(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機から受信機に複数のデータストリームを送信するワイヤレス通信方法であって、前記送信機が複数のアンテナを備え、前記方法は、
前記データストリームの各々をコードワードのシーケンスとして符号化することと、
複数のサブキャリアの各々についてのチャネル情報から複数のプリコーディング送信係数を決定することと、前記プリコーディング送信係数が、前記受信機と前記送信機の前記複数のアンテナとの間の空間チャネルを定義し、
コードワードごとの信号対干渉および雑音ターゲットを満たすために前記複数のサブキャリア間で電力を割り振ることによって、前記受信機と前記送信機との間の各空間チャネルのための電力負荷ファクタのセットを決定することと、電力負荷ファクタの各セットが、前記複数のサブキャリアの各々のための電力負荷ファクタを備える、
コードワードの各それぞれのシーケンスにそれぞれのプリコーディング係数および電力負荷ファクタを適用することによって前記複数のアンテナの各アンテナによる送信のための信号を決定することと、
各それぞれのアンテナから送信のための前記それぞれの信号を送信することによって前記空間チャネルのうちの少なくとも１つの複数のサブキャリア上でコードワードの前記シーケンスの各々を送信することと
を備える、方法。
【請求項２】
電力負荷ファクタの前記セットを決定することは、コードワードごとの信号対干渉および雑音が最大化されるように前記複数のサブキャリア間で電力バジェットを割り振ることを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力負荷ファクタのすべてが正および非０である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データストリームの各々をコードワードのシーケンスとして符号化することが、前方誤り訂正コードを適用することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電力負荷ファクタの前記セットを決定することが、干渉測度のすべてのサブキャリアにわたる相乗平均とターゲット信号対干渉および雑音値の比として二重電力ファクタを反復的に計算することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
コードワードが及ぶすべてのサブキャリアについて共通の二重電力ファクタが計算される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
プロセッサ上で実行されたとき、前記プロセッサに請求項１に記載の方法を実行させるコンピュータ実行可能命令をキャリーするコンピュータ可読キャリア媒体。
【請求項８】
少なくとも１つの受信機に複数のデータストリームを送信するための送信機であって、前記送信機は、
複数のアンテナと、
前記複数のデータストリームの各データストリームをコードワードのシーケンスとして符号化するように構成された符号化モジュールと、
複数のサブキャリアの各々についてのチャネル情報から複数のプリコーディング送信係数を決定することと、前記プリコーディング送信係数が、前記受信機と前記送信機の前記複数のアンテナとの間の空間チャネルを定義し、コードワードごとの信号対干渉および雑音ターゲットを満たすために前記複数のサブキャリア間で電力を割り振ることによって、前記受信機と前記送信機との間の各空間チャネルのための電力負荷ファクタのセットを決定することと、電力負荷ファクタの各セットが、前記複数のサブキャリアの各々のための電力負荷ファクタを備える、を行うように構成された通信制御モジュールと、
コードワードの各それぞれのシーケンスにそれぞれのプリコーディング係数および電力負荷ファクタを適用することによって前記複数のアンテナの各アンテナによる送信のための信号を生成するように構成されたプリコーディングモジュールと
を備える、送信機。
【請求項９】
前記通信制御モジュールは、コードワードごとの信号対干渉および雑音が最大化されるように前記複数のサブキャリア間で電力バジェットを割り振ることによって、電力負荷ファクタの前記セットを決定するようにさらに構成された、請求項８に記載の送信機。
【請求項１０】
前記通信制御モジュールは、前記電力負荷ファクタのすべてが正および非０であるようにさらに構成された、請求項８に記載の送信機。
【請求項１１】
前記符号化モジュールが、前方誤り訂正コードを適用することによって前記複数のデータストリームの各データストリームを符号化するように構成された、請求項８に記載の送信機。
【請求項１２】
前記通信制御モジュールが、干渉測度のすべてのサブキャリアにわたる相乗平均とターゲット信号対干渉および雑音値の比として二重電力ファクタを反復的に計算することによって、電力負荷ファクタの前記セットを決定するようにさらに構成された、請求項８に記載の送信機。
【請求項１３】
前記通信制御モジュールが、コードワードが及ぶすべてのサブキャリアについて共通の二重電力ファクタを計算するようにさらに構成された、請求項８に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する実施形態は、一般に、プリコーディングと、プリコーディング中のサブキャリア間の電力の割振りとに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリコーディングは、複数の送信アンテナを使用することによる、いくつかの受信局（ＳＴＡ）への、アクセスポイント（ＡＰ）による、複数のデータストリームが空間多重化されるワイヤレス送信において使用される技法である。この送信モードは、ダウンリンクマルチユーザ多入力多出力（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ）と呼ばれることがある。プリコーダの設計は、１）ユニットノルム列を用いた送信フィルタ、たとえばゼロフォーシング（ＺＦ）または最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）、および２）電力負荷という、２つの別個の機能ブロックに分割され得る。典型的なＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信では、広い帯域幅にわたって信号を変調するために直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）が使用される。
【発明の概要】
【０００３】
以下で、添付の図面を参照しながら非限定的な例として実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】一実施形態による送信機を示す図。
【図２】一実施形態による、受信機に複数のデータストリームを送信する方法を示す図。
【図３】一実施形態による送信機中の処理のブロック図を示す図。
【図４】一実施形態による送信機中の処理のブロック図を示す図。
【図５】一実施形態によるプリコーダおよび電力ローダを示す図。
【図６】ゼロフォーシング（ＺＦ）プリコーディングを使用する一実施形態によるプリコーダの性能を示す図。
【図７】最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）プリコーディングを使用する一実施形態によるプリコーダの性能を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
一実施形態では、送信機から受信機に複数のデータストリームを送信するワイヤレス通信方法が開示される。送信機は複数のアンテナを備える。本方法は、データストリームの各々をコードワードのシーケンスとして符号化することと、複数のサブキャリアの各々についてのチャネル情報から複数のプリコーディング送信係数を決定することと、プリコーディング送信係数が、受信機と送信機の複数のアンテナとの間の空間チャネルを定義し、コードワードごとの信号対干渉および雑音ターゲットを満たすために複数のサブキャリア間で電力を割り振ることによって、受信機と送信機との間の各空間チャネルのための電力負荷ファクタのセットを決定することと、電力負荷ファクタの各セットが、複数のサブキャリアの各々のための電力負荷ファクタを備える、コードワードの各それぞれのシーケンスにそれぞれのプリコーディング係数および電力負荷ファクタを適用することによって複数のアンテナの各アンテナによる送信のための信号を決定することと、各それぞれのアンテナから送信のためのそれぞれの信号を送信することによって空間チャネルのうちの少なくとも１つの複数のサブキャリア上でコードワードのシーケンスの各々を送信することとを備える。
【０００６】
一実施形態では、電力負荷ファクタのセットを決定することは、コードワードごとの信号対干渉および雑音が最大化されるように複数のサブキャリア間で電力バジェットを割り振ることを備える。
【０００７】
一実施形態では、電力負荷ファクタのすべてが正および非０である。
【０００８】
一実施形態では、データストリームの各々をコードワードのシーケンスとして符号化することは、前方誤り訂正コードを適用することを備える。
【０００９】
一実施形態では、電力負荷ファクタのセットを決定することは、干渉測度のすべてのサブキャリアにわたる相乗平均とターゲット信号対干渉および雑音値の比として二重電力ファクタを反復的に計算することを備える。
【００１０】
一実施形態では、コードワードが及ぶすべてのサブキャリアについて共通の二重電力ファクタが計算される。
【００１１】
一実施形態では、コンピュータ可読キャリア媒体は、プロセッサ上で実行されたとき、プロセッサに上記で説明した方法を実行させるコンピュータ実行可能命令をキャリーする。
【００１２】
一実施形態では、少なくとも１つの受信機に複数のデータストリームを送信するための送信機が開示される。送信機は、複数のアンテナと、複数のデータストリームの各データストリームをコードワードのシーケンスとして符号化するように構成された符号化モジュールと、複数のサブキャリアの各々についてのチャネル情報から複数のプリコーディング送信係数を決定することと、プリコーディング送信係数が、受信機と送信機の複数のアンテナとの間の空間チャネルを定義し、コードワードごとの信号対干渉および雑音ターゲットを満たすために複数のサブキャリア間で電力を割り振ることによって、受信機と送信機との間の各空間チャネルのための電力負荷ファクタのセットを決定することと、電力負荷ファクタの各セットが、複数のサブキャリアの各々のための電力負荷ファクタを備える、を行うように構成された通信制御モジュールと、コードワードの各それぞれのシーケンスにそれぞれのプリコーディング係数および電力負荷ファクタを適用することによって複数のアンテナの各アンテナによる送信のための信号を生成するように構成されたプリコーディングモジュールとを備える。
【００１３】
一実施形態では、通信制御モジュールは、コードワードごとの信号対干渉および雑音が最大化されるように複数のサブキャリア間で電力バジェットを割り振ることによって、電力負荷ファクタのセットを決定するようにさらに構成される。
【００１４】
一実施形態では、通信制御モジュールは、電力負荷ファクタのすべてが正および非０であるようにさらに構成される。
【００１５】
一実施形態では、符号化モジュールは、前方誤り訂正コードを適用することによって複数のデータストリームの各データストリームを符号化するように構成される。
【００１６】
一実施形態では、通信制御モジュールは、干渉測度のすべてのサブキャリアにわたる相乗平均とのターゲット信号対干渉および雑音値の比として二重電力ファクタを反復的に計算することによって、電力負荷ファクタのセットを決定するようにさらに構成される。
【００１７】
一実施形態では、通信制御モジュールは、コードワードが及ぶすべてのサブキャリアについて共通の二重電力ファクタを計算するようにさらに構成される。
【００１８】
図１は、一実施形態による送信機を示す。送信機１００は複数のアンテナ１１２  １１４  １１６を備える。送信機は、通信制御モジュール１２０と、符号化モジュール１３０と、プリコーディングモジュール１４０と、メモリ１５０とをさらに備える。プリコーディングモジュールは、送信フィルタモジュール１４２と電力負荷モジュール１４４とを備える。メモリ１５０はチャネル状態情報１５２を記憶する。
【００１９】
送信機１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格ファミリーのうちの１つに従うワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、または３ＧＰＰ（登録商標）ロングタームエボリューション（ＬＴＥ（登録商標））規格に従うモバイルデータネットワークなど、ワイヤレスネットワークのアクセスポイント（ＡＰ）であり得る。使用中に、送信機１００は、複数のアンテナ１１２  １１４  １１６を使用していくつかの受信局に空間多重化された複数のデータストリームを送信する。
【００２０】
通信制御モジュール１２０は、データストリームの送信を制御する。受信局によって送信機１００にフィードバックされた情報から、メモリ１５０に記憶されるチャネル状態情報１５２が決定される。
【００２１】
図２は、一実施形態による、受信機に複数のデータストリームを送信する方法を示す。図２に示されている方法は、図１に示されている送信機１００によって実行され得る。本方法は、複数のデータストリームを送信するために使用される。複数のデータストリームは単一のユーザまたは複数のユーザに送信され得る。
【００２２】
ステップＳ２０２において、符号化モジュール１３０が、送信されるべきデータストリームをコードワードのシーケンスとして符号化する。各データストリームはコードワードのシーケンスとしてパースされ、符号化される。データストリームは誤り訂正コードを使用して符号化される。
【００２３】
ステップＳ２０４において、通信制御モジュール１２０が、メモリ１５０に記憶されたチャネル状態情報１５２からプリコーディング送信係数を決定する。プリコーディング送信係数は、送信機１００のアンテナ１１２  １１４  １１６と受信機との間の空間チャネルを定義する。
【００２４】
ステップＳ２０６において、通信制御モジュール１２０が電力負荷ファクタを決定する。電力負荷ファクタは、サブキャリアの各々に負荷をかけられるべき量電力を指定する。ステップＳ２０６において、通信制御モジュールは、コードワードごとのターゲット信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）を満たすために複数のサブキャリア間で電力を割り振る。
【００２５】
一実施形態では、通信制御モジュール１２０は、コードワードごとの最小実効ＳＩＮＲが最大化されるようにサブキャリア間で電力バジェットを割り振る。
【００２６】
一実施形態では、通信制御モジュール１２０は、サブキャリアの各々が０よりも大きい電力を割り振られることを保証する。すなわち、通信制御モジュールは、電力負荷ファクタの各々が正および非０であることを保証する。これは、各空間ストリームにどのサブキャリアが使用中であるかを示すために追加のシグナリングを必要とし得るので、これは、サブキャリアのうちのいくつかにゼロ電力を割り振ることを回避する。
【００２７】
ステップＳ２０８において、プリコーディングモジュール１４０が、アンテナ１１２  １１４  １１６の各々による送信のための信号を決定する。送信フィルタモジュール１４２は、各空間ストリームによって送信されるべき信号を決定するために、コードワードの各それぞれのシーケンスに計算されたプリコーディング係数を適用する。電力負荷モジュール１４４は、それぞれのアンテナの各々によって送信されるべき信号を取得するために、各サブキャリアに電力負荷ファクタを適用する。
【００２８】
ステップＳ２１０において、信号がそれぞれのアンテナから送信される。
【００２９】
図３は、一実施形態による送信機中の処理のブロック図を示す。図３に示されている実施形態は、３ＧＰＰ  ＬＴＥ規格によるモバイルネットワーク中のＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信である。
【００３０】
図３に示されているように、Ｋ個のデータストリームが符号化されて、Ｋ個のコードワード３１０が形成される。Ｋ個のコードワード３１０の各々は変調マッパー３１２に入力される。変調マッパー３１２は、変調方式内で入力信号のビット値を複素変調シンボルにマッピングする。変調マッパー３１２からの出力はレイヤマッパー３１４に入力される。レイヤマッパー３１４はデータシーケンスをＬ個の空間レイヤ３１６にスプリットする。空間レイヤ３１６にプレコーディングおよび電力負荷３１８が適用される。プリコーディングおよび電力負荷については以下でより詳細に説明される。プリコーディングおよび電力負荷３１８に続いて、Ｌ個の空間レイヤはサブキャリアマッパー３２０によってサブキャリア上にマッピングされる。サブキャリア上での送信のために直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）シンボルが生成される３２２。生成されたシンボルは、プリコーディング送信係数によって定義される空間チャネルを使用して送信のためにＮ個のアンテナポート３２４に送られる。
【００３１】
図４は、一実施形態による送信機中の処理のブロック図を示す。図４に示されている実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格ファミリーによるワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）送信機におけるＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ送信である。
【００３２】
図４に示されているシステムは、第１のユーザ、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ：low-density parity-check）コードを使用するユーザ０  ４００と、第２のユーザ、ブロックチェック文字（ＢＣＣ：block check character）コードを使用するユーザＮuser−１  ４３０とを備える。
【００３３】
第１のユーザ４１０は、パディングビットを追加する、入力データのストリーム（input stream of data）への物理レイヤ（ＰＨＹ）パディングを適用する。入力データストリームは、次いで、スクランブラ４１４によってスクランブルされる。スクランブルされたデータストリームはＬＤＰＣエンコーダ４１４によって符号化される。ＬＤＰＣエンコーダ４１４からの出力はコードワードのセットである。コードワードは、ストリームパーサ４１８によってデータストリームにパースされる。各データストリームはコンスタレーションマッパー４２０に入力される。コンスタレーションマッパー４２０は、ビットのグループを取り、それらを特定のコンスタレーションポイントにマッピングする。ＬＤＰＣトーンマッパー４２２は、データコンスタレーションをＯＦＤＭサブキャリア上にマッピングする。異なる位相シフトが受信機において容易に識別されるように、各時空間ストリーム（ＳＴＳ：space time stream）が異なる位相シフトを与えられるように、サイクリックシフトダイバーシティ（ＣＳＤ：cyclic shift diversity）４２４が適用される。第１のユーザ４１０からの出力は空間ストリームのセットである。
【００３４】
第２のユーザ４３０は、入力信号にＰＨＹパディング４３２およびスクランブル４３４を適用する。スクランブルされた信号は、ブロックチェック文字（ＢＣＣ）エンコーダパーサ４３６によってパースされる。パースされた信号はＢＣＣエンコーダ４３８によって符号化される。ＢＣＣエンコーダからの出力、コードワードのストリームのセット。コードワードは、ストリームパーサ４４０によってデータストリームにパースされる。パースされたデータストリームは、ＢＣＣインターリーブ４４２によってインターリーブされ、コンスタレーションマッパー４４４によってコンスタレーションポイント上にマッピングされる。次いで、時空間ストリーム（ＳＴＳ）ごとにサイクリックシフトダイバーシティ（ＣＳＤ）４４６が適用される。第２のユーザ４３０からの出力は空間ストリームのセットである。
【００３５】
ユーザからの空間ストリームは空間マッピングモジュール４５０に入力される。空間マッピングモジュール４５０は空間レイヤを送信アンテナ上にマッピングする。空間マッピングモジュール４５０中では、以下で説明するプリコーディングおよび電力負荷が行われ得る。
【００３６】
空間マッピングモジュール４５０からの出力、Ｎ個の送信アンテナの各々に対応する信号。周波数領域データを時間領域データに変換するために、各信号に逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）４６０が適用される。シンプルの始端においてガードインターバル（ＧＩ）が挿入され、シンボルはウィンドウ処理される（windowed）４７０。次いで、信号にアナログおよび無線周波数（ＲＦ）処理４８０が適用される。
【００３７】
図４に示されているシステムでは、組合せでのＬＤＰＣエンコーダ４１６とＢＣＣエンコーダ４３８とからの出力は、Ｋ個のコードワードである。空間マッピングモジュール４５０への入力はＬ個の空間ストリームであり、空間マッピングモジュールからの出力はＮ個のアンテナのための信号である。
【００３８】
両方のシステムにおいて、Ｋ個のデータストリームは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）コードを用いて別々に符号化されて、Ｋ個以下のＳＴＡに送信されるＫ個のコードワードが形成される。各コードワードは、１つまたは複数の空間レイヤ（またはストリーム）上に、およびＮf個のサブキャリアを備えるＯＦＤＭシンボルにわたって多重化される。各空間レイヤはＮ個の複素プリコーディング重みのセットによって識別され、それらは、Ｎ個の送信アンテナの各々から送信される同じコード化シンボルに適用される。概して、Ｋは空間レイヤの数Ｌよりも小さいかまたはそれに等しく、それはＮよりも小さいかまたはそれに等しい。説明を簡単にするために、我々は、空間レイヤの数がコードワードの数に等しい、Ｌ＝Ｋと仮定するが、構成はより一般的な場合に拡張され得る。
【００３９】
プリコーディング重みはＮ×Ｋ行列によって数学的に表され、Ｇ個のそれの列が各空間レイヤの重みを含んでいる。一般的なサブキャリアについて、線形プリコーディング演算は以下によって与えられ、
【００４０】
【数１】
0006298927.tif 000002
【００４１】
ここで、ｕ＝（ｕ1，．．．，ｕK）Hは、一般的なサブキャリアにおけるコードワードからのデータシンボルを含んでいる。一般的なサブキャリアについてＳＴＡによって受信されるマルチユーザ信号の周波数領域サンプルは以下によって与えられ、
【００４２】
【数２】
0006298927.tif 000003
【００４３】
ここで、Ｈ＝（ｈ1，．．．，ｈK）Hは、ｋ番目の行中に、Ｎ個の送信アンテナからｋ番目のＳＴＡへの所与のサブキャリアにおけるベースバンドチャネル周波数応答を含んでいる。
【００４４】
プリコーダＧの設計は、以下の２つの別個の機能ブロックに分割され得る。１）電力正規化送信フィルタＦ、その列はユニットノルムを有し、その目的は空間領域中でユーザを分離することであり、および２）電力負荷ベクトルｐ、その役割は、プリコーダが以下の形式で表され得るように性能を最適化することである。
【００４５】
【数３】
0006298927.tif 000004
【００４６】
実施形態では、何らかのコードワードベースの性能要件を満たすために、符号化送信が及ぶ（spanned）サブキャリアにわたって一緒に電力割振りが行われる。
【００４７】
プリコーダがゼロフォーシングまたは最小平均２乗誤差であるとき、コードワードベースの電力負荷がどのように動作するのか、およびそれがサブキャリアベースの電力負荷とはどのように異なるのかを示すために、我々は２つの例を考察する。
【００４８】
合計電力制約をもつゼロフォーシング（ＺＦ）送信フィルタおよびフェアネス電力負荷：サブキャリアごと対コードワードごとの電力負荷。
【００４９】
ＺＦ送信フィルタでは、サブキャリアｉ、ｉ＝１，．．．，Ｎfのプリコーダは以下によって与えられる。
【００５０】
【数４】
0006298927.tif 000005
【００５１】
ただし、γi＝［γ1,i，．．．，γK,i］T。サブキャリアｉ、ｉ＝１，．．．，Ｎfにおける、レイヤｋ、ｋ＝１，．．．，ＫのＳＩＮＲは以下によって与えられる。
【００５２】
【数５】
0006298927.tif 000006
【００５３】
ここで、ｐk,iはレイヤｋおよびサブキャリアｉのための電力負荷ファクタであり、ｂk,iは以下によって与えられる送信フィルタノルムであり、
【００５４】
【数６】
0006298927.tif 000007
【００５５】
ここで、ＨiはサブキャリアｉのためのＫ×Ｎ  ＭＵ−ＭＩＭＯチャネルである。
【００５６】
サブキャリアごとに最小ユーザＳＩＮＲを最大化することを目的とするＺＦ電力負荷では、総電力バジェットＰを用いて、電力負荷ファクタは以下によって与えられる。
【００５７】
【数７】
0006298927.tif 000008
【００５８】
このストラテジーは、各サブキャリア上に同じ電力が負荷をかけられることと、各サブキャリアにおけるＳＩＮＲがすべての空間レイヤについて同じであることとを保証する。
【００５９】
しかしながら、広帯域符号化送信のために、実施形態では、我々は、この制約を緩和し、ＯＦＤＭシンボルごとの総送信電力がターゲットＰＮfを満たすことと、コードワードごとの最小実効ＳＩＮＲが最大化されることとを要求することができる。
【００６０】
ｋ＝１，．．．，Ｋの場合、以下の恒等式を満たすように、コードワードγkごとの実効ＳＩＮＲを定義することにしよう。
【００６１】
【数８】
0006298927.tif 000009
【００６２】
最適化問題は次のように公式化され得る。
【００６３】
【数９】
0006298927.tif 000010
【００６４】
いくつかのサブキャリア上の空間レイヤにゼロ電力を割り振ることを回避するために、我々は、電力値ｐk,iが厳密に正になることを強制することに留意されたい。これは、各空間ストリームによってどのサブキャリアが使用されかを示すために追加のシグナリングを必要とし得る。
【００６５】
解はウォーターフィリングタイプであることが示され得る。ゼロ電力負荷が許可されないので、すべてのサブキャリアが正の電力を割り振られることを保証するのに「水位」が十分高い最小送信電力がある。この最小電力は以下によって与えられ、
【００６６】
【数１０】
0006298927.tif 000011
【００６７】
ここで、
【００６８】
【数１１】
0006298927.tif 000012
【００６９】
および
【００７０】
【数１２】
0006298927.tif 000013
【００７１】
は、ＺＦフィルタノルム
【００７２】
【数１３】
0006298927.tif 000014
【００７３】
の算術平均および相乗平均をそれぞれ示し、すなわち、
【００７４】
【数１４】
0006298927.tif 000015
【００７５】
Ｐ＞Ｐminである場合、問題（３）に対する解が存在し、問題（３）は解決可能である。逆に、Ｐ≦Ｐminである場合、我々は以下のストラテジーを採用する。我々は、合計電力Ｐminの電力負荷を計算し、次いで、我々は、比Ｐ／Ｐminによって送信電力レベルを調整する。この場合、すべてのサブキャリアに負荷をかけるのに十分である、バジェットよりも多くの電力が割り振られる。次いで、送信電力は、すべてのサブキャリア上の割り振られた電力が非０のままであるように、ファクタによってスケーリングされる。この場合、これを回避するために、電力なしの１つのサブキャリアがあり得、Ｐminが調整され、何らかの小さいεについて、それの代わりにＰmin＋εが使用され得る。
【００７６】
したがって、一般的なコードワードごとの電力負荷の解は次にようになることが示され得、
【００７７】
【数１５】
0006298927.tif 000016
【００７８】
ただし、
【００７９】
【数１６】
0006298927.tif 000017
【００８０】
合計電力制約をもつ最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）送信フィルタおよびフェアネス電力負荷：サブキャリアごと対コードワードごとの電力負荷。
【００８１】
ＺＦ送信フィルタがある場合に関しては、電力割振りは、すべての空間レイヤについて同じＳＩＮＲを達成することを目的とする。これを行うための１つの方法は、ターゲットＳＩＮＲの電力を割り振り、結果として生じる総電力がバジェットを上回るか下回るかに応じてより大きいまたはより小さいターゲットで割振りを繰り返すことである。したがって、フェアネス電力割振り問題に対する解は、ターゲットＳＩＮＲのそれと本質的に同じである。以下で、我々は、ターゲットＳＩＮＲについてのサブキャリアベースの電力負荷とコードワードベースの電力負荷との間の差異について説明する。
【００８２】
ユニットノルム列をもち、一般的なサブキャリアｉについての、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯシステムのためのＭＭＳＥタイプ送信フィルタは以下によって与えられ、
【００８３】
【数１７】
0006298927.tif 000018
【００８４】
ここで、αi＝［α1,i，．．．，αK、i］Tは、列ノルムを１に正規化するスケーリングファクタである。これらの送信フィルタでは、サブキャリアｉ、ｉ＝１，．．．，Ｎfにおける、レイヤｋ、ｋ＝１，．．．，ＫのＳＩＮＲは以下によって与えられ、
【００８５】
【数１８】
0006298927.tif 000019
【００８６】
ここで、ｑk,iは二重電力負荷ファクタであり、βk,iは、以下によって与えられる干渉項である。
【００８７】
【数１９】
0006298927.tif 000020
【００８８】
固定ターゲットＳＩＮＲ  ｔkをもつサブキャリアごとの電力負荷では、サブキャリアｉにおけるレイヤｋ＝１，．．．，Κのための二重ファクタｑk,iは、式が収束するまで以下を反復的に計算することによって、（６）から見つけられる。
【００８９】
【数２０】
0006298927.tif 000021
【００９０】
ＭＵ−ＭＩＭＯチャネルが正則（non-singular）である場合、収束は保証される。実際には、解を見つけるために極めて少数の反復が必要とされることがわかっている。
【００９１】
二重電力負荷が見つけられると、サブキャリアｉの電力負荷ファクタｐi＝［ｐk,i］は以下を計算することによって見つけられ、
【００９２】
【数２１】
0006298927.tif 000022
【００９３】
ここで、
【００９４】
【数２２】
0006298927.tif 000023
【００９５】
は、
【００９６】
【数２３】
0006298927.tif 000024
【００９７】
およびｆk,iが送信フィルタＦiのｋ番目の列であるような、サブキャリアｉのクロストーク行列である。
【００９８】
実施形態のコードワードごとの電力負荷において、我々は、（２）に与えられたｋ番目の符号化送信のためのＳＩＮＲの定義を使用し、ターゲットＳＩＮＲ  ｔkをもつ電力割振り問題に対する解を見つける
【００９９】
【数２４】
0006298927.tif 000025
【０１００】
この問題は、二重電力ｑk,iへの干渉項βk,iの複雑な依存性により、制約が凹でないので、扱いが容易でない。実装形態に修正可能な解を見つけるために、我々は、二重電力がサブキャリアにわたって等しい、ｑk,i＝ｑkという制約を追加し、我々はコードワードＳＩＮＲに下限を導入する。
【０１０１】
【数２５】
0006298927.tif 000026
【０１０２】
解は、単純な式
【０１０３】
【数２６】
0006298927.tif 000027
【０１０４】
を適用することによって反復的に見つけられることが示され得、
ここで、干渉相乗平均項は（７）から計算される。次いで、（９）を適用することによって二重ファクタから電力負荷ファクタが計算される。
【０１０５】
したがって、（８）と（１０）を比較することで、二重電力負荷ファクタを計算するサブキャリアごとの電力負荷方法とコードワードごとの電力負荷方法との間の主要な差異は、個々のサブキャリアごとのファクタが、コードワードが及ぶすべてのサブキャリアのための単一のファクタで置き換えられることと、サブキャリアごとの干渉項がそれらの相乗平均で置き換えられることとである。
【０１０６】
図５は、一実施形態によるプリコーダおよび電力ローダを示す。プリコーディングは、複数のサブキャリアまたはサブキャリアグループ５１０のために実行される。各サブキャリアグループは複数の空間レイヤ５２０に及ぶ。プリコーダ５３０は、サブキャリアグループ５１０の各々について入力信号を空間レイヤ５２０上にマッピングする。電力ローダ５４０は、サブキャリアグループ５１０の各々について電力負荷を行う。図５に示されているように、電力負荷は、コードワードがおよぶサブキャリアまたはサブキャリアのグループについて一緒に計算される。１つのサブキャリア上の電力負荷は、他のサブキャリア上の電力負荷およびプリコーディングによって影響を受ける。図５において、破線は、サブキャリアまたはサブキャリアグループのうちの１つのためのプリコーダ５３０からの出力が、サブキャリアグループのうちの他の１つの電力負荷に影響を及ぼすことを示す。電力負荷が行われると、Ｎ個のアンテナポート５５０の各々についてサブキャリアマッピングおよびＯＦＤＭシンボル生成５６０が行われる
実施形態は以下の利点を有する。変調およびコーディング適応が全コードワードについて実行される。これは、１つのサブキャリアがディープフェードにあるかまたは高度に干渉された場合、コードワードごとのターゲット実効ＳＩＮＲは、たとえば、良好なサブキャリアにより多くの電力を割り当てることによって、各サブキャリアにターゲットが設定される場合よりも少ない送信電力で達成され得ることを意味する。さらに、ただ１つの電力最適化問題は、コードワードがおよぶサブキャリアのセットについて解くことである。したがって、実施形態は低い複雑さを有する。さらに、実施形態では、サブキャリアにわたって低減された電力変動ですべてのサブキャリアが正の電力を割り振られることが保証される。
【０１０７】
新規のコードワードごとの電力割振りの利益を示すために、我々は２つの例を考察する。我々は、ＡＰにおける４つの送信アンテナと、４つのＳＴＡの各々のための１つの受信アンテナと、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格のために定義されたチャネルモデルＢおよびＤとをもつ、ＯＦＤＭベースのＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯシステムを考察する。我々は、異なるＯＦＤＭシンボルサイズについて、サブキャリアごとの電力負荷とコードワードごとの電力負荷との合計レート、合計電力および実行時間（すなわち電力負荷ルーチンを実行するために汎用ＣＰＵが要する処理時間）を比較する。我々は、符号化送信が全ＯＦＤＭシンボルにわたって多重化され、本方法がサブキャリアごとに独立して電力を割り振ると仮定する。
【０１０８】
第１の例では、我々は、ターゲット合計電力についてすべてのＳＴＡについて最大の等しいＳＩＮＲを保証するＺＦプリコーダおよびフェアネス電力割振りストラテジーをテストする。
【０１０９】
図６は、１０ｄＢの動作ＳＮＲにおける、注目する３つのパラメータについてのコードワードごとの電力負荷とサブキャリアごとの電力負荷との間の比を示す。我々は、新規の技法が、どんな実際的ＯＦＤＭシンボルサイズでもより高いスループットおよびより低い複雑さを提供することがわかっている。
【０１１０】
第２の例では、我々は、２０ｄＢの同じターゲットＳＩＮＲでＭＭＳＥプリコーダをテストする。この場合、得られる合計レートは固定であるが、合計電力および実行時間は電力割振りストラテジーとともに変化する。
【０１１１】
図７は、コードワードごとの電力割振りが、サブキャリアごとの負荷と比較して合計電力と複雑さの両方において著しい低減をもたらすことを示す。
【０１１２】
本明細書で説明するコードワードベースの電力負荷ストラテジーは、いくつかのコードワードがＯＦＤＭ変調システムのサブキャリアにわたって送信される任意の他のシステム構成に適用され得る。ダウンリンクマルチユーザＭＩＭＯ（ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯ）以外のそのような構成の例は、ダウンリンク直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）および多地点協調（ＣｏＭＰ）プリコーディングを含む。
【０１１３】
特定の実施形態が概略的に提示される。各実施形態の詳細な実装形態は、いくつかの方法で達成され得ることを読者は諒解されよう。たとえば、専用ハードウェア実装形態が設計および構築され得る。他方では、プロセッサは、実施形態に関して上記で説明した管理ユニットを実装するために、記憶媒体（たとえば、磁気、光または固体メモリベースのデバイス）として、あるいはコンピュータ受信可能信号（たとえば、完全なプログラムのダウンロードまたは既存のプログラムへの「パッチ」更新）として配信されるものなど、コンピュータプログラムで構成され得る。これらの２つの立場のほかに、ＤＳＰ、ＦＰＧＡなどの多機能ハードウェアデバイスが構成命令によって構成され得る。
【０１１４】
いくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は例として提示されるものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。実際、本明細書で説明した新規のデバイスおよび方法は様々な他の形態で実施され得る。さらに、本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書で説明したデバイス、方法および製品の形態の様々な省略、置換および変更が行われ得る。添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物は、実際、本発明の範囲および趣旨内に入り得るそのような形態または改変を包含するものである。
【図１】
0006298927.tif 000028
【図２】
0006298927.tif 000029
【図３】
0006298927.tif 000030
【図４】
0006298927.tif 000031
【図５】
0006298927.tif 000032
【図６】
0006298927.tif 000033
【図７】
0006298927.tif 000034