(57)【要約】      （修正有）【課題】アクセスポイント及びユーザー端末における送信チェーン及び受信チェーンの応答の違いに対処するためのダウンリンク及びアップリンク校正が提供される。【解決手段】初期校正において、送信／受信チェーンの応答を含むチャネル推定値を導き出すために使用されるＭＩＭＯパイロットをダウンリンク及びアップリンクで送信する。これらのチャネル推定値に基づいて補正行列が導き出され、その後に、アクセスポイント及びユーザー端末によってそれぞれ使用される。後続校正においては、一方のエンティティは、ＭＩＭＯパイロット及びステアリングされたリファレンスを送信する。他方のエンティティは、ステアリングされたリファレンスに基づく第１の送信行列、ＭＩＭＯパイロットに基づく第２の送信行列、及び、誤差の推定値がそれぞれ入った校正誤差行列を導き出す。２つの送信行列間における誤差を最小化するための適合型手順に基づいて反復的に調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルを校正する方法であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すことと、
ＭＩＭＯチャネル応答推定値、第１の校正誤差行列及び第２の校正誤差行列に基づいて第２の送信行列を導き出すことと、
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正すること、とを具備し、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値は、前記ＭＩＭＯチャネルの応答の推定値であり更に前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第２のパイロットに基づいて導き出され、前記第１の校正誤差行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第２の補正行列内の誤差の推定値を含む方法。
【請求項２】
前記第１のパイロットは、前記ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードを通じて受信されたステアリングされたパイロットである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のパイロットは、前記送信エンティティの複数の送信アンテナから送られた複数のパイロット送信を具備するＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記受信エンティティによって識別可能である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第２の送信行列を前記導き出すことは、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値を分解して前記ＭＩＭＯチャネルに関する第１の固有ベクトル行列を得ることと、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列に基づいて前記ＭＩＭＯチャネルに関する第２の固有ベクトル行列を計算することと、前記第２の固有ベクトル行列及び前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて前記第２の送信行列を計算すること、とを具備する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第２の送信行列を前記導き出すことは、前記第２の固有ベクトル行列を処理して第３の固有ベクトル行列を得ることをさらに具備し、前記第２の行列に関する前記処理は、前記送信エンティティによって前記受信エンティティから受信されたステアリングされたパイロットに基づいて送信行列を生成するために前記送信エンティティによって実施される処理と一致し、前記第２の送信行列は、前記第３の固有ベクトル行列及び前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて計算される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の固有ベクトル行列を前記処理することは、前記第２の行列内の前記固有ベクトルに関する直交化を行って前記第３の行列に関する直交固有ベクトルを導き出すことを具備する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）適合型手順に基づいて修正される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記修正することは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算することと、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関して前記誤差行列内の要素に関する偏導関数を導き出すことと、前記偏導関数及び前記誤差行列に基づいて更新ベクトルを計算することと、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記更新ベクトルによって更新すること、とを具備する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
偏導関数を前記導き出すことは、修正された第２の送信行列を、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値、前記第１の校正誤差行列、前記第２の校正誤差行列、及び誤差ベクトルに基づいて導き出すことと、前記第１の送信行列と前記修正された第２の送信行列の差としての修正された誤差行列を計算することと、前記偏導関数を前記誤差行列及び前記修正された誤差行列に基づいて計算することと、を具備する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記誤差行列、前記第１の校正誤差行列、及び前記第２の校正誤差行列は、複素値要素を含み、各複素値要素は、実数成分と虚数成分を有し、前記偏導関数は、前記実数成分及び前記虚数成分に関して別々に導き出される請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記修正することは、前記偏導関数によって行列を形成することをさらに具備し、前記更新ベクトルは、前記誤差行列及び前記偏導関数行列の逆数に基づいて計算される請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の前記要素のうちの前記選択された要素は、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の左上隅の要素を除くすべての対角要素を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記修正することは、誤差行列を前記導き出すこと、偏導関数を前記導き出すこと、更新ベクトルを前記計算すること、及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列を前記更新することを、前記更新ベクトルが終了条件を満たすまで複数回繰り返すことをさらに具備する請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列は、最急降下適合型手順に基づいて修正される請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記修正することは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算することと、総誤差を前記誤差行列に基づいて計算することと、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関して前記総誤差に関する偏導関数を導き出すことと、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記偏導関数によって更新すること、とを具備する請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記総誤差は、前記誤差行列内の要素の大きさの二乗の和として計算される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記修正することは、誤差行列を前記計算すること、総誤差を前記計算すること、偏導関数を前記導き出すこと、及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列を前記更新することを、前記総誤差が終了条件を満たすまで複数回繰り返すことをさらに具備する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の補正行列を前記第２の校正誤差行列によって更新することをさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の補正行列は、前記第１の校正誤差行列によって更新される請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記受信エンティティは、時分割多重（ＴＤＤ）ＭＩＭＯシステムにおけるユーザー端末であり、前記送信エンティティは、アクセスポイントである請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、複数のサブバンドの各々に関して、前記サブバンドで受け取られた前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットに基づいて一組の第１の及び第２の校正誤差行列が導き出される請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すため、ＭＩＭＯチャネル応答推定値、第１の校正誤差行列及び第２の校正誤差行列に基づいて第２の送信行列を導き出すため、及び前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を修正するため、に動作することができるコントローラであって、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値は、前記ＭＩＭＯチャネルの応答の推定値であり更に前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第２のパイロットに基づいて導き出され、前記第１の校正誤差行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第２の補正行列内の誤差の推定値を含むコントローラと、
前記ＭＩＭＯチャネルを通じて送信される前に前記第２の補正行列をデータシンボルに乗じるために動作することができる空間プロセッサと、を具備する装置。
【請求項２３】
前記第１のパイロットは、前記ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードを通じて受信されたステアリングされたパイロットであり、前記第２のパイロットは、前記送信エンティティの複数の送信アンテナから送られた複数のパイロット送信を具備するＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記受信エンティティによって識別可能である請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の誤差を小さくするために前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を繰り返し調整する適合型手順に基づいて前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を修正するために動作することができる請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記コントローラは、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値を分解して前記ＭＩＭＯチャネルに関する第１の固有ベクトル行列を得るため、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値、前記第１の校正誤差行列、及び前記第２の校正誤差行列に基づいて前記ＭＩＭＯチャネルに関する第２の固有ベクトル行列を計算するため、及び前記第２の固有ベクトル行列及び前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて前記第２の送信行列を計算するため、にさらに動作することができる請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記コントローラは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算するため、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関して前記誤差行列内の要素に関する偏導関数を導き出すため、前記偏導関数及び前記誤差行列に基づいて更新ベクトルを計算するため、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記更新ベクトルによって更新するため、及び前記誤差行列の前記計算、前記偏導関数の前記導出、前記更新ベクトルの前記計算、及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列の前記更新を、前記更新ベクトルが終了条件を満たすまで複数回繰り返すため、にさらに動作することができる請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
前記コントローラは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算するため、総誤差を前記誤差行列に基づいて計算するため、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関して前記総誤差に関する偏導関数を導き出すため、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記偏導関数によって更新するため、及び前記誤差行列の前記計算、前記総誤差の前記計算、前記偏導関数の前記導出、及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列の前記更新を、前記総誤差が終了条件を満たすまで複数回繰り返すため、にさらに動作することができる請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すための手段と、
ＭＩＭＯチャネル応答推定値、第１の校正誤差行列及び第２の校正誤差行列に基づいて第２の送信行列を導き出すための手段と、
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正する手段と、を具備し、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値は、前記ＭＩＭＯチャネルの応答の推定値であり更に前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第２のパイロットに基づいて導き出され、前記第１の校正誤差行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第２の補正行列内の誤差の推定値を含む装置。
【請求項２９】
前記第１のパイロットは、前記ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードを通じて受信されたステアリングされたパイロットであり、前記第２のパイロットは、前記送信エンティティの複数の送信アンテナから送られた複数のパイロット送信を具備するＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記受信エンティティによって識別可能である請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値を分解して前記ＭＩＭＯチャネルに関する第１の固有ベクトル行列を得る手段と、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値、前記第１の校正誤差行列、及び前記第２の校正誤差行列に基づいて前記ＭＩＭＯチャネルに関する第２の固有ベクトル行列を計算する手段と、前記第２の固有ベクトル行列及び前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて前記第２の送信行列を計算する手段と、をさらに具備する請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算する手段と、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関して前記誤差行列内の要素に関する偏導関数を導き出す手段と、前記偏導関数及び前記誤差行列に基づいて更新ベクトルを計算する手段と、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記更新ベクトルによって更新する手段と、前記誤差行列の前記計算、前記偏導関数の前記導出、前記更新ベクトルの前記計算、及び前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列の前記更新を、前記更新ベクトルが終了条件を満たすまで複数回繰り返す手段と、をさらに具備する請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差としての誤差行列を計算する手段と、総誤差を前記誤差行列に基づいて計算する手段と、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列内の要素のうちの選択された要素に関する前記総誤差についての偏導関数を導き出す手段と、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記偏導関数によって更新する手段と、前記誤差行列の前記計算、前記総誤差の前記計算、前記偏導関数の前記導出、及び、前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列の前記更新を、前記総誤差が終了条件を満たすまで複数回繰り返す手段と、をさらに具備する請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルを校正する方法であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルに関するダウンリンクチャネル応答推定値及びアップリンクチャネル応答推定値に基づいて第１の校正を行って第１の補正行列と第２の補正行列を得ることであって、前記第１の補正行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用され、前記第２の補正行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用されることと、
前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロット及び第２のパイロットに基づいて第２の校正を行って第１の校正誤差行列と第２の校正誤差行列を得ることであって、前記第１の校正誤差行列は、前記第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記第２の補正行列内の誤差の推定値を含むこと、とを具備する方法。
【請求項３４】
前記第２の補正行列を前記第２の校正誤差行列によって更新することをさらに具備する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１のパイロットは、前記ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードを通じて受信されたステアリングされたパイロットであり、前記第２のパイロットは、前記送信エンティティの複数の送信アンテナから送られた複数のパイロット送信を具備するＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記受信エンティティによって識別可能である請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
第２の校正を前記行うことは、前記第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すことと、前記第２のパイロットから得られたＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて第２の送信行列を導き出すことと、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正すること、とを具備する請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列は、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の誤差を小さくするために前記第１の校正誤差行列と前記第２の校正誤差行列を繰り返し調整する適合型手順を使用して修正される請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルに関するダウンリンクチャネル応答推定値とアップリンクチャネル応答推定値に基づいて第１の校正を行って第１の補正行列と第２の補正行列を得るため、及び前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロット及び第２のパイロットに基づいて第２の校正を行って第１の校正誤差行列と第２の校正誤差行列を得るため、に動作することができるコントローラであって、前記第１の補正行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用され、前記第２の補正行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用され、前記第１の校正誤差行列は、前記第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記第２の補正行列内の誤差の推定値を含むコントローラと、
前記ＭＩＭＯチャネルを通じて送信される前に前記第２の補正行列をデータシンボルに乗じるために動作することができる空間プロセッサとを具備する装置。
【請求項３９】
前記コントローラは、前記第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すため、前記第２のパイロットから得られたＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて第２の送信行列を導き出すため、及び前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正するため、に動作することができる請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記コントローラは、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の差を小さくするために前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を繰り返し調整する適合型手順を用いて前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を修正するために動作することができる請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルに関するダウンリンクチャネル応答推定値及びアップリンクチャネル応答推定値に基づいて第１の校正を行って第１の補正行列及び第２の補正行列を得る手段であって、前記第１の補正行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用され、前記第２の補正行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために使用される手段と、
前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロット及び第２のパイロットに基づいて第２の校正を行って第１の校正誤差行列及び第２の校正誤差行列を得る手段であって、前記第１の校正誤差行列は、前記第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記第２の補正行列内の誤差の推定値を含む手段と、を具備する装置。
【請求項４２】
第２の校正を行う前記手段は、前記第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出す手段と、前記第２のパイロットから得られたＭＩＭＯチャネル応答推定値に基づいて第２の送信行列を導き出す手段と、前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正する手段と、を具備する、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列は、前記第１の送信行列と前記第２の送信行列の誤差を小さくするために前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を繰り返し調整する適合型手順を用いて修正される請求項４２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には通信に関するものである。本発明は、より具体的には、無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおけるダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答の校正技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯシステムは、データを送信するために複数（ＮＴ本）の送信アンテナ及び複数（ＮＲ本）の受信アンテナを採用する。ＮＴ本の送信アンテナ及びＮＲ本の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳの空間チャネルに分解することができ、ここで、NS ≦ min{NT, NR}である。ＮSの空間チャネルは、全体的スループットの向上を目的としてデータを並行して送信するために又は信頼性向上を目的としてデータを冗長的に送信するために使用することができる。
【０００３】
高性能を達成させるためには、ＭＩＭＯチャネルの応答を既知である必要があることがしばしばある。例えば、アクセスポイントは、ユーザー端末へのダウンリンク送信のための空間処理を行うためにダウンリンクチャネルの応答を既知である必要がある。１つの従来のチャネル推定法においては、アクセスポイントは、パイロットをダウンリンクで送信し、ユーザー端末は、該パイロットに基づいてダウンリンクチャネル応答を推定して該ダウンリンクチャネル応答推定値をアクセスポイントに送り戻す。このチャネル推定法は、アップリンク資源を利用し、更に、該チャネル応答推定値を送り戻す上での遅延を発生させる。これらは両方とも望ましくないことである。
【０００４】
ＴＤＤシステムは、ダウンリンク及びアップリンクの両方に関して単一の周波数帯を使用し、ダウンリンクには時間の一部分が割り当てられ、アップリンクには該時間の残りの部分が割り当てられる。ＴＤＤシステムの場合は、ダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答は、互いに相補的であると想定することができる。即ち、ＨがアンテナアレイＡからアンテナアレイＢへのチャネル応答行列を表す場合は、相補チャネルは、アレイＢからアレイＡへの結合がＨＴによって与えられることを暗に意味しており、ここで、ＨＴは、Ｈの転置を表す。相補チャネルを有する場合は、一方のリンク（例えば、ダウンリンク）に関するチャネル応答は、他方のリンク（例えば、アップリンク）を介して受信されるパイロットに基づいて推定することができる。
【０００５】
アクセスポイント及びユーザー端末は、両方とも、送信のための送信チェーン及び受信のための受信チェーンをそれぞれ利用する。このため、ダウンリンク送信は、アクセスポイントにおける送信チェーンの応答及びユーザー端末における受信チェーンの応答を含む「有効な」ダウンリンクチャネル応答を観測することになる。それに対応して、アップリンク送信は、ユーザー端末における送信チェーンの応答及びアクセスポイントにおける受信チェーンの応答を含む有効なアップリンクチャネル応答を観測することになる。アクセスポイントにおける送信チェーンの応答及び受信チェーンの応答は、典型的には、ユーザー端末における送信チェーンの応答及び受信チェーンの応答とは異なる。その結果、典型的には、有効ダウンリンクチャネル応答及び有効アップリンクチャネル応答は、互いに相補的でない。一方のリンクに関して得られたチャネル応答推定値が他方のリンクに関する空間処理のために使用される場合は、アクセスポイント及びユーザー端末における送信／受信チェーンの応答のどのような違いも誤差となり、該誤差は、決定して対処しなければ性能を低下させるおそれがある。
【０００６】
従って、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムにおけるダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答を校正する技術が必要である。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書では、アクセスポイント及びユーザー端末における送信チェーンの応答及び受信チェーンの応答の違いに対処するためにダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答を校正する技術が説明される。校正後は、１方のリンクに関して得られたチャネル応答推定値を、他方のリンクに関するチャネル応答推定値として使用することができる。このことは、チャネル推定及び空間処理を単純化することができる。
【０００８】
該校正は、２つの部分、即ち初期校正及び後続校正、に分けることができる。初期校正に関しては、アクセスポイント及びユーザー端末は、ダウンリンク及びアップリンクにおいてＭＩＭＯパイロット（後述）をそれぞれ送信する。これらのＭＩＭＯパイロットは、該当する送信／受信チェーンの応答を含む「有効な」ダウンリンクチャネル応答推定値及びアップリンクチャネル応答推定値
【数１】
2011160440.tif 000003
【０００９】
を導き出すために使用される。チャネル推定値H^dn及びH^upは、補正行列K^ap及びK^utを導き出すために使用され、これらの補正行列は、後述されるように、各々の送信／受信チェーンの応答に対処するためにアクセスポイント及びユーザー端末によってのちにそれぞれ使用される。
【００１０】
後続校正に関しては、１方のエンティティ（例えば、アクセスポイント）は、ＭＩＭＯパイロット及びステアリングされたリファレンス（ｓｔｅｅｒｅｄ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）（後述）を送信する。他方のエンティティ（例えば、ユーザー端末）は、（１）「実際の受信された」送信行列V~aを該ステアリングされたリファレンスに基づいて導き出し、（２）「仮定された」送信行列V~hypをＭＩＭＯパイロット及び校正誤差行列Qap及びQutに基づいて導き出す。行列Qap及びQutは、補正行列K^ap及びK^ut内の誤差の推測値又は推定値をそれぞれ含む。送信行列V~aとV~hypの差は、補正行列内の誤差の推定値の精度を示している。行列Qap及びQutは、V~aとV~hypの誤差を最小にする適合型手順に基づいて調整することができる。以下では、行列Qap及びQutを反復的に調整する幾つかの適合型手順が説明される。補正行列K^ap及びK^utは、その後に、校正誤差行列Qap及びQutによってそれぞれ更新することができる。
【００１１】
以下では、本発明の様々な側面及び実施形態がさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステム内のアクセスポイント及びユーザー端末における送信部分と受信部分を示した図である。
【図２】アクセスポイント及びユーザー端末において送信／受信チェーンについて対処するために補正行列を使用することを示した図である。
【図３】初期校正、通常校正、及び後続校正のためにアクセスポイント及びユーザー端末によって実施されるプロセスを示した図である。
【図４】最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）適合型手順を示した図である。
【図５】最急降下適合型手順を示した図である。
【図６】アクセスポイント及びユーザー端末のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書における「典型的」という表現は、「１つの例、事例、又は実例」であることを意味する。本明細書において「典型的実施形態」として記述されているいずれの実施形態も、その他の実施形態よりも優先されるか又は有利であることを必ずしも意味するわけではない。
【００１４】
本明細書において説明されている校正技術は、単一搬送波ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステム及び多搬送波ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムに関して使用することができる。説明を明確化するため、これらの校正技術は、単一搬送波ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムを対象にして説明される。
【００１５】
図１は、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステム１００内のアクセスポイント１１０及びユーザー端末１５０における送信部分と受信部分のブロック図である。ダウンリンクの場合は、アクセスポイント１１０において、送信シンボル（ベクトルxdnによって表される）が送信チェーン１１４によって処理され、Nap本のアンテナ１１６から及びHの応答を有する無線ＭＩＭＯチャネルで送信される。ユーザー端末１５０においては、Nap個のダウンリンク信号がNut本のアンテナ１５２受信され、受信チェーン１５４によって処理されて受信シンボル（ベクトルrdn）によって表される）が得られる。送信チェーン１１４による処理は、典型的には、デジタル−アナログ変換、増幅、フィルタリング、周波数アップコンバージョン、等を含む。受信チェーン１５４による処理は、典型的には、周波数ダウンコンバージョン、増幅、フィルタリング、アナログ−デジタル変換、等を含む。
【００１６】
アップリンクに関しては、ユーザー端末１５０において、送信シンボル（ベクトルxupによって表される）が送信チェーン１６４によって処理され、Nut本のアンテナからＭＩＭＯチャネルで送信される。アクセスポイント１１０においては、Nut個のアップリンク信号がNap本のアンテナ１１６によって受信され、受信チェーン１２４によって処理されて受信シンボル（ベクトルrupによって表される）が得られる。
【００１７】
ダウンリンクの場合は、ユーザー端末における受信ベクトルは次式のように表すことができる。
【数２】
2011160440.tif 000004
【００１８】
ここで、
xdnは、Nap本のアクセスポイントアンテナから送信されたNapの送信シンボルを有するベクトルである。
【００１９】
rdnは、Nut本のユーザー端末アンテナを通じて得られたNutの受信シンボルを有するベクトルである。
【００２０】
Tapは、アクセスポイント送信チェーンに関するＮapの複素利得を有するNap×Nap対角行列であり、各アクセスポイントアンテナごとに１つの複素利得である。
【００２１】
Rutは、ユーザー端末受信チェーンに関するNutの複素利得を有するNut×Nut対角行列であり、各アクセスポイントアンテナごとに１つの複素利得である。
【００２２】
Ｈは、ダウンリンクに関するNut×Napチャネル応答行列である。
【００２３】
送信／受信チェーン及びＭＩＭＯチャネルの応答は、典型的には、周波数の関数である。説明を単純化するため、定周波数応答を有するフラットフェージングチャネルであると想定されている。
【００２４】
アップリンクの場合は、アクセスポイントにおける受信ベクトルは次式のように表すことができる。
【数３】
2011160440.tif 000005
【００２５】
ここで、
xupは、Nup本のユーザー端末アンテナから送信されたNupの送信シンボルを有するベクトルである。
【００２６】
rupは、Nap本のアクセスポイントアンテナを通じて得られたNapの受信シンボルを有するベクトルである。
【００２７】
Tutは、ユーザー端末送信チェーンに関するNutの複素利得を有するNut×Nut 対角行列であり、各ユーザー端末アンテナごとに１つの複素利得である。
【００２８】
Rutは、アクセスポイント受信チェーンに関するNapの複素利得を有するNap×Nap対角行列であり、各アクセスポイントアンテナごとに１つの複素利得である。
【００２９】
HTは、アップリンクに関するNap×Nutチャネル応答行列である。
【００３０】
式（１）及び（２）から、該当する送信チェーン及び受信チェーンの応答を含む「有効な」ダウンリンクチャネル応答Hdn及びアップリンクチャネル応答Hupは、次式のように表すことができる。
【数４】
2011160440.tif 000006
【００３１】
方程式の組（３）内の２つの式を結合させて次式を得ることができる。
【数５】
2011160440.tif 000007
【００３２】
ここで、Kap＝T−1apRap及びKut＝T−1utRutである。Kapは、アクセスポイントに関するNap×Nap対角行列であり、受信チェーン応答Ｒapと送信チェーン応答Tapの比によって得られる。ここで、該比は、各要素ごとに求められる。同様に、Kutは、ユーザー端末に関するNut×Nut対角行列であり、受信チェーン応答Rutと送信チェーン応答Tutの比によって得られる。
【００３３】
式（４）は、次式のように表すこともできる。
【数６】
2011160440.tif 000008
【００３４】
ここで、
Hcupは、アップリンクに関する校正されたチャネル応答を表す。
【００３５】
Hcdnは、ダウンリンクに関する校正されたチャネル応答を表す。
【００３６】
行列Kap及びKutは、アクセスポイント及びユーザー端末における送信／受信チェーンの違いに対処した値を含む。式（５）において示されているように、対角行列Kap及びKutを有効ダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答に当てはめることは、一方のリンクに関する校正されたチャネル応答を他方のリンクに関する校正されたチャネル応答によって表すことを可能にする。
【００３７】
初期校正は、行列Kap及びKutを決定するために行うことができる。典型的には、真のチャネル応答H及び送信／受信チェーン応答は不明であり、更には正確に確認することも簡単に確認することもできない。代替として、有効なダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答Hdn及びHupは、ダウンリンク及びアップリンクでそれぞれ送られたＭＩＭＯパイロットに基づいて推定することができる。ＭＩＭＯパイロットは、NT本の送信アンテナから送られたNTのパイロット送信を具備するパイロットであり、各送信アンテナからのパイロット送信は、受信エンティティによって識別可能である。このことは、例えば、各送信アンテナからのパイロット送信に関する異なる直交シーケンスを用いて達成させることができる。これで、行列Kap及びKut（補正行列K^ap及びK^utと呼ばれる）の推定値は、後述されるように、有効ダウンリンクチャネル応答推定値H^dn及び有効ダウンリンクチャネル応答推定値H^upに基づいて導き出すことができる。行列K^ap及びK^utは、アクセスポイント及びユーザー端末における送信／受信チェーンの違いに対処することができる補正係数を含む。
【００３８】
図２は、アクセスポイント１１０及びユーザー端末１５０における補正行列K^ap及びK^utの使用を示した図である。ダウンリンクにおいては、最初に、装置１１２によって送信ベクトルxdnに補正行列K^apが乗じられる。ダウンリンクに関して送信チェーン１１４及び受信チェーン１５４が行う後続の処理は、図１に示されているとおりである。同様に、アップリンクにおいては、最初に、装置１６２によって送信ベクトルxupに補正行列K^utが乗じられる。アップリンクに関して送信チェーン１６４及び受信チェーン１２４が行う後続の処理も同じく図１に示されているとおりである。
【００３９】
ＭＩＭＯシステムの場合は、データは、ＭＩＭＯチャネルのNSの固有モードで送信することができる。これらの固有モードは、該ＭＩＭＯチャネルの直交空間チャネルであるとみることができる。該ＭＩＭＯチャネルのNSの固有モードを得るために、チャネル応答行列Hを「対角化」することができる。この対角化は、Hの特異値分解又はHの相関行列の固有値分解のいずれかを行うことによって達成させることができ、R＝HHHであり、ここで、HHは、Hの共役転置を表している。
【００４０】
表１は、ダウンリンク及びアップリンクに関する有効チャネル応答と校正されたチャネル応答、及び、校正されたダウンリンクチャネル応答行列とアップリンクチャネル応答行列の特異値分解を示した表である。
【表１】
2011160440.tif 000009
【００４１】
表１において、Uapは、Hcupの左の固有ベクトルのNap×Napユニタリ行列であり、Σは、Hcupの特異値のNap×Nut対角行列であり、Vutは、Hcupの右の固有ベクトルのNut×Nutユニタリ行列であり、“*”は、複素共役を表す。ユニタリ行列Mは、属性MHM = Iによって表され、ここで、Iは単位行列である。更に、行列V*ut及びU*apは、Hcdnの左及び右のそれぞれの固有ベクトルの行列でもある。行列V、V*、VT及びVHは、行列Vの異なる形である。説明を単純化するため、以下の説明において行列Uap及びVutに言及している場合は、その他の形にも言及しているとみなすことができる。行列Uap及びVut（送信行列とも呼ばれる）は、アクセスポイント及びユーザー端末が空間処理のためにそれぞれ使用することができ、下付き文字によってそのように表される。
【００４２】
特異値分解は、本明細書によって参照されることによって本明細書に組み入れられているギルバート・ストラング著"Linear Algebra and Its Applications" （線形代数及びその応用）Second Edition, Academic Press, 1980においてさらに詳細に説明されている。
【００４３】
実際のシステムにおいては、行列Hcdn及びHcupは利用できない。代替として、ユーザー端末は、アクセスポイントによって送信されたＭＩＭＯパイロットに基づいて、校正されたダウンリンク応答を推定することができる。次に、ユーザー端末は、校正されたダウンリンクチャネル応答推定値H^cdnの特異値分解を行い、H^cdnの左の固有ベクトルの対角行列Σ^及び行列V^*utを得ることができる。ここで、各行列の右横のハット記号（“^”）は、実際の行列の推定であることを示している。同様に、アクセスポイントは、ユーザー端末によって送信されたＭＩＭＯパイロットに基づいて、校正されたアップリンクチャネル応答を推定することができる。次に、アクセスポイントは、校正されたアップリンクチャネル応答推定値H^cupの特異値分解を行い、H^cupの左の固有ベクトルの対角行列Σ^及び行列U^apを得ることができる。
【００４４】
相補チャネル及び校正に起因して、特異値分解は、ユーザー端末又はアクセスポイントのいずれかが実施するだけで両方の行列V^ut及びU^apを得ることができる。以下では、説明を明確化するため、後述されるように、ユーザー端末が校正されたダウンリンクチャネル応答推定値H^cdnを入手し、H^cdnの分解を行い、行列V^utを空間処理のために使用し、ステアリングされたリファレンスを用いて行列U^apをアクセスポイントに送り戻す。ステアリングされたリファレンス（又は、ステアリングされたパイロット）は、全アンテナから及びＭＩＭＯチャネルの固有モードで送信されるパイロットである。
【００４５】
ユーザー端末は、アップリンクのステアリングされたリファレンスを次式のように送信することができる。
【数７】
2011160440.tif 000010
【００４６】
ここで、
Pmは、ステアリングされたリファレンスに関する固有モードmで送信されるパイロットシンボルである。
【００４７】
xup,mは、固有モードmに関するアップリンクのステアリングされたリファレンスに関する送信ベクトルである。
【００４８】
v^ut，mは、V^utのm番目の固有ベクトル又はカラムであり、ここで、V^ut＝［v^ut，1  v^ut，2 ．．．v^ut，Nut］である。
【００４９】
アクセスポイントにおける受信されたアップリンクのステアリングされたリファレンスは、次式のように表すことができる。
【数８】
2011160440.tif 000011
【００５０】
ここで、
rum,pは、固有ベクトルmに関するアップリンクのステアリングされたリファレンスに関する受信ベクトルである。
【００５１】
σ^ｍは、Σ^のｍ番目の対角要素である。
【００５２】
u^ap,mは、U^apのm番目の固有ベクトル又はカラムであり、ここで、Uap = [u^ap,1  u^ap,2 … u^ap,Nap]である。
【００５３】
式（７）は、アクセスポイントにおける受信されたアップリンクのステアリングされたリファレンスは、雑音が存在しない状態ではu^ap,m σ^mpmにほぼ等しいことを示している。アクセスポイントは、様々な推定法を用いて、ユーザー端末によって送られたステアリングされたリファレンスに基づいてアップリンクチャネル応答の推定値を得ることができる。
【００５４】
一実施形態においては、u^ap,m の推定値を得るために、最初に、受信されたベクトルrup,mにパイロットシンボルの複素共役р＊mが乗じられ、次に、各固有モードに関する複数の受信されたステアリングされたリファレンスシンボルに関して積分され、各固有モードmに関するu^ap,m σ^mの推定値であるベクトルｒ−up,mが得られる。固有ベクトルは、単位のべき（ｕｎｉｔ  ｐｏｗｅｒ）を有するため、各固有モードに関する特異値σ^mは、該固有モードに関するアップリンクのステアリングされたリファレンスの受信されたべきに基づいて推定することができ、σ^^m＝ || r−up,m||２である。u^ap,mの推定値のNapの要素の各々は、r−up,mのNapの要素のうちの対応する１つをσ^^ｍで除することによって得られる。
【００５５】
もう１つの実施形態においては、u^ap,mの推定値は、受信されたベクトルrup,mに基づき更にＭＭＳＥ法を用いて得られる。パイロットシンボルрｍは既知であるため、アクセスポイントは、u^ap,mの該推定値を導き出すことができ、受信されたパイロットシンボルр^ｍ（vut,mを用いて受信ベクトルrup,mに関するマッチングされたフィルタリングを実施後に得られる）と送信されたパイロットシンボルｐｍとの間の平均二乗誤差が最小化される。
【００５６】
アクセスポイントは、u^ap,mの推定値に関する追加処理を行うことができ、ここで、ｍ＝１．．ＮSである。例えば、これらの推定値は、一度に１つの固有ベクトルに関して入手されるため、ＮS個の固有ベクトル推定値は、例えば、受信されたステアリングされたリファレンス内の雑音、ＭＩＭＯチャネル応答の変化、等に起因して互いに直交にならないことがある。この場合は、アクセスポイントは、グラム・シュミット直交化をＮS個の固有ベクトル推定値に対して行って直交送信ベクトルを得ることができる。いずれの場合においても、アクセスポイントは、U^apの推定値である送信行列U^^apを入手し、他方、ユーザー端末は、該送信行列U^^apをH^cdnに基づいて導き出す。アクセスポイントは、送信行列U^^apを用いてダウンリンク送信のための空間処理を行う。
【００５７】
１．後続校正
初期校正によって得られた補正行列K^ap及びK^utは、（１）初期校正に用いられたチャネル推定値H^dn及びH^upが不完全であること、（２）アクセスポイント及びユーザー端末における送信／受信チェーンの変化、等の様々な原因に起因する誤差を含んでいる可能性がある。補正行列内の誤差は、（１）ユーザー端末が空間処理のために使用し更にH^cdnから導き出される送信行列V^ut及び（２）アクセスポイントが空間処理のために使用し更にV^utを用いて送られるアップリンクのステアリングされたリファレンスから導き出される送信行列U^^apの両方において誤差を引き起こす。補正行列内のこれらの誤差を推定して取り除くことができれば、向上された性能を得ることができる。
【００５８】
アクセスポイント及び／又はユーザー端末は、補正行列K^ap及びK^ut内の誤差を推定するための後続校正を行うことができる。以下では、説明を明確化するため、ユーザー端末による後続校正を対象にしている。ユーザー端末による後続校正の場合は、アクセスポイントは、補正行列K^apを用いてダウンリンクでＭＩＭＯパイロットを送信し、更に、送信行列U^^ap及び補正行列K^apを用いてダウンリンクでステアリングされたリファレンスを送信する。ダウンリンクのステアリングされたリファレンスは、xdn,m = K^apu^^ap,mpmとして表すことができ、ここで、U^^ap ＝［u^^ap,1 u^^ap,2 ．．．u^^ap,Nap］である。ユーザー端末は、アップリンクのステアリングされたリファレンスに関して上述されている推定値と類似したVutΣTの推定値を、受信されたダウンリンクのステアリングされたリファレンスに基づいて得ることができる。説明を単純化するため、ダウンリンクのステアリングされたリファレンスから導き出されたVutΣTの推定値は、「実際の受信された」送信行列V~aと呼ばれており、該行列は、Vutの推定値及びΣの推定値を含む非正規化行列である。（説明を明確化するため、行列の右横の“〜”は、該行列が非正規化行列であることを示している。）ユーザー端末は、アクセスポイントによって送信されたＭＩＭＯパイロットからH^cdnの別の型も入手する。
【００５９】
補正行列K^ap及びK^ut内の誤差は、対角校正誤差行列Ｑ'ap及びＱ'ut によってそれぞれ表すことができる。従って、補正行列K^ap及びK^utは、次式のように表すことができる。
【数９】
2011160440.tif 000012
【００６０】
これらの補正行列内の誤差が小さい場合は、Q'ap及びQ'utの対角要素は、1+j0に近い複素値である。従って、校正されたダウンリンクチャネル応答推定値H^cdnは、次式によって表すことができる。
【数１０】
2011160440.tif 000013
【００６１】
行列Q'ap及びQ'ut、はK^ap及びK^ut内の「真の」誤差をそれぞれ含む。Q'ap及びQ'utの推測値又は推定値は、Qap及びQutとしてそれぞれ表すことができる。「仮定された」ダウンリンクチャネルは、次式のように定義することができる。
【数１１】
2011160440.tif 000014
【００６２】
仮定されたダウンリンクチャネルは、H^dnKapの推測値であり、当てはめられた正確な補正行列K^ap内の誤差はQapであるという想定の下で導き出される。Qapが式（１０）内のQ'apの完璧な推測値であり、H^dnが式（９）内のＨdnの完璧な推定値である場合は、Ｈhyp＝ Hcdn及びHＴhyp ＝ Hcupである。
【００６３】
アクセスポイントにおける空間処理は、次式のように表すことができる。
【数１２】
2011160440.tif 000015
【００６４】
ここで、V^utは、H^cdnの特異値分解から得られ、Ｈ^cdnは、ダウンリンクＭＩＭＯパイロットから得られる。ユーザー端末は、Q'apに関する値は有しておらず、推測値Qap のみを有している。従って、ユーザー端末は、仮定上において校正誤差行列がQap及びQutであった場合にアクセスポイントによって得られていたことになる非正規化送信行列U~rxを次式のように計算する。
【数１３】
2011160440.tif 000016
【００６５】
式（１２）は、QapがQ'ap の完璧な推測値であり更にQutがQ'ut の完璧な推測値である場合は式（１１）と等しい。この場合は、Hhyp＝H^dn Kapである。
【００６６】
ユーザー端末は、アクセスポイントが受信されたアップリンクのステアリングされたリファレンスに関して行っていたことになるのと同じ方法で、U~rxに関する処理を行い、「生成された」送信行列Ugを得る。この「生成された」送信行列Ugは、Ｕ^apに類似する正規化された送信行列である。例えば、アクセスポイントは、送信ステアリングベクトルの性能を向上させるために、受信された固有ベクトルu^^ ap,mのグラム・シュミット直交化を行うことができる。この場合は、ユーザー端末は、Ｕ~rx内の固有ベクトルに関して同じ直交化を行うことになる。ユーザー端末は、通常はアクセスポイント及びユーザー端末の両方によって行われる処理を単にエミュレートするが、校正誤差はQap及びQutによって表されると想定する。行列Ugは、ダウンリンクのステアリングされたリファレンスを送信するために及びダウンリンク送信を空間処理するためにアクセスポイントによって使用されていたことになる。
【００６７】
ユーザー端末における空間処理は、次式によって表すことができる。
【数１４】
2011160440.tif 000017
【００６８】
この場合も同じく、ユーザー端末は、Q'apは有しておらず、推測値Qapのみを有している。従って、ユーザー端末は、自己に関する仮定された送信行列Ｖ~hypを次式のように計算する。
【数１５】
2011160440.tif 000018
【００６９】
式（１４）は、HhypがH^dnKapの完璧な推測値で、QapがQ'apの完全な推測値である場合に、式（１３）と等しい。行列V~hypは、（アクセスポイント送信行列Ugに対応する）ユーザー端末送信行列Vgと、（Σに類似する）対角行列Σgと、を含む非正規化行列である。行列V~hypはユーザー端末によって受け取られ、（１）ユーザー端末がV^utを用いてアップリンクのステアリングされたリファレンスを送信し、（２）アクセスポイントが該受け取られたアップリンクのステアリングされたリファレンスに関する通常処理を行って送信行列Ugを導き出し、（３）アクセスポイントがUgを用いてダウンリンクのステアリングされたリファレンスを送信し、（４）補正行列K^ap及びK^utが行列Qap及びQutによってそれぞれ示された誤差を有すると仮定され、更に、（５）ダウンリンクＭＩＭＯパイロットからのH^cdn内にはチャネルス推定誤差が存在しないと想定される。
【００７０】
式（１２）及び（１４）は、校正誤差行列Qap及びQutが補正行列K^ap及びK^ut内の真の誤差をそれぞれ正確に示している場合に正確である。ダウンリンクのステアリングされたリファレンスから得られた実際の受信された送信行列V~aとダウンリンクＭＩＭＯパイロットから得られた仮定された送信行列V~hypの差は、次式のように計算することができる。
【数１６】
2011160440.tif 000019
【００７１】
ここで、Eは、V~aとV~hypの間の誤差のNut×Nap行列である。誤差行列Eは、Qap及びQutに関する推測値の精度を示す。行列Qap及びQutを調整して誤差行列Eをゼロに近づけるようにするために様々な適合型手順を使用することができる。これらの適合型手順は、ＭＭＳＥ適合型手順及び最急降下適合型手順を含む。Qap及びQutの対角要素は、適合型手順に関して1+j0に初期設定することができる。
【００７２】
ＭＭＳＥ適合型手順においては、Qap及びQutの要素に関してEの要素の近似偏導関数が求められる。K^apの「先行」要素（左上隅の要素）が初期校正によって1+j0に設定された場合は、この要素は調整する必要がない。更に、誤差行列Eは、Qut内の要素の大きさによる影響を受けない。従って、Qutは、例えば、Qutの先行要素の実数成分を1.0と定義することによって正規化することができる。更に、性能に影響を及ぼさずにいずれかの単位大きさの複素数によってスケーリングすること（又はいずれかの位相だけ回転させること）ができる。従って、一般性を失うことになしに、V~hypをV~aに近づけるために一組の位相を選択することができる。この特性は、任意の単位大きさ係数によってQutをスケーリングすることを考慮するものであり、このため、Qutの先行要素の虚数成分を0.0と定義することができる。
【００７３】
ＭＭＳＥ適合型手順は、次の方法で行われる。即ち、qは長さが2(Nap + Nut − 2)の実ベクトルで、Qap及びQutの対角要素の実数成分と虚数成分によって構成されるとする。ただし、１．０に設定される先行要素を除く。このベクトルqは、次式のように定義することができる。
【数１７】
2011160440.tif 000020
【００７４】
ここで、
qiは、qのｉ番目の要素である。
【００７５】
Qap(i,i)は、Qapのｉ番目の対角要素である。
【００７６】
Qut(i,i)は、Qutのｉ番目の対角要素である。
【００７７】
qの奇数インデックス要素は、Qap及びQutの対角要素の実数成分に関するものであり、qの偶数インデックス要素は、Qap及びQutの対角要素の虚数成分に関するものである。qの最初の2Nap−2の要素は、Qapの先行要素以外のNap−1の対角要素に関するものであり、qの最後の2Nut−2の要素は、Qutの先行要素以外のNut−1の対角要素に関するものである。
【００７８】
eは長さ2NapNutの実ベクトルで、Eの要素の実数成分と虚数成分によって構成されるとすると、ベクトルeは、次式のように定義することができる。
【数１８】
2011160440.tif 000021
【００７９】
ここで、
eiは、eのｉ番目の要素である。
【００８０】
E(i,j)は、Eのi番目のロー及びj番目のカラム内の要素である。
【００８１】
eの奇数インデックス要素は、Eの要素の実数成分に関するものであり、eの偶数インデックス要素は、Eの要素の虚数成分に関するものである。誤差ベクトルeは、式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）をベクトルqによって評価することによって得ることができる。
【００８２】
ＭＭＳＥ適合型手順では、Qap又はQut内の要素の実数成分又は虚数成分に関するE内の要素の実数成分又は虚数成分の偏導関数は、Qap又はQut内の該要素の該成分を摂動（ｐｅｒｔｕｒｂ）し更に式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）によって定義された関数を計算することによって生成することができる。V~hypに関する計算の一環として、単一のejx項を選択して|V~a−ejx・V~hyp|2が最小になるようにすることができる。このことは、Qutの先行要素の位相を正規化するために行われる。
【００８３】
qの要素に関するeの要素の近似偏導関数は、次式のように表すことができる。
【数１９】
2011160440.tif 000022
【００８４】
ここで、
Δjは、j番目の要素に関してはδの小さい実数値を含み、その他に関してはゼロを含む、長さ2(Nap + Nut − 2)のベクトルである。
【００８５】
Aj,iは、qのｉ番目の要素に関するeのｊ番目の要素の近似偏導関数である。
【００８６】
近似偏導関数Aj,iは、次の方法で得ることができる。即ち、最初に、ベクトルqiがqi = q + Δiとして計算される。次に、式（１０）、（１２）、及び（１４）によって定義された関数が(Qap,i及びQut,iを含む)qiに関して評価され、新しい（又は「修正された」）仮定送信行列V~hyp,iが得られる。次に、V~ a からV~hyp,iが減じられて新しい誤差行列Ei = V~a−V~hyp,iが得られ、該誤差行列は、新しい誤差ベクトルeiを形成するために用いられる。次に、式（１６）においてej(q)として表されているeのj番目の要素が、式（１６）においてej(q + Δi)として表されているeiのj番目の要素から減じられる。該減算の結果がδによって除されてAj,iが得られる。
【００８７】
式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）に関する計算は、qの2(Nap + Nut − 2)の要素の各々に関して行われ、対応する新しい誤差ベクトルeiが得られる。各々の新しい誤差ベクトルeiに関して、eの2NapNutの要素が、各要素ごとにeiの2NapNutの要素から減じられ、qのi番目の要素に関するeの2NapNutの要素の2NapNutの近似偏導関数が得られる。e及びqのすべての要素に関するすべての偏導関数を用いて、2NapNut×2(Nap + Nut − 2)の次元の行列Aを形成することができる。Aの各コラムには、qの１つの要素に関するeの2NapNutの要素に関する2NapNutの近似偏導関数が入っている。Aの2(Nap + Nut − 2)のカラムは、2(Nap + Nut − 2)の要素qに関するものである。
【００８８】
式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）における関係がほぼ線形である場合は、qにおける校正誤差の推測値と実際の校正誤差との間の差の推定値は、次式のように表すことができる。
【数２０】
2011160440.tif 000023
【００８９】
ここで、yは、qと実際の校正誤差との間の推定差に関する更新ベクトルである。更新ベクトルyは、先行要素以外の先行要素以外のQap及びQutの対角要素の実数成分及び虚数成分によって構成される実ベクトルであるベクトルqと同じフォーマット及び次元を有する。
【００９０】
Aが、典型的な事例である正方行列でない場合は、単純逆行列は存在しない。このため、Aのムーア・ペンローズ型疑似逆行列を式（１７）に関して使用することができる。この疑似逆行列は、単純に、式AA−1A = A及びA−1AA−1 = A−1を満足させる行列である。該疑似逆行列は、A = UaDVHaであるAの特異値分解を行い、疑似逆行列をA−1 = UHaD−1Vaとして計算することによって生成することができ、ここで、D−1は、Dの対応するゼロ以外の対角要素の逆数によって構成される対角行列である。
【００９１】
偏導関数の行列Aは、式（１０）乃至（１３）によって定義された関数は評価中の大きさの校正誤差に関してほぼ線形であると想定して計算される。この線形に関する想定は完全に正確であるわけではないため、該手順は、正確な校正誤差を決定するために複数回繰り返すことができる。いくつかの事例に関しては、該手順は、収斂しない。しかしながら、収斂は、一般的には、校正誤差に関して異なる最初の推測値を単純に選択することによって達成させることができる。収斂が得られない場合は、ユーザー端末は、ダウンリンクのステアリングされたリファレンスの別の推定値及びダウンリンクのＭＩＭＯパイロットに基づいてV~a及びH~cdnの別の型を得ることができ、これらの新しい行列を用いてＭＭＳＥ適合型手順を行うこともできる。
【００９２】
式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）が線形である場合は、y + qは、eの要素の平均平方を最小にする。しかしながら、これらの方程式は線形ではないため、qはy + qに置き換えられて手順が繰り返される。これで、校正誤差ベクトルは、次式のように更新することができる。
【数２１】
2011160440.tif 000024
【００９３】
ここで、
nは、繰り返し数に関する指数である。
【００９４】
qmmse(n)は、n回目の繰り返しに関する校正誤差ベクトルである。
【００９５】
y(n)は、n回目の繰り返しに関して得られた更新ベクトルである。
【００９６】
qmmse(n + 1)は、(n + 1)回目の繰り返しに関する校正誤差ベクトルである。
【００９７】
上述されている計算は、あらゆる回数だけ繰り返すことができる。各繰り返しは、前回の繰り返しから得られた更新された校正誤差ベクトルqmmse(n + 1)を使用する。該手順は、更新ベクトルy(n)が十分に小さいときに終了することができる。例えば、終了条件は、||y(n)||2 = y < yth1にすることができ、ここで、yは、y(n)の要素の大きさの平方の和で、yth1は、しきい値である。別の例として、終了条件は、すべてのiに関してyi < yth2にすることができ、ここで、yiは、y(n)のi番目の要素で、yth2は、別のしきい値である。すべての繰り返しが完了後は、校正誤差の最終推定値に関する行列は、Qap,final及びQut,finalとして表すことができる。
【００９８】
最急降下適合型手順の場合は、総誤差は次式のように定義することができる。
【数２２】
2011160440.tif 000025
【００９９】
総誤差zは、Eの要素の大きさの二乗を合計することによって得られる。qの要素に関するzの偏導関数は、次式のように計算することができる。
【数２３】
2011160440.tif 000026
【０１００】
ここで、giは、qのi番目の要素に関するzの近似偏導関数、Δiは、ｉ番目の要素に関するδの小さい実数値及びその他に関するゼロを含む長さ2(Nap + Nut − 2)のベクトルである。近似偏導関数giは、次の手順で得られる。最初に、ベクトルqiがqi = q + Δiとして計算される。次に、式（１０）、（１２）、（１４）、及び（１５）によって定義された関数の評価がqiに関して行われ、新しい誤差ベクトルeiが得られる。次に、式（１９）に示されているように、新しい誤差ベクトルeiに関する総誤差ziが計算される。式（２０）ではz(q)として表されていて、qを用いて得られた総誤差zが、式（２０）ではz(q + Δi)として表されていて、qiを用いて得られた総誤差ziから減じられる。この減算結果がδによって除されてgiが得られる。この計算は、qの2(Nap + Nut − 2)の要素の各々に関して繰り返される。次元2(Nap + Nut − 2)のベクトルgは、qの2(Nap + Nut − 2)の要素に関して得られた近似偏導関数を用いて形成することができる。gの各要素は、qの対応する要素において評価された総誤差の傾きである。
【０１０１】
従って、校正誤差ベクトルは、次式のように更新することができる。
【数２４】
2011160440.tif 000027
【０１０２】
ここで、g(n)は、n回目の繰り返しに関して得られた傾きベクトルで、qsd(n)及びqsd(n + 1)は、最急降下手順におけるn番目の繰り返し及び(n + 1)番目の繰り返しに関するそれぞれの校正誤差ベクトルである。上述されている計算は、あらゆる回数だけ繰り返すことができる。各繰り返しは、前回の繰り返しから得られた更新された校正誤差ベクトルqsd(n + 1)を使用する。該手順は、総誤差zが十分に小さいとき、例えば、z番目のしきい値よりも小さいときに終了することができる。
【０１０３】
上記では、実際の校正誤差の推定値を導き出すための２つの適合型手順が説明されている。その他の適合型手順及び非適合型手順も使用可能であり、この使用は、本発明の適用範囲内である。
【０１０４】
ユーザー端末は、校正誤差に対処するために補正行列を次のように更新することができる。
【数２５】
2011160440.tif 000028
【０１０５】
図２に示されているように、ユーザー端末は、アップリンク送信のための空間処理に関して、前回の補正行列K^utの代わりに新しい補正行列K^ut,newを使用する。ユーザー端末は、校正誤差行列Qap,finalをアクセスポイントに送ることができ、アクセスポイントは、自己の補正行列をK^ap,new = K^apQ−1ap,finalとして更新することができる。シグナリング量を減らすため、ユーザー端末は、校正誤差行列Qap,finalが何らかの予め決定されたしきい値を満たしている場合にしか該行列を送り戻すことができない。
【０１０６】
図３は、アクセスポイント及びユーザー端末が初期校正、通常校正、及び後続校正に関して実施するプロセス３００を示した図である。アクセスポイント及びユーザー端末は、それぞれの送信チェーンと受信チェーンを校正するため及び補正行列K^ap及びK^utを導き出すために初期校正を実施する（ブロック３１０）。以下では、初期校正について説明される。
【０１０７】
その後は、正常に動作するため、アクセスポイントは、自己の補正行列K^apを用いてダウンリンクＭＩＭＯパイロットを送信する（ブロック３２２）。ユーザー端末は、ダウンリンクＭＩＭＯパイロットに基づいて、校正されたダウンリンクチャネル応答推定値H^cdnを入手してH^cdnの特異値分解を行い、送信行列V^utを得る（ブロック３２６）。次に、式（６）において示されているように、ユーザー端末は、V^ut及びK^utを用いてアップリンクのステアリングされたリファレンスを送信する（ブロック３２８）。アクセスポイントは、上述されているように、アップリンクのステアリングされたリファレンスを受信して送信行列U^^apを導き出す。（ブロック３３０）。アクセスポイント及びユーザー端末は、空間処理のために送信行列U^^ap及びV^utをそれぞれ使用する。
【０１０８】
後続校正においては、アクセスポイントは、U^^ap及びK^apを用いてダウンリンクのステアリングされたリファレンスを送信し、K^apを用いてダウンリンクＭＩＭＯパイロットをさらに送信する（ブロック３４２）。ユーザー端末は、上述されているように、ダウンリンクのステアリングされたリファレンスに基づいて実際の非正規化送信行列V~aを導き出す（ブロック３４４）。更に、ユーザー端末は、式（１０）及び（１２）に示されているように、自己の送信行列V^ut、校正されたダウンリンクチャネル応答推定値H^cdn、及び校正誤差行列Qap及びQutに基づいて非正規化送信行列U~rxを計算し、U~rx = (H^cdnQ−1ap)TQutV^utである（ブロック３４６）。ユーザー端末は、アクセスポイントによって行われていたことになる方法と同じ方法で U~rxをさらに処理し（例えば、直交化を行い）、正規化された送信行列Ugを得る（ブロック３４８）。次に、ユーザー端末は、式（１０）及び（１４）に示されているように、送信行列Ug及び校正されたダウンリンクチャネル応答推定値Hcdnに基づいて、仮定された非正規化送信行列V~hypを計算し、V~hyp = H^cdnUgである（ブロック３５０）。行列V~hypは、アクセスポイントがUgを用いてダウンリンクのステアリングされたリファレンスを送信した場合にユーザー端末が受信していたことになる非正規化送信行列である。次に、ユーザー端末は、送信行列V~a及びV~hypに基づいて校正誤差行列Qap及びQutを修正する（ブロック３５２）。ブロック３４６乃至３５２は、適合型手順を用いて実施することができる。その後、ユーザー端末は、校正誤差行列Qutによって自己の補正行列K^utを更新することができ、その後は、アクセスポイントは、校正誤差行列Qapによって自己の補正行列K^apを更新することができる（ブロック３５６）。
【０１０９】
図４は、図３のブロック３４６乃至３５２に関して使用することができるＭＭＳＥ適合型手順４００を示した図である。最初に、仮定された送信行列V~hypが、H^cdn、、Qap及びQutに基づいて計算される（ブロック４１０）。ブロック４１０は、図３のブロック３４６乃至３５０に対応する。次に、式（１５）において示されているように、誤差行列Eが、送信行列V~aとV~hypの差として計算される（ブロック４１２）。次に、式（１６）において示されているように、校正誤差行列Qap及びQut内の要素（例えば、先行要素以外の全対角要素）のうちの選択された要素の各々に関して、誤差行列E内の要素の各々に関する偏導関数が導き出される。行列E及び行列QapとQutは、上述されているように、計算を容易にするためにベクトルの形態にすることができる。これらの偏導関数は、同じく上述されているように、行列内の要素の実数成分及び虚数成分に関して別々に導き出すことができる。次に、式（１７）において示されているように、更新ベクトルyが、偏導関数の行列A及び誤差行列Eに基づいて計算される（ブロック４１６）。次に、式（１８）において示されているように、校正誤差行列Qap及びQutが、更新ベクトルyを用いて更新される（ブロック４１８）。次に、更新ベクトルyが終了条件を満たしているかどうかの決定が行われる（ブロック４２０）。更新ベクトルyが「終了条件を満たしている」と決定された場合は、プロセス４００は終了する。更新ベクトルyが終了条件を満たしていないと決定された場合は、プロセスはブロック４１０に戻り、別の繰り返しを実施する。
【０１１０】
図５は、図３のブロック３４６及び３５２に関しても使用することができる最急降下適合化手順５００を示した図である。最初に、仮定された送信行列V~hypが、H^cdn、Qap及びQutに基づいて計算される（ブロック５１０）。次に、式（１９）において示されているように、総誤差zが||V~a − V~hyp||2として計算される（ブロック５１２）。次に、式（２０）において示されているように、校正誤差行列QapとQut内の要素のうちの選択された要素の各々に関する総誤差についての偏導関数が導き出される（ブロック５１４）。行列Qap及びQutは、ベクトルの形にすることができ、偏導関数は、行列内の要素の実数成分及び虚数成分に関して別々に導き出すことができる。次に、式（２１）において示されているように、校正誤差行列Qap及びQutが該偏導関数によって更新される（ブロック５１６）。次に、総誤差zが終了条件を満たしているかどうかの決定が行われる（ブロック５１８）。総誤差zが「終了条件を満たしている」と決定された場合は、プロセス５００は終了する。総誤差zが終了条件を満たしていないと決定された場合は、プロセスはブロック５１０に戻り、別の繰り返しを実施する。
【０１１１】
上記の説明において、ユーザー端末は、補正行列K^ap及びK^utの両方における補正誤差を推定する。後続校正を単純化するため、ユーザー端末は、補正行列K^apには誤差が含まれていないと想定して補正行列K^ut内の誤差のみを推定するようにすることができる。この推定は、校正誤差行列Qapを単位行列に設定することに相当する。Qapを省くことによって、ベクトルq、y、及びgと行列Aの次元が縮小され、該縮小は、計算を大幅に単純化される。
【０１１２】
説明を明確化するため、上記の説明は、ユーザー端末が後続校正を実施する事例を対象にしている。アクセスポイントも後続校正を行うことができる。この場合は、アクセスポイント及びユーザー端末は、図３において役割を交替する。この場合は、ユーザー端末は、アップリンクのステアリングされたリファレンス及びアップリンクＭＩＭＯパイロットを送信することになり、アクセスポイントは、Qap及びQutを導き出す計算を行うことになる。
【０１１３】
同じく説明を明確化するため、後続校正は、単搬送波ＭＩＭＯシステムが対象になっている。後続校正は、多搬送波ＭＩＭＯシステムに関して実施することもでき、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）又はその他の何らかの多搬送波変調法を利用することができる。ＯＦＤＭは、全体的なシステム帯域幅を複数（ＮＦ）の直交サブバンドに有効に分割し、これらの直交サブバンドは、トーン、副搬送波、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭの場合は、各サブバンドは、データによって変調できる各々の副搬送波と関連づけられる。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合は、上述される計算は、複数のサブバンドの各々に関して実施することができる。近くのサブバンド間には高度の相関関係が存在するため、校正は、例えば、後続校正を行うためのサブバンド数を減らす、収斂を高速化させる、等を目的として、この相関関係を利用する形で実施することができる。
【０１１４】
２．初期校正
初期校正を行って補正行列K^ap及びK^utを導き出す場合は、一方のエンティティ（ユーザー端末又はアクセスポイント）が、有効ダウンリンクチャネル応答推定値H^dn、及び有効アップリンクチャネル応答推定値H^upの両方を入手する。チャネル推定値H^dn及びH^upは、ダウンリンクＭＩＭＯパイロット及びアップリンクＭＩＭＯパイロットにそれぞれ基づいて得ることができる。補正行列は、行列比計算又はＭＭＳＥ計算を用い更にH^dn及びH^upから求めることができる。
【０１１５】
行列比計算では、最初にNut × Nap行列Cが次式のように計算される。
【数２６】
2011160440.tif 000029
【０１１６】
ここで、該比は、各要素ごとに求められる。
【０１１７】
アクセスポイントに関する補正行列K^ap内の対角要素は、Cの正規化ローの平均に等しく設定される。最初に、Ｃの各ローが、該ロー内のNapの要素の各々を該ロー内の第１の要素でスケーリングすることによって正規化される。次に、正規化されたロー（ベクトルc−rowで表される）の平均が、Nutで除されたNutの正規化ローの和として計算される。次に、K^apのNapの対角要素が、 c−rowのNapの要素と等しく設定される。正規化に起因して、K^apの先行要素は1に等しい。
【０１１８】
ユーザー端末に関する補正行列K^ut内の対角行列が、Cの正規化カラムの逆数の平均に設定される。最初に、Cのj番目のカラムが、該カラム内の各々の要素をK^apのj番目の対角要素でスケーリングすることによって正規化され、ここで、j = 1 … Napである。次に、正規化カラム（ベクトルc−colによって表される）の逆数の平均が、（１）各正規化カラムの逆数を得ることと、ここで、反転は各要素ごとに行われる、（２）Napの逆正規化カラムを合計することと、（３）その結果得られたカラム内の各要素をNapで除してc−colを得ること、とによって計算される。K^utのNutの対角要素は、c−colのNutの要素と等しく設定される。
【０１１９】
ＭＭＳＥ計算においては、補正行列K^ap及びK^utが、有効ダウンリンクチャネル応答推定値H^dn及び有効アップリンクチャネル応答推定値H^upから導き出され、このため、校正されたダウンリンクチャネル応答とアップリンクチャネル応答との間の平均二乗誤差（ＭＳＥ）が最小化される。この状態は、次式のように表すことができる。
【数２７】
2011160440.tif 000030
【０１２０】
上式は、次のように書くこともできる。
【数２８】
2011160440.tif 000031
【０１２１】
ここで、K^apは対角行列であるため K^Tap = K^apである。
【０１２２】
式（２４）は、K^apの先行要素は1に設定されるという制約を受ける。この制約がない場合は、行列K^ap及びK^utの全要素がゼロに設定される自明な解が得られることになる。式（２４）において、最初に行列YがY = K^apH^Tdn − H^upK^utとして得られる。次に、YのNapNutの要素の各々に関して絶対値の二乗が得られる。これで、平均二乗誤差（又は、NapNutによる除算は省かれるため二乗誤差）は、全ての二乗値の和に等しい。
【０１２３】
ＭＭＳＥ計算は、次のように行われる。説明を単純化するため、H^dnの要素は{aij}として表され、H^upの要素は{bij}として表され、K^apの対角要素は{ui}として表され、K^utの対角要素は{vj}として表され、ここで、i = 1 … Nap及びj = 1 … Nutである。平均二乗誤差は、式（２４）から次のように書き換えることができる。
【数２９】
2011160440.tif 000032
【０１２４】
この式もu1 = 1の制約を受ける。最小平均二乗誤差は、u及びvに関する式（２５）の偏導関数をとり、これらの偏導関数をゼロに設定することによって得ることができる。これらの演算の結果は次式である。
【数３０】
2011160440.tif 000033
【０１２５】
式（２６ａ）において、u1 = 1であり、従って、この場合に関する偏導関数は存在せず、指数iは、2乃至Napである。
【０１２６】
方程式の組（２６ａ）及び（２６ｂ）におけるNap + Nut − 1の式の組は、次のように行列形でより都合良く表すことができる。
【数３１】
2011160440.tif 000034
【数３２】
2011160440.tif 000035
【０１２７】
行列Bは、Nap + Nut −1のローを含み、最初のNap − 1のローは、式の組（２６ａ）からのNap − 1の式に対応し、最後のNutのローは、式の組（２６ｂ）からのNutの式に対応する。行列B及びベクトルzの要素は、H^dn及びH^upの要素に基づいて得ることができる。K^ap及びK^utの対角要素は、ベクトルk内に含まれており、次式のように得ることができる。
【数３３】
2011160440.tif 000036
【０１２８】
ＭＭＳＥ計算の結果は、式（２４）において示されているように、校正されたダウンリンクチャネル応答及びアップリンクチャネル応答における平均二乗誤差を最小化する補正行列K^ap及びK^utである。
【０１２９】
３．空間処理
表２は、ユーザー端末及びアクセスポイントがＭＩＭＯチャネルの固有モードでのデータの送受信を目的として行う空間処理を要約したものである。
【表２】
2011160440.tif 000037
【０１３０】
図２及び表２に示されている実施形態においては、補正行列K^ap及びK^utは、アクセスポイント及びユーザー端末のそれぞれの送信側において当てはめられる。
【０１３１】
４．システム
図６は、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムにおけるアクセスポイント１１０及びユーザー端末１５０の実施形態を示したブロック図である。ダウンリンクでは、アクセスポイント１１０において、送信（ＴＸ）データプロセッサ６１０は、データソース６０８からのトラフィックデータ及びコントローラ６３０からのシグナリングとその他のデータを受け取る。ＴＸデータプロセッサ６１０は、異なる型のデータをフォーマット化、符号化、インターリービング、及び変調（又はシンボルマッピング）し、データシンボルを提供する。本明細書において用いられる「データシンボル」は、データに関する変調シンボルであり、「パイロットシンボル」は、パイロットに関する変調シンボルである。これらのパイロットシンボルは、アクセスポイント及びユーザー端末の両方によって先験的に知られている。ＴＸ空間プロセッサ６２０は、データシンボルをＴＸデータプロセッサ６１０から受け取り、これらのデータシンボルに関する空間処理を行い、（例えば、チャネル推定、校正、等のために）パイロットシンボルにおいて適宜多重化し、Napのストリームの送信シンボルをNapの変調器（ＭＯＤ）６２２ａ乃至６２２aｐに提供する。各変調器６２２は、各々の送信シンボルストリームを受け取って処理し、対応するＯＦＤＭシンボルストリームを得る。該ＯＦＤＭシンボルストリームは、変調器内の送信チェーンによってさらに処理され、対応するダウンリンク変調信号が得られる。次に、変調器６２２ａ乃至６２２ａｐからのNapのダウンリンク変調信号が、Nap本のアンテナ６２４ａ乃至６２４ａｐから送信される。
【０１３２】
ユーザー端末１５０においては、Nut本のアンテナ６５２ａ乃至６５２ｕｔは、送信されたダウンリンク変調信号を受信し、各アンテナは、受信信号を各々の復調器（ＤＥＭＯＤ）６５４に提供する。各復調器６５４（受信チェーンを含む）は、変調器６２２において行われた処理を補完する処理を実施し、受信シンボルを提供する。受信（ＲＸ）空間プロセッサ６６０は、Nutのすべての復調器６５４からの受信シンボルに関する受信装置空間処理を実施し、検出されたシンボルを得る。これらの検出されたシンボルは、アクセスポイントによって送信されたデータシンボルの推定である。後続校正においては、ＲＸ空間プロセッサ６６０は、（１）アクセスポイントによって送信されたダウンリンクＭＩＭＯパイロットから得られた校正済みダウンリンクチャネル応答推定値H^cdn及び（２）アクセスポイントによって送信されたダウンリンクのステアリングされたリファレンスに関する受信シンボルを提供する。ＲＸデータプロセッサ６７０は、検出されたシンボルを処理（例えば、シンボルデマッピング、デインターリービング、及び復号）し、復号されたデータを提供する。これらの復号データは、回復されたトラフィックデータ、シグナリング、等を含み、保存するためにデータシンク６７２に提供され及び／又はさらなる処理を行うためにコントローラ６８０に提供される。
【０１３３】
アップリンクに関する処理は、ダウンリンクに関する処理と同じであること又は異なることができる。データ及びシグナリングは、ＴＸデータプロセッサ６９０によって処理（符号化、インターリービング、及び変調）され、更に、ＴＸ空間プロセッサ６９２によって空間処理されてパイロットシンボルともに多重化されて送信シンボルが得られる。これらの送信シンボルは、変調器６５４ａ乃至６５４ｕｔによってさらに処理されてNutのアップリンク変調信号が得られ、これらのアップリンク変調信号は、Nut本のアンテナ６５２ａ乃至６５２ｕｔを通じてアクセスポイントに送信される。ユーザー端末１５０は、初期校正のための補正K^apを送り戻し、更に、後述される実装のために、後続校正用の校正誤差行列Qap,finalを送り戻すことができる。アクセスポイント１１０において、アップリンク変調信号がアンテナ６２４によって受信され、復調器６２２によって復調され、更に、ユーザー端末において実施された処理を補完する形でＲＸ空間プロセッサ６４０及びＲＸデータプロセッサ６４２によって処理される。ＲＸデータプロセッサ６４２は、行列K^ap及びQap,finalをコントローラ６３０に提供する。
【０１３４】
初期校正においては、アクセスポイント及びユーザー端末は、ダウンリンク及びアップリンクでＭＩＭＯパイロットをそれぞれ送信する。各エンティティは、自己のリンクに関する有効チャネル応答推定値を導き出す。一方のエンティティ（例えば、アクセスポイント）は、一方のエンティティと他方のエンティティ（例えば、ユーザー端末）の両方に関する補正行列K^ap及びK^utを計算するために他方のエンティティにチャネル推定値を送る。これらの補正行列を導き出すエンティティは、自己の補正行列を使用し、他方の補正行列を他方のエンティティに送り戻す。後続校正においては、一方のエンティティ（例えば、アクセスポイント）は、ステアリングされたリファレンス及びＭＩＭＯパイロットの両方を送信する。他方のエンティティは、上述されているように、受信パイロットに基づいて両方のエンティティに関する校正誤差行列Qap,final及びQut,finalを導き出す。これらの校正誤差行列を導き出すエンティティは、自己の校正誤差行列を使用し、更に、他方の校正誤差行列を他方のエンティティに送り戻すことができる（例えば、誤差が十分に大きい場合）。
【０１３５】
コントローラ６３０及び６８０は、アクセスポイント及びユーザー端末のそれぞれにおいて、様々な処理装置の動作を制御する。更に、コントローラ６３０及び／又は６８０は、初期校正及び後続校正に関する処理（例えば、補正行列K^apとK^ut及び校正誤差行列Qap,finalとQut,finalに関する計算）を行うこともできる。メモリ装置６３２及び６８２は、コントローラ６３０及び６８０によって用いられるデータ及びプログラムコードをそれぞれ格納する。
【０１３６】
本明細書において説明されている校正技術は、様々な手段で実装することができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア内に実装すること、ソフトウェア内に実装すること、又はその組合せ内に実装することができる。ハードウェア内に実装する場合は、初期校正及び／又は後続校正を行うために用いられる処理装置は、本明細書において説明されている機能を実施するように設計された１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラミング可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、その他の電子装置、又はその組合せの中に実装することができる。
【０１３７】
ソフトウェア内に実装する場合は、これらの校正技術は、本明細書において説明されている機能を果たすモジュール（例えば、手順、関数、等）とともに実装することができる。ソフトウェアコードは、メモリ装置（例えば、図６のメモリ装置６３２又は６８２）に格納することができ、プロセッサ（コントローラ６３０又は６８０）によって実行することができる。該メモリ装置は、プロセッサ内に実装すること又はプロセッサの外部に実装することができ、プロセッサの外部に実装する場合は、当業において知られている様々な手段を通じて通信可能な形でプロセッサに結合させることができる。
【０１３８】
見出しは、参照を目的として及び一定の節を探し出しやすいようにすることを目的として本明細書に含められている。これらの見出しは、本明細書において説明されている概念の適用範囲を限定することを意図するものではなく、これらの概念は、本明細書全体のその他の節においても適用可能である。
【０１３９】
開示されている実施形態に関する上記の説明は、当業者が本発明を製造又は使用できるようにすることを目的とするものである。又、これらの実施形態に対する様々な修正が加えられた場合には、当業者は、該修正を容易に理解することが可能である。さらに、本明細書において定められている一般原理は、本発明の精神及び適用範囲を逸脱しない形でその他の実施形態に対しても適用することができる。以上のように、本発明は、本明細書において示されている実施形態に限定することを意図するものではなく、本明細書において開示されている原理及び斬新な特長に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められることになることを意図するものである。
【図１】
2011160440.tif 000038
【図２】
2011160440.tif 000039
【図３】
2011160440.tif 000040
【図４】
2011160440.tif 000041
【図５】
2011160440.tif 000042
【図６】
2011160440.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月1日(2011.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルを校正する方法であって、
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第１のパイロットに基づいて第１の送信行列を導き出すことと、
ＭＩＭＯチャネル応答推定値、第１の校正誤差行列及び第２の校正誤差行列に基づいて第２の送信行列を導き出すことと、
前記第１の校正誤差行列及び前記第２の校正誤差行列を前記第１の送信行列及び前記第２の送信行列に基づいて修正すること、とを具備し、前記ＭＩＭＯチャネル応答推定値は、前記ＭＩＭＯチャネルの応答の推定値であり更に前記ＭＩＭＯチャネルを通じて受信された第２のパイロットに基づいて導き出され、前記第１の校正誤差行列は、前記送信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第１の補正行列内の誤差の推定値を含み、前記第２の校正誤差行列は、前記受信エンティティにおける送信チェーン及び受信チェーンの応答に対処するために用いられる第２の補正行列内の誤差の推定値を含む方法。
【外国語明細書】
2011160440000001.pdf