(57)【要約】  無線通信システムおよび方法は、空間拡散マトリックスを利用して、符号化空間データストリームを複数の送信チェーンに配信し、さらに、空間拡散マトリックスをトランスミッタのアンテナ選択計算に利用する。空間拡散マトリックスは、レシーバが、送信アンテナ選択、レシーバアンテナ選択および結合送受信アンテナ選択計算用に空間拡散マトリックスを知っており利用することができるよう設計される。アンテナ選択計算について空間拡散マトリックスを利用することで、空間データストリームの送信におけるアンテナ選択の正確性が増し、ここで、空間データストリームの数は、トランスミッタとレシーバとの間の送信チェーンまたは受信チェーンの数より少なく、送信チェーンまたは受信チェーンの数は、対応する送信アンテナまたは受信アンテナより少ない。【選択図】図１
2010525683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを含む第１のトランシーバデバイスと、複数の受信アンテナを含む第２のトランシーバデバイスとを有する通信システムにおいてアンテナを選択する方法であって、
送信データを符号化して、１以上の符号化空間データストリームを、複数の送信チェーンを介した送信用に生成する段階と、
空間拡散マトリックスを利用して、前記１以上の符号化空間データストリームを前記複数の送信チェーンへ配信する段階と、
前記第１のトランシーバデバイスと前記第２のトランシーバデバイスとの間のチャネル推定マトリックスを介して、前記複数の受信アンテナの１以上へのデータ送信に利用される前記複数の送信アンテナの１以上を選択する段階と
を備え、
前記複数の送信アンテナの前記１以上を選択する段階は、
前記チャネル推定マトリックスの前記空間拡散マトリックスを考慮する段階を有し、
前記符号化空間データストリームの数は、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数と異なり、
前記複数の送信チェーンの数は、前記複数の送信アンテナの数より少なく、
前記空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記チャネル推定マトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する方法。
【請求項２】
前記複数の送信アンテナの前記１以上を選択する段階は、
前記チャネル推定マトリックスから前記空間拡散マトリックスを除去して、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチェーンツーチェーンチャネルマトリックスを決定し、前記チェーンツーチェーンチャネルマトリックスに関連付けられた前記複数の送信アンテナの１以上を選択する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のトランシーバデバイスと前記第２のトランシーバデバイスとの間のチャネル推定マトリックスを介して、前記複数の受信アンテナの１以上へのデータ送信に利用される前記複数の送信アンテナの１以上を選択する段階は、
前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の前記チャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階と、
前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する前記複数の送信アンテナのうちのサブセットを選択する段階と
を有し、
前記全次元チャネルマトリックスは、前記複数の受信アンテナの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信アンテナの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
各チャネルサブマトリックスは、前記複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記データを前記複数の受信アンテナの１以上へ送信するのに利用される前記チャネル推定マトリックスは、前記選択されたチャネルサブマトリックスを有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階は、
各々が異なるチャネルサブマトリックスに対応する２以上のテストステアリングマトリックスを生成する段階と、
各テストステアリングマトリックスを前記対応するチャネルサブマトリックスへ適用する段階と、
前記テストステアリングマトリックスが適用されると、前記空間拡散マトリックスを各チャネルサブマトリックスに適用する段階と、
前記２以上のテストステアリングマトリックスの各々および前記空間拡散マトリックスを利用して、前記第１のトランシーバデバイスから前記第２のトランシーバデバイスへ、テスト信号を送信する段階と、
前記送信されたテスト信号の各々に関連付けられた品質係数を決定する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのいずれか１つを、前記決定された品質係数に基づいて前記データを送信するのに利用される前記チャネル推定マトリックスとして選択する段階と、
前記複数の送信アンテナから、前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する送信アンテナを選択する段階と
を有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各潜在的なチャネルサブマトリックスを前記空間拡散マトリックスで右乗算して、対応するチャネルサブマトリックスを形成する段階をさらに備え、
前記対応するチャネルサブマトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階は、前記全次元チャネルマトリックス内の全ての潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階を有し、
前記空間拡散マトリックスは、全次元チャネル空間拡散マトリックスの複数の第１の列を有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスの前記複数の第１の列の数は、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記チャネル推定マトリックスは、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の前記チャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックスのサブチャネルマトリックスを有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記符号化空間データストリームの数は、前記複数の送信チェーンの数および前記複数の受信チェーンの数の最小値より少ない請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記空間拡散マトリックスは、全次元チャネル空間拡散マトリックスの複数の第１の列を有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスの前記複数の第１の列の数は、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは直交型である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のトランシーバデバイスは、複数のキャリアを介した送信機能を有し、
前記第２のトランシーバデバイスは、前記複数のキャリアの受信機能を有し、
前記第１のトランシーバデバイスは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）トランシーバであり、
第２のトランシーバデバイスは、ＯＦＤＭトランシーバであり、
前記複数のキャリアは、複数のＯＦＤＭサブキャリアである請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
複数の送信アンテナを含む第１のトランシーバデバイスと、複数の受信アンテナを含む第２のトランシーバデバイスとを有する通信システムにおいてアンテナを選択する方法であって、
複数の符号化空間データストリームを前記複数の符号化空間データストリームを送信ための複数の送信チェーンへ配信するのに利用される空間拡散マトリックスを、全次元チャネル空間拡散マトリックスの第１の列セットとして定義する段階と、
前記第１のトランシーバデバイスと前記第２のトランシーバデバイスとの間のチャネル推定マトリックスを介して送信され複数の受信チェーンを介して受信される１以上の符号化空間データストリームを受信するのに利用される前記複数の受信アンテナの１以上を選択する段階と
を備え、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは、前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスの前記第１の列セットの列の数は、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しく、
前記符号化空間データストリームの数は、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数とは異なり、
前記複数の受信チェーンの数は、前記複数の受信アンテナの数より少なく、
前記複数の受信アンテナの１以上を選択する段階は、前記定義された空間拡散マトリックスを考慮する段階を有する
方法。
【請求項１３】
前記複数の受信アンテナの前記１以上を選択する段階は、
前記チャネル推定マトリックスから前記空間拡散マトリックスを除去して、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチェーンツーチェーンチャネルマトリックスを決定し、前記複数の受信アンテナから、前記チェーンツーチェーンチャネルマトリックスに関連付けられた受信アンテナを選択する段階を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
１以上の符号化空間データストリームの受信に利用される前記複数の受信アンテナの１以上を選択する段階は、
前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の前記チャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階と、
前記複数の受信アンテナから、前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する受信アンテナを選択する段階と
を有し、
前記全次元チャネルマトリックスは、前記複数の受信アンテナの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信アンテナの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
各チャネルサブマトリックスは、前記複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記データを前記複数の受信アンテナの１以上へ送信するのに利用される前記チャネル推定マトリックスは、前記選択されたチャネルサブマトリックスを有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階は、
各々が異なるチャネルサブマトリックスに対応する２以上のテストステアリングマトリックスを生成する段階と、
各テストステアリングマトリックスを前記対応するチャネルサブマトリックスへ適用する段階と、
前記テストステアリングマトリックスが適用されると、前記空間拡散マトリックスを各チャネルサブマトリックスに適用する段階と、
前記２以上のテストステアリングマトリックスの各々および前記空間拡散マトリックスを利用して、前記第１のトランシーバデバイスから前記第２のトランシーバデバイスへ、テスト信号を送信する段階と、
前記送信されたテスト信号の各々に関連付けられた品質係数を決定する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのいずれか１つを、前記決定された品質係数に基づいて前記データを受信するのに利用される前記チャネル推定マトリックスとして選択する段階と、
前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する前記受信アンテナを選択する段階と
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
各潜在的なチャネルサブマトリックスを前記空間拡散マトリックスで右乗算して、対応するチャネルサブマトリックスを形成する段階をさらに備え、
前記対応するチャネルサブマトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階は、前記全次元チャネルマトリックス内の全ての潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャネル推定マトリックスは、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の前記チャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックスのサブチャネルマトリックスを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記符号化空間データストリームの数は、前記複数の送信チェーンの数および前記複数の受信チェーンの数の最小値より少ない請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは直交型である請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のトランシーバデバイスは、複数のキャリアを介した送信機能を有し、
前記第２のトランシーバデバイスは、前記複数のキャリアの受信機能を有し、
前記第１のトランシーバデバイスは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）トランシーバであり、
第２のトランシーバデバイスは、ＯＦＤＭトランシーバであり、
前記複数のキャリアは、複数のＯＦＤＭサブキャリアである請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
複数のアンテナを有するトランシーバデバイスをトレーニングする、アンテナ選択方法であって、前記アンテナは、１以上の送信アンテナと１以上の受信アンテナとの間の複数の送信チェーンおよび複数の受信チェーンを有するチャネル推定マトリックスを介して１以上の符号化空間データストリームのデータ送信用に選択され、前記方法は、
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間のチャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階と、
各潜在的なチャネルサブマトリックスを空間拡散マトリックスで右乗算して、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する対応するチャネルサブマトリックスを形成する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階と、
前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する前記アンテナを選択する段階と
を備え、
前記全次元チャネルマトリックスは、前記複数の受信アンテナの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記複数の送信アンテナの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
各チャネルサブマトリックスは、前記データの受信に利用される前記複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記データの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記符号化空間データストリームの数は、前記複数の送信チェーンの数および前記複数の受信チェーンの数の最小値より少なく、
前記複数の受信チェーンの数は、前記複数の受信アンテナの数より少なく、および／または、前記複数の送信チェーンの数は、前記複数の送信アンテナの数より少なく、
前記空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記１以上の送信アンテナから前記１以上の受信アンテナへ前記データを送信するのに利用されるチャネル推定マトリックスは、前記選択されたチャネルサブマトリックスを有する
方法。
【請求項２３】
前記チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階は、
各々が異なるチャネルサブマトリックスに対応する２以上のテストステアリングマトリックスを生成する段階と、
各テストステアリングマトリックスを前記対応するチャネルサブマトリックスへ適用する段階と、
前記テストステアリングマトリックスが適用されると、前記空間拡散マトリックスを各チャネルサブマトリックスに適用する段階と、
前記２以上のテストステアリングマトリックスの各々および前記空間拡散マトリックスを利用して、前記送信アンテナの１以上から前記受信アンテナの１以上へ、テスト信号を送信する段階と、
前記送信されたテスト信号の各々に関連付けられた品質係数を決定する段階と、
前記チャネルサブマトリックスのいずれか１つを、前記決定された品質係数に基づいて前記データを送信するのに利用される前記チャネル推定マトリックスとして選択する段階と、
前記選択されたチャネルサブマトリックスに対応する前記アンテナを選択する段階と
を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記空間拡散マトリックスは、全次元チャネル空間拡散マトリックスの複数の第１の列を有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスの前記複数の第１の列の数は、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
２以上のアンテナを有する送信システム内の装置であって、
空間拡散マトリックスを生成して、チャネル推定マトリックスを介してチェーンツーチェーン送信内の複数のチェーンのなかの１以上の符号化空間データストリームを配信する空間拡散計算部と、
前記空間拡散計算部に連結されて、前記空間拡散マトリックスを利用して前記チェーンツーチェーン送信で利用される前記２以上のアンテナの選択を制御するコントローラと
を備え、
前記符号化空間データストリームの数は、複数の送信チェーンの数および複数の受信チェーンの数の最小値より少なく、
前記チャネル推定マトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記複数の送信チェーンの数および／または前記複数の受信チェーンの数は、前記アンテナの数より少なく、
前記空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの前記送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの数に等しい数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する装置。
【請求項２６】
前記装置は、無線トランスミッタから信号を受信する無線レシーバを備える請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記２以上のアンテナは、前記無線トランスミッタの２以上の送信アンテナを含み、
前記コントローラは、前記無線トランスミッタの前記２以上の送信アンテナの前記選択を制御することで、前記無線レシーバへ前記符号化空間データストリームを送信する請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記２以上のアンテナは、前記無線レシーバの２以上の受信アンテナを含み、
前記コントローラは、前記無線レシーバの前記２以上の受信アンテナの前記選択を制御することで、前記無線トランスミッタから前記符号化空間データストリームを受信する請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記空間拡散マトリックスは、全次元チャネル空間拡散マトリックスの複数の第１の列を有するよう予め定義されており、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスは、前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと前記符号化空間データストリームの送信に利用される前記複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、
前記全次元チャネル空間拡散マトリックスの前記複数の第１の列の数は、送信される前記符号化空間データストリームの数に等しい請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】
前記空間拡散マトリックスは、前記レシーバが前記トランスミッタとの通信に利用する通信プロトコルにより予め定義される、請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本通常出願は、「Antenna Selection Computation and Training Considering MIMO Spatial Mapping」なる名称の２００７年４月２０日出願の米国仮特許出願番号第６０／９１３，０７０明細書の優先権を主張しており、その開示全体をここに、参照として組み込む。
【０００２】
本開示は、概して、無線通信システムに係り、より具体的には、マルチプル入力、マルチプル出力の無線通信システムにおける情報またはデータのマルチプルストリームの同時送信システムおよび方法に係る。
【背景技術】
【０００３】
近年利用可能な比較的安価且つ低電力の無線データ通信サービス、ネットワーク、およびデバイスの数は増加の一途を辿っており、有線速度に近い送信および信頼性が期待できるようになっている。様々な無線技術が、８０２．１１ＩＥＥＥ規格（例えば、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ（１９９９）およびその更新版および補正版、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇ（２００３）、現在採択段階にあるＩＥＥＥ規格８０２．１１ｎ）に詳述されており、これら全てをここに完全に参照として総合して組み込む。これら規格は、５４Ｍｂｐｓ以上の有効スループットを見込んで商業化されている、もしくは、商業化段階にあり、従来の有線イーサネット（登録商標）、および、より一般的な「８０２．１１ｂ」または「ＷｉＦｉ」１１Ｍｂｐｓモバイル無線送信規格の強力な競合規格である。
【０００４】
一般的に言って、ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよび８０２．１１ｇまたは「８０２．１１ａ／ｇ」、および８０２．１１ｎ規格に準拠する送信システムは、６４値直交振幅変調（ＱＡＭ）マルチキャリア群まででマッピングされた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）符号化シンボルを利用して、高いデータ送信レートを達成する。一般的な意味においては、ＯＦＤＭの利用により、システム帯域幅全体は複数の周波数サブバンドまたはチャネルに分割され、これら周波数サブバンドはそれぞれ、データを変調できる各サブキャリアに関連付けられている。故に、ＯＦＤＭシステムの各周波数サブバンドは、その範囲内でデータ送信を行い、これにより通信システムの全スループットまたは送信レートを増加させる、独立した送信チャネルとして見ることができる。
【０００５】
上述の８０２.１１ａ／８０２．１１ｇ／８０２．１１ｎ規格、またはその他の８０２．１６ａＩＥＥＥ規格などのその他の規格に準拠する無線通信システムで利用されるトランスミッタは、通常、マルチキャリアＯＦＤＭシンボル符号化（誤り訂正符号化およびインターリーブを含みうる）を行い、符号化シンボルを逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を利用して時間領域に変換し、信号にデジタル／アナログ変換を行って従来の無線周波数（ＲＦ）アップコンバージョンを行う。そしてこれらトランスミッタは、１以上のレシーバに対して適切な電力増幅を行った後、変調されアップコンバージョンされた信号を送信することで、高いピーク対平均電力比（ＰＡＲ）を有する比較的高速の時間領域信号を生じる。
【０００６】
同様に、上述の８０２.１１ａ／８０２．１１ｇ／８０２．１１ｎおよび８０２．１６ａＩＥＥＥ規格に準拠する無線通信システムで利用されるレシーバは、通常、受信信号にＲＦダウンコンバージョンおよびフィルタリングを行う（１以上の段階で行われうる）ＲＦ受信部、および対象データを有するＯＦＤＭ符号化シンボルの処理を行うベースバンドプロセッサ部を含む。周波数領域で表されたデジタル形式の各ＯＦＤＭシンボルは、受信された時間領域の信号に対してベースバンドダウンコンバージョン、従来のアナログ／デジタルコンバージョン、および高速フーリエ変換を行った後で復元される。その後、ベースバンドプロセッサは、復調および周波数領域等化（ＦＥＱ）を行い、送信シンボルを復元して、これらシンボルはその後、適切なＦＥＣデコーダ（例えばビタビデコーダ）で処理され、該送信シンボルの最尤実体が推定または決定される。復元され認識されたシンボルストリームはその後復号され（デインターリーブ、および数多い公知の誤り訂正技術のうち任意のものを利用する誤り訂正を含みうる）、トランスミッタが送信した元の信号に対応する復元信号一式を生成する。
【０００７】
無線通信システムにおいて、トランスミッタが生成したＲＦ変調信号は、幾らかの異なる伝播経路を介して特定のレシーバに到達してよく、その特性は通常、時間を経るに連れてマルチパスおよびフェーディングの影響により変化する。さらに、伝播チャネルの特性は、伝播周波数に基づいて異なるまたは変化する。時間につれて変化し、周波数選択性を有する伝播効果の性質を補償すべく、および一般的には無線通信システムにおいて符号化および変調をより有効に遂行すべく、無線通信システムの各レシーバは、上述の各ＯＦＤＭサブバンドに関連付けられたチャネル等の各周波数チャネル用に、チャネル状態情報（ＣＳＩ）を定期的に作成または収集してよい。一般的に言うと、ＣＳＩは、各ＯＦＤＭチャネルの１以上の特性（例えば、各チャネルの利得、位相、およびＳＮＲ）を表す情報である。１以上のチャネルのＣＳＩが決定されると、レシーバはこのＣＳＩをトランスミッタに送り、トランスミッタはＣＳＩを各チャネルに利用して、該チャネルを利用して送信される信号を予め調整して（precondition）、各チャネルの多様な伝播効果を補償してよい。
【０００８】
通信システムで伝播されうる信号数をさらに増やすべく、および／または様々な伝播経路の障害となる効果を補償すべく、そしてこれにより送信性能を向上させるべく、無線送信システムで複数の送信／受信アンテナを利用することが知られている。このようなシステムは、通例、マルチプル入力マルチプル出力（ＭＩＭＯ）無線送信システムと称され、特に現在採用されている８０２．１１ｎＩＥＥＥ規格で利用されている。ＭＩＭＯ技術を利用すると、スペクトル効率、スループットおよびリンク信頼性が顕著に上がり、これら利点は概してＭＩＭＯシステム内の送受信アンテナ数が増加すればするほど増すことが公知である。
【０００９】
特に、ＯＦＤＭの利用により生成される周波数チャネルに加えて、様々な送受信アンテナが特定のトランスミッタと特定のレシーバとの間に形成するＭＩＭＯチャネルは、幾らもの独立した空間チャネルを含む。無線ＭＩＭＯ通信システムは、追加データ送信用のこれら空間チャネルが生成する追加的な次元を利用することで、向上した性能（例えば増加した送信容量）を得ることができることが知られている。もちろん、広帯域ＭＩＭＯシステムの空間チャネルは、システム帯域幅全体にわたり様々なチャネル条件を経る可能性があり（例えば多様なフェーディングおよびマルチパス効果）、故にシステム帯域幅全体における様々な周波数において（つまり、ＯＦＤＭの様々な周波数サブバンドにおいて）夫々異なるＳＮＲを達成しうる。この結果、特定性能レベルの各空間チャネルの様々な周波数サブバンドを利用して送信されうる変調シンボル毎の情報ビット数（つまりデータレート）は、周波数サブバンド毎に異なりうる。
【００１０】
通常、データはレシーバの１以上の受信チェーンと、トランスミッタの１以上の送信チェーンとを通って送信される。チェーンツーチェーン（chain to chain）送信のデータストリームは、チャネルマトリックスを介して送信され、これは、送受信アンテナ間のフルＭＩＭＯチャネルとして記載される。受信チェーン数が受信アンテナ数よりも少ない場合、および／または、送信チェーン数が送信アンテナ数よりも少ない場合、データストリーム送信に利用される実際のチャネルマトリックスは、全次元チャネルマトリックスのサブマトリックスとなる。異なるアンテナに対応するチャネル係数は互いに異なるので、トランスミッションの送信および／または受信には適切なアンテナを選択することが肝要である。アンテナ選択およびトレーニングには多くの公知技術があり、これらは通常、チャネルサブマトリックスの推定に基づいて行われる。
【００１１】
符号化空間データストリームを送信チェーンにマッピングするときには全次元チャネル空間拡散マトリックスが適用され、アンテナ選択は全次元チャネル空間拡散マトリックスに基づいて行われる。全次元チャネル空間拡散マトリックスの値は、通常正規化されている、あるいは、トランスミッタおよびレシーバ両方に知られている。しかし、符号化空間データストリームの実際のデータ送信が、送信チェーン数より少ない数の空間データストリームを含む場合も存在する。チャネルの利得を最大化するには、全ての利用可能な送信チェーンから全ての信号を送信することが望ましいので、空間データストリームの送信チェーンへの空間マッピングは、データ送信の前であってアンテナ選択の後に空間拡散マトリックスを適用することで行われる（全次元空間拡散マトリックの適用によってではなく）。つまり、空間データストリームを送信チェーンにマッピングする空間拡散マトリックスは、全次元空間拡散マトリックスとは異なり、一般的にこれよりも小さい。
【００１２】
この結果、トレーニング中のアンテナ選択は、全次元空間拡散マトリックスに基づいて行われるが、空間データストリームを送信する実際の処理は、空間拡散マトリックスに基づいて行われるようになる。空間拡散マトリックスはトランスミッタのみに知られており、アンテナ選択が全次元空間拡散マトリックスに基づくレシーバには知られていない。符号化空間データストリームが複数の送信チェーンの数より少ない数の空間データストリームを含む場合、トランスミッタもレシーバも、いずれもが、空間拡散マトリックスを考慮（account for）できない。この結果、トランスミッタにおいて空間拡散マトリックスを考慮しないと、アンテナ選択計算が不正確となる。故に、データトランスミッションの送信および／または受信用にアンテナを選択するときには空間拡散マトリックスを考慮することが望ましい。
【発明の概要】
【００１３】
一実施形態においては、複数の送信アンテナを含む第１のトランシーバデバイスと、複数の受信アンテナを含む第２のトランシーバデバイスとを有する通信システムにおいてアンテナを選択する方法が開示される。方法は、送信データを符号化して、１以上の符号化空間データストリームを、複数の送信チェーンを介した送信用に生成する段階を有する。符号化空間データストリームの数は、符号化空間データストリームの送信に利用される複数の送信チェーンの数と異なり、複数の送信チェーンの数は、複数の送信アンテナの数より少ない。方法はさらに、空間拡散マトリックスを利用して、１以上の符号化空間データストリームを複数の送信チェーンへ配信する段階を有する。空間拡散マトリックスは、符号化空間データストリームの送信に利用される複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。方法はまた、第１のトランシーバデバイスと第２のトランシーバデバイスとの間のチャネル推定マトリックスを介して、複数の受信アンテナの１以上へのデータ送信に利用される複数の送信アンテナの１以上を選択する段階を有する。チャネル推定マトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと、送信される符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。複数の送信アンテナの１以上を選択する段階は、チャネル推定マトリックスの空間拡散マトリックスを考慮する段階を有する。
【００１４】
別の実施形態では、複数の送信アンテナを含む第１のトランシーバデバイスと、複数の受信アンテナを含む第２のトランシーバデバイスとを有する通信システムにおいてアンテナを選択する方法が開示される。方法は、複数の符号化空間データストリームを符号化空間データストリーム送信用の複数の送信チェーンへ配信するのに利用される空間拡散マトリックスを、全次元チャネル空間拡散マトリックスの第１の列セットとして定義する段階を有する。全次元チャネル空間拡散マトリックスは、複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、全次元チャネル空間拡散マトリックスの第１の列セットの列の数は、送信される符号化空間データストリームの数に等しい。方法はさらに、第１のトランシーバデバイスと第２のトランシーバデバイスとの間のチャネル推定マトリックスを介して送信され複数の受信チェーンを介して受信される１以上の符号化空間データストリームを受信するのに利用される複数の受信アンテナの１以上を選択する段階を有する。符号化空間データストリームの数は、符号化空間データストリームの送信に利用される複数の送信チェーンの数とは異なり、複数の受信チェーンの数は、複数の受信アンテナの数より少なく、受信アンテナを選択する段階は、定義された空間拡散マトリックスを考慮する段階を有する。
【００１５】
また別の実施形態では、複数のアンテナを有するトランシーバデバイスをトレーニングする、アンテナを選択する方法が開示される。アンテナは、１以上の送信アンテナと１以上の受信アンテナとの間の複数の送信チェーンおよび複数の受信チェーンを有するチャネル推定マトリックスを介して１以上の符号化空間データストリームのデータ送信用に選択される。方法は複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間のチャネルの全次元記述に対応する全次元チャネルマトリックス内の潜在的なチャネルサブマトリックスを検索する段階を含む。全次元チャネルマトリックスは、複数の受信アンテナの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと複数の送信アンテナの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有し、各チャネルサブマトリックスは、データの受信に利用される複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズとデータの送信に利用される複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。符号化空間データストリームの数は、複数の送信チェーンの数および複数の受信チェーンの数の最小値より少なく、複数の受信チェーンの数は、複数の受信アンテナの数より少なく、および／または、複数の送信チェーンの数は、複数の送信アンテナの数より少ない。方法はさらに、各潜在的なチャネルサブマトリックスを空間拡散マトリックスで右乗算して、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと送信される符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する対応するチャネルサブマトリックスを形成する段階を有する。空間拡散マトリックスは、符号化空間データストリームの送信に利用される複数の送信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと送信される符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。方法はさらに、チャネルサブマトリックスのうちいずれか１つを最適基準に基づいて選択する段階と、選択されたチャネルサブマトリックスに対応するアンテナを選択する段階を有し、１以上の送信アンテナから１以上の受信アンテナへデータを送信するのに利用されるチャネル推定マトリックスは、選択されたチャネルサブマトリックスを有する。
【００１６】
さらなる実施形態では、２以上のアンテナを有する送信システム内の装置が開示される。装置は、空間拡散マトリックスを生成して、チャネルマトリックスを介してチェーンツーチェーン送信内の複数のチェーンのなかの１以上の符号化空間データストリームを配信する空間拡散計算部および空間拡散計算部に連結されて、空間拡散マトリックスを利用してチェーンツーチェーン送信で利用される２以上のアンテナの選択を制御するコントローラを含む。符号化空間データストリームの数は、複数の送信チェーンの数および複数の受信チェーンの数の最小値より少ない。チャネル推定マトリックスは、複数の受信チェーンの数に等しい数の複数の行を有する行サイズと符号化空間データストリームの数に等しい数の複数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。複数の送信チェーンの数および／または複数の受信チェーンの数は、アンテナの数より少ない。空間拡散マトリックスは、符号化空間データストリームの送信に利用される複数の送信チェーンの数に等しい数の行を有する行サイズと符号化空間データストリームの数に等しい数の列を有する列サイズとに関連付けられているコンポーネントを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】空間拡散マトリックスを決定および利用することでトランスミッタの全ての送信アンテナに均等な電力出力を供給する無線ＭＩＭＯ通信システムのブロック図である。
【００１８】
【図２Ａ】様々なアンテナ選択および空間ストリームで利用されるアンテナ選択およびトレーニング技術の例を示す。
【図２Ｂ】様々なアンテナ選択および空間ストリームで利用されるアンテナ選択およびトレーニング技術の例を示す。
【図２Ｃ】様々なアンテナ選択および空間ストリームで利用されるアンテナ選択およびトレーニング技術の例を示す。
【図２Ｄ】様々なアンテナ選択および空間ストリームで利用されるアンテナ選択およびトレーニング技術の例を示す。
【図２Ｅ】様々なアンテナ選択および空間ストリームで利用されるアンテナ選択およびトレーニング技術の例を示す。
【００１９】
【図３Ａ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｂ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｃ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｄ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｅ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｆ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｇ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【図３Ｈ】ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装する無線通信システムが利用されうる様々な異なるデバイスの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで記載する、無声データ送信を処理および実行する送信技術は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１（ｘ）通信規格の１つを利用する通信システムで利用されるものとして説明されるが、これら技術は様々な他の種類の無線通信システムで利用可能であり、ＩＥＥＥ規格８０２．１１（ｘ）規格の１以上に準拠するものに限定されない。
【００２１】
図１のブロック図のＭＩＭＯ通信システム１０は、概して、複数の送信アンテナ（アンテナエレメント）１４Ａ−１４Ｎを有する単一のトランスミッタ１２と、複数のレシーバアンテナ（アンテナエレメント）１８Ａ−１８Ｍを有する単一のレシーバ１６とを含む。送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎの数は、レシーバアンテナ１８Ａ−１８Ｍの数と同じでも、それより多くても少なくてもよい。図１に示すように、トランスミッタ１２は、メモリ２１と、シンボル符号および復調部２２と、空間拡散ブロック２４とに連結されたコントローラ２０を含みうる。トランスミッタ１２は、さらに、マトリックス等価部２５および受信モードでアンテナ１４Ａ−１４Ｎを介して受信した信号の復調および復号を実行するシンボル復調および復号部２６を含みうる。加えて、場合によってトランスミッタ１２は、拡散マトリックス計算部２８を含みうる。
【００２２】
コントローラ１２は、任意の所望の種類のコントローラであってよく、コントローラ１２および拡散マトリックス計算部２８は、マイクロプロッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１以上の標準マルチパーパス且つプログラム可能なプロセッサとして実装されてよく、または、他の任意の所望の種類のハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを利用して実装されてよい。同様に、空間拡散ブロック２４、およびマトリックス等化部２５は、公知のまたは標準的な、ハードウェアおよび／またはソフトウェアエレメントを用いて実装されうる。所望であれば、コントローラ２０、変調部２２、復調部２６、拡散マトリックス計算部２８、空間拡散ブロック２４およびマトリックス等価部２５等の様々なトランスミッタコンポーネントが、例えば同じまたは異なるプロセッサ等の、同じまたは異なるハードウェアデバイスに実装されうる。加えて、トランスミッタ１２のこれらコンポーネントの各々を筺体３１（図１の点線で示す）内に配置してもよく、これらコンポーネントのうち、任意のものの機能を実装するルーチンまたは命令をメモリ２１内に記憶してもよく、または、これらコンポーネントを実装するのに利用される個々のハードウェアに関する他のメモリデバイス内に記憶してもよい。
【００２３】
同様に、所望の場合、１以上の予め計算された、または所定の空間拡散マトリックスがメモリ２１に記憶され、様々なときに、または、様々な異なる条件のもとで、空間拡散マトリックスブロック２４で利用されてよい。故に、例えば、異なる予め計算された、または所定の空間拡散マトリックスが、送信されるデータの符号化空間データストリームおよびこれら符号化空間データストリームを同時送信するのに利用される送信アンテナ１４の複数の可能性ある組み合わせの各々について記憶されてよい。故に、例えば、３つの送信アンテナ１４を介して送られる２つの空間データストリーム用に、４つの送信アンテナ１４を介して送られる２つの空間データストリーム用に、５つの送信アンテナ１４を介して送られる３つの空間データストリーム用に、異なる空間拡散マトリックスが計算および記憶されてよい。このようにして、通信システム１０は、システムの負荷に応じて、異なるときに異なる数の空間データストリームを最適に送信することができる。さらに、通信システム１０は、通信システム１０内のデータ送信に利用される１以上の送信アンテナ１４の損失を考慮する目的で、またはそれに適合させる目的で、これら様々に異なる予め記憶された、または予め計算された空間拡散マトリックスを利用してもよい。
【００２４】
処理中、トランスミッタ１２からレシーバ１６へ送信される情報信号Ｔｘ１‐Ｔｘｎは、符号化および変調の目的から、シンボル符号化および変調部２２へ提供される。もちろん、任意の所望の数の信号Ｔｘ１‐Ｔｘｎが変調部２２に提供されてよく、この数は一般的に、ＭＩＭＯ通信システム１０の帯域幅が利用する変調スキームにより制限される。加えて、信号Ｔｘ１‐Ｔｘｎは、アナログまたはデジタル信号を含む任意の種類の信号であってよく、任意の所望の種類のデータまたは情報を表してよい。加えて所望の場合、公知のテストまたは制御信号Ｃｘ１（メモリ２１に記憶できる）が、シンボル符号化および変調部２２に提供され、トランスミッタ１２とレシーバ１６との間のチャネル（１または複数）の特徴を記述するＣＳＩ関連情報の決定に利用されてよい。所望の場合、同じ制御信号または異なる制御信号を利用して、ＭＩＭＯ通信システム１０で利用される各周波数および／または空間チャネルについてＣＳＩを決定してよい。
【００２５】
シンボル符号化および変調部２２は、デジタル形式の様々な信号Ｔｘ１‐ＴｘｎおよびＣｘ１をインターリーブして、信号Ｔｘ１‐ＴｘｎおよびＣｘ１に任意の他の種類の誤り訂正符号化処理を（１または複数）施すことで１以上の符号化シンボルストリームＳＳ１、ＳＳ２、…ＳＳｐを生成し変調して、トランスミッタ１２からレシーバ１６へ送ってよい。シンボルストリームＳＳ１‐ＳＳｐは任意の所望のまたは適切なＱＡＭ技術を利用して（例えば６４ＱＡＭを利用して）変調されてよいが、これらシンボルは任意の他の既知のまたは所望の方法で（例えば、任意の他の所望の位相および／または周波数変調技術を利用して）変調されてよい。いずれにしても、変調された符号化シンボルストリームＳＳ１‐ＳＳｐは、アンテナ１４Ａ−１４Ｎを介して送信される前に、シンボル符号化および変調部２２により空間拡散ブロック２４へ、処理を受けるべく提供されてよい。図１には特に示していないが、変調されたシンボルストリームＳＳ１‐ＳＳｐは、ＯＦＤＭ技術（１以上の段階の）に関連するＲＦ搬送周波数にアップコンバージョンされる前に、以下で詳述する送信技術により空間拡散マトリックスを実装する空間拡散ブロック２４による処理を受けてよい。変調された信号を受信すると、空間拡散ブロック２４は、拡散マトリックス計算部２８が計算し、例えばコントローラ１２が提供しうる空間拡散マトリックスに基づいて、遅延および／または利得を、変調された信号に注入することで、変調された信号を処理して、その結果、送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎを介し、送信チェーンにわたり、空間データストリームの混合および送信を行う。
【００２６】
トランスミッタ１２が送信した信号は、レシーバアンテナ１８Ａ−１８Ｍにより受信され、レシーバ１６内のマトリックス等化部３５により処理されて、アンテナ１８Ａ−１８Ｍの受信機能を高めてよい。理解されるように、レシーバ１６に対して（さらにはトランスミッタ１２に対して）適用される処理は、例えば、テストまたは制御信号Ｃｘ１の送信に呼応してレシーバ１６が作成するＣＳＩに基づいてよい。特に、コントローラ４０、またはレシーバ１６内のチャネル決定部３９などの他のユニットは、受信した制御信号ＣＸ１を処理して、それに基づいて、トランスミッタ１２とレシーバ１６との間の前方チャネルを通っている信号ＣＸ１に対する前方チャネルの伝播効果を決定し、または特徴づけることで、前方チャネルの計測記述を作成しうる。いずれにしても、シンボル復調および復号部３６は、コントローラ４０の制御下にあり、マトリックス等化部３５により復元された、受信したシンボルストリングＳＳ１‐ＳＳｐを復号して復調してよい。この処理中に、これら信号はベースバンドにダウンコンバージョンされてよい。概して、復調および復号部３６は、ＣＳＩに基づいて前方チャネルの効果を除去し、且つ、各シンボルストリームＳＳ１‐ＳＳｐで受信したシンボルを復調して、各ストリームに対してデジタルビットストリームを生成してよい。幾らかの場合において所望であれば、シンボル復調および復号部３６は、誤り訂正復号およびデインタリーブをビットストリームに施して、元の送信信号Ｔｘ１‐Ｔｘｎに対応する受信信号Ｒｘ１−Ｒｘｎを生成してよい。
【００２７】
図１に示すように、レシーバ１６は、さらに、メモリ４１およびシンボル符号化および変調部４６を含み、これらがさらに任意の所望の符号化および変調技術を利用して符号化および変調される１以上の信号ＴＲ１−ＴＲｍを受信してよい。レシーバ１６はさらに、１以上の公知のテストまたは制御信号ＣＲ１をシンボル符号化／変調部４６に提供して、さらにトランスミッタ１２へと送り、トランスミッタ１２に、レシーバ１６とトランスミッタ１２との間の逆チャネルの計測記述を決定させてよい。符号化され復調されたシンボルストリームは、その後、空間拡散ブロック３４によりアップコンバージョンされ、および処理されるが、ここでは、同時に送信されるシンボルストリーム数、利用されるレシーバおよび／またはトランスミッタ数、および利用される送信アンテナ１８数に基づいて、ここで記載される原理により作成される空間拡散マトリックスが利用されうる。空間拡散ブロック３４の出力は、レシーバアンテナ１８Ａ−１８Ｎを介して例えばトランスミッタ１２へと送信され、これにより逆リンクを実装する。逆リンクを実装することで、レシーバ１６は、受信アンテナ選択（Ｒｘ  ＡＳＥＬ）のみならず、送信アンテナ選択（Ｔｘ  ＡＳＥＬ）または結合送受信アンテナ選択（Ｔｘ／Ｒｘ  ＡＳＥＬ）をも計算することができる。Ｔｘ  ＡＳＥＬおよび／またはＴｘ／Ｒｘ  ＡＳＥＬ処理をすべく、レシーバ１６はチャネル状態情報をフィードバックすることができる、または、アンテナ選択を計算して、選択したアンテナ情報を後続する送信の機会にフィードバックすることができる。図１に示すように、レシーバコンポーネント各々が筺体５１内に配置されてよい。
【００２８】
トランスミッタ１２内のマトリックス等化部２５および復調／復号部２６は、レシーバ１６のマトリックス等化部３５および復調／復号部３６と同様に動作して、レシーバ１６が送信したシンボルストリームを復調および復号して、復元された信号ＲＲ１−ＲＲＭを生成する。ここでも、マトリックス等化部２５は、受信した信号を任意の公知の方法で処理して、分離を促し、アンテナ１８Ａ−１８Ｍが送信した様々なシンボルストリームを受信させやすくしてよい。もちろん、様々なＯＦＤＭチャネルの前方チャネルのＣＳＩまたは他の計測記述を、受信した信号の処理または復号に利用することができる。
【００２９】
上述したように、データトランスミッションの送信および／または受信用にアンテナを選択するときには空間拡散マトリックスを考慮することが望ましい。通常、ＭＩＭＯ送信システム１０の１以上の送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎおよび１以上の受信アンテナ１８Ａ−１８Ｍの間でデータを送信するときには、データは受信側の１以上の受信チェーンＮＲおよび送信側の１以上の送信チェーンＮＴ沿いに送信される。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、これはシステムの１つのサブキャリア上のチャネルであってよい。ＭＩＭＯにおいてであってもＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてであっても、あるいは、その目的からアンテナ選択および復号化空間データストリームを利用する複数の他の種類のシステムのうちの任意のものにおいては、チェーンツーチェーン送信のデータストリームはチャネルマトリックスＨへ移行する。チャネルマトリックスＨは、送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎおよび受信チャネル１８Ａ−１８Ｍの間のフルＭＩＭＯチャネル（つまり、全次元チャネルマトリックス）として定義され、これは、ステーション１２、１６間のチャネルの全次元を記述する。このように、チャネルマトリックスＨは、受信アンテナ数ＭＲに対応する行サイズ、および送信アンテナ数ＭＴに対応する列サイズを有しており、ＭＲｘＭＴマトリックスを形成する。ここではチャネルマトリックスＨと称されているが、トランスミッタ１２およびレシーバ１６は、実際には、例えばサウンディング情報（sounding information）および／またはＣＳＩに基づいたチャネルマトリックスＨの推定を利用しうる。故に、ここでは、トランスミッタ１２およびレシーバ１６が利用するチャネルマトリックスＨが、時折はチャネルマトリックスＨの推定でありうることを理解されたい。
【００３０】
受信チェーン数ＮＲが受信アンテナ数ＭＲより少ない場合、および／または送信チェーン数ＮＴが送信アンテナ数ＭＴより少ない場合、実際のマトリックスチャネルは、全次元チャネルマトリックスＨのサブマトリックスＨＳとなる。異なるアンテナに対応するチャネル係数は互いに異なるので、トランスミッションの送信および／または受信には適切なアンテナを選択することが肝要である。上述したように、アンテナ数がチェーン数より多い場合、アンテナ選択は、アンテナ選択を適切にできない偽りのものとなる。利用可能なアンテナのうち適切なまたは最も適したアンテナサブセットを選択することにより、チェーン数と一致する利用可能なアンテナのサブセットを選択することができ、これにより、高いチャネル利得が達成される。トランスミッタ１２（ステーションＡ）からレシーバ１６（ステーションＢ）への送信は、以下のようにモデリングされる。
【数１】
2010525683.tif 000003
ここで、ｙとｎは、それぞれステーションＢにおける受信信号ベクトルおよび追加ノイズベクトルであり、ＨＳは、ステーションＡからステーションＢへのチャネルマトリックスであり、これはステーションＡとステーションＢとの間のフルサイズチャネルマトリックスＨのサブマトリックスであり、ｘはステーションＡから送信される信号ベクトルである。
【００３１】
アンテナ選択は、サブマトリックスＨｓの推定に基づいて行われる。例えば、トランスミッタ１２（ステーションＡ）は、レシーバ１６（ステーションＢ）からステーションＡへのチャネルの推定（またその逆の推定）に基づいてＨｓの推定を決定する。特に、送信アンテナ選択（ＴＸ  ＡＳＥＬ）は、送信アンテナ数ＭＴが送信チェーン数ＮＴより多い、且つ、受信アンテナ数ＭＲが受信チェーン数ＮＲと等しい場合に行われる。他方、受信アンテナ選択（ＲＸ  ＡＳＥＬ）は、受信アンテナ数ＭＲが受信チェーン数ＮＲより多い、且つ、送信アンテナ数ＭＴが送信チェーン数ＮＴと等しい場合に行われる。もちろん、送信アンテナ数ＭＴが送信チェーン数ＮＴより多い、且つ、受信アンテナ数ＭＲが受信チェーン数ＮＲより大きい場合には、結合送受信アンテナ選択を行う（ＴＸ／ＲＸ  ＡＳＥＬ）。公知であるが、ＴＸ  ＡＳＥＬについては、アンテナ選択計算は、トランスミッタ１２またはレシーバ１６で直接的に行われてよく、ＲＸ  ＡＳＥＬについては、アンテナ選択計算はレシーバ１６で行われる。公知であるが、結合ＴＸ／ＲＸ  ＡＳＥＬについては、アンテナ選択はレシーバ１６で行われうる。
【００３２】
アンテナ選択計算に関わらず（つまり、ＴＸ  ＡＳＥＬ、ＲＸ  ＡＳＥＬ、および／または、ＴＸ／ＲＸ  ＡＳＥＬいずれであっても）、所望のフルチャネル利得を達成するには、全次元チャネルマトリックスＨを知ることが肝要である。特に、全次元チャネルマトリックスＨに基づいて、アンテナ選択は、全次元チャネルマトリックスＨから最適な行列を選択することで行われうる。これは、特定の最適基準（チャネル容量、サブストリーム信号対雑音比等）に基づいて行われうることが公知である。アンテナ切り替えを利用して異なるアンテナサブセットを介してチャネルサウンディング情報を送信するアンテナ選択トレーニングを行うことで、最適な行列が選択されうる。つまり、チャネルサウンディング情報は、送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎの異なるサブセットを介して送信され、ここでは、スイッチ（不図示）が、送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎのサブセット間を切り替える。同様に、サウンディング情報は、受信アンテナ１８Ａ−１８Ｍの異なるサブセットを介して受信され、ここでは、スイッチ（不図示）が、受信アンテナ１８Ａ−１８Ｍのサブセット間を切り替える。例えば、ＭＴ＝２ＮＴである送信アンテナ１４Ａ−１４Ｎを選択するには、全次元チャネルマトリックスＨは［Ｈ１  Ｈ２］のセットに等しく、ここでＨ１およびＨ２は、送信チェーン数ＮＴに等しい数の送信アンテナを有するサブチャネルである（例えば、Ｈ１が第１ＮＴ送信アンテナからのチャネルであり、Ｈ２が第２ＮＴ送信アンテナからのチャネルである）。アンテナ切り替えの一例は８０２．１１ｎ規格に記載されているので、さらに記載はしない。
【００３３】
シンボルの１以上の符号化空間データストリームＳＳ１、ＳＳ２、…ＳＳｐを送信チェーンＮＴにマッピングするとき、空間拡散（またはマッピング）マトリックスＱを利用する。この場合、空間拡散マトリックスＱは、行コンポーネントが送信チェーン数ＮＴに等しく、列コンポーネントも送信チェーン数ＮＴに等しい全次元チャネル空間拡散マトリックスであり、これによりＮＴｘＮＴマトリックスが生じる。この結果生じる、レシーバ１６により利用されるチャネル推定は、以下のように記載される。
【数２】
2010525683.tif 000004
全次元空間拡散マトリックスＱの一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に定義されている。
【００３４】
ステーションＢがチェーンツーチェーンチャネルを知るには、ステーションＢがＱを除去して、Ｈを得ることができねばならない。例えば、全次元チャネル空間拡散マトリックスＱが直交マトリックスである場合、ステーションＢはＨを、マトリックスＱの転置共役（transpose conjugate）（つまり、ＱＨ）を適用して得るが、これは上述の例では以下のようになる。
【数３】
2010525683.tif 000005
【００３５】
一般的に言って、全次元空間拡散マトリックスＱは、アンテナ選択を行うときにトランスミッタ１２（ステーションＡ）により知られている、というのも、符号化空間データストリームを送信チェーンにマッピングするのにトランスミッタは全次元空間拡散マトリックスＱをトランスミッションに適用するからである。しかし、サブマトリックスチャネルＨＳを推定するには、Ｑはレシーバ１６（ステーションＢ）にも知られている必要があるので、Ｑを予め定義しておくことで、レシーバ１６は、全次元空間拡散マトリックスＱを除去して、全次元チャネルマトリックスＨの推定を得て、前のアンテナ選択トレーニングに基づいてサブマトリックスチャネルＨＳを得ることができる。つまり、ステーションＢは、ステーションＡからステーションＢへの、全次元チャネルマトリックスＨの推定に基づいてＨＳの推定を決定することができる。
【００３６】
しかし、上述したように、実際に符号化空間データストリームをデータ送信する場面では、空間データストリーム数ＮＳＳは、送信チェーン数ＮＴより少ない、というのも、チャネル利得を最大化するには全ての信号を全ての利用可能な送信チェーンから送信することが望ましいからである。この場合、空間データストリームの送信チェーンへの空間マッピングは、データ送信前であってアンテナ選択の後に空間拡散マトリックスＱｄを適用することで行われる（全次元空間拡散マトリックスＱの適用によってではなく）。空間拡散マトリックスＱｄは、送信チェーン数ＮＴに対応する行サイズ、および空間データストリーム数ＮＳＳに対応する列サイズを有しており、ＮＴｘＮＳＳマトリックスを形成する。
【００３７】
この結果、トレーニング中のアンテナ選択は、全次元空間拡散マトリックスＱに基づいて行われるが、空間データストリームを送信する実際の処理は、空間拡散マトリックスＱｄに基づいて行われるようになる。Ｑｄは、トランスミッタ１２が設計し故に知っている任意のマトリックスであってよいが、Ｑｄは、全次元空間拡散マトリックスＱに基づいてアンテナ選択を行うレシーバ１６にとっては未知である。この結果、Ｑｄを知らないと、先に行われたアンテナ選択計算は不正確になってしまう。
【００３８】
通常、Ｑｄは恒等行列ではない、というのも、上述の場合ＮＴ−ＮＳＳ送信チェーンの幾らかは、切り替えられてオフとされ、送信電力レベルが低減されるからである。つまり、ＮＴ送信チェーンは、先に選択された送信アンテナにより接続される。Ｑｄが恒等行列である場合には、Ｑｄは既知である必要がなく、本質的にゼロに等しい。さらに、Ｑｄは、空間データストリーム数ＮＳＳが送信チェーンＮＴおよび受信チェーンＮＲの最小値より小さい（つまり、ＮＳＳ＜ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ））場合に適用可能である。空間データストリーム数が、送信チェーン数ＮＴおよび受信チェーン数ＮＲの最小値に等しくなる場合（つまり、ＮＳＳ＝ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ））、空間データストリームの数は、ＭＩＭＯチャネルの上限に等しくなる、というのは、空間データストリーム数がＮＲｘＮＴマトリックスである実際のマトリックスチャネルＨＳの飽和点に達するからである。つまり、このようなチャネルマトリックスでは、送信されうる空間データストリームの最大数は、ＮＴ、ＮＲの最小値となる。
【００３９】
空間データストリーム数ＮＳＳが送信チェーンＮＴおよび受信チェーンＮＲの最小値より小さい場合、空間データストリームを送信チェーンにマッピングする際に利用される空間マッピングマトリックスＱｄは、トランスミッタ１２および／またはレシーバ１６でのアンテナ選択トレーニングに利用される。つまり、アンテナ選択計算がＱｄを考慮する。さらに、レシーバ１６が正確に受信アンテナを選択するには、Ｑｄが予め定義されておりレシーバ１６に既知であらねばならない。下記の一例においては、Ｑｄは、例えば８０２．１１ｎ規格または後続の８０２．１１（ｘ）規格等の、トランスミッタ１２およびレシーバ１６が利用する無線プロトコルの一部として予め定義されていてよい。
【００４０】
空間マッピングマトリックスＱｄに基づいてアンテナ選択を計算するとき、アンテナ選択計算を行うステーション（ステーションＡまたはＢ）は、Ｑｄがトランスミッタ１２に適用される旨を知っていると仮定すると、この場合、ステーションは空間データストリーム数ＮＳＳも知っていることになる。上述のように、空間データストリーム数が送信チェーン数ＮＴおよび受信チェーンＮＲの最小値に等しい場合、アンテナ選択は従来技術を利用して行われてよい。下記のアンテナ選択例は、空間データストリーム数が送信チェーン数ＮＴおよび受信チェーンＮＲの最小値より小さい状況に基づいており、この場合、アンテナ選択は空間拡散マトリックスＱｄを考慮する。
【００４１】
全次元チャネルマトリックスＨから始めると、アンテナ選択を行うステーションは、全次元チャネルマトリックスＨ内のサイズＮＲｘＮＴのサブマトリックスＨＳのあらゆる異なる組み合わせを検索する。ＨＳの各異なる組み合わせは、Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｋとして表され、ここでｋは全次元チャネルマトリックスＨ内のサイズＮＲｘＮＴの全ての可能性あるサブマトリックスの数である。
【００４２】
オプションとしては、サブマトリックス各々が、空間拡散マトリックスＱｄで右乗算（right multiplied）されて、各サブマトリックスＨ１−Ｈｋに対応するチャネル推定サブマトリックスを形成する。例えば、チャネル推定サブマトリックスは以下のように表されうる。
【数４】
2010525683.tif 000006
しかし、アンテナ選択チャネルトレーニングが全次元チャネルマトリックスＨの全ての可能性あるサブマトリックスにわたる場合、および、空間拡散マトリックスＱｄが、空間データストリーム数ＮＳＳに対応する全次元空間拡散マトリックスＱの第１の列セット（つまり、Ｑの第１ＮＳＳ列）である場合、全次元チャネルマトリックスＨを決定するのにＱｄによる右乗算は必要がなく、アンテナ選択計算を直接行ってよい。
【００４３】
各サブマトリックスをＱｄで乗算するか否かに関わらず、最適な（best）チャネルサブマトリックスが、例えば上述の全次元空間拡散マトリックスＱを決定するのに利用されたものと同じであってよい最適基準セット等の特定の基準（例えば、チャネル容量、サブストリーム信号対雑音比等）に基づいて選択される。これは以下のように表される。
【数５】
2010525683.tif 000007
ここで、選択されたチャネルサブマトリックスはＨＳ＝Ｈｋｐｔである（つまり、選択された最適基準の最大値である）。
【００４４】
一例では、チャネル推定サブマトリックスのいずれかを選択することには、Ｈ１'−Ｈｋ'が各チャネル推定サブマトリックスのステアリングマトリックスを作成すること、および、各ステアリングマトリックスを対応するチャネル推定サブマトリックスに適用することを含みうる。ステアリングマトリックスが適用されると、空間拡散マトリックスＱｄを各チャネル推定サブマトリックスに適用する。特に、トランスミッタアンテナ選択計算では、トランスミッタは、空間拡散マトリックスＱｄの適用前に各チャネル推定サブマトリックスに対してビームフォーミングおよびステアリングマトリックス適用等の上級スキームを適用する。これは、これらスキームの性質が、空間マッピングを変更させる傾向にあり、アンテナ選択性能利得が、もはや正確ではなく新たなＱｄに適用できなくなった先のアンテナ選択結果により不利益を被ることがあるからである。
【００４５】
ひとたび空間拡散マトリックスを各チャネルサブマトリックスに適用すると、テストステアリングマトリックスおよび空間拡散マトリックスを利用して、テスト信号をステーションＡからステーションＢへと送信する。これら送信から、各テスト信号について品質係数が決定され、レシーバ１６からトランスミッタ１２へ送り返される。品質係数を利用して、最適チャネル推定サブマトリックスを選択することができ、選択されたチャネル推定サブマトリックスに対応するアンテナを選択することができる。
【００４６】
上述のアンテナ選択計算の結果、全次元チャネルマトリックスＨ内の全ての可能性あるサブマトリックスがトレーニングされる。これは、全ての可能性あるアンテナの組み合わせが、空間拡散マトリックスＱｄを利用してトレーニングされることを意味している。アンテナ選択計算中のＱｄの考慮方法には異なる様々な方法があり、上述のものは一例でしかない旨を理解されたい。さらには、上述のアンテナ選択計算が、トランスミッタ１２の送信アンテナ選択、レシーバ１６の送信アンテナ選択、レシーバ１６のレシーバアンテナ選択、およびトランスミッタ１２またはレシーバ１６の結合送受信アンテナ選択に適用可能である旨を理解されたい。
【００４７】
上述のように、トランスミッタ１２が空間拡散マトリックスを利用して空間データストリームを送信チェーンにマッピングするという前提で、アンテナ選択計算は、常に、空間拡散マトリックスＱｄが既知であるトランスミッタ１２で行われてよい。しかし、アンテナ選択計算がレシーバ１６で行われる場合、空間拡散マトリックスＱｄは、全次元空間拡散マトリックスＱとともに、予め定義されているべきであり、好適にはトランスミッタ１２およびレシーバ１６間で利用される通信規格（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎ）により予め定義されているべきである。空間拡散マトリックスＱｄがレシーバ１６について予め定義されている場合には、レシーバ１６は全次元チャネルマトリックスＨに基づいて、およびＱｄに基づいて、アンテナ選択計算を行うことができる。
【００４８】
故に、空間拡散マトリックスを、空間データストリーム数ＮＳＳに対応する全次元空間拡散マトリックスＱの第１の列セットと等しくしておくことが好適である。つまり、ＱｄはＱの第１ＮＳＳ列であり、以下のように表される。
【数６】
2010525683.tif 000008
【００４９】
このように、アンテナ選択で最適な性能を達成しようとすると、レシーバ１６は、全次元空間拡散マトリックスＱの第１ＮＳＳ列が、アンテナ選択切り替え後のデータ送信のためにトランスミッタ１２に適用されるという前提に基づいて、アンテナ選択を計算すべきである。最適な性能を達成するさらなる要素は、トランスミッタ１２が、全次元空間拡散マトリックスＱの第１ＮＳＳ列を（つまりＱｄ）、アンテナ選択切り替え後のデータ送信のために空間マッピングするよう適用することである。
【００５０】
上述の技術から得られる空間拡散マトリックスを用いたアンテナ選択計算およびその結果の幾らかの例を、以下に、１つの空間ストリームを同時に送信するのに利用される４ｘ２チェーンシステムについて（４ｘ４アンテナシステムに４つの受信チェーンおよび２つの送信チェーンがある）、２つの空間ストリームを同時に送信するのに利用される４ｘ３チェーンシステムについて（４ｘ４アンテナシステムに４つの受信チェーンおよび３つの送信チェーンがある）、３つの空間ストリームを同時に送信するのに利用される４ｘ３チェーンシステムについて（４ｘ４アンテナシステムに４つの受信チェーンおよび３つの送信チェーンがある）、１つの空間ストリームを同時に送信するのに利用される２ｘ２チェーンシステムについて（４ｘ２アンテナシステムに２つの受信チェーンおよび２つの送信チェーンがある）、および、２つの空間ストリームを同時に送信するのに利用される３ｘ３チェーンシステムについて（４ｘ３アンテナシステムに３つの受信チェーンおよび３つの送信チェーンがある）、示すが、その全てが、２０ｄＢの信号対雑音比を有し、レイリーフェージングチャネルおよび１００００のシミュレーションサンプルを有する。対応する図２Ａ−２Ｅには、等価のチャネル推定マトリックスのチャネル強度またはチャネル容量（図参考）が、異なるアンテナ選択戦略に対応するレシーバの処理後のチャネル利得の累積密度関数（ＣＤＦ）についてプロットされている。チャネル容量は幾らかの場合についてプロットされているが、これはチャネル容量がチャネル強度よりも品質のよりよい指標であるからである。ｙがｘより小さい確率は以下のように示される。
【数７】
2010525683.tif 000009
ここでｙは確率変数（random variable）である。図２Ａ−２Ｅに示すプロットの右のＣＤＦ曲線は、確率変数のより高い可能性実現を示唆している（つまり、より高い処理後のチャネル利得を示している）。この例では、全次元空間拡散マトリックスＱが、例示目的のみから直交している。特に、直交マトリックスは、マトリックスインバージョンを行うのではなく、マトリックスの置換共役を乗算して恒等行列を得ることによって、除去が容易であるが、全次元空間拡散マトリックスＱが全ての場合において直交しなくてもよいことを理解されたい。
【００５１】
図２Ａを参照すると、受信チェーン数ＮＲは、受信アンテナ数ＭＲに等しく（つまり、ＭＲ＝ＮＲ＝４）、送信チェーン数ＮＴは、送信アンテナ数ＭＴより少なく（つまり、ＭＴ＝４、ＮＴ＝２）、空間データストリーム数ＮＳＳは２であるので、２／４トランスミッタアンテナ選択が生じる。この場合、全次元空間拡散マトリックスＱは以下のように提供される。
【数８】
2010525683.tif 000010
ここで、ＮＳＳ＝１であり、ＮＳＳ＜ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）である。
【数９】
2010525683.tif 000011
図２Ａから分かるように、直線のプロットが示すアンテナ選択がない場合は、最少利得量を生じ、丸のプロットが示す全次元空間拡散マトリックスＱおよび全次元チャネルマトリックスＨに基づくアンテナ選択は、アンテナ選択がない場合に比べると限られた量の利得を生じ、正方形のプロットが示す空間拡散マトリックスＱｄおよびチャネルサブマトリックスＨＳに基づく最も適したアンテナ選択が最大利得量を生じる。
【００５２】
図２ＢではＭＲ＝ＮＲ＝４、ＭＴ＝４、ＮＴ＝３、およびＮＳＳ＝２であり、３／４トランスミッタアンテナ選択を生じる。この場合、全次元空間拡散マトリックスＱは以下のように表される。
【数１０】
2010525683.tif 000012
ここでＮＳＳ＝２であり、ＮＳＳ＜ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）である。
【数１１】
2010525683.tif 000013
図２Ｂから分かるように、ここでも、アンテナ選択がない場合が、最少利得量を生じ、全次元空間拡散マトリックスＱおよび全次元チャネルマトリックスＨに基づくアンテナ選択が、アンテナ選択がない場合と比べると限られた量の利得を生じ、空間拡散マトリックスＱｄおよびチャネルサブマトリックスＨＳに基づく最も適したアンテナ選択が、最大利得量を生じている。
【００５３】
図２ＣではＭＲ＝ＮＲ＝４、ＭＴ＝４、ＮＴ＝３、およびＮＳＳ＝３であり、３／４トランスミッタアンテナ選択を生じる。この場合、全次元空間拡散マトリックスＱは以下のように表される。
【数１２】
2010525683.tif 000014
ここでＮＳＳ＝３であり、ＮＳＳ＝ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）であるので、Ｑｄ＝Ｑである、というのは、空間データストリーム数が、ＭＩＭＯチャネルの上限に等しいからである。つまり、アンテナ選択後の実際のＭＩＭＯチャネルは３ｘ４なので、送信可能な殆どの空間データストリームは３である。図２Ｃを参照すると、アンテナ選択がない場合は、最少利得量を生じ、全次元空間拡散マトリックスＱおよび全次元チャネルマトリックスＨに基づくアンテナ選択は、空間拡散マトリックスＱｄおよびチャネルサブマトリックスＨＳに基づく殆どの最適なアンテナ選択と同じ性能を有する（Ｑ＝Ｑｄなので）。
【００５４】
図２ＤではＭＲ＝４、ＮＲ＝２、ＭＴ＝ＮＴ＝２、およびＮＳＳ＝１であり、２／４レシーバアンテナ選択を生じる。この場合、全次元空間拡散マトリックスＱは以下のように表される。
【数１３】
2010525683.tif 000015
ここでＮＳＳ＝１であり、ＮＳＳ＜ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）である。
【数１４】
2010525683.tif 000016
図２Ｄから分かるように、アンテナ選択がない場合が、最少利得量を生じ、全次元空間拡散マトリックスＱおよび全次元チャネルマトリックスＨに基づくアンテナ選択が、アンテナ選択がない場合と比べると限られた量の利得を生じ、空間拡散マトリックスＱｄおよびチャネルサブマトリックスＨＳに基づく最も適したアンテナ選択が、依然として、最大利得量を生じている。
【００５５】
図２ＥではＭＲ＝４、ＮＲ＝３、ＭＴ＝ＮＴ＝３、およびＮＳＳ＝２であり、３／４レシーバアンテナ選択を生じる。この場合、全次元空間拡散マトリックスＱは以下のように表される。
【数１５】
2010525683.tif 000017
ここでＮＳＳ＝２であり、ＮＳＳ＜ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）である。
【数１６】
2010525683.tif 000018
図２Ｅから分かるように、アンテナ選択がない場合が、最少利得量を生じ、全次元空間拡散マトリックスＱおよび全次元チャネルマトリックスＨに基づくアンテナ選択が、限られた量の利得を生じ、空間拡散マトリックスＱｄおよびチャネルサブマトリックスＨＳに基づく最も適したアンテナ選択が、最大利得量を生じている。
【００５６】
以上により空間拡散マトリックスＱｄが計算または決定される方法は特に重要ではないことが理解されよう。故に、実際に空間拡散マトリックスの任意の特定のサイズを決定および計算するには、任意の数理的な、ヒューリスティックな、反復型の、または試行錯誤的な方法を利用することができ、空間拡散マトリックスを計算するのに利用される方法は決定論的ではない。さらに、ここで利用されたマトリックスの「行」および「列」のサイズの特定の配向または定義は任意であって、従来のものに従ったにすぎないので、変更することが可能である。故に、例えば、行のサイズが水平サイズであり、列サイズが垂直サイズであってよく（ここではこちらを想定している）、あるいは、行のサイズが垂直サイズであり、列サイズが水平サイズであってもよい。
【００５７】
さらに、例えば上述のように定義した制約を満たす特定の空間拡散マトリックスの計算等の実際の空間拡散マトリックス式を、図１の無線通信システム１０内（トランスミッタ１２のコントローラ２０またはその他のハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア内、および、レシーバ１６のコントローラ４０またはその他のハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア内）の任意の所望位置で行うこともできる。また、空間拡散マトリックスは、送信システムの利用前に、予め計算されてメモリ２１（または４１）、あるいはシステム１０の他のメモリに記憶されていてもよい。空間拡散マトリックス（１または複数）はさらに、異なるデバイスにより計算または決定されて、送信システム１０のトランスミッタ１２またはレシーバ１４に所望の時間に送信されてもよい。
【００５８】
もちろん、ここで記載した空間拡散マトリックス技術は、ＭＩＭＯ通信システムの単一のレシーバと通信するＭＩＭＯ通信システムのトランスミッタでの利用に限定されず、さらに、ＭＩＭＯ通信システムのトランスミッタが複数のレシーバ（各々には１以上のレシーバアンテナが関連付けられている）と通信する場面で適用されてもよい。
【００５９】
ここで記載された空間拡散マトリックス計算は、例えばメモリ２１、４１のいずれか１つに記憶されるソフトウェアに実装され、コントローラ２０、４０のいずれか１つに対して、または、図１のＭＩＭＯ通信システム１０の空間拡散マトリックス計算部２８に対して関連付けられたプロセッサ上に実装されるものとして記載されているが、これらルーチンはこの代わりに、またはこれに加えて、デジタルまたはアナログハードウェア、ファームウェア、特定用途向け集積回路等に所望に応じて実装されてよい。ソフトウェアに実装されると、ルーチンは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、レーザディスク、または他の記憶媒体といった任意のコンピュータ可読メモリに記憶されてよい。同様に、このソフトウェアは、任意の公知のまたは所望の配信方法により（例えば、電話回線、インターネット、無線接続等の通信チャネルを介して、または、コンピュータ可読ディスク、フラッシュドライブ等の可搬媒体を介して）、ＭＩＭＯシステムデバイス（トランスミッタまたはレシーバ等）に配信されてよい。
【００６０】
上述のアンテナ選択およびトレーニング技術は、例えば、ローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワーク、インターネット、ケーブルおよび衛星に基づく通信システム（例えばインターネット、データ、ビデオ、および音声通信システム）、無線電話システム（セルラー式電話システム、ボイスオーバインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）システム、家庭用無線電話システム等を含む）を介して実装されるような無線コンピュータシステムで利用されるものを含む、任意の種類の無線通信システムに具現化することができる。以後、図３Ａ−３Ｈを参照して、アンテナ選択およびトレーニング技術の様々な実装例を示す。
【００６１】
図３Ａを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、一般的に図３Ａでは４０２として示される信号処理および／または制御回路を含むハードディスクドライブ４００とともに利用されうる。幾らかの実装例においては、信号処理および／または制御回路４０２および／またはＨＤＤ４００の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化および／または暗号化、計算、および／または、磁気記憶媒体４０６へ出力および／または磁気記憶媒体４０６から受信するデータのフォーマッティングを行ってよい。
【００６２】
ＨＤＤ４００は、コンピュータ、情報携帯端末、セルラー式電話機、媒体、またはＭＰ３プレーヤ等のモバイルコンピューティングデバイス、および／または他のデバイスなどのホストデバイス（不図示）と、上述のアンテナ選択およびトレーニング技術を実装しうる１以上の有線または無線通信リンク４０８を介して通信しうる。ＨＤＤ４００は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の低レイテンシー不揮発性メモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４０９に接続されてよい。
【００６３】
図３Ｂを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、一般的に図３Ｂでは４１２として示される信号処理および／または制御回路、および／またはＤＶＤドライブ４１０の大容量データ記憶装置４１８を含みうるデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）ドライブ４１０に具現化されうる、またはこれとともに利用されうる。信号処理および／または制御回路４１２および／またはＤＶＤ４１０の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化、および／または暗号化、計算、および／または、光学記憶媒体４１６から読み出す、および／または光学記憶媒体４１６へ書き込むデータのフォーマッティングを行ってよい。幾らかの実装例においては、信号処理および／または制御回路４１２および／またはＤＶＤ４１０の他の回路（不図示）は、さらに、符号化および／または復号化、および／またはＤＶＤドライブに関する任意の他の信号処理機能を行うこともできる。
【００６４】
ＤＶＤドライブ４１０は、コンピュータ、テレビ、または他のデバイス等の出力デバイス（不図示）と、上述のアンテナ選択およびトレーニング技術を用いて実装されうる１以上の有線または無線の通信リンク４１７を介して通信してよい。ＤＶＤ４１０は、不揮発にデータを記憶する大容量データ記憶装置４１８と通信してよい。大容量データ記憶装置４１８は、図３Ａに示すようなハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を含みうる。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。ＤＶＤ４１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４１９に接続されてもよい。
【００６５】
図３Ｃを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、一般的に図３Ｃでは４２２で示される信号処理および／または制御回路、ＨＤＴＶ４２０のＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶装置の両方またはいずれか１つを含みうる高品位テレビ（ＨＤＴＶ）４２０に具現化されてよい。ＨＤＴＶ４２０は、有線または無線形式でＨＤＴＶ入力信号を受信して、ＨＤＴＶ出力信号をディスプレイ４２６へ出力する。幾らかの実装例においては、信号処理回路および／または制御回路４２２および／またはＨＤＴＶ４２０の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化、および／または暗号化、計算、データフォーマッティング、および／または、必要でありうる任意の他の種類のＨＤＴＶ処理を行ってよい。
【００６６】
ＨＤＴＶ４２０は、光学および／または磁気記憶デバイスなどの、不揮発式にデータを記憶する大容量データ記憶装置４２７と通信してよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示す構成を有してよく、および／または、少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成を有してよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。ＨＤＴＶ４２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４２８に接続されてもよい。ＨＤＴＶ４２０はさらに、上述のビームフォーミング技術を実装してよいＷＬＡＮネットワークインタフェース４２９を介してＷＬＡＮとの接続をサポートしてよい。
【００６７】
図３Ｄを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、ＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶装置を有する車両４３０の制御システム内で利用されうる。幾らかの実装例においては、アンテナ選択およびトレーニング技術は、温度センサ、圧力センサ、回転センサ、気流センサ、および／または任意の他の適切なセンサなどの１以上のセンサからの入力を受信し、および／または、エンジン動作パラメータ、トランスミッション動作パラメータ、および／または他の制御信号を生成する、パワートレイン制御システム４３２内で利用されてよい。
【００６８】
アンテナ選択およびトレーニング技術は、さらに、車両４３０の他の制御システム４４０で実装されうる。制御システム４４０は、同様に、入力センサ４４２からの信号を受信し、および／または、制御信号を１以上の出力デバイス４４４に出力しうる。幾らかの実装例においては、制御システム４４０は、アンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）、ナビゲーションシステム、テレマティックスシステム、車両テレマティックスシステム、車線逸脱システム、車間距離適応走行制御システム、ステレオ、ＤＶＤ、コンパクトディスクなどの車両娯楽システムなどの一部であってよい。さらに他の実装例も考えられる。
【００６９】
パワートレイン制御システム４３２は、データを不揮発式に記憶する大容量データ記憶装置４４６と通信してよい。大容量データ記憶装置４４６は、例えばハードディスクドライブＨＤＤおよび／またはＤＶＤなどの光学および／または磁気記憶デバイスを含んでよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示すような構成を持ってよく、および／または少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成をもってよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。パワートレイン制御システム４３２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４４７に接続されてもよい。パワートレイン制御システム４３２はさらに、上述のアンテナ選択およびトレーニング技術を実装しうるＷＬＡＮネットワークインタフェース４４８を介してＷＬＡＮとの接続をサポートしてもよい。制御システム４４０はさらに大容量データ記憶装置、メモリ、および／またはＷＬＡＮインタフェース（全て不図示）を含んでよい。
【００７０】
図３Ｅを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、１以上のセルラー式アンテナ４５１、一般的に図３Ｅでは４５２として示される信号処理および／または制御回路、セルラー式電話機４５０のＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶装置のいずれか１つまたは両方を含みうるセルラー式電話機４５０に具現化されうる。幾らかの実装例においては、セルラー式電話機４５０は、マイクロフォン４５６、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力４５８、ディスプレイ４６０および／またはキーパッド、ポインティングデバイス、音声駆動および／または他の入力デバイスなどの入力デバイス４６２を含む。信号処理および／または制御回路４５２および／またはセルラー式電話機４５０の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化、および／または暗号化、計算、データフォーマッティング、および／または他のセルラー式電話機能を行ってよい。
【００７１】
セルラー式電話機４５０は、例えばハードディスクドライブＨＤＤおよび／またはＤＶＤなどの光学および／または磁気記憶デバイスなどの、データを不揮発式に記憶する大容量データ記憶装置４６４と通信してよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示すような構成を持ってよく、および／または少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成をもってよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。セルラー式電話機４５０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４６６に接続されてもよい。セルラー式電話機４５０はさらに、ＷＬＡＮとの接続を、ＷＬＡＮネットワークインタフェース４６８を介してサポートしてもよい。
【００７２】
図３Ｆを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、一般的に図３Ｆでは４８４として示される信号処理および／または制御回路、セットトップボックス４８０のＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶装置のいずれか１つまたは両方を含みうるセットトップボックス４８０に具現化されうる。セットトップボックス４８０は、例えばブロードバンドソース等のソースから信号を受信し、テレビおよび／またはモニタおよび／または他のビデオおよび／または音声出力デバイスなどのディスプレイ４８８に適した標準および／または高品位音声／ビデオ信号を出力する。信号処理回路および／または制御回路４８４および／またはセットトップボックス４８０の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化および／または暗号化、計算、データフォーマッティング、および／または任意の他のセットトップボックス機能を行ってよい。
【００７３】
セットトップボックス４８０は、データを不揮発式に記憶する大容量データ記憶装置４９０と通信してよい。大容量データ記憶装置４９０は例えばハードディスクドライブＨＤＤおよび／またはＤＶＤである、光学および／または磁気記憶デバイスを含んでよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示すような構成を持ってよく、および／または少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成をもってよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。セットトップボックス４８０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ４９４に接続されてもよい。セットトップボックス４８０はさらに、ＷＬＡＮとの接続を、上述のアンテナ選択およびトレーニング技術を実装しうるＷＬＡＮネットワークインタフェース４９６を介して支援してもよい。
【００７４】
図３Ｇを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、メディアプレーヤ５００に具現化されうる。アンテナ選択およびトレーニング技術は、一般的に図３Ｇでは５０４として示される信号処理および／または制御回路、メディアプレーヤ５００のＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶デバイスのいずれかまたは両方を実装しうる。幾らかの実装例においては、メディアプレーヤ５００は、ディスプレイ５０７および／または、キーパッド、タッチパッド等のユーザ入力５０８を含む。幾らかの実装例では、メディアプレーヤ５００は、メニュー、ドロップダウンメニュー、アイコン、および／またはポイントアンドクリックインタフェースを、ディスプレイ５０７および／またはユーザ入力５０８を介して利用するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を利用してよい。メディアプレーヤ５００は、さらに、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力５０９を含む。信号処理および／または制御回路５０４および／またはメディアプレーヤ５００の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化、および／または暗号化、計算、データフォーマッティング、および／または任意の他のメディアプレーヤ機能を行ってよい。
【００７５】
メディアプレーヤ５００は、圧縮音声および／またはビデオコンテンツなどのデータを不揮発式に記憶する大量データ記憶装置５１０と通信してよい。幾らかの実施例においては、圧縮音声ファイルは、ＭＰ３形式あるいは他の適切な圧縮音声および／またはビデオ形式に準拠するファイルを含む。大容量データ記憶装置は、例えばハードディスクドライブＨＤＤおよび／またはＤＶＤなどの、光学および／または磁気記憶デバイスを含んでよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示すような構成を持ってよく、および／または少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成をもってよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。メディアプレーヤ５００はＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ５１４に接続されてもよい。メディアプレーヤ５００はさらに、ＷＬＡＮとの接続を、ここで記載されるアンテナ選択およびトレーニング技術を実装しうるＷＬＡＮネットワークインタフェース５１６を介して支援してもよい。さらに他の実施例が、上述されたものに加えて考えられる。
【００７６】
図３Ｈを参照すると、アンテナ選択およびトレーニング技術は、１以上のアンテナ６１８、一般的に図３Ｈでは６０４として示される信号処理および／または制御回路、ＶｏＩＰ電話機６００のＷＬＡＮインタフェースおよび／または大容量データ記憶デバイスのいずれかまたは両方を含みうるＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）電話機６００に具現化されうる。幾らかの実装例においては、ＶｏＩＰ電話機６００は、一部に、マイクロフォン６１０、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力６１２、ディスプレイモニタ６１４、キーパッド、ポインティングデバイス、音声駆動および／または他の入力デバイスなどの入力デバイス６１６、および、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）通信モジュール６０８を含む。信号処理および／または制御回路６０４および／またはＶｏＩＰ電話機６００の他の回路（不図示）は、データ処理、符号化、および／または暗号化、計算、データフォーマッティングおよび／または他のＶｏＩＰ電話機の機能を行いうる。
【００７７】
ＶｏＩＰ電話機６００は、例えばハードディスクドライブＨＤＤおよび／またはＤＶＤなどの光学および／または磁気記憶デバイスなどの、データを不揮発式に記憶する大容量データ記憶装置６０２と通信してよい。少なくとも１つのＨＤＤが図３Ａに示すような構成を持ってよく、および／または少なくとも１つのＤＶＤが図３Ｂに示す構成をもってよい。ＨＤＤは、直径が約１．８"より小さい１以上のプラッタを含むミニＨＤＤであってもよい。ＶｏＩＰ電話機６００は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシー不揮発性メモリ、および／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ６０６に接続されてもよい。ＶｏＩＰ電話機６００は、ここで記載したアンテナ選択およびトレーニング技術を実装しうるＷｉ‐Ｆｉ通信モジュール６０８を介してＶｏＩＰネットワーク（不図示）との通信リンクを構築するよう構成される。
【００７８】
さらに、これまでアンテナ選択およびトレーニング技術を、具体例を参照しながら記載してきたが、これらは例示的目的のみからであり、本発明を限定しようとする意図はなく、当業者には明確なように、本発明の精神および範囲から逸脱しない範囲で、開示された実施形態に対して変更、追加、および／または削除を行うことが可能である。
【図１】
2010525683.tif 000019
【図２Ａ】
2010525683.tif 000020
【図２Ｂ】
2010525683.tif 000021
【図２Ｃ】
2010525683.tif 000022
【図２Ｄ】
2010525683.tif 000023
【図２Ｅ】
2010525683.tif 000024
【図３Ａ】
2010525683.tif 000025
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【国際調査報告】
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