(57)【要約】  送信機（１００）は、送信ランクを選択し、選択した送信ランクについての、単一の生成行列から導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタを含む予め決定されるプリコーダシーケンスを選択する。送信の間、プリコーダ（１２４）は、選択したプリコーダシーケンスに従い、プリコーディング周期内の異なるプリコーディング間隔の間においてプリコーディングフィルタのうち異なるものを用いて、送信のためのデータを空間的に符号化する。.
2011505744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの空間的なプリコーディングの方法であって、
前記方法は、通信チャネル（１６）の送信ランクに基づいて送信ランクを選択することを含み、
前記方法は、
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）を選択することと、
リモート装置（２００）へ送信するためのデータを、プリコーディング周期内の異なるプリコーディング間隔の間においては、前記プリコーディングフィルタのうち異なるものを用いてプリコーディングすることと、
を特徴とする、方法。
【請求項２】
単一の生成行列からの前記送信ランクに基づく１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）の選択は、各プリコーディングフィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択することを含み、各プリコーディングフィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
単一の生成行列からの前記送信ランクに基づく１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）の選択は、プリコーディングフィルタのセット内のどの２つのプリコーディングフィルタ間のサブ空間の最小距離も予め決定される距離の基準に従って最大化されるように、プリコーディングフィルタのセットを選択すること、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記距離の基準は、弦、射影２−ノルム、又はＦｕｂｉｎｉ−Ｓｔｕｄｙ距離のうち少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセットの選択（１５４）は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記プリコーディングフィルタのセットを選択すること、を含む、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記生成行列は、ＱＰＳＫアルファベット生成行列を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
リモート装置（２００）への送信のためのデータのプリコーディング（１５６）は、予め決定されるプリコーディングシーケンスに従って、予め決定される順序で前記プリコーディングフィルタを使用して、前記データをプリコーディングすること、をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用され、リモート装置（２００）への送信のためのデータのプリコーディングは、予め決定される前記プリコーディング周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断すること、を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
予め決定される前記プリコーディング周期内のプリコーディング間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各プリコーディングフィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
リモート装置（２００）への送信のためのデータのプリコーディングは、予め決定される前記プリコーディング周期にわたって、前記プリコーディングフィルタのセット内の各プリコーディングフィルタを同じ回数だけ使用することによりデータをプリコーディングすること、を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
予め決定される前記プリコーディング周期内の前記プリコーディングフィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用されるプリコーディングフィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記通信チャネルの送信ランクを判定し、単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）を選択するように構成される送信コントローラ（１１０）と；
送信のための前記データを、予め決定されるプリコーディング周期の異なるプリコーディング間隔の間において、前記プリコーディングフィルタのうち異なるものを用いてプリコーディングするように構成されるプリコーダ（１２４）、を含む送信信号プロセッサ（１２０）と；
を備える送信機（１００）。
【請求項１４】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、各プリコーディングフィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択するようにさらに構成され、各プリコーディングフィルタ内の列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項１３に記載の送信機（１００）。
【請求項１５】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、前記セット内のどの２つのプリコーディングフィルタ間のサブ空間の最小距離をも予め決定される距離の基準に従って最大化するように、前記セットを選択するようにさらに構成される、請求項１４に記載の送信機（１００）。
【請求項１６】
前記距離の基準は、弦、射影２−ノルム、又はＦｕｂｉｎｉ−Ｓｔｕｄｙ距離のうち少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の送信機（１００）。
【請求項１７】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、選択される前記プリコーディングフィルタのセットが前記生成行列の各列を同じ回数だけ使用するように、前記プリコーディングフィルタのセットを選択するようにさらに構成される、請求項１５〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項１８】
前記生成行列は、ＱＰＳＫアルファベット生成行列を含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項１９】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、予め決定されるプリコーディングシーケンスに従って、予め決定される順序で前記プリコーディングフィルタを使用して、リモート装置（２００）への送信のためのデータをプリコーディングするようにさらに構成される、請求項１３〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２０】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、予め決定される前記プリコーディング周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断することによりリモート装置（２００）への送信のためのデータをプリコーディングようにさらに構成される、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムのための請求項１３〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２１】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項２０に記載の送信機（１００）。
【請求項２２】
予め決定される前記プリコーディング周期内のプリコーディング間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各プリコーディングフィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項１７に記載の送信機（１００）。
【請求項２３】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、予め決定される前記プリコーディング周期にわたって、前記プリコーディングフィルタのセット内の各プリコーディングフィルタを同じ回数だけ使用することによりデータをプリコーディングするようにさらに構成される、請求項１３〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２４】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、選択される送信ランクについて、連続して使用されるプリコーディングフィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように、予め決定される前記プリコーディング周期内で前記プリコーディングフィルタを適用するようにさらに構成される、請求項１４〜１６のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２５】
リモート装置（２００）から受信される空間的にプリコーディングされたデータの受信の方法であって、
前記方法は、送信機において適用された送信ランクを判定することを含み、
前記方法は、
前記送信ランクに基づいて１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）を選択することと、
前記合成フィルタが単一の生成行列から導かれるプリコーディングフィルタのセットに対応することと、
合成周期内の異なる合成間隔の間においては、前記合成フィルタのうち異なるものを用いて前記空間的にプリコーディングされたデータを合成することと、
を特徴とする、方法。
【請求項２６】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）の選択は、各合成フィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択することを含み、各合成フィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）の選択は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記合成フィルタのセットを選択すること、を含む、請求項２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記空間的にプリコーディングされたデータの合成は、予め決定される合成シーケンスに従って、予め決定される順序で前記合成フィルタを使用して、前記空間的にプリコーディングされたデータを合成すること、をさらに含む、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用され、前記空間的にプリコーディングされたデータの合成は、予め決定される前記合成周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断すること、を含む、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
予め決定される前記合成周期内の合成間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各合成フィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記合成フィルタのセット内の各合成フィルタは、予め決定される前記合成周期にわたって同じ回数だけ使用される、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
予め決定される前記合成周期内の前記合成フィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用される合成フィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項２６〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
空間的にプリコーディングされたデータを受信するための受信機であって：
前記方法は、
送信機（１００）において適用された送信ランクを判定し、前記送信ランクに基づいて単一の生成行列から導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）を選択するように構成される受信コントローラ（２１０）と；
予め決定される合成周期内の異なる合成間隔の間においては、前記合成フィルタのうち異なるものを用いて前記空間的にプリコーディングされたデータを合成するように構成される合成部（１２４）、を含む受信信号プロセッサ（２２０）と；
を備える、受信機。
【請求項３５】
前記受信信号プロセッサ（２２０）は、各合成フィルタについて前記生成行列の１つ以上の列を選択するようにさらに構成され、各合成フィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項３４に記載の受信機。
【請求項３６】
前記受信信号プロセッサ（２２０）は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記合成フィルタのセット（２２４）を選択するようにさらに構成される、請求項３５のいずれかに記載の受信機。
【請求項３７】
前記受信信号プロセッサ（２２０）は、予め決定される合成シーケンスに従って、予め決定される順序で前記合成フィルタを使用して、前記空間的にプリコーディングされたデータを合成するようにさらに構成される、請求項３４〜３６のいずれかに記載の受信機。
【請求項３８】
前記受信信号プロセッサ（２１０）は、前記プリコーディングされたデータを、予め決定される前記合成周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断しながら合成する、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用される請求項３４〜３６のいずれかに記載の受信機。
【請求項３９】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項３８に記載の受信機。
【請求項４０】
予め決定される前記合成周期内の合成間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各合成フィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項３４〜３６のいずれかに記載の受信機。
【請求項４１】
前記合成フィルタのセット内の各合成フィルタは、予め決定される前記合成周期にわたって同じ回数だけ使用される、請求項３４〜３６のいずれかに記載の受信機。
【請求項４２】
予め決定される前記合成周期内の前記合成フィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用される合成フィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項３５〜３６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、一般的に、多重送信アンテナを用いて信号を送信するための方法及び装置に関し、より具体的には、多重アンテナ送信機から送信される信号を空間的にプリコーディングするための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信システムにおけるデータレートを向上させるために、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムに多大な興味が注がれてきている。ＭＩＭＯシステムは、情報を送受信するために、送信機及び受信機において多重アンテナを採用する。受信機は、受信機における信号の空間的な広がり（dimensions）を活用して、より高いスペクトラム効率とより高いデータレートとを帯域を増やすことなく達成することができる。
【０００３】
大きな注目を受けているＭＩＭＯシステムについての１つの送信スキームは、空間多重化である。空間多重送信機において、情報シンボルは、送信前に空間領域において情報信号を多重化するためにプリコーディングされる。プリコーディングは、チャネルに依存してもよく、又はチャネルに非依存であってもよい。閉ループプリコーディングとも呼ばれるチャネル依存のプリコーディングでは、ＭＩＭＯチャネルの特性に適合するようなプリコーダ行列が選択される。開ループプリコーディングとも呼ばれるチャネル非依存のプリコーディングでは、プリコーダ行列の選択においてはチャネル特性は考慮されない。
【０００４】
閉ループプリコーディングでは、ユーザ機器は、フォワードリンクチャネル上でチャネルを測定し、基地局にチャネル情報又はプリコーダ構成をフィードバックする。閉ループプリコーディングの１つの問題は、チャネル測定及び基地局への情報のフィードバックに時間がかかることである。この時間の間、チャネル条件は変化している可能性があり、それによりフィードバック情報はそれが使用される前に陳腐となり得る。結果として、閉ループプリコーディングは、典型的には、移動性が低くチャネルの変化がゆっくりとしている状況において使用される。
【０００５】
チャネル条件がより速く変化し、長期的な有意な特性に欠ける状況においては、チャネル非依存のプリコーディングあるいは開ループプリコーディングが使用され得る。開ループプリコーディングでは、プリコーディング行列は、チャネルの認識に依存することなく選択される。チャネル非依存のプリコーディングは、一般的には、移動性が高い状況にとってより適していると見られている。
【０００６】
開ループプリコーディングを実装するための１つの手法は、送信に先立って情報シーケンスをプリコーディングするための空間多重プリコーダ行列を用いることである。広い範囲のチャネルの認識を確保するために、送信機及び受信機の双方にとって既知の決定論的な形で変化する複数のプリコーダを適用することが効果的である。例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムでは、１つ以上のサブキャリアのセットに対してプリコーダは固定されたまま維持され、サブキャリアの次のセットに対して変更される。プリコーダ循環（precoder  cycling）と呼ばれるこの技術は、より等方的な形でエネルギーを空間的に分散させるように働き、ダイバーシティのために有用であり、チャネル認識の所定のセットについて送信機の性能を偏らせる傾向を抑制する。プリコーダ循環を適用する際、例えばリソースブロック（ＲＢ）などの出来るだけ小さい割り当て単位での実質的なプリコーディングの変動性（precoding  variation）を有することが効果的である。なぜならば、コードワードは、潜在的には非常に小さいリソースエレメントのセットの長さしかないからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プリコーダ循環が使用される際、過去において複数の欠点が見出されている。受信機において実装される干渉除去アルゴリズムは、干渉を克服するために、チャネルの空間的特性を把握する必要がある。干渉している送信が大雑把に言えば多数のリソースエレメントにわたって類似した特性を有しているとするのが有益であり、雑音及び他の障害を克服するために平均化が行われ得る。プリコーダの循環を構成可能なシステムにおいて、受信機は、プリコーダシーケンスの事前の知識なしでリソースブロックにわたってどの程度速く干渉が変化しているかを確定させることができない。また、プリコーダは、チャネル依存のプリコーディングのために設計されるコードブックからしばしば選択される。その結果、プリコーダはＭＩＭＯチャネルのベクトル空間にわたって均一にエネルギーを分散させない。結局、プリコーダ循環は、復調及びＣＱＩ計算の計算上の複雑性を増加させる。この計算上の複雑性はコードブックのサイズによってのみ左右され、そのため受信機は最悪のシナリオを扱うように設計されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＭＩＭＯチャネル上でのリモート装置への送信のためのデータを空間的にプリコーディングするための方法及び装置に関する。一実施形態において、送信機は、送信ランクを選択し、選択された送信ランクについての予め決定されるプリコーダシーケンスを使用する。プリコーダシーケンスは、１つ以上のプリコーディングフィルタを含む。送信の間、プリコーダは、選択されたプリコーダシーケンスに従って、プリコーディング周期内の異なるプリコーディング間隔の間においては異なるプリコーディングフィルタを用いて、リモート装置への送信のためのデータをプリコーディングする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、特にランク２又はより高位のランクの送信を目的とした開ループＭＩＭＯ送信をサポートするための効率的な手法を提供する。ＵＥにおける復調及びＣＱＩ計算の計算上の複雑性は低減され、干渉除去の実現性は既存の解決策と比べて改善される。空間領域における送信のさらなる均一性は、開ループＭＩＭＯモードのロバスト性を改善する。信号生成行列（signal  generator  matrix）の使用により、ＣＱＩ及び復調のための計算の多くが複数の異なるランクにわたって低減され、セル間干渉の特性を識別する際に、複雑性が相当程度緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一例としてのＭＩＭＯチャネルを示している。
【図２】ＯＦＤＭシステムについての一例としての送信信号プロセッサを示している。
【図３】送信信号プロセッサにより実行される、コードワードからレイヤへのマッピングを示している。
【図４】リモート装置への送信のためにデータをプリコーディングするための一例としての方法を示している。
【図５】ＯＦＤＭシステムについての一例としての受信信号プロセッサを示している。
【図６】プリコーディングされたデータを受信するための一例としての方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、第１局（first  station）１２及び第２局（second  station）１４を含む複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システム１０を示している。第１局１２は、通信チャネル１６上で第２局１４へ信号を送信するための送信機１００を含み、第２局１４は、第１局１２により送信された信号を受信するための受信機２００を含む。いわゆる当業者は、第１局１２及び第２局１４が双方向通信のためにそれぞれ送信機１００及び受信機２００の双方を含んでもよいことを理解するであろう。１つの例としての実施形態において、第１局１２は無線通信ネットワーク内の基地局を含み、第２局はユーザ端末を含む。本発明は、特にＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）システムにおいて有益である。
【００１２】
第１局１２において送信機１００には、バイナリーデータストリームの形式での情報信号が入力される。送信機１００は、送信機１００の全体的な動作を制御するコントローラ１１０と送信信号プロセッサ１２０とを含む。送信信号プロセッサ１２０は、エラー符号化を実行し、入力ビットを複雑な変調シンボルにマッピングし、各送信アンテナ１３０についての送信信号を生成する。上方向（upward）の周波数変換、フィルタリング及び増幅の後、送信機１００は、それぞれの送信アンテナ１３０から通信チャネル１６を介して第２局１４へ送信信号を送信する。
【００１３】
第２局１４における受信機２００は、各アンテナ２３０において受信される信号を復調及び復号する。受信機２００は、受信機２００の動作を制御するコントローラ２１０と受信信号プロセッサ２２０とを含む。受信信号プロセッサ２２０は、第１局１２から送信された信号を復調及び復号する。受信機２００からの出力信号は、もとの情報信号の推定結果（estimate）を含む。誤差がなければ、その推定結果は送信機１２において入力されたもとの情報信号と同一であろう。
【００１４】
異なるアンテナ１３０から並列的に複数のデータストリームが送信されるため、帯域の要件が増えることなく、システムに加えられた全てのアンテナのペア１３０、２３０についてスループットは線形的に増加する。高いスペクトラム効率及びそれによる高いデータレートを達成するそのポテンシャルのために、ＭＩＭＯシステムは、無線通信ネットワークにおける使用のための世界中での広範な研究活動の対象となってきた。
【００１５】
本発明の実施形態において、送信信号プロセッサ１２０は、通信チャネル１６の空間的な広がりの利点を活かしてスペクトラム効率のさらなる向上を実現するために、情報信号を送信前に空間的に多重化するよう構成される。図２は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭシステムのための一例としての送信信号プロセッサ１２０を示している。送信信号プロセッサ１２０は、レイヤマッピング部１２２、プリコーダ１２４及び複数の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）プロセッサ１２６を含む。ＩＦＦＴプロセッサ１２６は、離散フーリエ変換の逆の動作を実行してもよい。情報シンボルのシーケンスは、レイヤマッピング部１２２へ入力される。シンボルシーケンスは、コードワードに分割され、送信機１００によって対応するＯＦＤＭシンボルにマッピングされる。レイヤマッピング部１２２は、コードワードをその送信ランクに応じて１つ以上のレイヤにマッピングする。なお、レイヤの数は、必ずしもアンテナ１３０の数と等しくなくてよい。異なるコードワードは、典型的には異なるレイヤにマッピングされるが、単一のコードワードが１つ以上のレイヤにマッピングされてもよい。レイヤ数Ｌは、選択される送信ランクに対応する。
【００１６】
図３は、例示的な一実施形態に係る１から４までの送信ランクについてのコードワードのレイヤへのマッピングを示している。送信ランク１については、単一のコードワードは単一のレイヤへマッピングされる。送信ランク２については、２つのコードワードが２つの異なるレイヤへマッピングされる。送信ランク３については２つのコードワードが３つのレイヤにマッピングされ、送信ランク４については２つのコードワードが４つのレイヤにマッピングされる。なお、送信ランク又はレイヤ数は、アンテナ数とは同じでなくてよい。次の議論においては、送信機１００が４つの送信アンテナ１３０を含むものとする。
【００１７】
レイヤマッピング部１２２から出力される各レイヤは、プリコーダ１２４へ受け渡される。プリコーダ１２４は、各レイヤにおいてプリコーダ１２４に入力されたシンボルのベクトルｓをプリコーディングフィルタと乗算することにより、シンボルを空間的に多重化する。プリコーディングフィルタはＮ×Ｌ行列であり、シンボルベクトルｓである各入力シンボルに、対応するプリコーディング行列の列ベクトルが乗算される。ダイバーシティを達成するために、プリコーダ１２４は、複数のプリコーディングフィルタを循環させ、符号化されたＮ個のシンボルストリームを出力する。各シンボルストリームは、対応するＩＦＦＴプロセッサ１２６へ出力される。直交するＯＦＤＭシステムにおいては、プリコーディングフィルタは、１つ以上のサブキャリアのセットについて固定されたまま維持されてよく、選択されるプリコーダシーケンスに従ってサブキャリアの次のセットに対して変更され得る。プリコーディングフィルタは、メモリ内に予め記憶されてもよく、又は以下に説明するように送信信号プロセッサ１２０により実行時に生成されてもよい。ＩＦＦプロセッサ１２６は、プリコーダ１２４から出力される空間的に符号化されたシンボルを、周波数領域に変換することで、ＯＦＤＭシンボルを生成する。そして、各ＩＦＦＴプロセッサ１２４から出力されるＯＦＤＭシンボルは、受信機２００への送信のために、アンテナポート１２８を介してアンテナ１３０へそれぞれ出力される。情報シンボルを空間的に符号化することにより、ＯＦＤＭリソースグリッドの各リソースエレメント（ＲＥ）上で複数のシンボルを送信することが可能である。
【００１８】
本発明によれば、プリコーダ１２４は、選択される送信ランクに基づいて予め決定される固定的なプリコーディングフィルタのセットを循環させる。事前に基地局及びユーザ端末に知得されるプリコーダシーケンスは、プリコーディングのために使用すべきプリコーディングフィルタのセットと、そのセット内のプリコーディングフィルタが適用される順序とを特定する。送信ランクの候補の各々について、異なるプリコーダシーケンスが定義される。
【００１９】
各プリコーダシーケンスに対応するプリコーディングフィルタは、次の基準を満たすように選択される：
・各リソースブロック又は最小のリソース割り当て単位について、プリコーダシーケンスは同一である；
・プリコーダシーケンスは、異なるプリコーディングフィルタを同じ回数又は可能な限り近い回数だけ使用すべきである；
・プリコーディングシーケンス内の異なるプリコーディングフィルタの数は、小さくあるべきだが、但し（複素）グラスマン多様体（Grassmanian  manifold）上で十分に均一にサブ空間を分散させる；
・プリコーダシーケンスの１つの周期に対応する上記数の異なるプリコーディングフィルタが、リソースグリッド内で互いに近接するリソースエレメントに適用されるべきである。
これら基準に適合するプリコーディングシーケンスを、ＳＵＶＰＳ（short  uniformly  varying  precoding  sequence）という。
【００２０】
例示的な一実施形態において、プリコーディングフィルタは、予め決定されるコードブックから選択され得る。一例としてのコードブックは、現在明らかになっているＬＴＥ（Long  Term  Evolution）標準において仕様化されている、ハウスホルダコードブック（House  Holder  codebook）である。ハウスホルダコードブックは、１６個のプリコーディングフィルタを含む。各送信ランクについて、ハウスホルダコードブック内の１６個のプリコーディングフィルタのうちの４つが、プリコーダシーケンスからその４つ分の周期性と共に選択され得る。即ち、各プリコーディングフィルタは、プリコーダシーケンスの１つの周期内で１度使用される。その選択は、何らかのグラスマンサブ空間のパッキング原理に従ってグラスマン多様体上でサブ空間の均一な分散を追求するように予め決定されたいくつかの基準を最適化するようになされるべきである。例えば、プリコーディングフィルタは、サブ空間の間の最小距離を最大化するように選択されてもよい。その場合、距離とは、例えば、弦（chordal）、射影２−ノルム（projection  two-norm）又はＦｕｂｉｎｉ−Ｓｔｕｄｙ距離などの量に相当し得る。
【００２１】
直交するＯＦＤＭシステムにおいては、プリコーディングフィルタは、１つ以上のサブキャリアのセットに対して固定されたまま維持され、選択されるプリコーダシーケンスに従ってサブキャリアの次のセットに対して変更され得る。ＯＦＤＭリソースグリッド内でプリコーダシーケンスの周期が局所化されることを保証するために、ジグザグ状のパターンでＯＦＤＭリソースグリッド内のリソースブロック（ＲＢ）内のリソースエレメント（ＲＥｓ）を横断することにより、４つ分の周期性を伴うプリコーダシーケンスが適用され得る。例えば、ＲＥｓは、奇数番目の各ＯＦＤＭシンボル期間内で周波数順に上から下まで、偶数番目の各ＯＦＤＭシンボル期間内で下から上まで横断され得る。
【００２２】
例示的な一実施形態において、プリコーディングシーケンス内のプリコーディングフィルタは、単一の生成行列の選択される列のサブセットである。例えば、生成行列の要素は、８ＰＳＫ又はＱＰＳＫのアルファベットから取られ得る。４アンテナ送信機についての一例としての生成行列Ｇは、次のように与えられる。
【００２３】
【数１】
2011505744.tif 000003
【００２４】
プリコーディングフィルタは、プリコーディングフィルタとしてＧ内の列のサブセットを選択することにより、生成行列Ｇから導かれる。空間的特性の均一さについての要件を満たすために、列のサブセットは、次のように選択される：
・生成行列Ｇ内の全ての列が、所与の送信ランクについてのプリコーダシーケンスの１つの周期内で同じ回数だけ使用される；
・各プリコーディングフィルタは、プリコーダシーケンスの１つの周期内で同じ回数使用される；
・周期として可能な最大の長さは、所与の送信ランクについての異なる列のサブセットの数に等しい。
【００２５】
下の表１は、１から４までの送信ランクについて生成行列Ｇから導かれる一例としてのプリコーダシーケンスを示しており、Ｇ[niKnK]は、Ｇから取得される列ｎi…ｎkを有するフィルタ行列を示している。
【００２６】
【表１】
2011505744.tif 000004
【００２７】
表１から理解されるように、送信ランクの候補の各々についてのプリコーダシーケンスの周期は列の組合せの全ての候補の数に等しく、各プリコーダシーケンスはプリコーディングフィルタの各候補を厳密に１度だけ使用する。送信ランク２については、プリコーディングフィルタはペアであり、全てのベクトル空間が各ペアによりカバーされるように配列される。即ち、第１の２つのフィルタが第１のペアを形成し、次の２つのフィルタが第２のペアを形成する、などである。このペアリングは、１つのリソースブロック内でチャネルが大きく変化する場合に効果的である。なぜならば、できる限り小さいチャネルの変化を伴って全てのベクトル空間を均一性をもってカバーすることが有益だからである。
【００２８】
図４は、多重アンテナ送信機２００からの信号の送信の一例としての方法を示している。送信コントローラ１１０は、チャネルのランクを判定し、所望の送信ランクを選択する（ブロック１５２）。チャネルのランクは、従来の手法で判定されてもよい。送信ランクは、チャネルがサポート可能な出来るだけ多くの送信レイヤを使用するように選択される。送信ランクが判定されると、送信コントローラ１１０は、選択された送信ランクを送信信号プロセッサ１２０に指示する。送信信号プロセッサ１２０は、その送信ランクに対応するプリコーダシーケンスを選択する（ブロック１５４）。上述したように、送信ランクの各候補についてのプリコーダシーケンスを、送信機１００は事前に知得している。プリコーダシーケンスは、使用すべきプリコーディングフィルタのセットとプリコーディングフィルタが適用される順序とを決定する。プリコーディングフィルタは、メモリ内に予め記憶されてもよい。その代わりに、メモリ内に生成行列が記憶され、送信ランクの判定後にその生成行列から実行時にプリコーディングフィルタが構築されてもよい。プリコーディングフィルタの選択されたセットを用いて、送信信号プロセッサ１２０は、情報信号をプリコーディングし（ブロック１５６）、プリコーディングされたシンボルを送信する（ブロック１５８）。プリコーディングの間、送信機１００は、ＯＦＤＭグリッドを横断しながら、プリコーディングフィルタを変化させ又は循環させる。例えば、プリコーディングフィルタは、１つ以上のサブキャリアのセットに対して固定されたまま維持され、選択されるプリコーダシーケンスに従ってサブキャリアの次のセットに対して変更され得る。
【００２９】
図５は、本発明の一実施形態に係る、送信機１００により送信された信号を復号する一例としての受信信号プロセッサ２２０を示している。受信信号プロセッサ２２０は、逆レイヤマッピング部２２２、プリコーダ２２４及び複数の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサ２２６を備える。ＦＦＴプロセッサ２２６は、離散フーリエ変換又はその逆の動作を実行してもよい。各アンテナポート２２８において受信された信号は、対応するＦＦＴプロセッサ２２６により処理される。各ＦＦＴプロセッサ２２６からの出力は、合成器２２４へ入力される。合成器２２４は、各ＦＦＴプロセッサ２２６からの出力を合成し、各送信レイヤに対応する受信シンボルストリームを出力する。合成器２２４は、送信ランクに基づいて選択され、送信機１００により使用されたプリコーディングフィルタと適合する合成フィルタのセットを使用する。合成器２２４は、異なる合成間隔の間に合成フィルタのうち異なるものを使用することにより、合成フィルタのセットを循環させる。受信機における合成間隔は、送信機１００におけるプリコーディング間隔に相当する。そして、合成器２２４から出力されるシンボルストリームは、逆レイヤマッピング部２２により単一の受信シンボルストリームに合成される。このシンボルストリームは、例えば、レートデマッチング、ソフトバッファ合成及びターボ復号などのさらなる処理の対象となってもよい。
【００３０】
図６は、多重アンテナ送信機２００からの信号の受信の一例としての方法２５０を示している。受信コントローラ２１０は、送信機１００によって使用された送信ランクを判定する（ブロック２５２）。送信機１００は、シグナリングメッセージ内で送信ランクを受信機１００に通知してもよい。その代わりに、受信機は、チャネルのランクに基づいて自ら送信ランクを判定してもよい。送信ランクが判定されると、受信コントローラ２１０は、選択された送信ランクを受信信号プロセッサ２２０に指示する。受信信号プロセッサ２２０は、その送信ランクに対応する、受信機２００によって事前に知得される合成シーケンスを選択する（ブロック２５４）。合成シーケンスは、使用すべき合成グフィルタのセットと合成フィルタが適用される順序とを決定する。合成フィルタは、メモリ内に予め記憶されてもよい。その代わりに、メモリ内に生成行列が記憶され、送信ランクの判定後にその生成行列から実行時に合成フィルタが構築されてもよい。合成フィルタの選択されたセットを用いて、受信信号プロセッサ２２０は、各ＦＦＴプロセッサ２２６からの出力を合成して各レイヤに対応するシンボルストリームを生成する（ブロック２５６）。そして、各レイヤに対応するシンボルストリームは、逆レイヤマッピング部２２２へ出力される（ブロック２５８）。
【００３１】
本発明は、特にランク２又はより高位のランクの送信を目的とした開ループＭＩＭＯ送信をサポートするための効率的な手法を提供する。ＵＥにおける復調及びＣＱＩ計算についての計算上の複雑性は低減され、干渉除去の実現性は既存の解決策と比べて改善される。空間領域における送信のさらなる均一性は、開ループＭＩＭＯモードのロバスト性を改善する。信号生成行列の使用により、ＣＱＩ及び復調のための計算の多くが複数の異なるランクにわたって低減され、セル間干渉の特性を識別する際に、複雑性が相当程度緩和される。
【００３２】
当然ながら、本発明は、発明の本質的な特徴から離れることなく、ここで説明された特定の形態とは異なる手法によっても実現され得る。本実施形態は、全ての観点において例示的であって限定的なものではないと考えられるべきであり、添付の特許請求の範囲の意味するところ及び均等の範囲の中での全ての変更は、ここに包含されるものと意図される。
【図１】
2011505744.tif 000005
【図２】
2011505744.tif 000006
【図３】
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【図４】
2011505744.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【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】
チャネル非依存の手法におけるデータの空間的なプリコーディングの方法であって、
前記方法は、通信チャネル（１６）の送信ランクに基づいて送信ランクを選択することを含み、
前記方法は、
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）を選択することと、
予め決定されるプリコーディングシーケンスに従って、予め決定される順序で前記プリコーディングフィルタを使用することで、リモート装置（２００）へ送信するためのデータを、前記予め決定されるプリコーディングシーケンスのプリコーディング周期内の異なるプリコーディング間隔の間においては、前記プリコーディングフィルタのうち異なるものを用いてプリコーディングすることと、
を特徴とする、方法。
【請求項２】
単一の生成行列からの前記送信ランクに基づく１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）の選択は、各プリコーディングフィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択することを含み、各プリコーディングフィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
単一の生成行列からの前記送信ランクに基づく１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）の選択は、プリコーディングフィルタのセット内のどの２つのプリコーディングフィルタ間のサブ空間の最小距離も予め決定される距離の基準に従って最大化されるように、プリコーディングフィルタのセットを選択すること、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記距離の基準は、弦、射影２−ノルム、又はＦｕｂｉｎｉ−Ｓｔｕｄｙ距離のうち少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセットの選択（１５４）は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記プリコーディングフィルタのセットを選択すること、を含む、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記生成行列は、ＱＰＳＫアルファベット生成行列を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用され、リモート装置（２００）への送信のためのデータのプリコーディングは、予め決定される前記プリコーディング周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断すること、を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
予め決定される前記プリコーディング周期内のプリコーディング間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各プリコーディングフィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
リモート装置（２００）への送信のためのデータのプリコーディングは、予め決定される前記プリコーディング周期にわたって、前記プリコーディングフィルタのセット内の各プリコーディングフィルタを同じ回数だけ使用することによりデータをプリコーディングすること、を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
予め決定される前記プリコーディング周期内の前記プリコーディングフィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用されるプリコーディングフィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
チャネル非依存の手法においてデータを空間的にプリコーディングして送信するための送信機（１００）であって：
前記通信チャネルの送信ランクを判定し、単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上のプリコーディングフィルタのセット（１２４）を選択するように構成される送信コントローラ（１１０）と；
予め決定されるプリコーディングシーケンスに従って、予め決定される順序で前記プリコーディングフィルタを使用することで、送信のための前記データを、前記予め決定されるプリコーディングシーケンスの予め決定されるプリコーディング周期の異なるプリコーディング間隔の間において、前記プリコーディングフィルタのうち異なるものを用いてプリコーディングするように構成されるプリコーダ（１２４）、を含む送信信号プロセッサ（１２０）と；
を備える送信機（１００）。
【請求項１３】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、各プリコーディングフィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択するようにさらに構成され、各プリコーディングフィルタ内の列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項１２に記載の送信機（１００）。
【請求項１４】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、前記セット内のどの２つのプリコーディングフィルタ間のサブ空間の最小距離をも予め決定される距離の基準に従って最大化するように、前記セットを選択するようにさらに構成される、請求項１３に記載の送信機（１００）。
【請求項１５】
前記距離の基準は、弦、射影２−ノルム、又はＦｕｂｉｎｉ−Ｓｔｕｄｙ距離のうち少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の送信機（１００）。
【請求項１６】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、選択される前記プリコーディングフィルタのセットが前記生成行列の各列を同じ回数だけ使用するように、前記プリコーディングフィルタのセットを選択するようにさらに構成される、請求項１４〜１５のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項１７】
前記生成行列は、ＱＰＳＫアルファベット生成行列を含む、請求項１２〜１５のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項１８】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、予め決定される前記プリコーディング周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断することによりリモート装置（２００）への送信のためのデータをプリコーディングようにさらに構成される、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムのための請求項１２〜１５のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項１９】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項１８に記載の送信機（１００）。
【請求項２０】
予め決定される前記プリコーディング周期内のプリコーディング間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各プリコーディングフィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項１６に記載の送信機（１００）。
【請求項２１】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、予め決定される前記プリコーディング周期にわたって、前記プリコーディングフィルタのセット内の各プリコーディングフィルタを同じ回数だけ使用することによりデータをプリコーディングするようにさらに構成される、請求項１２〜１５のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２２】
前記送信信号プロセッサ（１２０）は、選択される送信ランクについて、連続して使用されるプリコーディングフィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように、予め決定される前記プリコーディング周期内で前記プリコーディングフィルタを適用するようにさらに構成される、請求項１３〜１５のいずれかに記載の送信機（１００）。
【請求項２３】
チャネル非依存の手法においてプリコーディングされた、リモート装置（２００）から受信される空間的にプリコーディングされたデータの受信の方法であって、
前記方法は、送信機において適用された送信ランクを判定することを含み、
前記方法は、
前記送信ランクに基づいて１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）を選択することと、
前記合成フィルタが単一の生成行列から導かれるプリコーディングフィルタのセットに対応することと、
予め決定される合成シーケンスに従って、予め決定される順序で前記合成フィルタを使用することで、前記予め決定される合成シーケンスの合成周期内の異なる合成間隔の間においては、前記合成フィルタのうち異なるものを用いて前記空間的にプリコーディングされたデータを合成することと、
を特徴とする、方法。
【請求項２４】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）の選択は、各合成フィルタについて前記生成行列から１つ以上の列を選択することを含み、各合成フィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
単一の生成行列から前記送信ランクに基づいて導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）の選択は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記合成フィルタのセットを選択すること、を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用され、前記空間的にプリコーディングされたデータの合成は、予め決定される前記合成周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断すること、を含む、請求項２３〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
予め決定される前記合成周期内の合成間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各合成フィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項２３〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記合成フィルタのセット内の各合成フィルタは、予め決定される前記合成周期にわたって同じ回数だけ使用される、請求項２３〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
予め決定される前記合成周期内の前記合成フィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用される合成フィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項２４〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
チャネル非依存の手法においてプリコーディングされた、空間的にプリコーディングされたデータを受信するための受信機であって：
前記方法は、
送信機（１００）において適用された送信ランクを判定し、前記送信ランクに基づいて単一の生成行列から導かれる１つ以上の合成フィルタのセット（２２４）を選択するように構成される受信コントローラ（２１０）と；
予め決定される合成シーケンスに従って、予め決定される順序で前記合成フィルタを使用することで、前記予め決定される合成シーケンスの予め決定される合成周期内の異なる合成間隔の間においては、前記合成フィルタのうち異なるものを用いて前記空間的にプリコーディングされたデータを合成するように構成される合成部（１２４）、を含む受信信号プロセッサ（２２０）と；
を備える、受信機。
【請求項３２】
前記受信信号プロセッサ（２２０）は、各合成フィルタについて前記生成行列の１つ以上の列を選択するようにさらに構成され、各合成フィルタについて選択される列の数は、前記送信ランクに等しい、請求項３１に記載の受信機。
【請求項３３】
前記受信信号プロセッサ（２２０）は、前記生成行列の各列が同じ回数だけ使用されるように前記合成フィルタのセット（２２４）を選択するようにさらに構成される、請求項３２のいずれかに記載の受信機。
【請求項３４】
前記受信信号プロセッサ（２１０）は、前記プリコーディングされたデータを、予め決定される前記合成周期の間にＯＦＤＭリソースブロックを交互のパターンで横断しながら合成する、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに適用される請求項３１〜３３のいずれかに記載の受信機。
【請求項３５】
前記交互のパターンは、偶数番目のシンボル期間内で周波数順に上から下まで及び奇数番目のシンボル期間内で周波数順に下から上まで、又はその逆を含む、請求項３４に記載の受信機。
【請求項３６】
予め決定される前記合成周期内の合成間隔の数は、選択される前記送信ランクについての列の組合せの候補の数と等しく、前記セット内の各合成フィルタは、前記生成行列からの列の前記組合せの候補の１つを含む、請求項３１〜３３のいずれかに記載の受信機。
【請求項３７】
前記合成フィルタのセット内の各合成フィルタは、予め決定される前記合成周期にわたって同じ回数だけ使用される、請求項３１〜３３のいずれかに記載の受信機。
【請求項３８】
予め決定される前記合成周期内の前記合成フィルタは、選択される送信ランクについて、連続して使用される合成フィルタの重複しない固定的なサイズの集合がいかなる列も共有しないように順序付けされる、請求項３２〜３３のいずれかに記載の受信機。
【国際調査報告】
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