(57)【要約】適応送信方式は、複数レベルでの適応を提供する。第１のレベルで、リミテッドフィードバックまたは開ループ方式と、リッチフィードバックまたは閉ループ方式とのいずれかが選択される。第２のレベルで、ダイバーシチモードが選択される。追加的なレベルの適応が、適用されてもよい。【選択図】  図１
2007522768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信網における基地局と移動局との間で信号を送信する方法であって、
移動局の所望の性能に基づいてリッチフィードバックモードとリミテッドフィードバックモードとのうちいずれか一を所望のフィードバックモードとして選択するステップと、
前記所望のフィードバックモードに基づいて基地局の送信機を設定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所望のフィードバックモードの選択は、前記移動局の性能に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所望のフィードバックモードの選択は、前記移動局のスピードまたは速度に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所望のフィードバックモードの選択は、前記移動局と前記基地局との間での利用可能な帯域幅に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記所望のフィードバックモードの選択は、前記リッチフィードバックモード及びリミテッドフィードバックモードにおける移動局の過去の性能に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記所望のフィードバックモードの選択は、前記基地局と前記移動局との間の通信チャネルの特性に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記所望のフィードバックモードに基づいて基地局の送信機を設定するステップは、前記リミテッドフィードバックモードが選択された場合に、アンテナごとに送信速度制御を用いるよう、前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ダイバーシチモードを選択するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ダイバーシチモードを選択するステップは、前記移動局への送信のために用いる複数の送信アンテナを選択するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイバーシチモードを選択するステップは、前記移動局への送信のために用いる送信アンテナセットの部分集合を選択するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記移動局への送信のために用いられるアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード信号を前記移動局から受信するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記移動局への送信のために用いられる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記所望のフィードバックモードに基づいて基地局の送信機を設定するステップは、前記リミテッドフィードバックモードが選択された場合に、空間多重符号化を用いるように前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ダイバーシチモードを選択するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ダイバーシチモードを選択するステップは、前記移動局への送信のために用いられる複数の送信アンテナを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ダイバーシチモードを選択するステップは、前記移動局への送信のために用いられる送信アンテナセットの部分集合を選択するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記移動局への送信のために用いられるアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード信号を前記移動局から受信するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記移動局への送信のために用いる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信するステップをさらに含み、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップは、前記選択されたアンテナを用いる前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記所望のフィードバックモードに基づいて前記基地局の送信機を設定するステップは、前記リッチフィードバックモードが選択された場合に、送信ダイバーシチを処理する整合フィルタを使用するように前記基地局の送信機を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記移動局からのチャネル情報フィードバックに基づいてダイバーシチモードを選択するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ダイバーシチモードを選択するステップは、前記チャネル情報フィードバックに基づいて前記移動局に送信するための複数のデータストリームを選択するステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記チャネル情報フィードバックは、前記基地局の送信機から前記移動局への一つまたはそれ以上の伝播チャネルに対するチャネル係数を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基地局の送信機を設定するステップは、前記チャネル係数に基づいて各データストリームに対するプリフィルタを構成するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
各プリフィルタは、全ての送信アンテナからの伝播チャネルを前記移動局における選択された受信アンテに整合するように構成されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード選択情報を前記移動局から受信するステップと、
前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ダイバーシチモード選択情報は、前記移動局に送信するためのデータストリームの数を示し、
前記基地局の送信機を設定するステップは、各データストリームに対するプリフィルタを構成するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
各プリフィルタは、一つまたはそれ以上の選択された送信アンテナからの伝播チャネルを前記移動局の選択された受信アンテナに整合するように構成されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
複数の送信アンテナを有する送信機と、
リッチフィードバックモードとリミテッドフィードバックモードとのうちでいずれか一つを所望のフィードバックモードとして選択し、前記所望のフィードバックモードに基づいて前記送信機を設定するため、前記送信機に動作的に結合される送信制御回路と
を含むことを特徴とする基地局。
【請求項３１】
前記送信制御回路は、移動局の性能に少なくとも部分的に基づいて前記所望のフィードバックモードを選択することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項３２】
前記送信制御回路は、前記移動局のスピードまたは速度に少なくとも部分的に基づいて前記所望のフィードバックモードを選択することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項３３】
前記送信制御回路は、前記リッチフィードバックモードと前記リミテッドフィードバックモードにおける前記移動局の過去の性能に少なくとも部分的に基づいて、前記所望のフィードバックモードを選択することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項３４】
前記送信制御回路は、前記基地局と前記移動局との間の通信チャネルの特性に少なくとも部分的に基づいて、前記所望のフィードバックモードを選択することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項３５】
前記送信制御回路は、前記リミテッドフィードバックモードが選択された場合に、アンテナごとに送信速度制御を用いるように前記送信機を設定することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項３６】
前記送信制御回路は、ダイバーシチモードをさらに選択し、前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機をさらに設定することを特徴とする請求項３５に記載の基地局。
【請求項３７】
前記送信制御回路は、前記移動局への送信のために用いる多数の送信アンテナを選択することで、前記ダイバーシチモードを選択することを特徴とする請求項３６に記載の基地局。
【請求項３８】
前記送信制御回路は、前記移動局への送信のために用いる送信アンテナセットの部分集合を選択することで、前記ダイバーシチモードを選択し、
前記送信制御回路は、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項３７に記載の基地局。
【請求項３９】
前記移動局への送信のために用いられる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信する受信機をさらに含み、
前記送信制御回路は、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項３６に記載の基地局。
【請求項４０】
選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード選択情報を前記移動局から受信する受信機をさらに含み、
前記送信制御回路は、前記移動局から前記ダイバーシチモード選択情報の受信に応じて、前記選択されたダイバーシチモードのための前記送信機を設定することを特徴とする請求項３５に記載の基地局。
【請求項４１】
前記受信機は、前記移動局への送信のために用いる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を受信し、
前記送信制御回路は、前記移動局からアンテナ選択情報の受信に応じて、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項４０に記載の基地局。
【請求項４２】
前記送信制御回路は、前記リミテッドフィードバックモードが選択された場合に、空間多重符号化を用いるように前記送信機を設定することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項４３】
前記送信制御回路は、ダイバーシチモードをさらに選択し、前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機をさらに設定することを特徴とする請求項４２に記載の基地局。
【請求項４４】
前記送信制御回路は、前記移動局への送信のために用いられる複数の送信アンテナを選択することで、ダイバーシチモードを選択することを特徴とする請求項４３に記載の基地局。
【請求項４５】
前記送信制御回路は、前記移動局への送信のために用いられる送信アンテナセットの部分集合を選択することで、ダイバーシチモードを選択し、
前記送信制御回路は、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項４４に記載の基地局。
【請求項４６】
前記移動局への送信のために用いられる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を前記移動局から受信する受信機をさらに含み、
前記送信制御回路は、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項４３に記載の基地局。
【請求項４７】
選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード選択情報を前記移動局から受信する受信機をさらに含み、
前記送信制御回路は、前記移動局から前記ダイバーシチモード選択情報の受信に応じて、前記選択されたダイバーシチモードのための前記送信機を設定することを特徴とする請求項４２に記載の基地局。
【請求項４８】
前記受信機は、前記移動局への送信のために用いる選択されたアンテナの部分集合を示すアンテナ選択情報を受信して、
前記送信制御回路は、前記移動局からの前記アンテナ選択の受信に応じて、前記選択されたアンテナを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項４７に記載の基地局。
【請求項４９】
前記送信制御回路は、リッチフィードバックモードが選択された場合に、送信ダイバーシチを処理する整合フィルタを用いる前記送信機を設定することを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
【請求項５０】
前記送信制御回路は、前記移動局からチャネル情報フィードバックに基づいてダイバーシチモードを選択し、前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定することを特徴とする請求項４９に記載の基地局。
【請求項５１】
前記送信制御回路は、前記チャネル情報フィードバックに基づいて前記移動局に送信するための複数のデータストリームを選択することで、前記ダイバーシチモードを選択することを特徴とする請求項５０に記載の基地局。
【請求項５２】
前記チャネル情報フィードバックは、前記送信機から前記移動局への一つまたはそれ以上の伝播チャネルに対するチャネル係数を含むことを特徴とする請求項５１に記載の基地局。
【請求項５３】
前記送信制御回路は、前記チャネル情報フィードバックに基づいて各データストリームに対するプリフィルタを構成することで、前記送信機を設定することを特徴とする請求項５１に記載の基地局。
【請求項５４】
前記送信制御回路は、全ての送信アンテナからの伝播チャネルを前記移動局における選択された受信アンテに整合するよう、各プリフィルタを構成することを特徴とする請求項５３に記載の基地局。
【請求項５５】
選択されたダイバーシチモードを示すダイバーシチモード選択情報を前記移動局から受信する受信機をさらに含み、
前記送信制御回路は、前記移動局からのダイバーシチモード選択情報の受信に応じて、前記選択されたダイバーシチモードのために前記基地局の送信機を設定することを特徴とする請求項４９に記載の基地局。
【請求項５６】
前記ダイバーシチモード選択は、前記移動局に送信するためのデータストリームの数を示し、前記基地局の送信機を設定することは、各データストリームに対するプリフィルタを構成することを含むことを特徴とする請求項５５に記載の基地局。
【請求項５７】
各プリフィルタは、前記移動局の選択された受信アンテナに伝播チャネルを整合させるように構成されることを特徴とする請求項５６に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信網のためのマルチアンテナ送信方式に関し、より詳細には、チャネル条件及び他の要因に応じて、送信機と受信機との間の構成を適応させるための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの第２世代(２Ｇ)及び第３世代(３Ｇ)無線通信システムにおいて、送信機と受信機は全て単一（シングル）アンテナを有する。このようなシステムなどはＳＩＳＯ(シングル入力、シングル出力)として知られている。近年、通信システムの性能を向上させるため、研究員たちが送信機や受信機に多重（マルチ）アンテナを用いることを提案している。送信ダイバーシチは、受信機でのＳＩＮＲ(信号対干渉比)を向上させる方式として提案された多重アンテナ送信方式の一例である。ここに使われているように、ＳＩＮＲはノイズ干渉を有する。また、送信ダイバーシチシステムはＭＩＳＯ(マルチ入力、シングル出力)として知られている。送信ダイバーシチまたはＭＩＳＯシステムは、受信機に信号を送信する送信機に多重アンテナを適用する。各送信アンテナからの信号は、他の伝播チャネルを介して受信機に到逹する。受信機は、「最良」の信号(一般的に一番高いＳＩＮＲを有する信号)を選択することができるとか、または利得を合成することを通じて一層高いＳＩＮＲを得るために多重信号を合成することができる。空間時間符号を用いる送信ダイバーシチは、送信に先立って、送信信号を符号化することにより、ＳＩＮＲを一層向上させる。送信ダイバーシチ方式によってＳＩＮＲの向上が実現されるが、ピーク送信速度の向上は単一アンテナ変調及び符号化オプションに制限される。
【０００３】
ＭＩＭＯシステムは、送信機だけでなく、受信機にも多重アンテナを適用する。ＭＩＭＯシステムは、帯域幅を増加させることなしに一層高いスペクトラム効率と一層高いデータ送信速度を達成するために受信機の信号の空間的な次元を利用する。トレードオフは送信機と受信機をもっと複雑にする結果をもたらす。ＭＩＭＯシステムは、リミテッドフィードバック(また、開ループとして知られている)システムとリッチフィードバック(また、閉ループとして知られている)システムとして大まかに分類される。リミテッドフィードバックＭＩＭＯシステムにおいて、通信チャネルに関連する限定された情報だけが受信機から送信機にフィードバックされる。リミテッドフィードバックシステムは、獲得可能なピーク送信速度を向上させることができるが、高いＳＩＮＲ環境ではさらなる利点を有する。リッチフィードバックシステムにおいて、受信機は、チャネル係数、またはチャネル係数を推定可能な他の情報を送信機に送信する。送信機は、送信に先立って、送信信号をフィルタリングするためにチャネルに対する情報を用いることができる。リッチフィードバックシステムは、多重送信アンテナからのアレイ利得に起因する追加的な利点をもたらす。これは、あるアレイ構成について実質的な利点となりうるかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、予想される設置に基づく動作条件の範囲にわたって、他のシステム構成よりも一貫して性能の良いシステム構成は１つとして存在しない。性能に悪影響を与えるいくつかの動作条件としては、受信機での所望の動作ＳＩＮＲ、受信機で観測される伝播チャネル及び干渉環境、許容されるチャネルフィードバックの量、仮定されたユーザーデータトラフィック、及び所定の許容可能な送信及び受信アンテナの数などがある。よって、幅広い動作条件下で異なるアンテナ構成に対して上手く動作するロバストな方式を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は少なくとも２つのレベルの適応を有する適応送信方式に関する。第１レベルでは、受信機性能を示すいくつか品質尺度に基づいてフィードバックモードが選択される。例えば、尺度は、端末の受信機における出力での一つまたはそれ以上のＳＩＮＲや、受信機によってサポート可能なデータ送信速度であってもよい。この品質尺度は、受信アンテナの数、チャネル品質、移動速度、伝播チャネルの条件、及び移動局と基地局との間の利用可能な帯域幅の少なくとも１つを含む多数の測定可能な量に依存することができる。端末は、閉ループモードと開ループモードに対するこの品質尺度を計算して、切り換え基準を満たすモードへ切り換えることができる。一つの例示的な実施例において、フィードバックモードは、リミテッドフィードバックモードまたは開ループモードと、リッチフィードバックモードまたは閉ループモードを含む。リミテッドフィードバックモードのための送信機の構成は、ＰＡＲＣ(per antenna rate control、アンテナごとのレート制御)と、コードの再使用と組み合わされてＳＭ(spatial multiplexing、空間多重化)を含む。このような方式により、データストリームは複数のサブストリームに分割され、各サブストリームは異なるアンテナから送信される。閉ループモードのための送信機の構成では、データストリームが一つまたはそれ以上のサブストリームに分割され、各サブストリームは選択された受信アンテナにチャネルを整合させるためにプリフィルタリングされるＭＦＴＤ(matched filter transmit diversity、整合フィルタ送信ダイバーシチ)を有する。
【０００６】
第２レベルで、ダイバーシチモードが選択される。開ループモードが選択されるとき、ダイバーシチモードの選択は多数のアンテナの選択に該当する。送信アンテナの全部よりも少ない数の送信アンテナが使われるとき、選択されるアンテナには、「最良」となるアンテナからなる部分集合が含まれてもよい。閉ループモードが選択されるとき、ダイバーシチモードの選択は、データストリームの数の選択に該当する。データストリームの数が受信アンテナの数よりも少ないとき、選択されるアンテナには、プリフィルタが整合されることになる受信アンテナの部分集合が含まれてもよい。また、選択レベルの数は、二つよりさらに多くてもよい。例えば、開ループＭＩＭＯ方式が一度選択された後で、この方式から多重の開ループＭＩＭＯ方式が選択されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、第１局２０と第２局３０を有するＭＩＭＯ無線通信システム１０を示す。第１局２０は第２局３０に信号を送信する送信機２２を有するが、第２局３０は第１局２０によって送信された信号を受信する受信機３２を有する。当業者なら第１局２０と第２局３０がそれぞれ双方向通信のために図１に示されている送信機２２と受信機３２を全て有することができるということを理解できよう。一つの例示的な実施例おいて、第１局２０は無線通信網の基地局であり、第２局３０は移動局である。
【０００８】
２進データストリーム形態の情報信号が第１局２０の送信機２２に入力される。送信機２２は、コントローラ２４、送信信号処理回路２６、及び複数の送信アンテナ２８を有する。コントローラ２４は送信機２２の動作を制御する。送信信号処理回路２６は入力ビットのエラー符号化（誤り訂正符号化）と入力ビットの複素変調シンボルへのマッピングを行う。送信信号処理回路２６は独立的であるとか、部分的に冗長であるとか、または全体的に冗長であることができる多重送信信号を生成する。周波数のアップコンバート、フィルタリング及び増幅の後、送信信号はそれぞれの送信アンテナ２８から通信チャネル１２を介して第２局３０へ送信される。
【０００９】
第２局３０の受信機３２は、コントローラ３４、受信信号処理回路３６及び複数のアンテナ３８を有する。コントローラ３４は受信機３２の動作を制御する。受信信号処理回路３６はそれぞれのアンテナ３８により受信された信号を復調及び復号する。ビットエラーがないとき、受信機３２からの出力信号は送信機２２に入力された原情報信号と同一である。多重データストリームが互いに異なるアンテナ２８から並列に送信されるため、必要とされる帯域幅を増加することなく、システムに追加された全てのアンテナ対２８、３８で、スループットが線形的に増加する。
【００１０】
高いスペクトラム効率を達成し、その結果、高いデータ送信速度を達成できるといった潜在能力があるため、ＭＩＭＯシステムは、無線通信網に用いるために世界的に幅広い研究活動の目的となっている。一般的に閉ループまたは開ループとして分類可能な多くの種類のＭＩＭＯシステムが提案されている。閉ループＭＩＭＯシステムにおいて、送信機は、受信機からのチャネル係数のフィードバックを受信する。これを、リッチフィードバックと称す。開ループＭＩＭＯシステムにおいて、送信機はチャネル状態情報のリミテッドフィードバックを受信する。このリミテッドフィードバックは一般的にチャネル係数を有さないが、通信チャネルのＳＩＮＲのようなチャネル状態情報を有することができる。
【００１１】
一般的に閉ループシステムが通信チャネルに対してより多くの情報を有するので、閉ループシステムが開ループシステムよりも向上した性能を提供するが、そのためにはチャネル係数のフィードバックが必要となる。フィードバックの量は、送信アンテナの数、受信アンテナの数及びチャネルの遅延幅に比例する。図２〜図４は多様なアンテナ構成のための閉ループ及び開ループ多重アンテナシステムの性能を比較するための図である。図２は４×1 ＭＩＭＯシステムにおいて開ループと閉ループの性能を比較するための図である。図３は４×２ ＭＩＭＯシステムにおいて開ループと閉ループの性能を比較するための図である。図４は４×４ＭＩＭＯシステムにおいで開ループと閉ループの性能を比較するための図である。
【００１２】
セルラー環境において、チャネルはランダムな変数である。従って、それぞれの送信方式に対応する相互情報は、あるＣＤＦ(cumulative distribution function、累積分布関数)に従うランダムな変数である。図２〜図４は、多様なシステム構成に対する相互情報のＣＤＦの１％ポイント対ＳＩＮＲを示すグラフある。ＣＤＦのこのポイントは、しばしば、１％の減量確率をもたらす相互情報と称される。即ち、それぞれの方式の相互情報が０.９９の確率で該当する１百分率の値を超過する。これら図面で実線の曲線は閉ループの性能に該当し、「●」のマークを有する点線曲線は、開ループの性能に該当し、「×」のマークを有する点線曲線は、一つの送信アンテナと一つの受信アンテナを有するＳＩＳＯシステムに該当する。
【００１３】
４×１ ＭＩＳＯシステム(図２)において、閉ループの性能は、ダイバーシチとアンテナアレイの利得のため、開ループのより６ｄＢ以上の利得を有する。更に、開ループの性能は、広い範囲の動作ＳＩＮＲにわたって、ＳＩＳＯチャネルの性能よりそれほど大きくない。これは、速度を増加するためのいくつか形態の送信ダイバーシチが利点を有するということを示している。４×２ ＭＩＭＯシステム(図３)に対して、閉ループと開ループの性能の間に約４.５ｄＢの大きなギャップが相変らず存在する。これは４×１システムに対してはある程度小さいが、開ループＭＩＭＯシステムと比較すると、相変らず閉ループＭＩＭＯシステムの性能が良く、利点があることを示している。４×４ ＭＩＭＯシステム(図４)に対して、ギャップは、約３ｄＢに縮まり、主に低いＳＩＮ発生している。
【００１４】
例示的な開ループＭＩＭＯシステムは、ＰＡＲＣ技術またはコード再使用と合成されたＳＭ技術を用いる。開ループ構成において、単一入力データストリームは、多重データストリームに分割され、互いに異なる送信アンテナにマッピングされる。下記でより詳しく説明するＰＡＲＣ方式で、それぞれのサブストリームは独立的に符号化されて変調される。ＳＭ方式で、入力データストリームは分割される前に符号化され、そして、個々のサブストリームは独立的に変調されて送信される。例示的な閉ループシステムは、ＴＤＲＦ(transmit diversity with rich feedback、リッチフィードバックを伴う送信ダイバーシチ)としても知られているＭＦＴＤを用いる。このＭＦＴＤについては下記でさらに詳細に説明する。ＭＦＴＤを用いる閉ループＭＩＭＯシステムにおいて、入力データストリームは多重送信アンテナ２８から一つまたはそれ以上の受信アンテナ３８を有する受信機３２へ送信される。入力ストリームは送信アンテナ２８と受信アンテナ３８との間のチャネルを整合させるためにプリフィルタリングされる。
【００１５】
図５はＰＡＲＣ方式を適用する開ループモードに対する例示的な送信機１００の構成を示す。当業者なら理解できるように、ＰＡＲＣはシステム性能を向上させるために無線通信システムで使用される多重ストリーム送信技術である。例示的な実施例において送信機１００は、Ｗ−ＣＤＭＡのＨＳＤＰＡ(High  Speed Downlink Packet  Access)モードのために構成される。
【００１６】
図５の送信機１００は、原情報ビットストリームＩをＭビットのストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝に分割するデマルチプレクサー１０２、各ビットストリームに対する符号化及び変調回路１０４及び複数のアンテナ１２０を備える。各ビットストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝に対する符号化及び変調回路１０４は、各ビットストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝を符号化するエンコーダー１０６、各ビットストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝をサブストリームにさらに分割する複数のデマルチプレクサー１０８、各サブストリームを信号配置のいずれか一点にマッピングする複数のシンボルマッパー１１０、選択された拡散コードを各サブストリームに適用する複数の信号拡散器１１２、及び送信のための送信信号｛ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），．．．，ｘＭ（ｔ）｝を発生するためにサブストリームを再合成する合成器１１４を備える。送信信号｛ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），．．．，ｘＭ（ｔ）｝は、共通パイロットチャネルだけではなく、多数の専用チャネル及び制御チャネルを有する一つまたはそれ以上の同時に送信される信号ｄｍ (ｔ)とともに、合成器１１６によってさらに合成されてもよい。各ビットストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝に対するエンコーダー１０６は、異なる速度で原情報ビットを符号化する。速度は、受信機３２からのＣＱＩ(channel quality indicator、チャネル品質表示)のフィードバックに依存する。各エンコーダー１０６によって出力される符号化された信号は、デマルチプレクサー１０８によってＫ個のサブストリームに分割される。各サブストリームは、Ｋ個のシンボルマッパー１１０の一つによって、シンボルにマッピングされ、信号拡散器１１２によって、Ｋ個ある拡散コードの一つを用いて拡散される。Ｋ個の拡散コードは、他のアンテナ１２０によって再使用されてもよい。合成器１１４は、各信号拡散器１１２からのＫ個の拡散信号を再合成する。図５において符号化された信号の数と送信アンテナ１２０の数は同一である。しかしながら、他の実施例において、符号化された信号の数は、送信アンテナ１２０の数と同一とかまたはさらに少なくなることができる。
【００１７】
図６はコード再使用を有するＳＭを用いる開ループモードに対する例示的な送信機の構成１５０を示す。図６に示されている送信機の構成１５０は符号化されたビットストリームを発生するために原情報ストリームＩを符号化するエンコーダー１５２、符号化されたビットストリームをＮ個のビットストリーム｛ｂ１（ｔ），ｂ２（ｔ），．．．，ｂＭ（ｔ）｝に分割するデマルチプレクサー１５４、各ビットストリームに対する変調回路１５６、及び複数のアンテナ１６８を備える。各ビットストリームに対する変調回路１５６は、各サブストリームをより大きい数のサブストリームにさらに分割するデマルチプレクサー１５８、各サブストリームを信号配置のいずれか一点にマッピングする複数のシンボルマッパー１６０、選択された拡散コードを各サブストリームに適用する複数の信号拡散器１６２、及び第２局３０へと送信するための送信信号｛ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），．．．，ｘＭ（ｔ）｝を発生するためにサブストリームを再合成する合成器１６４を備える。送信信号｛ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），．．．，ｘＭ（ｔ）｝は、合成器１６６によって共通パイロットチャネルだけではなく、多数の専用チャネル、制御チャネルを有する一つまたはそれ以上の同時に送信された信号ｄｍ(ｔ)とさらに合成されてもよい。
【００１８】
図７は閉ループモードシステムに対する例示的な送信機の構成２００を示す。図７の送信機２００はＭＦＴＤを用いる。図７に示されている送信機の構成２００は、情報ビットストリームを複数のビットストリームに分割するデマルチプレクサー２０２、各ビットストリームに対する符号化及び変調回路２０４、送信機と受信機との間の通信チャネルに整合されたプリフィルタ２１２、及び複数の送信アンテナ２１４を備える。各符号化及び変調回路２０４は該当のビットストリームを符号化するエンコーダー２０６、符号化されたビットを変調シンボルにマッピングするシンボルマッパー２０８、及び選択された拡散コードを各サブストリームに適用する信号拡散器２１０を備える。変調及び符号化回路２０４から出力された信号は、第２局３０に送信される送信信号ｓ１（ｔ），．．．，ｓＮ（ｔ）である。ここで、Ｎは受信機３２のアンテナ数より少ないかまたは同一である。送信信号ｓ１（ｔ），．．．，ｓＮ（ｔ）はプリフィルタ２１２に入力される。プリフィルタ２１２は送信機２２と受信機３２との間の通信チャネルに対する情報に基づいて送信信号をフィルタリングする。プリフィルタ２１２はフィルタリングされた信号ｘ１（ｔ），．．．，ｘＭ（ｔ）を第２局３０へと送信するためにアンテナ２１４へ出力する。ここで、Ｍは送信アンテナ２１４の数である。
【００１９】
次に、プリフィルタ２１２のためのフィルタがどのように計算されるかを説明する。プリフィルタ２１２に入力される信号ｓ１（ｔ），．．．，ｓＮ（ｔ）は互いに独立であり、それぞれはチャネル帯域幅の内でパワースペクトラムΛ（ｆ）を有すると仮定する。送信信号ベクターｓ（ｔ）＝［ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ），．．．，ｓＮ（ｔ）］のパワースペクトラムはＰＳＳ（ｆ）で表示される。フィルタリングされた信号ベクターｘ（ｔ）のパワースペクトラムは、数式（１）によるＰＸＸ（ｆ）項により表現できる。
【００２０】
【数１】
2007522768.tif 000003
【００２１】
ここで、Λ（ｆ）は、送信機から放出されるパワーの合計が固定となることを保障するための実数値の関数である。Ｇ（ｆ；ｍ，ｎ）は、第ｍ番目の送信アンテナから第ｎ番目の受信アンテナへのダウンリンクチャネルの周波数応答と示している。
【００２２】
図７に示されているように、ＭＦＴＤ送信機２００は、Ｎ個の並列データストリームまたはサブチャネルと、Ｍ個のアンテナ２１４から構成される。Ｎ個の並列データストリームのそれぞれは、二つの部分：１）情報ビットをスカラー値の波形にマッピングする変調及び符号化回路２０４と、２）プリフィルタ２１２の一部を形成する整合フィルタのＳＩＭＯ（single input、multiple output）バンクを有する。これら整合フィルタをＨ（ｆ；ｎ，ｍ）で表示すれば、フィルタは、数式２により表現されることができる。
【００２３】
【数２】
2007522768.tif 000004
【００２４】
数式２によるフィルタは、いくつかの興味ある特性を有する。第１に、フィルタの周波数応答は二つの項の積となる。分子である一番目の項Ｇ＊（ｇ；ｎ，ｍ）は、第ｍ番目の送信アンテナと第ｎ番目の受信アンテナとの間のダウンリンクチャネルに整合されたフィルタである。分母である二番目の項
【００２５】
【数３】
2007522768.tif 000005
【００２６】
は、情報信号に対するホワイトニングフィルタとして見られることができる。第２に、数式２は次の観点で注水（water pouring）の緩和形態となる。特定の周波数でのダウンリンクチャネルのうちの一つがひどく減衰すれば、対応する送信アンテナ２１４の出力パワーもこの周波数において、比例して減衰する。アンテナ２１４のパワー出力の全体が一定であっても、送信機２００はダウンリンクチャネルが減衰しない周波数に一層大きいパワーを注入するはずである。
【００２７】
分母である周波数依存の項
【００２８】
【数４】
2007522768.tif 000006
【００２９】
を無視することにより、数式２は簡素化される。この近似値は数式３のような次の形態のプリフィルタ２１２を導出する。
【００３０】
【数５】
2007522768.tif 000007
【００３１】
ここで、λは送信パワーの全体がσ２ｘであること、即ち、数式４であることを保障するために選択されたスケールファクタである。
【００３２】
【数６】
2007522768.tif 000008
【００３３】
数式３によって与えられるフィルタを実装するには、Ｇ＊（ｆ；ｎ，ｍ）のインパルス応答を、単純にｇ＊（-ｔ；ｎ，ｍ）とすることである。これはフィルタが本来のダウンリンクチャネルに整合された簡単なＦＩＲフィルタとして送信機２００に実装できることを意味する。この観察に基づいて、第ｍ番目の送信アンテナ２１４から第ｎ番目の受信アンテナ３８へのダウンリンクチャネルは、数式５のようにモデリングできる。
【００３４】
【数７】
2007522768.tif 000009
【００３５】
そして、第ｎ番目のサブチャネルに係る第ｍ番目のフィルタのインパルス応答は、数式６の形態を有する。
【００３６】
【数８】
2007522768.tif 000010
【００３７】
図７の送信機構造を有する基地局は、基地局で有用なダウンリンクチャネルに関する情報に基づいて、これらの整合フィルタを形成するだけでよい。
【００３８】
ＭＦＴＤ方式に対するフィードバックオーバヘッドを減少させるため、部分的なチャネル状態情報のみに基づいて、整合されたフィルタｈ（ｔ；ｎ，ｍ）を用ることができる。ＭＦＴＤ方式の概念は、限定された数のタップを有する準最適のＦＩＲプリフィルタを用いることに基づく。これらプリフィルタに対する係数α＾*ｋ（ｎ、ｍ）は、Ｌ個のもっと強いチャネル係数と同一となるように選択されるか、または固定グリッド方式に基づいて選択される。ここで均一に間隔を置いたＬ個のフィンガーのグリッドは、電力/遅延プロファイルによって示された信号エネルギーの「領域」へ配置される。ここで、Ｌは、チャネル係数の数より少ないかまたは同一である。この単純化された方式により、第ｎ番目のサブチャネルにおいて、第ｍ番目のフィルタのインパルス応答は、数式７の形態を有する。
【００３９】
【数９】
2007522768.tif 000011
【００４０】
このＭＦＴＤ方式は、フィードバック量の減少を許容し、同時に分散性チャネルにおける閉ループの大部分の性能を達成する。また、提案されたＭＦＴＤ送信機の構成は、各送信アンテナで再使用されるＮＣマルチコードを用いて動作できる。多重アンテナを用いて送信するとき、コード資源の過度な使用を避けるために、マルチコードが再使用される。
【００４１】
本発明によれば、各フィードバックモードで受信機の所望の性能に基づいて、互いに異なる時間に、閉ループまたはリッチフィードバックモードと、リミテッドフィードバックまたは開ループモードとを動作させために、送信機２０を設定できる。所望の性能を決定することに係わる因数は、チャネルパラメータ、コード及びパワーの利用可能度、受信機アンテナ構成、及び動作条件を含む。一般的に、開ループモードを超える閉ループモードの所望の性能増加が、フィードバックチャネル係数に必要とされる追加のオーバーヘッドを満たすとき、閉ループモードが選択される。開ループモードのため、図５や図６に示されている送信機の構成を使用できる。閉ループモードのため、図７に示されている送信機の構成を使用できる。
【００４２】
フィードバックモードは、受信機における所望の性能を示す一つまたはそれ以上の品質尺度に基づいて条件が変更される従って、送信中に変更可能である。例えば、一つの品質尺度は、受信機３２の出力のＳＩＮＲまたは受信機３２のサポート可能なデータ送信速度であってもよい。品質尺度は、受信アンテナ３８の数、移動局のスピード若しくは速度、及びチャネル条件を含む多数の要因に依存することができる。従って、本発明においてフィードバックモードは、性能を最大化するために動作条件が変更されるときに、適応される。
【００４３】
フィードバックモードの適応に加えて、適応に関する追加のレベルが採用されてもよい。例えば、図５及び図６に示されている二つの異なる開ループモード間で選択がなされてもよい。また、フィードバックモードが選択された後、ダイバーシチモードが選択されてもよい。ダイバーシチモードの選択は、例えば、チャネルパラメータ、コードの利用可能度、及びパワーの利用可能度に依存することができる。
【００４４】
開ループモードが選択されるときは、多様なダイバーシチモードが、送信機２２における互いに異なるアンテナ構成に対応する。従って、ダイバーシチモードの選択は、アンテナ２８の数の選択と、選択的なＰＡＲＣ（Ｓ−ＰＡＲＣ）方式（図５）または選択的なＳ−ＳＭ（selective spatial multiplexing coding、選択的空間多重符号化）方式（図６）を実現するために、移動局３０へ送信するために使用されるアンテナ２８の選択とを意味する。閉ループモードが選択されるとき、多様なダイバーシチモードは互いに異なるプリフィルタ構成に対応する。従って、ダイバーシチモードの選択は、プリフィルタ２１２の数または送信機２２におけるデータストリームの数の選択と、選択的なＭＦＴＤ（Ｓ−ＭＦＴＤ）方式を実現するために、プリフィルタ２１２が整合された受信機３２における受信アンテナ３８の数の選択とを意味する。
【００４５】
下記で説明される一つの例示的な実施例において、開ループフィードバックモードのためのダイバーシチモードは、所望のＳＩＮＲまたは受信機３２のサポート可能なデータ送信速度に基づいて選択される。例として、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access、広帯域符号分割多元接続)標準におけるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access、高速ダウンリンクパケットアクセス）規格を用いるＳ−ＰＡＲＣとＳ−ＳＭの全てについて、下記でさらに詳細に説明する。下記の説明は、送信アンテナ２８が２つあるケースを考慮している。可能なアンテナ構成は｛Ａ｝、｛Ｂ｝、または｛Ａ、Ｂ｝である。また、Ｓ−ＰＡＲＣのための追加のケース｛Ｂ、Ａ｝を追加する。ここで、順序は、Ｓ−ＰＡＲＣの受信機動作の復号順序を示す。Ｓ−ＰＡＲＣにおいて、復号順序が分散チャネルのサポート可能なデータ送信速度に少し悪い影響を与える可能性がある。従って、達成できるデータ送信速度を最大化することに関する限り、所与のアンテナの組み合わせについて順序を付ける異なる復号器を考慮することで、利点がもたらされる。しかしながら、多くのチャネル条件では、｛Ａ、Ｂ｝と｛Ｂ、Ａ｝の達成可能なデータ送信速度の差が非常に小さい。よって、複雑性を最小化するためには、所与のアンテナの組み合わせについて順番を付ける一つの復号器のみを考慮することで、利点がもたらされうる。
【００４６】
Ｓ−ＰＡＲＣにおいて、アクティブアンテナ２８は、一つの自己復号可能なデータストリームを送信する。データストリームの送信速度は受信機の性能を示すＳＩＮＲにより決定される。下記の説明で、一例としてＳＩＣ−ＧＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲを用いる。ＳＩＣ−ＧＲＡＫＥは、２００４年３月５日に出願された審査中のアメリカ（ＵＳ）特許出願番号００／７９５、１０１において説明されており、ここに参照として取り入れる。
【００４７】
利用することができるパワーの全体が、アクティブ送信アンテナ２８の全体に均等に割り当てられると仮定する。アンテナ構成｛Ａ｝のため、利用可能なパワーの全体Ｐが、送信アンテナＡに割り当てられる。その結果、チャネルコード当りのパワーはＰ／Ｋとなる。ここで、Ｋはチャネルコード（チャネル符号）の数である。一つのアクティブアンテナ２８のみが存在するので、Ｇ−ＲＡＫＥの後、ＳＩＣ(successive interference cancellation、連続干渉除去)を行う必要がない。このケースにおいて、Ｇ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲは、数式８のように示すことができる。
【００４８】
【数１０】
2007522768.tif 000012
【００４９】
ここでｈ（Ａ）は、アンテナＡに割り当てられたチャネルに対応する正味の応答で、Ｒ｛Ａ｝（Ａ）はノイズの共分散である。ノイズ共分散の添字はノイズ共分散がアンテナ構成に依存することを示す。実際に、このケースにおいて、正味の応答とノイズ共分散は、共通パイロットチャネルについての測定値から決定可能である。Ｒ｛Ａ｝（Ａ）＝ＲＣＰＩＣＨ（Ａ）という関係は、ノイズ共分散が共通パイロットチャネルから測定できることを示している。その他に、サポート可能なデータ送信速度は、ルックアップテーブルを通じたり、数式９のＳＩＮＲ対データ送信速度のマッピング関数を通じたりして、Ｇ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲによって決定できる。
【００５０】
【数１１】
2007522768.tif 000013
【００５１】
同様に、アンテナ構成｛Ｂ｝において、 Ｇ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲは、数式１０で示すことができる。
【００５２】
【数１２】
2007522768.tif 000014
【００５３】
ここで、ｈ（Ｂ）は、アンテナＢに割り当てられたチャネルに対応する正味の応答で、Ｒ｛Ｂ｝（Ｂ）はノイズ共分散である。また、このケースにおいて、正味の応答とノイズ共分散は、共通パイロットチャネルから測定される。Ｒ｛Ｂ｝（Ｂ）＝ＲＣＰＩＣＨ（Ｂ）という関係は、ノイズ共分散が共通パイロットチャネルから測定できるということを示している。ＲＣＰＩＣＨ（Ａ）＝ＲＣＰＩＣＨ（Ｂ）となるケース等が存在する。このケースに対するサポート可能なデータ送信速度は数式（１１）になる。
【００５４】
【数１３】
2007522768.tif 000015
【００５５】
アンテナ構成｛Ａ、Ｂ｝において、各アンテナにはパワーＰ／２が割り当てられる。アンテナＡの信号は一番目に復号され、アンテナＢの信号は最後に復号される。このケースにおいて、アンテナＡの信号に対するＧ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲは数式１２になる。
【００５６】
【数１４】
2007522768.tif 000016
【００５７】
ここで、ノイズ共分散は、
【００５８】
【数１５】
2007522768.tif 000017
【００５９】
になる。数式１２の右辺において追加の項は、アンテナＢの信号を送信するために使用される同一のチャネルコードによるコード再使用干渉を示している。
【００６０】
アンテナＢの信号において、ＳＩＣが用いられる。ＳＩＣを反映するＧ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲとして、数式１３が示すようになる。
【００６１】
【数１６】
2007522768.tif 000018
【００６２】
ここで、ノイズ共分散は
【００６３】
【数１７】
2007522768.tif 000019
【００６４】
である。数式１３の右辺における二番目の項はＳＩＣ処理によって除去されたアンテナＡの信号からの干渉を示している。このアンテナ構成のためのサポート可能なデータ送信速度は数式１４のように示せる。
【００６５】
【数１８】
2007522768.tif 000020
【００６６】
同様に、アンテナ構成｛Ｂ、Ａ｝において、アンテナＢ信号に対するＧ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲは
【００６７】
【数１９】
2007522768.tif 000021
【００６８】
である。ここで、ノイズ共分散は数式１５になる。
【００６９】
【数２０】
2007522768.tif 000022
【００７０】
アンテナＡ信号において、ＳＩＣを反映するＧ−ＲＡＫＥの出力ＳＩＮＲは
【００７１】
【数２１】
2007522768.tif 000023
【００７２】
であり、ここでノイズ共分散は
【００７３】
【数２２】
2007522768.tif 000024
【００７４】
である。このアンテナ構成のためのサポート可能なデータ送信速度は、数式１６によって決定できる。
【００７５】
【数２３】
2007522768.tif 000025
【００７６】
アンテナ構成のそれぞれに対するサポート可能なデータ送信速度を用いることで、基地局コントローラ２４または移動局コントローラ３４が、一番高い達成可能なデータ送信速度を一つ選択することができる。上記の例において、サポート可能なデータ送信速度の計算がパワー割り当て（Ｐ）、コード割り当て（Ｋ）及びチャネルパラメータ
【００７７】
【数２４】
2007522768.tif 000026
【００７８】
に依存することがわかる。当業者なら、これが３つ以上の送信アンテナ２８を有するケースについても容易に一般化できることを理解できよう。
【００７９】
Ｓ−ＳＭ符号について、Ｓ−ＰＡＲＣに対して既に説明されたことと同一の処理が適用される。違いは、ＳＩＮＲの数式とアンテナ構成｛Ａ、Ｂ｝のためのＳＩＮＲ対データ送信速度のマッピング関数である。Ｓ−ＳＭのアンテナ構成｛Ａ｝と｛Ｂ｝に対する達成可能なデータ送信速度は、Ｓ−ＰＡＲＣに対する達成可能なデータ送信速度と正確に一致する。従って、｛Ａ、Ｂ｝のケースのみを説明する。
【００８０】
このケースにおいて、Ｇ−ＲＡＫＥ出力のＳＩＮＲは、数式１７及び１８のように示される。
【００８１】
【数２５】
2007522768.tif 000027
【００８２】
【数２６】
2007522768.tif 000028
【００８３】
ここで、ノイズ共分散は
【００８４】
【数２７】
2007522768.tif 000029
【００８５】
と
【００８６】
【数２８】
2007522768.tif 000030
【００８７】
である。達成可能なデータ送信速度を決定するための一つの方法は、個別的なＳＩＮＲ値の合計に基づいて、数式１９のように算出することである。
【００８８】
【数２９】
2007522768.tif 000031
【００８９】
また、算術ではなく、幾何学的な手段に基づくような他の方法も考えられる。アンテナ構成のそれぞれに対するサポート可能なデータ送信速度において、基地局コントローラ２４または移動局コントローラ３４が、達成可能な最も高いデータ送信速度を一つ選択してもよい。上記の例において、サポート可能なデータ送信速度の計算が、パワー割り当て（Ｐ）、コード割り当て（Ｋ）、及びチャネルパラメータ
【００９０】
【数３０】
2007522768.tif 000032
【００９１】
に依存することがわかる。
【００９２】
開ループ送信機の構成において、ダイバーシチモードの決定のためになされる判定は、移動局３０で実行されてもよいし、基地局２０で実行されてもよいし、または基地局２０と移動局３０との間で分散して実行されてもよい。一番目の方式(全ての決定が移動局３０で実行される方式)で、移動局３０は、可能なアンテナの組み合わせの全てについてのＳＩＮＲを推定し、サブストリームにわたるデータ送信速度の合計が最大となるような特定の組み合わせを選択する。その他、移動局３０は、速度表示またはＣＱＩをストリームごとにフィードバックする。すなわち、モードＮ（ここで、Ｎは選択されたアンテナの数である。）が選択された場合に、Ｎ個（ここで、Ｎ≦Ｍである。）のＣＱＩが戻される。一般的に、ＣＱＩは、ＳＩＮＲからデータ送信速度へのマッピングである。また、移動局３０は、２Ｍ−１の選択肢からのアンテナ選択を信号で通知する必要がある。これには、Ｍビットを要する。
【００９３】
二番目の方式(全ての決定が基地局２０で実行される方式)で、移動局３０は、可能なモードと、アンテナ選択の組み合わせとの全てについて、ＳＩＮＲを推定する。しかしながら、何が最良であるかについて、移動局３０は何の決定も実行しないから、移動局３０は、可能な組み合わせに対するＣＱＩ値をフィードバックしなければならない。これは、非常に大きいフィードバック負荷をもたらす。例えば、４個の送信アンテナ２８を有するＳ−ＰＡＲＣにおいて、移動局３０は、４つのモード１のアンテナ選択について１つのＣＱＩをフィードバックし、６つのモード２のアンテナ選択について２つのＣＱＩをフィードバックし、４つのモード３のアンテナ選択について３つのＣＱＩをフィードバックし、１つのモード４のアンテナ選択について４つのＣＱＩをフィードバックする必要があるため、全部で３２個のＣＱＩ値が送信されることになる。これは、第１の方式と比較されるべきである。すなわち、第１の方式は、４またはそれより少ないＣＱＩと一つのアンテナ選択表示がフィードバック負荷となる。このように、基地局２０が両方のモードで動作するのに十分な自由度を有するようにすれば、アンテナ選択は多くのフィードバックを必要とする。
【００９４】
三番目の方式(移動局３０と基地局２０の間で決定を分散する方式)で、移動局３０は、各可能なモードについてアンテナを選択し、基地局２０がモードを選択する。この方式で、フィードバックは、二番目の方式に比べてかなり削減される。事実、アンテナ選択が、一定な特性(部分集合特性と呼ばれる。)を維持するように制限されれば、フィードバックは、一番目の方式よりも少しだけ大きいレベルまで削減可能である。この方式は、準最適な方式であるが、性能における損失は小さい。部分集合の特性を用いることなく、Ｍ＝４となる送信アンテナの例についてのフィードバック負荷は、全部で１０個のＣＱＩをもたらす。すなわち、モード１のための１個のＣＱＩ、モード２のための２個のＣＱＩ、モード３のための３個のＣＱＩ及びモード４のための４個のＣＱＩになる。また、各モードに対するアンテナ表示が必要となる。要求されたフィードバック負荷は、３２個のＣＱＩを必要とする二番目の方式よりも、確かに小さな負荷となる。
【００９５】
ここでその全てが引用により取り入れられる、２００３年４月２日に発行されたイギリス(ＵＫ)特許番号２３５８０７１で説明されているように、部分集合特性を呼び出す場合、フィードバック負荷は、Ｍ＝４ＣＱＩと一つの復号順序だけに削減できる。ただ、これは、Ｍ＝４ＣＱＩ(モード４が選択される時)と一つのアンテナ選択表示を必要とする一番目の方式における最大フィードバック負荷より、少しだけ大きな負荷となる。復号順序は、整数Ｍの順列であり、各可能なモードについてそれぞれストリームが復号されるべき順序を示す。Ｍ!の潜在的な復号順序が存在するため、復号順序のフィードバックは単純にアンテナ選択表示より少し多いビットを必要とする。例えば、Ｍ＝４において、復号順序は、ｃｅｉｌ（ｌｏｇ２（Ｍ！））＝４ビットのみを要するアンテナ選択表示と対比されるように、ｃｅｉｌ（ｌｏｇ２（Ｍ！））＝５を要する。ＳＩＮＲ推定とフィードバックは、一つのＣＱＩが推定され、各アンテナの組み合わせについてフィードバックされるという違いだけがある、ＳＭと類似の手法を用いて、実行可能である。
【００９６】
また、ダイバーシチモード選択の概念は、図７に示されている閉ループ送信機の構成に適用可能である。本発明によれば、データストリームの数は、条件が変更されるときに、適応的に変更される。各データストリームは、数式７により与えられる準最適のフィルタのセットを用いる。さらに、チャネル条件に依存して、送信されるストリームセットの「最良」の部分集合が選択される。「最良」の部分集合の選択は、チャネル選択の一種である。「最良」についての解釈の一例は、最大の送信速度をサポートする送信ストリームの部分集合である。
【００９７】
ダイバーシチモードの選択は、移動局コントローラ３４または基地局コントローラ２４によって実行可能である。一番目の例として、移動局コントローラは、送信されたデータストリームの可能な組み合わせの全てについてＳＩＮＲを推定し、データ送信速度の合計が最大となるような特定の組み合わせを選択することである。その後、移動局コントローラは、各ストリームについてのＣＱＩと、チャネル係数のセットをフィードバックする。例えば、モードＮが選択された場合に、Ｎ個のＣＱＩと、（Ｍ×Ｌ×Ｎ）個のチャネル係数が送信されて戻される。ここでＭは送信アンテナ２８の数で、Ｌは送信機プリフィルタ２１２のタップの数である。なお、Ｎ≦Ｎ＿ＲＸである。ここで、Ｎ＿ＲＸは、受信アンテナ３８の個数である。二番目の例で、移動局コントローラは、（Ｍ×Ｌ×Ｎ＿ＲＸ）個のチャネル係数をフィードバックする。いくつか状況で、他のセル干渉電力が、基地局にフィードバックするために要求される。
【００９８】
本発明は、もちろん本発明の範囲及び根本的な特徴を逸脱することなく、他の特定の方法を用いても実行可能である。従って、本実施例は、全ての点で単なる例示として解釈されなければならない。また、限定的なものと解釈されてはならない。添付された請求項及びその均等の範囲に含まれる全ての変更が、本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、チャネル条件及び他の要因に応じて、送信機と受信機との間の構成を適応させるための装置及び方法を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】ＭＩＭＯ通信システムを示す。
【図２】異なるアンテナ構成を有するＳＩＳＯシステムの性能を示す。
【図３】異なるアンテナ構成を有するＭＩＳＯシステムの性能を示す。
【図４】異なるアンテナ構成を有するＭＩＭＯシステムの性能を示す。
【図５】アンテナ毎に送信速度制御を用いる例示的な開ループ送信機の構成を示す。
【図６】コード再使用を有するＳＭを用いる例示的な開ループ送信機の構成を示す。
【図７】整合フィルタ送信ダイバーシチを用いる例示的な閉ループ送信機の構成を示す。
【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６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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