(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ通信システムにおける空間拡散を用いるデータ送信。【解決手段】空間拡散を用いたデータ送信に関して、送信エンティティは、（１）各データ・パケットをエンコードしそして変調して、対応するデータ・シンボル・ブロックを取得する、（２）ＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の送信チャネル上の送信のためにＮＳ個のデータ・シンボル・ストリーム上にデータ・シンボル・ブロックをマルチプレックスする、（３）ステアリング行列を用いてＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを空間的に拡散する、そして、（４）ＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の固有モード上に全ＣＳＩ送信のために又はＮＳ個の空間チャネル上に部分ＣＳＩ送信のためにＮＳ個の拡散シンボル・ストリームを空間的に処理する。受信エンティティは、（１）ＮＲ個の受信アンテナを介してＮＲ個の受信シンボル・ストリームを取得する、（２）ＮＳ個の検出されたシンボル・ストリームを取得するために全ＣＳＩ送信及び部分ＣＳＩ送信のために受信機空間処理を実行する、（３）ＮＳ個の再生されたシンボル・ストリームを取得するために送信エンティティによって使用された同じステアリング行列を用いてＮＳ個の検出されたシンボル・ストリームを空間的に逆拡散する、そして（４）各再生されたシンボル・ブロックを復調しそしてデコードして、対応するデコードされたデータ・パケットを取得する。【選択図】図３
2007518372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイアレス多元入力多元出力（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へデータを送信する方法、該方法は下記を具備する：
該送信エンティティと該受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するためにデータを処理すること；
複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに空間拡散を実行すること、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；及び
該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに空間処理を実行すること。
【請求項２】
請求項１の方法、ここにおいて、該空間処理を実行することは、
該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モード上に該複数の拡散シンボルのストリームを送信するために固有ベクトルの行列と該複数の拡散シンボルのストリームとを掛け算すること
を具備する。
【請求項３】
請求項１の方法、ここにおいて、該空間処理を実行することは、
該複数の送信シンボルのストリームの１つとして該複数の拡散シンボルのストリームの各々を与えること
を具備する。
【請求項４】
請求項１の方法、ここにおいて、該データを処理することは、
該データ・シンボルのストリームに対して選択されたレートに基づいて該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するデータをエンコードすることそして変調すること
を具備する。
【請求項５】
請求項４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
データ・シンボルの各ストリームに対するレートを取得すること、該レートは該データ・シンボルのストリームに対する送信チャネルの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）に基づいて選択される。
【請求項６】
請求項１の方法、ここにおいて、該データを処理することは、
データ・シンボルのブロックを取得するために複数のデータのパケットの各々をエンコードすることそして変調すること、及び
該複数のデータ・シンボルのストリーム上に該複数のデータのパケットに対して生成された複数のデータ・シンボルのブロックをマルチプレックスすること
を具備する。
【請求項７】
請求項６の方法、ここにおいて、該エンコードすることそして変調することは、
コード化されたデータのブロックを取得するためにターボ・コード、畳み込みコード、又は低密度パリティ・チェック（ＬＤＰＣ）コードに基づいて各データのパケットをエンコードすること、及び
データ・シンボルのブロックを取得するために変調方式に基づいてコード化されたデータの各ブロックをシンボル・マッピングすること
を具備する。
【請求項８】
請求項６の方法、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのブロックをマルチプレックスすることは、
データ・シンボルの各ブロックを該複数のデータ・シンボルのストリームの１つの上にマルチプレックスすること
を具備する。
【請求項９】
請求項６の方法、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのブロックを該マルチプレックスすることは、
データ・シンボルの各ブロックを該複数のデータ・シンボルのストリームの全ての上にマルチプレックスすること
を具備する。
【請求項１０】
請求項６の方法、ここにおいて、該空間処理を実行することは、
少なくとも２つのステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリーム中のデータ・シンボルの各ブロックに空間処理を実行すること
を具備する。
【請求項１１】
請求項１の方法、ここにおいて、該空間処理を実行することは、
Ｌ個のステアリング行列のセットを使用して該複数のデータ・シンボルのストリームに空間処理を実行すること、ここで、Ｌは１よりも大きな整数である
を具備する。
【請求項１２】
請求項１１の方法、該方法は下記をさらに具備する：
直交する列を有するユニタリ行列として該Ｌ個のステアリング行列を発生すること。
【請求項１３】
請求項１１の方法、該方法は下記をさらに具備する：
各時間インターバルの間に該Ｌ個のステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択すること、そしてここにおいて、該空間拡散は、該時間インターバルの間に選択された該ステアリング行列を用いて各時間インターバルの間に実行される。
【請求項１４】
請求項１１の方法、該方法は下記をさらに具備する：
少なくとも１つの周波数サブバンドの各グループに対して該Ｌ個のステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択すること、そしてここにおいて、該空間拡散は、該グループに対して選択された該ステアリング行列を用いて少なくとも１つの周波数サブバンドの各グループに対して実行される。
【請求項１５】
請求項１の方法、該方法は下記をさらに具備する：
直交周波数分割マルチプレキシング（ＯＦＤＭ）のために該複数の送信シンボルのストリームの各々を処理すること。
【請求項１６】
請求項１の方法、ここにおいて、該空間処理を実行することは、
データ送信を有する各シンボル・ピリオド中の複数のサブバンドに対して少なくとも２つの異なるステアリング行列を用いて空間処理を実行すること
を具備する。
【請求項１７】
ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置、該装置は下記を具備する：
ＭＩＭＯシステムにおいて送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するためにデータを処理するためのデータ・プロセッサ；
複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに空間拡散を実行するための空間スプレッダ、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；及び
該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに空間処理を実行するための空間プロセッサ。
【請求項１８】
請求項１７の装置、ここにおいて、該空間プロセッサは、該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モード上に該複数の拡散シンボルのストリームを送信するために固有ベクトルの行列と該複数の拡散シンボルのストリームとを掛け算する。
【請求項１９】
請求項１７の装置、ここにおいて、該空間プロセッサは、該複数の送信シンボルのストリームの１つとして該複数の拡散シンボルのストリームの各々を与える。
【請求項２０】
請求項１７の装置、ここにおいて、該データ・プロセッサは、該データ・シンボルのストリームに対して使用された送信チャネルの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）に基づいて選択されたレートにしたがって該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するデータをエンコードしそして変調する。
【請求項２１】
請求項１７の装置、ここにおいて、該データ・プロセッサは、データ・シンボルのブロックを取得するために複数のデータのパケットの各々をエンコードしそして変調する、そして該複数のデータ・シンボルのストリーム上に該複数のデータのパケットに対して生成された複数のデータ・シンボルのブロックをマルチプレックスする。
【請求項２２】
請求項２１の装置、ここにおいて、該空間スプレッダは、少なくとも２つのステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリーム中のデータ・シンボルの各ブロックを空間的に拡散する。
【請求項２３】
請求項１７の装置、該装置は下記をさらに具備する：
各時間インターバルの間に該Ｌ個のステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択するためのコントローラ、ここで、Ｌは１よりも大きな整数である、そしてここにおいて、該空間スプレッダは、該時間インターバルの間に選択された該ステアリング行列を用いて各時間インターバルの間に空間拡散を実行する。
【請求項２４】
請求項１７の装置、ここにおいて、該ＭＩＭＯシステムは、直交周波数分割マルチプレキシング（ＯＦＤＭ）を利用する、そしてここにおいて、データ送信を有する各シンボル・ピリオドの間に、該空間スプレッダは、データ送信のために使用される複数のサブバンドに対して少なくとも２つの異なるステアリング行列を用いて空間処理を実行する。
【請求項２５】
請求項１７の装置、ここにおいて、該空間スプレッダによる該空間拡散は、該受信エンティティによる空間逆拡散の後で該複数のデータ・シンボルのストリームに対して該受信エンティティによって観測される白色化された干渉及びノイズに結果としてなる。
【請求項２６】
請求項１７の装置、ここにおいて、該ＭＩＭＯチャネルは、複数の空間チャネルを含む、そしてここにおいて、該空間スプレッダによる空間拡散は、該複数の空間チャネルの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）の平均であるＳＮＲを実現する該複数の送信チャネルの各々に結果としてなる。
【請求項２７】
ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置、該装置は下記を具備する：
ＭＩＭＯシステムにおいて送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するためにデータを処理するための手段；
複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに空間拡散を実行するための手段、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；及び
該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに空間処理を実行するための手段。
【請求項２８】
請求項２７の装置、ここにおいて、該空間処理を実行するための手段は、
該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モード上に該複数の拡散シンボルのストリームを送信するために固有ベクトルの行列と該複数の拡散シンボルのストリームとを掛け算するための手段
を具備する。
【請求項２９】
請求項２７の装置、ここにおいて、該空間処理を実行するための手段は、
該複数の送信シンボルのストリームの１つとして該複数の拡散シンボルのストリームの各々を与えるための手段
を具備する。
【請求項３０】
請求項２７の装置、ここにおいて、該データを処理ための手段は、
該データ・シンボルのストリームに対する送信チャネルの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）に基づいて選択されたレートにしたがって該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するデータをエンコードするためそして変調するための手段
を具備する。
【請求項３１】
請求項２７の装置、ここにおいて、該データを処理ための手段は、
データ・シンボルのブロックを取得するために複数のデータのパケットの各々をエンコードするためそして変調するための手段、及び
該複数のデータ・シンボルのストリーム上に該複数のデータのパケットに対して生成された複数のデータ・シンボルのブロックをマルチプレックスするための手段
を具備する。
【請求項３２】
請求項２７の装置、該装置は下記をさらに具備する：
各時間インターバルの間にＬ個のステアリング行列の中から１つのステアリング行列を選択するための手段、ここで、Ｌは１よりも大きな整数である、そしてここにおいて、各時間インターバルの間の該空間拡散は、該時間インターバルの間に選択された該ステアリング行列を用いて実行される。
【請求項３３】
請求項２７の装置、ここにおいて、該ＭＩＭＯシステムは、直交周波数分割マルチプレキシング（ＯＦＤＭ）を利用する、そしてここにおいて、空間処理を実行するための手段は、
データ送信を有する各シンボル・ピリオド中の複数のサブバンドに対して少なくとも２つの異なるステアリング行列を用いて空間処理を実行するための手段
を具備する。
【請求項３４】
ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて受信エンティティに送信エンティティによって送られたデータ送信を受信する方法、該方法は下記を具備する：
ＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対する複数の受信されたシンボルのストリームを取得すること、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散され、そして該ＭＩＭＯチャネルを介して送信する前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；
複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行すること；及び
複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行すること。
【請求項３５】
請求項３４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答推定値を含む実効ＭＩＭＯチャネル推定値及び空間拡散のために使用する該複数のステアリング行列を取得すること；及び
該実効ＭＩＭＯチャネル推定値に基づいて該受信機空間処理及び該空間逆拡散を一緒に実行すること。
【請求項３６】
請求項３４の方法、ここにおいて、該空間逆拡散を実行することは、
該複数の検出されたシンボルのストリーム中の検出されたシンボルの各ブロックについて対応するデータ・シンボルのブロックに送信エンティティによって使用された少なくとも２つのステアリング行列を用いて空間逆拡散を実行すること
を具備する。
【請求項３７】
請求項３４の方法、ここにおいて、該空間逆拡散を実行することは、
Ｌ個のステアリング行列のセットを使用して該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行すること、ここで、Ｌは１よりも大きな整数である、そしてここにおいて、該Ｌ個のステアリング行列はユニタリ行列である
を具備する。
【請求項３８】
請求項３４の方法、ここにおいて、該受信機空間処理を実行することは、
該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードに対する固有ベクトルの行列と該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算すること
を具備する。
【請求項３９】
請求項３４の方法、ここにおいて、該受信機空間処理を実行することは、
該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答推定値に基づいて整合フィルタを導出すること、及び
該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該整合フィルタと該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算すること
を具備する。
【請求項４０】
請求項３４の方法、ここにおいて、該受信機空間処理を実行することは、
チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術に基づいて該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行すること
を具備する。
【請求項４１】
請求項３４の方法、ここにおいて、該受信機空間処理を実行することは、
最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術に基づいて該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行すること
を具備する。
【請求項４２】
請求項３４の方法、ここにおいて、該受信機空間処理を実行することは、
連続的干渉消去（ＳＩＣ）技術に基づいて該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行すること
を具備する。
【請求項４３】
請求項３４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルの各々の信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）を推定すること；及び
該データ・シンボルのストリームに対する該送信チャネルに関するＳＮＲ推定値に基づいて該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するレートを選択すること。
【請求項４４】
請求項３４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
該複数のデータ・シンボルのストリームに対する少なくとも１つのレートで該送信エンティティに送ること、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、該少なくとも１つのレートに基づいてエンコードされそして変調される。
【請求項４５】
請求項３４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルの各々の信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）を推定すること；及び
該複数の送信チャネルに関するＳＮＲ推定値に基づいて該複数のデータ・シンボルのストリームに対して１つのレートを選択すること。
【請求項４６】
請求項３４の方法、該方法は下記をさらに具備する：
デコードされたデータを取得するために該ストリームに対して選択されたレートに基づいて該複数の再生されたシンボルのストリームの各々を復調することそしてデコードすること。
【請求項４７】
請求項３４の方法、ここにおいて、該空間逆拡散を実行することは、
データ送信のために使用された各シンボル・ピリオドの複数のサブバンドに対して少なくとも２つのステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行すること
を具備する。
【請求項４８】
ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置、該装置は下記を具備する：
送信エンティティから受信エンティティへＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対する複数の受信されたシンボルのストリームを取得するための複数の受信機ユニット、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散されそして該ＭＩＭＯチャネルを介して送信する前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；
複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行するための空間プロセッサ；及び
複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行するための空間デスプレッダ。
【請求項４９】
請求項４８の装置、該装置は下記をさらに具備する：
該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答推定値を含む実効ＭＩＭＯチャネル推定値及び空間拡散のために使用する該複数のステアリング行列を取得するためのチャネル推定器、そしてここにおいて、該空間プロセッサ及び該空間デスプレッダは、該実効ＭＩＭＯチャネル推定値に基づいて受信機空間処理及び空間逆拡散を一緒に実行する。
【請求項５０】
請求項４８の装置、ここにおいて、該空間プロセッサは、該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードに対する固有ベクトルの行列と該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算する。
【請求項５１】
請求項４８の装置、ここにおいて、該空間プロセッサは、該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために、該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答推定値に基づいて導出された整合フィルタと該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算する。
【請求項５２】
請求項４８の装置、ここにおいて、該空間プロセッサは、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）技術、又は連続的干渉消去（ＳＩＣ）技術に基づいて受信機空間処理を実行する。
【請求項５３】
請求項４８の装置、該装置は下記をさらに具備する：
該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルの各々の信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）を推定するためのチャネル推定器；及び
該データ・シンボルのストリームに対する送信チャネルに関するＳＮＲ推定値に基づいて該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するレートを選択するためのコントローラ、そしてここにおいて、データ・シンボルの各ストリームは、該データ・シンボルのストリームに対して選択された該レートに基づいて該送信エンティティによってエンコードされそして変調される。
【請求項５４】
請求項４８の装置、該装置は下記をさらに具備する：
デコードされたデータを取得するために該ストリームに対して選択されたレートに基づいて該複数の再生されたシンボルのストリームの各々を復調するためそしてデコードするためのデータ・プロセッサ。
【請求項５５】
請求項４８の装置、ここにおいて、該ＭＩＭＯシステムは、直交周波数分割マルチプレキシング（ＯＦＤＭ）を利用する、そしてここにおいて、該空間デスプレッダは、データ送信を有する各シンボル・ピリオド中の複数のサブバンドに対して少なくとも２つの異なるステアリング行列を用いて空間逆拡散を実行する。
【請求項５６】
ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置、該装置は下記を具備する：
送信エンティティから受信エンティティへＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対して複数の受信されたシンボルのストリームを取得するための手段、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散され、そして該ＭＩＭＯチャネルを介して送信する前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；
複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行するための手段；及び
複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行するための手段。
【請求項５７】
請求項５６の装置、ここにおいて、該受信機空間処理を実行するための手段は、
該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該ＭＩＭＯチャネルの複数の固有モードに対する固有ベクトルの行列と該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算するための手段
を具備する。
【請求項５８】
請求項５６装置、ここにおいて、該受信機空間処理を実行するための手段は、
該複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために、該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答推定値に基づいて導出された整合フィルタと該複数の受信されたシンボルのストリームとを掛け算するための手段
を具備する。
【請求項５９】
請求項５６の装置、該装置は下記をさらに具備する：
該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルの各々の信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ）を推定するための手段；及び
該データ・シンボルのストリームに対する送信チャネルに関するＳＮＲ推定値に基づいて該複数のデータ・シンボルのストリームの各々に対するレートを選択するための手段、そしてここにおいて、データ・シンボルの各ストリームは、該データ・シンボルのストリームに対して選択された該レートに基づいて該送信エンティティによってエンコードされそして変調される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明に関する本出願は、米国特許仮出願第６０／５３６，３０７号、名称“ＭＩＭＯ通信システムにおける空間拡散を用いるデータ送信（Data Transmission with Spatial Spreading in a MIMO Communication System）”２００４年１月１３日出願に優先権を主張し、そして本出願の譲受人に譲渡され、本明細書中に引用によって明確に取り込まれている。
【０００２】
本発明は、一般にデータ通信に係り、特に、多元入力多元出力（ＭＩＭＯ：multiple-input multiple-output）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】
【０００３】
ＭＩＭＯ通信システムは、データ通信のために送信エンティティ（transmitting entity）において複数の（ＮＴ個の）送信アンテナ及び受信エンティティ（receiving entity）において複数の（ＮＲ個の）受信アンテナを採用する。ＮＴ個の送信アンテナ及びＮＲ個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳ個の空間チャネルに分解されることができる。ここで、ＮＳ≦ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝である。ＮＳ個の空間チャネルは、より高いスループットを実現するために並行して及び／又はより大きな信頼性を実現するために重複してデータを送信するために使用されることができる。
【０００４】
送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネルは、例えば、フェーディング、マルチパス、及び干渉効果のような種々の有害なチャネル状態の影響を蒙る。一般に、受信エンティティにおいて観測される干渉及びノイズが空間的に“白色” であれば、これは空間範囲全体にわたって平坦な又は一定の干渉及びノイズ強度である、良い性能は、ＭＩＭＯチャネルを介したデータ送信に対して実現されることができる。しかしながら、干渉が特定の方向に位置する干渉ソースからである場合には、その限りではない。干渉が空間的に“色付けされている”（白色でない）場合、受信エンティティは、干渉の空間的な特性を確認でき、そして干渉ソースの方向にビーム・ヌル（beam null）を配置する。受信エンティティは、しかもチャネル状態情報（ＣＳＩ：channel state information）を送信エンティティに提供できる。送信エンティティは、その後、受信エンティティにおける信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ：signal-to-noise-and-interference ratio）を最小にするような方法でデータを空間的に処理できる。良い性能は、そのようにして送信エンティティ及び受信エンティティが空間的に色付けされた干渉（spatially colored interference）の存在においてデータ送信のための適切な送信空間処理及び受信空間処理を実行する場合に実現されることができる。
【０００５】
干渉の空間ヌリング（spatial nulling）を実行するために、受信エンティティは、一般的に干渉の特性を確認する必要がある。干渉特性が時間とともに変化するのであれば、受信エンティティは、ビーム・ヌルを正確に位置決めするために最新の干渉情報を連続的に取得する必要があるはずである。受信エンティティは、しかも、十分なレートでチャネル状態情報を連続的に送る必要があり、送信エンティティが適切な空間処理を実行することを可能にすることができる。正確な干渉情報及びチャネル状態情報に対する必要性は、大部分のＭＩＭＯシステムに対して干渉の空間ヌリングを実際的でなくさせる。
【０００６】
したがって、空間的に色付けされた干渉及びノイズの存在下でデータを送信する技術に関するこの分野における必要性がある。
【非特許文献１】Ｔ．Ｌ．マルゼッタ（T.L. Marzetta）他、“構造化されたユニタリ空間−時間自動コーディング・コンステレーション（Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations）”、情報理論に関するＩＥＥＥ学会誌（IEEE Transaction on Information Theory）、４８巻、４号、２００２年４月。
【非特許文献２】Ｂ．Ｍ．ホックワルド（B.M. Hockwald）他、“ユニタリ空間−時間コンステレーションの体系的設計（Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations）”、情報理論に関するＩＥＥＥ学会誌（IEEE Transaction on Information Theory）、４６巻、６号、２０００年９月。
【発明の開示】
【０００７】
［サマリー］
１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（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へデータを送信する方法が、説明される。そこでは、データが該送信エンティティと該受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するために処理される。空間拡散は、複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに実行される、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する。空間処理は、該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに実行される。
【０００８】
他の１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置が、説明される。これは、ＭＩＭＯシステムにおいて送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するためにデータを処理するためのデータ・プロセッサ；複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに空間拡散を実行するための空間スプレッダ、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；及び該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに空間処理を実行するための空間プロセッサ、を含む。
【０００９】
他の１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置が、説明される。これは、ＭＩＭＯシステムにおいて送信エンティティと受信エンティティとの間のＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネル上に送信のための複数のデータ・シンボルのストリームを取得するためにデータを処理するための手段；複数の拡散シンボルのストリームを取得するために複数のステアリング行列を用いて該複数のデータ・シンボルのストリームに空間拡散を実行するための手段、ここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる該空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；及び該送信エンティティにおいて複数の送信アンテナからの送信のための複数の送信シンボルのストリームを取得するために該複数の拡散シンボルのストリームに空間処理を実行するための手段、を含む。
【００１０】
他の１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて受信エンティティへ送信エンティティによって送られたデータ送信を受信する方法が、説明される。そこでは、複数の受信されたシンボルのストリームは、ＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対して取得される、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散され、そして該ＭＩＭＯチャネルを介した送信の前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する。受信機空間処理は、複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに実行される。空間逆拡散は、複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに実行される。
【００１１】
他の１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置が、説明される。これは、送信エンティティから受信エンティティへＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対する複数の受信されたシンボルのストリームを取得するための複数の受信機ユニット、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散されそして該ＭＩＭＯチャネルを介した送信の前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行するための空間プロセッサ；及び複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行するための空間デスプレッダ、を含む。
【００１２】
他の１つの実施形態では、ワイアレス多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置が、説明される。これは、送信エンティティから受信エンティティへＭＩＭＯチャネル中の複数の送信チャネルを介して送信された複数のデータ・シンボルのストリームに対する複数の受信されたシンボルのストリームを取得するための手段、ここにおいて、該複数のデータ・シンボルのストリームは、複数のステアリング行列を用いて空間的に拡散されそして該ＭＩＭＯチャネルを介した送信の前にさらに空間的に処理される、そしてここにおいて、該複数のステアリング行列を用いる空間拡散は、該複数のデータ・シンボルのストリームに対する該複数の送信チャネルをランダム化する；複数の検出されたシンボルのストリームを取得するために該複数の受信されたシンボルのストリームに受信機空間処理を実行するための手段；及び複数の再生されたシンボルのストリーム、これは該複数のデータ・シンボルのストリームの推定値である、を取得するために該複数のステアリング行列を用いて該複数の検出されたシンボルのストリームに空間逆拡散を実行するための手段、を含む。
【００１３】
［詳細な説明］
用語“具体例の”は、“例、事例、又は実例として働くこと”を意味するように本明細書中では使用される。“具体例の”として本明細書中で記載されたいずれかの実施形態が、その他の実施形態よりも好ましい又は優位であるとして解釈される必要はない。
【００１４】
単一キャリア及びマルチ・キャリアＭＩＭＯシステムにおいて空間拡散を用いてデータを送信するための技術が、本明細書中に説明される。空間拡散は、ステアリング・ベクトルを用いて同時にＭＩＭＯチャネルの複数の固有モード又は空間チャネル（以下に説明される）上のデータ・シンボル（これは、データに関する変調シンボルである）の送信を呼ぶ。空間拡散は、データ・シンボルのストリームによって観測される送信チャネルをランダム化する、これは実効的に送信されたデータ・シンボル・ストリームを白色化し、そして以下に説明されるような種々の利点を提供する。
【００１５】
空間拡散を用いるデータ送信に関して、送信エンティティは、各データ・パケットを対応するデータ・シンボルのブロックを得るために処理し（例えば、エンコードし、インターリーブし、そして変調し）、そしてＭＩＭＯチャネル中のＮＳ個の送信チャネル上に送信のためにＮＳ個のデータ・シンボル・ストリーム上へとデータ・シンボル・ブロックをマルチプレックスする。送信エンティティは、それからステアリング行列を用いてＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを空間的に拡散して、ＮＳ個の拡散シンボル・ストリームを取得する。以下に説明されるように、送信エンティティは、ＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の固有モード上の全ＣＳＩ送信又はＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の空間チャネル上の部分ＣＳＩ送信のどちらかのためにＮＳ個の拡散シンボル・ストリームをさらに空間的に処理する。
【００１６】
受信エンティティは、ＮＲ個の受信アンテナを介してＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームを取得し、全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のために受信機空間処理を実行してＮＳ個の検出されたシンボル・ストリーム、これはＮＳ個の拡散シンボル・ストリームの推定値である、を取得する。受信エンティティは、送信エンティティによって使用された同じステアリング行列を用いてＮＳ個の検出されたシンボル・ストリームをさらに空間的に逆拡散し、そしてＮＳ個の再生されたシンボル・ストリーム、これはＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームの推定値である、を取得する。受信機空間処理及び空間逆拡散は、一緒に又は別々に実行されることができる。受信エンティティは、その後、ＮＳ個の再生されたシンボル・ストリーム中の再生されたシンボルの各ブロックを処理して（例えば、復調し、デインターリーブし、そしてデコードして）、対応するデコードされたデータ・パケットを取得する。
【００１７】
受信エンティティは、しかも、データ送信のために使用される各送信チャネルの信号−対−ノイズ−及び−干渉比（ＳＮＲ：signal-to-noise-and-interference ratio）を推定し、そしてそのＳＮＲに基づいて送信チャネルに対して好適なレートを選択する。同一のレート又は異なるレートがＮＳ個の送信チャネルに対して選択されることができる。送信エンティティは、自身の選択されたレートに基づいて各送信チャネルに対するデータをエンコードしそして変調する。
【００１８】
本発明の種々の態様及び実施形態が、以下にさらに詳細に説明される。
【００１９】
図１は、送信エンティティ１１０、受信エンティティ１５０及び干渉ソース１９０ａ及び１９０ｂを有するＭＩＭＯシステム１００を示す。送信エンティティ１１０は、（図１に示されたような）見通し線パスを介して受信エンティティ１５０に及び／又は反射パス（図１に図示されず）を介して受信エンティティ１５０にデータを送信する。干渉ソース１９０ａ及び１９０ｂからの受信エンティティ１５０によって観測される干渉は、空間的に色付けされていることがある。
【００２０】
１．単一キャリアＭＩＭＯシステム
単一キャリアＭＩＭＯシステムに関して、送信エンティティにおけるＮＴ個の送信アンテナ及び受信エンティティにおけるＮＲ個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＲ×ＮＴのチャネル応答行列Ｈによって特徴付けられることができ、これは、次式として表されることができる：
【数１】
2007518372.tif 000003
【００２１】
ここで、ｉ＝１．．．ＮＲそしてｊ＝１．．．ＮＴに対するエントリ（entry）ｈｉ，ｊは、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・チャネル利得又は複合チャネル利得を表す。
【００２２】
データは、ＭＩＭＯシステムにおいて種々の方法で送信されることができる。全ＣＳＩ送信方式に関して、データは、ＭＩＭＯチャネルの“固有モード”上に送信される（以下に説明される）。部分ＣＳＩ送信方式に関して、データは、ＭＩＭＯチャネルの空間チャネル上に送信される（同様に、以下に説明される）。
【００２３】
Ａ．全ＣＳＩ送信
全ＣＳＩ送信方式に関して、固有値分解は、Ｈの相関行列に実行されることができて、ＨのＮＳ個の固有モードを取得し、次のように表される：
Ｒ＝ＨＨ・Ｈ＝Ｅ・Λ・ＥＨ                                      式（２）
ここで、Ｒは、ＨのＮＴ×ＮＴの相関行列であり；
Ｅは、その行がＲの固有ベクトルであるＮＴ×ＮＴのユニタリ行列であり；
Λは、Ｒの固有値のＮＴ×ＮＴの対角行列であり；そして
“Ｈ”は、共役転置行列を表す。
【００２４】
ユニタリ行列Ｕは、特性ＵＨ・Ｕ＝Ｉによって特徴付けられる。ここで、Ｉは、単位行列である。ユニタリ行列の列は、互いに直交する。
【００２５】
送信エンティティは、Ｒの固有ベクトルを用いて空間処理を実行でき、ＨのＮＳ個の固有モード上にデータを送信する。固有モードは、分解を通して得られる直交空間チャネルとして見られることができる。Λの対角エントリは、Ｒの固有値であり、これは、ＮＳ個の固有モードに関する強度利得を表す。
【００２６】
送信エンティティは、全ＣＳＩ送信のための空間処理を実行し、下記の通りである：
ｘ＝Ｅ・ｓ                                                    式（３）
ここで、ｓは、ＮＳ個の空間チャネル上に同時に送信されようとしているＮＳ個のデータ・シンボルに対するＮＳ個のゼロでないエントリを有するＮＴ×１のベクトルであり；そして
ｘは、ＮＴ個の送信アンテナから送られようとしているＮＴ個の送信シンボルを有するＮＴ×１のベクトルである。
【００２７】
受信エンティティにおいて受信されたシンボルは、次式として表されることができる：
ｒ＝Ｈ・ｘ＋ｊ                                                式（４）
ここで、ｒは、ＮＲ個の受信アンテナを介して取得されるＮＲ個の受信されたシンボルを有するＮＲ×１のベクトルであり；そして
ｊは、受信エンティティにおいて観測される干渉及びノイズのＮＲ×１のベクトルである。
【００２８】
受信エンティティは、全ＣＳＩ送信のためにＮＴ×ＮＲの空間フィルタ行列Ｍ＝Λ−１・ＥＨ・ＨＨを用いて空間処理を実行し、次式の通りである：
【数２】
2007518372.tif 000004
【００２９】
ここで、ｓ＾は、ＮＳ個の再生されたシンボル、すなわちデータ・シンボル推定値を有するＮＴ×１のベクトルであり、これは、ｓ中のＮＳ個のデータ・シンボルの推定値であり；そして
ｊ〜＝Λ−１・ＥＨ・ＨＨ・ｊは、受信エンティティにおける空間処理後の“検出後”干渉及びノイズである。
【００３０】
固有モードは、それぞれ式（３）及び式（５）に示された空間処理を実行する送信エンティティ及び受信エンティティを有するｓの要素とｓ＾の対応する要素との間の実効チャネルとして見られることができる。送信エンティティ及び受信エンティティは、一般的にチャネル応答行列Ｈの推定値だけを有する、これは、パイロット・シンボルに基づいて取得されることができる。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り、これは、送信エンティティ及び受信エンティティの両者によって事前に（a priori）知られているデータである。簡単のために、本明細書中の記載は、チャネル推定エラーがないと仮定する。
【００３１】
ベクトルｊは、干渉ベクトルｉとノイズ・ベクトルｎに分解されることができ、次式のようになる：
ｊ＝ｉ＋ｎ                                                      式（６）
ノイズは、ＮＲ×ＮＲの自動共分散行列ψｎｎ＝Ｅ［ｎ・ｎＨ］によって特徴付けられることができ、ここで、Ｅ［ｘ］は、ｘの予想される値である。ノイズがゼロ平均及びσｎ２の分散を有する付加的な白色ガウス・ノイズ（ＡＷＧＮ：additive white Gaussian noise）である場合、ノイズ自動共分散行列は、ψｎｎ＝σｎ２・Ｉとして表されることができる。同様に、干渉は、ＮＲ×ＮＲの自動共分散行列ψｊｊ＝Ｅ［ｉ・ｉＨ］によって特徴付けられることができる。ｊの自動共分散行列は、干渉及びノイズが相関していないと仮定して、ψｊｊ＝Ｅ［ｊ・ｊＨ］＝ψｎｎ＋ψｉｉとして表されることができる。
【００３２】
ノイズ及び干渉が相互に関係しないことに起因して、干渉及びノイズの自動共分散行列がσ２・Ｉの形式であるならば、干渉及びノイズは、空間的に白色になると考えられる。空間的に白色の干渉及びノイズに関して、各受信アンテナは、同じ量の干渉及びノイズを観測し、そして各受信アンテナにおいて観測された干渉及びノイズは、全てのその他の受信アンテナにおいて観測された干渉及びノイズと相互に関係しない。空間的に色付けされた干渉及びノイズに関して、異なる受信アンテナにおいて観測される干渉及びノイズ間の相互に関係に起因して、自動共分散行列は、ゼロでない対角線からずれた項を有する。この場合には、各受信アンテナｉは、異なる量の干渉及びノイズを観測することがあり、これは、行列ψｊｊのｉ番目の行中のＮＲ個の要素の合計に等しい。
【００３３】
干渉及びノイズが空間的に色付けされている場合に、全ＣＳＩ送信のための最適な固有ベクトルは、次式から導出されることができる：
Ｒｏｐｔ＝ＨＨ・ψｊｊ−１・Ｈ＝Ｅｏｐｔ・Λ・ＥｏｐｔＨ                  式（７）
固有ベクトルＥｏｐｔは、受信エンティティの方向にデータ送信の向きを向け、そしてさらに、干渉の方向にビーム・ヌルの位置を決める。しかしながら、送信エンティティは、固有ベクトルＥｏｐｔを導出するために自動共分散行列ψｊｊを与えられる必要があるはずである。行列ψｊｊは、受信エンティティにおいて観測された干渉及びノイズに基づいており、そして受信エンティティによって決定されることができるだけである。干渉を空間的にヌルにするために、受信エンティティは、送信エンティティにこの行列、又はそれと同等のものを、送り返す必要があるはずであり、これは、送り返すべき大量のチャネル状態情報を表すことができる。
【００３４】
空間拡散は、受信エンティティによって観測される干渉及びノイズを空間的に白色化するために使用されることができ、性能を向上させる可能性がある。送信エンティティは、ステアリング行列の集合を用いて空間拡散を実行し、その結果、受信エンティティにおける相補的な空間拡散が、干渉及びノイズを空間的に白色化する。
【００３５】
空間拡散を用いた全ＣＳＩ送信に関して、送信エンティティは、下記のような処理を実行する：
ｘｆｃｓｉ（ｍ）＝Ｅ（ｍ）・Ｖ（ｍ）・ｓ（ｍ）                        式（８）
ここで、ｓ（ｍ）は、送信スパンｍに対するデータ・シンボル・ベクトルであり；
Ｖ（ｍ）は、送信スパンｍに対するＮＴ×ＮＴのステアリング行列であり； 
Ｅ（ｍ）は、送信スパンｍに対する固有ベクトルの行列であり；そして
ｘｆｃｓｉ（ｍ）は、送信スパンｍに対する送信シンボル・ベクトルである。
【００３６】
送信スパンは、時間ディメンション及び／又は周波数ディメンションをカバーできる。例えば、単一キャリアＭＩＭＯシステムにおいて、送信スパンは、１シンボル・ピリオドに対応でき、これは、１データ・シンボルを送信するための時間の期間である。送信スパンは、同様に、複数のシンボル・ピリオドをカバーできる。式（８）に示されたように、ｓ（ｍ）における各データ・シンボルは、Ｖ（ｍ）のそれぞれ列を用いて空間的に拡散されて、ＮＴ個の拡散シンボルを取得する。ＮＴ個の拡散シンボルは、その後、Ｈ（ｍ）の全ての固有モード上に送信されることができる。
【００３７】
受信エンティティにおける受信されたシンボルは、次式のように表されることができる：
【数３】
2007518372.tif 000005
【００３８】
受信エンティティは、下記のように空間フィルタ行列Ｍｆｃｓｉ（ｍ）を導出する：
Ｍｆｃｓｉ（ｍ）＝Λ−１（ｍ）・ＥＨ（ｍ）・ＨＨ（ｍ）                  式（１０）
受信エンティティは、それぞれＭｆｃｓｉ（ｍ）及びＶＨ（ｍ）を使用して受信機空間処理及び空間逆拡散を実行する。
【数４】
2007518372.tif 000006
【００３９】
ここで、ｊｆｃｓｉ（ｍ）は、受信エンティティにおける空間処理及び空間逆拡散の後の“検出後”干渉及びノイズであり、これは、
【数５】
2007518372.tif 000007
【００４０】
式（１２）に示されたように、ｊ（ｍ）中の受信された干渉及びノイズは、Ｖ（ｍ），Ｅ（ｍ）、及びＨ（ｍ）の共役転置行列によって変換される。Ｅ（ｍ）は、固有ベクトルの行列であり、自動共分散行列ψｊｊ（ｍ）が既知でない場合に、これは良くあるケースである、空間的に色付けされた干渉及びノイズに対して最適に算出されることができない。送信エンティティ及び受信エンティティは、偶然の成り行きで、行列Ｅ（ｍ）を用いて動作されることがあり、結果として受信エンティティによって観測されている干渉及びノイズがより多くなる。これは、例えば、Ｅ（ｍ）のモードが干渉と対応するケースである。ＭＩＭＯチャネルが変化しない場合、送信エンティティ及び受信エンティティは、行列Ｅ（ｍ）を用いて継続的に動作されることがあり、悪い性能を与える。ステアリング・ベクトルＶ（ｍ）を用いる空間逆拡散は、干渉及びノイズを空間的に白色化する。干渉及びノイズの白色化の有効性は、チャネル応答行列Ｈ（ｍ）及び干渉ｊ（ｍ）の特性に依存する。もし所望の信号と干渉との間に程度の高い相互の関係が存在するのであれば、これは、干渉及びノイズの白色化によって与えられる利益の量を制限する。
【００４１】
全ＣＳＩ送信を用いる各固有モードのＳＮＲは、次式で表されることができる：
γｆｃｓｉ，ｌ（ｋ）＝Ｐｌ（ｍ）λｌ（ｍ）／σｊ２、  ｌ＝１．．．ＮＳに対して
式（１３）
ここで、Ｐｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおいて固有モードｌ上に送られる送信シンボルに対して使用される送信強度であり；
λｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおける固有モードに対する固有値であり、これはΛ（ｍ）のｌ番目の要素である；
σｊ２は、受信した干渉及びノイズの分散であり；そして
γｆｃｓｉ，ｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおける固有モードｌのＳＮＲである。
【００４２】
Ｂ．部分ＣＳＩ送信
空間拡散を用いる部分ＣＳＩ送信に関して、送信エンティティは、下記のように処理を実行する：
ｘｐｃｓｉ（ｍ）＝Ｖ（ｍ）・ｓ（ｍ）                                式（１４）
ここで、ｘｐｃｓｉ（ｍ）は、送信スパンｍに対する送信データ・ベクトルである。式（１４）に示されたように、ｓ（ｍ）中の各データ・シンボルは、Ｖ（ｍ）のそれぞれの列を用いて空間的に拡散されて、ＮＴ個の拡散シンボルを得る。拡散シンボルは、その後、全てのＮＴ個の送信アンテナから送信されることができる。
【００４３】
受信エンティティにおいて受信されたシンボルは、次式のように表されることができる：
【数６】
2007518372.tif 000008
【００４４】
ここで、ｒｐｃｓｉ（ｍ）は、送信スパンｍの間に受信されたシンボル・ベクトルであり；そして
Ｈｅｆｆ（ｍ）は、実効チャネル応答行列である、これは次式になる：
Ｈｅｆｆ（ｍ）＝Ｈ（ｍ）・Ｖ（ｍ）                                式（１６）
受信エンティティは、種々の受信機処理技術を使用してｓ中の送信されたデータ・シンボルの推定値を導出できる。これらの技術は、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ：channel correlation matrix inversion）技術（これは、一般にゼロ−フォーシング技術とも呼ばれる）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：minimum mean square error）技術、連続的干渉消去（ＳＩＣ：successive interference cancellation）技術、及びその他を含む。受信エンティティは、以下に説明されるように、受信機空間処理及び空間逆拡散を一緒に又は別々に実行できる。以下の説明において、１つのデータ・シンボル・ストリームが、データ・シンボル・ベクトルｓの各要素に対して送られる。
【００４５】
ＣＣＭＩ技術に関して、受信エンティティは、空間フィルタ行列Ｍｃｃｍｉ（ｍ）を導出でき、次式の通りである：
【数７】
2007518372.tif 000009
【００４６】
受信エンティティは、その後、ＣＣＭＩ空間処理及び逆拡散を一緒に実行でき、次式の通りである：
【数８】
2007518372.tif 000010
【００４７】
ここで、ｊｃｃｍｉ（ｍ）は、ＣＣＭＩフィルタされそして逆拡散された干渉及びノイズであり、これは：
【数９】
2007518372.tif 000011
【００４８】
式（１９）に示されたように、干渉及びノイズｊ（ｍ）は、ＶＨ（ｍ）によって白色化される。しかしながら、Ｒ（ｍ）の構造に起因して、ＣＣＭＩ技術は、干渉及びノイズを増幅することがある。
【００４９】
受信エンティティも、同様に、ＣＣＭＩ空間処理及び空間逆拡散を別々に実行でき、次式の通りである：
【数１０】
2007518372.tif 000012
【００５０】
ここで、Ｍ〜ｃｃｍｉ（ｍ）＝Ｒ−１（ｍ）・ＨＨ（ｍ）である。いずれの場合でも、空間チャネルは、単位行列Ｉを用いて空間処理を実行する送信エンティティ及びｓを推定するために適切な受信機空間処理を実行する受信エンティティを用いるｓの要素とｓ＾の対応する要素との間の実効チャネルとして見られることができる。
【００５１】
ＣＣＭＩ技術に関するＳＮＲは、次式として表されることができる：
γｃｃｍｉ，ｌ（ｍ）＝Ｐｌ（ｍ）／ｒｌｌ（ｍ）σｊ２、  ｌ＝１．．．ＮＳに対して
式（２１）
ここで、Ｐｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおいてデータ・シンボル・ストリーム｛ｓｌ｝に対して使用される強度であり；
ｒｌｌ（ｍ）は、Ｒｅｆｆ−１（ｍ）のｌ番目の対角要素であり；
σｊ２は、受信された干渉及びノイズの分散であり；そして
γｃｃｍｉ，ｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおけるデータ・シンボル・ストリーム｛ｓｌ｝のＳＮＲである。
【００５２】
量Ｐｌ（ｍ）／σｊ２は、受信機空間処理の前の受信エンティティにおけるデータ・シンボル・ストリーム｛ｓｌ｝のＳＮＲであり、そして受信されたＳＮＲと一般に呼ばれる。量γｃｃｍｉ，ｌ（ｍ）は、受信機空間処理後のデータ・シンボル・ストリーム｛ｓｌ｝のＳＮＲであり、そして同様に、検出後ＳＮＲとも呼ばれる。以下の説明において、“ＳＮＲ”は、注記しない限りは検出後ＳＮＲを呼ぶ。
【００５３】
ＭＭＳＥ技術に関して、受信エンティティは、空間フィルタ行列Ｍｍｍｓｅ（ｍ）を導出することができ、次式の通りである：
【数１１】
2007518372.tif 000013
【００５４】
空間フィルタ行列Ｍｍｍｓｅ（ｍ）は、空間フィルタからのシンボル推定値とデータ・シンボルとの間の平均二乗誤差を最小にする。自動共分散行列ψｊｊ（ｍ）が未知である場合に、これは大部分の場合である、空間フィルタ行列Ｍｍｍｓｅ（ｍ）は、次式のように近似されることができる：
【数１２】
2007518372.tif 000014
【００５５】
受信エンティティは、ＭＭＳＥ空間処理及び逆拡散を一緒に実行でき、次式の通りである：
【数１３】
2007518372.tif 000015
【００５６】
ここで、Ｑ（ｍ）＝Ｍｍｍｓｅ（ｍ）・Ｈｅｆｆ（ｍ）であり；
ＤＱ（ｍ）は、その対角線要素がＱ−１（ｍ）の対角線要素である対角行列であり、すなわち、ＤＱ（ｍ）＝［ｄｉａｇ［Ｑ（ｍ）］］−１であり；そして
ｊｍｍｓｅ（ｍ）は、ＭＭＳＥフィルタされそして逆拡散された干渉及びノイズであり、これは：
【数１４】
2007518372.tif 000016
【００５７】
空間フィルタ行列Ｍｍｍｓｅ（ｍ）からのシンボル推定値は、データ・シンボルの規格化されていない推定値である。ＤＱ（ｍ）で掛け算することは、データ・シンボルの規格化された推定値を与える。受信エンティティは、しかも、ＣＣＭＩ技術に対して上に説明したものと同様に、ＭＭＳＥ空間処理及び空間逆拡散を別々に実行できる。
【００５８】
ＭＭＳＥ技術に関するＳＮＲは、次式のように表されることができる：
【数１５】
2007518372.tif 000017
【００５９】
ここで、ｑｌｌ（ｍ）は、ｌ番目のＱ（ｍ）の対角線要素であり；そして
γｍｍｓｅ，ｌ（ｍ）は、送信スパンｍにおけるデータ・シンボル・ストリーム｛ｓｌ｝のＳＮＲである。
【００６０】
ＳＩＣ技術に関して、受信エンティティは、ＮＳ個の連続したステージにおいてＮＲ個の受信シンボル・ストリームを処理して、ＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを再生する。各ステージｌに対して、受信エンティティは、前のステージからのＮＲ個の受信シンボル・ストリーム又はＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームのどちらかに空間処理及び空間逆拡散を実行して、（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はある種のその他の技術を使用して）１つの再生されたシンボル・ストリーム｛ｓ＾ｌ｝を取得する。受信エンティティは、その後、この再生されたシンボル・ストリームを処理して（例えば、復調し、デインターリーブし、そしてデコードして）、対応するデコードされたデータ・ストリーム｛ｄ＾ｌ｝を取得する。受信エンティティは、次に、干渉を推定する、このストリームは未だ再生されていない別のデータ・シンボルを生じさせる。干渉を推定するために、受信エンティティは、このストリームに対して送信エンティティにおいて実行された同じ方法でデコードされたデータ・ストリームを再エンコードし、インターリーブし、そしてシンボル・マッピングする、そして“再変調された”シンボルのストリーム
【数１６】
2007518372.tif 000018
【００６１】
を取得する。再変調されたシンボルのストリームは、再生されたばかりのデータ・シンボル・ストリームの推定値である。受信エンティティは、その後、ステアリング行列Ｖ（ｍ）を用いて再変調されたシンボル・ストリームを空間的に拡散し、その結果と関心のある各送信スパンに対するチャネル応答行列Ｈ（ｍ）とをさらに掛け算して、このストリームによって引き起こされたＮＲ個の干渉成分を取得する。ＮＲ個の干渉成分は、その後、現在のステージに対するＮＲ個の修正されたシンボル・ストリーム又はＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームから引算されて、次のステージに対するＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームを取得する。受信エンティティは、その後、ＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームに同じ処理を繰り返して、別の１つのデータ・ストリームを再生する。
【００６２】
ＳＩＣ技術に関して、各データ・シンボル・ストリームのＳＮＲは、下記に依存する、（１）各ステージに対して使用される空間処理技術（例えば、ＣＣＭＩ又はＭＭＳＥ）、（２）データ・シンボル・ストリームがそこで再生される特定のステージ、及び（３）未だ再生されていないデータ・シンボル・ストリームに起因する干渉の量。一般に、ＳＮＲは、より後のステージで再生されるデータ・シンボル・ストリームに関して順次改善される。その理由は、前のステージにおいて再生されたデータ・シンボル・ストリームから干渉が消去されるためである。これは、その後、より後のステージにおいて再生されるデータ・シンボル・ストリームに対してより高いレートが使用されることを可能にする。
【００６３】
Ｃ．システム・モデル
図２は、空間拡散を用いたデータ送信に関するモデルを示す。送信エンティティ１１０は、空間拡散を実行し（ブロック２２０）そして全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のために空間処理を実行する（ブロック２３０）。受信エンティティ１５０は、全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のために受信機空間処理を実行し（ブロック２６０）そして空間逆拡散を実行する（ブロック２７０）。以下の説明は、図２に示されたベクトルを参照する。
【００６４】
図３は、ＭＩＭＯシステムにおいて空間拡散を用いてデータを送信するために送信エンティティによって実行される処理３００を示す。送信エンティティは、各データのパケットを処理して（例えば、エンコードしそしてインターリーブして）対応するコード化されたデータのブロック、これはコード・ブロック又はコード化されたデータ・パケットとも呼ばれる、を取得する（ブロック３１２）。各コード・ブロックは、送信エンティティにおいて別々にエンコードされ、そして受信エンティティにおいて別々にデコードされる。送信エンティティは、各コード・ブロックをさらにシンボル・マッピングして、対応するデータ・シンボルのブロックを取得する（同様にブロック３１２）。送信エンティティは、全てのデータ・パケットに対して生成された全てのデータ・シンボル・ブロックをＮＳ個のデータ・シンボル・ストリーム（ベクトルｓによって示される）上にマルチプレックスする（ブロック３１４）。各データ・シンボル・ストリームは、それぞれの送信チャネル上に送られる。送信エンティティは、ステアリング行列を用いてＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを空間的に拡散し、そしてＮＳ個の拡散されたシンボル・ストリーム（図２中にベクトルｗによって示される）を取得する（ブロック３１６）。空間拡散は、ブロックによって観測される送信チャネルをランダム化するために各データ・シンボル・ブロックが複数の（ＮＭ個の）ステアリング行列を用いて空間的に拡散されるようなことである。送信チャネルのランダム化は、異なるステアリング行列を使用することの結果であり、そしてステアリング行列の要素がランダムである必要はない。送信エンティティは、上に説明したように、全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のためにＮＳ個の拡散されたシンボル・ストリームにさらに空間処理を実行し、そしてＮＴ個の送信シンボル・ストリーム（ベクトルｘによって示される）を取得する（ブロック３１８）。送信エンティティは、それから調整しそして受信エンティティへＮＴ個の送信アンテナを介してＮＴ個の送信シンボル・ストリームを送る（ブロック３２０）。
【００６５】
図４は、ＭＩＭＯシステムにおいて空間拡散を用いて送信されたデータを受信するために受信エンティティによって実行される処理４００を示す。受信エンティティは、ＮＲ個の受信アンテナを介してＮＲ個の受信されたシンボル・ストリーム（ベクトルｒによって示される）を取得する（ブロック４１２）。受信エンティティは、ＭＩＭＯチャネルの応答を推定し（ブロック４１４）、ＭＩＭＯチャネル推定値に基づいて全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のために空間処理を実行し、そしてＮＳ個の検出されたシンボル・ストリーム（図２にベクトルｗ＾によって示される）を取得する（ブロック４１６）。受信エンティティは、送信エンティティによって使用された同一のステアリング行列を用いてＮＳ個の検出されたシンボル・ストリームをさらに空間的に逆拡散し、そしてＮＳ個の再生されたシンボル・ストリーム（ベクトルｓ＾によって示される）を取得する（ブロック４１８）。受信機空間処理及び空間逆拡散は、上記したように、一緒に又は別々に実行されることができる。受信エンティティは、それから、ＮＳ個の再生されたシンボル・ストリーム中の各再生されたシンボルのブロックを処理して（例えば、復調し、デインターリーブし、そしてデコードして）対応するデコードされたデータ・パケットを取得する（ブロック４２０）。受信エンティティは、同様に、データ送信のために使用される各送信チャネルのＳＮＲも推定し、そしてそのＳＮＲに基づいて送信チャネルに対して好適なレートを選択する（ブロック４２２）。同一のレート又は異なるレートが、ＮＳ個の送信チャネルに対して選択されることができる。
【００６６】
図２に戻って参照して、ＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームは、ＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の送信チャネル上に送られる。各送信チャネルは、送信エンティティにおけるベクトルｓの要素と受信エンティティにおけるベクトルｓ＾の対応する要素との間のデータ・シンボル・ストリームよって観測される実効チャネルである（例えば、ｌ番目の送信チャネルは、ｓのｌ番目の要素とｓ＾のｌ番目の要素との間の実効チャネルである）。空間拡散は、ＮＳ個の送信チャネルをランダム化する。ＮＳ個の拡散シンボル・ストリームは、全ＣＳＩ送信のためにＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の固有モード又は部分ＣＳＩ送信のためにＭＩＭＯチャネルのＮＳ個の空間チャネルのいずれかの上に送られる。
【００６７】
Ｄ．空間拡散
空間拡散のために使用されるステアリング行列は、以下に説明されるように、種々の方法で発生されることができる。１つの実施形態では、Ｌ個のステアリング行列のセットが、発生され、そして｛Ｖ｝、すなわち、ｉ＝１．．．Ｌに対するＶ（ｉ）、として表される。ここで、Ｌは、１よりも大きな任意の整数であり得る。これらのステアリング行列は、直交列を有するユニタリ行列である。このセットからのステアリング行列は、空間拡散のために選択されそして使用される。
【００６８】
空間拡散は、種々の方法で実行されることができる。一般に、各データ・シンボル・ブロックに対して可能な限り多くの異なるステアリング行列を使用することが望ましく、その結果、干渉及びノイズは、ブロック全体にわたってランダム化される。各データ・シンボル・ブロックは、ＮＭ個の送信スパンにおいて送信される。ここで、ＮＭ＞１であり、そしてしかも、ＮＭはブロック長とも呼ばれる。セット中の１つのステアリング行列は、各送信スパンの間に使用されることができる。送信エンティティ及び受信エンティティは、同期化されることができ、その結果両方のエンティティは、各送信スパンの間にどちらのステアリング行列を使用するかを知ることができる。空間拡散を用いて、ＭＩＭＯチャネルがブロック全体にわたって一定であるとしても、受信エンティティは、各データ・シンボル・ブロックにわたる干渉及びノイズの分布を観測する。これは、送信エンティティ及び受信エンティティが、固有ベクトルの悪い行列を継続的に使用するために、又は受信エンティティが、色付けされた干渉を観測するために、高レベルの干渉及びノイズが受信されるケースを回避する。
【００６９】
セット中のＬ個のステアリング行列は、種々の方法で使用するために選択されることができる。１つの実施形態では、ステアリング行列は、決定論的な方法でセットから選択される。例えば、Ｌ個のステアリング行列は、第１のステアリング行列Ｖ（１）から始めて、次に第２のステアリング行列Ｖ（２）、そして等々、そして最後のステアリング行列Ｖ（Ｌ）まで循環されることがあり、順番に選択されることができる。他の１つの実施形態では、ステアリング行列は、擬似ランダムな方法でセットから選択される。例えば、各送信スパンｍの間に使用するステアリング行列は、Ｌ個のステアリング行列の１つを擬似ランダムに選択する関数ｆ（ｍ）、すなわちステアリング行列Ｖ（ｆ（ｍ））、に基づいて選択されることができる。さらに他の１つの実施形態では、ステアリング行列は、“順列”の方法でセットから選択される。例えば、Ｌ個のステアリング行列は、順番に循環されそして順番に使用するために選択されることができる。しかしながら、各循環のための開始のステアリング行列は、常に第１のステアリング行列Ｖ（１）である代わりに、擬似ランダムな方法で選択されることができる。Ｌ個のステアリング行列は、同様に、別の方法で選択されることができ、そしてこれは、本発明の範囲内である。
【００７０】
ステアリング行列選択は、しかも、セット中のステアリング行列の数（Ｌ）及びブロック長（ＮＭ）に依存することがある。一般に、ステアリング行列の数は、ブロック長よりも大きい、等しい、又は小さいことがある。これらの３つのケースに対するステアリング行列選択は、以下に説明されるように実行されることができる。
【００７１】
Ｌ＝ＮＭの場合には、ステアリング行列の数は、ブロック長に一致する。この場合には、異なるステアリング行列が、各データ・シンボル・ブロックを送るために使用するＮＭ個の送信スパンの各々に対して選択されることができる。ＮＭ個の送信スパンに対するＮＭ個のステアリング行列は、上に説明されたように、決定論的な方法で、擬似ランダムな方法で、又は順列の方法で選択されることができる。
【００７２】
Ｌ＜ＮＭの場合には、ブロック長は、セット中のステアリング行列の数よりも長い。この場合には、ステアリング行列は、各データ・シンボル・ブロックに対して再使用され、そして上に説明されたように選択されることができる。
【００７３】
Ｌ＞ＮＭの場合には、ステアリング行列のサブセットが、各データ・シンボル・ブロックに対して使用される。各データ・シンボル・ブロックに対して使用するための特定のサブセットの選択は、決定論的又は擬似ランダムであることができる。例えば、現在のデータ・シンボル・ブロックに対して使用するための第１のステアリング行列は、前のデータ・シンボル・ブロックに対して使用され最後のものの次のステアリング行列であることができる。
【００７４】
上記されたように、送信スパンは、１又は複数のシンボル・ピリオド及び／又は１又は複数のサブバンドをカバーできる。改善された性能のために、送信スパンを可能な限り小さくなるように選択することが望ましく、その結果、（１）より多くのステアリング行列が各データ・シンボル・ブロックに対して使用されることが可能であり、そして（２）各受信エンティティが各データ・シンボル・ブロックに対して可能な限り多くのＭＩＭＯチャネルの“型（looks）”を取得できる。送信スパンは、しかも、ＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス（coherence）時間よりも短くなるべきであり、この時間は、ＭＩＭＯチャネルがその時間にわたりほぼスタティックであると仮定されることが可能な時間の期間である。同様に、送信スパンは、広帯域システム（例えば、ＯＦＤＭシステム）に対するＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス・バンド幅よりも小さくなるべきである。
【００７５】
Ｅ．空間拡散に関するアプリケーション
空間拡散は、上に説明されたように、全ＣＳＩ送信及び部分ＣＳＩ送信のために空間的に色付けされ干渉及びノイズをランダム化しそして白色化するために使用されることができる。これは、あるチャネル状態に関する性能を改善する。
【００７６】
空間拡散は、同様に、ある状況の下で機能停止（outage）の確率を削減するために使用されることもある。一例として、コード・ブロックのためのデータ・シンボルのブロックは、ＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックに区分されることができる。各データ・シンボル・サブブロックは、サブブロックに対して予想されるＳＮＲに基づいてコード化されそして変調されることができる。各データ・シンボル・サブブロックは、データ・シンボル・ベクトルｓの１つの要素として送信されることができ、そしてＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックは、並行して送信されることができる。ＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックのいずれか１つが受信エンティティによってエラーなしでデコードできない場合に、機能停止は、発生することがある。
【００７７】
空間拡散を用いない部分ＣＳＩ送信がＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックに対して使用される場合、各サブブロックは、それぞれの送信アンテナから送信される。各データ・シンボル・サブブロックは、その送信アンテナに対応する空間チャネルに対して実現されるＳＮＲを観測するはずである。受信エンティティは、各空間チャネルのＳＮＲを推定でき、そのＳＮＲに基づいて各空間チャネルに対して適切なレートを選択でき、そして送信エンティティに全てのＮＴ個の空間チャネルに対するレートを与える。送信エンティティは、その後、それらの選択されたレートに基づいてＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックをエンコードできそして変調できる。
【００７８】
ＭＩＭＯチャネルは、レートが選択された時の時刻ｎからレートが実際に使用される時の時刻ｎ＋τの間で変化することがある。これは、例えば、受信エンティティが新たな場所に移動した場合、ＭＩＭＯチャネルがフィードバック・レートよりも早く変化する場合、及びその他の場合であり得る。時刻ｎ＋τにおける新たなチャネル応答行列Ｈ１は、時刻ｎにおける前のチャネル応答行列Ｈ０と同じ能力を有し、これは、次式のように表される：
【数１７】
2007518372.tif 000019
【００７９】
ここで、γｉ（ｎ）は、時刻ｎにおける空間チャネルｉのＳＮＲであり、そしてｌｏｇ２（１＋γｉ（ｎ））は、時刻ｎにおける空間チャネルｉの能力である。例えＨ０とＨ１の能力が同じであっても、個々の空間チャネルの能力は、時刻ｎと時刻ｎ＋τとの間で変化することがあり、その結果、γｉ（ｎ）は、γｉ（ｎ＋τ）に等しくならないことがある。
【００８０】
空間拡散を用いないと、任意の空間チャネルｉに対してγｉ（ｎ）＜γｉ（ｎ＋τ）であれば、機能停止の確率は増加する。これは、より低いＳＮＲを有する空間チャネル上に送られたデータ・シンボル・サブブロックがエラー・フリーでデコードされる可能性が少ないためであり、そしてエラーでデコードされたいずれかのデータ・シンボル・サブブロックが上記の仮定の下で全体のデータ・シンボル・サブブロックに間違いをもたらすためである。
【００８１】
空間拡散を用いる部分ＣＳＩ送信がＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックに対して使用されるのであれば、各サブブロックは、空間的に拡散され、そして全てのＮＴ個の送信アンテナから送信される。各データ・シンボル・サブブロックは、その後、ＭＩＭＯチャネルのＮＴ個の空間チャネルの組み合わせによって形成される送信チャネル上に送信されるはずであり、そしてこれらの空間チャネルに対するＳＮＲの組み合わせである実効的なＳＮＲを観測するはずである。各データ・シンボル・サブブロックに対する送信チャネルは、空間拡散のために使用されたステアリング行列によって決定される。十分な数のステアリング行列がＮＴ個のデータ・シンボル・サブブロックを空間的に拡散するために使用されるのであれば、各データ・シンボル・サブブロックによって観測される実効ＳＮＲは、効果的なエラー訂正コードが採用される時に空間チャネルの全てに対する平均ＳＮＲにほぼ等しくなる。空間拡散を用いると、その時は、機能停止の確率は、個々の空間チャネルのＳＮＲの代わりに空間チャネルの平均ＳＮＲに依存することがある。そのようにして、時刻ｎ＋τにおける平均ＳＮＲが時刻ｎにおける平均ＳＮＲにほぼ等しくなる場合、個々の空間チャネルのＳＮＲが時刻ｎと時刻ｎ＋τとの間で変化したとしても、機能停止の確率は、ほぼ等しくなることがある。
【００８２】
空間拡散は、そのようにして不正確な部分ＣＳＩが送信エンティティ及び／又は受信エンティティにおいて利用可能であるようなケースに対して性能を向上できる。不正確な部分ＣＳＩは、移動性、不正確なフィードバック・レート、及びその他からの結果であることがある。
【００８３】
２．マルチ・キャリアＭＩＭＯシステム
空間拡散は、同様に、マルチ・キャリアＭＩＭＯシステムに対しても使用されることができる。複数のキャリアは、直交周波数分割マルチプレキシング（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）又は複数の別の構成によって与えられることができる。ＯＦＤＭは、全体のシステム・バンド幅を複数の（ＮＦ個の）直交周波数サブバンド、これはトーン、サブキャリア、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる、に効果的に区分する。ＯＦＤＭを用いて、各サブバンドは、データとともに変調されることができるそれぞれのサブキャリアと関係付けられる。ＯＦＤＭベースのシステムに関して、空間拡散は、データ送信のために使用されるサブバンドの各々に実行されることができる。
【００８４】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）に関して、１つのデータ・シンボル・ベクトルｓ（ｋ，ｎ）は、各ＯＦＤＭシンボル・ピリオドｎにおいて各サブバンドｋに対して生成されることができる。ベクトルｓ（ｋ，ｎ）は、ＯＦＤＭシンボル・ピリオドｎにおいてサブバンドｋの空間チャネル又はＮＳ個の固有モードを介して送信されようとしている最大ＮＳ個のデータ・シンボルまで包含する。ｋ＝１．．．ＮＦに対する最大ＮＦ個のベクトル、ｓ（ｋ，ｎ）は、１つのＯＦＤＭシンボル・ピリオドにおいてＮＦ個のサブバンド上に同時に送信されることができる。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに関して、送信スパンは、時間ディメンション及び周波数ディメンションの両者をカバーできる。そのようにして、送信スパンに対するインデックスｍは、サブバンドｋ及びＯＦＤＭシンボル・ピリオドｎに対するｋ，ｎを用いて置き換えられる。送信スパンは、１つのＯＦＤＭシンボル・ピリオド又は複数のＯＦＤＭシンボル・ピリオド及び／又は複数のサブバンドにおいて１つのサブバンドをカバーできる。
【００８５】
全ＣＳＩ送信方式に関して、各サブバンドｋに対するチャネル応答行列Ｈ（ｋ）は、そのサブバンドのＮＳ個の固有モードを取得するために分解されることができる。ｋ＝１．．．ＮＦに対する、各対角行列Λ（ｋ）中の固有値は、最初の列が、最大の固有値を包含し、２番目の列が、次に大きな固有値を包含し、そして等々になるように、順番に並べられることができる、すなわち、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧．．．≧λＮＳ（ｋ）である、ここで、λｌ（ｋ）は、順番に並べた後のΛ（ｋ）のｌ番目の列中の固有値である。各行列Ｈ（ｋ）に対する固有値が順番に並べられた時に、そのサブバンドに対して関係付けられた行列Ｅ（ｋ）の固有ベクトル（すなわち、列）は、同様に対応して順番に並べられる。“ワイドバンド”固有モードは、順番に並べた後の全てのＮＦ個のサブバンドの同じ順番の固有モードのセットとして定義されることができる（例えば、ｌ番目のワイドバンド固有モードは、全てのサブバンドのｌ番目の固有モードを含む）。各ワイドバンド固有モードは、ＮＦ個のサブバンドに対するＮＦ個の固有ベクトルのそれぞれのセットに関係付けられる。基本ワイドバンド固有モードは、順番に並べた後の各行列Λ（ｋ）中の最大の固有値に関係付けられたものである。データは、ＮＳ個のワイドバンド固有モード上に送信されることができる。
【００８６】
部分ＣＳＩ送信方式に関して、送信エンティティは、各サブバンドに対して空間拡散及び空間処理を実行でき、そして受信エンティティは、各サブバンドに対して受信機空間処理及び空間逆拡散を実行できる。
【００８７】
各データ・シンボル・ブロックは、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて種々の方法で送信されることができる。例えば、各データ・シンボル・ブロックは、ＮＦ個のサブバンドの各々に対するベクトルｓ（ｋ，ｎ）の１つのエントリとして送信されることができる。この場合には、各データ・シンボル・ブロックは、全てのＮＦ個のサブバンド上に送られ、そして空間拡散によって与えられる空間ダイバーシティと組み合わせられて周波数ダイバーシティを実現する。各データ・シンボル・ブロックは、しかも、１又は複数のＯＦＤＭシンボル・ピリオドに広がることがある。各データ・シンボル・ブロックは、そのようにして（システム設計によって）周波数ディメンション及び／又は時間ディメンション足す（空間拡散を用いて）空間ディメンションに広がることができる。
【００８８】
ステアリング行列は、同様に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに対して種々の方法で選択されることができる。サブバンドに対するステアリング行列は、上に説明されたように、決定論的な方法で、擬似ランダムな方法で、又は順列の方法で選択されることができる。例えば、セット中のＬ個のステアリング行列は、全体を通して循環されることができ、そしてＯＦＤＭシンボル・ピリオドｎにおいてサブバンド１からＮＦに対して、次に、ＯＦＤＭシンボル・ピリオドｎ＋１においてサブバンド１からＮＦに対して、そして等々に対して順番に選択されることができる。セット中のステアリング行列の数は、サブバンドの数よりも少ない、等しい、又は大きいことがある。Ｌ＝ＮＭ、Ｌ＜ＮＭ、及びＬ＞ＮＭに対して上に説明された３つのケースは、ＮＭをＮＦで置き換えられることで、サブバンドに対しても同様に適用されることができる。
【００８９】
３．ＭＩＭＯシステム
図５は、送信エンティティ１１０及び受信エンティティ１５０のブロック図を示す。送信エンティティ１１０において、ＴＸデータ・プロセッサ５２０は、データを受信しそして処理し（例えば、エンコードし、インターリーブし、そして変調し）、そしてデータ・シンボルを与える。ＴＸ空間プロセッサ５３０は、データ・シンボルを受け取り、全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信のために空間拡散及び空間処理を実行し、パイロット・シンボルにマルチプレックスし、そしてＮＴ個の送信機ユニット（ＴＭＴＲ：transmitter unit）５３２ａから５３２ｔにＮＴ個の送信シンボル・ストリームを与える。各送信機ユニット５３２は、（もし適用可能であれば）ＯＦＤＭ変調を実行し、そしてそれぞれの送信シンボル・ストリームをさらに調整して（例えば、アナログに変換し、フィルタし、増幅し、そして周波数アップコンバートして）、変調された信号を発生する。ＮＴ個の送信機ユニット５３２ａから５３２ｔは、それぞれＮＴ個のアンテナ５３４ａから５３４ｔからの送信のためにＮＴ個の変調された信号を与える。
【００９０】
受信エンティティ１５０において、ＮＲ個のアンテナ５５２ａから５５２ｒは、ＮＴ個の送信された信号を受信し、そして各アンテナ５５２は、それぞれの受信機ユニット（ＲＣＶＲ：receiver unit）５５４に受信された信号を与える。各受信機ユニット５５４は、（もし、適用可能であれば、ＯＦＤＭ復調を含む）送信機ユニット５３２によって実行されたものと相補的な処理を実行し、そして（１）ＲＸ空間プロセッサ５６０に受信されたデータ・シンボルを、そして（２）コントローラ５８０内部のチャネル推定器５８４に受信されたパイロット・シンボルを与える。ＲＸ空間プロセッサ５６０は、コントローラ５８０からのそれぞれ空間フィルタ行列及びステアリング行列を用いて、ＮＲ個の受信機ユニット５５４からのＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームに受信機空間処理及び空間逆拡散を実行し、そしてＮＳ個の再生されたシンボル・ストリームを与える。ＲＸデータ・プロセッサ５７０は、その後、再生されたシンボルを処理し（例えば、逆マッピングし、デインターリーブし、そしてデコードし）そしてデコードされたデータを与える。
【００９１】
チャネル推定器５８４は、空間拡散を用いないで送信されたパイロット・シンボルに基づいて、Ｈ＾（ｍ）を導出できる、これは、チャネル応答行列Ｈ（ｍ）の推定値である。あるいは、チャネル推定器５８４は、空間拡散を用いて送信されたパイロット・シンボルに基づいて、Ｈ＾ｅｆｆ（ｍ）を直接導出できる、これは、実効チャネル応答行列Ｈｅｆｆ（ｍ）の推定値である。いずれの場合にせよ、Ｈ＾（ｍ）又はＨ＾ｅｆｆ（ｍ）は、空間フィルタ行列を導出するために使用されることができる。チャネル推定器５８４は、さらに、受信されたパイロット・シンボル及び／又は受信されたデータ・シンボルに基づいて各送信チャネルのＳＮＲを推定する。ＭＩＭＯチャネルは、各サブバンドに対してＮＳ個の送信チャネルを含むが、これらの送信チャネルは、（１）全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信が使用されたかどうか、（２）空間拡散が実行されたか否か、そして（３）受信エンティティによって使用された特定の空間処理技術に応じて異なることがある。コントローラ５８０は、そのＳＮＲに基づいて各送信チャネルに対して好適なレートを選択する。各選択されたレートは、特定のコーディング方式及び特定の変調方式に関係付けられる、これらは集合的にデータ・レートを決定する。同じレート又は異なるレートが、ＮＳ個の送信チャネルに対して選択されることができる。
【００９２】
全ての送信チャネルに対するレート、その他の情報、及びトラフィック・データは、ＴＸデータ・プロセッサ５９０によって処理され（例えば、エンコードされそして変調され）、（必要であれば）ＴＸ空間プロセッサ５９２によって空間的に処理され、受信機ユニット５５４ａから５５４ｒによって調整され、そしてアンテナ５５２ａから５５２ｒを介して送られる。送信エンティティ１１０において、受信エンティティ１５０によって送られたＮＲ個の信号は、アンテナ５３４ａから５３４ｔによって受信され、送信機ユニット５３２ａから５３２ｔによって調整され、ＲＸ空間プロセッサ５４４によって空間的に処理され、そしてさらにＲＸデータ・プロセッサ５４６によって処理されて（例えば、復調されそしてデコードされて）、選択されたレートを再生する。コントローラ５４０は、それから、その送信チャネルに対して選択されたレートに基づいて各送信チャネルに対するデータを処理するためにＴＸデータ・プロセッサ５２０を管理できる。
【００９３】
コントローラ５４０及び５８０は、同様に、それぞれ送信エンティティ１１０及び受信エンティティ１５０において種々の処理ユニットの動作を制御できる。メモリ・ユニット５４２及び５８２は、それぞれコントローラ５４０及び５８０によって使用されるデータ及び／又はプログラム・コードを記憶する。
【００９４】
図６は、送信エンティティ１１０におけるＴＸデータ・プロセッサ５２０及びＴＸ空間プロセッサ５３０の１つの実施形態のブロック図を示す。この実施形態に関して、ＴＸデータ・プロセッサ５２０は、ｌ＝１．．．ＮＤに対して、ＮＤ個のデータ・ストリーム｛ｄｌ｝に対するＮＤ個のＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ６２０ａから６２０ｎｄを含む。ここで、一般に、ＮＤ≧１である。
【００９５】
各ＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ６２０の内部で、エンコーダ６２２は、受信しそしてコーディング方式に基づいてそのデータ・ストリーム｛ｄｌ｝をエンコードし、そしてコード・ビットを与える。データ・ストリーム中の各データ・パケットは、対応するコード・ブロック又はコード化されたデータ・パケットを取得するために別々にエンコードされる。コーディング方式は、周期的な冗長性チェック（ＣＲＣ：cyclic redundancy check）発生、畳み込みコーディング、ターボ・コーディング、低密度パリティ・チェック（ＬＤＰＣ：low density parity check）コーディング、ブロック・コーディング、その他のコーディング、又はこれらの組み合わせを含むことができる。空間拡散を用いて、ＳＮＲは、ＭＩＭＯチャネルがコード・ブロックに全体わたりスタティックであっても１つのコード・ブロックにわたり変化できる。十分に有効なコーディング方式は、コード・ブロックにわたるＳＮＲ変動を克服するために使用されることができ、その結果、コード化された性能は、コード・ブロックにわたる平均ＳＮＲに比例する。空間拡散に対してよい性能を与えることができるいくつかの具体例のコーディング方式は、ターボ・コード（例えば、ＩＳ−８５６によって規定されたもの）、ＬＤＰＣコード、及び畳み込みコードを含む。
【００９６】
チャネル・インターリーバ６２４は、周波数ダイバーシティ、時間ダイバーシティ及び／又は空間ダイバーシティを実現するためにインターリービング方式に基づいてコード・ビットをインターリーブする（すなわち、再配列する）。インターリービングは、コード・ブロック、部分コード・ブロック、複数のコード・ブロック、及びその他にわたって実行されることができる。シンボル・マッピング・ユニット６２６は、変調方式に基づいてインターリーブされたビットをマッピングし、そしてデータ・シンボルのストリーム｛ｓｌ｝を与える。ユニット６２６は、Ｂ個のインターリーブされたビットの各セットをグループ化して、Ｂビットの値を形成する、ここで、Ｂ≧１である、そしてさらに変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、又はＭ−ＱＡＭ、ここで、Ｍ＝２Ｂである）に基づいて特定の変調シンボルに各Ｂビットの値をマッピングする。ユニット６２６は、各コード・ブロックに対してデータ・シンボルのブロックを与える。
【００９７】
図６において、ＮＤ個のＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ６２０は、ＮＤ個のデータ・ストリームを処理する。１つのＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ６２０は、例えば、時間分割マルチプレックス（ＴＤＭ：time division multiplex）方法でＮＤ個のデータ・ストリームを同様に処理する。
【００９８】
データは、ＭＩＭＯシステムにおいて種々の方法で送信されることができる。例えば、ＮＤ＝１である場合に、１つのデータ・ストリームは、処理され、デマルチプレックスされ、そしてＭＩＭＯチャネルの全てのＮＳ個の送信チャネル上に送信される。ＮＤ＝ＮＳである場合に、１つのデータ・ストリームは、処理されそして各送信チャネル上に送信される。いずれの場合でも、各送信チャネル上に送られようとしているデータは、その送信チャネルに対して選択されたレートに基づいてエンコードされそして変調される。マルチプレクサ／デマルチプレクサ（Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ）６２８は、データ・シンボルを受け取りそして各送信チャネルに対して１つのデータ・シンボル・ストリームでＮＤ個のデータ・ストリームに対するデータ・シンボルをＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームにマルチプレックス／デマルチプレックスする。ＮＤ＝１である場合に、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ６２８は、１つのデータ・ストリームに対するデータ・シンボルをＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームにデマルチプレックスする。ＮＤ＝ＮＳである場合には、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ６２８は、それぞれのデータ・シンボル・ストリームとして各データ・シンボル・ストリームに対してデータ・シンボルを与える。
【００９９】
ＴＸ空間プロセッサ５３０は、ＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを受け取りそして空間的に処理する。ＴＸ空間プロセッサ５３０の内部で、空間スプレッダ６３２は、ＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームを受け取り、各送信スパンｍの間にその送信スパンに対して選択されたステアリング行列Ｖ（ｍ）を用いて空間拡散を実行し、そしてＮＳ個の拡散シンボル・ストリームを与える。ステアリング行列は、メモリ・ユニット５４２内部のステアリング行列（ＳＭ：steering matrix）記憶装置６４２から検索されることができる又は必要に応じてコントローラ５４０によって発生されることができる。空間プロセッサ６３４は、その後、部分ＣＳＩ送信のために単位行列Ｉを用いて又は全ＣＳＩ送信のために固有ベクトルの行列Ｅ（ｍ）を用いてＮＳ個の拡散シンボル・ストリームを空間的に処理する。マルチプレクサ６３６は、（例えば、時間分割マルチプレックスされた方法で）パイロット・シンボルを用いて空間プロセッサ６３４からの送信シンボルをマルチプレックスし、そしてＮＴ個の送信アンテナに対してＮＴ個の送信シンボル・ストリームを与える。
【０１００】
図７は、ＲＸ空間プロセッサ５６０ａ及びＲＸデータ・プロセッサ５７０ａのブロック図を示し、これらは受信エンティティにおける、それぞれＲＸ空間プロセッサ５６０及びＲＸデータ・プロセッサ５７０の１つの実施形態である。ＮＲ個の受信機ユニット５５４ａから５５４ｒは、チャネル推定器５８４に受信されたパイロット・シンボル、ｉ＝１．．．ＮＲに対する｛ｒｉｐ｝、を与える。チャネル推定器５８４は、受信されたパイロット・シンボルに基づいてチャネル応答行列Ｈ（ｍ）を推定し、そして各送信チャネルのＳＮＲをさらに推定する。コントローラ５８０は、チャネル応答行列Ｈ（ｍ）及びおそらくステアリング行列Ｖ（ｍ）に基づいて各送信スパンｍに対する空間フィルタ行列Ｍ（ｍ）及びおそらく対角行列Ｄ（ｍ）を導出する。受信エンティティ１５０は、送信エンティティ１１０と同期され、その結果、両方のエンティティが各送信スパンに対して同じステアリング行列Ｖ（ｍ）を使用する。行列Ｍ（ｍ）は、全ＣＳＩ送信に対して式（１０）に示されたように、そして部分ＣＳＩ送信に対して式（１７）及び（２３）に示したように、それぞれＣＣＭＩ技術及びＭＭＳＥ技術を用いて導出されることができる。行列Ｍ（ｍ）は、受信機空間処理及び空間逆拡散が一緒に又は別々に実行されるかどうかに応じてステアリング行列Ｖ（ｍ）を含むことができるし、含まないことができる。
【０１０１】
図７は、別々に実行される受信機空間処理及び空間逆拡散を示す。ＲＸ空間プロセッサ５６０は、受信機ユニット５５４ａから５５４ｒから受信されたデータ・シンボル、ｉ＝１．．．ＮＲに対する｛ｒｉｄ｝、及びコントローラ５８０から行列Ｍ（ｍ）及びＶ（ｍ）を取得する。ＲＸ空間プロセッサ５６０の内部で、空間プロセッサ７６２は、行列Ｍ（ｍ）を用いて各送信スパンの間に受信されたデータ・シンボルに受信機空間処理を実行する。空間デスプレッダ７６４は、その後、行列Ｖ（ｍ）を用いて空間逆拡散を実行し、そしてＲＸデータ・プロセッサ５７０に再生されたシンボルを与える。受信機空間処理及び空間逆拡散は、しかも、上に説明されたように、実効ＭＩＭＯチャネル推定値を使用して一緒に実行されることができる。
【０１０２】
図７に示された実施形態に関して、ＲＸデータ・プロセッサ５７０ａは、マルチプレクサ／デマルチプレクサ（Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ）７６８及びＮＤ個のデータ・ストリームに対するＮＤ個のＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ７７０ａから７７０ｎｄを含む。Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ７６８は、ＮＳ個の再生されたシンボル・ストリームを受け取り、そしてＮＳ個の送信チャネルに対するＮＳ個の再生されたシンボル・ストリームをＮＤ個のデータ・ストリームに対するＮＤ個の再生されたシンボル・ストリームにマルチプレックス／デマルチプレックスする。各ＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ７７０の内部で、シンボル・デマッピング・ユニット７７２は、そのデータ・ストリームに対する再生されたシンボルをそのストリームに対して使用された変調方式にしたがって復調し、そして変調されたデータを与える。チャネル・デインターリーバ７７４は、送信エンティティ１１０によってそのストリームに実行されたインターリービングと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７７６は、そのストリームに送信エンティティ１１０によって実行されたエンコーディングと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、送信エンティティ１１０においてそれぞれターボ・コーディング又は畳み込みコーディングが実行されたのであれば、ターボ・デコーダ又はビタビ・デコーダが、デコーダ７７６として使用されることができる。デコーダ７７６は、デコードされたデータ・ストリーム、これは各データ・シンボル・ブロックに対するデコードされたデータ・パケットを含む、を与える。
【０１０３】
図８は、受信エンティティ１５０のためにＳＩＣ技術を実行するＲＸ空間プロセッサ５６０ｂ及びＲＸデータ・プロセッサ５７０ｂのブロック図を示す。単純化のために、ＮＤ＝ＮＳであり、そしてＲＸ空間プロセッサ５６０ｂ及びＲＸデータ・プロセッサ５７０ｂは、ＮＳ個のデータ・シンボル・ストリームに対するＮＳ個のカスケードされた受信機処理ステージを与える。ステージ１からステージＮＳ−１の各々は、空間プロセッサ８６０、干渉キャンセラ８６２、ＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ８７０、及びＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ８８０を含む。最後のステージは、空間プロセッサ８６０ｎｓ及びＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ８７０ｎｓだけを含む。各ＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ８７０は、図７に示されたように、シンボル・デマッピング・ユニット、チャネル・デインターリーバ、及びデコーダを含む。各ＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ８８０は、図６に示されたように、エンコーダ、チャネル・インターリーバ、及びシンボル・マッピング・ユニットを含む。
【０１０４】
ステージ１に関して、空間プロセッサ８６０ａは、ＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームに受信機空間処理を実行し、そして再生されたシンボル・ストリーム｛ｓ＾１｝を与える。ＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ８７０ａは、再生されたシンボル・ストリーム｛ｓ＾１｝を復調し、デインターリーブし、そしてデコードし、そして対応するデコードされたデータ・ストリーム｛ｄ＾１｝を与える。ＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ８８０ａは、デコードされたデータ・ストリーム｛ｄ＾１｝をそのストリームに対して送信エンティティ１１０によって実行された同じ方法でエンコードし、インターリーブし、そして変調し、そして再変調されたシンボル・ストリーム
【数１８】
2007518372.tif 000020
【０１０５】
を与える。干渉キャンセラ８６２ａは、ステアリング行列Ｖ（ｍ）を用いて再変調されたシンボル・ストリーム
【数１９】
2007518372.tif 000021
【０１０６】
を空間的に拡散し、そしてその結果をチャネル応答行列Ｈ＾（ｍ）とさらに掛け算して、データ・シンボル・ストリーム｛ｓ１｝に起因するＮＲ個の干渉成分を取得する。ＮＲ個の干渉成分は、ＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームから引き算されて、ＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームを取得する。これは、ステージ２に与えられる。
【０１０７】
ステージ２からステージＮＳ−１の各々は、ＮＲ個の受信されたシンボル・ストリームの代わりに前のステージからのＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームであるにも拘らず、ステージ１と同じ処理を実行する。最後のステージは、ステージＮＳ−１からのＮＲ個の修正されたシンボル・ストリームに空間処理及びデコーディングを実行し、そして干渉推定及び干渉消去を実行しない。
【０１０８】
空間プロセッサ８６０ａから８６０ｎｓは、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ又はある種のその他の技術を各々が実行できる。各空間プロセッサ８６０は、再生されたシンボル・ベクトルｓ＾ｓｉｃｌ（ｍ）を取得するために入力（受信された又は修正された）シンボル・ベクトルｒｓｉｃｌ（ｍ）を空間フィルタ行列Ｍｓｉｃｌ（ｍ）及びステアリング行列Ｖ（ｍ）と掛け算し、そしてそのステージに関する再生されたシンボル・ストリームを与える。行列Ｍｓｉｃｌ（ｍ）は、そのステージに対する削減されたチャネル応答行列Ｈ＾ｌ（ｍ）に基づいて導出される。行列Ｈ＾ｌ（ｍ）は、前のステージで既に再生されたデータ・シンボル・ストリームの全てに対する列が削除されたＨ＾（ｍ）に等しい。
【０１０９】
４．レート選択及び制御
全ＣＳＩ送信及び部分ＣＳＩ送信の両者に関して、受信エンティティは、各送信チャネルのＳＮＲを推定できる。ＳＮＲの算出は、（１）全ＣＳＩ送信又は部分ＣＳＩ送信が使用されるかどうか、（２）空間拡散が実行されるかどうか、そして（３）部分ＣＳＩ送信の場合に受信エンティティによって使用される特定の受信機空間処理技術（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はＳＩＣ）に依存する。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに関して、各送信チャネルの各サブバンドに対するＳＮＲは、送信チャネルのＳＮＲを得るために推定されそして平均される。いずれの場合にせよ、各送信チャネルに対するオペレーティングＳＮＲ、γｏｐ（ｌ）、は、送信チャネルのＳＮＲ、γｐｄ（ｌ）、及びＳＮＲオフセット、γｏｓ（ｌ）、に基づいて算出されることができ、次式の通りである：
γｏｐ（ｌ）＝γｐｄ（ｌ）＋γｏｓ（ｌ）                        式（２８）
ここで、単位はデシベル（ｄＢ）である。ＳＮＲオフセットは、推定誤差、チャネルの変動性、及びその他の要因を説明するために使用されることができる。好適なレートは、送信チャネルのオペレーティングＳＮＲに基づいて各送信チャネルに対して選択される。
【０１１０】
ＭＩＭＯシステムは、レートの特定のセットをサポートできる。サポートされるレートの１つは、ヌル・レート、これはゼロのデータ・レートである、に対してであり得る。残りのレートの各々は、特定のゼロでないデータ・レート、特定のコーディング方式又はコード・レート、特定の変調方式、及び所望の性能レベル、例えば、非フェーディングＡＷＧＮチャネルに対する１％のパケット・エラー・レート（ＰＥＲ：packet error rate）、を実現するために必要とされる特定の最小ＳＮＲに関係する。各サポートされるゼロでないレートに関して、必要とされるＳＮＲは、固有のシステム設計（例えば、特定のコード・レート、インターリービング方式、及びそのレートに対してシステムによって使用される変調方式）に基づいてそしてＡＷＧＮチャネルに対して取得されることができる。必要とされるＳＮＲは、この技術において知られるように、コンピュータ・シミュレーション、経験的な測定、及びその他によって得られることができる。サポートされたレート及びその必要とされるＳＮＲのセットは、ルックアップ・テーブル中に記憶されることができる。
【０１１１】
各送信チャネルのオペレーティングＳＮＲ、γｏｐ（ｌ）、は、ルックアップ・テーブルに与えられることができ、これは、それからその送信チャネルに対するレートｑ（ｌ）を返す。このレートは、必要とされるＳＮＲ、γｒｅｑ（ｌ）を用いる最大のサポートされるレートであり、オペレーティングＳＮＲより小さい又は等しい、すなわち、γｒｅｑ（ｌ）≦γｏｐ（ｌ）である。受信エンティティは、そのようにして、そのオペレーティングＳＮＲに基づいて各送信チャネルに対して最大の可能なレートを選択することが可能である。
【０１１２】
５．ステアリング行列発生
空間拡散に対して使用されるステアリング行列は、種々の方法で発生されることができ、そしていくつかの具体例の方式が以下に説明される。Ｌ個のステアリング行列のセットは、事前に算出されることができそして送信エンティティ及び受信エンティティにおいて記憶されることができ、そしてその後、それらが必要とされると使用のために検索される。あるいは、これらのステアリング行列は、それらが必要とされるとリアル・タイムで算出されることができる。
【０１１３】
ステアリング行列は、ユニタリ行列であるはずであり、そして以下の条件を満足するはずである：
ＶＨ（ｉ）・Ｖ（ｉ）＝Ｉ，  ｉ＝１．．．Ｌに対して                式（２９）
式（２８）は、Ｖ（ｉ）の各列が単位エネルギーを持つはずであること、そしてＶ（ｉ）の任意の２つの列のエルミート内積がゼロになるはずであることを示す。この条件は、ステアリング行列Ｖ（ｉ）を使用して同時に送られるＮＳ個のデータ・シンボルが同じ強度を有し、そして送信の前に互いに直交することを保証する。
【０１１４】
ステアリング行列のいくつかは、しかも相互に関係しないことがあり、その結果、任意の２つの相互に関係していないステアリング行列はゼロである又は低い値である。この条件は、次式で表されることができる：
Ｃ（ｉｊ）＝ＶＨ（ｉ）・Ｖ（ｊ）≒０，
ｉ＝１．．．Ｌ，ｊ＝１．．．Ｌそしてｉ≠ｊに対して      式（３０）
ここで、Ｃ（ｉｊ）は、Ｖ（ｉ）及びＶ（ｊ）に対する相関行列であり、そして０は、全てゼロの行列である。式（３０）の条件は、ある種のアプリケーションに対する性能を改善できるが、しかし大部分のアプリケーションにとって必要でない。
【０１１５】
Ｌ個のステアリング行列のセット｛Ｖ｝は、種々の方式を使用して発生されることができる。第１の方式では、Ｌ個のステアリング行列は、ランダム変数の行列に基づいて発生される。各々がゼロ平均及び単位分散を有し独立の等しく分散された複素ガウシアン・ランダム変数である要素を有するＮＳ×ＮＴの行列Ｇが、始めに発生される。ＧのＮＴ×ＮＴの相関行列は、算出され、そして次式の固有値分解を使用して分解される：
ＲＧ＝ＧＨ・Ｇ＝ＥＧ・ＤＧ・ＥＧＨ                                  式（３１）
行列ＥＧは、ステアリング行列Ｖ（ｉ）として使用され、そしてセットに加えられる。処理は、全てのＬ個のステアリング行列が発生されるまで繰り返される。
【０１１６】
２番目の方式では、Ｌ個のステアリング行列は、（（ｌｏｇ２Ｌ）＋１）個の独立した等方的に分散された（ＩＩＤ：independent isotropically distributed）ユニタリ行列のセットに基づいて発生され、次式のようになる：
【数２０】
2007518372.tif 000022
【０１１７】
ここで、Ｖ０は、ＮＴ×ＮＳの独立した等方的に分散されたユニタリ行列であり；
ｉ＝ｌ１ｌ２．．．ｌＱ、ここで、Ｑ＝ｌｏｇ２Ｌ、そしてｌｊはインデックスｉのｊ番目のビットであり；そして
ｊ＝１．．．Ｑに対するΩｊｌｊは、ＮＴ×ＮＴのＩＩＤユニタリ行列である。
【０１１８】
２番目の方式は、Ｔ．Ｌ．マルゼッタ（T.L. Marzetta）らによって“構造化されたユニタリ空間−時間自動コーディング・コンステレーション（Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations）”、情報理論に関するＩＥＥＥ学会誌（IEEE Transaction on Information Theory）、４８巻、４号、２００２年４月、に記載されている。
【０１１９】
３番目の方式では、Ｌ個のステアリング行列は、ＮＴ次元の複素空間において初期ユニタリ・ステアリング行列Ｖ（１）を連続的に循環させることによって発生され、次式の通りである：
Ｖ（ｉ＋１）＝Θｉ・Ｖ（１）、  ｉ＝１．．．Ｌ−１に対して          式（３３）
ここで、Θｉは、ユニタリのＬ番目の根（root）である要素を有するＮＴ×ＮＴの対角ユニタリ行列である。３番目の方式は、Ｂ．Ｍ．ホックワルド（B.M. Hockwald）らによって“ユニタリ空間−時間コンステレーションの体系的設計（Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations）”、情報理論に関するＩＥＥＥ学会誌（IEEE Transaction on Information Theory）、４６巻、６号、２０００年９月、に記載されている。
【０１２０】
４番目の方式では、Ｌ個のステアリング行列のセットは、基本行列Ｂ及び別のスカラ量を用いて発生される。基本行列は、ウォルシュ行列、フーリエ行列、又はある種のその他の行列であることがある。２×２のウォルシュ行列は、次式のように表される：
【数２１】
2007518372.tif 000023
【０１２１】
より大きなサイズのウォルシュ行列Ｗ２Ｎ×２Ｎは、より小さなサイズのウォルシュ行列ＷＮ×Ｎから形成されることができ、次式の通りである：
【数２２】
2007518372.tif 000024
【０１２２】
ウォルシュ行列は、２のべき乗である大きさを有する。
【０１２３】
ＮＴ×ＮＴのフーリエ行列Ｄは、ｍ番目の列のｎ番目の行に要素ｗｎ，ｍを持ち、これは次式のように表される：
【数２３】
2007518372.tif 000025
【０１２４】
ここで、ｎは、行インデックスであり、そしてｍは、列インデックスである。任意の正方ディメンション（例えば、２，３，４，５その他）のフーリエ行列が、形成されることができる。
【０１２５】
ＮＴ×ＮＴのウォルシュ行列Ｗ、フーリエ行列Ｄ、又はある種のその他の行列は、別のステアリング行列を形成するために基本行列Ｂとして使用されることができる。基本行列の行２からＮＴの各々は、Ｍ個の異なる可能性のあるスカラ量の１つと独立に掛け算されることができる、ここでＭ＞１である。ＭＮＴ−１個の異なるステアリング行列は、ＮＴ−１行に対するＭ個のスカラ量のＭＮＴ−１個の異なる順列から取得されることができる。例えば、行２からＮＴの各々は、＋１、−１、＋ｊ、又は−ｊのスカラ量と独立に掛け算されることができる、ここで、ｊ＝（−１）１／２である。ＮＴ＝４、そしてＭ＝４に対して、６４個の異なるステアリング行列が、４個の異なるスカラ量を用いて基本行列Ｂから発生されることができる。追加のステアリング行列は、その他のスカラ量、例えば、ｅ±ｊ３π／４，ｅ±ｊπ／４，ｅ±ｊ３π／８，等、を用いて発生されることができる。一般に、基本行列の各行は、ｅｊθの形式を有する任意のスカラ量と掛け算されることができる、ここで、θは、任意の位相値である。ＮＴ×ＮＴのステアリング行列は、Ｖ（ｉ）＝ｇＮＴ・Ｂ（ｉ）として発生されることができる、ここで、ｇＮＴ＝１／（ＮＴ）１／２であり、そしてＢ（ｉ）は、基本行列Ｂを用いて発生されるｉ番目の行列である。ｇＮＴによるスケーリングは、Ｖ（ｉ）の各列が単位強度を有することを保証する。
【０１２６】
その他の方式が、同様に、Ｌ個のステアリング行列のセットを発生させるために使用されることができ、そして、これは本発明の範囲内である。一般に、ステアリング行列は、擬似ランダムな方法で（例えば、最初の方式のように）又は決定論的な方法で（例えば、２番目の方式、３番目の方式及び４番目の方式のように）発生されることができる。
【０１２７】
本明細書中で説明された空間拡散技術は、種々の手段によって与えられることができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせで与えられることができる。ハードウェア・インプリメンテーションに関して、送信エンティティにおける空間拡散のための処理ユニット及び受信エンティティにおける空間逆拡散のための処理ユニットは、１又はそれより多くの用途特定集積回路（ＡＳＩＣｓ：application specific integrated circuits）、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰｓ：digital signal processors）、デジタル・シグナル処理装置（ＤＳＰＤｓ：digital signal processing devices）、プログラマブル・ロジック装置（ＰＬＤｓ：programmable logic devices）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ：field programmable gate arrays）、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、本明細書中に説明した機能を実行するために設計された他の電子ユニット、若しくはこれらの組み合わせの中に与えられることができる。
【０１２８】
ソフトウェア・インプリメンテーションに関して、空間拡散技術は、本明細書中に説明された機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能、及びその他）を用いて与えられることができる。ソフトウェア・コードは、メモリ・ユニット（例えば、図５のメモリ・ユニット５４２又は５６２）中に記憶されることができ、そしてプロセッサ（例えば、図５のコントローラ５４０又は５８０）によって実行されることができる。メモリ・ユニットは、プロセッサの内部に、又はプロセッサの外部に与えられることができる。この場合には、この分野で公知の種々の手段を介してプロセッサに通信的に接続されることが可能である。
【０１２９】
見出しは、参考のためそしてあるセクションの位置を見つけることを助けるためにここに含まれる。これらの見出しは、その場所でその下で説明された概念の範囲を制限することを目的にするのではない、そしてこれらの概念は、全体の明細書を通して他のセクションにおいて適用可能性を有することができる。
【０１３０】
開示された複数の実施形態のこれまでの説明は、本技術分野に知識のあるいかなる者でも、本発明を作成し、使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する種々の変形は、当業者に容易に明らかになるであろう。そして、本明細書中に規定された一般的な原理は、発明の精神若しくは範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用されることができる。それゆえ、本発明は、本明細書中に示された複数の実施形態に限定されることを意図したものではなく、本明細書中に開示された原理及び新規な機能と整合する最も広い範囲に適用されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】図１は、送信エンティティ、受信エンティティ、及び２つの干渉ソースを有するＭＩＭＯシステムを示す。
【図２】図２は、空間拡散を用いるデータ送信に関するモデルを示す。
【図３】図３は、送信エンティティによって実行される処理を示す。
【図４】図４は、受信エンティティによって実行される処理を示す。
【図５】図５は、送信エンティティ及び受信エンティティのブロック図を示す。
【図６】図６は、送信エンティティにおける送信（ＴＸ）データ・プロセッサ及びＴＸ空間プロセッサを示す。
【図７】図７は、受信エンティティにおける受信（ＲＸ）データ・プロセッサ及びＲＸ空間プロセッサを示す。
【図８】図８は、連続的な干渉消去（ＳＩＣ）技術を実行するＲＸ空間プロセッサ及びＲＸデータ・プロセッサを示す。
【符号の説明】
【０１３２】
１００…ＭＩＭＯシステム，３００…処理，５３４…アンテナ，５５２…アンテナ，６２０…ＴＸデータ・ストリーム・プロセッサ，７７０…ＲＸデータ・ストリーム・プロセッサ。
【図１】
2007518372.tif 000026
【図２】
2007518372.tif 000027
【図３】
2007518372.tif 000028
【図４】
2007518372.tif 000029
【図５】
2007518372.tif 000030
【図６】
2007518372.tif 000031
【図７】
2007518372.tif 000032
【図８】
2007518372.tif 000033
【国際調査報告】
2007518372.tif 000034
2007518372.tif 000035
2007518372.tif 000036