(57)【要約】マルチアンテナ送信エンティティは、（１）受信エンティティにデータ送信を方向づけるステアド(steered)モードまたは（２）サブバンドにわたってデータ送信により観察される実効チャネルをランダム化するための擬似ランダム送信ステアリング（ＰＲＴＳ）モードを使用して、単一アンテナ受信エンティティまたは複数アンテナ受信エンティティにデータを送信する。ＰＲＴＳモードは、送信ダイバーシティまたは空間拡散を達成するために使用されてもよい。送信ダイバーシティの場合、送信エンティティは、サブバンドにわたって異なる擬似ランダムステアリングベクトルを使用するが、サブバンド毎に全体のパケットにわたって同じステアリングベクトルを使用する。受信エンティティは、擬似ランダムステアリングベクトルの知識を持つ必要が無く、または任意の特別な処理を実行する必要は無い。空間拡散の場合、送信エンティティは、サブバンドにわたって異なる擬似ランダムステアリングベクトルを使用し、サブバンド毎にパケットにわたって異なるステアリングベクトルを使用する。送信エンティティと受信エンティティのみがデータ送信のために使用されるステアリングベクトルを知っている。
2007523569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおいて、送信エンティティから受信エンティティにデータを送信する方法において、
データシンボルのブロックを得るためにデータパケットを処理することと、
パイロットシンボルと前記データシンボルのブロックを複数のサブバンドに逆多重化し、そのデータパケットに対して、複数のサブバンドに対して複数のシーケンスのパイロットおよびデータシンボルを得ることと、
サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングベクトルを用いて各サブバンドのためのパイロットとデータシンボルのシーケンスに対して空間処理を実行し、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記複数のシーケンスのパイロットおよびデータシンボルにより観察される複数の実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化することと、
を備えた方法。
【請求項２】
各サブバンドのための前記パイロットとデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルで空間的に処理される、請求項１の方法。
【請求項３】
複数の異なるステアリングベクトルは複数のサブバンドのために使用される、請求項２の方法。
【請求項４】
各サブバンドの空間処理のために使用される前記１つのステアリングベクトルは、前記受信エンティティに対して知られていない、請求項２の方法。
【請求項５】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて空間的に処理される、請求項１の方法。
【請求項６】
１つのパイロットまたはデータシンボルが各シンボル期間に各サブバンド上に送信され、各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、シンボル期間ごとに異なるステアリングベクトルで空間的に処理される、請求項１の方法。
【請求項７】
各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも１つのステアリングベクトルは、送信エンティティおよび受信エンティティのみに知られている、請求項１の方法。
【請求項８】
前記各サブバンドのための少なくとも１つのステアリングベクトルを用いた空間処理はデータシンボルにのみ実行される、請求項１の方法。
【請求項９】
前記データパケットを処理することは、コーディングスキームに従ってデータパケットを符号化し、符号化されたデータを得ることと、符号化されたデータをインターリーブしてインターリーブされたデータを得ることと、変調スキームに従って前記インターリーブされたデータをシンボルマッピングし、データシンボルのブロックを得ることとを含む、請求項１の方法。
【請求項１０】
Ｌのステアリングベクトルのセットの中から各サブバンドのための少なくとも１つのステアリングベクトルを選択することをさらに備え、Ｌは１より大きい整数である、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記Ｌのステアリングベクトルは、前記Ｌのステアリングベクトルの中でステアリングベクトルの任意のペアが低い相関を有するようなステアリングベクトルである、請求項１０の方法。
【請求項１２】
Ｌのステアリングベクトルのセットから各シンボル期間における各サブバンドのためのステアリングベクトルを選択することをさらに備え、Ｌは、１より大きい整数である、請求項６の方法。
【請求項１３】
各ステアリングベクトルは、同じ大きさだが異なる位相を有するＴのエレメントを含み、Ｔは、送信エンティティにおける送信アンテナの数であり、１より大きい整数である、請求項１の方法。
【請求項１４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおける装置において、
データパケットを処理し、データシンボルのブロックを得るように機能的に作用するデータプロセッサーと、
パイロットシンボルと前記データシンボルのブロックを複数のサブバンド上に逆多重化するように機能的に作用し、前記データパケットに対して、前記複数のサブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルの複数のシーケンスを得るデマルチプレクサーと、
前記サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングベクトルを有する各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスに対して空間処理を実行するように機能的に作用する空間プロセッサーであって、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信されたパイロットおよびデータシンボルの前記複数のシーケンスにより観察される複数の実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化する空間プロセッサーとを備えた装置。
【請求項１５】
前記空間プロセッサーは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルを有する各サブバンドのための前記パイロットおよびデータシンボルのシーケンスを空間的に処理するように機能的に作用する、請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記空間プロセッサーは、前記サブバンドのための少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスを空間的に処理するように機能的に作用する、請求項１４の装置。
【請求項１７】
各サブバンドのための前記少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記データパケットのための送信エンティティおよび受信エンティティにのみ知られている、請求項１６の装置。
【請求項１８】
各ステアリングベクトルは、同じ大きさだが異なる位相を有するＴのエレメントを含み、Ｔは、前記データパケットを送信するために使用されるアンテナの数であり、１より大きい整数である、請求項１４の装置。
【請求項１９】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおける装置において、
データパケットを処理し、データシンボルのブロックを得る手段と、
複数のサブバンド上にパイロットシンボルと前記データシンボルのブロックを逆多重化し、前記データパケットのために、前記複数のサブバンドのためのパイロットとデータシンボルの複数のシーケンスを得る手段と、
前記サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングベクトルを用いて前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスに対して空間処理を実行する手段であって、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットおよびデータシンボルの複数のシーケンスにより観察される複数の実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化する手段と、
を備えた装置。
【請求項２０】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルを用いて空間的に処理される、請求項１９の装置。
【請求項２１】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて空間的に処理される、請求項１９の装置。
【請求項２２】
前記各サブバンドのための少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記データパケットのための送信エンティティおよび受信エンティティにのみ知られている、請求項２１の装置。
【請求項２３】
各ステアリングベクトルは同じ大きさだが異なる位相を有するＴのエレメントを含み、Ｔは前記データパケットを送信するために使用されるアンテナの数であり、１より大きい整数である、請求項１９の装置。
【請求項２４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて送信エンティティから受信エンティティにデータを送信する方法において、
データパケットを処理し、データシンボルのブロックを得ることと、
複数のサブバンド上にパイロットシンボルと前記データシンボルのブロックを逆多重化することと、
前記サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いて前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行し、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットおよびデータシンボルにより観察される前記複数のサブバンドのための複数の実効ＭＩＭＯチャネルをランダム化することと
を備えた方法。
【請求項２５】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングマトリクスを用いて空間的に処理される、請求項２４の方法。
【請求項２６】
各サブバンドのための空間処理に使用される前記１つのステアリングマトリクスは、前記受信エンティティに知られていない、請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルはシンボル期間ごとに異なるステアリングマトリクスを用いて空間的に処理される、請求項２４の方法。
【請求項２８】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも１つのステアリングマトリクスは前記送信エンティティおよび前記受信エンティティにのみ知られている、請求項２４の方法。
【請求項２９】
前記各サブバンドのための少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いた前記空間処理は、データシンボルに対してのみ実行される、請求項２４の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いた前記空間処理から得られた拡散シンボルを乗算し、前記拡散シンボルを前記サブバンドのためのＭＩＭＯチャネルの固有モード上に送信することをさらに備えた、請求項２４の方法。
【請求項３１】
Ｌのステアリングマトリクスのセットから各サブバンドのための少なくとも１つのステアリングマトリクスを選択することをさらに備え、Ｌは１より大きい整数である、請求項２４の方法。
【請求項３２】
Ｌのステアリングマトリクスのセットから各シンボル期間に各サブバンドのためのステアリングマトリクスを選択することをさらに備え、Ｌは１より大きい整数である、請求項２７の方法。
【請求項３３】
前記セット内の前記Ｌのステアリングマトリクスは、前記Ｌのステアリングマトリクスの中のステアリングマトリクスの任意のペアが低い相関を有するようなステアリングマトリクスである、請求項３１の方法。
【請求項３４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置において、
データパケットを処理しデータシンボルのブロックを得るように機能的に作用するデータプロセッサーと、
複数のサブバンド上にパイロットシンボルおよび前記データシンボルのブロックを逆多重化するように機能的に作用するデマルチプレクサーと、
前記サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いて前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行するように機能的に作用する空間プロセッサーであって、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットおよびデータシンボルにより観察される前記複数のサブバンドのための複数の実効ＭＩＭＯチャネルをランダム化する、空間プロセッサーと、
を備えた装置。
【請求項３５】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおいて送信エンティティから受信エンティティにデータを送信する方法において、
前記受信エンティティのためのチャネル応答推定値が前記送信エンティティに入手できないなら第１のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することであって、データシンボルは、擬似ランダムステアリングベクトルまたは前記第１のモードのマトリクスを用いて空間的に処理されることと、
前記受信エンティティのための前記チャネル応答推定値が前記送信エンティティに入手可能なら第２のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することであって、データシンボルは、ステアリングベクトルまたは前記第２のモードの前記チャネル応答推定値から導き出されたマトリクスを用いて空間的に処理されることと、
を備えた方法。
【請求項３６】
前記第１のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することは、第１のデータパケットを処理しデータシンボルの第１のブロックを得ることと、複数のサブバンド上にパイロットシンボルおよびデータシンボルの前記第１のブロックを逆多重化することと、前記サブバンドのために選択された少なくとも１つの擬似ランダムステアリングベクトルを用いて各サブバンドのための前記パイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行することとを含み、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットおよびデータシンボルにより観察される複数の実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化する、請求項３５の方法。
【請求項３７】
前記第２のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することは、第２のデータパケットを処理し、データシンボルの第２のブロックを得ることと、前記複数のサブバンド上にパイロットシンボルと前記データシンボルの第２のブロックを逆多重化することと、前記サブバンドのための複数入力単一出力（ＭＩＳＯ）チャネルのためのチャネル応答推定値から導き出されたステアリングベクトルを用いて各サブバンドのための前記パイロットとデータシンボルに対して空間処理を実行し、前記パイロットデータシンボルの送信を前記受信エンティティに向けることとを含む、請求項３６の方法。
【請求項３８】
前記第１のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することは、第１のデータパケットを処理し、データシンボルの第１のブロックを得ることと、複数のサブバンド上にパイロットシンボルとデータシンボルの第１のブロックを逆多重化することと、前記サブバンドのために選択された少なくとも１つの擬似ランダムステアリングマトリクスを用いて各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行することであって、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットとデータシンボルにより観察される前記複数のサブバンドのための複数の実効複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）チャネをランダム化することを含む、請求項３５の方法。
【請求項３９】
前記第２のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することは、第２のデータパケットを処理し、データシンボルの第２のデータブロックを得ることと、前記複数のサブバンド上にパイロットシンボルとデータシンボルの前記第２のブロックを逆多重化することと、前記サブバンドのためのＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値から導き出されたステアリングマトリクスを用いて各サブバンドのための前記パイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行し、前記サブバンドの前記ＭＩＭＯチャネルの固有モード上に前記パイロットおよびデータシンボルを送信することとを含む、請求項３８の方法。
【請求項４０】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおける装置において、
受信エンティティのためのチャネル応答推定値が入手不可能なら前記受信エンティティへのデータ送信のための第１のモードを選択し、前記チャネル応答推定値が入手可能なら前記受信エンティティへのデータ送信のための第２のモードを選択するように機能的に作用するコントローラーであって、データシンボルは前記第１のモードにおいて擬似ランダムステアリングベクトルを用いて空間的に処理され、前記第２のモードにおいて前記チャネル応答推定値から導き出されたステアリングベクトルを用いて空間的に処理される、コントローラーと、
前記ブロックのために選択された前記モードに従ってデータシンボルの各ブロックに対して空間処理を実行するように機能的に作用する空間プロセッサーと、
を備えた装置。
【請求項４１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システム内の受信エンティティに送信エンティティにより送信されたデータ送信を受信する方法において、
前記送信エンティティによりＳサブバンドを介して送信されたパイロットとデータシンボルのＳのシーケンスのための受信されたシンボルのＳのシーケンスを得ることであって、Ｓは、１より大きい整数であり、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスは、前記送信エンティティにおいて複数のステアリングベクトルを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスにより観察されるＳの実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）をランダム化することと、
前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたパイロットシンボルに基づいて前記Ｓの実行ＳＩＳＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出すことと、
前記Ｓの実効ＳＩＳＯチャネルのための前記チャネル応答推定値に基づいて前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたデータシンボルに対して検出を実行し、検出されたシンボルを得ることと、
を備えた方法。
【請求項４２】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルをもちいて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項４１の方法。
【請求項４３】
各サブバンドのための空間処理に使用される前記１つのステアリングベクトルは前記受信エンティティに知られていない、請求項４２の方法。
【請求項４４】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項４１の方法。
【請求項４５】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記送信エンティティおよび前記受信エンティティにのみ知られている、請求項４４の方法。
【請求項４６】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおける受信機装置において、
送信エンティティによりＳのサブバンドを介して送信されたパイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスのために、単一の受信アンテナを介して得られた、受信されたシンボルのＳのシーケンスを供給するように機能的に作用する復調器であって、Ｓは１より大きい整数であり、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスは、前記送信エンティティにおいて複数のステアリングベクトルを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスにより観察されるＳの実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化する、復調器と、
前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたパイロットシンボルに基づいて、前記Ｓの実効ＳＩＳＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出すように機能的に作用するチャネル推定器と、
前記Ｓの実効ＳＩＳＯチャネルのための前記チャネル応答推定値に基づいて前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたデータシンボルに対して検出を実行し、検出されたシンボルを得るように機能的に作用する検出器と、
を備えた受信機装置。
【請求項４７】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項４６の装置。
【請求項４８】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのための少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項４６の装置。
【請求項４９】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記データパケットのための前記送信エンティティおよび受信エンティティにのみ知られている、請求項４８の装置。
【請求項５０】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線マルチアンテナ通信システムにおける受信機装置において、
単一の受信アンテナを介して、送信エンティティによりＳのサブバンドを介して送信されたパイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスのための受信されたシンボルのＳのシーケンスを得る手段であって、Ｓは１より大きい整数であり、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスは、送信エンティティにおいて複数のステアリングベクトルを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＳのシーケンスにより観察されるＳの実効単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）チャネルをランダム化する、手段と、
前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたパイロットシンボルに基づいて前記実効ＳＩＳＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す手段と、
前記Ｓの実効ＳＩＳＯチャネルのための前記チャネル応答推定値に基づいて前記受信されたシンボルのＳのシーケンス内の受信されたデータシンボルに対して検出を実行し、検出されたシンボルを得る手段と、
を備えた受信機装置。
【請求項５１】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項５０の装置。
【請求項５２】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスは、前記サブバンドのための少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項５０の装置。
【請求項５３】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記データパケットのための前記送信エンティティおよび受信エンティティにのみ知られている、請求項５２の装置。
【請求項５４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて送信エンティティにより受信エンティティに送信されたデータ送信を受信する方法において、
前記受信エンティティにおいてＲの受信アンテナを介して、前記送信エンティティによりＴの送信アンテナのＳのサブバンド上に送信されたパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのＳのセットのための受信されたシンボルのＲのシーケンスのＳのセットと、受信されたシンボルのＲのシーケンスの１つのセットと各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスの１つのセットを得ることであって、Ｒ、Ｓ、およびＴは、１より大きい整数であり、前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットは前記送信エンティティにおいて少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットにより観察される実効ＭＩＭＯチャネルをランダム化することと、
前記受信されたシンボルのＲのシーケンスのＳのセット内の受信されたパイロットシンボルに基づいて前記各サブバンドの実行ＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出すことと、
前記サブバンドのための前記実効ＭＩＭＯチャネルのための前記チャネル応答推定値を用いて、各サブバンドのための前記受信されたシンボルのＲのシーケンスのセット内の受信されたデータシンボルに対して受信機空間処理を実行し、前記サブバンドのための検出されたシンボルを得ることと、
を備えた方法。
【請求項５５】
前記受信機空間処理は、チャネル相関マトリクス反転（ＣＣＭＩ）技術に基づく、請求項５４の方法。
【請求項５６】
前記受信機空間処理は、最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）技術に基づく、請求項５４の方法。
【請求項５７】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットは、前記サブバンドのために選択された１つのステアリングマトリクスを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項５４の方法。
【請求項５８】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される１つのステアリングマトリクスは前記受信エンティティに知られていない、請求項５７の方法。
【請求項５９】
前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットは、前記サブバンドのために選択された少なくとも２つのステアリングベクトルを用いて前記送信エンティティにおいて空間的に処理される、請求項５４の方法。
【請求項６０】
前記各サブバンドのための空間処理に使用される少なくとも２つのステアリングベクトルは、前記送信エンティティおよび前記受信エンティティにのみ知られている、請求項５９の方法。
【請求項６１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける受信機装置において、
Ｒの受信アンテナに対して得られた受信されたパイロットシンボルおよび受信されたデータシンボルを供給するように機能的に採用する複数（Ｒ）の復調器であって、Ｒの受信アンテナを介して得られるものは、送信エンティティによりＴの送信アンテナのＳのサブバンド上に送信されたパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのＳのセットと、受信されたシンボルのＲのシーケンスの１つのセットと、各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスの１つのセットであり、Ｒ、Ｓ、およびＴは１より大きい整数であり、各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットは、送信エンティティにおいて少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットにより観察される実効ＭＩＭＯチャネルをランダム化する、複数の復調器と、
前記送信エンティティによるデータ送信に使用される受信されたパイロットシンボルおよびステアリングマトリクスに基づいて、各サブバンドのための実効ＭＩＭＯチャネルのためにチャネル応答推定値を導き出すように機能的に作用するチャネル推定器と、
前記サブバンドのための前記実効ＭＩＭＯチャネルのための前記チャネル応答推定値に基づいて、各サブバンドのための受信されたデータシンボルに対して受信機空間処理を実行し、前記サブバンドのための検出されたシンボルを得るように機能的に作用する空間プロセッサーと、
を備えた受信機装置。
【請求項６２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用した無線複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける受信機装置において、
Ｒの受信アンテナを介して、送信エンティティによりＴの送信アンテナのＳのサブバンド上に送信されたパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのＳのセットのための受信されたシンボルのＲのシーケンスのＳのセットと、受信されたシンボルのＲのシーケンスの１つのセットと各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスの１つのセットを得る手段であって、Ｒ、Ｓ、およびＴは１より大きい整数であり、前記各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットは前記送信エンティティにおいて少なくとも１つのステアリングマトリクスを用いて空間的に処理され、前記パイロットおよびデータシンボルのＴのシーケンスのセットにより観察される実効ＭＩＭＯチャネルをランダム化する手段と、
受信されたシンボルのＲのシーケンスのＳのセット内の受信されたパイロットシンボルに基づいて前記各サブバンドのための実効ＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す手段と、
前記サブバンドのための前記実効ＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値を用いて前記各サブバンドのための受信されたシンボルのＲのシーケンスのセット内の受信されたデータシンボルに対して受信機空間処理を実行する手段と、
を備えた受信機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般に通信に関し、特に直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用するマルチアンテナ通信システムにおいてデータを送信するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭは、全体のシステム帯域幅を複数（ＮF）の直交サブバンドに効率的に分割するマルチキャリア変調技術である。サブバンドは、トーン、サブキャリア、ビン、および周波数とも呼ばれる。ＯＦＤＭによって、各サブバンドは、データで変調してもよいそれぞれのサブキャリアに関連する。ＯＦＤＭは、良く知られたＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格および８０２．１１ｇ規格を実施する無線通信システムのような種々の無線通信システムに広範囲に使用されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよび８０２．１１ｇは一般に単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）動作をカバーし、それにより、送信装置は、データ送信のために単一アンテナを採用し、受信装置は通常データ受信のために単一アンテナを採用する。
【０００３】
マルチアンテナ通信システムは、シングルアンテナ装置およびマルチアンテナ通信装置を含む。このシステムにおいて、マルチアンテナ装置はシングルアンテナ装置へのデータ送信のためにその複数のアンテナを利用してもよい。マルチアンテナ装置およびシングルアンテナ装置は、データ送信のための送信ダイバーシティを得るためにおよび性能を改善するために多数の一般的な送信ダイバーシティスキームの任意の１つを実施してもよい。１つのそのような送信ダイバーシティスキームは、エス、エム、アラマウティ（Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ）著による「無線通信のための単一送信ダイバーシティ」(A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications)、通信における選択されたエリアに関するＩＥＥＥジャーナル、１６巻、Ｎｏ．８、１９９８年１０月、１４５１−１４５８という論文に記載されている。アラマウティスキームの場合、送信装置は、２つのシンボル期間に２つのアンテナからデータシンボルの各ペアを送信し、受信装置は、２つのシンボル期間に得られた２つの受信されたシンボルを結合し、データシンボルのペアをリカバーする。アラマウティスキーム並びにほとんどの他の一般的な送信ダイバーシティスキームは受信装置が特別な処理を実行することを必要とする。これは、送信されたデータをリカバーするためにおよび送信ダイバーシティの利点を得るためにスキームごとに異なっていてもよい。
【０００４】
しかしながら、シングルアンテナ装置は、以下に記載するように、ＳＩＳＯ動作のみのために設計されるかもしれない。無線装置がＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格または８０２．１１ｇ規格のために設計されているなら通常この場合がそうである。そのような「レガシーの(legacy)」シングルアンテナ装置は、ほとんどの一般的な送信ダイバーシティスキームにより要求される特別な処理を実行することができないであろう。それにもかかわらず、改善された信頼性および／または性能を得ることができるような方法で、マルチアンテナ装置がデータをレガシーのシングルアンテナ装置に送信することは、依然としてマルチアンテナ装置に対して大変望ましい。
【０００５】
それゆえ、レガシーシングルアンテナ受信装置のための送信ダイバーシティを実現するための技術的必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
ステアドモード(steered mode)および／または擬似ランダム送信ステアリング（ＰＲＴＳ）モードを用いてマルチアンテナ送信エンティティからのデータをシングルアンテナ受信エンティティに送信するための技術がここに記載される。ステアドモードにおいて、送信エンティティは、受信エンティティにデータ送信を方向づけるための空間処理を実行する。ＰＲＴＳモードにおいて、送信エンティティは、データ送信がサブバンドにわたってランダム実効的ＳＩＳＯチャネルを観察し、性能が悪いチャネル実現により影響されないように、空間処理を実行する。送信エンティティは、（１）受信エンティティのための複数入力単一出力（ＭＩＳＯ）チャネルの応答を送信エンティティが知っているならステアドモードを使用してもよいし、（２）送信エンティティがＭＩＳＯチャネル応答を知っていなくてもＰＲＴＳモードを使用してもよい。
【０００７】
送信エンティティは、（１）ステアドモードのためのＭＩＳＯチャネル応答推定から導き出されるステアリングベクトルおよび（２）ＰＲＴＳモードのための擬似ランダムステアリングベクトルを用いて空間処理を実行する。各ステアリングベクトルは、ＮTエレメントを有するベクトルである。ＮTエレメントは、データシンボルと乗算することができ、ＮTの送信アンテナからの送信のためにＮTの送信シンボルを発生することができる。但しＮT＞１である。
【０００８】
ＰＲＴＳモードは、受信エンティティが任意の特別な処理を実行する必要なくして送信ダイバーシティを達成するために使用されてもよい。送信ダイバーシティの場合、送信エンティティは（１）データ送信のために使用されるサブバンドにわたって異なる擬似ランダムステアリングベクトルを使用し、（２）サブバンドごとに全体のパケットにわたって同じステアリングベクトルを使用する。受信エンティティは、送信エンティティにより使用される擬似ランダムステアリングベクトルの知識を有する必要は無い。ＰＲＴＳモードはまた、例えば確実なデータ送信のために空間拡散を実現するために使用されてもよい。空間拡散の場合、送信エンティティは、（１）サブバンドにわたって異なる擬似ランダムステアリングベクトルを使用し、（２）サブバンドごとにパケットにわたって異なるステアリングベクトルを使用する。確実なデータ送信の場合、送信エンティティと受信エンティティのみがデータ送信のために使用されるステアリングベクトルを知っている。
【０００９】
以下に記載されるように、ステアドモードとＰＲＴＳモードはまた、マルチアンテナ送信エンティティからマルチアンテナ受信エンティティへのデータ送信のために使用されてもよい。また、この発明の種々の観点および実施形態は、以下にさらに詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
「例示」という用語は、ここでは、例、インスタンス、例証として機能することを意味する。「例示」としてここに記載される任意の実施形態は、他の実施形態に対して好適であるまたは利点があると必ずしも解釈されない。
【００１１】
図１は、アクセスポイント（ＡＰ）１１０とユーザー端末（ＵＴｓ）１２０を有したマルチアンテナシステム１００を示す。アクセスポイントは、一般にユーザー端末と通信する固定局であり、基地局またはその他の用語で呼んでもよい。ユーザー端末は固定またはモバイルであってもよく、移動局、無線装置、ユーザー機器（ＵＥ）またはその他の用語で呼んでもよい。システムコントローラー１３０はアクセスポイントに接続し、これらのアクセスポイントのために調整と制御を供給する。
【００１２】
アクセスポイント１１０は、データ送信のために複数のアンテナを備えている。
【００１３】
各ユーザー端末１２０は、データ送信のために単一アンテナまたは複数アンテナを備えていてもよい。ユーザー端末はアクセスポイントと通信してもよい。その場合、アクセスポイントとユーザー端末の役割は確立される。また、ユーザー端末は、他のユーザー端末とピアツーピアで通信してもよい。以下の記載において、送信エンティティは、アクセスポイントまたはユーザー端末であってもよいし、受信エンティティもアクセスポイントまたはユーザー端末であってもよい。送信エンティティは複数（ＮT）の送信アンテナを備え、受信エンティティは、単一のアンテナまたは複数（ＮR）のアンテナを備えていてもよい。受信エンティティが単一アンテナを備えているときＭＩＳＯ送信が存在し、受信エンティティが複数のアンテナを備えているとき複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）送信が存在する。
【００１４】
システム１００は、時分割デュプレックス（ＴＤＤ）チャネル構造または周波数分割デュプレックス（ＦＤＤ）チャネル構造を利用してもよい。ＴＤＤ構造の場合、ダウンリンクとアップリンクは同じ周波数バンドを共有する。ダウンリンクには時間のある部分が割り当てられ、アップリンクには、時間の残りの部分が割り当てられる。ＦＤＤ構造の場合、ダウンリンクとアップリンクには、異なる周波数バンドが割り当てられる。明確にするために、以下の記載は、システム１００がＴＤＤ構造を利用すると仮定する。
【００１５】
システム１００は、またデータ送信のためにＯＦＤＭを利用する。ＯＦＤＭはＮFの合計サブバンドを供給する。その中で、ＮDサブバンドは、データ送信のために使用され、データサブバンドと呼ばれ、Ｎpサブバンドは、キャリアパイロットのために使用され、パイロットサブバンドと呼ばれ、残りのＮGサブバンドは使用されずガードサブバンドとしてサービスする。但しＮF＝ＮD＋ＮP＋ＮGである。各ＯＦＤＭシンボル期間において、ＮDまでのデータシンボルはＮDのデータサブバンド上に送信してもよく、ＮPまでのデータシンボルは、ＮPパイロットサブバンド上に送信してもよい。ここに使用されるように、「データシンボル」は、データのための変調シンボルであり、「パイロットシンボル」はパイロットのための変調シンボルである。パイロットシンボルは、送信エンティティと受信エンティティの両方により先験的に知られている。
【００１６】
ＯＦＤＭ変調の場合、（ＮDデータシンボル、Ｎpパイロットシンボル、およびＮGゼロのための）ＮF周波数領域値は、ＮFポイントの逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域に変換され、ＮFの時間領域チップを含む「変換された」シンボルを得る。周波数選択フェージングにより生じる、シンボル間干渉（ＩＳＩ）と対抗するために、各変換されたシンボルの一部が反復されて対応するＯＦＤＭシンボルを形成する。反復される部分はしばしばサイクリックプリフィックスまたはガードインターバルと呼ばれる。（ここでは、単に「シンボル期間」とも呼ばれる）ＯＦＤＭシンボル期間は、１つのＯＦＤＭシンボルの継続期間である。
【００１７】
図２は、システム１００のために使用されてもよい例示フレームおよびパケット構造２００を示す。データはデータ単位として高次レイヤで処理される。各データ単位２１０は、そのデータ単位のために選択されたコーディングおよび変調スキームに基づいて別個にコード化され変調される（またはシンボルマッピングされる）。各データ単位２１０は、データ単位を処理しリカバーするために使用されるそのデータ単位のための種々のパラメーター（例えばレートおよび長さ）を運ぶシグナリング部分２２０に関連する。各データ単位およびそのシグナリング部分は符号化され、シンボルマッピングされ、ＯＦＤＭ変調され、パケット２３０のシグナリング／データ部分２４０を形成する。データ単位は、パケットのデータ部分内の両方のサブバンドおよびシンボル期間にわたって送信される。パケット２３０は、受信エンティティにより種々の目的のために使用されるパイロットの１つ以上のタイプを運ぶプリアンブル２４０をさらに含む。一般に、プリアンブル２４０およびシグナリング／データ部分２５０は、各々固定であっても良いし可変長であってもよく、任意の数のＯＦＤＭシンボルを含んでいてもよい。
【００１８】
受信エンティティは典型的に各パケットを別個に処理する。受信エンティティは、自動利得制御（ＡＧＣ）、（処理すべきいくつかの入力ポートの１つを選択するための）ダイバーシティ選択、タイミング同期、粗いおよび精細な周波数獲得、チャネル推定等のためにパケットのプリアンブルを使用する。受信エンティティは、パケットのシグナリング／データ部分を処理するためにプリアンブルから得られた情報を使用する。
【００１９】
１．ＭＩＳＯ透過
システム１００において、ＭＩＳＯチャネルは、マルチアンテナ送信エンティティとシングルアンテナ受信エンティティとの間に存在する。ＯＦＤＭをベースにしたシステムの場合、送信エンティティにおけるＮTのアンテナおよび受信エンティティにおけるシングルアンテナにより形成されるＭＩＳＯチャネルは、各々が１×ＮTの次元のＮFのチャネル応答行ベクトルのセットにより特徴づけられてもよい。これは以下のように表してもよい。
【数１】
2007523569.tif 000003
【００２０】
ただし、ｊ＝１．．．ＮTの場合のエントリｈj（ｋ）は送信アンテナｊとサブバンドｋのための単一受信アンテナとの間のカップリングまたは複素利得を示す。ＫはＮFサブバンドのセットを示す。簡単にするために、ＭＩＳＯチャネル応答ｈ（ｋ）は各パケットにわたって一定であると仮定され、従ってサブバンドｋだけの関数である。
【００２１】
送信エンティティは、改善された信頼性および／または性能が実現できるような方法で複数のアンテナからシングルアンテナ受信エンティティへデータを送信してもよい。さらに、データ送信は、データ送信をリカバーするためにシングルアンテナ受信エンティティは、ＳＩＳＯ動作のための通常の処理を実行することができる（送信ダイバーシティのための任意の特別な処理をする必要がない）ようであってもよい。
【００２２】
送信エンティティは、ステアドモードまたはＰＲＴＳモードを用いてデータをシングルアンテナ受信エンティティに送信してもよい。ステアドモードにおいて、送信エンティティは、データ送信を受信エンティティに方向付けるために空間処理を実行する。ＰＲＴＳモードにおいて、送信エンティティは、データ送信がサブバンドにわたってランダム実効ＳＩＳＯチャネルを観察するように空間処理を実行する。ＰＲＴＳモードは、受信エンティティが任意の特別な処理を実行する必要なく、送信ダイバーシティを実現するために使用されてもよい。また、ＰＲＴＳモードは、例えば確実なデータ送信のために空間拡散を実現するために使用されてもよい。これらのモードの両方およびＰＲＴＳモードのためのアプリケーションの両方が以下に記載される。
【００２３】
Ａ．  ＭＩＳＯのためのステアドモード
送信エンティティは、以下のように、ステアドモードのためのサブバンドごとに空間処理を実行する。
【数２】
2007523569.tif 000004
【００２４】
但し、ｓ（ｎ，ｋ）はシンボル期間ｎにサブバンドｋ上に送信されるデータシンボルである。
【数３】
2007523569.tif 000005
【００２５】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのためのＮT×１のステアリングベクトルである。
【数４】
2007523569.tif 000006
【００２６】
は、シンボル期間ｎにＮTの送信アンテナから送信されるＮTの送信シンボルを有したＮT×１ベクトルである。
【００２７】
以下の記載において、添え字「ｓｍ」は、ステアドモードを示し、「ｐｍ」はＰＲＴＳモードを示し、「ｍｉｓｏ」はＭＩＳＯ送信を示し、「ｍｉｍｏ」はＭＩＭＯ送信を示す。ＯＦＤＭを用いた場合、データシンボルの１つのサブストリームは各データサブバンド上に送信されてもよい。送信エンティティは、各データサブバンドに対して別個に空間処理を実行する。
【００２８】
ステアドモードの場合、ステアリングベクトル
【数５】
2007523569.tif 000007
【００２９】
は、以下のようにして、チャネル応答行ベクトル
【数６】
2007523569.tif 000008
【００３０】
に基づいて導き出される。
【数７】
2007523569.tif 000009
【００３１】
但し、
【数８】
2007523569.tif 000010
【００３２】
は、
【数９】
2007523569.tif 000011
【００３３】
の引数を示し、"H"は、複素共役転置を示す。引数は、
【数１０】
2007523569.tif 000012
【００３４】
のエレメントにより決定される単位の大きさと異なる位相を有するエレメントを供給するので、各送信アンテナの全出力がデータ送信のために使用されてもよい。チャネル応答
【数１１】
2007523569.tif 000013
【００３５】
は各パケットにわたって一定であると仮定されるので、ステアリングベクトル
【数１２】
2007523569.tif 000014
【００３６】
もパケットにわたって一定であり、サブバンドｋのみの関数である。
【００３７】
受信エンティティにおける受信されたシンボルは以下のように表してもよい。
【数１３】
2007523569.tif 000015
【００３８】
但し、
【数１４】
2007523569.tif 000016
【００３９】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのための受信されたシンボルである。
【数１５】
2007523569.tif 000017
【００４０】
は、サブバンドｋのための有効ＳＩＳＯチャネル応答であり、これは、
【数１６】
2007523569.tif 000018
【００４１】
である。また、ｚ（ｎ，ｋ）はシンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのための雑音である。
【００４２】
方程式（４）に示されるように、送信エンティティによる空間処理は、実効ＳＩＳＯチャネル
【数１７】
2007523569.tif 000019
【００４３】
を観察する各サブバンドｋのためのデータシンボルサブストリームを生じる。実効ＳＩＳＯチャネル応答は、実際のＭＩＳＯチャネル応答
【数１８】
2007523569.tif 000020
【００４４】
とステアリングベクトル
【数１９】
2007523569.tif 000021
【００４５】
を含む。受信エンティティは、例えば、送信エンティティから受信されるパイロットシンボルに基づいて、実行ＳＩＳＯチャネル応答
【数２０】
2007523569.tif 000022
【００４６】
を推定することができる。次に、受信エンティティは、実行ＳＩＳＯチャネル応答推定値
【数２１】
2007523569.tif 000023
【００４７】
を用いて、受信されたシンボル
【数２２】
2007523569.tif 000024
【００４８】
に対して検出（例えば、整合フィルタリング）を実行し、検出されたシンボル
【数２３】
2007523569.tif 000025
【００４９】
を得る。検出されたシンボルは、送信されたデータシンボルｓ（ｎ、ｋ）の推定値である。
【００５０】
受信エンティティは以下のようにして整合フィルタリングを実行してもよい。
【数２４】
2007523569.tif 000026
【００５１】
但し、「＊」は共役を示す。方程式（５）における検出動作は、ＳＩＳＯ送信のために受信エンティティにより実行されるものと同じである。しかしながら、実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値
【数２５】
2007523569.tif 000027
【００５２】
は、ＳＩＳＯチャネル応答推定値の代わりに検出のために使用される。
【００５３】
Ｂ．送信ダイバーシティのためのＰＲＴＳモード
ＰＲＴＳモードの場合、送信エンティティは、空間処理のために擬似ランダムステアリングベクトルを使用する。以下に記載されるように、これらのステアリングベクトルは、ある望ましい特性を有するように導き出される。
【００５４】
ＰＲＴＳモードを用いて送信ダイバーシティを実現するために、送信エンティティは、各サブバンドｋに対して全体のパケットに亙って同じステアリングベクトルを使用する。従って、ステアリングベクトルは、サブバンドｋのみの関数であり、シンボル期間ｎの関数ではない、すなわち、
【数２６】
2007523569.tif 000028
【００５５】
である。
【００５６】
一般に、より大きな送信ダイバーシティを実現するために、サブバンドにわたってできるだけ多くの異なるステアリングベクトルを使用することが望ましい。例えば、データサブバンドごとに異なるステアリングベクトルを使用してもよい。
【数２７】
2007523569.tif 000029
【００５７】
として示される、ＮDのステアリングベクトルは、ＮDのデータサブバンドのための空間処理のために使用されてもよい。同じステアリングベクトルセット
【数２８】
2007523569.tif 000030
【００５８】
は、（図２に示されるパケットフォーマットのためのプリアンブルおよび信号／データ部分にわたって）各パケットに対して使用される。ステアリングベクトルセットは、パケット毎に同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５９】
送信エンティティは、以下のように各サブバンドに対して空間処理を実行する。
【数２９】
2007523569.tif 000031
【００６０】
ステアリングベクトルの１つのセット
【数３０】
2007523569.tif 000032
【００６１】
は、パケット内のすべてのＯＦＤＭシンボルにわたって使用される。
【００６２】
受信エンティティにおける受信シンボルは、以下のように表してもよい。
【数３１】
2007523569.tif 000033
【００６３】
各サブバンドのための実効ＳＩＳＯチャネル応答
【数３２】
2007523569.tif 000034
【００６４】
は、そのサブバンドのための実際のＭＩＳＯチャネル応答
【数３３】
2007523569.tif 000035
【００６５】
およびそのサブバンドのために使用されるステアリングベクトル
【数３４】
2007523569.tif 000036
【００６６】
により決定される。各サブバンドｋのための実効ＳＩＳＯチャネル応答
【数３５】
2007523569.tif 000037
【００６７】
はパケットにわたって一定である。なぜなら実際のチャネル応答
【数３６】
2007523569.tif 000038
【００６８】
は、パケットにわたって一定であると仮定され、同じステアリングパケット
【数３７】
2007523569.tif 000039
【００６９】
がパケットにわたって使用されるからである。
【００７０】
受信エンティティは、送信されたパケットを受信し、プリアンブルに基づいて、データサブバンドごとに、実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値
【数３８】
2007523569.tif 000040
【００７１】
を導き出す。次に、受信エンティティは実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値
【数３９】
2007523569.tif 000041
【００７２】
を用いて、方程式（５）に示すように、パケットのシグナリング／データ部分内の受信シンボルに対して検出を実行する。但し、
【数４０】
2007523569.tif 000042
【００７３】
は、
【数４１】
2007523569.tif 000043
【００７４】
に置き換わる。
【００７５】
送信ダイバーシティの場合、受信エンティティは、データ送信のためにシングルアンテナまたはマルチアンテナが使用されるかどうかを知る必要が無く、各サブバンドに対して使用されるステアリングベクトルを知る必要が無い。それにもかかわらず、受信エンティティは、送信ダイバーシティの恩恵を享受することができる。なぜならば、異なるステアリングベクトルがサブバンドにわたって使用され、異なる実効ＳＩＳＯチャネルがこれらのサブバンドに対して形成されるからである。次に各パケットは、パケットを送信するために使用されるサブバンドにわたって擬似ランダムＳＩＳＯチャネルの集合体を観察するであろう。
【００７６】
Ｃ．空間拡散のためのＰＲＴＳモード
空間拡散は、空間次元にわたってデータ送信をランダム化するために使用されてもよい。空間拡散は、他の受信エンティティによるデータ送信の権限のない受信を防止するために送信エンティティと受信者受信エンティティとの間の確実なデータ送信のために使用されてもよい。
【００７７】
ＰＲＴＳモードにおける空間拡散の場合、送信エンティティはサブバンドｋごとにパケットにわたって異なるステアリングベクトルを使用する。従って、ステアリングベクトルはサブバンドとシンボル期間の両方の関数であろう、すなわち、
【数４２】
2007523569.tif 000044
【００７８】
である。一般に、より高度の空間拡散を実現するためにサブバンドとシンボル期間の両方にわたってできるだけ多くの異なるステアリングベクトルを使用することは望ましい。例えば、所定のシンボル期間のためのデータサブバンドごとに異なるステアリングベクトルを使用してもよいし、所定のサブバンドのためのシンボル期間ごとに異なるステアリングベクトルを使用してもよい。
【数４３】
2007523569.tif 000045
【００７９】
として示されたＮDのステアリングベクトルのセットは、１つのシンボル期間のためのＮDのデータサブバンドのための空間処理のために使用されてもよく、パケットにわたって各シンボル期間のために異なるセットが使用されてもよい。最小では、パケットのプリアンブルおよびシグナリング／データ部分のために異なるセットのステアリングベクトルが使用される。この場合、１つのセットは、すべて１のベクトルを含んでもよい。ステアリングベクトルセットは同じであってもよいし、またはパケットごとに変わってもよい。
【００８０】
送信エンティティは、以下のように各シンボル期間の各サブバンドに対して空間処理を実行する。
【数４４】
2007523569.tif 000046
【００８１】
受信エンティティにおいて受信されたシンボルは以下のように表してもよい。
【数４５】
2007523569.tif 000047
【００８２】
各シンボル期間の各サブバンドのための実効的なＳＩＳＯチャネル応答
【数４６】
2007523569.tif 000048
【００８３】
は、そのサブバンドのための実際のＭＩＳＯチャネル応答
【数４７】
2007523569.tif 000049
【００８４】
、およびそのサブバンドおよびシンボル期間のために使用されるステアリングベクトル
【数４８】
2007523569.tif 000050
【００８５】
により決定される。異なるステアリングベクトル
【数４９】
2007523569.tif 000051
【００８６】
がパケットにわたって使用されるなら、各サブバンドｋのための実効ＳＩＳＯチャネル応答
【数５０】
2007523569.tif 000052
【００８７】
は、パケットにわたって変化する。
【００８８】
受信者受信エンティティは、送信エンティティにより使用されるステアリングベクトルの知識を有し、送信されたパケットをリカバーするために補完的な空間逆拡散を実行することができる。受信者受信エンティティは、以下に記載するように種々の方法でこの情報を得てもよい。他の受信エンティティは、ステアリングベクトルの知識を持たず、パケット送信は、これらのエンティティに対して空間的にランダムに見える。従ってパケットを正しくリカバーする可能性は、これらの受信エンティティに対して大幅に減少される。
【００８９】
受信者受信エンティティは、送信されたパケットを受信し、チャネル推定のためにプリアンブルを使用する。サブバンドごとに、受信者受信エンティティは、プリアンブルに基づいて、（実効ＳＩＳＯチャネル応答の代わりに）各送信アンテナのための実際のＭＩＳＯチャネル応答、すなわち、
【数５１】
2007523569.tif 000053
【００９０】
の推定値を導き出すことができる。簡単にするために、２つの送信アンテナを有した場合のチャネル推定が以下に記載される。
【００９１】
図３は、２つのアンテナの送信エンティティからシングルアンテナの受信エンティティへの１つのサブバンド上のパイロット送信のためのモデルを示す。パイロットシンボルｐ（ｋ）は、ステアリングベクトル
【数５２】
2007523569.tif 000054
【００９２】
の２つのエレメント
【数５３】
2007523569.tif 000055
【００９３】
を用いて空間的に処理され、２つの送信シンボルを得る。２つの送信シンボルは次に２つの送信アンテナから送信される。２つの送信シンボルは、パケットにわたって一定であると仮定されるｈ1（ｋ）およびｈ2（ｋ）のチャネル応答を観察する。
【００９４】
パイロットシンボルｐ（ｋ）がステアリングベクトル
【数５４】
2007523569.tif 000056
【００９５】
の２つのセットを用いて２つのシンボル期間に送信されるなら、受信エンティティにおける受信パイロットシンボルは、以下のように表してもよい。
【数５５】
2007523569.tif 000057
【００９６】
これは以下のようにマトリクスフォームで表してもよい。
【数５６】
2007523569.tif 000058
【００９７】
但し、
【数５７】
2007523569.tif 000059
【００９８】
は、サブバンドｋのための２つの受信されたパイロットシンボルを有したベクトルであり、「T」は転置を示す。
【数５８】
2007523569.tif 000060
【００９９】
は、サブバンドｋのために使用される２つのステアリングベクトル
【数５９】
2007523569.tif 000061
【０１００】
を有したマトリクスである。
【数６０】
2007523569.tif 000062
【０１０１】
は、サブバンドｋのためのチャネル応答行ベクトルである。
【数６１】
2007523569.tif 000063
【０１０２】
は、サブバンドｋのための雑音ベクトルである。
【０１０３】
受信エンティティは、以下のようにＭＩＳＯチャネル応答
【数６２】
2007523569.tif 000064
【０１０４】
の推定値を導き出してもよい。
【数６３】
2007523569.tif 000065
【０１０５】
受信者受信エンティティは、
【数６４】
2007523569.tif 000066
【０１０６】
のすべてのエレメントを知っているので、
【数６５】
2007523569.tif 000067
【０１０７】
を計算することができる。他の受信エンティティは、
【数６６】
2007523569.tif 000068
【０１０８】
を知らず、
【数６７】
2007523569.tif 000069
【０１０９】
を計算することができず、
【数６８】
2007523569.tif 000070
【０１１０】
の十分に正確な推定値を導き出すことができない。
【０１１１】
上の記載は、２つのアンテナを有した簡単なケースのためのものである。一般に、送信アンテナの数は、
【数６９】
2007523569.tif 000071
【０１１２】
のパイロット（パイロット送信の長さ）およびサイズのためのＯＦＤＭシンボルの数を決定する。特に、パイロットシンボルは、最小のＮTのシンボル期間に送信され、マトリクス
【数７０】
2007523569.tif 000072
【０１１３】
は典型的にＮT×ＮTの次元である。
【０１１４】
受信者受信エンティティは、その後、以下のようにしてパケット内の各次のＯＦＤＭシンボルのための実効ＳＩＳＯチャネル応答
【数７１】
2007523569.tif 000073
【０１１５】
の推定値を導き出すことができる。
【数７２】
2007523569.tif 000074
【０１１６】
ステアリングベクトル
【数７３】
2007523569.tif 000075
【０１１７】
は、各サブバンドに対してシンボル期間毎に変化してもよい。しかしながら、受信者受信エンティティは、各サブバンドおよび各シンボル期間に使用されるステアリングベクトルを知っている。受信エンティティは、各シンボル期間の各サブバンドのための実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値
【数７４】
2007523569.tif 000076
【０１１８】
を使用し、例えば方程式（５）に示すようにそのサブバンドとシンボル期間のための受信されたシンボルに対して検出を実行する。この場合、
【数７５】
2007523569.tif 000077
【０１１９】
は
【数７６】
2007523569.tif 000078
【０１２０】
に置き換わり、パケットにわたって変化する。
【０１２１】
また、送信エンティティは、何らの空間処理を伴わずに「嫌疑の晴れた」パイロットを送信してもよいが、各送信アンテナのためのパイロットシンボルを長さＮTの異なる直交シーケンス（例えば、ウオルシュシーケンス）またはＮTの整数の倍数で乗算してもよい。この場合、受信エンティティは、技術的に知られているように、受信されたパイロットシンボルをパイロット送信に使用される各直交シーケンスと直接乗算することによりおよびシーケンスの長さにわたって積分することにより、直接ＭＩＳＯチャネル応答
【数７７】
2007523569.tif 000079
【０１２２】
を推定することができる。
【０１２３】
あるいは、送信エンティティは、１つのステアリングベクトル
【数７８】
2007523569.tif 000080
【０１２４】
を用いてパイロットを送信してもよく、受信エンティティは、実効ＭＩＳＯチャネル応答
【数７９】
2007523569.tif 000081
【０１２５】
を推定することができる。送信エンティティは、その後、別のステアリングベクトル
【数８０】
2007523569.tif 000082
【０１２６】
を用いてデータを送信してもよく、従って受信エンティティは以下のように実効ＭＩＳＯチャネル応答を推定することができる。
【数８１】
2007523569.tif 000083
【０１２７】
従って、パイロット送信およびチャネル推定は、空間拡散のための種々の方法で実行してもよい。
【０１２８】
送信エンティティは、パケットのプリアンブルおよびシグナリング／データ部分に対して空間拡散を実行することができる。また、送信エンティティは、プリアンブルだけに、またはシグナリング／データ部分だけに空間拡散を実行することもできる。いずれの場合も、空間拡散は、プリアンブルに基づいて得られたチャネル推定値はシグナリング／データ部分に対して正確ではなくまたは有効ではない。改善された性能は、パケットの少なくともシグナリング／データ部分に対して空間拡散を実行することにより実現してもよい。それによって、この部分は、ステアリングベクトルの知識なしに他の受信エンティティに対して空間的にランダムに見える。
【０１２９】
空間拡散の場合、受信者受信エンティティは、複数のアンテナがデータ送信のために使用されることを知り、さらに各シンボル期間に各サブバンドに使用されるステアリングベクトルを知る。空間逆拡散は、適切なステアリングベクトルを用いることにより必須的に実現され、実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値を導き出す。つぎに、実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値は、データ検出のために使用される。異なるステアリングベクトルがパケットにわたって使用されるので、受信者受信エンティティはまた送信ダイバーシティの恩恵を享受する。他の受信エンティティは送信エンティティにより使用されるステアリングベクトルを知らない。従って、それらのＭＩＳＯチャネル応答推定値は、データ検出のために使用されるとき、シグナリング／データ部分に対して有効ではなく、劣化したまたは改悪された検出されたシンボルを供給する。従って、送信されたパケットをリカバーする可能性は、これらの他の受信エンティティのために実質的に影響が与えられる。受信エンティティはチャネル推定のための空間処理および空間拡散のための検出を実行する必要があるので、ＳＩＳＯ動作だけのために設計されたレガシー受信エンティティも空間的に拡散されたデータ送信をリカバーすることができない。
【０１３０】
また、空間拡散は、送信エンティティと受信エンティティの両方により知られる擬似ランダム方法で各データシンボルの位相を回転することによりステアドモードおよびＰＲＴＳモードのために実行されてもよい。
【０１３１】
図４は、ステアドモードまたはＰＲＴＳモードを用いて送信エンティティから受信エンティティにデータを送信するためのプロセス４００のフロー図を示す。データの各パケットは処理され（例えば、符号化され、インターリーブされ、およびシンボルマッピングされ）、データシンボルの対応するブロックを得る（ブロック４１２）。データシンボルとパイロットシンボルのブロックは、ＮDのデータサブバンド上で逆多重化され、ＮDのデータサブバンドのためのパイロットシンボルおよびデータシンボルのＮDのシーケンスを得る（ブロック４１４）。次に、サブバンドのために選択された少なくとも１つのステアリングベクトルを用いて、各データサブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルのシーケンスに対して空間処理が実行される（ブロック４１６）。
【０１３２】
ステアドモードの場合、１つのステアリングベクトルが各データサブバンドのために使用され、このステアリングベクトルを有した空間処理は、送信を受信エンティティに向ける。ＰＲＴＳモードにおける送信ダイバーシティの場合、１つの擬似ランダムステアリングベクトルは各データサブバンドのために使用され、受信エンティティは、ステアリングベクトルの知識を持つ必要がない。ＰＲＴＳモードにおける空間拡散の場合、少なくとも１つの擬似ランダムステアリングベクトルが各データサブバンドのために使用される。この場合、異なるステアリングがプリアンブルおよびシグナリング／データ部分に適用され、送信エンティティおよび受信エンティティのみがステアリングベクトル（複数の場合もある）の知識を有する。ＰＲＴＳモードの場合、擬似ランダムステアリングベクトルを有した空間処理は、ＮDのサブバンド上に送信されたパイロットシンボルおよびデータシンボルのＮDのシーケンスにより観察されるＮDの実効ＳＩＳＯチャネルをランダム化する。
【０１３３】
受信エンティティは、ＰＲＴＳモードを用いて送信されたデータ送信を正しく処理できないかもしれない。例えば、受信エンティティが、チャネル推定のためにサブバンドにわたって補間のいくつかのフォームを使用するならこれがその場合であってよい。この場合、送信エンティティは、任意の空間処理なしに「クリア」なモードを用いて送信することができる。
【０１３４】
Ｄ．マルチモード動作
また、送信エンティティは、ステアドモードおよびＰＲＴＳモードの両方を用いてデータを受信エンティティに送信してもよい。チャネル応答が知られていないとき、送信エンティティはＰＲＴＳモードを使用することができ、チャネル応答が知られると、ステアドモードに切り替えることができる。ＴＤＤシステムの場合、ダウンリンク応答とアップリンク応答は互いに相互関係を表すように仮定されてもよい。すなわち、
【数８２】
2007523569.tif 000084
【０１３５】
が送信エンティティから受信エンティティへのチャネル応答行ベクトルを表すなら、相互チャネルは、受信エンティティから送信エンティティへのチャネル応答は、
【数８３】
2007523569.tif 000085
【０１３６】
により与えられることを意味する。送信エンティティは、他のリンク（例えば、アップリンク）に、受信エンティティにより送信されたパイロット送信に基づいて一方のリンク（例えば、ダウンリンク）のためのチャネル応答を推定することができる。
【０１３７】
図５はステアドモードおよびＰＲＴＳモードの両方を用いて送信エンティティから受信エンティティへデータを送信するためのプロセス５００のフロー図を示す。送信エンティティは受信エンティティのためのチャネル応答推定値を持たないので、最初に送信エンティティはＰＲＴＳモードを用いてデータを受信エンティティに送信する（ブロック５１２）。送信エンティティは送信エンティティと受信エンティティとの間のリンクのためのチャネル応答推定値を導き出す（ブロック５１４）。例えば、送信エンティティは、（１）受信エンティティにより送信されたパイロットに基づいて第１のリンク（例えば、アップリンク）のためのチャネル応答を推定することができ、（２）第１のリンクのためのチャネル応答推定値（例えば、の相互作用として）に基づいて第２のリンク（例えば、ダウンリンク）のためのチャネル応答推定値を導き出すことができる。その後、送信エンティティは、ステアドモードを用いて受信エンティティにデータを送信する。ステアリングベクトルは、受信エンティティのためのチャネル応答推定値が利用可能になると、第２のリンクのためのチャネル応答推定値から導き出される（ブロック５１６）。
【０１３８】
送信エンティティはチャネル応答推定値が利用可能か否かに応じてステアドモードとＰＲＴＳモードとの間を前後に行き来することができる。受信エンティティは、両方のモードのためのチャネル推定と検出のために同じ処理を実行し、任意の与えられたパケットのために送信エンティティによりどのモードが使用されるかを気づいている必要はない。ステアドモードを用いてより良い性能を典型的に実現することができ、送信エンティティはステアドモードのためにより高いレートを使用することができるかもしれない。いずれの場合にも、送信エンティティはパケットのシグナリング部分内の各パケットに使用されるレートを伝えることができる。従って受信エンティティは、そのパケットのために得られるチャネル推定値に基づいておよび示されたレートに従って各パケットを処理するであろう。
【０１３９】
２．ＭＩＭＯ送信
システム１００において、ＭＩＭＯチャネルはマルチアンテナ送信エンティティとマルチアンテナ受信エンティティとの間に存在する。ＯＦＤＭをベースにしたシステムの場合、送信エンティティにおいてＮTのアンテナと受信エンティティにおいてＮRのアンテナにより形成されたＭＩＭＯチャネルは、各々がＮR×ＮTの次元のＮFのチャネル応答マトリクスのセットにより特徴づけられてもよい。これは、以下のように表してもよい。
【数８４】
2007523569.tif 000086
【０１４０】
但し、ｉ＝１．．．ＮRでｊ＝１．．．ＮTの場合のエントリｈi,j（ｋ）はサブバンドｋのための送信アンテナｊと受信アンテナｉとの間のカップリングを示す。簡単にするために、ＭＩＭＯチャネル応答
【数８５】
2007523569.tif 000087
【０１４１】
は各パケットに対して一定であるように仮定される。
【０１４２】
各サブバンドのためのチャネル応答マトリクス
【数８６】
2007523569.tif 000088
【０１４３】
は、Ｎsの空間チャネルに分解してもよい。但し、Ｎs≦ｍｉｎ｛ＮT，ＮR｝である。Ｎsの空間チャネルは、より大きな信頼性および／またはより高次の全体のスループットを実現するための方法でデータを送信するために使用されてもよい。例えば、Ｎsのデータシンボルは、より高次のスループットを実現するために各シンボル期間においてＮTの送信アンテナから同時に送信されてもよい。あるいは、より大きな信頼性を実現するために各シンボル期間においてＮTの送信アンテナから単一のデータシンボルが送信されてもよい。
【０１４４】
簡単にするために、以下の記載はＮs＝ＮT＜ＮRであると仮定する。
【０１４５】
送信エンティティはステアドモードまたはＰＲＴＳモードを用いてデータを受信エンティティに送信してもよい。ＭＩＭＯのためのステアドモードにおいて、以下に記載するように、送信エンティティは、ＭＩＭＯチャネルの「固有モード」上にデータシンボルを送信するために空間処理を実行する。ＰＲＴＳモードにおいて、送信エンティティは、データシンボルがランダム実効ＭＩＭＯチャネルを観察するように空間処理を実行する。ステアドモードおよびＰＲＴＳモードは異なるステアリングマトリクスを使用し、受信エンティティにより異なる空間処理を必要とする。また、ＰＲＴＳモードは、送信ダイバーシティおよび空間拡散のために使用されてもよい。
【０１４６】
Ａ．ＭＩＭＯのためのステアドモード
ＭＩＭＯのためのステアドモードの場合、送信エンティティは、以下のように、各サブバンドのためのチャネル応答マトリクス
【数８７】
2007523569.tif 000089
【０１４７】
の特異値分解を実行することによりステアリングマトリクス
【数８８】
2007523569.tif 000090
【数８９】
2007523569.tif 000091
【０１４８】
但し、
【数９０】
2007523569.tif 000092
【０１４９】
は、
【数９１】
2007523569.tif 000093
【０１５０】
の左固有ベクトルのＮR×ＮRのユニタリ行列である。
【数９２】
2007523569.tif 000094
【０１５１】
は、
【数９３】
2007523569.tif 000095
【０１５２】
の特異値のＮR×ＮTの対角行列である。
【数９４】
2007523569.tif 000096
【０１５３】
は、
【数９５】
2007523569.tif 000097
【０１５４】
の右固有ベクトルのＮT×ＮTのユニタリ行列である。
【０１５５】
ユニタリ行列
【数９６】
2007523569.tif 000098
【０１５６】
は、特性
【数９７】
2007523569.tif 000099
【０１５７】
により特徴づけられる。但し、
【数９８】
2007523569.tif 000100
【０１５８】
は、単位行列である。
【０１５９】
ユニタリ行列の列は互いに直交している。チャネル応答
【数９９】
2007523569.tif 000101
【０１６０】
はパケットにわたって一定であると仮定されるので、ステアリングマトリクス
【数１００】
2007523569.tif 000102
【０１６１】
もパケットにわたって一定であり、サブバンドｋのみの関数である。
【０１６２】
送信エンティティは以下のように各サブバンドのための空間処理を実行する。
【数１０１】
2007523569.tif 000103
【０１６３】
但し、
【数１０２】
2007523569.tif 000104
【０１６４】
はシンボル期間ｎにおけるサブバンドｋ上に送信されるＮTの送信シンボルを有したＮT×１のベクトルである。
【数１０３】
2007523569.tif 000105
【０１６５】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋ上のＮTの送信アンテナから送信されるＮTの送信シンボルを有したＮT×１のベクトルである。ステアリングマトリクス
【数１０４】
2007523569.tif 000106
【０１６６】
を有する空間処理は、結果として
【数１０５】
2007523569.tif 000107
【０１６７】
におけるＮTのデータシンボルがＭＩＭＯチャネルのＮTの固有モード上に送信される。これは、直交空間チャネルとして見てもよい。
【０１６８】
受信エンティティにおける受信されたシンボルは以下のように表してもよい。
【数１０６】
2007523569.tif 000108
【０１６９】
但し、
【数１０７】
2007523569.tif 000109
【０１７０】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのためのＮRの受信されたシンボルを有したＮR×１のベクトルである。
【数１０８】
2007523569.tif 000110
【０１７１】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのための雑音ベクトルである。簡単にするために、雑音は、ゼロ平均ベクトルと
【数１０９】
2007523569.tif 000111
【０１７２】
の共分散マトリクスを有した加法白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であると仮定される。但し、σ2は受信エンティティにより観察される雑音の分散である。
【０１７３】
受信エンティティは、以下のようにステアドモードのための空間処理を実行する。
【数１１０】
2007523569.tif 000112
【０１７４】
但し、
【数１１１】
2007523569.tif 000113
【０１７５】
は、ステアドモードのためのＮTの検出されたシンボルを有したベクトルであり、これは
【数１１２】
2007523569.tif 000114
【０１７６】
の推定値であり、
【数１１３】
2007523569.tif 000115
【０１７７】
は、事後検出雑音ベクトルである。
【０１７８】
Ｂ．空間拡散を有したステアドモード
空間拡散もステアドモードと結合して実行されてもよい。この場合、送信エンティティは、最初に空間拡散のためのデータシンボルベクトル
【数１１４】
2007523569.tif 000116
【０１７９】
に対して空間処理を実行し、次にステアドモードのための結果として生じた拡散シンボルに対して空間処理を実行する。空間拡散の場合、送信エンティティは、サブバンドｋごとにパケットにわたって異なるステアリングマトリクスを使用する。より高度の空間拡散を達成するために、サブバンドとシンボル期間の両方にわたってできるだけ多くの異なるステアリングマトリクスを使用することが望ましい。例えば、異なるセットのステアリングマトリクス
【数１１５】
2007523569.tif 000117
【０１８０】
をパケットにわたってシンボル期間ごとに使用してもよい。最小では、１つのステアリングマトリクスセットがプリアンブルのために使用され、他のステアリングマトリクスがパケットの残りのために使用される。この場合、１つのステアリングマトリクスは単位行列を含む。
【０１８１】
送信エンティティは、以下のように、各シンボル期間の各サブバンドのために空間処理を実行する。
【数１１６】
2007523569.tif 000118
【０１８２】
但し、
【数１１７】
2007523569.tif 000119
【０１８３】
はシンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのためのＮT×ＮTの擬似ランダムステアリングマトリクスである。方程式（１８）に示すように、送信エンティティは最初に擬似ランダムステアリングマトリクス
【数１１８】
2007523569.tif 000120
【０１８４】
を有した空間拡散を実行し、続いてＭＩＭＯチャネル応答マトリクス
【数１１９】
2007523569.tif 000121
【０１８５】
から導き出されたステアリングマトリクス
【数１２０】
2007523569.tif 000122
【０１８６】
を有したステアドモードのために空間処理を実行する。従って（データシンボルの代わりに）拡散シンボルはＭＩＭＯチャネルの固有モード上に送信される。
【０１８７】
受信エンティティにおいて受信されたシンボルは以下のように表してもよい。
【数１２１】
2007523569.tif 000123
【０１８８】
受信エンティティは、以下のようにしてステアドモードおよび空間逆拡散のために空間処理を実行する。
【数１２２】
2007523569.tif 000124
【０１８９】
方程式（２０）に示すように、受信エンティティは最初にステアドモードのために受信機空間処理を実行し、続いて、擬似ランダムステアリングマトリクス
【数１２３】
2007523569.tif 000125
【０１９０】
を用いて空間逆拡散を実行することにより送信されたデータシンボルをリカバーすることができる。空間拡散を有したステアドモードの場合、各サブバンドのためのデータシンボルにより観察される実効ＭＩＭＯチャネルは、送信エンティティにより使用される両方のマトリクス
【数１２４】
2007523569.tif 000126
【０１９１】
を含む。
【０１９２】
Ｃ．送信ダイバーシティのためのＰＲＴＳモード
ＭＩＭＯのためのＰＲＴＳモードの場合、送信エンティティは空間処理のための擬似ランダムステアリングマトリクスを使用する。以下に記載するように、ステアリングマトリクスは、ある望ましい特性を有するように導き出される。
【０１９３】
ＰＲＴＳモードを有した送信ダイバーシティを実現するために、送信エンティティは、サブバンドにわたって異なるステアリングマトリクスを使用するが、各サブバンドｋのための全体のパケットにわたって同じステアリングマトリクスを使用する。より大きな送信ダイバーシティを実現するためにサブバンドにわたってできるだけ多くの異なるステアリングマトリクスを使用することが望ましい。
【０１９４】
送信エンティティは、以下のようにして各サブバンドのための空間処理を実行する。
【数１２５】
2007523569.tif 000127
【０１９５】
但し、
【数１２６】
2007523569.tif 000128
【０１９６】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのためのＮT×ＮTのステアリングマトリクスである。
【数１２７】
2007523569.tif 000129
【０１９７】
は、シンボル期間ｎにおいてサブバンドｋ上のＮTの送信アンテナから送信されるＮTの送信シンボルを有するＮT×１のベクトルである。ステアリングマトリクス
【数１２８】
2007523569.tif 000130
【０１９８】
の１つのセットは、パケット内のすべてのＯＦＤＭシンボルにわたって使用される。
【０１９９】
受信エンティティにおいて受信されるシンボルは、以下のように表してもよい。
【数１２９】
2007523569.tif 000131
【０２００】
但し、
【数１３０】
2007523569.tif 000132
【０２０１】
は、ＰＲＴＳモードのための受信されたシンボルのベクトルである。
【数１３１】
2007523569.tif 000133
【０２０２】
は、シンボル期間ｎにおけるサブバンドｋのためのＮT×ＮTの実効ＭＩＭＯチャネル応答マトリクスである。これは、
【数１３２】
2007523569.tif 000134
【０２０３】
擬似ランダムステアリングマトリクス
【数１３３】
2007523569.tif 000135
【０２０４】
を用いた空間処理は、実際のチャネル応答
【数１３４】
2007523569.tif 000136
【０２０５】
とステアリングマトリクス
【数１３５】
2007523569.tif 000137
【０２０６】
を含む実効ＭＩＭＯチャネル応答
【数１３６】
2007523569.tif 000138
【０２０７】
を観察する
【数１３７】
2007523569.tif 000139
【０２０８】
にデータシンボルを生じる。受信エンティティは、例えば送信エンティティから受信したパイロットシンボルに基づいて実効ＭＩＭＯチャネル応答
【数１３８】
2007523569.tif 000140
【０２０９】
を推定することができる。従って、受信エンティティは、実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値
【数１３９】
2007523569.tif 000141
【０２１０】
を用いて、
【数１４０】
2007523569.tif 000142
【０２１１】
内の受信シンボルに対して空間処理を実行し、検出されたシンボル
【数１４１】
2007523569.tif 000143
【０２１２】
を得ることができる。各サブバンドｋのための実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値
【数１４２】
2007523569.tif 000144
【０２１３】
はパケットにわたって一定である。なぜなら（１）実際のＭＩＭＯチャネル応答
【数１４３】
2007523569.tif 000145
【０２１４】
は、パケットにわたって一定であると仮定され、（２）同じステアリングマトリクス
【数１４４】
2007523569.tif 000146
【０２１５】
は、パケットにわたって使用されるからである。
【０２１６】
受信エンティティは、（１）一般にゼロフォーシング技術とも呼ばれるチャネル相関マトリクス反転（ＣＣＭＩ）技術、および（２）最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術を含む種々の受信機処理技術を用いて検出されたシンボルを導き出すことができる。表１は、ＣＣＭＩ技術とＭＭＳＥ技術のための受信エンティティにおける空間処理を要約する。
【０２１７】
表１において、
【数１４５】
2007523569.tif 000147
【０２１８】
はＣＣＭＩ技術のための空間フィルターマトリクスであり、
【数１４６】
2007523569.tif 000148
【０２１９】
は、ＭＭＳＥ技術のための空間フィルターマトリクスであり、
【数１４７】
2007523569.tif 000149
【０２２０】
は（
【数１４８】
2007523569.tif 000150
【０２２１】
の直交エレメントを含む）ＭＭＳＥ技術のための直交マトリクスである。
【表１】
2007523569.tif 000151
【０２２２】
表１に示されるように、送信ダイバーシティの場合、各サブバンドｋのための空間フィルターマトリクス
【数１４９】
2007523569.tif 000152
【０２２３】
はパケットにわたって一定である。なぜなら、実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値
【数１５０】
2007523569.tif 000153
【０２２４】
はパケットにわたって一定であるからである。送信ダイバーシティの場合、受信エンティティは、各サブバンドのために使用されるステアリングマトリクスを知る必要はない。それにもかかわらず、異なるステアリングマトリクスがサブバンドにわたって使用され、異なる実効ＭＩＭＯチャネルがこれらのサブバンドのために形成されるので、受信エンティティは、送信ダイバーシティの恩恵を享受する。
【０２２５】
Ｄ．空間拡散のためのＰＲＴＳモード
ＰＲＴＳモードにおける空間拡散の場合、送信エンティティは、サブバンドｋごとにパケットにわたって異なるステアリングマトリクスを使用する。空間拡散のための擬似ランダムステアリングマトリクスは、ステアドモードのために上に記載されるように選択されてもよい。
【０２２６】
送信エンティティは以下のようにして各シンボル期間の各サブバンドのために空間処理を実行する。
【数１５１】
2007523569.tif 000154
【０２２７】
受信エンティティにおける受信されたシンボルは以下のように表してもよい。
【数１５２】
2007523569.tif 000155
【０２２８】
各シンボル期間の各サブバンドのための実効ＭＩＭＯチャネル応答
【数１５３】
2007523569.tif 000156
【０２２９】
は、そのサブバンドとシンボル期間のために使用されるサブバンドとステアリングマトリクス
【数１５４】
2007523569.tif 000157
【０２３０】
のための実際のチャネル応答
【数１５５】
2007523569.tif 000158
【０２３１】
により決定される。各サブバンドｋのための実効ＭＩＭＯチャネル応答
【数１５６】
2007523569.tif 000159
【０２３２】
は、パケットにわたって変化する。なぜなら、異なるステアリングマトリクス
【数１５７】
2007523569.tif 000160
【０２３３】
がパケットにわたって使用されているからである。
【０２３４】
受信者受信エンティティは、送信されたパケットを受信し、チャネル推定のためにプリアンブルを使用する。サブバンド毎に、受信者受信エンティティは、プリアンブルに基づいて（実効ＭＩＭＯチャネル応答の代わりに）実際のＭＩＭＯチャネル応答
【数１５８】
2007523569.tif 000161
【０２３５】
の推定値を導き出すことができる。受信者受信エンティティは、その後、以下のようにして、各シンボル期間の各サブバンドのための実効ＭＩＭＯチャネル応答マトリクス
【数１５９】
2007523569.tif 000162
【０２３６】
の推定値を導き出すことができる。
【数１６０】
2007523569.tif 000163
【０２３７】
ステアリングマトリクス
【数１６１】
2007523569.tif 000164
【０２３８】
は、各サブバンドに対してシンボル期間ごとに変化してもよい。受信エンティティは、各シンボル期間の各サブバンドに対して実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値
【数１６２】
2007523569.tif 000165
【０２３９】
を使用し、例えば、ＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ技術を使用して、そのサブバンドおよびシンボル期間のための受信シンボルに対して空間処理を実行する。例えば、マトリクス
【数１６３】
2007523569.tif 000166
【０２４０】
は、表１に示すように、ＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ技術のための空間フィルターマトリクスを導き出すために使用されてもよい。この場合、
【数１６４】
2007523569.tif 000167
【０２４１】
は
【数１６５】
2007523569.tif 000168
【０２４２】
と置き換わる。
【０２４３】
しかしながら、マトリクス
【数１６６】
2007523569.tif 000169
【０２４４】
はパケットにわたって変化するので、空間フィルターマトリクスもパケットにわたって変化する。
【０２４５】
空間拡散の場合、各シンボル期間における各サブバンドのための送信エンティティにより使用されるステアリングマトリクスの知識を有し、送信されたパケットをリカバーするために補完的空間逆拡散を実行することができる。空間逆拡散は、実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値を導き出すために適切なステアリングマトリクスを用いて達成される。次に実効ＭＩＭＯチャネル応答推定値は空間処理のために使用される。他の受信エンティティはステアリングマトリクスの知識を有さず、パケット送信はこれらのエンティティに対して空間的にランダムに見える。この結果、他の受信エンティティは送信されたパケットをリカバーする低い可能性を有する。
【０２４６】
Ｅ．マルチモード動作
また、送信エンティティは、ＰＲＴＳモードとステアドモードの両方を使用して受信エンティティにデータを送信してもよい。送信エンティティは、チャネル応答が利用可能でないときＰＲＴＳモードを使用することができ、チャネル応答が利用可能になると、ステアドモードに切り替えることができる。
【０２４７】
３．ステアリングベクトルおよびマトリクス発生
ＰＲＴＳモードのために使用されるステアリングベクトルおよびマトリクスは、種々の方法で発生してもよい。これらのステアリングベクトル／マトリクスを発生するためのいくつかの例示スキームは以下に記載される。ステアリングベクトル／マトリクスは、あらかじめ計算し、送信エンティティおよび受信エンティティに記憶し、その後必要に応じて使用するために検索してもよい。あるいは、これらのステアリングベクトル／マトリクスは必要なときにリアルタイムで計算してもよい。以下の記載において、Ｌのステアリングベクトルおよびマトリクスのセットは、ＰＲＴＳモードのために使用されるために発生され選択される。
【０２４８】
Ａ．ステアリングベクトル発生
ＰＲＴＳモードに使用されるステアリングベクトルは、良好な性能を達成するために以下の特性を持たなければならない。これらの性能に対する厳守は必要ではない。第１に、各ステアリングベクトルは、データシンボルのために使用される送信電力が擬似ランダム送信ステアリングにより変わらないように単位エネルギーを持たなければならない。第２に、各ステアリングベクトルのＮTのエレメントは、各アンテナの全送信電力を使用することができるように等しい大きさを有するように定義してもよい。第３に、セット内の任意の２つのステアリングベクトル間の相関がゼロまたは低い値であるように異なるステアリングベクトルは合理的に無相関でなければならない。この条件は以下のように表してもよい。
【数１６７】
2007523569.tif 000170
【０２４９】
但し、ｃ（ｉｊ）はステアリングベクトル
【数１６８】
2007523569.tif 000171
【０２５０】
間の相関である。
【０２５１】
Ｌのステアリングベクトル
【数１６９】
2007523569.tif 000172
【０２５２】
のセットは、種々のスキームを用いて発生してもよい。第１のスキームにおいて、Ｌのステアリングベクトルは、各々がゼロ平均および単位分散を有する独立した完全に同じように分布された（ＩＩＤ）複素ガウスランダム変数のＮT×ＮTのマトリクス
【数１７０】
2007523569.tif 000173
【０２５３】
に基づいて発生される。各マトリクス
【数１７１】
2007523569.tif 000174
【０２５４】
の相関マトリクスは、
【数１７２】
2007523569.tif 000175
【０２５５】
として計算され、
【数１７３】
2007523569.tif 000176
【０２５６】
として分解され、ユニタリ行列
【数１７４】
2007523569.tif 000177
【０２５７】
を得る。ステアリングベクトルの各々がすでにセット内にある状態で低い相関基準を満足するなら、
【数１７５】
2007523569.tif 000178
【０２５８】
の各列はステアリングベクトル
【数１７６】
2007523569.tif 000179
【０２５９】
として使用してもよい。
【０２６０】
第２のスキームにおいて、Ｌのステアリングベクトルは、以下のようにイニシャルユニタリステアリングベクトル
【数１７７】
2007523569.tif 000180
【０２６１】
を連続的に回転させることにより発生される。
【数１７８】
2007523569.tif 000181
【０２６２】
第３のスキームにおいて、これらのベクトルのエレメントは、同じ大きさだが異なる位相を有するようにＬのステアリングベクトルが発生される。
【０２６３】
所定のステアリングベクトル
【数１７９】
2007523569.tif 000182
【０２６４】
の場合、これは任意の方法で発生してもよく、正規化されたステアリングベクトルは、以下のように形成してもよい。
【数１８０】
2007523569.tif 000183
【０２６５】
但しＡは一定
（例えば、
【数１８１】
2007523569.tif 000184
【０２６６】
）であり、
【数１８２】
2007523569.tif 000185
【０２６７】
は、
【数１８３】
2007523569.tif 000186
【０２６８】
のｊ番目のエレメントの位相である。正規化されたステアリングベクトルは、送信に使用される各アンテナに対して全送信電力を利用可能にする。
【０２６９】
Ｌのステアリングベクトルのセットを発生するために他のスキームを使用してもよく、これはこの発明の範囲内である。
【０２７０】
Ｂ．  ステアリングマトリクス発生
ＰＲＴＳモードに使用されるステアリングモードは、良好な性能を達成するために以下の特性を持たなければならない。これらの特性への厳守は必要ではない。第１にステアリングマトリクスはユニタリ行列でなければならず、以下の条件を満足しなければならない。
【数１８４】
2007523569.tif 000187
【０２７１】
方程式（２９）は、
【数１８５】
2007523569.tif 000188
【０２７２】
の各列が単位エネルギーを持たなければならず、
【数１８６】
2007523569.tif 000189
【０２７３】
の任意の２つの列のエルミート内積はゼロでなければならないことを示す。
【０２７４】
この条件は、ステアリングマトリクス
【数１８７】
2007523569.tif 000190
【０２７５】
を用いて同時に送信されたＮTのデータシンボルは、同じ電力を有し、送信前に互いに直交していることを保証する。第２にセット内の任意の２つのステアリングマトリクス間の相関はゼロまたは低い値でなければならない。この条件は以下のように表してもよい。
【数１８８】
2007523569.tif 000191
【０２７６】
但し、
【数１８９】
2007523569.tif 000192
【０２７７】
は
【数１９０】
2007523569.tif 000193
【０２７８】
のための相関マトリクスであり、
【数１９１】
2007523569.tif 000194
【０２７９】
はすべてのゼロのマトリクスである。Ｌのステアリングマトリクスは、ステアリングマトリクスのすべての可能なペアのための相関マトリクスの最大エネルギーが最小化されるように発生してもよい。
【０２８０】
Ｌのステアリングマトリクス
【数１９２】
2007523569.tif 000195
【０２８１】
は、種々のスキームを用いて発生されてもよい。第１のスキームにおいて、Ｌのステアリングマトリクスはランダム変数のマトリクスに基づいて発生される。ランダム変数のマトリクス
【数１９３】
2007523569.tif 000196
【０２８２】
は、最初に発生され、
【数１９４】
2007523569.tif 000197
【０２８３】
の相関マトリクスは計算され、分解され、以下に記載されるようにユニタリ行列
【数１９５】
2007523569.tif 000198
【０２８４】
を得る。
【数１９６】
2007523569.tif 000199
【０２８５】
とすでに発生されたステアリングマトリクスの各々との間に低い相関が存在するなら、
【数１９７】
2007523569.tif 000200
【０２８６】
は、ステアリングマトリクス
【数１９８】
2007523569.tif 000201
【０２８７】
として使用してもよく、セットに追加される。このプロセスは全てのＬのステアリングマトリクスが発生されるまで反復される。
【０２８８】
第２のスキームにおいて、Ｌのステアリングマトリクスは、以下のようにＮTの次元の複素空間においてイニシャルユニタリ行列
【数１９９】
2007523569.tif 000202
【０２８９】
を連続的に回転させることにより発生される。
【数２００】
2007523569.tif 000203
【０２９０】
第２のスキームでは、Ｌを操縦するマトリクスは、ＮT次元の複雑なスペースの最初のユニタリ行列Ｖ（１）を連続的に回転させることにより以下のように生成される。但し、
【数２０１】
2007523569.tif 000204
【０２９１】
は、ユニティのＬ番目のルーツであるエレメントを有したＮT×ＮTの直交ユニタリ行列である。第２のスキームは、Ｂ．Ｍ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ他著による「ユニタリ空間−時間コンステレーションのシステム設計」(Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations)情報理論に関するＩＥＥＥトランザクション、４６巻、第６、２０００年９月に記載されている。
【０２９２】
また、Ｌのステアリングマトリクスのセットを発生するために他のスキームを使用してもよく、これはこの発明の範囲内である。一般に、ステアリングマトリクスは擬似ランダムまたは決定論的な方法で発生してもよい。
【０２９３】
Ｃ．ステアリングベクトル／マトリックス選択
セット内のＬのステアリングベクトル／マトリクスは、種々の方法で使用するために選択されてもよい。ステアリングベクトルは、１つの列だけを含む退化されたステアリングマトリクスとして見てもよい。従って、ここに使用されるように、マトリクスは１つまたは複数の列を含んでいてもよい。
【０２９４】
一実施形態において、ステアリングマトリクスは、決定論的な方法でＬのステアリングマトリクスのセットから選択される。例えば、Ｌのステアリングマトリクスは
【数２０２】
2007523569.tif 000205
【０２９５】
から続けて、以下同様にして、
【数２０３】
2007523569.tif 000206
【０２９６】
までのシーケンシャルな順番で繰り返され選択されてもよい。他の実施形態において、ステアリングマトリクスの擬似ランダムな方法でセットから選択される。例えば、各サブバンドｋに使用するためのステアリングマトリクスは、Ｌのステアリングマトリクスの１つ擬似ランダム的に選択する関数ｆ（ｋ）、すなわち、
【数２０４】
2007523569.tif 000207
【０２９７】
に基づいて選択してもよい。さらに他の実施形態において、ステアリングマトリクスは、「順序を変えた」方法でセットから選択される。例えば、Ｌのステアリングマトリクスは、シーケンシャルな順番で使用するために繰り返され、選択されてもよい。しかしながら、各サイクルのための開始ステアリングマトリクスは、常に最初のステアリングマトリクス
【数２０５】
2007523569.tif 000208
【０２９８】
の代わりに擬似ランダムの方法で選択されてもよい。Ｌのステアリングマトリクスも他の方法で選択されてもよい。
【０２９９】
また、ステアリングマトリクスの選択は、セット内のステアリングマトリクス（Ｌ）の数および擬似ランダム送信ステアリングに適用するためのサブバンド（ＮM）の数、例えばＮM＝ＮD＋ＮPに依存していてもよい。一般にＬはＮMより大きいか、等しいかまたは未満であってもよい。Ｌ＝ＮMなら、異なるステアリングマトリクスがＮMサブバンドの各々のために選択されてもよい。Ｌ＜ＮMなら、ステアリングマトリクスは各シンボル期間に対して再使用される。Ｌ＞ＮMなら、ステアリングマトリクスのサブセットが各シンボル期間のために使用される。すべてのケースの場合、ＮMのサブバンドのためのＮMのステアリングマトリクスは、上に記載したように、決定論的方法、擬似ランダム方法、または順序を変える方法で選択されてもよい。
【０３００】
送信ダイバーシティの場合、ＮMのステアリングマトリクスは、各パケットに対してＮMのサブバンドのために選択される。空間拡散の場合、ＮMのステアリングマトリクスは、パケットの各シンボル期間に対してＮMのサブバンドのために選択されてもよい。ＮMのステアリングマトリクスの異なるセットは、シンボル期間ごとに選択されてもよい。この場合、セットは、Ｌのステアリングマトリクスの異なる順列を含んでいてもよい。
【０３０１】
ＭＩＳＯとＭＩＭＯの両方のための空間拡散の場合、送信エンティティと受信エンティティのみが空間処理に使用される擬似ランダムステアリングマトリクスを知っている。これは種々の方法で達成してもよい。一実施形態において、ステアリングマトリクスは、（例えば、安全な無線のシグナリングまたはその他の手段を介して）送信エンティティと受信エンティティとの間で交換される安全な情報（例えば、キー、シード(seed)、識別子、またはシリアル番号）を用いてシード(seeded)してもよいアルゴリズムに基づいてＬのステアリングマトリクスのセットから擬似ランダム的に選択される。これは、送信エンティティおよび受信エンティティに対してだけ知られる方法で順序を変えるステアリングマトリクスのセットを生じる。他の実施形態において、送信エンティティと受信エンティティは、２つのエンティティだけに知られている固有のマトリクス
【数２０６】
2007523569.tif 000209
【０３０２】
を用いてすべてのエンティティに知られている共通のステアリングマトリクスを変更する。
【０３０３】
この動作は以下のように表してもよい。
【数２０７】
2007523569.tif 000210
【０３０４】
次に変更されたステアリングマトリクスは空間処理に使用される。さらに他の実施形態において、送信エンティティと受信エンティティはこれらの２つのエンティティにだけ知られている方法で共通のステアリングマトリクスの列の順序を変える。さらに他の実施形態において、送信エンティティと受信エンティティは、これらの２つのエンティティだけに知られるいくつかの安全な情報に基づいて必要とされるステアリングマトリクスを発生する。空間拡散に使用される擬似ランダムステアリングマトリクスは種々の他の方法で発生されおよび／または選択されてもよく、これは、この発明の範囲内である。
【０３０５】
４．ＩＥＥＥ８０２．１１
ここに記載される技術は、種々のＯＦＤＭシステム、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよび８０２．１１ｇを実施するシステムに使用してもよい。８０２．１１ａ／ｇのためのＯＦＤＭ構造は、全体のシステム帯域幅を、−３２乃至＋３１の割り当てられたインデックスである、６４の直交サブバンド（またはＮF＝６４）に分割する。これらの６４のサブバンドのうち、（±｛１，．．．６，８、，．．．，２０、２２，．．．，２６｝のインデックスを有する）４８のサブバンドがデータ送信のために使用され、（±｛７，２１｝のインデックスを有する）４つのサブバンドがパイロット送信に使用され、（０のインデックスを有する）ＤＣサブバンドと残りのサブバンドは使用されず、ガードサブバンドとしてサービスされる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの場合、各ＯＦＤＭシンボルは、６４チップの変換されたシンボルおよび１６チップのサイクリックプリフィックスから構成される。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇは２０ＭＨｚのシステム帯域幅を使用する。従って、各チップは、５０ｎｓｅｃの継続期間を有し、各ＯＦＤＭシンボルは４．０μｓｅｃの継続期間を有する。これは、このシステムのための１ＯＦＤＭシンボル期間である。このＯＦＤＭ構造は、公に入手可能な１９９９年９月に発行された、「パート１１：無線ＬＡＮメディアムアクセスコントロール（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様書：５ＧＨｚ帯域における高速物理層」(Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications:High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band)というタイトルのＩＥＥＥ規格８０２．１１ａのための文献に記載されている。
【０３０６】
図６ＡはＩＥＥＥ８０２．１１により定義されるフレームおよびパケットフォーマット６００を示す。フォーマット６００は、ＭＩＳＯ送信のための（送信ダイバーシティおよび空間拡散の両方のための）ステアドモードおよびＰＲＴＳモードの両方をサポートするために使用されてもよい。ＩＥＥＥ８０２．１１のためのプロトコルスタックにおける物理（ＰＨＹ）層において、データは、ＰＨＹサブレイヤサービスデータユニット（ＰＳＤＵｓ）として処理される。各ＰＳＤＵ６３０は、そのＰＳＤＵのために選択されたコーディングおよび変調スキームに基づいて別個にコード化され変調される。各ＰＳＤＵ６３０は、６つのフィールドを含むＰＬＣＰヘッダー６１０を有する。レートフィールド６１２はＰＳＤＵのためのレートを示す。予約フィールド６１４は１つの予約ビットを含む。長さフィールド６１６は、オクテットの単位でＰＳＤＵの長さを示す。パリティフィールド６１８は、３つの先行するフィールドのための１ビットの偶数パリティを持っている。テールフィールド６２０は、エンコーダーをフラッシュアウト(flush out)するために使用される６つのゼロを持っている。サービスフィールド６２２は、ＰＳＤＵのためのスクランブラーをイニシャライズするための７つのヌルビットおよび９つの予約ビットを含む。テールフィールド６３２は、ＰＳＤＵ６３０の終わりに付加され、エンコーダーをフラッシュアウトするために使用される６つのゼロを持っている。可変長パッドフィールド６３４はＰＳＤＵをＯＦＤＭシンボルの整数に適合させるように十分な数のパッドを持っている。
【０３０７】
各ＰＳＤＵ６３０およびその関連フィールドは３つのセクションを含む１つのＰＨＹプロトコルデータ単位で送信される。プリアンブルセクション６４２は、４つのＯＦＤＭシンボル期間を有し、１０の短いトレーニングシンボル６４２ａと２つの長いトレーニングシンボル６４２ｂを持っている。これらは、ＡＧＣ、タイミング獲得、粗いおよび精細な周波数獲得、チャネル推定、および受信エンティティによる他の目的のために使用される。１０の短いトレーニングシンボルは、１２の指定されたサブバンド上の１２の特定のパイロットシンボルを用いて発生され、２つのＯＦＤＭシンボル期間にわたっている。２つの長いトレーニングシンボルは、５２の指定されたサブバンド上の５２の特定のパイロットシンボルを用いて発生され、これもまた２つのＯＦＤＭシンボル期間にわたっている。信号セクション６４４は、ヘッダーの最初の５つのフィールドのために１つのＯＦＤＭシンボルを持っている。データセクション６４８は、ヘッダーのサービスフィールドのための可変数のＯＦＤＭシンボル、ＰＳＤＵ、および次のテールフィールドおよびパッドフィールドを持っている。ＰＰＤＵ６４０はパケットとも呼ばれる。
【０３０８】
図６Ｂは、ＭＩＳＯおよびＭＩＭＯの両方の送信のためのステアドモードおよびＰＲＴＳモードの両方をサポートするために使用されてもよい例示フレームおよびパケットフォーマット６０２を示す。このフォーマット用のＰＰＤＵ６５０はプリアンブルセクション６５２、信号セクション６５４、ＭＩＭＯパイロットセクション６５６およびデータセクション６５８を含む。プリアンブルセクション６５２はプリアンブルセクション６４２に類似して１０の短いトレーニングシンボル６５２ａと２つの長いトレーニングシンボル６５２ｂを持っている。信号セクション６５４はＰＰＤＵ６５０のためのシグナリングを持ち、表２に示すように定義してもよい。
【表２】
2007523569.tif 000211
【０３０９】
表２は４つの送信アンテナ（ＮT＝４）のための信号セクションのための例示フォーマットを示す。受信アンテナの数に応じて４つまでの空間チャネルをデータ送信のために利用可能にしてもよい。各空間チャネルのためのレートは、レートベクトルフィールドにより示される。受信エンティティは空間チャネルによりサポートされる最大レートを決定し返送してもよい。次に、送信エンティティは、これらの最大レート（例えば、未満または等しい）に基づいてデータ送信のためのレートを選択してもよい。異なるフィールドを有した他のフォーマットも信号選択６５４のために使用してもよい。
【０３１０】
ＭＩＭＯパイロットセクション６５６はＭＩＭＯチャネルを推定するために受信エンティティにより使用されるＭＩＭＯパイロットを持っている。ＭＩＭＯパイロットは、（１）任意の空間処理を伴わずに「クリアに(in the clear)」、（２）方程式（２１）または（２３）に示すように擬似ランダムステアリングを用いて、または（３）方程式（１８）に示されるＭＩＭＯチャネルの固有モードで、すべてのＩＳＴ送信アンテナから送信されたパイロットである。ＭＩＭＯパイロットの各送信アンテナのための送信シンボルはさらに、その送信アンテナに割り当てられたＮTチップの直交シーケンス（例えば、４チップのウオルシュコード）と乗算（またはカバー）される。データセクション６５８は、データセクション６４８と類似して、データのための可変数のＯＦＤＭシンボル、パッドビット、およびテールビットを持っている。
【０３１１】
フォーマット６００および６０２を有したＰＲＴＳモードの場合、擬似ランダム送信ステアリングは、サブバンドにわたっておよびＰＰＤＵｓ６４０および６５０のすべてのセクションにわたって適用される。送信ダイバーシティの場合、同じ擬似ランダムステアリングベクトル／マトリクスは、各サブバンドに対して全体のＰＰＤＵにわたって使用される。空間拡散の場合、各サブバンドに対してＰＰＤＵにわたって異なるベクトル／マトリクスを使用してもよい。最小では、異なるステアリングベクトル／マトリクスは、チャネル推定のために使用されるプリアンブル／パイロットセクションおよびＰＰＤＵのデータセクションに使用される。例えば、１つのセクションのためのステアリングベクトルがすべて１かもしれない場合、異なるステアリングベクトルをプリアンブルおよびＰＰＤＵ６４０のデータセクションのために使用してもよい。１つのセクションのためのステアリングマトリクスが単位行列かもしれない場合、異なるステアリングマトリクスをＭＩＭＯパイロットおよびＰＰＤＵ６５０のデータセクションのために使用してもよい。
【０３１２】
受信エンティティは、典型的に各パケット（またはＰＰＤＵ）を別個に処理する。受信エンティティは、（１）ＡＧＣ、ダイバーシティ選択、タイミング獲得、および粗い周波数獲得のために短いトレーニングシンボルを使用することができ、（２）精細な周波数獲得のために長いトレーニングシンボルを使用することができる。受信エンティティはＭＩＳＯチャネル推定のために長いトレーニングシンボルを使用することができ、ＭＩＭＯチャネル推定のためにＭＩＭＯパイロットを使用することができる。上述するように、受信エンティティは、プリアンブルまたはＭＩＭＯパイロットから直接的にまたは間接的に実効チャネル応答推定値を導き出すことができ、検出または空間処理のためにチャネル推定値を使用することができる。
【０３１３】
５．システム
図７は、システム１００におけるマルチアンテナ送信エンティティ７１０、シングルアンテナ受信エンティティ７５０ｘ、およびマルチアンテナ受信エンティティ７５０ｙのブロック図を示す。送信エンティティ７１０は、アクセスポイントまたはマルチアンテナユーザー端末であってもよい。また、各受信エンティティ７５０もアクセスポイントまたはユーザー端末であってもよい。
【０３１４】
送信エンティティ７１０において、送信（ＴＸ）データプロセッサー７２０は、データの各パケットを処理し（例えば、符号化し、インターリーブし、およびシンボルマッピングする）、データシンボルの対応するブロックを得る。ＴＸ空間プロセッサー７３０は、パイロットとデータシンボルを適切なサブバンド上で受信して逆多重化し、ステアドモードおよび／またはＰＲＴＳモードに対して空間処理を実行し、ＮTの送信機ユニット（ＴＭＴＲ）７３２ａ乃至７３２ｔに送信シンボルのＮTのストリームを供給する。各送信機ユニット７３２は、その送信シンボルストリームを処理して変調された信号を発生する。送信機ユニット７３２ａ乃至７３２ｔは、それぞれＮTのアンテナ７３４ａ乃至７３４ｔから送信するためにＮTの変調された信号を供給する。
【０３１５】
シングルアンテナ受信エンティティ７５０ｘにおいて、アンテナ７５２ｘは、ＮTの送信された信号を受信し、受信した信号を受信機ユニット（ＲＣＶＲ）７５４ｘに供給する。受信機ユニット７５４ｘは、送信機ユニット７３２により実行される処理と相補的な処理を実行し、（１）受信されたデータシンボルを検出器７６０ｘに供給し、および（２）受信されたパイロットシンボルをコントローラー７８０ｘ内のチャネル推定器７８４ｘに供給する。チャネル推定器７８４ｘは、すべてのデータサブバンドのための送信エンティティ７１０と受信エンティティ７５０ｘとの間の実効ＳＩＳＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す。検出器７６０ｘは、そのサブバンドのための実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値に基づいて各サブバンドのための受信されたデータシンボルに対して検出を実行し、すべてのサブバンドのための検出されたシンボルのストリームを供給する。次に、受信（ＲＸ）データプロセッサー７７０ｘは検出されたシンボルストリームを処理し（例えば、シンボルマッピングし、デインターリーブし、デコードする）、各データパケットのためのデコードされたデータを供給する。
【０３１６】
マルチアンテナ受信エンティティ７５０ｙにおいて、ＮRのアンテナ７５２ａ乃至７５２ｒは、ＮTの送信された信号を受信し、各アンテナ７５２は、受信された信号をそれぞれの受信機ユニット７５４に供給する。各受信機ユニット７５４は、それぞれの受信された信号を処理し、（１）受信されたデータシンボルを受信（ＲＸ）空間プロセッサー７６０ｙに供給し、（２）受信されたパイロットシンボルをコントローラー７８０ｙ内のチャネル推定器７８４ｙに供給する。チャネル推定器７８４ｙは、すべてのデータサブバンドのための送信エンティティ７１０と受信エンティティ７５０ｙとの間の実際のまたは実行ＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す。コントローラー７８０ｙは、ＭＩＭＯチャネル応答推定値とステアリングマトリクスに基づいて、および例えば、ＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ技術に従って空間フィルターマトリクスを導き出す。ＲＸ空間プロセッサー７６０ｙは、そのサブバンドのために導き出された空間フィルターマトリクスを用いて各サブバンドのための受信されたデータシンボルに対して空間処理を実行し、そのサブバンドのための検出されたシンボルを供給する。次に、ＲＸデータプロセッサー７７０ｙは、すべてのサブバンドのための検出されたシンボルを処理し、各データパケットのためにデコードされたデータを供給する。
【０３１７】
コントローラー７４０、７８０ｘおよび７８０ｙは、それぞれ送信エンティティ７１０と受信エンティティ７５０ｘおよび７５０ｙにおける処理の動作を制御する。メモリユニット７４２、７８２ｘおよび７８２ｙは、それぞれコントローラー７４０、７８０ｘおよび７８０ｙにより使用されるデータおよび／またはプログラムコードを記憶する。例えば、これらのメモリは、Ｌの擬似ランダムステアリングベクトル（ＳＶ）および／またはステアリングマトリクス（ＳＭ）のセットを記憶してもよい。
【０３１８】
図８は、送信エンティティ７１０における処理ユニットの一実施形態を示す。ＴＸデータプロセッサー７２０内において、エンコーダー８２２は、コーディングスキームに基づいて別個に各データパケットを受信して符号化し、コードビットを供給する。コーディングは、データ送信の信頼性を増加させる。コーディングスキームは巡回冗長検査（ＣＲＣ）、畳み込み、ターボ、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）、ブロック、および他のコーディング、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ＰＲＴＳモードにおいて、無線チャネルがすべてのサブバンドにわたってフラットであり、パケットに対して静的であるとしてもＳＮＲはデータパケットにわたって変化することができる。パケットにわたるＳＮＲの変化に対抗するために十分に強力なコーディングスキームを使用してもよい。それにより、コード化された性能は、パケットにわたる平均ＳＮＲに比例する。インターリーバー８２４は、インターリービングスキームに基づいて各パケットに対してコードビットをインターリーブまたは順序付けし、周波数、時間および／または空間ダイバーシティを達成する。シンボルマッピングユニット８２６は、変調スキーム（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭ）に基づいて各パケットのためのインターリーブされたビットをマッピングし、パケットのためのデータシンボルのブロックを供給する。各パケットに使用されるコーディングおよび変調スキームは、パケットのために選択されたレートによって決定される。
【０３１９】
ＴＸ空間プロセッサー７３０内では、デマルチプレクサー（Ｄｅｍｕｘ）８３２は、各パケットのためのデータシンボルのブロックを受信し、ＮDのデータサブバンドのためのＮDのデータシンボルシーケンスに逆多重化する。データサブバンドごとに、マルチプレクサー（Ｍｕｘ）８３４は、サブバンドのためのパイロットとデータシンボルを受信し、プリアンブルとＭＩＭＯパイロット部分の期間にパイロットシンボルを供給し、シグナリングとデータ部分の期間にデータシンボルを供給する。パケットごとに、ＮDのマルチプレクサー８３４ａ乃至８３４ｎｄは、ＮDのデータサブバンドのためのＮDのシーケンスのパイロットおよびデータシンボルをＮDのＴＸサブバンド空間プロセッサー８４０ａ乃至８４０ｎｄに供給する。各空間プロセッサー８４０は、それぞれのデータサブバンドに対してステアドモードおよびＰＲＴＳモードのために空間処理を実行する。ＭＩＳＯ送信の場合、各空間プロセッサー８４０は、サブバンドのために選択された１つ以上のステアリングベクトルを用いてそのパイロットおよびデータシンボルシーケンスに対して空間処理を実行し、ＮT送信アンテナのためのＮTシーケンスの送信シンボルをＮTのマルチプレクサー８４２ａ乃至８４２ｔに供給する。ＭＩＭＯ送信の場合、各空間プロセッサー８４０は、そのパイロットおよびデータシンボルシーケンスをＮs空間チャネルのためのＮsのサブシーケンスに逆多重化し、そのサブバンドのために選択された１つ以上のステアリングマトリクスを用いてＮsのパイロットおよびデータシンボルサブシーケンスに対して空間処理を実行し、ＮTの送信シンボルシーケンスをＮTのマルチプレクサー８４２ａ乃至８４２ｔに供給する。各マルチプレクサー８４２は、すべてのサブバンドのための送信シンボルのシーケンスをそれぞれの送信機ユニット７３２に供給する。各送信機ユニット７３２は、送信シンボルのそれぞれのストリームに対してＯＦＤＭ変調を実行するＯＦＤＭ変調器（ＭＯＤ）８５２、および（２）ＯＦＤＭ変調器８５２からのＯＦＤＭシンボルのストリームを条件づけし（例えば、アナログに変換し、フィルターし、増幅し、および周波数アップコンバートする）、変調された信号を発生するＴＸ  ＲＦユニット８５４を含む。
【０３２０】
［００１１７］  図９Ａはシングルアンテナ受信エンティティ７５０ｘにおける処理ユニットの一実施形態を示す。受信機ユニット７５４ｘは（１）アンテナ７５２ｘからの受信された信号を条件付けしデジタル化しサンプルを供給するＲＸ  ＲＦユニット９１２と、（２）サンプルに対してＯＦＤＭ復調を実行し、受信されたデータシンボルを検出器７６０ｘに供給し、受信されたパイロットシンボルをチャネル推定器７８４ｘに供給するＯＦＤＭ復調器（ＤＥＭＯＤ）９１４を含む。チャネル推定器７８４ｘは、受信されたパイロットシンボルとおそらくはステアリングベクトルに基づいて実行ＳＩＳＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す。
【０３２１】
検出器７６０ｘ内では、デマルチプレクサー９２２は、各パケットのための受信されたデータシンボルをＮDのデータサブバンドのためのＮDの受信されたデータシンボルシーケンスに逆多重化し、ＮDのシーケンスをＮDのサブバンド検出器９２４ａ乃至９２４ｎｄに供給する。各サブバンド検出器９２４は、そのサブバンドのための実効ＳＩＳＯチャネル応答推定値を用いてそのサブバンドのための受信されたデータシンボルに対して検出を実行し、検出されたシンボルを供給する。マルチプレクサー９２６は、すべてのデータサブバンドのための検出されたシンボルを多重化し、各パケットのための検出されたシンボルのブロックをＲＸデータプロセッサー７７０ｘに供給する。ＲＸデータプロセッサー７７０ｘ内では、シンボルマッピングユニット９３２はそのパケットに対して使用された変調スキームに従って各パケットのための検出されたシンボルをデマッピングする。デインターリーバー９３４は、パケットに対して実行されたインターリービングに相補的な方法で復調されたデータをデインターリーブする。デコーダー９３６は、パケットに対して実行された符号化に相補的な方法でデインターリーブされたデータをデコードする。例えば、ターボまたは畳み込みコーディングがそれぞれ送信機エンティティ７１０により実行されるなら、ターボデコーダーまたはビタビデコーダーはデコーダー９３６のために使用されてもよい。
【０３２２】
図９Ｂは、マルチアンテナ受信エンティティ７５０ｙにおける処理ユニットの一実施形態を示す。受信機ユニット７５４ａ乃至７５４ｒは、ＮRの受信された信号を条件付けし、デジタル化し、およびＯＦＤＭ復調し、受信されたデータシンボルをＲＸ空間プロセッサー７６０ｙに供給し、受信されたパイロットシンボルをチャネル推定器７８４ｙに供給する。チャネル推定器７８４ｙは、受信されたパイロットシンボルに基づいてＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答推定値を導き出す。コントローラー７８０ｙは、ＭＩＭＯチャネル応答推定値およびステアリングマトリクスに基づいて空間フィルターマトリクスを導き出す。ＲＸ空間プロセッサー７６０ｙ内では、ＮRのデマルチプレクサー９４２ａ乃至９４２ｒは、ＮRの受信機ユニット７５４ａ乃至７５４ｒを得る。各デマルチプレクサー９４２は、各パケットのための受信されたデータシンボルをＮDのデータサブバンドのためのＮDの受信されたデータシンボルシーケンスに逆多重化し、ＮDのシーケンスをＮDのＲＸサブバンド空間プロセッサー９４４ａ乃至９４４ｎｄに供給する。各空間プロセッサー９４４は、そのサブバンドのための空間フィルターマトリクスを用いてそのサブバンドのための受信されたデータシンボルに対して受信機空間処理を実行し、検出されたシンボルを供給する。マルチプレクサー９４６は、すべてのサブバンドのための検出されたシンボルを多重化し、各パケットのための検出されたシンボルのブロックをＲＸデータプロセッサー７７０ｙに供給する。ＲＸデータプロセッサー７７０ｙは、図９ＡのＲＸデータプロセッサー７７０ｘと同じ設計で実施してもよい。
【０３２３】
ここに記載されたデータ送信技術は種々の手段により実施されてもよい。例えば、これらの技術は、ハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組み合わせで実施してもよい。ハードウエア実施の場合、送信エンティティおよび受信エンティティにおいてデータ送信技術を実行またはサポートするために使用される処理ユニットは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰｓ）、デジタルシグナル処理装置（ＤＳＰＤｓ）、プログラマルブロジックデバイス（ＰＬＤｓ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、ここに記載された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組み合わせ内で実施してもよい。
【０３２４】
ソフトウエア実施の場合、データ送信技術は、ここに記載された機能を実行するモジュール（例えば、手続、機能、等）を用いて実施してもよい。ソフトウエアコードは、メモリユニット（例えば、図７のメモリユニット７４２、７８２ｘおよび７８２ｙ）に記憶してもよく、プロセッサー（例えば、図７のコントローラー７４０、７８０ｘおよび７８０ｙ）により実行されてもよい。メモリユニットはプロセッサー内部またはプロセッサー外部に実施してもよい。プロセッサー内部に実施する場合に、メモリユニットは、技術的に知られている種々の手段を介してプロセッサーに通信可能に接続することができる。
【０３２５】
見出しが参照のためにおよびあるセクションをつきとめるのを支援するために含まれる。これらの見出しは、そこに記載された概念の範囲を限定することを意図していない。そして、これらの概念は全体の明細書を介して他のセクションに適用性を有していてもよい。
【０３２６】
開示された実施形態の上述の記載は、当業者がこの発明を製作または使用するために提供される。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者に容易に明白になるであろう、そして、ここに定義される包括的原理は、この発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に対して適用される。従って、この発明は、ここに示される実施形態に限定されることを意図されず、ここに開示される原理と新規な特徴に一致する最も広い範囲が許容されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０３２７】
【図１】図１はマルチアンテナ通信システムを示す。
【図２】図２は一般的なフレームおよびパケットフォーマットを示す。
【図３】図３はデュアルアンテナ送信エンティティからシングルアンテナ受信エンティティへのパイロット送信を示す。
【図４】図４はステアドモードまたはＰＲＴＳモードを用いてデータを送信するプロセスを示す。
【図５】図５は両方のモードを使用してデータを送信するためのプロセスを示す。
【図６Ａ】図６Ａは２つの特定フレームを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂはパケットフォーマットを示す。
【図７】図７は送信エンティティおよび２つの受信エンティティを示す。
【図８】図８は、マルチアンテナ送信エンティティのブロック図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、単一アンテナ受信エンティティのブロック図を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、マルチアンテナ受信エンティティのブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月6日(2006.10.6)
【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】請求項３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３８】
前記第１のモードを用いて前記受信エンティティにデータを送信することは、第１のデータパケットを処理し、データシンボルの第１のブロックを得ることと、複数のサブバンド上にパイロットシンボルとデータシンボルの第１のブロックを逆多重化することと、前記サブバンドのために選択された少なくとも１つの擬似ランダムステアリングマトリクスを用いて各サブバンドのためのパイロットおよびデータシンボルに対して空間処理を実行することであって、前記空間処理は、前記複数のサブバンド上に送信された前記パイロットとデータシンボルにより観察される前記複数のサブバンドのための複数の実効複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）チャネルをランダム化することを含む、請求項３５の方法。
【国際調査報告】
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