JP2008301494A - 多重入出力無線通信システムにおける制限されたフィードフォワードのビーム形成を行うための装置及びその方法 - Google Patents
多重入出力無線通信システムにおける制限されたフィードフォワードのビーム形成を行うための装置及びその方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】基地局は、空間多重接続される端末各々のダウンリンクチャネル行列の情報を利用して端末各々のダウンリンクビーム形成ベクトルを繰り返し算出して、最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する第1算出器と、ダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を送信するため、ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を量子化する量子化器と、制御チャネルを介して量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を端末にフィードフォワードする制御チャネル送信機と、量子化による誤差を考慮して、端末各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する第2算出器と、最終ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々に応じてビーム形成された各端末の送信信号を合算して多数のアンテナを介して送信するビーム形成送信機と、を備える。
【選択図】図2
Description
前記等価チャネル行列が前記式2のように表現されるとき、ビーム形成ベクトルが下記の式4のような特性を有することによって、端末の受信信号に該当結合ベクトルが乗算されるとき、他の端末の受信信号による干渉の影響がなくなる。
前記第2ビームベクトル算出器610は、前記量子化による誤差を考慮したビーム形成ベクトルを算出する。例えば、本発明の第1の実施の形態による場合。前記第2ビームベクトル算出器610は、前記量子化されたビーム形成ベクトルによって算出された結合ベクトルを利用して、各端末の等価チャネル行列を算出し、前記等価チャネル行列に対する特異値分解を介して最終ビーム形成ベクトルを算出する。又は、本発明の第2の実施の形態又は本発明の第3の実施の形態による場合に、ここで、本発明の他の実施の形態によって、前記第2ビームベクトル算出器610は、有効チャネル行列を算出し、前記有効チャネル行列を利用して、最終ビーム形成ベクトルを算出する。
604 制御チャネル割り当て器
606 第1ビームベクトル算出器
608 ビームベクトル量子化器
610 第2ビームベクトル算出器
612 制御チャネル送信機
614 符号化器
616 変調器
618 信号分類器
620 ビーム形成送信機
Claims (34)
- 多重入出力無線通信システムにおける基地局装置であって、
空間多重接続される端末の各々のダウンリンクチャネル行列の情報を利用して、前記端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルを繰り返し的に算出することによって、最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する第1算出器と、
前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を送信するために、前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を量子化する量子化器と、
制御チャネルを介して量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を前記端末にフィードフォワードする制御チャネル送信機と、
前記量子化による誤差を考慮して、前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する第2算出器と、
前記最終ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々に応じてビーム形成された各端末の送信信号を合算し、合算された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信するビーム形成送信機と、を備えることを特徴とする装置。 - 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンクチャネル行列に対する特異値分解(singular value decomposition)により得られる主左特異ベクトル(the principal left singular vector)を前記端末の各々の初期ダウンリンク結合ベクトル(combining vector)として設定した後、
前記初期ダウンリンク結合ベクトルを利用して算出される等価チャネル行列に対する特異値分解による前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記第1算出器は、毎繰り返し過程においてk番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記空間多重接続される端末のうち、前記k番目の端末を除いた残りの端末の各々のダウンリンク結合ベクトルのエルミート(hermitian)行列及びダウンリンクチャネル行列の積の転置行列を端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記k番目の端末の等価チャネル行列を算出し、
前記k番目の端末の等価チャネル行列を特異値分解して得られる右特異ベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新し、前記k番目の端末のダウンリンクチャネル行列と前記ダウンリンクビーム形成ベクトルとの積を前記k番目の端末のダウンリンク結合ベクトルに更新した後、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断し、
前記第2算出器は、前記量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンク結合ベクトルを算出し、前記ダウンリンク結合ベクトルを利用して、前記端末の各々の等価チャネル行列を算出した後、前記端末の各々の等価チャネル行列に対する特異値分解により前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のチャネル行列に対する特異値分解により得られる主左特異ベクトルを前記端末の各々の初期ダウンリンク結合ベクトルとして設定した後、
前記初期ダウンリンク結合ベクトルを利用して算出される有効チャネル行列(effective Channel matrix)を利用した前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列及びダウンリンクチャネル行列の積の転置行列の端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記有効チャネル行列を算出した後、
k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列を前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列の絶対値で分けたベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新し、前記k番目の端末のダウンリンクチャネル行列と前記ダウンリンクビーム形成ベクトルとの積を前記k番目の端末のダウンリンク結合ベクトルに更新した後、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断し、
前記第2算出器は、前記量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンク結合ベクトルを算出し、前記ダウンリンク結合ベクトルを利用して、前記有効チャネル行列を算出した後、前記有効チャネル行列を利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のチャネル行列に対する特異値分解により得られる主右特異ベクトルを前記端末の各々の初期ダウンリンクビーム形成ベクトルとして設定した後、
前記初期ダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して算出される有効チャネル行列を利用した前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルのエルミート行列、ダウンリンクチャネル行列のエルミート行列及びダウンリンクチャネル行列との積の転置行列の端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記有効チャネル行列を算出した後、
k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列を前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列の絶対値で分けたベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新した後、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 優れたチャネル品質を有する端末に相対的に少ない量の資源が割り当てられるように、前記制御チャネル内の資源を分配する割り当て器をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記量子化器は、k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを量子化する場合に、前記k番目の端末に割り当てられた制御チャネル資源量と対応するコードブック(Codebook)を確認し、前記コードブック内から前記k番目の端末の受信信号の強度を最大化するビーム形成ベクトルを選択することによって、前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを量子化することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 多数の受信アンテナを介して受信される前記端末からの信号に前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を乗算することによって、前記端末の各々の信号を分離するビーム結合受信機をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記第1算出器は、前記空間多重接続される端末の各々のアップリンクチャネル行列の情報を利用して、前記端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する方式と同じ方式により前記端末の各々のアップリンク結合ベクトルを算出し、
前記量子化器は、前記アップリンク結合ベクトルの各々を量子化し、
前記制御チャネル送信機は、前記量子化されたアップリンク結合ベクトルの情報を前記端末にフィードフォワードし、
前記第2算出器は、前記量子化による誤差を考慮して、前記端末の各々の最終アップリンク結合ベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 多数の受信アンテナを介して受信される前記端末からの信号に前記アップリンク結合ベクトルの各々を乗算することによって、前記端末の各々の信号を分離するビーム結合受信機をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 多重入出力無線通信システムにおける端末装置であって、
基地局から受信された量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトル情報を確認する確認器と、
前記基地局と端末とのダウンリンクチャネル行列及び前記ダウンリンクビーム形成ベクトルを乗算することによって、前記ダウンリンク結合ベクトルを算出する算出器と、
多数の受信アンテナを介して受信された信号に前記ダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列を乗算するビーム結合受信機を備えることを特徴とする装置。 - 前記ダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列を利用して送信信号をビーム形成した後、ビーム形成された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信するビーム形成送信機をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記確認器は、基地局から受信された量子化されたアップリンク結合ベクトル情報を確認し、
前記算出器は、前記基地局と端末とのアップリンクチャネル行列及び前記アップリンク結合ベクトルを乗算することによって、アップリンクビーム形成ベクトルを算出することを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 前記アップリンクビーム形成ベクトルのエルミート行列を利用して送信信号をビーム形成した後、ビーム形成された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信するビーム形成送信機をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 多重入出力無線通信システムにおける基地局の動作方法であって、
空間多重接続される端末の各々のダウンリンクチャネル行列の情報を利用して、前記端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルを繰り返し的に算出することによって、最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、
前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を送信するために、前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を量子化する過程と、
制御チャネルを介して量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルの情報を前記端末にフィードフォワードする過程と、
前記量子化による誤差を考慮して、前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、
前記最終ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々に応じてビーム形成された各端末の送信信号を合算し、合算された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信する過程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程は、
前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンクチャネル行列に対する特異値分解により得られる主左特異ベクトルを前記端末の各々の初期ダウンリンク結合ベクトルとして設定する過程と、
前記初期ダウンリンク結合ベクトルを利用して算出される等価チャネル行列に対する特異値分解を介した前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行う過程は、
毎繰り返し過程においてk番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記空間多重接続される端末のうち、前記k番目の端末を除いた残りの端末の各々のダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列とダウンリンクチャネル行列との積の転置行列を端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記k番目の端末の等価チャネル行列を算出する過程と、
前記k番目の端末の等価チャネル行列を特異値分解して得られる右特異ベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新する過程と、
前記k番目の端末のダウンリンクチャネル行列と前記ダウンリンクビーム形成ベクトルとの積を前記k番目の端末のダウンリンク結合ベクトルに更新する過程と、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 前記最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程は、
前記量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンク結合ベクトルを算出する過程と、
前記ダウンリンク結合ベクトルを利用して、前記端末の各々の等価チャネル行列を算出した後、前記端末の各々の等価チャネル行列に対する特異値分解を介して前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、を含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程は、
前記空間多重接続される端末の各々のチャネル行列に対する特異値分解により得られる主左特異ベクトルを前記端末の各々の初期ダウンリンク結合ベクトルとして設定する過程と、
前記初期ダウンリンク結合ベクトルを利用して算出される有効チャネル行列を利用した前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記ダウンリンクビーム形成ベクトル及び前記ダウンリンク結合ベクトルの算出を繰り返し行う過程は、
前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列とチャネル行列との積の転置行列の端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記有効チャネル行列を算出する過程と、
k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列を前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列の絶対値で分けたベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新する過程と、
前記k番目の端末のダウンリンクチャネル行列と前記ダウンリンクビーム形成ベクトルとの積を前記k番目の端末のダウンリンク結合ベクトルに更新する過程と、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。 - 前記最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程は、
前記量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンク結合ベクトルを算出する過程と、
前記ダウンリンク結合ベクトルを利用して、前記有効チャネル行列を算出した後、前記有効チャネル行列を利用して、前記端末の各々の最終ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、を含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。 - 前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程は、
前記空間多重接続される端末の各々のチャネル行列に対する特異値分解により得られる主右特異ベクトルを前記端末の各々の初期ダウンリンクビーム形成ベクトルとして設定する過程と、
前記初期ダウンリンクビーム形成ベクトルを利用して算出される有効チャネル行列を利用した前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの算出を繰り返し行うことによって、前記最適の端末別ダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する過程と、を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの算出を繰り返し行う過程は、
前記空間多重接続される端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルのエルミート行列、ダウンリンクチャネル行列のエルミート行列及びダウンリンクチャネル行列との積の転置行列の端末インデックスに応じてすべて順次乗算し、転置行列の積の転置行列を算出することによって、前記有効チャネル行列を算出する過程と、
k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する場合に、前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列を前記有効チャネル行列の疑似逆行列のk番目の列の絶対値で分けたベクトルを前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルに更新する過程と、
前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルが最適化されたか否かを判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 優れたチャネル品質を有する端末に相対的に少ない量の資源が割り当てられるように前記制御チャネル内の資源を分配する過程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を量子化する過程は、
k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを量子化する場合に、前記k番目の端末に割り当てられた制御チャネル資源量と対応するコードブックを確認する過程と、
前記コードブック内で前記k番目の端末の受信信号の強度を最大化するビーム形成ベクトルを選択することによって、前記k番目の端末のダウンリンクビーム形成ベクトルを量子化する過程と、を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。 - 多数の受信アンテナを介して受信される前記端末からの信号に前記ダウンリンクビーム形成ベクトルの各々を乗算することによって、前記端末の各々の信号を分離する過程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記空間多重接続される端末の各々のアップリンクチャネル行列の情報を利用して、前記端末の各々のダウンリンクビーム形成ベクトルを算出する方式と同じ方式により、前記端末の各々のアップリンク結合ベクトルを算出する過程と、
前記アップリンク結合ベクトルの各々を量子化する過程と、
前記量子化されたアップリンク結合ベクトルの情報を前記端末にフィードフォワードする過程と、
前記量子化による誤差を考慮して前記端末の各々の最終アップリンク結合ベクトルを算出する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 多数の受信アンテナを介して受信される前記端末からの信号に前記アップリンク結合ベクトルの各々を乗算することによって、前記端末の各々の信号を分離する過程をさらに含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 多重入出力無線通信システムにおける端末の動作方法であって、
基地局から受信された量子化されたダウンリンクビーム形成ベクトル情報を確認する過程と、
前記基地局と端末とのダウンリンクチャネル行列及び前記ダウンリンクビーム形成ベクトルを乗算することによって、前記ダウンリンク結合ベクトルを算出する過程と、
多数の受信アンテナを介して受信された信号に前記ダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列を乗算する過程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記ダウンリンク結合ベクトルのエルミート行列を利用して送信信号をビーム形成した後、ビーム形成された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 基地局から受信された量子化されたアップリンク結合ベクトル情報を確認する過程と、
前記基地局と端末とのアップリンクチャネル行列及び前記アップリンク結合ベクトルを乗算することによって、アップリンクビーム形成ベクトルを算出する過程をさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記アップリンクビーム形成ベクトルのエルミート行列を利用して送信信号をビーム形成した後、ビーム形成された送信信号を多数の送信アンテナを介して送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
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