(57)【要約】ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムのためのチャネル推定および空間処理。アクセスポイントおよびユーザ端末において、送信／受信チェーンの応答における差分に対処するために較正を実行してもよい(５１２)。通常操作中に、ＭＩＭＯパイロットは第１リンク（５２２）上に送信され、第１リンクチャネル応答の推定を派生するために使用される(５２４)。第１リンクチャネル応答は、分解され、特異値の対角行列を得る。第１ユニタリ行列は、第１リンクの左固有ベクトルと第２リンクの右固有ベクトルの両方を含む(５２６)。スチアドリファレンスは、第１ユニタリ行列内の固有ベクトルを用いて第２リンク上に送信され(５３０)、処理され対角行列を得る。第２ユニタリ行列は、第２リンクの左固有ベクトルと第１リンクの右固有ベクトルの両方を含む(５３２)。各ユニタリ行列は、両方のリンクを介したデータ送受信のために空間処理を実行するために使用してもよい（５４０、５４２、５５０、５５２）。
2006504341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記を具備する、無線時分割二重化多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて空間処理を実行するための方法：
第１のリンクを介して受信した第１の送信を処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信したデータ送信の両方のための空間処理のために使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得る；および
前記第２のリンク上への送信前に少なくとも１つの固有ベクトルを有した第２の送信のための空間処理を実行する。
【請求項２】
少なくとも１つの固有ベクトルを有した前記第１のリンクを介して受信した第３の送信に対して空間処理を実行することをさらに具備する、請求項１の方法。
【請求項３】
前記第１の送信は、前記第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードで受信したスチアドパイロットである、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第１の送信は、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信から構成されるＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項１の方法。
【請求項５】
第１の送信を処理することは、前記ＭＩＭＯパイロットに基づいて前記第１のリンクのためのチャネル応答推定値を得ること、および前記チャネル応答推定値を分解して前記第１リンクおよび第２リンクのための空間処理のために使用可能な複数の固有ベクトルを得ることを含む、請求項４の方法。
【請求項６】
前記第１のリンクのための前記チャネル応答推定値は、特異値分解を用いて分解される、請求項５の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの固有ベクトルを有するパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードに関する送信のためのスチアドパイロットを発生することをさらに具備する、請求項４の方法。
【請求項８】
前記第２の送信は、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの１つの固有モードで送信するために１つの固有ベクトルで空間的に処理される、請求項１の方法。
【請求項９】
前記第２の送信は、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの１つの固有モードでの送信のために正規化された固有ベクトルで空間的に処理される、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記第１の送信は、前記第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの１つの固有モードのための正規化された固有ベクトルで発生されたスチアドパイロットであり、前記正規化された固有ベクトルは、同じ大きさを有する複数のエレメントを含み、前記第１のリンクおよび第２のリンクのための空間処理に使用可能な１つの固有ベクトルが得られる、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記第１のリンクのためのチャネル応答推定値が前記第２のリンクのためのチャネル応答推定値と相互関係を表すように前記第１のリンクおよび第２のリンクを較正することをさらに具備する、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記較正は、前記第１および第２のリンクのための前記チャネル応答推定値に基づいて前記第１のリンクのための補正因子を得ること、および前記第１および第２のリンクのための前記チャネル応答推定値に基づいて前記第２のリンクのための補正因子を求めることを含む、請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記ＴＤＤ  ＭＩＭＯ通信システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、前記第１の送信のための処理および前記第２の送信のための前記空間処理は複数のサブバンドの各々に対して実行される、請求項１の方法。
【請求項１４】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ)通信システム：
第１のリンクを介して受信した第１の送信を処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信したデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得る手段；および
前記第２のリンク上に送信する前に前記少なくとも１つの固有ベクトルを有した第２の送信に対して空間処理を実行する手段。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの固有ベクトルを有する前記第１のリンクを介して受信した第３の送信に対して、空間処理を実行し、前記第３の送信のためのデータシンボルを回復する手段。
【請求項１６】
前記第１の送信は、前記第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードで受信したスチアドパイロットである、請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記第１の送信は、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信から構成されるＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項１４の装置。
【請求項１８】
前記ＭＩＭＯパイロットに基づいて前記第１のリンクのためのチャネル応答推定値を得る手段；および
前記チャネル応答推定値を分解して、前記第１および第２リンクのための空間処理に使用可能な複数の固有ベクトルを得る手段をさらに具備する、請求項１７の装置。
【請求項１９】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システム：
第１のリンクを介して受信した第１の送信を処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得るように機能的に作用するコントローラ；および
前記第２のリンク上への送信の前に少なくとも１つの固有ベクトルを有する第２の送信のための空間処理を実行するように機能的に作用する送信空間プロセッサ。
【請求項２０】
少なくとも１つの固有ベクトルを有する前記第１のリンクを介して受信した第３の送信に対して空間処理を実行し、前記第３の送信のためのデータシンボルを回復するように機能的に作用する受信空間プロセッサをさらに具備する、請求項１９の装置。
【請求項２１】
前記第１の送信は、前記第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードで受信したスチアドパイロットである、請求項１９の装置。
【請求項２２】
前記第１の送信は、複数の送信アンテナから送信された複数の送信から構成されるＭＩＭＯパイロットであり、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項１９の装置。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記ＭＩＭＯパイロットに基づいて前記第１のリンクのためのチャネル応答推定値を得る、および前記チャネル応答推定値を分解して前記第１および第２のリンクのための空間処理に使用可能な複数の固有ベクトルを得るように機能的に作用する、請求項２２の装置。
【請求項２４】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力通信システムにおける空間処理を実行する方法：
第１のリンクを介して受信したＭＩＭＯパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信したデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な複数の固有ベクトルを得る、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備する；
および各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である；
前記複数の固有ベクトルを有する前記第１のリンクを介して受信した第１のデータ送信に対して空間処理を実行し前記第１のデータ送信のためのデータシンボルを回復する；
および前記第２のリンク上に送信する前に前記複数の固有ベクトルを有する第２のデータ送信のための空間処理を実行する。
【請求項２５】
前記固有ベクトルの少なくとも１つを備えたパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードで送信するためのスチアドパイロットを発生することをさらに具備する、請求項２４の方法。
【請求項２６】
較正を実行して補正因子を得る；および
前記第２のリンク上に送信する前に前記補正因子を有する前記第２のデータ送信を拡大縮小する、請求項２４の方法。
【請求項２７】
前記ＴＤＤ  ＭＩＭＯ通信システムは、直交周波数分割多重を利用し、前記空間処理は、複数のサブバンドの各々に対して実行される、請求項２４の方法。
【請求項２８】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置：
第１のリンクを介して受信したＭＩＭＯパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な複数の固有ベクトルを得る手段、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備し、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である；
最初のデータ伝送用データシンボルを回復するために多くの固有ベクトルとの最初のリンクによって受信された最初のデータ伝送上で空間の処理を行なうための手段；および
送信に先立って多くの固有ベクトルを備えた第２のデータ伝送のための空間の処理を介して行なうために第２のリンクを意味する。
【請求項２９】
前記固有ベクトルの少なくとも１つを有したパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルのための少なくとも１つの固有モードで送信するためのスチアドパイロットを発生する手段をさらに具備する、請求項２８の装置。
【請求項３０】
較正を実行して補正因子を得る手段；および
前記第２のリンク上に送信する前に前記補正因子を有した前記第２のデータ送信を拡大縮小する手段をさらに具備する、請求項２８の装置。
【請求項３１】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける装置：
第１のリンクを介して受信したＭＩＭＯパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な複数の固有ベクトルを得るように機能的に作用するコントローラ、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備し、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である；
前記複数の固有ベクトルを有した前記第１のリンクを介して受信した第１のデータ送信に対して空間処理を実行し、前記第１のデータ送信のためのデータシンボルを回復するように機能的に作用する受信空間処理；および
前記第２リンク上に送信する前に前記複数の固有ベクトルを有した第２データ送信のための空間処理を実行するように機能的に作用する送信空間プロセッサ。  
【請求項３２】
前記送信空間プロセッサは、さらに前記固有ベクトルの少なくとも一つを有したパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記第２のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも一つの固有モードで送信するためにスチアドパイロットを発生するように機能的に作用する、請求項３１の装置。
【請求項３３】
前記コントローラは、さらに較正を実行し、補正因子を得るように機能的に作用し、前記送信空間プロセッサはさらに、前記第２のリンク上に送信する前に前記補正因子で前記第２のデータ送信を拡大縮小するように機能的に作用する、請求項３１記載の装置。
【請求項３４】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システム：
第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードを介して受信した最初のスチアドパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信と、第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得る；
前記少なくとも１つの固有ベクトルにおいて、前記第１のリンクを介して受信した第１のデータ送信に対して空間処理を実行する；および
前記第２のリンク上への送信の前に前記少なくとも１つの固有ベクトルを有した第２のデータ送信のための空間処理を実行する。
【請求項３５】
前記第２のリンク上に送信するためのＭＩＭＯパイロットを発生することをさらに具備し、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備し、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項３４の方法。
【請求項３６】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力通信システムにおける装置：
第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードを介して受信したスチアドパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信と、第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得る手段；
少なくとも１つの固有ベクトルを有した第１のリンクを介して受信した第１のデータ送信に対して空間処理を実行する手段；および
前記第２のリンク上に送信する前に前記少なくとも１つの固有ベクトルを有する第２のデータ送信のための空間処理を実行する手段。
【請求項３７】
前記第２のリンク上に送信するためのＭＩＭＯパイロットを発生する手段をさらに具備し、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備し、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項３６の装置。
【請求項３８】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システム：
第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードを介して受信したスチアドパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信と、第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得るように機能的に作用するコントローラ；
前記少なくとも１つの固有ベクトルを有した前記第１のリンクを介して受信した第１のデータ送信に対して空間処理を実行するように機能的に作用する受信空間プロセッサ；および
前記第２のリンク上に送信する前に、前記少なくとも１つの固有ベクトルを有した第２のデータ送信のための空間処理を実行するように機能的に作用する送信空間プロセッサ。
【請求項３９】
前記送信空間プロセッサは、さらに、前記第２のリンク上に送信するためのＭＩＭＯパイロットを発生するように機能的に作用し、前記ＭＩＭＯパイロットは、複数の送信アンテナから送信された複数のパイロット送信を具備し、各送信アンテナからの前記パイロット送信は、前記ＭＩＭＯパイロットの受信器により識別可能である、請求項３８の装置。
【請求項４０】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システムにおいて空間処理を実行する方法：
ＭＩＭＯチャネルの１つの固有モードのための正規化された固有ベクトルを有したパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記ＭＩＭＯチャネルの前記１つの固有モードを介して送信するための第１のスチアドパイロットを発生する、前記正規化された固有ベクトルは、同じ大きさの複数のエレメントを含む；および
前記ＭＩＭＯチャネルの１つの固有モードで送信する前に前記正規化された固有ベクトルを有するデータシンボルに対して空間処理を実行する。
【請求項４１】
前記１つの固有モードのための非正規化された固有ベクトルを有するパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記ＭＩＭＯチャネルの前記１つの固有モードを介して送信するための第２のスチアドパイロットを発生することをさらに具備する、請求項４０の方法。
【請求項４２】
下記を具備する、無線時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）通信システムにおいて空間処理を実行する方法：
第１のリンクを介して受信した第１の送信を処理し、複数のサブバンドの各々のための固有ベクトルの行列を得る、固有ベクトルの複数の行列は、前記複数のサブバンドに対して得られ、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能である；および
前記第２のリンク上に送信する前に固有ベクトルの前記複数の行列を有する第２の送信のための空間処理を実行する。
【請求項４３】
前記固有ベクトルに関連するチャネル利得に基づいて各行列における固有ベクトルを順番付けすることをさらに具備する、請求項４２の方法。
【請求項４４】
前記第２の送信は、少なくとも１つの広帯域固有モードで送信され、前記複数の行列における固有ベクトルのセットに関連する各広帯域固有モードは、前記順番付けの後同じ順番を有する、請求項４３の方法。
【請求項４５】
下記を具備する、時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システムにおける無線チャネルを推定する方法：
第１のリンクを介して受信したパイロット送信を処理し、前記第１のリンクのためのチャネル応答推定値を得る；および
前記チャネル応答推定値を分解し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信および第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な固有ベクトルの行列を得る。
【請求項４６】
下記を具備する、時分割二重化(ＴＤＤ）多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システムにおける無線チャネルを推定する方法：
第１のリンクのためのＭＩＭＯチャネルの少なくとも１つの固有モードでスチアドパイロットを受信する；および
前記受信したスチアドパイロットを処理し、前記第１のリンクを介して受信したデータ送信と、第２のリンクを介して送信されたデータ送信の両方のための空間処理に使用可能な少なくとも１つの固有ベクトルを得る。
【請求項４７】
前記処理は、前記スチアドパイロットを発生するために使用されるパイロットシンボルによる変調を除去するために前記受信したスチアドパイロットを復調することを含み、前記復調されたスチアドパイロットを処理して前記少なくとも１つの固有ベクトルを得る、請求項４６の方法。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの固有ベクトルは、最小平均二乗誤差(ＭＭＳＥ）技術に基づいて得られる、請求項４６の方法。
【請求項４９】
複数の固有ベクトルが得られ、互いに直交するように強制される、請求項４６の方法。
【請求項５０】
下記を具備する、アクセスポイントとユーザ端末を含む無線通信システムにおいて、データ処理を実行する方法：
前記アクセスポイントと前記ユーザ端末との間で、第１のリンクおよび第２のリンクを含む１つ以上の通信リンクを較正し、較正された第１のリンクおよび較正された第２のリンクを形成する；
前記較正された第１のリンク上に送信された１つ以上のパイロットに基づいて前記較正された第１のリンクのためのチャネル応答推定値を得る；および
前記チャネル応答推定値を分解し、前記１つ以上の通信リンクの空間処理に使用可能な１つ以上の固有ベクトルを得る。
【請求項５１】
較正は、下記を具備する請求項５０の方法：
前記１つ以上の通信リンクのためのチャネル応答の推定値に基づいて補正因子の１つ以上のセットを決定する；および
前記１つ以上の補正因子を前記第１および第２のリンクに適用して前記較正された第１および第２のリンクを形成する。
【請求項５２】
前記較正された第１のリンクのための前記チャネル応答推定値を分解することにより得られる前記１つ以上の固有ベクトルを用いて前記第１および第２のリンク上のデータ送信のための空間処理を実行することをさらに具備する、請求項５０の方法。
【請求項５３】
空間処理を実行することは、前記１つ以上の固有ベクトルを用いて前記第２のリンク上にスチアドリファレンスを送信することを具備する、請求項５２の方法。
【請求項５４】
前記１つ以上の固有ベクトルを有する１つ以上のパイロットシンボルに対して空間処理を実行し前記スチアドリファレンスを発生することをさらに具備する、請求項５３の方法。
【請求項５５】
下記を具備する、アクセスポイント、およびユーザー端末を含む無線通信システムにおけるデータ処理を実行する装置：
前記アクセスリンクと前記ユーザ端末との間の第１のリンクおよび第２のリンクを含む１つ以上の通信リンクを較正し、較正された第１のリンクおよび較正された第２のリンクを形成する手段；
前記較正された第１のリンクに送信された１つ以上のパイロットに基づいて前記較正された第１のリンクのためにチャネル応答推定値を得る手段；および
前記チャネル応答推定値を分解し、前記１つ以上の通信リンクの空間処理に使用可能な１つ以上の固有ベクトルを得る手段。
【請求項５６】
較正は、前記１つ以上の通信リンクのためのチャネル応答の推定値に基づいて補正因子の１つ以上のセットを決定する手段と；および
前記補正因子の１つ以上のセットを前記第１おおよび第２のリンクに適用し、前記較正された第１および第２のリンクを形成する手段を具備する、請求項５５の装置。
【請求項５７】
さらに、前記較正された第１のリンクのための前記チャネル応答推定値を分解することから得られる前記１つ以上の固有ベクトルを用いて前記第１および第２のリンク上にデータ送信するために空間処理を実行することをさらに具備する請求項５５の装置。
【請求項５８】
空間処理を実行することは、前記１つ以上の固有ベクトルを用いて前記第２のリンク上にスチアドリファレンスを送信することを具備する、請求項５７の装置。
１つ以上の固有ベクトルを使用して、第２のリンク上の操縦された参照を送信すること。
【請求項５９】
前記１つ以上の固有ベクトルを用いて１つ以上のパイロットシンボルに対して空間処理を実行し、前記スチアドリファレンスを発生することをさらに具備する、請求項５８の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９に基づく優先権主張
この出願は、この出願の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、すべてが２００２年１０月２５日に出願された、
「ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムのためのチャネル推定および空間処理」(Channel Estimation and Spatial Processing for TDD MIMO)というタイトルの米国仮出願シリアル番号６０／４２１，４２８、「時分割デュプレックス通信システムのためのチャネル較正」(Channel Calibration for a Time Division Duplexed Communication System)というタイトルの米国仮出願シリアル番号６０／４２１，４６２、および「ＭＩＭＯ  ＷＬＡＮシステム」(MIMO WLAN System)というタイトルの米国仮出願シリアル番号６０／４２１，３０９の利益を主張する。
【０００２】
この発明は一般にデータ通信に関し、特に時間分割デュプレックス（ＴＤＤ）複数入力−複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてチャネル推定と空間処理を実行するための技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＭＩＭＯシステムはデータ送信のために複数(ＮT）の送信アンテナと複数(ＮR）の受信アンテナを採用する。ＮTの送信アンテナとＮRの受信アンテナにより形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮSの独立したチャネルに分解してもよい。この場合、ＮS≦min｛ＮT,ＮR}である。ＮSの独立チャネルの各々はまた空間サブチャネルまたはＭＩＭＯチャネルの固有モードと呼ばれ、次元に相当する。複数の送信および受信アンテナによって作られたさらなる次元が利用されるなら、ＭＩＭＯシステムは、改良された性能（例えば、増大した送信能力)を提供することができる。
【０００４】
ＭＩＭＯチャネルのＮSの固有モードの１つ以上にデータを送信するために、受信器において、および一般的には送信器においても空間処理を実行する必要がある。ＮTの送信アンテナから送信されたデータストリームは、受信アンテナにおいて互いに干渉する。データストリームが個々に回復することができるように、空間処理は、受信器において、データストリームを分離しようと試みる。
【０００５】
空間処理を実行するために、送信器と受信器との間のチャネル応答の正確な推定が一般的に必要である。ＴＤＤ方式の場合、アクセスポイントとユーザー端末との間のダウンリンク（すなわち、フォワードリンク）およびアップリンク（すなわち、リバースリンク）は両方とも、同じ周波数帯域を共有する。この場合、アクセスポイントとユーザ端末において送信および受信チェーンにおける差分に対処するために（以下に記載されるように)較正が行われた後に、ダウンリンクチャネル応答とアップリンクチャネル応答は互いに相互関係を表すように仮定してもよい。すなわち、Ｈが、アンテナアレイＡからアンテナアレイＢへのチャネル応答行列を表すなら、相互チャネルは、アレイＢからアレイＡへの結合はＨTにより与えられ、この場合ＭTは、Ｍの転置を示す。
【０００６】
ＭＩＭＯシステムのためのチャネル推定および空間処理は、典型的にはシステムリソースの大部分を消費する。したがって、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムにおいて、チャネル推定および空間処理を効率的に実行する技術のための技術的必要性がある。
【発明の概要】
【０００７】
ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムにおいて、効率的な方法で、チャネル推定および空間処理を実行するための技術がここに提供される。ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムの場合、相互のチャネル特性は送信器と受信器の両方においてチャネル推定および空間処理を簡単化するために利用することができる。最初に、システム内のアクセスポイントおよびユーザー端末は、較正を実行し、送信チェーンおよび受信チェーンの応答内の差分を決定して、差分に対処するために使用される補正因子を得るようにしてもよい。補正因子が適用された「較正された」チャネルが相互関係を表すことを保証するために較正を実行してもよい。このように、第１リンクのために派生された推定に基づいて第２リンクのより正確な推定を得てもよい。
【０００８】
通常動作期間に、ＭＩＭＯパイロットは（例えば、アクセスポイントにより)第１リンク（例えば、ダウンリンク)上に送信され第１リンクのためのチャネル応答の推定を派生するために使用される。次に、チャネル応答推定は、（例えば、特異値分解を用いて、ユーザ端末によって)分解され、特異値の対角行列を得てもよい。そして第１ユニタリ行列は、第１リンクの左固有ベクトルと第２リンク（例えば、アップリンク)の右固有ベクトルの両方を含む。従って、第１ユニタリ行列は、第１リンク上で受信されたデータ送信に対して、並びに第２リンク上に送信されるデータ送信に対して空間処理を実行するように使用してもよい。
【０００９】
スチアドリファレンス(steered reference)は、第１ユニタリ行列内に固有ベクトルを用いて第２リンク上に送信してもよい。スチアドリファレンス（またはスチアドパイロット)は、データ送信のために使用される固有ベクトルを用いて特定の固有モード上に送信されるパイロットである。次に、このスチアドリファレンスは（例えば、アクセスポイントにより)処理され対角行列を得てもよい。そして、第２ユニタリ行列は、第２リンクの左固有ベクトルと第１リンクの右固有ベクトルの両方を含む。従って、第２のユニタリ行列を用いて第２リンク上で受信したデータ送信並びに第１リンク上に送信すべきデータ送信に対して空間処理を実行してもよい。
【００１０】
この発明の種々の観点および実施形態は以下に詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の種々の観点および特徴は、以下の図面と共に以下に記載される。
【００１２】
図１は、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステム１００におけるアクセスポイント１１０およびユーザ端末１５０の一実施形態のブロック図である。アクセスポイント１１０はデータ送信／受信のためのＮapの送信／受信アンテナを備え、ユーザ端末１５０はＮutの送信／受信アンテナを備えている。
【００１３】
ダウンリンク上で、アクセスポイント１１０において、送信(ＴＸ）データプロセッサ１１４は、データソース１１２からトラヒックデータ（すなわち、情報ビット)を受信し、コントローラ１３０からシグナリングおよび他のデータを受信する。ＴＸデータプロセッサ１１４は、データをフォーマット化し、符号化し、インターリーブし、および変調（すなわち、シンボルマッピング)し、変調シンボルを供給する。ＴＸ空間プロセッサ１２０はＴＸデータプロセッサ１１４から変調シンボルを受信し、空間処理を実行して、各アンテナに対して１つのストリームの割り合いで、Ｎapの送信シンボルのストリームを供給する。また、ＴＸ空間プロセッサ１２０は、必要に応じて（例えば、較正および通常動作のために)パイロットシンボルにおいて多重化する。
【００１４】
（送信チェーンを含む)各変調器(ＭＯＤ）１２２は、それぞれの送信シンボルストリームを受信して処理し、対応するダウンリンク変調された信号を供給する。次に、変調器１２２ａ乃至１２２ａｐからのＮapのダウンリンク変調された信号は、それぞれＮapのアンテナ１２４ａ乃至１２４ａｐから送信される。
【００１５】
ユーザー端末１５０において、Ｎutのアンテナ１５２ａ乃至１５２ｕｔは、送信されたダウンリンク変調された信号を受信し、各アンテナは、受信した信号をそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）１５４に供給する。（受信チェーンを含む)各復調器１５４は、変調器１２２において実行される処理と相補的な処理を実行し、受信シンボルを供給する。次に、受信(ＲＸ）プロセッサ１６０は、すべての復調器１５４ａ乃至１５４ｕｔからの受信シンボルに空間処理を実行し、回復されたシンボルを供給する。回復されたシンボルは、アクセスポイントにより送信された変調シンボルの推定値である。ＲＸデータプロセッサ１７０はさらに回復されたシンボルを処理し（例えば、シンボルデマッピング、デインターリーブ、およびデコード）、復号されたデータを供給する。復号されたデータは、回復されたトラヒックデータ、シグナリング、等を含んでいてもよい。これらは、記憶のためにデータシンク１７２に供給されてもよくおよび／またはさらなる処理のためにコントローラ１８０に供給されてもよい。
【００１６】
アップリンクのための処理はダウンリンクのための処理と同じであってもよいし、異なっていてもよい。データおよびシグナリングは、ＴＸデータプロセッサにより処理され（例えば、符号化され、インターリーブされ、および変調される)、さらにＴＸ空間プロセッサ１９０により空間的に処理される。ＴＸ空間プロセッサ１９０は、必要に応じて（例えば、較正および通常の動作のため)パイロットシンボルにおいて多重化する。ＴＸ空間プロセッサ１９０からのパイロットおよび送信シンボルは、変調器１５４ａ乃至１５４ｕｔによりさらに処理され、Ｎutのアップリンク変調された信号を発生する。次に、このアップリンク変調された信号は、アンテナ１５２ａ乃至１５２ｕｔを介してアクセスポイントに送信される。
【００１７】
アクセスポイント１１０において、アップリンク変調された信号は、ユーザ端末において実行された処理と相補的な方法で、アンテナ１２４ａ乃至１２４ａｐにより受信され、復調器１２２ａ乃至１２２ａｐにより復調され、およびＲＸ空間プロセッサ１４０およびＲＸデータプロセッサ１４２により処理される。アップリンクのために復号されたデータは、記憶のためにデータシンク１４４に供給されてもよいし、および／またはさらなる処理のためにコントローラ１３０に供給されてもよい。
【００１８】
コントローラー１３０および１８０は、それぞれアクセスポイントとユーザー端末で種々の処理装置の動作を制御する。メモリユニット１３２および１８２は、それぞれコントローラ１３０および１８０により使用されるデータおよびプログラムコードを記憶する。
【００１９】
１．較正
ＴＤＤシステムの場合、ダウンリンクとアップリンクは、同じ周波数帯域を共有するので、ダウンリンクチャネル応答とアップリンクチャネル応答との間に高度の相関が通常存在する。したがって、ダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答行列は互いに相互に関係を表す（すなわち、転置)であると仮定してもよい。しかしながら、アクセスポイントにおける送信／受信チェーンの応答は、ユーザー端末における送信／受信チェーンの応答と一般的に等しくない。改良された性能のために、差分を決定し較正を介して対処してもよい。
【００２０】
図２Ａは、この発明の一実施形態に従う、アクセスポイント１１０とユーザ端末１５０における送信チェーンおよび受信チェーンのブロック図を示す。ダウンリンクの場合、アクセスポイント１１０において、（「送信」ベクトルｘdnにより示される)シンボルは、送信チェーン２１４により処理されＮapアンテナ１２４からＭＩＭＯチャネル上に送信される。ユーザー端末１５０において、ダウンリンク信号はＮutのアンテナ１５２により受信され、受信チェーン２５４により処理され、（「受信」ベクトルｒdnにより示される)受信シンボルを供給する。アップリンクの場合、ユーザ端末１５０において、（送信ベクトルｘupにより示される)シンボルは、送信チェーン２６４により処理され、Ｎutアンテナ１５２からＭＩＭＯチャネル上に送信される。アクセスポイント１１０において、アップリンク信号は、Ｎapアンテナ１２４により受信され、受信チェーン２２４により処理され（受信ベクトルｒupにより示される)受信シンボルを供給する。
【００２１】
ダウンリンクの場合、（雑音が無い場合に)ユーザ端末において受信ベクトルｒdnは、以下のように表してもよい。
【数１】
2006504341.tif 000003
【００２２】
但し、ｘdnは、ダウンリンクのためのＮapのエントリを有する送信ベクトルである。
【００２３】
ｒdnは、Ｎutのエントリを有する受信ベクトルである。Ｔapは、アクセスポイントにおいて、Ｎapのアンテナのための送信チェーンに関連する複素利得のためのエントリを有するＮap×Ｎapの対角行列である。Ｒutは、ユーザ端末においてＮutのアンテナのための受信チェーンに関連する複素利得のためのエントリを有するＮut×Ｎutの対角行列である。Ｈは、ダウンリンクのためのＮut×Ｎapのチャネル応答行列である。送信／受信チェーンおよびＭＩＭＯチャネルの応答は、一般的に周波数の関数である。簡単にするために、以下の導出に対して、フラットフェージングチャネル（すなわち、フラット周波数応答を有する)が仮定される。
【００２４】
アップリンクの場合、（雑音が無い場合に)アクセスポイントにおいて、受信ベクトルｒupは、以下のように表してもよい。
【数２】
2006504341.tif 000004
【００２５】
但し、ｘupは、アップリンクのためのＮutのエントリを有する送信ベクトルである。ｒupはＮapのエントリを有する受信ベクトルである。Ｔutは、ユーザ端末においてＮutのアンテナのための送信チェーンに関連する複素利得のためのエントリを有するＮut×Ｎutの対角行列である。Ｒapは、アクセスポイントにおいて、Ｎapのアンテナのための受信チェーンに関連する複素利得のためのエントリを有するＮap×Ｎapの対角行列である。
【００２６】
ＨTは、アップリンクのためのＮap×Ｎutのチャネル応答行列である。
【００２７】
方程式（１）および(２)から、適用可能な送信チェーンおよび受信チェーンの応答を含む「実効的」なダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答は、以下のように表してもよい。
【数３】
2006504341.tif 000005
【００２８】
式(３)に示すように、アクセスポイントにおける送信／受信チェーンの応答がユーザ端末における送信／受信チェーンの応答に等しくなければ、実効的なダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答は互いに相互関係を表さない。すなわち、
【数４】
2006504341.tif 000006
【００２９】
である。
【００３０】
方程式セット（３）中の２つの方程式を組み合わせることにより、以下の関係を得てもよい。
【数５】
2006504341.tif 000007
【００３１】
方程式(４)を再整理すると、以下が得られる。
【数６】
2006504341.tif 000008
【００３２】
但し、
【数７】
2006504341.tif 000009
【００３３】
である。なぜならば、Ｔut、Ｒut、Ｔap、およびＲapは対角行列であり、ＫapおよびＫutも対角行列だからである。方程式(５)は、以下のように表してもよい。
【数８】
2006504341.tif 000010
【００３４】
行列ＫapおよびＫutは、アクセスポイントおよびユーザ端末において、送信／受信チェーン内の差分に対処することができる「補正因子」を含むものとして見てもよい。従って、方程式(５)に示すように、一方のリンクのためのチャネル応答は、他方のリンクのためのチャネル応答により表すことができるであろう。
【００３５】
行列ＫapおよびＫutを決定するために較正を行ってもよい。一般的には、真のチャネル応答Ｈおよび送信／受信チェーン応答は知られておらず、またそれらは、正確にまたは容易に解明することができない。その代わり、実効的なダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答ＨdnおよびＨupは、それぞれダウンリンクおよびアップリンク上に送信されたＭＩＭＯパイロットに基づいて推定してもよい。ＭＩＭＯパイロットの発生と使用は、上述の米国特許出願シリアル番号６０／４２１，３０９に詳細に記載されている。
【００３６】
補正行列
【数９】
2006504341.tif 000011
【００３７】
と呼ばれる行列ＫapおよびＫutの推定値は、行列比計算および最小平均２乗誤差(ＭＭＳＥ）計算を含む種々の方法でダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答推定値
【数１０】
2006504341.tif 000012
【００３８】
に基づいて導き出してもよい。行列比計算の場合、（Ｎut×Ｎap)行列Ｃは、アップリンクおよびダウンリンクチャネル応答の比として以下のように最初に計算される。
【数１１】
2006504341.tif 000013
【００３９】
但し、比はエレメントごとに取られる。従って、Ｃの各エレメントは以下のように計算してもよい。
【数１２】
2006504341.tif 000014
【００４０】
但し、
【数１３】
2006504341.tif 000015
【００４１】
は、それぞれ
【数１４】
2006504341.tif 000016
【００４２】
の（ｉ、ｊ)番目のエレメントであり、ｃi,jはＣの（ｉ，ｊ）番目のエレメントである。
【数１５】
2006504341.tif 000017
【００４３】
のＮapの対角行列のみを含む、アクセスポイントの補正行列
【数１６】
2006504341.tif 000018
【００４４】
はＣの正規化された行の平均に等しくなるように定義してもよい。Ｃ，ｃiの各行は、行の各エレメントを行の第１エレメントで割ることにより正規化され、対応する正規化された行
【数１７】
2006504341.tif 000019
【００４５】
を得る。従って、
【数１８】
2006504341.tif 000020
【００４６】
がＣのｉ番目の行なら、正規化された行
【数１９】
2006504341.tif 000021
【００４７】
は以下のように表してもよい。
【数２０】
2006504341.tif 000022
【００４８】
従って、補正ベクトル
【数２１】
2006504341.tif 000023
【００４９】
は、ＣのＮutの正規化された行の平均に等しく設定され、以下のように表してもよい。
【数２２】
2006504341.tif 000024
【００５０】
正規化のために、
【数２３】
2006504341.tif 000025
【００５１】
の第１エレメントは１である。Ｎutの対角エレメント
【数２４】
2006504341.tif 000026
【００５２】
のみを含む、ユーザ端末
【数２５】
2006504341.tif 000027
【００５３】
のための補正ベクトル
【数２６】
2006504341.tif 000028
【００５４】
はＣの正規化された列の逆数の平均に等しくなるように定義してもよい。Ｃ，ｃjの各列は、Ｋapj,jとして示されるベクトル
【数２７】
2006504341.tif 000029
【００５５】
のｊ番目のエレメントで列の各エレメントを拡大縮小することにより最初に正規化され、対応する正規化された列
【数２８】
2006504341.tif 000030
【００５６】
を得る。従って
【数２９】
2006504341.tif 000031
【００５７】
がＣのｊ番目の列であるなら、正規化された列
【数３０】
2006504341.tif 000032
【００５８】
は以下のように表してもよい。
【数３１】
2006504341.tif 000033
【００５９】
従って、補正ベクトル
【数３２】
2006504341.tif 000034
【００６０】
は、ＣのＮapの正規化された列の逆数の平均に等しく設定され、以下のように表してもよい。
【数３３】
2006504341.tif 000035
【００６１】
但し、正規化された列
【数３４】
2006504341.tif 000036
【００６２】
の転置は、エレメントに関して実行される。較正は、それぞれアクセスポイントおよびユーザ端末に対して、補正ベクトル
【数３５】
2006504341.tif 000037
【００６３】
または対応する補正行列
【数３６】
2006504341.tif 000038
【００６４】
を供給する。補正行列
【数３７】
2006504341.tif 000039
【００６５】
のためのＭＭＳＥ計算は、上述した米国特許出願シリアル番号６０／４２１，４６２に詳細に記載される。図２Ｂは、この発明の一実施形態に従って、アクセスポイントとユーザ端末における送信／受信チェーンにおける差分に対処するための補正行列のアプリケーションを図解する。ダウンリンク上で、送信ベクトルｘdnは、最初にユニット２１２により行列
【数３８】
2006504341.tif 000040
【００６６】
と乗算される。ダウンリンクのための送信チェーン２１４と受信チェーン２５４により次の処理は図２Ａに示すように同じである。同様に、アップリンク上において、送信ベクトルｘupは、ユニット２６２により行列
【数３９】
2006504341.tif 000041
【００６７】
と最初に乗算される。この場合も先と同様に、アップリンクのための送信チェーン２６４と受信チェーン２２４により次の処理は、図２Ａに示すように同じである。
【００６８】
それぞれユーザー端末とアクセスポイントによって観察される、「較正された」ダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答は、以下のように表してもよい。
【数４０】
2006504341.tif 000042
【００６９】
但し、
【数４１】
2006504341.tif 000043
【００７０】
は、方程式(６)における「真」の較正されたチャネル応答式の推定値である。方程式(６)および(１０)から、
【数４２】
2006504341.tif 000044
【００７１】
であることがわかる。関係式
【数４３】
2006504341.tif 000045
【００７２】
の精度は、推定値
【数４４】
2006504341.tif 000046
【００７３】
の推定値に依存し、この推定値は、次には、ダウンリンクおよびアップリンクチャネル応答推定値
【数４５】
2006504341.tif 000047
【００７４】
の品質に依存する。上に示すように、送信／受信チェーンが較正されると、一方のリンク（例えば、
【数４６】
2006504341.tif 000048
【００７５】
)に対して得られる較正されたチャネル応答推定値は、他方のリンク（例えば、
【数４７】
2006504341.tif 000049
【００７６】
)に対して得られる較正されたチャネル応答の推定値として使用してもよい。
【００７７】
ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムのための較正は、上述した米国特許出願シリアル番号６０／４２１，３０９および米国特許出願シリアル番号６０／４２１，４６２に詳細に記載されている。
【００７８】
２．空間処理
［００４０］ＭＩＭＯシステムの場合、データは、ＭＩＭＯチャネルの１つ以上の固有モード上に送信してもよい。空間多重化モードは、複数の固有モード上のデータ送信をカバーするように定義してもよく、ビームステアリングモードは、単一の固有モード上のデータ送信をカバーするように定義してもよい。両方の動作モードは、送信器と受信器において空間処理を必要とする。
【００７９】
ここに記載されるチャネル推定技術および空間処理技術は、ＯＦＤＭを伴う場合および伴わない場合にＭＩＭＯシステムに対して使用してもよい。ＯＦＤＭは、全体のシステム帯域幅を多数の（ＮFの)直交サブバンドに効率的に分割する。直交サブバンドは、周波数ビンまたはサブチャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭと伴う場合、各サブバンドは、データを変調してもよいそれぞれのサブキャリアと関連している。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステム（すなわち、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム)の場合、各サブバンドの各固有モードは、独立した送信チャネルと見てもよい。明確にするために、チャネル推定技術と空間処理技術は、ＴＤＤ  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの場合について以下に記載される。このシステムの場合、無線チャネルの各サブバンドは、相互関係を表すとみなしてもよい。
【００８０】
ダウンリンクチャネル応答とアップリンクチャネル応答との間の相関関係を利用して、ＴＤＤシステムの場合におけるアクセスポイントとユーザ端末におけるチャネル推定技術および空間処理技術を簡単にしてもよい。この簡単化は、送信／受信チェーンにおける差分に対処するために較正が実行された後で有効である。較正されたチャネル応答は、以下のように周波数の関数として表してもよい。
【数４８】
2006504341.tif 000050
【００８１】
但し、ｋは、データ送信のために使用してもよいすべてのサブバンドのセット（すなわち、「データサブバンド」)を表す。較正は、データサブバンドの各々に対して、行列
【数４９】
2006504341.tif 000051
【００８２】
が得られるように実行してもよい。あるいは、上述の米国特許出願シリアル番号６０／４２１，４６２に記載するように、較正は、すべてのデータサブバンドのサブセットのみに対して実行してもよい。この場合、「較正されていない」サブバンドのための行列
【数５０】
2006504341.tif 000052
【００８３】
は、「較正された」サブバンドのための行列を補間することにより得てもよい。
【００８４】
各サブバンドのためのチャネル応答行列Ｈ(ｋ)は、そのサブバンドのためのＮsの固有モードを得るために、「対角行列」にしてもよい。これは、チャネル応答行列Ｈ(ｋ)上で特異値分解を実行するか、または相関行列Ｈ(ｋ)上で固有値分解を実行することにより達成してもよい。これは、
【数５１】
2006504341.tif 000053
【００８５】
である。明確にするために、以下の記載において、特異値分解を使用する。
【００８６】
較正されたアップリンクチャネル応答行列、Ｈcup(ｋ)は、以下のように表してもよい。
【数５２】
2006504341.tif 000054
【００８７】
但し、Ｕap(ｋ)は、Ｈcup(ｋ)の左固有ベクトルの（Ｎap×Ｎap)ユニタリ行列である。Σ(ｋ)は、Ｈcup(ｋ)の特異値の（Ｎap×Ｎap)の対角行列である。Ｖut(ｋ)は、Ｈcup(ｋ)の右固有ベクトルの（Ｎut×Ｎut)ユニタリ行列である。ユニタリ行列は特性ＭHＭ＝Ｉにより特徴づけられる。Ｉは、単位行列である。
【００８８】
相応して、較正されたダウンリンクチャネル応答行列Ｈcdn(ｋ)は、以下のように表してもよい。
【数５３】
2006504341.tif 000055
【００８９】
但し、行列
【数５４】
2006504341.tif 000056
【００９０】
は、Ｈcdn(ｋ)のそれぞれ左および右固有ベクトルのユニタリ行列である。方程式(１２)および(１３)に示すようにそして上述の記載に基づいて、一方のリンクのための左および右固有ベクトルの行列は、他方のリンクのためのそれぞれ右および左固有ベクトルの行列の複素共役である。行列
【数５５】
2006504341.tif 000057
【００９１】
は、行列Ｖut(ｋ)の異なる形態であり、行列
【数５６】
2006504341.tif 000058
【００９２】
も行列Ｕap(ｋ)の異なる形態である。簡単にするために、以下の記載における行列Ｕap（ｋ）およびＶut(ｋ)は、種々の他の形態に言及してもよい。行列Ｕap(ｋ)およびＶut(ｋ)は、それぞれアクセスポイントおよびユーザ端末により空間処理のために使用され、添え字によってそのようなものとして示される。固有ベクトルもしばしば「ステアリング」ベクトルと呼ばれる。
【００９３】
特異値分解は、ギルバートストラング(Gilbert Strang)が書いた「線形代数学およびその応用」(Linear Algebra and Its Applications)第２版、アカデミックプレス、１９８０年というタイトルの本にさらに詳細に記載されている。
【００９４】
ユーザー端末は、アクセスポイントによって送信されたＭＩＭＯパイロットに基づいて、較正されたダウンリンクチャネル応答を推定することができる。次に、ユーザ端末は、較正されたダウンリンクチャネル応答推定値
【数５７】
2006504341.tif 000059
【００９５】
のための特異値分解を実行し、
【数５８】
2006504341.tif 000060
【００９６】
の左固有ベクトルの対角マトリクス
【数５９】
2006504341.tif 000061
【００９７】
および行列
【数６０】
2006504341.tif 000062
【００９８】
を得てもよい。
【００９９】
この特異値分解は、
【数６１】
2006504341.tif 000063
【０１００】
として与えられてもよい。但し、各行列の上のハット
【数６２】
2006504341.tif 000064
【０１０１】
は、実際の行列の推定値であることを示す。
【０１０２】
同様にアクセスポイントは、ユーザ端末により送信されるＭＩＭＯパイロットに基づいて、較正されたアップリンクチャネル応答を推定することができる。次に、アクセスポイントは、較正されたアップリンクチャネル応答推定値
【数６３】
2006504341.tif 000065
【０１０３】
に対して特異値分解を実行し、
【数６４】
2006504341.tif 000066
【０１０４】
の左固有ベクトルの対角行列
【数６５】
2006504341.tif 000067
【０１０５】
および行列
【数６６】
2006504341.tif 000068
【０１０６】
を得るようにしてもよい。この特異値分解は、
【数６７】
2006504341.tif 000069
【０１０７】
として与えられてもよい。
【０１０８】
しかしながら、相互チャネルと較正のために、特異値分解は、ユーザ端末またはアクセスポイントにより実行される必要があるのみである。ユーザ端末により実行されるなら、行列
【数６８】
2006504341.tif 000070
【０１０９】
が、ユーザ端末において、空間処理のために使用され、行列
【数６９】
2006504341.tif 000071
【０１１０】
は、直接形態（すなわち、行列
【数７０】
2006504341.tif 000072
【０１１１】
のエントリを送信することにより)、または間接形態（例えば以下に記載するスチアドリファレンスを介して)で、アクセスポイントに供給してもよい。
【０１１２】
各行列
【数７１】
2006504341.tif 000073
【０１１３】
内の特異値は、第１列が最も大きな特異値を含み、第２列が次に大きな特異値を含み、以下同様であるように順番付けしてもよい（すなわち、σ1≧σ２≧．．．σNs,
ただし、σiは、順番付けした後の
【数７２】
2006504341.tif 000074
【０１１４】
のｉ番目の列である)。
【０１１５】
各行列
【数７３】
2006504341.tif 000075
【０１１６】
のための特異値が順番づけられると、そのサブバンドのための関連するユニタリ行列
【数７４】
2006504341.tif 000076
【０１１７】
の固有ベクトル（または列)も対応して順番づけられる。「広帯域」の固有モードは、順番付けの後のすべてのサブバンドの同位の固有モードのセットとして定義してもよい（すなわち、ｍ番目の広帯域固有モードは、すべてのサブバンドのｍ番目の固有モードを含む)。各広帯域固有モードは、サブバンドのすべてのための固有ベクトルのそれぞれのセットに関連している。原理広帯域固有モードは、順序付けの後の各行列
【数７５】
2006504341.tif 000077
【０１１８】
における最大の特異値に関連する固有モードである。
【０１１９】
Ａ．アップリンク空間処理
アップリンク送信のためのユーザ端末による空間処理は、以下のように表してもよい。
【数７６】
2006504341.tif 000078
【０１２０】
但し、ｘup(ｋ)は、ｋ番目のサブバンドのためのアップリンクのための送信ベクトルである。ｓup（ｋ）は、ｋ番目のサブバンドのＮsの固有モード上で送信される変調シンボルのためのＮsのノンゼロエントリまでを有する「データ」ベクトルである。アクセスポイントにおいて受信したアップリンク送信は以下のように表してもよい。
【数７７】
2006504341.tif 000079
【０１２１】
但し、ｒup(ｋ)は、ｋ番目のサブバンドのアップリンクのための受信ベクトルである。ｎup(ｋ)は、ｋ番目のサブバンドの加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）である。方程式(１５)は以下の関係を使用する。
【数７８】
2006504341.tif 000080
【０１２２】
ユーザ端末からのアップリンク送信のための重み付けされた整合フィルタ行列Ｍap(ｋ)は以下のように表してもよい。
【数７９】
2006504341.tif 000081
【０１２３】
受信したアップリンク送信のためのアクセスポイントにおける空間処理（整合フィルタリング)は以下のように表してもよい。
【数８０】
2006504341.tif 000082
【０１２４】
但し、
【数８１】
2006504341.tif 000083
【０１２５】
は、アップリンク上でユーザ端末により送信されるデータベクトルｓup（ｋ）の推定値であり、
【数８２】
2006504341.tif 000084
【０１２６】
は、事後処理された雑音である。
【０１２７】
Ｂ．ダウンリンク空間処理
ダウンリンク送信のためのアクセスポイントによる空間処理は、以下のように表してもよい。
【数８３】
2006504341.tif 000085
【０１２８】
但し、ｘdn（ｋ）は、送信ベクトルであり、ｓdn(ｋ)はダウンリンクのためのデータベクトルである。
【０１２９】
ユーザ端末における受信したダウンリンク送信は、以下のように表してもよい。
【数８４】
2006504341.tif 000086
【０１３０】
アクセスポイントからのダウンリンクのための重み付けされた整合フィルタ行列Ｍut(ｋ)は、以下のように表してもよい。
【数８５】
2006504341.tif 000087
【０１３１】
受信したダウンリンク送信のための、ユーザ端末における空間処理（または整合フィルタリング)は、以下のように表してもよい。
【数８６】
2006504341.tif 000088
【０１３２】
表１は、データ送信および受信のためのアクセスポイントおよびユーザ端末における空間処理を要約する。
【表１】
2006504341.tif 000089
【０１３３】
上述の記載において、および表１に示すように、補正行列
【数８７】
2006504341.tif 000090
【０１３４】
は、それぞれアクセスポイントとユーザ端末において送信側に適用される。補正行列
【数８８】
2006504341.tif 000091
【０１３５】
は、他の対角行列（例えば、チャネル反転層を達成するために使用される重み行列Ｗdn(ｋ)およびＷup(ｋ)のような)と結合してもよい。しかしながら、補正行列は、送信側の代わりに受信側に適用してもよく、これはこの発明の範囲内である。
【０１３６】
図３は、この発明の一実施形態に従って、空間多重化モードのためのダウンリンクおよびアップリンクのための空間処理のブロック図である。
【０１３７】
ダウンリンクの場合、アクセスポイント１１０ｘにおける送信（ＴＸ)空間プロセッサ１２０ｘ内で、データベクトルｓdn(ｋ)、但しｋ∈Ｋは、最初にユニット３１０により行列
【数８９】
2006504341.tif 000092
【０１３８】
と乗算され、さらに、ユニット３１２により補正行列
【数９０】
2006504341.tif 000093
【０１３９】
と乗算され、送信ベクトルｘdn(ｋ)を得る。ベクトルｘdn(ｋ)、但しｋＥＫは、変調器１２２ｘ内の送信チェーン３１４により処理され、ＭＩＭＯチャネルを介してユーザ端末１５０ｘに送信される。ユニット３１０は、ダウンリンクデータ送信のための空間処理を実行する。ユーザ端末１５０ｘにおいて、ダウンリンク信号は復調器１５４ｘ内の受信チェーン３５４により処理され受信ベクトルｒdn（ｋ）、但しｋ∈Ｋを得る。ＲＸ空間プロセッサ１６０ｘ内において、受信器ベクトルｒdn(ｋ)、但しｋ∈Ｋは、最初にユニット３５６により行列
【数９１】
2006504341.tif 000094
【０１４０】
と乗算され、さらにユニット３５８により逆対角行列
【数９２】
2006504341.tif 000095
【０１４１】
により拡大縮小され、ベクトル
【数９３】
2006504341.tif 000096
【０１４２】
を得る。このベクトルは、ベクトルｓdn(ｋ)の推定値である。ユニット３５６は、ダウンリンク整合フィルタリングのための空間処理を実行する。アップリンクの場合、ユーザ端末１５０ｘにおけるＴＸ空間プロセッサ１９０ｘ内において、データベクトルｓup（ｋ)、ただしｋ∈Ｋは、最初にユニット３６０により行列
【数９４】
2006504341.tif 000097
【０１４３】
と乗算され、さらにユニット３６２により補正行列
【数９５】
2006504341.tif 000098
【０１４４】
と乗算される送信ベクトルｘup(ｋ)を得る。次に、ベクトルｘup(ｋ)、ただしｋ∈Ｋは、変調器１５４ｘ内の送信チェーン３６４により処理され、ＭＩＭＯチャネルを介してアクセスポイント１１０ｘに送信される。ユニット３６０は、アップリンクデータ送信のための空間処理を実行する。アクセスポイント１１０ｘにおいて、アップリンク信号は、復調器１２２ｘ内の受信チェーン３２４により処理され受信ベクトルｒup(ｋ)、ただしｋ∈Ｋを得る。ＲＸ空間プロセッサ１４０ｘ内において、受信ベクトルｒup(ｋ)、ただしｋ∈Ｋは最初にユニット３２６により行列
【数９６】
2006504341.tif 000099
【０１４５】
と乗算され、さらにユニット３２８により逆対角行列
【数９７】
2006504341.tif 000100
【０１４６】
によりさらに拡大縮小され、ベクトル
【数９８】
2006504341.tif 000101
【０１４７】
を得る。このベクトルは、データベクトルｓup(ｋ)の推定値である。ユニット３２６および３２８は、アップリンク整合フィルタリングのための空間処理を実行する。
【０１４８】
３．ビームステアリング
あるチャネル条件の場合、唯一の広帯域固有モード、一般的には、最良のまたは主要な広帯域固有モード上でデータを送信することがよい。他のすべての広帯域固有モードのための受信信号対雑音比(ＳＮＲｓ）が十分に質が悪く、主要な広帯域固有モード上の利用可能な送信電力のすべてを用いて改良された性能が達成されるなら、それがこの場合である。１つの広帯域固有モード上のデータ送信は、ビームフォーミングまたはビームステアリングを用いて達成してもよい。ビームフォーミングの場合、変調シンボルは、主要な広帯域固有モードに対して（すなわち、順番付けの後の
【数９９】
2006504341.tif 000102
【０１４９】
の第１列)、固有ベクトル
【数１００】
2006504341.tif 000103
【０１５０】
を用いて空間的に処理される。ビームステアリングの場合、変調シンボルは、主要な広帯域モードに対して、「正規化された」（または「飽和された」)固有ベクトル
【数１０１】
2006504341.tif 000104
【０１５１】
のセットを用いて空間的に処理される。明確にするために、ビームステアリングは、アップリンクのために以下に記載する。
【０１５２】
アップリンクの場合、主要な広帯域固有モードに対する各固有ベクトル
【数１０２】
2006504341.tif 000105
【０１５３】
は異なる大きさを有していてもよい。従って、サブバンドｋのための変調シンボルをサブバンドｋのための固有ベクトル
【数１０３】
2006504341.tif 000106
【０１５４】
のエレメントと乗算することにより得られる各サブバンドのためのあらかじめ条件づけされたシンボルは、異なる大きさを持っていてもよい。従って、アンテナごとの送信ベクトルは異なる大きさを有していてもよく、その各々は、所定の送信アンテナに対してすべてのデータサブバンドのためのあらかじめ条件づけされたシンボルを含む。各送信アンテナのための送信電力が（例えば、電力増幅器の制限により)制限されるなら、ビームフォーミングは、各アンテナに利用可能な合計電力を完全に使用しないかもしれない。ビームステアリングは、主要な広帯域モードに対して固有ベクトル
【数１０４】
2006504341.tif 000107
【０１５５】
から位相情報のみを使用し、固有ベクトルのすべてのエレメントが等しい大きさを有するように各固有ベクトルを正規化する。ｋ番目のサブバンドの正規化された、固有ベクトル
【数１０５】
2006504341.tif 000108
【０１５６】
は以下のように表してもよい。
【数１０６】
2006504341.tif 000109
【０１５７】
但しＡは定数（例えば、Ａ＝１)である。そしてθi(ｋ)はｉ番目の送信アンテナのｋ番目のサブバンドのための位相である。これは以下のように与えられる。
【数１０７】
2006504341.tif 000110
【０１５８】
式(２３)に示すように、ベクトル
【数１０８】
2006504341.tif 000111
【０１５９】
内の各エレメントの位相は、固有ベクトル
【数１０９】
2006504341.tif 000112
【０１６０】
の対応するエレメントから得られる。（すなわち、θi（ｋ)は、
【数１１０】
2006504341.tif 000113
【０１６１】
から得られる。
【０１６２】
Ａ．アップリンクビームステアリング
アップリンク上のビームステアリングのためのユーザ端末による空間処理は以下のように表してもよい。
【数１１１】
2006504341.tif 000114
【０１６３】
但しＳup(ｋ)はｋ番目のサブバンド上に送信される変調シンボルである。
【数１１２】
2006504341.tif 000115
【０１６４】
は、ビームステアリングのためのｋ番目のサブバンドのための送信ベクトルである。式(２２)に示すように、各サブバンドのための正規化されたステアリングベクトル
【数１１３】
2006504341.tif 000116
【０１６５】
のＮutエレメントは、等しい大きさを有するがおそらく異なる位相を有する。従ってビームステアリングは、各サブバンドに対して１つの送信ベクトル
【数１１４】
2006504341.tif 000117
【０１６６】
を発生する。
【数１１５】
2006504341.tif 000118
【０１６７】
のＮutエレメントは、同じ大きさを有するがおそらく異なる位相を有する。
【０１６８】
ビームステアリングのためのアクセスポイントにおける受信したアップリンク送信は、以下のように表してもよい。
【数１１６】
2006504341.tif 000119
【０１６９】
但し、
【数１１７】
2006504341.tif 000120
【０１７０】
は、ビームステアリングのためのｋ番目のサブバンドのためのアップリンクのための受信ベクトルである。
【０１７１】
ビームステアリングを用いたアップリンク送信のための整合フィルタ行ベクトル
【数１１８】
2006504341.tif 000121
【０１７２】
は、以下のように表してもよい。
【数１１９】
2006504341.tif 000122
【０１７３】
整合フィルタベクトル
【数１２０】
2006504341.tif 000123
【０１７４】
は、以下に記載するように得てもよい。ビームステアリングを有した受信したアップリンク送信のためのアクセスポイントにおける空間処理（または整合フィルタリング)は、以下のように表してもよい。
【数１２１】
2006504341.tif 000124
【０１７５】
（すなわち、
【数１２２】
2006504341.tif 000125
【０１７６】
は、
【数１２３】
2006504341.tif 000126
【０１７７】
とその共役転置の内積である)。
【数１２４】
2006504341.tif 000127
【０１７８】
は、アップリンク上のユーザ端末により送信される変調シンボルＳup(ｋ)の推定値である。
【数１２５】
2006504341.tif 000128
【０１７９】
は、事後処理された雑音である。
【０１８０】
Ｂ．ダウンリンクビームステアリング
ダウンリンク上のビームステアリングのためのアクセスポイントにより空間処理は、以下のように表してもよい。
【数１２６】
2006504341.tif 000129
【０１８１】
但し、
【数１２７】
2006504341.tif 000130
【０１８２】
は、ｋ番目のサブバンドのための正規化された固有ベクトルである。これは、上述したように主要な広帯域固有モードのための固有ベクトル
【数１２８】
2006504341.tif 000131
【０１８３】
に基づいて発生される。
【０１８４】
ビームステアリングを用いたダウンリンク送信のための整合フィルタ行ベクトル
【数１２９】
2006504341.tif 000132
【０１８５】
は、以下のように表してもよい。
【数１３０】
2006504341.tif 000133
【０１８６】
受信したダウンリンク送信のためのユーザ端末における空間処理（または整合フィルタリング)は以下のように表してもよい。
【数１３１】
2006504341.tif 000134
【０１８７】
但し、
【数１３２】
2006504341.tif 000135
【０１８８】
（すなわち、
【数１３３】
2006504341.tif 000136
【０１８９】
は、
【数１３４】
2006504341.tif 000137
【０１９０】
と共役転置との内積である。)
ビームステアリングは、１つの固有モードのための唯一の固有ベクトルがデータ送信のために使用され、この固有ベクトルは、等しい大きさを有するように正規化される、空間処理の特殊な場合として見てもよい。
【０１９１】
図４は、この発明の一実施形態に従って、ビームステアリングモードのためのダウンリンクおよびアップリンクのための空間処理のブロック図である。
【０１９２】
ダウンリンクの場合、アクセスポイント１１０ｙのＴＸ空間プロセッサ１２０ｙ内において、変調シンボルｋ∈Ｋは、最初に装置４１０により正規化された固有ベクトル
【数１３５】
2006504341.tif 000138
【０１９３】
と乗算され、さらに、装置４１２により補正行列
【数１３６】
2006504341.tif 000139
【０１９４】
と乗算され、送信ベクトル
【数１３７】
2006504341.tif 000140
【０１９５】
を得る。
【０１９６】
ベクトル
【数１３８】
2006504341.tif 000141
【０１９７】
但しｋ∈Ｋは、変調器１２２ｙ内の送信チェーン４１４により処理され、ＭＩＭＯチャネルを介して端末１５０ｙに送信される。装置４１０は、ビームステアリングモードのためのダウンリンクデータ送信のための空間処理を実行する。
【０１９８】
ユーザ端末１５０ｙにおいて、ダウンリンク信号は、復調器１５４ｙ内の受信チェーン４５４により処理され、受信ベクトル
【数１３９】
2006504341.tif 000142
【０１９９】
ただし、ｋ∈Ｋを得る。
【０２００】
ＲＸ空間プロセッサ１６０ｙ内において、装置４５６は、受信ベクトル
【数１４０】
2006504341.tif 000143
【０２０１】
但しｋ∈Ｋと整合フィルタベクトル
【数１４１】
2006504341.tif 000144
【０２０２】
との内積を実行する。
【０２０３】
内積結果は、装置４５８により、
【数１４２】
2006504341.tif 000145
【０２０４】
だけ拡大縮小され、シンボル
【数１４３】
2006504341.tif 000146
【０２０５】
を得る。これは、変調シンボルｓdn(K)
の推定値である。ユニット４５６および４５８は、ビームステアリングのためのダウンリンク整合フィルタリングのための空間処理を実行する。アップリンクの場合、ユーザ端末１５０ｙにおけるＴＸ空間プロセッサ１９０ｙ内において、変調シンボルｓup(ｋ)、但しｋ∈Ｋは、最初に装置４６０により正規化された固有ベクトル
【数１４４】
2006504341.tif 000147
【０２０６】
と乗算され、さらに装置４６２により補正行列
【数１４５】
2006504341.tif 000148
【０２０７】
と乗算され送信ベクトル
【数１４６】
2006504341.tif 000149
【０２０８】
を得る。
【０２０９】
次に、ベクトル
【数１４７】
2006504341.tif 000150
【０２１０】
但しｋ∈Ｋは変調器１５４ｙ内の送信チェーンにより処理されＭＩＭＯチャネルを介してアクセスポイント１１０ｙに送信される。装置４６０は、ビームステアリングモードのためのアップリンクデータ送信のための空間処理を実行する。
【０２１１】
アクセスポイント１１０ｙにおいて、アップリンク信号は、復調器１２４ｙ内の受信チェーン４２４により処理され受信ベクトル
【数１４８】
2006504341.tif 000151
【０２１２】
ただし、ｋ∈Ｋを得る。ＲＸ空間プロセッサ１４０ｙ内において、装置４２６は、受信ベクトル
【数１４９】
2006504341.tif 000152
【０２１３】
ただし、ｋ∈Ｋと整合フィルタベクトル
【数１５０】
2006504341.tif 000153
【０２１４】
との間の内部積を実行する。内積結果は装置４２８により
【数１５１】
2006504341.tif 000154
【０２１５】
だけ拡大縮小され、シンボル
【数１５２】
2006504341.tif 000155
【０２１６】
を得る。これは、変調シンボルｓup（ｋ）の推定値である。装置４２６および４２８は、ビームステアリングモードのためのアップリンク整合フィルタリングのための空間処理を実行する。
【０２１７】
４．スチアドリファレンス
［００７９］式(１５)に示すように、アクセスポイントにおいて、雑音が無い場合の受信アップリンクベクトル
【数１５３】
2006504341.tif 000156
【０２１８】
ただしｋ∈Ｋは、
【数１５４】
2006504341.tif 000157
【０２１９】
により変換されたデータベクトルｓup(ｋ)に等しい。これは、特異値の対角行列
【数１５５】
2006504341.tif 000158
【０２２０】
により拡大縮小される左固有ベクトル
【数１５６】
2006504341.tif 000159
【０２２１】
の行列
【数１５７】
2006504341.tif 000160
【０２２２】
である。
【０２２３】
式(１７)と(１８)に示すように、相互チャネルおよび較正のために、行列
【数１５８】
2006504341.tif 000161
【０２２４】
とその転置は、それぞれダウンリンク送信の空間処理と受信アップリンク送信の空間処理（整合フィルタリング)に使用される。
【０２２５】
スチアドリファレンス（またはスチアドパイロット)は、ユーザ端末により送信してもよく、ＭＩＭＯチャネルを推定する必要なく、または特異値分解を実行することなく、アクセスポイントにより使用されて、両方
【数１５９】
2006504341.tif 000162
【０２２６】
の推定値を得る。同様に、スチアドポイントは、アクセスポイントにより送信してもよく、ユーザ端末により使用され、両方
【数１６０】
2006504341.tif 000163
【０２２７】
を得る。
【０２２８】
スチアドリファレンスは、（アップリンクのための)ユーザ端末におけるＮutアンテナのすべてまたは（ダウンリンクのための)アクセスポイントにおけるＮapアンテナのすべてから送信される（パイロットまたは「Ｐ」ＯＦＤＭシンボルと呼ばれる)特定のＯＦＤＭシンボルを含む。ＰＯＦＤＭシンボルは、広帯域固有モードのための固有ベクトルのセットを用いて空間処理を実行することにより唯一の広帯域固有モード上で送信される。
【０２２９】
Ａ．アップリンクスチアドリファレンス
ユーザ端末により送信されるアップリンクスチアドリファレンスは、以下のように表してもよい。
【数１６１】
2006504341.tif 000164
【０２３０】
ただし、ｘup,m(ｋ)は、ｍ番目の広帯域固有モードのｋ番目のサブバンドのための送信ベクトルである。
【数１６２】
2006504341.tif 000165
【０２３１】
は、ｍ番目の広帯域固有モードのｋ番目のサブバンドのための固有ベクトルである。
【０２３２】
ｐ(ｋ)は、ｋ番目のサブバンドで送信されるパイロット変調シンボルである。
【０２３３】
固有ベクトル
【数１６３】
2006504341.tif 000166
【０２３４】
は、行列
【数１６４】
2006504341.tif 000167
【０２３５】
のｍ番目の列である。ただし
【数１６５】
2006504341.tif 000168
【０２３６】
アクセスポイントにおける受信アップリンクスチアドリファレンスは、以下のように表してもよい。
【数１６６】
2006504341.tif 000169
【０２３７】
但し、
【数１６７】
2006504341.tif 000170
【０２３８】
は、Ｍ番目の広帯域固有モードのｋ番目のサブバンドのためのアップリンクスチアドリファレンスのための受信ベクトルである。
【０２３９】
σm（ｋ）は、ｍ番目の広帯域固有モードのｋ番目のサブバンドの特異値である。
【０２４０】
スチアドリファレンスに基づいてチャネル応答を推定するための技術は、以下にさらに詳細に記載される。
【０２４１】
Ｂ．ダウンリンクスチアドリファレンス
アクセスポイントにより送信されるダウンリンクスチアドリファレンスは、以下のように表してもよい。
【数１６８】
2006504341.tif 000171
【０２４２】
ただし、ｘdn,m(ｋ)は、ｍ番目の固有モードのｋ番目のサブバンドの送信ベクトルである。
【数１６９】
2006504341.tif 000172
【０２４３】
は、ｍ番目の固有モードのｋ番目のサブバンドの固有ベクトルである。
【０２４４】
ステアリングベクトル
【数１７０】
2006504341.tif 000173
【０２４５】
は、行列
【数１７１】
2006504341.tif 000174
【０２４６】
のｍ番目の列である。ただし、
【数１７２】
2006504341.tif 000175
【０２４７】
ダウンリンクスチアドリファレンスは、種々の目的のためにユーザ端末により使用してもよい。例えば、ダウンリンクスチアドリファレンスは、（アクセスポイントはチャネルの推定値を有するので)ＭＩＭＯチャネルに対してどういう種類の推定値をアクセスポイントが有するかをユーザ端末が決定可能にする。ダウンリンクスチアドリファレンスはまたダウンリンク送信の受信したＳＮＲを推定するために、ユーザ端末により使用してもよい。
【０２４８】
Ｃ．ビームステアリングのためのスチアドリファレンス
ビームステアリングモードの場合、送信側の空間処理は、主要な広帯域固有モードのための正規化された固有ベクトルのセットを用いて実行される。正規化された固有ベクトルを有する全体の伝達関数は、正規化されていない固有ベクトルを有する全体の伝達関数とは異なる（すなわち、
【数１７３】
2006504341.tif 000176
【０２４９】
)従って、すべてのサブバンドのための正規化された固有ベクトルのセットを用いて発生されたスチアドリファレンスは、送信器により送信され受信器により使用されて、ビームステアリングモードの場合のこれらのサブバンドのための整合フィルタベクトルを派生する。
【０２５０】
アップリンクの場合、ビームステアリングモードのためのスチアドリファレンスは、以下のように表してもよい。
【数１７４】
2006504341.tif 000177
【０２５１】
アクセスポイントにおいて、ビームステアリングモードのための受信アップリンクスチアドリファレンスは、以下のように表してもよい。
【数１７５】
2006504341.tif 000178
【０２５２】
ビームステアリングを有したアップリンク送信のための整合フィルタ行ベクトル
【数１７６】
2006504341.tif 000179
【０２５３】
を得るために、スチアドリファレンスのための受信ベクトル
【数１７７】
2006504341.tif 000180
【０２５４】
は最初に
【数１７８】
2006504341.tif 000181
【０２５５】
と乗算される。次に結果が複数の受信したスチアドリファレンスにわたって積分され、
【数１７９】
2006504341.tif 000182
【０２５６】
の推定値を形成する。従って、ベクトル
【数１８０】
2006504341.tif 000183
【０２５７】
は、この推定値の共役転置である。
【０２５８】
ビームステアリングモードで作動している間、ユーザ端末はスチアドリファレンスの複数のシンボルを送信してもよい。例えば正規化された固有ベクトル
【数１８１】
2006504341.tif 000184
【０２５９】
を用いた１つ以上のシンボル、主要な固有モードのための固有ベクトル
【数１８２】
2006504341.tif 000185
【０２６０】
を用いた１つ以上のシンボル、およびおそらく、他の固有モードのための固有ベクトルを用いた１つ以上のシンボルである。
【数１８３】
2006504341.tif 000186
【０２６１】
を用いて発生されたスチアドリファレンスシンボルは、アクセスポイントにより使用され、整合フィルタベクトル
【数１８４】
2006504341.tif 000187
【０２６２】
を派生してもよい。
【数１８５】
2006504341.tif 000188
【０２６３】
を用いて発生されたスチアドリファレンスシンボルを使用して
【数１８６】
2006504341.tif 000189
【０２６４】
を得るようにしてもよい。これを用いて、ダウンリンク上のビームステアリングに使用される正規化された固有ベクトル
【数１８７】
2006504341.tif 000190
【０２６５】
派生してもよい。
【０２６６】
他の固有モードのための固有ベクトル
【数１８８】
2006504341.tif 000191
【０２６７】
を用いて発生されたスチアドリファレンスシンボルをアクセスポイントにより使用して、
【数１８９】
2006504341.tif 000192
【０２６８】
およびこれらの他の固有モードのための特異値を得てもよい。この情報は次にアクセスポイントにより使用され、データ送信のために空間多重化モードを使用するかまたはビームステアリングモードを使用するかを決定するようにしてもよい。
【０２６９】
ダウンリンクの場合、ユーザ端末は、較正されたダウンリンクチャネル応答推定値
【数１９０】
2006504341.tif 000193
【０２７０】
に基づいてビームステアリングモードのための整合フィルタベクトル
【数１９１】
2006504341.tif 000194
【０２７１】
を派生してもよい。
【０２７２】
特に、ユーザ端末は、
【数１９２】
2006504341.tif 000195
【０２７３】
の特異値分解からの
【数１９３】
2006504341.tif 000196
【０２７４】
を有し、正規化された固有ベクトル
【数１９４】
2006504341.tif 000197
【０２７５】
を派生することができる。
【０２７６】
次に、ユーザ端末は、
【数１９５】
2006504341.tif 000198
【０２７７】
を
【数１９６】
2006504341.tif 000199
【０２７８】
と乗算することができ、
【数１９７】
2006504341.tif 000200
【０２７９】
を得ることができる。そして、
【数１９８】
2006504341.tif 000201
【０２８０】
にもとづいて
【数１９９】
2006504341.tif 000202
【０２８１】
を得ることができる。あるいは、スチアドリファレンスは、正規化された固有ベクトル
【数２００】
2006504341.tif 000203
【０２８２】
を用いてアクセスポイントにより送信してもよく、このスチアドリファレンスは、
【数２０１】
2006504341.tif 000204
【０２８３】
を得るために上述した方法でユーザ端末により処理してもよい。
【０２８４】
Ｄ．スチアドリファレンスに基づいたチャネル推定
式(３２)に示すように、アクセスポイントにおいて、）（雑音が無い場合に）受信したアップリンクスチアドリファレンスはおよそ
【数２０２】
2006504341.tif 000205
【０２８５】
である。従って、アクセスポイントは、ユーザ端末により送信されたスチアドリファレンスに基づいてアップリンクチャネル応答の推定値を得ることができる。種々の推定技術を用いてチャネル応答推定値を得てもよい。
【０２８６】
一実施形態において、
【数２０３】
2006504341.tif 000206
【０２８７】
の推定値を得るために、ｍ番目の固有モードのためのスチアドリファレンスのための受信ベクトル
【数２０４】
2006504341.tif 000207
【０２８８】
が最初にスチアドリファレンスのために使用されるパイロット変調シンボル
【数２０５】
2006504341.tif 000208
【０２８９】
の複素共役と乗算される。結果は、各広帯域固有モードのための受信した複数のスチアドリファレンスシンボルにわたって積分され、
【数２０６】
2006504341.tif 000209
【０２９０】
を得る。これは、ｍ番目の広帯域固有モードのための
【数２０７】
2006504341.tif 000210
【０２９１】
の拡大縮小された左固有ベクトルである。
【数２０８】
2006504341.tif 000211
【０２９２】
のＮapの各々は、ｒup,m(ｋ)のためのＮapエントリの対応する１つに基づいて得られる。但し、ｒup,m(ｋ)のＮapのエントリは、アクセスポイントにおいて、Ｎapのアンテナから得た受信シンボルである。固有ベクトルは単位電力を有するので、特異値σm（ｋ）は、スチアドリファレンスの受信電力に基づいて推定してもよい。これは、各広帯域固有モードの各サブバンドに対して測定することができる。
【０２９３】
他の実施形態において、最小平均２乗誤差(ＭＭＳＥ）技術を用いて、スチアドリファレンスのための受信ベクトルｒup,m(ｋ)に基づいて
【数２０９】
2006504341.tif 000212
【０２９４】
の推定値を得る。
【０２９５】
パイロット変調シンボルｐ(ｋ)は周知なので、（受信ベクトルｒup,m(ｋ)に整合フィルタリングを実行した後に得た)受信パイロットシンボルと、送信されたパイロットシンボルとの間の平均２乗誤差が最小になるようにアクセスポイントは、
【数２１０】
2006504341.tif 000213
【０２９６】
の推定値を派生することができる。
【０２９７】
受信器における空間処理のためのＭＭＳＥ技術の使用は、２００１年１１月６日に出願された、「多重アクセス多重入力多重出力(ＭＩＭＯ）通信システム」(Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System)というタイトルの同一出願人による米国特許出願シリアル番号０９／９９３、０８７に詳細に記載されている。
【０２９８】
［００９５］スチアドリファレンスは、任意の与えられた期間に１つの広帯域固有モードに対して送信され、次にこれを用いてその広帯域固有モードの各サブバンドのための１つの固有ベクトルの推定値を得てもよい。従って、受信器は、任意の与えられたシンボル期間に、ユニタリ行列において、１つの固有ベクトルの推定値を得ることができる。ユニタリ行列のための複数の固有ベクトルの推定値は、異なるシンボル期間にわたって得られるので、そして、送信路における雑音および他の劣化のソースにより、ユニタリ行列のための推定された固有ベクトルは、直交では、あり得ない。その後、推定された固有ベクトルが、他のリンク上のデータ送信の空間処理のために使用されるなら、これらの推定された固有ベクトルにおける直交性の任意の誤差は、固有モード間でクロストークを生じるであろう。これは、性能を劣化させるかもしれない。
【０２９９】
一実施形態において、各ユニタリ行列のための推定された固有ベクトルは、互いに直交するように強制される。固有ベクトルの直交化は、ギルバート・ストラング(Gilbert Strang)著の上述の文献に詳細に記載されるグラムシュミット(Gram-Schmidt)技術を用いてまたはその他の技術を用いて達成してもよい。スチアドリファレンスに基づいてチャネル応答を推定するための他の技術を用いてもよく、この発明の範囲内である。従って、アクセスポイントは、アップリンクチャネル応答を推定したり、
【数２１１】
2006504341.tif 000214
【０３００】
に対して特異値分解を実行したりする必要なく、ユーザ端末により送信されるスチアドリファレンスに基づいて両方
【数２１２】
2006504341.tif 000215
【０３０１】
を推定することができる。
【０３０２】
Ｎutの広帯域固有モードのみが任意の電力を有するので、
【数２１３】
2006504341.tif 000216
【０３０３】
の左固有ベクトルの行列
【数２１４】
2006504341.tif 000217
【０３０４】
は効率的に（Ｎap×Ｎut)であり、行列
【数２１５】
2006504341.tif 000218
【０３０５】
は、（Ｎut×Ｎut)であると考えてもよい。
【０３０６】
ダウンリンクスチアドリファレンスに基づいて、行列
【数２１６】
2006504341.tif 000219
【０３０７】
を推定するためのユーザ端末における処理は、アップリンクスチアドリファレンスに対して上述したそれと同様に実行してよい。
【０３０８】
５．チャネル推定および空間処理
図５は、この発明の一実施形態に従って、アクセスポイントとユーザ端末におけるチャネル推定および空間処理を実行するためのプロセス５００の特定の実施形態のフロー図である。プロセス５００は２つの部分の較正（ブロック５１０)と通常動作（ブロック５２０)を含む。
【０３０９】
最初にアクセスポイントとユーザ端末は、較正を実行して、送信チェーンおよび受信チェーンの応答における差分を決定し、および補正行列
【数２１７】
2006504341.tif 000220
【０３１０】
を得る（ブロック５１２において)。較正は（例えば、通信セッションの開始時に、またはユーザ端末に電源が入った極最初の時間に)一度だけ実行すればよい。
【０３１１】
上述したように、補正行列
【数２１８】
2006504341.tif 000221
【０３１２】
はその後、送信側でそれぞれアクセスポイントとユーザ端末により使用される。
【０３１３】
通常動作期間に、アクセスポイントは、ＭＩＭＯパイロットを較正されたダウンリンクチャネルに送信する(ブロック５２２において)。ユーザ端末は、ＭＩＭＯパイロットを受信して処理し、受信したＭＩＭＯパイロットに基づいて、較正されたダウンリンクチャネル応答を推定し、較正されたダウンリンクチャネル応答の推定値を維持する（ブロック５２４において)。チャネル応答推定値が正確であるとき、性能は、より良くなる（すなわち、劣化が少なくなる)ことがわかる。正確なチャネル応答推定値は、複数の受信したＭＩＭＯパイロット送信から派生した推定値を平均化することにより得てもよい。次に、ユーザ端末は、較正されたダウンリンクチャネル応答推定値
【数２１９】
2006504341.tif 000222
【０３１４】
を分解し、対角行列
【数２２０】
2006504341.tif 000223
【０３１５】
およびユニタリ行列
【数２２１】
2006504341.tif 000224
【０３１６】
を得る（ブロック５２６において)。
【０３１７】
行列
【数２２２】
2006504341.tif 000225
【０３１８】
は、
【数２２３】
2006504341.tif 000226
【０３１９】
の左固有ベクトルを含み、
【数２２４】
2006504341.tif 000227
【０３２０】
は、
【数２２５】
2006504341.tif 000228
【０３２１】
の右固有ベクトルを含む。
【０３２２】
従って、行列
【数２２６】
2006504341.tif 000229
【０３２３】
は、ユーザ端末により使用され、ダウンリンク上で受信したデータ送信に対して並びにアップリンク上に送信したデータ送信に対して空間処理を実行することができる。
【０３２４】
次に、ユーザ端末は、式(３１)に示すように、行列
【数２２７】
2006504341.tif 000230
【０３２５】
内の固有ベクトルを用いてアップリンク上のスチアドリファレンスをアクセスポイントに送信する（ブロック５３０において)。
【０３２６】
アクセスポイントは、アップリンクスチアドリファレンスを受信して処理し、対角行列
【数２２８】
2006504341.tif 000231
【０３２７】
およびユニタリ行列
【数２２９】
2006504341.tif 000232
【０３２８】
を得る（ブロック５３２において)。
【０３２９】
行列
【数２３０】
2006504341.tif 000233
【０３３０】
は、
【数２３１】
2006504341.tif 000234
【０３３１】
の左固有ベクトルを含み、
【数２３２】
2006504341.tif 000235
【０３３２】
は、
【数２３３】
2006504341.tif 000236
【０３３３】
の右固有ベクトルを含む。
【０３３４】
従って、行列
【数２３４】
2006504341.tif 000237
【０３３５】
をアクセスポイントにより使用して、アップリンク上で受信したデータ送信並びにダウンリンク上に送信されたデータ送信に対して空間処理を実行することができる。行列
【数２３５】
2006504341.tif 000238
【０３３６】
は、アップリンクスチアドリファレンスの推定値に基づいて得られる。アップリンクスチアドリファレンスは、次に、較正されたダウンリンクチャネル応答の推定値に基づいて得られる固有ベクトルを用いて発生される。
【０３３７】
従って、行列
【数２３６】
2006504341.tif 000239
【０３３８】
は推定値の有効な推定値である。
【０３３９】
アクセスポイントは、アップリンクスチアドリファレンス送信を平均して実際の行列
【数２３７】
2006504341.tif 000240
【０３４０】
のより正確な推定値を得てもよい。
【０３４１】
ユーザ端末とアクセスポイントがそれぞれ行列
【数２３８】
2006504341.tif 000241
【０３４２】
を得ると、データ送信をダウンリンクおよび／またはアップリンク上で開始することができる。
【０３４３】
ダウンリンクデータ送信の場合、アクセスポイントは、
【数２３９】
2006504341.tif 000242
【０３４４】
の右固有ベクトルの行列
【数２４０】
2006504341.tif 000243
【０３４５】
を有したシンボルに空間処理を実行し、ユーザ端末に送信する（ブロック５４０において)。
【０３４６】
次に、ユーザ端末は、行列
【数２４１】
2006504341.tif 000244
【０３４７】
を有するダウンリンクデータ送信を受信して空間的に処理する。この行列は、
【数２４２】
2006504341.tif 000245
【０３４８】
の左固有ベクトルの行列
【数２４３】
2006504341.tif 000246
【０３４９】
の共役転置である（ブロック５４２において)。アップリンクデータ送信の場合、ユーザ端末は、
【数２４４】
2006504341.tif 000247
【０３５０】
の右固有ベクトルの行列
【数２４５】
2006504341.tif 000248
【０３５１】
を有するシンボルに対して空間処理を実行する（ブロック５５０において)。次に、アクセスポイントは、行列
【数２４６】
2006504341.tif 000249
【０３５２】
を有するアップリンクデータ送信を受信し、空間的に処理する。この行列は、
【数２４７】
2006504341.tif 000250
【０３５３】
の左固有ベクトルの行列
【数２４８】
2006504341.tif 000251
【０３５４】
の共役転置である（ブロック５５２において)。ダウンリンクおよび／またはアップリンクデータ送信は、アクセスポイントまたはユーザ端末により終了されるまで続けることができる。ユーザ端末がアイドル状態（すなわち、送信または受信すべきデータが無い)である場合、ＭＩＭＯパイロットおよび／またはスチアドリファレンスは依然として、アクセスポイントおよびユーザ端末が、それぞれ、ダウンリンクチャネル応答およびアップリンクチャネル応答の最新の推定値を維持することができるように送信される。従って、これによりデータ送信は、再開されるならおよび再開されるとき、迅速に開始されることが可能になる。
【０３５５】
明確にするために、チャネル推定および空間処理技術は、ユーザ端末がダウンリンクＭＩＭＯパイロットに基づいて、較正されたダウンリンクチャネル応答を推定し、特異値分解を行なう特定の実施形態について記載した。チャネル推定と特異値分解もアクセスポイントによって行ってもよく、これはこの発明の範囲内である。一般に、ＴＤＤシステムのための相互チャネルのために、チャネル推定は、リンクの一端において実行すればよい。
【０３５６】
ここに記載された技術は、較正を伴ってもよいし、伴わなくてもよい。
【０３５７】
較正はチャネル推定を改善するために行なってもよい。従って、これは、システム性能を改善する。
【０３５８】
ここに記載された技術は、また、他の空間処理技術とともに使用してもよい。例えば、広帯域固有モード間の送信電力割り当てのための水充填および各広帯域固有モードのサブバンド間の送信電力割り当てのためのチャネル反転のような技術である。チャネル反転および水充填は、上述した米国特許出願シリアル番号６０／４２１，３０９に記載されている。
【０３５９】
ここに記述されたチャネル推定および空間処理技術は、様々な手段によって実施してもよい。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェアあるいはそれらの組合せで実施してもよい。ハードウェアで実施する場合、ここに記載した技術を実施するために使用されるエレメントは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰｓ）、デジタルシグナル処理装置（ＤＳＰＤｓ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤｓ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ここに記載した機能を実行するように設計された他の電子装置またはそれらの組み合わせで実施してもよい。
【０３６０】
［００１１２］  ソフトウェアで実施する場合、チャネル推定および空間処理技術は、ここに記載した機能を実行するモジュール（例えば、手続き、機能等)で実施してもよい。
【０３６１】
ソフトウェアコードは、メモリユニット（例えば、図１のメモリユニット１３２および１８２)に記憶してもよく、プロセッサ（例えば、コントローラ１３０および１８０)により実行してもよい。メモリユニットは、プロセッサ内部またはプロセッサ外部で実行してもよい。プロセッサ外部で実施する場合、メモリユニットは、技術的に周知な様々な手段を介してプロセッサ通信可能に接続することができる。
【０３６２】
見出しは、参照のためにそしてあるセクションの場所を見つけるのを助けるためにここに含まれる。これらの見出しは、そこに記載された概念の範囲を制限することを意図したものではなく、これらの概念は、明細書全体を通して、他のセクションにおける適用可能性を有していてもよい。
【０３６３】
開示された実施形態の上述の記載は、当業者がこの発明を製作または使用可能にするために提供される。これらの実施形態への様々な変更は、当業者に容易に明白であり、ここに定義される一般的原理は、この発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０３６４】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に従う、ＴＤＤ  ＭＩＭＯシステムにおけるアクセスポイントとユーザ端末のブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、この発明の一実施形態に従う、アクセスポイントとユーザ端末における送信チェーンおよび受信チェーンのブロック図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、この発明の一実施形態に従う、アクセスポイントとユーザ端末における送信／受信チェーンにおける差分に対処するための補正行列のアプリケーションを示す。
【図３】図３は、この発明の一実施形態に従う、空間多重化モードのためのダウンリンクとアップリンクのための空間処理を示す。
【図４】図４は、この発明の一実施形態に従う、ビームステアリングモードのためのダウンリンクおよびアップリンクのための空間処理を示す。
【図５】図５は、この発明の一実施形態に従う、アクセスポイントとユーザ端末においてチャネル推定および空間処理を実行するためのプロセスを示す。
【図１】
2006504341.tif 000252
【図２Ａ】
2006504341.tif 000253
【図２Ｂ】
2006504341.tif 000254
【図３】
2006504341.tif 000255
【図４】
2006504341.tif 000256
【図５】
2006504341.tif 000257
【国際調査報告】
2006504341.tif 000258
2006504341.tif 000259
2006504341.tif 000260