる。

各行列Σ＿（ｋ）の特異値が配列されると、これに応じてサブバンドの固有ベクトルまたは（行）Ｖ＿（ｋ）も配列される。広帯域の固有モードは、配列後の全てのＫサブバンドのオーダの等しい固有モードの集合として定義される。例えば、広帯域固有モードｍは、すべてのＫサブバンドの固有モードｍを含むものとなる。広帯域固有モードはそれぞれ、ＫサブバンドにおけるＫ固有ベクトルの集合に関係する。Ｓ個の広帯域固有モードに対するレート選択を行うこともできる。これは、例えば、シングルキャリアのＭＩＭＯシステムについて上記した手法と似た手法で実現できる。

図８は、アクセスポイント８１０およびユーザ端末８５０を示すブロック図である。アクセスポイント８１０では、データ／パイロット処理部８２０がデータソース８１２からトラフィック・データを受け取り、トラフィック・データを処理して（例えばコード化、インタリービング、および変調）、データシンボルを生成する。データストリームは各固有モードで送信される。またデータストリームはそれぞれ、そのストリーム／固有モードにつき選択されたレートに基づいて、コード化および変調される。

データ／パイロット処理部８２０は、さらに未操作および操作ＭＩＭＯパイロットのためのパイロットシンボルを生成する。空間送信処理部８３０は、データおよびパイロットシンボルに対し固有ベクトルを用いて空間処理を行ない、Ｔの送信シンボルストリームを生成して送信ユニット（ＴＭＴＲ）８３２ａ〜８３２ｔに与える。各送信ユニット８３２は、それぞれの送信シンボルストリームを調整のうえ、対応する変調信号を生成する。送信ユニット８３２ａ〜８３２ｔからのＴの変調信号は、それぞれＴのアンテナ８３４ａ〜８３４ｔを介して送信される。

ユーザ端末８５０においては、アクセスポイント８１０から送信された変調信号が８５２ａ〜８５２ｒのＲのアンテナにより受信され、各アンテナから受信信号が受信ユニット（ＲＣＶＲ）８５４（８５４ａ〜８５４ｒ）のそれぞれに供給される。受信ユニット８５４は各送信ユニット８３２で行なわれた処理を補完し、受信シンボルを生成する。受信（ＲＸ）空間処理部８６０は、Ｒの受信ユニット８５４の全てで受信されたシンボルに対し空間フィルタ行列に基づく空間マッチドフィルタリングを行い、データシンボルを検出する。受信データ処理部８７０は、検出されたデータシンボルを処理（例えば復調、デインタリーブ、およびデコード）して、データを復調する。

制御部８４０および８８０は、それぞれアクセスポイント８１０およびユーザ端末８５０において、処理ユニットのそれぞれを制御する。メモリ８４２および８８２は、それぞれ制御部８４０および８８０で使用されるデータとプログラムのコードを格納する。

チャネル処理部８７８は、レート選択に際してダウンリンクチャネル品質を評価し、ダウンリンクチャネル品質評価値を生成する。制御部８８０はダウンリンクチャネル品質を示すフィードバック情報を提供する。未操作ＭＩＭＯパイロットのフィードバック情報とパイロットシンボルは、データ／パイロット処理部８９０および空間送信処理部８９２で処理され、Ｒの送信シンボルストリームが生成される。符号８５４ａ〜８５４ｒのＲの送信ユニットはＲの送信シンボルストリームを調整してＲの変調信号を生成し、アンテナ８５２ａ〜８５２ｒから送出する。

アクセスポイント８１０においては、ユーザ端末８５０からの変調信号はＴのアンテナ８３４で受信され、Ｔの受信ユニット８３２で処理されて受信シンボルが生成される。

受信シンボルは空間受信処理部８４４および受信データ処理部８４２によってさらに処理され、ユーザ端末８５０からのフィードバック情報が得られる。チャネル処理部８３８はユーザ端末８５０から未操作ＭＩＭＯパイロットを受信し、アップリンクのチャネル評価値を得る。チャネル評価値には、チャネルレスポンス行列Ｈ＿およびアップリンクチャネル品質評価が含まれる。

チャネル処理部８３８はＨ＿を特異値分解してＨ＿の固有モードの特異値および固有ベクトルを生成し、固有ベクトルを送信空間処理部８３０に与える。制御部８４０は、チャネル処理部８３８からアップリンクチャネル品質評価および特異値を取得し、受信データ処理部８４６からフィードバック情報を取得する。そして固有モードのＳＮＲを評価し、固有モードのレートを選択して、送信データ処理部８２０に選択したレートを与える。
ダウンリンクについて開示した上記の手法と同様にして、アップリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードのデータ送信処理も実施可能である。

上記したレート選択技術は、種々の手法で実装（インプリメント）することができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェアあるいはその組み合わせでインプリメントできる。

ハードウェア実装については、１つ以上のＡＳＩＣ（application specific integrated circuits）、デジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理回路（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、制御部、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ（電子デバイス）、上記機能を備える他の電子ユニット、あるいはこれらの組み合わせにより、アクセスポイントの種々のユニットをインプリメントできる。ユーザ端末の種々のユニットも、１つ以上のＡＳＩＣ、ＤＳＰ、プロセッサなどにインプリメントできる。

ソフトウェア実装については、上記した機能を行なうモジュール（例えばプロシージャ、機能など）でインプリメント可能である。ソフトウェアコードは、メモリユニット（例えば、メモリユニット８４２あるいは８８２（図８））に格納され、プロセッサ（例えば制御部８４０または８８０）により実行される。メモリはプロセッサ内部または外部に実装され、いずれの場合でも既知の種々の技術でプロセッサに通信接続される。

各実施形態に先立つ記述は、当業者がこの発明を実施するにあたり提供される。当業者によればこれらの実施形態を種々に変形実施できることが容易にわかるであろう。すなわちこの発明は、上記の開示内容の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であり、上記各実施形態に限定されるものではない。

ダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードでのデータ伝送に係わるパイロットとデータ伝送スキーム１００の一例を示す図。 ダウンリンクＭＩＭＯチャネルの固有モードにおいて低オーバヘッドでデータを送信する過程を示す図。 図２のプロセス２００に適用可能な、改善されたパイロットとデータ伝送スキームを示す図。 ダウンリンク上の固有操作でパイロットとデータ伝送とを低オーバヘッドで実施する他の例（スキーム４００）を示す図。 操作データをダウンリンクで伝送するための、ユーザ端末ＵＴの主導で開始されるパイロットおよびデータの伝送スキーム５００を示す図。 パイロットとデータ伝送を改善したスキーム６００を示す図。 固有モードにおいて低オーバヘッドでデータを送信する過程を示す図。 アクセスポイント８１０およびユーザ端末８５０を示すブロック図。

Claims (36)

1. 第１通信リンクを介して第１パイロットを受信し、前記第１通信リンクのチャネル評価を算出するチャネル処理部と、
   第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報および前記チャネル評価に基づいて前記第２通信リンクの固有モードのレートを選択する制御部とを具備することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御部は、パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを送出し、
   前記第１パイロットと前記フィードバック情報とは、前記リクエストに応じて返送されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. さらに、前記第２通信リンクを介して送信される第２パイロットを生成するパイロットプロセッサを具備し、
   前記フィードバック情報は、前記第２パイロットに基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記チャネル処理部は、前記第１通信リンクのチャネル品質を前記第１パイロットに基づいて評価し、
   前記制御部は、前記固有モードの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第１通信リンクのチャネル品質と前記フィードバック情報とに基づいて評価し、前記固有モードのレートを当該固有モードの前記ＳＮＲに基づいて選択することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記チャネル処理部は、
   前記第１パイロットに基づいて前記第１通信リンクのチャネルレスポンス行列およびＳＮＲ評価を取得し、前記チャネルレスポンス行列を分解して前記固有モードのチャネル利得を取得し、
   前記制御部は、各固有モードのチャネル利得に基づく固有モードごとのＳＮＲと、前記第１通信リンクのＳＮＲ評価と、前記フィードバック情報とを評価することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
6. 前記制御部は、それぞれの固有モードのレートを当該固有モードのＳＮＲに基づいて選択することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
7. 前記制御部は、それぞれの固有モードのレートの組み合わせを当該固有モードごとのＳＮＲに基づいて選択することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
8. 前記フィードバック情報は、前記第２通信リンクの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を含むことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
9. 前記フィードバック情報は、前記第２通信リンクにおける少なくとも１つのレート、または全てのスループットを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
10. 前記フィードバック情報は、データパケットのアクノレッジあるいは否定アクノレッジを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
11. 前記第１パイロットおよび前記第１フィードバック情報は、前記第１通信リンクを介して一度に送信されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
12. 前記フィードバック情報は、前記第２通信リンクを介して送信された先のデータ伝送により受信されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
13. さらに、前記固有モードに選択されたレートに基づいてデータを処理するデータ処理部と、
    前記固有モードの送信データを空間処理する空間処理部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
14. 前記第１パイロットは、複数の第１アンテナから送出され複数の第２アンテナで受信される未操作ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）パイロットであることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
15. 第１通信リンクを介して第１パイロットを受信し、
    第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を受信し、
    前記フィードバック情報と前記第１パイロットとに基づいて前記第２通信リンクの固有モードのレートを選択することを特徴とするレート選択方法。
16. パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを送出し、
    前記第１パイロットと前記フィードバック情報とは、前記リクエストに応じて返送されることを特徴とする請求項１５に記載のレート選択方法。
17. さらに、前記第２通信リンクを介して第２パイロットを送信し、
    前記フィードバック情報は、前記第２パイロットに基づいて生成されることを特徴とする請求項１５に記載のレート選択方法。
18. さらに、前記第１通信リンクのチャネル品質を前記第１パイロットに基づいて評価し、
    前記固有モードの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第１通信リンクのチャネル品質と前記フィードバック情報とに基づいて評価し、
    前記固有モードのレートを当該固有モードの前記ＳＮＲに基づいて選択することを特徴とする請求項１５に記載のレート選択方法。
19. 前記ＳＮＲ評価は、
    前記第１パイロットに基づいて前記第１通信リンクのチャネルレスポンス行列を得て、
    前記チャネルレスポンス行列を分解して前記固有モードのチャネル利得を得て、
    前記固有モードのチャネル利得に基づく固有モードのＳＮＲと、前記第１通信リンクのチャネル評価値と、前記フィードバック情報とを得ることにより、評価されることを特徴とする請求項１８に記載のレート選択方法。
20. 第１通信リンクを介して第１パイロットを受信する手段と、
    第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を受信する手段と、
    前記フィードバック情報と前記第１パイロットとに基づいて前記第２通信リンクの固有モードのレートを選択するレート選択手段とを具備することを特徴とする通信装置。
21. さらに、パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを送出する手段を具備し、
    前記第１パイロットと前記フィードバック情報とは、前記リクエストに応じて返送されることを特徴とする請求項２０に記載の通信装置。
22. さらに、前記第２通信リンクを介して第２パイロットを送信する手段を具備し、
    前記フィードバック情報は、前記第２パイロットに基づいて生成されることを特徴とする請求項２０に記載の通信装置。
23. 前記レート選択手段は、さらに、
    前記第１通信リンクのチャネル品質を前記第１パイロットに基づいて評価する手段と、
    前記固有モードの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第１通信リンクのチャネル品質と前記フィードバック情報とに基づいて評価する評価手段と、
    前記固有モードのレートを当該固有モードの前記ＳＮＲに基づいて選択する手段とを備えることを特徴とする請求項２０に記載の通信装置。
24. 前記評価手段は、さらに、
    前記第１パイロットに基づいて前記第１通信リンクのチャネルレスポンス行列を得る手段と、
    前記チャネルレスポンス行列を分解して前記固有モードのチャネル利得を得る手段と、
    前記固有モードのチャネル利得に基づく固有モードのＳＮＲと、前記第１通信リンクのチャネル評価値と、前記フィードバック情報とを得る手段とを備えることを特徴とする請求項２３に記載の通信装置。
25. ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）通信システムに用いられるレート選択方法において、
    ダウンリンクを介して第１未操作ＭＩＭＯパイロットを送信し、
    前記第１未操作ＭＩＭＯパイロットに基づき評価されたダウンリンクチャネル品質を示すフィードバック情報、および第２未操作ＭＩＭＯパイロットを、アップリンクを介して受信し、
    前記フィードバック情報および前記第２未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて、前記ダウンリンクの固有モードのレートを選択することを特徴とするレート選択方法。
26. 前記ダウンリンクの固有モードのレートは、
    前記第２未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいてアップリンクのチャネル品質を評価し、
    前記第２未操作ＭＩＭＯパイロットに基づいて前記アップリンクのチャネルレスポンス行列を得て、
    前記チャネルレスポンス行列を分解して各固有モードのチャネル利得を得て、
    前記アップリンクのチャネル品質の評価と、前記各固有モードのチャネル利得と、前記フィードバック情報とに基づいて前記固有モードの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）を評価し、
    前記各固有モードのＳＮＲに基づいて当該固有モードのレートを選択することにより、選択されることを特徴とする請求項２５に記載のレート選択方法。
27. 第１通信リンクを介して送信される第１パイロットを生成するパイロットプロセッサと、
    第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を送信する制御部と、
    前記第２通信リンクの固有モードでデータ伝送を実施する空間処理部とを具備し、
    前記データ伝送は、前記第１パイロットおよび前記フィードバック情報に基づいて選択されたレートで実施されることを特徴とする通信装置。
28. 前記制御部は、パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを受信し、このリクエストに応じて前記第１パイロットと前記フィードバック情報とを返送することを特徴とする請求項２７に記載の通信装置。
29. さらに、前記第２通信リンクを介して第２パイロットを受信し、当該第２通信リンクの信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第２パイロットに基づいて評価するチャネル処理部を具備し、
    前記制御部は、前記ＳＮＲ評価に基づいて前記フィードバック情報を生成することを特徴とする請求項２７に記載の通信装置。
30. 前記パイロットプロセッサは、複数のアンテナからの送信に適する未操作ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）パイロットとして前記第１パイロットを生成することを特徴とする請求項２７に記載の通信装置。
31. 第１通信リンクを介して第１パイロットを送信し、
    第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を送信し、
    前記第１パイロットおよび前記フィードバック情報に基づいて選択されたレートで実施されるデータ伝送を、前記第２通信リンクの固有モードで受信することを特徴とするレート選択方法。
32. パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを送出し、
    前記第１パイロットと前記フィードバック情報とは、前記リクエストに応じて返送されることを特徴とする請求項３１に記載のレート選択方法。
33. さらに、前記第２通信リンクを介して第２パイロットを送信し、
    前記第２通信リンクにおける信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第２パイロットに基づいて生成し、
    前記ＳＮＲ評価に基づいて前記フィードバック情報を生成することを特徴とする３１に記載のレート選択方法。
34. 第１通信リンクを介して第１パイロットを送信する手段と、
    第２通信リンクのチャネル品質を示すフィードバック情報を送信する手段と、
    前記第１パイロットおよび前記フィードバック情報に基づいて選択されたレートで実施されるデータ伝送を、前記第２通信リンクの固有モードで受信する手段とを具備することを特徴とする通信装置。
35. さらに、パイロットおよび前記フィードバック情報のリクエストを受信する手段を具備し、
    前記第１パイロットと前記フィードバック情報とは、前記リクエストに応じて返送されることを特徴とする請求項３４に記載の通信装置。
36. さらに、前記第２通信リンクを介して第２パイロットを受信する手段と、
    前記第２通信リンクにおける信号対雑音と妨害比率（ＳＮＲ）評価を前記第２パイロットに基づいて生成する手段と、
    前記ＳＮＲ評価に基づいて前記フィードバック情報を生成する手段とを具備することを特徴とする請求項３４に記載の通信装置。

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