JP2009534995A - 複雑さの低減されたビームステアードｍｉｍｏｏｆｄｍシステム - Google Patents

Abstract

データ送信のために使用されるすべてのサブキャリアのサブセットについてチャネル情報を使用してデータを送信するための技法が、説明される。トランスミッタ局（１１０）は、データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信する。チャネル情報は、少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列、少なくとも１組の固有ベクトル、少なくとも１つのチャネル応答行列、少なくとも１つのチャネル共分散行列、非ステアードパイロット、またはステアードパイロットを含むことができる。トランスミッタ局は、チャネル情報から少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得し、複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリング行列を決定する。トランスミッタ局は、そのサブキャリアについての送信ステアリング行列を用いて複数のサブキャリアのおのおのについての送信ステアリングまたはビームステアリングを実行する。

Description

優先権の主張

（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下での優先権の主張）
本特許出願は、ここでの譲受人に譲渡され、参照によりここに明示的に組み込まれる、２００６年４月２４日に出願された、「複雑さの低減されたステアードＭＩＭＯ ＯＦＤＭシステム(REDUCED COMPLEXTY STEERED MIMO OFDM SYSTEMS)」と題された仮出願第６０／７９４，６１５号の優先権を主張する。

背景

［Ｉ．分野］
本開示は、一般に通信に関し、より詳細には多入力多出力(multiple-input multiple-output)（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信するための技法に関する。

［ＩＩ．背景］
ワイヤレス通信システムにおいて、複数の（Ｒ個の）受信アンテナを用いて装備されたレシーバに対するデータ送信のための複数の（Ｔ個の）送信アンテナを利用することができる。複数の送信アンテナおよび受信アンテナは、スループットを増大させ、かつ／または信頼性を改善するために使用されることができるＭＩＭＯチャネルを形成する。例えば、トランスミッタは、スループットを改善するためにＴ個の送信アンテナからＴ個までのデータストリームを同時に送信することができる。代わりに、トランスミッタは、レシーバによる受信を改善するためにすべてのＴ個の送信アンテナから単一のデータストリームを送信することもできる。

良い性能（例えば、高スループット）は、ＭＩＭＯチャネルの固有モード上でデータを送信することにより達成されることができる。固有モードは、直交空間チャネルと見なされることができる。固有モード上でデータを送信するために、トランスミッタは、ＭＩＭＯチャネル応答行列(MIMO channel response matrix)に基づいて導き出される送信ステアリング行列(transmit steering matrix)を取得し、送信ステアリング行列を用いて空間処理を実行する。

システムは、データ送信のために使用されることができる複数の(multiple)サブキャリアを有することができる。各サブキャリアの固有モード上でデータを送信するために、トランスミッタは、各サブキャリアについての送信ステアリング行列を取得し、その送信ステアリング行列を用いてそのサブキャリアについての空間処理を実行することができる。しかしながら、各サブキャリアについての送信ステアリング行列を導き出すことは、トランスミッタおよび／またはレシーバにおいて、かなりの計算リソースを必要とする可能性がある。さらに、かなりの量の無線リソースが、レシーバからトランスミッタへと、送信ステアリング行列、あるいは送信ステアリング行列を導き出すために使用されるパイロット信号を送信するために必要とされる可能性がある。

したがって、より少ない計算およびフィードバックオーバーヘッド(feedback overhead)でデータを送信する技法についての必要性が、当技術分野において存在する。

概要

データ送信のために使用されるすべてのサブキャリアのサブセット(subset)についてチャネル情報を使用してデータを送信するための技法が、ここにおいて説明される。本技法は、計算およびフィードバックオーバーヘッドを低減させながら、良い性能を提供することができる。

一実施形態においては、トランスミッタ局(transmitter station)は、データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信する。チャネル情報は、少なくとも１つのサブキャリアについての、少なくとも１つの送信ステアリング行列(transmit steering matrix)、少なくとも１組の固有ベクトル(eigenvectors)、少なくとも１つのチャネル応答行列(channel response matrix)、あるいは少なくとも１つのチャネル共分散行列(channel covariance matrix)を備えることができる。チャネル情報は、少なくとも１つのサブキャリア上で送信される非ステアードパイロット(unsteered pilot)またはステアードパイロット(steered pilot)を備えることもできる。いずれの場合にも、トランスミッタ局は、チャネル情報からの少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得する。トランスミッタ局は、複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリング行列を決定し、これは、（１）少なくとも１つのサブキャリアの最も近いもの(the closest one)についての送信ステアリング行列に等しく設定され、（２）２つ以上の最も近いサブキャリアについての２つ以上の送信ステアリング行列を補間すること(interpolating)により導き出されることができる。トランスミッタ局は、そのサブキャリアについての送信ステアリング行列を用いて複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリングまたはビームステアリングを実行する。

一実施形態においては、レシーバ局(receiver station)は、トランスミッタ局に対して少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信し、複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信する。レシーバ局は、少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得し、少なくとも１つの送信ステアリング行列、例えば、

および／または

を取得するために、少なくとも１つのチャネル応答行列を分解することができ、これらについては以下で説明される。レシーバは、少なくとも１つの送信ステアリング行列

を明示的フィードバック(explicit feedback)として送信することができる。レシーバ局は、少なくとも１つの送信ステアリング行列

を使用して、少なくとも１つのサブキャリア上でステアードパイロットを送信することもできる。ステアードパイロットは、１形態の暗黙的フィードバック(implicit feedback)である。レシーバ局は、トランスミッタ局と同じ方法で少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を決定する。レシーバ局は、これらのサブキャリアについてのチャネル応答行列および送信ステアリング行列に基づいて複数のサブキャリアについての空間フィルタ行列(spatial filter matrices)を導き出す。次いで、レシーバ局は、空間フィルタ行列を用いて検出を実行する。

本開示の様々な態様および実施形態については、以下でさらに詳細に説明される。

詳細な説明

本開示の態様および実施形態は、同様な参照キャラクタはが全体を通してそれに応じて識別している図面と併せて解釈されるときに、以下に述べられる詳細な説明からより明らかになるであろう。

「例示の(exemplary)」という用語は、ここにおいて「１つの例(serving)、インスタンス(instance)、または例証(illustration)としての役割を果たしている」を意味するように使用される。ここにおいて「例示の」として説明される任意の実施形態または設計は、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましい、または有利であるとして解釈されるべきであるとは限らない。

ここにおいて説明される送信技法は、ワイヤレスワイドエリアネットワーク(wireless wide area network)（ＷＷＡＮ）、ワイヤレスメトロポリタンエリアネットワーク(wireless metropolitan area network)（ＷＭＡＮ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(wireless local area network)（ＷＬＡＮ）など、様々なワイヤレス通信ネットワークのために使用されることができる。「ネットワーク」および「システム」という用語は、多くの場合に交換可能に使用される。本技法は、周波数分割多元接続(Frequency Division Multiple Access)（ＦＤＭＡ）、符号分割多元接続(Code Division Multiple Access)（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続(Time Division Multiple Access)（ＴＤＭＡ）、空間分割多元接続(Spatial Division Multiple Access)（ＳＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ(Orthogonal FDMA)（ＯＦＤＭＡ）、単一キャリアＦＤＭＡ(Single-Carrier FDMA)（ＳＣ−ＦＤＭＡ）など、様々な多元接続スキームについて使用されることもできる。ＯＦＤＭＡネットワークは、直交周波数分割多重化(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)（ＯＦＤＭ）を利用する。ＳＣ−ＦＤＭＡネットワークは、単一キャリア周波数分割多重化(Single-Carrier Frequency Division Multiplexing)（ＳＣ−ＦＤＭ）を利用する。ＯＦＤＭとＳＣ−ＦＤＭとは、システム帯域幅を複数の（Ｋ個の）直交サブキャリアに区分し、これらの直交サブキャリアは、トーン、ビンなどとも呼ばれる。各サブキャリアは、データで変調されることができる。一般に、変調シンボルは、ＯＦＤＭを用いて周波数ドメインにおいて、そしてＳＣ−ＦＤＭを用いて時間ドメインにおいて送信される。明確にするために、送信技法は、ＯＦＤＭベースのネットワークについて以下で説明され、このＯＦＤＭベースのネットワークは、ＯＦＤＭネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｇおよび／または８０２．１１ｎをインプリメント
するＷＬＡＮ、あるいは何らかの他のネットワークとすることができる。

図１は、ワイヤレス通信ネットワーク１００における２つの局１１０および１５０の一実施形態のブロック図を示している。ダウンリンク（または順方向リンク）送信では、局１１０は、アクセスポイント、基地局、ノードＢおよび／または一部の他のネットワークエンティティの一部分とすることができ、そしてそれらの機能の一部またはすべてを含むことができる。局１５０は、端末、移動局、ユーザ装置、加入者ユニット、および／または何らかの他のデバイスの一部分とすることができ、そしてそれらの機能の一部またはすべてを含むことができる。アップリンク（または逆方向リンク）送信では、局１１０は、端末、移動局、ユーザ装置などの一部分とすることができ、局１５０は、アクセスポイント、基地局、ノードＢなどの一部分とすることができる。局１１０は、データ送信のトランスミッタであり、複数の（Ｔ個の）アンテナが装備される。局１５０は、データ送信のレシーバであり、複数の（Ｒ個の）アンテナが装備される。各送信アンテナおよび各受信アンテナは、物理アンテナまたはアンテナアレイとすることができる。

トランスミッタ局１１０において、送信（ＴＸ）データプロセッサ１２０は、データソース１１２からのトラフィックデータを受信し、１つまたは複数のレートに従ってトラフィックデータを処理し（例えば、フォーマットし、符号化し、インターリーブし、そしてシンボルマッピングし）、そしてデータシンボルを生成する。ここにおいて使用されるように、データシンボルは、データについてのシンボルであり、パイロットシンボルは、パイロットについてのシンボルであり、そしてシンボルは、一般的に複素値(complex value)である。データシンボルとパイロットシンボルとは、ＰＳＫやＱＡＭなどの変調スキームからの変調シンボルとすることができる。パイロットは、トランスミッタとレシーバの両方によって先験的に知られているデータである。レートは、データレートまたは情報ビットレート、符号化スキームまたはコードレート、変調スキーム、パケットサイズ、および／または他のパラメータを指し示すことができる。レートは、パケットフォーマット、トランスポートフォーマット、または何らかの他の専門用語と称されることもできる。ＴＸデータプロセッサ１２０は、データシンボルをＭ個のストリームへと逆多重化し、ここで、１≦Ｍ≦Ｔである。データシンボルストリームは、データストリーム、空間ストリーム、出力ストリーム、または何らかの他の専門用語と称されることもできる。

ＴＸ空間プロセッサ１３０は、パイロットシンボルとデータシンボルを多重化し、以下で説明されるようなデータシンボルおよび／またはパイロットシンボル上で送信ステアリングを実行し、Ｔ個のトランスミッタ（ＴＭＴＲ）１３２ａから１３２ｔに対してＴ個の出力シンボルストリームを供給する。各トランスミッタ１３２は、その出力シンボルストリームを処理し（例えば、ＯＦＤＭ変調し、アナログに変換し、フィルタをかけ、増幅し、そしてアップコンバートし）、そして被変調信号を生成する。トランスミッタ１３２ａから１３２ｔからのＴ個の被変調信号は、それぞれアンテナ１３４ａから１３４ｔから送信される。

レシーバ局１５０において、Ｒ個のアンテナ１５２ａから１５２ｒは、トランスミッタ局１１０からのＴ個の被変調信号を受信し、各チャネル１５２は、それぞれのレシーバ（ＲＣＶＲ）１５４に対して受信信号を供給する。各レシーバ１５４は、その受信信号を処理し（例えば、フィルタをかけ、増幅し、ダウンコンバートし、デジタル化し、そしてＯＦＤＭ復調し）、受信（ＲＸ）空間プロセッサ１６０に対して受信データシンボルを供給し、そしてチャネルプロセッサ１９４に対して受信パイロットシンボルを供給する。チャネルプロセッサ１９４は、受信パイロットシンボルに基づいてＭＩＭＯチャネル応答を推定し、ＲＸ空間プロセッサ１６０に対してチャネル推定値を供給する。ＲＸ空間プロセッサ１６０は、チャネル推定値を用いて受信データシンボル上でＭＩＭＯ検出を実行し、データシンボル推定値を供給する。ＲＸデータプロセッサ１７０は、さらにデータシンボル推定値を処理し（例えば、デインターリーブし、そして復号し）、そして復号されたデータをデータシンク１７２へと供給する。

レシーバ局１５０は、フィードバック情報を基地局１１０に対して送信することができる。フィードバック情報は、送信のために使用すべき１つまたは複数のレートを備え、ステアリング行列、チャネル品質インジケータ(channel quality indicator)（ＣＱＩ）、および／または他の情報を送信することができる。フィードバック情報は、ＴＸシグナリングプロセッサ１８０によって処理され、パイロットシンボルと多重化され、ＴＸ空間プロセッサ１８２によって空間処理され、そしてさらにＲ個の被変調信号を生成するためにトランスミッタ１５４ａから１５４ｒによって処理され、これらの被変調信号は、アンテナ１５２ａから１５２ｒを経由して送信される。

トランスミッタ局１１０において、レシーバ局１５０からの被変調信号は、Ｔ個のアンテナ１３４ａから１３４ｔによって受信され、レシーバ１３２ａから１３２ｔによって処理され、ＲＸ空間プロセッサ１３６によって空間処理され、そしてさらに局１５０によって送信されるフィードバック情報を回復するためにＲＸシグナリングプロセッサ１３８によって処理される。コントローラ／プロセッサ１４０は、フィードバック情報に基づいてレシーバ局１５０に対するデータ送信を制御する。チャネルプロセッサ１４４は、受信パイロットシンボルに基づいてチャネル応答を推定することができ、チャネル推定値を供給し、これらのチャネル推定値は、送信ステアリングのために使用されることができる。

コントローラ／プロセッサ１４０および１９０は、それぞれ局１１０および１５０においてオペレーションを制御する。メモリ１４２および１９２は、それぞれ局１１０および１５０についてのデータおよびプログラムコードを記憶する。

トランスミッタ局１１０におけるＴ個のアンテナと、レシーバ局１５０におけるＲ個のアンテナとによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、各サブキャリアｋについてのＲ×Ｔのチャネル応答行列

によって特徴づけられることができ、このチャネル応答行列は、次式のように表されることができる。

ここで、ｉ＝１、...、Ｒと、ｊ＝１、...、Ｔについてのエントリｈ_ｉ，ｊ（ｋ）は、サブキャリアｋについての送信アンテナｊと、受信アンテナｉとの間のカップリング利得または複合利得である。レシーバ局１５０は、トランスミッタシステム１１０によって送信されるパイロットに基づいて

を推定することができる。簡単にするために、ここにおける説明は、チャネル推定におけるエラーを仮定してはいない。

ある種の態様においては、方向づけられた送信を提供するために、各サブキャリアｋについてのチャネル応答行列

は、

のＳ個の固有モードを取得するために固有値分解(eigenvalue decomposition)または特異値分解(singular value decomposition)を用いて対角化されることができ、ここでＳ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。固有モードは、直交空間チャネルと見なされることができる。

の特異値分解は、

として表現されることができ、ここで、

は、

の左特異ベクトルのＲ×Ｒのユニタリ行列であり、

は、

の特異値のＲ×Ｔの対角行列であり、

は、

の右特異ベクトルのＴ×Ｔのユニタリ行列であり、そして
「^Ｈ」は、共役転置を示す。

ユニタリ行列

は、プロパティ

によって特徴づけられ、ここで、

は、単位行列(identity matrix)である。

の列は、互いに直交しており、各列は、ユニットパワー(unit power)を有する。

の対角要素は、

の固有モードのチャネル利得を表す特異値である。

の固有値分解は、次式

として表されることができ、ここで、

は、Ｔ×Ｔのチャネル共分散行列であり、

は、

の固有値のＴ×Ｔの対角行列であり、そして

は、

の固有ベクトルのＴ×Ｔのユニタリ行列である。

の対角要素は、

の固有モードのパワー利得(power gain)を表す固有値である。

における固有値は、

における特異値の二乗である。

式（２）および（３）に示されるように、

の列は、

の右特異ベクトル、ならびに

の固有ベクトルである。

は、送信ステアリング行列、ビーム形成行列(beam forming matrix)、固有ステアリング行列(eigen-steering matrix)、ステアリング行列などと称されることができる。式（２）における特異値分解と、式（３）における固有値分解は、２００５年３月３１日に出願された「行列の固有値分解および特異値分解についての効率的な計算(Efficient Computation for Eigenvalue Decomposition and Singular Value Decomposition of Matrices)」という名称の共通に譲渡された米国特許出願第１０／０９６，８３９号において説明されるヤコビの回転(Jacobi rotation)などを用いた様々な技法を使用して実行されることができる。

トランスミッタ局１１０は、

の固有モード上で、データシンボルを送信するために、

を用いて、次のように、送信ステアリングを実行することができる。

ここで、

は、サブキャリアｋ上で送信されるべきＳ個までのデータシンボルを有するＴ×１のベクトルであり、

は、サブキャリアｋ上のＴ個のアンテナについてのＴ個の出力シンボルを有するＴ×１のベクトルである。

式（４）における右特異ベクトルを有する送信ステアリングは、ビームステアリング、固有ステアリング、ビーム形成、固有ビーム形成などとも称される。式（４）における送信ステアリングは、システム容量を最大にする。

以上の考察は、ステアリングまたはビーム形成のベクトルまたは行列を決定するために固有値分解または特異値分解を利用することに関連しているが、方向性の行列、ベクトル、または重みを決定することに対する他のアプローチは、ここにおいて論じられる任意の態様と共に利用されることができる。

レシーバ局１５０は、各データサブキャリアについて独立に特異値分解または固有値分解を実行し、すべてのデータサブキャリアについての１組の送信ステアリング行列を取得することができる。データサブキャリアは、データ送信のために使用可能なサブキャリアである。次いで、レシーバ局１５０は、その１組の送信ステアリング行列をトランスミッタ局１１０に対して送信することができ、このトランスミッタ局は、そのサブキャリアについての送信ステアリング行列を用いて各データサブキャリアについての送信ステアリングを実行することができる。

システム１００は、時分割二重化(time division duplexing)（ＴＤＤ）を利用することができ、この時分割二重化は、ダウンリンクとアップリンクの両方について単一の周波数チャネルを使用する。１つの周波数チャネルが両方のリンクについて使用されるので、一方のリンクについてのＭＩＭＯチャネル応答は、他方のリンクについてのＭＩＭＯチャネル応答の相反したもの(reciprocal)と仮定されることができる。すなわち、

が、トランスミッタ局１１０からレシーバ局１５０へのリンクについてのＭＩＭＯチャネル応答である場合、そのときには相反チャネルは、レシーバ局１５０からトランスミッタ局１１０へのリンクについてのＭＩＭＯチャネル応答が、

として与えられることができることを意味し、ここで、「^Ｔ」は、転置を示す。ＴＤＤシステムにおけるチャネル相反性(channel reciprocity)は、一方のリンクについてのチャネル応答が、他方のリンク上で送信されるパイロットに基づいて推定されることを可能にする。それ故に、レシーバ局１５０は、パイロットをトランスミッタ局１１０に対して送信することができ、このトランスミッタ局は、レシーバ局１５０からのパイロットに基づいてＭＩＭＯチャネル応答を推定することができる。次いで、トランスミッタ局１１０は、すべてのデータサブキャリアについての１組の送信ステアリング行列を取得するために特異値分解または固有値分解を実行することができる。

一般に、トランスミッタ局１１０は、レシーバ局１５０からの明示的フィードバックおよび／または暗黙的フィードバックに基づいて送信ステアリング行列を取得することができる。明示的フィードバックは、トランスミッタ局１１０によって送信されるパイロットに基づいてレシーバ局１５０によって導き出される送信ステアリング行列を備えることができる。暗黙的フィードバックは、レシーバ局１５０によって送信され送信ステアリング行列を導き出すためにトランスミッタ局１１０によって使用されるパイロットを備えることができる。いずれの場合にも、各データサブキャリアについての送信ステアリング行列を導き出すことは、トランスミッタ局および／またはレシーバ局においてかなりの計算リソースを必要とする可能性がある。さらに、各データサブキャリアについての明示的フィードバックおよび／または暗黙的フィードバックを送信することは、かなりの量の無線リソースを必要とする可能性がある。

ＯＦＤＭベースのシステムは、一般的に広帯域の周波数選択通信チャネルが、レシーバに対して複数の狭帯域のフラットフェーディング(flat-fading)通信チャネルのように見えるように設計される。隣接するサブキャリアの間のスペーシングは、一般的に各サブキャリアが、フラットフェーディングを経験することを保証するように選択される。スペーシングは、予想される最大チャネル遅延拡散または最小周波数コヒーレンスに関係づけられ、そしてそれによって決定される。一部の態様においては、何らかの周波数コヒーレンスが、一般的にサブキャリアの間に存在し、そして隣接するサブキャリアが、それらのチャネルパラメータに関して相関づけられることができる。したがって、ある種の態様においては、１つのサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列は、一部の近くのサブキャリアの送信ステアリングのために使用されることができる。計算およびフィードバックオーバーヘッドにおけるかなりの低減が、送信ステアリング行列を再使用することにより実現されることができる。

一実施形態においては、レシーバ局１１０は、すべてのデータサブキャリアのサブセットだけについてのチャネル情報を送信する。チャネル情報は、送信ステアリング行列

、固有ベクトルまたは右特異ベクトル、チャネル応答行列

、チャネル共分散行列

、非ステアードパイロット、ステアードパイロット、および／または他のチャネルに関連した情報を備えることができる。チャネル情報が送信されるサブキャリア(the subcarriers for which channel information is sent)は、指定サブキャリア(designated subcarriers)と称される。

図２は、固定された指定サブキャリア(fixed designated subcarriers)の一実施形態を示している。この実施形態においては、全部でＫ個のサブキャリアは、送信のために使用可能であるものと仮定され、１からＫのインデックスが割り当てられる。指定サブキャリアは、Ｋ個のサブキャリアにわたって一様に分布しており(uniformly distributed across the K subcarriers)、Ｌ番目ごとのサブキャリア、またはサブキャリアｂ、Ｌ＋ｂ、２Ｌ＋ｂなどを含み、ここで、Ｌ＞１であり、そしてｂは、第１の指定サブキャリアのインデックスである。指定サブキャリアの一様な分布は、周波数ドメインにおける全体のシステム帯域幅のサンプリングを可能にする。

一実施形態においては、Ｌは、ほとんどの動作環境(operating environment)について良い性能を提供するように選択される固定された値である。一実施形態においては、Ｌは、３に等しく、これは、与えられた指定サブキャリアについてのチャネル情報が、その指定サブキャリア、ならびにその指定サブキャリアの左および右に対するデータサブキャリアについて使用されることを可能にする。別の実施形態においては、Ｌは、正の任意の整数値とすることができる構成可能な値である。Ｌ＝１である場合、そのときにはチャネル情報は、各データサブキャリアについて送信される。

図３は、変化する指定サブキャリアの一実施形態を示している。図３に示される例においては、Ｌ＝３の３つの組の指定サブキャリアが形成され、そして各組におけるサブキャリアは、他の２つの組におけるサブキャリアに関して互い違いに配置される(staggered)。その３つの組は、図３に示されるように３つの時間間隔を介して循環させられ、それらの中で選択される。一般に、異なる指定サブキャリアは、例えば、トランスミッタとレシーバの両方に知られているあらかじめ決定されたパターンまたは擬似ランダムシーケンスに基づいて、異なる時間間隔において選択されることができる。指定サブキャリアを変化させることは、異なる時間間隔において異なるサブキャリアについてのチャネル情報のフィードバックを可能にし、これは、周波数選択的フェーディングに対してダイバーシティ(diversity)を提供することができる。

図４は、ＩＥＥＥ８０２．１１についての指定サブキャリアの一実施形態を示している。ＩＥＥＥ８０２．１１は、−３１から＋３２までのインデックスが割り当てられた全部でＫ＝６４個のサブキャリアを有するサブキャリア構造を使用している。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇにおいては、−２６から−１と、＋１から＋２６のインデックスを有する５２個のサブキャリアが、送信のために使用可能であり、−２１、−７、＋７および＋２１のインデックスを有する４つのサブキャリアが、キャリアパイロットのために使用され、０のインデックスを有するサブキャリアは、送信のためには使用されない。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいては、−２８から−１と、＋１から＋２８のインデックスを有する５６個のサブキャリアが、送信のために使用可能である。図４および表１は、Ｌの異なる値についての例示の指定サブキャリアを示している。他の指定サブキャリアも選択されることができる。

一実施形態においては、指定サブキャリアは、トランスミッタ局とレシーバ局の両方によって先験的に知られている。この実施形態は、指定サブキャリアを識別するためにシグナリングを送信する必要性を回避する。別の実施形態においては、複数の組の指定サブキャリアが、定義され、そして１組の指定サブキャリアが、使用するために選択され、シグナリングによって識別される。

一実施形態においては、Ｌは、構成可能であり、チャネル状態に基づいて決定される。指定サブキャリアは、チャネル状態における変化が検出される時はいつでも、かつ／または他の時において、呼出しセットアップ中に選択されることができる。一実施形態においては、レシーバ局１５０は、ワイヤレスチャネルの周波数選択性を決定し、周波数選択性の量に基づいてＬを選択する。より小さなＬの値が、より多くの周波数選択性を有するワイヤレスチャネルのために使用されることができ、そしてより大きなＬの値が、より少ない周波数選択性を有するワイヤレスチャネルのために使用されることができる。

周波数選択性は、遅延拡散によって定量化されることができ、この遅延拡散は、レシーバ局１５０における最も早い信号経路の到着時刻と、最も遅い信号経路の到着時刻との間の差である。遅延拡散は、チャネルインパルス応答を推定することと、チャネルインパルス応答振幅があらかじめ決定されたしきい値を超過する最も早い遅延τ_ｍｉｎと最も遅い遅延τ_ｍａｘとを決定することと、遅延拡散をτ_ｍａｘ−τ_ｍｉｎとして導き出すこととにより、決定されることができる。遅延拡散は、相対的遅延の関数としてのチャネルインパルス応答のパワーであるパワー遅延プロファイルを導き出すことと、パワー遅延プロファイルの幅に等しい遅延拡散を設定することとにより決定されることもできる。遅延拡散および遅延パワー遅延プロファイルは、「ランダムに時間可変な線形チャネルの特徴付け(Characterization of Randomly Time-Variant Linear Channels)」、ＩＥＥＥ通信トランザクション、ＣＳ−１１巻、３６０〜３９３頁、１９６３年１２月(IEEE Trans. Communication, vol CS-11, pp 360-393, Dec 1963)という名称の論文においてＰ．Ａ．ベロー(P. A. Bello)によって説明されている。

周波数選択性は、コヒーレンス帯域幅によって定量化されることもでき、このコヒーレンス帯域幅は、周波数の関数としてチャネル応答行列の変化のレートに関係づけられる。周波数相関関数

は、

として定義されることができ、ここで

は、周波数のデルタを表し、「^＊」は、複素共役を示す。

コヒーレンス帯域幅は、次のように

の幅に基づいて推定されることができる。

ここで、Ｌ_Ｃは、

となる

の最小値であり、
βは、０と１との間のしきい値であり、
Ｔ_ｓａｍは、サンプル存続時間であり、
ＢＷ_Ｃは、コヒーレンス帯域幅である。

遅延拡散およびコヒーレンス帯域幅は、他の方法において決定されることもできる。一般に、コヒーレンス帯域幅は、遅延拡散に対して反比例して関係づけられる。それ故に、より小さなコヒーレンス帯域幅は、より大きな遅延拡散に対応し、逆もまた同様である。Ｌは、コヒーレンス帯域幅に関係づけられ、遅延拡散に反比例して関係づけられることができる。関数またはルックアップテーブルは、Ｌに対する遅延拡散またはコヒーレンス帯域幅について定義されることができる。次いで、適切なＬの値は、ワイヤレスチャネルの推定された遅延拡散またはコヒーレンス帯域幅に基づいて選択されることができる。

レシーバ局１５０は、様々なタイプのチャネル情報をトランスミッタ局１１０に対して送信することができる。明示的フィードバックの一実施形態においては、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリアについての全体の送信ステアリング行列

を送信する。明示的フィードバックの別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリアについての部分的な送信ステアリング行列を送信する。これらの実施形態においては、レシーバ局１５０は、各データサブキャリアの代わりに、各指定サブキャリアについて固有値分解または特異値分解を実行することができ、これは、計算を低減させることができる。さらに、レシーバ局１５０は、例えば、ヤコビ回転を使用して反復するように各指定サブキャリアについての分解を実行することができる。レシーバ局１５０は、１つの指定サブキャリアについての送信ステアリング行列の最終ソリューションを別の指定サブキャリアについての送信ステアリング行列の初期ソリューションとして使用することができ、これは、最終ソリューションを導き出すための反復の回数を低減させることができる。

明示的フィードバックのさらに別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、各サブキャリアについての特異値（または固有値）を最も大きなものから最も小さなものまで順序づけ、そして同様にしてそのサブキャリアについての右特異ベクトルも順序づけ、その結果、各右特異ベクトルは、その順序付けの前と後に同じ特異値に関連づけられる。順序づけられた右特異ベクトルは、

、

、...、

として示されることができる。順序づけられた特異値は、σ_１（ｋ）≧σ_２（ｋ）≧...≧σ_Ｔ（ｋ）として示されることができる。広帯域固有モードは、順序付けの後のすべてのサブキャリアについての同じ順序(same-order)の固有モードの組であり、例えば、広帯域固有モードｍは、すべてのサブキャリアの固有モードｍを含んでいる。レシーバ局１５０は、ランク予測を実行し、異なる数の広帯域固有モード、例えば、最良の広帯域固有モード、２つの最良の広帯域固有モードなどと、ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝の広帯域固有モードについてのデータ性能（例えば、全体的スループット）を評価することができる。最良の性能を有する広帯域固有モードの数は、Ｍとして示され、ＭＩＭＯチャネルの予測されたランクと称され、ここで１≦Ｍ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。次いで、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリアについてＭ個の最良の広帯域固有モードに対応する第１のＭ個の固有ベクトルを送信することができる。

明示的フィードバックの別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、主広帯域固有モード(principal wideband eigenmode)について各指定サブキャリアについての正規化された右特異ベクトル

を送信し、この主広帯域固有モードは、最大の特異値を有する広帯域固有モードである。

の要素は、単位の大きさを有するが、

の要素と同じ位相を有する。

は、各アンテナについて使用可能な全部の送信パワーが、データ送信のために使用されることを可能にする。明示的フィードバックのさらに別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列

を送信する。さらに別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリアについてのチャネル共分散行列

を送信する。

明示的フィードバックについて適用可能である一実施形態においては、レシーバ局１５０は、トランスミッタ局１１０に対して報告される各行列について全部の／完全な値を送信する。（ベクトルは、１列を含む縮退行列(degenerated matrix)と考えられることができる。）別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、一部の報告された行列についての全部の値と、残りの報告された行列についての微分(differential)／デルタ値とを送信する。例えば、レシーバ局１５０は、チャネル応答行列

についての微分値を

として計算することができ、そして

と

とを、返信することができ、ここでｉ＝０、１、...、についてのｋ_ｉは、指定サブキャリアである。さらに別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、計算された行列をコードブックの中の最も近い行列に対してマッピングし、最も近い行列を送信する。例えば、可能な行列のコードブックは、

について定義されることができ、１つの行列が、そのサブキャリアについて計算される行列に基づいて各指定サブキャリアについてのコードブックから選択されることができる。さらに別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、送信すべき情報の量を低減させるために、報告されるべき行列の符号化または圧縮を実行する。

暗黙的フィードバックの一実施形態において、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリア上で非ステアードパイロットを送信する。非ステアードパイロットは、送信ステアリングなしに送信されるパイロットである。レシーバ局１５０は、（１）Ｒ個のアンテナから送信されるパイロット送信に対して異なる直交コードを適用すること、あるいは（２）異なる時間間隔においてＲ個のアンテナからパイロット送信を送信することにより、Ｒ個のアンテナを経由して非ステアードパイロットを送信することができる。トランスミッタ局１１０は、サブキャリア上で受信される非ステアードパイロットに基づいて各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列を導き出すことができる。トランスミッタ局１１０は、そのサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するために各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列を分解することができる。

暗黙的フィードバックの別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、各指定サブキャリア上でステアードパイロットを送信する。ステアードパイロットは、送信ステアリングを用いて送信されるパイロットである。レシーバ局１５０は、式（２）に示されるように

の特異値分解を実行し、そして

を取得することができる。代わりに、レシーバ局１５０は、

を取得するために、式（３）に示されるように、

の代わりに、

の固有値分解を実行することができる。レシーバ局１５０は、次のように、各固有モードｍ上でステアードパイロットを送信することができる。

ここで、ｐ（ｋ）は、サブキャリアｋ上で送信されるパイロットシンボルであり、

は、サブキャリアｋの固有モードｍについてのＲ×１の左特異ベクトルであり、そして

は、サブキャリアｋ上のＲ個のアンテナについての出力シンボルのＲ×１のベクトルである。

一実施形態においては、レシーバ局１５０は、異なるシンボル期間において、Ｓ個の固有モードを介して循環することができる。別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、異なるサブキャリア上においてＳ個の固有モード上でステアードパイロットを送信することができ、例えば、固有モード１についてサブキャリアａ、ａ＋Ｓ、...を使用し、固有モード２についてサブキャリアａ＋１、ａ＋Ｓ＋１、...を使用し、以下同様であり、そして固有モードＳについてサブキャリアａ＋Ｓ−１、ａ＋２Ｓ−１、...を使用することができる。

トランスミッタ局１１０における受信されたステアードパイロットは、次のように表されることができる。

ここで、

は、レシーバ局１５０からトランスミッタ局１１０へのワイヤレスチャネルの特異値分解であり、
σ_ｍ（ｋ）は、サブキャリアｋの固有モードｍについての特異値であり、そして

は、トランスミッタ局１１０におけるサブキャリアｋについての雑音のベクトルである。

式（８）は、ＴＤＤシステムにおいてチャネル相反性を仮定しており、その結果、

は、レシーバ局１５０からトランスミッタ局１１０へのＭＩＭＯチャネルの応答である。式（８）は、トランスミッタ局１１０が、ＭＩＭＯチャネル応答を推定し、あるいは分解を実行する必要なしに、レシーバ局１５０によって送信されるステアードパイロットに基づいて各指定サブキャリアについて

と

の両方を推定することができることを指し示す。

トランスミッタ局１１０は、レシーバ局１５０から受信されるチャネル情報に基づいて各指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を取得する。トランスミッタ局１１０は、指定サブキャリアについて取得された送信ステアリング行列を用いて、データサブキャリア上でデータを送信する。

一実施形態においては、トランスミッタ局１１０は、最も近い指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を用いて各データサブキャリアについて送信ステアリングを実行する。一例として、表１におけるＬ＝３の場合には、指定サブキャリア２についての送信ステアリング行列は、データサブキャリア１、２および３のおのおのについて使用されることができ、指定サブキャリア５についての送信ステアリング行列は、データサブキャリア４、５および６のおのおのについて使用されることができ、以下同様である。表１におけるＬ＝５の場合には、指定サブキャリア３についての送信ステアリング行列は、データサブキャリア１から５のおのおのについて使用されることができ、指定サブキャリア８についての送信ステアリング行列は、データサブキャリア６、８、９および１０のおのおのについて使用されることができ、以下同様である。

別の実施形態においては、トランスミッタ局１１０は、各データサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するために、指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を補間する。例えば、トランスミッタ局１１０は、これら２つの指定サブキャリアの間のＬ−１個のサブキャリアについてのＬ−１個の補間された送信ステアリング行列を取得するために２つの指定サブキャリアについての２つの送信ステアリング行列上で線形補間を実行することができる。トランスミッタ局１１０は、他の方法で、かつ／または２つより多い指定サブキャリアについての２つより多い送信ステアリング行列上で補間を実行することができる。

トランスミッタ局１１０は、次のように各データサブキャリアについての送信ステアリングを実行することができる。

ここで、

は、データサブキャリアｋについての送信ステアリング行列である。

は、データサブキャリアｋに最も近い指定サブキャリアについての送信ステアリング行列、あるいはデータサブキャリアｋについて計算される補間された送信ステアリング行列とすることができる。

レシーバ局１５０における受信シンボルは、次のように表されることができる。

ここで、

は、サブキャリアｋについての有効チャネル応答行列であり、そして

は、レシーバ局１５０におけるサブキャリアｋについての雑音のベクトルである。

簡単にするために、雑音は、ゼロ平均ベクトルと、

の共分散行列とを有する追加ホワイトガウス雑音(additive white Gaussian noise)（ＡＷＧＮ）であるように仮定されることができ、ここでσ_ｎ ^２は、雑音の共分散である。

レシーバ局１５０は、様々な方法で

を取得することができる。一実施形態において、トランスミッタ局１１０は、データサブキャリアのすべてまたはサブセット上で非ステアードパイロットを送信する。レシーバ局１５０は、非ステアードパイロットが送信される各サブキャリアについてのチャネル応答行列

を取得し、そしてそのサブキャリアについての送信ステアリング行列

を取得するために、各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列を分解する。次いでレシーバ局１５０は、指定サブキャリアについての送信ステアリング行列（またはステアードパイロット）をトランスミッタ局１１０に対して送信する。レシーバ局１５０はまた、データサブキャリアについての有効チャネル応答行列を導き出すためにこれらの送信ステアリング行列を使用する。

別の実施形態においては、レシーバ局１５０は、指定サブキャリア上で非ステアードパイロットを送信する。トランスミッタ局１１０は、各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列

を取得し、そして送信ステアリング行列

を取得するために、

を分解する。トランスミッタ局１１０は、レシーバ局１５０が、有効チャネル応答行列を取得することを可能にするように、指定サブキャリア上で、すべてのデータサブキャリア、またはデータサブキャリアのサブセットの上で非ステアードパイロットまたはステアードパイロットを送信することができる。一般に、一方の局または両方の局のいずれかが、パイロットを送信することができ、一方の局または両方の局のいずれかが、分解を実行することができ、レシーバ局１５０は、様々な方法で有効チャネル応答行列を取得することができる。

レシーバ局１５０は、トランスミッタ局１１０によって送信されるデータシンボルを回復するために、様々なＭＩＭＯ検出技法を使用することができる。これらのＭＩＭＯ検出技法は、最小平均二乗エラー(minimum mean square error)（ＭＭＳＥ）と、ゼロフォーシング(zero-forcing)（ＺＦ）と、最大比結合(maximum ratio combining)（ＭＲＣ）と、最大尤度(maximum likelihood)（ＭＬ）復号化と、リストスフィア復号化(list sphere decoding)（ＬＳＤ）と、決定フィードバック等化(decision feedback equalization)（ＤＦＥ）と、逐次干渉除去(successive interference cancellation)（ＳＩＣ）技法を含む。レシーバ局１５０は、次のようにＭＭＳＥ技法に基づいて各データサブキャリアｋについて空間フィルタ行列を導き出すことができる。

ここで、

は、データシンボルの正規化された推定値を取得するために使用されるスケーリング値の対角行列である。

レシーバ局１５０は、次のようにＭＩＭＯ検出を実行することができる。

ここで、

は、データサブキャリアｋについてのデータシンボル推定値のＴ×１のベクトルであり、そして

は、ＭＩＭＯ検出の後の雑音のベクトルである。

におけるデータシンボル推定値は、

におけるデータシンボルの推定値である。

図５は、トランスミッタ局１１０におけるＴＸ空間プロセッサ１３０と、トランスミッタ１３２ａから１３２ｔの一実施形態のブロック図を示している。ＴＸ空間プロセッサ１３０内において、デマルチプレクサ（Ｄｅｍｕｘ）５１０は、ＴＸデータプロセッサ１２０からデータシンボルを受信し、データシンボルとパイロットシンボルとを適切なサブキャリアに対してマッピングし、そして各シンボル期間において各データサブキャリアについてのベクトル

を提供する。ユニット５１６は、指定サブキャリアについての送信ステアリング行列

を（例えば、レシーバ局１５０またはチャネルプロセッサ１４４から）受信し、そして各データサブキャリアについての送信ステアリング行列

を（例えば、最も近い指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を使用することにより、あるいはデータサブキャリアの両側の上で最も近い指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を補間することにより）決定する。ユニット５１２は、式（９）に示されるように、各データサブキャリアについてのベクトル

の上でそのサブキャリアについての送信ステアリング行列

を用いて送信ステアリングを実行し、そして出力シンボルベクトル

を提供する。デマルチプレクサ５１４は、出力シンボルを逆多重化し、Ｔ個の出力シンボルストリームをＴ個のトランスミッタ１３２ａから１３２ｔに対して供給する。

各トランスミッタ１３２は、ＯＦＤＭ変調器（Ｍｏｄ）５２０と、ＴＸ無線周波数(radio frequency)（ＲＦ）ユニット５２２とを含む。ＯＦＤＭ変調器５２０は、デマルチプレクサ５１４から出力シンボルストリームを受信し、ＯＦＤＭシンボルを生成する。ＴＸ ＲＦユニット５２２は、ＯＦＤＭシンボルを処理し、アンテナ１３４を経由して送信のための被変調信号を生成する。

図６は、レシーバ局１５０におけるレシーバ１５４ａから１５４ｒと、ＲＸ空間プロセッサ１６０との一実施形態のブロック図を示している。各アンテナ１５２は、トランスミッタ局１１０から被変調信号を受信し、受信信号をそれぞれのレシーバ１５４に対して供給する。各レシーバ１５４は、ＲＸ ＲＦユニット６１０と、ＯＦＤＭ復調器（Ｄｅｍｏｄ）６１２とを含む。ＲＸ ＲＦユニット６１０は、受信信号を処理し、サンプルを供給する。ＯＦＤＭ復調器６１２は、それらのサンプル上でＯＦＤＭ復調を実行し、ＲＸ空間プロセッサ１６０内のＭＩＭＯ検出器６２０に対して受信データシンボルを供給し、そしてチャネルプロセッサ１９４に対して受信パイロットシンボルを供給する。チャネルプロセッサ１９４は、そのサブキャリアについての受信パイロットシンボルに基づいたパイロット送信を用いて、各サブキャリアについてのＭＩＭＯチャネル応答を推定する。チャネルプロセッサ１９４は、ＲＸ空間プロセッサ１６０内の空間フィルタ行列計算ユニット６２４と分解ユニット６２６に対してチャネル応答行列を供給する。

ユニット６２６は、各指定サブキャリアについてのチャネル応答行列

の固有値分解または特異値分解を実行し、そのサブキャリアについての送信ステアリング行列

を供給する。指定サブキャリアについての送信ステアリング行列は、トランスミッタ局１１０に対して返信され、あるいはトランスミッタ局１１０についてのステアードパイロットを生成するために使用されることができる。ユニット６２６はまた、ユニット６２４に対して各データサブキャリアについての送信ステアリング行列

を供給する。

ユニット６２４は、例えば、式（１１）に示されるように、そのサブキャリアについてのチャネル応答行列

と、送信ステアリング行列

と、に基づいて、各データサブキャリアについての空間フィルタ行列

を導き出す。ユニット６２４は、各データサブキャリアについての空間フィルタ行列を導き出すことができるのに対して、ユニット６２６は、各指定サブキャリアについての送信ステアリング行列を導き出すことができる。それ故に、与えられた送信ステアリング行列

は、複数のデータサブキャリアについての空間フィルタ行列を導き出すために使用されることができる。ＭＩＭＯ検出器６２０は、例えば、式（１２）に示されるようにそのサブキャリアについての空間フィルタ行列を用いて各データサブキャリアについての受信データシンボル上でＭＩＭＯ検出を実行し、データシンボル推定値を供給する。デマルチプレクサ６２２は、すべてのデータサブキャリアについてのデータシンボル推定値を逆多重化し、データシンボル推定値をＲＸデータプロセッサ１７０に対して供給する。

ここにおいて説明される送信技法は、計算およびフィードバックオーバーヘッドのかなり低減された良いデータ性能を提供することができる。コンピュータシミュレーションが、様々なＭＩＭＯ次元（Ｒ×Ｔ）と、チャネルモデルと、データストリームの数と、レシーバの信号対雑音比(signal-to-noise ratio)（ＳＮＲ）について実行された。表１におけるＬ＝３を有する場合では、送信ステアリング行列が、５２個のうちの２０個のデータサブキャリアについて導き出され、指定サブキャリアｊについての送信ステアリング行列が、データサブキャリアｊ−１、ｊおよびｊ＋１について使用された。送信ステアリング行列についての計算は、送信ステアリング行列が各データサブキャリアについて計算された場合と比較して、チャネルモデルＥについての容量の約３％の損失で約６０％だけ低減された。チャネルモデルＥは、最も少ない周波数コヒーレンスを有し、性能は、一般に他のチャネルモデルではよりよい。Ｌのより大きな値は、容量のより多くの損失にもかかわらず、計算のより大きな低減を提供する。

図７は、データを送信するためのプロセス７００の一実施形態を示している。トランスミッタ局は、データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信する（ブロック７１０）。チャネル情報は、少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列、少なくとも１組の固有ベクトル、少なくとも１つのチャネル応答行列、または少なくとも１つのチャネル共分散行列を備えることができる。チャネル情報は、少なくとも１つのサブキャリア上で送信される非ステアードパイロットまたはステアードパイロットを備えることもできる。少なくとも１つのサブキャリアは、複数のサブキャリア(multiple subcarriers)にわたって分散されてもよいし、複数の時間間隔(multiple time intervals)にわたって固定されあるいは変えられてもよい。トランスミッタ局は、少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報に基づいて複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得する（ブロック７２０）。トランスミッタ局は、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために、送信ステアリング行列を用いて複数のサブキャリアについてのデータを処理する（ブロック７３０）。

ブロック７２０の一実施形態においては、トランスミッタ局は、チャネル情報から少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得する（ブロック７２２）。チャネル情報が非ステアードパイロットである場合、そのときには少なくとも１つのチャネル応答行列は、非ステアードパイロットに基づいて少なくとも１つのサブキャリアについて取得され、そして少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために分解されることができる。チャネル情報がステアードパイロットである場合、そのときには少なくとも１つの送信ステアリング行列は、ステアードパイロットに基づいて直接に取得されることができる。トランスミッタ局は、少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて複数のサブキャリアのおのおのについての送信ステアリング行列を決定する（ブロック７２４）。複数のサブキャリアのおのおのについての送信ステアリング行列は、（１）少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近いものについて取得される送信ステアリング行列に等しく設定され、あるいは（２）２つ以上の最も近いサブキャリアについて取得される２つ以上の送信ステアリング行列を補間することにより導き出されることができる。ブロック７３０の一実施形態においては、トランスミッタ局は、そのサブキャリアについて決定される送信ステアリング行列を用いて複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリングを実行する。

図８は、データを送信するための装置８００の一実施形態を示している。装置８００は、データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信するための手段（ブロック８１０）と、少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報に基づいて複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するための手段（ブロック８２０）と、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために、送信ステアリング行列を用いて複数のサブキャリアについてのデータを処理するための手段（ブロック８３０）とを含む。

図９は、データを受信するためのプロセス９００の一実施形態を示している。レシーバ局は、データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信する（ブロック９１０）。レシーバ局は、少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報に基づいて複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信する（ブロック９２０）。

ブロック９１０の一実施形態においては、レシーバ局は、少なくとも１つの送信ステアリング行列、例えば、

および／または

を取得するために、少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得し、その少なくとも１つのチャネル応答行列を分解する。レシーバは、少なくとも１つの送信ステアリング行列

をチャネル情報として送信することができる。レシーバ局はまた、少なくとも１つの送信ステアリング行列

をコードブックの中の少なくとも１つのコードワード(code word)に対してマッピングし、そしてその少なくとも１つのコードワードをチャネル情報として送信することもできる。レシーバ局はまた、少なくとも１つのチャネル応答行列または少なくとも１つのチャネル共分散行列をチャネル情報として送信することもできる。レシーバ局はまた、少なくとも１つの送信ステアリング行列

を使用して少なくとも１つのサブキャリア上でステアードパイロットを送信することもできる。レシーバ局は、ワイヤレスチャネルの周波数選択性または遅延拡散を決定し、ワイヤレスチャネルの周波数選択性または遅延拡散に基づいてチャネル情報を送信するためにサブキャリアの数を決定することができる。

ブロック９２０の一実施形態においては、レシーバ局は、複数のサブキャリアについての複数のチャネル応答行列を取得し（ブロック９２２）、少なくとも１つの送信ステアリング行列

を取得するために、少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を分解する（ブロック９２４）。レシーバ局は、トランスミッタ局と同様にして少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を決定する（ブロック９２６）。レシーバ局は、例えば、ＭＭＳＥ検出技法に従って、これらのサブキャリアについての複数のチャネル応答行列および送信ステアリング行列に基づいて複数のサブキャリアについての複数の空間フィルタ行列を導き出す（ブロック９２８）。次いで、レシーバ局は、複数の空間フィルタ行列を用いて複数のサブキャリアについての検出を実行する（ブロック９３０）。

図１０は、データを受信するための装置１０００の一実施形態を示している。装置１０００は、データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信するための手段（ブロック１０１０）と、少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報に基づいて複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信するための手段（ブロック１０２０）とを含む。

ここにおいて説明される送信技法は、様々な手段によってインプリメントされることができる。例えば、これらの技法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せの形でインプリメントされることができる。ハードウェアインプリメンテーションでは、トランスミッタ局またはレシーバ局における処理装置(processing unit)は、ここにおいて説明される機能を実行するように設計された１つまたは複数の特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit)（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ(digital signal processor)（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス(digital signal processing device)（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス(programmable logic device)（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ(field programmable gate array)（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、電子デバイス、他の電子ユニット、あるいはそれらの組合せの内部にインプリメントされることができる。

ファームウェアおよび／またはソフトウェアインプリメンテーションでは、本技法は、ここにおいて説明される機能を実行するモジュール（例えば、プロシージャ、ファンクションなど）を用いてインプリメントされることができる。ファームウェアおよび／またはソフトウェアのコードは、メモリ（例えば、図１におけるメモリ１４２または１９２）に記憶され、プロセッサ（例えば、プロセッサ１４０または１９０）によって実行されることができる。メモリは、プロセッサの内部に、あるいはプロセッサの外部にインプリメントされることができる。

開示された実施形態についての以上の説明は、当業者が本開示を作り、または使用することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、ここにおいて定義される包括的な原理は、本開示の精神および範囲を逸脱することなく他の実施形態に対して適用されることができる。したがって、本開示は、ここにおいて示される実施形態だけに限定されるようには意図されておらず、ここにおいて開示される原理および新規な特徴に整合する最も広い範囲が与えられるべきである。

トランスミッタ局およびレシーバ局のブロック図である。 固定されたサブキャリア上のチャネル情報のフィードバックを示す図である。 変化するサブキャリア上でのチャネル情報のフィードバックを示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１におけるチャネル情報のフィードバックを示す図である。 送信（ＴＸ）空間プロセッサのブロック図である。 受信（ＲＸ）空間プロセッサのブロック図である。 データを送信するためのプロセスを示す図である。 データを送信するための装置を示す図である。 データを受信するためのプロセスを示す図である。 データを受信するための装置を示す図である。

Claims (39)

1. データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信するように、前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するように、そして複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアについての前記データを処理するように、構成された少なくとも１つのプロセッサと、
   前記少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、
   を備える装置。
2. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記チャネル情報に基づいて前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するように、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて前記複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリング行列を決定するように、そして前記サブキャリアについて決定される前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリングを実行するように、構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近い１つについて取得される送信ステアリング行列に等しい前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を設定するように。構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近いサブキャリアについて取得される送信ステアリング行列を補間することにより前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を導き出すように、構成されている、請求項２に記載の装置。
5. 前記チャネル情報は、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記チャネル情報は、前記少なくとも１つのサブキャリアのおのおのについての少なくとも１つの固有ベクトルを備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記チャネル情報は、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列、または少なくとも１つのチャネル共分散行列を備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記チャネル情報は、前記少なくとも１つのサブキャリア上で送信されるパイロットを備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリア上で送信される前記パイロットに基づいて前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するように構成されている、請求項２に記載の装置。
9. 前記チャネル情報は、前記少なくとも１つのサブキャリア上で送信されるパイロットを備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリア上で送信される前記パイロットに基づいて前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、そして前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するように、構成されている、請求項２に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つのサブキャリアは、前記複数のサブキャリアにわたって分散されている、請求項１に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つのサブキャリアは、複数の時間間隔にわたって変化する、請求項１に記載の装置。
12. データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信することと、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得することと、
    複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアについての前記データを処理することと、
    を備える方法。
13. 前記の前記複数のサブキャリアについてのデータを処理することは、
    前記チャネル情報から前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得することと、
    前記少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて前記複数のサブキャリアのおのおのについての送信ステアリング行列を決定することと、
    前記サブキャリアについて決定される前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリングを実行することと、
    を備える、請求項１２に記載の方法。
14. 前記の前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を決定することは、
    前記少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近い１つについて取得される送信ステアリング行列に等しい前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を設定すること、
    を備える、請求項１３に記載の方法。
15. データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信するための手段と、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するための手段と、
    複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアについての前記データを処理するための手段と、
    を備える装置。
16. 前記複数のサブキャリアについてのデータを処理するための前記手段は、
    前記チャネル情報から前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するための手段と、
    前記少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて前記複数のサブキャリアのおのおのについての送信ステアリング行列を決定するための手段と、
    前記サブキャリアについて決定される前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアのおのおのについて送信ステアリングを実行するための手段と、
    を備える、請求項１５に記載の装置。
17. 前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を決定するための前記手段は、
    前記少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近い１つについて取得される送信ステアリング行列に等しい前記複数のサブキャリアのおのおのについて前記送信ステアリング行列を設定するための手段、
    を備える、請求項１６に記載の装置。
18. 記憶される命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
    データ送信のために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を受信するための第１の命令セットと、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについての送信ステアリング行列を取得するための第２の命令セットと、
    複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへとデータを送信するために前記送信ステアリング行列を用いて前記複数のサブキャリアについての前記データを処理するための第３の命令セットと、
    を備えるコンピュータ可読媒体。
19. データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信するように、そして前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと前記複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信するように、構成された少なくとも１つのプロセッサと、
    前記少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、
    を備える装置。
20. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するように、そして前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を前記チャネル情報として送信するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
21. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するように、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列をコードブックの中の少なくとも１つのコードワードに対してマッピングするように、そして前記少なくとも１つのコードワードを前記チャネル情報として送信するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
22. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、そして前記少なくとも１つのチャネル応答行列を前記チャネル情報として送信するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
23. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、前記少なくとも１つのチャネル応答行列について少なくとも１つのチャネル共分散行列を計算するように、そして前記少なくとも１つのチャネル共分散行列を前記チャネル情報として送信するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
24. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するように、少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するように、そして前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を使用して前記少なくとも１つのサブキャリア上でステアードパイロットを送信するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
25. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数のサブキャリアについての複数のチャネル応答行列を取得するように、前記複数のチャネル応答行列に基づいて前記複数のサブキャリアについての複数の空間フィルタ行列を導き出すように、そして前記複数の空間フィルタ行列を用いて前記複数のサブキャリアについての検出を実行するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
26. 前記少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するように、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列に基づいて前記複数のサブキャリアについての前記送信ステアリング行列を決定するように、そして前記サブキャリアについてのチャネル応答行列と送信ステアリング行列とに基づいて前記複数のサブキャリアのおのおのについて空間フィルタ行列を導き出すように、構成されている、請求項２５に記載の装置。
27. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのサブキャリアのうちの最も近い１つについて取得される送信ステアリング行列に等しく前記複数のサブキャリアのおのおのについての前記送信ステアリング行列を設定するように、構成されている、請求項２６に記載の装置。
28. 前記少なくとも１つのプロセッサは、最小平均二乗エラー（ＭＭＳＥ）検出技法に従って前記複数のサブキャリアについての前記複数の空間フィルタ行列を導き出すように、構成されている、請求項２５に記載の装置。
29. 前記少なくとも１つのプロセッサは、ワイヤレスチャネルの周波数選択性を決定するように、そして前記ワイヤレスチャネルの前記周波数選択性に基づいてチャネル情報を送信するためのサブキャリアの数を決定するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
30. 前記少なくとも１つのプロセッサは、ワイヤレスチャネルの遅延拡散を決定するように、そして前記ワイヤレスチャネルの前記遅延拡散に基づいてチャネル情報を送信するためのサブキャリアの数を決定するように、構成されている、請求項１９に記載の装置。
31. データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信することと、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと前記複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信することと、
    を備える方法。
32. 前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得することと、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解することと、
    をさらに備え、前記チャネル情報は、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を備える、請求項３１に記載の方法。
33. 前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得することと、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解することと、
    をさらに備え、
    前記の前記チャネル情報を送信することは、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を使用して前記少なくとも１つのサブキャリア上でステアードパイロットを送信すること、を備える、
    請求項３１に記載の方法。
34. 前記複数のサブキャリアについての複数のチャネル応答行列を取得することと、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を分解することと、
    前記複数のチャネル応答行列と前記少なくとも１つの送信ステアリング行列とに基づいて前記複数のサブキャリアについての複数の空間フィルタ行列を導き出すことと、
    前記複数の空間フィルタ行列を用いて前記複数のサブキャリアについての検出を実行することと、
    をさらに備える請求項３１に記載の方法。
35. データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信するための手段と、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと前記複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信を受信するための手段と、
    を備える装置。
36. 前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するための手段と、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するための手段と、
    をさらに備え、前記チャネル情報は、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を備える、
    請求項３５に記載の装置。
37. 前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を取得するための手段と、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するための手段と、
    をさらに備え、
    前記チャネル情報を送信するための前記手段は、前記少なくとも１つの送信ステアリング行列を使用して前記少なくとも１つのサブキャリア上でステアードパイロットを送信するための手段、を備える、
    請求項３５に記載の装置
38. 前記複数のサブキャリアについての複数のチャネル応答行列を取得するための手段と、
    少なくとも１つの送信ステアリング行列を取得するために前記少なくとも１つのサブキャリアについての少なくとも１つのチャネル応答行列を分解するための手段と、
    前記複数のチャネル応答行列と前記少なくとも１つの送信ステアリング行列とに基づいて前記複数のサブキャリアについての複数の空間フィルタ行列を導き出すための手段と、
    前記複数の空間フィルタ行列を用いて前記複数のサブキャリアについての検出を実行するための手段と、
    をさらに備える請求項３５に記載の装置
39. 記憶される命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
    データを送信するために使用される複数のサブキャリアのサブセットである少なくとも１つのサブキャリアについてのチャネル情報を送信するための第１の命令セットと、
    前記少なくとも１つのサブキャリアについての前記チャネル情報に基づいて前記複数のサブキャリアについて導き出される送信ステアリング行列を使用して複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへと前記複数のサブキャリア上で送信されるデータ送信の受信を指示するための第２の命令セットと、
    を備えるコンピュータ可読媒体。

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