(57)【要約】  簡潔に述べれば、本発明の一実施例に従って、ワイヤレス通信システムは、少なくとも一部がチャンネル条件およびトラフィック条件に基づいて、マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えを行なう。
2007502071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ入力マルチ出力モードで動作する段階と、
予め定められた条件の場合に、空間分割多重接続モードで動作する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える待ち時間の値を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記予め定められた条件は、予め定められた値よりも低い処理能力の値を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える衝突の数を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記予め定められた条件は、所望のより高いスペクトル効率を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える受信機の数を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
空間分割多重接続モードで動作する段階と、
予め定められた条件の場合に、マルチ入力マルチ出力モードで動作する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を下回るユーザ当たりのスペクトル効率を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を下回るデータ速度を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１０】
前記予め定められた条件は、少なくとも１人のユーザのために所望のより高いデータ速度を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１１】
前記予め定められた条件は、少なくとも１人のユーザのために所望のより高いサービス品質を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１またはそれを超える受信機のためのチャンネル行列を推定する段階と、
前記チャンネルが良好である場合には、マルチ入力マルチ出力モードで動作する段階と、
そうでない場合には、空間分割多重接続モードで動作する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
マルチ入力マルチ出力モードで動作している間、送信機で媒体アクセス層の性能を観察し、媒体アクセス層の性能が良好でない場合には、空間分割多重接続モードへ切り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
空間分割多重接続モードで動作している間、少なくとも１またはそれを超える前記受信機で物理層の性能を観察し、物理層の性能が良好でない場合には、マルチ入力マルチ出力モードへ切り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
その上に格納された命令を有する記憶媒体を含む物品であって、前記命令がコンピューティング・プラットフォームによって実行されたときに、前記命令は、
マルチ入力マルチ出力モードで動作し、
予め定められた条件の場合には空間分割多重接続モードで動作することによって、
マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えを行なうことを特徴とする物品。
【請求項１６】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える待ち時間の値を含むことを特徴とする請求項１５記載の物品。
【請求項１７】
前記予め定められた条件は、予め定められた値よりも低い処理能力の値を含むことを特徴とする請求項１５記載の物品。
【請求項１８】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える衝突の数を含むことを特徴とする請求項１５記載の物品。
【請求項１９】
前記予め定められた条件は、所望のより高いスペクトル効率を含むことを特徴とする請求項１５記載の物品。
【請求項２０】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を超える受信機の数を含むことを特徴とする請求項１５記載の物品。
【請求項２１】
その上に格納された命令を有する記憶媒体を含む物品であって、前記命令がコンピューティング・プラットフォームによって実行されたときに、前記命令は、
空間分割多重接続モードで動作し、
予め定められた条件の場合にはマルチ入力マルチ出力モードで動作することによって、
マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えを行なうことを特徴とする物品。
【請求項２２】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を下回るユーザ当たりのスペクトル効率を含むことを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２３】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を下回るデータ速度を含むことを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２４】
前記予め定められた条件は、少なくとも１人のユーザのために所望のより高いデータ速度を含むことを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２５】
前記予め定められた条件は、予め定められた値を下回るデータ速度を含むことを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２６】
その上に格納された命令を有する記憶媒体を含む物品であって、前記命令がコンピューティング・プラットフォームによって実行されたときに、前記命令は、
少なくとも１またはそれを超える受信機のためのチャンネル行列を推定し、
前記チャンネルが良好な条件である場合には、マルチ入力マルチ出力モードで動作し、
そうでない場合には、空間分割多重接続モードで動作することによって、
マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えを行なうことを特徴とする物品。
【請求項２７】
前記命令は、実行されたときに、マルチ入力マルチ出力モードで動作している間に送信機で媒体アクセス層の性能を観察し、媒体アクセス層の性能が良好でない場合には、空間分割多重接続モードへ切り替えることによって、マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えをさらに行なうことを特徴とする請求項２６記載の物品。
【請求項２８】
前記命令は、実行されたときに、空間分割多重接続モードで動作する間に少なくとも１またはそれを超える前記受信機で物理層の性能を観察し、物理層の性能が良好でない場合には、マルチ入力マルチ出力モードへ切り替えることによって、マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの間で適応切り替えをさらに行なうことを特徴とする請求項２７記載の物品。
【請求項２９】
トランシーバと、
前記トランシーバに結合された少なくとも２またはそれを超える全方向性アンテナと、
前記トランシーバに結合されたベースバンド・プロセッサであって、前記ベースバンド・プロセッサおよび前記トランシーバは、第１条件下でマルチ入力マルチ出力モードから空間分割多重接続モードへ切り替わり、また、第２条件下で空間分割多重接続モードからマルチ入力マルチ出力モードへ切り替わる、ベースバンド・プロセッサと、
から構成されることを特徴とする装置。
【請求項３０】
前記第１条件は、より長い待ち時間、より低い処理能力、より多い再送信数、およびより多い受信機数の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記第２条件は、より低い信号対雑音比、より高いビット誤り率、より低いスペクトル効率、少なくとも１つの受信機に対するより高い所望のデータ速度、少なくとも１つの受信機に対するより高い所望のサービス品質、およびより少ない受信機数の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数アンテナ・システムにおける適応性信号に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願のクロス・リファレンス
本出願は、２００３年８月８日に出願された米国仮出願番号６０／４９３，９３７、発明の名称「高処理能力ワイヤレス・ネットワークの構造、装置、および関連する方法」に基づき優先権を主張する。
【０００３】
発明の背景
ワイヤレス通信ネットワークにおいて、複数アンテナは２通りの可能な方法でトランシーバに使用される。すなわち、ポイント−ツー−ポイント通信システムを使用する方法、または、ポイント−ツー−マルチポイント通信システムを使用する方法である。ポイント−ツー−ポイント通信システムは、単一の受信機と通信するために使用され、より高い信号品質を得て、より高いスペクトル効率を提供することができる。ポイント−ツー−マルチポイント通信システムは、複数の受信機と通信するために使用され、各受信機のためにより高い信号品質およびデータ処理能力を得ることができる。このような複数アンテナのワイヤレス通信ネットワークにおいて、ポイント−ツー−ポイント通信システムは、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムであり、また、ポイント−ツー−マルチポイント通信システムは、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）システムである。
【０００４】
本発明に関する主題は、明細書の最後の部分で特に指摘され明確に主張される。しかしながら、動作の構成および方法の双方に関して、本発明は、それらの目的、機能、および利点も含めて、以下の詳細な説明を添付図面と共に参照することにより、最も良く理解されるであろう。
【０００５】
実施例を単純かつ明瞭にするために、図示された要素の寸法は必ずしも同じでないことを理解されたい。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭化するために他の要素に比べて拡大される。さらに、適切であると考えられる場合には、参照番号は、対応または類似する要素を示すために図中で繰り返される。
【発明の開示】
【０００６】
以下の詳細な説明において、本発明に対する完全な理解を得るために、多数の特定の詳細事項が記述される。しかしながら、当業者であれば、本発明はこれらの特定の詳細記述がない場合でも実施できることを理解するであろう。例えば、周知の方法、手順、要素、および回路については、本発明を不明瞭にしないために詳細に記述されない。
【０００７】
以下の詳細な説明のいくらかの部分は、コンピュータ・メモリ内のデータ・ビットまたは２進デジタル信号上のアルゴリズムの用語および動作の記号表記で示される。これらのアルゴリズムおよび記号表記は、データ処理技術の当業者によって、彼らの成果を他の当業者に伝えるために用いられる手法である。いくつかの実施例では、そのようなアルゴリズムおよびデータ処理は、少なくとも一部のハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせの中で実行される、ベースバンド周波数、中間周波数（ＩＦ）、または無線周波数（ＲＦ）でのアナログ処理を含むが、本発明の範囲はこれらに制限されない。
【０００８】
アルゴリズムは、ここでは一般的に、所望の結果を導く一連の行為または動作のシーケンスであると考えられる。これらは、物理量に対する物理的操作を含む。通常、必然的ではないが、これらの量は、格納し、転送し、組み合わせ、比較し、または操作することができる電気的または磁気的信号の形をとる。主に一般慣習上の理由から、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数等として表わすことが時には便利である。しかしながら、これらおよび同種の全ての用語は、適切な物理量と関連付けられ、また、これらの量に適用される単に便利なラベルであると理解されるべきである。
【０００９】
以下の議論から明らかなように、特に他の方法で述べられない限り、明細書全体を通して、「処理する(processing)」、「コンピュータ処理する(computing)」、「計算する(calculating)」、「決定する(determining)」、または同種の用語を使用する明細書上の議論は、コンピュータまたはコンピュータ・システム、または同様の電子演算装置の動作または処理に関連するものであり、これはコンピュータ・システムのレジスタまたはメモリ内の、電子のような物理量として表わされるデータを、メモリ、レジスタ、または他の情報ストレージ、コンピュータ・システムの送信または表示装置内の、同様に物理量として表わされる他のデータへ、処理または変換することを意味する。
【００１０】
本発明の実施例は、ここでは動作を実行するための装置を含む。装置は所望の目的のために特別に構成されるものであり、装置に格納されたプログラムによって選択的に起動あるいは再構成された汎用のコンピュータ処理装置を含んでもよい。かかるプログラムは、例えば、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスクを含むあらゆるタイプのディスク、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、電気的にプログラム可能なリード・オンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能プログラム可能なリード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、磁気または光カード、あるいは電子命令を格納するために適したあらゆるタイプの媒体のような記憶媒体上に格納され、コンピュータ処理装置用のシステム・バスに結合することができるものであるが、これらに限定されない。
【００１１】
ここに示されるプロセスおよび表示は、本質的に特定のコンピュータ処理装置または他の装置に関係するものではない。様々な汎用システムが、ここでの教示に従ったプログラムと共に使用されてもよく、また、所望の方法を実行するためにより特別な仕様を有する装置を構築することが便宜な場合もある。これらの様々なシステムのために望ましい構造は、以下の記述から明らかになるであろう。さらに、本発明の実施例は、特定のプログラミング言語に関連して記述されるものではない。ここに記述されるような本発明の教示を実施するために、あらゆるプログラミング言語を使用できることが理解されるであろう。
【００１２】
以下の説明および請求項において、用語「結合された(coupled)」および「接続された(connected)」がそれらの派生語と共に使用される。特定の実施例では、「接続された(connected)」は、２またはそれを超える要素が互いに直接的に物理的または電気的に接触していることを示すために使用される。「結合された(coupled)」は、２またはそれを超える要素が直接的に物理的または電気的に接触していることを意味する。しかしながら、「結合された(coupled)」は、２またはそれを超える要素が互いに直接的に接触していないが、互いに協働し、または影響し合うことを意味する場合もある。
【００１３】
本発明の実施例は、様々なアプリケーション内で使用できることが理解されるであろう。ここで開示された回路は、例えば無線システムの送信機および受信機のような多くの装置内で使用されるが、本発明はこれに制限されない。本発明の範囲内に含まれることを意図する無線システムは、例えば、ワイヤレス・ネットワーク・インターフェイス装置を含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）装置およびワイヤレス・ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）装置、および、ネットワーク・インターフェイス・カード（ＮＩＣ）、基地局、アクセス・ポイント（ＡＰ）、ゲートウエイ、ブリッジ、ハブ、セルラー無線電話通信システム、衛星通信システム、双方向無線通信システム、一方向ページャ、双方向ページャ、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、個人向け携帯型情報機器（ＰＤＡ）、センサ・ネットワーク、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）、および同種のものを含むが、これらは例示目的のみに用いるものであり、本発明の範囲はこれらに制限されない。
【００１４】
本発明の範囲にあると意図するワイヤレス通信システムのタイプは、例えば、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、ワイヤレス・ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）、符号分割多重接続システム（ＣＤＭＡ）のセルラー無線電話通信システム、移動体通信のためのグローバル・システム（ＧＳＭ）のセルラー無線電話システム、北アメリカ・ディジタル・セルラー（ＮＡＤＣ）のセルラー無線電話システム、時分割多重接続システム（ＴＤＭＡ）システム、拡張ＴＤＭＡ（Ｅ−ＴＤＭＡ）のセルラー無線電話システム、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）のような第３世代（３Ｇ）システム、ＣＤＭＡ−２０００、および同種のものであるが、本発明の範囲はこれらに制限されない。
【００１５】
図１を参照し、本発明の一実施例に従ったワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク通信システムについて説明する。図１で示されるＷＬＡＮ通信システム１００において、モバイル・ユニット１１０はワイヤレス・トランシーバ１１２を含み、これがアンテナ１１８、および、ベースバンドおよびメディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）処理機能を提供するプロセッサ１１４に結合される。ある実施例では、プロセッサ１１４は単一のプロセッサを含み、また他の実施例では、ベースバンド・プロセッサおよびアプリケーション・プロセッサを含むが、本発明の範囲はこれに制限されない。プロセッサ１１４は、メモリ１１６に結合されるが、それは例えば、ＤＲＡＭのような揮発性メモリ、フラッシュ・メモリのような不揮発性メモリを含み、または互換的に、ハードディスク・ドライブのような他のタイプの記憶装置を含むが、本発明の範囲はこれに制限されない。メモリ１１６の全部または一部は、プロセッサ１１４と同一の集積回路に含まれてもよく、あるいは、メモリ１１６の全部または一部は、集積回路、プロセッサ１１４の集積回路の外部にあるハードディスク・ドライブのような他の媒体に配置されてもよいが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００１６】
モバイル・ユニット１１０は、ワイヤレス通信リンク１３２を経由してアクセス・ポイント１２２と通信し、アクセス・ポイント１２２は少なくとも１つのアンテナ１２０を含む。他の実施例では、アクセス・ポイント１２２およびオプションのモバイル・ユニット１１０は、例えば、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）システムまたはマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムを提供するために、２またはそれを超えるアンテナを含むが、本発明の範囲はこれに制限されない。アクセス・ポイント１２２がネットワーク１３０に結合され、その結果、モバイル・ユニット１１０は、ワイヤレス通信リンク１３２を経由してアクセス・ポイント１２２と通信することによって、ネットワーク１３０に結合された装置を含むネットワーク１３０と通信することができる。ネットワーク１３０は、電話回線網またはインターネットのような公衆網を含み、あるいは、ネットワーク１３０は、インターネットのような私設網、または公衆網および私設網の組み合わせを含むが、本発明の範囲はこれらに制限されない。モバイル・ユニット１１０とアクセス・ポイント１２２間の通信は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ−ＩＩなどの電気電子学会（ＩＥＥＥ）の標準規格に準拠したネットワークのような、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）によって行われるが、本発明の範囲はこれに制限されない。他の実施例では、モバイル・ユニット１１０とアクセス・ポイント１２２間の通信は、少なくとも部分的に、３ＧＰＰ標準規格に準拠するセルラー通信ネットワークを経由して行われるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００１７】
図２を参照して、本発明の実施例に従ったマルチ入力マルチ出力システムの図について説明する。図２で示すマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システム２００は、第１アンテナ２１２からＭＴ２１４までの送信アンテナ含む送信トランシーバ２１０と、第１アンテナ２１８からＭＲ２２０までの受信アンテナを含む受信トランシーバ２１６との間に、ＭＩＭＯリンク２２２を示すが、本発明の範囲はこれに制限されない。図２のＭＩＭＯシステム２００は、図１のワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク・システム１００と類似しており、そこでは、送信トランシーバ２１０がアクセス・ポイント１２２に対応し、また、受信トランシーバ２１６がモバイル・ユニット１１０に対応するが、本発明の範囲はこれに制限されない。ｔ番目の送信アンテナからのｒ番目の受信アンテナへの複素ベースバンド・チャンネルは、ＭＲ×ＭＴチャンネル行列Ｈ中の［ｒ，ｔ］エントリとして定義される。チャンネル行列Ｈは、次のように定義することができる。
【００１８】
【数１】
2007502071.tif 000003
【００１９】
一実施例において、ＭＩＭＯチャンネルは、単一の搬送システムに対応する。例えば、マルチキャリア直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムでは、チャンネル行列は１つの周波トーン上でＭＩＭＯチャンネルに対応し、トーンとトーンとが異なるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００２０】
一般に、チャンネル行列は、送信トランシーバ２１０および受信トランシーバ２１６の位置、アンテナ２１２から２１４および２１８から２２０の配置、搬送周波数、および送信トランシーバ２１０および受信トランシーバ２１６の周囲の散乱環境に依存する確率変数である。チャンネル行列は、環境が変化する速度、または、送信トランシーバ２１０および受信トランシーバ２１６が移動する速度に基づいて時間的に変化する。本発明の一実施例に従って、チャンネルは、受信トランシーバ２１６で正確に推定される。
【００２１】
例えば時分割双方向（ＴＤＤ）システムでは、送信トランシーバ２１０でチャンネル知識を得るために、チャンネル行列Ｈは、受信トランシーバ２１６から送信トランシーバ２１０への逆リンク上で推定されたチャンネルに基づいて決定される。周波数分割双方向（ＦＤＤ）システムでは、送信トランシーバ２１０から受信トランシーバ２１６へのチャンネルは、逆方向のチャンネルとほとんど相関関係が無いので、受信トランシーバ２１６から送信トランシーバ２１０へのチャンネルのアクティブ・フィード・バックが使用される。ＴＤＤシステムにおいてさえ、受信と送信との間の時間中にチャンネルが変更する場合、または、送信および受信無線周波数（ＲＦ）チェーンのキャリブレーションが十分に正確でない場合には、受信トランシーバ２１６から送信トランシーバ２１０までのチャンネルのアクティブ・フィード・バックが同様に使用される。
【００２２】
本発明の一実施例によれば、送信トランシーバ２１０で利用可能なチャンネル知識の程度に依存して、ＭＩＭＯリンク上の信号に対する２つの方法、すなわち、送信トランシーバ２１０がチャンネル知識を有しない開ループ信号、および、送信トランシーバ２１０が、チャンネル行列Ｈに関する部分的または完全な情報、例えばＨの値、あるいは相関Ｅ  ＨＨ＊のようなＨの別の統計を有する閉ループ信号のうちの１つが使用される。
【００２３】
本発明の一実施例によれば、開ループ信号技術および送信機トレーニング信号技術の両方が、例えば信号対雑音比（ＳＮＲ）のような信号品質を改善するために、実際のチャンネル状況にかかわらず受信トランシーバ２１６で使用される。これらの技術のいずれかが、単位秒および単位ヘルツ当たりのビットで測定されるスペクトル効率を向上するために使用され、また、性能はチャンネル状況Ｈの関数である。本発明の特定の一実施例によれば、伝播環境の物理に基づいて、Ｈはより高いスペクトル効率をサポートするように条件付けられる。Ｈの条件番号κ（Ｈ）は、κ＝σ１／σＭとして、Ｈ＝ＵΣＶ＊の特異値分解を用いて定義されるが、ここで、σ１が最も強い特異値であり、また、σＭは、ＨおよびＭ＝minimum（ＭＴ，ＭＲ）の最も弱い特異値である。
【００２４】
【数２】
2007502071.tif 000004
【００２５】
開ループ技術および送信機トレーニングＭＩＭＯ技術の両方は、κ＝１、すなわち、ほとんどまたは全ての特異値が等しいときに最適の性能を提供する。したがって、特異値が等しくないとき、κ＞１である。κの値が大きいほど、チャンネルＨは悪条件になり、また、ＭＲ×ＭＴのポイント−ツー−ポイントＭＩＭＯリンクによって提供されるスペクトル効率の改善が小さくなる。
【００２６】
図３を参照して、本発明の一実施例に従った空間分割多重接続システムについて説明する。図３で示されるように、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）システム３００は、送信トランシーバ３１０、第１受信トランシーバ３１２、およびＵ番目までの受信トランシーバ３１４を含む。本発明の一実施例において、送信機３１０は、図１のアクセス・ポイント１２２、および図２の送信トランシーバ２１０に対応する。同様に、受信機３１２から３１４は、図１のモバイル・ユニット１１０、および図２の受信トランシーバ２１６に対応するが、本発明の範囲はこれに制限されない。一実施例において物理層（ＰＨＹ）技術であるＭＩＭＯシステム２００とは対照的に、ＳＤＭＡシステム３００は、複数のアンテナを使用して多数のユーザ、例えばＵ個の受信機、に同時に供給するメディア・アクセス制御層（ＭＡＣ）技術である。ＳＤＭＡシステム３００は、第１アンテナ３１８およびＭＴ３２０までの送信アンテナを有する送信トランシーバ３１０と、第１アンテナ３２２，３２６からＭＲ３２４，３２８までの受信アンテナを有するＵ受信機３１２〜３１４との間に、ポイント−ツー−マルチポイントＳＤＭＡリンク３１６を提供するが、本発明の範囲はこれに制限されない。以下に示されるように、Ｕ番目の受信機のＭＲ×ＭＴの複素ベースバンド・チャンネルは、Ｈｕとして示される。
【００２７】
【数３】
2007502071.tif 000005
【００２８】
異なる受信トランシーバ３１２から３１４は物理的に異なる場所に位置するので、トランシーバ３１２から３１４のチャンネルは、殆ど相関関係が無いであろう。ＭＩＭＯシステム２００のように、これらのＵチャンネルは単一の搬送システムに対応し、また、例えばＯＦＤＭシステムの単一トーン上のチャンネルのように解釈されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。さらに、図３のＳＤＭＡシステム３００は、トランシーバ３１２から３１４のＭＲ個の受信アンテナを示すが、受信アンテナの数はユーザ３１２からユーザ３１４まで変更することが可能である。しかし、本発明の範囲はこれに制限されない。このような場合、ＭＲは、受信機３１２から３１４の、最大または最大に近い受信アンテナの数であると解釈されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００２９】
以下に示されるように、送信機３１０のマルチユーザー・チャンネルは、全てのシングルユーザー・チャンネルの多重化から成る。
【００３０】
Ｈ＝［Ｈ１・・・ＨＵ］
ＳＤＭＡリンク３１６と比較して、図２で示されるようなＭＩＭＯリンク２２２は、データが複数の送信アンテナで同時にコード化され、複数の受信アンテナで同時にデコードされるポイント−ツー−マルチポイント・リンクの一例であると解釈され、また、仮想の複数のＳＤＭＡユーザに対応していると考えられ、その結果、ＭＩＭＯリンク上により高いスペクトル効率を提供するが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３１】
ＭＡＣ層のトラフィック特性を考慮すると、一実施例におけるＳＤＭＡリンク３１６を有するネットワークは、総処理能力に関して、独立したＭＩＭＯリンク２２２を有するネットワークよりも性能が優れている。このような結果は、複数のＭＩＭＯユーザがキャリア・センス多重接続（ＣＳＭＡ）媒体にアクセスする前にしばしば周波数衝突に遭遇する、ネットワークのホット・スポットにおいて特に評価できる。そのような衝突の結果、ユーザはランダム・バック・オフを使用し、再び送信する前に待たなければならず、それがパケット当たりの待ち時間（レイテンシ）を増加させる。対照的に、ＳＤＭＡユーザは、衝突の確率が増加することなく同時にサービスが受けられ、それによって、より高いネットワーク処理能力およびより短い待ち時間がもたらされるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３２】
図４を参照して、発明の実施例に従って、マルチ入力マルチ出力モードと空間分割多重接続モードとの切り替えによる、複数のアンテナに対する適応性信号のための方法に関するフローチャートについて説明する。図４で示すように、方法４００は、図１のＷＬＡＮシステム１００のようなワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク・システムで使用され、ＷＬＡＮシステム１００が、ＭＩＭＯモードとＳＤＭＡモードとを切り替えることを可能にする。本発明の一実施例において、方法４００によってＭＩＭＯモードに切り変わるとき、ＭＩＭＯ動作は開ループ信号を用いて実行されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。他の実施例では、ＭＩＭＯおよびＳＤＭＡ動作のいずれか一方または両方が、例えばチャンネルが静止し、またはほぼ静止しているときに、閉ループ信号を用いて実行されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３３】
本発明の一実施例において、方法４００は、例えばベースバンド・プロセッサ１２６によって実行され、メモリ１２８に格納された命令として、図１のアクセス・ポイント１２２によって実行されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。このような実施例において、アクセス・ポイント１２２は、ＭＩＭＯモードで動作する間は図２の送信トランシーバ２１０として機能し、またＳＤＭＡモードで動作する間は、図３の送信トランシーバ３１０として機能するが、本発明の範囲はこれに制限されない。ブロック４１０で、アクセス・ポイント１２２は、Ｕ個の受信機までＭＩＭＯチャンネル行列を推定し格納する。ＭＩＭＯモードまたはＳＤＭＡモードのいずれで動作するかの判定は、ブロック４１２でなされる。Ｕ個のチャンネルのほとんどが悪条件である場合には、方法４００は分岐４１４に沿ってブロック４１６へ進み、そこでは、ポイント−ツー−マルチポイントＳＤＭＡを用いて動作が同時にＵ人のユーザに生じる。
【００３４】
ＳＤＭＡモードで動作している間に、ブロック４１８で、アクセス・ポイント１２２が、受信機３１２から３１４におけるＰＨＹ層の性能、および送信トランシーバ３１０におけるＭＡＣ層の性能を観察する。ブロック４１８で観察したＰＨＹ層とＭＡＣ層の性能に基づいて、４２０で、ＳＤＭＡモードを継続するか、またはＭＩＭＯモードに切り替えるかの判定がなされる。本発明の一実施例において、ＰＨＹ層の良好な性能とは、より高いデータ速度、より高い信号対雑音比（ＳＮＲ）、より低いビット誤り率（ＢＥＲ）、および、より高いスペクトル効率で動作することであると定義されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。本発明の一実施例において、ＭＡＣ層の良好な性能とは、より低い待ち時間で、かつ、再送信がほとんどない高い処理能力で動作することであると定義されるが、本発明の範囲はこれに制限されない。ＰＨＹ層およびＭＡＣ層の性能が良好な場合は、方法４００は分岐４２２に沿って続行され、ブロック４１６においてＳＤＭＡモードで動作し続けるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３５】
ＰＨＹの性能が良好でない場合、例えばユーザ当たりのスペクトル効率が低いような場合は、方法４００が分岐４２４に沿って実行されることにより、ＳＤＭＡモードからＭＩＭＯモードに切り替わる。このようなＳＤＭＡモードからＭＩＭＯモードへの切り替えは、ＭＡＣ層の性能が良好であると考えられる場合にさえ生じるが、本発明の範囲はこれに制限されない。他の実施例では、受信機３１２から３１４の１またはそれを超える受信機が、他よりも高い処理能力を要求すること、例えば１個の受信機がより高いサービス品質（ＱｏＳ）を要求することがあり、それが、より少数の同時使用するユーザにサービスするために、ユーザ当たりより高いスペクトル効率で提供されることがある。かかる場合、方法４００は、分岐４２４に沿って実行することによってＳＤＭＡモードからＭＩＭＯモードに切り替わり、ブロック４２８においてＭＩＭＯモードで動作するが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３６】
ブロック４１２で、Ｕ個のチャンネルのほとんどが好条件であると決定された場合、次に方法４００は、ブロック４２８においてポイント−ツー−ポイントＭＩＭＯモードで実行され、そこでは送信トランシーバ２１０が一度に１個の受信トランシーバ２１６と通信する。ＭＩＭＯモードで動作している間に、ブロック４３０で、受信トランシーバ２１６のＰＨＹ層の性能および送信トランシーバ２１０のＭＡＣ層の性能が観察される。ＭＩＭＯモードで継続するか、またはＳＤＭＡモードに切り替えるかの判定がブロック４３２でなされる。ＰＨＹ層の性能およびＭＡＣ層の性能が良好な場合、方法４００は分岐４３４に沿って実行され、ブロック４２８においてＭＩＭＯモードで動作し続けるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３７】
ＭＡＣ層の性能が良好でない場合、例えば受信トランシーバの数が多いために衝突の数が多いような場合は、次に、方法４００が分岐４３６に沿って実行されることにより、ＭＩＭＯモードからＳＤＭＡモードに切り替わり、ブロック４１６においてＳＤＭＡモードで動作する。このようなＭＩＭＯモードからＳＤＭＡモードへの切り替えは、ＰＨＹの性能が良好な場合でも生じることがあるが、本発明の範囲はこれに制限されない。本発明の一実施例に従って、方法４００は、チャンネル条件およびトラフィック条件に応じて、より高いネットワーク総処理能力およびより低い平均待ち時間を提供するために、ＷＬＡＮシステム１００を適応させるが、本発明の範囲はこれに制限されない。一実施例において、ＭＩＭＯモードで動作している間に、信号品質は改善されるがスペクトル効率が改善されないところにチャンネル条件が生じることがある。かかる場合、一度に１個のＭＩＭＯ受信トランシーバ２１６に対して送信アンテナ２１２から２１４の全てを使用することは効率的ではなく、したがって、複数のユーザに同時に提供するほうがより効率的である。このような場合は、方法４００が分岐４３６に沿って実行されることにより、ＭＩＭＯモードからＳＤＭＡモードへ切り替わり、ブロック４１６においてＳＤＭＡモードで動作するが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３８】
本発明の一実施例に従って、図示の方法４００が実行されている間、ＷＬＡＮシステム１００は全時間にわたり最新のチャンネル推測を得ることができる。このような最新のチャンネル推測は、ＰＨＹ層の性能に影響を与える可能性のあるような、例えば、ユーザの移動、またはＷＬＡＮシステム１００環境へのユーザの出入りのような物理的環境の変化に適応するために得ることができる。物理的環境のかかる変化は、ブロック４１８およびブロック４３０で行われる観察に影響を与えることがあるので、方法４００によって、チャンネルの変化に従ってＭＩＭＯモードとＳＤＭＡモードとが切り替えられるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００３９】
本発明の一実施例において、方法４００によって具体化されるようなＭＩＭＯモードでのポイント−ツー−ポイント動作、およびＳＤＭＡモードでのポイント−ツー−マルチポイント動作は、同様に本発明に従って、より高い帯域幅チャンネルまで拡大することができる。例えば、ポイント−ツー−ポイントのより高い帯域幅のチャンネル・システムは、同時により高い帯域幅で１人のユーザに提供することができ、また、ポイント−ツー−マルチポイントのより高い帯域幅のチャンネル・システムは、同時により低い帯域幅で複数の低チャンネル・ユーザに提供することができる。本発明に従って、方法４００と本質的に類似する方法で、ポイント−ツー−ポイント・チャンネル・ボンディング・システムおよびポイント−ツー−マルチポイント・ボンディング・システム間の適合を行うことができるが、本発明の範囲はこれに制限されない。
【００４０】
本発明は、ある特定の側面について記述されたが、それらの要素は本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者によって変更可能であることが理解されるべきである。本発明の複数アンテナ・システムにおける適応性のある信号およびそれに付随する多くの利点は、上記の説明によって理解されると考え、また、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、あるいはそれらの重要な利点の全てを犠牲にすることなく、形状、構造、配列、およびそれらの要素の配置について、多様な変更を行なうことができることは明らかであり、ここで前述した形態は、単にその説明のための実施例であり、それに対する本質的な変更を提供するものではない。かかる変更を包含することが請求項の目的である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例に従ったワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク通信システムの図である。
【図２】本発明の一実施例に従ったポイント−ツー−ポイント・システムの図である。
【図３】本発明の一実施例に従ったポイント−ツー−マルチポイント・システムの図である。
【図４】本発明の実施例に従って、ポイント−ツー−ポイント・リンクとポイント−ツー−マルチポイント・リンクとの間で適応切り替えを行なう方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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