(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を処理するためのベースバンドプロセッサであって、当該ベースバンドプロセッサは、デマルチプレクサ、ストリームプロセッサ及びコントローラを有し、
前記デマルチプレクサは、前記情報のそれぞれの部分を伝達する２つ以上のデマックスストリームを得て、前記２つ以上のデマックスストリームをそれぞれのデータレートで前記ストリームプロセッサに供給し、
前記ストリームプロセッサは、それぞれの送信チャネル上で送信するために前記デマルチプレクサから供給された前記デマックスストリームを処理し、
前記コントローラは、チャネル状態に従って前記ストリームプロセッサによる前記処理のパラメータ及び/又は前記データレートの調整パラメータを更新し、チャネル状態に従って前記データレートを制御し、前記コントローラはさらに、前記データレートの制御の頻度より低い頻度で前記ストリームプロセッサによる前記処理の前記パラメータ及び/又は前記データレートの前記調整パラメータを更新する、ベースバンドプロセッサ。
【請求項２】
前記コントローラが、データレート全体がデータソースのデータレートに一致するように維持しつつ、前記２つ以上のデマックスストリームのぞれぞれの前記データレートが互いに対して変化するように、前記ストリームプロセッサによる前記処理の前記パラメータ及び/若しくは前記データレートの前記調整パラメータを更新し並びに/又は前記デマックスストリームの前記データレートを制御する、請求項１に記載のベースバンドプロセッサ。
【請求項３】
前記ストリームプロセッサが、誤り検出符号化器、誤り訂正符号化器、及び変調器のうちの任意の１つ以上を備え、前記ストリームプロセッサによる前記処理の前記パラメータの変更が、符号化の種類、符号化における冗長度の量、変調の種類及び副搬送波型変調における副搬送波の割当てのうちの任意の１つ以上の変更を含む、請求項１又は請求項２に記載のベースバンドプロセッサ。
【請求項４】
前記コントローラが、短期間のチャネル状態のフィードバック及び長期間の全体的なエラーレートのフィードバックを受信器から受信する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のベースバンドプロセッサ。
【請求項５】
前記コントローラが、前記長期間の全体的なエラーレートに従って決定された前記制御パラメータを用いて、前記短期間のチャネル状態に従って、前記データレートを制御する、請求項４に記載のベースバンドプロセッサ。
【請求項６】
前記ストリームプロセッサによる前記処理の前記パラメータの変更が、前記長期間の全体的なエラーレートに従う、請求項４又は請求項５に記載のベースバンドプロセッサ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のベースバンドプロセッサを有する送信器。
【請求項８】
情報を処理するための方法であって、
前記情報のそれぞれの部分を伝達するそれぞれのデータレートの２つ以上のデマックスストリームを得て、
それぞれの送信チャネル上での送信のために、前記それぞれのデータレートでデマックスされた後の前記２つ以上のデマックスストリームの各々を処理し、
チャネル状態に従って前記処理のパラメータ及び/又は前記データレートの調整パラメータを更新し、チャネル状態に従って前記データレートを制御し、
前記データレートの制御の頻度より低い頻度で前記処理の前記パラメータ及び/又は前記調整パラメータを更新する、方法。
【請求項９】
データレート全体がデータソースのデータレートに一致するように維持しつつ、前記２つ以上のデマックスストリームのそれぞれの前記データレートが互いに対して変化するように、前記処理の前記パラメータ及び/若しくは前記調整パラメータを更新し並びに/又は前記デマックスストリームの前記データレートを制御する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理が、誤り検出符号化、誤り訂正符号化及び変調のうちの任意の１つ以上を含み、前記処理の前記パラメータの変更が、符号化の種類、符号化における冗長度の量、変調の種類及び副搬送波型変調における副搬送波の割当てのうちの任意の１つ以上を含む、請求項８又は請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
短期間のチャネル状態のフィードバック及び長期間の全体的なエラーレートのフィードバックを受信器から受信するステップを含む、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記データレートが、前記長期間の全体的なエラーレートに従って決定された前記調整パラメータを用いて、前記短期間のチャネル状態に従って制御される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理の前記パラメータの変更が、前記長期間の全体的なエラーレートに従う、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信器、送信器のためのベースバンドプロセッサ、及び情報を送信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の異なる情報ストリームを同時に送信するために、又は重複して同じ情報の複数のコピーを同時に送信するために、送信器と受信器との間の伝送媒体中の多重空間チャネルを活用する多重アンテナ無線通信システムを提供することが知られている。前者の場合は容量が増加し、後者の場合は品質又は堅牢性を高めることができる。そのような多重アンテナ無線通信システムは、MIMO（Multiple Input Multiple Output）システムとして知られており、多重アンテナが両端にある。それらは、受信器又は送信器それぞれに１つのアンテナだけがあるMISO（Multiple Input Single Output）及びSIMO（Single Input Multiple Output）として知られている。多重データストリームは、周波数チャネル、時分割チャネル又は符号チャネルから区別するために、MIMOチャネル又は空間チャネルと呼ばれることができる。
【０００３】
送信されたデータストリームは、異なるチャネル状態（例えば異なるフェージング及びマルチパス効果）を感じ、したがって異なるＳＮ比（SNR）を持つ。チャネル状態は一般的に時間と共に変化するので、各々のチャネルでサポートされるデータレートは時間と共に変化する。各々のMIMOチャネルの特性（例えばデータストリームに対するSNR）が送信器において知られている場合、送信器は、所望のチャネルSNRを達成するために、閉ループ制御によって、各々のデータストリームのための特定の符号化及び変調スキームを最適に決定することができる。しかしながら、いくつかのMIMOシステムにとって、この情報は送信器において利用可能でなく、これらは開ループシステムである。
【０００４】
アンテナ独立制御（Per-Antenna Rate Control: PARC）は、3GPP（Third Generation Partnership Project）内で提案された、マルチパス多重アンテナMIMO技術である。3GPP内では、PARCは符号分割多重アクセス（CDMA）システムに適用されるが、この方法は、OFDM（直交周波数分割多重化）を含む、拡散や他の伝送技術の採用を伴わないシステムに適用することもできる。図1及び2は、PARCスキームがどのように動作するのかを示すために送信器及び受信器をそれぞれ示す。
【０００５】
図1を参照して、送信されるべきビットストリームは、各々が異なる情報及びできる限り異なる日付を伝達する複数のストリームに、デマルチプレクサ15によって分割される。各々のストリームは、ステージ25によってインターリーブと同様に適用される（潜在的に異なる）変調及び符号化を持つ。ストリームは、別々のアンテナ48を介して送信するために、ステージ35によって送信器出力段45に割り振られる。受信器（図2を参照）において、送信アンテナ48の数以上の数のアンテナ68が一般的に必要とされる。各々の受信アンテナ68における信号は、各々の送信アンテナ48から送信された信号の組み合わせである。受信器は、各々の送信ストリームのシンボルを推定するために、最小平均二乗誤差（Minimum Mean Square Error: MMSE）推定又はMMSE+SIC（Successive Interference Cancellation: 連続干渉除去）のようなアルゴリズムを適用することができる。受信器は、各々の送信されたストリームに対して、チャネル品質（例えば、信号対干渉雑音比（SINR））の測定結果のフィードバックを送信器に提供することもできる。送信器は、各々のデマックスストリームに対する適切な変調及び符号化を決定する際に、この情報を用いることができる。１つのチャネルが低いSINRを持ち、デマックスストリームが低次変調スキームに変更される場合、このチャネルは低いデータレートを必要とし、そして他のデマックスストリームは補償のためにより高いデータレートを有するより高い次数のスキームに変更される。
【０００６】
PARCは、同じ時間及び周波数リソースだが異なる「空間」リソース（すなわち多重送信アンテナ）を用いた多重データストリームの同時送信によって、空間多重化ゲインを達成することができる。これらの同時送信は、単一の受信ユニットに対して、又は異なる受信ユニットに対して予定されていてもよい。後者の場合、これは空間分割多元接続（Spatial Division Multiple Access：SDMA）と呼ばれる。PARCは、"V-BLAST: An Architecture for Realising Very High Data Rates Over the Rich-Scattering Wireless Channel", Wolniansky P. W. et al, Proc. ISSSE 98, Pisa, Sept. 1998に説明されるように、空間的に多重化されたストリームの速度適応を含む空間多重化技術の元々のBLAST系統の改良と考えられることができる。
【０００７】
チャネルパラメータ又はアンテナ間の相関の位相に関する長期間情報及び短期間情報を基地局送信器へフィードバックする多重チャネルシステムを提供することが、US2004/0266484から知られている。長期間情報は、短期間情報より遅い速度で変化するので、短期間情報よりも低頻度で送信される。従って、フィードバックのために必要とされる帯域は、減らされることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改善された装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によると、多重空間無線チャネルを用いて情報を送信する送信器が提供され、当該装置は、それぞれのデータレートで前記情報の異なる部分を伝達する２つ以上のデマックスストリームを得るように配置されるデマルチプレクサ、チャネル上に送信する前に前記デマックスストリームを処理するためのストリームプロセッサ、及びチャネル状態に従って前記処理を変更するように配置される制御部を有し、制御部はさらに、前記処理の変更から独立して、チャネルの状態に従ってデータレートを制御するように配置される。前記処理の変更から独立してデマックスストリームのデータレートを制御することは、データレートの変更が処理の変更よりも少ないオーバーヘッドを含むので、送信がより迅速にチャネル状態に適応されることができることを意味する。このオーバーヘッドは多くの場合、前記処理の逆を実行する必要がある場合に特に受信器において深刻である。処理の変更は、所与の帯域及び所与のチャネル状態に対する全体的なデータレート及びビットエラーレートに関する効率を改善するために有用である。それで、各々のデマックスストリームに対して処理及びデータレートを別々に制御することで、変化する状態に対する高速応答性と、それほど急速に変化しない状態における効率との、より良いバランスを提供することができる。
【００１０】
これは、特に処理が例えば誤り検出符号化、インターリービング、シンボルやマトリックスへの変調若しくはフーリエ変換動作のようにデータのブロック又はシーケンスを必要とする場合には、受信器が、処理の変更よりも容易にデータレートの変更に対処することができるという認識に基づく。したがって、多重チャネルのデータレートは、より頻繁に変更されることができる。
【００１１】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、処理の変更よりも頻繁にデータレートを制御するように配置されている制御部である。これは、より少ない計算オーバーヘッドによって、状態変化への高速応答を可能にする。
【００１２】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、互いに関連してデータレートを変更して、データソースに適合するように全体的なデータレートを維持するように配置される制御部である。これは、例えばバッファリングを減らすために特に有用である。データソースは、複数のユーザを含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、誤り検出符号化器、誤り訂正符号化器及び変調器のうちの任意の１つ以上を備える前記ストリームプロセッサ、並びに符号化の種類、符号化における冗長度の量、変調の種類及び副搬送波型変調における副搬送波の割当てのうちの任意の１つ以上を含む前記変更である。これらは、伝送効率を高めるためのいくつかの主要な態様である。
【００１４】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、可変範囲内でデータレートを制御するように配置されている制御部であり、前記範囲は、データレートの制御よりも遅い応答によって変更される。これは、急激な変化の間の制御をより安定させ、不安定な制御からのエラーを減らすことができる。
【００１５】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、短期間のチャネル状態のフィードバック及び長期間の全体的なエラーレートのフィードバックを受信器から受信するように配置された制御部である。これは、チャネル状態の推定又は外挿よりも正確な情報を提供することができ、全体的なエラーレートのフィードバックは、受信器における逆処理中のエラー及び長期間の統計特性が、制御を改善するために、制御ループ中に含まれることができることを意味する。
【００１６】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、長期間の全体的なエラーレートに従って決定される制約内で、チャネル状態に従うデータレートの制御である。これは、制御の安定性を改善するのを促進することができる。
【００１７】
いくつかの実施の形態の更なる特徴は、データレートの更新頻度よりも低い頻度で更新され、長期間の全体的なエラーレートに従う処理のバリエーションである。全体的なエラーレートフィードバックは、受信器における逆処理中のエラー及び長期間にわたる統計特性が制御ループ中に含まれることができることを意味する。これは制御の安定性を改善することができ、低い更新頻度は、不必要な又は頻繁な短期間の処理の変更を回避するのを促進することができる。
【００１８】
本発明の他の態様は、送信器用のベースバンドプロセッサを提供し、当該ベースバンドプロセッサは、それぞれのデータレートで情報の異なる部分を伝達する２つ以上のデマックスストリームを得るように配置されるデマルチプレクサ、チャネル上に送信するために無線周波数に変換する前にデマックスストリームを処理するためのストリームプロセッサ、及びチャネル状態に従って処理を変更するように配置される制御部を有し、前記制御部はさらに、前記処理の変更から独立して、チャネルの状態に従ってデータレートを制御するように配置される。
【００１９】
他の態様は、情報を送信する対応する方法を提供し、当該方法は、それぞれのデータレートで情報の異なる部分を伝達する２つ以上のデマックスストリームを得るステップ、チャネル上に送信する前に各々のデマックスストリームを処理するステップ、チャネル状態に従って前記処理を変更するステップ、及び前記処理の変更から独立して、チャネルの状態に従ってデータレートを制御するステップを有する。他の対応する特徴が、上記方法に追加されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
更なる特徴及び効果は、以下に記載される。当業者にとって明らかなように、任意の更なる特徴が、一緒に又は任意の本発明の態様と組み合わせられることができる。特に発明者に知られていない他の従来技術をこえる他の利点は、当業者にとって明らかだろう。
【００２１】
本発明の実施の形態が、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明される。
【００２２】
実施の形態を更に詳細に説明する前に、典型的なMIMOシステムの特徴が説明される。MIMO通信システムは、複数（NT）の送信アンテナ及び複数（NR）の受信器アンテナを使用する。NT個の送信アンテナ及びNR個の受信器アンテナによって形成されるMIMOチャネルは、NS個の独立した空間チャネルに分解されることができる（NS≦min(NT, NR)）。複数の送受信アンテナによって創出される更なるチャネル容量が利用される場合、MIMOシステムは改善された性能を提供することができる。
【００２３】
一般に、伝送容量の増加を十分に利用するために、送信器における元々のユーザーデータストリームは、一組の副データストリーム（本明細書においてデマックスストリームと呼ばれる）として、複数のアンテナへ割り当てられる（すなわち逆多重化される）。いくつかの処理（例えば時空間符号化）の後、複数の送信アンテナはこれらのデマックスストリームを同時に送信し、これらのデマックスストリームはNS個の独立した空間チャネルを介して受信器に到達する。受信アンテナは、これらの混合されたデマックスストリームを収集し、それぞれそれらを再生して、元々のユーザーデータストリームを再現するために、最終的にそれらを再構築する。
【００２４】
上記したように、無線通信システムのチャネルパラメータは常に変化する可能性があり、全てのNS個の空間チャネルが独立しているので、NS個の空間チャネル全てのパラメータが定数であるというわけではないことは明白である。全てのNS個の空間チャネルをデータ伝送のために最良に利用するために、アンテナレート制御（Antenna Rate Control: ARC）技術が、適切なデータ送信パラメータ（例えばデータレート、変調モード及び符号化率）を各々の送信アンテナに動的に割り当てるように、MIMOシステムに導入される。
【００２５】
図1は、既知のARC MIMOシステムのブロック図を示す。データソース5からのデータは、当該データを複数のデマックスストリームに分割するデマルチプレクサ15に供給される。デマックスストリームは符号化及び変調部25に供給され、それから時空間処理部35を通して、アンテナ48に結合された送信器出力段45に供給される。レート制御部55は、受信器からフィードバックを受け取って符号化及び変調部25を制御し、デマルチプレクサ15におけるデマックスストリームデータレートの変更を符号化及び変調の変更によって保証する。
【００２６】
一般に、送信器中のレート制御部55は、受信器からの各々の空間チャネルに関する情報を収集して、さらに、選択された変調及び符号化モードに従って適切なデータレートを決定し、特定の基準に従って各々のチャネルのための適切なアンテナ48を決定する。それから、デマルチプレクサ15は、対応するNT個の送信アンテナ48を介して送信するために、元々のユーザデータをそれぞれのレートr0, r1, ..., rNt-1を有するNT個のデマックスストリームに分割する。
【００２７】
受信器において、逆の手順が実行される。図2は、複数の受信アンテナ68、各々の受信アンテナ68のための受信回路65、受信器時空間プロセッサ75を持ち、復号化及び復調部85が続き、データシンク105を供給するリマルチプレクサ95が続く、対応する受信器を示す。NR個のアンテナ68は、NT個の送信アンテナ48の各々からの信号の混合を受信し、後続のモジュール65, 75, 85は、それぞれレートr0, r1, ..., rNt-1を持つNT個のデマックスストリームを再生し、それらを１つのデータストリームに順序正しく再構築する。時空間プロセッサ75は、各々の空間チャネルの信号対雑音比を決定することができ、この情報を送信器へフィードバックする。
【００２８】
いままでのところ、ほとんどすべてのARC MIMOシステムは、閉ループ制御方法を採用し、受信器SINRに基づくチャネル測定基準及び制御基準を使用する（例えばPARC（Per Antenna Rate Control）、PU2RC（Per Unitary Basis Stream User and Rate Control）及びS-PARC（Selective PARC））。これらのスキームの実施は、確立されたプラクティスに従うことができる（例えば次の文献参照。"Status Report for MIMO Physical Layer to TSG", Lucent, TSGR1#20(03) 0237, 3rd-6th, June, 2003, Hameenlinna, Finland; "Increasing MIMO throughput with per-antenna rate control", Lucent, TSGR1(01)0879, 27th-31st August, Turino, Italy）。これらの方法の基本的なアンテナレート制御処理は、図3のフローチャートに要約される。これは、送信器のステップを左側に、受信器のステップを右側に、図の下に向かって時間の進行を表すように示す。初期伝送パラメータ（例えば変調モード、符号化率及びデータレート）を各々のアンテナに設定した後に、伝送が開始される。ステップ31において、変調モードM0, M1, ..., MNT-1、符号化率C0, C1, ..., CNT-1及びデータレートr0, r1, ..., rNt-1を含む伝送パラメータが、各々の送信アンテナに対して選択される。ステップ32において、ユーザデータは、データレートr0, r1, ..., rNt-1、及びそれぞれ対応する符号化率C0, C1, ..., CNT-1、変調モードM0, M1, ..., MNT-1によって適用された符号化及び変調を備えるデマックスストリームに分割される。ステップ33において、送信器は、NT個のアンテナを介して全ての時空間処理されたデマックスストリームを送信する。
【００２９】
受信側では、ステップ34において、受信器がNR個のアンテナを介して全ての信号を受信し、各々のチャネルのSINR（SINR0, SINR1, ..., SINRNT-1）を測定する。受信器は、ステップ36において、送信器にSINR値をフィードバックする。ステップ37において、受信器は、時空間処理を続けて、全てのNT個のデマックスストリームを再生し、そしてユーザデータを再現するためにそれらを再構築する。送信器は、ステップ38において受信器からフィードバックSINR値SINR0, SINR1, ..., SINRNT-1を受信して、ステップ39において、受信されたSINR値SINR0, SINR1, ..., SINRNT-1に従って、全ての伝送パラメータ（r0, r1, ..., rNt-1）、（M0, M1, ..., MNT-1）及び（C0, C1, ..., CNT-1）を更新する。
【００３０】
通常、ARC MIMOシステムは、変調モード及び符号化率の調整のための閾値として、一組のSINR値を選択し、さらに、その変調及び符号化率に適するように、予め定められたデータレートを選択する。図10は、PARCシステムにおける伝送パラメータ及び必要なSINRの例である。
【００３１】
周知のように、無線チャネル状態は、環境に起因して、又はユーザのモビリティに起因して、時折急速に及び鋭く変化する。これらの状況において、図3及び図10を参照して説明される単純なアンテナレート制御方法は、次のようないくつかの不都合につながる場合がある。
【００３２】
１．SINR基準のみを採用すると、データレート制御に関する決定が信頼できない可能性があり、いくつかの極端な状況においてシステムパフォーマンスが低下する場合がある。伝送パラメータの調整が、MIMO空間チャネルの状態の急激な変化に起因して、必要な補正に対して同期外れ及び完全に位相外れにさえなる可能性がある。制御ループを何度も繰り返した後の調整効果の蓄積によって、プロトコルスタックの高次のレイヤが、大きなビットエラーレートを持つ連続した低SINRパケットを頻繁に受信し、多くのARQ（Automatic Repeat reQuest）手続きを始動させる場合には、システムパフォーマンスが低下する可能性がある。
【００３３】
２．チャネル状態の鋭い変動は、急速に変化するSINRの原因となり、各々のアンテナの伝送パラメータの頻繁かつ緊急の調整につながる可能性がある。送信器において連続して伝送モードを調整すると、配置（constellation）デマッピング（de-mapping）測定基準、変更された符号レートのためのバッファ深さ、デマックスストリームのデータレートの各々の変更の遅延調整の頻繁な修正を含む複雑な処理が受信器で必要となる。
【００３４】
本発明の実施の形態は、前述の不都合に対処して又は軽減するために伝送パラメータをより効率的に調整することができる、MIMOシステムのためのアンテナレート制御の方法に関する。
【００３５】
第１の実施の形態は、図4に模式的な形式で示され、送信器のためのベースバンドプロセッサ10を示す。これは、送信されるべきデータのための入力21及びデマックスストリームのための出力22, 24を備えるデマルチプレクサ20を示す。デマックスストリームは、それらが送信される前に各々のデマックスストリームを処理するために、ストリームプロセッサ30, 40に供給される。制御部50は、入力51でチャネル状態の指示を受信して、そのチャネル状態に従って、出力52の第１制御信号によってストリームプロセッサ30, 40を制御する。チャネル状態は、推定値又は実際のフィードバックであることができ、そして、それぞれのチャネルSINR、時間平均値、全チャネルに対する全体的なビットエラーレート、パケットエラーレート、ARQレート又はこれらの組み合わせのような、様々な形式であることができる。第１制御信号は、処理の制御に依存してデマックスストリームデータレートを変更するために、デマルチプレクサ20に送信される。特に、制御部50はまた、前記処理から独立してデマックスストリームレートを変更するために、デマルチプレクサ20への出力53に第２制御信号を送信する。送信器は、関連する無線周波数（RF）回路及びアンテナにつながるベースバンドプロセッサとして一般的に実施されるパーツを包含するとみなされることができ、又はRF回路及びアンテナを含むシステム全体を包含することができる。
【００３６】
図5は、制御動作のフローチャートを示す。ステップ100において、制御部50はチャネル状態の変化の指示を受信する。ステップ110において、制御部50はチャネル状態を閾値と比較する。ステップ130において、チャネル状態に有意な変化がある場合、これは少なくとも最悪チャネルの処理の種類の変更を生じさせることができる。これは、１つ以上のデマックスストリームに対する新たな処理の種類に対応するために、ステップ140におけるデータレートの変更を引き起こす。制御部50は、いくつかのデマックスストリームのデータレートを増加させ、他のデマックスストリームのデータレートを低下させることによって、（全てのデマックスストリームにわたって組み合わせられた）全体的なデータレートを、データソースに適合する所望のレートに保持することを目指すことができる。状態がより緩やかに変化する場合、ステップ120において、処理の種類を変更せずに、最悪のチャネル又は最良のチャネルのデータレートが変更されることができる。チャネル状態のより小さな変化に対しては、なんの措置も講じられずに、フローはステップ110からステップ100に戻り、処理が繰り返される。特にステップ130において、より有意な状態の変化は、その変化が所与の時間閾値を越えて長引く場合にのみ、処理の種類の変更を生じさせることができる。これは、制御をより安定させ、処理の種類が頻繁に変更されることを回避することができる。処理の種類の変更頻度は明確に制限されることができる一方、データレートに対する変更の頻度はこの制限を上回ることが許される。他のパラメータも、処理及びデータレートの制御への入力として用いられることができる。例えば、データソースは、いくつかの又は全てのデータに対して、改定された優先レベル若しくはサービス品質を特定することができる。これは、例えばより高い品質のためにデータレートを減らすようにデータレート又は処理を変更する制御部50によって達成されることができる。いくつかのデータだけに適用される場合、デマルチプレクサ20が、どれがより高品質なデータであるかを決定することができ、且つ、それが適切なデマックスストリームに送信されることを保証できる必要がある。
【００３７】
他の実施の形態が、図6, 7及び8に示される。同様の参照番号が、必要に応じて、図1及び2に用いられたものに対して用いられる。図6は、MIMO通信システムに用いられる内部及び外部制御ループを備える送信器のブロック図を示す。この実施の形態は、データレート制御を達成するために２つの入れ子にされた制御ループを使用する。外部ループ制御部165は、受信器中のリマルチプレクサ95後のプロトコルスタックの高次レイヤから供給される長期間の統計的な測定基準に基づく制御を提供する。内部ループ制御部155は、時空間処理部75からの短期間のチャネル測定フィードバックに基づく制御を提供する。上記のように、他のパラメータが、追加で又は代わりとして、フィードバックされることができる。OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexed）システムにおいて、エラーレートは、副搬送波周波数のシフトに敏感であることができるので、これが検出されてフィードバックされることができる。
【００３８】
各々のアンテナの伝送パラメータ調整は、外部及び内部制御ループ状態両方によって同時に制約される。外部制御ループは伝送パラメータ調整の特定の範囲を決定し、内部制御ループはそれに従わなければならない。外部及び内部制御ループの組み合わせ効果によって、送信器は、難しいRF環境において、より信頼性が高く穏やかなデータレート制御を達成することができ、より高い性能をMIMOシステムに提供することができる。
【００３９】
これは、各々の送信アンテナのARC MIMO伝送パラメータを２つのカテゴリ（より短期間のパラメータと、より長期間のパラメータ）に分けることができるとの認識に基づく。短期間パラメータは、各々のデマックスストリームのデータレートのような、送信器及び受信器の両方においてほぼ同時に修正されることができるパラメータに関する。長期間パラメータは、修正が生じる場合に、かなりの遅延時間又は送信器と受信器との間の構成の調整を引き起こす可能性があるパラメータである。上記したように、符号化率及び変調モードは、長期間パラメータの例である。
【００４０】
上に述べたように、受信器におけるARCの複雑さを低減しながら、敏感なチャネルトラッキングと共により信頼性が高く安定したデータレート制御を備えるシステムを提供するために、短期間パラメータ及び長期間パラメータは、２つの別々の制御ループによって制御される。これらは、いわゆる内部制御ループ及び外部制御ループである。これらの２つの制御ループは、例えば制御ループの階層構造を持つことによって、相互に依存することができる。
【００４１】
外部制御ループは、従来のプロトコルスタックの高次レイヤから供給される統計測定基準（例えばPER（パケットエラーレート）又はBER（ビットエラーレート））に基づいた長期間パラメータの調整のために用いられる。高次レイヤを用いることにより、複数のユーザによる複数の接続からの測定基準が集計されることができる。高次レイヤからの統計測定基準は、各々の送信アンテナのパラメータ調整を遂行したことによる効果をある期間にわたって平均化し、変化するチャネル傾向を反映することができ、次のステップにおける調整のための信頼性が高い指示を提供することができる。急性すぎる、及び頻繁すぎるパラメータの修正を防止するために、外部制御ループは、短期間パラメータの調整の量又はそのレートを特定の範囲内に制限することができる。外部制御ループに対するそのような取り決めは、より信頼性が高いフィードバックに基づいて長期間パラメータの調整の頻度を低減することができ、結果として受信器の複雑さを低くすることができる。外部制御ループは、受信器からのフィードバックを用いた閉ループモードで動作することができ、制御調整の間の時間間隔は、信頼性が高いフィードバック統計を確立するために十分に長い期間を提供するために、通信システム用の適切なエアーインタフェース規格によって規定されるように、１つ以上のフレーム期間に設定されることができる。
【００４２】
内部制御ループは、外部制御ループと比較してかなり短期間での短期間パラメータの微調整に関与する。内部制御ループは、外部制御ループの動作を補うために動作し、特定の範囲内で短期間パラメータ調整に課される制限に従わなければならない。内部制御ループは、閉ループモード又は開ループモードのいずれかで動作することができ、制御間隔は、適時のパラメータ調整のために、同様に通信システムの適切なエアーインタフェース規格によって規定されるように、タイムスロットの数として設定されることができる。通常、内部制御ループに用いられる測定値は、SINRのような空間チャネルパラメータから直接導き出されて、及びチャネルパラメータ自身でもある。フィードバックは、確立されたプラクティスに従って、ペイロード情報と共に多重化された信号経路を通じて送信されることができる。
【００４３】
短期間パラメータ調整の信頼性を改善するために、及び送信器及び受信器におけるデータストリームの逆多重化（de-multiplexing）及び再多重化（re-multiplexing）の複雑さをそれぞれ低減するために、本発明は、従来の離散的な制御の代わりに、連続的な短期間パラメータ制御を使用する。例えば、それぞれの送信アンテナ上のデータレートri（i= 0, 1, ..., NT-1） は、式（1）の制約に従わなければならない。
0005507846.tif 000002
【００４４】
式（1）において、tpは制御周期を表し、SINRi(t)は受信器における時刻tでのi番目の送信アンテナに対応する受信されたSINRを示す。定数SINRiup及びSINRidownは、外部制御ループによって決定されるi番目の送信アンテナについての現在の調整上下限である。Tr及びTlは、i番目の送信アンテナ上のデータレートを増加又は低下させるための閾値である。
0005507846.tif 000003
はレート調整幅であり、通常、チャネル上で可能な全てのデータレート値の公約数でなければならない。変数
0005507846.tif 000004
は、式(2)によって規定される。
0005507846.tif 000005
【００４５】
式(1)は、次の時間間隔における各々のデータレートが、増加し、低下し又は同一のままであることができることを示し、そしてこれら３つのオプションの各々に対する条件を示す。
【００４６】
内部制御ループは、１つの制御期間中の短期間測定フィードバックに従って、短期間パラメータを維持し又は特定の幅で変更することができるだけである。内部制御ループのいくつかの調整パラメータ（例えばSINRiup及びSINRidown）は、調整誤差の蓄積を防止するために、より信頼性が高い測定値（例えば受信器からフィードバックされるパケットエラーレート（PER））に基づく外部制御ループによって決定される。図7は、このフィードバックを提供することができる受信器を示す。PERのフィードバックを提供する変形例は、全てのチャネルSINRの（若干の時間にわたって平均された）平均値を用いることである。これは、受信器処理部85が長期間制御ループ内に存在することを可能にしないという不都合を持つ。
【００４７】
図8は、フローチャートで本発明のレート制御手順を示す。最初に、MIMO通信システムの伝送パラメータは、予め定められた初期値に設定される。これらのパラメータは、各々の送信アンテナ上のデータレートr0, r1, ..., rNT-1のような短期間パラメータ、調整制限SINRiup及びSINRidown、並びに各々の送信アンテナの符号化率C0, C1, ..., CNT-1及び変調モードM0, M1, ..., MNT-1のような外部制御ループの長期間パラメータを含む。
【００４８】
それから、MIMO通信システムは、外部及び内部制御ループの両方を同時に始動する。一般的に、外部制御ループは、内部制御ループの周期Tinnerの倍数である制御周期Touter、つまりTouter = N・Tinner（Nは整数）を持つ。ステップ200において、送信器は、各々のアンテナの伝送パラメータ（変調モード、符号化率及び調整制限を含む）を設定する。外部ループ制御周期の間、全ての長期間パラメータ及び短期間パラメータの調整に関する制限は固定されたままであり、短期間パラメータだけが、式（1）に従って周期的に変更される。ステップ210において、データレートr0, r1, ..., rNT-1が、外部制御ループ結果によって設定される。ステップ220で、ユーザーデータストリームは、それぞれに適用されるデータレートr0, r1, ..., rNT-1及び変調M0, M1, ..., MNT-1及び符号化C0, C1, ..., CNT-1に従ってデマックスストリームに分割される。ステップ230において、全ての時空間被処理デマックスストリームは、NT個のアンテナを介して送信される。
【００４９】
ステップ240において、受信器は、NR個のアンテナを介して全ての信号を受信して、SINR0, SINR1, ..., SINRNT-1を得るために各々の空間チャネルのSINRを測定し、ステップ250において、これらの値の指示が送信器にフィードバックされる。ステップ260において、受信器は、時空間処理を継続し、全てのNT個のデマックスストリームを再生し、それらを順序正しく再構築して、データをプロトコルスタックの高次レイヤに供給する。ステップ290において、受信器は、高次レイヤから統計測定値（例えばPER又はBER）を受け取り、そしてこれを送信器に送信する。
【００５０】
ステップ270で、送信器は、SINR0, SINR1, ..., SINRNT-1のフィードバックを受信器から受信し、短期間パラメータr0, r1, ..., rNT-1を更新する。ステップ280において、時間TがTouterに達した場合には、外部制御ループはステップ200に戻るフローによって動作し、さもなければ、ステップ210〜270が繰り返される。各々の周期Touterの間、全ての短期間パラメータ上下限及び長期間パラメータは固定のままであり、短期間パラメータだけが式（1）に従って周期的に変更される。
【００５１】
N個の内部ループ制御周期（すなわち１個の外部ループ制御周期）各々の後、ステップ300において、外部の制御ループは、前回のN個の内部制御周期の間の各々の送信アンテナに対応するフィードバック統計値に従って、各々のアンテナの長期間パラメータSINRiup, SINRidown, C0, C1, ..., CNT-1, M0, M1, ..., MNT-1を更新するように動作する。そして、フローはステップ200に戻り、内部制御ループが更新されたパラメータによって実行される。手順全体は周期Touterで繰り返し動作する。
【００５２】
図9は、２つの既知の装置及び本発明の実施の形態のチャネルSNR対フレームエラーレートPERのグラフを示す。上の線が既知のBLASTシステムのエラー、中央の線が既知のPARCシステムのエラー、下の線が本発明の実施の形態のエラーを示す。これは、所与のSNR値に対して、実施の形態が、これらの既知のシステムのいずれよりもかなり低いエラーレートを達成することができることを示す。
【００５３】
レート制御のための本方法は、MIMO通信システムのアップリンク及びダウンリンクの両方に適用することができる。上記のように、実施の形態は、急激なチャネル状態変化に適合させるのに制御が十分迅速でない場合のARQにつながる長期間にわたるビットエラーの蓄積という第１の問題を回避するのを促進することができ、さらに、符号化があまりに頻繁に変更される場合の受信器における処理の過負荷という第２の問題に対処する。
【００５４】
制御部は、コンピュータ分野の当業者にとって明らかであるように、本願明細書の教示に従ってプログラムされた従来の汎用デジタルコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いて実施されることができる。ソフトウェア分野の当業者にとって明らかであるように、適切なソフトウェアコーディングは、本開示の教示に基づいて、熟練したプログラマによって容易に準備されることができる。
【００５５】
実施の形態は、当業者にとって直ちに明らかであるように、特定用途向けＩＣを用意することによって、又は従来の素子回路の適切なネットワークを相互接続することによって、実施されることもできる。
【００５６】
実施の形態（特に制御の方法）は、コンピュータが本発明の処理を実行するようにプログラムするために用いられることができる命令を含んでいる記憶媒体上のコンピュータプログラム製品によって実施されることもできる。記憶媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、CD-ROM及び光磁気ディスクを含む任意の種類のディスク、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁気若しくは光カード、又は電子命令を記憶することに適した任意の種類の媒体を含むことができる（但しこれらに限定されない）。
【００５７】
前述の実施の形態及び利点は、単に例であって、本発明を限定するように解釈されてはならない。本教示は、他の種類の装置に容易に適用されることができる。本発明の説明は、例を示すことを意図しており、請求項の範囲を制限しないことを意図される。多くの変形例、修正及びバリエーションは、請求項の範囲内で、当業者にとって明らかである。
【００５８】
本願明細書及び請求の範囲において、要素が単数形で言及されることは、その要素が複数存在することを除外しない。「有する・含む」との語は、挙げられたもの以外の要素又はステップが存在することを除外しない。
【００５９】
請求項中の括弧に引用符号が含まれることは、理解を補助することを意図しており、請求項が限定されることは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】既知のPARC型装置による送信器の模式図。
【図２】既知のPARC型装置による受信器の模式図。
【図３】既知の動作のフローチャート。
【図４】実施の形態による送信器のためのベースバンドプロセッサの模式図。
【図５】実施の形態による制御プロセスのフローチャート。
【図６】他の実施の形態による送信器。
【図７】他の実施の形態による受信器。
【図８】図6及び図7の実施の形態の動作のフローチャート。
【図９】チャネル信号対雑音比（SNR）対パケットエラーレート（PER）のグラフ。
【図１０】PARCシステムにおける伝送パラメータ及び必要なSINR値の表。
【図１】
0005507846.tif 000006
【図２】
0005507846.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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