(57)【要約】多元接続ＭＩＭＯシステムにおける下り回線及び上り回線について利用可能な資源のより良い利用及び頑強な（robust）性能を達成するための技術。データ伝送をチャネルの容量にさらに綿密に適合させるために、チャネル状態情報に基づいて、伝送前にデータを適応処理する技術が提供される。様々な受信器処理技術は受信器ユニットにおいて多数のアンテナによって受信されるデータ伝送を処理するために提供される。適応再使用手法及び電力バックオフもまたシステムのスペクトル効率をさらに増大させる（例えば、干渉を低減し、受信地域を改善し、そして高処理能力を達成する）ようにシステム内のセルを作動させるために提供される。下り回線及び上り回線上のデータ伝送を効率よく予定する技術が提供される。予定計画手法は様々な制約及び要求を満たすように単一または多数の端末に関する伝送を最適化する（処理能力を最大にする）ように設計される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてデータを伝送する方法であって：
データ伝送のために一以上の端末を選択すること；
一以上の選択端末に関するチャネル条件を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信すること；
複数の変調信号を提供するため受信ＣＳＩに基づいて一以上の選択端末に関するデータを処理すること；及び
複数の変調信号を複数の送信アンテナ経由で一以上の選択端末に伝送することを含む方法。
【請求項２】
システムはデータを複数の動作モードにより伝送するために構成可能である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の動作モードは複数の受信アンテナを持つ一つの端末へのデータ伝送のために複数のアンテナの使用を特徴とする単一ユーザーＭＩＭＯモードを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
単一ユーザーＭＩＭＯモードにおける一つの端末へのデータ伝送は複数の変調信号上で伝送される複数のデータ・ストリームを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
複数の動作モードは複数の受信アンテナを集合的に持つ複数の端末へのデータ伝送のために複数のアンテナの使用を特徴とする多ユーザーＭＩＭＯモードを含む、請求項２記載の方法。
【請求項６】
一つの変調信号は多ユーザーＭＩＭＯモードにおける複数の各端末に指定される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
複数の動作モードはＳＩＭＯとＭＩＭＯの組合せの端末へのデータ伝送のために複数のアンテナの使用に特徴がある混合モードを含み、一つの変調信号は各ＳＩＭＯ端末に指定され、多数の変調信号は各ＭＩＭＯ端末に指定される、請求項２記載の方法。
【請求項８】
複数の動作モードは複数の受信アンテナを持つ一つの端末への一つのデータ・ストリームの確実な伝送のために複数のアンテナの使用を特徴とするダイバシティ・モードを含む、請求項２記載の方法。
【請求項９】
複数の動作モードは一つの受信アンテナを持つ一つの端末へのデータ伝送のために複数のアンテナの使用を特徴とする伝送ダイバシティ・モードを含む、請求項２記載の方法。
【請求項１０】
端末は複数の送信アンテナについて達成された推定信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ＳＮＲは複数の信号に含まれるパイロットに基づいて端末で得られる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
端末は端末における複数の送信アンテナと複数の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルのＲＦ特徴化に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ＲＦ特徴化は複数の変調信号に含まれるパイロットに基づいて端末で得られる、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
複数の送信アンテナを一以上の選択端末に受信ＣＳＩに基づいて割当てることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
各選択端末を一以上の送信アンテナに割当てることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
端末は一以上の計量基準に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
一以上の計量基準の一つは選択端末について達成可能な処理能力を表す、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
一以上の計量基準の一つは選択端末について達成可能なＳＮＲに基づく関数である、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
端末はその優先権に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
特定の端末の優先権は端末の平均処理能力に基づいて決定される、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
処理は受信ＣＳＩに基づいて一以上の選択端末のためにデータを符号化及び変調することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
端末における変調信号の推定ＳＮＲに基づいて各変調信号についてデータを符号化及び変調することをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項２３】
一以上の選択端末について一以上のＲＦ特徴付けによって形成された固有ベクトル行列に基づいて変調シンボルを調整することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２４】
処理は一以上の選択端末のデータ伝送率を受信ＣＳＩに基づいて調整することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２５】
一以上の選択端末からフィードバックを受信すること；及び
変調信号の少なくとも一つの特性を受信フィードバックに基づいて調整することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
変調信号の伝送電力は受信フィードバックに基づいて調整される、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
変調信号のデータ伝送率は受信フィードバックに基づいて調整される、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
変調信号のデータの符号化及び変調は受信フィードバックに基づいて調整される、請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
複数の変調信号は最大許容電力レベルを表す一以上の電力バックオフ要素によって一部決定される電力レベルで伝送される、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
一以上の電力バックオフ要素は隣接セルへの干渉を低減させるように選択される、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
一以上の電力バックオフ要素はシステム負荷に基づいて選択される、請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
一以上の電力バックオフ要素はシステムの中の端末によって達成可能な性能に基づいて選択される、請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
ＣＳＩはデータ伝送に使用される複数の伝送チャネルに関する推定信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３４】
ＣＳＩはデータ伝送に使用される複数の伝送チャネルに対応するデータ伝送率の指標を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３５】
ＳＮＲは端末における空間処理に基づいて得られる、請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
端末における空間処理はチャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術または最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術を含む、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
ＳＮＲは端末における空間‐時間処理に基づいて得られる、請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
空間‐時間処理はＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）技術または判断フィードバック等化器（ＤＦＥ）技術を含む、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
ＳＮＲは端末における連続相殺受信器処理に基づいて得られる、請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
システムは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を実施する、請求項１記載の方法。
【請求項４１】
システムは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を実施する、請求項１記載の方法。
【請求項４２】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて下り回線上でデータを伝送する方法であって：
複数の端末で達成される複数の送信アンテナに関する推定信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を受信すること；
データ伝送のための一以上の端末を推定ＳＮＲに基づいて選択すること；
複数の変調信号を提供するために一以上の選択端末についてデータを推定ＳＮＲに基づいて処理すること；及び
複数の変調信号を複数の送信アンテナ経由で一以上の選択端末に伝送することを含み、
システムは単一ユーザーＭＩＭＯモード、多ユーザーＭＩＭＯモード、及び混合モードから成る複数の動作モードによりデータを伝送するように構成可能である方法。
【請求項４３】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてデータを伝送する方法であって：
複数の端末のチャネル条件を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信すること；
上り回線データ伝送のため一以上の端末を選択すること；
少なくとも一つの伝送パラメータを表す情報を一以上の選択端末に送信すること；
複数の受信アンテナ経由で、複数の変調信号を一以上の選択端末から受信すること；及び
一以上の選択端末によって伝送されたデータを再生するために複数の受信信号を処理することを含む方法。
【請求項４４】
端末は利用可能な複数の伝送チャネルに関する推定信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
端末は端末における送信アンテナ及び複数の受信アンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルのＲＦ特徴化に基づいてデータ伝送のために選択される、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
端末は最大許容電力レベルを表す一以上の電力バックオフ要素に一部基づいてデータ伝送のために選択される、請求項４３記載の方法。
【請求項４７】
ＳＮＲは空間処理に基づいて得られる、請求項４４記載の方法。
【請求項４８】
ＳＮＲは空間‐時間処理に基づいて得られる、請求項４４記載の方法。
【請求項４９】
ＳＮＲは連続相殺受信器処理に基づいて得られる、請求項４４記載の方法。
【請求項５０】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける基地局であって：
データ伝送のため一以上の端末を選択するために作動するスケジューラ；
一以上の選択端末のチャネル条件を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信し、且つ受信ＣＳＩに基づいて一以上の制御を行うために作動する制御器；
複数の変調シンボル・ストリームを提供するため一以上の制御に基づいて一以上の選択端末についてデータを処理するために作動するＴＸデータ・プロセッサ；
複数の変調シンボル・ストリームについて複数の変調信号を生成するために作動する変調器；及び
変調信号を一以上の選択端末に伝送するために構成された複数の送信アンテナを具備する基地局。
【請求項５１】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける基地局であって：
データ伝送のため一以上の端末を選択する手段；
一以上の選択端末のチャネル条件を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信し、且つ受信ＣＳＩに基づいて一以上の制御を行う手段；
複数の変調シンボル・ストリームを提供するため一以上の制御に基づいて一以上の選択端末についてデータを処理する手段；
複数の変調シンボル・ストリームについて複数の変調信号を生成する手段；及び
変調信号を一以上の選択端末に伝送する手段を具備する基地局。
【請求項５２】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける端末であって：
変調シンボルを提供するため少なくとも一つの受信信号を受信し、且つ処理するための少なくとも一つのフロントエンド・プロセッサ；
伝送信号中の変調シンボルの推定を行うために受信器処理技術に従って受信変調シンボルを受信し、且つ処理するために作動するＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサであって、さらに複数の伝送信号についてチャネル条件を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を提供するために作動するＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ；及び
端末からの伝送のためＣＳＩを受信し、且つ処理するために構成されたＴＸデータ・プロセッサを具備する端末。
【請求項５３】
多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける端末であって：
受信変調シンボルを提供するため少なくとも一つの受信信号を処理する手段；
伝送信号中の変調シンボルの推定を行うために受信器処理技術に従って受信変調シンボルを処理する手段；
複数の伝送信号についてチャネル条件を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を提供する手段；及び
端末からの伝送のためにＣＳＩを処理する手段を具備する端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にデータ通信に関し、特に多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは音声、データ等といった様々な形式の通信を提供するために広く展開されている。これらのシステムは利用可能なシステム資源（例えば、帯域幅及び伝送電力）を共有することによって多数のユーザーとの通信を（順次または同時に）行うことが可能な多元接続システムである。そのようなシステムは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、または他の多元接続技術に基づいている。
【０００３】
無線通信システム（例えば、セルラ・システム、放送システム、多チャネル・多点流通システム（ＭＭＤＳ）等々）においては、送信器ユニットからのＲＦ変調信号はいくつかの伝搬路を経由して受信器ユニットに到達する。伝搬路の特性は一般的にフェージング及びマルチパスといったいくつかの要因のために時間的に変化する。
【０００４】
有害な経路効果に対してダイバシティを提供し、性能（動作特性）を改善するために、多数の送信及び受信アンテナが使用される。送信及び受信アンテナ間の伝搬路は一次独立であり（即ち、一つの伝搬路上の伝送は他の伝搬路上の伝送の一次結合として形成されない）、それは一般的に少なくともある程度正しく、データ伝送を正しく受信する可能性はアンテナの数が増加するにつれて増加する。一般に、送信及び受信アンテナ数が増加するとダイバシティは増加し、性能は改善する。
【０００５】
多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムはデータ伝送のために多数（ＮＴ）の送信アンテナ及び多数（ＮＲ）の受信アンテナを使用する。ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、ＮＣ＜ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝によって、ＮＣ個の独立チャネルに分解される。ＮＣ個の独立チャネルの各々はまたＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルと云われ、次元（大きさ）に対応する。多数の送信及び受信アンテナによって造られた追加次元が利用されれば、ＭＩＭＯシステムは性能を改善（例えば、伝送容量を増加）することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ある通信システムの資源は一般的に様々な規制の制約及び他の実用的配慮によって制限される。しかしながら、そのシステムはいくつかの端末に対応し、様々なサービスを提供し、ある性能目標を達成すること等々を要求される。
従って、柔軟な動作が可能で、改良されたシステム性能を提供する多元接続ＭＩＭＯシステムが当技術分野において必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の形態は無線通信システムにおいて利用可能な資源（例えば、伝送電力及び帯域幅）のより良い利用、及び下り回線及び上り回線の強固な性能を達成するために使用される技術を提供する。これらの技術はＭＩＭＯシステム、多元接続システム（例えば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、またはＦＤＭＡシステム）、ＯＦＤＭシステム、または上記のあらゆる組合せ（例えば、多元接続ＭＩＭＯシステム、ＯＦＤＭを使用するＭＩＭＯシステム等）を使用する通信システムに用いると有利である。
【０００８】
ある形態では、データ伝送をチャネルの容量にさらに綿密に合わせるために伝送の前にデータを適応処理する技術が提供される。適応伝送処理によって、データ伝送に使用される符号化及び変調手法が通信チャネルの特性に基づいて選択され、それはチャネル状態情報（ＣＳＩ）によって定量化される。ＣＳＩは受信器ユニット（例えば、端末）で決定され、送信器ユニット（例えば、基地局）に通報される。そして、送信器ユニットは通報されたＣＳＩに基づいてデータ伝送の符号化及び変調を調整する。
【０００９】
別の形態では、受信器ユニットにおける多数のアンテナ経由で受信されたデータ伝送を処理する技術が提供される。チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術、ＭＭＳＥ線形等化（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）技術、判断フィードバック等化（ＤＦＥ）技術、及び連続相殺受信処理技術を含めて、様々な受信処理技術がここに示されている。これらの受信処理技術は高い動作性能を達成するために適応伝送処理と組合せて使用すると有利である。
【００１０】
さらに別の形態では、システムのスペクトル効率をさらに増加する方法でシステム中のセルを動作させる技術が提供される。適応再使用手法及び電力バックオフによって、下り回線及び／または上り回線上の伝送電力は干渉を低減し、受信域を改善し、そして高処理能力を達成するように構造的に制限される。
【００１１】
さらに別の形態では、下り回線及び上り回線上でデータ伝送を効率的に予定計画する技術が提供される。これらの予定計画手法（scheduling schemes）は様々な制約及び要求（例えば、需要要請、負荷、公平性基準、データ伝送率能力、チャネル状態等）を満たす方法で一つまたは多数の端末について伝送を最適化する（例えば、処理能力を最大にする）ように設計される。システムの或る特性（例えば、多ユーザー・ダイバシティ、受信処理技術等）はまた性能を改善するために利用される。
【００１２】
これらや他の形態、実施例、及び発明の特徴は下記でさらに詳細に述べられる。本発明は、下記でさらに詳細に述べられるように、本発明の様々な形態、実施例、及び特徴を実施する方法、送信器ユニット、受信器ユニット、基地局、端末、システム、装置、プログラム製品、等々をさらに提供する。
【００１３】
本発明の特徴、特性、および利点は同様な参照符号が全体にわたり対応して同一である図面と関連して取られる以下に始まる詳細な記述からさらに明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
I．全体システム
図１は多数のユーザーを支援し、本発明の様々な形態を実施することが可能な多元接続通信システム１００の図である。システム１００はいくつかの受信区域１０２ａから１０２ｇに通信を提供し、その各々は対応する基地局１０４（それはまたアクセス点、ノードＢ、または他の用語で呼ばれる）のサービスを受ける。各基地局の受信区域は、例えば、それらの端末が特定のサービス品位（ＧｏＳ）を達成し得る区域として定義される。基地局及び／またはその受信区域はまたしばしば「セル（cell）」と云われる。
【００１５】
図１に示されたように、様々な端末１０６はシステム中に分散され、各端末は固定（静止）しているか、移動している。各端末はそれが稼働しているかどうか、「ソフト・ハンドオフ」が使用されているかどうか、等々によってある瞬間に下り回線及び／または上り回線上で一以上の基地局と通信する。下り回線（順方向回線）は基地局から端末への伝送を云い、上り回線（逆方向回線）は端末から基地局への伝送を云う。図１において、基地局１０４ａは端末１０６ａと通信し、基地局１０４ｂは端末１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄと通信し、基地局１０４ｃは端末１０６ｅ、１０６ｆ、及び１０６ｇと通信する、等々。
【００１６】
システム１００はまたＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、及び多元接続手法に関する多数の規格及び設計を実施するように設計されている。ＣＤＭＡ規格はＩＳ‐９５、ｃｄｍａ２０００、ＩＳ‐８５６、Ｗ‐ＣＤＭＡ、及びＴＳ‐ＣＤＭＡ規格を含み、ＴＤＭＡ規格は汎移動通信システム（Global System for Mobile Communications：ＧＳＭ）規格を含む。これらの規格は当技術分野では既知であり、引用文献としてここに組込まれている。
【００１７】
システム１００は多数（ＮＴ）の送信アンテナと多数（ＮＲ）の受信アンテナを使用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）システムである。ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、ＮＣ＜ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝によって、ＮＣ個の独立チャネルに分解される。ＮＣ個の独立チャネルの各々はまたＭＩＭＯチャネルの空間のサブチャネルと云われる。多数の送信及び受信アンテナによって造られた追加次元（大きさ）が利用されれば、ＭＩＭＯシステムは性能を改善（例えば、伝送容量を増加）することができる。
【００１８】
システム１００は代りに、またはさらに直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用でき、それは動作周波数帯域を多数（ＮＦ）の周波数サブチャネルに効果的に分割する。各時間スロット（それは周波数サブチャネルの帯域幅に依存する特定の時間区間である）において、変調シンボルはＮＦ個の各周波数サブチャネル上で伝送される。
【００１９】
システム１００はいくつかの「伝送（transmission）」チャネルを経由してデータを伝送するために動作する。ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについて、一般的にただ一つの周波数サブチャネルがあり、各空間サブチャネルは伝送チャネルと云われる。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、各周波数サブチャネルの各空間サブチャネルは伝送チャネルと云われる。そして、ＭＩＭＯを利用しないＯＦＤＭシステムについて、ただ一つの空間サブチャネルがあり、各周波数サブチャネルは伝送チャネルと云われる。
【００２０】
次のチャネル及びサブチャネルはシステムに対応している：
・チャネル‐ＴＤＭＡシステムにおける時間スロットである伝送ユニット、ＦＤＭＡまたはＯＦＤＭシステムにおける周波数サブチャネル、またはＣＤＭＡシステムにおける符号チャネル；
・通信チャネル‐送信及び受信アンテナ間のＲＦ伝搬チャネル；
・伝送チャネル‐空間サブチャネル、周波数サブチャネル、または独立データ・ストリームが伝送される空間サブチャネル；
・空間サブチャネル‐送信及び受信アンテナ間の通信チャネルの空間の大きさ（寸法）によって形成された独立チャネル；及び
・周波数サブチャネル‐ＯＦＤＭシステムにおける周波数容器（frequency bin）。
【００２１】
送信器ユニットと受信器ユニットの両方における多数のアンテナの使用（即ち、ＮＲ×ＮＴ  ＭＩＭＯ）は多元接続システム（例えば、セルラ、ＰＣＳ、ＬＡＮ等）の容量を高めるための効果的な技術である。ＭＩＭＯを使用して、送信器ユニットは送信及び受信アンテナを結合する通信チャネルの空間の大きさを利用することによって同じ通信チャネル上で多数の独立データ・ストリームを一つの、または多数の受信器ユニットへ送信することができる。
【００２２】
システム１００はいくつかの動作モードに対応するように設計される。システムでは、各基地局はデータ伝送及び受信のために多数の送信及び受信アンテナを両方共に装備し、各端末はデータ伝送及び受信のために一つの送信及び受信アンテナまたは多数の送信及び受信アンテナを装備している。各端末型式に使用されるアンテナの数は、例えば、端末によって行われるサービス（例えば、音声、データ、または両方）、費用の制約、規定の制約、安全問題等といった様々な要因に依存する。表１はシステム１００に対応する動作モードの行列を要約する。
【００２３】
【表１】
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表１で示された動作モードの簡単な説明は下記に示される：
・ＳＩＳＯ（１入力、１出力）‐ＲＦ回線は１送信アンテナと１受信アンテナが特徴である。
・ＳＩＭＯ（１入力、多元出力）‐ＲＦ回線は１送信アンテナと多数の受信アンテナが特徴である。この動作モードは受信ダイバシティに使用される。
・ＭＩＳＯ（多元入力、１出力）‐ＲＦ回線は多数の送信アンテナと１受信アンテナが特徴である。この動作モードは送信ダイバシティに使用される。
・ＭＩＭＯ（多元入力多元出力）‐ＲＦ回線は多数の送信アンテナと多数の受信アンテナが特徴である。
【００２４】
システム１００はさらにＭＩＭＯが使用されるとき、下記の動作モードに対応するように設計されている：
・ダイバシティのみ‐単一データ・ストリームの高信頼性伝送を達成するため多数の送信及び受信アンテナ両方の使用。
・空間多重化、１ユーザー（１ユーザーＭＩＭＯモード）‐通信チャネルの空間の大きさを利用することによって多数の並行伝送チャネルを造ることにより単一端末の高データ伝送率を達成するため多数の送信及び受信アンテナ両方の使用。
・空間多重化、多ユーザー（多ユーザーＭＩＭＯモード）‐同じチャネル上で同時に多数の端末と通信を行うため多数の送信及び受信アンテナの使用。
・混成モード‐同じチャネル上で同時にＳＩＭＯとＭＩＭＯ端末の組合せと通信を行うため多数の送信及び受信アンテナの使用。
上記の動作モードはＭＩＭＯモードの部分分類と見なされる。
【００２５】
各基地局及び各端末に対応する特定の動作モードは基地局または端末において利用可能な送信及び受信アンテナの数に一部依存する。多数の送信アンテナ及び多数の受信アンテナを備えた基地局は上に列記された全ての動作モードに対応することができる。端末はあらゆる数の送信アンテナ及びあらゆる数の受信アンテナによって設計される。下り回線上で、単一の受信アンテナを持つ端末（例えば、音声サービスだけのために設計されたもの）はＳＩＳＯ及びＭＩＳＯモードに対応し、多数の受信アンテナを持つ端末はＳＩＭＯ及びＭＩＭＯモードに対応する。いくつかの送信ダイバシティの形式（例えば、ＭＩＳＯ）は単一受信アンテナ端末のいくつかの伝送に使用される。上り回線上で、 単一送信アンテナ端末はＳＩＳＯ及びＳＩＭＯモードに対応し、多送信アンテナ端末はＭＩＳＯ及びＭＩＭＯモードに対応する。
【００２６】
１．多元接続網における空間多重化
ＭＩＭＯに関連する空間多重モードは多くのシステム柔軟性を提供し、さらに混成端末型式に対応する。下り回線及び上り回線のために使用されるシステム構成は、例えば、異なるサービス要求、コスト制限、及び異なる端末の形式といった様々な要素によって異なる可能性がある。
【００２７】
多数の並列チャネルは多ユーザＭＩＭＯモードに対応しており、そこではそのような各チャネルはＳＩＭＯ、ＭＩＭＯ、及びいくつかの組合せとして動作する。下り回線上で、基地局の多数の送信アンテナは並列伝送チャネルを使用してデータを別々の端末に送信するために使用される。この場合には、各端末は他の端末の信号を無効にしてそれ自身の信号を復調するために空間処理と共に多数の受信アンテナを使用する。上り回線上で、基地局の受信器ユニットは個々の端末からの伝送を分離して復調するために空間処理と共に多数の受信アンテナを使用する。
【００２８】
多ユーザＭＩＭＯモードは空間分割多元接続（Space Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）に形が類似している。ＳＤＭＡによって、異なる端末に関連する「空間記号（spatial signatures）」は多数の端末が同じチャネル上で同時に動作可能にするために利用される。空間記号は送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬経路の完全なＲＦ特徴付けを構成する。下り回線上で、空間記号は端末で得られ、基地局に通報される。そして基地局は同じチャネル上でデータ伝送のための端末を選択し、選択された端末に伝送される独立した各データ・ストリームに関する相互に「直交な」案内ベクトルを得るためにこれらの空間記号を処理する。上り回線上で、基地局は異なる端末の空間記号を得る。そして基地局はデータ伝送のために端末の予定を立て、さらに各伝送を分離して復調するため予定された端末からの伝送を処理するためにこれらの記号を処理する。
【００２９】
端末が多数の受信アンテナを装備していれば、基地局はＳＤＭＡの便益を得るために端末の空間記号を必要としない。基地局で必要とされる全ては、端末における復調の後で、各基地局の送信アンテナからの信号に関連する「後処理された（post-processed）」ＳＮＲを指示する各端末からの少量の情報である。ＳＮＲ推定処理は、下で述べられるように、各基地局の送信アンテナからパイロットを定期的に伝送することによって容易になる。
【００３０】
下り回線と上り回線について、基地局は資源をユーザーに（例えば、要求ベースで）割当て及び割当解除をすることによってシステムへのアクセスを制御する。ユーザーが資源を割当てられると、情報は使用すべき特定の動作モードを指示するため制御チャネルを経由してユーザーに提供される。さらに、下記で述べられるように、システムはシステム負荷及び／または性能計量基準のいくつかの組合せに基づいて適応できるように様々な動作パラメータ（例えば、動作モード、チャネル、データ伝送率、送信アンテナ、伝送電力、等々）を調整する。
【００３１】
２．基地局及び端末のブロック図
図２Ａは下り回線データ伝送のためのシステム内の基地局１０４及び二つの端末１０６である。基地局１０４において、データ源２０８はデータ（即ち、情報ビット）を送信（ＴＸ）データ・プロセッサ２１０に提供する。各送信アンテナについて、ＴＸデータ・プロセッサ２１０は、（１）特定の符号化手法によってデータを符号化し、（２）特定のインタリーブ手法に基づいて符号化ビットをインタリーブ（再整列）し、そして（３）データ伝送に使用のために一以上の伝送チャネルについて変調シンボルへインタリーブされたビットを写像（マップ）する。符号化はデータ伝送の信頼性を増大させる。インタリーブは符号化ビットの時間ダイバシティを提供し、伝送チャネルの平均ＳＮＲに基づいてデータの送信を可能にし、フェージングに対抗し、各変調シンボルを形成するために使用される符号化ビット間の相関を取除き、そして符号化ビットが多元周波数サブチャネル上で伝送されればさらに周波数ダイバシティを提供する。一形態では、符号化及び変調（即ち、シンボルの写像）は制御器２３０によって提供される制御信号に基づいて行われる。
【００３２】
ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０はＴＸデータ・プロセッサ２１０からの変調シンボルを受信し、且つ逆多重化を行い、そして各伝送チャネル（例えば、各送信アンテナ）に、時間スロット当たり一つの変調シンボル、変調シンボルのストリームを提供する。完全なＣＳＩ（例えば、チャネル応答行列Ｈ）が利用可能であれば、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０はさらに各伝送チャネルの変調シンボルを前調整（precondition）する。ＭＩＭＯ及び完全ＣＳＩ処理は下記でさらに詳細に述べられる。
【００３３】
ＯＦＤＭが使用されなければ、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０はデータ伝送に使用される各送信アンテナに変調シンボルのストリームを提供する。そして、ＯＦＤＭが使用されれば、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０はデータ伝送に使用される各送信アンテナに変調シンボル・ベクトルのストリームを提供する。そして、完全ＣＳＩ処理が行われれば（下記で示される）、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０は前調整された変調シンボルまたは前調整された変調シンボル・ベクトルのストリームをデータ伝送に使用される各アンテナに提供する。そして、各ストリームはそれぞれの変調器（ＭＯＤ）２２２によって受信され、且つ変調され、関連するアンテナ２２４を経由して伝送される。
【００３４】
データ伝送が指向される各端末において、一以上のアンテナ２５２は伝送信号を受信し、各受信アンテナは受信信号をそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）２５４に提供する。各復調器（またはフロントエンド・ユニット）２５４は変調器で行われた処理に相補的な処理を実行する。全ての復調器２５４からの変調シンボルは受信（ＲＸ）ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０に提供され、そして端末に伝送された一以上のデータ・ストリームを再生するために処理される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０はＴＸデータ・プロセッサ２１０及びＴＸ  ＭＩＭＯデータ・プロセッサ２２０によって行われた処理に相補的な処理を行い、そして復号されたデータをデータ・シンク２６２に提供する。端末１０６による処理は下記でさらに詳細に述べられる。
【００３５】
各稼働端末１０６において、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０はさらに下り回線の状況を推定し、そして推定回線状況を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）（例えば、後処理されたＳＮＲまたはチャネル利得推定）を提供する。制御器２７０は下り回線ＣＳＩ（ＤＬ  ＣＳＩ）を受信し、さらにそれを他の形式（例えば、データ伝送率、符号化／変調手法、等々）に変換する。そして、ＴＸデータ・プロセッサ２８０は下り回線ＣＳＩを受信し、且つ処理を行い、下り回線ＣＳＩを示す処理データを（直接またはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサを経由して）一以上の変調器２５４に提供する。変調器２５４はさらに処理データを調整し、下り回線ＣＳＩを逆方向チャネル経由で基地局１０４に返送する。下記で述べられるように、下り回線ＣＳＩは様々な信号方式の技術を使用して端末によって通報される。
【００３６】
基地局１０４では、伝送フィードバック信号はアンテナ２２４によって受信され、復調器２２２によって復調され、そしてＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０に提供される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０はＴＸデータ・プロセッサ２８０及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２８２の処理に相補的な処理を行い（もしあれば）、そして制御器２３０及びスケジューラ２３４に提供された通報ＣＳＩを再生する。
【００３７】
スケジューラ２３４は、（１）データ伝送のために端末の最良の集合を選択する、及び（２）利用可能なアンテナを選択された端末に割当てるといった、いくつかの機能を行うために通報された下り回線ＣＳＩを使用する。スケジューラ２３４または制御器２３０はさら各送信アンテナに使用される符号化及び変調手法を決定するために通報された下り回線ＣＳＩを使用する。スケジューラ２３４は、下記で述べられるように、高処理能力を達成するために、及び／または他の性能基準または計量基準に基づいて端末を予定する。
【００３８】
図２Ｂは上り回線データ伝送のための基地局１０４及び二つの端末１０６のブロック図である。上り回線上でデータ伝送に予定された各端末１０６において、データを符号化し、インタリーブし、そして変調シンボルに写像するＴＸデータ・プロセッサ２８０にデータ源２７８はデータを提供する。多数のアンテナがデータ伝送に使用されれば、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２８２はデータ伝送に使用される各アンテナに変調シンボル、前調整した変調シンボル、変調シンボル・ベクトル、または前調整した変調シンボル・ベクトルのストリームを提供するために変調シンボルを受信し、さらに処理する。そして、各ストリームはそれぞれの変調器２５４によって受信され、且つ変調され、関連するアンテナ２５２経由で伝送される。
【００３９】
基地局１０４では、いくつかのアンテナ２２４は伝送信号を受信し、各受信アンテナは受信信号をそれぞれの復調器２２２に提供する。各復調器２２２は変調器２５４で行われた処理に相補的な処理を行う。そして、全ての復調器２２２からの変調シンボルはＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０に提供され、予定された端末によって伝送されたデータ・ストリームを再生するために処理される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０はＴＸデータ・プロセッサ２８０及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２８２によって行われた処理に相補的な処理を行い、復号データをデータ・シンク２４２に提供する。
【００４０】
次の伝送区間で伝送を希望する各端末１０６について、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０はさらに上り回線のチャネル状況を推定し、そして制御器２３０に提供される上り回線ＣＳＩ（ＵＬ  ＣＳＩ）を得る。スケジューラ２３４はまた、（１）上り回線上のデータ伝送のために端末の最良の集合を選択する 、（２）選択された端末から信号の特定の処理順序を決定する、及び（３）予定された各端末の各送信アンテナに使用されるべき符号化及び変調手法を決定するといった、いくつかの機能を実行するために上り回線ＣＳＩを受信し、使用する。各伝送区間について、スケジューラ２３４はどの端末がデータ伝送のために選択されたかを示す上り回線予定、及び各予定端末に割当てられた伝送パラメータを提供する。各予定端末の各送信アンテナに関する伝送パラメータは使用されるデータ伝送率、及び符号化及び変調手法を含む。
【００４１】
ＴＸデータ・プロセッサ２１０は上り回線予定（schedule）を受信し、処理を行い、そして予定を表す処理データを一以上の変調器２２２に提供する。変調器２２２はさらに処理データを調整し、上り回線予定を無線回線経由で端末に伝送する。上り回線予定は様々な信号方式及び通信技術を使用して端末に送信される。
【００４２】
各稼働端末１０６において、伝送信号はアンテナ２５２によって受信され、復調器２５４によって復調され、そしてＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０に提供される。プロセッサ２６０はＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０及びＴＸデータ・プロセッサ２１０によって行われた処理に相補的な処理を行い、その端末に関する上り回線予定（もしあれば）を再生し、そしてそれは制御器２７０に提供され、端末によって上り回線伝送を制御するために使用される。
【００４３】
図２Ａ及び２Ｂでは、スケジューラ２３４は基地局１０４内で実施されるものとして示される。他の実施では、スケジューラ２３４はシステム１００の他のある要素（例えば、いくつかの基地局に接続し、且つ交信をする基地局制御器）内で実施される。
II．送信器ユニット
多数の送信及び受信アンテナによって造られた追加の空間が利用されれば、ＭＩＭＯシステムは改善された性能を提供することができる。送信器ユニットが送信アンテナから受信アンテナへの伝送特性を表すＣＳＩ（これは絶対的に必要とされないが）を提供されれば、システム効率及び性能の増加が可能である。ＣＳＩは「完全な（full）ＣＳＩ」または「部分的（partial）ＣＳＩ」のいずれかに分類される。
【００４４】
完全なＣＳＩは（ＮＴ×ＮＲ）ＭＩＭＯ行列内の各送信‐受信アンテナ対間の伝搬路に関する全体のシステム帯域幅（即ち、各周波数サブチャネル）の全域における十分な特徴付け（例えば、振幅及び位相）を含む。完全なＣＳＩは、（１）チャネル特徴付けが送信器ユニット及び受信器ユニットの両者において利用可能である、（２）送信器ユニットがＭＩＭＯチャネルの固有モード（下記で述べられる）を得て、固有モード上で伝送されるべき変調シンボルを決定し、変調シンボルを線形前調整（濾波）し、そして前調整された変調シンボルを伝送する、及び（３）受信器ユニットが各伝送チャネル（即ち、各固有モード）に必要なＮＣ個の空間整合フィルタ係数を得るためにチャネル特徴付けに基づいて線形伝送処理の相補的処理（例えば、空間整合濾波）を行うことを含む。完全なＣＳＩはさらに変調シンボルを得るためにチャネルの固有値（下記で述べられる）に基づいて各伝送チャネルについて選択された適切な符号化及び変調手法に従ってデータを処理することを必要とする。
【００４５】
部分的ＣＳＩは、例えば、伝送チャネルの信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む。特定の伝送チャネルのＳＮＲは伝送チャネル上で伝送されるデータ・ストリームまたはパイロットを検波することによって得られる。部分的ＣＳＩ処理はチャネルのＳＮＲに基づいて各伝送チャネルについて選択された適切な符号化及び変調手法に従ってデータを処理することを意味する。
【００４６】
下り回線及び上り回線の両方上で、完全または部分的ＣＳＩはシステムの様々な動作パラメータを調整するために使用される。下り回線上で、端末は各伝送チャネルのＳＮＲを得て、逆方向チャネル経由で下り回線ＣＳＩを基地局に通報する。そして、基地局は端末へ下り回線伝送を予定し、且つ使用されるべきチャネル及びアンテナ割当、動作モード、データ伝送率、及び伝送電力を決定するためにこの情報を使用するであろう。上り回線上で、基地局は個々の端末に対応するＳＮＲを得ることができ、そして上り回線伝送を予定するためにこの情報を使用するであろう。適切な情報（例えば、予定、データ伝送率、符号化及び変調手法、伝送電力、等々）は下り回線上の制御チャネル経由で影響を受ける端末に伝送される。
【００４７】
１．部分的ＣＳＩ処理を持つＭＩＭＯ送信器ユニット
図３Ａは図２Ａ及び２Ｂの基地局１０４及び端末１０６の送信器部の一実施例であるＭＩＭＯ送信器ユニット３００ａの実施例のブロック図である。送信器ユニット３００ａは利用可能な部分的ＣＳＩ（例えば、受信器ユニットによって通報された）に基づいてその処理を調整することが可能である。送信器ユニット３００ａは、（１）変調シンボルを提供するために情報ビットを受信し、且つ処理するＴＸデータ・プロセッサ２１０ａ、（２）ＮＴ個の送信アンテナについて変調シンボルを逆多重化するＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ａを含む。
【００４８】
ＴＸデータ・プロセッサ２１０ａは図２Ａ及び２ＢのＴＸデータ・プロセッサ２１０の一実施例である。図３Ａで示された特定の実施例では、ＴＸデータ・プロセッサ２１０ａは符号器３１２、チャネル・インタリーブ器３１４、及びシンボル写像素子３１６を含む。符号器３１２は符号化ビットを提供するため特定の符号化手法に従って情報ビットを受信し、符号化する。符号化手法は畳み込み符号、ターボ符号、ブロック符号、巡回冗長検査（ＣＲＣ）、連結符号、または他の符号または符号の組合せを含む。チャネル・インタリーブ器３１４はダイバシティを提供するため特定のインタリーブ手法に基づいて符号化ビットをインタリーブする。そして、シンボル写像素子３１６はデータを伝送するために使用される一以上の伝送チャネルについて符号化ビットを変調シンボルに写像する。
【００４９】
簡単にするため図３Ａには示されないが、パイロット・データ（例えば、既知パターンのデータ）もまた処理情報ビットと共に符号化及び多重化される。処理されたパイロット・データは情報ビットを伝送するために使用される伝送チャネルの全てまたは部分集合で（例えば、時分割多重化（ＴＤＭ）または符号分割多重化（ＣＤＭ）して）伝送される。パイロット・データはチャネル推定、周波数及びタイミング推定、データ同期復調、等を行うために受信器で使用される。
【００５０】
図３Ａに示されたように、符号化及び変調は、符号化及び変調制御に反映されるように、利用可能な部分的ＣＳＩに基づいて調整される。一つの実施例では、適応符号化は固定の基底符号（例えば、比率１／３のターボ符号）を使用し、そしてデータを伝送するために使用される伝送チャネルのＳＮＲに対応する所望の符号化率を得るためにパンクチャ（puncturing）を調整することによって達成される。この符号化手法に関して、パンクチャはチャネル・インタリーブの後で行われる。別の実施例では、異なる符号化手法が利用可能な部分的ＣＳＩに基づいて使用される（例えば、各データ・ストリームは独立符号によって符号化される）。
【００５１】
各伝送チャネルについて、シンボル写像素子３１６は非２元シンボルを形成し、各非２元シンボルを伝送チャネルについて選択された特定の変調手法（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ‐ＰＳＫ、Ｍ‐ＱＡＭ、または他の手法）に対応する信号群（signal constellation）中の一点に写像するためインタリーブされたビットの集合を分類するように設計される。各写像信号点は変調シンボルに対応する。
【００５２】
特定の性能レベル（ 例えば、１パーセントのパケット誤り率（ＰＥＲ））の各変調シンボルについて伝送される情報ビットの数は伝送チャネルのＳＮＲに依存する。このように、各伝送チャネルの符号化手法及び変調手法は利用可能な部分的ＣＳＩに基づいて選択される。チャネル・インタリーブはまた、ブロック３１４中へ符号化制御のために破線で示されたように、利用可能な部分的ＣＳＩに基づいて調整される。
【００５３】
表２はいくつかのＳＮＲの範囲について使用される符号化率と変調手法の様々な組合せの一覧表である。各伝送チャネルについて対応するビット率は符号化率及び変調手法のいくつかの可能な組合せのどれかを用いて達成される。例えば、変調シンボル当たり１情報ビットは、（１）１／２の符号化率とＱＰＳＫ変調、（２）１／３の符号化率と８‐ＰＳＫ変調、（３）１／４の符号化率と１６‐ＱＡＭ変調、またはいくつかの他の符号化率と変調手法を使用して達成される。表２では、ＱＰＳＫ、１６‐ＱＡＭ、及び６４‐ＱＡＭが記載のＳＮＲ範囲について使用されている。８‐ＰＳＫ、３２‐ＱＡＭ、１２８‐ＱＡＭ、等のような他の変調手法もまた使用することができ、本発明の範囲内にある。
【００５４】
【表２】
2005509360.tif 000004
ＴＸデータ・プロセッサ２１０ａからの変調シンボルは、図２Ａ及び２ＢのＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０及び２８２の一実施例であるＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ａに提供される。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ａ内で、デマルチプレクサ３２４は変調シンボルを伝送するために使用される各アンテナについて１ストリーム、受信変調シンボルをいくつかの（ＮＴ）変調シンボル・ストリームに逆多重化する。各変調シンボル・ストリームはそれぞれの変調器２２２に提供される。各変調器２２２は変調シンボルを一以上のアナログ信号に変換し、そしてさらに無線回線上で関連するアンテナ２２４経由で伝送に適した変調信号を生成するためにその信号を増幅し、濾波し、直交変調し、且つ上位変換（upconvert）する。
【００５５】
空間サブチャネルの数が利用可能な送信アンテナの数より少なければ（即ち、ＮＣ＜ＮＴ）、様々な手法がデータ伝送のために使用される。一つの手法では、ＮＣ変調シンボル・ストリームは利用可能な送信アンテナの部分集合（即ち、ＮＣ）上で生成され、伝送される。残りの（ＮＴ−ＮＣ）送信アンテナはデータ伝送のために使用されない。別の手法では、追加の（ＮＴ−ＮＣ）送信アンテナによって提供された追加の自由度はデータ伝送の信頼性を向上させるために使用される。この手法について、一以上のデータ・ストリームの各々は符号化され、多分インタリーブされ、そして多数の送信アンテナ上で伝送される。あるデータ・ストリームについて多数の送信アンテナの使用はダイバシティを増加させ、そして有害な経路効果に対して信頼性を向上させる。
【００５６】
２．選択的チャネル反転を持つＭＩＭＯ送信器ユニット
図３Ｂは選択的チャネル反転に基づいてデータを処理することが可能である送信器ユニット３００ｂの実施例のブロック図である。送信器と受信器ユニットの両方におけるデータ処理を単純化するため、共通の符号化及び変調手法がデータ伝送のために選択された全ての伝送チャネルに使用される。この場合には、送信器ユニットは一つの（例えば、畳み込みまたはターボ）符号及び符号化率を使用してデータを符号化し、そして得られた符号化ビットを一つの（例えば、ＰＳＫまたはＱＡＭ）変調手法を使用して変調シンボルに写像するであろう。この一つの符号化及び変調手法に対応するため、選択された各伝送チャネルの伝送電力レベルは受信器ユニットにおいて特定のＳＮＲを達成するために設定または調節される。電力制御は選択された伝送チャネルを「反転する（inverting）」、そして全ての選択されたチャネルに亘って全体の利用可能な伝送電力を適切に分配することによって達成される。
【００５７】
等しい伝送電力が全ての利用可能な伝送チャネルについて使用され、雑音変動σ２が全てのチャネルについて一定であれば、伝送チャネル（ｊ，ｋ）に関するＳＮＲγ（ｊ，ｋ）は：
【００５８】
【数１】
2005509360.tif 000005
として表され、ここでＰｒｘ（ｊ，ｋ）は伝送チャネル（ｊ，ｋ）（即ち、ｋ番目の周波数サブチャネルのｊ番目の空間サブチャネル）の受信電力であり、Ｐｔｘは送信器ユニットで利用可能な全体の伝送電力であり、そしてＨ（ｊ，ｋ）は複合チャネル利得である（ＭＩＭＯが使用されなければｊ＝１、ＯＦＤＭが使用されなければｋ＝１）。
【００５９】
全体の伝送電力を選択された伝送チャネルの間に分配するために使用される正規化因数βは：
【００６０】
【数２】
2005509360.tif 000006
として表され、ここでγｔｈは使用のため伝送チャネルを選択するために使用されるＳＮＲ閾値である。数式（２）において示されたように、正規化因数βは選択された全ての伝送チャネルのＳＮＲに基づき、そしてその逆数の合計として計算される。
【００６１】
全ての選択された伝送チャネルについて同様の受信ＳＮＲを達成するために、選択された各伝送チャネル（ｊ，ｋ）に関する変調シンボルはそのチャネルのＳＮＲに関係する重みＷ（ｊ，ｋ）によって重み付けされ、それは：
【００６２】
【数３】
2005509360.tif 000007
として表される。
そして、各伝送チャネルについて重み付けされた伝送電力は：
【００６３】
【数４】
2005509360.tif 000008
として表される。数式（４）に示されたように、受信ＳＮＲがＳＮＲ閾値より大きいか等しい（即ち、γ（ｊ，ｋ）≧γｔｈ）伝送チャネルだけが使用のために選択される。
選択的チャネル反転は、「選択的チャネル反転を使用する多チャネル通信システムにおいて伝送のためにデータを処理する方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Data for Transmission in a Multi-Channel Communication System Using Selective Channel Inversion）」と題し、本出願の譲請人に譲渡され、そしてここに組込まれるすべて三つの米国特許出願で、２００１年５月２１日出願の米国特許出願第０９／８６０，２７４号、２００１年６月１４日出願の米国特許出願第０９／８８１，６１０号、及び２００１年６月２６日出願の米国特許出願第０９／８９２，３７９号にさらに詳細に記述されている。
【００６４】
図３Ｂに示されたように、送信器ユニット３００ｂはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｂに接続されたＴＸデータ・プロセッサ２１０ｂを含む。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｂは上述のように動作する符号器３１２、チャネル・インタリーブ器３１４、及びシンボル写像素子３１６を含む。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｂはさらに重み付け変調シンボルを提供するため選択された各伝送チャネルに関する変調シンボルをそれぞれの重みに基づいて重み付けするシンボル重み付け素子３１８を含む。選択された各伝送チャネルに関する重みは、上述のように、そのチャネルの達成されたＳＮＲ及び選択された他の伝送チャネルのＳＮＲに基づいて決定される。ＳＮＲ閾値γｔｈは前述の米国特許出願第０９／８６０，２７４号、第０９／８８１，６１０号、及び第０９／８９２，３７９号に記述されたように決定される。
【００６５】
３．完全なＣＳＩ処理を備えるＭＩＭＯ送信器ユニット
図３Ｃは受信器ユニットによって通報された完全なＣＳＩに基づいてデータを処理することが可能である送信器ユニット３００ｃの実施例のブロック図である。送信器ユニット３００ｃはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｃに接続されたＴＸデータ・プロセッサ２１０ｃを含む。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｃは上述のように動作する符号器３１２、チャネル・インタリーブ器３１４、及びシンボル写像素子３１６を含む。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｃはチャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２及びデマルチプレクサ３２４を含む。
【００６６】
チャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２は変調シンボルを伝送するために使用される各空間サブチャネルについて１ストリーム（即ち、固有モード）、受信変調シンボル・ストリームをいくつかの（ＮＣ）変調シンボル・ストリームに逆多重化する。完全なＣＳＩ処理のために、チャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２はＮＴ個の前調整された変調シンボルを生成するため各時間スロットにおいてＮＣ個の変調シンボルを次のように：
【００６７】
【数５】
2005509360.tif 000009
前調整する。ここで、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂＮｃはそれぞれ空間サブチャネル１、２、・・・、ＮＣに関する変調シンボルであり、ＮＣ個の変調シンボルの各々は、例えば、Ｍ‐ＰＳＫ、Ｍ‐ＱＡＭ、または他の変調手法を使用して生成される；ｅｉｊは送信アンテナから受信アンテナへの伝送特性に関係する固有ベクトル行列Ｅの要素（elements）である；そして、ｘ１、ｘ２、・・・、ｘＮＴは前調整された変調シンボルである。固有ベクトル行列Ｅは送信器ユニットによって計算されるか、或いは送信器ユニットに（例えば、受信機ユニットによって）提供される。
【００６８】
完全なＣＳＩ処理のために、特定のアンテナに関して前調整された各変調シンボルｘｉは最大ＮＣ個の空間サブチャネルの（重み付け）変調シンボルの一次結合を表す。各変調シンボルのために使用される変調手法はその固有モードの実効的なＳＮＲに基づいて選択され、そして固有値λｉ（下記）に比例する。前調整された各変調シンボルを生成するために使用されるＮＣ個の各空間サブチャネルは異なる信号集団と関連する。各時間スロットについて、チャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２によって生成されたＮＴ個の前調整された変調シンボルはデマルチプレクサ３２４によって逆多重化され、そしてＮＴ個の変調器２２２に提供される。
【００６９】
完全なＣＳＩ処理は利用可能なＣＳＩ基づき、そして送信アンテナの全部または一部について行われる。完全なＣＳＩ処理はまた選択的及び／または動的に可動および不能にされる。例えば、完全なＣＳＩ処理は特定のデータ伝送には可能にされ、他のデータ伝送には不能にされる。例えば、通信回線が十分なＳＮＲを有するとき、完全なＣＳＩ処理はまたある状況の下で可能にされる。
【００７０】
４．独立した処理を持つＭＩＭＯ送信器ユニット
図３Ｄは特定の符号化及び変調手法に基づいて伝送チャネルの各群について独立にデータを符号化及び変調することが可能である送信器ユニット３００ｄの実施例のブロック図である。実施例では、各群は一つの送信アンテナに対応し、各群の伝送チャネルは送信アンテナに関する周波数サブチャネルに対応する。別の実施例では、各群はデータ伝送が行われるそれぞれの受信器ユニットに対応する。一般に、各群はデータが共通の符号化及び変調手法によって符号化及び変調される或る数の伝送チャネルを含む。
【００７１】
送信器ユニット３００ｄはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｄに接続されたＴＸデータ・プロセッサ２１０ｄを含む。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｄはいくつかのサブチャネル・データ・プロセッサ３１０ａから３１０ｔ、独立して符号化及び変調される伝送チャネルの各群について一つのデータ・プロセッサ３１０を含む。図３Ｄに示された実施例では、各データ・プロセッサ３１０は上記のように動作する符号器３１２、チャネル・インタリーブ器３１４、及びシンボル写像素子３１６を含む。
【００７２】
図３Ｄに示された実施例では、各データ・プロセッサ３１０からの変調シンボルはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｄ中のそれぞれの結合器３２６に提供される。各群が特定の送信アンテナのために選択された周波数サブチャネルを含んでいれば、結合器３２６はそれぞれの変調器２２２に提供される各時間スロットに関する変調シンボル・ベクトルを形成するために選択された周波数サブチャネルの変調シンボルを結合する。変調信号を生成するため各変調器２２２による処理は下記に述べられる。いくつかの他の実施例では、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｄは変調シンボルを結合し、且つ／またはその適切な変調器２２２への変調シンボルを逆多重化するために使用される結合器及び／またはデマルチプレクサを含む。
【００７３】
５．ＯＦＤＭを持つＭＩＭＯ送信器ユニット
図３ＥはＯＦＤＭを利用し、各周波数サブチャネルについてデータを独立して処理することが可能である送信器ユニット３００ｅの実施例のブロック図である。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｅ内で、データ伝送のために使用される各周波数サブチャネルの情報ビット・ストリームはそれぞれの周波数サブチャネル・データ・プロセッサ３３０に提供される。各データ・プロセッサ３３０はＯＦＤＭシステムのそれぞれの周波数サブチャネルについてデータを処理し、ＴＸデータ・プロセッサ２１０ａ、２１０ｂ、または２１０ｄに類似して、またはいくつかの他の設計によって実施される。一つの実施例では、データ・プロセッサ３３０は周波数サブチャネルの使用のために選択される各空間サブチャネルについて１データ・サブストリーム、周波数サブチャネル・データ・ストリームをいくつかのデータ・サブストリームに逆多重化する。そして、各データ・サブストリームはデータ・サブストリームについて変調シンボルを生成するため符号化され、インタリーブされ、そしてシンボル写像される。各周波数サブチャネル・データ・サブストリームまたは各データ・サブストリームのための符号化及び変調は符号化及び変調制御信号に基づいて調整される。各データ・プロセッサ３３０は周波数サブチャネルの使用のために選択される最大ＮＣ個の空間サブチャネルについて最大ＮＣ個の変調シンボル・ストリームを提供する。
【００７４】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、変調シンボルは多数の周波数サブチャネル上で、そして多数の送信アンテナから伝送される。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｅ内で、最大ＮＣ個の変調シンボル・ストリームはそれぞれの空間プロセッサ３３２に提供され、それはチャネル制御及び／または利用可能なＣＳＩに基づいて受信変調シンボルを処理する。各空間プロセッサ３３２は完全なＣＳＩ処理が行われなければ（図３Ａに示されたような）デマルチプレクサだけを実施し、完全なＣＳＩ処理が行われれば（図３Ｃに示されたような）デマルチプレクサに続くＭＩＭＯプロセッサを実施する。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、完全なＣＳＩ処理（即ち、前調整）は各周波数サブチャネルについて行われる。
【００７５】
各空間プロセッサ３３２は各時間スロットについて最大ＮＣ個の変調シンボルをその周波数サブチャネルに関する使用に選択された送信アンテナについて最大ＮＴ個の変調シンボルに逆多重化する。各送信アンテナについて、結合器３３４はその送信アンテナの使用のために選択された最大ＮＦ個の周波数サブチャネルに関する変調シンボルを受信し、各時間スロットについてシンボルを変調シンボル・ベクトルＶ中に結合し、そして変調シンボル・ベクトルをそれぞれの変調器２２２に提供する。
【００７６】
ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０ｅはこのようにデータ伝送に使用のため選択された各送信アンテナについて一つの変調シンボル・ベクトル、最大ＮＴ個の変調シンボル・ベクトルＶ１からＶＮｔを提供するために変調シンボルを受信し、且つ処理する。各変調シンボル・ベクトルＶは一つの時間スロットを被包し、そして変調シンボル・ベクトルＶの各要素は変調シンボルが搬送される唯一つのサブキャリアを持つ特定の周波数サブチャネルと関連する。
【００７７】
図３ＥはまたＯＦＤＭのための変調器２２２の実施例を示す。ＴＸチャネル・プロセッサ２２０ｅからの変調シンボル・ベクトルＶ１からＶＮｔは変調器２２２ａから２２２ｔへそれぞれ提供される。図３Ｅに示された実施例では、各変調器２２２は逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）３４０、巡回プレフィックス生成器３４２、及びアップコンバータ３４４を含む。
【００７８】
ＩＦＦＴ３４０は受信された各変調シンボル・ベクトルをその時間領域表現（ＯＦＤＭシンボルと云われる）にＩＦＦＴを使用して変換する。ＩＦＦＴ３４０はあらゆる数の周波数サブチャネル（例えば、８、１６、３２、・・・、ＮＦ）上でＩＦＦＴを実行するように設計することができる。実施例では、ＯＦＤＭシンボルに変換された各変調シンボル・ベクトルについて、巡回プレフィックス生成器３４２は特定の送信アンテナの「伝送シンボル」を形成するためにＯＦＤＭシンボルの時間領域表現の一部を繰返す。巡回プレフィックス生成器は伝送シンボルがマルチパス遅延拡散に直面してその直交性を保持することを保証し、それによって有害な経路効果に対して性能を向上させる 。ＩＦＦＴ３４０及び巡回プレフィックス生成器３４２の実施は当技術分野では既知であり、ここでは詳細には説明しない。
【００７９】
そして、巡回プレフィックス生成器３４２からの時間領域表現（即ち、各アンテナの伝送シンボル）はそれぞれのアンテナ２２４から送信される変調信号を生成するためアップコンバータ３４４によって処理（例えば、アナログ信号に変換、変調、増幅、及び濾波）される。
【００８０】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムの例は「多キャリア変調を用いる高効率、高性能通信システム（High Efficiency, High Performance Communication System Employing Multi-Carrier Modulation）」 と題し、２０００年３月３０日出願で、本発明の譲請人に譲渡され、ここに引用文献として組込まれている米国特許出願第０９，５３２，４９２号に記述されている。ＯＦＤＭ変調もまたジョンＡ．Ｃ．ビンガム氏による「データ伝送のための多キャリア変調：その時がきた構想（Multicarrier Modulation for Data Transmission : An Idea Whose Time Has Come）」（IEEE Communications Magazine, May 1 990）と題する論文に記述されており、それは引用文献としてここに組込まれている。
【００８１】
図３Ａ〜３Ｅは改良された性能（例えば、高処理能力）を提供するため完全または部分的ＣＳＩと共に使用すると有利な符号化及び変調手法のいくつかの例を示す。これらの符号化及び変調手法のいくつかは、米国特許出願第０９／８２６，４８１号及び第０９／９５６，４４９号「無線通信システムにおいてチャネル状態情報を利用する方法及び装置（Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System）」と両方とも題し、２００１年３月２３日及び２００１年９月１８日にそれぞれ出願の米国特許出願第０９／８２６，４８１号及び第０９／９５６，４４９号と、「チャネル状態情報を利用して多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてデータを処理する方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information）」と題し、２００１年５月１１日出願の米国特許出願第０９／８５４，２３５号にさらに詳細に記述されている。符号化及び変調手法のいくつかの他の例は「無線通信システムのための符号化手法（Coding Scheme for a Wireless Communication System）」と題し、２００１年２月１日出願の米国特許出願第０９／７７６，０７５号に記述されている。これらの出願は本出願の譲請人に譲渡され、引用文献としてここに組込まれている。さらに他の、符号化及び変調手法もまた使用することができ、本発明の範囲内にある。
【００８２】
６．動作手法
様々な動作手法が利用可能なＣＳＩに基づいてここに述べられた適応送信器処理技術を使用するＭＩＭＯ及び／またはＯＦＤＭシステムのために使用される。これらの動作手法のいくつかは下記で述べられる。
一つの動作手法では、各伝送チャネルの符号化及び変調手法は、チャネルの利用可能なＣＳＩ（例えば、ＳＮＲ）によって示されたように、チャネルの伝送能力に基づいて選択される。特に、下記で述べられる連続相殺受信器処理技術と組合わせて使用されるとき、この手法は改良された性能を提供することができる。最悪の場合と最良の場合の伝送チャネル間に大きな相違があるとき、符号化は受信器ユニットが元のデータ・ストリームを再生することを可能にするのに十分な冗長度を導入するように選択される。例えば、最悪の伝送チャネルは受信器出力において貧弱なＳＮＲに関連する。そして、最悪の場合の伝送チャネル上で伝送されたシンボルが受信器ユニットにおいて正しく受信されるのに十分に強力であるように順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号が選択される。
【００８３】
送信器が再生伝送信号ごとのＳＮＲでもって提供されるとき、異なる符号化及び／または変調手法が各伝送信号について使用される。例えば、特定の符号化及び変調手法はそのＳＮＲに基づいて各伝送信号について選択され、その結果伝送信号に関連する誤り率はおおよそ等しい。このようにして、伝送信号の処理能力はそれらのそれぞれのＳＮＲによって決定され、最悪の場合の伝送信号のＳＮＲによっては決定されない。
【００８４】
別の動作手法では、送信器は各伝送チャネルのＣＳＩを供給されないが、全ての伝送チャネルの平均特性（例えば、平均ＳＮＲ）を表す一つの値、または多分データ伝送に使用されるべきいずれかの送信アンテナを指示するいくつかの情報を提供される。この手法では、送信器はＮＴ個の利用可能な送信アンテナの一部であるデータ伝送のために使用される全ての送信アンテナ上で同じ符号化及び変調手法を使用する。
【００８５】
同じ符号化及び変調手法が全てまたはいくつかの伝送信号について使用されれば、最悪のＳＮＲを持つ再生伝送信号は最高の復号誤り率を持つであろう。符号化及び変調手法は最悪の場合の伝送信号が全体の誤り率の要求を満たすように選択されるので、このことは究極的にＭＩＭＯシステムの性能を制限する。効率を向上させるために、追加受信アンテナが再生伝送信号に関して改良された誤り率性能を提供するために使用される。送信アンテナより多くの受信アンテナを使用することによって、最初に再生される伝送信号の誤り率性能は（ＮＲ−ＮＴ＋１）のダイバシティ次数を有し、信頼性が増大する。
【００８６】
さらに別の動作手法では、伝送データ・ストリームは全ての利用可能な送信アンテナの中を「巡回する（cycled）」。伝送信号は最悪の場合の伝送チャネルには支配されないが、その代わり全ての伝送チャネルに支配されるので、この手法は再生伝送信号の各々のＳＮＲ統計を改善する。特定のデータ・ストリームに関連する復号器は全ての送信‐受信アンテナ対にわたる平均を表す「軟判定（soft decisions）」によって効果的に表示される。この動作手法は、「送信器及び受信器の両方において多素子アンテナを使用する空間‐時間アーキテクチャを有する無線通信システム（Wireless Communications System Having a Space-Time Architecture Employing Multi-Element Antennas at both the Transmitter and Receiver）」と題し、引用文献としてここに組込まれているヨーロッパ特許出願第９９３０２６９２．１号にさらに詳細に記述されている。
【００８７】
７．送信アンテナ
基地局における一組の送信アンテナは「開口（apertures）」の物理的に明白な集合であり、その各々はそれぞれのデータ・ストリームを直接伝送するために使用される。各開口は空間に分配される（例えば、物理的に一つの場所に位置するか、多くの場所に分配される）一以上のアンテナ素子の集まりによって形成される。代りに、アンテナ開口は開口の集合からアンテナ・ビームの異なる集合を合成するために使用される各行列によって一以上の（固定の）ビーム成形行列によって先行される。この場合には、送信アンテナに関する前の記述は同じように変形アンテナ・ビームにも適用される。
【００８８】
いくつかの固定ビーム形成行列は前以て定義され、端末は可能な行列（またはアンテナ・ビームの集合）の各々に関する後処理ＳＮＲを推定し、そしてＳＮＲベクトルを基地局へ返信する。異なる動作特性（即ち、後処理ＳＮＲ）は一般的に変形アンテナ・ビームの異なる集合について達成され、これは通報されたＳＮＲベクトルに反映される。そして、基地局は（通報されたＳＮＲベクトルを使用して）可能なビーム形成行列の各々について予定計画（scheduling）及びアンテナ割当を行い、利用可能な資源の最良の使用を達成する一組の端末及びアンテナ割当と同様に特定のビーム形成行列を選択する。
【００８９】
ビーム形成行列の使用は端末を予定する際の柔軟性をさらに与え、改良された性能をさらに提供する。例として、次の状況はビーム形成変換（変形）に良く適している：
・ＭＩＭＯチャネルにおける相関が高く、その結果、最良の性能が少数のデータ・ストリームによって達成される。しかしながら、利用可能な送信アンテナの一部だけによる（そしてそれらの関連する伝送増幅器のみを使用する）伝送は結果として全体の伝送電力をさらに小さくする。変換は送信されるデータ・ストリームについて殆どのまたは全ての送信アンテナ（及びそれらの増幅器）を使用するように選択される。この場合には、さらに高い伝送電力が伝送データ・ストリームについて達成される。
・物理的に分散された端末はいくらかそれらの場所によって分離される。この場合には、端末は異なる方位を指す一組のビームへの水平配列開口の標準ＦＦＴ型変換が役に立つ。
【００９０】
III．受信器ユニット
本発明の一形態は伝送データを再生し、ＭＩＭＯチャネルの特性を推定するためＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を処理する技術を提供する。そして、推定チャネル特性を表すＣＳＩは送信器ユニットに返報され、信号処理（例えば、符号化、変調、等々）を調整するために使用される。このようにして、高い性能は決定されたチャネル条件に基づいて達成される。
【００９１】
受信アンテナの数が送信アンテナの数に等しいか、越えていれば（即ち、ＮＲ≧ＮＴ）、いくつかの受信器処理技術が単一ユーザー及び多ユーザーＭＩＭＯモードのために使用される。これらの受信器処理技術は二つの主要な範疇に分類できる：
・空間及び空間‐時間受信器処理技術（また、等化技術と云われる）、及び
・「連続ゼロ化／等化及び干渉相殺」受信器処理技術（または、単に「連続相殺」受信器処理技術）。
【００９２】
一般に、空間及び空間‐時間受信器処理技術は伝送信号を受信器ユニットにおいて分離することを試み、分離された各伝送信号はさらに信号に含まれるデータを再生するために処理される。連続相殺受信器処理技術は伝送信号を一つづつ再生し、そして後で再生された信号がより少ない干渉とより高いＳＮＲを得られるように各再生信号による干渉を相殺することを試みる。連続相殺受信器処理技術は一般に空間及び空間‐時間受信器処理技術を凌駕する（即ち、さらに大きな処理能力を有する）。
【００９３】
連続相殺受信器処理技術の使用はある状況に制限される。特に、干渉相殺は再生信号による干渉が正確に推定される場合のみ有効であり、それには再生信号の誤りのない検波（即ち、復調及び復号）を必要とする。
下り回線上で、単一ユーザーＭＩＭＯモードが使用され、端末が多数の受信アンテナを備えていれば、連続相殺受信器処理技術が使用される。多ユーザーＭＩＭＯモードが使用されれば、ＭＩＭＯ可能な端末は空間及び空間‐時間受信器処理技術（即ち、連続相殺なし）を使用する。この理由は、ＭＩＭＯ可能な端末は別の端末向けの伝送信号を再生することができず（この伝送信号のために選択された符号化及び変調手法が他の端末の後処理ＳＮＲに基づいているため）、そしてこの伝送信号から干渉を相殺することができないためである。
【００９４】
多ユーザーＭＩＭＯモードが使用されるとき、下り回線に関する一つの単純化は全ての端末が空間／空間‐時間受信器処理技術を使用することである。各伝送信号について端末で得られる後処理ＳＮＲはデータ伝送に関してさらに最適に端末を予定し、送信アンテナを端末に割当て、そして適切にデータを符号化及び変調するために情報を使用する基地局に通報される。
【００９５】
上り回線上で、基地局の一つの受信器ユニットは一つまたは多数の端末から伝送された信号を再生し、連続相殺受信器処理技術が単一ユーザー及び多ユーザーＭＩＭＯモードの両方について使用される。単一ユーザーＭＩＭＯモードでは、基地局受信器ユニットは各伝送信号について後処理ＳＮＲを得て、この情報は予定計画、及び符号化及び変調のために使用される。多ユーザーＭＩＭＯモードでは、基地局受信器ユニットは稼働端末（即ち、データ伝送を望む端末）のために後処理ＳＮＲを得て、この情報は各アンテナについて使用されるべき符号化及び変調手法と同様にデータ伝送に関して端末の最良の集合を選択するために使用される。
【００９６】
別の受信器処理技術はＭＩＭＯチャネルの特性に応じて使用することができ、それは非分散または分散として特徴付けされる。非分散ＭＩＭＯチャネルは平坦なフェージング（即ち、システム帯域幅に亘ってほぼ等しい減衰量）を受け、一方、分散ＭＩＭＯチャネルは周波数選択性フェージング（例えば、システム帯域幅に亘って異なる減衰量）を受ける。
【００９７】
非分散ＭＩＭＯチャネルについて、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術、及び完全なＣＳＩ技術といった線形空間処理技術が復調及び復号の前に受信信号を処理するために使用され、それらの全ては下記でさらに詳細に述べられる。他の受信器処理技術もまた使用することができ、本発明の範囲内にある。これらの空間処理技術は不所望な信号をゼロ化、または他の信号からの雑音及び干渉があるところで各々の構成信号の受信ＳＮＲを最大にするために受信器ユニットにおいて使用される。不所望な信号を効果的にゼロにする、またはＳＮＲを最適化する能力は送信及び受信アンテナ間のチャネル応答を記述するチャネル係数行列Ｈにおける相関関係に依存する。
【００９８】
分散ＭＩＭＯチャネルについて、チャネルにおける時間分散がシンボル間干渉（ＩＳＩ）をもたらす。性能を改善するために、特定の伝送データ・ストリームを再生しようと試みる受信器ユニットは全ての伝送信号からのシンボル間干渉と同様に他の伝送信号からの「クロストーク」の両方を改善する必要があるであろう。クロストーク及びシンボル間干渉を取扱うため、空間処理（クロストークをよく扱うが、シンボル間干渉を効果的に扱わない）は空間‐時間処理と置換えられる。
【００９９】
一実施例では、ＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）は分散チャネルの空間‐時間処理のために使用される。ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術によって、空間‐時間処理は非分散チャネルに関する空間処理と同様の形式をとる。しかしながら、空間プロセッサにおける各「フィルタ・タップ」は、下記でさらに詳細に述べられるように、一以上のタップを含む。チャネル推定（即ち、チャネル係数行列Ｈ）が正確であるとき、ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術は空間‐時間処理における使用に最も有効である。
【０１００】
別の実施例では、判断フィードバック等化器（ＤＦＥ）が空間‐時間処理に使用される。ＤＦＥは激しい振幅歪みを持つチャネルに対して有効な非線形等化器で、既に検波されたシンボルから干渉を相殺するために判断フィードバックを使用する。データ・ストリームを誤りなしで（または最小の誤りで）復号することができれば、復号データ・ビットに対応する変調シンボルによって生成されるシンボル間干渉は効果的に相殺される。
【０１０１】
さらに別の実施例では、最尤系列推定器（ＭＬＳＥ）が空間‐時間処理に使用される。
ＤＦＥ及びＭＬＳＥ技術は、チャネル推定が正確ではないとき、性能の低下を低減し、または恐らくは除去することができる。ＤＦＥ及びＭＬＳＥ技術は、「分散性干渉をもつ最適空間‐時間プロセッサ：統一解析と必要なフィルタ範囲（Optimum Space-Time Processors with Dispersive Interference: Unified Analysis and Required Filter Span）」（IEEE Trans. on Communication, Vol. 7, No. 7, July 1999）と題する論文で、Ｓ．Ｌ．アリヤビスタクル氏他によってさらに詳細に記述されており、引用文献としてここに組込まれている。
【０１０２】
図４Ａは図２Ａ及び２Ｂにおける基地局１０４または端末１０６の受信器部分の一実施例であるＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ａの実施例のブロック図である。（最高）ＮＴ個の送信アンテナからの伝送信号はＮＲ個のアンテナ２５２ａから２５２ｒの各々によって受信され、それぞれの復調器２５４（それはまたフロントエンド・プロセッサと云われる）に送られる。各復調器２５４はそれぞれの受信信号を調整（例えば、濾波及び増幅）し、調整された信号を中間周波数またはベースバンドに低変換（downconverts）し、そしてデータ標本を提供するため低変換信号をディジタル化する。各復調器２５４はさらに空間／空間‐時間プロセッサ４１０に提供される受信変調シンボルのストリームを生成するために再生されたパイロットによってデータ標本を復調する。
【０１０３】
ＯＦＤＭがデータ伝送のために使用されれば、各復調器２５４はさらに図３Ｅで示された変調器２２２によって行われた処理に相補的な処理を行う。この場合には、各復調器２５４はデータ標本の変換表現を生成し、変調シンボル・ベクトルのストリームを提供するＦＦＴプロセッサ（示されてない）を含む。各ベクトルはＮＦ個の周波数サブチャネルについてＮＦ個の変調シンボルを含み、一つのベクトルは各時間スロットに提供される。そして、ＮＲ個の全復調器のＦＦＴプロセッサからの変調シンボル・ベクトル・ストリームはデマルチプレクサ／結合器（図４Ａには示されない）に提供され、それは最初に各ＦＦＴプロセッサからの変調シンボル・ベクトル・ストリームをいくつかの（最高ＮＦ個の）変調シンボル・ストリームに「チャネル化（channelizes）」する。各周波数サブチャネルが独立に処理される伝送処理手法について、デマルチプレクサ／結合器は（最高）ＮＦ個の変調シンボル・ストリームの各々をそれぞれの空間／空間‐時間プロセッサ４１０に提供する。
【０１０４】
ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについて、一つの空間／空間‐時間プロセッサ４１０はＮＲ個の受信アンテナからの変調シンボルについてＭＩＭＯ処理を行う。そしてＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、一つの空間／空間‐時間プロセッサ４１０はデータ伝送に使用されるＮＦ個の周波数サブチャネルの各々についてＮＲ個の受信アンテナから変調シンボルのＭＩＭＯ処理を行うために使用される。代りに、一つの空間／空間‐時間プロセッサ４１０は、例えば、時間多重方式で、ＮＦ個の全周波数サブチャネルについて変調シンボルのＭＩＭＯ処理を行うために使用される。
【０１０５】
１．ＣＣＭＩ技術（空間処理）
ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナを持つＭＩＭＯシステムでは、ＮＲ個の受信アンテナの出力における受信信号は：
ｒ＝Ｈｘ＋ｎ                          式６
で表され、ここでｒは受信シンボル・ベクトル（即ち、受信アンテナにおいて測定された、ＭＩＭＯチャネルから出力されたＮＲ×１ベクトル、Ｈは特定の時間にＮＴ送信アンテナとＮＲ受信アンテナにチャネル応答をするＮＲ×ＮＴチャネル係数行列、ｘは伝送シンボル・ベクトル（即ち、ＭＩＭＯチャネルに入力されるＮＴ×１ベクトル）、そしてｎは雑音と干渉の和を表すＮＲ×１ベクトルである。受信シンボル・ベクトルｒは特定の時間スロットにおいてＮＲ受信アンテナ経由で受信されたＮＲ信号のＮＲ変調シンボルを含む。同様に、伝送シンボル・ベクトルｘは特定の時間スロットにおいてＮＴ送信アンテナ経由で送信されたＮＴ信号中のＮＴ変調シンボルを含む。
【０１０６】
ＣＣＭＩ空間処理技術について、受信器ユニットは最初に受信シンボル・ベクトルｒに対してチャネル整合フィルタ操作を行う。濾波出力は： 
ＨＨｒ＝ＨＨＨｘ＋ＨＨｎ                        式７    
で表され、ここで上付き文字「Ｈ」は転置と複素共役を表す。正方行列Ｒはチャネル係数行列Ｈとその共役‐転置ＨＨの積（即ち、Ｒ＝ＨＨＨ）を表すために使用される。
【０１０７】
チャネル係数行列Ｈは、例えば、トラフィック・データと共に伝送されたパイロット・データから得られる。「最適な（optimal）」受信を行い、且つ伝送チャネルのＳＮＲを推定するために、伝送データ・ストリーム中に既知のパイロット・データ（例えば、全てが１の系列）を挿入し、一以上の伝送チャネル上でパイロット・データを伝送するのが大抵は都合がよい。パイロット信号及び／またはデータ伝送に基づいて一つの伝送チャネルを推定する方法は当技術分野において入手可能ないくつかの論文で見出すことができる。そのような一つのチャネル推定方法は、「応用を含む基準援用整合ＣＤＭＡ通信の最適受信、性能限度、及びカットオフ率解析（Optimal Reception, Performance Bound, and Cutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications）」（IEEE Transaction On Communication, Oct. 1999）と題する論文において F. リング氏によって記述されている。この、または他のいくつかのチャネル推定技術はチャネル係数行列Ｈを得るために行列形式に拡張される。
【０１０８】
【数６】
2005509360.tif 000010
上の式から、伝送シンボル・ベクトルｘは受信シンボル・ベクトルｒを整合濾波（即ち、行列ＨＨと前乗算）し、そして濾波された結果を逆正方行列Ｒ−１と前乗算することによって再生される。
伝送チャネルのＳＮＲは次のように決定される。雑音ベクトルｎの自己相関行列φｎｎは最初に受信信号から計算される。一般に、φｎｎはエルミート行列、即ち、複素共役対称である。チャネル雑音の成分が相関していないで、さらに独立しており、そして、全く同じに分布（ｉｉｄ）していれば、雑音ベクトルｎの自己相関行列φｎｎは：
φｎｎ＝σｎ２Ｉ、及び
φｎｎ−１＝（１／σｎ２）Ｉ                            式９
で表すことができ、ここでＩは単位行列（即ち、対角線に沿って１で、それ以外は０）、そしてσｎ２は受信信号の雑音の二乗偏差である。
【０１０９】
【数７】
2005509360.tif 000011
ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯについて、ｉ番目の要素はｉ番目の受信アンテナを表す。そして、ＯＦＤＭが利用されれば、下付き文字「ｉ」は「ｊｋ」に分解され、ここでは「ｊ」はｊ番目の空間サブチャネルを表し、「ｋ」はｋ番目の空間サブチャネルを表す。
【０１１０】
【数８】
2005509360.tif 000012
変調シンボル・ストリームが複製されて、多数の送信アンテナ上で伝送されれば、これらの変調シンボルは結合変調シンボルを形成するために加算される。例えば、データ・ストリームが全てのアンテナから伝送されれば、全ＮＴ送信アンテナに対応する変調シンボルは加算され、そして結合された変調シンボルは次のように表される：
【０１１１】
【数９】
2005509360.tif 000013
代わりに、送信器ユニットはいくつかのまたは全ての送信アンテナ上で同じ符号化及び変調手法を使用していくつかの伝送チャネル上で一以上のデータ・ストリームを送るために動作させられる。この場合には、ただ一つのＳＮＲ（例えば、平均ＳＮＲ）は共通の符号化及び変調手法が適用される全ての伝送チャネルのために必要とされる。例えば、同じ符号化及び変調手法が（例えば、選択チャネル反転を使用して）全ての送信アンテナに適用されれば、結合された変調シンボルのＳＮＲとしてＳＮＲｔｏｔａｌを得ることができる。そして、このＳＮＲｔｏｔａｌはＮＲ受信アンテナからの信号のＳＮＲの和に等しい最大の結合ＳＮＲを有するであろう。結合されたＳＮＲは次のように表される：
【０１１２】
【数１０】
2005509360.tif 000014
図４ＢはＣＣＭＩ技術を実施することが可能である空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｂの実施例のブロック図である。空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｂ内で、ＮＲ受信アンテナからの受信変調シンボル・ベクトルｒのストリームは、式（７）で上に示されたように、各ベクトルｒを共役‐転置チャネル係数行列と前乗算する整合フィルタ４１２に提供され、且つ濾波される。
【０１１３】
【数１１】
2005509360.tif 000015
一般に、チャネル係数行列Ｈはパイロット・データまたはトラフィック・データまたはその両方に基づいて推定される。そして、上述のように、チャネル係数行列ＨはＲ＝ＨＨＨに従って正方行列Ｒを得る行列プロセッサ４２に提供される。
【０１１４】
【数１２】
2005509360.tif 000016
例えば、ＣＳＩプロセッサ４４８は受信パイロット信号に基づいてｉ番目の伝送チャネルの雑音共分散行列を推定し、それからＳＮＲを計算する。伝送チャネルのＳＮＲは送信器ユニットに返報される部分的ＣＳＩを含む。
或る伝送処理手法について、データ・ストリームの伝送に使用される全て、またはいくつかのアンテナからのシンボル・ストリームは時間、空間、及び周波数を亘って冗長な情報を結合する結合器４１６に提供される。
【０１１５】
【数１３】
2005509360.tif 000017
このように空間／空間時間プロセッサ４１０は一以上の伝送データ・ストリームに対応する一以上の独立したシンボル・ストリームを生成する。各シンボル・ストリームは後処理変調シンボルを含み、それは送信器ユニットにおいて完全な／部分的ＣＳＩ処理の前の変調シンボルの推定値に対応し、そしてそのものである。そして、（後処理された）シンボル・ストリームはＲＸデータ・プロセッサ４８０に提供される。
【０１１６】
図４ＡはＲＸデータ・プロセッサ４８０の実施例に示す。この実施例では、選択器４８２は一以上のシンボル・ストリームを空間／空間時間プロセッサ４１０から受信し、再生されるべき所望のデータ・ストリームに対応する変調シンボルを復元する。代りの実施例では、ＲＸデータ・プロセッサ４８０は所望のデータ・ストリームに対応する変調シンボル・ストリームを提供され、変調シンボル復元は空間／空間時間プロセッサ４１０内の結合器４１６によって行われる。いずれにせよ、復元された変調シンボルのストリームは復調要素４８４に提供される。
【０１１７】
各伝送チャネルに関するデータ・ストリームが（例えば、チャネルのＳＮＲに基づいて）独立に符号化及び変調される実施例について、選択された伝送チャネルの再生変調シンボルは伝送チャネルに使用される変調手法に相補的な復調手法（例えば、Ｍ‐ＰＳＫ、Ｍ‐ＱＡＭ）に従って復調される。復調要素４８４からの復調データは送信器ユニットで行われた方法に相補的な方法で逆インタリーブ器４８６によって逆インタリーブされ、逆インタリーブ・データはさらに送信器ユニットで行われた方法に相補的な方法で復号器４８８によって復号される。例えば、ターボまたは畳み込み符号化がそれぞれ送信器ユニットで行われれば、ターボ復号器またはビタビ復号器が復号器４８８に使用される。復号器４８８からの復号データ・ストリームは再生される伝送データ・ストリームの推定値を表す。
【０１１８】
２．ＭＭＳＥ技術（空間処理）
【０１１９】
【数１４】
2005509360.tif 000018
Ｍ＝ＨＨ(ＨＨＨ＋φｎｎ)−１                      式１５
【０１２０】
【数１５】
2005509360.tif 000019
ここで
ＤＶ−１＝diag(１／ｖ１１，１／ｖ２２，・・・，１／ｖＮＴＮＴ)
そしてｖｉｉは行列Ｖの対角要素で、次のように表すことができる：
Ｖ＝ＨＨφｎｎ−１Ｈ(Ｉ＋ＨＨφｎｎ−１Ｈ)−１
【０１２１】
【数１６】
2005509360.tif 000020
図４ＣはＭＭＳＥ技術を実施することが可能である空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｃの実施例を示す。ＣＣＭＩ技術と同様に、行列Ｈ及びφｎｎが受信パイロット信号及び／またはデータ伝送に基づいて最初に推定される。そして、重み係数行列Ｍは式（１５）に従って計算される。
【０１２２】
【数１７】
2005509360.tif 000021
ＲＸデータ・プロセッサ４８０は、上述のように、再生されたデータ・ストリームに対応する変調シンボル・ストリームを復調し、逆インタリーブし、そして復号する。
【０１２３】
【数１８】
2005509360.tif 000022
例えば、ＣＳＩプロセッサ４４８は式（１８）から（２０）に従ってｉ番目のＳＮＲを推定する。伝送信号に関するＳＮＲは送信器ユニットに返報される部分的ＣＳＩを含む。
【０１２４】
【数１９】
2005509360.tif 000023
３．ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術（空間‐時間処理）
いくつかの空間‐時間処理技術は時間‐分散チャネル経由で受信される信号を処理するために使用される。これらの技術は、非分散チャネルについて上で述べられた空間処理技術と共に、 ＭＭＳＥ‐ＬＥ、ＤＦＥ、ＭＬＳＥ、及び恐らくは他の技術といった時間領域チャネル等化技術の使用を含む。空間‐時間処理はＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０内でＮＲ入力信号について行われる。
【０１２５】
時間分散のもとで、チャネル係数行列Ｈは遅延次元でとり、行列Ｈの各要素は係数の代わりに線形伝達関数として振舞う。この場合には、チャネル係数行列Ｈはチャネル伝達関数行列Ｈ(τ)の形で書くことができ、次のように表され：
Ｈ(τ)＝｛ｈｉｊ(τ)｝  但し、１≦ｉ≦ＮＲ及び１≦ｉ≦ＮＴ      式２１
ここで、ｈｉｊ(τ)はｊ番目の送信アンテナからｉ番目の受信アンテナへの線形伝達関数である。線形伝達関数ｈｉｊ(τ)の結果として、受信信号ベクトルｒ(ｔ)はチャネル伝達関数行列Ｈ(τ)の伝送信号ベクトルｘ(ｔ)との畳み込みで、それは次のように表すことができる：
ｒ(ｔ)＝∫Ｈ(τ)ｘ(ｔ−τ)ｄｔ                式２２
復調機能の一部（図４Ａの復調器２５４によって行われた）として、受信信号は受信標本を提供するために標本化される。一般性を損うことなく、時間‐分散チャネル及び受信信号は次の記述において個別整調表現で表すことができる。最初に、遅延ｋにおけるｊ番目の送信アンテナに関連するチャネル伝達関数ベクトルｈｊ(ｋ)は：
ｈｊ(ｋ)＝[ｈ１ｊ(ｋ) ｈ２ｊ(ｋ)ΛｈＮＲｊ(ｋ)]Ｔ    但し、０≦ｋ≦Ｌ      式２３
と表すことができ、ここでｈｉｊはｊ番目の送信アンテナとｉ番目の受信アンテナとの間の経路に関連するチャネル伝達関数のｋ番目のタップの重みで、Ｌはチャネル時間分散の（標本区間における）最大範囲である。次に、遅延ｋにおけるＮＲ×ＮＴチャネル伝達関数行列は次のように表すことができる：
Ｈ(ｋ)＝[ｈ１(ｋ)ｈ２(ｋ)ΛｈＮＲ(ｋ)]    但し、０≦ｋ≦Ｌ      式２４
標本化時間ｎにおける受信信号ベクトルｒ(ｎ)は：
【０１２６】
【数２０】
2005509360.tif 000024
【０１２７】
【数２１】
2005509360.tif 000025
重み行列の系列は平均二乗誤差を最小にするように選択される。
そして、ＭＭＳＥの解は線形制約：
【０１２８】
【数２２】
2005509360.tif 000026
を満たす重み行列Ｍ(ｋ)の系列として記述することができ、ここでＲ(ｋ)はＮＲ×ＮＲ空間‐時間相関行列の系列であり、それは：
【０１２９】
【数２３】
2005509360.tif 000027
と表すことができ、ここで、φｎｎ(ｋ)は雑音自己相関関数で、次のように表すことができる：
φｎｎ(ｋ)＝Ｅ{ｎ(λ−ｋ)ｎＨ(λ)}                式２９
白色（時間的に相関のない）雑音に関しては、φｎｎ(ｋ)＝φｎｎδ(ｋ) 、ここではこの場合のφｎｎは空間相関行列のみを表す。各アンテナにおいて等しい電力をもつ空間的及び時間的に相関のない雑音に関しては、φｎｎ(ｋ)＝σ２Ｉδ(ｋ)。
【０１３０】
式（２７）はさらに：
【０１３１】
【数２４】
2005509360.tif 000028
ここで、０ｍ×ｎはゼロのｍ×ｎ行列である。
【０１３２】
【数２５】
2005509360.tif 000029
と表すことができ、ここで
ＤＶ−１＝diag(１／ｖ１１，１／ｖ２２，Λ，１／ｖＮＴＮＴ)      式３２
ここで、ｖｉｉは行列Ｖのｉ番目の対角要素（ｖｉｉはスカラーである）で、それは次のように表すことができる：
【０１３３】
【数２６】
2005509360.tif 000030
不偏ＭＭＳＥ‐ＬＥと関連する誤り共分散行列は次のように表すことができる：
【０１３４】
【数２７】
2005509360.tif 000031
ｉ番目の送信アンテナ上で伝送されるシンボルの推定値と関連するＳＮＲは最終的に次のように表すことができる：
ＳＮＲｉ＝１／ｕｉｉ＝ｖｉｉ／（１−ｖｉｉ）              式３５
【０１３５】
【数２８】
2005509360.tif 000032
適応プロセッサ４２８は式（３０）に示されたような重み行列Ｍ(ｋ)の系列と式（３２）に示されたような対角行列ＤＶ−１を得る。次の処理はＭＭＳＥ技術について上で述べたのと同様の方法で達成される。ｉ番目の送信アンテナから伝送されるシンボル・ストリームのＳＮＲは式（３５）に基づいてＣＳＩプロセッサ４４８によって推定される。
【０１３６】
４．ＤＦＥ技術（空間‐時間処理）
図４ＤはＤＦＥ技術を実施することが可能である空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｄの実施例のブロック図である。空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｄ内で、ＮＲ受信アンテナからの受信変調シンボル・ベクトルｒ(ｎ)のストリームは再生されるべきデータ・ストリームに関する推定変調シンボルを提供するため順方向受信プロセッサ４３２によって処理される。順方向受信プロセッサ４３２は上述のＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ技術または他のいくつかの線形空間等化技術を実施する。そして、加算器４３４はほぼ歪み成分を取り除いた「等化（equalized）」変調シンボルを提供するためにフィードバック・プロセッサ４４０によって提供された推定歪み成分を順方向受信プロセッサ４３２からの推定変調シンボルと結合する。最初、推定歪み成分はゼロであり、等化変調シンボルは単なる推定変調シンボルである。
【０１３７】
【数２９】
2005509360.tif 000033
ＲＸデータ・プロセッサ４８０は、図４Ａで上述されたように、再生されつつあるデータ・ストリームに対応する変調シンボル・ストリームを復調し、逆インタリーブし、そして復号する。
復号されたデータ・ストリームはまた送信器における変調シンボルの推定値である「再変調（remodulated）」シンボルを提供するためチャネル・データ・プロセッサ４３８によって再符号化及び再変調される。チャネル・データ・プロセッサ４３８はデータ・ストリームについて送信器で行われた処理と同じ処理（例えば、符号化、インタリーブ、及び変調）を行う。チャネル・データ・プロセッサ４３８からの再変調シンボルは推定歪み成分を得るためにシンボルを処理するフィードバック・プロセッサ４４０に提供される。フィードバック・プロセッサ４４０は線形空間等化器（例えば、線形トランスバーサル等化器）を実装する。
【０１３８】
ＤＦＥ技術については、復号データ・ストリームは既に復号された情報ビットによって生成された歪みの推定値を得るために使用される。データ・ストリームが誤りなしで（または最小の誤りで）復号されれば、歪み成分は正確に推定され、そして既に復号された情報ビットに関与するシンボル間干渉は効果的に相殺される。順方向受信プロセッサ４３２及びフィードバック・プロセッサ４４０によって行われる処理は一般的に等化変調シンボルにおけるシンボル間干渉の平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小にするために同時に調節される。ＤＦＥ処理はアリヤビスタクル氏他による前述の論文においてさらに詳細に述べられている。
【０１３９】
【数３０】
2005509360.tif 000034
【０１４０】
【数３１】
2005509360.tif 000035
フィードバック・フィルタに関するＭＭＳＥの解は：
【０１４１】
【数３２】
2005509360.tif 000036
と表すことができ、ここで
ＤＶｄｆｅ−１＝diag(１／ｖｄｆｅ,１１，１／ｖｄｆｅ,２２，Λ，ｖｄｆｅ,ＮＴＮＴ)      式４２
そして、ｖｄｆｅ，ｉｉはＶｄｆｅのｉ番目の対角要素であり、それは次のように表すことができる：
【０１４２】
【数３３】
2005509360.tif 000037
その結果生じる誤り共分散行列は次のように表すことができる：
【０１４３】
【数３４】
2005509360.tif 000038
そして、ｉ番目の送信アンテナ上で伝送されるシンボルの推定値と関連するＳＮＲは次のように表すことができる：
ＳＮＲｉ＝１／ｕｄｆｅ，ｉｉ＝ｖｄｆｅ，ｉｉ／(１−ｖｄｆｅ，ｉｉ)        式４５
５．完全なＣＳＩ技術（空間処理）
完全なＣＳＩ技術について、ＮＲ受信アンテナの出力における受信信号は上記のように式（６）で表され、それは：
ｒ＝Ｈｘ＋ｎ
である。チャネル行列とその共役転置行列の積によって形成されたエルミート行列の固有値分解は：
ＨＨＨ＝ＥΛＥＨ
と表すことができ、ここでＥは固有ベクトル行列、そしてΛは固有値の対角行列で、両方の次元はＮＴ×ＮＴである。送信器は、式（５）において上で示されたように、固有ベクトル行列Ｅを使用して一組のＮＴ変調シンボルｂを前調整する。ＮＴ送信アンテナから伝送された前調整変調シンボルはこのように表すことができる：
ｘ＝Ｅｂ
ＨＨＨはエルミート行列であるから、固有ベクトル行列はユニタリ行列である。このように、ｂの要素が等しい電力を有していれば、ｘの要素もまた等しい電力を有する。そして、受信信号は次のように表すことができる：
ｒ＝ＨＥｂ＋ｎ
受信器がチャネル整合フィルタ操作を行い、正しい固有ベクトルによる前乗算が続く。チャネル整合フィルタ及び前乗算操作の結果はベクトルｚで、それは：
ｚ＝ＥＨＨＨＨＥｂ＋ＥＨＨＨｎ＝Λｂ＋ｎ'          式４９
と表すことができ、ここで新しい雑音の項は：
【０１４４】
【数３５】
2005509360.tif 000039
と表すことができる二乗偏差を有する、即ち、雑音成分は固有値によって与えられる二乗偏差と無関係である。ｚのｉ番目の成分のＳＮＲはλｉで、それはΛのｉ番目の対角要素である。
完全なＣＳＩ処理は前述の米国特許出願第０９／５３２，４９２号にさらに詳細に記述されている。
【０１４５】
図４Ｂで示された空間／空間時間プロセッサの実施例はまた完全なＣＳＩ処理を実施するために使用される。受信変調シンボル・ベクトルｒは、式（４９）において上で示されたように、各ベクトルを共役‐転置チャネル係数行列ＨＨと前乗算する整合フィルタ４１２によって濾波される。濾波されたベクトルは、式（４９）において上で示されたように、さらに変調シンボル・ベクトルｂの推定値ｚを形成するために乗算器４１４によって正しい固有ベクトルＥＨと前乗算される。完全なＣＳＩ技術について、行列プロセッサ４２０は正しい固有ベクトルＥＨを提供するために構成される。次の処理（例えば、結合器４１６及びＲＸデータ・プロセッサ４８０による）は上で述べられたように行われる。
【０１４６】
完全なＣＳＩ技術について、送信器ユニットは固有値によって与えられるＳＮＲに基づいて各々の固有ベクトルについて符号化手法及び変調手法（即ち、信号集団）を選択することができる。ＣＳＩが受信器ユニットで測定され、通報される時間とそれが送信器ユニットにおいて伝送を前調整するために使用される時間との間の期間でチャネル条件が明らかに変わらなければ、通信システムの性能は既知のＳＮＲを持つ一組の独立したＡＷＧＮチャネルのそれに等価である。
【０１４７】
６．連続相殺受信器処理
連続相殺受信器処理技術について、元のＮＲ受信信号は一度に一つの伝送信号を連続して再生するように処理される。各伝送信号が再生されるので、それは次の伝送信号をするため処理の前に受信信号から除去される（即ち、相殺される）。伝送データ・ストリームが誤りなしで（または最小の誤りで）復号され、そしてチャネル応答推定がかなり正確であれば、受信信号から以前に再生された伝送信号による干渉の相殺は効果的であり、そして続いて再生されるべき各伝送信号のＳＮＲは改善される。このように、より高い性能が全ての伝送信号（恐らくは再生されるべき最初の伝送信号を除いて）について達成される。
【０１４８】
図５はＮＴ伝送信号を再生するためにＮＲ受信信号を処理する連続相殺受信器処理技術を図示するフローチャートである。簡単にするため、次の図５の記述は、（１）伝送チャネルの数は送信アンテナの数に等しい（即ち、ＮＣ＝ＮＴで、伝送チャネルはＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムの空間サブチャネルである）、及び（２）一つの独立データ・ストリームは各送信アンテナから伝送されることを仮定する。
【０１４９】
最初に、ステップ５１２では、受信器ユニットは受信信号に含まれる多数の伝送信号を分離しようと試みるためにＮＲ受信信号に関して空間及び／または空間‐時間処理を行う。ＭＩＭＯチャネルが非分散性であれば、空間処理は受信信号に関して行われる。ＭＩＭＯチャネルが時間‐分散性であれば、受信信号に関する線形または非線形の時間的処理（即ち、空間‐時間処理）を行うこともまた必要であるか、もしくは望ましい。空間処理はＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、または他のいくつかの技術に基づいており、空間‐時間処理はＭＭＳＥＬＥ、ＤＦＥ、ＭＬＳＥ、または他のいくつかの技術に基づいている。達成可能な信号分離の量は伝送信号間の相関の量に依存しており、伝送信号の相関が少なければより大きな信号分離が可能である。
【０１５０】
空間または空間‐時間処理はＮＴ伝送信号の推定値であるＮＴ個の「後処理された（post-processed）」信号を提供する。そして、ステップ５１４で、ＮＴ後処理信号のＳＮＲが決定される。一つの実施例では、ＳＮＲは最高から最低まで順番に位置づけられ、ステップ５１６で、復号データ・ストリームを得るため最高のＳＮＲを有する後処理信号が選択され、さらに処理される（即ち、検波される）。一般的に検波は選択された後処理信号を復調し、逆インタリーブし、及び復号することを含む。復号されたデータ・ストリームはこの繰返しで再生される伝送信号に関するデータ・ストリームの推定値である。検波されるべき特定の後処理信号はまた他のいくつかの手法に基づいて選択される（例えば、特に予定計画または送信器ユニットによって確認される）。
【０１５１】
ステップ５１８では、全ての伝送信号が再生されたかどうかの判定が行われる。全ての伝送信号が再生されていれば、受信器処理は終了する。他の場合は、復号データ・ストリームによる干渉が次の伝送信号を再生するために、次の繰返しの「修正された（modified）」信号を生成するように受信信号から推定され、取り除かれる。
【０１５２】
ステップ５２０では、復号データ・ストリームは、丁度復号されたデータ・ストリームに対応して、伝送信号による各々の受信信号への干渉の推定値を形成するために使用される。干渉は、「再変調された（remodulated）」シンボルのストリームを得るために（このデータ・ストリームについて送信器ユニットで使用される同じ符号化、インタリーブ、及び変調手法を使用して）復号データ・ストリームを最初に再符号化し、再符号化データをインタリーブし、そしてインタリーブされたデータをシンボル写像することによって推定される。再変調シンボル・ストリームはＮＴ送信アンテナの一つから以前に伝送され、ＮＲ受信アンテナによって受信された変調シンボル・ストリームの推定値である。そして、再変調シンボル・ストリームはｊ番目の再生伝送信号によるＮＲ干渉信号を得るために推定チャネル応答ベクトルｈｊ中のＮＲ要素の各々によって畳み込まれる。ベクトルｈｊは( ＮＲ×ＮＴ)チャネル係数行列Ｈの特定の行である。 そして、ステップ５２２で、ＮＲ干渉信号はＮＲ修正信号を得るために対応するＮＲ受信信号から減算される。復号されたデータ・ストリームによる成分が伝送されていなければ（即ち、干渉相殺が効果的に行われたと仮定する）、これらの修正信号は受信アンテナにおける信号を表す。
【０１５３】
そして、ステップ５１２から５１６で行われる処理は別の伝送信号を再生するためにＮＲ修正信号（ＮＲ受信信号の代りに）に関して繰返される。再生されるべき別の伝送信号があれば、ステップ５１２から５１６はこのように再生されるべき各伝送信号について繰返され、そしてステップ５２０から５２２が実行される。
【０１５４】
最初の繰返しについて、入力信号はＮＲ受信アンテナからのＮＲ受信信号である。そして、次の各繰返しについて、入力信号は前の繰返しの干渉相殺器からのＮＲ修正信号である。各繰返しの処理は入力信号の適切な置換によって同様に続行する。特に、最初の繰返しに続く次の各繰返しで、前の繰返しにおいて検波された信号は相殺されると仮定され、従って、チャネル係数行列の次元（大きさ）は次の各繰返しで低減される。
【０１５５】
連続相殺受信器処理技術はこのようにいくつかの繰返しを再生されるべき各信号ごとに一つの繰返しを行う。各繰返しは（最後を除いて）伝送信号の一つを再生し、そして次の繰返しの修正信号を生成する二部処理を行う。最初の部分では、空間処理または空間‐時間処理がＮＴ後処理信号を提供するためにＮＲ受信信号について行われ、後処理信号の一つはこの伝送信号に対応するデータ・ストリームを再生するために検波される。第二の部分（最後の繰返しについては行う必要はない）では、復号データ・ストリームによる干渉は再生成分を除去された修正信号を得るために受信信号から相殺される。
【０１５６】
最初に、最初の繰返しの入力信号ｒ１は受信信号ｒで、それは次のように表される：
【０１５７】
【数３６】
2005509360.tif 000040
これらの入力信号はＮＴ後処理信号ｘ１を提供するために線形または非線型処理され、それは次のように表される：
【０１５８】
【数３７】
2005509360.tif 000041
後処理信号のＳＮＲが推定され、それは次のように表される：
γ１＝[γ１１，γ２１，・・・，γＮＴ１]                式５３
後処理信号の一つは復号データ・ストリームを提供するためさらに処理（例えば、最高のＳＮＲを持つ後処理信号）のために選択される。
【０１５９】
【数３８】
2005509360.tif 000042
そして、同じ処理はこの繰返しの入力信号を含むベクトルｒ２によって次の繰返しで繰返される。
連続相殺受信器処理手法によって、一つの伝送信号は各繰返しについて再生され、そしてｋ番目の繰返しで再生されたｊ番目の伝送信号のＳＮＲγｊｋはこの再生信号のために使用される伝送チャネルに関するＣＳＩとして提供される。例として、第一の後処理信号ｘ１１は第一の繰返しで再生され、第二の後処理信号ｘ２２は第二の繰返しで再生され、等々、ＮＴ番目の後処理信号ｘＮＴＮＴが最後の繰返しで再生されれば、これらの再生信号について通報されるＣＳＩはつぎのように表される：γ＝[γ１１，γ２２，・・・，γＮＴＮＴ]
図４Eは連続相殺受信器処理技術を実施することが可能なＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅのブロック図である。（最高）ＮＴの送信アンテナからの伝送信号はＮＲアンテナ２５２ａから２５２ｒの各々によって受信され、それぞれの復調器２５４に通される。各復調器２５４はそれぞれの受信信号を処理し、受信変調シンボルのストリームをＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅに提供する。
【０１６０】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、一つのＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅはデータ伝送に使用される各々のＮＦ周波数サブチャネルについてＮＲ受信アンテナからのＮＲ変調シンボル・ストリームを処理するために使用される。そして、ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについては、一つのＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅはＮＲ受信アンテナからのＮＲ変調シンボル・ストリームを処理するために使用される。
【０１６１】
図４Ｅに示された実施例では、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅはいくつかの連続（即ち、縦続接続された）受信器処理段を、再生されるべき各々の伝送信号について一段、含む。一つの伝送処理手法では、一つのデータ・ストリームは各伝送チャネル上で伝送され、各データ・ストリームは独立して処理され（例えば、それ自身の符号化及び変調手法によって）、そしてそれぞれのアンテナから伝送される。この伝送処理手法について、データ・ストリームの数は伝送信号の数に等しく、それ（伝送信号の数）はまたデータ伝送に使用される送信アンテナの数（それは利用可能な送信アンテナの一部である）に等しい。明瞭にするため、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅはこの伝送処理手法について述べられる。
【０１６２】
各受信器処理段４５０（最後の段４５０ｎを除く）は干渉相殺器４７０に接続されたＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０を含み、最後の段４５０ｎはＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０ｎだけを含む。第一の受信器処理段４５０ａについて、チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０ａは第一の伝送信号に関する復号データ・ストリームを提供するため復調器２５４ａ乃至２５４ｒからのＮＲ変調シンボル・ストリームを受信し、且つ処理する。そして、第二から最後の段４５０ｂから４５０ｎについては、その段のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０はその段によって再生されつつある伝送信号の復号データ・ストリームを得るために前段の干渉相殺器からＮＲ修正シンボル・ストリームを受信し、且つ処理する。各チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０はさらに関連する伝送チャネルにＣＳＩ（例えば、ＳＮＲ）を提供する。
【０１６３】
第一の受信器処理段４５０ａについて、干渉相殺器４７０ａはＮＲ変調シンボル・ストリームを全てのＮＲ復調器２５４から受信する。そして、第二から最後の段への各々について、干渉相殺器４７０はＮＲ変調シンボル・ストリームを前段の干渉相殺器から受信する。各干渉相殺器４７０はまた同じ段のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０から復号データ・ストリームを受信し、そしてこの復号データ・ストリームに対応する受信変調シンボル・ストリームによる干渉成分の推定値であるＮＲ再変調シンボル・ストリームを得るため処理（例えば、符号化、インタリーブ、変調、チャネル応答、等々 ) を行う。そして、再変調シンボル・ストリームは減算（即ち、相殺）干渉成分以外の全てを含むＮＲ修正シンボル・ストリームを得るために受信変調シンボル・ストリームから減算される。そして、ＮＲ修正シンボル・ストリームは次の段に提供される。
【０１６４】
図４Ｅにおいて、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２６０ｅに接続された制御器２７０が示され、連続相殺受信器処理における様々な段階（ステップ）を指示するために使用される。
図４Ｅは、各データ・ストリーム（即ち、各伝送信号に対応する一つのデータ・ストリーム）がそれぞれの送信アンテナ上で伝送されるとき、簡単な方法で使用される受信器構造を示す。この場合には、各受信器処理段４５０は伝送信号の一つを再生し、再生伝送信号に対応する復号データ・ストリームを供給するように動作する。
【０１６５】
他のいくつかの伝送処理手法について、データ・ストリームは空間、周波数、及び時間ダイバシティをそれぞれ提供するために多くの送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／または時間区間にわたって伝送される。これらの手法について、受信器処理は最初に各周波数サブチャネルの各送信アンテナ上で伝送信号のための受信変調シンボル・ストリームを得る。多数の送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／または時間区間に関する変調シンボルは送信器ユニットで行われる逆多重化と相補的な方法で結合される。そして、結合された変調シンボルのストリームは対応する復号データ・ストリームを提供するために処理される。
【０１６６】
図４Ｆは図４ＥのチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０ａから４６０ｎの各々について使用されるチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０ｘの実施例のブロック図である。この実施例では、プロセッサ４６０ｘはＲＸデータ・プロセッサ４８０と接続された空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｘを含む。
【０１６７】
空間／空間‐時間プロセッサ４１０ｘはＮＲ入力信号に関して空間または空間‐時間処理を行う。空間／空間‐時間プロセッサ４１０は非分散チャネルについてＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、または他のいくつかの空間処理技術を実施し、分散チャネルについてＭＭＳＥ‐ＬＥ、ＤＦＥ、ＭＬＳＥ、または他のいくつかの空間処理技術を実施する。
【０１６８】
図４Ｇは図４Ｅの各干渉相殺器４７０に使用される干渉相殺器４７０ｘの実施例のブロック図である。干渉相殺器４７０内で、同じ段の中のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ４６０からの復号データ・ストリーム(ｋ)は、ＭＩＭＯ処理の前の送信器における変調シンボル、及びチャネル歪みの推定値である再変調シンボルを提供するために、ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｘによって再符号化、インタリーブ、及び再変調される。ＴＸデータ・プロセッサ２１０ｘはデータ・ストリームについて送信器ユニットで行ったのと同じ処理（例えば、符号化、インタリーブ、及び変調）を行う。そして、再変調シンボルは復号データ・ストリームによる干渉の推定値を提供するため推定チャネル応答によってシンボルを処理するチャネル・シミュレータ４７２に提供される。
【０１６９】
【数３９】
2005509360.tif 000043
【０１７０】
【数４０】
2005509360.tif 000044
ベクトルの各要素は対応する受信変調シンボル・ストリームにおける復号データ・ストリームによる推定成分を表す。これらの成分はＮＲ受信変調シンボル・ストリーム（即ち、ベクトルｒｋ）における残余の（まだ検波されない）伝送信号への干渉であり、復号データ・ストリームから除去された成分を持つ修正ベクトルｒｋ＋１を提供するために加算器４７４によって受信信号ベクトルｒｋから減算される（即ち、相殺される）。この相殺は式（５５）において上で示されたように表すことができる。修正ベクトルｒｋ＋１は、図４Ｅで示されたように、入力ベクトルとして次の段に提供される。
【０１７１】
【数４１】
2005509360.tif 000045
簡単にするため、図４Ｅで示された受信器アーキテクチャは（受信または修正）変調シンボル・ストリームを各受信器処理段４５０に提供し、これらのストリームは除去される（即ち、相殺される）以前に復号されたデータ・ストリームによる干渉を有する。図４Eに示された実施例では、各段はその段によって復号されたデータ・ストリームによる干渉成分を除去する。他のいくつかの設計では、受信変調シンボル・ストリームは全段に提供され、各段は以前に復号された全てのデータ・ストリーム（前段から提供される）から干渉成分の相殺を行う。干渉相殺はまた一以上の段を飛ばすことができる（例えば、データ・ストリームのＳＮＲが高ければ）。図４Ｅで示された受信器アーキテクチャへの様々な修正がなされ、本発明の範囲内にある。
【０１７２】
連続相殺受信器処理技術は前述の米国特許第０９／８５４，２３５号において、及び「Ｖ‐ＢＬＡＳＴ：高品位散乱無線チャネル上で高データ伝送率を達成するためのアーキテクチャ（V-BLAST: An Architecture for Achieving Very High Data Rates over the Rich-Scattering Wireless Channel）」（Proc. ISSSE-98, Pisa, Italy）と題する論文においてＰ．Ｗ．ウォルニアンスキー氏他によりさらに詳細に述べられ、それはここに引用文献として組込まれている。
【０１７３】
７．完全または部分的ＣＳＩの導出及び通報
完全または部分的ＣＳＩは通信回線の特性を表すあらゆる型の情報を含む。様々な型の情報は完全または部分的ＣＳＩとして提供され、いくつかの例は下記に示される。
部分的ＣＳＩ
一実施例では、部分的ＣＳＩはＳＮＲを含み、それは雑音プラス干渉電力に対する信号電力の比率として得られる。総合ＳＮＲはいくつかの伝送チャネルについて提供されるけれども、ＳＮＲは一般的にデータ伝送（例えば、各伝送データ・ストリーム）に使用される各伝送チャネルに関して推定され、且つ提供される。ＳＮＲ推定値は特別なビット数を有する値に量子化される。一実施例では、ＳＮＲ推定値はＳＮＲ指数に、例えば、照合表を使用して記録される。
【０１７４】
別の実施例では、部分的ＣＳＩは信号電力及び干渉プラス雑音電力を含む。これら二つの成分はデータ伝送に使用される各伝送チャネルまたは一組の伝送チャネルについて別々に得られ、且つ提供される。
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは信号電力、干渉電力、及び雑音電力を含む。これら三つの成分はデータ伝送に使用される各伝送チャネルまたは一組の伝送チャネルについて別々に得られ、且つ提供される。
【０１７５】
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは信号対雑音比と観測可能な各干渉項の干渉電力の一覧表（list）を含む。この情報はデータ伝送に使用される各伝送チャネルまたは一組の伝送チャネルについて得られ、且つ提供される。
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは行列形式の信号成分（例えば、全送信‐受信アンテナ対に関するＮＲ×ＮＴ複合入力）及び行列形式の雑音プラス干渉成分（例えば、ＮＲ×ＮＴ複合入力）を含む。そして、データ伝送に使用される各伝送チャネルの品質（例えば、受信器ユニットで受信される、各伝送データ・ストリームのＳＮＲ）を得るために、送信器ユニットは適切な送信‐受信アンテナ対について信号成分と雑音プラス干渉成分を適切に結合する。
【０１７６】
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは各伝送データ・ストリームに関するデータ伝送率指標を含む。データ伝送に使用される伝送チャネルの品質は（例えば、伝送チャネルについて推定されたＳＮＲに基づいて）初めに決定され、そして決定されたチャネル品質に対応するデータ伝送率が（例えば、照合表に基づいて）確認される。確認されたデータ伝送率は必要な性能レベルに関して伝送チャネル上で伝送される最大のデータ伝送率を表している。データ伝送率は能率的に符号化されるデータ伝送率指標（ＤＲＩ）へ記録され、それによって表現される。例えば、（最高）７の可能なデータ伝送率が送信器ユニットに対応していれば、３‐ビット値がＤＲＩを表すために使用され、ここではゼロはゼロのデータ伝送率（即ち、送信アンテナを使用しない）を指し、１から７は７個の異なるデータ伝送率を指示するために使用される。一般的な実施では、チャネル品質測定（例えば、ＳＮＲ推定）は、例えば、照合表に基づいて直接ＤＲＩに記録される。
【０１７７】
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは各伝送データ・ストリームについて送信器ユニットで使用される特定の処理手法の指示を含む。この実施例では、指標は所望の性能が達成されるように、伝送データ・ストリームについて使用される特定の符号化及び変調手法を確認する。
【０１７８】
さらに別の実施例では、部分的ＣＳＩは伝送チャネルの品質の特定の尺度に関する差分指標を含む。初めに、伝送チャネルに関するＳＮＲまたはＤＲＩまたは他のいくつかの品質測定が決定され、基準測定値として通報される。その後、伝送チャネルの品質の監視が続き、最後に通報された測定と現在の測定の間の差分が決定される。そして、その差分は一以上のビットに量子化され、量子化された差分は差分指標に記録され、それによって表され、差分指標が通報される。差分指標は特定のステップ・サイズによって最後に通報された測定に対する増加または減少（または後に通報された測定を維持すること）を指示する。例えば、差分指標は、（１）特定の伝送チャネルについて観測されたＳＮＲが特定のステップ・サイズによって増加または減少したこと、または（２）データ伝送率が特定の量、または他のいくつかの変化によって調整されるべきであることを指示する。基準測定値は差分指標及び／またはこれらの指標の誤った受信における誤差が蓄積されないことを保証するために定期的に伝送される。
【０１７９】
完全なＣＳＩ
一実施例では、完全なＣＳＩは固有モードと、ＳＮＲを示す、またはＳＮＲに相当する他のあらゆる情報を含む。例えば、ＳＮＲ関連の情報は固有モード毎のデータ伝送率指示、固有モード毎に使用される符号化及び変調手法の指示、固有モード毎の信号及び干渉電力、固有モード毎の信号対干渉比、等々である。部分的ＣＳＩに関する上述の情報もまたＳＮＲ関連の情報として提供される。
【０１８０】
別の実施例では、完全なＣＳＩは行列Ａ＝ＨＨＨを含む。この行列Ａはチャネルの固有モード及び固有値を決定するのに十分であり、そしてチャネルのさらに効率的な表現である（例えば、この表現について完全なＣＳＩを伝送するのに少数ビットしか要しない）。
【０１８１】
差分更新技術もまた完全なＣＳＩデータ形式の全てに使用される。例えば、チャネルがいくらかの量、等々だけ変化するとき、完全なＣＳＩ特徴付けへの差分更新が定期的に送信される。
他の形式の完全または部分的ＣＳＩもまた使用され、本発明の範囲内にある。一般に、完全または部分的ＣＳＩは、所望の性能レベルが伝送データ・ストリームについて達成されるように、送信器ユニットにおいて処理を調整するために使用されるどんな形式においても十分な情報を含んでいる。
【０１８２】
ＣＳＩの導出及び通報
ＣＳＩは送信器ユニットよって伝送され、受信器ユニットにおいて受信される信号に基づいて得られる。実施例では、ＣＳＩは伝送信号に含まれるパイロットに基づいて得られる。代りにまたはさらに、ＣＳＩは伝送信号に含まれるデータに基づいて得られる。
【０１８３】
さらに別の実施例では、ＣＳＩは受信器ユニットから送信器ユニットへ逆方向回線上で伝送される一以上の信号を含む。いくつかのシステムにおいて、ある程度の相関が下り回線及び上り回線の間に存在する（例えば、時分割二重化（ＴＤＤ）システムに関して、上り回線及び下り回線は時分割多重方式において同じシステム帯域幅を共有する）。これらのシステムでは下り回線の品質は上り回線の品質に基づいて（必要な正確度に）推定され、それは受信器ユニットから伝送される信号（例えば、パイロット信号）に基づいて推定される。そして、上り回線上で伝送されたパイロット信号は送信器ユニットが受信器ユニットで観測されたＣＳＩを推定できる手段を示すであろう。ＴＤＤシステムでは、送信器ユニットはチャネル係数行列Ｈ（例えば、上り回線上で伝送されたパイロットに基づいて）を得て、送信及び受信アレイ多様体間の差を明らかにし、そして受信器ユニットにおいて雑音の二乗偏差の推定値を受信する。アレイ多様体の変分（デルタ）は受信器ユニットと送信器ユニットの間のフィードバックを含む定期的な修正手順によって解決される。
【０１８４】
信号品質は様々な技術に基づいて受信器ユニットにおいて推定される。これらのいくつかの技術は本出願の譲請人に譲渡され、ここに引用文献として組込まれる次の特許に記述されている：
・米国特許第５，７９９，００５号「ＣＤＭＡ通信システムにおける受信パイロット電力及び経路損失を判定するシステム及び方法（System and Method for Determining Received Pilot Power and Path Loss in a CDMA Communication System）」、１９９８年８月２５日発行。
・米国特許第５，９０３，５５４号「スペクトラム拡散通信システムにおける回線品質を測定する方法及び装置（Method and Apparatus for Measuring Link Quality in a Spread Spectrum Communication System）」、１９９９年５月１１日発行。
・米国特許第５，０５６，１０９号及び第５，２６５，１１９号「ＣＤＭＡセルラ移動電話システムにおける伝送電力を制御する方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobile Telephone System）」、１９９１年１０月８日及び１９９３年１１月２３日それぞれ発行。
・米国特許第６，０９７，９７２号「ＣＤＭＡ移動電話システムにおける電力制御信号を処理する方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Power Control Signals in CDMA Mobile Telephone System）」、２０００年８月１日発行。
【０１８５】
ＣＳＩは様々なＣＳＩ伝送手法を使用して送信器ユニットに返報される。例えば、ＣＳＩは全部、差分的に、またはその組合せで送信される。一つの実施例では、完全または部分的ＣＳＩが定期的に通報され、そして差分更新が前の伝送ＣＳＩに基づいて送信される。完全なＣＳＩの例として、更新は通報された固有モードへの（誤差信号に基づく）修正である。固有値は一般的に固有モードほど急速に変化せず、従ってこれらはさらに低い割合で更新される。別の実施例では、変化があるときだけ（例えば、その変化が特定の閾値を越えれば）、ＣＳＩが送信され、それはフィードバック・チャネルの実効的な伝送率を下げる。部分的ＣＳＩの例として、ＳＮＲはそれが変化した時だけ（例えば、差分的に）返信される。ＯＦＤＭシステム（ＭＩＭＯ有りまたは無し）について、周波数領域における相関はフィードバックされるＣＳＩの量の減少を容認するために利用される。部分的ＣＳＩを使用するＯＦＤＭシステムの例として、ＮＭ周波数サブチャネルについて特定の空間サブチャネルに対応するＳＮＲが類似していれば、この条件が真であるＳＮＲ及び最初と最後の周波数サブチャネルが通報される。ＣＳＩについてフィードバックされるデータの量を減少させる他の圧縮及びフィードバック・チャネル誤差再生技術もまた使用され、本発明の範囲内にある。
【０１８６】
ＣＳＩに関する様々な型の情報及び様々なＣＳＩ通報機構はまた、「高伝送率パケット・データ伝送のための方法及び装置（Method and Apparatus for High Rate Packet Data Transmission）」と題し、１９９７年１１月３日出願され、本発明の譲請人に譲渡された米国特許出願第０８／９６３，３８６号、及び「ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ８５６  ｃｄｍａ２０００高伝送率パケット・データ空中インタフェース仕様（IE/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification）」に記述され、両者はここに引用文献として組込まれている。
【０１８７】
この中に記述された部分的ＣＳＩ（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、ＭＭＳＥ‐ＬＥ、及びＤＦＥ）技術または完全なＣＳＩ技術の何れかを使用して、各伝送チャネルの完全または部分的ＣＳＩが受信信号について得られる。そして、伝送チャネルに関して決定された完全または部分的ＣＳＩは逆方向チャネル経由で送信器ユニットに返報される。部分的ＣＳＩ技術に関して、適応処理は完全なＣＳＩなしで達成される。完全なＣＳＩ技術に関して、十分な情報（そして必ずしも明白な固有値及び固有モードはない）が利用される各周波数サブチャネルの固有値及び固有モードの計算を容易にするために送信器ユニットにフィードバックされる。ＣＳＩをフィードバックすることによって、ＭＩＭＯチャネルの利用を改善するために適応処理（例えば、適応符号化及び変調）を実施することが可能である。
【０１８８】
図２Ａに戻って、下り回線上で、ＲＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２６０によって決定された完全または部分的ＣＳＩ（例えば、チャネルＳＮＲ）はＴＸデータ・プロセッサ２８０に提供され、それはＣＳＩを処理し、処理されたデータを一以上の変調器２５４に提供する。変調器２５４は処理されたデータをさらに調整し、ＣＳＩを上り回線経由で基地局に返送する。
【０１８９】
基地局において、伝送フィードバック信号はアンテナ２２４によって受信され、復調器２２２によって復調され、そしてＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０に提供される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ２４０はＴＸデータ・プロセッサ２８０によって行われた処理に相補的な処理を行い、そして通報された完全／部分的ＣＳＩを再生し、それはＴＸデータ・プロセッサ２１０及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０に提供され、それらによる処理を調整するために使用される。
【０１９０】
基地局１０４は端末１０６からの完全／部分的ＣＳＩに基づいてその処理を調整する（即ち、適応させる）。例えば、各伝送チャネルの符号化は情報ビット率がチャネルＳＮＲに対応する伝送能力に合致するように調整される。さらに、伝送チャネルの変調手法はチャネルＳＮＲに基づいて選択される。他の処理（例えば、インタリーブ）もまた調整され、本発明の範囲内にある。チャネルに関して決定されたＳＮＲに基づく各伝送チャネルの処理の調整によりＭＩＭＯシステムは高動作性能（即ち、特定の性能レベルに関する高い処理能力及びビット率）を達成することができる。適応伝送処理は単一キャリアＭＩＭＯシステムまたは多数キャリアに基づくＭＩＭＯシステム（例えば、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム）に適用される。
【０１９１】
送信器ユニットにおける符号化の調整及び変調手法の選択は多数の技術に基づいて達成され、そのいくつかは前述の米国特許出願第０９／７７６，９７５号、第０９／５３２，４９２号、及び第０９／８５４，２３５号に記述されている。
部分的ＣＳＩ技術（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、ＭＭＳＥ‐ＬＥ、及びＤＦＥ技術）及び完全なＣＳＩ技術はＭＩＭＯシステムが多数の送信及び受信アンテナの使用によって創出される追加の次元を利用することを可能にする受信器処理技術であり、それがＭＩＭＯを使用する主な利点である。完全なＣＳＩ技術を利用するＭＩＭＯシステムと同様に、部分的ＣＳＩ技術は同じ数の変調シンボルを各時間スロットについて伝送することを可能にする。しかしながら、他の受信器処理技術もまたここに記述された完全／部分的ＣＳＩ技術と共に使用され、本発明の範囲内にある。同様に、図４Ｂから４ＥはＭＩＭＯ伝送を処理し、伝送チャネルの特性（例えば、ＳＮＲ）を決定し、そして完全または／部分的ＣＳＩを送信器ユニットに通報することが可能な四つの実施例を表す。ここに示された技術に基づく他の設計及び他の処理技術も検討することができ、本発明の範囲内にある。
【０１９２】
IV．適応再利用
本発明の形態は、（１）システムにおけるセル間に利用可能なシステム資源（例えば、スペクトル）を分割し、配分する、及び（２）各セルにおける資源をデータ伝送のための端末に割当てる、技術を提供する。動的及び／または適応的に資源をセルへ配分する能力及びそのセルが資源を端末に知的に配分する能力はシステムが高い効率及び性能レベルを達成することを可能にする。
【０１９３】
固定‐再使用システムでは、一つのセル中の端末による使用に利用可能にされた「チャネル」は同じチャネル再使用パターンを持つ別のセルにおいてのみ再使用される。例えば、セル１、２及び３を含む３‐セル再使用集団（cluster）を考える。この手法では、異なるチャネル集合がこの第一の再使用集団の各セルに配分される。各チャネルはＴＤＭシステムにおける時間スロット、ＣＤＭシステムにおける符号チャネル、 ＦＤＭ／ＯＦＤＭシステムにおける周波数サブチャネル等である。再使用集団のどれか一つのセルに配分された集合におけるチャネルは集団の他のセルに配分された他の集合におけるチャネルに直交する。再使用集団はネットワーク中でいくつかの規定された様式で繰返される。この戦略は再使用集団内の端末によって引き起こされる相互の干渉を減少または取り除く。固定‐再使用手法は最小の必要とされるＳＮＲを満たす端末の割合（percentage）を最大にするために使用されると同時に、それらは高い再使用要素を使用するので一般的に非能率的である。
【０１９４】
図６Ａは受信区域に無作為に分配された端末のシミュレーションから得られたいくつかの再使用パターンに基づいてシステム中の端末について達成されたＳＮＲの累積分布関数（ＣＤＦ）の例を示す。横軸ｘはＳＮＲを表し、縦軸は特定の端末について達成されたＳＮＲが水平軸に示された値未満である確率、即ち、Ｐ（ＳＮＲ＜ｘ）を表す。図６Ａに示されたように、実質的にどの端末も０ｄＢより悪いＳＮＲには至らない。図６ＡはまたＳＮＲが大きくなる確率が再利用が大きくなると増加することを示す。このように、７‐セル再利用パターンに関するＰ（ＳＮＲ＞ｘ）は１‐セル再利用パターンに関するＰ（ＳＮＲ＞ｘ）より大きい。
【０１９５】
図６ＡにおけるＳＮＲのＣＤＦはシステムの潜在的な性能を特徴化するために使用される。例として、少なくとも１０ｄＢのＳＮＲが時間の９９．９９％に関して最小瞬間ビット率１Ｍｂｐｓを満たす必要があると仮定する。再使用要素１（即ち、Ｎreuse＝１、各セルは同じセルを使用する）を使用すると、必要な性能に達しない確率（即ち、機能停止確率）は約１２％である。同様に、セル再使用要素３、４、及び７はそれぞれ５．４％、３．４％、及び １．１％の機能停止確率に対応する。このように、端末の９９％について１０ｄＢのＳＮＲを達成するために、少なくとも７（Ｎreuse＝７）の再使用要素がこの例では必要とされる。
【０１９６】
図６Ｂは１‐セル再利用パターンについてセル中の端末によって達成されるＳＮＲのＣＤＦ例を示す。上り回線について、図６ＢにおけるＳＮＲのＣＤＦは各セルにおいて各チャネル上で最高電力で伝送する一端末を持つ端末について基地局において達成される。そして、下り回線については、ＳＮＲのＣＤＦは最高電力で伝送する全てのセルを持つ端末において達成される。双方の場合では、端末はセル中に一様に分配されている（即ち、無作為に設置されている）。ＳＮＲのＣＤＦは特定のＳＮＲ値より大きなＳＮＲを持つセルにおける端末の割合の指示を提供する。図６Ｂから、セル中の端末は異なるＳＮＲ特性を有し、異なる性能レベルを達成することができ、または特定の性能レベルに関して、異なる電力レベルで伝送する必要があることを知ることができる。サービス中のセルに対して小さな経路損失を持つ端末は一般的に高いＳＮＲを持ち、そのことはそれらが高い処理能力を達成することができるであろうことを意味する。
【０１９７】
一般的なシステムでは、システムの大部分の端末は設定点に等しいか、それを越えるＳＮＲを達成することができる。設定点は所望の性能レベルを達成するために必要な特定のＳＮＲで、それは、例えば、１％のＢＥＲまたは０．０１％の機能停止確率における特定の平均データ率、または他の判定基準として定量化される。これらの端末について、再使用パターン１（Ｎreuse＝１）はシステムに関して高い効率を達成するために使用される。一般的にシステム中の端末の一部だけがある瞬間に不利な条件に置かれる。設定点以下のＳＮＲに達する一部の端末について、他のいくつかの再使用手法及び／または他のいくつかの技術が必要な性能を提供するために使用される。
【０１９８】
適応再使用手法は、例えば、観測された負荷条件、システム要求、等々といったいくつかの要素に基づいて利用可能なシステム資源をセルに動的及び／または適応的に分割し、且つ配分するためにここでは提供される。再使用計画は最初に定義され、各セルは全体の利用可能なシステム資源の一部を配分される。望まれれば、または必要があれば、配分は全体の利用可能な資源の大部分を同時に利用することができる。システムは変化するので、再使用計画をシステムにおける変化を反映させるために再定義される。このようにして、適応再使用計画は非常に低くて効果的な要素（例えば、１に近い）を得ることができ、同時に他のシステム要求を満足させることができる。
【０１９９】
システム資源はまた各セルが異なる性能レベルを持つ一組のチャネルを配分されるように分割される。より高い性能は、例えば、軽く共有されたチャネル及び／または隣接のセルにおける低伝送電力に関連するチャネルに関して達成される。逆に、より低い性能は、例えば、チャネルに許された低伝送電力レベルに起因する。異なる性能レベルを持つチャネルは、下で述べられるように、チャネルについて異なるバックオフ要素を定義することによって得られる。
【０２００】
上り回線上で、各セル中の端末は干渉に対する端末の許容レベル及びチャネルの性能に基づいてチャネルに割当てられる。例えば、干渉からより良い保護を必要とする恵まれない端末はより多くの保護を与えられるチャネルに割当てられる。一方、好ましい伝搬条件を持つ恵まれた端末はふんだんに共有され、且つ／またはそれらの使用に関連する大きな干渉レベルを持つチャネルに割当てられる。
【０２０１】
図６Ｃは３‐セル再使用パターン（即ち、Ｎreuse＝３）に関する資源分割及び配分の実施例の図である。この例では、システム資源は１２の断片に分割される。分割は時間、周波数、または符号領域、またはこれらの組合せにおいて実施される。このように、図６Ｃの横軸は、ＴＤＭまたはＦＤＭ／ＯＦＤＭが使われるかどうかによって、時間または周波数のいずれかを表すことができる。例えば、１２個の断片はＴＤＭ基本の手法については１２個の時分割多重化時間スロットを、またＦＤＭ基本の手法では１２個の周波数帯域を表すことができる。各々の断片はまた「チャネル」とここでは呼ばれ、そして各チャネルは他のチャネルに直交する。
【０２０２】
３‐セル再使用パターンについて、システム資源は利用可能なチャネルを三つ集合に分類することによって分割され、３‐セル集団はチャネル集合の一つに配分される。各チャネル集合は、使用される特定の再使用手法によって、１２個の利用可能なチャネルのいくつかまたは全てを含む。図６Ｃで示された実施例について、各セルは等しい数のチャネルを配分され、セル１はチャネル１から４を配分され、セル２はチャネル５から８を配分され、セル３はチャネル９から１２を配分される。他のいくつかの実施例では、各セルはあらゆる数のチャネルを含むことができるそれぞれのチャネル集合を配分され、そのいくつかはまた他のセルに配分される。
【０２０３】
１．適応再使用手法
適応再使用手法は高システム性能を達成するために通信システムの或る特性を利用するように設計される。これらのシステム特性は負荷効果及び干渉に対する端末の種々の許容度を含む。
セルにおける負荷はシステムの全体の性能（例えば、処理能力）に影響を及ぼす。低負荷では、利用可能なシステム資源は「直交する（orthogonal）」チャネルの集合に分割され、そして、それは再使用集団のセル当たり１チャネルを、セルに割当てられる。各集合におけるチャネルは他の集合におけるチャネルに直交するので、これらの直交チャネル上の干渉は低く、高いＣ／Ｉ値が達成される。負荷が増加すると、各集合における直交チャネルの数は要求を満たすには不十分になり、そして、セルは直交チャネルのみの使用から外れることを許される。非直交チャネル上の伝送は使用されるチャネルで観測される平均干渉レベルを増加させる。しかしながら、非直交チャネル上の伝送レベルを適切に制御することによって、干渉の量は制御され、高い負荷においても高性能が達成される。
【０２０４】
負荷が増加するにしたがって、データ伝送を希望する稼働端末の数もまた増加し、セルがデータ伝送を予定計画し、チャネルを割当てるために選択する端末の共同管理（pool）もまた増加する。共同管理にある各端末はシステム中の他の端末へ干渉を及ぼし、その干渉レベルは他の近隣セル及び端末へと同様にサービス中のセルに対する端末の相対的な場所に（一部）依存する。より大きな回線余裕を持つ端末は干渉に対してより大きい耐性を持つ。端末の種々の干渉特性はきつい目標を達成するために端末の予定計画（scheduling）を行い、チャネルを割当てるのに利用することができる。特に、負荷が増加するにしたがって、干渉に対してより高い許容度を持つ端末が高い干渉レベルを受信する大きな可能性を持つチャネルに割当てられる。
【０２０５】
図７は適応再使用手法に関する処理７００の実施例のフローチャートである。変化するシステム条件に対する再使用計画の展開及び再使用計画の適応はシステムの正常な動作と同時に行われる。
最初に、ステップ７１０で、システムは一以上のパラメータについて、そしてシステムのために集められ、データベース７３０に記憶される情報に基づいて特徴付けされる。例えば、各セル（上り回線に関して）で観測され、または各端末（下り回線に関して）で観測されて、端末が被る干渉が決定され、そして干渉の特徴付けが展開される。干渉の特徴付けはセル毎ベースで行われ、電力分布といった干渉レベルの統計的特徴付けの展開を含む。特徴付けのために使用される情報は新しいセル及び端末を明らかにし、そしてシステムの変更を反映するように定期的に更新される。
【０２０６】
そして、ステップ７１２で、再使用計画は展開されたシステム特徴付け及び他のシステム制約及び考慮事項を使用して定義される。再使用計画は特定の再使用要素Ｎreuse及び再使用要素Ｎreuseに基づく特定の再使用セル配置といった様々な構成要素を含む。例えば、再使用要素は１‐セル、３‐セル、７‐セル、または１９‐セル再使用パターンまたは集団に対応する。再使用要素の選択及び再使用セル配置はステップ７１０において展開されたデータ及び他のあらゆる利用可能なデータに基づいて達成される。再使用計画はシステムを動作させるための枠組を提供する。
【０２０７】
ステップ７１４で、追加のシステム・パラメータ及び／または動作条件もまた定義される。これは一般的に全体の利用可能なシステム資源を、時間ユニット、周波数サブチャネル、符号チャネル、その他のユニットに対応するチャネルによって、チャネルに分割することを含む。チャネルの数Ｎｃｈはステップ７１２において定義された再使用計画に基づいて決定される。そして、利用可能なチャネルは集合に関係付けられ、各セルはそれぞれのチャネル集合を割当てられる。その集合は重複チャネルを含む（即ち、特定のチャネルが一以上の集合に含まれる）。資源分割配分は下記でさらに詳細に述べられる。
【０２０８】
他のパラメータ、例えば、伝送区間、システムにおけるセルの設定点、配分チャネルに関連するバックオフ要素、バックオフ要素の限界、バックオフ要素に対する調整のステップ・サイズ等といったパラメータもまたステップ７１４で定義される。バックオフ要素はチャネルに関する最大伝送電力レベルにおける低減を決定する。下記でさらに詳細に述べられるが、これらのパラメータ及び条件は通常の動作の間セルが従う一組の動作基準に同類である。
【０２０９】
そして、システムは定義された再使用計画に従って動作し、セル及び／または端末はデータを（例えば、予定されたように）伝送する。ステップ７１６で、動作の進行の間に、システム性能は定義された再使用計画について評価される。そのような評価は、例えば、いくつかのすぐ近くのセルへの各端末と関連の回線余裕との間の実効的な経路損失、処理能力、機能停止確率、及び性能の他の尺度を決定することを含む。例えば、各セル中の各チャネルにおいて予定の各端末に関する実効的な回線余裕が決定される。計算された回線余裕に基づいて、システムの平均処理能力の推定が端末の個々の性能と同様に展開される。
【０２１０】
一旦、システム性能が評価されると、ステップ７１８で、再使用計画の有効性（即ち、性能）に関する判定が行われる。システム性能が受入れできなければ、その処理はステップ７１２に戻り、再使用計画が再定義される。システム性能が一組のシステム要求に適合しなければ、且つ／または所望の性能レベル達しなければ、システム性能は受入れられない。再定義された再使用計画は様々な動作パラメータへの変更を含み、別の再使用パターン及び／または再使用セル配置をさらに含む。例えば、過度の干渉に遭遇すれば、再使用パターンは（例えば、３‐セルから７‐セルへ）増加する。ステップ７１２から７１８はシステムの目標が達成される（例えば、受信区域内の端末について最小の性能要求を同時に満たしながら処理能力が最大にされる)まで繰返して行われる。ステップ７１２から７１８はまた、システムが動作中の間、進行中の処理を表す。
【０２１１】
システム性能が受入れ可能であれば（即ち、システム要求に適合する）、ステップ７２０で、 システムが変化したかどうかが判定される。変化がなければ、処理は終了する。他の場合には、ステップ７２４で、データベース７３０はシステムの変更を反映するために更新され、システムは再特徴付けされる。
【０２１２】
図７で示された処理は定期的にまたはシステムの変化が検出された時はいつでも行われる。例えば、システムが大きくなるとき、或いは変化するとき、例えば、新しいセルや端末が加えられ、及び既存のセルや端末が撤去または変更されるとき、その処理が行われる。その処理によりシステムは、例えば、端末の配分、地図及び地形の変化に適応することができる。
【０２１３】
２．電力のバックオフ
負荷が増加したとき、信頼できる性能がチャネルを用いて大部分の時間達成されるように、本発明の形態に従って、チャネル構造はシステムによって定義され、そして採用される。特定のセルについて、いくつかの端末は他のセルまたは他の端末の干渉を他のいくつかの端末よりさらに免れる可能性がある。この事実を利用するチャネル構造を提供することによって、システム処理能力及び性能の改善が実現される。
【０２１４】
チャネル構造について、再使用集団における各セルはその受信区域の端末に割当てられるチャネルのそれぞれの集合を配分される。各セルはさらに配分されたチャネルの集合についてバックオフ要素の集合を割当てられる。配分された各チャネルのバックオフ要素はチャネルのために使用される最高伝送電力の最大の割合を指示する。バックオフ要素はゼロ（０．０）から１（１．０）の範囲のあらゆる値であり、チャネル上でデータ伝送がないことを指示するゼロ、及び最高伝送電力におけるデータ伝送を指示する１を持つ。バックオフ要素はチャネルが種々の性能レベルを達成することを可能にする。
【０２１５】
最高伝送電力からのバックオフは一以上の選択された時間スロットにおいて一以上の選択チャネルまたはそれのあらゆる組合せによって一以上の選択セルに適用される。バックオフはさらにまたは代りにセル内の選択された端末に適用される。実施例では、所望の性能が他のセル中の端末への干渉の量を制限している間に達成されるように、各セルはセルの動作条件に基づくバックオフの特定の値によって、データ伝送に割当てられた各チャネルについてバックオフを適用する。
【０２１６】
各セルに割当てられたチャネルに関するバックオフ要素は、例えば、端末の特性、セルの負荷条件、要求性能、等々といったいくつかの要素に基づいて決定することができる。各セルに割当てられたバックオフ要素の集合は唯一つか、システムにおける異なるセル間で共通である。一般に、各セルに配分されたチャネル及び割当てられたバックオフ要素は、例えば、動作条件（例えば、システム負荷）に基づいて動的及び／または適応的に変化する。
【０２１７】
一実施例では、各セルのバックオフ要素はセル中の（稼働）端末の全体について達成可能なＳＮＲ値の分配に基づいて決定される。下記で示されるように、これらの端末の非一様な重み付けは、例えば、それらの特徴（profile）に基づいて適用される。この重み付けは、例えば、時間帯によって適応的及び／または動的に行われる。
【０２１８】
特定の端末に関するＳＮＲは、（１）端末とサービス（または、家庭）セル間の経路損失、及び（２）他のセルまたは他の端末の干渉レベルを含む様々な要因に依存する。固定端末システムでは、端末に関する経路損失はそれほど変わらず、端末の信号レベルの予測が正確に行われる。下り回線について、干渉レベルはサービス中のセルからの経路損失と同様に他の干渉しているセルから端末への経路損失に依存する。そして、上り回線上では、干渉レベルはこれらの端末から当該セルへの経路損失と同様に他の干渉している端末からサービス中のセルへの経路損失に依存する。一般的に干渉レベルの正確な推定はどのセルまたは端末が伝送しているか、及びそれらの電力レベルの瞬間的な知見を必要とする。
【０２１９】
いくつかの仮定が下り回線及び上り回線上の干渉特徴化を単純にするために行われる。下り回線上では、干渉しているセルは最高電力で動作していると仮定される。上り回線上では、各セル中の一つの端末はセルに配分された各チャネル上で伝送することを認められ、その場合には最悪の場合の他端末干渉レベルは干渉している端末が最高電力で伝送しているであろうという仮定に基づいて決定される。同様に、各セル中の各端末に関する最悪の場合のＳＮＲはこの端末及び他の干渉している端末が最高電力で伝送しているであろうという仮定に基づいて推定される。各セルにおける端末に関するＳＮＲ値は集められ、セルに関する有効なＳＮＲのＣＤＲを特徴付けするために使用される。
【０２２０】
チャネルに関するバックオフ要素を得るために、各セル中の端末はそれらの回線余裕に基づいて分類され、そしてバックオフ要素は回線余裕の類別に基づいて選択される。図６Ｂで示されたＳＮＲ分配例を使用して、同様な干渉レベルを被る（即ち、一連の値以内にＳＮＲを有する）端末を含む各集合によって、端末の集団は集合に類別される。例として、図６Ｂで示されたＣＤＦはＮｃｈ集合に分割することができ、ここでＮｃｈはセル毎に配分されたチャネルの総数である。等しくないサイズの集合分割も定義されるが、集合は等しいサイズになる（即ち、同じ割合の端末が各集合に含まれる）ように選択される。
【０２２１】
表３はＮｃｈ＝１２の端末集合を表し、そして（第２列）は１２の端末集合の各々における端末の最小ＳＮＲの表である。１２の端末集合があり、各集合はサイズが等しいので、各集合はセル中の端末の約８．３％を含む。最初の集合は１０ｄB以下のＳＮＲを持つ端末を含み、第２集合は１０ｄＢから１３ｄＢの範囲のＳＮＲを持つ端末を含み、第３集合は１３ｄＢから１５ｄＢの範囲のＳＮＲをを持つ端末を含み、等々、そして最後の集合は３４．５ｄＢを超えるＳＮＲを持つ端末を含む。
【０２２２】
【表３】
2005509360.tif 000046
セルは特定の設定点γｓｐ（または動作点）に対応するように設計され、それは受入可能な所望のデータ伝送率で動作するために最小必要なＳＮＲである。一般的なシステムでは、設定点は端末によって選択された瞬間的な伝送率であり、このように端末によって異なる。簡単な例として、１５ｄＢの設定点がセル内の全ての端末に必要とされる。
【０２２３】
そして、端末の各集合に関する最小回線余裕ｓ(ｎ)は次のように計算される：
ｓ(ｎ)＝min{SＮＲ(ｎ)}−γｓｐ  但し、ｎ＝１，２，・・・，Ｎｃｈ      式６０
端末の各集合に関する最小回線余裕ｓ(ｎ)は集合における端末の最小SＮＲと設定点γｓｐとの間の差である。最小回線余裕ｓ(ｎ)はシステムの全ての端末からの最高伝送電力の仮定に基づく設定点に対する必要な伝送電力からの偏差を表す。正（positive）の回線余裕はＳＮＲが設定点によって定義された所望の性能レベルを達成するために必要であるものより大きいことを示している。このように、これらの端末の伝送電力はそれらの回線余裕と比例する量だけ低減（即ち、バックオフ）され、やはり所望の性能レベルを提供する。
【０２２４】
そして、各セルに関するバックオフ要素は端末とセルとの間の経路損失及び干渉レベルの特徴付けの知見に基づいて得られる。最大伝送電力レベルが１．０として正規化されれば、端末の各集合に関する正規化バックオフ要素は次のように表される：
β(ｎ)＝min(１．０，１０−０．１ｓ(ｎ))  但し、ｎ＝１，２，・・・，Ｎｃｈ    式６１
特定の端末集合と関連するバックオフ要素は、やはり所望の設定点γｓｐ、斯くして所望の性能レベルを維持しながら、その端末集合に適用することができる伝送電力の低減を表す。これらの端末は良好なＳＮＲを達成することができるので、伝送電力におけるバックオフが可能である。バックオフ要素による予定された端末の伝送電力を低減することによって、この端末による他の端末に対する干渉の量はこの端末の性能に影響を与えることなく低減することができる。
【０２２５】
表３は１５ｄＢの設定点γｓｐについて端末の各集合に関する最小の回線余裕ｓ(ｎ)（列３）及びバックオフ要素（列４）を表にしている。表３に示されたように、チャネル１から４は回線余裕が０ｄＢ以下であり、チャネル５から１２は回線余裕が次第に良くなる。従って、チャネル１から４では最高電力で動作し、チャネル５から１２は次第に電力を減少して動作する。バックオフ要素は関連の端末集合における端末からの伝送に課される。例えば、集合５の端末は１７ｄＢ以上のＳＮＲ及び２ｄＢの最小回線余裕ｓ(ｎ) を持っているので、これらの端末に関する伝送電力は６３．１％までバックオフされる。
【０２２６】
設定点γｓｐ以下のＳＮＲを持つ端末について、いくつかの選択肢が適用される。これらの端末からの伝送のデータ率はＳＮＲに対応できるデータ伝送率に低減される。代りに、低いＳＮＲの原因となる干渉している端末は低ＳＮＲの端末が満足できるように役立つまでその伝送電力を（一時的に）低減すること、または影響のあるチャネル上で伝送を停止することを要求される。
【０２２７】
実施例では、一旦バックオフ要素が一つのセルに関して決定されると、再使用パターンにおける他のセルに関するバックオフ要素は不安定になる。例えば、１２チャネルによって動作し、且つＮｃｈ＝４チャネル・オフセットを使用するＮreuse ＝３（即ち、３‐セル）再使用パターンについて、セル２に関するバックオフ要素は四つの法Ｎｃｈによってオフセットされ、セル３に関するバックオフ要素は八つの法Ｎｃｈによってオフセットされる。この再使用パターンについて、セル１はチャネル集合１（そのチャネル及び表３の第４列に示されたそのバックオフ要素を含む）と関連するバックオフ要素を適用し、セル２はチャネル集合２（そのチャネル及び表３の第４列に示されたそのバックオフ要素を含む、しかし４チャネルだけ移動し、包み込まれる）と関連するバックオフ要素を適用し、そしてセル３はチャネル集合２（そのチャネル及び表３の第４列に示されたそのバックオフ要素を含む、しかし８チャネルだけ移動し、包み込まれる）と関連するバックオフ要素を適用する。この例では４‐チャネル・オフセットが使用されているが、他のオフセットもまた使用される。
【０２２８】
表４は表３に示されたバックオフ要素及び４‐チャネル・オフセットを使用するセル１から３に関するバックオフ要素を表にする。例えば、チャネル１について、セル１は集合１のチャネル１と関連するバックオフ要素を適用し、セル２は集合１のチャネル９と関連するバックオフ要素を適用し、そしてセル３は集合１のチャネル５と関連するバックオフ要素を適用する。
【０２２９】
【表４】
2005509360.tif 000047
低負荷では、各々のセルは端末に「良好な（better）」配分チャネルを割当てる。表４に示されたチャネル割当について、セル１における端末はチャネル１から４に割当てられ、セル２における端末はチャネル５から８に割当てられ、そしてセル３における端末はチャネル９から１２に割当てられる。各セルにおける負荷が４端末以下であるとき、隣接のセル中の端末からの相互チャネル干渉はなく（１２のチャネルが相互に直交しているので）、そして各端末は下り回線及び上り回線伝送についてその設定点を達成することができる。いくつかのセルにおける負荷が４端末より多くなると、そのセルは他のセルの端末に直交していないそれらのチャネルにある端末を割当てる。負荷は一般的に各セルにおいて独立に変化するので、割当てられた非直交チャネルはどの隣接セルによっても占有されないであろうことは起こり得る。この事象の確率（即ち、「非衝突（non-collision）」の確率）は各々の隣接セルにおける負荷の関数である。
【０２３０】
バックオフを持つチャネル構造ではシステムにおける全ての端末によって効果的な余裕の増加が観測される。表４に示されたバックオフ要素は最初に図６Ｂで示されたＳＮＲのＣＤＦに基づいて得られ、それは他のセルが最高電力で（下り回線について）伝送しているか、もしくは他のセルにおける端末が最高電力で（上り回線について）伝送している仮定によって生成される。しかしながら、バックオフ要素が表４に示されたような不安定なチャネル再使用手法と共に適用されるとき、他のセルまたは他のセル中の端末からの干渉は適用されたバックオフ要素によって低減されるので、各セル中の端末によって達成される実際のＳＮＲ値は表２の列２で提供された最小ＳＮＲより大きい。
【０２３１】
実際のシステムは一般的に上で述べられた理想化されたシステム・モデルには合わない。例えば、端末の非一様な分布、非一様な基地局の配置、地形及び形態の変化等、全ては各セルにおいて観測される干渉レベルの変動に関与する。セルの特徴付け及び性能の正規化は一般的に上述のものよりもっと複雑である（即ち、セルに関するＳＮＲのＣＤＦは同一でありそうにない）。さらに、各セル中の端末は一般的に他のセル中の端末によって観測される干渉レベルとは異なる干渉レベルを観測する。このように、多くの計算がシステム中のセルに亘って特定の閾値以内に有効な余裕を正規化するために求められる。
【０２３２】
各セルについて得られたバックオフ要素はこのように異なっており、そして再使用集団における他のセルに関するバックオフ要素の法の移動（modulo-shifted）版ではない。さらに、セル及び／またはチャネルについて異なる設定点はまた、必要であれば、正規化性能レベルを達成するために使用される。設定点はまた非一様なシステム性能を達成するために変更される。異なるＣ／ＩのＣＤＦのバックオフ要素への影響及びシステム性能を向上させるためのバックオフ要素の調整は、「通信システムの伝送を制御する方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Transmissions of a Communications System）」と題し、２０００年３月３０日出願され、本出願の譲請人に譲渡され、そしてここに引用文献として組込まれている米国特許出願第０９／５３９，１５７号に記載されている。
【０２３３】
いくつかの異なる手法がセルに関するバックオフ要素を決定するために使用される。一つの手法では、バックオフ要素を決定するための手順は何回か繰返され、バックオフ要素は、全てのチャネルに関する達成可能な最大設定点が満たされるように、各繰返しにおいて調整される。実施例では、最悪の場合の干渉レベルは最初のバックオフ要素の決定において仮定される。別の実施例では、他の値が最悪の場合の干渉レベルの代りに使用される。例えば、干渉分布の平均、中間、または９５％値が最初のバックオフ要素を決定するために使用される。さらに別の実施例では、干渉レベルは適応的に推定され、バックオフ要素は推定干渉レベルを反映するために定期的に調整される。各セルによって使用されるバックオフ要素は近隣のセルには伝送されない。
【０２３４】
いくつかの実施例では、セルにおける割当チャネルの一部はいくつかの「防護（protection）」形式で提供される。防護は、例えば、セルにおける端末による専用（独占使用）に関する定期的基準に基づいて一以上のチャネルを予約することによって達成される。独占使用（exclusivity）はまた不利な条件の端末を満足させる必要がある時のみ、及びある程度まで必要とされる時のみ行使できるように規定される。防護されたチャネルは様々な手段によって近隣セルに確認される。例えば、セルは防護されるチャネルの一覧表をその近隣のセルに伝送する。そして、近隣セルはその受信区域における端末によって防護されたチャネル上でデータ伝送を低減、または抑制する。チャネル防護は他の端末及び他のセルからの過度の干渉のために必要なＳＮＲを達成することができない不利な条件の端末に貢献するために使用される。これらの場合について、不利な条件の端末が役目を果たせば、チャネル防護は解除される。
【０２３５】
いくつかの実施例では、チャネル条件が受入できないレベルに悪化すれば（例えば、ＦＥＲがある割合以上であれば、または機能停止確率が特定の閾値を越えれば）、セルはあるチャネルに「遮断（blocking）」（即ち、その受信区域内の端末による無伝送）を課する。各セルはチャネルの性能を測定し、そして、チャネル条件が向上した、及び信頼できる通信が達成されるという道理にあった確実性があるまで遮断を自ら課すことができる。
【０２３６】
チャネル防護及び遮断は動的に及び／または適応的に、例えば、セルの状況に基づいて行われる。
適応再使用及び下り回線及び上り回線に関する電力バックオフは前述の米国特許出願第０９／５３９，１５７号、及び「無線通信システムの上り回線通信を制御する方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Uplink Transmissions of a Wireless Communication System）と題し、２００１年３月３日に出願され、本出願の譲請人に譲渡され、そして引用文献としてここに組込まれている米国特許出願第０９／８４８，９３７号にそれぞれさらに詳細に記述されている。
【０２３７】
V．予定計画 
様々な予定計画手法は、同時データ伝送に対応するように、端末を配分チャネルに予定し、割当てることによってシステム処理能力を最大にするために設計され、そして使用される。スケジューラは端末のどちらの特定の組合せがシステム制約及び要求に従う最良のシステム性能（例えば、最高の処理能力）を提供するかを評価することができる。多ユーザ・ダイバシティを利用することによって、スケジューラは配分されたチャネル上の同時データ伝送のために「相互に互換性がある（mutually compatible）」端末の組合せを見出すことができる。ＭＩＭＯシステムについて、個々の端末の「空間記号（spatial signatures）」（及び恐らくは周波数記号）（即ち、それらのチャネル応答推定値）を利用することによって、平均システム処理能力もまた向上する。
【０２３８】
端末は様々な要素に基づいてデータ伝送のために予定される。要素の一つの集合はサービス品質（ＱｏＳ）、最大待ち時間、平均データ伝送率、等々といったシステム制約及び要求に関係する。いくつかまたは全てのこれらの要素は多元接続システムにおける端末毎の（即ち、各端末に関して）基準を満足する必要がある。要素の別の集合はシステム性能に関係し、それは平均システム処理能力または他のいくつかの性能の指標によって定量化される。これらの様々な要素は下記でさらに詳細に述べられる。
【０２３９】
予定計画は各伝送区間について行われ、それはあらゆる時間周期（例えば、１フレームまたはいくつかのフレーム）になるように規定される。
システム中のセルは適応再使用計画（上で述べられた方法で定式化された）に基づいて、及び所定の規定及び条件に従って操作される。通常の動作の間、各セルはデータ伝送のためにセル中のいくつかの端末から要求を受信する。そして、セルはデータ伝送について目的及び要求を満たすように端末を予定する。予定計画は、中央スケジューラ（即ち、集中予定計画手法のための）によって、またはいくつかのセルがそれ自身の伝送を予定し、且つ中央スケジューラが一組のセルについて予定をたてる混合手法によって、各セルにおいて（即ち、分散予定計画手法について）行われる。
【０２４０】
下記では、最初に予定計画は端末がＳＩＳＯモードで動作するシステムについて述べられる。単一ユーザー及び多ユーザーＭＩＭＯモード及び混合モードに関する予定計画はその次に述べられる。
１．端末を予定し、チャネルを割当てるためのパラメータ
様々な要素がデータ伝送のために端末を予定する際に、及びチャネルを端末に割当てる際に考察される。これらの要素は、（１）一以上のチャネル計量基準、（２）稼働端末に割当てられる優先権、（３）公平性に関係する基準、及びその他の要素を含む。
【０２４１】
一以上のチャネル計量基準は端末を予定し、且つ／またはチャネルを割当てるために使用される。そのようなチャネル計量基準は処理能力、干渉、機能停止確率、または他のいくつかの尺度に基づく計量基準を含む。「良好性（goodness）」を表すチャネル計量基準の例は下記で示される。しかしながら、他のチャネル計量基準もまた定式化することができ、本発明の範囲内にあることは理解されるであろう。
【０２４２】
所定の端末に関するチャネル計量基準は、（１）全体の利用可能な伝送電力、（２）干渉の特徴付け、（３）バックオフ要素、及び恐らくはその他に基づく。 実施例では、稼働端末に関するチャネル計量基準ｄｍ(ｎ，ｋ)は：
ｄｍ(ｎ，ｋ)＝ｆ{βｍ(ｎ)・Ｐｍａｘ(ｋ)・ζｍ(ｋ)／Ｉｍ(ｎ)}        式６２
と定義され、ここで：
βｍ(ｎ)は０≦β≦１で、セルｍのチャネルｎに関連するバックオフ要素（βｍ(ｎ)＝０のとき、これはチャネルｎがセルｍにおいて使用されないようにすることと等価である）；
Ｐｍａｘ(ｋ)は端末ｋの最大伝送電力；
ζｍ(ｋ)は端末ｋとセルｍ間の経路損失；
Ｉｍ(ｎ)はセルｍのチャネルｎ上で観測される干渉電力；
ｆ(ｘ)は引数ｘの「良好性」を表す関数で、ｘはＳＮＲに比例する。
【０２４３】
上り回線について、干渉Ｉｍ(ｎ)の正確な計算は考察中のセルに対すると同様に干渉している各端末（即ち、同じチャネルｎに割当てられた端末）からそのサービス中のセルへの経路損失の知見を必要とする。電力制御が使用されれば、サービス中のセルへの経路損失は干渉している端末によって伝送される電力の量を決定する。そして、セルｍへの経路損失はセルｍにおいて干渉として受信されるであろう干渉している端末からの伝送電力の量を決定する。干渉している端末に関する情報は通常利用可能ではなく（例えば、これらの端末はおおよそ同じ時間に他のセルによって予定され、且つ割当てられつつある）、これらの端末に関する経路損失の特徴付けは一般的に正確ではない（例えば、恐らく平均値に基づき、そしてフェージングを反映していない）ので、他のセルの干渉Ｉｍ(ｎ)の直接計算は一般的に実用的ではない。
【０２４４】
干渉Ｉｍ(ｎ)はこのように様々な手法に基づいて推定される。一つの干渉推定手法では、各セルは各チャネルに関する受信干渉電力のヒストグラムを保持する。セルｍに関する全体の受信電力Ｉｏ，ｍ(ｎ)はチャネルｎにおいて予定された端末ｋについて受信された電力Ｃｋ(ｎ)及び他の干渉している端末から受信された干渉電力（プラス熱及び他の背景雑音）を含む。このように、他のセルの干渉は：
【０２４５】
【数４２】
2005509360.tif 000048
そして、この分布の平均値、最悪の場合、またはいくつかの百分率値は式（６２）において他のセルの干渉Ｉｍ(ｎ)として使用される。
様々な関数ｆ(ｘ)がチャネル計量基準のために使用される。一つの実施例では、チャネル計量基準ｄｍ(ｎ,ｋ)はチャネルｎにおけるセルｍ中の端末ｋに関する機能停止確率を表す。別の実施例では、チャネル計量基準ｄｍ(ｎ,ｋ)はＳＮＲ＝ｘにおいて確実に維持される最大データ伝送率を表す。他の関数もまたチャネル計量基準のために使用することができ、本発明の範囲内にある。
【０２４６】
チャネル計量基準ｄｍ(ｎ,ｋ)はデータ伝送のために端末を予定するため、またはチャネルを端末に割当てるため、または両方のために使用される。端末を予定し、且つ／またはチャネルを割当てる際、チャネル計量基準はセル中の各チャネルについて各稼働端末に対して計算される。各端末は割当に利用可能な最高Ｎｃｈチャネルについて期待性能を表す最高Ｎｃｈ値に関連する。特定の端末について、最良の計量基準を持つチャネルは端末に割当てる最良のチャネルである。例えば、チャネル計量基準ｄｍ(ｎ,ｋ)が機能停止確率を表していれば、最低の機能停止確率を持つチャネルは端末に割当てる最良のチャネルである。
【０２４７】
チャネル計量基準ｄｍ(ｎ,ｋ)は関数ｆ(ｘ) を含むパラメータの推定値（例えば、端末ｋからセルｍまでの経路損失、セルｍによって観測される干渉電力Ｉｍ(ｎ)、等々）に基づいて信頼できる程度で計算される。ｄｍ(ｎ,ｋ)の値は精度を向上させるために時間期間に亘って平均化される。ｄｍ(ｎ,ｋ)の値の変動は信号と干渉の両方の小さな信号フェージング、干渉電力の変化を引き起こす干渉源の場所の変化、及びおそらく一時的な影（例えば、主信号経路を遮断するトラック）により発生する可能性がある。変動を説明するために、大きなバックオフ要素を持つチャネルはいくらかの余裕を提供するために選択され、データ伝送率はまた動作状況の変化に基づいて適応させられる。
【０２４８】
端末は、高い優先権端末が一般に低い優先権端末の前に供せられるように、その優先権に基づいてデータ伝送のために予定され、且つチャネルを割当てられる。優先権は、下記に述べられるように、一般的に端末の予定計画及びチャネル割当処理が簡単になる結果をもたらし、また端末間であるレベルの公平性を保証するために使用される。各セル中の端末は、例えば、平均処理能力、端末が受ける遅延、等々といったいくつかの基準に基づいて優先順位をつけられる。これらのいくつかの基準は下記で論じられる。
【０２４９】
一つの端末優先順位付け手法では、端末はその平均処理能力に基づいて優先順位付けされる。この手法では、「点数（score）」がデータ伝送を予定される各稼働端末について維持される。セルはそれが扱っている稼働端末に関する（即ち、分配制御手法に関する）点数を維持し、または中央制御器が全ての稼働端末に関する（即ち、中央制御手法における）点数を維持する。端末の稼働状態は通信システムのより高い層で確立される。
【０２５０】
実施例では、平均処理能力を表す点数φｋ(ｉ)は各稼働端末について維持される。一つの実施において、フレームｉにおける端末ｋに関する点数φｋ(ｉ)は指数平均処理能力として計算され、それは：
φｋ(ｉ)＝α１・φｋ(ｉ−１)＋α０・ｒｋ(ｉ)／ｒｍａｘ        式６４
と表され、ここで
φｋ(ｉ)＝０、但しｉ＜０、
ｒｋ(ｉ)はフレームｉにおける端末ｋに関するデータ伝送率（単位はビット／フレーム）、
α０及びα１は指数平均化の時定数である。一般的に、ｒｋ(ｉ)は特定の最大達成可能なデータ伝送率ｒｍａｘ及び特定の最小のデータ伝送率（例えば、ゼロ）によって制限される。大きなα１の値（α０と比較して）は長い平均化時定数に対応する。例えば、α０及びα１が双方共０．５であるならば、現行のデータ伝送率ｒｋ(ｉ)は前の伝送区間からの点数φｋ(ｉ−１)と等しい重みを与えられる。点数φｋ(ｉ)は端末の正規化平均処理能力にほぼ比例する。
【０２５１】
データ伝送率ｒｋ(ｉ)はこの端末ｋについて達成された（即ち、測定された）、または達成可能な（推定の）ＳＮＲに基づく端末ｋに関する「実現可能な（realizable）」（即ち、可能性のある（potential））データ伝送率である。端末ｋのデータ伝送率は：
ｒｋ(ｉ)＝ｃｋ・ｌｏｇ２(１＋ＳＮＲｋ)              式６５
と表すことができ、ここでｃｋは端末ｋについて選択された符号化及び変調手法によって達成された理論的容量の一部を反映する正の定数である。データ伝送率ｒｋ(ｉ)はまた現行の予定計画期間に割当てられるべき実際のデータ伝送率、または他のいくつかの定量化できる伝送率である。下記で示されるように、実現可能なデータ伝送率の使用はチャネル割当処理の間に「ごまかし（shuffling）」効果を導入し、それはいくつかの不利な条件の端末の性能を改善する。
【０２５２】
別の実施では、フレームｉにおける端末ｋに関する点数φｋ(ｉ)はいくつかの時間区間で達成される線形平均処理能力として計算され、次のように表すことができる：
【０２５３】
【数４３】
2005509360.tif 000049
端末の平均（実現可能な、実際の）処理能力は特定の数フレーム上で（例えば、最後の１０フレーム上で）計算され、点数として使用することができる。稼働端末に関する点数φｋ(ｉ)の他の定式化も考えることができ、本発明の範囲内にある。
【０２５４】
端末がデータ伝送を要求すると、点数はゼロに初期化され、その後で各フレームにおいて更新される。端末がフレームにおける伝送の予定がないときはいつでも、フレームのそのデータ伝送率はゼロ（即ち、ｒｋ(ｉ)＝０）に設定され、それに従ってその点数は更新される。フレームが端末によって誤って受信されれば、そのフレームに関する端末の有効データ伝送率はゼロに設定される。フレーム誤りは（例えば、データ伝送について使用される肯定応答／否定応答（Ａｃｋ／Ｎａｋ）手法の往復遅延のために）直ぐには分からないが、一旦この情報が利用可能であればそれに従って点数は調整することができる。
【０２５５】
スケジューラは予定計画及び／またはチャネル割当について端末に優先順位付けするために点数を使用する。特定の実施例では、最も低い点数を持つ端末が最優先権を割当てられ、最も高い点数を持つ端末が最も低い優先権を割当てられるように、稼働端末の集合は優先順位付けされる。予定計画プロセッサはまた優先順位付けを行う際、非一様な重み付け要素を端末点数に割当てる。そのような非一様な重み付け要素は端末の優先権を決定する際考えられる（下記に述べられるような）その他の要素を考慮することができる。
【０２５６】
端末の優先権はまた様々な他の要素、例えば、ペイロード要求、達成可能なＳＮＲと必要な設定点、端末が被る遅延、機能停止確率、近隣セルへの干渉、他のセルからの干渉、データ伝送率、最大伝送電力、伝送データ型式、提供されるデータ・サービスの型式、等々といった要素の関数になる。大きなペイロードは大きなバックオフ要素を持つチャネルに割当てられ、大きなペイロードに関してデータ伝送を予定するが一般的に難しいので、より高い優先権を割当てられる。より高い平均システム処理能力が要求されれば、より高い達成ＳＮＲを持つ端末がより高い優先権を割当てられる。長い遅延を被る端末は最小レベルのサービスを保証するために優先権が更新される。より高い優先権は速度を要求されるデータ（例えば、再伝送データ）に割当てられる。上記は完全なリストではない。その他の要素もまた考えられ、本発明の範囲内にある。
【０２５７】
それらの要素は端末の優先権を得るために重み付けされ、及び組合せることができる。種々の重み付け手法は最適化されるシステム目標の集合に応じて使用される。例として、セルの平均処理能力を最適化するために、より大きな重みが端末の達成可能なＳＮＲに与えられる。
【０２５８】
公平性基準は最小のサービス品位（ＧｏＳ）を確保する（または恐らく保証する）ために端末を予定し、且つチャネルを割当てる際に課される。公平性基準は一般的にシステムにおける全ての端末に適用されるが、特定の一部の端末（例えば、プレミアム端末）がまた公平性基準の適用に選択されることもある。
【０２５９】
上述の端末優先順位付け手法について、資源の配分は点数の比率に基づいて行われる。
【０２６０】
【数４４】
2005509360.tif 000050
そして、特定の端末に配分される資源はその修正された点数に基づいている。例えば、端末１が端末２の点数の２倍の点数を持っていれば、スケジューラはこれらの二つの端末のデータ伝送率を等しくするのに必要な容量を持つチャネル（または、いくつかのチャネル）を配分する（そのようなチャネルが利用可能であれば）。公平性考察事項として、スケジューラは各伝送区間のデータ伝送率を正規化しようと試みる。他の公平性基準はもまた課すことができ、本発明の範囲内にある。
【０２６１】
２．適応再利用による予定計画
予定計画手法は、電力バックオフについて上で述べられたように、上り回線及び下り回線チャネルに課される構造化チャネル電力限界を組込むために実施される。下り回線上で、端末はそれらの選択動作モード、データ伝送率、及び設定点と両立する最大電力限界を持つチャネルを割当てられる。上り回線上で、同様の予定計画手法は同様の回線余裕を持つ端末がそれらの動作モード、データ伝送率、及び最高電力限界と両立するチャネルに割当てられるところで使用される。
【０２６２】
システムは伝送率制御と同様に電力制御を使用するように設計される。下り回線と上り回線の両方の処理能力の最大化は種々の動作モード及び関連するデータ伝送率について既知の設定点を使用することを必要とする。資源を割当てる際、予定計画手法はあるデータ伝送率及び動作モードに対応する必要がある最小伝送電力を決定する。下り回線上で、電力調整はユーザー毎の基準で行うことができる。上り回線上で、この情報は明白に或いはそれとなく（例えば、それに関連する当たり前の最大電力限界を持つ特定のチャネルを割当てることによって）端末に伝えられる。
【０２６３】
図８Ａは優先権による予定計画手法に基づくデータ伝送のために端末を予定する処理８００の実施例のフローチャートである。この優先権による予定計画手法は下り回線または上り回線について使用され、さらにそれらの優先権に基づいてデータ伝送のために稼働端末を予定する。各伝送区間においてデータ伝送を予定される特定数の端末は利用可能なチャネルの数によって制限される。例えば、セル毎に最大Ｎｃｈ端末がＮｃｈの利用可能なチャネル上の伝送に予定される。
【０２６４】
最初に、ステップ８１０で、端末を予定するために使用されるパラメータが更新される。これらのパラメータはバックオフ要素、干渉特徴付け、端末の経路損失、及び恐らくはその他のものを含む。パラメータは、上で述べられたように、端末に関するチャネル計量基準を決定するために使用される。
【０２６５】
そして、ステップ８１２で、端末は優先順位付けされ、並べられる。一般に、データ伝送を要求する稼働端末のみが予定計画に関して考慮され、これらの端末が優先順位付けされ、並べられる。端末の優先順位付けはいくつかの端末格付け手法のどれかを使用して行われ、平均処理能力、ペイロード、等々といった一以上の要素に基づいている。そして、稼働端末は、最優先権から最も低い優先権まで、それらの優先権に基づいて並べられる。
【０２６６】
そして、ステップ８１４で、利用可能なチャネルが稼働端末に割当てられる。チャネル割当は一般的にいくつかのステップを包含する。最初に、一以上のチャネル計量基準が更新されたパラメータに基づいて各利用可能なチャネルに関する各端末について計算される。式（６２）に示されたように、多数のチャネル計量基準が使用される。そして、端末はそれらの優先権、計算されたチャネル計量基準、及び恐らくは要求要請といった他の要素に基づいて利用可能なチャネルに割当てられる。チャネル割当は様々なチャネル割当手法に基づいて行われ、そのいくつかは下記で述べられる。
【０２６７】
チャネル割当はデータ伝送率と同様にデータ伝送に割当てられた特定のチャネルを意味する。各々の可能なデータ伝送率はそれぞれの符号化及び変調手法と関連する。予定された各端末は割当てられたデータ伝送率に基づいて使用される適切な符号化及び変調手法を（例えば、先験的に）知っている。代りに、符号化及び変調手法は予定された端末へ伝達される。
【０２６８】
そして、ステップ８１６で、システム・パラメータはチャネル割当を反映するために更新される。更新されるべきシステム・パラメータは、例えば、（１）このセルにおける予定の端末のための端末割当、（２）他のセルからのバックオフ要素の調整の要求、等々に基づいてセルにおけるチャネルに関するバックオフ要素に対する調整を含む。そのセルはまた近隣セルによるバックオフ要素の調整を要求する。
【０２６９】
そして、ステップ８１８で、データは割当てられたチャネル経由で予定の端末へ伝送され、または予定の端末から受信される。データ伝送から、各チャネル上で観測された干渉といった、様々な量が推定され、将来の伝送区間のために使用される。一般に、ステップ８１０から８１８はセルの通常の動作の間で行われる。ステップ８２０で、別の伝送区間が発生したかどうかの判定が行われる。その回答が肯定であれば、処理はステップ８１０に戻り、端末が次の伝送区間に予定される。他の場合は、処理はステップ８２０で待機する。これらのいくつかのステップは下記でさらに詳細に述べられる。
【０２７０】
チャネル割当
利用可能なチャネルが様々な手法に基づいて、且つ様々な要素を考慮して稼働端末に割当てられる。これらのチャネル割当手法は、（１）優先権によるチャネル割当手法、（２）要求によるチャネル割当手法、（３）更新によるチャネル割当手法、その他を含む。
【０２７１】
優先権によるチャネル割当手法では、チャネル割当は一度に一つの端末について行われ、最優先権端末がチャネル割当を最初に考慮され、最も低い優先権端末がチャネル割当を最後に考慮される。セルにおける全ての稼働端末はいくつかの要素に基づいて最初に優先順位付けされる。
【０２７２】
図８Ｂは優先権によるチャネル割当手法に関する処理８３０の実施例のフローチャートである。最初に、ステップ８３２で、チャネル計量基準が稼働端末及び利用可能なチャネルについて計算される。上で述べられたような様々なチャネル計量基準が使用される。そして、ステップ８３４で、稼働端末は上で述べられた要素に基づいて優先順位付けされ、並べられる 。優先順位付けはまたステップ８３２において計算されたチャネル計量基準に基づいている。そして、端末優先権及びチャネル計量基準がチャネル割当を行うために使用される。
【０２７３】
ステップ８３８で、最優先端末は稼働端末のリストの中から選択され、利用可能なチャネルを割当てられる。一つの実施例では、選択された端末はチャネルの最初の選択を与えられ、最良のチャネル計量基準を持つ利用可能なチャネルを割当てられる。別の実施例では、選択された端末は端末の要求をまだ満たしている最悪の計量基準を持つ利用可能なチャネルを割当てられる。ステップ８４０で、選択された端末はまた、（１）端末に必要な最大伝送率、（２）利用可能な伝送電力及び割当チャネルに関するバックオフ要素、及び（３）端末の要求（例えば、機能停止基準）に基づいて決定された特定のデータ伝送率を割当てられる。
【０２７４】
そして、ステップ８４２で、割当てられた端末は稼働端末のリストから取り外される。そして、ステップ８４４で、稼働端末のリストが空であるかどうかの判定が行われる。リストが空ではなければ、処理はステップ８３６に戻り、リストにおける最優先権を持つ未割当の端末がチャネル割当のために選択される。他の場合は、全ての稼働端末が割当チャネルであったならば、処理は終了する。
【０２７５】
実施例では、チャネル割当の間につながり（tie）があれば（例えば、多数の端末が同じか類似のチャネル計量基準を持つ）、チャネルは直ぐには割当てられない。その代りに、つながりのできたそれらのチャネルはタグを付けられ、他の低い優先権端末の評価が続く。次の端末がタグ付けされたチャネルのどれかに関連するその最大計量基準を持っていれば、そのチャネルはその端末に割当てられ、利用可能なチャネルのリストから取り外される。特定の端末についてタグ付けされたチャネルのリストが一つまで減少すると、残りのチャネルはそのチャネルにタグ付けした最優先端末に割当てられる。
【０２７６】
チャネル割当で割当データ伝送率に必要とされる以上の追加の回線余裕（即ち、割当チャネル上の端末のＳＮＲが設定点より大きい）を端末が持つことになれば、（１）端末のデータ伝送率は必要な性能レベルを満足させるレベルに増加するか、（２）伝送電力はシステムにおいて干渉を低減させるために最大で回線余裕の量だけ（例えば、バックオフ要素を下げることにより）低減される。有効な回線余裕により対応される、端末のデータ伝送率増加はシステムと同様に端末に関する処理能力を増加する。電力制御はこのようにチャネル割当に基づくデータ伝送率及び／またはバックオフ要素の調整により予定された各端末について効果的に行使される。
【０２７７】
端末が所望のデータ伝送率に対応することができないチャネルを割当てられれば、（１）端末は低減されたデータ伝送率で伝送するように予定され（「ぼやかし（dimming）」）、または（２）端末に関するデータ伝送は現行の伝送区間を抜かされ（「無視（blanking）」）、その場合には、チャネルは別の稼働端末に利用可能になるか、他のいくつかの動作が行われる。ぼやかしまたは無視される端末の優先権は増加し、次の伝送において早く考慮されるために端末の機会（可能性）を向上させる。
【０２７８】
要求によるチャネル割当手法では、端末の要求またはペイロード要求は利用可能なシステム資源が旨く利用されるようにチャネル割当を行っているとき考慮される。利用可能なチャネルの特定の集合について、小さなペイロード要求を持つ（低いデータ伝送率に満足している）端末は利用可能ないくつかの端末によるサービスを受け、一方、大きなペイロード要求を持つ（高いデータ伝送率を必要とする）端末はサービスを受ける利用可能なチャネルの数が低減する。
【０２７９】
要求によるチャネル割当手法に関するフローチャートは図８Ｂの優先権によるチャネル割当手法について示されたそれと同様に実施される。一つの実施例では、チャネル割当のために選択された各端末は端末の要求をまだ満たしている最悪の計量基準によって利用可能なチャネルを割当てられる。別の実施例では、より大きなペイロードを持つ端末が割当について早く考慮されるように端末の優先権が修正される。他の多数の変形もまた可能であり、本発明の範囲内にある。
【０２８０】
更新によるチャネル割当手法では、稼働端末は（例えば、上述のようにその優先権または要求に基づいて）最初にチャネルを割当てられ、その後でもし利用可能であればより良好なチャネルに更新される。上述の手法の或る実施例では、より高い優先権端末はその要求をまだ満たしている最悪のチャネルに最初に割当てられ、より良好なチャネルは必要とされる場合により低い優先権端末のために確保される。これらの手法は連続して低い優先権端末が１に近い大きなバックオフ要素（即ち、大きな伝送電力）に関連する連続して良好なチャネルに割当てられる結果をもたらす。
【０２８１】
稼働端末の数が利用可能なチャネルの数より少なければ、端末をより良好なチャネルに更新することは可能である。端末はその最初の割当チャネルより高い余裕を持つ別の未割当チャネルに更新することができる。端末を更新する理由は信頼性を増大させ、且つ／または伝送を支援するために必要な有効伝送電力を下げることである。即ち、未割当チャネルの数は端末の要求を満たすから、端末をより高い余裕を持つチャネルに再割当することは余裕の量によって伝送電力の低減を可能にする。
【０２８２】
様々な手法がチャネルを更新するために使用され、そのいくつかは下記で述べられる。他のチャネル更新手法もまた実施することができ、本発明の範囲内にある。
一つのチャネル更新手法では、これらのチャネルが端末の要求を満たし、より大きな回線余裕を与えることができれば、端末はより良好な利用可能なチャネルに再割当される。チャネルが利用可能であれば、チャネル更新はより高い優先権端末が最初に更新され、後でより低い優先権端末が更新されるように、優先権に基づいて行われる。この更新手法はいくつかの、または全ての稼働端末がより高い回線余裕を持つより良好なチャネルを享受することを可能にする。
【０２８３】
図８Ｃはその優先権に基づいて端末をより良好なチャネルに更新する処理８５０の実施例のフローチャートである。チャネル更新処理を始める前に、稼働端末はその最初のチャネル割当に割当てられ、それは図８Ｂで上に述べられたチャネル割当手法を使用して達成される。ステップ８５２で、全ての利用可能なチャネルが稼働端末に割当てられたかどうかの判定が行われる。全てのチャネルが割当てられておれば、チャネルは更新に利用不可能であり、処理はステップ８７０に進む。他の場合は、これらのチャネルが元の割当チャネルより良好であれば（即ち、より良好なチャネル計量基準に関連する）、端末は利用可能なチャネルに更新される。
【０２８４】
ステップ８５４で、稼働端末のリストから最優先権端末が可能なチャネル更新のために選択される。選択された端末について、ステップ８５６で、未割当チャネルのリストから「最良の（best）」チャネルが選択される。最良のチャネルは選択された端末に関して最良のチャネル計量基準を持つチャネルに対応する。
【０２８５】
そして、ステップ８５８で、選択された端末について更新が可能かどうかの判定が行われる。最良の利用可能なチャネルのチャネル計量基準が選択された端末に元々割当られたチャネルのそれより悪ければ、更新は行われず、処理はステップ８６６に進む。他の場合は、ステップ８６０で、選択された端末は最良の利用可能なチャネルに更新され、それは、ステップ８６２で、利用可能なチャネルのリストから取り外される。ステップ８６４で、選択された端末に最初に割当てられたチャネルは他のより低い優先権端末へ割当可能のために利用可能なチャネルのリストに戻される。そして、チャネル更新が行われたかどうかに関係なく、ステップ８６６で、選択された端末は稼働端末のリストから取り外される。
【０２８６】
ステップ８６８で、稼働端末のリストが空であるかどうかの判定が行われる。端末のリストが空でなければ、処理はステップ８５２に戻り、可能なチャネル更新のためにリストにおける最優先権が選択される。他の場合は、どのチャネルも更新に利用可能でなければ、または全ての稼働端末が考慮されていれば、処理はステップ８７０に進み、そして全てのチャネルに関するバックオフ要素が予定され、且つ割当てられた端末の伝送電力を低減するために調整される。そして、処理は終了する。
【０２８７】
図８Ｃにおける更新処理は改良された性能を提供する多くの可能性がある利用可能なチャネルに稼働端末を効果的に更新する。図８Ｃで示されたチャネル更新手法は改良されたチャネル更新を提供するために修正される。例えば、特定の端末について、より低い優先権端末によって解放されたチャネルがこの端末により良好であることは起こり得る。しかしながら、その端末は、より低い優先権端末が考慮される時までにそれは端末のリストから既に取り外されているために、このチャネルに割当てられない。図８Ｃにおける処理はこのように何回か繰返されるか、または他の検査がこの状況を明らかにするために行われる。
【０２８８】
別のチャネル更新手法では、割当てられた端末は利用可能なチャネルの数によって更新される。例えば、三つのチャネルが利用可能であれば、予定され、且つ割当てられた端末は３スロットだけ上に移動する。この更新手法は大抵の（全てではないが）端末がより良好なチャネルを享受することを可能にする。
【０２８９】
別のチャネル割当手法では、チャネルと関連するチャネル計量基準の間の差異がチャネル割当において考慮される。いくつかの場合には、最優先端末に最良のチャネル計量基準を持つチャネルを割当てないことが良いかもしれない。例えば、いくつかのチャネルは特定の端末に関してほぼ同様の計量基準と関連しているか、またはいくつかのチャネルは必要なＳＮＲを提供する。これらの例では、端末はいくつかのチャネルの一つを割当てられ、そしてなお適切にサービスが行われる。より低い優先権端末がその最良のチャネルとしてより高い優先権端末によって選択された同じものを持てば、そしてより低い優先権端末の最良と次善チャネルとの間に大きな相違があれば、より高い優先権端末にその次善チャネルを割当て、より低い優先権端末にその最良のチャネルを割当てることがより好適である。
【０２９０】
さらに別のチャネル割当手法では、最優先端末は必要な性能を提供する利用可能なチャネルにタグを付ける（上述のつながりチャネルのタグ付けと同様に）。そして、次のより低い優先権端末はその受入可能なチャネルにタグを付ける。そして、より低い優先権端末が最初にチャネルを割当てられるが、より高い優先権端末によって必要とされるチャネルが留保されるようにチャネル割当が行われる。
【０２９１】
さらにに別のチャネル割当手法では、チャネルはセル中の稼働端末群上で多数のチャネル割当の順列を考慮することによってセル中の稼働端末にさらに好適に割当てられる。この場合には、特定の端末に関するチャネル割当決定は端末の計量基準及び優先権だけに基づいては行われない。実施において、端末の優先権はセルにおけるチャネル割当の計算において計量基準を一定の基準で決めるために使用される重みに変換することができる。
【０２９２】
その他の要素もまたデータ伝送のために端末を予定し、且つチャネルを割当てる際に考慮される。最初に、そのようなチャネルが利用可能であり、且つ一つのチャネルが端末の要求を満たすことが可能でなければ、特定の端末は多数のチャネルに割当てられる。第二に、特定の端末は「ごまかし」効果を提供するため異なる伝送区間に関して異なるチャネルに割当てられ、それはある場合に干渉の平均化を行い、不利な条件の端末の性能を改善する。第三に、特定のチャネル上で伝送する他の端末の確率が考慮される。いくつかのチャネルが占有確率を考慮せずにほぼ等しいチャネル計量基準を持っていれば、他のセルにおいて使用される最低の確率を持つチャネルが割当てられる。第四に、過度の機能停止確率がチャネル割当を行う際に考慮される。特定のチャネルに関する端末の予想される機能停止確率が高すぎれば、そのチャネル上の全体の伝送が崩壊し、再伝送される必要があるであろう妥当な見込みがあり、そして全くチャネルを割当てないか、もしくはそれを旨く利用する別の端末にチャネルを割当てることが良いかもしれない。
【０２９３】
利用可能なチャネルはまたゼロ以上の使用条件または制約を持つ端末に割当てられる。そのような条件は、例えば、（１）データ伝送率に関する制限、（２）最大伝送電力、（３）設定点に関する制限、等々を含む。最大伝送電力制限は或る割当てられたチャネルに置かれる。システム中のセルが他のセルにおけるチャネルに関する電力制限の知見を持っていれば、干渉レベルはかなり高い確度で局所的に計算され、より良好な計画及び予定計画が可能である。
【０２９４】
特定の設定点は、例えば、ひどい負荷の状況において割当てられたチャネルに課される。（例えば、低い優先権）端末は必要な最小の機能停止確率を満たさない（即ち、割当てられたチャネルが必要以下の低い予想ＳＮＲを持つ）チャネルを割当てられる。この場合には、端末は必要な性能基準を満たすより低い設定点において割当てられたチャネルを使用して動作することを要求される。使用される設定点は固定であるか、もしくはシステム負荷によって調節可能である。また、設定点はチャネル毎の基準で課される。
【０２９５】
３．ＭＩＭＯシステムの下り回線予定計画
本発明の形態はＭＩＭＯシステム（例えば、多元接続セルラ・システム）の下り回線容量を増大させる技術を提供する。データは基地局から一以上の端末へいくつかの異なる動作モードの一つを使用して伝送される。単一ユーザーＭＩＭＯモードでは、利用可能な下り回線資源は一つのＭＩＭＯ端末に割当てられる。多ユーザーＭＩＭＯモード（またＮ‐ＳＩＭＯと云われる）では、下り回線資源はいくつか(Ｎ)の区別可能なＳＩＭＯ端末に割当てられ、各端末は一つのデータ・ストリームを復調する。そして混成モードでは、下り回線資源は同じチャネル上で同時に対応する両型式の端末をもつＳＩＭＯ及びＭＩＭＯ端末の組合せに割当てられる。
【０２９６】
ＭＩＭＯによって、多数の独立データ・ストリームは多数の送信アンテナ経由で基地局から一以上の予定された端末まで伝送される。伝搬環境が十分な散乱を持っているならば、ＭＩＭＯ受信器処理技術は送信容量を増加させるために、ＭＩＭＯチャネルの空間次元を効率的に利用するために端末において使用される。端末の視野から、同じ受信器処理技術がその端末（即ち、単一ＭＩＭＯ端末）に向けられる種々のＮＴ信号またはただ一つのＮＴ信号を処理するために使用される。
【０２９７】
図１に示されたように、端末はセル中に任意に配置されるか、共に設置される。無線通信システムついて、回線特性は一般的にフェージング及びマルチパスといったいくつかの要因のために時間的に変化する。特定の瞬間において、基地局のＮＴ送信アンテナのアレイと一つの端末のＮＲ受信アンテナとの間のチャネル応答はその要素が独立のガウス乱数変数（Gaussian random variables）からなるチャネル応答行列Ｈによって表され、次のようになる：
【０２９８】
【数４５】
2005509360.tif 000051
ここで、ｈｉ，ｊは基地局のｊ番目の送信アンテナと端末のｉ番目の受信アンテナの結合（係数）である。簡単にするために、式（６８）は平坦なフェージング・チャネル・モデル（即ち、全体のシステム帯域幅に一つの複素値）に基づくチャネル特徴付けを示す。実際の動作環境では、チャネルは周波数選択的であり、さらに詳細なチャネル特徴付けが使用される（例えば、行列Ｈの各要素が異なる周波数サブチャネルまたは時間遅延の値の集合を含む）。
【０２９９】
ＭＩＭＯシステムの稼働端末（即ち、次の伝送区間でデータ伝送を要求する端末）は各送信‐受信アンテナ対についてチャネル応答を定期的に推定し、推定されたチャネル応答を表すＣＳＩを基地局に通報する。そして、稼働端末の収集から受信されたＣＳＩ集合は、（１）一以上の端末の最良の集合をデータ伝送のために選択する、（２）利用可能なアンテナを選択された端末に割当てる、及び（３）各アンテナについて適切な符号化及び変調手法を選択するために使用される。利用可能なＣＳＩによって、様々な予定計画手法はどちらの端末及びアンテナ割当の特定の組合せがあらゆるシステム制約及び要求にしたがって最良のシステム性能（例えば、最高の処理能力）を提供するかを評価することによって下り回線性能を最大にするように設計される。個々の稼働端末（即ち、それらのチャネル推定）の空間（及び、恐らくは周波数）記号を利用することによって平均下り回線処理能力は増加する。
【０３００】
簡単にするため、下り回線予定計画手法は一つの独立したデータ・ストリームが基地局によって各送信アンテナから伝送されるＯＦＤＭなしのＭＩＭＯシステムについて下記で述べられる。この場合には、（最高）ＮＴの独立データ・ストリームは基地局によってＮＴ送信アンテナから同時に伝送され、各々がＮＲ≧ＮＴであるＮＲ受信アンテナを備えた一以上の端末（即ち、ＮＴ×ＮＲ  ＭＩＭＯ）を標的とする。
【０３０１】
簡単にするため、受信アンテナの数は下の記述の大部分について送信アンテナに等しい（即ち、ＮＲ＝ＮＴ）とみなされる。解析の全てがＮＲ≧ＮＴの場合に適用されるので、これは必要条件ではない。
ＭＩＭＯシステムの下り回線上のデータ伝送の予定計画は二つの部分：（１）評価のための端末の一以上の集合の選択、及び（２）利用可能な送信アンテナの選択された端末への割当を含む。稼働端末の全て、または部分集合のみが予定計画のために考慮され、これらの端末は評価されるために一以上の集合（即ち、仮定）を形成するように結合される。各仮定について、利用可能な送信アンテナはいくつかのアンテナ割当手法のいずれかに基づいて仮定の端末に割当てられる。そして、最良の仮定の端末は次の伝送区間にデータ伝送が予定される。データ伝送に端末の最良の集合を選択し、且つ送信アンテナを選択された端末に割当てる両者における柔軟性は多ユーザー・ダイバシティ環境を利用することによってスケジューラが性能を最適化することを可能にする。
【０３０２】
端末の集合への「最適の（optimum）」伝送を決定するために、ＳＮＲまたは他の十分な統計量が各端末及び各空間サブチャネルに提供される。統計量がＳＮＲであるならば、次の伝送区間におけるデータ伝送について評価される端末の各集合に関するこの端末の後処理されたＳＮＲの仮定行列Γは：
【０３０３】
【数４６】
2005509360.tif 000052
と表され、ここでγｉ，ｊはｊ番目の送信アンテナからｉ番目の端末に（仮定的に）伝送されるデータ・ストリームに関する後処理ＳＮＲである。
多ユーザーＭＩＭＯモードでは、仮定行列ΓのＮＴ行はＮＴの異なる端末のＳＮＲのＮＴベクトルに対応する。このモードでは、仮定行列Γの各行は一つの端末に関する伝送データ・ストリームのＳＮＲを与える。そして、混成モードでは、二以上のデータ・ストリームを受信するように設計された特定のＭＩＭＯ端末について、その端末のＳＮＲベクトルはそのベクトルが端末に伝送されるデータ・ストリームの数と同数の行（即ち、データ・ストリーム当たり１行）になるように複製される。代りに、仮定行列Γにおける一つの行は各ＳＩＭＯまたはＭＩＭＯ端末のために使用され、従ってスケジューラはこれらの別々の型の端末を選び、且つ評価するように設計される。
【０３０４】
評価された集合中の各端末について、ＮＴ個の（仮定的に）伝送されたデータ・ストリームは端末のＮＲアンテナによって受信され、ＮＲ受信信号は、上述したように、ＮＴ伝送データ・ストリームを分離するために空間‐時間処理を使用して処理することができる。後処理されたデータ・ストリーム（即ち、空間／空間‐時間処理後の）のＳＮＲは推定され、そのデータ・ストリームの後処理ＳＮＲを含む。各端末について、ＮＴ後処理ＳＮＲの集合はその端末によって受信されるＮＴデータ・ストリームを提供される。
【０３０５】
連続相殺受信器処理技術が受信信号を処理するために端末で使用されれば、各伝送データ・ストリームについて端末で達成されたＳＮＲは、上述したように、伝送データを再生するために検波（即ち、復調及び復号）される。この場合には、ＳＮＲのいくつかの集合がいくつかの可能な検波順序に関して各端末に提供される。そして、多数の仮定行列は端末及び検波順序のどの特定の組合せが最良のシステム性能を提供するかを判定するために形成され、且つ評価される。
【０３０６】
いずれにせよ、各仮定行列Γは評価された一以上の端末（即ち、仮定）の特定の集合に関する後処理ＳＮＲを含む。これらの後処理ＳＮＲは端末によって達成可能なＳＮＲを表し、仮定を評価するために使用される。
図９ＡはＭＩＭＯシステムにおいて下り回線上でデータ伝送のために端末を予定する処理９００の実施例のフローチャートである。最初に、ステップ９１２で、データ伝送のために端末の最良の集合を選択するために使用される計量基準が初期化される。様々な性能計量基準は端末集合を評価するために使用され、これらのいくつかは下記でさらに詳述される。例えば、システム処理能力を最大にする性能計量基準が使用される。
【０３０７】
そして、ステップ９１４で、一以上の稼働端末の（新しい）集合が予定を考慮される全ての稼働端末の中から選択される。この端末の集合は評価される仮定を形成する。様々な技術が予定計画を考慮される稼働端末の数を限定するために使用され、下記で述べられるように、そしてそれは評価される仮定の数を低減させる。仮定における各端末について、ステップ９２６で、ＳＮＲベクトル（例えば、γ = ［γｉ，1，γｉ, 2 ，・・・，γｉ，ＮＴ］）が再生される。仮定における全ての端末のＳＮＲベクトルは式（６９）に示された仮定行列Γを形成する。
【０３０８】
ＮＴ送信アンテナ及びＮＴ端末の各仮定行列Γについて、送信アンテナの端末への割当のＮＴ階乗の可能な組合せ（即ちＮＴ！部分仮定）がある。このように、ステップ９１８で、アンテナ／端末の特定の（新しい）組合せが評価のために選択される。アンテナ／端末割当の特定の組合せは評価される部分仮定を形成する。
【０３０９】
そして、ステップ９２０で、部分仮定が評価され、この部分仮定に対応する性能計量基準（例えば、システム処理能力）が（例えば、部分仮定のＳＮＲに基づいて）決定される。そして、ステップ９２２で、この性能計量基準は現行の最良の部分仮定に対応する性能計量基準を更新するために使用される。特に、この部分仮定に関する性能計量基準が現行の最良の部分仮定より良ければ、この部分仮定は新しい最良の部分仮定になり、この部分仮定に対応する性能計量基準及び他の端末の計量基準が保存される。性能及び端末の計量基準は下記で述べられる。
【０３１０】
そして、ステップ９２４で、現行の仮定のための全ての部分仮定が評価されたかどうかの判定が行われる。全ての部分仮定が評価されていなければ、処理はステップ９１８に戻り、アンテナ／端末割当の別のまだ評価されていない組合せが評価のために選択される。ステップ９１８から９２４は評価される各部分仮定について繰返される。
【０３１１】
ステップ９２４で、特定の仮定に関する全ての部分仮定が評価されていれば、ステップ９２６で、全ての部分仮定が考慮されたかどうかの判定が行われる。全ての部分仮定が考慮されていなければ、処理はステップ９１４に戻り、別のまだ評価されていない組合せが評価のために選択される。ステップ９１４から９２６は考慮された各部分仮定について繰返される。
【０３１２】
全ての部分仮定がステップ９２６で考慮されていれば、次の伝送区間でデータ伝送が予定される端末の特定の集合及びその割当てられた送信アンテナは既知である。この端末の集合及びそのアンテナ割当に対応する後処理ＳＮＲは端末に送信されるデータ・ストリームについて適切な符号化及び変調手法を選択するために使用される。ステップ９２８で、予定、アンテナ割当、符号化及び変調手法、他の情報、またはそのあらゆる組合せが予定された端末に（例えば、制御チャネル経由で）伝送される。代りに、端末は「盲目の（blind）」検波を行い、どのデータ・ストリームが端末に予定されているかを決定するために全ての伝送データ・ストリームの検波を試みる。
【０３１３】
予定計画手法が他のシステム及び維持されるべき端末計量基準（例えば、過去のＫ伝送区間上における平均データ伝送率、データ伝送の待ち時間、等々）を必要としていれば、ステップ９３０で、これらの計量基準は更新される。端末計量基準は個々の端末の性能を評価するために使用され、下記に述べられる。予定計画は一般的に各伝送区間について行われる。
【０３１４】
ある仮定行列Γについて、スケジューラは仮定に関する最良の割当を決定するために伝送アンテナ及び端末対（即ち、部分仮定）の様々な組合せを評価する。様々な割当手法は公平性、性能、等々といった様々なシステム目標を達成するため端末に送信アンテナを割当てるために使用される。
【０３１５】
一つのアンテナ割当手法では、全ての可能な部分仮定は特定の性能計量基準に基づいて評価され、最良の性能計量基準を持つ部分仮定が選択される。各仮定行列Γについて、評価されるＮＴ階乗（即ち、ＮＴ！）の可能な部分仮定がある。各部分仮定は各送信アンテナの特定の端末への特定の割当に対応する。各部分仮定はこのように後処理されたＳＮＲのベクトルによって表され、それは：
γsub-hyp＝[γa,1，γb,2，・・・γr,NT]
と表され、ここでγｉ，ｊはｉ番目の端末へのｊ番目の送信アンテナの後処理ＳＮＲで、添字｛ａ，ｂ，・・・，ｒ｝は部分仮定に関する送信アンテナ／端末組合せにおける特定の端末を確認する。
【０３１６】
各部分仮定はさらに性能計量基準Ｒsub-hypと関連し、それは種々の要素の関数である。例えば、後処理されたＳＮＲに基づく性能計量基準は：
Ｒsub-hyp＝ｆ（γsub-hyp）
と表され、ここでｆ（・）は括弧内の項の正の実関数である。
【０３１７】
様々な関数が性能計量基準を定式化するために使用される。一つの実施例では、部分仮定に関する全てのＮＴ送信アンテナについて達成可能な処理能力の関数が使用され、それは：
【０３１８】
【数４７】
2005509360.tif 000053
と表され、ここでｒｊは部分仮定におけるｊ番目の送信アンテナと関連する処理能力であり、それは：
ｒｊ＝ｃｊ・ｌｏｇ(１＋γｊ)
と表され、ここでｃｊはｊ番目のアンテナ上で伝送されるデータ・ストリームについて選択された符号化及び変調手法によって達成された理論的容量の一部を表す正定数で、γｊはｊ番目のデータ・ストリームに関する後処理ＳＮＲである。
【０３１９】
図９Ａで示された上述の第一のアンテナ割当手法は送信アンテナの端末への割当の全ての可能な組合せを評価する特定の手法を表す。各仮定についてスケジューラによって評価される可能性のある部分仮定の総数はＮＴ！であり、それは多数の仮定が評価される必要があることを考慮すると大きい。第一の予定計画手法は最良の部分仮定を選択するために使用される性能計量基準によって定量化されるような「最適の（optimal）」システム性能を提供する部分仮定を決定するために徹底的な探索を行う。
【０３２０】
いくつかの技術が送信アンテナを割当てる処理の複雑さを低減させるために使用される。これらの技術の一つは下記で述べられ、他の技術もまた実施され、そして本発明の範囲内にある。これらの技術はまた送信アンテナを端末に割当てる必要がある処理の量を低減させるとともに高いシステム性能を提供する。
【０３２１】
第二のアンテナ割当手法では、最大‐最大（max-max）基準が評価されつつある仮定において送信アンテナを端末に割当るために使用される。この最大‐最大基準を使用して、各送信アンテナは送信アンテナについて最良のＳＮＲを達成する特定の端末に割当てられる。アンテナ割当は一度に一つの送信アンテナについて行われる。
【０３２２】
図９Ｂは送信アンテナを max-max 基準を使用して端末に割当てる処理９４０の実施例のフローチャートである。図９Ｂで示された処理は特定の仮定について行われ、それは一以上の端末の特定の集合に対応する。最初に、ステップ９４２で、仮定行列Γにおける最大後処理ＳＮＲが決定される。ステップ９４４で、この最大後処理ＳＮＲは特定の送信アンテナ／端末対に対応し、送信アンテナがこの端末に割当てられる。そして、ステップ９４６で、この送信アンテナ及び端末は行列Γから取り除かれ、行列は送信アンテナに対応する列及び丁度割当てられた端末に対応する行を取り除くことによって大きさが（ＮＴ−１）×（ＮＴ−１）に減少する。
【０３２３】
ステップ９４８で、仮定における全ての送信アンテナが割当てられたかどうかの判定が行われる。全ての送信アンテナが割当てられていれば、ステップ９５０で、アンテナ割当てが行われ、処理が終了する。他の場合は、処理はステップ９４２に戻り、別の送信アンテナが同様の方法で割当てられる。
【０３２４】
式（７０）及び（７１）に示されたように、アンテナ割当がある仮定行列Γについて行われると、この仮定に対応する性能計量基準（例えば、システム処理能力）は（例えば、アンテナ割当に対応するＳＮＲに基づいて）決定される。この性能計量基準は各仮定について更新される。全ての仮定が評価されたとき、端末及びアンテナ割当の最良の集合は次の伝送区間におけるデータ伝送のために選択される。
【０３２５】
表５は基地局が四つの送信アンテナを含み、各端末が四つの受信アンテナを含む４×４ＭＩＭＯシステムにおける端末によって得られた後処理ＳＮＲの行列Γの例を示す。最大‐最大基準に基づくアンテナ割当手法について、表の第４列の第３行の影付き枠によって示されたように、元の行列における最良のＳＮＲ（１６ｄＢ）はアンテナ３によって達成される。そして、送信アンテナ３及び端末１は行列から取除かれる。減少した３×３行列における最良のＳＮＲ（１４ｄＢ）は両方の送信アンテナ１及び４によって達成され、それらはそれぞれ端末３及び２に割当てられる。そして、残りの送信アンテナ２は端末４に割当てられる。
【０３２６】
【表５】
2005509360.tif 000054
図９Ａ及び９Ｂに記述された予定計画手法は次の伝送区間でデータ伝送を望む稼働端末の様々な可能な集合に対応する様々な仮定を評価する特定の手法を表す。スケジューラによって評価される仮定の総数は、例え少数の稼働端末であっても、全く大きい。実際、仮定Ｎｈｙｐの総数は： 
【０３２７】
【数４８】
2005509360.tif 000055
と表すことができ、ここでＮＵは予定計画が考慮される稼働端末の数である。例えば、ＮＵ＝８及びＮＴ＝４であれば、Ｎｈｙｐ＝７０。最良の仮定及びアンテナ割当を選択するために使用される性能計量基準によって定量化されるので、最適なシステム性能を提供する特定の仮定（及び特定のアンテナ割当）を決定するために徹底的な探索が使用される。
【０３２８】
複雑さを低減させた他の予定計画手法もまた実施され、本発明の範囲内にある。そのような一つの予定計画手法は下記に述べられる。これらの手法はまたデータ伝送のために端末を予定する必要がある処理の量を低減させるとともに高いシステム性能を提供する。
【０３２９】
別の予定計画手法では、稼働端末はそれらの優先権に基づいてデータ伝送が予定される。上で述べられたように、各端末の優先権は一以上の計量基準（例えば、平均処理能力）、システム制約及び要求（例えば、最大待ち時間）、その他の要素、またはそれらの組合せに基づいて得られる。リストは次の伝送区間にデータ伝送を望む全ての稼働端末のために維持される。端末がデータ伝送を望むとき、それはリストに加えられ、その計量基準が初期化（例えば、ゼロに）される。リスト中の各端末の計量基準は各伝送区間について更新される。端末がデータ伝送を最早望まなければ、それはリストから取り除かれる。
【０３３０】
各フレームについて、リスト中の全てまたは一部の端末がおそらく予定計画について考慮される。考慮される特定の数の端末は様々な要素に基づいている。一つの実施例では、ＮＴ最優先権端末のみがデータ伝送のために選択される。別の実施例では、リスト中のＮＸ最優先権端末が予定計画について考慮され、ここでＮＸ＞ＮＴである。
【０３３１】
図９ＣはＮＴ最優先権端末の集合が予定計画について考慮される優先権による予定計画手法に関する処理９６０の実施例のフローチャートである。ステップ９６２では、各伝送区間において、スケジューラはリスト中の全ての稼働端末に関する優先権を調べて、ＮＴ最優先権端末の集合を選択する。リスト中の残りの端末は予定計画について考慮されない。そして、ステップ９６４で、各選択端末に関するチャネル推定が再生される。例えば、選択端末に関する後処理ＳＮＲが再生され、仮定行列Γを形成するために使用される。
【０３３２】
そして、ステップ９６６で、ＮＴ送信アンテナはチャネル推定に基づき、且ついくつかのアンテナ割当手法のどれかを使用して選択された端末に割当てられる。例えば、アンテナ割当は徹底的な探索または上述の最大‐最大基準に基づいている。別のアンテナ割当手法では、送信アンテナは、端末の計量基準が更新された後で、それらの優先権ができるだけ綿密に正規化されるように端末に割当てられる。
【０３３３】
そして、ステップ９６６で、端末のデータ伝送率、及び符号化及び変調手法がアンテナ割当に基づいて決定される。予定及びデータ伝送率は予定された端末に通報される。ステップ９７０で、リスト中の予定された（及び予定のない）端末の計量基準は予定されたデータ伝送（及び非伝送）を反映するように更新され、システム計量基準もまた更新される。
【０３３４】
ＭＩＭＯシステムに関する下り回線予定計画は、「多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて下り回線資源を配分する方法及び装置（Method and Apparatus for Allocating Downlink Resources in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System）」と題し、２００１年５月１６日に出願され、本発明の譲請人に譲渡され、ここに引用文献として組込まれている米国特許出願第０９／８５９，３４５号にさらに詳細に記述されている。
【０３３５】
４．ＭＩＭＯシステムに関する上り回線予定計画
本発明の形態はＭＩＭＯシステムの上り回線容量を増大させる技術を提供する。予定計画手法は一つのアンテナを使用するＳＩＳＯ端末及び／または多数のアンテナを使用するＭＩＭＯ端末から上り回線データ伝送を予定するために提供される。双方の端末の型は同時に同じチャネル上で対応される。ＭＩＭＯ受信器処理技術はＳＩＳＯ及びＭＩＭＯ端末のあらゆる組合せからの伝送信号を処理するために使用される。基地局の見方からは、一つのＭＩＭＯ端末からの異なるＮ個の信号を処理することと異なるＮ個の各ＳＩＭＯ端末からの一つの信号を処理することには認識できる差異がない。
【０３３６】
簡単にするため、セル内の各端末は一つのアンテナを装備していると仮定する。特定の瞬間に、各端末のアンテナと基地局のＮＲ受信アンテナのアレイ間のチャネル応答はベクトルｈｊによって特徴付けされ、その要素は独立したガウス確率変数から成り、次のようになる：
【０３３７】
【数４９】
2005509360.tif 000056
ここで、ｈｉ，ｊはｊ番目の端末から基地局のｉ番目の受信アンテナへのチャネル応答推定値である。
また簡単にするため、各端末からの平均受信電力は基地局における信号処理の後で共通の設定点γｓｐを達成するために正規化される。共通の設定点は各伝送端末の伝送電力を（例えば、基地局からの電力制御命令に基づいて）調整する閉ループ電力制御機構によって達成される。代りに、唯一つの設定点はまた各端末について使用され、ここに述べられた技術はこの動作モードを対象とするために一般化される。また、異なる端末からの同時通信は、伝送が規定された時間窓の中で基地局に到達するように、同期されることが推測される。
【０３３８】
基地局は稼働端末に関するチャネル応答を定期的に推定する。利用可能なチャネル推定に基づいて、それらが同時に伝送することができるように端末を利用可能な伝送チャネルに予定し、且つ割当てることによって上り回線処理能力を最大にするために様々な予定計画手法が設計される。どの端末の特定の組合せがシステム制約及び要求に従って最良のシステム性能（例えば、最高の処理能力）を提供するかをスケジューラは評価する。個々の端末の空間（及び、恐らくは周波数）記号（signatures）を利用することによって、平均上り回線処理能力は一つの端末によって達成されたそれと比較して増加する。さらに、多ユーザー・ダイバシティを利用することによって、スケジューラは単一ユーザー予定計画または多ユーザーに関する任意予定計画に関連してシステム容量を実効的に増して、同時に同じチャネル上で伝送することを可能にする「互換可能な（mutually compatible）」端末の組合せを見出すことができる。
【０３３９】
上り回線予定計画手法はシステム制約及び要求に順応させるとともにシステム性能が最大になるように利用可能な伝送チャネル上の同時通信について端末の最良の組合せを選択するように設計される。ＮＴ端末が伝送のために選択され、且つ各端末が一つのアンテナを使用していれば、選択された端末の集合（ｕ＝｛ｕａ，ｕｂ，・・・，ｕＮＴ｝）に対応するチャネル応答行列Ｈは次のように表される：
【０３４０】
【数５０】
2005509360.tif 000057
実施例では、連続相殺受信器処理技術が端末からの伝送を受信し、且つ処理するために基地局で使用される。受信信号を処理するためにこの受信器処理技術を使用しているとき、各伝送端末に関連しているＳＮＲは端末が基地局で処理される特定の順序（order）の関数である。上り回線予定計画手法はデータ伝送のために端末の集合を選択する際このことを考慮する。
【０３４１】
図１０Ａは上り回線上の伝送のために端末を予定する処理１０００の実施例のフローチャートである。最初に、ステップ１０１２で、伝送について端末の最良の集合を選択するために使用される計量基準が初期化される。様々な性能計量基準は、上述のように、端末選択を評価するために使用される。
【０３４２】
そして、ステップ１０１４で、稼働端末の（新しい）集合は次の伝送区間にデータを送信することを望む全ての稼働端末の中から選択される。様々な技術が、上述のように、予定計画のために考慮される稼働端末の数を制限するために使用される。選択された端末の特定の集合（例えば、（ｕ＝｛ｕａ，ｕｂ，・・・，ｕＮＴ｝）は評価される仮定を形成する。ステップ１０１６で、集合中の各選択端末ｕｊについて、チャネル推定ベクトルｈｊが再生される。
【０３４３】
連続相殺受信器処理技術が基地局で使用されれば、端末が処理される順序がその性能に影響する。このように、ステップ１０１８で、特定の（新しい）順序が集合中の端末を処理するために選択される。この特定の順序は評価される部分仮定を形成する。
そして、ステップ１０２０で、部分仮定が評価され、部分仮定に関する端末計量基準が提供される。端末計量基準は集合中の端末から仮想的に伝送される信号に関する後処理ＳＮＲである。ステップ１０２０は上述の連続相殺受信器処理技術に基づいて達成される。そして、ステップ１０２２で、この部分仮定に対応する性能計量基準（例えば、システム処理能力）が（例えば、端末の後処理ＳＮＲに基づいて）決定される。そして、ステップ１０２２で、この性能計量基準はまた現行の最良の部分仮定に対応する性能計量基準を更新するために使用される。特に、この部分仮定に関する性能計量基準が現行の最良の部分仮定のそれより良ければ、この部分仮定は新しい最良の部分仮定になり、この部分仮定に対応する性能及び端末計量基準が保存される。
【０３４４】
そして、ステップ１０２４で、現行の仮定に関する全ての部分仮定が評価されたかどうかの判定が行われる。全ての部分仮定が評価されていなければ、処理はステップ１０１８に戻り、集合中の端末に関して別のまだ評価されていない順序が評価のために選択される。ステップ１０１８から１０２４は評価される各部分仮定について繰返される。
【０３４５】
ステップ１０２４で、特定の仮定に関する全ての部分仮定が評価されれば、ステップ１０２６で、全ての仮定が考慮されたかどうかの判定が行われる。全ての仮定が考慮されていなければ、処理はステップ１０１４に戻り、別のまだ評価されていない端末の集合が評価のために選択される。ステップ１０１４から１０２６は考慮される各仮定について繰返される。
【０３４６】
ステップ１０２６で、稼働端末について全ての仮定が考慮されていれば、ステップ１０２８で、最良の部分仮定に関する結果が保存され、最良の部分仮定における端末のデータ伝送率が（例えば、そのＳＮＲに基づいて）決定され、そして予定及びデータ伝送率が予定される伝送区間の前に端末に伝達される。ステップ１０３０で、予定計画手法が維持される他のシステム及び端末計量基準（過去のＫ伝送区間上での平均データ伝送率、データ伝送の待ち時間、等々）を必要とすれば、これらの計量基準は更新される。端末計量基準は個々の端末の性能を評価するために使用される。
【０３４７】
連続相殺受信器処理技術が基地局で使用されれば、ステップ１０２０における部分仮定の評価は図５で述べられた連続相殺受信器処理技術に基づいて行われる。この受信器処理技術について、伝送信号が処理される特定の順序は結果に影響する。このように、この受信器処理技術を使用して、評価されるＮＴ端末の各仮定について、仮定に関するＮＴ階乗の部分仮定に対応するＮＴ階乗の可能な順序付け（例えば、ＮＴ＝４であれば、ＮＴ！＝２４）がある。各部分仮定は特定順序の端末の集合ｕ＝｛ｕａ，ｕｂ，・・・，ｕＮＴ｝に対応し、そして連続相殺受信器処理は規定された順序（即ち、端末ｕａが最初に、続いて端末ｕｂ、等々）で端末を処理するであろう。
【０３４８】
各部分仮定について、連続相殺受信器処理は端末について後処理信号に関する一組のＳＮＲを提供し、それは：
γhyp,order＝{γ１，γ２，・・・，γＮＴ｝
と表され、ここでγｊは部分仮定におけるｊ番目の端末に関する受信器処理後のＳＮＲである。
【０３４９】
各部分仮定はさらに性能計量基準Ｒhyp,orderと関連し、それは様々な要素の関数である。例えば、端末のＳＮＲに基づく性能計量基準は：
Ｒhyp,order＝ｆ(γhyp,order)
と表され、ここでｆ(・)は括弧内の項の特定の実関数である。
【０３５０】
様々な関数が性能計量基準を定式化するために使用される。一つの実施例では、部分仮定に関する全てのＮＴ端末について達成可能な処理能力の関数が使用され、それは式（７０）及び（７１）に示されたように表される。
評価される各部分仮定について、連続相殺受信器処理によって提供されるＳＮＲの集合は、例えば、式（７０）及び（７１）に示されたように、その部分仮定に関する性能計量基準を得るために使用される。各部分仮定について計算された性能計量基準は現行の最良の部分仮定のそれと比較される。現行の最良の部分仮定に関する性能計量基準が良ければ、その部分仮定及び関連する性能計量基準及びＳＮＲは新しい最良の部分仮定に関する計量基準として保存される。
【０３５１】
一旦、全ての部分仮定が評価されてしまえば、最良の部分仮定が選択され、部分仮定における端末は次の伝送区間において伝送を予定する。最良の部分仮定は特定の端末の集合と関連する。連続相殺受信器処理が基地局で使用されれば、最良の部分仮定はさらに基地局における特定の受信器処理順序と関連する。いずれにせよ、部分仮定はさらに端末の達成可能なＳＮＲと関連し、それは選択された処理順序に基づいて決定される。
【０３５２】
そして、端末のデータ伝送率は、式（７１）に示されたように、その達成されたＳＮＲに基づいて計算される。部分的ＣＳＩ（データ伝送率またはＳＮＲを含む）は予定された端末に通報され、そしてそれは所望の性能レベルを達成するそれらのデータ処理を調整する（即ち、適応させる）ために部分的ＣＳＩを使用する。
【０３５３】
図１０Ａに記述された上り回線予定計画手法は次の伝送区間でデータを伝送することを望む稼働端末の各可能な集合の全ての可能な順序付けを評価する特定の手法を表す。少数の稼働端末についてさえも、スケジューラによって評価される可能な部分仮定の総数は全く大きい。実際、部分仮定の総数は：
【０３５４】
【数５１】
2005509360.tif 000058
と表すことができ、ここでＮＵは予定計画のために考慮される稼働端末の数である。例えば、ＮＵ＝８及びＮＴ＝４であれば、Ｎsub-hyp＝１６８０である。徹底的な探索が最良の部分仮定を選択するために使用される性能計量基準によって定量化される最適なシステム性能を提供する部分仮定を決定するために使用される。
【０３５５】
端末を予定する処理における複雑さを低減させた様々な他の上り回線予定計画手法もまた使用される。そのような一つの上り回線予定計画手法では、各仮定に含まれる端末は特定の定義された規則に基づいて決定される特定の順番で処理される。一つの実施例では、各繰返しについて、連続相殺受信器処理技術は等化後最良のＳＮＲを持つ伝送信号を再生する。この場合には、順序付けは仮定における端末の後処理ＳＮＲに基づいて決定される。別の実施例では、各仮定における端末は特定の順序に基づいて処理される。処理順序は仮定における（例えば、最初に処理される最も低い優先権端末、次に処理される次に低い優先権端末、等々、及び最後に処理される最優先権端末を持つ）端末の優先権、ユーザー・ペイロード、待ち時間要求、緊急サービス優先権、等々に基づいている。
【０３５６】
別の上り回線予定計画手法では、端末はその優先権に基づいて予定される。各フレームについて、リスト中の特定の数の端末が予定計画に関して考慮される。一つの実施例では、ＮＴ最優先権端末のみが利用可能なＮＴ伝送チャネル上で伝送するために選択される。別の実施例では、ＮＵ＞ＮＸ＞ＮＴによって、リスト中のＮＸ最優先権端末が予定計画に関して考慮される。
【０３５７】
図１０ＢはＮＴ最優先権端末が上り回線上で伝送のために予定される優先権による予定計画手法に関する処理１０４０の実施例のフローチャートである。ステップ１０４２で、各伝送区間について、スケジューラはリスト中の全ての稼働端末の優先権を調べ、ＮＴ最優先権端末を選択する。この実施例では、リスト中の残りの（ＮＵ−ＮＴ）端末は予定計画について考慮されない。ステップ１０４４で、各選択端末に関するチャネル推定値ｈが再生される。ステップ１０４６で、ＮＴ選択端末によって形成された仮定の各部分仮定が評価され、各部分仮定について後処理ＳＮＲの対応ベクトルγhyp,orderが得られる。ステップ１０４８で、最良の部分仮定が選択され、最良の部分仮定のＳＮＲに対応するデータ伝送率が決定される。さらに、予定及びデータ伝送率が仮定における端末に通報される。そして、ステップ１０５０で、リスト中の端末の計量基準及びシステム計量基準が更新される。一つの実施例では、最良の部分仮定は、その計量基準が更新された後で、端末の優先権の正規化に最も近くにくるものに対応する。
【０３５８】
ＭＩＭＯシステムの上り回線予定計画は、「多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて上り回線資源を配分する方法及び装置（Method and Apparatus for Allocating Uplink Resources in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System）」と題し、２００１年５月１６日に出願され、本発明の譲請人に譲渡され、引用文献としてここに組込まれている米国特許出願第０９／８５９，３４６号にさらに詳細に記述されている。
【０３５９】
その優先権に基づいて端末が選択され、且つ伝送が予定される（下り回線または上り回線）予定計画手法について、貧弱な端末の集合化（groupings）が時折起こることがある。「貧弱な（poor）」端末の集合はその仮定チャネル応答行列Ｈに強い一次従属となる集合であり、そしてそれは集合中の各端末に関して全体の処理能力が低下する結果となる。これが起こると、端末の優先権がいくつかのフレームに亘って実質的に変化しない。このように、優先権が集合中の構成員の変化をもたらすのに十分に変化するまで、スケジューラはこの特定の端末集合によって動かなくなる。
【０３６０】
上述の「集団化（clustering）」効果を回避するために、スケジューラは端末を利用可能な伝送チャネルに割当てる前にこの状態を確認する、及び／またそれが発生したらその状態を検出するように設計することができる。いくつかの異なる技術が仮定行列Ｈにおける一次従属の程度を定めるために使用される。これらの技術はＨの固有値を解くこと、連続相殺受信器処理技術または線形空間等化技術を使用して後処理信号のＳＮＲを解くこと、等々を含む。この集団化状態の検知は一般的に簡単に実施できる。集団化状態が検知される場合は、スケジューラは行列Ｈにおける一次従属性を低減する試みにおいて（例えば、任意の方法で）端末を再順序付けできる。ごまかし手法はまた「良好な（good）」仮定行列Ｈ（即ち、最小量の一次従属性を持つもの）が得られる端末集合をスケジューラに選択させるために考案されている。
【０３６１】
VI．動作特性（性能）
ここに記述された技術の使用は改良されたシステム性能（例えば、より高い処理能力）を提供することができる。これらのいくつかの技術によってシステム処理能力における可能な改善を定量化するためにシミュレーションが行われた。シミュレーションでは、送信アンテナのアレイと受信アンテナを連結するチャネル応答行列Ｈは等分散、ゼロ平均ガウス確率変数（即ち、独立した複素ガウス仮定）から成ると仮定する。ＮＴ（１×ＮＲ）チャネルの無作為抽出に関する平均処理能力が評価される。処理能力はシャノンの理論的容量限界によって決定されたチャネル容量の５０％に取られていることに注目せよ。
【０３６２】
図１１Ａは単一ユーザーＭＩＭＯモード及び多ユーザーＭＩＭＯモード（即ち、Ｎ‐ＳＩＭＯモード）について四つの送信アンテナ（即ち、ＮＴ＝４）及び端末当たり四つの受信アンテナ（即ち、ＮＲ＝４）を持つＭＩＭＯシステムの平均下り回線処理能力を示す。シミュレーションによる各動作モードに関連する処理能力は平均後処理ＳＮＲの関数として提供される。単一ユーザーＭＩＭＯモードの平均処理能力は曲線１１１０として示され、多ユーザーＭＩＭＯモードの平均処理能力は曲線１１１２で示される。
【０３６３】
図１１Ａに示されたように、最大‐最大基準アンテナ割当を使用する多ユーザーＭＩＭＯモードに関連するシミュレーションによる処理能力は単一ユーザーＭＩＭＯモードについて達成された性能より良好な性能を示している。単一ユーザーＭＩＭＯモードでは、ＭＩＭＯ端末はより高い後処理ＳＮＲを達成するために連続相殺受信器処理を使用することによる恩恵を受ける。多ユーザーＭＩＭＯモードでは、たとえ各端末が線形空間（例えば、ＭＭＳＥ）処理技術を使用するとしても、予定計画手法は改良された性能（即ち、より高い処理能力）を達成するために多ユーザー選択ダイバシティを利用することができる。実際、多ユーザーＭＩＭＯモードにおける多ユーザー・ダイバシティは伝送区間を四つの等しい区間の部分スロットに分割し、且つ各ＭＩＭＯ端末をそれぞれの部分スロットに割当てることによって達成された処理能力を超える平均下り回線処理能力を得る結果となる。
【０３６４】
単一ユーザーＭＩＭＯモード及び多ユーザーＭＩＭＯモードの両者に関するシミュレーションに使用された予定計画手法は釣合いがとれた公平性を提供するように設計されておらず、いくつかの端末は他のものより高い平均処理能力を観測するであろう。公平性基準が課されるとき、二つの動作モードに関する処理能力の差異は減少する。それでもなお、単一ユーザー及び多ユーザーＭＩＭＯモードの両者に適応する能力は無線データ・サービスの提供における別の柔軟性を提供する。
【０３６５】
図１１Ｂは干渉制約環境（即ち、干渉電力が熱雑音電力よりはるかに大きい）における独立した複素ガウス仮定に関して四つの受信アンテナ（即ち、ＮＲ＝４）及び単一アンテナ端末の様々な数（即ち、ＮＴ＝１、２及び４）と関連する平均上り回線処理能力を示す。四つの送信アンテナ（即ち、ＮＴ＝４）の場合は一つの送信アンテナ（即ち、ＮＴ＝１）の場合より大きな容量を持っており、ＳＮＲと共に増加する利得を持つ。非常に高いＳＮＲでは、ＮＴ＝４の場合の容量はＮＴ＝１の場合のそれの４倍に近づく。非常に低いＳＮＲでは、これらの二つの場合の間の利得は減少し、無視できるようになる。
【０３６６】
干渉が少ないか無い環境（例えば、熱雑音に制限される）においては、ＮＴ＝４の場合の処理能力は図１１Ｂに示されたそれよりさらに大きい。熱雑音に制限される環境において、干渉電力は低く（例えば、ゼロに近くなる）、達成されるＳＮＲはＮＴ＝４の場合について図１１Ｂで与えられたそれより本質的に６ｄＢ大きい。例として、一つの端末が１０ｄＢのＳＮＲで受信されるとき、この端末について達成される平均処理能力は２．５８ｂｐｓ／Ｈｚである。四つの端末が同時に伝送することができるとき、達成される総合処理能力はＳＮＲ＝１０ｄＢ＋１０ｌｏｇ１０(４)＝１６ｄＢにおけるＮＴ＝４の曲線に相当する。このように、熱雑音に制限される環境において、四つの端末の総合処理能力は８．６８ｂｐｓ／Ｈｚで、 単一端末伝送のそれの約３．４倍である。
【０３６７】
セルラー網のような干渉制約システムでは、基地局の連続相殺受信器処理と連係して多数のＳＩＭＯ伝送を提供されるセル当たり処理能力は端末について選択された設定点の関数である。例えば、１０ｄＢのＳＮＲで、１×４ＳＩＭＯ端末が同時に伝送を許されるとき、その容量は二倍以上になる。２０ｄＢのＳＮＲで、その容量は一つの１×４端末によって達成されたそれの２．６倍増加する。しかしながら、より高い動作設定点は一般的により大きな周波数再使用要素を含む。すなわち、同じ周波数チャネルを同時に使用するセルの部分はより高い動作設定点に対応する必要なＳＮＲを達成するために低減する必要があり、それは全体のスペクトル効率（ｂｐｓ／Ｈｚ／セルで測定される）を低減させる。この手法について網容量（network capacity）を最大にする際、このように特定の動作設定点の選択と必要な周波数再使用要素との間には根本的な背反律（tradeoff）がある。
【０３６８】
図１１ＣはＮＴ＝１、２、及び４の同時端末持つセルのシミュレーション網に関するセル処理能力を示す。各セルはＮＲ＝４の受信アンテナを使用する。全ての端末は所定の設定点を達成するために電力制御される。ＮＲ＝４端末に関するセル処理能力は一つの端末だけが伝送することを許されるとき達成されるそれの二倍以上になるＳＮＲ設定点の範囲が存在することを検討は示している。
【０３６９】
送信器及び受信器ユニットの要素は一以上のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、プロセッサ、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、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理デバイス、その他の電子ユニット、またはそれのあらゆる組合せによって実施される。ここに述べられたいくつかの機能及び処理はまたプロセッサ上で実行されたソフトウェアによって実施される。
【０３７０】
本発明の或る形態はソフトウェア及びハードウェアの組合せによって実施される。例えば、空間処理、空間‐時間処理、連続相殺受信器処理、完全ＣＳＩ処理、ＣＳＩ（例えば、チャネルＳＮＲ）の誘導、予定計画、等々はプロセッサ（図２Ａ及び２Ｂの制御器２３０及び／または２７０）上で実行されるプログラムに基づいて行われる。ソフトウェア・コードは記憶ユニット（例えば、メモリ２３２及び／または２７２）中に記憶され、プロセッサ（例えば、制御器２３０及び／または２７０）によって実行される。記憶ユニットはプロセッサ中、またはプロセッサの外部に実装され、その場合には当技術分野では既知の様々な手段によってプロセッサに通信的に接続される。
【０３７１】
見出し（headings）は参照のために及び或る節を設けるのを補助するためにここに含まれる。これらの見出しはその中に記述された概念の範囲を制限することを意図するものではなく、これらの概念は全体の仕様を通して他の節に適用性を有する。
開示された実施例の先の記述は当業者が本発明を行い、或いは使用することを可能にするために提供される。これらの実施例への様々な変更は当業者には直ちに明白であり、ここに定義された一般原理は本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用できる。このように、本発明はここに示された実施例に限定されることを意図していないが、ここに開示された原理及び新規な特徴と両立する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０３７２】
【図１】本発明の様々な形態及び実施例が実施される多元接続通信システムの図である。
【図２Ａ】下り回線に関する一つの基地局と二つの端末のブロック図である。
【図２Ｂ】上り回線に関する一つの基地局と二つの端末のブロック図である。
【図３Ａ】利用可能な部分的ＣＳＩに基づいて処理を調整することが可能なＭＩＭＯ送信器ユニットの実施例のブロック図である。
【図３Ｂ】選択的チャネル反転に基づいてデータを処理することが可能な送信器ユニットの実施例のブロック図である。
【図３Ｃ】完全なＣＳＩに基づいてデータを処理することが可能な送信器ユニットの実施例のブロック図である。
【図３Ｄ】伝送チャネルの各群に関してデータを独立に符号化及び変調することが可能な送信器ユニットの実施例のブロック図である。
【図３Ｅ】ＯＦＤＭにおいて各周波数サブチャネルに関してデータを独立に処理することが可能な送信器ユニットの実施例のブロック図である。
【図４Ａ】受信器ユニットの中のＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｂ】ＣＣＭＩ技術を実施することが可能な空間／空間‐時間プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｃ】ＭＭＳＥ技術を実施することが可能な空間／空間‐時間プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｄ】ＤＦＥ技術を実施することが可能な空間／空間‐時間プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｅ】連続相殺受信器処理技術を実施することが可能な空間／空間‐時間プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｆ】受信器ユニットの中のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図４Ｇ】干渉相殺器の実施例のブロック図である。
【図５】連続相殺受信器処理技術を例示するフローチャートである。
【図６Ａ】いくつかの再使用パターンに基づいてシステム中の端末に関して達成されたＳＮＲの累積分布関数（ＣＤＦ）の例を示す。
【図６Ｂ】１‐セル再使用パターンに基づいて端末によって達成されたＳＮＲのＣＤＦの例を示す。
【図６Ｃ】３‐セル再使用パターンに基づく資源分割及び配分の実施例の図である。
【図７】適応再使用手法に関する処理の実施例のフローチャートである。
【図８Ａ】優先権に基づいてデータ伝送のために端末を予定する処理の実施例のフローチャートである。
【図８Ｂ】優先権に基づいてチャネルを端末に割当てる処理の実施例のフローチャートである。
【図８Ｃ】優先権に基づいて端末をより良いチャネルに更新する処理の実施例のフローチャートである。
【図９Ａ】下り回線データ伝送に関して端末を予定する処理の実施例のフローチャートである。
【図９Ｂ】最大‐最大（max-max）基準を使用して下り回線データ伝送に関して送信アンテナを端末に割当てる処理の実施例のフローチャートである。
【図９Ｃ】下り回線上でデータ伝送に関してＮＴ個の最優先権端末の集合を予定する処理の実施例のフローチャートである。
【図１０Ａ】上り回線データ伝送に関して端末を予定する処理の実施例のフローチャートである。
【図１０Ｂ】上り回線上でデータ伝送に関してＮＴ個の最優先権端末の集合を予定する処理の実施例のフローチャートである。
【図１１Ａ】いくつかの動作モードに関して端末当たり四個の送信アンテナ及び四個の受信アンテナをもつＭＩＭＯシステムの平均下り回線処理能力を示す。
【図１１Ｂ】四個の送信アンテナと単一アンテナ端末のいろいろな数に関連する平均上り回線処理能力を示す。
【図１１Ｃ】同時に送信する１、２及び４個の送信アンテナ端末をもつセルのシミュレーション網に関するセル処理能力を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【国際調査報告】
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