(57)【要約】  データ伝送方法、通信システム、及び関連する装置が開示される。データ伝送方法は、以下のステップを含む。送信機が、送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、送信機は、チャネル情報に従って、受信機に対応する制御ベクトルを取得し、送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、送信機は、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信機は、送信データを受信機に送信し、受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。本発明は、通信システム及び関連する装置も開示する。
2011519519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機によって、前記送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、
前記送信機によって、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、
前記送信機によって、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、
前記送信機によって、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信し、
前記１つ以上の受信機によって、前記送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信すること
を含む、データ伝送の方法。
【請求項２】
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つの受信機の前記制御ベクトルに対応する制御ベクトル行列を取得し、
前記送信機によって、受信機情報に従って、前記制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御ベクトル行列
【数８４】
2011519519.tif 000086
は、式
【数８５】
2011519519.tif 000087
に従って計算され、上式で、前記Ｈsupは、前記送信機から前記受信機までの拡張チャネル情報行列であり、前記ＨsupHは、前記Ｈsupの共役転置である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御ベクトル行列
【数８６】
2011519519.tif 000088
は、式
【数８７】
2011519519.tif 000089
に従って計算され、上式で、前記Ｈsupは、前記送信機から前記受信機までの拡張チャネル情報行列であり、前記ＨsupHは、前記Ｈsupの共役転置であり、Ｉnは、単位行列であり、前記σn2は、雑音の分散である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
送信機によって、前記送信機から受信機までのチャネル情報を取得することは、
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得すること
を更に含み、
前記第１の受信機は、前記送信機に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、前記１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、信号対漏れ比（ＳＬＲ）を最大化する１つ以上の制御ベクトルを取得することを更に含み、前記ＳＬＲは、前記送信機から前記第１の受信機までの信号電力と、前記送信機から前記その他の受信機までの干渉電力との比率である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記送信機によって、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、前記ＳＬＲを最大化する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、行列に対して特異値分解（ＳＶＤ）を実行して、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとを取得し、ここで、前記第３の行列ＵHは、前記第１の行列Ｕの共役転置であり、
前記送信機によって、前記Ｕと前記Ｑとに従って、
【数８８】
2011519519.tif 000090
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得し、ここで、
【数８９】
2011519519.tif 000091
は、
【数９０】
2011519519.tif 000092
の共役転置であり、
【数９１】
2011519519.tif 000093
は、行列Ｈmmの実部と、前記行列Ｈmmの虚部とから構成される行列であり、前記Ｈmmは、ｍ番目の送信機とｍ番目の受信機との間のチャネル係数行列であり、及び、
前記送信機によって、式
【数９２】
2011519519.tif 000094
に従って、制御ベクトル
【数９３】
2011519519.tif 000095
を取得すること
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを取得することは、
前記受信機によって、前記送信機から前記受信機までのチャネル情報を、パイロットチャネル又はブラインド推定を介して取得し、
前記受信機によって、前記取得されたチャネル情報を前記送信機に送信すること
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを取得することは、
現在の上り及び下りチャネルが対称である場合に、前記送信機によって、前記送信機から前記第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機から前記その他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを検知すること
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信機によって、端部ユーザの端部制御ベクトルを取得し、
前記送信機によって、前記端部制御ベクトルに従って、セル中心部におけるユーザの、中心部制御ベクトルを決定すること
を更に含み、前記中心部制御ベクトルと前記端部制御ベクトルとは直交している、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記送信機によって、前記Ｕと前記Ｑとに従って、
【数９４】
2011519519.tif 000096
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得することは、
前記送信機によって、最大数値の固有値を、前記最大固有値として選択し、
前記送信機によって、前記最大固有値に対応する前記固有ベクトルを、前記ν0として取得すること
を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信するように適合された、送信機と、
前記送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、受信機と
を備える、通信システム。
【請求項１３】
前記送信機は、前記送信機から該送信機に対応する第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得し、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、信号対漏れ比（ＳＬＲ）を最大化する制御ベクトルを取得し、ここで、前記ＳＬＲは、前記送信機から前記第１の受信機までの信号電力と、前記送信機から前記その他の受信機までの干渉電力との比率であり、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記受信機に送信するように更に適合された、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記送信機は、前記送信機から受信機までのチャネル情報を受信し、前記チャネル情報に従って、制御ベクトル行列を取得し、ここで、前記制御ベクトル行列の各列は、１つの受信機の前記制御ベクトルに対応し、受信機情報に従って、前記制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信するように更に適合された、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
送信機から受信機までのチャネル情報を取得するように適合された、チャネル情報取得ユニットと、
前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得するように適合された、制御ベクトル取得ユニットと、
送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを使用して、各アンテナの送信信号を取得するように適合された、データ処理ユニットと、
前記１つ以上の受信機に前記送信データを送信するように適合された、データ送信ユニットと
を備える、データ伝送の装置。
【請求項１６】
送信機とデータ受信装置との間のチャネルの情報を取得するように適合された、取得ユニットと、
前記チャネル情報を前記送信機にフィードバックするように適合された、チャネル情報フィードバックユニットと、
前記送信機からの送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、データ受信ユニットと
を備える、データ伝送の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信に関し、特に、データ伝送の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、チャネル容量は、アンテナの数と共に増加する。単一アンテナシステムのシステム容量よりも大きなシステム容量を取得するために、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）伝送システムは、送信機及び受信機のそれぞれにおいて配置された複数のアンテナを有し、これにより、無線リンクのスペクトル効率が増加し、リンクの信頼性が向上する。ＭＩＭＯシステムのチャネルは、ＭＩＭＯチャネルと呼ばれる。ＭＩＭＯチャネルのより効率的な使用のために、研究者は、時空間符号化及びプリコーディングなどの、ＭＩＭＯチャネル容量を取得するための様々な方法を提案している。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術においては、空間多重及びダイバーシティがしばしば採用される。ＭＩＭＯ空間多重では、システム性能を向上させるために、チャネル状態情報を十分に使用することによってプリコーディングを実施する。ＭＩＭＯプリコーディングでは、送信機において、チャネル状態情報を使用することによって、送信信号の前処理を行う。そのような技術は、プリコーディングを用いた時空間符号化、多重化、及びジョイント送受信技術（ｊｏｉｎｔ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を含む、閉ループＭＩＭＯ技術である。実際によく見られる、ＭＩＭＯブロードキャストの下りリンクのシナリオは、特に広く研究されている。
【０００４】
ＭＩＭＯブロードキャストの下りリンクのシナリオでは、ダーティーペーパー符号化が、最大の合計容量を得ることが可能な最適な解決法である。しかし、ダーティーペーパー符号化は、まだ情報理論の結果にすぎない。最適なダーティーペーパー符号化は、実際的なシステム適用例を有さない、いまだに未解決の問題である。従って、ほとんどの研究は、実施がより容易なプリコーディングに集中している。
【０００５】
マルチユーザのプリコーディングは、様々な方法で実現可能であり、線形プリコーディング及び非線形プリコーディングに分類できる。
【０００６】
線形プリコーディングは、ゼロフォーシング及びブロック対角化などの、干渉除去（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を含む。干渉除去方法（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）は、ゼロフォーシング及びブロック対角化を更に含む。ゼロフォーシングは、各受信機における、他の期待されていない信号の干渉を除去するために、送信機においてプリコーディングが採用されることを意味している。
【０００７】
マルチユーザのプリコーディングに加えて、無線通信システムにおけるガウスチャネルの容量も、注目を集める研究題目である。ガウス干渉チャネルの容量は、まだ効果的に解決されていない問題である。ガウス干渉チャネルは、全てのユーザが完全なチャネル情報を認識していても、異なるユーザの信号が相互に干渉して、ユーザ間でデータを共有することができず、データのジョイント伝送が不可能であることを意味している。
【０００８】
干渉チャネルから相互干渉を除去することができないため、次の２つの従来の解決法が存在する。１つは、干渉が弱い場合に、干渉を雑音として処理することである。もう１つは、直交化であり、しかしこれは、わずか１／Ｋ×ｌｏｇ（ＳＮＲ）＋ｏ（ｌｏｇ（ＳＮＲ））という小さな容量しか提供しない。
【０００９】
近年、ガウス干渉チャネルが継続的に研究されてきており、対称型のガウス干渉チャネルの、単一ユーザの容量境界は、１／２×ｌｏｇ（ＳＮＲ）＋ｏ（ｌｏｇ（ＳＮＲ））であることが見出された。干渉アライメントによって、容量限界に接近できるということも見出された。
【００１０】
干渉アライメントでは、完全なチャネル情報が既知の場合に、送信機における前処理によって、受信機における空間に関して有用信号を干渉信号から分離し、同時に、受信機における、異なる送信機の干渉が、１つの空間次元にアライメントされ、従って、干渉の影響が回避され、容量が増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それにも関わらず、従来技術では、送信機が信号を前処理した後で、送信信号は、実部及び虚部に分布し、そして次に、受信機に送信される。受信機における有用部分は、受信信号の実部及び虚部に、又は受信信号の全空間に分布している可能性がある。干渉を阻止するには、実部及び虚部の両方の干渉を０（ゼロ）にアライメントする必要があり、従って、有用信号の制御ベクトルの空間が制約され、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させることは難しい。その結果、従来技術では、システム性能が制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態は、ユーザの数を増加させ、システム性能を向上させるための、データ伝送の方法及びシステムを提供する。
【００１３】
データ伝送の方法は、
送信機によって、送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、
送信機によって、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、
送信機によって、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、
送信機によって、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、
送信機によって、送信データを１つ以上の受信機に送信し、
１つ以上の受信機によって、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信することを含む。
【００１４】
通信システムは、
送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信信号を１つ以上の受信機に送信するように適合された、送信機と、
送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、受信機とを含む。
【００１５】
データ送信装置は、
データ送信装置から受信機までのチャネル情報を取得するように適合された、チャネル情報取得ユニットと、
チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得するように適合された、制御ベクトル取得ユニットと、
送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得するように適合された、データ処理ユニットと、
１つ以上の受信機にデータを送信するように適合された、データ送信ユニットとを含む。
【００１６】
データ受信装置は、
送信機とデータ受信装置との間のチャネル情報を取得するように適合された、取得ユニットと、
チャネル情報を送信機にフィードバックするように適合された、チャネル情報フィードバックユニットと、
送信機からの送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、データ受信ユニットとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
実施形態では、送信機がデータを送信した後で、受信機は、データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。送信機は、送信データに対する一次元変調によって、変調されたシンボルを取得し、従って、変調されたシンボルは、実部又は虚部のみを占める。受信機は、実部及び虚部の両方の干渉を０にアライメントする必要はなく、従って、有用信号の選択空間が増加する。その結果、システム性能が向上する可能性があり、伝送システムはより多くのユーザをサポートできる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態におけるデータ伝送方法のシナリオを示す。
【図２】本発明の一実施形態における送信機の構成を示す。
【図３】本発明の一実施形態におけるデータ伝送方法を示す。
【図４】本発明の一実施形態におけるデータ伝送方法の別のシナリオを示す。
【図５】本発明の一実施形態におけるデータ伝送方法の更に別のシナリオを示す。
【図６】本発明の一実施形態における通信システムを示す。
【図７】本発明の一実施形態におけるデータ送信装置を示す。
【図８】本発明の一実施形態におけるデータ受信装置を示す。
【図９】本発明の一実施形態における性能曲線を示す。
【図１０】本発明の一実施形態における他の性能曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態は、ユーザの数を増加させ、システム性能を向上させるための、データ伝送の方法及びシステムを提供する。
【００２０】
本発明の一実施形態におけるデータ伝送方法は、以下を含む。
【００２１】
１．送信機が、送信機から受信機までのチャネル情報を取得する。
【００２２】
この実施形態では、送信機がデータを送信する前に、送信機は、送信機から受信機までのチャネル情報を取得する。具体的には、送信機は、受信機によってフィードバックされたチャネル情報を受信するか、又は、送信機は、チャネル情報を検知する。具体的なモードは、後続の実施形態において説明する。
【００２３】
２．送信機は、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得する。
【００２４】
送信機から受信機までのチャネル情報を送信機が取得した後で、送信機は、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得してもよい。
【００２５】
３．送信機は、送信されるデータを一次元変調モードで変調して、変調されたシンボルを取得する。
【００２６】
４．送信機は、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得する。
【００２７】
この実施形態では、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【００２８】
５．送信機は、送信データを１つ以上の受信機に送信する。
【００２９】
６．受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【００３０】
この実施形態では、送信機がデータを送信した後で、１つ以上の受信機が、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。送信機は、送信されるデータに対する一次元変調によって、変調されたシンボルを取得し、従って、変調されたシンボルは、実部又は虚部のみに分布する。１つ以上の受信機は、実部及び虚部の両方の干渉を０にアライメントする必要はなく、従って、有用信号の選択空間が増加する。その結果、システム性能が向上する可能性があり、伝送システムはより多くのユーザをサポートできる可能性がある。
【００３１】
理解を容易にするために、本発明の上記の実施形態におけるデータ伝送方法の、集中型の解決法と分散型の解決法とについて、それぞれ説明する。
【００３２】
図１に示すように、この実施形態におけるデータ伝送方法のシナリオは、Ｋ個のユーザに基づいたビーム形成システム、すなわち、集中型データ伝送システムである。
【００３３】
集中型データ伝送システムにおいて、基地局は、ＮT本の受信アンテナと、Ｋ個のユーザのビーム形成システムとを有し、Ｋ個のユーザにＫ個のデータストリームを同時に送信するために、異なる制御ベクトルを使用する。Ｋ個のユーザに送信されるデータストリームの間の干渉を避けるために、この実施形態では、有用信号は、受信信号の実部又は虚部にアライメントされ、干渉は、受信信号の虚部又は実部にアライメントされる。受信信号を受信した後で、受信機は、虚部又は実部を直接廃棄し、かくして、虚部又は実部で運ばれる干渉を除去する。
【００３４】
有用信号が実部にアライメントされる場合、干渉は虚部にアライメントされ、有用信号が虚部にアライメントされる場合、干渉は実部にアライメントされる、ということに留意されたい。
【００３５】
同様に、受信機が、実部において有用信号を受信する場合、虚部における干渉が直接廃棄され、受信機が、虚部において有用信号を受信する場合、虚部における干渉が直接廃棄される。
【００３６】
以下の実施形態では、送信信号は実部に変調され、他のユーザとの干渉は虚部にアライメントされ、受信機は、受信信号を受信した後で、虚部を直接廃棄し、かくして、虚部において運ばれる干渉を除去する。実際には、送信機は、送信信号を虚部に変調し、干渉を実部にアライメントし、受信機は、有用信号を虚部から受信し、実部における干渉を直接廃棄してもよい、ということを理解できる。手順は同様であり、ここでは限定されない。
【００３７】
ＮT本のアンテナからｍ番目のユーザまでのチャネルの状態情報を、
【数１】
2011519519.tif 000003
と仮定する。上式で、
【数２】
2011519519.tif 000004
は、ゼロ平均及び単位分散を有する独立した複素ガウス変数である。ｉ番目のユーザの制御ベクトルは、
【数３】
2011519519.tif 000005
であり、ここで、ｘTは、ｘの転置である。例えば、
【数４】
2011519519.tif 000006
は、
【数５】
2011519519.tif 000007
の転置である。
【００３８】
ｍ番目のユーザの受信信号は、次のように表され得る。
【数６】
2011519519.tif 000008
上式で、Ｓlは、ｉ番目のデータストリームの送信信号である。Ｓlは、ゼロ平均及び単位分散を有する、互いに独立で同一の分布に従う（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ａｎｄ  ｉｄｅｎｔｉｃａｌｌｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）変数であり、ｎmは、ゼロ平均及び分散２σn2を有する複素付加ガウス雑音（ｃｏｍｐｌｅｘ  ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ）であると仮定する。
【００３９】
すると、Ｋ個の受信機の受信信号は、次のように組み合わされ得る。
【数７】
2011519519.tif 000009
上式で、Ｒ＝［ｒ1ｒ2．．．ｒK］T、Ｓ＝［ｓ1ｓ2．．．ｓK］T、Ｎ＝［ｎ1ｎ2．．．ｎK］Tであり、
Ｒは、受信機の受信信号ベクトルを意味し、
Ｓは、送信機の送信信号ベクトルを意味し、
Ｎは、雑音を意味し、
ＨKは、送信機と受信機との間のチャネル係数ベクトルを意味する。
【００４０】
各受信機は、次のように表され得る、実部のみを検知する。
【数８】
2011519519.tif 000010
【００４１】
第１項は、有用信号を表し、第２項は、他のデータストリームからの干渉を表し、最後の項は、雑音部分を表す。
【００４２】
受信機における検知は、次のように表されてもよい。
【数９】
2011519519.tif 000011
上式で、
【数１０】
2011519519.tif 000012
及び、
【数１１】
2011519519.tif 000013
である。
【００４３】
受信機によって検知されるＳＩＮＲは、次の通りである。
【数１２】
2011519519.tif 000014
ここで、
【数１３】
2011519519.tif 000015
は、ＨXの実部とＨXの虚部とで構成された行列を表し、これは、
【数１４】
2011519519.tif 000016
及び
【数１５】
2011519519.tif 000017
を意味している。
【００４４】
上記の式は、次のように記載することができる。
【数１６】
2011519519.tif 000018
【００４５】
信号対漏れ比（ＳＬＲ）アルゴリズムの原理を考慮して、各ストリームの送信制御ベクトルが、最適化されたＳＬＲによって取得される。次の最適化された式が得られる。
【数１７】
2011519519.tif 000019
ここで、ｘHは、ｘの共役転置である。例えば、
【数１８】
2011519519.tif 000020
は、
【数１９】
2011519519.tif 000021
の共役転置であり、
【数２０】
2011519519.tif 000022
は、
【数２１】
2011519519.tif 000023
の共役転置であり、
【数２２】
2011519519.tif 000024
は、
【数２３】
2011519519.tif 000025
の共役転置である。
【００４６】
送信機における具体的な処理は、以下の通りである。
【００４７】
１．送信機は、データチャネル情報行列
【数２４】
2011519519.tif 000026
及び干渉チャネル情報行列
【数２５】
2011519519.tif 000027
を含む、送信機から受信機までのチャネル情報を取得する。
【００４８】
２．送信機は、
【数２６】
2011519519.tif 000028
に対して特異値分解（ＳＶＤ）を実行して、
【数２７】
2011519519.tif 000029
におけるＵとＱとを取得する。
【００４９】
この実施形態では、行列に対してＳＶＤを実行すると、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとが取得され、ここで、第３の行列ＵHは、第１の行列Ｕの共役転置である。
【００５０】
３．送信機は、ＵとＱとを使用して、
【数２８】
2011519519.tif 000030
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得する。
【００５１】
４．送信機は、ＳＬＲを最大化する
【数２９】
2011519519.tif 000031
すなわち、
【数３０】
2011519519.tif 000032
を取得する。
【００５２】
５．送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得する。
【００５３】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、対応する制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【００５４】
６．送信機は、送信データを受信機に送信する。
【００５５】
７．受信機は、送信データを、受信信号の所定の空間方向において受信する。
【００５６】
この実施形態では、集中型データ伝送の解決法が採用されており、これは、１つのみの送信機と複数の受信機とが存在することを意味している、ということに留意されたい。具体的な送信機の構成は図２に示されており、ここで、送信機はデータの実部のみをプリコーディングする。具体的なプリコーディング手法は、ゼロフォーシングのような線形プリコーディング、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、及びその他の非線形プリコーディング手法を含む。従って、送信機は、有用信号を、受信機の実部にアライメントする。この実施形態では、受信機は、送信データを、受信信号の所定の空間方向において受信し、送信データを受信した後で、虚部を直接廃棄し、従って、虚部で運ばれる干渉が除去される。
【００５７】
上記の実施形態における集中型データ伝送の解決法では、制御ベクトルは、ＳＬＲを最大化することによって取得される。実際には、制御ベクトルは、その他の手段によって、例えば、ゼロフォーシングアルゴリズムを介して制御ベクトルを選択することによって取得されてもよく、その具体的な処理は以下の通りである。
【００５８】
集中型データ伝送の解決法では、システム全体における受信信号は、次の行列で記載され得る。
【数３１】
2011519519.tif 000033
上式で、Ｒ＝［ｒ1ｒ2．．．ｒK］T、Ｓ＝［ｓ1ｓ2．．．ｓK］T、Ｎ＝［ｎ1ｎ2．．．ｎK］Tであり、Ｒは、受信機の受信信号ベクトルを意味し、Ｓは、送信機の送信信号ベクトルを意味し、Ｎは、雑音を意味し、ＨKは、送信機と受信機との間のチャネル係数ベクトルを意味する。
【数３２】
2011519519.tif 000034
であり、上式で、
【数３３】
2011519519.tif 000035
及び、
【数３４】
2011519519.tif 000036
である。
【００５９】
具体的なデータ伝送処理は、以下を含む。
【００６０】
１．送信機は、送信機から受信機までのチャネル情報、すなわち、拡張チャネル情報行列（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｍａｔｒｉｘ）Ｈsupを取得する。
【００６１】
２．送信機は、制御ベクトル行列を、ゼロフォーシングアルゴリズム、具体的には、
【数３５】
2011519519.tif 000037
を使用して計算し、これは、他の変調されたシンボルの干渉を最も良好に除去するための可能な方法がＲｅ（Ｒ）をＳ＋Ｒｅ（Ｎ）に最も近づけること、すなわち、受信信号を、送信信号と雑音との組み合わせにすることである、ということを意味している。従って、制御ベクトル行列が
【数３６】
2011519519.tif 000038
である場合、
【数３７】
2011519519.tif 000039
であり、
【数３８】
2011519519.tif 000040
の各列が、対応する受信機の制御ベクトルである。
【００６２】
３．送信機は、受信機の情報に従って、制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトル
【数３９】
2011519519.tif 000041
を探索する。
【００６３】
４．送信機は、送信データを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを使用して、各アンテナの送信信号を取得し、次に、信号を受信機に送信する。
【００６４】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、対応する制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【００６５】
５．受信機は、受信信号の実部を直接検知する、すなわち、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【００６６】
制御ベクトル行列
【数４０】
2011519519.tif 000042
を計算する処理において、実際には、しかし、雑音の効果的な制御のために、制御ベクトル行列はＭＭＳＥ手法に従って計算されてもよく、これは、
【数４１】
2011519519.tif 000043
となるように、ゼロフォーシングアルゴリズムに基づいてパラメータを追加することを意味しており、上式で、σn2は雑音の分散であり、Ｉnは、単位行列である。そうすることによって、有効なデータに対する雑音の影響は、効果的に減らされることが可能である。
【００６７】
上記では、この実施形態における、集中型データ伝送の解決法について説明した。この実施形態における、分散型データ伝送の解決法について、以下で説明する。図３に示すように、分散型データ伝送の解決法は、以下を含む。
【００６８】
３０１．送信機は、受信機のチャネル情報を取得する。
【００６９】
この実施形態は、複数の送信機と複数の受信機とが存在する、分散型の解決法に固有である。Ｋ個の送信機が存在し、各送信機のアンテナの数はＮTであり、Ｋ個の受信機が存在し、それぞれが送信機に対応しており、各送信機は、対応する受信機にデータストリームを送信すると仮定する。具体的には、ｍ番目の送信機が、データストリームＳmを、ｍ番目の受信機に送信する。ｍ番目の受信機にとって、データストリームＳmは有用信号であるが、その他のＫ−１個の受信機にとって、そのデータストリームは干渉信号である。この実施形態では、ｍ番目の送信機は、ｍ番目の送信機からｍ番目の受信機までのデータチャネルの情報（有用データを送信するチャネルの情報）と、ｍ番目の送信機からその他のＫ−１個の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得する。
【００７０】
チャネル情報は、以下のモードで取得されてもよい。
【００７１】
Ａ．周波数分割二重（ＦＤＤ）モード
【００７２】
受信機は、送信機から受信機までのチャネル情報を、パイロットチャネル情報を介して取得してもよく、そして、受信機は、取得したチャネル情報を送信機に送信する。ｍ番目の受信機は、データチャネル情報を送信機に送信し、その他の受信機は、干渉チャネル情報を送信機に送信する。
【００７３】
あるいは、受信機は、送信機から受信機までのチャネル情報を、ブラインド推定を介して取得してもよく、そして、受信機は、取得したチャネル情報を送信機に送信する。ｍ番目の受信機は、データチャネル情報を送信機に送信し、その他の受信機は、干渉チャネル情報を送信機に送信する。
【００７４】
受信機がチャネル情報を取得する方法は、従来技術においてすでに利用可能であり、ここでは限定されない。
【００７５】
Ａ．時分割二重（ＴＤＤ）モード
【００７６】
現在の伝送チャネルが対称である場合（これは、それらの伝送チャネルが同じ送信リソースと同じ周波数とを有することを意味している）、送信機が、送信機から受信機までのチャネル情報を検知してもよい。
【００７７】
３０２．送信機は、チャネル情報に従って、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルを取得する。
【００７８】
この実施形態では、受信機のチャネル情報を送信機が取得した後で、送信機は、チャネル情報に従って、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルを計算してもよい。
【００７９】
理解を容易にするために、この実施形態における、ＳＬＲを推定する処理について簡単に説明する。
【００８０】
ｌ番目の送信機とｍ番目の受信機との間の、ＮT本の送信アンテナのチャネル係数ベクトルは、
【数４２】
2011519519.tif 000044
１≦ｌ，ｍ≦Ｎ
であり、上式で、ｈlmkは、ゼロ平均を有する独立した複素ガウス変数であり、分散は１である。制御ベクトルは、
【数４３】
2011519519.tif 000045
であり、ここで、ｘTはｘの転置である。
【００８１】
ｍ番目の受信機の受信信号は、
【数４４】
2011519519.tif 000046
と表され得る。
ｎmは、ゼロ平均を有する複素付加ガウス雑音であり、分散は２σn2である。受信機は実部のみを検知するため、虚部を有さない検知される信号は、次の通りである。
【数４５】
2011519519.tif 000047
上式で、第１項は、有用信号であり、第２項は、他の送信機の干渉であり、最後の項は、雑音部分である。
受信機におけるＳＩＮＲは、次の通りである。
【数４６】
2011519519.tif 000048
【００８２】
仮に
【数４７】
2011519519.tif 000049
及び
【数４８】
2011519519.tif 000050
とすると、ＳＩＮＲは、次のように表され得る。
【数４９】
2011519519.tif 000051
【００８３】
上式は、最大のＳＩＮＲを取得するには完全なチャネル情報を知る必要があるということ、及び、解決法は複雑であるということを示す。解決法を単純にするために、ＳＩＮＲを最大化するという問題が、ＳＬＲを最大化するという問題に変更されてもよく、これは、受信機の有用信号電力と、受信機の干渉電力及び雑音電力の合計との比率を最適化することから、送信機から受信機までの有用信号電力と、送信機からその他のユーザまでの干渉の合計との比率を最適化することに、変更することを意味する。この実施形態では、ＳＬＲは、次のように表されてもよい。
【数５０】
2011519519.tif 000052
ここで、ｘHは、ｘの共役転置である。
【数５１】
2011519519.tif 000053
に対してＳＶＤを実行して、
【数５２】
2011519519.tif 000054
が取得されてもよく、ここでν0は、
【数５３】
2011519519.tif 000055
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルである。従って、ＳＬＲを最大化する
【数５４】
2011519519.tif 000056
は、
【数５５】
2011519519.tif 000057
である。
【００８４】
この実施形態では、行列に対してＳＶＤを実行すると、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとが取得されてもよく、ここで、第３の行列は、第１の行列の共役転置である。
【００８５】
上記の推定は、データチャネル情報行列
【数５６】
2011519519.tif 000058
及び干渉チャネル情報行列
【数５７】
2011519519.tif 000059
を取得した後で、送信機が、干渉チャネル情報に対してＳＶＤを実行して、
【数５８】
2011519519.tif 000060
の最大固有値に対応する固有ベクトルν0を計算してもよいということを示している。計算はソフトウェアによって実施されてもよい。
【００８６】
例えば、送信機は、ソフトウェアを使用して、
【数５９】
2011519519.tif 000061
の固有値と、各固有値に対応する固有ベクトルとを最初に計算し、次に、最大数値（ｍａｘｉｍｕｍ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｖａｌｕｅ）の固有値を、最大固有値として選択し、最大固有値に対応する固有ベクトルを探索する。
【００８７】
その後、送信機は、固有ベクトル
【数６０】
2011519519.tif 000062
に従って、受信機に対応する制御ベクトルを計算する。
【００８８】
３０３．送信機は、制御ベクトルと、送信されるデータとを処理して、送信信号を取得する。
【００８９】
制御ベクトルを取得した後で、送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルに制御ベクトルを掛けて、各アンテナの送信信号を取得してもよい。
【００９０】
実際には、送信機は、制御ベクトルと送信されるデータとに対して、その他の操作を実行して送信信号を取得してもよい、ということを理解できよう。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【００９１】
３０４．送信機は、送信データを受信機に送信する。
【００９２】
送信信号を取得した後で、送信機は、送信データを受信機に送信してもよい。この実施形態では、干渉を１つの空間方向にアライメントするために、各送信機は実信号を送信し、受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【００９３】
この実施形態では、有用信号に対する干渉信号の影響を回避するために、干渉アライメントの採用により、受信機の干渉は信号空間の虚部にアライメントされ、有用信号は送信データの実部に配置される。
【００９４】
また、送信機が送信データを送信した後で、受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。送信機は、送信されるデータに対する一次元変調によって、変調されたシンボルを取得し、従って、変調されたシンボルは、実部又は虚部のみを占める。受信機は、実部及び虚部の両方の干渉を０にアライメントする必要はなく、従って、有用信号の選択空間が増加する。その結果、システム性能が向上する可能性があり、伝送システムはより多くのユーザをサポートできる可能性がある。
【００９５】
更に、この実施形態では、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルが選択され、送信されるデータが、制御ベクトルに従って処理される。ＳＬＲは、送信機から受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率である。ＳＬＲを最大化することによって、チャネル容量も増加する。ＳＬＲの概念から、この実施形態では、チャネル容量の増加を実現するために、送信機は、受信機からフィードバックされたチャネル情報を取得する必要があるのみである、ということがわかる。送信機が取得する必要のある、チャネル情報のフィードバックの量はより少なく、データ伝送の効率は、従って、より高い。
【００９６】
図４に示す分散型データ伝送の解決法では、Ｋ個の送信機とＫ個の受信機とが存在し、各送信機はＮT本のアンテナを有し、各受信機は１本のアンテナを有し、各送信機は１つの受信機に対応し、各送信機は、対応する受信機に、データストリームを送信し、これは、ｍ番目の送信機が、ｍ番目の受信機に、データストリームを送信することを意味し、電力はＰである。
【００９７】
この実施形態における、ＳＬＲを推定する処理は、図３に示す実施形態における処理と同じであり、従って、ここでは省略する。この実施形態におけるデータ伝送方法は、以下を含む。
【００９８】
１．各送信機は、送信機から受信機までのチャネル情報、すなわち、データチャネル情報行列
【数６１】
2011519519.tif 000063
と干渉チャネル情報行列
【数６２】
2011519519.tif 000064
とを取得する。
【００９９】
２．送信機は、
【数６３】
2011519519.tif 000065
に対してＳＶＤを実行して、
【数６４】
2011519519.tif 000066
におけるＵとＱとを取得する。
【０１００】
この実施形態では、行列に対してＳＶＤを実行すると、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとが取得され、ここで、第３の行列は、第１の行列の共役転置である。
【０１０１】
３．送信機は、ＵとＱとを使用して、
【数６５】
2011519519.tif 000067
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得する。
【０１０２】
４．送信機は、ＳＬＲを最大化する
【数６６】
2011519519.tif 000068
を、すなわち、
【数６７】
2011519519.tif 000069
を取得する。
【０１０３】
５．送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得する。
【０１０４】
６．送信機は、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、全てのアンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機に送信する。
【０１０５】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１０６】
７．受信機は、受信信号の実部を直接検知する、すなわち、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【０１０７】
この実施形態では、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルが選択され、送信されるデータが、制御ベクトルに従って処理される。ＳＬＲは、送信機から受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率である。ＳＬＲを最大化することによって、チャネル容量も増加する。ＳＬＲの概念から、この実施形態では、チャネル容量の増加を実現するために、送信機は、受信機からフィードバックされたチャネル情報を取得する必要があるのみである、ということがわかる。送信機が取得する必要のあるデータの量はより少なく、データ伝送の効率は、従って、より高い。
【０１０８】
この実施形態における、データ伝送の解決法は、図５に示す、セルラ通信システムにも適用可能であり、ここで、セル端部におけるユーザは、干渉システムを構成する。各端部ユーザの制御ベクトルは、上記の解決法に従って計算され、セル中心部におけるユーザに使用可能な制御ベクトルは、端部ユーザの制御ベクトルに従って計算される。セル内のユーザは、他のセルとは干渉せず、１つのセル内の端部ユーザと中心部ユーザとの制御ベクトルは直交しているため、システム容量はやはり増加する。
【０１０９】
具体的には、セル１及びセル２の基地局は、複数の送信アンテナを有し、それらの端部ユーザは、第１の端部ユーザ及び第２の端部ユーザと規定され、それらの中心部ユーザは、第１の中心部ユーザ及び第２の中心部ユーザと規定される。第１の端部ユーザ及び第２の端部ユーザは、２ユーザ干渉システムを構成する。干渉を回避するために、第１の端部ユーザ及び第２の端部ユーザが、上記の技術的解決法に従って、制御ベクトルを別個に計算し、次に、ローカルセルの中心部ユーザのための制御ベクトルを、第１の端部ユーザ及び第２の端部ユーザの制御ベクトルに従って選択する。具体的なステップは、以下の通りである。
【０１１０】
１．セル１及びセル２は、第１の端部ユーザ及び第２の端部ユーザまでのチャネルの、それぞれの関連する行列
【数６８】
2011519519.tif 000070
及び
【数６９】
2011519519.tif 000071
を取得する。
【０１１１】
２．セル１及びセル２は、それらのそれぞれの
【数７０】
2011519519.tif 000072
に対してＳＶＤを実行して、
【数７１】
2011519519.tif 000073
におけるＵ及びＱを取得する。
【０１１２】
この実施形態では、行列に対してＳＶＤを実行すると、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとが取得され、ここで、第３の行列は、第１の行列の共役転置である。
【０１１３】
３．セル１及びセル２は、それらのそれぞれの
【数７２】
2011519519.tif 000074
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得する。
【０１１４】
４．セル１及びセル２は、ＳＬＲを最大化する
【数７３】
2011519519.tif 000075
を、すなわち、
【数７４】
2011519519.tif 000076
を取得する。セル１から第１の端部ユーザまでの制御ベクトル
【数７５】
2011519519.tif 000077
は、ν1eであり、セル２から第２の端部ユーザまでの制御ベクトル
【数７６】
2011519519.tif 000078
は、ν2eである。
【０１１５】
５．セル１及びセル２は、第１の中心部ユーザの制御ベクトルν1c及び第２の中心部ユーザの制御ベクトルν2cを、それぞれ、ν1e及びν2eに従って決定し、ここで、ν1cとν1eとは直交しており、ν2cとν2eとは直交している。これは、ν1eのヌル空間内でν1cを選択し、ν2eのヌル空間内でν2cを選択することを意味している。
【０１１６】
６．送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得する。
【０１１７】
７．送信機は、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、全てのアンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機に送信する。
【０１１８】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１１９】
８．受信機は、受信信号の実部を直接検知する、すなわち、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【０１２０】
この実施形態では、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルが選択され、送信されるデータが、制御ベクトルに従って処理される。ＳＬＲは、送信機から受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率である。ＳＬＲを最大化することによって、チャネル容量も増加する。ＳＬＲの概念から、この実施形態では、チャネル容量の増加を実現するために、送信機は、受信機によってフィードバックされたチャネル情報を取得する必要があるのみである、ということがわかる。送信機が取得する必要のあるデータの量はより少なく、データ伝送の効率は、従って、より高い。
【０１２１】
以下に、本発明の一実施形態における通信システムについて記載する。図６に示すように、通信システムは、送信機６０１と、受信機６０２とを含む。
【０１２２】
送信機６０１は、送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、チャネル情報に従って、受信機の１つ以上の制御ベクトルを取得し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機６０２に送信するように適合される。
【０１２３】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１２４】
受信機６０２は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合される。
【０１２５】
理解を容易にするために、この実施形態における通信システムの、集中型の解決法と分散型の解決法とについて説明する。
【０１２６】
分散型の解決法では、通信システムは、送信機と受信機とを含む。
【０１２７】
送信機は、送信機から第１の受信機までのデータチャネル情報と、送信機からその他の受信機までの干渉チャネル情報とを取得し（ここで、第１の受信機は送信機に対応し）、データチャネル情報と干渉チャネル情報とに従って、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルを取得し（ここで、ＳＬＲは、送信機から第１の受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率であり）、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機に送信するように適合される。
【０１２８】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１２９】
受信機は、データチャネル情報と干渉チャネル情報とを取得して、データチャネル情報と干渉チャネル情報とを送信機に送信し、そして、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合される。
【０１３０】
この実施形態における通信システムを説明するために、具体的なシナリオを示す。
【０１３１】
送信機は、送信機から受信機までのチャネル情報、すなわち、データチャネル情報
【数７７】
2011519519.tif 000079
と干渉チャネル情報
【数７８】
2011519519.tif 000080
とを取得する。
【０１３２】
送信機は、
【数７９】
2011519519.tif 000081
に対してＳＶＤを実行して、
【数８０】
2011519519.tif 000082
におけるＵとＳとを取得する。
【０１３３】
この実施形態では、行列に対してＳＶＤを実行すると、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとが取得され、ここで、第３の行列は、第１の行列の共役転置である。
【０１３４】
送信機は、ＵとＱとを使用して、
【数８１】
2011519519.tif 000083
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得する。送信機は、ＳＬＲを最大化する
【数８２】
2011519519.tif 000084
を、すなわち、
【数８３】
2011519519.tif 000085
を取得する。送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機に送信する。
【０１３５】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１３６】
受信機は、受信信号の実部を直接検知する、すなわち、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【０１３７】
集中型の解決法では、通信システムは、送信機と受信機とを含む。
【０１３８】
送信機は、送信機から受信機までのチャネル情報を受信し、チャネル情報に従って、制御ベクトル行列を取得し（ここで、制御ベクトル行列の各列は、１つの受信機の制御ベクトルに対応し）、受信機情報に従って、制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、送信データを受信機に送信するように適合される。
【０１３９】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１４０】
受信機は、受信信号を、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合される。
【０１４１】
この実施形態における通信システムでは、送信機は、有用信号を、受信機の実部にアライメントする。受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信し、その後、虚部を直接廃棄する。従って、虚部で運ばれる干渉が除去される。
【０１４２】
図７は、本発明の一実施形態におけるデータ送信装置を示し、この装置は、チャネル情報取得ユニット７０１と、制御ベクトル取得ユニット７０２と、データ処理ユニット７０３と、データ送信ユニット７０４とを含む。
【０１４３】
チャネル情報取得ユニット７０１は、送信機から受信機までのチャネル情報を取得するように適合される。
【０１４４】
制御ベクトル取得ユニット７０２は、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得するように適合される。
【０１４５】
データ処理ユニット７０３は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得するように適合される。
【０１４６】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１４７】
データ送信ユニット７０４は、１つ以上の受信機にデータを送信するように適合される。
【０１４８】
理解を容易にするために、分散型のシナリオを以下に記載して、データ送信装置について説明する。分散型の解決法におけるデータ送信装置は、
送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得するように適合された、チャネル情報取得ユニットと（ここで、第１の受信機は送信機に対応し）、
チャネル情報取得ユニットによって取得された、データチャネル情報と干渉チャネル情報とに従って、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルを取得するように適合された、制御ベクトル取得ユニットと（ここで、ＳＬＲは、送信機から第１の受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率であり）、
送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、変調されたシンボルと、制御ベクトル取得ユニットによって取得された制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得するように適合された、データ処理ユニットとを含む。
【０１４９】
この実施形態では、変調されたシンボルと制御ベクトルとを処理することは、変調されたシンボルに、制御ベクトルを掛けることを含んでもよい。実際には、掛け算以外の操作が採用されてもよい、ということを理解できる。具体的な操作は、ここでは限定されない。
【０１５０】
分散型の解決法におけるデータ送信装置は、データ処理ユニットによって取得された送信データを受信機に送信するように適合された、データ送信ユニットを更に含む。
【０１５１】
この実施形態におけるチャネル情報取得ユニットは、チャネル情報を以下のように取得してもよいということに留意されたい。
第１の受信機によってフィードバックされたデータチャネル情報と、その他の受信機によってフィードバックされた干渉チャネル情報とを受信し、又は、
送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを検知する。
【０１５２】
この実施形態では、制御ベクトル取得ユニットが、ＳＬＲを最大化する制御ベクトルを選択し、データ処理ユニットが、制御ベクトルに従って、送信されるデータを処理する。ＳＬＲは、送信機から受信機までの信号電力と、送信機からその他の受信機までの干渉電力との比率である。ＳＬＲを最大化することによって、チャネル容量も増加する。ＳＬＲの概念から、この実施形態では、チャネル容量の増加を実現するために、送信機は、受信機によってフィードバックされたチャネル情報を取得する必要があるのみである、ということがわかる。送信機が取得する必要のあるデータの量はより少なく、データ伝送の効率は、従って、より高い。
【０１５３】
図８は、本発明の一実施形態におけるデータ受信装置を示し、この装置は、
送信機とデータ受信装置との間のチャネルの情報を取得するように適合された、取得ユニット８０１と、
チャネル情報を送信機にフィードバックするように適合された、チャネル情報フィードバックユニット８０２と、
送信機からの送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、データ受信ユニット８０３とを含む。
【０１５４】
この実施形態では、送信機は、有用信号を、受信機の実部にアライメントし、データ受信ユニット８０３は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信し、その後、虚部を直接廃棄する。従って、虚部で運ばれる干渉が除去される。
【０１５５】
上記の技術的解決法の利点を、図９及び図１０に示す。
【０１５６】
図９では、本発明の一実施形態における分散型データ伝送の解決法の性能を、従来技術におけるデータ伝送の解決法の性能と比較している。送信アンテナの数は４本である。従来技術では、２相位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）変調が採用されており、この実施形態では、２パルス振幅変調（２ＰＡＭ）が採用されている。
【０１５７】
曲線９０１は、従来技術における、５ユーザの性能曲線であり、曲線９０２は、従来技術における、４ユーザの性能曲線であり、曲線９０４は、従来技術における、３ユーザの性能曲線である。
【０１５８】
曲線９０３は、この実施形態における、６ユーザの性能曲線であり、曲線９０５は、この実施形態における、５ユーザの性能曲線であり、曲線９０６は、この実施形態における、４ユーザの性能曲線であり、曲線９０７は、この実施形態における、３ユーザの性能曲線である。
【０１５９】
図は、ユーザの数が同じならば、この実施形態におけるビット誤り率が、従来技術におけるビット誤り率よりも低いということを示しており、これは、ビット誤り率が同じならば、この実施形態における解決法が、より多くのユーザをサポートできるということを意味している。
【０１６０】
図１０では、本発明の一実施形態における集中型データ伝送の解決法の性能を、従来技術におけるデータ伝送の解決法の性能と比較している。送信アンテナの数は４本である。従来技術では、４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調が採用されており、この実施形態では、４ＰＡＭ変調が採用されている。
【０１６１】
曲線１００１は、従来技術における、５ユーザの性能曲線であり、曲線１００２は、従来技術における、４ユーザの性能曲線であり、曲線１００５は、従来技術における、３ユーザの性能曲線である。
【０１６２】
曲線１００３は、この実施形態における、６ユーザの性能曲線であり、曲線１００４は、この実施形態における、５ユーザの性能曲線であり、曲線１００６は、この実施形態における、４ユーザの性能曲線であり、曲線１００７は、この実施形態における、３ユーザの性能曲線である。
【０１６３】
図は、ユーザの数が同じならば、この実施形態におけるビット誤り率が、従来技術におけるビット誤り率よりも低いということを示しており、これは、ビット誤り率が同じならば、この実施形態における解決法が、より多くのユーザをサポートできるということを意味している。
【０１６４】
上述の実施形態のステップの又は一部は、プログラムによって命令されるハードウェアによって実施されてもよいということを、当業者は理解できる。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体内に記憶されてもよい。実行された場合、プログラムは以下のステップを実行する。
【０１６５】
送信機が、送信機から受信機までのチャネル情報を取得する。
【０１６６】
送信機は、チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得する。
【０１６７】
送信機は、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得する。
【０１６８】
送信機は、変調されたシンボルと１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得する。
【０１６９】
送信機は、１つ以上の受信機にデータを送信する。
【０１７０】
受信機は、送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信する。
【０１７１】
記憶媒体は、読み取り専用メモリ、磁気ディスク、又はコンパクトディスクであってもよい。
【０１７２】
共通チャネルのフルカバレージを実現する方法及び装置について、上記で詳細に説明した。本発明について、いくつかの例示的実施形態を介して説明してきたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者が本発明に対して様々な修正及び変形を行うことができることは明白である。本発明は、それらの修正及び変形を、それらが特許請求の範囲又はその均等物によって規定される保護範囲に入るならば、包含することを意図するものである。
【図１】
2011519519.tif 000097
【図２】
2011519519.tif 000098
【図３】
2011519519.tif 000099
【図４】
2011519519.tif 000100
【図５】
2011519519.tif 000101
【図６】
2011519519.tif 000102
【図７】
2011519519.tif 000103
【図８】
2011519519.tif 000104
【図９】
2011519519.tif 000105
【図１０】
2011519519.tif 000106
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【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】
送信機によって、前記送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、
前記送信機によって、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、
前記送信機によって、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、
前記送信機によって、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信すること
を含む、データ伝送の方法。
【請求項２】
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、１つの受信機の前記制御ベクトルに対応する制御ベクトル行列を取得し、
前記送信機によって、受信機情報に従って、前記制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御ベクトル行列
【数１】
2011519519.tif 000107
は、式
【数２】
2011519519.tif 000108
に従って計算され、上式で、前記Ｈsupは、前記送信機から前記受信機までの拡張チャネル情報行列であり、前記ＨsupHは、前記Ｈsupの共役転置である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御ベクトル行列
【数３】
2011519519.tif 000109
は、式
【数４】
2011519519.tif 000110
に従って計算され、上式で、前記Ｈsupは、前記送信機から前記受信機までの拡張チャネル情報行列であり、前記ＨsupHは、前記Ｈsupの共役転置であり、Ｉnは、単位行列であり、前記σn2は、雑音の分散である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
送信機によって、前記送信機から受信機までのチャネル情報を取得することは、
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得すること
を更に含み、
前記第１の受信機は、前記送信機に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信機によって、前記チャネル情報に従って、前記１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、信号対漏れ比（ＳＬＲ）を最大化する１つ以上の制御ベクトルを取得することを更に含み、前記ＳＬＲは、前記送信機から前記第１の受信機までの信号電力と、前記送信機から前記その他の受信機までの干渉電力との比率である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記送信機によって、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、前記ＳＬＲを最大化する１つ以上の制御ベクトルを取得することは、
前記送信機によって、行列に対して特異値分解（ＳＶＤ）を実行して、第１の行列Ｕと、第２の行列Ｑと、第３の行列ＵHとを取得し、ここで、前記第３の行列ＵHは、前記第１の行列Ｕの共役転置であり、
前記送信機によって、前記Ｕと前記Ｑとに従って、
【数５】
2011519519.tif 000111
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得し、ここで、
【数６】
2011519519.tif 000112
は、
【数７】
2011519519.tif 000113
の共役転置であり、
【数８】
2011519519.tif 000114
は、行列Ｈmmの実部と、前記行列Ｈmmの虚部とから構成される行列であり、前記Ｈmmは、ｍ番目の送信機とｍ番目の受信機との間のチャネル係数行列であり、及び、
前記送信機によって、式
【数９】
2011519519.tif 000115
に従って、制御ベクトル
【数１０】
2011519519.tif 000116
を取得すること
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを取得することは、
前記受信機によって、前記送信機から前記受信機までのチャネル情報を、パイロットチャネル又はブラインド推定を介して取得し、
前記受信機によって、前記取得されたチャネル情報を前記送信機に送信すること
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記送信機によって、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを取得することは、
現在の上り及び下りチャネルが対称である場合に、前記送信機によって、前記送信機から前記第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機から前記その他の受信機までの前記干渉チャネルの情報とを検知すること
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信機によって、前記Ｕと前記Ｑとに従って、
【数１１】
2011519519.tif 000117
の最大固有値λ0に対応する固有ベクトルν0を取得することは、
前記送信機によって、最大数値の固有値を、前記最大固有値として選択し、
前記送信機によって、前記最大固有値に対応する前記固有ベクトルを、前記ν0として取得すること
を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
送信機から受信機までのチャネル情報を取得し、前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信するように適合された、送信機と、
前記送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、受信機と
を備える、通信システム。
【請求項１２】
前記送信機は、前記送信機から該送信機に対応する第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得し、前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、信号対漏れ比（ＳＬＲ）を最大化する制御ベクトルを取得し、ここで、前記ＳＬＲは、前記送信機から前記第１の受信機までの信号電力と、前記送信機から前記その他の受信機までの干渉電力との比率であり、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記受信機に送信するように更に適合された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記送信機は、前記送信機から受信機までのチャネル情報を受信し、前記チャネル情報に従って、制御ベクトル行列を取得し、ここで、前記制御ベクトル行列の各列は、１つの受信機の前記制御ベクトルに対応し、受信機情報に従って、前記制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記１つ以上の制御ベクトルとを処理して、各アンテナの送信信号を取得し、前記送信データを前記１つ以上の受信機に送信するように更に適合された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
送信機から受信機までのチャネル情報を取得するように適合された、チャネル情報取得ユニットと、
前記チャネル情報に従って、１つ以上の受信機に対応する１つ以上の制御ベクトルを取得するように適合された、制御ベクトル取得ユニットと、
送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得し、前記変調されたシンボルと前記制御ベクトルとを使用して、各アンテナの送信信号を取得するように適合された、データ処理ユニットと、
前記１つ以上の受信機に前記送信データを送信するように適合された、データ送信ユニットと
を備える、データ伝送の装置。
【請求項１５】
前記チャネル情報取得ユニットは、前記送信機から第１の受信機までのデータチャネルの情報と、前記送信機からその他の受信機までの干渉チャネルの情報とを取得するように更に適合され、ここで、前記第１の受信機は、前記送信機に対応し、
前記制御ベクトル取得ユニットは、前記チャネル情報取得ユニットによって取得された前記データチャネル情報及び干渉チャネル情報に従って、信号対漏れ比（ＳＬＲ）を最大化する制御ベクトルを取得するように更に適合され、ここで、前記ＳＬＲは、前記送信機から前記第１の受信機までの信号電力と、前記送信機から前記その他の受信機までの干渉電力との比率である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御ベクトル取得ユニットは、前記チャネル情報に従って、制御ベクトル行列を取得し、受信機情報に従って、前記制御ベクトル行列内の対応する制御ベクトルを探索し、送信されるデータを一次元変調によって変調して、変調されたシンボルを取得するように更に適合され、ここで、前記制御ベクトル行列の各列は、１つの受信機の前記制御ベクトルに対応する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
送信機とデータ受信装置との間のチャネルの情報を取得するように適合された、取得ユニットと、
前記チャネル情報を前記送信機にフィードバックするように適合された、チャネル情報フィードバックユニットと、
前記送信機からの送信データを、受信シンボルの所定の空間方向において受信するように適合された、データ受信ユニットと
を備える、データ伝送の装置。
【国際調査報告】
2011519519.tif 000118
2011519519.tif 000119
2011519519.tif 000120
2011519519.tif 000121