JP4536780B2 - マルチユーザー伝送システム - Google Patents

Description

本発明は電気通信の分野に関し、更に具体的には、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムの分野に関する。

例えば、移動通信システムのダウンリンクのようなポイント・ツー・マルチポイント通信システムにおいて、送信機は、そのカバレージの下の受信機へリソース、例えば、時間、周波数、及び空間成分を割り当てる重要な仕事を有する。送信機が通信路の知識を有さないならば、異なる時間又は周波数スロットが全てのユーザーへ割り当てられ、マルチユーザー干渉を回避する。しかし、送信機が各々のユーザーの通信路を知っていれば、複数のユーザーは、同時に、及び空間上でそれらユーザーを多重化する同じ周波数で、サービスされることができる。

この文脈では、単なる例として、各々のユーザーが多数の出力ｒ_kを介して通信路から情報を受け取っているある数Ｋのユーザーを考える。送信機はある数ｔの入力を介して通信路へ情報を送り、送信機に完全に知られているＮ個の通信路の系列が考えられる。この系列は、マルチキャリヤ伝送スキーム、例えば、ＯＦＤＭのＮ個の直交通信路と考えることができる。Ｎ個の通信路を考えると、合成通信路は次のように定義可能である。

特定の周波数ｎについて、対応するマルチユーザー通信路は、次式によって与えられる。

ここで、Ｈ_k（ｎ）はｎ番目の副搬送波のユーザーｋに対応する行列である。典型的には、そのような通信路の上で多重化可能な信号の最大数は、行列Ｈ（ｎ）の最小次元、即ち、ｍｉｎ｛ｒ₁＋．．．＋ｒ_k，ｔ｝によって与えられる。ここで、信号をプリコーディングして空間定義域で情報を多重化することとは別に、全ての周波数でユーザーが割り当てられる空間次元の数に関して、決定が行われなければならない。即ち、副搬送波の割り振りが必要であり、プリコーディング及び副搬送波の割り振りは、ある一定の最適規準に従って設計される。

合計容量最大化の解法は、Ｎ＝１について、Ｓ．Ｖｉｓｈｗａｎａｔｈ，Ｎ．Ｊｉｎｄａｌ，ａｎｄ Ａ．Ｊ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ：．「Ｄｕａｌｉｔｙ，Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ Ｒａｔｅｓ，ａｎｄ Ｓｕｍ−Ｒａｔｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ ＭＩＭＯ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４９：２６５８−２６６８，Ｏｃｔ．２００３で発見された。これは、そのまま直接Ｎ＞１へ拡張可能である。しかし、これは理論的結果であって、無限の実現複雑性を推測している。実用的実現については、ゼロ強制アプローチの方が妥当である。これらのアプローチは、異なるユーザーへ割り当てられた空間成分を切り離して、結果の直交サブチャネルへ速度最大化ビット負荷手法を適用できるようにする。

ｔ≧ｒ₁＋．．．＋ｒ_K及びｒ₁＝．．．＝ｒ_K＝１のとき、全ての副搬送波へ線形ゼロ強制プリコーダを適用して、Ｓ．Ｔｈｏｅｎ，Ｌ．Ｐｅｒｒｅ，Ｍ．Ｅｎｇｅｌｓ，ａｎｄ Ｈ．Ｍａｎ．：「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒ ＯＦＤＭ／ＳＤＭＡ−Ｂａｓｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．５０：１７９８−１８１０，２００２、直交通信路の集合を取得し、その通信路で、全送信電力及び誤り率の制約条件に従って伝送速度を最大化できることが周知である。より良好な選択肢は、送信機で単位行列を使用してプリコーディングすることによって、通信路行列の中に三角構造を誘導することである。通信路は完全には切り離されないが、Ｍ．Ｃｏｓｔａ，「Ｗｒｉｔｉｎｇ ｏｎ Ｄｉｒｔｙ Ｐａｐｅｒ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．２９：４３９−４４１，Ｍａｙ １９８３のダーティー・ペーパー符号化原理を適用して、残存干渉を効果的に中和することができる。Ｇ．Ｃａｉｒｅ ａｎｄ Ｓ．Ｓｈａｍａｉ：「Ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｏｆ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４９：１６９１−１７０６，Ｊｕｌｙ ２００３と同じように、本発明者らは、この手法をゼロ強制ダーティー・ペーパー符号化（ＺＦ−ＤＰＣ）と呼ぶ。三角通信路行列の対角成分によって与えられる効果的に切り離されたスカラー通信路の集合を考慮に入れると、Ｇ．Ｇｉｎｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｃｉｏｆｆｉ，「Ａ Ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＤＳＬ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ａｓｉｌｏｍａｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，ｐａｇｅｓ １６２７−１６３１，Ｏｃｔ．２０００の負荷手法を利用することによって、合計速度の最大化を容易に実行することができる。この最後の方法に関しては、異なるユーザーへ向けられた信号が符号化される順序づけを示す通信路行列Ｈ（ｎ）の行の順序づけは、結果の合計速度に重要であることが観察される。Ｃ．Ｗｉｎｄｐａｓｓｉｎｇｅｒ，Ｔ．Ｖｅｎｃｅｌ，ａｎｄ Ｒ．Ｆ．Ｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，「Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒ ＢＬＡＳＴ−ｌｉｋｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，ｉｎ ＩＣＣ’０３，ｐａｇｅｓ ３０６１−３０６５，Ａｎｃｈｏｒａｇｅ，Ａｌａｓｋａ，Ｍａｙ ２００３では、合計速度の最大化を目指す順序づけ方法が提案された。しかし、この方法は、条件ｔ≧ｒ₁＋．．．＋ｒ_Kに依存する。ｔ＜ｒ₁＋．．．＋ｒ_Kであれば、ユーザーの順序づけの前に副搬送波の割り振りを実行しなければならない。この問題のために、Ｃ．Ｗｉｎｄｐａｓｓｉｎｇｅｒ，Ｔ．Ｖｅｎｃｅｌ，ａｎｄ Ｒ．Ｆ．Ｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ：「Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒ ＢＬＡＳＴ−ｌｉｋｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，ｉｎ ＩＣＣ’０３，ｐａｇｅｓ ３０６１−３０６５，Ａｎｃｈｏｒａｇｅ，Ａｌａｓｋａ，Ｍａｙ ２００３で提案された方法は、何の解答も与えない。

ポイント・ツー・マルチポイント・リンクにおけるユーザーの幾つかが、幾つかの通信路出力を有するならば、即ち、ｒ_K＞１であれば、直接的なアプローチは、通信路出力を個々のユーザーとして取り扱い、前の段落で説明された手法を適用することである。したがって、同一ユーザーの出力間干渉（マルチストリーム干渉）は抑圧され、それによってゼロ強制制約条件の数を不必要に上げる。Ｒ．Ｌ．Ｃｈｏｉ，Ｍ．Ｔ．Ｉｖｒｌａｃ，Ｒ．Ｄ．Ｍｕｒｃｈ，ａｎｄ Ｊ．Ａ．Ｎｏｓｓｅｋ，「Ｊｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｄ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，ｉｎ ＶＴＣ Ｆａｌｌ ’０３，Ｏｒｌａｎｄｏ，Ｏｃｔ．２００３では、ユーザー間の干渉（マルチユーザー干渉）のみを抑圧する線形ゼロ強制アプローチが紹介された。結果は、異なるユーザーに対応する切り離された（直交）通信路行列の集合である。次に、送信機及び受信機でユニタリ変換を適用することによって、これらの行列の対角化が可能である。結果の直交通信路の集合では、負荷手法を使用して、合計速度の最大化が可能である。しかし、この方法は、低い階数の通信路行列Ｈ（ｎ）について非常に貧弱な性能を示し、ｔ＜ｒ₁＋．．．＋ｒ_Kの場合に起こる副搬送波割り振り問題を解決しない。

看取されるように、副搬送波の割り振りと組み合わされた空間プリコーディングの問題は、これまで文献の中でほとんど完全に無視されてきた。更に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭに関する著作の大部分は、全ての副搬送波でｔ≧ｒ₁＋．．．＋ｒ_Kと仮定するか、例えば、Ｘ．Ｚｈａｎｇ ａｎｄ Ｂ．Ｏｔｔｅｒｓｔｅｎ：「Ｊｏｉｎｔ Ｓｐａｃｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，ｉｎ ＩＥＥＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ（ＩＳＳＰＩＴ），Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２００３で説明されるように、合計速度の最大化へ必ずしも導かない非常に発見的な方法に頼る２つのステップで問題を解決する。更に、幾つかの通信路出力を有するユーザーの場合の具体的な空間プリコーディングは、ほとんど取り上げられていない。

本発明の目的は、マルチユーザー伝送システムでの効率的なマルチユーザー分離の概念を提供することである。

この目的は、請求項１に従った装置、請求項１９に従った方法、又は請求項２０に従ったコンピュータ・プログラムによって達成される。

本発明は、異なるユーザーに関連づけられた異なるユーザー信号が、相互に直交する異なる部分空間の中で伝送されるとき、効率的なマルチユーザー伝送システムを提供できるという発見に基づく。この場合、本発明の通信環境の中で伝送している各々のユーザー送信機は、伝送のために、一意及びユーザー別の部分空間を割り当てられてよい。

この発見は、複数の係数を含むディジタル領域の中のユーザー信号は、空間の中に配列されたベクトルと考えることができるという事実に基づく。ベクトルの係数は、その空間の中に配列される。

例えば、３つの係数を含むユーザー信号は、３次元空間の中に配列されたベクトルとして考えることができる。この空間は、固有値又は特異値に関連づけられた直交固有ベクトルによって張られる。更に、固有ベクトルに関連づけられた固有値は、固有ベクトルによって決定される空間方向に関連づけられた減衰又は増幅因子として考えられてよい。

本発明によれば、ユーザー信号は、マルチキャリヤ・システムで信号を副搬送波へ割り当てるときに生じるある共通の周波数に関連づけられてよい。ある周波数で信号を送信するため、部分空間は、ある周波数に関連づけられた部分空間であってよい。更に、本発明によれば、他の周波数に関連づけられた他のユーザー信号は、相互に直交する他の部分空間の上に射影することができる。更に、例えば、マルチユーザー送信に、利用可能な帯域幅を効率的に利用することができる。なぜなら、同じ周波数を共用するが異なる部分空間の中で送信される複数のユーザー信号について、同じ周波数帯域を使用できるからである。

この文脈では、「部分空間」の用語は、空間の一部分を意味する。再び上記の例を参照すると、３次元空間に関連づけられた部分空間は、例えば、第１及び第２の方向（例えば、ｘ、ｙ成分）に関連づけられた固有ベクトルによって張られる平面であってよい。しかし、部分空間は、更に、ただ１つの固有ベクトルによって張られてよい。この場合、部分空間は１次元である。一般的に言えば、ある空間に関連づけられた部分空間は、その空間自体よりも少ない次元を有する。

本発明のアプローチは明確である。なぜなら、既知の幾何学的及び線形信号処理方法、例えば、回転、射影、又は部分空間選択の処理で、一例として、ある部分空間に関連づけられた幾つかの信号成分のみの処理が実行されるからである。

本発明は、ディジタル信号の幾何学的解釈を利用し、マルチユーザー信号の処理及び分離概念を提供する。その場合、異なるユーザーに関連づけられた異なるユーザー信号は異なる部分空間へ射影され、任意の部分空間は任意の他の部分空間に直交する。

例えば、本発明の概念を使用して、第１の受信機へ、及び第１の受信機及び基地局から空間的に分離された第２の受信機へ、マルチユーザー信号を送信する基地局は、第１の受信機によって受け取られる第１のユーザー信号及び第２の受信機によって受け取られる第２のユーザー信号を処理するように構成することができる。例えば、受信機で効率的なマルチユーザー分離を可能にするため、基地局は、本発明に従って、第１のユーザー信号を第１の部分空間の上に射影し、第１の部分空間と直交する第２の部分空間の上に第２のユーザー信号を射影し、空間的に分離された結果の信号を重ね合わせて、送信信号を取得するように構成することができる。送信信号は、例えば、複数の送信点によって、第１及び第２の受信機へ同時に送信される。通信路の影響が、それぞれの受信機で完全に除去されるならば、第１の受信機は、第１の部分空間を捕捉し、同時に第２の部分空間を抑圧することによって、送信信号の受信バージョンから第１のユーザー信号を抽出することができる。これに対応して、第２の受信機は、第２の部分空間を捕捉して第２のユーザー信号を抽出し、第１のユーザー信号を含有する第１の部分空間を抑圧するように構成されてよい。

しかし、通信路、即ち、送信機と第１の受信機との間にある第１の通信路及び送信機と第２の受信機との間にある第２の通信路が相互に直交していないならば、干渉が起こるかもしれない。この場合、受信機は通信路を等化して干渉を除去し、それぞれの部分空間を捕捉するように構成することができる。

等化の概念に加えて、本発明は、更に、非直交通信路を処置し、それぞれの分離されたユーザー信号を損なう干渉を防止する概念を提供する。この場合、ある部分空間のみが選ばれる。

通信路を直交化する代わりに、即ち、第１及び第２のユーザー信号の中へ干渉を制御可能に導入して、物理的通信路を介して伝送するときに生じる干渉を補償する代わりに、本発明は、異なる「通信路の部分空間」に信号を線形に射影することに基づく概念を提供する。この場合、例えば、第１の信号は、送信機と第１の受信機との間にある第１の通信路の係数によって決定される空間の第１の部分空間の上に射影され、第２のユーザー信号は、送信機と第２の受信機との間にある第２の通信路の係数によって決定される空間の第２の部分空間の上に射影される。

言い換えれば、通信路を直交化する代わりに、相互に直交するある「通信路の部分空間」のみが、異なるユーザー信号を送信するために使用される。ここで、他の「通信路の部分空間」に直交していない「通信路の部分空間」は、ユーザー信号を送信することから排除される。

例えば、送信機はｔ個の送信点を含み、各々の送信点はアンテナを含む。この場合、ｔ個の係数を含む送信信号は、ｔ個の送信点によって同時に送信される。即ち、送信信号の各々の係数は、異なる送信点によって送信される。ｔが１よりも大きい場合、結果の通信路は、各々の送信点に関連づけられた異なる経路によって決定される。このようにして、通信路係数は、複数の列と、例えばｔ個の行、又はこれらの逆、を有する行列を形成するように作られることができる。

相互に直交する部分空間の中で第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号を送信することによって、それぞれの受信機で本発明のユーザー分離を可能にするため、及び通信路の非直交性に起因する干渉を低減するため、第１のユーザー信号が射影される第１の部分空間は、第１の通信路行列の係数が配列される空間の部分空間である。更に、本発明によれば、第２の部分空間は、第２の通信路行列の係数が配列される空間のある部分空間である。更に具体的には、第２の部分空間は、第２の通信路行列の係数が配列される空間から選ばれて、第２の部分空間が第１の部分空間に直交するようにされる。異なるユーザー信号は、それぞれの通信路に依存して直交部分空間の上に射影されるので、事実として送信信号が非直交通信路を介して送信されても、干渉は完全に除去されるか、少なくとも低減される。

本発明は、更に、例えば、サービス品質、ビット誤り率、遅延などの伝送要件に依存して、空間及びユーザーの選択に従って異なるユーザーへ通信リソースを割り当てる可能性を提供する。再び、２つのユーザー信号を有する例を参照すると、第１のユーザー信号は第２のユーザー信号よりも多くの帯域幅を必要とするかもしれない。この場合、第１の部分空間は、第２のユーザー信号を送信するために使用される相補形（complementary）の第２部分空間よりも多くの次元を有するように選ばれてよい。例えば、部分空間の割り当ては、複数の連続ステップで実行することができる。第１のステップでは、データ速度を増加するために十分に大きな次元を有するか、減衰を低減するため、又は一般的に、第１のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送要件を満たすため、大きな固有値に関連づけられた固有ベクトルによって張られる第１の部分空間が選ばれる。第１及び第２の通信路は相互に非直交であるかもしれないので、第１の部分空間は、第２の通信路の係数が配列される空間と重複する成分を有するかもしれない。したがって、第２の通信路の係数が配列される結果の相補形空間から、第２の部分空間を選ぶことができる。相補形空間は、第２の通信路の係数が配列される空間から第１の部分空間の重複成分を排除したときに生じる。

本発明は、更に、ある伝送要件、例えば、最小通信路減衰、伝送遅延、ユーザー優先順位、ビット速度、ビット誤り率などに依存して、空間及びユーザーの選択に従って異なるユーザーへ通信リソースを割り当てる可能性を提供する。

２つのユーザー信号に関して前述の例を参照すると、第１及び第２の部分空間の成分、即ち、第１の部分空間を張る固有ベクトル及び第２の部分空間を張る固有ベクトルは、その後のイタレーション（iteration）ステップで連続的に決定することができる。言い換えれば、前述の本発明の概念である部分空間を連続的に決定する代わりに、例えば、第１又は第２の部分空間のための、例えば、固有ベクトルが決定することができる。したがって、選ばれる固有ベクトルに関連づけられた単一固有値のある特性を考慮に入れながら、連続的に、例えば、イタレーションにより（iteratively）、第１及び第２の部分空間を決定し、双方の部分空間が相互に直交するようにすることができる。したがって、ある部分空間特性を明示的に考慮に入れることができる。

可能な部分空間特性は、伝送特性に関連づけられてよい。なぜなら、例えば、減衰は、部分空間を張る固有ベクトルに関連づけられた固有値に直接依存するからである。この場合、最大固有値に関連づけられた固有ベクトルを選択することが興味深い。例えば、第１のイタレーション（iteration）ステップでは、利用可能な固有値の中の最大固有値に関連づけられた固有ベクトルが、例えば、第１又は第２のユーザーのために選ばれる。続いて、選ばれた固有ベクトルによって張られる部分空間を利用可能な部分空間から取り去って、更なるイタレーションのための縮小された部分空間を取得するようにできる。

更なるイタレーションステップでは、縮小された部分空間が特異値分解の実行に供され、固有値及びそれに関連づけられた固有ベクトルが取得されてよい。固有ベクトルは、縮小された部分空間を張る。更なるイタレーションステップでは、固有値が解析され、決定された固有値の中の、例えば、更なる最大値が決定されてよい。例えば、更なる最大固有値は、例えば、ビット誤り率、サービス品質、遅延などのユーザー要件に依存して、又はそれぞれのユーザーへの固有ベクトルの適切性に依存して、第１又は第２のユーザーへ割り当てられてよい。

更なるイタレーションステップでは、前に選択された固有ベクトルによって張られる部分空間が、利用可能な部分空間から取り去られ、更なるイタレーションの基礎として役立つ相補形部分空間を取得することができる。以下同様である。利用可能な部分空間に関連づけられた全ての利用可能な次元がユーザーへ割り当てられるか、残りの次元が、例えば、小さい固有値、例えば、最大固有値の０．０１％に関連づけられて、対応する空間方向で顕著な減衰が予想され、したがって、これらの方向が考慮に入れられないとき、イタレーションを停止することができる。イタレーションの終わりに、第１のユーザーに割り当てられた固有ベクトルは第１の部分空間を張り、第２のユーザーに割り当てられた固有ベクトルは第２の部分空間を張る。各々のイタレーションにおいて、既に割り当てられた部分空間は、現在利用可能な部分空間から減じられるので、以下では、相補形空間が考慮に入れられる。したがって、結果の第１及び第２の部分空間の直交性が常に達成される。

この文脈において、「直交」の用語は、部分空間を張る固有ベクトルの理想的で丸め誤差の無い決定を実行できる場合に関係する。しかし、固有ベクトルをディジタル的に計算するとき、限定された計算の正確度が達成され、したがって、例えば、有限ワード長又は丸め誤差に起因する直交性の誤差が起こるかもしれない。したがって、以下では、「直交」の用語は、計算の正確度に依存して、０と０．００１、０と０．０１、又は０と０．１（例えば、非直交性との関係）の間にある直交性範囲の中で直交するベクトルに関係する。

本発明の利点は、ユーザー信号の本発明の幾何学処理が線形及び単純であることである。なぜなら、ユーザー信号は、異なる部分空間へ射影されるだけだからである。これらの射影は、それぞれのユーザー信号にそれぞれの射影行列を掛けることによって、効率的に実行可能である。

本発明は、送信される信号へ干渉を導入する代わりに、異なる通信路に関連づけられた異なる部分空間にユーザー信号を射影することに基づくので、本発明の概念は、例えば、部分空間の直交性に影響を与えない通信路係数の揺らぎに対してロバストである。

本発明の更なる実施形態は、下記の図面に関して説明される。

下記では、簡単にするため、２つのユーザーの場合のみが想定される。しかし、下記の説明及び特徴は、複数ユーザーの場合に直接的な方法で応用される。

ユーザー信号の重みづけに使用される重みづけ係数を決定して、ユーザー信号が直交部分空間へ射影されるようにするため、本発明は、重みづけ係数の第１の集合及び重みづけ係数の第２の集合を生成する装置を提供する。ここで、重みづけ係数の第１の集合は、第１のユーザーに関連づけられた第１のユーザー信号を重みづけて第１の送信信号を取得するために使用され、重みづけ係数の第２の集合は、第２のユーザー信号を重みづけて第２の送信信号を取得するために使用される。

例えば、第１及び第２の送信信号は、共通の送信機、例えば、基地局によって、協調しない別々の受信機へ送信される。各々の受信機は、それぞれのユーザーに関連づけられる。この場合、送信信号は送信に先立って重ね合わせられてよい。しかし、第１の送信信号は、第１のユーザーに関連づけられた送信機によって送信されてよく、第２の送信信号は、第２のユーザーに関連づけられた第２の送信機によって送信することができる。ここで、第１及び第２の送信機は、相互に協調しない別々の送信機であってよく、第１及び第２の送信信号は、例えば、共通の受信機、例えば、基地局へ送信される。この場合、送信される第１及び第２の送信信号は、伝送中に重ね合わせられる。

したがって、重みづけ係数を生成する装置は、共通の送信機の一部分又はそれぞれの受信機の一部分であるか、共通の受信機の一部分又はそれぞれの送信機の一部分であってよい。

重みづけ係数のそれぞれの集合を生成するため、装置は、空間の第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを計算する手段を含んでよい。ｍは１より大きいか等しく、ｍ個の固有ベクトルは、第１のユーザーへ割り当てられる重みづけ係数の第１の集合を形成する。これに対応して、計算する手段は、更なる空間の第２の部分空間を張るｎ個の固有ベクトルを計算するように構成される。第２の部分空間は第１の部分空間と直交し、ｎは１よりも大きいか等しく、ｎ個の固有ベクトルは第２のユーザーについて係数の第２の集合を形成する。

空間及び更なる空間は、異なるユーザー特定空間であってよく、それらの空間からそれぞれの部分空間が選ばれる。しかし、空間及び更なる空間は等しいものであってよく、それぞれの部分空間は、ユーザーに共通の空間から選ばれてよい。

更に、第１のユーザーの固有ベクトルの数ｍは、第２のユーザーの固有ベクトルの数ｎとは異なっていてよい。固有ベクトルの数は、対応する部分空間の次元を決定するので、異なる次元をユーザーへ割り当てることによって、異なるビット速度を異なるユーザーへ割り当ててよく、したがって例えば、重みづけ係数の集合を生成する間、ユーザー特定のサービス品質又はユーザー優先順位が考慮に入れられてよい。

しかし、ｍ及びｎは等しくてよく、したがって第１及び第２のユーザーは同じ数の固有ベクトル、したがって次元を割り当てられる。この場合、例えば、ユーザーについて同じビット速度に関連づけられた異なる許容ビット誤り率が考慮に入れられてよい。

本発明によれば、計算する手段は、固有ベクトルをイタレーションにより計算するように構成されてよい。この点に関して、固有ベクトルを計算する手段は、最初に、第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを決定し、第１の部分空間を決定した後、第２の部分空間を張るｎ個の固有ベクトルを決定するように構成することができる。

しかし、計算する手段は、第１又は第２の部分空間によって含まれる固有ベクトルをイタレーションにより計算するように構成することができる。ここで、各々のイタレーションステップにおいて、例えば、第１の部分空間の固有ベクトル又は第２の部分空間の固有ベクトルが決定される。

双方の場合において、重みづけ係数の第１の集合を使用して第１のユーザー信号を重みづけた後、第１の送信信号が第１の部分空間への第１のユーザー信号の射影を表し、重みづけ係数の第２の集合を使用して第２のユーザー信号を重みづけた後、第２の送信信号が第２の部分空間への第２のユーザー信号の射影を表すように、重みづけ係数の第１の集合が決定される。

図１は、本発明の更なる実施形態に従って重みづけ係数の第１及び第２の集合を生成する装置のブロック図を示す。

図１に示される装置は重みづけ器１０１を含む。重みづけ器１０１は入力及び出力を有し、出力は部分空間分解器１０３の入力へ結合される。部分空間分解器１０３は、選択器１０５の入力へ結合された出力を有し、選択器１０５は、部分空間排除器１０７へ結合された出力を有し、部分空間排除器１０７は、重みづけ器１０１の入力へ結合された出力を有する。更に、選択器１０５は更なる出力１０９を含んでよい。

例えば、重みづけ器１０１、部分空間分解器１０３、選択器１０５、及び部分空間排除器１０７は、重みづけ係数を計算する手段に含まれる。

図１に示される装置は、第１の部分空間を張る重みづけ係数の第１の集合を生成し、第２の部分空間を張る重みづけ係数の第２の集合を生成するように構成される。ここで、本発明に従って、第１の部分空間及び第２の部分空間は、前述の直交性範囲の中で相互に直交する。

本発明によれば、重みづけ係数の第１の集合は、第１のユーザー信号を重みづけし、第１の部分空間への第１のユーザー信号の射影を表す第１の送信信号を取得するために使用される。したがって、係数の第２の集合は、第２のユーザー信号を重みづけし、第２の部分空間への第２のユーザー信号の射影を表す第２の送信信号を取得するために使用される。

例えば、図１で示される装置は、共通の送信機、例えば、基地局に含まれてよい。基地局は、複数の受信機へ信号を同時に送信するように構成される。各々の受信機は、それぞれのユーザーに関連づけられる。この場合、装置は更に、第１の送信信号及び第２の送信信号を重ね合わせて、例えば、第１のユーザーに関連づけられた第１の受信機、及び第２のユーザーに関連づけられた第２の受信機へ送信される送信信号を取得するように構成することができる。

本発明は更に、マルチユーザー分離システムを提供する。この場合、複数の送信機は、異なるユーザー信号を共通の受信機へ送信し、共通の受信機は、例えば、基地局である。又は、共通の送信機（例えば、基地局）が、異なるユーザーに関連づけられた複数の別個の受信機へ信号を送信する。この場合、それぞれのユーザーに関連づけられた各々の送信機は、図１に示された装置を含んでよい。例えば、それぞれのユーザーに関連づけられた部分空間を張る重みづけ係数の部分集合のみが決定される。この場合、複数の送信信号は受信機へ別々に送信され、受信機は、それぞれの受信機に関連づけられたそれぞれの部分空間を捕捉して、それぞれのユーザー信号を抽出するように構成される。

更に、図１に示される本発明の装置は、更に、マルチユーザー伝送を管理するように構成された中央通信管理単一体の中に配列することができる。この場合、図１で示される装置は更に送信機を含み、この送信機は、第１のユーザーに関連づけられた重みづけ係数の第１の集合を、第１のユーザー信号を送信するように構成された第１の送信機へ送信するように構成される。したがって、図１に示された装置は、重みづけ係数の第２の集合を、第２のユーザー信号を送信するように構成された第２の送信機へ送信するように構成することができる。したがって、装置は重みづけ係数の第１及び第２の集合を共通の送信機へ送信し、この共通の送信機が、異なる信号を複数の受信機へ送信してよい。

更に、図１で示された装置は送信機又は受信機で使用される重みづけ係数を生成するように構成されてよく、これらの送信機又は受信機は受信信号を重みづけし、それぞれの部分空間を捕捉し、それぞれのユーザー信号を抽出する。

前述のように、重みづけ係数を生成する本発明の装置は、重みづけ係数の第１及び第２の集合をイタレーションにより生成して、相互に直交する第１及び第２の部分空間を決定するように構成することができる。それらの部分空間の上に第１及び第２のユーザー信号が射影され、第１及び第２の送信信号が取得される。

しかし、相互に直交しない通信路を介して第１及び第２の送信信号を送信するとき、干渉が起こるかもしれない。更に、複数の送信点を使用して、例えば、第１の送信信号を送信し、各々の送信点が送信アンテナを含むとき、送信点を含む送信機と多数の受信点を含むかもしれない受信機との間にある結果の通信路は、各々の受信点がアンテナを含むとき、通信路係数を有する通信路行列によって表すことができる。通信路係数は通信路行列を形成するように配列されるので、通信路行列の元は、通信路係数が配列される空間の元である。この通信路空間は、固有ベクトル及び固有値によって張られ、固有値は、対応する固有ベクトルによって決定される対応する空間方向に関する減衰係数と考えられてよい。したがって、例えば、通信路を介して第１の送信信号を送信しているとき、著しい減衰を受けている通信路行列の空間方向に関連づけられた第１の送信信号の空間成分は、著しく減衰されるかもしれない。

本発明によれば、上記の問題は、第１及び第２の部分空間を適切に選ぶことによって処置される。例えば、部分空間は通信路に特定されたものであってよい。

例えば、装置は通信路情報を提供する手段を含む。通信路情報は、第１のユーザーに関連づけられた通信路、例えば、送信機と第１のユーザーに関連づけられた受信機との間である通信路を表す通信路係数、及び対応的に第２のユーザーに関連づけられた通信路係数を含む。通信路係数は、例えば、それぞれの受信機又はそれぞれの送信機で実行される通信路推定に基づいて提供することができる。

本発明の態様によれば、重みづけ器１０１は、射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、第１のユーザーに関連づけられた第１の通信路を表す第１の通信路行列を重みづけて射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の射影通信路行列を取得し、及び／又は射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、第２のユーザーに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけて射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の射影通信路行列を取得するように構成することができる。

部分空間分解器１０３は、第１通の射影信路行列の特異値分解を実行して、固有値に関連づけられた第１の複数の固有ベクトルを取得するか、第２射影通信路行列の特異値分解を実行して、固有値に関連づけられた第２の複数の固有ベクトルを取得するように構成することができる。

本発明によれば、選択器１０５は、第１の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトルを選択するように構成される。ここで、ｓはゼロよりも大きいか等しく、ｍよりも小さいか等しい数であり、ｓ個の固有ベクトルは、第１の部分空間に含まれる固有ベクトル、即ち、第１の部分空間の少なくとも部分的な部分空間を張る固有ベクトルである。これに対応して、選択器は、第２の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトルを選択し、第１の部分空間に直交した第２の部分空間を決定するように構成することができる。ここで、ｓはゼロよりも大きいか等しく、又はｎよりも大きいか等しい数である。

前述のように、第１及び第２の部分空間はイタレーションにより決定することができる。ここで、各々のイタレーションステップにおいて、各々のイタレーションステップで選択された固有ベクトルの数に依存して、固有ベクトル又は部分空間が決定される。

部分空間をイタレーションにより決定するため（部分空間モード）、選択器は、イタレーションステップにおいて、第１のユーザーについて第１の部分空間を張るｓ＝ｍ個の固有ベクトルを選択し、第２のユーザーについてｓ＝０個の固有ベクトルを選択するように構成することができる。更なるイタレーションステップにおいて、選択器は、第１の部分空間が前のイタレーションステップで既に決定されているので、第１のユーザーについてｓ＝０個の固有ベクトルを選択し、第２のユーザーについて第２の部分空間を張るｓ＝ｎ個の固有ベクトルを選択するように構成することができる。逆に、例えば、第２のユーザーの優先順位が第１のユーザーの優先順位よりも高いとき、選択器は、最初に第２のユーザーについてｓ＝ｎ個の固有ベクトルを選択し、次に第１のユーザーについてｓ＝ｍ個の固有ベクトルを選択してよい。

本発明の更なる態様によれば、選択器は、それぞれの部分空間について固有ベクトルをイタレーションにより決定するように構成することができる（固有ベクトル・モード）。例えば、イタレーションステップにおいて、選択器は、第１のユーザーについて選択されるべき、例えば、ｍ＝３個の固有ベクトルのｓ＝２個の固有ベクトルを選択するように構成することができる。更なるイタレーションステップにおいて、選択器は残りの固有ベクトルを選択して、ｍ個の固有ベクトルを取得してよい。しかし、更なるイタレーションステップにおいて、選択器は、第２のユーザーについて、例えば、ｎ＝２個の固有ベクトルのｓ＝１個の固有ベクトルを選択し、更なるイタレーションで第１又は第２のユーザーについて残りの固有ベクトルを選択してよい。したがって、このモードにおいて、固有ベクトルが決定される。

更に、部分空間モード及び固有ベクトル・モードが共存してよい。

例えば、あるイタレーションステップにおいて、ｍ個の固有ベクトルによって張られる第１の部分空間が決定されるべきである（部分空間モード）。したがって、このイタレーションステップにおいて、選択器はｓ＝ｍ個の固有ベクトルを選択して第１の部分空間を張る固有ベクトルを取得し、第２の複数の固有ベクトルからゼロ個の固有ベクトルを選択する。なぜなら、第２の部分空間は、更なるイタレーションステップで決定されるからである。更なるイタレーションステップにおいて、選択器は第２の複数の固有ベクトルからｎ個の固有ベクトルを選択し、第１の部分空間に直交した第２の部分空間を張る固有ベクトルを決定する。

部分空間をイタレーションにより決定する代わりに、部分空間の固有ベクトルがイタレーションにより決定することができる。この場合、選択器は、例えば、イタレーションステップで第１及び第２の複数の固有値の中の最大固有値に関連づけられた１つだけの固有ベクトルを選択してよい。例えば、最大固有値は第１のユーザーに関連づけられる。最大固有値に関連づけられた固有ベクトルを選択した後、固有ベクトルによって張られる部分空間は、更なる考慮から排除することができる。例えば、利用可能な部分空間から排除され、縮小された部分空間が残る。例えば、選択された固有ベクトルは、利用可能な固有ベクトルから排除され、次のイタレーションステップで、例えば、残りの固有ベクトルに関連づけられた最大固有値が決定することができる。以下同様である。しかし、次のイタレーションステップにおいて、縮小された部分空間が分解され、縮小された部分空間を張る固有値及び固有ベクトルを取得することができる。次に再び、例えば、複数の固有値から最大固有値が選択されてよい。以下同様である。ここで、複数の固有値は、第１及び第２の複数の固有ベクトルに関連づけられた第１及び第２の複数の固有値を含んでよい。したがって、第１及び第２の部分空間を構成する固有ベクトルはイタレーションにより決定され、ある数のイタレーションステップを実行した後、第１の部分空間を張る固有ベクトル及び第２の部分空間を張る固有ベクトルが決定される。

注意すべきは、各々のイタレーションステップにおいて、選択器は複数の固有ベクトルを選択するように構成されてよいこと、例えば、２又は３個の固有ベクトルを一度に選択するように構成することができる点である。

部分空間モード又は固有ベクトル・モードを設定するため、装置は更に、モード・コントローラを含んでよい。モード・コントローラは、部分空間モードでｓ＝ｍ又はｓ＝ｎを設定し、固有ベクトル・モードでｓ＜ｍ又はｓ＜ｎを設定するように構成される。更に、モード・コントローラは、例えば、最高優先順位を有するあるユーザーについて部分空間モードを設定し、他のユーザーについて固有ベクトル・モードを設定してよい。

第１又は第２のユーザーへ既に割り当てられた部分空間又は部分的な部分空間を排除して直交性を防止するため、部分空間排除器１０７は、保護部分空間、即ち、射影係数の集合によって張られる利用可能な部分空間から、第１及び／又は第２のユーザーへ割り当てられたｓ個の固有ベクトルによって張られる部分空間を減じて、更なるイタレーションにおいて射影部分空間として使用される縮小射影部分空間を取得するように構成することができる。

イタレーションの回数は、例えば、ユーザーへ割り当てられる利用可能な次元の数によって決定することができる。例えば、部分空間の排除を実行した後、結果の射影部分空間が、例えば、ゼロの部分空間となるか、例えば、小さな固有値に関連づけられた固有ベクトルを含み、通信路を介して結果の信号を送信するときに著しい減衰を導入するものとなるとき、イタレーションプロセスが停止する。

部分空間の減法（部分空間の排除）を実行するため、部分空間排除器１０７は、ｓ個の固有ベクトルに基づいて排除されるべき部分空間を表す係数の集合を決定し、射影係数の集合から係数の集合を減じて、射影係数の更新された集合が射影部分空間の結果を表すように構成されてよい。

イタレーションを開始するため、第１のイタレーションステップで使用される射影行列として、例えば、単位行列を選ぶことができる。しかし、例えば、複数の通信路の係数が配列される空間を張る全ての可能な固有ベクトルを含む任意の他の初期行列が選ばれてよい。

第１／第２の部分空間について固有ベクトル／固有値をイタレーションにより決定するため、重みづけ器１０１は、射影係数の同じ集合を使用して、第１の通信路行列及び第２の通信路行列を重みづけし、射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の射影通信路行列を取得し、射影空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の射影通信路行列を取得するように構成されてよい。言い換えれば、第１及び第２の通信路行列は、同じ射影部分空間へ射影される。

部分空間分解器１０３は、第１の射影通信路行列及び第２の射影通信路行列の特異値分解に基づいて部分空間の分解を実行し、固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを取得するように構成されてよい。複数の固有ベクトルは、例えば、前述の第１及び第２の複数の固有ベクトルを含む。言い換えれば、射影された行列は、部分空間分解アプローチ、例えば、特異値分解を使用して、固有ベクトル及び固有値行列へ分解される。

注意すべきは、特異値分解の代わりに、分解される行列の構造に依存して、固有値分解も実行されてよいことである。なぜなら、固有値分解は、特異値分解の特殊な場合と考えられるからである。

選択器１０５は、第１及び／又は第２の送信信号の送信に関連づけられた伝送特性に依存して、複数の固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルから、第１のユーザー及び／又は第２のユーザーについてｓ個の固有ベクトルを選択するように構成されてよい。

例えば、選択器は、固有値を解析して複数の固有値からある固有値を選択するように構成されてよい。ここで、ある固有値は、伝送特性を満たすことに関連づけられたある固有値特性を有してよい。例えば、選択器は、複数の固有値の中の最大固有値を選択するように構成される。ここで単なる例として、最大固有値は、伝送特性である最小減衰に関連づけられる。

更なる態様によれば、装置は、固有値を解析する解析器を含んでよい。例えば、解析器は、固有値を解析して、解析された固有値の中の最大固有値の数を決定するように構成される。

ある固有値を選択した後、選択器は、ある固有値に関連づけられた固有ベクトルを選択するように構成されてよい。更に、選択器は、第１の固有ベクトルが、第１又は第２の通信路、即ち、第１又は第２のユーザーに関連づけられるかどうかを決定するように構成されてよい。例えば、ある固有値に関連づけられた固有ベクトルは、第１のユーザーに関連づけられる。この場合、選択器は、第１のユーザーに関連づけられたｋ−１個の固有ベクトルを選択するように構成されてよい。ｋ−１個の固有ベクトルは、例えば、第１のユーザーに関連づけられた、例えば、最大固有値に関連づけられる。例えば、選択器は、第１のユーザーに関連づけられた１つ又は２つの追加の固有ベクトルを選択するように構成されてよい。しかし、選択器は、このイタレーションステップで更なる固有ベクトルを選択しないで（即ち、ｓ＝１、したがってｓ−１＝０）、更なる選択が更なるイタレーションステップで実行されるように構成されてよい。

更なる伝送特性についての更なる実施形態は、後で説明する。

前述のように、選択された固有ベクトルに基づいて、部分空間排除器１０７は、係数の集合、例えば、部分空間を表す部分空間係数の集合を決定し、射影係数の集合から部分空間係数の集合を減じて、縮小された射影部分空間を表す更新射影係数を取得するように構成されてよい。特に、更なるイタレーションが可能かどうかを決定するため、縮小された射影部分空間を最初に解析することができる。、例えば、縮小された射影部分空間がゼロ部分空間であれば、イタレーションが停止される。更なるイタレーションステップにおいて、縮小された射影部分空間は射影部分空間として使用され、イタレーションステップは、決定されるべき全ての部分空間が決定されるまで実行される。

図１で示されるように、重みづけ器１０１は、部分空間排除器１０７から、更新された射影係数を射影係数として受け取ってよい。射影係数を受け取った後、重みづけ器１０１は、更新された射影係数を使用して第１の通信路行列及び第２の通信路行列を重みづけし、縮小された射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の更新射影通信路行列を取得し、縮小された部分空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の更新射影通信路行列を取得するように構成されてよい。

したがって、部分空間分解器１０３は、射影された第１及び第２の通信路行列（更新）の特異値分解を実行して、固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを取得するように構成される。これに対応して、選択器１０５は、複数の固有ベクトルから、第１のユーザーに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトルを選択する。ｓはゼロよりも大きいか等しく、ｍよりも小さいか等しい。又は、選択器１０５は、複数の固有ベクトルから、第２のユーザーに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトルを選択する。ｓはゼロよりも大きいか等しく、ｎよりも小さいか等しい。ここで、ｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間は、前のイタレーションステップで提供された固有ベクトルによって張られる部分空間に直交する。

これに対応して、部分空間排除器１０７は、縮小された射影部分空間から、第１又は第２のユーザーについて決定されたｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間を減じ、更なるイタレーションにおいて射影部分空間として使用される更なる射影部分空間を取得するように構成される。以下同様である。

例えば、射影係数の集合は行列を形成するように配列される。この場合、重みづけ器１０１は行列と行列との乗法を実行して、射影された第１又は第２の通信路行列を取得するように構成されてよい。したがって、部分空間の射影は線形演算であり、これは標準ハードウェア部品を使用して実現可能である。このことは複雑度の低減に寄与する。

部分空間の排除に使用される部分空間係数の集合を決定するため、部分空間排除器１０７は、例えば、固有ベクトルの積を決定し、現在の射影係数から固有ベクトルの積を減じて射影係数を更新するように構成されてよい。

本発明によれば、重みづけ係数の第１及び第２の集合はある周波数について決定されてよく、重みづけ係数の更なる第１及び更なる第２の集合が更なる周波数について決定される。一般的に言えば、装置は、利用可能な帯域幅を使用して、各々の利用可能な周波数について係数の第１及び第２の集合を決定するように構成されてよい。例えば、第１のユーザー信号は、ある周波数での副搬送波に関連づけられ、第２のユーザー信号は同じある周波数での副搬送波に関連づけられる。例えば、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号は、マルチキャリヤ変調スキームに供される。ここで、第１及び第２のユーザー信号は、ある周波数に関連づけられた副搬送波の上で送信される。言い換えれば、第１及び第２のユーザー信号は、同じ周波数を共用してよい。

この場合、計算する手段は、ある周波数について重みづけ係数の第１及び第２の集合を計算し、第１の送信信号及び第２の送信信号が、ある周波数での信号となるように構成されてよい。言い換えれば、第１及び第２のユーザー信号及び第１及び第２の送信信号は、同じ周波数に関連づけられるが、異なる部分空間に関連づけられてよい。

これに対応して、本発明の装置は、更に、第１のユーザー及び更なるある周波数に関連づけられた更なる第１のユーザー信号を重みづけるために使用される更なるある周波数での重みづけ係数の更なる第１の集合を生成して、更なるある周波数での更なる第１の送信信号を取得し、更なるある周波数での重みづけ係数の更なる第２の集合を生成するように構成されてよい。重みづけ係数の更なる第２の集合は、第２のユーザー及び更なるある周波数に関連づけられた更なる第２のユーザー信号を重みづけし、更なるある周波数での更なる第２の送信信号を取得するために使用される。

これに対応して、更なるある周波数について、計算する手段は、ｐが１よりも大きいか等しいとき、ｐ個の固有ベクトルが第１のユーザーについて係数の更なる第１の集合を形成するように、更なるある周波数での他の部分空間の更なる第１の部分空間を張るｐ個の固有ベクトルを計算し、ｑが１よりも大きいか等しいとき、ｑ個の固有ベクトルが重みづけ係数の更なる第２の集合を形成するように、更なるある周波数での他の更なる空間の第２の部分空間を張るｑ個の固有ベクトルを計算するように構成されてよい。ｐ個及びｑ個の固有ベクトルは、双方の本発明のシナリオ、即ち、部分空間又は固有ベクトルがイタレーションにより決定されるシナリオで、他の更なる部分空間が他の部分空間に直交するように決定される。

下記では、図１で示された装置に関して、部分空間がイタレーションにより決定される場合（部分空間モード）の本発明の概念をｓ＝ｍ又はｓ＝ｎについて説明する。

重みづけ器１０１は、射影係数の第１の集合を使用して、第１のユーザーに関連づけられた第１の通信路を表す第１の通信路行列を重みづけし、射影された第１の通信路行列を取得するように構成されてよい。射影係数の第１の集合は射影部分空間を張り、したがって射影された第１の通信路行列は、射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す。

第１の通信路行列は、部分空間分解器１０３へ提供される。部分空間分解器１０３は、射影された第１の通信路行列の特異値分解を実行して、固有ベクトルに関連づけられた複数の固有値を提供するように構成される。

複数の固有ベクトル、及びそれらに関連づけられた固有値は、選択器１０５へ提供される。選択器１０５は、ｍが１よりも大きいか等しいとき、複数の固有値からｍ個の固有値を選択し、出力１０９を介して、ｍ個の固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第１の集合として提供するように構成される。ここで、ｍ個の固有ベクトルは第１の部分空間を張る。

第１の部分空間に関する情報、例えば、ｍ個の固有ベクトルは、次に、部分空間排除器１０７へ提供される。部分空間排除器１０７は、射影部分空間から第１の部分空間を排除して、射影係数の第２の集合によって張られる縮小射影部分空間を取得するように構成される。言い換えれば、部分空間排除器１０７は、部分空間減法を実行するように構成されてよい。部分空間減法では、既に決定された部分空間が射影部分空間から減じられ、第１のユーザーへ割り当てられた部分空間が排除される。したがって、縮小された射影部分空間は、（元の）射影部分空間から第１の部分空間を排除したときに残る相補形部分空間を表す。

装置は、更に、更なる考慮から第１のユーザー信号を排除し、第２の部分空間をイタレーションにより決定するように構成されてよい。単なる例として、第２のユーザー信号は、次のイタレーションステップで第２の部分空間の上に射影される。

図１で示されるように、重みづけ器１０１は、縮小された射影部分空間を張る射影係数の第２の集合によって表される残りの相補形部分空間に関する情報を受け取る。

この情報を使用して、重みづけ器１０１は、射影係数の第２の集合を使用し、第２のユーザーに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけし、射影された第２の通信路行列を取得するように構成される。ここで、射影された第２の通信路行列は、縮小された射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表す。

したがって、部分空間分解器１０３は、第１のユーザーに関して説明した方法と全く同じように、射影された第２の通信路行列を受け取って、射影された第２の通信路行列の特異値分解を実行し、固有ベクトルに関連づけられた更なる複数の固有値を取得する。

これに対応して、選択器１０５は、ｎが１よりも大きいか等しく、またｎがｍとは異なるか等しいとき、更なる複数の固有値からｎ個の固有値を選択し、ｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを提供するように構成されてよい。ここで、ｎ個の固有ベクトルは第２の部分空間を張る。

前述のように、第１及び第２の通信路行列は、第１及び第２のユーザーに関連づけられた通信路を表す。更に具体的には、第１の通信路行列は、ダウンリンク又はアップリンク方向の通信路係数を決定してよい。ここで、例えば、送信機はｔ個の送信点を使用して送信信号を送信し、各々の送信点は送信アンテナを含み、ｔは２よりも大きいか等しい。ユーザーに関連づけられた受信機はｒ個の受信点を使用し、ｒは１よりも大きいか等しい。これに対応して、第１の通信路は、アップリンク方向について通信路係数を含む第１の通信路行列によって表されてよい。ここで、ユーザーに関連づけられた送信機は、ｔ個の送信点を使用して、（共通の）受信機へ送信信号を送信するように構成される。（共通の）受信機は、例えば、ｒ個の受信点を使用する基地局であり、各々の受信点は受信アンテナを含む。

ユーザー信号が射影される通信路依存部分空間を決定するため、図１で示された装置は、第１の通信路行列及び第２の通信路行列の係数に関する情報を必要とする。本発明の１つの態様によれば、通信路情報は、例えば、それぞれのユーザーに関連づけられたそれぞれの受信機によって提供されてよい。それぞれの受信機は通信路を推定するように構成される。

更に、装置は、異なる通信路シナリオ、例えば、典型的な都市圏又は丘陵地帯に関連づけられた複数の典型的な通信路係数を含む記憶素子を含んでよい。この場合、装置は、複数の記憶された通信路係数を参照し、第１の通信路を表す第１の通信路行列及び／又は第２の通信路を表す第２の通信路行列を取得してよい。

前述のように、部分空間の割り当てはイタレーションにより実行可能である。この場合、射影係数によって決定される射影部分空間は、例えば、等しい固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを含む単位行列によって表されてよい。次のイタレーションステップにおいて、射影部分空間は、縮小された射影部分空間によって置換される。以下同様である。

例えば、射影係数の第１の集合は、射影部分空間を張る固有ベクトルを含む第１の行列を形成するように配列される。この場合、重みづけ器１０１は、行列と行列との乗法を実行し、第１の通信路行列に第１の行列を掛けて、射影された第１の通信路行列を取得するように構成される。したがって、縮小された射影部分空間を張り、射影元の第２の集合を表す固有ベクトルを含む第２の行列を通信路行列に掛けて、射影された第２の通信路行列を取得するように構成される。

したがって、相互に直交する異なる部分空間へ異なるユーザー信号を分散させる本発明の操作は、線形演算である。

例えば、第１の送信信号は、ｔ個の送信点によって送信され、ｒ個の受信点によって受け取られる。又は、この逆である。この場合、部分空間分解器１０３は、第１の固有ベクトル行列及び第２の固有ベクトル行列を形成するように配列された複数の固有ベクトルを提供するように構成され、第１の固有ベクトル行列の固有ベクトルはｔ個の係数を有し、第２の固有ベクトル行列の固有ベクトルはｒ個の係数を有する。又は、この逆である。これに対応して、第１の固有ベクトル行列及び第２の固有ベクトル行列は、対角行列である特異値行列によってつながれてよい。対角行列は、第１の固有ベクトル行列及び第２の固有ベクトル行列の固有ベクトルに関連づけられた特異値を対角線に含む。例えば、部分空間分解器１０５は部分空間の分解を実行して、左の固有ベクトル行列、対角固有値又は特異値の行列、及び右の固有ベクトル行列を提供するように構成される。同じ考慮が第２の送信信号に適用される。

前述のように、図１で示された装置は、異なるユーザーへ割り当てられる複数の部分空間を決定するように構成されてよい。ここで、好ましくは、部分空間は、あるユーザー、例えば、第１のユーザーから始めてイタレーションにより決定される。

本発明によれば、選択器１０５は、第１の送信信号、又は一般的に、第１のユーザー信号、及び第２の送信信号、又は一般的に、第２のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送特性、又は言い換えれば、伝送要件に依存して、複数の固有値からｍ個の固有値を選択し、更なる複数の固有値からｎ個の固有値を選択するように構成されてよい。

例えば、選択器１０５は、第１のステップで第１のユーザーに割り当てられる第１の部分空間を選択し、それに続いて、第２のユーザーに割り当てられる第２の部分空間を選択するように構成される。以下同様である。

例えば、伝送特性は、第１のユーザー信号及び／又は第２のユーザー信号の送信に関連づけられたサービス品質要件を含む。例えば、伝送特性は、第１のユーザーについて、あるビット誤り率に関連づけられたあるビット速度を含んでよい。この場合、選択器は、複数の固有値の中の最大固有値を有するｍ個の固有値を選択し、同時にｍが最大化されるように構成されてよい。これは、固有値の数ｍが第１の部分空間のサイズを直接決定し、第１の部分空間のサイズが大きくなると、それだけ達成可能なデータ速度が大きくなる事実に起因する。

ｍ個の固有値を選択した後、選択器１０５は、第２のユーザー信号が射影される第２の部分空間を張るｎ個の固有ベクトルに関連づけられたｎ個の固有値を選択する。第２の部分空間は、第１の部分空間の相補形である部分空間であるので、第１のユーザーについてｍ個の固有値を選択した後、第１の部分空間に直交する第２の部分空間を選択することができず、したがって第２のユーザーを送信できないことがあり得る。この状況を防止するため、選択器１０７は、部分空間の選択過程で公平性規準（fairness criterion）を考慮に入れるように構成されてよい。更に具体的には、選択器１０５は、第１の部分空間を張るｍの固有値を選択し、第２の部分空間を張る少なくとも１つの固有ベクトルを発見できるように構成されてよい。例えば、選択器は、第１の部分空間に直交する非ゼロの部分空間を発見できないとき、選択されたｍ個の固有値の中から、例えば、最小の固有値に関連づけられた幾つかの固有ベクトルを排除することによって第１の部分空間を縮小し、次のイタレーションステップでは第２の部分空間を決定できるように構成されてよい。

一般的に、伝送特性は、第１のユーザー信号のデータ速度の最大化、第２のユーザー信号のデータ速度の最大化、第２のユーザー信号のあるデータ速度に対する第１のユーザー信号のデータ速度の最大化、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号のデータの同時最大化、第１のユーザー信号又は第２のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送遅延の最小化、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送遅延の同時最小化、第１のユーザー信号及び／又は第２のユーザー信号の送信に関連づけられたサービス品質要件、選ばれた第１の部分空間の中で送信するときの第１のユーザー信号の減衰、選ばれた第２の部分空間の中で送信するときの第２のユーザー信号の減衰などを含んでよい。

部分空間を排除するため、部分空間排除器１０７は、第１の部分空間を張る係数を含む係数の集合を生成し、例えば、射影係数の第１の集合から係数の集合を減じ、射影係数の第２の集合などを提供するように構成されてよい。この問題は、後で詳細に取り上げる。

一般的に、図１で示された装置は、第１の送信信号及び第２の送信信号が送信される第１の周波数について、重みづけ係数の第１の集合及び重みづけ係数の第２の集合を生成し、第１及び第２の送信信号が送信される更なる周波数について、重みづけ係数の更なる第１の集合及び重みづけ係数の更なる第２の集合を生成するように構成されてよい。

更に具体的には、第１のユーザー信号はある副搬送波に関連づけられてよく、ある副搬送波はある周波数に関連づけられる。これに対応して、第２のユーザー信号は、ある周波数に関連づけられた副搬送波に関連づけられてよい。言い換えれば、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号は、同じある周波数を共用してよい。本発明は周波数分離ではなく空間分離に基づいているので、重みづけ係数の第１の集合及び重みづけ係数の第２の集合は、ある周波数での第１及び第２の部分空間を張り、したがって結果の第１の送信信号及び第２の送信信号は同じ周波数を共用する信号であるが、相互に直交する異なる部分空間の中で配列されたユーザー信号を含む信号である。

これに対応して、図２で示された装置は、更なる第１の空間を張る重みづけ係数の前記の更なる第１の集合を決定し、更なる第２の部分空間を張る重みづけ係数の更なる第２の集合を生成するように構成されてよい。更なる第１の部分空間及び更なる第２の部分空間は、相互及び第１及び第２の部分空間に直交する。これに対応して、重みづけ係数の更なる第１の集合は、更なるある周波数での更なる第１のユーザー信号を重みづけし、更なる第１の部分空間への更なる第１のユーザー信号の射影を表す更なる第１の送信信号を取得するために使用されてよい。重みづけ係数の更なる第２の集合は、更なる第２のユーザー信号を重みづけし、更なるある周波数での更なる第２の部分空間への更なる第２のユーザー信号の射影を表す更なる送信信号を取得するために使用される。

したがって、部分空間モードにおいて、本発明の方法は、次のステップを含む。即ち、射影係数の第１の集合を使用して、第１のユーザーに関連づけられた第１の通信路を表す第１の通信路行列を重みづけし、射影された第１の通信路行列を取得し、射影係数の第１の集合は生成部分空間を張り、射影された第１の通信路行列は、射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表し、射影された第１の通信路行列の特異値分解を実行して、固有ベクトルに関連づけられた複数の固有値を提供し、複数の固有値からｍ個の固有値を選択し、ｎは１より大きいか等しく、ｍ個の固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第１の集合として提供し、ｍ個の固有ベクトルは第１の部分空間を張り、射影係数の第１の集合によって張られる射影部分空間から第１の部分空間を排除して、射影係数の第２の集合によって張られる縮小射影部分空間を取得し、第１の部分空間を射影部分空間から排除するステップの後で、射影係数の第２の集合を使用して、第２のユーザーに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけし、射影された第２の通信路行列を取得し、射影された第２の通信路行列は、縮小された射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表し、射影された第２の通信路行列の特異値分解を実行して、固有ベクトルに関連づけられた更なる複数の固有値を取得し、更なる複数の固有値から１よりも大きいか等しいｎ個の固有値を選択し、ｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第２の集合として提供し、ｎ個の固有ベクトルは第２の部分空間を張る。

固有ベクトル・モードにおいて、本方法は、部分空間の代わりに固有ベクトルを決定する。

注意すべきこととして、固有ベクトル・モード及び部分空間モードの双方の機能は、図１で説明した装置に基づいて実現可能である。

更なる態様によれば、本発明は、線形プリコーダを利用して干渉の一部分を抑圧するゼロ強制手法を提供する。残存干渉は、連続符号化を適用することによって中和可能である。手法は、任意の数の入力ｔ及びユーザー出力ｒ_kへ適用される。ｒ₁＝．．．＝ｒ_k＝１であれば、このアプローチは合計速度最大化順序づけを有する前記のＺＦ−ＤＰＣ手法へ還元される。合計速度最大化順序づけは、副搬送波の割り振りを実行できる規準を同時に構成する。ユーザーの幾つかが複数の通信路出力を有するならば、送信機でのプリコーディング・ベクトル及び受信機での重みづけベクトルによって特徴付けされる直交空間次元は、各々の周波数でユーザーへ連続的に割り当てられる。同じユーザーに属する異なる出力を介して受け取られた信号が、結果の通信路の利得を増加するために結合される事実、即ち、出力が協調する事実に起因して、本発明者らは、この手法を協調ゼロ強制ダーティー・ペーパー符号化（ＣＺＦ−ＤＰＣ）と呼ぶ。

ＣＺＦ−ＤＰＣは、ポイント・ツー・マルチポイントＭＩＭＯ通信システムにおいて、空間プリコーディング及び副搬送波割り振りの結合設計の一般的解法を表し、そのようなシステムの理論的合計容量限度へ非常に密接に接近する。

更に、結果のサブチャネルの実効直交性に起因して、この理論的限界は、負荷手法と組み合わせたスカラー通信路の符号を使用して、実用的実現方法で接近可能である。

下記では、式１．１及び１．２で紹介された通信路モデルを考察する。任意の周波数ｎで、受信信号と送信信号との間の関係は、次式によって与えられる。

注意すべきこととして、下記の式に現れる指標「ｎ」はある周波数に関係し、これまで第２の部分空間を張る固有ベクトルの数を示すために使用された指標「ｎ」ではない。

雑音ベクトルｎ（ｎ）は複素ガウスがタの独立した同一の分布を成分として含有し（異なるユーザーの雑音分散が異なるならば、それぞれの雑音過程の標準偏差で各々のユーザーの行列を割り、元が単位分散を有する合成雑音ベクトルを考慮することによって、依然としてモデルを使用することができる）、送信信号ｘ（ｎ）は、一般的に異なるユーザーに対応する多重化送信信号の加法として表現可能である。

ここで、指標ｎは、表記を簡単にするために省略され、

はユーザーｋのプリコーディング行列である。この行列はｑ_k個の直交列を有し、０≦ｑ_k≦ｒ_kである。

は、ユーザーｋによって使用されるｑ_k個の空間次元の各々へある電力を割り当てる対角行列であり、

はＥ｛ｘ_k｝＝０及び

となるような信号のベクトルである。

前述のように、行列Ｐを使用する電力の割り当ては、重みづけ器による重みづけの間に実行可能である。しかし、例えば、Ｐ₁ ^1/2ｘ₁は、Ｐ₁ ^1/2を使用して第１のユーザー系列ｘ₁を前処理することから生じる第１のユーザー信号と考えてよい。前処理は、重みづけに先だって、本発明の装置によって実行されてよい。

検波に先だって、受信機では、重みづけ行列

を適用することによって信号が前処理される。

副搬送波ｎの上で送信機から受信機へ送信される情報ストリームの総数は、ｑ₁（ｎ）＋ｑ₂（ｎ）＋．．．＋ｑ_k（ｎ）で与えられ、ｍｉｎ｛ｔ，ｒ₁＋ｒ₂＋．．．＋ｒ_k｝と同じ大きさであり得る。各々の空間次元は、プリコーディング列ベクトル

及び重みづけ行ベクトル

によって特徴づけされる（行列Ａが与えられたとき、［Ａ］_i.は、そのｉ番目の行を表し、［Ａ］_.,iは、そのｉ番目の列を表す）。指標（ｋ，ｉ）の各々のペアは、関連づけられた指標ｊを有する。指標ｊは、その空間次元の上を送信される情報が、同じ副搬送波の上を送信される全ての他の情報ストリームに対して符号化される順序を示す。符号化順序は、この種のシステムで大きな役割を演じる。具体的には、ペア

によって特性化される空間サブチャネルを送信される情報ストリームを考えるならば、続いて符号化される他のストリームの上で、このストリームによって生じる干渉は、ダーティー・ペーパー符号化手法を使用することによって、容量の損失なしに効果的に中和可能である。

下記では、システムの合計容量を最大化するため、また同時に、空間サブチャネルを切り離してスカラー通信路の符号化手法と組み合わせた標準負荷手法を使用することによって、達成可能な合計容量に近づくため、どのように行列Ｖ_k（ｎ）及びＵ_k（ｎ）を計算するかを説明する。これらの行列の計算は、周波数と共に変動するユーザーへの空間次元の割り当て（副搬送波の割り振り）、及び各々の情報ストリームの符号化順序の確立を含む。行列Ｐ_k（ｎ）及び信号ｘ_kによって搬送されるビットの量は、提案される方法の解ではないが、切り離された通信路の結果の集合へ負荷手法を後で適用することによって生じる。このことは、提案されるアプローチのブラックボックス表現を示す図２で例証される。

本発明のアプローチは、全ての副搬送波の上で同時に実行可能である。異なる副搬送波の上で取得された結果は、通常、異なるが、アルゴリズム自体は、全ての副搬送波について同じである。したがって、下記では、このアルゴリズムを詳細に説明するが、指標ｎは表記を簡単にするため省略される。

アルゴリズムは、新しい空間サブチャネルの確立へ導く３つの基本的ステップから構成される。これらの３つのステップは、全ての空間次元がユーザーへ割り当てられるまでイタレーションにより実行される。空間サブチャネルが確立される順序は、これらの通信路を介して送信される情報ストリームが符号化される順序と同じである。この順序は指標ｊによって示される。

最初のｊ−１個のサブチャネルは確立されていると仮定する。ｊ番目のループの実行は、前に計算された全てのｊ−１個のプリコーディング・ベクトルによって張られる部分空間と相補形の部分空間へ元の単一のユーザー通信路を射影することの計算から始まる。
ステップ１：Ｈ_kＴ_j＝Ｈ_k ^j∀ｋ
ここで、Ｔ_jは、その部分空間の射影作用素行列であり、次のように計算することができる。

ｊ＝１について、射影作用素行列は、恒等行列、即ち、Ｔ₁＝Ｉとして初期化される。

上記の式は、前述の本発明の部分空間排除を決定し、部分空間排除器によって実行可能である。ここで、結果の行列Ｔは、例えば、縮小された部分空間を張る係数を含む。

第２のステップでは、各々の射影された単一ユーザー通信路行列の特異値分解が計算される。
ステップ：

最後に、第３のステップでは、全ての計算された特異値の最大値が選ばれ、右及び左の特異ベクトルの関連づけられたペアが、送信機及び受信機で適用されるべきプリコーディング及び重みづけベクトルのペアとして取られる。ベクトルのこのペアは、ループｊの実行で確立される空間サブチャネルを特性化する。
ステップ：

上記の等式において、σ_k,ξはユーザーｋのξ番目の特異値を表し、行列

のξ番目の行及びξ番目の列にある成分に対応し、ｒ_k,ξは関連づけられた右特異ベクトルであり、行列Ｒ_kのξ番目の行ベクトルの共役転置に等しく、

は対応する左特異ベクトルであり、行列Ｌ_kのξ番目の列ベクトルの共役転置である。

前述のように、これらの３つのステップは、ユーザーに割り当てられた次元の数が通信路で利用可能な空間次元の総数に等しくなるまでイタレーションが実行される。この数は、通常、ｍｉｎ｛ｔ，ｒ₁＋．．．＋ｒ_k｝によって与えられる。アルゴリズムにおいて、この点に到達するのは、ステップ１の単一ユーザー行列の射影によって、全ての成分がゼロに等しい行列を生じたときである。
Ｈ_kＴ_j＝０ ∀ｋ（１．６）

図１の装置を再び参照すると、射影作用素行列は射影係数のｊ番目の集合を表し、ステップ１の後で取得された通信路行列は、射影された通信路行列を表す。これに対応して、ステップ２で実行される特異値分解は、本発明の部分空間分解器によって実行されてよい。

ステップ３に関して、固有値及び固有ベクトルは本発明の選択器によって選択される。部分空間排除器は、最初の部分空間を排除して射影作用素行列を取得するように構成される。

図３は、本発明のアプローチの流れ図を示す。ブロック３０１では、射影さされた行列への行列の射影が実行される。ブロック３０３は、射影された行列がゼロとは異なるかどうかを検証する。射影された行列がゼロに等しい場合、計算は停止される。射影行列がゼロとは異なる場合、特異値分解（ＳＶＤ）がブロック３０５で実行される。ここで、固有ベクトル及び固有値が提供される。ブロック３０７では、最大固有値及びそれに関連づけられた固有ベクトルが選択され、重みづけ係数の集合が取得される。ブロック３０９ではカウンタが増加され、射影行列がブロック３１１で計算される。新しい射影行列は、次のイタレーションステップで新しく射影された通信路行列を取得するための射影行列として役立つ。

前述のように、指標ｊは、対応する空間サブチャネルの上を送られる情報ストリームが符号化される順序を示す。前に計算されたプリコーディング・ベクトルによって定義された直交部分空間へ元の通信路行列Ｈ（ｎ）を射影することは、新しいプリコーディング・ベクトルが、既に確立された空間サブチャネルに干渉を起こさないことを保証する。その結果、ｊ番目の場所で符号化された情報ストリームは、前に符号化されたストリームに干渉を起こさない。しかし、一般的に、ｊ番目の場所で符号化された情報ストリームは、続いて符号化される情報ストリームに干渉を起こす。前記続いて符号化される情報ストリームは、続いて確立される空間サブチャネルを送信される。理論的には、この干渉は、後続のストリームを符号化するとき、その干渉を考慮に入れることによって、容量損失なしに完全に中和可能である。実際には、著しい速度損失を生じないでこの干渉を抑圧する次善最適手法を適用することができる。これらの手法の１つは、通常のＴｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａプリコーディングである。次のセクションでは、数値の例によって、これらの特徴の幾つかを説明する。

単なる例として、２つのユーザーの場合、ユーザー２に属して最初に符号化される情報ストリームは、干渉を受けないガウス通信路を経由することが観察される。実際、連続するプリコーディング・ベクトルは、これを可能にするために選ばれた。対照的に、ユーザー２は、ユーザー１に属する情報ストリームに幾つかの干渉を起こすが、これらのストリームは、ユーザー２に向けられたストリームを符号化した後に符号化されるので、符号化された信号系列の知識を使用して、容量損失なしに、この干渉を中和することができる。その結果、合計容量の計算には、実効通信路行列の対角成分のみが関連する。興味深いことに、信号が射影される異なった「通信路の部分空間」に起因して、アルゴリズムは最終の単一ユーザー通信路行列の実効対角化を達成し、同じユーザーに割り当てられたサブチャネルの間で、干渉は全く起こらない。対角化は、受信機で重みづけベクトルを等価通信路へマッチすることから生じる。等価通信路は、通信路自体及び所与のユーザーのプリコーディング・ベクトルを含む。したがって、アルゴリズムは受信素子の協調を利用して、マルチストリーム干渉を回避すると言うことができる。この回避は、追加のゼロ強制の制約条件を導入することなく行われる。

本発明は、第１のユーザーに関連づけられた第１のユーザー信号及び第２のユーザーに関連づけられた第２のユーザー信号から、送信信号を提供する装置を提供する。送信信号は、受信機に含まれるｔ個の送信点によって送信される。更に具体的には、送信信号はｔ個の送信信号値を含み、各々の送信信号値は異なる送信点によって送信され、ｔ個の送信信号値は同時に送信される。

装置は、第１の部分空間を張る重みづけ係数の第１の集合を提供し、第２の部分空間を張る重みづけ係数の第２の集合を提供するように構成された提供装置を含む。ここで、第１の部分空間及び第２の部分空間は相互に直交する。本発明によれば、係数の第１の集合は、ｔ個の係数を有する少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。これに対応して、重みづけ係数の第２の集合は、ｔ個の係数を有する少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。

装置は、更に、重みづけ器を含む。重みづけ器は、重みづけ係数の第１の集合を使用して第１のユーザー信号を重みづけし、第１の部分空間への第１のユーザー信号の射影を表す第１の重みづけられた信号を取得し、係数の第２の集合を使用して第２のユーザー信号を重みづけし、第２の部分空間への第２のユーザー信号の射影を表す第２の重みづけられた信号を取得するように構成される。言い換えれば、重みづけ器は、第１のユーザー信号を第１の部分空間の中に配列し、第２のユーザー信号を第２の部分空間の中に配列するように構成される。第１及び第２の部分空間は相互に直交し、第１の重みづけられた信号は第１のユーザー信号を重みづけることから生じ、第２の重みづけられた信号は第２のユーザー信号を重みづけることから生じる。

装置は、更に、重ね合わせ器を含む。重ね合わせ器は、第１の重みづけられた信号及び第２の重みづけられた信号を重ね合わせて送信信号を取得するように構成される。

上記の装置は、共通の送信機（例えば、基地局）に含まれてよい。共通の送信機は、第１のユーザーに関連づけられた第１の受信機及び第２のユーザーに関連づけられた第２の受信機へ送信信号を同時に送信するように構成される。したがって、本発明は、更に送信機を提供する。この送信機は、送信信号を提供する装置、及びｔ個の送信点を含む。各々の送信点は、例えば、ディジタル／アナログ変換器、増幅器、及び送信アンテナを含む。

送信信号を提供する装置を再び参照すると、提供装置は、第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを含む第１の行列を形成するように配列された係数の第１の集合を提供するように構成されてよい。ｍは１よりも大きいか等しい。これに対応して、提供装置は、ｎ個の固有ベクトルを含む第２の行列を形成するように配列された係数の第２の集合を提供するように構成される。ｎは１よりも大きいか等しく、ｎはｍと等しいか、ｍとは異なる。重みづけ器は、この場合、行列と行列との乗法を実行するように構成されてよい。即ち、第１のユーザー信号に第１の行列を掛けて、第１の重みづけられた信号を取得し、第２のユーザー信号に第２の行列を掛けて、第２のユーザー信号を取得するように構成されてよい。

更に、提供装置は、第１のユーザー信号の送信又は第２のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送特性に依存して、第１のユーザー信号を重みづけるために使用されるｍ個の固有ベクトルを提供し、第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるｎ個の固有ベクトルを提供するように構成されてよい。この問題は、重みづけ係数を生成する前記の装置に関連して既に説明した。このようにして、提供装置は、固有ベクトルを提供して、伝送特性に含まれるサービス品質要件が満たされるように構成されてよい。

例えば、提供装置は、第１のユーザー信号を重みづけるために使用されるｍ個の固有ベクトルを提供して、第１のユーザー信号の送信に関連づけられた伝送特性を満たし、第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるｍ個の固有ベクトルを提供した後に、第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるｎ個の固有ベクトルを提供するように構成される。言い換えれば、提供装置は、異なる部分空間の上に異なるユーザー信号を射影するための固有ベクトルをイタレーションにより及び連続的に提供するように構成されてよい。異なる部分空間は相互に直交する。

更に、提供装置は、第１のユーザー信号を重みづけるために使用されるｍ個の固有ベクトルを提供し、これと結合して、第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるｎ個の固有ベクトルを提供し、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号の送信に関連づけられた結合伝送特性を満たすように構成されてよい。重みづけ係数を生成する装置に関連して説明したように、結合伝送特性は、例えば、第１のユーザーについての最小許容データ速度、例えば、１２８ｋビット／ｓ、及び第２のユーザーについての最小許容データ速度、例えば、５６ｋビット／ｓなどを含んでよい。

部分空間の形態をした伝送リソースを、異なるユーザーへ割り当てるため、提供装置は公平性規準を考慮に入れるように構成されてよい。それによって、全てのユーザーが情報の送信を許され、既に割り当てられた部分空間と直交する部分空間を利用できないため情報送信から排除されるユーザーは存在しないようにされる。

したがって、提供装置は、複数の固有ベクトルから、第１のユーザー信号を重みづけるために使用されるべきｍ個の固有ベクトルを選択し、複数の固有ベクトルから、第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるべきｎ個の固有ベクトルを選択するように構成される。提供装置は固有値解析器を含む。固有値解析器は、複数の固有ベクトルに関連づけられた複数の固有値を解析して、固有値特性を満たすｍ個の固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを選択し、固有値特性を満たすｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを選択するように構成される。

例えば、提供装置は、Ｍ個の固有ベクトルの集合から第１のユーザー信号を重みづけるために使用されるｍ個の固有ベクトルを選択し、Ｎ個の固有ベクトルの集合から第２のユーザー信号を重みづけるために使用されるｎ個の固有ベクトルを選択し、例えば、ビット誤り率などの伝送要件を満たすように構成されてよい。例えば、重大な減衰を受ける次元へユーザー信号を割り当てないように、最大固有値に関連づけられた固有ベクトルのみが選択される。

更に、提供装置は、Ｍ個の固有ベクトルに関連づけられたＭ個の固有値を解析して、固有値特性を満たすＭ個の固有値に関連づけられたＭ個の固有ベクトルを選択するように構成された固有値解析器を含んでよい。更に、解析器は、Ｎ個の固有ベクトルに関連づけられたＮ個の固有値を解析して、固有値特性を満たすｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを選択するように構成されてよい。

いずれの場合においても、固有値特性は、閾値、例えば、固有値のそれぞれの集合に含まれる最大固有値の０．１％を超える固有値の値であってよい。

一般的に、解析器は、固有ベクトルのＭ及びＮ個の集合に含まれる全ての固有ベクトルについて複数の固有値を決定するように構成されてよい。複数の固有値は、固有値の閾値を超える固有値を有する。

提供装置は、複数の固有値に含まれてＭ個の固有ベクトルの集合の中の固有ベクトルに関連づけられたｍ個の最大固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを提供し、また複数の固有値に含まれてＮ個の固有ベクトルの集合の中の固有ベクトルに関連づけられたｎ個の最大固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを提供する。

言い換えれば、最初に複数の最大固有値が選択され、固有値のどの集合からそれが選択されるかは考慮されず、したがってトータルとしては、最大固有値に関連づけられた部分空間のみが使用される。

しかし、ある通信路があるユーザーに関連づけられ、ある通信路に関連づけられたある部分空間が、例えば、閾値より下の固有値を有することは可能である。この場合、この部分空間は考慮に入れられず、あるユーザー信号は送信されない。そのような事態を防止するため、提供装置は、第２の最大固有値のみを選択してユーザーに関する公平性を提供し、それによって、１つ又は複数の値を含む各々のユーザー信号が、それに関連づけられた部分空間の中で送信可能になる。

前述のように、部分空間の次元は、達成可能なデータ速度を直接決定する。例えば、部分空間がｍ個の固有ベクトルによって張られるならば、ｍ個の値を含むユーザー信号を部分空間の上に射影することができる。このようにして、ｍの増加は、ユーザー信号の長さを増加させる。その逆も真である。例えば、部分空間が１つの固有ベクトルのみによって張られるならば、それに対応して、ｍは１に等しく、ユーザー信号を表す１つの値のみを送信することができる。

、各々の部分空間について、伝送特性又は伝送要件を満たすためある数の固有ベクトルが選ばれるならば、対応する数の各々のユーザー信号の値が選択されるべきである。この仕事は、重みづけ器によって達成可能である。重みづけ器は、例えば、第１のユーザー・データ・ストリームからｍ個の値を選択して、第１の部分空間へ射影される第１のユーザー信号を取得し、第２のユーザー・データ・ストリームからｎ個の値を選択して、第２の部分空間へ射影される第２のユーザー信号を取得するように構成される。

しかし、選択の仕事は、装置に含まれる任意の他のエンティティによって達成可能である。

前述のように、異なるユーザー信号が同じ周波数を共用してよい。なぜなら、本発明のユーザー分離スキームは空間分離に基づいており、周波数分離に基づいていないからである。例えば、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号は、ある周波数、即ち、同じ周波数におけるある副搬送波へ割り当てられる。例えば、第１のユーザー信号及び第２のユーザー信号は、マルチキャリヤ変調スキーム、例えば、ＯＦＤＭに関連づけられた周波数定義域ユーザー信号であって、ある副搬送波に割り当てられる。言い換えれば、第１及び第２のユーザー信号は、ある周波数で通信路を介して送信されるユーザー信号に対応してよい。

このようにして、提供装置は、ある周波数で第１の部分空間を張る重みづけ係数の第１の集合を提供し、ある周波数で第２の部分空間を張る重みづけ係数の第２の集合を提供し、第２の周波数で第１の重みづけられた信号及び第２の重みづけられた信号を取得し、結果の送信信号がある周波数に関連づけられるように構成されてよい。

更なるある周波数で更なるある副搬送波に割り当てられた更なる第１のユーザー信号及び更なる第２のユーザー信号に同じ考慮が適用される。提供装置は、更なるある周波数で更なる第１の部分空間を張る重みづけ係数の更なる第１の集合を提供し、更なるある周波数で更なる第２の部分空間を張る重みづけ係数の更なる第２の集合を提供し、更なる第２の部分空間が更なる第１の部分空間と直交するようにし、更なるある周波数で更なる第１の重みづけられた信号及び更なる第２の重みづけられた信号を取得するように構成されてよい。これに対応して、重ね合わせ器は、更なる第１及び第２の重みづけられた信号及び第１及び第２の重みづけられた信号を重ね合わせて、送信信号を取得するように構成されてよい。

一般的に、本発明の装置は、各々の利用可能な周波数について本発明の演算を実行するように構成されてよい。

非直交通信路に起因する干渉を低減するため、異なる通信路の係数が配列される空間に依存して部分空間を選んでよい。この問題は、すでに詳細に説明した。

提供装置は、更に、複数の送信点と第１の受信機との間にある第１の通信路の係数が配列される第１の空間の第１の部分空間を張る係数の第１の集合を提供し、複数の送信点と第２の受信機との間にある第２の通信路の係数が配列される第２の空間の第２の部分空間を張る重みづけ係数の第２の集合を提供するように構成することができる。ここで、第１の受信機及び第２の受信機は１つ又は複数の受信点を使用してよく、各々の受信点は受信アンテナを含む。したがって、第１の通信路及び第２の通信路を介して送信信号を同時に送信するとき、第１の重みづけられた信号と第２の重みづけられた信号との間の干渉は低減される。

通信路係数が配列される空間の次元は、送信点の数及び受信点の数に依存するので、第１のユーザー信号を重みづけるために使用される固有ベクトルの数ｍは、第１のユーザーに関連づけられる第１の受信機の受信アンテナの数より小さいか等しくてよい。これに対応して、第２のユーザー信号を重みづけるために使用される固有ベクトルの数ｎは、第２のユーザーに関連づけられる第１の受信機の受信アンテナの数よりも小さいか等しい。したがって、本発明の装置は、ユーザーについて最大の利用可能データ速度をアプリオリに決定してよい。

本発明によれば、提供装置は、ユーザー信号をそれに関連づけられた部分空間へ射影するために使用される重みづけ係数を生成するように構成することができる。例えば、提供装置は、前述のように、重みづけ係数の第１の集合及び重みづけ係数の第２の集合を生成する装置を含んでよい。

上記の装置は、共通の送信機によって使用される重みづけ係数を提供するように構成される。共通の送信機は、異なるユーザーに関連づけられた異なる受信機へ送信信号を送信する。各々のユーザー信号は、そのユーザーに割り当てられた部分空間へ射影されるので、装置は、重みづけ係数の集合に対応する係数の受信集合を異なる受信機へ送信するように構成されてよく、受信機の各々は部分空間を捕捉又は捕獲して、対応するユーザー信号を抽出することができる。

例えば、第１のユーザー信号を射影するために使用される重みづけ係数の第１の集合は、前述の特異値分解を実行するときに生じる左の固有値行列に対応する。これに対応して、第１の部分空間を捕捉して第１のユーザー信号を抽出するため、第１のユーザーに関連づけられた受信機によって使用される重みづけ係数の集合は、特異値分解を実行するときに生じる右の固有値行列によって形成されてよい。この考慮は、一般的に、任意の複数のユーザー信号にも適用され、それによって各々の受信機は、それぞれのユーザーに割り当てられた部分空間へ射影されるユーザー信号のみを抽出するためのある「部分空間ｋ」を有する。

しかし、本発明の概念は、アップリンク方向にも適用されてよい。その場合、複数の受信機は、ユーザー信号を含む送信信号を共通の受信機へ別々に送信する。共通の受信機は、例えば、基地局である。したがって、本発明は、更に、ユーザー信号からの送信信号を提供する装置を提供する。送信信号は、更なる送信機が更なる送信信号を共通の受信機へ送信するように構成される通信環境で、ユーザーに関連づけられた送信機のｔ個の送信点から共通の受信機へ送信される。

本発明によれば、更なる送信信号は、本発明の方法を使用して決定されてよく、更なる送信機へ割り当てられた部分空間への更なるユーザー信号の射影を表す。好ましくは、各々のユーザーに関連づけられた各々の送信機に含まれる装置、即ち提供装置は、送信機へ割り当てられた部分空間を張る重みづけ係数の集合を提供する。その部分空間は、更なる送信機へ割り当てられた部分空間に直交し、重みづけ係数の集合は、ｔ個の係数を有する少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。言い換えれば、重みづけ係数の集合は、他の送信機によって既に使用された部分空間に相補形の部分空間を張る。

装置は、更に、重みづけ器を含む。この重みづけ器は、係数の集合を使用してユーザー信号を重みづけし、送信機へ割り当てられた部分空間へのユーザー信号の射影を表す送信信号を取得するように構成される。

例えば、重みづけ係数の集合は、重みづけ係数を生成する本発明の装置によって生成される。この装置は、共通の受信機に含まれる。このようにして、共通の受信機が、各々のユーザーに関連づけられた各々の送信機について係数の集合を決定し、各々の送信機へ係数を送信する。各々の送信機は同時に受信機であり（つまりトランシーバであり）、したがって複雑性は基地局へ移される。

しかし、各々の送信機は、重みづけ係数を生成して共通の受信機と通信する本発明の装置を備えてよい。共通の受信機は、送信機へ割り当てられる部分空間を決定し、部分空間の間の直交性を達成できるようにする。

これに対応して、ユーザー信号及び更なるユーザー信号は、ある同じ周波数で副搬送波へ割り当てられてよく、更なる送信信号はある周波数で送信される。この場合、提供装置は、送信機及びある周波数へ割り当てられた部分空間を張る重みづけ係数の集合を提供して、ある周波数での送信信号を取得するように構成されてよい。したがって、前述のように、更なる周波数での更なるユーザー信号を、更なる部分空間の上に射影することができ、各々の利用可能な周波数について空間分離を取得し、送信機が同じ帯域幅を共用できるようにする。

要約すると、提供装置は、送信機へ割り当てられる他の部分空間を張る係数の更なる集合を提供するように構成されてよい。他の部分空間は、送信機へ割り当てられた部分空間及び更なる送信機へ割り当てられた部分空間に直交する。重みづけ係数の他の集合はｔ個の係数を有する少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。重みづけ器は、重みづけ係数の他の集合を使用して他のユーザー信号を重みづけし、送信機へ割り当てられた他の部分空間への他のユーザー信号の射影を表す他の送信信号を取得するように構成される。更に、装置は重ね合わせ器を含んでよい。重ね合わせ器は、送信信号及び他の送信信号を重ね合わせて、ｔ個の送信点によって送信される重ね合わせ送信信号を取得するように構成される。例えば、他のユーザー信号は他の周波数での信号であってよく、したがって重ね合わせ器は、異なる周波数での送信信号を重ね合わせる。

前述のように、重みづけ係数の集合は、送信機へ割り当てられた部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを含んでよい。ｍは１より大きいか等しい。この場合、重みづけ器は、更に、ユーザー信号ストリームからｍ個の値を選択してｍ個の値を含むユーザー信号を取得し、部分空間の利用可能な次元へデータ速度を適合化するように構成することができる。

前述のように、送信するため異なる部分空間へ割り当てられた異なるユーザー信号は、それぞれの部分空間を捕獲し、他の部分空間を抑圧することによって、受信機で、又はそれぞれのユーザーに関連づけられたそれぞれの受信機で、抽出することができる。

更なる態様によれば、本発明は、受信信号から第１のユーザー信号を抽出する装置を提供する。受信信号はｒ個の受信点を含む受信機によって受信される。ここで、ｒは１より大きいか等しい。受信信号は第１の送信信号及び第２の送信信号の重ね合わせを含んでよい。第１の送信信号は第１の部分空間への第１のユーザー信号の射影を表し、第２の送信信号は第２の部分空間への第２のユーザー信号の射影を表す。本発明によれば、第１の部分空間及び第２の部分空間は相互に直交する。

装置は、共通の送信機又は共通の受信機（基地局）に含まれてよい。この場合、単なる例として、第１の送信信号は、第１のユーザーに関連づけられた第１の受信機によって送信され、第２の送信信号は、第２のユーザーに関連づけられた第２の送信機によって送信される。しかし、装置は、例えば、第１の送信信号及び第２の送信信号を重ね合わせて含む送信信号から第１のユーザー信号を抽出する第１の受信機に含まれてよい。例えば、送信信号は、本発明のアプローチを使用する共通の送信機（基地局）によって生成される。

装置は提供装置を含む。提供装置は、第１の部分空間に関連づけられた部分空間を張る重みづけ係数の受信集合を提供するように構成される。部分空間は第２の部分空間と直交する。重みづけ係数の集合は、ｒ個の係数を含む少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。更に、装置は重みづけ器を含む。重みづけ器は、第１の部分空間を捕捉するため重みづけ係数の集合を使用して受信信号を重みづけし、第１のユーザー信号を含む捕捉信号を抽出し、同時に、第２の部分空間信号を抑圧して、捕捉された信号から第２のユーザー信号を排除し、本発明に従ってマルチユーザー分離スキームを達成するように構成される。

装置は、更に、抽出器を含む。抽出器は、捕捉された信号から第１のユーザー信号を抽出して、抽出された第１のユーザー信号を提供するように構成される。抽出されたユーザー信号は、単なる例として、通信路影響及び通信路雑音を含むかも知れず、したがって抽出器は、更に、検波器、フィルタなどを含んでよい。

例えば、第１の送信信号は、第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを含む行列を形成するように配列された重みづけ係数の第１の集合を使用して、第１のユーザー信号を重みづけることから取得される。固有ベクトルはｍ個の固有値に関連づけられ、ｍは１より大きいか等しい。したがって、提供装置は、部分空間を張るｍ個の固有ベクトルを含む行列を形成するように配列された重みづけ係数の受信集合を提供するように構成されてよく、ｍ個の固有ベクトルはｍ個の固有値に関連づけられ、各々の固有ベクトルはｒ個の係数を含んでよい。この場合、重みづけ器は、行列と行列との乗法の実行、即ち、受信信号に行列を掛けて、捕捉信号を取得するように構成されてよい。言い換えれば、行列は、それぞれの部分空間を捕獲する「部分空間の鍵」を表す。

更に、提供装置は、第２の部分空間に関連づけられた更なる部分空間を張る重みづけ係数の更なる受信集合を提供するように構成されてよく、更なる部分空間は第１の部分空間に直交し、重みづけ係数の更なる受信集合は、ｒ個の係数を含む少なくとも１つのベクトルを形成するように配列される。この場合、重みづけ器は、第２の部分空間を捕捉するため重みづけ係数の更なる集合を使用して受信信号を重みづけし、第２のユーザー信号を含む更なる捕捉信号を抽出し、第１の部分空間を抑圧して、更なる捕捉信号から第１のユーザー信号を排除するように構成されてよい。更に、抽出器は、前述のように、更なる捕捉信号から第１のユーザー信号を抽出するように構成することができる。

例えば、第１の送信信号は第１の通信路を介して第１の送信機によって送信され、これに対応して、第２の送信信号は第２の通信路を介して第２の送信機によって送信される。この場合、更なる捕捉信号は、第１及び第２の通信路の非直交性に起因する第１のユーザー信号の残存干渉を含むかもしれない。更に、第１の送信信号は、係数の第１の送信集合（前述の重みづけ係数の集合に対応する）を使用して第１のユーザー信号を重みづけることから生じてよく、第２の送信信号は、係数の第２の送信集合を使用して第２のユーザー信号を重みづけることから生じてよい。言い換えれば、第１の送信信号は、係数の第１の送信集合を使用して第１の部分空間を使用する第１の空間へ第１のユーザー信号を射影したものを表し、第２の送信信号は、係数の第２の送信集合を使用して第２の部分空間へ第２のユーザー信号を射影したものを表す。

この場合、抽出器は、係数の第１の送信集合及び第１の通信路を表す通信路係数の集合によって、抽出された第１のユーザー信号を重みづけて補助信号を取得し、受信信号から補助信号を減じて、処理された受信信号を取得するように構成することができる。ここで、重みづけ器は、重みづけ係数の更なる集合を使用して、処理された受信信号を重みづけし、低減された干渉を有する更なる捕捉信号を抽出するように構成されてよい。言い換えれば、残存干渉は、対応する部分空間を捕捉する前に抽出することができる。

例えば、第１のユーザー信号が干渉を有さないと想定できるとき、抽出器は、捕捉信号を迂回して、抽出された第１のユーザー信号を提供するように構成することができる。

重みづけ係数の受信集合を提供するため、提供装置は、前述のように、例えば、特異値分解スキームを実行することによって重みづけ係数を決定するように構成された送信機から、重みづけ係数の受信集合を受け取るように構成することができる。しかし、本発明の装置は、それ自体、これまでの説明に従って重みづけ係数を生成する装置を含んでよい。

下記では、上記のアップリンク概念を更に詳細に説明する。

アップリンクの通信路モデルは、次のとおりである（式１．３と双対である）。

ここで、プリコーディング・ベクトルとして行列Ｕ_k ^Hを使用する（ダウンリンクについてのＵ_kの転置共役）。即ち、
Ｘ_k＝Ｕ_k ^H Ｘ_k

基地局（受信機）では、行列Ｖ_kの転置共役を使用する。即ち、

ダウンリンクでは、符号化順序に関して復号順序が逆にされる。即ち、最初にサブチャネルＪが復号される。その場合、送信信号と受信信号との関係は、次のとおりである。

ダウンリンクでは、

であるので、最初の項はゼロに等しい。

一度ストリームＪが検波されると、それは信号ｙから減じられる。即ち、

そして、ストリームＪ−１の検波が続く。

行列Ｖ_k及びＵ_kの計算は、アップリンク通信路行列の共役転置を使用して、ダウンリンクについて呈示されたアルゴリズムに従って行われる。

図４〜図９に関して、本発明の更なる実施形態を説明する。図４はレイリーフェージング・ガウス空間無相関ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ＝２、Ｋ＝２）についての平均合計容量を示し、図５はレイリーフェージング・ガウス空間相関ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ_k＝２、Ｋ＝２）についての平均合計容量を示し、図６はレイリーフェージング空間無相関ガウス・ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ_k＝２、Ｋ＝１０）についての平均合計速度を示し、図７はレイリーフェージング弱相関ガウス・ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ_k＝２、Ｋ＝２、ＳＥＲ＝ｌｅ−１）についての平均合計速度を示し、図８はレイリーフェージング強相関ガウス・ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ_k＝２、Ｋ＝２、ＳＥＲ＝ｌｅ−１）についての平均合計速度を示し、図９はレイリーフェージング弱相関ガウス・ブロードキャスト通信路（ｔ＝４、ｒ_k＝２、Ｋ＝１０、ＳＥＲ＝ｌｅ−１）についての平均合計速度を示す。

最初の図４では、ｔ＝４個の送信アンテナを有するシステム及び各々が２つのアンテナを有する２つのユーザーについて、容量曲線が示される。通信路は、レイリーフェージング空間無相関及びＮ＝１であると仮定された。即ち、単一搬送波通信路が存在する。各々の通信路実現について、合計容量は次式によって与えられる。

ここで、

は結果のサブチャネルの利得であり、ｐ_iはｉ番目のサブチャネルの送信について割り当てられた電力であり、σ²は雑音分散である。ダーティー・ペーパー符号化（ＤＰＣ）に基づくアプローチでは、実効通信路行列の対角線にある元を実効サブチャネル利得と考えて、容量が計算される。注水解法（waterfilling solution）に従って、全送信電力を結果のサブチャネルに配分することによって、容量が最大化される。ＴＤＭＡ非ＣＳＩを除いて、ＤＰＣに基づかない全ての他のアプローチは、通信路の完全な対角化を達成する。ＴＤＭＡ非ＣＳＩについては、容量は次式で与えられる。

ここで、Ｐ_Tは全送信電力であり、Ｈ_kは１つのユーザーの通信路行列である。

前のセクションで説明したアルゴリズムは、順序づけＣＺＦ−ＤＰＣと呼ばれる。非順序づけＣＺＦ−ＤＰＣは、前のセクションで説明したアルゴリズムと同様のアルゴリズムであるが、次のサブチャネルを選択するための最大特異値規準を有さないものを表す。その代わりに、ユーザーは、順次に次元を割り当てられる。即ち、ユーザー１がサポートできるだけの次元をユーザー１へ割り当てた後、ユーザー２へ次元が割り当てられ、次にユーザー３へ割り当てられる。以下同様である。順序づけＺＦ−ＤＰＣは、前のセクションで説明したアルゴリズムと同様のアルゴリズムであるが、各々の通信路出力を単一のユーザーとして考えるものを表す。これらの最後の２つのアルゴリズムは、ここで提案されたアルゴリズムの特殊の場合と見ることができ、最新技術のアルゴリズムに関して幾つかの新規な改善を示す。即ち、順序づけＺＦ−ＤＰＣは通常の非順序づけＺＦ−ＤＰＣへ順序づけの特徴を付加し、非順序づけＣＺＦ−ＤＰＣは、本発明のアプローチの新規性の１つである協調的態様を組み入れている。線形ＺＦアプローチは、送信機における合成通信路の反転から構成され、線形ＣＺＦ（協調的ＺＦ）は、同じユーザーに属する受信素子の協調可能性を考慮することによって制約条件の数を低減する。ＴＤＭＡ ＣＳＩはユーザーの１つを無作為に選び、その通信路行列の特異値を送信する。最後に、ＴＤＭＡ非ＣＳＩは、送信機における通信路知識を考慮しない。この場合、１つのユーザーが無作為に選ばれ、電力は全てのアンテナ素子へ均一に配分される。

図４において、非協調的ＤＰＣ手法に対する協調的ＤＰＣストラテジの容量利得は、無視できることが観察される。更に、符号化順序は小さな役割を演じるように見え、全ての曲線は、合計容量の理論的上界であるブロードキャスト通信路のＳａｔｏ境界へ非常に近い。線形ゼロ強制アプローチは、ＤＰＣに基づくアプローチと同じ勾配を示す。しかし、制約条件の数が大きくなると、著しい損失をもたらす。線形ＣＺＦは使用する通信路当たり３ビットの漸近線損失を示し、非協調的アプローチは、同一ユーザー出力間の干渉の抑圧に起因して制約条件が多いが、ＤＰＣ手法に対して使用する通信路当たり約６ビットを失う。最後に、ユーザーが空間的に多重化されない、即ち、ユーザーが異なるタイムスロットで送信するＴＤＭＡアプローチの２つの曲線は、多重化アプローチの勾配の約半分の勾配を示し、したがってＳＮＲの値が増加すると、容量損失は任意に大きくなる。

図５では、相関合成通信路についての容量曲線が示される。ここでは、順序づけＣＺＦ−ＤＰＣストラテジのみが、ブロードキャスト通信路のＳａｔｏ境界へ密接に近づくことができる。符号化順序が問題である。なぜなら、最初のプリコーディング・ベクトルによって集められた通信路エネルギーは、後続のサブチャネルに厳しい制約条件を課し、合計容量に重要な影響を与えるからである。更に、協調が重要である。実際、非協調的アプローチにおける最初のプリコーディング・ベクトルは、通信路ベクトルからエネルギーを集めるだけであるが、協調的アプローチでは、最初のプリコーディング・ベクトルは、通信路行列からエネルギーを集める。線形ゼロ強制アプローチは、多くの直交性制約条件及び通信路行列の低い階数に起因して、雑音向上効果から劇的な悪影響を受ける。最後に、非多重化アプローチは、ＤＰＣに基づくアプローチと類似した勾配を示す。これは、現在、単一ユーザー通信路行列のいずれも、合成通信路自体とほとんど同じ階数を有する事実に起因する。

図６は、４つの送信アンテナ及び各々が２つのアンテナを有する１０のユーザーを有する空間無相関ブロードキャスト通信路の容量曲線を示す。ここで、ｔ＜ｒ₁＋．．．＋ｒ₁₀であり、したがって順序づけとは別に、ユーザー及びサブチャネルの選択も重要になる。順序づけＣＺＦ−ＤＰＣ及び順序づけＺＦ−ＤＰＣは、符号化順序、ユーザーの選択、及びユーザーへの空間次元の割り当てを同時に最適化する。これは、ユーザー選択を実行することができないＤＰＣベースのゼロ強制アルゴリズムに対して、約７ビットの漸近線利得へ変換される。ユーザー選択は、Ｎ＞１であれば、副搬送波の割り振りと見ることができる。ユーザー選択も空間多重化も実行しないアプローチ、即ち、ユーザーが周波数又は時間定義域で分離されるアプローチは、比較的低いＳＮＲ値であっても、最適アプローチに対して使用する通信路当たり５ビットの大きさの容量損失を導く。この損失は、ＳＮＲが大きくなると増加する。

図７、図８、及び図９では、Ｎ＝１０２４のマルチキャリヤ・ブロードキャスト通信路についてシミュレーション結果が示される。曲線は、１０^-1の記号誤り率を超過することなくアプローチの各々で取得可能な符号化合計速度を示す。ＤＰＣに基づくアプローチについては、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａプリコーダ（ＴＨＰ）を使用することによって、干渉の中和が達成される。ユーザーへ割り当てられた空間・周波数サブチャネルの集合の上に、Ｊ．Ｃｉｏｆｆｉ，「Ａ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｐｒｉｍｅｒ」ｉｎ ＡＮＳＩ Ｔ１Ｅ１．４ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｎｏｖ．１９９１で説明される速度最大化手法に基づく負荷手法が適用された。それによって、平方ＱＡＭ配置のみが使用され、所与の配置について平均で最も近い近隣点の正確な数が考慮された（ＴＨＰについては、受信機における実効配置は、伝送に使用される実際の配置とは無関係に、常に４つの近隣点を有する）。ＯＦＤＭＡダイナミックとは、各々の副搬送波で最大行列ノルムを有するユーザーのみにサービスするアプローチを意味する。対照的に、ＯＦＤＭＡスタティックは、特定の副搬送波でサービスされるユーザーの選択について規準を使用しない。即ち、それは所定の様式で１つのユーザーを取るだけである。基本的には、結果は、容量シミュレーションを介して取得された結果に従う。しかし、これらの曲線は、標準手法、例えば、ＴＨＰ及びビット及び電力負荷を使用して説明された手順の実現能力を証明するとともに、そのような実現が他の最新技術アプローチに対抗して提供する性能利得を明示的に表す。

本発明のアプローチは、送信機で完全な通信路知識を有するポイント・ツー・マルチポイントＭＩＭＯ通信路で、サブチャネルの割り振りを実行するために使用することができる。

本方法は非常に一般的であり、任意数の通信路入力及び出力に適用される。ダーティー・ペーパー符号化手法と組み合わされて、それは負荷手法を容易に適用できる通信路の効果的対角化を導く。アルゴリズムは、理論的限界に近いシステムの合計容量を達成するプリコーディング・ベクトル、重みづけベクトル、及び符号化順序を提供する。マルチキャリヤ・システムにおいて、方法の順序づけ能力は、どのようにしてユーザーを副搬送波へ割り当てるかの規準を同時に提供する。大部分の通信路シナリオ及び信号対雑音比について、本方法によって達成される合計速度は、最新技術、例えば、線形ゼロ強制アプローチ、非順序づけＺＦ−ＤＰＣ、又は非多重化アプローチ、例えば、ＴＤＭＡ又はＯＦＤＭＡによって達成される合計速度よりもかなり上である。更に、このアルゴリズムの「劣化した」特定の場合、例えば、基本的に同じアルゴリズムであるが、各々の通信路出力が異なるユーザーとして考えられる順序づけＺＦ−ＤＰＣ、及び次のサブチャネルの割り当て規準が無視され、選択が無作為に行われる非順序づけＣＺＦ−ＤＰＣも新規である。

本発明は、マルチキャリヤ・ポイント・ツー・マルチポイント通信システム（マルチユーザー・ダウンリンク）におけるサブチャネル割り振りアプローチを提供する。その場合、個々の通信リンクは、アクセス・ポイント（Ｔｘ）及び受信機ユニット（Ｒｘ）の双方で、複数アンテナによってサポートされる。

マルチユーザー・シナリオにおけるユーザーへのサブチャネル生成が提案される。この生成は、事前に調整された伝送チャネルの特異ベクトルに基づく。その場合、事前の調整は、前にサブチャネルをユーザーへ割り振った全体的及びイタレーション割り振りステップで既に考慮されたユーザーについての干渉抑圧に依存する。事前の調整によって未だ考慮されていないユーザーへの干渉の量は、割り振られたサブチャネルを介してデータが送信されるとき、周知の連続符号化手法（ダーティー・ペーパー符号化、及びその実現可能バージョン）によって考慮に入れられる。

提案されたアルゴリズムの重要な特徴は、各々の副搬送波でアルゴリズムを同時に実行できるマルチキャリヤ・システムで作用する。この場合、周波数定義域における特別の自由度は、ユーザーの数及び受信アンテナの全体の数から、提案されたアプローチを大きく独立したものにする。空間及び周波数定義域でのサブチャネル割り振りの後、任意の既知の負荷手法を続いて実行することができる。サブチャネル割り振りの順序づけ及び結果の連続的符号化及び事前調整ストラテジは、より高いプロトコル層からの規準に基づいて、任意の更なるスケジューリング・ストラテジと組み合わせることができる。

本発明のアプローチの特性は、次のとおりである。
・空間定義域での（事前調整）伝送チャネルの対角化及び順序づけ規準と組み合わせられた連続的符号化
・サブチャネル間の誘導雑音が経験される任意の複数入力複数出力システムにおける（事前調整）伝送チャネルの対角化と組み合わせられた連続符号化
・マルチキャリヤ・システムの副搬送波間ダイバーシティを利用することによるユーザー数及び受信アンテナ総数からの独立
・複数の拡散コード、タイムスロット、及び周波数帯域の副搬送波間ダイバーシティを利用することによるユーザー数及び受信アンテナ総数からの独立
・更なるスケジューリング・ストラテジに基づく代替の符号化順序づけ

更に、これまで説明した全ての装置は、固有ベクトル・モード及び／又は部分空間モードで固有ベクトル及び／又は部分空間をイタレーションにより決定するように構成することができる。

更に、異なった実施形態に関して説明された本発明の特徴は、相互に組み合わせることができる。更に、実施形態に関して説明された本発明の特徴は、任意の他の実施形態の対応する特徴の全てを含んでよい。

更に、本発明の方法のある実現要件に依存して、本発明の方法は、ハードウェア又はソフトウェアで実現可能である。実現は、ディジタル記憶メディア、具体的には、電子的に読み取り可能な制御信号を記憶したディスク又はＣＤを使用して達成可能である。ディジタル記憶メディアはプログラム可能コンピュータ・システムと協調して、本発明の方法を達成することができる。したがって、一般的に、本発明は機械読み取り可能担体の上に記憶されたプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムプロダクトである。プログラム・コードは、コンピュータ・プログラムプロダクトがコンピュータで実行するとき、本発明の方法の少なくとも１つを達成するように構成される。したがって、言い換えれば、本発明の方法は、コンピュータ・プログラムがコンピュータで実行するとき、本発明の方法を達成するプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムである。

本発明の実施形態に従って、相互に直交する異なった部分空間を張る係数を生成する装置のブロック図を示す。 本発明のアプローチのブラックボックス表現を示す。 本発明のアプローチを説明する図を示す。 本発明のアプローチの性能を例証する。 本発明のアプローチの性能を例証する。 本発明のアプローチの性能を例証する。 本発明のアプローチの性能を例証する。 本発明のアプローチの性能を例証する。 本発明のアプローチの性能を例証する。

Claims (20)

1. マルチキャリヤ・ポイント・ツー・マルチポイントのＭＩＭＯ通信システムにおいてサブチャネルの割り振りを実行するとき、第１のユーザに関連づけられた第１のユーザ信号を重みづけして第１の送信信号を取得するために使用される重みづけ係数の第１の集合を生成し、第２のユーザ信号を重みづけして第２の送信信号を取得するために使用される重みづけ係数の第２の集合をイタレーションにより生成する装置であって、
   ある空間の第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトル（ｍは１以上）と更なる空間の第２の部分空間を張るｎ個の固有ベクトル（ｎは１以上）とを計算する手段であって、該ｍ個の固有ベクトルが第１のユーザについて重みづけ係数の第１の集合を形成し、該第２の部分空間が該第１の部分空間と直交し、該ｎ個の固有ベクトルが第２のユーザについて前記係数の第２の集合を形成して、前記第１の送信信号が前記第１の部分空間への前記第１のユーザ信号の射影を表し、前記第２の送信信号が前記第２の部分空間への前記第２のユーザ信号の射影を表すようにするものである、手段を含んでおり、
   該計算する手段が、
   射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、前記第１のユーザに関連づけられた前記第１の通信路を表す前記第１の通信路行列を重みづけして該射影部分空間への前記第１の通信路行列の射影を表す第１の射影通信路行列を取得するか、または、該射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、前記第２のユーザに関連づけられた前記第２の通信路を表す前記第２の通信路行列を重みづけして前記射影部分空間への前記第２の通信路行列の射影を表す第２の射影通信路行列を取得するように構成された重みづけ器（１０１）と、
   前記第１の射影通信路行列の特異値分解を実行して固有値に関連づけられた第１の複数の固有ベクトルを取得するか、または、前記第２の射影通信路行列の特異値分解を実行して固有値に関連づけられた第２の複数の固有ベクトルを取得するように構成された部分空間分解器（１０３）と、
   前記第１の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトル（ｓは０以上ｍ以下）を選択するか、または、第２の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトル（ｓは０以上ｎ以下）を選択するように構成された選択器（１０５）と、
   射影係数の前記集合によって張られる射影部分空間から、前記ｓ個の固有ベクトルによって張られる部分空間を減じて、更なるイタレーションによって射影部分空間として使用される縮小射影部分空間を取得するように構成された部分空間排除器（１０７）と
   を含むものである、装置。
2. 前記重みづけ器（１０１）が、射影係数の同じ集合を使用して、第１の通信路行列及び第２の通信路行列を重みづけし、該同じ射影部分空間への前記第１及び第２の通信路行列の射影をそれぞれ表す１及び第２の射影通信路行列を取得するように構成され、
   前記部分空間分解器（１０３）が前記第１及び第２の射影通信路行列の特異値分解を実行して固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを取得するように構成され、該複数の固有ベクトルが第１及び第２の複数の固有ベクトルを含み、
   前記選択器（１０５）が、前記第１又は第２の送信信号の送信に関連づけられた伝送特性に依存して、前記ｓ個の固有ベクトルを選択するように構成される、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記選択器（１０５）が、複数の固有値から前記伝送特性に関連づけられたある固有値を選択し、当該固有値に関連づけられた固有ベクトルを選択し、当該固有値に関連するユーザーに関連付けられたｓ−１個の固有ベクトルを選択して、ｓ個の固有ベクトルを取得するように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記部分空間排除器（１０７）が、ｓ個の固有ベクトルを使用して、部分空間を表す部分空間係数の集合を決定し、前記射影係数の集合から前記部分空間係数の集合を減じて、縮小された射影部分空間を表す更新射影係数を取得するように構成され、
   前記重みづけ器（１０１）が、前記更新射影係数を使用して前記第１の通信路行列及び第２の通信路行列を重みづけし、縮小射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の更新射影通信路行列を取得し、縮小射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の更新射影通信路行列を取得するように構成され、
   前記部分空間分解器（１０３）が、前記第１及び第２の更新射影通信路行列の特異値分解を行って固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを取得するように構成され、前記選択器（１０５）が、前記複数の固有ベクトルから第１のユーザに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトル（ｓは０以上ｍ以下）を選択するか、または、前記複数の固有ベクトルから第２のユーザに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトル（ｓは０以上ｎ以下）を選択するように構成され、該ｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間が、前のイタレーションによって提供された固有ベクトルによって張られる部分空間と直交するものであり、
   前記部分空間排除器（１０７）が、縮小射影部分空間からｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間を減じて、更なるイタレーションによって射影部分空間として使用される更なる射影部分空間を取得するように構成される、請求項２または３に記載の装置。
5. 前記重みづけ器（１０１）が、射影係数の第１の集合を使用して、第１の通信路行列を重みづけして第１の射影通信路行列を取得するように構成され、ここで、該射影係数の第１の集合が射影部分空間を張り、該第１の射影通信路行列が射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表すものであり、
   前記部分空間分解器（１０３）が、該第１の射影通信路行列の特異値分解を実行して、
   固有ベクトルに関連づけられた複数の固有値を提供するように構成され、
   前記選択器（１０５）が、該複数の固有値からｍ個の固有値（ｍは１以上）を選択し、
   該ｍ個の固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第１の集合として提供するように構成され、ここで、ｍ個の固有ベクトルが第１の部分空間を張るものであり、
   前記部分空間排除器（１０７）が、縮小射影部分空間を張る射影係数の第２の集合を提供するように構成され、該射影部分空間から第１の部分空間を排除して、該射影係数の第２の集合によって張られる前記縮小射影部分空間を取得するように構成されるものであり、
   前記重みづけ器（１０１）が、射影係数の第２の集合を使用して、第２のユーザに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけして第２の射影通信路行列を取得するように構成され、第２の射影通信路行列が縮小射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表し、
   前記部分空間分解器（１０３）が、第２の射影通信路行列の特異値分解を実行して、固有ベクトルに関連づけられた更なる複数の固有値を取得するように構成されるものであり、
   前記選択器（１０５）が、該更なる複数の固有値からｎ個の固有値（ｎは１以上）を選択し、該ｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第２の集合として提供するように構成され、ここで、該ｎ個の固有ベクトルが前記第２の部分空間を張るものである、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記第１の送信信号がｔ個の送信点によって送信されてｒ個の受信点によって受信され、前記部分空間分解器（１０３）は、前記複数の固有ベクトルを提供するように構成され、
   該複数の固有ベクトルは、第１の固有ベクトル行列及び第２の固有ベクトル行列を形成するように配列されたものであり、該第１の固有ベクトル行列の固有ベクトルがｔ個の係数を有し、該第２の固有ベクトル行列の固有ベクトルがｒ個の係数を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記選択器（１０５）は、第１の送信信号の送信又は第２の送信信号の送信に関連づけられた伝送特性に依存して、前記複数の固有値から前記ｍ個の固有値を選択し、前記更なる複数の固有値から前記ｎ個の固有値を選択するように構成される、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記伝送特性が、第１のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第２のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第２のユーザ信号のあるデータ速度についての第１のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第１のユーザ信号及び第２のユーザ信号のデータ速度を同時最大化すること、第１のユーザ信号の送信に関連づけられた伝送遅延を最小化すること、第１のユーザ信号及び第２のユーザ信号の同時送信に関連づけられた伝送遅延を同時最小化すること、第１のユーザ信号又は第２のユーザ信号の送信に関連づけられたサービスの品質要件、または、伝送中の第１のユーザ信号又は第２のユーザ信号を減衰することを含む、請求項２から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記部分空間排除器（１０７）が、ｓ個の固有ベクトルを使用して、部分空間を表す部分空間係数の集合を決定し、前記射影係数の集合から前記部分空間係数の集合を減じて、縮小された射影部分空間を表す更新射影係数を取得するように構成され、
   前記重みづけ器（１０１）が、前記更新射影係数を使用して前記第１の通信路行列及び第２の通信路行列を重みづけし、縮小射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の更新射影通信路行列を取得し、縮小射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の更新射影通信路行列を取得するように構成され、
   前記部分空間分解器（１０３）が、前記第１及び第２の更新射影通信路行列の特異値分解を行って固有値に関連づけられた複数の固有ベクトルを取得するように構成され、前記選択器（１０５）が、前記複数の固有ベクトルから第１のユーザに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトル（ｓは０以上ｍ以下）を選択するか、または、前記複数の固有ベクトルから第２のユーザに関連づけられたｓ個の更なる固有ベクトル（ｓは０以上ｎ以下）を選択するように構成され、該ｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間が、前のイタレーションによって提供された固有ベクトルによって張られる部分空間と直交するものであり、
   前記部分空間排除器（１０７）が、縮小射影部分空間からｓ個の更なる固有ベクトルによって張られる部分空間を減じて、更なるイタレーションによって射影部分空間として使用される更なる射影部分空間を取得するように構成される、請求項１に記載の装置。
10. 前記重みづけ器（１０１）が、射影係数の第１の集合を使用して、第１の通信路行列を重みづけして第１の射影通信路行列を取得するように構成され、ここで、該射影係数の第１の集合が射影部分空間を張り、該第１の射影通信路行列が射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表すものであり、
    前記部分空間分解器（１０３）が、該第１の射影通信路行列の特異値分解を実行して、
    固有ベクトルに関連づけられた複数の固有値を提供するように構成され、
    前記選択器（１０５）が、該複数の固有値からｍ個の固有値（ｍは１以上）を選択し、
    該ｍ個の固有値に関連づけられたｍ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第１の集合として提供するように構成され、ここで、ｍ個の固有ベクトルが第１の部分空間を張るものであり、
    前記部分空間排除器（１０７）が、縮小射影部分空間を張る射影係数の第２の集合を提供するように構成され、該射影部分空間から第１の部分空間を排除して、該射影係数の第２の集合によって張られる前記縮小射影部分空間を取得するように構成されるものであり、
    前記重みづけ器（１０１）が、射影係数の第２の集合を使用して、第２のユーザに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけして第２の射影通信路行列を取得するように構成され、第２の射影通信路行列が縮小射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表し、
    前記部分空間分解器（１０３）が、第２の射影通信路行列の特異値分解を実行して、固有ベクトルに関連づけられた更なる複数の固有値を取得するように構成されるものであり、
    前記選択器（１０５）が、該更なる複数の固有値からｎ個の固有値（ｎは１以上）を選択し、該ｎ個の固有値に関連づけられたｎ個の固有ベクトルを重みづけ係数の第２の集合として提供するように構成され、ここで、該ｎ個の固有ベクトルが前記第２の部分空間を張るものである、請求項１または９に記載の装置。
11. 前記第１の送信信号がｔ個の送信点によって送信されてｒ個の受信点によって受信され、前記部分空間分解器（１０３）は、前記複数の固有ベクトルを提供するように構成され、
    該複数の固有ベクトルは、第１の固有ベクトル行列及び第２の固有ベクトル行列を形成するように配列されたものであり、該第１の固有ベクトル行列の固有ベクトルがｔ個の係数を有し、該第２の固有ベクトル行列の固有ベクトルがｒ個の係数を有する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記選択器（１０５）は、第１の送信信号の送信又は第２の送信信号の送信に関連づけられた伝送特性に依存して、前記複数の固有値から前記ｍ個の固有値を選択し、前記更なる複数の固有値から前記ｎ個の固有値を選択するように構成される、請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記伝送特性が、第１のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第２のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第２のユーザ信号のあるデータ速度についての第１のユーザ信号のデータ速度を最大化すること、第１のユーザ信号及び第２のユーザ信号のデータ速度を同時最大化すること、第１のユーザ信号の送信に関連づけられた伝送遅延を最小化すること、第１のユーザ信号及び第２のユーザ信号の同時送信に関連づけられた伝送遅延を同時最小化すること、第１のユーザ信号又は第２のユーザ信号の送信に関連づけられたサービスの品質要件、または、伝送中の第１のユーザ信号又は第２のユーザ信号を減衰することを含む、請求項１、９から１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記部分空間排除器（１０７）が、前記第１の部分空間を張る係数を含む係数の集合を生成し、射影係数の前記第１の集合から係数の集合を減じて、射影係数の前記第２の集合を提供するように構成される、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
15. 射影係数の前記集合が行列を形成するように配列され、重みづけ器（１０１）が、行列と行列との乗法を実行して、前記第１又は第２の射影通信路行列を取得するように構成される、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 固有値特性を解析するように構成された固有値解析器をさらに含む請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
17. 前記第１のユーザ信号がある周波数における副搬送波に関連づけられ、前記第２のユーザ信号が当該周波数における副搬送波に関連づけられ、前記計算する手段が、当該周波数について重みづけ係数の前記第１及び第２の集合を計算するように構成され、前記第１の送信信号及び前記第２の送信信号が当該周波数における信号となる、請求項１から１６のいずれかに記載の装置。
18. 第１のユーザとある更なる周波数とに関連づけられた更なる第１のユーザ信号を重みづけるために使用される重みづけ係数の更なる第１の集合を当該更なる周波数において生成して、当該更なる周波数における更なる第１の送信信号を取得し、第２のユーザ及び当該更なる周波数に関連づけられた更なる第２のユーザ信号を重みづけるために使用される重みづけ係数の更なる第２の集合を当該更なる周波数で生成して、当該更なる周波数における更なる第２の送信信号を取得するようにさらに構成され、
    前記計算する手段が、当該更なる周波数において他の空間の更なる第１の部分空間を張るｐ個の固有ベクトルを計算し、また当該更なる周波数において前記他の更なる空間の第２の部分空間を張るｑ個の固有ベクトル（ｐは１以上）を計算するように構成され、ｐ個の固有ベクトルが第１のユーザについて係数の更なる第１の集合を形成し、ｑ個の固有ベクトル（ｑは１以上）が重みづけ係数の更なる第２の集合を形成し、前記他の更なる部分空間が他の部分空間に直交するものである、
    請求項１７に記載の装置。
19. マルチキャリヤ・ポイント・ツー・マルチポイントのＭＩＭＯ通信システムでサブチャネルの割り振りを実行するとき、第１のユーザに関連づけられた第１のユーザ信号を重みづけして第１の送信信号を取得するために使用される重みづけ係数の第１の集合をイタレーションにより生成し、第２のユーザ信号を重みづけして第２の送信信号を取得するために使用される重みづけ係数の第２の集合をイタレーションにより生成する方法であって、
    空間の第１の部分空間を張るｍ個の固有ベクトル（ｍは１以上）と、更なる空間の第２の部分空間を張るｎ個の固有ベクトル（ｎは１以上）とを計算するステップであって、該ｍ個の固有ベクトルが第１のユーザについて重みづけ係数の第１の集合を形成し、第２の部分空間が第１の部分空間に直交し、該ｎ個の固有ベクトルが第２のユーザについて係数の第２の集合を形成し、よって第１の送信信号が第１の部分空間への第１のユーザ信号の射影を表し、第２の送信信号が第２の部分空間への第２のユーザ信号の射影を表すようにするステップを含んでおり、該計算するステップが、次の副次的ステップ、即ち、
    射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、第１のユーザに関連づけられた第１の通信路を表す第１の通信路行列を重みづけして射影部分空間への第１の通信路行列の射影を表す第１の射影通信路行列を取得するか、または、射影部分空間を張る射影係数の集合を使用して、第２のユーザに関連づけられた第２の通信路を表す第２の通信路行列を重みづけして射影部分空間への第２の通信路行列の射影を表す第２の射影通信路行列を取得するステップと、
    第１の射影通信路行列の特異値分解を実行して固有値に関連づけられた第１の複数の固有ベクトルを取得するか、または、第２射影通信路行列の特異値分解を実行して固有値に関連づけられた第２の複数の固有ベクトルを取得するステップと、
    第１の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトル（ｓは０以上ｍ以下）を選択するか、または、第２の複数の固有ベクトルからｓ個の固有ベクトル（ｓは０以上ｎ以下）を選択するステップと、
    射影係数の集合によって張られる射影部分空間から、ｓ個の固有ベクトルによって張られる部分空間を減じて、更なるイタレーションによって射影部分空間として使用される縮小射影部分空間を取得するステップとを含んでいるものである、方法。
20. コンピュータ上において実行することにより、請求項１９に記載の方法を実行するためのコンピュータ・プログラム。

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