CN105009492A - 用户装置以及基站 - Google Patents

Abstract

公开了用于通过能够以减少的信令量进行传输的增益信息，提供扩展后的码本的技术。本发明的一个方式涉及一种用户装置，具有：发送接收单元，通过MIMO(多输入多输出)传输与基站对无线信号进行通信；码本保存单元，保存用于规定在所述MIMO传输中利用的各预编码矩阵且构成为表现相位信息和增益信息的预定的码本；信道测定单元，基于从所述基站的多个天线发送的各参考信号而测定各信道状态；以及码本选择单元，基于所述测定的信道状态，从所述保存的码本中选择应通知给所述基站的码本，且指示所述发送接收单元将包含用于确定所述选择的码本的码本索引在内的反馈信息通知给所述基站。

Description

用户装置以及基站

技术领域

本发明涉及无线通信系统。

背景技术

近年来，作为用于提高无线通信中的频率效率的传输技术，研究了MIMO(多输入多输出)。在MIMO传输中，发送机和接收机的双方通过利用了多个天线的空间复用而对无线信号进行发送接收。在3GPP(第三代合作伙伴计划)中，在3GPP TS 36.211 V8.9.0(以后，称为Release 8)中导入了MIMO传输。此外，在3GPP TS 36.211 V10.6.0(以后，称为Release 10)中，规定了能够实现块对角化等的MIMO传输。

在MIMO传输中，发送机对于成为发送对象的各个流执行相位控制(预编码)，从多个天线发送被相位控制的流。在该相位控制中，利用基于来自接收机的反馈信息(码本)而选择的预编码矩阵。因此，从接收机提供的反馈信息成为在MIMO传输的实现中重要的要素。

例如，在Release 8中，接收机保持将以下的表为基础的16个码本。

[表1]

接收机基于从发送机接收到的参考信号而测定信道状态，基于根据该信道状态导出的相位信息来选择码本。已选择的码本通过表示该码本的码本索引而被反馈到发送机。在表1中规定的码本被规定为所有的码本条目具有相同的振幅。

在Release 10中，设想利用正交极化波天线(Cross Polarized Antenna：CPA)，接收机将表示相位信息的两个码本W₁、W₂反馈至发送机。

[数1]

在此，W₁表示宽频带/长期的信道质量，W₂表示子带/短期的信道质量。

作为式(1)的码本W₁、W₂的一例，当前提出了以下的码本。

[数2]

$X=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+1}{16}}\end{array}\right],m=0,1,2,...15---\left(2\right)$

在式(2)的例子中，为了W₁的反馈而使用4比特(m＝0，1，…15)，为了W₂的反馈而使用4比特(用于Y的1比特以及用于n＝0，1，…7的3比特)。

此外，作为码本W₁、W₂的另一例，当前还提出了以下的码本。

[数3]

在式(3)的例子中，为了W₁的反馈而使用4比特(m＝0，1，…15)，为了W₂的反馈而使用2比特(n＝0，1，2，3)。

关于进一步的细节，例如请参照3GPP TS 36.211 V8.9.0(2009-12)以及3GPP TS 36.211V10.6.0(2012-12)等。

发明内容

发明要解决的课题

上述的码本的选择，基于在接收机中测定的相位信息。换言之，可以说以往的码本相当于对所测定的相位信息进行了量化的结果。从而，根据以往的预编码(相位控制)，关于相位偏移，基于被反馈的相位信息的相位偏移(φ)应用到各流中。即，预编码矩阵通过相位偏移而规定，如图1所示，对从N_t个天线(在图示的例子中，4个天线)发送的两个流s₁、s₂分别乘以相位偏移φ_i1、φ_i2，复用后的信号x_Nt被发送到接收机。

另一方面，关于振幅，在预编码矩阵的各分量中应用相同的振幅，相同的振幅应用于各个流。即，在码本的选择中，利用相位信息，没有利用振幅信息(增益信息)。

当前，为了提高基于4个正交极化波天线的MIMO(称为4Tx MIMO)的系统性能，正在研究对在Release 8或Release 10中规定的以往的码本进行扩展。该扩展后的码本为了保证以往的系统性能，优选包含在标准规格中已经规定的码本。

此外，并不希望因码本的扩展而导致用于传输码本信息的比特数大幅增加。即，期望能够通过合理的比特数来反馈扩展后的码本。

鉴于上述问题，本发明的一个课题在于，通过能够以减少的信令量进行传输的增益信息，提供扩展后的码本。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的一个方式涉及一种用户装置，具有：发送接收单元，通过MIMO(多输入多输出)传输与基站对无线信号进行通信；码本保存单元，保存用于规定在所述MIMO传输中利用的各预编码矩阵且构成为表现相位信息和增益信息的预定的码本；信道测定单元，基于从所述基站的多个天线发送的各参考信号而测定各信道状态；以及码本选择单元，基于所述测定的信道状态，从所述保存的码本中选择应通知给所述基站的码本，且指示所述发送接收单元将包含用于确定所述选择的码本的码本索引在内的反馈信息通知给所述基站。

发明效果

根据本发明的上述方式，通过能够以减少的信令量进行传输的增益信息，能够提供扩展后的码本。

附图说明

图1是表示现有技术的预编码的概略图。

图2是表示本发明的一实施例的预编码的概略图。

图3是本发明的一实施例的无线通信系统的概略图。

图4是表示本发明的一实施例的用户装置的结构的框图。

图5是表示成为具有正交极化波天线(4Tx)的基站的一例的天线结构的概略图。

图6是表示本发明的第3实施例的码本结构的图。

图7是表示本发明的一实施例的基站的结构的框图。

图8是表示本发明的一实施例的用户装置中的码本反馈处理的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

在后述的本发明的实施例中，MIMO传输的接收机保持用于规定在MIMO传输中所利用的各预编码矩阵的码本。这些码本表现相位信息和增益信息的双方。接收机基于从发送机的多个天线发送的参考信号，测定发送天线和接收天线之间的信道状态。接收机从所保存的码本中，选择适合所测定的信道状态的码本索引，将已选择的码本索引作为反馈信息而发送到发送机。若接收到该反馈信息，则发送机能够基于相位信息和增益信息而执行预编码。如图2所示，预编码矩阵由相位偏移(φ)和增益值(g)规定，对从N_t个天线(在图示的例子中，4个天线)发送的流(在图示的例子中，两个流)s₁、s₂分别乘以φ_i1g_i1、φ_i2g_i2。然后，应用了相位和增益的流被复用，且作为无线信号x_Ni从天线i被发送。另外，相位偏移φ是复数，增益g是实数，在一实施例中，也可以被设为Σg_ij ²＝1，使得总的发送功率不变。

这样，不仅是相位信息，还利用增益信息，能够实现更适合信道状态的预编码。在后述的第1～第5实施例中，公开以合理的比特数对相位信息和增益信息进行了表现或者量化的码本。尤其，该码本正适合正交极化波天线。

参照图3说明本发明的一实施例的无线通信系统。在后述的无线通信系统中，发送机和接收机能够通过MIMO传输而进行通信。在该无线通信系统中，发送机和接收机由基站和用户装置的某一个实现。例如，在下行链路发送中，发送机是基站，接收机是用户装置。另一方面，在上行链路发送中，发送机是用户装置，接收机是基站。以下的实施例关于发送机是基站且接收机是用户装置的下行链路发送进行说明。但是，本发明不限于此，也同样能够应用于上行链路发送。

图3是本发明的一实施例的无线通信系统的概略图。如图所示，无线通信系统10具有用户装置(UE)100以及基站(evolved NodeB)200。在下行链路发送中，基站200是发送机，用户装置100成为接收机。

用户装置100也可以被称为移动台(Mobile Station：MS)，典型地，是便携电话、智能手机、平板、移动路由器所具有的个人计算机等的具备无线通信功能的信息处理装置。在本实施例中，用户装置100具有多个天线，也可以能够对应单用户MIMO(SU-MIMO)或者多用户MIMO(MU-MIMO)的一方或者双方。在一实施例中，用户装置100的天线也可以是正交极化波天线。

基站(BS)200通过与用户装置100进行无线连接，从而将从通信连接的上位站或服务器(未图示)接收到的下行链路(DL)数据发送到用户装置100，并且将从用户装置100接收到的上行链路(UL)数据发送到上位站(未图示)。在图示的实施例中，基站200具有4个天线，使用这些天线通过MIMO与用户装置100进行通信。基站200也可以能够对应单用户MIMO(SU-MIMO)或者多用户MIMO(MU-MIMO)的一方或者双方。在一实施例中，基站200的天线也可以是正交极化波天线。此外，在图示的实施例中，基站200具有4个天线，但本发明不限于此，也可以利用任何适当的个数的天线。

如图所示，基站200通过MIMO传输将参考信号发送到用户装置100。若接收到参考信号，则用户装置100基于根据接收到的参考信号而导出的信道状态，从预先保存的码本中选择适合该信道状态的码本索引，将表示已选择的码本的反馈信息发送到基站200。若接收到反馈信息，则基站200基于被通知的码本索引，对发送对象的流应用预编码矩阵，从4个天线对用户装置100发送数据信号。

参照图4，说明本发明的一实施例的用户装置。在本实施例中，用户装置100作为MIMO中的接收机进行动作，从作为发送机的基站200接收参考信号，基于接收到的参考信号，按照后述的第1实施例至第5实施例的其中一个，选择基站200应使用的码本。

图4是表示本发明的一实施例的用户装置的结构的框图。如图所示，用户装置100具有发送接收单元110、码本保存单元120、信道测定单元130以及码本选择单元140。

发送接收单元110通过MIMO传输与基站200对无线信号进行通信。即，发送接收单元110若经多个天线从基站200接收到下行链路信号，则对接收信号执行频率变换处理、循环前缀(CP)的去除、快速傅立叶变换(FFT)等的各种接收处理，提取数据信号和控制信号。发送接收单元110将控制信号提供给信道测定单元130，并且对数据信号进行解码。此外，发送接收单元110对于被执行预编码的发送对象的数据信号，与包含由码本选择单元140选择的码本在内的反馈信息一起，执行快速傅立叶反变换、CP的附加，频率变换等的各种发送处理，将所生成的上行链路信号发送到基站200。

码本保存单元120保存用于规定在MIMO传输中利用的各预编码矩阵的预定的码本。该码本如后述的第1～第5实施例那样，表现相位信息和增益信息的双方。该码本可以预先保存在用户装置100中，或者也可以从基站200提供。码本的细节在以后的第1～第5实施例中进行说明。

信道测定单元130基于从发送接收单元110提供的各参考信号，测定用户装置100的各天线和基站200的各天线之间的信道状态。在一实施例中，信道测定单元130基于从基站200的多个天线发送的各参考信号，测定各参考信号的相位以及增益，将测定结果提供给码本选择单元140。

码本选择单元140基于由信道测定单元130所测定的信道状态，从在码本保存单元120中保存的码本中选择应通知给基站200的码本，并指示发送接收单元110将包含用于确定已选择的码本的码本索引在内的反馈信息通知给基站200。在一实施例中，码本选择单元140也可以在所保存的码本中，选择使SINR(信号对干扰和噪声功率比)等的通信质量最大的码本。

首先，说明第1实施例的码本结构。在第1实施例中，预编码矩阵W作为增益矩阵W_gain和相位矩阵W_phase的积而规定、即规定如下。

W＝W_gainW_phase

在此，增益矩阵W_gain例如作为具有与基站200的天线的个数对应的尺寸的对角矩阵而规定、即关于4Tx的基站200规定如下。

[数4]

$W_{gain}=\left[\begin{array}{cccc}{g}_1& & & \\ & g_2& & \\ & & g_3& \\ & & & g_4\end{array}\right]---\left(4\right)$

增益矩阵W_gain的各对角分量g_i，表示应用于基站200的各天线的增益。另外，非对角分量不限，也可以是0。另一方面，相位矩阵W_phase是图1所示的矩阵，具体地说，可以是表1所示那样的在Release 8中规定的矩阵。

这样规定的增益矩阵W_gain能够通过各对角分量g_i的值，调整基站200的每个天线的功率。即，根据式(4)，增益值g₁应用于第1天线，增益值g₂应用于第2天线，增益值g₃应用于第3天线，增益值g₄应用于第4天线。

在一实施例中，码本选择单元140也可以将相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain通过不同的频度和/或不同的频率的粒度而反馈到基站200。例如，也可以根据相位信息和增益信息的相对的重要性，改变相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain的反馈频度。在相位信息的重要性比增益信息相对高的情况下，可以是相位矩阵W_phase通过高频度通知给基站200，而增益矩阵W_gain通过低频度通知给基站200。另一方面，在相位信息的重要性比增益信息相对低的情况下，可以是相位矩阵W_phase通过低频度通知给基站200，而增益矩阵W_gain通过高频度通知给基站200。此外，相位信息和增益信息也可以根据它们的相对的重要性，通过不同的频带宽而进行测定。在相位信息的重要性比增益信息相对高的情况下，可以是相位矩阵W_phase在分割了发送频带的各子带中进行测定，而增益矩阵W_gain在发送频带整体中进行测定。另一方面，在相位信息的重要性比增益信息相对低的情况下，可以是相位矩阵W_phase通过在发送频带整体中进行测定，而增益矩阵W_gain在分割了发送频带的各子带中进行测定。

在一实施例中，增益矩阵W_gain的对角分量g_i，对于式(4)的增益矩阵W_gain，也可以具体规定如下。

[数5]

$k=0,...,3,W_{Gain}^{\left(k\right)}=diag\{\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\},{\mathrm{\β}}_k=1,4,\frac{1}{2},\frac{1}{4}---(5-1)$

$k=4,5,W_{Gain}^{\left(k\right)}=diag\{\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\},{\mathrm{\β}}_k=4,\frac{1}{4}---(5-2)$

$k=6,7,W_{Gain}^{\left(k\right)}=diag\{\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\},{\mathrm{\β}}_k=4,\frac{1}{4}---(5-3)$

该情况下，增益信息能够通过k的值而进行规定。例如，对于k＝0，成为在式(5-1)中代入β₀＝1。此外，对于k＝4，成为在式(5-2)中代入β₄＝4。像这样，仅凭规定k的值，就能够决定增益矩阵W_gain的对角分量，能够确定通知给基站200的增益信息。例如，在式(5)中，能够通过3比特来反馈增益信息。即，仅凭在用于相位信息的4比特上追加发送3比特的增益信息，就能够实现考虑了相位信息和增益信息的预编码。

码本保存单元120保存这样规定的相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，码本选择单元140基于从信道测定单元130提供的信道状态的测定结果，在所述保存的码本的增益矩阵W_gain中，选择具有使通信质量最大的对角分量(k＝0，1，…，7)的增益矩阵W_gain。例如，码本选择单元140也可以选择具有SINR成为最大的对角分量的增益矩阵W_gain。另一方面，相位矩阵W_phase也可以与Release 8同样地进行选择。

另外，希望注意到通过在增益矩阵W_gain中设为β＝1，会成为与表1所示那样的码本相同。即，第1实施例的码本结构成为包含了Release 8的码本的结构。

在此，说明式(5)的各式。式(5-1)正适合正交极化波天线。即，式(5-1)意味着对于基站200的多个天线中同一极化波的天线群应用相同的增益。假定基站200的第1～第4天线为图5所示那样的天线结构、即第1天线和第2天线具有45°的同一极化波，第3天线和第4天线具有-45°的同一极化波。由于估计为同一极化波的传播特性相似，因而在式(5-1)中，在对角分量g₁、g₂中应用相同的增益值，在对角分量g₃、g₄中应用相同的增益值。即，基于式(5-1)的增益矩阵W_gain的对角分量，对于基站200的多个天线中同一极化波的天线群能够应用相同的增益。

此外，式(5-2)正适合配置在同一位置上的天线。如图5所示，第1天线和第3天线被配置在同一位置上，第2天线和第4天线被配置在同一位置上。由于估计为同一位置的天线的传播特性相似，因而在式(5-2)中，在对角分量g₁、g₃中应用相同的增益值，在对角分量g₂、g₄中应用相同的增益值。即，基于式(5-2)的增益矩阵W_gain的对角分量，对于基站200的多个天线中配置在同一位置上的天线群能够应用相同的增益。

像这样，由式(5)规定的增益矩阵W_gain，利用能够以3比特通知的k的值，能够将要提高哪个天线的发送功率这样的天线选择和要设为何种程度的发送功率这样的增益值的结合信息反馈至基站200。即，增益矩阵W_gain的对角分量，通过表示要在基站200的多个天线的哪个天线中应用相对大的增益的天线选择信息、和表示应该应用的增益的大小的增益值信息的结合信息来表现。

如上所述，在第1实施例中，反馈信息确定相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，预编码矩阵W通过W_gainW_phase而导出。根据第1实施例，通过增益矩阵W_gain的各对角分量的增益值，能够调整基站200的各天线的功率。

下面，说明第2实施例的码本结构。在第2实施例中，预编码矩阵W作为相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain的积而规定、即规定如下。

W＝W_phaseW_gain

增益矩阵W_gain作为具有与从基站200发送的流的个数对应的尺寸的对角矩阵而规定、即关于两个流的基站200规定如下。

[数6]

$W_{gain}=\left[\begin{array}{cc}{g}_1& \\ & g_2\end{array}\right]---\left(6\right)$

在此，增益矩阵W_gain的各对角分量g_i，表示在从基站200发送的各流中应用的增益。另外，非对角分量不限，也可以是0。相位矩阵W_phase是图1所示的矩阵，具体地说，可以是表1所示那样的在Release 8中规定的矩阵。

这样规定的增益矩阵W_gain能够通过各对角分量g_i的值，调整从基站200发送的每个流的功率。即，根据式(6)，增益值g₁应用于第1流s₁，增益值g₂应用于第2流s₂。

在一实施例中，也可以与第1实施例同样地，码本选择单元140将相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain通过不同的频度和/或不同的频率的粒度而反馈到基站200。例如，也可以根据相位信息和增益信息的相对的重要性，改变相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain的反馈频度。此外，相位信息和增益信息也可以根据它们的相对的重要性，通过不同的频带宽(宽频带或者子带等)而进行测定。此外，与第1实施例同样地，增益矩阵W_gain的对角分量g_i，对于式(6)的增益矩阵W_gain也可以由式(5)来规定。

码本保存单元120保存这样规定的相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，码本选择单元140基于从信道测定单元130提供的信道状态，在保存的码本的增益矩阵W_gain中，选择具有使通信质量最大的对角分量(k＝0，1，…，7)的增益矩阵W_gain。例如，码本选择单元140也可以选择具有SINR成为最大的对角分量的增益矩阵W_gain。在此，相位矩阵W_phase也可以与Release 8同样地进行选择。

如上所述，在第2实施例中，反馈信息确定相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，预编码矩阵W通过W_phaseW_gain而导出。根据第2实施例，通过增益矩阵W_gain的各对角分量的增益值g_i，能够调整从基站200发送的各流的功率。

下面，说明第3实施例的码本结构。在第3实施例中，如图6所示，码本结构是单一的码本结构，通过对在Release 8规定的表现相位信息的码本的基础向量u₀,…,u₁₅，增加用于表现相位信息和增益信息的双方的码本的基础向量u₁₆,…,u₃₁而构成。

在一实施例中，码本的基础向量u₁₆,…,u₃₁也可以通过对相位偏移φ乘以增益值g的以下的式而规定。

[数7]

u₁₆，…u₃₁＝[g₁φ₁ g₂φ₂ g₃φ₃ g₄φ₄]^T(7)

这时，预编码矩阵W_n可以通过

[数8]

$W_n=I-2u_n{u}_n^H/u_n^H{u}_n---\left(8\right)$

来规定，此外，关于秩2、3、4，进行选择的列(column)也可以与Release 8不同。

如上所述，在第3实施例中，码本保存单元120保存基于相位信息的码本、以及基于相位信息和增益信息的码本。根据第3实施例，对由Release 8规定的基于相位信息的码本，追加通过在码本的基础向量u_i的各要素的相位偏移φ中应用增益g而构成的码本。即，增益值g被映射到豪斯霍尔德矩阵。

下面，说明第4实施例的码本结构。在第4实施例中，预编码矩阵W被设为第1矩阵W₁和第2矩阵W₂的积。在此，第1矩阵W₁表现相位信息，第2矩阵W₂表现相位信息和增益信息的双方。在一实施例中，也可以是第1矩阵W₁表示宽频带/长期的信道状态，第2矩阵W₂表示应用了增益信息的窄频带(子带)/短期的信道状态。预编码矩阵W也可以规定如下。

[数9]

即，式(9)的第1矩阵W₁，不需要如式(1)那样对对角分量使用相同的矩阵X，也可以使用如X₁、X₂那样不同的矩阵。在一实施例中，矩阵X₁、X₂例如也可以规定如下。

[数10]

$\begin{array}{c}{X}_1=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+1}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+2}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+3}{16}}\end{array}\right]\\ X_2=\left[\begin{array}{cccc}{e}^{2\mathrm{\π}j\frac{2m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+3)}{16}}\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{3m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+3)}{16}}\end{array}\right]\end{array}---\left(10\right)$

在此，m的值可以是m＝0，2，4，6，8，10，12，14等，也可以通过3比特来表示。这样规定的矩阵X₁、X₂的列向量保持连续的相位旋转，因而在ULA(Uniform Linear Array，均匀线阵)天线中能够实现特性改善。

此外，式(9)的第2矩阵W₂，例如也可以使用式(1)的结构，对W₂乘以如下的增益值。

[数11]

$\begin{array}{c}{G}_1^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\\ G_2^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\end{array}---\left(11\right)$

例如，该增益信息可以通过2比特的k的值(k＝0，1，2，3)来确定，例如，可以根据k的值而代入β_k＝1，4，1/2，1/4。

第4实施例的反馈开销在W₁为离散傅立叶变换向量时，为了W₁的反馈而使用4比特。另一方面，在W₂的φ_n通过2或3比特来表示，增益信息k通过2比特表示的情况下，为了W₂的反馈而使用4或5比特。此外，在如式(2)那样追加用于选择Y的要素的1比特的情况下，为了W₂的反馈而使用5或6比特。

如上所述，在第4实施例中，反馈信息确定表现相位信息的第1矩阵W₁、以及表现相位信息和增益信息的第2矩阵W₂，预编码矩阵通过W₁W₂而导出。

下面，说明第5实施例的码本结构。在第5实施例中，预编码矩阵W是第1矩阵W₁和第2矩阵W₂的积。在此，第1矩阵W₁表现相位信息和增益信息的双方，第2矩阵W₂表现相位信息。在一实施例中，也可以是第1矩阵W₁表示应用了增益信息的宽频带/长期的信道状态，第2矩阵W₂表示窄频带(子带)/短期的信道状态。预编码矩阵W也可以规定如下。

[数12]

式(12)的第1矩阵W₁，在式(1)的W₁的对角分量X₁以及X₂上乘以了增益值G_i ^(k)。即，第1矩阵W₁将表示增益信息的矩阵G₁ ^(k)、G₂ ^(k)与表示相位信息的矩阵X₁、X₂的各自的积G₁ ^(k)X₁、G₂ ^(k)X₂设为对角元素。

与第4实施例同样地，式(12)的第1矩阵W₁，不需要如式(1)那样使用相同的矩阵X，也可以使用如X₁、X₂那样不同的矩阵。在此，矩阵X₁、X₂例如也可以与第4实施例同样地规定如下。

[数13]

$\begin{array}{c}{X}_1=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+1}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+2}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+3}{16}}\end{array}\right]\\ X_2=\left[\begin{array}{cccc}{e}^{2\mathrm{\π}j\frac{2m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+3)}{16}}\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{3m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+3)}{16}}\end{array}\right]\end{array}---\left(13\right)$

在此，m的值可以是m＝0，2，4，6，8，10，12，14等，也可以通过3比特来表示。这样规定的矩阵X₁、X₂的列向量保持连续的相位旋转，因而在ULA(均匀线阵)天线中能够实现特性改善。

此外，式(12)的第2矩阵W₂，例如也可以规定如下。

[数14]

$Y\∈\{\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 1\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 1\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 1\end{array}\right]\}---\left(14\right)$

该情况下，为了确定用于确定从基站200发送的波束的向量Y而使用2比特，表示基站200的各天线的相位偏移量的n也可以同样通过2比特来规定。

在一实施例中，表示第1矩阵W₁的增益信息的矩阵G_i ^(k)作为对角矩阵而表示，与第1、2实施例同样地，该对角矩阵的对角分量也可以规定如下。

[数15]

$k=0,\mathrm{..3},\left\{\begin{array}{c}{G}_1^{\left(k\right)}=diag\left(\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\right)\\ G_2^{\left(k\right)}=diag\left(\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\right)\end{array}\right.,{\mathrm{\β}}_k=1,4,\frac{1}{2},\frac{1}{4}---(15-1)$

$k=4,5,\{G_1^{\left(k\right)}=G_2^{\left(k\right)}=diag\left(\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\right),{\mathrm{\β}}_k=4,\frac{1}{4}---(15-2)$

$k=6,7,\left\{\begin{array}{c}{G}_1^{\left(k\right)}=diag\left(\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_k}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\right)\\ G_2^{\left(k\right)}=diag\left(\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}},\sqrt{\frac{1}{2+2{\mathrm{\β}}_k}}\right)\end{array}\right.,{\mathrm{\β}}_k=4,\frac{1}{4}---(15-3)$

该情况下，增益信息能够通过k的值来规定。例如，对于k＝0，成为在式(15-1)中代入了β₀＝1。此外，对于k＝4，成为在式(15-2)中代入了β₄＝4。像这样，通过规定k的值，能够决定增益值G_i ^(k)，在式(15)中能够通过3比特来反馈增益信息。这样规定的对角矩阵G_i ^(k)，表示在从基站200发送的各波束中应用的增益值。

与第1、2实施例同样地，式(15-1)正适合正交极化波天线。即，式(15-1)对于基站200的多个天线中同一极化波的天线群应用相同的增益。此外，式(15-2)正适合在同一位置上配置的天线。

码本选择单元140基于由信道测定单元130测定的信道状态，在增益值G_i ^(k)中选择使通信质量最大的增益值G_i ^(k)。例如，码本选择单元140也可以选择SINR成为最大的增益值G_i ^(k)。

第5实施例的反馈开销，在W₁的X以及G_i ^(k)被如下规定的情况下，

[数16]

$X_1=X_2=\left[\begin{array}{c}1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}\end{array}\right],m=0,1,2,...15---\left(16\right)$

k＝0，1，2，…7为了W₁的反馈而使用7比特，在W₂的φ被如下规定的情况下，

[数17]

为了W₂的反馈而使用2比特。该情况下，X表示单波束，G_i ^(k)表示单增益。

在另一实施例中，W₁的X₁、X₂以及G_i ^(k)被如下规定的情况下，

[数18]

$X_1=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+1}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+2}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{m+3}{16}}\end{array}\right]$

$X_2=\left[\begin{array}{cccc}{e}^{2\mathrm{\π}j\frac{2m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{2(m+3)}{16}}\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{3m}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+1)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+2)}{16}}& e^{2\mathrm{\π}j\frac{3(m+3)}{16}}\end{array}\right]---\left(18\right)$

k＝0，1，2，…7

为了W₁的反馈而使用6比特，在W₂的φ被如下规定的情况下，

[数19]

$Y\∈\{\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 1\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 1\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 1\end{array}\right]\}---\left(19\right)$

为了W₂的反馈而使用3比特。该情况下，X₁以及X₂表示是多波束。G_i ^(k)表示单增益。

在另一实施例中，W₁的X₁、X₂以及G_i ^(k)被如下规定的情况下，

[数20]

$W_1=\left[\begin{array}{cc}\[G_1^{\left(1\right)}{X}_1,G_1^{\left(2\right)}{X}_1,G_1^{\left(3\right)}{X}_1,G_1^{\left(4\right)}{x}_1\]& 0\\ 0& \[G_2^{\left(1\right)}{X}_2,G_2^{\left(2\right)}{X}_2,G_2^{\left(3\right)}{X}_2,G_2^{\left(4\right)}{X}_2\]\end{array}\right]---\left(20\right)$

$X_1=X_2=\left[\begin{array}{c}1\\ e^{2\mathrm{\π}j\frac{m}{16}}\end{array}\right],m=0,1,2,...15$

为了W₁的反馈而使用4比特，在W₂被如下规定的情况下，

[数21]

$Y\∈\{\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 1\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 1\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 1\end{array}\right]\}---\left(21\right)$

为了W₂的反馈而使用4比特。该情况下，X₁以及X₂表示单波束。G_i ^(k)表示多增益。

在上述的第1～第5实施例中，增益值β由上位层指定，且动态地选择。但是，本发明的β不限于此。例如，β可以是固定值也可以由上位层指定。此外，β也可以通过a，2a，1/a，1/2a或a，2a，1，1/2a等规定，以单一的a进行计算。此外，增益值β也有可能能够基于上行链路信号而由基站200进行估计。因此，基站200也可以基于自身估计的增益值而进行增益控制。该情况下，将不需要来自用户装置100的反馈信息。

下面，参照图7说明本发明的一实施例的基站。图7是表示本发明的一实施例的基站的结构的框图。

如图7所示，基站200具有发送接收单元210、预编码权重生成单元220以及预编码处理单元230。

发送接收单元210通过MIMO传输与用户装置100对无线信号进行通信。即，发送接收单元210如果经多个天线从用户装置100接收到上行链路信号，则对接收信号执行频率变换处理、循环前缀(CP)的去除、快速傅立叶变换(FFT)等的各种接收处理，提取数据信号和控制信号。发送接收单元210将在控制信号中包含的来自用户装置100的反馈信息提供给预编码权重生成单元220。此外，发送接收单元210对于由预编码处理单元230进行了预编码的发送对象的数据信号执行快速傅立叶反变换、CP的附加、频率变换等的各种发送处理，将下行链路信号发送到用户装置100。在该下行链路信号中也可以包含参考信号。

预编码权重生成单元220从由发送接收单元210提供的反馈信息，提取相位信息和增益信息。例如，相位信息以及增益信息也可以通过码本索引来确定。预编码权重生成单元220利用上述的第1～第5实施例的其中一个，基于已提取的相位信息和增益信息而导出预编码矩阵，基于导出的预编码矩阵而生成预编码权重。预编码权重生成单元220将已生成的预编码权重提供给预编码处理单元230。

预编码处理单元230通过对发送到用户装置100的各流应用所生成的预编码权重，生成对于基站200的各天线的无线信号。然后，预编码处理单元230为了将已生成的无线信号经对应的天线进行发送而提供给发送接收单元210。

下面，参照图8说明本发明的一实施例的用户装置中的码本反馈处理。图8是表示本发明的一实施例的用户装置中的码本反馈处理的流程图。

如图8所示，在步骤S101中，用户装置100通过MIMO传输从基站200的多个天线接收无线信号。

在步骤S102中，用户装置100从接收到的无线信号中提取各天线的参考信号。

在步骤S103中，用户装置100根据各参考信号而测定各信道的信道状态。

在步骤S104中，用户装置100从按照上述的第1～第5实施例的其中一个而构成的码本，基于所测定的信道状态而选择适合信道状态的码本。

在步骤S105中，用户装置100将用于确定已选择的码本的码本索引作为反馈信息通知给基站200。

上述的实施例关于4Tx的下行链路MIMO进行了说明，但本领域技术人员应该清楚本发明不限于此，也能够容易应用于使用了任意数目的天线的MIMO以及上行链路MIMO。

以上，详细叙述了本发明的实施例，但本发明不限于该特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变形/变更。

本国际申请主张基于2013年3月7日申请的日本专利申请2013-046024号的优先权，将2013-046024号的全部内容引入本国际申请中。

标号说明

10  无线通信系统

100 用户装置

110 发送接收单元

120 码本保存单元

130 信道测定单元

140 码本选择单元

200 基站

Claims (12)

1.一种用户装置，具有：

发送接收单元，通过MIMO(多输入多输出)传输与基站对无线信号进行通信；

码本保存单元，保存用于规定在所述MIMO传输中利用的各预编码矩阵且构成为表现相位信息和增益信息的预定的码本；

信道测定单元，基于从所述基站的多个天线发送的各参考信号而测定各信道状态；以及

码本选择单元，基于所述测定的信道状态，从所述保存的码本中选择应通知给所述基站的码本，且指示所述发送接收单元将包含用于确定所述选择的码本的码本索引在内的反馈信息通知给所述基站。

2.如权利要求1所述的用户装置，

所述反馈信息确定表现了所述相位信息和所述增益信息的第1矩阵W₁、以及表现了所述相位信息的第2矩阵W₂，

所述预编码矩阵通过W₁W₂而导出。

3.如权利要求2所述的用户装置，

所述第1矩阵W₁将表示所述增益信息的矩阵G₁、G₂与表示相位信息的矩阵X₁、X₂的各自的积G₁X₁、G₂X₂作为对角分量。

4.如权利要求3所述的用户装置，

所述矩阵G₁、G₂是对角分量表示在从所述基站发送的各波束中应用的增益值的对角矩阵。

5.如权利要求4所述的用户装置，

所述第2矩阵W₂表示用于确定从所述基站发送的波束的矩阵Y、和所述多个天线的相位偏移量。

6.如权利要求3所述的用户装置，

所述矩阵X₁表示由所述信道测定单元测定的宽频带或者长期的信道质量，

所述矩阵X₂表示由所述信道测定单元测定的窄频带或者短期的信道质量。

7.如权利要求3所述的用户装置，

所述矩阵X₁以及X₂被规定为，关于从所述基站发送的波束，保持连续的相位偏移量。

8.如权利要求1所述的用户装置，

所述反馈信息确定相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，

所述预编码矩阵通过而W_gainW_phase导出。

9.如权利要求1所述的用户装置，

所述反馈信息确定相位矩阵W_phase和增益矩阵W_gain，

所述预编码矩阵通过而W_phaseW_gain导出。

10.如权利要求1所述的用户装置，

所述码本保存单元保存基于所述相位信息的码本、以及基于所述相位信息和所述增益信息的码本。

11.如权利要求1所述的用户装置，

所述反馈信息确定表现了所述相位信息的第1矩阵W₁、以及表现了所述相位信息和所述增益信息的第2矩阵W₂，

所述预编码矩阵通过W₁W₂而导出。

12.一种基站，具有：

发送接收单元，通过MIMO(多输入多输出)传输与用户装置对无线信号进行通信；

预编码权重生成单元，基于通过从所述用户装置接收到的反馈信息的码本索引而确定的相位信息和增益信息，导出预编码矩阵，基于所述导出的预编码矩阵而生成预编码权重；以及

预编码处理单元，通过在发送到所述用户装置的各流中应用所述生成的预编码权重而生成对于各天线的无线信号，且指示所述发送接收单元将所述生成的无线信号经对应的天线进行发送。