(57)【要約】本発明は、少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有する再構成可能アンテナ（Ａ）の構成を取得する方法に関する。アンテナの素子相互結合特性はアンテナ結合行列（Ｃｋ（ｎ））の形で予めわかっている。取得された構成は送信チャネルに対して所望の効果を有する。当該方法は、初期結合行列（Ｃ０）となる再構成可能アンテナの初期構成を設定する（８）ステップと、送信チャネル行列を推定する（９）ステップであって、当該送信チャネル行列はアンテナの効果を含むものである、ステップと、一般的送信チャネル行列を計算する（１０）ステップであって、当該一般的送信チャネル行列はアンテナの効果を含まないものである、ステップと、アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列を提供する結合行列（Ｃ）を抽出する（１１）ステップとを含む。【選択図】図３
2009543432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのアンテナ素子（Ａ１、……、Ａｑ）を備える再構成可能アンテナ（Ａ）の構成を取得する方法であって、前記アンテナ（Ａ）は少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有し、各アンテナ素子構成はあるアンテナ素子相互結合特性を有し、当該アンテナ素子相互結合特性は、あり得るアンテナ素子構成ごとにアンテナ結合行列（Ｃｋ（ｎ））の形で予め認知されており、取得された前記構成は送信チャネルに対して所望の効果を有し、
初期結合行列（Ｃ０）となる、前記再構成可能アンテナの初期構成を設定する（８）ステップと、
送信チャネル行列
2009543432.tif 000040
を推定する（９）ステップであって、当該送信チャネル行列
2009543432.tif 000041
は前記アンテナの効果を含むものである、ステップと、
一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000042
を計算する（１０）ステップであって、当該一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000043
は前記アンテナの効果を含まないものである、ステップと、
前記アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列（Ｈ（ｎ））を提供する結合行列（Ｃ）を抽出する（１１）ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記アンテナ（Ａ）は、前記アンテナ（Ａ）の結合が、抽出された前記結合行列（Ｃ）に対応するように、再構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000044
は、逆行列化した前記初期結合行列（［Ｃ０（ｎ）］−１）と前記送信チャネル行列
2009543432.tif 000045
とを乗算することによって計算されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記所望の送信チャネル行列（Ｈ（ｎ））を提供する結合行列（Ｃ）を抽出することは、結合行列（Ｃｋ）と前記一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000046
との積と、所望のチャネルパフォーマンス行列（Ｗ（ｎ））との間の差を最小化することによって行われ、前記最小化は、前記結合行列（Ｃｋ）を変化させることによって行われ、（Ｃ）は、前記差を最小化する前記結合行列（Ｃｋ）の値であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記所望のチャネルパフォーマンス行列（Ｗ（ｎ））は、恒等行列（Ｉ）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】
前記結合行列は、連続ベクトル関数（Ｑ（ｘ））によってパラメータ化され、パラメータベクトル（ｘ）についての前記ベクトル関数（Ｑ（ｘ））の微分は勾配（ｇ（ｘ））となり、前記パラメータベクトル（ｘ）の更新は、前記勾配（ｇ（ｘ））を用いる反復検索によって計算されることを特徴とする、請求項４〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、計算した前記結合行列（Ｃ）を初期結合行列（Ｃ０）として、反復される（１３）ことを特徴とする、先行するいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つのアンテナ素子（Ａ１、……、Ａｑ）を備える再構成可能アンテナ（Ａ）であって、前記アンテナは少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有し、各アンテナ素子構成はあるアンテナ素子相互結合特性を有し、当該アンテナ素子相互結合特徴は、あり得るアンテナ素子構成ごとに結合行列（Ｃｋ（ｎ））の形で予め認知されており、取得された前記構成は送信チャネルに対して所望の効果を有し、前記アンテナは、
再構成可能アンテナの初期構成が設定され、初期結合行列（Ｃ０（ｎ））となるステップと、
送信チャネル行列
2009543432.tif 000047
が推定され、当該送信チャネル行列
2009543432.tif 000048
は前記アンテナの効果を含むものであるステップと、
一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000049
が計算され、当該一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000050
は前記アンテナの効果を含まないものであるステップと、
前記アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列（Ｈ（ｎ））を提供する結合行列（Ｃ）が抽出され、前記アンテナ（Ａ）は、前記アンテナ（Ａ）の結合が、抽出された前記結合行列（Ｃ）に対応するように再構成されるステップと
にしたがって再構成されるものであることを特徴とする、再構成可能アンテナ（Ａ）。
【請求項９】
前記一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000051
は、逆行列化された前記初期結合行列（［Ｃ０（ｎ）］−１）と前記送信チャネル行列
2009543432.tif 000052
とを乗算することによって計算されることを特徴とする、請求項８に記載の再構成可能アンテナ。
【請求項１０】
前記所望の送信チャネル行列（Ｈ（ｎ））を提供する結合行列（Ｃ）が抽出されることは、結合行列（Ｃｋ）と前記一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000053
との積と、所望のチャネルパフォーマンス行列（Ｗ（ｎ））との間の差を最小化することによって行われ、前記最小化は、前記結合行列（Ｃｋ）を変化させることによって行われ、（Ｃ）は、前記差を最小化する前記結合行列（Ｃｋ）の値であることを特徴とする、請求項８〜９に記載の再構成可能アンテナ。
【請求項１１】
前記所望のチャネルパフォーマンス行列（Ｗ（ｎ））は恒等行列（Ｉ）であることを特徴とする、請求項１０に記載の再構成可能アンテナ。
【請求項１２】
前記結合行列は、連続ベクトル関数（Ｑ（ｘ））によってパラメータ化され、パラメータベクトル（ｘ）についての前記ベクトル関数（Ｑ（ｘ））の微分は勾配（ｇ（ｘ））となり、前記パラメータベクトル（ｘ）の更新は、前記勾配（ｇ（ｘ））を用いる反復検索によって計算されることを特徴とする、請求項１０〜１１のいずれか１項に記載の再構成可能アンテナ。
【請求項１３】
各アンテナ素子（Ａ１、……、Ａｑ）は、接続手段（６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ）によって前記ダイポールアンテナ素子（Ａ１、……、Ａｑ）に対して接続又は分断される寄生素子（２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂ）を備えるダイポールアンテナ素子の形であることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の再構成可能アンテナ。
【請求項１４】
前記接続手段（６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ）はＰＩＮダイオード素子の形である、請求項１３に記載の再構成可能アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのアンテナ素子を備える再構成可能アンテナの構成を取得する方法に関し、アンテナは少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有し、各アンテナ素子構成はあるアンテナ素子相互結合特性を有し、そのアンテナ素子相互結合特性は、あり得るアンテナ素子構成ごとにアンテナ結合行列の形で予め認知されるものであり、取得される構成は、送信チャネルに対する所望の効果を有する。
【０００２】
本発明は、また、少なくとも２つのアンテナ素子を備える再構成可能アンテナにも関し、アンテナは少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有し、各アンテナ素子構成はあるアンテナ素子相互結合特性を有し、そのアンテナエレメント相互結合特性は、あり得るアンテナ素子構成ごとにアンテナ結合行列の形で予め認知されるものであり、取得される構成は送信チャネルに対する所望の効果を有する。
【背景技術】
【０００３】
ワイヤレス通信システムに対する要求は着々と大きくなり、今なお大きくなっており、この増加の間に数多くの技術的前進ステップがとられてきた。データストリームに非相関伝搬パスを使用することによって、ワイヤレスシステムのために増加したシステム容量とユーザビットレートとを取得するためには、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：多入力多出力）システムが、容量を改善する好ましい技術を構成すると考えられてきた。
【０００４】
ＭＩＭＯは、例えばいくつかの送信及び受信アンテナによって、多くの別々の独立のデータストリーム用信号パスを使用する。より多くの信号パスが使用可能になればなるほど、より多くの並行データストリームが送信可能である。
【０００５】
ＭＩＭＯ送信に関するある問題は、チャネル相関及びアンテナ結合である。これらの要因は、送信又は受信可能な情報ストリーム数を制限する傾向がある。
【０００６】
ダニエレ・ピアッツァ（Ｄａｎｉｅｌｅ  Ｐｉａｚｚａ）並びにカピル・Ｒ．・ダンデカール（Ｋａｐｉｌ  Ｒ．  Ｄａｎｄｅｋａｒ）による文書「ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭシステムのための再構成可能アンテナ解決手段（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」において、再構成可能アンテナを備えるＭＩＭＯアンテナシステムが説明されている。再構成可能アンテナは、電気長がＰＩＮダイオードスイッチによって変化するものであるダイポールとして説明されている。このように、相互結合及び遠視野放射パターンが変化する。これらの可変の電気特性により、マルチパス信号成分にそれぞれ異なる加重が可能となり、ある構成にスイッチを設定し、したがってある電気特性を設定することによって、ＭＩＭＯリンク容量は拡大可能である。
【０００７】
上記文書において開示されている構成の欠点は、瞬間的最適選択が、使用可能なあり得る全スイッチ構成にわたるスイッチングとスイッチ構成ごとのチャネル測定とによって定められることである。チャネル容量が閾値を下回るたびに、手続は繰り返される。これは長々とした手続であって、大きな容量を必要とするものであり、実際、非常に非実用的である。
【０００８】
ＭＩＭＯ送信に置いて、チャネル行列は、同一の桁の固有値を有する。ゆえに、チャネル行列が大きな固有値の広がり（ｓｐｒｅａｄ）を有する場合、いくつかの情報ストリームはエラーレートが高くなりやすく、したがってリカバリしないであろう。チャネル行列と同様に、アンテナ素子間の結合もＭＩＭＯ送信を定める。結合とチャネル行列とは、２つの独立の行列と見なすことができる。このように、積はＭＩＭＯに対してより破壊的であり得るが、またＭＩＭＯ送信を拡張する等化効果を有するものである。ゆえに、チャネル行列を観測することにより、アンテナ結合をどう調節するべきであるかという寸法であるアンテナ配置結果が得られる。ＭＩＭＯアンテナは結合を調節する手段をサポートすると仮定すると、プロＭＩＭＯである行列積を作り出すように設定可能である。調節は適応のものであってもよく、又はルックアップによってもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決する目的課題は、現送信チャネルについて、再構成可能アンテナにとって最良の構成を簡単に発見するための方法及び構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的課題は、導入部による方法によって解決される。上記方法は以下のステップを含む。すなわち、初期結合行列となる再構成可能アンテナの初期構成を設定するステップ。送信チャネル行列を推定するステップ。当該送信チャネル行列はアンテナの効果を含むものである。一般的送信チャネル行列を計算するステップ。当該一般的送信チャネル行列はアンテナの効果を含まないものである。アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列を提供する結合行列を抽出するステップ。
【００１１】
この目的課題は、導入部による再構成可能アンテナによってもまた解決される。上記アンテナは、以下のステップにしたがって再構成される。すなわち、再構成可能アンテナの初期構成が設定され、初期結合行列となるステップ。送信チャネル行列が推定され、当該送信チャネル行列はアンテナの効果を含むものであるステップ。一般的送信チャネル行列が計算され、当該一般的送信チャネル行列はアンテナの効果を含まないものであるステップ。アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列を提供する結合行列が抽出され、アンテナは、アンテナの結合が、抽出された結合行列に対応するように再構成されるステップ。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、一般的送信チャネル行列は、逆行列化した初期結合行列と送信チャネル行列とを乗算することによって計算される。
【００１３】
他の好ましい実施形態を従属請求項において開示する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、いくつかの効果が得られ、例えば、
観測チャネルに依存してアンテナ応答を調節する能力を提供すること、
復調又は変調前に信号変更を行き、無線ノイズ歪みを除くこと、
実際に適した方法を提供すること、
が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】再構成可能ダイポールアンテナの組を示す。
【図２】再構成可能ダイポールアンテナを示す。
【図３】本発明による方法に対するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明することにする。
【００１７】
ＭＩＭＯシステムにおいて、キーコンセプトは、データのストリームをいくつか同時に送信及び受信することである。これは、ベクトルｘ（ｎ）においてスタックされたメッセージと見なすことができる。ただし、ｎは時間を表す。このようなメッセージは、チャネル行列Ｈ（ｎ）で記載される時間変動チャネルにおいて送信される。ただしｎは時間指数である。受信メッセージは以下のベクトルにスタックされる。
【００１８】
【数１】
2009543432.tif 000003
【００１９】
行列理論より、いかなる行列もＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：特異値分解）で表すことができる。つまり、チャネル行列Ｈ（ｎ）は、以下の数式（２）による基本行列の積として書ける。
【００２０】
【数２】
2009543432.tif 000004
【００２１】
結局のところ、短縮表記すると時間指数ｎはしばしば省略するが、関数又は行列とともに使用する場合には時間依存の存在を強調するものである。数式（２）において、Ｄは対角行列であり、要素の値は負でない実数であって、行列Ｈの特異値としても知られるものである。Ｕは第１ユニタリ行列であり、Ｖは第２ユニタリ行列である。
【００２２】
一般的な上付き文字Ｈは、行列が置換されて複素共役であるということを意味する。行列Ｕ及びＶがユニタリであるということは、ＶＶＨ＝ＵＵＨ＝Ｉであることを意味する。ただし、Ｉは恒等行列である。さらにＶの列は、ＨＨＨに対する固有ベクトルであり、Ｕの列は。ＨＨＨに対する固有ベクトルである。
【００２３】
行列のメトリックは、最大固有値の大きさ対最小固有値の大きさの商であり、条件数ｃとして知られる。条件数ｃが高い場合、固有値の広がりは大きい。したがって行列は特異であるか、又は悪条件である。
【００２４】
Ｈの固有値は、行列Ｕ及びＶの固有ベクトルに関連する。行列の階数は、０でない固有値の数に等しい。０に等しい固有値が１又は２以上ある場合、行列Ｈは階数不足である。
【００２５】
チャネル行列は、送信されるストリームの数と等しい又は超える階数を有する、ということにＭＩＭＯコンセプトは依存する。データストリームは、数多くのアンテナにわたって送信される。アンテナの数は、送信されるストリームの数と等しいか、又は超えなければならない。アンテナは、チャネル行列の固有ベクトルに関する放射ローブを有し、固有値の大きさはアンテナローブのチャネル減衰を示す。
【００２６】
ＭＩＭＯシステム容量、すなわちストリームの数は、上記のようにチャネル行列の階数ｒに依存する。チャネル行列はアンテナシステムを含む場合、チャネル共分散行列の計算は、ＭＩＭＯシステムがどれだけうまく実施可能であるかに関する情報を与える。信号の相互相関が高い場合、チャネル行列の条件数ｃは高い。これは、いくつかの固有ベクトルが大きな減衰を有するということを意味し、ビーム形成器においてアレイは加重され、対応のベクトルを用いてデータストリームを送信することは確実ではない。
【００２７】
さらに詳細に、説明のための例において、Ｄは３×３行列であり、以下である。
【００２８】
【数３】
2009543432.tif 000005
【００２９】
すると、対角値ｄ１１、ｄ２２、ｄ３３はＨの特異値であり、Ｈの固有値の大きさでもある。固有値が複素数であるということは稀ではなく、この意味で、固有値の大きさを用いることはより有用であり、なぜならこれら固有値はこの場合にはチャネル品質の尺度であるからである。ここで各データストリームはあるアンテナ放射ローブに関連する。固有値の大きさｄ３３に関連するアンテナ放射ローブが、例えば障害物等により減衰する場合、固有値の大きさは小さな数を有する。
【００３０】
アンテナシステムはチャネル行列に貢献し、チャネルへの第１位の貢献は、アンテナ素子間の結合である。以下では、新しい行列を定義するため、時間変数ｎを一時的に再び挿入することにする。結合は、以下の結合行列として表すことができる。
【００３１】
【数４】
2009543432.tif 000006
【００３２】
行列
2009543432.tif 000007
は一般的（ｇｅｎｅｒｉｃ）チャネル行列を表し、アンテナシステムを含んだチャネルではなく、単にチャネルそのものである。観測可能チャネルＨ（ｎ）は結合を含む。数学的にそれを以下のように数式化する。
【００３３】
【数５】
2009543432.tif 000008
【００３４】
ここで、Ｈ（ｎ）はチャネル測定によって推定可能である。（１）から、ｙ（ｎ）＝Ｈ（ｎ）ｘ（ｎ）ということが分かり、したがって、システム全体は以下のように記載可能である。
【００３５】
【数６】
2009543432.tif 000009
【００３６】
本発明によれば、アンテナなしの一般的チャネル行列
2009543432.tif 000010
がモデルとされる。アンテナは先見的に認知されており、ゆえに認知されている。チャネル及び何らかのアンテナ構成のある観測から始めると、使用可能な最良アンテナ構成を発見可能である。
【００３７】
第１の実施形態例において、チャネル行列
2009543432.tif 000011
と結合行列Ｃとは、前述のより一般的なＵ及びＶ行列ではなく、共通ユニタリ基底行列Ｓ（ｎ）を共有する。Ｓ（ｎ）を用いて、以下の数式が形成される。
【００３８】
【数７】
2009543432.tif 000012
【００３９】
ここでＳを用いて数式（２）を共通基底としてもう一度書くと、以下のようになる。
【００４０】
【数８】
2009543432.tif 000013
【００４１】
数式（６）及び（７）において、
2009543432.tif 000014
及びＤＣは、結合及びチャネルに関する固有値を含む対角行列である。それらを乗算すると、ジョイントアンテナチャネル行列の固有値となる。すなわち以下である。
【００４２】
【数９】
2009543432.tif 000015
【００４３】
数式（８）及び（９）から分かるように、
2009543432.tif 000016
とＤＣとの積は、ジョイントアンテナチャネル行列Ｄの固有値を形成する。これは、結合を用いてチャネルにおける固有値を補正可能である、ということを示す。言い換えると、行列ＤＣは、Ｃを変化させることによって変化可能であり、一方行列
2009543432.tif 000017
は固定である。しかし、ＤＣが変化すると、ジョイントアンテナチャネル行列Ｄが変化する。Ｄが変化すると、データストリーム移送に影響があり、例えば障害物等が補正される場合がある。言い換えると、使用するアンテナシステムにおけるアンテナ素子間の相互結合を使用して、あり得る最良のＭＩＭＯ送信を達成可能である。
【００４４】
このように、相互結合が可変であるアンテナ構成を有することが望ましいのである。すなわち、結合行列Ｃを変化させることが可能であることが望ましい。相互結合を変える１つの好ましい方法は、寄生（ｐａｒａｓｉｔｉｃ）素子を導出することであって、寄生素子はアンテナシステムのインピーダンスを変化させ、したがって相互結合もまた変化するであろう。
【００４５】
好ましい実施形態によれば、図１に示すように、ｑ個のダイポールアンテナ素子Ａ１、Ａ２、……、Ａｑを備える再構成可能アンテナＡがＭＩＭＯ通信のために配置される。ダイポールアンテナＡ１、Ａ２、……、Ａｑは、この例では、誘電体銅クラッド基板Ｓ上においてエッチングされる。各ダイポールアンテナＡ１、Ａ２、……、Ａｑは、２つのダイポールアームＤ１ａ並びにＤ１ｂ、Ｄ２ａ並びにＤ２ｂ、……、Ｄｑａ並びにＤｑｂを有する。
【００４６】
図２において、このようなダイポールアンテナ素子の１つＡｎを示す。各ダイポールアームＤｎａ並びにＤｎｂは、３部分１ａ、２a、３ａ、並びに１ｂ、２ｂ、３ｂに分割され、それぞれの第１部分１ａ、１ｂは、常にダイポールアンテナＡｎの残りに接続される。他のそれぞれ２部分２ａ、３ａ、並びに２ｂ、３ｂは離れており、それらの及び／又は第１部分１ａ、１ｂとの間にギャップ４ａ、５ａ、並びに４ｂ、５ｂが形成される。
【００４７】
各ギャップ４ａ、５ａ、並びに４ｂ、５ｂにわたって、ＰＩＮダイオード６ａ、７ａ、並びに６ｂ、７ｂが接続され、各ＰＩＮダイオード６ａ、７ａ、並びに６ｂ、７ｂは、外部から制御され、それが間に接続される２部分を接続又は分断可能である。このように、図１も参照すると、各ダイポールアンテナＡ１、Ａ２、……、Ａｑは、４つの寄生素子２ａ、３ａ並びに２ｂ、３ｂを、各ダイポールアームＤｎａ、Ｄｎｂの第２及び第３の部分の形で有する。４つの寄生素子２ａ、３ａ、並びに２ｂ、３ｂは、各ダイポールアンテナＡ１、Ａ２、……、Ａｑについて１６の異なるアンテナ構成がアンテナ素子ごとに使用可能となるように接続及び分断可能である。アンテナ構成の総数Ｍは、この場合だと１６ｑである。一般に、アンテナ素子ごとに使用可能なアンテナ構成の数はｐであり、したがってアンテナ構成の総数ＭはＭ＝ｐｑのように書かれる。そうすると、使用可能なアンテナ結合行列は、Ｃｋとして書けて、ただしｋ＝１、……、Ｍである。
【００４８】
アンテナ構成を特徴付けることによって、すなわちあり得る寄生変動を測定することによって、結合行列Ｃがわかる。わかった結合行列Ｃを用いて、あるチャネル推定を考えて、最も好ましいアンテナ配置を選択する。つまり、現実のチャネルＨの測定された推定
2009543432.tif 000018
について、以下の式が有効である。
【００４９】
【数１０】
2009543432.tif 000019
ここで、Ｃ０は、わかった相互結合行列に対する開始値であり、
2009543432.tif 000020
は、アンテナシステムを含む推定チャネル行列であり、
2009543432.tif 000021
は、アンテナシステムを含まない推定チャネル行列である。
【００５０】
【数１１】
2009543432.tif 000022
【００５１】
以下では、最良相互結合がどのように定められるかを示す。例によるアンテナシステムにおいて、Ｍ個のあり得るアンテナ構成が使用可能である。予めわかっている結合行列と、アンテナシステムを含まない測定推定チャネルとを用いて、第１の実施形態例において以下の計算を１つ1つ行う。
【００５２】
【数１２】
2009543432.tif 000023
ここで、Ｑ（Ｃｋ）は離散コスト関数であり、「ｔｒ」は関数「ｔｒａｃｅ（トレース）」を意味しており、これは対角の和であって、固有値の和である。
2009543432.tif 000024
という式を二乗して、を正の値を得て、（二乗された）大きさの誤差の最小化を可能にする。一般的チャネル推定
2009543432.tif 000025
と結合Ｃｋとが数式（１２）で乗算されているため、数式（１１）からの結果を数式（１２）に用いる。
【００５３】
数式（１２）におけるコスト関数Ｑ（Ｃｋ）が最小化される場合、
2009543432.tif 000026
であって、したがって
2009543432.tif 000027
であるということを意味する。無限に多くのチャネル実現は無限に多く存在する一方で、実際のほとんどの場合でＣｋは有限集合に属するものである、という事実のため、恐らくは、
2009543432.tif 000028
の間には正確な一致がないであろう。しかしながら、上に示されるようにＣｋを用いるチャネルへの最良一致がある。次に、数式（１２）における定式化は、恒等行列Ｉと等しいアンテナシステムを含む推定チャネル行列
2009543432.tif 000029
を形成しようとするものであるため、アンテナシステムを含む推定チャネル行列
2009543432.tif 000030
は対角化され、この場合では等化される。
【００５４】
アンテナは、結合、最小化式（１２）を用いて、再構成される。チャネルは時間依存性があり、それは時間にわたって変動するということを意味し、なぜ数式（１０）〜（１２）が反復されなければならなくなるのかを意味する。この意味で、初期結合Ｃ０は、現在選択されているアンテナ構成、すなわち最後に数式（１２）を最小化した相互結合行列である。
【００５５】
この例において、最良Ｃｋの検索は別々に行われ、好ましくは、テーブルをルックアップする手法を用いて実行される。
【００５６】
結合調節が成功する、すなわちＣの変動が十分である場合、ジョイントチャネル及びアンテナシステムＨの固有値は圧縮される。これは、システムの固有値の広がりが減縮されるため、無線（ｒａｄｉｏ）の感度が増加される可能性がある、ということを意味する。加えて、固有値の広がりの変化は復調の前に生じる、ということに留意すべきである。ゆえに、あるストリームの信号は振幅ノイズフロアの上にプッシュされる場合がある。この結果、追加のストリームをＭＩＭＯのために使用可能である。さらに、ビットエラー対ストリーム数をトレードすることも可能である。
【００５７】
例を構成するために、４×４ＭＩＭＯスキームを用い、ただし２つのストリームのみが許容パワー（固有値）を有しているということを仮定する。相互結合を調節することにより、最大固有値が低下するが２つの最小固有地は増加することとなり、圧縮されることとなる。受信機は、ここで増幅を増加可能であり、例えば３つのストリームを使用可能である。これら３つのストリームは、より高いビットエラーを有するであろうが、それは５０％データ増加でもある。これは、ストリームとビットエラーとの間のトレードオフである。
【００５８】
第２の好ましい実施形態において、数式（１３）における恒等行列Ｉは、より一般的なチャネルパフォーマンス行列Ｗ（ｎ）と交換される。アンテナシステムを含む推定チャネル行列
2009543432.tif 000031
は、以下のような固有値の大きさを有する。
【００５９】
【数１３】
2009543432.tif 000032
ただし、ｄ１１は非常に小さく、ｄ２２は比較的小さく、ｄ３３は大きい。これが意味するところは、固有値の大きさｄ１１に関連するアンテナ放射ローブは減衰されず、固有値の大きさｄ２２に関連するアンテナ放射ローブはわずかに減衰され、固有値の大きさｄ３３に関連するアンテナ放射ローブはとても減衰されるということである。
【００６０】
すると行列Ｗは以下の値を有する。
【００６１】
【数１４】
2009543432.tif 000033
ただし、ｗ１１は平均値であり、ｗ２２は大きく、ｗ３３は０である。次にｄ１１及びｄ２２が等化され、一方で「悪い（ｂａｄ）」ｄ３３は最小化される。次に、アンテナ放射ローブに関する場合、ｄ３３に対するアンテナ放射ローブは消去され（ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ）、一方でｄ１１及びｄ２２に対応するアンテナ放射ローブは本質的に等しい２つの良いＭＩＭＯチャネルを形成するように形成される。アンテナ放射ローブの形成は、図１に関して説明したようにアンテナ相互結合に影響を与えることによって行われる。結合は、数式（１３）におけるＩではなくＷを用いて計算する。第１の実施形態による特別な場合においては、Ｗ＝Ｉである。
【００６２】
結果として、本発明は、変調のようないかなる信号変更よりも前に（アンテナシステムを含む）チャネルを補正する方法を提供する。当該方法によれば、固有値の広がりは減縮されるか、又は好ましく再構成されるであろう。
【００６３】
したがって、アナログ歪みの危険なく、良い復調を得るために、ゲイン制御を使用可能な受信機を構成することが可能である。つまり、当該方法は、通信信号のための圧縮機と見なすことができる。加えて、端末は、ＭＩＭＯチャネルにおいてより多くのストリームを利用可能であってもよい。
【００６４】
一般に、図３を参照すると、本発明は、２つのアンテナ素子を備える再構成可能アンテナの構成を取得する方法を提供するものであり、アンテナは少なくとも２つの異なるアンテナ素子構成を有し、各アンテナ素子構成はあるアンテナ素子相互結合特性を有し、そのアンテナ素子相互結合特性は、あり得るアンテナ素子構成ごとにアンテナ結合行列Ｃｋ（ｎ）の形で予めわかっており、取得された構成は送信チャネルに対して所望の効果を有する。当該方法は、図３を参照して、以下のステップを含む。
初期結合行列Ｃ０（ｎ）となる再構成可能アンテナの初期構成を設定する８。
送信チャネル行列
2009543432.tif 000034
を推定する９。その送信チャネル行列
2009543432.tif 000035
はアンテナの効果を含むものである。
一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000036
を計算する１０。その一般的送信チャネル行列
2009543432.tif 000037
はアンテナの効果を含まない。
アンテナの効果を含む、所望の送信チャネル行列Ｈ（ｎ）を提供する結合行列Ｃを抽出する１１。
【００６５】
次に、再構成可能アンテナは、好ましくは使用可能なアンテナ結合行列Ｃｋ（ｎ）のうちの１つである計算結合行列Ｃで設定される１２。必要ならば、計算した結合行列Ｃを初期値Ｃ０として、当該方法は反復される１３。
【００６６】
本発明は上述の例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で自由に変更可能である。例えば、結合行列が連続ベクトル関数Ｑ（ｘ）によってパラメータ化され、パラメータベクトルｘについてのベクトル関数Ｑ（ｘ）の微分は勾配ｇ（ｘ）となり、数式（１２）は以下のようになるであろう。
【００６７】
【数１５】
2009543432.tif 000038
これはｘにおいて連続である。この式はベクトルについて微分することができて、勾配ｇ（ｘ）を計算することができる。パラメータベクトルｘにおける更新は、次式にしたがって勾配ｇ（ｘ）を用いる反復検索によって計算される。
【００６８】
【数１６】
2009543432.tif 000039
ただし、μはステップサイズパラメータであり、ｐは反復番号である。反復検索は、言うまでもなく、例えばいわゆる変更したニュートン検索等の他の多くの周知方法で行うことも可能である。
【００６９】
説明したアンテナタイプ及び構成は、簡単に理解される単なる例である。本発明は、言うまでもなく、少なくとも２つのアンテナ素子を含むグループアンテナの全タイプに適用可能であり、各アンテナ素子は、グループアンテナにおけるアンテナ素子間の相互結合が影響を受けるように再構成可能である。所望の効果を達成するいかなるタイプの寄生が使用可能である。
【００７０】
アンテナ素子相互結合の多少の連続変化が行われることも考えられる。このような変化は、例えば移動可能誘電体部によって実現されるであろう。
【００７１】
より一般的なＵ及びＶ行列ではなく、共通ユニタリ行列Ｓ（ｎ）を用いるのは、それが本発明のより理解しやすい説明を提供するという事実による。言うまでもなく、より一般的なＵ及びＶ行列が代わりに使用される場合もあるが、それだと説明がわずかに複雑になり、行列は回転されるのであるが、当業者には理解されるものである。
【図１】
2009543432.tif 000054
【図２】
2009543432.tif 000055
【図３】
2009543432.tif 000056
【国際調査報告】
2009543432.tif 000057
2009543432.tif 000058
2009543432.tif 000059