JP2009530898A - マルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送受信方法及びこれを支援するフィードバックシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、マルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報を送受信する方法及びそれを支援するフィードバックシステムを提供する。複数のフィードバックプロトコルシナリオは、フィードバック情報の構成に影響を及ぼす通信環境に基づいて予め定義される。このフィードバック情報は、通信環境によって決定されたフィードバックプロトコルシナリオで伝送される。このフィードバック情報は、通信環境によって要求される情報で構成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）方式を使用する多重アンテナシステムに関し、特にマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムのフィードバック情報を送受信する方法、及びこれを支援するフィードバックシステムに関する。

無線チャンネル環境において、有線チャンネル環境とは異なり、信頼度は、多重経路干渉（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、シャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）、伝播減衰（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）、時変雑音、干渉などにより低くなり得る。移動通信環境では、低い信頼度のため、データ伝送速度が増加しないという問題点があった。

このような問題を克服するために、多重入力多重出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ：ＭＩＭＯ）システムが提案された。このＭＩＭＯシステムは、多重アンテナシステムの代表的な例である。
多重アンテナシステムは、シングルユーザーモードとマルチユーザーモードを支援する。シングルユーザーモードで、データは、複数の送信アンテナを介して同一のユーザーに伝送される。マルチユーザーモードで、データは、複数の送信アンテナを介して複数のユーザーに伝送される。

多重アンテナシステムは、リソース割り当てがフィードバック情報に基づく閉ループ方式と、フィードバック情報に依存しない開ループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）方式とに分けられる。閉ループ方式を用いる多重アンテナシステムでのフィードバック情報を伝送するためには、フルフィードバック方式（ｆｕｌｌ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｃｈｅｍｅ）とシングルフィードバック方式（ｓｉｎｇｌｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｃｈｅｍｅ）が存在する。

プリコーディングを使用した場合、フルフィードバック方式は、各ユーザーがコードブック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ）内のすべての列ベクトル（ｃｏｌｕｍｎ ｖｅｃｔｏｒ）に対応したすべての伝送速度（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）をフィードバックする方式である。フルフィードバック方式は、リソース割り当てにおいては優れた性能を有するが、フィードバック情報の量が多いという短所を有する。生成されるフィードバック情報が増加する場合には、システムの複雑度が増加するだけでなく、フィードバック情報の伝送に要求されるリソースの量も増加する。

プリコーディングを使用した場合、シングルフィードバック方式は、各ユーザーが最大伝送速度を有する列ベクトルのインデックス情報のみをフィードバックする方式である。この単一フィードバック方式は、フィードバック情報の量を減少させ得る。しかしながら、シングルフィードバック方式で最適のリソース割り当てを期待することは難しい。

上述したように、閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムでは、最小のフィードバック情報によってリソースの割り当てを効率的に遂行可能な方式を提供することが重要な課題となる。特に、多重アンテナシステムにおいて動作モード、フィードバック方式などを考慮した最適のフィードバック情報を伝送するための方式を提供することが急を要する問題である。

そこで、本発明は上記従来の多重アンテナシステムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、閉ループ方式を用いる多重アンテナシステムにおいて、動作モードに対応するフィードバック情報が伝送された場合に、フィードバック情報を受信する方法及びそれを支援するフィードバックシステムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムにおいて、フィードバック方式に対応するフィードバック情報が伝送された場合に、フィードバック情報を受信する方法及びそれを支援するフィードバックシステムを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、閉ループ方式を用いる多重アンテナシステムにおいて、動作モード、フィードバック方式などを考慮したフィードバック情報に基づいて伝送パラメータを生成し、上記伝送パラメータに基づいてデータを伝送する方法及びそれを支援するフィードバックシステムを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、マルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムの受信装置におけるフィードバック情報を送信する方法であって、複数のフィードバックプロトコルシナリオから通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択するステップと、選択されたフィードバックプロトコルに対応するフィードバック情報を生成するステップと、選択されたフィードバックプロトコルシナリオを用いて生成されたフィードバック情報を送信装置に提供するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、マルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムの送信装置におけるフィードバック情報を受信する方法であって、複数のフィードバックプロトコルシナリオから通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択するステップと、選択されたフィードバックプロトコルを用いる受信装置からフィードバック情報を受信するステップとを有することを特徴とする。

さらに、本発明の他の態様によれば、マルチユーザーを支援する閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムのフィードバックシステムであって、複数のフィードバックプロトコルシナリオから通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択し、選択されたフィードバックプロトコルに対応するフィードバック情報を生成し、選択されたフィードバックプロトコルシナリオを用いて生成されたフィードバック情報を伝送する受信装置と、受信装置から受信されたフィードバック情報を用いて通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択し、選択されたフィードバックプロトコルシナリオに対応する伝送パラメータを割り当てる送信装置とを有することを特徴とする。

本発明は、多重アンテナシステムの動作モード、フィードバック方式などを考慮して最適のフィードバック情報を生成するために独自のフィードバックプロトコルを提供することができる。なお、本発明は、多重アンテナシステムにおいて、最小のフィードバック情報によってリソースを効率的に割り当てることができ、それによってシステムの性能を向上させることができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

以下に示される詳細な構成及び要素の説明で定義される事項は、本発明の実施形態に関するより容易な理解のために提供される。したがって、本発明の実施形態において、本発明の範囲及び精神を外れない限り、多様な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。

本発明の実施形態に係る、閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムの多様なフィードバックシナリオ（ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｃｅｎａｒｉｏ）を通じてフィードバック情報を生成する方式について説明する。また、本発明の実施形態に係る、シナリオ別に受信されたフィードバック情報に基づいて伝送パラメータを生成する方式についても説明する。

まず、本発明の実施形態で使用されるパラメータについて説明すれば、次のようである。
Ｍ_ｔ： 送信アンテナの数
Ｌ： 一つのコードセットにおけるコードブックの数
Ｎ： 一つのコードブックでプリコーディングマトリックスの数
Ｍ： 与えられたプリコーディングマトリックスでのプリコーディングベクトルの数
Ｑ： チャンネル品質情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＱＩ）のためのビット数

以下、本発明の実施形態は、上記で定義されたパラメータ及び添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態によるマルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムの構成を示すブロック図である。

特に、図１は、一つの送信装置１１０と複数の受信装置１２０−１〜１２０−Ｎで構成される多重アンテナシステムの一例を示す。送信装置１１０は基地局であると仮定し、複数の受信装置１２０−１〜１２０−Ｎは移動端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ＵＥ）であると仮定することができる。以下では、一つの受信装置１２０−１に基づいて動作を説明する。もちろん、上記動作は、他の受信装置に対しても同一に適用可能である。

図１を参照すると、受信装置１２０−１のチャンネル推定部１２２−１は、少なくとも一つの受信アンテナを介して受信された信号を用いてチャンネル推定を遂行する。チャンネルが推定された場合には、チャンネル推定部１２２−１は、推定されたチャンネルからチャンネル品質情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：以下、ＣＱＩと記す）を取得する。この取得されたＣＱＩは、各プリコーディングマトリックスの列ベクトルのデータストリームに対応する。このＣＱＩは、ＣＱＩ値によって表現できる。すなわち、チャンネル推定部１２２−１は、チャンネル推定を通じてプリコーディングマトリックス又はプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値を測定する。

受信装置１２０−１のフィードバック情報生成部１２４−１は、少なくとも一つのフィードバックプロトコルシナリオで測定されたＣＱＩ値に基づいてフィードバック情報を生成する。生成されたフィードバック情報は、ターゲットのフィードバックプロトコルシナリオで最適の情報で構成されることができる。フィードバック情報生成部１２４−１で考慮されるフィードバックプロトコルシナリオについては、下記で詳細に説明する。フィードバック情報を生成するために、コードブックは、多重アンテナシステムで送信装置と受信装置との間で予め定められる。

本発明の実施形態で提案されるように、すべての受信装置１２０−１〜１２０−Ｎは、フィードバック情報を生成して送信装置１１０に送信する。
送信装置１１０のフィードバック情報処理部１１４は、すべての受信装置１２０−１〜１２０−Ｎからフィードバック情報を受信する。このフィードバック情報処理部１１４は、受信されたフィードバック情報を用いて、少なくとも一つのユーザー（又は受信装置）及びプリコーディングのための少なくとも一つの単位マトリックス（ｕｎｉｔａｒｙ ｍａｔｒｉｘ）を選択する。プリコーディングのための単位マトリックスは、各受信装置からのフィードバック情報により選択される。

フィードバック情報処理部１１４は、少なくとも一つの選択された受信装置及び少なくとも一つの選択された単位マトリックスに関する情報を信号送信部１１２に提供する。信号送信部１１２は、少なくとも一つの選択された単位マトリックス（ｕｎｉｔａｒｙ ｍａｔｒｉｘ）に基づいて伝送されるデータストリームをプリコーディングした後に、複数の送信アンテナを経て少なくとも一つの選択された受信装置にデータストリームを伝送する。

図２は、本発明の実施形態による送信装置の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、フィードバック情報制御部２１０は、複数の受信装置からフィードバック情報を受信し、受信されたフィードバック情報を用いてデータストリームの伝送動作を全体的に制御する。図１のフィードバック情報処理部１１４は、フィードバック情報制御部２１０とプリコーダ割り当て部２４０で構成することができる。

フィードバック情報制御部２１０の制御の下で、選択部２２０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）モードのＳＤＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）で一つのシングルユーザーを選択し、ＭＵ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯモードのＳＤＭＡ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）で少なくとも２つのユーザーを選択する。すなわち、選択部２２０は、ストリームを一つの受信装置あるいは複数の受信装置に伝送するか否かを選択する。

フィードバック情報制御部２１０の制御の下で、選択部２２０は、伝送するデータストリームと、このデータストリームを伝送するためのサブチャンネルを割り当てる。さらに、選択部２２０は、データ伝送のための変調−コーディング方式（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ：以下、ＭＣＳと記す）レベル、プリコーダ及びランク（ｒａｎｋ）を決定する。
この選択部２２０は、選択された受信装置に伝送されるデータストリームを出力し、プリコーダ及びランクに関する情報をプリコーダ割り当て部２４０に提供する。プリコーダ割り当て部２４０は、伝送するデータストリームをプリコーディングするために要求される制御情報を生成してプリコーダ２５０に出力する。

ＭＣＳ部２３０は、データストリームを最適の符号化レートで符号化し、この符号化されたデータ（ビット）ストリームを最適の変調方式で変調する。このために、フィードバック情報制御部２１０は、ＭＣＳ部２３０を制御する。ＭＣＳ部２３０は、各データストリーム別に複数のＭＣＳで構成される。

プリコーダ２５０は、プリコーディングのために所定のコードブックを使用する。プリコーダ２５０のために使用されるコードブックのデザインのために、多様な方式が提案されている。代表的には、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）プリコーダ、Ｇｉｖｅｎｓプリコーダ、及びＧｒａｓｓｍａｎｎｉａｎプリコーダが提供される。コードブックデザイン方式はよく知られているため、その具体的な説明は省略する。

プリコーダ２５０は、デザインされたコードブックを用いてＭＣＳ部２３０から出力されるデータストリームのプリコーディングを遂行する。コードブックに基づいたプリコーディングマトリックスは、プリコーダ割り当て部２４０から提供される制御情報によって選択される。
ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）−ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）部２６０、２７０は、ＩＦＦＴプロセスに従ったプリコーディングを通じて出力される変調されたシンボルストリームを変換してＣＰに挿入する。このストリームは、少なくとも一つの送信アンテナを介して伝送される。

図３は、本発明の実施形態による第１〜第３のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第１のフィードバックシナリオにおいて、受信装置は、プリコーディングマトリックスを送信装置に提供する。送信装置に提供されるプリコーディングマトリックスは、各プリコーディングマトリックスを構成するビームフォーミングベクトル（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ）に基づく測定されたすべてのＣＱＩ値を含む。
この場合、上記フィードバック情報のサイズは、（Ｑ×Ｍ×Ｎ）によって定義される。すべてのプリコーディングマトリックスに対するＣＱＩ値は、フィードバックされる。したがって、第１のフィードバックシナリオは、可能なすべてのシナリオの中で最も大きいオーバーヘッドを有する。

第２のフィードバックシナリオにおいて、受信装置は、コードブックを構成するプリコーディングマトリックスのうちの一つを選択し、選択されたプリコーディングマトリックスに基づいたＣＱＩ値をフィードバック情報として提供する。この場合に、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。ここで、

は、ｎより大きいか同じ最小の整数値を表す。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックスと、ＱＭによって定義される選択されたプリコーディングマトリックスに基づくＣＱＩ値とを含む。したがって、第２のフィードバックシナリオは、第１のフィードバックシナリオより小さいオーバーヘッドを有する。

第３のフィードバックシナリオにおいて、受信装置は、与えられたコードブックから選択されたプリコーディングマトリックスのシングルビームフォーミングベクトル及びシングルビームフォーミングベクトルに基づくＣＱＩ値をフィードバック情報として提供する。この場合に、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。フィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、及びＱによって定義される選択されたプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値を含む。第３のフィードバックシナリオは、第２のフィードバックシナリオより小さいオーバーヘッドを有する。

図３に示すように、受信装置は、チャンネル推定を通じてチャンネル応答を測定する（ステップ３１０）。受信装置は、与えられたコードブックに基づいてプリコーディングマトリックス及び／又は少なくとも一つのビームフォーミングベクトルを選択する（ステップ３１２）。

受信装置は、ステップ３１２で選択されたプリコーディングマトリックス及び／又は少なくとも一つのビームフォーミングベクトルに基づいてＣＱＩ値を計算する（ステップ３１４）。この受信装置は、計算されたＣＱＩ値と選択されたプリコーディングマトリックス及び／又は少なくとも一つのビームフォーミングベクトルのインデックスを含むフィードバック情報を生成する。この生成されたフィードバック情報は、送信装置に送信される。

フィードバック情報を受信すると、送信装置は、受信されたフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる（ステップ３１６）。この伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連したものを含む。

図４は、本発明の実施形態による第４のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第４のフィードバックシナリオにおいて、受信装置は、ユーザーの数に基づき、マルチユーザーを支援するＭＵ−ＭＩＭＯモードとシングルユーザーを支援するＳＵ−ＭＩＭＯモードとの間の少なくとも一つの動作モードを選択する。

この動作モードは、セル内に一時的に格納されたアクティブユーザーセットに基づいて選択される。選択された動作モードは、Ｌ２シグナリングによって示すことができる。この受信装置は、動作モード間の相互に異なるフィードバック情報を生成することができる。

動作モードがＳＵ−ＭＩＭＯモードに設定される場合に、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。フィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義されるランク選択値、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、及びＱＭによって定義される選択されたプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値を含む。

は、コンビネーション関数（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）

である。上述したように、ランクは、ビームフォーミングベクトルに基づいて選択される。このＣＱＩ値の数は、ランクに基づいている。

また、動作モードがＭＵ−ＭＩＭＯモードに設定される場合には、上述した第１〜第３のフィードバックシナリオを適用することができる。第２のフィードバックシナリオが適用されると仮定すると、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス及びＱＭによって定義される選択されたプリコーディングマトリックスによるＣＱＩ値を含む。

図４に示すように、受信装置は、支援される動作モードがＳＵ−ＭＩＭＯであるか、あるいはＭＵ−ＭＩＭＯモードであるかを判定する（ステップ４１０）。この動作モードは、Ｌ２シグナリングによって識別できる。

ＳＵ−ＭＩＭＯモードが支援されると、受信装置は、フィードバック情報を生成する（ステップ４１２）。生成されたフィードバック情報は、プリコーディングマトリックスのインデックス、ビームフォーミングベクトルのインデックス、ランク選択値、及びＣＱＩ値で構成される。
一方、ＭＵ−ＭＩＭＯモードが支援されると、受信装置は、プリコーディングマトリックスのインデックスとＣＱＩ値に基づいてフィードバック情報を生成する（ステップ４１４）。受信装置は、ステップ４１２又は４１４で生成されたフィードバック情報を送信装置に伝送する。

送信装置は、受信装置から受信されたフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる（ステップ４１６）。伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連した少なくとも一つのパラメータを含む。

図５は、本発明の実施形態による第５のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第５のフィードバックシナリオは、ＳＵ−ＭＩＭＯモードのみで使用される。受信装置は、低速フィードバックシグナリングと高速フィードバックシグナリングのうちの一つを選択する。この受信装置は、低速フィードバックシグナリングにおいてランク選択インデックスとコードブックインデックスを用いてフィードバック情報を生成し、高速フィードバックシグナリングにおいてはプリコーディングマトリックスのみを用いてフィードバック情報を生成する。

低速フィードバックシグナリングにおいて、生成されたフィードバック情報は、

のサイズを有する。フィードバック情報は、

によって定義されるランク選択インデックスと、

によって定義されるコードブックインデックスを含む。

高速フィードバックシグナリングにおいて、生成されたフィードバック情報は、

のサイズを有する。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックスと、ＱＭ_Ｌ、すなわち（Ｑ×１）〜（Ｑ×Ｍ）によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスに基づく少なくとも一つのＣＱＩ値とを含む。

図５に示すように、受信装置は、フィードバック情報速度に基づいて低速フィードバックと高速フィードバックのうちの一つを選択する。もし、低速フィードバックモードが選択されると、受信装置は、ランク選択インデックス及びコードブックインデックスを用いてフィードバック情報を生成し、この生成されたフィードバック情報を送信装置に送信する（ステップ５１０）。一方、もし、高速フィードバックモードが選択されると、受信装置は、プリコーディングマトリックスインデックス及び少なくとも一つのＣＱＩ値を用いてフィードバック情報を生成する。この生成されたフィードバック情報は、送信装置に送信される（ステップ５１２）。

ステップ５１０又は５１２で生成されたフィードバック情報が受信された時、送信装置は、受信したフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる（ステップ５１４）。割り当てられた伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連した少なくとも一つのパラメータを含む。

図６は、本発明の実施形態による第６のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第６のフィードバックシナリオは、ＳＵ−ＭＩＭＯモード及びＭＵ−ＭＩＭＯモードが動的に選択される場合に適用することができる。受信装置は、ＳＵ−ＭＩＭＯモードのための最適のビームフォーミングベクトルと、ＭＵ−ＭＩＭＯモードのためのランク及びビームフォーミングベクトルを用いてフィードバック情報を生成する。

この生成されたフィードバック情報のサイズは、

乃至

によって定義される。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、Ｑによって定義される選択されたプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値、

によって定義されるランク選択インデックス、及びＱＭ、すなわち（Ｑ×１）〜（Ｑ×Ｍ）によって定義される選択されたランクに基づく少なくとも一つのＣＱＩ値を含む。

図６を参照すると、受信装置は、チャンネル推定を通じてチャンネル応答を測定する（ステップ６１０）。測定されたチャンネル応答を用いて、受信装置は、ＳＤＭＡ方式（ＭＵ−ＭＩＭＯモードで少なくとも２つのユーザーを選択するための方式）でプリコーディングマトリックス、ビームフォーミングベクトル及びＣＱＩに基づいてフィードバック情報を生成し、ＳＤＭ方式（ＳＵ−ＭＩＭＯモードでシングルユーザーを選択するための方式）でランク及びＣＱＩに基づいてフィードバック情報を生成する（ステップ６１２）。この受信装置は、生成されたフィードバック情報を送信装置に送信する。

ステップ６１２で生成されたフィードバック情報を受信すると、送信器は、受信したフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる（ステップ６１４）。割り当てられた伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連した少なくとも一つのパラメータを含む。

図７は、本発明の実施形態による第７のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第７のフィードバックシナリオは、フィードバック情報の周期によって決定される。すなわち、受信装置は、長期（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ）フィードバックと短期（ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ）フィードバックの２つの制御シグナリング方式を支援する。

長期フィードバックにおいて、受信装置は、ＳＵ−ＭＩＭＯモードとＭＵ−ＭＩＭＯモードを選択的に支援する。これらＳＵ−ＭＩＭＯモード又はＭＵ−ＭＩＭＯモードは、スケジューリングされたユーザーセットに基づいて選択することができる。加えて、コードブックの選択及びランクサイズは、モードスイッチング周期と同一の周期で選択される。

短期フィードバックにおいて、受信装置は、ＳＵ−ＭＩＭＯモードで割り当てられたＣＱＩ値とランクベースのプリコーディングベクトルを用いてフィードバック情報を生成し、ＭＵ−ＭＩＭＯモードではプリコーディングマトリックスとＣＱＩ値を用いてフィードバック情報を生成する。

長期フィードバックが遂行されると、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。このフィードバック情報は、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯモードを選択するための１ビットの識別子、

によって定義されるランク選択値、及び

によって定義されるコードブック選択値を含む。

受信装置が短期フィードバックでＳＵ−ＭＩＭＯモードを支援する時、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスの少なくとも一つのプリコーディングベクトルのインデックス、及びＱＭ_Ｌによって定義される選択された少なくとも一つのプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値を含む。

一方、受信装置が短期フィードバックでＭＵ−ＭＩＭＯモードを支援する時、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。すなわち、フィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックスと、ＱＭ_Ｌによって定義される選択されたプリコーディングマトリックスに基づくＣＱＩ値とを含む。

図７に示すように、受信装置は、フィードバック情報の周期を決定する（ステップ７１０）。長期でフィードバック情報を送信するように決定された場合、受信装置は、長期に対応するフィードバック情報を生成する（ステップ７１２）。このとき、生成されたフィードバック情報は、動作モード選択ビットと、ランク選択値、及びコードブック選択値を含む。

しかしながら、ステップ７１０で、短期でフィードバック情報を送信するように決定された場合、受信装置は、支援される動作モードがＳＵ−ＭＩＭＯモードであるか、あるいはＭＵ−ＭＩＭＯモードであるかを判定する（ステップ７１４）。この動作モードは、Ｌ２シグナリングによって識別できる。

ステップ７１４でＳＵ−ＭＩＭＯモードを支援するように決定された場合、受信装置は、フィードバック情報を生成する（ステップ７１６）。このとき、生成されたフィードバック情報は、プリコーディングマトリックスインデックス、ビームフォーミングベクトルインデックス、及びＣＱＩ値で構成される。受信装置は、上記フィードバック情報を送信装置に送信する。
ＭＵ−ＭＩＭＯモードを支援するように決定された場合、受信装置は、プリコーディングマトリックスインデックス及びＣＱＩ値によってフィードバック情報を生成する。すると、受信装置は、生成されたフィードバック情報を送信装置に送信する（ステップ７１８）。

ステップ７１２、７１６又は７１８で生成されたフィードバック情報を受信した時、送信装置は、受信したフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる（ステップ７２０）。伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連した少なくとも一つのパラメータを含む。

図８は、本発明の実施形態による第８のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。
第８のフィードバックシナリオは、受信装置の複雑度を考慮してフィードバックプロトコルを定義する。このフィードバックプロトコルは、２つのモードに分けられる。２つのモードは、ＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）モードとＮｏｎ−ＳＩＣモードである。

フィードバックプロトコルがＳＩＣモードである場合、受信装置は、プリコーディングマトリックスのインデックス、プリコーディングベクトルのインデックス、及びＣＱＩ値を含むフィードバック情報を生成する。フィードバックプロトコルがＮｏｎ−ＳＩＣモードである場合には、受信装置は、ＳＩＣモードで生成されたフィードバック情報にランク選択インデックスを加えることによって、フィードバック情報を生成する。

受信装置がＳＩＣモードを支援する場合、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、Ｑによって定義される選択されたプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値、及びＱＭ_Ｌによって定義される選択されたランクに基づくＣＱＩ値を含む。

受信装置がＮｏｎ−ＳＩＣモードを支援する場合、フィードバック情報のサイズは、

によって定義される。このフィードバック情報は、

によって定義されるプリコーディングマトリックスのインデックス、

によって定義される選択されたプリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、Ｑによって定義される選択されたプリコーディングベクトルに基づくＣＱＩ値、

によって定義されるランク選択インデックス（ストリーム１からストリームＭまで）、及びＱＭ_Ｌによって定義される選択されたランクに基づく少なくとも一つのＣＱＩ値を含む。

図８に示すように、受信装置は、フィードバックがＳＩＣモードで遂行されるか、あるいはＮｏｎ−ＳＩＣモードで遂行されるかを判断する（ステップ８１０）。フィードバックがＳＩＣモードで遂行されると判断された場合、受信装置は、プリコーディングマトリックスインデックス、ビームフォーミングベクトルインデックス、ＳＤＭＡのためのＣＱＩ値、及びＳＤＭのためのＣＱＩ値を含むフィードバック情報を生成する（ステップ８１２）。この受信装置は、生成されたフィードバック情報を送信装置に送信する。

フィードバックがＮｏｎ−ＳＩＣモードで遂行されると判断された場合、受信装置は、プリコーディングマトリックスインデックス、ＳＤＭＡのためのＣＱＩ値、ランク選択インデックス、及びＳＤＭのためのＣＱＩ値を含むフィードバック情報を生成する（ステップ８１４）。この生成されたフィードバック情報は、送信装置に送信される。

ステップ８１２又は８１４で生成されたフィードバック情報を受信した時、送信装置は、受信したフィードバック情報を用いて伝送パラメータを割り当てる。（ステップ８１６）。この伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、プリコーダ、ランク、及びＭＣＳに関連した少なくとも一つのパラメータを含む。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

本発明の実施形態によるマルチユーザーを支援する閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第１〜第３のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による第４のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による第５のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による第６のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による第７のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による第８のフィードバックシナリオのプロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１１０ 送信装置
１１２ 信号送信部
１１４ フィードバック情報処理部
１２０−１〜−Ｎ 受信装置
１２２−１ チャンネル推定部
１２４−１ フィードバック情報生成部
２１０ フィードバック情報制御部
２２０ 選択部
２３０ ＭＣＳ部
２４０ プリコーダ割り当て部
２５０ プリコーダ
２６０、２７０ ＩＦＦＴ−ＣＰ部

Claims (37)

1. マルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムの受信装置におけるフィードバック情報を送信する方法であって、
   複数のフィードバックプロトコルシナリオから通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択するステップと、
   前記選択されたフィードバックプロトコルに対応するフィードバック情報を生成するステップと、
   前記選択されたフィードバックプロトコルシナリオを用いて前記生成されたフィードバック情報を送信装置に提供するステップとを有することを特徴とするマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
2. 前記フィードバック情報を生成するステップは、前記フィードバックプロトコルシナリオが考慮されない場合、プリコーディングのためのコードブック内のすべてのビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報からフィードバック情報を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
3. 前記フィードバック情報を生成するステップは、前記フィードバックプロトコルシナリオが考慮されない場合、プリコーディングのために最大データレートが得られる少なくとも一つのプリコーディングマトリックスをコードブックから選択するステップと、
   前記少なくとも一つのプリコーディングマトリックスに関する情報と前記少なくとも一つのプリコーディングマトリックス内のビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報とからフィードバック情報を生成するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
4. 前記フィードバック情報を生成するステップは、前記少なくとも一つのプリコーディングマトリックスから一つのビームフォーミングベクトルを選択するステップと、
   前記一つのビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報からフィードバック情報を生成するステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
5. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、ユーザーの数によってマルチユーザーモードとシングルユーザーモードに区分されることを特徴とする請求項１に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
6. 前記フィードバックプロトコルシナリオがマルチユーザーモードである場合、
   前記生成されたフィードバック情報のサイズは、プリコーディングマトリックスに基づいたプリコーディングマットリックスのインデックスとチャンネル品質情報値によって定義されることを特徴とする請求項５に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
7. 前記フィードバックプロトコルシナリオがシングルユーザーモードである場合、
   前記生成されたフィードバック情報のサイズは、プリコーディングマトリックスのインデックス、ランク選択値、前記プリコーディングマトリックスのプリコーディングベクトルのインデックス、及び前記プリコーディングベクトルに基づいたチャンネル品質情報値によって定義されることを特徴とする請求項５に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
8. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、フィードバック情報レートによって低速フィードバックモードと高速フィードバックモードに区分されることを特徴とする請求項１に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
9. 前記高速フィードバックモードのフィードバックプロトコルシナリオでユーザーの数によってマルチユーザーモードとシングルユーザーモードとを考慮することによって前記通信環境を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項８に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
10. 前記生成されたフィードバック情報のサイズは、ランク選択インデックス及びコードブックインデックスによって定義されることを特徴とする請求項８に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
11. 前記フィードバックプロトコルシナリオが高速フィードバックモードである場合、前記生成されたフィードバック情報のサイズは、プリコーディングマトリックスのインデックス、前記プリコーディングマトリックスに基づいた少なくとも一つのチャンネル品質情報値によって定義されることを特徴とする請求項８に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
12. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、フィードバック情報の周期によって決定されることを特徴とする請求項１に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
13. 前記フィードバックプロトコルシナリオが長期フィードバックモードである場合、
    前記生成されたフィードバック情報のサイズは、シングルユーザーモードを選択する識別子、ランク選択値、及びコードブック選択値によって定義されることを特徴とする請求項１２に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
14. 前記フィードバックプロトコルシナリオが短期フィードバックモードである場合、
    前記生成されたフィードバック情報のサイズは、プリコーディングマトリックスのインデックス及び前記プリコーディングマトリックスのうちの少なくとも一つのプリコーディングベクトルインデックスによって定義されることを特徴とする請求項１２に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
15. 前記フィードバックプロトコルシナリオがマルチユーザーモードで短期フィードバックモードである場合、
    前記フィードバック情報のサイズは、プリコーディングマトリックスのインデックス及び前記プリコーディングマトリックスに基づいたチャンネル品質情報値によって定義されることを特徴とする請求項１２に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の送信方法。
16. マルチユーザーを支援する閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムの送信装置におけるフィードバック情報を受信する方法であって、
    受信装置から受信されたフィードバック情報を用いて通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択するステップと、
    前記選択されたフィードバックプロトコルシナリオに対応する伝送パラメータを割り当てるステップとを有することを特徴とするマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
17. 前記伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、ランク、及び変調−コーディング方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｍｅ：ＭＣＳ）に関連したパラメータのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
18. 前記伝送パラメータは、前記受信装置の通信環境によって決定された少なくとも一つのフィードバックプロトコルシナリオに基づいて割り当てられることを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
19. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、前記フィードバック情報の量、前記受信装置の数、及び前記フィードバック情報の伝送周期のうちの少なくとも一つによって決定されることを特徴とする請求項１８に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
20. 前記受信されたフィードバック情報は、前記フィードバックプロトコルシナリオが考慮されない場合、プリコーディングのための各コードブック内のすべてのビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報を含むことを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
21. 前記受信されたフィードバック情報は、前記フィードバックプロトコルシナリオが考慮されない場合、最大合計データレートが得られる一つのプリコーディングマトリックスを前記プリコーディングのためのコードブックから選択された後に、
    前記プリコーディングマトリックスに関する情報及び前記プリコーディングマトリックスのビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報から生成されることを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
22. 前記受信されたフィードバック情報は、一つのビームフォーミングベクトルが前記プリコーディングマトリックスから選択された後に、前記一つのビームフォーミングベクトルに基づいたチャンネル品質情報から生成されることを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
23. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、ユーザーの数に基づくシナリオ、前記フィードバック情報の伝送速度に基づくシナリオ、及び前記フィードバック情報の伝送周期に基づくシナリオのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムにおけるフィードバック情報の受信方法。
24. マルチユーザーを支援する閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムのフィードバックシステムであって、
    複数のフィードバックプロトコルシナリオから通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択し、前記選択されたフィードバックプロトコルに対応するフィードバック情報を生成し、前記選択されたフィードバックプロトコルシナリオを用いて前記生成されたフィードバック情報を伝送する受信装置と、
    前記受信装置から受信されたフィードバック情報を用いて通信環境に基づいたフィードバックプロトコルシナリオを選択し、前記選択されたフィードバックプロトコルシナリオに対応する伝送パラメータを割り当てる送信装置とを有することを特徴とするマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いたフィードバックシステム。
25. 前記伝送パラメータは、ユーザー、ストリーム、サブチャンネル、ランク、及び変調−コーディング方式（ＭＣＳ）に関連したパラメータのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２４に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いたフィードバックシステム。
26. 前記伝送パラメータは、前記受信装置の通信環境によって決定された少なくとも一つのフィードバックプロトコルシナリオに基づいて割り当てられることを特徴とする請求項２４に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いたフィードバックシステム。
27. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、前記フィードバック情報の量、前記受信装置の数、及び前記フィードバック情報の伝送周期のうちの少なくとも一つによって決定されることを特徴とする請求項２６に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いたフィードバックシステム。
28. 前記フィードバックプロトコルシナリオは、ユーザーの数に基づくシナリオ、前記フィードバック情報の伝送速度に基づくシナリオ、及び前記フィードバック情報の伝送周期に基づくシナリオのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２４に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いたフィードバックシステム。
29. マルチユーザーを支援する閉ループ方式を使用する多重アンテナシステムの受信装置であって、
    受信された信号からチャンネルを推定し、前記推定されたチャンネルからチャンネル品質情報を取得するチャンネル推定部と、
    前記取得されたチャンネル品質情報及び複数のフィードバックプロトコルシナリオのうちの一つを用いてフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部とを有することを特徴とするマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた受信装置。
30. 前記チャンネル推定部は、前記推定されたチャンネルを用いてプリコーディングマトリックスとプリコーディングベクトルのうちの少なくとも一つに基づいてチャンネル品質情報値を測定することを特徴とする請求項２９に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた受信装置。
31. 前記取得されたチャンネル品質情報は、各プリコーディングマトリックスの列ベクトルに該当するデータストリームに基づくことを特徴とする請求項２９に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた受信装置。
32. 前記フィードバック情報生成部は、前記生成されたフィードバック情報を送信装置に送信することを特徴とする請求項２９に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた受信装置。
33. マルチユーザーを支援する閉ループ方式の多重アンテナシステムの送信装置であって、
    複数の受信装置から受信されたフィードバック情報を用いて、少なくとも一つの受信装置のプリコーディングのための単位マトリックスを選択するフィードバック情報処理部と、
    前記選択された単位マトリックスを用いて伝送されるデータストリームをプリコーディングして少なくとも一つの前記受信装置に伝送する信号送信部とを有することを特徴とするマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた送信装置。
34. 前記フィードバック情報処理部は、すべての受信装置からフィードバック情報を受信し、前記受信されたフィードバック情報を用いてデータストリームの伝送動作を制御するフィードバック情報制御部と、
    前記データストリームのプリコーディングのための制御情報を生成するプリコーダ割り当て部とを含むことを特徴とする請求項３３に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた送信装置。
35. 前記信号送信部は、ストリームを受信するための受信装置の数を選択し、前記選択された受信装置に対応する前記データストリームを出力する選択部と、
    前記出力されたデータストリームを最適のコーディングレートで符号化し、前記符号化されたデータストリームを最適の変調方式で変調するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）部と、
    前記変調されたデータストリームをプリコーディングするプリコーダと、
    前記プリコーディングされたデータストリームをＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）プロセスによって変換し、前記変換されたデータストリームにＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入するＩＦＦＴ−ＣＰ部とを含むことを特徴とする請求項３３に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた送信装置。
36. 前記選択部は、前記フィードバック情報制御部の制御の下で、シングルユーザーモードで一つの受信装置を選択し、マルチユーザーモードで少なくとも２つの受信装置を選択することを特徴とする請求項３５に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた送信装置。
37. 前記選択部は、前記伝送するストリームと伝送サブチャンネルを割り当て、前記ストリーム伝送のためのＭＣＳレベル、プリコーダ及びランクを選択することを特徴とする請求項３５に記載のマルチユーザーを支援する多重アンテナシステムを用いた送信装置。
    

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