JP4690325B2 - 選択ダイバーシティを有した連続する干渉取り消し受信機処理 - Google Patents

Description

この発明は一般に通信に関し、特に多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて選択ダイバーシティを有した連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）受信機処理をサポートするための技術に関する。

ＭＩＭＯシステムは、データ送信のために複数の（Ｎ_T）の送信アンテナと複数（Ｎ_R）の受信アンテナを採用する。Ｎ_Tの送信アンテナおよびＮ_Rの受信アンテナにより形成されたＭＩＭＯチャネルは、Ｎ_Sの独立したチャネルに分解してもよい。この場合、Ｎ_S≦ｍｉｎ｛Ｎ_T,Ｎ_R｝である。Ｎ_Sの独立したチャネルの各々は１次元に相当する。複数の送信アンテナと複数の受信アンテナにより作られるさらなる次元が利用されるなら、ＭＩＭＯシステムは、改良された性能（例えば、増大された送信能力および／またはより大きな信頼性）を提供することができる。

最大階数ＭＩＭＯチャネルの場合、Ｎ_S＝Ｎ_T≦Ｎ_Rであり、送信機はＮ_Tのデータストリームを処理し（例えば、符号化し、インターリーブし、および変調する）、Ｎ_Tのシンボルストリームを取得し、次に、Ｎ_Tの送信アンテナから送信される。送信されたシンボルストリームは異なるチャネル条件（例えば、異なるフェージングおよびマルチパス効果）を経験するかもしれないし、異なる受信される信号対雑音比（ＳＮＲ）を得るかもしれない。さらに、通信リンクにおける散乱により送信されたシンボルストリーム干渉は、受信機において互いに干渉する。

受信機は、Ｎ_Rの受信アンテナを介してＮ_Tの送信されたシンボルを受信する。受信機は、連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）処理技術を採用してＮ_Rの受信アンテナからＮ_Rの受信シンボルストリームを処理しＮ_Tのシンボルストリームをリカバーしてもよい。ＳＩＣ受信機は、Ｎ_Tの連続ステージにおいて受信したシンボルストリームを処理し、各ステージにおいて１つの送信されたシンボルストリームをリカバーする。ステージ毎に、ＳＩＣ受信機は、受信したシンボルストリームに対して空間または時空処理を最初に実行し、「検出された」シンボルストリームを得る。検出されたストリームは、送信されたシンボルストリームの推定値である。検出されたシンボルストリームの１つがリカバリーのために選択される。次に、受信機は、この検出されたシンボルストリームを処理し（例えば、復調し、デインターリーブし、およびデコードし）、デコードされたデータストリームを得る。デコードされたデータストリームは、リカバーされているシンボルストリームのためのデータストリームの推定値である。

各「リカバー」されたシンボルストリーム（すなわち、送信されたデータストリームをリカバーするために処理される各検出されたシンボルストリーム）は、特定の「事後検出」ＳＮＲに関連している。特定の事後検出ＳＮＲは、受信機における空間または時空処理の後で得られるＳＮＲである。ＳＩＣ処理で、各リカバーされたシンボルストリームの事後検出ＳＮＲは、そのストリームの受信されたＳＮＲおよびシンボルストリームがリカバーされる特定のステージに依存する。一般に、事後検出ＳＮＲは、後のステージのために徐々に改善する。以前のステージにおいてリカバーされるシンボルストリームからの干渉は（干渉取り消しは有効に実行されると仮定して）キャンセルされる。

Ｎ_Tの送信アンテナは、これらのアンテナから送信されたＮ_Tのシンボルストリームにより得られるＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓに関連する。これらのＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓは、受信機においてＮ_Tのシンボルストリームをリカバーする特定の順序付けのために取得される。Ｎ_TのシンボルストリームをリカバーするＮ_T！の可能な順序付けがあり、従って事後検出ＳＮＲｓのＮ_T！の可能なセットがあることを示すことができる。但し、「！」は、階乗を示す。受信機はすべてのＮ_T！の可能な順序付けを評価し、事後検出ＳＮＲｓの最良のセットを供給する順序付けを選択してもよい。

送信アンテナの事後検出ＳＮＲは、その送信能力を決定する。チャネル条件に応じて、所定の送信アンテナの事後検出ＳＮＲは、非常に低いかもしれないので、事後検出ＳＮＲは、ＭＩＭＯシステムのための最も低いデータレートをサポートすることができない。この場合、その送信アンテナをオフにし、残りのアンテナをデータ送信に使用するのみであることは有益であるかもしれない。最も低いデータレートをサポートすることができない送信アンテナをオフにすることは、そうでなければ他のシンボルストリームと干渉していたかもしれないシンボルストリームを除去する。従って、これは、他のシンボルストリームの事後検出ＳＮＲｓを改善するかもしれない。

選択ダイバーシティは、少なくとも最も低いデータレートをサポートすることができる送信アンテナのみを用い、最も低いデータレートをサポートすることができない送信アンテナをオフにすることに言及する。送信アンテナを独立してオンまたはオフすることができるなら、評価するための

の可能な順序付けがあることを示すことができる。例えば、Ｎ_T＝４なら、選択ダイバーシティなくしてＮ_T！＝２４の可能な順序付けがある。それにより、すべてのＮ_Tの送信アンテナが使用される。そして、選択ダイバーシティを有してＮ_total＝６４の可能な順序付けがあり、それにより各送信アンテナは独立してオンまたはオフしてもよい。これは、受信機が選択ダイバーシティのために評価する必要があるかもしれない順序付けの数の大きな増加を表す。

それゆえ、Ｎ_totalの可能な順序付けを評価するための必要なしに選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理をサポートするための技術の必要性がある。

発明の概要

選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理をサポートするための技術がここに提供される。それにより、せいぜいＮ_T！の可能な順序付けが評価され、（１）Ｎ_Tの送信アンテナから送信されたシンボルストリームに使用するデータレートを決定し、（２）送信されたシンボルストリームをリカバーする最良の順序付けを決定する。せいぜいＮ_T！の可能な順序付けの各々は、（以下に記載するように）ＳＩＣ受信機処理を用いて評価されＮ_Tの送信アンテナのためのＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓを取得する。各送信アンテナのためのデータレートは、その事後検出ＳＮＲに基づいて決定される。離散的データレートのセットは、システムによりサポートされてもよく、従って各送信アンテナのためのデータレートは、離散的なデータレートの１つである。ゼロまたはヌルデータレートは、最小の要求されるＳＮＲ（例えば、システムによりサポートされる最も低いノンゼロデータレートのために要求されるＳＮＲ）より悪い事後検出ＳＮＲを有する各送信アンテナに使用される。順序付け毎にＮ_Tの送信アンテナのためにＮ_Tのデータレートが取得される。全体のデータレートは、これらのＮ_Tのデータレートに基づいて各順序付けに対して計算される。最高の全体データレートを有する順序付けが使用のために選択される。送信機は、選択された順序付けのためのデータレートでＮ_Tまでのシンボルストリームを処理し、これらのシンボルストリームをＮ_Tの送信アンテナから送信する。受信機は、選択された順序付けに従って送信されたシンボルストリームをリカバーする。

この発明の種々の観点および実施形態は以下にさらに詳細に記載される。

本発明の特徴、性質及び利点は、類似による参照文字が相応して、全体で特定する図面と関連して解釈されるときに後述される詳細な説明からさらに明らかになるであろう。

本明細書で使用される「例示」という語は、例、インスタンス、または例証として機能することを意味する。「例示」として本明細書に記載される任意の実施形態または設計は、他の実施形態または設計に対して好適であるまたは利点があるとして必ずしも解釈されない。

選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理をサポートするために本明細書に記載した技術は、ＭＩＭＯシステム、直交周波数分割多重（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）を採用するＭＩＭＯシステム等のような種々の通信システムに使用してもよい。明確にするために、これらの技術は特にＭＩＭＯシステムのために記載される。簡単にするために、以下の記載は、（１）１つのデータストリームが各送信アンテナから送信され、（２）各データストリームが送信機において独立して処理され、個々に受信機でリカバーしてもよい、と仮定する。

図１は、ＭＩＭＯシステム１００において送信機システム１１０と受信機システム１５０のブロック図を示す。送信機システム１１０および受信機システム１５０は、ＭＩＭＯシステム内のアクセスポイント（すなわち、基地局）またはユーザー端末で各々実施してもよい。

送信機システム１１０において、送信（ＴＸ）データプロセッサー１２０は、Ｎ_Tまでのデータストリームに対してデータソース１１２からトラフィックデータを受信する。各データストリームは、それぞれの送信アンテナからの送信のために指定される。ＴＸデータプロセッサー１２０は、各データストリームに対してトラフィックデータをフォーマットし、符号化し、インターリーブし、変調し、変調シンボル（または「データシンボル」）の対応するストリームを取得する。ＴＸデータプロセッサー１２０は、さらにパイロットシンボルをデータシンボルと多重化してもよい。ＴＸデータプロセッサー１２０はＮ_TのシンボルストリームをＮ_Tの送信機ユニット（ＴＭＴＲ）１２２ａ乃至１２２ｔに供給する。各シンボルストリームは、データとパイロットシンボルの任意の組み合わせを含んでいてもよい。各送信機ユニット１２２は、そのシンボルストリームを処理し、無線通信リンクを介して送信に適した変調信号を供給する。送信機ユニット１２２ａ乃至１２２ｔからのＮ_Tの変調された信号は、それぞれＮ_Tのアンテナ１２４ａ乃至１２４ｔから送信される。

受信機システム１５０において、送信された変調された信号は、Ｎ_Rのアンテナ１５２ａ乃至１５２ｒにより受信され、各アンテナ１５２からの受信された信号は、それぞれの受信機ユニット（ＲＣＶＲ）１５４に供給される。各受信機ユニット１５４は、その受信された信号を条件づけしディジタル化し、受信されたシンボルのストリームを供給する。受信（ＲＸ）空間／データプロセッサー１６０は、Ｎ_Rの受信機ユニット１５４ａ乃至１５４ｒからＮ_Rの受信されたシンボルストリームを受信し、ＳＩＣ受信機処理を用いてこれらの受信されたシンボルストリームを処理し、Ｎ_Tのデコードされたデータストリームを供給する。ＲＸ空間／データプロセッサー１６０による処理は以下に詳細に記載される。ＲＸ空間／データプロセッサー１６０は、さらに、（例えば、受信されたパイロットシンボルに基づいて）Ｎ_Tの送信アンテナとＮ_Rの受信アンテナとの間のチャネル応答、受信したＳＮＲｓおよび／またはシンボルストリームの事後検出ＳＮＲｓを推定する。以下に記載するように、ＲＸ空間／データプロセッサー１６０は、チャネル応答推定値を使用し、空間のまたは時空の処理を実行してもよい。

コントローラー１３０および１７０は、それぞれ送信機システム１１０および受信機システム１５０における動作を指示する。メモリユニット１３２および１７２は、それぞれコントローラー１３０および１７０により使用されるプログラムコードおよびデータのための記憶装置を提供する。

一実施形態において、コントローラー１７０はＲＸ空間／データプロセッサー１６０からチャネル応答推定値およびＳＮＲ推定値を受信し、各送信アンテナに使用するためのデータレートと、シンボルストリームをリカバーするための特定の順序付けを決定し、送信機システム１１０にフィードバック情報を供給する。フィードバック情報は、例えば、Ｎ_T送信アンテナのためのデータレートを含んでいてもよい。フィードバック情報はＴＸデータプロセッサー１８４により処理され、送信機ユニット１５４ａ乃至１５４ｒによって条件付けられて、送信機システム１１０に返送される。送信機システム１１０において、受信機システム１５０からの変調された信号は、アンテナ１２４によって受信され、受信機ユニット１２２によって条件付けられ、ＲＸデータプロセッサー１４０により処理され受信機システム１５０により送信されるフィードバック情報をリカバーする。コントローラー１３０は、リカバーされたフィードバック情報を受信して使用し、（１）各送信アンテナから送信されたシンボルストリームのためにデータレートを制御し、（２）各データストリームに使用するためにコーディングおよび変調スキームを決定し、および（３）ＴＸデータプロセッサー１２０のために種々の制御を発生する。

他の実施形態において、コントローラー１３０は、受信機システム１５０において、ＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値および雑音分散（すなわち、雑音レベル）を取得する。次に、コントローラー１３０は、各送信アンテナに使用するためにデータレートを決定し、ＴＸデータプロセッサー１２０のための種々の制御を提供する。送信機システム１１０は、受信機システム１５０により送信されるパイロットシンボルに基づいてチャネル応答推定値を取得してもよい。受信機雑音レベルは、受信機システム１５０により推定し、フィードバック情報として送信機システム１１０に送信してもよい。

一般に、送信アンテナのためのデータレートおよびシンボルストリームをリカバーするための順序付けは、送信機システム、受信機システム、または両方により決定してもよい。明確にするために、以下の記載は、データレートと順序付けが受信機システムによって決定され、送信機システムに通信される実施形態のためのものである。

ＭＩＭＯシステムのためのモデルは次のように表してもよい。

但し、ｙはＮ_Rの受信されたシンボルのベクトルであり、すなわち、

である。但し、ｙ_iは、受信アンテナｉで受信されたシンボルであり、ｉ∈｛１，・・・Ｎ_R｝である。ｘはＮ_Tの送信されたシンボルのベクトルであり、すなわち

である。但し、ｘ_jは、送信アンテナｊから送信されたシンボルであり、ｊ∈｛１，・・・，Ｎ_T｝である。ＨはＭＩＭＯチャネルのためのＮ_R×Ｎ_Tのチャネル応答マトリクスであり、ｈ_ijのエントリを有する。但しｉ∈｛１，・・・，Ｎ_R｝であり、ｊ∈｛１，・・・，Ｎ_T｝である。但し、ｈ_ijは、送信アンテナｊと受信アンテナｉとの間の複素チャネル利得である。ｎは加法白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）である。"T"は転置を示す。

雑音ｎは、０の平均ベクトルおよびΛ＝σ² Ｉの共分散マトリクスを有する。但し、０はゼロのベクトルであり、Ｉはアイデンティティマトリクスであり、σ²は、（受信機雑音レベルとも呼ばれる）雑音の分散である。簡単にするために、ＭＩＭＯチャネルは平坦なフェージングの狭帯域チャネルであると仮定される。この場合チャネル応答マトリクスＨのエレメントはスカラーであり、各送信−受信アンテナ対間のカップリングｈ_ijは、単一のスカラー値により表すことができる。また、ここに記載される技術は、異なる周波数で異なるチャネルを有する周波数選択チャネルに使用してもよい。

通信リンク内の散乱によりＮ_Tの送信アンテナから送信されたＮ_Tのシンボルストリームは受信機において互いに干渉する。特に、そのシンボルストリームのための送信アンテナとＮ_Rの受信アンテナとの間の複素チャネル利得により決定されるように、各送信されたシンボルストリームは、異なる振幅値および位相ですべてのＮ_Rの受信アンテナにより受信される。各受信されたシンボルストリームは、Ｎ_Tの送信されたシンボルストリームの各々のコンポーネントを含む。Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームは集合的にすべてのＮ_Tの送信されたシンボルストリームを含むであろう。そして、Ｎ_Tの送信されたシンボルストリームの各々のインスタンスは、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームの各々において見つけることができる。

連続するヌル／等化および干渉取り消し処理技術とも呼ばれるＳＩＣ受信機処理技術は、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームを処理してＮ_Tの送信されたシンボルストリームを取得することができる。ＳＩＣ受信機処理技術は、シンボルストリーム毎に１つのステージの割合で、複数のステージにおいて、送信されたシンボルストリームを連続的にリカバーする。各ステージは１つの送信されたシンボルストリームをリカバーする。各シンボルストリームがリカバーされるにつれ、残りのまだリカバーされていないシンボルストリームに生じる干渉が推定され、受信されたシンボルストリームからキャンセルされて「変更された」シンボルストリームを取得する。次に、変更されたシンボルストリームは次のステージにより処理され、次の送信されたシンボルストリームをリカバーする。シンボルストリームがエラーなしで（または最小のエラーで）リカバーすることができるなら、そして、チャネル応答推定値が合理的に正確であるなら、リカバーされるシンボルストリームによる干渉は有効にキャンセルすることができる。従って、連続的にリカバーされたシンボルストリームは、より少ない干渉を経験し、干渉キャンセルなしの場合よりも、より高い事後検出ＳＮＲを得るかもしれない。

次の用語が記載に使用される：
・「送信された」シンボルストリーム−送信アンテナから送信されたシンボルストリーム
・「受信された」シンボルストリーム−ＳＩＣ受信機（図６参照）の第１ステージにおける空間または時空処理への入力
「変更された」シンボルストリーム−ＳＩＣ受信機の次のステージにおける空間または時空処理への入力
「検出された」シンボルストリーム−空間または時空プロセッサーからの出力（Ｎ_T−λ＋１のシンボルストリームがステージλにおいて検出されてもよい）
「リカバーされた」シンボルストリーム−デコードされたデータストリームを取得するために受信機によりリカバーされるシンボルストリーム（唯一つの検出されたシンボルストリームが各ステージにおいてリカバーされる）。

図２は、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームにＳＩＣ受信機処理を実行し、Ｎ_Tの送信されたシンボルストリームをリカバーするためのプロセス２００のフロー図を示す。最初に、ＳＩＣ受信機のステージのためのインデックスλは１に設定する（すなわち、λ＝１）（ステップ２１２）。第１のステージの場合、（以下に記載するように）ＳＩＣ受信機は、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームに対して空間または時空処理を実行し、Ｎ_Tの送信されたシンボルストリームを分離する（ステップ２１４）。ステージ毎に、空間または時空の処理は、まだリカバーされていない送信されたシンボルストリームの推定値である（Ｎ_T−λ＋１）の検出されたシンボルストリームを供給する。検出されたシンボルストリームのうちの１つがリカバリーのために選択される（ステップ２１６）。次に、この検出されたシンボルストリームが処理され（例えば、復調され、デインターリーブされ、デコードされる）、デコードされたデータストリームを取得する。デコードされたデータストリームは、このステージにおいてリカバーされているシンボルストリームのためのデータストリームの推定値である（ステップ２１８）。

次に、すべての送信されたシンボルストリームがリカバーされたかどうかの決定が成される（ステップ２２０）。答えが「ｙｅｓ」（すなわち、λ＝Ｎ_T）なら、プロセス２００は終了する。そうでなければ、ちょうどリカバーされたシンボルストリームによる干渉が推定される（ステップ２２２）。干渉推定値を得るために、「再変調された」シンボルストリームを取得するためにこのデータストリームに対して送信機において使用されるのと同じコーディング、インターリービング、および変調スキームを用いて、デコードされたデータストリームが再符号化され、インターリーブされ、再変調される。「再変調された」シンボルストリームは、ちょうどリカバーされた送信されたシンボルストリームの推定値である。次に、再変調されたシンボルストリームは、チャネル応答推定値を用いて処理され、Ｎ_Rの干渉コンポーネントを取得する。Ｎ_Rの干渉コンポーネントは、残りのまだリカバーされていないシンボルストリームに対する、丁度リカバーされたシンボルストリームによる干渉の推定値である。次に、Ｎ_Rの干渉コンポーネントは、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームから減算されＮ_Rの変更されたシンボルストリームを取得する（ステップ２２４）。これらの変更されたシンボルストリームは、丁度リカバーされたシンボルストリームが送信されなかったなら（すなわち、干渉のキャンセルが有効に実行されたと仮定して）受信したであろうストリームを表す。次に、インデックスλが次のステージのために更新される（すなわち、λ＝λ＋１）（ステップ２２６）。

次にステップ２１４乃至２１８がＮ_Rの変更されたシンボルストリームに対して反復され、他の送信されたシンボルストリームをリカバーする。ステップ２１４乃至２１８は、リカバーされる各送信されたシンボルストリームに対して反復される。リカバーすべき他の送信されたシンボルストリームがあるならステップ２２２乃至２２６が実行される。第１ステージの場合、入力シンボルストリームは、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームである。各次のステージの場合、入力シンボルストリームは前のステージからのＮ_Rの変更されたシンボルストリームである。各ステージのための処理は同様の方法で進む。

ＳＩＣ受信機の場合、Ｎ_Tの送信されたシンボルストリームをリカバーするＮ_T！の可能な順序付けがある。これは、Ｎ_Tの検出されたシンボルストリームの任意の１つが第１のステージにおいてリカバーしてもよく、（Ｎ_T−１）の検出されたシンボルストリームの任意の１つが第２ステージにおいてリカバーしてもよく、以下同様であり、唯一つの検出されたシンボルストリームが利用可能であり、最後のステージにおいてリカバーされる。ＳＩＣ受信機は、Ｎ_T！の可能な順序付けの各々を評価することができ使用のために最良の順序付けを選択することができる。以下の記載において、インデックスｋはＮ_T！の順序付けのために使用される。ただし、ｋ∈｛１，２，・・・Ｎ_T！｝である。各順序付けｋに対してＮ_Tの送信アンテナがリカバーされる順番は、

として表される。λ∈｛１，２，・・・Ｎ_T｝の場合のｋ_λは、順序づけｋのステージλにおいてリカバーされる送信アンテナを示す。

ＳＩＣ受信機の場合、順序付けｋのステージλのための入力シンボルストリームは、以下のように表してもよい。

但し、

は、順序付けｋのステージλのためのＮ_Rの変更されたシンボルのベクトルであり、すなわち、

である。但し、

は、順序付けｋのステージλにおける受信アンテナｉのための変更されたシンボルである。

は、順序付けｋのステージλのための（Ｎ_T−λ＋１）の送信されたシンボルのベクトルであり、すなわち、

である。但し、

は送信アンテナｋ_nから送信されたシンボルである。

は順序付けｋのステージλのためのＮ_R×（Ｎ_T−λ＋１）の低減されたチャネル応答マトリクスである。

方程式（２）は、前の（λ−１）ステージにおいてリカバーされたシンボルストリームがキャンセルされることを仮定する。従って、送信されたシンボルストリームはリカバーされキャンセルされるので、チャネル応答マトリクスＨの次元は、各ステージに対して１列だけ連続的に低減される。ステージλの場合、低減されたチャネル応答マトリクス

は、（λ−１）の以前にリカバーされたシンボルストリームに対応するオリジナルマトリクスＨにおいて（λ−１）列を除去することにより得られる。すなわち、

である。但し、

は、送信アンテナｋ_nとＮ_Rの受信アンテナとの間のチャネル応答のためのＮ_R×１のベクトルである。ステージλの場合、（λ−１）の以前にリカバーされたシンボルストリームは｛ｋ₁,ｋ₂,・・・ｋ_λ-1｝の所定のインデックスであり、（Ｎ_T−λ+１）のまだリカバーされていないシンボルストリームは

の所定のインデックスである。方程式（２）は以下のように書き直してもよい。

ステージλの場合、まだリカバーされていなかった（Ｎ_T−λ+１）の送信されたシンボルストリームの各々は、Ｎ_Rの変更されたシンボルストリーム

をそのシンボルストリームのための整合フィルターでフィルターすることにより「分離されて」もよいし、または「検出されて」もよい。送信アンテナｋ_n、ただしn∈｛λ，λ＋１，・・・Ｎ_T｝から送信されたシンボルストリームのための整合フィルターは、Ｎ_Rのフィルター係数のユニットノーム(unit-norm)ベクトル

を有する。送信アンテナｋ_nから送信されたシンボルストリームに対する、他の（Ｎ_T−λ）のまだリカバーされていないシンボルストリームからの干渉を最小にするために、ベクトル

は、これらのまだリカバーされていないシンボルストリームに対してチャネル応答ベクトル

に直交するように定義される。すなわち、

である。ただし、ｍ∈｛λ，λ＋１，・・・Ｎ_T｝およびｍ≠ｎである。ステージλの場合、他の（λ-１）の送信アンテナｋ_n、但しｎ∈｛１，２，・・・λ−１｝からの送信されたシンボルストリームはすでに前のステージにおいてリカバーされ変更されたシンボルストリーム

からキャンセルされた。従って、ベクトル

は、

に直交する必要はない。ただし、ｍ∈｛１，２，・・・λ-１｝である。

整合フィルターベクトル

は種々の空間および時空処理技術に基づいて導き出してもよい。空間処理技術は、ゼロフォーシング技術（これは、チャネル相関マトリクス反転（ＣＣＭＩ）技術とも呼ばれる）および最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術を含む。時空処理技術は、デシジョンフィードバックイコライザ（ＤＦＥ）、ＭＭＳＥリニアイコライザ（ＭＭＳＥ−ＬＥ）、および最大尤度シーケンス推定器（ＭＬＳＥ）を含む。

一実施形態において、整合フィルター応答

は、リニアゼロフォーシングイコライザを用いて導き出される。リニアゼロフォーシングイコライザは、受信したシンボルストリームを干渉の無いサブスペースに投影することにより空間処理を実行し、検出されたシンボルストリームを取得する。ステージλのためのリニアＺＦイコライザは、Ｎ_R×（Ｎ_T−λ+１）の応答マトリクス

を有する。この応答マトリクスは、以下のように低減されたチャネル応答マトリクス

に基づいて導き出してもよい。

は、ステージ毎に異なるので、

もステージ毎に異なる。従って、送信アンテナｋ_nから送信されたシンボルストリームのための整合フィルター応答

は、送信アンテナｋ_nに対応する

の列である。

ＳＩＣ受信機のステージλは、以下のように、（Ｎ_T−λ+１）の検出されたシンボルストリームを導き出すことができる。

但し、

は、送信アンテナｋ_nからの検出されたシンボルストリームを表す。方程式（５）の右辺に示すように、検出されたシンボルストリーム

は、送信されたシンボルストリーム

プラスフィルターされた雑音

を含む。フィルターされた雑音は、一般に共分散マトリクス

と相関される。

順序付けｋのステージλにおいて、送信アンテナｋ_λから送信されたシンボルストリームは、リカバリーのために選択される。送信アンテナｋ_λからの検出されたシンボルストリーム

は以下のように表してもよい。

方程式（６）の右辺に示すように、検出されたシンボルストリーム

は、送信されたシンボルストリーム

プラス事後検出またはフィルターされた雑音

を含む。

順序付ｋのステージλにおいてリカバーされた検出されたシンボルストリーム

の事後検出ＳＮＲ、

は、以下のように表してもよい。

但し、送信されたデータシンボル

の期待分散は、１．０に等しく、

は、事後検出雑音の分散である。事後検出雑音は、

である。事後検出ＳＮＲは、他のシンボルストリームから干渉を除去するために受信機処理のあとで検出されたシンボルストリームのために得られるＳＮＲを示す。事後検出ＳＮＲにおける改良は、方程式（７）における

のノルムは、各ステージで減少するという事実から来る。

また、上述した解析は、他の空間または時空処理技術に基づいて実行してもよい。ゼロフォーシング（ＣＣＭＩ）、ＭＭＳＥ、ＤＦＥ、およびＭＭＳＥ−ＬＥ技術は、２００１年１１月６日に出願された「多重アクセス多重入力−多重出力（ＭＩＭＯ）通信システム」(Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System)というタイトルの同一出願人による米国特許出願シリアル番号第０９／９９３，０８７に詳細に記載されている。

ＳＩＣ受信機は、送信されたシンボルストリームをリカバーするＮ_T！の可能な順序付けの各々を評価することができる。各順序付けｋに対して、ＳＩＣ受信機は、Ｎ_Tの送信アンテナのためのＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓのセットを計算する。従って、ＳＩＣ受信機は、１つ以上の基準に基づいて使用のためのＮ_T！の可能な順序付けの１つを選択することができる。例えば、選択は、全体のスペクトル効率に基づいていてもよい。この場合、各送信アンテナのための事後検出ＳＮＲは、以下のようにスペクトル効率に変換してもよい。

但し、

は、送信アンテナｋ_λのスペクトル効率である。これは順序付けｋのステージλにおいてリカバーされる。スペクトル効率は、システム帯域幅により正規化されたデータレートと等しく、ヘルツあたりのビット／秒（ｂｐｓ／Ｈｚ）の単位で与えられる。順序付けｋのためのすべてのＮ_Tの送信アンテナのための全体のスペクトル効率Ｃ_total,kは以下のように計算してもよい。

受信機は、Ｎ_T！の可能な順序付けの各々のための全体のスペクトル効率を計算することができる。次に、受信機は、使用するために最高の全体のスペクトル効率を有する順序付けを選択することができる（すなわち、

）ＭＩＭＯシステムは、ノンゼロデータレート並びにヌルまたはゼロデータレートを含む離散的なデータレートのセットをサポートするように設計してもよい。各ノンゼロデータレートは、特定のコーディングスキーム、特定の変調スキーム等に関連していてもよい。さらに、各ノンゼロデータレートは、非フェージング、ＡＷＧＮチャネルのための所望の性能レベル（例えば、１％パケットエラーレート）を達成するために必要な特定の最小のＳＮＲに関連している。各ノンゼロデータレートのための必要なＳＮＲは、技術的に知られているように、コンピューターシミュレーション、経験的測定に基づいて決定してもよい。ルックアップテーブルは、サポートされるデータレートおよび要求されるＳＮＲｓを記憶するために使用してもよい。

選択された順序付け（例えば、最高の全体のスペクトル効率を有するもの）は、Ｎ_Tの送信アンテナのＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓのセットに関連している。各送信アンテナから確実に送信されるかもしれない最高のデータレートは、その事後検出ＳＮＲにより決定される。特に、各送信アンテナのための事後検出ＳＮＲは、その送信アンテナのために選択されるデータレートのために必要なＳＮＲと等しいかまたはそれより高くなければならない。

選択ダイバーシティを用いて、その事後検出ＳＮＲがＭＩＭＯシステムによりサポートされる最も低いノンゼロデータレートｒ_minのための必要なＳＮＲより低いなら、各送信アンテナはオフ（シャットオフ）してもよい。最も低いノンゼロデータレートをサポートすることができない送信アンテナをオフにすることにより、他の送信アンテナから送信されたシンボルストリームは、より少ない干渉を経験するかもしれない。そして、より高い事後検出ＳＮＲｓを達成することができるかもしれない。より高いデータレートおよび／またはより大きな信頼度の観点から改良された性能を達成するかもしれない。

選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機の場合、評価のためのＮ_totalの可能な順序付けがある。但し、Ｎ_total＞Ｎ_T！であり、以下のように計算してもよい。Ｎ_Tの送信アンテナの場合、Ｎ_Tの異なるアンテナ構成がある。この場合、各構成は、オンになっている特定数の送信アンテナに相当する。Ｎ_Tのアンテナ構成は、表１の列１で与えられ、各構成のためのアクティブな送信アンテナの数は列２で与えられる。各アンテナ構成は１つ以上のアンテナパターンと関連している。この場合、各アンテナパターンは、どの送信アンテナがオンになり、どの送信アンテナがオフになるかを示す。（１）すべてのＮ_Tの送信アンテナがオンの状態の構成に対して唯一つのアンテナパターンがあり、（２）（Ｎ_T−１）の送信アンテナがオンの状態の構成に対してＮ_Tの可能なアンテナパターンがあり、（３）（Ｎ_T−２）の送信アンテナがオンの状態の構成に対してＮ_T・（Ｎ_T−１）／２の可能なアンテナパターンがあり、以下同様にして、（４）唯一つの送信アンテナがオンの状態の構成に対してＮ_Tの可能なアンテナパターンがあるということを示すことができる。各構成のためのアンテナパターンの数は表１の列３で与えられる。

各アンテナパターンに対して、そのアンテナパターンのための可能な順序付けの数は、オンになっているアクティブな送信アンテナに依存し、オフになっている非アクティブな送信アンテナに依存しない。従って、上述したように、すべてのＮ_Tの送信アンテナがオンの状態の構成１の場合、Ｎ_Tのアクティブな送信アンテナをリカバーするＮ_T！の可能な順序付けがある。（Ｎ_T−１）の送信アンテナがオンの状態の構成２の場合、構成２の各アンテナパターンのための（Ｎ_T−１）のアクティブな送信アンテナをリカバーする（Ｎ_T-１）！の可能な順序付けがある。（Ｎ_T−２）の送信アンテナがオンの状態の構成３の場合、構成３の各アンテナパターンのための（Ｎ_T-２）のアクティブな送信アンテナをリカバーする（Ｎ_T−２）！の可能な順序付けがある。計算は他の構成に対して同様の方法で進む。１つの送信アンテナがオンである構成Ｎ_Tの場合、構成Ｎ_Tの各アンテナパターンに対して単一のアクティブな送信アンテナをリカバーする唯一つの可能な順序付けがある。各構成の各アンテナパターンのための順序付けの数は表１の列４で与えられる。

各アンテナ構成のための順序付けの数は、その構成のためのアンテナパターンの数を、その構成の各アンテナパターンのための順序付けの数と乗算することにより得られる。これは、表１の列５で与えられる。選択ダイバーシティを有した可能な順序付けの合計数、Ｎ_totalは、以下のように表１の列５の量を加算することにより得られる。

これは以下のように書き直すことができる。

違った観点から見ると、各送信アンテナが独立してオンまたはオフになることができるなら、

の可能なアンテナパターンがある。例えば、Ｎ_T＝４なら、

の可能なアンテナパターンがある。これは、「００００」、「０００１」、「００１０」、「００１１」、・・・および「１１１１」として表され、この場合「１」は、オンであるアクティブアンテナを示し、「０」は、オフである非アクティブアンテナを示す。少なくとも１つの送信アンテナがデータ送信のために使用されるなら、すべてがゼロのパターンは評価されない。従って、評価すべき

のアクティブなアンテナパターンの合計がある。

オンであるＮ_act,mの送信アンテナを有した各アクティブなアンテナパターンｍに対して、ＳＩＣ受信機は、Ｎ_act,mのアクティブな送信アンテナから送信されたシンボルストリームをリカバーするＮ_act,m！の可能な順序付けを評価することができる。与えられたアクティブなアンテナパターンのためのＮ_act,m！の可能な順序付けの各々に対して、ＳＩＣ受信機は、（１）そのパターンｍにおけるアクティブな送信アンテナのための事後検出ＳＮＲｓのセットを取得することができ、（オフである送信アンテナのための事後検出ＳＮＲは、ゼロに設定されるかもしれない）、（２）その順序付け／パターンのための全体のスペクトル効率を計算することができる。従って、ＳＩＣ受信機は、Ｎ_totalの可能な順序付けの中で最高の全体のスペクトル効率を有する順序付け／パターンを選択することができる。

選択ダイバーシティを有するＳＩＣ受信機は、以下の擬似コードに基づいてＮ_totalの可能な順序付けを評価してもよい。

上記擬似コードにおいて、各アクティブなアンテナパターンｍはＮ_act,mのアクティブな送信アンテナと（Ｎ_T−Ｎ_act,m）の非アクティブな送信アンテナの特定のセットを定義する。この場合、Ｎ_act,mはアンテナパターンｍに依存する。各順序付けｋは、Ｎ_act,mのアクティブな送信アンテナがリカバーされる特定の順番を定義する。順序付けは、

として表してもよい。この場合、（ＮT−Ｎ_act,m）の非アクティブな送信アンテナはセットに含まれておらず、ｋ_λは、順序付けｋのステージλにおいてリカバーすべき送信アンテナである。異なる順序付けは、セット

への送信アンテナの異なるマッピングを有する。与えられた送信アンテナがアクティブかどうかはアクティブアンテナパターンｍによって決定される。上述したブルートフォース(brute-force)方法は、選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機用のＮ_totalの可能な順序付けを評価する。

送信アンテナのためのデータレートおよび選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機のための最良の順序付けを決定するためにせいぜいＮ_T！の可能な順序付けを評価する簡単化された方法が提供される。これは、ブルートフォース方法により評価されるＮ_totalの可能な順序付けに対して実質的な低減を表す。この単純化は、少なくとも１つの送信アンテナのためのゼロデータレートを有する任意の特定の順序付けに対して、同じまたはより大きいスループットを有するすべての送信アンテナのためのノンゼロデータレートを有する他の順序付けが存在することを記載する主題に基づいている。この主題は、すべて１の（「１１１・・・１」）のアクティブなアンテナパターンがすべての

のアクティブなアンテナパターンの最高のスループットを供給し、評価される必要がある唯一のものであることを示す。

簡単にするために、主題の証明は、唯一の送信アンテナがオフである場合に対して以下に記載される。証明のために、送信アンテナには、１，２，．．．Ｎ_Tのインデックスが与えられ、順序付け｛１，２，．．．Ｎ_T｝に基づいてリカバーされる。この場合、送信アンテナ１が最初にリカバーされ、送信アンテナＮ_Tが最後にリカバーされる。送信アンテナはオフに切り替えられる。但し１≦ｉ≦Ｎ_Tである。Ｎ_Tの送信アンテナによりサポートされるデータレートは、

として示される。これらのデータレートは、送信アンテナのための事後検出ＳＮＲｓに基づいて得られる。

ＳＩＣ受信機の場合、各送信アンテナｎによりサポートされるデータレートは、その次にリカバーされる送信アンテナ｛ｎ＋１，ｎ＋２，．．．Ｎ_T｝のデータレートにのみ依存し、以前にリカバーされた送信アンテナ｛１，２，．．．ｎ−１｝のデータレートに依存しない。この特性は、以前にリカバーされた送信アンテナによる干渉は有効にキャンセルされ、送信アンテナｎに影響を及ぼさないと仮定する。この特性に基づいて、オリジナルの順序付けにおけるＮ_Tの送信アンテナは再配置することができるので、送信アンテナが現在第１のアンテナであり、そうでなければオリジナルの順序付けが保存される。この再配置は、（Ｎ_T−１）のアクティブな送信アンテナの任意のアンテナのためのデータレートに影響を及ぼさない。

従って、新しいアンテナの順序付けは｛ｉ，１，２，．．．ｉ−１，ｉ＋１，・・・，Ｎ_T｝であり、関連するデータレートは

である。この新しい順序付けの場合、送信アンテナｉが最初にリカバーされるので、送信アンテナｉのために使用されるデータレートは、送信アンテナｉがエラー無くリカバーでき、その干渉がキャンセルできる限り、他の（Ｎ_T-１）の送信アンテナのためのデータレートに影響を及ぼさない。従って、ノンゼロデータレートを送信アンテナｉのために使用してもよく、このデータレートは、他の（Ｎ_T−１）の送信アンテナのためのデータレートに依存する。従って、送信アンテナｉがオフの状態でオリジナルの順序付けにより得られるデータレートは、また、送信アンテナｉのためのノンゼロレートを有する新しい順序付けにより得ることもできる。主題の証明は、同様の方法で複数の送信アンテナがオフである場合に拡張してもよい。

図３は送信アンテナのためのデータレートと、選択ダイバーシティを有するＳＩＣ受信機のための順序付けを決定するためのプロセス３００のフロー図を示す。最初に、可能な順序付けのために使用されるインデックスｋは１に設定される（ステップ３１０）。順序付けｋがＳＩＣ受信機処理を用いて評価され、Ｎ_Tの送信アンテナのためのＮ_Tの事後検出ＳＮＲｓを取得する（ステップ３１２）。次に、各送信アンテナのためのデータレートはその事後検出ＳＮＲに基づいて決定される（ステップ３１４）。各送信アンテナのためのデータレートは、システムによりサポートされる離散的なデータレートの１つであってもよい。最小の必要なＳＮＲより悪い事後検出ＳＮＲを有した各送信アンテナに対してゼロデータレートが使用される。最小の必要なＳＮＲは、システムによりサポートされる最も低いノンゼロデータレートのための必要なＳＮＲであってよい。順序付けｋのための送信アンテナのためにＮ_Tのデータレートが取得される。この場合、Ｎ_Tのデータレートのいずれもゼロデータレートであってよい。Ｎ_Tのデータレートに基づいて順序付けｋのための全体のデータレートが計算される（ステップ３１６）。

次に、すべての順序付けが評価されたか否かの決定が成される（ステップ３２０）。答えが「ＮＯ」なら、順序付けインデックスｋは更新され（ステップ３２２）、プロセスは、ステップ３１２に戻り次の順序付けを評価する。Ｎ_T！の順序付けの最大数が評価される。順序付けのすべてが評価されたなら、評価された順序付けの１つが全体のデータレートに基づいて選択される（ステップ３３０）。例えば、選択された順序付けは、評価されたすべての順序付けの中で最高の全体のデータレートを有する順序付けであってよい。

プロセス３００は、受信機システム１５０により実行してもよく、選択された順序付けのためのデータレートは、フィードバック情報として送信機システム１１０に送信してもよい。あるいはまたはさらに、プロセス３００は送信機システム１１０により実行してもよい。どんな場合も、送信機システム１１０は、選択された順序付けのためのデータレートでＮ_Tまでのシンボルストリームを処理し、これらのシンボルストリームをＮ_Tの送信アンテナから送信する。受信機システム１５０は、選択された順序付けに従って送信されたシンボルストリームをリカバーする。

図４は、送信アンテナのためのデータレートおよび選択ダイバーシティを有するＳＩＣ受信機のための順序付けを決定するためのプロセス４００のフロー図を示す。プロセス４００は、図３のプロセス３００の特定の実施である。最初に順序付けインデックスｋは１に設定され、最良の全体のデータレートのための変数ｒ_bestは０に設定される（ステップ４１０）。

順序付けｋを評価するために、送信アンテナをリカバーする順番

が最初に決定される（ステップ４２０）。ステージインデックスλは１に設定され、順序付けｋのための全体のデータレートのための変数ｒ_totalは０に設定される（ステップ４２２）。各ステージλに対して、空間または時空処理がＮ_Rの入力シンボルストリーム

に対して最初に実行され、そのステージにおいてリカバーされる送信アンテナｋ_λのための検出されたシンボルストリーム

を取得する。これは、（１）方程式（４）に示すように、低減されたチャネル応答マトリクス

に基づいてステージλのためのＺＦイコライザ応答マトリクス

を取得することにより、および（２）方程式（６）に示すように入力シンボルストリーム

を送信アンテナｋ_λのための整合フィルターベクトル

と乗算することにより達成することができる。次に、方程式（７）に示すように送信アンテナｋ_λのための事後検出ＳＮＲが計算される（ステップ４３２）。送信アンテナｋ_λのためのデータレート

は（例えば、方程式（８）に示すように、またはルックアップテーブルを用いて）その事後検出ＳＮＲに基づいて決定される（ステップ４３４）。従って、順序付けｋのための全体のデータレートは

として更新される（ステップ４３６）。

次に、順序付けｋのためにすべての送信アンテナがリカバーされたか否かの決定がなされる（ステップ４４０）。答えが「ｎｏ」なら、送信アンテナｋ_λからの丁度リカバーされたシンボルストリームによる干渉が推定され、入力シンボルストリーム

からキャンセルされ、次のステージのための入力シンボルストリーム

を取得する（ステップ４４２）。次に、ステージインデックスは、λ＝λ＋１として更新され（ステップ４４４）、プロセスはステップ４３０に戻り、他の送信アンテナのための他のシンボルストリームをリカバーする。

すべての送信アンテナがリカバーされたなら（すなわち、ステップ４４０に対して答えが「ｙｅｓ」なら）、順序付けｋのための全体のデータレートが今までの最良の全体のデータレートより高いか否かの決定がなされる（ステップ４５０）。答えが「ｙｅｓ」なら、送信アンテナのための順序付けｋとデータレート

がセーブされ、最良の全体のデータレートは、順序付けｋのための全体のデータレートに設定される（すなわち、ｒ_best＝ｒ_total）（ステップ４５２）。ステップ４５０において、答えが「ｎｏ」なら、順序付けｋのための結果はセーブされない。いずれにしても、すべての順序付けが評価されたか否かの決定が次になされる（ステップ４６０）。答えが「ｎｏ」なら、順序付けインデックスはｋ＝ｋ＋１として更新され（ステップ４６２）、プロセスはステップ４２０に戻り、この新しい順序付けを評価する。そうでなければ、送信アンテナのための最良の順序付けとデータレートが供給される（ステップ４６４）。次に、プロセスは終了する。

明確にするために、選択ダイバーシティを有するＳＩＣ受信機処理を実行するための技術がＭＩＭＯシステムに対して記載された。また、これらの技術は、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのような他のシステムのために使用してもよい。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの場合、１つのシンボルストリームは、ＯＦＤＭ処理を使用する各送信アンテナのすべてのサブバンドから送信してもよい。受信機において、各送信アンテナの各サブバンドに対して事後検出ＳＮＲを決定してもよい。各送信アンテナのすべてのサブバンドの事後検出ＳＮＲｓを結合してその送信アンテナのための事後検出ＳＮＲを取得してもよい。次に、順序付けとデータレートは、上述した送信アンテナのための事後検出ＳＮＲｓに基づいて選択してもよい。

送信機システム
図５は、図１の送信機システム１１０の送信機部分の一実施形態である送信機サブシステム５００のブロック図である。この実施形態の場合、ＴＸデータプロセッサー１２０は、デマルチプレクサー（Ｄｅｍｕｘ）５１０、Ｎ_Tエンコーダー５１２ａ乃至５１２ｔ、Ｎ_Tチャネルインターリーバー５１４ａ乃至５１４ｔ、Ｎ_Tシンボルマッピングユニット５１６ａ乃至５１６ｔ、およびＮ_Tのマルチプレクサー（Ｍｕｘｅｓ）５１８ａ乃至５１８ｔ（すなわち、送信アンテナの各々のためのエンコーダー、チャネルインターリーバー、シンボルマッピングユニット、およびマルチプレクサーの１セット）を含む。デマルチプレクサー５１０はトラフィックデータ（すなわち、情報ビット）をＮ_Tまでのデータストリームに逆多重化する。ノンゼロデータレートを有する各送信アンテナに対して１つのデータストリームが供給される。データレート制御により示されるように、各データストリームは、送信アンテナのために選択されたデータレートで供給される。

各エンコーダー５１２は、（コーディング制御により示されるように）選択されたコーディングスキームに基づいてそれぞれのデータストリームを受信して符号化し、コードビットを供給する。コーディングは、データ送信の信頼性を増加させる。選択されたコーディングスキームは、ＣＲＣコーディング、畳み込みコーディング、ターボコーディング、ブロックコーディング等の任意の組み合わせを含んでいてもよい。各エンコーダー５１２はそれぞれのチャネルインターリーバー５１４にコードビットを供給する。チャネルインターリーバー５１４は、特定のインターリービングスキームに基づいてコードビットをインターリーブする。インターリービングがデータレートに依存するなら、コントローラー１３０は、（破線で示される）インターリービング制御をチャネルインターリーバー５１４に供給する。インターリービングは、時間、周波数、および／またはコードビットのための空間ダイバーシティを供給する。

各チャネルインターリーバー５１４は、インターリーブされたビットをそれぞれのシンボルマッピングユニット５１６に供給する。シンボルマッピングユニットは、（変調制御により示されるように）選択された変調スキームに基づいてインターリーブされたビットをマッピング（すなわち、変調）し、変調シンボルを供給する。ユニット５１６は、Ｂのインターリーブされたビットをグループ化し、Ｂビットのバイナリ値を形成し、但し、Ｂ≧１であり、さらにユニット５１６は、選択された変調スキーム（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、またはＭ−ＱＡＭ、但し、Ｍ=２^B）に基づいて特定の変調シンボルに各Ｂビット値をマッピングする。各変調シンボルは、選択された変調スキームによって定義された信号のコンステレーション(constellation)における複素数値である。各シンボルマッピングユニット５１６は、例えば、時分割多重（ＴＤＭ）または符号分割多重（ＣＤＭ）を用いて、パイロットシンボルでデータシンボルを多重化するそれぞれのマルチプレクサー５１８に変調シンボル（または「データシンボル」）を供給する。マルチプレクサー５１８ａ乃至５１８ｔは、Ｎ_Tまでのシンボルストリームを送信機ユニット１２２ａ乃至１２２ｔに供給する。送信機ユニット１２２ａ乃至１２２ｔは、これらのシンボルストリームを処理し変調された信号を取得する。また、送信機サブシステム５００のための他の設計を使用してもよく、この発明の範囲内である。

コントローラー１３０は、Ｎ_Tの送信アンテナからのデータ送信のための種々の機能を実行してもよい。例えば、コントローラー１３０は、受信機システム１５０からのフィードバック情報としてＮ_Tの送信アンテナのためのＮ_Tのデータレート（１つ以上のこれらのデータレートがゼロであってもよい）を受信してもよい。次に、コントローラー１３０は、ＴＸデータプロセッサー１２０内の処理ユニットのためのデータレート、コーディング、インターリービング、および変調制御を発生してもよい。あるいは、コントローラー１３０はチャネル応答推定値を受信し、可能な順序付けを評価し、送信アンテナのための順序付けとデータレートを選択し、ＴＸデータプロセッサー１２０内の処理ユニットのための制御を発生してもよい。

受信機システム
［１０７３］図６は、図１の受信機システム１５０の受信機部分の一実施形態である受信機サブシステムのブロック図を示す。この実施形態の場合、ＲＸ ＭＩＭＯ／データプロセッサー１６０は、Ｎ_Tの送信アンテナの各々に対して１つのステージの割合で、Ｎ_Tの連続する（すなわち、縦続接続された）受信機処理ステージ６１０ａ乃至６１０ｔを含む。（最後のステージ６１０ｔを除く）各受信機処理ステージ６１０は、空間プロセッサー６２０、ＲＸデータプロセッサー６３０、および干渉キャンセラー６４０を含む。最後のステージ６１０ｔは、空間プロセッサー６２０ｔおよびＲＸデータプロセッサー６３０ｔのみを含む。

第１ステージ６１０ａの場合、空間プロセッサー６２０ａは、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームｙを受信し、受信したシンボルストリームに対して空間または時空処理（例えば、ゼロフォーシング）を実行し、選択された順序付けｋにおける第１の送信アンテナのための検出されたシンボルストリーム

を供給する。ＲＸデータプロセッサー６３０ａは、検出されたシンボルストリーム

をさらに処理し（例えば、復調し、デインターリーブし、デコードする）、リカバーされるシンボルストリーム

のためのデータストリーム

の推定値であるデコードされたデータストリーム

を取得する。

第１のステージ６１０ａの場合、干渉キャンセラー６４０ａは、Ｎ_Rの受信されたシンボルストリームｙおよびデコードされたデータストリーム

を受信する。干渉キャンセラーは処理（例えば、符号化、インターリービング、およびシンボルマッピング）を実行し、丁度リカバーされたシンボルストリーム

の推定値である最変調されたシンボルストリーム

を得る。最変調されたシンボルストリーム

はさらに処理され、丁度リカバーされたシンボルストリームによる干渉コンポーネント

の推定値を得る。干渉コンポーネント

は、次に第１ステージの入力シンボルストリームから減算され、キャンセルされた干渉コンポーネントの他はすべての干渉コンポーネントを含むＮ_Rの変更されたシンボルストリーム

を得る。次に、変更されたシンボルストリーム

は第２ステージに供給される。

第２乃至最後のステージ６１０ｂ乃至６１０ｔの各々に対し、そのステージのための空間プロセッサーは、以前のステージにおける干渉キャンセラーからＮ_Rの変更されたシンボルストリーム

を受信して処理し、そのステージのための検出されたシンボルストリーム

を得る。検出されたシンボルストリーム

は、次にＲＸデータプロセッサーにより処理され、デコードされたデータストリーム

を得る。第２乃至最後のステージのおのおのの場合、そのステージ内の干渉キャンセラーは、以前のステージ内の干渉キャンセラーからＮ_Rの変更されたシンボルストリーム

を受信するとともに、同じステージ内のＲＸデータプロセッサーからデコードされたデータストリーム

を受信し、そのステージによりリカバーされるシンボルストリーム

によるＮ_Rの干渉コンポーネント

を導き出し、次のステージのためのＮ_Rの変更されたシンボルストリーム

を供給する。

ＳＩＣ受信機処理はまた、２００２年４月９日に出願された「マルチパスチャネルのための順序づけされた連続干渉取り消し受信機処理」(Ordered Successive Interference Cancellation Receiver Processing for Multipath Channels)というタイトルの同一出願人による米国特許出願シリアル番号第［ＰＡ０２０２８０］にも記載されている。

チャネル推定器６５０はまたＮ_Rの受信されたシンボルストリームｙを受信し、受信したパイロットシンボルに基づいてチャネル応答マトリクスＨおよび雑音分散σ²を推定し、チャネル応答と雑音推定値（例えば、

）を供給する。推定されるチャネル応答マトリクス

は、上述したように、すべてのステージにより空間または時空処理のために使用される。コントローラー１７０は、チャネル応答および雑音推定値を受信し、Ｎ_T！までの可能な順序付けを評価し、各順序付けのための事後検出ＳＮＲｓのセットを計算し、最良の順序付けおよび選択された順序付けのためのデータレートを決定する。メモリユニット１７２は、サポートされたデータレートおよび必要なＳＮＲｓのルックアップテーブル（ＬＵＴ）６６０を記憶する。ルックアップテーブル６６０は、コントローラー１７０により使用され、その事後検出ＳＮＲに基づいて各送信アンテナのためのデータレートを決定する。コントローラー１７０は、選択された順序付けをＲＸデータプロセッサー１６０に供給し、選択された順序付けのためのデータレートをフィードバック情報として送信機システム１１０に供給してもよい。

選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理をサポートするためにここに記載された技術は、種々の手段により実施してもよい。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェアあるいはそれらの組合せにおいて実施してもよい。ハードウェア実施の場合、選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理のための処理ユニット（例えば、送信機システム１１０におけるＴＸデータプロセッサー１２０とコントローラー１３０、および受信機システム１５０におけるＲＸ空間／データプロセッサー１６０とコントローラー１７０）は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰｓ）、デジタルシグナル処理装置（ＤＳＰＤｓ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤｓ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、ここに記載した機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組み合わせ内で実施してもよい。

ソフトウェア実施の場合、選択ダイバーシティを有したＳＩＣ受信機処理は、ここに記載された機能を実行するモジュール（例えば、手続、機能等）を有した送信機システムおよび受信機システムにおいて実施してもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニット（例えば、図１のメモリユニット１３２および１７２）に記憶し、プロセッサー（例えば、コントローラー１３０および１７０）により実行してもよい。メモリユニットは、プロセッサー内部またはプロセッサー外部に実施してもよい。プロセッサー外部に実施する場合、メモリユニットは、技術的に知られている種々の手段を介してプロセッサーに通信可能に接続することができる。

開示された実施形態の上記記載は、当業者がこの発明を製作または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態への種々の変更は、当業者に容易に明白であり、ここに定義される包括的原理は、この発明の精神または範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用してもよい。従って、この発明は、ここに示される実施形態に限定することを意図したものではなく、ここに開示される原理および新規な特徴に一致する最も広い範囲が許容されるべきである。

図１は、ＭＩＭＯシステムにおける送信機システムおよび受信機システムを示す。 図２は、ＮRの受信されたシンボルストリームに対してＳＩＣ受信機処理を実行し、ＮTの送信されたシンボルストリームをリカバーするプロセスを示す。 図３は、送信アンテナのためのデータレート、および選択ダイバーシティを有するＳＩＣ受信機のための最良の順序付けを決定するプロセスを示す。 図４は、図３におけるプロセスの特定の実施を示す。 図５は、送信機サブシステムのブロック図を示す。 図６は、受信機サブシステムのブロック図を示す。

Claims (21)

1. 複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとによって作られるさらなる次元を利用することによる増大された送信能力および/またはより大きな信頼性という改良された性能を備える多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおけるデータ送信を制御する方法において、
   N _total のすべての可能な順序付けを評価する必要なしに選択ダイバーシティを備える連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）受信機処理を用いて、複数の送信アンテナから送信された複数のシンボルストリームをリカバーするための順序付けを評価し、前記順序付けのための前記複数の送信アンテナのための複数の事後検出信号対雑音比（ＳＮＲｓ）を取得することと、
   前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲに基づいて前記複数の送信アンテナの各々のためのデータレートを決定することであって、各送信アンテナのための前記データレートは、前記送信アンテナのための事後検出ＳＮＲが最小の必要とされるＳＮＲより悪ければ、ゼロに設定され、複数のデータレートは前記順序付けのための複数の送信アンテナのために決定されることと、
   前記複数の送信アンテナのための前記複数のデータレートに基づいて前記順序付けのための全体のデータレートを計算することと、
   複数の順序付けの各々に対して前記評価することと、前記決定することと、前記計算することとを反復することと、
   前記複数の順序付けのための全体のデータレートに基づいて前記複数の順序付けの１つを選択することであって、複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートで前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けに従って受信機においてリカバーされることと
   を具備する方法であって、前記システムは、離散的なデータレートのセットをサポートし、前記複数の送信アンテナの各々のための前記データレートは、前記離散的なデータレートの１つである、前記方法。
2. 前記評価することと、前記決定することと、前記計算することとは、せいぜいＮ_T！の順序付けに対して反復され、Ｎ_Tは送信アンテナの数である、請求項１の方法。
3. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートは、少なくとも１つのゼロデータレートを含む、請求項１の方法。
4. 前記最小の必要とされるＳＮＲは、前記システムによりサポートされる最低のノンゼロデータレートのための必要とされるＳＮＲである、請求項１の方法。
5. 前記選択された順序付けは、前記複数の順序付けの中で最高の全体のデータレートを有する、請求項１の方法。
6. 前記順序付けを評価することは、
   空間または時空処理を用いておよび前記順序付けに従って前記複数の送信アンテナの各々のための検出されたシンボルストリームを取得することと、
   前記複数の送信アンテナの各々のための前記事後検出ＳＮＲを計算することと、
   リカバーされる最後の送信アンテナを除く、前記複数の送信アンテナの各々のための前記検出されたシンボルストリームによる干渉を推定し取り消すことと
   を含む、請求項１の方法。
7. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートをフィードバック情報として送信機に送信することをさらに具備する請求項１の方法。
8. 複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとによって作られるさらなる次元を利用することによる増大された送信能力および/またはより大きな信頼性という改良された性能を備える多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
   N _total のすべての可能な順序付けを評価する必要なしに選択ダイバーシティを備える連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）受信機処理を用いて、複数の送信アンテナから送信された複数のシンボルストリームをリカバーするための順序付けを評価し、前記複数の送信アンテナのための複数の事後検出信号対雑音比（ＳＮＲｓ）を取得し、
   前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲに基づいて前記複数の送信アンテナの各々のためのデータレートを決定することであって、前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲが前記システムのための最小の必要とされるＳＮＲより悪ければ各送信アンテナのための前記データレートはゼロに設定され、複数のデータレートは、前記順序付けのための前記複数の送信アンテナのために決定されるように決定し、
   前記複数の送信アンテナのための前記複数のデータレートに基づいて前記順序付けのための全体のデータレートを計算し、
   複数の順序付けの各々に対して、前記評価することと、前記決定することと、前記計算することを反復し、
   前記複数の順序付けのための全体のデータレートに基づいて前記複数の順序付けの１つを選択し、複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートで前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けに従ってリカバーされる、
   ように機能的に作用するコントローラーを具備する多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置。
9. 前記コントローラーは、せいぜいＮ_T！の順序付けのために前記評価し、決定し、計算することを反復するように機能的に作用し、Ｎ_Tは送信アンテナの数である、請求項８の装置。
10. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートは、少なくとも１つのゼロデータレートを含む、請求項８の装置。
11. 前記システムによりサポートされる離散的なデータレートのセットと、前記離散的なデータレートのセットのための必要なＳＮＲｓのセットを記憶するように機能的に作用するメモリユニットをさらに具備する請求項８の装置。
12. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートは、フィードバック情報として送信機に送信される、請求項８の装置。
13. 前記ＳＩＣ受信機処理を用いて、前記選択された順序付けに従って、複数の受信されたシンボルストリームを処理し、前記複数の送信アンテナから送信された前記複数のシンボルストリームをリカバーするように機能的に作用する受信（ＲＸ）データプロセッサーをさらに具備する請求項８の装置。
14. 前記コントローラーは、受信機への通信リンクのためのチャネル応答と雑音推定値に基づいて前記複数の順序付けの各々を評価するように機能的に作用する、請求項８の装置。
15. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートで複数のデータストリームを処理し、前記複数の送信アンテナからの送信のための複数のシンボルストリームを取得するように機能的に作用する送信（ＴＸ）データプロセッサーをさらに具備する請求項８の装置。
16. 複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとによって作られるさらなる次元を利用することによる増大された送信能力および/またはより大きな信頼性という改良された性能を備える多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
    N _total のすべての可能な順序付けを評価する必要なしに選択ダイバーシティを備える連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）受信機処理を用いて、複数の送信アンテナから送信された複数のシンボルストリームをリカバーするための順序付けを評価し、前記順序付けのための前記複数の送信アンテナのための複数の事後検出信号対雑音比（ＳＮＲｓ）を取得する手段と、
    前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲに基づいて前記複数の送信アンテナの各々のためのデータレートを決定する手段であって、前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲが最小の必要なＳＮＲより悪ければ、各送信アンテナのための前記データレートはゼロに設定され、複数のデータレートは、前記順序付けのための前記複数の送信アンテナのために決定される手段と、
    前記複数の送信アンテナのための前記複数のデータレートに基づいて前記順序付けのための全体のデータレートを計算する手段と、
    複数の順序付けのための前記評価すること、前記決定することおよび前記計算することを反復する手段と、
    前記複数の順序付けのための全体のデータレートに基づいて前記複数の順序付けの１つを選択する手段であって、前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートで、複数のシンボルストリームが前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けに従って受信機においてリカバーされる手段と
    を具備する多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置。
17. 前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートは、少なくとも１つのゼロデータレートを含む、請求項１６の装置。
18. 前記選択された順序づけのための前記複数のデータレートをフィードバック情報として送信機に送信する手段をさらに具備する請求項１６の装置。
19. 前記選択された順序付けのための複数のデータレートで複数のデータストリームを処理し、複数の送信アンテナから送信のための複数のシンボルストリームを取得する手段をさらに具備する請求項１６の装置。
20. 前記ＳＩＣ受信機処理を用いて、前記選択された順序付けに従って複数の受信されたシンボルストリームを処理し、前記複数の送信アンテナから送信された前記複数のシンボルストリームをリカバーする手段をさらに具備する請求項１６の装置。
21. N _total のすべての可能な順序付けを評価する必要なしに選択ダイバーシティを備える連続する干渉取り消し（ＳＩＣ）受信機処理を用いて、複数の送信アンテナから送信された複数のシンボルストリームをリカバーするための順序付けを評価し、前記複数の送信アンテナのための複数の事後検出信号対雑音比（ＳＮＲｓ）を取得し、
    前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲに基づいて前記複数の送信アンテナの各々のためのデータレートを決定することであって、前記送信アンテナのための前記事後検出ＳＮＲが、最小の必要なＳＮＲより悪ければ、各送信アンテナのための前記データレートはゼロに設定され、複数のデータレートは、前記順序付けのための前記複数の送信アンテナのために決定されるように決定し、
    前記複数の送信アンテナのための前記複数のデータレートに基づいて前記順序付けのための全体のデータレートを計算し、
    複数の順序付けの各々のために前記評価することと、前記決定することと、前記計算することを反復し、
    前記複数の順序付けのための全体のデータレートに基づいて前記複数の順序付けの１つを選択することであって、複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けのための前記複数のデータレートで前記複数の送信アンテナから送信され、前記複数のシンボルストリームは、前記選択された順序付けに従って受信機においてリカバーされるように動作可能な命令群を記憶するためのプロセッサー読み出し可能媒体。

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