(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア対生起干渉（caused interference）に基づく分散ビームフォーミングのための方法であって、前記方法が基地局によって実施され、かつ前記方法が
ユーザからチャネル状態情報を受信することと、
キャリア信号電力対前記ユーザの各々へ生起された干渉および雑音電力の合計の比を含む効用関数（utility function）を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定することと、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いること、
を含み、
前記効用関数で前記ユーザの各々へ生起された干渉がユーザごとの加重係数の複数によって縮尺され、前記ユーザごとの加重係数の複数がそれぞれ前記複数のユーザのいくつかによって前記複数のユーザの他ユーザへ生起された干渉に対応し、前記効用関数における前記雑音電力が雑音加重係数によって縮尺され、前記ユーザの各々へ生起された干渉がビームによって一つ以上の隣接セクタまたはアクティブセット中の一つ以上のセクタに生起される干渉を表す、
方法。
【請求項２】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記符号表のサイズが、可変パラメータである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電力変化が固定されている、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、前記送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
【数１】
0005566913.tif 000025
【請求項９】
【数２】
0005566913.tif 000026
【請求項１０】
前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの振幅を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのために構成された基地局であって、前記基地局が
プロセッサと、
前記プロセッサと電子的に交信するメモリーと、
前記メモリーに格納された命令であって、
ユーザからチャネル状態情報を受信するように、かつ
キャリア信号電力対前記ユーザの各々へ生起された干渉および雑音電力の合計の比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するように、かつ
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるように
実行可能な命令、
とを含み、
前記効用関数で前記ユーザの各々へ生起された干渉がユーザごとの加重係数の複数によって縮尺され、前記ユーザごとの加重係数の複数がそれぞれ前記複数のユーザのいくつかによって前記複数のユーザの他ユーザへ生起された干渉に対応し、前記効用関数における前記雑音電力が雑音加重係数によって縮尺され、前記ユーザの各々へ生起された干渉がビームによって一つ以上の隣接セクタまたはアクティブセット中の一つ以上のセクタに生起される干渉を表す、
基地局。
【請求項１５】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、請求項１４に記載の基地局。
【請求項１６】
前記符号表のサイズが、可変パラメータである、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１７】
前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１８】
前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、請求項１７に記載の基地局。
【請求項１９】
前記電力変化が固定されている、請求項１７に記載の基地局。
【請求項２０】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、前記送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、請求項１４に記載の基地局。
【請求項２１】
【数３】
0005566913.tif 000027
【請求項２２】
【数４】
0005566913.tif 000028
【請求項２３】
前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、請求項１４に記載の基地局。
【請求項２４】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの振幅を含む、請求項１４に記載の基地局。
【請求項２５】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、請求項１４に記載の基地局。
【請求項２６】
前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、請求項１４に記載の基地局。
【請求項２７】
キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための装置であって、前記装置が
ユーザからチャネル状態情報を受信するための手段と、
キャリア信号電力対前記ユーザの各々へ生起された干渉および雑音電力の合計の比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段と、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるための手段、
とを含み、
前記効用関数で前記ユーザの各々へ生起された干渉がユーザごとの加重係数の複数によって縮尺され、前記ユーザごとの加重係数の複数がそれぞれ前記複数のユーザのいくつかによって前記複数のユーザの他ユーザへ生起された干渉に対応し、前記効用関数における前記雑音電力が雑音加重係数によって縮尺され、前記ユーザの各々へ生起された干渉がビームによって一つ以上の隣接セクタまたはアクティブセット中の一つ以上のセクタに生起される干渉を表す、
装置。
【請求項２８】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段が、符号表から符号語を選択するための手段を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記符号表のサイズが、可変パラメータである、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記電力変化が固定されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段が、前記送信ビームフォーミングベクトルを計算するための手段を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項３４】
【数５】
0005566913.tif 000029
【請求項３５】
【数６】
0005566913.tif 000030
【請求項３６】
前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３７】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの振幅を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項３８】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、請求項２７に記載の装置。
【請求項４０】
コンピュータにステップのセットを実行させる、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記ステップのセットは
ユーザからチャネル状態情報を受信するための第１のステップと、
キャリア信号電力対前記ユーザの各々へ生起された干渉および雑音電力の合計の比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するための第２のステップと、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるための第３のステップ
とを含み、
前記効用関数で前記ユーザの各々へ生起された干渉がユーザごとの加重係数の複数によって縮尺され、前記ユーザごとの加重係数の複数がそれぞれ前記複数のユーザのいくつかによって前記複数のユーザの他ユーザへ生起された干渉に対応し、前記効用関数における前記雑音電力が雑音加重係数によって縮尺され、前記ユーザの各々へ生起された干渉がビームによって一つ以上の隣接セクタまたはアクティブセット中の一つ以上のセクタに生起される干渉を表す、
コンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４１】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、請求項４０に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４２】
前記符号表のサイズが、可変パラメータである、請求項４１に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４３】
前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、請求項４１に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４４】
前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、請求項４３に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４５】
前記電力変化が固定されている、請求項４３に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４６】
前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、前記送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、請求項４３に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項４７】
【数７】
0005566913.tif 000031
【請求項４８】
【数８】
0005566913.tif 000032
【請求項４９】
前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、請求項４０に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項５０】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの振幅を含む、請求項４０に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項５１】
受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、請求項４０に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項５２】
前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、請求項４０に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に無線通信システムに関する。より詳細には、本開示はキャリア対生起干渉（caused interference）に基づく分散ビームフォーミングのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信デバイスは消費者ニーズを満たし、携帯性と利便性を改良するために、より小型に、より強力になってきた。消費者は携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ等のような無線通信デバイスに依存するようになってきた。消費者は、信頼性の高いサービス、拡張されたカバレッジエリア、および増加した機能を予期するようになった。無線通信デバイスは、移動局、局、アクセス端末、ユーザ端末、端末、加入者ユニット、ユーザ機器などと呼ぶことができる。
【０００３】
無線通信システムは、複数の無線通信デバイスに対する通信を同時にサポートできる。無線通信デバイスは１つ以上の（代替的にはアクセスポイント、ノードＢなどと呼ばれ得る）基地局とアップリンクおよびダウンリンクでの伝送を介して交信できる。アップリンク（または、逆方向リンク）は無線通信デバイスから基地局への通信リンクのことをいい、ダウンリンク（または、順方向リンク）は基地局から無線通信端末への通信リンクのことをいう。
【０００４】
無線通信システムは、利用可能なシステム資源（例えば帯域幅および送信電力）を共有することにより複数のユーザとの交信をサポートできる多元接続システムであり得る。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、および直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムを含む。
【発明の概要】
【０００５】
キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための方法が開示される。本方法に従って、チャネル状態情報がユーザから受信され得る。送信ビームフォーミングベクトルは、信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数（utility function）を最大にすることに基づいて決定され得る。送信ビームフォーミングベクトルはビームフォーミングのために用いられ得る。
【０００６】
また、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのために構成された基地局も開示される。この基地局はプロセッサ、プロセッサと電子的に交信するメモリー、およびメモリーに格納された命令を含む。この命令はユーザからチャネル状態情報を受信するように実行可能であり得る。また、この命令は、信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大にすることに基づいて、送信ビームフォーミングベクトルを決定するように実行可能であり得る。また、この命令は送信ビームフォーミングベクトルをビームフォーミングに用いるように実行可能であり得る。
【０００７】
キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための装置が開示される。この装置はユーザからチャネル状態情報を受信するための手段を含み得る。また、この装置は送信ビームフォーミングベクトルを信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大にすること基づいて決定するための手段を含み得る。また、この装置は送信ビームフォーミングベクトルをビームフォーミングに用いるための手段を含み得る。
【０００８】
また、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための計算機プログラム製品が開示される。この計算機プログラム製品は命令を有する計算機可読媒体を含む。この命令は、ユーザからチャネル状態情報を受信するためのコードを含み得る。また、この命令は、信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大にすることに基づいて、送信ビームフォーミングベクトルを決定するためのコードを含み得る。また、この命令は送信ビームフォーミングベクトルをビームフォーミングに用いるためのコードを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の、符号表を共有しその符号表から符号語（ビームフォーミングベクトル）を別々に選択する基地局を例示する図。
【図２】本発明による、基地局が信号対干渉雑音比に基づく効用関数を最大にすることにより符号語を選択することができる方法を例示する図。ここで効用関数は受信されるチャネル状態情報に依存して異なる形態を取り得る。
【図３】本発明の、ユーザから基地局へフィードバックされ得るチャネル状態情報の例を示す図。
【図４】本発明の、ユーザから基地局へフィードバックされ得るチャネル状態情報の別の例を示す図。
【図５】本発明の、ユーザから基地局へフィードバックされ得るチャネル状態情報の別の例を示す図。
【図６】本発明の、符号表が生成される際に考慮され得る一定のパラメータを示す図。
【図７】本発明の、複数アンテナを備えた基地局と移動局との間の交信を例示する図。
【図８】本発明の、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための方法を例示する図。
【図９】図８の方法に対応する手段＋機能（means-plus-function）ブロックを例示する図。
【図１０】本発明の、無線デバイスで利用され得る種々の部品を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
無線通信システムは多くのセルに対して通信を提供できる。セルの各々は基地局によってサービスを受けることができる。基地局は、アクセス端末と交信する固定局であり得る。代替的には、固定局は、アクセスポイント、ノードＢ、または他の用語で呼ぶことができる。
【００１１】
アクセス端末は、固定（すなわち、静止）、または移動であり得る。代替的には、アクセス端末は、ユーザ端末、端末、加入者ユニット、リモート局、移動局、局などと呼ぶことができる。アクセス端末は無線デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドデバイス、無線モデム、ラップトップコンピュータ、パソコンなどであり得る。基地局とアクセス端末の間の無線通信システムにおける伝送には種々のアルゴリズムおよび方法が用いられ得る。
【００１２】
基地局からアクセス端末への送信を容易にする通信リンクを順方向リンクと呼び、アクセス端末から基地局への送信を容易にする通信リンクを逆方向リンクと呼ぶことができる。代替的には、順方向リンクをダウンリンクまたは順方向チャネルと呼び、逆方向リンクをアップリンクまたは逆方向チャネルと呼ぶことができる。
【００１３】
セルは複数のセクタに分割され得る。セクタはセル内の物理的なカバレッジエリアである。無線通信システム内の基地局はセルの特定のセクタ内へ電力流を集中させる複数のアンテナを利用できる。そのようなアンテナは指向性アンテナと呼ぶことができる。
【００１４】
本開示はキャリア対生起干渉（Ｃ／ＣＩ）に基づく新規なビーム選択用評価基準を用いる分散ビームフォーミング法を提案する。この方法は既知の方法に較べると、（例えば通信路容量の点から見て）顕著な性能改善をもたらすことができる。また、本開示は、チャネル状態情報（ＣＳＩ）フィードバックの種々のレベルおよび複数受信アンテナに対する分散ビームフォーミング方法の拡張を導入する。複数アンテナにわたる電力変化がある場合のビームフォーミング符号表もここに提示される。
【００１５】
本開示は無線セルラネットワークにわたる全体の効用（utility）を最大化するための分散ビームフォーミング方法を提案する。本開示は信号電力対雑音干渉比を最大にするビームを選択する方式を提案する。この干渉は当該ビームによって隣接セクタまたはアクティブセット中のセクタに生起される干渉である。この方式に従って、ビーム選択は移動局ではなく基地局においてなされ得る。付加的なチャネル状態情報（ＣＳＩ）を用いて、基地局は隣接セクタで干渉を生起することを避けることができ、システムの性能を著しく改善させ得る。
【００１６】
ここに説明する手法は、システム内にＫ個の基地局があり、各基地局はＮ個のアンテナを備えるシステムに適用できる。各基地局はＭ個の受信アンテナを備えた１つのユーザをサービスしていると仮定できる。また、これらのユーザはあらかじめ全単射的に基地局に割り当てられると仮定できる。また、各基地局はＮ×１ベクトル、ｗｉ、ｉ＝１，．．．，Ｋをその割り当てられたユーザに対しビームフォーミングするために用いると仮定できる。したがって、チャネルは次式のようにモデル化できる。
【数１】
0005566913.tif 000002
【００１７】
ここで、ｙｉおよびｎｉはＭ×１ベクトル、Ｈｊｉはユーザｉと基地局ｊとの間のＭ×Ｎチャネル行列、ｗｉはＮ×１ビームフォーミングベクトル、ｘｉの項は各基地局に対する電力制約Ｅ｜ｘ２ｉ｜＜Ｐｉを有するデータシンボルである。
【００１８】
Ｍ＝１と仮定すると、ｎｉ〜Ｎ（０，Ｎｉ）およびｙｉ項はスカラとなるだろう。Ｈｊｉはベクトルｈｊｉとなる。信号対干渉＋雑音比（ＳＩＮＲ）は次式で定義される。
【数２】
0005566913.tif 000003
【００１９】
実際には、いくつかのチャネル係数ｈｊｉは無視できる。したがって、干渉項の数はユーザｉのアクティブセット内のユーザ数に等しくなり得る。通常、この数はネットワーク中のユーザ総数Ｋよりも小さい。
【数３】
0005566913.tif 000004
【００２０】
本開示はキャリア対「生起干渉」に基づく評価基準を提案する。この評価基準は次式で表すことができる。
【数４】
0005566913.tif 000005
【数５】
0005566913.tif 000006
【００２１】
各ユーザに対する「生起干渉」は、合計される前に（４Ａ）式に示すように種々の適切な（possible）加重係数によって縮尺され得る。
【数６】
0005566913.tif 000007
【００２２】
ここで、αｉｊはユーザｉによって別なユーザｊへ生起された干渉に対応する加重係数である。
【００２３】
図１を参照して、複数の基地局１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｋは符号語１０６の１つの符号表１０４を共有できる。各符号語１０６は選択され得るビームフォーミングベクトルに対応できる。言い換えれば、符号語１０６はｗｉのいくつかの適切な選択を表すことができる。
【００２４】
各基地局１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｋは別々にそれ自身のｗｉを選択できる。したがって、各基地局１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｋを符号語選択部品１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｋと共に示す。
【００２５】
本開示に従って、ユーザはダウンリンクチャネル情報をそれらのアクティブセットにあるすべての基地局、または重大な干渉を生起するすべての基地局へ返送できる。したがって、各基地局はそれ自身の（複数の）ユーザとその基地局の送信によって影響を受ける（複数の）ユーザからフィードバックされたチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信できる。
【００２６】
図２を参照して、１つ以上の割り当てられたユーザ２１２ａからチャネル状態情報２１０ａを受信している基地局２０２を示す。さらに、基地局２０２の送信によって影響を受け得る１つ以上の他のユーザ２１２ｂからチャネル状態情報２１０ｂを受信している基地局２０２を示す。
【００２７】
基地局２０２はＳＩＮＲに基づく効用関数Ｍ（ｗｉ）２１４を最大化できる。言い換えれば、基地局２０２は、信号対生起干渉＋雑音比を最大にする符号語２０６（すなわちビームフォーミングベクトルＷ＊ｉ）を選択できる。この機能性を提供するための符号語選択部品２０８を図２に示す。
【００２８】
上で示したように、Ｍ（ｗｉ）２１４の最適化は、基地局ｉにおけるビームフォーミングベクトルｗｉ上にのみある。以下にさらに詳細に説明するように、効用関数Ｍ（ｗｉ）２１４は受信されるチャネル状態情報２１０に依存して、異なる形を取り得る。効用関数Ｍ（ｗｉ）２１４の例は、上の（３）式および（４）式で示した。
【００２９】
いったん特定の符号語２０６ａ（すなわち、ビームフォーミングベクトルｗｉ）が選択されると、この選択された符号語２０６ａはビームフォーミングに用いられ得る。この機能性を提供するためのビームフォーミング部品２１６を図２に示す。
【００３０】
チャネル状態情報の異なるレベルのフィードバックが可能である。ここで、異なるレベルのフィードバックのいくつかの例について検討する。この検討において、各ユーザが１つのアンテナを有すると仮定する（すなわち、Ｍ＝１）。
【数７】
0005566913.tif 000008
【００３１】
この探索は僅か２ｎ個の符号語が利用可能な量子化された限定空間内、または連続空間内で実行できる。量子化空間内の最適符号語は２ｎ個の候補の中を探索することにより求めることができる。連続空間内の最大化の解は最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）解であり得る。
【数８】
0005566913.tif 000009
【００３２】
アクティブセット内の基地局へすべてのチャネル情報をフィードバックすることが可能でない場合、量子化された方向および振幅が全フィードバックの代わりとして役立つかもしれない。この場合、ユーザの各々は、チャネルの量子化版（この量子化版は固定符号表の一要素であり得る）およびチャネルの振幅を対応する基地局へフィードバックできる。量子化されたチャネルの方向を表すベクトルは各ユーザにおいて以下のように選択され得る。
【数９】
0005566913.tif 000010
【００３３】
ユーザがチャネル情報をフィードバックすることに関して限定的な能力を有する場合、チャネルの方向の量子化版のみがアクティブセット内の基地局へフィードバックされるというシナリオを考えることが可能である。基地局はこの量子化チャネル情報を用いてキャリア対生起干渉に基づく最適Ｗ＊ｉを推定できる。この場合は、
【数１０】
0005566913.tif 000011
【００３４】
上記評価基準において、Ｎｉ項を省略して式を書き直すことが可能である。そのような省略は特に高いＳＮＲにおいて意味があり得る。例えば、
【数１１】
0005566913.tif 000012
【００３５】
異なるレベルのチャネル状態情報フィードバックを図３乃至図５に例示する。図３を参照して、全チャネル状態情報３１０がユーザからフィードバックされると、符号語選択部品３０８は、上の（５）式で例を示したような効用関数Ｍ（ｗｉ）３１４を最大化することによって、符号表３０４から符号語を選択できる。
【００３６】
図４を参照して、ユーザからフィードバックされたチャネル状態情報４１０が、チャネルの方向４１８の量子化版とチャネルの振幅４２０を含むのみである場合、符号語選択部品４０８は、上の（７）式で例を示したような効用関数Ｍ（ｗｉ）４１４を最大化することによって、符号表４０４から符号語を選択できる。
【００３７】
図５を参照して、ユーザからフィードバックされたチャネル状態情報５１０が、チャネルの方向５１８の量子化版を含むのみである場合、符号語選択部品５０８は、上の（８）式または上の（９）式で例を示したような効用関数Ｍ（ｗｉ）５１４を最大化することによって、符号表５０４から符号語を選択できる。
【００３８】
キャリア対生起干渉評価基準は基地局における分散ビームフォーミング決定のための適切な候補の１つである。この評価基準は高いＳＮＲ（これは新世代の無線セルラシステムの通常の場合である）において分散決定フォーマットによって広域最適解を得ることができるため、これが選択された。生起干渉に従って単調に減少し、信号電力に従って単調に増加する他の評価基準関数は、提案した評価基準に置き換えることが可能であり、各々の利点に基づいて、同様な性能特性を有することができる。
【００３９】
符号表の大きさは２ｎと表すことができる。符号表の大きさは最適化パラメータであり得る。高いＳＮＲの場合、符号表のサイズの増加はシステムの性能を向上させることができる。
【００４０】
既存のシステムは、基地局の各送信アンテナからの送信電力は等しいと仮定できる。単位ノルムを有し、異なるアンテナ間で電力変化のあるビームフォーミングベクトルへ変換する総送信電力制約を仮定することは可能であり得る。
【００４１】
各アンテナから送信される電力を調整する１つの理由は、同一のアンテナでの広範囲な電力の送信から起こる障害を避けるためであり得る。その実施の限界と、異なるアンテナ間のフェージング変動を捕捉する必要性との間の妥協を成立させるために、１アンテナあたり同じ送信電力を仮定しない符号表を設計するのは有益であり得る。これらの符号表は複数のアンテナにわたる予め定められた電力変化を可能にさせ得る。例えば、各送信アンテナに対して２つの異なる電力レベルが存在可能である。
【００４２】
既存のシステムにおいて、対角ランダム位相行列が最初に生成され、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列が乗算され得る。ｗｉ項はＤＦＴと対角ランダム位相行列の積、すなわちΩ、の列として選択され得る。
【数１２】
0005566913.tif 000013
【００４３】
成分毎の単位ノルム制約はベクトル全体に対する単位ノルムへ緩和できる。この場合、ｗｉ項はΩの列であり得る。ここで［Ω，Ｓ，Ｖ］＝ＳＶＤ（Ｇ）であり、Ｇは単位ノルムの複素ガウス分布しているランダム複素成分を有する行列である。したがって、複数アンテナにわたる電力変化が存在していても、符号語（すなわちｗｉ項）は単位ノルムであり得る。
【００４４】
また、本開示は複数の符号表の成分にわたる固定の電力変化を可能にさせる方式を提案する。Ｌ個の電力レベルが各アンテナに対して可能となると仮定できる。
【数１３】
0005566913.tif 000014
【００４５】
ここで・はアダマール（対）積であり、ｗｉは符号語である。したがって、この方式は、各符号語の構造にｌｏｇ２（Ｌ）ビットの情報をさらに追加することによって、別の次元を現符号表に追加できる。ビットの総数が固定である場合、振幅のフィードバックに割り当てられるビット数（例えばｌｏｇ２（Ｌ）ビット）と方向のフィードバック（ｗｉのコード表のサイズを２ｎとして、ｎビット）との間のトレードオフが存在する。
【００４６】
図６に符号表６０４が生成される場合に考慮され得る特定のパラメータを示す。符号表６０４を複数（例えば、２ｎ個）の符号語６０６ａ、６０６ｂ、６０６ｎで示す。
【００４７】
上で示したように、符号表６０４のサイズ６２４は、最適化パラメータであり得る。符号表のサイズを増加させることはシステムの性能、特に高ＳＮＲを向上させ得る。
【００４８】
さらに、符号表６０４が生成される場合に電力変化パラメータ６２６が考慮され得る。電力変化パラメータ６２６は例えば符号表６０４が複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせるかどうか、符号表６０４内の符号語６０６が単位ノルムであるかどうか、電力変化が固定であるかどうか、等を示すことができる。
【００４９】
上記の検討において、各ユーザが１つのアンテナを有する（すなわち、Ｍ＝１）と仮定した。しかし、少なくともいくつかのユーザは複数の受信アンテナを有する（すなわち、Ｍ≧２）ことができる。この場合、受信機に結合ベクトルｕが存在できる。Ｍ＝２の場合、ＳＩＮＲｉおよびＭ（ｗｉ）は次式で表すことができる。
【数１４】
0005566913.tif 000015
【数１５】
0005566913.tif 000016
【００５０】
上で検討した方法に類似の方法は、少なくともいくつかのユーザが複数受信アンテナを有する場合に適用できる。１つの相違点は、２つの最適化変数、項ｕおよびｗが存在し得るということであり得る。基地局がｕを当然とし、最適ビームフォーミングベクトルｗを求める一方、受信機は最適受信フィルタｕを求めることができる。受信フィルタｕは整合フィルタまたは最小平均二乗誤差受信フィルタのいずれかとして採用されることが可能である。
【００５１】
そのような設定において、受信機は、ユーザがその受信機フィルタとして主固有ベクトルまたは整合フィルタを用いていると仮定することが可能である。（ＭＭＳＥ受信機フィルタがユーザにおいて適用されると仮定することはそのユーザと他の干渉基地局との間のチャネルに関する知識を必要とし得る。この情報をフィードバックすることは非実用的であるかもしれない。）受信フィルタを仮定した後、基地局は上記評価基準を最大化するＭＭＳＥ解を求めることができる。このＷ＊ｉはユーザｉへの送信に用いられ得る。ユーザはＭＭＳＥ受信フィルタを、（上で示した）そのＳＩＮＲを最大化するために適用できる。これはｕ＊ｉを与える。
【００５２】
この処理は繰り返し続けられ得る。次に、ユーザは等価チャネルｕｊｈｉｊを基地局ｉへフィードバックする。したがって、基地局は正確に、Ｗ＊ｉを求めることができる。次の送信の後に、ユーザは等価ダウンリンクチャネルに基づいて再度最適ｕ＊ｉを求める。この処理は定常状態に収束するまで繰り返すことが可能である。
【００５３】
図７に、複数アンテナ７３４ａ、７３４ｂを有する基地局７０２、および複数アンテナ７３２ａ、７３２ｂを有するユーザ（移動局）７２８を示す。基地局７０２における符号語選択部品７０８は、受信フィルタを仮定し、上記評価基準を最大化するＭＭＳＥ解を求めることができる。このＷ＊ｉはユーザ７２８への送信に使用され得る。次にユーザ７２８における受信フィルタ計算部品７３０はＭＭＳＥ受信フィルタを、（上で示した）そのＳＩＮＲを最大化するために適用できる。これはｕ＊ｉを与える。次に、ユーザは等価チャネル７３６を基地局７０２へフィードバックすることができる。上で示したように、この処理は定常状態に収束するまで繰り返すことが可能である。
【００５４】
図８にキャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための方法８００を例示する。本方法８００に従って、８０２においてチャネル状態情報がユーザから受信され得る。チャネル状態情報は全チャネル状態情報であり得る。代替的には、チャネル状態情報はチャネルの量子化版およびチャネルの振幅から成り得る。代替的には、チャネル状態情報はチャネルの量子化版から成り得る。
【００５５】
８０４において、送信ビームフォーミングベクトルｗｉは、信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数Ｍ（ｗｉ）の最大化に基づいて決定される。上で検討したように、効用関数Ｍ（ｗｉ）は受信されたチャネル状態情報に依存して異なる形態を有し得る。
【００５６】
８０４において送信ビームフォーミングベクトルが決定され得るいくつかの方法がある。例えば、送信ビームフォーミングベクトルは符号表から符号語を選択することによって決定され得る。代替的に、送信ビームフォーミングベクトルは（例えば上記の（６）式を解くことに基づいて）計算され得る。一度特定の送信ビームフォーミングベクトルが８０４において決定されると、その送信ビームフォーミングベクトルは８０６においてビームフォーミングに用いられ得る。
【００５７】
上述の図８の方法８００は、図９に例示される手段＋機能（means-plus-function）ブロック９００に対応する種々のハードウェアおよび／またはソフトウェア（複数の）部品および／または（複数の）モジュールによって実行され得る。言い換えれば、図８に例示するブロック８０２乃至８０６は図９に例示される手段＋機能ブロック９０２乃至９０６に対応する。
【００５８】
図１０に無線デバイス１００２で利用され得る種々の部品を例示する。無線デバイス１００２は、ここに説明した種々の方法を実施するように構成され得るデバイスの一例である。無線デバイス１００２は基地局または移動局であり得る。
【００５９】
無線デバイス１００２は無線デバイス１００２の動作を制御するプロセッサ１００４を含み得る。プロセッサ１００４は中央処理装置（ＣＰＵ）とも呼ばれ得る。読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）の双方を含み得るメモリー１００６はプロセッサ１００４へ命令およびデータを提供する。また、メモリー１００６の一部分は不揮発性ランダムアクセスメモリー（ＮＶＲＡＭ）を含み得る。プロセッサ１００４はメモリー１００６内に格納されたプログラム命令に基づいて、通常、論理演算および算術演算を実行する。メモリー１００６内の命令はここに説明した方法を実施するように実行可能であり得る。
【００６０】
また、無線デバイス１００２は容器１００８を含み得る。この容器は無線デバイス１００２と遠隔地との間のデータの送信および受信ができるための送信機１０１０および受信機１０１２を含み得る。送信機１０１０および受信機１０１２は組み合わせて送受信機１０１４にすることができる。アンテナ１０１６は容器１００８に取り付けられ、送受信機１０１４に電気的に接続され得る。また、無線デバイス１００２は複数の送信機、複数の受信機、複数の送受信機および／または複数のアンテナを含み得る（図示しない）。
【００６１】
また、無線デバイス１００２は信号検出器１０１８を含み得る。この信号検出器は送受信機１０１４によって受信された信号レベルを検出し定量化するために用いられ得る。信号検出器１０１８は、総エネルギー、擬似雑音（ＰＮ）チップあたりのパイロットエネルギー、パワースペクトル密度、および他の信号のような信号を検出できる。また、無線デバイス１００２は信号処理時に用いるディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１０２０を含み得る。
【００６２】
無線デバイス１００２の種々の部品はバスシステム１０２２によって相互に接続され得る。このバスシステムはデータバスに加えて電力バス、制御信号バス、および状態信号バスを含み得る。しかし、明快さのために、これらの種々のバスはバスシステム１０２２として図１０に例示する。
【００６３】
用語「決定すること」は、ここで用いられると、広範な種々の動作を包含する。したがって、「決定すること」は、算出すること（calculating）、計算すること（computing）、処理すること、導出すること、調査すること、検索（例えば表、データベースまたは別のデータ構造を検索）すること、確認すること、等を含むことが可能である。また、「決定すること」は、受信（例えば情報を受信）すること、アクセス（例えばメモリー内のデータにアクセス）すること、等も含むことが可能である。また、「決定すること」は解決すること（resolving）、選択すること、選別すること（choosing）、確立すること、等も含むことが可能である。
【００６４】
特に明記しない限り、句「基づく」および「基づいて」は「のみに基づく」および「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、句「基づく」および「基づいて」は「のみに基づく」、「のみに基づいて」、「少なくとも基づく」および「少なくとも基づいて」を表す。
【００６５】
本開示に関して説明された例示的、論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、もしくは他のプログラム可能論理回路、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア部品、またはここに説明した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で実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替的にはこのプロセッサは、流通している任意のプロセッサ、制御器、マイクロ制御器または状態機械であり得る。プロセッサはまた、計算デバイスの組合せ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連係した１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実施され得る。
【００６６】
本開示に関して説明された方法またはアルゴリズムは、直接ハードウェアで、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で、またはその２つの組合せで具体化され得る。ソフトウェアモジュールは当業者に既知のいかなる形態の記憶媒体にも常駐し得る。使用され得る記憶媒体のいくつかの例は、ＲＡＭメモリー、フラッシュメモリー、ＲＯＭメモリー、ＥＰＲＯＭメモリー、ＥＥＰＲＯＭメモリー、レジスタ、ハードディスク、可搬ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどを含む。ソフトウェアモジュールは、単一命令、または多くの命令を含むことができ、また、いくつかの異なるコードセグメントにわたり、異なるプログラム間に、および複数の記憶媒体を横断的に分散され得る。記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み出しおよび情報を記憶媒体に書き込むことができるようにプロセッサに接続され得る。代替的には、記憶媒体はプロセッサの構成部品であり得る。
【００６７】
ここに開示された方法は、説明した方法を達成するための１つ以上のステップまたは動作を含む。本方法の複数のステップおよび／または動作は特許請求の範囲から逸脱することなく相互に交換され得る。言い換えれば、ステップまたは動作の特定の順序が特定されていない限り、特許請求の範囲から逸脱することなく、特定のステップおよび／または動作の順序および／または使用は変更され得る。
【００６８】
説明した機能はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実施され得る。ソフトウェアで実施される場合、機能は、計算機可読媒体上の１つ以上の命令として格納され得る。計算機可読媒体は、計算機によってアクセス可能な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、計算機可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶、磁気ディスク記憶もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望のプログラムコードを命令もしくはデータ構造の形式で搬送もしくは格納するために用いられかつ計算機によってアクセス可能な任意の他の媒体、を含み得る。ディスク（disk）およびディスク（disc）はここに用いられると、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、ディジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスクを含む。ここでｄｉｓｋは通常、データを磁気的に再生し、ｄｉｓｃはレーザで光学的にデータを再生する。
【００６９】
ソフトウェアまたは命令は、伝送媒体上でも伝送され得る。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚り線、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術を用いて伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚り線、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術は伝送媒体の定義に含まれる。
【００７０】
さらに、ここに説明した、図８に例示したような方法および手法を実行するためのモジュールおよび／または他の適切な手段は、必要に応じて、移動デバイスおよび／または基地局によってダウンロードされおよび／または他の方法で獲得されることが可能であることが認識されるべきである。例えば、そのようなデバイスは、ここに説明した方法を実行するための手段の転送を容易にするために、サーバに接続されることが可能である。代替的に、移動デバイスおよび／または基地局がそのデバイスに記憶手段を接続または提供してここに説明した種々の方法を獲得可能であるようにするために、これらの種々の方法は、記憶手段（例えばランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読出し専用メモリー（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）またはフロッピー（登録商標）ディスク等のような物理的記憶手段）を介して提供されることが可能である。さらに、ここに説明した方法および手法をデバイスに提供するための他のいかなる適切な手法も利用可能である。
【００７１】
特許請求範囲が上に例示した明確な構成および部品に限定されないことが理解されるべきである。種々の修正、変更および変形は、特許請求の範囲から逸脱することなく、ここに説明したシステム、方法および装置の配置、動作および細部においてなされ得る。
[付記]
なお、上述の発明は、次のように記載することができる。
（１）  キャリア対生起干渉（caused interference）に基づく分散ビームフォーミングのための方法であって、前記方法が基地局によって実施され、かつ前記方法が
ユーザからチャネル状態情報を受信することと、
信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数（utility function）を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定することと、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いること、
とを含む方法。
（２）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、（１）に記載の方法。
（３）  前記符号表の前記サイズが、可変パラメータである、（２）に記載の方法。
（４）  前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にする、（２）に記載の方法。
（５）  前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、（４）に記載の方法。
（６）  前記電力変化が固定されている、（４）に記載の方法。
（７）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、（１）に記載の方法。
（８）  
【数１６】
0005566913.tif 000017
（９）  各ユーザへの前記生起干渉が１つ以上の加重係数によって縮尺される、（１）に記載の方法。
（１０）  
【数１７】
0005566913.tif 000018
（１１）  前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、（１）に記載の方法。
（１２）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの前記振幅を含む、（１）に記載の方法。
（１３）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、（１）に記載の方法。
（１４）  前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、（１）に記載の方法。
（１５）  プロセッサと、
前記プロセッサと電子的に交信するメモリーと、
前記メモリーに格納された命令であって、
ユーザからチャネル状態情報を受信するように、かつ
信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するように、かつ
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるように
実行可能な命令、
とを含む、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのために構成された基地局。
（１６）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、（１５）に記載の基地局。
（１７）  前記符号表の前記サイズが、可変パラメータである、（１６）に記載の基地局。
（１８）  前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、（１６）に記載の基地局。
（１９）  前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、（１８）に記載の基地局。
（２０）  前記電力変化が固定されている、（１８）に記載の基地局。
（２１）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、（１５）に記載の基地局。
（２２）  
【数１８】
0005566913.tif 000019
（２３）  各ユーザへの前記生起干渉が１つ以上の加重係数によって縮尺される、（１５）に記載の基地局。
（２４）  
【数１９】
0005566913.tif 000020
（２５）  前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、（１５）に記載の基地局。
（２６）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの前記振幅を含む、（１５）に記載の基地局。
（２７）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、（１５）に記載の基地局。
（２８）  前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、（１５）に記載の基地局。
（２９）  ユーザからチャネル状態情報を受信するための手段と、
信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段と、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるための手段、
とを含む、キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための装置。
（３０）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段が、符号表から符号語を選択するための手段を含む、（２９）に記載の装置。
（３１）  前記符号表の前記サイズが、可変パラメータである、（３０）に記載の装置。
（３２）  前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、（３０）に記載の装置。
（３３）  前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、（３２）に記載の装置。
（３４）  前記電力変化が固定されている、（３２）に記載の装置。
（３５）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定するための手段が、送信ビームフォーミングベクトルを計算するための手段を含む、（２９）に記載の装置。
（３６）  
【数２０】
0005566913.tif 000021
（３７）  各ユーザへの前記生起干渉が１つ以上の加重係数によって縮尺される、（２９）に記載の装置。
（３８）  
【数２１】
0005566913.tif 000022
（３９）  前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、（２９）に記載の装置。
（４０）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの前記振幅を含む、（２９）に記載の装置。
（４１）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、（２９）に記載の装置。
（４２）  前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、（２９）に記載の装置。
（４３）  キャリア対生起干渉に基づく分散ビームフォーミングのための計算機プログラム製品であって、前記計算機プログラム製品が命令を有する計算機可読媒体を含み、前記命令が、
ユーザからチャネル状態情報を受信するためのコードと、
信号対生起干渉＋雑音比を含む効用関数を最大化することに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定するためのコードと、
ビームフォーミングのために前記送信ビームフォーミングベクトルを用いるためのコード、
とを含む、計算機プログラム製品。
（４４）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、符号表から符号語を選択することを含む、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（４５）  前記符号表の前記サイズが、可変パラメータである、（４４）に記載の計算機プログラム製品。
（４６）  前記符号表が、複数アンテナにわたる電力変化を可能にさせる、（４４）に記載の計算機プログラム製品。
（４７）  前記符号表内の符号語が、単位ノルムである、（４６）に記載の計算機プログラム製品。
（４８）  前記電力変化が固定されている、（４６）に記載の計算機プログラム製品。
（４９）  前記送信ビームフォーミングベクトルを決定することが、送信ビームフォーミングベクトルを計算することを含む、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（５０）  
【数２２】
0005566913.tif 000023
（５１）  各ユーザへの前記生起干渉が１つ以上の加重係数によって縮尺される、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（５２）  
【数２３】
0005566913.tif 000024
（５３）  前記ユーザから全チャネル状態情報が受信される、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（５４）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版および前記チャネルの前記振幅を含む、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（５５）  受信された前記チャネル状態情報が、前記チャネルの方向の量子化版を含む、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
（５５）  前記ユーザの少なくともいくつかが、複数受信アンテナを有する、（４３）に記載の計算機プログラム製品。
【図１】
0005566913.tif 000033
【図２】
0005566913.tif 000034
【図３】
0005566913.tif 000035
【図４】
0005566913.tif 000036
【図５】
0005566913.tif 000037
【図６】
0005566913.tif 000038
【図７】
0005566913.tif 000039
【図８】
0005566913.tif 000040
【図９】
0005566913.tif 000041
【図１０】
0005566913.tif 000042