JP4460001B2 - フィードバックを備えた量子化ビームの形成を行なうマルチ入力マルチ出力のマルチキャリア通信システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明の実施例は、ワイヤレス通信に関し、いくつかの実施例では、マルチキャリア通信に関係する。

ワイヤレス通信システムは、従来、送信局の送信が変化するチャネル条件に対し適応できるようにフィードバックを用いる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を使用するシステムのような多くのサブキャリアを用いるマルチキャリア通信システムに関する１つの問題は、チャネル条件がサブキャリアの各々に対し異なるということである。フィードバック量は変化するチャネル条件に適応させるために重要であり、また、付加的なエネルギーを使用すると同様に帯域幅を消費する。マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムの場合のように、複数のアンテナを同じサブキャリア上で付加的なデータ・ストリームを通信するために用いる場合、これは特に顕著になる。このように、変化するチャネル条件より少ないフィードバックで適合させることのできるシステムおよび方法に対する一般的な必要性がある。

添付された請求項は、本発明の様々な実施例のいくつかに向けられている。しかしながら、詳細な説明は、図面とともに考慮されると、本発明の実施例についてより完全な理解を示し、ここで同じ参照番号は図面全体に亘り類似の要素を参照する。

下記の説明および図面は、当業者が本発明の特定の実施例を実施できるようにするために、本実施例を十分に開示する。他の実施例は、構造的、電気的、プロセス的、および他の変更を包含する。例は単に可能な変更を代表しているに過ぎない。個々のコンポーネントおよび機能は、もし明示的に要求されない限り選択的であり、また、動作シーケンスは変化してもよい。いくつかの実施例の一部および機能は、他の実施例に含まれてもよく、代用されてもよい。本発明の実施例は、単に便宜のために、個々にまたは集合的に用語「発明」として、また１以上の発明が開示されている事実にある場合に、本願の範囲を単一の発明または発明概念に自発的に制限する意図なしに、ここに称される。

図１は、本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア送信機のブロック図である。マルチキャリア送信機１００は、ワイヤレス通信装置の一部であり、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信信号のような複数のサブキャリアを含むマルチキャリア通信信号を送信するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例に従って、マルチキャリア送信機１００は、フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）がサブキャリア上で実行される前に、量子化された送信ビーム形成係数を信号経路中のマルチキャリア通信信号のシンボル変調されたサブキャリアに適用する。その量子化送信ビーム形成係数は、振幅に重みを付け、かつ、関連するシンボル変調されたサブキャリアの位相をシフトする量を示す各サブキャリアに対して予め定められたビット数を含む。いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、複数の送信サブキャリア・ビーム形成器１０８を含み、量子化送信ビーム形成係数をシンボル変調されたサブキャリア１０７に適用する。

いくつかの実施例では、送信サブキャリア・ビーム形成器１０８は、ＩＦＦＴがシンボル変調されたサブキャリアで上で行なわれる前に、周波数領域の量子化送信ビーム形成係数を周波数領域のシンボル変調されたサブキャリア１０７適用する。いくつかの実施例では、受信局によって生成された量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、送信ビーム形成係数を含む。いくつかの実施例では、送信ビーム形成係数は複素数値である。

量子化送信ビーム形成係数の使用は、受信局によって提供されるフィードバック量を著しく減少させる。いくつかの実施例中で、閉ループの適応性ビーム形成が送信機１００によって実行される。適応性ビーム形成は、通信チャネル中のマルチパス差を考慮に入れることにより、異なる空間チャネルの信号を生成する。適応性ビーム形成の別の目的は、送信局と受信局との間のチャネル条件を考慮に入れると共に（フェージング・チャネルの変化するチャネル条件に適合する）チャネル条件を考慮に入れることである。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、特異値分解（ＳＶＤ：singular value decomposition）に基づく適応性ビーム形成を行なう閉ループのマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムの一部である。これらの実施例では、ＭＩＭＯシステムは、直交空間チャネルと称される複数の分離された（独立または直交）単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）システムとみられてもよい。直交空間チャネルの数は、一般に送信アンテナの最少数および受信アンテナの最少数より大きくなることはない。本発明のいくつかの実施例に従って、空間チャネルは、実質的に直交である。実質的な直交性は、適切な送信および受信ビーム形成係数を適用することにより達成される。

いくつかの実施例では、符号化されたビット・ストリーム１０３は、空間チャネル数に従って、回路１０４のビット・デマルチプレクサによっていくつかのフロー（データ・ストリーム）へ分離される。これらのフローは空間ビット・ストリームと呼ばれ、同一の変調および／または符号体系が空間チャネルの各々に対して使用される場合、同数のビットを含む。本発明の範囲はこの点に制限されることはないが、空間ビット・ストリームは、異なる変調および／または符号体系が空間チャネルの各々に対して使用される場合、異なるビット数を含んでもよい。

いくつかの実施例では、各空間チャネルは、分離および／または独立のデータ・ストリームを他の空間チャネルと同じサブキャリア上で通信するために使用されてもよく、周波数帯幅を増加させずに追加のデータ送信を許容する。空間チャネルの使用は、チャネルのマルチパス特性を利用する。

本発明に係る閉ループのＭＩＭＯ実施例に従って、空間チャネルが実質的に直交であるとき、各空間チャネルは、アンテナよりむしろビーム形成パターンに関係する。各空間チャネルの信号は、利用可能なアンテナから同時に送信される。換言すれば、各アンテナは、個々のアンテナに特有の異なる重みを備える信号を送信する。これらの実施例が、より詳細に以下説明される。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、フォーワード誤り訂正（ＦＥＣ）である符号器１０２を含み、誤り訂正符号をビット・ストリーム１０１に適用し、符号化されたビット・ストリーム１０３を生成する。いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、さらにビット・デマルチプレクサおよびインターリーバ回路１０４を含み、符号化されたビット・ストリーム１０３のビットの順序を入れ替え、そのビットを複数の空間／周波数チャネルへ逆多重化する。いくつかの実施例では、入れ替えられたビットは、回路１０４のビット・デマルチプレクサよって各空間チャネルに関連した１つの空間ストリームへ分離される。空間ストリームの各々は、インタリービング・パターンに従って回路１０４のインターリーバによって入れ替えられる。その後、回路１０４のビット・デマルチプレクサは、入れ替えられた空間ストリームの各々をマルチキャリア通信チャネルのデータ・サブキャリア上での変調のためのグループに分離する。ビットのグループ化は、サブキャリアに対する変調レベルに依存し、処理回路１１６により提供されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、さらに各空間ストリームおよび／または空間チャネルのためのシンボル・マッピング回路１０６を含み、シンボル変調されたサブキャリア１０７を生成する。送信サブキャリア・ビーム形成器１０８は、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに関連しており、量子化送信ビーム形成係数１１８を各サブキャリア信号に適用し、各送信アンテナ１１４のための周波数領域のシンボル変調されたサブキャリア１０９を生成する。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、さらに、各送信アンテナ１１４のための高速フーリエ逆変換回路（ＩＦＦＴ）回路１１０を含み、量子化送信ビーム形成係数１１８を送信サブキャリア・ビーム形成器１０８に適用した後にシンボル変調されたサブキャリア１０９上でＩＦＦＴを行ない、各送信アンテナ１１４のための時間領域のサンプル１１１を生成する。いくつかの実施例では、周期的な拡張が、シンボル間干渉の影響を弱めるのを支援するために、時間領域サンプル１１１に加えられるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、さらに送信アンテナ１１４の１つと関連するデジタルからアナログへの変換（ＤＡＣ）回路および無線周波数（ＲＦ）回路１１２を含む。回路１１２は、ＩＦＦＴ回路１１０によって生成された、時間領域サンプル１１１から送信のためのＲＦ信号を生成する。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、さらに処理回路１１６を含み、送信パラメータを送信機１００の様々な要素に提供する。例えば、処理回路１１６は、インターリーブ・パラメータを回路１０４のインターリーバに、サブキャリア変調レベル１２２をシンボル・マッピング回路１０６の各々に、ＩＦＦＴサイズ情報１２４をＩＦＦＴ回路１１０に、および、符号形式および／または符号化速度情報１２６を符号器１０２に提供するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、回路１１６は、別の通信局から受信したチャネル・フィードバック情報１１５に基づいた送信パラメータを速いリンク順応のために割り当てる。

いくつかの実施例では、送信アンテナ１１４は、マルチキャリア通信チャネルを介して複数の空間チャネル上の複数の空間ストリームを送信するために使用される。これらの実施例では、空間ストリームおよび／または空間チャネルの数は、送信アンテナの数より少ないか等しい。いくつかの実施例では、４つのアンテナ１１４が、対応する空間チャネルを介して４つまでの空間ストリームを送信するために使用されてもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成係数は、各サブキャリアに対する量子化された送信ビーム形成行列（Ｖ）を表わす。いくつかの実施例では、各量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、送信アンテナの数と等しい複数の行を有するユニタリー行列、および空間ストリーム（あるいは空間チャネル）の数と等しい複数の列からなる。ここに使用されるように、用語「行」および「列」は、交換して使用可能である。

いくつかの実施例では、各量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の要素は、振幅サブフィールドおよび位相サブフィールドからなり、各フィールドは予め定めるビット数を備える。いくつかの実施例では、振幅サブフィールドは、関連するシンボル変調されたサブキャリアの振幅に重み付ける量の２乗を表わす。これは、図４Ａおよび図４Ｂに関して以下さらに詳細に議論される。いくつかの実施例は、送信ビーム形成係数の２乗振幅の一定した量子化を使用する。この一定の量子化は、送信ビーム形成係数の２乗振幅が一定に近い配分を有するので、典型的なランダム・レーリー（Rayleigh）屋内チャネルにほぼ最適である。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００は、送信局の一部であり、受信局からの各サブキャリアの量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）からなるチャネル・フィードバック情報１１５を受信する。これらの実施例では、処理回路１１６は、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）からの量子化送信ビーム形成係数１１８を送信サブキャリア・ビーム形成器１０８の対応する１つに提供する。これらの実施例では、受信局は、送信機１００から受信した信号を測定し、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定し、チャネル伝送行列（Ｈ）から各サブキャリアに対する量子化ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。これらの実施例では、受信局は、各サブキャリアに対する量子化ビーム形成行列（Ｖ）を応答パケットで送信局へ送信するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。これらの実施例のいくつかでは、受信局は、送信局から受信したパケットのプリアンブルを測定し、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定する。いくつかの実施例では、受信局は、送信局から受信したパケットの物理層コンバージェンス・プロトコル（ＰＬＣＰ）のヘッダを測定し、各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。これらの実施例のいくつかでは、受信局は、チャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行ない、各サブキャリアに対する量子化ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。これらの実施例は以下さらに詳細に議論される。

いくつかの実施例では、量子化ビーム形成行列（Ｖ）からなる予め定めるビット数は、送信局と受信局との間（つまり粗量子化モードで）のパケット交換の最初の部分ではより小さく、続くパケット交換の部分中（つまり精細量子化モードで）は、より大きくなる。このように、送信局はチャネル状態に速く順応し、続いてより速いリンクに順応する時間が過ぎるにつれ、その送信を精細に同調することができる。

いくつかの実施例では、量子化ビーム形成行列（Ｖ）の要素は、既に受信したビーム形成係数との差を表わす。いくつかの実施例では、量子化ビーム形成係数は、サブキャリアのグループに適用される。これらの実施例は以下より詳細に説明される。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００（図１）および／またはマルチキャリア受信機２００（図２）は、広帯域マルチキャリア通信チャネル上で通信する。広帯域チャネルは、１またはそれ以上のマルチキャリア・サブチャネルを含む。サブチャネルは、周波数分割多重化され（つまり、周波数的に他のサブチャネルから分離され）、予め定められた周波数スペクトラム内にある。サブチャネルは、複数の直交サブキャリアを含む。いくつかの実施例では、サブチャネルの直交サブキャリアは、近接した間隔のＯＦＤＭサブキャリアである。いくつかの実施例中で、近接した間隔のサブキャリア間の直交性を達成するために、特定のサブチャネルのサブキャリアはそのサブチャネルにおける他のサブキャリアの実質的に中心周波数にヌルを有している。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００（図１）および／またはマルチキャリア受信機２００（図２）は、標準スループット・チャネルまたは拘束スループット通信チャネルのいずれかからなるマルチキャリア通信上で１またはそれ以上の他の通信局と通信を行なう。これらの実施例では、標準スループット・チャネルは１つのサブチャネルを含み、また、高スループット・チャネルは１またはそれ以上のサブチャネルおよび／または各サブチャネルに関連した１またはそれ以上の空間チャネルの組合せを含む。空間チャネルは、ビーム形成および／またはダイバーシティによって、直交性が達成される特定のサブチャネルに関連した非直交性のチャネル（つまり、周波数的に分離されていない）であってもよい。

いくつかの実施例に従って、マッパ１０６（図１）は、個々のサブキャリア変調割り当てに従ってサブキャリアをシンボル変調する。これは、適応性ビット・ローディング（ＡＢＬ：Adaptive Bit Loading）と称される。従って、１またはそれの以上ビットは、サブキャリア上で変調されたシンボルによって表わされる。個々のサブチャネルに対する変調割り当ては、そのサブキャリアのチャネル特性またはチャネル状態に基づくが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、サブキャリアの変調割り当ては、１シンボル当たりゼロビットから、１シンボル当たり１０ビットまでまたはそれ以上に変動する。変調レベルの点からみると、サブキャリアの変調割り当ては、１シンボル当たり１ビットを通信する２相位相変調（ＢＰＳＫ）、１シンボル当たり２ビットを通信する４相位相変調（ＱＰＳＫ）、１シンボル当たり３ビットを通信する８ＰＳＫ、１シンボル当たり４ビットを通信する１６値直交振幅変調（１６−ＱＡＭ）、１シンボル当たり５ビットを通信する３２−ＱＡＭ、１シンボル当たり６ビットを通信する６４−ＱＡＭ、１シンボル当たり８ビットを通信する１２８−ＱＡＭおよび２５６−ＱＡＭを含む。１サブキャリア当たりより高いデータ通信速度の変調命令が使用されてもよい。

いくつかの実施例では、マルチキャリア通信チャネルに対する周波数スペクトルは、５ＧＨｚの周波数スペクトルまたは２．４ＧＨｚの周波数スペクトルのいずれかのサブチャネルを含む。これらの実施例では、５ＧＨｚの周波数スペクトルは、およそ４．９〜５．９ＧＨｚに及ぶ周波数を含み、また、２．４ＧＨｚのスペクトルはおよそ２．３〜２．５ＧＨｚに及ぶ周波数を含むが、本発明の範囲はこの点に制限されることはなく、さらに、他の周波数も同様に適切である。

いくつかの実施例では、マルチキャリア送信機１００（図１）および／またはマルチキャリア受信機２００（図２）は、ワイヤレス通信装置の一部である。ワイヤレス通信装置は、個人向デジタル情報処理端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス通信能力を具備するラップトップまたはポータブル・コンピュータ、ウェブ・タブレット、ワイヤレス電話、ワイヤレス・ヘッドホーン、ページャ、インスタント・メッセージング装置、デジタル・カメラ、無線で情報を受信および／または送信できるアクセス・ポイントまたは他の装置である。いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のためのＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ａ）、８０２．１ｌ（ｂ）、８０２．１ｌ（ｇ／ｈ）、８０２．１ｌ（ｎ）標準および／またはワイヤレス・メトロポリタン・ネットワーク（ＷＭＡＮ）のための８０２．１６標準を含む電気電子学会（ＩＥＥＥ）の標準規格のような特定の通信基準に従ってＲＦ通信を送信しおよび／または受信することができるが、ワイヤレス通信装置はさらにデジタル・ビデオ放送の地上放送（ＤＶＢＴ）標準規格を含む他の技術および高機能ラジオ・ローカル・エリア・ネットワーク（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）標準規格に従って通信を送信しおよび／または受信するために適している。

アンテナ１１４（図１）およびアンテナ２０２（図２）は、指向性または無指向性アンテナからなり、例えば、ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップ・アンテナ、ＲＦ信号の送信および／または受信に適している他のタイプのアンテナを含む。

本発明のいくつかの実施例は、８０２．１１ｘ（例えば、８０２．１１ａ，８０２．１１ｇ，８０２．１１ＨＴなど）を実施する内容で議論されるが、本発明の範囲はこの点に制限されるものではない。本発明のいくつかの実施例は、マルチキャリア・ワイヤレス通信チャネル（例えば、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、ディスクリート・マルチトーン変調など（ＤＭＴ））、例えば、制限して、あるいは制限なしに使用されてもよいが、ワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、ワイヤレス都市域ネットワーク（ＷＭＡＮ）、ワイヤレス広域ネットワーク（ＷＷＡＮ）、セルラー・ネットワーク、第３世代（３Ｇ）ネットワーク、第３世代（４Ｇ）ネットワーク、汎用携帯電話システム（ＵＭＴＳ）および同様の通信システムを用いるあらゆるワイヤレス。システムの一部として実施され得る。

マルチキャリア送信機１００（図１）およびマルチキャリア受信機２００（図２）は、いくつかの個別の機能要素を有するものとして描かれているが、１またはそれ以上の機能要素が結合され、あるいはデジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）および／または他のハードウェア要素を含む処理要素のようなソフトウェア構成要素の組合せによって実施されてもよい。例えば、いくつかの要素は、少なくともここに説明された機能を行なうために、１またはそれ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および、様々なハードウェアおよび論理回路の組合せを含む。

図２は、本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア受信機のブロック図である。マルチキャリア受信機２００はワイヤレス通信装置の一部であり、ＯＦＤＭ通信信号のような複数のサブキャリアを含むマルチキャリア通信信号を受信するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は受信局の一部であり、マルチキャリア通信チャネルを介して送信局と通信する。送信局は、マルチキャリア送信機１００（図１）のようなマルチキャリア送信機を含む。

他の実施例では、マルチキャリア受信機２００は、マルチキャリア送信機１００のようなマルチキャリア送信機をさらに含むマルチキャリア通信局の一部である。これらの実施例では、マルチキャリア通信局は、ローカル・エリア・ネットワークのようなネットワークの一部として他のマルチキャリア通信局と通信するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

本発明のいくつかの実施例に従って、マルチキャリア受信機２００は、マルチキャリア通信チャネルを介して受信機２００にパケットを送信する際に、送信局による使用のために各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。これらの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、各サブキャリアに対してチャネル伝送行列（Ｈ）を推定し、そのチャネル伝送行列（Ｈ）から各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。マルチキャリア受信機２００は、またサブキャリアの各々に対して受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を生成し、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を使用して送信していた送信局から受信した信号の各空間チャネルから配座信号を分離する。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定するためのチャネル推定器２２０、および、各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を関連するチャネル伝送行列（Ｈ）から生成するビーム形成行列計算回路２２２を含む。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って入力サブキャリア信号２０７を組み合わせるための複数の受信機ビーム形成器２０８を含み、各空間チャネルから配座信号を分離する。ここに使用されるように、Ｕ^〜Ｈは、以下に議論されるＵ^〜の共役転置に関連する。計算回路２２２は、チャネル伝送行列（Ｈ）および量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を計算する。いくつかの実施例では、受信機ビーム形成器２０８は、関連するサブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜）の受信機ビーム形成係数２１８に基づいて入力サブキャリア信号２０７を周波数領域で組み合わせる。いくつかの実施例では、入力サブキャリア２０７は、送信に先立ってサブキャリアに量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を適用した、送信局から受信したデータ・パケットの信号にＦＦＴを実行することにより生成される。

いくつかの実施例では、回路２２２によって生成された各サブキャリアの量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、ウェイトへの送信サブキャリア・ビーム形成器１０８（図１）の量を示す予め定められたビット数を有する量子化送信ビーム形成係数を含み、周波数領域の関連するサブキャリアの振幅に重み付けを与え、かつ位相をシフトする。

いくつかの実施例では、チャネル推定器２２０は、送信局によって送信された現在のパケットのプリアンブル（例えば、ＰＬＣＰヘッダ）からのチャネル測定に基づいてマルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、計算回路２２２は、各サブキャリア対してチャネル伝送行列（Ｈ）上の特異値分解（ＳＶＤ）を実行し、最初の受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）および最初の（つまり、非量子化）ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。これらの実施例では、計算回路２２２は、最初のビーム形成行列（Ｖ）の量子化を各サブキャリアに対して実行し、各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成する。その量子化は、振幅および位相の要素のために予め定められたビット数に基づき、その予め定められたビット数に基づいて行列（Ｖ）の量子化ビーム形成係数に対する予め定められた値を選択する。これらの実施例では、計算回路２２２は、チャネル伝送行列（Ｈ）および量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の推定に基づいた等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）を生成する。これらの実施例では、計算回路２２２は、さらに均等チャネル伝送行列（Ｈ^〜）に基づいた「訂正された」受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を生成する。これらの実施例では、均等チャネル伝送行列（Ｈ^〜）は、ＨＶ（つまり、チャネル伝送行列（Ｈ）に量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を乗じた）と等しい。

いくつかの実施例では、量子化（つまり、有限）ビーム形成係数の使用によって、サブキャリアおよび／または空間チャネルとの間の直交性を低下させるかもしれず、またそれらの間に漏話に導くおそれがある。漏話は、各空間チャネルの出力で信号対干渉比（ＳＩＮＲ）の劣化を引き起こす。「訂正」受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）の使用によって、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を使用する送信局からの信号を受信することができ、漏話の影響を弱めるために役立つ。

いくつかの実施例では、チャネル伝送行列（Ｈ）は、最初の（つまり、非量子化）送信ビーム形成行列（Ｖ）の共役転置を乗じた疑似対角行列（Ｄ）によって乗じられた最初のビーム形成行列（Ｕ）に実質的に等しい。擬似対角行列（Ｄ）は、負の実数特異値を含む。いくつかの実施例では、計算回路２２２は、等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）に基づく訂正受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜）を、次式に従って、ゼロ・フォシングを行なうことにより、生成する。

ここで、ｋは特定のサブキャリアを示し、Ｕ^〜（ｋ）^Ｈはサブキャリアｋに対する訂正受信機ビーム形成行列Ｕ^〜の共役転置である。一般に、受信機サブキャリア・ビーム形成器２０８は、受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜）（つまりＵ^〜Ｈ）の共役転置の係数をサブキャリア信号２０７に適用するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、受信機サブキャリア・ビーム形成器２０８の各１つは、マルチキャリア通信チャネルの１つのサブキャリアと関連する。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらに、マルチキャリア通信チャネルを介して対応する複数の空間チャネル上で複数の空間ストリームを受信するための複数の受信機アンテナ２０２を含む。いくつかの実施例では、空間ストリームの数は、受信機アンテナ２０２の数より少ないか等しいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^Ｈ）は、空間ストリームを受信する際に用いられる受信アンテナの数に等しい数の列、および空間ストリームの数（あるいは空間チャネルの数）と等しい数の行を有するユニタリー行列を含む。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらにアナログからデジタルへの変換（ＡＤＣ）およびＲＦ処理回路２０４を含み、アンテナ２０２の各々から受信した信号から時間領域のサンプル２０５を生成する。いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらにＦＦＴ回路２０６を含み、ＦＦＴ回路２０６は時間領域サンプル２０５からあらゆる周期的拡張（サイクリック・エクステンション）を除去し、時間領域上のサンプル２０５にＦＦＴを実行し各サブキャリアに対する周波数領域の信号２０７を生成する。受信機ビーム形成回路２０８は、関連するサブキャリアのための受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）の係数２１８に従って、各アンテナから受信した特定のサブキャリアの周波数領域信号２０７を組み合わせる。この方法において、各空間チャネルからの配座シンボルは分離され、分離されたシンボル変調サブキャリア２０９となる。

いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらに逆マッパ２１０を含む。逆マッパ２１０は、分離されたシンボル変調サブキャリア信号２０９を逆マップし、各空間チャネルからのビットのブロック２１１を各サブキャリアのために生成する。いくつかの実施例では、逆マッパ２１０は、ログ−ライクリーフッド比（ＬＬＲ：Log-likelihood ratios）を使用して、ビットを生成するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらに入力ビットを入れ替え多重化するために、逆インターリーバおよびマルチプレクサ回路２１２を含み、逆インターリーバ・パラメータ２２１に基づいて符号化されたビット・ストリーム２１３を生成する。いくつかの実施例では、マルチキャリア受信機２００は、さらに符号化速度２２６および／またはＦＥＣタイプ情報に基づいて、符号化されたビット・ストリーム２１３を復号するための復号器２１４を含み、復号されたビット・ストリーム２０１を生成する。

処理回路２１６は、マルチキャリア受信機２００の様々な要素のための受信機パラメータを生成しまたは割り当てることができる。例えば、処理回路２１６は、ＦＦＴサイズ情報２２４をＦＦＴ回路２０６に提供し、受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）の要素を受信機サブキャリア・ビーム形成器２０８に提供し、サブキャリア変調レベル２１９を逆マッパ２１０に提供するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、周波数領域にある最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）は、量子化前に受信機ＩＦＦＴ回路によって時間領域へ変換される。この時間領域の送信ビーム形成行列の要素は、振幅および位相の形式で複素数アレイとして表わされる。これらの実施例では、回路２２２は、送信局へ送信するために、時間領域の送信ビーム形成行列の要素を量子化する。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明のいくつかの実施例に従う量子化方法を図示する。図３Ａは、振幅サブフィールドの予め定められたビット数がゼロのビット（つまり、ｎ_ａ＝０）であり、また位相サブフィールドの予め定められたビット数が２のビット（つまり、ｎ_φ＝２）であるサブキャリアに対して送信ビーム形成行列（Ｖ）の量子化を図示する。振幅ビットは図の放射方向に示さされ、また、位相ビットは図の円周方角に示される。この実施例において、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、振幅への変更なしに４つまでの可能な位相調整を提供する。図３Ｂは、振幅サブフィールドの予め定められたビット数が１のビット（つまりｎ_ａ＝１）、および位相サブフィールドを含む予め定められたビット数が３のビット（つまりｎ_φ＝３）であるサブキャリアに対する送信ビーム形成行列（Ｖ）の量子化を図示する。この実施例において、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、８つまでの可能な位相調整および２つの振幅設定を提供する。

図４Ａと図４Ｂは、本発明のいくつかの実施例に従う量子化されたビーム形成係数の振幅および位相サブフィールドを図示する。図４Ａは、振幅サブフィールド４０２の予め定められたビット数が３のビット（つまりｎ_ａ＝３）である例を図示し、コラム４０３にリストされた８つまでの可能な振幅設定を許容する。いくつかの実施例では、振幅設定の１つが、特定のサブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）のサブフィールドのために回路２２２（図２）によって選択される。

いくつかの実施例では、送信ビーム形成係数の２乗振幅の一定量子化を使用する。いくつかの実施例レベルの量子化が図４Ａのコラム４０１に示される。送信ビーム形成行列（Ｖ）については、サブキャリア変調シンボルには量子化された二乗振幅の平方根が乗じられ、それらの値はコラム４０３に示される。応答パケットでは、コラム４０１からの値が送信され、また、送信機の参照テーブルはコラム４０３から行列Ｖのための関連するビーム形成係数を得るために使用される。

図４Ｂは、位相サブフィールド４０４の予め定められたビット数が４のビット（つまりｎ_φ＝４）である実施例を図示し、コラム４０５にリストされた１６個までの可能な位相設定を許容する。いくつかの実施例では、位相設定の１つが特定のサブキャリアのための量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）のサブフィールドのために回路２２２（図２）によって選択される。

例えば、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、特定のサブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）がサブフィールド００１，０００１を含む場合、関連する送信サブキャリア・ビーム形成器１０８（図１）は、関連するサブキャリア信号の振幅１０７（図１）に√０．１８７５の重みを与え、その位相を−７π／８だけ変える。

いくつかの実施例では、振幅サブフィールド４０２および／または位相サブフィールド４０４を含む予め定められたビット数は、送信局と受信局との間（つまり粗量子化モード中）行なわれるパケット交換における最初の期間ではより小さい。いくつかの実施例では、振幅サブフィールド４０２および／または位相サブフィールド４０４を含む予め定められたビット数は、そのパケット交換の後続の期間（つまり精細量子化モード中）ではより大きくなる。いくつかの実施例では、受信局は、使用されているビット数を送信局へ連絡する。

いくつかの実施例では、パケット交換の最初の期間に、送信局と受信局は、振幅サブフィールドを含む予め定められたビット数がゼロビットから２ビットまで変動し、位相サブフィールドを含む予め定められたビット数は１ビットから３ビットまで変動する粗量子化モードで動作するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、後続の期間のパケット交換では、送信局および受信局は、振幅サブフィールドを含む予め定められたビット数が２ビットから４ビットまで変動し、位相サブフィールドを含む予め定められたビット数が３ビットから５ビットまで変動する精細量子化モードで動作するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

図５は、本発明のいくつかの実施例に従って、サブキャリアのグループに対する量子化ビーム形成係数を生成する際に使用するチャネル測定を図示する。これらの実施例では、複数の送信サブキャリア・ビーム形成器１０８（図１）はサブキャリアのグループに量子化ビーム形成係数を適用する。いくつかの実施例では、チャネル応答５０２は、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリア５０４のためのチャネル伝送行列（Ｈ）を生成する際に使用するためのチャネル推定器２２０（図２）によって決定される。回路２２２（図２）は、サブキャリアのグループのためのチャネル重み付けベクトル５０６に基づいてサブキャリアのグループに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を計算する。このように、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の数は低減される。図５では、４８個のサブキャリア５０４が６つのグループに分割される。各グループは、８個の隣接サブキャリアを有する。この実施例において、１つの送信ビーム形成行列（Ｖ）が、８つの隣接サブキャリアの各グループに提供される。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明のいくつかの実施例に従う量子化送信ビーム形成係数を図示する。これらの実施例では、受信局と送信局は異なる信号モードで動作し、量子化ビーム形成行列（Ｖ）の要素は前回受信したビーム形成係数との差を表わす。これらの実施例では、マルチキャリア通信チャネルの特定のサブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、前のビーム形成設定から振幅および位相を調整するための量を示す予め定められた数のビットを含む。図６Ａに示された実施例において、特定のサブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は４ビットからなり（コラム６０２で示される）、それはコラム６０４にそのビットに関連する動作を送信局へ示す。この実施例において、１つのサブキャリア当たり４ビットのみが振幅と位相の両方を調整するために使用される。いくつかの実施例では、そのビットはさらに特定のサブキャリア（例えば、１０００と等しいビット）を切ることを示すが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。

いくつかの実施例では、受信局は、送信局へインディケータを送り、差動信号モードでの動作を示す。例えば、チャネル・フィードバック情報１１５（図１）は、量子化ビーム形成行列（Ｖ）の要素が以前に生成されたビーム形成要素または絶対的なビーム形成係数との差を表わすかどうか示すインディケータを含む。

図６Ｂは、差動信号モードにおける量子化されたビーム形成係数の調整を図示する。様々な点に関連するビットは、コラム６０２（図６Ａ）のビットに対応する。この実施例では、前の量子化ビーム形成係数は、ポイント６０６に位置する。「０１００」の受信は、前の量子化ビーム形成係数を変化することにはならないが、その一方で他の量子化ビーム形成係数の受信によって、図示されるように位相および／または振幅が変化にすることになる。

図７は、本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア信号の送信手順のフローチャートである。マルチキャリア信号の送信手順７００は、マルチキャリア送信機１００（図１）のようなマルチキャリア送信機によって実行されるが、他のマルチキャリア送信機が手順７００を実行するために使用されてもよい。

動作７０２は、受信局からのマルチキャリア通信チャネルの１またはそれ以上のサブキャリアのために量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を受信する段階を含む。量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、関連するサブキャリアの振幅に重み付けを行い、かつ位相を変えるための量を示す各サブキャリアに対する予め定められた数のビットを含む。

動作７０４は、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の各々をサブキャリア信号に適用する段階を含む。いくつかの実施例では、動作７０４は、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を周波数領域のシンボル変調されたサブキャリアに適用する段階を含む。いくつかの実施例では、動作７０４は、送信サブキャリア・ビーム形成器１０８（図１）によって実行される。いくつかの実施例では、動作７０４は、各サブキャリアおよび各空間チャネルに対して実行され、各アンテナのために周波数領域の信号を形成する。この動作例は、送信機９００（図９）のビーム形成器９１０（図９）によって行なわれることが以下詳細に記述される。

動作７０６は、サブキャリア信号上でＩＦＦＴを実行する段階を含み、複数の送信アンテナの各々に対する時間領域のサンプルを生成する。いくつかの実施例では、動作７０６はＩＦＦＴ回路１１０（図１）によって行なわれる。

動作７０８は、動作７０６で生成された時間サンプルから送信用のＲＦ信号を生成する段階を含む。いくつかの実施例では、動作７０８は回路１１２（図１）によって行なわれる。いくつかの実施例では、ＲＦ信号は、各送信アンテナのために生成される。

図８は、本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア信号の受信手順のフローチャートである。マルチキャリア信号受信手順８００は、マルチキャリア受信機２００（図２）のようなマルチキャリア受信機によって行なわれる。

動作８０２は、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定する段階を含む。いくつかの実施例では、動作８０２は、送信局から受信した現在のパケットまたはパケット・ヘッダに基づく。いくつかの実施例では、動作８０２は、チャネル推定器２２０（図２）によって行なわれる。

動作８０４は、関連するサブキャリアのためのチャネル伝送行列（Ｈ）から各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成する段階を含む。各量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の予め定められた数のビットは、動作モードに依存する。例えば、粗量子化モードで動作する場合、精細量子化モードで動作する場合より、より少数のビットが使用されてもよい。さらに、差動信号モードで動作する場合、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、差分を表わす。いくつかの実施例では、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、サブキャリアのグループのために生成される。

動作８０６は、量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を送信局へ送信する段階を含む。動作８０６は、さらに動作モードの表示を含む、他のチャネルのフィードバック情報を送信する段階を含む。
動作８０８は、パケットを送信局から受信する段階を含む。受信パケットは、動作８０４で受信局によって生成された量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を使用して送信されてもよい。

動作８１０は、受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を受信信号に適用する段階を含む。いくつかの実施例では、動作８１０は、各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って入力サブキャリア信号２０７（図２）を結合する段階を含み、個々の空間チャネルから配座信号を分離する。いくつかの実施例では、受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜）は、動作８０４でのチャネル伝送行列（Ｈ）および量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から計算される。

いくつかの実施例では、動作８０４は、各サブキャリアに対して、最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するためにチャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行なう段階、各サブキャリアが各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するために最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）の量子化を行なう段階を含む。いくつかの実施例では、動作８０４は、さらに量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）に基づいて等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）を生成する段階、およびその等価チャネル伝送行列（Ｈ）に基づいて「訂正された」受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を生成する段階を含む。

手順７００（図７）および８００（図８）の個別の動作が別個の動作として図示され記述されているが、個別の動作の１またはそれ以上は同時に実行されてもよく、また、その動作は図示された順に行なわれることを必要としない。

図９は、本発明のいくつかの実施例に従う４ｘ２のマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）送信機の動作を図示する機能ブロック図である。図１０は、本発明のいくつかの実施例に従うマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）受信機の動作を図示する機能ブロック図である。これらの実施例では、送信機９００（局＃１と称される）および受信機１０００（局＃２と称される）は、４ｘ２ＭＩＭＯ ＯＦＤＭシステムを含み、送信機９００は４つの送信アンテナ９１４Ａ−９１４Ｄを使用する２つのデータ・ストリームを送信し、受信機１０００は、２つの受信アンテナ１００２Ａ，１００２Ｂで２つのデータ・ストリームを受信する。２つのデータ・ストリームの各々は、送信ビーム形成行列（Ｖ）を適用して送信ビーム形成器９０８Ａ−９０８Ｄによって生成された対応する空間チャネルを介して送信される。

送信機９００は、送信機１００（図１）の特定の実施例を図示し、畳込み符号器９０２は符号器１０２（図１）に対応し、ビット・ストリーム・スプリッタ９０４Ａ、インターリーバ９０４Ｂ、およびインターリーバ９０４Ｃは、ビット・デマルチプレクサおよびインターリーバ回路１０４（図１）に対応し、シンボル・マップ回路９０６Ａ，９０６Ｂは、シンボル・マッピング回路１０６（図１）に対応し、送信ビーム形成器９０８Ａ−９０８Ｈはビーム形成器１０８（図１）に対応し、ＩＦＦＴ回路９１０Ａ−９１０ＤはＩＦＦＴ回路１１０（図１）に対応し、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ａ−９１２ＤはＤＡＣおよびＲＦ回路１１２（図１）に対応し、送信アンテナ９１４Ａ−９１４Ｄは送信アンテナ１１４に対応し、命令生成器９１６は送信パラメータ割当器１１６（図１）に対応する。

これらの実施例では、ビット・ストリーム・スプリッタ９０４Ａは、符号器９０２から受信した符号化されたビット・ストリームを２つのビット・ストリームへ分割する。各ビット・ストリームは、対応する空間チャネルを介して送信のための２つの空間ストリームの１つに対応する。インターリーバ９０４Ｂは、第１のビット・ストリームに対するインタリービング動作を行ない、また、インターリーバ９０４Ｃは、命令生成器９１６によって提供されるパラメータに基づいて第２のビット・ストリームに対するインタリービング動作を行なう。シンボル・マッピング回路９０６Ａは、第１のビット・ストリームのビットをマップし、第１のシンボル・ストリームを生成し、シンボル・マッピング回路９０６Ｂは、第２のビット・ストリームのビットをマップし、第２のシンボル・ストリームを生成する。送信ビーム形成器９０８Ａ，９０８Ｃ，９０８Ｅ，９０８Ｇは、各々、シンボル・マッピング回路９０６Ａから第１のシンボル・ストリームを受け取る。送信ビーム形成器９０８Ｂ，９０８Ｄ，９０８Ｆ，９０８Ｈは、各々、シンボル・マッピング回路９０６Ｂから第２のシンボル・ストリームを受け取る。

送信ビーム形成器９０８Ａ，９０８Ｂは、第１のＲＦチェーンまたは単一のチャネル・パイプライン（ＳＣＰ１）と関連し、それはＩＦＦＴ回路９１０Ａ、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ａ、および送信アンテナ９１４Ａを含む。送信ビーム形成器９０８Ｃ，９０８Ｄは、第２のＲＦチェーン（ＳＣＰ２）および送信アンテナ９１４Ｂと関連し、それはＩＦＦＴ回路９１０Ｂ、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ｂを含む。送信ビーム形成器９０８Ｅ，９０８Ｆは、第３のＲＦチェーン（ＳＣＰ３）および送信アンテナ９１４Ｃと関連し、それはＩＦＦＴ回路９１０Ｃ、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ｃを含む。送信ビーム形成器９０８Ｇ，９０８Ｈは、第４のＲＦチェーン（ＳＣＰ４）および送信アンテナ９１４と関連し、それはＩＦＦＴ回路９１０Ｄ、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ｄを含む。

第１のＲＦチェーンについては、送信ビーム形成器９０８Ａは、各サブキャリア周波数に関連した量子化ビーム形成行列（Ｖ）を第１のシンボル・ストリームに適用し、送信ビーム形成器９０８Ｂは、量子化ビーム形成行列（Ｖ）を第２のシンボル・ストリームに適用する。この例において、各量子化ビーム形成行列（Ｖ）は、空間チャネル（例えば２）の数に送信アンテナ（例えば４）の数の次元を有する。ＩＦＦＴ回路９１０Ａは、送信ビーム形成器９０８Ａおよび送信ビーム形成器９０８Ｂの両方から重み付けされた信号（例えば、各サブキャリアの周波数領域信号）を受信し、ＤＡＣおよびＲＦ回路９１２Ａのための時間領域サンプルを生成するためにＩＦＦＴを行なう。従って、アンテナ９１４Ａは、２つの空間データ・ストリームの各々からコンポーネントを有する信号を送信する。同じ動作が４つのアンテナを許容する他の３つのＲＦチェーンのために行なわれ、２つの空間ストリームの通信のための２つの空間チャネルを生成する。

これらの４ｘ２のＭＩＭＯ実施例では、２つまでの空間データ・ストリームが４つの送信アンテナを使用して送信されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。図９は、２つの空間ストリームを送信するために４つの送信アンテナ９１４を使用するとして記述されるが、これは要求ではなく、２つの送信アンテナが使用されてもよい。

図１０を参照して、受信機１０００は、受信機２００（図２）の特定の実施例を図示し、ここで、受信アンテナ１００２Ａ，１００２Ｂは受信アンテナ２０２（図２）に対応し、ＲＦ処理回路１００４Ａ，１００４ＢはＡＤＣおよびＲＦ処理回路２０４（図２）に対応し、ＦＦＴ回路１００６Ａ，１００６ＢはＦＦＴ回路２０６（図２）およびチャネル推定器２２０（図２）に対応し、受信ビーム形成器１００８Ａから１００８Ｄは受信ビーム形成器２０８（図２）に対応し、逆マッパ１０１０Ａ，１０１０Ｂは逆マッパ２１０（図２）に対応し、逆インターリーバ１０１２Ａ，１０１２Ｂは回路２１２（図２）に対応する。単純にするために、受信機２００（図２）を図示する本ブロック図は、チャネル・イコライザ１０２２Ａ，１０２２Ｂおよびコンバイナ１０２０Ａ，１０２０Ｂに対応する要素を図示していない。

受信機１０００では、少なくとも２つの受信アンテナ１００２Ａ，１００２Ｂは、送信機９００によって送信された２つの空間ストリームを受信するためにともに使用されてもよい。アンテナ１００２Ａ，１００２Ｂ各々は、送信アンテナ９１４Ａから９１４Ｄによって送信されたコンポーネントを有するマルチキャリア信号を受信する。受信機１０００は、受信アンテナ１００２Ａ、ＲＦ回路１００４Ａ、ＦＦＴ回路１００６Ａおよび受信ビーム形成器１００８Ａ，１００８Ｂを含む第１のＲＦチェーンを含む。受信機１０００は、さらに受信アンテナ１００２Ｂ、ＲＦ回路１００４Ｂ、ＦＦＴ回路１００６Ｂおよび受信ビーム形成器１００８Ｃ，１００８Ｄを含む第２のＲＦチェーンを含む。シンボル・コンバイナ１０２０Ａ、イコライザ１０２２Ａ、逆マッパ１０１０Ａおよび逆インターリーバ１０１２Ａは、第１の空間チャネルまたは第１の空間データ・ストリームに関連する一方、シンボル・コンバイナ１０２０Ｂ、イコライザ１０２２Ｂ、逆マッパ１０１０Ｂおよび逆インターリーバ１０１２Ｂは、空間チャネルまたは第１の空間データ・ストリームに関連する。

第１のＲＦチェーンにおいて、ＦＦＴ回路１００６Ａは、各サブキャリアに対する周波数領域のシンボル変調されたサブキャリアを生成し、それは受信ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を各サブキャリアからシンボルに適用する受信ビーム形成器１００８Ａおよび１００８Ｂに提供される。受信ビーム形成器１００８Ａは第１の空間チャネルに関連したシンボルを生成し、受信ビーム形成器１００８Ｂは第２の空間チャネルに関連したシンボルを生成する。同様の動作は第２のＲＦチェーンに対しても行なわれる。

シンボル・コンバイナ１０２０Ａは、受信ビーム形成器１００８Ａから受信した第１の空間チャネルのシンボルを受信ビーム形成器１００８Ｃから受信した第１の空間チャネルのシンボルと組み合わせる。シンボル・コンバイナ１０２０Ｂは、受信ビーム形成器１００８Ｂから受信した第２の空間チャネルのシンボルを受信ビーム形成器１００８Ｄから受信した第２の空間チャネルのシンボルと組み合わせる。第１の空間チャネルの結合されたシンボルは、イコライザ１０２２Ａによって等化され、逆マッパ１０１０Ａによって逆マップされ、そして逆インターリーバ１０１２Ａによって逆インターリーブされる。第２の空間チャネルの結合されたシンボルは、イコライザ１０２２Ｂによって等化され、逆マッパ１０１０Ｂによって逆マップされ、そして逆インターリーバ１０１２Ｂによって逆インターリーブされる。復号器１０１４は、両方の空間チャネル／空間ストリームのビットを復号する。

他で特に述べない限り、処理する、演算する、計算する、決定する、表示するような用語、あるいは同様の用語は、１またはそれ以上の処理または計算システムまたは類似の装置の動作および／またはプロセスに関連し、それらは処理システムのレジスタまたはメモリ内の物理（例えば、電子）量として表わされるデータを、処理システムのレジスタまたはメモリ、あるいは他の情報格納、伝送、または表示装置内の物理（例えば、電子）量として表わされる他のデータへ、操作および変換することができる。さらに、ここで使用されるように、処理装置は、揮発性または不揮発性メモリ、あるいはそれらの組み合わせであるコンピュータ読取り可能なメモリに結合された１またはそれ以上の処理要素を含む。

本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェアおよびソフトウェアの単独または組合せで実行され得る。本発明の実施例は、また機械読取り可能な媒体上に格納された命令として実現され、それはここに説明された動作を行なうために少なくとも１つのプロセッサによって読み取られかつ実行される。機械読取り可能な媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）によって読取り可能な形式で情報を格納または送信するためのあらゆる機構を含む。例えば、機械読取り可能な媒体は、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュ・メモリ装置、電気的か、光学的か、音響的または他の形式の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、および他のものを含む。

本明細書の要約は、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に従って提供され、要約を要求することによって、明細書の技術的な本質を確かめることができる。要約は、請求の範囲または意味を解釈し、または制限するためには使用されないという理解の下で提出される。

前述した明細書の詳細な説明において、明細書を合理化する目的で、単一の実施例において様々な特徴を一まとめにする。このような開示方法は、クレームされた実施例が、各請求項において明らかに列挙されているよりも多くの特徴を要求するという目的を反映しているものであると解釈すきではない。むしろ、添付の請求項が反映するように、本発明の主題は、単一の開示された実施例のすべての特徴よりも少ない。したがって、以下の請求項は、ここに、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は個別の実施例として独立しているものである。

本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア送信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化スキームを図示する。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化スキームを図示する。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化ビーム形成係数を生成する際に使用する振幅と位相のサブフィールドを図示する。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化ビーム形成係数を生成する際に使用する振幅と位相のサブフィールドを図示する。 本発明のいくつかの実施例に従うサブキャリアのグループに対する量子化されたビーム形成器係数を生成する際に使用するチャネル測定を図示する。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化送信ビーム形成係数を図示する。 本発明のいくつかの実施例に従う量子化送信ビーム形成係数を図示する。 本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア信号の送信手順のフローチャートである。 本発明のいくつかの実施例に従うマルチキャリア信号の受信手順のフローチャートである。 本発明のいくつかの実施例に従う４ｘ２のマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）直交周波数分割（ＯＦＤＭ）送信機の動作を図示する機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施例に従うマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）受信機の動作を図示する機能ブロック図である。

Claims (29)

1. フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）がシンボル変調されたサブキャリア上で行なわれる前に、量子化送信ビーム形成係数を信号経路中の複数のシンボル変調されたサブキャリアに適用する送信サブキャリア・ビーム形成器から構成され、
   前記量子化送信ビーム形成係数は、関連する１またはそれ以上のサブキャリアの振幅に重み付けを行いかつ位相をシフトする量を示す、前記サブキャリアのための予め定められたビット数を含み、かつ、
   前記予め定められたビット数は、送信局と受信局との間のパケット交換の最初の期間中はより小さく、前記パケット交換の後続の期間中ではより大きい、
   ことを特徴とするマルチキャリア送信機。
2. 前記量子化送信ビーム形成係数は、続くパケット交換の部分において、前回適用された量子化送信ビーム形成係数からの差分を示すことを特徴とする請求項１記載の送信機。
3. マルチキャリア通信チャネルを介して対応する複数の空間チャネル上に複数の空間ストリームを送信するための複数の送信アンテナをさらに含み、
   前記空間ストリームの数は、前記送信アンテナの数より少ないかまたは等しく、
   各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成係数は、各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）に対応し、前記行列は、前記送信アンテナの数と等しい数の行および前記空間ストリームの数と等しい数の列を有するユニタリー行列であり、
   前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の要素は、振幅サブフィールドおよび位相サブフィールドを含み、各サブフィールドは、予め定められたビット数を有する、
   ことを特徴とする請求項２記載の送信機。
4. 前記送信局は、前記受信局から各サブキャリアのための量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を含むチャネル・フィードバック情報を受信し、
   前記受信局は、前記送信局から受信した信号を測定し、前記マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定し、かつ前記送信局へ送信するために各サブキャリアに対する前記量子化されたビーム形成行列（Ｖ）を応答パケット中に生成する、
   ことを特徴とする請求項２記載の送信機。
5. 前記受信局は、前記送信局から受信したパケットのプリアンブルを測定し、前記マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対する前記チャネル伝送行列（Ｈ）を推定することを特徴とする請求項４記載の送信機。
6. 前記受信局は、前記チャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行ない、各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成することを特徴とする請求項４記載の送信機。
7. 前記振幅サブフィールドおよび前記位相サブフィールドからなる前記予め定められたビット数は、前記送信局と前記受信局との間の前記パケット交換の前記最初の期間中は小さく、前記パケット交換の後続の期間中はより大きくすることを特徴とする請求項３記載の送信機。
8. 前記パケット交換の最初の期間中、前記送信局および前記受信局は、粗量子化モードで動作し、前記振幅サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、ゼロビットから２ビットの範囲であり、前記位相サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、１ビットから３ビットの範囲であり、
   前記パケット交換の後続の期間中、前記送信局および前記受信局は、精細量子化モードで動作し、前記振幅サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、２ビットから４ビットの範囲であり、前記位相サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、３ビットから５ビットの範囲である、
   ことを特徴とする請求項７記載の送信機。
9. 前記チャネル・フィードバック情報は、前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の前記要素が前記以前に生成された要素との差分を表わすか、または、絶対的なビーム形成係数を表わすかを示すインディケータを含む、
   ことを特徴とする請求項３記載の送信機。
10. 前記複数の送信サブキャリア・ビーム形成器は、前記量子化送信ビーム形成係数をサブキャリアのグループに適用することを特徴とする請求項１記載の送信機。
11. 受信局からチャネル・フィードバック情報の一部として受信した量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から前記量子化送信ビーム形成係数を提供する処理回路と、
    前記送信サブキャリア・ビーム形成器のために、空間チャネルの多重化されたビット・ストリームから前記シンボル変調サブキャリアを生成するシンボル・マッピング回路と、
    前記量子化送信ビーム形成係数を前記送信サブキャリア・ビーム形成器に適用した後に、前記シンボル変調されたサブキャリア上でＦＦＴを行うための各送信アンテナのための高速フーリエ逆変換回路（ＩＦＦＴ）回路と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の送信機。
12. 前記送信局は、第１の通信局であり、そこでは前記量子化送信ビーム形成係数は、第２の通信局へデータ・パケットを送信するために使用され、
    前記第２の通信局は、前記第１の通信局およびビーム形成行列計算回路によって送信された現在のパケットから各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定し、前記第１の通信局によって使用するための量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するチャネル推定器を含む、
    ことを特徴とする請求項１記載の送信機。
13. 前記第２通信局は、各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って、前記データ・パケットの受信から生成された入力サブキャリア信号を組み合わせ、各空間チャネルから配座信号を分離し、
    前記ビーム形成行列計算回路は、前記チャネル伝送行列（Ｈ）および前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を計算する、
    ことを特徴とする請求項１２記載の送信機。
14. 前記送信局は、マルチキャリア受信機をさらに含むマルチキャリア通信局の一部であり、前記マルチキャリア受信機は、
    別のマルチキャリア通信局によって送信された現在のパケットから各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定するチャネル推定器と、
    前記他の通信局によって使用するための各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するビーム形成行列計算回路と、
    各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って、他の通信局からのデータ・パケットの受信から生成されたサブキャリア信号を、前記周波数領域で結合し、各空間チャネルから配座信号を分離する複数の受信機ビーム形成器と、から構成され、
    ビーム形成行列計算回路は、さらに前記チャネル伝送行列（Ｈ）および前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を計算する、
    ことを特徴とする請求項１記載の送信機。
15. マルチキャリア通信チャネルの１またはそれ以上のサブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定するチャネル推定器と、
    前記チャネル伝送行列（Ｈ）の関連する１つから前記サブキャリアの各々に対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するビーム形成行列計算回路と、
    各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って、入力サブキャリア信号を組み合わせ、各空間チャネルからの配座信号を分離する複数の受信機ビーム形成器と、から構成され、
    前記計算回路は、前記サブキャリアの関連する１つに対する前記チャネル伝送行列（Ｈ）および前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を計算し、かつ、
    各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、関連するサブキャリアの振幅に重み付けを行ないかつ位相をシフトさせるための量を送信サブキャリア・ビーム形成器のために示す予め定められたビット数を有する量子化送信ビーム形成係数を含み、また、
    前記予め定められたビット数は、マルチキャリア送受信局間におけるパケット交換の最初の期間中はより小さく、前記パケット交換の後続の期間中ではより大きい、
    ことを特徴とするマルチキャリア受信機。
16. 前記チャネル推定器は、現在のパケットのプリアンブルからのチャネル測定に基づいて前記マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対する前記チャネル伝送行列（Ｈ）を推定する、
    ことを特徴とする請求項１５記載の受信機。
17. 前記計算回路は、最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するために、各サブキャリアに対して、前記チャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行い、
    前記計算回路は、各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）生成するために、各サブキャリアに対する前記最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）上で量子化を行ない、
    前記計算回路は、前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）に基づいて等価チャネル伝送行列（Ｈ）を生成し、
    前記計算回路は、関連するサブキャリアに対する前記等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）に基づいて受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を生成する、
    ことを特徴とする請求項１５記載の受信機。
18. 前記受信機ビーム形成器のそれぞれは、前記マルチキャリア通信チャネルの１つのサブキャリアに関連することを特徴とする請求項１５記載の受信機。
19. マルチキャリア通信チャネルを介して対応する複数の空間チャネル上で複数の空間ストリームを受信するための複数の受信機アンテナをさらに含み、
    前記空間ストリームの数は、前記受信機アンテナの数より少ないかまたは等しく、
    各サブキャリアに対する前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）は、前記空間ストリームを受信する際に使用される受信アンテナ数と等しい列の数、および、前記空間ストリーム数と等しい行の数を有するユニタリー行列を含み、
    前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の要素は、振幅サブフィールドおよび位相サブフィールドを含み、各サブフィールドは予め定められたビット数からなる、
    ことを特徴とする請求項１８記載の受信機。
20. 前記振幅サブフィールドおよび前記位相サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、送信局と受信局との間のパケット交換の最初の期間中は小さく、前記パケット交換の後続の期間中はより大きいことを特徴とする請求項１９記載の受信機。
21. 前記パケット交換の最初の期間中、前記送信局および前記受信局は、粗量子化モードで動作し、前記振幅サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、ゼロビットから２ビットの範囲であり、前記位相サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、１ビットから３ビットの範囲であり、
    前記パケット交換の後続の期間中、前記送信局および前記受信局は、精細量子化モードで動作し、前記振幅サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、２ビットから４ビットの範囲であり、前記位相サブフィールドを含む前記予め定められたビット数は、３ビットから５ビットの範囲である、
    ことを特徴とする請求項２０記載の受信機。
22. 前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の要素は、以前に生成されたビーム形成係数との差分を表わし、
    前記受信機は、前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）の前記要素が前記以前に生成された要素との差分を表わすか、または、絶対的なビーム形成係数を表わすかを示すインディケータを含むチャネル・フィードバック情報を送信局へ送る、
    ことを特徴とする請求項１９記載の受信機。
23. 前記複数の受信機ビーム形成器は、前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）からの係数を隣接したサブキャリアのグループに適用することをと特徴とする請求項１５記載の受信機。
24. マルチキャリア通信チャネル介して信号を通信する方法において、
    量子化送信ビーム形成係数を複数のシンボル変調されたサブキャリアに適用する段階と、
    前記量子化送信ビーム形成係数を適用した後に、高速フーリエ逆変換を前記シンボル変調されたサブキャリアへ行なう段階と、から構成され、
    前記量子化送信ビーム形成係数は、が関連するサブキャリアの振幅に重み付けを行いかつ位相をシフトする量を前記マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに示すために予め定められたビット数を含み、かつ、
    前記予め定められたビット数は、マルチキャリア通信チャネルを介するパケット交換の最初の期間中はより小さく、前記パケット交換の後続の期間中ではより大きい、
    ことを特徴とする方法。
25. 受信局から各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を受信する段階をさらに含み、ここで前記受信局は送信局から受信した信号を測定し、各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定し、かつ前記送信局への送信のために各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成し、前記受信局は前記チャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行ない、各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成する、
    ことを特徴とする請求項２４記載の方法。
26. 前記量子化送信ビーム形成係数は、続くパケット交換の部分において、前回適用された量子化送信ビーム形成係数からの差分を示し、かつ、
    前記量子化送信ビーム形成行列を含む予め定められたビット数は、送信局と受信局との間のパケット交換の最初の期間中は小さく、前記パケット交換の後続の期間中はより大きい、
    ことを特徴とする請求項２４記載の方法。
27. マルチキャリア通信チャネルを介してマルチキャリア通信信号を通信する方法において、
    前記マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアに対するチャネル伝送行列（Ｈ）を推定する段階と、
    各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を前記チャネル伝送行列（Ｈ）の関連する１つから生成する段階と、
    各サブキャリアに対する受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）に従って、入力サブキャリア信号を組み合わせ、各空間チャネルからの配座信号を分離する段階と、から構成され、
    サブキャリアに対する前記受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）は、前記サブキャリアに対する前記チャネル伝送行列（Ｈ）および前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）から計算され、
    前記入力サブキャリア信号は、前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）を使用して送信局に送信され、かつ、
    各サブキャリアに対する前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）は、関連するサブキャリアの振幅に重み付けを行ないかつ位相をシフトさせるための量を送信サブキャリア・ビーム形成器のために示す予め定められたビット数を有する量子化送信ビーム形成係数を含み、また、
    前記予め定められたビット数は、マルチキャリア送受信局間におけるパケット交換の最初の期間中はより小さく、前記パケット交換の後続の期間中ではより大きい、
    ことを特徴とする方法。
28. 最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）を生成するために、各サブキャリアに対して、前記チャネル伝送行列（Ｈ）上で特異値分解（ＳＶＤ）を行なう段階と、
    各サブキャリアに対する量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）生成するために、各サブキャリアに対する前記最初の送信ビーム形成行列（Ｖ）上で量子化を行なう段階と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
29. 前記量子化送信ビーム形成行列（Ｖ）に基づいて等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）を生成する段階と、
    前記等価チャネル伝送行列（Ｈ^〜）に基づいて訂正された受信機ビーム形成行列（Ｕ^〜Ｈ）を生成する段階と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２８記載の方法。

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