(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多元入力多元出力通信を容易にすることができる無線通信システムにおいて、複数の端末のためにデータ伝送をスケジュールするための方法であって、以下を具備する方法：
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成すること、ここにおいて前記複数の端末の各集合は１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応する；
前記１つ又は複数の端末についてのチャンネル状態情報に基づいた各仮説の性能、又は、前記１つ又は複数の端末に対しての性能基準、を評価すること；
前記の評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つの仮説を選択すること；そして  前記の対応する周波数バンドでのデータ伝送のためにそれぞれの選択された仮説で前記１つ又は複数の端末をスケジュールすること。
【請求項２】
各周波数バンドは、１つ又は複数の周波数サブチャネルのそれぞれのグループに対応する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数の端末は、ダウンリンクデータ伝送にスケジュールされる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成することを更に備え、各サブ仮説は、前記仮説の中の前記１つ又は複数の端末への複数の送信アンテナの1つ又は複数の特定の割り当てに対応し、各サブ仮説の性能が評価され、前記の評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つのサブ仮説が選択される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
各仮説の中の前記１つ又は複数の端末に複数の送信アンテナの1つ又は複数を割り当てることを更に備え、各仮説の前記性能が前記仮説に対する前記アンテナの割り当てに部分的に基づいて評価される、請求項３記載の方法。
【請求項６】
各仮説に対する前記割り当ては、
全ての割り当てられていない送信アンテナの中で最良の基準で送信アンテナと端末の対を識別することと、
前記対の送信アンテナを前記対の端末に割り当てることと、そして
仮説に対する検討から割り当てられた送信アンテナと端末を取り除くことを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数の送信アンテナの1つ又は複数は、前記1つ又は複数の端末のそれぞれの優先順位に基づいて各仮説の中の前記１つ又は複数の端末に割り当てられる、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記複数の送信アンテナは、対応する複数のスループットに関連付けられており、各仮説の中の前記1つ又は複数の端末のうちの最高の優先順位の端末が、前記複数のスループットのうちの最高のスループットと関連付けられる送信アンテナを割り当てられ、前記仮説の中の最低の優先順位の端末が前記複数のスループットのうちの最低のスループットと関連付けられる送信アンテナを割り当てられる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
特定の仮説の複数の端末に対してチャネル応答行列を形成することを更に備え、前記特定の仮説の性能が前記チャネル応答行列に基づいて評価される、請求項３記載の方法。
【請求項１０】
前記評価は、
前記特定の仮説の複数の端末のために複数のビームを生成するために使用されるステアリングベクトルの行列を導出することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記特定の仮説の中の前記複数の端末のそれぞれに対する送信電力を調整するために使用されるスケーリング行列を導出することを更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の端末は、アップリンクデータ伝送にスケジュールされる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成することを更に備え、各サブ仮説が仮説の中の前記１つ又は複数の端末の特定の順序付けに対応し、各サブ仮説の性能が評価され、評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つのサブ仮説が選択される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
仮説の中の各端末の優先順位に基づいて仮説毎に１つの端末の順序付けが形成される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
各サブ仮説は、
処理された信号を提供するために前記サブ仮説の中の前記１つ又は複数の端末から仮説的に送信される信号を処理すること、及び
処理された信号に対して信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）を推定すること
によって評価される、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記処理された信号のＳＮＲは、前記仮説的に送信された信号が処理される特定の順序付けに依存し、前記仮説的に送信された信号が、評価されているサブ仮説に対する端末の順序付けによって決定される特定の順序で処理される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
仮説毎に１つのサブ仮説が形成され、前記サブ仮説に対する端末の順序付けが処理された信号のＳＮＲに基づいて決定される、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
仮説毎に１つのサブ仮説が形成され、仮説の中で最低の優先順位の端末から送信された信号が最初に処理され、最高の優先順位の端末から送信された信号が最後に処理される、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
各仮説の前記性能は、連続除去受信機処理に基づいて評価される、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記連続除去受信機処理は、各仮説の中の前記１つ又は複数の端末から仮説的に送信される複数の信号を復元するために複数の反復を実行し、１回の反復が復元されるそれぞれの仮説的に送信された信号のためである、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
各反復は、
複数の処理された信号を提供するために特定の等化方式に従って複数の入力信号を処理することと、
復号されたデータストリームを提供するために反復で復元されている仮説的に送信された信号に対応する処理された信号を検出することと、そして
入力信号に基づいて複数の修正された信号を選択的に導出すること、及び復号されたデータストリームを原因とした干渉成分をほぼ取り除かせることを含み、そして
第１の反復に対する入力信号が、評価されている仮説の中の前記１つ又は複数の端末から受信される信号であり、以後の各反復に対する入力信号が、先行する反復からの修正された信号である、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
各仮説は、仮説の中の各端末についてのチャネル状態情報（ＣＳＩ）に部分的に基づいて評価される、請求項１記載の方法。
【請求項２３】
前記チャネル状態情報は、信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
特定の周波数バンドについて評価される１つ又は複数の端末の各集合は、その周波数バンドに対する前記集合の中の前記１つ又は複数の端末によって達成されるＳＮＲのそれぞれの行列と関連付けられる、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記チャネル状態情報は、データ伝送のために使用される送信−受信アンテナ対ごとのチャネル利得を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
スケジュールされる各端末に送信されるデータストリーム毎にデータレートを決定することを更に備え、複数のデータストリームが前記決定されたデータレートで送信される、請求項１記載の方法。
【請求項２７】
送信されるデータストリーム毎に使用される符号化及び変調方式を決定することを更に備え、複数のデータストリームが送信の前に前記決定された符号化方式と変調方式に基づいて処理される、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の端末は、複数の空間サブチャネル上でのデータ伝送にスケジュールされる、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
各選択された仮説は、複数の単一入力複数出力（「ＳＩＭＯ」）端末を含み、各ＳＩＭＯ端末は１つの空間サブチャネルを割り当てられる、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
各選択された仮説は、全ての空間サブチャネルを割り当てられた単一のＭＩＭＯ端末を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
各選択された仮説は、ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末の組み合わせを含み、各ＳＩＭＯ端末は１つの空間サブチャネルを割り当てられ、各ＭＩＭＯ端末は２つ又はそれ以上の空間サブチャネルを割り当てられる、請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の端末の少なくとも１つの集合が、それぞれがダウンリンクデータ伝送を受信するように構成された単一のアンテナを有する複数のＭＩＳＯ端末を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の端末の各集合が類似するリンクマージンを有する端末を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３４】
前記性能基準は、特定の周波数バンドに対する仮説の中の前記１つ又は複数の端末によって達成可能な全体のスループットの関数である、請求項１記載の方法。
【請求項３５】
仮説の中の各端末のスループットは、特定の周波数バンドに対する端末により達成される信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）に基づいて決定される、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
各端末のスループットは、特定の周波数バンドの複数の周波数サブチャネルのそれぞれに対する端末により達成される信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）に基づいて決定される、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
周波数バンド毎に前記性能基準の最良の値を有する前記仮説が、スケジューリングのために選択される、請求項１記載の方法。
【請求項３８】
データ伝送のためにスケジュールされる複数の端末を優先することを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項３９】
Ｎが１またはそれより大きい場合に、周波数バンドごとのスケジューリングのために検討される、前記複数の端末のうちの、Ｎ個の最高の優先順位の端末のグループを選択することを更に備える、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
スケジューリングのために検討される前記複数の端末の各端末に対して１つ又は複数の基準を維持することを更に備え、前記端末の優先順位が前記端末に対して維持される前記１つ又は複数の基準に基づいて決定される、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
端末毎に維持される前記１つ又は複数の基準のうちの1つが前記端末により達成される平均スループットに関係する、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の端末の各端末の優先順位は、端末のために維持される１つ又は複数の要因に基づいて決定され、サービスの品質（ＱｏＳ）に関連付けられる、請求項３８記載の方法。
【請求項４３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて、複数の端末に対してダウンリンクデータ伝送をスケジュールするための方法であって、以下を具備する方法：
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成すること、ここにおいて各集合が１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応し、各周波数バンドが１つ又は複数の周波数サブチャネルのそれぞれのグループに対応する；
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成することであって、各サブ仮説が仮説の中の前記１つ又は複数の端末に対する複数の送信アンテナの特定の割り当てに対応する；各サブ仮説の性能を評価すること；
評価された性能に基づき周波数バンド毎に１つのサブ仮説を選択すること；そして
対応する周波数バンドでのダウンリンクデータ伝送のために選択された各サブ仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールすること。
【請求項４４】
前記サブ仮説毎に評価することは、
特定のアンテナの割り当てに基づいてサブ仮説の中の前記１つ又は複数の端末に対する全体的なスループットを決定することを含み、
周波数バンド毎に、最高のスループットのサブ仮説が選択される、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
端末の１つの集合が形成され、各集合内の前記１つ又は複数の端末が優先順位に基づいて選択される、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて、複数の端末に対してダウンリンクデータ伝送をスケジュールするための方法であって、以下を具備する方法：
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成すること、ここにおいて各集合が複数の端末を含み、評価される仮説に対応し、各周波数バンドが１つ又は複数の周波数サブチャネルのそれぞれのグループに対応する；
各仮説の中の複数の端末に対してチャネル応答行列を形成すること；
チャネル応答行列に基づいて各仮説の性能を評価すること；
評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つの仮説を選択すること；そして
対応する周波数バンドでのダウンリンクデータ伝送のために選択された各仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールすること。
【請求項４７】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて、複数の端末に対してダウンリンクデータ伝送をスケジュールするための方法であって、以下を具備する方法：
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成すること、ここにおいて各集合が１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応し、各周波数バンドが１つ又は複数の周波数サブチャネルのそれぞれのグループに対応する；
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成すること、ここにおいて各サブ仮説が仮説の中の前記１つ又は複数の端末の特定の順序付けに対応する；
各サブ仮説の性能を評価すること；
評価された性能に基づき周波数バンド毎に１つのサブ仮説を選択すること；そして
対応する周波数バンドでのアップリンクデータ伝送のために選択された各サブ仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールすること。
【請求項４８】
周波数バンドごとの前記選択されたサブ仮説の中の前記１つ又は複数のスケジュールされた端末から送信される信号が、サブ仮説に対する順序付けにより決定される特定の順序で処理される、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記サブ仮説毎に評価することは、
対応する処理された信号を提供するために、サブ仮説の中の各端末から仮説的に送信される各信号を処理することと、
処理された信号毎に信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）を決定することを含む、請求項４７記載の方法。
【請求項５０】
１つのサブ仮説が仮説毎に形成され、前記サブ仮説の順序付けが、１つ又は複数の性能基準によって決定されるように、仮説に対して最良の性能を達成するように選択される、請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
多元入力多元出力通信を容易にすることができる無線通信システムにおいて、複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信する；
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために、前記複数の端末の、少なくとも１つの集合の端末を形成する、ここにおいて各集合は１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応している；
仮説の中の前記１つ又は複数の端末に対するチャネル状態情報に部分的に基づいて各仮説の性能を評価する；
評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つの仮説を選択する；そして
対応する周波数バンドでのデータ伝送のために選択された各仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールする；
ように、デジタル情報を解釈することができるデジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）に通信で接続されたメモリ。
【請求項５２】
多元入力多元出力通信を容易にすることができる無線通信システムにおいて、複数の端末のためにデータ伝送をスケジュールするためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムはコンピュータ使用可能媒体上に記憶されたコードを含み、前記コードは以下を具備する、コンピュータプログラム：
通信システムの複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信するためのコード；
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成するためのコードであって、各集合が１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応するコード；
仮説の中の前記１つ又は複数の端末に対するチャネル状態情報に部分的に基づいて各仮説の性能を評価するためのコード；
評価された性能に基づいて各周波数バンドに対して１つの仮説を選択するためのコード；そして
対応する周波数バンドでのデータ伝送のために選択された各仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールするためのコード。
【請求項５３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおけるスケジューラであって、以下を具備するスケジューラ：
通信システムの複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信するための手段；
複数の周波数バンドのそれぞれに対して可能なデータ伝送のために端末の少なくとも１つの集合を形成するための手段であって、各集合が１つ又は複数の端末を含み、評価される仮説に対応する手段；
仮説の中の前記１つ又は複数の端末に対するチャネル状態情報に部分的に基づいて各仮説の性能を評価するための手段；
評価された性能に基づいて各周波数バンドに対して１つの仮説を選択するための手段；そして
対応する周波数バンドでのデータ伝送のために選択された各仮説の中の前記１つ又は複数の端末をスケジュールするための手段。
【請求項５４】
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成するための手段を更に備え、各サブ仮説がダウンリンクデータ伝送のための仮説の中の前記１つ又は複数の端末への複数の送信アンテナの特定の割り当てに対応し、各サブ仮説の性能が評価され、評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つのサブ仮説が選択される、請求項５３記載のスケジューラ。
【請求項５５】
仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説を形成するための手段を更に備え、各サブ仮説が仮説の中の前記１つ又は複数の端末からのアップリンクデータ伝送を処理するための特定の順序に対応し、各サブ仮説の性能が評価され、評価された性能に基づいて周波数バンド毎に１つのサブ仮説が選択される、請求項５３記載のスケジューラ。
【請求項５６】
データ伝送のためにスケジュールされる複数の端末を優先するための手段を更に備える、請求項５３記載のスケジューラ。
【請求項５７】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける基地局であって、以下を具備する基地局：
通信システムの複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信し、複数の周波数バンド毎にデータ伝送のために１つ又は複数の端末の集合を選択し、それぞれの選択された集合の中の前記１つ又は複数の端末に、対応する周波数バンドの複数の空間サブチャネルを割り当てるように動作するスケジューラ；
１つ又は複数のスケジュールされた端末への伝送のために複数のデータストリームを提供するためにデータを受信及び処理するように動作する送信データプロセッサであって、前記データが前記１つ又は複数のスケジュールされた端末に対するチャネル状態情報に基づいて処理される送信データプロセッサ；
複数の変調された信号を提供するために複数のデータストリームを処理するように動作する少なくとも１つの変調器；そして
複数の変調された信号を受信し、前記１つ又は複数のスケジュールされた端末に送信するように構成された複数のアンテナ。
【請求項５８】
前記スケジューラは、データストリーム毎にデータレートを選択するように更に動作する、請求項５７記載の基地局。
【請求項５９】
前記スケジューラは、データストリーム毎に使用される符号化及び変調方式を選択するように更に動作し、前記送信データプロセッサは、データストリームに対して選択された符号化及び変調方式に基づいて各データストリームに対してデータを処理するように更に動作する、請求項５７記載の基地局。
【請求項６０】
複数の受信信号を提供するために、複数のアンテナを介して受信される複数の信号を処理するように動作する少なくとも１つの復調器と、
通信システムの複数の端末に対するチャネル状態情報を導出するために複数の受信信号を処理するように動作する受信データプロセッサ
を更に備える、請求項５７記載の基地局。
【請求項６１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける送信機装置であって、以下を具備する送信機装置：
通信システムの複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信するための手段；
複数の周波数バンド毎にデータ伝送のために１つ又は複数の端末の集合を選択するための手段；
それぞれの選択された集合の中の前記１つ又は複数の端末に、対応する周波数バンドの複数の空間サブチャネルを割り当てるための手段；
１つ又は複数のスケジュールされた端末への伝送のために複数のデータストリームを提供するためにデータを処理するための手段であって、前記データが前記１つ又は複数のスケジュールされた端末に対するチャネル状態情報に基づいて処理される手段；
複数の変調された信号を提供するために複数のデータストリームを処理するための手段；そして
１つ又は複数のスケジュールされた端末に複数の変調された信号を送信するための手段。
【請求項６２】
多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける端末であって、
各アンテナが複数の送信された信号を受信し、それぞれの受信信号を提供するように構成される複数のアンテナと、
各フロントエンド装置が、対応するサンプルのストリームを提供するためにそれぞれの受信された信号を処理し、複数のサンプルストリームに対するチャネル状態情報（ＣＳＩ）を導出するように動作する複数のフロントエンド装置と、
１つ又は複数の復号されたデータストリームを提供するために複数のフロントエンド装置からの複数のサンプルストリームを処理するように動作する受信プロセッサと、そして
送信のためにチャネル状態情報を処理するように動作する送信データプロセッサと、
を具備し、
前記端末は、
特定の時間間隔の間、複数の周波数バンドの１つ又は複数を介し、前記チャネル状態情報に基づいた、データ伝送のためにスケジュールされる集合に含まれる複数の端末のうちの１つである、
端末。
【請求項６３】
ダウンリンクデータ伝送のために端末に割り当てられる１つ又は複数の周波数サブチャネルの１つ又は複数の空間サブチャネルに１つ又は複数の受信されたシンボルストリームを提供するために複数のサンプルストリームを処理するように動作する少なくとも１つの復調器を更に備える、請求項６２記載の端末。
【請求項６４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する多元入力単元出力（ＭＩＭＯ）通信システムであって、以下を具備する通信システム：
通信システム内の複数の端末に対するチャネル推定値を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を受信し、複数の周波数バンドのそれぞれでのデータ伝送のために１つ又は複数の端末の集合を選択し、それぞれの選択された集合の中の１つ又は複数の端末に、対応する周波数バンドの複数の空間サブチャネルを割り当てるように動作するスケジューラ；
複数の周波数バンドの複数の空間サブチャネルでのデータ伝送にスケジュールされる１つ又は複数の端末に対する伝送を処理するように動作する基地局；そして
各端末が、スケジューラによってデータ伝送のためにスケジュールされるときに端末に割り当てられた１つ又は複数の周波数バンドの１つ又は複数の空間サブチャネルを介して基地局と通信するように動作する複数の端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してデータ通信に関し、更に詳細には直交周波数分割多重方式を活用する多重入力多重出力通信システム（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）でリソースを割り当てるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムは、複数の独立したデータストリームの送信のために複数（ＮＴ）の送信アンテナと複数（ＮＲ）の受信アンテナを利用する。あるＭＩＭＯシステムの実現では、任意の指定された瞬間にデータストリームの全てが複数のアンテナ基地局と単一の複数アンテナ端末の間の通信に使用される。しかしながら、複数のアクセス通信システムでは、基地局は多数の端末と同時に通信してもよい。この場合、端末のそれぞれが、１つ又は複数のデータストリームを送信及び／又は受信できるように十分な数のアンテナを利用する。
【０００３】
基地局での複数のアンテナアレイ（ａｒｒａｙ）と指定される端末での複数のアンテナアレイの間のＲＦチャネルがＭＩＭＯチャネルと呼ばれる。ＮＴ個の送信アンテナ及びＮＲ個の受信アンテナにより形成されるＭＩＭＯチャネルはＮＳ個の独立したチャネルに分解してよく、ＮＳ≦min｛ＮＴ,ＮＲ｝である。ＮＳ個の独立したチャネルのそれぞれはＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルとも呼ばれ、次元に相当する。複数の送信アンテナと受信アンテナにより生じる追加された次元の数が活用されると、ＭＩＭＯシステムは改善された性能（例えば、増加した伝送容量）を提供できる。
【０００４】
広帯域ＭＩＭＯシステムは、通常、システム帯域幅全体にわたる異なる量の減衰によって特徴付けられる周波数選択性フェージングを経験する。該周波数選択性フェージングにより、受信された信号の各符号が受信信号の以後の符号に対する歪みとなる現象である符号間干渉（ＩＳＩ）が生じる。この歪みは、受信符号を正しく検出する能力に影響を及ぼすことにより性能を下げる。
【０００５】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、ＩＳＩに対抗するために、及び／又は他のいくつかの目的のために使用できる。ＯＦＤＭシステムは、事実上、サブバンド又は周波数の容器（ｂｉｎｓ）と呼ばれることがある多数（ＮＦ）の周波数サブチャネルに全体的なシステム帯域幅を区切る。各周波数サブチャネルは、データを変調できるそれぞれのサブキャリヤと関連付けられている。ＯＦＤＭシステムの周波数サブチャネルはまた、送信アンテナと受信アンテナの間の搬送経路の特性（例えば、マルチパスプロファイル）に応じて周波数選択性フェージングを経験するだろう。ＯＦＤＭを用いる場合は、当分野で既知であるように各ＯＦＤＭシンボル（ｓｙｍｂｏｌ）の一部を反復する（すなわち、各ＯＦＤＭシンボルに周期的な（ｃｙｃｌｉｃ）接頭部（ｐｒｅｆｉｘ）を付加する）ことによって周波数選択性フェージングを原因とするＩＳＩに対抗してよい。
【０００６】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）の場合、ＭＩＭＯチャネルのＮＳの空間サブチャネルのそれぞれに対してＮＦの周波数サブチャネルが使用可能である。各空間サブチャネルの各周波数サブチャネルは、伝送チャネルとも呼ばれる。複数アンテナの基地局と複数アンテナの端末の間の通信の任意の指定された瞬間の使用のために最高ＮＧ・ＮＳ個の伝送チャネルが利用可能である。
【０００７】
基地局と各端末の間のＭＩＭＯチャネルは、通常、様々なリンク特性を経験し、様々な伝送機能と関連付けられてよい。また、各空間サブチャネルは更に周波数選択性フェージングを経験してよく、その場合周波数サブチャネルは異なる伝送能力と関連付けられてもよい。したがって、各端末が利用可能な伝送チャネルは様々な効果的な能力を有することがある。利用可能なリソースの効率的な使用と更に高いスループットは、これらのチャネルがＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの１つ又は複数の端末の“適切な（ｐｒｏｐｅｒ）”集合によって活用されるようにＮＦ・ＮＳ個の使用可能な伝送チャネルが効果的に割り当てられる場合に達成することができる。
【０００８】
したがって、当分野では、高いシステム性能を提供するためにＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてリソースを割り当てるための技術に対するニーズがある。
【発明の開示】
【０００９】
［サマリー］
端末の空間及び／又は周波数の「シグナチャ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ）」に基づきダウンリンク及び／又はアップリンクでのデータ伝送のための端末をスケジュール（ｓｃｈｅｄｕｌｅ）するために技術がここに提供される。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、次回の時間間隔でのデータ伝送を所望する各「アクティブ（ａｃｔｉｖｅ）」な端末は、端末により経験される様々なリンク状態を原因とした様々な機能を有する伝送チャネルと関連付けられてよい。システム目標（例えば、高スループット、公平さ等々）が達成されるように、各周波数バンドでのデータ伝送のために１つ又は複数の端末の「適切な」集合を選択し、そして選択された端末に使用可能な伝送チャネルを割り当てるために多様なスケジューリング（ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）方式がここに提供される。
【００１０】
スケジューラは、多くの周波数バンドのそれぞれに可能な（ダウンリンク又はアップリンク）データ伝送のための端末の１つ又は複数の集合を形成するように設計されてよい。各集合は１つ又は複数のアクティブな端末を含み、評価される仮説（ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）に相当する。各周波数バンドはＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの１つ又は複数の周波数サブチャネルのグループに相当する。スケジューラは更に仮説毎に１つ又は複数のサブ仮説（ｓｕｂ−ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ）を形成することができる。ダウンリンクの場合、各サブ仮説は、仮説内での基地局の多くの送信アンテナの１つ又は複数の端末への特定の割り当てに相当してもよい。そしてアップリンクの場合、各サブ仮説は仮説内の１つ又は複数の端末からアップリンクデータ送信を処理するための特定の順序に相当してよい。次に各サブ仮説の性能が、（例えば、仮説内の端末の全体的なスループットを示す性能（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）基準（ｍｅｔｒｉｃ）などの１つ又は複数の性能基準に基づいて）評価される。次に１つのサブ仮説が、評価された性能に基づき周波数バンド毎に選択され、そして各選択されたサブ仮説内の１つ又は複数の端末が対応する周波数バンドのデータ伝送のためにスケジュールされる。
【００１１】
各周波数バンドでの（ダウンリンク又はアップリンク）データ伝送にスケジュールされる１つ又は複数の端末の集合は複数のＳＩＭＯ端末、単一のＭＩＭＯ端末、複数のＭＩＳＯ端末、又はＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末及びＭＩＭＯ端末の組み合わせを含んでよい。ＳＩＭＯ端末は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける単一の空間サブチャネルを介したデータ伝送のためにスケジュールされ、複数の受信アンテナと単一の送信アンテナを利用する端末であり、ＭＩＳＯ端末は単一の空間サブチャネルを活用する伝送を受信するために単一の受信アンテナを活用する端末であり、ＭＩＭＯ端末は２つ又はそれ以上の空間サブチャネルを介したデータ伝送にスケジュールされる端末である。各ＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端又はＭＩＭＯ端末には、データ伝送のために１つ又は複数の周波数バンドが割り当てられてよい。利用可能なデータ伝送チャネルは、システム目標が達成されるように端末に割り当てられる。
【００１２】
本発明の多様な態様、実施形態及び特徴の詳細が後述される。更に詳細に後述されるが、本発明は更に、本発明の多様な態様、実施形態及び特徴を実現する方法、コンピュータ製品、スケジューラ、基地局、端末、システム及び装置を提供する。
【００１３】
本発明の特徴、性質及び優位点は、類似する参照記号が全体を通して相応して一致する図面と共に解釈されるときに後述される詳細な説明から更に明らかになるであろう。
【００１４】
［詳細な説明］
図１は、直交周波数分割多重を利用する多重入力多重出力通信システム（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム）１００の図である。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００は、データ伝送のために複数（ＮＴ）の送信アンテナと複数（ＮＲ）の受信アンテナを利用する。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００は、１つ又は複数の端末（Ｔ）１０６と同時に通信できる１つ又は複数の基地局（ＢＳ）１０４を有する多元接続通信システムであってよい（簡単にするために図１には、基地局を１つだけ示す）。基地局はアクセスポイント、ＵＴＲＡＮ、あるいは他の何らかの専門用語で呼ばれてもよく、端末はハンドセット、移動局、遠隔局、ユーザ装置又は他の何らかの専門用語で呼ばれてもよい。
【００１５】
各基地局１０４は複数のアンテナを利用し、基地局から端末へのダウンリンク伝送のための多重入力（ＭＩ）、及び端末から基地局へのアップリンク伝送のための多重出力（ＭＯ）を表している。１台又は複数台の「通信」端末１０６の集合は、集団的にダウンリンク伝送のための多重出力及びアップリンク伝送のための多重入力を表す。ここで使用されるように、通信端末は基地局へ／基地局からのユーザ固有のデータを送信及び／又は受信する端末であり、「アクティブな」端末は、次回の又は将来のタイムスロットでのダウンリンク及び／又はアップリンクのデータ伝送を所望する端末である。アクティブな端末は、現在通信中である端末を含んでよい。
【００１６】
図１に示される例の場合、基地局１０４は、基地局で利用可能な複数のアンテナ及びそれぞれの通信端末で利用可能な１つ又は複数のアンテナを介して（実線で示されるように）端末１０６ａから１０６ｄと同時に通信する。端末１０６ｅから１０６ｈは、（破線で示されるように）基地局１０４からパイロット及び／又は他のシグナリング（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）情報を受信してよいが、基地局へ／からのユーザ固有のデータを送信又は受信していない。
【００１７】
ダウンリンクの場合、基地局はＮＴ個のアンテナを利用し、それぞれの通信端末は基地局からの１つ又は複数のデータストリームの受信のために１つ又はＮＲ個のアンテナを利用する。一般的には、ＮＲは２又はそれ以上の任意の整数であってよい。ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナにより形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳ個の独立したチャネルに分解されてよく、ＮＳ≦min｛ＮＴ，ＮＲ｝である。それぞれのこのような独立したチャネルはＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルと呼ばれてよい。
【００１８】
ダウンリンクの場合、通信端末での受信アンテナの数は、基地局での送信アンテナの数に等しいか、あるいは超えてよい（すなわちＮＲ≧ＮＴ）。このような端末の場合、空間サブチャネルの数は基地局での送信アンテナの数によって制限される。各マルチアンテナ端末は、基地局のＮＴ個の送信アンテナとそれ自身のＮＲ個の受信アンテナにより形成されるそれぞれのＭＩＭＯチャネルを介して基地局と通信する。しかしながら、ダウンリンクデータ伝送に複数のマルチアンテナ端末が選択されたとしても、ダウンリンク伝送を受信する端末の数に関係なくＮＳ個の空間サブチャネルだけが利用可能である。ダウンリンクデータ伝送に考慮される端末は全て等しい数の受信アンテナを備える必要はない。
【００１９】
ダウンリンクの場合、通信している端末の受信アンテナの数は、基地局での送信アンテナ数未満であってもよい（すなわちＮＲ＜ＮＴ）。特にＭＩＳＯ端末はダウンリンクデータ伝送のために単一の受信アンテナ（ＮＲ＝１）を利用する。そして基地局は後述されるように多数のＭＩＳＯ端末と同時に通信するためにビーム（ｂｅａｍ）ステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）及び空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を利用してよい。
【００２０】
アップリンクの場合、それぞれの通信端末はアップリンクデータ伝送のために単一のアンテナ又は複数のアンテナを利用できる。各端末はアップリンク伝送のためにその利用可能なアンテナの全て又は部分集合だけを利用してもよい。任意の指定された瞬間に、アップリンクのためのＮＴ個の送信アンテナが１つ又は複数の通信端末により使用される全てのアンテナによって形成される。こうしてＭＩＭＯチャネルは全ての通信端末からのＮＴ個の送信アンテナ及び基地局のＮＲ個の受信アンテナによって形成される。空間サブチャネルの数は送信アンテナの数により制限され、同様に基地局での受信アンテナの数によって制限される（すなわちＮＳ≦min（ＮＴ，ＮＲ））。
【００２１】
ＳＤＭＡを用いると、様々な端末に関連付けられた「空間シグナチャ」が、複数の端末がタイムスロット、周波数バンド、符号チャネル等の同じチャネルで同時に動作できるように利用される。空間シグナチャは、データ伝送のために使用される各送信−受信アンテナ対それぞれの間の伝搬経路の完全な無線周波数（ＲＦ）での特徴付けを構成する。ダウンリンクでは、空間シグナチャが端末で導き出され、基地局に報告される。次に基地局はこれらの空間シグナチャを処理し、同じチャネル上でのデータ伝送のために端末を選択し、選択された端末に送信される独立したデータストリームのそれぞれに対して相互に「直交した」ステアリングベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒｓ）を導き出す。アップリンクでは、基地局は様々な端末の空間シグナチャを導き出してよい。次に基地局はデータ伝送のために端末をスケジュールし、更に各伝送を別個に復調するためにスケジュールされる端末からの伝送を処理するためにこれらのシグナチャを処理してよい。
【００２２】
ＮＲ≧ＮＴとなるように端末に複数の受信アンテナが備えられている場合には、基地局は、ＳＤＭＡの利点を獲得するために端末の空間シグナチャを必要としない。基地局で必要とされる可能性があるのは、端末での復調後の各基地局の送信アンテナからの信号と関連付けられる「後処理された」ＳＮＲを示す各端末からの情報である。ＳＮＲの推定プロセスは、後述されるように各基地局送信アンテナからパイロットを定期的に送信することによって促進されてよい。
【００２３】
ここで使用されるように、ＳＩＭＯ端末は単一の空間サブチャネルを介してデータを送信する、及び／又は受信するために指定され（又はスケジュールされ）、データ伝送のために複数の受信アンテナを利用する端末であり、ＭＩＳＯ端末は単一の空間サブチャネルを介してデータ伝送を受信するように指定され、単一の受信アンテナを利用する端末であり、ＭＩＭＯ端末は複数の空間サブチャネルを介してデータを送信する、及び／又は受信するように指定される端末である。ダウンリンクの場合、ＳＩＭＯ端末は基地局の単一の送信アンテナからデータ伝送を受信してよく、ＭＩＳＯ端末は基地局のＮＴ個の送信アンテナによって形成されるビームを介してデータ伝送を受信してよい。アップリンクに関しては、ＳＩＭＯ端末は端末にある１つのアンテナからデータを送信してよい。
【００２４】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの場合、各空間サブチャネルはＮＦ個の周波数サブチャネルに更に区切られる。各空間サブチャネルの各周波数サブチャネルは伝送チャネルと呼ばれてよい。ダウンリンクとアップリンク両方の場合、ＮＴ個の送信アンテナはこのようにしてＮＦ・ＮＳ個の伝送チャネルで最高ＮＦ・ＮＳ個の独立したデータストリームを送信するために使用できる。それぞれの独立したデータストリームは、例えば、特定のデータレート、特定の符号化方式、特定の変調方式等の、データストリームに用いられる多様な伝送パラメータの値を示す特定の「レート」と関連付けられている。該レートは、通常、データストリームを送信するために使用される上記１つ又は複数の伝送チャネルの容量により決定される。
【００２５】
マルチユーザＯＦＤＭシステム
ＭＩＭＯ機能を持たない多元接続ＯＦＤＭシステムの場合、全体的なシステム帯域幅ＷがＮＦ個の直交周波数サブチャネルに分けられ、それぞれのこのようなサブチャネルはＷ／ＮＦの帯域幅を有する。このシステムの場合、多くの端末が時分割多重（ＴＤＭ）を用いて使用可能なスペクトルを共有してよい。「純粋な」ＴＤＭ方式では、タイムスロットと呼ばれることのある固定時間間隔毎に単一の端末がシステム帯域幅全体を割り当てられてよい。端末は、需要に基づいてタイムスロットを割り当てることによってデータ伝送のためにスケジュールされてよい。代わりに、このＯＦＤＭシステムの場合、ＮＦ個の周波数サブチャネルの一部分（ＮＡ個）だけを指定されたタイムスロットの指定端末に割り当てることが可能で、このようにして同じタイムスロットの中の残りの（ＮＦ−ＮＡ）周波数サブチャネルを他の端末が使用できるようにする。このようにして、ＴＤＭアクセス方式はハイブリッドＴＤＭ／ＦＤＭアクセス方式に変換される。
【００２６】
異なる周波数サブチャネルを異なる端末に割り当てると、周波数選択チャネルの性能が改善できる。全てのＮＦ個の周波数サブチャネルが指定されたタイムスロットに単一の端末に割り当てられる純粋なＴＤＭ方式では、この端末に関連付けられた周波数サブチャネルのいくつかがフェージングを受け（ｆａｄｅｄ）、それによりこれらのフェージングを受けたサブチャネルでは低いＳＮＲ及び悪いスループットが生じることが考えられる。しかしながら、ＲＦチャネルは端末毎に無相関となる見込みが大きいため、これらの同じ周波数サブチャネルは、システム内の別の端末に対して高いＳＮＲを有することがある。スケジューラが、アクティブな端末毎及びＮＦ個の周波数サブチャネル全てに対するＳＮＲの知識を有する場合には、ＮＦ個の周波数サブチャネルのそれぞれをそのサブチャネルにとって最良のＳＮＲを達成する端末に割り当てることによってシステムスループットを最大化することが可能である。実際には、最良の位置にある端末が絶えずリソースを「独り占めしようと」しないことを確実にするためにスケジューラがいくつかの公平さの基準を遵守すればよいように、ある種の最低性能の条件が通常全ての端末に対して満たされる必要がある。
【００２７】
前述された純粋なＴＤＭスケジューリング方式は、有利なフェージング条件を有する端末にタイムスロットを割り当てることができる。性能の改善のために、スケジューラは各タイムスロットで端末に周波数サブチャネルを割り当て、そしてことによるとサブチャネル毎に送信電力を割り当てることを更に考慮することができる。送信電力を割り当てることができる能力は、性能を改善するため（例えばスループットを上げるため）に使用できるスケジューリングの柔軟性の程度を増やす。
【００２８】
単一ユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの場合、ＮＦ個の周波数サブチャネルがＮＳ個の空間サブチャネルのそれぞれで最高ＮＦ個の独立したデータストリームを送信するために使用できる。したがって伝送チャネルの総数はＮＣ＝ＮＦ・ＮＳである。純粋なＴＤＭ方式の場合、ＮＣ個の伝送チャネルがタイムスロット毎に単一の端末に割り当てられてよい。
【００２９】
ＮＣ個の伝送チャネルは異なるＳＮＲと関連付けられてよく、異なる伝送能力を有してよい。伝送チャネルの一部は悪いＳＮＲを達成する可能性がある。ある方式では追加的な冗長性（例えば、より低いレートの符号）が低いＳＮＲの伝送チャネルに使用され、目標のパケット誤り率（ＰＥＲ）を達成してよい。追加的な冗長性は事実上スループットを削減する。別の方式ではＳＮＲが悪い伝送チャネルのいくつか又は全てが使用されなくなり、使用可能な周波数サブチャネルの部分集合だけが空間サブチャネルごとの使用のために選択される。
【００３０】
使用可能な全送信電力はスループットを改善するために伝送チャネル全体で均一に又は不均一に割り当てられることがある。例えば、送信アンテナごとの使用可能な全送信電力はその送信アンテナで使用するために選択される周波数サブチャネル全体で均一又は不均一なやり方で割り当てられてよい。このようにして、送信電力は受信機が送信されたデータを復元（ｒｅｃｏｖｅｒ）できるようにするための情報をほとんど又はまったく提供しない伝送チャネルで無駄にされない。周波数サブチャネルの選択及び電力割り当ては送信アンテナ毎に実現されてよく、それにより（１）送信アンテナごとのＮＦ個の周波数サブチャネルの全て又は部分集合が使用のために選択されてよく、そして（２）各送信アンテナに使用可能な送信電力は選択された周波数サブチャネル全体で均一に又は不均一に割り当てられてよい。
【００３１】
受信機で受信された信号を処理するために使用される技術が、どの伝送チャネルが使用のために選択されるのかに影響を及ぼす場合がある。連続する等化と干渉除去（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）（すなわち「連続除去」）受信機処理技術（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）（後述される）が受信機で使用される場合には、リンクでのスループットを増すために特定の送信アンテナを使用不能にすることが有利な場合がある。この場合、受信機は送信アンテナのどの部分集合をデータ伝送に使用する必要があるのかを判断し、フィードバックチャネルを介してこの情報を送信機に提供することができる。ＲＦチャネルが周波数選択性フェージングを経験する場合には、ある周波数サブチャネルのために使用される送信アンテナの集合は別の周波数サブチャネルにとって使用する最良の集合ではない場合がある。この場合、スケジューラはスループットを改善するために周波数サブチャネル単位で使用する送信アンテナの適切な集合を選択できる。
【００３２】
マルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム
（１）異なる周波数サブチャネルをマルチユーザＯＦＤＭシステムの異なる端末に割り当てるため、及び（２）単一ユーザＭＩＭＩＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて単一の端末に伝送チャネルを割り当てるために多様な技術が前述されている。これらの技術は、多元接続ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムで複数の端末にリソース（例えば伝送チャネルと送信電力）を割り当てるために使用されてもよい。多様なスケジューリング方式はマルチユーザ環境のためにこれらの及び恐らく他の技術を活用することによって高いシステムスループットを達成するように設計されてよい。
【００３３】
システムリソースは、高スループット及び／又は他のいくつかの基準が達成されるようにデータ伝送のために端末の「最良の」集合を選択することによって割り当てることができる。周波数選択性フェージングのもとで、リソースの割り当ては１つ又は複数の周波数チャネルのグループ毎に実行されてよい。全体的なシステム帯域幅の各部分ごとのリソース割り当ては、総システム帯域幅に基づいてスループットを最大化しようとする（すなわち、単一のキャリヤＭＩＭＯシステムの場合でのように）方式に優る追加の利得を提供することができる。
【００３４】
システム帯域幅全体が（例えば単一キャリヤＭＩＭＯシステムでのように）単一の周波数チャネルとして処理される場合には、同時に送信するようにスケジュールされる端末の最大数は空間サブチャネルの数に等しく、ＮＳ≦min｛ＮＲ，ＮＴ｝である。システム帯域幅が（例えばＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでのように）ＮＦ個の周波数チャネルに分割される場合、同時に送信するようにスケジュールされ得る端末の最大数はＮＦ・ＮＳである。なぜなら各伝送チャネル（すなわち、各空間サブチャネルの各周波数サブチャネル）は異なる端末に割り当てることができるからである。そしてシステム帯域幅が周波数サブチャネルのＮＧ個のグループに分割される場合には、同時に送信するようにスケジュールされ得る端末の最大数は、各空間サブチャネルの各周波数サブチャネルが異なる端末に割り当てることができるので、ＮＧ・ＮＳである。端末の数が許容される最大数未満である場合には、複数の伝送チャネルが指定された端末に割り当てられてよい。
【００３５】
多様な動作モードを、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムによってサポートできる。ＭＩＭＯモードでは、ある特定の周波数サブチャネルグループの全ての空間サブチャネルが単一のＭＩＭＯ端末に割り当てられている。複数のＭＩＭＯ端末はＮＧ個の周波数サブチャネルグループを介して依然として同時にサポートされ得る。Ｎ−ＳＩＭＯモードでは、ある特定の周波数サブチャネルグループのＮＳ個の空間サブチャネルが複数の異なるのＳＩＭＯ端末に割り当てられ、各ＳＩＭＯ端末には１つの空間サブチャネルが割り当てられている。指定されたＳＩＭＯ端末にはある特定の空間サブチャネルの１つ又は複数の周波数サブチャネルグループが割り当てられてよい。（マルチユーザビームステアリングモードと呼ばれることもある）Ｎ−ＭＩＳＯモードでは、ある特定の周波数サブチャネルグループのＮＳ個の空間サブチャネルが複数の異なるＭＩＳＯ端末に割り当てられ、各ＭＩＳＯ端末には１つの空間サブチャネルが割り当てられる。送信−受信アンテナ経路の完全な特徴付けはこれらのＭＩＳＯ端末へのデータ伝送のための独特のビームを導き出すために使用できる。同様に、指定されたＭＩＳＯ端末にはある特定の空間サブチャネルの１つ又は複数の周波数サブチャネルグループが割り当てられてよい。そして混合モードでは、特定の周波数サブチャネルグループのＮＳ個の空間サブチャネルがＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末、及びＭＩＭＯ端末の組み合わせに割り当てることができ、複数の種類の端末を同時にサポートできる。動作モードの任意の組み合わせが、ある特定のタイムスロットに対してサポートされ得る。例えば、ＭＩＭＯモードは第１の周波数サブチャネルグループにサポートされてよく、Ｎ−ＳＩＭＯモードは第２のサブチャネルグループにサポートされてよく、Ｎ−ＭＩＳＯモードは第３の周波数サブチャネルグループにサポートされてよく、混合モードは第４の周波数サブチャネルグループにサポートされてよく、等。複数のＳＩＭＯ端末、複数のＭＩＳＯ端末、１つ又は複数のＭＩＭＯ端末、あるいはＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末及びＭＩＭＯ端末の組み合わせと同時に通信することにより、システムスループットを高めることができる。
【００３６】
伝搬環境に十分な散乱がある場合には、ＭＩＭＯ受信機処理技術は伝送容量を高めるためにＭＩＭＯチャネルの空間次元数を効率的に利用するために使用できる。ＭＩＭＯ受信機処理技術は、基地局が１つの端末と通信しようと、あるいは複数の端末と同時に通信しようと、使用できる。ダウンリンクの場合、端末の観点から、同じ受信機処理技術が（それがＭＩＭＯ端末である場合は）その端末に意図されたＮＴ個の異なる信号を処理するために、あるいは（それがＳＩＭＯ端末である場合は）ＮＴ個の信号の内のただ１つを処理するために使用できる。ある端末に割り当てられたデータストリームが別の端末によってエラーなしでは検出されないかもしれないので、連続除去受信機処理が端末で使用されなければならない場合には、特定の制限が適用されてよい。アップリンクの場合、基地局の観点からはＮＴ個の異なるＳＩＭＯ端末のそれぞれから１つの信号を処理することに対して、単一のＭＩＭＯ端末からのＮＴ個の異なる信号を処理することに識別できる違いはない。
【００３７】
図１に図示されるように、端末は基地局のカバレージ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）エリア（すなわち「セル」）の中で無作為に分散されてよいか、あるいは同じ場所に配置されてよい。無線通信システムの場合、リンク特性は、通常、フェージング及びマルチパスなどの多くの要因のために経時的に変化する。ある特定の瞬間に、ＮＴ個の送信アンテナのアレイとＮＲ個の受信アンテナのアレイによって形成されるＭＩＭＯチャネルに対する応答は、その要素が以下のような独立したガウス確率変数から構成される行列Ｈ（ｋ）によって特徴付けられてよい。
【数１】
0004537068.tif 000002
【００３８】
ダウンリンクの場合、ＮＴ個の送信アンテナのアレイは基地局にあり、ＮＲ個の受信アンテナのアレイは（Ｎ−ＳＩＭＯモード又はＭＩＭＯモードの場合）単一のＳＩＭＯ端末又はＭＩＭＯ端末で、あるいは（Ｎ−ＭＩＳＯモードの場合）複数のＭＩＳＯ端末で形成されてよい。そしてアップリンクの場合、送信アンテナアレイは全ての通信端末により使用されるアンテナによって形成され、受信アンテナアレイは基地局にある。等式（１）で、Ｈ（ｋ）はｋ番目の周波数サブチャネルグループのＭＩＭＯチャネルのためのチャネル応答行列であり、ｈｉ，ｊ（ｋ）はｋ番目の周波数サブチャネルグループのｊ番目の送信アンテナとｉ番目の受信アンテナの間の結合（すなわち複素数利得（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｇａｉｎ））である。
【００３９】
各周波数サブチャネルグループは１つ又は複数の周波数サブチャネルを含んでよく、全体的なシステム帯域幅の内のある特定の周波数バンドに対応する。特定のシステム設計に応じて、（１）ＮＦ個の周波数サブチャネルの全てからなるただ１つのグループ、あるいは（２）各グループが単一の周波数サブチャネルを有するＮＦ個のグループ、あるいは（３）１とＮＦの間の任意の数のグループがあってよい。周波数サブチャネルグループの数ＮＧは、このようにして１とＮＦを含んだそれらの間の範囲を動くことができる（すなわち、１≦ＮＧ≦ＮＦ）。各グループは任意の数の周波数サブチャネルを含んでよく、ＮＧ個のグループは同じ数の又は異なる数の周波数サブチャネルを含んでよい。更に、各グループは周波数サブチャネルの任意の組み合わせを含んでよい（例えば、あるグループの周波数サブチャネルは互いに隣接する必要はない）。
【００４０】
等式（１）に示されるように、各周波数サブチャネルグループに対するＭＩＭＯチャネルの応答は、受信アンテナの数及び送信アンテナの数に対応するＮＲ×ＮＴの要素を有するそれぞれの行列Ｈ（ｋ）で表されてよい。行列Ｈ（ｋ）の各要素は、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのそれぞれの送信−受信アンテナ対に対する応答を記述する。フラット（ｆｌａｔ）フェージングチャネル（すなわちＮＧ＝１）の場合、１つの複素数値が送信−受信アンテナ対の全体のシステム帯域幅に対して（すなわち、ＮＦ個の周波数サブチャネル全てに対して）使用できる。
【００４１】
実際の動作環境においては、チャネル応答は通常システム帯域幅全体で変化し、ＭＩＭＯチャネルには更に詳細なチャネル特徴付けが使用され得る。したがって、周波数選択性フェージングチャネルの場合、１つのチャネル応答行列Ｈ（ｋ）が各周波数サブチャネルグループに提供されてよい。あるいは、チャネルインパルス応答行列Ｈ＾（ｎ）がＭＩＭＯチャネルに提供されてよく、この行列の各要素はそれぞれの送信−受信アンテナ対のためのサンプリングされたインパルス応答を示す値のシーケンスに対応する。
【００４２】
受信機は、送信−受信アンテナ対毎にチャネル応答を周期的に推定してよい。チャネル推定値は、例えば当分野で既知のパイロット及び／又はデータ決定を目的とした技術を使用する、多くの方法で促進されてよい。チャネル推定値は、等式（１）に示されるように各送信−受信アンテナ対の周波数サブチャネルグループ毎に複素数値のチャネル応答推定値（例えば、利得と位相）を含んでよい。チャネル推定値は周波数サブチャネルグループ毎に各空間サブチャネルの伝送特性に関する情報（各空間サブチャネルによって、例えばどのデータレートがサポート可能であるのか）を提供する。
【００４３】
チャネル推定値により与えられる情報は、（１）各周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルごとの（後述される）後処理された信号対雑音及び干渉比（ＳＮＲ）推定値、及び／又は（２）送信機が独立したデータストリーム毎に適切な速度を選択できるようにする他の何らかの統計値の中に抽出されてもよい。この必須な統計値を導出するプロセスは、ＭＩＭＯチャネルを特徴付けるために必要とされるデータの量を削減するだろう。複素数のチャネル利得及び後処理されたＳＮＲは受信機により送信機に報告されてよい様々な形式のチャネル状態情報（ＣＳＩ）を表す。時分割二重化（ＴＤＤ）システムの場合、後述されるようにこのようなシステムにとってダウンリンクとアップリンクの間に十分な程度の相関があってよいため、送信機は受信機からの送信（例えばパイロット）に基づいてチャネル状態情報のいくつかを導出又は推論することができるだろう。他の形式のＣＳＩも導出及び報告されてよく、後述される。
【００４４】
受信機から受信されるＣＳＩの集合は、それらが同時に基地局と通信できるように使用可能な伝送チャネルに１つ又は複数の端末の適切な集合を割り当てることによって高スループットを達成するために使用できる。スケジューラは端末のどの特定の組み合わせが、あらゆるシステム制約及び要件に従いながら最高のシステム性能（例えば最高のスループット）を提供するのかを評価できる。
【００４５】
独立した端末の空間及び周波数の「シグナチャ」（すなわち、周波数の関数であってよいそれらのチャネル応答推定値）を利用することによって、平均スループットは単一の端末により達成されるそれに比べて高めることができる。更に、マルチユーザダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を利用することにより、スケジューラは、同じチャネル上で同時に通信することが許可される「相互に互換性のある」端末の組み合わせを識別でき、単一ユーザスケジューリング及び複数のユーザのための無作為スケジューリングに比べて効果的にシステム容量を高めることができる。
【００４６】
端末は多様な要因に基づいてデータ伝送のためにスケジュールされてよい。要因の１つの集合は、所望されるサービスの質（ＱｏＳ）、最大の待ち時間（ｌａｔｅｎｃｙ）、平均スループット等のシステム制約及び要件に関連してよい。これらの要因のいくつか又は全ては多元接続通信システムにおける端末単位で（すなわち端末毎に）満たされる必要があるだろう。要因の別の集合は、平均システムスループット又は他のいくつかの性能の指標により定量化されてよいシステム性能に関連してよい。これらの多様な要因は以下に更に詳細に説明される。
【００４７】
ダウンリンクの場合、スケジューラは（１）データ伝送のために１つ又は複数の端末の「最良の」集合を選択し、（２）選択された端末に使用可能な伝送チャネルを割り当て、（３）割り当てられた伝送チャネル全体で均一に又は不均一に送信電力を配分し、（４）選択された端末に送信される独立したデータストリーム毎に適切な速度を決定してよい。アップリンクの場合、スケジューラは（１）データ伝送のために１つ又は複数の端末の最良の集合を選択し、（２）選択された端末に使用可能な伝送チャネルを割り当て、（３）（連続除去受信機処理技術が基地局で使用される場合には）これらの選択された端末からのデータストリームを処理するための適切な順序を決定し、（４）選択された端末からの独立したデータストリーム毎に速度を決定してよい。ダウンリンクとアップリンクに対するリソース割り当ての多様な詳細は後述される。
【００４８】
スケジューリングを簡略化するために、端末には伝送チャネル（及び恐らく送信電力）がその優先順位に基づいて割り当てられてよい。当初、アクティブな端末は、後述されるように多様な要因に基づいて決定されてよいその優先順位によって並べられてよい。そして、優先順位の最も高いＮＸ個の端末が各スケジューリング間隔で考慮されるだろう。そしてこれによりスケジューラは、使用可能な伝送チャネルを全てのアクティブな端末の代わりに単にＮＸ個の端末に割り当てることができる。リソース割り当ては、更に、（１）ＮＸ＝ＮＳを選択し、各端末に１つの空間サブチャネルの全ての周波数サブチャネルを割り当てることによって、あるいは（２）ＮＸ＝ＮＧを選択し、各端末に１つの周波数サブチャネルグループの全ての空間サブチャネルを割り当てることによって、あるいは（３）何らかの他の簡略化を行うことによって簡略化されてよい。これらの簡略化のいくつかを使った場合でもスループットの利得は、特にＮＸ個の端末の独立した周波数選択性フェージングがリソース割り当てで考慮される場合にタイムスロット毎に全ての伝送チャネルを単一の端末に割り当てる純粋なＴＤＭスケジューリング方式と比較して多大となるだろう。
【００４９】
簡単にするために、以下の説明ではいくつかの仮定がなされる。第１に、各独立したデータストリーム毎の平均受信電力は、（ダウンリンク伝送の場合端末であり、アップリンク伝送の場合基地局である）受信機での信号処理の後の特定の目標となるビット当たりのエネルギー対総雑音及び干渉比（ｅｎｅｒｇｙ−ｐｅｒ−ｂｉｔ−ｔｏ−ｔｏｔａｌ−ｎｏｉｓｅ−ａｎｄ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｒａｔｉｏ）（Ｅｂ／Ｎｔ）を達成するために調整されてよいと仮定される。この目標となるＥｂ／Ｎｔは多くの場合電力制御設定点（ｓｅｔｐｏｉｎｔ）（又は単に設定点）と呼ばれ、特定のレベルの性能（例えば特定のＰＥＲ）を提供するために選択される。設定点は、（例えば、受信機からの電力制御信号に基づき）データストリーム毎に送信電力を調整する閉ループ電力制御機構によって達成されてよい。簡単にするために、受信機で受信される全てのデータストリームに１つの共通した設定点が使用できる。代わりに、データストリーム毎に異なる設定点が使用されてよく、ここで説明される技術はこの動作モードを含むために一般化されてよい。また、アップリンクの場合、異なる端末からの同時伝送が、伝送が所定の時間窓（ｗｉｎｄｏｗ）内で基地局に達するように同期されることが仮定される。
【００５０】
簡単のため、Ｎ−ＳＩＭＯモード及びＭＩＭＯモードに関する以下の説明に対して、受信アンテナの数は送信アンテナの数にに等しい（すなわちＮＲ＝ＮＴ）と仮定される。分析は、ＮＲ≧ＮＴである場合にも当てはまるため、これは必要条件ではない。Ｎ−ＭＩＳＯモードの場合、各ＭＩＳＯ端末での受信アンテナの数は１に等しいと仮定される（すなわちＮＲ＝１）。また、簡単にするために、空間サブチャネルの数は送信アンテナの数に等しいと仮定される（すなわちＮＳ＝ＮＴ）。
【００５１】
ダウンリンクリソース割り当て
ダウンリンクのためのリソース割り当ては（１）評価のために端末の１つ又は複数の集合を選択することと、（２）各集合内の端末に使用可能な伝送チャネルを割り当て、性能を評価することと、（３）端末の最良の集合及びそれらの伝送チャネル割り当てを同定することとを含む。各集合は多くのＳＩＭＯ端末、多くのＭＩＳＯ端末、１つ又は複数のＭＩＭＯ端末、あるいはＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末及びＭＩＭＯ端末の組み合わせを含んでよい。アクティブな端末の全てあるいはただの部分集合が評価のために考慮されてよく、これらの端末は評価される１つ又は複数の集合を形成するために選択されてよい。端末の各集合は１つの仮説に対応する。各仮説毎に、使用可能な伝送チャネルが、多くのチャネル割り当て方式の内の任意の１つに基づいて仮説内の端末に割り当てられてよい。そして最良の仮説の中の端末は、次回のタイムスロットでのデータ伝送のためにスケジュールされてよい。データ伝送のために端末の最良の集合を選択することと、選択された端末に伝送チャネルを割り当てることとの両方における柔軟性により、スケジューラはマルチユーザダイバーシティの環境を利用し、フラットフェージングチャネルと周波数選択性フェージングチャネルの両方で高性能を達成できる。
【００５２】
端末の集合に対する「最適な」伝送を決定するために、ＳＮＲ又は他のいくつかの十分な統計値が端末毎に提供されてよい。（ＮＲ≧ＮＴ）であるＮ−ＳＩＭＯモードとＭＩＭＯモードの場合、空間処理は、送信された信号を分離するためにＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末で実行されてよく、基地局は、使用可能な空間サブチャネルで複数のデータストリームを同時に送信するために端末の空間シグナチャを必要としない。基地局で必要とされる可能性があるのは、各基地局送信アンテナからの信号と関連付けられる後処理済みのＳＮＲにすぎない。明確にするために、ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末のためのダウンリンクスケジューリングが最初に説明され、ＭＩＳＯ端末のダウンリンクスケジューリングが次に説明される。
【００５３】
ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末のためのダウンリンクスケジューリング
ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末のためのスケジューリングは、完全なＣＩＳ（例えば、複素数チャネル利得）及び部分的なＣＳＩ（例えばＳＮＲ）を含む多様な種類のチャネル状態情報に基づいて実行されてよい。端末をスケジューリングするために使用される統計値がＳＮＲである場合には、次回タイムスロットでのデータ伝送について評価される１つ又は複数の端末の集合毎に、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのためのこの端末の集合についての後処理されたＳＮＲの仮説行列Г（ｋ）は、以下のように表されてよく：
【数２】
0004537068.tif 000003
【００５４】
この場合γｉ，ｊ（ｋ）は、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのｊ番目の送信アンテナからｉ番目の端末に（仮説的に（ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ））送信されたデータストリームの後処理されたＳＮＲである。そして、１≦ｋ≦ＮＧに対するＮＧ個のこのような行列Г（ｋ）の集合は、この端末の集合の周波数次元と空間次元全体を特徴付けるだろう。
【００５５】
評価されている集合の中の各端末で、ＮＴ個のデータストリームは、周波数サブチャネルグループごとのＮＴ個の送信アンテナから（仮説的に）送信され、その端末のＮＲ個の受信アンテナにより受信されてよい。端末で受信された該ＮＲ個の信号は空間又は空間−時間等化を使用して処理されてよく、後述されるように周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信されたデータストリームを識別する。後処理されたデータストリーム（すなわち等化後）のＳＮＲは推定されてよく、そのデータストリームの後処理されたＳＮＲを含む。端末毎に、ＮＴ個の後処理されたＳＮＲの集合が、ＮＧ個の周波数サブチャネルグループ毎にその端末により受信されてよいＮＴ個のデータストリームに対して提供されてよい。
【００５６】
Ｎ−ＳＩＭＯモードでは、仮説行列Г（ｋ）のＮＴ個の行はｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮＴ個の異なる端末に対するＮＴ個のＳＮＲのベクトルに相当する。このモードでは、仮説行列Г（ｋ）の各行は、１つのＳＩＭＯ端末のｋ番目の周波数サブチャネルグループに対するＮＴ個の送信アンテナからのＮＴ個の（仮説の）データストリームのそれぞれのＳＮＲを与える。ＭＩＭＯモードでは、仮説行列Г（ｋ）のＮＴ個の行は単一のＭＩＭＯ端末の単一のＳＮＲのベクトルに相当する。このＳＮＲのベクトルはｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮＴ個のデータストリームのＳＮＲを含み、行列Г（ｋ）を形成するためにＮＴ回複製されてよい。そして、混合モードでは、ｋ番目の周波数サブチャネルグループの２つ又はそれ以上の空間サブチャネルが潜在的に割り当てられるある特定のＭＩＭＯ端末の場合、その端末のＳＮＲのベクトルは、該ＳＮＲベクトルが、端末に割り当てられる空間サブチャネルの数と同じくらい多く仮説行列Г（ｋ）の行に出現する（即ち、空間サブチャネル当たり一行）ように複製されてよい。
【００５７】
代わりに、全ての動作モードで、仮説行列Г（ｋ）の中の１行がＳＩＭＯ又はＭＩＭＯ端末毎に使用されてよく、スケジューラはこれらの異なる種類の端末をそれに応じて記し、評価するように設計されてよい。以下の説明の場合、仮説行列Г（ｋ）は、ＮＴ個の端末のＳＮＲベクトルを含むと仮定され、ＳＩＭＯ端末は行列の中の単一の端末として表現され、ＭＩＭＯ端末は行列の中のＮＴ個の端末の２つ又はそれ以上として表されてよい。
【００５８】
連続除去受信機処理技術が受信された信号を処理するために端末で使用される場合、ある特定の周波数サブチャネルグループに対する各送信されるデータストリーム毎に端末で達成される後処理されたＳＮＲは、後述されるように送信されたデータを復元するために送信されたデータストリームが検出される（すなわち復調され、復号される）順序に依存している。この場合、ＳＮＲの複数の集合は複数の考えられる検出の順序付けに対して端末毎に提供されてよい。そして複数の仮説行列Г（ｋ）は、端末の各集合の周波数サブチャネルグループ毎に形成されてよく、これらの行列は、端末と検出順序付けのどの特定の組み合わせが最良のシステム性能を提供するのかを決定するために評価されてよい。
【００５９】
いずれにせよ、各仮説行列Г（ｋ）は評価される端末の特定の集合（すなわち仮説）のための指定される周波数サブチャネルグループの後処理されたＳＮＲを含む。これらの後処理されたＳＮＲは、端末によって達成可能なＳＮＲを表し、仮説を評価するために使用される。
【００６０】
Ｎ−ＳＩＭＯモード及びＭＩＭＯモードの場合、基地局のアンテナアレイの中の各送信アンテナはカバレージエリア内の端末によって導出されるチャネル状態情報（例えば、ＳＮＲ又は他の何らかの統計値）を使用してそれぞれの周波数サブチャネルグループで異なるデータストリームを送信するために使用できる。端末をスケジュールし、データを処理するために使用されるＣＳＩに基づいて高い性能が達成される。
【００６１】
リソース（例えば伝送チャネル）をアクティブな端末に割り当てるためには、多様なダウンリンクスケジューリング方式が使用できる。これらの多様な方式は（１）いくつかの基準によって決定されるような「最適な」性能が達成されるように特定の端末に各伝送チャネルを割り当てることができる「徹底的な」スケジューリング方式と、（２）アクティブな端末の優先順位に基づいて伝送チャネルを割り当てる優先順位ベースのスケジューリング方式と、（３）各周波数サブチャネルグループの全ての空間サブチャネルを特定の端末に割り当てるＦＤＭ−ＴＤＭスケジューリング方式と、（４）特定の端末に各空間サブチャネルの全ての周波数サブチャネルを割り当てるＳＤＭＡ−ＴＤＭスケジューリング方式を含む。これらの多様なダウンリンクスケジューリング方式は、更に詳しく後述される。良好な又はほぼ最適の性能を提供することができ、より少ない処理及び／又は統計値を必要とすることがある他のスケジューリング方式も使用されてよく、これは本発明の範囲内である。
【００６２】
図２はダウンリンクデータ伝送のために端末をスケジュールするためのプロセス２００の流れ図である。プロセス２００は、後述されるように、多様なダウンリンクスケジューリング方式を実現するために使用できる。明確にするために、全体的なプロセスが最初に説明され、プロセスのステップのいくつかの詳細が後に説明される。
【００６３】
実施形態では、伝送チャネルは、一度に１つの周波数サブチャネルグループを評価することによってアクティブな端末に割り当てられる。第１の周波数サブチャネルグループは、ステップ２１０で周波数指数（ｉｎｄｅｘ）ｋ＝１を設定することにより考慮される。そしてｋ番目の周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルはステップ２１２で開始するダウンリンク伝送のために端末に割り当てられる。ダウンリンクにおけるＮ−ＳＩＭＯモードとＭＩＭＯモードの場合、ＮＳ＝ＮＴであると仮定されるため、空間サブチャネルの端末への割り当ては基地局の送信アンテナの端末への割り当てと同等である。
【００６４】
当初、ダウンリンク伝送のために端末の最良の集合を選択するために使用できる１つ又は複数の性能基準はステップ２１２で初期化される。端末の集合を評価するためには多様な性能基準が使用されてよく、これらのいくつかは更に詳しく後述される。例えば、システムスループットを最大化する性能基準が使用できる。
【００６５】
そしてステップ２１４で、１つ又は複数のアクティブな端末からなる新規な集合が、全てのアクティブな端末の中から選択され、送信アンテナの割り当てのために考慮される。この端末の集合が評価される仮説を形成する。スケジューリングのために検討されるアクティブな端末の数を制限するために多様な技術が使用でき、そしてそれは後述されるように、評価されるべき仮説の数を削減する。仮説の各端末に対して、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮＴ個の送信アンテナに対する後処理されたＳＮＲを示すＳＮＲベクトルγｉ（ｋ）＝［γｉ，１（ｋ）、γｉ，２（ｋ）．．．，γｉ，ＮＴ（ｋ）］がステップ２１６で引き出される。ＭＩＭＯモードの場合、単一ＭＩＭＯ端末はｋ番目の周波数サブチャネルグループの評価のために選択され、この端末の１つのＳＮＲベクトルが引き出される。Ｎ−ＳＩＭＯモードの場合、ＮＴ個のＳＩＭＯ端末が評価のために選択され、これらの端末のＮＴ個のＳＮＲベクトルが引き出される。そして、混合モードの場合、選択された集合の中のＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末に対してＳＮＲベクトルが引き出される。ＭＩＭＯモード及び混合モードの場合の各ＭＩＭＯ端末に対して、ＳＮＲベクトルはこの端末のＳＮＲベクトルの数が端末に割り当てられる送信アンテナの数に等しくなるように複製され（或いは適切に記され）てよい。仮説の中の全ての選択された端末のＳＮＲベクトルは等式（２）に示される仮説行列Г（ｋ）を形成するために使用される。
【００６６】
ＮＴ個の送信アンテナとＮＴ個の端末の各仮説行列Г（ｋ）に対して、端末への送信アンテナの割り当てに関してＮＴの階乗個の可能な組み合わせがある（すなわちＮＴ！個のサブ仮説）。ＭＩＭＯ端末は行列Г（ｋ）の中の複数の端末として表現されるため、仮説行列Г（ｋ）が１つ又は複数のＭＩＭＯ端末を含む場合、更に少ないサブ仮説が存在する。いずれにせよ、アンテナ／端末の割り当てのある特定の新しい組み合わせがステップ２１８で評価のために選択される。この組み合わせはＮＴ個の端末のそれぞれに割り当てられる１つのアンテナを含む。アンテナの割り当ては、アンテナ／端末の割り当ての全ての可能な組み合わせが最終的に評価されるように実行されてよい。あるいは、後述されるように端末にアンテナを割り当てるために特定の方式が使用できる。アンテナ／端末の割り当ての新しい組み合わせが評価されるサブ仮説を形成する。
【００６７】
ステップ２２０で、そしてサブ仮説は評価され、このサブ仮説に対応する性能基準（例えばシステムスループット）が（例えばサブ仮説に対するＳＮＲに基づいて）決定される。最良のサブ仮説に対応する性能基準は、次にステップ２２２で現在のサブ仮説に対する性能基準を反映するために更新される。具体的には、現在のサブ仮説に対する性能基準が最良のサブ仮説に対する性能基準より優れている場合には、現在のサブ仮説は新しい最良のサブ仮説になり、このサブ仮説に対応する、性能基準、端末の基準及びアンテナ／端末の割り当てが保存される。性能基準及び端末の基準は後述される。
【００６８】
次にステップ２２４で、現在の仮説の全てのサブ仮説が評価されたかどうかが判断される。全てのサブ仮説が評価されているのではない場合には、プロセスはステップ２１８に戻り、別のであるがまだ評価されていないアンテナ／端末の割り当ての組み合わせが評価のために選択される。ステップ２１８から２２４が、評価されるサブ仮説毎に繰り返される。
【００６９】
ステップ２２４で現在の仮説のための全てのサブ仮説が評価された場合には、次にステップ２２６で全ての仮説が現在の周波数サブチャネルグループについて検討されたかどうかが判断される。全ての仮説が検討されているのではない場合には、プロセスはステップ２１４に戻り、別のまだ検討されていない端末の集合が評価のために選択される。ステップ２１４から２２６は、現在の周波数サブチャネルグループについて検討される仮説毎に繰り返される。
【００７０】
ステップ２２６で現在の周波数サブチャネルグループの全ての仮説が評価されている場合、この周波数サブチャネルグループの最良のサブ仮説の結果はステップ２２８で保存される。最良のサブ仮説は周波数サブチャネルグループに最良の性能を与える１つ又は複数のアクティブな端末の特定の集合に対応する。
【００７１】
スケジューリング方式が他のシステムの基準と端末の基準（例えば、過去のＮＰ個のタイムスロットでの平均スループット、データ伝送の待ち時間等）が維持されることを必要とする場合、ステップ２３０でこれらの基準は更新され、保存されてよい。端末の基準は、個々の端末の性能を評価するために使用されてよく、後述される。
【００７２】
全ての周波数サブチャネルがダウンリンク伝送のために割り当てられたかどうかが、ステップ２３２で判断される。全ての周波数サブチャネルが割り当てられているのではない場合には、次の周波数サブチャネルグループが、ステップ２３４で指数ｋを増分する（すなわち、ｋ＝ｋ＋１）ことによって検討される。次にプロセスはステップ２１２に戻り、この新しい周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルをダウンリンク伝送のための端末に割り当てる。ステップ２１２から２３４が、割り当てられる周波数サブチャネルグループ毎に繰り返される。
【００７３】
ステップ２３２で、全ての周波数サブチャネルグループが割り当てられていると、ステップ２３６で、周波数サブチャネルグループごとの最良のサブ仮説における端末のためのデータレート及び符号化方式と変調方式が（例えばそれらの後処理されたＳＮＲに基づいて）決定される。ダウンリンクデータ伝送に選択された特定のアクティブな端末、それらの割り当てられた伝送チャネル、スケジュールされた（複数の）タイムスロット、データレート、符号化方式と変調方式、他の情報、又はその任意の組み合わせを示すスケジュールが形成され、やはりステップ２３６で、スケジュールされるタイムスロットの前に（例えば制御チャネルを介して）これらの端末に通信されてよい。あるいは、アクティブな端末は「ブラインド（ｂｌｉｎｄ）」検出を実行し、もしあるならばデータストリームの内のどのデータストリームがそれらに意図されているのかを決定するために全ての送信されたデータストリームを検出しようと試みてよい。ダウンリンクスケジューリングは、典型的には、１個又は複数個のタイムスロットに相当してよいスケジューリング間隔毎に実行される。
【００７４】
図２に図示されているプロセスは、前述された多様なダウンリンクスケジューリング方式を実現するために使用できる。徹底的なスケジューリング方式の場合、それぞれの使用可能な伝送チャネルが任意のアクティブな端末に割り当てられてよい。これは、（１）周波数サブチャネルグループごとの端末の全ての可能な集合（すなわち全ての可能な仮説）、及び（２）端末の集合ごとの全ての可能なアンテナの割り当て（すなわち全ての可能なサブ仮説）を検討することにより達成されてよい。この方式は最良の性能と最も高い柔軟性を提供してよいが、また、ダウンリンクのデータ伝送に端末をスケジュールするために最大の処理を必要とする。
【００７５】
優先順位に基づいたスケジューリング方式の場合、後述されるように、伝送チャネルの割り当てに考慮されるアクティブな端末はその優先順位に基づいて選択されてよく、性能基準も端末の優先順位の関数にされてよい。この方式は伝送チャネル割り当てに考慮される端末の数を削減することができ、その結果スケジューリングの複雑さを削減する。ＦＤＭ−ＴＤＭスケジューリング方式の場合、１つのＭＩＭＯ端末には周波数サブチャネルグループごとの空間サブチャネルの全てが割り当てられる。この場合、仮説行列Г（ｋ）は１つのＭＩＭＯ端末のための後処理されたＳＮＲのただ１つのベクトルを含み、仮説毎に１つのサブ仮説しかない。そしてＳＤＭＡ−ＴＤＭスケジューリング方式の場合、各空間サブチャネルの全ての周波数サブチャネルは、ＳＩＭＯ端末又はＭＩＭＯ端末であってよい単一の端末に割り当てられる。この方式の場合、図２のステップ２１０、２１２、２３２及び２３４は省略されてよい。
【００７６】
指定された仮説行列Г（ｋ）に対して、スケジューラは送信アンテナと端末のペアリング（ｐａｉｒｉｎｇｓ）（すなわちサブ仮説）の多様な組み合わせを評価し、仮説にとって最良のアンテナ／端末の割り当てを決定する。多様な方式が、公平さ、高性能等の様な多様なシステム目標を達成するために端末に送信アンテナを割り当てるために使用できる。
【００７７】
１つのアンテナ割り当て方式では、全ての可能なサブ仮説がある特定の性能基準に基づいて評価され、最良の性能基準を有するサブ仮説が選択される。仮説行列Г（ｋ）毎に、評価されてよいＮＴの階乗個の（すなわちＮＴ！個の）可能なサブ仮説がある。各サブ仮説は特定の端末に対する各送信アンテナの特定の割り当てに対応する。したがって、各サブ仮説は、以下のように表現されてよい後処理されたＳＮＲのベクトルと共に表現されてよい：
γsub-hyp(k)={γa,1(K),γb,2(k),...,γγ,NT(k)},                                等式（３）
ここでγｉ，ｊ（ｋ）は、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのｊ番目の送信アンテナからｉ番目の端末へのデータストリームの後処理されたＳＮＲであり、添え字｛ａ，ｂ，．．．及びｒ｝はサブ仮説の送信アンテナ／端末のペアリングにおける特定の端末を識別する。
【００７８】
各サブ仮説は、更に、多様な要因の関数であってよい性能基準Ｒｓｕｂ−ｈｙｐ（ｋ）と関連付けられる。例えば、後処理されたＳＮＲに基づいた性能基準は以下のように表現されてよい：
Rsub-hyp(k)=f(γsub-hyp(ｋ)),                                              等式（４）
ここでｆ（・）は括弧内の（複数の）引数のある特定の正の実関数である。
【００７９】
さまざまな関数が性能基準を定式化するために使用できる。一実施形態においては、サブ仮説のＮＴ個の送信アンテナ全てに対して達成可能なスループットの関数が、性能基準として使用されてよく、以下のように表現されてよい：
【数３】
0004537068.tif 000004
【００８０】
この場合ｒｊ（ｋ）がｋ番目の周波数サブチャネルグループのサブ仮説におけるｊ番目の送信アンテナと関連付けられるスループットであり、そしてそれは以下のように表現されてよい：
ｒj(k)=ｃj・ｌｏｇ2(1+γj(k)),                                          等式（６）
この場合、ｃｊはｊ番目の送信アンテナで送信されるデータストリームのために選択された符号化方式と変調方式により達成される理論的な容量の一部（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を反映する正の定数であり、γｊ（ｋ）はｋ番目の周波数サブチャネルグループでのｊ番目のデータストリームに対する後処理されたＳＮＲである。
【００８１】
スケジューリングを簡略化するために、リソース割り当ては、単一の周波数サブチャネルのグループの代わりに、複数の周波数サブチャネルのグループに基づいて実行されてよい。指定されたグループが複数の周波数サブチャネルを含むとしても、チャネル応答の周波数選択的な性質は端末にリソースを割り当てる上で考慮されてよい。これは、周波数サブチャネルのグループの応答に基づいた性能基準を評価することにより達成されてよい。例えば、リソース割り当ては、Ｎｋ≧２の場合に、Ｎｋ個の周波数サブチャネルのグループに基づいて実行されてよい。その結果、Ｎｋ個の周波数サブチャネル上でのチャネル応答が性能基準を評価するために使用できる。性能基準がスループットである場合には、等式（５）の達成可能なレートの総和は、以下に示すように、送信アンテナと周波数サブチャネルの両方にわたって実行されてよい：
【数４】
0004537068.tif 000005
【００８２】
この場合ｒｊ（ｉ）はｉ番目の周波数サブチャネルのサブ仮説におけるｊ番目の送信アンテナと関連付けられるスループットであり、Ｎｋはｋ番目の周波数サブチャネルグループの周波数サブチャネルの数である。したがって、スケジューリング及びリソース割り当てが複数の周波数サブチャネルのグループについて実行されるにしても、各グループの個々の周波数サブチャネルの性能はスケジューリングで考慮されてよい。
【００８３】
前述され、図２で使用された第１のアンテナ割り当て方式は、送信アンテナの端末への割り当ての全ての可能な組み合わせを評価できる特定の方式を表している。仮説毎にスケジューラによって評価される潜在的なサブ仮説の数はＮＴ！くらい多くてよく、多数の仮説が検討されてもよいため、評価されるサブ仮説の総数は結果として大きくなるかもしれない。
【００８４】
図２に示されるスケジューリング方式は最良のサブ仮説を選択するために使用される性能基準により定量化されるように、「最適の」システム性能を提供するサブ仮説を決定するために徹底的なサーチ（ｓｅａｒｃｈ）を実行する。多くの技術が送信アンテナを端末に割り当てるための処理の複雑度を削減するために使用できる。これらの技術の１つが後述され、そして他も使用されてよく、それは本発明の範囲内にある。これらの技術はアンテナを端末に割り当てるために必要とされる処理の量を削減する一方で、高システム性能も実現してよい。
【００８５】
第２のアンテナ割り当て方式では、評価されている仮説において送信アンテナを端末に割り当てるために最大−最大（「マックス−マックス（ｍａｘ−ｍａｘ）」）基準が使用される。このマックス−マックス基準を使用すると、各送信アンテナは、送信アンテナにとって最良のＳＮＲを達成する端末に割り当てられる。アンテナの割り当ては周波数サブチャネルグループ毎に、そして一度に１つの送信アンテナに対して実行されてよい。
【００８６】
図３は、マックス−マックス基準を使用して送信アンテナをある特定の周波数サブチャネルグループの端末に割り当てるためのプロセス２１８ａの流れ図である。プロセス２１８ａは、評価される１つ又は複数のアクティブな端末の特定の集合に対応する特定の仮説に対して実行される。プロセス２１８ａは図２のステップ２１８のために使用されてよく、その場合ただ一つのサブ仮説がプロセス２００の各仮説について評価される。
【００８７】
当初、仮説行列Г（ｋ）の最大ＳＮＲは、ステップ３１２で決定される。この最大ＳＮＲは特定の送信アンテナ／端末のペアリングに相当し、送信アンテナはステップ３１４でこの端末に割り当てられる。そしてこの送信アンテナ及び端末は、ステップ３１６で、行列Г（ｋ）から削除され、行列は、送信アンテナに相当する列とちょうど割り当てられた端末に相当する行の両方を削除することにより次元（ＮＴ−１）×（ＮＴ−１）に削減される。
【００８８】
ステップ３１８では、仮説の全ての送信アンテナが割り当てられたかどうかが判断される。全ての送信アンテナが割り当てられた場合には、アンテナの割り当てがステップ３２０で提供され、プロセスは終了する。そうでない場合には、プロセスはステップ３１２に戻り、別の送信アンテナが同様に割り当てられる。
【００８９】
表１は、基地局が４本の送信アンテナを備え、各端末が４本の受信アンテナを備える４×４のＭＩＭＯシステムで端末により導出されるＳＮＲの行列Г（ｋ）の例を示す。マックス−マックス基準に基づいたアンテナの割り当て方式の場合、元の４×４行列の中の最良のＳＮＲ（１６ｄＢ）が送信アンテナ３により達成され、それは端末１に割り当てられている。これは表の中の４番目の列の３番目の行の陰影が付けられたボックスによって示されている。そして、送信アンテナ３及び端末１が該行列から削除される。削減された３×３行列の中の最良のＳＮＲ（１４ｄＢ）は、それぞれ端末３と２に割り当てられる送信アンテナ１と４の両方により達成される。残りの送信アンテナ２は、そして端末４に割り当てられる。
【表１】
0004537068.tif 000006
【００９０】
表２は、表１に示される行列Г（ｋ）の例に対してマックス−マックス基準を使用するアンテナの割り当てを示す。端末１の場合、最良のＳＮＲ（１６ｄＢ）は送信アンテナ３から送信される信号を処理するときに達成される。他の端末に対する最良の送信アンテナも表２に示されている。次にスケジューラは、データ伝送のために使用するための適切な符号化方式と変調方式を選択するためにこの情報を使用してよい。
【表２】
0004537068.tif 000007
【００９１】
ある特定の仮説行列Г（ｋ）に対してマックス−マックス基準を使用してアンテナの割り当てが一旦行われると、この仮説に対応する性能基準（例えば、システムスループット）が、等式（４）から（６）に示されるように（例えば、アンテナの割り当てに対応するＳＮＲに基づいて）決定されてよい。この性能基準は特定の周波数サブチャネルグループにおける仮説毎に更新される。周波数サブチャネルグループの全ての仮説が評価されると、端末及びアンテナの割り当ての最良の集合が次のタイムスロットでの周波数サブチャネルグループ上のダウンリンクデータ伝送のために選択される。スケジューリングはＮＧ個の周波数サブチャネルグループのそれぞれに実行されてよい。
【００９２】
図２と図３に記述されるダウンリンクスケジューリング方式は、次のタイムスロットでダウンリンクデータ伝送を所望する（ＳＩＭＯ端末及び／又はＭＩＭＯ端末を含んでよい）アクティブな端末の多様な可能な集合に対応する多様な仮説を評価するある特定の方式を表している。スケジューラによって評価される仮説の総数は、少数のアクティブな端末に対してすら極めて大きくなり得る。実際、仮説の総数Ｎｈｙｐは、以下のように表現することができる：
【数５】
0004537068.tif 000008
【００９３】
この場合、ＮＵはスケジューリングのために検討されるアクティブな端末の数である。例えば、ＮＧ＝１６、ＮＵ＝８、及びＮＴ＝４の場合には、Ｎｈｙｐ＝１１２０となる。最良の仮説とアンテナの割り当てを選択するために使用される性能基準によって定量化されるように、最高のシステム性能を実現する特定の仮説及び特定のアンテナの割り当てを決定するために徹底的なサーチが行われてよい。
【００９４】
上で注記されたように、複雑度を削減した他のダウンリンクのスケジューリング方法も実現されてよい。これらのスケジューリング方式は、ダウンリンクデータ伝送のために端末をスケジュールするために必要とされる処理の量を削減する一方で高いシステム性能も提供してよい。
【００９５】
優先順位に基づいたスケジューリング方式では、アクティブな端末はそれらの優先順位に基づいてデータ伝送にスケジュールされる。それぞれのアクティブな端末の優先順位は、後述されるように、１つ又は複数の基準（例えば、平均スループット）、システム制約及び要件（例えば、最大の待ち時間）、他の要因、又はその組み合わせに基づいて導出されてよい。リストは次のタイムスロットでデータ伝送を所望する全てのアクティブな端末のために維持されてよい。端末がダウンリンクデータ伝送を所望するとき、それはリストに追加され、その基準が（例えばゼロに）初期化される。リストの中の各端末の基準は、その後はタイムスロット毎に更新される。一旦、端末がもはやデータ伝送を所望しなくなると、それはリストから取り除かれる。
【００９６】
各タイムスロットで周波数サブチャネルグループ毎に、リスト内の端末の全て又は部分集合がスケジューリングに検討されてよい。検討される特定の数の端末は多様な要因に基づいて選択されてよい。一実施形態では、ＮＴ個の最高の優先順位の端末だけがデータ伝送のために選択される。別の実施形態では、ＮＸ＞ＮＴの場合に、リストの中の最高のＮＸ個の優先順位の端末がスケジューリングのために検討される。ＭＩＭＯ端末はスケジューリングのためにＮＴ個又はＮＸ個の最高の優先順位の端末を選択するときに複数の端末として表現されてよい。例えば、ＮＴ＝４であって４個の独立なデータストリームが指定された周波数サブチャネルグループに対して基地局から送信されると、ＳＩＭＯ端末は３つの空間サブチャネルを割り当てられるＭＩＭＯ端末と共に選択されてよい（その場合、ＭＩＭＯ端末は、事実上、４つの最高の優先順位の端末を選択する上での３つの端末を表現している）。
【００９７】
図４は、優先順位に基づいたダウンリンクのスケジューリング方式４００の流れ図であり、それによりＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合がそれぞれの周波数サブチャネルグループに対するスケジューリングに検討される。最初に、第１の周波数サブチャネルグループは、ステップ４１０で周波数指数ｋ＝１を設定することにより検討される。そしてｋ番目の周波数サブチャネルグループに対する空間サブチャネルは、ステップ４１２で開始するダウンリンク伝送のために端末に割り当てられる。
【００９８】
スケジューラはステップ４１２で、リストの中の全てのアクティブな端末の優先順位を調べ、ＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合を選択する。リスト中の残りのアクティブな端末は、このスケジューリング間隔でのこの周波数サブチャネルグループに対するスケジューリングでは検討されない。それぞれの選択された端末のチャネル推定値は、次にステップ４１４で引き出される。例えば、ＮＴ個の選択された端末の後処理されたＳＮＲが引き出され、仮説行列Г（ｋ）を形成するために使用できる。
【００９９】
次にＮＴ個の送信アンテナが、ステップ４１６で、チャネル推定値に基づいて、そして多くのアンテナ割り当て方式の任意の１つを使用してＮＴ個の選択された端末に割り当てられる。例えば、アンテナの割り当ては前述された徹底的なサーチ又はマックス−マックス基準に基づいてよい。別のアンテナ割り当て方式では、送信アンテナは、端末の基準が更新された後にそれらの優先順位が可能な限り近づいて正規化されるように端末に割り当てられる。
【０１００】
端末に対するデータレート及び符号化方式と変調方式は、次にステップ４１８でアンテナの割り当てに基づいて決定される。リスト中のスケジュールされた（及びスケジュールされていない）端末の基準は、スケジュールされたデータ伝送（及び非伝送、それぞれ）を反映するために更新され、システム基準はステップ４２０でも更新される。
【０１０１】
そして、全ての周波数サブチャネルがダウンリンク伝送に割り当てられたかどうかの判断がステップ４２２で下される。全ての周波数サブチャネルが割り当てられているのではない場合には、次の周波数サブチャネルグループが、ステップ４２４で指数ｋを増分する（すなわち、ｋ＝ｋ＋１）ことによって検討される。次に、プロセスはステップ４１２に戻り、この新しい周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルをアクティブな端末の同じ又は別の集合に割り当てる。ステップ４１２から４２４は、割り当てられる周波数サブチャネルグループ毎に繰り返される。
【０１０２】
全ての周波数サブチャネルグループがステップ４２２で割り当てられていると、次にステップ４２６で、ダウンリンクデータ伝送のために選択される特定のアクティブな端末、それらの割り当てられた伝送チャネル、スケジュールされた（複数の）タイムスロット、データレート、符号化方式と変調方式等、あるいはその任意の組み合わせを示すスケジュールが形成され、これらの端末に通信されてよい。そしてプロセスはこのスケジューリング間隔に対して終了する。
【０１０３】
上で注記されたように、送信アンテナは多様な方式に基づいて周波数サブチャネルグループ毎に選択された端末に割り当てられてよい。あるアンテナ割り当て方式では、送信されたアンテナは、高いシステム性能を達成するために、そして端末の優先順位に基づいて割り当てられる。
【０１０４】
表３は、特定の周波数サブチャネルグループに対する検討されている仮説の中の各端末により導出される後処理されたＳＮＲの例を示している。端末１の場合、最良のＳＮＲは、表の行３、列４の陰影が付けられたボックスにより示されるように、送信アンテナ３から送信されるデータストリームを検出したときに達成される。仮説の中の他の端末のための最良の送信アンテナも、ボックス内の陰影付けによって示される。
【表３】
0004537068.tif 000009
【０１０５】
各端末が、最良の後処理されたＳＮＲが検出される異なる送信アンテナを識別すると、送信アンテナはそれらの最良の後処理されたＳＮＲに基づいて端末に割り当てられてよい。表３に示されている例の場合、端末１は送信アンテナ３に割り当てられてよく、端末２は送信アンテナ２に割り当てられてよい。
【０１０６】
複数の端末が同じ送信アンテナを好む場合には、スケジューラが多様な基準（例えば公平さ、性能基準及び他）に基づいてアンテナの割り当てを決定できる。例えば、表３は、端末３と４の最良の後処理されたＳＮＲが同じ送信アンテナ１から送信されるデータストリームに対して生ずることを示している。目的がスループットを最大限にすることである場合には、スケジューラが送信アンテナ１を端末３に割り当て、送信アンテナ２を端末４に割り当ててよい。しかしながら、アンテナが公平さを達成するために割り当てられる場合には、送信アンテナ１は、端末４が端末３より高い優先順位を有する場合に端末４に割り当てられてよい。
【０１０７】
ＭＩＭＯ端末のためのスケジューリングもまた、完全なＣＳＩに基づいて実行されてよい。この場合、端末のスケジューリングのために使用される統計は基地局の送信アンテナと端末の受信アンテナの間の複素数のチャネル利得であり、等式（１）に示されるチャネル応答行列Ｈ（ｋ）を形成するために使用される。次に、スケジューリングは相互に互換性のある空間シグナチャの集合が周波数サブチャネルグループ毎に選択されるように実行される。チャネル応答行列Ｈ（ｋ）に基づいた端末のスケジューリングは、更に以下のように詳説される。
【０１０８】
ＭＩＳＯ端末のためのダウンリンクスケジューリング
（ＮＲ＜ＮＴ）であるＮ−ＭＩＳＯモードの場合、基地局の送信アンテナと端末の（複数の）受信アンテナの間の複素数のチャネル利得は、評価されるＭＩＳＯ端末の集合毎に等式（１）に図示されるチャネル応答行列Ｈ（ｋ）を形成するために使用できる。ダウンリンク伝送のためのＭＩＳＯ端末の選択は、次にアクティブな端末で実行され、選択の目標は当該帯域での相互に互換性のある空間シグナチャである。
【０１０９】
マルチユーザＮ−ＭＩＳＯモードのダウンリンクの場合、基地局はＮＴ個の送信アンテナを使用し、（簡単にするために）ダウンリンクスケジューリングのために検討されるＮＵ個のＭＩＳＯ端末のそれぞれが単一の受信アンテナ（すなわち、ＮＲ＝１）を使用する。この場合、最高ＮＴ個の端末が、任意の指定された周波数サブチャネルグループで同時に基地局によってサービスを提供されてよい（すなわちＮＵ≦ＮＴ）。端末ｉのためのＭＩＳＯチャネルのモデルは、以下のように表現されてよく：
yi(k)=Hi(k)x(k)+ni(k),                                                等式（８）
ここで、ｙｉ（ｋ）はｋ番目の周波数サブチャネルグループで、ｉ∈｛１．．．，ＮＵ｝に対して、ｉ番目の端末により受信されるシンボルであり；
ｘ（ｋ）は送信されたベクトル（すなわち、ｘ＝［ｘ１ｘ２．．．ｘＮＴ］Ｔ）であり、ここで、｛ｘｊ｝はｊ∈｛１，．．．，ＮＴ｝のｊ番目の送信アンテナから送信されるエントリ（ｅｎｔｒｙ）であり、任意の行列Ｍに対して、ＭＴがＭの転置行列を示す；
Ｈｉ（ｋ）は、ｋ番目の周波数サブチャネルグループのｉ番目の端末のＭＩＳＯチャネルに対する１×ＮＴのチャネル応答ベクトルであり、ここで、要素ｈｉ，ｊは、ｉ∈｛１．．．，ＮＵ｝及びｊ∈｛１，．．．，ＮＴ｝の場合のｊ番目の送信アンテナとｊ番目の端末の受信アンテナの間の結合（すなわち、複素数利得）であり、そして
ｎｉ（ｋ）は、ｉ番目の端末のｋ番目の周波数サブチャネルグループに対する加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であり、０の平均及びσ２ｉの分散を有する。
【０１１０】
簡単にするために、各周波数サブチャネルグループが、一定の複素数値によって表現されるフラットフェージングする狭帯域チャネルであると仮定される。したがって、ｉ∈｛１．．．，ＮＵ｝に対するチャネル応答ベクトルＨｉ（ｋ）の要素は、スカラー量である。加えて、ｊ∈｛１，．．．，ＮＴ｝に対して、Ｐｍａｘ，ｊとして示される各送信アンテナに対する最大電力制限があると仮定される。任意の指定された時刻でのアンテナｊでの送信電力はＰｊとして示され、ここでＰｊ≦Ｐｍａｘ，ｊである。
【０１１１】
周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信アンテナから送信されるＮＴ個のデータストリームがチャネル応答ベクトルＨｉ（ｋ）に従って各端末の受信アンテナで互いに干渉する場合がある。基地局で事前処理を行わない場合、異なるＭＩＳＯ端末に向けられた異なるデータストリームが干渉にさらされ、マルチアクセス干渉（ＭＡＩ）と呼ばれる。各ＭＩＳＯ端末はただ１つの受信アンテナを使用するため、チャネル及びＭＡＩと戦うことを目的とする全ての空間処理が送信機で実行される必要がある。
【０１１２】
基地局が、各ＭＩＳＯ端末がダウンリンクスケジューリングのために検討されるためにチャネル応答ベクトルＨｉ（ｋ）の知識を有する場合（すなわち、完全チャネル状態情報）、ＭＡＩを排除又は削減するための１つの技術はチャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）を使用することによる。
【０１１３】
基地局での送信ベクトルはｘ（ｋ）＝［ｘ１（ｋ）ｘ２（ｋ）．．．ｘＮＴ（ｋ）］Ｔであり、ここで｛ｘｊ（ｋ）｝はｋ番目の周波数サブチャネルグループのｊ番目の送信アンテナから送信されるエントリである。ｄｉ（ｋ）で端末ｉに向けられたデータストリームを示すと、実際のデータベクトルはｄ（ｋ）＝［ｄ１（ｋ）ｄ２（ｋ）．．．ｄＮＵ（ｋ）］Ｔであり、ここでデータベクトルと送信されたベクトルの間の関係は以下のように表現されてよい：
x(k)=A(k)S(k)d(k),                                                  等式（９）
ここでＡ（ｋ）はＮＴ×ＮＵのＣＣＭＩ行列であり、Ｓ（ｋ）はＮＵ×ＮＵのスケーリング行列である。ＣＣＭＩ行列は、ＭＩＳＯ端末毎に１つづつ、複数のステアリングベクトルを含むと見なされてよく、各ステアリングベクトルはそれぞれのＭＩＳＯ端末のためにビームを生成するために使用されている。ＣＣＭＩ技術はＭＩＳＯ端末に対するデータストリームをデコリレート（ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｅｓ）し、Ａ（ｋ）の解は以下のように表されてよい：
A(k)=HT(k)(H(k)HT(k)))-1,                                          等式（１０）
ここで、
【数６】
0004537068.tif 000010
【０１１４】
は、現在の仮説のためのダウンリンクスケジューリングに検討されているＮＵ個のＭＩＳＯ端末の集合のチャネル応答ベクトルを保持するＮＵ×ＮＴの行列である。
【０１１５】
Ａ（ｋ）の解はＨ（ｋ）が正方行列であることを必要とせず、それはＮＵ≠ＮＴのときである。しかしながら、Ｈ（ｋ）が正方行列である場合には、等式（１０）の中の解はＡ（ｋ）＝Ｈ−１（ｋ）として書き直すことができ、ここでＨ−１（ｋ）はＨ（ｋ）の逆行列であり、それゆえＨ−１（ｋ）Ｈ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）Ｈ−１（ｋ）＝Ｉであり、ここでＩは対角線上が１で他は０の正方単位行列である。
【０１１６】
各送信アンテナｊ∈｛１，．．．，ＮＴ｝に対するＰｍａｘ，ｊの電力制限があるため、Ａ（ｋ）の行をスケール（ｓｃａｌｅ）し、送信アンテナｊで使用される電力ＰｊがＰｍａｘ，ｊを超えないことを確実にすることが必要だろう。しかしながら、Ｈ（ｋ）の行とＡ（ｋ）の列の間の直交性を維持するために、Ａ（ｋ）の各列の中の全てのエントリは同じ値でスケールされる必要がある。スケーリングは、以下の形式を有するスケーリング行列Ｓ（ｋ）によって等式（９）の中で達成される：
【数７】
0004537068.tif 000011
【０１１７】
ここでスケール値Ｓｉ（ｋ）はデータストリームｄｉ（ｋ）を乗算する。スケール値の集合｛Ｓｉ（ｋ）｝は、以下の式の集合を解くことにより得ることができ、
diag((A(k)S(k))(A(k)S(k))T)<Pmax(k),                            等式（１２）
ここでＰｍａｘ（ｋ）＝［Ｐｍａｘ，１（ｋ）  Ｐｍａｘ，２（ｋ）ΛＰｍａｘ，ＮＴ（ｋ）］Ｔであり、Ｐｍａｘ，ｊ（ｋ）はｊ番目の送信アンテナのｋ番目の周波数サブチャネルグループに割り当てられる最大電力である。値Ｓｉ（ｋ）は、等式（１２）から解くことができ、ｋ番目の周波数サブチャネルグループに対する各送信アンテナで使用される電力がＰｍａｘ，ｊ（ｋ）を超えないことを確実にする。
【０１１８】
送信アンテナごとの総送信電力Ｐｍａｘ，ｊは、多様な方法でＮＧ個の周波数サブチャネルグループに割り当てられてよい。一実施形態では、総送信電力は、Ｐｊ（ｋ）＝Ｐｍａｘ，ｊ／ＮＧとなるようにＮＧ個の周波数サブチャネルグループの間で等しく割り当てられる。別の実施形態では、総送信電力は、
【数８】
0004537068.tif 000012
【０１１９】
を維持しながらＮＧ個の周波数サブチャネルグループの間で一様ではなく割り当てることができる。総送信電力Ｐｍａｘ，ｊは、スループットが最大化されるように送信電力を割り当てる「水注入（ｗａｔｅｒ−ｐｏｕｒｉｎｇ）」技術又は「水充填（ｗａｔｅｒ−ｆｉｌｌｉｎｇ）」技術を含む多様な技術に基づいて割り当てられてよい。「水注入」技術は、参照としてここに組み込まれる１９６８年、ジョン  ウイリー  アンド  サンズ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ）の「情報論理及び信頼できる通信（Information Theory and Reliable Communication）」の中でロバート  G．ギャラガー（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｇ．Ｇａｌｌａｇｅｒ）によって説明されている。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのための基本的な水注入プロセスを実行するための特定のアルゴリズムが、本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、２００１年１０月１５日に出願された「ＭＩＭＯ通信システムにおける電力割り当てを決定するための方法及び装置（Method and Apparatus for Determining Power Allocation in MIMO Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／９７８，３３７号に説明されている。送信電力の割り当ては、本発明の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、２００１年１２月７日に出願された「ＭＩＭＯシステムのためのチャネル固有モード分解による時間領域送信及び受信処理（Time-Domain Transmit and Receive Processing with Channel Eigen-mode Decomposition for MIMO Systems）」と題される米国特許出願番号第１０／０１７，３０８号にも説明されている。ＮＧ個の周波数サブチャネルグループの間でのＮＴ個の送信アンテナのそれぞれに対する総送信電力Ｐｍａｘ，ｊの最適な割り当ては通常複雑であり、最適な電力の割り当てについて解くために反復技術が使用できる。
【０１２０】
等式（９）を等式（８）に代入すると、端末ｉに対する受信されたシンボルの表現は以下のように表現されてよい：
yi(k)=Hi(k)A(k)S(k)d(k)+ni(k),                                      等式（１３）
これは以下に簡単化する
yi(k)=Si(k)di(k)+ni(k),                                              等式（１４）
なぜならＨｉ（ｋ）は、Ａ（ｋ）のｉ番目の列を除いた全ての列に対して直交しているからである。
【０１２１】
ｋ番目の周波数サブチャネルグループの端末ｉに対する結果として生じるＳＮＲは以下のように表現されてよい：
【数９】
0004537068.tif 000013
【０１２２】
指定された周波数サブチャネルグループでのダウンリンクデータ伝送のために相互に互換性のある空間シグナチャを有するＭＩＳＯ端末の集合を選択する上で、上記分析は評価されるＭＩＳＯ端末の集合毎（すなわち仮説毎）に実施されてよい。集合の中の端末ごとのＳＮＲは等式（１５）に示されるように決定されてよい。このＳＮＲは、等式（５）と（６）で上記に示されたスループットに基づいた性能基準などのような性能基準で使用できる。相互互換性は、このようにしてスループット又は他の何らかの基準に基づいて定義されてよい（例えば、最も相互に互換性のあるＭＩＳＯ端末とは、最高の全体的なスループットを達成する端末であってよい）。
【０１２３】
ＭＩＳＯ端末は、それらの優先順位に基づいてダウンリンクデータ伝送のためにスケジュールされてもよい。この場合には、ＳＩＭＯ端末とＭＩＳＯ端末を優先順位に基づいてスケジュールするための上記説明は、ＭＩＳＯ端末をスケジュールするために適用されてもよい。例えば、ＮＴ個の最高の優先順位のＭＩＳＯ端末が、周波数サブチャネルグループ毎のスケジューリングに検討されてよい。
【０１２４】
複数の端末のために複数のビームを生成させるための他の技術も使用されてよく、これは本発明の範囲内にある。例えば、ビームステアリングは最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）技術に基づいて実行されてよい。ＣＣＭＩ技術とＭＭＳＥ技術は、共に本出願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、２００１年３月２３日と２００１年９月１８日にそれぞれ出願された、共に「無線通信システムにおいてチャネル状態情報を活用するための方法及び装置（Method and Appratus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／８２６，４８１号と第０９／９５６，４４９号に詳細に説明されている。
【０１２５】
空間シグナチャに基づいた複数の端末への同時データ送信は、参照としてここに組み込まれる、１９９６年５月７日に発行された「空間分割多元接続無線通信システム（Spatial Division Multiple Access Wireless Communication System）」と題される米国特許第５，５１５，３７８号にも説明されている。
【０１２６】
ＭＩＳＯ端末について前述されたビームステアリング技術はＭＩＭＯ端末にも使用できる。
【０１２７】
ＭＩＳＯ端末の周波数シグナチャは、周波数サブチャネルグループ毎に相互に互換性のある端末の集合を選択する上で利用できるため、ＭＩＳＯ端末を周波数サブチャネルグループ単位でスケジュールできることは、システム性能の改善となりうる。
【０１２８】
上述された技術は、ＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末及びＭＩＭＯ端末の組み合わせを取り扱うために一般化されてよい。例えば、４本の送信アンテナが基地局で使用可能な場合、４つの独立したデータストリームが単一の４×４ＭＩＭＯ端末、２つの２×４ＭＩＭＯ端末、４つの１×４ＳＩＭＯ端末、４つの４×１ＭＩＳＯ端末、１つの２×４ＭＩＭＯ端末及び２つの１×４ＳＩＭＯ端末、あるいは周波数サブチャネルグループ毎に合計４つのデータストリームを受信するように指定されている任意の他の端末の組み合わせに送信されてよい。スケジューラは端末の多様な仮説を設けられた（ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｚｅｄ）集合に対する後処理されたＳＮＲに基づいて端末の最良の組み合わせを選択するように設計でき、この場合それぞれの仮説を設けられた集合はＳＩＭＯ端末、ＭＩＳＯ端末及びＭＩＭＯ端末の混成を含んでよい。
【０１２９】
多様な基準及び要因が、アクティブな端末の優先順位を決定するために使用できる。一実施形態では、「スコア」が各アクティブ端末毎に、そして各基準毎にスケジューリングで使用するために維持されてよい。一実施形態では、特定の平均化時間間隔での平均スループットを示すスコアがそれぞれのアクティブ端末毎に維持される。１つの実現では、タイムスロットｎでの端末ｉのスコアφｉ（ｎ）がＮＰ個の過去のタイムスロットで達成された線形平均スループットとして計算され、以下のように表現されてよい：
【数１０】
0004537068.tif 000014
【０１３０】
ここで、ｒｉ（ｎ）はタイムスロットｎでの端末ｉに対する（ビット／タイムスロット単位での）「実現された」データレートであり、等式（６）に示されるように後処理されたＳＮＲに基づいて計算されてよい。通常、ｒｉ（ｎ）は特定の最大達成可能データレートｒｍａｘ、及び特定の最小データレート（例えばゼロ）によって拘束される。別の実現では、タイムスロットｎでの端末ｉのスコアφｉ（ｎ）は、いくらかの時間間隔で得られる指数平均スループットであり、以下のように表現されてよい：
φi(n)=(1-α)・φi(n-1)+α・ｒi(n)/ｒmax,                                    等式（１７）
ここでαは指数平均化のための時間定数であり、αのより大きな値がより短い平均化時間間隔に対応する。
【０１３１】
端末がデータ伝送を所望すると、それはアクティブ端末リストに追加され、そのスコアはゼロに初期化される。リストのそれぞれのアクティブ端末のスコアは以後各タイムスロットで更新されてよい。アクティブ端末が指定されたタイムスロットでの伝送にスケジュールされないときは必ず、該タイムスロットに対するそのデータレートはゼロに設定され（すなわちｒｉ（ｎ）＝０）、そのスコアはそれに応じて更新される。スケジュールされたタイムスロットで送信されたデータパケットが端末によって誤って受信されると、そのタイムスロットに対する該端末の有効データレートはゼロに設定されるかもしれない。パケットエラーは（例えば、データ伝送のために使用される受取通知（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ）／非受取通知（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ）（Ａｃｋ／Ｎａｋ）方式の往復遅延のために）即座に知られないかもしれないが、一旦この情報が得られたならばスコアはそれに応じて調整され得る。
【０１３２】
アクティブ端末の優先順位は、部分的にシステム制約及び要件に基づいて決定されてもよい。例えば、ある特定の端末の最大待ち時間が閾値を超えると、該端末は高い優先順位に上げられてよい。
【０１３３】
アクティブ端末の優先順位を決定する上で他の要因も考慮されてよい。１つのこのような要因は端末に送信されるデータの種類に関係してよい。遅延に敏感なデータはより高い優先順位に関連付けられてよく、遅延に敏感ではないデータはより低い優先順位に関連付けられてよい。他のプロセスが再送されたデータを端末で待っているかもしれないので、過去の伝送での復号エラーのために再送されたデータはより高い優先順位に関連付けられてもよい。別の要因は端末に提供されているデータサービスの種類に関係してよい。他の要因も優先順位を決定する上で考慮されてよく、本発明の範囲内にある。
【０１３４】
アクティブ端末の優先順位はこのようにして、（１）各基準が検討されるために端末に対して維持されるスコア、（２）システム制約及び要件のために維持される他のパラメータ値、及び（３）他の要因、の任意の組み合わせの関数であってよい。一実施形態では、システム制約及び要件は「硬い（ｈａｒｄ）」値（すなわち、制約と要件が違反されているかどうかに応じて高い優先順位又は低い優先順位）を表し、スコアは「軟らかい（ｓｏｆｔ）」値を表している。この実施形態の場合、システム制約及び要件が満たされていない端末は、それらのスコアに基づいて他の端末と共に即座に検討されてよい。
【０１３５】
優先順位に基づいたスケジューリング方式は、リストの中の全てのアクティブな端末に対して等しい平均スループット（例えば、等しいサービスの質、すなわちＱｏＳ）を達成するように設計されてよい。この場合、アクティブな端末は、等式（１６）又は（１７）に示されるように決定されてよいそれらの達成された平均スループットに基づいて優先順位を付けられる。この優先順位に基づいたスケジューリング方式では、スケジューラはスコアを用いて、使用可能な伝送チャネルへの割り当てのために端末に優先順位を付ける。端末のスコアは伝送チャネルにそれらが割り当てられるか、あるいは割り当てられないのかに基づいて更新され、パケットエラーに対して更に調整されてよい。リスト中のアクティブな端末は最低のスコアの付いた端末に最高の優先順位が与えられ、最高のスコアの付いた端末が逆に最低の優先順位を与えられるように優先順位が付けられてよい。端末をランク付けする（ｒａｎｋｉｎｇ）ための他の方法も使用できる。優先順位の設定は端末のスコアに不均一な重み係数を割り当ててもよい。
【０１３６】
端末がそれらの優先順位に基づいてデータ伝送のために選択され、スケジュールされるダウンリンクのスケジューリング方式では、ときおり出来の悪い（ｐｏｏｒ）端末のグループ分けが発生する可能性がある。「出来の悪い」端末の集合とは、全ての送信されたデータストリームで全ての端末に悪いＳＮＲを引き起こす類似したチャネル応答行列Ｈ（ｋ）を生じさせる端末の集合である。その結果これは、集合内の各端末での低いスループットを生じ、そして低い全体のシステムスループットを生じる。これが発生すると、端末の優先順位は複数のタイムスロット上で実質的には変化しないかもしれない。したがってスケジューラは、端末の優先順位が集合への帰属関係の変化をもたらすほど十分に変化するまでこの特定の端末の集合から離れないだろう。
【０１３７】
上述した「集団化（ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）」効果を回避するために、スケジューラは、端末を使用可能な伝送チャネルに割り当てる前にこの状態を認識するように、及び／又は一旦それが発生したら状態を検出するように、設計できる。チャネル応答行列Ｈ（ｋ）の中の線形従属性の度合いを決定するために多くの方式が使用されてよい。集団化を検出するための１つの方式は、仮説行列Γ（ｋ）にある特定の閾値を適用することである。行列Γ（ｋ）の中の全てのあるいはかなりの数のＳＮＲがこの閾値を下回ると、集団化状態が存在すると見なされる。集団化状態が検出された場合には、スケジューラは仮説行列の中の線形従属性を削減しようとして（例えば無作為に）端末を並べ替えることができる。スケジューラに、「良好な」仮説行列（すなわち、最少量の線形従属性を有する行列）を生じさせる端末の集合を強制的に選択させるために切り混ぜ（ｓｈｕｆｆｌｉｎｇ）方式も考案されてよい。
【０１３８】
ダウンリンクデータ伝送のための端末のスケジューリング及び優先順位に基づいた端末のスケジューリングも、全て本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、２００１年５月１６日に出願された「多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムでダウンリンクリソースを割り当てるための方法及び装置（Method and Apparatus for Allocating Downlink Resources in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／８５９，３４５号、２０００年３月３０日に出願された「通信システムの伝送を制御するための方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Transmissions of a Communications Systems）」と題される米国特許出願番号第０９／５３９，１５７号、及び２０００年９月２９日に出願された「無線通信システムにおいて使用可能な送信電力を決定するための方法及び装置（Method and Apparatus for Determining Available Transmit Power in a Wireless Communication System）」に説明されている。
【０１３９】
上述されたダウンリンクスケジューリング方式のいくつかは、評価のために端末を選択し、選択された端末に伝送チャネルを割り当てるために必要とされる処理の量を削減するための技術を利用する。これらの技術及び他の技術は、他のスケジューリング方式を導出するために結合されてもよく、これは本発明の範囲内である。例えば、ＮＸ個の最高の優先順位の端末は上述された方式の任意の１つを使用するスケジューリングに検討されてよい。
【０１４０】
上述されたダウンリンクスケジューリング方式の場合、送信アンテナごとの総使用可能送信電力はダウンリンクデータ伝送での使用のために選択される全ての周波数サブチャネル全体で均一に割り当てられると仮定される。しかしながら、この均一な送信電力の割り当ては必要条件ではない。データ伝送のために端末を選択し、選択された端末に伝送チャネルを割り当て、割り当てられた伝送チャネルに送信電力を更に割り当てる他のダウンリンクスケジューリング方式も考案されてよい。これらのスケジューリング方式のいくつかは後述される。
【０１４１】
不均一な送信電力割り当てを伴う１つのダウンリンクスケジューリング方式では、特定の閾値ＳＮＲを上回る達成されたＳＮＲを有する伝送チャネルだけが使用のために選択され、この閾値ＳＮＲを下回る達成されたＳＮＲを有する伝送チャネルは使用されない。この方式は、これらの伝送チャネルに送信電力を割り当てないことによって伝送能力が限られた質の悪い伝送チャネルを削除するために使用できる。その結果、総使用可能送信電力は、選択された伝送チャネル全体で均一又は不均一に割り当てられるだろう。
【０１４２】
別のダウンリンクスケジューリング方式では、ほぼ等しいＳＮＲが各データストリームを伝送するために使用される全ての伝送チャネルに対し達成されるように送信電力が割り当てられる。特定のデータストリームは複数の伝送チャネルを介して（すなわち、複数の空間サブチャネル及び／又は複数の周波数サブチャネルを介して）伝送されてよく、これらの伝送チャネルは、等しい送信電力がこれらの伝送チャネルに割り当てられる場合に異なるＳＮＲを達成することがある。これらの伝送チャネルに異なる量の送信電力を割り当てることによって、ほぼ等しいＳＮＲが達成されてよく、このことはしたがって単一の共通な符号化及び変調方式がこれらの伝送チャネル上で送信されるデータストリームに使用できるようにする。事実上、不均等な電力の割り当ては、伝送チャネルが受信機で同様であると見えるように伝送チャネル上でチャネル反転（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）を実行する。全ての伝送チャネルのチャネル反転及び選択された伝送チャネルだけのチャネル反転は、本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、３つ全てが「選択的チャネル反転を使用するマルチチャネル通信システムにおいて伝送のためにデータを処理するための方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Data for Transmission in a Multi-Channel Communication System Using Selective Channel Inversion）」と題される２００１年５月１７日に出願された米国特許出願番号第０９／８６０，２７４号、２００１年６月１４日に出願された米国特許出願番号第０９／８８１，６１０号、及び２００１年６月２６日に出願された米国特許出願番号第０９／８９２，３７９号に説明されている。
【０１４３】
更に別のダウンリンクスケジューリング方式では、送信電力は、所望されるデータレートがスケジュールされる端末のそれぞれに対して達成されるように割り当てられてよい。例えば、より高い優先順位が付いた端末により多くの送信電力が割り当てられ、より低い有線順位が付いた端末により少ない送信電力が割り当てられてよい。
【０１４４】
更に別のダウンリクスケジューリング方式では、送信電力は高スループットを達成するために不均一に割り当てられてよい。高システムスループットは、より優れた伝送チャネルにより多くの送信電力を割り当て、質の悪い伝送チャネルにより少ない送信電力を割り当てることによって達成されてよい。容量が変化する伝送チャネルへの送信電力の「最適」な割り当ては、水注入技術に基づいて実行されてよい。送信電力を水注入に基づいて割り当てるための方式は、前述された米国特許出願番号第０９／９７８，３３７号に説明されている。
【０１４５】
所望される結果を達成するためにこれもまた不均一な方法で送信電力を割り当てる他のダウンリンクスケジューリング方式も実現されてよく、これは本発明の範囲内である。
【０１４６】
典型的には、端末は、基地局から送信されるパイロットのために使用される固定電力となってよいいくつかの「仮定された」電力割り当てからそれらの後処理されたＳＮＲを決定する。したがって、データ伝送のために使用される電力が仮定される電力から逸脱する場合には、後処理されたＳＮＲは異なることになるだろう。データ伝送のために使用されるデータレートはおもに後処理されたＳＮＲに基づいているため、実際のデータレートは（例えばデータパケットのプリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）の中で）端末に送信されてよい。また端末は、データ伝送が正しく受信されるか、あるいは全ての可能なレートに対して誤りなしで復元できなくなるかのいずれかになるまで、さまざまな可能なデータレートで「ブラインド」レート検出を実行し受信されたデータ伝送を処理しようと試みてよい。指定された空間サブチャネルの送信電力を変更すると、同じ周波数サブチャネルグループの中の別の空間サブチャネルの後処理されたＳＮＲに影響を及ぼすことがあり、この効果はデータ伝送のために端末を選択する上で考慮されうる。
【０１４７】
「水充填」電力割り当ても、スループットが最大化されるように伝送チャネルの間で使用可能な送信電力を割り当てるために使用できる。水充填プロセスは、（１）空間サブチャネル毎に全ての周波数サブチャネルグループにわたって、（２）周波数サブチャネルグループごとの全ての空間サブチャネルにわたって、（３）全ての空間サブチャネルの全ての周波数サブチャネルにわたって、あるいは（４）伝送チャネルのいくつかの定められた集合上で、などのような多様な方法で実行されてよい。例えば、水充填は、ある特定の端末を目標にした単一のデータストリームのために使用される伝送チャネルの集合にわたって実行されてよい。
【０１４８】
部分的ＣＳＩ方式（例えば、後処理されたＳＮＲを使用する方式）を用いる場合、送信電力の割り当てに対してはアンテナ単位の制約がある。したがってマルチユーザの場合、送信電力は、（１）同じ送信アンテナでスケジュールされる複数の端末の間で、（２）（各端末に割り当てられる総電力が固定されている）それぞれのスケジュールされる端末に与えられる複数の伝送チャネルの間で、あるいは（３）何らかの他の割り当て方式に基づいて、割り当てられ／再割り当てされてよい。完全ＣＳＩ方式（例えばチャネル利得に基づく方式）の場合、送信電力は周波数サブチャネルグループにわたってだけではなく送信アンテナ（すなわち固有モード）にわたっても再割り当てされてよいため、さらなる柔軟性が得られる。従って複数の端末間の送信電力の割り当て／再割り当ては、追加的な次元を持つ。
【０１４９】
このようにして、最適により近いスループットを達成できるかもしれないより複雑なダウンリンクスケジューリング方式が考案されてよい。これらのスケジューリング方式は、端末の最良の集合と最良のアンテナ割り当てを決定するために、多数の仮説とアンテナ割り当て（そして、異なっているかもしれない送信電力割り当て）を評価してよい。他のダウンリンクスケジューリング方式も、各端末によって達成されるデータレートの統計的な分布を利用するように設計されてよい。この情報は評価する仮説の数を削減する上で役立つだろう。加えて、いくつかのアプリケーションにとっては、経時的に性能を分析することによりどの端末のグループ化（すなわち仮説）がうまく働くのかを学習することが可能となるだろう。そしてこの情報は、将来のスケジューリング間隔でスケジューラによって記憶され、更新され、そして使用されてよい。
【０１５０】
上述された技術はＭＩＭＯモード、Ｎ−ＳＩＭＯモード及び混合モードでのデータ伝送のために端末をスケジュールするために使用できる。後述されるようにこれらの動作モードのそれぞれに他の考慮事項が適用可能であってよい。
【０１５１】
ＭＩＭＯモードでは（最大で）ＮＴ個の独立したデータストリームが周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信アンテナから基地局によって同時に送信され、ＮＲ個の受信アンテナのある単一のＭＩＭＯ端末（すなわち、ＮＲ×ＮＴ  ＭＩＭＯ）に向けられてよい。ＭＩＭＯ端末は、周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信されたデータストリームを処理して、分離するために、（フラットフェージングを伴う非分散（ｎｏｎ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ）ＭＩＭＯチャネルのための）空間等化、あるいは（周波数選択性フェージングを伴う分散ＭＩＭＯチャネルのための）空間−時間等化を使用してよい。各後処理されたデータストリーム（すなわち等化後）のＳＮＲが推定され、チャネル状態情報として基地局に送り返されてよい。次に基地局は、ＭＩＭＯ端末が所望される性能のレベル（例えば目標のＰＥＲ）で各送信されたデータストリームを検出できるように、データストリーム毎に使用する適切なレートを選択するためにこの情報を使用してよい。
【０１５２】
ＭＩＭＯモードでの場合のように、全てのデータストリームが１つの端末に送信されると、連続除去受信機処理技術が、周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信されたデータストリームを復元するためにＮＲ個の受信された信号を処理するためにこの端末で使用できる。この技術はＮＲ個の受信信号を何回も（すなわち反復して）連続して処理し、基地局から送信された信号を復元し、各反復毎に１つの送信された信号が復元される。各反復毎に、技術はＮＲ個の受信信号に対して空間等化又は空間−時間等化を実行する。その結果送信された信号の１つが復元され、次に復元された信号による干渉が推定され、受信信号から除去され、干渉成分が取り除かれた「修正された」信号を導出する。
【０１５３】
修正された信号は、次に別の送信された信号を復元するために次の反復で処理される。受信信号から各復元された信号による干渉を除去することにより、修正された信号に含まれるがまだ復元されていない送信された信号に対してＳＮＲは改善する。ＳＮＲが改善されると、システムだけではなく端末の性能も改善されることになる。
【０１５４】
連続除去受信機処理技術は、共に本発明の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる２００１年５月１１日に出願された「チャネル状態情報を活用する多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてデータを処理するための方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information）」と題される米国特許出願番号第０９／８５４，２３５号、及び２００１年１１月６日に出願された「多元接続多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システム（Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／９９３，０８７号にさらに詳しく説明されている。
【０１５５】
ある実施形態では、システムのそれぞれのＭＩＭＯ端末が、端末に別々に割り当てられてよい周波数サブチャネルグループ毎のＮＴ個の送信アンテナに対するＮＴ個の後処理されたＳＮＲ値を推定し、送り返す。アクティブな端末からのＳＮＲは、どの（複数の）端末に、及びいつデータを送信するのか、及び選択された端末に送信されるデータストリーム毎に使用する適切なレートを決定するためにスケジューラによって評価されてよい。ＭＩＭＯ端末は所望されるシステムの目標を達成するために定式化される特定の性能基準に基づいてデータ伝送のために選択されてよい。性能基準は、１つ又は複数の関数及び任意の数のパラメータに基づいてよい。等式（５）と（６）で上記に示される、ＭＩＭＯ端末に対して達成可能なスループットの関数のような多様な関数が、性能基準を定式化するために使用できる。
【０１５６】
Ｎ−ＳＩＭＯモードでは、（最大で）ＮＴ個の独立したデータストリームが周波数サブチャネルグループ毎にＮＴ個の送信アンテナから基地局によって同時に送信され、（最大で）ＮＴ個の異なるＳＩＭＯ端末に向けられてよい。高性能を達成するためには、スケジューラはデータ伝送のための多数の可能な端末の集合を考慮してよい。次に、スケジューラは周波数サブチャネルグループ毎に同時に送信するためにＮＴ個のＳＩＭＯ端末の最良の集合を決定する。多元接続通信システムでは、最大待ち時間又は平均データレートのような、端末単位で特定の要件を満足させることに対する制約が通常ある。この場合、スケジューラはこれらの制約に従いながら端末の最良の集合を選択するように設計できる。
【０１５７】
Ｎ−ＳＩＭＯモードのためのある実現では、端末は受信信号を処理するために空間等化を使用し、各データストリームに対応する後処理されたＳＮＲが基地局に提供される。次に、スケジューラはデータ伝送のためにアクティブな端末を選択し、選択された端末に伝送チャネルを割り当てるために情報を使用する。
【０１５８】
Ｎ−ＳＩＭＯモードのための別の実現では、端末は受信信号を処理してより高い後処理されたＳＮＲを達成するために、連続除去受信機処理を使用する。連続除去受信機処理を用いると、送信されたデータストリームに対する後処理されたＳＮＲはデータストリームが検出される（すなわち、復調され、復号される）順序に依存する。ある場合には、特定のＳＩＭＯ端末が別の端末に指定された特定のデータストリームからの干渉を除去することができないだろう。なぜならこのデータストリームのために使用される符号化と変調の方式は他の端末の後処理されたＳＮＲに基づいて選択されたためである。例えば、送信されたデータストリームは端末ｕｘ向けであり、目標の端末ｕｘで達成される（例えば１０ｄＢの）後処理されたＳＮＲでの適切な検出のために符号化され、変調されてよいが、別の端末ｕｙはより悪い後処理されたＳＮＲで同じ送信されたデータストリームを受信してよく、それゆえデータストリームを適切に検出できない。別の端末向けのデータストリームが誤りなしで検出できない場合には、従ってこのデータストリームを原因とした干渉の除去は不可能である。連続除去受信機処理は、送信されたデータストリームに対応する後処理されたＳＮＲが確実な検出を可能にするときに実行可能である。
【０１５９】
端末は、検出の信頼性を高めようとするために、それ自身のデータストリームを処理しようとする前にそれに向けられたのではない他の全ての送信されたデータストリームで連続除去受信機処理を使用しようと試みることができる。しかしながら、システムがこの改善を利用するために、基地局は、他のアンテナからの干渉がうまく除去されているならば、仮説の後処理されたＳＮＲを知る必要がある。スケジューラに対する独立した制約は、成功した除去が成功するのを妨げるこれら他のアンテナに対する端末によるデータレートの割り当てとなるだろう。したがって、基地局が連続除去受信機処理を介して導出される後処理されたＳＮＲに基づいてデータレートを選択できる保証はない。しかしながら、基地局はアップリンクで送信される全てのデータストリームの意図された受取人であるため、基地局はアップリンクで連続除去受信機処理を使用できる。
【０１６０】
スケジューラが連続除去受信機処理を使用してＳＩＭＯ端末によって与えられる後処理されたＳＮＲの改善を利用するために、それぞれのこのような端末が送信されたデータストリームの検出の様々な可能な順序付けに対応する後処理されたＳＮＲを導出できる。周波数サブチャネルグループごとのＮＴ個の送信されたデータストリームは、ＳＩＭＯ端末でＮＴの階乗（すなわちＮＴ！）の可能な順序付けに基づいて検出されてよく、各順序付けはＮＴ個の後処理されたＳＮＲ値と関連付けられる。したがって、ＮＴ・ＮＴ！個のＳＮＲ値が、周波数サブチャネルグループ毎にそれぞれのアクティブな端末によって基地局に報告されてよい（例えば、ＮＴ＝４の場合には、９６個のＳＮＲ値が周波数サブチャネルグループ毎に各ＳＩＭＯ端末により報告されてよい）。したがって、スケジューラはデータ伝送のために端末を選択し、さらに送信アンテナを選択された端末に割り当てるために情報を使用できる。
【０１６１】
連続除去受信機処理が端末で使用されると、スケジューラは端末毎に可能な検出の順序付けを考慮することもできる。しかしながら、ある特定の端末が検出不可能なデータストリームについてこの端末で達成されるより低い後処理されたＳＮＲのために他の端末に送信されるデータストリームを適切に検出することができるため、これらの順序付けの多数は通常無効である。
【０１６２】
混合モードでは、（例えばＭＩＭＯ）端末による連続除去受信機処理の使用が、導入された依存性に起因してスケジューラに追加的な制約を課す。これらの制約は、スケジューラが端末の異なる集合を検討することに加え、指定される集合の中の各端末によってデータストリームを復調するための多様な順序を考慮する必要もあるため、更に多くの評価される仮説化された（       ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｚｅｄ）集合となるかもしれない。したがって、送信アンテナの割り当て及び符号化方式と変調方式の選択は高性能を達成するためには順序付けにおけるこれらの依存性を考慮に入れるであろう。
【０１６３】
基地局での送信アンテナの集合は、それぞれが各自のデータストリームを直接送信するために使用できる物理的に別個の「開口面（ａｐｅｒｔｕｒｅｓ）」の集合であってよい。各開口面は、空間に分布させられる（例えば、物理的に単一の場所に置かれる、あるいは複数の場所に渡って分布させられる）１つ又は複数のアンテナ要素の集合体によって形成されてよい。あるいは、アンテナ開口面は１つ又は複数の（固定された）ビーム形成（ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｉｎｇ）行列によって先導されてよく、各行列は開口面の集合からアンテナビームの異なる集合を合成するために使用される。この場合、送信アンテナについての上記説明は変換されたアンテナビームにも似たように適用する。
【０１６４】
ダウンリンクの場合、多くの固定されたビーム形成行列が事前に定義されてよく、端末は可能な行列（すなわちアンテナビームの集合）のそれぞれに対して後処理されたＳＮＲを評価し、ＳＮＲベクトルを基地局に送り返してよい。異なる性能（すなわち、後処理されたＳＮＲ）が通常、変換されたアンテナビームの異なる集合に対して達成され、これは報告されたＳＮＲベクトルに反映される。そして基地局は（報告されたＳＮＲベクトルを使用して）可能なビーム形成行列のそれぞれについてスケジューリングとアンテナ割り当てを実行し、端末の集合と使用可能なリソースの最良の使用を達成するそれらのアンテナの割り当てだけではなく特定のビーム形成行列を選択してよい。
【０１６５】
ビーム形成行列の使用は、端末のスケジューリングに追加的な柔軟性を与え、改善された性能をさらに提供してよい。例としては、以下の状況もビーム形成の変換に良く適しているであろう：
・ＭＩＭＯチャネルにおける相関が、少ない数のデータストリームで最良の性能が達成できるように高い。しかしながら、使用可能な送信アンテナの部分集合だけで送信することは（そして、それらの関連付けられた送信増幅器だけを使用することは）、より小さい総送信電力となる。変換は、データストリームが送信されるために送信アンテナ（及びその増幅器）の大部分又は全てを使用するように選択されてよい。この場合、より高い送信電力が送信されたデータストリームに対して達成される。
【０１６６】
・物理的に分散された端末はその場所により、いくぶん孤立させられてよい。この場合、端末は水平に間を置かれた開口面の異なる方位に向けられるビームの集合への標準的なＦＦＴ型の変換によってサービスを提供されてよい。
【０１６７】
アップリンクリソース割り当て
アップリンクでは、基地局がスケジュールされる端末からのデータ伝送に対する意図された受取人であるため、連続除去受信機処理技術は複数の端末からの伝送を処理するために基地局で使用できる。この技術は、端末から送信された信号を復元するために何回も連続してＮＲ個の受信信号を処理し、反復毎に１つの送信された信号が復元される。
【０１６８】
連続除去受信機処理技術を使用して受信された信号を処理するとき、各受信されたデータストリームに関連付けられるＳＮＲは、送信された信号が基地局で処理される特定の順序の関数である。スケジューリング方式は、アップリンクデータ伝送のために最良の端末の集合を選択する際にこれを考慮に入れることができる。
【０１６９】
図５は、アプリンク伝送のために端末をスケジューリングするためのプロセス５００の流れ図である。この実施形態では、伝送チャネルは、一度に１つの周波数サブチャネルグループを評価することによってアクティブな端末に割り当てられる。第１の周波数サブチャネルグループは、ステップ５１０で周波数指数ｋ＝１を設定することによって考慮される。そしてｋ番目の周波数サブチャネルグループでのアップリンク伝送のための端末の最良の集合はステップ５１２で開始して決定される。
【０１７０】
初めに、現在の周波数サブチャネルグループでのアップリンク伝送のための端末の最良の集合を選択するために使用される１つ又は複数の性能基準は、ステップ５１２で初期化される。上述されたようにシステムスループットを最大限にする性能基準のような多様な性能基準が使用できる。また、端末から送信される信号に対する後処理されたＳＮＲ、平均スループット等の端末の基準も評価で使用してよい。
【０１７１】
次に、ステップ５１４で、１つ又は複数のアクティブな端末の新しい集合が、データを次のタイムスロットで送信することを所望する全てのアクティブな端末の中から選択される。上で注記したように、スケジューリングのために検討されるアクティブな端末の数は（例えばそれらの優先順位に基づいて）制限されてよい。選択された端末のこの集合は評価される仮説を形成する。選択された端末毎に、ステップ５１６で、アップリンクデータ伝送に使用される各送信アンテナのチャネル推定値が引き出される。ＭＩＭＯモードの場合、単一のＭＩＭＯ端末がｋ番目の周波数サブチャネルグループの評価に選択され、この端末のＮＴ個の送信アンテナのチャネル推定値のＮＴ個のベクトルが引き出される。Ｎ−ＳＩＭＯモードの場合、ＮＴ個のＳＩＭＯ端末が評価のために選択され、ＮＴ個の端末のそれぞれでの１本の送信アンテナのためのＮＴ個のチャネル推定値ベクトルが引き出される。混合モードの場合、ＮＴ個のチャネル推定値ベクトルは集合の中のＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末の組み合わせに対して引き出される。いずれにせよ、ＮＴ個のチャネル推定値ベクトルは等式（１）に示されるチャネル応答行列Ｈ（ｋ）を形成するために使用され、各チャネル推定値ベクトルは行列Ｈ（ｋ）の列に相当する。集合ｕ（ｋ）は、そのチャネル推定値ベクトルがチャネル応答行列Ｈ（ｋ）に含まれる端末を識別し、ここでｕ（ｋ）＝｛ｕａ（ｋ），ｕｂ（ｋ），．．．ｕＮＴ（ｋ）｝であり、ＭＩＭＯ端末は集合ｕ（ｋ）の中の複数の端末として表されてよい。
【０１７２】
連続除去受信機処理技術が基地局で使用されると、端末が処理される順序がそれらの性能に直接的に影響する。したがって、ステップ５１８で、集合ｕ（ｋ）の中の端末を処理するためのある特定の新しい順序が選択される。この特定の順序は評価されるサブ仮説を形成する。
【０１７３】
ステップ５２０で、そして該サブ仮説は評価され、サブ仮説に対する端末の基準が提供される。端末の基準は、集合ｕ（ｋ）の中の端末から基地局へ（仮説的に）送信される信号に対する後処理されたＳＮＲであってよい。ステップ５２０は、図６Ａと図６Ｂで後述される連続除去受信機処理技術に基づいて達成されてよい。このサブ仮説に対応する性能基準（例えばシステムスループット）が、次にステップ５２２で（例えば端末に対する後処理されたＳＮＲに基づいて）決定される。次に、やはりステップ５２２で、最良のサブ仮説のための性能基準を更新するためにこの性能基準が使用される。具体的には、現在のサブ仮説の性能基準が最良のサブ仮説のための性能基準より優れている場合には、現在のサブ仮説が新しい最良のサブ仮説になり、このサブ仮説に対応する性能基準と端末の基準が保存される。
【０１７４】
次に、現在の仮説の全てのサブ仮説が評価されたかどうかの判断がステップ５２４で下される。全てのサブ仮説が評価されているのではない場合には、プロセスはステップ５１８に戻り、集合ｕ（ｋ）の中の端末について別のまだ評価されていない順序が評価のために選択される。ステップ５１８から５２４は評価されるそれぞれのサブ仮説に対して反復される。
【０１７５】
ステップ５２４で、現在の仮説の全てのサブ仮説が評価されている場合には、次に全ての仮説が検討されたかどうかの判断がステップ５２６で下される。全ての仮説が検討されているのではない場合には、プロセスはステプ５１４に戻り、別のまだ検討されていない端末の集合が評価のために選択される。ステップ５１４から５２６は、検討される仮説毎に反復される。
【０１７６】
ステップ５２６で現在の周波数サブチャネルグループに対する全ての仮説が評価されている場合には、この周波数サブチャネルグループにとって最良のサブ仮説に対する結果がステップ５２８で保存される。最良のサブ仮説は周波数サブチャネルグループにとって最良の性能基準を提供する１つ又は複数のアクティブな端末の特定の集合に対応する。連続除去受信機処理が基地局で使用される場合には、最良のサブ仮説は更に基地局での特定の受信機処理の順序と関連付けられる。保存される結果はこのようにして、端末に対して達成可能なＳＮＲ及び選択された処理順序を含んでよい。
【０１７７】
スケジューリング方式が、（例えば、過去のＮＰ個のタイムスロットでの平均スループット、データ伝送の待ち時間等の）他のシステムの基準と端末の基準が維持されることを必要とする場合には、これらの基準はステップ５３０で現在の周波数サブチャネルグループに対して更新される。端末の基準とシステムの基準も保存されてよい。
【０１７８】
次に、全ての周波数サブチャネルグループがアップリンク伝送のために割り当てられたかどうかの判断がステップ５３２で下される。全ての周波数サブチャネルグループが割り当てられているのではない場合には、ステップ５３４で指数ｋを増分する（すなわち、ｋ＝ｋ＋１）ことによって、次の周波数サブチャネルグループが検討される。それからプロセスはステップ５１２に戻りこの新しい周波数サブチャネルグループでのアップリンク伝送のための端末の最良の集合を選択する。ステップ５１２から５３４は、割り当てられる周波数サブチャネルグループ毎に繰り返される。
【０１７９】
ステップ５３２で全ての周波数サブチャネルグループが割り当てられている場合には、周波数サブチャネルグループ毎の最良のサブ仮説の中の端末に対するデータレート、符号化方式及び変調方式がステップ５３６で（例えば、それらのＳＮＲに基づいて）決定される。選択された端末とそれらの割り当てられた伝送チャネルとレートを示すスケジュールが形成され、やはりステップ５３６で、スケジュールされるタイムスロットの前にこれらの端末に通信されてよい。アップリンクのスケジューリングは通常スケジューリング間隔毎に実行される。
【０１８０】
図６Ａは、処理順序が端末の順序付けられた集合によって課される、連続除去受信機処理方式５２０ａについての流れ図である。この流れ図は図５のステップ５２０のために使用できる。図６Ａに示されている処理は、順序付けられた端末の集合ｕ（ｋ）＝｛ｕａ（ｋ），ｕｂ（ｋ），．．．，ｕＮＴ（ｋ）｝に対応する特定のサブ仮説について実行される。最初、ステップ６１２で、順序付けられた集合の中の第１の端末が処理される現在の端末（すなわち、ｕｉ＝ｕａ（ｋ））として選択される。
【０１８１】
連続除去受信機処理技術の場合、ステップ６１４で、基地局は最初にＮＲ個の受信信号に空間等化又は空間−時間等化を実行し、集合ｕ（ｋ）の中の端末によって送信される個々の信号を分離しようとする。空間等化又は空間−時間等化は、後述されるように実行されてよい。達成可能な信号分離の量は送信された信号の間の相関量に依存し、これらの信号の相関がより小さい場合により大きな信号分離が得られるだろう。ステップ６１４は、ＮＲ個の受信信号から導出され、集合ｕ（ｋ）の中の端末によって送信されるＮＴ個の信号に対応するＮＴ個の後処理された信号を提供する。空間処理又は空間−時間処理の一部として、現在の端末ｕｉの後処理された信号に対応するＳＮＲも決定される。
【０１８２】
端末ｕｉの後処理された信号は、ステップ６１６で端末のための復号されたデータストリームを得るために更に処理される（すなわち「検出される」）。該検出は、復号されたデータストリームを得るために後処理された信号を復調すること、デインタリーブすること（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ）、及び復号することを含んでよい。
【０１８３】
ステップ６１８では、集合ｕ（ｋ）の中の全ての端末が処理されているかどうかの判断が下される。全ての端末が処理されている場合には、ステップ６２６で端末のＳＮＲが与えられ、この順序付けられた集合のための受信機処理は終了する。それ以外の場合、ステップ６２０で受信信号のそれぞれで端末ｕｉから送信された信号による干渉が推定される。該干渉は、集合ｕ（ｋ）の中の端末に対するチャネル応答行列Ｈ（ｋ）に基づいて（例えば、後述されるように）推定されてよい。端末ｕｉによる推定される干渉は、次にステップ６２２で受信信号から差し引かれ（すなわち除去され）、修正された信号を導出する。これらの修正された信号は、（すなわち、干渉除去が有効に実行されたと仮定して）端末ｕｉが送信しなかった場合の受信信号の推定値を表現する。修正された信号は集合ｕ（ｋ）の中の次の端末から送信される信号を処理するために次の反復で使用される。集合ｕ（ｋ）の中の次の端末は、次にステップ６２４で（新しい）現在の端末ｕｉとして選択される。特に、第２の反復に対してｕｉ＝ｕｂ（ｋ）、第３の反復に対してｕｉ＝ｕｃ（ｋ）、等であり、そして、順序付けられた集合ｕ（ｋ）＝｛ｕａ（ｋ），ｕｂ（ｋ），．．．，ｕＮＴ（ｋ）｝のための最後の反復に対してｕｉ＝ｕＮＴ（ｋ）である。
【０１８４】
ステップ６１４と６１６で実行される処理は集合ｕ（ｋ）の中の以後の端末毎に（受信信号の代わりに）修正された信号で反復される。また、ステップ６２０から６２４は、最後の反復を除き反復毎に実行される。
【０１８５】
連続除去受信機処理技術を使用すると、ＮＴ個の端末の仮説毎に、ＮＴの階乗個の可能な順序付けがある（例えば、ＮＴ＝４の場合、ＮＴ！＝２４）。特定の仮説の中の端末の順序付け毎に（すなわちサブ仮説毎に）、連続除去受信機処理（ステップ５２０）はこれらの端末の後処理された信号に対するＳＮＲの集合を提供し、それらは以下のように表されてよい：
γhyp,order(k)={γ1(K),γ2(k),...,γNT(k)},                                  等式（１８）
ここでγｉ（ｋ）は、サブ仮説の中のｉ番目の端末での受信機処理の後のｋ番目の周波数サブチャネルグループに対するＳＮＲである。
【０１８６】
各サブ仮説は、多様な要因の関数であってよい性能基準、Ｒｈｙｐ，ｏｒｄｅｒ（ｋ）と更に関連付けられる。例えば、端末のＳＮＲに基づいた性能基準は等式（４）に示されるように表されてよい。一実施形態では、サブ仮説に対する性能基準は、集合ｕ（ｋ）の中の全てのＮＴ個の端末にとって達成可能なスループットの関数であり、それは等式（５）に示されるように表現されてよく、ここでサブ仮説の中のｉ番目の端末と関連付けられるスループットｒｉ（ｋ）が等式（６）に示されるように表されてよい。
【０１８７】
図５と図６Ａに説明されるアップリンクのスケジューリング方式はアップリンクでデータを送信することを所望するアクティブな端末の可能な集合各々の全ての可能な順序付けを評価するために使用できる。アップリンクスケジューラによって評価される潜在的なサブ仮説の総数は、少数のアクティブな端末に対してすら極めて大きくなる場合がある。実際、サブ仮説の総数は以下のように表現され得る：
【数１１】
0004537068.tif 000015
【０１８８】
ここでＮＵがスケジューリングのために検討される端末の数である（再び、ＭＩＭＯ端末は、スケジューリングにおいて複数の端末として表現されてよい）。例えば、ＮＧ＝１６、ＮＵ＝８及びＮＴ＝４の場合、ＮＳｕｂ−ｈｙｐ＝２６，８８０である。最良のサブ仮説を選択するために使用される性能基準によって定量化されるように、各周波数サブチャネルグループに最良のシステム性能を与えるサブ仮説を決定するために徹底的なサーチが行われてよい。
【０１８９】
ダウンリンクと同様に、アップリンク伝送のために端末をスケジュールするための処理の複雑度を削減するために多くの技術が使用できる。これらの技術のいくつかに基づいたいくつかのスケジューリング方式が後述される。他のスケジューリング方式も実現されてよく、本発明の範囲内にある。これらのスケジューリング方式は、アップリンクデータ伝送のために端末をスケジュールするために必要とされる処理の量を削減する一方で、高いシステム性能を提供してもよい。
【０１９０】
第２のアップリンクのスケジューリング方式では、各仮説に含まれる端末は、ある特定の定められた規則に基づいて決定される特定の順序で処理される。一実施形態では、この方式は、仮説の中の端末を処理するための特定の順序を決定するために連続除去受信機処理に依存する。例えば、そして後述されるように、反復毎に、連続除去受信機処理方式が、等化の後に最良のＳＮＲを有する送信された信号を復元できる。この場合、処理の順序は仮説の中の端末の後処理されたＳＮＲに基づいて決定される。
【０１９１】
図６Ｂは、処理順序が後処理されたＳＮＲに基づいて決定される、連続除去受信機処理方式５２０ｂについての流れ図である。この流れ図も図５のステップ５２０のために使用できる。しかしながら、処理順序は連続除去受信機処理によって達成される後処理されたＳＮＲに基づいて決定されるため、各仮説に対して事実上ただ１つのサブ仮説が評価され、図５のステップ５１８と５２４は省略されてよい。
【０１９２】
最初に、ステップ６１４で、、個々の送信された信号を分離しようとするために受信信号で空間等化或いは空間−時間等化が実行される。次にステップ６１５で、等化後の送信された信号のＳＮＲが推定される。実施形態では、ステップ６１６で、最良のＳＮＲの端末に対応する送信された信号が選択され、更に処理され（すなわち、復調され、復号され）、対応する復号されたデータストリームを得る。ステップ６１８では、全ての送信された信号（すなわち、仮説の中の全ての端末）が処理されたかどうかの判断が下される。全ての端末が処理された場合には、端末の処理順序及びそのＳＮＲがステップ６２８で与えられ、この端末の集合に対する受信機処理が終了する。それ以外の場合、処理されたばかりの送信された信号による干渉がステップ６２０で推定され、ステップ６２２で修正された信号を導出するために受信信号から差し引かれる（すなわち取り除かれる）。図６Ｂのステップ６１４、６１６、６１８、６２０及び６２２は、図６Ａの同一の番号が付けられたステップに対応する。
【０１９３】
第３のアップリンクのスケジューリング方式では、各仮説の中に含まれる端末は特定の順序に基づいて処理される。連続除去受信機処理を用いると、処理された端末の各々からの干渉が除去されるため、未処理の端末のＳＮＲが反復毎に改善する。したがって、平均して、処理される最初の端末は最低のＳＮＲを有するだろう、処理される２番目の端末は２番目に最低のＳＮＲを有するだろう、等。この知識を使用し、端末の処理順序は仮説に対して指定されてよい。処理順序は、システム目標と要件を達成するためにスケジューラによって使用され得る別の自由度を表している。
【０１９４】
第３のアップリンクのスケジューリング方式の一実施形態では、仮説ごとの処理順序は仮説の中の端末の優先順位に基づいて選択される。例えば、仮説の中の最低の優先順位の端末は最初に処理されてよく、その次に最低の優先順位の端末は次に処理されてよく、等、そして最高の優先順位の端末は最後に処理されてよい。この実施形態は、最高の優先順位の端末が仮説に対して可能な最高のＳＮＲを達成することを可能にし、それは今度は可能な最高のデータレートをサポートする。このようにして、端末は、それらの優先順位に基づいてある特定の順序で伝送チャネルを割り当てられてよく、その結果最高の優先順位の端末には可能な最高のデータレートが割り当てられる。第３のアップリンクのスケジューリング方式の別の実施形態では、仮説ごとの処理順序がユーザのペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）、待ち時間の要件、緊急サービスの優先順位等に基づいて選択される。
【０１９５】
第４のアップリンクのスケジューリング方式では、端末は、上述されたように、１つ又は複数の基準（例えば、平均スループット）に基づいて決定されてよい、それらの優先順位、システム制約と要件（例えば最大待ち時間）、他の要因、又はその組み合わせに基づいてスケジュールされる。スケジューリング間隔毎に、多くの最高の優先順位の端末がスケジューリングに検討されてよい。
【０１９６】
図７は、ＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合が周波数サブチャネルグループ毎のスケジューリングのために検討される優先順位に基づいたアップリンクのスケジューリング方式７００の流れ図である。最初、第１の周波数サブチャネルグループが、ステップ７１０で周波数指数ｋ＝１を設定することによって検討される。次にｋ番目の周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルがステップ７１２で開始するアップリンク伝送のために端末に割り当てられる。
【０１９７】
スケジューラは、ステップ７１２で、リストの中の全てのアクティブな端末の優先順位を調べ、ＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合を選択する。リストの中の残りのアクティブな端末はこのスケジューリング間隔でのこの周波数サブチャネルグループのスケジューリングのためには検討されない。ステップ７１４で、それぞれの選択された端末のチャネル推定値が引き出され、チャネル応答行列Ｈ（ｋ）を形成するために使用される。
【０１９８】
次に、ステップ７１６で、ＮＴ個の選択された端末によって形成される仮説の各サブ仮説が評価され、各サブ仮説に対して、後処理されたＳＮＲの対応するベクトル、γｈｙｐ，ｏｒｄｅｒ（ｋ）が導出される。ステップ７１８で、最良のサブ仮説が選択され、最良のサブ仮説の中の端末に対するデータレートと符号化方式と変調方式が（例えば、それらの達成されたＳＮＲに基づいて）決定される。次に、リストの中のアクティブな端末の基準及びシステムの基準がステップ７２０で更新される。
【０１９９】
ステップ７２２では、全ての周波数サブチャネルがアップリンク伝送のために割り当てられているかどうかの判断が下される。全ての周波数サブチャネルが割り当てられているのではない場合には、次の周波数サブチャネルグループが、ステップ７２４で、指数ｋを増分する（すなわち、ｋ＝ｋ＋１）ことによって検討される。それからプロセスはステップ７１２に戻り、この新しい周波数サブチャネルグループの空間サブチャネルを端末の同じ集合又は別の集合に割り当てる。ステップ７１２から７２４は、割り当てられる各周波数サブチャネルグループについて繰り返される。
【０２００】
ステップ７２２で、全ての周波数サブチャネルグループが割り当てられている場合、ステップ７２６で、選択された端末とそれらの割り当てられた伝送チャネルとレートを示すスケジュールが形成され、これらの端末に通信されてよい。そして、プロセスはこのスケジューリング間隔について終了する。
【０２０１】
優先順位に基づく端末のアップリンクのスケジューリングは、２００１年５月１６日に出願された「多元入力多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてアップリンクリソースを割り当てるための方法及び装置（Method and Apparatus for Allocating Uplink Resources in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／８５９，３４６号、及び１９９９年７月１３日に発行された「逆リンクレートスケジューリングのための方法及び装置（Method and Apparatus for Reverse Link Rate Scheduling）」と題される米国特許第５，９２３，６５０号にも説明されている。これらの特許及び特許出願は、本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる。
【０２０２】
同じ目標の設定点（ｓｅｔｐｏｉｎｔ）は基地局で受信される全てのデータストリームに使用されてよい。しかしながら、全ての受信されたデータストリームに対するこの共通の設定点は要件ではない。データ伝送のために端末を選択し、選択された端末に伝送チャネルを割り当て、割り当てられた伝送チャネルに対して使用される設定点を更に選択する他のアップリンクのスケジューリング方式も考案されてよい。特定の設定点は、電力制御機構を介してデータストリームに対して達成されてよい。電力制御機構は、データストリームの受信されたＳＮＲが設定点とほぼ等しくなるようにデータストリームに対する端末の送信電力を調整するように端末に命令する。
【０２０３】
多様なアップリンクのスケジューリング方式が、スケジュールされた端末から送信されるデータストリームに対する不均一な設定点を伴って考案されてよい。一実施形態では、より高い優先順位の端末にはより高い設定点が使用されてよく、より低い優先順位の端末にはより低い設定点が使用されてよい。別の実施形態では、設定点は、所望されるデータレートがスケジュールされる端末のそれぞれで達成されるように選択されてよい。更に別の実施形態では、設定点は高いシステムスループットを達成するために選択されてよく、それは、より良好な伝送チャネルにはより高い設定点を、質の悪い伝送チャネルにはより低い設定点を使用することによって可能となるだろう。所望される結果を達成するために異なる伝送チャネルに異なる設定点を選択する他の方式も実現されてよく、これは本発明の範囲内である。
【０２０４】
ダウンリンクと同様に、アップリンクのデータ伝送のために使用可能な伝送チャネルの全てを使用することは必要ではない。一実施形態では、達成されたＳＮＲが特定の閾値ＳＮＲを上回る伝送チャネルだけが使用のために選択され、達成されたＳＮＲがこの閾値ＳＮＲを下回る伝送チャネルは使用されない。
【０２０５】
上述されたアップリンクのスケジューリング方式の多くの場合、連続除去受信機処理技術は基地局で受信される信号を処理するために使用され、改善されたＳＮＲ及び従って更に高いスループットを提供してよい。しかしながら、アップリンクのスケジューリングは、基地局で連続除去受信機処理を使用しなくても実行されてよい。例えば、基地局は、受信信号を処理し、送信された信号を復元するために空間等化又は空間−時間等化を単に用いてもよい。（すなわち、基地局で連続除去受信処理に依存しないで）アップリンクのデータ伝送をスケジューリングする際に、マルチユーザのダイバシティ環境及び／又は端末の周波数シグナチャを利用することによりかなりの利得が達成されてよいことが示され得る。
【０２０６】
他のアップリンクのスケジューリング方式も実現されてよく、これは本発明の範囲内である。ＦＤＭ−ＴＤＭアップリンクスケジューリング方式の場合、１つのＭＩＭＯ端末には周波数サブチャネルグループごとの空間サブチャネルの全てが割り当てられてよく、そして高性能を達成するためにアップリンクのスケジューリングで端末の周波数シグナチャが考慮されてよい。ＳＤＭＡ−ＴＤＭアップリンクスケジューリング方式の場合、各空間サブチャネルの全ての周波数サブチャネルが、ＳＩＭＯ端末又はＭＩＭＯ端末であってよい単一の端末に割り当てられてよい。
【０２０７】
他のスケジューリングの考慮事項
ダウンリンクとアップリンクの両方にとって、部分ＣＳＩ（例えば、後処理されたＳＮＲ）はデータ伝送のために端末をスケジュールするために使用され、次に共通の符号化及び変調方式が指定される端末に割り当てられる全ての伝送チャネルに対して使用されてよいか、あるいは各割り当てられた伝送チャネルに対して異なる符号化及び変調方式が使用されてよい。全ての割り当てられた伝送チャネルに対して共通の符号化及び変調方式を使用すると、端末と基地局の両方での処理が簡略化できる。スケジューラは、使用可能な伝送チャネルでのデータ伝送のために端末をスケジュールするときにこれを考慮に入れるように設計されてよい。例えば、共通の符号化及び変調方式がこの端末に割り当てられる複数の伝送チャネルでのデータ伝送に対して使用されてよいように、類似する伝送容量（例えば、類似するＳＮＲ）を有する伝送チャネルを同じ端末に割り当てることが好ましいことがある。
【０２０８】
ダウンリンクとアップリンクの両方にとって、スケジューリング方式は、類似するリンク（ｌｉｎｋ）マージン（ｍａｒｇｉｎｓ）を有する端末の集合を検討するように設計できる。端末は、それらのリンクマージンの特性に従ってグループ化されてよい。次にスケジューラは、相互に互換性のある空間シグナチャを捜すときに、同じ「リンクマージン」のグループでの端末の組み合わせを考慮してよい。リンクマージンに従った端末のグループ化は、スケジューリング方式の全体のスペクトル効率を、リンクマージンを無視することによって達成されるそれと比較して改善してよい。更に、同時に送信するために類似するリンクマージンの端末をスケジュールすることによって、全体的なスペクトルの再利用を高めるために電力制御は（例えば端末の集合全体で）更に容易に実施されてよい。これは、（複数の送信されたデータストリームを分離するために受信機での空間処理に依存する）ＳＩＭＯ／ＭＩＭＯ又は（複数の送信されたデータストリームを分離するために送信機によるビームステアリングに依存する）ＭＩＳＯに対するＳＤＭＡと組み合わされる適応的な再利用のスケジューリングの組み合わせとして見なされてよい。更に、これら２つ（ビームとマージン）の組み合わせ（ｈｙｂｒｉｄ）を評価するスケジューリング方式も実現されてよく、これは本発明の範囲内である。
【０２０９】
リンクマージン及び適応的な再利用に基づくスケジューリングは、共に本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる２０００年３月３０日に出願された「マルチキャリヤ変調を利用する高効率、高性能通信システム（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）」と題される米国特許出願番号第０９／５３２，４９２号、及び２００１年５月３日に出願された「無線通信システムのアップリンク伝送を制御するための方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Uplink Transmissions of a Wireless Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／８４８，９３７号に更に詳しく説明されている。
【０２１０】
簡単にするために、（１）指定される周波数サブチャネルグループについてダウンリンク伝送又はアップリンク伝送のためにＮＴ個の端末の集合が選択され（ＭＩＭＯ端末がこれらのＮＴ個の端末の中の複数の端末を表すことがある）、各端末が１つの空間サブチャネルに割り当てられる、（２）送信アンテナの数が受信アンテナの数に等しい（すなわちＮＴ＝ＮＲ）、及び（３）各周波数サブチャネルグループの各空間サブチャネルで１つの独立したデータストリームが送信される、多様なスケジューリング方式を説明してきた。この場合、周波数サブチャネルグループごとのデータストリームの数は空間サブチャネルの数に等しく、集合の中のＮＴ個の端末のそれぞれは事実上それぞれの空間サブチャネルに割り当てられる。
【０２１１】
ダウンリンクの場合、それぞれのスケジュールされる端末にはデータストリームの総数より多い受信アンテナが備えられてよい。更に複数のスケジュールされた端末が基地局の特定の送信アンテナを共用してよい。時分割多重化（例えば、タイムスロットの異なる部分を異なる端末に割り当てる）、周波数分割多重化（例えば、各周波数サブチャネルグループの中の異なる周波数サブチャネルを異なる端末に割り当てる）、符号分割多重化（例えば、異なる直交符号を異なる端末に割り当てる）、いくつかの他の多重化方式、あるいは多重化方式の任意の組み合わせを介して、この共用は達成されてよい。
【０２１２】
また、アップリンクの場合、スケジュールされる端末は基地局の受信アンテナの多重化されたアレイを共用してもよい。この場合、スケジュールされる端末の送信アンテナの総数は基地局の受信アンテナの数を上回ってよく、端末は別の多元接続技術（例えば、時分割多重化、周波数分割多重化及び／又は符号分割多重化）を使用して使用可能な伝送チャネルを共用してよい。
【０２１３】
ここに説明されるスケジューリング方式は、端末を選択し、後処理されたＳＮＲを含んでよいチャネル状態情報に基づいて選択された端末に伝送チャネルを割り当てる。端末に対する該後処理されたＳＮＲはデータストリームのために使用される特定の送信電力レベルに依存している。簡単にするために、同じ送信電力レベルが全てのデータストリームに対して仮定される（すなわち、送信電力の電力制御なし）。
【０２１４】
しかしながら、異なる量の送信電力を異なるデータストリームに割り当てることにより、及び／又はデータストリーム毎に送信電力を制御することにより、達成可能なＳＮＲは調整されてよい。ダウンリンクの場合、電力制御を介してある特定のデータストリームのための送信電力を減少させることにより、そのデータストリームに関連付けられたＳＮＲが削減され、このデータストリームにより他のデータストリームで引き起こされる干渉も削減され、他のデータストリームはより良好なＳＮＲを達成できるだろう。アップリンクの場合、電力制御を介してある特定の端末の送信電力を減少させることによって、この端末のＳＮＲが削減され、この端末を原因とした干渉も削減され、他の端末はより良好なＳＮＲを達成できるだろう。同時に非直交な空間チャネルを共用する複数の端末の電力制御（及びそれらの間の電力の割り当て）は、上述されたようにシステム安定性を保証するために多様な制約を課すことにより達成されてよい。したがって、送信電力割り当て及び／又は電力制御は、ここに説明されるスケジューリング方式と共に使用されてもよく、これは本発明の範囲内である。
【０２１５】
ここに説明されるダウンリンク及びアップリンクのスケジューリング方式は多くの特徴をサポートするように設計されてよい。第１に、スケジューリング方式は、ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末の任意の組み合わせが、タイムスロット、周波数帯域、符号チャネル等であってよい「チャネル」上でのデータ伝送のためにスケジュールされる混合モードの動作をサポートできる。第２に、スケジューリング方式は、「相互に互換性のある」端末の集合をそれらの空間シグナチャと周波数シグナチャに基づいて含むスケジュールを各スケジューリング間隔に対して提供する。相互互換性は、端末のデータレート要件、送信電力、リンクマージン、ＳＩＭＯ端末とＭＩＭＯ端末の間の能力、及び、ことによると他の要因に関する特定の制約を仮定しての、同じチャネル上でかつ同時の伝送の共存を意味すると解釈されてよい。第３に、スケジューリング方式は、端末の後処理された信号のＳＮＲに基づいた可変データレートの適応をサポートする。スケジュールされる各端末は、いつ通信するのか、（例えばデータストリーム単位で）どの（複数の）データレートを使用するのか、及び特定のモード（例えばＳＩＭＯ、ＭＩＭＯ）を知らされる。
【０２１６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム
図８Ａは、ダウンリンクデータ伝送のためのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００の中の１つの基地局１０４と２つの端末１０６のブロック図である。基地局１０４では、データソース８０８が送信（ＴＸ）データプロセッサ８１０にデータ（すなわち情報ビット）を供給する。独立したデータストリーム毎に、ＴＸデータプロセッサ８１０は、（１）特定の符号化方式に基づいて該データを符号化し、（２）特定のインタリーブ方式に基づいて符号化されたビットをインタリーブし（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｓ）（すなわち再配列し（ｒｅｏｒｄｅｒｓ））、そして（３）インタリーブされたビットを、そのデータストリームの使用のために選択された１つ又は複数の伝送チャネルのための変調シンボルに写像（ｍａｐｓ）する。符号化はデータ伝送の信頼性を高める。インタリーブすることは符号化されたビットに時間ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を与え、データが伝送チャネルの平均ＳＮＲに基づいて送信され得るようにし、フェージングに対抗し、各変調シンボルを形成するために使用される符号化されたビット間の相関を取り除き、符号化されたビットが複数の周波数サブチャネルで送信される場合に更に周波数ダイバシティを与えてよい。符号化及び変調（すなわちシンボルマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ））は、コントローラ８３０によって供給される制御信号に基づいて実行されてよい。
【０２１７】
ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０は、ＴＸデータプロセッサ８１０から変調シンボルを受信し、デマルチプレクスし（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｓ）、データ伝送のために使用される送信アンテナ毎にシンボルベクトルのストリームを、シンボル期間当たり１つのシンボルベクトル、提供する。各シンボルベクトルは、送信アンテナのＮＦ個の周波数サブチャネルに対して最高ＮＦ個の変調シンボルを含む。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０は、完全ＣＳＩ処理が実行される場合（例えば、チャネル応答行列Ｈ（ｋ）が入手可能である場合）変調シンボルに更に前提条件を付けてよい。ＭＩＭＯ及び完全ＣＳＩ処理は前述した米国特許出願番号第０９／９９３，０８７号に更に詳しく説明されている。次に各シンボルベクトルのストリームは、それぞれの変調器（ＭＯＤ）８２２によって受信及び変調され、関連付けられたアンテナ８２４を介して送信される。
【０２１８】
データ伝送が向けられる各端末１０６では、アンテナ８５２が送信された信号を受信し、各アンテナから受信された信号がそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）８５４に与えられる。各復調器（又はフロントエンド装置）８５４は変調器８２２で実行された処理に相補的（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）な処理を実行する。全ての復調器８５４からの受信された変調シンボルは、次に受信（ＲＸ）ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０に供給され、端末に送信される１つ又は複数のデータストリームを復元するために処理される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０は、ＴＸデータプロセッサ８１０とＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０によって実行される処理に相補的な処理を実行し、データシンク（ｓｉｎｋ）８６２に復号されたデータを提供する。端末１０６による処理は更に詳しく後述される。
【０２１９】
それぞれのアクティブな端末１０６で、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０はさらに、ダウンリンクのためにチャネル条件を推定し、推定されたチャネル条件を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を提供する。ＣＳＩは後処理されたＳＮＲ、チャネル利得の推定値等を含んでよい。コントローラ８７０はダウンリンクＣＳＩ（ＤＬ  ＣＳＩ）を受信し、更に何らかの他の形式（例えばレート）に変換してよい。ダウンリンクＣＳＩはＴＸデータプロセッサ８８０によって処理され（例えば、符号化され、シンボルに写像され）、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８８２によって更に処理され、１つ又は複数の変調器８５４によって変調され、アップリンク（すなわちフィードバック）チャネルを介して基地局１０４に送り返される。ダウンリンクＣＳＩは、後述されるように多様なシグナリング（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）技術を使用して端末によって報告されてよい。
【０２２０】
基地局１０４では、送信されたフィードバック信号がアンテナ８２４によって受信され、復調器８２２によって復調され、そしてＴＸデータプロセッサ８８０及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８８２によって実行される方法に相補的な方法でＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８４０によって処理される。報告されたダウンリンクＣＳＩは、次にコントローラ８３０及びスケジューラ８３４に提供される。
【０２２１】
スケジューラ８３４は、（１）ダウンリンクデータ伝送のために端末の最良の集合を選択する、そして（２）選択された端末に使用可能な伝送チャネルを割り当てる、などの多くの機能を実行するために報告されたダウンリンクＣＳＩを使用する。スケジューラ８３４又はコントローラ８３０は、データストリーム毎に使用される符号化及び変調方式を決定するために報告されたダウンリンクＣＳＩを更に使用してよい。スケジューラ８３４は、高スループットを達成するために、及び／又は他の何らかの性能規準或いは基準に基づいて、端末をスケジュールしてよい。
【０２２２】
図８Ｂは、アップリンクデータ伝送のための１つの基地局１０４及び２台の端末１０６のブロック図である。アップリンクでのデータ伝送のためにスケジュールされる各端末で、データソース８７８は、データを符号化し、インタリーブし、変調シンボルに写像するＴＸデータプロセッサ８８０にデータを供給する。アップリンクデータ伝送のために複数の送信アンテナが使用される場合、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８８２は、データ伝送のために使用されるアンテナ毎に変調シンボルのベクトルのストリームを提供するために、変調シンボルを受信し、更に処理する。各シンボルベクトルのストリームは、次にそれぞれの変調器８５４によって受信及び変調され、関連付けられたアンテナ８５２を介して送信される。
【０２２３】
基地局１０４では、アンテナ８２４が送信された信号を受信し、各アンテナから受信された信号はそれぞれの復調器８２２に供給される。各復調器８２２は、変調器８５４で実行された処理に相補的な処理を実行する。全ての復調器８２２からの変調シンボルは次にＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８４０に提供され、スケジュールされた端末によって送信されるデータストリームを復元するために処理される。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８４０は、ＴＸデータプロセッサ８８０及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８８２によって実行される処理に相補的な処理を実行し、復号されたデータをデータシンク８４２に供給する。
【０２２４】
次のスケジューリング間隔の間にアップリンクでデータを送信することを所望する各端末１０６（あるいは単にＮＴ個又はＮＸ個の最高の優先順位の端末）に対して、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８４０は更にアップリンクのためのチャネル条件を推定し、コントローラ８３０に提供されるアップリンクＣＳＩ（ＵＬ  ＣＳＩ）を導出する。また、スケジューラ８３４は、（１）アップリンクでのデータ伝送のために端末の最良の集合を選択する、（２）選択された端末からのデータストリームに対する特定の処理順序を決定する、そして（３）データストリーム毎に使用されるレートを決定する、などの多くの機能を実行するためにアップリンクＣＳＩを受信及び使用してよい。各スケジューリング間隔に、スケジューラ８３４は、どの（複数の）端末がデータ伝送に選択されているのか、及びそれらの割り当てられた伝送チャネルとレートを示すアップリンクのスケジュールを提供する。各データストリームのレートは、データストリームに使用されるデータレートと符号化及び変調方式を含んでよい。
【０２２５】
ＴＸデータプロセッサ８１０は、アップリンクのスケジュールを受信及び処理し、該スケジュールを示す処理されたデータを１つ又は複数の変調器８２２に提供する。（複数の）変調器８２２は処理されたデータを更に調整し、無線リンクを介して端末にアップリンクのスケジュールを送信する。該アップリンクのスケジュールは、多様なシグナリング技術及びメッセージング（ｍｅｓｓａｇｉｎｇ）技術を使用して端末に送信されてよい。
【０２２６】
各アクティブな端末１０６で、送信された信号はアンテナ８５２によって受信され、復調器８５４によって復調され、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０に供給される。プロセッサ８６０はＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０とＴＸデータプロセッサ８１０によって実行された処理に相補的な処理を実行し、（存在するならば）その端末のためのアップリンクのスケジュールを復元する。そのアップリンクのスケジュールは次にコントローラ８７０に提供され、端末によるアップリンク伝送を制御するために使用される。
【０２２７】
図８Ａと図８Ｂでは、スケジューラ８３４が基地局１０４内で実現されるとして示されている。他の実現では、スケジューラ８３４はＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００の何らかの他の要素（例えば、多くの基地局に結合し、相互に作用する基地局コントローラ）の中で実現されてよい。
【０２２８】
図９は、送信機装置９００の実施形態のブロック図である。明確にするために、送信機装置９００は図８Ａと図８Ｂの中の基地局１０４の送信機部分であるとして説明される。しかしながら、送信機装置９００はアップリンク伝送のための各端末の送信機部分にも使用できる。
【０２２９】
送信機装置９００は（例えば、端末によって報告されるような）利用可能なＣＳＩに基づいて１つ又は複数の端末のための複数のデータストリームを処理することができる。送信機装置９００は（１）変調シンボルを提供するために、情報ビットを受信し、処理するＴＸデータプロセッサ８１４ｘ、及び（２）ＮＴ本の送信アンテナのために変調シンボルをデマルチプレクスするＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０ｘを含む。
【０２３０】
図９に示される特定の実施形態では、ＴＸデータプロセッサ８１４ｘが、多くのチャネルデータプロセッサ９１０に接続されるデマルチプレクサ（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）９０８を含み、（複数の）端末に送信されるＮＤ個の独立したデータストリームのそれぞれに対して１台のプロセッサである。デマルチプレクサ９０８は集合的な（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）情報ビットを受信し、それぞれが１つ又は複数の伝送チャネルで送信されてよいＮＤ個のデータストリームにデマルチプレクスする。各データストリームはそれぞれのチャネルデータプロセッサ９１０に供給される。
【０２３１】
図９に示される実施形態では、各チャネルデータプロセッサ９１０は、符号化器９１２、チャネルインタリーバ９１４、及びシンボルマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）要素９１６を含む。符号化器９１２は、符号化されたビットを提供するために特定の符号化方式に基づき受信されたデータストリームの中の情報ビットを符号化する。チャネルインタリーバ９１４は、ダイバシティを提供するために特定のインタリーブ方式に基づき符号化されたビットをインタリーブする。そしてシンボルマッピング要素９１６は、データストリームを送信するために使用される１つ又は複数の前記伝送チャネルのためにインタリーブされたビットを変調シンボルに写像する。
【０２３２】
パイロットデータ（例えば、既知のパターンのデータ）も符号化され、処理された情報ビットと共に多重化されてよい。該処理されたパイロットデータは情報ビットを送信するために使用される伝送チャネルの全て又は部分集合で（例えば、時分割多重化された（ＴＤＭ）或いは符号分割多重化された（ＣＤＭ）やり方で）送信されてよい。パイロットデータは、チャネル推定を実行するために受信機システムで使用できる。
【０２３３】
図９に図示されるように、データ符号化、インタリーブすること、及び変調（又はその組み合わせ）は、（例えば受信機システムによって報告されるような）利用可能なＣＳＩに基づいて調整されてよい。１つの符号化及び変調方式では、データを送信するために使用される伝送チャネルのＳＮＲによってサポートされるが、適応符号化は、固定された基本の符号（例えば、レート１／３ターボコード）を使用し、所望される符号レートを達成するためにパンクチャリング（ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を調整することによって達成される。この方式の場合、パンクチャリングはチャネルインタリーブをした後に実行されてよい。別の符号化及び変調方式では、報告されたＣＳＩに基づいて異なる符号化方式が使用されてよい。例えば、データストリームのそれぞれが独立した符号で符号化されてよい。この方式を用いると、更に詳しく後述されるように、データストリームを検出及び復号して送信されたデータストリームの更に信頼できる推定値を導出するために、連続除去受信機処理技術が受信機で使用されてよい。
【０２３４】
シンボルマッピング要素９１６は、非バイナリシンボルを形成するためインタリーブされたビットの集合をグループ化し、それぞれの非バイナリシンボルを、データストリームに対して選択された特定の変調方式（例えばＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ、あるいは何らかの他の方式）に対応する信号コンスタレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）の中の点に写像するように設計できる。写像された各信号点は変調シンボルに対応する。ある特定のレベルの性能（例えば、１パーセントのＰＥＲ）のために変調シンボル毎に送信されてよい情報ビットの数は、データストリームを送信するために使用される伝送チャネルのＳＮＲに依存している。従って、データストリーム毎の符号化及び変調方式は、利用可能なＣＳＩに基づいて選択されてよい。チャネルインタリーブすることも、利用可能なＣＳＩに基づいて調整されてよい。
【０２３５】
ＴＸデータプロセッサ８１４ｘからの変調シンボルはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０ｘに提供される。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ８２０ｘはＮＤ個のチャネルデータプロセッサ９１０からＮＤ個の変調シンボルストリームを受信し、受信された変調シンボルをＮＴ個のシンボルベクトルストリーム、すなわちデータを送信するために使用される各アンテナ毎に１つのシンボルベクトルストリームの、Ｖ１からＶＮｔまでにデマルチプレクスする。各シンボルベクトルストリームは、それぞれの変調器８２２に供給される。図９に図示される実施形態では、各変調器８２２が高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）プロセッサ９４０、周期的接頭部生成器９４２、及び送信機（ＴＭＴＲ）９４４を含む。
【０２３６】
ＩＦＦＴプロセッサ９４０は、ＩＦＦＴを使用して（ＯＦＤＭシンボルと呼ばれる）その時間領域表現に各受信シンボルベクトルを変換する。ＩＦＦＴプロセッサ９４０は、任意の数の周波数サブチャネル（例えば、８、１６、３２．．．ＮＦ．．．）でＩＦＦＴを実行するように設計できる。一実施形態では、ＯＦＤＭシンボルに変換されたシンボルベクトル毎に、周期的接頭部生成器９４２がＯＦＤＭシンボルの時間領域表現の一部を反復し、特定の送信アンテナのための「伝送シンボル」を形成する。該周期的接頭部は、マルチパスの遅延広がりが存在する場合に伝送シンボルがその直交特性を保持することを保証し、それにより有害なパスの影響に対して性能を改善する。ＩＦＦＴプロセッサ９４０及び周期的接頭部生成器９４２の実現は当分野で既知であり、ここに詳細に説明されない。
【０２３７】
送信機９４４は、次に関連付けられた周期的接頭部生成器９４２からの時間領域伝送シンボルをアナログ信号に変換し、該アナログ信号を更に増幅し、フィルタにかけ、直交変調し、そしてアップコンバートし（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔｓ）、無線リンク上での伝送に適した変調済みの信号を提供する。送信機９４４からの変調された信号は、次にアンテナ８２４から端末に送信される。
【０２３８】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの例は、前述した米国特許出願番号第０９／５３２，４９２号に説明されている。ＯＦＤＭ変調は、参照としてここに組み込まれる１９９０年５月にＩＥＥＥ通信雑誌（ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ）、ジョン  Ａ．Ｃ．  ビンガム（Ｊｏｈｎ  Ａ．Ｃ．Ｂｉｎｇｈａｍ）による「データ伝送のためのマルチキャリヤ変調：その時が到来したアイデア（Multicarrier Modulation for Data Transmission:An Idea Whose Time Has Come）」と題される論文にも説明されている。
【０２３９】
図９は、性能の改善（例えば高スループット）を実現するために完全又は部分ＣＳＩと共に使用できる例の符号化及び変調方式を示す。いくつかの他の符号化方式と変調方式は、前述した米国特許出願番号第０９／８５４，２３５号、第０９／８２６，４８１号、及び第０９／９５６，４４９号、及び本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる、２００１年２月１日に出願された「無線通信システムのための符号化方式（Coding Scheme for a Wireless Communication System）」と題される米国特許出願番号第０９／７７６，０７５号に更に詳細に説明されている。更に他の符号化方式と変調方式も使用されてよく、これは本発明の範囲内である。
【０２４０】
図１０Ａは、受信機装置１０００ａの実施形態のブロック図である。明確にするために、受信機装置１０００ａは、図８Ａと図８Ｂの１台の端末１０６の受信機部であるとして説明されている。しかしながら、受信機装置１０００ａは、アップリンク伝送のために基地局１０４の受信機部にも使用できる。
【０２４１】
ＮＴ個の送信アンテナからの送信された信号は、ＮＲ個のアンテナ８５２ａから８５２ｒのそれぞれにより受信され、各アンテナから受信された信号は（フロントエンドプロセッサとも呼ばれる）それぞれの復調器８５４に送られる。各復調器８５４はそれぞれの受信信号を調整し（例えば、フィルタをかけ、増幅し）、調整された信号を中間周波数又はベースバンドにダウンコンバートし（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｔｓ）、データサンプルを提供するためにダウンコンバートされた信号をデジタル化する。各復調器８５４は、復元されたパイロットでデータサンプルを更に復調してよい。
【０２４２】
各復調器８５４は、図９に示されている変調器８２２によって実行される処理に相補的な処理も実行する。ＯＦＤＭの場合、各復調器８５４は（簡単にするために両方とも図１０Ａには図示されていない）ＦＴＴプロセッサ及びデマルチプレクサを含む。ＦＦＴプロセッサは、データサンプルの変換された表現を生成し、シンボルベクトルのストリームを提供する。各シンボルベクトルは、ＮＦ個の周波数サブチャネルに対して受信されるＮＦ個のシンボルを含み、１つのベクトルがそれぞれのシンボル期間に提供される。ＮＲ個の復調器の全てのＦＦＴプロセッサからのＮＲ個のシンボルベクトルストリームは、次にデマルチプレクサに供給され、ＮＧ個の周波数サブチャネルグループに対するＮＧ個の受信されたシンボルベクトルストリームに各シンボルベクトルストリームをデマルチプレクスする。それぞれの受信された信号ベクトルはｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮｋ個の周波数サブチャネルに対するＮｋ個の受信されたシンボルを含み、この場合１≦Ｎｋ≦ＮＦである。デマルチプレクサは次に、最高ＮＧ・ＮＲ個の受信されたシンボルベクトルストリームをＮＲ個の受信信号の中のＮＧ個の周波数サブチャネルグループに提供してよい。
【０２４３】
ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０ａの中で、空間／空間−時間プロセッサ１０１０が、データ伝送のために使用される周波数サブチャネルグループ毎に受信されるシンボルに対してＭＩＭＯ処理を実行するために使用される。１つの空間／空間−時間プロセッサが、各周波数サブチャネルグループに対してＭＩＭＯ処理を実行するために使用できる、あるいは１つの空間／空間−時間プロセッサが全ての周波数サブチャネルグループに対して（例えば、時分割多重化の方法で）ＭＩＭＯ処理を実行するために使用できる。
【０２４４】
空間／空間−時間プロセッサ１０１０は、送信された変調シンボルの推定値を提供するために受信されたシンボルに空間処理又は空間−時間処理を実行するように設計されてよい。空間処理は、雑音及び他の信号からの干渉が存在する場合に、所望されない信号をゼロにする、及び／又は構成する信号のそれぞれの受信ＳＮＲを最大限にするために非分散チャネル（すなわち、フラット（ｆｌａｔ）フェージングチャネル）に対して使用できる。空間処理は、チャネル相関行列逆（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）（ＣＣＭＩ）技術、最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）技術、完全ＣＳＩ技術、又は他の何らかの技術に基づいて実行されてよい。空間−時間処理は、チャネル内の分散による送信された信号の全てからの符号間干渉（ＩＳＩ）だけではなく他の送信された信号からの「クロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）」の両方とも改善するために分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ）チャネル（すなわち、周波数選択性フェージングチャネル）に対して使用できる。空間−時間処理は、ＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ−ＬＥ）、判定帰還形等化器（ＤＦＥ）、最尤系列推定器（ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）（ＭＬＳＥ）又は他の何らかの技術に基づいて実行されてよい。空間処理及び空間−時間処理は、前述した米国特許出願番号第０９／９９３，０８７号に更に詳細に説明される。
【０２４５】
ある特定の周波数サブチャネルグループに対して、空間／空間−時間プロセッサ１０１０は、ＮＲ個の受信されたシンボルベクトルストリームを受信及び処理し、ＮＴ個の復元されたシンボルベクトルストリームを提供する。それぞれの復元されたシンボルベクトルは、１つのシンボル期間でｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮｋ個の周波数サブチャネルで送信されるＮｋ個の変調シンボルの推定値である最高Ｎｋ個の復元されたシンボルを含む。空間／空間−時間プロセッサ１０１０は、それぞれの受信されたデータストリームの後処理されたＳＮＲを更に推定してよい。ＳＮＲ推定値は、前述した米国特許出願番号第０９／９５６，４４９号、第０９／８５４，２３５号、及び第０９／９９３，０８７号に説明されるように導出されてよい。
【０２４６】
セレクタ１０１２は、空間／空間−時間プロセッサ１０１０からＮＴ個の復元されたシンボルベクトルストリームを受信し、復元される上記１つ又は複数のデータストリームに対応する復元されたシンボルを抽出する。あるいは、所望される復元されたシンボルは、空間／空間−時間プロセッサ１０１０の中で抽出される。いずれにせよ、所望される復元されたシンボルが抽出され、ＲＸデータプロセッサ１０２０に供給される。
【０２４７】
ＲＸデータプロセッサ１０２０の中で、復調要素１０２２は送信機装置でそのシンボルのために使用される復調方式（例えばＭ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ）に従って各復元されたシンボルを復調する。次に、復調されたデータがデインタリーバ１０２４によってデインタリーブされ、デインタリーブされたデータは復号器１０２６によって更に復号される。復調、デインタリーブすること、及び復号化は、送信機装置で実行される変調、インタリーブすること、及び符号化に相補的な方法で実行される。例えば、ターボ符号化又は畳み込み符号化がそれぞれ送信機装置で実行される場合に、ターボ復号器又はビタビ復号器が、復号器１０２６に使用できる。復号器１０２６からの復号されたデータストリームは送信されたデータストリームの推定値を表す。
【０２４８】
図１０Ｂは、連続除去受信機処理技術を実現できる受信機装置１０００ｂのブロック図である。受信機装置１０００ｂは基地局１０４又は端末１０６の受信機部のために使用されてもよい。送信された信号はＮＲ個のアンテナ８５２のそれぞれにより受信され、各アンテナからの受信信号はそれぞれの復調器８５４に送られる。各復調器８５４は、それぞれの受信信号を処理し、受信されたシンボルのストリームをＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０ｂに供給する。ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０ｂは、データ伝送のために使用される周波数サブチャネルグループ毎にＮＲ個の受信アンテナからＮＲ個の受信されたシンボルベクトルストリームを処理するために使用されてよく、各受信されたシンボルベクトルはｋ番目の周波数サブチャネルグループのＮｋ個の周波数サブチャネルに対するＮｋ個の受信されたシンボルを含む。
【０２４９】
図１０Ｂに示される実施形態では、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０ｂが複数の連続（すなわち、縦続された（ｃａｓｃａｄｅｄ））受信機処理の段（ｓｔａｇｅｓ）１０５０を含み、１つの段（ｓｔａｇｅ）は復元される送信された信号のそれぞれ用である。１つの送信処理方式では、１つの独立データストリームが各周波数サブチャネルグループのそれぞれの空間サブチャネルで送信される。この送信処理方式の場合、各周波数サブチャネルグループのデータストリームの数は送信された信号の数に等しく、それは（使用可能な送信アンテナの全て又は部分集合であってよい）データ伝送のために使用される送信アンテナの数にも等しい。明確にするために、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データプロセッサ８６０ｂがこの送信処理方式のために説明される。
【０２５０】
（最後の段１０５０ｎを除く）各受信機処理段１０５０は、干渉キャンセラ１０７０に接続されるチャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０を含み、最後の段１０５０ｎはチャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０ｎだけを含む。第１の受信機処理段１０５０ａの場合、チャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０ａは復調器８５４ａから８５４ｒまでからＮＲ個の受信されたシンボルベクトルストリームを受信及び処理し、第１の送信された信号の復号されたデータストリームを提供する。そして、第２段から最後の段１０５０ｂから１０５０ｎのそれぞれについて、その段のチャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０が、先行する段の干渉キャンセラ１０７０からＮＲ個の修正されたシンボルベクトルストリームを受信及び処理し、その段によって復元される送信された信号の復号されたデータストリームを導出する。それぞれのチャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０は、関連付けられた伝送チャネルに対するＣＳＩ（例えばＳＮＲ）をさらに提供する。
【０２５１】
第１の受信機処理段１０５０ａの場合、干渉キャンセラ１０７０ａがＮＲ個の復調器８５４全てからＮＲ個の受信されたシンボルベクトルストリームを受け取る。そして、第２の段から最後から２番目の段のそれぞれで、干渉キャンセラ１０７０が、先行する段の干渉キャンセラからＮＲ個の修正されたシンボルベクトルストリームを受信する。各干渉キャンセラ１０７０はまた、同じ段の中のチャネルＭＩＭＯ／データプロセッサ１０６０から復号されたデータストリームを受信し、そして処理（例えば、符号化、インタリーブすること、及び変調）を実行して周波数サブチャネルグループに対するＮＴ個の送信された変調シンボルベクトルストリームの推定値であるＮＴ個の再変調された（ｒｅｍｏｄｕｌａｔｅｄ）シンボルベクトルストリームを導出する。
【０２５２】
（ｎ番目の反復のための）ＮＴ個の再変調されたシンボルベクトルストリームは推定されたチャネル応答と共に更に処理され、復号されたデータストリームを原因とする干渉の推定値ｉ＾ｎを提供する。該推定値ｉ＾ｎはＮＲ個のベクトルを含み、各ベクトルは復号されたデータストリームによるＮＲ個の受信信号の１つでの成分の推定値である。これらの成分はＮＲ個の受信信号に含まれる残っている（まだ検出されていない）送信された信号に対する干渉である。したがって、干渉推定値ｉ＾ｎは受信されたシンボルベクトルストリームｒｎから差し引かれ（すなわち除去され）、復号されたデータストリームからの成分が取り除かれたＮＲ個の修正されたシンボルベクトルストリームｒｎ＋１を提供する。該修正されたシンボルベクトルストリーム、ｒｎ＋１は、図１０Ｂに図示されるように次の受信機処理段に供給される。各干渉キャンセラ１０７０は、このようにして除去された干渉成分を除く全てを含むＮＲ個の修正されたシンボルベクトルストリームを提供する。コントローラ８７０は、連続除去受信機処理の様々なステップを指示するために使用できる。
【０２５３】
連続除去受信機処理技術は、前記の米国特許出願番号第０９／８５４，２３５号と第０９／９９３，０８７号で、そして参照としてここに組み込まれる、イタリア、ピサ（Ｐｉｓａ，Ｉｔａｌｙ）ＩＳＳＳＥ−９８の議事録（Ｐｒｏｃ．ＩＳＳＳＥ−９８）の「Ｖ−ＢＬＡＳＴ：豊富に散乱する無線チャネルで非常に高いデータレートを達成するためのアーキテクチャ（V-BLAST:An Architecture for Achieving Very High Data Rates over the Rich-Scattering Wireless Channel）」と題される論文でＰ．Ｗ．Ｗｏｌｎｉａｎｓｋｙらによって更に詳細に説明される。
【０２５４】
図１０Ｂは、各周波数サブチャネルグループの各送信アンテナ上で１つの独立したデータストリームが送信されるときに簡単な方法で使用できる受信機の構造を示す。この場合、各受信機処理段１０５０は、送信されたデータストリームの１つを復元し、復元されたデータストリームに対応する復号されたデータストリームを提供するために操作されてよい。
【０２５５】
何らかの他の送信処理方式の場合、データストリームは複数の送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／又は時間間隔で送信されてよく、それぞれ空間、周波数、及び／又は時間ダイバーシティを提供する。これらの方式の場合、受信機処理は、最初各周波数サブチャネルの送信アンテナ毎に受信されたシンボルストリームを導出する。そして、複数の送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／又は時間間隔に対する変調シンボルは、送信機装置で実行されるデマルチプレクシング（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に相補的な方法で結合されてよい。次に、結合されたシンボルのストリームは、送信されたデータストリームを復元するために処理される。
【０２５６】
簡単にするために、図１０Ｂに示される受信機の構成は各受信機処理段１０５０に（受信又は修正された）シンボルベクトルストリームを供給し、これらのストリームは、過去に復号されたデータストリームを原因とする干渉成分が取り除かれている（即ち、除去されている）。図１０Ｂに図示される実施形態では、各段がその段によって復号されるデータストリームによる干渉成分を取り除く。他のいくつかの設計では、受信されたシンボルベクトルストリームは全ての段に供給されてよく、各段は（先行する段から供給されてよい）全ての過去に復号されたデータストリームからの干渉成分の除去を実行してよい。干渉除去は、（例えば、データストリームのためのＳＮＲが高い場合）１つ又は複数の段について省かれてもよい。図１０Ｂに図示される受信機の構成に対する多様な修正がなされてよく、それは本発明の範囲内にある。
【０２５７】
図１０Ａと図１０Ｂは、データ伝送を処理し、（例えば、後処理されたＳＮＲなどの）伝送チャネルの特性を決定し、送信機装置にＣＳＩを報告し返すことができる受信機装置の２つの実施形態を表している。ここに提示される技術に基づいた他の設計、及び他の受信機処理技術も熟考されてよく、本発明の範囲内にある。
【０２５８】
チャネル状態情報（ＣＳＩ）
独立したデータストリーム毎に適切なデータレート及び符号化方式と変調方式を選択するために使用されるＣＳＩは、通信リンクの特性を示す任意の形式の情報を含んでよい。ＣＳＩは、「完全ＣＳＩ」又は「部分ＣＳＩ」のどちらかとして分類されてよい。多様な種類の情報が完全又は部分ＣＳＩとして提供されてよく、いくつかの例が後述される。
【０２５９】
一実施形態では、部分ＣＳＩは、雑音及び干渉電力に対する信号電力の比として導出されてよいＳＮＲを含む。該ＳＮＲは、通常、データ伝送（例えば、各送信データストリーム）のために使用される伝送チャネル毎に推定及び提供される。とはいえ、集合的なＳＮＲが複数の伝送チャネルに対して与えられてもよい。ＳＮＲ推定値は特定のビット数を有する値に量子化されてよい。一実施形態では、ＳＮＲ推定値は例えばルックアップテーブルを使用してＳＮＲの指標（ｉｎｄｅｘ）に写像される。
【０２６０】
別の実施形態では、部分ＣＳＩは信号電力と雑音及び干渉電力を含む。これらの２つの成分は、データ伝送のために使用される伝送チャネルの各集合又は各伝送チャネルに対して別々に導出され、提供されてよい。
【０２６１】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩは信号電力、雑音電力及び干渉電力を含む。これらの３つの成分は、データ伝送のために使用される伝送チャネルの集合又は各伝送チャネルについて導出、及び提供されてよい。
【０２６２】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩは信号対雑音比、及び観察可能な干渉の期間の干渉電力のリストを含む。この情報は、データ伝送のために使用される伝送チャネルの各集合又は各伝送チャネルに対して導出及び提供されてよい。
【０２６３】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩは行列形式の信号成分（例えば、全ての送信−受信アンテナ対に対するＮＲ×ＮＴ個の複素数のエントリ）及び行列形式の雑音及び干渉成分（例えばＮＲ×ＮＴ個の複素数のエントリ）を含む。次に送信機装置は適当な送信−受信アンテナ対に対する信号成分と雑音及び干渉成分を適切に結合し、データ伝送のために使用される各伝送チャネルの品質（例えば、受信機装置で受信される、各送信されたデータストリームに対する後処理されたＳＮＲ）を導出してよい。
【０２６４】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩは各送信データストリームに対するデータレートのインジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を含む。データ伝送に使用される伝送チャネルの品質は最初に（例えば、伝送チャネルに対して推定されるＳＮＲに基づいて）決定されてよく、決定されたチャネルの品質に対応するデータレートは、伝送チャネル毎に、又は伝送チャネルの各グループ毎に（例えば、ルックアップテーブルに基づいて）識別されてよい。識別されたデータレートは必要とされる性能のレベルに対して伝送チャネル上で送信されてよい最大のデータレートを示す。データレートは、効率的に符号化されてよいデータレートインジケータ（ＤＲＩ）に写像され、データレートインジケータによって表されてよい。例えば（最高で）７つの可能なデータレートが送信アンテナ毎に送信機装置によってサポートされるならば、３ビットの値がＤＲＩを表すために使用されてよい。例えばゼロがゼロというデータレート（すなわち、送信アンテナを使用しない）を示し、１から７が７つの異なるデータレートを示すために使用されてよい。典型的な実現ではチャネル品質の測定値（例えばＳＮＲ推定値）が、例えばルックアップテーブルに基づいてＤＲＩに直接的に写像される。
【０２６５】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩがデータストリーム毎に送信機装置で使用されるべきレートを含む。この実施形態では、該レートは、所望される性能のレベルが達成されるように、該データストリームに使用されるべき特定の符号化及び変調方式を明らかにしてよい。
【０２６６】
更に別の実施形態では、部分ＣＳＩは伝送チャネルの品質の特定の基準のための差のインジケータを含む。最初、伝送チャネルに対するＳＮＲ又はＤＲＩ又は他の何らかの品質の測定値が測定され、基準測定値として報告される。その後、リンクの品質の監視が続行し、前回報告された測定値と現在の測定値の差異が測定される。該差異は、次に１ビット又はそれ以上のビットに量子化されてよく、量子化された差異は差のインジケータに写像され、差のインジケータによって表され、差のインジケータはそれから報告される。差のインジケータは特定のステップサイズで前回報告された測定値に対する（あるいは前回報告された測定値を維持するために）増加又は減少を示してよい。例えば、差のインジケータは（１）特定の伝送チャネルに対して観測されたＳＮＲが特定のステップサイズで増加又は減少したこと、あるいは（２）データレートが特定の量だけ調整されなければならないこと、あるいは他の何らかの変化を示してよい。基準測定値は差のインジケータの誤差及び／又はこれらのインジケータの誤った受信が蓄積しないことを保証するために周期的に送信されてよい。
【０２６７】
完全ＣＳＩは、ＮＲ×ＮＴのチャネル応答行列Ｈ（ｋ）内の各送信アンテナ−受信アンテナ対の間の伝播経路に対するシステム帯域幅全体（すなわち各周波数サブチャネル）にわたる十分な特徴付け（例えば、複素数の利得）を含む。
【０２６８】
一実施形態では、完全ＣＳＩはＳＮＲを示す、又はＳＮＲに同等である何らかの他の情報を加えた固有モードを含む。例えば、ＳＮＲに関係した情報は、固有モードごとのデータレートの表示、固有モード毎に使用される符号化及び変調方式の表示、固有モードごとの信号及び干渉電力、固有モードごとの信号対干渉比等であってよい。部分ＣＳＩについて前述された情報はＳＮＲに関係した情報として提供されてもよい。
【０２６９】
別の実施形態では、完全ＣＳＩは行列Ａ＝ＨＨＨを含む。この行列Ａはチャネルの固有モードと固有値を決定するには十分であり、チャネルのより効率的な表現であろう（例えば、この表現のための完全ＣＳＩを送信するためにより少ないビットが必要とされるだろう）。
【０２７０】
差の更新の技術は、完全ＣＳＩのデータタイプの全てにも使用できる。例えば、チャネルがある量変化するときなどに完全ＣＳＩの特徴付けに対する差の更新が周期的に送信されてよい。
【０２７１】
完全ＣＳＩ又は部分ＣＳＩの他の形式も使用されてよく、本発明の範囲内である。一般的には完全ＣＳＩ又は部分ＣＳＩは、所望される性能レベルが送信されるデータストリームに達成されるように送信機装置での処理を調整するために使用できる十分な情報をどのような形式でも含む。
【０２７２】
ＣＳＩの導出及び報告
ＣＳＩは、送信機装置によって送信され、受信機装置で受信される信号に基づいて導出されてよい。実施形態では、ＣＳＩは送信された信号に含まれるパイロットに基づいて導出される。あるいは、または加えて、ＣＳＩは送信された信号に含まれるデータに基づいて導出されてよい。
【０２７３】
更に別の実施形態では、ＣＳＩは受信機装置から送信機装置への逆方向リンクで送信される１つ又は複数の信号を含む。いくつかのシステムでは、（例えば、アップリンクとダウンリンクが時分割多重化方式で同じシステム帯域幅を共用する、時分割二重化（ＴＤＤ）システムの場合）ダウンリンクとアップリンクの間に一定の相関が存在してよい。これらのシステムでは、ダウンリンクの品質は、受信機装置から送信される信号（例えばパイロット信号）に基づいて推定されてよいアップリンクの品質に基づいて（必要な精度まで）推定されてよい。したがって、アップリンクで送信されるパイロット信号は、それによって送信機装置が受信機装置で観測されるようにＣＳＩを推定できるであろう手段を表すだろう。ＴＤＤシステムでは、送信機装置は（例えばアップリンク上で送信されるパイロットに基づいて）チャネル応答行列Ｈ（ｋ）を導出でき、送信及び受信のアレイマニホルド（ｍａｎｉｆｏｌｄｓ）の間の差異を説明でき、受信機装置での雑音の分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）の推定値を受信できる。アレイマニホルドのデルタ（ｄｅｌｔａｓ）は、受信機装置と送信機装置の間のフィードバックを伴うことがある周期的な較正手順によって解決されてよい。
【０２７４】
信号の品質は多様な技術に基づいて受信機装置で推定されてよい。これらの技術のいくつかは、本願の譲受人に譲渡され、参照としてここに組み込まれる以下の特許に説明されている：
・１９９８年８月２５日に発行された「ＣＤＭＡ通信システムにおいて受信されたパイロット電力及び経路損失を決定するためのシステム及び方法（System and Method for Determining Received Pilot Power and Path Loss in CDMA Communication System）」と題される米国特許第５，７９９，００５号；
・１９９９年５月１１日に発行された「スペクトル拡散通信システムにおいてリンク品質を測定するための方法及び装置（Method and Apparatus for Measuring Link Quality in a Spread Spectrum Communication System）」と題される米国特許第５，９０３，５５４号；
・それぞれ１９９１年１０月８日と１９９３年１１月２３日に発行された、共に「ＣＤＭＡセルラー移動電話システムにおいて送信電力を制御するための方法及び装置（Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobile Telephone System）」と題される米国特許第５，０５６，１０９号と米国特許第５，２６５，１１９号；そして
・２０００年８月１日に発行された「ＣＤＭＡ移動電話システムにおいて電力制御信号を処理するための方法及び装置（Method and Apparatus for Processing Power Control Signals in CDMA Mobile Telephone System）」と題される米国特許第６，０９７，９７２号。
【０２７５】
ＣＳＩは、多様なＣＳＩの伝送方式を使用して送信機装置に報告し返されてよい。例えば、ＣＳＩは、完全に、差分的に、あるいはその組み合わせで送信されてよい。一実施形態では、完全ＣＳＩ又は部分ＣＳＩが周期的に報告され、差の更新は先に送信されたＣＳＩに基づいて送信される。完全ＣＳＩの例として、更新は報告された固有モードに対する（エラー信号に基づいた）補正であってよい。固有値は通常固有モードほど急速に変化しないため、これらはより低いレートで更新されてよい。別の実施形態では、ＣＳＩはフィードバックチャネルの実効的なレートを引き下げるかもしれない変更がある場合（例えば、変化が特定の閾値を上回る場合）にだけ送信される。部分ＣＳＩの例としては、ＳＮＲは、それらが変化するときにだけ（例えば、差分的に）送り返されてよい。ＯＦＤＭシステムの場合、周波数領域の相関は、フィードバックされるべきＣＳＩの量の削減を可能にするために利用されてよい。部分ＣＳＩを使用するＯＦＤＭシステムの例として、ＮＭ個の周波数サブチャネルに対するある特定の空間サブチャネルに対応するＳＮＲが類似する場合、そのＳＮＲとこの条件が当てはまる最初と最後の周波数サブチャネルが報告されてよい。ＣＳＩのためにフィードバックされるべきデータの量を削減するための他の圧縮技術及びフィードバックチャネルの誤り復元技術も使用されてよく、本発明の範囲内である。
【０２７６】
ＣＳＩに対する様々な種類の情報及び様々なＣＳＩの報告機構は、共に参照としてここに組み込まれる、本願の譲受人に譲渡されている１９９７年１１月３日に出願された「高レートパケットデータ伝送のための方法及び装置（Method and Apparatus for High Rate Packet Data Transmission）」と題される米国特許出願番号第０８／９６３，３８６号、及び「ＴＩＥ／ＥＩＡ／ＩＳ−８５６  ｃｄｍａ２０００高レートパケットデータエアインタフェース仕様書（TIE/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification）」にも説明されている。
【０２７７】
明確にするためにリソース割り当ての多様な態様及び実施形態は、特にダウンリンクとアップリンクについて説明されている。ここに説明される多様な技術は、「臨時の」又は仲間対仲間の（ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ）ネットワークでリソースを割り当てるために使用されてよく、これは本発明の範囲内である。
【０２７８】
ここに説明されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、及び他の多元接続技術のための任意の数の規格及び設計を実現するように設計されてもよい。ＣＤＭＡ規格はＩＳ−９５、ｃｄｍａ２０００、及びＷ−ＣＤＭＡ規格を含み、ＴＤＭＡ規格はグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）（ＧＳＭ）規格を含んでいる。これらの規格は当分野で既知であり、参照によりここに組み込まれる。
【０２７９】
基地局と端末の要素は、１つ又は複数のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス、他の電子装置、あるいはその任意の組み合わせで実現されてよい。ここに説明される機能及び処理のいくつかは、プロセッサで実行されるソフトウェアで実現されてもよい。
【０２８０】
本発明の特定の態様は、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実現されてよい。例えば、ダウンリンク及び／又はアップリンクのデータ伝送のために端末をスケジュールするための処理は、プロセッサ（図８のスケジューラ８３４）で実行されるプログラムコードに基づいて実行されてよい。
【０２８１】
見出しは、参照のため、及び特定の項の位置を突き止めるのに役立つためにここに含まれている。これらの見出しはその下に説明される概念の範囲を制限することを意図されるのではなく、これらの概念は明細書全体を通して他の項での適用性を有してよい。
【０２８２】
開示されている実施形態の上記説明は、いかなる当業者でも本発明を製造又は使用できるようにするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者に容易に明らかになり、ここに定義される一般的な原則は本発明の本質又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてよい。したがって、本発明は、ここに示される実施形態に制限されることを意図されるものではなく、それはここに開示される原則及び新規な特徴と矛盾しない最も幅広い範囲を与えられるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０２８３】
【図１】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの図である。
【図２】ダウンリンクデータ伝送のために端末をスケジュールするプロセスの流れ図である。
【図３】「マックス−マックス」基準を使用して送信アンテナを端末に割り当てるプロセスの流れ図である。
【図４】ＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合がスケジューリングに考慮される優先順位に基づいたダウンリンクのスケジューリング方式の流れ図である。
【図５】アップリンク伝送のために端末をスケジュールするプロセスの流れ図である。
【図６Ａ】処理順序が端末の順序付けられた集合に従って課される連続除去受信機処理方式の流れ図である。
【図６Ｂ】処理順序が後処理されたＳＮＲに基づいて決定される連続除去受信機の処理方式の流れ図である。
【図７】ＮＴ個の最高の優先順位の端末の集合がスケジューリングに考慮される優先順位に基づいたアップリンクのスケジューリング方式の流れ図である。
【図８Ａ】ダウンリンクデータ伝送のための、基地局及び２つの端末のブロック図である。
【図８Ｂ】アップリンクデータ伝送のための、基地局及び２つの端末のブロック図である。
【図９】送信機装置の実施形態のブロック図である。
【図１０Ａ】連続除去受信機処理を使用しない受信機装置の実施形態のブロック図である。
【図１０Ｂ】連続除去受信機処理を使用する受信機装置の実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【０２８４】
１００…ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム、１０４…基地局、１０６ａ〜１０６ｈ…端末、
９１０ａ〜９１０ｎ…チャネルデータプロセッサ、
１０００ａ、１０００ｂ…受信機装置、１０２０…ＲＸデータプロセッサ、
１０５０ａ〜１０５０ｎ…受信処理段
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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