JP2008512951A - Ｍｉｍｏシステムにおける閉ループフィードバック - Google Patents

Abstract

必須でない情報、詳細には位相情報を、ビーム形成行列から因数分解することによって、閉ループＭＩＭＯシステムにおけるフィードバック帯域幅を低減するための方法。
【選択図】図２

Description

本発明は包括的には無線ネットワークに関し、より具体的には、複数の空間チャネルを利用する無線ネットワークに関する。

閉ループ多重入力／多重出力（ＭＩＭＯ）システムは典型的には、受信機から送信機にチャネル状態情報を送信する。その際、送信機は、その情報を利用して、ビーム形成を行うことができる。チャネル状態情報を送信することによって、もし送信しなければデータトラフィックのために利用することができる帯域幅が使われる。

以下に記載される詳細な説明では、例示として、本発明を実施することができる具体的な実施形態を示す添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるようにするほど十分に詳細に説明される。本発明の種々の実施形態は、異なる実施形態であっても、必ずしも相容れないわけではないことは理解されたい。たとえば、１つの実施形態に関連して本明細書において説明される特定の特徴、構造又は特性は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態内でも実現することができる。さらに、開示される各実施形態の中の個々の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく変更することができることを理解されたい。それゆえ、以下に記述される詳細な説明は、限定する意味に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、適切に解釈されるなら、請求項が権利を有する均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。図面においては、類似の符号は、いくつかの図を通して同じ又は類似の機能を指している。

図１は、２つの無線局、局１０２及び局１０４の図を示す。いくつかの実施形態において、局１０２及び１０４は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の一部である。たとえば、局１０２及び１０４のうちの１つ又は複数を、ＷＬＡＮ内のアクセスポイントにすることができる。また、たとえば、局１０２及び１０４のうちの１つ又は複数を、ラップトップコンピュータ、個人情報端末（ＰＤＡ）等の移動局にすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）の一部である。

いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、無線ネットワーク標準規格に部分的に準拠して、又は完全に準拠して動作することができる。たとえば、局１０２及び１０４は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ標準規格８０２．１１、１９９９年版のような標準規格に準拠して動作することができるが、これは本発明を限定するものではない。本明細書において用いられるときに、用語「８０２．１１」は、限定はしないが、１９９９年版を含む、任意の過去、現在又は将来のＩＥＥＥ８０２．１１標準規格を指している。また、たとえば、局１０２及び１０４は、任意の将来のＩＥＥＥパーソナルエリアネットワーク標準規格又はワイドエリアネットワーク標準規格のような、任意の他の標準規格に部分的に準拠して動作することもできる。

局１０２及び１０４はそれぞれ複数のアンテナを備える。局１０２及び１０４はそれぞれ「Ｎ」個のアンテナを備える。ただし、Ｎは任意の数にすることができる。いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、異なる数のアンテナを有する。本明細書の記述の残りの部分は、局１０２及び１０４が同じ数のアンテナを有する場合を説明するが、本発明の種々の実施形態はそのようには限定されない。局１０２及び１０４が通信する「チャネル」は、多数の取り得る信号経路を含むことができる。たとえば、局１０２及び１０４が、多数の「反射物」（たとえば、壁、ドア又は他の障害物）が存在する環境内にあるとき、多数の信号が異なる経路から到来することがある。この状態は、「マルチパス」として知られている。いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、多数のアンテナを利用して、マルチパスを巧みに利用し、通信帯域幅を広げる。たとえば、いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、多重入力／多重出力（ＭＩＭＯ）技法を用いて通信することができる。一般的に、ＭＩＭＯシステムは、マルチパスによって見込まれる複数の空間チャネルを利用することによって、より大きな容量を提供する。

いくつかの実施形態では、局１０２及び１０４は、各空間チャネルにおいて直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を用いて通信することができる。マルチパスによって、周波数選択性フェージングが生じる可能性があり、それにより、シンボル間干渉（ＩＳＩ）のような劣化が生じる恐れがある。ＯＦＤＭは、各サブチャネルが、より平坦なチャネル特性を示すように、各空間チャネルを小さなサブチャネルに分割するので、周波数選択性フェージングを或る程度抑圧するのに有効である。サブチャネル毎に適したスケーリングを実施して、サブチャネルによって引き起こされるあらゆる減衰を補正することができる。さらに、各サブチャネルのデータ搬送容量を、サブチャネルのフェージング特性に応じて、動的に制御することもできる。

ＭＩＭＯシステムは、「開ループ」又は「閉ループ」のいずれかにおいて動作することができる。開ループＭＩＭＯシステムでは、或る局が、別の局から直にチャネル状態情報を受信することなく、チャネルの状態を推定する。一般的に、開ループシステムでは、チャネルを推定するための復号化が指数関数的に複雑になる。閉ループシステムでは、通信帯域幅を利用して、局間で現在のチャネル状態情報を伝送し、それにより、復号化が複雑になるのを緩和し、同時に全スループットも減少する。この目的のために用いられる通信帯域幅は、本明細書において、「フィードバック帯域幅」と呼ばれる。閉ループＭＩＭＯシステムにおいてフィードバック帯域幅が低減されるとき、データ通信のために、さらに広い帯域幅を利用することができる。

現在のチャネル状態情報は、特異値分解（ＳＶＤ）アルゴリズムを用いて求められるＮ×Ｎユニタリビーム形成行列Ｖによって表すことができ、送信機は、ビーム形成行列Ｖを用いて、出力される信号を処理して、複数の空間チャネル内で送信することができる。簡単な実施態様では、受信機が、ユニタリ行列Ｖの各要素を送信機に返送する。この方式は、任意のＮ×Ｎ複素ユニタリ行列の場合に、２Ｎ^２個の実数に関連する情報を送信することを含む。ただし、ＮはＭＩＭＯシステム内の空間チャネルの数である。

本発明のいくつかの実施形態では、ビーム形成行列Ｖは、２Ｎ^２個の実数の代わりに、Ｎ^２−Ｎ個の実数によって表される。ビーム形成行列を表すために、２Ｎ^２個の実数の代わりに、Ｎ^２−Ｎ個の実数を送信することによって、フィードバック帯域幅を低減することができる。必須でない情報は、ビーム形成行列から因数分解され、ビーム形成行列を表すために用いられるパラメータを量子化する前に破棄することができる。たとえば、必須でない位相情報がビーム形成行列内の各列から因数分解され、Ｎ^２−Ｎ個のパラメータを利用して、必須でない位相情報のない行列を表現することができる。

ＳＶＤ演算の数学的な背景が以下に与えられており、その際、２×２ＭＩＭＯシステム及び３×３ＭＩＭＯシステムの場合の例が与えられる。２×２閉ループＭＩＭＯの例では、［０，π／２］及び（π，−π］内の２つの角度がフィードバックパラメータとして用いられる。上記の簡単な例と比較すると、以下の２×２の例によって表される本発明の種々の実施形態は、フィードバックの量を、サブキャリア当たり、８つの実数から２つの実数まで低減する。３×３閉ループＭＩＭＯの例では、１つの符号ビットに加えて、［０，π／２］間の４つの角度、及び［π，−π］間の２つの角度がフィードバックパラメータとして用いられる。上記の簡単な例と比較すると、以下の３×３の例によって表される本発明の種々の実施形態は、フィードバックの量を、サブキャリア当たり、１８個の実数から６個の実数まで低減する。

送信ビーム形成行列は、ＳＶＤを用いて、以下のように求めることができる。

ただし、ｄはＮ個のデータストリームのためのコードビットのＮベクトルであり、ｘはアンテナにおいて送信される信号ベクトルであり、Ｈはチャネル行列であり、Ｈの特異値分解はＨ＝ＵＤＶ’であり、Ｕ及びＶはユニタリ行列であり、Ｄは、Ｈの固有値を有する対角行列であり、ＶはＮ×Ｎであり、Ｎは空間チャネルの数である。送信機においてＶを得るために、送信機は、トレーニングシンボルを受信機に送信することができ、受信機は行列Ｖ’を計算することができ、受信機は、Ｖを表すパラメータを送信機にフィードバックすることができる。後にさらに十分に説明されるように、Ｖを表すために用いられるフィードバックパラメータの数は、Ｖ’から必須でない位相情報を因数分解し、パラメータを量子化する前に、その情報を破棄することによって、削減することができる。

［２×２ビーム形成行列］
任意の２×２複素行列は以下のように書き表すことができる。

Ｖがユニタリ行列であり、すなわちＶＶ’＝Ｉである場合には、以下のようになる。

ただし、ｂ^２ _１１＋ｂ^２ _１２＝１である。さらに、一般性を損なうことなく、ｂ_１１∈［０，１］、ｂ_１２∈［０，１］、φ_ｉｊ∈［−π，π）に制限することができる。Ｖには４つの自由度がある。行及び列毎に共通の位相を因数分解した後に、ユニタリ行列Ｖは以下のように書き表すことができる。

ただし、Ｐ_Ｌ及びＰ_Ｒは純粋な位相行列及び対角行列である。Ｐ_ＲはＶの各列からの位相値を因数分解することによって生成され、Ｐ_ＬはＶの各行からの位相値を因数分解することによって求められる。

は、Ｖの成分の大きさを表すスカラー量から成る成分を有する大きさ行列である。ｂ^２ _１１＋ｂ^２ _１２＝１であるので、

は以下のように書き表すことができる。

ただし、θ∈［０，π／２］である。

本発明の種々の実施形態において、２つの角度、すなわちθ及びφ_１１−φ_２１だけが送信機にフィードバックされる。第１の角度θは、

を明白に表し、第２の角度φ_１１−φ_２１はＰ_Ｌを明白に表す。本発明の他の実施形態では、θの三角関数がパラメータとして選択され、フィードバックされることができる。たとえば、ｃｏｓθは、

を表すためのパラメータとしてフィードバックされることができる。さらに別の実施形態では、

を明白に記述することができる別のパラメータを選択することができる。

Ｐ_Ｒ内の位相情報は破棄することができる。式（１）は以下のように書き換えることができる。

ただし、Ｄ及びＰ’_Ｒが直交し、それゆえ可換であるという事実を用いている。

はＨの特異値分解でもあることに留意されたい。ＳＶＤアルゴリズムの場合、Ｕから

への変化は、受信機側において乗算行列を変更するだけである。Ｈがｍ×ｎ行列であるとき（ただし、ｍ≠ｎ）、さらに、

と書き表すことができ、

によるビーム形成の影響は、Ｉ／Ｑ平面における回転に相当し、それはトレーニング過程によって処理することができる。それゆえ、ＳＶＤアルゴリズムの場合、送信機に

をフィードバックすることで十分である。

はθ及びφ_１１−φ_２１によって完全に求められるので、フィードバックするために２つの角度だけが必要とされ、それらは［０，π／２］と（−π，π］との間にある。

先に述べられたように、ユニタリ行列Ｖは、３つの行列の積に因数分解することができる。

ただし、θ及びφ_２１−φ_１１は［０，π／２］と（−π，π］との間にある。パラメータθ及びφ_２１−φ_１１は、以下のようにして、受信機において求めることができる。

受信機はθ及びφ_２１−φ_１１を量子化し、それらを

を表すパラメータとして送信機にフィードバックすることができる。送信機は、θを用いて振幅を求め、φ_２１−φ_１１を用いて最も下の行に位相回転を適用することによって、

を構成し直すことができる。

その後、送信機はビーム形成するために

を用いることができる。

［３×３ビーム形成行列］
任意の複素単位３ベクトルは以下のように書き表すことができる。

ただし、‖ｖ‖^２＝‖ｖ_１‖^２＋‖ｖ_２‖^２＋‖ｖ_３‖^２＝１であり、φ_１，φ_２∈［０，π／２］であり、θ_１，θ_２，θ_３∈［−π，π）である。

さらに、任意の３×３ユニタリ行列は以下のように書き表すことができる。

ただし、ｖ’_ｊｖ_ｊ＝１及びｖ’_ｊｖ_ｋ＝０（ｊ，ｋ＝１，２，３）である。第１の行及び第１の列の位相は、以下の３つの行列の積として因数分解することができる。

ただし、Ｐ_Ｌ及びＰ_Ｒは純粋な位相行列及び対角行列である。Ｐ_ＲはＶの各列から位相値を因数分解することによって生成され、Ｐ_ＬはＶの各行からの位相値を因数分解することによって求められ、φ_ｊｋ∈［０，π／２］であり、ｃｏｓ（φ_ｊｋ），ｃｏｓ（φ_ｊｋ），ｓｉｎ（φ_ｊｋ）≧０である。

はＶの成分内に元々存在する全ての大きさ情報を含む大きさ行列である。本明細書において用いられる場合、用語「大きさ行列」は、Ｐ_Ｌ及びＰ_Ｒが元々のビーム形成行列から因数分解された後に残る行列を指している。上記の例に示されるように、大きさ行列内の１つ又は複数の成分は位相情報を含むことがある。位相因数分解は、ユニタリ特性を変更しないので、

は依然としてユニタリ行列であることに留意されたい。

本発明の種々の実施形態において、Ｐ_Ｌを表すために２つのパラメータが選択され、

を表すために４つのパラメータが選択され、Ｐ_Ｒは破棄される。いくつかの実施形態において、角度θ_２１、θ_３１は、Ｐ_Ｌを表すためのパラメータとして選択される。行列

は４つのパラメータ及び１つの符号ビットによって求めることができ、

内の全ての角度のサブセットである４つのパラメータの数多くの組み合わせが存在する。組み合わせが異なる結果として、送信機において、

を構成し直す際に複雑さが異なることになる。

の全ての角度を抽出する複雑さは、４つのパラメータに基づいて、

を構成する複雑に比べて相対的に低いことに留意されたい。角度を直に返送する代わりに、いくつかの実施形態は、選択された４つの角度の関数を返送することができる。たとえば、ｓｉｎ（）、ｃｏｓ（）及びｔａｎ（）のような一般的な三角関数を選択することができる。本発明の種々の実施形態は、

を表すために４つのパラメータの全ての取り得る組を含む。１組の４つのパラメータφ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２及びψ_２２の符号が、ここで詳述される解を与える。角度φ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２の抽出は、以下のように実行することができる。

φ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２は全て、［０，π］ではなく、［０，π／２］内にあり、ψ_２２の符号は１ビットだけしか取らないことに留意されたい。種々の実施形態において、フィードバックは、［０，π］において１つの角度、及び［０，π／２］において３つの角度を含む。

Ｐ_Ｌ及び

を表すために上記のパラメータを用いる実施形態では、受信機はθ_２１、θ_３１、φ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２を量子化し、それらをｓｉｇｎ（ψ_２２）とともに送信機にフィードバックする。ただし、ｓｉｇｎ（ψ_２２）は、以下のように求めることができる。

受信機はそれらのパラメータを受信し、

を構成し直して、ビーム形成を実行することができる。

を構成し直す概要は以下のとおりである。ψ_２２、ψ_３２を計算し、

の第２の列である

を構成し直し；そして、

のユニタリ特性を用いて、

の第３の列である

を計算する。

は以下のように書き換えられる。

は

と直交するので、ｖ’_１ｖ_２＝０、又は以下の式が成り立つ。

ただし、以下の式が成り立つ。

φ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２は全て［０，π／２］内にあるので、ｃ_ｊは全て０以上である。式（２１）は余弦法則を用いることによって明白に解くことができる。ψ_２２、ψ_３２の解は以下のとおりである。

もユニタリ行列であるので、第１の行のノルムは１である。

が正の数であると考えると、

は以下のように解かれる。

はユニタリ行列であるので、

の第２の行は第２の行と直交する。

は以下のように解くことができる。

同様に、

は以下のようになる。

が成り立つことを思い起こすと、ビーム形成は以下のように実行することができる。

図２は、本発明の種々の実施形態による流れ図を示す。いくつかの実施形態では、方法２００は、ＭＩＭＯ技術を利用する無線システムにおいて、又はその無線システムのために用いることができる。いくつかの実施形態では、方法２００、又はその部分は、無線通信デバイスによって実行され、その複数の実施形態が種々の図において示される。他の実施形態では、方法２００は、プロセッサ又は電子システムによって実行される。方法２００は、その方法を実行する特定のタイプの装置又はソフトウエアの構成要素によって限定されない。方法２００の種々の動作は、提示される順序で実行することができるか、又は異なる順序で実行することができる。さらに、実施形態によっては、図２に列挙されるいくつかの動作が、方法２００から省かれる。

図示される方法２００は、ブロック２１０において開始し、ブロック２１０では、チャネル状態情報が、受信された信号から推定される。チャネル状態情報は、上記のチャネル状態行列Ｈを含むことができる。２２０では、チャネル状態情報から、ビーム形成行列が求められる。いくつかの実施形態では、これは、式（１）及び（７）を参照して先に説明されたように、特異値分解（ＳＶＤ）を実行することに対応する。ビーム形成行列Ｖも先に説明されている。

２３０では、ビーム形成行列の各列から位相角が因数分解される。たとえば、式（５）、（８）及び（１５）において先に示されたように、位相行列Ｐ_Ｒを、ビーム形成行列から因数分解して、破棄することができる。２４０では、付加的な位相情報が、ビーム形成行列から因数分解され、位相行列及び大きさ行列が生成される。上記の本発明の種々の実施形態では、付加的な位相情報は、位相行列Ｐ_Ｌによって表され、大きさ行列は、

によって表される。大きさ行列は、元々のビーム形成行列Ｖからの大きさ情報を含み、位相情報を含むことも、含まないこともある。したがって、

内の成分はスカラー又は複素数の場合がある。

２５０では、Ｎ^２−Ｎ個のパラメータを用いて、位相行列及び大きさ行列が表される。ただし、Ｎは空間チャネルの数である。たとえば、上記の２×２の実施形態では、Ｎ＝２であり、位相行列及び大きさ行列は、２つのパラメータによって表される。１つのパラメータθを用いて、大きさ行列が表され、１つのパラメータφ_１１−φ_２１を用いて、位相行列が表される。また、たとえば、上記の３×３の実施形態では、Ｎ＝３であり、位相行列及び大きさ行列は６つのパラメータ、及び符号ビットによって表される。位相行列は、２つのパラメータによって表され、大きさ行列は、４つのパラメータ及び１つの符号ビットによって表される。大きさ行列を表すためのパラメータの選択は広範囲にわたる。

２６０では、パラメータが量子化される。それらのパラメータは、個別に、又はまとめて量子化することができる。それらのパラメータは、選択されたパラメータの範囲にとって相応しい範囲内で量子化される。たとえば、上記の２×２の実施形態では、θ及びφ_１１−φ_２１はそれぞれ、［０，π／２］及び（−π，π］の間で量子化される。２７０では、量子化されたパラメータが送信される。量子化されたパラメータは、図１を参照して説明されたような局間の無線リンクのような無線リンクを含む、任意のタイプのプロトコル又は任意のタイプの通信リンクを用いて送信することができる。

図３は、本発明の種々の実施形態による流れ図を示す。いくつかの実施形態では、方法３００は、ＭＩＭＯ技術を利用する無線システムにおいて、又はその無線システムのために用いることができる。いくつかの実施形態では、方法３００、又はその一部は、無線通信デバイスによって実行され、その複数の実施形態が種々の図において示される。他の実施形態では、方法３００は、プロセッサ又は電子システムによって実行される。方法３００は、その方法を実行する特定のタイプの装置又はソフトウエアの構成要素によって限定されない。方法３００の種々の動作は、提示される順序で実行することができるか、又は異なる順序で実行することができる。さらに、実施形態によっては、図３に列挙されるいくつかの動作は、方法３００から省かれる。

図示される方法３００は、ブロック３１０において開始し、ブロック３１０では、少なくとも１つの角度パラメータが受信される。これは、送信機が大きさ行列を表す１つ又は複数の角度パラメータを受信することに対応することができる。たとえば、少なくとも１つの角度パラメータは、式（６）を参照して先に説明されたようなθを含むことができるか、又は式（１５）〜（１９）を参照して先に説明されたようなφ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２を含むことができる。

３２０では、少なくとも１つの角度パラメータから、ビーム形成行列内の成分の大きさが求められる。たとえば、式（１１）に示されるように、２×２ビーム形成行列内の成分の大きさは、角度パラメータθから求めることができ、式（２０）及び（２４）〜（２６）に示されるように、３×３ビーム形成行列内の成分の大きさは、角度パラメータφ_１１、φ_１２、φ_２１及びφ_２２から求めることができる。

３３０では、少なくとも１つの位相パラメータが受信される。これは、送信機が位相行列を表す１つ又は複数の位相パラメータを受信することに対応することができる。たとえば、少なくとも１つの位相パラメータは、式（５）及び（８）を参照して先に説明されたようなφ_２１〜φ_１１を含むことができるか、又は式（１５）〜（１９）を参照して先に説明されたようなφ_１１、φ_１２、φ_２１、φ_２２を含むことができる。３４０では、少なくとも１つの位相パラメータを、ビーム形成行列内の少なくとも１つの行に適用することができる。たとえば、式（１１）又は式（２８）に示されるように、位相行列及び大きさ行列を乗算することができる。さらに、式（２８）に示されるように、ビーム形成する際に、そのビーム形成行列を用いることができる。

図４は、本発明の種々の実施形態によるシステム図を示す。電子システム４００は、アンテナ４１０と、物理層（ＰＨＹ）４３０と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層４４０と、イーサネットインターフェース４５０と、プロセッサ４６０と、メモリ４７０とを備える。いくつかの実施形態では、電子システム４００として、これまでの図を参照しながら先に説明されたように、ビーム形成行列を因数分解し、パラメータを量子化することができる局を用いることができる。他の実施形態では、電子システムとして、量子化されたパラメータを受信し、ＭＩＭＯシステムにおいてビーム形成を実行する局を用いることができる。たとえば、電子システム４００は、局１０２又は局１０４（図１）のように、無線ネットワークにおいて利用することができる。また、たとえば、電子システム４００として、上記の式（１）〜（２８）のいずれにおいて示される計算を実行することができる局を用いることができる。

いくつかの実施形態では、電子システム４００は、アクセスポイント又は移動局及び他の回路を含むシステムを表すことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、電子システム４００として、周辺機器として又は集積ユニットとしてアクセスポイント又は移動局を含む、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等のコンピュータを用いることができる。さらに、電子システム４００は、ネットワークにおいて互いに接続される一連のアクセスポイントを含むことができる。

動作時に、システム４００は、アンテナ４１０を用いて信号を送受信し、その信号は、図４に示される種々の構成要素によって処理される。アンテナ４１０として、ＭＩＭＯ処理をサポートするアンテナアレイ又は任意のタイプのアンテナ構造を用いることができる。システム４００は、８０２．１１標準規格のような無線ネットワーク標準規格に部分的に準拠して、又は完全に準拠して動作することができる。

物理層（ＰＨＹ）４３０は、アンテナ４１０に接続され、無線ネットワークとやりとりする。ＰＨＹ４３０は、無線周波数（ＲＦ）信号の送信及び受信をサポートするための回路を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ＰＨＹ４３０は、信号を受信し、低雑音増幅（ＬＮＡ）、フィルタリング、周波数変換等の「フロントエンド」処理を実行するためのＲＦ受信機を含む。さらに、いくつかの実施形態では、ＰＨＹ４３０は、ＭＩＭＯ信号処理をサポートするための変換機構及びビーム形成回路を含む。また、たとえば、いくつかの実施形態では、ＰＨＹ４３０は、周波数アップコンバージョンをサポートするための回路、及びＲＦ送信機を含む。

媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層４４０として、任意の適当な媒体アクセス制御層の実施態様を用いることができる。たとえば、ＭＡＣ４４０は、ソフトウエア若しくはハードウエア、又はそれらの任意の組み合わせで実装することができる。いくつかの実施形態では、ＭＡＣ４４０の一部をハードウエアで実装し、一部を、プロセッサ４６０によって実行されるソフトウエアにおいて実施することができる。さらに、ＭＡＣ４４０は、プロセッサ４６０とは別個のプロセッサを備えることもできる。

動作時に、プロセッサ４６０がメモリ４７０から命令及びデータを読み出し、それらに応じて動作を実行する。たとえば、プロセッサ４６０は、メモリ４７０からの命令にアクセスし、方法２００（図２）若しくは方法３００（図３）、又は他の図を参照しながら説明された方法のような、本発明の方法の実施形態を実行することができる。プロセッサ４６０は、限定はしないが、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ等を含む、任意のタイプのプロセッサを表す。

メモリ４７０は、機械読取り可能媒体を含む製品を表す。たとえば、メモリ４７０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又はプロセッサ４６０によって読取り可能である媒体を含む任意の他のタイプの製品を表す。メモリ４７０は、本発明の種々の方法の実施形態を実行するための命令を格納することができる。またメモリ４７０は、ビーム形成行列又はビーム形成ベクトルも格納することができる。

システム４００の種々の構成要素は図４において別個に示されるが、プロセッサ４６０、メモリ４７０、イーサネットインターフェース４５０及びＭＡＣ４４０の回路要素を単一の集積回路に統合する実施形態もある。たとえば、メモリ４７０として、プロセッサ４６０内にある内部メモリを用いることができるか、又はプロセッサ４６０内にあるマイクロプログラム制御記憶装置を用いることができる。いくつかの実施形態では、システム４００の種々の構成要素は、別個にパッケージして、共通の回路基板上に実装することができる。他の実施形態では、種々の構成要素は、マルチチップモジュール内に存在するような、一緒にパッケージされる別個の集積回路ダイであり、さらに別の実施形態では、種々の構成要素は同じ集積回路ダイ上に存在する。

イーサネットインターフェース４５０は、電子システム４００と他のシステムとの間の通信を提供することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、電子システム４００として、イーサネットインターフェース４５０を利用して、有線ネットワークと通信するか、又は他のアクセスポイントと通信するアクセスポイントを用いることができる。本発明のいくつかの実施形態は、イーサネットインターフェース４５０を含まない。たとえば、いくつかの実施形態では、電子システム４００として、バス又は他のタイプのポートを用いてコンピュータ又はネットワークと通信する、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を用いることができる。

本発明が特定の実施形態に関連して説明されてきたが、当業者であれば容易に理解するように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更及び改変して実施できることは理解されたい。そのような変更及び改変は、本発明及び添付の特許請求の範囲の中にあるものと見なされる。

２つの無線局を示す図である。 本発明の種々の実施形態による流れ図である。 本発明の種々の実施形態による流れ図である。 本発明の種々の実施形態による電子システムを示す図である。

Claims (28)

1. ビーム形成行列から位相情報を因数分解すること、及び
   該位相情報のない前記ビーム形成行列を記述する少なくとも１つのパラメータを送信すること
   を含む、方法。
2. 前記ビーム形成行列から位相情報を因数分解することは、前記ビーム形成行列内の各列から位相角を因数分解することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信することは、Ｎ^２−Ｎ個のパラメータを送信することを含み、ただし、Ｎは前記ビーム形成行列の次元を表す、請求項２に記載の方法。
4. 前記ビーム形成行列の各行からの付加的な位相情報を因数分解することであって、それによって、位相行列及び大きさ行列を生成する、因数分解することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記送信することは、前記位相行列を表すための少なくとも１つのパラメータを送信すること、及び、前記大きさ行列を表すための少なくとも１つのパラメータを送信することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ビーム形成行列は、２つの行及び２つの列を含み、
   前記位相行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは第１のパラメータから成り、
   前記大きさ行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは第２のパラメータから成る、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１のパラメータは角度から成る、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１のパラメータは角度の関数から成る、請求項６に記載の方法。
9. ２×２ビーム形成行列を複数の行列に因数分解することであって、該複数の行列の第１の行列は、該ビーム形成行列からの大きさ情報を含む成分を有する、因数分解すること、及び
   前記複数の行列のうちの前記第１の行列を第１のパラメータで表すこと
   を含む、方法。
10. 前記複数の行列は位相情報を有する２つの行列をさらに含み、前記２つの行列のうちの一方の行列は、第２のパラメータによって表され、前記２つの行列のうちの他方の行列は破棄される、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のパラメータは角度を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１のパラメータは角度の三角関数を含む、請求項１０に記載の方法。
13. ３×３ビーム形成行列の各列からの位相角を因数分解すること、及び
    ６つのパラメータを用いて前記ビーム形成行列を表すこと
    を含む、方法。
14. 無線リンク上で前記６つのパラメータを送信することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記３×３ビーム形成行列の各行からの位相情報を因数分解することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記６つのパラメータのうちの２つは、各行から因数分解される前記位相情報を表すように選択される、請求項１５に記載の方法。
17. 少なくとも１つの角度パラメータを受信すること、
    該少なくとも１つの角度パラメータから、ビーム形成行列内の成分の大きさを求めること、
    少なくとも１つの位相パラメータを受信すること、及び
    前記ビーム形成行列内の少なくとも１つの行に前記少なくとも１つの位相パラメータを適用すること
    を含む、方法。
18. 前記ビーム形成行列は２つの行及び２つの列を含み、
    前記少なくとも１つの角度パラメータは１つの角度パラメータから成り、
    前記少なくとも１つの位相パラメータは１つの位相パラメータから成る、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ビーム形成行列は３つの行及び３つの列を含み、
    前記少なくとも１つの角度パラメータは４つの角度パラメータから成り、
    前記少なくとも１つの位相パラメータは２つの位相パラメータから成る、請求項１７に記載の方法。
20. 製品であって、
    命令を保持するようになっている機械読取り可能媒体を含み、前記命令がアクセスされる結果として、機械が、ビーム形成行列から位相情報を因数分解し、前記位相情報のない、前記ビーム形成行列を記述する少なくとも１つのパラメータを送信する、製品。
21. 前記ビーム形成行列から位相情報を因数分解することは、前記ビーム形成行列内の各列から位相角を因数分解することを含む、請求項２０に記載の製品。
22. 前記ビーム形成行列の各行からの付加的な位相情報を因数分解することであって、それによって、位相行列及び大きさ行列を生成する、因数分解することをさらに含む、請求項２０に記載の製品。
23. 前記送信することは、前記位相行列を表すための少なくとも１つのパラメータを送信すること、及び、前記大きさ行列を表すための少なくとも１つのパラメータを送信することを含む、請求項２２に記載の製品。
24. 前記ビーム形成行列は、２つの行及び２つの列を含み、
    前記位相行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは第１のパラメータから成り、
    前記大きさ行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは第２のパラメータから成る、請求項２３に記載の製品。
25. 前記ビーム形成行列は、３つの行及び３つの列を含み、
    前記位相行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは２つのパラメータから成り、
    前記大きさ行列を表すための前記少なくとも１つのパラメータは４つのパラメータから成る、請求項２３に記載の製品。
26. 電子システムであって、
    Ｎ個のアンテナと、
    該Ｎ個のアンテナに接続されるプロセッサと、
    イーサネットインターフェースと、
    命令を保持するようになっている機械読取り可能媒体を有する製品と
    を備え、前記命令がアクセスされる結果として、前記プロセッサが、Ｎ個の空間チャネルのためのチャネル状態情報を推定し、Ｎ×Ｎビーム形成行列の各列から位相角を因数分解し、Ｎ^２−Ｎ個のパラメータを用いて、前記位相角のない前記ビーム形成行列を表現する、電子システム。
27. Ｎ＝２であり、前記Ｎ^２−Ｎ個のパラメータは、位相を記述するための１つのパラメータと、大きさを記述するための１つのパラメータとを含む、請求項２６に記載の電子システム。
28. Ｎ＝３であり、前記Ｎ^２−Ｎ個のパラメータは、位相を記述するための２つのパラメータと、大きさを記述するための４つのパラメータとを含む、請求項２６に記載の電子システム。

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