(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークの設定を求める方法であって、該設定は無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを目的とし、前記信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じ、該方法は：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は前記中継デバイスが前記各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスを識別する情報を取得する第１の取得ステップと、
−  前記送信元デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び前記中継デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得ステップと、
−  前記宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、プリコーディングされた複素変調シンボルを前記送信元デバイスによって送信された前記複素変調シンボルと同一のリソースで送信することができるように前記プリコーディングを適用する、前記中継デバイスによって用いられることを意図したプリコーディング行列を求める決定ステップと
を含み、
前記プリコーディング行列は、前記送信元デバイスを識別する情報と、前記第１のチャネル行列及び前記第２のチャネル行列と、前記中継デバイスに適用可能な送信電力制約とに基づいて求められ、
前記同一のリソースとは同一の時間及び周波数リソースであり、前記送信元デバイスを識別する情報は、前記中継デバイスから取得され、該中継デバイスが前記複素変調シンボルを復号することができる送信元デバイスを識別する情報であることを特徴とする、無線通信ネットワークの構成を求める方法。
【請求項２】
前記送信元デバイスを識別する情報の変化が生じた際に、前記第１の取得ステップ及び前記第２の取得ステップ並びに前記決定ステップを再度実行することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信電力制約は、前記中継デバイスの送信アンテナのセット全体の全体的な送信電力バジェット、又は前記中継デバイスの前記送信アンテナの個々の送信電力バジェットに関するものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記決定ステップは、前記宛先デバイスによって受信される信号間の干渉に依存する関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めることであり、前記関数は前記送信電力制約に対応する制約を課されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記関数は、前記宛先デバイスによって受信される信号間における該宛先デバイスによる最小平均二乗誤差フィルタリングの適用後に残留している干渉を表し、
前記求められたプリコーディング行列は、前記関数の最小値に対応することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記関数は、前記送信元デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルの容量を表し、
前記求められたプリコーディング行列は、前記関数の最大値に対応することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記決定ステップは、
−  ラグランジュ乗数法を用いて前記関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めること、又は
−  前記関数の極値に対応するプリコーディング行列を反復的に求める勾配降下法を用いること、又は
−  複数のプリコーディング行列を取得して該複数のプリコーディング行列の中から前記関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めること
であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させる方法であって、該信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じ、該方法は：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は前記中継デバイスが前記各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスについての情報を取得する第１の取得ステップと、
−  前記送信元デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び前記中継デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得ステップと、
−  前記宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを意図したプリコーディング行列を求める決定ステップであって、該プリコーディング行列は、前記送信元デバイスを識別する情報、前記第１のチャネル行列及び前記第２のチャネル行列、並びに前記中継デバイスに適用可能な送信電力制約に基づいて求められる、決定ステップと
を含み、
前記中継デバイスは：
−  プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために、前記求められたプリコーディング行列を用いることによって、前記複素変調シンボル又は前記推定値に前記プリコーディングを適用するプリコーディングステップと、
−  前記プリコーディングされた複素変調シンボルを、前記送信元デバイスによって送信された前記複素変調シンボルと同一のリソースで送信する送信ステップと
を実行し、
前記同一のリソースとは同一の時間及び周波数リソースであり、前記送信元デバイスを識別する情報は、前記中継デバイスから取得され、該中継デバイスが前記複素変調シンボルを復号することができる送信元デバイスを識別する情報であることを特徴とする、無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させる方法。
【請求項９】
前記第１の取得ステップ及び前記第２の取得ステップ並びに前記決定ステップは、前記中継デバイスによって実行され、
前記第２の取得ステップにおいて、前記第１のチャネル行列及び前記第２のチャネル行列を前記宛先デバイスから取得することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
無線通信ネットワークの設定を求めるデバイスであって、該設定は無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを目的とし、前記信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じ、該デバイスは：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は前記中継デバイスが前記各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスを識別する情報を取得する第１の取得手段と、
−  前記送信元デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び前記中継デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得手段と、
−  前記宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、プリコーディングされた複素変調シンボルを前記送信元デバイスによって送信された前記複素変調シンボルと同一のリソースで送信することができるように前記プリコーディングを適用する、前記中継デバイスによって用いられることを意図したプリコーディング行列を求める決定手段と
を備え、
前記決定手段は、前記プリコーディング行列が、前記送信元デバイスを識別する情報と、前記第１のチャネル行列及び前記第２のチャネル行列と、前記中継デバイスに適用可能な送信電力制約とに基づいて求められるように適合され、
前記同一のリソースとは同一の時間及び周波数リソースであり、前記送信元デバイスを識別する情報は、前記中継デバイスから取得され、該中継デバイスが前記複素変調シンボルを復号することができる送信元デバイスを識別する情報であることを特徴とする、無線通信ネットワークの設定を求めるデバイス。
【請求項１１】
無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるシステムであって、該システムは無線通信ネットワークの一部となることを意図し、前記信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じ、該システムは、中継器デバイスと：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は前記中継デバイスが前記各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスについての情報を取得する第１の取得手段と、
−  前記送信元デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び前記中継デバイスと前記宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得手段と、
−  前記宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを意図したプリコーディング行列を求める決定手段であって、該プリコーディング行列は、前記送信元デバイスを識別する情報、前記第１のチャネル行列及び前記第２のチャネル行列、並びに前記中継デバイスに適用可能な電力送信制約に基づいて求められるように適合される、決定手段と
を備え、
前記中継デバイスは：
−  プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために、前記求められたプリコーディング行列を用いることによって、前記複素変調シンボル又は前記推定値に前記プリコーディングを適用するプリコーディング手段と、
−  前記プリコーディングされた複素変調シンボルを前記送信元デバイスによって送信された前記複素変調シンボルと同一のリソースで送信する送信手段と
を備え、
前記同一のリソースとは同一の時間及び周波数リソースであり、前記送信元デバイスを識別する情報は、前記中継デバイスから取得され、該中継デバイスが前記複素変調シンボルを復号することができる送信元デバイスを識別する情報であることを特徴とする、無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させる方法及びシステムに関するものであり、当該信号は、同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルフローによって生成されて干渉を受ける信号である。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークの枠組みにおいて、幾つかの送信元デバイスが同一のリソースを用いて宛先デバイスに信号を送信するとき干渉が発生する。干渉は、宛先デバイスによって受信される信号の品質を劣化させ、したがって、無線通信ネットワークの全体性能を低下させるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的な無線通信ネットワークで発生する上述の問題を克服することが望ましい。
【０００４】
特に、複数の複素変調シンボルフローが同一のリソースを用いて宛先に送信される際に、無線通信システムの宛先デバイスによって受信される信号の品質の向上させることを可能にする解決策を提供することが望ましい。
【０００５】
複数の複素変調シンボルフローが同一のリソースを用いて宛先デバイスに送信される際に、無線通信システムの宛先デバイスによって受信される信号の中の少なくとも１つの信号のＳＩＮＲ（信号対干渉＋雑音比）を増大させることを可能にする解決策を提供することが更に望ましい。
【０００６】
複数の複素変調シンボルフローが同一のリソースを用いて宛先デバイスに送信される際に、１つのフローと複数の複素変調シンボルフローのうちの他の任意のフローとによって生成される干渉を低減させることを可能にする解決策を提供することが更に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明は、無線通信ネットワークの設定を求める方法であって、当該設定は無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを目的とし、当該信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信された複数の複素変調シンボルから生じる、方法に関する。この方法は：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は中継デバイスが各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスを識別する情報を取得する第１の取得ステップと、
−  送信元デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び中継デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得ステップと、
−  宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、プリコーディングされた複素変調シンボルを送信元デバイスによって送信された複素変調シンボルと同一のリソースで送信することができるようにプリコーディングを適用する、中継デバイスによって用いられることを意図したプリコーディング行列を求める決定ステップと
を含み、
プリコーディング行列は、送信元デバイスを識別する情報と、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列と、中継デバイスに適用可能な送信電力制約とに基づいて求められる。
【０００８】
したがって、求められた設定を用いて無線通信ネットワークを設定すると、宛先デバイスによって受信される信号の品質が向上する。加えて、この設定は、宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、無線通信ネットワークに導入される中継デバイスのハードウェア電力送信制約を特に考慮する。
【０００９】
特定の特徴によれば、送信元デバイスを識別する情報の変化が生じた際に、第１の取得ステップ及び第２の取得ステップ並びに決定ステップを再度実行する。
【００１０】
したがって、中継デバイスが複素変調シンボル又はその推定値にプリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスの数が変化した際に、宛先デバイスによって受信される信号の品質は更に改善される。送信電力制約が中継デバイスの電力送信バジェットに関するものであるとき、このバジェットは、宛先デバイスによって受信される信号の品質を改善するようにより良好に分配される。
【００１１】
特定の特徴によれば、送信元デバイスを識別する情報は、中継デバイスから取得され、当該中継デバイスが複素変調シンボルを復号することができる送信元デバイスを識別する情報である。
【００１２】
したがって、宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、送信元デバイスの適合を必要とすることなく、中継デバイスを無線通信システムに組み込むことができる。したがって、既製の送信元デバイスを用いることができる。
【００１３】
特定の特徴によれば、送信元デバイスを識別する情報は、宛先デバイスから取得され、中継デバイスがプリコーディング行列を用いることによって上記推定値にプリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスを識別する情報である。
【００１４】
したがって、宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、送信元デバイスの適合を必要とすることなく、中継デバイスを無線通信システムに組み込むことができる。したがって、既製の送信元デバイスを用いることができる。加えて、低レイテンシの処理を実施することができる。
【００１５】
特定の特徴によれば、送信電力制約は、中継デバイスの送信アンテナのセット全体の全体的な送信電力バジェット、又は中継デバイスの各送信アンテナの個々の送信電力バジェットに関するものである。
【００１６】
したがって、全体的なバジェットが考慮されるときには、無線通信ネットワークの仕様によって認められるデバイスごとの最大送信電力が中継デバイスの送信アンテナの送信電力能力よりも制限的である場合に、中継デバイスの送信電力バジェットは最適に用いられる。個々のバジェットが考慮されるときには、中継デバイスの各アンテナの送信電力能力が無線通信ネットワークの仕様によって認められるデバイスごとの最大送信電力能力よりも制限的である場合に、中継デバイスの送信電力バジェットは最適に用いられる。
【００１７】
特定の特徴によれば、決定ステップは、宛先デバイスによって受信される信号間の干渉に依存する関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めることであり、当該関数は送信電力制約に対応する制約を課される。
【００１８】
したがって、プリコーディング行列は、解析形式又は数値形式の計算を介して取得することができ、システム性能を最適化するように求められる。
【００１９】
特定の特徴によれば、上記関数は、宛先デバイスによって受信される信号間における当該宛先デバイスによる最小平均二乗誤差フィルタリングの適用後に残留している干渉を表し、求められたプリコーディング行列は、上記関数の最小値に対応する。
【００２０】
したがって、最小平均二乗誤差フィルタリングが宛先デバイスに備えられている場合、信号の品質、ひいては宛先デバイスの性能が改善される。
【００２１】
特定の特徴によれば、上記関数は、送信元デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルの容量を表し、求められたプリコーディング行列は、上記関数の最大値に対応する。
【００２２】
したがって、最小平均二乗誤差フィルタリングが宛先デバイスに備えられていない場合であっても、信号の品質、ひいては宛先デバイスの性能が改善される。
【００２３】
特定の特徴によれば、決定ステップは、
−  ラグランジュ乗数法を用いて関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めること、又は
−  関数の極値に対応するプリコーディング行列を反復的に求める勾配降下法を用いること、又は
−  複数のプリコーディング行列を取得して当該複数のプリコーディング行列の中から関数の極値に対応するプリコーディング行列を求めること
である。
【００２４】
したがって、ラグランジュ乗数法を用いると、プリコーディング行列を正確に求めることができる。
【００２５】
したがって、勾配降下法を用いると、プリコーディング行列を求める複雑度と処理レイテンシとの間におけるトレードオフを見出すことができる。プリコーディング行列を単純に求めることができ、また解析形式の計算が利用可能でない場合にも取得することができる。
【００２６】
したがって、複数のプリコーディング行列を用いることによって、プリコーディング行列が中継デバイスによって計算されないときに、プリコーディングのフィードバックが削減される。
【００２７】
本発明は、無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させる方法であって、当該信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じる、方法にも関する。この方法は：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は中継デバイスが各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスについての情報を取得する第１の取得ステップと、
−  送信元デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び中継デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得ステップと、
−  宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを意図したプリコーディング行列を求める決定ステップであって、当該プリコーディング行列は、送信元デバイスを識別する情報、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列、並びに中継デバイスに適用可能な送信電力制約に基づいて求められる、決定ステップと
を含み、
中継デバイスは：
−  プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために、上記求められたプリコーディング行列を用いることによって、複素変調シンボル又は推定値にプリコーディングを適用するプリコーディングステップと、
−  プリコーディングされた複素変調シンボルデバイスを、送信元デバイスによって送信された複素変調シンボルと同一のリソースで送信する送信ステップと
を実行する。
【００２８】
したがって、宛先デバイスによって受信される信号の品質が向上する。加えて、この設定は、宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、無線通信ネットワークに導入される中継デバイスのハードウェア電力送信制約を特に考慮する。
【００２９】
特定の特徴によれば、第１の取得ステップ及び第２の取得ステップ並びに決定ステップは、中継デバイスによって実行され、第２の取得ステップにおいて、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列を宛先デバイスから取得する。
【００３０】
したがって、宛先デバイスを適合させることが限られている場合に、当該宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、中継デバイスを無線通信システムに組み込むことができる。
【００３１】
特定の特徴によれば、第１の取得ステップ及び第２の取得ステップ並びに決定ステップは、中継デバイス以外の別のデバイスによって実行され、
第１の取得ステップは、中継デバイスから情報を受信することであり、
第２の取得ステップにおいて、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列を宛先デバイスから取得し、
当該方法は、求められたプリコーディング行列を中継デバイスに送信する、別のデバイスによって実行されるステップを含む。
【００３２】
したがって、中継デバイスの設計を単純なものに保つことができる。
【００３３】
特定の特徴によれば、第１の取得ステップ及び第２の取得ステップ並びに決定ステップは、中継デバイス以外の別のデバイスによって実行され、
第２の取得ステップにおいて、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列を宛先デバイスから取得し、
第１の取得ステップ及び決定ステップを繰り返し実行して、中継デバイスが各複素変調シンボル又は当該各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスについての種々の情報に対応する複数のプリコーディング行列を取得し、
当該方法は、複数のプリコーディング行列を中継デバイスに送信する、別のデバイスによって実行されるステップを含む。
【００３４】
したがって、プリコーディング行列を求める中継デバイスの複雑度と処理レイテンシとの間におけるトレードオフを見出すことができる。
【００３５】
また、本発明は、無線通信ネットワークの設定を求めるデバイスであって、当該設定は無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを目的とし、当該信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じる、デバイスにも関する。このデバイスは：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は中継デバイスが各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスを識別する情報を取得する第１の取得手段と、
−  送信元デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び中継デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得手段と、
−  宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるために、プリコーディングされた複素変調シンボルを送信元デバイスによって送信された複素変調シンボルと同一のリソースで送信することができるようにプリコーディングを適用する、中継デバイスによって用いられることを意図したプリコーディング行列を求める決定手段と
を備え、
決定手段は、プリコーディング行列が、送信元デバイスを識別する情報と、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列と、中継デバイスに適用可能な送信電力制約とに基づいて求められるように適合される。
【００３６】
また、本発明は、無線通信ネットワークの宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させるシステムであって、当該システムは無線通信ネットワークの一部となることを意図し、当該信号は無線通信ネットワークの各送信元デバイスによって同一のリソースで送信される複数の複素変調シンボルから生じる、システムにも関する。このシステムは、中継器デバイスと：
−  無線通信ネットワークの中継デバイスが各複素変調シンボルにプリコーディングを適用しなければならないような、又は中継デバイスが各複素変調シンボルの各推定値にプリコーディングを適用しなければならないような、送信元デバイスについての情報を取得する第１の取得手段と、
−  送信元デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第１のチャネル行列、及び中継デバイスと宛先デバイスとの間の送信チャネルを表す第２のチャネル行列を取得する第２の取得手段と、
−  宛先デバイスによって受信される信号の品質を向上させることを意図したプリコーディング行列を求める決定手段であって、当該プリコーディング行列は、送信元デバイスを識別する情報、第１のチャネル行列及び第２のチャネル行列、並びに中継デバイスに適用可能な電力送信制約に基づいて求められるように適合される、決定手段と
を備え、
中継デバイスは：
−  プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために、上記求められたプリコーディング行列を用いることによって、複素変調シンボル又は推定値にプリコーディングを適用するプリコーディング手段と、
−  プリコーディングされた複素変調シンボルを送信元デバイスによって送信された複素変調シンボルと同一のリソースで送信する送信手段と
を備える。
【００３７】
また、本発明は、少なくとも１つの実施の形態では、通信ネットワークからのダウンロード及び／又はコンピュータによって読み取り可能な媒体への記憶を行うことができ、かつプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムにも関する。このコンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されると、上述の方法の種々の実施の形態のうちの任意の１つにおいて上述の方法を実施する命令を含む。
【００３８】
また、本発明は、記憶された情報がコンピュータによって読み取られてプロセッサによって実行されると、上述の方法の種々の実施の形態のうちの任意の１つにおいて上述の方法を実施する、プロセッサによって実行可能な一組の命令を含むコンピュータプログラムを記憶する情報記憶手段にも関する。
【００３９】
デバイス、システム、及びコンピュータプログラムに関係する特徴及び利点は、対応する上述の方法について既に述べたものと同一であるので、ここでは繰り返さない。
【００４０】
本発明の特徴は、実施形態の一例の以下の説明を読むことによってより明らかになる。当該説明は、添付図面に関連して作成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を実施することができる無線通信ネットワークのアーキテクチャを概略的に表す図である。
【図２】図１の通信ネットワークにおける中継デバイスのアーキテクチャを概略的に表す図である。
【図３】プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために中継デバイスによって用いられるプリコーディング行列を求めるアルゴリズムを概略的に表す図である。
【図４】第１の実施形態による、図１の通信ネットワークの宛先デバイスにプリコーディングされた複素変調シンボルを送信する中継デバイスによって実行されるアルゴリズムを概略的に表す図である。
【図５】第２の実施形態による、宛先デバイスにプリコーディングされた複素変調シンボルを送信する中継デバイスによって実行されるアルゴリズムを概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明を実施することができる無線通信ネットワークのアーキテクチャを概略的に表している。無線通信ネットワーク１００は、ローカルエリアネットワーク又は無線セルラー通信ネットワークとすることができる。
【００４３】
無線通信ネットワーク１００では、複数の送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４が、同一の周波数リソース及び時間リソースを用いて宛先デバイス１１０に信号の形態で情報ワードを送信する。換言すれば、複数の送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、１つ又は複数の送信周波数についてオーバーラップするとともに、１つ又は複数の送信時間期間についても更にオーバーラップする信号を送信する。
【００４４】
無線通信ネットワーク１００における送信元デバイスの数をＮで示すことにする。
【００４５】
セルラー通信ネットワークのアップリンクの文脈においては、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は移動端末とすることができ、宛先デバイス１１０は基地局とすることができる。したがって、この環境は、アップリンクマルチユーザＭＩＭＯ（多入力多出力）伝送システムの一部とすることができる。
【００４６】
送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、図１では別々のデバイスとして示されているが、単一のデバイス中に含めることもできることに留意されたい。例えば、そのような単一の送信元デバイスは、複素変調シンボルの複数のフローを送信するために、ビームフォーミングを実行することができる。この場合、複素変調シンボルの各フローは、専用の送信元デバイスによって送信されるものとみなされる。換言すれば、本明細書では、送信元デバイスと複素変調シンボルフローとの間に１対１の対応が存在すると考えられる。
【００４７】
各送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、少なくとも１つの情報ワードを複素変調シンボルフローの形態で宛先デバイス１１０に送信する。各複素変調シンボルフローは無線通信ネットワーク１００の同一のリソースで送信されるので、或る送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４によって送信された複素変調シンボルフローは、他の送信元デバイスのうちのいずれか１つによって宛先デバイス１１０に送信された複素変調シンボルフローとの間で干渉を引き起こす場合がある。
【００４８】
各送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、情報ワードを符号化する符号化器を備えることができ、情報ワードは更にインターリーブされて符号化ビットが生成される。一般に、符号化及びインターリーブは、３ＧＰＰ−ＬＴＥ（第３世代パートナーシッププロジェクト−ロングタームエボリューション）標準規格において用いられているようなレートマッチングアルゴリズムによって実行され、そのようなレートマッチングアルゴリズムは、情報ワードから任意のサイズのベクトルを生成することを可能にし、換言すれば広範囲の可能な符号化率を提供する。
【００４９】
その後、符号化ビットは、複素変調シンボルを取得するために、離散変調コンポーネントによって処理される。離散変調コンポーネントは、例えばＱＰＳＫ（４位相偏移変調）変調器又は１６ＱＡＭ（直交振幅変調）変調器とすることができる。各複素変調シンボルフローは、同一の変調方式又は異なる変調方式を用いて生成することができる。各複素変調シンボルフローは、様々な変調方式を連続的に用いることによって生成することもできる。
【００５０】
送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、上述した符号化器を用いることなく複素変調シンボルを生成することもできる。本発明の原理はまた、特にＭＭＳＥ（最小平均二乗誤差）フィルタリングモジュールが宛先デバイス１１０に含まれている場合に、宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させるように動作することができる。
【００５１】
情報ワードには、ＣＲＣ（巡回冗長検査）部等の冗長検査データが付与される。無線通信ネットワーク１００では、ＨＡＲＱ（ハイブリッドＡＲＱ、すなわちハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat reQuest））機構を用いて、送信元デバイス１００、１０１、１０２、１０３、及び１０４から宛先デバイス１１０への再送信機能を提供することが好ましい。そのようなＨＡＲＱ機構では、宛先デバイス１００が、少なくとも１つの送信された情報ワードを成功裏に導出できないことを関係している送信元デバイスに示すと、冗長データの送信が実行される。そのような状況は、宛先デバイス１１０が、情報ワード（複数の場合もある）と関係するＣＲＣデータとの間の不一致を検出したときに生じる。
【００５２】
無線通信ネットワーク１００は、宛先デバイス１１０によって受信される信号のＳＩＮＲを増大させ、ひいては、その品質を改善するために、中継デバイス１２０を更に備える。
【００５３】
少なくとも１つの実施形態では、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、無線通信ネットワーク１００内に中継デバイス１２０が存在することに気付いていない。
【００５４】
いずれの場合においても、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４は、以下で詳述するプリコーディングには関与しない。したがって、このプリコーディングは、専ら中継デバイス１２０によって実行される。
【００５５】
中継デバイス１２０は、少なくとも１つの各送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４によって送信された少なくとも１つの複素変調シンボルを取得するように適合されているか、或いは、これらの複素変調シンボルの各推定値を取得するように適合されている。
【００５６】
複素変調シンボルは、関係している送信元デバイスによって送信された情報ワードを取り出し、適切な符号化方式プロセス、レートマッチングプロセス、及び変調プロセスを適用することによって取得することができる。これは、中継デバイス１２０が、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４の符号化方式プロセス、レートマッチングプロセス、及び変調プロセスと同様のプロセスを適用するように適合されていることを意味する。
【００５７】
情報ワードの推定値は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４から中継デバイス１２０へのデータリンクを用いることによっても取得することができ、このデータリンクは、無線リンク又は固定アクセスリンクとすることができる。
【００５８】
さらに、中継デバイス１２０は、プリコーディング行列Ｐを用いることによって、取得された複素変調シンボル又はその推定値にプリコーディングを適用するように適合されている。したがって、中継デバイス１２０は、プリコーディングされた複素変調シンボルを生成する。プリコーディング行列Ｐは、宛先デバイス１１０において受信される信号の品質を改善するように定義される。
【００５９】
さらに、中継デバイス１２０は、プリコーディングされた複素変調シンボルを宛先デバイス１１０に送信するように適合されている。したがって、宛先デバイス１１０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４、並びに中継デバイス１２０から、複素変調シンボルを受信する。さらに、中継デバイス１２０は、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４と同一のリソースを用いて、プリコーディングされた複素変調シンボルを送信することに留意されたい。
【００６０】
１つの実施形態では、複素変調シンボルのこれらの送信を実行するために、中継デバイス１２０は、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４から、関係する情報ワード又は複素変調シンボルを事前に受信する。例えば、中継デバイス１２０と、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４との間に、専用の通信リンクをセットアップすることができる。
【００６１】
別の実施形態では、中継デバイス１２０は、受信された複素変調シンボルに復号を適用することによって取り出された情報ワードを用いることができる。したがって、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４が、これらの情報ワードから取り出された複素変調シンボルの再送信を実行すると、中継デバイス１２０は、取り出された情報ワードからプリコーディングされた複素変調シンボルを生成して送信することができる。そのような再送信の発生は、ＨＡＲＱ機構が送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間に用いられているとき、宛先デバイス１１０によって提供されるフィードバックを捕捉して解析することにより判断することができる。
【００６２】
上述したプリコーディング行列Ｐの計算及び使用は、以下で図３、図４、及び図５に関して詳述される。
【００６３】
宛先デバイス１１０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４によって送信された複素変調シンボルを取り出すＭＭＳＥフィルタリングモジュールを備えることが好ましい。したがって、宛先デバイス１１０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４から受信される信号の復号を改善するために複数の受信アンテナを備える。しかしながら、ＭＭＳＥフィルタリングモジュールによって実行される復号の後でも、干渉が残っている場合がある。
【００６４】
所与の時間期間中に送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４によって送信される複素変調シンボルベクトルをＸで示すことにする。この場合、ベクトルＸは、Ｎ個の複素変調シンボルＸiの集まりに対応する。ただし、ｉは、無線通信ネットワーク１００のＮ個の送信元デバイス中において各送信元デバイスを識別するのに用いられるインデックスである。宛先デバイス１１０は、ベクトルＸに対応する複素変調シンボルベクトルＹを受信すると、ベクトルＸの推定を実行し、推定された複素変調シンボルベクトル
【数１】
0005937366.tif 000002
を取得する。ＭＭＳＥフィルタリングモジュールを用いると、推定されたベクトル
【数２】
0005937366.tif 000003
は、以下のように取得される。
【数３】
0005937366.tif 000004
ここで、
【数４】
0005937366.tif 000005
である。
また、Ｇは、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間で観測されるＮ個の並列チャネルを連結したものに対応する行列である。したがって、Ｇは、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間の送信チャネルを表すチャネル行列である。ＧのサイズはＲ×Ｎであり、ここで、Ｒは宛先デバイス１１０の受信アンテナの数である。
ηは、宛先デバイス１１０の各受信アンテナにおいて観測される実次元あたり分散Ｎ0を有するサイズＮの加法性白色ガウス雑音ベクトルである。この加法性白色ガウス雑音ベクトルは、同一のリソース、通常は同一の送信周波数又は送信周波数レンジを共有する近傍の送信システムからの干渉も包含する。
Ｆは、中継デバイス１２０と宛先デバイス１１０との間で観測されるチャネルに対応する行列である。したがって、Ｆは、中継デバイス１２０と宛先デバイス１１０との間の送信チャネルを表すチャネル行列である。ＦのサイズはＲ×Ｔrであり、ここで、Ｔrは中継デバイス１２０の送信アンテナの数である。
ΔrはサイズＮ×Ｎの対角行列であり、対角線上の位置ｉにおける１は、中継デバイス１２０がプリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスの選択に対応し、それ以外の箇所は０である。
Ｐはプリコーディング行列であり、そのサイズはＴr×Ｎである。
Ｉは単位行列であり、より正確には、ＩNはサイズＮの単位行列である。
【００６５】
所与の行列Ｍについて、Ｍ†はＭの転置共役を表すことに留意されたい。
【００６６】
チャネル行列Ｇ及びＦはそれぞれ、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４及び中継デバイス１２０の送信電力によってスケーリングされることが好ましく、チャネルの広帯域減衰も考慮する。
【００６７】
プリコーディング行列は、行列Δr及びＰを関連付けたものとして理解することができ、より詳細には、積ＰΔrとして理解することができる。
【００６８】
以下で図３、図４、及び図５に関して詳述するように、プリコーディング行列Ｐを求め、宛先デバイス１１０によって受信される信号に関連付けられるＳＩＮＲを改善するように更に適合させることが提案される。
【００６９】
図２は、中継デバイス１２０のアーキテクチャを概略的に表している。図示のアーキテクチャによれば、中継デバイス１２０は、通信バス２１０によって相互接続された以下の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又はＣＰＵ（中央処理装置）２００；ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０１；ＲＯＭ（読出し専用メモリ）２０２；ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）２０３、又はストレージ手段に記憶された情報を読み出すように適合された他の任意のデバイス；第１の無線通信インターフェース２０４及び第２の無線通信インターフェース２０５を備える。
【００７０】
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０２又はＨＤＤ２０３等の外部メモリからＲＡＭ２０１内にロードされた命令を実行することができる。中継デバイス１２０に電源が投入された後、ＣＰＵ２００はＲＡＭ２０１から命令を読み出し、これらの命令を実行することができる。命令は、以下で図３、図４、及び図５に関して説明するアルゴリズムのステップの一部又は全てをＣＰＵ２００に実行させる１つのコンピュータプログラムを形成する。
【００７１】
以下で図３、図４、及び図５に関して説明するアルゴリズムの全てのステップは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、又はマイクロコントローラ等のプログラマブルコンピューティングマシンによる一組の命令又はプログラムの実行によってソフトウェアとして実装することもできるし、それ以外に、マシン、又はＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用の構成要素によってハードウェアとして実装することもできる。
【００７２】
無線通信インターフェース２０４は、中継デバイス１２０が送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４から信号を受信することを可能にする。
【００７３】
無線通信インターフェース２０５は、中継デバイス１２０が宛先デバイス１１０に信号を送信することを可能にする。無線通信インターフェース２０５は、中継デバイス１２０が宛先デバイス１１０から信号を受信することも可能にしてもよい。
【００７４】
別の実施形態では、中継デバイス１２０は全二重ではなく半二重である。その場合、単一の無線通信インターフェースが実装され、受信モードと送信モードで択一的に用いられる。
【００７５】
宛先デバイス１１０は、図２に概略的に示すアーキテクチャに基づいて実装することもできることに留意されたい。
【００７６】
図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、プリコーディング行列Ｐを求めるアルゴリズムを概略的に表している。図３のアルゴリズムは、無線通信ネットワーク１００の設定（configuration）を規定することを目的とする。すなわち、プリコーディング行列Ｐの設定によって、宛先デバイス１１０によって受信される送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４のうちの少なくとも１つからの信号の品質を向上させることを目的とする。
【００７７】
図３のアルゴリズムは、以下では、中継デバイス１２０によって実行されるものとして説明される。しかしながら、このアルゴリズムは、宛先デバイス１１０等の中継デバイス１２０以外のデバイスによって実行することもできる。
【００７８】
ステップＳ３００において、中継デバイス１２０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間、及び中継デバイス１２０と宛先デバイス１１０との間で観測されるチャネルについての情報を取得する。このような情報は、宛先デバイス１１０によって提供される。宛先デバイス１１０は、チャネル上で実行される短期間の測定によってこの情報を取得することができる。最先端の技術では、この情報は短期チャネル状態情報（short-term channel state information）と呼ばれることが多く、ゆっくりと変動するチャネル状況に特に適している。宛先デバイス１１０は、ＭＩＭＯチャネルの共分散行列等に基づいて、チャネル上で実行される長期間の測定によってもこの情報を取得することができる。最先端の技術では、この情報は、長期チャネル状態情報（long-term channel state information）と呼ばれることが多く、速く変動するチャネル状況又はフィードバックが限られているシステムにおいて特に適している。チャネル状態情報を求める手法は、トレーニングシーケンス又はパイロットシーケンスに基づく。これらのシーケンスでは、既知の信号が送信され、送受信信号の複合知識を用いてチャネルの状況を表すチャネル行列が推定される。宛先デバイス１１０は、中継デバイス１２０に対して、チャネル行列Ｇ及びＦを送信するか、或いは中継デバイス１２０がチャネル行列Ｇ及びＦを構築することを可能にするチャネル状態情報を送信してもよい。
【００７９】
換言すれば、中継デバイス１２０は、チャネル行列Ｇ及びＦを取得する。
【００８０】
次のステップＳ３０ｌにおいて、中継デバイス１２０は、自身がプリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスを識別する情報を取得する。既に述べたように、この情報は宛先デバイス１１０によって提供され、宛先デバイス１１０によって求められる。この情報は１つ又は複数の送信元デバイスを識別することができる。
【００８１】
次のステップＳ３０２において、中継デバイス１２０は、少なくとも１つの送信元デバイスを識別する情報と、ステップＳ３００において取得されたチャネル行列と、送信電力制約（transmission power constraint）とに基づいて、プリコーディング行列を求める。この送信電力制約によって、中継デバイス１２０における、及び／又はより一般には無線通信ネットワーク１００における、送信電力の仕様又は特性の要件を満たすプリコーディング行列Ｐの係数を求めることが可能になる。無線通信ネットワーク１００のそのような要件は、政府規制によって規定することができる。
【００８２】
以下で説明するような少なくとも１つの実施形態では、中継デバイス１２０は、宛先デバイスによって受信される信号間の干渉に依存する関数の極値に対応するプリコーディング行列Ｐを求め、当該関数は送信電力制約に対応する制約を課される。
【００８３】
１つの実施形態では、送信電力制約は、中継デバイス１２０のＴr個の送信アンテナのセット全体の全体的な送信電力バジェットに関するものである。したがって、そのような全体的なバジェットが考慮される場合、中継デバイス１２０の送信電力バジェットは、無線通信ネットワーク１００の仕様によって認められているデバイスあたりの最大の送信電力が、中継デバイス１２０の送信アンテナの送信電力能力よりも制限的であるときに、最適に用いられる。この場合、送信電力制約ｈ（Ｐ）は、以下のように、トレース関数に基づいて表すことができる。
【数５】
0005937366.tif 000006
【００８４】
別の実施形態では、送信電力制約は、中継デバイス１２０の各送信アンテナの個々の送信電力バジェットに関するものである。したがって、そのような個々のバジェットが考慮される場合、中継デバイス１２０の送信電力バジェットは、中継デバイス１２０の各アンテナの送信電力能力が、無線通信ネットワーク１００の仕様によって認められているデバイスあたりの最大限の送信電力よりも制限的であるときに、最適に用いられる。この場合、ＮがＴrよりも大きいと仮定すると、送信電力制約ｈ（Ｐ）は、以下のように、行列式の計算に基づいて表すことができる。
【数６】
0005937366.tif 000007
ここで、ＩTrはサイズＴrの単位行列である。
【００８５】
上述した送信電力制約ｈ（Ｐ）の式によって、プリコーディング行列Ｐが送信電力バジェットによって規定される電力最大値を考慮することを保証することが可能になる。
【００８６】
以下で詳述する実施形態では、送信電力制約ｈ（Ｐ）は、中継デバイス１２０のＴr個の送信アンテナのセット全体の全体的な送信電力バジェットに関するものである。
【００８７】
上述したように、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉に依存する関数の極値に対応するプリコーディング行列Ｐを求めることができ、この関数はＭＭＳＥフィルタリングモジュールによるフィルタリング後に残留している干渉レベルε（Ｐ）を表す。この場合、プリコーディング行列Ｐは、そのような関数の最小値に対応する。
【００８８】
宛先デバイス１１０においてＭＭＳＥフィルタリングモジュールを用いると、ＭＭＳＥフィルタリングモジュールによるフィルタリング後に残留している干渉＋雑音レベルε（Ｐ）は、以下のように表される。
【数７】
0005937366.tif 000008
【００８９】
したがって、
【数８】
0005937366.tif 000009
となる。
【００９０】
中継デバイス１２０は、送信電力制約ｈ（Ｐ）を考慮しつつ、残留している干渉＋雑音レベルε（Ｐ）を低減するように、プリコーディング行列Ｐを求める。換言すれば、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉を表す関数の最小値に対応するプリコーディング行列Ｐを求めることを目標とし、当該関数は送信電力制約に対応する制約を課される。
【００９１】
１つの実施形態では、中継デバイス１２０は、ラグランジュ乗数法によって、宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉に依存すると共に送信電力制約に対応する制約を課される関数の極値に対応するプリコーディング行列Ｐを求める。上述したε（Ｐ）及びｈ（Ｐ）の式に適用されるラグランジュ乗数法は、以下のようになる。
【数９】
0005937366.tif 000010
【００９２】
したがって、中継デバイス１２０は、この連立方程式の解となるプリコーディング行列Ｐを求める。ここで、λはラグランジュ乗数を表す。
【００９３】
注目すべき点として、ｈ（Ｐ）＝Ｔｒａｃｅ（Δr†Ｐ†ＰΔr）−Ｔｒである場合、
【数１０】
0005937366.tif 000011
である。
【００９４】
別の実施形態では、中継デバイス１２０は、例えば勾配降下等の反復最適化アルゴリズムを用いることによって、プリコーディング行列Ｐを求める。宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉に依存すると共に送信電力制約に対応する制約を課される関数の極値に対応するプリコーディング行列Ｐが勾配降下法によって反復的に求められる。上述したε（Ｐ）及びｈ（Ｐ）の式に適用される勾配降下法は、以下のようになる。
【数１１】
0005937366.tif 000012
ここで、Ｐ*はＰの複素共役である。
【００９５】
したがって:
【数１２】
0005937366.tif 000013
となる。ここで、μは所定の収束パラメータを表し、ｋは反復のインデックスを表す。
【００９６】
収束パラメータμは、実地テストによって取得された値に設定することもできる。
【００９７】
初期行列Ｐ0は、任意に定義することもできるし、所定の一組のプリコーディング行列の中から選択することもできる。
【００９８】
その後、中継デバイス１２０は、結果として得られる行列
【数１３】
0005937366.tif 000014
が送信電力制約ｈ（Ｐ）の要件を満たすか否かを検査する。これらの要件が満たされる場合、中継デバイス１２０は、適切なプリコーディング行列Ｐが見つかったものと考える。そうでない場合、反復が再度実行され、その反復においては、
【数１４】
0005937366.tif 000015
がＰkとなる。
【００９９】
換言すれば、
【数１５】
0005937366.tif 000016
は、以下のように、送信電力制約ｈ（Ｐ）に投影され、
【数１６】
0005937366.tif 000017
反復は、
【数１７】
0005937366.tif 000018
及びＰk+1が収束するまで実行される。
【０１００】
更に別の実施形態では、中継デバイス１２０は、複数のプリコーディング行列を記憶している。中継デバイス１２０は、複数のプリコーディング行列の中からどのようなプリコーディング行列が、宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉に依存すると共に送信電力制約に対応する制約を課される関数の極値に対応するのかを判断する。換言すれば、中継デバイス１２０は、この複数のプリコーディング行列の各行列について、送信電力制約ｈ（Ｐ）を考慮しつつ、残留している干渉＋雑音レベルε（Ｐ）を求める。中継デバイス１２０は、送信電力制約ｈ（Ｐ）の要件を満たしながら残留している干渉＋雑音レベルε（Ｐ）を最小にする行列がもしあれば、その行列を選択する。そして、選択された行列は、プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために中継デバイス１２０によって適用されるプリコーディング行列Ｐとなる。
【０１０１】
次のステップＳ３０３において、中継デバイス１２０は、求められたプリコーディング行列Ｐを宛先デバイス１１０に送信する。その後、プリコーディングを適用しなければならない送信元デバイスを識別する情報の何らかの変化を考慮するために、ステップＳ３０１を再度実行してもよく、中継デバイス１２０は、それに応じてプリコーディング行列Ｐを更新する。送信元デバイスを識別する情報のそのような変化は、以下の図４のステップＳ４０３及び図５のステップＳ５０ｌで詳述される。
【０１０２】
別の実施形態では、中継デバイス１２０から宛先デバイス１１０への無線送信において、プリコーディングされたパイロットが用いられる。したがって、中継デバイス１２０は、求められたプリコーディング行列Ｐを宛先デバイス１１０に送信する必要はない。この場合、宛先デバイス１１０は、積ＦＰの推定値を取得することができる。
【０１０３】
更に別の実施形態では、プリコーディング行列Ｐは、宛先デバイス１１０によって求められる。この実施形態によれば、図３のアルゴリズムのステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、宛先デバイス１１０によって類似の方法で適用される。ステップＳ３０１において、宛先デバイス１１０は、プリコーディングを適用しなければならない送信元を識別する情報を中継デバイス１２０から取得する。この情報は、以下で図４及び図５に関して詳述するように、宛先デバイス１１０が求めることもできるし、中継デバイス１２０から受信することもできる。ステップＳ３０２において、宛先デバイス１１０は、プリコーディング行列Ｐを求める。その後、ステップＳ３０３において、宛先デバイス１１０は、求められたプリコーディング行列Ｐを中継デバイス１２０に送信する。
【０１０４】
さらに別の実施形態では、宛先デバイス１１０によって複数のプリコーディング行列が求められる。この場合、各プリコーディング行列は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、及び１０４によって送信されて復号に成功した複素変調シンボルの所与のサブセットに対応する。その後、複数のプリコーディング行列は、宛先デバイス１１０によって中継デバイス１２０に提供され、中継デバイス１２０は、プリコーディングを適用しなければならない送信元のサブセットに従って、複数のプリコーディング行列の中からプリコーディング行列Ｐを選択する。
【０１０５】
さらに別の実施形態では、プリコーディング行列Ｐは、中継デバイス１２０及び宛先デバイス１１０以外の別のデバイスによって求められる。この別のデバイスは、上述したのと同じように、中継デバイス１２０及び／又は宛先デバイス１１０から必要な情報を収集し、プリコーディング行列Ｐ又は複数のプリコーディング行列を中継デバイス１２０に提供する。この別のデバイスは、実際には無線通信ネットワーク１００の一部であってもよいし、そうでなくてもよい。例えば、この別のデバイスは、有線リンクによって中継デバイス１２０に接続されてもよい。
【０１０６】
図３のアルゴリズムは、定期的に実行することもできるし、いずれかの送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４と宛先デバイス１１０との間及び／又は中継デバイス１２０と宛先デバイス１１０との間において送信チャネルの状況が変化した際に実行することもできる。
【０１０７】
さらに、プリコーディング行列が送信電力制約の要件を満たさないことが判明した場合には、中継デバイス１２０は、複素変調シンボルを宛先デバイス１１０に送信しないことに留意されたい。
【０１０８】
さらに、このようなプリコーディング行列Ｐは、ＭＭＳＥフィルタリングモジュールより上流側の宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させるために用いることもできるし、宛先デバイス１１０がＭＭＳＥフィルタリングモジュールを備えていない場合であっても用いることができることに留意されたい。
【０１０９】
上述したように、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって受信される信号間の干渉に依存する関数の極値に対応するプリコーディング行列Ｐを求めることができる。この場合、この関数は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間の送信チャネルの容量を表す。その場合、プリコーディング行列Ｐは、そのような関数の最大値、言い換えると、加法的な逆関数の最小値に対応する。
【０１１０】
送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４から宛先デバイス１１０へのリンクの容量Ｃj（Ｐ）のうちの少なくとも１つが改善されると、無線通信ネットワーク１００の全体的な性能は向上する。
【数１８】
0005937366.tif 000019
ここで、ｊは、着目する送信元デバイスを識別するインデックスであり、Ｄjは、ｊ番目の対角位置の係数のみが１に等しく、それ以外は０である行列である。
【数１９】
0005937366.tif 000020
である関数ｇ（Ｐ）は最小化することができ、ここで、
【数２０】
0005937366.tif 000021
である。
【０１１１】
ラグランジュ乗数法、勾配降下法を用いるか或いは複数の予め求められたプリコーディング行列の中から選択したものを用いることによりプリコーディング行列Ｐを求める方法は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間の送信チャネルの容量を表す関数についても同様に適用できることに留意されたい。
【０１１２】
図４は、第１の実施形態において、プリコーディングされた複素変調シンボルを宛先デバイス１１０に送信するために、中継デバイス１２０によって実行されるアルゴリズムを概略的に表している。
【０１１３】
ステップＳ４０１において、中継デバイス１２０は、少なくとも１つの送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４によって送信される情報ワードを求める。
【０１１４】
１つの実施形態では、中継デバイス１２０は、関係している送信元デバイス（複数の場合もある）１０１、１０２、１０３、１０４から、これらの情報ワードを事前に受信する。
【０１１５】
別の実施形態では、中継デバイス１２０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４によって送信された複素変調シンボルフローを受信するように更に適合され、受信された複素変調シンボルに復号を適用することによって、当該複素変調シンボルの導出元となった情報ワードを取り出すことを試みる。したがって、中継デバイス１２０は、関係している送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４がこれらの情報ワードの再送信を実行する際に、この取り出された情報ワードを用いることができる。
【０１１６】
ＨＡＲＱ機構が送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４と宛先デバイス１１０との間で用いられる場合には、そのような再送信の発生は、宛先デバイス１１０によって提供されるフィードバックを捕捉して解析することにより求めることができる。
【０１１７】
次のステップＳ４０２において、中継デバイス１２０は、求められた情報ワードに対応する複素変調シンボル、すなわち求められた情報ワードから導出された複素変調シンボルを求める。
【０１１８】
次のステップＳ４０３において、中継デバイス１２０は、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４の中で、プリコーディングを適用しなければならない少なくとも１つの送信元デバイスを識別する情報を取得する。
【０１１９】
この情報は、中継デバイス１２０が、ステップＳ４０１において、送信元デバイス（複数の場合もある）が送信することになる情報ワードを求めることに成功した上記送信元デバイス（複数の場合もある）に対応する。
【０１２０】
一変形形態では、この情報は宛先デバイス１１０によって提供される。宛先デバイス１１０は、中継デバイス１２０に対して、自身が情報ワードの取り出しに成功した送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報を提供してもよいし、代替的には、自身が情報ワードの取り出しに成功しなかった送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報を提供してもよい。次に、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって提供された情報を用いて、当該宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させるための対象となる送信元デバイス（複数の場合もある）を求める。これによって、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によってまだ復号されていない信号に自身の送信電力の分配を集中させるプリコーディング行列Ｐを取得することが可能になる。
【０１２１】
例えば、宛先デバイス１１０は、受信信号が最も低い性能を示す所与の数の送信元デバイス（少なくとも１つ）を選択する。
【０１２２】
別の実施形態では、宛先デバイス１１０は、プリコーディングが中継デバイス１２０によって適用されなければならない少なくとも１つの送信元デバイスのそれぞれの選択に従って幾つかのプリコーディング行列を求め、システムに最良の利得を与えるか又は残留している干渉＋雑音レベルε（Ｐ）を最小にするプリコーディング行列Ｐを選択する。次に、宛先デバイス１１０は、少なくとも１つの送信元デバイスの選択結果についての情報を、中継デバイス１２０に向けて送信することができる。次に、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって計算されたように、図３のアルゴリズムのステップをローカルに実行することによって、プリコーディング行列Ｐを取り出すことができる。
【０１２３】
次のステップＳ４０４において、中継デバイス１２０は、ステップＳ３０２において求められたプリコーディング行列Ｐに基づいて、求められた複素変調シンボルにプリコーディングを適用する。このステップによって、中継デバイス１２０は、プリコーディングされた複素変調シンボルを生成することができる。
【０１２４】
プリコーディングを適用しなければならない送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報の変化が起こった際に、ステップＳ４０３及びＳ４０４を再度実行してもよい。
【０１２５】
そのような変化は、複素変調シンボルの送信中に起こる場合もある。実際、２つの送信元デバイスが同一のリソースで複素変調シンボルを送信するとき、それらの送信元デバイスのうちの一方が、他方の送信元デバイスに先だって自身の送信を終了する場合がある。したがって、或るプリコーディング行列から別のプリコーディング行列への切替えが、上記他方の送信元デバイスの送信中に実行される場合がある。これによって、まだ送信中の信号の品質を向上させるように中継デバイス１２０における送信電力の配分を最適化することが可能になる。
【０１２６】
次のステップＳ４０４において、中継デバイス１２０は、ステップＳ４０３中に取得された、プリコーディングされた複素変調シンボルを宛先デバイス１１０に送信する。
【０１２７】
したがって、プリコーディング行列Ｐを用いることによって、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させること、特に、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４のうちの少なくとも１つによって送信される信号のＳＩＮＲを増大させることを可能にするプリコーディングされた複素変調シンボルを、宛先デバイス１１０に送信する。
【０１２８】
図５は、第２の実施形態による、プリコーディングされた複素変調シンボルを宛先デバイス１１０に送信するために、中継デバイス１２０によって実行されるアルゴリズムを概略的に表している。
【０１２９】
ステップＳ５０１において、中継デバイス１２０は、プリコーディングを適用しなければならない少なくとも１つの送信元デバイス１０１、１０２、１０３、又は１０４を識別する情報を取得する。この情報は、宛先デバイス１１０によって提供されることが好ましい。図４に関して既に述べたように、宛先デバイス１１０は、中継デバイス１２０に対して、自身が情報ワードの取り出しに成功した送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報を提供してもよいし、代替的には、自身が情報ワードを取り出すことに成功しなかった送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報を提供してもよい。次に、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって提供された情報を用いて、当該宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させるための対象となる送信元デバイス（複数の場合もある）を求める。
【０１３０】
次のステップＳ５０２において、中継デバイス１２０は、識別された少なくとも１つの送信元デバイスによって送信される複素変調シンボルの推定値を取得する。これらの推定値は、中継デバイス１２０が送信元デバイスから受信した複素変調シンボルに対応するものでもよいし、場合によっては増幅されてもよい。その後、識別された送信元デバイスによって送信される複素変調シンボルのこれらの推定値は、プリコーディングされた複素変調シンボルを生成するために、中継デバイス１２０によってプリコーディング行列Ｐへの入力として用いられる。
【０１３１】
次のステップＳ５０３において、中継デバイス１２０は、図３に関して説明したようなプリコーディング行列Ｐを取得し、取得したプリコーディング行列Ｐに基づいて、複素変調シンボルの推定値にプリコーディングを適用する。このステップによって、中継デバイス１２０は、プリコーディングされた複素変調シンボルを生成することができる。
【０１３２】
図４のステップＳ４０３及びＳ４０４と同様に、ステップＳ５０２及びＳ５０３も、プリコーディングを適用しなければならない送信元デバイス（複数の場合もある）を識別する情報の変化が起こった際に、再度実行することができる。
【０１３３】
次のステップＳ５０４において、中継デバイス１２０は、ステップＳ５０３中に取得されたプリコーディングされた複素変調シンボルを、宛先デバイス１１０に送信する。
【０１３４】
したがって、プリコーディング行列Ｐを用いることによって、中継デバイス１２０は、宛先デバイス１１０によって受信される信号の品質を向上させること、特に、送信元デバイス１０１、１０２、１０３、１０４のうちの少なくとも１つによって送信される信号のＳＩＮＲを増大させることを可能にするプリコーディングされた複素変調シンボルを、宛先デバイス１１０に送信する。
【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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