JP2001237751A - 通信システム中で信号を送信するための方法および装置および送信機およびmimoシステム中で使用するための受信機 - Google Patents
通信システム中で信号を送信するための方法および装置および送信機およびmimoシステム中で使用するための受信機Info
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Abstract
から送信される信号を、いくらかの相関にも関わらず、
受信された信号からそれらを抽出する受信機の能力を改
善するように処理することを可能にする方法および装置
を提供すること。 【解決手段】 同時に送信されるビットストリームの数
が、相関のレベルに依存して調節されて減少させられる
一方、様々に重み付けされた各ビットストリームの複数
のバージョンが同時に送信される。様々に重み付けされ
たバージョンは、1つの結合された重み付け信号を生成
するように結合される。受信機は、相関なしに受信アン
テナに全ての信号が到達したと同じように、受信された
信号を処理する。重みベクトルは、逆方向リンクの送信
機により順方向リンクの受信機から送信されることによ
り、順方向リンクの送信機に知らされる順方向リンクの
チャネル特性を使用して、順方向チャネル送信機により
決定することができる。
Description
係り、特に、送信機において複数のアンテナを使用しか
つ受信機において複数のアンテナを使用するワイヤレス
通信システム、いわゆるマルチプルインプット・マルチ
プルアウトプット(MIMO)システムに関する。
トプット(MIMO)システムは、シングルアンテナ、
即ちシングルアンテナ対シングルアンテナまたはマルチ
プルアンテナ対シングルアンテナのシステムに比べて劇
的に容量を増大させることができることがこの技術分野
においてよく知られている。
めに、マルチプル受信アンテナに到達する様々な信号が
主に相関性がないようなリッチスキャッタリング環境が
あることが好ましい。これらの信号がある程度の相関を
有する場合、そしてそのような相関が無視される場合、
パフォーマンスが低下しかつ容量が減少する。
にも関わらず、そのレベルの相関のチャネルで達成され
得る最高の性能および容量を得るように、MIMOシス
テムにおいて信号を生成する方法を発明した。本発明の
原理によれば、様々なアンテナから送信される信号は、
受信された信号からそれらを抽出する受信機の能力を改
善するように処理される。より具体的には、同時に送信
されるビットストリームの数が、相関のレベルに依存し
て、調節され、例えば低減され、様々に重み付けされた
各ビットストリームの複数のバージョンが同時に送信さ
れる。様々に重み付けされたバージョンは、結合され
て、各アンテナについての1つの結合された重み付け信
号、いわゆる「送信ベクトル(transmit vector)」を生
成する。受信機は、受信アンテナに到達する全ての信号
が相関がないようにされたと同じように受信された信号
を処理する。
(weight vector)は、逆方向リンクの送信機により順
方向リンクの受信機から送信されることにより、順方向
リンクの送信機に知らせた順方向リンクのチャネル特性
を使用して、順方向チャネル送信機により決定される。
本発明の別の実施形態において、重みベクトルは、順方
向リンクのチャネル特性を使用して順方向チャネル受信
機により決定され、決定された重みベクトルは、逆方向
リンクの送信機により順方向リンクの受信機から送信さ
れることにより、順方向リンクの送信機に知らされる。
チャネル特性は、送信機から受信機へのチャネル応答お
よび受信機において測定された雑音および干渉の共分散
行列(covariance matrix)を含み得る。
む図面に示された様々なエレメントの機能は、専用ハー
ドウェア並びに適切なソフトウェアとの関連でソフトウ
ェアを実行することができるハードウェアを含む。プロ
セッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロ
セッサにより、単一の共用プロセッサにより、またはそ
のうちのいくつかが共用されうる複数の個々のプロセッ
サにより提供され得る。
ラ」の用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行する
ことができるハードウェアのみを排他的に指すものと解
釈されるべきではなく、これに限定されるものでない
が、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)ハードウェ
ア、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ
(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)および
不揮発性記憶装置を暗示的に含み得る。
ドウェアも、含まれ得る。同様に、図面に示されたスイ
ッチは、単に概念的なものである。それらの機能は、プ
ログラムロジックの動作により、専用ロッジクによりプ
ログラムコントロールの相互作用により、および専用ロ
ジックにより、または指導により実行されることがで
き、設計者により特定の技法が選択可能である。
ンテナを有する受信機へ送信するN個の送信アンテナを
備えた送信機および受信機から送信機への通信のための
逆方向チャネルを有するMIMOシステムにおいて送信
するための信号を生成するための送信機の例示的な一部
を示し、いくらかの相関にも関わらず、そのレベルの相
関のチャネルで達成され得る最高の性能および容量が、
本発明の原理により得られるようになっている。
mux)101、b)アンテナ信号ディベロッパ103−1
ないし103−Nを含むアンテナ信号ディベロッパ10
3、c)重み供給器105、d)アンテナ107−1な
いし107−Nを含むN個のアンテナ107、e)11
5−1ないし115−Nを含むデジタル/アナログコン
バータ(DAC)115、およびf)アップコンバータ
117−1ないし117−Nを含むアンプコンバータ1
17が示されている。
ータストリームをとり、入力データストリームから様々
なビットをデータサブストリームの各々に供給すること
により、出力データサブストリームとして供給する。1
つのデータストリームが、デマルチプレクサ101によ
り、N個の出力のうちの1つに供給され得る。しかし、
送信され得る相関のない信号の数が減少させられる場
合、同時に送信されるビットストリームの数は、送信さ
れ得る相関のない信号の数に一致するように減少させら
れる。そのような場合において、使用される特定の出力
は、設計者の最良による。例えば、第1のY出力のみが
使用される。ここで、Yは送信され得る相関のない信号
の数である。
ディベロッパ103のうちの対応する1つに供給され
る。アンテナ信号ディベロッパ103のうちの各々は、
重みブロック109−1ないし109−Nのうちの1つ
および加算器111−1ないし111−Nのうちの1つ
を含む。アンテナ信号ディベロッパ103のうちの各々
において、データサブストリームが、重みブロック10
9のうちの1つの中の乗算器113の各々に供給され
る。
に重み値を供給する。本発明の一実施形態において、重
み供給器105は、図示しない受信機から逆方向チャネ
ルを介して受信された情報に応答して、重み値を実際に
生成する。本発明の別の実施形態において、重み値は、
受信機において生成され、そして、逆方向チャネルを介
して送信機に供給され、必要とされる時点まで、重み供
給器105に格納される。本発明の一側面に従って重み
を生成するためのプロセスを、以下に説明する。
ブストリームをそれが受信する重みと乗算する。得られ
る積は、加算器111のうちのそれぞれ1つに供給され
る。特に、各重みブロック109のR番目の乗算器によ
り供給される積は、加算器111のR番目のものに供給
される。ここで、Rは1ないしNである。サブストリー
ムを供給されない乗算器に対して、それらの出力は、設
計者により望まれるいずれかの技法により、ゼロになる
よう保証される。
信号を加算し、得られる和を、DAC115のうちのそ
の関連するそれぞれ1つに出力として供給する。DAC
115の各々は、加算器111のうちの1つからそれが
受信するデジタル信号をとり、それをアナログベースバ
ンド信号に変換する。DAC115の各々により生成さ
れるアナログベースバンド信号は、アップコンバータ1
17のうちのそれぞれ1つに供給され、アップコンバー
タ117は、ベースバンドアナログ信号を無線周波数信
号にアップコンバートする。アップコンバータ117に
より作られる無線周波数信号は、受信機へボードキャス
トのために、アンテナ107のそれぞれ1つに供給され
る。
MIMOシステムのための受信機の例示的な一部を示
す。図2は、a)アンテナ201−1ないし201−L
を含むL個のアンテナ201、b)ダウンコンバータ2
03−1ないし203−Lを含むダウンコンバータ20
3、c)アナログ/デジタルコンバータ205−1ない
し205−Lを含むアナログ/デジタルコンバータ(A
DC)205、d)推定干渉共分散行列およびチャネル
応答ユニット207、e)任意的な重み計算器209、
およびf)任意的なスイッチ211を示す。
し、ダウンコンバータ203のそのそれぞれの関連する
1つへその電気的バージョンを供給する。ダウンコンバ
ータ203の各々は、それが受信する信号をベースバン
ドにダウンコンバートし、得られるベースバンド信号
を、ADC205のその関連する1つへ供給する。AD
C205の各々は、それが受信したベースバンドアナロ
グ信号を、デジタル表現に変換し、このデジタル表現
を、推定干渉共分散行列およびチャネル応答ユニット2
07に供給する。
ニット207は、通常の方法で、干渉共分散行列の推定
値および順方向行列チャネル応答の推定値を生成する。
行列は、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナ
が存在するために必要とされる。
チャネル応答の推定値は、任意的な重み計算器209に
供給されるか、または逆方向チャネルを介して送信機に
供給される(図1)。干渉共分散行列の推定値および順
方向行列チャネル応答の推定値が重み計算器209に供
給される場合、重み計算器は、本発明の一側面に従って
かつ以下に説明するように、使用されるべき重み値を決
定し、得られた重み値を、逆方向チャネルを介して送信
機(図1)に供給する。
の相関にもかかわらずそのレベルの相関のチャネルで達
成され得る最高の性能および容量が得られるように、L
個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを
介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機およ
び受信機から送信機へ通信するための逆方向チャネルを
有するMIMOシステムにおいて送信するための信号を
生成するための例示的プロセスを、フローチャートの形
式で示す。
ウェアを使用する本発明の実施形態において使用され得
る。ここで、交換器211は、推定干渉共分散行列およ
びチャネル応答ユニット207に接続されており、通信
プロトコルは以下のものである。第1に、チャネル特性
が安定である間の時間の長さを決定することが必要であ
る。
られているように、システムが使用されるべき環境の測
定を使用して、システムを開発するシステムエンジニア
リング段階において実行される。チャネル特性が安定で
ある時間の長さが知られていると、時間はフレームとし
て考えられ、フレームはタイムスロットに分割される。
各フレームは、1つまたは2つ以上のタイムスロットを
占める可能性があるプリアンブルを有する。フレーム、
したがってタイムスロットは、現実に反復する。
おいて、ステップ301において開始される。次に、ス
テップ303において、受信機における干渉共分散行列
KNおよびチャネル応答Hが、例えば干渉共分散行列お
よびチャネル応答ユニット207(図2)のような順方
向リンクの受信機中で決定される。その後、ステップ3
05において(図3)、干渉共分散行列KN およびチャ
ネル応答行列Hが、例えば逆方向チャネルを介して順方
向リンクの送信機へ、順方向リンクの受信により供給さ
れる。
器105(図1)により、重みwi=[wi1,…,
wiN]が計算される。ここで、iは、1からNまでの整
数である。具体的には、重みは以下のように計算され
る。最初に、行列式H†(KN)H=U†Λ2Uが解かれ
る。ここで、 a)Hはチャネル応答行列、 b)H†は、チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、†は共役転置行列のためのよく知られたシンボルで
ある。
ベクトルである。 e)Λは、Λ=diag(λ1,... ,λM)として定義され
る対角行列であり、λ1,... ,λMは、H†(KN)H
の各固有値であり、Mは、非ゼロ固有値の最大数であ
り、実際に使用され得るサブストリームの数に対応す
る。 f)U† は、行列Uの共役転置行列である。
ーフィリング(waterfilling)」が、νに対して連立方
程式λ〜k=(ν−1/(λk)2)+および
で、kは、1からMまでの整数の指数、Pは、送信され
る電力、+は、そのアーギュメントが負であるときゼロ
に戻り、そのアーギュメントが正であるときアーギュメ
ント自体に戻るオペレータであり、各λ〜 は、各重み
ベクトルに対する電力を表す中間変数である。
(λ〜1,...,λ〜M)Uとして定義され、diagは、他
の全てのエントリがゼロである行列の主対角のエレメン
トとして様々なλ〜が配置されることを示す。行列Φの
各列は、単位電力に基づいて、Φ=[z 1,... ,zN]
により示される正規化された重みベクトルとして使用さ
れ、重みベクトルは、個別の重みz,zi=
[zi1,...,ziN]からなる。そして、重みベクトル
wi=[wi1,...,wiN]は、重みベクトルに割り当て
られるべき電力に基づいて、非正規化することにより決
定される。その中の様々な重みは、
リームS(t)(図1)は、例えばデマルチプレクサ1
01により、N個のサブストリームS1...SNに分割さ
れる。データストリームの各々は、ステップ311にお
いて(図3)、重みベクトルwi1,...,wiNのそれぞ
れ1つで乗算される。換言すれば、各特定のデータスト
リームの各ビットは、そのそれぞれの重みベクトル中の
重みの各々と乗算されて、各データストリームに対する
N個の重み付けビットを生成する。
の各々に対する重み付けビットは、各アンテナ加算器、
例えば、加算器111により結合される。これに関し
て、第1の重みから各サブストリームに対して生成され
た重み付けビットは、第1のアンテナの加算器において
加算され、第2の重みから各サブストリームに対して生
成された重み付けビットは、第2のアンテナの加算器に
おいて加算される。図1に示すように以下同様である。
以上から明らかであるように、Mよりも大きな数のどの
サブストリームもゼロとなる。これは、Mが、実際に使
用され得るサブストリームの数に対応するからである。
そのようなゼロサブストリームは、加算器111により
生成される和に寄与しない。そして、プロセスが、ステ
ップ315において終了する。
の相関にも関わらず、そのレベルの相関のチャネルで達
成され得る最高の性能および容量が得られるように、L
個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを
介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機およ
び受信機から送信機へ通信するための逆方向チャネルを
有するMIMOシステムにおいて送信するための信号を
生成するための別の例示的プロセスを、フローチャート
の形式で示す。
ウェアを使用する本発明の実施形態において使用され得
る。ここで、交換器211は、重み計算器209に接続
されており、通信プロトコルは、図3との関係で説明さ
れる。図4のプロセスに対して、図1の重み供給器10
5は、様々な重みを演算しないが、重み計算器209か
ら受信された重みを単に記憶し、必要な場合、乗算器1
13のうちの様々なものにそれらを供給する。
おいて、ステップ401において開始される。次に、ス
テップ403において、受信機における干渉共分散行列
KNおよびチャネル応答Hが、例えば干渉共分散行列お
よびチャネル応答ユニット207(図2)のような順方
向リンクの受信機中で決定される。ステップ405にお
いて、例えば重み供給器105(図1)により、重みw
i=[wi1,…,wiN]が計算される。具体的には、重
みは以下のように計算される。
が解かれる。ここで、 a)Hはチャネル応答行列、 b)H†は、チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、†は共役転置行列のためのよく知られたシンボルで
ある。 c)KN は、干渉共分散行列、 d)Uは単位行列、その各列は、H†(KN)Hの固有
ベクトルである。 e)Λは、Λ=diag(λ1,... ,λM)として定義され
る対角行列であり、λ1,... ,λMは、H†(KN)H
の各固有値であり、Mは、非ゼロ固有値の最大数であ
り、実際に使用され得るサブストリームの数に対応す
る。 f)U† は、行列Uの共役転置行列である。
ーフィリング(waterfilling)」が、νに対して連立方
程式
で、kは、1からMまでの整数の指数、Pは、送信され
る電力、+は、そのアーギュメントが負であるときゼロ
に戻り、そのアーギュメントが正であるとき、アーギュ
メント自体に戻るオペレータであり、各λ〜 は、各重
みベクトルに対する電力を表す中間変数である。
(λ〜1,...,λ〜M)Uとして定義され、diag
は、他の全てのエントリがゼロである行列の主対角のエ
レメントとして様々なλ〜 が配置されることを示す。
行列Φの各列は、単位電力に基づいて、Φ=[z1,...
,zN]により示される正規化された重みベクトルとし
て使用され、重みベクトルは、個別の重みz,zi=
[zi1,...,ziN]からなる。そして、重みベクトル
wi=[wi1,...,wiN]は、重みベクトルに割り当て
られるべき電力に基づいて、非正規化することにより決
定される。その中の様々な重みは、
れた重み値が、例えば逆方向チャネルを介して、順方向
リンクの受信機により、順方向リンクの送信機へ供給さ
れる。重みは、重み供給器105(図1)中に記憶され
る。
ータストリームS(t)(図1)は、例えばデマルチプ
レクサ101により、N個のサブストリームS1...SN
に分割される。データストリームの各々は、ステップ4
11において(図4)、重みベクトルwi1,...,wiN
のそれぞれ1つで乗算される。ここで、iは、1からN
までの整数である。換言すれば、各特定のデータストリ
ームの各ビットは、そのそれぞれの重みベクトル中の重
みの各々と乗算されて、各データストリームに対するN
個の重み付けビットを生成する。
の各々に対する重み付けビットは、各アンテナ加算器、
例えば、加算器111により結合される。これに関し
て、第1の重みから各サブストリームに対して生成され
た重み付けビットは、第1のアンテナの加算器において
加算され、第2の重みから各サブストリームに対して生
成された重み付けビットは、第2のアンテナの加算器に
おいて加算される。図1に示すように以下同様である。
以上から明らかであるように、Mよりも大きな数のどの
サブストリームもゼロとなる。これは、Mが、実際に使
用され得るサブストリームの数に対応するからである。
そのようなゼロサブストリームは、加算器111により
生成される和に寄与しない。そして、プロセスが、ステ
ップ415において終了する。
方向チャネルの両方に対して共用するいわゆる「時分割
二重」(TDD)システムと共に使用するための本発明
の別の実施形態において、チャネル応答の推定は、ワイ
ヤレスリンクの一方の端部において実行され得る。これ
は、同じ周波数チャネルを順方向チャネルおよび逆方向
チャネルが共用し、いずれかの一時点において交互にそ
のチャネルを使用し、順方向チャネルと逆方向チャネル
との間の時間スプリットが小さい場合、順方向チャネル
および逆方向チャネルに対するチャネル応答が同じにな
るからである。
順方向チャネルの受信機と同じチャネル応答となり、逆
方向リンクの受信機は、順方向リンクの受信機により以
前に実行された全てのチャネル推定を実行することがで
きる。同様に、順方向チャネルの受信機は逆方向チャネ
ルの受信機と同じチャネル応答となり、順方向リンクの
受信機は、逆方向リンクの受信機により以前に実行され
た全てのチャネル推定を実行することができる。
MIMOシステムにおいて、様々なアンテナから送信さ
れる信号を、いくらかの相関にも関わらず、受信された
信号からそれらを抽出する受信機の能力を改善するよう
に処理することを可能にする方法および装置を提供でき
る。
わらず、そのレベルの相関のチャネルで達成され得る最
高の性能および容量が得られるように、MIMOシステ
ムにおいて送信するための信号を生成するための送信機
の例示的な部分を示す図。
テムのための受信機の例示的な部分を示す図。
わらず、そのレベルの相関のチャネルで達成され得る最
高の性能および容量が得られるように、MIMOシステ
ムにおいて送信するための信号を生成するための例示的
なプロセスをフローチャートの形式で示す図。
わらず、そのレベルの相関のチャネルで達成され得る最
高の性能および容量が得られるように、MIMOシステ
ムにおいて送信するための信号を生成するための別の例
示的なプロセスをフローチャートの形式で示す図。
ト 209 重み計算器 211 逆方向チャネル
Claims (23)
- 【請求項1】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ
順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを
備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信す
るための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号
を送信するための方法であって、前記L個の受信アンテ
ナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中
に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数を決定するステップと、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信される
べきデータサブストリームを、データストリームから生
成するステップと、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリ
ームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信ア
ンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN
個の重みで重み付けするステップと、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するた
めに、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブスト
リームの各々から生成された前記重み付けされたサブス
トリームのうちの1つを結合するステップとを有するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記送信信号を、前記アンテナの各々1
つから送信するステップをさらに有することを特徴とす
る請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記重みを前記逆方向チャネルにより受
信するステップをさらに有することを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項4】 前記重みは、前記逆方向チャネルを介し
て前記受信機から受信されたチャネル情報および干渉共
分散の関数として、前記送信機により決定されることを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記重みは、 行列式H†(KN)H=U†Λ2Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォータ
ーフィリングするステップと、 Φ=U†diag(λ〜1,...,λ〜M)Uの行列Φを定義
するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された
重みベクトルwi=[wi 1,...,wiN]を生成するステ
ップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H† は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、 KN は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H†(KN)Hの
固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ1,...,λM)として定義される対
角行列であり、 λ1,...,λMは、H†(KN)Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最
大数であり、 U† は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、
そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体
に戻るオペレータであり、 各λ〜は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数
であり、 diagは、様々なλ〜 が、行列Φの主対角線のエレメン
トとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z1,...,zN ]により示され
る正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規
化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,
zi=[zi1,...,ziN]からなり、iは1からNまで
の整数であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ
順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを
備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信す
るための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号
を送信するための装置であって、前記L個の受信アンテ
ナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中
に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数を決定するための手段と、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信される
べきデータサブストリームを、データストリームから生
成するための手段と、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリ
ームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信ア
ンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN
個の重みで重み付けするための手段と、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するた
めに、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブスト
リームの各々から生成された前記重み付けされたサブス
トリームのうちの1つを結合するための手段とを有する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項7】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ
順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを
備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信す
るための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号
を送信するための装置であって、前記L個の受信アンテ
ナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中
に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数を決定するための手段と、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信される
べきデータサブストリームを、データストリームから生
成するための手段と、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリ
ームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信ア
ンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN
個の重みで重み付けするための手段と、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するた
めに、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブスト
リームの各々から生成された前記重み付けされたサブス
トリームのうちの1つを結合するための手段とを有する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項8】 前記送信機は、前記重みを生成するため
の手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項9】 前記送信機は、前記重みを記憶するため
の手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項10】 前記送信機は、前記重みを生成するた
めの手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項11】 L個の受信機アンテナを有する受信機
へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナ
を備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信
するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信
号を送信するための送信機であって、前記L個の受信ア
ンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信
号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信される
べきデータサブストリームを、データストリームから生
成するためのデマルチプレクサと、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリ
ームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信ア
ンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN
個の重みで重み付けするためのマルチプレクサと、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するた
めに、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブスト
リームの各々から生成された前記重み付けされたサブス
トリームのうちの1つを結合するための加算器とを有す
ることを特徴とする送信機。 - 【請求項12】 前記結合された重み付けサブストリー
ムの各々を変換するためのデジタル/アナログコンバー
タをさらに有することを特徴とする請求項11記載の送
信機。 - 【請求項13】 前記アナログ変換された結合された重
み付けサブストリームの各々を無線周波数に変換するた
めのアップコンバータをさらに有することを特徴とする
請求項11記載の送信機。 - 【請求項14】 前記重みは、前記逆方向チャネルを介
して前記受信機から受信された順方向チャネル応答の前
記推定値および前記干渉共分散行列推定値に応じて、前
記送信機において決定されることを特徴とする請求項1
1記載の送信機。 - 【請求項15】 前記重みは、前記受信機中で決定さ
れ、前記逆方向チャネルを介して前記送信機に送信され
ることを特徴とする請求項11記載の送信機。 - 【請求項16】 前記重みは、 行列式H†(KN)H=U†Λ2Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォータ
ーフィリングするステップと、 Φ=U†diag(λ〜1,...,λ〜M)Uの行列Φを定義
するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された
重みベクトルwi=[wi 1,...,wiN]を生成するステ
ップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H† は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、 KN は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H†(KN)Hの
固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ1,...,λM)として定義される対
角行列であり、 λ1,...,λMは、H†(KN)Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最
大数であり、 U† は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、
そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体
に戻るオペレータであり、 各λ〜は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数
であり、 diagは、様々なλ〜 が、行列Φの主対角線のエレメン
トとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z1,...,zN ]により示され
る正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規
化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,
zi=[zi1,...,ziN]からなり、iは1からNまで
の整数であることを特徴とする請求項11記載の送信
機。 - 【請求項17】 前記送信機および受信機は時分割多重
(TDD)を使用して通信し、前記重みは、前記送信機
に対して前記逆方向リンクの受信機により決定された順
方向チャネル応答の推定値を使用して前記送信機中で決
定されることを特徴とする請求項11記載の送信機。 - 【請求項18】 L個のアンテナと、 L個のダウンコンバータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対す
る干渉共分散行列の推定値を決定するためのエスティメ
ータとを有することを特徴とするMIMOシステム中で
使用するための受信機。 - 【請求項19】 前記受信機により受信されている順方
向チャネルに対するチャネル応答の推定値を決定するた
めのエスティメータと、 前記逆方向チャネルに対して、前記干渉共分散行列の推
定値およびチャネル応答の推定値を受信機に送信するた
めの逆方向チャネルのための送信機とを有することを特
徴とするMIMOシステム中で使用するための送信機。 - 【請求項20】 前記受信機により受信されている順方
向チャネルに対する干渉共分散行列の推定値を決定する
ためのエスティメータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対す
るチャネル応答の推定値を決定するためのエスティメー
タと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対す
る干渉共分散行列の前記推定値および前記受信機により
受信されている順方向チャネルに対するチャネル応答の
前記推定値の関数として、データストリームを前記を前
記受信機に送信するために、前記順方向チャネルの送信
機により使用するための重みを計算するための重み計算
器とを有することを特徴とするMIMOシステム中で使
用するための受信機。 - 【請求項21】 前記重みを前記逆方向チャネルのため
の受信機へ送信するための逆方向チャネルのための送信
機をさらに有することを特徴とする請求項20記載の受
信機。 - 【請求項22】 L個のアンテナと、 L個のダウンコンバータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対す
る干渉共分散行列の推定値を決定するためのエスティメ
ータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対す
るチャネル応答の推定値を決定するためのエスティメー
タと、 データストリームを前記受信機に送信するための前記順
方向チャネルの送信機により使用するための重みを計算
するための重み計算器とを有し、 前記重みは、 行列式H†(KN)H=U†Λ2Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォータ
ーフィリングするステップと、 Φ=U†diag(λ〜1,...,λ〜M)Uの行列Φを定義
するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された
重みベクトルwi=[wi 1,...,wiN]を生成するステ
ップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H† は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、 KN は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H†(KN)Hの
固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ1,...,λM)として定義される対
角行列であり、 λ1,...,λMは、H†(KN)Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最
大数であり、 U† は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、
そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体
に戻るオペレータであり、 各λ〜は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数
であり、 diagは、様々なλ〜 が、行列Φの主対角線のエレメン
トとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z1,...,zN ]により示され
る正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規
化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,
zi=[zi1,...,ziN]からなり、iは1からNまで
の整数であることを特徴とするMIMOシステム中で使
用するための受信機。 - 【請求項23】 L個の受信機アンテナを有する受信機
へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナ
を備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信
するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信
号を送信するための方法であって、前記L個の受信アン
テナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号
中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記信号を形成するステップの一部として、前記N個の
アンテナを介して送信されるべきデータから得られたサ
ブストリームに対する重みを決定するプロセスにより、
前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ
送信され得る独立の信号Mの数を決定するステップを有
し、前記重みは、 行列式H†(KN)H=U†Λ2Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォータ
ーフィリングするステップと、 Φ=U†diag(λ〜1,...,λ〜M)Uの行列Φを定義
するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された
重みベクトルwi=[wi 1,...,wiN]を生成するステ
ップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H† は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であ
り、 KN は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H†(KN)Hの
固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ1,...,λM)として定義される対
角行列であり、 λ1,...,λMは、H†(KN)Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最
大数であり、 U† は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、
そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体
に戻るオペレータであり、 各λ〜は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数
であり、 diagは、様々なλ〜 が、行列Φの主対角線のエレメン
トとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z1,...,zN ]により示され
る正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規
化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,
zi=[zi1,...,ziN]からなり、iは1からNまで
の整数であることを特徴とする方法。
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