JP2012157041A - Ｍｉｍｏビーム形成に基づくシングルキャリア周波数分割多元接続システム - Google Patents

Ｍｉｍｏビーム形成に基づくシングルキャリア周波数分割多元接続システム Download PDF

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Abstract

【課題】多入力多出力（ＭＩＭＯ）ビーム形成に基づくシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムが開示される。
【解決手段】送信機にて、送信データについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数領域データを発生する。周波数領域の送信データは、割り当てられたサブキャリアにマップされる。割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについて、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、時間領域送信データを発生する。時間領域送信データは、アンテナを介して送信される。受信機にて、受信されたデータについてＦＦＴを行って、周波数領域受信データを発生する。サブキャリアデマッピングを行って、割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータを抽出する。チャンネル推定器がチャンネル行列を発生し、Ｕ、Ｄ、およびＶH行列に分解される。送信および受信アンテナ間のチャンネル歪みおよび干渉は、抽出された周波数領域受信データに対して分解されたチャンネル行列に基づき等化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）のビーム形成に基づくシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムに関する。
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）および３ＧＰＰ２は現在、ユニバーサル移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）の長期発展型（ＬＴＥ）を検討している。ＳＣ−ＦＤＭＡは現在、発展型ＵＴＲＡ（Ｅ−ＵＴＲＡ）のために検討されている。
ＳＣ−ＦＤＭＡにおいては、複数の直交したサブキャリアサブキャリアが複数のサブキャリアサブキャリアブロック（「リソースブロック」としても知られる）に分割される。サブキャリアサブキャリアブロックは、局所化されたサブキャリアサブキャリアブロック、または分散されたサブキャリアサブキャリアブロックであることができる。局所化されたサブキャリアブロックは、いくつかの連続したサブキャリアの集合として定義され、分散されたサブキャリアブロックは、いくつかの不連続なサブキャリアの集合として定義される。サブキャリアブロックは、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおけるアップリンク送信に対する基本的なスケジューリング単位である。データレートまたはバッファステータスに依存して、少なくとも１つのサブキャリアブロックが無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に対して送信のために割り当てられる。
ＭＩＭＯは、送信機および受信機の両方が１つより多いアンテナを採用する送信および受信スキームのタイプを指す。ＭＩＭＯシステムは、空間的ダイバーシティまたは空間的多重化を利用して、信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善し、スループットを増大する。
本発明は、送信機および受信機を含むＭＩＭＯビーム形成に基づくＳＣ−ＦＤＭＡシステムに関する。送信機にて、送信用のデータについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数領域送信データを発生する。サブキャリアマッピングユニットが周波数領域送信データを割り当てられたサブキャリアにマップする。割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、時間領域送信データを発生し、時間領域送信データは次に複数のアンテナを介して送信される。受信機にて、送信されたデータが複数の受信アンテナによって検出される。受信されたデータについてＦＦＴを行って、周波数領域受信データを発生する。受信機におけるサブキャリアデマッピングユニットが割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータを抽出する。受信機におけるチャンネル推定器がチャンネル行列を発生し、特異値分解（ＳＶＤ）ユニットがチャンネル行列をＵ、Ｄ、およびＶH行列に分解する。次に、受信機におけるチャンネル対角化およびビーム形成ユニットが抽出された周波数領域受信データに対して分解されたチャンネル行列に基づき送信および受信アンテナ間のチャンネル歪みおよび干渉を等化する。
本発明によって構成された送信機のブロック図である。 本発明によって構成された受信機のブロック図である。
以降で参照される場合、用語「ＷＴＲＵ」は、限定するものではないが、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定または移動の加入者ユニット、ページャ、または無線環境において動作することができる任意の他のタイプのデバイスを含む。以降で参照される場合、用語「基地局」は、限定するものではないが、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、または無線環境における任意の他のタイプのインタフェースデバイスを含む。本発明は、ＷＴＲＵまたは基地局において実施することができる。
本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込むこと、または多数の相互接続されたコンポーネントを備える回路において構成することができる。
図１は、本発明によって構成された送信機１００のブロック図である。図１は、一例として提供され、図１に示されたコンポーネントによって行われる機能は、もっと多いか、またはもっと少ない物理的コンポーネントによって行われることがあることに留意すべきである。送信機１００は、エンコーダ１０２ａ〜１０２ｎ、モジュレータ１０４ａ〜１０４ｎ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット１０６ａ〜１０６ｎ、パルス整形フィルタ１０８ａ〜１０８ｎ、サブキャリアマッピングユニット１１０ａ〜１１０ｎ、ビームフォーマ１１２（オプション）、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット１１４ａ〜１１４ｎ、サイクリックプリフィックス（ＣＰ）挿入ユニット１１６ａ〜１１６ｎ、およびＭＩＭＯのための複数のアンテナ１１８ａ〜１１８ｎを含む。
送信用のデータ１０１ａ〜１０１ｎは、エンコーダ１０２ａ〜１０２ｎによって符号化される。システム構成によっては、送信機１００がエンコーダを１つだけしか含まないことがあることに留意すべきである。符号化された入力データ１０３ａ〜１０３ｎはそれぞれ、変調方式に従ってモジュレータ１０４ａ〜１０４ｎによって変調される。変調された入力データ１０５ａ〜１０５ｎはそれぞれ、ＦＦＴユニット１０６ａ〜１０６ｎによって処理されて、周波数領域データ１０７ａ〜１０７ｎに変換される。周波数領域データ１０７ａ〜１０７ｎは、それぞれパルス整形フィルタ１０８ａ〜１０８ｎを通して処理される。パルス整形フィルタ１０８ａ〜１０８ｎによる処理の後に、周波数領域データ１０７ａ〜１０７ｎはそれぞれ、サブキャリアマッピングユニット１１０ａ〜１１０ｎによって割り当てられたサブキャリアにマップされる。サブキャリアにマップされたデータｌｌｌａ〜ｌｌｌｎは、ビーム形成行列および／またはスケーリングファクタ１２０とともにビームフォーマ１１２によってオプションとして処理することができ、これについては以下に詳細に説明されるであろう。
次に、サブキャリアにマップされたデータｌｌｌａ〜ｌｌｌｎ（またはビームフォーマ１１２によって処理されたデータ１１３ａ〜１１３ｎ）はそれぞれ、ＩＦＦＴユニット１１４ａ〜１１４ｎによって処理されて、時間領域データ１１５ａ〜１１５ｎに変換される。次に、ＣＰがそれぞれＣＰ挿入ユニット１１６ａ〜１１６ｎによって時間領域データ１１５ａ〜１１５ｎに加えられ、アンテナ１１８ａ〜１１８ｎを介して送信される。
図２は、本発明によって構成された受信機２００のブロック図である。図２は、一例として提供され、図２に示されたコンポーネントによって行なわれる機能は、もっと多いか、またはもっと少ない物理的コンポーネントによって行われることがあることに留意すべきである。受信機２００は、複数のアンテナ２０２ａ〜２０２ｎ、ＣＰ除去ユニット２０４ａ〜２０４ｎ、ＦＦＴユニット２０６ａ〜２０６ｎ、サブキャリアデマッピングユニット２０８ａ〜２０８ｎ、コントローラ２１０、パルス整形フィルタ２１２ａ〜２１２ｎ、チャンネル推定器２１４、特異値分解（ＳＶＤ）ユニット２１６、チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８、ＩＦＦＴユニット２２０ａ〜２２０ｎ、デモジュレータ２２２ａ〜２２２ｎ、およびデコーダ２２４ａ〜２２４ｎを含む。
送信機１００から送信された信号が、複数のアンテナ２０２ａ〜２０２ｎによって検出され、複数の受信されたデータストリーム２０３ａ〜２０３ｎが発生される。各受信データストリーム２０３ａ〜２０３ｎは、それぞれＣＰ除去ユニット２０４ａ〜２０４ｎによって処理されて、送信機１００にて挿入されたＣＰを除去する。
ＣＰを除去した後に、受信されたデータストリーム２０５ａ〜２０５ｎはＦＦＴユニット２０６ａ〜２０６ｎに送られて、それぞれ周波数領域データ２０７ａ〜２０７ｎに変換される。サブキャリアデマッピングユニット２０８ａ〜２０８ｎのそれぞれは、コントローラ２１０から受信された制御信号２１１に従って、特定のサブキャリア信号２０９ａ〜２０９ｎを抽出する。コントローラ２１０は、受信機２００に対して割り当てられたサブキャリアに基づき制御信号２１１を発生する。割り当てられたサブキャリアは、局所化されたサブキャリアのブロックまたは分散されたサブキャリアの集合であることができる。
次に、抽出されたサブキャリアデータ２０９ａ〜２０９ｎはそれぞれ、パルス整形フィルタ２１２ａ〜２１２ｎを通して処理される。パルス整形フィルタ２１２ａ〜２１２ｎによる処理の後に、データ２１３ａ〜２１３ｎは次に、チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８およびチャンネル推定器２１４に送られる。チャンネル推定器２１４は、既知のパイロット信号２３０を使用してチャンネルインパルス応答を発生し、各サブキャリアのチャンネル行列Ｈn(k)を発生する。チャンネル推定器２１４は、図２に示されるように、ジョイントチャンネル推定器であることができる。あるいはまた、複数のチャンネル推定器が複数の受信データストリーム２１３ａ〜２１３ｎをそれぞれ処理するために使用されることがある。チャンネル行列Ｈn(k)は、ＳＶＤユニット２１６に送られる。
ＳＶＤユニット２１６は、次のようにチャンネル行列Ｈn(k)を対角行列Ｄn(k)、およびユニタリ行列Ｕn(k)およびＶn(k)に分解する：
Figure 2012157041
ここで上付きのＨは、エルミート転置を意味する。Ｕn(k)およびＶn(k)は、ｋ番目のユーザおよびｎ番目のサブキャリアに対するユニタリ行列であり、それぞれ行列
Figure 2012157041
および
Figure 2012157041
の固有ベクトルを備える。
Figure 2012157041
対角行列Ｄn(k)は、
Figure 2012157041
の固有値の平方根を備える。ＳＶＤはチャンネル行列分解の一例であり、チャンネル行列分解は任意の他の行列分解方法（固有値分解（ＥＶＤ）など）で行って、同じ結果を達成することができることに留意すべきである。
本発明の第１の実施形態によると、分解された行列、Ｕn(k)、Ｄn(k)、およびＶn(k)はチャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８に送られ、チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８は、アンテナ間のチャンネル歪みおよび干渉を取り除くように、周波数領域等化を行う。
周波数領域において受信された信号は以下のように表現される：
Figure 2012157041
ここで
Figure 2012157041
および
Figure 2012157041
はそれぞれ、ユーザｋのｎ番目のサブキャリアに対する周波数領域における受信された信号および送信されたデータであり、
Figure 2012157041
は雑音である。チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８は、周波数領域受信信号
Figure 2012157041
に行列
Figure 2012157041
および
Figure 2012157041
を適用することによって、チャンネル歪みおよび干渉を等化する。対角化の後の結果として得られる信号
Figure 2012157041
は以下のように表現される：
Figure 2012157041
これは周波数領域データに雑音を加えたものである。
式（３）は、受信機２００においてのみビーム形成を行うためのゼロフォーシング（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）解である。この解は、チャンネル歪みおよびアンテナ干渉を等化することができるが、雑音を増す。
チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８によるチャンネル対角化の後に、データ２１９ａ〜２１９ｎはそれぞれ、ＩＦＦＴユニット２２０ａ〜２２０ｎによって処理されて、時間領域データ２２１ａ〜２２１ｎに変換される。時間領域データ２２１ａ〜２２１ｎは、それぞれデモジュレータ２２２ａ〜２２２ｎによって復調されて、復調されたデータ２２３ａ〜２２３ｎはそれぞれ、デコーダ２２４ａ〜２２４ｎによって処理されて、推定データ２２５ａ〜２２５ｎを発生する。システム構成によっては、１つのデコーダのみが使用されることがある。
本発明の第２の実施形態によると、ビーム形成が送信機１００および受信機２００の両方にて行われる。送信機１００にて、送信用のデータ１０１がビームフォーマ１１２によって対角行列Ｄの逆でスケールされ、ステアリング行列（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）Ｖを乗算される。あるいはまた、送信機１００はステアリング行列Ｖのみを適用することがある。行列ＤおよびＶは、受信機２００により送信機１００にフィードバックすることができる。あるいはまた、ＤおよびＶ行列をチャンネル相互関係に基づき送信機１００により得られるように、送信機１００はチャンネル推定器およびＳＶＤユニットを含むことがある。このオペレーションはユーザおよびサブキャリアごとに以下のように表現される：
Figure 2012157041
受信された信号は次のように表現される：
Figure 2012157041
受信機２００にて、受信ビーム形成は、チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８により、受信された信号
Figure 2012157041
について行列
Figure 2012157041
を乗算することによって行われる。ビーム形成した後の結果として得られる信号は以下の通りである：
Figure 2012157041
式（６）は、送信機１００および受信機２００の両方にてビーム形成を行うためのゼロフォーシング解である。この解は、送信機１００での等化により事前ビーム形成を行うことによって、式（３）における解の雑音増大の問題を回避する。しかしながら、式（７）の解は送信機１００でのピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を拡大する。
本発明の第３の実施形態によると、最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）の解を使用して、送信機１００でのＰＡＰＲを抑制する。第３の実施形態による送信機１００でのビーム形成は、受信機２００からのフィードバック情報を必要とする。フィードバック情報は、Ｄn(k)およびＶn(k)の行列、および推定ＳＮＲを含む。フィードバック情報は、完全フィードバック情報または部分的フィードバック情報であることができる。送信機１００のビームフォーマ１２２は、以下のように送信用のデータ１０１をＭＭＳＥ解に基づきスケールし、ステア（方向制御）する：
Figure 2012157041
受信された信号は次のように表現される：
Figure 2012157041
チャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８が行列
Figure 2012157041
を乗算することによって受信ビーム形成を行った後に、結果として得られる信号は以下の通り表現される：
Figure 2012157041
ＰＡＰＲは式（７）に示されるように低減される。受信機２００での推定データは、式（９）に示されるように、信号対雑音比（ＳΝＲ）が大きいとき、送信されたデータに近づく。
第４の実施形態によると、ビーム形成は受信機２００においてのみ行われ、送信機１００には何のフィードバックも送られない。ＭＭＳＥ解に基づくチャンネル対角化およびビーム形成ユニット２１８による受信ビーム形成および雑音抑制後の受信信号は以下の通り表現される：
Figure 2012157041
Figure 2012157041
式（１１）に示されるように、受信機２００でビーム形成した後の等化された信号は、高いＳＮＲで送信されたデータに近づく。これは、中間項の
Figure 2012157041
が高いＳＮＲで１となり、
Figure 2012157041
となるためである。低いＳＮＲでは、受信機２００で等化されたビーム形成信号は、近似誤差を伴って推定される（すなわち、
Figure 2012157041
に雑音により生じた誤差を加えたもの）。
実施形態
１．通信のために複数のサブキャリアの一部が送信機および受信機に割り当てられたＳＣ−ＦＤＭＡシステム。
２．ＭＩＭＯ送信機を備えた実施形態１のシステム。
３．ＭＩＭＯ送信機が、送信用のデータについてＦＦＴを行って、周波数領域データを発生するためのＦＦＴユニットの第１の集合を備えた実施形態２のシステム。
４．ＭＩＭＯ送信機が、周波数領域送信データをＭＩＭＯ送信機およびＭＩＭＯ受信機に対して割り当てられたサブキャリア上にマップするための複数のサブキャリアマッピングユニットを備えた実施形態３のシステム。
５．ＭＩＭＯ送信機が、割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについてＩＦＦＴを行って、時間領域送信データを発生するためのＩＦＦＴユニットの第１の集合を備えた実施形態４のシステム。
６．ＭＩＭＯ送信機が、時間領域送信データを送信するための複数の送信アンテナを備えた実施形態５のシステム。
７．ＭＩＭＯ受信機を備えた実施形態１〜６の何れかにおけるシステム。
８．ＭＩＭＯ受信機が、送信された時間領域送信データを受信し、受信データの複数のストリームを発生するための複数の受信アンテナを備えた実施形態７のシステム。
９．ＭＩＭＯ受信機が、受信されたデータについてＦＦＴを行って、周波数領域受信データを発生するためのＦＦＴユニットの第２の集合を備えた実施形態８のシステム。
１０．ＭＩＭＯ受信機が、割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータを抽出するための複数のサブキャリアデマッピングユニットを備えた実施形態９のシステム。
１１．ＭＩＭＯ受信機が、送信機および受信機の間のＭＩＭＯチャンネルに対してチャンネル推定を行って、チャンネル行列を発生するための少なくとも１つのチャンネル推定器を備えた実施形態７〜１０の何れかにおけるシステム。
１２．ＭＩＭＯ受信機が、チャンネル行列を対角行列Ｄ、およびユニタリ行列ＵおよびＶHに分解するためのチャンネル行列分解ユニットを備え、上付きのＨがエルミート転置を意味する実施形態１１のシステム。
１３．ＭＩＭＯ受信機が、Ｕ、Ｄ、およびＶH行列の少なくとも１つを抽出された周波数領域受信データに適用することによってチャンネル歪みを等化するためのチャンネル対角化およびビーム形成ユニットを備えた実施形態１２のシステム。
１４．ＭＩＭＯ受信機が、等化されたデータについてＩＦＦＴを行って、時間領域受信データを発生するためのＩＦＦＴユニットの第２の集合を備えた実施形態１３のシステム。
１５．チャンネル対角化およびビーム形成ユニットが、ゼロフォーシング解に基づきチャンネル歪みを等化する実施形態１３〜１４の何れかにおけるシステム。
１６．チャンネル対角化およびビーム形成ユニットが、ＭＭＳＥ解に基づきチャンネル歪みを等化する実施形態１３〜１４の何れかにおけるシステム。
１７．ＭＩＭＯ送信機が、周波数領域送信データにＶ行列を適用することによって送信ビーム形成を行うためのビームフォーマをさらに備えた実施形態２〜１６の何れかにおけるシステム。
１８．ＭＩＭＯ送信機が、受信機からＶ行列を得る実施形態１７のシステム。
１９．ＭＩＭＯ送信機が、チャンネル推定を行って、チャンネル相互関係に基づきＶ行列を得るための第２のチャンネル推定器をさらに備えた実施形態１７〜１８の何れかにおけるシステム。
２０．ビームフォーマが、スケーリングファクタを適用する実施形態１７〜１９の何れかにおけるシステム。
２１．スケーリングファクタが、逆Ｄ行列である実施形態２０のシステム。
２２．スケーリングファクタが、Ｄ行列および雑音分散に基づき発生される実施形態２０のシステム。
２３．ＭＩＭＯ受信機に割り当てられたサブキャリアが、局所化されたサブキャリアのブロックである実施形態１〜２２の何れかにおけるシステム。
２４．ＭＩＭＯ受信機に割り当てられたサブキャリアが、分散されたサブキャリアの集合である実施形態１〜２２の何れかにおけるシステム。
２５．ＭＩＭＯ送信機が、時間領域送信データにＣＰを挿入するためのＣＰ挿入ユニットをさらに備えた実施形態２〜２４の何れかにおけるシステム。
２６．ＭＩＭＯ受信機が、受信されたデータからＣＰを除去するためのＣＰ除去ユニットをさらに備えた実施形態２５のシステム。
２７．ＭＩＭＯ受信機が、受信機に割り当てられるサブキャリアを示す制御信号を発生するためのコントローラを備え、それによりサブキャリアデマッピングユニットが制御信号に基づきサブキャリア上にマップされた特定のデータを抽出することをさらに備えた実施形態１０〜２６の何れかにおけるシステム。
２８．チャンネル行列分解ユニットが、ＳＶＤユニットである実施形態１２〜２７の何れかにおけるシステム。
２９．チャンネル行列分解ユニットが、ＥＶＤユニットである実施形態１２〜２７の何れかにおけるシステム。
３０．ＭＩＭＯ送信機が、ＷＴＲＵである実施形態２〜２９の何れかにおけるシステム。
３１．ＭＩＭＯ受信機が、基地局である実施形態７〜３０の何れかにおけるシステム。
３２．送信機が、基地局である実施形態２〜２９の何れかにおけるシステム。
３３．受信機が、ＷＴＲＵである実施形態７〜３０の何れかにおけるシステム。
３４．ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおけるＭＩＭＯビーム形成のための方法であって、複数のサブキャリアの一部が、通信のために送信機および受信機に割り当てられる方法。
３５．送信機が、送信用のデータについてＦＦＴをを行って、周波数領域データを発生するステップを備える実施形態３４の方法。
３６．送信機が、送信機および受信機に対して割り当てられたサブキャリアに周波数領域送信データをマップするステップを備える実施形態３５の方法。
３７．送信機が、割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについてＩＦＦＴを行って、時間領域送信データを発生するステップを備える実施形態３６の方法。
３８．送信機が、時間領域送信データを複数のアンテナを介して送信するステップを備える実施形態３７の方法。
３９．受信機が、送信された時間領域送信データを受信し、受信されたデータの複数のストリームを発生するステップを備える実施形態３８の方法。
４０．受信機が、受信されたデータについてＦＦＴを行って、周波数領域受信データを発生するステップを備える実施形態３９の方法。
４１．受信機が、割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータを抽出するステップを備える実施形態４０の方法。
４２．受信機が、送信機および受信機の間のＭＩＭＯチャンネルのチャンネル推定を行って、チャンネル行列を発生するステップを備える実施形態４１の方法。
４３．受信機が、チャンネル行列を対角行列Ｄ、およびユニタリ行列ＵおよびＶHに分解するステップを備え、上付きのＨがエルミート転置を意味する実施形態４２の方法。
４４．受信機が、ＵH、Ｄ、およびＶ行列の少なくとも１つを抽出された周波数領域受信データに適用することによってチャンネル歪みを等化するステップを備える実施形態４３の方法。
４５．受信機が、等化されたデータについてＩＦＦＴを行って、時間領域受信データを発生するステップを備える実施形態４４の方法。
４６．チャンネル歪みが、ゼロフォーシング解に基づき等化される実施形態４４〜４５の何れかにおける方法。
４７．チャンネル歪みが、ＭＭＳＥ解に基づき等化される実施形態４４〜４５の何れかにおける方法。
４８．送信機が、Ｖ行列を周波数領域送信データに適用することによって送信ビーム形成を行うステップをさらに備える実施形態３５〜４７の何れかにおける方法。
４９．送信機が、受信機からＶ行列を得る実施形態４８の方法。
５０．送信機が、チャンネル推定を行って、チャンネル相互関係に基づきＶ行列を得るステップをさらに備える実施形態４８〜４９の何れかにおける方法。
５１．送信機が、スケーリングファクタを周波数領域送信データに適用するステップをさらに備える実施形態３６〜５０の何れかにおける方法。
５２．スケーリングファクタが、逆Ｄ行列である実施形態５１の方法。
５３．スケーリングファクタが、Ｄ行列および雑音分散に基づき発生される実施形態５１の方法。
５４．受信機に割り当てられたサブキャリアが、局所化されたサブキャリアのブロックである実施形態３４〜５３の何れかにおける方法。
５５．受信機に割り当てられたサブキャリアが、分散されたサブキャリアの集合である実施形態３４〜５３の何れかにおける方法。
５６．送信機が、時間領域送信データにＣＰを挿入するステップをさらに備える実施形態３７〜５５の何れかにおける方法。
５７．受信機が、受信されたデータからＣＰを除去するステップを備える実施形態５６の方法。
５８．受信機が、受信機に割り当てられるサブキャリアを示す制御信号を発生するステップを備え、それにより割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータが制御信号に基づき抽出される実施形態４１〜５７の何れかにおける方法。
５９．チャンネル行列が、ＳＶＤを行うことによって分解される実施形態４３〜５８の何れかにおける方法。
６０．チャンネル行列が、ＥＶＤを行うことによって分解される実施形態４３〜５８の何れかにおける方法。
本発明の特徴および要素が好適な実施形態において特定の組み合わせにて説明されるが、各特徴または要素は、好適な実施形態の他の特徴および要素なしで単独で、または本発明の他の特徴および要素のあるなしにかかわらず、様々な組み合わせにて使用することができる。

Claims (21)

  1. シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）のための無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
    送信用のデータについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数領域データを発生するよう構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニットの第１の集合と、
    ステアリング行列（Ｖ）の値を示すフィードバックを受信するよう構成された受信器であって、該ステアリング行列（Ｖ）は、チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置と該チャネル行列（Ｈ）との積によって形成される行列の固有ベクトルを含む受信器と、
    前記フィードバックされたステアリング行列（Ｖ）を前記周波数領域データに適用するよう構成されたビームフォーマと、
    送信に対して割り当てられたサブキャリア上に前記周波数領域送信データをマップするよう構成された複数のサブキャリアマッピングユニットと、
    割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、時間領域送信データを発生するよう構成されたＩＦＦＴユニットの第１の集合と、
    前記時間領域送信データを送信するよう構成された複数の送信アンテナと
    を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
  2. 前記ビームフォーマは、スケーリングファクタを適用することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  3. 前記スケーリングファクタは、Ｈをチャネル行列、Ｕをユニタリ行列およびＶHを前記フィードバックされた行列のエルミーと転置として、式Ｈ＝ＵＤＶＨを満足する逆対角行列（Ｄ）であることを特徴とする請求項２に記載のＷＴＲＵ。
  4. 前記スケーリングファクタは、前記Ｄ行列および雑音分散に基づき発生されることを特徴とする請求項３に記載のＷＴＲＵ。
  5. 前記送信器に割り当てられたサブキャリアは、局所化されたサブキャリアのブロックであることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  6. 前記ステアリング行列（Ｖ）および前記チャネル行列（Ｈ）は、Ｕを前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルを含むユニタリ行列、Ｄを前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルの平行根を含む対角行列として、式Ｈ＝ＵＤＶＨを満足することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  7. 前記時間領域送信データにサイクリックプリフィックス（ＣＰ）を挿入するよう構成されたＣＰ挿入ユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  8. 前記フィードバックは対角行列（Ｄ）の値をさらに示し、前記対角行列（Ｄ）は前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルの平行根を含むことを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  9. 前記ビームフォーマは、対角行列（Ｄ）の逆で前記周波数領域データをスケールして、前記フィードバックされたステアリング行列（Ｖ）を前記スケールされた周波数領域データに適用するようさらに構成されたことを特徴とする請求項８に記載のＷＴＲＵ。
  10. 前記フィードバックは信号対雑音比（ＳＮＲ）の値をさらに示すことを特徴とする請求項８に記載のＷＴＲＵ。
  11. シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）のための基地局であって、
    送信された時間領域送信データを受信し、受信したデータの複数のストリームを発生するよう構成された複数の受信アンテナと、
    前記受信したデータについてＦＦＴを行って、周波数領域受信データを発生するよう構成されたＦＦＴユニットの集合と、
    割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータを抽出するよう構成された複数のサブキャリアデマッピングユニットと、
    送信機および受信機の間のＭＩＭＯチャンネルに対してチャンネル推定を行って、チャンネル行列（Ｈ）を発生するよう構成された少なくとも１つのチャンネル推定器と、
    前記チャンネル行列を、上付きのＨがエルミート転置を意味し、ステアリング行列（Ｖ）がチャネル行列（Ｈ）のエルミート転置と該チャネル行列（Ｈ）との積によって形成される行列の固有ベクトルを含むとして、式Ｈ＝ＵＤＶＨとなる、対角行列Ｄ、ユニタリ行列（Ｕ）およびステアリング行列（Ｖ）に分解するよう構成されたチャンネル行列分解ユニットと、
    Ｕ行列のエルミート転置を、抽出された周波数領域受信データに適用することによって前記割り当てられたサブキャリア上にマップされたデータについて受信ビーム形成を実行するよう構成されたチャンネル対角化およびビーム形成ユニットと、
    前記ビーム形成されたデータについて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、時間領域受信データを発生するよう構成されたＩＦＦＴユニットの第２の集合と
    を備えたことを特徴とする基地局。
  12. 送信器に割り当てられる前記サブキャリアを示す制御信号を発生するよう構成されたコントローラであって、それにより前記サブキャリアデマッピングユニットが前記制御信号に基づき前記サブキャリア上にマップされた特定のデータを抽出するよう構成されたコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  13. 前記チャンネル行列分解ユニットは、特異値分解（ＳＶＤ）ユニットであることを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  14. 前記チャンネル行列分解ユニットは、固有値分解（ＥＶＤ）ユニットであることを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  15. 前記チャンネル対角化およびビーム形成ユニットは、チャンネル歪みを、ゼロフォーシング解に基づき等化ことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  16. 前記チャンネル対角化およびビーム形成ユニットは、チャンネル歪みを、最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）解に基づき等化ことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  17. 前記対角行列（Ｄ）は、前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルの平行根を含むことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  18. 前記ユニタリ行列（Ｕ）は、前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルを含むことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  19. 前記ステアリング行列（Ｖ）を示すフィードバックを送信するよう構成された送信器をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  20. 前記フィードバックは対角行列（Ｄ）の値をさらに示し、前記対角行列（Ｄ）は前記チャネル行列（Ｈ）と該チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置との積の固有ベクトルの平行根を含むことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  21. シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）のための方法であって、
    送信用のデータについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数領域データを発生するステップと、
    ステアリング行列（Ｖ）の値を示すフィードバックを受信するステップであって、該ステアリング行列（Ｖ）は、チャネル行列（Ｈ）のエルミート転置と該チャネル行列（Ｈ）との積によって形成される行列の固有ベクトルを含むステップと、
    前記フィードバックされたステアリング行列（Ｖ）を前記周波数領域データに適用して、ビーム形成された周波数領域送信データを発生するステップと、
    送信に対して割り当てられたサブキャリア上に前記ビーム形成された周波数領域送信データをマップするステップと、
    割り当てられたサブキャリアにマップされた送信データについて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、時間領域送信データを発生するステップと、
    前記時間領域送信データを送信するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
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