(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信チャネルを介してデータを送信する方法であって、
前記通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算することと、
前記特性の前記値が条件を満たす場合にあたるかを判定することと、
前記特性の前記値が前記条件を満たす場合、
ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成すること、及び
チャネル反転法を使用して前記データシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成することと、
前記特性の前記値が前記条件を満たさない場合、
チャネル反転法を使用して前記少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、前記通信チャネルを介して送信するためのプリコードされたデータシンボルを生成することと、
前記プリコードされたデータシンボルを送信機で受け取ることと、
前記プリコードされたデータシンボルを前記通信チャネルを介して送信することと
を含み、
前記特性の前記値が条件を満たす場合にあたるかを判定することは、前記特性の前記値を閾値と比較することを含み、
前記閾値は、前記通信チャネルに関連する移動局の数に少なくとも部分的に基づいて計算する、方法。
【請求項２】
前記特性の前記値が前記閾値よりも大きい場合に、前記条件が満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性の前記値が前記閾値よりも小さい場合に、前記条件が満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記通信チャネルに対応する前記チャネル行列を示すデータを移動局から前記通信チャネルを介して受信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プリコードされたデータシンボルを前記通信チャネルを介して送信することが、前記プリコードされたデータシンボルを多入力多出力通信のために構成された複数の送信アンテナを介して送信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プリコードされたデータシンボルの少なくともいくつかを受信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくともいくつかのプリコードされたデータシンボルを受信することと、前記受信したプリコードされたデータシンボルに少なくとも部分的に基づいて前記チャネル行列を計算することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記特性の前記値が、前記チャネル行列の前記逆行列の少なくとも２つの特異値の比を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記チャネル行列の前記逆行列の少なくとも２つの特異値の前記比が、前記チャネル行列の前記逆行列の最大特異値の最小特異値に対する比を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
閾値κＴＨを、β＝（√２／３）Ｕとおいた場合の方程式
【数１】
0005487363.tif 000009
の根として決定することをさらに含み、Ｕが、前記通信チャネルがそれらにサービスするように構成された移動局の数に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記チャネル反転法が、前記チャネル行列の逆行列を使用して前記少なくとも１つの送信メッセージを変更することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
データシンボルを通信チャネルを介して送信するための基地局であって、
前記通信チャネルを介して送信するための送信メッセージを受け取るように構成されたプリコーダであって、
前記通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算し、
前記特性の前記値を閾値と比較し、
ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成し、
前記比較に応じて、前記少なくとも１つの送信メッセージまたは前記変更されたデータシンボルのどちらかに対応する送信信号を出力する
ように構成されるプリコーダと、
前記プリコーダに結合された送信機であって、前記プリコーダからの出力送信信号を受け取り、前記送信信号を前記通信チャネルを介して送信するように構成された送信機と
を備え、
前記閾値が、
前記通信チャネルを介して前記基地局からの通信を受信するように構成された移動局の数に少なくとも部分的に基づく、基地局。
【請求項１３】
前記プリコーダが、チャネル反転法を使用して前記データシンボルまたは少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成するようにさらに構成される、請求項１２に記載の基地局。
【請求項１４】
前記送信機に結合された複数のアンテナであって、前記プリコードされたデータシンボルを前記通信チャネルを介して送信するように構成された複数のアンテナをさらに備える、請求項１３に記載の基地局。
【請求項１５】
前記プリコーダが、前記チャネル行列の前記逆行列を計算するようにさらに構成される、請求項１２に記載の基地局。
【請求項１６】
前記プリコーダに結合され、前記閾値を記憶するように構成された閾値ストレージをさらに備える、請求項１２に記載の基地局。
【請求項１７】
前記特性の前記値が、前記チャネル行列の前記逆行列の少なくとも２つの特異値の比を含む、請求項１２に記載の基地局。
【請求項１８】
前記チャネル行列の前記逆行列の複数の特異値のうちの前記少なくとも２つが、前記チャネル行列の前記逆行列の最大特異値および最小特異値を含む、請求項１７に記載の基地局。
【請求項１９】
前記閾値κＴＨが、β＝（√２／３）Ｕとおいた場合の方程式
【数２】
0005487363.tif 000010
の根によって与えられ、Ｕが、前記基地局からの通信を受信するように構成された移動局の数に等しい、請求項１２に記載の基地局。
【請求項２０】
前記プリコーダが、前記比較に応じて、ベクトル摂動を使用可能または使用不能にするように構成される、請求項１２に記載の基地局。
【請求項２１】
データを通信チャネルを介して送信するために構成された基地局のプリコーダのための実行可能命令で符号化されたコンピュータ可読媒体であって、前記実行可能命令が、
前記通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算するための命令と、
前記特性の前記値が条件を満たす場合にあたるかを判定するための命令と、
前記特性の前記値が前記条件を満たす場合、
ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成するための命令、及び
チャネル反転法を使用して前記データシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成するための命令と、
前記特性の前記値が前記条件を満たさない場合、
チャネル反転法を使用して前記少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、前記通信チャネルを介して送信するためのプリコードされたデータシンボルを生成するための命令と
を含み、
前記特性の前記値が条件を満たす場合にあたるかを判定するための命令は、
前記通信チャネルに関連する移動局の数を決定するための命令と、
移動局の前記決定された数に少なくとも部分的に基づいて閾値を計算する命令と、
前記特性の前記値を前記閾値と比較する命令を、さらに含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
前記特性の前記値が閾値よりも大きい場合に、前記条件が満たされる、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記特性の前記値が閾値よりも小さい場合に、前記条件が満たされる、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
前記通信チャネルに対応する前記チャネル行列を示すデータを移動局から前記通信チャネルを介して受信するための命令をさらに含む、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
前記特性の前記値が、前記チャネル行列の前記逆行列の少なくとも２つの特異値の比を含む、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
前記チャネル行列の前記逆行列の少なくとも２つの特異値の前記比が、前記チャネル行列の前記逆行列の最大特異値の最小特異値に対する比を含む、請求項２５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
閾値κＴＨを、β＝（√２／３）Ｕとおいた場合の方程式
【数３】
0005487363.tif 000011
の根として決定するための命令をさらに含み、Ｕが、前記通信チャネルを介した通信のために構成された移動局の数に等しい、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２８】
前記チャネル反転法が、前記チャネル行列の逆行列を使用して前記少なくとも１つの送信メッセージを変更することを含む、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
研究開発に関する陳述
本明細書で説明される例は、全米科学財団によってオースティンのテキサス大学に与えられた、政府契約第ＣＣＦ０５１４１９４号および第ＣＮＳ０６２６７９７号に基づく政府支援を受けて行われた。政府は、説明される例に一定の権利を有する。
【０００２】
本明細書において別途指摘がない限り、本セクションで説明される構成要素は、本出願の特許請求の範囲の先行技術ではなく、また本セクションに含まれることによって先行技術であると認められることはない。
【０００３】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムは、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを利用して、データシンボルを通信チャネルを介して伝達する。ＭＩＭＯ通信システムは、同じ周波数帯を利用して複数の移動局にサービスできるようにすることができる。このようにして、ＭＩＭＯ通信システムは、その通信システムがユーザに送信できるデータの量を有利に増加させることができる。
【０００４】
ＭＩＭＯシステムは、ワイヤレスネットワーク、３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストなど３Ｇおよび４Ｇシステムを含むセルラシステム、ローカルおよびワイドエリアネットワーク、ならびに（ＷｉＭＡＸなど）ワイヤレスブロードバンドシステムを含むが、それらに限定されない、さまざまなアプリケーションにおいて用途を見出すことができる。
【０００５】
一般に、ＭＩＭＯシステムの送信機は、数学的にＮｔで示される複数のアンテナと、複数の移動局Ｕとを有することができる。移動局Ｕは、各々が通信チャネルを介してデータを受信するための単一のアンテナを有することができる。基地局として実施できる送信機は、移動局の各々に同時に１つのシンボルを送信するように構成することができる。各移動局は、１つまたは複数の受信アンテナを使用して信号を受信することができる。
【０００６】
しかし、通信チャネルは、マルチパス干渉、反射、１つもしくは複数の移動局の移動、または通信チャネルの他の特性によって引き起こされ得るさまざまな非理想性を、送信信号に導入することがある。通信チャネルを介して送信される送信メッセージのベクトルは、ベクトルｓ＝［ｓ１・・・ｓＵ］Ｔによって表すことができ、ここで、Ｔは転置操作を表す。送信機は、通信チャネルに対応するチャネル状態情報に基づいて、送信メッセージｓから、数学的にｘで表されるプリコードされたデータシンボルを生成することができる。
【０００７】
ゆっくり変化する周波数フラットフェージングチャネルと一般に見なし得る通信チャネルの場合、Ｕのアンテナによって受信される信号ｙのベクトルは、ｙ＝Ｈｘ＋ｎと表すことができる。ここで、Ｈは、通信チャネルに対応するチャネル行列であり、ｎは、雑音ベクトルである。一般に、チャネル行列とは、反射などの影響の表現を含む、通信チャネルが送信データシンボルに及ぼす作用を表すことができる、データの行列のことである。
【０００８】
チャネル行列は、実数値等価チャネル行列（real-valued equivalent channel matrix）Ｈｒを形成するように再構成することができる。ＲとＩが、それぞれ引数の実部と虚部を表すために使用される場合、信号ベクトルｙは、
【数１】
0005487363.tif 000002
と書き換えることができる。
【０００９】
信号ｙの実数値等価システムモデルは、ｙｒ＝Ｈｒｘｒ＋ｎｒと書き表すことができる。
【００１０】
プリコードされたデータシンボルｘを生成するために、チャネル反転法（ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用することができる。チャネル反転法は、たとえば、Ｃ．Ｐｅｅｌ他、「Ａ  ｖｅｃｔｏｒ−ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｎｅａｒ−ｃａｐａｃｉｔｙ  ｍｕｌｔｉａｎｔｅｎｎａ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  −  ｐａｒｔ  Ｉ：ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｌ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＳＣＡＳ）、２００７年、６７３〜６７６ページにおいて説明されており、同文献は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。チャネル反転法は、式ｘｒ＝（Ρｒｓｒ）／√γに従って、プリコードされたデータシンボルｘｒを生成することができ、ここで、Ｐｒ＝Ｈ＊ｒ（ＨｒＨ＊ｒ）−１で、これは実数値等価チャネル行列Ｈｒの疑似逆行列であり、またγ＝‖Ｐｒｓｒ‖２であり、ここで、‖は、囲われた引数の２ノルムを表す。したがって、γは、合計送信エネルギーベクトルが単位振幅を有することを保証する、電力正規化係数（power normalization factor）と見なすことができる。このようにして、一般に、チャネル反転法は、チャネル行列の逆行列を使用して、送信メッセージを変更する。
【００１１】
プリコードされたデータシンボルを生成するために、ベクトル摂動法（ｖｅｃｔｏｒ  ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）も使用することができる。ベクトル摂動法は、たとえば、Ｂ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ他、「Ａ  ｖｅｃｔｏｒ−ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｎｅａｒ−ｃａｐａｃｉｔｙ  ｍｕｌｔｉａｎｔｅｎｎａ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  −  ｐａｒｔ  ＩＩ：ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．５３、ｎｏ．３、６３７〜５４４ページ、２００５年において説明されており、同文献は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。ベクトル摂動法は、スケーリングされた整数ベクトルによって送信メッセージに摂動を与えることができる。ベクトル摂動は、上で説明したチャネル反転法と組み合わせて適用することができ、その場合、プリコードされたデータシンボルｘｒは、ｘｒ＝（Ρｒ／√γ）（ｓｒ＋τｌｒ）と表すことができ、ここで、τは、固定されたスカラ値であり、ｌｒは、整数を要素とする２Ｕ次元のベクトルである。単位送信エネルギーを維持するための正規化係数は、今度はγ＝‖Ｐｒ（ｓｒ＋τｌｒ）‖２によって与えることができる。スカラτとベクトルｌｒを選択するための方法および留意事項にはさまざまなものがあり、たとえば、Ｂ．Ｈａｓｓｉｂｉ他「Ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｐｈｅｒｅ−ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ｉ．Ｅｘｐｅｃｔｅｄ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ．、ｖｏｌ．５３、ｎｏ．８、２８０６〜２８１８ページ、２００５年、およびＣ．Ｗｉｎｄｐａｓｓｉｎｇｅｒ他、「Ｌａｔｔｉｃｅ−ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ−ａｉｄｅｄ  ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．５２、ｎｏ．１２、２０５７〜２０６０ページ、２００４年において説明されており、両文献は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【００１２】
本開示は、データを通信チャネルを介して送信する方法の例について説明する。いくつかの例示的な方法は、通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算することと、特性の値が条件を満たす場合にあたるかを判定することとを含むことができる。特性の値が条件を満たす場合、いくつかの例示的な方法は、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成することと、チャネル反転法を使用してデータシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成することとが続く。特性の値が条件を満たさない場合、いくつかの例示的な方法は、チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、通信チャネルを介して送信するためのプリコードされたデータシンボルを生成することが続く。例示的な方法は、プリコードされたデータシンボルを送信機で受け取ることと、プリコードされたデータシンボルを通信チャネルを介して送信することとをさらに含むことができる。
【００１３】
本開示は、データシンボルを通信チャネルを介して送信するための基地局の例について説明する。基地局は、プリコーダと、送信機とを含むことができる。プリコーダは、通信チャネルを介して送信するための送信メッセージを受け取るように構成することができる。プリコーダは、特性の値を閾値と比較するように構成することができる。プリコーダは、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成し、比較に応じて、少なくとも１つの送信メッセージまたは変更されたデータシンボルのどちらかに対応する送信信号を出力するように構成することができる。送信機は、プリコーダからの出力送信信号を受け取り、送信信号を通信チャネルを介して送信するように構成することができる。
【００１４】
本開示は、コンピュータ可読媒体の例について説明する。例示的なコンピュータ可読媒体は、基地局のプリコーダのための実行可能命令で符号化することができる。実行可能命令は、通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算するための命令と、特性の値が条件を満たす場合にあたるかを判定するための命令を含むことができる。命令は、特性の値が条件を満たす場合、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成するための命令と、チャネル反転法を使用してデータシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成するための命令も含むことができる。命令は、特性の値が条件を満たさない場合、チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、通信チャネルを介して送信するためのプリコードされたデータシンボルを生成するための命令も含むことができる。
【００１５】
上述の要約は、例示的なものにすぎず、決して限定することを意図してはいない。上で説明した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下で詳述される説明を参照することによって明らかになる。
【００１６】
本開示の上述および他の特徴が、添付の図面と併せて読まれる以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになる。これらの図面は本開示によるいくつかの例を示すにすぎず、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではないことを踏まえたうえで、添付の図面を使用しながら、本開示についてさらに具体的かつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の少なくともいくつかの例による、通信チャネルを介した通信のために構成された例示的なシステムの概略図である。
【図２】本開示の少なくともいくつかの例に従って構成された例示的な方法を示すフロー図である。
【図３】本開示の少なくともいくつかの例による、送信メッセージをプリコードするように構成された例示的なプリコーダの概略図である。
【図４】本開示による、送信メッセージのプリコーディングのために構成された例示的なコンピューティングデバイス４００を示すブロック図である。
【図５】本開示による、送信メッセージをプリコードするための命令を記憶するように構成された例示的なコンピュータプログラム製品５００を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部を形成する添付の図面を参照する。図面では、文脈において別途指摘がない限り、一般に、類似の記号は、類似の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲において説明される例示的な例は、限定することを意図してはいない。本明細書で提示される本発明の主旨または範囲から逸脱することなく、他の例を利用することができ、他の変更を施すことができる。本明細書で概略的に説明され、図に示されるような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置し、置き換え、組み合わせ、分離し、および設計することができ、そのすべてが本明細書において暗黙的に企図されていることが容易に理解できよう。
【００１９】
本開示は、とりわけ、データを通信チャネルを介して送信することに一般的に関する方法、システム、デバイス、および／または装置を対象としている。通信チャネルに対応するチャネル行列の逆行列の特性の値を計算し、それを閾値と比較することができる。その特性の値が、閾値よりも大きいまたは小さいのうち最初のどちらか一方である場合、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成することができ、チャネル反転法を使用してそのデータシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成することができる。その特性の値が、閾値よりも大きいまたは小さいのうち他の一方である場合、チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成することができる。
【００２０】
図１は、本開示の少なくともいくつかの例による、通信チャネルを介した通信のために構成された例示的なシステムの概略図である。システム１００は、通信チャネル１０５を介した通信のために構成されたマルチユーザ多入力多出力システムとすることができる。システム１００は、基地局１１０と、移動局１１５、１１６、および／または１１７とを含むことができる。基地局および／または移動局は、ユーザ（図示されず）が操作することができる。
【００２１】
基地局１１０は、複数の移動局１１５、１１６、１１７と通信するように構成することができる。基地局１１０は、アンテナ１１２、１１４を含むことができ、アンテナ１１２、１１４は、各周波数を介して複数のユーザと通信するために、空間ダイバーシティのための複数のアンテナを使用して通信チャネル１０５を介して通信するために利用することができる。
【００２２】
移動局１１５は、アンテナ１１８、１１９、送信機１７０、受信機１７２、復号器１７４、符号化器１７６、および／またはチャネル推定器１７８を含むことができる。アンテナ１１８、１１９は、送信機１７０、受信機１７２、およびチャネル推定器１７８に結合される。チャネル推定器１７６は、送信機１７０にも結合される。受信機は、復号器１７４に結合することができる。符号化器１７６は、送信機１７０に結合することができる。
【００２３】
受信機１７２は、アンテナ１１８および／または１１９と連携して、通信チャネル１０５から信号を受信し、受信信号を復号器１７４に提供するように構成される。復号器１７４は、受信機１７２から受け取った信号を復号して、データを提供するように構成される。符号化器１７６は、送信メッセージを符号化し、符号化された送信メッセージを送信機１７０に提供するように構成される。送信機１７０は、アンテナ１１８および／または１１９と連携して、符号化された送信メッセージを通信チャネル１０５に送信するように構成される。チャネル推定器１７８は、アンテナ１１８および１１９と連携して、通信チャネル１０５を監視し、チャネル状態情報を生成するように構成される。チャネル状態情報は、チャネル推定器１７８から送信機１７０に提供することができる。送信機１７０は、チャネル推定器１７８から受け取ったチャネル状態情報を通信チャネル１０５を介して送信するようにさらに構成することができる。
【００２４】
移動局１１６、１１７は、移動局１１５と同様に構成することができる。移動局１１６は、アンテナ１２１を含むことができる。移動局１１７は、アンテナ１２３、１２４を含むことができる。一般に、１つのアンテナを有する移動局、複数のアンテナを有する移動局、または両方を使用することができる。
【００２５】
基地局１１０は、アンテナ１１２、１１４、プリコーダ１５８、送信機１６０、受信機１６２、復号器１６４、および／またはチャネル行列復号器１６６を含むことができる。アンテナ１１２、１１４は、送信機１６０、受信機１６２、およびチャネル行列復号器１６６に結合することができる。プリコーダ１５８は、送信機１６０、およびチャネル行列復号器１６６に結合することができる。受信機１６２は、復号器１６４に結合することができる。
【００２６】
プリコーダ１５８は、送信メッセージを受け取り、通信チャネル１０５を介した通信のためのプリコードされたデータシンボルを生成するように構成することができる。プリコーダ１５８は、以下でさらに説明するように、通信チャネル１０５の特性に基づいて、プリコードされたデータシンボルを得るためのプリコーディング技法を選択するように構成することができる。送信機は、プリコードされたデータシンボルを受け取り、送信機１６０とアンテナ１１２および／または１１４の１つまたは複数との連携動作によって、プリコードされたデータシンボルを通信チャネル１０５を介して送信するように構成される。受信機１６２は、アンテナ１１２、１１４と連携して、通信チャネル１０５から信号を受信し、受信信号を生成するように構成される。復号器１６４は、受信信号を受け取り、受信信号から受信データを復号するように構成される。チャネル行列復号器１６６は、アンテナ１１２、１１４の１つまたは複数と連携して、移動局１１５、１１６、または１１７の１つまたは複数から通信チャネル１０５を介して送信されたチャネル行列情報を復号するように構成される。チャネル行列復号器１６６は、チャネル推定信号をプリコーダ１５８に提供するように構成され、チャネル推定信号は、プリコーディング技法を選択するためにプリコーダ１５８が使用できる、通信チャネル１０５の特性を示す。
【００２７】
一般に、通信チャネル１０５は、電磁気信号を送信するための任意の適切な媒体を含むことができる。通信チャネル１０５は、通信チャネル１０５が送信シンボルに及ぼす作用を記述するチャネル行列Ｈによって特徴付けることができる。チャネル行列Ｈは、通信チャネルにおける反射などの効果の表現を提供することができる。チャネル行列Ｈは、時間につれて変化することがあり、いくつかの例では定期的に計算することができる。単一の通信チャネル１０５が図１に示されているが、任意の数の通信チャネルを使用することができる。
【００２８】
通信システム１００には、移動局１１５、１１６、１１７を含む、任意の数の移動局を含むことができる。図示されてはいないが、移動局１１６、１１７は、移動局１１５に示されるコンポーネントに類似したコンポーネントを含むことができる。いくつかの例では、移動局は、物理的には移動しないこともある。移動局は、通信チャネル１０５を介して伝達されたデータシンボルを受信し、復号するように構成することができる。各移動局は、単一の受信アンテナを含むことができ、または複数の受信アンテナを含むことができる。移動局の１つまたは複数は、チャネル行列Ｈを計算し、チャネル行列を示すデータを基地局１１０に提供するように構成することができる。
【００２９】
移動局１１５の必ずしもすべてのコンポーネントが図１に示されているわけではなく、移動局１１５は、変調器、復調器、アナログ−デジタル変換器、およびデジタル−アナログ変換器を含むが、それらに限定されない、データシンボルを送受信するのに役立つさまざまなコンポーネントのうちのいずれのものでも含むことができる。
【００３０】
基地局１１０は、アンテナ１１２、１１４など、２つ以上のアンテナを含む、任意の数のアンテナを含むことができる。基地局１１０は、アンテナの１つまたは複数を使用する、通信チャネル１０５を介したＭＩＭＯ通信のために構成することができる。基地局１１０は、以下でさらに説明するように、チャネル状態情報に基づいて、データシンボルのための符号化技法を動的に選択するように構成することができる。
【００３１】
送信機１６０および送信機１７０を実施するために、さまざまな送信機実施のうちのいずれのものでも使用することができる。送信機は、基地局１１０または移動局１１５のアンテナにそれぞれ結合されて、通信チャネル１０５を介して送信するためのプリコードされたデータシンボルを提供する。
【００３２】
受信機１６２および受信機１７２を実施するために、さまざまな受信機実施のうちのいずれのものでも使用することができる。受信機は、基地局１１０または移動局１１５のアンテナにそれぞれ結合されて、通信チャネル１０５を介してプリコードされたデータシンボルを受信する。
【００３３】
受信機１６２および受信機１７２によってそれぞれ受信された信号を復号するために、さまざまな復号器実施のうちのいずれのものでも使用することができる。さらに、移動局１１５によって送信される信号を符号化するのに使用される符号化器１７６を実施するために、さまざまな符号化器実施のうちのいずれのものでも使用することができる。
【００３４】
プリコーダ１５８の例は、以下でさらに説明される。プリコーダ１５８は、通信チャネル１０５のチャネル行列に基づいて、異なる符号化技法を利用することができる。特に、プリコーダ１５８は、以下でさらに説明するように、通信チャネル１０５の特性に基づいて、ベクトル摂動法を使用するか、チャネル反転プリコーディングを使用するかを選択することができる。
【００３５】
図２は、本開示の少なくともいくつかの例に従って構成された例示的な方法を示すフロー図である。方法２００は、ブロック２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、および／または２４５の１つまたは複数によって示されるような、１つまたは複数の機能、動作、またはアクションを含むことができる。
【００３６】
例示的な方法２００は、ブロック２０５「通信チャネルに対応するチャネル行列を示すデータを受信する」において開始することができる。ブロック２０５の後には、ブロック２１０「チャネル行列の逆行列の特性の値を計算する」が続くことができ、ブロック２１０の後には、ブロック２１５「特性の値を閾値と比較する」が続くことができる。特性の値が閾値以上である場合、ブロック２１５の後には、ブロック２２０「ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成する」が続くことができる。ブロック２２０の後には、ブロック２２５「チャネル反転法を使用してデータシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成する」が続くことができる。ブロック２２５の後には、ブロック２３５が続くことができる。ブロック２１５における特性の値が閾値以上でない場合、ブロック２１５の後には、ブロック２３０「チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成する」が続くことができる。ブロック２３０「チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成する」において、プリコードされたデータシンボルを生成することができる。しかし、ブロック２２５とは対照的に、ブロック２３０から得られるプリコードされたデータシンボルは、最初にベクトル摂動法を利用することなく生成される。ブロック２３０の後には、ブロック２３５「プリコードされたデータシンボルを、複数の送信アンテナを使用して、通信チャネルを介して送信する」が続くことができる。プリコードされたデータシンボルは、複数の送信アンテナを利用できる基地局によって送信することができる。ブロック２３５の後には、ブロック２４０「プリコードされたデータシンボルの少なくともいくつかを通信チャネルを介して受信アンテナで受信する」が続くことができる。ブロック２４０の後には、ブロック２４５「受信したプリコードされたデータシンボルに少なくとも部分的に基づいてチャネル行列を計算する」が続くことができる。通信チャネルを介して後続のチャネル行列情報が受信された場合、ブロック２４５の後には、ブロック２０５が続くことができる。
【００３７】
ブロック２０５において、通信チャネルに対応するチャネル行列を示すデータを基地局で受信することができる。再び図１を参照すると、たとえば、チャネル行列Ｈについての情報を、通信チャネル１０５を介して基地局１１０のチャネル行列復号器１６６によって受信することができる。チャネル行列復号器１６６は、チャネル行列情報を復号し、チャネル行列情報をプリコーダ１５８に提供することができる。この情報は、たとえば、チャネル行列の係数を含むことができる。この情報は、それが関連する通信チャネルを識別することができる。送信メッセージなどの他の送信データは、受信機１６２によって受信し、復号器１６４によって復号することができる。上で言及したように、チャネル行列は、通信チャネルが送信シンボルに及ぼす作用を表す。チャネル行列を反転させて、逆チャネル行列を獲得することができ、逆チャネル行列は、チャネル反転法および以下でさらに説明される他の操作において使用することができる。
【００３８】
ブロック２１０において、たとえば、図１の基地局１１０のプリコーダ１５８によって、チャネル行列の逆行列の特性を計算することができる。以下でさらに説明するように、ブロック２１０において計算される特性は、複数の送信アンテナの間における非一様電力分布の推定を提供することができる。上で説明したように、チャネル行列の逆行列を使用して、プリコードされたデータシンボルを生成できることを思い出されたい。しかし、送信メッセージにチャネル行列の逆行列を作用させた場合、複数の送信アンテナの間に電力が非一様に分布することがある。したがって、複数の送信アンテナに対する電力分布の程度に対応する、チャネル行列の逆行列の特性の値を計算することができる。いくつかの例では、特性は、チャネル行列の逆行列の２つの特異値の比に等しくすることができる。この比は、複数の送信アンテナに対する電力分布がどれだけ非一様であり得るかを示す指標として使用することができる。数学的には、逆チャネル行列の特異値分解（ＳＶＤ）は、Ｐｒ＝ＵΣＶ＊によって与えることができ、ここで、対角行列Σは、行列の対角線上に、σ１≧σ２≧…≧σ２Ｎｔとして表すことができる順序付けられた特異値を含み、Ｎｔは、送信アンテナの数である。ブロック２１０において計算される比は、最大特異値の最小特異値に対する比σ１／σ２Ｎｔとすることができ、この比は、通信チャネルの条件数κと呼ばれることもある。条件数は、変換Ｐｒによる長軸と短軸の間のスキューの尺度を提供することができる。上では、比を最大特異値の最小特異値に対する比として説明したが、他の例では、最小特異値の最大特異値に対する比を使用することもできる。
【００３９】
ブロック２１５において、たとえば、基地局１１０のプリコーダ１５８によって、特性の値を閾値と比較することができる。以下でさらに説明するように、閾値との比較は、送信メッセージをどのようにプリコードするかを部分的に決定することができる。特性の値が閾値の一方の側にある、または閾値と等しい場合、たとえば、図１のプリコーダ１５８によって、ベクトル摂動法を使用することができる。しかし、特性の値が閾値の他方の側にある場合、ベクトル摂動法は使用されなくてよい。ベクトル摂動法が使用されない場合、チャネル反転法だけを使用することができる。このように、複数の送信アンテナの間の電力不均衡が一定のレベルを下回る場合、ベクトル摂動の計算コストを被らずにすむことがある。さまざまな技法および留意事項のうちのいずれのものも、閾値の選択に組み込むことができる。閾値の選択は、ブロック２１０において計算されるチャネル行列の逆行列の特定の特性に応じて、例ごとにさまざまとすることもできる。しかし、ブロック２１０において計算される特性の値が、チャネル行列の逆行列の少なくとも２つの特異値の比に対応する一例では、閾値は、数学的に、β＝（√２／３）Ｕとおいた場合の方程式
【数２】
0005487363.tif 000003
の根によって与えられる、κＴＨによって表すことができ、ここで、Ｕは、メッセージをプリコードする基地局と通信するように構成された移動局の数に等しい。いくつかの例では、閾値は柔軟性をもつことができ、上記の数学的な方程式の根を近似すること、または他の何らかの方式で選択することができる。
【００４０】
理論に縛られることなく、数学的な式
【数３】
0005487363.tif 000004
は、たとえば、Ｌ．Ｂａｂａｉ、「Ｏｎ  Ｌｏｖａｓｚ’ｌａｔｔｉｃｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｎｅａｒｅｓｔ  ｌａｔｔｉｃｅ  ｐｏｉｎｔ  ｐｒｏｂｌｅｍ」、Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉｃａ、ｖｏｌ．６、ｎｏ．１、１〜１３ページ、１９８６年３月において説明されている、ババイバウンド（Ｂａｂａｉ  ｂｏｕｎｄ）を参照して導出することができ、同文献は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。上で説明された逆チャネル行列のＳＶＤは、以下のようにチャネル条件数κの関数によって限界が定められるものとして表すことができる。
【数４】
0005487363.tif 000005
ヴェラントの不等式（Ｗｅｌａｎｄｔ’ｓ  ｉｎｅｑｕａｌｉｔｙ）を利用すれば、上記の式は、ｃｏｓ（θ）に等しく設定することができる。その場合、Ｕを基地局と通信するように構成された移動局の数であるとし、ｓｉｎ（θ）＝（√２／３）Ｕのババイバウンドを使用して、
【数５】
0005487363.tif 000006
を満たすことができ、この式を変形すると、上記の方程式
【数６】
0005487363.tif 000007
を得ることができる。
【００４１】
一般に、パラメータＵは、基地局と通信するように構成された移動局の数を示し、通信システム内の受信機の数と呼ぶこともできる。各移動局または受信機は、１つまたは複数の受信アンテナを利用することができる。移動局の数Ｕは、通信システム内において変化することができる。たとえば、基地局内で動作するスケジューラは、１つの例ではＵ＝４の受信機に、別の例ではＵ＝２のユーザにサービスするように基地局を構成することができる。サービスを受ける受信機の数は、システムの性能特性に従って、時間とともに変化することができる。本明細書で説明される例は、受信機の数が増加するにつれて、通信システムの性能を有利に改善することができ、それによって、システムが、より長い期間にわたって、より多くの受信機にサービスできるようにすることができる。本明細書で説明される通信システムの例は、受信機の特定の数に対して、またはどの受信機にサービスするかについての特定の選択に対して最適化することができる。
【００４２】
ブロック２１５における比較は、ブロック２１０において計算された特性の値が閾値よりも大きいか、小さいか、それとも等しいかについての表示をもたらすことができる。比が計算され、閾値が設定される方法に応じて、「より大きい」、「より小さい」、または「等しい」という指定は、異なる意味を帯びることができることを理解されたい。ブロック２１０において計算された特性の値が、最大特異値の最小特異値に対する比σ１／σ２Ｎｔであり、閾値が、
【数７】
0005487363.tif 000008
の根によって与えられる、上述（および図１）の例では、閾値以上の比は、比が閾値よりも小さい場合よりも、送信アンテナ間の電力不均衡が大きいことを示すことができる。しかし、たとえば、比が最小特異値の最大特異値に対する比σ２Ｎｔ／σ１として計算される例では、反対のことを示すことができる。さらに、閾値がチャネル行列の特性に等しい場合に、ブロック２１５の後にブロック２３０が続くことができ、ベクトル摂動法を使用しなくてよいように、閾値を設定し、プリコーダを構成することもできる。
【００４３】
比が閾値よりも大きい場合、ブロック２２０において、たとえば、図１のプリコーダ１５８によって、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更して、データシンボルを生成することができる。上で説明したように、さまざまな適切なベクトル摂動法を使用して、１つまたは複数の到来した送信メッセージをスカラ整数ベクトルを用いて変更することができる。いくつかの例では、レンストラ−レンストラ−ロヴァッツ（ＬＬＬ：Ｌｅｎｓｔｒａ−Ｌｅｎｓｔｒａ−Ｌｏｖａｓｚ）アルゴリズムおよびババイ近似（Ｂａｂａｉ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）を使用して、ベクトル摂動を実行することができる。ＬＬＬアルゴリズムは、たとえば、Ｍ．Ｔａｈｅｒｚａｄｅｈ他、「ＬＬＬ  ｌａｔｔｉｃｅ−ｂａｓｉｓ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｃｈｉｅｖｅｓ  ｔｈｅ  ｍａｘｉｍｕｍ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｉｎ  ＭＩＭＯ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ  Ｉｎｆｏ．Ｔｈｅｏｒｙ、２００５年、１３００〜１３０４ページにおいて説明されており、同文献は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。以下でさらに説明するように、比が閾値よりも小さい場合、ベクトル摂動法を使用しなくてよい。したがって、ブロック２２０において、ベクトル摂動法を実行するように構成されたベクトル摂動ユニットは、ブロック２１５における比較に応答して起動することができる。
【００４４】
ブロック２２５において、たとえば、図１のプリコーダ１５８によって、ブロック２２０において生成されたデータシンボルを、チャネル反転法を使用してプリコードすることができる。適切なチャネル反転法は、上で概略的に説明されており、チャネル行列の逆行列を利用することができる。このようにして、複数の送信アンテナによって使用するためのプリコードされたデータシンボルを生成することができる。
【００４５】
特性の値が閾値よりも小さい場合、ブロック２３０において、たとえば、図１のプリコーダ１５８によって、チャネル反転法を使用して少なくとも１つの送信メッセージをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成することができる。図２では、特性の値が閾値よりも小さい場合は、ベクトル摂動法を使用しなくてよいことに留意されたい。このように、送信アンテナ間の電力変動が閾値によって表されるレベルよりも低いことを特性の値と閾値との比較が示している場合は、ベクトル摂動法の計算コストを回避することができる。上で説明したように、特性の値が閾値よりも大きい場合は、ベクトル摂動法を使用することができる。したがって、ブロック２３０において、プリコーダ１５８は、ブロック２１５における比較に応答して、ベクトル摂動法を実行するように構成されたベクトル摂動ユニットを使用不能にすることができる。
【００４６】
ブロック２３５において、たとえば、送信機１６０によって、プリコードされたデータシンボルを通信チャネルを介して送信することができる。基地局１１０は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）モードにおける通信のために構成することができ、アンテナ１１２、１１４を含む複数の送信アンテナをしかるべく使用することができる。プリコードされたデータシンボルは、チャネル行列内の値に応じて、ベクトル摂動法を使用して生成されることも、または生成されないこともあることを思い出されたい。
【００４７】
ブロック２４０において、少なくとも１つの受信アンテナを使用して、プリコードされたデータシンボルの少なくともいくつかを通信チャネルを介して受信することができる。任意の数の移動局を使用して、通信チャネルを介して送信されたプリコードされたデータシンボルを受信することができる。いくつかの例では、各移動局は、プリコードされたデータシンボルを受信するための１つのアンテナを有することができる。他の例では、１つまたは複数の移動局は、２つ以上のアンテナを有することもできる。いくつかの例では、基地局自体によって送られた送信を基地局自体で受信することができる。
【００４８】
ブロック２４５において、移動局によって、受信したプリコードされたデータシンボルに少なくとも部分的に基づいてチャネル行列を計算することができる。知られた技法を使用して、チャネル行列を計算することができる。その後、チャネル行列を示すデータを基地局の送信機に伝達して、ブロック１０５において受信することができる。その後、チャネル行列を使用して、プリコーダ１５８によって送信メッセージを符号化するための技法を選択することができる。
【００４９】
上で説明されたブロックは、コンピューティングデバイス上で動作する一連の命令もしくはプログラムモジュールとして、デバイス内の相互接続された機械ロジック回路もしくは回路モジュールとして、またはそれらの何らかの組合せとして実施できることを理解されたい。実施は、さまざまな実施形態の性能および他の要件に依存する選択の問題である。本明細書で説明されるブロックのいくつかは、状態操作、関数、構造的デバイス、アクション、および／またはモジュールと呼ぶことができる。さまざまなブロックは、ソフトウェアで、ファームウェアで、専用デジタルロジックで、またはそれらの任意の組合せで実施することができる。いくつかの実施では、説明されたブロックの１つまたは複数は、取り除くこと、組み合わせること、またはさらなるブロックに分割することができることも理解されたい。これらのブロックは、順次的に、並列して、または本明細書で説明される順序とは異なる順序で実行することもできる。
【００５０】
図３は、本開示の少なくともいくつかの例による、送信メッセージをプリコードするように構成された例示的なプリコーダの概略図である。図１に示されるプリコーダ１５８を使用して、送信メッセージを、通信チャネル１０５を介して送信するためのプリコードされたデータシンボルにプリコードできることを思い出されたい。図３は、プリコーダ１５８内で使用できる機能ブロックの概略図を提供し、プリコーダ１５８は、逆行列器（matrix inverter）３２０、行列特性計算器３２５、比較器３３０、閾値ストレージ３３５、ベクトル摂動ユニット３４０、マルチプレクサ３４５、および／またはチャネル反転プリコーディングユニット３５０のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００５１】
逆行列器３２０は、チャネル行列情報を受け取り、チャネル行列Ｈの逆行列を計算するように構成することができる。再び図１を参照すると、チャネル行列情報は、通信チャネル１０５を介して受信し、チャネル行列復号器１６６によって復号することができる。逆行列器３２０は、行列特性計算器３２５に結合することができ、行列特性計算器３２５は、チャネル行列の逆行列の特性の値を計算し、特性の値を示す信号を生成するように構成することができる。比較器３３０は、行列特性計算器に結合することができ、特性の値を示す信号を受け取るように構成すること、また特性の値を閾値と比較し、比較を示す信号を生成するようにさらに構成することができる。閾値ストレージ３３５は、１つまたは複数の閾値を記憶し、閾値を比較器３３０に提供するように構成することができる。ベクトル摂動ユニット３４０は、基地局１１０によって通信チャネルを介して送信される送信メッセージを受け取るように構成することができる。ベクトル摂動ユニットは、ベクトル摂動法を使用して送信メッセージの少なくとも１つを変更して、データシンボルを生成するように構成することもできる。マルチプレクサ３４５は、比較器３３０およびベクトル摂動ユニット３４０に結合することができる。ベクトル摂動ユニット３４０は、マルチプレクサ３４５から比較を示す信号を受け取ることができ、比較を示す信号に応答して、使用可能または使用不能にすることができる。ベクトル摂動法を使用することを比較が示す場合、ベクトル摂動ユニットを使用可能にすることができる。ベクトル摂動法を使用しないことを比較が示す場合、ベクトル摂動ユニットを使用不能にすることができる。マルチプレクサ３４５は、少なくとも１つの送信メッセージ、データシンボル、および比較を示す信号を受け取るように構成することができ、マルチプレクサは、比較を示す信号に従って、少なくとも１つの送信メッセージまたはデータシンボルのどちらかを出力するようにさらに構成することができる。チャネル反転プリコーディングユニット３５０は、マルチプレクサ３４５に結合することができ、少なくとも１つの送信メッセージまたは変更されたデータシンボルのどちらかを受け取り、チャネル反転法を使用して受け取ったシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成するように構成することができる。
【００５２】
上で説明されたブロックは、コンピューティングデバイス上で動作する一連の命令もしくはプログラムモジュールとして、デバイス内の相互接続された機械ロジック回路もしくは回路モジュールとして、またはそれらの何らかの組合せとして実施できることを理解されたい。実施は、さまざまな実施形態の性能および他の要件に依存する選択の問題である。本明細書で説明されるブロックのいくつかは、状態操作、関数、構造的デバイス、アクション、および／またはモジュールと呼ぶことができる。さまざまなブロックは、ソフトウェアで、ファームウェアで、専用デジタルロジックで、またはそれらの任意の組合せで実施することができる。いくつかの実施では、説明されたブロックの１つまたは複数は、取り除くこと、組み合わせること、またはさらなるブロックに分割することができることも理解されたい。これらのブロックは、順次的に、並列して、または本明細書で説明される順序とは異なる順序で実行することもできる。
【００５３】
逆行列器３２０は、チャネル行列Ｈの逆行列を計算するように構成することができる。任意の適切な技法を使用して、逆行列を計算することができる。逆行列器３２０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができる。以下でさらに説明するように、逆行列計算器３２０を実施するために利用される処理ユニットは、いくつかの例では、基地局１１０の残りのコンポーネントの１つまたは複数と共用することができる。
【００５４】
行列特性計算器３２５は、複数の送信アンテナに対する電力分布の程度に対応する、チャネル行列の逆行列の特性の値を計算するように構成することができる。いくつかの例では、上で言及したように、チャネル行列の逆行列の２つの特異値の比を、複数の送信アンテナに対する電力分布がどれだけ非一様であり得るかを示す指標として使用することができる。したがって、行列特性計算器３２５は、チャネル行列の逆行列の複数の特異値のうちの少なくとも２つの間の比を計算し、比を示す信号を生成するように適合させることができる。より一般的には、行列特性計算器３２５は、逆チャネル行列の全体または部分を示すデータを逆行列器３２０から受け取るように構成することができる。いくつかの例では、行列特性計算器３２５は、逆チャネル行列の１つまたは複数の特異値を受け取るように構成することができる。行列特性計算器３２５は、その後、チャネル行列の逆行列の特性の値を計算し、特性の値を示す信号を生成するように構成することができる。行列特性計算器３２５は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができ、行列特性計算器３２５を実施するために使用される処理ユニットは、いくつかの例では、本明細書で説明される他の送信機コンポーネントと共用することができる。
【００５５】
比較器３３０は、行列特性計算器３２５および閾値ストレージ３３５に結合することができる。比較器３３０は、行列特性計算器３２５によって生成された行列特性の値を示す信号と、閾値ストレージ３３５からの閾値とを受け取るように構成することができる。比較器によって実施される比較は、特性の値が閾値よりも大きいか、それとも小さいかを判定するように構成することができる。比較器３３０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができ、比較器３３０を実施するために使用される処理ユニットは、いくつかの例では、本明細書で説明される他の送信機コンポーネントと共用することができる。比較器３３０は、いくつかの例では、比較を示す信号を生成し、その信号をマルチプレクサ３４５およびベクトル摂動ユニット３４０に提供するように構成することができる。
【００５６】
閾値ストレージ３３５は、比較器からアクセス可能な任意のタイプの記憶媒体として実施することができる。いくつかの例では、上で概略的に説明したように、閾値を計算するために、（図３に図示されていない）閾値計算器を基地局１１０に含むことができる。閾値は、送信機が通信チャネルを介してそれらにサービスするように構成された移動局の数に基づくことができる。
【００５７】
ベクトル摂動ユニット３４０は、スカラ整数ベクトルに従って１つまたは複数の送信メッセージに摂動を与えるように構成することができる。ベクトル摂動ユニットは、さまざまなベクトル摂動法のいずれかを実施することができ、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができる。ベクトル摂動ユニット３４０を実施するために使用される処理ユニットは、いくつかの例では、本明細書で説明される１つまたは複数の他の送信機コンポーネントと共用することができる。ベクトル摂動ユニットは、特性の値と閾値の間の比較を示す信号を比較器３３０から受け取るように構成することができる。ベクトル摂動ユニットは、比較を示す信号に応答して、使用可能および使用不能にするように構成することができる。すなわち、１つまたは複数の送信メッセージに対してベクトル摂動を実行すべきであることを比較器からの信号が示している場合、ベクトル摂動ユニット３４０を使用可能にすることができ、ベクトル摂動を実行すべきでないことを比較器からの信号が示している場合、ベクトル摂動ユニット３４０を使用不能にすることができる。特性の値が、逆チャネル行列の最大特異値の最小特異値に対する比として計算される例では、ベクトル摂動ユニットは、比が閾値以上であったことを示す表示に応答して使用可能にすることができ、また比が閾値より小さかったことを示す表示に応答して使用不能にすることができる。使用可能にされた場合、ベクトル摂動ユニット３４０は、送信メッセージに基づいてデータシンボルを生成するように構成することができる。
【００５８】
マルチプレクサ３４５は、比較器３３０、ベクトル摂動ユニット３４０、およびチャネル反転プリコーディングユニット３５０に結合することができる。マルチプレクサ３４５は、通信チャネルを介して送信される送信メッセージに加えて、ベクトル摂動ユニット３４０によって生成されたデータシンボルも受け取るように構成することができる。比較を示す信号に応答して、マルチプレクサ３４５は、ベクトル摂動ユニット３４０の出力または送信メッセージ自体のどちらかを選択して、チャネル反転プリコーディングユニット３５０に提供するように構成することができる。すなわち、マルチプレクサは、ベクトル摂動を使用すべきことを示す比較に応答して、ベクトル摂動ユニット３４０の出力をチャネル反転プリコーディングユニット３５０に提供するように構成することができる。マルチプレクサ３４５は、ベクトル摂動を使用すべきでないことを示す比較に応答して、１つまたは複数の送信メッセージをチャネル反転プリコーディングユニット３５０に提供するように構成することができる。
【００５９】
チャネル反転プリコーディングユニット３５０は、送信メッセージ自体またはベクトル摂動ユニット２４０によって生成されたデータシンボルのどちらかをプリコードして、プリコードされたデータシンボルをもたらすように構成することができる。チャネル反転プリコーディングユニット３５０は、その例が上で概略的に説明された、さまざまなチャネル反転法のいずれかを実施することができる。チャネル反転プリコーディングユニット３５０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施することができる。チャネル反転プリコーディングユニット３５０を実施するために使用される処理ユニットは、いくつかの例では、本明細書で説明される送信機の他のコンポーネントと共用することができる。
【００６０】
図４は、本開示の少なくともいくつかの例による、送信メッセージのプリコーディングのために構成された例示的なコンピューティングデバイス４００を示すブロック図である。いくつかの例では、コンピューティングデバイス４００は、たとえば、図１のプリコーダ１５８を実施するために使用することができる。非常に基本的な構成４０１においては、一般に、コンピューティングデバイス４００は、１つまたは複数のプロセッサ４１０と、システムメモリ４２０とを含む。メモリバス４３０は、プロセッサ４１０とシステムメモリ４２０の間で通信するために使用することができる。
【００６１】
所望の構成に応じて、プロセッサ４１０は、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはそれらの任意の組合せを含むが、それらに限定されない、任意のタイプを取ることができる。プロセッサ４１０は、レベル１キャッシュ４１１およびレベル２キャッシュ４１２などの１つまたは複数のレベルのキャッシングと、プロセッサコア４１３と、レジスタ４１４とを含むことができる。例示的なプロセッサコア４１３は、算術論理演算ユニット（ＡＬＵ）、浮動小数点ユニット（ＦＰＵ）、デジタル信号処理コア（ＤＳＰコア）、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。例示的なメモリコントローラ４１５も、プロセッサ４１０とともに使用することができ、またはいくつかの実施では、メモリコントローラ４１５は、プロセッサ４１０の内部部品とすることができる。
【００６２】
所望の構成に応じて、システムメモリ４２０は、（ＲＡＭなどの）揮発性メモリ、（ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの）不揮発性メモリ、またはそれらの任意の組合せを含むが、それらに限定されない、任意のタイプを取ることができる。システムメモリ４２０は、オペレーティングシステム４２１と、１つまたは複数のアプリケーション４２２と、プログラムデータ４２４とを含むことができる。アプリケーション４２２は、図２および図３を参照して上で説明された機能に従って、プリコーディング技法を選択し、送信メッセージをプリコードするように構成されたプリコーディング方法４２３を含むことができる。プログラムデータ４２４は、閾値データ４２５と、上で説明されたようにプリコーディング技法を選択するのに役立つチャネル行列データ４２４とを含むことができる。いくつかの実施形態では、アプリケーション４２２は、チャネル行列データ４２４に反映されるチャネル行列の特性を何らかの方法で閾値データ４２４と比較した場合に、ベクトル摂動法を使用して送信メッセージを符号化するように、オペレーティングシステム４２１上でプログラムデータ４２４を用いて動作するよう構成することができる。この説明された基本構成は、図４においては、点線４０１内のコンポーネントによって示されている。
【００６３】
コンピューティングデバイス４００は、追加の特徴または機能、ならびに基本構成４０１と任意の必要なデバイスおよびインタフェースの間の通信を円滑化するための追加のインタフェースを有することができる。たとえば、バス／インタフェースコントローラ４４０は、ストレージインタフェースバス４４１を介する、基本構成４０１と１つまたは複数のデータ記憶装置４５０の間の通信を円滑化するために使用することができる。データ記憶装置４５０は、取外し式記憶装置４５１、非取外し式記憶装置４５２、またはそれらの組合せとすることができる。取外し式記憶装置および非取外し式記憶装置の例は、いくつかの名前を挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ならびにテープドライブを含む。例示的なコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実施された、揮発性および不揮発性の取外し式および非取外し式媒体を含むことができる。
【００６４】
システムメモリ４２０、取外し式ストレージ４５１、および非取外し式ストレージ４５２はすべて、コンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、もしくは他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、もしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を記憶するのに使用でき、コンピューティングデバイス４００によってアクセスできる他の任意の媒体を含むが、それらに限定されない。そのようなコンピュータ記憶媒体はいずれも、デバイス４００の一部とすることができる。
【００６５】
コンピューティングデバイス４００は、バス／インタフェースコントローラ４４０を介する、さまざまなインタフェース装置（たとえば、出力インタフェース、周辺インタフェース、および通信インタフェース）から基本構成４０１への通信を円滑化するための、インタフェースバス４４２も含むことができる。例示的な出力装置４６０は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート４６３を介してディスプレイまたはスピーカなどのさまざまな外部装置と通信するように構成できる、グラフィックス処理ユニット４６１およびオーディオ処理ユニット４６２を含む。例示的な周辺インタフェース４７０は、１つまたは複数のＩ／Ｏポート４７３を介して入力装置（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置など）または他の周辺装置（たとえば、プリンタ、スキャナなど）などの外部装置と通信するように構成できる、シリアルインタフェースコントローラ４７１またはパラレルインタフェースコントローラ４７２を含む。例示的な通信装置４８０は、１つまたは複数の通信ポート４８２を介する、ネットワーク通信リンクでの、１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス４９０との通信を円滑化するように構成できる、ネットワークコントローラ４８１を含む。
【００６６】
ネットワーク通信リンクは、通信媒体の一例とすることができる。通信媒体は、搬送波または他のトランスポートメカニズムなどの変調データ信号内のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータによって一般に具現することができ、任意の情報配送媒体を含むことができる。「変調データ信号」は、情報を信号内に符号化するような方法で、その特性の１つまたは複数が設定または変更された信号とすることができる。限定することなく、例を挙げると、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体、ならびに音響、無線周波（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、および他の無線媒体などの無線媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体という用語は、本明細書で使用される場合、記憶媒体と通信媒体の両方を含むことができる。
【００６７】
コンピューティングデバイス４００は、セルフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレーヤデバイス、ワイヤレスウェブウォッチデバイス、パーソナルヘッドセットデバイス、アプリケーション固有デバイス、または上記の機能のいずれかを含むハイブリッドデバイスなど、フォームファクタが小さいポータブル（またはモバイル）電子デバイスの一部として実施することができる。コンピューティングデバイス４００は、ラップトップコンピュータ構成と非ラップトップコンピュータ構成の両方を含むパーソナルコンピュータとしても実施することができる。
【００６８】
図５は、本開示による、送信メッセージをプリコードするための命令を記憶するように構成された例示的なコンピュータプログラム製品５００を示すブロック図である。コンピュータ可読媒体５０６、記録可能媒体５０８、通信媒体５１０、もしくはそれらの組合せとして実施することができる、またはそれらを含むことができる信号搬送媒体５０２は、先に説明したプロセスの全部または一部を実行するように処理ユニットを構成できる命令５０４を記憶する。これらの命令は、たとえば、チャネル行列の逆行列の特性の値を計算するための、また特性の値を閾値と比較するための１つまたは複数の実行可能命令を含むことができる。命令は、特性の値が閾値以上である場合、ベクトル摂動法を使用して少なくとも１つの送信メッセージを変更するための、またデータシンボルをプリコードして、プリコードされたデータシンボルを生成するための命令も含むことができる。命令は、特性の値が閾値よりも小さい場合、ベクトル摂動を行わずに、チャネル反転法を使用するための命令も含むことができる。他の例では、命令５０４は、図２および図３を参照して上で説明されたプリコーダの機能の全部または一部を実施するための命令を含むことができる。
【００６９】
本開示は、さまざまな態様の例示として意図された、本出願において説明された特定の例に関して限定されるべきではない。当業者には明らかなように、本開示の主旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更を施し、また多くの例を作ることができる。本明細書で列挙された方法および装置に加えて、開示の範囲内にある機能的に等価な方法および装置が、上述の説明から当業者には明らかである。そのような変更および例は、添付の特許請求の範囲内に包含されることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲の項目と、そのような特許請求の範囲に権利が与えられた均等物の全範囲とによってのみ限定されるべきである。本開示は、もちろんさまざまであり得る、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生物システムに限定されないことを理解されたい。本明細書で使用される用語は、特定の例を説明することを目的としているにすぎず、限定することは意図していないことも理解されたい。
【００７０】
本明細書では、実質的にどの複数形の用語および／または単数形の用語の使用に関しても、当業者であれば、状況および／または用途に適するように、複数から単数および／または単数から複数に変換することができる。本明細書では、明瞭となるように、さまざまな単数／複数間の置換えを明示的に説明することもできる。
【００７１】
一般に、本明細書、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本文）において使用される用語は、一般に、「オープン」タームであることが意図されていること（たとえば、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語は、「〜を含むが、それらに限定されない」と解釈すべきであり、「〜を有する（ｈａｖｉｎｇ）」という語は、「少なくとも〜を有する」と解釈すべきであり、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、「〜を含むが、それらに限定されない」と解釈すべきであるなど）を当業者であれば理解されよう。
【００７２】
導入されるクレーム記載物（ｃｌａｉｍ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎ）について特定の数が意図される場合、そのような意図は、請求項において明示的に記載され、そのような記載がない場合は、そのような意図も存在しないことを当業者であればさらに理解されよう。たとえば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲では、クレーム記載物を導入するために、「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」という導入句の使用を含むことがある。しかし、そのような語句の使用は、同じ請求項が、「１つまたは複数の」および「少なくとも１つの」という導入句と、「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によるクレーム記載物の導入が、そのように導入されたクレーム記載物を含む特定の請求項を、ただ１つのそのような記載物を含む例に限定することを含意すると解釈すべきではなく（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈すべきであり）、クレーム記載物を導入するために使用される定冠詞の使用についても同じことが当てはまる。加えて、導入されるクレーム記載物について特定の数が明示的に記載される場合であっても、そのような記載は、少なくとも記載された数であることを意味すると解釈すべきである（たとえば、他の修飾句を伴わない「２つの記載物」という最小限の記載は、少なくとも２つの記載物、または２つ以上の記載物を意味する）ことを当業者であれば理解されよう。
【００７３】
さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣用表現が使用される場合、一般に、そのような構造は、当業者がその慣用表現を理解する意味において意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡとＢをともに、ＡとＣをともに、ＢとＣをともに、および／またはＡとＢとＣをともに有するシステムなどを含むが、それらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣用表現が使用される場合、一般に、そのような構造は、当業者がその慣用表現を理解する意味において意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡとＢをともに、ＡとＣをともに、ＢとＣをともに、および／またはＡとＢとＣをともに有するシステムなどを含むが、それらに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する実質的にすべての離接語および／または離接句は、説明内か、特許請求の範囲内か、それとも図面内かに係わらず、用語の一方、用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を企図していると理解すべきであることを当業者であればさらに理解されよう。たとえば、「ＡまたはＢ」という句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡとＢ」の可能性を含むと理解される。
【００７４】
加えて、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループに関して説明される場合、本開示が、それによって、マーカッシュグループの個々の要素またはマーカッシュグループの要素からなる部分グループに関しても説明されていることが当業者には理解されよう。
【００７５】
当業者であれば理解されるように、文書による説明を提供することなどに関するありとあらゆる目的のため、本明細書で開示されたすべての範囲は、すべての範囲のありとあらゆる可能な部分範囲および部分範囲の組合せも包含する。いずれの列挙された範囲も、当該範囲を十分に説明しており、また当該範囲を少なくとも等分に２分割、３分割、４分割、５分割、１０分割などすることが可能であることを容易に認識することができる。非限定的な一例として、本明細書で説明された各範囲は、下位３分の１、中間３分の１、および上位３分の１などに容易に分割することができる。やはり当業者であれば理解されるように、「最大で」、「少なくとも」、「より多い」、「より少ない」などのすべての言葉は、挙げられた数を含み、上で説明されたように後で部分範囲に分割できる範囲に言及している。最後に、当業者であれば理解されるように、範囲は、各個別要素を含む。したがって、たとえば、１つ〜３つの項目を有する群は、１つ、２つ、または３つの項目を有する群に言及している。同様に、１つ〜５つの項目を有する群は、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの項目を有する群に言及しており、その他についても同様である。
【００７６】
上述の詳細な説明では、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用によって、デバイスおよび／またはプロセスのさまざまな例を説明したが、そのようなブロック図、フローチャート、および／または例は、１つまたは複数の機能および／または動作を含んでおり、そのようなブロック図、フローチャート、および／または例の内の各機能および／または動作は、広範なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの実質的に任意の組合せによって、個別におよび／または集団で実施できることが当業者には理解されよう。一例では、本明細書で説明された本発明のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他の統合形式によって実施することができる。しかし、本明細書で開示される例のいくつかの態様は、全体的または部分的に、集積回路で、１つもしくは複数のコンピュータ上で動作する１つもしくは複数のコンピュータプログラム（たとえば、１つもしくは複数のコンピュータシステム上で動作する１つもしくは複数のプログラム）として、１つもしくは複数のプロセッサ上で動作する１つもしくは複数のプログラム（たとえば、１つもしくは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つもしくは複数のプログラム）として、ファームウェアとして、またはそれらの実質的に任意の組合せとして等価的に実施することができること、また回路の設計ならびに／またはソフトウェアおよび／もしくはファームウェアのためのコードの記述は、本開示を踏まえれば十分に当業者の技能の範囲内にあることが当業者には理解されよう。たとえば、ユーザは、速度および精度が最重要であると決定した場合は、主としてハードウェアおよび／もしくはファームウェア手段を選択することができ、柔軟性が最重要である場合は、主としてソフトウェア実施を選択することができ、またはさらに別の代替として、ハードウェア、ソフトウェア、および／もしくはファームウェアの何らかの組合せを選択することができる。
【００７７】
さらに、本明細書に記載された主題のメカニズムをさまざまな形式のプログラム製品として配布することができることを、当業者は理解するであろうし、本明細書に記載された主題の例示的な実施例が、実際に配布を実行するために使用される信号伝達媒体の特定のタイプにかかわらず適用されることを、当業者は理解するであろう。信号伝達媒体の例には、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ、などの記録可能なタイプの媒体、ならびに、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）の通信タイプの媒体が含まれるが、それらには限定されない。
【００７８】
本明細書で説明したやり方で装置および／またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置および／またはプロセスを、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの１つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つもしくは複数の相互作用装置、ならびに／またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム（たとえば、位置検知用および／もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および／もしくは数量の調整用コントロールモータ）を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。
【００７９】
本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。
【００８０】
本明細書では、さまざまな態様および例が開示されたが、他の態様および例も当業者には明らかである。本明細書で開示されたさまざまな態様および例は、例示を目的としており、限定することは意図しておらず、真の範囲および主旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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