(57)【要約】  限定されたチャネル情報によりデータを送信するための技法が記載される。送信器（例えば、基地局）は、受信器（例えば、端末）におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報を取得する。該チャネル情報は、少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを含み、そのアンテナは受信器における複数のアンテナの部分集合である。送信器は、例えば、擬似固有ビーム形成を用いて、チャネル情報に基づいて複数の固有ベクトルを導出する。送信器は、複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択し、その選択された固有ベクトルによってデータを送信する。送信器は、異なる時間区間において固有ベクトルの異なる部分集合を選択し、使用しても良い。送信器は複数の固有ベクトルを、それらの固有値に基づいて複数の集合の中へ配置しても良く、ＭＩＭＯ送信ランクに基づいて少なくとも一つの集合を選択し、各集合から一つの固有ベクトルを選択しても良い。【代表図】図３
2008547276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記を備える装置：
受信器におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報を取得し、前記チャネル情報に基づいて複数の固有ベクトルを導出し、前記複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択し、および、前記受信器に対するデータ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いるように構成された少なくとも一つのプロセッサー；および、
前記少なくとも一つのプロセッサーに結合されたメモリー。
【請求項２】
請求項１記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、データ受信のために用いられる少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを取得し、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて送信の共分散行列を導出し、および前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出するように構成され、
ここにおいて、前記チャネル情報は、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備え、および、
ここにおいて、前記少なくとも一つのアンテナは、前記複数のアンテナの部分集合である。
【請求項３】
請求項２記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルと少なくとも一つの追加のベクトルに基づいてビーム構築行列を形成し、前記ビーム構築行列に基づいてユニタリー行列を導出し、前記ユニタリー行列の外積を計算し、長期の共分散行列を得るために前記外積を平均し、および、前記長期の共分散行列に基づいて前記送信の共分散行列を導出するように構成される。
【請求項４】
請求項３記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは複数の時間区間にわたって、複数の周波数サブキャリアにわたって、または複数の時間と複数の周波数サブキャリアの両者にわたって前記外積を平均するように構成される。
【請求項５】
請求項３記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは前記受信器から得られた第２の長期の共分散行列にさらに基づいて前記送信の共分散行列を形成するように構成される。
【請求項６】
請求項３記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて短期の共分散行列を導出し、および前記短期の共分散行列にさらに基づいて前記送信の共分散行列を形成するように構成される。
【請求項７】
請求項１記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記複数のアンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルに関するＭＩＭＯ送信ランクを決定するように構成され、および、
ここにおいて、前記複数の固有ベクトルから選択される固有ベクトルの数は前記ＭＩＭＯ送信ランクによって決定される。
【請求項８】
請求項１記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、異なる時間区間において、前記複数の固有ベクトルの中から、少なくとも一つの固有ベクトルの異なる部分集合を選択し、各時間区間に関して選択された少なくとも一つの固有ベクトルの前記部分集合を用いて前記各時間区間においてデータを送信するように構成される。
【請求項９】
請求項１記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記複数の固有ベクトルを複数の集合の中に配置し、前記複数の集合の中から少なくとも一つの集合を選択し、前記少なくとも一つの集合から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択するように構成される。
【請求項１０】
請求項９記載の装置、ここにおいて、前記複数の固有ベクトルの各々は前記複数の集合の一つの中に含まれている。
【請求項１１】
請求項９記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記複数の固有ベクトルに関する固有値に基づいて、前記複数の固有ベクトルを前記複数の集合の中に配置するように構成される。
【請求項１２】
請求項９記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記複数の固有ベクトルに関する固有値に基づいて前記複数の固有ベクトルを順序付け、一度に一つの集合の割合で、逐次的な順番により、前記順序付けられた固有ベクトルで前記複数の集合を満たす。
【請求項１３】
請求項９記載の装置、
ここにおいて、前記複数の集合は固有値の互いに重複しない異なる範囲と関係付けられ、および、
ここにおいて、各集合は、関係付けられた固有値の範囲内の固有値を伴う少なくとも一つの固有ベクトルを含む。
【請求項１４】
請求項９記載の装置、ここにおいて、前記複数の集合の各々は、所定の数の固有ベクトルを含む。
【請求項１５】
請求項９記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記複数のアンテナにより形成されたＭＩＭＯチャネルに関するＭＩＭＯ送信ランクを決定するように構成され、
ここにおいて、選択される集合の数は前記ＭＩＭＯ送信ランクに等しく、および、
ここにおいて、前記少なくとも一つの集合の各々から一つの固有ベクトルが選択される。
【請求項１６】
請求項９記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、異なる時間区間において前記少なくとも一つの集合から異なる固有ベクトルを選択し、および、各時間区間に関して選択された少なくとも一つの固有ベクトルを用いて前記各時間区間においてデータを送信するように構成される。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは擬似ランダムな方法により前記少なくとも一つの集合から異なる固有ベクトルを選択するように構成される。
【請求項１８】
下記を備える方法：
受信器におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関してチャネル情報を取得すること；
前記チャネル情報に基づいて、複数の固有ベクトルを導出すること；
前記複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択すること；および、
前記受信器に対するデータ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いること。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法、
ここにおいて、前記チャネル情報は、データ受信のために用いられる少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備え、
ここにおいて、前記複数の固有ベクトルを導出することは下記を備える：
前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルと少なくとも一つの追加のベクトルに基づいてビーム構築行列を形成すること；
前記ビーム構築行列に基づいてユニタリー行列を導出すること；
前記ユニタリー行列の外積を計算すること；
長期の共分散行列を得るために前記外積を平均すること；
前記長期の共分散行列に基づいて送信の共分散行列を導出すること；
前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出すること。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法、
ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択することは、異なる時間区間において前記複数の固有ベクトルの中から、少なくとも一つの固有ベクトルの異なる部分集合を選択することを備え、および、
ここにおいて、データ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記用いることは、各時間区間に関して選択された少なくとも一つの固有ベクトルの前記部分集合を用いて、前記各時間区間においてデータを送信することを備える。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法、ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択することは下記を備える：
前記複数の固有ベクトルを複数の集合の中に配置すること；
前記複数の集合の中から少なくとも一つの集合を選択すること；および、
前記少なくとも一つの集合から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択すること。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法、
ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択することは、異なる時間区間において前記少なくとも一つの集合から異なる固有ベクトルを選択することを備え、および、
ここにおいて、データ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記用いることは、各時間区間に関して選択された前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いて、前記各時間区間においてデータを送信することを備える。
【請求項２３】
下記を備える装置：
受信器におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関してチャネル情報を取得する手段；
前記チャネル情報に基づいて、複数の固有ベクトルを導出する手段；
前記複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択する手段；および、
前記受信器に対するデータ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いる手段。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置、
ここにおいて、前記チャネル情報は、データ受信のために用いられる少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備え、
ここにおいて、前記複数の固有ベクトルを導出する手段は下記を備える：
前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルと少なくとも一つの追加のベクトルに基づいてビーム構築行列を形成する手段；
前記ビーム構築行列に基づいてユニタリー行列を導出する手段；
前記ユニタリー行列の外積を計算する手段；
長期の共分散行列を得るために前記外積を平均する手段；
前記長期の共分散行列に基づいて送信の共分散行列を導出する手段；
前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出する手段。
【請求項２５】
請求項２３記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択する手段は、異なる時間区間において前記複数の固有ベクトルの中から、少なくとも一つの固有ベクトルの異なる部分集合を選択する手段を備え、および、
ここにおいて、データ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記用いる手段は、各時間区間に関して選択された少なくとも一つの固有ベクトルの前記部分集合を用いて、前記各時間区間においてデータを送信する手段を備える。
【請求項２６】
請求項２３記載の装置、ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択する手段は下記を備える：
前記複数の固有ベクトルを複数の集合の中に配置する手段；
前記複数の集合の中から少なくとも一つの集合を選択する手段；および、
前記少なくとも一つの集合から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択する手段。
【請求項２７】
請求項２６記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記選択する手段は、異なる時間区間において前記少なくとも一つの集合から異なる固有ベクトルを選択する手段を備え、および、
ここにおいて、データ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを前記用いる手段は、各時間区間に関して選択された前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いて、前記各時間区間においてデータを送信する手段を備える。
【請求項２８】
その上に記憶された命令を含むコンピューター読み出し可能媒体、該媒体は下記を備える：
受信器におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報を取得するための第１の命令集合；
前記チャネル情報に基づいて、複数の固有ベクトルを導出するための第２の命令集合；
前記複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択するための第３の命令集合；
前記受信器へのデータ送信のために前記少なくとも一つの固有ベクトルを用いるための第４の命令集合。
【請求項２９】
下記を備える装置：
受信器における複数のアンテナに対してＭＩＭＯチャネルを介して送信されたデータ送信に関してシンボルを受信し、前記ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列、および前記複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報に基づいて導出された複数の固有ベクトルの中から選択され、データ送信のために用いられる少なくとも一つの固有ベクトルによって形成される実効チャネル応答行列を決定し、受信されたシンボルの上で前記実効チャネル応答行列によりＭＩＭＯ検出を実行するように構成された少なくとも一つのプロセッサー；および、
前記少なくとも一つのプロセッサーに結合されたメモリー。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置、
ここにおいて、前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記チャネル応答行列を導出するように構成され、および、
ここにおいて、前記チャネル情報は、前記チャネル応答行列からの少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備える。
【請求項３１】
請求項３０記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて送信の共分散行列を導出し、前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出し、前記複数の固有ベクトルの中から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択し、および、前記チャネル応答行列と前記少なくとも一つの固有ベクトルに基づいて前記実効チャネル応答行列を導出するように構成される。
【請求項３２】
請求項３１記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、前記少なくとも一つのチャネル応答ベクトルと少なくとも一つの追加のベクトルによりビーム構築行列を形成し、前記ビーム構築行列に基づいてユニタリー行列を導出し、前記ユニタリー行列の外積を計算し、長期の共分散行列を取得するために前記外積を平均し、および前記長期の共分散行列に基づいて前記送信の共分散行列を導出するように構成される。
【請求項３３】
請求項２９記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは前記ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列を導出し、前記チャネル応答行列に基づいて長期の共分散行列をを導出し、および前記長期の共分散行列を送信器に対して送信するように構成される。
【請求項３４】
請求項２９記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、ＭＩＭＯ送信ランクを決定し、前記ＭＩＭＯチャネルに関して、少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを決定し、および前記ＭＩＭＯ送信ランクと前記少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを送信器に対して送信するように構成される。
【請求項３５】
請求項２９記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、複数のランクに関する性能測定指標を決定し、各ランクが前記ＭＩＭＯチャネルを介して同時に送信するデータ・ストリームの異なる数を表し、前期性能測定指標に基づいて前記複数のランクの中から一のランクを選択するように構成される。
【請求項３６】
請求項２９記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、複数のランクの各々に関する前記ＭＩＭＯチャネルの容量を決定し、および前記複数のランクに関する前記ＭＩＭＯチャネルの容量に基づいて一のランクを選択するように構成される。
【請求項３７】
請求項２９記載の装置、ここにおいて、
前記少なくとも一つのプロセッサーは、複数のランクの各々に関するスループットを決定し、および前記複数のランクに関するスループットに基づいて一のランクを選択するように構成される。
【請求項３８】
下記を備える方法：
受信器における複数のアンテナに対してＭＩＭＯチャネルを介して送信されたデータ送信に関してシンボルを受信すること；
前記ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列、および前記複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報に基づいて導出された複数の固有ベクトルの中から選択され、データ送信のために用いられる少なくとも一つの固有ベクトルによって形成される実効チャネル応答行列を決定すること；および、
受信されたシンボルの上で前記実効チャネル応答行列によりＭＩＭＯ検出を実行すること。
【請求項３９】
請求項３８記載の方法、ここにおいて、前記実効チャネル応答行列を決定することは下記を備える：
前記チャネル応答行列を導出すること；
前記チャネル応答行列からの少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて送信の共分散行列を導出すること；
前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出すること；
前記複数の固有ベクトルの中から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択すること；および、
前記チャネル応答行列と前記少なくとも一つの固有ベクトルに基づいて前記実効チャネル応答行列を導出すること。
【請求項４０】
さらに下記を備える請求項３８記載の方法：
前記ＭＩＭＯチャネルに関してＭＩＭＯ送信ランクを決定すること；
前記ＭＩＭＯチャネルに関して少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを決定すること；および、
前記ＭＩＭＯ送信ランクと前記少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを送信器に対して送信すること。
【請求項４１】
下記を備える装置：
受信器における複数のアンテナに対してＭＩＭＯチャネルを介して送信されたデータ送信に関してシンボルを受信する手段；
前記ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列、および前記複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報に基づいて導出された複数の固有ベクトルの中から選択され、データ送信のために用いられる少なくとも一つの固有ベクトルによって形成される実効チャネル応答行列を決定する手段；および、
受信されたシンボルの上で前記実効チャネル応答行列によりＭＩＭＯ検出を実行する手段。
【請求項４２】
請求項４１記載の装置、ここにおいて、前記実効チャネル応答行列を決定する手段は下記を備える：
前記チャネル応答行列を導出する手段；
前記チャネル応答行列からの少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて送信の共分散行列を導出する手段；
前記送信の共分散行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを導出する手段；
前記複数の固有ベクトルの中から前記少なくとも一つの固有ベクトルを選択する手段；および、
前記チャネル応答行列と前記少なくとも一つの固有ベクトルに基づいて前記実効チャネル応答行列を導出する手段。
【請求項４３】
さらに下記を備える請求項４１記載の装置：
前記ＭＩＭＯチャネルに関してＭＩＭＯ送信ランクを決定する手段；
前記ＭＩＭＯチャネルに関して少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを決定する手段；および、
前記ＭＩＭＯ送信ランクと前記少なくとも一つのチャネル品質インジケーターを送信器に対して送信する手段。
【請求項４４】
その上に記憶された命令を含むコンピューター読み取り可能媒体、該媒体は下記を備える：
受信器における複数のアンテナに対してＭＩＭＯチャネルを介して送信されたデータ送信に関してシンボルの受信を指示するための第１の命令集合；
前記ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列と前記複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報に基づいて導出された複数の固有ベクトルの中から選択され、データ送信のために用いられる少なくとも一つの固有ベクトルにより形成された実効チャネル応答行列を決定するための第２の命令集合；および、
前記受信されたシンボルの上で前記実効チャネル応答行列によりＭＩＭＯ検出を実行するための第３の命令集合。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に通信に関し、より具体的には、マルチプルインプット・マルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output)（ＭＩＭＯ）システムのための技法に関する。
【０００２】
[米国特許法１１９条に基づく優先権の主張]
本出願は2005年６月16日に出願され、「伝送相関行列に基づいて擬似ＥＢＦをサポートするためのランダムなビーム選択」と題された米国仮出願第６０／６９１，４５９号に基づく優先権を主張し、当該仮出願は、本出願の譲受人に譲渡され、ここにおいて、参照により本出願に明確に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムにおいて、複数（Ｒ個）の受信アンテナを装備した一の受信器に対するデータ送信のために、一の送信器は複数（Ｔ個）の送信アンテナを利用しても良い。該複数の送信と受信のアンテナは、スループットを増加させ、及び／又は、信頼性を改善するために用いられても良い一のＭＩＭＯチャネルを形成する。例えば、該送信器は、スループットを改善するために、該Ｔ個の送信アンテナから最大でＴ個までのデータストリームを同時に送信しても良い。代替的に、該送信器は、該受信器による受信を改善するためにＴ個の全ての送信アンテナから単一のデータストリームを送信しても良い。
【０００４】
該ＭＩＭＯチャネルの固有モード(eigenmodes)の上で複数のデータストリームを送信することにより、改善された性能が達成される可能性が有る。該固有モードは直交する空間的なチャネル(orthogonal spatial channels)として見られることが可能である。該固有モードの上でデータを送信するために、該送信器は、一のＭＩＭＯチャネル応答行列(MIMO channel response matrix)に基づいて一のビーム形成行列(beamforming matrix)を導出し、該ビーム形成行列により固有ビーム形成を実行する。しかしながら、多くの場合において、該送信器は該ＭＩＭＯチャネル応答に関して限られた情報しか持っていないかも知れず、該ビーム形成行列を導出することができないかもしれない。それにもかかわらず、データ送信に関して良好な性能を達成するために該限られたチャネルの情報を用いることが望ましい。
【０００５】
従って、限られたチャネルの情報によりデータを送信する技法に関する必要性が当該技術分野において存在する。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において、限られたチャネルの情報によりデータを送信するための技法が記載される。一実施例において、一の送信器（例えば、一の基地局）は、一の受信器（例えば、一の端末）におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの一の部分集合に関するチャネル情報を取得する。該チャネル情報は、少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトル(channel response vector)を備えても良く、そしてそのアンテナは、該受信器における該複数のアンテナの一の部分集合である。該送信器は、例えば以下に記載される擬似固有ビーム形成技法(pseudo eigen-beamforming techniques)を用いて該チャネル情報に基づいて複数の固有ベクトル(eigenvector)を導出する。該複数の固有ベクトルの中から該送信器は少なくとも一つの固有ベクトルを選択し、該選択された固有ベクトルによりデータを送信する。各固有ベクトルは一のビームに対応している。該送信器は、異なる時間区間において、固有ベクトルの異なる部分集合を選択し、使用してもよい。一実施例において、該送信器は、該複数の固有ベクトルを（例えば、これらの固有ベクトルに関する固有値に基づいて）複数の集合の中に配置し、ＭＩＭＯ送信ランク(MIMO transmission rank)に基づいて少なくとも一つの集合を選択し、選択された集合の各々から一つの固有ベクトルを選択する。
【０００７】
一実施例において、一のＭＩＭＯチャネルを介して該受信器における該複数のアンテナに対して送信されたデータ送信に関するシンボルを該受信器は受信する。該受信器は、該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列とデータ送信に関して使用された該固有ベクトルにより形成された実効チャネル応答行列(effective channel response matrix)を決定する。該受信器は、該実効チャネル応答行列により、該受信したシンボルの上でＭＩＭＯ検出を実行する。該受信器は更に、該ＭＩＭＯ送信ランク(MIMO transmission rank)、該ＭＩＭＯチャネルに関する少なくとも一つのチャネル品質インジケーター(channel quality indicator)（ＣＱＩｓ）、および場合によっては他の情報をも決定し、送信器に対して送信する。
【０００８】
本発明の様々な態様と実施例が下記でさらに詳細に記載される。
【発明の詳細な説明】
【０００９】
明細書全体を通して同様の参照文字が対応するように特定する図面と関連して理解されるならば、下記で言及される詳細な説明から、本発明の複数の態様と実施例がより明らかになるだろう。
【００１０】
「例示的」という語は本明細書において「実例、具体例、または例証としての役割を果たす」ことを意味するために用いられる。本明細書において「例示的」として記載された如何なる実施例又は設計も、他の実施例又は設計に対して必ずしもより好ましい、または有利であるとして解釈されるべきではない。
【００１１】
本明細書に記載される送信技法は、例えば周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）システム、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システム、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システム、空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）システム、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）システム、単一キャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム、等のような様々な無線通信システムに関して用いられても良い。ＯＦＤＭＡシステムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する。ＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、単一キャリアの周波数分割多重化（ＳＣ−ＦＤＭ）を利用する。ＯＦＤＭとＳＣ−ＦＤＭは、システム帯域幅を複数（Ｋ個の）直交するサブキャリアに分割し、それらはトーン(tone)、ビン(bin)等とも呼ばれる。各サブキャリアはデータによって変調されることが可能である。一般的に、変調シンボルは、ＯＦＤＭでは周波数領域において、ＳＣ−ＦＤＭでは時間領域において送信される。明確にするために、該送信技法は、ＯＦＤＭに基づくシステム、例えばＯＦＤＭＡシステムに関して下記で説明される。
【００１２】
図１は、無線通信システム１００内の基地局１１０と端末１５０の一実施例のブロック図を示す。基地局はまた、アクセスポイント、ノードＢ、及び／又は、他のネットワーク・エンティティを指して言われることも可能であり、これらの一部または全ての機能を含んでいてもよい。端末はまた、移動局、ユーザー機器、加入者ユニット、及び／又は、他のデバイスを指して言われることも可能であり、これらの一部又は全ての機能を含んでいても良い。基地局１１０は、順方向リンク上でのデータ送信と逆方向リンク上でのデータ受信の両方のために用いられうる１３４ａから１３４ｔまでの複数（Ｔ個）のアンテナを装備されている。端末１５０は、順方向リンク上でのデータ受信のために用いられ得る１５２ａから１５２ｒまでの複数（Ｒ個）のアンテナと、逆方向リンク上でのデータ送信のために用いられ得る一つだけのアンテナ１５２ａを装備されている。各アンテナは物理的なアンテナ、又はアンテナアレイであってもよい。順方向リンク（即ち、ダウンリンク）とは、基地局から端末への通信リンクを指して言い、逆方向リンク（即ち、アップリンク）とは、端末から基地局への通信リンクを指して言う。
【００１３】
順方向リンク上で、基地局１１０において、送信（ＴＸ）データ・プロセッサー１２０は、データ・ソース１１２からトラフィック・データを受信し、パケット・フォーマットに従って該トラフィック・データを処理し（例えば、フォーマットし、符号化し、インターリーブし、及びシンボル・マップ(symbol map)する）、そしてデータ・シンボルを生成する。本明細書で用いられるように、データ・シンボルはデータに関するシンボルであり、パイロット・シンボルはパイロットに関するシンボルであり、そして一のシンボルは典型的には複素数値である。該データ・シンボルとパイロット・シンボルは、ＰＳＫまたはＱＡＭのような変調スキームからの変調シンボルであっても良い。パイロットは、送信器と受信器の双方によって先験的に知られているデータである。パケット・フォーマットはデータレート、即ち情報ビットレート、符号化スキーム、即ち符号レート、変調スキーム、パケット・サイズ、及び／又は、他のパラメーターを表示しても良い。パケット・フォーマットはまた、レート、トランスポート・フォーマット、または他の用語で呼ばれても良い。ＴＸデータ・プロセッサー１２０は、該データ・シンボルをＭ個のストリームに逆多重化し、ここで、Ｍは１≦Ｍ≦Ｔであり、コントローラー／プロセッサー１４０からのＭＩＭＯ送信ランクによって決定される。データ・シンボルの該Ｍ個のストリームはまた、データ・ストリーム、空間的ストリーム(spatial streams)、出力ストリーム、又は他の用語で呼ばれても良い。
【００１４】
ＴＸ空間プロセッサー(TX spatial processor)１３０は、データ・シンボルと共にパイロット・シンボルを多重化し、下記に説明するように該多重化されたデータ及びパイロット・シンボルの上で擬似固有ビーム形成(pseudo eigen-beamforming)を実行し、１３２ａから１３２ｔまでのＴ個の送信器（ＴＭＴＲ）に対してＴ個の出力シンボル・ストリームを供給する。各送信器１３２は、その出力シンボル・ストリームを処理し（例えば、変調し、アナログに変換し、フィルタリングし、増幅し、そしてアップコンバート(upconvert)する）、順方向リンクの信号を生成する。送信器１３２ａ〜１３２ｔのＴ個の順方向リンク信号は、それぞれアンテナ１３４ａ〜１３４ｔから送信される。
【００１５】
端末１５０において、１５２ａから１５２ｒまでのＲ個のアンテナは、該Ｔ個の順方向リンク信号を受信し、各アンテナ１５２は、それぞれの受信器（ＲＣＶＲ）１５４に対して受信された信号を供給する。各受信器１５４は、その受信された信号を処理し（例えば、フィルタリングし、増幅し、ダウンコンバートし、デジタル化し、そして復調する）、受信（ＲＸ）空間プロセッサー１６０に対して受信されたデータ・シンボルを供給し、チャネル・プロセッサー１９４に対して受信されたパイロット・シンボルを供給する。チャネル・プロセッサー１９４は、該受信されたパイロット・シンボルに基づいて順方向リンクのチャネル応答を推定し、ＲＸ空間プロセッサー１６０に対してチャネル推定を供給する。ＲＸ空間プロセッサー(RX spatial processor)１６０は、該チャネル推定により受信されたデータ・シンボル上でＭＩＭＯ検出を実行し、データ・シンボル推定を供給する。ＲＸデータ・プロセッサー１７０は、該データ・シンボル推定をさらに処理し（例えば、逆インターリーブし、復号化する）、データ・シンク(data sink)１７２に対して復号化されたデータを供給する。
【００１６】
端末１５０は、チャネル条件を評価し、フィードバック情報を基地局に送信しても良い。該フィードバック情報は、ＭＩＭＯ送信ランク、チャネル品質インジケーター（ＣＱＩｓ）、他のタイプの情報、または、これらの組み合わせを備えてもよい。該フィードバック情報とデータ・ソース１８０からのトラフィック・データはＴＸデータ・プロセッサー１８２により処理され、パイロット・シンボルと共に多重化され、ＴＸ空間プロセッサー１８４により空間的に処理され、そして逆方向リンク信号を生成するために送信器１５４ａによりさらに処理され、それはアンテナ１５２ａを介して送信される。
【００１７】
基地局１１０において、該逆方向リンク信号は１３４ａから１３４ｔまでのＴ個のアンテナにより受信され、受信器１３２ａ〜１３２ｔにより処理され、ＲＸ空間プロセッサー１３６により空間的に処理され、端末によって送信された該フィードバック情報とトラフィック・データを復元するためにＲＸデータ・プロセッサ１３８によりさらに処理される。コントローラー／プロセッサー１４０は、該フィードバック情報に基づいて端末１５０へのデータ送信を制御する。チャネル・プロセッサー１４４は、受信されたパイロット・シンボルに基づいて逆方向リンクのチャネル応答を推定し、チャネル推定を供給し、そしてそれは、擬似固有ビーム形成に用いられることが可能である。
【００１８】
コントローラー／プロセッサー１４０と１９０は、それぞれ、基地局１１０と端末１５０の動作を制御する。メモリー１４２と１９２は、それぞれ、基地局１１０と端末１５０のためのデータとプログラム・コードを格納する。
【００１９】
一般的に、一の端末は任意の数の送信アンテナと任意の数の受信アンテナを持っていても良い。電力増幅器、ハンドヘルド形態上の要因、及び／又は、他の制限などのような様々な理由により、一の端末は受信アンテナよりも少ない送信アンテナを持っていても良い。明確にするために、下記の記載の多くは、図１に示されるように、単一の送信アンテナと複数の受信アンテナを有する一の端末に関する。
【００２０】
図２Ａは、基地局１１０から端末１５０への順方向リンク（ＦＬ）送信を示している。該ＦＬ送信は、基地局１１０におけるＴ個のアンテナ１３４ａ〜１３４ｔから送信され、端末１５０におけるＲ個のアンテナ１５２ａ〜１５２ｒによって受信される。該Ｔ個の送信アンテナと該Ｒ個の受信アンテナによって形成された一のＭＩＭＯチャネルは、各サブキャリアｋに関してＲ×ＴのＭＩＭＯチャネル応答行列
【数１】
2008547276.tif 000003
【００２１】
によって特徴付けられることが可能であり、そしてそれは以下のように表現され得る。
【数２】
2008547276.tif 000004
【００２２】
ここで、ｉ＝１，．．．，Ｒおよびｊ＝１，．．．，Ｔに関して、エントリーｈｉ，ｊ（ｋ）は、サブキャリアｋに関して基地局１１０におけるアンテナｊと端末１５０におけるアンテナｉとの間の結合利得、又は複素利得である。該ＭＩＭＯチャネルはＳ個の空間的なチャネルに分解されても良く、ここで、Ｓ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。該空間的なチャネルはまた、空間的な層、層、独立のチャネル、等とも呼ばれても良い。Ｓ個のデータ・シンボルのストリームは、該Ｓ個の空間的なチャネルの上で同時に送信されても良い。
【００２３】
図２Ｂは、端末１５０から基地局１１０への逆方向リンク（ＲＬ）送信を示している。該ＲＬ送信は、端末１５０における単一のアンテナ１５２ａから送信され、基地局１１０におけるＴ個のアンテナ１３４ａ〜１３４ｔにより受信される。該単一の送信アンテナと該Ｔ個の受信アンテナにより形成されたシングルインプット・マルチプルアウトプット(single-input multiple-output)（ＳＩＭＯ）チャネルは、各サブキャリアｋに関してＴ×１のＳＩＭＯチャネル応答ベクトル
【数３】
2008547276.tif 000005
【００２４】
により特徴付けられることが可能であり、そしてそれは以下のように表現され得る。
【数４】
2008547276.tif 000006
【００２５】
ここで、ｊ＝１，．．．，Ｔに関するエントリーｈｊ（ｋ）は、サブキャリアｋに関する、端末１５０における送信アンテナと基地局１１０におけるアンテナｊとの間の複素利得であり、“Ｔ”は転置を表す。
【００２６】
システム１００は、時分割二重(time division duplexing)（ＴＤＤ）を利用しても良い。ＴＤＤでは、順方向と逆方向のリンクの両方のために単一の周波数チャネルが用いられる。送信の時間軸は複数の時間区間に分割され、ある時間区間はＦＬ送信のために用いられ、他の時間区間はＲＬ送信のために用いられる。一つの周波数チャネルが両方のリンクのために用いられるので、ＦＬのチャネル応答は、ＲＬのチャネル応答に対して相互的であると仮定されることが可能である。即ち、
【数５】
2008547276.tif 000007
【００２７】
が順方向リンクに関するＭＩＭＯチャネル応答行列であるならば、逆方向リンクに関するＭＩＭＯチャネル応答行列は
【数６】
2008547276.tif 000008
【００２８】
として与えられることが可能であることを相互的なチャネルは意味する。ＴＤＤシステムにおけるチャネルの相互性は、一方のリンクに関するチャネル応答を、他方のリンクの上で送信されたパイロットに基づいて推定することを可能にする。例えば、順方向リンクに関するＭＩＭＯチャネル応答は、逆方向リンクの上で受信されたパイロットに基づいて推定されることが可能である。
【００２９】
端末１５０が、一つだけのアンテナから送信するならば、基地局１１０は、送信のために用いられたそのアンテナだけに関するＳＩＭＯチャネル応答ベクトル
【数７】
2008547276.tif 000009
【００３０】
を取得してもよい。基地局１１０は、以下のように、ＭＩＭＯチャネル応答行列
【数８】
2008547276.tif 000010
【００３１】
の一つだけの列（例えば、第１列）を推定することができるだろう。
【数９】
2008547276.tif 000011
【００３２】
ここで、
【数１０】
2008547276.tif 000012
【００３３】
はＴ×Ｔのキャリブレーション行列であり、
【数１１】
2008547276.tif 000013
【００３４】
は、
【数１２】
2008547276.tif 000014
【００３５】
に対応する１×Ｔのチャネル応答行ベクトルである。
【００３６】
式（３）において、
【数１３】
2008547276.tif 000015
【００３７】
は、基地局１１０と端末１５０での送信器と受信器におけるＲＦ成分の間の差異に相当する複素数の要素を含む対角行列である。簡単のために、
【数１４】
2008547276.tif 000016
【００３８】
は、恒等行列に等しいと仮定されることが可能である、即ち、
【数１５】
2008547276.tif 000017
【００３９】
であり、この場合、
【数１６】
2008547276.tif 000018
【００４０】
である。
【００４１】
ＭＩＭＯチャネル応答行列
【数１７】
2008547276.tif 000019
【００４２】
が利用可能であるならば、
【数１８】
2008547276.tif 000020
【００４３】
は、Ｓ個の固有モードを取得するために、固有値分解、または特異値分解の何れか一方を用いて対角化されることが可能であり、ここで、Ｓ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。該固有モードは、直交する空間的なチャネルとして見られることが可能である。固有値分解は、以下のように表現することが可能である。
【数１９】
2008547276.tif 000021
【００４４】
ここで、
【数２０】
2008547276.tif 000022
【００４５】
は、
【数２１】
2008547276.tif 000023
【００４６】
のＴ×Ｔの共分散行列であり、
【数２２】
2008547276.tif 000024
【００４７】
は、
【数２３】
2008547276.tif 000025
【００４８】
の固有値のＴ×Ｔの対角行列であり、
【数２４】
2008547276.tif 000026
【００４９】
は、
【数２５】
2008547276.tif 000027
【００５０】
の固有ベクトルのＴ×Ｔのユニタリー行列であり、そして、“Ｈ”は共役の転置を表す。
【００５１】
ユニタリー行列
【数２６】
2008547276.tif 000028
【００５２】
は、以下の性質
【数２７】
2008547276.tif 000029
【００５３】
によって特徴付けられ、それは、
【数２８】
2008547276.tif 000030
【００５４】
の列は互いに直交しており、各列は単位電力を持つことを意味する。
【数２９】
2008547276.tif 000031
【００５５】
の対角要素は、
【数３０】
2008547276.tif 000032
【００５６】
の固有モードの電力利得を表す固有値である。
【００５７】
その後、基地局１１０は、以下のようにＳ個の固有モードの上でＳ個のデータ・シンボル・ストリームを送信するために、固有ビーム形成を実行しても良い。
【数３１】
2008547276.tif 000033
【００５８】
ここで、
【数３２】
2008547276.tif 000034
【００５９】
は、サブキャリアｋの上で送信される最大でＳ個までのデータ・シンボルを有するＴ×１のベクトルであり、
【数３３】
2008547276.tif 000035
【００６０】
は、対角に沿ってＳ個の利得値を有するＴ×Ｔの利得行列であり、
【数３４】
2008547276.tif 000036
【００６１】
は、Ｔ個のアンテナに関するサブキャリアｋの上でのＴ個の出力シンボルを有するＴ×１のベクトルである。
【００６２】
利得行列
【数３５】
2008547276.tif 000037
【００６３】
は、該Ｓ個のデータ・シンボル・ストリームに関して用いる送信電力の量を決定する。基地局１１０はまた、送信器の空間的な他の処理を伴って、または如何なる空間的な処理をも伴わずに、Ｓ個の空間的なチャネルの上でＳ個のデータ・シンボル・ストリームを送信しても良い。しかしながら、式（５）の該固有ビーム形成は一般的により良い性能を提供する。
【００６４】
端末１５０が、一つだけのアンテナから送信するならば、基地局１１０は、
【数３６】
2008547276.tif 000038
【００６５】
の一つだけの行を推定できる。基地局１１０は従って、限定されたチャネル情報を持つであろうし、式（４）および式（５）に示された固有ビーム形成を実行できないだろう。
【００６６】
一実施例において、送信器において利用可能な限定されたチャネル情報を用いて、擬似固有ビーム形成が実行されることが可能である。擬似固有ビーム形成は、限定されたチャネル情報に基づいて決定された固有モードの上でのデータ送信のことを指して言う。送信器によって取得されたＭＩＭＯチャネル応答の長期の統計、受信器によって取得され、送信器に送信されたＭＩＭＯチャネル応答の長期の統計、送信器に利用可能な瞬時の、又は短期のチャネル情報、及び／又は、他の情報を、該限定されたチャネル情報は備えても良い。
【００６７】
一実施例において、擬似固有ビーム形成は以下のように実行される。基地局１１０は、端末１５０からパイロットが受信された時はいつでも、ＲＬチャネル応答ベクトルの推定
【数３７】
2008547276.tif 000039
【００６８】
を導出しても良く、例えば式（３）に示されたように、対応するＦＬチャネル応答行ベクトルの推定
【数３８】
2008547276.tif 000040
【００６９】
を取得しても良い。その後、基地局１１０は、以下のようにＴ×Ｔのビーム構築行列(beam construction matrix)
【数３９】
2008547276.tif 000041
【００７０】
を形成する。
【数４０】
2008547276.tif 000042
【００７１】
ここで、ｊ＝２，．．．，Ｔに関して
【数４１】
2008547276.tif 000043
【００７２】
は、Ｔ×１のランダム・ベクトルであっても良い。
【００７３】
複数のベクトルの集合が定義され得る。この集合の中の複数のベクトルは擬似ランダムな方法で選択され、
【数４２】
2008547276.tif 000044
【００７４】
に関して用いられても良い。ベクトル
【数４３】
2008547276.tif 000045
【００７５】
は、周波数ダイバーシティを達成するために、複数のサブキャリアに渡って擬似ランダムであってもよい。しかしながら、複数のサブキャリアにわたってランダムに変化する
【数４４】
2008547276.tif 000046
【００７６】
は、多すぎる周波数選択性を伴う実効チャネルを結果として生じ、それは、チャネル推定の性能を低下させるかもしれない。例えば、各ベクトルの要素にわたって、及び／又は、複数のサブキャリアにわたって位相回転を適用することにより、
【数４５】
2008547276.tif 000047
【００７７】
をゆっくりと変化させることによって、チャネル推定の性能と周波数ダイバーシティの利得との間にトレードオフが達成されるかも知れない。
【００７８】
例えば、基地局１１０によって取得されたチャネル情報と、端末１５０から受信したチャネル情報を用いることにより、基地局１１０は、他の方法によってビーム構築行列を導出しても良い。例えば、端末１５０は、ＭＩＭＯチャネル応答を推定し、固有値分解を実行し、そして、
【数４６】
2008547276.tif 000048
【００７９】
における固有ベクトルの長期の平均を導出しても良い。その後、端末１５０は、基地局１１０に対して、一又は複数の長期の固有ベクトル（例えば、最大の固有値を有する支配的な長期の固有ベクトル）を送信しても良い。その後、基地局１１０は、
【数４７】
2008547276.tif 000049
【００８０】
及び／又は、端末１５０から受信した該長期の固有ベクトルに基づいて該ビーム構築行列を導出しても良い。
【００８１】
基地局１１０は、以下のようにして、該ビーム構築行列
【数４８】
2008547276.tif 000050
【００８２】
のＱＲ分解を実行しても良い。
【数４９】
2008547276.tif 000051
【００８３】
ここで、
【数５０】
2008547276.tif 000052
【００８４】
は、Ｔ個の直交する列を含むＴ×Ｔのユニタリー行列であり、
【数５１】
2008547276.tif 000053
【００８５】
は、対角の下にゼロを有するＴ×Ｔの上三角行列である。
【００８６】
ユニタリー行列
【数５２】
2008547276.tif 000054
【００８７】
は、以下の形を持つ。
【数５３】
2008547276.tif 000055
【００８８】
ここで、
【数５４】
2008547276.tif 000056
【００８９】
であり、
【数５５】
2008547276.tif 000057
【００９０】
は、直交するベクトルである。
【００９１】
ビーム構築行列
【数５６】
2008547276.tif 000058
【００９２】
は、
【数５７】
2008547276.tif 000059
【００９３】
に関して一つの列、そして
【数５８】
2008547276.tif 000060
【００９４】
とは恐らくは直交していないＴ−１個のランダムなベクトルを含む。ＱＲ分解は、ユニタリー行列
【数５９】
2008547276.tif 000061
【００９５】
を提供し、その行列は正規化された
【数６０】
2008547276.tif 000062
【００９６】
および、互いに、さらに
【数６１】
2008547276.tif 000063
【００９７】
と直交しているＴ−１個の他のベクトルを含んでいる。
【数６２】
2008547276.tif 000064
【００９８】
に関してＴ−１個のランダムなベクトルを使用することは、
【数６３】
2008547276.tif 000065
【００９９】
と
【数６４】
2008547276.tif 000066
【０１００】
とがＴ個の固有モードを持つという結果を生じる。
【０１０１】
長期の共分散行列
【数６５】
2008547276.tif 000067
【０１０２】
は、以下のようにして導出され得る。
【数６６】
2008547276.tif 000068
【０１０３】
ここで、
【数６７】
2008547276.tif 000069
【０１０４】
は、平均をとる演算を表す。基地局１１０は、端末１５０の一つのアンテナから受信したパイロットに基づいて
【数６８】
2008547276.tif 000070
【０１０５】
を導出し、
【数６９】
2008547276.tif 000071
【０１０６】
の外積を計算し、
【数７０】
2008547276.tif 000072
【０１０７】
を取得するために該外積を平均しても良い。該平均することは、様々な平均化スキーム、およびフィルターを用いて実行され得る。該平均することはまた、時間、周波数、または時間と周波数の両方について実行されても良い。例えば、該平均することは、全てのサブキャリアにわたって実行されても良い。
【０１０８】
短期の共分散行列
【数７１】
2008547276.tif 000073
【０１０９】
は以下のようにして導出されうる。
【数７２】
2008547276.tif 000074
【０１１０】
基地局１１０は、端末１５０の一つの送信アンテナから受信したパイロットに基づいて
【数７３】
2008547276.tif 000075
【０１１１】
を導出しても良い。
【数７４】
2008547276.tif 000076
【０１１２】
は、単一の固有モードを持つ。何故なら、一つのチャネル応答行ベクトル
【数７５】
2008547276.tif 000077
【０１１３】
に基づいて生成されているからである。
【０１１４】
長期の共分散行列
【数７６】
2008547276.tif 000078
【０１１５】
は、以下のようにして導出され得る。
【数７７】
2008547276.tif 000079
【０１１６】
端末１５０は、基地局１１０から受信したパイロットに基づいて
【数７８】
2008547276.tif 000080
【０１１７】
を導出してもよく、
【数７９】
2008547276.tif 000081
【０１１８】
を基地局１１０に送信しても良い。基地局１１０、または端末１５０により、他の共分散行列もまた導出されても良い。
【０１１９】
送信の共分散行列
【数８０】
2008547276.tif 000082
【０１２０】
は、以下のようにして導出されても良い。
【数８１】
2008547276.tif 000083
【０１２１】
ここで、ｗ１、ｗ２、およびｗ３は、それぞれ、共分散行列
【数８２】
2008547276.tif 000084
【０１２２】
の重みである。
【数８３】
2008547276.tif 000085
【０１２３】
は、
【数８４】
2008547276.tif 000086
【０１２４】
のみに基づいて、
【数８５】
2008547276.tif 000087
【０１２５】
と他の入力に基づいて、またはチャネル情報の任意の組み合わせに基づいて導出されても良い。
【０１２６】
式（１２）において、重みｗ１、ｗ２、およびｗ３は、長期と短期の共分散行列から送信の共分散行列への寄与を決定する。より信頼性があると考えられる共分散行列に対して、より高い重みが割り当てられてもよく、より信頼性が無いと考えられる共分散行列に対して、より低い重みが割り当てられてもよく、完全に信頼できないと考えられる、または利用可能でない共分散行列に対して、ゼロの重みが割り当てられても良い。一実施例において、該重みは固定された値であり、一般的なチャネル条件に対して良好な性能を提供するように（例えば、計算機シミュレーション、実験的な計測などにより）選択される。他の実施例においては、該重みは、チャネル条件に基づいて決定されることが可能な調節可能な値である。例えば、固定的な端末に対してはより高い重みを、移動端末に対してはより低い重みを、該長期の共分散行列は与えられることが可能である。一般的に、該重みは移動度、ドップラー、または受信された信号の品質などに基づいて決定されることが可能である。
【０１２７】
擬似固有ビーム形成に関しては、チャネル応答ベクトル、固有ベクトル、共分散行列などのような様々な形態で与えられることが可能な限定されたチャネル情報に基づいて、送信の共分散行列は構築されることが可能である。該チャネル情報はまた、パイロット、明示的なフィードバックなどのような様々な機構を介して取得されることが可能である。利用可能なチャネル情報の全ては、該送信の共分散行列を得るために適切に重み付けされ、組み合わされることが可能である。
【０１２８】
基地局１１０は、以下のようにして、
【数８６】
2008547276.tif 000088
【０１２９】
の固有値分解を実行してもよい。
【数８７】
2008547276.tif 000089
【０１３０】
ここで、
【数８８】
2008547276.tif 000090
【０１３１】
は、
【数８９】
2008547276.tif 000091
【０１３２】
の固有値のＴ×Ｔの対角行列であり、
【数９０】
2008547276.tif 000092
【０１３３】
は、
【数９１】
2008547276.tif 000093
【０１３４】
の固有ベクトルのＴ×Ｔのユニタリー行列である。（例えば
【数９２】
2008547276.tif 000094
【０１３５】
が更新された時はいつでも、または
【数９３】
2008547276.tif 000095
【０１３６】
の幾つかの回数の更新の後に）周期的に、または（例えば、送信すべきデータが有るとき等）必要な時はいつでも、基地局１１０は固有値分解を実行してもよい。その後、端末１５０へのデータ送信のために、基地局１１０は、
【数９４】
2008547276.tif 000096
【０１３７】
の中の該固有ベクトルを使用しても良い。
【０１３８】
一実施例において、データ送信のために動的な擬似固有ビーム形成が実行される。動的な擬似固有ビーム形成とは、限定されたチャネル情報に基づいて決定された変化する固有モードの上でのデータ送信のことを指して言う。異なる時間区間、及び／又は、異なるサブキャリアにおいて異なる固有ベクトルを選択し、用いることにより、動的な擬似固有ビーム形成は達成されても良い。
【数９５】
2008547276.tif 000097
【０１３９】
の各列は一つの固有モードの上で送信するために用いられる一の固有ベクトルである。
【数９６】
2008547276.tif 000098
【０１４０】
のｊ番目の列は、
【数９７】
2008547276.tif 000099
【０１４１】
のｊ番目の対角要素と関係付けられる。
【数９８】
2008547276.tif 000100
【０１４２】
のＴ個の対角要素は該複数の固有ベクトルの電力利得を表す複数の固有値である。
【数９９】
2008547276.tif 000101
【０１４３】
の該対角要素は最大のものから最小のものへと順序付けられても良い。
【数１００】
2008547276.tif 000102
【０１４４】
の中の複数の固有ベクトルは、
【数１０１】
2008547276.tif 000103
【０１４５】
の対角要素と同じ方法で順序付けされる、即ち、各固有ベクトルが該順序付けの前後において同じ固有値と関係付けられるようにする。
【数１０２】
2008547276.tif 000104
【０１４６】
は、最大でＴ個のデータ・シンボル・ストリームを送信するために用いられても良いＴ個の固有ベクトルを含む。しかしながら、同時に送信される可能性のあるデータ・シンボル・ストリームの数は該ＭＩＭＯチャネルの固有モードの数に依存する、即ち、Ｓ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。一般的に、Ｍ個のデータ・シンボル・ストリームがＭ個の固有モードの上で送信されてもよく、ここで、Ｍ≦Ｓである。Ｍ個の固有ベクトルは様々な方法でＴ個の固有ベクトルの中から選択されても良い。
【０１４７】
一実施例において、
【数１０３】
2008547276.tif 000105
【０１４８】
の中の該Ｔ個の固有ベクトルは複数（Ｌ個）の集合の中に配置される。一般的に、任意の数の集合が形成されてもよく、該複数の集合は同一の、又は異なる数の固有ベクトルを含んでも良く、各固有ベクトルは、どの集合の中に配置されても良い。一実施例においては、Ｌ≧ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝であり、該Ｔ個の固有ベクトルの各々は一つの集合の中に配置される。
【０１４９】
一実施例においては、各集合は、互いに比較的近接した固有値を伴う固有ベクトルを含む。異なる集合は、充分に相違する固有値を伴う固有ベクトルを含む可能性がある。例えば、集合１は、互いに近接した最大の固有値を伴う一又は複数の固有ベクトルを含んでもよく、集合２は、互いに近接した次に最も大きな固有値を伴う一又は複数の固有ベクトルを含んでもよく、以下同様である。「比較的近接した」および「充分に相違する」という評価基準は、様々な方法で定量化されうる。例えば、複数の固有値は、互いに所定のパーセンテージ以内であれば、それらは比較的近接しているかも知れず、それらがお互いから所定のパーセンテージ以上であれば、それらは充分に相違するかもしれない。
【０１５０】
他の実施例において、集合１は、最大の固有値を伴う固定された数の固有ベクトルを含み、集合２は、次に最大の固有値を伴う固定された数の固有ベクトルを含み、以下同様である。さらに他の実施例においては、該複数の固有ベクトルは固有値の異なる閾値を用いて複数の集合に束ねられる。例えば、集合１は、第１の閾値よりも大きい固有値を伴う固有ベクトルを含んでも良く、集合２は、第１の閾値と第２の閾値の間の固有値を伴う固有ベクトルを含んでも良く、以下同様である．該閾値は固定されていても、または調節可能であっても良い。
【０１５１】
上記の実施例においては、集合１が最大の固有値を伴う固有ベクトルを含み、集合Ｌが最小の固有値を伴う固有ベクトルを含むように、該Ｌ個の集合は段階的により小さな固有ベクトルを含む。該固有ベクトルはまた、他の方法によって複数の集合に配置されても良い。
【０１５２】
該ＭＩＭＯチャネルの固有モードの数は該ＭＩＭＯチャネルのランクと呼ばれる。該ＭＩＭＯチャネルはＳ＝ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝ならばフルランクであると見なされ、Ｓ＜ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝であればフルランクより少ない。該ランクは、一般的にはチャネル条件により決定される。例えば、該ランクは、豊富な散乱を有する無線チャネルに対しては典型的により高く、空間的に相関のあるチャネルと見通し線(line-of-sight)（ＬＯＳ）のチャネルに対しては典型的により低い。該ＭＩＭＯチャネルのランクは以下のようにして予測されてもよく、Ｍは予測されたランクを表しても良い。該予測されたランクはまた、「選択されたランク」、「ＭＩＭＯ送信ランク」などと呼ばれてもよい。その後、Ｍ個の固有ベクトルを伴うＭ個の固有モードの上で、Ｍ個のデータ・シンボル・ストリームが送信されてもよい。
【０１５３】
一実施例において、Ｍ個の固有ベクトルは、各集合から一つずつの固有ベクトルの割合で、固有ベクトルのＭ個の集合から選択される。例えば、Ｍ＝１ならば、集合１から単一の固有ベクトルが選択されても良い。Ｍ＝２ならば、集合１から一つの固有ベクトルが、そして集合２から他の固有ベクトルが選択されても良い。Ｍ個の集合の各々に関して、異なる時間区間の中の集合から異なる固有ベクトルが選択されても良い。例えば、一つの時間区間においては集合１から一つの固有ベクトルが選択され、他の時間区間においては集合１から他の固有ベクトルが選択されても良く、以下同様である。所与の集合の中の固有ベクトルは（例えば、擬似乱数系列に基づいて）擬似ランダムな方法で選択されても良く、または、（該集合の中の固有ベクトルを巡回することによって）決定的な方法で選択されても良い。Ｍ個の新しい固有ベクトルは、例えば各時間区間において、該Ｍ個の集合から同時に選択されても良い。代替的に、Ｍ個の新しい固有ベクトルは該Ｍ個の集合から時差をつけられた方法で選択されても良い。例えば、一の新しい固有ベクトルは一の時間区間において集合１から選択されても良く、一の新しい固有ベクトルは次の時間区間において集合２から選択されても良く、以下同様である。
【０１５４】
特定の例として、基地局１１０は、Ｔ＝８個のアンテナを装備されていてもよく、端末１５０はＲ＝２個のアンテナを装備されていてもよく、そして可能な最も高いランクは２であるだろう。
【数１０４】
2008547276.tif 000106
【０１５５】
は、２つ又はそれより多くの集合、例えばＬ＝３個の集合の中に束ねられてもよい８個の固有ベクトルを含むだろう。この例においては、集合１は、互いに近接した固有値を持つ２つの固有ベクトル
【数１０５】
2008547276.tif 000107
【０１５６】
を含んでもよく、集合２は、互いに近接した固有値を持つ３つの固有ベクトル
【数１０６】
2008547276.tif 000108
【０１５７】
を含んでもよく、集合３は、互いに近接した固有値を持つ３つの固有ベクトル
【数１０７】
2008547276.tif 000109
【０１５８】
を含んでも良い。Ｍ＝１ならば、集合１が送信のために用いられる。一つの時間区間において集合１から
【数１０８】
2008547276.tif 000110
【０１５９】
が選択されても良く、他の時間区間において
【数１０９】
2008547276.tif 000111
【０１６０】
が選択されても良く、その次の時間区間において
【数１１０】
2008547276.tif 000112
【０１６１】
が選択されても良く、以下同様である。Ｍ＝２ならば、集合１と２が送信のために用いられる。一つの時間区間において集合１から
【数１１１】
2008547276.tif 000113
【０１６２】
が選択されても良く、集合２から
【数１１２】
2008547276.tif 000114
【０１６３】
が選択されても良く、他の時間区間において、集合１から
【数１１３】
2008547276.tif 000115
【０１６４】
が選択されても良く、集合２から
【数１１４】
2008547276.tif 000116
【０１６５】
が選択されても良く、その次の時間区間において、集合１から
【数１１５】
2008547276.tif 000117
【０１６６】
が選択されても良く、集合２から
【数１１６】
2008547276.tif 000118
【０１６７】
が選択されても良く、以下同様である。Ｍの最大値は２であるので、この例では集合３は用いられない。集合３の中の固有ベクトルは、これらの固有ベクトルの使用に値するには低すぎる固有値を持つかも知れない。固有ベクトルの集合を形成し、該集合から固有ベクトルを選択する他の実施例もまた可能であり、本発明の範囲内である。一実施例においては、上記のとおり、使用のために選択されたＭ個の集合の各々から一つの固有ベクトルが選択される。他の実施例においては、一の所与の集合から複数の固有ベクトルが選択される。一実施例においては、異なる時間区間において、該複数の集合から異なる固有ベクトルが選択される。他の実施例においては、例えば、「受信された信号の品質が、現在の固有ベクトルでは劣化する」、「一つのパケットが復号化でエラーを起こす」、などのような特定の事象が起こるならば新たな固有ベクトルが選択される。固有ベクトルはまた、他の方法によって、時間、及び／又は、周波数にわたって動的に変更されても良い。
【０１６８】
固有ベクトルの該Ｌ個の集合は該ＭＩＭＯチャネルの異なる部分空間をカバーするものとして見られることが可能である。より大きな固有値を伴う部分空間は、より小さい固有値を伴う部分空間よりも、より多くの利得を与える可能性がある。上記の実施例は、固有値の強度に従って部分空間を選択し、部分空間の数は該ＭＩＭＯチャネルの予測されたランクによって決定される。
【０１６９】
各固有ベクトルは一つのビームに対応する。幾つかの固有ベクトルが互いに近接した固有値を持つならば、これらの固有ベクトルによって張られた部分空間の内部のビームの選択は、時間、及び／又は周波数にわたって擬似ランダムな、または決定的な方法によって変化させられてもよい。互いに近接した固有値を伴う特定の固有ベクトルを使用することは、顕著な利得をもたらさないかも知れない一方で、結果として生じる固定されたビーム方向は、ダイバーシティを減少させるかも知れない。時間、及び／又は周波数に対して固有ベクトルを変化させることはダイバーシティを改善するかも知れない。そしてそれは、該固有ベクトルが該ＭＩＭＯチャネルの長期の統計から得られ、従って現在のＭＩＭＯチャネルを正確に反映するかも知れず、又はそうではないかも知れないことを考慮すれば、有益である可能性がある。
【０１７０】
Ｍ個の固有モードの上でＭ個のデータ・シンボル・ストリームを送信するために、基地局１１０は以下のようにして擬似固有ビーム形成を実行しても良い。
【数１１７】
2008547276.tif 000119
【０１７１】
ここで、
【数１１８】
2008547276.tif 000120
【０１７２】
は、サブキャリアｋの上で送信されるＭ個のデータ・シンボルを有するＭ×１のベクトルであり、
【数１１９】
2008547276.tif 000121
【０１７３】
は、対角に沿ってＭ個の利得値を有するＭ×Ｍの利得行列であり、
【数１２０】
2008547276.tif 000122
【０１７４】
は、使用のために選択されたＭ個の固有ベクトルを有するＴ×Ｍの行列であり、そして、
【数１２１】
2008547276.tif 000123
【０１７５】
は、Ｔ個のアンテナに関するサブキャリアｋ上のＴ個の出力シンボルを有するＴ×１のベクトルである。
【０１７６】
端末１５０は、Ｒ個の受信アンテナからシンボルを受信し、それは以下のように表される。
【数１２２】
2008547276.tif 000124
【０１７７】
ここで、
【数１２３】
2008547276.tif 000125
【０１７８】
は、サブキャリアｋに関するＲ×Ｍの実効チャネル応答行列であり、
【数１２４】
2008547276.tif 000126
【０１７９】
は、サブキャリアｋに関する受信されたシンボルのＲ×１のベクトルであり、そして
【数１２５】
2008547276.tif 000127
【０１８０】
は、サブキャリアｋに関するＲ×１の雑音ベクトル(noise vector)である。
【０１８１】
簡単のために、雑音は、ゼロ平均ベクトルと共分散行列
【数１２６】
2008547276.tif 000128
【０１８２】
を伴い、σｎ２は該雑音の分散であるような加法的白色ガウス雑音(additive white Gaussian noise)（ＡＷＧＮ）であると仮定する。Ｍ＝１ならば、行列
【数１２７】
2008547276.tif 000129
【０１８３】
は、単一の列を含んでもよい。
【０１８４】
端末１５０は、当該技術分野において知られている様々な技法を用いてＭＩＭＯ検出を実行しても良い。一実施例において、端末１５０は、最小二乗誤差平均(minimum mean square error)（ＭＭＳＥ）のＭＩＭＯ検出を実行する。端末１５０は、各サブキャリアｋに関して以下のようにしてＭ×ＲのＭＭＳＥ空間的フィルター行列(spatial filter matrix)
【数１２８】
2008547276.tif 000130
【０１８５】
を導出しても良い。
【数１２９】
2008547276.tif 000131
【０１８６】
ここで、
【数１３０】
2008547276.tif 000132
【０１８７】
は、データ・シンボルの正規化された推定値を取得するために用いられるスケーリング値の対角行列である。
【０１８８】
その後、端末１５０は、以下のようにしてＭＩＭＯ検出を実行しても良い。
【数１３１】
2008547276.tif 000133
【０１８９】
ここで、
【数１３２】
2008547276.tif 000134
【０１９０】
は、サブキャリアｋに関するデータ・シンボルの推定のＭ×１のベクトルである。
【０１９１】
一実施例において、端末１５０は該ＭＩＭＯチャネルのランクを予測する。該予測されたランクＭは、同時に送信されるデータ・シンボル・ストリームの数、およびデータ送信のために用いる固有ベクトルの数を決定する。一実施例において、端末１５０はまた、受信された信号の品質をも推定し、それは信号対雑音比(signal-to-noise ratio)（ＳＮＲ）、信号対雑音干渉比率(signal-to-noise-and-interference ratio)（ＳＩＮＲ）、シンボル毎エネルギー対雑音の比率(energy-per-symbol-to-noise ratio)（Ｅｓ／Ｎｏ）などにより定量化される。簡単のために、以下の記載では、信号の品質としてＳＮＲが用いられる。
【０１９２】
一実施例においては、ランクの予測は以下のようにして実行される。端末１５０は基地局１１０から受信したパイロットに基づいてＭＩＭＯチャネル応答行列
【数１３３】
2008547276.tif 000135
【０１９３】
を推定する。その後、端末１５０は、例えば
【数１３４】
2008547276.tif 000136
【０１９４】
の一つの行である
【数１３５】
2008547276.tif 000137
【０１９５】
を用いてビーム構築行列
【数１３６】
2008547276.tif 000138
【０１９６】
を形成する。その後、端末１５０は、基地局１１０と同一の方法で
【数１３７】
2008547276.tif 000139
【０１９７】
を導出する。
【０１９８】
一実施例においては、異なる複数の可能なランクの性能を評価し、最良の、又は最良に近い性能を有するランクを選択することにより、ランク予測は達成される。チャネル容量、スループット、信号品質、などのような様々な測定指標により性能は定量化されても良い。明確にするために、以下の記載は、Ｒ≦Ｔであり、可能な最高のランクはＲであると仮定する。
【０１９９】
ｍ＝１，．．．，Ｒについて、各々の可能なランクｍの性能は、以下のようにして決定されても良い。最初に、ランクｍに関するＲ×ｍの実効チャネル応答行列
【数１３８】
2008547276.tif 000140
【０２００】
は、以下のようにして決定される。
【数１３９】
2008547276.tif 000141
【０２０１】
ここで、データ送信のためにランクｍが用いられるとの仮定の下に、
【数１４０】
2008547276.tif 000142
【０２０２】
は、
【数１４１】
2008547276.tif 000143
【０２０３】
から選択されたｍ個の固有ベクトルを含むＴ×ｍの行列である。該実効チャネル応答
【数１４２】
2008547276.tif 000144
【０２０４】
は、実際のＭＩＭＯチャネル応答
【数１４３】
2008547276.tif 000145
【０２０５】
と基地局１１０により用いられる固有ベクトル
【数１４４】
2008547276.tif 000146
【０２０６】
とを含む。基地局１１０が
【数１４５】
2008547276.tif 000147
【０２０７】
を用いてパイロットを送信するならば、端末は直接的に
【数１４６】
2008547276.tif 000148
【０２０８】
を推定してもよい。代替的に端末１５０は、
【数１４７】
2008547276.tif 000149
【０２０９】
を推定し、その後、基地局１１０と同一の方法で
【数１４８】
2008547276.tif 000150
【０２１０】
を導出し、そしてその後、
【数１４９】
2008547276.tif 000151
【０２１１】
に基づいて
【数１５０】
2008547276.tif 000152
【０２１２】
を計算する。
【０２１３】
端末１５０は、各固有モードの各サブキャリアのＳＮＲを決定する。ＳＮＲは、端末１５０によって用いられるＭＩＭＯ検出技法に依存している。端末１５０が、式（１６）において示されるようにＭＭＳＥ  ＭＩＭＯ検出を用いるならば、ランクｍに関する行列
【数１５１】
2008547276.tif 000153
【０２１４】
は以下のようにして導出されても良い。
【数１５２】
2008547276.tif 000154
【０２１５】
ランクｍのＳＮＲは以下のように表現されることが可能である。
【数１５３】
2008547276.tif 000155
【０２１６】
ここで、ｑｍ，ｉ（ｋ）はサブキャリアｋに関する
【数１５４】
2008547276.tif 000156
【０２１７】
のｉ番目の対角要素であり、そして、ＳＮＲｍ，ｉ（ｋ）はサブキャリアｋに関するデータ・シンボル・ストリームｉのＳＮＲである。
【０２１８】
ＳＮＲは、他のＭＩＭＯ検出技法に関して他の方法により計算されても良い。
【０２１９】
一実施例においては、Ｍ個のデータ・シンボル・ストリームの全てに関して単一のパケット・フォーマットを用いる単一符号ワード(single codeword)（ＳＣＷ）モードについて、ランク予測が実行される。ＳＣＷモードに関しては、ランクｍに関するｍ個のデータ・シンボル・ストリームの全てについての平均ＳＮＲであるＳＮＲａｖｇ，ｍ（ｋ）は以下のようにして表現されることが可能である。
【数１５５】
2008547276.tif 000157
【０２２０】
各サブキャリアｋの平均ＳＮＲは容量にマップされてもよい。その後、全てのＫ個のサブキャリアの容量は、ランクｍに関する平均容量Ｃａｖｇ，ｍを得るために、以下のようにして累積されてもよい。
【数１５６】
2008547276.tif 000158
【０２２１】
ここで、η＜１．０は、変調スキーム、符号化スキーム、符号レート、パケット・サイズなどのような様々な要因を説明するペナルティ係数である。容量はまた、他の容量関数または検索テービルに基づいて決定されても良い。平均容量Ｃａｖｇ，ｍは符号化スキームに起因する損失、チャネル推定誤差、干渉のばらつき等のような様々な要因を説明するために調節されてもよい。
【０２２２】
容量に基づくランク予測に関しては、各ランクｍに関する全体の容量Ｃｔｏｔａｌ，ｍは以下のようにして決定されても良い。
【数１５７】
2008547276.tif 000159
【０２２３】
そして、最も大きな全体の容量を有するランクは以下のようにして選択されても良い。
【数１５８】
2008547276.tif 000160
【０２２４】
代替的に、最も大きな全体の容量の所定のパーセンテージ以内である全体の容量を有する最低のランクが選択されても良い。より低いランクは、一般的には劣悪なチャネル条件とチャネル推定誤差に対して、より頑健である。このように、より低いランクが最も大きな全体の容量に近接した全体の容量を達成できるならば、該より低いランクが使用のために選択されても良い。
【０２２５】
スループットに基づくランク予測に関しては、各ランクｍに関して以下のようにして実行ＳＮＲが計算されても良い。
【数１５９】
2008547276.tif 000161
【０２２６】
該実効ＳＮＲに基づいて各ランクに関して一のパケット・フォーマットが選択される。各ランクに関する該選択されたパケット・フォーマットは最大のスループットと該実効ＳＮＲよりも小さい、一の要求されたＳＮＲを持つ。そして、各ランクｍに関する全体のスループットＴＰｔｏｔａｌ，ｍは以下のようにして決定され得る。
【数１６０】
2008547276.tif 000162
【０２２７】
ここで、ＴＰｍは、ランクｍに関して選択されたパケット・フォーマットのスループットである。
【０２２８】
そして、最も大きな全体のスループットを有するランクは以下のようにして選択され得る。
【数１６１】
2008547276.tif 000163
【０２２９】
代替的に、該最も大きな全体のスループットの所定のパーセンテージ以内である全体のスループットを有する最低のランクが選択されても良い。
【０２３０】
該選択されたランクＭに関するＣＱＩを得るために、端末１５０は、該実効ＳＮＲを所定のビット数に量子化しても良い。その後、端末１５０は、基地局１１０に対して該選択されたランクＭと該ＣＱＩを送信してもよい。端末１５０に対して送信するデータ・シンボル・ストリームの数を決定するために、基地局１１０は該選択されたランクを用いても良い。端末１５０に対して送信するデータ・シンボル・ストリームに関して用いるパケット・フォーマットを決定するために、基地局１１０は該ＣＱＩを用いても良い。
【０２３１】
各データ・シンボル・ストリームに関して一の異なるパケット・フォーマットを用いることが可能な複数符号ワード(multiple codeword)（ＭＣＷ）モードに関してランク予測を実行しても良い。各々の候補ランクｍに関して、各データ・シンボル・ストリームの容量、又はスループットが計算されても良く、該ｍ個のデータ・シンボル．ストリームに関してｍ個の容量またはスループットを合計することにより、全体の容量または全体のスループットが決定され得る。そして、該全体の容量または該全体のスループットに基づいてランクが選択されても良い。該選択されたランクＭにおいて、各データ・シンボル・ストリームについて一のＣＱＩが決定されてもよい。Ｍが１よりも大きいならば、一つよりも多いＣＱＩが生成され、通知されても良い。
【０２３２】
ランク予測と共に、擬似固有ビーム形成が用いられることが可能であり、この二者の間の相乗効果はデータ送信の性能を改善する可能性がある。擬似固有ビーム形成はまた、他のモードと同様にＳＣＷおよびＭＣＷモードに関しても用いられ得る。擬似固有ビーム形成はまた、ランク予測なしで、または簡単化された版のランク予測と共に用いられても良い。例えば、該ランクはＭ＝ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝として設定されても良く、データは可能な最大のランクにより送信されても良い。該ランクはまた、通知されたＣＱＩに基づいて選択されても良い。例えば、該ＣＱＩが第１の閾値を超えるならば可能な最高のランクが用いられても良く、該ＣＱＩが第１の閾値と第２の閾値の間であるならば次のより低いランクが用いられてもよく、以下同様である。
【０２３３】
図３は、データ送信のために送信器（例えば、基地局）により実行される方法３００の実施例を示している。受信器（例えば、端末）におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報が最初に取得される(ブロック３１０)。該チャネル情報は、少なくとも一つのアンテナに関する少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備えていても良く、それは該受信器における該複数のアンテナの部分集合である。該チャネル情報に基づいて複数の固有ベクトルが導出される（ブロック３２０）。ブロック３２０の実施例においては、例えば式（６）において示されるように、少なくとも一つのチャネル応答ベクトルと少なくとも一つの追加のベクトルにより、一のビーム構築行列が形成される（ブロック３２２）。その後、例えば、式（７）において示されるようにＱＲ分解を実行することにより、該ビーム構築行列に基づいて一のユニタリー行列が導出される（ブロック３２４）。例えば、式（９）において示されるように、該ユニタリー行列の外積を計算し、該外積を平均することにより長期の共分散行列が得られる（ブロック３２６）。該外積は時間区間、サブキャリア、または時間区間とサブキャリアの両者にわたって平均されても良い。その後、ブロック３２６において送信器により得られた該長期の共分散行列、受信器から得られた第２の長期の共分散行列、少なくとも一つのチャネル応答ベクトルに基づいて導出された短期の共分散行列、他の情報、またはこれらの任意の組み合わせに基づいて送信の共分散行列が導出される（ブロック３２８）。複数の固有ベクトルを得るために送信の共分散行列の固有値分解が実行される（ブロック３３０）。
【０２３４】
該複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルが選択される（ブロック３４０）。ブロック３４０の一実施例においては、該複数の固有ベクトルは、複数の集合の中に配置される（ブロック３４２）。例えば、該複数の固有ベクトルは、それらの固有値に基づいて順序付けられてもよく、該複数の集合は一度に一つの集合の割合で、逐次的な順序により該順序付けられた複数の固有ベクトルにより満たされる。該複数の集合は固有値の互いに重複しない異なる範囲と関係付けられてもよく、各集合は、該関係付けられた固有値の範囲内の固有値を伴う一又は複数の固有ベクトルを含んでも良い。代替的に、各集合は所定の数の固有ベクトルを含んでも良い。各固有ベクトルは一つの集合に含まれても良い。該複数の集合の中から少なくとも一つの集合が選択される（ブロック３４４）。その後、該少なくとも一つの集合から少なくとも一つの固有ベクトルが選択される（ブロック３４６）。例えば、ブロック３４４において選択する集合の数はＭＩＭＯ送信ランクにより決定されても良く、各集合から一つの固有ベクトルが選択されても良い。異なる時間区間において、該複数の固有ベクトル、または該少なくとも一つの集合の中から、擬似ランダムな、または決定的な方法により、少なくとも一つの固有ベクトルから成る複数の異なる部分集合が選択されても良い。各時間区間に関する該少なくとも一つの固有ベクトルはその時間区間内での受信器に対するデータ送信のために使用される（ブロック３５０）。
【０２３５】
図４は、データ送信のための装置４００の実施例を示している。装置４００は、受信器におけるデータ受信のために用いられる複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報を取得する手段（ブロック４１２）、該チャネル情報に基づいて複数の固有ベクトルを導出する手段（ブロック４１４）、該複数の固有ベクトルの中から少なくとも一つの固有ベクトルを選択する手段（ブロック４１６）、および該受信器へのデータ送信のために該少なくとも一つの固有ベクトルを用いる手段（ブロック４１８）を含む。
【０２３６】
図５は、データ受信のために受信器（例えば、端末）により実行される方法５００の一実施例を示している。ＭＩＭＯチャネルを介して該受信器における複数のアンテナに対して送信されたデータ送信に関して、シンボルが受信される（ブロック５１２）。実効チャネル応答行列が決定される（ブロック５１４）。該ＭＩＭＯチャネルに関するチャネル応答行列、および該複数のアンテナの部分集合に関するチャネル情報に基づいて導出された複数の固有ベクトルの中から選択され、送信に用いられる少なくとも一つの固有ベクトルにより、該実効チャネル応答行列は形成される。ブロック５１４の実施例においては、チャネル応答行列が導出され、該チャネル情報は、該チャネル応答行列からの少なくとも一つのチャネル応答ベクトルを備えている。例えば、図３のブロック３２０と３４０に関して上記されたように、データ送信のために用いられる固有ベクトルが決定されても良い。そして、例えば、式（１５）に示されるように、該チャネル応答行列とデータ送信のために用いられる固有ベクトルに基づいて該実効チャネル応答行列が導出されても良い。該実効チャネル応答行列はまた、送信器からのパイロットに基づいて直接的に導出されても良い。
【０２３７】
その後、該実効チャネル応答行列により受信されたシンボルの上でＭＩＭＯ検出が実行される（ブロック５１６）。ブロック５１６の実施例においては、例えば、式（１６）で示されるように、該実効チャネル応答行列に基づいて空間的フィルター行列(spatial filter matrix)が導出され、例えば、式（１７）で示されるように、該空間的フィルター行列によりＭＩＭＯ検出が実行される。例えば、上記したように容量またはスループットなどのような性能測定指標に基づいてＭＩＭＯ送信ランクが決定される（ブロック５１８）。ＭＩＭＯチャネルに関し、該ＭＩＭＯ送信ランクに対応している少なくとも一つのＣＱＩもまた決定される（ブロック５１８）。該チャネル応答行列に基づいて長期の共分散行列もまた導出されてもよい。該ＭＩＭＯ送信ランク、ＣＱＩ、長期の共分散行列、及び／又は他の情報は送信器に対して送信されても良い（ブロック５１８）。
【０２３８】
図６は、データ受信のための装置６００の一実施例を示している。装置６００は、受信器における複数のアンテナに対してＭＩＭＯチャネルを介して送信されたデータ送信に関してシンボルを受信する手段（ブロック６１２）、実効チャネル応答行列を決定する手段（ブロック６１４）、該実効チャネル応答行列により受信されたシンボルの上でＭＩＭＯ検出を実行する手段（ブロック６１６）、およびＭＩＭＯ送信ランク、該ＭＩＭＯチャネルに関する少なくとも一つのＣＱＩ、及び／又は他の情報を決定し、通知する手段（ブロック６１８）を含む。
【０２３９】
図７は、基地局１１０におけるＴＸデータ・プロセッサー１２０、ＴＸ空間プロセッサー１３０、および１３２ａから１３２ｔまでの送信器の実施例のブロック図を示している。ＴＸデータ・プロセッサー１２０の内部では、符号化器７１０が符号化スキームに従ってトラフィック・データを符号化し、符号ビットを生成する。該符号化スキームは、ターボ符号(Turbo code)、畳み込み符号(convolutional code)、低密度パリティ検査(low density parity check)（ＬＤＰＣ）符号、巡回冗長検査(cyclic redundancy check)（ＣＲＣ）符号、ブロック符号(block code)、その他、またはこれらの組み合わせを含んでも良い。チャネル・インターリーバー７１２は、インターリービング・スキームに基づいて符号ビットをインターリーブし（即ち、順序を並び替え）インターリーブされたビットを供給する。シンボル・マッパ−７１４は、変調スキームに従ってインターリーブされたビットをマップし、データ・シンボルを供給する。逆多重化器（Ｄｅｍｕｘ）７１６は、データ・シンボルをＭ個のストリームに逆多重化し、ここで、ＭはＭＩＭＯ送信ランクである。
【０２４０】
ＴＸ空間プロセッサー１３０の内部では、多重化器（Ｍｕｘ）７２０がＭ個のデータ・シンボル・ストリームを受信し、各シンボル周期において、データ・シンボルとパイロット・シンボルを適切なサブキャリアにマップする。擬似固有ビーム形成ユニット７２２は各サブキャリアｋに関するデータ及び／又はパイロット・シンボルを固有ベクトル選択器７３４からのＭ個の固有ベクトルと乗算する。ユニット７２２は、１３２ａから１３２ｔまでのＴ個の送信器に対してＴ個の出力シンボル・ストリームを供給する。
【０２４１】
共分散行列生成器７３０は、端末１５０による送信のために用いられる各アンテナに関するＲＬチャネル応答ベクトルを受信し、端末１５０により送信された他のチャネル情報もまた受信しても良い。生成器７３０は、例えば、式（６）から式（１２）までで示されるように、全ての利用可能な情報に基づいて送信の共分散行列を生成する。ユニット７３２は、例えば、式（１３）に示されるように、送信の共分散行列の固有値分解を実行し、各サブキャリアのＴ個の固有モードに関するＴ個の固有ベクトルを供給する。固有ベクトル選択器７３４は、例えば、上記した複数の実施例のいずれかに基づいて、ＭＩＭＯ送信ランクを受信し、該Ｔ個の固有ベクトルの中からＭ個の固有ベクトルを選択する。例えば、選択器７３４は、該Ｔ個の固有ベクトルをＬ個の集合の中に配置し、該Ｌ個の集合の中から最初のＭ個の集合を選択し、異なる時間区間において該Ｍ個の集合からＭ個の異なる固有ベクトルを選択しても良い。
【０２４２】
各送信器１３２は、ＯＦＤＭ変調器（Ｍｏｄ）７３０とＴＸ無線周波数（ＲＦ）ユニット７３２を含む。ＯＦＤＭ変調器７３０は、一の出力シンボル・ストリームを受信して、ＯＦＤＭシンボルを生成する。ＴＸ  ＲＦユニット７３２は、該ＯＦＤＭシンボルを処理し、順方向リンクの信号を生成する。
【０２４３】
図８は、端末１５０における１５４ａから１５４ｒまでの受信器、ＲＸ空間プロセッサー１６０、およびＲＸデータ・プロセッサー１７０の実施例のブロック図である。各アンテナ１５２は、基地局１１０からの順方向リンク信号を受信し、それぞれの受信器１５４に対して受信された信号を供給する。各受信器１５４は、ＲＸ  ＲＦユニット８１２、およびＯＦＤＭ復調器（Ｄｅｍｏｄ）８１４を含む。ＲＸ  ＲＦユニット８１２は、受信された信号を処理し、サンプルを供給する。ＯＦＤＭ復調器８１４は、該サンプルの上でＯＦＤＭ復調を実行しＲＸ空間プロセッサー１６０に対して受信されたデータ・シンボルを供給し、チャネル・プロセッサー１９４に対して受信されたパイロット・シンボルを供給する。チャネル・プロセッサー１９４は、該受信されたパイロット・シンボルに基づいてＭＩＭＯチャネル応答の推定を導出する。
【０２４４】
ＲＸ空間プロセッサー１６０の内部では、例えば、式（１６）で示されるように、送信のために用いられる各サブキャリアに関するＭＩＭＯチャネル応答行列と送信のために用いられる該固有ベクトルに基づいて、計算ユニット８２０は、その各サブキャリアに関する空間フィルター行列(spatial filter matrix)を導出する。ＭＩＭＯ検出器８２２は、例えば式（１７）で示されるように、各サブキャリアに関するＭＩＭＯ検出を、そのサブキャリアに関する該空間フィルター行列により実行する。多重化器８２４は、該Ｍ個のストリームに関するデータ・シンボル推定を多重化する。
【０２４５】
ＲＸ空間プロセッサー１７０の内部では、ユニット８３０は、該データ・シンボル推定の対数尤度比(log-likelihood ratios)（ＬＬＲｓ）を計算する。チャネル逆インターリーバー８３２は、チャネル・インターリーバー７１２によるインターリービングに対して相補的な方法でＬＬＲｓを逆インターリーブする。復号器８３４は、該逆インターリーブされたＬＬＲｓを復号化し、復号化されたデータを供給する。
【０２４６】
ランク予測器８４０は、例えば、式（１９）と（２０）において示されるように、異なる複数のサブキャリアに関する該ＭＩＭＯチャネル応答行列に基づいて、複数の可能な異なるランクに関するＳＮＲを推定する。例えば上記したように、ランク予測器８４０はまた、データ送信のために用いられるＭＩＭＯ送信ランク、およびＣＱＩを決定する。ランク８４０は図１におけるコントローラー／プロセッサー１９０により実装されても良い。
【０２４７】
明確にするために、上記の記載の多くは基地局１１０から端末１５０へのデータ送信に関するものである。該送信技法はまた、端末１５０から基地局１１０へのデータ送信のためにも用いられても良い。ＲＬ送信に関しては、基地局１１０に関する上記した処理は端末によって実行されてもよく、端末１５０に関する上記した処理は基地局によって実行されても良い。一般的に、該送信技法は、如何なる送信器から如何なる受信器へのデータ送信に関しても用いられて良い。
【０２４８】
本明細書に記載された送信技法は様々な動作シナリオに関して用いられても良い。該技法は、一の局（例えば、端末）が送信アンテナよりも多くの受信アンテナを持つ場合に用いられても良い。該技法は、相関された複数のアンテナの複数のクラスターが存在し、クラスター間では低い相関であるような場合にも用いられても良い。該技法は、アンテナ間で適度の相関レベルを引き起こす角度拡散を伴う局に関して用いられても良い。該技法はまた、他の動作シナリオに関しても用いられても良い。
【０２４９】
本明細書に記載された送信技法は、様々な手段により実装されても良い。例えば、これらの技法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実装されても良い。ハードウェア実装に関しては、送信器または受信器における処理ユニットは、一又は複数の特定用途向け集積回路(application specific integrated circuits)（ＡＳＩＣｓ）、デジタル信号プロセッサー(digital signal processor)（ＤＳＰｓ）、デジタル信号処理デバイス(digital signal processing device)（ＤＳＰＤｓ）、プログラム可能論理デバイス(programmable logic device)（ＰＬＤｓ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(field programmable gate arrays)（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、電子デバイス、本明細書に記載された機能を実行するために設計された他の電子ユニット、またはこれらの組み合わせの内部に実装されても良い。
【０２５０】
ファームウェア、および／またはソフトウェアの実装に関しては、該送信技法は本明細書に記載された機能を実行するモジュール（例えば、プロシージャ−、関数など）により実装されても良い。ファームウェア、および／またはソフトウェアのコードはメモリー（例えば、図１のメモリー１４２または１９２）の中に格納されても良く、プロセッサー（例えば、プロセッサー１４０または１９０）により実行されても良い。該メモリーは、該プロセッサーの内部、又は該プロセッサーの外部に実装されても良い。
【０２５１】
開示された実施例の上記記載は、当該技術分野における当業者が本願発明を作成し使用することを可能にするために提供される。これらの実施例に対する様々な変形が当業者には直ちに明らかであろうし、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなしに他の実施例に適用されても良い。このように、本願発明は、本明細書に示された実施例に限定されることは意図されず、本明細書に開示された原理と新規な特徴とに整合する最も広い範囲が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【０２５２】
【図１】一の基地局と一の端末のブロック図
【図２Ａ】基地局から端末への順方向リンク送信
【図２Ｂ】端末から基地局への逆方向リンク送信
【図３】データを送信する方法
【図４】データを送信する装置
【図５】データを受信する方法
【図６】データを受信する装置
【図７】基地局の送信部分のブロック図
【図８】端末の受信部分のブロック図
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【国際調査報告】
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