(57)【要約】  本発明は、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナを使用して、送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むベクトルによって形成された信号を送信する方法に関する。本発明の方法は、連続したラインに体系化されたベクトルによって形成されたソース行列と、線形プリコーディング行列との行列積を用いて信号を線形プリコーディングして、プリコーディングされた行列を供給するステップと、プリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルを連続して送信するステップとを含み、各プリコーディングされたベクトルのＭ個のシンボルが、Ｍ個のアンテナに分配される。
2007513554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むベクトルによって形成された信号を送信し、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナを提供する方法であって、
前記信号に線形プリコーディングが実行され、連続する行に体系化された前記ベクトルによって形成されたソース行列と、線形プリコーディング行列との行列積を実行して、プリコーディングされた行列を供給し、前記プリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルが連続して送信され、各プリコーディングされたベクトルのＭ個のシンボルが、前記Ｍ個のアンテナにわたって分配されることを特徴とする、送信方法。
【請求項２】
前記プリコーディング行列が、ブロック行列であることを特徴とする、請求項１に記載の送信方法。
【請求項３】
前記プリコーディング行列が、Ｍ以上のサイズを有するユニタリ行列であることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項４】
前記プリコーディング行列が、以下の形式、
【数１】
2007513554.tif 000035
を有し、
【数２】
2007513554.tif 000036
であり、
【数３】
2007513554.tif 000037
【数４】
2007513554.tif 000038
であり、ｉ∈［１，２］の場合、
【数５】
2007513554.tif 000039
であり、式中、ｋ、ｋ’は相対整数であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項５】
Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナ上で送信された信号を受信し、Ｐが２以上であるＰ個の受信アンテナを提供する方法であって、
前記Ｐ個のアンテナ上で受信ベクトルが受信され、受信行列において列ごとに分配され、前記Ｐ個のアンテナに、受信ベクトルのＰ個のシンボルが分配され、
送信時に使用された線形プリコーディング行列を表す線形デプリコーディング行列による乗算ステップを含む、前記受信行列の処理を実行することで、
送信されたソースシンボルの推定値を抽出可能であるデプリコーディングされた行列を獲得することを特徴とする、受信方法。
【請求項６】
前記デプリコーディング行列が、前記プリコーディング行列の共役転置行列であることを特徴とする、請求項５に記載の受信方法。
【請求項７】
伝送チャネルによって前記Ｍ個の送信アンテナと前記Ｐ個の受信アンテナとの間で前記送信された信号が伝達され、前記受信行列が、前記処理演算中に、前記伝送チャネルの逆元を表す行列と乗算されることで、送信された推定シンボルの行列を獲得し、
次いで、送信された推定シンボルの前記行列が、デプリコーディング行列によって乗算されることを特徴とする、請求項６に記載の受信方法。
【請求項８】
連続除去アルゴリズムを実行する、前記Ｍ個の送信アンテナを検出する予備ステップを含むことを特徴とする、請求項６および７のいずれか一項に記載の受信方法。
【請求項９】
伝送チャネルによって前記Ｍ個の送信アンテナと前記Ｐ個の受信アンテナとの間で前記送信された信号が伝達され、前記デプリコーディング行列が、前記チャネルの行列および前記線形プリコーディング行列に関連する全行列の逆行列であることを特徴とする、請求項５に記載の受信方法。
【請求項１０】
前記デプリコーディング行列が、コレスキー分解アルゴリズムの実行によって決定されることを特徴とする、請求項９に記載の受信方法。
【請求項１１】
Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナに連続して送信されるベクトルによって形成された信号であって、各ベクトルのＭ個のシンボルが前記Ｍ個のアンテナに分配され、
前記ベクトルが、送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むソースベクトルによって形成された、線形プリコーディング行列とソース行列との行列積によって獲得されたプリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルであり、前記ソースベクトルが、連続する行の前記ソース行列に体系化されることを特徴とする、信号。
【請求項１２】
送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むベクトルによって形成された信号を送信し、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナを提供するデバイスであって、
連続する行に体系化された前記ベクトルによって形成されたソース行列と、線形プリコーディング行列との行列積を実行して、プリコーディングされた行列を供給する、前記信号の線形プリコーディング手段と、
前記プリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルを連続して送信する手段とを備え、各プリコーディングされたベクトルのＭ個のシンボルが、前記Ｍ個のアンテナにわたって分配されることを特徴とする、デバイス。
【請求項１３】
Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナ上で送信された信号を受信し、Ｐが２以上であるＰ個の受信アンテナを備えるデバイスであって、
前記Ｐ個のアンテナ上で、受信ベクトルを受信する手段と、受信行列において前記受信ベクトルの列ごとに分配する手段とを備え、前記Ｐ個のアンテナ上で、受信ベクトルのＰ個のシンボルが分配され、
送信時に使用された線形プリコーディング行列を表す線形デプリコーディング行列による乗算手段を備える、前記受信行列の処理手段を備え、
送信されたソースシンボルの推定値を抽出可能であるデプリコーディングされた行列を獲得することを特徴とする、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線デジタル通信の分野に関する。さらに詳しく言えば、本発明は、「ＢＬＡＳＴ」（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ（ベル研究所の階層的時空間））システムとも呼ばれるＭＩＭＯ（「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ」（多入力多出力））タイプのマルチアンテナシステムにおいてプリコーディング行列を実行する信号の送受信に関する。
【０００２】
本発明は、特に、第３世代、第４世代、およびそれ以降の次世代システム用の無線通信分野に適用され得る。
【背景技術】
【０００３】
複数のアンテナを含むいくつかの送受信システムがすでに知られている。最大効率で時空間ダイバーシティを利用可能な時空間符号を利用するシステムもある。しかしながら、これらの時空間符号のスペクトル効率は限定されている。
【０００４】
ある研究活動により、容量が送受信機アンテナの数とともに線形増加するシステムを獲得するために、空間多重化技術を用いた階層的時空間（ＬＳＴ）システムが研究されている。
【０００５】
Ｆｏｓｃｈｉｎｉは、「Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｆａｄｉｎｇ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  Ｗｈｅｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．２、Ａｕｔｕｍｎ、１９９６、ｐｐ．４１−５９）において、伝送システムの容量を増大することを目的とした第１の空間多重化システムを提示している。この目的を達成するために、Ｆｏｓｃｈｉｎｉは、各層の符号化または非符号化およびインタリーブ符号が、送信アンテナによって連続送信される対角線「ＢＬＡＳＴ」構造（Ｄ−ＢＬＡＳＴとして知られる）について記載している。
【０００６】
Ｗｏｌｎｉａｎｓｋｙ、Ｆｏｓｃｈｉｎｉ、Ｇｏｌｄｅｎ、およびＶａｌｅｎｚｕｅｌａは、「Ｖ−ＢＬＡＳＴ：  Ａｎ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ  Ｖｅｒｙ  Ｈｉｇｈ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅｓ  Ｏｖｅｒ  ｔｈｅ  Ｒｉｃｈ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｈａｎｎｅｌ」（Ｐｒｏｃ．ＩＳＳＳＥ−９８、Ｐｉｓａ、Ｉｔａｌｙ、Ｓｅｐ．２９、１９９８）において、符号化することなく垂直システム（「Ｖ−ＢＬＡＳＴ」）に初期「ＢＬＡＳＴ」システムの機構を修正することによって、さらに、ゼロフォーシング（ＺＦ）基準を用いて干渉除去アルゴリズムを使用することによって、引き続きこの技術を単純化している。この垂直機構は、簡単に言えば、情報チェーンをサブチェーンに多重分離（デマルチプレキシング）することから進み、サブチェーンの各々は、それに対応するアンテナによって送信される。
【０００７】
その後、Ｂａｒｏ、Ｂａｕｃｈ、Ｐａｖｌｉｃ、およびＳｅｍｍｌｅｒ（「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ＢＬＡＳＴ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｔｕｒｂｏ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ」、Ｇｌｏｂｅｃｏｍ  ２０００、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０００）は、時空間符号およびターボ符号化と符号Ｖ−ＢＬＡＳＴタイプシステムとの組み合わせを構想した。
【０００８】
最後に、ＭａおよびＧｉａｎｎａｋｉｓ（「Ｆｕｌｌ−Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｆｕｌｌ−Ｒａｔｅ  Ｃｏｍｐｌｅｘ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ２００３）は、線形プリコーディングと送信時の空間多重化のＭＩＭＯ技術とを組み合わせる技術を提案した。この技術において、線形プリコーディングは、ヴァンデルモンド行列に基づいて特定のプリコーディング行列を使用することによって実行され、送信時の異なるシンボルは、循環的に送信される。受信時の復号化は、最尤検出器に従って実行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｆｏｓｃｈｉｎｉによって提案された空間多重化の「ＢＬＡＳＴ」技術の第１の欠点は、復号化の複雑性である。
【００１０】
「Ｖ−ＢＬＡＳＴ」技術にその後変更されたこの技術の別の欠点は、システムの最大空間ダイバーシティが利用されていないことである。
【００１１】
時空間符号とＶ−ＢＬＡＳＴシステムとを組み合わせることから構成される、Ｂａｒｏ、Ｂａｕｃｈ、Ｐａｖｌｉｃ、およびＳｅｍｍｌｅｒによって構想された技術に関しては、システムの最大容量を利用しないという欠点がある。
【００１２】
さらに、様々な従来技術は、相関チャネルを処理するために使用可能ではない。
【００１３】
これらの様々な欠点は、線形プリコーディングによってシステムの時空間ダイバーシティと、それらの最大容量とを両方利用するために使用可能なＭａおよびＧｉａｎｎａｋｉｓの技術によって部分的に解決される。
【００１４】
しかしながら、この技術の主要な欠点は、使用される受信機であり、この受信機は、最尤（以下、ＭＬ（ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）と略記する）タイプのものでなければならない。これらのＭＬ受信機は、実行するのが複雑であり、その複雑性により、プリコーディング行列のサイズをシステムの送信アンテナ数に制限する。
【００１５】
本発明の１つの目的は、特に、従来技術のこれらの欠点を解決することである。
【００１６】
さらに詳しく言えば、本発明の１つの目的は、従来技術のプリコーディングシステムより良好な性能で、プリコーディング行列を実行する信号のマルチアンテナ送受信技術を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、従来技術より低い複雑性および高い数値安定性を有するこの種の技術を実行することである。さらに詳しく言えば、本発明の１つの目的は、時空間符号を必要としないこの種の技術を提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる別の目的は、シングルキャリアおよびマルチキャリア（ＯＦＤＭおよびＭＣ−ＣＤＭＡ）の両方のタイプの変調に対してＭＩＭＯタイプのマルチアンテナシステムに適応されるこの種の技術を実行することである。
【００１９】
また、本発明の１つの目的は、ＭＩＭＯシステムの最大容量と、システムの最大ダイバーシティとを使用することが可能であるこの種の技術を提供することである。
【００２０】
また、本発明の１つの目的は、従来技術と比較すると改良されたバイナリ誤り率性能を有すると同時に、受信時に低複雑性の解決策を提案するこの種の技術を実行することである。
【００２１】
本発明のさらなる別の目的は、性能の低下を制限し、変調に依存せずに、相関されたマルチアンテナチャネルを処理するために使用可能なこの種の技術を実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本明細書において以下に記載するこれらの目的および他の目的は、送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むベクトルによって形成された信号を送信し、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナを提供する方法によって達成される。
【００２３】
本発明によれば、前記信号に線形プリコーディングが実行され、連続する行に体系化された前記ベクトルによって形成されたソース行列と、線形プリコーディング行列との行列積を実行して、プリコーディングされた行列を供給し、前記プリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルが連続して送信され、各プリコーディングされたベクトルのＭ個のシンボルが、Ｍ個のアンテナにわたって分配される。
【００２４】
このように、本発明は、マルチアンテナシステムにおいて線形プリコーディングを実行する、信号の送信への完全に新規で独創的なアプローチに依存している。
【００２５】
さらに詳しく言えば、本発明は、転置された時空間マッピングを実行することを提案するものであり、すなわち、Ｍ個のアンテナに列ごとに同じプリコーディングを受けたシンボルを送信することを提案する。
【００２６】
したがって、このアプローチは、受信時に高い複雑性をもたらしたＭａおよびＧｉａｎｎａｋｉｓによって提案された循環送信とは明確に異なる。
【００２７】
本発明の技術は、時空間符号を使用しないと考えると、ＭＩＭＯチャネルの最大容量と、線形プリコーディングによって、最大時空間ダイバーシティとを利用するために使用可能であるため、特に有益である。
【００２８】
送信アンテナの数Ｍは、送信されるベクトルの数に対応し、これらのベクトルは、ソース行列の異なる行を形成する。
【００２９】
有益には、このような送信方法のプリコーディング行列は、ブロック行列である。
【００３０】
好ましくは、プリコーディング行列は、Ｍ以上のサイズを有するユニタリ行列である。
【００３１】
このように、本発明は、プリコーディング行列のサイズが、送信アンテナの数Ｍに常に等しいわけではないため、従来技術とは区別される。以下、本明細書において記載されるように、これは、低い複雑性の復号演算を実行することによって、本発明に従って可能であるとされ、したがって、大きなプリコーディング行列であっても単純な復号が可能になる。
【００３２】
このプリコーディング行列は、アダマール行列、ＳＵ（２）とも書き表される２×２のサイズの特別なユニタリ行列、フーリエ行列、ヴァンデルモンド行列、および、より一般には、ユニタリ行列を含む群に属する。
【００３３】
本発明の１つの有益な実施形態において、プリコーディング行列が、以下の形式を有するブロック行列であり、
【数１】
2007513554.tif 000003
【数２】
2007513554.tif 000004
であり、
【数３】
2007513554.tif 000005
【数４】
2007513554.tif 000006
であり、ｉ∈［１，２］の場合、
【数５】
2007513554.tif 000007
であり、式中、ｋ、ｋ’は相対整数である。
【００３４】
本発明はまた、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナ上で送信された信号を受信し、Ｐが２以上であるＰ個の受信アンテナを提供する方法に関する。
【００３５】
本発明によれば、Ｐ個のアンテナ上で受信ベクトルが受信され、受信行列において列ごとに分配され、Ｐ個のアンテナに、受信ベクトルのＰ個のシンボルが分配される。次いで、本方法は、送信時に使用された線形プリコーディング行列を表す線形デプリコーディング行列による乗算ステップを含む、受信行列の処理演算を実行することで、送信されたソースシンボルの推定値を抽出可能であるデプリコーディングされた行列を獲得する。
【００３６】
最適に受信するために、受信におけるアンテナの数Ｐは、送信アンテナの数Ｍ以上であることに留意されたい。
【００３７】
本明細書および以下の記載において、「デプリコーディング」という用語は、送信段階で実行されたプリコーディング演算の実質的に逆の演算を意味するものであることを理解されたい。
【００３８】
第１の実施形態において、デプリコーディング行列は、プリコーディング行列の共役転置行列である。
【００３９】
この場合、伝送チャネルによってＭ個の送信アンテナとＰ個の受信アンテナとの間で送信された信号が伝達され、受信行列が、処理演算中に、伝送チャネルの逆元を表す行列と乗算されることで、送信された推定シンボルの行列を獲得する。次いで、送信された推定シンボルの行列が、デプリコーディング行列によって乗算される。
【００４０】
実際、複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナとを備えるＭＩＭＯシステムを提供することで、ペイロード情報を伝送可能な異なる送信アンテナ及び／又は受信アンテナが存在することになり、これらの異なる経路は、チャネル行列によって概略的に表され得る。
【００４１】
受信の際、異なる経路上で推定されたチャネル符号化は、送信されたシンボルを引き出すために反転される。チャネルが受信機側で完全に把握されているとすると、チャネル行列の反転の実行には十分である。
【００４２】
この受信方法は、特に、連続除去アルゴリズムを実行するＭ個の送信アンテナを検出する予備ステップを含む。
【００４３】
第２の実施形態において、伝送チャネルによってＭ個の送信アンテナとＰ個の受信アンテナとの間で送信された信号が伝達され、デプリコーディング行列は、チャネルの行列および線形プリコーディング行列に関連する全行列の逆行列である。
【００４４】
この実施形態において、受信方法は、最良の信号対雑音比を有するチャネルの優先復号を行うことができる順序付き復号を実行する。
【００４５】
この場合、デプリコーディング行列は、コレスキー分解アルゴリズムの実行によって決定され、このアルゴリズムは、計算にほとんどコストがかからず、従来技術より複雑ではない復号方法を獲得するために使用可能である。
【００４６】
最尤型の技術は、よく知られており、要求を満たすが、複雑である。
【００４７】
ＭＩＭＯシステムの復号に関して、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：ｍｉｍｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ）基準とともにコレスキー分解を使用することは、完全に新規なものであり、従来技術特有のこの複雑性の欠点を解消するために使用可能である。
【００４８】
コレスキー分解の１つの他の形態は、ＺＦ基準とともにＱＲ分解を使用することである。この技術も、複雑性は低いが、その結果があまり要求を満たすものではない。
【００４９】
本発明の１つの変形例によれば、デプリコーディング行列がブロック行列である場合、受信方法は、ブロックにおけるシンボルの変化によって距離最小化を実行する。これにより、本発明の復号器がさらに改良される。
【００５０】
本発明はまた、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナに連続して送信されるベクトルによって形成された信号に関し、各ベクトルのＭ個のシンボルはＭ個のアンテナに分配される。本発明によれば、ベクトルは、送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むソースベクトルによって形成された、線形プリコーディング行列とソース行列との行列積によって獲得されたプリコーディングされた行列の列に対応するプリコーディングされたベクトルであり、ソースベクトルは、連続する行の前記ソース行列に体系化される。
【００５１】
本発明はまた、送信されるＮ個のソースシンボルを各々が含むベクトルによって形成された信号を送信し、本明細書において上述したような送信方法に対して、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナを提供するデバイスに関する。
【００５２】
本発明はまた、Ｍが２以上であるＭ個の送信アンテナで送信された信号を受信し、Ｐが２以上であるＰ個の受信アンテナを含むデバイスに関する。
【００５３】
本発明の他の特徴および利点は、簡潔な例示的かつ非包括的な例によって好ましい実施形態の以下の記載および添付の図面からより明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の一般的な原理は、送信時、マルチアンテナシステムに対して線形プリコーディングを行う新規のシステムに基づく。連続した行に配設された送信されるベクトルによって形成されたソース行列が、プリコーディングされた行列を形成するために、送信アンテナの数以上のサイズを有するプリコーディング行列によって乗算される。次いで、プリコーディングされた行列の同一の列を形成するシンボルの各々は、送信アンテナの各々に同時に送信され、各アンテナは、プリコーディングされた行列の列から異なるシンボルを送信する。
【００５５】
以下、図１を参照すると、本発明によるソース行列Ｘおよびプリコーディング行列Θを実行する４送信アンテナを有するシステムが提供されている。
【００５６】
簡潔に示すために、本明細書および本願の以下のさらなる記載は、正方ソース行列Ｘおよび正方プリコーディング行列Θの特定の場合に限定される。
【００５７】
当業者らにとって、全てのタイプの行列ＸおよびΘにこの教示を拡張することは困難ではなく、Ｘの列の数が、Θの行の数に等しくなければならず、Ｘが、送信アンテナ数であるＭ個の行を有さなければならないことを理解されたい。
【００５８】
送信される情報を含むソース行列Ｘは、行列Ｘの行を形成する４つのベクトルＸ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4によって形成される。
【００５９】
各ベクトルＸiは、ｉ＝１〜４の場合、４つのシンボル、すなわち、Ｘ1＝［ｘ1ｘ2ｘ3ｘ4］、Ｘ2＝［ｘ5ｘ6ｘ7ｘ8］、Ｘ3＝［ｘ9ｘ10ｘ11ｘ12］、Ｘ4＝［ｘ13ｘ14ｘ15ｘ16］によって形成される。
【００６０】
したがって、送信されるシンボルの総数は、１６個である。これは、プリコーディング行列Θの行の数Ｌによって乗算された送信アンテナ数Ｍに相当する。
【００６１】
プリコーディング行列Θのサイズは、４×４である。これは、ブロック行列である。１つの特定の実施形態によれば、プリコーディング行列Θは、以下の式、
【数６】
2007513554.tif 000008
であり、
【数７】
2007513554.tif 000009
であり、
【数８】
2007513554.tif 000010
【数９】
2007513554.tif 000011
であり、ｉ∈［１，２］の場合、
【数１０】
2007513554.tif 000012
であり、式中、ｋ、ｋ’は相対整数である。
【００６２】
ソース行列Ｘをプリコーディング行列Θで乗算した後、プリコーディングされた行列Ｓが得られる（Ｓ＝Ｘ．Θ）。
【００６３】
サイズが４×４の行列Ｓは、４個のベクトルＳi（ｉ＝１〜４）によって形成される。
Ｓ1＝［ｓ1ｓ5ｓ9ｓ13］、Ｓ2＝［ｓ2ｓ6ｓ10ｓ14］、Ｓ3＝［ｓ3ｓ7ｓ11ｓ15］、Ｓ4＝［ｓ4ｓ8ｓ12ｓ16］
【００６４】
プリコーディングされたベクトルとも呼ばれるこれらのベクトルＳiは、ソース行列Ｘと、プリコーディング行列Θの同じ列との乗算に相当する。このように、Ｓ1は、ソース行列Ｘと、プリコーディング行列Θの第１列との乗算によって得られたベクトルに相当し、Ｓ2は、ソース行列Ｘと、プリコーディング行列Θの第２列との乗算によって得られたベクトルに相当し、行列Θの４列に対して以下同様である。
【００６５】
次いで、所与の時点で、４個の送信アンテナ１０、１１、１２、および１３の各々は、同一の送信バーストにおいて同一のプリコーディングされたベクトルＳiのシンボルの１つを送信する。
【００６６】
このようにして、瞬間Ｔ０に、第１のアンテナ１０は、ベクトルＳ1のシンボルｓ1を送信する。実質的に同じ瞬間Ｔ０に、第２のアンテナ１１は、ベクトルＳ1のシンボルｓ5を送信し、第３のアンテナ１２は、ベクトルＳ1のシンボルｓ9を送信し、第４のアンテナ１３は、ベクトルＳ1のシンボルｓ13を送信する。
【００６７】
他のプリコーディングされたベクトルＳ2、Ｓ3、およびＳ4は、時間Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３に相当する３つの送信バーストのそれぞれに送信される。
【００６８】
次いで、ソース行列Ｘと、プリコーディング行列Θの同じ列との乗算に相当する同じプリコーディングされたベクトルのシンボルの各々は、送信アンテナの各々で送信され、各アンテナは、プリコーディングされたベクトルの異なるシンボルを送信する。
【００６９】
言い換えれば、行列Ｓが、連続する行、すなわち、Ｓ1’＝［ｓ1ｓ2ｓ3ｓ4］、Ｓ2’＝［ｓ5ｓ6ｓ7ｓ8］、Ｓ3’＝［ｓ9ｓ10ｓ11ｓ12］、Ｓ4’＝［ｓ13ｓ14ｓ15ｓ16］に体系化された４つのベクトルＳ1’、Ｓ2’、Ｓ3’、Ｓ4’によって形成されると考えれば、
−各ベクトルＳi’（ｉ＝１〜４の場合）の第１のシンボルが、異なる送信アンテナ上、第１のアンテナ上でｓ1および最後のアンテナ上でｓ13で同時に送信される。
−各ベクトルＳi’の第２のシンボルは、異なる送信アンテナ上、第１のアンテナ上でｓ2および最後のアンテナ上でｓ14で同時に送信される。
−この演算は、各ベクトルＳi’の最後のシンボルまで繰り返される。
【００７０】
最後に、システムは、まず瞬間Ｔ０で［ｓ1ｓ5ｓ9ｓ13］、Ｔ１で［ｓ2ｓ6ｓ10ｓ14］、次いで、Ｔ２で［ｓ3ｓ7ｓ11ｓ15］、最後にＴ３で［ｓ4ｓ8ｓ12ｓ16］を伝送する。
【００７１】
以下、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、４つの受信アンテナを有するシステムが提供されている。
【００７２】
ＭＩＭＯチャネルにおける伝送後、受信した信号は、受信行列Ｒの連続した列に体系化されたベクトルＲi（この場合、ｉ＝１〜４）によって構成され、ここで、Ｒ1＝［ｒ1ｒ5ｒ9ｒ13］、Ｒ2＝［ｒ2ｒ6ｒ10ｒ14］、Ｒ3＝［ｒ3ｒ7ｒ11ｒ15］、Ｒ4＝［ｒ4ｒ8ｒ12ｒ16］である。
【００７３】
このように、受信行列Ｒは、送信アンテナ及び／又は受信アンテナ経路の各々の長さ、４つの受信アンテナ（第１のアンテナ２０でのｒ1、第２のアンテナ２１でのｒ5、第３のアンテナ２２でのｒ9、および第４のアンテナ２３でのｒ13）に応じて、同じ瞬間Ｔ０’で実質的に受信されたシンボル［ｒ1ｒ5ｒ9ｒ13］と、本明細書に上述したように、４つの受信アンテナで同じ時間点Ｔ１’に実質的に受信されるシンボル［ｒ2ｒ6ｒ10ｒ14］とともに、時間Ｔ２’およびＴ３’で受信されるシンボル［ｒ3ｒ7ｒ11ｒ15］および［ｒ4ｒ8ｒ12ｒ16］によって形成される。
【００７４】
図２Ａに示す第１の実施形態によれば、手順は、「順序なし」技術として知られた技術に基づいている。この技術は、まず、推定された送信シンボルを引き出すために、異なる送信及び／又は受信アンテナチャネル上で推定された符号化チャネルの反転させることから始まる。
【００７５】
このように、異なる送信アンテナを検出するために、連続除去アルゴリズムが実行される。
【００７６】
このアルゴリズムは以下の通りである。
【数１１】
2007513554.tif 000013
【数１２】
2007513554.tif 000014
【数１３】
2007513554.tif 000015
【数１４】
2007513554.tif 000016
式中、
−ｒは、Ｐ個の受信アンテナで、すなわち、受信行列Ｒで受信したシンボルに相当する。
−Ｈは、サイズ（Ｍ×Ｐ）であるチャネルである。
−σ2は、受信アンテナの平均信号対雑音比である。
−Ｒrは、自己相関行列である。
−ａは、本明細書において上述した等式に従ったサイズがＭの異なるベクトルに相当する。
−ｂは、まず、送信された異なるシンボルベクトル［ｓ1ｓ5ｓ9ｓ13］の推定値、次いで、送信されたシンボル［ｓ2ｓ6ｓ10ｓ14］の推定値、次いで、送信されたシンボル［ｓ3ｓ7ｓ11ｓ15］の推定値、最後に、送信されたシンボル［ｓ4ｓ8ｓ12ｓ16］の推定値に相当する。
−指数Hは、共役転置を意味する。
【００７７】
このアルゴリズムは、ｉが１〜４の場合に、送信されたベクトルＳiの推定値
【数１５】
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を引き出すことが可能である最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）の点で、「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ＢＬＡＳＴ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｔｕｒｂｏ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ」、Ｇｌｏｂｅｃｏｍ  ２０００、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０００（Ｂａｒｏ、Ｂａｕｃｈ、Ｐａｖｌｉｃ、およびＳｅｍｍｌｅｒ）に記載されているようなＶ−ＢＬＡＳＴ復号のようなものである。
【００７８】
これは、受信行列Ｒと、伝送チャネルの逆元を表す行列とを乗算することになる。
【００７９】
次いで、受信したベクトルは、送信されたベクトルＳ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4またはＳ1’、Ｓ2’、Ｓ3’、Ｓ4’の推定値を引き出すように再度順序付けされ、これらの推定ベクトルは、
【数１６】
2007513554.tif 000018
【数１７】
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【数１８】
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【数１９】
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と呼ばれ、推定シンボルの行列と呼ばれる行列の連続した行に体系化される。
【００８０】
次いで、受信機は、獲得された推定されたシンボルの行列
【数２０】
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と、デプリコーディング行列とを乗算して、送信されたソースシンボルの推定を抽出するために使用されるデプリコーディングされた行列
【数２１】
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を形成する。デプリコーディング行列は、送信時に使用されるプリコーディング行列Θの共役転置（図２ＡにおいてΘHとして参照）に相当する。
【００８１】
プリコーディング行列Θがユニタリであるため、獲得した推定シンボルの行列
【数２２】
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と、転置された共役プリコーディング行列ΘHとを乗算することは、行列
【数２３】
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と、プリコーディング行列Θの逆元である行列Θ-1とを乗算することになる。
【数２４】
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【００８２】
したがって、デプリコーディングステップΘH＝Θ-1は、各Ｖ−ＢＬＡＳＴ反復のレベルで実行される。
【００８３】
図２Ｂに示す第２の実施形態において、コレスキー分解アルゴリズムを実行する際に、チャネル符号化の反転とデプリコーディング演算とが併せて実行される。このようなアルゴリズムは、特に、Ｗｅｉ  ＺｈａおよびＳｔｅｖｅｎ  Ｄ．  Ｂｌｏｓｔｅｉｎの「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｎｇ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＢＬＡＳＴ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」（ＩＣＣ  ２００２、Ｖｏｌ．１、ｐｐ．３３５−３３９、Ａｐｒ−Ｍａｙ  ２００２）によって記載されている。この技術を「順序付き」技術と呼ぶ。
【００８４】
この実施形態において、受信機は、連続した列に体系化されたベクトルＲ1＝［ｒ1ｒ5ｒ9ｒ13］、Ｒ2＝［ｒ2ｒ6ｒ10ｒ14］、Ｒ3＝［ｒ3ｒ7ｒ11ｒ15］、Ｒ4＝［ｒ4ｒ8ｒ12ｒ16］によって形成された受信行列Ｒと、チャネル行列およびプリコーディング行列Θの結合に相当する全行列Ｇの逆元とを乗算する。
【００８５】
デプリコーディング行列とも呼ぶ全行列Ｇの逆元は、順序付き演算が実行されるコレスキー分解を実行することによって獲得される。
【００８６】
順序付き演算により、まず、最も高い指数を有する全行列Ｇのシンボルに関する決定を行うことが可能である。このように、シンボルは、指数が高いものから順に処理される。
【００８７】
コレスキー分解アルゴリズムは、以下の通りである。
【数２５】
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【数２６】
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【数２７】
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【数２８】
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【数２９】
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【数３０】
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【数３１】
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式中、
−ｒは、Ｐ個の受信アンテナで、すなわち、受信行列Ｒで受信したシンボルに相当する。
−Ｘは、送信されたソース行列に相当する。
−Θは、サイズが４×４であるプリコーディング行列である。
−Ｈは、サイズが４×４であるチャネル行列である。
−σ2は、受信アンテナの平均信号対雑音比である。
−Ｒrは、自己相関行列である。
−Ｌは、自己相関行列Ｒrの下三角行列である。
−Ｐpは、この自己相関行列の干渉での所望のシンボルの最大指数基準に従った順列行列である。
−ｘおよびｙは、サイズが１６のベクトルである（プリコーディング行列Θの行数によって乗算された送信アンテナ数）。
【００８８】
受信時、コレスキー分解アルゴリズムにより、受信機は、デプリコーディングされた行列
【数３２】
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においてソース行列Ｘによって送信されたシンボルの推定に相当する、サイズが１６であるベクトルｚ（プリコーディング行列Θの行数によって乗算された送信アンテナ数）を直接獲得することができる。
【００８９】
コレスキー分解は、数値安定分解である。
【００９０】
この実施形態において、プリコーディングの利点は、チャネルが相関されていれば、チャネルを無相関化することである。
【００９１】
デプリコーディング行列がブロック行列であるため、受信システムは、ブロックにおけるシンボルの変化による距離最小技術を用いてさらに改良されてもよい。
【００９２】
以下、図３を参照すると、サイズが４×４のプリコーディング行列と、サイズが２５６×２５６であるプリコーディング行列とを使用することによって、本発明により獲得される性能レベルが提示されている。
【００９３】
さらに詳しく言えば、図３は、順序なしの場合、すなわち、デプリコーディング行列がプリコーディング行列の共役転置に相当する場合の第１の実施形態による本発明の性能値を示し、本発明による線形プリコーディングを使用するシステムが、プリコーディングなしの従来のシステムと比較されている。
【００９４】
受信時にＭＭＳＥタイプのイコライザが使用されるとき、バイナリ誤り率（ＢＥＲ）が１０-4で、スペクトル効率が８ｂｐｓ／Ｈｚの場合、プリコーディングなしのシステムに相当する基準曲線と、サイズが２５６×２５６であるプリコーディング行列を使用したシステムに相当するプリコーディング付き曲線２５６との間で、１６．０ｄＢの利得を観察できた。
【００９５】
このように、本発明により、Ｌがプリコーディング行列のサイズであるＯ（Ｌ3）における複雑性、またはプリコーディング行列が正方行列でなければ、このプリコーディング行列の行数を維持しながら高い信号対雑音比を有する性能が改良される。
【００９６】
これに関して、プリコーディング行列を使用する、ＭａおよびＧｉａｎｎａｋｉｓ（「Ｆｕｌｌ−Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｆｕｌｌ−Ｒａｔｅ  Ｃｏｍｐｌｅｘ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ２００３）の従来技術のアプローチは、この方法が計算の点で非常にコストがかかるため、サイズが２５６のプリコーディング行列を獲得するために使用できない。実際、このアプローチの複雑性は、Ｏ（ＭL）の点で指数因子であり、Ｍは、変調のサイズに相当する。
【００９７】
本発明の性能値は、順序付きの第２の実施形態が受信時に実行されるときにさらに改良される。
【００９８】
実際、順序付きのこの実施形態が実行されるとき、サイズが４×４のプリコーディング行列によって得られる結果は、順序なしの実施形態においてサイズが２５６のプリコーディング行列の場合に得られるものに実質的に同一であり、すなわち、基準曲線に対して１６．０ｄＢに近い利得であり、バイナリ誤り率（ＢＥＲ）が１０-4であり、スペクトル効率が８ｂｐｓ／Ｈｚである場合、プリコーディングなしのシステムに相当する。
【００９９】
プリコーディングのサイズが増大する場合にシステムの性能が改良されると、順序付きシステムおよびサイズが２５６×２５６のプリコーディング行列に対して、非常に良好な結果が得られる。
【０１００】
このように、提案された本発明により、従来技術より低複雑性および低コストであるとともに、改良された性能を示す復号が可能となる。
【０１０１】
さらに、本発明の技術は、シングルキャリア変調システムとともに、マルチキャリア変調システム（例えば、ＯＦＤＭまたはＭＣ−ＣＤＭＡシステム）に適している。
【０１０２】
本発明の技術は、容量の利用を優先し、マルチアンテナチャネルが相関されていても、この結果を達成する任意のマルチアンテナシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明によるソース行列Ｘおよびプリコーディング行列Θを実行する４送信アンテナシステムを示す。
【図２Ａ】順序なし（「配列」なし）の実施形態として知られる本発明の第１の実施形態において、図１のシステムに従って送信された信号を受信するための４個のアンテナを有するシステムを示す。
【図２Ｂ】順序（配列）付き実施形態として知られる本発明の第２の実施形態において、図１のシステムに従って送信された信号を受信するための４個のアンテナを有するシステムを示す。
【図３】異なるシステム、すなわち、線形プリコーディングなしの場合の従来技術のシステムと、プリコーディング行列サイズ４およびプリコーディング行列サイズ２５６に対して、線形プリコーディングありの場合の本発明のシステムの比較性能を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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