JP4768805B2 - 多元入力多元出力通信システムにおけるビームフォーミング及びレート制御のためにシステム及び方法 - Google Patents

Description

関連文献

［米国特許法３５、§１１９に基づく優先権の主張］
特許に関する本出願は、２００５年３月１０日出願の米国特許仮出願番号第６０／６６０，７１９号、名称“ＭＩＭＯシステムにおいて擬似固有ビームフォーミング利得を得るための装置（Apparatus to Obtain Pseudo Eigen Beamforming Gains in MIMO System）”、２００５年５月６日出願の米国特許仮出願番号第６０／６７８，６１０号、名称“多元入力多元出力通信システムにおいてビームフォーミング利得を発生させるためのシステム及び方法（SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING BEAMFORMING GAINS IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS）”、２００５年６月１６日出願の米国特許仮出願番号第６０／６９１，４６７号、名称“多元入力多元出力通信システムにおけるビームフォーミングのためのシステム及び方法（SYSTEM AND METHOD FOR BEAMFORMING IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS）”、及び２００５年６月１６日出願の米国特許仮出願番号第６０／６９１，４３２号、名称“多元入力多元出力通信システムにおけるビームフォーミング及びレート制御のためのシステム及び方法（SYSTEM AND METHOD FOR BEAMFORMING AND RATE CONTROL IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS）”、に優先権を主張し、本出願の譲受人に譲渡されそして本明細書中に引用によってその全体が取り込まれている。

［特許に関する同時継続中出願の参照］
本出願は、次の同時継続中の米国特許代理人文書番号第０５０５０７Ｕ２号、名称“多元入力多元出力通信システムにおけるビームフォーミングのためのシステム及び方法（SYSTEM AND METHOD FOR BEAMFORMING IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS）”、に関係し、本出願と同日出願されている。本出願は、しかも米国特許出願番号第６０／６６０，９２５号、２００５年５月１０日出願、及び米国特許出願番号第６０／６６７，７０５号、２００５年４月１日出願、にも関係し、その各々は本出願の譲受人に譲渡され、そして本明細書中に引用によってその全体が取り込まれている。

本文書は、一般に無線通信に係り、そしてその中でとりわけ無線通信システムのためのビームフォーミングに関する。

直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：orthogonal frequency division multiple access）システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）を利用する。ＯＦＤＭは、多重キャリア変調技術であり、それは全体のシステム帯域幅を複数の（Ｎ個の）直交周波数サブキャリアへと区分する。これらのサブキャリアは、同様に、トーン、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる。各サブキャリアは、データとともに変調されることができるそれぞれのサブキャリアと関係付けられる。Ｎ個までの変調シンボルは、各ＯＦＤＭシンボル期間においてＮ個の全体のサブキャリア上で送られることができる。これらの変調シンボルは、Ｎ−点逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：inverse fast Fourier transform）を用いて時間ドメインに変換されて、Ｎ個の時間ドメイン・チップ又はサンプルを含む変換されたシンボルを発生する。

周波数ホッピング通信システムにおいて、データは、異なる時間インターバルの間に異なる周波数サブキャリア上で伝送され、その時間インターバルは“ホップ期間”と呼ばれることがある。これらの周波数サブキャリアは、直交周波数分割多重化、他の多重キャリア変調技術、又はある別の概念によって提供されることができる。周波数ホッピングを用いて、データ伝送は、擬似ランダムな方式でサブキャリアからサブキャリアへとホップする。このホッピングは、周波数ダイバーシティを提供し、そしてデータ伝送が、例えば、狭帯域干渉、ジャミング、フェーディング、及びその他のような有害なパス効果により上手く抗することを可能にする。

ＯＦＤＭＡシステムは、同時に複数のアクセス端末をサポートすることが可能である。周波数ホッピングＯＦＤＭＡシステムに関して、所定のアクセス端末のためのデータ伝送は、特定の周波数ホッピング（ＦＨ）系列に関係付けられた“トラフィック”チャネル上で送られることができる。このＦＨ系列は、各ホップ期間においてデータ伝送のために使用する特定のサブキャリアを指す。複数のアクセス端末に対する複数のデータ伝送は、異なるＦＨ系列に関係付けられた複数のトラフィック・チャネル上で同時に送られることができる。これらのＦＨ系列は、互いに直交するように規定されることができ、その結果、１つのトラフィック・チャネルだけが、そしてそれゆえ１つのデータ伝送だけが、各ホップ期間において各サブキャリアを使用する。直交ＦＨ系列を使用することによって、複数のデータ伝送は、周波数ダイバーシティの利益を享受しつつ、一般に互いに干渉しない。

全ての通信システムにおいて対処しなければならない問題は、受信機がアクセス・ポイントによって取り扱われる区域の特定の部分に置かれることである。送信機が複数の送信アンテナを有するそのようなケースでは、各アンテナから与えられる複数の信号は、受信機において最大強度を与えるように統合される必要がない。これらのケースでは、受信機において受信した信号の復号化にともなう問題があり得る。これらの問題を取り扱うための一方法は、ビームフォーミング（beamforming）を利用することによるものである。

ビームフォーミングは、複数のアンテナを用いて無線リンクの信号対ノイズ比を改善する空間処理技術である。典型的には、ビームフォーミングは、マルチ・アンテナ・システムにおいて送信機及び／又は受信機のいずれかにおいて使用されることができる。ビームフォーミングは、信号対ノイズ比を改善する際に多くの利点を提供し、それは受信機による信号の復号化を改善する。

ＯＦＤＭ伝送システムのためのビームフォーミングの問題は、ＯＦＤＭシステムを含む無線通信システムにおいてビームフォーミング加重を発生させるために送信機と受信機との間の（複数の）チャネルに関する適切な情報を得ることである。これは、ビームフォーミング加重を計算するために要求される複雑性、及び受信機から送信機へ十分な情報を提供することの必要性に由来する問題である。
米国特許出願第１１／０２１，７９１号明細書 米国特許出願第１１／０２２，３４７号明細書

サマリー

無線通信システムにおいてフィードバックするためにチャネル情報のタイプを決定する方法、装置、及びシステムが提供される。

１つの実施形態では、プロセッサは、装置が予定されているかどうかに基づいて最適なランクを有するハイブリッド・チャネル情報、最適なランクを有する広帯域チャネル情報、又は最適なランクを有するビームフォームされたチャネル情報のうちの１つを発生するように動作する。

別の１つの実施形態では、方法は、無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているかどうかを決定することを具備する。該無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合に、ビームフォームされたチャネル情報を発生し、そして該無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合に、広帯域チャネル情報を発生する。

その上、発生されるべきチャネル情報のタイプに関する決定は、現在のホップ領域と前のホップ領域との間の距離に基づいて通知されることができる。さらに、発生されるべきチャネル情報のタイプに関する決定は、あるタイプのフィードバックからのホップ期間の数に基づいて通知されることができる。

［詳細な説明］
本実施形態の特徴、本質、及び利点は、図面を使用して以下に述べる詳細な説明から、さらに明確になるであろう。図面では、一貫して対応するものは同じ参照符号で識別する。

図１を参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムが図示される。多元接続無線通信システム１００は、複数のセル、例えば、セル１０２，１０４と１０６、を含む。図１の実施形態では、各セル１０２，１０４と１０６は、複数のセクタを含むアクセス・ポイント１５０を含むことができる。複数のセクタは、それぞれがセルのある部分の中にあるアクセス端末と通信することができるアンテナのグループにより形成される。セル１０２では、アンテナ・グループ１１２，１１４と１１６は、それぞれが別のセクタに対応する。セル１０４では、アンテナ・グループ１１８，１２０と１２２は、それぞれが別のセクタに対応する。セル１０６では、アンテナ・グループ１２４，１２６と１２８は、それぞれが別のセクタに対応する。

各セルは、複数のアクセス端末を含み、それらは各アクセス・ポイントの１又はそれより多くのセクタと通信する。例えば、アクセス端末１３０と１３２は、基地１４２と通信し、アクセス端末１３４と１３６は、アクセス・ポイント１４４と通信し、そしてアクセス端末１３８と１４０は、アクセス・ポイント１４６と通信する。

各アクセス端末１３０,１３２，１３４，１３６，１３８と１４０は、同じセル内の各別のアクセス端末とは互いにそれぞれのセルの別の部分に置かれていることが、図１から理解される。さらに、各アクセス端末は、自身がそれと通信している対応するアンテナ・グループから異なる距離であり得る。これらの要因の両方が、セル内の環境状態とともに、各アクセス端末とそれがそのアンテナを用いて通信している対応するアンテナ・グループとの間に存在する異なるチャネル状態を生じさせる。

本明細書中で使用されるように、アクセス・ポイントは、端末と通信するために使用する固定局であることができ、そしてしかも基地局、ノードＢ、又はある別の用語で呼ばれることができ、これらのある機能又は全ての機能を含むことができる。アクセス端末も同様に、ユーザ装置（ＵＥ：user equipment）、無線通信デバイス、端末、移動局、又はある別の用語で呼ばれることができ、これらのある機能又は全ての機能を含むことができる。

図２を参照して、多元接続無線通信システムのためのスペクトル割当て方式が図示される。複数のＯＦＤＭシンボル２００は、Ｔ個のシンボル期間及びＳ個の周波数サブキャリアのあいだで割り当てられる。各ＯＦＤＭシンボル２００は、Ｔ個のシンボル期間のうちの１つのシンボル期間とＳ個のサブキャリアのうちの１つのトーン又はサブキャリアを含む。

ＯＦＤＭ周波数ホッピング・システムにおいて、１又はそれより多くのシンボル２００は、所定のアクセス端末に割り振られることができる。図２に示されるような割当て方式の１つの実施形態では、シンボルの１又はそれより多くのホップ領域、例えば、ホップ領域２０２、は、逆方向リンクを経由した通信のためにアクセス端末のグループに割り振られる。各ホップ領域の範囲内で、シンボルの割り振りは、可能性のある干渉を低減するためにランダム化されることができ、そして有害なパス効果に対する周波数ダイバーシティを提供する。

各ホップ領域２０２は、シンボル２０４を含み、そのシンボルは、アクセス・ポイントのセクタと通信している１又はそれより多くのアクセス端末に割り振られ、そしてホップ領域に割り振られる。各ホップ期間、又はフレームの間に、Ｔ個のシンボル期間とＳ個のサブキャリアの範囲内のホップ領域２０２の位置は、ホッピング系列にしたがって変化する。その上、ホップ領域２０２の範囲内で個々のアクセス端末に対するシンボル２０４の割り振りは、各ホップ期間に対して変わることがある。

ホップ系列は、各ホップ期間のあいだのホップ領域２０２の位置を擬似ランダムに、ランダムに、又は予め決められた系列にしたがって選択することができる。同じアクセス・ポイントの別のセクタに対するホップ系列は、互いに直交するように設計され、同じアクセス・ポイントと通信するアクセス端末の間の“セル内”干渉を回避する。さらに、各アクセス・ポイントのホップ系列は、近くのアクセス・ポイントのホップ系列に対して擬似ランダムであり得る。これは、異なるアクセス・ポイントと通信している複数のアクセス端末間のセル間干渉をランダム化するために役立つことができる。

逆方向リンク通信のケースでは、ホップ領域２０２のシンボル２０４のうちのあるものは、パイロット・シンボルに割り振られ、それはアクセス端末からアクセス・ポイントへ伝送される。シンボル２０４へのパイロット・シンボルの割り振りは、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：space division multiple access）を好ましくはサポートするはずであり、そこでは同じホップ領域においてオーバーラップしている別のアクセス端末の信号が、セクタ又はアクセス・ポイントにおける複数の受信アンテナのために分離されることが可能であり、異なるアクセス端末に対応する空間署名の十分な相違を提供することを可能にする。

図２は、７シンボル期間の長さを有するホップ領域２００を図示するが、ホップ領域２００の長さは任意の所望の長さにすることが可能であり、複数のホップ期間の間で、又は所定のホップ期間において異なるホッピング領域の間で大きさを変えられることに、注目すべきである。

図２の実施形態がブロック・ホッピングを利用することに関して説明されるが、ブロックの位置は、複数の連続するホップ期間の間で変えられる必要がないことに、注目すべきである。

図３を参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムのための時間周波数割当てのブロック図が図示される。時間周波数割当ては、時間期間３００を含み、その時間期間はアクセス・ポイントからそのアクセス・ポイントと通信している全てのアクセス端末に伝送される同報通信パイロット・シンボル３１０を含む。時間周波数割当ては、時間期間３０２も同様に含み、その時間期間３０２は１又はそれより多くのホップ領域３２０を含み、それぞれのホップ領域３２０は１又はそれより多くの専用パイロット・シンボル３２２を含み、専用パイロット・シンボル３２２は１又はそれより多くの所望のアクセス端末に伝送される。専用パイロット・シンボル３２２は、そのアクセス端末に伝送されたデータ・シンボルに適用されるものと同じビームフォーミング加重を含むことができる。

広帯域パイロット・シンボル３１０及び専用パイロット・シンボル３２２は、シンボルを伝送する各送信アンテナとそれらのシンボルを受信する受信アンテナとの間のチャネルに対して、アクセス端末とアクセス・ポイントとの間のチャネルに関するチャネル品質情報（ＣＱＩ：channel quality information）を発生させるためにアクセス端末によって利用されることができる。１つの実施形態では、チャネル推定値は、ノイズ、信号対ノイズ比、パイロット信号出力、フェーディング、遅延、パス損失、シャドーイング、相関、又は無線通信チャネルの任意の他の測定可能な特性を構成することができる。

１つの実施形態では、実効的な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）であり得るＣＱＩは、複数の広帯域パイロット・シンボル３１０に対して別々に発生されることができ、そしてアクセス・ポイントへ与えられることが可能である（広帯域ＣＱＩと呼ばれる）。そのＣＱＩは、同様に実効的な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）であり得て、それは専用パイロット・シンボル３２２に対して別々に発生され、そしてアクセス・ポイントに与えられる（専用ＣＱＩ又はビームフォームされたＣＱＩと呼ばれる）。そのＣＱＩは、熱雑音及び／又は受信アンテナあたりの干渉レベル又は干渉共分散行列を組み込むことが可能である。干渉は、広帯域パイロット３１０又は専用パイロット・シンボル３２２から推定されることができる。このように、アクセス・ポイントは、通信のために利用可能な全体の帯域幅に対するＣＱＩを知ることが可能であり、同様にアクセス端末への伝送のために使用してきた特定のホップ領域に対するＣＱＩを知ることができる。広帯域パイロット・シンボル３１０と専用パイロット・シンボル３２２の両方からのＣＱＩは、独立に、伝送されようとしている次のパケットに対して、ランダム・ホッピング系列を有する大きな割り振り及び各ユーザに対する首尾一貫したホップ領域割り振りに対して、より正確なレート予測を与えることができる。どのタイプのＣＱＩがフィードバックされるかに拘らず、ある複数の実施形態では、広帯域ＣＱＩは、アクセス端末からアクセス・ポイントへ定期的に与えられ、そして順方向リンク制御チャネルのような１又はそれより多くの順方向リンク・チャネルについての出力割り当てのために利用されることができる。

さらに、アクセス端末が順方向リンク伝送を予定していない状況又は変則的に予定しているそのような状況では、すなわち、アクセス端末が各ホップ期間の間に順方向リンク伝送を予定していない状況では、広帯域ＣＱＩは、逆方向リンク・チャネル、例えば、逆方向リンク信号通信チャネル又は制御チャネル、上での次の順方向リンク伝送にためにアクセス・ポイントに与えられることが可能である。広帯域パイロット・シンボル３１０が一般にビームフォームされていないので、この広帯域ＣＱＩは、ビームフォーミング利得を含まない。

１つの実施形態（ＴＤＤシステム）では、アクセス・ポイントは、アクセス端末からの逆方向リンク伝送を使用してそのチャネル推定値に基づいてビームフォーミング加重を導出することが可能である。アクセス・ポイントは、専用チャネル、例えば、アクセス端末からのフィードバックのための専用の信号通信チャネル又は制御チャネルを経由してアクセス端末から伝送されたＣＱＩを含んでいるシンボルに基づいてチャネル推定値を導出することができる。チャネル推定値は、ビームフォーミング加重発生のために利用されることができる。

別の１つの実施形態（ＦＤＤシステム）では、アクセス・ポイントは、アクセス端末において決定されそしてアクセス・ポイントへ逆方向リンク伝送を経由して与えられるチャネル推定値に基づいてビームフォーミング加重を導出することが可能である。アクセス端末が同様に各フレーム又はホップ期間において逆方向リンクを割り振られている場合、順方向リンクの伝送ホップ期間又はフレームとは別々に若しくはそれと同じであるかどうかに拘らず、チャネル推定情報は、アクセス・ポイントへの予定された逆方向リンク伝送中に与えられることができる。伝送されたチャネル推定値は、ビームフォーミング加重発生のために利用されることができる。

別の１つの実施形態（ＦＤＤシステム）では、アクセス・ポイントは、逆方向リンク伝送を経由してアクセス端末からビームフォーミング加重を受け取ることができる。アクセス端末が各フレーム又はホップ期間において逆方向リンクを同様に割り振られている場合、順方向リンクの伝送ホップ期間又はフレームとは別々に若しくはそれと同じであるかどうかに拘らず、ビームフォーミング加重は、アクセス・ポイントへの予定された逆方向リンク伝送中に与えられることができる。

本明細書中で使用されるように、ＣＱＩ（ＴＤＤ）、チャネル推定値（ＦＤＤ）、固有ビーム（ＦＤＤ）フィードバック、又はこれらの組み合わせは、ビームフォーミング加重を発生させるためにアクセス・ポイントによって利用されるチャネル情報と名付けられることができる。

図４を参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける送信機及び受信機が図示される。送信機システム４１０において、複数のデータ・ストリームに対するトラフィック・データは、データ・ソース４１２から送信（ＴＸ）データ・プロセッサ４４４に与えられる。１つの実施形態では、各データ・ストリームは、それぞれの送信アンテナを経由して伝送される。ＴＸデータ・プロセッサ４４４は、コード化されたデータを与えるためにそのデータ・ストリームに対して選択された固有のコーディング方式に基づいて各データ・ストリームに対するトラフィック・データをフォーマット化し、コード化し、そしてインターリーブする。ある複数の実施形態では、ＴＸデータ・プロセッサ４４４は、シンボルがそこに伝送されようとしているユーザ及びシンボルがそれから伝送されようとしているアンテナに基づいてデータ・ストリームのシンボルにビームフォーミング加重を適用する。ある複数の実施形態では、ビームフォーミング加重は、アクセス・ポイントとアクセス端末との間の伝送パスの状態を示すチャネル応答情報に基づいて発生されることができる。チャネル応答情報は、ユーザによって提供されるチャネル推定値又はＣＱＩ情報を利用して発生されることができる。さらに、予定された伝送のそれらケースでは、ＴＸデータ・プロセッサ４４４は、ユーザから伝送されるランク情報に基づいてパケット・フォーマットを選択することが可能である。

各データ・ストリームに対するコード化されたデータは、ＯＦＤＭ技術を使用してパイロット・データと多重化されることができる。パイロット・データは、一般的に既知の方法で処理される既知のデータ・パターンであり、そしてチャネル応答を推定するために受信機システムにおいて使用されることができる。各データ・ストリームに対して多重化されたパイロット及びコード化されたデータは、それから変調シンボルを与えるためにそのデータ・ストリームに対して選択された固有の変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、Ｍ−ＰＳＫ、又はＭ−ＱＡＭ）に基づいて変調される（すなわち、シンボル・マッピングされる）。各データ・ストリームに対するデータ・レート、コーディング、及び変調は、プロセッサ４３０上で実行されそれにより与えられる命令によって決定されることができる。ある複数の実施形態では、並行空間ストリームの数は、ユーザから伝送されるランク情報にしたがって変えられることができる。

全てのデータ・ストリームに対する変調シンボルは、次にＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４４６に与えられる、それは（例えば、ＯＦＤＭのために）変調シンボルをさらに処理することができる。ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４４６は、次にＮＴ個の送信機（ＴＭＴＲ）４２２ａから４２２ｔへＮＴ個のシンボル・ストリームを与える。ある種の実施形態では、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４２０は、シンボルがそこに伝送されようとしているユーザ及びシンボルがそこから伝送されようとしているアンテナに基づいて、そのユーザのチャネル応答情報からのデータ・ストリームのシンボルにビームフォーミング加重を適用する。

各送信機４２２は、それぞれのシンボル・ストリームを受け取りそして処理して、１又はそれより多くのアナログ信号を与え、そしてそのアナログ信号をさらに調整して（例えば、増幅し、フィルタし、そしてアップコンバートして）ＭＩＭＯチャネルを経由した伝送のために適した変調された信号を与える。送信機４２２ａから４２２ｔからのＮＴ個の変調信号は、次にそれぞれＮＴ個のアンテナ４２４ａから４２４ｔから伝送される。

受信機システム４２０において、伝送された変調信号は、ＮＲ個のアンテナ４５２ａから４５２ｒによって受信され、そして各アンテナ４５２からの受信された信号は、それぞれの受信機（ＲＣＶＲ）４５４ａから４５４ｒに与えられる。各受信機４５４は、それぞれの受信信号を調整し（例えば、フィルタし、増幅し、そしてダウンコンバートし）、調整された信号をディジタル化してサンプルを与え、そしてそのサンプルをさらに処理して対応する“受信された”シンボル・ストリームを与える。

ＲＸデータ・プロセッサ４６０は、ＮＲ個の受信機４５４ａから４５４ｒまでからＮＲ個の受信シンボルを受け取りそして固有の受信機処理技術に基づいて処理して“検出された”シンボル・ストリームのランク番号（rank number）を与える。ＲＸデータ・プロセッサ４６０による処理は、以下にさらに詳細に説明される。各検出されたシンボル・ストリームは、対応するデータ・ストリームに対して伝送された変調シンボルの推定値であるシンボルを含む。ＲＸデータ・プロセッサ４６０は、次に、各検出されたシンボル・ストリームを復調し、デインターリーブし、そして復号して、データ・ストリームに対するトラフィック・データを再生する、それは記憶のために及び／又はさらなる処理のためにデータ・シンク４６４に与えられる。ＲＸデータ・プロセッサ４６０による処理は、送信機システム４１０においてＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４４６とＴＸデータ・プロセッサ４４４とによって実行されたものに対して相補的である。

ＲＸプロセッサ４６０によって発生されたチャネル応答推定値は、受信機において空間処理、空間／時間処理を実行するために、出力レベルを調節するために、変調レート又は変調方式を変更するために、又は他の動作のために使用されることができる。ＲＸプロセッサ４６０は、検出されたシンボル・ストリームの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）及びおそらく他のチャネル特性をさらに推定することができ、そしてプロセッサ４７０にこれらの値を与える。ＲＸデータ・プロセッサ４６０又はプロセッサ４７０は、そのシステムに対する“実効”ＳＮＲの推定値をさらに導出することができる。プロセッサ４７０は、次に推定されたチャネル情報（ＣＳＩ）を与える、そのＣＳＩは通信リンク及び／又は受信したデータ・ストリームに関する様々なタイプの情報を含むことができる。例えば、ＣＳＩは、オペレーティングＳＮＲだけを含むことがある。ある複数の実施形態では、チャネル情報は、信号干渉ノイズ比（ＳＩＮＲ）を含むことができる。ＣＳＩは、次に、データ・ソース４７６から複数のデータ・ストリームに対するトラフィック・データも受け取るＲＸデータ・プロセッサ４７８によって同様に処理され、変調器４８０によって変調され、受信機４５４ａから４５４ｒによって調整され、そして送信機システム４１０に伝送して戻される。

送信機４１０において、受信機システム４５０からの変調された信号は、アンテナ４２４によって受信され、送信機４２２によって調整され、復調器４９０によって復調され、そしてＲＸデータ・プロセッサ４９２によって処理されて、受信機システムによって報告されるＣＳＩを再生し、そして記憶のため及び／又はさらなる処理のためにデータ・シンク４９４にデータを与える。報告されたＣＳＩは、次にプロセッサ４３０に与えられ、そして（１）データ・ストリームに対して使用されるべきデータ・レート及びコーディング方式と変調方式とを決定するために、そして（２）ＴＸデータ・プロセッサ４４４とＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４４６のための様々な制御を発生させるために使用される。

送信機４１０は、複数の受信機、例えば、アクセス端末に複数のシンボルのストリームを伝送し、一方で受信機４２０は、１つの構成、例えば、アクセス・ポイントに１つのデータ・ストリームを伝送し、そのようにして図示された受信チェーンと送信チェーンとを差異化することを考慮することに、注目すべきである。しかしながら、両方ともＭＩＭＯ送信機であり得て、それゆえ受信機及び送信機を同じにすることができる。

受信機において、様々な処理技術が、ＮＲ個の受信信号を処理するために使用されることができ、ＮＴ個の伝送されたシンボル・ストリームを検出する。これらの受信機処理技術は、２つの主なカテゴリーにグループ分けすることができ、（ｉ）空間及び空間−時間受信機処理技術（それは、しかも等化技術とも呼ばれる）、及び（ｉｉ）“連続ヌリング／等化及び干渉除去”受信機処理技術（それは、同様に“連続干渉除去”又は“連続除去”受信機処理技術とも呼ばれる）である。

ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナにより形成されるＭＩＭＯチャネルは、Ｎ_Ｓ≦ｍｉｎ｛Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ｝である、ＮＳ個の独立したチャネルに分解されることができる。ＮＳ個の独立したチャネルのそれぞれは、しかもＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネル（又は伝送チャネル）とも呼ばれることができ、そして大きさ（dimension）に対応する。

全ランクＭＩＭＯチャネルに関して、そこではＮ_Ｓ＝Ｎ_Ｔ≦Ｎ_Ｒであり、独立したデータ・ストリームは、ＮＴ個の送信アンテナのそれぞれから伝送されることができる。伝送されたデータ・ストリームは、異なるチャネル状態（例えば、異なるフェーディング及びマルチパス効果）を蒙ることがあり、そして与えられた送信出力の大きさに対して異なる信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）を実現することがある。その上、連続的干渉除去処理が伝送されたデータ・ストリームを再生するために受信機において使用されるそれらのケースでは、それから、そのデータ・ストリームが再生される特定の順番に応じて、異なるＳＮＲがそのデータ・ストリームに対して実現されることがある。その結果、それらの実現されたＳＮＲに応じて、異なるデータ・レートは、異なるデータ・ストリームによってサポートされることができる。チャネル状態が一般的に時間とともに変化するので、各データ・ストリームによってサポートされるデータ・レートも、同様に時間とともに変化する。

ＭＩＭＯデザイン（design）は、動作の２つのモード、単一コード・ワード（ＳＣＷ：single code word）と複数コード・ワード（ＭＣＷ：multiple-code word）、を有することができる。ＭＣＷモードでは、送信機は、おそらく異なるレートを用いて、独立に各空間層に伝送されたデータを符号化することが可能である。受信機は、連続的干渉除去（ＳＩＣ：successive interference cancellation）アルゴリズムを採用し、それは次のように働く：第１層を復号する、そして次に、符号化された第１層を再符号化しそして“推定されたチャネル”と掛け算された後で、受信した信号からその寄与を引き算し、次に第２層を復号する、等々である。この“タマネギの皮むき（onion-peeling）”アプローチは、各連続して復号される層がＳＮＲの増加を想定し、それゆえより高いレートをサポートすることが可能であることを、意味する。エラー伝播がないときには、ＳＩＣを用いるＭＣＷデザインは、チャネル状態に基づいて最大のシステム伝送容量を実現する。このデザインの欠点は、各空間層のレートを“管理すること”の負荷から生じる：（ａ）ＣＱＩフィードバックの増加（各層に対して１つのＣＱＩが与えられる必要がある）；（ｂ）肯定的受領通知（ＡＣＫ：acknowledgement）又は否定的受領通知（ＮＡＣＫ：negative acknowledgement）管理メッセージ通信の増加（各層に対して１つ）；（ｃ）各層が別の伝送で終わることが可能であるためのハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ：Hybrid ARQ）の複雑性；（ｄ）ドップラーの増加にともなうチャネル推定エラー及び／又は低ＳＮＲに対するＳＩＣの性能感度；及び（ｅ）前の層が復号されるまで各引き続く層が復号され得ないための復号化待ち時間要求の増加、である。

ＳＣＷモード・デザインでは、送信機は、“同一のデータ・レート”で各空間層上に伝送されたデータを符号化する。受信機は、各トーンに対して、複雑さの少ない線形受信機を採用することができ、例えば、最小二乗平均解（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Solution）受信機又はゼロ周波数（ＺＦ：Zero Frequency）受信機、又はＱＲＭのような非線形受信機である。これは、受信機によりＣＱＩを報告することが“最高の”ランクだけに対してであることを可能にし、そしてそれゆえこの情報を提供するための伝送オーバーヘッドを結果として削減する。

図５Ａを参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける順方向リンクのブロック図が図示される。順方向リンク・チャネルは、アクセス・ポイント（ＡＰ）にある複数の送信アンテナ５００ａから５００ｔまでからアクセス端末（ＡＴ）にある複数の受信アンテナ５０２ａから５０２ｒまでへの伝送としてモデル化されることができる。順方向リンク・チャネル、ＨＦＬ、は、送信アンテナ５００ａから５００ｔのそれぞれから受信アンテナ５０２ａから５０２ｒのそれぞれへの伝送パスの集合として規定されることができる。

図５Ｂを参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける逆方向リンクのブロック図が図示される。逆方向リンク・チャネルは、１又はそれより多くの送信アンテナ、例えば、アクセス端末（ＡＴ）にあるアンテナ５１２ｔ、ユーザ局、アクセス端末、又はその他からアクセス・ポイント（ＡＰ）にある複数の受信アンテナ５１０ａから５１０ｒ、アクセス・ポイント、ノードｂ、又はその他への伝送としてモデル化されることができる。逆方向リンク・チャネル、ＨＲＬ、は、送信アンテナ５１２ｔから受信アンテナ５１０ａから５１０ｒまでのそれぞれへの伝送パスの集合として規定されることができる。

図５Ａと図５Ｂに見られることができるように、各アクセス端末（ＡＴ）は、１又はそれより多くのアンテナを有することができる。ある複数の実施形態では、伝送のために使用されるアンテナ５１２ｔの数は、アクセス端末（ＡＴ）において受信のために使用するアンテナ５０２ａから５０２ｒの数よりも少ない。さらに、多くの実施形態では、各アクセス・ポイントにおける送信アンテナ５００ａから５００ｔの数は、アクセス端末における送信アンテナ又は受信アンテナのいずれか又は両方の数よりも大きい。

時分割二重化通信では、アクセス端末において伝送のために使用するアンテナの数がアクセス端末において受信のために使用するアンテナの数よりも少ない場合、全チャネル相反性（reciprocity）は、存在しない。それゆえ、アクセス端末において受信アンテナの全てに対する順方向リンク・チャネルを得ることが困難である。

周波数分割二重化通信では、順方向リンク・チャネル行列の固有ビームの全てに対するチャネル状態情報をフィードバックすることは、限定された逆方向リンク・リソースのために非効率的である、又は殆ど不可能である。それゆえ、アクセス端末において受信アンテナの全てに対する順方向リンク・チャネルを得ることが困難である。

１つの実施形態では、アクセス・ポイントの送信アンテナとアクセス端末の受信アンテナとの間の可能性のある伝送パスのサブセットに対して、チャネル・フィードバックは、アクセス端末からアクセス・ポイントへ与えられる。

１つの実施形態では、フィードバックは、例えば、パイロット・チャネル又は制御チャネルを経由して、アクセス端末からアクセス・ポイントに伝送される１又はそれより多くのシンボルに基づいてアクセス・ポイントによって発生されるＣＱＩを含むことができる。これらの実施形態では、アクセス・ポイントの各受信アンテナに対してアクセス端末において利用される送信アンテナの数に等しい伝送パスの数に対するチャネル推定値は、それをパイロットのように取り扱うことによって、ＣＱＩから導き出されることができる。これは、ビームフォーミング加重が通常のベースで再計算されることを可能にし、そしてそれゆえアクセス端末とアクセス・ポイントとの間のチャネルの状態にさらに正確に応答することを可能にする。アクセス端末においてビームフォーミング加重を発生させることに関係する処理がないので、このアプローチは、アクセス端末において必要とされる処理の複雑性を低減する。ビーム構造行列（beam-construction matrix）は、ＣＱＩから得られるチャネル推定値を使用してアクセス・ポイントにおいて発生されることができる、Ｂ（ｋ）＝［ｈ^ＦＬ（ｋ）^＊ ｂ_２．．．ｂ_Ｍ］。ここで、ｂ_２，ｂ_３，．．．，ｂ_Ｍは、ランダム・ベクトルである。そしてｈ^ＦＬ（ｋ）は、ＣＱＩをパイロットとして使用することによって導き出されるチャネルである。ｈＦＬ（ｋ）に対する情報は、アクセス・ポイント（ＡＰ）におけるｈＲＬ（ｋ）を決定することによって得られることができる。ｈＲＬ（ｋ）がアクセス端末（ＡＴ）の（複数の）送信アンテナから逆方向リンク上に伝送される応答パイロット・シンボルのチャネル推定値であることに注意する。ｈＲＬが図５Ｂに１個であるように図示されているアクセス端末における送信アンテナの数に対して与えられるだけであり、それは図５Ａにｒ個であるように図示されているアクセス端末における受信アンテナの数よりも少ない。チャネル行列ｈＦＬ（ｋ）は、行列Λを利用することによってｈＲＬ（ｋ）を較正することにより得られ、行列Λは、逆方向リンク・チャネルとアクセス端末から受信される計算された順方向リンク情報との間の差の関数である。１つの実施形態では、行列Λは、下記に示されるように定義されることができる、ここで、λ_ｉは各チャネルに対する較正誤差である、

較正誤差を計算するために、順方向リンク・チャネル情報と逆方向リンク・チャネル情報の両方が利用されることができる。ある複数の実施形態では、係数λ_ｉは、通常の間隔での全体のチャネル状態に基づいて決定されることができ、そしてアクセス・ポイントと通信しているいずれの個々のアクセス端末に対しても特有ではない。別の実施形態では、係数λ_ｉは、そのアクセス・ポイントと通信しているそれぞれのアクセス端末からの平均を利用することによって決定されることができる。

別の１つの実施形態では、フィードバックは、アクセス・ポイントから伝送されたパイロット・シンボルに基づいてアクセス端末において計算される固有ビームを含むことができる。固有ビームは、複数の順方向リンク・フレームにわたり平均されることができる又は単一のフレームに関係付けられることができる。さらに、ある複数の実施形態では、固有ビームは、周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたり平均されることができる。別の実施形態では、順方向リンク・チャネル行列の主要な固有ビームだけが与えられる。別の実施形態では、主要な固有ビームは、時間ドメインにおいて２又はそれより多くのフレームにわたり平均されることができる、又は周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたって平均されることができる。これは、アクセス端末における計算上の複雑さとアクセス端末からアクセス・ポイントに固有ビームを与えるために必要な伝送リソースの両方を削減するために行われることができる。２個の量子化された固有ビームが与えられるときに、アクセス・ポイントにおいて発生される一例のビーム構造行列は、Ｂ（ｋ）＝［ｑ_１（ｋ） ｑ_２（ｋ） ｂ_３．．．ｂ_Ｍ］、として与えられ、ここで、ｑ_ｉ（ｋ）は、与えられる量子化された固有ビームであり、そしてｂ_３．．．ｂ_Ｍは、ダミー・ベクトルである又はそれ以外ではアクセス端末によって発生される。

別の１つの実施形態では、フィードバックは、アクセス・ポイントから伝送されたパイロット・シンボルに基づいてアクセス端末において計算される量子化チャネル推定値を含むことができる。チャネル推定値は、複数の順方向リンク・フレームにわたり平均される又は単一のフレームである。さらに、ある複数の実施形態では、チャネル推定値は、周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたって平均されることができる。２行のＦＬ−ＭＩＭＯチャネル行列が与えられたときに、アクセス・ポイントにおいて発生される一例のビーム構造行列は、次式として与えられる：

ここで、

は、ＦＬ−ＭＩＭＯチャネル行列のｉ番目の行である。

別の１つの実施形態では、フィードバックは、アクセス・ポイントから伝送されたパイロット・シンボルに基づいてアクセス端末において計算されるチャネルの２次の統計値、すなわち、伝送相関行列、を含むことができる。２次の統計値は、複数の順方向リンク・フレームにわたり平均される、又は単一のフレームである。ある複数の実施形態では、チャネル統計値は、周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたって平均されることができる。そのようなケースでは、固有ビームは、ＡＰにおいて伝送相関行列から導き出されることが可能であり、そしてビーム構造行列は、Ｂ（ｋ）＝［ｑ_１（ｋ） ｑ_２（ｋ） ｑ_３（ｋ）．．．ｑ_Ｍ（ｋ）］として生成されることが可能であり、ここで、ｑ_ｉ（ｋ）は、固有ビームである。

別の１つの実施形態では、フィードバックは、アクセス・ポイントから伝送されたパイロット・シンボルに基づいてアクセス端末において計算されたチャネルの２次の統計値、すなわち、伝送相関行列、の固有ビームを備えることができる。固有ビームは、複数の順方向リンク・フレームにわたり平均される又は単一のフレームに関係付けられることができる。さらに、ある複数の実施形態では、固有ビームは、周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたって平均されることができる。別の実施形態では、伝送相関行列の主要な固有ビームだけが与えられる。主要な固有ビームは、複数の順方向リンク・フレームにわたり平均される又は単一のフレームに関係付けられることができる。さらに、ある複数の実施形態では、主要な固有ビームは、周波数ドメインにおいて複数のトーンにわたり平均されることができる。２つの量子化された固有ビームがフィードバックされるときに、一例のビーム構造行列は、次式として与えられる：Ｂ（ｋ）＝［ｑ_１（ｋ） ｑ_２（ｋ） ｂ_３．．．ｂ_Ｍ］、ここで、ｑ_ｉ（ｋ）は、伝送相関行列のホップ当りの量子化された固有ビームである。

さらなる実施形態では、ビーム構造行列は、ＣＱＩから得られるチャネル推定値と主要な固有ビーム・フィードバックとの組み合わせによって発生されることができる。一例のビーム構造行列は、次式として与えられる：
Ｂ＝［ｈ^＊ _ＦＬ ｘ_１．．．ｂ_Ｍ］ 式５
ここで、ｘ_１は特定のｈＦＬに対する主要な固有ビームであり、そしてｈ^＊ _ＦＬは、ＣＱＩに基づく。

別の実施形態では、フィードバックは、ＣＱＩと推定された固有ビーム、チャネル推定値、伝送相関行列、伝送相関行列の固有ビーム又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。

ビーム構造行列は、ＣＱＩから得られたチャネル推定値、推定された固有ビーム、チャネル推定値、伝送相関行列、伝送相関行列の固有ビーム、又はこれらの任意の組み合わせを使用してアクセス・ポイントにおいて発生されることができる。

各伝送に対するビームフォーミング・ベクトルを形成するために、ビーム構造行列ＢのＱＲ分解は、擬似固有ベクトルを形成するために実行され、それぞれの擬似固有ベクトルは、特定のアクセス端末へＭＴ個のアンテナから伝送される伝送シンボルのグループに対応する。

Ｖ＝ＱＲ（Ｂ）
Ｖ＝［ｖ_１ ｖ_２．．．ｖ_Ｍ］ は、擬似固有ベクトルである。 式６
ビームフォーミング・ベクトルの個々のスカラ量は、ビームフォーミング加重を表し、それはＭＴ個のアンテナから各アクセス端末へ伝送されるシンボルに適用される。これらのベクトルは、それから次式によって形成される：
Ｆ_Ｍ＝（１／Ｍ）［ｖ_１ ｖ_２．．．ｖ_Ｍ］ 式７
ここで、Ｍは伝送のために利用される層の数である。

どれだけの数の固有ビームが（ランク予測）に使用されるべきであるかを決定するために、そしてどの伝送モードが最大ビームフォーミング利得を得るために使用されるべきであるかを決定するために、複数のアプローチが利用されることができる。そのアクセス端末が予定されていない場合、推定値、例えば、ランク情報を含むことができる７−ビットチャネル推定値、は、広帯域パイロットに基づいて計算されることができ、そしてＣＱＩとともに報告されることができる。アクセス端末から伝送される制御チャネル情報又は信号通信チャネル情報は、復号された後で、逆方向リンクに対する広帯域パイロットとして働く。このチャネルを使用することによって、ビームフォーミング加重は、上に示されたように計算されることができる。計算されたＣＱＩは、同様に、送信機におけるランク予測アルゴリズムに関する情報を提供する。

あるいは、アクセス端末が順方向リンク上でデータを受信するように予定されている場合に、ＣＱＩ、例えば、最適なランクを含むＣＱＩ及びそのランクに対するＣＱＩ、は、ビームフォームされたパイロット・シンボル、例えば、図３のパイロット・シンボル３２２、に基づいて計算されることができ、そして逆方向リンク制御チャネル又は信号通信チャネルを経由してフィードバックされることができる。これらのケースでは、チャネル推定値は、固有ビームフォーミング利得を含み、そして次のパケットに対するより正確なレート及びランク予測を与える。同様に、ある複数の実施形態では、ビームフォーミング−ＣＱＩは、広帯域ＣＱＩを用いて定期的にだめにされることがあり、そしてそれゆえ、そのような実施形態では必ずしも常に利用できるとは限らない。

アクセス端末が順方向リンク上でそして逆方向リンク上でデータを受信するように予定されている場合、ＣＱＩ、例えば、ＣＱＩ、は、ビームフォームされたパイロット・シンボルに基づくことができ、そしてしかもバンド内で（in-band）、すなわち、アクセス・ポイントへの逆方向リンク伝送の間に、報告されることが可能である。

別の１つの実施形態では、アクセス端末は、全てのランクに対してホップに基づくパイロット・チャネルＣＱＩ及び広帯域パイロットに基づくＣＱＩを計算することが可能である。この後で、アクセス・ポイントにおけるビームフォーミングのために与えられるビームフォーミング利得を計算することが可能である。ビームフォーミング利得は、広帯域パイロットのＣＱＩとホップに基づくパイロットとの間の違いによって計算されることができる。ビームフォーミング利得が計算された後で、広帯域パイロットのＣＱＩ計算へと因数分解されることができ、全てのランクに対して広帯域パイロットのより正確なチャネル推定値を形成する。最後に、最適ランク及びそのランクに対するチャネル推定値を含むＣＱＩは、この実効広帯域パイロット・チャネル推定値から得られ、そして制御チャネル又は信号通信チャネルを介してアクセス・ポイントへフィードバックされる。

図６を参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける送信機システムのブロック図が図示される。送信機６００は、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ：single-input single-output）エンコーダ６０４を制御して情報ストリームを発生するレート予測ブロック６０２をチャネル情報に基づいて利用する。ビットは、エンコーダ・ブロック６０６によってターボ・エンコードされ、そしてレート予測ブロック６０２によって指定されるパケット・フォーマット（ＰＦ：packet format）６２４に応じてマッピング・ブロック６０８により変調シンボルにマッピングされる。コード化されたシンボルは、次に、Ｍ_Ｔ個の層６１２にデマルチプレクサ６１０によって逆多重化される、Ｍ_Ｔ個の層６１２はビームフォーミング・モジュール６１４に与えられる。

ビームフォーミング・モジュール６１４は、そこに伝送されようとしているアクセス端末に応じてＭ_Ｔ個の層６１２のそれぞれのシンボルの送信出力を変えるために使用されるビームフォーミング加重を発生する。固有ビーム加重は、アクセス端末からアクセス・ポイントへ伝送される制御チャネル情報又は信号通信チャネル情報から発生されることができる。ビームフォーミング加重は、図５Ａと図５Ｂに関して上に説明されたいずれかの実施形態にしたがって発生されることができる。

ビームフォーミングの後でＭ_Ｔ個の層６１２は、ＯＦＤＭ変調器６１８ａから６１８ｔに与えられ、それはパイロット・シンボルを用いて出力シンボル・ストリームをインターリーブする。各送信アンテナ６２０ａから６２０ｔに対するＯＦＤＭ処理は、それから同じ方式で進み、その後で信号は、ＭＩＭＯ方式を介して伝送される。

ＳＩＳＯエンコーダ６０４では、ターボ・エンコーダ６０６は、データ・ストリームを符号化し、そして１つの実施形態では１／５符号化レートを使用する。別のタイプのエンコーダ及び符号化レートが利用され得ることに注意すべきである。シンボル・エンコーダ６０８は、伝送のために符号化されたデータをコンステレーション・シンボルにマッピングする。１つの実施形態では、コンステレーションは、カドラチャ（直交）振幅（Quadrature-Amplitude）コンステレーションであり得る。ところで、ＳＩＳＯエンコーダが本明細書中で説明されるが、ＭＩＭＯエンコーダを含む別のエンコーダ・タイプを利用することができる。

レート予測ブロック６０２は、ランク情報含んでいるＣＱＩ情報を処理し、そのランク情報は各アクセス端末に対してアクセス・ポイントにおいて受信される。ランク情報は、広帯域パイロット・シンボル、ホップに基づくパイロット・シンボル、又は両方に基づいて与えられることができる。ランク情報は、レート予測ブロック６０２によって伝送されようとしている空間層の数を決定するために利用される。１つの実施形態では、ランク予測アルゴリズムは、ほぼ５ミリ秒毎に５−ビットＣＱＩフィードバック６２２を使用することができる。パケット・フォーマット、例えば、変調レート、は、複数の技術を使用して決定される。具体例の技術は、同時継続中の米国特許出願第１１／０２１，７９１号、名称“ＭＩＭＯデザインのための目標達成度に基づいたランク予測（Performance Based Rank Prediction for MIMO Design）”、及び米国特許出願第１１／０２２，３４７号、名称“ＭＩＭＯデザインのための能力に基づいたランク予測（Capacity Based Rank Prediction for MIMO Design）”に図示されそして開示され、両者ともそれらの全体が記載されるかのように引用により本明細書中に組み込まれている。

図７を参照して、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける受信機システムのブロック図が図示される。図７では、各アンテナ７０２ａから７０２ｔは、受信機７００に向けられた１又はそれより多くのシンボルを受信する。アンテナ７０２ａから７０２ｔは、それぞれＯＦＤＭ復調器７０４ａから７０４ｔに接続され、各復調器は、ホップ・バッファ７０６に接続される。ＯＦＤＭ復調器７０４ａから７０４ｔは、それぞれＯＦＤＭ受信シンボルを受信シンボル・ストリームへと復調する。ホップ・バッファ７０６は、受信シンボルがそこで伝送されるホップ領域に関する受信シンボルを記憶する。

ホップ・バッファ７０６の出力は、エンコーダ７０８に与えられ、それはＯＦＤＭ帯域の各キャリア周波数を独立に処理するデコーダであり得る。ホップ・バッファ７０６とデコーダ７０８の両者は、ホップに基づくチャネル推定器７１０に接続され、それは順方向リンク・チャネルの推定値を使用し、情報ストリームを復調するための固有ビーム加重を用いる。復調器７１２ストリームによって与えられる復調された情報は、次に対数−尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood-Ratio）ブロック７１４及びデコーダ７１６に与えられ、そのデコーダは、処理のために復号されたデータ・ストリームを与えるアクセス・ポイントにおいて使用されるエンコーダに適合するターボ・デコーダ又は別のデコーダであり得る。

図８を参照して、１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートが図示される。ＣＱＩ情報は、メモリ又はバッファから読み出される、ブロック８００。それに加えて、ＣＱＩ情報は、アクセス端末から与えられる固有ビーム・フィードバックで置き換えられることができる。情報は、バッファ中に記憶されることができる、又はリアル・タイムで処理されることができる。ＣＱＩ情報は、順方向リンクに対するチャネル行列を構成するためにパイロットとして利用される、ブロック８０２。ビーム構造は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して論じたように構成されることができる。ビーム構造行列は、それから分解される、ブロック８０４。分解は、ＱＲ分解であり得る。ビームフォーミング加重を表している固有ベクトルは、その後、アクセス端末へ伝送されようとしている次のホップ領域のシンボルに対して発生されることが可能である、ブロック８０６。

図９を参照して、別の１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートが図示される。アクセス端末から与えられるチャネル推定情報は、メモリ又はバッファから読み出される、ブロック９００。チャネル推定情報は、バッファ中に記憶されることができる、又はリアル・タイムで処理されることができる。チャネル推定情報は、順方向リンクに対するビーム構造行列を構成するために利用される、ブロック９０２。ビーム構造行列は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して論じたように構成されることができる。ビーム構造行列は、それから分解される、ブロック９０４。分解は、ＱＲ分解であり得る。ビームフォーミング加重を表している固有ベクトルは、その後、アクセス端末へ伝送されようとしている次のホップ領域のシンボルに対して発生されることが可能である、ブロック９０６。

図１０を参照して、さらなる１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートが図示される。アクセス端末から与えられる固有ビーム情報は、メモリ又はバッファから読み出される、ブロック１０００。それに加えて、チャネル情報が、同様に読み出される、ブロック１００２。チャネル情報は、ＣＱＩ、チャネル推定値、ＳＩＮＲ、ＳＮＲ、及び／又は元々どこで発生したかに拘わらず２次のチャネル統計値を含むことができる。固有ビーム情報及びチャネル情報は、バッファ中に記憶されることができる又はリアル・タイムで処理されることができる。固有ビーム情報及びチャネル情報は、順方向リンクに対するビーム構成行列を構成するために利用される、ブロック１００４。ビーム構成行列は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して論じられたように構成されることができる。ビーム構成行列は、その後分解されるブロック１００６。分解は、ＱＲ分解であり得る。ビームフォーミング加重を表している固有ベクトルは、アクセス端末へ送信されようとしている次のホップ領域のシンボルに対して発生されることが可能である、ブロック１００８。

図１１を参照して、１つの実施形態にしたがってフィードバックするためにＣＱＩのタイプ及びランクを決定するためのフローチャートが図示される。アクセス端末が１つの伝送又は複数の伝送を受信するように予定されているかどうかについての決定がなされる、ブロック１１００。１つの実施形態では、これは、アクセス端末が次のホップ期間においてシンボルを受信するように予定されているかどうかに基づくことができる。別の実施形態では、アクセス端末が次のＮ個のホップ期間の１又はそれより多くにおいてシンボルを受信するように予定されているかどうかに基づくことができる、ここで、Ｎはシステム・パラメータに基づく。

アクセス端末が予定されていない場合には、チャネル情報、例えば、ＣＱＩ、及び最適なランクは、広帯域パイロット・シンボルに基づいて決定される、ブロック１１０２。アクセス端末が予定されている場合には、その時は、ビームフォームされたチャネル情報が既に提供されているので、ホップ期間の数がＮ個のホップ期間よりも大きいかどうかについての別の決定がなされる、ブロック１１０４。

数がＮよりも少ない場合には、次のいずれかであり、そのチャネル情報に基づく最適なランクとともに広帯域チャネル情報が提供される、ブロック１１０６、又はそのチャネル情報に基づく最適なランクとともにハイブリッド・チャネル情報が提供される、ブロック１１０８。広帯域チャネル情報又はハイブリッド・チャネル情報が提供されるかどうかは、システム設計に基づくことができる。あるいは、広帯域チャネル情報及びハイブリッド・チャネル情報は、交互の信号（alternative signal）で又は予め決められたパターンに基づいて提供されることができる。

数がＮよりも大きい場合には、次のいずれかであり、そのチャネル情報に基づく最適なランクとともにビームフォームされたチャネル情報が提供される、ブロック１１１０、又はそのチャネル情報に基づく最適なランクとともにハイブリッド・チャネル情報が提供される、ブロック１１０８。ビームフォームされたチャネル情報又はハイブリッド・チャネル情報が提供されるかどうかは、システム設計に基づくことができる。あるいは、ビームフォームされたチャネル情報及びハイブリッド・チャネル情報は、交互の信号で又は予め決められたパターンに基づいて提供されることができる。

図１２を参照して、別の１つの実施形態にしたがってフィードバックするためにＣＱＩのタイプ及びランクを決定するためのフローチャートが図示される。アクセス端末が１つの伝送又は複数の伝送を受信することを予定されているかどうかについての決定がなされる、ブロック１２００。１つの実施形態では、これは、アクセス端末が次のホップ期間においてシンボルを受信するように予定されているかどうかに基づくことができる。別の実施形態では、アクセス端末が次のＮ個のホップ期間の１又はそれより多くにおいてシンボルを受信するように予定されているかどうかに基づくことができる、ここで、Ｎはシステム・パラメータに基づく。

アクセス端末が予定されていない場合には、チャネル情報、例えば、ＣＱＩ、及び最適なランクは、広帯域パイロット・シンボルに基づいて決定される、ブロック１２０２。アクセス端末が予定されている場合には、その時は、現在のホップ領域の場所と前のホップ領域との間の距離がしきい値よりも大きいかどうかについての別の決定がなされる、ブロック１２０４。前のホップ領域は、直前のホップ期間に対するホップ領域又は現在のホップ期間よりも前のホップ期間に対するホップ領域であり得る。しきい値は、システム・パラメータの関数であり得る。

距離がしきい値より大きい場合には、次のいずれかであり、そのチャネル情報に基づく最適なランクとともに広帯域チャネル情報が提供される、ブロック１２０６、又はそのチャネル情報に基づく最適なランクとともにハイブリッド・チャネル情報が提供される、ブロック１２０８。広帯域チャネル情報が提供されるかハイブリッド・チャネル情報が提供されるかどうかは、システム設計に基づくことができる。あるいは、広帯域チャネル情報及びハイブリッド・チャネル情報は、交互の信号で又は予め決められたパターンに基づいて提供されることができる。

数がしきい値よりも小さい場合には、次のいずれかであり、そのチャネル情報に基づく最適なランクとともにビームフォームされたチャネル情報が提供される、ブロック１２１０、又はそのチャネル情報に基づく最適なランクとともにハイブリッド・チャネル情報が提供される、ブロック１２０８。ビームフォームされたチャネル情報が提供されるかハイブリッド・チャネル情報が提供されるかどうかは、システム設計に基づくことができる。あるいは、ビームフォームされたチャネル情報及びハイブリッド・チャネル情報は、交互の信号で又は予め決められたパターンに基づいて提供されることができる。

アクセス端末が予定されており、そしてビームフォームされたチャネル情報又はハイブリッド・チャネル情報がシステム設計又は予め決められたパターンにしたがって提供され得る場合には、ブロック１１０４又はブロック１２０４が省略され得ることは、注目されるべきである。

上記のプロセスは、ＴＸプロセッサ４４４又は４７８、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ４４６、ＲＸプロセッサ４６０又は４９２、プロセッサ４３０又は４７０、メモリ４３２又は４７２、及びそれらの組み合わせを利用して実行されることができる。図５Ａ、図５Ｂ、及び図６−図１０に関連して説明されたさらなるプロセス、動作、及び特徴は、いずれかのプロセッサ、コントローラ、又は別の処理デバイスで実行されることができ、そしてソース・コードとして、オブジェクト・コードとして、又はそれ以外としてコンピュータ読み取り可能な媒体中にコンピュータ読み取り可能な命令として記憶されることができる。

本明細書中に説明された技術は、種々の手段によって導入されることができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせで導入されることができる。ハードウェア導入に関して、アクセス・ポイント又はアクセス端末内部の処理ユニットは、１又はそれより多くの用途特定集積回路（ＡＳＩＣｓ：application specific integrated circuits）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ：digital signal processors）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤｓ：digital signal processing devices）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤｓ：programmable logic devices）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ：field programmable gate arrays）、プロセッサ、コントローラ、マイクロ−コントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書中に説明した機能を実行するために設計された他の電子ユニット、若しくはこれらの組み合わせの中に導入されることができる。

ソフトウェア導入に関して、本明細書中に記述された技術は、本明細書中に説明された機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能、及びその他）を用いて導入されることができる。ソフトウェア・コードは、メモリ・ユニット中に記憶されることができ、そしてプロセッサによって実行されることができる。メモリ・ユニットは、プロセッサの内部に、又はプロセッサの外部に与えられることができる。外部の場合には、この分野で公知の種々の手段を介してプロセッサに通信的に接続されることが可能である。

開示された複数の実施形態のこれまでの説明は、本技術分野に知識のあるいかなる者でも、本明細書中に開示された特徴、機能、動作及び実施形態を作成し、使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変形は、当業者に容易に明らかになるであろう。そして、本明細書中に規定された一般的な原理は、その精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用されることができる。それゆえ、本発明は、本明細書中に示された複数の実施形態に限定されることを意図したものではなく、本明細書中に開示された原理及び新規な機能と整合する最も広い範囲に適用されるべきである。

図１は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムを図示する。 図２は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムのためのスペクトル割当て方式を図示する。 図３は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムのための時間周波数割当てのブロック図を図示する。 図４は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける送信機及び受信機を図示する。 図５Ａは、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける順方向リンクのブロック図を図示する。 図５Ｂは、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける逆方向リンクのブロック図を図示する。 図６は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける送信機システムのブロック図を図示する。 図７は、１つの実施形態にしたがった多元接続無線通信システムにおける受信機システムのブロック図を図示する。 図８は、１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートを図示する。 図９は、別の１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートを図示する。 図１０は、さらなる１つの実施形態にしたがってビームフォーミング加重を発生させるフローチャートを図示する。 図１１は、１つの実施形態にしたがってフィードバックするためにＣＱＩのタイプ及びランクを決定するためのフローチャートを図示する。 図１２は、別の１つの実施形態にしたがってフィードバックするためにＣＱＩのタイプ及びランクを決定するためのフローチャートを図示する。

符号の説明

１００…多元接続無線通信システム，１０２−１０６…セル，１１２−１２８…アンテナ，１３０−１４０…アクセス端末，１４２−１４６…アクセス・ポイント，２００…ＯＦＤＭシンボル，２０２…ホップ領域，２０４…シンボル，３００…時間期間，３０２…時間期間，３１０…同報通信パイロット・シンボル，３２０…ホップ領域，３２２…専用パイロット・シンボル，４１０…送信機システム，４２０…受信機システム，５００…送信アンテナ，５０２…受信アンテナ，５１０…受信アンテナ，５１２…送信アンテナ，６００…送信機，７００…受信機。

Claims (16)

1. 無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定することと；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理することと；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理することと；
   を備え、前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定することは、Ｎ個の次のホップ期間のうちの少なくとも１つにおいてシンボルを受信するように予定されているか決定することを備える、
   方法。
2. 前記広帯域チャネル及びビームフォームされたチャネル情報の各々は、５ビットで構成される、請求項１に記載の方法。
3. 無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定することと；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理することと；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理することと；
   を備え、前記ビームフォームされたチャネル情報は、主要な固有ビームだけに基づいて生成される、
   方法。
4. 前記チャネル情報は、ＣＱＩを備える、請求項１に記載の方法。
5. 無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定するための手段と；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理するための手段と；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理するための手段と；
   を備え、前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定しているか決定する手段は、Ｎ個の次のホップ期間のうちの少なくとも１つにおいてシンボルを受信するように予定されているか決定するための手段を備える、
   装置。
6. 前記広帯域チャネル及びビームフォームされたチャネル情報の各々は、５ビットで構成される、請求項５に記載の装置。
7. 無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定するための手段と；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理するための手段と；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理するための手段と；
   を備え、前記ビームフォームされたチャネル情報は、主要な固有ビームだけに基づいて生成される、
   装置。
8. 前記チャネル情報は、ＣＱＩを備える、請求項５に記載の装置。
9. メモリと；
   メモリと連結されたプロセッサと；
   を備え、前記プロセッサは、
   無線通信デバイスがＮ個の次のホップ期間のうちの少なくとも１つにおいてシンボルを受信するように予定されているか決定することによって、無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定し；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理し；
   前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理する；
   ように動作可能である、装置。
10. 前記広帯域チャネル及びビームフォームされたチャネル情報の各々は、５ビットで構成される、請求項９に記載の方法。
11. 前記チャネル情報は、ＣＱＩを備える、請求項９に記載の方法。
12. メモリと；
    前記メモリと連結されるプロセッサと；
    を備え、前記プロセッサは、
    無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定し；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理し、なお、前記ビームフォームされたチャネル情報は、主要な固有ビームだけに基づいて生成される；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理する；
    ように動作可能である、装置。
13. コンピュータ可読媒体は、命令を含み、前記命令がプロセッサによって実行される場合、前記命令は、プロセッサに：
    無線通信デバイスがＮ個の次のホップ期間のうちの少なくとも１つにおいてシンボルを受信するように予定されているか決定することによって、無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定させ；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理させ；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理させる；
    コンピュータ可読記憶媒体。
14. 前記広帯域チャネル及びビームフォームされたチャネル情報の各々は、５ビットで構成される、請求項１３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
15. 前記チャネル情報は、ＣＱＩを備える、請求項１３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
16. コンピュータ可読媒体は、命令を含み、前記命令がプロセッサによって実行される場合、前記命令は、プロセッサに：
    無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されているか決定させ；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されている場合、ビームフォームされたチャネル情報として受信されたチャネル情報を処理させ、なお、前記ビームフォームされたチャネル情報は、主要な固有ビームだけに基づいて生成される；
    前記無線通信デバイスがシンボルを受信するように予定されていない場合、広帯域チャネル情報として受信されたチャネル情報を処理させる；
    コンピュータ可読記憶媒体。

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