特許 5916664 直交周波数分割多重無線通信システムにおける空間周波数ブロックコーディングを実行する方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5916664

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】直交周波数分割多重無線通信システムにおける空間周波数ブロックコーディングを実行する方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/04 20060101AFI20160422BHJP

   H04J 11/00 20060101ALI20160422BHJP

   H04J 99/00 20090101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/04

   H04J11/00 Z

   H04J15/00

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-133686(P2013-133686)

(22)【出願日】2013年6月26日

(62)【分割の表示】特願2012-232993(P2012-232993)の分割

【原出願日】2005年8月11日

(65)【公開番号】特開2013-232949(P2013-232949A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2013年7月26日

(31)【優先権主張番号】60/601,338

(32)【優先日】2004年8月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】596008622

【氏名又は名称】インターデイジタル テクノロジー コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジェヤング クワク

(72)【発明者】

【氏名】ロバート リンド オルセン

(72)【発明者】

【氏名】アイカット ブルタン

(72)【発明者】

【氏名】エルダッド ゼイラ

(72)【発明者】

【氏名】チャン−スー クー

(72)【発明者】

【氏名】ファティ オズルターク

(72)【発明者】

【氏名】ユージン ファン

(72)【発明者】

【氏名】カルペンドゥ アール．パサド

【審査官】 佐藤 敬介

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２１８９７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２０７９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６９０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１５６５７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０４

Ｈ０４Ｊ １１／００

Ｈ０４Ｊ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信機において、
複数の送信アンテナと、
チャネルコード化データストリームを生成するように構成された回路と
を備え、
前記回路は、オープンループモードにて、前記チャネルコード化データストリームに空間周波数ブロックコーディング（ＳＦＢＣ）符号化を実行して、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアの複数のペアを使用して、前記ＳＦＢＣ符号化が実行されるように構成され、ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの第１のペアがアンテナポートの第１のペアにマッピングされ、前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの第２のペアがアンテナポートの第２のペアにマッピングされ、
前記回路は、前記複数の送信アンテナを使用して、ＯＦＤＭサブキャリアの前記複数のペア上で、ＯＦＤＭ信号として前記ＳＦＢＣ符号化されたデータを送信するようにさらに構成されたことを特徴とする送信機。

【請求項2】

前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの前記第１のペアを使用してＳＦＢＣ符号化された前記チャネルコード化データストリームの一部は、前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの前記第２のペアを使用してＳＦＢＣ符号化された前記チャネルコード化データストリームの他の一部とは独立してＳＦＢＣ符号化されることを特徴とする請求項１に記載の送信機。

【請求項3】

ＯＦＤＭサブキャリアのペアを使用してＳＦＢＣ符号化された前記チャネルコード化データストリームの各部分は、ＡｌａｍｏｕｔｉタイプＳＦＢＣ符号を使用して符号化されることを特徴とする請求項１に記載の送信機。

【請求項4】

当該送信機は、基地局であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。

【請求項5】

前記回路は、チャネル品質情報（ＣＱＩ）を受信するようにさらに構成されており、前記ＣＱＩはＯＦＤＭサブキャリアのグループ毎ベースで受信されることを特徴とする請求項１に記載の送信機。

【請求項6】

前記回路は、前記受信されたＣＱＩに基づいてＯＦＤＭサブキャリアのグループ毎ベースに、前記チャネルコード化データストリームのために使用される符号化レートおよび変調タイプを選択するようさらに構成されていることを特徴とする請求項５に記載の送信機。

【請求項7】

前記回路は、前記受信されたＣＱＩに基づいて、チャネルコード化データストリームを生成するように構成され、前記オープンループモードにて動作しているときに前記ＯＦＤＭシンボルを受信する受信装置によって、前記送信機へチャネル状態情報（ＣＳＩ）は与えられないことを特徴とする請求項５に記載の送信機。

【請求項8】

前記ＣＳＩは、前記送信機におけるプリコーディングのために使用されることを特徴とする請求項５に記載の送信機。

【請求項9】

チャネルコード化データストリームを生成するステップと、
オープンループモードにて、前記チャネルコード化データストリームに空間周波数ブロックコーディング（ＳＦＢＣ）符号化を実行して、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアの複数のペアを使用して、前記ＳＦＢＣ符号化が実行されるステップであって、ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの第１のペアがアンテナポートの第１のペアにマッピングされ、前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの第２のペアがアンテナポートの第２のペアにマッピングされる、ステップと、
ＯＦＤＭサブキャリアの前記複数のペア上で、ＯＦＤＭ信号として前記ＳＦＢＣ符号化されたデータを送信するステップと
を備えることを特徴とする方法。

【請求項10】

前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの前記第１のペアを使用してＳＦＢＣ符号化された前記チャネルコード化データストリームの一部は、前記ＯＦＤＭシンボルのＯＦＤＭサブキャリアの前記第２のペアを使用してＳＦＢＣ符号化された前記チャネルコード化データストリームの他の一部とは独立してＳＦＢＣ符号化されることを特徴とする請求項９に記載の方法。

【請求項11】

チャネル品質情報（ＣＱＩ）を受信するステップであって、前記ＣＱＩはＯＦＤＭサブキャリアのグループ毎ベースに受信されるステップをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記受信されたＣＱＩに基づいてＯＦＤＭサブキャリアのグループ毎ベースに、前記チャネルコード化データストリームのために使用される符号化レートおよび変調タイプを選択するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記受信されたＣＱＩに基づいて、チャネルコード化データストリームを生成するステップであって、前記オープンループモードにて動作しているときに前記ＯＦＤＭシンボルを受信する受信装置によって、送信機へチャネル状態情報（ＣＳＩ）は与えられない、ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記ＣＳＩは、プリコーディングのために使用されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

ＯＦＤＭサブキャリアのペアを使用してＳＦＢＳ符号化された前記チャネルコード化データストリームの各部分は、ＡｌａｍｏｕｔｉタイプＳＦＢＣ符号を使用して符号化されることを特徴とする請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信システムに関する。特に、本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）無線通信システムにおける空間周波数ブロックコーディング（ＳＦＢＣ）を実行するための方法と装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＯＦＤＭは、データが複数のより小さなストリームに分けられ、各ストリームは総利用可能なトランスミッション帯域幅よりも小さい帯域幅を有するサブキャリア（ｓｕｂ−ｃａｒｒｉｅｒｓ：副搬送波）を使用して伝送されるデータ伝送方式である。ＯＦＤＭの効率は、互いに直交するそれらのサブキャリアの選択に依存する。サブキャリアは、総ユーザデータの部分を各々搬送している間は、互いの干渉はない。

【0003】

ＯＦＤＭシステムは、他の無線通信システムに対して利点がある。ユーザデータが異なるサブキャリアによって搬送されるストリームに分けられるとき、各サブキャリア上の有効なデータ速度（ｄａｔａ ｒａｔｅ）は、かなり小さい。したがって、シンボル持続時間は、かなり大きくなる。大きいシンボル持続時間は、より大きい遅延スプレッドを許容できる。言い換えれば、それは、マルチパス（ｍｕｌｔｉ ｐａｔｈ）で同じくらい厳しく影響を受けない。したがって、ＯＦＤＭシンボルは、複雑な受信機設計をすることなく、遅延スプレッドを許容できる。しかしながら、典型的なワイヤレスシステムは、マルチパスの劣化と戦うために複雑なチャネル等化方式を必要とする。

【0004】

ＯＦＤＭの別の利点は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）と高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のエンジンを使用することによって、送信機と受信機で直交したサブキャリアの生成ができる、ということである。ＩＦＦＴとＦＦＴが実現できることは周知のことであるため、ＯＦＤＭは容易に実行できて、複雑な受信機を必要としない。

【0005】

多入力および多出力（ＭＩＭＯ）は、送信機と受信機の両方が１個以上のアンテナを備えた、無線送信受信方式のタイプに関連する。ＭＩＭＯシステムは、空間的なダイバシティ又は空間的なマルチプレクシングを利用して、ＳＮ比（ＳＮＲ）を改良して、スループットを増加させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＳＦＢＣは、連続したタイムスロット内での同一サブキャリア上というよりも近隣サブキャリア上の空間ダイバシティコード化のシンボルを伝送する方式である。ＳＦＢＣは、空間時間ブロックコーディングにおける速い時間変化の問題を回避する。しかしながら、チャネルは、結合がなされるサブキャリアに対して一定である必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）無線通信システムにおける空間周波数ブロックコーディング（ＳＦＢＣ）を実行するための方法と装置に関する。本発明は、クローズドループおよびオープンループの両方に適用可能である。クローズドループモードでは、パワーローディングと固有ビーム形成は、チャネル状態情報（ＣＳＩ）に基づいて実行される。チャネルコードデータストリームは、２以上のデータストリームに多重化される。パワーローディングは、各多重化データストリーム上のＣＳＩに基づいて実行される。ＳＦＢＣエンコーディングは、各組のサブキャリアに関するデータストリーム上で実行される。これにより、固有ビーム形成は、ＣＳＩに基づいて実行され、多重送信アンテナ上での固有ビームを計算することができる。パワーローディングは、２以上のＳＦＢＣエンコーディングブロック上又は各固有モード上で実行される。加えて、パワーローディングは、弱い固有モードに関しては、サブキャリア若しくはサブキャリアのグループを介して実行される。

【0008】

本発明によれば、堅牢なチャネル推定は、チャネル情報フィードバックの有無にかかわらず、全チャネル状態において提供できる。また、低複雑性が、送信機と受信機の両方において達成される。さらに、スケーラブルな解決策として、どんなアンテナ構成であっても使用することができ、８０２．１ｌａ／ｇの拡張された性能とのバックワードの互換性を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】クローズドループモードを実行するＯＦＤＭ−ＭＩＭＯシステムのブロック図である。

【図2】オープンループを実行するシステムのブロック図である。

【図3】パワーローディングについて表現するための送信機のブロック図である。

【図4】２組のモード間での、例示的なパワーローディング適応型変調およびコード化マッピングの図である。

【図5】パワー／ビットローディング用のサブキャリアグループの組み合わせの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、用語「ステーション」（ＳＴＡ）は、ユーザ設備、無線の送信・受信ユニット、固定若しくはモバイルの加入者ユニット、ポケットベル、又は、無線の環境で作動可能ないかなる他のタイプの装置を含むが、これに限定されるものではない。以後、参照する場合、用語「アクセスポイント」（ＡＰ）は、ノード−Ｂ、基地局、サイトコントローラ、又はいかなる他のタイプのインターフェースデバイスを含むが、これに限定されるものではない。

【0011】

本発明は、要素を示す図番が付された図面を参照して記述される。本発明に係る図面は、ハイレベルな機能ブロック図であり、その機能ブロックによって実行される機能は、およそそれらブロックによって実行される。本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）内に組込まれるか、又は、多数の相互接続コンポーネントを備えた回路で構成される。

【0012】

本発明に係る実施形態は、ＳＦＢＣ ＭＩＭＯコーディングを実行する送信機、および、受信機マッチドフィルタを提供する。また、本実施形態は、チャネル分解機能のみならず、送信機チャネルプリコーディングおよび受信機アンテナ処理を提供する。

【0013】

システムの動作モードには、クローズドループとオープンループの２つのモードがある。クローズドループは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）が送信機に対して利用可能であるときに使用される。オープンループは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）が利用可能でないときに使用される。ある変形が、ダイバシティの恩恵を与えるレガシー（ｌｅｇａｃｙ）ＳＴＡへの伝送のために使用される。

【0014】

クローズドループモードにおいて、ＣＳＩは、チャネルマトリクスを分解および対角化して、送信機でプリコーディングすることによって、事実上の独立したチャネルを作るのに使用される。ＴＧｎチャネルの固有値広がり（スプレッド）を考慮して、本発明は、減少したデータ速度という代償を払って堅牢さを増加させるのに、チャネルプリコーダへの入力において送信機内に空間周波数直交ＭＩＭＯコーディングを備える。ＭＩＭＯのどんなコード構成も、多重利得のトレードオフに対するダイバシティに対処しなければならない。特定のチャネル統計に最も適切なトレードオフ方式を有することが望ましい。ＳＦＢＣは、チャネルの低い移動性と長いコヒーレンス時間のために選択される。この方式は、ＭＭＳＥ受信機より簡単な受信機の実現を可能にする。組み合わせた解決策は、より大きい範囲で、より高いスループットを可能にする。本発明の実施形態は、サブキャリアのパワー／ビット単位でのローディングを可能とし、および、チャネル状態フィードバックを伴うクローズドループ動作を通じて、持続した堅牢なリンクを維持する。他の潜在的利点としては、送信機と受信機との両方で、いろいろな数のアンテナに容易にスケーラブルであるということである。

【0015】

ＣＳＩは、受信機からのフィードバック又はチャネル相互依存関係の利用を通して、送信機で取得できる。チャネル相互依存関係は、主にＴＤＤのベースのシステムに役立つ。この場合、送信機と受信機は、独自にチャネルを推定し、分解することが可能である。ＳＮＲが高いとき、チャネルアップデート率を下げることができ、その結果として減少したフィードバック帯域幅の負荷を得る。遅延要件とフィードバックデータ速度は、通常、固有値の固有な周波数の非選択性に重要なものではない。

【0016】

クローズドループモードは、推定されたチャネルの振幅と位相差をアップリンクおよびダウンリンク方向において補償するために、送信機の較正を必要とする。このことは、例えば、ＳＴＡアソシエーションの期間またはアプリケーション制御下において、まれに実行され、また、両端末におけるチャネル推定のためにチャネル相互依存関係を使用できる。さらに、固有ビーム単位のＣＱＩ（或いはＳＮＲ）は、適応型の速度制御をサポートするために送信機にフィードバックされる。

【0017】

図１は、クローズドループモードを実行するＯＦＤＭ−ＭＩＭＯシステム１００のブロック図である。システム１００は、送信機１１０と受信機１３０とから構成される。送信機１１０は、チャネルエンコーダ１１２と、マルチプレクサ１１４と、パワーローディングユニット１１６と、複数のＳＦＢＣエンコーディングユニット１１８と、複数のシリアル−パラレル（Ｓ／Ｐ）コンバータ１２０と、複数の固有ビームフォーマ１２２と、複数のＩＦＦＴユニット１２４と、複数の送信アンテナ（図示せず）とを備えている。チャネルエンコーダ１１２は、好ましくは受信機１３０から送られるチャネル品質インディケータ（ＣＱＩ）に従ってデータを符号化する。ＣＱＩは、サブキャリアあたり或いはサブキャリアのグループあたりの符号化レートと変調方式とを測定するのに使用される。マルチプレクサ１１４は、２つ以上のデータストリーム中にコード化されたデータストリームを多重送信する。

【0018】

各データストリームの送信パワーレベルは、フィードバックに基づいてパワーローディングユニット１１６によって調整される。パワーローディングユニット１１６は、各固有のデータ速度に関するパワーレベルを調整し、以下に詳述するような全ての固有ビーム（或いは、サブキャリア）上の総伝送パワーを調整する。

【0019】

ＳＦＢＣエンコーディング（符号化）ユニット１１８は、データストリーム上でのＳＦＢＣエンコーディングを実行する。ＳＦＢＣエンコーディングは、伝送用の各データ速度のために、固有ビームとサブキャリア上で実行される。固有ビームとサブキャリアとの組は、独立したチャネルを確実とするために選択される。ＯＦＤＭシンボルは、Ｋサブキャリアで搬送される。ＳＦＢＣに適用させるために、サブキャリアは、サブキャリヤ（或いはサブキャリアのグループ）のＬ組に分割される。サブキャリアの各グループの帯域幅は、チャネル干渉（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）帯域幅以下とすべきである。しかしながら、固有ビーム形成と組み合わされると、このような制限は固有ビームの周波数無感応性により緩和される。

【0020】

ブロックコードで使用されるサブキャリアグループの組は、独立していると考えられる。下記は、ＯＦＤＭシンボルに適用されたＡｌａｍｏｕｔｉタイプＳＦＢＣの例である。

【0021】

【数1】

【0022】

ＳＦＢＣエンコーディングユニット１１８が、一旦、すべてのサブキャリアのためのＯＦＤＭシンボルを構成すると、コード化されたブロックは、Ｓ／Ｐコンバータ１２０によって多重伝送され、固有ビームフォーマ１２２に入力される。固有ビームフォーマ１２２は、固有ビームを送信アンテナに分配する。ＩＦＦＴユニット１２４は、周波数領域内のデータを時間領域内のデータに変換する。

【0023】

受信機１３０は、複数の受信用アンテナ（図示せず）と、複数のＦＦＴユニット１３２と、固有ビームフォーマ１３４と、ＳＦＢＣデコーディングユニット１３６と、合成器１３８と、チャネルデコーダ１４４と、チャネル推定器１４０と、ＣＳＩジェネレータ１４２と、ＣＱＩジェネレータ１４６とを備える。

【0024】

ＦＦＴユニット１３２は、受信したサンプルを周波数領域に変換する。そして、固有ビームフォーマ１３４、ＳＦＢＣデコーディングユニット１３６、およびチャネルデコーダ１４４は、送信機１１０で実行されるのと反対の動作を実行する。合成器１３８は、最大比合成（ＭＲＣ）を使用することでＳＦＢＣデコーディング結果を合成する。

【0025】

チャネル推定器１４０は、送信機から送信されたトレーニング系列を使用してチャネルマトリックスを生成し、該チャネルマトリックスを、２つのビーム形成単一マトリクスＵとＶ（Ｕは送信用、Ｖは受信用）と、特異値分解（ＳＶＤ）或いは固有値分解によるサブキャリア（サブキャリアグループ）あたり１つの対角行列Ｄとに分解する。ＣＳＩジェネレータ１４２はチャネル推定結果からＣＳＩを発生させ、ＣＱＩジェネレータは解読結果に基づいてＣＱＩを発生させる。発生したＣＳＩとＣＱＩは、送信機１１０に戻される。

【0026】

ｎＴ送信アンテナとｎＲ受信アンテナとの間のチャネルマトリクスＨは、下記のように表される。

【0027】

【数2】

【0028】

マトリクスＨは、以下のＳＶＤによって分解される。
Ｈ＝ＵＤＶ^H

【0029】

ＵとＶは単一のマトリクスであり、Ｄは対角行列である。U∈Ｃ^nRxnRおよびU∈Ｃ^nRxnR。
送信シンボルベクトルｓに対して、送信プリコーディングは、単に下記のように実行される。
ｘ＝Ｖｓ（送信信号）

【0030】

受信信号は、下記のようになる。
ｙ＝ＨＶｓ＋ｎ
ｎは、チャネルで導入された雑音である。受信機は、マッチドフィルタを用いて分解を完了する。
Ｖ^HＨ^H＝Ｖ^HＶＤ^HＵ^H＝Ｄ^HＵ^H

【0031】

固有ビームに対するチャネルゲインを正規化した後、送信シンボルｓの推定は、下記のようになる。

【0032】

【数3】

【0033】

ｓは、連続した干渉キャンセルを実行することなく、又はＭＭＳＥタイプ検出器を使用することなく、検出される。Ｄ^HＤは、対角線上に交差したＨの固有値によって形成される対角行列である。したがって、規格化ファクタα＝D^-2となる。ＵはＨＨ^Hの固有ベクトル、ＶはＨ^HＨの固有ベクトルであり、ＤはＨ（ＨＨ^Hの固有値の平方根）の個々の値の対角行列である。

【0034】

図２は、本発明に係るオープンループモードを実行するシステム２００のブロック図である。

【0035】

システム２００は、送信機２１０と受信機２３０とからなる。このオープンループモードにおいて、送信機２１０内で空間周波数コーディングと空間的拡散との組合せは、ＣＳＩを必要とすることなく、ダイバシティを提供する。この方式の変形は、レガシー８０２．１１ａ／ｇＳＴＡｓと共に動作するときに使用できる。

【0036】

送信機２１０は、チャネルエンコーダ２１２と、マルチプレクサ２１４と、パワーローディングユニット２１６と、複数のＳＦＢＣエンコーディングユニット２１８と、複数のシリアル−パラレル（Ｓ／Ｐ）コンバータ２２０と、ビームフォーマネットワーク（ＢＦＮ）２２２と、複数のＩＦＦＴユニット２２４と、複数の送信アンテナ２２６とから構成される。
クローズドループモードのように、チャネルエンコーダ２１２は、ＣＱＩを使用し、サブキャリアの各サブキャリア単位或いはグループ単位のコーディングレートと変調を決定する。コード化されたデータストリームは、マルチプレクサ２１４によって２つ以上のデータストリームに多重化される。

【0037】

オープンループにおいて、固有ビームフォーマは、ビームフォーマネットワーク（ＢＦＮ）２２２に置き替えられる。ビームフォーマネットワーク（ＢＦＮ）２２２は、空間内にＮビームを形成する。ここで、Ｎは、アンテナ２２６の数である。ビームは、ＢＦＮマトリクス操作によって、擬似−ランダム的に組み立てられる。ＳＦＢＣコード化に使用される独立したサブキャリアグループは、個々のビーム上で送信される。

【0038】

レガシィサポートにおいて、ＳＦＢＣコード化は実行されないかもしれない。代わってビーム入替えによるダイバシティを実行することによってダイバシティを向上させ、その結果レガシー８０２．１１ａ／ｇ設備の性能を向上させる。

【0039】

受信機２３０は、受信アンテナ２３１と、ＦＦＴユニット２３２と、ＢＦＮ２３４と、ＳＦＢＣデコーディングおよび合成ユニット２３６と、チャネルデコーダ２３８とから構成される。ＦＦＴユニット２３２は、時間領域内の受信信号を周波数領域内の信号に変換する。ＳＦＢＣデコーディングおよび合成ユニット２３６は、サブキャリアグループ／固有ビームから受信したシンボルをデコードして合成し、既知のコンスタレーションサイズを使用してパラレルからシリアルに変換する。シンボルは、ＭＲＣを使用して合成される。チャネルデコーダ２３８は、合成したシンボルをデコードして、ＣＱＩを発生させる。

【0040】

以下、パワーローディングの第１の実施形態について説明する。
空間的処理とは、空間周波数コード化と固有ビーム形成との組み合わせである。これは、ＳＦＢＣが提供する冗長利得と固有ビーム形成が提供する空間的マルチプレクシングとの間での最良の妥協案を得るために実行される。パワーローディング方式は、チャネルマトリックスの固有モードを超えて動作する。しかしながら、ＳＦＢＣは、また、入力パワーローディングが符号化器内のクロス−オペレーションによるものであっても、符号化器の出力は同じパワーローディングをもつという規制がある。

【0041】

図３は、パワーローディングについて表現するための送信機１１０のブロック図を示す。図３は、１例として４×４のケースを示すものであり、パワーローディングの第１の実施形態は、この４×４のケースを参照して説明される。ただし、この４×４のケースは、他のいかなるケースにも拡張できる。特定のサブキャリア（副搬送波）ｋに関して、４つのデータストリームが２組のパワーローディング／ＡＭＣモードにマッピングされる。言い換えれば、変調次数は、入力の組の各々に対して同じように選択される。これは、後で固有モードの組にマッピングされる。パワーローディングユニット１１６の出力は、２つの２×２のＳＦＢＣエンコーディングユニット１１８に適用され、固有ビームフォーマ１２２に渡される。固有ビームフォーマ１２２は、前処理を通して、チャネルの固有モードに入力をマッピングさせる。

【0042】

すべてのＫサブキャリアに関して、チャネルマトリクスの固有値は、送信機で既知である。各固有モードのチャネルエネルギーは、以下のように定義される。

【0043】

【数4】

【0044】

ここで、λ_i,kは、第ｋ番目のサブキャリア用の第ｉ番目の固有値である。２つのＳＮＩＲは、２つの結合した固有モードのために、下記のように定義される。

【0045】

【数5】

【0046】

ここで、Ｍは固有モードの数である。言い換えれば、固有モードは、最も大きいチャネルエネルギー（或いはＳＮＩＲ）を有する半分の固有モードが１つのグループ内に存在し、最も弱いチャネルエネルギーを有する半分の固有モードが他のグループ内に存在するように、グループ化される。従って、ハーモニックＳＮＩＲｓは、より強い固有モード、および、より弱い固有モードの総チャネルエネルギーを表す。チャネルエネルギーは、固有モードおよび該固有モード上で搬送される信号がどれくらい堅牢であるかの表示（indication）である。この情報は、さらに詳細に次に説明されるように、異なった適用型変調とコード化（ＡＭＣ）、および／または、各半分用の異なったパワーローディングを適用するのに使用される。結合したＳＮＩＲｓの分離は、以下のように定義される。

【0047】

【0048】

閉ループ動作の期間中、送信機１１０は、そこから固有値と前処理マトリクスを抽出する現在のＣＳＩに関する知識を有する。送信機１１０は、リンクＲｂ内で、サポートできるデータ速度をＣＳＩから推察する。そして、所定の、許容できるＣＱＩ用のパワーローディングは、ＯＦＤＭシンボル単位で送ることができるビット数と、各モードに使用されることになる変調タイプとの間の最適化である。

【0049】

上述したように固有モードｉのために計算されたチャネルエネルギーを使用して、そのチャネル状態をサポートすることができる最大のビット伝送速度が決定される。そして、上記モード分離計算を使用して、ビット伝送速度が、モードの２つ組の間でどのようにして分配される必要があるかが決定される。

【0050】

図４は、モードの２つの組の間におけるパワーローディング適応型変調およびコード化マッピングの１例を示す。この例では、サポートできるビット伝送速度は、特定のサブキャリアに対するＯＦＤＭシンボルあたり２４ビットである。ビット伝送速度を満たす最も少ない変調次数は、図４中の破線の矢印によって示される。この例では、１番目と２番目のモード（結合モードの第１の組）は１６ＱＡＭを使用することになり、３番目と４番目のモード（結合モードの２番目の組）は２５６ＱＡＭを使用することになる。

【0051】

このマッピングは、許容できる１つのＣＱＩと１つのサブキャリアのために説明されることに注意されたい。例えば、２×４、２×２などの代替のＭＩＭＯ構成のケースにおいて、同じパワーローディング方式が適用可能である。ただし、テーブルエントリー内のビット総数が送信能力を表すために縮小されており、パワーローディングが1組のモード上で実行されるということを除く。

【0052】

以下、第２の実施形態に係るパワーローディング方式について説明する。サブキャリア（λ１（ｋ）＞λ２（ｋ）＞…＞λ_nT（ｋ））あたりの固有値が格付けされ、固有ビーム（Ｅ¹，Ｅ²，…，Ｅ^nT）は、以下に示すように全てのサブキャリア用の同一格付けされた固有値を分類することによって作成される。
Ｅⁱ＝｛λｉ（１），λｉ（２），…，λ_i（Ｋ）} ｉ＝１，２，…，ｎＴ
ただし、Ｋはサブキャリアの数、ｎＴは送信アンテナの数、λ_i（ｊ）はｊ番目のサブキャリアのｉ番目の固有値、ｎＴは偶数である。

【0053】

固有ビームあたりの固有値の平均値は、下記のように計算される。

【0054】

【数6】

【0055】

固有ビームは、例えば、{Ｅ¹，Ｅ²}₁，{Ｅ³，Ｅ⁴}₂，…，{Ｅ^2i-1，Ｅ²ⁱ}_i，…{Ｅ^nT-1，Ｅ^nT}_nT/2のような、Ａｌａｍｏｕｔｉの空間周波数ブロックを作成するために組にされる。しかし、ある組のＳＮＲがＳＮＲ_maxよりも大きいときには、ＳＮＲがＳＮＲ_min以下になるまで、その組の第２の固有ビームが次のような低い固有値平均を伴った固有ビームに代替される。

【0056】

【数7】

【0057】

【0058】

各組の固有ビームのデータ速度は、所与の品質を得るためのデータ速度に対する一組のＳＮＲをマッピングすることによって決定される。必要ＳＮＲｓは、測定誤差を補償するためにまた全送信パワーが一定になるように、全ての組の固有ビームに関して調整される。

【0059】

サブキャリア単位での組の固有ビームあたりのウェイトベクトルは、以下のように計算される。

【0060】

【数8】

【0061】

ここで、ｉはｉ番目の組の固有ビーム、ｊはｊ番目のサブキャリアである。

【0062】

第１の実施形態および第２の実施形態に加えて、第３の実施形態として、弱い固有モードのために、別のパワーローディングがサブキャリア若しくはサブキャリアのグループを超えて適用される。言い替えれば、全ての固有モードに適用されているパワーローディングの代わりに、パワーローディングをより弱い固有モードにだけ適用でき、これによりパワーローディングの最良の利益を得ることができる。このような場合、パワーロードしたそれらの固有モードが、例えば同じＡＭＣ設定を共有する一方で、パワーロードされていないそれらの固有モードは、依然としてＳＦＢＣまたは他のコード化を持つことができるか、または、個別に異なったＡＭＣ設定を持つこともできる。チャネルの固有モードもまた、最も強いものから最も弱いものへ、常にパワーで順序付けされる。同様のパワーの固有モードを組み合わせることによって、チャネルのパワーローディングを改善することができる。

【0063】

空間処理方式は、どのような数にも受信および送信のアンテナを組合せて構成することが可能である。各サイト上でのアンテナの数に依存して、ＳＦＢＣと固有ビーム形成オプションの組み合わせが使用される。以下に示すテーブルは、各シナリオに適用可能な、様々な構成と、空間的な処理およびパワーローディングの状態をまとめたものである。

【0064】

【0065】

本発明の特徴および要素を特定の組み合わせによる好ましい実施形態として記述したが、これら各特徴又は要素は、該好ましい実施形態の他の特徴および要素を含むことなく単独で、又は、本発明の他の特徴および要素あるなしにかかわらず様々な組み合わせで使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】