JP5096497B2 - ランク依存プリコーディングによるｍｉｍｏ送信 - Google Patents

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関連出願

本願は、「ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＩＮＰＵＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＵＴＰＵＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題し２００７年２月９日に提出され、譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる米国仮出願第６０／８８９，２５５号の優先権を主張する。

本開示は、一般に通信に関し、特に、無線通信システムにおいてデータを送信するための技術に関する。

無線通信システムは、音声、ビデオ、パケットデータ、メッセージング、放送等のような種々の通信コンテンツを提供するために広く展開している。これらの無線システムは、利用可能システムリソースの共有により複数のユーザのための通信をサポート可能な多元接続システムとすることができる。そのような多元接続システムの例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）システム及びシングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムを含む。

無線通信システムは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）送信をサポートすることができる。ＭＩＭＯに関して、送信機は、複数（Ｒ本）の受信アンテナを装備した受信機へのデータ伝送のために複数（Ｔ本）の送信アンテナを利用する。複数の送信及び受信アンテナは、ループットを高め、及び／又は信頼性を向上するために用いられ得るＭＩＭＯチャネルを形成する。例えば、送信機は、スループットを向上するために、Ｔ本の送信アンテナからＴ本までのデータストリームを同時に送信し得る。あるいは、送信機は、信頼性を向上するために、Ｔ本の送信アンテナすべてから単一データストリームを送信し得る。いずれにせよ、よいパフォーマンスを実現する形でＭＩＭＯ送信を発生させることが望ましい。

ＭＩＭＯ送信に関してランク依存のプリコーディングを行うための技術が本明細書で説明される。プリコーディングは、Ｔ本の物理アンテナによって形成されたＬ本の仮想アンテナ上にＬ本のデータストリームを送信するためのプリコーディングベクトル又は行列による処理を含んでも良い（一般に１≦Ｌ≦Ｔ）。Ｌは、ＭＩＭＯチャネルのランクと見なしてもよい。ランク依存のプリコーディングについて、ランクには、各ランクに良好なパフォーマンスをもたらし得る少なくとも１つのプリコーディングベクトル又は行列が関連付けられ得る。異なるランクに、プリコーディングベクトル又は行列の異なるセットが関連付けられてもよい。

ある設計では、送信機（例えばＮｏｄｅＢ）はランク１送信についてユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからプリコーディングベクトルを得てもよい。ユニタリ行列は、フーリエ行列、位相シフトフーリエ行列又は直交列を持つ他の何らかの行列であってもよい。送信機は、プリコーディングベクトルに基いてランク１送信のためのプリコーディングを実行する。送信機は、対角に沿って非ゼロ要素を持ち、他の場所にゼロ要素を持つ恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得てもよい。送信機は、プリコーディング行列に基づいてランク２送信のためのプリコーディングを行っても良い。

ある設計では、送信機は、対角から外れてチャネル利得が小さいチャネル応答行列を持つ対角チャネルにＭＩＭＯチャネルが類似しているかどうか判定してもよい。この判定は、送信機及び受信機のアンテナ構成に基いてもよい。ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似している場合、送信機はランク２送信のためのプリコーディング行列として恒等行列を選択する。第２セットはユニタリ行列をさらに含む。ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似していない場合、送信機はランク２送信のためのプリコーディング行列としてユニタリ行列を選択する。

以下、この開示の種々の態様及び特徴をより詳しく説明する。

図１は、多重アクセス通信システムのブロック図である。 図２は、ＮｏｄｅＢ及びユーザ機器（ＵＥ）のブロック図である。 図３は、送信（ＴＸ）データプロセッサ及びＴＸ ＭＩＭＯプロセッサのブロック図である。 図４は、受信（ＲＸ）ＭＩＭＯプロセッサ及びＲＸデータプロセッサのブロック図である。 図５は、ランク依存プリコーディングでデータを送信するプロセスを示す図である。 図６は、ランク依存プリコーディングでデータを送信するための装置を示す図である。 図７は、ランク依存プリコーディングでデータを受信するプロセス示す図である。 図８はランク依存プリコーディングでデータを受信するための装置を示す図である。

本明細書で説明された技術は、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡ及び他のシステムのような種々の無線通信システムに用いられてもよい。「システム」、「ネットワーク」という用語は、しばしば区別なく用いられる。ＣＤＭＡシステムは、ユニバーサル地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）、ｃｄｍａ２０００などのような無線技術を実装してもよい。ＵＴＲＡは広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）及び他のＣＤＭＡ改良型を含んでいる。ｃｄｍａ２０００はＩＳ−２０００、ＩＳ−９５及びＩＳ−８５６標準をカバーする。ＴＤＭＡシステムは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）のような無線技術を実装してもよい。ＯＦＤＭＡシステムは、発展型ＵＴＲＡ（Ｅ−ＵＴＲＡ）、ウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．２０、フラッシュＯＦＤＭなどのような無線技術を実装してもよい。ＵＴＲＡ及びＥ−ＵＴＲＡは地上波無線アクセスネットワーク（ＵＭＴＳ）の一部である。３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）はＥ−ＵＴＲＡを用いるＵＭＴＳの来るべきリリースである。ＵＴＲＡ、Ｅ−ＵＴＲＡ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ及びＧＳＭについては「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ」（３ＧＰＰ）という名称の組織からの文献に記載されている。ｃｄｍａ２０００及びＵＭＢについては「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２」（３ＧＰＰ２）という名称の組織からの文献に記載されている。これら種々の無線技術及び標準が当該技術分野で知られている。

図１は、複数のＮｏｄｅＢ１１０及び複数のＵＥ１２０を持つ無線多元接続通信システム１００を示す。ＮｏｄｅＢは、エボルブＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、基地局、アクセスポイントなどと称されることがあり、ＵＥと通信する固定局である。各ＮｏｄｅＢ１１０は、特定の地理的エリアに通信カバレッジを提供する。ＵＥ１２０はシステムの全体にわたって分散してもよく、各ＵＥは固定型又は移動型であってもよい。ＵＥは、移動局、端末、アクセス端末、加入者ユニット、局などと称されることもある。ＵＥは、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線モデム、無線通信装置、携帯型のデバイス、ラップトップコンピュータ、コードレスホンなどであってもよい。ＵＥは、ダウンリンク及びアップリンク上の送信によってＮｏｄｅＢと通信することができる。ダウンリンク（又はフォワードリンク）はＮｏｄｅＢからＵＥへの通信リンクのことをいう。また、アップリンク（又はリバースリンク）はＵＥからＮｏｄｅＢへの通信リンクのことをいう。

図２は、ＮｏｄｅＢ１１０及びＵＥ１２０の一設計のブロック図を示しており、それらは図１におけるＮｏｄｅＢの１つ、及びＵＥの１つである。ＮｏｄｅＢ１１０は、複数（Ｔ本）のアンテナ２３４ａ乃至２３４ｔを備えている。ＵＥ１２０は、複数（Ｒ本）のアンテナ２５２ａ乃至２５２ｒを備えている。各々のアンテナ２３４及び２５２は、物理的なアンテナであると見なしてよい。

ＮｏｄｅＢ１１０では、ＴＸデータプロセッサ２２０がデータソース２１２からデータを受信し、１つ又は複数の変調及び符号化スキームに基いて該データを処理（例えば、符号化し、シンボルマップする）し、データシンボルを提供する。本明細書で用いられるように、データシンボルはデータ用のシンボルである。パイロットシンボルはパイロット用のシンボルである。また、シンボルは実数又は複素数値であってもよい。データ及びパイロットシンボルは、ＰＳＫ又はＱＡＭのような変調スキームからの変調シンボルであってもよい。パイロットは、ＮｏｄｅＢ及びＵＥの両方が先天的に知っているデータである。ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３０は、下記に述べられるようにデータ及びパイロットシンボルを処理し、Ｔ本の出力シンボルストリームをＴ個の変調器（ＭＯＤ）２３２ａ乃至２３２ｔに提供する。変調器２３２はそれぞれ、出力サンプルストリームを得るために、その出力シンボルストリームを（例えばＯＦＤＭのために）処理することができる。各変調器２３２は、その出力サンプルストリームをさらに調整し（例えばアナログに変換し、フィルターし、増幅し、アップコンバートし）、ダウンリンク信号を生成する。変調器２３２ａ乃至２３２ｔからのＴ個のダウンリンク信号は、それぞれ、アンテナ２３４ａ乃至２３４ｔによって送信される。

ＵＥ１２０では、Ｒ本のアンテナ２５２ａ乃至２５２ｒはＮｏｄｅＢ１１０からＴ個のダウンリンク信号を受信する。また、各アンテナ２５２は関連する復調器（ＤＥＭＯＤ）２５４に受信信号を提供する。各復調器２５４は、受信信号を（例えば、フィルターし、増幅し、ダウンコンバートし、デジタル化して）整えてサンプルを得、さらに（例えばＯＦＤＭのための）サンプルを処理して受信シンボルを得る。各復調器２５４は、ＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２６０に受信データシンボルを提供し、チャネルプロセッサ２９４に受信パイロットシンボルを提供する。チャネルプロセッサ２９４は、ＮｏｄｅＢ１１０からＵＥ１２０までのＭＩＭＯチャネル応答を受信パイロットシンボルに基づいて推定し、ＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２６０にＭＩＭＯチャネル推定を提供する。ＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２６０は、ＭＩＭＯチャネル推定に基づき受信データシンボルについてＭＩＭＯ検波を実行し、送信データシンボルの推定である検出シンボルを提供する。ＲＸデータプロセッサ２７０は検出シンボルを処理し（例えばシンボルデマップし、復号し）、データ受信装置２７２に復号データを提供する。

ＵＥ１２０はチャネル条件を評価し、フィードバック情報を生成する。これは下記に述べられるような種々の型の情報を含んでもよい。フィードバック情報及びデータソース２７８からのデータは、ＴＸデータプロセッサ２８０によって処理され（例えば、エンコードされ、シンボルマッピングされ）、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２８２によって空間的に処理され、さらに変調器２５４ａ乃至２５４ｒによって処理され、Ｒ個のアップリンク信号が生成されてアンテナ２５２ａ乃至２５２ｒを介して送信される。ＮｏｄｅＢ１１０では、ＵＥ１２０からのＲ個のアップリンク信号は、アンテナ２３４ａ乃至２３４ｔによって受信され、復調器２３２ａ乃至２３２ｔによって処理され、ＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３６によって空間的に処理され、さらに、ＲＸデータプロセッサ２３８によって処理され（例えば、シンボルデマップされ、復号され）、ＵＥ１２０によって送信されたフィードバック情報及びデータが回復される。該復号データはデータ受信装置２３９に提供される。コントローラ／プロセッサ２４０は、フィードバック情報に基いてＵＥ１２０へのデータ伝送を制御してもよい。

コントローラ／プロセッサ２４０及び２９０は、それぞれＮｏｄｅＢ１１０及びＵＥ１２０の動作を指令することができる。メモリ２４２及び２９２は、それぞれＮｏｄｅＢ１１０及びＵＥ１２０に関して、データ及びプログラムコードを記憶する。スケジューラ２４４は、すべてのＵＥから受信されたフィードバック情報に基いて、ダウンリンク及び／又はアップリンクについてのデータ伝送に関してＵＥ１２０及び／又は他のＵＥを選択してもよい。

本明細書で説明された技術は、ダウンリンクならびにアップリンクに関して、ＭＩＭＯ送信のために用いることができる。明確にするために、ＬＴＥにおけるダウンリンク上のＭＩＭＯ送信について、技術のある態様を以下に述べる。ＬＴＥは、ダウンリンクに直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、アップリンクにシングルキャリア周波数分割多重（ＳＣ−ＦＤＭ）を利用する。ＯＦＤＭ及びＳＣ−ＦＤＭは、システム帯域幅を複数（Ｋ個）の直交サブキャリア（一般にトーン、ビンなどとも呼ばれる）に分割する。各サブキャリアはデータとともに変調され得る。一般に、変調シンボルは、ＯＦＤＭで周波数領域に送られ、ＳＣ−ＦＤＭで時間領域に送られる。ＬＴＥは、アップリンクに関して、ＳＣ−ＦＤＭの改良型であるローカル周波数分割マルチプレキシング（ＬＦＤＭ）を用いる。ＬＦＤＭでは、変調シンボルが連続サブキャリアのブロックによって送信される。

ＮｏｄｅＢ１１０は、各シンボル期間における各サブキャリアについて、ＬレイヤによってＬ個のデータシンボルを同時に送信してもよい（一般にＬ≧１）。レイヤは、送信に用いられる各サブキャリアに関して空間１次元に対応してもよい。ＮｏｄｅＢ１１０は、種々のＭＩＭＯ送信スキームを用いてデータを送信してもよい。

ある設計では、ＮｏｄｅＢ１１０は、各サブキャリアｋに関してデータシンボルを以下のように処理してもよい。

但し、ｄ（ｋ）は、１つのシンボル期間におけるサブキャリアｋ上のＬレイヤによって送信されるＬ個のデータシンボルを含むＬ×１ベクトル、ＵはＬ×Ｌ置換行列、ＷはＴ×Ｌプリコーディング行列、ｘ（ｋ）は、１つのシンボル期間におけるサブキャリアｋ上の、Ｔ本の送信アンテナのＴ個の出力シンボルを含むＴ×１ベクタである。

式（１）は１つのサブキャリアｋについてのものである。同処理は、送信に用いられる各サブキャリアについて実行されてもよい。本明細書の説明において、行列は、１つ又は複数の列を持ってもよい。

プリコーディング行列Ｗは、ＮｏｄｅＢ１１０のＴ本の物理アンテナ２３４ａ乃至２３４ｔのためにＴ本までの仮想アンテナを形成するために用いられても良い。各仮想アンテナからＷの１列が作られてもよい。データシンボルにＷの１列を乗算してもよい。また、そのデータシンボルは１本の仮想アンテナ及びすべてのＴ本の物理アンテナ上で送信されてもよい。Ｗは、下記に述べるように決定してもよい。

置換行列Ｕは、Ｌレイヤについてのデータシンボルを、Ｔ本の利用可能な仮想アンテナから選択されたＬ本の仮想アンテナにマッピングするために用いられ得る。Ｕは、使用のために選択された仮想アンテナマッピング対レイヤに基いて定義されてもよい。Ｕは恒等行列Ｉであってもよい。Ｋ個のサブキャリアに関して、同じ又は異なる置換行列が用いられてもよい。

概して、ＮｏｄｅＢ１１０は、１つ又は複数の行列に基いてプリコーディングを実行してもよい。プリコーディングは、プリコーディング行列Ｗで仮想アンテナを得るための処理である仮想アンテナシグナリングを含んでいてもよい。プリコーディングは、１つ又は複数の周期的な遅延行列により各サブキャリアについて周期的な遅延ダイバーシチを得る処理を含んでいてもよい。単純化のために、以下の説明の多くは、プリコーディングが、プリコーディング行列Ｗを用いる仮想アンテナシグナリングのみを含むことを仮定する。

図３は、図２におけるＮｏｄｅＢ１１０におけるＴＸデータプロセッサ２２０、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３０、変調器２３２ａ乃至２３２ｔの一設計のブロック図を示す。ＴＸデータプロセッサ２２０内では、Ｓ本のデータストリームはＳ個の符号器３２０ａ乃至３２０ｓに提供される（一般にＳ≧１）。各符号器３２０は、データストリームを符号化し、インタリーブし、スクランブルをかけて、関連するシンボルマッパ３２２に符号化データを提供する。各シンボルマッパ３２２は、その符号化データをデータシンボルにマッピングする。各データストリームは、各送信時刻インターバル（ＴＴＩ）において１つのトランスポートブロック又はパケットを運ぶ。各符号器３２０は、そのトランスポートブロックを処理してコードワードを得る。用語「データストリーム」、「トランスポートブロック」、「パケット」及び「コードワード」は、区別なく用いられ得る。シンボルマッパ３２２ａ乃至３２２ｓは、Ｓ個のデータシンボルストリームを提供する。

ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３０内では、レイヤマッパー３３２は、使用のための選択されたＬ本の仮想アンテナに、Ｓ本のデータストリームのデータシンボルをマッピングする。ある設計では、マッパ３３２は、Ｓ本のデータストリームのデータシンボルをＬレイヤにマッピングし、次に、Ｌレイヤのデータシンボルを、送信に用いられるサブキャリア及び仮想アンテナにマッピングする。プリコーダ／仮想アンテナシグナリングユニット３３４は、各サブキャリアのレイヤマッパー３３２からのマップされたシンボルにプリコーディング行列Ｗを乗算して、そのサブキャリアについて出力シンボルを得る。パイロットシンボルはプリコーダ３３４の出力を入力するときに多重化されてもよい。プリコーダ３３４はＴ個の変調器２３２ａ乃至２３２ｔにＴ本の出力シンボルストリームを提供する。

各変調器２３２は、それぞれの出力シンボルストリームについてＯＦＤＭ変調を実行する。各変調器２３２内では、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）ユニット３４２が、ＯＦＤＭシンボル期間において合計Ｋ個のサブキャリア上に送信されるＫ個の出力シンボルについてＫ点ＩＤＦＴを実行し、Ｋ個の時間領域サンプルを含む有用部分を得る。各時間領域サンプルは、１つのサンプル期間に送信される複素数値である。サイクリックプレフィックス生成器３４４は、有用部分の最終Ｃ個のサンプルを複製し、有用部分の前方に複製サンプルをアペンドしてＫ＋Ｃサンプルを含むＯＦＤＭシンボルを形成する。複製部分はサイクリックプレフィックスと呼ばれ、周波数選択性フェージングによって引起されたシンボル間干渉（ＩＳＩ）を駆除するために用いられる。各変調器２３２は、さらにそのサンプルストリーム（図３には示されない）を整えてダウンリンク信号を生成してもよい。

コントローラ／プロセッサ２４０は、ＵＥ１２０からのフィードバック情報を受信し、ＴＸデータプロセッサ２２０及びＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３０のための制御を発生させる。コントローラ／プロセッサ２４０は、プリコーダ３３４にプリコーディング行列Ｗを提供する。

図２におけるＵＥ１２０のＴＸデータプロセッサ２８０、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２８２及び変調器２５４は、それぞれ、図３におけるＴＸデータプロセッサ２２０、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２３０及び変調器２３２と同じような方法で実装してもよい。ＬＦＤＭに関して、離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）ユニットが各シンボルマッパ３２２の後に挿入され、時間領域から周波数領域にデータシンボルを変換するために用いられてもよい。ＯＦＤＭについては、図３に示されるように、ＤＦＴユニットが省略されてもよい。

各サブキャリアｋに関してＵＥ１２０の受信シンボルは、次のように表現することができる。

但し、Ｈ（ｋ）はサブキャリアｋのＲ×Ｔ ＭＩＭＯチャネル行列、Ｈ_ｅｆｆ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）ＷはサブキャリアｋのＲ×Ｌ個の有効ＭＩＭＯチャネル行列、ｙ（ｋ）はサブキャリアｋ上のＲ個の受信シンボルを含むＲ×１ベクトル、ｚ（ｋ）はサブキャリアｋのＲ×１雑音ベクトルである。

ＵＥ１２０は、ＭＩＭＯチャネル行列Ｈ（ｋ）及びプリコーディング行列Ｗに基いて、以下のような線形の最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術に従って、各サブキャリアｋについて空間フィルタ行列Ｍ（ｋ）を計算してもよい。

ＵＥ１２０は以下のようにＭＩＭＯ検波を実行してもよい。

図４は、図２におけるＵＥ１２０のＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２６０及びＲＸデータプロセッサ２７０の一設計のブロック図を示す。チャンネル推定器２９４は、復調器２５４ａ乃至２５４ｒからの受信パイロットシンボルに基づいてＭＩＭＯチャネル推定Ｈ（ｋ）を得る。ＲＸ ＭＩＭＯプロセッサ２６０内では、計算ユニット４１０は、式（３）において示されるように、あるいは他の何らかのＭＩＭＯ検波技術に基いて、各サブキャリアｋについて空間フィルタ行列Ｍ（ｋ）を計算する。ＭＩＭＯ検出器４１２は、Ｒ個の復調器２５４ａ乃至２５４ｒからのＲ本の受信データシンボルストリームについて、式（４）において示されるような各サブキャリアｋについての空間フィルタ行列Ｍ（ｋ）によってＭＩＭＯ検波を実行し、Ｌ本の選択された仮想アンテナに関して、検出されたシンボルを提供する。レイヤデマッパー４１４は、検出されたシンボルを図３におけるレイヤマッパー３３２によって実行されたマッピングと相補的な方法でデマップする。

ＲＸデータプロセッサ２７０内では、Ｓシンボルデマッパー４２０ａ乃至４２０ｓは、Ｓ個の検出されたシンボルストリームをシンボルデマップし、対数尤度比（ＬＬＲ）を提供する。Ｓ個の復号器４２２ａ乃至４２２ｓは、シンボルデマッパー４２０ａ乃至４２０ｓからのＬＬＲをそれぞれ解読し、デインターリーブし、復号し、Ｓ個の復号データストリームを提供する。

図４は、線形ＭＭＳＥ受信機を示す。連続干渉除去（ＭＭＳＥ−ＳＩＣ）受信機を伴う線形ＭＭＳＥに関して、１つのデータストリームが検出され復号されてもよく、このストリームによる干渉が受信データシンボルから推定されキャンセルされてもよい。該復号されたストリームによる干渉の除去の後に、別のデータストリームが検出され復号されてもよい。

種々の型の行列がプリコーディング行列Ｗについて用いられてもよい。ある設計では、Ｔ×Ｔユニタリ行列Ｖがプリコーディング行列Ｗに用いられる。ユニタリ行列Ｖは特性Ｖ^Ｈ＝Ｉ ａｎｄ ＶＶ^Ｈ＝Ｉによって特徴づけられる。それはＶの列が互いに直交であり、Ｖの行が互いに直交であり、各列及び各行はそれぞれ単位電力を持つことを意味する。ユニタリ行列Ｖは、行列のすべての要素が同じ大きさを持つ単位マグニチュード要素であるように定義されてもよい。プリコーディング行列Ｗのための、単位マグニチュード要素を有するユニタリ行列Ｖの使用は、（ｉ）Ｔ本の送信アンテナ及び関連する電力増幅器がすべて、レイヤの数にかかわらずデータ伝送のために十分に利用されることを許容し、（ｉｉ）送信機では未知であるかもしれないチャネルスタティスティックに影響しないようにする。

ある設計では、単位マグニチュード要素を有するユニタリ行列であるフーリエ行列Ｆがプリコーディング行列Ｗに用いられてもよい。Ｔ×Ｔフーリエ行列Ｆの要素は次のように表現されてもよい。

別の設計では、単位マグニチュード要素を有するユニタリ行列である位相シフトフーリエ行列をプリコーディング行列Ｗに用いてもよい。位相シフトフーリエ行列は次のように表現することができる。

対角行列は、対角に沿って非ゼロ要素を持ち得、他の場所にゼロ要素を持ち得る行列である。式（６）に示すように、あらかじめフーリエ行列に対角行列を乗算することにより位相シフトフーリエ行列を得てもよい。

式（１）において示されるようなユニタリ行列によるプリコーディングは、各データシンボルがＴ本のすべての物理アンテナを介して送信されることを許容し、ただ１つのデータシンボルが１つのレイヤについて送信される場合であっても、関連する電力増幅器がデータ伝送のために用いられることを許容する。更に、各データシンボルがレイヤの数にかかわらずＴ本のすべての物理アンテナから送信されることができ、空間ダイバーシチを観測することができる。

ＮｏｄｅＢ１１０のＴ本の送信アンテナからＵＥ１２０のＲ本の受信アンテナへのＭＩＭＯチャネル応答を次のように表現することができる。

Ｈ（ｋ）における複素チャネル利得の特性は、無線環境、ＮｏｄｅＢ１１０で用いられるアンテナの型、ＵＥ１２０で用いられるアンテナの型等のような種々の要因に依存し得る。ユニフォームリニアアレイ（ＵＬＡ）のようなアンテナ構成がＮｏｄｅＢ１１０で用いられるならば、複素チャネル利得は無相関であり、ユニタリ行列を持つプリコーディングは空間ダイバーシチを実現することができる。また一方、直交偏波アンテナ構成がＮｏｄｅＢ１１０及びＵＥ１２０で用いられるならば、ＭＩＭＯチャネルの直交偏波感度限界（ＸＰＤ）を上げることができる。ＸＰＤが高い場合、ＭＩＭＯチャネル行列Ｈ（ｋ）は対角行列に近づき、ユニタリ行列によるプリコーディングが有効ＭＩＭＯチャネル行列Ｈ_ｅｆｆ（ｋ）を対角行列から遠ざけることができる。

ＵＥ１２０は、受信シンボルｙ（ｋ）を処理するために線形ＭＭＳＥ受信機、ＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機又は他の何らかのＭＩＭＯ受信機を用いてもよい。線形ＭＭＳＥ受信機は、すべてのストリームについて検出シンボルを得るために、受信シンボルについて線形ＭＭＳＥ検出を実行することができる。該検出シンボルは、これらのストリームで送信されたデータを回復するために処理される。ＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機は、一度に１つのストリームについて線形ＭＭＳＥ検出及び復号を行うことができ、復号された各ストリームに起因する干渉を推定することができ、次ストリームについてのＭＭＳＥ検出及び復号の前に、推定された干渉をキャンセルすることができる。ＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機は、有効ＭＩＭＯチャネルが対角であるか非対角であるかに関係なく良好なパフォーマンスを実現することができる。しかし、線形ＭＭＳＥ受信機は、非対角の有効ＭＩＭＯチャネルについては、パフォーマンスが悪いかもしれない。したがって、ほぼ対角のＭＩＭＯチャネル行列Ｈ（ｋ）がある状態でのユニタリ行列によるプリコーディングは、線形ＭＭＳＥ受信機のパフォーマンスを下げるかも知れない。

ある態様では、線形ＭＭＳＥ受信機及びＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機の両方に良好なパフォーマンスを提供するために、ランク依存のプリコーディングが実行され得る。ランク依存のプリコーディングに関して、各ランクには、そのランクに関して良好なパフォーマンスを提供することができる少なくとも１つのプリコーディングベクトル又は行列のセットが関連付けられる。異なるランクには、プリコーディングベクトル又は行列の異なるセットが関連付けられ得る。ランク依存のプリコーディングは、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合でも良好なパフォーマンスを提供することができる。

明確にするために、２つの送信アンテナ及び２つの受信アンテナを備える２×２ＭＩＭＯ構成に関して、ランク依存のプリコーディングを以下に説明する。単純化のために、以下の説明は１つのサブキャリアに関して行う。また、サブキャリアインデックスｋは省略する。また、Ｕを単位行列とみなして省略する。２×２ＭＩＭＯ構成については、ＵＥにおける受信シンボルを次のように表現することができる。

ＸＰＤが非常に高い場合、ＭＩＭＯチャネル行列は対角行列に類似し得る。ほぼ対角のＭＩＭＯチャネルの場合については、ＭＩＭＯチャネル行列を次のように表現することができる。

但し、α及びβは複素チャネル利得である。式（９）における、ほぼ対角のＭＩＭＯチャネル行列は、例えば、ＮｏｄｅＢ及びＵＥが共に直交偏波アンテナを備える場合に得られる。

式（１２）に示される通り、ＵＥが線形ＭＭＳＥ受信機を用いる場合、｜α｜＝｜β｜でない限り、フーリエ行列によるプリコーディングは、空間干渉の増加に起因してランク２送信のパフォーマンスを低下させる。ＵＥがＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機を用いる場合、フーリエ行列によるプリコーディングは（理想的には）パフォーマンスを低下させない。

プリコーディング行列Ｗとして恒等行列を用いるランク２送信（すなわちＷ＝Ｉ）に関して、ＮｏｄｅＢの出力シンボル及びＵＥの受信シンボルは、次のように表現されることができる。

式（１５）に示されるとおり、ＭＩＭＯチャネル行列がほぼ対角の場合、恒等行列によるプリコーディングには空間干渉がほとんどない（あるいは全くない）。これは、線形ＭＭＳＥ受信機ならびにＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機の両方に良好なランク２パフォーマンスを与えることができる。このようにほぼ対角のＭＩＭＯチャネル行列によるランク２送信については、フーリエ行列よりも恒等行列が好ましい。

プリコーディング行列Ｗとしてフーリエ行列Ｆの１列を用いるランク１送信に関して、ＮｏｄｅＢの出力シンボル及びＵＥの受信シンボルは次のように表現することができる。

式（１６）及び（１７）における±符号は、フーリエ行列の第１列又は第２列がプリコーディングベクトルとして用いられるかどうかに依存する。

式（１８）の通り、ランク１送信についてフーリエ行列の列によるプリコーディングは、ＵＥが（｜α｜^２｜β｜^２）／２の合成チャネル電力を得ることができ、これによりＮｏｄｅＢにおける２本の送信アンテナに関して２つの電力増幅器から放射された電力を完全に利用することができることから、パフォーマンスを向上することができる。

プリコーディング行列Ｗとして恒等行列の左の列を用いるランク１送信に関して、ＵＥの受信シンボルを次のように表現することができる。

恒等行列の右の列がプリコーディング行列Ｗとして用いられる場合、ＵＥの受信シンボルを次のように表現することができる。

式（１９）及び（２０）に示されるように、ＵＥは、恒等行列の左又は右の列がプリコーディングに用いられるかどうかに依存して、ランク１送信について｜α｜^２／２又は｜β｜^２／２のいずれかのチャネル電力を得る。したがって、ランク１送信のプリコーディングに恒等行列の１列を用いることにより２つの電力増幅器の全電力の半分が浪費され得る。このようにランク１送信については恒等行列よりもフーリエ行列が好ましい。

以下のように、第一の設計では２×２ＭＩＭＯ構成におけるランク１及び２について３つの仮定がサポートされ得る。

・ランク２に恒等行列を用いる
・ランク１にフーリエ行列（あるいは位相シフトフーリエ行列）の第１列又は第２列のいずれかを用いる
第１の設計は、例えば直交偏波アンテナ構成の高ＸＰＤによってＭＩＭＯチャネル行列Ｈが対角に近い場合に用いられ得る。この設計は、ほぼ対角のＭＩＭＯチャネル行列に関して、ランク１及び２の両方、線形ＭＭＳＥ受信機及びＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機の両方にとって、良好なパフォーマンスを提供することができる。この設計は、プリコーディング行列情報がＵＥから報告されない場合に用いてもよい。

以下のように、第二の設計では２×２ＭＩＭＯ構成におけるランク１及び２について４つの仮定がサポートされ得る。

・ランク２に恒等行列又はフーリエ行列（あるいは位相シフトフーリエ行列）のいずれかを用いる
・ランク１にフーリエ行列（あるいは位相シフトフーリエ行列）の第１列又は第２列のいずれかを用いる
第２の設計は、ほぼ対角のＭＩＭＯチャネルならびに対角とはほど遠いＭＩＭＯチャネルの両方をサポートすることができる。アンテナオリエンテーション、チャネル伝播などに依存する直交偏波アンテナ構成であっても、高ＸＰＤ（ほぼ対角のＭＩＭＯチャネル）及び低ＸＰＤ（対角とはほど遠いＭＩＭＯチャネル）の両方が、ダイナミックに行われ得る。更に、異なるＵＥが異なるアンテナ構成を備えてもよい。例えば、あるＵＥが直交偏波アンテナを備える一方、他のＵＥがダイポールアンテナを備えてもよい。ランク２について、恒等行列及びフーリエ行列の両方をサポートすることにより、ＸＰＤ又はアンテナ構成によらず線形ＭＭＳＥ受信機及びＭＭＳＥ−ＳＩＣ受信機の両方について良好なパフォーマンスを実現することができる。

第２の設計については、ＵＥは、メトリック（例えば合計スループット）に基いて４つの仮定のうちの１つを選択してもよい。ＵＥは、フィードバックのために２ビットを用いて、選択された仮定を報告してもよい。ＮｏｄｅＢは、ＵＥへのデータ伝送について、選択された仮定に対応するプリコーディング行列を適用することができる。

明確にするために、ランク依存のプリコーディングを２×２ＭＩＭＯ構成について説明した。一般に、ランク依存のプリコーディングは任意のＲ×Ｔ ＭＩＭＯ構成に用いられてもよく、異なるランクの数がいくつであってもサポートすることができる。各ランクは、少なくとも１つのプリコーディングベクトル又は行列のセットに関連付けられる。ランク１については、該セットはユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含んでも良い。それは、フーリエ行列、位相シフトフーリエ行列又は他の何らかの行列であってもよい。ランク２については、該セットは、恒等行列及び場合により１つ又は複数のユニタリ行列を含んでも良い。より高いランクのためのセットは、当該ランクに良好なパフォーマンスをもたらし得る１つ又は複数の行列を含んでも良い。例えば、ランク４のセットは、デュアル直交偏波アンテナに良好なパフォーマンスをもたらし得る行列を含んでも良い。各ランクのためのセットが他の行列を含んでいてもよい。異なるランクのためのプリコーディングベクトル／行列のセットは、ほぼ対角のＭＩＭＯチャネルならびに対角とはほど遠いＭＩＭＯチャネルの両方に良好なパフォーマンスをもたらすように定義されることができる。

ある設計では、ＮｏｄｅＢはＵＥによるプリコーディング行列情報の報告に依存することなく、プリコーディング行列を選択してもよい。ＵＥはランクを選択してもよい。またＮｏｄｅＢは、選択されたランクに基いてプリコーディング行列を選択してもよい。別の設計では、さまざまなランクについて、さまざま可能性のあるプリコーディングベクトル／行列をＵＥが評価してもよい。その結果、ＮｏｄｅＢが、選択されたプリコーディングベクトル／行列を適用してもよい。

上述したように、あるリンクの送信についてＳＣ−ＦＤＭ又はＯＦＤＭが用いられてもよい。アップリンクについてＯＦＤＭの代りにＳＣ−ＦＤＭを選ぶ主な動機は、ＳＣ−ＦＤＭ波形は、ＯＦＤＭ波形よりも低いピーク対平均電力比（ＰＡＲ）を持つということである。より低いＰＡＲは、ピーク電力レベル近くで（又はより高い平均電力で）電力増幅器が動作されることを許容することができる。このようにＳＣ−ＦＤＭは、電力増幅器のより効率的な利用によって、セルエッジＵＥの場合のように電力制限のあるシナリオにおいてＯＦＤＭより優れることがある。

しかし、ＮｏｄｅＢに接近して配置され又は隔離されたセル内に位置するＵＥは、ＭＩＭＯ送信を許容するのに十分に高いジオメトリーを実現することができる。２×２シングルユーザーＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）については、２本のストリームが、２本のアンテナ及び２つの電力増幅器を備えたＵＥによって送信されることができる。４×４ＳＵ−ＭＩＭＯについては、４本のストリームが、４本のアンテナ及び４つの電力増幅器を備えたＵＥによって送信されることができる。いずれの場合も、異なるストリームが異なるチャネル条件を守り、異なる変調及び符号化スキーム（ＭＣＳ）により異なるレートで確実に送信されることができる。異なるストリームに異なる変調スキームを使用することは、これらのストリームに関して異なるＰＡＲをもたらす。更に、レイヤ置換及びプリコーディングのような送信機ＭＩＭＯ処理がストリームのＰＡＲに影響を与えることがある。

種々のＭＩＭＯスキーム及び２×２ＭＩＭＯ構成の変調スキームに関してＬＦＤＭ及びＯＦＤＭ波形のＰＡＲを測定するためにコンピュータシミュレーションを行った。該コンピュータシミュレーションは、次のＭＩＭＯスキームに関して行った。

・Ｐｅｒ ａｎｔｅｎｎａ ｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＰＡＲＣ）−各ストリームは、プリコーディング又はレイヤ置換無しで１本の物理的なアンテナから送信される
・レイヤ置換−各ストリームは、ＭＩＭＯ送信に用いられたすべてのアンテナを介して送信される
・プリコーディング（あるいは仮想アンテナマッピング）−各ストリームは、プリコーディング行列の１列により形成された１本の仮想アンテナ上に送信される
ＰＡＲＣは、レイヤ置換を省略し、恒等行列によるプリコーディングを行うことにより実現され得る。レイヤ置換は、アンテナが、異なるシンボル期間及び／又は異なるサブキャリアについて循環することにより実現され得る。レイヤ置換は、すべてのアンテナについて、ストリームが平均信号対雑音及び干渉比（ＳＩＮＲ）を守ることを許容し得る。

該ＭＩＭＯスキームのうちの１つに基いて、２本のストリームを２本のアンテナによって送信することができる。該コンピュータシミュレーションは、すべてのＭＩＭＯスキーム及び変調スキームについて、ＬＦＤＭ波形のＰＡＲがＯＦＤＭ波形のＰＡＲより低いことを示す。ＰＡＲＣによるＬＦＤＭについて、ＱＰＳＫのＰＡＲは１６ＱＡＭのＰＡＲより低く、６４ＱＡＭのＰＡＲよりも低い。ＬＦＤＭについては、レイヤ置換による各出力ストリームのＰＡＲは、ＰＡＲＣによる２つの出力ストリームのＰＡＲの間である。また、ＬＦＤＭについては、プリコーディングによる出力ストリームのＰＡＲは、（ｉ）レイヤ置換による出力ストリームのＰＡＲ、及び（ｉｉ）ＰＡＲＣによる出力ストリームのＰＡＲより高い。

以下の所見が得られる。

・ランク１送信について、ＰＡＲの観点から、利用可能な電力増幅器をすべて利用するためにはユニタリ行列によるプリコーディングを行うことが有利かもしれない。

・ストリームの数がアンテナの数と等しい場合（すなわちＬ＝Ｔ）、ユニタリ行列によるプリコーディングはＰＡＲの増加によりパフォーマンスを下げるかもしれない。恒等行列によるプリコーディングはＰＡＲをより低くすることができる。

・ストリームの数がアンテナの数未満である場合（すなわちＬ＜Ｔ）、利用可能な電力増幅器をすべて利用するためにユニタリ行列によるプリコーディングを行うことが有利かもしれない。

図５は、ランク依存プリコーディングによりデータを送信するプロセス５００の一設計を示す。処理５００は、ダウンリンク送信についてはＮｏｄｅＢであり得、アップリンク送信についてはＵＥであり得る送信機によって実行されてもよい。

送信機は、ランク１送信についてユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからプリコーディングベクトルを得てもよい（ブロック５１２）。ユニタリ行列は、フーリエ行列、位相シフトフーリエ行列又は他の何らかの型のユニタリ行列であってもよい。送信機は、プリコーディングベクトルに基いてランク１送信のためのプリコーディングを実行してもよい（ブロック５１４）。送信機は、ランク２送信について、恒等行列を含む第２セットからプリコーディング行列を得てもよい（ブロック５１６）。送信機は、プリコーディング行列に基いてランク２送信のためのプリコーディングを実行してもよい（ブロック５１８）。

ブロック５１４に関して、送信機は、一のデータストリームについてプリコーディングベクトルによりプリコーディングを実行して複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得てもよい。ブロック５１８に関して、送信機は、２つのデータストリームについてプリコーディング行列によりプリコーディングを実行して複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得てもよい。

ブロック５１６の一設計において、送信機は、対角から外れてチャネル利得が小さい、ほぼ対角のチャネル応答行列を持つ対角チャネルに、ＭＩＭＯチャネルが類似しているかどうか判定する。この判定は、（ｉ）ＮｏｄｅＢ及びＵＥのアンテナ構成、（ｉｉ）受信機によって得られたＭＩＭＯチャネル推定、及び／又は（ｉｉｉ）他の何らかの情報に基づいてもよい。ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似している場合、送信機はランク２送信のためのプリコーディング行列として恒等行列を選択する。例えば、送信機は、ＮｏｄｅＢ及び／又はＵＥが直交偏波アンテナを備える場合に、恒等行列を選択してもよい。第２セットはユニタリ行列をさらに含んでもよい。ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似していない場合、送信機はランク２送信のためのプリコーディング行列としてユニタリ行列を選択してもよい。

ある設計では、Ｌが送信アンテナの数と等しい場合、送信機はランクＬ送信のためのプリコーディング行列として恒等行列を選択してもよい。その後、送信機は、恒等行列に基いてランクＬ送信のためのプリコーディングを実行してもよい。Ｌが送信アンテナの数未満である場合、送信機はランクＬ送信のためのプリコーディング行列としてユニタリ行列を選択してもよい。その後、送信機は、ユニタリ行列に基いてランクＬ送信のためのプリコーディングを実行してもよい。

送信機は、ランク１送信のためのプリコーディングベクトルを選択し、ランク２送信のためのプリコーディング行列を選択してもよい。あるいは、送信機は、プリコーディングベクトル及び／又はプリコーディング行列を受信機から受信してもよい。受信機は、第１セットにおいて異なる可能性のあるプリコーディングベクトル及び第２セットにおいて異なる可能性のある行列を評価してもよい。その後、受信機は、最良のパフォーマンスによりプリコーディングベクトル及び行列を送信機に送信することができる。

図６はランク依存プリコーディングによりデータを送信するための装置６００の一設計を示す。装置６００は、ランク１送信についてユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからプリコーディングベクトルを得るための手段（モジュール６１２）、該プリコーディングベクトルに基いて、該ランク１送信のためのプリコーディングを実行するための手段（モジュール６１４）、ランク２送信について恒等行列を含む第２セットからプリコーディング行列を得るための手段（モジュール６１６）、及び該プリコーディング行列に基いて該ランク２送信のためのプリコーディングを実行するための手段（モジュール６１８）を含む。

図７は、ランク依存プリコーディングによりデータを受信するプロセス７００の一設計を示す。プロセス７００は、ダウンリンク送信についてはＵＥ、アップリンク送信についてはＮｏｄｅＢである受信機によって実行され得る。

受信機は、ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットから選択されたプリコーディングベクトルにより複数の送信アンテナから送信されたランク１送信を受信する（ブロック７１２）。受信機は、ランク１送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク１送信を処理する（ブロック７１４）。受信機は、恒等行列を含む第２セットから選択されたプリコーディング行列により複数の送信アンテナから送信されたランク２送信を受信する（ブロック７１６）。受信機は、ランク２送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク２送信を処理する（ブロック７１８）。

ブロック７１４について、受信機は、プリコーディングベクトルに基いてランク１送信のための空間フィルタベクトルを得てもよい。その後、受信機は、該空間フィルタベクトルに基いてランク１送信のための検出を実行してもよい。ブロック７１８について、受信機は、プリコーディング行列に基いてランク２送信のための空間フィルタ行列を得てもよい。その後、受信機は、該空間フィルタ行列に基いてランク２送信のためのＭＩＭＯ検波を実行してもよい。受信機は、ランク２送信に関してＭＭＳＥ検出又はＭＭＳＥ−ＳＩＣ検出を実行してもよい。

ある設計では、受信機は、メトリック（例えば全体スループット）に基いて、第１セットにおける少なくとも１つのベクトル及び第２セットにおける少なくとも１つの行列を評価してもよい。受信機は、最良のメトリック（例えば最も高い合計スループット）により、ベクトル又は行列を選択してもよい。受信機は、選択されたベクトル又は行列を含むフィードバック情報を送信機に送信してもよい。

図８はランク依存プリコーディングによりデータを受信するための装置８００の一設計を示す。装置８００は、ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットから選択されたプリコーディングベクトルにより複数の送信アンテナから送信されたランク１送信を受信するための手段（モジュール８１２）、該ランク１送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク１送信を処理するための手段（モジュール８１４）、恒等行列を含む第２セットから選択されたプリコーディング行列により複数の送信アンテナから送信されたランク２送信を受信するための手段（モジュール８１６）、及び該ランク２送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク２送信を処理するための手段（モジュール８１８）を含む。

図６及び図８におけるモジュールは、プロセッサ、電子機器デバイス、ハードウェアデバイス、電子機器コンポーネント、論理回路、メモリなど、あるいは任意のそれらの組み合わせを含んでもよい。

情報及び信号は、様々な異なる技術及び技法のうちのいずれかを使用して表され得ることを当業者は理解するであろう。例えば、以上の説明の至るところで参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは磁粒子、光場もしくは光粒子、又はそれらの任意の組合せによって表され得る。

本明細書で開示される実施形態に関して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又はそれら両方の組合せとして実装され得ることを当業者は認識するであろう。ハードウェア及びソフトウェアのこの交換可能性を明瞭に例示するために、様々な例示的な成分、ブロック、モジュール、回路、及びステップが、一般に、それらの機能性に関して説明されている。かかる機能性がハードウェアとして実装されるか又はソフトウェアとして実装されるかは、特定の応用及びシステム全体に課せられた設計制約に依存する。当業者は、説明された機能性をそれぞれの特定の応用向けの様々な方法で実装することが可能であるが、かかる実装決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。

本明細書に開示された実施形態に関して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ信号（ＦＰＧＡ）又はその他のプログラム可能な論理素子、離散ゲートもしくはトランジスタ論理、離散的ハードウェア成分、あるいは本明細書で説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装又は実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよいが、代替案では、プロセッサは任意の通常のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であってもよい。プロセッサは、コンピューティング装置の組合せ（例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと共に１つ又は複数のマイクロプロセッサ、又は任意の別のそのような構成）として実装されてもよい。

本明細書で開示される実施形態に関して説明される方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェアの形で直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールの形で、又はそれら２つの組合せの形で実施されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、着脱可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当技術分野において知られている任意のその他の形式の記憶媒体の中に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことが可能であるようにプロセッサに結合される。代替案では、記憶媒体はプロセッサに統合されてもよい。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣ内に存在してもよい。ＡＳＩＣはユーザ端末内に存在してもよい。代替案では、プロセッサ及び記憶媒体はユーザ端末における個別部品として存在してもよい。

１つ又は複数の例示的設計において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアあるいはそれらの任意の組み合わせで実装してもよい。ソフトウェアの形で実施される場合、機能は、１つ又は複数の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されること又は１つもしくは複数の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体上で送信されることが可能である。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及びある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にするあらゆる媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、汎用又は専用のコンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定としてではなく、例として、かかるコンピュータ可読媒体はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくはその他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくはその他の磁気記憶装置、又は所望されるプログラムコードを命令又はデータ構造の形式で運ぶため又は記憶するために使用されることが可能であり、かつコンピュータによってアクセスされることが可能な任意のその他の媒体を備え得る。また、任意の接続は正しくはコンピュータ可読媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが同軸ケーブル、光ファイバケーブル、より対線、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、又は赤外線、無線、及びマイクロ波などの無線技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、又はその他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、より対線、ＤＳＬ、又は赤外線、無線、及びマイクロ波などの無線技術は媒体の定義に含まれる。本明細書で使用される場合、ディスク及びディスク（Ｄｉｓｋ ａｎｄ ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク及びブルーレイディスクを含み、ｄｉｓｋは通常磁気によってデータを複製し、一方、ｄｉｓｃはレーザを用いて光学的にデータを複製する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

本開示のこれまでの詳細な説明は、あらゆる当業者に対し、本開示をもたらし、本開示
を用いて実施可能にするために提供される。本開示への種々の変更は、当業者であれば即
座に明白になる。また、ここで定義された一般的な原理は、本開示の精神又は範囲から逸
脱することなく、他の変形に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書で説明
された例及び構造に限定されることは意図されておらず、ここで開示された原理及び新規
な特徴に相応しい最も広い範囲を与えられることが意図されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
〔１〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得て、前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行い、恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得て、前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うように構成される少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサにつながれたメモリと、
を具備する無線通信のための装置。
〔２〕
前記ユニタリ行列は、フーリエ行列又は位相シフトフーリエ行列である〔１〕の装置。
〔３〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定し、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される〔１〕の装置。
〔４〕
前記第２セットは、ユニタリ行列をさらに具備し、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される〔３〕の装置。
〔５〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢ及びユーザ機器（ＵＥ）におけるアンテナ構成に基いて前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定するように構成される〔３〕の装置。
〔６〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される〔１〕の装置。
〔７〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢ及びユーザ機器（ＵＥ）が直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される〔１〕の装置。
〔８〕
前記 １つのプロセッサは、Ｌが送信アンテナの数と等しい場合（但しＬは１以上）に、ランクＬ送信のためのプリコーディング行列として恒等行列を選択し、前記恒等行列に基いて前記ランクＬ送信のためのプリコーディングを行うように構成される〔１〕の装置。
〔９〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、Ｌが送信アンテナ数未満である場合（但しＬは１以上）に、ランクＬ送信のためのプリコーディング行列としてユニタリ行列を選択し、前記ユニタリ行列に基いて前記ランクＬ送信のためのプリコーディングを行うように構成される〔１〕の装置。
〔１０〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記プリコーディングベクトルにより１つのデータストリームに関してプリコーディングを行い、前記ランク１送信のための複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得て、前記プリコーディング行列により２つのデータストリームのためのプリコーディングを行って前記ランク２送信のための前記複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得るように構成される〔１〕の装置。
〔１１〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得ること、
前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うこと、
恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得ること、及び
前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うこと、を含む無線通信のための方法。
〔１２〕
前記プリコーディング行列を得ることは、
ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定すること、及び
前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む〔１１〕の方法。
〔１３〕
前記第２セットはユニタリ行列をさらに含み、前記プリコーディング行列を得ることは、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することをさらに含む〔１２〕の方法。
〔１４〕
前記プリコーディング行列を得ることは、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む〔１１〕の方法。
〔１５〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得るための手段と、
前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うための手段と、
恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得るための手段と、
前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うための手段と、を具備する無線通信のための装置。
〔１６〕
前記プリコーディング行列を得るための手段は、
ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定するための手段と、
前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するための手段とを具備する〔１５〕の装置。
〔１７〕
前記第２セットはユニタリ行列をさらに具備し、前記プリコーディング行列を得るための手段は、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するための手段をさらに具備する〔１６〕の装置。
〔１８〕
前記プリコーディング行列を得るための手段は、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するための手段を含む〔１５〕の装置。
〔１９〕
機械によって実行されたときに該機械に以下の動作を行わせる命令を含む機械可読媒体であって、該動作は、
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得ること、
前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うこと、
恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得ること、及び
前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うことを含む、機械可読媒体。
〔２０〕
前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる〔１９〕の機械可読媒体であって、該動作は、
ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定すること、及び
前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む、〔１９〕の機械可読媒体。
〔２１〕
前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる〔２０〕の機械可読媒体であって、該動作は、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記第２セットにおけるユニタリ行列を選択することを含む〔２０〕の機械可読媒体。
〔２２〕
前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる〔１９〕の機械可読媒体であって、該動作は、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む〔１９〕の機械可読媒体。
〔２３〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットから選択されたプリコーディングベクトルにより複数の送信アンテナから送信されたランク１送信を受信し、前記ランク１送信において送信されたデータストリームを回復するために前記ランク１送信を処理し、恒等行列を含む第２セットから選択されたプリコーディング行列により複数の送信アンテナから送信されたランク２送信を受信し、前記ランク２送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク２送信を処理するように構成される少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサにつながれたメモリと、を具備する無線通信のための装置。
〔２４〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記プリコーディングベクトルに基いて前記ランク１送信のための空間フィルタベクトルを得て、前記空間フィルタベクトルに基いて前記ランク１送信のための検出を行うように構成される〔２３〕の装置。
〔２５〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記プリコーディング行列に基いて前記ランク２送信のための空間フィルタ行列を得て、前記空間フィルタ行列に基いて前記ランク２送信のためのＭＩＭＯ検出を行うように構成される〔２３〕の装置。
〔２６〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ランク２送信に関して線形最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）検出を行うように構成される〔２３〕の装置。
〔２７〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ランク２送信に関して連続干渉除去（ＭＭＳＥ−ＳＩＣ）検出により線形最小平均二乗誤差を行うように構成される〔２３〕の装置。
〔２８〕
前記少なくとも１つのプロセッサは、メトリックに基いて、前記第１セットにおける少なくとも１つのベクトル及び前記第２セットにおける少なくとも１つの行列を評価し、最良のメトリックでベクトル又は行列を選択し、前記選択されたベクトル又は行列を含むフィードバック情報を送信するように構成される〔２３〕の装置。
〔２９〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットから選択されたプリコーディングベクトルにより複数の送信アンテナから送信されたランク１送信を受信すること、
前記ランク１送信において送信されたデータストリームを回復するために前記ランク１送信を処理すること、
恒等行列を含む第２セットから選択されたプリコーディング行列により複数の送信アンテナから送信されたランク２送信を受信すること、及び
前記ランク２送信において送信されたデータストリームを回復するために前記ランク２送信を処理すること、を含む無線通信のための方法。
〔３０〕
前記ランク１送信を処理することは、
前記プリコーディングベクトルに基いて前記ランク１送信のための空間フィルタベクトルを得ること、及び
前記空間フィルタベクトルに基いて前記ランク１送信のための検出を行うこと、を含む〔２９〕の方法。
〔３１〕
前記ランク２送信を処理することは、
前記プリコーディング行列に基いて前記ランク２送信のための空間フィルタ行列を得ること、及び
前記空間フィルタ行列に基いて前記ランク２送信のためのＭＩＭＯ検出を行うこと、を含む〔２９〕の方法。
〔３２〕
ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットから選択されたプリコーディングベクトルにより複数の送信アンテナから送信されたランク１送信を受信するための手段と、
前記ランク１送信において送信されたデータストリームを回復するために該ランク１送信を処理するための手段と、
恒等行列を含む第２セットから選択されたプリコーディング行列により複数の送信アンテナから送信されたランク２送信を受信するための手段と、
前記ランク２送信において送信されたデータストリームを回復するために前記ランク２送信を処理するための手段と、を具備する無線通信のための装置。
〔３３〕
前記ランク１送信を処理するための前記手段は、
前記プリコーディングベクトルに基いて前記ランク１送信のための空間フィルタベクトルを得るための手段と、
前記空間フィルタベクトルに基いて前記ランク１送信のための検出を行うための手段と、を含む〔３２〕の装置。
〔３４〕
前記ランク２送信を処理するための前記手段は、
前記プリコーディング行列に基いて前記ランク２送信のための空間フィルタ行列を得るための手段と、
前記空間フィルタ行列に基いて前記ランク２送信のためのＭＩＭＯ検出を行うための手段と、を具備する〔３２〕の装置。

Claims (22)

1. ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得て、前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行い、恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得て、前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うように構成される少なくとも１つのプロセッサと、
   前記少なくとも１つのプロセッサにつながれたメモリと、
   を具備する無線通信のための装置。
2. 前記ユニタリ行列は、フーリエ行列又は位相シフトフーリエ行列である請求項１の装置。
3. 前記少なくとも１つのプロセッサは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定し、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される請求項１の装置。
4. 前記第２セットは、ユニタリ行列をさらに具備し、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記ユニタリ行列を選択するように構成される請求項３の装置。
5. 前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢ及びユーザ機器（ＵＥ）におけるアンテナ構成に基いて前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定するように構成される請求項３の装置。
6. 前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される請求項１の装置。
7. 前記少なくとも１つのプロセッサは、ＮｏｄｅＢ及びユーザ機器（ＵＥ）が直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するように構成される請求項１の装置。
8. 前記 １つのプロセッサは、Ｌが送信アンテナの数と等しい場合（但しＬは１以上）に、ランクＬ送信のためのプリコーディング行列として恒等行列を選択し、前記恒等行列に基いて前記ランクＬ送信のためのプリコーディングを行うように構成される請求項１の装置。
9. 前記少なくとも１つのプロセッサは、Ｌが送信アンテナ数未満である場合（但しＬは１以上）に、ランクＬ送信のためのプリコーディング行列としてユニタリ行列を選択し、前記ユニタリ行列に基いて前記ランクＬ送信のためのプリコーディングを行うように構成される請求項１の装置。
10. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記プリコーディングベクトルにより１つのデータストリームに関してプリコーディングを行い、前記ランク１送信のための複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得て、前記プリコーディング行列により２つのデータストリームのためのプリコーディングを行って前記ランク２送信のための前記複数の送信アンテナについて複数の出力ストリームを得るように構成される請求項１の装置。
11. ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得ること、
    前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うこと、
    恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得ること、及び
    前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うこと、
    ここにおいて、前記プリコーディングベクトルを前記得ること、前記ランク１送信のためのプリコーディングを前記行うこと、前記プリコーディング行列を前記得ること、および、前記ランク２送信のためのプリコーディングを前記行うことは、少なくとも１つのプロセッサにより実行されること、
    を含む無線通信のための方法。
12. 前記プリコーディング行列を得ることは、
    多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定すること、及び
    前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む請求項１１の方法。
13. 前記第２セットはユニタリ行列をさらに含み、前記プリコーディング行列を得ることは、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記ユニタリ行列を選択することをさらに含む請求項１２の方法。
14. 前記プリコーディング行列を得ることは、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む請求項１１の方法。
15. ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得るための手段と、
    前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うための手段と、
    恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得るための手段と、
    前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うための手段と、
    ここにおいて、前記プリコーディングベクトルを得るための前記手段、前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うための前記手段、前記プリコーディング行列を得るための前記手段、および、前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うための前記手段は、少なくとも１つのプロセッサを備えていること、
    を具備する無線通信のための装置。
16. 前記プリコーディング行列を得るための手段は、
    多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定するための手段と、
    前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するための手段とを具備する請求項１５の装置。
17. 前記第２セットはユニタリ行列をさらに具備し、前記プリコーディング行列を得るための手段は、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のために前記プリコーディング行列として前記ユニタリ行列を選択するための手段をさらに具備する請求項１６の装置。
18. 前記プリコーディング行列を得るための手段は、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択するための手段を含む請求項１５の装置。
19. 機械によって実行されたときに該機械に以下の動作を行わせる命令を含む機械可読媒体であって、該動作は、
    ユニタリ行列の少なくとも１つの列ベクトルを含む第１セットからランク１送信のためのプリコーディングベクトルを得ること、
    前記プリコーディングベクトルに基づいて前記ランク１送信のためのプリコーディングを行うこと、
    恒等行列を含む第２セットからランク２送信のためのプリコーディング行列を得ること、及び
    前記プリコーディング行列に基づいて前記ランク２送信のためのプリコーディングを行うことを含む、機械可読媒体。
20. 前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる請求項１９の機械可読媒体であって、該動作は、
    多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルが対角チャネルに類似するかどうかを判定すること、及び
    前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似する場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む、請求項１９の機械可読媒体。
21. 前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる請求項２０の機械可読媒体であって、該動作は、前記ＭＩＭＯチャネルが対角チャネルに類似しない場合に前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記第２セットにおけるユニタリ行列を選択することを含む請求項２０の機械可読媒体。
22. 前記機械によって実行されたときに、該機械にさらに以下の動作を行わせる請求項１９の機械可読媒体であって、該動作は、ＮｏｄｅＢが直交偏波アンテナを備える場合に、前記ランク２送信のための前記プリコーディング行列として前記恒等行列を選択することを含む請求項１９の機械可読媒体。

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