(57)【要約】  多入出力（ＭＩＭＯ）受信機は、ＭＩＭＯデコーダ、プリスケーリングユニット、デマッパ、およびポストスケーリングユニットを含む。ＭＩＭＯデコーダは、受信された信号に対してＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信された複数のシンボルを分離する。プレデマップスケーリングおよびポストデマップスケーリングは両方とも、受信機の性能を向上させるように実施される。プリスケーリング係数が、プリスケーリングユニットによってシンボルに適用されて、プリスケーリングされたシンボルを生成する。プリスケーリングされたシンボルは、デマッパによってソフトビットにコンバートされる。ポストスケーリングユニットは次いで、ソフトビットにポストスケーリング係数を適用する。ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）である。続くデコード用により正確なソフトビットを取得するために、ポストデマップスケーリングにおいて、クロス干渉が考慮される。本発明は、マルチキャリアシステム（直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）など）、およびシングルキャリアシステム両方に適用可能である。
2009539314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムにおいてデコード用に信号をスケーリングする方法であって、
複数のアンテナを介して複数の信号を受信すること、
前記複数の信号に対するＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信される複数のシンボルを生成すること、
前記複数のシンボルそれぞれに対するプリスケーリング係数およびポストスケーリング係数を計算すること、
前記プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成すること、
前記プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップすること、および
前記ポストスケーリング係数を、対応する複数のソフトビットに適用すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のシンボルは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）基準に基づいて得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プリスケーリング係数は、Ｒが受信処理行列
【数１】
2009539314.tif 000025
であり、Ｈがチャネル行列である行列Ｗ＝ＲＨの対角要素であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ポストスケーリング係数は
【数２】
2009539314.tif 000026
であり、上式で、
【数３】
2009539314.tif 000027
は前記行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力であ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ＭＩＭＯワイヤレス通信システムは、シングルキャリアＭＩＭＯシステムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＭＩＭＯワイヤレス通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ＭＩＭＯシステムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
固有ビーム形成が、前記複数の信号を送信する送信機で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＭＩＭＯデコードは、マッチドフィルタによって実施されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
多入出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信システムにおける、受信された信号をデコード用にスケーリングするように構成されたＭＩＭＯ受信機であって、
複数の信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数の信号に対してＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信された複数のシンボルを分離するＭＩＭＯデコーダと、
プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成するプリスケーリングユニットと、
前記プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップするデマッパと、
ポストスケーリング係数を前記複数のソフトビットに適用するポストスケーリングユニットと
を備えることを特徴とするＭＩＭＯ受信機。
【請求項１１】
前記ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）であることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１２】
前記シンボルは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）基準に基づいて得られることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１３】
前記プリスケーリング係数は、Ｒが受信処理行列
【数４】
2009539314.tif 000028
であり、Ｈがチャネル行列である行列Ｗ＝ＲＨの対角要素であることを特徴とする請求項１２に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１４】
前記ポストスケーリング係数は
【数５】
2009539314.tif 000029
であり、上式で、
【数６】
2009539314.tif 000030
は前記行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力であることを特徴とする請求項１３に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１５】
前記ＭＩＭＯ受信機は、シングルキャリアＭＩＭＯ受信機であることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１６】
前記ＭＩＭＯ受信機は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ＭＩＭＯ受信機であることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１７】
固有ビーム形成が、前記複数の信号を送信する送信機で実施されることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１８】
前記ＭＩＭＯデコーダは、マッチドフィルタであることを特徴とする請求項１７に記載のＭＩＭＯ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス通信システムに関する。より詳細には、本発明は、多入出力（ＭＩＭＯ：Multi-input Multi-output）システム内の受信機の性能向上のために信号をスケーリングする方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル効率を向上させるために、ＩＥＥＥ８０２．１６、８０２．１１ｎおよび発展ユニバーサル地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）など、様々なワイヤレス通信標準によってＭＩＭＯ技法が広く採用されている。ＭＩＭＯシステムでは、多数のデータストリームが、同じ周波数時間ブロック内で複数のアンテナを介して送信される。しかし、最大尤度（ＭＬ）アルゴリズムに基づく最適なＭＩＭＯ受信機は極めて複雑である。したがって、比較的複雑度が低くほぼ最適なＭＩＭＯ受信機（球内復号（Sphere Decoding）およびＱＲ分解（QR decomposition）に基づく最大尤度検出装置（ＱＲＤ−ＭＬＤ）など）が開発されている。しかし、こうしたほぼ最適な受信機の複雑度は、特にハンドヘルド装置に対しては依然として高い。
【０００３】
より現実的なＭＩＭＯ受信機は、性能低下と引き換えに、複雑度が低い線形受信機（ゼロフォーシング（ＺＦ）や最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機など）を利用する。受信機にとって既知のチャネル状態情報を用いて、ＺＦ受信機は、いかなるクロス干渉も引き起こすことなく、多数のデータストリームを完全に分離することができる。ただし、ＺＦ受信機は環境雑音を増幅させるので、全体的性能が低下される。一方、ＭＭＳＥ受信機は、クロス干渉および雑音の双方を考慮し、性能をより改善する。ただし、ＭＭＳＥ受信機自体が、偏った信号推定を引き起こすので、特に、データが位相および振幅変調され、より高次の変調（例えば１６直交振幅変調（１６ＱＡＭ）、６４ＱＡＭなど）に対する性能低下を引き起こすことになる。
【０００４】
図１は、シングルキャリアシステム用の従来のＭＭＳＥに基づくＭＩＭＯ受信機１００を示す。受信機１００は、複数のアンテナ１０２ａ〜１０２ｎ、複数の無線（ＲＦ）ユニット１０４ａ〜１０４ｎ、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６、複数のデマッパ（ｄｅｍａｐｐｅｒ）１０８ａ〜１０８ｎ、および複数のスケーリングユニット１１０ａ〜１１０ｎを備える。信号１０３ａ〜１０３ｎが、アンテナ１０２ａ〜１０２ｎによって受信される。各信号１０３ａ〜１０３ｎは、対応するＲＦユニット１０４ａ〜１０４ｎによってダウンコンバートされデジタル化される。デジタル化された信号１０５ａ〜１０５ｎは、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６に供給され、ここで多数のデータストリーム１０７ａ〜１０７ｎが分離される。分離された各データストリーム１０７ａ〜１０７ｎは、対応するデマッパ１０８ａ〜１０８ｎに供給され、ここでデータのシンボル表現がソフトビット１０９ａ〜１０９ｎにコンバートされる。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６はまた、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６のＭＭＳＥ出力に対する有効信号対雑音比（ＳＮＲ）１１１ａ〜１１１ｎを算出し、有効ＳＮＲ１１１ａ〜１１１ｎをそれぞれのスケーリングユニット１１０ａ〜１１０ｎに送る。ソフトビット１０９ａ〜１０９ｎは、有効ＳＮＲ１１１ａ〜１１１ｎに従い、対応するスケーリングユニット１１０ａ〜１１０ｎによって重みづけされる。重みづけされたソフトビット１１３ａ〜１１３ｎは次いで、デコードのためにデコーダ（図示せず）に送られる。
【０００５】
受信される信号は、次のように表すことができる。
【０００６】
【数１】
2009539314.tif 000003
【０００７】
上式で、Ｘはｍ個の要素をもつ列ベクトルであり（ｘｍは、ｍ番目のアンテナから送信されるデータである）、Ｙはｎ個の要素をもつ列ベクトルであり（ｙｎは、ｎ番目のアンテナによって受信されるデータである）、Ｈは、ｍ番目の送信アンテナとｎ番目の受信アンテナとの間のチャネル係数を表す要素ｈｎｍをもつチャネル行列であり、Ｎは分散σ２をもつ雑音項であり、Ｅｓはシンボルあたりの送信電力である。
【０００８】
図２は、図１のＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６の詳細なブロック図である。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６は、Ｒ行列算出ユニット２０４、ＳＮＲ算出ユニット２０６、およびフィルタリングユニット２０８を含む。Ｒ行列算出ユニット２０４は、信号電力および雑音電力値２０１とチャネル行列Ｈ２０２とを受信し、以下のように行列Ｒ２０５を算出する。
【０００９】
【数２】
2009539314.tif 000004
【００１０】
上式で、上付き文字Ｈは、行列共役転置を表す。信号電力および雑音電力値２０１とチャネル行列２０２とは、デジタル化された信号１０５ａ〜１０５ｎに基づいて生成されるが、信号電力および雑音電力値２０１とチャネル行列２０２とを生成する具体的なブロックは、簡単にするために図２には示していない。
【００１１】
ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ１０６のフィルタリングユニット２０８は、デジタル化された信号１０５ａ〜１０５ｎに対応する行列Ｙ２０３、および行列Ｒ２０５を受信し、以下のようにシンボル推定を実施する。
【００１２】
【数３】
2009539314.tif 000005
【００１３】
上式で、
【００１４】
【数４】
2009539314.tif 000006
【００１５】
である。推定されたシンボル１０７ａ〜１０７ｎは次いで、図１の対応するデマッパ１０８ａ〜１０８ｎに送られる。
【００１６】
ＳＮＲ算出ユニット２０６は、有効ポストＭＭＳＥ  ＳＮＲ１１１ａ〜１１１ｎを算出し、ポストデマップスケーリングのために、図１の対応するスケーリングユニット１１０ａ〜１１０ｎに出力する。ｎ番目のデータストリームに対する有効ポストＭＭＳＥ  ＳＮＲは、次のように算出される。
ρｎ＝ＳＮＲ／（ＲＲＨ）ｎｎ；                                    式（４）
上式で、下付き文字ｎｎは、行列のｎ番目の対角要素を表す。図１のスケーリングユニット１１０ａ〜１１０ｎは次いで、ソフトビット１０９ａ〜１０９ｎに、式（３）で得られた対応するポストＭＭＳＥ  ＳＮＲを掛け合わせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ＭＩＭＯシステム内の受信機の性能向上のために信号をスケーリングする方法および機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、ＭＩＭＯシステム内の受信機の性能向上のために信号をスケーリングする方法および機器に関する。ＭＩＭＯ受信機は、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ、プリスケーリング（ｐｒｅ−ｓｃａｌｉｎｇ）ユニット、デマッパ、およびポストスケーリングユニットを含む。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダは、受信された信号に対してＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信された複数のシンボルを分離する。プレデマップ（ｐｒｅ−ｄｅｍａｐｐｉｎｇ）スケーリングおよびポストデマップスケーリングの双方が、受信機の性能を向上させるように実施される。プリスケーリング係数が、プリスケーリングユニットによってシンボルに適用されて、プリスケーリングされたシンボルを生成する。プリスケーリングされたシンボルはそれぞれ、デマッパによってソフトビットにコンバートされる。ポストスケーリングユニットは次いで、ソフトビットにポストスケーリング係数を適用する。ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）である。続くデコード用により正確なソフトビットを取得するために、ポストデマップスケーリングにおいて、クロス干渉が考慮される。本発明は、マルチキャリアシステム（直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）など）、およびシングルキャリアシステムの双方に適用可能である。
【００１９】
本発明のより詳細な理解が、例として挙げられるとともに添付の図面と併せて理解されるべき、好ましい実施形態の以下の説明から得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】シングルキャリアシステム用の従来のＭＭＳＥに基づくＭＩＭＯ受信機を示す図である。
【図２】図１のＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダを示す詳細なブロック図である。
【図３】本発明によるシングルキャリアＭＩＭＯシステム用のＭＭＳＥ受信機を示す図である。
【図４】図３のＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダを示す例示的なブロック図である。
【図５】本発明によるＯＦＤＭ  ＭＩＭＯ受信機を示す図である。
【図６】固有ビーム形成のためのチャネルモデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
これ以降で参照する場合、「受信機」という用語は、ワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定または移動体電話加入者ユニット、ページャ、セルラー電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、あるいはワイヤレス環境において動作することが可能な他のどのタイプのユーザ装置も含むが、それに限定されない。「受信機」という用語は、基地局、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、またはワイヤレス環境において動作することが可能な他のどのタイプのインターフェース装置も含み得るが、それに限定されない。
【００２２】
本発明によると、プレデマップスケーリングおよびポストデマップスケーリングの双方が、受信機の性能を向上させるために実施される。プレデマップスケーリングは、ポストＭＭＳＥ信号を参照変調位相と整合させ、ポストデマップスケーリングは、ソフトビット（すなわち、対数尤度比（ＬＬＲ））を、対応するＳＩＮＲに従って調整する。本発明によると、環境雑音の増幅を避ける高次変調シンボルのデマップに欠かせない不偏信号推定が最初に実施される。次いで、続くデコードのためにより正確なソフトビットを取得するために、ポストデマップスケーリングの際にクロス干渉が考慮される。
【００２３】
図３は、本発明によるシングルキャリアＭＩＭＯシステム用のＭＭＳＥ受信機３００を示す。受信機３００は、複数のアンテナ３０２ａ〜３０２ｎ、複数のＲＦユニット３０４ａ〜３０４ｎ、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６、複数のプリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎ、複数のデマッパ３１２ａ〜３１２ｎ、および複数のポストスケーリングユニット３１４ａ〜３１４ｎを含む。信号３０３ａ〜３０３ｎが、アンテナ３０２ａ〜３０２ｎによって受信される。受信された各信号３０３ａ〜３０３ｎは、対応するＲＦユニット３０４ａ〜３０４ｎによってダウンコンバートされデジタル化される。デジタル化された信号３０５ａ〜３０５ｎは、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６に供給され、ここで、多数のデータストリームを介して送信されるシンボル３０７ａ〜３０７ｎが分離される。
【００２４】
ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６は、式（２）によるシンボル推定を実施し、プリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎにシンボル３０７ａ〜３０７ｎを出力する。ＭＩＭＯデコーダ３０６はまた、シンボル３０７ａ〜３０７ｎ用のプリスケーリング係数３０８ａ〜３０８ｎを算出し、プリスケーリング係数３０８ａ〜３０８ｎを、対応するプリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎに出力する。プリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎはそれぞれ、プリスケーリング係数３０８ａ〜３０８ｎを、対応するシンボル３０７ａ〜３０７ｎに適用して、プリスケーリングされたシンボル３１１ａ〜３１１ｎを生成する。プリスケーリングされたシンボル３１１ａ〜３１１ｎは次いで、デマッパ３１２ａ〜３１２ｎに供給され、デマッパは、プリスケーリングされたシンボル３１１ａ〜３１１ｎをソフトビット３１３ａ〜３１３ｎにコンバートする。
【００２５】
ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６はまた、クロスデータストリーム干渉を考慮に入れることによって、ポストスケーリング係数３０９ａ〜３０９ｎを算出する。ポストスケーリング係数３０９ａ〜３０９ｎは、従来の方法におけるＳＮＲとは反対に、本質的にＳＩＮＲである。ポストスケーリングユニット３１４ａ〜３１４ｎはそれぞれ、対応するポストスケーリング係数３０９ａ〜３０９ｎを、対応するソフトビット３１３ａ〜３１３ｎに適用する。重みづけされたソフトビット３１５ａ〜３１５ｎは次いで、デコードのためにデコーダ（図示せず）に送られる。
【００２６】
図４は、図３のＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６の例示的なブロック図である。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６は、Ｒ行列算出ユニット４０４、Ｗ行列算出ユニット４０６、ポストスケーリング係数算出ユニット４０８、およびフィルタリングユニット４１０を含む。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６のＲ行列算出ユニット４０４は、信号電力および雑音電力値４０１とチャネル行列Ｈ４０２とを受信し、式（２）によって行列Ｒ４０５を算出する。信号電力および雑音電力値４０１とチャネル行列４０２とが、図３のデジタル化された信号３０５ａ〜３０５ｎに基づいて生成されるが、信号電力および雑音電力４０１とチャネル行列４０２とを生成する具体的なブロックは、簡単にするために図４には示していない。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６のＷ行列算出ユニット４０６は、Ｒ行列４０５およびＨ行列４０２を受信し、Ｗ行列４０７、すなわちＷ＝ＲＨを算出する。Ｗ行列算出ユニット４０６は、ポストスケーリング係数算出ユニット４０８および図３のプリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎにＷ行列４０７を出力する。
【００２７】
フィルタリングユニット４１０は、デジタル化された信号３０５ａ〜３０５ｎに対応する行列Ｙ４０３、および行列Ｒ４０５を受信し、式（３）によるシンボル推定を実施する。推定されたシンボル３０７ａ〜３０７ｎは次いで、図３の対応するプリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎに送られる。プリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎは、推定されたシンボル３０７ａ〜３０７ｎ（すなわち、ポストＭＭＳＥシンボル推定
【００２８】
【数５】
2009539314.tif 000007
【００２９】
）を、
【００３０】
【数６】
2009539314.tif 000008
【００３１】
のｎ番目の要素を行列Ｗ４０７のｎ番目の対角要素で割ることによってスケーリングする。
【００３２】
ポストスケーリング係数算出ユニット４０８は、ポストスケーリング係数３０９ａ〜３０９ｎを算出し、図３の対応するポストスケーリングユニット３１４ａ〜３１４ｎに出力する。ポストスケーリング係数３０９ａ〜３０９ｎは、データストリームクロス干渉を考慮に入れることによって算出される。ＭＩＭＯデコードの後、ｎ番目のデータストリームに対する有効信号電力は、
【００３３】
【数７】
2009539314.tif 000009
【００３４】
となり、雑音電力は、（Ｒ  ＲＨ）ｎｎσ２となり、ｎ番目のデータストリームに対する干渉は、
【００３５】
【数８】
2009539314.tif 000010
【００３６】
となる。ｎ番目のデータストリームに対するＳＩＮＲ（すなわち、ポストスケーリング係数）は、
【００３７】
【数９】
2009539314.tif 000011
【００３８】
のようになる。図３のポストスケーリングユニット３１４ａ〜３１４ｎは、ソフトビットに、対応するＳＩＮＲを掛け合わせる。
【００３９】
図３、４は、限定ではなく一例として挙げられており、図３、４に示す機能ブロックの一部は、組み合わせても分離してもよく、動作の順序は変えてよいことを留意されたい。例えば、プリスケーリングユニット３１０ａ〜３１０ｎは、ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ３０６と組み合わせてよい。
【００４０】
本発明は、ＯＦＤＭ  ＭＩＭＯシステムにも適用可能である。図５は、本発明によるＯＦＤＭ  ＭＩＭＯ受信機５００を示す。受信機５００は、複数のアンテナ５０２ａ〜５０２ｎ、複数のＲＦユニット５０４ａ〜５０４ｎ、複数の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット５０６ａ〜５０６ｎ、複数のＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋ、複数のプリスケーリングユニット５１２ａａ〜５１２ｋｎ、複数のデマッパ５１４ａａ〜５１４ｋｎ、および複数のポストスケーリングユニット５１６ａａ〜５１６ｋｎを含む。信号５０３ａ〜５０３ｎが、アンテナ５０２ａ〜５０２ｎによって受信される。受信された各信号５０３ａ〜５０３ｎは、対応するＲＦユニット５０４ａ〜５０４ｎによってダウンコンバートされデジタル化される。デジタル化された信号５０５ａ〜５０５ｎは、ＦＦＴユニット５０６ａ〜５０６ｎによって周波数領域データ５０７ａａ〜５０７ｋｎにコンバートされる。各ＦＦＴユニット５０６ａ〜５０６ｎは、ｋ個のサブキャリア信号を出力する。
【００４１】
ＦＦＴの後、複数のＦＦＴユニット５０６ａ〜５０６ｎからの同じサブキャリア上の信号は、対応するＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋに供給される。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋはそれぞれ、式（２）によるシンボル推定を実施する。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋは、プリスケーリングユニット５１２ａａ〜５１２ｋｎにシンボル５０９ａａ〜５０９ｋｎを出力する。ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋはまた、シンボル５０９ａａ〜５０９ｋｎ用のプリスケーリング係数５１０ａａ〜５１０ｋｎを算出し、プリスケーリング係数５１０ａａ〜５１０ｋｎを、対応するプリスケーリングユニット５１２ａａ〜５１２ｋｎに出力する。プリスケーリングユニット５１２ａａ〜５１２ｋｎはそれぞれ、対応するプリスケーリング係数５１０ａａ〜５１０ｋｎを、対応するシンボル５０９ａａ〜５０９ｋｎに適用して、プリスケーリングされたシンボル５１３ａａ〜５１３ｋｎを生成する。プリスケーリングされたシンボル５１３ａａ〜５１３ｋｎは次いで、デマッパ５１４ａａ〜５１４ｋｎに供給され、デマッパは、プリスケーリングされたシンボル５１３ａａ〜５１３ｋｎをソフトビット５１５ａａ〜５１５ｋｎにコンバートする。
【００４２】
ＭＭＳＥ  ＭＩＭＯデコーダ５０８ａ〜５０８ｋはまた、式（５）によってポストスケーリング係数５１１ａａ〜５１１ｋｎ（すなわち、ＳＩＮＲ）を算出する。ポストスケーリングユニット５１６ａａ〜５１６ｋｎは、ポストスケーリング係数５１１ａａ〜５１１ｋｎをソフトビット５１５ａａ〜５１５ｋｎに適用する。重みづけされたソフトビット５１７ａａ〜５１７ｋｎは次いで、デコードのためにデコーダ（図示せず）に送られる。
【００４３】
別の実施形態によると、送信機と受信機との間でデータを送信するために、特異値分解（ＳＶＤ）、固有値分解（ＥＶＤ）または同様の方法に基づく固有ビーム形成が実装される。図６は、固有ビーム形成のためのチャネルモデルを示す。チャネル行列ＨのＳＶＤは、次のように書き表される。
ＳＶＤ（Ｈ）＝ＵＤＶＨ；                                          式（６）
上式で、ＶはＭＴ×ＭＴのユニタリ行列であり、ＵはＨＨＨの固有ベクトルを含むユニタリ行列であり、ＶはＨＨＨの固有ベクトルを含むユニタリ行列である。行列Ｄは、その対角要素がＨの特異値である対角線行列であり、｛λ，λ２，．．．，λＮ｝と示される。
【００４４】
送信機の所で、プリコーディング行列Ｖが、次のように送信プリコーディング用の送信シンボルベクトルｓに掛け合わされる。
Ｘ＝Ｖｓ                                                          式（７）
【００４５】
受信機の所での受信された信号は、次のようになる。
Ｙ＝ＨＶｓ＋Ｎ                                                    式（８）
【００４６】
固有ビーム形成されたシステムのＭＭＳＥ受信機は、次のような受信処理行列Ｒによって定義することができる。
【００４７】
【数１０】
2009539314.tif 000012
【００４８】
上式で、
【００４９】
【数１１】
2009539314.tif 000013
【００５０】
は有効チャネル行列である。
【００５１】
受信処理行列Ｒを使って、参照行列Ｗ、
【００５２】
【数１２】
2009539314.tif 000014
【００５３】
が、ビーム形成しないケースでのように算出される。次いで、ポストＭＭＳＥ信号推定
【００５４】
【数１３】
2009539314.tif 000015
【００５５】
のｎ番目の要素をＷのｎ番目の対角要素で割ることによって、プリスケーリングが実施される。
【００５６】
ＭＭＳＥデコード後のｎ番目のデータストリームに対する雑音電力は、（ＲＲＨ）ｎｎσ２となる。同様に、クロスデータストリーム干渉および有効ＳＩＮＲが、ビーム形成しないケースでのように式（５）によって算出される。次いで、有効ＳＩＮＲが、ソフトビットに増大される。
【００５７】
あるいは、固有ビーム形成されたＭＩＭＯシステム用のＭＩＭＯデコーダは、マッチドフィルタを有して実装することができる。ＭＩＭＯデコーダ（すなわち、マッチドフィルタ）は、送信シンボルｓを推定するために、以下の演算を実施する。
【００５８】
【数１４】
2009539314.tif 000016
【００５９】
したがって、ＭＭＳＥタイプ検出装置の連続干渉除去を実施する必要なく、ｓが検出される。ＤＨＤは、Ｈの固有値によって形成される対角線行列である。ｎ番目のデータストリームに対するプリスケーリング係数は、
【００６０】
【数１５】
2009539314.tif 000017
【００６１】
として算出される。式（１０）によって推定されたシンボルは、対応するプリスケーリング係数で割られる。
【００６２】
ｎ番目のデータストリームに対するＳＮＲは、次のようになる。
【００６３】
【数１６】
2009539314.tif 000018
【００６４】
これは、ポストスケーリング係数として使われることになる。デマップ後の各データストリームのソフトビットには、対応するＳＮＲが掛け合わされる。
【００６５】
実施形態
【００６６】
１．ＭＩＭＯワイヤレス通信システムにおいてデコード用に信号をスケーリングする方法。
【００６７】
２．複数のアンテナを介して複数の信号を受信することを含む実施形態１に記載の方法。
【００６８】
３．複数の信号に対するＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信される複数のシンボルを生成することを含む実施形態２に記載の方法。
【００６９】
４．シンボルそれぞれに対するプリスケーリング係数およびポストスケーリング係数をさらに計算する実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【００７０】
５．プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成することを含む実施形態４に記載の方法。
【００７１】
６．プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップすることを含む実施形態５に記載の方法。
【００７２】
７．ポストスケーリング係数を、対応する複数のソフトビットに適用することを含む実施形態６に記載の方法。
【００７３】
８．ポストスケーリング係数は、ＳＩＮＲである実施形態７に記載の方法。
【００７４】
９．複数のシンボルは、ＭＭＳＥ基準に基づいて得られる実施形態３〜８のいずれか１つに記載の方法。
【００７５】
１０．プリスケーリング係数は行列Ｗ、すなわちＷ＝ＲＨの対角要素であり、Ｒは受信処理行列
【００７６】
【数１７】
2009539314.tif 000019
【００７７】
であり、Ｈはチャネル行列である実施形態４〜９のいずれか１つに記載の方法。
【００７８】
１１．ポストスケーリング係数は
【００７９】
【数１８】
2009539314.tif 000020
【００８０】
であり、上式で、
【００８１】
【数１９】
2009539314.tif 000021
【００８２】
は行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力である実施形態１０に記載の方法。
【００８３】
１２．ＭＩＭＯワイヤレス通信システムは、シングルキャリアＭＩＭＯシステムである実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【００８４】
１３．ＭＩＭＯワイヤレス通信システムは、ＯＦＤＭ  ＭＩＭＯシステムである実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【００８５】
１４．固有ビーム形成が、複数の信号を送信する送信機で実施される実施形態２〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【００８６】
１５．ＭＩＭＯデコードは、マッチドフィルタによって実施される実施形態３〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【００８７】
１６．ＭＩＭＯワイヤレス通信システムにおける、受信された複数の信号をデコード用にスケーリングするように構成されたＭＩＭＯ受信機。
【００８８】
１７．複数の信号を受信する複数のアンテナを備える実施形態１６に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００８９】
１８．複数の信号に対してＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信された複数のシンボルを分離するＭＩＭＯデコーダを備える実施形態１７に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９０】
１９．プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成するプリスケーリングユニットを備える実施形態１８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９１】
２０．プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップするデマッパを備える実施形態１９に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９２】
２１．ポストスケーリング係数を複数のソフトビットに適用するポストスケーリングユニットを備える実施形態２０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９３】
２２．ポストスケーリング係数は、ＳＩＮＲである実施形態２１に記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９４】
２３．複数のシンボルは、ＭＭＳＥ基準に基づいて得られる実施形態１８〜２２のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９５】
２４．プリスケーリング係数は行列Ｗ、すなわちＷ＝ＲＨの対角要素であり、Ｒは受信処理行列
【００９６】
【数２０】
2009539314.tif 000022
【００９７】
であり、Ｈはチャネル行列である実施形態１９〜２３のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【００９８】
２５．ポストスケーリング係数は
【００９９】
【数２１】
2009539314.tif 000023
【０１００】
であり、上式で、
【０１０１】
【数２２】
2009539314.tif 000024
【０１０２】
は行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力である実施形態２４に記載のＭＩＭＯ受信機。
【０１０３】
２６．ＭＩＭＯ受信機は、シングルキャリアＭＩＭＯ受信機である実施形態１６〜２５のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【０１０４】
２７．ＭＩＭＯ受信機は、ＯＦＤＭ  ＭＩＭＯ受信機である実施形態１６〜２５のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【０１０５】
２８．固有ビーム形成が、複数の信号を送信する送信機で実施される実施形態１７〜２７のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【０１０６】
２９．ＭＩＭＯデコーダは、マッチドフィルタである実施形態１８〜２８のいずれか１つに記載のＭＩＭＯ受信機。
【０１０７】
本発明の特徴および要素が、具体的に組み合わされた好ましい実施形態として説明されたが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素なしで独自に、あるいは本発明の他の特徴および要素ありでもなしでも、様々に組み合わせて用いることができる。本発明において挙げた方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによる実行用のコンピュータ可読記憶媒体内で具体的に実施される、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェア中に実装することができる。コンピュータ可読記憶媒体の例は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリ素子、内部ハードディスクおよび取外し可能ディスクなどの磁気メディア、光磁気メディア、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスク、およびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光メディアを含む。
【０１０８】
適切なプロセッサは、例として、汎用プロセッサ、特殊目的プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、他のどのタイプの集積回路（ＩＣ）、および／または状態マシンも含む。
【０１０９】
ソフトウェアと関連したプロセッサは、ワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ機器（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、または任意のホストコンピュータ内で使用するための高周波トランシーバを実装するのに使うことができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話、スピーカーフォン、振動装置、スピーカ、マイクロホン、テレビトランシーバ、ハンズフリーヘッドセット、キーボード、ブルートゥース（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線ユニット、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示ユニット、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ、および／または任意のワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェア中に実装されるモジュールとともに使うことができる。
【図１】
2009539314.tif 000031
【図２】
2009539314.tif 000032
【図３】
2009539314.tif 000033
【図４】
2009539314.tif 000034
【図５】
2009539314.tif 000035
【図６】
2009539314.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信においてデコード用に信号をスケーリングする方法であって、
複数のアンテナを介して複数の信号を受信すること、
前記複数の信号に対するＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信される複数のシンボルを生成すること、
前記複数のシンボルそれぞれに対するプリスケーリング係数およびポストスケーリング係数を計算すること、
前記プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成すること、
前記プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップすること、および
前記ポストスケーリング係数を、対応する複数のソフトビットに適用すること
を含み、前記複数のシンボルは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）基準に基づいて得られ、前記プリスケーリング係数は、Ｒが受信処理行列
【数１】
2009539314.tif 000037
であり、Ｈがチャネル行列である行列Ｗ＝ＲＨの対角要素であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポストスケーリング係数は
【数２】
2009539314.tif 000038
であり、上式で、
【数３】
2009539314.tif 000039
は前記行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＭＩＭＯワイヤレス通信は、シングルキャリアＭＩＭＯであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＭＩＭＯワイヤレス通信は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ＭＩＭＯであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
固有ビーム形成が、前記複数の信号を送信する送信機で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＭＩＭＯデコードは、マッチドフィルタによって実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
多入出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレス通信における、受信された信号をデコード用にスケーリングするように構成されたＭＩＭＯ受信機であって、
複数の信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数の信号に対してＭＩＭＯデコードを実施して、複数のデータストリームを介して送信された複数のシンボルを分離するＭＩＭＯデコーダと、
プリスケーリング係数を対応するシンボルに適用して、プリスケーリングされたシンボルを生成するプリスケーリングユニットと、
前記プリスケーリングされたシンボルを複数のソフトビットにデマップするデマッパと、
ポストスケーリング係数を前記複数のソフトビットに適用するポストスケーリングユニットと
を備え、前記シンボルは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）基準に基づいて得られ、前記プリスケーリング係数は、Ｒが受信処理行列
【数４】
2009539314.tif 000040
であり、Ｈがチャネル行列である行列Ｗ＝ＲＨの対角要素であることを特徴とするＭＩＭＯ受信機。
【請求項９】
前記ポストスケーリング係数は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）であることを特徴とする請求項８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１０】
前記ポストスケーリング係数は
【数５】
2009539314.tif 000041
であり、上式で、
【数６】
2009539314.tif 000042
は前記行列Ｗのｎ番目の要素の二乗であり、ＥＳは送信された信号の電力であることを特徴とする請求項８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１１】
前記ＭＩＭＯ受信機は、シングルキャリアＭＩＭＯ受信機であることを特徴とする請求項８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１２】
前記ＭＩＭＯ受信機は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ＭＩＭＯ受信機であることを特徴とする請求項８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１３】
前記ＭＩＭＯデコーダは、マッチドフィルタであることを特徴とする請求項１０に記載のＭＩＭＯ受信機。
【国際調査報告】
2009539314.tif 000043
2009539314.tif 000044
2009539314.tif 000045