(57)【要約】【解決手段】基地局は、ビーム形成行列を使用して、無線ネットワークにおける多数の中継局に送信する。ビーム形成行列は、まず、各中継局に対応するビーム形成行列から列ベクトルを取得することにより生成される。次に、これらの列ベクトルを使用して中間行列が生成される。次に、ゼロフォーシング手順を使用して中間行列が処理され、最終のビーム形成行列が生成される。【選択図】図２
2013513331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｋ個のマルチアンテナ無線装置（Ｋは１より大きい整数）と通信するマルチアンテナ基地局において、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階と、
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階と、
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信するために前記マルチアンテナ基地局に使用される送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階と、
前記マルチアンテナ基地局から前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置に、前記送信ビーム形成行列Ｗを使用してデータを送信する段階と
を備えるコンピュータ実装される方法。
【請求項２】
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階は、行列ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ）、・・・、ｖｋ（ｌ）]をアセンブルする段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置の各無線装置に対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、第１の無線装置から列ベクトルｖ１（ｌ）を受信する段階を有し、
前記第１の無線装置は、前記マルチアンテナ基地局と前記第１の無線装置との間のチャネルのチャネル行列を生成しており、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成しており、前記ビーム形成行列から前記列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出してから前記列ベクトルｖ１（ｌ）を前記マルチアンテナ基地局に送信している請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置の各無線装置に対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、前記マルチアンテナ基地局において、第１の無線装置から、前記マルチアンテナ基地局と前記第１の無線装置との間のチャネルについてのチャネル行列を受信し、前記マルチアンテナ基地局において、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成し、前記ビーム形成行列から列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ビーム形成行列Ｗを使用して、多数のアンテナからＫ個の遠隔無線装置（Ｋは１より大きい整数）に送信されるデータをプリコードするビーム形成器と、
前記Ｋ個の遠隔無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を収集するデータ収集ユニットと、
前記最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする中間行列アセンブラーと、
前記ビーム形成器により使用される送信ビーム形成行列Ｗを生成するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを実行するゼロフォーシングフィルターと
を備える装置。
【請求項８】
前記中間行列アセンブラーは、前記中間行列を
ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），・・・，ｖＫ（ｌ）]
としてアセンブルする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ゼロフォーシングフィルターは、前記中間行列ＷＳＶＤに、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
のようにゼロフォーシングを実行する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ゼロフォーシングフィルターは、前記中間行列ＷＳＶＤに、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
のようにゼロフォーシングを実行する請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記データ収集ユニットは、前記Ｋ個の遠隔無線装置から直接的に前記最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を受信する請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記データ収集ユニットは、前記Ｋ個の遠隔無線装置のそれぞれから、前記装置と対応する遠隔無線装置との間のチャネルについてのチャネル推定値（ｃｈａｎｎｅｌ
ｅｓｔｉｍａｔｅ）を受信し、前記データ収集ユニットは、特異値分解（ＳＶＤ）ユニットを使用して受信した各チャネル推定値にＳＶＤを実行してビーム形成行列を生成し、前記ビーム形成行列の最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を抽出する請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
コンピューティングプラットフォームにより実行されると、
Ｋ個のマルチアンテナ無線装置（Ｋは１より大きい整数）のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得し、
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルし、
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信するためにマルチアンテナ基地局により使用される送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用い、
前記送信ビーム形成行列Ｗを使用して前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信する
よう動作するコンピュータ実行可能な命令を記憶したコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項１４】
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする動作は、行列ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），・・・，ｖＫ（ｌ）]をアセンブルする動作を有する請求項１３に記載のコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項１５】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる動作は、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
を算出するべくゼロフォーシングを用いる動作を有する請求項１３に記載のコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項１６】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる動作は、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
を算出するべくゼロフォーシングを用いる動作を有する請求項１３に記載のコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項１７】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する動作は、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のうち第１の無線装置から列ベクトルｖ１（ｌ）を受信する動作を有し、前記第１の無線装置は、前記第１の無線装置に対応する無線チャネルについてのチャネル行列を生成しており、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成しており、前記ビーム形成行列から前記列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出してから前記列ベクトルｖ１（ｌ）を送信している請求項１３に記載のコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項１８】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する動作は、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のうち第１の無線装置から、前記第１の無線装置に対応するチャネルについてのチャネル行列を受信する動作と、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成する動作と、前記ビーム形成行列から列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出する動作とを有する請求項１３に記載のコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、無線通信に関し、特に、無線ネットワークにおいて、ダウンリンク・マルチユーザー多重入出力（ＭＩＭＯ）送信を行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの現代のブロードバンド無線アクセスシステム（たとえば、ＷｉＭＡＸ）は、通信リンクの送信（ＴＸ）側および受信（ＲＸ）側で多数のアンテナを使用する空間−時間信号処理を用いている。将来のシステム（たとえば、ＷｉＭＡＸ  ＩＩ）では、マルチユーザー（ＭＵ）多重入出力（ＭＩＭＯ）送信のような数多くの進歩的技術を用いることでさらに性能が向上すると期待されている。マルチユーザーＭＩＭＯネットワークのダウンリンクで使用し得るビーム形成技術が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の特性が組み込まれた無線ネットワーク構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、多数の中継局にデータ信号を送信するのに使用されるビーム形成行列Ｗを生成し使用する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る例示的な基地局を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の詳細な記載では、本発明を実施する特定の実施形態を例示として示す添付の図面に言及がなされる。これらの実施形態は、本発明が当業者によって実施されるのを可能にするべく十分に詳細に記載される。図面では、いくつかの図面を通して同様の参照符号によって同一もしくは類似の機能を表す。
【０００５】
本発明は、マルチユーザー多重入出力（ＭＩＭＯ）を用いる無線ネットワークにおいて、基地局から多数の中継局（もしくは、その他の無線装置）へのダウンリンクにおいてビーム形成を実行するための技術および構成に関する。本発明の技術および構成は、中継局がそれぞれ多数のアンテナを有するが、中継局のそれぞれには１つのデータストリームが送信される場合に最も有効である。このシナリオは、たとえば、実際のＷｉＭＡＸ実施環境で非常に一般的であると想定される。提案する技術にとって最も有利な状況の１つは、基地局が４つのアンテナを備え（基地局では一般的）、２つの中継局に２つの空間ストリームを送信し（１中継当たり１つの空間ストリーム）、各中継局が２つのアンテナを備える（中継局では一般的）静止的な状況（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｓｃｅｎａｒｉｏ）である。このようなシステムでは、２つの空間ストリームが各中継局に送信されることで４つの空間ストリームをサポートすることが可能である。しかし、この態様は、基地局から中継局へのチャネルが通常、強い見通し線（ＬＯＳ）パスを有するので、システムにおいて強い第１の空間チャネルが１つ、弱い第２の空間チャネルが１つ存在するようになるので、通常効果的でない。したがって、発展的技術用のシステム構成（つまり、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいてサポート可能な数よりも少ない空間ストリームを用いる）が実用的であり、特に、将来の中継を含むブロードバンド無線アクセスシステム（たとえば、ＷｉＭＡＸ  ＩＩ）にとっては、重要な使用例である。本発明の技術および構成は、基地局から中継局にデータを送信するべく多重化を行い、中継局から多数のユーザーにデータを送信するべく同時送信を用いることにより、システムのスループットを実質的に向上させることが可能である。
【０００６】
図１は、本発明の特徴が組み込まれた無線ネットワーク構成１０を示すブロック図である。図示されるように、ネットワーク構成１０は、基地局１２と、２つ以上の中継局１４、１６を備えてよい。ネットワーク動作の間、基地局１２と中継局１４、１６との間に双方向の無線通信が発生する。基地局１２から中継局１４、１６への通信は、ダウンリンク通信として知られ、中継局１４、１６から基地局１２への通信はアップリンク通信として知られる。図１の実施形態に示すように、基地局１２および中継局１４、１６は、それぞれ多数のアンテナを有する。つまり、基地局１２は少なくとも４つのアンテナ１８を有し、中継局１４、１６は、それぞれ２つのアンテナ２０、２２を有する。基地局１４、１６は、それぞれアンテナを２つ有するので、基地局１２は中継局１４、１６のそれぞれに空間ストリームを２つずつ送信することができる。しかし、上記したように、基地局から中継局へのチャネルは、通常、強いＬＯＳパスを有するので、通常、１つの強い第１の空間チャネルと１つの弱い第２の空間チャネルとがあることになる。したがって、本発明の少なくとも１つの実施例では、中継局１４、１６のそれぞれに送信するのに使用される空間ストリームの数は、可能な空間ストリームの全数よりも少ない。
【０００７】
図１を参照すると、基地局１２は、中継局１４、１６に送信する信号のビーム形成を行う送信ビーム形成器２４を有する。複数の符号ｓ＝[ｓ１、・・・、ｓＫ]がビーム形成器２４の入力部に送達され、ビーム形成器２４は、アンテナ１８から送信される前に、これらの符号をビーム形成行列Ｗを使用して処理する。ビーム形成器の処理によって、適切に方向付けられた空間ストリームとして信号が各中継局１４、１６に送信される。信号は、中継局１４、１６に受信されると、各中継局１４、１６内で受信機信号処理２６、２８を用いて処理され、対応するデータ符号＾(＾理)１−＾(＾S)ｋが推定される。基地局１２および中継局１４、１６は、それぞれ、通信関連の機能を実行する１つ以上のデジタル処理装置を有してよい。これらのデジタル処理装置は、たとえば、汎用マイクロプロセッサー、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピューター（ＲＩＳＣ）、複数命令セットコンピューター（ＣＩＳＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラー、および／またはその他のもの、これらの組み合わせ等であってよい。
【０００８】
本発明の１つの観点においては、無線ネットワークでデータ信号を多数の中継局に送信するべく、図１のビーム形成器２４のようなビーム形成器で使用されうるビーム形成行列を生成するための技術が提供される。様々な実施例において、基地局から多数の中継局にデータを送信するべく多重化を行い、中継局から多数のユーザーにデータを送信するべく同時送信を用いることによりスループットを実質的に向上させるべくこの技術を用いてよい。以下の記載では、それぞれ多数の受信アンテナを有するＫ個の異なる中継局／ユーザー局に対して送信するＭ個（Ｍ＞１）のアンテナを有する基地局が１つ存在する一般的な場合について、ビーム形成行列生成技術を記載する。各中継局の受信アンテナの数をＮｋとし、Ｋ個の中継局の受信アンテナの総数をＮ＝Ｎ１＋Ｎ２＋・・・＋ＮＫとする。この記載においては、基地局が各中継局に１つの空間データストリームを送信し、それによりＫ個の並列な空間データストリーム（ここでは、ベクトルｓ＝[ｓ１、・・・、ｓＫ]により表される）が送信されることとなる。ｋ番目の中継局により受信される信号は、以下のように表される。
【０００９】
［数１］
ｙｋ＝Ｈｋ・Ｗ・ｓ＋ｎｋ
ここで、Ｈｋは、基地局とｋ番目の中継局との間のＮｋ×Ｍチャネル行列であり、ｎｋはｋ番目の中継局の受信アンテナにおける電力がσ２の白色ガウス雑音ベクトルであり、相関Ｅ[ｎｋ・ｎｋＨ]＝σ２Ｉであり、Ｗは送信ビーム形成行列である。送信ビーム形成行列Ｗは、Ｋ個の中継局にそれぞれ対応するプリコーダーベクトルからなる（つまり、Ｗ＝[ｗ１、・・・、ｗＫ]である）。基地局とＫ個の中継局との間の全体的なチャネル行列は、ＨＨ＝[Ｈ１Ｈ、Ｈ２Ｈ、・・・、ＨＫＨ]と表すことができ、ＨＨは、行列Ｈの共役転置である。
【００１０】
送信ビーム形成行列Ｗを生成するべく、Ｋ個の中継局のそれぞれに対応するチャネル行列について特異値分解（ＳＶＤ）をまず実行する。これは、以下のように表してよい。
【００１１】
【数２】
2013513331.tif 000003
【００１２】
ＳＶＤ計算は、基地局で行ってよく、または各中継局で行ってよい。基地局で行う場合は、各中継局がチャネル行列Ｈｋを基地局にフィードバックする必要がある。中継局で行う場合は、各中継局がビーム形成行列Ｖｋの最大列ベクトルｖｋ（ｌ）だけを基地局にフィードバックする必要がある。１つの起こりうる状況では、提案する技術を用いて、静止的な伝播チャネル特性を有する静止的な中継局に対して空間多重化を行ってよい。このような場合、フィードバック速度によって提案する技術の実用は限定されないと想定することができる。したがって、このような状況において、フィードバック情報は、低速度で送信してよい。
【００１３】
ＳＶＤ計算が完了し、基地局が各ビーム形成行列Ｖｋの最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得すると、中間ビーム形成行列ＷＳＶＤを以下のように構成してよい。
【００１４】
［数３］
ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），ｖ２（２），・・・，ｖＫ（１）]
【００１５】
ベクトルｖｋ（ｌ）は、各中継局の受信信号の電力がそれぞれ最大化される周知のＳＶＤ送信ビーム形成ベクトルを表す。しかし、行列ＷＳＶＤが直接に送信ビーム形成行列として用いられる場合、異なる中継局への送信間で重度の干渉が生じうる。送信ビーム形成により生じる干渉を減らすべく、ゼロフォーシング手順をビーム形成行列ＷＳＶＤに以下のように適用する。
【００１６】
［数４］
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
ＷＺＦ−ＳＶＤ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
ここで、トレース（Ａ）は、行列Ａのトレースであり、トレースとは、行列の主対角線（つまり、左上から右下への対角線）上の要素の和である。基地局の送信ビーム形成行列として行列ＷＳＦ−ＳＶＤを使用してよい。または、基地局の送信ビーム形成行列として行列Ｗ０を使用してよい（この場合、上記の２番目の式を計算する必要がない）。[発明者−上記の文は正しいか。Ｗ０またはＷＺＦ−ＳＶＤを使用することは可能か。この質問をするのは、この記載においては、数３でＷＺＦ−ＳＶＤがビーム形成行列として使用されており、図２でＷ０が使用されている（行列Ｗと表されている）からである。上記の式のいずれがゼロフォーシングを含むのか。２番目の式は、ただの正規化段階か。]
【００１７】
要するに、提案する解決策では、まず、装置間の相互干渉を考慮することなく、受信信号の電力を最大化する送信方向を全ての中継局に対して個別に見つける。その後、ゼロフォーシング演算を送信ベクトルに適用して、それらを最大電力が送信されるベクトルから、相互干渉が低下するベクトルに変える。しかし、ゼロフォーシング演算では、各中継局について、最大電力が送信されるベクトルに沿ったゼロ干渉レベルが保証される。したがって、各中継局の受信アンテナは、通常、非ゼロ干渉レベルであるが、適切な受信機信号処理アルゴリズム（たとえば、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）アルゴリズム）を使用してこの干渉を抑制することができる。したがって、効果的に干渉レベルと熱雑音レベルとの妥協点となる、ＭＩＭＯネットワークのダウンリンクにおける干渉レベルと電力伝達レベルとの妥協点が本技術によって達成される。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に係る、多数の中継局にデータ信号を送信するのに使用されるビーム形成行列Ｗを生成し使用する方法３０を示すフローチャートである。方法３０は、たとえば、図１の無線ネットワーク構成において、基地局１２から中継局１４、１６にデータ信号を送信するべく実施されてよい。その他の用途も存在する。まず、無線基地局と複数の無線中継局のそれぞれとの間の伝播チャネルＨｋを測定する（ブロック３２）。通常、各中継局のチャネル行列Ｈｋは、当該中継局で生成する。各中継局ｋについて、Ｈｋの特異値分解（ＳＶＤ）を計算し、対応するビーム形成行列Ｖｋを生成する（ブロック３４）。次に、第１の列ベクトルｖｋ（ｌ）を各ビーム形成行列Ｖｋから抽出する。１つのアプローチでは、各ＨｋのＳＶＤは、対応する中継局で計算する。このシナリオでは、各中継局は、ビーム形成行列Ｖｋからｖｋ（ｌ）を抽出し、次の処理のために基地局に送信しなければならない。別のアプローチでは、各中継局はチャネル行列Ｈｋの全体を基地局に送信してよく、基地局がＳＶＤを実行する。次に、基地局は、列ベクトルｖｋ（ｌ）を抽出する。
【００１９】
次に、抽出したベクトルｖ１（ｌ）、・・・、ｖｋ（ｌ）から中間行列ＶＳＶＤを構成する（ブロック３６）。行列ＷＳＶＤは、以下の形態を有してよい。
【００２０】
［数５］
ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），・・・，ｖＫ（ｌ）]
【００２１】
中間行列ＷＳＶＤを生成した後、ゼロフォーシングを用いてビーム形成行列Ｗ０を算出する。この計算は以下のように表される。
【００２２】
［数６］
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
ここで、Ｗは基地局内で送信された  により適用されるビーム形成行列であり、ＸＨは行列Ｘの共役転置である。ビーム形成行列Ｗを生成した後、それを基地局で用いて複数の無線中継局にデータを送信する（ブロック４０）。各中継局が自局に宛てられた信号を受信すると、信号を処理して対応するデータを推定する。各中継局において、多くのマルチアンテナ信号処理アルゴリズムのうちいずれを用いてもよい。少なくとも１つの実施形態では、たとえば、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）処理を中継局の受信機で使用してよい。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態にかかる例示としての基地局５０を示すブロック図である。図示するように、基地局５０は、ビーム形成器５２、データ収集ユニット５４、特異値分解（ＳＶＤ）ユニット５６、中間行列アセンブラー５８、ゼロフォーシングフィルター６０を備える。図３の構成は、たとえば、ビーム形成器５２に新しいビーム形成行列を生成するべく用いてよい。ビーム形成器５２は、多数のアンテナ６２に接続されており、無線チャネルへの信号の送信を促す。任意の種類のアンテナを使用してよく、たとえば、ダイポール、パッチ、螺旋アンテナ、および／またはその他等であってよい。データ収集ユニット５４は、基地局５０の通信相手である遠隔マルチアンテナ無線装置からデータを収集する。中間行列アセンブラー５８は、遠隔無線装置それぞれについて収集されたビーム形成列ベクトルｖｋ（ｌ）を用いて中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする。ゼロフォーシングフィルター６０は、中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを適用し、ビーム形成器５２により使用される新たなビーム形成行列を生成する。
【００２４】
以前に記載したように、ＳＶＤ演算は、遠隔無線装置（たとえば、中継局等）で実行してよく、または、基地局５０で実行してもよい。基地局５０がＳＶＤ演算を実行するのであれば、データ収集ユニット５４がチャネル推定値Ｈｋ（または、チャネル推定値を導出することができる情報）を遠隔無線装置から収集する。チャネル推定値は、通常、基地局５０から受信したトレーニングシーケンスを用いて遠隔無線装置で生成する。データ収集ユニット５４は、チャネル推定値の１つ以上を受信すると、各推定値をＳＶＤユニット５６により処理させて対応する遠隔無線装置用のビーム形成行列を生成する。次に、データ生成ユニット５４は、各遠隔無線装置に対応するビーム形成行列の最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を抽出する。次に、中間行列アセンブラー５８は、列ベクトルｖｋ（ｌ）を中間行列ＷＳＶＤにアセンブルする。ゼロフォーシングフィルター６０は、中間行列ＷＳＶＤに演算をして、上記の方法で送信ビーム形成行列Ｗを算出し、行列Ｗをビーム形成器５２に提供する。次に、ビーム形成されたデータが基地局５０から遠隔部線装置に送信される。
【００２５】
遠隔無線装置がＳＶＤ演算を実行する場合は、これらの装置のそれぞれが独自のＳＶＤユニットを備える必要がある。装置は、それぞれ独自に、基地局５０と装置との間の無線チャネルを記述したチャネル推定値を生成する。次に、各無線装置は、チャネル推定値のＳＶＤを計算してビーム形成行列を生成する。次に、無線装置は、それぞれ、対応するビーム形成行列から最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を抽出し、列ベクトルを基地局５０に送信する。基地局５０のデータ収集ユニット５４は、これらの列ベクトルを収集する。次に、中間行列アセンブラー５８は、収集された列ベクトルｖｋ（ｌ）を用いて中間行列をアセンブルする。次に、上記のように、ゼロフォーシングフィルター６０は、中間行列ＷＳＶＤに演算し、上記の方法で送信ビーム形成行列Ｗを算出し、行列Ｗをビーム形成器５２に提供する。次に、ビーム形成されたデータが、基地局５０から遠隔無線装置に送信される。
【００２６】
本発明の実施形態についての上記記載は、周波数非選択性伝播チャネルを背景として提供されていることに注意されたい。たとえば、マルチキャリアチャネル等の周波数選択性伝播チャネルに対しては、提案した技術を適切に拡張するべきである。たとえば、ＯＦＤＭもしくはＯＦＤＭＡに基づくシステムについては、送信アンテナビーム形成行列ＷＺＦ−ＳＶＤを生成する上記技術を、送信すべきデータを有する各サブキャリアに実行しなければならない。
【００２７】
本発明の技術および構成は、様々な形態のいずれで実施してもよい。たとえば、本発明の特徴を、無線機能を有するラップトップ、パームトップ、デスクトップ、よびタブレットコンピューター、無線機能を有する形態情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話およびその他のハンドヘルド無線通信装置、ページャー、衛星通信装置、無線機能を有するカメラ、無線機能を有するオーディオ／ビデオ装置、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）およびその他のネットワークインターフェース構成、基地局、無線アクセスポイント、集積回路で実施してよく、機械読み出し可能媒体に記憶された命令および／またはデータ構造として実施してよく、および／またはその他の形態で実施してよい。用いてよい多様な機械読み出し可能媒体の例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、磁気光ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気もしくは光カード、フラッシュメモリ、および／または電子的な命令もしくはデータを記憶するのに適切なその他の種類の媒体が挙げられる。ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および組み合わせた実施形態を用いてよい。
【００２８】
上記の詳細な記載では、開示を効率化するべく、本発明の多様な特徴を１つ以上の個々の実施形態にまとめた。この開示方法は、特許請求される発明が、各請求項に明示的に記載される以上の特徴を必要とすることを反映したものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲に反映されるように、発明に係る観点は、開示された各実施形態の全特徴より少数に存在する。
【００２９】
本発明を特定の実施形態に関連付けて記載したが、当業者には容易に理解されるであろうが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく変更および改変を行いうることを理解されたい。このような変更および改変は、本発明の範囲および添付の特許請求の範囲にあると見なされるべきである。
【図１】
2013513331.tif 000004
【図２】
2013513331.tif 000005
【図３】
2013513331.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月7日(2012.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｋ個のマルチアンテナ無線装置（Ｋは１より大きい整数）と通信するマルチアンテナ基地局において、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階と、
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階と、
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信するために前記マルチアンテナ基地局に使用される送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階と、
前記マルチアンテナ基地局から前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置に、前記送信ビーム形成行列Ｗを使用してデータを送信する段階と
を備えるコンピュータ実装される方法。
【請求項２】
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階は、行列ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ）、・・・、ｖｋ（ｌ）]をアセンブルする段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置の各無線装置に対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、第１の無線装置から列ベクトルｖ１（ｌ）を受信する段階を有し、
前記第１の無線装置は、前記マルチアンテナ基地局と前記第１の無線装置との間のチャネルのチャネル行列を生成しており、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成しており、前記ビーム形成行列から前記列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出してから前記列ベクトルｖ１（ｌ）を前記マルチアンテナ基地局に送信している請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置の各無線装置に対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、前記マルチアンテナ基地局において、第１の無線装置から、前記マルチアンテナ基地局と前記第１の無線装置との間のチャネルについてのチャネル行列を受信し、前記マルチアンテナ基地局において、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成し、前記ビーム形成行列から列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ビーム形成行列Ｗを使用して、多数のアンテナからＫ個の遠隔無線装置（Ｋは１より大きい整数）に送信されるデータをプリコードするビーム形成器と、
前記Ｋ個の遠隔無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を収集するデータ収集ユニットと、
前記最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする中間行列アセンブラーと、
前記ビーム形成器により使用される送信ビーム形成行列Ｗを生成するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを実行するゼロフォーシングフィルターと
を備える装置。
【請求項８】
前記中間行列アセンブラーは、前記中間行列を
ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），・・・，ｖＫ（ｌ）]
としてアセンブルする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ゼロフォーシングフィルターは、前記中間行列ＷＳＶＤに、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
のようにゼロフォーシングを実行する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ゼロフォーシングフィルターは、前記中間行列ＷＳＶＤに、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
のようにゼロフォーシングを実行する請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記データ収集ユニットは、前記Ｋ個の遠隔無線装置から直接的に前記最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を受信する請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記データ収集ユニットは、前記Ｋ個の遠隔無線装置のそれぞれから、前記装置と対応する遠隔無線装置との間のチャネルについてのチャネル推定値（ｃｈａｎｎｅｌ
ｅｓｔｉｍａｔｅ）を受信し、前記データ収集ユニットは、特異値分解（ＳＶＤ）ユニットを使用して受信した各チャネル推定値にＳＶＤを実行してビーム形成行列を生成し、前記ビーム形成行列の最大列ベクトルｖｋ（ｌ）を抽出する請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
コンピューティングプラットフォームに、
Ｋ個のマルチアンテナ無線装置（Ｋは１より大きい整数）のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階と、
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階と、
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信するためにマルチアンテナ基地局により使用される送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階と、
前記送信ビーム形成行列Ｗを使用して前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置にデータを送信する段階と
を実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
前記列ベクトルを使用して中間行列ＷＳＶＤをアセンブルする段階は、行列ＷＳＶＤ＝[ｖ１（ｌ），・・・，ｖＫ（ｌ）]をアセンブルする段階を有する請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記送信ビーム形成行列Ｗを算出するべく前記中間行列ＷＳＶＤにゼロフォーシングを用いる段階は、
Ｗ０＝ＷＳＶＤ（ＷＳＶＤＨＷＳＶＤ）−１；および
Ｗ＝Ｗ０／ｔｒａｃｅ（Ｗ０ＨＷ０）
を算出するべくゼロフォーシングを用いる段階を有する請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のうち第１の無線装置から列ベクトルｖ１（ｌ）を受信する段階を有し、前記第１の無線装置は、前記第１の無線装置に対応する無線チャネルについてのチャネル行列を生成しており、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成しており、前記ビーム形成行列から前記列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出してから前記列ベクトルｖ１（ｌ）を送信している請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１８】
前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のそれぞれに対応するビーム形成行列の列ベクトルｖｋ（ｌ）を取得する段階は、前記Ｋ個のマルチアンテナ無線装置のうち第１の無線装置から、前記第１の無線装置に対応するチャネルについてのチャネル行列を受信する段階と、前記チャネル行列に特異値分解（ＳＶＤ）を実行してビーム形成行列を生成する段階と、前記ビーム形成行列から列ベクトルｖ１（ｌ）を抽出する段階とを有する請求項１３に記載のプログラム。
【国際調査報告】
2013513331.tif 000007
2013513331.tif 000008
2013513331.tif 000009