Nova Patents
JP2001237751A

Method and device for transmitting signal in communication system and transmitter and receiver used in mimo system

Abstract

[Task] Methods and devices that allow in MIMO systems to process signals transmitted from various antennas to improve the receiver's ability to extract them from the received signals, despite some correlation. To provide.

Solution.The number of simultaneously transmitted bitstreams is adjusted and reduced depending on the level of correlation, while multiple versions of each variously weighted bitstream are transmitted simultaneously. The variously weighted versions are combined to produce one combined weighted signal. The receiver processes the received signal as if all the signal had reached the receiving antenna without correlation. The weight vector is transmitted from the receiver of the forward link by the transmitter of the reverse link, using the channel characteristics of the forward link known to the transmitter of the forward link, the forward channel transmitter. Can be determined by.

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23 claims: 9 independent, 14 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号を送信するための方法であって、前記L個の受信アンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数を決定するステップと、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信されるべきデータサブストリームを、データストリームから生成するステップと、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN個の重みで重み付けするステップと、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するために、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々から生成された前記重み付けされたサブストリームのうちの1つを結合するステップとを有することを特徴とする方法。
  2. 2
    【請求項2】 前記送信信号を、前記アンテナの各々1つから送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 3
    【請求項3】 前記重みを前記逆方向チャネルにより受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 4
    【請求項4】 前記重みは、前記逆方向チャネルを介して前記受信機から受信されたチャネル情報および干渉共分散の関数として、前記送信機により決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 5
    【請求項5】 前記重みは、 行列式H † (K N )H=U † Λ 2 Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォーターフィリングするステップと、 Φ=U † diag(λ ~1 ,...,λ ~M )Uの行列Φを定義するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された重みベクトルw i =[w i 1 ,...,w iN ]を生成するステップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H † は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であり、 K N は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H † (K N )Hの固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ 1 ,...,λ M )として定義される対角行列であり、 λ 1 ,...,λ M は、H † (K N )Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最大数であり、 U † は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体に戻るオペレータであり、 各λ ~ は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数であり、 diagは、様々なλ ~ が、行列Φの主対角線のエレメントとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z 1 ,...,z N ]により示される正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,z i =[z i1 ,...,z iN ]からなり、iは1からNまでの整数であることを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 6
    【請求項6】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号を送信するための装置であって、前記L個の受信アンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数を決定するための手段と、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信されるべきデータサブストリームを、データストリームから生成するための手段と、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN個の重みで重み付けするための手段と、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するために、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々から生成された前記重み付けされたサブストリームのうちの1つを結合するための手段とを有することを特徴とする装置。
  7. 7
    【請求項7】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号を送信するための装置であって、前記L個の受信アンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数を決定するための手段と、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信されるべきデータサブストリームを、データストリームから生成するための手段と、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN個の重みで重み付けするための手段と、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するために、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々から生成された前記重み付けされたサブストリームのうちの1つを結合するための手段とを有することを特徴とする装置。
  8. 8
    【請求項8】 前記送信機は、前記重みを生成するための手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。
  9. 9
    【請求項9】 前記送信機は、前記重みを記憶するための手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。
  10. 10
    【請求項10】 前記送信機は、前記重みを生成するための手段を含むことを特徴とする請求項7記載の装置。
  11. 11
    【請求項11】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号を送信するための送信機であって、前記L個の受信アンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号の数の各々に対して送信されるべきデータサブストリームを、データストリームから生成するためのデマルチプレクサと、 サブストリームあたりN個の重み付けされたサブストリームを生成するために、1つの重みを前記N個の送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々をN個の重みで重み付けするためのマルチプレクサと、 前記送信アンテナの各々に対する送信信号を生成するために、前記送信アンテナの各々に対して、前記サブストリームの各々から生成された前記重み付けされたサブストリームのうちの1つを結合するための加算器とを有することを特徴とする送信機。
  12. 12
    【請求項12】 前記結合された重み付けサブストリームの各々を変換するためのデジタル/アナログコンバータをさらに有することを特徴とする請求項11記載の送信機。
  13. 13
    【請求項13】 前記アナログ変換された結合された重み付けサブストリームの各々を無線周波数に変換するためのアップコンバータをさらに有することを特徴とする請求項11記載の送信機。
  14. 14
    【請求項14】 前記重みは、前記逆方向チャネルを介して前記受信機から受信された順方向チャネル応答の前記推定値および前記干渉共分散行列推定値に応じて、前記送信機において決定されることを特徴とする請求項11記載の送信機。
  15. 15
    【請求項15】 前記重みは、前記受信機中で決定され、前記逆方向チャネルを介して前記送信機に送信されることを特徴とする請求項11記載の送信機。
  16. 16
    【請求項16】 前記重みは、 行列式H † (K N )H=U † Λ 2 Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォーターフィリングするステップと、 Φ=U † diag(λ ~1 ,...,λ ~M )Uの行列Φを定義するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された重みベクトルw i =[w i 1 ,...,w iN ]を生成するステップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H † は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であり、 K N は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H † (K N )Hの固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ 1 ,...,λ M )として定義される対角行列であり、 λ 1 ,...,λ M は、H † (K N )Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最大数であり、 U † は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体に戻るオペレータであり、 各λ ~ は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数であり、 diagは、様々なλ ~ が、行列Φの主対角線のエレメントとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z 1 ,...,z N ]により示される正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,z i =[z i1 ,...,z iN ]からなり、iは1からNまでの整数であることを特徴とする請求項11記載の送信機。
  17. 17
    【請求項17】 前記送信機および受信機は時分割多重(TDD)を使用して通信し、前記重みは、前記送信機に対して前記逆方向リンクの受信機により決定された順方向チャネル応答の推定値を使用して前記送信機中で決定されることを特徴とする請求項11記載の送信機。
  18. 18
    【請求項18】 L個のアンテナと、 L個のダウンコンバータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対する干渉共分散行列の推定値を決定するためのエスティメータとを有することを特徴とするMIMOシステム中で使用するための受信機。
  19. 19
    【請求項19】 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対するチャネル応答の推定値を決定するためのエスティメータと、 前記逆方向チャネルに対して、前記干渉共分散行列の推定値およびチャネル応答の推定値を受信機に送信するための逆方向チャネルのための送信機とを有することを特徴とするMIMOシステム中で使用するための送信機。
  20. 20
    【請求項20】 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対する干渉共分散行列の推定値を決定するためのエスティメータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対するチャネル応答の推定値を決定するためのエスティメータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対する干渉共分散行列の前記推定値および前記受信機により受信されている順方向チャネルに対するチャネル応答の前記推定値の関数として、データストリームを前記を前記受信機に送信するために、前記順方向チャネルの送信機により使用するための重みを計算するための重み計算器とを有することを特徴とするMIMOシステム中で使用するための受信機。
  21. 21
    【請求項21】 前記重みを前記逆方向チャネルのための受信機へ送信するための逆方向チャネルのための送信機をさらに有することを特徴とする請求項20記載の受信機。
  22. 22
    【請求項22】 L個のアンテナと、 L個のダウンコンバータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対する干渉共分散行列の推定値を決定するためのエスティメータと、 前記受信機により受信されている順方向チャネルに対するチャネル応答の推定値を決定するためのエスティメータと、 データストリームを前記受信機に送信するための前記順方向チャネルの送信機により使用するための重みを計算するための重み計算器とを有し、 前記重みは、 行列式H † (K N )H=U † Λ 2 Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォーターフィリングするステップと、 Φ=U † diag(λ ~1 ,...,λ ~M )Uの行列Φを定義するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された重みベクトルw i =[w i 1 ,...,w iN ]を生成するステップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H † は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であり、 K N は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H † (K N )Hの固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ 1 ,...,λ M )として定義される対角行列であり、 λ 1 ,...,λ M は、H † (K N )Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最大数であり、 U † は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体に戻るオペレータであり、 各λ ~ は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数であり、 diagは、様々なλ ~ が、行列Φの主対角線のエレメントとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z 1 ,...,z N ]により示される正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,z i =[z i1 ,...,z iN ]からなり、iは1からNまでの整数であることを特徴とするMIMOシステム中で使用するための受信機。
  23. 23
    【請求項23】 L個の受信機アンテナを有する受信機へ順方向チャネルを介して送信するN個の送信アンテナを備えた送信機および前記受信機から前記送信機へ通信するための逆方向チャネルを有する通信システム中で信号を送信するための方法であって、前記L個の受信アンテナのうちの2つまたは3つ以上により受信される信号中に相関が存在する可能性があるものにおいて、 前記信号を形成するステップの一部として、前記N個のアンテナを介して送信されるべきデータから得られたサブストリームに対する重みを決定するプロセスにより、前記N個の送信アンテナから前記L個の受信アンテナへ送信され得る独立の信号Mの数を決定するステップを有し、前記重みは、 行列式H † (K N )H=U † Λ 2 Uを解くステップと、 連立方程式 【数1】 をνについて解くことにより、前記固有値λをウォーターフィリングするステップと、 Φ=U † diag(λ ~1 ,...,λ ~M )Uの行列Φを定義するステップと、 その中の前記重みの各々は、 【数2】 であり、jは1からNまでの整数である非正規化された重みベクトルw i =[w i 1 ,...,w iN ]を生成するステップとにより決定され、ここで、 Hは、チャネル応答行列であり、 H † は、前記チャネル応答行列Hの共役転置行列であり、 K N は、干渉共分散行列であり、 Uは、単位行列であり、その各行は、H † (K N )Hの固有ベクトルであり、 Λは、Λ=diag(λ 1 ,...,λ M )として定義される対角行列であり、 λ 1 ,...,λ M は、H † (K N )Hの各固有値であり、 Mは、前記独立の信号の数に対応する非ゼロ固有値の最大数であり、 U † は、行列Uの共役転置行列であり、 kは、1からMまでの整数の指数であり、 pは、送信される電力であり、 +は、そのアーギュメントが負であるときゼロに戻り、そのアーギュメントが正であるときアーギュメント自体に戻るオペレータであり、 各λ ~ は、各重みベクトルに対する電力を表す中間変数であり、 diagは、様々なλ ~ が、行列Φの主対角線のエレメントとして配置されることを示し、 行列Φの各列は、Φ=[z 1 ,...,z N ]により示される正規化された重みベクトルとして使用され、前記正規化された重みベクトルは、個別の正規化された重みz,z i =[z i1 ,...,z iN ]からなり、iは1からNまでの整数であることを特徴とする方法。
Independent claims23