JP2008136199A - Codebook generator, codebook, and method for generating update matrix to be used in precoding scheme with mimo transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MIMO(multiple-input-multiple-output)伝送の分野に関する。MIMO伝送は、モバイル通信のシナリオにおいてますます使用されつつあり、将来のモバイル通信システムであると考えられている。 The present invention relates to the field of multiple-input-multiple-output (MIMO) transmission. MIMO transmission is increasingly being used in mobile communication scenarios and is considered a future mobile communication system.
MIMOシステムは、一般に、モバイル通信システムのシステム容量を著しく向上させることができる。これは、例えば、MIMOシステムが、複数の送信アンテナと受信アンテナとを用いて、複数のデータストリームを同時に送受信することができるため、達成される。図17に一般的なMIMOシステム1700を示している。このシナリオでは、Nt個の送信アンテナ1712を用いる送信ユニット1710が示されている。送信アンテナ1712が送信した信号は、Nr個の受信アンテナ1722を用いる受信ユニット1720が受信する。送信アンテナ1712と受信アンテナ1722との間にはモバイル無線チャネルがあり、これは、図17においてHkとして示されている。送信ユニット1710が送信する信号はxkとして示されており、プリコーディングユニット1730によってプリコードされる。プリコーディングユニット1730は、送信される実際のデータストリームskに対してプリコーディング行列Fkを適用する。
A MIMO system can generally significantly improve the system capacity of a mobile communication system. This is achieved, for example, because a MIMO system can simultaneously transmit and receive multiple data streams using multiple transmit and receive antennas. FIG. 17 shows a general MIMO system 1700. In this scenario, a
プリコーディング行列Fkは、受信装置から受信したフィードバックに基づいている。好ましくは、受信装置は、コードブックを用いてインデックスmoptをフィードバックする。図17に示されているシナリオでは、これらのインデックスは、送信装置と受信装置とで利用できるコードブック1740に基づいて決定される。受信した信号は、チャネル推定を行う受信装置の検出部1750によって検出される。すなわち、チャネルHkが推定され、チャネル推定値に基づいてプリコーディングが評価され、利用可能なコードブック1740に基づいてコード化され、それぞれのコードブックのインデックスが送信装置へ提供される。したがって、図17には、コードブックベースのプリコーディングスキームを用いたMIMOシステムが示されている。MIMOプリコーディングスキームは、複数のビーム1760により複数のデータストリームを送信することができ、よって、システム容量を増加させることができる。
The precoding matrix F k is based on feedback received from the receiving device. Preferably, the receiving apparatus feeds back the index m opt using a code book. In the scenario shown in FIG. 17, these indices are determined based on a
受信装置から完全なチャネル情報がフィードバックされると、送信装置は完全なプリコーディングを行うことができるが、これは、大量のフィードバック情報、すなわち受信装置から送信装置へ信号を伝えるチャネルを必要とし、これらのチャネルは、フィードバック情報が詳細であるため高いデータレートを利用することになる。したがって、フィードバック量を低減することが、コードブックベースのプリコーディングを用いたMIMOシステムの分野における主要な課題である。コードブックベースの線形プリコーディングでは、フィードバック情報として設定された所定のコードブックの好ましいインデックスを送信するだけでよく、これと共に必要なフィードバック情報も少なくて済む。 When complete channel information is fed back from the receiving device, the transmitting device can perform full precoding, but this requires a large amount of feedback information, i.e. a channel to signal from the receiving device to the transmitting device, These channels will use high data rates because the feedback information is detailed. Therefore, reducing the amount of feedback is a major issue in the field of MIMO systems using codebook-based precoding. In codebook-based linear precoding, it is only necessary to transmit a preferable index of a predetermined codebook set as feedback information, and the necessary feedback information is also reduced.
図17を参照する。送信アンテナの数がNt、受信アンテナの数がNr、同時に送信されるストリームの数がNsの場合、時刻kにおける送信信号ベクトルは、以下のように表すことができる。
コードブックの設計のコンセプトは、「ワンショットコードブック」または「トラッキングコードブック」のいずれかに分類できる。2つのコードブック設計コンセプトの主な違いを表1に示す。 Codebook design concepts can be classified as either “one-shot codebooks” or “tracking codebooks”. Table 1 shows the main differences between the two codebook design concepts.
ワンショットコードブックの場合、コードブックの各要素は、行列またはベクトルとすることができる。前者を行列コードブックといい、後者をベクトルコードブックという。トラッキングコードブックの場合、従来のシステムは、以下でさらに詳述するように、主に再帰的な伝送アルゴリズムとともにベクトルコードブックを使用する。 In the case of a one-shot codebook, each element of the codebook can be a matrix or a vector. The former is called a matrix codebook, and the latter is called a vector codebook. For tracking codebooks, conventional systems use vector codebooks primarily with recursive transmission algorithms, as will be described in more detail below.
図18は、時間軸に対するモバイル無線チャネルのチャネル係数のグラフを示している。フィードバックが提供されることとし、図18に黒い点で示されている等間隔の周期でチャネルサンプルが取られるものと仮定する。図18のサンプリング点から、2つのチャネル推定値及びフィードバック周期の間で、チャネルがある程度変化することがわかる。この度合いは、例えば、通信シナリオ内のモビリティなどに依存する。この変化に基づいて、コードブックの設計のコンセプトが選択される。チャネルの変化が小さい場合には、チャネルをトラッキングすることができるので、トラッキングコードブックが好ましいはずである。変化が多少大きい場合には、ワンショットコードブックが好ましい。実際の無線通信シナリオでは、例えば低速フェージングや、短いフィードバック周期に相当する高速サンプリング周波数などにより、2つのサンプリング点の間のチャネルを関連付けることができる。この場合、トラッキングコードブックは、必要なフィードバックビット、すなわちフィードバックチャネルにおいて必要なデータレートと性能との間のよりよいトレードオフを提供することができる。 FIG. 18 shows a graph of channel coefficients of the mobile radio channel with respect to the time axis. Suppose that feedback is to be provided and that channel samples are taken at equally spaced periods indicated by black dots in FIG. It can be seen from the sampling points in FIG. 18 that the channel changes to some extent between the two channel estimates and the feedback period. This degree depends on, for example, mobility in a communication scenario. Based on this change, a codebook design concept is selected. If the channel change is small, a tracking codebook should be preferred because the channel can be tracked. If the change is somewhat large, a one-shot codebook is preferred. In an actual wireless communication scenario, a channel between two sampling points can be associated, for example, by slow fading or a fast sampling frequency corresponding to a short feedback period. In this case, the tracking codebook can provide a better tradeoff between the required feedback bits, ie the required data rate and performance in the feedback channel.
以下、送信アンテナの数をNt=4とし、受信アンテナの数をNr=2とし、データストリームの数をNs=2としたシステムの例について説明する。さらに、この説明全体を通して、kはタイムインデックスとする。図19に従来の受信装置1900の構造を示している。従来の受信装置1900は、受信信号を提供するためのチャネル推定部1910を備えている。チャネル推定部1910は、基準シンボル(reference symbol)に基づいて無線チャネルを推定し、処理ユニット1920へチャネル推定値Hkを提供し、処理ユニット1920は、
受信装置1900は、以前のプリコーディング行列Fk-1を記憶するメモリ1930をさらに備えている。
The
受信装置1900は、
式4には、カラムアダー1940が、以前のプリコーディング行列Fk-1へダミーカラムを追加することが示されている。デルタ行列を求めるために
コードブックサーチャ1960は、
式6から分かるように、デルタ行列Dkは、列ごとにコード化される。このため、第1列を取り出し、適切にマッチングするベクトルがコードブック1970内でサーチされ、これに基づいて、式6に示したハウスホルダー関数Qnを用いて行列の次元が1次元低くなる。次元が低くなった行列においては、次の列は第1列よりも1次元低く、それ故より少ないフィードバックで済む。受信装置の構造の詳細及び数学的な背景については、非特許文献1に記載されている。
As can be seen from
図20は、個々の送信装置2000のブロック図である。この送信装置2000は、行列コンストラクタ2010を備えている。行列コンストラクタ2010は、コードブックのインデックス
送信装置2000は、
次いで、乗算部2050が、
代わりに上記の式を
x=FkPs
に修正することもできる。この式において、PはNs×Nsの電力配分行列(power allocation matrix)である。
Instead, replace the above equation with x = F k Ps
It can also be modified. In this equation, P is an Ns × Ns power allocation matrix.
従来の送信装置2000と従来の受信装置1900とは、それぞれが異なる長さのベクトルで構成されている同じコードブック2020、1970を使用して、再帰的なデルタ行列コーディングアルゴリズムを実行する。式10は、コードブックCBをより詳細に記述するものである。
送信装置の構造の詳細と数学的な背景については、非特許文献2に記載されている。
Details of the structure of the transmitter and the mathematical background are described in
図19と図20には、現在のプリコーディング行列が以前のプリコーディング行列を用いて更新される、トラッキング機能を有する従来のプリコーディングスキームの場合の受信装置1900と送信装置2000とが示されている。従来のスキームでは、行列のサイズを調整するためのカラムアダーが必要であるという短所がある。これは、
追加される列またはダミー列の数は、送信されるデータストリームの数によって決まる。さらに従来のスキームには、フィードバックインデックスから
本発明の目的は、より高いシステム容量及びリンク容量を可能にする、伝送システムにおけるプリコーディングスキームのためのトラッキング行列コードブックを生成するより効率的なコンセプトを提供することである。 It is an object of the present invention to provide a more efficient concept for generating a tracking matrix codebook for a precoding scheme in a transmission system that allows higher system capacity and link capacity.
本目的は、請求項1に記載のコードブック生成装置と、請求項21に記載の複数の行進用行列を求める方法と、請求項23に記載のコードブックと、請求項24に記載のコードブックを記憶する記憶媒体とにより達成できる。
The object is to generate a codebook according to
上記目的は、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームにおけるプリコーディングスキームにおいて使用される1つ以上の更新用行列を求めて、該更新用行列を含むコードブックを生成するコードブック生成装置であって、前記第1の数が1より大きく、前記第2の数が1以上であって、第1の行列を求めて、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるジェネレータと、前記第1の行列と前記第2の行列を合成して1つの更新用行列を求めるコンバイナ(410)とを備えるコードブック生成装置により達成される。 The object is to determine one or more update matrices for use in a precoding scheme in a transmission scheme using a first number of transmit antennas and a second number of receive antennas, and including the update matrix A code book generating device for generating a code book, wherein the first number is greater than 1, the second number is 1 or more, a first matrix is obtained, and the first matrix is obtained according to a certain degree of correlation. And a combiner (410) that combines the first matrix and the second matrix to obtain one update matrix. The
上記目的は、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームにおけるプリコーディングスキームにおいて使用される1つ以上の更新用行列を求める方法であって、前記第1の数が1より大きく、前記第2の数が1以上であって、第1の行列を求めるサブステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるサブステップとにより更新用行列をそれぞれ求めるステップを含む。前記方法は、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップをさらに含む。 The object is to obtain one or more update matrices used in a precoding scheme in a transmission scheme using a first number of transmitting antennas and a second number of receiving antennas, A sub-step for obtaining a first matrix, wherein the second number is greater than 1, and a second step for obtaining a second matrix associated with the first matrix by a certain degree of correlation; Respectively including the steps of obtaining respective update matrices. The method further includes the step of obtaining one update matrix by combining the first matrix and the second matrix.
上記目的は、プリコーディングにおいて使用される少なくとも2つの更新用行列を含むコードブックであって、更新用行列のそれぞれがある更新用行列のインデックスと関連付けられており、前記更新用行列が、第1の行列を求めるステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるステップと、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップとにより求められ、異なる更新用行列を計算するために、異なる第1の行列と同じ相関度、または、異なる相関度が使用される、コードブックにより達成される。 The above object is a codebook including at least two update matrices used in precoding, each of which is associated with an index of an update matrix, wherein the update matrix is a first A matrix, a step of obtaining a second matrix associated with the first matrix with a certain degree of correlation, and combining the first matrix and the second matrix to obtain one update matrix. And the step of determining is achieved by a codebook in which the same degree of correlation as the different first matrix or a different degree of correlation is used to calculate a different update matrix.
上記目的は、コードブックが、プリコーディングにおいて使用される少なくとも2つの更新用行列を含み、更新用行列がそれぞれある更新用行列のインデックスと関連付けられ、前記更新用行列が、第1の行列を求めるステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるステップと、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップとにより求められ、異なる更新用行列を計算するために、異なる第1の行列と同じ相関度、または、異なる相関度が使用される、前記コードブックを記憶している記憶媒体によって達成される。 The object is to provide that the codebook includes at least two update matrices used in precoding, each update matrix being associated with an index of an update matrix, wherein the update matrix determines a first matrix. A step of obtaining a second matrix associated with the first matrix with a certain degree of correlation, and obtaining one update matrix by combining the first matrix and the second matrix. This is achieved by a storage medium storing the codebook, wherein the same correlation degree as the different first matrix or a different correlation degree is used to calculate the different update matrix.
本発明は、MIMO伝送におけるプリコーディングスキームを可能にする、更新用行列を含むトラッキングコードブックが、相関のある行列の合成に基づいて効率良く求められるという知見に基づくものである。行列は、ユニタリかつランダムとなるように求めることができ、例えば、特異値分解を用いて、更新用行列コードブックがトラッキング機能を有するものとなるように、任意のランダム行列からユニタリランダム行列を求めることができる。コードブックは、本発明に係るコードブック生成装置、またはコードブックに含まれる複数の更新用行列を求める本発明に係る方法を用いて効率良く生成することができ、次いで、送信装置または受信装置の記憶媒体に記憶することができる。相関関係にある第1の行列と第2の行列とは、コヒーレンス時間を有するランダムジェネレータの時間シフト行列を利用するか、または、まず独立した行列を求め、例えば、忘却フィルタ(forgetting filter)などのフィルタを利用して第2の行列と第1の行列とを関連付けることにより、効率良く求められる。本発明は、さらに、プリコーディングスキームとMIMO伝送のための更新用行列を含むコードブックが、同時にトラッキング機能を提供しながら効率良く求められるという利点も提供する。 The present invention is based on the knowledge that a tracking codebook including an updating matrix that enables a precoding scheme in MIMO transmission is efficiently obtained based on the synthesis of correlated matrices. The matrix can be obtained so as to be unitary and random. For example, a unitary random matrix is obtained from an arbitrary random matrix so that the updating matrix codebook has a tracking function by using singular value decomposition. be able to. The code book can be efficiently generated using the code book generating device according to the present invention or the method according to the present invention for obtaining a plurality of update matrices included in the code book, It can be stored in a storage medium. The first matrix and the second matrix that are correlated use a time shift matrix of a random generator having a coherence time, or first obtain an independent matrix, such as a forgetting filter. By associating the second matrix and the first matrix using a filter, it is obtained efficiently. The present invention further provides the advantage that a codebook including a precoding scheme and an update matrix for MIMO transmission is efficiently sought while simultaneously providing a tracking function.
本発明の実施形態について、添付図面を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、受信装置100の一実施形態を示している。受信装置100はチャネル推定部110を備えており、このチャネル推定部110は処理ユニット120と接続されている。処理ユニット120は、コードブック122とプリコーディング行列を記憶するメモリ124とサーチャ130とへ接続されている。サーチャ130は、送信ユニット140と接続されている。受信装置100は、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームにおいて、送信装置におけるプリコーディングを制御する。ここで、第1の数は1より大きく、第2の数は1以上である。受信装置100は、受信信号に基づいて、送信装置と受信装置100との間の無線チャネルを推定して無線チャネル推定値を求めるチャネル推定部110を備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of a receiving
受信装置100は、更新用行列コードブック122に含まれている更新用行列と、プリコーディング行列を記憶するメモリ124に記憶されている以前のプリコーディング行列とに基づいて、新たな行列を提供する処理ユニット120をさらに備えている。更新用行列は、少なくとも2つの行と少なくとも2つの列を有するものとすることができる。一般に、処理ユニットは、更新用コードブックに含まれている更新情報項目と以前のプリコーディング行列とに基づいて、新たなプリコーディング行列を提供する。好ましくは、更新用コードブックは、更新情報項目として更新用行列を含み、ここで更新用行列は少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有する。
The receiving
受信装置100は、新たなプリコーディング行列のうち、無線チャネル推定値に基づく最適化基準を満たす新たなプリコーディング行列をサーチするサーチャ130と、新たなプリコーディング行列をサーチするときに見つかる新たなプリコーディング行列と関連付けられる更新用行列のインデックスを送信する送信ユニット140とをさらに備えている。
The receiving
一実施形態では、受信アンテナの数である第2の数は1より大きく、プリコーディング行列は、少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有している。処理ユニットは、更新用行列と以前の処理行列(processing matrix)との乗算により、新たなプリコーディング行列を提供することができる。さらに、受信装置100は、マルチキャリア信号を受信し、マルチキャリア信号の各搬送波または一連の搬送波においてプリコーディングを制御することができる。
In one embodiment, the second number, the number of receive antennas, is greater than 1 and the precoding matrix has at least two rows and at least two columns. The processing unit can provide a new precoding matrix by multiplying the update matrix and the previous processing matrix. Furthermore, the receiving
一実施形態では、処理ユニット120は乗算部として実装されており、プリコーディング行列を記憶するメモリ124に記憶されている以前のプリコーディング行列をコードブック122に含まれている更新用行列と掛け合わせる。新たなプリコーディング行列が得られると、処理ユニットは、次の更新のためにプリコーディング行列を更新することができる。
In one embodiment, the
図2は受信装置150の別の実施形態を示している。受信装置150はチャネル推定部155を備えている。このチャネル推定部155は、受信信号に基づくチャネル推定値Hkを評価して、チャネル推定値Hkをコードブックサーチャ160へ提供する。受信装置は、以前のプリコーディング行列Fk-1を記憶するメモリ165をさらに備えている。以前のプリコーディング行列Fk-1は、乗算部170により、コードブック175の更新用行列Cmと掛け合わされて、新たな一連のプリコーディング行列C’mが得られ、これもまたコードブックサーチャ160へ提供される。更新されたプリコーディング行列は、以下の式で与えられる。
別の実施形態では、他の任意のプリコーディングまたは適応化(adaptation task)を実行するために、別の行列が掛け合わされる。すなわち、C’k=CkAkFk-1である。コードブックサーチャ160は、最適化されたプリコーディング行列
別の実施形態では、コードブックサーチャ160は、最小平均二乗誤差逐次干渉除去(MMSE−SIC(minimum-mean-square-error-successive-interference-cancellation))の検出に基づいて最大の容量を求める。別の実施形態では、図1に示した処理ユニット120は、コードブック175に基づくコードブックを記憶する記憶手段を備えている。
In another embodiment, the
図3は、送信装置200の一実施形態を示している。送信装置200は、受信ユニット210と、記憶手段220と、更新用行列のジェネレータ230と、コンバイナ240と、プリコーディング行列を記憶するメモリ245を備えている。
FIG. 3 shows an embodiment of the
送信装置200は、プリコードされた信号を送信する。この信号は、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームにおいて、プリコーディング行列を記憶するメモリ245に記憶されている更新されたプリコーディング行列を用いてプリコードされている。ここで、第1の数は1より大きく、第2の数は1以上である。送信装置200は、更新インデックスを受信する受信ユニット210と、それぞれが更新インデックスと関連付けられている異なる更新情報項目を含むコードブックを記憶する記憶手段220とを備えている。送信装置200は、受信した更新インデックスと、記憶手段220に記憶されているコードブック内で関連付けられている更新情報項目とを用いて、少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有する更新用行列を求める更新用行列のジェネレータ230と、以前に使用されたプリコーディング行列245とジェネレータ230により提供される更新用行列とを合成して、更新されたプリコーディング行列を求めるコンバイナ240とをさらに備えている。
Transmitting
一実施形態では、受信ユニット210は、受信した更新用行列のインデックス(mopt)を受信することができる。記憶手段220は、それぞれが更新用行列のインデックス(m)と関連付けられていて、少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有する異なる更新用行列(Cm)を含むコードブックを記憶する。
In one embodiment, the receiving
別の実施形態では、コンバイナ240は、乗算により更新されたプリコーディング行列(Fk)を求める。この乗算は、以前使用されたプリコーディング行列(Fk-1)と更新用行列
図4は、送信装置250の別の実施形態を示している。送信装置250はコードブック255を備えており、このコードブック255は、受信装置から受信した最適な更新用行列のインデックスmoptを含む。受信した更新用行列のインデックスを用いて、コードブックは、関連付けられた更新用行列
次いで、乗算部265は、更新されたプリコーディング行列Fkを提供することができる。図4に示した実施形態によれば、コンバイナ240は、乗算部265として実装できる。別の実施形態では、送信装置200及び250はそれぞれ、プリコーディング行列Fkを送信信号に適用するプリコーダを備えている。
Then, the
さらに、別の実施形態では、プリコーディング行列Fkを初期化することができる。初期化は、状況によってはトラッキングエラーを低減するのに役立つ。初期化は、定期的に行うこともでき、または、制御信号もしくは受信装置からのフィードバックによりトリガすることもできる。初期化のための行列は、コードブックの1つの要素とすることができる。一実施形態では、単位行列から抽出した単位ベクトルで構成することができる。例えば、送信アンテナの数がNt=4、データストリームの数がNs=2の場合は以下のようになる。
従来のスキームとの本質的な違いは、
図5は、一実施形態に基づく受信装置310を備えたMIMO伝送システム300を示している。受信装置310は、受信ユニット314に接続されているNr個の受信アンテナ312を備えている。受信ユニット314は、チャネル推定部316とMMSE−SIC検出部及びデコーダ318とに対して受信信号を提供する。次いで、チャネル推定部316は、MMSE−SIC検出部及びデコーダ318とコードブックサーチャ320とに対してチャネル推定値を提供する。コードブックサーチャ320は乗算部322に接続されており、前述したものと同様の記憶手段324に記憶されている以前のプリコーディング行列Fk-1と、コードブック326の更新用行列との乗算の結果を乗算部322から受け取る。最適な更新用行列を見つけると、コードブックサーチャ320は、その最適な更新用行列のインデックスmoptを送信装置350へ提供する。このMIMOスキームにおいては、好ましくは、プリコーディング行列FkまたはFk-1の行の数が列の数よりも大きくなるように、第1の数と第2の数が選ばれる。しかしながら、受信アンテナの数を1とすることもできる。
FIG. 5 shows a
送信装置350はコードブック352を備えており、コードブック352は、受信装置310から最適な更新用行列のインデックスmoptを受け取る。次いで、コードブック352は、その最適な更新用行列を乗算部354へ提供することができる。乗算部354は、さらに、以前のプリコーディング行列を記憶するメモリ356から以前のプリコーディング行列Fk-1を受け取る。エンコーダ及びシンボルマッパ358が乗算部354へ送信信号を提供し、乗算部354が、送信信号と更新されたプリコーディング行列とを掛け合わせ、その結果を送信ユニット360へ提供する。送信ユニット360は、Nr個の送信アンテナ362を用い、無線チャネルを介して受信装置310へ信号を送信する。
The
図5に示した実施形態では、コードブックサーチャ320は、例えば、MMSE−SICの検出を前提として計算できるリンク容量またはシステム容量を最適化するなどにより、最適な更新用行列を評価することができる。したがって、一実施形態では、コードブックサーチャ320とMMSE−SIC検出部及びデコーダ318とは、回路を部分的に共用することができる。これは、ハードウェアとソフトウェアの複雑度のさらなる低減につながる。さらに、別の実施形態では、コードブックの行列のそれぞれがユニタリ行列であり、これについては以下に詳述する。コードブックベースのプリコーディングシステムの実施形態では、送信装置と受信装置が同じコードブックを共用する必要がある。コードブックは、オフラインで生成して、記憶媒体または送信装置及び受信装置のメモリに記憶することができる。一般に、コードブックの生成はシステムの性能に関連するため、コードブックの生成は極めて重要である。前述した実施形態によれば、コードブックの各要素Ckは、Nt×Ntの行列である。したがって、前述のようにトラッキングプリコーディングのスキームが想定され、そのため、コードブックは、トラッキングできるように生成されなければならない。
In the embodiment shown in FIG. 5, the
図6は、ジェネレータ405とコンバイナ410とを備えたコードブック生成装置400の一実施形態を示している。この実施形態によれば、コードブック生成装置400は、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームを用いたプリコーディングスキームにおいて使用される1つ以上の更新用行列をそれぞれ計算して、これらの更新用行列を含むコードブックを生成する。ここで、第1の数は1より大きく、第2の数は1以上である。このコードブック生成装置400は、第1の行列を生成して、ある相関度(correlation degree)により第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるジェネレータ(405)と、第1の行列と第2の行列を合成して1つの更新用行列を求めるコンバイナ(410)とを備えている。
FIG. 6 shows an embodiment of a
コードブック生成装置400は、プリコーディングにおいて使用される少なくとも2つの更新用行列を含むコードブックを生成する。各更新用行列は、更新用行列のインデックスと関連付けられている。更新用行列は、第1の行列を求めるステップと、ある相関度により前記第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるステップと、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップとによって求められる。異なる更新用行列を計算するために、異なる第1の行列と同じ相関度、または、異なる相関度が用いられる。
The code
一実施形態では、ジェネレータ405は、0.5〜1.5の範囲の大きさを有していて、任意の2つの列ベクトルの間の角度が45°〜145°の範囲にある列ベクトルを有する行列を求める。別の実施形態では、ジェネレータ405は、例えば、ランダム行列または疑似ランダム行列に基づいて、直交する列を有する行列またはほぼ直交する行列であるユニタリ行列を求めることができる。別の実施形態では、各更新用行列が、関連付けられたユニークな更新用行列のインデックスを有する。別の実施形態では、合成された更新用行列は、任意の非対角要素の大きさの少なくとも2倍の大きさを持つ要素を対角要素として有する。第1の行列と第2の行列の間の相関度は、例えば、コヒーレンス時間を有するジェネレータにより実現できる。すなわち相関度は、生成される2つの行列の間の時間シフトに対応する。相関度はさらに、無線チャネルのフェージング特性と関連付けることもできる。より大きなコードブックの一実施形態では、更新用行列を求めるために複数の異なる相関度を有する行列が用いられる。例えば、第1の行列と第2の行列をJakesモデルにより生成できる。
In one embodiment, the
コードブック生成装置400の別の実施形態では、ジェネレータ405は、ユニタリ行列を得るために、特異値分解を適用するためのランダム行列を求めること、または任意の行列の三角化によって第1の行列と第2の行列を求めることができる。この場合、ユニタリ行列は、トラッキング機能を有するやはりユニタリ行列である更新用行列を求めるために互いに掛け合わされる。別の実施形態では、前述したコードブックが、記憶媒体に記憶される。行列コードブックを使用する場合、好ましくは、コードブックの各要素行列はユニタリ行列であり、ユニタリ行列は、よりよい性能とより低い複雑度をもたらす直交列を有する。
In another embodiment of the
図7は、コードブック生成方法の一実施形態を示している。第1のユニタリ行列V(t)が、所与の時間シフトΔtに基づいてランダムユニタリ行列ジェネレータにより生成される。次いで、2つの行列がステップ440で掛け合わされ、その結果が、
図8aは、コードブックを生成する方法の一実施形態の疑似コードを示している。図8aに示した疑似コードにおいて、Bはコードブックのサイズである。したがって、ループが、ステップ450とステップ460の「for」ループで示されているように、B回繰り返される。ステップ451において、Δtだけ時間シフトされているサイズがNt×Ntの2つの行列が生成される。ステップ452で、両方の行列の特異値分解が計算され、ステップ453で、ステップ452で得られた2つのユニタリ行列が掛け合わされて、1つの更新用行列Cmが得られる。このようにして、ループがB回行われる。ステップ451で生成されるランダム行列は、フェージング係数を求めるのにも広く使用されているJakesモデルに基づいて求めることもできる。特異値分解は、ユニタリ行列を求めるために使用される。ステップ453で、コードブックの各要素が求められる。さらに、図8aのプロセスは、環境に応じて実現できるチャネル容量という点で最適な一連のコードブックまたは最適な一連の更新用行列を得るのに十分な回数にわたって反復できる。
FIG. 8a illustrates pseudo code for one embodiment of a method for generating a codebook. In the pseudo code shown in FIG. 8a, B is the size of the code book. Thus, the loop is repeated B times, as indicated by the “for” loop of
別の実施形態では、行列Gのサブセットを
コードブック生成装置(400)は、数回のトライアルによってチャネル容量を最適化するために、第1の行列と第2の行列とを求めるジェネレータを備えることができる。コードブック生成装置(400)は、更新用行列を量子化する手段をさらに備えることもできる。更新用行列は、別の実施形態では、正方行列とすることもできる。 The codebook generator (400) can comprise a generator for determining a first matrix and a second matrix in order to optimize the channel capacity by several trials. The code book generating apparatus (400) may further include means for quantizing the update matrix. The update matrix may be a square matrix in another embodiment.
図8aに示した疑似コードの一環として求められる行列は、伝搬チャネル特性を有する。一実施形態では、これらの行列は、互いにランダムな独立同分布に従う変数(mutually random independent identically distributed (i.i.d.) variables)として求めることができる。すなわち、相関度もゼロとすることができる。別の実施形態では、これらの行列は、相互に相関性があるランダムな変数として求めることができる。ここで、相関値または相関度を調整できる。別の実施形態では、さまざまな(a range of)異なる相関値がカバーされる。また、各要素の平均電力(average power)の間に不均衡が存在していてもよい。すなわち、
図8bは、一実施形態を用いて達成できる容量の改善を表すグラフである。図8bには、信号対雑音比(SNR)の平均に対するリンク容量の2つのグラフが示されている。上のグラフは本実施形態を用いて達成されるものであり、下のグラフは従来のスキームを用いて達成されるものである。送信アンテナの数がNt=4であり、受信アンテナの数がNr=2であり、データストリームの数がNs=2である例示したシナリオを考慮したものである。この実施形態では、約0.3b/(s Hz)の容量の改善が実現できる。 FIG. 8b is a graph depicting the improvement in capacity that can be achieved using one embodiment. In FIG. 8b, two graphs of link capacity versus average signal-to-noise ratio (SNR) are shown. The upper graph is achieved using this embodiment, and the lower graph is achieved using a conventional scheme. Consider the example scenario where the number of transmit antennas is N t = 4, the number of receive antennas is N r = 2, and the number of data streams is N s = 2. In this embodiment, a capacity improvement of about 0.3 b / (s Hz) can be realized.
トラッキング機能を有するコードブックベースのプリコーディングは、2つのサンプル点の間のチャネルコヒーレンス、すなわち1フィードバック周期のコヒーレンスを用いるものであり、ワンショットのコードブックベースのプリコーディングより大きい容量を提供する。しかしながら、フィードバックエラーが生じるか、または伝搬チャネルの急激な変化が生じる場合、信頼できるプリコーディング行列のトラッキングが困難になることもある。したがって、トラッキング機能を有するコードブックベースのプリコーディングのように更新情報の差分を提供するのではなく、場合によってはワンショットのコードブックベースのプリコーディングのように、完全なプリコーディング情報を提供する方が有利となる。図9は、検出部710と送信ユニット720を備えた受信装置700を示している。受信装置700は、プリコーディング情報を提供するものであって、イベントを検出する検出部710と、イベントの発生の検出に応じて第1の時刻に完全なプリコーディング情報を送信し、第1の時刻とは異なる第2の時刻に差分プリコーディング情報を送信する送信ユニット720とを備えている。
Codebook-based precoding with tracking uses channel coherence between two sample points, i.e., one feedback period of coherence, and provides more capacity than one-shot codebook-based precoding. However, reliable precoding matrix tracking can be difficult if feedback errors occur or if there is a sudden change in the propagation channel. Therefore, instead of providing a difference of update information as in codebook-based precoding having a tracking function, in some cases, providing complete precoding information as in one-shot codebook-based precoding. Is more advantageous. FIG. 9 shows a receiving
一実施形態では、検出部710は、完全なプリコーディング情報が送られた先の時刻からの所定時間の経過をイベントとして検出するか、または通信リンクに対して差分プリコーディング情報よりも完全なプリコーディング情報が有利である状況をイベントとして検出する。
In one embodiment, the
図10に、受信装置750の別の実施形態を示している。受信装置750は、ワンショットのコードブックをサーチするコードブックサーチャ760に対してチャネル推定値を提供するチャネル推定部755を備えている。チャネル推定部755はさらに、トラッキング可能なコードブックにおいてサーチを行う別のコードブックサーチャ765に対してもチャネル推定値を提供する。図10に示した受信装置750の実施形態では、コードブックサーチャ765とコードブックサーチャ760とが同じコードブック770へアクセスする。別の実施形態では、これらのコードブックサーチャが別々のコードブックを有していてもよい。受信装置750は、メモリユニット775をさらに備えている。このメモリユニット775は、前述のコードブックのサーチを可能にするために、トラッキング機能を有するコードブックサーチャ765に対して以前のプリコーディング行列を提供する。さらに、図10に示した実施形態では、スイッチ780を備えている。このスイッチ780は、ワンショットのコードブックに基づいたプリコーディング情報、すなわち完全なプリコーディング情報を送信することができる一方で、トラッキング機能を有するコードブックに基づいたトラッキング可能な更新情報、すなわち差分プリコーディング情報を送信することができることを示している。
FIG. 10 shows another embodiment of the receiving
受信装置700の別の実施形態では、検出部710はそれぞれ、さまざまな(a range of)完全プリコーディング情報とさまざまな差分プリコーディング情報とに基づいて、完全なプリコーディング情報がより有利である状況を検出する。この実施形態では、無線チャネルのわずかな変化をトラッキングするために差分プリコーディング情報が提供される。しかしながら、コードブックは、例えば非常に高速なフェージング、高いモビリティまたはドップラーシナリオによって誘発されるような無線チャネルのより高速な変化をトラッキングすることができない。チャネルの変化が大きすぎるときは常に、検出部710は、完全なプリコーディング情報を送信することを決定できる。別の実施形態では、送信ユニット720は、現在送信されているプリコーディング情報が完全であるかそれとも差分であるかを示すインジケータを送信する。このインジケータは、含まれている制御情報をどのようにして解釈すべきかを示す、フィードバックまたは制御チャネルを通して送信される単一のビットによって実施できる。
In another embodiment of the receiving
別の実施形態では、受信装置は、マルチキャリア信号を受信し、マルチキャリア信号内の各搬送波または一連の搬送波のプリコーディング情報を提供することができる。受信装置(700)は、例えば、行列コードブックのインデックスとしてプリコーディング情報を提供することができる。別の実施形態では、受信装置(700)は、行列コードブックに基づいて差分プリコーディング情報を提供することができ、行列コードブックは、完全なプリコーディング情報のための特別なコードブックのインデックスを有し、完全なプリコーディング情報は、完全なプリコーディング行列の列ベクトルに基づいて提供される。 In another embodiment, a receiving device can receive a multicarrier signal and provide precoding information for each carrier or series of carriers in the multicarrier signal. The receiving apparatus (700) can provide precoding information as an index of a matrix codebook, for example. In another embodiment, the receiving device (700) can provide differential precoding information based on a matrix codebook, where the matrix codebook contains a special codebook index for complete precoding information. Complete precoding information is provided based on the column vector of the complete precoding matrix.
図11に送信装置800の一実施形態を示している。送信装置800は、プリコーディング情報に基づいて更新されるプリコーディングを用いて信号を送信するものであって、イベントを検出する検出部810と、イベントの発生の検出に応じて第1の時刻に完全なプリコーディング情報を用いて更新を行い、第1の時刻とは異なる第2の時刻に差分プリコーディング情報を用いて更新を行う手段820とを備えている。一実施形態では、検出部810は、完全なプリコーディング情報を受け取った先の時刻から所定の時間が経過したことをイベントとして検出するか、または通信リンクに対して差分プリコーディング情報よりも完全なプリコーディング情報が有利である状況をイベントとして検出する。別の実施形態では、送信装置800は、完全なプリコーディング情報または差分プリコーディング情報を受け取るレシーバをさらに備えている。別の実施形態では、レシーバは、完全なプリコーディング情報の方が、差分プリコーディング情報よりも有利である状況が発生しているかどうかのインジケータを提供する。一実施形態では、送信装置は、無線チャネル自体を推定することによって状況を判断することができる。
FIG. 11 shows an embodiment of the
図12は送信装置850の別の実施形態を示している。送信装置850は、以前のプリコーディング行列Fk-1を記憶するメモリ855を備えている。以前のプリコーディング行列Fk-1は、トラッキング機能を有するプリコーディング行列コードブックサーチャ860へ提供される。送信装置850は、ワンショットモードのプリコーディング行列サーチャ865と、トラッキングモードのプリコーディング行列コードブックサーチャ860と、共通のコードブック870とを備えている。送信装置850は、スイッチ875をさらに備えている。このスイッチ875は、トラッキング、すなわち差分プリコーディング情報に基づくプリコーディングと、ワンショットの更新に基づくプリコーディング、すなわち完全なプリコーディング情報に基づくプリコーディングとを切り替えることができる。送信装置800の別の実施形態では、完全なプリコーディング情報と差分プリコーディング情報とに対して別々のコードブックを用いることができる。
FIG. 12 shows another embodiment of the
送信装置(800)は、一実施形態では、マルチキャリア信号を送信し、差分プリコーディング情報または完全なプリコーディング情報を用いて、マルチキャリア信号内の各搬送波または一連の搬送波をプリコードする。送信装置(800)は、行列コードブックインデックスに基づいてプリコードすることができる。行列コードブックは、完全なプリコーディング情報のための特殊なコードブックインデックスを有してもよく、完全なプリコーディング情報は、完全なプリコーディング行列の列ベクトルに基づいて提供される。 The transmitter (800), in one embodiment, transmits a multicarrier signal and precodes each carrier or series of carriers in the multicarrier signal using differential precoding information or complete precoding information. The transmitting apparatus (800) can pre-code based on the matrix codebook index. The matrix codebook may have a special codebook index for complete precoding information, and the complete precoding information is provided based on the column vector of the complete precoding matrix.
前述した各実施形態は、急なチャネル変化またはフィードバックエラーが発生する状況に対処するために、トラッキングコードブックモードとワンショットコードブックモードとを切り替える機構を提供する。一実施形態によれば、送信装置におけるプリコーディング行列の生成とコードブックサーチは、トラッキングコードブックモードまたはワンショットコードブックモードで行われる。一実施形態では、1つのコードブックが2つのモードの間で共用される一方、別の実施形態では別々のコードブックが使用される。2つのモードの間の切替えは、例えば、一実施形態では、送信装置と受信装置に認識されている所定の時間に基づいて定期的に行われる。別の実施形態では、例えば、フィードバック内で使用されるインジケータによるなど、受信装置からのフィードバックに基づいて切替えが行われる。 Each of the embodiments described above provides a mechanism for switching between tracking codebook mode and one-shot codebook mode in order to cope with situations where abrupt channel changes or feedback errors occur. According to one embodiment, the generation of the precoding matrix and the codebook search in the transmission device are performed in a tracking codebook mode or a one-shot codebook mode. In one embodiment, one codebook is shared between the two modes, while in another embodiment, separate codebooks are used. For example, in one embodiment, switching between the two modes is periodically performed based on a predetermined time recognized by the transmission device and the reception device. In another embodiment, the switching is performed based on feedback from the receiving device, eg, by an indicator used in the feedback.
図13は、左側のセルが送信装置を表し、右側のセルが受信装置を表し、上方のセルがワンショットモードを表し、下方のセルがトラッキングモードを表す、4つのセルを持つ表を示している。ワンショットモードでは、文献「R1-050903, Qualcomm, Europe, "Description and link simulations of MIMO schemes for OFDMA based E-UTRA downlink evaluation"」に詳細に記載されているように、列ベクトルインデックスをプリコーディングベクトルとして使用することが好ましい。 FIG. 13 shows a table with four cells, the left cell representing the transmitting device, the right cell representing the receiving device, the upper cell representing the one-shot mode, and the lower cell representing the tracking mode. Yes. In the one-shot mode, as described in detail in the document “R1-050903, Qualcomm, Europe,“ Description and link simulations of MIMO schemes for OFDMA based E-UTRA downlink evaluation ””, the column vector index is precoded vector. It is preferable to use as.
図13から分かるように、ワンショットモードの送信装置においては、列ベクトルがコードブックから選択され、プリコーディング行列として使用される。図13に示されている例では、4つの送信アンテナを利用し、すなわちNt=4である。ワンショットモードの受信装置では、例えば、図13に示すようにチャネル容量を最大化するために、同じコードブックすなわち同じ行列から列ベクトルがしかるべく選択される。次いで、好ましい列の部分が、送信装置に通知される。トラッキングモードでは、送信装置が、前述したように通知された更新用行列を以前のプリコーディング行列へ適用する。受信装置は、前述したように最適化された更新用行列のインデックスを評価し、これを送信装置へフィードバックする。トラッキングモードでは、ワンショットモードで決定される初期のプリコーディング行列が、ワンショットモードを使って設定される。その後初期のプリコーディング行列は、トラッキングモードを使って更新できる。 As can be seen from FIG. 13, in the one-shot mode transmission apparatus, a column vector is selected from a codebook and used as a precoding matrix. In the example shown in FIG. 13, four transmit antennas are used, ie N t = 4. In the one-shot mode receiver, for example, as shown in FIG. 13, column vectors are appropriately selected from the same codebook, that is, the same matrix, in order to maximize the channel capacity. The preferred column portion is then notified to the transmitting device. In the tracking mode, the transmission apparatus applies the update matrix notified as described above to the previous precoding matrix. The receiving apparatus evaluates the index of the update matrix optimized as described above, and feeds it back to the transmitting apparatus. In the tracking mode, an initial precoding matrix determined in the one-shot mode is set using the one-shot mode. The initial precoding matrix can then be updated using the tracking mode.
図14は、信号スキームの一実施形態を示している。シグナリングワードは、シグナリングワード1400に基づく複数の桁を有するものとする。図14に示した実施形態では、シグナリングワード1400は、トラッキングモードとワンショットモードのどちらが使用されるかを示すインジケータをその第1桁に含んでいる。その他の桁は、トラッキングモードの場合にはコードブックインデックスを、ワンショットモードでは行列の列部分をそれぞれ表す。再度、4つの送信アンテナ、すなわちNt=4の例について説明すると、2つのサンプルコードワード1410及び1420が得られる。サンプルシグナリングワード1410は、その第1桁にワンショットモードを示す1を含んでいる。したがって、送信装置は、残りの桁が列部分のインデックスC1を表すことを潜在的に認識する。シグナリングワード1420を受け取ると、送信装置は、第1桁が0であることによりトラッキングモードが使用されていることを認識する。この場合、シグナリングワードの残りの4桁は、例えば、C2からC17までのコードブックのコードブックインデックスを表す。図14で、トラッキングモードとワンショットモードとについて説明したコードブックは、B=17を個数とする行列を含み、そのうちの第1のものC1はワンショットモード専用であり、C2からC17まではトラッキングモード専用である。
FIG. 14 illustrates one embodiment of a signaling scheme. It is assumed that the signaling word has a plurality of digits based on the
5ビットのインデックスの第1ビットは、トラッキングモードとワンショットモードとのどちらが使用されているかを示すビットである。その他のビットは、それぞれ、ワンショットの場合には列の添字であるインデックスであり、トラッキングの場合にはコードブックインデックスである。このように、同じフィードバックビットが両方のモードで使用される。 The first bit of the 5-bit index is a bit indicating whether the tracking mode or the one-shot mode is used. Each of the other bits is an index that is a subscript of the column in the case of one shot, and is a codebook index in the case of tracking. Thus, the same feedback bit is used in both modes.
2つのモードの切替えが、所定時間のスキームによって定期的に行われる場合は、図14の第1ビットxは明らかに不要であり、省略できる。前述した各実施形態は、例えば、OFDM(直交波周波数分割多重)システムなどと直接組み合わせることもできる。この場合、プリコーディングは、副搬送波または副搬送波のチャンクについて行う必要がある。一般に、これらの実施形態は、任意の複数の接続スキームと共に使用できる。 If the switching between the two modes is performed periodically according to a predetermined time scheme, the first bit x in FIG. 14 is clearly unnecessary and can be omitted. Each of the above-described embodiments can be directly combined with, for example, an OFDM (Orthogonal Wave Frequency Division Multiplexing) system. In this case, precoding needs to be performed on a subcarrier or a subcarrier chunk. In general, these embodiments can be used with any number of connection schemes.
図15は、一実施形態を用いて達成可能な容量の改善を表すグラフである。図15には、本実施形態とワンショットモードのみの従来スキームとの場合の、平均SNRに対する2つの容量の図がb/(s Hz)単位で示されている。例示したシナリオでは、送信アンテナの数をNt=4とし、受信アンテナの数をNr=2とし、データストリームの数をNs=2とする。ある環境において厳しい無線チャネルの変化が予測されるとき、従来のスキームはワンショットモードだけを使用する一方、本実施形態は、前述の切替え機構を利用することができる。本実施形態を用いて達成される容量を上方に示し、従来の概念を用いて達成される容量を図15の下方に示している。本実施形態は、1つの予備ビットをモードインジケータとして使い、約0.5b/(s Hz)の容量の利得を達成できることが分かる。 FIG. 15 is a graph depicting the improvement in capacity that can be achieved using one embodiment. FIG. 15 shows a diagram of two capacities with respect to the average SNR in the unit of b / (s Hz) in the case of this embodiment and the conventional scheme of only the one-shot mode. In the illustrated scenario, the number of transmit antennas is N t = 4, the number of receive antennas is N r = 2 and the number of data streams is N s = 2. When severe radio channel changes are expected in certain environments, conventional schemes use only the one-shot mode, while this embodiment can utilize the switching mechanism described above. The capacity achieved using this embodiment is shown above, and the capacity achieved using the conventional concept is shown below in FIG. It can be seen that this embodiment can achieve a capacity gain of about 0.5 b / (s Hz) using one spare bit as the mode indicator.
図16aは、フィードバックビット数に対するb/(s Hz)単位のリンク容量を評価したグラフである。図16aに示した容量のグラフのシミュレーションにおいて、送信アンテナの数をNt=4、受信アンテナの数をNr=2、データストリームの数をNs=2としている。このグラフでは、従来のスキームが丸印で示されており、本実施形態が十字印で示されている。本実施形態は、使用されるフィードバックビット数とは無関係により高い容量を達成できることが分かる。したがって、本実施形態の利点は、より高いリンク容量及びシステム容量を提供するということである。 FIG. 16a is a graph evaluating the link capacity in units of b / (s Hz) with respect to the number of feedback bits. In the simulation of the capacity graph shown in FIG. 16a, the number of transmitting antennas is N t = 4, the number of receiving antennas is N r = 2 and the number of data streams is N s = 2. In this graph, conventional schemes are indicated by circles, and this embodiment is indicated by crosses. It can be seen that this embodiment can achieve a higher capacity regardless of the number of feedback bits used. Thus, the advantage of this embodiment is that it provides higher link capacity and system capacity.
図16bは、平均SNRに対してリンク容量をb/(s Hz)単位で表した別のグラフである。図16bに示したシミュレーションでは、送信アンテナの数をNt=4とし、受信アンテナの数をNr=2とし、データストリームの数をNs=2としている。グラフには、3つの容量のグラフ、すなわち、十字印で示されている本発明に係る手法のものと、丸印で示されている従来の手法のものと、理論的なアッパーバウンド(シャノン限界)のものとが示されている。グラフには、本発明に係る手法の容量が、従来の手法の容量よりもアッパーバウンドに近いことが示されている。したがって、実施形態は、リンクまたはシステムの容量が、従来の手法のものよりも大きいという利点を提供する。 FIG. 16b is another graph showing the link capacity in terms of b / (s Hz) with respect to the average SNR. In the simulation shown in FIG. 16b, the number of transmitting antennas is N t = 4, the number of receiving antennas is N r = 2, and the number of data streams is N s = 2. The graph includes three capacity graphs: the method according to the present invention indicated by a cross, the conventional method indicated by a circle, and the theoretical upper bound (Shannon limit). ). The graph shows that the capacity of the method according to the present invention is closer to the upper bound than the capacity of the conventional method. Thus, embodiments provide the advantage that the capacity of the link or system is greater than that of conventional approaches.
要約すると、実施形態は、プリコーディングを使ってMIMO伝送システムにおいてより大きい容量が達成できるという利点を提供する。さらに、実施形態では、従来の手法よりも少ないフィードバックで済む。これによって、MIMOシステムのスペクトル効率が改善され、少ないフィードバックによる追加的な容量を利用することができる。 In summary, the embodiments provide the advantage that greater capacity can be achieved in a MIMO transmission system using precoding. In addition, the embodiment requires less feedback than conventional techniques. This improves the spectral efficiency of the MIMO system and can utilize additional capacity with less feedback.
本発明の方法のいくつかの実施の要件に応じて、本発明に係る方法は、ハードウェアとしてもソフトウェアとしても実施できる。その実施は、デジタル記憶媒体、特にプログラム可能なコンピュータシステムと協働して本発明の方法を実行する電子的に読取り可能な制御信号が記憶されているディスク、DVDまたはCDを使って行うことができる。したがって、一般に本発明は機械可読媒体であって、プログラムコードがコンピュータに対して本発明に係る方法を実行させる。したがって、言い換えると、本発明に係る方法は、本発明の方法の少なくとも1つをコンピュータに実行させるプログラムコードを含むコンピュータプログラムである。 Depending on some implementation requirements of the inventive method, the inventive method can be implemented as hardware or software. The implementation may be performed using a digital storage medium, in particular a disk, DVD or CD, on which electronically readable control signals are stored that perform the method of the invention in cooperation with a programmable computer system. it can. Thus, in general, the present invention is a machine-readable medium and program code causes a computer to perform the method according to the present invention. Therefore, in other words, the method according to the present invention is a computer program including program code that causes a computer to execute at least one of the methods according to the present invention.
Claims (31)
第1の行列を求めて、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるジェネレータ(405)と、
前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して、1つの更新用行列を求めるコンバイナ(410)と
を備えるコードブック生成装置(400)。 Determining one or more update matrices to be used in a precoding scheme in a transmission scheme using a first number of transmit antennas and a second number of receive antennas, and generating a codebook including the matrices A code book generation device (400), wherein the first number is greater than 1 and the second number is 1 or more;
A generator (405) for determining a first matrix and determining a second matrix associated with the first matrix with a certain degree of correlation;
A codebook generation device (400) comprising: a combiner (410) that combines the first matrix and the second matrix to obtain one update matrix.
該ユニタリ行列または該略ユニタリ行列が、直交する列またはほぼ直交する列を有するか、またはノルムが1もしくはほぼ1である列ベクトルを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコードブック生成装置(400)。 The generator (405) obtains a unitary matrix or a substantially unitary matrix;
The code according to any one of claims 1 to 7, wherein the unitary matrix or the substantially unitary matrix has orthogonal columns or substantially orthogonal columns, or a column vector whose norm is 1 or approximately 1. Book generator (400).
第1の行列を求めるサブステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるサブステップとにより更新用行列のそれぞれを求めるステップと、
前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して、1つの更新用行列を求めるステップと
を含む方法。 A method for obtaining one or more update matrices used in a precoding scheme in a transmission scheme using a first number of transmitting antennas and a second number of receiving antennas, wherein the first number is 1 And the second number is greater than or equal to 1,
Obtaining each of the update matrices by a sub-step of obtaining a first matrix and a sub-step of obtaining a second matrix associated with the first matrix by a certain degree of correlation;
Combining the first matrix and the second matrix to obtain one update matrix.
前記更新用行列のそれぞれが、更新用行列のインデックスと関連付けられており、
前記更新用行列が、第1の行列を求めるステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるステップと、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップとにより求められ、
異なる更新用行列を計算するために、異なる第1の行列と同じ相関度、または、異なる相関度が用いられる、コードブック。 A codebook including at least two update matrices used in precoding,
Each of the update matrices is associated with an index of the update matrix;
The update matrix combines the step of obtaining a first matrix, the step of obtaining a second matrix associated with the first matrix by a certain degree of correlation, and the first matrix and the second matrix And calculating one update matrix, and
A codebook in which the same degree of correlation as the different first matrix or a different degree of correlation is used to calculate different update matrices.
前記更新用行列のそれぞれが、更新用行列のインデックスと関連付けられ、
前記更新用行列が、第1の行列を求めるステップと、ある相関度により該第1の行列と関連付けられる第2の行列を求めるステップと、前記第1の行列と前記第2の行列とを合成して1つの更新用行列を求めるステップとにより求められ、
異なる更新用行列を計算するために、異なる第1の行列と同じ相関度、または、異なる相関度が用いられる、前記コードブックを記憶している記憶媒体。 The codebook includes at least two update matrices used in precoding;
Each of the update matrices is associated with an index of the update matrix;
The update matrix combines the step of obtaining a first matrix, the step of obtaining a second matrix associated with the first matrix by a certain degree of correlation, and the first matrix and the second matrix And calculating one update matrix, and
A storage medium storing the codebook, wherein the same correlation or different correlation with a different first matrix is used to calculate a different update matrix.
前記第1の数が1より大きく、前記第2の数が1以上であり、
前記受信装置が、
受信信号に基づいて前記送信装置と前記受信装置との間の無線チャネルを推定して無線チャネル推定値を求めるチャネル推定部と、
前記更新用行列の前記コードブックに含まれている前記更新用行列と、以前のプリコーディング行列とに基づいて新たなプリコーディング行列を提供する処理ユニットであって、前記更新用行列が少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有する、処理ユニットと、
前記新たなプリコーディング行列のうち、無線チャネル推定値に基づく最適化基準を満たす新たなプリコーディング行列をサーチするサーチャと、
該新たなプリコーディング行列と関連付けられている、更新用行列のインデックスを送信する送信ユニットと
を備えるものである、
請求項24または25に記載の記憶媒体。 In a transmission scheme using a first number of transmitting antennas and a second number of receiving antennas, a storage medium provided in a receiving apparatus for controlling precoding in a transmitting apparatus,
The first number is greater than 1 and the second number is 1 or greater;
The receiving device is
A channel estimation unit that estimates a radio channel between the transmission device and the reception device based on a received signal to obtain a radio channel estimation value;
A processing unit for providing a new precoding matrix based on the update matrix included in the codebook of the update matrix and a previous precoding matrix, wherein the update matrix includes at least two A processing unit having a row and at least two columns;
A searcher for searching for a new precoding matrix satisfying an optimization criterion based on a radio channel estimation value among the new precoding matrices;
A transmission unit that transmits an index of an update matrix associated with the new precoding matrix,
The storage medium according to claim 24 or 25.
前記信号が、第1の数の送信アンテナと第2の数の受信アンテナとを用いた伝送スキームにおいて、更新されたプリコーディング行列を用いてプリコードされており、
前記第1の数が1より大きく、前記第2の数が1以上であり、
前記送信装置が、
更新インデックスを受信する受信ユニットと、
異なる更新情報項目を含むコードブックを記憶する記憶手段であって、前記更新情報項目のそれぞれがそれ自体に関連付けられている更新インデックスを含む、記憶手段と、
受信した前記更新インデックスと、前記コードブック内で関連付けられている前記更新情報項目とを用いて、少なくとも2つの行と少なくとも2つの列とを有する更新用行列を求める更新用行列のジェネレータと、
以前に用いられたプリコーディング行列と前記更新用行列とを合成して、更新されたプリコーディング行列を求めるコンバイナと
を備えるものである、
請求項24〜26のいずれか一項に記載の記憶媒体。 A storage medium provided in a transmission device for transmitting a precoded signal,
The signal is precoded with an updated precoding matrix in a transmission scheme using a first number of transmit antennas and a second number of receive antennas;
The first number is greater than 1 and the second number is 1 or greater;
The transmitting device is
A receiving unit for receiving the update index; and
Storage means for storing a codebook including different update information items, each of the update information items including an update index associated with itself;
An update matrix generator for determining an update matrix having at least two rows and at least two columns using the received update index and the update information item associated in the codebook;
Combining a precoding matrix used before and the update matrix to obtain an updated precoding matrix,
The storage medium according to any one of claims 24 to 26.
前記受信装置が、
イベントを検出する検出部と、
前記イベントの発生の検出に応じて第1の時刻に完全なプリコーディング情報を送信し、前記第1の時刻とは異なる第2の時刻に差分プリコーディング情報を送信する送信ユニットと
を備えるものである、
請求項24〜27のいずれか一項に記載の記憶媒体。 A storage medium provided in a receiving device that provides precoding information,
The receiving device is
A detection unit for detecting an event;
A transmission unit that transmits complete precoding information at a first time in response to detection of occurrence of the event, and transmits differential precoding information at a second time different from the first time. is there,
The storage medium according to any one of claims 24 to 27.
前記プリコーディングが、プリコーディング情報に基づいて更新され、
前記送信装置が、
イベントの発生を検出する検出部と、
イベントの発生の検出に応じて第1の時刻に前記完全なプリコーディング情報を用いて更新を行い、前記第1の時刻とは異なる第2の時刻に前記差分プリコーディング情報を用いて更新を行う手段と
を備えるものである、
請求項24〜29のいずれか一項に記載の記憶媒体。 A storage medium provided in a transmission device that transmits a signal using precoding,
The precoding is updated based on precoding information;
The transmitting device is
A detection unit for detecting the occurrence of an event;
Updating is performed using the complete precoding information at a first time in response to detection of occurrence of an event, and updating is performed using the differential precoding information at a second time different from the first time. Means and
The storage medium according to any one of claims 24 to 29.
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