JP4959698B2 - 多入力多出力放送チャネル(mimo−bc)上の伝送 - Google Patents
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Description
前記チャネルに対してチャネル条件を推定する手段と、
前記チャネルにおける予測された共信号干渉(co-signal interference)を補償するように前記チャネル上の送信前にそれぞれの受信アンテナに通信されることを意図されるデータを表す信号をフィルタリングするフィードバックワード(feedbackward)フィルタと、
前記チャネル上の送信に対する前記送信器の前記送信アンテナの各々において前記信号が結合される電力を割り当てる手段と、
他の受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号の情報無しで、前記受信器の1つの受信器の受信アンテナに通信されることを意図された前記データを表す信号を前記受信された信号から抽出するために前記1つの受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号に適用するために前記1つの受信器にフィードフォワード(feedforward)フィルタを表す情報を送信する手段と、
前記チャネルに対する前記推定されたチャネル条件に基づいて前記フィードバックワードフィルタ、電力割り当て及びフィードフォワードフィルタを決定する手段と、
を有する。
前記チャネルに対するチャネル条件を推定するステップと、
前記チャネルにおける予測される共信号干渉を補償するために前記チャネル上の送信前にフィードバックワードフィルタを用いてそれぞれの受信アンテナに通信されることを意図されたデータを表す信号をフィルタリングするステップと、
前記チャネル上の送信に対する各送信アンテナにおいて前記フィルタリングされた信号が結合される電力を割り当てるステップと、
他の受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号の情報無しで、前記受信器の1つの受信器の受信アンテナに通信されることを意図された前記データを表す信号を前記受信された信号から抽出するために前記1つの受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号に適用するために前記1つの受信器にフィードフォワードフィルタを表す情報を送信するステップと、
前記チャネルに対する前記推定されたチャネル条件に基づいて前記フィードバックフィルタ、電力割り当て及びフィードフォワードフィルタを決定するステップと、
を有する。
を出力する受信器量子化段181,...,18K-1,18Kに出力される。
yt=Hxt+zt (1)
によりモデル化されることができ、ここでt=1,...,T−1,Tは離散時間インデックスを示し、Tは前記インデックスにおける時間のブロックの長さであり、yt=[yt,1,...,yt,(K-1),yt,K]は、MIMO−BC6上で受信アンテナ51,1,51,N-1,51,N,...,5K,Nにおいて受信される信号を表すK×Tベクトルであり、H=[H1,...,HK-1,HK]は、MIMO−BC6におけるフェージング条件を表すM×KTベクトルであり、Hの(m,k)番の要素は、m番目の送信アンテナ31,...,,3M-1,3Mとk番目の受信アンテナ51,1,51,N-1,51,N,...,5K,Nとの間のフェージング係数を表し(前記フェージング係数は、独立であり、レイリーフェージング下で一様分布(i.i.d.)すると仮定される)、
は、M個の送信アンテナ31,...,3M-1,3Mにより送信される前記信号の推測を表すM×Tベクトルであり、zt=[zt,1,...,zt,K-1,zt,K]は、MIMO−BC6上で受信アンテナ51,1,51,N-1,51,N,...,5K,Nのセットにおいて受信される信号yに存在する雑音を表すK×Tベクトルである(前記雑音は、i.i.d.ガウス雑音であると仮定され、図1においてN、(0,I)として表される)。送信器2及び受信器41,...,,4K-1,4Kは、ブロックベースでブロック上の信号を処理し、各ブロックは持続時間Tを持つ。結果として、式1において規定される時間次元は、これ以降、無視される。
λSx=I−(HHΓH+I)-1 (6)
λSZ+γ=H(HHΓH+I)-1HH (7)
としてカルーシュ・キューン・タッカー(KKT)条件を使用して計算され、ここでSxは入力共分散であり、SZは最も好ましくないサトー雑音共分散であり、γは制限Γ≧0と関連付けられたスラック変数であり、λは、例えばMIMO−MAC7及びMIMO−BC6において利用可能な合計電力の差を補償する、スケーリング係数である。
Ψ=Sz -1−(HSxHH+Sz)-1 (8)
λI=HH(HSxHH+Sz)-1H (9)
として書き直されることができ、ここでΨ=λΓである。
B=VΣ1/2M (10)
により与えられ、ここでMは、入力共分散Sx及びビーム形成行列Bと同じ次元の任意のユニタリ行列である。MMSE構成における推定誤差
の共分散行列に等しいMMSE推定フィルタは、
Ff=Δ-1G-HBHHHS-1 z (12)
Fb=G (13)
により与えられる。
Ψ=S-1 zHS1/2 xRHRSH/2 xHHS-1 z (14)
として書き直されることを可能にし、Ψの最大階数分解は、
RHUHΠT=MΘ (17)
を計算することにより達成されることができ、ここでMはr×rユニタリ行列であり、Θは上三角行列である。最終的に、Rbのコレスキ分解は、Rb=ΘΘH=G-1Δ-1G-Hであるようにブロック形式に書きなおされ、これは、上三角行列であるフィードバック行列成分G及びブロック対角行列Δ-1を生じる。
及び
である。
Claims (29)
- 1以上の受信アンテナをそれぞれ持つ受信器に対する通信チャネル上の送信に対する複数の送信アンテナを持つ送信器において、
前記チャネルに対するチャネル条件を推定する手段と、
前記チャネルにおける予測される共信号干渉を補償するように前記チャネル上の送信の前にフィードバックワードフィルタを用いてそれぞれの受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号をフィルタリングするフィードバックワードフィルタ段と、
前記チャネル上の送信に対する各送信アンテナにおいて前記フィルタリングされた信号が結合される電力を割り当てるビーム形成段と、
前記受信器の1つの受信器の1以上の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号に対する適用のために当該1つの受信器にフィードフォワードフィルタを表す情報を送信する手段であって、他の受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号の情報無しで前記1つの受信器に通信されることを意図されたデータを表す信号を前記受信された信号から抽出する当該抽出する手段と、
前記チャネルに対する前記推定されたチャネル条件に基づいて前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する手段と、
を有する送信器。 - 前記フィードバックワードフィルタ及び前記フィードフォワードフィルタの組み合わせが、前記推定されたチャネル条件下で、最小平均二乗誤差を用いて、前記受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号を抽出する単一のフィルタと実質的に同等である、請求項1に記載の送信器。
- 前記送信器が、前記受信器にパイロットシーケンスを送信する手段と、パイロットビットに基づいて前記受信器から前記チャネルに対する前記チャネル条件の表示を受信する手段とを有し、前記チャネルに対する前記チャネル条件を推定する手段が、前記推定を前記受信された表示に基づかせる、請求項1又は2に記載の送信器。
- 前記チャネル条件を推定する手段が、前記受信器の前記受信アンテナから前記送信器の前記送信アンテナへの戻りチャネルのチャネル条件に基づいて前記チャネル条件を推定する、請求項1又は2に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタが、所定の合計電力制限に対する前記推定されたチャネル条件下で前記チャネルの全体的な容量を最大化する最適化問題に対する解に基づく、請求項3又は4に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタが、前記戻りチャネルの全体的な容量を最大化する最適化問題に対する解に基づく、請求項4に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する手段が、前記最適化問題を解くことにより前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する、請求項5又は6に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する手段が、前記解かれた入力最適化問題に基づいて前記チャネルに対する入力共分散及び最も好ましくない雑音共分散を算出することにより前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する、請求項7に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する手段が、前記フィードバックワードフィルタ及び前記フィードフォワードフィルタを提供するように因数分解されることができる推定フィルタを算出することにより前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定する、請求項7又は8に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタが、前記1つの受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号の列に対して三角行列として構成されることができる、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記フィードフォワードフィルタが、前記1つの受信器により受信される信号の列に対して対角行列として構成されることができる、請求項1ないし10のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ及び前記電力割り当てが、ブロックベースでそれぞれの前記受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号のシンボルのブロックに対してそれぞれ適用される、請求項1ないし11のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記受信器に通信されることを意図されるデータを符号化し、前記フィードバックワードフィルタによりフィルタリングするために前記信号を出力するエンコーダを有する、請求項1ないし12のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記エンコーダが、ネステッドラティスコードのコードワードを選択することにより前記データを符号化する、請求項13に記載の送信器。
- 前記ネステッドラティスコードの成形ラティスを使用して前記選択されたコードワードを量子化する量子化段を有する、請求項14に記載の送信器。
- 前記選択されたコードワードにディザを適用するディザ加算器を有する、請求項14又は15に記載の送信器。
- 前記エンコーダが、選択された順序で前記信号を符号化する、請求項13ないし16のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記受信器に通信される信号を符号化する順序を選択する手段を有する、請求項13ないし17のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記送信器が、所定の符号化信号から前記順序で以前に符号化された信号を減算する手段を有し、前記フィードバックワード段が、前記減算の前に前記以前に符号化された信号をフィルタリングする、請求項17又は18に記載の送信器。
- 前記フィードバックワードフィルタ段及び前記ビーム形成段が、前記受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号に事前符号化フィルタを適用する単一の事前符号化フィルタ段を有する、請求項1ないし16のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記事前符号化フィルタ段により適用される事前符号化フィルタが、前記送信アンテナの合計電力に対して前記フィードバックワードフィルタの正規化である、請求項20に記載の送信器。
- 信号を通信する受信器を選択するセレクタを有する、請求項1ないし21のいずれか一項に記載の送信器。
- 前記セレクタが、前記受信アンテナから前記送信アンテナへの戻りチャネルの合計レート容量を最適化し、前記最適化の結果として前記戻りチャネルにおいて実質的にゼロ容量が割り当てられる受信アンテナを識別し、前記戻りチャネルにおいて実質的にゼロ容量を割り当てられたと識別されない受信アンテナを持つ受信器のみの受信アンテナに対して前記送信アンテナから前記通信チャネル上で信号を送信することを選択する、請求項22に記載の送信器。
- 前記セレクタが、1以上の受信アンテナを除外するように前記最適化を変更する、請求項23に記載の送信器。
- 前記セレクタが、1以上の受信アンテナに対する前記最適化に使用されるチャネル条件の表現の値をスケールし、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記通信チャネル上の信号の送信に対して前記受信器が選択される可能性を減少する、請求項23又は24に記載の送信器。
- 前記セレクタが、前記最適化に使用されるチャネル条件の表現を正規化する、請求項23ないし25のいずれか一項に記載の送信器。
- 請求項1ないし26のいずれか一項に記載の送信器を組み込む通信システム。
- 複数の送信アンテナを持つ送信器から1以上の受信アンテナをそれぞれ持つ受信器に通信チャネル上で送信する方法において、
前記チャネルのチャネル条件を推定するステップと、
前記チャネルにおける予測される共信号干渉を補償するように前記チャネル上の送信の前にフィードバックワードフィルタを用いてそれぞれの受信器に通信されることを意図されるデータを表す信号をフィルタリングするステップと、
前記チャネル上の送信に対する各送信アンテナにおいて前記フィルタリングされた信号が結合される電力を割り当てるステップと、
前記受信器の1つの受信器の1以上の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号に対する適用のために当該1つの受信器にフィードフォワードフィルタを表す情報を送信するステップであって、他の受信器の受信アンテナにおいて前記チャネル上で受信された信号の情報無しで前記1つの受信器に通信されることを意図されたデータを表す信号を前記受信された信号から抽出する当該送信するステップと、
前記チャネルに対する前記推定されたチャネル条件に基づいて前記フィードバックワードフィルタ、前記電力割り当て及び前記フィードフォワードフィルタを決定するステップと、
を有する方法。 - コンピュータ処理手段により処理される場合に請求項28に記載の方法を実行するように構成されるコンピュータプログラム。
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