(57)【要約】【課題】マルチアンテナ通信システムにおける空間拡散によるブロードキャスト送信【解決手段】  マルチアンテナシステム内のアクセスポイントは、該アクセスポイントによってブロードキャストされる各データシンボルブロックに関して各ユーザー端末が観測する「有効チャネル」をランダム化する空間拡散を用いてデータをブロードキャストする。アクセスポイントにおいて、データが符号化、インターリービング、及び変調され、ＮＭの送信スパンにおいてブロードキャストされるＮＤのデータシンボルブロックが入手される。ここで、ＮＤ≧１及びＮＭ＞１である。ＮＤのデータシンボルブロックは、ＮＭのデータシンボルサブブロックに分割される（各送信スパンごとに１つのサブブロック）。（例えば、決定方式又は疑似ランダム方式で）各サブブロックに関する一組のＬのステアリング行列から１つのステアリング行列が選択される。各データシンボルサブブロックは、該サブブロックに関して選択されたステアリング行列を用いて空間処理され、送信シンボルが入手される。これらの送信シンボルは、さらに処理され、１つの送信スパンにおいてＮＴ本の送信アンテナを通じてブロードキャストカバレッジエリア内のユーザー端末にブロードキャストされる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線マルチアンテナ通信システムにおいて、データをブロードキャストする方法であって、
少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手することと、
複数のステアリング行列（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ）を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手することと、
複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティに前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすること、とを具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割することと、
前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関するステアリング行列を選択すること、とを具備し、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々は、前記サブブロックに関して選択された前記ステアリング行列を用いて空間処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、各送信スパンに１つのサブブロックとして、複数の送信スパンにおいて前記複数のデータシンボルサブブロックに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、各シンボル時間に１つのサブブロックとして、複数のシンボル時間において前記複数のデータシンボルサブブロックに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のシーケンスの送信シンボルを前記ブロードキャストすることは、
複数の送信スパンにおいて前記複数のサブブロックのデータシンボルに関する前記複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストすることを具備し、各送信スパンは１つのシンボル時間において１つのサブバンドに対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのブロックのデータを前記処理することは、各ブロックのデータに関して、符号化方式に従って前記ブロックのデータを符号化して１つのブロックの符号化されたデータを入手することと、前記ブロックの符号化されたデータをインターリービングして１つのブロックのインターリービングされたデータを入手することと、変調方式に従って前記ブロックのインターリービングされたデータをシンボルマッピングして前記ブロックのデータシンボルを入手すること、とを具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ブロックのデータを前記符号化することは、ターボ符号に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ブロックのデータを前記符号化することは、畳み込み符号に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ブロックのデータを前記符号化することは、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）に従って前記ブロックのデータを符号化して前記ブロックの符号化されたデータを入手することを具備する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の受信エンティティに関する予想チャネル状態に基づいて前記少なくとも１つのデータブロックの各々に関するデータ速度を決定することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
各受信エンティティに関する前記有効チャネルの複数の空間チャネルを通じて送信するために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを分離して複数のシーケンスのデータシンボルにすることをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記分離することは、各ブロックのデータシンボルを１つのシーケンスのデータシンボルとして提供することを具備する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各受信エンティティに関する前記有効チャネルの単一の空間チャネルを通じて送信するために前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを多重化して１つのシーケンスのデータシンボルにすることをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを処理して符号化されたシンボルを入手することをさらに具備し、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化シンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記処理することは、各データシンボルが、２つのシンボル時間において各受信エンティティに関する有効チャネルの２つの空間チャネルを通じてブロードキャストされるようにするために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する時空送信ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）処理を行うことを具備する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
送信ダイバーシティを目的として前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを前記処理することは、各データシンボルが、２つのサブバンドにおいて各受信エンティティに関する有効チャネルの２つの空間チャネルを通じてブロードキャストされるようにするために、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間周波数送信ダイバーシティ（ＳＦＴＤ）処理を行うことを具備する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
一組のＬのステアリング行列から前記複数のステアリング行列を選択することをさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のステアリング行列は、直交カラムを有するユニタリ行列として生成することをさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを、複数の周波数サブバンドの各々に関して１つのサブブロックとして、複数のサブブロックのデータシンボルに分割することをさらに具備し、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、前記複数のステアリング行列のうちの１つを用いて各サブブロックのデータシンボルに関する空間処理を行うことを具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手するデータプロセッサと、
複数のステアリング行列を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する空間プロセッサと、
前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストする複数の送信装置と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置。
【請求項２１】
前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割し、更に、前記複数のステアリング行列のうちの１つを用いて前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関する空間処理を行う、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する送信ダイバーシティ処理を行って符号化されたシンボルを生成し、更に、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化シンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数のステアリング行列の各々は、複数の直交カラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関する一組のＬ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コントローラをさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数のステアリング行列は、直交カラムを有するユニタリ行列である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
前記マルチアンテナ通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する手段と、
複数のステアリング行列を用いて前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段と、
前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストする手段と、を具備し、前記複数のステアリング行列は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して前記受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルを複数のサブブロックのデータシンボルに分割する手段と、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々に関するステアリング行列を選択する手段と、をさらに具備し、前記複数のサブブロックのデータシンボルの各々は、前記サブブロックに関して選択された前記ステアリング行列を用いて空間処理される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する送信ダイバーシティ処理を行って符号化されたシンボルを入手する手段をさらに具備し、空間処理を行う前記手段は、前記複数のステアリング行列を用いて前記符号化されたシンボルに関する空間処理を行って前記複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段を具備する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記複数のブロックのデータシンボルは、複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
無線マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする方法であって、
複数のデータストリームを処理して複数のブロックのデータシンボルを入手することであって、各ブロックのデータシンボルは、１つのブロックの符号化データに対応することと、
複数のステアリング行列を用いて前記複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手することと、
前記複数のシーケンスの送信シンボルを複数の送信アンテナから前記システム内の複数の受信エンティティにブロードキャストすることを具備し、前記複数のステアリング行列は、前記複数のブロックのデータシンボルに関して前記複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、方法。
【請求項３４】
前記複数のブロックのデータシンボルの各々を複数のシーケンスのデータシンボルの１つとして提供することをさらに具備し、前記複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理を前記行うことは、各々が複数のカラムを有する前記複数のステアリング行列を用いて前記複数のシーケンスのデータシンボルに関する空間処理を行い、各受信エンティティによって観測された前記有効チャネルの各々の空間チャネルを通じて各シーケンスのデータシンボルをブロードキャストすることを具備する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記複数のデータストリームに関する単一のデータ速度を選択することと、前記複数のデータストリームの各々に関する送信電力を割り当てること、とをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記選択されたデータ速度に従って処理され、各データストリームは、前記データストリームに関して割り当てられた前記送信電力でブロードキャストされる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数のデータストリームに関して少なくとも２つの異なるデータ速度を選択することをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記少なくとも２つの異なるデータ速度に従って処理される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数のデータストリームに関して異なる送信電力を割り当てることをさらに具備し、前記複数のデータストリームは、前記異なる送信電力でブロードキャストされる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
処理及びブロードキャストするデータストリーム数を、前記複数の受信エンティティに関する予想チャネル状態に基づいて選択することをさらに具備する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手することと、
前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手することと、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手すること、とを具備する方法。
【請求項４０】
前記チャネル推定値を前記入手することは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルがブロードキャストされる複数の送信スパンに関する複数のチャネル応答行列を導き出すことを具備し、各チャネル応答行列は、前記複数のステアリング行列の１つを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記複数の送信スパンの各々に関して一組のＬ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をさらに具備し、Ｌは１よりも大きい整数である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティにブロードキャストされるパイロットに関する受信パイロットシンボルを、前記複数の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記複数の送信スパンの各々に関する前記チャネル応答行列は、前記受信パイロットシンボル及び前記送信スパンのために使用された前記ステアリング行列に基づいて導き出される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に前記複数のステアリング行列を用いて空間処理されたパイロットに関する受信パイロットシンボルを、前記複数の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記複数の送信スパンの各々に関する前記チャネル応答行列は、前記受信されたパイロットシンボルに基づいて導き出される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
受信装置空間処理を前記行うことは、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
受信装置空間処理を前記行うことは、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
受信装置空間処理を前記行うことは、逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に従って前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行うことを具備する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
ブロードキャスト前に前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して用いられた送信ダイバーシティ方式に基づいて前記データシンボル推定値に関する検出を行うことをさらに具備する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルの各々に関するデータシンボル推定値を処理して前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する復号されたデータを入手することをさらに具備する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
前記チャネル推定値を前記入手することは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルをブロードキャストするために用いられる複数のサブバンドに関する複数のチャネル応答行列を導き出すことを具備し、各周波数サブバンドに関する前記チャネル応答行列は、前記周波数サブバンドのために使用されるステアリング行列を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手する複数の受信装置と、
前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行って前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する空間プロセッサ、とを具備する装置。
【請求項５１】
前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５０記載の装置。
【請求項５３】
前記空間プロセッサは、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、又は逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に基づいて受信装置空間処理を行う、請求項５０に記載の装置。
【請求項５４】
前記空間プロセッサは、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する前記データシンボル推定値に関して送信ダイバーシティ処理を行う、請求項５０に記載の装置。
【請求項５５】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを、複数の受信アンテナを通じて入手する手段と、
前記複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を具備する装置。
【請求項５６】
前記複数のステアリング行列の各々は、複数のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの複数の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記複数のステアリング行列の各々は、単一のカラムを含み、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルは、前記有効ＭＩＭＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる、請求項５５に記載の装置。
【請求項５８】
受信装置空間処理を行う前記手段は、チャネル相関行列逆（ＣＣＭＩ）法、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、又は逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法に基づいて受信装置空間処理を行う手段を具備する、請求項５５に記載の装置。
【請求項５９】
無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを、単一の受信アンテナを通じて入手することと、
前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記単一の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手することと、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手すること、とを具備する方法。
【請求項６０】
前記チャネル推定値を前記入手することは、複数の送信スパンに関する複数のチャネル応答推定値を導き出すことを具備し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンのために用いられるステアリングベクトルを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティにブロードキャストされるパイロットに関する受信パイロットシンボルを前記単一の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記チャネル推定値は、前記受信パイロットシンボル及び前記複数のステアリングベクトルに基づいて入手される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記複数の送信アンテナから前記複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に前記複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたパイロットに関する受信パイロットシンボルを前記単一の受信アンテナを通じて入手することをさらに具備し、前記チャネル推定値は、前記受信パイロットシンボルに基づいて入手される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記検出を行うことは、前記チャネル推定値を用いて、マッチングされたフィルタリング、等化、又はマッチングされたフィルタリングと等化の両方を前記受信データシンボルに関して行って前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手することを具備する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記チャネル推定値を前記入手することは、複数の周波数サブバンドの各々に関するチャネル応答推定値を、前記サブバンドに関して用いられたステアリングベクトルを用いて入手することを具備する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する受信装置と、
前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する検出器と、を具備する装置。
【請求項６６】
前記チャネル推定器は、前記データシンボルブロックがブロードキャストされる複数の送信スパンの各々に関するチャネル応答推定値を入手し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルを含む、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記チャネル推定器は、受信パイロットシンボル及び前記複数のステアリングベクトルに基づいて前記チャネル推定値を入手する、請求項６５に記載の装置。
【請求項６８】
前記検出器は、マッチングされたフィルタリング、等化、又はマッチングされたフィルタリングと等化の両方を行う、請求項６５に記載の装置。
【請求項６９】
無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、
複数の送信アンテナから複数の受信エンティティへのブロードキャスト前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを、単一の受信アンテナを通じて入手する手段と、
前記複数のステアリングベクトルによって形成された有効多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び前記複数の送信アンテナと前記単一の受信アンテナとの間のＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、
前記チャネル推定値を用いて前記受信データシンボルに関する検出を行い、前記データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を具備する装置。
【請求項７０】
前記チャネル推定値を入手する前記手段は、前記少なくとも１つのブロックのデータシンボルがブロードキャストされる複数の送信スパンの各々に関するチャネル応答推定値を入手する手段を具備し、各送信スパンに関する前記チャネル応答推定値は、前記送信スパンに関して用いられるステアリングベクトルを含む、請求項６９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、本譲受人に対して譲渡されており更に本明細書において参照することによって明示的に本明細書に組み入れられている"Broadcast Transmission with Pseudo-Random Transmit Steering"（疑似ランダム送信ステアリングを用いたブロードキャスト送信）という題名の仮特許出願一連番号 ６０／５３０，８６０(出願日:  ２００３年１２月１７日)に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般的には、通信に関するものである。本発明は、より具体的には、マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
マルチアンテナ通信システムは、データ送信を目的として、送信エンティティにおいて複数の送信アンテナを採用し、受信エンティティにおいて１本以上のアンテナを採用するシステムである。従って、マルチアンテナ通信システムは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム又は多入力単出力（ＭＩＳＯ）システムであることができる。ＭＩＭＯシステムは、データを送信するために複数（ＮＴ本）の送信アンテナ及び複数（ＮＲ本）の受信アンテナを採用する。ＮＴ本の送信アンテナ及びＮＲ本の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳの空間チャネルに分解することができ、ここで、ＮＳ ≦ ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝である。ＮＳの空間チャネルは、信頼性及び／又は全体的スループットを向上させるような形でデータを送信するために使用することができる。ＭＩＳＯシステムは、データを送信するために複数（ＮＴ本）の送信アンテナ及び単一の受信アンテナを採用する。ＮＴ本の送信アンテナ及び単一の受信アンテナによって形成されるＭＩＳＯチャネルは、単一の空間チャネルを具備する。
【０００４】
ＭＩＭＯシステム内のアクセスポイントは、該アクセスポイントのカバレッジエリア全体に分布する可能性がある幾つかのマルチアンテナユーザー端末にデータをブロードキャストすることができる。アクセスポイントとこれらのユーザー端末の各々との間では異なるＭＩＭＯチャネルが形成される。各ＭＩＭＯチャネルは、異なるチャネル状態（異なるフェージング、マルチパス、干渉による影響、等）になることがある。従って、各ＭＩＭＯチャネルの空間チャネルは、異なる信号雑音比（ＳＮＲ）を達成することができる。空間チャネルのＳＮＲは、その空間チャネルの送信容量を決定し、この送信容量は、一般的には、該空間チャネルで信頼できる形で送信することができる特定のデータ速度によって定量化される。時間によって変化するＭＩＭＯチャネルの場合は、時間の経過とともにチャネル状態が変化し、各空間チャネルのＳＮＲも時間の経過とともに変化する。
【０００５】
ブロードキャスト送信は、システム内の１つの特定のユーザー端末ではなくあらゆる数のユーザー端末によって受信されることが意図されたデータ送信である。ブロードキャスト送信は、一般的には、指定されたサービスの品質（ＱｏＳ）を達成させる形で符号化され及び送信される。このサービスの品質は、例えば、ある所定のブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末のうちの特定の割合（例えば９９．９％）がいずれかの所定の時点にブロードキャスト送信をエラーなしで受信することとして定量化することができる。代替として、サービスの品質は、「停止」確率として定量化することができ、この「停止」確率は、ブロードキャストカバレッジエリア内においてブロードキャスト送信を正確に復号することができないユーザー端末の割合（例えば０．１％）である。
【０００６】
ブロードキャスト送信は、ブロードキャストカバレッジエリア内の一組のユーザー端末に関する一組のＭＩＭＯチャネルを観測する。各ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、その他のユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルに関してランダムであることができる。更に、ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、経時で変化することができる。ブロードキャスト送信が指定されたサービス品質を満たすことができるようにするため、ブロードキャスト送信用のデータ速度は、一般的には、チャネル状態が最悪であるユーザー端末（即ち、最悪時ユーザー端末）でさえもが信頼できる形でブロードキャスト送信を復号することができるような低いデータ速度が選択される。このため、このようなシステムに関するブロードキャスト性能は、システム内のすべてのユーザー端末に関して予想される最悪時の状態に依存することになる。ＭＩＳＯシステムの場合も同様の現象が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、マルチアンテナ通信システムにおいてデータをより効率的にブロードキャストするための技術が必要である。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてデータをブロードキャストする方法であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する方法が説明される。該方法では、複数のシーケンスの送信シンボルを入手するために複数のステアリング行列（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ）を用いて少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理が行われる。該複数のシーケンスの送信シンボルは、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティにブロードキャストされ、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する。
【０００９】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手するデータプロセッサと、複数のステアリング行列を用いて該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する空間プロセッサと、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティに該複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストするための複数の送信装置と、を含み、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置、が説明される。
【００１０】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、少なくとも１つのブロックのデータを処理して少なくとも１つのブロックのデータシンボルを入手する手段と、複数のステアリング行列を用いて該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する空間処理を行って複数のシーケンスの送信シンボルを入手する手段と、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティに該複数のシーケンスの送信シンボルをブロードキャストする手段と、を含み、該複数のステアリング行列は、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関して該受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する、装置、が説明される。
【００１１】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいて複数のデータストリームが処理されて複数のブロックのデータシンボルが入手される方法であって、各ブロックのデータシンボルは、１つのブロックの符号化データに対応する、方法、が説明される。この方法では、複数のステアリング行列を用いて該複数のブロックのデータシンボルに関する空間処理が行われて複数のシーケンスの送信シンボルが入手される。該複数のシーケンスの送信シンボルは、複数の送信アンテナからシステム内の複数の受信エンティティにブロードキャストされ、前記複数のステアリング行列は、該複数のブロックのデータシンボルに関して該複数の受信エンティティの各々によって観測された有効チャネルをランダム化する。
【００１２】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列によって空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルが複数の受信アンテナを通じて入手される方法、が説明される。この方法では、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値が入手される。更に、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理が該チャネル推定値を用いて行われ、該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値が入手される。
【００１３】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを複数の受信アンテナを通じて受け取る複数の受信装置と、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理を該チャネル推定値を用いて行って該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手するための空間プロセッサと、を含む装置、が説明される。
【００１４】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリング行列を用いて空間処理された少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関する受信データシンボルを複数の受信アンテナを通じて入手する手段と、該複数のステアリング行列によって形成された有効な多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該複数の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、該受信データシンボルに関する受信装置空間処理を該チャネル推定値を用いて行って該少なくとも１つのブロックのデータシンボルに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を含む装置、が説明される。
【００１５】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト送信を受信する方法であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルが単一の受信アンテナを通じて受信される方法、が説明される。この方法では、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値が入手される。更に、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出が行われ、該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値が入手される。
【００１６】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する受信装置と、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＳＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＳＯチャネルに関するチャネル推定値を入手するチャネル推定器と、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出を行って該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する検出器と、を含む装置、が説明される。
【００１７】
もう１つの実施形態においては、無線マルチアンテナ通信システムにおける装置であって、複数の送信アンテナから複数の受信エンティティにブロードキャストする前に複数のステアリングベクトルを用いて空間処理されたデータシンボルブロックに関する受信データシンボルを単一の受信アンテナを通じて入手する手段と、該複数のステアリングベクトルによって形成された有効な多入力単出力（ＭＩＭＯ）チャネル及び該複数の送信アンテナと該単一の受信アンテナとの間におけるＭＩＭＯチャネルに関するチャネル推定値を入手する手段と、該チャネル推定値を用いて該受信データシンボルに関する検出を行って該データシンボルブロックに関するデータシンボル推定値を入手する手段と、を含む装置、が説明される。
【発明を実施するための最良の実施形態】
【００１８】
本明細書における「典型的」という表現は、「１つの例、事例、又は実例」であることを意味する。本明細書において「典型的実施形態」として記述されている実施形態は、その他の実施形態よりも優先されるか又は有利であることを必ずしも意味するわけではない。
【００１９】
本明細書では、空間拡散を用いてデータをブロードキャストする技術が説明される。空間拡散とは、（データ用の変調シンボルである）データシンボルを、該データシンボルに関して使用されるステアリングベクトルによって決定された異なる振幅及び／又は位相で複数の送信アンテナから同時に送信することである。 空間拡散は、送信ステアリング、疑似ランダム送信ステアリング、ステアリングダイバーシティ、行列疑似ランダムステアリング、ベクトル疑似ランダムステアリング、等とも呼ばれる。本明細書における「ブロードキャスト」は、（１）指定されていないグループのユーザー端末（例えば、ブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末）へのデータ送信（一般的にはブロードキャストと呼ばれる）又は（２）特定のグループのユーザー端末へのデータ送信（一般的にはマルチキャストと呼ばれる）のいずれかを意味する。これらのブロードキャストデータ送信技術は、アクセスポイントによってブロードキャストされた各ブロックのデータシンボルに関して各ユーザー端末によって観測された「有効な」チャネルをランダム化することができ、このため、システム性能が予想される最悪時のチャネル状態に依存しないようにすることができる。
【００２０】
空間拡散を用いてデータを送信する一実施形態においては、ＮＤのデータストリームに関するデータが処理（例えば、符号化、インターリービング、及び変調）されて、ＮＭの送信スパンにおいてブロードキャストされるＮＤのデータシンボルブロックが入手される。ここで、ＮＤ≧１及びＮＭ＞１である。「送信スパン」は、後述されるように、時間次元及び／又は周波数次元をカバーすることができる。各データシンボルブロックは、（「符号ブロック」又は符号化データパッケージと呼ぶことができる）１つの符号化データブロックから生成される。各符号ブロックは、アクセスポイントにおいて別々に符号化され、ユーザー端末において別々に復号される。ＮＤのデータシンボルブロックは、ＮＭのデータシンボルサブブロックに分割される（各送信スパンに関して１つのサブブロック）。ＮＭのデータシンボルサブブロックの各々に関してステアリング行列が（例えば決定方式または疑似ランダム方式で一組のＬのステアリング行列から）選択される。各データシンボルサブブロックは、該サブブロックに関して選択されたステアリング行列を用いて空間処理されて送信シンボルが入手される。各サブブロックに関する送信シンボルは、さらに処理され、１つの送信スパンにおいてＮＴ本の送信アンテナを通じてブロードキャストカバレッジエリア内のユーザー端末にブロードキャストされる。
【００２１】
ＭＩＭＯブロードキャストの場合は、各ステアリング行列は、ＮＴのローとＮＳのカラムを含み、ここで、ＮＳ＞１である。次に、ＮＤのデータシンボルブロックが、有効ＭＩＭＯチャネルのＮＳの空間チャネルを通じてブロードキャストされる。例えば、ＮＤ＝ＮＳである場合は、ＮＤのデータシンボルブロックは、ＮＳの空間チャネルの各々で１つのデータシンボルブロックがブロードキャストされるように多重化することができる。ＭＩＳＯブロードキャストの場合は、各ステアリング行列は、ＮＴのローと単一のカラムを含み、変性行列（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｍａｔｒｉｘ）又は変性ベクトルとみなすことができる。次に、ＮＤのデータシンボルブロックは、有効ＭＩＳＯチャネルの単一の空間チャネルを通じてブロードキャストされる。ＭＩＭＯブロードキャスト及びＭＩＳＯブロードキャストの両方に関して、ＮＤのデータシンボルブロックは、ＮＭのステアリング行列を用いて空間処理され、各ユーザー端末において一組の有効チャネルを観測する。
【００２２】
以下では、本発明の様々な側面及び実施形態がさらに詳細に説明される。
【００２３】
本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、マルチアンテナ通信システムに関して使用することができ、該マルチアンテナ通信システムは、ＭＩＭＯシステム又はＭＩＳＯシステムであることができる。本明細書における「ＭＩＭＯブロードキャスト」とは、複数の空間チャネルでのブロードキャスト送信を意味し、「ＭＩＳＯブロードキャスト」は、単一の空間チャネルでのブロードキャスト送信を意味する。送信のために利用可能な空間チャネル数は、送信アンテナ数、受信アンテナ数、及び無線リンク（又はチャネル）によって決定される。これらのブロードキャスト送信技術は、単搬送波システム及び多搬送波システムに関しても使用することができる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式又はその他の幾つかの方式によって複数の搬送波を提供することができる。ＯＦＤＭは、システム帯域幅全体を複数（ＮＦ）の直交周波数サブバンドに実効的に分割し、これらの直交周波数サブバンドは、トーン、サブキャリヤ、ビン、及び周波数チャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭでは、各サブバンドは、データによって変調することができる各々のサブキャリヤと関連づけられる。
【００２４】
本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、様々な種類のブロードキャストデータに関して使用することができる。例えば、これらの技術は、ユーザー端末に連続的にデータ（映像、音声、ニュース、等）をブロードキャストするブロードキャストサービスに関して使用することができる。更に、これらの技術は、無線通信システムにおけるオーバーヘッドチャネル（ブロードキャストチャネル、ページングチャネル、及び制御チャネル）に関して使用することもできる。
【００２５】
１．ＭＩＭＯブロードキャスト
図１は、アクセスポイント（ＡＰ）１１０及びユーザー端末（ＵＴ）１２０を有するＭＩＭＯシステム１００を示した図である。アクセスポイントは、一般的には、ユーザー端末と通信する固定局であり、基地局又はその他の何らかの技術名で呼ぶこともできる。ユーザー端末は、固定型または移動型であることができ、移動局、無線デデバイス、又はその他の何らかの技術名で呼ぶことができる。アクセスポイント１１０は、複数（Ｎａｐ）本のデータ送信アンテナを備えている。各ユーザー端末１２０は、複数（Ｎｕｔ）本のデータ受信アンテナを備えている。一般的には、システム内のユーザー端末は、同じ数の又は異なった数のアンテナを備えることができる。説明を単純化するために、以下の説明では、ＭＩＭＯシステム内のユーザー端末は同じ数のアンテナを備えていると仮定する。集中アーキテクチャの場合は、システムコントローラ１３０は、アクセスポイントに関する調整及び制御を提供する。
【００２６】
単搬送波ＭＩＭＯシステムの場合は、アクセスポイントにおけるＮａｐ本のアンテナ及び１つの所定のユーザー端末ｕにおけるＮｕｔ本のアンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、Ｎｕｔ×Ｎａｐチャネル応答行列Ｈｕによって表すことができ、更に、次式によって表すことができる。
【数１】
2007527150.tif 000003
【００２７】
ここで、項目hi,j (i = 1…Nut及びj = 1…Nap)は、アクセスポイントアンテナjとユーザー端末アンテナｉとの間における結合利得又は複素利得を表す。図１において示されているように、ユーザー端末は、アクセスポイントのカバレッジエリア全体を通じて分布させることができる。アクセスポイントにおけるＮａｐ本のアンテナと各ユーザー端末におけるＮｕｔ本のアンテナによって異なるＭＩＭＯチャネルが形成される。
【００２８】
単搬送波ＭＩＭＯシステムにおいては、様々な方法でデータを送信することができる。１つの単純な送信方式においては、１つのデータシンボルストリームが各アクセスポイントアンテナから送信され、ＮＳのデータシンボルストリームがＮａｐ本のアクセスポイントアンテナのうちのＮＳ本から同時に送信される。ここで、Ｎｓは、空間チャネル数で、NＳ≦min(Nap，Ｎut）である。この送信方式に関するユーザー端末ｕにおける受信シンボルは、次式によって表すことができる。
【数２】
2007527150.tif 000004
【００２９】
ここで、sは、アクセスポイントによって同時に送信されるＮＳ個のデータシンボルに関するＮＳのゼロ以外の項目を有するＮap×１ベクトルである。
【００３０】
ｒｕは、ユーザー端末ｕにおけるＮｕ本のアンテナを通じて入手されたＮｕｔ個の受信シンボルに関する項目を有するＮｕｔ×１ベクトルである。
【００３１】
ｎｕは、ユーザー端末ｕにおいて観測された雑音ベクトルである。
【００３２】
説明を単純化するため、雑音は、平均ベクトルがゼロ、共分散行列がΛｕ＝σｕ２Ｉの加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であると仮定されており、ここで、σｕ２は、ユーザー端末ｕによって観測された雑音の分散、Ｉはアイデンティティ行列である。
【００３３】
Ｎａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されたＮＳのデータシンボルストリームは、ユーザー端末ｕにおいて互いに干渉し合う。１本のアクセスポイントアンテナから送信された１つの所定のデータシンボルストリームは、Ｎｕｔ本のすべてのユーザー端末アンテナによって異なる振幅及び位相で受信される可能性がある。各受信されたシンボルストリームは、ＮＳの送信されたデータシンボルストリームの各々の成分を含む。Ｎｕｔの受信シンボルストリームは、全体ではＮＳのデータシンボルストリームのすべてを含むことになる。しかしながら、これらのＮＳのデータシンボルストリームは、Ｎｕｔの受信シンボルストリーム間において分散される。ユーザー端末ｕは、アクセスポイントによって送信されたＮＳのデータシンボルストリームを回復させるために、Ｎｕｔの受信シンボルストリームに関する受信装置空間処理を行う。
【００３４】
ユーザー端末ｕに関して達成することができる性能は、チャネル応答行列Ｈｕに（大きく）依存する。Ｈｕ内において高度な相関関係が存在する場合は、各データシンボルストリームは、その他のストリームからの大量の干渉を観測することになり、これらの干渉は、ユーザー端末における受信装置空間処理によって除去することができない。高い干渉レベルは、影響を受ける各データシンボルストリームのＳＮＲを、おそらく該データシンボルストリームをユーザー端末によって正確に復号できないような程度にまで劣化させる。
【００３５】
１つの所定のＭＩＭＯチャネルを通じて１つの特定のユーザー端末に対して行われるデータ送信の場合は、アクセスポイントがＭＩＭＯチャネルに関する十分なチャネル状態情報を提供されている場合にシステム容量を達成させることができる。アクセスポイントは、この情報を使用して、ユーザー端末に関するスループットを最大化する方法でデータを処理する（例えば、各データストリームに関する適切な速度を選択する）。各々の異なるユーザー端末が異なるＭＩＭＯチャネルを観測するため、アクセスポイントは、一般的には、各ユーザー端末に関するスループットを最大化するために該ユーザー端末に関して異なった方法でデータを処理することが必要になる。
【００３６】
ブロードキャスト送信の場合は、アクセスポイントは、ブロードキャストカバレッジエリア内の幾つかのユーザー端末に対して同じデータを送信する。ブロードキャストに関して、アクセスポイントは、一般的には、ユーザー端末に関するチャネル状態情報を有していない。更に、一般的には、特定のユーザー端末に関するチャネル状態情報に基づいて複数のユーザー端末を対象にしたデータを処理するのは現実的でない。
【００３７】
アクセスポイントからのブロードキャスト送信は、ブロードキャストカバレッジエリア内の異なるユーザー端末に関する一組のＭＩＭＯチャネルを観測する。これらのＭＩＭＯチャネルの一定の割合は、「不良」とみなされる場合がある。例えば、チャネル応答行列Ｈが高度の相関関係を示しているとき、又は、チャネル内における散乱、マルチパス（大きなコヒーレンス帯域幅）、又は時間的フェージング（大きなコヒーレンス時間）が不十分であるときには、不良チャネルが発生する可能性がある。「不良」チャネルの発生はランダムであり、各ユーザー端末に関して発生する可能性がある時間的割合を最小にすることが望ましい。
【００３８】
ブロードキャストに関して、アクセスポイントは、ユーザー端末が最悪時のチャネル状態においても各データシンボルストリームを回復させることができるような十分に低い速度でこれらのデータシンボルストリームを送信する必要がある。このため、ブロードキャスト性能は、カバレッジエリア内の全ユーザー端末に関して予想される最悪時チャネル状態に依存する。
【００３９】
Ａ．ＭＩＭＯブロードキャスト送信
空間拡散は、ブロードキャスト性能が符号ブロックを通じての単一チャネルの実現に依存しないように各ユーザーによって観測された有効ＭＩＭＯチャネルをランダム化するために使用することができる。空間拡散においては、アクセスポイントは、複数のステアリング行列を用いて各符号ブロックに関する空間処理を行い、各ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルを実効的にランダム化する。従って、各ユーザー端末は、各符号ブロック全体において一組のチャネルを観測し、符号ブロックの拡張部分に関して単一チャネルにおいて立ち往生しない。
【００４０】
ＭＩＭＯシステムにおける空間拡散に関してアクセスポイントで行われる空間処理は、次式で表すことができる。
【数３】
2007527150.tif 000005
【００４１】
ここで、ｓ(m)は、送信スパンmにおいて送信されるNS個のデータシンボルを有するＮS×１ベクトルである。
【００４２】
V(m)は、送信スパンmに関するＮａｐ×Ｎｓのステアリング行列である。
【００４３】
xｍｉｍｏ（ｍ）は、送信スパンｍにおいてＮａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されるＮａｐ個の送信シンボルを有するＮａｐ×１ベクトルである。
【００４４】
送信スパンは、時間次元及び／又は周波数次元をカバーすることができる。例えば、単搬送波ＭＩＭＯシステムにおいては、送信スパンは、１つのデータシンボルを送信するための継続的時間である１つのシンボル時間に対応させることができる。もう１つの例として、多搬送波ＭＩＭＯシステム（例えば、ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム）においては、送信スパンは、１つのＯＦＤＭシンボル時間における１つのサブバンドに対応させることもできる。更に、送信スパンは、複数のシンボル時間及び／又は複数のサブバンドをカバーすることもできる。従って、ｍは、時間及び／又は周波数に関するインデックスであることができる。送信スパンは、送信間隔、シグナリング間隔、スロット、等の名称で呼ばれることもある。
【００４５】
後述されるように、一組の数のステアリング行列を生成して空間拡散のために使用することができる。このステアリング行列組は、｛Ｖ｝、又はＶ（ｉ）（ｉ＝１．．．Ｌ）として示され、ここで、Ｌは、１よりも大きいいずれかの整数であることができる。該ステアリング行列組内の１つのステアリング行列は、各送信スパンｍに関して選択し、アクセスポイントが当該送信スパンに関する空間処理を行うために使用することができる。該空間処理の結果は、Ｎａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストするためのＮａｐの送信シンボルストリームである。
【００４６】
各ユーザー端末における空間拡散付き受信シンボルは、次式によって表すことができる。
【数４】
2007527150.tif 000006
【００４７】
ここで、ｒ(m)は、送信スパンmに関するＮｕｔの受信シンボルを有するＮｕｔ×１ベクトルである。
【００４８】
H(m)は、送信スパンmに関するＮｕｔ×Ｎａｐチャネル応答マトリクスである。
【００４９】
Heff(m)は、送信スパンmに関するＮｕｔ×ＮＳ有効チャネル応答マトリクスであり、Ｈeff(m) ＝ H(m)・V(m)である。
【００５０】
n(m)は、送信スパンmに関する雑音ベクトルである。
【００５１】
説明を単純化するため、チャネル応答Ｈ(m)は、各送信スパンにわたって一定であると仮定されている。各量であるH(m)、Heff(m)、ｒ(m)及びｎ(m)は、各々の異なるユーザー端末ごとに異なり、量V(m)及びｓ(m)は、すべてのユーザー端末に関して同じである。表記を単純化するため、ユーザー端末ｕに関する添字“ｕ”は、式（４）及び以下の説明では、ユーザーに関する量から省かれている。
【００５２】
式（４）において示されているように、アクセスポイントによって実施された空間拡散に起因して、ＮＳのデータシンボルストリームは、各ユーザー端末に関して、実際のチャネル応答H(m)ではなく有効チャネル応答Ｈeff(m)を観測する。複数のステアリング行列がブロードキャスト送信のために使用される場合は、各データシンボルストリームは、H(m)の一組の空間チャネルを実効的に観測する。更に、複数のステアリング行列が符号ブロック全体にわたって使用される場合は、該符号ブロック内のデータシンボルは、該符号ブロック全体において異なるチャネルを観測することになる。
【００５３】
一般的には、アクセスポイントは、あらゆる数（ＮＤ）のデータストリームを同時にユーザー端末にブロードキャストすることができ、ここで、ＮＳ≧ ＮＤ ≧１である。例えば、ＮＤ＝NＳである場合は、アクセスポイントは、Ｈeff(m)の各空間チャネルにおいて１つのデータストリームをブロードキャストすることができる。同時にブロードキャストすることができる最大データストリーム数は、すべてのユーザー端末に関する空間チャネル数によって決定され、該空間チャネル数は、（１）アクセスポイントにおけるアンテナ数及び（２）すべてのユーザー端末における最小アンテナ数によって決定される。すべてのユーザー端末が同じ数のアンテナを装備している場合は、min｛Nａｐ，Nｕｔ｝≧ＮＳ≧ＮＤである。ＮＤ＝１である場合は、アクセスポイントは、Ｎａｐ本のアンテナから１つのデータストリームをブロードキャストすることができる。
【００５４】
図２は、空間拡散によってデータをブロードキャストするプロセス２００を示した図である。最初に、アクセスポイントは、ＮＤのデータストリームに関するデータを処理し、一組のＮＤのデータシンボルブロックを各データストリームごとに１ブロックずつ入手する（ブロック２１２）。各データシンボルブロックは、１つの符号化データブロック（符号ブロック又は符号化データパッケージと呼ばれる）から生成される。次に、データ処理が後述されるように実施される。次に、アクセスポイントは、ＮＤのデータシンボルブロックを、ＮＭの送信スパンでブロードキャストするためのＮＭのデータシンボルサブブロックに分割する（各送信スパンごとに１つのサブブロック）（ブロック２１４）。ＮＭは、ブロック長とも呼ばれ、１よりも大きい（ＮＭ＞１）である。各サブブロックは、ＮＤのブロックの各々からの１つ以上のデータシンボルを含むことができる。例えば、ＮＤ＝ＮＳである場合は、各サブブロックは、ＮＳのデータストリームに関してＮＳのブロックからのＮＳ個のデータシンボルを含むことができる。別の例として、ＮＤ＝１の場合は、各サブブロックは、１つのデータストリームに関して１つのブロックからのＮＳ個のデータシンボルを含むことができる。現在の組のデータシンボルブロックに関する送信スパンを示すために用いられるインデックスｍは、１に設定される（ブロック２１６）。
【００５５】
各送信スパンｍに関して、アクセスポイントは、例えばＬのステアリング行列の組から１つのステアリング行列（Ｖ(m)で示される）を選択する（ブロック２１８）。  次に、アクセスポイントは、送信シンボルを入手するために、ステアリング行列 Ｖ(m)を用いてデータシンボルサブブロックmに関する空間処理を行って送信シンボルを入手する（ブロック２２０）。送信スパンmが１つのデータシンボルベクトルをカバーしている場合は、式（３）において示されているように、アクセスポイントは、データシンボルサブブロックmからの最高ＮＳのデータシンボルによって１つのベクトルｓ(m)を形成させ、該ベクトルｓ(m)を行列V(m)によって空間処理して送信シンボルベクトルｘｍｉｍｏ(m)を入手する。送信スパンmが複数（ＮＶ）のデータシンボルベクトルをカバーしている場合は、アクセスポイントは、データシンボルサブブロックmからＮＶのベクトルsｌ (m) (l＝１．．．Ｎｖ)を形成させ、同じステアリング行列V(m)を用いて各ベクトルsｌ(m)を空間処理して対応する送信シンボルベクトルｘmimo,l(m)を入手する。いずれの場合においても、アクセスポイントは、送信スパンmにおけるすべてのデータシンボルベクトルに関して同じステアリング行列V(m)を空間処理のために使用する。アクセスポイントはさらなる処理を行い、その結果得られた送信シンボルベクトルを、送信スパンm内のＮａｐ本の送信アンテナを通じてブロードキャストする（ブロック２２２）。
【００５６】
次に、ＮＭのすべてのデータシンボルサブブロックが処理されて送信済みであるかどうか（即ち、m＝ＮＭであるかどうか）の決定が行われる（ブロック２２４）。該決定が「送信済みでない」という決定である場合は、次のサブブロック／送信スパンに関してインデックスmが増やされ（ブロック２２６）、プロセスはブロック２１８に戻る。該決定がブロック２２４に関して「送信済み」である場合は、ブロードキャストすべきデータがさらに存在するかどうかに関する決定が行われる（ブロック２２８）。「存在する」という決定である場合は、プロセスはブロック２１２に戻り、次の組のデータシンボルブロックに関する処理を開始する。「存在しない」という決定である場合は、プロセスは終了する。
【００５７】
以上のように、各組のデータシンボルブロックが、ＮＭのステアリング行列を用いて空間処理されてＮａｐの送信シンボルシーケンスが入手される。各送信シンボルシーケンスは、ＮＭの送信スパンにおいて１本のアンテナからブロードキャストされる。ＮＭのステアリング行列は、ＮＤのデータシンボルブロックに関して各ユーザー端末によって観測された有効ＭＩＭＯチャネルをランダム化する。ＭＩＭＯチャネルの該ランダム化は、複数の異なるステアリング行列を使用したことによるものであり、必ずしもこれらのステアリング行列の要素におけるランダム性の結果ではない。
【００５８】
上記のように、送信スパンは、１つ以上のシンボル時間及び／又は１つ以上のサブバンドをカバーするように定義することができる。性能を向上させる上では、（１）各データシンボルブロックに関してより多くのステアリング行列を使用できるようにするために、及び、（２）各ユーザー端末が各データシンボルブロックに関してＭＩＭＯチャネルの可能な限り多くの状態を入手できるようにするために、選択する送信スパンを可能な限り小さくするのが望ましい。更に、送信スパンは、ＭＩＭＯチャネルがほぼ静的であると仮定することができる継続時間であるＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス時間よりも短くすべきである。同様に、送信スパンは、広帯域システム（ＯＦＤＭシステム、等）に関してＭＩＭＯチャネルのコヒーレンス帯域幅よりも短くすべきである。
【００５９】
Ｂ．ＭＩＭＯブロードキャスト受信
図３は、空間拡散によるブロードキャスト送信をある所定のユーザー端末によって受信するプロセス３００を示した図である。最初に、現在の組のデータシンボルブロックに関する送信スパンを示すために用いられるインデックスmが１に設定される（ブロック３１２）。ユーザー端末は、データシンボルサブブロックmに関してＮｕｔ本の受信アンテナから受信データシンボルを入手する（ブロック３１４）。ユーザー端末は、サブブロックmに関してアクセスポイントによって使用されたステアリング行列V(m)を決定し（ブロック３１６）、V(m)を用いてサブブロックmに関する、ユーザー端末によって観測された有効ＭＩＭＯチャネルのチャネル応答推定値である
【数５】
2007527150.tif 000007
【００６０】
を導き出す（ブロック３１８）。次の説明では、行列、ベクトル、又はスカラーの“^”は、実際の行列、ベクトル、又はスカラーの推定値であることを示している。次に、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値H^eff(m)を用いて受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、サブブロックmに関する検出されたシンボル（又はデータシンボル推定値）を入手する（ブロック３２０）。
【００６１】
次に、現在のデータシンボルブロック組に関するＮＭのすべてのデータシンボルサブブロックが受信されているかどうか（即ち、m＝ＮＭであるかどうか）に関する決定が行われる（ブロック３２２）。「すべてのデータシンボルサブブロックが受信されていない」と決定された場合は、次のサブブロック／送信スパンのためにインデックスmが増やされ（ブロック３２４）、プロセスはブロック３１４に戻る。ブロック３２２に関して「すべてのデータシンボルサブブロックが受信されている」と決定された場合は、ユーザー端末は、ＮＭのすべてのサブブロックに関して検出されたシンボルを処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）し、現在のデータシンボルブロック組に関する復号されたデータを入手する（ブロック３２６）。次に、受信すべきさらなるデータが存在するかどうかに関する決定が行われる（ブロック３２８）。「存在する」と決定された場合は、プロセスはブロック３１２に戻り、次の組のデータシンボルブロックの受信を開始する。「存在しない」と決定された場合は、プロセスは了する。
【００６２】
各ユーザー端末は、様々な受信装置処理手法を用いて、送信されたデータシンボルの推定値を導き出すことができる。これらの手法は、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）法（ゼロフォーシング法も呼ばれる）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法、逐次型干渉除去（ＳＩＣ）法、等を含む。次の説明では、１つのデータシンボルストリームがHeff(m)の各空間チャネルでブロードキャストされる。
【００６３】
ＣＣＭＩ法の場合は、ユーザー端末は、次式のように、有効チャネル応答推定値H^eff(m)に基づいて各送信スパンｍに関する空間フィルタ行列Mccmi(m)を導き出す。
【数６】
2007527150.tif 000008
【００６４】
ここで、“Ｈ ”は共役転置を示す。ユーザー端末は、例えば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を推定することができる。パイロットシンボルは、アクセスポイント及びユーザー端末の両方によって先験的に知られているデータであるパイロットに関する変調シンボルである。これで、ユーザー端末は、推定された有効チャネル応答行列を、H^eff(m) = H^(m)・V(m)として計算することができる。代替として、ユーザー端末は、例えばV(m)を用いて送信されている受信パイロットシンボルに基づいて、有効チャネル応答行列を直接推定することができる。
【００６５】
ユーザー端末は、ＣＣＭＩ空間処理を次式のように行う。
【数７】
2007527150.tif 000009
【００６６】
ここで、s^ccmi(m)は、送信スパンmに関する検出されたシンボルを有するＮＳ×１ベクトルである。
【００６７】
nccmi(m) = Mccmi(m)・n(m)は、送信スパンmに関するＣＣＭＩフィルタリングされた雑音である。
【００６８】
ＣＣＭＩ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。
【数８】
2007527150.tif 000010
【００６９】
ここで、Ｐｌ(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｝に関する送信電力である。
【００７０】
rｌｌ(m)は、R−1(m)のｌ番目の対角要素である。
【００７１】
σｎ２は、ユーザー端末における雑音の分散である。
【００７２】
rccmi,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。
【００７３】
量Pｌ(m)／σ２ｎは、受信装置空間処理前のユーザー端末におけるデータシンボルストリーム{sｌ}のＳＮＲであり、一般的には受信ＳＮＲ、オペレーティングＳＮＲ、又はリンクマージンと呼ばれている。量γccmi,l(m)は、受信装置空間処理後のデータシンボルストリーム｛ｓｌ｝であり、検出後ＳＮＲとも呼ばれる。次の説明では、“ＳＮＲ”は、特別の注記がないかぎり検出後ＳＮＲを意味する。ＣＣＭＩは、R(m)の構造に起因して、雑音を増幅させることができる。
【００７４】
ＭＭＳＥ法の場合は、ユーザー端末は、次式のように、有効チャネル応答推定値H^eff(m)に基づいて各送信スパンｍに関する空間フィルタ行列Mmmse(m)を導き出す。
【数９】
2007527150.tif 000011
【００７５】
ここで、ψnn(m)は、雑音ベクトルｎ(m)の自動共分散行列であり、ψnn(m)＝E［n(m)・nH(m)］である。ここで、E［x］は、xの予想値である。式（８）内の第２の同等性は、雑音ベクトルn(m)が、ゼロ平均及び分散σ２nを有するＡＷＧＮであると仮定している。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における平均二乗誤差を最小にする。ユーザー端末は、ＭＭＳＥ空間処理を次式のように実施する。
【数１０】
2007527150.tif 000012
【００７６】
ここで、s^mmse(m) は、送信スパンmに関する検出されたシンボルを有するＮＳ×１ベクトルである。
【００７７】
Q(m) = Mmmse(m)・Heff(m)
DQ(m)は、対角要素がQ−１(m)の対角要素、即ちＤQ(m)＝［diag[Q(m)］−1である対角行列である。
【００７８】
nmmse(m) = DQ(m)・Mmmse(m) ・n(m)は、ＭＭＳＥフィルタリングされた雑音である。
【００７９】
空間フィルタからのシンボル推定値は、データシンボルの非正規化推定値である。スケーリング行列DQ(m)による乗算は、データシンボルの正規化された推定値を提供する。
【００８０】
ＭＭＳＥ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。
【数１１】
2007527150.tif 000013
【００８１】
ここで、qｌｌ(m)は、Q(m)のl番目の対角要素である。
【００８２】
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}に関するＳＮＲである。
【００８３】
ＳＩＣ法の場合は、ユーザー端末は、ＮＤのデータストリームに関するＮＤの連続するステージでＮｕｔの受信されたシンボルストリームを処理する。各ステージに関して、ユーザー端末は、（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を用いて）前ステージからのＮｕｔの受信されたシンボルストリーム又はＮｕｔの修正されたシンボルストリームのいずれかに関する空間処理を行い、１つの検出されたシンボルストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、この検出されたシンボルストリームを処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）し、対応する復号されたデータストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、このデータストリームに起因する干渉を推定して除去し、次のステージ用のＮｕｔの修正されたシンボルストリームを入手する。次に、ユーザー端末は、Ｎｕｔの修正されたシンボルストリームに関して同じ処理を繰り返して別のデータストリームを回復させる。各データストリームに起因する干渉を正確に推定して除去することができれば、のちに回復されたデータストリームは被る干渉度がより低く、一般的には、平均してより高いＳＮＲを達成させることができる。このことは、ＭＩＭＯブロードキャストが、のちに検出されるデータストリームに関してより高速のデータ速度を採用することを可能にし、それによって該ブロードキャストのスループットを実効的に向上させることを可能にする。送信される各々のデータストリームごとに異なるデータ速度が採用される場合は、ユーザー端末は、最低データ速度のデータストリームから最高データ速度のデータストリームまで予め決められた順序でこれらのデータストリームを復号することができる。
【００８４】
ＳＩＣ法の場合は、検出されたシンボルの代わりに復号されたデータを用いて干渉を推定することによって性能を向上させることができる。この場合は、各ブロック長に関するＮＤのデータシンボルが一度に１ブロックずつ回復される。各データシンボルブロックは、１つのステージで検出および復号され、復号されたデータは、該データシンボルブロックに起因する干渉を推定して除去するために使用される。
【００８５】
説明を明確化するため、以下の説明では、（１）ＮＤ＝ＮＳで、さらに、各データシンボルブロック／ストリームはデータシンボルベクトルs^(m)の１つの項目として送信され、（２）ＮＤのデータシンボルストリームは、データシンボルストリーム{sｌ}がステージl(l=1…ＮＳ)において回復されるようにするために逐次で回復されると仮定している。ＳＩＣ法の場合は、ステージl(l＝1…ＮＳ)に関する入力された（受信又は修正された）シンボルストリームは、次式のように表すことができる。
【数１２】
2007527150.tif 000014
【００８６】
ここで、 rlsic (m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮｕｔの修正されたシンボルのベクトルであり、第１ステージの場合はrlsic (m) = r(m)である。
【００８７】
sl(m)は、ステージlにおいて送信スパンmに関してまだ回復されていないＮＳ−l＋１のデータシンボルのベクトルである。
【００８８】
Hleff (m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮｕｔｘ（Ｎａｐ−l＋１）の簡約化された有効チャネル応答行列である。
【００８９】
ｎl(m)は、ｎ(m)の縮小ベクトルである。
【００９０】
式（１１）は、l−１の前ステージにおいて回復されたデータシンボルストリームは除去されると仮定している。行列Ｈeff(m)の次元性は、データシンボルストリームが回復されて除去されるのに応じて各ステージに関して１つのカラムずつ連続的に小さくなる。ステージlの場合は、簡約化された有効チャネル応答行列Ｈleff (m)は、原行列Ｈeff(m)内において以前に回復されたl−１のデータシンボルストリームに対応するl−１のカラムを取り除くことによって入手され、Ｈleff (m)＝［h eff,l(m)ｈeff,l+1(m)．．．ｈeff,Ns(m)］であり、ここで、ｈeff,l(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}によって観測された有効チャネル応答に関するＮｕｔ×１ベクトルである。
【００９１】
ステージlの場合は、ユーザー端末は、式（５）において示されているＣＣＭＩ法、式（８）において示されているＭＭＳＥ法、又はその他の何らかの手法を用いて、（原有効チャネル応答推定値H^eff(m)の代わりに）簡約化された有効チャネル応答推定値H^leff (m)に基づいて空間フィルタ行列Mlsic (m)を導き出す。
【００９２】
空間フィルタ行列Mlsic (m)は、(ＮＳ−l＋１)×Ｎｕｔの次元性を有する。H^leff (m)は、各ステージごとに異なるため、行列Mlsic (m)も各ステージごとに異なる。
【００９３】
ユーザー端末は、ステージlに関する空間処理を次式のように実施する。
【数１３】
2007527150.tif 000015
【００９４】
ここで、s^lsic(m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するＮｓ−l＋１の検出されたシンボルを有するベクトルである。
【００９５】
Qlsic(m) ＝ Mlsic(m)・Hleff(m)
Dlsic(m)は、[Qlsic(m)]−1の対角要素行列である。
【００９６】
nlsic(m)は、ステージlにおける送信スパンmに関するフィルタリングされた雑音である。
【００９７】
ユーザー端末は、検出されたシンボルストリームのうちの１つを回復のために選択する。
【００９８】
各ステージでは１つのデータシンボルストリームしか回復されないため、ユーザー端末は、単純に、ステージlにおいて回復させるべきデータシンボルストリーム[sｌ]に関する１ｘＮｕｔ空間フィルタローベクトルml(m)を導き出すことができる。ローベクトルml(m)は、行列Mlsic(m)の１つのローである。この場合は、ステージlに関する空間処理は、次式のように表すことができる。
【数１４】
2007527150.tif 000016
【００９９】
ここで、ql(k)は、データシンボルストリーム[sｌ]に対応するQlsic(m)のローであり、αlは、データシンボルストリーム[sｌ]に関するスケーリングファクタである。
【０１００】
いずれの場合も、ユーザー端末は、検出されたシンボルストリーム[s^ｌ]を処理（例えば、復調、デインターリービング、及び復号）して復号されたデータストリーム{d^ｌ}を入手する。さらに、ユーザー端末は、このデータストリームがまだ回復されていないその他のデータシンボルストリームに対して引き起こす干渉の推定値も求める。ユーザー端末は、該干渉を推定するため、アクセスポイントにおいて実施された方法と同じ方法で、復号されたデータストリーム{d^ｌ}を再符号化、インターリービング、及びシンボルマッピングし、回復されたばかりのデータシンボルストリーム[sｌ]の推定値である「再変調」シンボルストリーム{s~ｌ}を入手する。次に、ユーザー端末は、再変調されたシンボルストリーム{s~ｌ}に、ストリーム{s}に関する有効チャネル応答ベクトルheff,l(m)内のＮｕｔの要素の各々を畳み込み、このストリームに起因するＮｕｔの干渉成分il(m)を入手する。次に、ステージlに関するＮｕｔの修正されたシンボルストリームrlsic(m) からこれらのＮｕｔの干渉成分を減じて、次のステージに関するＮｕｔの修正されたシンボルストリームrl+1sic,u(m)を入手する（即ち、rl+1sic(m) = rlsic(m) − il(m)）。修正されたシンボルストリームrl+1sic(m)は、干渉除去が有効に行われたと想定した場合、データシンボルストリーム{sｌ}が送信されていなかった場合に受信されていたことになるシンボルストリームを表している。
【０１０１】
ＳＩＣ手法の場合は、各データシンボルストリームのＳＮＲは、（１）各ステージに関して用いられる空間処理法（ＣＣＭＩ又はＭＭＳＥ、等）、（２）データシンボルストリームが回復される特定ステージ、及び（３）のちのステージにおいて回復されたデータストリームに起因する干渉量に依存する。ＣＣＭＩを伴うＳＩＣ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。
【数１５】
2007527150.tif 000017
【０１０２】
ここで、rｌ(m)は、データシンボルストリーム{sｌ}に関する[Rl(m)]−1の対角要素であり、Rl(m) = [Hleff(m)]H・Hleff(m)である。
【０１０３】
ＭＭＳＥを伴うＳＩＣ法に関するＳＮＲは、次式のように表すことができる。
【数１６】
2007527150.tif 000018
【０１０４】
ここで、qｌ(m)は、データシンボルストリーム{sｌ}に関するQlsic(m)の対角要素であり、Qlsic(m)は、式（９）に関して示されているように導かれるが、原有効チャネル応答行列H^eff(m)の代わりに簡約化された有効チャネル応答行列H^leff(m)に基づいている。
【０１０５】
一般的には、以前のステージにおいて回復されたデータシンボルストリームからの干渉は除去されるため、ＳＮＲは、のちのステージにおいて回復されたデータシンボルストリームに関して漸進的に向上する。このことは、後に回復されるデータシンボルストリームに関してより速い速度を使用することを可能にする。
【０１０６】
ＳＩＣ法に関する上記の説明は、各データシンボルブロックがs(m)の１つの項目として送られると仮定している。一般的には、各ステージは、多重化されていてs(m)のあらゆる数の項目だけ送られている１つのデータシンボルブロックを復号して回復させる。更に、上記の説明は、データストリームはデータストリームインデックスlによって決定される逐次順で回復されると仮定している。要求されるＳＮＲによって決定された逐次順でデータストリームを回復させることによってより良い性能を達成させることができる。例えば、ＳＮＲが最小であることが要求されるデータストリーム（例えば、最低のデータ速度及び／又は最高の送信電力で送られたデータストリーム、等）は、最初に回復させることができ、要求されるＳＮＲが次に小さいデータストリームが次に回復され、以下同様である。
【０１０７】
Ｃ．ステアリング行列の選択
上記のように、一組のＬのステアリング行列を生成して空間拡散のために使用することができる。この組内のステアリング行列は、使用するために様々な方法で選択することができる。一実施形態においては、ステアリング行列は、決定方式によって該組から選択される。例えば、Ｌのステアリング行列を循環させて逐次で選択することができる。即ち、最初に第１のステアリング行列Ｖ（１）を選択し、次に第２のステアリング行列Ｖ（２）を選択し、以下同様で、最後に最後のステアリング行列Ｖ（Ｌ）を選択する。別の実施形態においては、ステアリング行列は、疑似ランダム方式で該組から選択される。例えば、各送信スパンmに関して使用されるステアリング行列は、Ｌのステアリング行列のうちの１つ、即ち、ステアリング行列Ｖ（f（ｍ））を疑似ランダムに選択する関数ｆ（ｍ）に基づいて選択することができる。さらに別の実施形態においては、ステアリング行列は、「置換」方式で組から選択される。例えば、Ｌのステアリング行列は、循環させて順次に選択することができる。しかしながら、各サイクルに関する開始ステアリング行列は、常に第１のステアリング行列Ｖ（１）であるのではなく、疑似ランダム的に選択することができる。更に、Ｌのステアリング行列は、その他の方法で選択することもでき、これらの選択は、本発明の適用範囲内である。
【０１０８】
ステアリング行列の選択は、組内のステアリング行列数（Ｌ）及びブロック長（ＮＭ）にも依存することができる。一般的には、ステアリング行列数は、ブロック長よりも大きくすること、等しくすること、又は少なくすることができる。これらの事例に関するステアリング行列の選択は、後述される方法で行うことができる。
【０１０９】
Ｌ＝ＮＭである場合は、ステアリング行列数はブロック長に一致する。この場合は、一組のデータシンボルブロックをブロードキャストするために使用されるＮＭの送信スパンの各々に関して異なるステアリング行列を選択することができる。ＮＭの送信スパンに関するＮＭのステアリング行列は、上述されているように、決定方式、疑似ランダム方式、又は置換方式で選択することができる。
【０１１０】
Ｌ＜ＮＭである場合は、ブロック長のほうが組内のステアリング行列数よりも長い。この場合は、ステアリング行列は、各データシンボルブロック組に関して再使用され、上述の方法で選択することができる。
【０１１１】
Ｌ＞ＮＭである場合は、ステアリング行列の部分組が、各データシンボルブロック組に関して使用される。各データシンボルブロック組に関して使用する特定の部分組の選択は、決定方式又は疑似ランダム方式で行うことができる。例えば、現在のデータシンボルブロック組に関して使用する第１のステアリング行列は、前のデータシンボルブロック組に関して使用された最後のステアリング行列の後のステアリング行列であることができる。
【０１１２】
Ｄ．ＭＩＭＯシステム
図４は、ＭＩＭＯシステム１００におけるアクセスポイント１１０及びユーザー端末１２０のブロック図である。ユーザー端末１２０は、図１のユーザー端末のうちの１つである。アクセスポイント１１０において、ＴＸデータプロセッサ４２０は、ＮＤのデータストリームに関するデータを受け取って処理（例えば、符号化、インターリービング、及び変調）し、ＮＳのデータシンボルストリームを提供する。ここで、ＮＳ≧ＮＤ≧１である。ＴＸ空間プロセッサ４３０は、ＮＳのデータシンボルストリームを受け取って空間拡散用に空間処理し、パイロットシンボルに多重化し、Ｎａｐの送信シンボルストリームをＮａｐの送信装置（ＴＭＴＲ）４３２ａ乃至４３２ａｐに提供する。ＴＸデータプロセッサ４２０による処理については後述されており、ＴＸ空間プロセッサ４３０による空間処理は、上述されているとおりである。各送信装置４３２は、各々の送信シンボルストリームのコンディショニング（アナログへの変換、フィルタリング、増幅、周波数アップコンバージョン、等）を行って変調信号を生成する。Ｎａｐの送信装置４３２ａ乃至４３２ａｐは、Ｎａｐ本のアンテナ４３４ａ乃至４３４ａｐからそれぞれ送信するためのＮａｐ個の変調信号を提供する。
【０１１３】
ユーザー端末１２０において、Ｎｕｔ本のアンテナ４５２ａ乃至４５２ｕｔは、Ｎａｐ個の送信された信号を受信し、各アンテナ４５２は、受信信号を各々の受信装置（ＲＣＶＲ）４５４に提供する。各受信装置４５４は、送信装置４３２によって実施された処理を補完する処理を行い、（１）受信されたデータシンボルをＲＸ空間プロセッサ４６０に提供し、（２）受信されたパイロットシンボルをコントローラ４８０内のチャネル推定器４８４に提供する。受信空間プロセッサ４６０は、Ｎｕｔの受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔから受け取られたＮｕｔの受信シンボルストリームに関して、コントローラ４８０からのステアリング行列を用いた空間処理を行い、ＮＳの検出されたシンボルストリームを提供する。これらのＮＳの検出されたシンボルストリームは、アクセスポイント１１０によってブロードキャストされたＮＳのデータシンボルストリームの推定値である。次に、ＲＸデータプロセッサ４７０は、ＮＳの検出されたシンボルストリームを処理（デマッピング、デインターリービング、及び復号）し、ＮＤのデータストリームの推定値であるＮＤの復号されたシンボルストリームを提供する。
【０１１４】
コントローラ４４０及び４８０は、アクセスポイント１１０及びユーザー端末１２０の各々における様々な処理装置の動作を制御する。メモリ装置４４２及び４８２は、コントローラ４４０及び４８０によってそれぞれ使用されるデータ及び／又はプログラムコードを格納する。
【０１１５】
図５Ａは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０とＴＸ空間プロセッサ４３０の一実施形態であるＴＸデータプロセッサ４２０ａとＴＸ空間プロセッサ４３０ａのブロック図である。この実施形態に関しては、ＴＸデータプロセッサ４２０ａは、ＮＤのデータストリーム{dｌ}（l = １…ＮＤ）に関するＮＤのＴＸデータストリームプロセッサ５２０ａ乃至５２０ｎｄを含む。
【０１１６】
各ＴＸデータストリームプロセッサ５２０内において、符号器５２２は、データストリーム{dｌ}を受け取って１つの符号化方式に基づいて符号化し、符号ビットを提供する。データストリームは、１つ以上のデータパケットを搬送することができ、各データパケットは、一般的には別々に符号化されて符号ブロック又は符号化されたデータパケットが入手される。該符号化は、データ送信の信頼性を向上させる。符号化方式は、巡回冗長検査（ＣＲＣ）生成、畳み込み式符号化、ターボ符号化、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号化、ブロック符号化、その他の符号化、又はこれらの符号化の組合せを含むことができる。空間拡散を行うことで、ＳＮＲは、ＭＩＭＯチャネルが１つの符号ブロックにおいて静的である場合においても該符号ブロック全体において変化することができる。この場合は、十分に強力な符号化方式を使用して符号ブロック全体におけるＳＮＲの変動に対処することによって、符号化された性能が符号ブロック全体における平均ＳＮＲに比例するようにすることができる。空間拡散に関して優れた性能を提供することができる幾つかの典型的な符号化方式は、ターボ符号（例えば、ＩＳ−８５６によって定義されている符号）、ＬＤＰＣ符号、及び畳み込み方式の符号を含む。
【０１１７】
チャネルインターリーバー５２４は、いずれかのインターリービング方式に基づいて符号ビットをインターリービング（即ち、順序を再設定）して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達成させる。該インターリービングは、１つの符号ブロック、部分的な符号ブロック、複数の符号ブロック、１つ以上の送信スパン、等において行うことができる。シンボルマッピング装置５２６は、インターリービングされたビットをいずれかの変調方式に基づいてマッピングし、１つのデータシンボルストリーム{sｌ}を提供する。装置５２６は、各組のＢのインターリービングされたビットを分類して１個のＢビット値を形成させ（ここで、Ｂ≧１）、該変調方式（例えばＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、又はＭ−ＱＡＭであって、Ｍ＝２Ｂ）に基づいて各Ｂビット値を特定の変調シンボルにさらにマッピングする。装置５２６は、各符号ブロックに関する１つのブロックのデータシンボルを提供する。
【０１１８】
図５Ａにおいて、ＮＤのＴＸデータストリームプロセッサ５２０ａ乃至５２０ｎｄは、ＮＤのデータストリームを処理し、ＮＭの送信スパンの各ブロック長に関してＮＤのデータシンボルブロックを提供する。１つのＴＸデータストリームプロセッサ５２０は、ＮＤのデータストリームを例えば時分割多重（ＴＤＭ）方式で処理することもできる。ＮＤのデータストリームに関して同じ又は異なる符号化方式と変調方式を使用することができる。更に、ＮＤのデータストリームに関して同じ又は異なるデータ速度を使用することができる。各データストリームに関するデータ速度は、該データストリームに関して使用される符号化方式及び変調方式によって決定される。
【０１１９】
マルチプレクサ／デマルチプレクサ（Ｍｕｓ／Ｄｅｍｕｘ）５２８は、ＮＤのデータストリームに関するデータシンボルを受信し、多重化／分離してＮＳのデータシンボルストリームにする。ＮＤ＝ＮＳである場合は、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ５２８は、単純に、各データストリームに関するデータシンボルを各々のデータシンボルストリームとして提供することができる。ＮＤ＝１である場合は、Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ５２８は、１つのデータストリームに関するデータシンボルを分離してＮＳのデータシンボルストリームにする。
【０１２０】
ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、ＮＭの送信スパンの各ブロック長に関して、ＮＤのデータシンボルブロックをＴＸデータプロセッサ４２０ａから受け取り、ＮＭのステアリング行列Ｖ(m)をコントローラ４４０から受け取る。これらのステアリング行列は、必要に応じて、メモリ装置４４２内のステアリング行列（ＳＭ）格納装置５４２から検索すること又はコントローラ４４０によって生成することができる。ＴＸ空間プロセッサ４３０ａ内においては、行列乗算装置５３２は、ステアリング行列Ｖ(m)を用いて各送信スパンmに関するデータシンボルについての空間処理を行い、該送信スパンに関する送信シンボルを提供する。マルチプレクサ５３４は、例えば時分割多重化方式で、これらの送信シンボルをパイロットシンボルとともに多重化する。各送信スパンに関して、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、該送信スパンに関する１つ以上のシンボル時間において及び／又は１つ以上のサブバンドにおいてＮａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストするためのＮａｐの送信シンボルシーケンスを提供する。更に、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、異なる複数の送信スパンに関するＮａｐの送信シンボルシーケンスを多重化し、Ｎａｐ本のアクセスポイントアンテナ用のＮａｐの送信シンボルストリーム{xj}（ j =１．．．Ｎａｐ）を提供する。
【０１２１】
図５Ｂは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０とＴＸ空間プロセッサ４３０のもう１つの実施形態であるＴＸデータプロセッサ４２０ｂとＴＸ空間プロセッサ４３０ｂのブロック図である。この実施形態においては、ＴＸデータプロセッサ４２０ｂは、１つのデータストリーム{d}に関する１つのＴＸデータストリームプロセッサ５２０を含む。ＴＸデータストリームプロセッサ５２０は、図５Ａに関して上述されている方法でデータストリーム{d}を処理し、データシンボルを提供する。デマルチプレクサ５２９は、各データシンボルブロックがH(m)のＮＳの空間チャネルでブロードキャストされるようにするため、プロセッサ５２０からのデータシンボルを分離してＮＳのデータシンボルストリーム{sｌ}（l = １．．．ＮＳ）にする。
【０１２２】
ＴＸ空間プロセッサ４３０ａ内において、マルチプレクサ５３０は、ＮＳのデータシンボルストリームをＴＸデータプロセッサ４２０ｂから受け取り、パイロットシンボルに多重化し、ＮＳのデータ／パイロットシンボルストリームを提供する。行列乗算器５３２は、ステアリング行列V(m)を用いて各送信スパンmに関するデータ／パイロットシンボルの空間処理を行い、該送信スパンに関する送信シンボルを提供する。ＴＸ空間プロセッサ４３０ｂは、Ｎａｐ本のアクセスポイントアンテナ用のＮａｐの送信シンボルストリーム{xj}（ j = １．．．Ｎａｐ）を提供する。ＴＸ空間プロセッサ４３０ｂは、パイロットシンボル及びデータシンボルの両方に関する空間処理を行い、ＴＸ空間プロセッサ４３０ａは、データシンボルに関する空間拡散を行うがパイロットシンボルに関する空間拡散は行わない。
【０１２３】
図５Ａ及び５Ｂは、アクセスポイント１１０におけるＴＸデータプロセッサ４２０及びＴＸ空間プロセッサ４３０の典型的実施形態を示した図である。プロセッサ４２０及び４３０は、その他の方法で実装することもでき、これらの実装は、本発明の適用範囲内である。
【０１２４】
図６Ａは、図５Ａにおいて示されているアクセスポイント実施形態とともに使用することができる、ユーザー端末１２０における処理装置の実施形態、のブロック図である。Ｎｕｔの受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔは、受信されたパイロットシンボル{rip}（i ＝１．．．Ｎｕｔ）をチャネル推定器４８４に提供する。（図５Ａにおいて示されているように）アクセスポイント１１０が空間拡散なしでパイロットシンボルを送信する場合は、チャネル推定器４８４は、受信されたパイロットシンボルに基づき、チャネル応答行列H(m)の推定値であるH^m)を導き出す。次に、チャネル推定器４８４は、各送信スパンmに関するステアリング行列V(m)を入手し、有効チャネル応答行列の推定値であるH^eff(m)をH^eff(m) = H^(m)・V(m)として導き出す。ユーザー端末１２０は、両方のエンティティが各送信スパンmに関して同じステアリング行列V(m)を使用するように、アクセスポイント１１０と同期化される。アクセスポイント１１０が（図５Ｂにおいて示されているように）空間拡散を用いてパイロットシンボルを送信する場合は、チャネル推定器４８４は、受信されたパイロットシンボルに基づいて有効チャネル応答行列を直接推定する。いずれの場合においても、チャネル推定器４８４は、各送信スパンに関する推定された有効チャネル応答行列H^eff(m)を提供する。
【０１２５】
コントローラ４８０は、推定された有効チャネル応答行列H^eff(m)に基づき更にＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を用いて、各送信スパンに関する空間フィルタ行列M(m)及びおそらく対角行列D(m)を導き出す。ＲＸ空間プロセッサ４６０は、受信データシンボル{rai}（i = １．．．Ｎｕｔ）を受信装置４５４ａ乃至４５４ｕｔから入手し、行列M(m)及びD(m)をコントローラ４８０から入手する。ＲＸ空間プロセッサ４６０は、行列M(m)及びD(m)を用いて、各送信スパンに関する受信データシンボルに関する受信装置空間処理を行い、検出されたシンボルをＲＸデータプロセッサ４７０に提供する。
【０１２６】
図６Ａにおいて示されている実施形態に関して、ＲＸデータプロセッサ４７０ａは、マルチプレクサ／デマルチプレクサ６６８と、ＮＤのデータストリームに関するＮＤのＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａ乃至６７０ｎｄと、を含む。Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ６６８は、ＮＳの空間チャネルに関するＮＳの検出されたシンボルストリームを受け取って多重化／分離し、ＮＤのデータストリームに関するＮＤの検出されたシンボルストリームにする。各ＲＸデータストリームプロセッサ６７０内において、シンボルデマッピング装置６７２は、関連するデータストリームに関する検出シンボルを、該データストリームに関して用いられた変調方式に従って復調し、復調されたデータを提供する。チャネルデインターリーバー６７４は、該復調データを、アクセスポイント１１０によって該ストリームに関して行われたインターリービングを補完する形でデインターリービングする。復号器６７６は、該インターリービングされたデータを、該ストリームに関してアクセスポイント１１０によって行われた符号化を補完する形で復号する。例えば、ターボ符号化又は畳み込み式符号化がアクセスポイント１１０によって行われる場合は、ターボ復号器またはビテルビ（Viterbi）復号器を復号器６７６の代わりに使用することができる。復号器６７６は、各データシンボルブロックに関する復号されたデータパケットを含む復号されたデータストリームを提供する。
【０１２７】
図６Ｂは、ユーザー端末１２０に関するＳＩＣ手法を実装するＲＸ空間プロセッサ４６０ｂとＲＸデータプロセッサ４７０ｂのブロック図である。ＲＸ空間プロセッサ４６０ｂ及びＲＸデータプロセッサ４７０ｂは、ＮＤのデータストリームに関するＮＤのカスケードされた受信装置処理ステージを実装する。説明を単純化するため、ＮＤ＝ＮＳであり、更に、各データシンボルストリームは、各々のデータストリームに対応する。ステージ１乃至ＮＤ−１の各々は、空間プロセッサ６６０と、干渉除去器６６２と、ＲＸデータストリームプロセッサ６７０と、ＴＸデータストリームプロセッサ６８０と、を含む。最後のステージは、空間プロセッサ６６０ｎｄとＲＸデータストリームプロセッサ６７０ｎｄのみを含む。各ＲＸデータストリームは、図６Ａにおいて示されているように、シンボルデマッピング装置と、チャネルデインターリーバーと、復号器と、を含む。各ＴＸデータストリームプロセッサ６８０は、図５Ｂにおいて示されているように、符号器と、チャネルインターリーバーと、シンボルマッピング装置と、を含む。
【０１２８】
ステージ１に関して、空間プロセッサ６６０ａは、Ｎｕｔの受信されたシンボルストリームに関する受信装置空間処理を行い、１つの検出されたシンボルストリーム{ ｓ^１ }を提供する。ＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａは、検出されたシンボルストリーム{ ｓ^１}を復調、デインターリービング、及び復号し、対応する復号されたデータストリーム{ｄ^１}を提供する。ＴＸデータストリームプロセッサ６８０ａは、復号されたデータストリーム{ｄ^１}に関してアクセスポイント１１０によって行われたのと同じ方法で、復号されたデータストリーム{ｄ^１}を符号化、インターリービング、及び変調し、再変調されたシンボルストリーム{ｓ−１}を提供する。干渉除去器６６２ａは、再変調されたシンボルストリーム{ｓ−１}を推定有効チャネル応答行列H^eff(m)によって処理し、データシンボルストリーム{ｓ１}に起因するＮｕｔの干渉成分を入手する。Ｎｕｔの干渉成分は、Ｎｕｔの受信シンボルストリームから減じられ、Ｎｕｔの修正されたシンボルストリームが入手される。これらのＮｕｔの修正されたシンボルストリームは、ステージ２に提供される。
【０１２９】
ステージ２乃至ＮＤ−１の各々は、ステージ１と同じ処理を行うが、処理対象は、Ｎｕｔの受信シンボルストリームではなく、前ステージからのＮｕｔの修正されたシンボルストリームである。最後のステージは、ステージＮＤ−１からのＮｕｔの修正されたシンボルストリームの空間処理及び復号を行い、干渉の推定及び除去は行わない。
【０１３０】
空間プロセッサ６６０ａ乃至６６０ｎｄは、各々が、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、又はその他の何らかの手法を実装することができる。各空間プロセッサ６６０は、入力された（受信された又は修正された）シンボルベクトルrlsic(m)に空間フィルタ行列Mlsic(m)を乗じて検出されたシンボルベクトルs^lsic(m)を入手し、該ステージに関する検出されたシンボルストリームを提供する。行列Mlsic(m)は、該ステージに関する簡約化された有効チャネル応答推定値H^leff(m)に基づいて導き出される。
【０１３１】
２．ＭＩＳＯブロードキャスト
図７は、アクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０を有するＭＩＳＯシステム７００を示した図である。アクセスポイント７１０は、データ送信用の複数（Ｎａｐ本）のアンテナを装備する。各ユーザー端末７２０は、データ受信用の単一のアンテナを装備する。これらのユーザー端末は、アクセスポイント７１０のカバレッジエリア全体に分布することがある。アクセスポイントにおけるＮａｐ本のアンテナ及び各ユーザー端末における単一のアンテナによって異なるＭＩＳＯチャネルが形成される。ある所定のユーザー端末に関するＭＩＳＯチャネルは、１×Ｎａｐチャネル応答ローベクトルhによって表すことができ、ここで、h = [h1 h2…hＮａｐ]であり、項目hj( j =1…Nap)は、アクセスポイントアンテナjとユーザー端末アンテナとの間の結合を示している。
【０１３２】
空間拡散は、ブロードキャスト性能が予想される最悪時チャネル状態に依存しないようにするために、各単一アンテナユーザー端末によって観測された有効ＭＩＳＯチャネルをランダム化するために使用することができる。ＭＩＳＯシステムの場合は、アクセスポイントは、１つのカラムのみを含む変性ステアリング行列であるステアリングベクトルによる空間処理を行う。
【０１３３】
ＭＩＳＯシステムにおけるアクセスポイントで空間拡散のために行われる空間処理は、次式のように表すことができる。
【数１７】
2007527150.tif 000019
【０１３４】
ここで、s(m)は、送信スパンmにおいて送られるデータシンボルである。
【０１３５】
v(m)は、送信スパンmに関するＮａｐ×１ステアリングベクトルである。
【０１３６】
xmiso(m)は、送信スパンmにおいてＮａｐ本のアクセスポイントアンテナから送られるＮａｐ個の送信シンボルを有するＮａｐ×１ベクトルである。
【０１３７】
一組のＬのステアリングベクトルを生成することができ、これらのステアリングベクトルは、{v}又はv(i)(i = 1…L)で表される。該組内の１つのステアリングベクトルが各送信スパンmに関して選択され、アクセスポイントによる該送信スパンに関する空間処理のために使用される。
【０１３８】
各単一アンテナユーザー端末における空間拡散付き受信シンボルは次式のように表すことができる。
【数１８】
2007527150.tif 000020
【０１３９】
ここで、r(m)は、送信スパンmに関する受信シンボルである。
【０１４０】
heff(m)は、送信スパンmに関する有効チャネル応答であり、heff(m) = h(m)・v(m)である。
【０１４１】
n(m)は、送信スパンmに関する雑音である。
【０１４２】
式（１７）において示されているように、アクセスポイントによって行われた空間拡散に起因して、アクセスポイントによってブロードキャストされたデータシンボルは、実際のチャネル応答h(m)及びステアリングベクトルv(m)を含む有効チャネル応答heff(m)を観測する。ユーザー端末は、（例えば受信されたパイロットシンボルに基づいて）チャネル応答ベクトルh(m)の推定値であるh^(m)を導き出すことができる。これで、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値であるh^(m)を、h^eff(m) = h^(m)・v(m)として計算することができる。代替として、ユーザー端末は、例えば、v(m)を用いて送信されている受信パイロットシンボルに基づいて、有効チャネル応答を直接推定することができる。いずれの場合においても、ユーザー端末は、有効チャネル応答推定値h^eff(m)を用いて受信シンボルr(m)に関する検出（例えば、マッピングされたフィルタリング及び／又は等化）を行い、検出されたシンボルs^(m)を入手することができる。
【０１４３】
ＭＩＳＯシステムに関するブロードキャストの送信及び受信は、図２及び３に関して上述されているブロードキャストの送受信と同様に行うことができる。しかしながら、ＭＩＳＯシステムにおいてブロードキャスト送信のために入手して使用できる空間チャネルは１つだけである。図２において、ＭＩＳＯシステムにおけるブロードキャスト送信のために、１つのデータシンボルブロックが生成されて（ブロック２１２）ＮＭのサブブロックに分割され、これらのＮＭのサブブロックがＮＭの送信スパンにおいてブロードキャストされる（ブロック２１４）。各サブブロック／送信スパンに関してステアリングベクトルが選択され（ブロック２１８）、該サブブロック内のデータシンボルに関する空間処理のために使用される（ブロック２２０）。各サブブロックに関する送信シンボルは、関連する送信スパン内のＮａｐ本のアクセスポイントアンテナを通じてブロードキャストされる（ブロック２２２）。
【０１４４】
図３において、ＭＩＳＯシステムにおけるブロードキャスト受信のために、各サブブロックに関して、ユーザー端末の単一アンテナから１個以上の受信データシンボルが入手される（ブロック３１４）。各サブブロックに関してアクセスポイントによって使用されるステアリングベクトルが決定され（ブロック３１６）、有効チャネル応答推定値h^eff(m)を導き出すために使用される（ブロック３２０）。次に、有効チャネル応答推定値h^eff(m)は、該サブブロックに関する受信データシンボル検出のために使用される。現在のデータシンボルブロックに関するＮＭのすべてのサブブロックが受信された後は、該ブロックに関する検出シンボルが処理（復調、デインターリービング、及び復号）され、該ブロックに関する復号データが入手される（ブロック３２６）。
【０１４５】
図８は、ＭＩＳＯシステム７００におけるアクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０のブロック図である。ユーザー端末７２０は、図７におけるユーザー端末の１つである。アクセスポイント７１０において、ＴＸデータプロセッサ８２０は、データストリーム{d}に関するデータ処理を行って対応するデータシンボルストリーム{s}を入手する。ＴＸデータプロセッサ８２０は、図５Ｂ内のＴＸデータストリームプロセッサ５２０とともに実装することができる。ＴＸ空間プロセッサ８３０は、（例えば式（１６）に示されているように）ステアリングベクトルを用いてデータシンボルストリームに関する空間拡散を行い、パイロットシンボルに多重化し、Ｎａｐの送信シンボルストリームを提供する。Ｎａｐの送信装置８３２ａ乃至８３２ａｐは、Ｎａｐの送信シンボルストリームのコンディショニングを行ってＮａｐ個の変調信号を生成し、これらのＮａｐ個の変調信号は、Ｎａｐ本のアンテナ８３４ａ乃至８３４ａｐからそれぞれ送信される。
【０１４６】
ユーザー端末７２０において、Ｎａｐ個の送信された信号がアンテナ８５２によって受信され、該アンテナから受信された信号は、受信装置８５４によってコンディショニングされて受信シンボルが入手される。チャネル推定器８８４は、受信されたパイロットシンボル及び各送信スパンに関して用いられたステアリングベクトルv(m)に基づいて、有効チャネル応答推定値h^eff(m)を導き出す。検出器８６０は、有効チャネル応答推定値h^eff(m)を用いて受信データシンボルに関する検出（例えば、マッチングされたフィルタリング及び／又は等化）を行い、１つの検出シンボルストリーム{s^}を提供する。ＲＸデータプロセッサ８７０は、検出されたシンボルストリームを処理（デマッピング、デインターリービング、及び復号）し、復号されたデータシンボル{d^}を提供する。ＲＸデータプロセッサ８７０は、図６ＡのＲＸデータストリームプロセッサ６７０ａとともに実装することができる。
【０１４７】
コントローラ８４０及び８８０は、アクセスポイント７１０及びユーザー端末７２０における様々な処理装置の動作をそれぞれ制御する。メモリ装置８４２及び８８２は、コントローラ８４０及び８８０によってそれぞれ使用されるデータ及び／又はプログラムコードを格納する。
【０１４８】
３．ＯＦＤＭを基礎にするシステム
本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、単搬送波システム及び多搬送波システムに関して使用することができる。多搬送波は、ＯＦＤＭ又はその他の何らかの構成を用いて入手することができる。ＯＦＤＭを基礎にするシステムの場合は、ブロードキャストに用いられるサブバンドの各々に関して空間拡散を行うことができる。
【０１４９】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（即ち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合は、各ＯＦＤＭシンボル時間ｎにおいて各サブバンドｋに関して１つのデータシンボルベクトルs(k,n)を形成させることができる。ベクトルs(k,n)は、ＯＦＤＭシンボル時間においてサブバンドkのＮＳの空間チャネルを介してブロードキャストするための最大でＮＳ個のデータシンボルを含む。又、送信スパンに関するインデックスmの代わりに、サブバンドk及びＯＦＤＭシンボル時間nに関するk, nが使用される。１つのＯＦＤＭシンボル時間には、最大でＮＦのベクトルs(k, n)(k = 1…ＮＦ)をＮＦのサブバンドで同時にブロードキャストすることができる。送信スパンは、１つ以上のＯＦＤＭシンボル時間において１つ以上のサブバンドをカバーすることができる。
【０１５０】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、ＮＤのデータシンボルブロックは様々な方法でブロードキャストすることができる。例えば、各データシンボルブロックは、ＮＰのサブバンドの各々に関するベクトルs(k, n)の１つの項目としてブロードキャストすることができる。この場合は、各データシンボルブロックは、ＮＰの全サブバンドでブロードキャストされ、周波数ダイバーシティを達成させる。各データシンボルブロックは、１つ又は複数のＯＦＤＭシンボル時間にまたがることができる。従って、各データシンボルブロックは、周波数次元及び／又は時間次元（システム設計に依る）＋ 空間次元（空間拡散の場合）にまたがることができる。
【０１５１】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに関しては、ステアリング行列も様々な方法で選択することができる。サブバンドに関するステアリング行列は、上述されているように、決定方式、疑似ランダム方式、または置換方式で選択することができる。例えば、ＯＦＤＭシンボル時間nにおいて組内のＬのステアリング行列を巡回してサブバンド１乃至ＮＦに関して順次に選択し、次に、ＯＦＤＭシンボル時間n＋１においてサブバンド１乃至ＮＦに関して順次で選択し、以下同様にすることができる。組内のステアリング行列数は、サブバンド数よりも少なくすること、等しくすること、又は多くすることができる。上記のＬ＝ＮＭ、Ｌ＜ＮＭ、及びＬ＞ＮＭに関する３つの事例は、サブバンドに関しても当てはめることができる（但し、ＮＭの代わりにＮＦが用いられる）。
【０１５２】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＳＯシステム（即ち、ＭＩＳＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合は、ＯＦＤＭシンボル時間ｎにおいて各サブバンドｋで１つのデータシンボルs(k,n)をブロードキャストすることができる。１つのＯＦＤＭシンボル時間においては、ＮＦのサブバンドで最高ＮＦ個のデータシンボルs(k,n)(k = 1…NF)を同時並行してブロードキャストすることができる。各データシンボルブロックは、１つ又は複数のサブバンドで及び／又は１つ又は複数のＯＦＤＭシンボル時間でブロードキャストすることができる。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいては、ステアリングベクトルは、ステアリング行列に関する方法と同様の方法で選択することができる。
【０１５３】
ＯＦＤＭを基礎にするシステムの場合において、図４の各送信装置４３２及び図８の各送信装置８３２は、関連する送信アンテナのＮＦのすべてのサブバンドに関する送信シンボルについてのＯＦＭＤ変調を行う。ＯＦＤＭ変調の場合は、各ＯＦＤＭシンボル時間においてＮＦのサブバンドでブロードキャストされるＮＦの送信シンボルが、ＮＦポイント逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域に変換され、ＮＦのチップを含む「変換された」シンボルが入手される。周波数選択性フェージングに起因するシンボル間干渉（ＩＳＩ）に対処するために、一般的には、各変換されたシンボルの一部（即ち、Ｎｃｐのチップ）が繰り返されて対応するＯＦＤＭシンボルが形成される。各ＯＦＤＭシンボルは、Ｎｐ＋Ｎｃｐチップ時間である１つのＯＦＤＭシンボル時間においてブロードキャストされ、ここで、Ｎｃｐは、サイ クリックプリフィックス長である。各送信装置は、１つのＯＦＤＭシンボルストリームを生成して該ＯＦＤＭストリームをさらにコンディショニングし、関連アンテナからブロードキャストするための変調信号を生成する。図４の各受信装置４５４及び図８の各受信装置８５４は、受信信号に関する補完的なＯＦＤＭ復調を行い、受信データシンボル及び受信パイロットシンボルを入手する。
【０１５４】
４．送信ダイバーシティ
空間拡散は、時空間送信ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）、空間−周波数送信ダイバーシティ（ＳＦＴＤ）、直交送信ダイバーシティ（ＯＴＤ）、等の様々な送信ダイバーシティ方式と組み合わせて使用することができる。ＳＴＴＤ方式は、２つのシンボル時間において２本のアンテナから各対のデータシンボルを送信することによって時空間ダイバーシティを達成させる。ＳＦＴＤ方式は、２つのサブバンドにおいて２本のアンテナから各対のデータシンボルを送信することによって空間−周波数ダイバーシティを達成させる。ＯＴＤ方式は、２つのシンボル時間において２つの直交符号を用いて２本のアンテナから同時に２つのデータシンボルを送信することによって時空間ダイバーシティを達成させる。空間拡散は、これらの送信ダイバーシティ方式に関する性能向上を可能にすることができる。
【０１５５】
ＳＴＴＤ方式においては、アクセスポイントは、送信スパンmにおいてブロードキャストされる各対のデータシンボルsａ(m)及びsｂ(m)に関して、２つの符号化されたシンボルベクトル、例えば、s１(m) = [sａ (m) sｂ(m)]T及びs２(m) = [s*ｂ(m) − s*ａ(m)]Tを生成する。ここで、“ * ”は、複素共役を示し、“T”は、転置を示す。各ベクトルは、１つのシンボル時間においてＮａｐ本のアクセスポイントアンテナからブロードキャストされる２つの符号化されたシンボルを含む。ベクトルs１(m)は、第１のシンボル時間においてブロードキャストされ、ベクトルs２(m)は、次のシンボル時間においてブロードキャストされる。各データシンボルは、両方のベクトルに含まれており、従って、２つのシンボル時間にわたってブロードキャストされる。
【０１５６】
アクセスポイントは、次式のように、同じステアリング行列を用いて２つのベクトルs１(m)及びs２(m)に関する空間拡散を行う。
【数１９】
2007527150.tif 000021
【０１５７】
ここで、Vsnd (m)は、送信スパンmに関するＮａｐ×２行列である。
【０１５８】
xsnd,i(m)は、送信スパンmのシンボル時間iにおいてＮａｐ本のアクセスポイントアンテナから送信されるＮａｐ個の送信シンボルを有するＮａｐ×１ベクトルである。
【０１５９】
ユーザー端末が単一アンテナを装備する場合は、受信されたシンボルは次式のように表すことができる。
【数２０】
2007527150.tif 000022
【０１６０】
ここで、ri(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する受信シンボルである。
【０１６１】
h(m)は、送信スパンmに関する１×Ｎａｐチャネル応答ローベクトルである。
【０１６２】
heff,snd(m)は、送信スパンmに関する１×２有効チャネル応答ローベクトルであり、heff,snd(m) = h(m)・Vsnd(m) = [heff,1(m) heff,2(m)]である。
【０１６３】
ni(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する雑音である。
【０１６４】
チャネル応答h(m)は、送信スパンmの2つのシンボル時間にわたって一定であると仮定されている。
【０１６５】
単一アンテナユーザー端末は、これらの２つのデータシンボルの推定値sａ(m)及びsｂ(m)を次式のようにして導き出すことができる。
【数２１】
2007527150.tif 000023
【０１６６】
ここで、h^eff,i(m)は、heff,i(m)の推定値である(i = 1, 2)
β'(m) = |h^eff,1(m) |2 + | h^eff,1(m) |2
n'a(m)及びn'b(m)は、検出されたシンボルs^a(m)及びs^b(m)に関する処理後雑音である。
【０１６７】
ユーザー端末が複数のアンテナを装備している場合は、受信シンボルは次式のように表すことができる。
【数２２】
2007527150.tif 000024
【０１６８】
ここで、ri(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関するＮｕｔ個の受信シンボルを有するＮｕｔ×１ベクトルである。
【０１６９】
H(m)は、送信スパンmに関するＮｕｔ×Ｎａｐチャネル応答行列である。
【０１７０】
Ｈeff,snd(m)は、送信スパンmに関するＮｕｔ×２有効チャネル応答行列であり、Heff,snd(m) =H(m)・Vsnd(m) = [heff,1(m) heff,2(m)]である。
【０１７１】
ni(m)は、送信スパンmのシンボル時間iに関する雑音ベクトルである。
【０１７２】
チャネル応答H(m)は、送信スパンmの2つのシンボル時間にわたって一定であると仮定されている。
【０１７３】
マルチアンテナユーザー端末は、これらの２つのデータシンボルの推定値sａ(m)及びsｂ(m)を次式のように導き出すことができる。
【数２３】
2007527150.tif 000025
【０１７４】
ここで、h^eff,i(m)は、heff,i(m)の推定値である(i = 1, 2)
【数２４】
2007527150.tif 000026
【０１７５】
n”ａ(m)及びn”ｂ(m)は、検出されたシンボルs^ａ(m)及びs^ｂ(m)に関するそれぞれの処理後雑音である。
【０１７６】
ＳＦＴＤ方式においては、２つのベクトルs１(m)及びs２(m)は、同じシンボル時間において２つの異なるサブバンドでブロードキャストされる。ＳＦＴＤ方式に関しても上記の同じ送信処理及び受信処理を行うことができ、この場合のインデックスiは、シンボル時間ではなくサブバンドを表している。チャネル応答は送信スパン全体にわたってほぼ一定であると仮定されているため、２つの隣接するサブバンドk及びk+１を用いて２つのベクトルs１(m)及びs２(m)をブロードキャストすることができる。
【０１７７】
５．ハイブリッド型マルチアンテナシステム
図９は、アクセスポイント９１０及びユーザー端末９２０を有するマルチアンテナシステム９００を示した図である。アクセスポイント９１０は、データ送信用の複数（Ｎａｐ本）のアンテナを装備する。各ユーザー端末９２０は、データを受信するために単一のアンテナ又は複数（Ｎａｐ本）のアンテナを装備することができる。各マルチアンテナユーザー端末は、アクセスポイントとの各々のＭＩＭＯチャネルを有しており、ＭＩＭＯブロードキャスト送信及びＭＩＳＯブロードキャスト送信をアクセスポイントから受信することができる。各単一アンテナユーザー端末は、アクセスポイントとの各々のＭＩＳＯチャネルを有しており、後述されるように、ＭＩＳＯブロードキャスト送信及びおそらくＭＩＭＯブロードキャスト送信の一部をアクセスポイントから受信することができる。
【０１７８】
アクセスポイント９１０は、システム９００において様々な方法でデータをブロードキャストすることができる。一実施形態においては、アクセスポイント９１０は、（１）マルチアンテナユーザー端末によって受信することができるＭＩＭＯブロードキャスト送信、及び（２）単一アンテナユーザー端末及びマルチアンテナユーザー端末の両方によって受信することができるＭＩＳＯブロードキャスト送信、を送ることができる。ＭＩＭＯブロードキャスト送信及びＭＩＳＯブロードキャスト送信は、（１）時分割多重（ＴＤＭ）方式を用いて異なる時間間隔で、（２）周波数分割多重（ＦＤＭ）方式を用いて異なる互いに素の集合で、（３）符号分割多重（ＣＤＭ）方式を用いて異なる符号チャネルで、その他の何らかの多重方式で、又はこれらの多重方式のいずれかの組合せで、送ることができる。もう１つの実施形態においては、アクセスポイント９１０は、単一アンテナユーザー端末が（例えば基本ブロードキャストサービスのために）ブロードキャスト送信の一部を回復させることができ更にマルチアンテナユーザー端末がブロードキャスト送信全体（十分なリンクマージンを有する場合）を回復させることができるような方法で、ＭＩＭＯロードキャスト送信を送る。さらにもう１つの実施形態においては、アクセスポイント９１０は、ユーザー端末に関して予想されるチャネル状態に基づいて、（例えばＭＩＭＯブロードキャストとＭＩＳＯブロードキャストとの間における）ブロードキャスト送信を調整することができる。
【０１７９】
６．ブロードキャスト送信方式
マルチアンテナシステムは、様々な方法でＭＩＭＯブロードキャストを行うことができる。第１のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、複数（ＮＤ）のデータストリームを同時にブロードキャストし、すべてのデータストリームに関して同じデータ速度及び同じ送信電力を使用する。ここで、ＮＳ≧ＮＤ＞１である。データ速度は、例えば、（マルチアンテナユーザー端末に関して予想される最悪時の実際のチャネルよりも優れているべきである）マルチアンテナユーザー端末に関して予想される最悪時有効チャネルに基づいて選択することができる。これで、ブロードキャストカバレッジエリア内のほとんどのマルチアンテナユーザー端末がＮＤのデータストリームを回復させることができる。
【０１８０】
第２のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、ＮＤのデータストリームを同時にブロードキャストし、これらのデータストリームに関して異なるデータ速度及び同じ送信電力を使用する。このブロードキャスト方式は、ブロードキャストカバレッジエリアにおいて「階層化された」ブロードキャストを提供するために使用することができる。各データストリームは、そのデータ速度によって決定される異なったブロードキャストカバレッジエリアを有する。データ速度が最も遅いデータストリームは、最大のブロードキャストカバレッジエリアを有し、データ速度が最も速いデータストリームは、最小のブロードキャストカバレッジエリアを有する。各ユーザー端末は、（１）所在場所とチャネル状態及び（２）採用されている受信装置空間処理法に依存して、データストリームのうちの１つ、一部、又は全部を回復させることができる。ユーザー端末が線形受信装置空間処理法（例えば、ＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法）を使用する場合で、十分に大きいリンクマージンを有する場合は、より高速のデータ速度でデータストリームを回復させることができる。ユーザー端末は、小さいリンクマージンを有する（例えば、カバレッジエリアの縁部に所在する）場合は、より低速のデータ速度のデータストリームしか回復させることができない。ユーザー端末がＳＩＣ法を使用する場合は、該ユーザー端末がカバレッジエリアの縁部に所在する場合でも、より高速のデータ速度でデータストリームを回復させること及びより低速のデータ速度でデータストリームを回復させることができる。ユーザー端末は、最初により低速のデータストリームを回復させ、次に、より高速のデータストリームを回復させるために必要なより高いＳＮＲを達成させるための干渉除去を行うことができる。
【０１８１】
第３のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、ＮＤのデータストリームを同時にブロードキャストし、これらのデータストリームに関して同じデータ速度及び異なる送信電力を使用する。異なる送信電力は、各データストリームに関するデータシンボルに、該データストリームに関する送信電力量を決定するスケーリングファクタを乗じることによって入手することができる。階層化ブロードキャストサービスもこのブロードキャスト方式によって達成させることができる。最高の送信電力を有するデータストリームは、最大のブロードキャストカバレッジエリアを有しており、ほとんどのユーザー端末によって回復させることができる。逆に、最低の送信電力を有するデータストリームは、最小のブロードキャストカバレッジエリアを有する。ＳＩＣ法を使用した場合は、電力がより低いデータストリームを、小さいリンクマージンを有するユーザー端末によって回復させることもできる。
【０１８２】
第２の及び第３のＭＩＭＯブロードキャスト方式は、マルチアンテナユーザー端末及び単一アンテナユーザー端末の両方をサポートするために使用することができる。単一アンテナユーザー端末は、最低のデータ速度を有するデータストリーム又は最高の送信電力を有するデータストリームを回復させることができる。残りのデータストリームは、このデータストリームに対する干渉として作用することになる。マルチアンテナユーザー端末は、追加のアンテナを用いてより多くのデータストリームを回復させることができる。マルチアンテナユーザー端末が上記のＳＩＣ法を使用する場合は、データストリームは、要求されるＳＮＲによって決定された順次で回復させることができる。最低のデータ速度又は最高の送信電力を有するデータストリームが最初に回復され、次に、次に最低のデータ速度又は次に最高の送信電力を有するデータストリームが回復され、以下同様である。
【０１８３】
第４のＭＩＭＯブロードキャスト方式においては、アクセスポイントは、ユーザー端末に関する無線チャネルの予想容量に依存して、異なった数のデータストリームを送信する。チャネル容量は、オペレーティングＳＮＲ及びチャネル特性（例えば、異なる送信アンテナ／受信アンテナの対に関するチャネル利得が相互に関連しているかどうか）の関数である。予想チャネル容量が低い場合は、アクセスポイントは、各データストリームがより高いＳＮＲを達成できるように、より少ないデータストリームをブロードキャストしてこれらのより少ないデータストリームに関して利用可能な送信電力を配分することができる。逆に、予想チャネル容量がより高いときには、アクセスポイントは、より多くのデータストリームをブロードキャストすることができる。
【０１８４】
ＭＩＭＯブロードキャスト及びＭＩＳＯブロードキャストの両方に関して、アクセスポイントは、チャネル容量、サービス上の要求事項、等の様々な要因に基づいて各送信スパンに関するデータ速度を調整することができる。その他のブロードキャスト方式も空間拡散とともに実装することができ、この実装は、本発明の適用範囲内である。
【０１８５】
７．ブロードキャスト性能
各データシンボルストリームの性能は、該ストリームに関して達成されるダイバーシティ次数に依存する。他方、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、送信アンテナ数、受信アンテナ数、受信装置空間処理法、及び空間拡散の使用の有無に依存する。一般的には、性能は、ダイバーシティ次数が大きくなるほど向上する。
【０１８６】
空間拡散が使用されない場合で、線形受信装置空間処理法（例えば、ＣＣＭＩ法又はＭＭＳＥ法）を使用してＮＳのデータシンボルストリームを検出時には、これらのデータシンボルストリームの各々は、同じダイバーシティ次数を観測する。Ｎｕｔ≧Ｎａｐであって、１つのデータシンボルストリームがHeff(m)の各空間チャネルでブロードキャストされ、このためＮＤ＝ＮＳ＝Ｎａｐである場合は、各データシンボルストリームは、Ｎｕｔ−Ｎａｐ＋１のダイバーシティ次数を観測する。Ｎａｐ＝Ｎｕｔの対称的ＭＩＭＯチャネルの場合は、各検出されたシンボルストリームは、そのＳＮＲに関して１のダイバーシティ次数及びレイリー分布を有する。これらのデータシンボルストリームはすべて、同じＳＮＲ分布を有する。
【０１８７】
空間拡散が使用されない場合で、ＳＩＣ法を用いてＮＳの数のデータシンボルストリームを検出時には、各データシンボルストリームは異なるダイバーシティ次数を観測する。同じく、Ｎｕｔ≧Ｎａｐであって、更に、１つのデータシンボルストリームがHeff（m）の各空間チャネルでブロードキャストされる場合は、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、Ｎｕｔ−Ｎａｐ＋lであり、ここで、lは、該ストリームが検出されるステージ番号である。従って、のちに検出されるデータシンボルストリームのほうが高いダイバーシティ次数を有しており、より良いＳＮＲを有する傾向があり、このことは、これらのストリームに関してより高速のデータ速度を使用するのを許容する。
【０１８８】
空間拡散が使用された場合は、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、該ストリーム内の各符号ブロックに関して複数の異なるステアリング行列を使用することによって実効的に向上される。各々の異なるステアリング行列は、符号ブロックがＭＩＭＯチャネルの異なる状態を入手することを可能にし、異なる送信アンテナ又は受信アンテナを有することと等しいとみなすことができる。これで、各データシンボルストリームに関するダイバーシティ次数は、符号ブロックに関して用いられた異なるステアリング行列数（アクセスポイントアンテナ数及びユーザー端末アンテナ数よりもはるかに多くなる可能性がある）と関連づけることができる。空間拡散は、典型的には、より低いダイバーシティ次数を有するデータシンボルストリームに関する性能をより向上させる。
【０１８９】
空間拡散は、ブロードキャスト送信に関するスループット及び／又はカバレッジエリアを向上させるために使用することができる。（空間拡散を使用しない）従来のＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムは、典型的には、ブロードキャストカバレッジエリア内の全ユーザー端末に関する予想最悪時チャネル状態に基づいてブロードキャスト送信用のデータ速度を選択する。この最悪時チャネル状態は、典型的には、符号ブロック全体にわたってフェージング／変化しない「不良」チャネルに対応する。空間拡散を使用した場合は、各符号ブロック全体にわたって有効なＭＩＭＯチャネル又はＭＩＳＯチャネルがランダム化され、ユーザー端末が符号ブロック全体に関して不良チャネルを観測する可能性が実質的に低下される。このことは、より高速のデータ速度をブロードキャスト送信のために使用可能にする。同様に、ある所定のデータ速度に関して、空間拡散は、より広範なブロードキャストカバレッジエリアを提供することができる。一般的には、ブロードキャスト送信に関するデータ速度が高速になるほどブロードキャストカバレッジエリアが狭くなる。更に、停止上の要求が厳しいほうが（即ち、停止確率が低い方が）ブロードキャストカバレッジエリアが狭くなる。空間拡散は、従来のＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムよりも向上した性能（例えば、より高速のデータ速度、より広範なブロードキャストカバレッジエリア、及び／又はより低い停止確率、等）を提供することができる。
【０１９０】
図１０Ａは、１つの典型的ＭＩＭＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の累積分布関数（ＣＤＦ）の作図である。このＭＩＭＯシステムにおいては、アクセスポイントは、４本のアンテナ（Ｎａｐ＝４）を装備しており、ユーザー端末は、カバレッジエリア全体にわたって無作為に分布しており、更に、各ユーザー端末は、４本のアンテナ（Ｎｕｔ＝４）を装備している。ユーザー端末に関するＭＩＭＯチャネルは、式（１）に関する上記のとおり仮定されており、１本の受信アンテナごとのオペレーティングＳＮＲは、カバレッジエリアの縁部に所在するユーザー端末の場合は２０ｄＢである。これらのユーザー端末は、ＭＭＳＥ法を使用する。
【０１９１】
作図１０１０は、ブロードキャスト送信に関して空間拡散が行われない場合に関する全体的なスペクトル効率のＣＤＦを示した図であり、常に単一のステアリング行列（Ｌ＝１）による送信ステアリングを行うことに相当する。スペクトル効率は、ビット／秒／Ｈｚ（ｂｐｓ／Ｈｚ）で示される。ある所定のスペクトル効率xに関して、ＣＤＦは、xよりも低い全体的スペクトル効率を達成させているユーザー端末の割合を示している。例えば、ポイント１０１２は、全ユーザー端末の１％（１０−２）が９ｂｐｓ／Ｈｚよりも低い全体的スペクトル効率を達成していることを示している。アクセスポイントが９ｂｐｓ／Ｈｚの全体的速度でデータをブロードキャストする場合は、全ユーザー端末の１％が該ブロードキャスト送信を正確に復号することができない。この割合は、停止確率とも呼ばれる。
【０１９２】
作図１０２０、１０３０及び１０４０は、４、１６及び６４のステアリング行列をそれぞれ用いた空間拡散によって達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦを示している。点１０２２、１０３２及び１０４２は、停止確率が１％である場合においては、４、１６及び６４のステアリング行列による全体的スペクトル効率がそれぞれ１２．５、１４．６及び１５．８  ｂｐｓ／Ｈｚであることを示している。１％の停止確率の場合において、空間拡散の使用は、典型的ＭＩＭＯシステムに関する全体的スペクトル効率を９ｂｐｓ／Ｈｚから約１５．８ｂｐｓ／Ｈｚ（６４のステアリング行列を使用）に向上させる。ライン１０５０は、停止確率が５０％の場合であり、４つの事例に関する平均の全体的スペクトル効率を決定するために参照することができる。
【０１９３】
図１０Ｂは、１つの典型的ＭＩＳＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦの作図である。このＭＩＳＯシステムにおいては、アクセスポイントは、４本のアンテナ（Ｎａｐ＝４）を装備しており、ユーザー端末は、カバレッジエリア全体にわたって無作為に分布しており、更に、各ユーザー端末は、４本のアンテナ（Ｎｕｔ＝４）を装備している。ユーザー端末に関するＭＩＳＯチャネルは、上記のとおり仮定されており、オペレーティングＳＮＲ／Ｒｘは、カバレッジエリアの縁部に所在するユーザー端末の場合は１０ｄＢである。
【０１９４】
作図１０６０は、ブロードキャスト送信に関して空間拡散が行われない（Ｌ＝１）場合に関する全体的なスペクトル効率のＣＤＦを示した図である。作図１０７０、１０８０及び１０９０は、４、１６及び６４のステアリング行列をそれぞれ用いた空間拡散によって達成された全体的スペクトル効率のＣＤＦを示している。点１０６２、１０７２、１０８２及び１０９２は、停止確率が１％である場合においては、１、４、１６及び６４のステアリング行列による全体的スペクトル効率がそれぞれ０．１、０．８、１．７、及び２．２ｂｐｓ／Ｈｚであることを示している。この場合も、ブロードキャスト送信のために空間拡散を使用することによって実質的利得が達成される。
【０１９５】
図１０Ａ及び１０Ｂは、幾つかの具体的な仮定を行った場合における典型的ＭＩＭＯシステム及びＭＩＳＯシステムに関する性能を示した図である。一般的には、性能向上量は、様々な要因（無線チャネルの特性、送信アンテナと受信アンテナの本数、ユーザー端末において用いられる空間処理法、データ送信に用いられる符号化方式と変調方式、等）に依存する。
【０１９６】
８．ステアリング行列及びベクトル生成
ＭＩＭＯシステムにおける空間拡散のために使用されるステアリング行列及びＭＩＳＯシステムに関して使用されるステアリングベクトルは、様々な方法で生成することができる。以下では、これらのステアリング行列及びステアリングベクトルを生成するための幾つかの典型的方式が説明される。ステアリング行列／ステアリングベクトルの組は、予め計算してアクセスポイント及びユーザー端末に保存しておき、その後に必要に応じて検索して使用することができる。代替として、これらのステアリング行列／ステアリングベクトルは、必要に応じてリアルタイムで計算することができる。
【０１９７】
Ａ．ステアリング行列生成
ステアリング行列はユニタリ行列であるべきであり、更に下記の条件を満たすべきである。
【数２５】
2007527150.tif 000027
【０１９８】
式（２３）は、V(i)の各カラムが単位エネルギーを有しており更にV(i)の全カラムが互いに直交であることを示している。この条件は、ステアリング行列V(i)を用いて同時にブロードキャストされるＮＳのデータシンボルが同じ電力を有するようにし更に送信前に互いに直交であるようにする。
【０１９９】
いずれか２つの相関関係のないステアリング行列がゼロ又は小さい値になるようにするために、ステアリング行列の一部は相関関係を有さないようにすることもできる。この条件は、次式のように表すことができる。
【数２６】
2007527150.tif 000028
【０２００】
ここで、C(ij)は、V(i)及びV(j)に関する相関行列であり、0は、すべてゼロの行列である。式（２４）の条件は、幾つかの用途に関する性能を向上させることができるが、ほとんどの用途の場合は必要ない。
【０２０１】
様々な方式を用いて一組のＬのステアリング行列{V}を生成することができる。第１の方式においては、これらのＬのステアリング行列は、ランダム変数の行列に基づいて生成される。最初に、独立していて更にまったく同じように分布している複素ガウスランダム変数であって各々がゼロの平均と単位偏差を持った要素を有するＮＳｘＮａｐ行列Ｇが生成される。更に、GのＮａｐ×Ｎａｐ相関行列がＲ＝ＧＨ・Ｇとして計算され、固有値分解を用いて次式のように分解される。
【数２７】
2007527150.tif 000029
【０２０２】
ここで、Ｅは、Ｒの固有ベクトルのＮap×ＮＳユニタリ行列である。
【０２０３】
Ｄは、Ｒの固有値のＮＳ×ＮＳ対角行列である。
【０２０４】
対角行列Ｄは、GのＮＳの固有モードに関する電力利得を表すＲの固有値を含む。行列Ｅは、ステアリング行列V(i)として使用され、組に加えられる。行列Ｅは、固有値分解を通じて入手されるため、ステアリング行列V(i)はユニタリ行列である。このプロセスは、Ｌのすべてのステアリング行列が生成されるまで繰り返される。
【０２０５】
第２の方式においては、Ｌのステアリング行列は、一組の（ｌｏｇ２Ｌ）＋１の独立した等方分布ユニタリ行列に基づいて生成される。ランダムユニタリ行列は、いずれかの決定方式のＮａｐ×Ｎａｐユニタリ行列による事前乗算によって確率密度が変化しない場合は、等方分布している。組内のステアリング行列に関するインデックスiは、i = l１、l２…lＱとして示すことができる。ここで、Q = ｌｏｇ２L、l１は、インデックスiの第１のビット、lＱは、インデックスiの最後のビットであり、各ビットは、０又は１の値をとることができる。次に、Ｌのステアリング行列は次式のように生成することができる。
【数２８】
2007527150.tif 000030
【０２０６】
ここで、V０は、Ｎａｐ×ＮＳの独立した等方分布ユニタリ行列である。
【０２０７】
Ωljj（j = 1…Q）は、Ｎａｐ×Ｎａｐの独立した等方分布ユニタリ行列である。
【０２０８】
行列V0は、例えば、VＴ0＝［ＩNＢ 0］として定義することができ、ここで、ＩNＳは、ＮＳ×ＮＳアイデンティティ行列である。第２の方式は、"Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations" IEEE Transaction on Information Theory, Vol.48, No.4, April 2002（「構造化ユニタリ時空自動符号化群」 IEEEによる情報理論の取り扱い）においてＴ．Ｌ．マルゼッタ、等によって説明されている。
【０２０９】
第３の方式においては、Ｌのステアリング行列は、次式のように、Ｎａｐ次元複素空間において最初のユニタリステアリング行列V(1)を連続的に回転させることによって生成される。
【数２９】
2007527150.tif 000031
【０２１０】
ここで、Θiは、次式のように定義されるＮａｐ×Ｎａｐ対角ユニタリ行列である。
【数３０】
2007527150.tif 000032
【０２１１】
u１,u２,…uＮａｐは、例えば行列Θi によって生成されたステアリング行列間の相関関係が可能なかぎり小さくなるように選択されるＮａｐ個の異なる値であり、各々が０乃至からＬ−１の範囲内にある。ΘiのＮａｐの対角要素は、Ｌ番目の１のべき根である。最初のユニタリステアリング行列V(1)は、Ｎａｐ×Ｎａｐのフーリエ行列のＮＳの異なるカラムによって形成させることができ、ここで、（n,m）番目の項目wn,mは、次式によって与えられる。
【数３１】
2007527150.tif 000033
【０２１２】
ここで、nは、ローインデックス、mは、カラムインデックスである。第３の方式は、"Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations" IEEE Transaction on Information Theory, Vol. 46, No. 6, September 2000（「体系的ユニタリ時空群設計」ＩＥＥＥによる情報理論の取り扱い）において、Ｂ．Ｍ．ホフバルト、等によって説明されている。
【０２１３】
第４の方式においては、Ｌのステアリング行列は、基底行列Ｂ及び異なるスカラーを用いて生成される。この基底行列は、ウォルシュ行列、フーリエ行列、又はその他の何らかの行列であることができる。２×２ウォルシュ行列は、
【数３２】
2007527150.tif 000034
【０２１４】
で表すことができる。より大きなウォルシュ行列Ｗ２Ｎｘ２Ｎは、次式のように、より小さいウォルシュ行列ＷＮｘＮから形成させることができる。
【数３３】
2007527150.tif 000035
【０２１５】
ウォルシュ行列は、２のべき乗である次元を有する。Ｎａｐ×Ｎａｐフーリエ行列Ｆは、式（２９）において示されているように定義された要素を用いて形成することができる。
【０２１６】
ＮａｐｘＮａｐウォルシュ行列Ｗ、フーリエ行列Ｆ、又はその他の何らかの行列を基底行列Ｂとして使用してその他のステアリング行列を形成することができる。基底行列のロー２乃至Ｎａｐの各々は、Ｍの可能な異なるスカラーのうちの１つを独立して乗じることができ、ここで、Ｍ＞１である。ＭＮａｐ−１の異なるステアリング行列を、Ｎａｐ−１のローに関するＭのスカラーのＭＮａｐ−１の異なる置換から入手することができる。例えば、ロー２乃至Ｎａｐの各々は、＋１、−１、＋j、又は−jのスカラーを独立して乗じることができ、ここで、
【数３４】
2007527150.tif 000036
【０２１７】
である。Ｎａｐ＝４及びＭ＝４である場合は、これらの４つの異なるスカラーを用いて６４の異なるステアリング行列を基底行列Ｂから生成することができる。その他のスカラー、例えば、e±j3πiA、e±jπiA、±ejπiB、等を用いて追加のステアリング行列を生成することができる。一般的には、基底行列の各々のローは、ejθの形を有するいずれかのスカラーを乗じることができ、ここで、θは、いずれかの位相値であることができる。ＮａｐｘＮａｐのステアリング行列はV(i)＝gＮａｐ・Ｂ(i)として生成することができ、ここで、
【数３５】
2007527150.tif 000037
【０２１８】
Ｂ(i)は、基底行列Ｂによって作成されたi番目の行列である。ｇＮａｐによるスケーリングは、V(i)の各カラムが単位電力を有することを保証する。
【０２１９】
その他の方式も、Ｌのステアリング行列を生成するために使用することができ、本発明の適用範囲内である。一般的には、これらのステアリング行列は、疑似ランダム法（第１の方式、等）で生成すること又は決定方式（第２の方式、第３の方式、及び第４の方式、等）で生成することができる。
【０２２０】
Ｂ．ステアリングベクトル生成
ＭＩＳＯシステムにおいては、データシンボルに関して用いられる送信電力が空間拡散によって変動されないようにするため、空間拡散に使用されるステアリングベクトルは
【数３６】
2007527150.tif 000038
【０２２１】
である単位エネルギーを有すべきである。各ステアリングベクトルv(i)の要素は、各アクセスポイントアンテナの全送信電力をブロードキャストのために使用できるようにするために等しい規模を有すると定義することができる。この条件は、|v１(i)|= |v２(i)|=…= |vＮａｐ(i)|として表すことができ、ここで、v(i)=[v１(i) v２(i)…vＮａｐ(i)]である。いずれか２つの相関関係のないステアリングベクトルがゼロ又は小さい値になるようにするために、ステアリング行列の一部が相関関係を有さないようにすることもできる。この条件は、次式のように表すことができる。
【数３７】
2007527150.tif 000039
【０２２２】
ここで、c(ij)は、ステアリングベクトルv(i)とv(j)との間の相関関係である。
【０２２３】
Ｌのステアリングベクトル{v}の組は、様々な方式を用いて生成することができる。第１の方式においては、これらのＬのステアリングベクトルは、ランダム変数のＮａｐｘＮａｐ行列Ｇ'に基づいて生成される。更に、各行列Ｇ'のＮａｐ×Ｎａｐ相関行列がＲ'＝Ｇ'Ｈ・Ｇ'として計算されて式（２５）のように分解され、Ｎａｐ×Ｎａｐユニタリ行列Ｅ'が入手される。Ｅ'の各カラムは、ステアリングベクトv(i)として使用することができる。
【０２２４】
第２の方式においては、Ｌのステアリングベクトルは、次式のように最初のユニタリステアリング行列v(1)を連続的に回転させることによって生成される。
【数３８】
2007527150.tif 000040
【０２２５】
ここで、 L≧ Napである。
【０２２６】
第３の方式においては、Ｌのステアリングベクトルは、これらのベクトルの要素が同じ規模及び異なる位相を有するように生成される。ある所定のステアリングベクトルv(i) = [v１(i) v２(i)…vＮａｐ(i)]の場合は、正規化ステアリングベクトルv−i)は次式のように形成することができる。
【数３９】
2007527150.tif 000041
【０２２７】
ここで、Aは、定数（例えば、
【数４０】
2007527150.tif 000042
【０２２８】
であり、θj(i)は、v(i)のj番目の要素の位相であり、次式のように表される。
【数４１】
2007527150.tif 000043
【０２２９】
正規化ステアリング行列v~(i)は、各アンテナに関して利用可能な全送信電力をブロードキャスト送信に使用することを可能にする。
【０２３０】
上記のように生成されたステアリング行列のカラムは、空間拡散用のステアリングベクトルとして使用することもできる。更に、これらのステアリングベクトルの組を生成するためにその他の方式を使用することもでき、該使用は、本発明の適用範囲内である。
【０２３１】
本明細書において説明されているブロードキャスト送信技術は、様々な手段で実装することができる。例えば、これらの送信技術は、ハードウェア内に実装すること、ソフトウェア内に実装すること、又はその組合せ内に実装することができる。ハードウェア内に実装する場合は、アクセスポイント及びユーザー端末において空間拡散によるブロードキャスト送信を行う又はサポートするために用いられる処理装置は、本明細書において説明されている機能を実施するように設計されている１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラミング可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、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、その他の電子装置、又はその組合せの中に実装することができる。
【０２３２】
ソフトウェア内に実装する場合は、これらのブロードキャスト送信技術は、本明細書において説明されている機能を果たすモジュール（例えば、手順、関数、等）とともに実装することができる。ソフトウェアコードは、メモリ装置（例えば、図４に示されているメモリ装置４４２と４８２及び図８に示されているメモリ装置８４２と８８２）に格納することができ、プロセッサ（例えば、図４のコントローラ４４０と４８０、及び図８のコントローラ８４０と８８０）によって実行することができる。メモリ装置は、プロセッサ内に実装すること又はプロセッサの外部に実装することができ、プロセッサの外部に実装する場合は、当業において知られている様々な手段を通じて通信可能な形でプロセッサに結合させることができる。
【０２３３】
見出しは、参照を目的として及び一定の節を探し出しやすいようにすることを目的として本明細書に含められている。これらの見出しは、本明細書において説明されている概念の適用範囲を限定することを意図するものではなく、これらの概念は、本明細書全体のその他の節においても適用可能である。
【０２３４】
開示されている実施形態に関する上記の説明は、当業者が本発明を製造又は使用できるようにすることを目的とするものである。又、これらの実施形態に対する様々な修正が加えられた場合には、当業者は、該修正を容易に理解することが可能である。さらに、本明細書において定められている一般原理は、本発明の精神及び適用範囲を逸脱しない形でその他の実施形態に対しても適用することができる。以上のように、本発明は、本明細書において示されている実施形態に限定することを意図するものではなく、本明細書において開示されている原理及び斬新な特長に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められることになることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
【図１】アクセスポイント及びマルチアンテナユーザー端末を有するＭＩＭＯシステムを示した図である。
【図２】空間拡散によってデータをブロードキャストするプロセスを示した図である。
【図３】ブロードキャスト送信を受信するプロセスを示した図である。
【図４】アクセスポイント及びマルチアンテナユーザー端末のブロック図である。
【図５Ａ】アクセスポイントにおける送信（ＴＸ）データプロセッサ及びＴＸ空間プロセッサの実施形態を示した図である（その１）。
【図５Ｂ】アクセスポイントにおける送信（ＴＸ）データプロセッサ及びＴＸ空間プロセッサの実施形態を示した図である（その２）。
【図６Ａ】マルチアンテナユーザー端末における受信（ＲＸ）空間プロセッサ及びＲＸデータプロセッサの実施形態を示した図である（その１）。
【図６Ｂ】マルチアンテナユーザー端末における受信（ＲＸ）空間プロセッサ及びＲＸデータプロセッサの実施形態を示した図である（その２）。
【図７】アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末を有するＭＩＳＯシステムを示した図である。
【図８】アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末のブロック図である。
【図９】アクセスポイント及び単アンテナユーザー端末並びにマルチアンテナユーザー端末を有するハイブリッド型マルチアンテナシステムを示した図である。
【図１０Ａ】４×４ＭＩＭＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の作図である。
【図１０Ｂ】４×１ＭＩＳＯシステムに関して達成された全体的スペクトル効率の作図である。
【図１】
2007527150.tif 000044
【図２】
2007527150.tif 000045
【図３】
2007527150.tif 000046
【図４】
2007527150.tif 000047
【図５Ａ】
2007527150.tif 000048
【図５Ｂ】
2007527150.tif 000049
【図６Ａ】
2007527150.tif 000050
【図６Ｂ】
2007527150.tif 000051
【図７】
2007527150.tif 000052
【図８】
2007527150.tif 000053
【図９】
2007527150.tif 000054
【図１０Ａ】
2007527150.tif 000055
【図１０Ｂ】
2007527150.tif 000056
【国際調査報告】
2007527150.tif 000057
2007527150.tif 000058
2007527150.tif 000059