JP2011501541A - 適応コードブックの処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、初期化コードブック群でローカルコードブック群を初期化するステップS102と、フィードバックコードブック群で、初期化されたローカルコードブック群を更新するステップS104とが含まれている適応コードブックの処理方法を提供する。

Description

本発明は、通信領域に関し、特に適応コードブックの処理方法に関する。

プリコーディグ（precoding）技術とは、受信側からフィードバックされるチャンネル情報により、各データストリームが空間チャンネルの伝送過程に互いに独立のチャンネルに等価され伝送されるように、送信するデータをプリコーディグ行列で処理する。しかしながら、プリコーディグ技術では、発射側がチャンネル情報を得られることが前提である。

実際の設計において、チャンネル情報のフィードバックによるオーバーヘッドを制限する必要がある。したがって、従来技術のいずれもコードブックの方式で処理する。処理は、主として、チャンネルの可能な状況を量子化し、現在のチャンネルの分解量で一番近似なコードブックにマッチングし、コードブックのシリアル番号をフィードバックする。

しかしながら、実際に、コードブックがすべてのチャンネルの最基本的で可能な状況のみをトラバーサルする場合でも、フィードバックによりオーバーヘッドが多く生じる。例えば、アンテナ毎にチャンネルのパラメータを４つの値のみに量子化し、各チャンネルを相互に独立とし、且つストリーム同士を相互に独立とし、発射するアンテナ数をmとし、データストリーム数はkとする場合、コードブック数が（４）^ｍ*ｋである。即ち、アンテナ数を4とし、単ストリームとし、演算する場合、コードブック数が256となる。したがって、チャンネルを4つの値のみに量子化する場合、量子化が精確ではないが、膨大なコードブックが生じてしまう。

したがって、チャンネルのフィードバックによるオーバーヘッドを制限することとチャンネルのフィードバック情報の精度に対する要求とはトレードオフの関係がある。現在、プリコーディグに対する検討について、（1）オーバーヘッドを制限する場合、フィードバックコードブックの精度を向上させること、（2）コードブックの設計上の精度を保証する場合、コードブック数を低下することが含まれている。この両者のいずれも、実質的にフィードバックによるオーバーヘッドと精度に対する要求との間の矛盾を解決するものである。

従来の技術において、一般、コードブックを一定の数に固定し、固定されたコードブックによりチャンネルの分解量とマッチングする。このように、フィードバックによるオーバーヘッドを制限するため、コードブック数が有限し、一方、チャンネルがランダムという特性があるので、その分解量が多くなる。そのため、有限のコードブックにより無限のチャンネルの分解量とマッチングすることは難しく、且つ、瞬時的な分解量がチャンネルの統計的な特性を反映することができないため、予期の効果を達成することができない。

前述から、現在に使用されているコードブックの設計方法では、オーバーヘッドを制限する場合、フィードバックコードブックの精度を保証することができないことは明らかである。しかしながら、当該問題を解決する技術が提出されていない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、有限のコードブックによりチャンネルの統計的な特性をできるだけ正確に反映する適応コードブックの処理方法を提供することを目的とする。

本発明の実施例は適応コードブックの処理方法を提供している。

当該方法は、初期化コードブック群でローカルコードブック群を初期化するステップS102と、フィードバックコードブック群で初期化されたローカルコードブック群を更新するステップS104とが含まれている。

ステップS102において、送信側及び受信側は、それぞれの記憶したローカルコードブック群に対して、それぞれ前記初期化コードブック群で初期化し、初期化コードブック群のコードブック数が送信側及び受信側のそれぞれの記憶した前記ローカルコードブック群のコードブック数とは等しい。

一方、ステップS102において、受信側において、はじめにフィードバックコードブック群を送信側にフィードバックする際、チャンネルに基づいて初期化コードブック群とマッチングし、マッチングされた初期化コードブック群の情報を送信側に送信し、送信側において、マッチングされた初期化コードブック群で送信側のローカルコードブック群を初期化し、初期化コードブック群のコードブック数とフィードバックコードブック群のコードブック数とは等しい。

また、ステップS104の前に、受信側がチャンネルを推定し、その結果を取得するステップAと、受信側が予めに定められた規則に基づいて、チャンネルを推定した結果と受信側のローカルコードブック群をフィードバックコードブック群の各コードブックの重み値とそれぞれにマッチングし、ローカルコードブック群のコードブックとのマッチングの最適なフィードバックコードブック群のコードブックを取得するステップBと、受信側が前記マッチングの最適なコードブックの情報を送信側にフィードバックするステップCとが更に含まれている。

さらに、システムには複数のフィードバックコードブック群または初期化コードブック群がある場合、送信側から現在使用されているコードブック群の情報を受信側に通知する。

ステップS104において、送信側において、フィードバックされたマッチングの最適で、チャンネルの瞬時的な特性を反映するフィードバックコードブックで、送信側のチャンネルの長期的な特性を反映するローカルコードブック群のコードブックを更新するステップDと、送信側において、更新された値によりプリコーディグの重み値を取得し、取得されたプリコーディグの重み値により、次のスロットに送信するデータをプリコーディグするステップEとが更に含まれている。

ステップEの後に、受信側において、マッチングの最適なコードブックを送信側にフィードバックした後、マッチングの最適なコードブックでローカルコードブックを更新することと、送信側がプリコーディグされたデータを受信側に送信し、受信側が更新されたローカルコードブック群の現在のデータに対応する重み値によりデータを検出することが更に含まれている。

マッチングの最適なコードブックは、フィードバックコードブック群のうち、チャンネルを推定した結果に基づいて取得されたコードブックにおける予めに定められた規則を満たす最適なコードブックである。また、予めに定められた規則には、ストリーム同士の干渉最小原則、または最大尤度（ＭＬ）準則、または最適な検出性能準則が含まれている。

ステップS104の後、フィードバックコードブック群により、更新されたローカルコードブックを更新する。

ステップS102において、ローカルコードブック群に対する初期化は、周期的に、または非周期的に行われる。

本発明の技術によれば、コードブックの適応度を有効的に向上させ、チャンネルの特性をより適応することができる。また、実際のコードブック数を増加させ、従来のコードブックの設計方法においてコードブックの数が有限という不利を解消することができる。また、プリコーディグシステムの性能を多く向上させ、余計なシグナリングによるオーバーヘッドがなく、便利になる。

ここで説明する図面は、本出願の一部分として、本発明を更に理解するものであり、本発明の模式的な実施例及びその説明は、本発明を制限するものではなく、解釈するものである。
本発明の実施例による適応コードブックの処理方法のフローチャート 本発明の実施例による適応コードブックの処理方法の処理を模式的に示す図 本発明の実施例による適応コードブックの処理方法において端末側の処理のフローチャート 本発明の実施例による適応コードブックの処理方法において基地局側の処理のフローチャート DFTに基づくコードブックの設計方法と本発明による適応コードブックの設計方法との性能を比較した結果を模式的に示す図

チャンネルは統計的な分布特性を有するため、その変化が予測できないわけではない。したがって、コードブックがチャンネルの変化の特性を適応的に追跡できれば、プリコーディグのベクトルの精度を多く向上させることができる。

上記問題に鑑みて、本実施例において、適応コードブックの処理方法を提供している。

図１に示すように、本発明の実施例による適応コードブックの処理方法は、初期化コードブック群でローカルコードブック群を初期化するステップS102と、フィードバックコードブック群で初期化されたローカルコードブック群を更新するステップS104とが含まれている。

ステップS102において、送信側（端末でもよい）及び受信側（端末でもよい）は、それぞれの記憶したローカルコードブック群に対して、それぞれ前記初期化コードブック群で初期化し、初期化コードブック群のコードブック数が送信側及び受信側のそれぞれの記憶した前記ローカルコードブック群のコードブック数とは等しい。

一方、ステップS102において、受信側において、はじめにフィードバックコードブック群を送信側にフィードバックする際、チャンネルに基づいて初期化コードブック群とマッチングし、マッチングされた初期化コードブック群の情報を送信側に送信し、送信側において、マッチングされた初期化コードブック群で送信側のローカルコードブック群を初期化し、初期化コードブック群のコードブック数とフィードバックコードブック群のコードブック数とは等しい。

また、ステップS104の前に、受信側がチャンネルを推定し、その結果を取得するステップAと、受信側が予めに定められた規則に基づいて、チャンネルを推定した結果と受信側のローカルコードブック群をフィードバックコードブック群の各コードブックの重み値とそれぞれにマッチングし、ローカルコードブック群のコードブックとのマッチングの最適なフィードバックコードブック群のコードブックを取得するステップBと、受信側が前記マッチングの最適なコードブックの情報を送信側にフィードバックするステップCとが更に含まれている。

さらに、システムには複数のフィードバックコードブック群または初期化コードブック群がある場合、送信側から現在使用されているコードブック群の情報を受信側に通知する。

ステップS104において、送信側において、フィードバックされたマッチングの最適で、チャンネルの瞬時的な特性を反映するフィードバックコードブックで、送信側のチャンネルの長期的な特性を反映するローカルコードブック群のコードブックを更新するステップDと、送信側において、更新された値によりプリコーディグの重み値を取得し、取得されたプリコーディグの重み値により、次のスロットに送信するデータをプリコーディグするステップEとが更に含まれている。

ステップEの後に、受信側において、マッチングの最適なコードブック（即ち、マッチングされた最適なコードブック）を送信側にフィードバックした後、送信側における更新と同様に、マッチングの最適なコードブックでローカルコードブックを更新することと、送信側がプリコーディグされたデータを受信側に送信し、受信側が更新されたローカルコードブック群の現在のデータに対応する重み値によりデータを検出することが更に含まれている。

マッチングの最適なコードブックは、フィードバックコードブック群のうち、チャンネルを推定した結果に基づいて取得されたコードブックにおける予めに定められた規則を満たす最適なコードブックである。また、予めに定められた規則には、ストリーム同士の干渉最小原則、または最大尤度（ＭＬ）準則、または最適な検出性能準則が含まれている。

ステップS104の後、フィードバックコードブック群により、更新されたローカルコードブックを更新する。

ステップS102において、ローカルコードブック群に対する初期化は、周期的に、または非周期的に行われる。

具体的に、ステップS102において、異なるUE（端末）に対して、初期化コードブックでローカルコードブック群Aを初期化する。初期化する際、初期化コードブックSで各UEのローカルコードブック群を初期化する。初期化された後、各UEが１組の自身のローカルコードブック群を有する。コードブックAの数は周波数領域での量子化された粒度に基づいて設置されてもよいし、他の策略に基づいて設置されてもよい。周波数領域での量子化された粒度とは、コードブックフィードバックが周波数軸上で量子化された粒度（例えばm個のリソースブロック）である。初期化コードブック群Sは、基地局とUEとで透明なものであってもよいし、初めにアクセスするときに基地局からUE（このときUEは複数のフィードバックコードブック群を記憶しておき、基地局にてどのフィードバックコードブック群を採用することを通知する）にブロードキャストされたものであってもよい。初期化の過程は送受信側の双方において行われる。

Sで初期化する方法は、送受信側の双方においてSで直接に初期化してもよい。この場合、Sの要素数はローカルコードブック群Aと同じである。受信側において、はじめにフィードバックする時、Sの重み値でマッチングし、マッチングされたSの重み値を送信側にフィードバックしてもよい。この場合、Sの要素数はフィードバックコードブックBと同じである。

具体的に、ステップS104において、以下のようなステップにより、フィードバックコードブックでローカルコードブック群を更新する。

（1）コードブックのマッチング：各UEにおいて、現在のチャンネルを推定した結果に基づいて、または、現在のチャンネルを推定した結果とともにローカル群Aに基づいて、フィードバックコードブック群Bの各重み値で、一定の規則に基づいてマッチングする。フィードバックコードブック群からマッチングされた最適なコードブックＢ_ｊを取得する。予め定められたマッチング規則はストリーム同士の干渉最小原則、または最大尤度（ＭＬ）準則、または最適な検出性能準則であってもよい。

（2）コードブック情報のフィードバック：受信側からマッチングされた最適なコードブックの情報を送信側にフィードバックする。

（3）ローカルコードブック群の更新：送受信側の双方においてフィードバックされたマッチングの最適なコードブックの情報によりローカルコードブック群Aの対応するサンプルを更新する。

なお、送信側がフィードバックコードブック群のマッチングの最適なコードブックによりプリコーディグの重み値を直接に取得することではなく、フィードバックされたチャンネルの瞬時的な特性を反映するコードブック情報によりローカルコードブック群のチャンネルの長期的な特性を反映するコードブックを更新して、更新された値によりプリコーディグの重み値を取得し、次のスロットに送信するデータをプリコーディグする。

また、チャンネルの突然変異によりローカルコードブック群Aが無効になってしまう問題を回避するため、周期的または非周期的に（例えばイベントトリガー）初期化コードブック群により直接に初期化するか、または受信側からフィードバックすることにより初期化することにより、ローカルコードブック群を再初期化することが好ましい。

本発明の実施例によれば、プリコーディグのコードブックに対する設計にはチャンネルの長期的で統計的な特性と瞬時的な特性を同時に反映している。

実際に実現する場合、受信側からチャンネルの瞬時的な特性のコードブックをフィードバックした後、送信側においてフィードバックされたチャンネルの瞬時的な特性のコードブックにより、ローカルに記憶されたコードブックを関数Ｆ（Ａ_ｉ，Ｂ_ｊ）によりローカルに記憶されたコードブックを更新する。その中、Ａ_ｉは前回に更新されたローカルのi番目のプリコーディグの重み値（即ち、上記ローカルコードブック群のコードブック）であり、Ｂ_ｊは受信側からフィードバックされたＡ_ｉに対応する瞬時コードブック（即ち、上記フィードバックコードブック群のマッチングの最適なコードブック）である。関数Ｆ（Ａ_ｉ，Ｂ_ｊ）によりＡ_ｉを絶えずに更新することにより、Ａ_ｉがチャンネルの長期的で統計的な特性を反映するだけではなく、チャンネルの瞬時的な情報も反映する。Ｂ_ｊは受信側において、Ａ_ｉとチャンネルHによりコードブック群Bとマッチングした最適なコードブックである。その中、コードブック群B（フィードバックコードブック群）の数はｍ＝ｌｏｇ_２Ｎを満たし、mはフィードバックによるオーバーヘッドのbit数であり、Nは第2レイヤのコードブックBの数である。ローカルコードブック群Aの数は送信側の策略により定められてもよい。

図２に示すように、上記の処理において、プリコーディグの重み値ベクトルA及びコードブックBは、それぞれチャンネルの長期的で統計的な特性及び瞬時的な変化特性を反映したので、従来のコードブックの設計方法に比べてチャンネルの早く変化する特性をより適応する。一方、ローカルプリコーディグの重み値A及びコードブックBの数は有限であるが、コードブックAがBに応じて絶えずに適応に更新するので、Aの可能な値は無限個である。したがって、実際のコードブック数も多く増加させ、従来のコードブックの設計方法ではコードブック数が有限である不利を解消する。フィードバックコードブックB及び更新関数Ｆ（Ａ、Ｂ）を設計すれば、プリコーディグシステムの性能を多く向上させることができる。また、シグナリングによるオーバーヘッドを制御する面には、上記の設計方法によれば、シグナリングによるオーバーヘッドを制御するためのものを付加する必要はないが、複雑度の面には、関数の演算のみを増加すればよい。

端末と基地局が含まれているシステムにおいて、本発明の処理過程は下記のように行われる。

まず、コードブックの初期化処理を行う。端末（UE）がアクセスした後、まず、システムの帯域、フィードバックの粒度、フィードバックによるオーバーヘッドにより、初期化フィードバックコードブックを定められる。フィードバックコードブックの数とフィードバックによるオーバーヘッドとは、下記の関係であるｍ＝ｌｏｇ_２Ｎを満たすべきである。その中、mはフィードバックによるオーバーヘッドであり、Nはフィードバックコードブックの数であり、Nはコードブックのマッチングの複雑度を考えて定められるものである。ローカルコードブック群の初期化方法は具体的な策略により定められてもよい。例えば、エミュレーションの実施例において、リソースブロックの数及びリソースブロックに対応するローカルプリコーディグの重み値により方法を設計し、アクセスした後に初期化コードブック群によりコードブック値を初期化する。または、受信側においてローカルコードブック群を初期化し、送信側のローカルコードブック群は、はじめにアクセスする際に、受信側から受信側におけるマッチングの効果に基づいて、マッチングされた初期化ローカルコードブック群をフィードバックすることにより、送信側のローカルコードブック群を得られる。即ち、受信側において、はじめにフィードバックする際、または、周期的にまたは非周期的に初期化コードブックを使用し、他のスロットである場合にフィードバックコードブックを使用する。

その後、図3aに示すように、UE側において処理ステップは下記のように行われる。

（1）UEにおいて、チャンネルを推定し、コードブックの粒度により、各リソースブロック内のHを分解する（例えば、SVD分解）。分解パラメータ及びUE側が記憶した前回の更新されたローカルプリコーディグの重み値に基づいて、関数Ｆ（Ａ_ｉ，Ｂ_ｊ）により、異なるフィードバックコードブックＢ_ｋ（k=1、…N）で一定の原則（例えば、ストリーム同士の干渉最小原則）に従って、Hとマッチングし、現在のリソースブロックに対応するマッチングの最適なフィードバックコードブックをＢ_ｊ（j∈(1…N)）（即ち、フィードバックコードブック）として取得する。

（2）コードブックを更新するF(A、B)により、各マッチングされたフィードバックコードブックＢ_ｊで対応するローカルの重み値Ａ_ｉをそれぞれに更新する。

（3）マッチングの最適なフィードバックコードブックの情報を取得する。

（4）基地局へフィードバックする。

図3bに示すように、UEからコードブックBがフィードバックされた後、基地局側の具体的の処理ステップは下記のように行われる
（1）基地局側はUEからフィードバックされたコードブック情報を受信する。

（2）対応するコードブックのパラメータを取得する。

（4）現在のプリコーディグの重み値Ａ_ｉ及びフィードバックされたフィードバックコードブック群のマッチングの最適なＢ_ｊを取得し、更新関数Ｆ（Ａ_ｉ，Ｂ_ｊ）により現在のTTIのプリコーディグの重み値Ａ_ｉ’を演算する。そして、Ａ_ｉ’にてプリコーディグの重み値Ａ_ｉを更新する
（5）取得された新たな重み値Ａ_ｉ’でプリコーディグの重み値を演算し、次のスロットに送信するデータをプリコーディグする。

後のステップは従来のシステムと同じなので、従来のシステムを参考し処理することができる。ここで、重複する説明を省略する。

図4はDFTに基づくコードブックの設計方法と本発明の適応コードブックの設計方法との性能を比較したものを示している。本発明はチャンネルの特性をより正確に反映でき、ビット誤り率を多く低下させることは明らかである。

上記のように、本発明の技術によれば、コードブックの適応度を有効的に向上させ、チャンネルの特性をより適応することができる。また、実際のコードブック数を増加させ、従来のコードブックの設計方法においてコードブックの数が有限という不利を解消することができる。また、プリコーディグシステムの性能を多く向上させ、余計なシグナリングによるオーバーヘッドがなく、便利になる。

以上、本発明の好適な実施例のみであり、本発明を制限するものではない。当業者にとって、本発明は様々の更改および変化することができる。実質及び要旨を逸脱しない範囲で、本発明に対する様々の改良および切替は、本発明の特許請求の範囲に含まれると理解すべきである。

Claims (11)

1. 初期化コードブックでローカルコードブック群を初期化するステップS102と、
   フィードバックコードブック群で初期化された前記ローカルコードブック群を更新するステップS104とが含まれていることを特徴とする適応コードブックの処理方法。
2. 前記ステップS102において、送信側及び受信側は、それぞれの記憶したローカルコードブック群に対して、それぞれ前記初期化コードブック群で初期化し、前記初期化コードブック群のコードブック数が前記送信側及び前記受信側のそれぞれの記憶した前記ローカルコードブック群のコードブック数とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップS102において、受信側において、はじめに前記フィードバックコードブック群を送信側にフィードバックする際、チャンネルに基づいて前記初期化コードブック群とマッチングし、マッチングされた前記初期化コードブック群の情報を前記送信側に送信し、前記送信側において、マッチングされた前記初期化コードブック群で前記送信側のローカルコードブック群を初期化し、前記初期化コードブック群のコードブック数と前記フィードバックコードブック群のコードブック数とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップS104の前に、
   受信側がチャンネルを推定し、その結果を取得するステップAと、
   前記受信側が予めに定められた規則に基づいて、前記チャンネルを推定した結果と前記受信側のローカルコードブック群を前記フィードバックコードブック群の各コードブックの重み値とそれぞれにマッチングし、前記ローカルコードブック群のコードブックとのマッチングの最適な前記フィードバックコードブック群のコードブックを取得するステップBと、
   前記受信側が前記マッチングの最適なコードブックの情報を前記送信側にフィードバックするステップCとが更に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. システムには複数のフィードバックコードブック群または初期化コードブック群がある場合、前記送信側から現在使用されているコードブック群の情報を前記受信側に通知することを特徴とする請求項4に記載の方法。
6. 前記ステップS104において、
   前記送信側において、フィードバックされた前記マッチングの最適で、チャンネルの瞬時的な特性を反映するフィードバックコードブックで、前記送信側のチャンネルの長期的な特性を反映するローカルコードブック群のコードブックを更新するステップDと、
   前記送信側において、更新された値によりプリコーディグの重み値を取得し、取得された前記プリコーディグの重み値により、次のスロットに送信するデータをプリコーディグするステップEとが更に含まれていることを特徴とする請求項4に記載の方法。
7. 前記ステップEの後に、
   前記受信側において、前記マッチングの最適なコードブックを送信側にフィードバックした後、前記マッチングの最適なコードブックでローカルコードブックを更新することと、
   前記送信側がプリコーディグされた前記データを前記受信側に送信し、前記受信側が更新されたローカルコードブック群の現在のデータに対応する重み値によりデータを検出することが更に含まれていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
8. 前記マッチングの最適なコードブックは、前記フィードバックコードブック群のうち、前記チャンネルを推定した結果に基づいて取得されたコードブックにおける前記予めに定められた規則を満たす最適なコードブックであることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の方法。
9. 前記予めに定められた規則には、ストリーム同士の干渉最小原則、または最大尤度（ＭＬ）準則、または最適な検出性能準則が含まれていることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の方法。
10. 前記ステップS104の後、前記フィードバックコードブック群により、更新された前記ローカルコードブックを更新することを特徴とする請求項１〜7のいずれかに記載の方法。
11. 前記ステップS102において、前記ローカルコードブック群に対する初期化は、周期的に、または非周期的に行われることを特徴とする請求項１〜7のいずれかに記載の方法。

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