(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ個の仮想アンテナの中から送信に使用するＭ個の仮想アンテナを選択し、出力シンボルを前記Ｍ個の仮想アンテナにマップし、前記マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの全てから送信するように構成されている少なくとも１つのプロセッサであって、ＶはＭに等しいか、またはＭより大きく、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい、少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、を含み、
前記少なくとも１つのプロセッサは、周波数のサブキャリアの第１のセットに割り当てられた第１の受信機に対して、前記Ｖ個の仮想アンテナの中から１つの仮想アンテナを選択し、周波数のサブキャリアの第２のセットに割り当てられた第２の受信機に対して、前記Ｖ個の仮想アンテナの中から２つ以上の仮想アンテナを選択し、前記第１の受信機に対する出力シンボルを前記１つの仮想アンテナの周波数のサブキャリアの前記第１のセットにマップし、前記第２の受信機に対する出力シンボルを前記２つ以上の仮想アンテナの周波数のサブキャリアの前記第２のセットにマップするように構成され、
ここにおいて、前記仮想アンテナのＶは、所望の空間多重化次数、所望の空間ダイバーシティ次数、および所望のチャネル推定オーバヘッド次数に基づいて選択される、装置。
【請求項２】
Ｖ個の仮想アンテナの中から第１の受信機への送信に使用するＭ１個の仮想アンテナを選択し、前記Ｖ個の仮想アンテナの中から第２の受信機への送信に使用するＭ２個の仮想アンテナを選択し、前記第１の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ１個の仮想アンテナにマップし、前記第２の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ２個の仮想アンテナにマップし、前記第１の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの全てから第１の周波数のサブキャリアで送信し、前記第２の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、前記Ｔ個の送信アンテナの第２の周波数のサブキャリアで送信するように構成されている少なくとも１つのプロセッサであって、ＶはＭ１およびＭ２に等しいか、またはＭ１およびＭ２より大きく、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい、少なくとも１つのプロセッサと、
ここにおいて、前記仮想アンテナのＶは、所望の空間多重化次数、所望の空間ダイバーシティ次数、および所望のチャネル推定オーバヘッド次数に基づいて選択される、
前記少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、
を含む装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用するように構成されている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
Ｍ１は、Ｍ２に等しくない請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２の周波数のサブキャリアは、１つの周波数のサブキャリアであり、送信は、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を使用して前記第１および第２の受信機に送信される請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのプロセッサは、送信に使用される前記Ｍ１個およびＭ２個の仮想アンテナの各々でパイロットを送信するように構成されている請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記マップされた前記第１の受信機に対する出力シンボルと前記マップされた前記第２の受信機に対する出力シンボルとに基づいて、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）変調技術またはシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）変調技術を使用して、前記Ｔ個の送信アンテナに対する送信シンボルを生成するように構成されている請求項２に記載の装置。
【請求項８】
Ｖ個の仮想アンテナの中から第１の受信機への送信に使用するＭ１個の仮想アンテナを選択する手段であって、ＶはＭ１に等しいか、またはＭ１より大きい、手段と、
前記Ｖ個の仮想アンテナの中から第２の受信機への送信に使用するＭ２個の仮想アンテナを選択する手段であって、Ｍ２はＶより小さいか、またはＶに等しい、手段と、
ここにおいて、前記仮想アンテナのＶは、所望の空間多重化次数、所望の空間ダイバーシティ次数、および所望のチャネル推定オーバヘッド次数に基づいて選択される、
前記第１の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ１個の仮想アンテナにマップする手段と、
前記第２の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ２個の仮想アンテナにマップする手段と、
前記第１の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの全てから第１の周波数のサブキャリアで送信する手段であって、ＴはＶに等しいか、Ｖより大きい手段と、
前記第２の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、前記Ｔ個の送信アンテナの第２の周波数のサブキャリアで送信する手段と、
を含む装置。
【請求項９】
前記Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用する手段をさらに含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
Ｖ個の仮想アンテナの中から第１の受信機への送信に使用するＭ１個の仮想アンテナを選択することと、ここにおいて、ＶはＭ１に等しいか、またはＭ１より大きく、
前記Ｖ個の仮想アンテナの中から第２の受信機への送信に使用するＭ２個の仮想アンテナを選択することと、ここにおいて、Ｍ２はＶより小さいか、またはＶに等しく、
ここにおいて、前記仮想アンテナのＶは、所望の空間多重化次数、所望の空間ダイバーシティ次数、および所望のチャネル推定オーバヘッド次数に基づいて選択される、
前記第１の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ１個の仮想アンテナにマップすることと、
前記第２の受信機に対する出力シンボルを前記Ｍ２個の仮想アンテナにマップすることと、
前記第１の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの全てから第１の周波数のサブキャリアで送信することと、ここにおいて、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい、
前記第２の受信機に対する前記マップされた出力シンボルを供給して、前記Ｔ個の送信アンテナの第２の周波数のサブキャリアで送信することと、
を備える方法。
【請求項１１】
前記Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用することをさらに備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
Ｍ１は、Ｍ２に等しくない請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２の周波数のサブキャリアは、１つの周波数のサブキャリアであり、送信は、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を使用して前記第１および第２の受信機に送信される請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
送信に使用される前記Ｍ１個およびＭ２個の仮想アンテナの各々でパイロットを送信することをさらに備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記マップされた前記第１の受信機に対する出力シンボルと前記マップされた前記第２の受信機に対する出力シンボルとに基づいて、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）変調技術またはシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）変調技術を使用して、前記Ｔ個の送信アンテナに対する送信シンボルを生成することをさらに備える請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権主張】
【０００１】
本出願は、２００５年８月２２日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国仮出願第６０／７１０，４０８号、および２００５年８月２４日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国仮出願第６０／７１１，１４４号に対して優先権を主張し、いずれの仮出願も、本発明の譲受人に譲渡され、参照によって本明細書に取り入れられている。本出願はさらに、本出願と同日に出願され、参照によって本明細書に取り入れられている「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｅｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の、一緒に譲渡された番号未決定の米国特許出願に関連している。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、全体的に通信に関し、さらに具体的には無線通信の送信方式に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムにおいて、送信機（たとえば、基地局または端末）は、１つまたは複数（Ｒ個）の受信アンテナを装備した受信機へのデータ送信のために、複数（Ｔ個）の送信アンテナを利用することができる。複数の送信アンテナを使用して、これらのアンテナから異なるデータを送信することによってシステムのスループットを増大する、および／またはデータを冗長して送信することによって信頼性を向上することができる。たとえば、送信機は、すべてのＴ個の送信アンテナから所与のシンボルを送信してもよく、受信機は、このシンボルの複数のバージョンをＲ個の受信アンテナを介して受信してもよい。送信されたシンボルのこれらの複数のバージョンは、一般に、シンボルを復元する受信機の能力を向上する。
【０００４】
送信の性能は、複数の送信アンテナと、存在するのであれば複数の受信アンテナとによって得られる空間次元を利用することによって改善することができる。送信アンテナと受信アンテナとの各ペアの間には、伝搬路が存在する。Ｔ・Ｒの異なる伝搬路は、Ｔ個の送信アンテナとＲ個の受信アンテナとの間に形成される。これらの伝搬路は、異なるチャネル状態（たとえば、異なるフェージング、マルチパス、および干渉の影響）を経験し、異なる信号対雑音干渉比（ＳＮＲ）になることがある。Ｔ・Ｒの伝搬路に対するチャネル応答は、伝搬路ごとに異なり、さらに、分散無線チャネルの場合には周波数、および／または時間と共に変化する無線チャネルの場合には時間で異なることがある。
【０００５】
データ送信に複数の送信アンテナを使用することの主な欠点は、データ送信を正確に受信するために、送信アンテナと受信アンテナとの各ペア（または各伝搬路）間のチャネル応答を推定することが通常必要とされることである。Ｔ・Ｒの送信アンテナと受信アンテナとのペアのすべてに対する完全なチャネル応答を推定することは、複数の理由から望ましくない可能性がある。第一に、チャネル推定に使用されるパイロットを送信するために、大量のリンクリソースが消費される可能性があり、また、このことは、データを送信するのに利用可能なリンクリソースを減らす。第二に、Ｔ・Ｒの送信アンテナと受信アンテナとのペアのすべてに対するチャネル推定は、受信機におけるオーバヘッドの処理を増やす。
【０００６】
したがって、送信アンテナと受信アンテナとのペアのすべてに対する完全なチャネル応答を推定する必要を改善することができる送信方式が、当技術において必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
所望の空間多重化次数（ｓｐａｔｉａｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｏｒｄｅｒ）、空間ダイバーシティ次数（ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｒｄｅｒ）、およびチャネル推定オーバヘッド次数（ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｏｒｄｅｒ）を柔軟に達成することができる送信方式が、本明細書に記載される。空間多重化次数は、１つのシンボル周期において１つのサブキャリアで同時に送信するシンボルの数を決定し、空間ダイバーシティ次数は、送信されるシンボルによって観察される空間ダイバーシティの量を決定し、チャネル推定オーバヘッド次数は、パイロットのオーバヘッドの量を決定する。
【０００８】
実施形態では、送信機から受信機へのデータ送信に関して、受信機に割り当てられたサブキャリアと、受信機に対する空間多重化次数（Ｍ）とが決定される。なお、Ｍ≧１である。割り当てられた各サブキャリアに対して、正規直交行列のＶ列で形成されるＶ個の仮想アンテナの中から、Ｍ個の仮想アンテナが選択される。なお、Ｖ≧Ｍである。Ｖは、所望の空間ダイバーシティ次数とチャネル推定オーバヘッド次数とを達成するように選択されうる。割り当てられた各サブキャリアに対するＭ個の仮想アンテナは、以下に述べるように、種々のやり方で選択されうる。受信機に対する出力シンボルは、正規直交行列を適用することによって、割り当てられた各サブキャリアに対して選択されたＭ個の仮想アンテナにマップされる。パイロットシンボルも、Ｖ個の仮想アンテナにマップされる。マップされた出力シンボルおよびパイロットシンボル（または送信シンボル）を供給して、Ｔ個の物理的送信アンテナから送信する。なお、Ｔ≧Ｖである。送信シンボル（たとえば、ＯＦＤＭシンボルまたはＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）は、各送信アンテナに対して、その送信アンテナに対する送信シンボルに基づいて生成される。異なる巡回遅延が、Ｔ個の送信アンテナに対する送信シンボルに適用されうる。
【０００９】
本発明の種々の態様および実施形態が、以下にさらに詳細に記載される。
【００１０】
本発明の特徴および性質は、全体を通じて同じ参照番号が同じものとして識別される図面と併せて、以下に示す詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信システムを示す図。
【図２Ａ】ＭＩＳＯチャネルを示す図。
【図２Ｂ】ＭＩＭＯチャネルを示す図。
【図３】仮想アンテナに関する送信方式を示す図。
【図４】仮想アンテナおよび巡回遅延ダイバーシティに関する送信方式を示す図。
【図５】仮想アンテナを巡回することによるＭＩＭＯ送信を示す図。
【図６Ａ】例示のサブキャリア構造を示す図。
【図６Ｂ】例示のサブキャリア構造を示す図。
【図６Ｃ】例示のサブキャリア構造を示す図。
【図７】例示の周波数ホッピング方式を示す図。
【図８】シンボルレートホッピングに関する例示のパイロット方式を示す図。
【図９Ａ】ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式を示す図。
【図９Ｂ】ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式を示す図。
【図９Ｃ】ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式を示す図。
【図９Ｄ】ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式を示す図。
【図１０】データおよびパイロットを１つまたは複数の受信機に送信するプロセスを示すフローチャート。
【図１１】データおよびパイロットを１つまたは複数の受信機に送信する装置を示す図。
【図１２】基地局および２つの端末のブロック図。
【詳細な説明】
【００１２】
「例示」なる語は、本明細書では「例、事例、または実例としての役割を果たすこと」を意味するために用いられる。「例示」として本明細書に記載されている実施形態または設計は、他の実施形態または設計に比べて好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されない。
【００１３】
図１は、複数の基地局１１０および複数の端末１２０を有する無線通信システム１００を示す。基地局は、端末と通信する局である。基地局は、アクセスポイント、ノードＢ、および／または何か別のネットワークエンティティとも呼ばれ、その機能の一部またはすべてを含んでもよい。各基地局１１０は、特定の地理的エリア１０２に通信カバレージを提供する。「セル」なる語は、この語が用いられる文脈に応じて、基地局および／またはそのカバレージエリアを指すことができる。システムのキャパシティを改善するために、基地局のカバレージエリアは、複数のより小さいエリア、たとえば、３つのより小さいエリア１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに分割されうる。より小さい各エリアは、それぞれのベーストランシーバサブシステム（ＢＴＳ）によってサービスされる。「セクタ」なる語は、この語が用いられる文脈に応じて、ＢＴＳおよび／またはそのカバレージエリアを指すことができる。セクタ化されたセルの場合には、そのセルの全セクタのＢＴＳは、通常、セルの基地局内に一緒に置かれている。本明細書に記載されている送信技術は、セクタ化されたセルを有するシステム、およびセクタ化されていないセルを有するシステムに用いられもよい。たとえば、この技術は、上述の米国特許出願［代理人整理番号０５０９１］に記載されているシステムに用いられてもよい。簡単にするため、以下の説明において、「基地局」なる語は、全体的に、セクタにサービスするＢＴＳ、およびセルにサービスする基地局に用いられる。
【００１４】
端末１２０は、通常、システム全体に分散し、各端末は、固定されていても、または移動可能であってもよい。端末は、移動局、ユーザ機器、および／または何か別のデバイスとも呼ばれ、その機能の一部またはすべてを含んでもよい。端末は、無線デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線モデムカード、などであってもよい。各端末は、任意の所与の瞬間にダウンリンクおよびアップリンクにおいて０、１つ、または複数の基地局と通信してもよい。ダウンリンク（または順方向リンク）は、基地局から端末への通信リンクを指し、アップリンク（または逆方向リンク）は、端末から基地局への通信リンクを指す。
【００１５】
中央集中型アーキテクチャの場合には、システムコントローラ１３０が、基地局１１０に結合して、これらの基地局に対する調整および制御を行う。分散型アーキテクチャの場合には、基地局が、必要に応じて相互に通信してもよい。
【００１６】
本明細書に記載される送信技術は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、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、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）システム、などのような種々の無線通信システムに用いられてもよい。ＯＦＤＭＡシステムは、直交の周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、全体的なシステム帯域幅を複数（Ｋ個）の直交するサブキャリアに分割するマルチキャリア変調技術である。これらのサブキャリアは、トーン、ビン、などとも呼ばれることがある。ＯＦＤＭを用いるとき、各サブキャリアは、データによって変調され得るそれぞれのサブキャリアに関連付けられる。ＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、インターリーブドＦＤＭＡ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  ＦＤＭＡ、  ＩＦＤＭＡ）を利用して、システムの帯域幅にわたって分散したサブキャリアで送信するか、ローカライズドＦＤＭＡ（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ＦＤＭＡ、  ＬＦＤＭＡ）を利用して、隣接するサブキャリアの１ブロックで送信するか、またはエンハンストＦＤＭＡ（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＦＤＭＡ、  ＥＦＤＭＡ）を利用して、隣接するサブキャリアの複数のブロックで送信してもよい。一般に、変調シンボルは、ＯＦＤＭでは周波数領域で送信され、ＳＣ−ＦＤＭＡでは時間領域で送信される。
【００１７】
ＯＦＤＭシンボルは、以下のように、１つのシンボル周期において１つの送信アンテナに対して生成されうる。Ｎ個の変調シンボルは、送信に使用されるＮ個のサブキャリア（またはＮ個の割り当てられたサブキャリア）にマップされ、信号値がゼロであるゼロシンボルは、残りのＫ−Ｎ個のサブキャリアにマップされる。Ｋ点の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）または逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を、Ｋ個の変調シンボルおよびゼロシンボルに対して行い、Ｋ個の時間領域サンプルのシーケンスを獲得する。シーケンスの最後のＱ個のサンプルをシーケンスの最初にコピーし、Ｋ＋Ｑ個のサンプルを含むＯＦＤＭシンボルを形成する。Ｑ個のコピーされたサンプルは、サイクリックプレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ  ｐｒｅｆｉｘ）またはガードインターバルと呼ばれることがよくあり、Ｑは、サイクリックプレフィックス長である。サイクリックプレフィックスは、周波数応答がシステム帯域幅全体で異なる周波数選択性フェージングが原因で生じるシンボル間干渉（ＩＳＩ）を抑制するために用いられる。
【００１８】
ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルは、以下のように、１つのシンボル周期において１つの送信アンテナに対して生成されうる。Ｎ個の割り当てられたサブキャリアで送信されるＮ個の変調シンボルを、Ｎ点の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）または離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いて周波数領域に変換し、Ｎ個の周波数領域のシンボルを獲得する。これらのＮ個の周波数領域シンボルは、Ｎ個の割り当てられたサブキャリアにマップされ、ゼロシンボルは、残りのＫ−Ｎ個のサブキャリアにマップされる。次に、Ｋ点のＩＦＦＴまたはＩＤＦＴをＫ個の周波数領域シンボルおよびゼロシンボルに対して行い、Ｋ個の時間領域サンプルのシーケンスを獲得する。シーケンスの最後のＱ個のサンプルをシーケンスの最初にコピーし、Ｋ＋Ｑ個のサンプルを含むＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを形成する。
【００１９】
送信シンボルは、ＯＦＤＭシンボルまたはＳＣ−ＦＤＭＡシンボルのいずれであってもよい。送信シンボルのＫ＋Ｑ個のサンプルは、Ｋ＋Ｑサンプル／チップ周期で送信される。シンボル周期は、１つの送信シンボルの持続時間であり、Ｋ＋Ｑサンプル／チップ周期に等しい。
【００２０】
本明細書に記載される送信技術は、ダウンリンクおよびアップリンクに用いられてよい。明確にするために、以下の説明の大半は、１つの基地局（送信機）から１つまたは複数の端末（受信機）へのダウンリンク送信に関する。各サブキャリアにおいて、基地局は、ＳＤＭＡを行わずに１つの端末へ、またはＳＤＭＡを行って複数の端末に送信することができる。
【００２１】
図２Ａは、基地局１１０における複数（Ｔ個）の送信アンテナ１１２ａないし１１２ｔと、端末１２０ｘにおける単一の受信アンテナ１２２ｘとによって形成される多入力単一出力（ＭＩＳＯ）チャネルを示す。ＭＩＳＯチャネルは、各サブキャリアｋに対する１×Ｔチャネル応答行ベクトルｈ（ｋ）によって特徴付けられ、以下のように与えられることができる。
【００２２】
ｈ（ｋ）＝〔ｈ１（ｋ）ｈ２（ｋ）．．．ｈＴ（ｋ）〕      式（１）
なお、ｉ＝１，．．．，Ｔの場合、ｈｉ（ｋ）は、サブキャリアｋに対する送信アンテナｉと単一の受信アンテナとの間の結合または複素チャネル利得を示す。
【００２３】
図２Ｂは、基地局１１０におけるＴ個の送信アンテナ１１２ａないし１１２ｔと、端末１２０ｙにおける複数（Ｒ個）の受信アンテナ１２２ａないし１２２ｒとによって形成される多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルを示す。ＭＩＭＯチャネルは、各サブキャリアｋに対するＲ×Ｔチャネル応答行列Ｈ（ｋ）によって特徴付けられることができ、以下のように与えられることができる。
【数１】
0005389894.tif 000002
【００２４】
なお、ｊ＝１，．．．，Ｒおよびｉ＝１，．．．，Ｔの場合、ｈｊ，ｉ（ｋ）は、サブキャリアｋに対する送信アンテナｉと受信アンテナｊとの間の複素チャネル利得を表し、  ｈｉ（ｋ）は、送信アンテナｉに対するＲ×１チャネル応答ベクトルであり、Ｈ（ｋ）のｉ番目の列である。
【００２５】
送信機は、各シンボル周期において各サブキャリアでＴ個の送信アンテナから１つまたは複数の出力シンボルを送信してもよい。各出力シンボルは、ＯＦＤＭの変調シンボル、ＳＣ−ＦＤＭＡの周波数領域シンボル、または何か別の複素値であってもよい。データ送信は、以下のメトリクスによって量子化されうる。
【００２６】
・空間多重化次数（Ｍ）−１つのシンボル周期において１つのサブキャリアでＴ個の送信アンテナを介して送信される出力シンボルの数
・空間ダイバーシティ次数（Ｄ）−送信される出力シンボルによって観察される空間ダイバーシティの量
・チャネル推定オーバヘッド次数（Ｃ）−各受信アンテナに対して受信機によって推定される仮想アンテナの数
全体的に、Ｍ≦ｍｉｎ{Ｔ，Ｒ｝、Ｄ≦Ｔ、およびＣ≦Ｔである。空間ダイバーシティは、複数の送信アンテナの使用から生じる送信ダイバーシティを指し、複数の受信アンテナの使用から生じる受信ダイバーシティを含まない。
【００２７】
送信機がＴ個の送信アンテナから直接的に出力シンボルを送信する場合には、受信機は通常、データ送信を復元するために、Ｔ個の送信アンテナのすべてに対する完全なチャネル応答を推定する必要がある。したがって、チャネル推定オーバヘッド次数は、Ｃ＝Ｔである。あるシナリオでは、たとえば、チャネル状態が悪いときは、Ｔ個より少ない出力シンボルを同時に送信することが望ましい場合がある。Ｔ個の送信アンテナのサブセットを使用して、Ｔ個より少ない出力シンボルを送信してもよい。しかし、未使用の送信アンテナに利用可能な送信電力が送信に適切に用いられていないために、これは望ましくない。
【００２８】
本明細書に記載される送信方式は、異なる状態におけるデータ送信に対して良好な性能を達成するために、３つのメトリクスＭ、Ｄ、およびＣを柔軟に選択することを可能にする。たとえば、より大きい空間多重化次数Ｍは、高いＳＮＲを有する良好なチャネル状態に対して選択することができ、より小さい空間多重化次数は、低いＳＮＲを有する悪いチャネル状態に対して選択することができる。たとえば、低いＳＮＲが原因の低いスループットが、大きいチャネル推定オーバヘッドを妥当なものとしないシナリオの場合に、より小さいチャネル推定オーバヘッド次数Ｃを選択することができる。
【００２９】
本明細書に記載される送信方式は、送信される出力シンボルの数に関係なく、いずれのサブキャリアが送信に使用されるかに関係なく、Ｔ個の送信アンテナのすべてを送信に利用することができる。この能力により、送信機が、たとえば、送信アンテナのそれぞれに結合された電力増幅器を送信のために利用することによって、Ｔ個の送信アンテナに利用可能な送信電力のすべてを利用することが可能となり、これは一般に性能を向上させる。Ｔ個より少ない送信アンテナを送信に用いることは、通常、利用可能な全送信電力より少ない電力を送信に使用することになり、これは性能に影響を及ぼすことになる。
【００３０】
本明細書に記載される送信方式は、ＭＩＭＯ送信、単一入力多出力（ＳＩＭＯ）送信、および単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）送信を容易にサポートすることができる。ＭＩＭＯ送信とは、１つのシンボル周期において、１つのサブキャリアで、複数の仮想アンテナから複数の受信アンテナへ、複数の出力シンボルを送信することである。ＳＩＭＯ送信とは、１つのシンボル周期において、１つのサブキャリアで、１つの仮想アンテナから複数の受信アンテナへ、１つの出力シンボルを送信することである。ＳＩＳＯ送信とは、１つのシンボル周期において、１つのサブキャリアで、１つの仮想アンテナから１つの受信アンテナへ、１つの出力シンボルを送信することである。さらに、送信機は、１つのシンボル周期において、１つまたは複数の受信機へ、ＭＩＭＯ送信、ＳＩＭＯ送信、および／またはＳＩＳＯ送信の組み合わせを送信してもよい。
【００３１】
送信機は、種々の送信方式を用いて、１つのシンボル周期において１つのサブキャリアでＴ個の送信アンテナからＭ個の出力シンボルを同時に送信してもよい。実施形態において、送信機は、以下のように、送信するために出力シンボルを処理する。
【００３２】
ｘ（ｋ）＝Ｕ・Ｐ（ｋ）・ｓ（ｋ）      式（３）
なお、ｓ（ｋ）は、１つのシンボル周期においてサブキャリアｋで送信されるＭ個の出力シンボルを含むＭ×１ベクトルであり、
Ｐ（ｋ）は、サブキャリアｋに対するＶ×Ｍ置換行列であり、
Ｕ＝〔ｕ１ｕ２．．．ｕＶ〕は、Ｔ×Ｖ正規直交行列であり、
ｘ（ｋ）は、１つのシンボル周期においてサブキャリアｋでＴ個の送信アンテナから送信されるＴ個の送信シンボルを含むＴ×１ベクトルである。
【００３３】
Ｖは、正規直交行列Ｕを用いて形成される仮想アンテナの数である。一般に、１≦Ｍ≦Ｖ≦Ｔである。Ｖは、固定値または設定値であってもよい。
【００３４】
正規直交行列Ｕは、特性ＵＨ・Ｕ＝Ｉによって特徴付けられる。なお、”Ｈ”は、共役転置を表し、Ｉは恒等行列である。ＵのＶ列は互いに直交し、各列は単位電力を有する。実施形態において、Ｕは、各行のＶ個のエントリの平方の大きさの和が一定値に等しいように定義される。この特性により、等しい送信電力がＴ個の送信アンテナのすべてに使用されることになる。Ｕは、特性ＵＨ・Ｕ＝Ｕ・ＵＨ＝Ｉによって特徴付けられるユニタリ行列であってもよい。正規直交行列およびユニタリ行列は、以下に述べるように形成されうる。ＵのＶ列を使用して、Ｖ個の仮想アンテナを形成し、Ｖ個の仮想アンテナは、１つのシンボル周期において１つのサブキャリアでＶ個以下の出力シンボルを送信するのに使用されうる。仮想アンテナは、有効アンテナとも、または何か別の用語によって呼ばれてもよい。
【００３５】
実施形態において、１つの正規直交行列Ｕが、すべてのシンボル周期においてＫ個の総サブキャリアのすべてに使用されるため、Ｕは、サブキャリアインデックス（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  ｉｎｄｅｘ）ｋまたはシンボルインデックス（ｓｙｍｂｏｌ  ｉｎｄｅｘ）ｎの関数ではない。別の実施形態において、異なる正規直交行列が、異なる受信機に割り当てられ得る異なるサブキャリアセットに使用される。さらに別の実施形態において、異なる正規直交行列は、異なるサブキャリアに使用される。さらに別の実施形態において、異なる正規直交行列は、異なる時間間隔に使用され、各時間間隔は１つまたは複数のシンボル周期にわたってもよい。さらに別の実施形態において、１つまたは複数の正規直交行列が、以下に述べるように、複数の正規直交行列の中から、使用するために選択される。一般に、１つまたは複数の正規直交行列を使用して、データおよびパイロットが送信され、その結果、受信機は、パイロットに基づいてチャネル応答を推定し、チャネル応答推定値を使用して、受信機に送信されたデータを復元することができる。
【００３６】
置換行列Ｐ（ｋ）は、利用可能なＶ個の仮想アンテナの中からサブキャリアｋに使用する何れかＭ個の仮想アンテナか、またはＵのＶ列の中の何れかＭ列を選択する。以下に述べるように、置換行列Ｐ（ｋ）は、種々のやり方で定義されてもよく、異なる置換行列が、異なるサブキャリアに使用されうる。
【００３７】
図３は、式（３）によって与えられる送信方式に関するモデル３００を示す。送信機は、各サブキャリアに対するデータベクトルｓ（ｋ）と、送信に使用されるシンボル周期とを受信する。仮想アンテナマッパ（ｖｉｒｔｕａｌ  ａｎｔｅｎｎａ  ｍａｐｐｅｒ）３１０は、データベクトルｓ（ｋ）を処理し、送信ベクトルｘ（ｋ）を生成する。仮想アンテナマッパ３１０の中で、シンボル対仮想アンテナマッピングユニット（ｓｙｍｂｏｌ−ｔｏ−ｖｉｒｔｕａｌ  ａｎｔｅｎｎａ  ｍａｐｐｉｎｇ  ｕｎｉｔ）３１２は、データベクトルｓ（ｋ）を置換行列Ｐ（ｋ）によって多重化し、Ｖ×１中間ベクトルを生成する。空間拡散ユニット３１４は、中間ベクトルを正規直交行列Ｕによって多重化し、送信ベクトルｘ（ｋ）を生成する。送信ベクトルｘ（ｋ）は、Ｔ個の送信アンテナからＭＩＭＯチャネル３５０を介して受信機におけるＲ個の受信アンテナへ送信される。
【００３８】
受信機で受信されたシンボルは、以下のように表現されることができる。
【００３９】
ｒ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）・ｘ（ｋ）＋ｎ（ｋ）
＝Ｈ（ｋ）・Ｕ・Ｐ（ｋ）・ｓ（ｋ）＋ｎ（ｋ）
＝Ｈｅｆｆ（ｋ）・Ｐ（ｋ）・ｓ（ｋ）＋ｎ（ｋ）
＝Ｈｕｓｅｄ（ｋ）・ｓ（ｋ）＋ｎ（ｋ）              式（４）
なお、ｒ（ｋ）は、１つのシンボル周期においてサブキャリアｋでＲ個の受信アンテナからのＲ個の受信されたシンボルを含むＲ×１ベクトルであり、
Ｈｅｆｆ（ｋ）は、サブキャリアｋに対するＲ×Ｖ有効チャネル応答行列であり、
Ｈｕｓｅｄ（ｋ）は、サブキャリアｋに対するＲ×Ｍ使用チャネル応答行列であり、  ｎ（ｋ）は、サブキャリアｋに対するＲ×１雑音ベクトルである。
【００４０】
有効チャネル応答行列および使用チャネル応答行列は、以下のように与えられることができる。
【００４１】
Ｈｅｆｆ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）・Ｕ
＝〔Ｈ（ｋ）・ｕ１ Ｈ（ｋ）・ｕ２．．．Ｈ（ｋ）・ｕＶ〕            式（５）
Ｈｕｓｅｄ（ｋ）＝Ｈｅｆｆ（ｋ）・Ｐ（ｋ）
＝〔Ｈ（ｋ）・ｕ（１） Ｈ（ｋ）・ｕ（２）．．．Ｈ（ｋ）・ｕ（Ｍ）〕    式（６）
なお、{ｕ（１）ｕ（２）．．．ｕ（Ｍ）}⊂{ｕ１ｕ２．．．ｕＶ}である。
【００４２】
式（３）に示され、図３に示されているように、Ｖ個の仮想アンテナを用いた有効ＭＩＭＯチャネルは、正規直交行列Ｕを使用することによって形成される。データは、Ｖ個の仮想アンテナのすべてまたはサブセットで送信される。使用されるＭＩＭＯチャネルは、送信に使用されるＭ個の仮想アンテナによって形成される。
【００４３】
上述した送信方式の場合には、Ｒ×Ｔ  ＭＩＭＯシステムは、Ｒ×Ｖ  ＭＩＭＯシステムに事実上変換される。送信機は、Ｔ個の送信アンテナではなく、Ｖ個の仮想アンテナを有するかのように見える。なお、Ｖ≦Ｔである。この送信方式は、チャネル推定オーバヘッド次数をＣ＝Ｖに低減する。しかし、空間多重化次数はＶに制限され、すなわちＭ≦Ｖであり、さらに、空間ダイバーシティ次数はＶに制限され、すなわちＤ≦Ｖである。
【００４４】
上記の説明は、１つのサブキャリアｋの場合である。送信機は、送信に使用される各サブキャリアに対して、同じ処理を行ってもよい。サブキャリアにわたる各仮想アンテナの周波数ダイバーシティは、物理的送信アンテナの周波数ダイバーシティと同じである。しかし、空間ダイバーシティは、ＴからＶに低減される。
【００４５】
別の実施形態において、送信機は、以下のように、送信するために出力シンボルを処理する。
【数２】
0005389894.tif 000003
【００４６】
なお、Ｄ（ｋ）は、サブキャリアｋに対するＴ×Ｔ対角行列である。Ｄ（ｋ）は、巡回遅延ダイバーシティを実現するために使用され、これは仮想アンテナの周波数選択性を向上し、ＶとＴとの間のいずれかの値まで空間ダイバーシティ次数を向上することができる。巡回遅延ダイバーシティは、時間領域または周波数領域のいずれで実現されうる。
【００４７】
巡回遅延ダイバーシティは、ｉ＝１，．．．，Ｔの場合、各送信アンテナｉに対する（Ｋ点のＩＤＦＴまたはＩＦＦＴから獲得された）Ｋ個の時間領域サンプルのシーケンスをＴｉの遅延によって循環的にシフトする（または巡回的に遅延させる）ことによって、時間領域で実現されることができる。たとえば、Ｔｉは、Ｔｉ＝（ｉ−１）・Ｊとして定義されてもよく、なお、Ｊは、１つのサンプル周期、サンプル周期の一部、または２つ以上のサンプル周期のいずれに等しくてもよい。Ｊは、各仮想アンテナに対するチャネルインパルス応答がサイクリックプレフィックス長より短いと予測されるように選択されうる。Ｘ個のサンプルの巡回遅延は、Ｋ個の時間領域のサンプルのシーケンスにおける最後のＸ個のサンプルをシーケンスの前方に移動することによって実現されることができる。Ｔ個の送信アンテナに対する時間領域のサンプルは、異なる量を巡回的に遅延される。サイクリックプレフィックスは、Ｋ個の総サブキャリア間の直交性を確保するために、巡回遅延を適用した後に追加されうる。
【００４８】
巡回遅延ダイバーシティは、各送信アンテナに対してＫ個の総サブキャリアにわたって位相傾斜（または漸進的位相シフト）を適用することによって、周波数領域においても実現されることができる。Ｔ個の異なる位相傾斜が、Ｔ個の送信アンテナに使用され、これらのアンテナに対するＫ個の異なる巡回遅延を実現する。各サブキャリアｋに対する対角行列Ｄ（ｋ）は、以下のように定義されうる。
【数３】
0005389894.tif 000004
【００４９】
式（８）によって示されるように、送信アンテナ１は、Ｋ個の総サブキャリアにわたって０の位相勾配を有し、送信アンテナ２は、Ｋ個の総サブキャリアにわたって２π・Ｊ／Ｔの位相勾配を有し、以下同様であり、送信アンテナＴは、Ｋ個の総サブキャリアにわたって２π・（Ｔ−１）・Ｊ／Ｔの位相勾配を有する。さらに、対角行列Ｄ（ｋ）および正規直交行列Ｕを組み合わせて、新しい正規直交行列Ｕ（ｋ）＝Ｄ（ｋ）・Ｕを獲得してもよい。なお、Ｕ（ｋ）は、データベクトルｓ（ｋ）に適用されうる。
【００５０】
巡回遅延ダイバーシティを用いて受信されたシンボルは、以下のように表現することができる。
【数４】
0005389894.tif 000005
【００５１】
なお、
【数５】
0005389894.tif 000006
【００５２】
は、巡回遅延ダイバーシティを用いたＲ×１受信ベクトルであり、
【数６】
0005389894.tif 000007
【００５３】
は、巡回遅延ダイバーシティを用いたＲ×Ｖ有効チャネル応答行列であり、
【数７】
0005389894.tif 000008
【００５４】
は、巡回遅延ダイバーシティを用いたＲ×Ｍ使用チャネル応答行列である。
【００５５】
有効チャネル応答行列および使用チャネル応答行列は、以下のように与えられることができる。
【数８】
0005389894.tif 000009
【数９】
0005389894.tif 000010
【００５６】
図４は、式（７）によって与えられる送信方式に関するモデル４００を示す。仮想アンテナマッパ４１０の中で、シンボル対仮想アンテナマッピングユニット４１２は、データベクトルｓ（ｋ）を置換行列Ｐ（ｋ）により多重化し、Ｖ×１ベクトルを生成する。空間拡散ユニット４１４は、Ｖ×１ベクトルを正規直交行列Ｕによって多重化し、Ｔ×１ベクトルを生成する。巡回遅延ダイバーシティユニット４１６は、Ｔ×１ベクトルを対角行列Ｄ（ｋ）によって多重化し、Ｔ×１送信ベクトルｘ（ｋ）を生成する。送信ベクトルｘ（ｋ）は、Ｔ個の送信アンテナからＭＩＭＯチャネル４５０を介して受信機におけるＲ個の受信アンテナへ送信される。
【００５７】
式（７）に示され、図４に示されているように、Ｖ個の仮想アンテナを用いた有効ＭＩＭＯチャネル
【数１０】
0005389894.tif 000011
【００５８】
は、正規直交行列Ｕおよび巡回遅延ダイバーシティを使用することによって形成される。使用されるＭＩＭＯチャネル
【数１１】
0005389894.tif 000012
【００５９】
は、送信に使用されるＭ個の仮想アンテナによって形成される。
【００６０】
式（３）および式（７）は、等しい送信電力が、１つのシンボル周期において１つのサブキャリアで同時に送信されるＭ個の出力シンボルに使用されると仮定している。一般に、各送信アンテナに利用可能な送信電力は、送信に使用されるサブキャリアにわたって一様または非一様に分配されうる。各サブキャリアに対してＴ個の送信アンテナに利用可能な送信電力は、そのサブキャリアで送信されるＭ個の出力シンボルに一様または非一様に分配されうる。異なる送信電力は、以下のように、データベクトルｓ（ｋ）を対角利得行列Ｇによってスケーリングすることによって、Ｍ個の出力シンボルに使用されうる。すなわち、ｘ（ｋ）＝Ｕ・Ｐ（ｋ）・Ｇ・ｓ（ｋ）または
【数１２】
0005389894.tif 000013
【００６１】
である。なお、ｄｉａｇ｛Ｇ｝＝{ｇ１ ｇ２．．． ｇＭ}であり、ｇｉは出力シンボルｓｉに対する利得である。
【００６２】
種々のタイプの行列が、正規直交行列Ｕを形成するために使用されうる。たとえば、Ｕは、フーリエ行列、ウォルシュ行列、または何か別の行列に基づいて形成されうる。Ｔ×Ｔフーリエ行列ＦＴ×Ｔは、ｍ番目の列のｎ番目の行において要素ｆｎ，ｍを有し、以下のように表現されることができる。
【数１３】
0005389894.tif 000014
【００６３】
任意の平方次元（たとえば、２、３、４、５、６など）のフーリエ行列が形成されうる。２×２ウォルシュ行列Ｗ２×２およびより大きなサイズのウォルシュ行列Ｗ２Ｎ×２Ｎは、以下のように表現されることができる。
【数１４】
0005389894.tif 000015
【００６４】
実施形態において、正規直交行列Ｕは、Ｔ×Ｔフーリエ行列またはＴ×Ｔウォルシュ行列のＶ列を含む行列に等しい。別の実施形態において、Ｕは、以下のように形成される。
【００６５】
Ｕ＝Λ・Ｆ          式（１４）
なお、Ｆは、Ｔ×Ｔフーリエ行列の最初のＶ行を含むＴ×Ｖ行列であり、
Λは、ＦのＴ行に対するＴのスケーリング値を含むＴ×Ｔ対角行列である。
【００６６】
たとえば、対角行列Λは、
【数１５】
0005389894.tif 000016
【００６７】
として定義されてもよく、なお、ｉ＝１，．．．，Ｔである場合に、θｉはランダム位相であってもよい。式（１４）は、Ｆの行をランダム位相によって多重化し、これはＦの列によって示されている空間方向を変化させる。さらに別の実施形態において、Ｕは、たとえば、単位の大きさおよび擬似ランダム位相を有する擬似ランダムな要素を含む正規直交行列である。
【００６８】
送信機は、割り当てられたサブキャリアと呼ばれるサブキャリアのセットで、ＭＩＭＯ送信、ＳＩＭＯ送信、またはＳＩＳＯ送信を受信機に送信してもよい。Ｋ個の総サブキャリアは、複数の重ならないサブキャリアセットに分割されうる。この場合には、送信機は、複数のサブキャリアセットにおいて複数の受信機に同時に送信してもよい。送信機は、同じタイプの送信または異なるタイプの送信をこれらの複数の受信機に送信してもよい。たとえば、送信機は、第１のサブキャリアセットにおいて第１の受信機にＭＩＭＯ送信を送信し、第２のサブキャリアセットにおいて第２の受信機にＳＩＭＯ送信を送信し、第３のサブキャリアセットにおいて第３の受信機にＳＩＳＯ送信を送信し、などであってもよい。
【００６９】
ＳＩＭＯ送信またはＳＩＳＯ送信は、正規直交行列Ｕの１つの列によって形成される１つの仮想アンテナから送信されうる。この場合には、Ｍ＝Ｖ＝１であり、有効ＭＩＭＯチャネルは、ｈｅｆｆ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）・ｕ１または
【数１６】
0005389894.tif 000017
【００７０】
のチャネル応答ベクトルを有するＲ×１  ＳＩＳＯチャネルまたはＳＩＭＯチャネルとなる。データベクトルｓ（ｋ）は、１つの出力シンボルを含む１×１ベクトルとなり、置換行列Ｐ（ｋ）は、１つの「１」を含む１×１行列となり、正規直交行列Ｕは、１つの列を含むＴ×１行列となる。
【００７１】
ＭＩＭＯ送信は、正規直交行列Ｕの複数の列によって形成される複数の仮想アンテナから送信されうる。出力シンボルの数が仮想アンテナの数より少ない（またはＭ＜Ｓ）場合には、Ｍ個の仮想アンテナは、種々のやり方で使用するために選択されうる。
【００７２】
図５は、Ｖ個の仮想アンテナから巡回的に出力シンボルを送信する実施形態を示す。この実施形態の場合には、第１のＭ個の出力シンボルが、第１の割り当てられたサブキャリアにおいて仮想アンテナ１ないしＭから送信され、次のＭ個の出力シンボルが、次の割り当てられたサブキャリアにおいて仮想アンテナ２ないしＭ＋１から送信され、以下同様である。割り当てられたサブキャリアは、ｋ＝１、２、．．．のインデックスを与えられてもよい。図５に示された実施形態の場合には、サブキャリアｋ＋１に使用されるＭ個の仮想アンテナは、サブキャリアｋに使用されるＭ個の仮想アンテナから１だけずれている。選択される仮想アンテナは、最後の仮想アンテナに達すると、仮想アンテナ１に折り返す。したがって、仮想アンテナ（（ｋ−１）ｍｏｄ  Ｖ）＋１ないし（（ｋ＋Ｍ−２）ｍｏｄ  Ｖ）＋１が、割り当てられたサブキャリアｋに使用され、なお、「ｍｏｄ  Ｓ」は、モジュロＳ演算を表し、「−１」および「＋１」は、割り当てられたサブキャリアのインデックスおよび仮想アンテナのインデックスが０ではなく、１から始まるためである。割り当てられた各サブキャリアｋに対する置換行列Ｐ（ｋ）のＭ列は、Ｖ×Ｖ恒等（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）行列の（（ｋ−１，ｋ，ｋ＋１，．．．，ｋ＋Ｍ−２）ｍｏｄ  Ｖ）＋１列である。たとえば、Ｍ＝２およびＶ＝３の場合には、置換行列は、以下のように定義されうる。
【数１７】
0005389894.tif 000018
【００７３】
別の実施形態において、第１のＭ個の出力シンボルは、第１の割り当てられたサブキャリアにおいて仮想アンテナ１ないしＭから送信され、次のＭ個の出力シンボルは、次に割り当てられたサブキャリアにおいて仮想アンテナＭ＋１ないし（（２Ｍ−１）ｍｏｄ  Ｖ）＋１から送信され、以下同様である。この実施形態の場合には、サブキャリアｋ＋１に使用されるＭ個の仮想アンテナは、サブキャリアｋに使用される最後の仮想アンテナの後から始まる。さらに別の実施形態において、各サブキャリアに対するＭ個の仮想アンテナは、たとえば、擬似乱数（ＰＮ）生成器または受信機にも知られているシーケンスに基づいて擬似ランダムに選択される。
【００７４】
さらに別の実施形態において、仮想アンテナは、受信機からのフィードバックに基づいて選択される。たとえば、フィードバックは、すべての割り当てられたサブキャリアに使用する特定の仮想アンテナ、各割り当てられたサブキャリアに使用する特定の仮想アンテナ、などを指示してもよい。さらに別の実施形態において、送信機は、受信機から受信したパイロットまたは何か別の送信に基づいて、仮想アンテナを選択してもよい。たとえば、送信機は、受信パイロットに基づいてアップリンクチャネル応答を推定し、アップリンクチャネル応答推定値に基づいてダウンリンクチャネル応答を推定し、ダウンリンクチャネル応答推定値に基づいて仮想アンテナを選択してもよい。たとえば、ダウンリンク送信およびアップリンク送信が同じ周波数チャネルであるが、異なる時間間隔で送信される時分割デュプレックス（ＴＤＤ）システムにおいて、ダウンリンクチャネル応答およびアップリンクチャネル応答は類似であってもよい。
【００７５】
一般に、仮想アンテナは、（１）受信機からのフィードバックなしに、確定的に（たとえば、巡回的に）または擬似ランダムに送信機によって選択されるか、（２）受信機からのフィードバックに基づいて、送信機によって選択されるか、または（３）受信機によって選択され、送信機に送信されうる。
【００７６】
正規直交行列Ｕは、固定されてもよく、Ｕによって形成されるＶ個の仮想アンテナが、上述したように使用するために選択されうる。別の実施形態において、１つまたは複数の正規直交行列は、利用可能な正規直交行列のセットの中から、使用するために選択される。正規直交行列のセットがコードブックを形成し、コードブックの１つまたは複数のエントリが送信に使用されうる。セット中の正規直交行列は互いに異なる（および擬似ランダムであってもよい）。たとえば、正規直交行列は、異なるチャネル状態、たとえば、低いＳＮＲ状態および高いＳＮＲ状態、低い移動度および高い移動度、などに対して良好な性能を提供するように定義されうる。１つの正規直交行列は、すべての割り当てられたサブキャリア、各割り当てられたサブキャリア、などに対して選択されうる。行列の選択は、（１）受信機からのフィードバックのある送信機または受信機からのフィードバックのない送信機によって、あるいは（２）受信機によって行われ、送信機に送り返されうる。行列の選択は、種々の要素、たとえば、チャネル状態、移動度、アップリンクのリソース、などに基づいて行われてもよい。一般に、送信に使用するコードブック中の特定の１つまたは複数のエントリは、送信機によって自律的に、または受信機からのフィードバックに基づいて選択されうる。
【００７７】
本明細書に記載される送信方式は、以下の望ましい特徴、すなわち、
・仮想アンテナの数を容易に選択する柔軟性、
・任意の数の出力シンボルを利用可能な仮想アンテナ数以下で送信する柔軟性、および、
・送信される出力シンボルの数および利用可能な仮想アンテナの数に関係なく、Ｔ個の送信アンテナのすべてを送信に利用すること、を有する。
【００７８】
仮想アンテナの数（Ｖ）は、所望の空間多重化次数（Ｍ）をサポートし、所望の空間ダイバーシティ次数（Ｄ）を実現し、所望のチャネル推定オーバヘッド次数（Ｃ）を獲得するように選択されうる。仮想アンテナの数は、送信機によって自律的に、または受信機からのフィードバックに基づいて選択されうる。所望の仮想アンテナの数は、適切な数の列を有する正規直交行列Ｕを定義することによって容易に獲得されることができる。
【００７９】
空間多重化次数は、送信アンテナの数および受信アンテナの数によって制限され、すなわちＭ≦ｍｉｎ{Ｔ，Ｒ}である。より高い空間多重化次数は、あるシナリオ（たとえば、高いＳＮＲ状態）において、および受信機によってサポートされている場合に、望ましいであろう。より低い空間多重化次数（たとえば、Ｍ＝１）は、他のシナリオ（たとえば、低いＳＮＲ状態）において、またはより高い空間多重化次数が受信機によってサポートされない場合に、望ましいであろう。空間多重化次数は、チャネル状態および／または他の要素に基づいて動的に選択されうる。たとえば、ＳＮＲが第１の閾値より小さい場合には、空間多重化次数は１に設定されてもよく、ＳＮＲが第１の閾値と第２の閾値との間にある場合には、空間多重化次数は２に設定されてもよく、ＳＮＲが第２の閾値と第３の閾値との間にある場合には、空間多重化次数は３に設定されうる、などである。仮想アンテナの数は、空間多重化次数に等しいか、または空間多重化次数より大きい、すなわちＶ≧Ｍであるように選択される。
【００８０】
一般に、性能を向上するためには、より大きい空間ダイバーシティ次数が望ましく、チャネル推定にパイロットを送信するのに使用されるリンクリソースの量を低減するためには、より小さいチャネル推定オーバヘッド次数が望ましい。チャネル推定オーバヘッド次数は、空間ダイバーシティ次数に密接に関連しており、いずれの次数も仮想アンテナの数によって決定される。したがって、仮想アンテナの数は、所望の空間ダイバーシティ次数、所望のチャネル推定オーバヘッド次数、チャネル状態、および／または他の因子に基づいて動的に選択されうる。
【００８１】
仮想アンテナの数は、種々のやり方で選択されうる。実施形態において、仮想アンテナの数は、空間多重化次数に等しく設定され、すなわちＶ＝Ｍに設定される。別の実施形態において、仮想アンテナの数は、パイロット送信に使用されるリンクリソースが総リンクリソースの所定の割合以下に維持されるような最大可能値に設定される。さらに別の実施形態において、仮想アンテナの数は、チャネル状態に基づいて設定される。たとえば、ＳＮＲが第１の値より小さい場合には、１つの仮想アンテナが定義されてもよく、ＳＮＲが第１の値と第２の値との間にある場合には、２つの仮想アンテナが定義されうる、などである。
【００８２】
本明細書に記載される送信方式は、種々のサブキャリア構造と共に使用されてもよく、そのいくつかが以下に記載される。以下の説明は、Ｋ個の総サブキャリアが送信に使用可能であり、１ないしＫのインデックスが与えられると仮定する。
【００８３】
図６Ａは、インターレースサブキャリア構造（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ  ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）６００を示す。このサブキャリア構造の場合には、Ｋ個の総サブキャリアは、Ｓ個の重ならないインターレースに配置され、各インターレースは、Ｋ個の総サブキャリアにわたって一様に分散したＮ個のサブキャリアを含み、各インターレース中の連続するサブキャリアは、Ｓ個のサブキャリア分、離され、Ｋ＝Ｓ・Ｎである。インターレースｕは、第１のサブキャリアとしてサブキャリアｕを含み、ｕ∈｛１，．．．，Ｓ｝である。
【００８４】
図６Ｂは、ブロックサブキャリア構造（ｂｌｏｃｋ  ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）６１０を示す。このサブキャリア構造の場合には、Ｋ個の総サブキャリアは、Ｓ個の重ならないブロックに配置され、各ブロックは、Ｎ個の隣接するサブキャリアを含み、Ｋ＝Ｓ・Ｎである。ブロックｖは、サブキャリアｖ・Ｎ＋１ないし（ｖ＋１）・Ｎを含み、ｖ∈｛１，．．．，Ｓ｝である。
【００８５】
図６Ｃは、グループサブキャリア構造（ｇｒｏｕｐ  ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）６２０を示す。このサブキャリア構造の場合には、Ｋ個の総サブキャリアが、Ｓ個の重ならないグループに配置され、各グループは、システム帯域幅にわたって分散したＧ個のサブグループを含み、各サブグループはＬ個の隣接するサブキャリアを含み、Ｋ＝Ｓ・ＮおよびＮ＝Ｇ・Ｌである。Ｋ個の総サブキャリアは、Ｇ個の周波数範囲に分割されてもよく、各周波数範囲は、Ｓ・Ｌ個の連続するサブキャリアを含む。各周波数範囲は、Ｓ個のサブグループにさらに分割され、各サブグループは、Ｌ個の連続するサブキャリアを含む。各周波数範囲に関して、第１のＬ個のサブキャリアは、グループ１に割り当てられ、次のＬ個のサブキャリアは、グループ２に割り当てられ、以下同様であり、最後のＬ個のサブキャリアは、グループＳに割り当てられる。各グループは、Ｌ個の連続するサブキャリアからなるＧ個のサブグループを含み、すなわち合計でＮ＝Ｇ・Ｌ個のサブキャリアを含む。
【００８６】
全体的に、本明細書に記載される送信技術は、任意の数のサブキャリアセットを有する任意のサブキャリア構造に使用されうる。各サブキャリアセットは、任意のやり方で配置されることができる任意の数のサブキャリアを含んでもよい。たとえば、サブキャリアセットは、インターレース、サブキャリアブロック、サブキャリアグループ、などに等しくてもよい。各サブキャリアセットに関して、（１）セット中のサブキャリアは、システム帯域幅にわたって一様にまたは非一様に分散されてもよく、（２）セット中のサブキャリアは、１つのグループ内で互いに隣接してもよく、または（３）セット中のサブキャリアは、複数のグループに分散されてもよく、なお、各グループは、システム帯域幅内のどこに位置してもよく、１つまたは複数のサブキャリアを含んでもよい。
【００８７】
上述したサブキャリア構造のすべてに関して、異なる受信機は、異なるサブキャリアセットを割り当てられてもよく、送信機は、その割り当てられたサブキャリアセットにおいてデータを各受信機に送信してもよい。送信機は、すべての受信機に対して同じ正規直交行列Ｕを使用してもよく、各受信機に対して異なる正規直交行列を使用してもよく、各サブキャリアセットに対して異なる正規直交行列を使用してもよく、各サブキャリアに対して異なる正規直交行列を使用してもよい、などである。
【００８８】
本明細書に記載される送信技術は、周波数ホッピングを用いて、または用いずに使用されることができる。周波数ホッピングを用いる場合には、データ送信は、時間と共に擬似ランダムにまたは確定的にサブキャリアからサブキャリアにホップし、データ送信が悪いチャネル状態、たとえば、狭帯域の干渉、ジャミング、フェージング、などによりよく耐えることを可能にする。周波数ホッピングは、周波数ダイバーシティおよび干渉のランダム化を与えることができる。受信機は、各時間スロットにおいて使用するサブキャリアセットがどれかを示すホップパターンに関連付けられたトラフィックチャネルを割り当てられてもよい。ホップパターンはまた、周波数ホッピングパターンまたはシーケンスとも呼ばれる。時間スロットは、所与のサブキャリアセット上で費やされる時間の量であり、ホップ周期とも呼ばれる。ホップパターンは、擬似ランダムにまたは確定的に、異なる時間スロットにおける異なるサブキャリアセットを選択してもよい。
【００８９】
図７は、例示の周波数ホッピング方式７００を示す。図７において、トラフィックチャネル１は、時間−周波数ブロックの特定のシーケンスにマップされる。各時間−周波数ブロックは、特定の時間スロットにおける特定のサブキャリアセットである。図７に示された例において、トラフィックチャネル１は、時間スロット１においてサブキャリアセット１にマップされ、時間スロット２においてサブキャリアセット４にマップされる、などである。トラフィックチャネル２ないしＳは、トラフィックチャネル１の時間−周波数ブロックシーケンスの垂直かつ循環的にシフトしたバージョンにマップされうる。たとえば、トラフィックチャネル２は、時間スロット１においてサブキャリアセット２にマップされ、時間スロット２においてサブキャリアセット５にマップされうる、などである。
【００９０】
周波数ホッピングは、図６Ａないし図６Ｃに示されたサブキャリア構造のいずれかと共に使用されうる。たとえば、各時間−周波数ブロックが１つのシンボル周期における特定のインターレースであるシンボルレートホッピング方式が定義されうる。このホッピング方式の場合には、割り当てられるサブキャリアは、システム帯域幅全体にわたり、シンボル周期ごとに変化する。別の例として、各時間−周波数ブロックが複数のシンボル周期からなる時間スロットにおける特定のサブキャリアブロックであるブロックホッピング方式が定義されうる。このホッピング方式の場合には、割り当てられるサブキャリアは、連続しており、時間スロット全体において固定されているが、時間スロットごとに変化する。ブロックホッピング方式の場合には、空間多重化次数は、仮想アンテナの数に等しく設定されてもよく、同期セクタを有するシステムの任意のセクタにおいて、任意の所与の時間−周波数ブロックに対して、一定の干渉が観察され得る。他のホッピング方式も、定義されうる。
【００９１】
パイロットは、上述したサブキャリア構造を用いて、種々のやり方で送信されうる。シンボルレートホッピングおよびブロックホッピングの場合のいくつかの例示のパイロット方式が、以下に記載される。
【００９２】
図８は、シンボルレートホッピングに関する例示のパイロット方式８００を示す。パイロット方式８００の場合には、送信機は、各シンボル周期において仮想アンテナ１から１つのインターレースで共通パイロットを送信する。図８に示されているように、送信機は、異なるシンボル周期において異なるインターレースで共通パイロットを送信してもよい。このようなスタガードパイロット（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  ｐｉｌｏｔ）は、受信機がより多くのサブキャリアにおける周波数スペクトルをサンプリングし、より長いチャネルインパルス応答推定値を導出することを可能にする。送信機は、残りの仮想アンテナから１つまたは複数のインターレースで補助パイロットをさらに送信し、ＭＩＭＯ受信機が、送信に使用される仮想アンテナのすべてに対するチャネル応答を推定することを可能にし得る。図８に示される実施形態の場合には、送信機は、各シンボル周期において１つのインターレースで補助パイロットを送信し、Ｖ−１個の異なるシンボル周期において仮想アンテナ２ないしＶを巡回する。図８に示されているＶ＝４の場合に、送信機は、シンボル周期ｎ＋１において仮想アンテナ２から補助パイロットを送信し、次に、シンボル周期ｎ＋２において仮想アンテナ３から補助パイロットを送信し、続いて、シンボル周期ｎ＋３において仮想アンテナ４から補助パイロットを送信し、次いでシンボル周期ｎ＋４において仮想アンテナ２から補助パイロットを送信する、などである。
【００９３】
送信機は、他のやり方で共通パイロットおよび補助パイロットを送信してもよい。別の実施形態において、補助パイロットはスタガにされて、サブキャリアの異なるセットにおいて送信される。さらに別の実施形態において、共通パイロットは、補助パイロットに使用された１つまたは複数のサブキャリアセットに対して、擬似ランダムである（またはランダムなオフセットを有する）１つまたは複数のサブキャリアセットにおいて送信される。
【００９４】
送信機は、ＭＩＭＯ受信機、ＳＩＭＯ受信機、およびＳＩＳＯ受信機の場合に共通パイロットを送信し、ＭＩＭＯ受信機が存在する場合に限り、補助パイロットを送信してもよい。ＭＩＭＯ受信機、ＳＩＭＯ受信機、およびＳＩＳＯ受信機は、共通パイロットを使用して、仮想アンテナ１のＫ個の総サブキャリアに対するチャネル推定値を導出してもよい。ＭＩＭＯ受信機は、補助パイロットを使用して、仮想アンテナ２ないしＶに対するチャネル推定値を導出してもよい。
【００９５】
図９Ａは、ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式９１０を示す。図９Ａに示された実施形態の場合には、時間−周波数ブロックは、１６個の隣接するサブキャリアｋ＋１ないしＫ＋１６から構成され、さらに、８個のシンボル周期ｎ＋１ないしｎ＋８にわたる。パイロット方式９１０の場合には、送信機は、シンボル周期ｎ＋１ないしｎ＋３とｎ＋６ないしｎ＋８とのそれぞれ、すなわち３つのパイロットシンボルからなる６つのストリップにおいて、サブキャリアｋ＋３、ｋ＋９、およびｋ＋１５で、専用パイロットを送信する。各パイロットシンボルは、任意の仮想アンテナから送信されうる。たとえば、Ｖ＝３である場合には、送信機は、シンボル周期ｎ＋１およびｎ＋６において仮想アンテナ１から、シンボル周期ｎ＋２およびｎ＋７において仮想アンテナ２から、シンボル周期ｎ＋３およびｎ＋８において仮想アンテナ３から、パイロットを送信してもよい。
【００９６】
図９Ｂは、ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式９２０を示す。パイロット方式９２０の場合には、送信機は、シンボル周期ｎ＋１ないしｎ＋８のそれぞれ、すなわち８つのパイロットシンボルからなる３つのストリップにおいて、サブキャリアｋ＋３、ｋ＋９、およびｋ＋１５で、専用パイロットを送信する。各パイロットシンボルは、任意の仮想アンテナから送信されうる。たとえば、Ｖ＝４である場合には、送信機は、シンボル周期ｎ＋１およびｎ＋５において仮想アンテナ１から、シンボル周期ｎ＋２およびｎ＋６において仮想アンテナ２から、シンボル周期ｎ＋３およびｎ＋７において仮想アンテナ３から、シンボル周期ｎ＋４およびｎ＋８において仮想アンテナ４から、パイロットを送信してもよい。
【００９７】
図９Ｃは、ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式９３０を示す。パイロット方式９３０の場合には、送信機は、シンボル周期ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋７、およびｎ＋８のそれぞれにおいて、サブキャリアｋ＋１、ｋ＋４、ｋ＋７、ｋ＋１０、ｋ＋１３、およびｋ＋１６で、専用パイロットを送信する。各パイロットシンボルは、任意の仮想アンテナから送信されうる。たとえば、送信機は、シンボル周期ｎ＋１において仮想アンテナ１から、シンボル周期ｎ＋２において仮想アンテナ２から、シンボル周期ｎ＋７において仮想アンテナ１または３から、シンボル周期ｎ＋８において仮想アンテナ２または４から、パイロットを送信してもよい。
【００９８】
図９Ｄは、ブロックホッピングに関する例示のパイロット方式９４０を示す。パイロット方式９４０の場合には、送信機は、各シンボル周期において３つのサブキャリアでスタガードパイロットを送信し、異なるシンボル周期において異なるパイロットサブキャリアでスタガードパイロットを送信する。各パイロットシンボルは、任意の仮想アンテナから送信されうる。たとえば、送信機は、各シンボル周期において異なる仮想アンテナからパイロットを送信し、Ｖ個のシンボル周期においてＶ個の仮想アンテナを巡回してもよい。
【００９９】
一般に、ブロックホッピング方式の場合には、受信機が、送信に使用された各仮想アンテナに対するチャネル推定値を導出することができるように、送信機は、各時間−周波数ブロックにおいてパイロットを送信してもよい。図９Ａないし図９Ｄは、使用され得る４つの例示のパイロットパターンを示す。他のパイロットパターンも、パイロット送信のために定義され、使用されうる。
【０１００】
シンボルレートホッピングおよびブロックホッピングの両方に関して、送信機は、任意の数の仮想アンテナからパイロットを送信してもよく、各仮想アンテナに対して任意の数のパイロットサブキャリアを使用してもよく、各仮想アンテナに対して任意の送信電力量を使用してもよい。パイロットが複数の仮想アンテナから送信される場合には、送信機は、これらの仮想アンテナに対して同数または異なる数のサブキャリアを使用してもよく、仮想アンテナに対して同じまたは異なる電力レベルでパイロットを送信してもよい。送信機は、各仮想アンテナに対してパイロットをスタガにしてもよく、またはスタガにしなくてもよい。送信機がより多くのサブキャリアでパイロットを送信し、受信機が周波数領域において無線チャネルのさらに多くの「ルック（ｌｏｏｋ）」を獲得して、より長いチャネルインパルス応答推定値を導出することを可能にしうる。送信機は、上述したように、各シンボル周期において１つの仮想アンテナから全パイロットサブキャリアでパイロットを送信してもよい。その代わりに、送信機は、所与のシンボル周期においてサブキャリアの複数のサブセットで複数の仮想アンテナからパイロットを送信してもよい。
【０１０１】
実施形態において、図８ないし図９Ｄに関して上述したように、送信機は、仮想アンテナからパイロットを送信する。別の実施形態において、送信機は、正規直交行列Ｕまたは置換行列Ｐ（ｋ）を適用することなく、物理的アンテナからパイロットを送信する。この実施形態の場合には、受信機は、パイロットに基づいて実際のチャネル応答を推定し、次に、実際のチャネル応答推定値、正規直交行列、および置換行列に基づいて、有効チャネル応答推定値を導出してもよい。
【０１０２】
図１０は、データおよびパイロットを１つまたは複数の受信機に送信するプロセス１０００を示す。各受信機の処理は、以下のように行われることができる。受信機に割り当てられたサブキャリアのセットと受信機に対する空間多重化次数（Ｍ）とが決定され、なお、Ｍ≧１である（ブロック１０１２）。各割り当てられたサブキャリアに対して、Ｍ個の仮想アンテナが、正規直交行列ＵのＶ列によって形成されるＶ個の仮想アンテナの中から、使用するために選択され、なお、Ｖ≧Ｍである（ブロック１０１４）。各割り当てられたサブキャリアのＭ個の仮想アンテナは、上述したように、種々のやり方で選択されうる。受信機に対する出力シンボルは、正規直交行列を適用することによって、各割り当てられたサブキャリアに対して選択されたＭ個の仮想アンテナにマップされる（ブロック１０１６）。マップされた出力シンボル（または送信シンボル）を供給し、Ｔ個の送信アンテナから送信し、なお、Ｔ≧Ｖである（ブロック１０１８）。
【０１０３】
パイロットシンボルも、送信に使用される仮想アンテナにマップされる（ブロック１０２０）。たとえば、共通パイロットのパイロットシンボルは、パイロットサブキャリアの第１のセットで第１の仮想アンテナにマップされてもよく、補助パイロットのパイロットシンボルは、パイロットサブキャリアの第２のセットで残りの仮想アンテナにマップされうる。
【０１０４】
複数の受信機がある場合には、同じまたは異なる空間多重化次数がこれらの受信機に使用されうる。さらに、データは、異なるサブキャリアセットで複数の受信機に同時に送信されうる。たとえば、データは、１つの仮想アンテナから第１のサブキャリアセットでＳＩＭＯ受信機またはＳＩＳＯ受信機へ送信されてもよく、複数の仮想アンテナから第２のサブキャリアセットでＭＩＭＯ受信機へ送信されうる、などである。いずれの場合でも、全受信機に対する送信シンボルは、Ｔ個の送信アンテナにデマルチプレックスされる（ブロック１０２２）。各送信アンテナに関して、各受信機に対する送信シンボルは、その受信機に割り当てられたサブキャリアにマップされる（同じく、ブロック１０２２）。次に、送信シンボルは、各送信アンテナに対して、その送信アンテナに対する送信シンボルに基づいて、たとえば、ＯＦＤＭまたはＳＣ−ＦＤＭＡを使用して生成される（ブロック１０２４）。たとえば、各送信アンテナに対する送信シンボルを異なる量ずつ巡回的に遅延させることによって、異なる巡回遅延がＴ個の送信アンテナに適用されうる（ブロック１０２６）。
【０１０５】
図１０のブロック１０１６の場合には、各受信機に割り当てられた各サブキャリアに対する出力シンボルは、利用可能なＶ個のマッピングパターンの中から選択されたＭ個のマッピングパターンに基づいて、Ｔ個の送信アンテナにマップされる。各マッピングパターンは、Ｔ個の送信アンテナに対する出力シンボルの特定のマッピングを表す。Ｖ個のマッピングパターンは、正規直交行列のＶ列または他のやり方で形成されうる。異なるマッピングパターンは、たとえば、所定のパターンに基づいて、所与のシンボル周期および／または異なるシンボル周期における異なるサブキャリアに対して選択されうる。所定のパターンは、置換行列によって、または何か他のやり方で定義されうる。所定のパターンは、異なるサブキャリアおよび／またはシンボル周期においてＶ個の利用可能なマッピングパターンを巡回してもよい。
【０１０６】
図１１は、データおよびパイロットを１つまたは複数の受信機に送信する装置１１００の実施形態を示す。装置１１００は、各受信機に割り当てられたサブキャリアのセットと各受信機の空間多重化次数（Ｍ）とを決定する手段（ブロック１１１２）、各受信機に割り当てられた各サブキャリアに対して、Ｖ個の仮想アンテナの中から使用するＭ個の仮想アンテナを選択する手段（ブロック１１１４）、（たとえば、正規直交行列の中の選択された列または選択されたマッピングパターンを適用することによって）各受信機に対する出力シンボルを、その受信機に割り当てられた各サブキャリアに対して選択された仮想アンテナにマップする手段（ブロック１１１６）、マップされた出力シンボル（または送信シンボル）を供給して、Ｔ個の送信アンテナから送信する手段（ブロック１１１８）、送信に使用される仮想アンテナにパイロットシンボルをマップする手段（ブロック１１２０）、各受信機に対する送信シンボルをＴ個の送信アンテナの割り当てられたサブキャリアにデマルチプレックスする手段（ブロック１１２２）、たとえば、ＯＦＤＭまたはＳＣ−ＦＤＭＡを使用して、各送信アンテナに対する送信シンボルを生成する手段（ブロック１１２４）、およびＴ個の送信アンテナに異なる巡回遅延を適用する手段（ブロック１１２６）を含む。
【０１０７】
図１２は、基地局１１０、単一アンテナの端末１２０ｘ、および複数アンテナの端末１２０ｙからなる実施形態のブロック図を示す。基地局１１０で、送信（ＴＸ）データプロセッサ１２１０は、１つまたは複数の端末に対するデータを受信し、１つまたは複数の符号化および変調方式に基づいて、データを処理し（たとえば、符号化、インターリーブ、およびシンボルマップし）、変調シンボルを供給する。ＴＸデータプロセッサ１２１０は、通常、各端末に対するデータを、その端末に対して選択された符号化および変調方式に基づいて個別に処理する。システム１００がＳＣ−ＦＤＭＡを利用する場合には、ＴＸデータプロセッサ１２１０は、各端末において変調シンボルに対してＦＦＴ／ＤＦＴを行い、その端末の周波数領域シンボルを獲得してもよい。ＴＸデータプロセッサ１２１０は、各端末に対する出力シンボル（ＯＦＤＭの場合には変調シンボル、ＳＣ−ＦＤＭＡの場合には周波数領域シンボルであってもよい）を獲得して、その端末に対する出力シンボルを、その端末に使用されるサブキャリアおよび仮想アンテナに多重化する。さらに、ＴＸデータプロセッサ１２１０は、パイロットシンボルを、パイロット送信に使用されるサブキャリアおよび仮想アンテナに多重化する。
【０１０８】
ＴＸ空間プロセッサ１２２０は、多重化された出力シンボルおよびパイロットシンボルを受信し、たとえば、式（３）または（７）に示されているように、各サブキャリアに対して空間処理を行い、Ｔ個の送信アンテナに送信シンボルを供給する。変調器（Ｍｏｄ）１２２２は、たとえば、ＯＦＤＭ、ＳＣ−ＦＤＭＡ、または何か別の変調技術の場合に、各送信アンテナに対する送信シンボルを処理し、その送信アンテナに対する出力サンプルストリームを生成する。ＴＸ空間プロセッサ１２２０は、各サブキャリアに対して空間処理を行うので、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調は、２つの部分に分割され、２つの部分はＴＸデータプロセッサ１２１０および変調器１２２２によって行われる。変調器１２２２は、Ｔ個の送信機ユニット（ＴＭＴＲ）１２２４ａないし１２２４ｔにＴ個の出力サンプルストリームを供給する。各送信機ユニット１２２４は、その出力サンプルストリームを処理し（たとえば、アナログへ変換、増幅、フィルタリング、および周波数アップコンバートし）、変調された信号を生成する。送信機ユニット１２２４ａないし１２２４ｔからのＴ個の変調された信号は、Ｔ個のアンテナ１１２ａないし１１２ｔからそれぞれ送信される。
【０１０９】
各端末１２０で、１つまたは複数のアンテナ１２２は、基地局１１０によって送信された変調された信号を受信し、各アンテナは、受信信号をそれぞれの受信機ユニット（ＲＣＶＲ）１２５４に供給する。各受信機ユニット１２５４は、その受信信号を処理し（たとえば、増幅、フィルタリング、周波数ダウンコンバート、およびディジタル化し）、受信サンプルを復調器（Ｄｅｍｏｄ）１２５６に供給する。復調器１２５６は、（たとえば、ＯＦＤＭ、ＳＣ−ＦＤＭＡ、または何か別の変調技術に基づいて）各受信アンテナ１２２の受信サンプルを処理して、Ｋ個の総サブキャリアに対する周波数領域の受信シンボルを獲得し、割り当てられたサブキャリアに対する受信シンボルを供給し、パイロット送信に使用されたサブキャリアに対する受信パイロットシンボルを供給する。
【０１１０】
単一アンテナの端末１２０ｘの場合には、データ検出器１２６０ｘは、復調器１２５６ｘから受信シンボルを獲得して、受信パイロットシンボルに基づいて、割り当てられたサブキャリアに対するチャネル推定値を導出し、チャネル推定値に基づいて、受信シンボルに対してデータ検出（たとえば、等化）を行って、検出されたシンボルを獲得する。これは、端末１２０ｘに送信された出力シンボルの推定値である。複数アンテナの端末１２０ｙの場合には、受信（ＲＸ）空間プロセッサ１２６０ｙは、復調器１２５６ｙから受信シンボルを獲得して、受信パイロットシンボルに基づいて、割り当てられたサブキャリアに対するチャネル推定値を導出し、チャネル推定値に基づいて、受信シンボルに対して受信機空間処理を行って、検出されたシンボルを獲得する。ＲＸ空間プロセッサ１２６０ｙは、最小２乗誤差（ＭＭＳＥ）技術、ゼロフォーシング（ＺＦ）技術、最大比合成（ＭＲＣ）技術、連続干渉除去技術、または何か他の受信機処理技術を実施してもよい。各端末に関して、ＲＸデータプロセッサ１２６２は、検出されたシンボルを処理し（たとえば、シンボルデマップ、デインターリーブ、および復号し）、その端末に対する復号されたデータを供給する。一般に、各端末１２０による処理は、基地局１１０による処理と相補関係にある。
【０１１１】
各端末１２０は、その端末に対するデータ送信のフィードバック情報を生成してもよい。たとえば、各端末１２０は、たとえば、受信パイロットシンボルに基づいて、仮想アンテナのＳＮＲを推定してもよい。各端末１２０は、ＳＮＲ推定値および／または他の情報に基づいて、１つまたは複数の符号化および変調方式、１つまたは複数のパケットフォーマット、データ送信に使用する１つまたは複数の仮想アンテナ、１つまたは複数の正規直交行列、などを選択してもよい。各端末１２０は、正確に受信されたデータパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を生成してもよい。フィードバック情報は、ＳＮＲ推定値、選択された符号化および変調方式、選択された仮想アンテナ、選択された正規直交行列、選択されたサブキャリア、ＡＣＫ、電力制御に使用される情報、何か他の情報、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。フィードバック情報は、ＴＸデータプロセッサ１２８０によって処理され、複数のアンテナが存在する場合にはＴＸ空間プロセッサ１２８２によってさらに処理され、変調器１２８４によって変調され、送信機ユニット１２５４によって調整され、アンテナ１２２を介して基地局１１０に送信される。基地局１１０で、端末１２０ｘおよび１２０ｙによって送信された変調された信号は、アンテナ１１２によって受信され、受信機ユニット１２２４によって調整され、復調器１２４０、ＲＸ空間プロセッサ１２４２、およびＲＸデータプロセッサ１２４４によって処理され、端末によって送信されたフィードバック情報を復元する。コントローラ／プロセッサ１２３０は、フィードバック情報を使用して、各端末へのデータ送信に使用するデータレート並びに符号化および変調方式を決定し、ＴＸデータプロセッサ１２１０およびＴＸ空間プロセッサ１２２０に対する種々の制御を生成する。
【０１１２】
コントローラ／プロセッサ１２３０、１２７０ｘ、および１２７０ｙは、基地局１１０および端末１２０ｘおよび１２０ｙにおける種々の処理ユニットの動作をそれぞれ制御する。メモリユニット１２３２、１２７２ｘ、および１２７２ｙは、基地局１１０、端末１２０ｘ、および１２０ｙによって使用されるデータおよびプログラムコードをそれぞれ格納する。コントローラ／プロセッサ１２３０は、図１０および図１１の一部を実施してもよく、（１）各端末にサブキャリアを割り当てて、空間多重化次数を選択してもよく（図１０のブロック１０１２）、（２）各端末に割り当てられた各サブキャリアに対する仮想アンテナを選択してもよい（図１０のブロック１０１４）。ＴＸデータプロセッサ１２１０は、図１０および図１１の一部を実施してもよく、図１１のブロック１１１６ないし１１２６に示される処理を行ってもよい。
【０１１３】
明確にするために、上記の説明の大半は、Ｋ個の総サブキャリアを有するシステムに関する。本明細書に記載される送信技術は、単一のサブキャリアを有するシステムにも使用されうる。そのようなシステムの場合には、上記の説明におけるｋは、サブキャリアではなく、シンボル周期に対するインデックスであってもよい。
【０１１４】
本明細書に記載される送信技術は、種々の手段によって実施されうる。たとえば、これらの技術は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実施されうる。ハードウェアの実施の場合には、送信機における処理ユニットは、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書に記載された機能を行うように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組み合わせの中で実施されうる。受信機における処理ユニットも、１つまたは複数のＡＳＩＣ、ＤＳＰ、プロセッサ、などの中で実施されうる。
【０１１５】
ソフトウェアの実施の場合には、送信技術は、本明細書に記載された機能を行うモジュール（たとえば、手続き、関数、など）によって実施されうる。ソフトウェアコードは、メモリ（たとえば、図１２におけるメモリ１２３２、１２７２ｘ、または１２７２ｙ）に格納され、プロセッサ（たとえば、プロセッサ１２３０、１２７０ｘ、または１２７０ｙ）によって実行されうる。メモリは、プロセッサ内またはプロセッサの外部で実施されうる。
【０１１６】
開示した実施形態の先の説明は、任意の当業者に本発明を構成または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者には容易に明白になるであろうし、本明細書に定義された一般的な原理は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、他の実施形態に適用されうる。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるのではなく、本明細書に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に許されるべきであることを意図している。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
Ｖ個の仮想アンテナの中から送信に使用するＭ個の仮想アンテナを選択し、出力シンボルをＭ個の仮想アンテナにマップし、マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナから送信するように構成されている少なくとも１つのプロセッサであって、Ｍは１に等しいか、または１より大きく、ＶはＭに等しいか、またはＭより大きく、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい、少なくとも１つのプロセッサと、
少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、を含む装置。
［２］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナの中から、異なる周波数のサブキャリアに対するＭ個の仮想アンテナの異なるセットを選択するように構成されている［１］に記載の装置。
［３］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナを巡回することによって、複数の周波数のサブキャリアのそれぞれに対するＭ個の仮想アンテナのセットを選択するように構成されている［１］に記載の装置。
［４］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナの中から選択されるＭ個の仮想アンテナを表す置換行列を形成し、置換行列を出力シンボルに適用し、Ｖ個の仮想アンテナを形成するのに使用される正規直交行列を適用するように構成されている［１］に記載の装置。
［５］
少なくとも１つのプロセッサは、周波数のサブキャリアの第１のセットに割り当てられた第１の受信機に対して、Ｖ個の仮想アンテナの中から１つの仮想アンテナを選択し、周波数のサブキャリアの第２のセットに割り当てられた第２の受信機に対して、Ｖ個の仮想アンテナの中から２つ以上の仮想アンテナを選択し、第１の受信機に対する出力シンボルを１つの仮想アンテナの周波数のサブキャリアの第１のセットにマップし、第２の受信機に対する出力シンボルを２つ以上の仮想アンテナの周波数のサブキャリアの第２のセットにマップするように構成されている［１］に記載の装置。
［６］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用するように構成されている［１］に記載の装置。
［７］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｍ個の利得によってＭ個の仮想アンテナに対する出力シンボルをスケールするように構成されている［１］に記載の装置。
［８］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナの中の第１の仮想アンテナで第１のパイロットを送信し、Ｖ個の仮想アンテナの中の残りの仮想アンテナで第２のパイロットを送信するように構成されている［１］に記載の装置。
［９］
少なくとも１つのプロセッサは、第１の仮想アンテナの周波数のサブキャリアの第１のセットで第１のパイロットを送信し、Ｖ個の仮想アンテナの中の残りの仮想アンテナを巡回することによって周波数のサブキャリアの第２のセットで第２のパイロットを送信するように構成されている［８］に記載の装置。
［１０］
少なくとも１つのプロセッサは、パイロットパターンに基づいて選択される少なくとも１つのシンボル周期において少なくとも１つの周波数のサブキャリアでパイロットシンボルを送信するように構成されている［１］に記載の装置。
［１１］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナを形成するために利用可能な複数の正規直交行列の中から、正規直交行列を選択するように構成されている［１］に記載の装置。
［１２］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｖ個の仮想アンテナを形成するために利用可能な複数の正規直交行列の中から、正規直交行列を選択するフィードバックを受信するように構成されている［１］に記載の装置。
［１３］
少なくとも１つのプロセッサは、マップされた出力シンボルに基づいて、Ｔ個の送信アンテナに対する直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）シンボルを生成するように構成されている［１］に記載の装置。
［１４］
少なくとも１つのプロセッサは、マップされた出力シンボルに基づいて、Ｔ個の送信アンテナに対するシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）シンボルを生成するように構成されている［１］に記載の装置。
［１５］
少なくとも１つのプロセッサは、チャネル状態に基づいて、Ｍを動的に選択するように構成されている［１］に記載の装置。
［１６］
少なくとも１つのプロセッサは、チャネル状態に基づいて、Ｖを動的に選択するように構成されている［１］に記載の装置。
［１７］
Ｖ個の仮想アンテナを形成するのに使用される正規直交行列は、等しい送信電力がＴ個の送信アンテナに使用されるように定義される［１］に記載の装置。
［１８］
Ｖ個の仮想アンテナを形成するのに使用される正規直交行列は、フーリエ行列またはウォルシュ行列に基づく［１］に記載の装置。
［１９］
Ｖ個の仮想アンテナを形成するのに使用される正規直交行列は、異なるランダム位相によってフーリエ行列またはウォルシュ行列をスケールすることに基づく［１］に記載の装置。
［２０］
Ｖ個の仮想アンテナの中から送信に使用するＭ個の仮想アンテナを選択するステップであって、Ｍは１であるか、または１より大きく、ＶはＭに等しいか、またはＭより大きいステップと、
出力シンボルをＭ個の仮想アンテナにマップするステップと、
マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナから送信するステップであって、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きいステップと、を含む方法。
［２１］
Ｖ個の仮想アンテナの中から、異なる周波数のサブキャリアに対するＭ個の仮想アンテナの異なるセットを選択するステップとをさらに含む［２０］に記載の方法。
［２２］
Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用するステップをさらに含む［２０］に記載の方法。
［２３］
Ｍ個の仮想アンテナでパイロットを送信するステップをさらに含む［２０］に記載の方法。
［２４］
Ｖ個の仮想アンテナの中から送信に使用するＭ個の仮想アンテナを選択する手段であって、Ｍは１であるか、または１より大きく、ＶはＭに等しいか、またはＭより大きい手段と、
出力シンボルをＭ個の仮想アンテナにマップする手段と、
マップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナから送信する手段であって、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい手段と、を含む装置。
［２５］
Ｖ個の仮想アンテナの中から、異なる周波数のサブキャリアに対するＭ個の仮想アンテナの異なるセットを選択する手段をさらに含む［２４］に記載の装置。
［２６］
Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用する手段をさらに含む［２４］に記載の装置。
［２７］
Ｍ個の仮想アンテナでパイロットを送信する手段をさらに含む［２４］に記載の装置。
［２８］
Ｖ個の仮想アンテナの中から第１の受信機への送信に使用するＭ１個の仮想アンテナを選択し、Ｖ個の仮想アンテナの中から第２の受信機への送信に使用するＭ２個の仮想アンテナを選択し、第１の受信機に対する出力シンボルをＭ１個の仮想アンテナにマップし、第２の受信機に対する出力シンボルをＭ２個の仮想アンテナにマップし、第１の受信機に対するマップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの第１の周波数のサブキャリアで送信し、第２の受信機に対するマップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの第２の周波数のサブキャリアで送信するように構成されている少なくとも１つのプロセッサであって、Ｍ１およびＭ２はそれぞれ１に等しいか、または１より大きく、ＶはＭ１およびＭ２に等しいか、またはＭ１およびＭ２より大きく、ＴはＶに等しいか、またはＶより大きい、少なくとも１つのプロセッサと、
少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、を含む装置。
［２９］
少なくとも１つのプロセッサは、Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用するように構成されている［２８］に記載の装置。
［３０］
Ｍ１は、Ｍ２に等しくない［２８］に記載の装置。
［３１］
第１および第２の周波数のサブキャリアは、１つの周波数のサブキャリアであり、送信は、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を使用して第１および第２の受信機に送信される［２８］に記載の装置。
［３２］
少なくとも１つのプロセッサは、送信に使用される各仮想アンテナでパイロットを送信するように構成されている［２８］に記載の装置。
［３３］
少なくとも１つのプロセッサは、マップされた出力シンボルに基づいて、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）変調技術またはシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）変調技術を使用して、Ｔ個の送信アンテナに対する送信シンボルを生成するように構成されている［２８］に記載の装置。
［３４］
Ｖ個の仮想アンテナの中から第１の受信機への送信に使用するＭ１個の仮想アンテナを選択する手段であって、Ｍ１は１に等しいか、または１より大きく、ＶはＭ１に等しいか、またはＭ１より大きい、手段と、
Ｖ個の仮想アンテナの中から第２の受信機への送信に使用するＭ２個の仮想アンテナを選択する手段であって、Ｍ２は１に等しいか、または１より大きく、かつＶより小さいか、またはＶに等しい、手段と、
第１の受信機に対する出力シンボルをＭ１個の仮想アンテナにマップする手段と、
第２の受信機に対する出力シンボルをＭ２個の仮想アンテナにマップする手段と、
第１の受信機に対するマップされた出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの第１の周波数のサブキャリアで送信する手段であって、ＴはＶに等しいか、Ｖより大きい手段と、
第２の受信機に対するマップされる出力シンボルを供給して、Ｔ個の送信アンテナの第２の周波数のサブキャリアで送信する手段と、を含む装置。
［３５］
Ｔ個の送信アンテナにＴ個の異なる巡回遅延を適用する手段をさらに含む［３４］に記載の装置。
［３６］
複数のマッピングパターンの中から選択される少なくとも１つのマッピングパターンに基づいて、出力シンボルを複数のアンテナにマップするように構成された少なくとも１つのプロセッサであって、各マッピングパターンは複数のアンテナに対する出力シンボルの特定のマッピングを指示する、少なくとも１つのプロセッサと、
少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリと、を含む装置。
［３７］
少なくとも１つのプロセッサは、シンボル周期における異なる周波数のサブキャリアに対して、異なるマッピングパターンを選択するように構成されている［３６］に記載の装置。
［３８］
少なくとも１つのプロセッサは、シンボル周期に対して、異なるマッピングパターンを選択するように構成されている［３６］に記載の装置。
［３９］
少なくとも１つのプロセッサは、所定のパターンに基づいて、異なる周波数のサブキャリアまたは異なるシンボル周期に対して、複数のマッピングパターンの中から異なるマッピングパターンを選択するように構成されている［３６］に記載の装置。
［４０］
少なくとも１つのプロセッサは、所定のパターンにしたがって複数の周波数のサブキャリアのそれぞれに正規直交行列の異なる列を適用するように構成され、正規直交行列は複数のマッピングパターンに対する複数の列を含む［３６］に記載の装置。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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