(57)【要約】伝送データを復元するためＭＩＭＯシステムにおいて受信器ユニットで受信信号を連続して処理し、ＭＩＭＯチャネルについて利用可能なチャネル状態情報に基づいて送信器ユニットでデータを適応的に処理する技術。連続相殺受信器技術が受信信号を処理するために使用され、復号データ・ストリームを提供するためにいくつかの反復を実行する。各反復について、反復のための入力（例えば、受信）信号が一以上のシンボルを提供するために処理される。シンボル・ストリームの一つが復号データ・ストリームを提供するために選択され、且つ処理される。復号データ・ストリームによる干渉は次の反復に提供される入力信号から取除かれる（即ち、相殺される）。チャネル特性が評価され、送信器システムの元に通報され、伝送前のデータの処理（例えば、符号化、変調等）を調整する（即ち、適応させる）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける受信器ユニットにおいてデータを処理する方法であって：
一以上のシンボル・ストリームの一つについて復号データを提供するために一以上のデータ・ストリームに対応する一以上のシンボル・ストリームをその中に含む複数の入力信号を処理すること；
入力信号に基づいて複数の修正信号を導出し、復号データ・ストリームによる成分を実質的に除去すること；
処理を実行し、且つ復号されるべき各データ・ストリームについて一反復、一以上の各反復について導出を選択的に実行すること；及び
データ・ストリームを伝送するために使用されるＭＩＭＯチャネルの特性を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を決定することを含み、
第一の反復に続く各反復に関する入力信号は前の反復からの修正信号であり、そして
データ・ストリームは一部ＣＳＩに基づいて送信器ユニットにおいて適応的に処理される、データ処理方法。
【請求項２】
導出は最後の反復について省略される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
処理は一以上のシンボル・ストリームを供給するために特定の受信処理手法に従って入力信号を処理すること、及び復号データ・ストリームを供給するために一以上のシンボル・ストリームの選択された一つを処理することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
各反復に関して、
入力信号に含まれる一以上の未処理シンボル・ストリームの各々の品質を評価すること；及び
一以上の未処理シンボル・ストリームに関する評価品質に基づいて処理のために未処理シンボル・ストリームを選択することをさらに含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
各未処理シンボル・ストリームの品質は信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）に基づいて評価される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
最良の評価品質を有する未処理シンボル・ストリームが処理のために選択される、請求項４記載の方法。
【請求項７】
受信処理手法は入力信号に関して線型空間処理を行う、請求項３記載の方法。
【請求項８】
受信処理手法はチャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術を実施する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
受信処理手法は最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）技術を実施する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
受信処理手法は完全ＣＳＩ処理技術を実施する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
受信処理手法は入力信号に関して空間‐時間処理を実行する、請求項３記載の方法。
【請求項１２】
受信処理手法は最小二乗平均誤差線形空間‐時間等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）を実施する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
受信処理手法は判断フィードバック空間‐時間等化器（ＤＦＥ）を実施する、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
受信処理手法は最大尤度系列評価器（ＭＬＳＥ）を実施する、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
導出は
復号データ・ストリームに基づいて再変調シンボル・ストリームを生成すること；
再変調シンボル・ストリームに基づいて複数の干渉信号を形成すること；及び
連続する反復について、入力信号として役立つ修正信号を導出するために入力信号から干渉信号を除去することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
干渉信号がＭＩＭＯチャネルの特性を表すチャネル係数行列Ｈに基づいて形成される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
さらに受信器ユニットから送信器ユニットへＣＳＩを伝送することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
ＣＳＩがＭＩＭＯチャネルを構成する一以上の伝送チャネルについての信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
ＣＳＩがＭＩＭＯチャネルを構成する一以上の伝送チャネルについての特徴付けを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
ＣＳＩがデータ伝送のために使用される一以上の各伝送チャネルによって支援される特定のデータ率の指示を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
ＣＳＩが一以上の各伝送チャネルのために使用されるべき特定の処理手法を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
ＣＳＩが一以上の伝送チャネルについて信号測定及び雑音プラス干渉測定を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２３】
ＣＳＩが一以上の伝送チャネルについて信号測定、雑音測定、及び干渉測定を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２４】
ＣＳＩが一以上の伝送チャネルについて信号対雑音測定及び干渉測定を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２５】
ＣＳＩが一以上の伝送チャネルについて信号成分及び雑音プラス干渉成分を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
ＣＳＩが一以上の伝送チャネルの特性における変化の指示を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２７】
ＣＳＩが受信器ユニットで決定され、送信器ユニットに通報される、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
ＣＳＩが受信器ユニットによって伝送される一以上の信号に基づいて送信器ユニットに通報される、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
各データ・ストリームがデータ・ストリームを伝送するために使用される伝送チャネルに関するＣＳＩに基づいて選択された符号化手法に従って伝送ユニットで符号化される、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
各データ・ストリームがデータ・ストリームを伝送するために使用される伝送チャネルに関するＣＳＩに基づいて選択された符号化手法に従って独立に符号化される、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
各データ・ストリームがデータ・ストリームを伝送するために使用される伝送チャネルに関するＣＳＩに基づいて選択された変調手法に従ってさらに変調される、請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
符号化及び変調手法がＣＳＩに基づいて送信器ユニットで選択される、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
符号化及び変調手法がＣＳＩによって指示される、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
選択されたシンボル・ストリームの処理が
復調シンボルを供給するためにシンボル・ストリームを復調すること、及び
復号データ・ストリームを供給するために復調シンボルを復号すること
を含む、請求項３記載の方法。
【請求項３５】
選択されたシンボル・ストリームの処理が
さらに復調シンボルを逆インタリーブすることを含み、復号は復号データ・ストリームを供給するために逆インタリーブについて実行される、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
ＭＩＭＯシステムが直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）を実施する、請求項１記載の方法。
【請求項３７】
受信器ユニットにおける処理が複数の各周波数サブチャネルについて独立して実行される、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける受信器ユニットにおいてデータを処理する方法であって：
複数の受信アンテナを介して複数の信号を受信すること；
複数の伝送データに対応する複数のシンボル・ストリームを供給するために特定の受信処理手法に従って受信信号を処理すること；
復号データ・ストリームを供給するために選択された一つのシンボル・ストリームを処理すること；
復号データ・ストリームに基づいて複数の干渉信号を形成すること；
受信信号及び干渉信号に基づいて複数の修正信号を導出すること；
受信信号及び選択されたシンボル・ストリームの処理を実行し、且つ復号すべき各伝送データ・ストリームに一回の反復で、一以上の反復について形成及び導出を実行すること；及び
データを伝送するために使用されるＭＩＭＯチャネルの特性を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を決定することを含み、
第一の反復は受信信号に実行され、続く各反復は前の反復からの修正信号に実行され、そして
データ・ストリームは一部ＣＳＩに基づき送信器ユニットで適応的に処理される、データ処理方法。
【請求項３９】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて送信器ユニットから受信器ユニットへデータを通信する方法であって：
受信器ユニットでは、
送信器ユニットから伝送される一以上の信号の組合せを含む複数の信号を複数の受信アンテナを介して受信すること、
送信器ユニットから伝送される複数の復号データ・ストリームを供給するため連続相殺受信器処理技術に従って受信信号を処理すること、
データ・ストリームを伝送するために使用される ＭＩＭＯチャネルの特性を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を決定すること、及び
ＣＳＩを送信器ユニットに返送すること；及び
送信器ユニットでは、
ＣＳＩに従ってＭＩＭＯチャネル上で伝送前に各データ・ストリームを適応的に処理することを含む、データ通信方法。
【請求項４０】
連続相殺受信器処理手法は復号データ・ストリームを供給するため複数の反復であって、各復号データ・ストリームについて一回の反復を実行する、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
各反復は
一以上のシンボル・ストリームを供給するため特定の線形または非線形処理手法に従って複数の入力信号を処理すること、
復号データ・ストリームを供給するために一以上のシンボル・ストリームの選択された一つを処理すること、及び
入力信号に基づいて複数の修正信号を導出し、復号データ・ストリームによる成分を殆ど取り除くことを含み、
第一の反復に関する入力信号は受信信号であり、そして続く各反復は前の反復からの修正信号である、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
ＣＳＩがＭＩＭＯチャネルを構成する一以上の伝送チャネルの各々についての信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
ＣＳＩがＭＩＭＯチャネルを構成する一以上の伝送チャネルの各々によって支援される特定のデータ率の指示を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
ＣＳＩがＭＩＭＯチャネルを構成する一以上の伝送チャネルの各々のために使用される特定の処理手法の指示を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
送信器ユニットにおける適応処理は
データ・ストリームに関連するＣＳＩに基づいて選択された特定の符号化手法に従ってデータ・ストリームを符号化することを含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４６】
送信器ユニットにおける適応処理はさらに
データ・ストリームに関連するＣＳＩに基づいて選択される特定の変調手法に従って符号化データ・ストリームを変調することを含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４７】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムであって：
複数のシンボル・ストリームを供給するため複数の受信信号を処理するように構成されたフロント・エンド・プロセッサ、
フロント・エンド・プロセッサに接続され、そして複数の復号データ・ストリームを供給するため連続相殺受信器処理手法に従ってシンボル・ストリームを処理し、さらにデータ・ストリームを伝送するために使用されるＭＩＭＯチャネルの特性を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を導出するように構成された少なくとも一つの受信プロセッサ、及び
受信プロセッサに接続されて作動し、伝送のためのＣＳＩを送信器ユニットに戻して処理するように構成された伝送データ・プロセッサ、
を具備する受信器ユニット；及び
伝送されたＣＳＩを復元するため受信器ユニットからの一以上の信号を受信し、且つ処理するように構成された少なくとも一つの復調器、及び
復元されたＣＳＩに基づいて送信器ユニットへの伝送のデータを適応的に処理するように構成された伝送データ・プロセッサ
を具備する送信器ユニット
とを具備する多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システム。
【請求項４８】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける受信器ユニットであって：
複数の受信シンボル・ストリームを供給するため複数の受信信号を処理するように構成されたフロント・エンド・プロセッサ；
各受信プロセッサが複数の処理段階を含み、各段階がそれぞれの復号データ・ストリームと復号データ・ストリームに関連するチャネル状態情報（ＣＳＩ）とを供給するため入力シンボル・ストリームを処理するように構成されており、フロント・エンド・プロセッサに接続され、複数の復号データ・ストリームを供給するために受信シンボル・ストリームを処理し、且つ続く段階のために修正シンボル・ストリームを選択的に供給するように構成された少なくとも一つの受信プロセッサであって、ここでは各段階の入力シンボル・ストリームは受信シンボル・ストリームまたは前段階からの修正シンボル・ストリームのいずれかである、受信プロセッサ；及び
受信器ユニットからの伝送の復号データ・ストリームに関連するＣＳＩを受信し、且つ処理するように構成された伝送プロセッサであって、ここではデータ・ストリームは一部ＣＳＩに基づいて伝送前に適応的に処理される、伝送プロセッサ
を具備する受信器ユニット。
【請求項４９】
最後の段階を除く各段階が
復号データ・ストリームを供給するため入力シンボル・ストリームを処理するように構成されたチャネル・プロセッサ、及び
復号データ・ストリーム及び入力シンボル・ストリームに基づいて修正シンボル・ストリームを導出するように構成された干渉相殺器を含む、請求項４８記載の受信器ユニット。
【請求項５０】
各チャネルプロセッサが
復元シンボル・ストリームを供給するため入力シンボル・ストリームを処理するように構成された入力プロセッサ、及び
復号データ・ストリームを供給するため復元シンボル・ストリームを処理するように構成されたデータ・プロセッサを含む、請求項４８記載の受信器ユニット。
【請求項５１】
各入力プロセッサが
復元シンボル・ストリームを供給するため線形または非線形受信処理手法に従って入力シンボル・ストリームを処理するように構成された第一のプロセッサ、及び
復元シンボル・ストリームの品質を評価するように構成されたチャネル品質評価器を含む、請求項５０記載の受信器ユニット。
【請求項５２】
評価品質が信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む、請求項５１記載の受信器ユニット。
【請求項５３】
チャネル品質評価器がさらに品質評価に基づいて復元シンボル・ストリームについて支援されるデータ率の指示を提供するように構成される、請求項５１記載の受信器ユニット。
【請求項５４】
チャネル品質評価器がさらに品質評価に基づいて復元シンボル・ストリームについて送信器ユニットで使用される特定の処理手法の指示を提供するように構成される、請求項５１記載の受信器ユニット。
【請求項５５】
評価品質が受信器ユニットの出力で検出される雑音プラス干渉レベルを表す誤差信号を含む、請求項５１記載の受信器ユニット。
【請求項５６】
第一のプロセッサが入力シンボル・ストリームに線形空間処理を実行する、請求項５１記載の受信器ユニット。
【請求項５７】
第一のプロセッサが入力シンボル・ストリームに空間‐時間処理を実行する、請求項５１記載の受信器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にデータ通信に関わり、特に改良されたシステム動作性能を提供するためチャネル状態情報を利用して多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける新規で、改良された方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは音声、データ等の様々な型の通信を提供するために広く配置されている。これらのシステムは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、または他の多重通信技術に基づいている。ＯＦＤＭシステムはいくつかのチャネル環境に高い動作性能を提供する。
【０００３】
地上通信システム（例えば、セルラー・システム、同報システム、多チャネル多地点分配システム（ＭＭＤＳ）など）では、送信器ユニットからのＲＦ変調信号はいくつかの伝送路を経由して受信器ユニットに到達する。伝送路の特性は一般的にフェージング及びマルチパスといったいくつかの要因のために時間で変化する。
【０００４】
有害な路線影響に対してダイバシティを提供し、動作性能を改善するために、多数の送信及び受信アンテナがデータ伝送のために使用される。送信及び受信アンテナ間の伝送路が一次独立（即ち、一路線上の伝送が他の路線上の伝送の一次結合として形成されない）ならば、それは一般的に少なくとも或る程度正しいが、正しくデータ伝送を受信する可能性はアンテナの数が増加するにつれて増加する。一般に、ダイバシティが増加し、送信及び受信アンテナ数が増加するにつれて動作性能は改善する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムはデータ伝送のために多数（ＮＴ）の送信アンテナと多数（ＮＲ）の受信アンテナを使用する。ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＣ＜＝ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝によって、ＮＣ個の独立チャネルに分解される。ＮC個の独立チャネルの各々はまたＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルと云われ、次元に対応する。多数の送信及び受信によって造られた追加の次元が利用されれば、ＭＩＭＯシステムは改善された動作性能（例えば、伝送能力の増加）を提供することができる。
【０００６】
従って、改善された動作性能を提供するためＭＩＭＯシステムによって造られた追加の次元を利用するために送信器ユニット及び受信器ユニットの両方でデータ伝送を処理する技術の必要性が当技術分野においてある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の形態は伝送データを復元するために多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）システムにおける受信器ユニットで受信信号を処理し、且つ、データ伝送に使用されるＭＩＭＯチャネルの評価特性に基づいて送信器ユニットでデータ処理を調整する技術を提供する。ある形態において、「連続相殺（successive cancellation）」受信器処理技術（以下に示される）が受信信号を処理するために使用される。別の形態では、チャネル特性が評価され、送信器システムに折返し通報され、そして伝送前のデータの処理（例えば、符号化、変調等）を調整する（即ち、適応する）ために使用される。連続消去受信器処理技術及び適応送信器処理技術の組合せを使用して、高動作性能がＭＩＭＯシステムについて達成される。
【０００８】
本発明の特定実施例はＭＩＭＯシステムにおける送信器ユニットから MIMO 通信システムにおける受信器ユニットへデータを送信する方法を提供する。その方法に従って、受信器ユニットにおいて、送信器ユニットから伝送された一以上の組合せを含む各信号によって、いくつかの信号はいくつかの受信アンテナ経由で初めに受信される。受信信号は、送信器ユニットから伝送されるデータ・ストリームの評価値である、いくつかの復号データ・ストリームを提供する連続相殺受信器処理技術に従って処理される。データを伝送するために使用されるＭＩＭＯチャネルの特性を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）もまた決定され、送信器ユニットの元に伝送される。送信器ユニットでは、各データ・ストリームは受信ＣＳＩに従ってＭＩＭＯチャネル上の伝送前に適応できるように処理される。
【０００９】
連続消去受信器処理手法は一般的に復号データ・ストリームを提供するために幾つかの反復を行い、各復号反復データ・ストリームについて一つの反復を行う。各反復について、いくつかの反復の入力信号は一以上のシンボル・ストリームを供給するために特定の線形または非線形処理手法に従って処理される。復号データ・ストリームを供給するためにシンボル・ストリームの一つが選択され、処理される。いくつかの修正信号はまた復号データ・ストリームによる成分を大凡除去した（即ち、相殺した）修正信号をよって、入力信号に基づいて導出される。最初の反復の入力信号は受信信号であり、続く各反復の入力信号は前の反復からの修正信号である。
【００１０】
様々な線形及び非線形処理手法が入力信号を処理するために使用される。非分散チャネル（即ち、平坦なフェージング）について、チャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術、最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）技術、または他の技術が使用される。そして、時間‐分散チャネル（即ち、周波数選択的フェージング）について、 ＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）、判断フィードバック等化器（ＤＦＥ）、最大尤度系列等化器（ＭＬＳＥ）または幾つかの他の技術が使用される。
【００１１】
利用可能なＣＳＩは、例えば、データ伝送のために使用される各伝送チャネルの信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含む。送信器ユニットでは、各伝送チャネルのデータはそのチャネルと関連するＣＳＩに基づいて符号化され、そして各伝送チャネルの符号化データはさらにＣＳＩに基づいて選択された変調手法に従って変調される。
【００１２】
本発明はさらに、下記にさらに詳述されるように、その発明の形態、実施例、及び特徴を実施する方法、システム、及び装置を提供する。
本発明の特徴、本質、及び利点は同様な参照符号が全体にわたり対応して同一である図面と関連して取られる以下に始まる詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の様々な形態及び実施例を実施可能な多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システム１００の図である。システム１００は第二のシステム１５０と通信する第一のシステム１１０を含む。システム１００はスペクトル効率を増加させ、動作性能を向上させ、そして柔軟性を高めるためにアンテナ、周波数、及び一時的なダイバシティ（下に記述される）の組合せを使用して動作する。ある形態では、システム１５０はＭＩＭＯチャネルの特性を決定し、このように決定されたチャネル特性を表すチャネル状態情報（ＣＳＩ）をシステム１１０に返報し、そしてシステム１１０は利用可能なＣＳＩに基づいて伝送の前にデータの処理（例えば、符号化及び変調）を調整するように動作できる。別の形態では、システム１５０は、以下でさらに詳述されるように、高動作性能を提供するために幾分システム１１０からデータ伝送を処理するように動作できる。
【００１４】
システム１１０において、データ源１１２は送信（ＴＸ）データ・プロセッサ１１４にデータ（即ち、情報ビット）を提供し、それは特定の符号化手法に従ってデータを符号化し、特定のインタリーブ手法に基づいて符号化データをインタリーブ（即ち、再配列）し、データを伝送するために使用される一以上の伝送チャネルについてインタリーブ・ビットを変調シンボル中に写し込む。符号化はデータ伝送の信頼性を増大させる。インタリーブは符号化ビットについて時間ダイバシティを提供し、データを伝送するために使用される伝送チャネルについて平均信号対雑音プラス干渉比に基づいてデータの送信を容認し、フェージングに対抗し、さらに各変調シンボルを形成するために使用される符号化ビット間の相関を取除く。符号化ビットが多数の周波数サブチャネル上で伝送されれば、インタリーブはさらに周波数ダイバシティを提供する。ある形態では、図１で示されたように、符号化、インタリーブ、及びシンボル写し込み（またはその組合せ）はシステム１１０に利用可能なＣＳＩに基づいて実行される。
【００１５】
伝送システム１１０における符号化、インタリーブ、及びシンボル写し込み（symbol mapping）は多数の手法に基づいて実行することができる。一つの特定の手法は、「無線通信システムのための符号化手法（CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM）」と題し、２００１年２月１日に出願され、本発明の譲請人に譲渡され、ここに引例により組込まれる米国特許出願第０９／７７６，０７５号に記述されている。別の手法は以下でさらに詳述される。
【００１６】
ＭＩＭＯシステム１００は通信回線の伝送及び受信端の両方で多数のアンテナを使用する。これらの送信及び受信アンテナは送信ダイバシティ及び受信ダイバシティを含め、様々な形の空間ダイバシティ（即ち、アンテナ・ダイバシティ）を提供するために使用される。空間ダイバシティは多数の送信アンテナと一以上の受信アンテナの使用が特徴である。伝送ダイバシティは多数の送信アンテナ上でのデータの伝送が特徴である。一般的に、追加の処理が所望のダイバシティを達成するために送信アンテナから伝送されるデータについて実行される。例えば、異なる送信アンテナから伝送されるデータは時間的に遅延または再配列され、符号化され、そして利用可能な送信アンテナに亘ってインタリーブされる、等。受信ダイバシティは多数の受信アンテナ上での伝送信号の受信が特徴で、ダイバシティは異なる信号路を経由して信号を単に受信することによって達成される。
【００１７】
システム１００はアンテナ、周波数、または時間ダイバシティ、またはその組合せを使用する各通信モードによる、いくつかの異なる通信モードで動作する。通信モードは、例えば、「ダイバシティ」通信モード及び「ＭＩＭＯ」通信モードを含む。ダイバシティ通信モードは通信回線の信頼性を改善するためにダイバシティを使用する。ダイバシティ通信モード、または「純粋な」ダイバシティ通信モードの一般の応用では、データは全ての利用可能な送信アンテナから受信者の受信器システムに伝送される。純粋なダイバシティ通信モードはデータ率要求が低い場合、またはＳＮＲが低いとき、または双方共がそうであるとき使用される。ＭＩＭＯ通信モードは通信回線の両端でアンテナ・ダイバシティ（即ち、多数の送信アンテナ及び多数の受信アンテナ）を使用し、一般に信頼性を改善し、且つ通信回線の容量を増大させるために使用される。ＭＩＭＯ通信モードはさらにアンテナ・ダイバシティとの組合せで周波数及び／または時間ダイバシティを使用する。
【００１８】
システム１００は直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）を利用し、それは動作周波数帯域をいくつかの（ＮＬ）周波数サブチャネル（即ち、周波数ビン）に有効に分割する。各時間スロット（例えば、周波数サブチャネルの帯域に依存する特定の時間間隔）において、変調シンボルはＮＬ個の各周波数サブチャネル上で伝送される。
【００１９】
システム１００はいくつかの伝送チャネル経由でデータを伝送するために動作する。上で述べたように、ＭＩＭＯチャネルはＮＣ＜ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝によって、独立のＮＣチャネルに分解される。ＮＣ個の独立チャネルの各々はまたＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルと呼ばれる。ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについて、一般的にただ一つの周波数サブチャネルがあり、各空間サブチャネルは「伝送チャネル」と呼ばれる。ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、各周波数サブチャネルの各空間サブチャネルは伝送チャネルと呼ばれる。
【００２０】
多数の送信及び受信アンテナによって造られる追加次元（additional dimensionalities）が利用されれば、ＭＩＭＯシステムは改善された動作性能を提供することができる。これは送信器においてＣＳＩの知識を必ずしも必要とするとは限らないが、送信器が送信アンテナから受信アンテナへの伝送特性を表すＣＳＩで装備されるとシステムの効率及び動作性能の改善が可能である。伝送前の送信器におけるデータの処理はＣＳＩが利用可能であるかどうかに依存する。
【００２１】
利用可能なＣＳＩは、例えば、各伝送チャネルの信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）（即ち、ＯＦＤＭなしのＭＩＭＯシステムについて各空間サブチャネルのＳＮＲ、またはＯＦＤＭ付きＭＩＭＯシステムについて各周波数サブチャネルの各空間サブチャネルのＳＮＲ）を含む。この場合には、データはチャネルのＳＮＲに基づき各伝送チャネルについて送信器において（例えば、適切な符号化及び変調手法を選択することによって）適応して処理される。
【００２２】
ＯＦＤＭを使用しないＭＩＭＯシステムについて、ＴＸ  ＭＩＭＯ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、且つ逆多重化し、各送信アンテナのために変調シンボル・ストリームを、時間スロット当たり一変調シンボル供給する。そしてＯＦＤＭを使用するＭＩＭＯシステムについて、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０は、各ベクトルが所定の時間スロットについてＮＬ個の周波数サブチャネルについてＮＬ個の変調シンボル含み、各送信アンテナに変調シンボル・ベクトルを供給する。変調シンボルまたは変調シンボル・ベクトルの各ストリームはそれぞれの変調器（ＭＯＤ）１２２によって受信され、且つ変調されて、関連するアンテナ１２４経由で伝送される。
【００２３】
受信器システム１５０において、いくつかの受信アンテナ１５２は伝送信号を受信し、受信信号をそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）１５４に供給する。各復調器１５４は変調器１２２において実行される処理に相補的な処理を実行する。全ての復調器１５４からの変調シンボルは受信（ＲＸ）ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６に供給され、伝送データ・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１５６はＴＸデータ・プロセッサ１１４及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０によって実行された処理に相補的な処理を実行し、復号データをデータ・シンク１６０に提供する。受信器システム１５０による処理は以下でさらに詳述される。
【００２４】
ＭＩＭＯシステムの空間サブチャネル（またはさらに一般的に、ＯＦＤＭ付き、或いはなしのＭＩＭＯシステムにおける伝送チャネル）は一般に異なる回線状態（例えば、異なるフェージング及びマルチパスの影響）を受け、そして異なるＳＮＲを達成する。従って、伝送チャネルの能力はチャネルによっては異なる。この能力は特定の動作性能レベル（例えば、特定のビット誤り率（ＢＥＲ）またはパケット誤り率（ＰＥＲ））で各伝送チャネル上で伝送される情報ビット率（即ち、変調シンボル当たりの情報ビットの数）によって定量化される。その上、回線状態は一般的に時間によって異なる。その結果、伝送チャネルについて支えられる情報ビット率は時間と共に変化する。伝送チャネルの能力をさらに十分に利用するために、回線状態を記述しているＣＳＩは（一般的に送信器ユニットにおいて）決定され、その処理がそれに従って調整（または適応）されるように送信器ユニットに供給される。ＣＳＩは通信回線の特性を表すあらゆる型の情報を含み、以下でさらに詳述されるように、様々な機構を経由して通報される。簡単のために、本発明の様々な形態及び実施例はＣＳＩがＳＮＲを含む以下に記述される。改良されたシステムの動作性能を提供するためＣＳＩを決定、且つ利用するための技術は以下に記述される。
【００２５】
ＣＳＩ処理付きＭＩＭＯ送信器システム
図２はＭＩＭＯ送信器システム１１０ａの実施例のブロック図で、それはＯＦＤＭを利用しないが、（例えば、受信器システム１５０によって通報されたように）送信器システムに利用可能なＣＳＩに基づいてその処理を調整することが可能である。送信器システム１１０ａは図１におけるシステム１１０の送信器部分の一実施例である。システム１１０ａは（１）変調シンボルを供給するため情報ビットを受信し、且つ処理するＴＸデータ・プロセッサ１１４ａ、及び（２）ＮＴ個の送信アンテナについて変調シンボルを逆多重化するＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０ａを含む。
【００２６】
図２で示された特定の実施例では、ＴＸデータ・プロセッサ１１４ａはいくつかのチャネル・データ・プロセッサ２１０に対して、ＮＣ個の伝送チャネルの各々について１プロセッサが接続されたデマルチプレクサ２０８を含む。デマルチプレクサ２０８は総情報ビットを受信し、且つ幾つか（最大ＮＣ）のデータ・ストリーム中、即ちデータ伝送のために使用される各伝送チャネルに関する１データ・ストリーム中に逆多重化する。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２１０に供給される。
【００２７】
図２で示された実施例では、各チャネル・データ・プロセッサ２１０は符号化器２１２、チャネル・インタリーブ器２１４、及びシンボル写し込み要素２１６を含む。符号化器２１２は符号化ビットを提供するため特定の符号化手法に従って受信データ・ストリーム中の情報ビットを符号化する。チャネル・インタリーブ器２１４はダイバシティを提供するため特定のインタリーブ手法に基づいて符号化ビットをインタリーブする。そして、シンボル写し込み要素２１６はデータ・ストリームを伝送するために使用される伝送チャネルについて変調シンボル中にインタリーブされたビットを写し込む。
【００２８】
パイロット・データ（例えば、既知パターンのデータ）は符号化され、処理された情報ビットによって多重化される。処理されたパイロット・データは情報ビットを伝送するために使用される伝送チャネルの全部または部分集合内で（例えば、時分割多重化（ＴＤＭ）方式で）伝送される。以下で記述されるように、パイロット・データはチャネル評価を実行するために受信器で使用される。
【００２９】
図２に示されたように、データ符号化、インタリーブ、及び変調（またはその組合せ）は（例えば、受信器システム１５０によって通報されたように）利用可能なＣＳＩに基づいて調整される。一つの符号化及び変調手法において、適応符号化は固定基本符号（例えば、１／３率ターボ符号）を使用し、且つデータを伝送するために使用される伝送チャネルのＳＮＲによって支えられるように、所望の符号率を達成するためパンクチャを調整することすることによって達成される。この手法について、パンクチャはチャネル・インタリーブの後で実行される。別の符号化及び変調手法では、異なる符号化手法が通報ＣＳＩに基づいて使用される。例えば、各データ・ストリームは独立の符号によって符号化される。この手法に関して、「連続相殺」受信器処理手法が、以下でさらに詳述されるように、伝送データ・ストリームのさらに信頼できる評価を得るためにデータ・ストリームを検出し、且つ復号するために使用される。
【００３０】
シンボル写し込み要素２１６は非２元シンボルを形成するためにインタリーブ・ビットの集合をまとめ、伝送チャネルのために選択された特定の変調手法（例えば、ＱＰＳＫ、ＭＰＳＫ、Ｍ‐ＱＡＭ、またはいくつかの別な手法）に対応して信号群の中の一点に各非２元シンボルを写し込むように設計される。写し込まれた各信号点は変調シンボルに対応する。
【００３１】
特定の動作性能レベル（例えば１％のＰＥＲ）で各変調シンボルについて伝送される情報ビットの数は伝送チャネルのＳＮＲに依存する。このように、各伝送チャネルについて符号化及び変調手法は利用可能なＣＳＩに基づいて選択される。チャネル・インタリーブもまた利用可能なＣＳＩに基づいて調整される。
【００３２】
表１はいくつかのＳＮＲ範囲に使用される符号化率及び変調手法の様々な組合せの表である。各伝送チャネルの受持ちビット率は符号化率及び変調手法のいくつかの可能な組合せのいずれか一つを使用して達成される。例えば、変調シンボル当たり一つの情報ビットは、（１）符号化率１／２とＱＰＳＫ変調、（２）符号化率１／３と８‐ＰＳＫ変調、（３）符号化率１／４と１６‐ＱＡＭ、または他のいくつかの符号化率と変調手法の組合せを使用して達成される。表１では、ＱＰＳＫ、１６‐ＱＡＭ、６４‐ＱＡＭが表のＳＮＲ範囲について使用される。８‐ＰＳＫ、３２‐ＱＡＭ、１２８‐ＱＡＭ等といった他の変調もまた使用でき、本発明の範囲内にある。
【００３３】
【表１】
2004533169.tif 000003
ＴＸデータ・プロセッサ１１４ａからの変調シンボルは、図１においてＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０の一実施例である、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０ａに供給される。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０ａ内で、デマルチプレクサ２２２はＮＣ個のチャネル・データ・プロセッサ２１０からＮＣ（最大）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幾つかの（ＮＴ）変調シンボル・ストリームで、変調シンボルを伝送するために使用される各アンテナについて一つのストリームに逆多重化する。各変調シンボル・ストリームはそれぞれの変調器１２２に供給される。各変調器１２２は変調シンボルをアナログ信号に変換し、さらに増幅し、濾波（フィルタ）し、直角変調し、そして無線回線上での伝送に適した変調信号を生成するため信号をアップコンバートする。
【００３４】
ＯＦＤＭ付きＭＩＭＯ送信器システム
図３はＯＦＤＭを利用し、利用可能なＣＳＩに基づいてその処理を調整することが可能なＭＩＭＯ送信器システム１１０Ｃの実施例のブロック図である。ＴＸデータ・プロセッサ１１４ｃ内で、伝送される情報ビットはいくつか（最大ＮＬ）の周波数サブチャネル・データ・ストリーム中に、即ちデータ伝送に使用される各周波数サブチャネルについて１ストリーム中に逆多重化される。各周波数サブチャネル・データ・ストリームはそれぞれの周波数サブチャネル・データ・プロセッサ３１０に供給される。
【００３５】
各データ・プロセッサ３１０はＯＦＤＭシステムのそれぞれの周波数サブチャネルについてデータを処理する。各データ・プロセッサ３１０は図２に示されたＴＸデータ・プロセッサと同様に実施される。この設計のために、データ・プロセッサ３１０は周波数サブチャネル・データ・ストリームをいくつかのデータ・サブストリーム中に、即ち周波数サブチャネルに使用される各空間サブチャネルについて１サブストリーム中に逆多重化するデマルチプレクサを含む。各データ・サブストリームはそれから特定の伝送チャネル（即ち、その周波数サブチャネルのその空間サブチャネル）について変調シンボルを生成するためそれぞれのチャネル・データ・プロセッサによって符号化され、インタリーブされ、そしてシンボル写し込みされる。各伝送チャネルについての符号化及び変調は利用可能なＣＳＩに基づいて調整される（例えば、受信器システムによって通報される）。各周波数サブチャネル・データ・プロセッサ３１０はこのようにＮＣ個（最大）の空間サブチャネルについてＮＣ個（最大）の変調シンボル・ストリームを供給する。
【００３６】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、変調シンボルは多数の周波数サブチャネル上で、多数の送信アンテナから伝送される。ＭＩＭＯプロセッサ１２０ｃ内で、各データ・プロセッサ３１０からのＮＣ個の変調シンボル・ストリームはそれぞれのチャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２に供給され、それは利用可能なＣＳＩに基づいて受信変調シンボルを処理する。
【００３７】
各チャネルＭＩＭＯプロセッサ３２２は各時間スロットについてのＮＣ個の変調シンボルをNＴ個の送信アンテナについてのＮＴ個の変調シンボル中へ逆多重化する。各結合器３２４は最大ＮＬ個の周波数サブチャネルについての変調シンボルを受信し、各時間スロットについてのシンボルを変調シンボル・ベクトルＶ中へ結合し、そして変調シンボル・ベクトルを次の処理段階（即ち、それぞれの変調器１２２）へ供給する。
【００３８】
ＭＩＭＯプロセッサ１２０ｃはこのようにＮＴ個の変調シンボル・ベクトルＶ１〜ＶＮｔを、即ち各送信アンテナについて１変調シンボル・ベクトルを供給するため変調シンボルを処理する。各変調シンボル・ベクトルＶは一つの時間スロットを被包し、そして変調シンボル・ベクトルＶの各要素は変調シンボルが伝達される唯一の副搬送波を持つ特定の周波数サブチャネルと関連する。
【００３９】
図３はまたＯＦＤＭのための変調器１２２の実施例を示す。ＭＩＭＯプロセッサ１２０ｃからの変調シンボル・ベクトルＶ１〜ＶＮｔは変調器１２２ａ〜１２２ｔに供給される。図３で示された実施例では、各変調器１２２は逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）、巡回プレフィックス発生器３２２，及びアップコンバータ３２４を含む。
【００４０】
ＩＦＦＴ３２０はＩＦＦＴを使用して各受信変調シンボル・ベクトルをその時間‐領域表現に変換する（それはＯＦＤＭシンボルと呼ばれる）。ＩＦＦＴ３２０はある数（例えば、８、１６、３２等）の周波数サブチャネル上でＩＦＦＴを実行するように設計されている。実施例では、ＯＦＤＭシンボルに変換された各変調シンボル・ベクトルについて、巡回プレフィックス発生器３２２は特定の送信アンテナについての「伝送シンボル」を形成するためにＯＦＤＭシンボルの時間‐領域表現の部分を繰返す。巡回プレフィックスは伝送シンボルがマルチパス遅延拡散に直面してその直交性を保持し、それによって有害なマルチパス効果に対して動作性能を向上させることを保証する。ＩＦＦＴ３２０及び巡回プレフィックス発生器３２２の実施は当技術分野では既知であり、ここでは詳述しない。
【００４１】
各巡回プレフィックス発生器３２２からの時間‐領域表現（即ち、各アンテナの伝送シンボル）は変調信号を生成するためアップコンバータ３２４によって処理され（例えば、アナログ信号に変換され、変調され、増幅され、そして濾波され）、その後それはそれぞれのアンテナ１２４から伝送される。
【００４２】
ＯＦＤＭ変調はジョーンＡ．Ｃ．ビンガム氏の「データ伝送に関するマルチキャリア変調：時間到来の概念（Multicarrier Modulation for Data Transmission : An Idea Whose Time Has Come）」（IEEE Communications Magazine, May 1990）と題する論文にさらに詳述され、それは引例としてここに組込まれている。
【００４３】
図２及び３は本発明の様々な形態を実施することが可能なＭＩＭＯ送信器の二つの設計を示す。他の送信器設計もまた実施され、本発明の範囲内にある。いくつかのこれらの送信器設計は、「マルチキャリア変調を使用した高効率、高性能通信システム（HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION）」と題し、２０００年３月２２日に出願された米国特許出願番号第０９／５３２，４９２号、前述の米国特許出願番号第０９／７７６，０７５号、及び２００１年３月２３日に出願された米国特許出願番号第０９／８２６，４８１号「無線通信システムにおけるチャネル状態情報を利用する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM）」にさらに詳述され、全ては本発明の譲請人に譲渡され、ここに引例として組込まれている。これらの特許出願はＭＩＭＯ処理及びＣＳＩ処理をさらに詳細に記述している。
【００４４】
一般的に、送信器システム１１０はそのチャネルの伝送能力を記述している情報に基づいて各伝送チャネルについてのデータを符号化し、且つ変調する。この情報は一般的にＣＳＩの形式である。データ伝送のために使用される伝送チャネルに関するＣＳＩは一般的に受信器システムにおいて決定され、そして送信器システムに返報され、送信器システムはそれに従って符号化及び変調を調整するために情報を使用する。ここに記述された技術は多数の並列伝送チャネルを支えることが可能なＭＩＭＯ、ＯＦＤＭ、または他の通信手法（例えば、ＣＤＭＡ手法）によって支えられる多数の並列伝送チャネルに適用可能である。
【００４５】
ＭＩＭＯ受信器システム
本発明の形態は、（１）伝送データを復元するため連続相殺受信器処理手法に基づいてＭＩＭＯシステムにおける受信器システムで受信信号を処理し、（２）ＭＩＭＯチャネルの評価特性に基づいて送信器システムでデータ処理を調整する技術を提供する。ある形態では、連続相殺受信器処理技術（以下で記述される）は受信信号を処理するために使用される。別の形態では、チャネル特性は受信器システムで評価され、送信器システムに返報され、送信器システムはデータ処理（例えば、符号化、変調等 ) を調整（即ち、適応）するためにその情報を使用する。連続相殺受信器処理技術及び適応送信器処理技術を組合せて使用して、高動作性能がＭＩＭＯシステムのために達成される。
【００４６】
図４はＮＴ個の伝送信号を復元するためＮＲ個の受信信号を処理する連続相殺受信器処理技術を図示するフロー図である。感単にするために、図４の次の記述は、（１）伝送チャネル（即ち、ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについての空間サブチャネル）の数は送信アンテナの数に等しい（即ち、ＮＣ＝ＮＴ）、及び（２）一つの独立したデータ・ストリームは各送信アンテナから伝送されることを仮定する。
【００４７】
始めに、ステップ４１２では受信器システムは受信信号に含まれる多数の伝送信号の分離を試みるためにＮＲ受信信号に線形及び／または非線型空間処理を行う。ＭＩＭＯチャネルが「非分散的」（即ち、周波数非選択性または平坦なフェージング）であれば、線型空間処理が受信信号に行われる。ＭＩＭＯチャネルが「時間分散的」（周波数選択性フェージング）ならば、追加の線形または非線形の時間処理を受信信号に行うことが必要あるいは望ましい。空間処理はチャネル相関行列反転（ＣＣＭＩ）技術、最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）技術、または他の技術に基づいている。空間‐時間処理はＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）、判断フィードバック等化器（ＤＦＥ）、最大尤度系列評価器（ＭＬＳＥ）、または他の技術に基づいている。いくらかのこれらの空間及び空間‐時間処理技術は以下でさらに詳述される。達成可能な信号分離は伝送信号間の相関の量に依存し、伝送信号の相関が小さければ大きな信号分離が得られる。
【００４８】
最初の空間または時間‐空間処理ステップはＮＴ個の伝送信号の評価値であるＮＴ個の「後処理された」信号を提供する。ＮＴ個の後処理信号に関するＳＮＲはそれからステップ４１４で決定される。ＳＮＲは以下でさらに詳述されるように評価される。一実施例では、ステップ４１６で、ＳＮＲは最も高いＳＮＲから最も低いＳＮＲに順番に並べられ、そして最も高いＳＮＲを有する後処理信号が選択され、さらに復号データ・ストリームを得るために処理される（即ち、検出される）。一般的に検出は選択された後処理信号を復調し、逆インタリーブし、且つ復号することを含む。復号データ・ストリームはこの反復において復元される伝送信号に関する伝送されたデータ・ストリームの評価値である。検出される特定の後処理信号はまた他のいくつかの手法に基づいて選択される（例えば、特定の信号は特に送信器システムで識別される）。
【００４９】
ステップ４１８では、全ての伝送信号が復元できたかどうか決定が行われる。全ての伝送信号が復元されたならば、受信器処理は終了する。他の場合は、復号データ・ストリームによる干渉は次の伝送信号を復元するよう次の反復について「修正された」信号を生成するため受信信号から取除かれる。
【００５０】
ステップ４２０では、復号データ・ストリームは各々の受信信号に関して復号データ・ストリームに対応する伝送信号によって提示される干渉の評価値を形成するために使用される。干渉は「再変調された」シンボルのストリームを得るため（このデータ・ストリームについて送信器で使用される同じ符号化、インタリーブ、及び変調手法を使用して）復号データ・ストリームを最初に再符号化し、再符号化データをインタリーブし、且つシンボル写し込みをすることによって評価することができる。再変調シンボル・ストリームはＮＴ個の送信アンテナの一つから以前に伝送され、そしてＮＲ個の受信アンテナによって受信された変調シンボル・ストリームの評価値である。
【００５１】
【数１】
2004533169.tif 000004
ステップ４２２では、ＮＲ個の干渉信号はＮＲ個の修正信号を導出するためにＮＲ個の対応する受信信号から減算される。復号データ・ストリームによる成分が伝送されなかったならば（即ち、干渉相殺が有効に実行されたと仮定する）、これらの修正信号は受信アンテナにおける信号を表す。
【００５２】
ステップ４１２から４１６で行われる処理は別の伝送信号を復元するために（ＮＲ個の受信信号の代りに）ＮＲ個の修正信号に関して繰返される。ステップ４１２から４１６はこのように復元される各伝送信号について繰返され、復元される別の伝送信号があればステップ４１２及び４１６が実行される。
【００５３】
連続相殺受信器処理技術はこのようにいくつかの反復を、復元される各伝送信号について一回の反復を行う。各反復（最後を除いて）は送信信号の一つを復元し、次の反復について修正信号を生成する二部の処理を行う。第一部では、空間処理または時間‐空間処理がＮＲ個の後処理信号を供給するためにＮＲ個の受信信号に行われ、後処理信号の一つはこの送信信号に対応するデータ・ストリームを復元するために検出される。第二部（最後の反復については行う必要はない）では、復号データ・ストリームによる干渉は復元成分が除去された修正信号を導出するために受信信号から相殺される。初めに、最初の反復の入力信号は次式で表される受信信号である。
【００５４】
【数２】
2004533169.tif 000005
【００５５】
【数３】
2004533169.tif 000006
【００５６】
【数４】
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【００５７】
【数５】
2004533169.tif 000008
連続相殺受信器処理技術を使用して、元のＮＲ個の受信信号はこのように一度に一つの伝送信号を復元するよう連続して処理される。さらに、各復元伝送信号は次に送信信号を復元する処理の前に受信信号から取除かれる（即ち、相殺される）。伝送データ・ストリームが誤りなく（または最小の誤りで）復号できれば、及びチャネル応答評価が合理的に正確であれば、受信信号から以前に復元された伝送信号は有効である。干渉の相殺は一般に続いて復元される各伝送信号のＳＮＲを改善する。このように、高い動作性能が全ての伝送信号（多分、復元される最初の伝送信号を除いて）について達成される。
【００５８】
連続相殺受信器処理技術を使用する復元伝送信号についてのＳＮＲの可能な改善は例によって例示される。この例では、一対の直交偏波アンテナが送信器と受信器の両方で使用され、ＭＩＭＯチャネルは視野方向にあり、そして四つの独立したデータ・ストリームが一対の直交偏波アンテナの垂直及び水平の成分で伝送される。簡単にするために、垂直及び水平の成分が受信器で互いに干渉しないように直交偏波隔離が完全であると仮定する。受信器は一対の直交偏波受信アンテナの垂直及び水平成分で四つの信号を最初に受信し、これら四つの受信信号を処理する。直交偏波アンテナの垂直素子上の受信信号は高い相関があり、水平素子上の受信信号も同様に高い相関がある。
【００５９】
ＭＩＭＯチャネルを構成する二以上の送信‐受信アンテナ対の間には強い比例関係があり、干渉を無効にする能力が劣化する。この場合には、線形空間処理は対の直交偏波アンテナの垂直及び水平成分で伝送される四つの独立したデータ・ストリームを分割するのに旨くいかない。特に、各直交偏波送信アンテナ上の垂直成分は他の直交偏波送信アンテナ上の垂直成分と干渉し、同様な干渉は水平成分についても生じる。このように、四つの送信信号の各々に関するＳＮＲは同じ偏波を持つ他のアンテナからの相関干渉により悪くなる。その結果、線形空間処理のみに基づく送信信号の容量は相関する干渉信号によって厳しく制約される。
【００６０】
この例のＭＩＭＯチャンネルの固有モードを吟味するとき、僅か二つの非ゼロ固有モード（即ち、垂直と水平の偏波）があることが分かる。「完全なＣＳＩ（full-CSI）」処理手法はこれら二つの固有モードを使用して二つの独立したデータ・ストリームだけを伝送するであろう。この場合に達成される容量（capacity）は：
容量＝２・ｌｏｇ２（１＋λｉ／σ２）
で表され、ここでλｉ／σ２はｉ番目の固有モードの受信信号電力と熱雑音との比である。このように、この例のＭＩＭＯチャンネルに関する完全なＣＳＩ処理手法の容量は二つの並列の付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）チャネルの容量と同一で、各々はλｉ／σ２によって与えられるＳＮＲを有する。
【００６１】
連続相殺受信器処理技術によって、ステップ４１２において実行される線形空間処理は初めは（同じ偏波上の他の伝送信号からの雑音プラス干渉による)四つの伝送信号の各々のＳＮＲが０ｄＢ以下の結果になる。追加の受信器処理が行われなければ、全体の容量は貧弱なものになるであろう。
【００６２】
しかしながら、連続空間処理及び干渉相殺を適用することにより、続いて復元される伝送信号のＳＮＲは改善することができる。例えば、復元される最初の送信信号は最初の直交偏波送信アンテナからの垂直偏波である。干渉相殺が効果的に行われれば（即ち、ゼロまたは最小の決定誤差及び正確なチャネル評価）、この信号は残りの三つの（まだ復元されない）伝送信号ともはや干渉しない（または有っても最小である）。この垂直偏波の干渉を取除くことは垂直偏波上で伝送されるまだ復元されない他の信号のＳＮＲを改善する。直交偏波の隔離はこの簡単な例について完璧であると仮定されて、水平偏波上で伝送される二つの信号は垂直偏波上で伝送される信号と干渉しない。このように、効果的な干渉相殺によって、第二の直交偏波送信アンテナの垂直偏波上で伝送される信号は熱雑音電力によって（理論的に）制限されるＳＮＲで復元される。
【００６３】
上の例では、垂直偏波から干渉を取除くことは水平偏波上で伝送される二つの信号のＳＮＲに影響しない。このように、連続空間処理及び干渉相殺は水平偏波上で伝送される二つの信号に同様に適用される。これは低いＳＮＲを持つ水平偏波上の第一の復元信号、及び熱雑音によって（理論的に）制限されるＳＮＲを持つ水平偏波上の第二の復元信号に帰着する。
【００６４】
連続する空間処理及び干渉相殺を行う結果として、低いＳＮＲを持つ二つの伝送信号は全体の容量に少ししか貢献しないが、高いＳＮＲを持つ二つの伝送信号は全体の容量に可成り貢献する。
非分散及び分散チャネル
異なる受信及び（多分）伝送処理手法はＭＩＭＯチャネル特性に応じて使用され、それは分散或いは非分散の何れかで特徴付けられる。非分散ＭＩＭＯチャネルは平坦なフェージング（即ち、周波数非選択性フェージング）を受け、それはシステム帯域幅が狭いとき、さらに起こりうる。分散ＭＩＭＯチャネルは周波数非選択性フェージング（例えば、システム帯域幅の中で異なる減衰量）を受け、それはシステム帯域幅がある動作条件及び環境について広いとき、さらに起こりうる。連続相殺受信器処理技術は非分散及び分散ＭＩＭＯチャネルの両方について使用すると有利になりうる。
【００６５】
非分散ＭＩＭＯチャネルについて、ＣＣＭＩ及びＭＭＳＥといった線形空間処理技術は復調及び復号化の前に受信信号を処理するために使用される。これらの線形空間処理技術は不所望の信号を無効にし、他の信号からの雑音及び干渉の存在のもとで各構成信号の受信信号対干渉プラス雑音比を最大にするために受信器において使用される。
【００６６】
【数６】
2004533169.tif 000009
分散ＭＩＭＯチャネルについては、チャネルにおける時間分散がシンボル間の干渉（ＩＳＩ）を導入する。動作性能を改善するため、特定のデータ・ストリームを復元しようと試みる広帯域受信器は全ての伝送信号からのシンボル間干渉と同様に他の伝送信号からの「クロストーク」を双方共に改善する必要があるであろう。連続相殺受信器処理技術は分散ＭＩＭＯチャネルを取扱うように拡張できる。クロストーク及びシンボル間干渉を取扱うために、（クロストークをよく取扱うが、シンボル干渉を効果的に扱えない）狭帯域受信器における空間処理は広帯域受信器における空間‐時間処理と交換される。広帯域受信器では、連続相殺受信器処理技術は図４について上で述べたのと同様に使用される。しかしながら、ステップ４１２で実行される空間処理は空間‐時間処理と交換される。
【００６７】
一実施例では、ＭＭＳＥ線形等化器（ＭＭＳＥ‐ＬＥ）が広帯域受信器における空間‐時間処理のために使用される。ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術を使用して、空間‐時間処理は狭帯域チャネルに関する空間処理と同様の形をとる。しかしながら、空間プロセッサにおける各「フィルタ・タップ」は以下でさらに詳述するように一以上のタップを含む。
【００６８】
【数７】
2004533169.tif 000010
別の実施例では、判断フィードバック等化器（ＤＦＥ）が広帯域受信器における空間‐時間処理のために使用される。ＤＦＥは厳しい振幅歪みをもつチャネルに対して効果的で、既に検出されたシンボルからの干渉を相殺するために判断フィードバックを使用する非線形等化器である。データ・ストリームが誤りなし（または最小の誤り）で復号できれば、復号データ・ビットに対応する変調シンボルによって生成されるシンボル間干渉は効果的に相殺される。
【００６９】
さらに別の実施例では、最大尤度系列評価器（ＭＬＳＥ）が空間‐時間処理のために使用される。
チャネル評価が正確でないとき、ＤＦＥ及びＭＬＳＥ技術は動作性能の低下を低減し、または多分除去する。ＤＦＥ及びＭＬＳＥ技術は、「分散干渉を持つ最適空間‐時間プロセッサ：統一解析及び必要なフィルタ長（Optimum Space-Time Processors with Dispersive Interference: Unified Analysis and Required Filter Span）」（IEEE Trans. on Communication, Vol. 7, No. 7, July 1999）と題する論文においてＳ．Ｌ．アリヤビスタクル氏ほかによってさらに詳述され、ここに引例として組込まれている。
【００７０】
利用可能なＣＳＩ及び連続相殺受信器処理に基づく適応送信器処理はまた分散ＭＩＭＯチャネルのために使用すると有利である。各空間‐時間処理段階の出力からの復元信号のＳＮＲはその伝送信号のＣＳＩを含む。この情報はその伝送信号に関連するデータ・ストリームための適切な符号化及び変調手法の選択を助けるために送信器にフィードバックされる。
【００７１】
受信器構造
図５は本発明の様々な形態及び実施例を実施することが可能な受信器システム１５０ａのブロック図である。受信器システム１５０ａは伝送信号を受信し、且つ復元するために連続相殺受信器処理技術を実施する。（最大）ＮＴ個の送信アンテナからの伝送信号はＮＲ個のアンテナ１５２ａ〜１５２ｒの各々によって受信され、それぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）１５４（それはまたフロント・エンド・プロセッサと云われる）に送られる。例えば、受信アンテナ１５２ａはいくつかのアンテナからいくつかの伝送信号を受信し、受信アンテナ１５２ｒは同様に多数の伝送信号を受信する。各復調器１５４はそれぞれの受信信号を調整（例えば、濾波及び増幅）し、調整された信号を中間周波数またはベースバンドにダウンコンバートし、標本を供給するためにダウンコンバート信号をディジタル化する。各復調器１５４は受信変調シンボルのストリームを生成するため受信パイロットと共に標本を復調し、それはＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサに供給される。
【００７２】
ＯＦＤＭがデータ伝送のために使用されれば、各復調器１５４はさらに図３に示された変調器１２２によって行われた処理に相補的な処理を行う。この場合には、各復調器１５４は標本の変換表現を生成するＦＦＴプロセッサ（示されてない）を含み、変調シンボル・ベクトルのストリームを提供する。各ベクトルはＮＬ個の周波数サブチャネルについてＮＬ個の変調シンボルを含み、一つのベクトルは各時間スロットに提供される。ＮＲ個の全ての復調器のＦＦＴプロセッサからの変調シンボル・ベクトル・ストリームはデマルチプレクサ（図５には示されてない）にそれから供給され、各ＦＦＴプロセッサからの変調シンボル・ベクトル・ストリーム をいくつかの（最大ＮＬ個）変調シンボル・ストリームに「路を開ける（channelize）」。各周波数サブチャネルが独立に処理される（例えば、図３に示されたように）伝送処理手法について、デマルチプレクサはさらに（最大）ＮＬ個の変調シンボル・ストリームの各々をそれぞれのＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６に供給する。
【００７３】
ＯＦＤＭを利用するＭＩＭＯシステムについて、一つのＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６はデータ伝送のために使用されるＮＬ個の周波数サブチャネルの各々に関するＮＲ個の受信アンテナからのＮＲ個の変調シンボル・ストリームを処理するために使用される。そして、ＯＦＤＭを利用しないＭＩＭＯシステムについては、一つのＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６はＮＲ個の受信アンテナからＮＲ個の変調シンボル・ストリームを処理するために使用される。
【００７４】
図５に示された実施例では、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６はいくつかの連続（即ち、カスケード接続）受信器処理段５１０を含み、各伝送チャネルについて一段がデータ伝送のために使用される。一つの伝送処理手法では、一つのデータ・ストリームは各伝送チャネル上で伝送され、各データ・ストリームは（例えば、それ自身の符号化及び変調手法によって）独立して処理され、そしてそれぞれのアンテナから伝送される。この伝送処理手法に関して、データ・ストリームの数は伝送チャネルの数に等しく、それはデータ伝送に使用される送信アンテナの数に等しい（それは利用可能な送信アンテナの部分集合である）。明確にするため、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６はこの伝送処理手法について記述される。
【００７５】
各受信器処理段５１０（最後の段５１０ｎを除いて）は干渉相殺器５３０に接続されたチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０を含み、最後の段５１０ｎはチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｎのみを含む。最初の受信器処理段５１０ａについて、チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ａは最初の伝送チャネル（または最初の伝送信号）にデータ・ストリームを供給するため復調器１５４ａから１５４ｒからのＮＲ個の変調シンボル・ストリームを受信し、且つ処理する。そして、第二段５１０ｂから最後の段５１０ｎの各々について、その段のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０はその段によって処理される伝送チャネルの復号データ・ストリームを導出するために前の段の干渉相殺器からＮＲ個の修正シンボル・ストリームを受信し、且つ処理する。各チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０はさらに関連する伝送チャネルにＣＳＩ（例えばＳＮＲ）を提供する。
【００７６】
最初の受信器処理段５１０ａについて、干渉相殺器５３０ａは全ＮＲ個の復調器１５４からＮＲ個の変調シンボル・ストリームを受信する。そして、第二段から最後の段までの各々について、干渉相殺器５３０は前の段の干渉相殺器からＮＲ個の修正シンボル・ストリームを受信する。各干渉相殺器５３０は同じ段の中のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０から復号データ・ストリームを受信し、そしてこの復号データ・ストリームによる受信変調シンボル・ストリームの干渉成分の評価値であるＮＲ個の再変調シンボル・ストリーム を導出するために処理（例えば、符号化、インタリーブ、変調、チャネル応答など）を行う。再変調シンボル・ストリームは減算（即ち、相殺）干渉成分を除く全てを含むＮＲ個の修正シンボル・ストリームを導出するため受信変調シンボル・ストリームから減算される。それからＮＲ個の修正シンボル・ストリームは次の段に供給される。
【００７７】
図５において、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６に接続された制御器５４０が示され、それはプロセッサ１５６によって行われる連続相殺受信器処理における様々なステップに向けて使用される。
図５は各データ・ストリームがそれぞれのアンテナ上で伝送されるとき（即ち、各伝送信号に対応して一つのデータ・ストリーム）、簡単な方法で使用できる受信器構造を示す。この場合には、各受信器処理段５１０は伝送信号の一つを復元するために作動され、復元伝送信号に対応する復号データ・ストリームを供給する。
【００７８】
他のいくつかの伝送処理手法に関して、データ・ストリームは空間、周波数、及び時間ダイバシティをそれぞれ提供するために多数の送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／または時間間隔で伝送される。これらの手法に関して、受信器処理は初めに各周波数サブチャネルの各送信アンテナ上の伝送信号について受信変調シンボル・ストリームを導出する。多数の送信アンテナ、周波数サブチャネル、及び／または時間間隔についての変調シンボルは送信器システムにおいて行われる逆多重化のような相補的方法で結合される。そして、結合された変調シンボルのストリームは関連する復号データ・ストリームを提供するために処理される。
【００７９】
非分散チャネルのための空間処理技術
上で述べたように、 いくつかの線形空間処理技術は他の伝送信号ストリームによって引起こされる干渉から各伝送信号ストリームを復元するため非分散チャネルを経由して受信される信号を処理するために使用される。これらの技術はＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、及び恐らくは他の技術を含む。線形空間処理はＮＲ個の入力信号に関して各チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０内で行われる。最初の受信器処理段５１０ａについて、入力信号は受信アンテナからのＮＲ個の受信信号である。そして、続く各段については、上述のように、入力信号は前の段の干渉相殺器からのＮＲ個の修正信号である。明確にするために、ＣＣＭＩ及びＭＭＳＥ技術は最初の段について記述される。しかしながら、続く各段の処理は入力信号を適切に代用して同様の方法で行われる。特に、続く各段では、前の段で検出された信号が相殺されると仮定され、従って、以下に記述されるように、チャネル係数行列の次元は各段で低減される。
【００８０】
ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナを持つＭＩＭＯシステムでは、ＮＲ個のアンテナの出力における受信信号は
【００８１】
【数８】
2004533169.tif 000011
【００８２】
【数９】
2004533169.tif 000012
【００８３】
【数１０】
2004533169.tif 000013
ＣＣＭＩ技術
【００８４】
【数１１】
2004533169.tif 000014
「最適な」受信を行い、且つ伝送チャネルのＳＮＲを評価するために、伝送データ・ストリーム中に既知のいくつかのシンボルを挿入し、一以上の伝送チャネル上で既知のシンボルを伝送するとしばしば都合がよい。そのような既知のシンボルはまたパイロット・シンボルまたはパイロット信号と云われる。パイロット信号及び／またはデータ伝送に基づいて単一伝送チャネルを評価する方法は当技術分野において利用可能ないくつかの論文中に見出される。そのような一つのチャネル評価方法は、「応用をもつ基準援用コヒーレントＣＤＭＡ通信の最適受信、動作性能限界、及びカットオフ率解析（Optimal Reception, Performance Bound, and Cutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications）」（IEEE Transaction On Communication, Oct. 1999）と題する論文においてＦ．リング氏によって記述されている。
【００８５】
【数１２】
2004533169.tif 000015
変調シンボル・ストリームが複製され、多数の送信アンテナ上で伝送されれば、これらの変調シンボルは結合された変調シンボルを形成するために共に集計される。例えば、データ・ストリームが全てのアンテナから伝送されれば、全ＮＴ個のアンテナに対応する変調シンボルは集計され、結合された変調シンボルは
【００８６】
【数１３】
2004533169.tif 000016
で表される。代りに、送信器はいくつかまたは全ての送信アンテナ上の同じ符号化及び変調手法を使用して伝送チャネル上の一以上のデータ・ストリームを伝送するために作動される。この場合には、ただ一つのＳＮＲ（例えば、平均ＳＮＲ）が共通の符号化及び変調手法が適用される伝送チャネルのために必要とされる。例えば、同じ符号化及び変調手法が全ての送信アンテナに適用されれば、結合された変調シンボルのＳＮＲ、即ち、ＳＮＲtotalが導出される。このＳＮＲtotalはＮＴ個の送信アンテナからの変調シンボルのＳＮＲの合計に等しい最大の結合ＳＮＲを持つであろう。結合ＳＮＲは
【００８７】
【数１４】
2004533169.tif 000017
で表される。
図６Ａは上述のＣＣＭＩ技術を実施することが可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｘの実施例のブロック図である。チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｘはＲＸデータ・プロセッサ６２０に接続された（ＣＣＭＩ処理を行う）プロセッサ６１０ｘを含む。
【００８８】
【数１５】
2004533169.tif 000018
プロセッサ６１０ｘはこのように送信器システムから伝送されるデータ・ストリームの数に対応するいくつかの独立したシンボル・ストリームを生成する。各シンボル・ストリームは送信器システムでシンボル写し込み後の変調シンボルに対応し、及びその評価値である復元変調シンボルを含む。そして、（復元された）シンボル・ストリームはＲＸデータ・プロセッサ６２０に供給される。
【００８９】
上で述べたように、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６中の各段５１０はその段の入力信号中に含まれる伝送信号の一つ（例えば、最高のＳＮＲを持つ伝送信号）を復元し、且つ復号する。伝送信号のＳＮＲの評価はＣＳＩプロセッサ６２６によって行われ、上述の式（９）及び（１１）に基づいて実行される。そして、ＣＳＩプロセッサ６２６は復元及び復号化のために選択された（例えば、「最良の」）伝送信号についてＣＳＩ（例えば、ＳＮＲ）を提供し、さらに選択された伝送信号を識別する制御信号を提供する。
【００９０】
図７はＲＸデータ・プロセッサ６２０の実施例のブロック図である。この実施例では、ＲＸデータ・プロセッサ６２０中の選択器７１０は前の線形空間プロセッサからいくつかのシンボル・ストリームを受信し、ＣＳＩプロセッサ６２６からの制御信号によって示されたように、選択された伝送信号に対応するシンボル・ストリームを抽出する。代替実施例では、ＲＸデータ・プロセッサ６２０は、選択された伝送信号に対応するシンボル・ストリームを供給され、ストリーム抽出はＣＳＩプロセッサ６２６からの制御信号に基づく結合器６１８によって行われる。いずれにせよ、抽出された変調シンボル・ストリームは復調要素７１２に供給される。
【００９１】
各伝送チャネルのためのデータ・ストリームがチャネルのＳＮＲに基づいて独立に符号化及び変調される図２で示された送信器の実施例について、選択された伝送チャネルの復元変調シンボルは伝送チャネルのために使用される変調手法に相補的な復調手法（例えば、Ｍ‐ＰＳＫ、Ｍ‐ＱＡＭ）に従って復調される。そして、復調要素７１２からの復調データはチャネル・インタリーブ器２１４によって行われる方法に相補的な方法で逆インタリーブ器７１４によって逆インタリーブされ、逆インタリーブされたデータは符号化器によって行われる方法に相補的な方法で復号器７１６によって復号される。例えば、ターボまたは畳込み符号化がそれぞれ送信器で行われれば、ターボ復号器またはビタビ復号器が復号器７１６として使用される。復号器７１６からの復号データ・ストリームは復元されつつある伝送データ・ストリームの評価値を表す。
【００９２】
【数１６】
2004533169.tif 000019
例えば、ＣＳＩプロセッサ６２６は受信されたパイロット信号に基づいて雑音共分散行列φｎｎを評価し、式（９）及び（１１）に基づいてｉ番目の伝送チャネルのＳＮＲを算定する。当技術分野で知られているようにＳＮＲは従来のパイロット援用単一及びマルチキャリア・システムと同様に評価される。全ての伝送チャネルに関するＳＮＲはこの伝送チャネルについて送信器システムに返報されるＣＳＩを含む。ＣＳＩプロセッサ６２６はさらにＲＸデータ・プロセッサ６２０または結合器６１８に選択された伝送チャネルを識別する制御信号を提供する。
【００９３】
【数１７】
2004533169.tif 000020
受信器システム１５０によって送信器システムへ返報されるＣＳＩ情報は、ＲＸ  ＭＩＭＯ／データ・プロセッサ１５６中の段によって決定されるように、伝送チャネルに関するＳＮＲを含む。
ＭＭＳＥ技術
【００９４】
【数１８】
2004533169.tif 000021
【００９５】
【数１９】
2004533169.tif 000022
図６Ｂは上で記述されたＭＭＳＥ技術を実施することが可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｙの実施例のブロック図である。チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｙはＲＸデータ・プロセッサ６２０に接続された（ＭＭＳＥ処理を行う）プロセッサ６１０ｙを含む。
【００９６】
【数２０】
2004533169.tif 000023
【００９７】
【数２１】
2004533169.tif 000024
【００９８】
【数２２】
2004533169.tif 000025
時間分散チャネルのための空間‐時間処理技術
上で述べたように、いくつかの空間‐時間処理技術は時間分散チャネルを経由して受信される信号を処理するために使用される。これらの技術は非分散チャネルについて上で記述された空間処理技術に関連してＭＭＳＥ‐ＬＥ、ＤＦＥ、ＭＬＳＥ、及び恐らくは他の技術といった時間領域チャネル等化技術の使用を含む。空間‐時間処理は各チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０の中でＮＲ個の入力信号について行われる。
【００９９】
ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術
時間分散の存在のもとでは、チャネル係数行列Ｈは遅延次元上にとり、行列Ｈの各要素は係数ではなくて一次伝達関数として振舞う。この場合には、チャネル係数行列Ｈはチャネル伝達関数行列Ｈ（τ）の形式で書くことができ、それは
Ｈ（τ）＝｛ｈｉｊ（τ）｝  但し、１≦ｉ≦ＮＲ  及び  １≦ｊ≦ＮＴ      式(21)
で表すことができ、ここでｈｉｊ（τ）はｊ番目の送信アンテナからｉ番目の受信アンテナへの一次伝達関数である。一次伝達関数ｈｉｊ（τ）の結果として、受信信号ベクトルｒ（ｔ）はチャネル伝達関数行列Ｈ（τ）の伝送信号ベクトルｘ（ｔ） との畳込みであり、それは
【０１００】
【数２３】
2004533169.tif 000026
復調機能（図５の復調器１５４によって実行される）の一部として、受信信号は受信標本を提供するために標本化される。一般性を失うことなく、時間分散チャネル及び受信信号は次の記述における個別時間表現で表される。最初に、遅延ｋにおけるｊ番目の送信アンテナと関連するチャネル伝達関数ベクトルｈｊ（ｋ）は
【０１０１】
【数２４】
2004533169.tif 000027
で表すことができ、ここでｈｉｊ（ｋ）はｊ番目の送信アンテナとｉ番目の受信アンテナとの間の経路に関連するチャネル伝達関数のｋ番目のタップ加重、Ｌはチャネル時間分散の（標本間隔における）最大の範囲である。次に、遅延ｋにおけるＮＲ×ＮＴチャネル伝達関数行列は
【０１０２】
【数２５】
2004533169.tif 000028
で表すことができる。
そして、標本時間ｎにおける受信信号ベクトルｒ（ｎ）は
【０１０３】
【数２６】
2004533169.tif 000029
で表すことができる。
ＭＭＳＥ線形空間‐時間プロセッサは、時間ｎにおいて、２Ｋ＋１、ＮＲ×ＮＴ加重行列Ｍ（ｋ）の系列をもつ受信信号ベクトルｒ（ｎ）の系列の畳込みを実行することによって伝送シンボル・ベクトルの評価値を次のように計算する：
【０１０４】
【数２７】
2004533169.tif 000030
加重行列Ｍ（ｋ）の系列は平均二乗誤差を最小にするように選択され、それは
ε＝Ｅ｛ｅＨ（ｋ）ｅ（ｋ）｝                         式(27)
で表すことができ、ここで誤差は
【０１０５】
【数２８】
2004533169.tif 000031
で表すことができる。
ＭＭＳＥの解は一次制約式：
【０１０６】
【数２９】
2004533169.tif 000032
を満たす加重行列Ｍ（ｋ）の系列として記述でき、ここでＲ（ｋ）はＮＲ×ＮＲ空間‐時間相関行列の系列で、それは
【０１０７】
【数３０】
2004533169.tif 000033
で表すことができ、ここでφｚｚ（ｋ）は雑音自己相関関数で、それは
φｚｚ（ｋ）＝Ｅ｛ｚ（λ−ｋ）ｚＨ（λ）｝                式(31)
で表すことができる。白色（時間的に相関のない）雑音については、φｚｚ（ｋ）＝φｚｚδ（ｋ）で、この場合のφｚｚ は空間相関行列のみを表す。等しい電力をもつ空間的及び時間的に相関のない雑音については、φｚｚ（ｋ）＝σ２Ｉδ（ｋ）である。
式（２９）はさらに
【０１０８】
【数３１】
2004533169.tif 000034
ここで０ｍ×ｎはゼロのｍ×ｎ行列である。
上に記載されたＭＭＳＥ空間処理について、シンボル評価値と関連するＳＮＲを決定するために、バイアスしない平均二乗誤差評価値が導出される。最初に、上で導出されたＭＭＳＥ‐ＬＥ評価値について、
【０１０９】
【数３２】
2004533169.tif 000035
ここで予測値は雑音上で取られる。変調シンボルが時間の相関がなく、そして期待値が上記（時間ｎに伝送されない全ての伝送信号成分）のシンボル間干渉にわたってとられると仮定すると、期待値は
【０１１０】
【数３３】
2004533169.tif 000036
で表すことができ、ここで
【０１１１】
【数３４】
2004533169.tif 000037
最後に、他の空間のサブチャネルからの干渉にわたって平均した後、時間ｎにおいてｉ番目のアンテナからの信号の平均値は
【０１１２】
【数３５】
2004533169.tif 000038
【０１１３】
【数３６】
2004533169.tif 000039
を定義することにより、時間ｎにおける伝送信号ベクトルのバイアスしないＭＭＳＥ‐ＬＥ評価値は
【０１１４】
【数３７】
2004533169.tif 000040
で表すことができる。バイアスしないＭＭＳＥ‐ＬＥ評価値に関連する誤差共分散行列は
【０１１５】
【数３８】
2004533169.tif 000041
で表すことができる。ｉ番目の送信アンテナ上で伝送されるシンボルの評価値に関連するＳＮＲは最後に
【０１１６】
【数３９】
2004533169.tif 000042
で表すことができる。
ＭＭＳＥ‐ＬＥ技術は図６ＢにおけるチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサによって実施される。この場合には、乗算器６３４は、式（２６）に示されたように、受信信号ベクトルｒ（ｎ）の系列と加重行列Ｍ（ｋ）の系列との畳込みを行うように設計することができる。
【０１１７】
【数４０】
2004533169.tif 000043
ＤＦＥ技術
図６ＣはＤＦＥ空間‐時間等化技術を実施することが可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｚの実施例のブロック図である。チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０ｚはＤＦＥ処理を行い、ＲＸデータ・プロセッサ６２０に接続された空間‐時間プロセッサ６１０ｚを含む。
【０１１８】
ＤＦＥ技術に関して、受信変調シンボル・ベクトルｒ（ｎ）は復元されるデータ・ストリームについて評価変調シンボルを提供するために順方向受信プロセッサ６５４によって受信し、且つ処理される。順方向受信プロセッサ６５４は上で記述されたＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ技術または他のいくつかの線形空間同等化技術を実施する。そして、加算器６５６は歪み成分を取除いた等化変調シンボルを提供するためフィードバック・プロセッサによって評価変調シンボルを提供された評価歪み成分を結合する。初めに、評価歪み成分はゼロで、等化変調シンボルは単に評価変調シンボルである。加算器６５６からの等化変調シンボルは復号データ・ストリームを供給するためにＲＸデータ・プロセッサ６２０によって復調され、且つ復号される。
【０１１９】
復号データ・ストリームは送信器における変調シンボルの評価値である、再変調シンボルを提供するためチャネル・データ・プロセッサ２１０ｘによって再符号化され、且つ再変調される。チャネル・データ・プロセッサ２１０ｘは、例えば、図２に示されたようにデータ・ストリームについて送信器で行ったのと同じ処理（例えば、符号化、インタリーブ、及び変調）を行う。チャネル・データ・プロセッサ２１０ｘからの再変調シンボルは評価歪み成分を導出するためにシンボルを処理するフィードバック・プロセッサ６５８に供給される。フィードバック・プロセッサ６５８は線形空間等化器（例えば、線形トランスバーサル等化器）を実施する。
【０１２０】
時間ｎにおける伝送シンボル・ベクトルの得られた評価値は、
【０１２１】
【数４１】
2004533169.tif 000044
【０１２２】
【数４２】
2004533169.tif 000045
で表すことができ、ここで、
【０１２３】
【数４３】
2004533169.tif 000046
で表すことができ、ここで
【０１２４】
【数４４】
2004533169.tif 000047
【０１２５】
【数４５】
2004533169.tif 000048
で与えられる。
フィードバック・フィルタについてのＭＭＳＥの解は、
【０１２６】
【数４６】
2004533169.tif 000049
である。上で記述されたＭＭＳＥ‐ＬＥにおける同様に、バイアスのない評価値は伝送シンボル・ベクトルの条件付の平均値を見出すことによって決定される：
【０１２７】
【数４７】
2004533169.tif 000050
【０１２８】
【数４８】
2004533169.tif 000051
で表され、ここでｖｄｆｅ，ｌｌはＶｄｆｅのｉ番目の要素である。バイアスしない評価値を形成するために、上で示されたものと同様に、その要素がＶｄｆｅの対角要素の逆数である対角行列は最初に、
【０１２９】
【数４９】
2004533169.tif 000052
として定義される。そして、バイアスしない評価値は
【０１３０】
【数５０】
2004533169.tif 000053
で表される。その結果生じる誤差共分散行列は
【０１３１】
【数５１】
2004533169.tif 000054
によって与えられる。そして、ｉ番目の送信アンテナ上で伝送されるシンボルの評価値に関連するＳＮＲは、
【０１３２】
【数５２】
2004533169.tif 000055
で表すことができる。
ＤＦＥ技術によって、復号データ・ストリームは既に復号された情報ビットによって発生した歪みの評価値を得るために使用される。データ・ストリームが誤りなしで（または最小の誤りで）復号されれば、歪み成分は正確に評価でき、既に復号された情報ビットによってもたらされたシンボル間干渉は効果的に相殺される。順方向受信プロセッサ６５４及びフィードバック・プロセッサ６５８によって行われた処理は一般的に等化変調シンボルにおけるシンボル間干渉の平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小にするために同時に調整される。ＤＦＥ処理はアリヤビスタクル氏等によって前述の論文でさらに詳述されている。
【０１３３】
干渉の相殺
図８は干渉相殺器５３０ｘのブロック図で、それは図５における干渉相殺器５３０の一実施例である。干渉相殺器５３０ｘ内では、同じ段の中のチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ５２０からの復号データ・ストリームはＭＩＭＯ処理前の送信器の変調シンボル及びチャネルの歪みの評価値である、再変調シンボルを提供するためチャネル・データ・プロセッサ２１０ｙによって再符号化され、インタリーブされ、且つ再変調される。チャネル・データ・プロセッサ２１０ｙはデータ・ストリームについて送信器で行われたのと同じ処理（例えば、符号化、インタリーブ、及び変調）を行う。そして、再変調されたシンボルはチャネル・シミュレータ８１０に供給され、それは復号データ・ストリームによる干渉の評価値を提供するため評価チャネル応答によってシンボルを処理する。
【０１３４】
【数５３】
2004533169.tif 000056
で表され、それは
【０１３５】
【数５４】
2004533169.tif 000057
【０１３６】
【数５５】
2004533169.tif 000058
ベクトルの各要素は対応する受信変調シンボル・ストリームにおける復号データ・ストリームによる評価成分を表す。これらの成分はＮＲ個の受信変調シンボル・ストリーム（即ち、ベクトルｒｋ）における残り（未検出）の伝送信号で、 復号データ・ストリームから取除いた成分をもつ修正ベクトルｒｋ＋１を提供するため加算器によって受信信号ベクトルｒｋから減算（相殺）される。この相殺は上の式（５）で示されたように表すことができる。式（５）で示されたように、修正ベクトルｒｋ＋１は次の受信器処理段へ入力ベクトルとして供給される。
【０１３７】
【数５６】
2004533169.tif 000059
簡単にするため、図５に示された受信器のアーキテクチャは（受信または修正）変調シンボル・ストリームを各受信器処理段５１０に供給し、これらのストリームは前に復号されたデータ・ストリームによる干渉成分が取除かれて（即ち、相殺されて）いる。図５に示された実施例では、各段はその段によって復号されたデータ・ストリームによる干渉成分を取除く。他のいくつかの設計では、受信変調シンボル・ストリームは全ての段に供給され、各段は（前の段から供給される）前に復号された全てのデータ・ストリームから干渉成分の相殺を行う。干渉の相殺はまた一以上の段について（例えば、データのＳＮＲが高ければ）飛ばしてもよい。図５に示された受信器のアーキテクチャに対する変更は行ってもよく、本発明の範囲内にある。
【０１３８】
ＣＳＩの導出及び通報
簡単にするため、本発明の様々な形態及び実施例はどこでＣＳＩがＳＮＲを含むかを上で述べてきた。一般に、ＣＳＩは通信回線の特性を表しているあらゆる型の情報を含む。様々な型の情報はＣＳＩとして提供され、そのいくつかの例は以下に記述される。
【０１３９】
一実施例では、ＣＳＩは信号対雑音プラス干渉比（ＳＮＲ）を含み、それは雑音プラス干渉電力に対する信号電力の比として導出される。ＳＮＲは一般的にデータ伝送のために使用される各伝送チャネル（例えば、各伝送データ・ストリーム）について評価され、且つ提供されるが、総合のＳＮＲもまたいくつかの伝送チャネルについて提供される。ＳＮＲ評価値は特定の数のビットを持つ値に量子化される。一実施例では、ＳＮＲ評価値は、例えば、ルックアップ表を使用してＳＮＲインデックスに写し込まれる。
【０１４０】
別の実施例では、ＣＳＩは信号電力及び干渉プラス雑音電力を含む。これら二つの成分はデータ伝送のために使用される各伝送チャネルのために別々に導出され、且つ提供される。
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは信号電力、干渉電力、及び雑音電力を含む。これら三つの成分はデータ伝送のために使用される各伝送チャネルのために導出され、且つ提供される。
【０１４１】
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは信号対雑音比プラス観測可能な各干渉項目についての干渉電力の表（list）を含む。この情報はデータ伝送のために使用される各伝送チャネルについて導出され、且つ提供される。
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは行列形式における信号成分（例えば、全ての送信‐受信アンテナ対に関するＮＴ×ＮＲ複合入力）及び行列形式における雑音プラス干渉成分（例えば、ＮＴ×ＮＲ複合入力）を含む。そして、送信器ユニットは、データ伝送のために使用される各伝送チャネルのための品質（例えば、受信器ユニットに受信される各伝送データ・ストリーム）を導出するために、適切な送受信アンテナ対のために信号成分及び雑音プラス干渉成分を組合わせる。
【０１４２】
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは伝送データ・ストリームについてデータ率表示器を含む。データ伝送のために使用される伝送チャネルの品質は最初に（例えば、伝送チャネルのために評価されたＳＮＲに基づいて）決定され、そして決定されたチャネル品質に対応するデータ率が（例えば、ルックアップ表に基づいて）識別される。識別されたデータ率は必要レベルの動作性能で伝送チャネル上で伝送される最大のデータ率を表す。そして、効率よく符号化できるデータ率が写し込まれ、データ率表示器（ＤＲＩ）に表される。例えば、（最大）７個の可能なデータ率が送信器ユニットによって支援されるとすると、３ビットの値がＤＲＩを表すために使用され、そこでは、例えば、ゼロはゼロのデータ率（即ち、送信アンテナを使用しない）を示し、１から７は７個の異なるデータ率を示すために使用される。一般的な実施では、品質測定（例えば、ＳＮＲ評価値）は、例えば、ルックアップ表に基づいて直接ＤＲＩに写し込まれる。
【０１４３】
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは各伝送データ・ストリームについて送信器ユニットで使用される特定の処理手法の指示を含む。この実施例では、表示器は所望の動作性能レベルを達成するため伝送データ・ストリームのために使用される特定の符号化手法及び特定の変調手法を識別する。
【０１４４】
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは伝送チャネルの品質の特定の指標のために差分表示器を含む。初めに、伝送チャネルのＳＮＲまたはＤＲＩまたは他の品質測定が基準測定値として決定され、通報される。それ以降、伝送チャネルの品質の監視が続き、最後に通報された測定値と現在の測定値との間の差異が決定される。そして、この差異は一以上のビットに量子化され、量子化された差異は差分表示器に写し込まれ、通報される。差分表示器は特定のステップ・サイズによって最後に通報された測定値を増加または減少するように（または最後に通報された測定値を保持するように）指示する。例えば、差分表示器は、（１）特定の伝送チャネルの観測ＳＮＲが特定のステップ・サイズによって増加または減少したこと、または（２）データ率が特定の量、または変化によって調整されるべきことを指示する。基準測定値は差分表示器における誤差及び／またはこれらの表示器の誤った受信が蓄積されないことを保証するために定期的に伝送される。
【０１４５】
他の形式のＣＳＩもまた使用することができ、本発明の範囲内にある。一般に、ＣＳＩは所望の動作性能レベルが伝送データ・ストリームのために達成されるように送信器における処理を調整するために使用されるどんな形式においても十分な情報を含んでいる。
【０１４６】
ＣＳＩは送信器ユニットから伝送された信号に基づいて導出され、受信器ユニットで受信される。ある実施例では、ＣＳＩは伝送信号に含まれるパイロット基準に基づいて導出される。代りにまたはその他に、ＣＳＩは伝送信号に含まれるデータに基づいて導出される。
【０１４７】
さらに、別の実施例では、ＣＳＩは受信器ユニットから送信器ユニットへの逆方向回線上で伝送される一以上の信号を含む。いくつかのシステムでは、相関の程度は順方向回線及び逆方向回線の間に存在する（例えば、上り回線及び下り回線が時分割多重様式において同じ帯域を共有する時分割二重（ＴＤＤ）システム）。これらのシステムでは、順方向回線の品質は逆方向回線の品質に基づいて（必要な正確度に）評価され、逆方向回線の品質は受信器ユニットから伝送された信号（例えば、パイロット信号）に基づいて評価される。そして、送信器が受信器ユニットによって観測されるＣＳＩを評価できる手段をパイロット信号は表す。
【０１４８】
信号品質は様々な技術に基づいて受信器ユニットで評価される。これらのいくつかの技術は本出願の譲請人に譲渡され、ここに引例として組込まれる次の特許に記述されている。
・米国特許第５，７９９，００５号「ＣＤＭＡ通信システムにおいて受信パイロット電力及び路線損失を決定するシステム及び方法（YSTEM AND METHOD FOR DETERMINING RECEIVED PILOT POWER AND PATH LOSS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM）」（１９９８年８月２５日発行）、
・米国特許第５，９０３，５５４号「スペクトラム拡散通信システムにおける回線品質を測定する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM）」（１９９９年５月１１日発行）、
・米国特許第５，０５６，１０９号及び第５，２６５，１１９号 「ＣＤＭＡセルラ携帯電話システムにおいて伝送電力を制御する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM）」（双方とも同じ名称で、１９９１年１０月８日及び１９９３年１１月２３日にそれぞれ発行）、及び
・米国特許第６，０９７，９７２号「ＣＤＭＡ携帯電話システムにおいて電力制御信号を処理する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING POWER CONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM）」（２０００年８月１日発行）。
【０１４９】
ＣＳＩ及び様々なＣＳＩ通報機構に関する様々な型の情報はまた、「高率パケット・データ伝送のための方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION）」と題し、１９９７年１１月３日に出願され、本出願の譲請人に譲渡されている米国特許出願第０８／９６３，３８６号、及びＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ‐８５６「ｃｄｍａ２０００高率パケット・データ空中インタフェース仕様（cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification）」に記述され、双方ともここに引例として組込まれている。
【０１５０】
ＣＳＩは様々なＣＳＩ伝送手法を使用して送信器に返報される。例えば、ＣＳＩは全部、差分で、またはその組合せで送信される。一実施例では、ＣＳＩは定期的に通報され、差分的更新が前に伝送されたＣＳＩに基づいて送信される。別の実施例では、ＣＳＩは変化があるときだけ（例えば、その変化が特定の閾値を越えれば）送信され、それはフィードバック・チャネルの実効的な率を下げる。例として、ＳＮＲは変化があるときのみ、（例えば、差分として）返送信される。ＯＦＤＭシステム（ＭＩＭＯ付きまたは無し）について、周波数領域における相関はフィードバックされるＣＳＩの量の低減を容認するために利用される。ＯＦＤＭシステムに関する例として、ＮＭ個の周波数サブチャネルについて特定の周波数サブチャネルに対応するＳＮＲが同じであれば、ＳＮＲ及びこの条件が真である最初と最後の周波数サブチャネルが通報される。ＣＳＩについてフィードバックされるデータの量を低減するために他の圧縮及びフィードバック・チャネル誤差復元技術もまた使用でき、本発明の範囲内にある。
【０１５１】
図１を振返って参照すると、ＲＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１５６によって決定されるＣＳＩ（例えば、チャネルＳＮＲ）はＴＸデータ・プロセッサ１６２に供給され、それはＣＳＩを処理し、処理データを一以上の変調器１５４に供給する。変調器１５４はさらに処理されたデータを調整し、逆方向チャネル経由でＣＳＩを送信器システム１１０に返送する。
【０１５２】
システム１１０で、伝送フィードバック信号はアンテナ１２４によって受信され、復調器１２４によって復調され、そしてＲＸデータ・プロセッサ１３２に供給される。ＲＸデータ・プロセッサ１３２はＴＸデータ・プロセッサ１６２によって行われる処理に相補的な処理を行い、そして通報されたＣＳＩを復元し、それはＴＸデータ・プロセッサ１１４及びＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ１２０に供給され、処理を調整するために使用される。
【０１５３】
送信器システム１１０は受信器システム１５０からのＣＳＩ（例えば、ＳＮＲ情報）に基づいてその処理を調整する（即ち、適応させる）。例えば、各伝送チャネルのための符号化は情報ビット率がチャネルＳＮＲによって支援される伝送能力に合致するように調整される。さらに、伝送チャネルの変調手法はチャネルＳＮＲに基づいて選択される。他の処理（例えば、インタリーブ）もまた調整され、発明の範囲内にある。チャネルについて決定されたＳＮＲに基づいた各伝送チャネルの処理の調整はＭＩＭＯシステムが高動作性能（即ち、特定の動作性能レベルに対して高処理能力及びビット率）を達成することを可能にする。適応処理は単一キャリアＭＩＭＯシステムまたはマルチキャリアＭＩＭＯシステム（例えば、ＯＦＤＭを利用するにＭＩＭＯシステム）に適用することができる。
【０１５４】
符号化における調整及び／または送信器システムの変調手法の選択は多数の技術に基づいて達成され、その一つは前述の米国特許出願第０９／７７６，９７５号に記述されている。
ＭＩＭＯシステム動作手法
様々な動作手法がここに記載される適応送信器処理（利用可能なＣＳＩに依存する）及び連続相殺受信器処理技術を使用するＭＩＭＯシステムのために実施される。これらいくつかの動作手法は以下に詳述される。
【０１５５】
一動作手法では、各伝送チャネルに関する符号化及び変調手法はチャネルのＳＮＲによって決定されるように、チャネルの伝送能力に基づいて選択される。この手法は、以下で詳述するように、連続相殺受信器処理技術と組合わせて使用するとき改善された動作性能を提供する。最悪の場合と最良の場合の伝送チャンネル間（即ち、送信‐受信アンテナのペアリング）に大きな相違があるとき、符号化は受信器システムが元のデータ・ストリームを復元することを可能にするのに十分な冗長度を導入するように選択される。例えば、最悪の送信アンテナはそれに関連して受信器出力で貧弱なＳＮＲを持つ。そして、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化は最悪な場合の送信アンテナから伝送されるシンボルが受信器システムで正しく受信できるのに十分に強力であるよう選択される。実際上、改善された誤り訂正能力は冗長度増加の代価であり、それは全体の処理能力（throughput）の犠牲を意味する。このように、ＦＥＣ符号化を使用して冗長度増加に対して処理能力減少というトレード・オフがある。
【０１５６】
送信器が復元伝送信号ごとにＳＮＲを与えられると、異なる符号化及び／または変調手法が各伝送信号について使用される。例えば、特定の符号化及び変調手法は伝送信号に関連する誤り率がほぼ等しいように、ＳＮＲに基づいて各伝送信号について選択される。このように、処理能力は最悪い場合の伝送信号のＳＮＲによって決定されない。
【０１５７】
例として、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを備え、ここで述べられた連続相殺受信器処理技術を用いた４×４のＭＩＭＯシステムを考える。この例について、 四つの伝送信号のＳＮＲは５ｄＢ、８．５ｄＢ、１３ｄＢ、及び１７．５ｄＢである。同じ、符号化及び変調手法が四つの全信号に使用されれば、選択された手法は５ｄＢのＳＮＲをもつ伝送信号によって決定される。表１で与えられた情報を使用して、各送信アンテナは６情報ビット／シンボルの全変調効率、または１．５情報ビット／シンボル／伝送信号を与える、符号化率３／４及びＱＰＳＫを使用することになる。
【０１５８】
利用可能なＣＳＩによって、送信器は、表２に示されたように、四つの伝送信号について次の符号化及び変調手法を選択する。
【０１５９】
【表２】
2004533169.tif 000060
利用可能なＣＳＩに基づいて送信器における符号化及び変調手法を調整することによって、達成される有効変調効率はＣＳＩのない６ビット／シンボルに対して１２．５ビット／シンボルと２倍以上である。符号化及び変調手法はこの動作性能レベルを達成するように選択されるので、各伝送信号に関する復号誤り率はほぼ等しい。
【０１６０】
利用可能なＣＳＩに基づく送信器システムにおける適応処理によって、連続相殺受信器処理技術は伝送信号に関する復号誤り率がほぼ等しいという事実を利用するために変更される。各伝送信号に関して使用される符号化及び変調手法が同等の復号誤り率を提供すれば、整列手法（即ち、最高から低いＳＮＲへ）は受信器処理から省略され、それは処理を単純化する。実用的な実施では、伝送信号についての復号誤り率には僅かな差異がある。この場合には、（線形または非線形処理後の）伝送信号のＳＮＲは整列され、上で述べられたように、後処理された最良のＳＮＲが検出（即ち、復調及び復号）のために選択される。
【０１６１】
送信器で利用可能なＣＳＩによって、符号化及び変調手法はチャネルのＳＮＲに基づいて各伝送チャネル上で特定の動作性能レベル（例えば、特定のＢＥＲ）を提供するように選択されるので、処理能力は最早最悪の場合の伝送信号によって決定されない。ＦＥＣ符号化は独立に各伝送チャネルに適用されるので、目標の動作性能レベルを満たすに必要とされる最小冗長度の量が使用され、且つ処理能力が最大になる。以下でさらに詳述されるように、ＣＳＩ（例えば、ＳＮＲ）に基づく適応送信器処理及び連続相殺受信器処理によって利用可能な動作性能はある動作条件の下で完全ＣＳＩ処理手法の動作性能に対抗する。
【０１６２】
別の動作手法では、送信器は各伝送チャネルについて達成されるＳＮＲを提供されないが、全ての伝送チャネルについて平均ＳＮＲを示す一つの値、または恐らくどのアンテナがデータ伝送のために使用されるか指示するいくつかの情報を提供される。この手法では、送信器はデータ伝送に使用される全ての送信アンテナ上で同じ符号化及び変調手法を使用する。同じ符号化及び変調手法が全ての送信アンテナ上で使用されれば、動作性能は妥協されるかもしれない。これは連続相殺受信器処理技術の全体の動作性能が伝送信号を誤りなしで復号する能力に依存するからである。この正しい検知は復元伝送信号による干渉を有効に相殺するために重要である。
【０１６３】
全ての伝送信号について同じ符号化及び変調手法を使用することによって、最悪のＳＮＲをもつ復元伝送信号は最高の復号誤りを持つであろう。符号化及び変調手法は誤り率が最悪の場合の伝送信号に関連して全体の誤り率要求を満たすように選択されるので、これは究極的にＭＩＭＯシステムの動作性能を制限する。効率を向上させるために、追加の受信アンテナが最初の復元伝送信号に関して誤り率動作性能の改善を提供するために使用される。送信アンテナより多くの受信アンテナを採用することによって、最初に復元された伝送信号の誤り率動作性能は（ＮＲ−ＮＴ＋１）のダイバシティ次数を持ち、信頼性は増加する。
【０１６４】
さらに別の動作手法では、伝送データ・ストリームは全ての利用可能なアンテナにわたって巡回される。伝送データは最悪の場合の伝送チャネルに支配されないが、その代りに全ての伝送チャネルに支配されるので、この手法は各復元伝送信号に関するＳＮＲ統計を改善する。特定のデータ・ストリームに関連する復号器は、送信‐受信アンテナの全ての可能な対にわたる平均を表す「ソフトな決定」によって効果的に提供される。この動作手法は、「送信器と受信器の双方で多素子アンテナを使用した空間‐時間アーキテクチャを持つ無線通信システム（WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM HAVING A SPACE-TIME ARCHITECTURE EMPLOYING MULTI-ELEMENT ANTENNAS AT BOTH THE TRANSMITTER AND RECEIVER）」と題し、ここに引例により組込まれているヨーロッパ特許出願第９９３０２６９２．１号にさらに詳述されている。
【０１６５】
連続相殺受信器処理技術はＭＩＭＯシステムが多数の送信及び受信アンテナの使用によって造られた追加次元を利用することを可能にし、それはＭＩＭＯを使用する主な利点である。ＭＩＭＯチャネルの特性に依存して、線形空間等化技術（例えば、ＣＣＭＩまたはＭＭＳＥ）または空間‐時間等化技術（例えば、ＭＭＳＥＬＥ、ＤＦＥ、またはＭＬＳＥ）が受信信号を処理するために使用される。この連続相殺受信器処理技術は、利用可能なＣＳＩに基づいて適応送信器処理と組合わせて使用するとき、完全なＣＳＩを利用するＭＩＭＯシステムについてと同数の変調シンボルを各時間スロットについて送信することを可能にする。
【０１６６】
他の線形及び非線形受信器処理技術はまた連続相殺受信器処理技術及び適応送信器処理技術と共に使用することができ、そしてこれは本発明の範囲内にある。同様に、図６Ａ〜６ＣはＭＩＭＯ伝送を処理し、伝送チャネルの特性（即ち、ＳＮＲ）を決定することができる三つの受信器理技術の実施例を表す。ここに提示された技術に基づく他の受信器設計及び他の受信器処理技術は予想することができ、本発明の範囲内にある。
【０１６７】
線形及び非線形受信器処理技術（例えば、ＣＣＭＩ、ＭＭＳＥ、ＭＭＳＥ‐ＬＥ、ＤＦＥ、ＭＬＳＥ、及び他の技術）はまた、全体の受信信号のＳＮＲまたはそのようなＳＮＲに基づいて評価される達成可能な全体の処理能力がフィードバックされるとき、送信器において適応処理なしの簡単な方法で使用される。一つの実施では、変調フォーマットは受信ＳＮＲ評価値または評価処理能力に基づいて決定され、そして同じ変調フォーマットは全ての伝送チャネルのために使用される。この方法は全体システムの処理能力を低減するが、逆回線上で返送される情報量を非常に低減することができる。
【０１６８】
システム動作性能
システム動作性能の改善は利用可能なＣＳＩに基づいて連続相殺受信器処理技術及び適応送信器処理技術を用いて実現される。ＣＳＩフィードバックによるシステムの処理能力は計算されて、完全ＣＳＩフィードバックによる処理能力に対して比較される。システム処理能力は、
【０１６９】
【数５７】
2004533169.tif 000061
として定義され、ここでγｉは各受信変調シンボルのＳＮＲである。いくつかの受信器処理技術に関するＳＮＲは上で要約されている。
図９Ａは連続相殺受信器処理技術を使用する４×４ＭＩＭＯチャネル構成のＳＮＲの改善を示す。結果はコンピュータ・シミュレーションから得られる。シミュレーションでは、次の仮定が行われる：（１）受信器送信アンテナ対の間の独立したレイリー（Rayleigh）フェージング・チャネル（即ち、アレイ相関なし）、（２）全体干渉相殺（即ち、決定誤りは復号処理では行われず、正確なチャネル評価は受信器で利用可能である）。実用的な実施では、チャネル評価は全体的には正確でなく、そしてバックオフ要素は各伝送データ・ストリームについて選択された変調手法で使用される。その上、いくつかの決定誤りは各伝送データ・ストリームの検出において発生しやすい。独立して伝送されるデータ・ストリームが個々に符号化されれば、この確率は低減でき、それは受信器が独立にデータ・ストリームを復号することを可能にし、それは決定誤りの確率を低減する。この場合には、復号データは連続干渉相殺に使用される干渉評価値を構築するために再符号化される。
【０１７０】
図９Ａに示されたように、最初の復元伝送信号は最も貧弱なＳＮＲ分布を持つ。続く各復元伝送信号は改善されたＳＮＲ分布をもち、最終の復元伝送信号（即ち、この例では４番目の信号）が最良の全体ＳＮＲ分布を持つ。個々の伝送信号のＳＮＲを合計し、４で除算して形成された平均ＳＮＲの分布もまた示されている。連続空間等化及び干渉相殺なしで達成されたＳＮＲ分布は最初の復元伝送信号のＳＮＲ分布によって与えられる。最初の復元伝送信号のＳＮＲ分布を平均ＳＮＲ分布に比較する際、空間等化及び干渉相殺技術が受信器で実効ＳＮＲを改善することが理解できる。
【０１７１】
図９Ｂは、（１）線形空間等化技術（干渉相殺なし）、（２）空間等化及び干渉相殺技術、及び（３）完全なＣＳＩ技術を含む、いくつかの受信処理技術に関する平均処理能力を示す。これらの各手法について、送信器は全ての伝送信号について完全な、または部分的なＣＳＩのどちらかを供給され、伝送信号のデータはＳＮＲに基づいて符号化され、且つ変調される。図９Ｂで示されたプロットについて、ＣＣＭＩ及びＭＭＳＥ技術は空間等化技術のために使用される。
【０１７２】
図９ＢはＭＩＭＯチャネルの固有モードへの分解に基づく完全ＣＳＩ処理を使用するとき達成される理論的能力（theoretical capacity）（プロット９２０）を示す。図９ＢはさらにＣＣＭＩ技術（プロット９２０）及び部分的ＣＳＩを持つが干渉相殺がないＭＭＳＥ技術（プロット９２２）の双方についての処理能力は能力限界より低い処理能力を持つことを示す。
【０１７３】
能力は、式（２０）に示されたように、ＳＮＲに比例し、そしてＳＮＲは連続干渉相殺によって改善されるので、平均の能力は空間等化及び干渉相殺技術を使用して向上する。空間等化（ＣＣＭＩと共に）及び干渉相殺及び部分的ＣＳＩを使用して、処理能力（プロット９２６）は空間等化のみの手法（プロット９２２及び９２４）以上に改善され、動作性能はＳＮＲが増すにつれてさらに向上する。空間等化（ＭＭＳＥによる）及び干渉相殺技術及び部分的ＣＳＩを使用して、処理能力（プロット９２８）は能力限界（プロット９２０）に同じで、それは注目すべきシステム動作性能を表す。プロット９２０は完全なチャネル評価値及び決定誤りなしを仮定する。連続空間等化及び部分的ＣＳＩ処理をもつ干渉相殺技術に関する図９Ｂで示された処理能力評価値は不完全な干渉相殺及び検出誤りによる実用的な実施のもとで低下する。
【０１７４】
図９Ｃは４×４ＭＩＭＯシステムについてＣＳＩに基づく適応送信器処理による連続空間‐時間等化（ＭＭＳＥ‐ＬＥ付き）及び干渉相殺技術に関する平均処理能力を示す。プロットは分散チャネル・モデル（即ち、ＶｅｈＡ）の多数の静的実現にわたって平均することによって得られる。図９Ｃは能力限界（プロット９３０）、及び干渉相殺付き（プロット９３４）及び連続干渉相殺なし（プロット９３２）のＭＭＳＥ‐ＬＥ技術の動作性能を示す。連続干渉相殺技術なし（プロット９３２）のＭＭＳＥ‐ＬＥの処理能力性能はさらに高いＳＮＲ値で低下する。連続干渉相殺技術あり（プロット９３４）のＭＭＳＥ‐ＬＥの処理能力性能は通信路能力に近く、高い動作性能レベルを表す。
【０１７５】
送信器及び受信器システムの要素は一以上のディジタル信号プロセッサ（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ム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理デバイス、他の電子ユニット、またはそのあらゆる組合せによって実施される。ここに記述されたいくつかの機能及び処理はまたプロセッサ上で実行されるソフトウェアによって実施される。
【０１７６】
本発明のある形態はソフトウェア及びハードウェアの組合せによって実施される。例えば、線形空間等化、空間時間等化及びチャネルＳＮＲの導出に関するシンボル評価値の計算はプロセッサ（図５の制御器５４０）上で実行されるプログラム・コードに基づいて行われる。
【０１７７】
明確にするため、図５で示された受信器アーキテクチャは幾つかの受信処理段、即ち復号される各データ・ストリームについて一段を含む。いくつかの実施において、これら多数の段は各段について再実行される一つのハードウェア・ユニットまたは一つのソフトウェア・モジュールによって実施される。このように、ハードウェアまたはソフトウェアは受信器設計を単純化するために時分割される。
【０１７８】
見出しはここでは参照のため、及びある節の場所の助けのために含まれる。これらの見出しはそこに記述される概念の範囲を限定する意図はなく、これらの概念は全体の仕様の至る所で他の節に適用性を有する。
開示された実施例の前の記述は当業者が本発明を行い、または使用することを可能にするために提供される。これらの実施例への様々な変更は当業者には直ちに明白であり、ここに定義された一般的な原理は発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用される。このように、本発明はここに示された実施例に限定されることを意図するものではなく、ここに開示された原理及び新規な特徴と合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の様々な形態及び実施例を実施することができる多元入力‐多元出力（ＭＩＭＯ）通信システムの図である。
【図２】利用可能なＣＳＩに基づいて伝送のためのデータを処理可能なＭＩＭＯ送信器システムの実施例のブロック図である。
【図３】直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）を利用するＭＩＭＯ送信器システムの実施例のブロック図である。
【図４】ＮＴ伝送信号を復元するためＮＲ受信信号を処理する連続消去受信器処理技術を例示するフロー図である。
【図５】本発明の様々な形態及び実施例を実施可能な受信器システムのブロック図である。
【図６Ａ】ＣＣＭＩ技術を実施可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図６Ｂ】ＭＭＳＥ技術を実施可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図６Ｃ】ＤＦＥ技術を実施可能なチャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図７】受信（ＲＸ）データ・プロセッサの実施例のブロック図である。
【図８】干渉相殺器のブロック図である。
【図９Ａ】受信器及び送信器について動作性能を例示するプロットである。
【図９Ｂ】受信器及び送信器について動作性能を例示するプロットである。
【図９Ｃ】受信器及び送信器について動作性能を例示するプロットである。
【符号の説明】
【０１８０】
１５４Ａ、１５４Ｒ・・・復調器  ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｎ・・・チャネルＭＩＭＯ／データ・プロセッサ  ５３０Ａ、５３０Ｂ・・・干渉相殺器  ５４０・・・制御器
【図１】
2004533169.tif 000062
【図２】
2004533169.tif 000063
【図３】
2004533169.tif 000064
【図４】
2004533169.tif 000065
【図５】
2004533169.tif 000066
【図６Ａ】
2004533169.tif 000067
【図６Ｂ】
2004533169.tif 000068
【図６Ｃ】
2004533169.tif 000069
【図７】
2004533169.tif 000070
【図８】
2004533169.tif 000071
【図９Ａ】
2004533169.tif 000072
【図９Ｂ】
2004533169.tif 000073
【図９Ｃ】
2004533169.tif 000074
【国際公開パンフレット】
2004533169.tif 000075
2004533169.tif 000076
2004533169.tif 000077
2004533169.tif 000078
2004533169.tif 000079
2004533169.tif 000080
2004533169.tif 000081
2004533169.tif 000082
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【国際調査報告】
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