(57)【要約】  ＭＩＭＯ通信システムで用いられるチャネル状態を推定する方法は、受信機で、すべてのプリコーディング行列のＳＩＮＲメトリックを算出するステップと、ＳＩＮＲメトリックから帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランクを選択するステップと、ＳＩＮＲメトリックおよび選択されたランクから各周波数チャネルの第２の容量値を算出し、該第２の容量値を最大にする１つまたは２つ以上のプリコーディング行列を選択するステップと、各周波数チャネル内の各送信レイヤの第２の容量メトリック、選択されたランク、および選択されたプリコーディング行列から第３の容量メトリックを算出し、該第３の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上の周波数チャネをル選択するステップと、その後のデータ伝送用に、選択されたランク、選択されたプリコーディング行列、および選択された周波数チャネルを送信機に送信するステップと、を含む。
2011512692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ通信システムの送信機と受信機との間の伝送容量を最適化するのに用いられるチャネル状態を推定する方法であって、データが複数の周波数チャネルに分割された帯域幅で前記送信機から前記受信機に送信され、該データは、それぞれが異なる周波数チャネルで送信される複数のデータストリームに分割され、各データストリームは各周波数チャネル内で同時に送信される複数のレイヤに分割され、前記送信機は前記各周波数チャネル内の複数のレイヤを多重化するためにプリコーディング行列を用い、前記方法は、前記受信機で、
ＳＩＮＲ計算ブロックにおいて、すべてのプリコーディング行列のＳＩＮＲメトリックを算出するステップと、
ランク推定ブロックにおいて、前記ＳＩＮＲメトリックから前記帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランクを選択するステップと、
プリコーディング行列推定ブロックにおいて、前記ＳＩＮＲメトリックおよび選択されたランクから各周波数チャネルの第２の容量メトリックを算出し、該第２の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上のプリコーディング行列を選択するステップと、
チャネル品質インジケータ推定ブロックにおいて、各周波数チャネル内の各送信レイヤの前記第２の容量メトリック、選択されたランク、および選択されたプリコーディング行列から第３の容量メトリックを算出し、該第３の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上の周波数チャネをル選択するステップと、
その後のデータ伝送用に、前記選択されたランク、選択されたプリコーディング行列、および選択された周波数チャネルを前記送信機に送信するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ＳＩＮＲメトリックを計算するステップは、信号電力推定値および雑音電力推定値から各サブバンドのＳＮＲを算出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＳＩＮＲメトリックは周波数チャネルのチャネル推定値から算出される、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＩＮＲメトリックを算出するために、複数のチャネル推定値の時間領域平均を用いるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法、
【請求項５】
前記ＳＩＮＲメトリックを算出するために、前記複数のチャネル推定値の周波数領域サンプリングを用いるステップをさらに含む、請求項３または４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
データが複数の周波数チャネルに分割された帯域幅で送信機から受信機に送信されるＭＩＭＯ通信システムで用いられる受信機であって、前記データは、それぞれが異なる周波数チャネルで送信される複数のデータストリームに分割され、該各データストリームは各周波数チャネル内で同時に送信される複数のレイヤに分割され、該送信機は各周波数チャネル内の複数のレイヤを多重化するためにプリコーディング行列を用い、前記受信機は、
すべてのプリコーディング行列のＳＩＮＲメトリックを算出するＳＩＮＲ計算ブロックと、
前記ＳＩＮＲメトリックから前記帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランクを選択するランク推定ブロックと、
前記ＳＩＮＲメトリックおよび選択されたランクから各周波数チャネルの第２の容量値を算出し、該第２の容量値を最大にする１つまたは２つ以上のプリコーディング行列を選択するプリコーディング行列推定ブロックと、
各周波数チャネル内の各送信レイヤの前記第２の容量メトリック、選択されたランク、および選択されたプリコーディング行列から第３の容量メトリックを算出し、該第３の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上の周波数チャネをル選択するチャネル品質インジケータ推定ブロックと、
を含み、
前記受信機は、前記送信機と該受信機との間の伝送容量を動的に最適化するために、前記選択されたランク、選択されたプリコーディングマトリックス、および選択された周波数チャネルを該送信機に送信するように構成されている。
【請求項７】
前記ＳＩＮＲ計算ブロックは、信号電力推定値および雑音電力推定値から各サブバンドのＳＮＲを算出することによって前記ＳＩＮＲメトリックを算出する、請求項６に記載の受信機。
【請求項８】
前記ＳＩＮＲ計算ブロックは、前記周波数チャネルのチャネル推定値から前記ＳＩＮＲメトリックを算出する、請求項６または７のいずれかに記載の受信機。
【請求項９】
前記ＳＩＮＲ計算ブロックは、前記ＳＩＮＲメトリックを算出するために、複数のチャネル推定値の時間領域平均を用いる、請求項８に記載の受信機。
【請求項１０】
前記ＳＩＮＲ計算ブロックは、前記ＳＩＮＲメトリックを算出するために、前記複数のチャネル推定値の周波数領域サンプリングを用いる、請求項８または９のいずれかに記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システムに関し、より詳細には多入力多出力（ＭＩＭＯ）ＯＦＤＭ通信システムでデータを送信する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多元接続（ＱＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）は、総合的なシステム帯域幅を複数の直交サブバンドに効果的に分割するマルチキャリア変調方式である。これらのサブバンドは、トーン、副搬送波、ビン、および周波数チャネルとも呼ばれている。ＯＦＤＭ通信システムでは、各サブバンドまたは周波数チャネルは、データで変調可能なそれぞれの副搬送波に関連づけられている。
【０００３】
ＯＦＤＭ通信システムでは、送信機からのＲＦ変調された信号は、いくつかの伝達経路を介して受信機に到達する可能性がある。伝達経路の特性は、通常フェージングおよびマルチパスのようないくつかの要因により時間的に変化する。有害な経路効果に対するダイバーシティを与えるためおよび性能を向上するために、複数の送信アンテナおよび受信アンテナが用いられてもよい。送信アンテナと受信アンテナとの間の伝達経路が線型的に独立している場合、すなわち、１つの経路の送信信号が他の経路の送信信号の線形的な結合として形成されていない場合、データ送信を正しく受信する可能性は、アンテナの数の増加と共に増加する。
【０００４】
ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ、以下ＭＩＨＯ）通信システムは、データ伝送のために複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを用いる。送信アンテナと受信アンテナとで構成されたＭＩＭＯチャネルは、それぞれが異なる送受信アンテナ対に対応する複数の独立したレイヤに分解することができる。独立したレイヤの各々は、空間サブチャンネルまたは空間レイヤと呼ぶこともできる。スループットを向上させるために、プリコーディング行列（ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ）が送信に先立ってレイヤに適用される。
【０００５】
ＯＦＤＭ通信システムでは、送信機と受信機との間のダウンリンクチャネルの品質に関するフィードバックが、ダウンリンクチャネルでのデータの伝送速度を最適化するために用いられる。受信機は、受信したパイロット信号からダウンリンクチャネルの品質情報を決定し、次に、その後のデータ伝送に用いられるプリコーディング行列、符号化レート、および送信の変調方式を変更するのに使用するために、このダウンリンクチャネルの品質情報をトランシーバに知らせる。このダウンリンクチャネルの品質情報は、ＭＩＭＯ通信システムの伝送容量を改善するのに用いられるが、一方将来の通信システムは、送信データ量の増加が予想されることおよびユーザの期待が増加することにより、伝送容量という観点でより一層の改善が必要とされる。
【発明の概要】
【０００６】
この点を考慮して、本発明の一態様は、ＭＩＭＯ通信システムの送信機と受信機との間の伝送容量を最適化するのに用いられるチャネル状態を推定する方法を提供する。そのようなシステムでは、データは複数の周波数チャネルに分割された帯域幅で送信機から受信機に送信される。データは、それぞれが異なる周波数チャネルで送信される複数のデータストリームに分割される。各データストリームは各周波数チャネル内で同時に送信される複数のレイヤに分割される。送信機は、各周波数チャネル内の複数のレイヤを多重化するためにプリコーディング行列を用いる。該方法は、受信機で
ＳＩＮＲ計算ブロックにおいて、すべてのプリコーディング行列のＳＩＮＲメトリックを算出するステップと、
ランク推定ブロックにおいて、ＳＩＮＲメトリックから帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランク（ｒａｎｋ）を選択するステップと、
プリコーディング行列推定ブロックにおいて、ＳＩＮＲメトリックおよび選択されたランクから各周波数チャネルの第２の容量メトリックを算出し、該第２の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上のプリコーディング行列を選択するステップと、
チャネル品質インジケータ推定ブロックにおいて、各周波数チャネル内の各送信レイヤの第２の容量メトリック、選択されたランク、および選択されたプリコーディング行列から第３の容量メトリックを算出し、該第３の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上の周波数チャネをル選択するステップと、
その後のデータ伝送用に、選択されたランク、選択されたプリコーディング行列、および選択された周波数チャネルを送信機に送信するステップと、
を含む。
【０００７】
好都合に、該方法は、全帯域幅およびその成分のサブバンドまたは周波数チャネルの両方の伝送容量を最大化することに基づいて、受信機内で算出されるべき所望のランク、プリコーディング行列インデックス、およびチャネル品質インジケータ情報を得ることを可能にするので、ＭＩＭＯ通信システムの一部を構成する送信機と受信機との間の伝送容量をうまく最適化することが確保される。
【０００８】
ＳＩＮＲメトリックを算出するステップは、受信機で入手可能な信号電力推定値および雑音電力推定値から各サブバンドのＳＩＮＲを算出することを含む。
【０００９】
ＳＩＮＲメトリックは、周波数チャネルのチャネル推定値から算出することもできる。チャネル推定を向上させおよび計算の複雑性を最小限にするために、チャネル推定値をサンプリングしてもおよび／または平均化してもよい。したがって、複数のチャネル推定値の時間領域平均を用いて、ＳＩＮＲメトリックを算出することができる。代わりにまたは付加的に、複数のチャネル推定値の周波数領域サンプリングを用いて、ＳＩＮＲメトリックを算出することができる。サンプリングレートだけでなく平均化されたチャネル推定値の数も、必要とされる精度、帯域幅、計算の複雑性、および特定のＭＩＭＯ通信システム内で必要とされる計算速度に応じて変えることができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、データが複数の周波数チャネルに分割された帯域幅で送信機から受信機に送信されるＭＩＭＯ通信システムで使用される受信機を提供し、該データは、それぞれが異なる周波数チャネルで送信される複数のデータストリームに分割され、該各データストリームは各周波数チャネル内で同時に送信される複数のレイヤに分割され、送信機は各周波数チャネル内の複数のレイヤを多重化するためにプリコーディング行列を用い、該受信機は、
すべてのプリコーディング行列のＳＩＮＲメトリックを算出するＳＩＮＲ計算ブロックと、
ＳＩＮＲメトリックから帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランクを選択するランク推定ブロックと、
ＳＩＮＲメトリックから帯域幅の第１の容量メトリックを算出し、該第１の容量メトリックを最大にするランクを選択するランク推定ブロックと、
ＳＩＮＲメトリックおよび選択されたランクから各周波数チャネルの第２の容量メトリックを算出し、該第２の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上のプリコーディング行列を選択するプリコーディング行列推定ブロックと、
各周波数チャネル内の各送信レイヤの第２の容量メトリック、選択されたランク、および選択されたプリコーディング行列から第３の容量メトリックを算出し、該第３の容量メトリックを最大にする１つまたは２つ以上の周波数チャネルを選択するチャネル品質インジケータ推定ブロックと、
を含み、
受信機は、送信機と受信機との間の伝送容量を動的に最適化するのに、選択されたランク、選択されたプリコーディング行列、および選択された周波数チャネルを送信機に送信するように構成されている。
【００１１】
なお、先行技術として与えられるあらゆる事項に対するここでの言及は、本明細書の一部を構成する特許請求の範囲の優先日の時点で、その事はオーストラリアまたは他の国々で既に知られていたまたはそれが含んでいる情報は共通の一般知識の一部であったということの承認として解釈されるべきでないことが理解されよう。
【００１２】
以下の説明は、本発明の種々の特徴およびステップについてより詳細に言及している。本発明についての理解を容易にするために、本発明が好ましい実施形態で例証される添付の図面ついて本明細書で説明する。しかしながら、本発明が図面に例証しているような好ましい実施形態に限定されないことは当然理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＭＩＭＯ通信システムの一実施形態の概略図
【図２】図１に示したＭＩＭＯ通信システムでデータを送信するのに用いられる送信方式の図表による表現
【図３】図１に示したＭＩＭＯ通信システムの受信機の一部を構成するランク（ＲＡＮＫ）、ＰＭＩ、およびＣＱＩ推定量ブロックの概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで図１を参照して、送信機１２と受信機１４とを含むＭＩＭＯ通信システム１０を概略的に示している。送信機１２は通常、基地局（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）であるが、受信機１４は通常、基地局から受信し該基地局へ送信するように適合されたユーザ装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）である。送信機１２は複数のアンテナ１６から２０を含むが、受信機１４は複数のアンテナ２２から２６を含んでいる。なお、図１に示したいくつかのアンテナは単なる典型例であり、任意の適切な数の送信アンテナおよび受信アンテナが組み込まれていてもよいことが理解されよう
送信機１２は、受信機１４に送信されるべきデータを変調、符号化する変調／符号化ブロック３０を含む。次に、変調／符号化ブロック３０によって発生させられたコードワードは、マッピングブロック３２でデータ伝送レイヤにマッピングされる。次に、ＯＦＤＭ変調処理がＯＦＤＭブロック３６から３８によって各プリコードレイヤに適用される。ＯＦＤＭブロック３６から３８は、全体的なシステム帯域幅を複数の直交サブバンドまたは周波数チャネルに分割するように働く。したがって、データは、複数の周波数チャネルに分割された帯域幅で送信機１２から受信機１４に送信され、該データは、それぞれが異なる周波数チャネルで送信される複数のデータストリームに分割される。
【００１５】
ＭＩＭＯ通信システム１０の複数の送信アンテナおよび受信アンテナの使用は、送信機１４がいくつかの空間レイヤ上のデータを独立して、可能な異なる速度で符号化し、送信することを可能にする。各送受信アンテナ対は、それを介してデータを送信できる異なる無線アンテナチェーンを生成する。複数のデータストリームの各々は、各周波数チャネル内で同時に送信される複数のレイヤに分割される。プリコーディングブロック３４によって適用されるプリコーディング行列は、受信機１４による複数のレイヤのスループットの向上を可能にする。
【００１６】
言いかえれば、ＭＩＭＯ通信システム１０はデータストリームを複数のストリームに分割し、分割された各ストリームは変調され、異なる無線アンテナチェーンを通して同じ周波数チャネルで同時に送信される。多重反射により、各受信チェーンは複数の送信データストリームの線形的な結合となる。データストリームは、各送信機と各受信機との間のすべてのチャネルの推定値に依存するＭＩＭＯアルゴリズムを用いて受信機で分離される。各マルチパス経路は、信号を送信する複数の「仮想電線」を生成する個別のチャネルとして取り扱うことができる。ＭＩＭＯ通信システム１０は複数の空間的に分離されたアンテナを用いて、これらの複数の仮想電線を巧みに利用している。
【００１７】
受信機１４は、送信機１２と受信機１４との間のすべての周波数チャネル上の雑音電力推定値、信号電力推定値、およびチャネル推定値を導き出す推定量ブロック４０を含む。送信機１２と受信機１４との間の伝送容量を最適化するように、変調符号化ブロック３０、マッピングブロック３２、およびプリコーディングブロック３４によって用いられるように、送信機１２への送信のための好ましいプリコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）データ、ランク（ＲＡＮＫ）データ、およびチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）データを決定するために、推定量ブロック４０で得られた推定値がチャネル状態推定量ブロック４２によって用いられる。
【００１８】
「ランク（Ｒａｎｋ）」は送信に用いられる好ましいレイヤ数であり、ｒ（ｒ≦ｍｉｎ｛ｎT，ｎR｝）で表され、ここで、ｎTは送信アンテナ数、ｎRは受信アンテナ数である。「プリコーディング行列インデックス」（ＰＭＩ：Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｄｅｘ）は、ランクｒに関連するサブコードブックの好ましいプリコーディング行列のインデックスであり、ここで、送信機は、送信を改善するために該送信機の信号にこのインデックスに対応するプリコーディング行列をあらかじめ乗じる。ｒ個の符号語の各々に対する「チャネル品質インジケータ」（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は、以下の情報から成る。
【００１９】
ａ．符号化レート、すなわち等価的に、搬送ブロックサイズ（ＴＢＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｂｌｏｃｋ  Ｓｉｚｅ）
ｂ．ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４０ＡＭを含む変調方式（ＭＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ）
ｃ．マップされるべき符号語の好ましいサブバンド
図２は、送信機１２と受信機１４との間でデータを送信するのに用いられる送信方式５０の例を示す。送信方式すなわち「リソースグリッド」が小さな長方形のグリッドを示す。ここで、各長方形は、１つのシンボルが送信機１２の各送信アンテナ１６から２０によって送信される「リソースエレメント」である。送信は時間的に連続して一連の周波数にわたって発生する。したがって、送信方式５０は、タイムスロット５２から５８に時間的に分割されるように示されている。さらに、ＭＩＭＯ通信システム１０の帯域幅は６０から６４の参照番号を付けられた周波数チャネルに分割される。種々の送受信アンテナ対に対応する複数のレイヤは、周波数チャネル６０から６４の各チャネル内で同時に送信される。
【００２０】
参照番号６６から７０を付けられたような影付きの長方形は、パイロット参照シンボル用に保存される。各送受信アンテナ対のためにその特定の時間のチャネルと特定の周波数チャネルでのチャネルの推定値がこれらの各々に対応している。これらの推定値はｈZFで表される。
【００２１】
図３に示すように、チャネル状態推定ブロック４２は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ａｎｄ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）計算ブロック８０と、ランク推定ブロック８２と、プリコーディング行列推定ブロック８４と、チャネル品質インジケータ推定ブロック８６とを含む。ＳＩＮＲ計算ブロック８０は、信号および信号／雑音電力測定ブロック８８を含み、信号／雑音電力測定ブロック８８は、受信した信号および雑音電力測定値を用いて図２に示すサブバンドまたは周波数チャネルの各々の信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出する。各サブバンクＫのＳＮＲは、特定のサブバンドに対応する全雑音電力に対する全信号電力（すべてのアンテナを合計した）の比で導き出される。
【００２２】
チャネル推定値は、ＳＩＮＲ計算ブロック８０内のチャネル推定ブロック９０によって受け取られ、あらかじめ構成されたプリコーディングコードブック９４内の各プリコーディング行列のＳＩＮＲを算出するためにＳＩＮＲメトリック計算ブロック９２によって各サブバンドのＳＮＲと共に用いられる。
【００２３】
計算の複雑性を下げるために、周波数ｆKでのチャネル推定値は、Ｋ番目のサブバンドｆKに関し、調整可能なパラメータＮfKだけ間を置いて配置される。Ｋ番目のサブバンドｆKは次式のようになる。
【００２４】
【数１】
2011512692.tif 000003
【００２５】
図２の送信方式５０は、調整可能なパラメータＮfKは２で、各サブバンドのリソースブロック数ＮRBは２に等しく、２つの参照シンボルが各資源ブロックに含まれる一例を示している（［ｘ］はｘ以下の最大整数を表す）。
【００２６】
推定を向上させるために、チャネル推定値ｈZFは、時間領域（図２の垂直の矢印で示すような）で平均化される。例えば、チャネル推定値は、ＮCQl#Hサンプルで次式のように平均化される（ここでＮCQl#Hは調整可能なパラメータである）、
【００２７】
【数２】
2011512692.tif 000004
【００２８】
（ここで、ｈZF（ａ，ｂ，ｎ，ｆK）は、時刻ｎおよび周波数ｆKでの、ＢＴＳのｂ番目の送信アンテナからＵＥのａ番目の受信アンテナへのチャネル推定値を表す）。ＳＩＮＲ推定ブロックに対して、上記のスカラーチャネル推定値ｈZF（ａ，ｂ，ｆK）は、次式のようにサイズＴＸｘＲＸ（受信アンテナ数ｘ発信アンテナ数）のチャネル行列に配置される。
【００２９】
【数３】
2011512692.tif 000005
【００３０】
さらに、図２の下方の矢印で示すように、チャネル推定値ｈZFはサンプリングされた周波数でありえるので、すべてのチャネル推定値を用いる必要があるとは限らない。図２の両方向矢印は、複数のチャネル推定値を時間領域でどのように平均化することができるかを表している。同図では、４つのタイムスロットに及ぶ、平均化された４つのサンプルを表している。チャネル推定値ｈZF（ａ，ｂ，６）は、送信機１２のｂ番目のアンテナから受信機１４のａ番目のアンテナへの第６の周波数サンプルとして、チャネル推定値の結果として生じた平均を意味している。
【００３１】
ＳＩＮＲメトリック計算ブロック９２は、次に、各サブバンドに対して計算されたＳＮＲおよび平均のチャネルサンプル推定値から、あらかじめ構成されたコードブック９４内の各プリコーディング行列のＳＩＮＲを算出する。
【００３２】
ＳＮＲは、周波数
【００３３】
【数４】
2011512692.tif 000006
【００３４】
で、
【００３５】
【数５】
2011512692.tif 000007
【００３６】
に従うＫ番目のサブバンドについて、
あらゆるランク（Ｒ＝Ｒmin，．．．，Ｒmax）に対して、ランクに関連したすべてのＰＭＩ（ＰR＝１，．．．，ＮR）に対して、およびＰＭＩ内のすべてのレイヤ（ｌ＝１，．．．，Ｒ）に対して算出される。
この場合、
ＶPRはプリコーダー行列であり、
ＩRはＲｘＲ単位行列であり、
【００３７】
【数６】
2011512692.tif 000008
【００３８】
は、行列［  ］の逆行列である行列［  ］-lの（ｌ、ｌ）番目の対角要素を表し、
ＡHは行列Ａの共役転置を表す。
【００３９】
次に、ランク推定ブロック８２はＳＩＮＲメトリックを得て、容量メトリック計算ブロック９４中でＭＩＭＯ通信システム１０の全帯域幅を表す容量メトリックを算出する。次に、容量メトリックを最大にするプリコーディング行列のランクがランク選択ブロック９６で選択される。
【００４０】
例えば、ランク
【００４１】
【数７】
2011512692.tif 000009
【００４２】
は、容量メトリックに基づき次式のように選択される。
【００４３】
【数８】
2011512692.tif 000010
【００４４】
全帯域幅の容量メトリックは、送信のレイヤの各々、すべてのＮRBGサブバンドの周波数の各々の容量の総計として定義される。ＰＭＩのすべての対応する選択に対して該容量メトリックを最大にするランクが、ブロック９６によって、推定されたランクとして選択される。
【００４５】
ＰＭＩ推定ブロック８４は、ランク推定ブロック８２によって選択されたＳＩＮＲ値およびランクを得て、各サブバンドＫの容量メトリックを算出する。各サブバンドのこの容量メトリックを最大にするプリコーディング行列のインデックスが選択される。
【００４６】
例えば、
【００４７】
【数９】
2011512692.tif 000011
【００４８】
が容量メトリックに基づいて次式として選択される。
【００４９】
【数１０】
2011512692.tif 000012
【００５０】
特定のサブバンドの容量メトリックは容量メトリック計算ブロック９８で計算され、次に、このメトリックを最大にする
【００５１】
【数１１】
2011512692.tif 000013
【００５２】
がブロック１００によって選択される。
【００５３】
ＣＱＩ推定ブロック８６は、ブロック８２および８４から容量メトリックおよび選択されたランク、およびＰＭＩを得て、容量メトリック計算ブロック１０２で送信の各レイヤおよび各サブバンドの容量メトリックを算出する。
【００５４】
これはＣＱＩの推定値に変換され、選択ブロック１０４は、ブロック１０２によって算出された容量メトリックを最大にする、最高品質のサブバンドを選択するように働く。
【００５５】
例として、容量メトリック計算ブロック１０２は次のような機能を行うことができる。
【００５６】
１．サブバンドのセットのＳＩＮＲを計算する。
【００５７】
帯域幅にわたり、各レイヤの容量メトリックＣave（ｌ）（ここでｌ＝１，．．．，
【００５８】
【数１２】
2011512692.tif 000014
【００５９】
）を、
【００６０】
【数１３】
2011512692.tif 000015
【００６１】
に従って計算する。
【００６２】
次に、ＳＩＮＲave（ｌ）（ここでｌ＝１，．．．，
【００６３】
【数１４】
2011512692.tif 000016
【００６４】
）を、
【００６５】
【数１５】
2011512692.tif 000017
【００６６】
に従って計算する。
【００６７】
２．Ｋ番目のサブバンドの各々のＳＩＮＲを計算する。
【００６８】
サブバンドまたは周波数チャネル内の各レイヤの容量メトリックＣ（ｌ，Ｋ）（ここで、ｌ＝１，．．．，
【００６９】
【数１６】
2011512692.tif 000018
【００７０】
）を、
【００７１】
【数１７】
2011512692.tif 000019
【００７２】
に従って計算する。
【００７３】
ＳＩＮＲ（ｌ，Ｋ）（ここで、ｌ＝１，．．．，
【００７４】
【数１８】
2011512692.tif 000020
【００７５】
）を、
ＳＩＮＲ（ｌ，Ｋ）＝２C(l,K)−１
に従って計算する。
【００７６】
３．次に、ルックアップテーブルがＳＩＮＲ（ｌ，Ｋ）をＣＱＩインデックスに変換するために用いられる。Ｍ個の最高品質のサブバンドを見つけるために、Ｃ（Ｋ）（ここで、ｌ＝１，．．．，
【００７７】
【数１９】
2011512692.tif 000021
【００７８】
）が、
【００７９】
【数２０】
2011512692.tif 000022
【００８０】
に従って計算される。
【００８１】
ソーティングによって、最も高い相互情報量を持つ下記のＭ個のサブバンドを見つける。
【００８２】
Ｋbest1，Ｋbest2，．．．，ＫbestM
ここで、
Ｃ（Ｋbest1）＞Ｃ（Ｋbest2）＞．．．＞Ｃ（ＫbestM）
次に、ＳＩＮＲbestM（ｌ）（ここで、ｌ＝１，．．．，
【００８３】
【数２１】
2011512692.tif 000023
【００８４】
）を
【００８５】
【数２２】
2011512692.tif 000024
【００８６】
に従って計算する。
【００８７】
ＣＱＩインデックスは、小さな範囲（例えば１から３２）を持つ整数であり、この場合、５ビットが１つのレイヤ当たりおよび１つのサブバンド当たりのこの情報を表すのに十分である。最良のＭ個のサブバンドのＣＱＩは平均値に対して表されてもよく、例えば、仮にＣＱＩ＿ａｖｅ＝１０で、最良の３個のサブバンドのＣＱＩがＣＱＩ１５、１４、および１２を有する場合、１つの「効率的なフォーマット」は、５ビットの（０１０１０）を用いて１０を符号化し、例えば各３ビットの１０１，１００，０１０を用いて差５、４、２を符号化するであろう。
【００８８】
本発明は、下記の３つのレベルで正確な情報を提供するということが、上記説明から理解できるであろう。
【００８９】
第１に、送信機によって使用される送信の最適なランクまたはレイヤ数。
【００９０】
第２に、ＭＩＭＯ通信システムの帯域幅が分割された各サブバンドに適用されるであろう最適なプリコード行列。
【００９１】
第３に、各サブバンド内での送信の各レイヤのチャネル品質に関する情報。
【００９２】
さらに、複数のチャネル推定値の使用により、ＭＩＭＯ通信システム１０はランクおよびＰＭＩの選択に関してより高い精度を持つことができる。チャネル推定値の柔軟な周波数領域サンプリングを用いて、周波数的に犠牲を強いられるチャネルは周波数に依存するチャネルよりもより少ないサンプルを用いることができるということが確保される。柔軟な時間領域平均化も、移動速度の異なる条件でのチャネル推定値を向上させるために用いられる。さらに、容量領域平均化は、チャネルで処理可能な理論上のトータルスループットについてより正確な表現を提供する。すなわち、サブバンドＫ、
【００９３】
【数２３】
2011512692.tif 000025
【００９４】
を用いたレイヤｌの容量は次式のように計算される。
【００９５】
【数２４】
2011512692.tif 000026
【００９６】
本出願は２００８年２月１日にオーストラリア特許庁に出願されたオーストラリの仮特許出願番号第２００８９００４７１に基づいており、該特許からその優先権の利益を主張し、その内容は参照によりここに組み込まれる。
【００９７】
本発明の典型的な実施形態を説明のために開示したが、当業者には本発明の範囲から逸脱することなく種々の修正、追加、および置換が可能であることが理解されよう。したがって、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって明らかにされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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