(57)【要約】  アンテナパンクチャを利用して無線ＭＩＭＯデバイスにビーム形成を行い、あるサブキャリアへのデータ送信に利用される送信アンテナの数を低減する。従来の方法では、Ｎ個の空間ストリームを利用して空間多重を行う場合、Ｎ個の送信アンテナを利用して各サブキャリアへの送信を行っていた。本発明の少なくとも１つの実施形態では、１以上のサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナを利用することで、チャネル容量を向上させた。【選択図】  図９
2010501151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データをＮ個の空間ストリームに分割して、空間多重ＭＩＭＯを行う工程と、
各空間ストリームについて、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアにデータシンボルを割り当てる工程と、
１つの送信時刻において、制御情報に応じて、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することで、対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル容量を増加する工程と、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、方法。
【請求項２】
前記制御情報は、前記送信時刻より前に遠隔の受信デバイスから受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記遠隔の受信デバイスは、前記制御情報を前記ＭＩＭＯチャネルのチャネル情報に少なくとも基づいて生成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御情報は前記送信時刻より前にローカルに生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することは、全送信電力Ｐａを割り当てられた第１のサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することを含み、前記第１のサブキャリアについて前記Ｎ個の送信アンテナ各々からＰａ／Ｎの電力レベルが送信され、
前記少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することは、全送信電力Ｐｂを割り当てられた第２のサブキャリアについてＬ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することを含み、ＬはＮより小さく、前記第２のサブキャリアについて前記Ｌ個の送信アンテナ各々からＰｂ／Ｌの電力レベルが送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信アンテナは仮想アンテナである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
入力データから、空間多重ＭＩＭＯに利用するＮ個の空間ストリームを生成する空間ストリームインタリーバと、
前記Ｎ個の空間ストリーム各々に関して、当該空間ストリームからのシンボルを、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て機能と、
前記Ｎ個の空間ストリームにアンテナパンクチャを行って、特定の送信時刻において、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信して、対応するＭＩＭＯチャネルの容量を増加する、アンテナパンクチャロジックと、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、装置。
【請求項８】
前記アンテナパンクチャロジックは、遠隔の受信デバイスから受信する制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記アンテナパンクチャロジックは、チャネル情報に基づきローカルに生成された制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記サブキャリア割り当て機能は、シリアル／パラレルコンバータを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記送信アンテナは仮想アンテナである、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
第１のサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信する場合、前記第１のサブキャリアに割り当てられた電力は、前記Ｎ個未満の送信アンテナ間で均等に分割される、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
命令が記憶された記憶媒体を含む物品であって、
前記命令はコンピューティングプラットフォームに実行されると、
入力データをＮ個の空間ストリームに分割して、空間多重ＭＩＭＯを行い、
各空間ストリームについて、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアにデータシンボルを割り当て、
１つの送信時刻において、制御情報に応じて、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することで、対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル容量を増加するよう動作し、
Ｎは１を超える正の整数である、物品。
【請求項１４】
前記制御情報は、前記送信時刻より前に遠隔の受信デバイスから受信される、請求項１３に記載の物品。
【請求項１５】
前記遠隔の受信デバイスは、前記制御情報を前記対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル情報に少なくとも基づいて生成する、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
前記制御情報は前記送信時刻より前にローカルに生成される、請求項１３に記載の物品。
【請求項１７】
複数のダイポール送信アンテナと、
入力データから、空間多重ＭＩＭＯに利用するＮ個の空間ストリームを生成する空間ストリームインタリーバと、
前記Ｎ個の空間ストリーム各々に関して、当該空間ストリームからのシンボルを、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て機能と、
前記Ｎ個の空間ストリームにアンテナパンクチャを行って特定の送信時刻において、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信して、対応するＭＩＭＯチャネルの容量を増加する、アンテナパンクチャロジックと、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、システム。
【請求項１８】
前記アンテナパンクチャロジックは、遠隔の受信デバイスから受信する制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アンテナパンクチャロジックは、チャネル情報に基づきローカルに生成された制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記複数のダイポール送信アンテナは、Ｎ個を超えるダイポール送信アンテナを含む、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電子通信に係り、より詳しくは、通信システムにおいてビーム形成を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイモ（ＭＩＭＯ）は、通信チャネルの各端で多数のアンテナ（またはその他の変換器）を利用する通信技術である。例えば、多数の送信アンテナを用いて無線チャネルに信号を送信し、多数の受信アンテナを用いて該チャネルの他端で信号を受信することができる。ＭＩＭＯ技術は、アレイ利得、ダイバーシティ利得、および同一チャネル干渉による拒否の増加などの利点を提供することで、チャネルのスペクトル効率を向上させることができる。これら利点を利用して、データレート、交信距離、信頼性、ユーザサービスの数、および／またはその他の操作パラメータの増加が可能となりうる。マルチキャリア通信は、幾らもの比較的狭帯域のサブチャネルを利用して、１地点から他の地点へデータを送信する技術のことである。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）などのマルチキャリア技術の利用により、符号間干渉（ＩＳＩ）およびその他の有害なチャネル効果を妨害できる。ＭＩＭＯに基づくシステム内にマルチキャリア通信技術を効率的に実装する方策が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明のフィーチャを組み込みうる例示的な無線ネットワーク配置を示すブロック図である。
【図２】従来のアンテナ選択と本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャとの間の差異を示す。
【図３】従来のアンテナ選択と本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャとの間の差異を示す。
【図４】従来のアンテナ選択と本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャとの間の差異を示す。
【図５】本発明の一実施形態による例示的な送信システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による単一のサブキャリア用の送信システム内でアンテナパンクチャを行うことに利用されうる例示的なアンテナパンクチャロジックを示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態により利用されうる別の例示的な送信システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による例示的なアンテナスイッチ配置を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャを行う例示的方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
以下の詳細な記載において、本発明が実施されうる特定の実施形態を示す添付図面について言及する。これら実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分な詳細を記載する。本発明の様々な実施形態は、互いに異なっていても、互いに排他的な場合ばかりとは限らない。例えば、ここで一実施形態に関して記載される特定のフィーチャ、構造、または性質は、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り他の実施形態においても実装可能である。加えて、各開示実施形態の個々の要素の一または配置も、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り変更されてよい。故に以下の詳細な記載は、限定的な意味で捉えられるべきではなく、本発明の範囲は、請求項が可能とする均等物の全範囲とともに、添付請求項のみにより定義され、適切な解釈がなされる。図面において、同様の参照番号を付して、幾らかの図面に亘る同じまたは類似した機能を示す。
【０００５】
図１は、本発明のフィーチャを組み込みうる例示的な無線ネットワーク配置１０を示すブロック図である。示されている通り、送信デバイス１２は受信デバイス１４と無線チャネルを介して通信する。送信デバイス１２および受信デバイス１４は両方とも、多数のアンテナを含む。例えば、図示されている実施形態において、送信デバイス１２は３つの送信アンテナ１６を含み、受信デバイス１４は２つの受信アンテナ１８を含む。他の実施形態では、異なる数のアンテナを含めてよい。例えば、ダイポール、パッチ、ヘリカルアンテナ、および／またはその他を含む、任意の種類のアンテナを利用することができる。送信デバイス１２および受信デバイス１４両方が多数のアンテナを有するので、マイモ（ＭＩＭＯ）技術を用いることで、データを無線チャネル経由で送信することができる。ＭＩＭＯを利用すると、無線チャネルは、ＭＩＭＯチャネルと称されうる。送信デバイス１２および受信デバイス１４は、各々、無線通信が可能な任意の種類のデバイスまたはシステムと関連付けられてよい。これらには、例えば、無線ネットワーク技術を有するラップトップ型、パームトップ型、デスクトップ型、またはタブレット型コンピュータ、無線ネットワーク技術を有する携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機または他の手持ち型の無線通信機、無線基地局またはアクセスポイント、無線ネットワーククライアントデバイス、通信衛星、通信衛星内のトランシーバ、地上無線リンクと関連付けられたトランシーバ、超携帯型パーソナルコンピュータ（ＵＭＰＣ）、ページャ、および／または他のデバイスまたはシステムが含まれる。
【０００６】
空間多重として知られている一ＭＩＭＯ技術においては、入力データがＮ個の空間ストリームに送信前に分割される（Ｎは１を超える正の整数である）。Ｎ個の空間ストリームからのデータは、独立して且つ同時にＭＩＭＯチャネルへＮ個の送信アンテナを利用して送信されうる。ＭＩＭＯの他端の受信機では、受信アンテナの数が送信アンテナの数より大きいまたは等しい限りにおいて、該Ｎ個の空間ストリームをデマルチプレクスすることができる。受信デバイスは、例えば、最尤（ＭＬ）受信機、ゼロ・フォース（zero-forcing）受信機、最小二乗平均偏差（ＭＭＳＥ）受信機、および／または、送信データを復元するのに利用される幾らかの他の種類の受信機を含みうる。独立したシンボルストリームは各アンテナを利用して送信されるので、空間多重はＭＩＭＯチャネルで比較的高いスループットを達成することができる。
【０００７】
マルチキャリア通信は、複数のサブキャリアを利用して１つのチャネルを介して並列にデータを送信する技術である。マルチキャリア通信の今日非常に人気のある１形態が、多重直交サブキャリアを利用して１チャネルを介してデータを送信する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）である。他の形態のマルチキャリア通信も存在する。本発明の一側面では、マルチキャリア通信技術を利用するＭＩＭＯシステムの性能を向上させる技術を提供する。
【０００８】
アンテナ選択は、ＭＩＭＯ可能なデバイスまたはネットワークで、アクティブな通信用に利用可能な数未満のアンテナを選択するのに利用しうる技術である。ＭＩＭＯチャネルで空間多重を利用している場合、典型的に各空間ストリームにつき１送信アンテナが利用される。故に、アンテナ選択を空間多重とともに実装する場合には、選択するアンテナの数が、利用している空間ストリーム数と等しくなるよう選択を行う。本発明を想到する際、サブキャリア送信アンテナ数の制約を緩めて、サブキャリアベースでサブキャリアに対する空間多重を行うアンテナ数をさらに低減させることで、追加的に容量利得が得られるということが分かった。この技術をここでは「アンテナパンクチャ」と称することにする。アンテナパンクチャは、サブキャリアによっては、空間ストリーム数より少ない数のアンテナを利用することで、対応するＭＩＭＯチャネルの全容量がより高くなる場合がある、と認識している。
【０００９】
図２、３、および４は、従来のアンテナ選択と本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャとの間の差異を示す。これら図面は各々、９個のサブキャリア（列で示す）を利用して、３つの利用可能な送信アンテナ（行で表す）が存在するマルチキャリアＭＩＭＯシステムの、特定の送信時刻の送信シナリオを表している。図面の網掛け部分は、特定のサブキャリアについてアクティブなアンテナを示す。図２および３は、２つの空間ストリームを利用する空間多重配置でのアンテナ選択を示す。図２の例では、サブキャリア（サブキャリア０‐８）各々について同じ２つのアンテナを選択するアンテナ選択処理を利用している。図３の例では、サブキャリア各々について異なる２つのアンテナのセットを選択することのできるアンテナ選択処理を利用している。図２および図３両方において、各サブキャリアについて選択されるアンテナ数は、空間ストリーム数に等しい。つまり、各サブキャリアにおいて、各空間ストリームに１つのアンテナを選択している。
【００１０】
図４は、本発明の一実施形態による、３つの空間ストリームを空間多重とともに利用するＭＩＭＯチャネルについてのアンテナパンクチャ利用例を示す。示されているように、マルチキャリア帯域における各サブキャリアについて異なる数のアクティブアンテナを利用しうる。例えば、図４を参照すると、３つのアンテナがサブキャリア０についてアクティブであり、２つのアンテナがサブキャリア１についてアクティブであり、３つのアンテナがサブキャリア２についてアクティブであり、２つのアンテナがサブキャリア３についてアクティブである、等々である。故に、各サブキャリアについてアクティブなアンテナ数は、利用されている空間ストリーム数と等しくなくて（つまり、それより少なくて）よい。１つのサブキャリアについて利用されるアンテナ数が空間ストリームの数より少ない場合、そのサブキャリアに関するデータシンボルのうち１以上が送信されない（つまり、該シンボルは消去される）。別の側面からみると、これらシンボルはゼロの電力で送信される、ということもできる。消去されたシンボルは、対応するＦＥＣ符号の誤り訂正機能を利用すれば受信デバイスで復元することができる。アンテナパンクチャは、１以上の符号ビットを除外（パンクチャする）して、利用される符号のレートを調節することのできる、符号パンクチャの概念に似ている。
【００１１】
ＭＩＭＯチャネルにおけるアンテナパンクチャの目的は、典型的に、チャネルの幾らかの性能特性（チャネル容量）を高めることである。１つの可能性ある方法においては、受信デバイスで生成されるチャネル情報を利用して、該受信デバイスでアンテナパンクチャ計算を実行することができる。受信デバイスは、アンテナパンクチャ情報を送信デバイスに送り返して、次の送信に役立てることができる。他の可能性ある方法において、チャネル情報が送信デバイス内にある場合（例えば、閉ループＭＩＭＯ実施形態で暗黙的または明示的フィードバックが利用される場合など）、該送信デバイス内でアンテナパンクチャ計算を実行することができる。共通ＭＩＭＯチャネル内で多数のアンテナが同じ周波数で送信を行う幾らかの場合においては、送信アンテナのうち１つが特定のサブキャリアの他の送信アンテナに大量の干渉を生じる場合がある。アンテナパンクチャを利用すると、該サブキャリアに対する、該干渉を生じるアンテナの送信を妨げることができるので、干渉を低減し、容量が向上する。ＭＩＭＯチャネル用のチャネルマトリクスが２以上の等しい行（または略等しい行）を有する場合、利用されている送信アンテナのうち１つが上述の干渉を生じるアンテナとなる場合がある。
【００１２】
概して、アンテナパンクチャは、ＭＩＭＯチャネルの容量を向上するのに利用されうるビーム形成の１形態である。ビーム形成をＭＩＭＯシステムで行う最適な方法は、特異値分解（ＳＶＤ）ＭＩＭＯとして知られている。ＳＶＤ技術をビーム形成に利用すると、最適なレベルの容量向上を達成することができる。しかし、ＳＶＤ  ＭＩＭＯは、受信デバイスから送信デバイスへ大量のフィードバック送信を要する。この対極には、フィードバックを必要としない「空間拡張（space expansion）」であるが、これは比較的容量向上量が小さい。アンテナパンクチャは、ＳＶＤ  ＭＩＭＯと空間拡張との間のトレードオフである。つまり、アンテナパンクチャは、容量向上量レベルはほどほどであるが、必要とするフィードバック量を比較的低く抑えることができる、ということである（つまり、アンテナパンクチャを受信デバイスで決定する場合）。幾らかの実施形態においては、アンテナパンクチャを、サブキャリアごとに数ビットのフィードバックだけで実装することができる。３×３のＭＩＭＯ実装において、これはＳＶＤが必要とするフィードバック量の約２０分の１である。アンテナパンクチャはさらに、誤り訂正符号をアンテナ選択実装が利用するのと同じ有限数のレートおよび変調に制限することができる。
【００１３】
アンテナパンクチャ情報を受信デバイスで計算して送信デバイスにフィードバックする場合、受信デバイスは、保証する送信のどこでパンクチャが行われるかを知ることができる。この情報を受信デバイスで利用すると、受信した情報をより信頼性高く復号することができる。受信機は、例えば、どの配置点（constellation point）が送信されたかの判断を試みる代わりに、それらをヌルにすることでノイズだけのサブキャリアを避けることができる。
【００１４】
図５は、本発明の一実施形態による例示的な送信システム５０を示すブロック図である。後で詳述するように、送信システム５０は、マルチキャリア、ＭＩＭＯに基づくネットワークでアンテナパンクチャを行うことができる。図５の送信機は、無線デバイスまたはシステム内でアンテナパンクチャを行うのに利用できるアーキテクチャの一種の一例に過ぎない。この代わりに他の送信機配置を利用してもよい。図５に示すように、送信システム５０は、前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダ５２、空間ストリームインターリーバ５４、第１、第２、および第３のシンボルジェネレータ５６、５８、６０、第１、第２、および第３のシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）コンバータ６２、６４、６６、アンテナパンクチャロジック６８、第１、第２、および第３のマッパ／モジュレータ（Ｍ／Ｍ）７０、７２、７４、第１、第２、および第３の逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部７６、７８、８０、第１、第２、および第３のサイクリックプレフィクス（ＣＰ）インサータ８２、８４、８６、第１、第２、および第３の無線周波数（ＲＦ）送信機８８、９０、９２、および第１、第２、および第３の送信アンテナ９４、９６、９８を含みうる。ＦＥＣエンコーダ５２は、所定の誤り訂正符号を利用して、入力ビットストリームを符号化する。続いて、空間ストリームインターリーバ５４は、符号化されたビットのシリアルストリームをインターリーブして、空間多重を行うのに利用する多数の空間ストリームを生成する。示された実施形態では、空間ストリームインターリーバ５４が生成した空間ストリーム数は３つであり、これは利用可能な送信アンテナ９４、９６、９８の数と等しい。空間ストリームの数、利用可能な送信アンテナの数、およびマルチキャリアシンボルごとのサブキャリアの数は、実装例により異なっていてよい。
【００１５】
第１、第２、および第３のシンボルジェネレータ５６、５８、６０は、各々、対応する空間ストリームの符号化ビットを受信して、これらビットを１以上の変調法に基づいてシンボルに分類する。Ｓ／Ｐコンバータ６２、６４、６６は、各々、対応する空間ストリームに関連付けられたシンボルのシリアルストリームを、１マルチキャリアシンボル（例えば１ＯＦＤＭシンボル）のサブキャリアに関連付けられたパラレル表現に変換する。故に、各シンボルは、パラレル表現における自身の位置に基づいてサブキャリアと関連付けられることになる。アンテナパンクチャロジック６８は次にアンテナパンクチャを空間ストリームの個々のサブキャリアに対して適用してよい。図に示すように、アンテナパンクチャロジック６８は、制御情報に応じてアンテナパンクチャを行ってよい。先に記載にたように、幾らかの実施形態では、受信デバイスは、アンテナパンクチャ制御情報を生成して、送信デバイスにフィードバックしてよい。このフィードバック情報（またはその波生物）は、その後アンテナパンクチャロジック６８へ送られうる。他の実施形態においては、アンテナパンクチャ制御情報は、パンクチャを行うローカルデバイス内（または他の場所）で生成されてもよい。
【００１６】
アンテナパンクチャロジック６８が出力するアンテナパンクチャデータは、Ｍ／Ｍ７０、７２、７４へ送られ、ここで、各シンボルのビットを、利用される変調法と関連付けられた配置点に変換する。配置点は、その後、マルチキャリアシンボルの、対応するデータサブキャリアを変調するのに利用されうる。
【００１７】
示してはいないが、典型的にパイロットシンボル／トーンが処理中のある時点で追加される。各空間ストリームの変調されたサブキャリアは、次に、対応するＩＤＦＴ７６、７８、８０に送られ、周波数領域の表現から時間領域の表現へ変換される。例えば逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などを含む任意の種類のＩＤＦＴを利用することができる。ＩＤＦＴ７６、７８、８０は、その出力で時間領域のサンプルに対してパラレル／シリアル変換を適用してよい。ＣＰインサータ８２、８４、８６は、各々、対応する時間領域の信号にサイクリックプレフィクスを挿入して、マルチキャリアシンボルを完成させる。マルチキャリアシンボルはその後、対応するＲＦ送信機８８、９０、９２へ送られ、ここでそれらがベースバンド信号からＲＦ信号へ変換される。ＲＦ信号はその後、対応するアンテナ９４、９６、９８から送信されうる。ＲＦ送信機８８、９０、９２は、各々、例えばデジタル／アナログ変換、アップコンバート、信号増幅、信号フィルタ、および／またはＲＦ送信機で通常行われる他の機能を行ってよい。
【００１８】
図６は、本発明の一実施形態による送信システムでアンテナパンクチャを行うことに利用されうる例示的なアンテナパンクチャロジック１００を示すブロック図である。図６のアンテナパンクチャロジック１００は、単一のサブキャリアと利用される。別個のアンテナパンクチャロジック１００を各サブキャリアに提供してもよく、または、多数のサブキャリアが１つのアンテナパンクチャロジック１００を共有してもよい。少なくとも１つの実施形態では、単一のアンテナパンクチャロジック１００をマルチキャリア帯域幅の全てのサブキャリア（次々と）に利用する。アンテナパンクチャロジック１００をソフトウェアに実装することもできる。図６に示すように、アンテナパンクチャロジック１００は、特定のサブキャリアに対応する各空間ストリームから１つのシンボルを（つまり、ＳＳ１からシンボルＳ１、ＳＳ２からシンボルＳ２、ＳＳ３からシンボルＳ３という具合に）受信してよい。制御情報に基づいて、アンテナパンクチャロジック１００は、対応する出力においてゼロまたは幾らかの他の所定の（ダミー）シンボルで、１以上の入力シンボルを代用してもよい。例えば、図６の例においては、アンテナパンクチャロジック１００は、対応する出力へとシンボルＳ１およびＳ２を渡しているが、シンボルＳ３はゼロで代用している。異なる制御情報を利用すると、他のパンクチャパターンを得られる。一つの可能性のある方法では、アンテナパンクチャロジック１００は、入力シンボルの行ベクトルをパンクチャマトリクスで乗算して以下のような出力シンボルを得ることでパンクチャ機能を行ってよい。
【数１】
2010501151.tif 000003
【００１９】
ここで、Ｐはパンクチャマトリクスであり、Ｓｉは入力シンボルであり、Ｓ'ｉは出力シンボルである。特定のサブキャリアにパンクチャ処理をする必要がない場合、そのパンクチャマトリクスは、例えば以下の恒等マトリクスとなる。
【数２】
2010501151.tif 000004
【００２０】
パンクチャ処理が行われる場合の幾らかのパンクチャマトリクスは以下のもの等を含む。
【数３】
2010501151.tif 000005
先に記載したように、特定のサブキャリアでは任意の数のアンテナにパンクチャ処理を施してよいが、各サブキャリアについて少なくとも１つのアンテナが典型的にアクティブであるよう残さなくてはならない。本発明の少なくとも１つの実施形態では、アンテナパンクチャロジック１００は、デバイスのマッパ／モジュレータ（例えば図５のＭ／Ｍ６６、６８、７０）の一部として実装されてもよい。例えば、制御信号は、マッパ／モジュレータに送られて、各サブキャリアについてどのアンテナからゼロ出力電力で送信するか、制御してよい。この代わりに、他のアンテナパンクチャ技術も利用できる。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施形態においては、アンテナパンクチャが行われている間に、１つのサブキャリアに割り当てられる全送信電力を維持する。Ｎ個の送信アンテナをＮ個の空間ストリームに利用し、特定のサブキャリアに割り当てられる電力がＰｉであるような典型的なシナリオにおいては、そのサブキャリアの各アンテナに利用される電力はＰｉ／Ｎとなる。アンテナパンクチャを利用すると、アクティブアンテナ各々に割り当てられる電力は増加しうる。例えば、アンテナパンクチャ利用中に、１サブキャリアについてＬ個のアンテナがアクティブだとすると（Ｌ＜Ｎ）、各アンテナに割り当てられる電力はＰｉ／Ｌとなり、Ｐｉ／Ｎより大きくなる。幾らかのほかの実施形態では、Ｌ個の選択されたアンテナに割り当てられる電力は、パンクチャ法を利用しなかった場合（つまりＰｉ／Ｎ）と同じになる。他の送信電力法も利用できる。少なくとも１つの実施形態では、各サブキャリアの電力レベルは、マッパ／モジュレータ（例えば図５のＭ／Ｍ６６、６８、７０）内で付与される。
【００２２】
図５の送信システム５０では、空間ストリーム数は利用可能な送信アンテナ数に等しい。図７は、利用可能なアンテナ数が空間ストリーム数より大きい場合にアンテナパンクチャを行うのに利用されうる例示的な送信システム１１０を示すブロック図である。示されているように、送信システム１１０は、３つの空間ストリームを生成するが、５つの利用可能な送信アンテナ１１４、１１６、１１８、１２０、１２２を有する。加えて、送信システム１１０は、５つの利用可能な送信アンテナ１１４、１１６、１１８、１２０、１２２各々について、専用の送信チェーン１２４を含む。送信システム１１０は、アンテナパンクチャを含むアンテナ選択機能を行うビーム形成ロジック１１２を含む。つまり、各サブキャリアについて、ビーム形成ロジック１１２は、３つの空間ストリームからのシンボルを、制御情報に基づいて、３つ以下の送信アンテナ１１４、１１６、１１８、１２０、１２２に送ることができる。１つの可能性ある方法では、同じ三つのアンテナをシステム内のサブキャリア各々に利用するが、サブキャリアの幾らかではさらにこれら３つのアンテナのアンテナパンクチャが含まれてよい。別の方法では、システムの各サブキャリアについて、送信アンテナの異なる組み合わせ（１から３のアンテナそれぞれから）が、利用可能な５つの中から選択されてよい。この方法を採用すると、アンテナのうち５つ全てが送信中に利用可能となるが、各サブキャリアについては最大で３つのアンテナしか利用しない。
【００２３】
少なくとも１つの実施形態においては、ビーム形成ロジック１１２は、特定のサブキャリアの入力シンボルの行ベクトルを、単にビーム形成マトリクスで乗算して、該サブキャリア用の出力シンボルのベクトルを達成する。この出力シンボルはその後、適切なマッパ／モジュレータに配信される。例えば、何のパンクチャも施さず、１つのサブキャリアについてアンテナ１１４、１１６、および１１８を選択したとすると、以下のビーム形成マトリクスが利用されうる。
【数４】
2010501151.tif 000006
【００２４】
該サブキャリアについてアンテナ１１４、１１６、および１１８が選択されると、アンテナ１１６がパンクチャされるので、以下のビーム形成マトリクス等が利用されうる。
【数５】
2010501151.tif 000007
前の場合同様、様々な実施形態で、受信デバイス内に、送信デバイス自身内に、またはその他の位置に、制御情報を生成してよい。
【００２５】
図７の送信システム１１０では、利用可能な送信アンテナ１１４、１１６、１１８、１２０、１２２各々に関連付けられた専用送信チェーン１２４がある。実装コストを低減する目的からは、送信チェーン１２４の数を、空間ストリーム数に等しくなるまで低減することが望ましいと思われる。アンテナスイッチを利用して、空間ストリーム各々について利用可能なアンテナから１つのアンテナを選択してよい。図８は、本発明の一実施形態による例示的なアンテナスイッチ配置１３０を示すブロック図である。スイッチ配置１３０は、例えば、利用可能なアンテナ数が空間ストリーム数を超える場合に図５のシステム５０とともに利用することができる。示されているように、スイッチ配置１３０は、多数の送信チェーン１３２、１３４、１３６、およびアンテナスイッチ１３８を含む。送信チェーン１３２、１３４、１３６の数は、利用されている空間ストリームの数に等しい。アンテナスイッチ１３８は複数のアンテナ１４０、１４２、１４４、１４６、１４８に連結される。示されているように、アンテナの数（例示した実施形態では５つ）は、送信チェーンの数（例示した実施形態では３つ）より多い。アンテナスイッチ１３８は、各送信チェーン１３２、１３４、１３６の出力を、対応する空間ストリームについて選択されたアンテナへ、制御可能な形で結合することができる。アンテナスイッチ１３８は、接続方法を特定する制御信号を受信しうる。アンテナパンクチャをアンテナパンクチャロジック６８に適用してよい（図５参照）。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施形態においては、アンテナパンクチャ法の決定は、排他的検索法を利用して行われる。先ず、アンテナパンクチャ法の利用を前提に、可能な全てのアンテナ選択法を決定する。各可能なアンテナ選択法について、その後、性能測定基準値を計算する（例えばチャネルのシャノン容量など）。性能測定基準値が一番高かったアンテナ選択法をその後の送信について選択する。他の技術を利用することもできる。
【００２７】
図９は、本発明の一実施形態によるアンテナパンクチャを行う例示的方法１６０を示すフローチャートである。この方法は、例えば、空間多重を実装するＭＩＭＯ可能なデバイスまたはシステム内に実装されうる。先ず、入力データをＮ個の空間ストリームに分割する（ブロック１６２）。任意の数の空間ストリーム（２以上）を利用して空間多重を行ってよい。空間ストリーム内のデータシンボルを、マルチキャリア（例えばＯＦＤＭ）帯域のサブキャリアに割り当てる（ブロック１６４）。送信時刻において、幾らかのサブキャリアについて、Ｎ個の送信アンテナから空間ストリームのシンボルを送信する。つまり、これらサブキャリアについては、アンテナパンクチャを行わない。しかし少なくとも１つのサブキャリアについては、送信時刻において、Ｎ個未満の送信アンテナからシンボルを送信する（ブロック１６６）。このサブキャリアは、アンテナパンクチャを行われることになる。この例は図４で示されており、この例では、サブキャリア１、３、４、６、７、および８がアンテナパンクチャを行われるが、サブキャリア０、２、および５には行われない。アンテナパンクチャは、制御情報に応じて行われうる。制御情報は遠隔地で生成されてよい（例えば、遠隔の受信デバイスなど）、またはローカルに（例えば、送信デバイス自身内で）生成されてもよい。アンテナパンクチャは全ての送信時刻に行われる必要はない。
【００２８】
上述の記載では、アンテナパンクチャを物理的送信アンテナの文脈で説明してきた。しかし、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、アンテナパンクチャを「仮想アンテナ」との関連で利用する。「仮想アンテナ」という用語は、幾らかの固定結合マトリクス（fixed combining matrix）により物理アンテナに接続され、生成する信号がｘ＝ＦＷｓで表されるような出力プローブのことを称する。
【００２９】
ここでＦは固定マトリクス（例えば、離散フーリエ変換マトリクスなど）であり、Ｗはアンテナパンクチャマトリクスであり、ｓは空間拡張されたシンボルのベクトルである。仮想アンテナのより詳しい説明は、「Description and Link Simulations of MIMO Schemes for OFDMA based E-UTRA Downlink Evaluation,」 3GPP R1-050903, Qualcomm Europeに見つかり、これを参照として組み込む。
【００３０】
本発明の技術は、無線システム内での利用に制限されない。有線システム内への適用も可能である。例えば、少なくとも１つの実施形態では、パンクチャ技術をデジタル加入者回線（ＤＳＬ）または非対称デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）システム内で利用する。
【００３１】
本発明の技術および構造は、任意の様々な異なる形式で実装されてよい。例えば、本発明のフィーチャは、無線機能を有するラップトップ型、パームトップ型、デスクトップ型、およびタブレット型コンピュータ、無線機能を有する携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機または他の手持ち型の無線通信機、ページャ、通信衛星、無線機能を有するカメラ、無線機能を有する音声／ビデオデバイス、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）および他のネットワークインタフェース構造、基地局、無線アクセスポイント、集積回路に、機械読み取り可能な媒体上に記憶される命令および／またはデータ構造として、および／または他の形式で具体化されてよい。利用可能な機械読み取り可能な媒体の様々な種類の例としては、フロッピーディスク、ハードディスク、光学ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、磁気光学ディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気カードまたは光学カード、フラッシュメモリ、および／または他の種類の電子命令またはデータ記憶に適した媒体が含まれうる。ここで利用される「ロジック」という用語は、例を挙げると、ソフトウェアまたはハードウェアおよび／またはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせを含みうる。
【００３２】
ブロック図に示す個々のブロックは、その性質が機能的であってもよく、必ずしも離散ハードウェアエレメントに対応していなくてもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態では、ブロック図の２以上のブロックをデジタル処理デバイス内のソフトウェアに実装する。デジタル処理デバイスには、例えば、汎用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、リスクコンピュータ（ＲＩＳＣ）、コンプレックス・インストラクション・セット・コンピュータ（ＣＩＳＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、エイシック（ＡＳＩＣ）、および／または、上述のものの組み合わせを含むその他のものが含まれる。ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、およびハイブリッドな実装例も利用可能である。
【００３３】
上述の記載において、本発明の様々なフィーチャを、開示を円滑にすべく１以上の実施形態でグループ化して示した。開示された方法は、請求されている発明が各請求項で明示されているより多いフィーチャを要するという意図を反映しているものとして解釈されるべきではない。そうではなくて、以下の請求項に反映されているように、各開示された実施形態の全てのフィーチャ未満の中に発明的側面が存在する場合がある。
【００３４】
本発明を特定の実施形態との関連で示したが、当業者であれば容易に理解するように、変形例および変更例も本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で可能であることを理解されたい。このような変形例および変更例も、本発明の範囲および添付請求項の範囲内に含むことを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月17日(2009.2.17)
【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】
入力データをＮ個の空間ストリームに分割して、空間多重ＭＩＭＯを行う工程と、
各空間ストリームについて、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアにデータシンボルを割り当てる工程と、
１つの送信時刻において、制御情報に応じて、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することで、対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル容量を増加する工程と、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、方法。
【請求項２】
前記制御情報は、前記送信時刻より前に遠隔の受信デバイスから受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記遠隔の受信デバイスは、前記制御情報を前記ＭＩＭＯチャネルのチャネル情報に少なくとも基づいて生成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御情報は前記送信時刻より前にローカルに生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することは、全送信電力Ｐａを割り当てられた第１のサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することを含み、前記第１のサブキャリアについて前記Ｎ個の送信アンテナ各々からＰａ／Ｎの電力レベルが送信され、
前記少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することは、全送信電力Ｐｂを割り当てられた第２のサブキャリアについてＬ個の送信アンテナからデータシンボルを送信することを含み、ＬはＮより小さく、前記第２のサブキャリアについて前記Ｌ個の送信アンテナ各々からＰｂ／Ｌの電力レベルが送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信アンテナは仮想アンテナである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
入力データから、空間多重ＭＩＭＯに利用するＮ個の空間ストリームを生成する空間ストリームインタリーバと、
前記Ｎ個の空間ストリーム各々に関して、当該空間ストリームからのシンボルを、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て機能と、
前記Ｎ個の空間ストリームにアンテナパンクチャを行って、特定の送信時刻において、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信して、対応するＭＩＭＯチャネルの容量を増加する、アンテナパンクチャロジックと、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、装置。
【請求項８】
前記アンテナパンクチャロジックは、遠隔の受信デバイスから受信する制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記アンテナパンクチャロジックは、チャネル情報に基づきローカルに生成された制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記サブキャリア割り当て機能は、シリアル／パラレルコンバータを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記送信アンテナは仮想アンテナである、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
第１のサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信する場合、前記第１のサブキャリアに割り当てられた電力は、前記Ｎ個未満の送信アンテナ間で均等に分割される、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
コンピュータに、
入力データをＮ個の空間ストリームに分割して、空間多重ＭＩＭＯを行う機能、
各空間ストリームについて、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアにデータシンボルを割り当てる機能、
１つの送信時刻において、制御情報に応じて、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信することで、対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル容量を増加する機能
を実現させ、
Ｎは１を超える正の整数であるプログラム。
【請求項１４】
前記制御情報は、前記送信時刻より前に遠隔の受信デバイスから受信される、請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記遠隔の受信デバイスは、前記制御情報を前記対応するＭＩＭＯチャネルのチャネル情報に少なくとも基づいて生成する、請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記制御情報は前記送信時刻より前にローカルに生成される、請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１７】
複数のダイポール送信アンテナと、
入力データから、空間多重ＭＩＭＯに利用するＮ個の空間ストリームを生成する空間ストリームインタリーバと、
前記Ｎ個の空間ストリーム各々に関して、当該空間ストリームからのシンボルを、１マルチキャリア帯域のデータサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て機能と、
前記Ｎ個の空間ストリームにアンテナパンクチャを行って特定の送信時刻において、前記マルチキャリア帯域の幾らかのデータサブキャリアについてＮ個の送信アンテナからデータシンボルを送信し、前記マルチキャリア帯域の少なくとも１つの他のデータサブキャリアについてＮ個未満の送信アンテナからデータシンボルを送信して、対応するＭＩＭＯチャネルの容量を増加する、アンテナパンクチャロジックと、を備え、
Ｎは１を超える正の整数である、システム。
【請求項１８】
前記アンテナパンクチャロジックは、遠隔の受信デバイスから受信する制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アンテナパンクチャロジックは、チャネル情報に基づきローカルに生成された制御情報に応じて、前記アンテナパンクチャを行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記複数のダイポール送信アンテナは、Ｎ個を超えるダイポール送信アンテナを含む、請求項１７に記載のシステム。
【国際調査報告】
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2010501151.tif 000018