(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリコードフィルタＷを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法であって、プリコードフィルタＷは、
【数１】
0005795978.tif 000031
ただし、
Ｐ：Ｐ＝ＰＴ／Ｎ、ＰＴは送信機の全利用可能パワー、Ｎは送信機のアンテナ数、
Ｌ：送信層の数、
ＶＬ−ｐｈａｓｅ：ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素がＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相に等しい行列であり、ＶＬはチャネル行列Ｈから得られる右特異行列に基づき、チャネル行列Ｈは送信機側の少なくとも１個のアンテナと受信器側の少なくとも１個のアンテナとの間のチャネル利得を表す行列である、
で表わされる、方法。
【請求項２】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下を含むプロセス、すなわち、
前記チャネル行列ＨのＳＶＤ分解をＨ＝ＵＳＶＨのように行うことと、ただし、ＵおよびＶはそれぞれ左および右の特異ベクトル行列、Ｓは対角行列、ＶＬはＶに等しいものまたはＶから得られる部分集合、
前記行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す、
から生成する、請求項１記載のプリコードフィルタWを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法。
【請求項３】
ＶＬはＨの最大の特異値に対応するＬ個の行ベクトルを含むＶの部分集合である、請求項２記載のプリコードフィルタＷを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法。
【請求項４】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下を含むプロセス、すなわち、
最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選ぶことにより行列ＨＬを作成することと、
行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＨＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表す、
から生成する、請求項１記載のプリコードフィルタＷを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法。
【請求項５】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下を含むプロセス、すなわち、
処理されたチャネル行列
0005795978.tif 000032
を形成することと、
最大の行ノルムを持つ
0005795978.tif 000033
のＬ個の行を選ぶことにより行列
0005795978.tif 000034
を生成することと、
行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素は
0005795978.tif 000035
内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表す、
から生成する、請求項１記載のプリコードフィルタＷを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法。
【請求項６】
前記送信機はプリコードフィルタを構築する、請求項１記載のプリコードフィルタＷを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用する方法。
【請求項７】
送信機であって、
少なくとも１個のアンテナと、
前記少なくとも１個のアンテナに適用し、次式で表わされるプリコードフィルタＷと
【数２】
0005795978.tif 000036
ただし、
Ｐ：Ｐ＝ＰＴ／Ｎ、ＰＴは送信機の全利用可能パワー、Ｎは送信機のアンテナ数、
Ｌ：送信層の数、
ＶＬ−ｐｈａｓｅ：ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素がＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相に等しい行列であり、ＶＬはチャネル行列Ｈから得られる右特異行列に基づき、チャネル行列Ｈは送信機側の少なくとも１個のアンテナと受信器側の少なくとも１個のアンテナの間のチャネル利得を表す行列である、
を含む送信機。
【請求項８】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下のプロセス、すなわち、
前記チャネル行列ＨのＳＶＤ分解をＨ＝ＵＳＶＨのように行うことと、ただし、ＵおよびＶはそれぞれ左および右の特異ベクトル行列、Ｓは対角行列、ＶＬはＶに等しいものまたはＶから得られる部分集合、
前記行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す、
から生成する、請求項７記載の送信機。
【請求項９】
ＶＬはＨの最大の特異値に対応するＬ個の行ベクトルを含むＶの部分集合である、請求項８記載の送信機。
【請求項１０】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下のプロセス、すなわち、
最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選ぶことにより行列ＨＬを作成することと、
行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＨＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表す、
から生成する、請求項８記載の送信機。
【請求項１１】
ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下のプロセス、すなわち、
処理されたチャネル行列
0005795978.tif 000037
を形成することと、
最大の行ノルムを持つ
0005795978.tif 000038
のＬ個の行を選ぶことにより行列
0005795978.tif 000039
を生成することと、
行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素は
0005795978.tif 000040
内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表す、
から生成する、請求項８記載の送信機。
【請求項１２】
前記送信機は前記プリコードフィルタを構築する、請求項７記載の送信機。
【請求項１３】
受信機であって、
プリコードフィルタＷを構築するための情報を送信機に送信する少なくとも１個のアンテナを含み、前記プリコードフィルタＷは次式で表わされる、
【数３】
0005795978.tif 000041
ただし、
Ｐ：Ｐ＝ＰＴ／Ｎ、ＰＴは送信機の全利用可能パワー、Ｎは送信機のアンテナ数、
Ｌ：送信層の数、
ＶＬ−ｐｈａｓｅ：ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素がＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相に等しい行列であり、ＶＬはチャネル行列Ｈから得られる右特異行列に基づき、チャネル行列Ｈは送信機側の少なくとも１個のアンテナと受信器側の少なくとも１個のアンテナの間のチャネル利得を表す行列である、
受信機。
【請求項１４】
前記情報はＶＬ−ｐｈａｓｅを含み、ＶＬ−ｐｈａｓｅは以下を含むプロセス、すなわち、
前記チャネル行列ＨのＳＶＤ分解をＨ＝ＵＳＶＨのように行うことと、ただし、ＵおよびＶはそれぞれ左および右の特異ベクトル行列、Ｓは対角行列、ＶＬはＶに等しいものまたはＶから得られる部分集合、
前記行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築することと、ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す、
から前記受信機が生成する、請求項１３記載の受信器。
【請求項１５】
ＶＬはＨの最大の特異値に対応するＬ個の行ベクトルを含むＶの部分集合である、請求項１４記載の受信機。
【請求項１６】
前記情報は最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選択することにより作成される行列ＨＬを含む、請求項１３記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に通信システムに関するものであり、より特定すると、アンテナ毎のパワーを制約を有する通信システム用のダウンリンク・プリコードフィルタを作成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多重入力多重出力（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）通信システムでは、最適容量は一般に周知の注水定理（ｗａｔｅｒ−ｆｉｌｌｉｎｇ）法を用いて達成する。この方法では、全利用可能な送信パワーを送信アンテナに注水定理法に従って配分することにより最適チャネル容量を達成する。通常、この方法では異なる送信アンテナ間のパワーの配分が不均等になり、割り当られたパワーが送信アンテナに関連するパワー増幅器の線形範囲内に収まるという保証がない。
【０００３】
一般的なＭＩＭＯ通信システムは送信機側に複数のアンテナ（例えばＮ個）と受信機側に複数のアンテナ（例えばＭ個）を含む。かかるシステムは最大Ｌ個の独立のストリームを送信するのに用いることができる。ただし、Ｌは整数で、１≦Ｌ≦ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）である。各送信ストリームを「層（Ｌａｙｅｒ）］と呼ぶが、これは入力記号ベクトルｘ内の記号要素に対応する。入力ベクトルｘはプリコードフィルタＷを用いて処理され、その出力は図１および図２に示すようにＲＦ送信用の異なる送信アンテナにマッチさせる。
【０００４】
図３は、注水定理に基づくプリコーダを用いる代表的なＭＩＭＯ通信システムにおいて送信アンテナへのパワー割当てが変動することを示す。Ｌ層のＭＩＭＯシステムにおいて、以下を定義する。
・入力記号
【数１】
0005795978.tif 000002
・プリコーダ行列
【数２】
0005795978.tif 000003
ただし、Ｗｋ＝［ｗｋ１．．．ｗｋＬ］
・送信ベクトル
【数３】
0005795978.tif 000004
・第ｋアンテナでの送信記号
ｙｋ＝ＷｋＸ                                      （４）
【０００５】
従来の注水定理に基づくプリコーダは以下のように設計される。
ａ）チャネル行列のＳＶＤ（Singular Vector Decomposition)分解（decomposition）を行う。
Ｈ＝ＵＳＶＨ
ただし、ＵおよびＶはそれぞれ左および右の特異ベクトル行列、Ｓは対角行列である。
ｂ）Ｌ層の送信のために、チャネル行列Ｈの最大特異値に対応するＶのＬ個の列ベクトルを選ぶ。この行列をＶＬ＝［ｖ１ｖ２．．．ｖＬ］で表す。ただし、ｖｋは行列Ｖの第ｋ列ベクトルを表す。
ｃ）その第（ｉ，ｉ）要素が第ｉ特異モードに割り当てられたパワーを表すように、ＬｘＬ対角行列Λを作成する。注水定理法を用いると、対角要素の和が全送信パワーＰＴ以下になるような最適パワー割当て行列Λを生成することができる。
ｄ）プリコーダ行列を次式で作成する。
Ｗ＝ＶＬ＊ｓｑｒｔ（Λ）
【０００６】
第ｋアンテナに割り当てられる送信パワーは行列ＷＷＨの第ｋ対角項目により表される。通常、Ｗをこのように構築すると、図３に示すように異なる送信アンテナへのパワー割当てが不均等になる。
最近、各アンテナが図４に示すようなパワー制約Ｐを有する実用性の高いプリコーダ設計に関する研究が行われている。しかし、かかる研究は本質的に学問的なものであり、膨大な計算を伴う複雑さを持ち、閉じた形の解析解が存在しない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｅ．Ｔｅｌａｔａｒ著、「多重アンテナ・ガウスチャネルの容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉ−ａｎｔｅｎｎａ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｃｈａｎｎｅｌｓ）」、Ｅｕｒ．Ｔｒａｎｓ．Ｔｅｌｅｃｏｍｍ．ＥＴＴ，ｖｏｌ．１０，ｎｏ．６，ｐｐ．５８５−５９６，１９９９年１１月。
【非特許文献２】Ｍ．Ｖｕ著、「アンテナ毎のパワー制約を持つＭＩＳＯ容量（ＭＩＳＯ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｗｉｔｈ  Ｐｅｒ−Ａｎｔｅｎｎａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）」、ａｒＸｉｖ：１００３．１７３８ｖ１，２０１０年３月８日。
【非特許文献３】Ｗ．ＹｕおよびＴ．Ｌａｎ著、「アンテナ毎のパワー制約を持つ多重アンテナダウンリンクのための送信機最適化（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｍｕｌｔｉ−ａｎｔｅｎｎａ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｗｉｔｈ  ｐｅｒ−ａｎｔｅｎｎａ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）］、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｖｏｌ．５５，ｎｏ．６，ｐｐ．２６４６−２６６０，２００７年。
【非特許文献４】Ｓ．Ｓｈｉ，Ｍ．Ｓｃｈｕｂｅｒｔ，およびＨ．Ｂｏｃｈｅ著、「マルチユーザＭＩＭＯシステムのためのアンテナ毎のパワー制約を持つ速度最適化（ｐｅｒ−ａｎｔｅｎｎａ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  ｒａｔｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」、スマートアンテナに関する国際ＩＴＧワークショプ（ＷＳＡ）、２００８年、ｐｐ．２７０−２７７。
【非特許文献５】Ｍ．Ｃｏｄｒｅａｎｕ，Ａ．Ｔｏｌｌｉ，Ｍ．Ｊｕｎｔｔｉ，およびＭ．Ｌａｔｖａ−ａｈｏ著、「アンテナグループ毎のパワー制約を持つＭＩＭＯダウンリンク重み付け総速度最大化（ＭＩＭＯ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｓｕｍ  Ｒａｔｅ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ  ｐｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｇｒｏｕｐｓ）」，ＩＥＥＥ  ＶＴＣ春、２００７年、ｐｐ．２０４８−２０５２。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の背景から、通信システムの周知の従来技術に関連する上述の問題を実質的に取り除く新規な方法およびシステムが必要である。特定して述べると、異なる送信アンテナ間にパワーを均等に配分し、かつ割り当てられたパワーが送信アンテナに関連するパワー増幅器の線形範囲内に収まることを保証することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は通信システムの周知の従来技術に関連する上記のまたはその他の問題の１つ以上を実質的に取り除く方法およびシステムに関する。
本発明の態様は、プリコードフィルタを送信機内の少なくとも１個のアンテナに適用することに関係する方法を含む。ただし、プリコードフィルタは次式で表わされる。
【数４】
0005795978.tif 000005
この式で、Ｐはパワー割当て、Ｌは送信層の数、ＶＬ−ｐｈａｓｅはＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素がＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素（complex element）の位相に等しい行列を表す。ただし、ＶＬはチャネル行列Ｈから得られる右特異行列に基づくものである。チャネル行列Ｈは送信機側の少なくとも１個のアンテナと受信器側の少なくとも１個のアンテナとの間のチャネル利得を表す行列である。
【００１０】
本発明の態様は更に、少なくとも１個のアンテナと、この少なくとも１個のアンテナに適用されるプリコードフィルタとを備える送信機を含む。ただし、プリコードフィルタは次式で表される。
【数５】
0005795978.tif 000006
本発明の態様は更に、プリコードフィルタを構築するための情報を送信機に送信する少なくとも１個のアンテナを備える受信機を含む。ただし、プリコードフィルタは次式で表される。
【数６】
0005795978.tif 000007
【００１１】
本発明に関する別の態様については、一部は以下の記述の中で説明し、また一部はその記述から明らかであり、または本発明の実施により学習してよい。本発明の諸態様は、以下の詳細な記述および添付のクレームで特に指摘する諸要素や種々の要素と諸態様との組合せにより実現しまた達成することができる。
理解されるように、上述および以下の記述は例示および説明にすぎないのであって、本発明またはその応用をいかなる意味においても制限するものではない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は最適容量に近いもの（注水定理法と同様なもの）を与えると共に、送信アンテナに関連するパワー増幅器を固定のパワーレベルで動作させることを要求することにより、注水定理法を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付の図面は本明細書に含まれてその一部を構成し、本発明の実施の形態を例示し、その記述と共に本発明の原理を説明し例示するものである。
【図１】プリコードフィルタＷの送信システムへの応用の一例を示す。
【図２】プリコードフィルタの送信システムへの応用の別の例を示す。
【図３】注水定理に基づくプリコーダを用いるＭＩＭＯ通信システムを示す。
【図４】各アンテナがパワー制約Ｐを有するＭＩＭＯ通信システムを示す。
【図５】本発明の或る実施の形態に係る第１の方法の流れ図の一例を示す。
【図６】本発明の或る実施の形態に係る第１の方法の或る実施例を示す。
【図７】本発明の或る実施の形態に係る第１の方法の別の実施例を示す。
【図８】本発明の或る実施の形態に係る第２の方法の流れ図の一例を示す。
【図９】本発明の或る実施の形態に係る第２の方法の或る実施例を示す。
【図１０】本発明の或る実施の形態に係る第２の方法の別の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示の実施の形態の以下の詳細な記述において、添付の図面を参照する。図中、同じ機能的要素は同じ数字で示す。上記の添付の図面は本発明の原理に従う特定の実施の形態および実施例を図示するものであって、制限するものではない。かかる実施例は当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記述されており、また、本発明の範囲および精神から逸れることなく、他の実施例を用いてよくまた種々の要素の構造的変更および／または代替を行ってよいことを理解すべきである。したがって、以下の詳細な記述は制限するものと見なすべきではない。更に、ここに記述する本発明の種々の実施の形態の実現は、汎用コンピュータ上で走るソフトウエアの形で、特殊化されたハードウエアの形で、またはソフトウエアとハードウエアの組合せで行ってよい。
【００１５】
本発明の実施の形態はチャネル行列のＳＶＤ分解に基づく。ＳＶＤ分解から得られる右特異行列をプリコードフィルタとして用い、特異モードの強さ（すなわち、チャネル行列の特異値）に基づいてパワーを割り当てる。
本発明の実施の形態は、従来のＭＩＭＯプリコーダの設計に代わる別の設計を与えるものであって、等しいパワーを全ての送信アンテナに割り当てる。かかる実施の形態は容量の損失を非常に小さくすると共に、パワー増幅器の線形性に関する実際の要求を満たすことができる。
【００１６】
ダウンリンクプリコーダ（Ｗ）の設計に右特異行列（Ｖ）および「注水定理」を用いる従来の方式とは対照的に、本発明の或る実施の形態は、以下に説明しまた図５の流れ図の複数のステップに示すように、右特異行列（Ｖ）内の項目の位相を用いてＷを設計する。
ステップ５０１：ダウンリンクチャネル行列Ｈを推定する。
ステップ５０２：チャネル行列ＨのＳＶＤ分解を行って右特異行列Ｖを得る。
ステップ５０３：Ｌ層の送信のために、チャネル行列Ｈの最大特異値に対応するＶのＬ個の列ベクトルを選ぶ。この行列をＶＬ＝［ｖ１ｖ２．．．ｖＬ］で表す。ただし、ｖｋは行列Ｖの第ｋ列ベクトルを表す。
ステップ５０４：ＶＬと同じ大きさの行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。ただし、
ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す。
ステップ５０５：プリコードフィルタをＷ＝ｓｑｒｔ（Ｐ／Ｌ）＊ＶＬ−ｐｈａｓｅ
として構築する。ただし、ｓｑｒｔ（．）はその引数の平方根を表し、Ｐは各送信アンテナで許容される最大パワーである。ＭＩＭＯ送信機の全利用可能パワーをＰＴとすると、Ｐ＝ＰＴ／Ｎである。
以下の記述において、「層」という語はＭＩＭＯ送信機によりまたは通信システム内の送信機により送信される独立のデータストリームの数を指す。
【００１７】
システム構成
この節では、本発明の実施の形態に含まれる基本的な考え方と、本発明の実施の形態で用いるシステムについて述べる。各アンテナのパワー制約（アンテナ毎のパワー制約）を満たすＭＩＭＯダウンリンクプリコーダを設計するのに必要なステップの概要を述べる２つのアルゴリズムを提案する。
【００１８】
初期化手続き−−初期化手続きはプリコードフィルタの構築に用いる代表的なチャネル利得行列を構築するのに用いてよい。
受信器でのチャネル推定：  チャネル利得行列ＨはＮ列ｘＭ行を有する。Ｈの第（ｉ，ｊ）要素は第ｊ送信機アンテナと第ｉ受信器アンテナとの間の複合チャネル利得を表す。かかる複合利得は受信器でパイロットにより計算することができる。第ｋ送信アンテナと全ての受信アンテナとの間のチャネルを推定するため、第ｋ送信アンテナはパイロット記号（全ての受信アンテナに予め知られている）を送る。これにより、受信機は第ｋ送信アンテナとの間の複合チャネル利得を計算することができる。この手続きを全ての送信アンテナについて逐次的方法で（すなわち、タイムスロット当たり１送信で）繰り返す。
【００１９】
送信機へのチャネルフィードバック：プリコードフィルタを構築するために送信機がチャネル利得行列を得る方法はいくつかある。
受信機は全チャネル行列Ｈを送信機にフィードバック路を用いて送る。次に、受信機は或る処理をチャネル行列Ｈに行い、得られた行列Ｈｅｆｆを送信機にフィードバック路を用いて送る。次に、受信機は或る処理をチャネル行列Ｈに行い、数ビットのチャネル特有の情報をコードブックを用いて送る。
時分割（ＴＤ）システムでは、送信機はチャネル利得行列をチャネル相反性（ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）を用いて決定してよい。
【００２０】
プリコードフィルタを構築するための２つの方法を提示する。これらの２つの方法はいろいろの複雑さを有する。第１の方法はチャネル行列ＨのＳＶＤ分解に基づくもので、最も優れた性能を与える。第２の方法はＳＶＤ分解を必要としないので、性能はやや劣る。
【００２１】
＜第１の例示の方法−−ＳＶＤに基づくもの＞
次のステップはダウンリンクプリコーダＷを設計するためのＳＶＤに基づく方法の基本的な考え方を示す。
ａ）チャネル行列ＨのＳＶＤ分解を次のように行う。
Ｈ＝ＵＳＶＨ
ただし、ＵおよびＶはそれぞれ左および右の特異ベクトル行列、Ｓは対角行列である。
ｂ）Ｌ層の送信のために、チャネル行列Ｈの最大特異値に対応するＶのＬ個の列ベクト  ルを選ぶ。この行列をＶＬ＝［ｖ１ｖ２．．．ｖＬ］で表す。ただし、ｖｋは行列Ｖの第ｋ列ベクトルを表す。
【００２２】
ｃ）ＶＬと同じ大きさの行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，
ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す。すなわち、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）項目を次式のように設定する。
【数７】
0005795978.tif 000008
ただし、｜．｜はその引数の絶対値を表す。
ｄ）プリコードフィルタを次式のように構築する。
【数８】
0005795978.tif 000009
ただし、Ｐは各送信アンテナで許容される最大パワーである。ＭＩＭＯ送信機の全利用可能パワーをＰＴとすると、Ｐ＝ＰＴ／Ｎである。
ステップ（ａ）−（ｄ）の一部または全部を送信機または受信器で行ってよい。
【００２３】
図６は第１の方法の１つの可能な実施例を表す流れ図を示す。
ステップ６０１：受信器はダウンリンクチャネル行列Ｈを推定する。
ステップ６０２：受信器はチャネル行列ＨのＳＶＤ分解を次式のよう行う。
Ｈ＝ＵＳＶＨ
ステップ６０３：受信器は右特異行列Ｖを送信機に、明示的にまたはコードブック法を介して送る。これは全行列Ｖを送るか、またはＨの最大特異値に対応するＬ個の列ベクトルから成る部分集合ＶＬを送る。この行列をＶＬ＝［ｖ１ｖ２．．．ｖＬ］で表す。ただし、ｖｋは行列Ｖの第ｋ列ベクトルを表す。
または、Ｌ層の送信のために、送信機はチャネル行列Ｈの最大特異値に対応するＶのＬ個の列ベクトルを選んでもよい。
【００２４】
ステップ６０４：送信機はＶＬと同じ大きさの行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。ただし、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）要素はＶＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の位相を表す。すなわち、ＶＬ−ｐｈａｓｅの第（ｉ，ｊ）項目を次式のように設定する。
【数９】
0005795978.tif 000010
ただし、｜．｜はその引数の絶対値を表す。
ステップ６０５：送信機はダウンリンクプリコードフィルタを次式のように構築する。
【数１０】
0005795978.tif 000011
受信機はＳＶＤ分解以外の方法を用いて右特異行列Ｖを計算してよい。
【００２５】
図７は第１の方法の別の可能な実施例を示す。
ステップ７０１：受信器はダウンリンクチャネル行列Ｈを推定する。
ステップ７０２：受信器はチャネル行列ＨのＳＶＤ分解を次式のよう行う。
Ｈ＝ＵＳＶＨ
ステップ７０３：受信機は処理されたチャネル行列
0005795978.tif 000012
を得る。
ステップ７０４：Ｌ層の送信のために、受信機は最大の行ノルムに対応する
0005795978.tif 000013
のＬ個の行を選び、
【数１１】
0005795978.tif 000014
を構築する。ただし、
0005795978.tif 000015
は行列
0005795978.tif 000016
の第ｋ行ベクトルを表す。ここで、
0005795978.tif 000017
は最大の行ノルムを有し、
0005795978.tif 000018
はこれに次ぎ、以下同じである。
【００２６】
ステップ７０５：受信機は行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。その第（ｉ，ｊ）要素は
0005795978.tif 000019
内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ）を表す。すなわち、
【数１２】
0005795978.tif 000020
ステップ７０６：受信機は行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを送信機に、明示的にまたは数ビットで表されるコードブック法を介して送る。
ステップ７０７：送信機はダウンリンクプリコーダを次式のように構築する。
【数１３】
0005795978.tif 000021
【００２７】
＜第２の例示の方法−−ＳＶＤ必要なし＞
図８はＳＶＤを必要としない第２の方法を示す。
ステップ８０１：ダウンリンクチャネル行列Ｈを推定する。
ステップ８０２：Ｌ層の送信のために、最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選ぶ。これらの行を別の行列ＨＬにより次式のように表す。
【数１４】
0005795978.tif 000022
ただし、ｈ１は最大の行ノルムを有し、ｈ２はこれに次ぎ、以下同じである。
【００２８】
ステップ８０３：行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。その第（ｉ，ｊ）要素はＨＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表し、次式で定義される。
【数１５】
0005795978.tif 000023
ステップ８０４：ダウンリンクプリコーダを次式のように構築する。
【数１６】
0005795978.tif 000024
ステップ８０１−８０４の一部または全部を送信機または受信器で行ってよい。
【００２９】
図９は第２の方法の１つの可能な実施例を示す。
ステップ９０１：受信器はダウンリンクチャネル行列Ｈを推定する。
ステップ９０２：Ｌ層の送信のために、受信機は最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選ぶ。これらの行を別の行列ＨＬで次式のように表す。
【数１７】
0005795978.tif 000025
ただし、ｈ１は最大の行ノルムを有し、ｈ２はこれに次ぎ、以下同じである。
【００３０】
ステップ９０３：受信機は行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。その第（ｉ，ｊ）要素はＨＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表し、次式で定義される。
【数１８】
0005795978.tif 000026
ステップ９０４：受信機は行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを送信機に、明示的にまたは数ビットで表されるコードブック法を介して送る。
ステップ９０５：送信機はダウンリンクプリコーダを次式のように構築する。
【数１９】
0005795978.tif 000027
【００３１】
図１０は第２の方法の別の可能な実施例を示す。
ステップ１００１：受信器は全チャネル行列Ｈを送信機にフィードバックチャネルを介して送る。
ステップ１００２：Ｌ層の送信のために、送信機は最大の行ノルムを持つＨのＬ個の行を選ぶ。これらの行を別の行列ＨＬで次式のように表す。
【数２０】
0005795978.tif 000028
ただし、ｈ１は最大の行ノルムを有し、ｈ２はこれに次ぎ、以下同じである。
ステップ１００３：送信機は行列ＶＬ−ｐｈａｓｅを構築する。その第（ｉ，ｊ）要素はＨＬ内の第（ｉ，ｊ）複合要素の負位相を表し、次式で定義される。
【数２１】
0005795978.tif 000029
ステップ１００４：送信機はダウンリンクプリコーダを次式のように構築する。
【数２２】
0005795978.tif 000030
【００３２】
更に、詳細な記述の一部はコンピュータ内の動作のアルゴリズムおよび記号表示により提示される。かかるアルゴリズム記述および記号表示はデータ処理技術の当業者が自己の革新的な考えの核心を他の当業者に最も効果的に伝えるのに用いる手段である。アルゴリズムは望ましい最終状態または結果に導く一連の定義されたステップである。本発明では、実施するステップは具体的な結果を達成するための具体的な量を物理的に操作する必要がある。
【００３３】
必ずしも必要ではないが、通常、かかる量は、記憶、転送、結合、比較またはその他の操作が可能な電気信号または磁気信号または命令の形をとる。主として共通に使えるという理由から、かかる信号をビット、値、要素、記号、文字、項目、数、命令などと呼ぶのが便利であることが分っている。しかし、全てのこれらのまたは同様な用語は該当する物理量に関連付けられるものであって、かかる量に適用される単なる便利なラベルであることを心に留めておくべきである。
【００３４】
別に特定して述べない限り、この説明から明らかなように、この記述を通して、「処理」、「計算」、「演算」、「決定」、「表示」などの用語を用いる説明は、コンピュータシステムまたは他の情報処理装置が、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理的（電子的）量として表されるデータを操作し、またコンピュータシステムのメモリまたはレジスタまたはその他の情報の記憶、伝送、または表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換する動作および処理を含んでよい。
【００３５】
本発明は内部で動作を行う機器にも関係する。この機器は必要な目的のために特に構築したものでもよいし、または１つ以上のコンピュータプログラムにより選択的に活動化されまた変更される１台以上の汎用コンピュータを含んでもよい。かかるコンピュータプログラムは、光ディスク、磁気ディスク、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、固体素子およびドライブ、または電子情報を記憶するのに適した任意のタイプの媒体など（これらに限定されるものではない）のコンピュータ読取り可能記憶媒体内に記憶してよい。ここに示すアルゴリズムおよび表示は任意の特定のコンピュータまたは他の機器に本質的に関係するものではない。
【００３６】
種々の汎用システムをプログラムおよびモジュールと共に、この教示に従って用いてよい。または、望ましい方法のステップを実行するためのより特殊化された機器を構築するのが便利なことがある。更に、本発明は任意の特定のプログラミング言語を参照して述べたものではない。認識されるように、種々のプログラミング言語を用いて、ここに述べた本発明の教示を実現してよい。プログラミング言語の命令は１台以上の処理装置（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、プロセッサ、またはコントローラ）により実行してよい。
【００３７】
この技術で周知のように、上に述べた動作はハードウエア、ソフトウエア、またはソフトウエアとハードウエアの或る組合せにより実行してよい。本発明の実施の形態の種々の態様は回路および論理素子（ハードウエア）を用いて実現してよく、また他の態様は機械読取り可能媒体上に記憶された命令（ソフトウエア）を用いて実現してよい。かかる命令は、プロセッサが実施すると、本発明の実施の形態を行う方法を実行する。
【００３８】
更に本発明の或る実施の形態はハードウエア内だけで実行してよく、他の実施の形態はソフトウエア内だけで実行してよい。また、ここに述べた種々の機能は単一ユニット内で実行してもよいし、多数の構成要素間に分散して任意の多数の方法で実行してもよい。ソフトウエアで実行するとき、この方法は汎用コンピュータなどのプロセッサにより、コンピュータ読取り可能媒体上に記憶された命令に基づいて行ってよい。望ましい場合は、命令は圧縮形式および／または暗号化形式で媒体上に記憶してよい。
【００３９】
更に、本発明の他の実施例は、ここに開示した本発明の明細および実際を考慮すれば当業者に明らかであろう。ここに述べた実施の形態の種々の態様および／または構成要素は通信システム内で単独にまたは任意の組合せで用いてよい。明細および使用例は単なる例と見なすべきであって、本発明の真の範囲および精神は以下のクレームに示されている。
【図１】
0005795978.tif 000042
【図２】
0005795978.tif 000043
【図３】
0005795978.tif 000044
【図４】
0005795978.tif 000045
【図５】
0005795978.tif 000046
【図６】
0005795978.tif 000047
【図７】
0005795978.tif 000048
【図８】
0005795978.tif 000049
【図９】
0005795978.tif 000050
【図１０】
0005795978.tif 000051