JP2011182417A - 選択的チャンネル送信を使用する多重チャンネル通信システムにおける送信のためのデータを処理するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】選択的チャンネル送信を使用する多重チャンネル通信システムにおける送信のためのデータを処理するための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】データ送信に使用するために利用可能な送信チャンネルは、各グループが任意の数のチャンネルを含む１つ以上のグループに分離される。選択的チャンネル送信を有して、各グループにおける“良い”チャンネルのみが選択され、“悪い”チャンネルは、使用されなく、且つグループに対して利用可能な送信パワー全体は、良いチャンネルのみに亘って分配される。各グループはまた、それぞれの符号化及び変調方式と関連させられてもよく、且つ各グループに対するデータは、グループのために選択された方式に基づいて、符号化され、且つ変調されてもよい。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、一般にデータ通信に関し、特に選択的チャンネル送信(selective channel transmission)と規定された（例えば均一の）送信パワー配分を使用する無線通信システムにおける送信のためのデータを処理するための技術に関する。

多重チャンネル通信システムは、音声、データ、等のような、種々の型の通信に対して増加した送信容量を提供するためにしばしば配備される。このような多重通信システムは、多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システム、直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）システム、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム、又は若干の他の型のシステムであってもよい。ＭＩＭＯシステムは、多数の空間サブチャンネルをサポートするために空間ダイバーシティを活用するための多重送信アンテナ及び多重受信アンテナを使用し、そしてそのサブチャンネルの各々は、データを送信するために使用されてもよい。ＯＦＤＭシステムは、動作周波数帯域を多数の周波数サブチャンネル（又は周波数配置場所）に効果的に仕切り、そしてそのサブチャンネルの各々は、その上をデータが変調されてもよいそれぞれのサブキャリアと関連させられる。多重チャンネル通信システムは、こうして、多数の“送信”チャンネルをサポートし、そしてそのチャンネルの各々は、ＭＩＭＯシステムにおける空間サブチャンネル、ＯＦＤＭシステムにおける周波数サブチャンネル、又はＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムにおける周波数サブチャンネルの空間サブチャンネルに対応してもよい。

多重チャンネル通信システムの送信チャンネルは、一般に、様々な(different)リンク条件（例えば、様々なフェージング及びマルチパス効果による）に遭遇し、様々な信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）になる(achieve)かも知れない。その結果、特定レベルの性能のための送信チャンネルによってサポートされることができる送信容量（即ち、情報ビットレート）は、チャンネル毎に異なるかも知れない。更に、リンク条件は、一般に、時間が経つにつれて変化する。この結果、送信チャンネルによってサポートされるビットレートも、時間と共に変化する。

送信チャンネルの様々な送信容量プラスこれらの容量の時間ー変化特質(time-variant nature)は、チャンネル上での送信以前にデータを処理することが可能な効果的な符号化及び変調方式を提供することを課題とする。更に、実際的に考慮すれば、符号化及び変調方式は、送信機及び受信機システムを両方とも実施し利用することが簡単でなければならない。

従って、性能を向上させ且つ複雑度を低減させるために、様々な容量で多重送信チャンネル上の送信のためにデータを効果的に且つ効率的に処理する技術が必要とされる。

本発明の観点は、データ送信に使用するための送信チャンネルを選択し、且つ選択された送信チャンネルを介してデータを処理し送信するための技術を提供する。ある実施形態において、使用するために利用可能な送信チャンネルは、各グループが任意の数の送信チャンネルを含む、１つ以上のグループに分離(segregate)されてもよい。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、利用可能な送信チャンネルは、空間サブチャンネル及び周波数サブチャンネルに相当し、各グループは、例えば、それぞれの送信アンテナに相当してもよく、且つ各グループにおける送信チャンネルは、相当する送信アンテナに対する周波数サブチャンネルであってもよい。

選択的チャンネル送信（ＳＣＴ）と呼ばれる観点において、各グループにおける“良い”送信チャンネルのみがデータ送信に使用するために選択され、“悪い”送信チャンネルは、使用されない。良い送信チャンネルは、特定のＳＮＲ又はパワー利得閾値以上のＳＮＲ又はパワー利得を有するものとして規定されることができる。各グループのために利用可能な送信パワー全体は、それから、規定された配分方式に従って良い送信チャンネルの間で分配される。実施形態において、規定された配分方式は、良い送信チャンネルの間で利用可能 な送信パワー全体を均一に分配する。他の配分方式も使用されてもよい。

もう１つの観点において、選択的チャンネル送信は、共通の符号化及び変調と共に使用されてもよく、そしてその符号化及び変調は、それから、送信機システムでの符号化／変調及び受信機システムでの相補的復調／復号を簡単化する。各グループの送信チャンネルは、それぞれの符号化及び変調方式と関連させられてもよく、各グループに対するデータは、グループのために選択された方式に基づいて、符号化され変調されてもよい。各グループは、こうして、（１）データ送信に使用するための送信チャンネルを選択するために使用されるそれぞれの（例えば、ＳＮＲ又はパワー利得）閾値、及び（２）グループに対するデータを処理するために使用されるそれぞれの符号化及び変調方式、と関連することができる。

選択的チャンネル送信は、（１）グループにおける全ての利用可能な送信チャンネルの間から選択される、各グループにおける最良の送信チャンネルのみを使用すること、（２）選択された送信チャンネルのみの間で利用可能な送信パワー全体を配分すること、及び（３）選択された送信チャンネルに対するデータ処理をこれらのチャンネルのために実現可能な容量と整合すること、を結びつけた便益により向上した性能を提供することができる。

本発明の種々の観点及び実施形態を実施するために設計され、動作させられ得る多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムの概略図。 本発明の実施形態に従って、選択的チャンネル送信を使用して送信チャンネルを選択し且つ送信パワーを配分するための処理の流れ図。 本発明の実施形態に従って、データ送信のための送信チャンネルを選択するために使用される閾値αを導出するための処理の流れ図。 本発明の種々の観点及び実施形態を実施することが可能なＭＩＭＯ通信システムの概略図。 本発明の特定の実施形態に従って、データを処理することが可能なＭＩＭＯ送信機システムのブロック図。 本発明の特定の実施形態に従って、データを処理することが可能なＭＩＭＯ送信機システムのブロック図。 本発明の特定の実施形態に従って、データを処理することが可能なＭＩＭＯ送信機システムのブロック図。 本発明の特定の実施形態に従って、データを処理することが可能なＭＩＭＯ送信機システムのブロック図。 本発明の実施形態に従って、データを処理することが可能なＭＩＭＯ受信機システムのブロック図。 図５に示されるＭＩＭＯ受信機システムの中のチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサの実施形態のブロック図。 図５に示されるＭＩＭＯ受信機システムの中の干渉補償器の実施形態のブロック図。 本発明のもう１つの実施形態に従って、データを受信することが可能なＭＩＭＯ受信機システムのブロック図。

本発明は、後で更に詳細に説明するように、本発明の種々の観点、実施形態、及び特徴を実施する方法、システム、及び装置を提供する。

本発明の特徴、特質、及び利点は、同様な参照文字が全体に亘って対応して記入される図面とともに、以下に述べる詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明の種々の観点、実施形態、及び特徴は、多重送信チャンネルがデータ送信のために利用可能な任意の多重チャンネル通信システムに適用されてもよい。このような多重チャンネル通信システムは、多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システム、直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）システム、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム、及びその他を含む。多重チャンネル通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、又は若干の他の多元接続技術も実施してもよい。多元接続技術は、多数の端末を用いて並行通信をサポートするために使用されることもできる。

図１は、本発明の種々の観点及び実施形態を実施するために設計され且つ動作することができる多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システム１００の図である。ＭＩＭＯシステム１００は、データ送信のために多重（Ｎ_T）送信アンテナ及び多重（Ｎ_R）受信アンテナを使用する。ＭＩＭＯシステム１００は、多数の端末（Ｔ）１０６と並行通信する基地局（ＢＳ）１０４を有する多元接続通信システムのために効果的に形成される。ここにおいて、基地局１０４は、多重アンテナを使用し、上り方向リンク送信のための多重入力（ＭＩ）を表し、下り方向リンク送信のための多重出力（ＭＯ）を表す。下り方向リンク（即ち、順方向リンク）は、基地局から端末への送信を指し、上り方向リンク（即ち、逆方向リンク）は、端末から基地局への送信を指す。

ＭＩＭＯシステムは、データ送信のために多重（Ｎ_T個の）送信アンテナ及び多重（Ｎ_R個の）受信アンテナを使用する。Ｎ_T個の送信アンテナ及びＮ_R個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャンネルは、Ｎ_C≦min{Ｎ_T,Ｎ_R}を持つ、Ｎ_C個の独立チャンネルに分解されることができる。Ｎ_C個の独立チャンネルの各々は、ＭＩＭＯチャンネルの空間サブチャンネルとも呼ばれ、1つのディメンション(a dimension)に相当する。１つの共通のＭＩＭＯシステム実施において、Ｎ_T個の送信アンテナは、単一の送信機システムに設置されて送信機システムと関連し、Ｎ_R個の受信アンテナは、同様に、単一の受信機システムに設置されて受信機システムと関連する。ＭＩＭＯシステムは、多数の端末と並行通信する基地局を有する多元接続通信システムのためにも効果的に形成される。この場合において、基地局は、多数のアンテナを備え、各端末は、１つ以上のアンテナを備えてもよい。

ＯＦＤＭシステムは、動作周波数帯域を多数の（Ｎ_F個の）周波数サブチャンネル（即ち、周波数配置場所又はサブバンド）に効果的に仕切る。各タイムスロットで、変調シンボルは、Ｎ_F個の各周波数サブチャンネル上を送信されてもよい。各タイムスロットは、周波数サブチャンネルの帯域幅に依存してもよい特定の時間間隔に相当する。

多重チャンネル通信システムは、多数の送信チャンネルを介してデータを送信するために動作させられてもよい。ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについて、一般に、１つの周波数サブチャンネルのみがあり、各空間サブチャンネルは、送信チャンネルと呼ばれることができる。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、各周波数サブチャンネルの各空間サブチャンネルは、送信チャンネルと呼ばれることができる。そして、ＭＩＮＯを利用しないＯＦＤＭシステムに関しては、各周波数サブチャンネル当り１つの空間サブチャンネルのみが存在し、各周波数サブチャンネルは、送信チャンネルと呼ばれることができる。

多重チャンネル通信システムにおける送信チャンネルは、一般に、様々なリンク条件（例えば、様々なフェージング及びマルチパス効果による）に遭遇し、様々な信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）になり得る。その結果、送信チャンネルの容量は、チャンネル毎に異なり得る。この容量は、特定のレベルの性能（例えば、特定のビット誤りレート（ＢＥＲ）又はパケット誤りレート（ＰＥＲ））の送信チャンネル上を送信されることができる、情報ビットレート（即ち、変調シンボル当りの情報ビットの数）によって定量化されることができる。リンク条件は、一般に、時間と共に変化するので、送信チャンネルに対するサポートされた情報ビットレートも、時間と共に変化する。

送信チャンネルの容量をより完全に利用するために、リンク条件を記述しているチャンネル状態情報（ＣＳＩ）が決定され（一般に、受信機システムで）、送信機システムへ与えられてもよい。送信機システムは、それから、各送信チャンネルに対する送信された情報ビットレートがチャンネルの送信容量に整合するように、データを処理（例えば、符号化、変調、及び重み付け）してもよい。ＣＳＩは、“全ＣＳＩ”又は“部分ＣＳＩ”のどちらかに分類されることができる。全ＣＳＩは、Ｎ_T×Ｎ_RＭＩＭＯマトリクス（即ち、各送信チャンネルに対する特徴(characterization)）における各送信-受信アンテナ対の間の伝播通路に対する全システム帯域幅に亘る充分な特徴（例えば、振幅及び位相）を含む。部分ＣＳＩは、例えば、送信チャンネルのＳＮＲを含んでもよい。

種々の技術は、多重送信チャンネルを介する送信以前にデータを処理するために使用されることができる。１つの技術において、各送信チャンネルに対するデータは、チャンネルのＣＳＩに基づいてそのチャンネルのために選択された、特定の符号化及び変調方式に基づいて符号化され変調されてもよい。各送信チャンネルに対して別々に符号化及び変調をすることによって、符号化及び変調は、各チャンネルによって実現されるＳＮＲに対して、最適化されることができる。このような技術の１つの実施において、固定基底符号(fixed base code)は、データを符号化するために使用され、それから各送信チャンネルに対して符号化されたビットは、そのチャンネルによってサポートされる符号レートを取得するためにパンクチャ(puncture)される（即ち、選択的に削除される）。この実施において、各送信チャンネルに対する変調方式は、チャンネルの符号レート及びＳＮＲに基づいても選択される。この符号化及び変調方式は、２００１年２月１日に出願された、“無線通信システムのための符号化方式”と題する、米国特許出願番号第０９／７７６０７５号に更に詳細に記載され、それは本特許出願の譲受人に譲渡され、この中に参照文献として組み入れられる。この技術について、実質的な実施上の複雑さ性は、一般に、各送信チャンネルに対して、様々な符号レート及び変調方式を有することと関連させられる。

本発明の観点に従って、（１）使用するために利用可能な送信チャンネルの全部又は一部(all or a subset)を含む組と共に、データ送信のために使用される送信チャンネルの組を決定するために、（２）規定された方法で選択された送信チャンネルへ利用可能な送信パワー全体を配分するために、及び（３）選択された送信チャンネルへ配分された特定の送信パワーに部分的に基づき決定されることができる１つ以上の符号化及び変調方式に基づいて、選択された送信チャンネル全部に対するデータを処理するために、複数の技術が提供される。選択的チャンネル送信を使用して、特定の（ＳＮＲ又はパワー利得）閾値以上の送信容量（例えば、受信されたＳＮＲ（以下、受信ＳＮＲとする。）又はパワー利得）を有する“良い”送信チャンネルのみが、データ送信に使用するために選択され、“悪い”送信チャンネルは、使用されない。利用可能な送信パワー全体は、それから、規定された方法で（例えば、均一に）良い送信チャンネルの間で配分される。

もう１つの観点において、利用可能な送信チャンネルは、グループに分離され、選択的チャンネル送信は、各グループのチャンネルに独立に適用される。例えば、各送信アンテナの周波数サブチャンネルは、纏められてもよく、選択的チャンネル送信は、送信アンテナの各々に対して独立に適用されてもよい。この分離は、各グループ（例えば、各送信アンテナ）ベースで実現される最適化を可能にする。

選択的チャンネル送信技術は、全ＣＳＩ又は部分ＣＳＩが送信機で利用可能であるとき、有利に使用されることができる。これらの技術は、共通の符号化及び変調方式と共に使用されることができ、その方式の場合、一方においてまだ高い性能を実現しながら、前に説明したチャンネル特有の(channel-specific)符号化及び変調技術と関連する多くの複雑さが改善される。選択的チャンネル送信技術は、（１）利用可能な送信チャンネルの間から選択されたＮ_U個の最良の送信チャンネルのみを使用すること、及び（２）符号化及び変調を、選択された送信チャンネルのために実現されたＳＮＲに近似的に整合させること、を結びつけた便益により、チャンネル特有の符号化及び変調技術を超える向上した性能も提供することができる。

ＯＦＤＭを利用し、利用可能な全ＣＳＩを有するＭＩＭＯシステムについて、送信機システムは、各周波数サブチャンネルの各送信-受信アンテナ対の間の送信通路の複素数値化された利得の知識を有することができる。この情報は、各固有モード（即ち、空間サブチャンネル）が独立したデータストリームのために使用されてもよいように、ＭＩＭＯチャンネルを直交にするために使用されてもよい。

ＯＦＤＭを利用し、利用可能な部分ＣＳＩを有するＭＩＭＯシステムについて、送信機は、送信チャンネルの限定された知識を有することができる。独立したデータストリームは、利用可能な送信アンテナを介して相当する送信チャンネル上を送信されてもよく、受信機システムは、データストリームを分けるために、特定の線形（空間の）又は非線形（空間-時間）処理技術（即ち、等化）を使用してもよい。等化(equalization)は、各送信チャンネル（例えば、各送信アンテナ及び／又は各周波数サブチャンネル）に相当するデータストリームを与え、各データストリームは、関連するＳＮＲを有する。

送信チャンネルに対するＳＮＲの組が受信機システムで利用可能であるならば、この情報は、選択された送信チャンネルの間で利用可能な送信パワー全体を分配し、且つ適正な符号化及び変調方式を選択するために使用されることができる。実施形態において、各グループにおける利用可能な送信チャンネルは、低減する受信ＳＮＲの順に順位付けされ、利用可能な送信パワー全体は、グループにおけるＮ_U個の最良の送信チャンネルのために配分され、使用される。実施形態において、特定のＳＮＲ閾値より下る受信ＳＮＲを有する送信チャンネルは、使用するためには選択されない。ＳＮＲ閾値は、スループット(throughput)又は若干の他の基準を最適化するために選択されてもよい。各グループに対する利用可能な送信パワー全体は、高い性能を実現することができるような、規定された方法で（例えば、均一に）グループにおける選択された送信チャンネルへ配分される。同様な処理は、チャンネル利得（ＳＮＲの代わりに）が送信機システムで利用可能であるならば、行われてもよい。実施形態において、共通の符号化方式（例えば、特定の符号レートの特定のターボ符号(Turbo code)）及び共通の変調方式（例えば、ＰＳＫ又はＱＡＭの集合体(constellation)）は、各グループにおける全ての選択された送信チャンネルのために使用される。

［選択的チャンネル送信］
簡単な（共通の）符号化及び変調方式が送信チャンネルの各グループに対する送信機システムで使用されることができるならば、そのときは、単一の（例えば、畳込み又はターボ）符号化器及び符号レートは、グループにおける全ての選択された送信チャンネルに対するデータを符号化するために使用されてもよく、結果として生じる符号化されたビットは、単一の（例えば、ＰＳＫ又はＱＡＭ）変調方式を使用して、変調シンボルへ写像されてもよい。結果として生じる変調シンボルは、それから、可能な変調シンボルと同じ“アルファベット”から全てを引き出され、同じ符号及び符号レートで符号化される。これは、それから、送信機及び受信機の両方でのデータ処理を簡単化する。

しかしながら、多重チャンネル通信システムにおける通信チャンネルは、一般に、様々なリンク条件に遭遇し、様々なＳＮＲを実現する。この場合において、全ての利用可能な送信チャンネルがデータ送信のために使用され、同じ量の送信パワーが各選択された送信チャンネルのために使用されるときは、送信された変調シンボルは、その上を変調シンボルが送信される特定のチャンネルに依存して、様々なＳＮＲで受信されるだろう。全ての利用可能な送信チャンネルが使用されるときは、送信チャンネルの組上のシンボル誤り確率における大きな変動、及び帯域幅効率における関連する損失、を生む結果になり得る。

本発明の観点に従って、一方において実施の複雑さを低減させながら高い性能を実現するための規定された方法で、データ送信に使用するための送信チャンネルの組を選択し、且つ選択された送信チャンネルへ利用可能な送信パワー全体を配分するための技術が提供される。実施形態において、単一の符号化及び変調方式は、各グループにおける全ての選択された送信チャンネルのために使用される。この符号化及び変調方式は、選択された送信チャンネルに対して受信機システムで実現されるＳＮＲの分配に基づいて、選択されてもよい。各グループに対する単一の符号化及び変調方式の使用は、送信機システムでの符号化／変調処理及び受信機システムでの相補的復調／復号処理の複雑性を大きく低減させる。

等量の送信パワーがＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムにおける全ての利用可能な送信チャンネルのために使用されるときは、特定のチャンネルに対する受信されるパワーは、次のように表現されることができる。

ここで、P_rx(j,k)は、送信チャンネル(j,k)（即ち、k番目の周波数サブチャンネルのｊ番目の空間サブチャンネル）に対して受信されるパワーであり、P_{tx_total}は、送信機での利用可能な送信パワー全体であり、Ｎ_Tは、送信アンテナの数であり、Ｎ_Fは、周波数サブチャンネルの数であり、及びH(j,k)は、送信チャンネル(j,k)に対する送信機から受信機への複素数値化された“効果的な”チャンネル利得である。

方程式（１）は、各送信チャンネルに対する受信パワーがそのチャンネルのパワー利得、即ち、｜H(j,k)｜²に依存することを示す。簡単化のために、チャンネル利得H(j,k)は、送信機及び受信機での処理の効果を含む。そして、簡単化のために、空間サブチャンネルの数は、送信アンテナの数に等しく、且つＮ_T・Ｎ_Fは、利用可能な送信チャンネル全体の数を表すことを仮定する。等量のパワーが全ての利用可能な送信チャンネルに対して送信されるならば、そのときは、全てのチャンネルに対して受信されるバワー全体P_{rx_total}は、次のように表現されることができる：

等しい送信パワーがそれらのチャンネル利得に関係なく全ての利用可能な送信チャンネルのために使用されるならば、そのときは、貧弱な送信チャンネルは、受信ＳＮＲをより悪くしてしまうだろう。実際は、特定の受信ＳＮＲを実現するためには、送信チャンネルが貧弱になればなるほど、より多くの送信パワーがこのチャンネルへ配分される必要がある。１つ以上の送信チャンネルが過度に貧弱になるとき、これらのチャンネルに対するＳＮＲは、非常に悪いものであり得るから確実なデータ送信は、サポートされることができなく、そのときは、これらのチャンネルが使用されるならば、全面的なシステムスループットは劇的に低減するかも知れない。

１つの観点において、各グループにおける利用可能な送信チャンネルは、それらの送信容量に基づいて使用するために選択され、（例えば、受信されるパワー又はＳＮＲによって決定されるように）その容量が容量全体に比べて、特定の閾値α以上であるチャンネルのみが使用するために選択される。反対に、その容量がこの閾値より下がる送信チャンネルは、消去される（即ち、使用されない）。選択された送信チャンネルに対して、利用可能な送信パワー全体は、特定の方法で（例えば、均一に）チャンネル間に配分される。閾値は、後で説明するように、スループットを最大化するために、又は若干の他の基準に基づいて選択されることができる。共通の符号化及び変調方式は、処理を簡単化するために各グループにおける全ての選択された送信チャンネルのためにも使用されてもよい。

パワー利得が送信容量を決定するために使用され、且つ１つのグループがシステムにおける全ての利用可能な送信チャンネルを含むならば、そのときは、平均のパワー利得L_aveは、最初に全ての利用可能な送信チャンネルに対して計算され、次のように表現されることができる：

閾値αは、（例えば、後で説明するように）導出され、且つパワー利得閾値αL_aveを計算するために使用されてもよく、そしてその閾値は、それから、送信チャンネルを選択するために使用されることができる。各送信チャンネルのパワー利得は、それから、パワー利得閾値に対抗して比較され、且つ送信チャンネルは、そのパワー利得がパワー利得閾値以上（即ち、｜H(j,k)｜²≧αL_ave）であるならば、使用するために選択される。

実施形態において、利用可能な送信パワー全体は選択された送信チャンネル間で均一に配分され、且つ各選択された送信チャンネルに対する送信パワーは、次のように表現されることができる：

ここで、Ｎ_Uは、Ｎ_T・Ｎ_F個の利用可能な送信チャンネルの間で、使用するために選択された送信チャンネルの数である。利用可能な送信パワー全体が全てのＮ_T・Ｎ_F個の利用可能な送信チャンネル間で均一に分配されるならば、そのときは、各送信チャンネルに対して配分された送信パワーは、P_{tx_total}／Ｎ_TＮ_Fである。しかしながら、選択的チャンネル送信及び均一なパワー配分と共に、各送信チャンネルへ配分される送信パワーは、ｂ＝Ｎ_TＮ_F／Ｎ_Uの係数ずつ増加させられる。

多くの通信システムにおいて、受信機での既知の量は、送信チャンネルに対する受信ＳＮＲである。このようなシステムにおいて、選択的チャンネル送信技術は、チャンネル利得の代わりに受信ＳＮＲに基づいて、動作させるために即座に変更されることができる。

利用可能な送信パワー全体が全ての利用可能な送信チャンネルへ均一に配分され、且つ雑音分散(noise variance)σ²が全てのチャンネルに対して一定であるならば、そのときは、送信チャンネル(j,k)に対する受信ＳＮＲ、γ(j,k)は、次のように表現されることができる：

利用可能な送信チャンネル当りの平均の受信ＳＮＲ、γ_aveは次のように表現されることができる：

全ての利用可能な送信チャンネルに対する全体の受信ＳＮＲ、γ_totalは、次のように表現されることができる：

それぞれ方程式（６）及び（７）における平均及び全体の受信ＳＮＲ、γ_ave及びγ_totalは、全ての利用可能な送信チャンネルに亘って等しく分配される全体の送信パワーに基づく。

閾値αは導出され、且つＳＮＲ閾値αγ_aveを計算するために使用されてもよく、そしてその閾値は送信チャンネルを選択するために使用されることができる。各送信チャンネルのＳＮＲは、それから、ＳＮＲ閾値に対抗して比較されてもよく、且つ送信チャンネルは、そのＳＮＲがＳＮＲ閾値以上（即ち、γ(j,k)≧αγ_ave）であるならば、使用するために選択されてもよい。Ｎ_U個の送信チャンネルがＮ_T・Ｎ_F個の利用可能な送信チャンネルの間から選択されるならば、そのときは、利用可能な送信パワー全体は、方程式（４）に示されるようにＮ_U個の選択された送信チャンネルの間で均一に分配されてもよい。

前に注目したように、選択的チャンネル送信は、送信チャンネルのグループへ個々に且つ独立に適用されてもよい。この場合において、通信システムにおける利用可能な送信チャンネルは、最初に多数のグループに分離される。任意の数のグループが形成されてもよく、且つ各グループは、任意の数のチャンネル（即ち、各グループにおけるチャンネルの数は、等しい必要はない）を含んでもよい。

特定の量の送信パワーは、種々のシステム制約及び配慮に基づいて、各グループのためにも利用可能である。選択的チャンネル送信技術について、各グループにおける利用可能な送信チャンネルの全部又は一部は、例えば、グループに対して決定された特定の閾値に基づいて、使用するために選択される。各グループのために利用可能な送信パワー全体は、それから、特定の規定された方法で、グループにおける選択された送信チャンネルへ配分される。

種々の付加的な柔軟性は、各グループの送信チャンネルに対して、別々にデータを処理することによってもたらされるかも知れない。例えば、選択的チャンネル送信は、各グループのチャンネルに独立に適用されてもよい。しかも、選択的チャンネル送信が適用されるそれらのグループについて、１つの閾値が全てのグループのために使用されてもよく、各グループが別々の閾値を割り当てられてもよく、又は若干のグループが同じ閾値を共用してもよく、一方において、他のグループが別々の閾値を割り当てられてもよい。しかも、同じ又は様々な送信パワー配分方式は、選択的チャンネル送信が適用されるそれらのグループのために使用されてもよい。様々な符号化及び変調方式は、各グループのためにも使用されてもよく、そしてそのグループは、グループにおける選択された送信チャンネルの送信容量（例えば、実現されたＳＮＲ）に基づいて選択されてもよい。

ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、ＭＩＭＯ構造は、空間領域において多重（Ｎ_S）送信チャンネルを創り出し、ＯＦＤＭ構造は、周波数領域において多重（Ｎ_F）送信チャンネルを創り出す。データを送出するために利用可能な送信チャンネルの全体の数は、そのときは、Ｎ＝Ｎ_S・Ｎ_Fである。Ｎ個の送信チャンネルは、それから、種々の方法で多数のグループに分離されてもよい。

１つの実施形態において、送信チャンネルは、送信アンテナ当りの基準で分離される。空間サブチャンネルの数が送信アンテナの数に等しい（即ち、Ｎ_T＝Ｎ_S）ならば、そのときは、選択的チャンネル送信は、Ｎ_T個の送信アンテナの各々に独立に適用される。実施形態において、Ｎ_T個の送信アンテナに相当するＮ_T個のグループは、各グループ又は送信アンテナ当り１つの閾値の割合で、Ｎ_T個のそれぞれの閾値に関連させられてもよい。選択的チャンネル送信は、それから、充分な送信容量（例えば、受信ＳＮＲ）を有する各送信アンテナと関連する送信チャンネル（又は周波数サブチャンネル）の一部を決定する。これは、例えば、各周波数サブチャンネルに対する受信ＳＮＲを送信アンテナに対する閾値と比較することによって実現されることができる。各送信アンテナのために利用可能な送信パワー全体は、それから、特定の方法で（例えば、均一に）送信アンテナに対する選択された周波数サブチャンネルへ配分される。

もう１つの実施形態において、利用可能な送信チャンネルは、周波数サブチャンネル当りの基準で分離される。この実施形態において、選択的チャンネル送信は、Ｎ_F個の周波数サブチャンネルの各々に独立に適用されてもよい。各グループにおける空間サブチャンネルは、それから、グループに対する閾値に基づいてデータ送信に使用するために選択されてもよい。

グループへの利用可能な送信チャンネルの分離は、最適化がグループ当り（例えば、送信アンテナ当り又は周波数サブチャンネル当り）基準で実現されることを可能にする。特定の符号化及び変調方式は、各グループにおける全ての選択された送信チャンネルのためにも使用されてもよく、それは、送信機及び受信機の両方での処理を簡単化することができる。適用例において、１つ以上の送信アンテナは、データ送信のために予定された各端末へ割り当てられてもよい。各端末に対して割り当てられた送信アンテナに関連する送信チャンネルは、グループに配置されてもよく、選択的チャンネル送信は、各グループの送信チャンネル上で行われてもよく、且つ単一の符号化及び変調方式は、各端末へのデータ送信のために使用されてもよい。

グループjに対して利用可能な送信パワー全体がグループにおける全ての利用可能な送信チャネルに亘って均一に分配され、且つ雑音分散σ²が全てのチャンネルに対して一定であるならば、そのときは、グループjにおける送信チャンネルkに対する受信ＳＮＲ、γ_j(k)は、次のように表現されることができる：

ここで、P_rx,j(k)は、グループjにおける送信チャンネルkに対する受信パワーであり、P_{tx_total,j}は、グループjに対して利用可能な送信パワー全体であり、H_j(k)は、グループjにおける送信チャンネルkに対する送信機から受信機への効果的チャンネル利得であり、及びN_jは、グループjにおける送信チャンネルの数である。グループjは、特定の送信アンテナjに相当してもよく、そしてその場合においてＮ_j＝Ｎ_Fである。

グループjにおける利用可能な送信チャンネル当りの平均の受信ＳＮＲ、γ_ave,jは、次のように表現されることができる：

グループjにおける全ての利用可能な送信チャンネルに対する全体の受信ＳＮＲ、γ_total,jは、次のように表現されることができる：

ここで、グループjに対する平均のパワー利得L_ave,jは、次のように表現されることができる：

グループjに対する平均及び全体の受信ＳＮＲ、γ_ave,j及びγ_total,jは、グループにおける全ての利用可能な送信チャンネルに亘って均一に分配されているグループjに対する全体の送信パワーP_{tx_total,j}に基づく。

閾値α_jは、グループjに関して導出され、ＳＮＲ閾値α_jγ_ave,jを計算するために使用されることができ、そしてその閾値は、それから、送信チャンネルを選択するために使用されることができる。グループにおける各送信チャンネルのＳＮＲは、ＳＮＲ閾値と比較されてもよく、送信チャンネルは、そのＳＮＲがＳＮＲ閾値以上（即ち、γ_j(k)≧α_jγ_ave,j）であるならば、使用のために選択されることができる。Ｎ_Uj個の送信チャンネルがグループにおけるＮ_j個の利用可能な送信チャンネルの間から選択されるならば、そのときは、グループに対する利用可能な送信パワー全体は、Ｎ_Uj個の選択された送信チャンネルの間で均一に分配されてもよい。グループjにおける各選択された送信チャンネルに対する送信パワーは、そのときは、次のように表現されてもよい：

方程式（２５）に示されるように、それに対する受信ＳＮＲはＳＮＲ閾値以上（即ち、γ_j(k)≧α_jγ_ave,j）の送信チャンネルのみの使用のために選択される。

前に説明した処理は、各グループの送信チャンネルに対して繰り返されてもよい。各グループは、そのグループに対する所望の性能を与えるために導出された様々な閾値α_jγ_ave,jと関連させられてもよい。グループ当り（例えば、送信アンテナ当り）の基準で送信パワーを配分することができることは、柔軟性を高めることができ、更に性能を向上させることができる。

図２Ａは、本発明の実施形態に従って、選択的チャンネル送信を使用して送信チャンネルを選択し且つ送信パワーを配分するための処理２００の流れ図である。処理２００は、全ての利用可能な送信チャンネルが考慮されている（即ち、通信システム当り１つのグループの送信チャンネルの割合で）と仮定する。処理２００は、チャンネル利得H(j,k)、受信ＳＮＲ、γ(j,k)、又は若干の他の特性が送信チャンネルのために利用可能であるならば、使用されることができる。明確にするために、処理２００については、チャンネル利得が利用可能である場合については後で説明し、受信ＳＮＲが利用可能である場合は、ブラケットの中に示される。

最初に、全ての利用可能な送信チャンネルのチャンネル利得H(j,k)［又は受信ＳＮＲ、γ(j,k)］は、ステップ２１２で検索される。データ送信のための送信チャンネルを選択するために使用されるパワー利得閾値αL_ave［又はＳＮＲ閾値αγ_ave］は、ステップ２１４でも決定される。閾値は、更に後で詳細に説明するように計算されてもよい。

各利用可能な送信チャンネルは、それから、できるだけ使用のために評価される。（まだ評価されていない）利用可能な送信チャンネルは、ステップ２１６で評価のために識別される。識別された送信チャンネルに関して、チャンネルに対するパワー利得［又は受信ＳＮＲ］がパワー利得閾値以上である（即ち、｜H(j,k)｜²≧αL_ave）［又はＳＮＲ閾値（即ち、γ(j,k)≧αγ_ave）］か否かの決定がステップ２１８でなされる。識別された送信チャンネルが基準を満足していれば、そのときは、それはステップ２２０での使用のために選択される。さもなければ、送信チャンネルが基準を満足さないならば、そのときは、それはステップ２２２で廃棄され、データ送信のためには使用されない。

それから、全ての利用可能な送信チャンネルが評価されたか否かの決定がステップ２２４でなされる。そうでなければ、処理は、ステップ２１６へ戻り、もう１つの利用可能な送信チャンネルが評価のために識別される。さもなければ、処理は、ステップ２２６へ進む。

ステップ２２６で、利用可能な送信パワー全体が、規定された方法で選択された送信チャンネルへ配分される。実施形態において、利用可能な送信パワー全体が方程式（４）に示されるように、選択されたチャンネルの間で均一に配分される。他の実施形態において、利用可能な送信パワー全体は、種々の他の配分方式を使用して、非均一な方法で配分されてもよい。処理は、それから、終了する。

［閾値選択］
データ送信のための送信チャンネルの選択のために使用される閾値は、種々の基準に基づいて設定されることができる。１つの実施形態において、閾値は、スループットを最適化するために設定される。閾値を導出するための幾つかの方式は、後で説明する。

第１の閾値導出方式において、閾値は、選択された送信チャンネルのチャンネル利得及び理論的な送信容量に基づいて設定される。最初に、全ての利用可能な送信チャンネルに対するチャンネル利得は、パワー利得を計算するために使用され、そしてその利得は、それから、順位付けされ、パワー利得を低減させる順にリストG(λ)に配置され、ここで、G(1)＝max{｜H(j,k)｜²}、…、及びG(Ｎ_TＮ_F)＝min{｜H(j,k)｜²}であるような1≦λ≦Ｎ_TＮ_Fである。

1≦λ≦Ｎ_TＮ_Fである、各λについて、λ個の最良の送信チャンネルによってサポートされる理論的なスループットは、それから、計算される。これは、次のように実現されることができる。先ず、利用可能な送信パワー全体は、λ個の最良の送信チャンネルへ（例えば、均一に）配分され、λ個の送信チャンネルの各々に対する送信パワーは、そのときは、P_{tx_total}／λである。次に、λ個の送信チャンネルの各々に対する実現可能な受信ＳＮＲは、各送信チャンネルへ配分された送信パワーP_{tx_total}／λ及びチャンネルのパワー利得に基づいて計算される。λ個の送信チャンネルの各々に対する受信ＳＮＲ、γ_λ(k)は、次のように計算されることができる。

λ個の最良の送信チャンネルに対する理論的なスループットT(λ)は、それから、次のように計算されることができる：

ここで、λは、使用される変調及び符号化方式における非能率の割合を示す実数尺度の係数である。

理論的なスループットT(λ)は、1≦λ≦Ｎ_TＮ_Fである、各λの各値に対して計算され、アレイ(array)に蓄積される。T(λ)の全てのＮ_TＮ_F個の値が、選択された送信チャンネルのＮ_TＮ_F個の可能な組について計算された後、それから、理論的なスループット値のアレイは、詳しく考察(traverse)され、T(λ)の最大の値が決定される。最高の理論的なスループットT_max(λ)に相当するλの値λ_maxは、そのときは、これらのチャンネル条件及び均一な送信パワー配分に対する最大の理論的なスループットという結果になる送信チャンネルの数である。

利用可能な送信チャンネルに対するパワー利得がリストG(λ)において低減する順に順位付けされているので、理論的なスループットT(λ)は、一般的に最適の点に達するまで、より多くの送信チャンネルの使用のために選択されるように増加し、そしてその後、利用可能な送信パワー全体のより多くがより貧弱な送信チャンネルへ配分されるので、スループットT(λ)は、低減する。こうして、全ての可能なλの値に対する理論的なスループットT(λ)を計算する代わりに、λの各新しい値に対するスループットT(λ)は、λの前の値に対するスループットT(λ−1)に対抗して比較されてもよい。T(λ)＜T(λ−1)のとき、スループットが尖端スループット値T_max(λ)に達するならば、そのときは、計算は、終了することができる。

閾値αは、そのときは、次のように表現されることができる：

閾値αは、所与のチャンネル条件に対して理論的なスループットを最適化する。

前の説明において、選択された送信チャンネルの組に対する全面的なスループットは、送信チャンネルの各々によって実現される理論的なスループットに基づいて導出される。全面的なスループットを導出するためのこの方法は、明白な筋書き通りに正確な結果をもたらさないかも知れない（例えば、データストリームが全ての選択された送信チャンネル上を送信され、且つ１つ以上の送信チャンネルが過度に貧弱で、全体のデータ送信を崩壊させる(corrupt)ようであるならば）。

選択された送信チャンネルの組に対する全面的なスループットを導出するためのもう１つの方法において、選択された送信チャンネルの組に対するＳＮＲの集合(ensemble)全部は、全面的なスループット及び／又は符号化及び変調方式を導出するために使用される。全面的なスループット及び／又は符号化及び変調方式へのＳＮＲの集合の間の写像は、統計的な測定、コンピュータシミュレーション、等に基づいて実現されてもよく、更に、例えば、１つ以上のリストを用いて実施されてもよい。共通の符号化及び変調方式が全ての選択された送信チャンネルのために使用されるならば、そのときは、全面的なスループットは、使用するために選択された特定の符号化及び変調方式並びに選択された送信チャンネルの数と関係させられる。

例えば、ＳＮＲの集合全部の確率分布は、第１のステップのように決定されてもよい。このＳＮＲ確率分布を考慮する(given)と、ＳＮＲが所与のＳＮＲ閾値より下に下がる確率は、ＳＮＲ確率分布の試験によって見出されるかも知れない。これは、所与のＳＮＲ閾値に対する“消去”確率のように表されることができる。使用される各変調及び符号化方式について、ＳＮＲ閾値の機能のように消去確率を説明する機能は、コンピュータシミュレーション又は非常に多数の試行（即ち、性能データベース）に亘る観察によって開発されてもよい。ＳＮＲ確率分布及び性能データベースを考慮すると、受信機システムは、使用されるために適切な変調及び符号化方式を選択することができる。

第２の閾値導出方式において、閾値は、選択された送信チャンネルに対する実現可能な平均のＳＮＲに基づいて設定される。この方式は、たとえこれらのチャンネルが個々に様々なＳＮＲを実現するかも知れなくとも、全ての選択された送信チャンネルを介して送信され確実に受信されることができるように、データが処理される（例えば、符号化され、インタリーブされる）ことができることを想定する。

最初に、設定点のベクトル（即ち、Ｚ＝[z₁,z₂,…,z_NZ]）及び相当する符号レートのベクトル（即ち、R＝[r₁,r₂, …,r_NZ]）が規定される。符号レートは、符号化及び変調方式の効果を含み、情報ビットレート（即ち、変調シンボル当りの情報の数）を表す。各ベクトルは、利用可能な符号レートの数に相当するＮ_Z個の要素を含み、そしてそれは、システムにおいて使用するために利用可能なものであってもよい。代案として、Ｎ_Z個の設定点は、システムによってサポートされた動作点に基づいて規定されてもよい。各設定点は、特定のレベルの性能を実現するために必要とされる特定の受信ＳＮＲに相当する。設定点は、一般に、情報ビットレートに依存し、そしてそのビットレートは、更に、データ送信のために使用される特定の符号レート及び変調方式に依存する。送信機及び受信機で処理することを簡単化するために、共通の変調方式が全ての選択された送信チャンネルのために使用されることができる。この場合において、情報ビットレート及び設定点は、両方とも直接に符号レートに関係させられる。

1≦n≦Ｎ_Zである、各符号レートr_nは、それぞれの設定点z_nと関連させられ、そしてその設定点は、要求されたレベルの性能でその符号レートで動作するように要求された最小の受信ＳＮＲである。符号レートＮ_Zr_nに対する要求された設定点z_nは、技術的に周知のように、コンピュータシミュレーション、数学的な導出、及び／又は経験的な測定に基づいて決定されることができる。２つのベクトルR及びＺにおける要素は、最大の設定点であるｚ₁及びサポートされた最高の符号レートであるr₁を用いて、{z₁＞z₂＞…＞z_Nz}及び{r₁＞r₂＞…＞r_Nz}であるように整列することができる。

全ての利用可能な送信チャンネルに対するチャンネル利得は、パワー利得を計算するために使用され、そしてそのパワー利得は、それから、前に説明したように、順位付けされ、リストG(λ)に配置される。選択された送信チャンネルのＮ_TＮ_F個の可能な組に対する平均的な実現可能なＳＮＲの列Γ(λ)は、それから、計算される。1≦λ≦Ｎ_TＮ_Fである、λの各値について、利用可能な送信パワー全体は、λ個の最良の送信チャンネルの間で均一に配分され、λ個の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲ、γ_avg(λ)は、次のように計算されることができる：

ここで、σ²は、単一の送信チャンネルおいて受信される雑音パワーである。このＳＮＲ値γ_avg(λ)は、利用可能な送信パワー全体が全てのλ個のチャンネルへ均一に配分されるならば、λ個の最良の送信チャンネルの平均のＳＮＲを表す。平均のＳＮＲ、γ_avg(λ)は、それから、列Γ(λ)のλ番目の要素として蓄積される。列Γ(λ)は、利用可能な送信パワー全体がより多くの送信チャンネルへ配分され、送信チャンネルが次第により悪くなっているので、より大きな値のλに対する漸減的により低い値のγ_avg(λ)を含む。

各符号レートr_n（ここで、1≦n≦Ｎ_Z）について、λの最大値λ_n,maxは、それから、λ個の最良の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲが符号レートr_nと関連する設定点z_n以上であるように決定される。これは、次のように、列Γ(λ)を詳しく考察し、且つ列の各要素を設定点z_nに対抗して比較する（例えば、第１番目の要素、即ち、λ＝1で開始する）ことによって実現されることができる：

こうして、各符号レートr_nについて、λの各値（λ＝1,2,…，λ_n,maxに対する）は、全体の送信パワーが全てのλ個のチャンネルに亘って均一に分配されているならば、λ個の最良の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲが関連する設定点z_nを実現することができるかどうかを決定するために評価される。この条件を満足するλの最大値λ_n,maxは、一方において要求された設定点z_nを実現しながら、符号レートr_nのために選択されてもよい送信チャンネルの最大の数である。

符号レートr_nと関連する閾値α_nは、そのときは、次のように表現されてもよい：

閾値α_nは、符号レートr_nに対するスループットを最適化し、そしてその符号レートは、設定点z_nを要求する。共通の符号レートが全ての選択された送信チャンネルのために使用されるならば、符号レートr_nに対する最大の実現可能なスループットT_nは、各チャンネル（そしてそれは、r_nである）掛ける選択されたチャンネルの数λ_n,maxに対するスループットとして計算されることができる。符号レートr_nに対する最大の実現可能なスループットT_nは、次のように表現されることができる：

ここで、T_nに対する単位は、変調シンボル当りで情報ビット刻みである。

符号レートのベクトルに対する最適スループットは、そのときは、次によって与えられることができる：

符号レートが増加するにつれて、変調シンボル当りより多くの情報ビットを送信することができる。しかしながら、要求されるＳＮＲも増加し、そしてそのＳＮＲは、所与の雑音分散σ²に対して選択された送信チャンネルのためにより多くの送信パワーを要求する。全体の送信パワーは、限られているので、より少ない送信チャンネルに亘って利用可能な送信パワー全体を分配することによって、それだけより高度に要求されたＳＮＲが実現されることができる。こうして、ベクトルRにおける各符号レートに対する最大の実現可能なスループットは、計算されるかも知れなく、且つ最高のスループットを与える特定の符号レートは、評価されている特定のチャンネル条件に対する最適の符号レートとして考えることができる。最適の閾値α_optは、そのときは、最適のスループットT_optという結果になる特定の符号レートr_nに相当する閾値α_nに等しい。

前に説明した閾値導出方式において、最適の閾値α_optは、全ての利用可能な送信チャンネルに対するチャンネル利得に基づいて決定される。受信ＳＮＲがチャンネル利得の代わりに利用可能であるならば、そのときは、受信ＳＮＲは、順位付けされ、低減するＳＮＲの順にリストγ(λ)に配置されてもよく、ここで、リストにおける第１番目の要素λ(1)＝max{γ(j,k)}、…、及びリストにおける最後の要素γ(Ｎ_TＮ_R)＝min{γ(j,k)}であるような1≦λ≦Ｎ_TＮ_Fである。選択された送信チャンネルのＮ_TＮ_F個の可能な組に対する平均の実現可能なＳＮＲの列Γ(λ)は、それから、決定されてもよい。λ個の最良の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲ，γ_avg(λ)は、次のように計算されることができる：

平均のＳＮＲ，γ_avg(λ)は、それから、列Γ(λ)のλ番目の要素として蓄積される。

各符号レートr_n（ここで、１≦ｎ≦Ｎ_Z）について、λの最大値λ_n,maxは、それから、λ個の選択された送信チャンネルに対する平均のＳＮＲが関連する設定点z_n以上になるように決定される。この条件は、前の方程式（１７）に示されるように表現されてもよい。一旦、λの最大値λ_n,maxが各符号レートr_n対して決定されると、この符号レートと関連する閾値α_nは、次のように決定されてもよい：

ここで、γ_aveは、全ての利用可能な送信チャンネル（即ち、γ_ave＝Γ(Ｎ_TＮ_F)）に亘る平均のＳＮＲである。最適の閾値α_opt及び最適のスループットT_optは、前に説明したように決定されてもよい。

前の説明について、閾値は、利用可能な送信チャンネルに対するスループットを最適化するために選択され、且つ選択された送信チャンネルに亘る利用可能な送信パワー全体の均一な分配に基づく。閾値も、他の性能(performance)又は測定基準(metric)を最適化するために選択されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。更に、他の送信パワー分配方式も、使用されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。

図２Ｂは、データ送信のための送信チャンネルを選択するために使用される閾値αを導出するための処理２４０の流れ図であり、及び前に説明した第２の閾値導出方式を実施する処理２４０の流れ図である。処理２４０は、チャンネル利得、受信ＳＮＲ、又は若干の他の特性が送信チャンネルのために利用可能であるならば、使用されてもよい。明確にするために、処理２４０は、チャンネル利得が利用可能な場合については後で説明し、且つ受信ＳＮＲが利用可能な場合は、角括弧の中に示される。

最初に、ステップ２５０で、設定点のベクトル（Z＝[z₁,z₂,…z_Nz]）が規定され、且つ関連する設定点をサポートする、相当する符号レートのベクトル（R＝[r₁,r₂,…r_Nz]）が決定される。ステップ２５２で、全ての利用可能な送信チャンネルに対するチャンネル利得H(j,k)［又は受信ＳＮＲγ(j,k)］は、検索され、最良から最悪へ順位付けされる。ステップ２５４で、選択された送信チャンネルのＮ_TＮ_F個の可能な組に対する平均の実現可能なＳＮＲの列Γ(λ)は、それから、方程式（１６）に示されるように、チャンネル利得に基づいて［又は方程式（２１）に示されるように、受信ＳＮＲに基づいて］計算される。

各利用可能な符号レートは、それから、ループを介して評価される。ステップ２５６で、ループの第１番目のステップにおいて、（まだ評価されていない）符号レートr_nは、評価のために識別される。ループを通じて第１番目のステージについて、識別された符号レートは、ベクトルRにおける第１番目の符号レートr₁であることができる。ステップ２５８で、識別された符号レートr_nについて、λの最大値λ_n,maxは、λ個の最良の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲが、評価されている符号レートr_nと関連する設定点z_n以上であるように、決定される。これは、方程式（１７）に示されるように、列Γ(λ)の各要素を設定点z_nと比較することによって行われることができる。ステップ２６０で、符号レートr_nと関連する閾値α_nは、それから、方程式（１８）に示されるように、λ_n,max個の送信チャンネルに対する平均のＳＮＲに基づいて決定される。ステップ２６２で、符号レートr_nに対する最大の実現可能なスループットT_nは、方程式（１９）に示されるように、決定されることもできる。

ステップ２６４で、全てのＮ_Z個の符号レートが評価されたか否かの決定が、それから、なされる。そうでないならば、処理は、ステップ２５６へ戻り、もう１つの符号レートが評価のために識別される。さもなければ、ステップ２６６で、最適のスループットT_opt及び最適の閾値α_optは、方程式（２０）に示されるように、決定されてもよい。

前に説明した閾値導出方式において、選択的チャンネル送信は、全てのチャンネル上に実施されるので、１つの閾値は、通信システムにおける全ての利用可能な送信チャンネルに対して決定される。それによって送信チャンネルが多数のグループに分離される実施形態において、１つの閾値か導出され、各グループのために使用される。各グループに対する閾値は、グループに含まれる送信チャンネルに対するスループットを最適化するような、種々の基準に基づいて導出されてもよい。

各グループに対する閾値を決定するために、前に説明した導出が使用されてもよい。しかしながら、各グループに対するリストG_j(λ)は、グループに含まれる送信チャンネルに対するパワー利得［又は受信ＳＮＲ］のみを含む。しかも、平均のＳＮＲの列Γ_j(λ)は、グループにおける送信チャンネルのチャンネル利得［又は受信ＳＮＲ］に基づいて規定される。

第２番目の閾値導出方式について、グループjに対する符号レートr_nと関連する閾値α_j,nは、次のように表現されてもよい：

グループjに対する最適の閾値α_opt,jは、グループjに対する最適のスループットT_opt,jという結果になる特定の符号レートr_nに相当する閾値α_j,nに等しい。

前に注目したように、各グループの送信チャンネルは、それぞれの閾値と関連することができる。代わって、多数のグループが、同じ閾値を共用してもよい。例えば、同じ符号化及び変調方式が多数の送信アンテナに使用されるためであり、且つ利用可能な送信パワーもこれらの送信アンテナの間にあってもよいのであれば、これは望ましいことであろう。

前に説明した方式において、閾値αは、選択された送信チャンネルの間で利用可能な送信パワー全体の均一な分配により実現される最高のスループットに基づいて導出される。若干の他の方式において、閾値は、若干の他の条件及び／又は測定基準に基づいて導出されてもよい。

ある方式において、閾値は、選択された送信チャンネルの間で利用可能な送信パワーの不均一な分配に基づいて導出されることもできる。例えば、パワー配分方式は、それによってより多くの送信パワーがより良い送信チャンネルへ配分されるようにも工夫されることができ、それは、スループットを向上させることができる。もう１つの例として、パワー配分方式は、それによってより多くの送信パワーがより貧弱な送信チャンネルへ（限界まで）配分されるように工夫されることができ、それは、貧弱なチャンネルが性能を制限するならば、性能を向上させることができる。

種々の方式は、それによって利用可能な送信パワー全体が不均一に、例えば、送信チャンネルのために実現されたＳＮＲの分配並びに利用可能な符号化及び変調方式（即ち、利用可能な符号レート及び変調方式）に基づいて配分されるように工夫されてもよい。特定の例として、利用可能な送信チャンネルは、実現されたＳＮＲに基づいて順位付けされ、且つ多数の組に仕切られてもよい。最悪の組における送信チャンネルは、使用されなくともよく、利用可能な送信パワー全体の第１の百分率（即ち、ｘ％）は、第２番目の組における送信チャンネルへ配分されてもよく、利用可能な送信パワー全体の第２の百分率（即ち、ｙ％）は、第３番目の組における送信チャンネルへ配分されてもよい、等。若干の方式において、閾値は、等しくない送信パワー配分に基づいて実現されたスループットを最大化するために選択されることができる。

もう１つの特定の方式において、閾値は、簡単に特定の（固定された）目標のＳＮＲであってもよく、且つ目標のＳＮＲ以上の受信ＳＮＲを有する全ての送信チャンネルは、最良の送信チャンネルの間の均一な送信パワーの配分に基づいている受信ＳＮＲと共に、使用のために選択される。

種々の他の送信パワー配分方式も、実施されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。

［多重チャンネル通信システム］
図３は、本発明の種々の観点及び実施形態を実施することが可能なＭＩＭＯ通信システム３００の図である。システム３００は、第２のシステム３５０（例えば、端末１０６）と通信する第１のシステム３１０（例えば、図１における基地局１０４）を含む。システム３００は、アンテナ、周波数、及びスペクトル効率を増加させ、性能を向上させ、且つ柔軟性を高めるための時間ダイバーシティの組合せを使用するために動作させられてもよい。

システム３１０で、データ源３１２は、データ（即ち、情報ビット）を送信（ＴＸ）データプロセッサ３１４へ与え、そしてそれは、（１）特定の符号化方式に従ってデータを符号化し、（２）特定のインタリーブ方式に基づいて符号化されたデータをインタリーブ（即ち、再整理）し、且つ（３）インタリーブされたビットをデータ送信に使用するために選択された1つ以上の送信チャンネルに対する変調シンボルに写像する。符号化は、データ送信の信頼性を増加させる。インタリーブは、符号化されたビットに時間ダイバーシティを与え、選択された送信チャンネルに対する平均のＳＮＲに基づいてデータを送信させ、フェージングを抑制(combat)し、且つ、更に、各変調シンボルを形成するために使用される符号化されたビットの間の相互関係を除去する。インタリーブは、更に、符号化されたビットが多重周波数サブチャンネルを介して送信されるならば、周波数ダイバーシティを与えることができる。ある観点において、符号化、インタリーブ、及び／又はシンボル写像は、コントローラー３３４によって与えられる制御信号に基づいて行われることができる。

ＴＸチャンネルプロセッサ３２０は、ＴＸデータプロセッサ３１４からの変調シンボルを受信して多重解除し(demultiplex)、且つタイムスロット当り１つの変調シンボルの割合で、各選択された送信チャンネルに変調シンボルのストリームを与える。ＴＸチャンネルプロセッサ３２０は、更に、全ＣＳＩが利用可能であるならば、選択された送信チャンネルに対して変調シンボルを前調整してもよい。

ＯＦＤＭが使用されていないならば、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０は、データ送信のために使用される各アンテナに変調シンボルのストリームを与える。その上、ＯＦＤＭが使用されているならば、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０は、データ送信のために使用される各アンテナに変調シンボルベクトルのストリームを与える。更に、全ＣＳＩ処理が行われるならば、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０は、ＯＦＤＭが使用されているか否かに依存して、データ送信のために使用される各アンテナに前調整された変調シンボルのストリーム又は前調整された変調シンボルベクトルのストリームを与える。各ストリームは、それから、それぞれの変調器（ＭＯＤ）３２２によって受信されて変調され、且つ関連するアンテナ３２４を介して送信される。

受信機システム３５０で、多数の受信アンテナ３５２は、送信された信号を受信し、それぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）３５４へ受信された信号を与える。各復調器３５４は、変調器３２２で行われたものと相補的な(complementary)処理を行う。全ての復調器３５４からの変調シンボルは、それから、受信（ＲＸ）チャンネル／データプロセッサ３５６へ与えられ、更に、送信されたデータストリームを回復するために処理される。ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６は、ＴＸデータプロセッサ３１４及びＴＸチャンネルプロセッサ３２０によって行われたものと相補的な処理を行い、データシンク３６０へ復号されたデータを与える。受信機システム３５０による処理は、後で更に詳細に説明する。

［ＭＩＭＯ送信機システム］
図４Ａは、ＭＩＭＯ送信機システム３１０ａのブロック図であり、そしてそのシステムは、本発明の実施形態に従ってデータを処理することが可能である。送信機システム３１０ａは、図３におけるシステム３１０の送信機部分の１つの実施形態であり、（１）変調シンボルを与えるための情報ビットを受信して処理するＴＸデータプロセッサ３１４ａ、及び（２）選択された送信チャンネルに対する変調シンボルを多重解除するＴＸチャンネルプロセッサ３２０ａ、を含む。

図４Ａに示される実施形態において、ＴＸデータプロセッサ３１４ａは、符号器４１２、チャンネルインタリーバ４１４、パンクチャラ(puncturer)４１６、及びシンボル写像要素４１８を含む。符号器４１２は、送信される集合した情報ビットを受信し、符号化されたビットを与えるための特定の符号化方式に従って受信されたビットを符号化する。チャンネルインタリーバ４１４は、ダイバーシティを与えるための特定のインタリーブ方式に基づいて符号化されたビットをインタリーブする。実施形態において、インタリーブは、送信されたビットが、使用するために選択された送信チャンネルの平均のＳＮＲに基づいて回復されてもよいように行われる。パンクチャラ４１６は、所望の数の符号化されたビットを与えるために、０又はより多いインタリーブされた符号化されたビットをパンクチャ(puncture)（即ち、削除）する。その上、シンボル写像要素４１８は、選択された送信チャンネルに対する変調シンボルにパンクチャされてないビットを写像する。

パイロットデータ（例えば、全てが０又は全てが１の列のような周知のパターンのデータ）も、処理された情報ビットと共に多重化されてもよい。パイロットデータは、選択された送信チャンネルの一部又は全部において、又は利用可能な送信チャンネルの一部又は全部において送信（例えば、時分割多重化された（ＴＤＭ）方法で）されてもよい。パイロットデータも、送信チャンネルの全部又は一部において符号化されたデータと一緒に、符号分割多重化された（ＣＤＭ）方法で送信されてもよい。パイロットデータは、後で説明するように、チャンネル推定及び復調を行うために受信機で使用されてもよい。

図４Ａに示されるように、データ符号化、インタリーブ、及びパンクチャは、１つ又はより多くの符号化制御信号に基づいて実現されることができ、それは、使用される特定の符号化、インタリーブ、及びパンクチャ方式を識別する。シンボル写像は、使用される特定の変調方式を識別する変調制御信号に基づいて実現されることができる。

１つの符号化及び変調方式において、符号化は、固定された基底符号を使用し、且つ、例えば、選択された送信チャンネルの平均のＳＮＲによってサポートされるような、所望の符号レートを実現するためのパンクチャを調節することによって実現される。基底符号は、ターボ符号、畳込み符号、連接符号、又は若干の他の符号であってもよい。基底符号も、特定のレート（例えば、レート１／３符号）のものでもよい。この方式について、パンクチャは、所望の符号レートを実現するためのチャンネルインタリーブの後に行われてもよい。

シンボル写像要素４１８は、非２進シンボルを形成するためにパンクチャされてないビットの組を分類し、且つ選択された送信チャンネルに使用するために選択された変調方式に相当する信号集合体における点に各非２進シンボルを写像するために設計されることができる。変調方式は、ＱＰＳＫ、Ｍ-ＰＳＫ、Ｍ-ＱＡＭ、又は若干の他の方式でもよい。各写像された信号点は、変調シンボルに相当する。

送信機システム３１０ａでの符号化、インタリーブ、パンクチャ、及びシンボル写像は、非常に多くの方式に基づいて行われることができる。１つの特定の方式は、前述の米国特許出願番号第０９／７７６０７５号に記載されている。

特定レベルの性能（例えば、１％ＰＥＲ）で各変調シンボルに対して送信されてもよい情報ビットの数は、受信ＳＮＲに依存する。こうして、選択された送信チャンネルに対する符号化及び変調方式は、チャンネルの特性（例えば、チャンネル利得、受信ＳＮＲ、又は若干の他の情報）に基づいて決定されてもよい。チャンネルインタリーブも、符号化制御信号に基づいて調節されてもよい。

表１は、多数の受信ＳＮＲ範囲で使用されてもよい符号化レート及び変調方式の種々の組合せをリストアップする。各送信チャンネルに対するサポートされたビットレートは、符号化レート及び変調方式の多数の可能な組合せの任意の１つを使用して実現されてもよい。例えば、変調シンボル当り１つの情報ビットは、（１）１／２の符号化レート及びＱＰＳＫ変調、（２）１／３の符号化レート及び８-ＰＳＫ変調、（３）１／４の符号化レート及び１６-ＱＡＭ、又は符号化レート及び変調方式の若干の他の組合せ、を使用することによって実現されてもよい。表１において、ＱＰＳＫ、１６-ＱＡＭ、６４-ＱＡＭは、リストアップされたＳＮＲ範囲で使用される。８-ＰＳＫ、３２-ＱＡＭ、１２８-ＱＡＭ、等のような他の変調方式も、使用されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。

ＴＸデータプロセッサ３１４ａからの変調シンボルは、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ａへ与えられ、そしてそれは、図３におけるＴＸチャンネルプロセッサ３２０の１つの実施形態である。ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ａの中において、デマルチプレクサ４２４は、変調シンボルを受信し、使用するために選択された各送信チャンネル当り１つのストリームの割合で、変調シンボルを多数の変調シンボルストリームに多重解除する。各変調シンボルストリームは、それから、それぞれの変調器３２２へ与えられる。ＯＦＤＭが使用されるならば、各送信アンテナの全ての選択された周波数サブチャンネルに対する各タイムスロットでの変調シンボルは、変調シンボルベクトルに結合させられる。各変調器３２２は、変調シンボル（ＯＦＤＭを用いないシステムに対して）又は変調シンボルベクトル（ＯＦＤＭを用いるシステムに対して）をアナログ信号に変換し、且つ、更に、増幅し、濾波し、直交変調し、無線リンクを介する送信のために適当に変調された信号を発生させるための信号をアップコンバートする。

図４Ｂは、ＭＩＭＯ送信機システム３１０ｂのブロック図であり、そして、そのシステムは、本発明のもう１つの実施形態に従ってデータを処理することが可能である。送信機システム３１０ｂは、図３におけるシステム３１０の送信機部分のもう１つの実施形態であり、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｂに結合されたＴＸデータプロセッサ３１４ｂを含む。

図４Ｂに示される実施形態において、ＴＸデータプロセッサ３１４ｂは、符号器４１２、チャンネルインタリーバ４１４、及びシンボル写像要素４１８を含む。符号器４１２は、符号化されたビットを与えるための特定の符号化方式に従って集合した情報を受信し、符号化する。符号化は、符号化制御信号によって識別されるように、コントローラー３３４によって選択された特定の符号及び符号レートに基づいて実現されてもよい。この実施形態において、パンクチャ及び／又は反復（もしあれば）は、符号器４１２によって行われる。チャンネルインタリーバ４１４は、符号化されたビットをインタリーブし、且つシンボル写像要素４１８は、インタリーブされたビットを選択された送信チャンネルに対する変調シンボルに写像する。

図４Ｂに示される実施形態において、送信機システム３１０ｂは、全ＣＳＩに基づいて変調シンボルを前調整することが可能である。ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｂの中において、ＭＩＭＯプロセッサ４２２は、変調シンボルを送信するために使用される各空間サブチャンネル（即ち、固有モード）当り１つのストリームの割合で、多数の（Ｎ_C個までの）変調シンボルストリームに変調シンボルを多重解除する。全ＣＳＩ処理について、ＭＩＭＯプロセッサ４２２は、それから、Ｎ_T個の前調整された変調シンボルを発生させるために各タイムスロットで（Ｎ_C個までの）変調シンボルを次のように前調整する：

ここで、b₁,b₂,…b_NCは、それぞれ空間サブチャンネル1,2,…Ｎ_Cに対する変調シンボルであり、e_ijは、送信アンテナから受信アンテナへの送信特性に関係する固有ベクトルマトリクスＥの要素であり、且つx₁,x₂,…x_NTは、前調整された変調シンボルであり、そして、そのシンボルは、次のように表現されることができる：
x₁＝b₁・e₁₁＋b₂・e₁₂＋…＋b_NC・e_1NC；
x₂＝b₁・e₂₁＋b₂・e₂₂＋…＋b_NC・e_2NC；及び
x_NT＝b₁・e_NT1＋b₂・e_NT2＋…＋b_NC・e_NTNC
固有ベクトルマトリクスＥは、送信機によって計算することができ、又は（例えば、受信機によって）送信機へ与えられる。

全ＣＳＩ処理について、特定の送信アンテナiに対する各前調整された変調シンボルx_iは、Ｎ_C個までの空間サブチャンネルに対する変調シンボルの線形組合せを表す。各タイムスロットについて、ＭＩＭＯプロセッサ４２２によって発生させられたＮ_T個（まで）の前調整された変調シンボルは、デマルチプレクサ４２４によって多重解除され、Ｎ_T個（まで）の変調器３２２へ与えられる。各変調器３２２は、前調整された変調シンボル（ＯＦＤＭを用いないシステムに対して）又は前調整された変調シンボルベクトル（ＯＦＤＭシステムを用いるシステムに対して）を無線リンクを介する送信に適当な変調された信号に変換する。

図４Ｃは、ＭＩＭＯ送信機システム３１０ｃのブロック図であり、そしてそのシステムは、本発明の更にもう１つの実施形態に従ってＯＦＤＭを利用し、データを処理することが可能である。送信機システム３１０ｃは、図３におけるシステム３１０の送信機部分のもう１つの実施形態であり、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｃに結合されたＴＸデータプロセッサ３１４ｃを含む。ＴＸデータプロセッサ３１４ｃは、グループのために選択された特定の符号化及び変調方式に基づいて各グループの送信チャンネルに対してデータを独立に符号化し変調するために動作させられてもよい。各グループは、１つの送信アンテナに相当してもよく、且つ各グループにおける送信チャンネルは、送信アンテナに対する周波数サブチャンネルに相当してもよい。

図４Ｃに示される実施形態において、ＴＸデータプロセッサ３１４ｃは、独立に符号化され変調されるために各グループの送信チャンネル当り１つのデータプロセッサの割合で、多数の空間サブチャンネルデータプロセッサ４１０ａ乃至４１０ｔを含む。各データプロセッサ４１０は、符号器４１２、チャンネルインタリーバ４１４、及びシンボル写像要素４１８を含む。これらのデータプロセッサ４１０の要素は、データプロセッサによって処理されているグループに対する情報ビットを符号化するために動作し、符号化されたビットをインタリーブし、且つ変調シンボルを発生させるためにインタリーブされたビットを写像する。図４Ｃに示されるように、符号化及び変調制御は、個々に各グループに備えられてもよい。

各データプロセッサ４１０からの変調シンボルは、ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｃの中のそれぞれの結合器４３４へ与えられる。各グループが特定の送信アンテナに対する選択された周波数サブチャンネルを含むならば、そのときは、結合器４３４は、各タイムスロットに対する変調シンボルベクトルを形成するために、選択された周波数サブチャンネルに対する変調シンボルを結合させ、そしてそれは、それから、それぞれの変調器３２２へ与えられる。変調された信号を発生させるための各変調器３２２による処理は、後で説明する。

図４Ｄは、ＭＩＭＯ送信機システム３１０ｄのブロック図であり、そしてそのシステムも、本発明の更にもう１つの実施形態に従ってＯＦＤＭを利用し、データを処理することが可能である。この実施形態において、各周波数サブチャンネルに対する送信チャネルは、独立に処理されてもよい。ＴＸデータプロセッサ３１４ｄの中において、送信されるための情報ビットは、データ送信に使用されるための周波数サブチャンネルの各々当り１つのストリームの割合で、デマルチプレクサ４２８によって多数（Ｎ_F個まで）の周波数サブチャンネルデータストリームに多重解除される。各周波数サブチャンネルデータストリームは、それぞれの周波数サブチャンネルデータプロセッサ４３０へ与えられる。

各データプロセッサ４３０は、ＯＦＤＭシステムのそれぞれの周波数サブチャンネルに関するデータを処理する。各データプロセッサ４３０は、図４Ａに示されるＴＸデータプロセッサ３１４ａ、図４Ｂに示されるＴＸデータプロセッサ３１４ｂ、又は若干の他の設計のものと同様に実施されてもよい。１つの実施形態において、データプロセッサ４３０は、周波数サブチャンネルに使用するために選択された各空間サブチャンネル当り１つのデータストリームの割合で、周波数サブチャンネルデータストリームを多数のデータサブストリームに多重解除する。各データサブストリームは、それから、符号化され、インタリーブされ、且つデータサブストリームに対する変調シンボルを発生させるためにシンボル写像される。各周波数サブチャンネルデータストリーム又は各データサブストリームに対する符号化及び変調は、符号化及び変調制御信号に基づいて調節されてもよい。各データプロセッサ４３０は、こうして、Ｎ_C個までの変調シンボルストリームを、周波数サブチャンネルに使用するために選択されたＮ_C個までの空間サブチャンネルに与える。

ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、変調シンボルは、多重周波数サブチャンネル上を、且つ多重送信アンテナから送信されることができる。ＭＩＭＯプロセッサ３２０ｄの中において、各データプロセッサ４３０からのＮ_C個までの変調シンボルストリームは、それぞれの空間プロセッサ４３２へ与えられ、そしてその空間プロセッサは、チャンネル制御及び／又は利用可能なＣＳＩに基づいて受信された変調シンボルを処理する。各空間プロセッサ４３２は、全ＣＳＩ処理が行われないならば、（図４Ａに示されるもののような）デマルチプレクサを簡単に実装してもよく、又は全ＣＳＩ処理が行われるならば、（図４Ｂに示されるもののような）デマルチプレクサが後に続くＭＩＭＯプロセッサを実装してもよい。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、全ＣＳＩ処理（即ち、前調整）は、各周波数サブチャンネルに対して行われることができる。

各サブチャンネル空間プロセッサ４３２は、各タイムスロットに対してＮ_C個までの変調シンボルを、その周波数サブチャンネルに使用するために選択された送信アンテナに対してＮ_T個までの変調シンボルに多重解除する。各送信アンテナについて、結合器４３４は、その送信アンテナに使用するために選択されたＮ_F個までの周波数サブチャンネルに関する変調シンボルを受信し、各タイムスロットに対するシンボルを変調シンボルベクトルＶに結合させ、且つ変調シンボルベクトルを次の処理ステージ（即ち、それぞれの変調器３２２）へ与える。

ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｄは、こうして、データ送信に使用するために選択された各送信アンテナ当り１つの変調シンボルベクトルの割合で、Ｎ_T個までの変調シンボルベクトルＶ₁乃至Ｖ_Ntを与えるために、変調シンボルを受信し、且つ処理する。各変調シンボルベクトルＶは、単一のタイムスロットを扱い、且つ変調シンボルベクトルＶの各要素は、その上を変調シンボルが伝達される独特のサブキャリアを有する特定の周波数サブチャンネルと関連させられる。

図４Ｄは、ＯＦＤＭのための変調器３２２の実施形態も示す。ＴＸチャンネルプロセッサ３２０ｄからの変調シンボルベクトルＶ₁乃至Ｖ_Ntは、それぞれ、変調器３２２ａ乃至３２２ｔへ与えられる。図４Ｄに示される実施形態において、各変調器３２２は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）４４０、巡回接頭文字列発生器(cyclic prefix generator)４４２、及びアップコンバータ４４４を含む。

ＩＦＦＴ４４０は、各受信された変調シンボルベクトルを、ＩＦＦＴを使用するその時間領域表示(time-domain representation)（そしてそれは、ＯＦＤＭシンボルと呼ばれる）に変換する。ＩＦＦＴ４４０は、任意の数の周波数サブチャンネル（例えば、８、１６、３２、…、ＮF）上でＩＦＦＴを行うために設計されることができる。実施形態において、ＯＦＤＭシンボルへ変換された各変調シンボルベクトルについて、巡回接頭文字列(cyclic prefix )発生器４４２は、特定の送信アンテナに対する“送信シンボル”を形成するためにＯＦＤＭシンボルの時間領域表示の部分を反復する。巡回接頭文字列は、送信シンボルが、マルチパス遅延拡散の存在において、その直交特性を保持することを保証し、これによって、有害な通路効果に対抗して性能を向上させる。ＩＦＦＴ４４０及び巡回接頭文字列発生器４４２の実施は、技術的に周知であり、この中には詳細に説明しない。

各巡回接頭文字列発生器４４２からの時間領域表示（即ち、各アンテナに対する送信シンボル）は、それから、変調された信号を発生させるためにアップコンバータ４４４によって処理され（例えば、アナログ信号に変換され、変調され、増幅され、且つ濾波され）、そしてその変調された信号は、それから、それぞれのアンテナから送信される。

ＯＦＤＭ変調は、米国電気電子学会通信誌、１９９０年５月、Ｊｏｈｎ Ａ．Ｃ． Ｂｉｎｇｈａｍ氏による、“データ送信のための多重搬送波変調：ある着想その時は来た”と題する論文に更に詳細に記載され、そしてそれは、参照文献としてこの中に組み入れられる。

図４Ａ乃至４Ｄは、本発明の種々の観点及び実施形態を実施することが可能なＭＩＭＯ送信機の４つの設計を示す。本発明は、ＭＩＭＯを利用しないＯＦＤＭシステムにも実施されることができる。この場合において、利用可能な送信チャンネルは、ＯＦＤＭシステムの周波数サブチャンネルに相当する。一般に、この中で説明する技術は、ＭＩＭＯ、ＯＦＤＭ、又は多重並列送信チャンネルをサポートすることが可能な任意の他の通信方式（例えば、ＣＤＭＡ方式）によってサポートされる多重並列送信チャンネルに対して適用可能である。

非常に多くの他の送信機設計も、この中に説明した種々の創意に富む技術を実施することが可能であり、これらの設計も本発明の範囲の中にある。若干のこれらの送信機設計は、次の特許出願に更に詳細に記載され、そしてその特許出願は、全て本出願の譲受人に譲渡され、参照文献としてこの中に組み入れられる：
・前に説明したように、米国特許出願番号第０９／７７６０７５号；
・２０００年３月２２日に出願された、“多重搬送波変調を使用する高効率、高性能通信システム”と題する、米国特許出願番号第０９／５３２４９２号；
・２００１年３月２３日に出願された、“無線通信システムにおけるチャンネル状態情報を利用するための方法及び装置”と題する、米国特許出願番号第０９／８２６４８１号；
・２００１年５月１１日に出願された、“チャンネル状態情報を利用する多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおけるデータを処理するための方法及び装置”と題する、米国特許出願番号第０９／８５４２３５号；
・それぞれ２００１年５月１７日、及び２００１年６月１４日に出願された、“選択的チャンネル逆変換を使用する多重チャンネル通信システムにおける送信のためにデータを処理するための方法及び装置”と両方共に題する、米国特許出願番号第０９／８６０２７４号及び［弁護士事件整理番号第１０４-４５．１号］。

これらの特許出願は、更に詳細に、ＭＩＭＯ処理及びＣＳＩ処理も記載する。

図４Ｃは、各送信アンテナに対するデータがその送信アンテナのために選択された符号化及び変調方式に基づいて独立に符号化され、且つ変調されてもよい実施形態を示す。類似して、図４Ｄは、各周波数サブチャンネルに対するデータがその周波数サブチャンネルのために選択された符号化及び変調方式に基づいて独立に符号化され、且つ変調されてもよい、実施形態を示す。一般に、全ての利用可能な送信チャンネル（例えば、全ての周波数サブチャンネルの全ての空間サブチャンネル）は、任意の数のグループに分離されてもよく、且つ各グループは、任意の数及び型の送信チャンネルを含んでもよい。例えば、各グループは、空間サブチャンネル、周波数サブチャンネル、又は両方の領域におけるサブチャンネルを含んでもよい。

［ＭＩＭＯ受信機システム］
図５は、本発明の実施形態に従ってデータを受信することが可能なＭＩＭＯ受信機システム３５０ａのブロック図である。受信機システム３５０ａは、図３における受信機システム３５０の１つの特定の実施形態であり、送信された信号を受信し、且つ回復するための連続する相殺(cancellation)受信機処理技術を実施する。Ｎ_T個（まで）の送信アンテナから送信された信号は、Ｎ_R個のアンテナ３５２ａ乃至３５２ｒの各々によって受信され、それぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）３５４（そしてそれは、フロントエンドプロセッサとも呼ばれる）へ経路設定される。

各復調器３５４は、それぞれの受信された信号を調整し（例えば、濾波し、且つ増幅し）、調整された信号を中間周波数又は基底帯域へダウンコンバートし、且つサンプル(sample)を与えるためにダウンコンバートされた信号をディジタル化する。各復調器３５４は、受信された変調シンボルのストリームを発生させるための受信されたパイロットを用いてサンプルを更に復調してもよく、そしてそれは、ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６ａへ与えられる。

ＯＦＤＭがデータ送信のために使用されるならば、各復調器３５４は、更に、図４Ｄに示される変調器３２２によって行われたものと相補的な処理を行う。この場合において、各復調器３５４は、変形(transform)されたサンプルの表示を発生させ、且つ変調シンボルベクトルのストリームを与えるＦＦＴプロセッサ（図示されていない）を含む。各ベクトルは、使用するために選択されたＮ_F個までの周波数サブチャンネルに対するＮ_F個までの変調シンボルを含み、且つ１つのベクトルが各タイムスロットに与えられる。各周波数サブチャンネルが独立に処理される（例えば、図４Ｄに示されるように）送信処理方式について、全てのＮ_R個の復調器のＦＦＴプロセッサからの変調シンボルベクトルストリームは、デマルチプレクサ（図５に示されていない）へ与えられ、そしてそのデマルチプレクサは、各ＦＦＴプロセッサからの変調シンボルベクトルストリームを、データ送信のために使用される周波数サブチャンネルの数に相当するＮ_F個までの変調シンボルストリームに多重解除する。デマルチプレクサは、それから、Ｎ_F個までの変調シンボルストリームの各々を、それぞれのＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサ３５６ａへ与える。

ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについて、１つのＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサ３５６ａは、Ｎ_R個の受信アンテナからのＮ_R個の変調シンボルストリームを処理するために使用されてもよい。その上、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、１つのＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサ３５６ａは、データ送信のために使用されるＮ_F個までの周波数サブチャンネルの各々に対してＮ_R個の受信アンテナからのＮ_R個の変調シンボルストリームの組を処理するために使用されてもよい。代わりに、単一のＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６ａは、各周波数サブチャンネルと関連する変調シンボルストリームの組を別々に処理するために使用されてもよい。

図５に示される実施形態において、ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６ａ（そしてそのプロセッサ（それは図３におけるＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６の１つの実施形態である）は多数の連続する（即ち、縦続接続された）受信機処理ステージ５１０を含み、ステージは受信機システム３５０ａによって回復されるべき送信された各データストリーム当たり１ステージである。１つの送信処理方式において、選択的チャンネル送信は、全ての利用可能な送信チャンネルに適用される。この場合において、選択された送信チャンネルは、１つ以上のデータストリームを送信するために使用されてもよく、そのデータストリームの各々は、共通の符号化方式を用いて独立に符号化されてもよい。もう１つの送信処理方式において、選択的チャンネル送信は、各送信アンテナに独立に適用される。この場合において、各送信アンテナに対する選択された送信チャンネルは、１つ以上のデータストリームを送信するために使用されてもよく、そしてそのデータストリームの各々は、その送信アンテナのために選択された符号化方式を用いて独立に符号化されてもよい。１つのデータストリームが独立に符号化され、各空間サブチャンネル上を送信されるならば、そのときは、連続する相殺受信機処理技術は、送信されたデータストリームを回復するために使用されてもよい。明確にするために、ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６ａは、１つのデータストリームが独立に符号化され、データプロセッサ３５６ａによって処理されている所与の周波数サブチャンネルの各空間サブチャンネル上を送信される、実施形態について説明する。

各受信機処理ステージ５１０（最後のステージ５１０ｎについて、を除く）は、干渉補償器５３０に結合されたチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０を含み、且つ最後のステージ５１０ｎは、チャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０ｎのみを含む。第１番目の受信機処理ステージ５１０ａについて、チャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０ａは、第１番目の送信チャンネル（又は第１番目の送信された信号）に復号されたデータストリームを供する復調器３５４ａ乃至３５４ｒからＮ_R個の変調シンボルストリームを受信し、且つ処理する。その上、第２番目乃至最後のステージ５１０ｂ乃至５１０ｎの各々について、そのステージに対するチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０は、そのステージによって処理されている送信チャンネルに対する復号されたデータストリームを導出するための前のステージにおいて、干渉補償器５３０からＮ_R個の修正されたシンボルストリームを受信し、且つ処理する。各チャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０は、更に、ＣＳＩ（例えば、受信ＳＮＲ）を関連する送信チャンネルに与える。

第１番目の受信機処理ステージ５１０ａについて、干渉補償器５３０ａは、Ｎ_R個の変調シンボルストリームを全てのＮ_R個の復調器３５４から受信する。その上、第２番目乃至第２番目から最後までのステージの各々について、干渉補償器５３０は、Ｎ_R個の修正されたシンボルストリームを前のステージの干渉補償器から受信する。各干渉補償器５３０は、復号されたデータストリームを同じステージ中のチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０からも受信し、且つこの復号されたデータストリームによる、受信された変調シンボルストリームにおける干渉成分の推定値である、Ｎ_R個の再変調されたシンボルストリームを導出するための処理（例えば、符号化、インタリーブ、シンボル写像、チャンネル応答、等）を行う。再変調されたシンボルストリームは、それから、全てだが減算された（即ち、相殺された）干渉成分を含むＮ_R個の修正されたシンボルストリームを導出するために、受信された変調シンボルストリームから減算する。Ｎ_R個の修正されたシンボルストリームは、それから、次のステージへ与えられる。

図５に示されるように、コントローラー３６２は、ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６ａに結合され、プロセッサ３５６ａによって行われる連続する相殺受信機処理(cancellation receiver processing)における種々のステップを指示する。

図５は、各データストリームがそれぞれの送信アンテナ（即ち、各送信された信号に相当する１つのデータストリーム）を介して送信されるときに、直接的に使用できる受信機構造を示す。この場合において、各受信機処理ステージ５１０は、受信機システム３５０ａを目標にして送信された信号の１つを回復するために動作することができ、且つ回復される送信された信号に相当する復号されたデータデータストリームを供することができる。

他の送信処理方式について、データストリームは、それぞれ空間、周波数、及び時間ダイバーシティを与えるために、多重送信アンテナ、周波数サブチャンネル、及び／又は時間間隔に亘って送信されることができる。これらの方式について、受信機処理は、最初に各周波数サブチャンネルの各送信アンテナ上を送信される信号に対する受信された変調シンボルストリームを導出する。多重送信アンテナ、周波数サブチャンネル、及び／又は時間間隔に対する変調シンボルは、それから、結合され、及び／又は送信機システムで行われる多重解除のように、相補的な方法で多重化されてもよい。結合された変調シンボルのストリームは、それから、相当する復号されたデータストリームを与えるために処理される。

図６Ａは、チャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０ｘの実施形態のブロック図であり、そしてそのプロセッサは、図５におけるチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０の１つの実施形態である。この実施形態において、チャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０ｘは、（１）回復されているデータストリームに相当する回復された変調シンボルストリームを与えるためにＮ_R個（まで）の受信された変調シンボルストリームを処理するＲＸチャンネルプロセッサ６２０、及び（２）復号されたデータストリームを与えるために回復された変調シンボルストリームを復号するＲＸデータプロセッサ６３０、を含む。ＲＸチャンネルプロセッサ６２０は、空間／空間-時間プロセッサ６２２、セレクタ６２４、及びＣＳＩプロセッサ６２６を含み、且つＲＸデータプロセッサ６３０は、復調要素６３２、デインタリーバ６３４、及び復号器６３６を含む。

実施形態において、空間／空間-時間プロセッサ６２２は、（平坦なフェージングを有する非分散性ＭＩＭＯチャンネルに対する）Ｎ_R個の受信された信号上での線形空間処理、又は（周波数選択性フェージングを有する分散性ＭＩＭＯチャンネルに対する）Ｎ_R個の受信された信号上での空間-時間処理を行う。空間処理は、チャンネル相互関係マトリクス逆変換（ＣＣＭＩ）技術、最小平均値自乗誤り（ＭＭＳＥ）技術、その他、のような、線形空間処理技術を使用して実現されてもよい。これらの技術は、好ましくない信号を無効にするために、及び／又は他の信号からの雑音及び干渉の存在下で、構成信号の各々の受信ＳＮＲを最大化するために、使用されてもよい。空間-時間処理は、ＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ-ＬＥ）、決定帰還等化器(decision feedback equalizer)（ＤＦＥ）、最大可能性順序推定器(maximum-likelihood sequence estimator )（ＭＬＳＥ）、その他、のような、空間-時間処理技術を使用して実現することができる。ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、ＭＭＳＥ-ＬＥ、及びＤＦＥ技術は、更に詳細に、前述の米国特許出願番号第０９／８５４２３５に記載されている。ＤＦＥ及びＭＬＳＥ技術は、米国電気電子学会、通信部会報、第７巻、第７号、１９９９年７月、Ｓ．Ｌ．Ａｒｉｙａｖｉｓｔａｋｕｌ氏、他による、“分散性干渉を有する最適な空間-時間プロセッサ：統一された分析及び要求されたフィルタスパン(Filter Span)”と題する論文に更に詳細に記載されており、参照文献としてこの中に組み入れられる。

ＣＳＩプロセッサ６２６は、データ送信のために使用される送信チャンネルの各々に対するＣＳＩを決定する。例えば、ＣＳＩプロセッサ６２６は、受信されたパイロット信号に基づいて雑音共分散マトリクスを推定し、それから、復号されているデータストリームのために使用されるｋ番目の送信チャンネルのＳＮＲを計算してもよい。ＳＮＲは、技術的に周知のように従来のパイロット補助の単一及び多重搬送波システムと同様に推定されてもよい。データ送信のために使用される選択された送信チャンネルの全てに対するＳＮＲは、送信機システムへ報告されるＣＳＩを具備することができる。ＣＳＩプロセッサ６２６は、この受信機処理ステージによって回復されるために、更に、セレクタ６２４へ特定のデータストリームを識別する制御信号を与えてもよい。

セレクタ６２４は、多数のシンボルストリームを空間／空間時間プロセッサ６２２から受信し、それから、回復されるべきデータストリームに相当する回復された変調シンボルストリームを与えるために若干の又は全ての受信された変調シンボルを減算する。回復された変調シンボルストリームを導出するためのシンボル減算は、ＣＳＩプロセッサ６２６からの制御信号に基づいて行われてもよい。減算された変調シンボルのストリームは、それからＲＸデータプロセッサ６３０へ与えられる。

各送信チャンネルに対するデータストリームが共通の符号化及び変調方式に基づいて独立に符号化され且つ変調される、実施形態について、選択された送信チャンネルに対する回復された変調シンボルは送信チャンネルのために使用される共通の変調方式と相補的である復調方式（例えば、Ｍ-ＰＳＫ、Ｍ-ＱＡＭ）に従って復調される。復調要素６３２からの復調されたデータは、それから、チャンネルインタリーバによって行われたものと相補的な方法で、デインタリーバ６３４によってデインタリーブされ(de-interleaved)、且つデインタリーブされたデータは、更に、符号器によって行われたものと相補的な方法で、復号器６３６によって復号される。例えば、ターボ復号器又はビタビ復号器は、ターボ又は畳込み符号化がそれぞれ送信機システムで行われるならば、復号器６３６のために使用することができる。復号器６３６からの復号されたデータストリームは、回復されている送信されたデータストリームの推定値を表す。

図６Ｂは、干渉補償器５３０ｘのブロック図であり、そしてその干渉補償器は、図５における干渉補償器５３０の１つの実施形態である。干渉補償器５３０ｘの中において、同じステージの中のチャンネルＭＩＭＯ／データプロセッサ５２０からの復号されたデータストリームは、再変調されたシンボルを与えるために、チャンネルデータプロセッサ６４２によって再符号化され、インタリーブされ、且つ再変調され、そしてその再変調されたシンボルはＭＩＭＯ処理より前の送信機システムでの変調シンボル及びチャンネル歪みの推定値である。チャンネルデータプロセッサ６４２は、データストリームに対して送信機システムで行われたものと同様な処理（例えば、符号化、インタリーブ、及び変調）を行う。再変調されたシンボルは、それから、チャンネルシミュレータ６４４へ与えられ、そのチャンネルシミュレータは、復号されたデータストリームによる干渉の推定値ｉ^^kを与えるために、推定されたチャンネル応答を用いて、シンボルを処理する。チャンネル応答推定値は、送信機システムによって送信されたパイロット及び／又はデータに基づいて、且つ、例えば、前述した米国特許出願番号第０９／８５４２３５号に記載された技術に従って導出することができる。

干渉ベクトルｉ^^kにおけるＮ_R個の要素は、ｋ番目の送信アンテナ上を送信されるシンボルストリームのためにＮ_R個の受信アンテナで受信される信号の成分に相当する。干渉ベクトルの各要素は、相当する受信された変調シンボルストリームにおけるｋ番目の復号されたデータストリームに関する推定された成分を表す。これらの成分は、Ｎ_R個の受信された変調シンボルストリーム（即ち、ベクトルｒ ^k）における残りの（まだ検出されていない）データストリームへの干渉であり、且つ除去されるｋ番目の復号されたデータストリームからの成分を有する修正されたシンボルベクトルｒ ^k+1を与えるために加算器６４６によって、受信されたシンボルベクトルｒ ^kから減算（即ち、相殺）される。修正されたシンボルベクトルｒ ^k+1は、図５に示されるように、次の受信機処理ステージへの入力ベクトルとして与えられる。

連続する相殺受信機処理の種々の観点は、前述の米国特許出願番号第０９／８５４２３５号に、更に詳細に記載されている。

図７は、本発明のもう１つの実施形態に従って、ＯＦＤＭをサポートし、且つデータを受信することが可能なＭＩＭＯ受信機システム３５０ｂのブロック図である。Ｎ_T個（まで）の送信アンテナから送信された信号は、Ｎ_R個のアンテナ３５２ａ乃至３５２ｒの各々によって受信され、且つそれぞれの復調器３５４へ経路設定される。各復調器３５４は、サンプルを与えるためにそれぞれの受信された信号を調整し、処理し、且つディジタル化し、そしてそのサンプルは、ＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサ３５６ｂへ与えられる。

ＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサ３５６ｂ中において、各受信アンテナに関するサンプルは、それぞれのＦＦＴプロセッサ７１０へ与えられ、そしてそのプロセッサは、受信されたサンプルの変形した表示を形成し、且つそれぞれの変調シンボルベクトルのストリームを与える。ＦＦＴプロセッサ７１０ａ乃至７１０ｒからのＮ_R個の変調シンボルベクトルのストリームは、それから、プロセッサ７２０へ与えられる。プロセッサ７２０は、最初に、各ＦＦＴプロセッサ７１０からの変調シンボルベクトルのストリームを多数（Ｎ_F個まで）のサブチャンネルシンボルストリームに多重解除する。プロセッサ７２０は、それから、Ｎ_T個（まで）の処理後の変調シンボルのストリームを与えるために各周波数サブチャンネルのＮ_R個のサブチャンネルシンボルストリーム上での空間処理又は空間-時間処理を行うことができる。

多重周波数サブチャンネル及び／又は多重空間サブチャンネルを介して送信された各データストリームについて、プロセッサ７２０は、更に、データストリームを送信するために使用した全ての周波数及び空間サブチャンネルに関する処理後の変調シンボルを、１つの回復された変調シンボルストリーム(one recovered modulation symbol stream)に再結合させ、そしてその変調シンボルストリームは、それから、データストリームプロセッサ７３０へ与えられる。各データストリームプロセッサ７３０は、特定の回復された変調シンボルのストリームを受信し、送信機ユニットでのストリーム上で行われたものと相補的な、復調、デインタリーブ、及び復号を行い、且つそれぞれの復号されたデータストリームを与える。

連続する相殺受信機処理技術を使用する受信機システム及び連続する相殺受信機処理技術を使用しないものは、送信されたデータストリームを受信し、処理し、且つ回復するために使用されてもよい。多重送信チャンネルを介して受信された信号を処理することが可能な若干の受信機システムは、前述した米国特許出願番号第０９／５３２４９２号、第０９／７７６０７５号、第０９／８２６４８１号、第０９／８５４２３５号、及び第０９／８６０２７４号に記載されている。

［送信機システムに対するＣＳＩ取得］
選択的チャンネル送信は、種々の方法で実施されることができ、且つ種々の型のＣＳＩは、受信機システムによって送信機システムへ報告されてもよい。１つの実施において、通信リンクの特性は、受信機システムで決定され、且つ送信チャンネル並びにその符号化及び変調方式を選択するために使用される。選択された送信チャンネル並びに符号化及び変調方式の個性は、送信機システムへ返送され、且つ送信のためのデータを処理するために使用されるＣＳＩを具備する。もう１つの実施において、リンク特性は、受信機システムで決定され、且つ送信機システムへ与えられるＣＳＩを具備する。送信機システムは、それから、送信チャンネル並びに符号化及び変調方式を選択するために、報告されたＣＳＩを使用する。

受信機システムによって送信機システムへ報告されたＣＳＩは、こうして、（１）通信リンクの特性、（２）選択された送信チャンネル並びにその符号化及び変調方式、を表示する任意の型の情報、若しくは若干の他の情報又はその任意の組合せを具備する。種々の型及び形式の情報は、ＣＳＩとして供されてもよく、そのいくつかの例は後で説明する。

１つの実施形態において、ＣＳＩは、使用するために選択されていた全ての送信チャンネルの表示並びに使用される符号化及び変調方式の表示を具備する。１つの特定の実施において、チャンネルマスク(channel mask)は、使用するために選択されてもよい各送信チャンネルに対するビットを含むために規定されてもよい。データ送信より前に、利用可能な送信チャンネルは、受信機システムで評価され、選択されてもよい。各選択された送信チャンネルに関するビットは、それから、使用可(enable)にされる（例えば、論理ハイに設定される）ことができ、且つ各選択されなかった送信チャンネルに対するビットは、使用不可(disable)にされ（例えば、論理ロウに設定され）ることができる。もう１つの実施において、選択された送信チャンネルは、ランレングス符号化又は若干の他の型の符号化によって識別されてもよい。ＯＦＤＭシステム（ＭＩＭＯ付き又は無しで）について、周波数領域における相互関係は、データ量の低減がＣＳＩに帰還されることを可能にするために活用されてもよい。例として、特定の空間サブチャンネルに対するＭ個の周波数チャンネルが使用するために選択されるならば、そのときは、次の、（１）空間サブチャンネル並びに第１番目及び最後の選択されたサブチャンネルの個性、（２）空間サブチャンネル及び第１番目の選択された周波数サブチャンネルの個性並びにＭ、（３）空間サブチャンネル及び第１番目の選択された周波数サブチャンネルの個性を表示する特定の符号並びにＭ、又は（４）若干の他の値、符号、若しくはメッセージは、報告されてもよい。

もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、各独立に処理された（即ち、符号化され、変調された）データストリームに関するデータレート表示器を具備する。独立に処理されたデータストリームを送信するために使用されるべき一グループの１つ以上の送信チャンネルの品質は、最初に（例えば、グループにおける送信チャンネルに対する推定されたＳＮＲに基づいて）決定されてもよく、且つ決定されたチャンネル品質に相当するデータレートは、識別されてもよい（例えば、ルックアップテーブル(look-up table)に基づいて）。識別されたデータレートは、要求されたレベルの性能でデータストリームのために送信されてもよい最大のデータレートを表示する。データレートは、データレート表示器（ＤＲＩ）へ写像され、且つデータレート表示器によって表され、そしてそれは、効率的に符号化されることができる。一般の実施において、ＳＮＲ推定値は、例えば、ルックアップテーブルに基づいて直接にＤＲＩへ写像される。

しかも、もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、各グループの選択された送信チャンネル又は各独立に処理されたデーストリームのために送信機システムで使用される特定の処理方式の表示を具備する。

しかも、もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、各選択された送信チャンネル又は各独立に処理されたデーストリームのために推定されたＳＮＲ又はチャンネル利得を具備する。ＳＮＲ又はチャンネル利得推定値は、任意の数のビットを有する値へ量子化されてもよい。

しかも、もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、各選択された送信チャンネル、データストリーム、グループ若しくは送信チャンネル、又は任意の他の単位の送信に対するパワー制御情報を具備する。パワー制御情報は、各送信ユニットがより多いパワーかより少ないパワーかどちらかに対する要請を表示するための単一のビット含んでもよく、又はそれは、要請されたパワーレベルにおける変化の規模を表示するための多種多様のビットを含んでもよい。より多い送信パワーに対する要請は、関連する送信チャンネルに対する受信ＳＮＲが劣化したことを表示し、且つより少ない送信パワーに対する要請は、関連する送信チャンネルに対する受信ＳＮＲが向上したことを表示する。１つの実施において、送信機システムは、関連する送信チャンネルのＳＮＲを推定するために受信機システムから受信されたパワー制御情報を使用し、どの送信チャンネルを選択するべきかを決定し、且つ適切な符号化及び変調方式を選択する。

しかも、もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、送信チャンネル、データストリーム、一グループの送信チャンネル、又は若干の他の単位の送信に関する特定の尺度の品質のための差動表示器を具備する。最初に、送信単位に関するＳＮＲ若しくはＤＲＩ又は若干の他の品質測定は、参照測定値として決定され、報告される。その後、送信ユニットの品質の監視は、継続し、且つ最後の報告された測定値及び現在の測定値の間の差異は、決定される。差異は、それから、量子化され、差動表示器へ写像されてもよく、そしてそれは、それから、報告される。差動表示器は、特定のステップの大きさずつ最後の報告された測定値への増加量又は低減量を表示してもよい（又は、最後の報告された測定値を維持するために）。参照測定値は、差動表示器における誤り及び／又はこれらの表示器の誤った受信が累積しないことを確実にするために、周期的に送信されてもよい。

他の型の又は形式のＣＳＩも、使用されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。一般に、ＣＳＩは、どんな型及び形式であっても、１組の選択された送信チャンネル並びにその符号化及び変調方式を識別するために使用され得る、十分な情報を含む。チャンネル特性の推定値に基づいて明白な型及び形式のＣＳＩ（例えば、チャンネルマスク、データレート表示器、差動表示器、等）を導出するための処理は、受信機システムで図３に示されるコントローラー３６２によって行われてもよい。

ＣＳＩは、送信機システムから送信され、受信機システムで受信される信号に基づいて導出されてもよい。実施形態において、ＣＳＩは、送信された信号に含まれるパイロット参照に基づいて導出される。代案として又は追加的に、ＣＳＩは、送信される信号に含まれるデータに基づいて導出されてもよい。データは、選択された送信チャンネル上のみを送信されるが、パイロットデータは、受信機システムがチャンネル特性を推定することを可能にするために選択されなかった送信チャンネル上を送信されてもよい。

しかももう１つの実施形態において、ＣＳＩは、受信機システムから送信機システムへ送信される１つ以上の信号を具備する。若干のシステムにおいて、相互関係の程度は、上り方向リンク及び下り方向リンク（例えば、上り方向リンク及び下り方向リンクが、時分割多重化された方法で、同じ周波数帯域を共用するところの時分割２重化（ＴＤＤ）システム）の間に存在してもよい。これらのシステムにおいて、上り方向リンクの品質は、下り方向リンクの品質に基づいて推定（必要な程度の正確さまで）されてもよく、その逆も同様であり、そしてそれは、受信機システムから送信される信号（例えば、パイロット信号）に基づいて推定されてもよい。パイロット信号は、それから、それによって送信機システムが、受信機システムで観察されるようにＣＳＩを推定することができる手段を表す。この型のＣＳＩについて、チャンネル特性のどの報告も明白に必要ではない。ＴＤＭシステムに対するＣＳＩは、２００１年６月２２日に出願された、“時分割２重化（ＴＤＤ）通信システムにおけるデータを送信するための方法及び装置”と題する、米国特許出願番号［弁護士事件整理番号第ＰＤ０００１４１号］に、更に詳細に記載され、本出願の譲受人に譲渡され、参照文献としてこの中に組み入れられる。

信号品質は、種々の技術に基づいて送信機システムで推定され得る。若干のこれらの技術は、次の特許に記載され、そしてその特許は、本出願の譲受人に譲渡され、参照文献としてこの中に組み入れられる：
・１９９８年８月２５日に発行された、“ＣＤＭＡ通信システムにおける受信されたパイロットパワー及び通路損失を決定するためのシステム及び方法”と題する、米国特許番号第５７９９００５号；
・１９９９年５月１１日に発行された、“スペクトル拡散通信システムにおけるリンク品質を測定するための方法及び装置”と題する、米国特許番号第５９０３５５４号；
・それぞれ１９９１年１０月８日及び１９９３年１１月２３日に発行された、“ＣＤＭＡセルラ移動電話システムにおける送信パワーを制御するための方法及び装置”と両方共に題する、米国特許番号第５０５６１０９号及び第５２６５１１９号；並びに２０００年８月１日に発行された、“ＣＤＭＡ移動電話システムにおけるパワー制御信号を処理するための方法及び装置”と題する、米国特許番号第６０９７９７２号。

パイロット信号及び／又はデータ送信に基づいて単一の送信チャンネルを推定するための方法も、技術的に利用可能な多数の論文に見出されるかも知れない。このようなチャンネル推定方法のものは、米国電気電子学会、通信部会報、１９９９年１０月、Ｆ．Ｌｉｎｇ氏による“最適受信、統合化性能、及び参照支援一貫性応用ＣＤＭＡ通信の中断率分析(Optimal Reception,Performance Bound,and Cutoff-Rate Analysis of Reference-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications)”と題する、論文に記載され、参照文献としてこの中に組み入れられる。

ＣＳＩに対する種々の型の情報及び種々のＣＳＩ報告機構は、１９９７年１１月３日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、“高レートパケットデータ送信のための方法及び装置”と題する、米国特許出願番号第０８／９６３３８６号、及び“ＴＩＥ／ＥＩＡ／ＩＳ-８５６ｃｄｍａ２０００高レートパケットデータ大気インタフェース仕様”にも記載され、そしてその両方共に参照文献としてこの中に組み入れられる。

ＣＳＩは、種々のＣＳＩ送信方式を使用して、受信機システムから送信機へ報告されてもよい。例えば、ＣＳＩは、丸ごと、差額的に、又はその組合せで送出されてもよい。１つの実施形態において、ＣＳＩは、周期的に報告され、差額的な更新は、前に送信されたＣＳＩに基づいて送出される。もう１つの実施形態において、ＣＳＩは、変化（例えば、変化が特定の閾値を超えるならば）があるときのみ送出され、そしてその変化は、帰還チャンネルの効果的なレートを下げるかも知れない。例として、チャンネルマスク又はＳＮＲは、それらが変化するときのみ返送（例えば、差額的に）されるかも知れない。ＣＳＩのために帰還されるデータ量を低減するための他の圧縮及び帰還チャンネル誤り回復技術も使用されてもよく、それは、本発明の範囲の中にある。

図３に返って参照すると、ＲＸチャンネル／データプロセッサ３５６及び／又は選択された送信チャンネルの表示によって推定されたチャンネル特性、並びにコントローラー３６２によって決定されたそれらの符号化及び変調方式を具備してもよい、全／部分ＣＳＩは、ＴＸデータプロセッサ３６４へ与えられ、そしてそのＴＸデータプロセッサは、ＣＳＩを処理し、処理されたデータを１つ以上の変調器３５４へ与える。変調器３５４は、更に、処理されたデータを調整し、逆方向チャンネルを介してＣＳＩを送信機システム３１０へ返信する。

システム３１０で、送信された帰還信号は、アンテナ３２４によって受信され、復調器３２２によって復調され、且つＲＸデータプロセッサ３３２へ与えられる。ＲＸデータプロセッサ３３２は、ＴＸデータプロセッサ３６４によって行われたものと相補的な処理を行い、報告されたＣＳＩを回復し、そしてそのＣＳＩは、それから、コントローラー３３４へ与えられる。

コントローラー３３４は、（１）データ送信のための各グループにおける最良の利用可能な送信チャンネルの組を選択すること、並びに（２）選択された送信チャンネルの各グループのために使用される符号化及び変調方式を決定すること、を含む多数の機能を行うために報告されたＣＳＩを使用する。コントローラー３３４は、高いスループットを実現するために、又は若干の他の性能基準若しくは測定基準に基づいて、送信チャンネルを選択してもよく、且つ更に、前に説明したように、送信チャンネルを選択するために使用される閾値を決定してもよい。

この中で説明した技術は、基地局から１つ以上の端末への下り方向リンク上のデータ送信のために使用されてもよく、且つ各端末から基地局への上り方向リンク上のデータ送信のためにも使用されてもよい。下り方向リンクついて、図３及び４Ａ乃至４Ｄにおける送信機システム３１０は、基地局の部分を表してもよく、且つ図３、５、及び７における受信機システム３５０は、端末の部分を表してもよい。その上、上り方向リンクについて、図３及び４Ａ乃至４Ｄにおける送信機システム３１０は、端末の部分を表してもよく、且つ図３、５、及び７における受信機システム３５０は、基地局の部分を表してもよい。

送信機及び受信機システムの要素は、1つ以上のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラー、マイクロコントローラ、現場プログラム可能ゲートアレー（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理装置、他の電子ユニット、又はそれらの任意の組合せ、を用いて実施されてもよい。この中で説明した若干の機能及び処理も、プロセッサ上で実行されるソフトウェアを用いて実施されてもよい。本発明の明白な観点も、ソフトウェア及びハードウェアの組合せを用いて実施されてもよい。例えば、閾値αを決定するための、及び送信チャンネルを選択するための計算は、プロセッサ（図３におけるコントローラー３３４又は３６２）上で実行されるプログラム符号に基づいて行われてもよい。

表題は、参考のために、且つ明白な部分の場所を定めるのを援助するために、この中に含まれる。これらの表題は、この中に説明した概念の範囲を限定するために意図されるものではなく、これらの概念は、明細書全体に亘って他の部分への適用可能性を有し得る。

以上の開示された実施形態の説明は、技術的に技量のある任意の人が本発明を製品化し、又は使用することを可能にする。これらの実施形態への種々の変更は、技術的に技量のある人達には即座に明白であり、且つこの中に規定された包括的な原理は、本発明の精神又は範囲を離れることなく他の実施形態に適用され得る。こうして、本発明は、この中に示された実施形態に限定されるように意図されるものではなく、この中に開示された原理及び新規な特徴に矛盾しない最も広い範囲と一致するものである。

Claims (40)

1. 多重チャンネル通信システムにおける多重送信チャンネル上で送信するデータを処理するための方法、該方法は下記を具備する：
   データ送信に利用可能な複数の送信チャンネルの特性を推定する；
   複数の送信チャンネルを１以上のグループの送信チャンネルに分離する；並びに
   各グループの送信チャンネルについて、
   推定されたチャンネル特性に基づいてデータ送信に使用する１つ以上の送信チャンネルを選択し、
   規定された配分方式に従って１以上の選択された送信チャンネル間でグループに利用可能な送信パワー全体を配分し、
   １以上の選択された送信チャンネルに関するデータを符号化し且つ変調し、及び
   配分された送信パワーに基づいて各選択された送信チャンネルに関する符号化され且つ変調されたデータを送信する。
2. 各グループに利用可能な送信パワー全体が、グループにおける１以上の選択された送信チャンネルの間で近似的に等しく配分される、請求項１記載の方法。
3. 各グループに利用可能な送信パワー全体が、グループにおける１以上の選択された送信チャンネルの間で非均一に配分される、請求項１記載の方法。
4. より多くの量の送信パワーが、より高い性能を実現可能な送信チャンネルへ配分される、請求項３記載の方法。
5. 各グループにおける１以上の送信チャンネルが、規定された配分方式に従って配分された送信パワー全体を用いて実現可能な性能に部分的に基づいて選択される、請求項１記載の方法。
6. インタリーブ方式に従って各グループに対するデータをインタリーブする、請求項１記載の方法。
7. 各グループに対するデータが、グループにおける全ての選択された送信チャンネルに亘ってインタリーブされる、請求項６記載の方法。
8. 各グループにおける１以上の送信チャンネルが閾値に基づいて更に選択される、請求項１記載の方法。
9. 各グループに関する閾値が、グループにおいて選択された送信チャンネルに高いスループットを与えるために選択される、請求項８記載の方法。
10. 各グループに対する閾値が、グループにおいて利用可能な送信チャンネルに最高の可能なスループットを与えるために選択される、請求項８記載の方法。
11. 各グループに対する閾値が、特定の目標の受信された信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）である、請求項８記載の方法。
12. 各グループが、１以上の送信チャンネルを選択するために使用されるそれぞれの閾値と関連している、請求項１記載の方法。
13. 各グループにおける１以上の選択された送信チャンネルに関するデータが、共通の符号化及び変調方式に基づいて符号化され且つ変調される、請求項１記載の方法。
14. 各グループに関するデータが、該グループのために選択されたそれぞれの符号化及び変調方式に基づいて符号化され且つ変調される、請求項１記載の方法。
15. 各グループに対する符号化及び変調方式が、複数の可能な符号化及び変調方式の間から選択される、請求項１４記載の方法。
16. 多重チャネル通信システムが直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）システムであり、複数の送信チャンネルが複数の周波数サブチャンネルに相当する、請求項１記載の方法。
17. 多重チャネル通信システムが多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムであり、複数の送信チャンネルがＭＩＭＯチャンネルの複数の空間サブチャンネルに相当する、請求項１記載の方法。
18. ＭＩＭＯ通信システムがＯＦＤＭを利用し、複数の送信チャンネルが複数の周波数サブチャンネルの複数の空間サブチャンネルに相当する、請求項１７記載の方法。
19. 各グループがそれぞれの送信アンテナに相当するとともに、複数の周波数サブチャンネルに相当する複数の送信チャンネルを含む、請求項１８記載の方法。
20. 推定されたチャンネル特性がチャンネル利得である、請求項１記載の方法。
21. 各グループについて、特定のパワー利得閾値以上のパワー利得を有する送信チャンネルが選択され、且つ該パワー利得がチャンネル利得から導出される、請求項２０記載の方法。
22. 推定されたチャンネル特性が、受信された信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）である、請求項１記載の方法。
23. 各グループについて、特定のＳＮＲ閾値以上のＳＮＲを有する送信チャンネルが選択される、請求項２２記載の方法。
24. 多重チャネル通信システムにおけるデータ送信を制御するための方法、該方法は下記を具備する：
    複数の送信チャンネルを介して複数の送信を受信する；
    受信された送信に基づいて複数の送信チャンネルの特性を推定する；
    推定されたチャンネル特性及び測定基準に基づいてデータ送信に使用するための１つ以上の送信チャンネルを選択する；及び
    複数の送信チャンネルに関するチャンネル状態情報（ＣＳＩ）を送出する、且つここにおいて、複数の送信チャンネルのために利用可能な送信パワー全体が、規定された配分方式に従って１つ以上の選択された送信チャンネルの間で配分され、且つここにおいて、配分された送信パワーに基づいて選択された各送信チャンネルを介してデータが送信される。
25. 規定された配分方式は、１つ以上の選択された送信チャンネルの間で送信パワー全体を均一に分配する、請求項２４記載の方法。
26. ＣＳＩは１つ以上の選択された送信チャンネルを識別する、請求項２４記載の方法。
27. ＣＳＩは、１つ以上の選択された送信チャンネルを識別するためのチャンネルマスクを具備する、請求項２６記載の方法。
28. ＣＳＩは、１つ以上の選択された送信チャンネルのために使用される特定の符号化及び変調方式を識別する、請求項２４記載の方法。
29. ＣＳＩは、１つ以上の選択された送信チャンネルのために使用される特定のデータレートを識別する、請求項２４記載の方法。
30. ＣＳＩは、以前にＣＳＩを送出してからの変化を識別する差動表示器を具備する、請求項２４記載の方法。
31. １つ以上の選択された送信チャンネルを介して送信されたデータが、共通の符号化及び変調方式に従って符号化され且つ変調される、請求項２４記載の方法。
32. 多重チャンネル通信システムにおいて、データ送信に使用するための複数の送信チャンネルを選択するための方法、該方法は下記を具備する：
    符号レートの組を規定する、ここで、各符号レートが送信の前にデータを符号化するために選択可能である；
    設定点の組を規定する、ここで、各設定点はそれぞれの符号レートに対応し、且つ対応する符号レートで特定レベルの性能に要求される目標の信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を表示する、；
    各符号レートに関して、
    データ送信に使用可能な１つ以上の送信チャンネルを識別する、ここにおいて、利用可能な送信パワー全体が規定された配分方式に従って１つ以上の識別された送信チャンネルの間で分配されるとき、１つ以上の識別された送信チャンネルは符号レートに対応する設定点を実現する、及び
    １つ以上の識別された送信チャンネルと配分された送信パワーに基づいて符号レートに関する性能測定基準を決定する；並びに
    データ送信に使用するための最高の性能測定基準を有する符号レートに関連した識別された送信チャンネルを選択する。
33. 規定された配分方式が識別された送信チャンネルの間で利用可能な送信パワー全体を均一に分配する、請求項３２記載の方法。
34. 各符号レートに関する性能測定基準は、識別された送信チャンネルによって実現可能な全体的なスループットである、請求項３２記載の方法。
35. 多重チャンネル通信システムにおける送信機ユニット、該送信機ユニットは下記を具備する：
    データ送信に使用するために利用可能な複数の送信チャンネルに関するチャンネル状態情報（ＣＳＩ）を受信するように、利用可能な送信チャンネルを１つ以上のグループに分離するように、且つ受信されたＣＳＩに基づいてデータ送信に使用するために各グループにおける１つ以上の利用可能な送信チャンネルを選択するように、動作するコントローラー；並びに
    コントローラーに結合され、及び変調シンボルを与えるための特定の符号化及び変調方式に基づいて各グループに関するデータを受信し、符号化し、変調するように動作し、規定された配分方式に従ってグループにおける１つ以上の選択された送信チャンネルの間で各グループのために利用可能な送信パワー全体を分配するように動作し、且つ配分された送信パワーに基づいて各選択された送信チャンネルに関する変調シンボルを送信するように動作する、送信データプロセッサ。
36. 規定された配分方式は、グループにおける１つ以上の選択された送信チャンネルの間で各グループのために利用可能な送信パワー全体を均一に分配する、請求項３５記載の送信機。
37. さらに、送信データプロセッサに結合され、及び変調シンボルを受信するように動作し、且つ変調シンボルを１つ以上のシンボルストリームに多重解除するように動作する送信チャンネルプロセッサを具備し、変調シンボルを送信するために使用される各アンテナ当たり１つのシンボルストリームである、請求項３５に記載の送信機。
38. 送信チャンネルプロセッサは、受信されたＣＳＩに基づいて変調シンボルを前調整するために更に動作する、請求項３７記載の送信機。
39. 多重チャンネル通信システムにおける受信機ユニット、該受信機ユニットは下記を具備する：
    複数の送信チャンネルを介して受信される複数の送信を処理するように動作し、且つ処理された送信に基づいて複数の送信チャンネルの特性を推定するように動作する、受信データプロセッサ；
    受信データプロセッサに結合され、且つ推定されたチャンネル特性及び測定基準に基づいて、データ送信に使用するための１つ以上の送信チャンネルを選択するように動作するコントローラー；並びに
    コントローラーに結合され、且つ複数の送信チャンネルに関するチャンネル状態情報（ＣＳＩ）を送信するように動作する送信データプロセッサ、及び
    ここにおいて、複数の送信チャンネルのために利用可能な送信パワー全体が、規定された配分方式に従って１つ以上の選択された送信チャンネルの間で配分され、且つここにおいて、データは配分された送信パワーに基づいて各選択された送信チャンネルを介して受信機ユニットへ送信される。
40. 規定された配分方式は、１つ以上の選択された送信チャンネルの間で利用可能な送信パワー全体を均一に分配する、請求項３９記載の受信機。

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