JP2010252358A - 多アンテナ通信システムにおける疑似ランダム送信ステアリングのためのステアリング行列による空間処理 - Google Patents

Abstract

【課題】空間処理のために用いられる疑似ランダム送信ステアリングに関するステアリング行列を生成する。
【解決手段】ステアリング行列は、基本行列を選択することによって生成することができ、基本行列は、ウォルシュ行列又はフーリエ行列であることができる。次に、スカラーの異なる組合せが選択され、各組合せは、基本行列の少なくとも１つの行に関する少なくとも１つのスカラーを含む。各スカラーは、実数値又は複素数値（例えば、＋１、−１、＋ｊ、又は−ｊ）である。スカラーの異なる組合せの各々を基本行列に乗じることによって異なるステアリング行列が生成される。ステアリング行列は、基本行列の異なる転置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般的には、データ通信に関するものである。本発明は、より具体的には、多アンテナ通信システムにおけるデータ送信のための空間処理を行う技術に関するものである。

多アンテナ通信システムは、データ送信のために、複数の送信アンテナ及び１本以上の受信アンテナを採用している。従って、多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、データ送信のために、送信エンティティにおいて複数（Ｎ_Ｔ）の送信アンテナを採用し、受信エンティティにおいて複数（Ｎ_Ｒ）の受信アンテナを採用しており、N_R×N_Tシステムとして表される。Ｎ_Ｔ本の送信アンテナと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。これらのＮ_Ｓの空間チャネルは、信頼性向上及び／又は全体的スループットの向上を達成させる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）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本の送信アンテナと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。

各空間チャネルは、フェージング、多経路、及び干渉による影響、等の様々な有害なチャネル状態が生じる可能性がある。ＭＩＭＯチャネルのＮ_Ｓの空間チャネルも異なるチャネル状態が生じることがあり、異なる信号雑音干渉比（ＳＮＲ）が発生する可能性がある。空間チャネルのＳＮＲは、該空間チャネルの送信容量を決定し、該送信容量は、典型的には、空間チャネルにおいて信頼できる形で送信できる特定のデータ速度によって定量化される。時間とともに変わりやすい無線チャネルに関しては、チャネル状態は時間の経過とともに変化し、各空間チャネルのＳＮＲも時間の経過とともに変化する。

多アンテナシステムは、スループットを最大化するため、受信エンティティが空間チャネルの評価を行い各空間チャネルのチャネル状態と送信容量を示すフィードバック情報を提供する形態のフィードバック方式を利用することができる。送信エンティティは、これらのフィードバック情報に基づいて各空間チャネルでのデータ送信を調整することができる。しかしながら、これらのフィードバック情報は、様々な理由で入手できない場合がある。例えば、多アンテナシステムは、受信エンティティからのフィードバック情報をサポートできない場合があり、又は、無線チャネルは、受信エンティティが無線チャネルを推定する速度及び／又はフィードバック情報を送り戻す速度よりも高速で変化する可能性がある。いずれの場合においても、送信エンティティがチャネル状態を知っていない場合は、最悪のチャネル状態時においても受信エンティティが信頼できる形でデータ送信を復号できるようにするために低速でデータを送信する必要がある。このようなシステムの性能は、予想される最悪時のチャネル状態に左右されることになり、非常に望ましくないことである。

フィードバック情報を入手できないときの性能を向上させるために、送信エンティティは、後述されるように、データ送信が最悪時のチャネル状態を長時間にわたって観測しないようにするための空間処理を行う。この場合は、より高速のデータ送信速度を使用することができる。しかしながら、この空間処理は、送信エンティティにとってそしておそらく受信エンティティにとって複雑さが増すことを表している。

従って、多アンテナ通信システムにおけるデータ送信性能を向上させるための空間処理を最小限の複雑さで行う技術が必要である。

本明細書においては、疑似ランダム送信ステアリング（ＰＲＴＳ）のためのステアリング行列を生成及び使用する技術が説明される。ＲＲＴＳは、データ送信が「有効な」チャネルの集まりを観測するように送信エンティティがステアリング行列を用いて行う空間処理を指している。これらの有効なチャネルは、データ送信のために用いられる実際のＭＩＭＯチャネル又はＭＩＳＯチャネル及びＰＲＴＳのために用いられるステアリング行列によって形成される。ＰＲＴＳが行われた場合は、データ送信は、単一の不良なチャネルの実現を長時間にわたって観測することがなく、性能が最悪時のチャネル状態に左右されない。

ステアリング行列は、ＰＲＴＳに関する計算が単純化されるような形で生成することができる。最初に基本行列を選択することによって一組のステアリング行列が生成され、これらのステアリング行列は、ウォルシュ行列、フーリエ行列、又は直交列を有するその他の何らかのユニタリ行列であることができる。次に、スカラーの異なる組合せが選択され、各組合せは、基本行列の少なくとも１つの行に関する少なくとも１つのスカラーを、１つの行につき１つのスカラーずつ含む。各スカラーは、実数値又は複素数値であることができる。後述されるように、スカラーの異なる組合せの各々を基本行列に乗じることによって異なるステアリング行列が生成される。従って、これらの異なるステアリング行列は基本行列の異なる転置であり、基本行列の幾つかの望ましい（例えばユニタリ上の）特性を保持する。適切な基本行列（例えば、ウォルシュ行列）及び適切なスカラー（例えば、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊであり、

）を選択することによって、ステアリング行列の要素は、{＋１、−１、＋ｊ、−ｊ}を具備する組内に属する。この場合は、データシンボルにステアリング行列の要素を乗じることは、後述されるように、単純なビット処理によって行うことができる。

ステアリング行列の列を用いて、ＭＩＳＯ送信のために用いられる一組のステアリングベクトルを形成することができる。各ステアリングベクトルは、１つだけの列を含む退化ステアリング行列であるとみることもできる。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。

アクセスポイント及びユーザー端末を有する多アンテナシステムを示した図である。 疑似ランダム送信ステアリングに関して用いられる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プロセスを示した図である。 多アンテナ送信エンティティ、単一アンテナ受信エンティティ、及び多アンテナ受信エンティティのブロック図である。

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いずれの実施形態も、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。

図１は、アクセスポイント（ＡＰ）１１０及びユーザー端末（ＵＴ）１２０を有する多アンテナシステム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用語で呼ばれることもある。ユーザー端末は、固定型又は移動型のいずれでもよく、移動局、無線デバイス、ユーザー装置、又はその他の何らかの用語で呼ばれることがある。システムコントローラ１３０は、アクセスポイントと結合しており、これらのアクセスポイントに関する調整と制御を提供する。

アクセスポイント１１０は、データ送信用の複数のアンテナを装備する。各ユーザー端末１２０は、データ送信のために単一のアンテナ又は複数のアンテナを装備することができる。ユーザー端末はアクセスポイント１１０と通信することができ、更に別のユーザー端末とピアツーピア方式で通信することもできる。以下の説明では、送信エンティティは、アクセスポイント又はユーザー端末であることができ、受信エンティティもアクセスポイント又はユーザー端末であることができる。送信エンティティは、複数（Ｎ_Ｔ）の送信アンテナを装備しており、受信エンティティは、単一の又は複数（Ｎ_Ｒ）のアンテナを装備することができる。受信エンティティが単一のアンテナを装備時にはＭＩＳＯ送信が存在し、受信エンティティが複数のアンテナを装備時にはＭＩＭＯ送信が存在する。

システム１００は、単搬送波システム又は多搬送波システムであることができる。多搬送波は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、その他の何らかの多搬送波変調技術、又はその他の何らかの方式を用いて得られる。ＯＦＤＭは、システム全体の帯域幅を複数（Ｎ_Ｆ）の直交サブバンドに有効に分割し、これらのサブバンドは、トーン、副搬送波、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭにおいては、各サブバンドは、データを用いて変調することができる各々の副搬送波と関連づけられる。

システム１００において、送信エンティティは、向上された性能を達成させるために疑似ランダム送信ステアリング（ＰＲＴＳ）を用いて受信エンティティにデータを送信する。ＰＲＴＳを用いた場合は、送信エンティティは、データ送信が有効なチャネルの集まりを観測し、単一のチャネルの不良な実現に長時間にわたって引き留められないような空間処理を行う。従って、性能は最悪時のチャネル状態に左右されない。

送信エンティティにおいて疑似ランダム送信ステアリングに関して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において送信される最高Ｎ_Ｔ個のデータシンボルを有するN_T×1ベクトルである。

V(m)は、送信スパンｍに関して用いられるN_T×N_Tステアリング行列である。

x(m)は、送信スパンｍにおいてＮ_Ｔ本の送信アンテナから送信されるＮ_Ｔ個の送信シンボルを有するN_T×1ベクトルである。

本明細書において用いられる「データシンボル」は、データに関する変調シンボルであり、「パイロットシンボル」は、パイロットに関する変調シンボルであり、「送信シンボル」は、送信アンテナから送信されるシンボルである。これらのパイロットシンボルは、送信エンティティ及び受信エンティティの両方によって事前に知られている。

送信スパンは、時間次元及び／又は周波数次元を網羅することができる。単一搬送波システムの場合は、送信スパンは、１個のデータシンボルを送信する時間間隔である１つのシンボル時間に相当する。多搬送波システム、例えばＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムの場合は、送信スパンは、１つのＯＦＤＭシンボル時間における１つのサブバンドに相当する。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網羅することもできる。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。送信スパンは、送信間隔、シグナリング間隔、スロット、又はその他の用語で呼ばれることもある。

疑似ランダム送信ステアリングは、送信ダイバーシティ又は空間拡散を達成させるために使用することができ、更に、後述されるように、非ステアリングモードと組み合わせて使用することもできる。以下では、受信エンティティにおける空間処理についても説明される。

１．ステアリング行列生成
送信エンティティは、疑似ランダム送信ステアリングに関する空間処理を一組のステアリング行列（又は送信行列）を用いて行うことができ、これらの行列は、{V}、又はV(i)、i = 1… Lで表され、ここで、Ｌは、１よりも大きいいずれかの整数である。これらのステアリング行列は、 ユニタリ行列であるべきであり、更に次式を満たすべきである。

ここで、Ｉは、対角線沿いが１、その他の場所がゼロのアイデンティティ行列である。各ステアリング行列V(i)はＮ_Ｔの列を含み、V(i) = [v ₁(i)v ₂(i) … v _Nr(i)]で表すことができる。式（２）は、V(i)の各列が単位エネルギーを有するべきであること、即ち、||v _a(i) || = v _a ^H(i)・v _a ^H (i)・v _a(i) = 1で、a = 1 … N_Ｔであるべきであることを示している。この条件は、V(i)を用いて同時に送信されたＮ_Ｔ個のデータシンボルが同じ電力を有することを保証する。更に、式（２）は、V(i)のいずれか２つの列のエルミートの内積がゼロ、即ち、v _a ^H(i)・v _b(i) = 0で、a = 1 … N_T、b = 1 … N_S、a ≠ bであるべきであることも示している。この条件は、同時に送信されたＮ_Ｔ個のデータシンボルが送信アンテナにおいて互いに直交であることを保証する。

Ｌのステアリング行列の組は、様々な方法で生成することができる。一実施形態においては、Ｌのステアリング行列は、基本行列から生成され、該基本行列は、好ましいことにユニタリ行列である。基本行列は、Ｌのステアリング行列の１つとして使用することができる。その他のＬ−１のステアリング行列は、後述されるように、基本行列の行に異なるスカラーを乗じることによって生成することができる。一般的には、スカラーは、いずれかの実数値又は複素数値であることができる。しかしながら、ステアリング行列がユニタリ行列であるようにするため、単位大きさ及び０乃至２π（又は０乃至３６０°）の位相を有するようなスカラーが選択される。

一実施形態においては、基本行列は、ウォルシュ行列である。2×2ウォルシュ行列W_2×2及び4×4ウォルシュ行列W_4×4は、次式のように表すことができる。

より小さいウォルシュ行列W_N×Nからより大きなウォルシュ行列W_2N×2Nを次式のように形成することができる。

式（４）において示されるように、ウォルシュ行列は、形成される方法に起因して２のべき乗（２、４、８、等）である次元を有する。

Ｎ_Ｒ×2システム関して、N_R ≧ 2である場合は、次式のように４つの典型的ステアリング行列をウォルシュ行列W_2×2から生成することができる。

ここで、
W ¹ _2×2は、W _2×2に等しい。

W ² _2×2は、W _2×2の第２の行に−1又はe^jπを乗じることによって得られる。

W ³ _2×2は、W _2×2の第２の行に+j又はe^jπ/2を乗じることによって得られる。

W ⁴ _2×2は、W_2×2の第２の行に−j又はe−^jπ/2を乗じることによって得られる。

W_2×2の第２の行にその他のスカラー、例えば、e^±j3π/4、e^±jπ/4、e^±jπ/8、等を乗じることによって追加のステアリング行列を生成することができる。Ｌのステアリング行列の組は、次のように形成することができる。即ち、V(1) = g₂・W ¹ _2×2、V(2) = g₂・W ² _2×2、等であり、

によるスケーリングによってV(i)の各列が単位エネルギーを有することになる。

Ｎ_Ｒ×4システム関して、N_R ≧ 4である場合は、次式のように４つの典型的ステアリング行列をウォルシュ行列W_4×4から生成することができる。

ここで、
W ¹ _4×4は、W _4×4に等しい。

W ² _4×4は、W _4×4の行２乃至４の各々に−1を乗じることによって得られる。

W ³ _4×4は、W _4×4の行２乃至4の各々に+jを乗じることによって得られる。

W ⁴ _4×4は、W _4×4の行２に+jを乗じることによって得られる。

Ｌのステアリング行列の組は、次のように形成することができる。即ち、V(1) = g₄・W ¹ _4×4、V(2) = g₄・W² _4×4、等であり、

によるスケーリングによってV(i)の各列が単位エネルギーを有することになる。

一般的には、N×N基本行列に関しては、該基本行列の行2乃至Nの各々は、Ｋの異なる可能なスカラーの１つを独立して乗じることができる。従って、N−1の行に関するKのスカラーのK^N−1の異なる置換からK^N−1の異なるステアリング行列が得られる。例えば、行２乃至Ｎの各々は、e^j0 = +1、e^jπ = −1、e^jπ/2 = +1、又はe^−jπ/2 =−jのスカラーを独立して乗じることができる。ここで、N = 4である場合は、これらの４つのスカラーを用いてウォルシュ行列W_4×4から６４の異なるステアリング行列を生成することができる。その他のスカラー、例えば、e^±j3π/4、e^±jπ/4、e^±jπ/5、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、基本行列の各行は、e^jθの形を有するあらゆる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。更に、一般的には、N×Nのステアリング行列を、V(i) = g_Ｎ・Wⁱ _N×NとしてN×Nのウォルシュ行列から生成することもでき、ここで、

である。

ウォルシュ行列に基づいて導き出されたステアリング行列は、幾つかの望ましい特性を有する。ウォルシュ行列の行に±１及び±jのスカラーを乗じた場合、その結果得られるステアリング行列の各要素は+１、−１、＋ｊ、又は−ｊであり、従って、実数部又は虚数部のみに関してゼロ以外の値を有する。この場合は、データシンボルにステアリング行列の要素を乗じることは、ビット処理だけで行うことができる。例えば、複素数値データシンボルa + jbに−１を乗じることは、該データシンボルの実数部と虚数部の両方の符号ビットを反対にすることによって行うことができる。即ち、(a + jb)(−1 + j0) = −a− jbである。+jによる乗算は、該データシンボルの実数部と虚数部を交換し、実数部の符号ビットを反対にすることによって行うことができる。即ち、(a + jb)(0 + j) = −b + jaである。−jによる乗算は、該データシンボルの実数部と虚数部を交換し、実数部と虚数部の両方の符号ビットを反対にすることによって行うことができる。即ち、(a + jb)(0 −j) = −b−jaである。従って、Ｌのステアリング行列の要素が{+1, −1, +j, −j}を具備する組内に属する場合は、送信エンティティが疑似ランダム送信ステアリングに関して行う計算を大幅に単純化することができる。

他の実施形態においては、基本行列は、フーリエ行列である。2×2フーリエ行列D_2×2は、ウォルシュ行列W_2×2に等しい。即ち、D_2×2 = W_2×2である。3×3フーリエ行列D_3×3及び4×4フーリエ行列D_4×4は、次式のように表すことができる。

一般的には、N×Nフーリエ行列D_N×Nに関しては、D_N×Nのｍ番目の列のｎ番目の行内の要素d_n,mは、次式のように表すことができる。

ウォルシュ行列とは異なり、あらゆる平方次元のフーリエ行列（例えば、2、3、4、5、等）を形成することができる。

N_R×3のシステムに関して、N_R ≧ 3である場合は、次式のように４つの典型的ステアリング行列をフーリエ行列D_3×3から生成することができる。

ここで、
D¹ _3×3は、D_2×2に等しい。

D² _3×3は、D_3×3の行2及び3の各々に−1を乗じることによって得られる。

D³ _3×3は、D_3×3の行2及び3の各々に+jを乗じることによって得られる
D⁴ _3×3は、D_3×3の行2に+jを乗じることによって得られる。

行2及び3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る。N = 3である場合は、これらの４つのスカラーを用いて合計１６のステアリング行列を生成することができる。その他のスカラー、例えば、e^±j2π/3、e^±jπ/3、e^±jπ/4、e^±jπ/6、等を乗じることによって追加のステアリング行列を生成することができる。Ｌのステアリング行列の組は、次のように形成することができる。即ち、V(1) = g_３・D ¹ _3×3、V(2) = g_３・D ² _3×3、等であり、ここで、

によるスケーリングによってV(i)の各列が単位エネルギーを有することになる。

N_R×4システムに関して、N ≧ 4である場合は、次式のように４つの典型的ステアリング行列をフーリエ行列D_4×4から生成することができる。

ここで、
D¹ _4×4は、D_4×4に等しい。

D² _4×4は、D_4×4の行2乃至4の各々に−1を乗じることによって得られる。

D³ _4×4は、D_4×4の行2乃至4の各々に+jを乗じることによって得られる
D⁴ _4×4は、D_4×4の行2に+jを乗じることによって得られる。

行2乃至4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る。N = 4である場合は、これらの４つのスカラーを用いて合計１６のステアリング行列を生成することができる。その他のスカラー、例えば、e^±j3π/4、e^±j2π/3、e^±jπ/3、e^±jπ/4、e^±jπ/6 、e^±jπ/8、等を乗じることによって追加のステアリング行列を生成することができる。Ｌのステアリング行列の組は、次のように形成することができる。即ち、V(1) = g_４・D¹ _4×4、V(2) = g_４・D² _4×4、等である。

N = 4である場合は、フーリエ行列D_4×4の要素は、組{+1, −1, +j, −j}内にある。D_4×4の行を±１及び±ｊのスカラーで乗じた場合は、その結果得られるステアリング行列の要素も組{+1, −1, +j, −j}内にある。この場合は、後述されるように、空間処理に関する計算を単純化することができる。

N = 3である場合は、フーリエ行列D_3×3の要素は、

を具備する組内にある。e^±jπ/6（±３０°回転）、e^±jπ/3（±6０°回転）、e^±jπ/2（±9０°回転）、e^±j2π/3（±12０°回転）、e^±j5π/6（±15０°回転）、及びe^jπ = −1（18０°回転）のスカラーをD_3×3の行に乗じた場合は、その結果得られる行列の要素は、少なくとも１つの成分が{0, +1, −1, +1/2, −1/2}を具備する組内に属する。この成分に関する乗算は、シフト（２による割り算に関して必要な場合）及び符号ビット反転（必要な場合）を用いて行うことができる。従って、複素数値データシンボルa + jbに前記ステアリング行列の要素を乗じることは、

の大きさを有する成分に関する多くて１回の実数乗算を要求することになる。

図２は、疑似ランダム送信ステアリングに関して用いられる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プロセス２００の流れ図である。最初に、基本行列が得られる（ブロック２１２）。該基本行列は、ウォルシュ行列、フーリエ行列、又は直交列を有するその他の何らかのユニタリ行列であることができる。ウォルシュ行列は、ＰＲＴＳに関する計算を単純化することができるが、２のべき乗の次元を有する。あらゆる次元のフーリエ行列を形成することができ、幾つかの次元（例えば、４）は、ＰＲＴＳに関する単純化された計算を提供することができる。

次に、新たなステアリング行列を生成するためにスカラーの異なる組合せが選択される（ブロック２１４）。基本行列の第１の行は、典型的にはそのままであり（即ち＋１が乗じられる）、その他のN−1の行の各々にＫの可能なスカラーのうちのいずれか１つを乗じることができ、ここで、一般的にはN ≧ 2及びK ≧ 2である。選択された組合せは、基本行列の行２乃至Ｎに関するN − 1のスカラーを、１つの行につき１つのスカラーだけ含むことができる。Ｋのスカラーは、結果的に得られたステアリング行列の要素が計算を単純化することができるフォーマットを有するように選択することができる。例えば、Ｋは４であることができ、これらの４つの可能なスカラーは、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊであることができる。第１のステアリング行列に関しては、スカラーの組合せはすべて＋１であることができる。一般的には、選択された組合せ内のスカラーのゼロ又は１つ以上を＋１に等しくすることができ、このスカラーによって乗じられる基本行列の行が変化しないことに相当する。いずれの場合においても、新しいステアリング行列は、基本行列のN − 1の行列にN − 1のスカラーの選択された組合せを乗じることによって形成される（ブロック２１６）。生成されたステアリング行列は、メモリに保存すること又は空間処理のために直ちに使用することができる。

次に、別のステアリング行列が必要であるかどうかの決定が行われる（ブロック２１８）。別のステアリング行列が「必要である」とする決定が行われた場合は、プロセスはブロック２１４に戻り、次のステアリング行列に関するスカラーの異なる組合せが選択される。一組のＬのステアリング行列を生成中である場合は、重複するステアリング行列が該組に関して生成されないようにスカラーのＬの異なる組合せが用いられる。ステアリング行列を急いで生成中である場合は、各ステアリング行列に関するスカラーの組合せは、例えば予め決められた数の送信スパン内に重複するステアリング行列が生成されるのを回避するような形で選択される。

スカラーの異なる組合せは、重複を回避するために決定方式を用いて選択することができる。N = 4及びK = 4である場合の一例として、３桁の基底４カウンタを用いることができ、これらの３つの桁は、ｘ、ｙ、及びｚのラベルが添付される。桁ｘは、基本行列の行２と関連づけることができ、桁ｙは、行３と関連づけることができ、桁ｚは、行４と関連づけることができる。各桁は、０乃至３の範囲を有する。スカラー＋１は、x = 0である場合に基本行列の行２に関して使用され、スカラー−１は、x = 1である場合に使用され、スカラー＋ｊは、x = 2である場合に使用され、スカラー−ｊは、x = 3である場合に使用される。桁ｙ及びｚは、基本行列の行３及び４に関していずれのスカラーを使用するかをそれぞれ同様に決定する。カウンタは、ブロック２１４において各々の新しいステアリング行列に関して値が増やされる。例えば、カウンタは、０００乃至０００３まで、次に、０１０乃至０１３まで、次に、０２０乃至０２３、次に０３０乃至０３３、次に、１００乃至１０３、等であり、最後に３３０乃至３３３をカウントすることができる。カウンタの３つの桁（ｘｙｚ）は、基本行列の行２乃至４に関していずれのスカラーを使用するかを決定する。基本行列の行が異なるステアリング行列を生成するために用いられるスカラーの異なる組合せを選択するためにその他の機構及び方式を使用することもできる。ブロック２１４においてスカラーの異なる組合せが選択された後に、ブロック２１６においてこのスカラーの組合せを用いて別のステアリング行列が生成される。

ステップ２１８に戻り、（例えば、組に関するすべてのＬのステアリング行列が生成されているため）別のステアリング行列が必要ない場合は、ＭＩＳＯ送信のために必要な場合は一組のステアリングベクトルを生成することができる（ブロック２２０）。これらのステアリングベクトルは、ブロック２１２乃至２１８において生成されたステアリング行列の列を用いて形成させることができる。次にプロセスが終了する。

上述された方法で生成されたステアリング行列は、基本行列の異なる置換であり、これらの置換は、スカラーの異なる組合せによって決定される。これらのスカラーは、ステアリング行列がユニタリ行列であるような単位大きさを有するように選択される。前記スカラーは、ステアリング行列の要素がＰＲＴＳに関する計算を単純化できるように選択することもできる。ウォルシュ行列又はフーリエ行列から生成される各ステアリング行列の要素も

の等しい大きさを有することができ、これらの要素のスケーリングを単純化してその他の利益を提供する。

疑似ランダム送信ステアリングに関して用いられるステアリング行列及びステアリングベクトルは、基本行列に基づいて生成してメモリに保存することができる。その後は、１つのステアリング行列／ベクトルを各送信スパンに関して使用するために選択することができ、選択されたステアリング行列／ベクトルがメモリから検索される。代替として、ステアリング行列／ベクトルは、必要に応じてリアルタイムで生成することができる。

上述されているように、各ステアリングベクトルは、１つの列のみを含む退化ステアリング行列であるとみることができる。従って、本明細書において用いられる行列は、１つ又は複数の列を含むことができる。

２．ステアリング行列選択
組内のＬ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、決定方式でＬのステアリング行列の組から選択される。例えば、Ｌのステアリング行列は、最初にV(1)、次にV(2)、そして最後にV(L)のように全体をサイクルして順次で選択することができる。他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組から選択される。例えば、各送信スパンｍに関して使用するステアリング行列は、Ｌのステアリング行列、即ちV(f(m))のうちの１つ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。さらに他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全体をサイクルさせ、使用するために順次で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のステアリング行列は、常にV(1)にするのではなく、疑似ランダム方式で選択することができる。Ｌのステアリング行列はその他の方式で選択することもできる。

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）、及び疑似ランダム送信ステアリングが用いられる送信ブロックにおける送信スパン数（Ｍ）に依存することもできる。該送信ブロックは、データパケット、符号ブロック、コードワード、ＯＦＤＭシンボル、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）、等に対応することができる。一般的には、ステアリング行列数（Ｌ）は、送信ブロック長（Ｍ）よりも大きくすること、送信ブロック長（Ｍ）と等しくすること、又は送信ブロック長（Ｍ）よりも小さくすることができる。L = Mである場合は、前記送信ブロックに関する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。L < Mである場合は、ステアリング行列が各送信ブロックに関して再使用される。L > Mである場合は、ステアリング行列の部分組が各送信ブロックに関して使用される。これらの３つのすべての事例において、上述されるように、ステアリング行列は、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。

３．ＭＩＭＯ送信
システム１００においては、多アンテナ送信エンティティと多アンテナ受信エンティティとの間にＭＩＭＯチャネルが存在する。単搬送波システムに関しては、送信エンティティにおけるＮ_Ｔ本のアンテナ及び受信エンティティにおけるＮ_Ｒ本のアンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、N_R×N_Tチャネル応答行列Hによって表され、次式のように表すことができる。

ここで、エントリh_i,l、i = 1 … N_R及びl = 1 …N_Tは、送信アンテナlと受信アンテナiとの間の結合又は複素利得を表す。多アンテナ送信エンティティと多アンテナ受信エンティティの各々の異なる組合せの間には異なるＭＩＭＯチャネルが存在する。説明を単純化するため、ＭＩＭＯチャネルは、フルランクで、N_S = N_T ≦ N_Rであると想定される。

ＭＩＭＯ送信においては、送信エンティティは、疑似ランダム送信ステアリングに関する空間処理を次式のように行う。

ここで、x _mimo,pr(m)は、送信スパンｍにおいてＮ_Ｔ本の送信アンテナから送信されるＮ_Ｔ個の送信シンボルを有するベクトルである。各送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルV(m)は、上述されているように、Ｌのステアリング行列の組から選択することができる。システムがＯＦＤＭを利用する場合は、データ送信のために用いられる各サブバンドで１つのサブストリームのデータシンボルを送信することができる。送信エンティティ及び受信エンティティは、各データサブバンドに関する空間処理を別々に行う。

受信エンティティにおける受信シンボルは、次式のように表すことができる。

ここで、
r _pr(m)は、Ｎ_Ｒ本の受信アンテナからのＮ_Ｒ個の受信シンボルを有するベクトルである。

H _eff(m)は、送信スパンｍに関するN_T×N_Tの有効ＭＩＭＯチャネル応答行列であり、H _eff(m) = H(m)・V(m)である。

n(m)は、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 = σ²・Iである加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であると想定されており、ここで、σ²は、受信エンティティによって観測された雑音の分散である。

ステアリング行列V(m)を用いた空間処理が送信エンティティにおいて行われると、s(m)内のデータシンボルが、実際のＭＩＭＯチャネル応答H(m)及びステアリング行列V(m)を含む有効ＭＩＭＯチャネル応答H _eff(m)を観測する。受信エンティティは、チャネル推定を様々な方法で行うことができる。

送信エンティティが疑似ランダム送信ステアリングを行わずにパイロットシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、H(m)の推定値を直接得ることができる。説明を単純化するため、本明細書における説明は、チャネル推定に誤差がないと想定している。受信エンティティは、送信スパンm_pにおいて送信エンティティから受信されたパイロットシンボルに基づいて該送信スパンに関するH(m_p)の推定値を得ることができる。送信エンティティがステアリング行列V(m_d)を用いて他の送信スパンm_dにおいてデータシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、該送信スパンに関するH _eff(m_d)の推定値を次のように導き出すことができる。即ち、H _eff(m_d) = H(m_p)・V(m_d)である。ＭＩＭＯチャネル応答は、送信スパンm_p及びm_dにおいて一定であると想定されており、このためH(m_d) = H(m_p)である。上述されるように、V(m)が適切に生成されればH _eff(m_d)に関する計算を単純化することができる。

送信エンティティが疑似ランダム送信ステアリングを行ってパイロットシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、H _eff(m)の推定値を直接得ることができる。受信エンティティは、送信スパンm_pにおいて送信エンティティから受信されたパイロットシンボルに基づいて該送信スパンに関するH _eff(m_p)の推定値を得ることができる。該パイロットシンボルがV(m_p)を用いて送信された場合は、H _eff(m_p) = H(m_p)・V(m_p)である。受信エンティティは、H(m_p)の推定値を次のように導き出すことができる。即ち、H(m_p) = H _eff(m_p)・V ^H(m_p)である。送信エンティティがステアリング行列V(m_d)を用いて他の送信スパンm_dにおいてデータシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、該送信スパンに関するH _eff(m_d)の推定値を次のように導き出すことができる。即ち、H _eff(m_d) = H(m_p)・V(m_d)である。この場合も、ＭＩＭＯチャネル応答は送信スパンm_p及びm_dにおいて一定であると想定されており、このためH(m_d) = H(m_p)である。ステアリング行列が適切に生成されればH(m_p) 及びH _eff(m_d)に関する計算を単純化することができる。

受信エンティティは、ＭＩＭＯチャネル応答推定値を得るために内挿及び／又は外挿を用いることができる。例えば、送信エンティティは、合計Ｎ_Ｆのサブバンドの部分組でパイロットシンボルを送信することができる。受信エンティティは、（パイロット送信を伴うサブバンドである）各パイロットサブバンドｍに関する実際のＭＩＭＯチャネル応答推定値H(m)又は有効ＭＩＭＯチャネル応答推定値H _eff(m)を、該サブバンドで受信されたパイロットシンボルに基づいて得ることができる。受信エンティティがH _eff(m)を得た場合は、上記のようにH(m)を導き出すことができる。次に、受信エンティティは、すべてのパイロットサブバンドに関するH(m)を内挿及び／又は外挿して対象となる全サブバンドに関するH(m)を得ることができる。

データ送信を伴う各送信スパンｍに関して、受信エンティティは、r _pr(m)においてH(m)又はH _eff(m)のいずれかを用いて受信シンボルに関する空間処理（又は空間マッチングされたフィルタリング）を行い、送信されたデータシンボルの推定値である検出シンボルのベクトル

を得ることができる。更に、受信エンティティは、（１）一般的にゼロフォーシング（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ）法とも呼ばれるチャネル相関行列逆転（ＣＣＭＩ）法、及び（２）最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法を含む様々な受信機処理技術を用いて検出シンボルを導き出すこともできる。

受信エンティティは、有効ＭＩＭＯチャネル応答推定値H _eff(m)を用いて受信機空間処理を行うことができる。表１は、ＣＣＭＩ法及びＭＭＥＳＥ法においてH _eff(m)を用いた受信機空間処理を要約したものである。表１において、M _ccmt(m)はＣＣＭＩ法に関する空間フィルタ行列、M _mmse(m)はＭＭＳＥ法に関する空間フィルタ行列、Ｄ _mmse(m)は（H _mmse(m)・H _eff(m)の対角要素を含む）ＭＭＳＥ法に関する対角行列である。

受信エンティティは、実際のＭＩＭＯチャネル応答推定値H(m)を用いて受信機空間処理を行うこともできる。この場合は、受信エンティティは、H(m)に基づき更に例えばＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法を用いて空間フィルタ行列M(m)を導き出す。この場合は、表１のH _eff(m)の代わりにH(m)が用いられる。次に、受信エンティティは、M(m)を用いてr _pr(m)に関する空間マッチングされたフィルタリングを行い、x(m)の推定値である

をx ^{^}(m) = M(m)・r _pr(m)として得る。受信エンティティは、ＭＭＳＥ法に関してD⁻¹ _mmse(m)によるスケーリングを行うこともできる。次に、受信エンティティは、V(m)を用いてx ^{^} (m)に関する空間逆拡散（又は等化）を行い、s ^{^} _pr(m) = V^H(m)・x ^{^} (m)に従ってs ^{^} _pr(m)を得る。

上記の説明は、N_S = N_T ≦ N_RのフルランクＭＩＭＯチャネルであること、及び送信エンティティが空間処理のためにN_T×N_Tステアリング行列を用いることを想定している。ＭＩＭＯチャネルがランク不足であってN_S < N_T ≦ N_Rである場合、又は受信アンテナ数が送信アンテナ数よりも少なくN_S = N_R < N_Tである場合は、送信エンティティは、各N_T×N_Tステアリング行列のＮ_Ｓの列を空間処理のために選択して使用することができる。この場合は、s(m)は、Ｎ_Ｓのデータシンボルストリームに関するN_S個の送信シンボルを有するN_S×1ベクトルであり、x _mimo,pr(m)は、Ｎ_Ｔ本の送信アンテナに関するＮ_Ｔ個の送信シンボルを有するＮ_Ｔ×1ベクトルである。送信エンティティは、N_Sのデータシンボルストリームを送信するために各送信アンテナに関して利用可能な全送信電力を使用するようにするため、s(m)内の各データシンボル又はx _mimo,pr(m)内の各送信シンボルを

によってスケーリングすることができる。

疑似ランダム送信ステアリングは、ＭＩＭＯ送信に関する送信ダイバーシティ又は空間拡散を達成させるために使用することができ、ステアリング行列がどのように用いられるかに依存する。例えば、パイロット部（チャネル推定に関して使用）及びデータ部（データシンボルブロックの搬送）を含むＰＤＵは、複数のサブバンドで及び複数のシンボル時間に送信することができる。送信ダイバーシティを達成させるため、送信エンティティは、（１）これらの複数のサブバンド全体において異なるステアリング行列を使用すること、又は（２）各サブバンドに関するＰＤＵの疑似ランダムステアリングされた部分全体において同じステアリング行列を使用することができる。この場合は、ＰＤＵに関するステアリング行列は、サブバンドの関数V(k)であるにすぎない。送信エンティティは、より高い送信ダイバーシティを達成させるためにサブバンド全体において可能な限り多くの異なるステアリング行列を使用することができる。

空間拡散を達成させる場合は、送信エンティティは、（１）複数のサブバンド全体において異なるステアリング行列を使用すること及び（２）各サブバンドに関するＰＤＵの疑似ランダムステアリングされた部分全体において異なるステアリング行列を使用することができる。この場合は、ＰＤＵに関するステアリング行列は、サブバンドとシンボル時間の両方の関数 V(n,k)になる。空間拡散の場合は、実際に受信する受信エンティティのみが、各サブバンド及び各シンボル時間に関して送信エンティティによって用いられるステアリング行列を知っており、送信されたＰＤＵを復元させるための補完的空間逆拡散を行うことができる。その他の受信エンティティはこれらのステアリング行列を知らず、これらのエンティティにとってはＰＤＵ送信が空間的にランダムのようにみえる。その結果、これらのその他の受信エンティティは、送信されたＰＤＵを復元させる尤度が低い。

疑似ランダム送信ステアリングは、被ステアリングモードに関する空間拡散を達成させるために使用することもできる。被ステアリングモードに関しては、送信エンティティは、H(m)の単一値分解を次式のように行う。

ここで、
U(m)は、H(m)の左固有ベクトルのN_R×N_Rユニタリ行列である。

Σ(m)は、H(m)の単一値のN_R×N_T対角行列である。

E(m)は、右固有ベクトルのN_T×N_Tユニタリ行列である。

送信エンティティは、空間拡散を用いた被ステアリングモードに関する空間処理を次式のように行うことができる。

式（１１）において示されているように、送信エンティティは、最初に、空間拡散のためにV(m)を用いてs(m)に関する空間処理を行い、次に、被ステアリングモードのために、該空間拡散に関して得られた拡散シンボルに関する空間処理をE(m)を用いて行う。（データシンボルの代わりに）拡散シンボルがＭＩＭＯチャネルのＮ_Ｓの固有モードで送信される。これらの固有モードは、H(m)の分解によって得られた直交空間チャネルであるとみることができる。空間拡散を伴う被ステアリングモードに関しては、各送信スパンに関してデータシンボルによって観測された有効ＭＩＭＯチャネルは、送信エンティティによって用いられたE(m)とV(m)の両方を含む。空間拡散に関しては、送信エンティティは、ＰＤＵの疑似ランダムステアリングされた部分全体において異なるステアリング行列を使用し、実際に受信する受信エンティティのみがこれらのステアリング行列を知っている。

空間拡散を伴う被ステアリングモードに関する受信エンティティにおける受信シンボルは次式のように表すことができる。

受信エンティティは、被ステアリングモード及び空間逆拡散に関する空間処理を次式のように行う。

ここで、M _sm(m)は、空間逆拡散を伴う被ステアリングモードに関する空間フィルタ行列であり、n'(m)は、検出後雑音である。空間フィルタ行列M _sm(m)は、次式のように表すことができる。

式（１３）及び（１４）において示されるように、受信エンティティは、最初に被ステアリングモードに関してΣ ⁻¹(m)・U ^H(m)を用いて受信機空間処理を行い、その後にV(m)を用いて空間逆拡散を行うことによって送信データシンボルを復元することができる。

４．ＭＩＳＯ送信
システム１００においては、多アンテナ送信エンティティと単一アンテナ受信エンティティとの間にＭＩＳＯチャネルが存在する。単搬送波システムの場合は、送信エンティティにおけるN_T本のアンテナ及び受信エンティティにおける単一アンテナによって形成されるＭＩＳＯチャネルは1×N_Tチャネル応答行ベクトルhで表され、次式のように表すことができる。

ここで、エントリhi, i = 1 …N_T は、送信アンテナiと単一受信アンテナとの間の結合を表す。多アンテナ送信エンティティと単一アンテナ受信エンティティの各々の異なる組合せの間には異なるＭＩＳＯチャネルが存在する。

送信エンティティは、疑似ランダム送信ステアリングを用いて自己の複数のアンテナから単一アンテナ受信エンティティにデータを送信することができる。送信エンティティは、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Ｌのステアリングベクトルは、上記のように、{v}、又はv(i), i = 1 … Lとして表すことができる。

ＭＩＳＯ送信に関しては、送信エンティティは、疑似ランダム送信ステアリングに関する空間処理を次式のように行う。

ここで、
s(m)は、送信スパンｍにおいて送信されるデータシンボルである。

v(m)は、送信スパンｍに関して用いられる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_Ｔ本の送信アンテナから送信されるＮ_Ｔ個の送信シンボルを有するベクトルである。

各送信に関して用いられるステアリングベクトルv(m)は、Ｌのステアリング行列の組から導き出すことができる。組{V}内の各ステアリング行列V(i)のＮ_Ｔの列は、Ｎ_Ｔの異なるステアリングベクトルを形成するために使用することができる。各送信アンテナに関して利用可能な全送信電力を利用するため、V(i)の各列を

によってスケーリングしてステアリングベクトルとして使用することができる。

受信エンティティにおける受信シンボルは、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に関する有効な単入力単出力（ＳＩＳＯ）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に関する受信エンティティにおける雑音である。

各送信スパンｍに関する有効ＳＩＳＯチャネル応答h_eff(m)は、該送信スパンに関する実際のＭＩＳＯチャネル応答h(m)及び該送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルv(m)によって決定される。送信エンティティが疑似ランダム送信ステアリングを行わずにパイロットシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、h(m)の推定値を直接得ることができる。次に、受信エンティティは、データ送信に関して用いられた各送信スパンに関するh_eff(m)の推定値を次のように導き出すことができる。すなわち、h_eff(m) = h(m)・v(m)である。ＭＩＳＯチャネル応答は、パイロット送信及びデータ送信に関して用いられる送信スパン全体において一定であると想定される。上記のように、v(m)が適切に生成されればh_eff(m)に関する計算を単純化することができる。

送信エンティティが疑似ランダム送信ステアリングを行ってパイロットシンボルを送信した場合は、受信エンティティは、h_eff(m)の推定値を直接得ることができる。各送信スパンｍに関するh_eff(m)の推定値は、該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)を含む。1×N_Tの次元を有するh(m)を推定するために、受信エンティティは、Ｎ_Ｔのステアリングベクトルを用いてＮ_Ｔの送信スパンにおいて送信エンティティによって送信されたパイロットシンボルに基づいてＮ_Ｔの送信スパンに関するh_eff(m)の推定値を得ることができる。次に、受信エンティティは、（１）Ｎ_Ｔの送信スパンに関するＮ_Ｔの異なるh_eff(m)推定値及び（２）これらの送信スパンに関して用いられたＮ_Ｔのステアリングベクトルに基づいてh(m)の推定値を導き出す。次に、受信エンティティは、データ送信を伴う各送信スパンに関するh_eff(m)を、該送信スパンに関して用いられたパイロットシンボル及びステアリングベクトルv(m)から導き出されたh(m)に基づいて計算する。

受信エンティティは、次式のように、有効ＳＩＳＯチャネル応答推定値h_eff(m)を用いて受信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）を行う。

ここで、s^{^}(m)は、送信スパンｍに関する検出されたシンボルであり、s(m)の推定値である。n'(m)は、検出後雑音である。“*”は、共役を表す。

受信エンティティは、実際のＭＩＭＯチャネル応答推定値h(m)及びステアリングベクトルv(m)を用いて受信機空間処理を次式のように行うこともできる。

ここで、g_a = 1/|v ^H(m)・h ^H(m) |²である。

疑似ランダム送信ステアリングは、ＭＩＭＯ送信に関して上述されている方法と類似の方法で、ＭＩＳＯ送信に関する送信ダイバーシティ又は空間拡散を達成させるために使用することができる。

５．システム
図３は、システム１００における多アンテナ送信エンティティ３１０、単一アンテナ受信エンティティ３５０ｘ及び多アンテナ受信エンティティ３５０ｙのブロック図である。送信エンティティ３１０は、アクセスポイント又は多アンテナユーザー端末であることができる。各受信エンティティ３５０もアクセスポイント又はユーザー端末であることができる。

送信エンティティ３１０において、送信（ＴＸ）データプロセッサ３２０は、各パケットのデータを処理（例えば、符号化、インターリービング、及びシンボルマッピング）して、対応するブロックのデータシンボルを得る。ＴＸ空間プロセッサ３３０は、パイロットシンボル及びデータシンボルを受信してシステムに関して適宜多重分離し、疑似ランダム送信ステアリング及び／又は被ステアリングモードに関する空間処理を行い、Ｎ_Ｔの送信シンボルストリームをＮ_Ｔの送信機装置（ＴＭＴＲ）３３２ａ乃至３３２ｔに提供する。ＴＸ空間プロセッサ３２０は、受信エンティティ３５０ｙへのＭＩＭＯ通信のために、例えば式（８）又は（１１）において示されているようにステアリング行列V(m)を用いて空間処理を行うことができる。ＴＸ空間プロセッサ３２０は、受信エンティティ３５０ｘへのＭＩＳＯ送信のために、例えば式（１６）において示されているようにステアリングベクトルv(m)を用いて空間処理を行うこともできる。各送信機装置３３２は、自己の送信シンボルストリームを処理し（更に該当する場合はＯＦＤＭ変調を行い）変調信号を生成する。送信機装置３３２ａ乃至３３２ｔは、Ｎ_Ｔ本のアンテナ３３４ａ乃至３３４ｔからそれぞれ送信するためにＮ_Ｔの変調信号を提供する。

単一アンテナ受信エンティティ３５０ｘにおいて、アンテナ３５２ｘは、Ｎ_Ｔの送信信号を受信し、受信信号を受信機装置（ＲＣＶＲ）３５４ｘに提供する。受信機装置３５４ｘは、送信機装置３３２によって行われた処理を補完する処理（例えば、該当する場合におけるＯＦＤＭ変調）を行い、（１）受信データシンボルを検出器３６０ｘに提供し、（２）受信パイロットシンボルをコントローラ３８０ｘ内のチャネル推定器３８４ｘに提供する。チャネル推定器３８４ｘは、送信エンティティ３１０と受信エンティティ３５０ｘとの間の有効ＳＩＳＯチャネルを推定する。検出器３６０ｘは、例えば式（１８）において示されているように有効ＳＩＳＯチャネル応答推定値に基づいて受信データシンボルに関する検出を行い、検出シンボルストリームを提供する。受信（ＲＸ）データプロセッサ３７０xは、検出されたシンボルストリームを処理（例えば、シンボルデマッピング、デインターリービング、及び復号）し、各データパケットに関する復号データを提供する。

多アンテナ受信エンティティ３５０ｙにおいて、Ｎ_Ｒ本のアンテナ３５２ａ乃至３５２ｒは、Ｎ_Ｔの送信信号を受信し、各アンテナ３５２は、受信信号を各々の受信機装置３５４に提供する。各受信機装置３５４は、各々の受信信号を処理し、（１）受信データシンボルを受信（ＲＸ）空間プロセッサ３６０ｙに提供し、（２）受信パイロットシンボルをコントローラ３８０ｙ内のチャネル推定器３８４ｙに提供する。チャネル推定器３８４ｙは、送信エンティティ３１０と受信エンティティ３５０ｙとの間の実際の又は有効なＭＩＭＯチャネルに関して推定する。コントローラ３８０ｙは、（１）ＭＩＭＯチャネル応答推定値とステアリング行列又は（２）有効ＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて空間フィルタ行列を導き出す。ＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法に関する空間フィルタ行列は、表１において示されているように導き出すことができる。空間拡散を伴う被ステアリングモードに関する空間フィルタ行列は、式（１４）において示されているように導き出すことができる。ＲＸ空間プロセッサ３６０ｙは、例えば表１又は式（１３）において示されるように、空間フィルタ行列を用いて受信データシンボルに関する空間処理を行い、検出されたシンボルを提供する。次に、ＲＸデータプロセッサ３７０ｙは、検出されたシンボルを処理して各データパケットに関する復号データを提供する。

コントローラ３４０、３８０ｘ、及び３８０ｙは、送信エンティティ３１０及び受信エンティティ３５０ｘと３５０ｙにおける処理装置の動作をそれぞれ制御する。コントローラ３４０、３８０ｘ、及び３８０ｙは、上述されているようにステアリング行列／ベクトルを生成することができる。メモリ装置３４２、３８２ｘ、及び３８２ｙは、コントローラ３４０、３８０ｘ、及び３８０ｙによって用いられるデータ及び／又はプログラムコードをそれぞれ格納する。例えば、これらのメモリ装置は、一組のＬのステアリングベクトル（ＳＶ）及び／又は一組のＬのステアリング行列（ＳＭ）を格納することができる。

疑似ランダム送信ステアリングに関するステアリング行列／ベクトルを生成及び使用するための本明細書の技術は、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、ステアリング行列／ベクトルを生成するため及び／又はこれらのステアリング行列／ベクトルを用いて空間処理を行う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果たすように設計された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、本明細書において説明されている技術は、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３のメモリ装置３４２、３８２ｘ、又は３８２ｙ）に格納することができ、プロセッサ（例えば、コントローラ３４０、３８０ｘ、又は３８０ｙ）によって実行することができる。該メモリ装置は、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。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。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。

Claims (52)

1. 無線多アンテナ通信システムにおいて空間処理のために用いられるステアリング行列を生成する方法であって、
   基本行列を得ることと、
   スカラーの少なくとも１つの異なる組合せを選択することであって、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に関する少なくとも１つのスカラーを各行につき１つのスカラーずつ含み、各スカラーは、実数値又は複素数値であることと、
   前記基本行列にスカラーの前記少なくとも１つの異なる組合せを乗じることによって少なくとも１つのステアリング行列を形成することであって、スカラーの各組合せによって１つのステアリング行列が形成されること、とを具備する方法。
2. 前記少なくとも１つのステアリング行列の列を用いて複数のステアリングベクトルを形成することをさらに具備する請求項１に記載の方法。
3. 前記基本行列は、ウォルシュ行列である請求項１に記載の方法。
4. 前記基本行列は、フーリエ行列である請求項１に記載の方法。
5. 前記基本行列は、直交列を有するユニタリ行列である請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各々は、直交列を有する請求項１に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの異なる組合せに関するスカラーは、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組から選択され、ｊは−１の平方根である請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各要素は、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組内に属し、ｊは−１の平方根である請求項１に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各々は、等しい大きさを有する要素を含む請求項１に記載の方法。
10. 前記基本行列は、Ｎ×Ｎの次元を有し、Ｎは１よりも大きい整数であり、各組合せは、前記基本行列のＮ−１の行に関するＮ−１のスカラーを含む請求項１に記載の方法。
11. Ｎは２のべき乗である請求項１０に記載の方法。
12. スカラーの前記少なくとも１つの組合せは、組合せ内の前記少なくとも１つのスカラーの各々に関する１桁を有する基底がＫのカウンタを用いて得られ、Ｋは、前記基本行列の各行に関して使用可能な異なる可能なスカラー数である請求項１に記載の方法。
13. 無線多アンテナ通信システムにおいて空間処理のために用いられるステアリング行列を生成するために動作可能な装置であって、
    基本行列を得るため、スカラーの少なくとも１つの異なる組合せを選択するため、及び 前記基本行列にスカラーの前記少なくとも１つの異なる組合せを乗じることによって少なくとも１つのステアリング行列を形成するために動作可能なコントローラであって、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に関する少なくとも１つのスカラーを各行につき１つのスカラーずつ含み、各スカラーは、実数値又は複素数値であり、スカラーの各組合せによって１つのステアリング行列が形成されるコントローラと、
    前記基本行列、又は前記少なくとも１つのステアリング行列、又は前記基本行列と前記少なくとも１つのステアリング行列の両方を格納するために動作可能なメモリと、を具備する装置。
14. 前記基本行列は、ウォルシュ行列である請求項１３に記載の装置。
15. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各々は、直交列を有する請求項１３に記載の装置。
16. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各要素は、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組内に属し、ｊは−１の平方根である請求項１３に記載の装置。
17. 無線多アンテナ通信システムにおいて空間処理のために用いられるステアリング行列を生成するために動作可能な装置であって、
    基本行列を得る手段と、
    スカラーの少なくとも１つの異なる組合せを選択する手段であって、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に関する少なくとも１つのスカラーを各行につき１つのスカラーずつ含み、各スカラーは、実数値又は複素数値である手段と、
    前記基本行列にスカラーの前記少なくとも１つの異なる組合せを乗じることによって少なくとも１つの基本行列を形成する手段であって、スカラーの各組合せによって１つのステアリング行列が形成される手段と、を具備する装置。
18. 前記基本行列は、ウォルシュ行列である請求項１７に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各々は、直交列を有する請求項１７に記載の装置。
20. 前記少なくとも１つのステアリング行列の各要素は、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組内に属し、ｊは−１の平方根である請求項１７に記載の装置。
21. 無線多アンテナ通信システムにおいてデータ送信のために送信エンティティにおいて空間処理を行う方法であって、
    複数の送信スパンにおいて送信される１つのブロックのデータシンボルを得るためにデータを処理することと、
    各々が前記複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列を獲得することと、
    各送信スパンにおいて送信される少なくとも１個のデータシンボルに関する空間処理を、前記送信スパンに関して得られた前記ステアリング行列を用いて行うこと、とを具備し、前記複数のステアリング行列は基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含み、前記空間処理は、前記データシンボルブロックが前記複数のステアリング行列を用いて形成された複数の有効チャネルを観測することになる、方法。
22. 前記多アンテナ通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、前記複数の送信スパンは、複数のサブバンドに対応する請求項２１に記載の方法。
23. 前記多アンテナ通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、前記複数の送信スパンの各々は、１つの時間間隔において１つ以上のサブバンドに対応する請求項２１に記載の方法。
24. 前記複数の送信スパンは、複数の時間間隔に対応する請求項２１に記載の方法。
25. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各送信スパンにおいて１個のデータシンボルが送信される請求項２１に記載の方法。
26. 各ステアリング行列は複数の列を有し、各送信スパンにおいて複数のデータシンボルが同時に送信される請求項２１に記載の方法。
27. 前記基本行列は、ウォルシュ行列である請求項２１に記載の方法。
28. 前記基本行列は、フーリエ行列である請求項２１に記載の方法。
29. 前記複数のステアリング行列の各々は、直交列を有する請求項２１に記載の方法。
30. 前記複数のステアリング行列の各要素は、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組内に属し、ｊは−１の平方根である請求項２１に記載の方法。
31. 前記複数のステアリング行列の各々は、等しい大きさを有する要素を含む請求項２１に記載の方法。
32. 前記複数のステアリング行列の各々は、前記データシンボルブロックに関する受信エンティティが知らない請求項２１に記載の方法。
33. 前記複数のステアリング行列は、前記データシンボルブロックに関する前記送信エンティティ及び受信エンティティのみが知っている請求項２１に記載の方法。
34. 無線多アンテナ通信システムにおける送信エンティティの装置であって、
    複数の送信スパンにおいて送信される１つのブロックのデータシンボルを得るためにデータを処理するために動作可能なデータプロセッサと、
    各々が前記複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列を取得するために動作可能なコントローラと、
    各送信スパンにおいて送信される少なくとも１つのデータシンボルに関する空間処理を、前記送信スパンに関して得られた前記ステアリング行列を用いて行うために動作可能な空間プロセッサと、を具備し、前記複数のステアリング行列は、基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含み、前記空間処理は、前記データシンボルブロックが前記複数のステアリング行列を用いて形成された複数の有効チャネルを観測することになる、装置。
35. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各送信スパンにおいて１個のデータシンボルが送信される請求項３４記載の装置。
36. 各ステアリング行列は複数の列を有し、各送信スパンにおいて複数のデータシンボルが同時に送信される請求項３４に記載の装置。
37. 前記基本行列は、ウォルシュ行列である請求項３４に記載の装置。
38. 前記複数のステアリング行列の各々は、＋１、−１、＋ｊ、及び−ｊを具備する組内に属し、ｊは−１の平方根である請求項３４に記載の装置。
39. 無線多アンテナ通信システムにおける送信エンティティの装置であって、
    複数の送信スパンにおいて送信される１つのブロックのデータシンボルを得るためにデータを処理する手段と、
    各々が前記複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列を取得する手段と、
    各送信スパンにおいて送信される少なくとも１つのデータシンボルに関する空間処理を、前記送信スパンに関して得られた前記ステアリング行列を用いて行う手段と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて前記対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含み、前記空間処理は、前記データシンボルブロックが前記複数のステアリング行列を用いて形成された複数の有効チャネルを観測することになる装置。
40. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各送信スパンにおいて１個のデータシンボルが送信される請求項３９載の装置。
41. 各ステアリング行列は複数の列を有し、各送信スパンにおいて複数のデータシンボルが同時に送信される請求項３９に記載の装置。
42. 無線多アンテナ通信システムにおいて受信エンティティで受信機空間処理を行う方法であって、
    チャネル応答推定値と、各々が複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列とに基いて複数の空間フィルタ行列を導き出すことと、
    前記複数の送信スパンにおいてＲ本の受信アンテナを通じてＲのシーケンスの受信シンボルを得ることであって、Ｒは１又はそれよりも大きい整数であることと、
    前記Ｒのシーケンスの受信シンボルに関する空間処理を、前記複数の空間フィルタ行列を用いて行って検出されたシンボルを得ること、とを具備し、前記複数のステアリング行列は、基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含む、方法。
43. 前記多アンテナ通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、前記複数の送信スパンは、複数のサブバンドに対応する請求項４２に記載の方法。
44. 前記複数の送信スパンは、複数の時間間隔に対応する請求項４２に記載の方法。
45. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各空間フィルタ行列は1×1の次元を有する請求項４２に記載の方法。
46. 各ステアリング行列はＮの列を有し、各空間フィルタ行列はＮ×Ｒの次元を有し、Ｎ及びＲは２よりも大きい整数である請求項４２に記載の方法。
47. 無線多アンテナ通信システムにおける受信エンティティの装置であって、
    チャネル応答推定値と、各々が複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列とに基いて、複数の空間フィルタ行列を導き出すために動作可能なコントローラと、
    前記複数の送信スパンにおいてＲ本の受信アンテナを通じてＲのシーケンスの受信シンボルを得るため、及び前記Ｒのシーケンスの受信シンボルに関する空間処理を、前記複数の空間フィルタ行列を用いて行って検出されたシンボルを得るために動作可能な空間プロセッサと、を具備し、前記複数のステアリング行列は、基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて前記対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含み、Ｒは１又はそれよりも大きい整数である、装置。
48. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各空間フィルタ行列は1×1の次元を有する請求項４７に記載の方法。
49. 各ステアリング行列はＮの列を有し、各空間フィルタ行列はＮ×Ｒの次元を有し、Ｎ及びＲは２よりも大きい整数である請求項４７に記載の方法。
50. 無線多アンテナ通信システムにおける受信エンティティの装置であって、
    チャネル応答推定値と、各々が複数の送信スパンの各々に対応する複数のステアリング行列と基づいて複数の空間フィルタ行列を導き出す手段と、
    前記複数の送信スパンにおいてＲ本の受信アンテナを通じてＲのシーケンスの受信シンボルを得る手段であって、Ｒは１又はそれよりも大きい整数である手段と、
    前記Ｒのシーケンスの受信シンボルに関する空間処理を、前記複数の空間フィルタ行列を用いて行って検出されたシンボルを得る手段と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、基本行列及びスカラーの少なくとも１つの異なる組合せに基づいて生成され、各組合せは、前記基本行列の少なくとも１つの行に乗じて対応するステアリング行列を生成するために用いられる少なくとも１つのスカラーを含む、装置。
51. 各ステアリング行列は１つの列を有し、各空間フィルタ行列は1×1の次元を有する請求項５０に記載の装置。
52. 各ステアリング行列はＮの列を有し、各空間フィルタ行列はＮ×Ｒの次元を有し、Ｎ及びＲは２よりも大きい整数である請求項５０に記載の装置。

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