【手続補正書】
【提出日】平成16年10月25日(2004.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】ＭＩＭＯシステムの送信器および受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの送信器であって、
データサブストリームの各々に対するレートとパワーとを生成する手段からなり、前記生成する手段は、前記ＭＩＭＯシステムの受信器（１０３）から受信された前記レートと前記パワーとのインジケータのフィードバックに基づいて、前記レートと前記パワーとを生成するよう適合されており、さらに、
該データサブストリームについての前記レートと前記パワーとに対応するレート制御（１１９）およびパワー制御（１２１）をそれぞれのデータサブストリームに適用する手段とからなり、
前記データサブストリームの各々に対する前記レートと前記パワーの前記インジケータが、前記送信器から以前送信された信号の受信バージョンに基づいて導出されており、前記受信バージョンが前記受信器で受信され、前記出力の各々が前記入力の各々からの信号を受信することを特徴とする送信器。
【請求項２】
請求項１に記載の送信器であって、前記サブストリームの各々に対する前記レートと前記パワーとの各々が前記フィードバックにおいて個別に表されていることを特徴とする送信器。
【請求項３】
請求項１に記載の送信器であって、前記サブストリームの各々に対するそれぞれのレートの各々が前記レートの前記それぞれのインジケータの各々の値であり、前記サブストリームの各々に対する前記ぞれぞれのパワーの各々が前記パワーの前記それぞれのインジケータの各々の値であることを特徴とする送信器。
【請求項４】
請求項１に記載の送信器であって、前記レートの各々と前記パワーの各々とが前記レートと前記パワーとの前記受信したインジケータの関数として決定された値であることを特徴とする送信器。
【請求項５】
請求項１に記載の送信器であって、前記データストリームの各々に対する前記レートと前記パワーとの前記インジケータは、前記受信器において決定されたチャネル推定の関数であることを特徴とする送信器。
【請求項６】
請求項１に記載の送信器であって、さらに、
複数の符号器（１０７）をさらに有し、前記復号器の１つは前記データサブストリームの各々とそれぞれ関連しており、前記復号器の各々はその関連するデータサブストリームに対する前記生成されたレートに応動するものであり、さらに、
複数のシンボルマッパ（１１１）をさらに有し、前記シンボルマッパの各々が前記データサブストリームの１つのそれぞれの符号化バージョンを受信するよう結合されており、前記シンボルマッパの各々は、その関連するデータサブストリームの前記レートに応動するものであることを特徴とする送信器。
【請求項７】
請求項６に記載の送信器であって、複数の利得乗算器（１１３）をさらに有し、前記複数の利得乗算器の各々は、前記受信器からの前記フィードバックの一部として前記データサブストリームのそれぞれに対して受信された前記パワーに応動することを特徴とする送信器。
【請求項８】
請求項６に記載の送信器であって、複数のインタリーバ（１０９）をさらに有し、前記インタリーバのそれぞれが前記符号器のそれぞれと前記シンボルマッパのそれぞれとの間に結合されていることを特徴とする送信器。
【請求項９】
請求項６に記載の送信器であって、前記シンボルマッパの各々が、前記データサブストリームのそれぞれに対する前記符号器のそれぞれと関連することを特徴とする送信器。
【請求項１０】
請求項６に記載の送信器であって、前記シンボルマッパの各々が、前記データサブストリームのそれぞれに対する送信パスに沿って前記符号器のそれぞれと関連しており、そして送信パスの各々に対して、その関連する符号器とシンボルマッパとが同じレートを受信することを特徴とする送信器。
【請求項１１】
請求項６に記載の送信器であって、データサブストリームの各々に対して生成された前記レートを前記シンボルマッパのそれぞれと前記符号器のそれぞれとに供給するレートコントローラ（１１９）をさらに有することを特徴とする送信器。
【請求項１２】
請求項１に記載の送信器であって、  
複数の利得適用器（１１３）をさらに有し、前記利得適用器の１つは前記データサブストリームの各々に対するものであり、前記利得適用器の各々は前記データサブストリームの各々に対して生成されたそれぞれのパワーに応動することを特徴とする送信器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の送信器であって、利用されるべきパワーを前記利得適用器の各々へ供給する利得コントローラをさらに有することを特徴とする送信器。
【請求項１４】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの受信器であって、前記出力の各々が前記入力の各々からの信号を受信する複数のチャネルを介して全データストリームから導出される複数のデータサブストリームを受信するものであり、前記受信器は、
チャネル特性を推定する手段（１３５）と、
前記チャネル特性を推定する手段に応動して、前記データサブストリームのそれぞれに対するレートとパワーとからなる集合の少なくとも１つの集合の少なくとも１つのインジケータを計算する計算器（１３７）とを有し、前記インジケータは、（１）レートと（２）パワーとからなる集合の少なくとも１つを設定するために前記サブストリームの送信器によって使用されることを特徴とする受信器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の受信器であって、前記サブストリームのそれぞれに対する前記インジケータを前記送信器へフィードバックとして送信する手段（１３７）をさらに有することを特徴とする受信器。
【請求項１６】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて前記出力の各々が前記入力の各々から信号を受信する複数のチャネルを介した、全データストリームから導出される複数のデータサブストリームの送信をする処理の際に用いられる方法であって、
符号化データサブストリームを生成するために、前記データサブストリームの各々に対する前記ＭＩＭＯシステムの受信器からのフィードバックとして受信されたそれぞれのレートのインジケータの各々の関数として、前記データサブストリームの各々を符号化するステップと、
前記符号化データサブストリームの各々をインタリーブした後に前記符号化データサブストリームの各々をマッピングするステップとを有し、前記符号化されインタリーブされデータストリームの各々に対するマッピングが、符号化されインタリーブされマッピングされたデータストリームを生成するために、前記データサブストリームの各々に対する前記ＭＩＭＯシステムの受信器からのフィードバックとして受信された前記それぞれのレートの前記インジケータの各々の関数として選択されるコンステレーションを用いて実行されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記符号化されインタリーブされマッピングされたデータサブストリームの各々のパワー制御のために、前記ＭＩＭＯシステムの前記受信器からのフィードバックとして受信されたそれぞれのインジケータの関数として、前記符号化されインタリーブされマッピングされたデータサブストリームの各々のパワーを制御するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項１８】  
請求項１７に記載の方法であって、各データサブストリームについて１つずつのＮ個の送信パスとＭ個の受信パスとがあり、したがってＮ×Ｍ個のチャネルがあり、前記インジケータおよび前記レートは、
Ｎ×Ｍ行列である全チャネル推定量＾Ｈを生成するステップと、
チャネル中のノイズパワー＾σ２を決定するステップと、
カウンタｎをＮの値に初期化するステップと、
変数Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇをシステムで利用可能な全送信パワーＰＴに初期化するステップと、
ｎ番目のサブストリームの初期パワー割当てＰｎに値Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ／ｎを割り当てるステップと、
Ｒｎ＝ｌｏｇ２（１＋ＰｎｈｎＨ（Ｈｎ＋１：ＮＰｎ＋１：ＮＨｎ＋１：ＮＨ＋Ｉ）−１ｈｎ）（ｎ＝１，Ｋ，Ｎ）を計算するステップ
（Ｒｎは、ｎ番目の送信サブストリームに対して使用されるべきレートであり、
ｈｎ＝［ｈ１，ｎ ... ｈＭ，ｎ］Ｔは、ｎ番目の送信サブストリームに対する複素Ｍ次元ベクトルであり、
ｈｍ，ｎは、ｎ番目の送信サブストリームからｍ番目の受信ブランチへの複素チャネル係数（ｍ＝１，...，Ｍ）であり、
上付き添字Ｔは、行列転置演算を表し、
Ｈｎ＋１：Ｎ＝［ｈｎ＋１ ... ｈＮ］は、Ｍ×（Ｎ−ｎ）行列であり、
Ｐｎ＋１：Ｎ＝ｄｉａｇ（Ｐｎ＋１ ... ＰＮ）は、割り当てられたパワーの（Ｎ−ｍ）次対角行列であり、
上付き添字Ｈは、エルミート共役演算を表し、
上付き添字−１は、逆行列演算を表し、そして
Ｉは、サイズＭ×Ｍの単位行列を表す）と、
Ｒｎを最も近いステップサイズに量子化して￣Ｒｎを生成するステップと、
【数１】
2002217752.tif 000001
（￣Ｐｎは再計算されたパワーを表す）を計算することによって、現在のサブストリームｎのパワーを再計算するステップ、
によって受信器において生成されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ―￣Ｐｎ＞０であるとき、
ｎをデクリメントするステップと、
ＰｒｅｍａｉｎｉｎｇをＰｒｅｍａｉｎｉｎｇ―￣Ｐｎに設定するステップと、
ｎが０に等しくないときには、前記割り当てるステップ、計算するステップ、量子化するステップおよび再計算するステップを繰り返すステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ―￣Ｐｎ≦０であるとき、
￣Ｒｎを、Ｒｎより小さくて最も近いステップサイズ値に切り下げ量子化されたＲｎの値と等しく設定するステップと、
前記再計算するステップを繰り返すステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの受信器で用いられる方法であって、送信されるべき各データサブストリームについて１つずつのＮ個の送信パスとＭ個の受信パスとがあり、したがって全チャネルにはＮ×Ｍ個のチャネルがあり、
Ｎ×Ｍ行列である全チャネル推定量^Ｈを生成するステップと、
チャネル中のノイズパワー^σ２を決定するステップと、
カウンタｎをＮの値に初期化するステップと、
変数Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇをシステムで利用可能な全送信パワーＰＴに初期化するステップと、
ｎ番目のサブストリームの初期パワー割当てＰｎに値Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ／ｎを割り当てるステップと、
Ｒｎ＝ｌｏｇ２（１＋ＰｎｈｎＨ（Ｈｎ＋１：ＮＰｎ＋１：ＮＨｎ＋１：ＮＨ＋Ｉ）−１ｈｎ）（ｎ＝１，Ｋ、Ｎ）を計算するステップ
（Ｒｎは、ｎ番目の送信サブストリームに対して使用されるべきレートであり、
ｈｎ＝［ｈ１，ｎ ... ｈＭ，ｎ］Ｔは、ｎ番目の送信サブストリームに対する複素Ｍ次元ベクトルであり、
ｈｍ，ｎは、ｎ番目の送信サブストリームからｍ番目の受信ブランチへの複素チャネル係数（ｍ＝１，...，Ｍ）であり、
上付き添字Ｔは、行列転置演算を表し、
Ｈｎ＋１：Ｎ＝［ｈｎ＋１ ... ｈＮ］は、Ｍ×（Ｎ−ｎ）行列であり、
Ｐｎ＋１：Ｎ＝ｄｉａｇ（Ｐｎ＋１ ... ＰＮ）は、割り当てられたパワーの（Ｎ−ｍ）次対角行列であり、
上付き添字Ｈは、エルミート共役演算を表し、
上付き添字−１は、逆行列演算を表し、
Ｉは、サイズＭ×Ｍの単位行列を表す）と、
Ｒｎを最も近いステップサイズに量子化して￣Ｒｎを生成するステップと、
【数２】
2002217752.tif 000002
（￣Ｐｎは再計算されたパワーを表す）を計算することによって、現在のサブストリームｎのパワーを再計算するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ−￣Ｐｎ＞０であるとき、
ｎをデクリメントするステップと、
ＰｒｅｍａｉｎｉｎｇをＰｒｅｍａｉｎｉｎｇ−￣Ｐｎに設定するステップと、
ｎが０に等しくない場合、前記割り当てるステップ、計算するステップ、量子化するステップおよび再計算するステップを繰り返すステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ−￣Ｐｎ≦０であるとき、
￣Ｒｎを、Ｒｎより小さくて最も近いステップサイズ値に切り下げ量子化されたＲｎの値と等しく設定するステップと、
前記再計算するステップを繰り返すステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス通信技術に関し、特に、送信器における複数のアンテナおよび受信器における複数のアンテナを用いたワイヤレス通信システム、すなわちいわゆる多入力多出力（ＭＩＭＯ：multiple-input multiple-output）システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムは、単一アンテナシステム、すなわち、単一アンテナから単一アンテナへ、あるいは、複数のアンテナから単一のアンテナへのシステムに比べて、大幅に改善された容量を達成することができることが当業者に知られている。また、チャネル推定量、あるいは、チャネル推定量に基づくチャネル統計量が送信器にフィードバックされる場合、チャネルのスループットは、フィードバックのない同一構成のシステムに比べて改善されることも当業者に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＭＩＭＯシステムでは、全チャネルは実際には、各送信器・受信器のペアごとに１チャネルずつの複数のチャネルからなるため、このようなフィードバックはかなりの帯域幅を要求し、そのように大きい帯域幅をフィードバック用に供するのは好ましくない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理によれば、ＭＩＭＯシステムにおいて、全データストリームのそれぞれのデータサブストリームごとのフィードバックとして、そのデータサブストリームの伝送についてのレートのインジケータあるいは利得のインジケータを供給することにより、チャネル推定量あるいはチャネル統計量をフィードバックするのに要求されるよりも相当に小さい帯域幅を用いて、フィードバックのない場合に比べて実質的な改善が達成される。レートのインジケータあるいは利得のインジケータは、レートあるいは利得自体であることも、レートあるいは利得の符号化表現であることも可能である。一般に、レートおよび利得の両方のインジケータがフィードバックされる場合に、最良のパフォーマンスが達成される。本発明がワイヤレスシステムのために実施される場合、一般に、それぞれのデータサブストリームごとに、別々の独立のアンテナがある。レートおよび利得は、受信器で生成されるチャネル推定量の関数として計算される。送信器は、それぞれのデータサブストリームごとに１次元データ符号化のみを用いればよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下は、本発明の原理の単なる例示である。当業者には理解されるように、以下では明示的に記載していなくても、本発明の原理を実現するさまざまな構成を考えることが可能であり、それらも本発明の技術思想および技術的範囲に含まれる。さらに、ここに記載されるすべての例および条件は、本発明の原理と、本発明の発明者による技術向上に寄与した考え方との理解を助けるためということを主に意図しており、そのような特に記載された例および条件に限定する意図はないものと解釈されなければならない。さらに、本発明の原理、特徴、および実施例についてのすべての記載は、それらの構造的および機能的等価物（均等物）を含むことを意図している。また、このような均等物には、現在知られている均等物とともに、将来開発される均等物、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実現する要素をも含むことを意図している。
【０００６】
したがって、例えば、当業者には理解されるように、ブロック図は、本発明の原理を実現する例示的な回路の概念図を表す。同様に、フローチャート、フロー図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータやプロセッサが明示されているかどうかにかかわらず、コンピュータ可読媒体中に実質的に表現されそのようなコンピュータあるいはプロセッサによって実行されるさまざまなプロセスを表す。
【０００７】
「プロセッサ」として示された機能ブロックを含む、図示されるさまざまな要素の機能は、専用ハードウェアの使用により、また、適当なソフトウェアと連繋してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアの使用により、提供されることが可能である。プロセッサによって提供される場合、その機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、あるいは、複数のプロセッサ（その一部は共有でもよい）によって提供されることが可能である。さらに、「プロセッサ」あるいは「コントローラ」という用語の明示的使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを指すものと解釈されるべきではなく、黙示的に、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶を含むことが可能であり、またこれらには限定されない。他のハードウェアも、定形・カスタムにかかわらず含まれる。同様に、図示される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、専用ロジックにより、プログラム制御と専用ロジックの相互作用により、あるいは手動でも、実行可能であり、個々の技術は、状況から具体的に理解されるようにして、実装者により選択可能である。
【０００８】
特許請求の範囲において、指定された機能を実行する手段として表現される要素は、（ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、または（ｂ）任意の形式の、したがって、ファームウェア、マイクロコードなどを含むソフトウェアと、その機能を実現するようにそのソフトウェアを実行するための適当な回路との組合せ、を包含することを意図している。このような特許請求の範囲によって定義される本発明は、記載されたさまざまな手段によって提供される機能が、特許請求の範囲に記載されたように組み合わせられることに存する。したがって、出願人は、それらの機能を提供することができる任意の手段を、以下で説明するものと等価（均等）であるとみなす。
【０００９】
図１に、本発明の原理に従って、単一アンテナシステムに比べて大幅に改善された容量を達成するように構成された多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの実施例を示す。具体的には、図１は、送信器１０１および受信器１０３を示している。送信器１０１は、（ａ）デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１０５、（ｂ）符号器１０７−１〜１０７−Ｎを含む符号器１０７、（ｃ）インタリーバ１０９−１〜１０９−Ｎを含むインタリーバ１０９、（ｄ）シンボルマッパ１１１−１〜１１１−Ｎを含むシンボルマッパ１１１、（ｅ）利得乗算器１１３−１〜１１３−Ｎを含む利得乗算器１１３、（ｆ）オプションのアップコンバータ１１５−１〜１１５−Ｎを含むオプションのアップコンバータ１１５、（ｇ）オプションの送信アンテナ１１７−１〜１１７−Ｎを含むオプションの送信アンテナ１１７、（ｈ）レートコントローラ１１９、および（ｉ）利得コントローラ１２１、を有する。受信器１０３は、（ａ）オプションの受信アンテナ１３１−１〜１３１−Ｍを含むオプションの受信アンテナ１３１、（ｂ）オプションのダウンコンバータ１３３−１〜１３３−Ｍを含むオプションのダウンコンバータ１３３、（ｃ）チャネル推定器１３５、および（ｄ）パワー／レート計算器１３７、を有する。
【００１０】
デマルチプレクサ１０５は、送信されるべきデータである全データストリームを入力として受け取り、それを、それぞれが独立の送信パスに沿って処理され送信されるべきＮ個のデータサブストリームに分ける。
【００１１】
符号器１０７のそれぞれは、データサブストリームの冗長性を増大させるように、受け取ったそれぞれのデータサブストリームにチャネル符号化を施す。これは、誤りが生じた場合に受信器における誤り回復を容易にする。本発明の特徴によれば、使用されるチャネル符号化のタイプは、受信器からフィードバックされるレート、またはそのインジケータの関数である。この関数は、フィードバックされるレートのインジケータに対するルックアップテーブルを用いて実現されることが可能であり、一般に、レートコントローラ１１９によって実現される。実現されるべきシステムの具体的な詳細、例えば、チャネル統計量、使用されるサブストリームの個数などが与えられた場合に、このような関数をどのようにして構成するかは、当業者には容易に理解されるところである。使用されるチャネル符号化のタイプは、符号化されるデータサブストリームにおける冗長性の特定の量を決定する。なお、この冗長性の量は符号レート（符号化率）として知られている。符号器１０７のそれぞれは、他の符号器１０７によって使用されるチャネル符号化とは独立のチャネル符号化を使用することも可能であり、それぞれ、独立に指定されたレートを受け取ることも可能である。
【００１２】
インタリーバ１０９は、本質的に従来のものであり、それぞれ、受け取った符号化データサブストリームのビットを並べ替えて、チャネルフェードに対する保護を提供する。
【００１３】
シンボルマッパ１１１のそれぞれは、受け取ったインタリーブされた符号化チャネルサブストリームのビットを、コンステレーション内の１点にマッピングする。本発明の特徴によれば、使用される特定のコンステレーションは、受信器からフィードバックされるレート、またはそのインジケータの関数として選択される。この関数は、フィードバックされるレートのインジケータに対するルックアップテーブルを用いて実現されることが可能であり、一般に、レートコントローラ１１９によって実現される。実現されるべきシステムの具体的な詳細、例えば、チャネル統計量、使用されるサブストリームの個数などが与えられた場合に、このような関数をどのようにして構成するかは、当業者には容易に理解されるところである。一般に、データ伝送レートが小さいほど、そのレートでデータを伝送するためのコンステレーション内のシンボル数も少ない。
【００１４】
本発明の特徴によれば、利得乗算器１１３のそれぞれは、受け取ったマッピングされたデータサブストリームに、受信器からのフィードバックにおいて示された利得をかける（適用する）。本発明の実施例では、利得乗算器１１３のうちの１つに対応する特定のチャネルが良好なほど、かけられる利得は、例えばwaterfilling（注水）の原理に従って、大きくなる。
【００１５】
オプションのアップコンバータ１１５のそれぞれは、従来のアップコンバート機能を実行する。無線型システムの場合、アップコンバータ１１５のそれぞれは、入力として受け取る利得制御されたマッピングされたデータサブストリームを用いてキャリア波形を変調することによって、無線周波数信号を生成する。結果として得られるそれぞれの変調信号は、アップコンバータ１１５のそれぞれに結合可能な対応するオプションの送信アンテナ１１７に供給されることが可能である。
【００１６】
レートコントローラ１１９は、受信器からのフィードバックを介して、レート、またはそのインジケータを受け取り、受け取った情報から、各サブストリームの符号レートおよびコンステレーションサイズを導出する。その後、本発明の特徴によれば、それぞれの符号レート、またはそのインジケータが、使用する適当な符号器およびコンステレーションに供給され、あるいは、そのインジケータが、各シンボルマッパに供給される。こうして、レートコントローラ１１９は、受信器１０３からフィードバックされる情報から符号レートおよびコンステレーションを決定するために、マッピング機能を実行することが可能となる。
【００１７】
利得コントローラ１２１は、受信器１０３からのフィードバックを介して、利得、またはそのインジケータを受け取り、各サブストリームについて対応する利得乗算器１１３によって使用される利得を導出する。なお、パワーと利得の間には直接の関係がある。具体的には、パワーは、パワーの平方根をとることによって、利得に変換される。したがって、パワーは、利得のインジケータであることが可能であり、その逆も可能である。パワー情報は、フィードバックを介して受け取られる場合、適当な利得に容易に変換可能である。
【００１８】
なお、レートコントローラ１１９の機能は、符号器１０７およびシンボルマッパ１１１に組み込むことも可能である。同様に、利得コントローラ１２１の機能は、利得乗算器１１３に組み込むことも可能である。
【００１９】
オプションの受信アンテナ１３１のそれぞれは、オプションの送信アンテナ１１７のそれぞれから信号を受信する。各アンテナで受信される信号は、それが結合しているオプションのダウンコンバータ１３３によってベースバンドに変換される。結果として得られるベースバンド信号は、チャネル推定器１３５に供給される。
【００２０】
チャネル推定器１３５は、それぞれの送信・受信ペアごとにチャネルの推定量を生成する。したがって、Ｎ個の送信アンテナおよびＭ個の受信アンテナの場合、Ｎ×Ｍ個のチャネルがある。それぞれのチャネルに対する推定量は、全チャネル推定量のＮ×Ｍ行列＾Ｈにまとめられる。さらに、チャネル推定器１３５は、チャネルにおけるノイズパワーの推定量＾σ２を生成する。
【００２１】
＾Ｈおよび＾σ２は、パワー／レート計算器１３７に供給される。本発明の原理によれば、パワー／レート計算器１３７は、デマルチプレクサ１０５によって生成された各データサブストリームに対して送信器１０１が使用すべきレートＲおよびパワーＰ（これは、上記のように、直接に利得に対応し、利得の形で送信器１０１によって使用される）またはそのインジケータを計算する。レートおよびパワーは、フィードバックチャネルを用いて送信器１０１に供給される。
【００２２】
レートおよびパワーがパワー／レート計算器１３７によって割り当てられるプロセスは、実装者に任されている。当業者であれば、以下の説明および例が与えられれば、自己のプロセスを開発することができる。具体的には、プロセスの目標は、全チャネル容量を最大化するようにレートおよびパワーを割り当てることである。このため、一般に、品質の良いチャネルほど、より高いレートおよびより高いパワーが割り当てられることになる。
【００２３】
なお、受信器１０３には、復号器およびデインタリーバが示されていない。この理由は、復号器およびデインタリーバは（受信器１０３の出力としてデータを生成する前に、送信器で実行された相補的な作用を逆転させるために）完全な受信器のためには必要であるが、チャネル推定器１３５に供給されるデータストリームには不要であるので、説明を明確にするために示していないからである。
【００２４】
図２に、本発明の特徴に従って、Ｎ個の送信サブストリームおよびＭ個の受信ブランチを有するシステムに対してレートおよびパワーを決定するための例示的なプロセスを示す。本発明の一実施例では、図２のプロセスは常に動作していることが可能である。しかし、プロセスによって決定される値は、以前にフィードバックされた値からの相当の偏差があるときにのみフィードバックされる。本発明のもう１つの実施例では、プロセスの実行を正当化するのに十分な量だけチャネルが変化したとチャネル推定器１３５（図１）が判定したときにのみ、プロセスの実行を開始することが可能である。例えば、レートおよびパワーが決定された最も最近の＾Ｈと、現在の＾との差のノルムが規定のしきい値より大きいときに、図２のプロセスがパワー／レート計算器１３７（図１）によって実行される。
【００２５】
レートおよびパワーが計算されるべきであると判定されると、ステップ２００（図２）で、プロセスが開始される。ステップ２０１で、いくつかの変数を初期化する。具体的には、カウンタｎはＮの値に初期化され、変数Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇの値はＰＴに初期化される。ＰＴは、図２のプロセスが使用されているシステムで利用可能な全送信パワーである。次に、ステップ２０３で、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ／ｎの初期パワー割当て（Ｐｎで表す）が、ｎ番目のサブストリームに割り当てられる。ステップ２０５で、Ｒｎ＝ｌｏｇ２（１＋ＰｎｈｎＨ（Ｈｎ＋１：ＮＰｎ＋１：ＮＨｎ＋１：ＮＨ＋Ｉ）−１ｈｎ）（ｎ＝１，...，Ｎ）を計算する。ただし、
ｈｎ＝［ｈ１，ｎ ... ｈＭ，ｎ］Ｔは、ｎ番目の送信サブストリームに対する複素Ｍ次元ベクトルであり、
ｈｍ，ｎは、ｎ番目の送信サブストリームからｍ番目の受信ブランチへの複素チャネル係数（ｍ＝１，...，Ｍ）であり、
上付き添字Ｔは、行列転置演算を表し、
Ｈｎ＋１：Ｎ＝［ｈｎ＋１ ... ｈＮ］は、Ｍ×（Ｎ−ｎ）行列であり、
Ｐｎ＋１：Ｎ＝ｄｉａｇ（Ｐｎ＋１ ... ＰＮ）は、割り当てられたパワーの（Ｎ−ｍ）次対角行列であり、
上付き添字Ｈは、エルミート共役演算を表し、
上付き添字−１は、逆行列演算を表し、
Ｉは、サイズＭ×Ｍの単位行列を表す。
【００２６】
ステップ２０７で、Ｒｎの値を、最も近いステップサイズ（例えば、最も近い整数、所定の整数の倍数のうち最も近い整数、または、所定の値の倍数で最も近いもの、など）に量子化する。量子化されたＲｎの値を￣Ｒｎで表す。
【００２７】
ステップ２０９で、現在のサブストリームのパワーを再計算する。これは、次式を計算することによって実行することが可能である。
【数３】
2002217752.tif 000003
ただし、￣Ｐｎは、再計算されたパワーを表す。条件分岐点２１１は、Ｐｒｅｍａｉｎｉｎｇ−￣Ｐｎ＞０であるかどうかを判定するためのテストを行う。このテストは、残りのパワーの量が、サブストリームｎに割り当てられるパワーの量より大きいかどうか、すなわち、その割当てをサポートするのに十分なパワーが残っているためパワー割当てが実際に実行可能であるかどうか、を判定する。ステップ２１１におけるテスト結果がＹＥＳであり、パワー割当てが実際に実行可能であることを示している場合、制御はステップ２１３に移り、そこで、カウンタｎがデクリメントされ、ＰｒｅｍａｉｎｉｎｇにＰｒｅｍａｉｎｉｎｇ−￣Ｐｎが代入される。
【００２８】
条件分岐点２１５は、ｎ＝０であるかどうか、すなわち、すべてのサブストリームの処理が済んだかどうか、を判定するためのテストを行う。ステップ２１５におけるテスト結果がＮＯである場合、制御はステップ２０３に戻り、プロセスは上記のとおり継続される。ステップ２１５におけるテスト結果がＹＥＳである場合、制御はステップ２１７に移り、プロセスは終了する。
【００２９】
ステップ２１１におけるテスト結果がＮＯである場合、パワー割当てが実際には実行可能でないことを示しており、制御はステップ２１９に移り、そこで、￣Ｒｎは、Ｒｎより小さくて最も近いステップサイズ（例えば、Ｒｎより小さい最も近い整数、所定の整数の倍数のうちＲｎより小さい最も近い整数、または、所定の値の倍数で最も近いものであってＲｎより小さい数、など）に切り下げ量子化されたＲｎの値に等しいとおかれる。この結果、￣Ｐｎの値は小さくなる。その後、制御はステップ２０９に戻り、プロセスは上記のとおり継続される。
【００３０】
図２のプロセスが完了すると、生成されたレートおよびパワーは、送信器での使用のためにフィードバックパスを介して提供されることが可能である。あるいは、レートおよびパワーは、符号化され、適当なレートおよびパワー（したがって利得）を決定するために送信器によって解釈されることが可能なインジケータによって表現されるようにすることも可能である。この場合も、上記のように、パワーは、受信器において利得に変換され、利得情報自体、またはその符号化された表現が、送信器での使用のためにフィードバックパスを介して提供されることが可能である。さらに、本発明の特徴によれば、レートに関する情報のみ、またはパワー（したがって利得）に関する情報のみをフィードバックしても、（両方をフィードバックするほうがパフォーマンスは良好になるが）従来技術に比べて改善が達成される。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ＭＩＭＯシステムにおいて、全データストリームのそれぞれのデータサブストリームごとのフィードバックとして、そのデータサブストリームの伝送についてのレートのインジケータあるいは利得のインジケータを供給することにより、チャネル推定量あるいはチャネル統計量をフィードバックするのに要求されるよりも相当に小さい帯域幅を用いて、フィードバックのない場合に比べて実質的な改善が達成される。
【００３２】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の原理に従って、単一アンテナシステムに比べて大幅に改善された容量を達成するように構成された多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの実施例の図である。
【図２】
本発明の特徴に従って、Ｎ個の送信サブストリームおよびＭ個の受信ブランチを有するシステムに対してレートおよびパワーを決定するための例示的なプロセスを示す図である。
【符号の説明】
１０１  送信器
１０３  受信器
１０５  デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）
１０７  符号器
１０９  インタリーバ
１１１  シンボルマッパ
１１３  利得乗算器
１１５  アップコンバータ
１１７  送信アンテナ
１１９  レートコントローラ
１２１  利得コントローラ
１３１  受信アンテナ
１３３  ダウンコンバータ
１３５  チャネル推定器
１３７  パワー／レート計算器