JP2012105256A - マルチユーザーｍｉｍｏのための改良チャネルフィードバック - Google Patents

Abstract

【課題】通信システムに関し、チャネルフィードバックスキームに関する方法を提供する。
【解決手段】携帯通信端末２４宛ての少なくとも１つの送信を含む複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号を、通信チャネルを介して、前記端末２４で受信する段階を備える。マルチユーザー信号対雑音比（ＭＵ−ＳＮＲ）は、受信された信号に基づいて、端末２４において推定される。ＭＵ−ＳＮＲは、端末２４宛ての送信と信号の残りの成分との間の電力比を表し、信号は、１以上のその他の端末宛ての１以上の送信を含むと仮定される。ＭＵ−ＳＮＲに基づき通信チャネルを示すフィードバックが、端末２４から送信される。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、通信システムに関し、より詳細には、チャネルフィードバックスキームに関する。

［優先権情報］
本出願は、２０１０年１０月６日出願の米国仮出願６１／３９０，４２３号、２０１０年１０月１５日出願の米国仮出願６１／３９３，７９７号及び２０１０年１１月９日出願の米国仮出願６１／４１１，８４５号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

通信システムの中には、携帯通信端末が、通信チャネルを介して基地局からダウンリンク信号を受信し、通信チャネルを通知するフィードバックを基地局に送信する。基地局は、フィードバックに基づいて次の送信を設定する。このようなチャネルフィードバックは、例えば、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）で規定されている発展型地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）システムで使用されている。このシステムは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）及びＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）とも称される。

ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａシステムにおけるチャネルフィードバックについては、例えば、３ＧＰＰ技術仕様グループ 無線アクセスネットワークワーキンググループ１（ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１）議事録Ｒ１−１０５０３２、表題"Way Forward on Enhancement for Rel.10 DL MIMO（Ｒｅｌ．１０ダウンリンクＭＩＭＯの改良の進め方）"、スペイン、マドリッド、２０１０年８月２３−２７日、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０４４７７、表題"Higher CSI Feedback Accuracy Proposals for 4/8Tx Rel.10 DL MIMO（４／８Ｔｘ Ｒｅｌ．１０ ダウンリンクＭＩＭＯにおけるＣＳＩフィードバックの精度向上についての提案）"、スペイン、マドリッド、２０１０年８月２３−２７日、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０４４７４、表題"Views and Simulation Results on 4Tx Codebook Enhancements（４Ｔｘコードブック改良についての概論及びシミュレーション結果）"、スペイン、マドリッド、２０１０年８月２３−２７日、及び、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０４３９８、表題"Further Analysis of Companion Feedback Performance and Feedback Signaling Overhead Reduction（コンパニオンフィードバック性能及びフィードバック信号オーバーヘッド低減についての更なる分析）"スペイン、マドリッド、２０１０年８月２３−２７日、に記載されており、これらの全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

その他のチャネルフィードバックスキームについては、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０５８０１、表題"Way Forward on CQI/PMI Reporting Enhancement on PUSCH 3-1 for 2, 4 and 8 TX（２、４及び８個のＴｘの場合のＰＵＳＣＨ３−１におけるＣＱＩ／ＰＭＩ報告の改良の進め方）"中国、西安、２０１０年１０月１１−１５日、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０５１８９、表題"CQI Enhancement for 4Tx（４Ｔｘの場合のＣＱＩ改良）"、中国、西安、２０１０年１０月１１−１５日、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０５４１２、表題"Enhancing MU-MIMO CQI（ＭＵ−ＭＩＭＯ ＣＱＩ改良）"中国、西安、２０１０年１０月１１−１５日、及び、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１議事録Ｒ１−１０５６５６表題"Further discussion on CQI/PMI enhancement（ＣＱＩ／ＰＭＩ改良に対する更なる議論）"、中国、西安、２０１０年１０月１１−１５日、に記載されており、これらの全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

上記の説明は、本発明の分野の関連技術の一般的な概説を述べたものであり、上記に含まれる情報が、本願発明に対する従来技術と認めるものであると解釈されるべきではない。

本明細書に記載する一実施形態は、携帯通信端末において、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号を通信チャネルを介して受信する段階を備える方法を提供する。ＭＩＭＯ信号は、端末宛ての少なくとも１つの送信を含む。マルチユーザー信号対雑音比（ＭＵ−ＳＮＲ）は、受信された信号に基づいて、端末において見積もられる。ＭＵ−ＳＮＲは、端末宛ての送信と、信号の残りの成分との間の電力比を表しており、信号の残りの成分の中には、１以上のその他の端末宛ての１以上の送信が含まれると仮定される。通信チャネルを示すフィードバックは、ＭＵ−ＳＮＲに基づいており、端末から送信される。

ある実施形態では、ＭＵ−ＳＮＲの推定は、端末宛ての送信をプリコーディングすることを要求する端末のプリコーディングベクトルに直交するプリコーディングベクトルを使用して、別の端末宛ての送信がそれぞれプリコーディングされるという仮定の下、ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階を有する。

一実施形態例では、ＭＵ−ＳＮＲの計算は、直交するプリコーディングベクトルの複数の候補にわたってＭＵ−ＳＮＲを平均化する段階を含む。開示される実施形態では、ＭＩＭＯ信号は、N_T個の送信アンテナを使用して基地局から送信され、ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階は、直交するプリコーディングベクトルのN_T-1個の候補についてＭＵ−ＳＮＲを計算する。別の実施形態では、ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階では、１以上のその他の端末宛ての１以上の送信に、電力レベルをそれぞれ割り当てる段階を有し、電力レベルのうちの少なくとも２つは、互いに異なっている。

ある実施形態では、方法は、シングルユーザー信号対雑音比（ＳＵ−ＳＮＲ）を推定する段階を備え、ＳＵ−ＳＮＲは、信号が端末宛てのみであるとの仮定の下で計算され、フィードバックを送信する段階は、ＳＵ−ＳＮＲに基づく第１フィードバック及びＭＵ−ＳＮＲに基づく第２フィードバックを送信する段階を有する。一実施形態では、第１フィードバック及び第２フィードバックを送信する段階は、第１フィードバック及び第２フィードバックのうちの一方を、第１フィードバック及び第２フィードバックのうちの他方に対して差分的にエンコードされているフォーマットで送信する段階を含む。別の実施形態では、第１フィードバック及び第２フィードバックを送信する段階は、互いに独立してエンコードされた第１フィードバック及び第２フィードバックを送信する段階を含む。更なる別の実施形態では、第１フィードバック及び第２フィードバックを送信する段階は、第１更新レートで第１フィードバックを送信する段階と、第１更新レートとは異なる第２更新レートで第２フィードバックを送信する段階とを含む。

一実施形態において、通信フィードバックは、階数１のチャネル品質情報（ＣＱＩ）及び階数２のＣＱＩからなる群から選択される少なくとも１つのフィードバックの種類を含む。

本明細書に記載される実施形態では、受信機、プロセッサ及び送信機を備える装置を提供する。受信機は、受信機宛ての少なくとも１つの送信を含む複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号を、通信チャネルを介して受信する。プロセッサは、受信された信号に基づいて、マルチユーザー信号対雑音比（ＭＵ−ＳＮＲ）を推定し、ＭＵ−ＳＮＲに基づき通信チャネルを示すフィードバックを計算する。ＭＵ−ＳＮＲは、受信機宛ての送信と信号の残りの成分との間の電力比を表し、信号は、１以上のその他の受信機宛ての１以上の送信を含むと仮定される送信機は、フィードバックを送信する。

ある実施形態では、携帯通信端末は、上記の装置を備える。また、ある実施形態では、携帯通信端末における信号を処理するチップセットは、上記の装置を備える。

本開示は、以下に詳細に記載する実施形態及び添付の図面から、より完全に理解されるであろう。

本明細書に記載される一実施形態に係る通信システムを概略的に示すブロック図である。 本明細書に記載される一実施形態に係る通信方法を概略的に示すフローチャートである。

本明細書に記載される実施形態は、携帯無線通信ネットワークで使用される改良されたチャネルフィードバックスキームを提供する。本明細書に記載される実施形態は、主に、ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａを参照して説明されるが、開示される技術は、その他の好適な種類の通信プロトコル又は通信規格にも適用される。

ある実施形態では、基地局は、シングルユーザー複数入力複数出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）モード及びマルチユーザーＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）モードの両方をサポートする。ＳＵ−ＭＩＭＯモードでは、基地局は、複数の送信アンテナを使用して、所定の時間−周波数リソースにおいて、１つの端末のみに送信を行う。ＳＵ−ＭＩＭＯモードでは、基地局は、複数の送信アンテナを使用して、所定の時間−周波数リソースにおいて、１つの端末のみに送信を行う。ＭＵ−ＭＩＭＯモードでは、多くの場合、異なる複数の端末への同時送信は、異なるプリコーディングベクトルでそれぞれプリコードされる、すなわち、複数の送信アンテナに適用されるウェイトの異なるセットを使用し、送信ビームを所望の方向に操作する。

これらの実施形態では、各端末は、通信チャネルを示すフィードバックを基地局に送信する。フィードバックは、例えば、信号対の雑音比（ＳＮＲ）、次の送信で使用されるのに望ましい変調及びコーディングスキーム（ＭＣＳ）を示すチャネル品質情報（ＣＱＩ）、又は、次の送信で使用されるのに望ましいプリコーディング行列を示すプリコーディング行列情報（ＰＭＩ）を含む。基地局は、端末から受信したフィードバックに基づいて、次の送信を設定する。

端末は、基地局から受信するダウンリンク信号を処理することにより、フィードバックを計算する。しかしながら、典型的には、端末は、基地局が現在ＳＵ−ＭＩＭＯモードで動作しているのか、それともＭＵ−ＭＩＭＯモードで動作しているのかという情報を持たない。すなわち、端末は、受信されたダウンリンク信号が、端末宛ての１つの送信のみを含むのか、又は、信号が、その他の端末宛てに同時に送信された更なる送信を含むのかについての情報を持たない。

基地局は、この点に関する情報を有するが、端末によって受信され測定されるダウンリンク信号へのアクセスを持たない。したがって、端末単体及び基地局単体では、基地局が好適に送信を設定することを可能とするような最適なチャネルフィードバックを計算するための完全な情報を有さない。

端末が、基地局がＳＵ−ＭＩＭＯ又はＭＵ−ＭＩＭＯを使用しているかに関わらずチャネルフィードバックを計算することは原理的に可能であり、例えば、常にＳＵ−ＭＩＭＯを使用していると仮定して計算することができる。しかしながら、この方法では、基地局が次の送信を間違って設定してしまう場合があり、性能低下につながる可能性がある。

本明細書に記載される方法及びシステムは、この問題に対する効果的な解決方法を提供する。ある実施形態では、端末は、２種類のＳＮＲを計算するダウンリンク信号を使用する。２種類のＳＮＲとは、シングルユーザーＳＮＲ（ＳＵ−ＳＮＲ）及びマルチユーザーＳＮＲ（ＭＵ−ＳＮＲ）である。ＳＵ−ＳＮＲは、ダウンリンク信号が端末宛ての１つの送信のみを含むとの仮定の下で、計算される。一方、ＭＵ−ＳＮＲは、ダウンリンク信号が、端末宛ての送信に加えて、１以上のその他の端末宛ての１以上の更なる送信を含むとの仮定の下で、計算される。

端末は、典型的には、ＳＵ及びＭＵ送信に対応する２種類のＳＮＲに基づいて、２種類のフィードバックを計算し、この２種類のフィードバックを基地局へと送信する。ある実施形態では、信号送信のオーバーヘッドを低減させるため、２種類のフィードバックのうち、一方の種類のフィードバックは、他方の種類のフィードバックとは異なる態様でエンコードされる。基地局は、端末から受信されたＳＵ及び／又はＭＵフィードバックに基づいて、次の送信を設定する。

様々な実施形態において、端末は、ＭＵ−ＳＮＲを異なる方法で計算する。一実施形態において、端末は、自身の送信をプリコーディングするべく当該端末が要求したプリコーディングべクトルに対して、及び、互いのプリコーディングベクトルに対して直交するプリコーディングベクトルを使用して、基地局が、複数のその他の端末への送信をプリコードしていると仮定する。一実施形態では、端末は、この仮定の下、例えば、その他の送信に対する直行プリコーディングベクトル複数の候補にわたってＳＮＲを平均化することにより、ＭＵ−ＳＮＲを計算する。

開示される技術を使用する場合、端末は、基地局に、シングルユーザーシナリオ及びマルチユーザーシナリオの両方に適用可能な改良チャネルフィードバックを提供する。フィードバックに基づいて、基地局は、次の送信を最適化することができ、結果的に、ダウンリンクスループット及び品質を向上させることができ、また、干渉を低減させることができる。

図１は、本明細書に記載される一実施形態に係る通信システム２０を概略的に示すブロック図である。システム２０は、ユーザー機器（ＵＥ）とも称される携帯通信端末２４を含む。ＵＥには、例えば、携帯電話、無線通信可能携帯コンピュータ、通信可能なその他の種類の端末が含まれる。ＵＥ２４は、ｅＮｏｄｅＢとも称される基地局（ＢＳ）２８と通信を行う。

本明細書に記載される実施形態では、システム２０は、ＬＴＥ−Ａ規格に従って動作する。これに替えて、システム２０は、ＬＴＥ又その他のＭＵ−ＭＩＭＯを使用し、完全なチャンネル情報を利用できないようなあらゆる通信プロトコルのような、その他の好適な通信プロトコルに従って動作してもよい。図１の例では、明確に説明を行うため、１つのＢＳ及び１つのＵＥのみが図示されている。しかしながら、実際のシステムは、一般的に、複数のＢＳ及びＵＥを含む。

ＢＳ２８は、様々なＢＳ通信機能を管理するＢＳプロセッサ３２、送信及び受信を実行するＢＳ送受信機（ＴＲＸ）３６、及び、無線周波数（ＲＦ）信号を送信及び受信するアンテナアレイ４０を含む。一実施形態において、アンテナアレイ４０は、４つ又は８つの送信アンテナを含み、ＢＳ２８は、ダウンリンクＭＩＭＯ信号の送信にこれらのアンテナを使用する。

一実施形態において、ＢＳ２８は、ＳＵ−ＭＩＭＯ送信モード及びＭＵ−ＭＩＭＯ送信モードの両方をサポートする。したがって、所定の時間において、ダウンリンクＭＩＭＯ信号は、ＵＥ２４宛ての信号送信のみを含む場合がある。別の時間においては、ダウンリンク信号は、ＵＥ２４への送信と同じ時間−周波数リソースで、１以上のその他のＵＥ（図示せず）へと送信される１以上の更なる送信を含んでもよい。ＢＳ２８は、ＳＵ−ＭＩＭＯモード及びＭＵ−ＭＩＭＯモードを適切に切り替えることができる。

図１の実施形態に示すように、ＵＥ２４は、１以上の受信アンテナ４４、ＢＳ２８からのダウンリンク信号を受信するダウンリンク受信機（ＲＸ）４８、及び、アップリンク信号をＢＳへと送信するアップリンク送信機（ＴＸ）を備える。ＵＥ２４は、さらに、本明細書に記載するＳＮＲ及びフィードバック計算を実行する処理回路５６を備える。ある実施形態では、処理回路５６は、ＳＮＲ計算ユニット６０及びフィードバック計算ユニット６４を有する。ＳＮＲ計算ユニット６０は、以下に説明するように、受信されたダウンリンク信号についてＳＵ−ＳＮＲ及びＭＵ−ＳＮＲを計算する。

フィードバック計算ユニット６４は、ユニット６０によって提供されたＳＵ−ＳＮＲ及びＭＵ−ＳＮＲに基づいてチャネルフィードバックを計算する。典型的な実施形態では、ユニット６４によって計算されたチャネルフィードバックは、ＳＵ送信で使用されるのに望ましいＭＣＳ（このＭＣＳは、ＳＵ ＣＱＩと表記される）及びＭＵ送信で使用されるのに望ましいＭＣＳ（このＭＣＳは、ＭＵ ＣＱＩと表記される）を含む。

フィードバック計算ユニット６４は、フィードバックをＢＳ２８へと送信するアップリンク送信機５２に、チャネルフィードバックを提供する。ある実施形態では、ＳＵ ＳＮＲに基づくフィードバックは、特定の更新レートで送信され、ＭＵ ＳＮＲに基づくフィードバックは、異なる更新レートで送信される。別の実施形態では、両方の種類のフィードバックが、同じ更新レートで送信される。

ＢＳプロセッサ３２は、ＳＵ ＳＮＲに基づくフィードバック及び／又はＭＵ ＳＮＲに基づくフィードバックを使用して、次の送信を設定する。ある実施形態例では、ＢＳプロセッサは、フィードバックを使用して、プリコーディングベクトル、変調及びコーディングスキーム（ＭＣＳ）及び／又は電力レベルを、様々な送信に割り当てる。

図１に示されるＵＥの構成は、明瞭化のためだけに示された簡略化された例である。別の実施形態では、あらゆる別の好適なＵＥ構成を使用することができる。開示する技術の理解に必須でないＵＥの要素は、明瞭化のため、図では省略されている。

様々な実施形態において、受信機４８、送信機５２及び処理回路５６を含むＵＥ２４の構成要素の一部又は全ては、例えば、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の１以上を使用して、ハードウェアに実装される。別の実施形態では、特定のＵＥ構成要素は、ソフトウェアに実装される、又は、ハードウェアとソフトウェア要素の組み合わせを使用して実装される。ある実施形態では、受信機４８、送信機５２及び処理回路５６を含むＵＥ２４の構成要素の一部又は全ては、携帯通信端末で使用される１つの処理チップセットに実装される。

別の実施形態では、処理回路５６の特定の要素のような特定のＵＥの構成要素が、本明細書に記載される機能を実行するべく、ソフトウェアにプログラムされたプログラム可能プロセッサに実装される。ソフトウェアは、例えば、電子的な形態でネットワークを介してプロセッサにダウンロードされてもよいし、これに替えて又はこれに加えて、磁気、光又は電子メモリのような一時的でない有形の媒体に提供及び／又は格納されてもよい。

図２は、本明細書に記載される一実施形態に係る通信方法を概略的に示すフローチャートである。本方法では、最初に、ダウンリンク受信オペレーション７０において、ＵＥ２４のダウンリンクＲＸ４８が、ＢＳ２８からのダウンリンクＭＩＭＯ信号を受信する。

ＳＮＲ計算ユニット６０は、ＳＵ−ＳＮＲ計算オペレーション７４において、受信されたダウンリンク信号のＳＵ−ＳＮＲを計算する。ＳＵ−ＳＮＲは、ダウンリンク信号が、ＵＥ２４宛ての１つの送信のみを含むと仮定して、計算される。

ＳＮＲ計算ユニット６０は、ＭＵ−ＳＮＲ計算オペレーション７８において、受信されたダウンリンク信号のＭＵ−ＳＮＲを計算する。ＳＵ−ＳＮＲは、ダウンリンク信号が、ＵＥ２４宛ての送信に加えて、少なくとも１つのその他のＵＥ宛の少なくとも１つの別の送信を含むと仮定して、計算される。以下に、ＭＵ−ＳＮＲを計算する技術の例が幾つか詳細に記載される。

フィードバック計算オペレーション８２において、フィードバック計算ユニット６４は、ＳＵ−ＳＮＲに基づくチャネルフィードバック及びＭＵ−ＳＮＲに基づくチャネルフィードバックを計算し、フォーマットする。例えば、差分符号化を使用して、フィードバックのフォーマット技術の例については、以下に詳細に記載する。アップリンク送信オペレーション９０では、アップリンクＴＸ５２は、２種類のチャネルフィードバックをＢＳ２８に送信する。ＢＳ設定オペレーション９０では、ＢＳ２８内のＢＳプロセッサ３２は、ＳＵ−ＳＮＲ関連フィードバック及びＭＵ−ＳＮＲ関連フィードバックに基づいてＢＳの次のダウンリンク送信を設定する。

様々な実施形態において、ＳＮＲ計算ユニット６０は、ＭＵ−ＳＮＲを異なる方法で計算する。一実施形態では、ユニット６０は、ＭＵ−ＳＮＲを次のように計算する。

ここで、Hは通信チャネル応答行列、vはＵＥが要求するＳＵ ＰＭＩ、Pは受信された信号の電力、N_Tは基地局の送信アンテナの数（アレイ４０における送信アンテナの数）を表す。

別の実施形態では、ユニット６０は、基地局によって、その他のＵＥの送信に対して割り当てられた複数のプリコーディング行列の候補を平均化することによって、ＭＵ−ＳＮＲを計算する。典型的には、これら複数のプリコーディング行列は、互いに直交し、また、ＵＥが要求する望ましいプリコーディングベクトル（ＰＭＩ）にも直交する。

ここで、u_iは、基地局によってその他のＵＥに割り当てられた直交プリコーディング行列を表す。式２の例では、平均化は、線形領域で実行される、すなわち、算術平均である。別の実施形態では、平均化は、ｄＢ単位で対数的に実行される、すなわち、幾何平均である。

一実施形態において、直交プリコーディングベクトルu_iは、N_T-1個の代数ベースのベクトルを含む。基地局及びＵＥが、相互に同意したコードブックからプリコーディングベクトルを選択する場合には、ベクトルu_iは、ＵＥが要求する望ましいプリコーディングベクトル（ＰＭＩ）に直交するベクトルのサブセット（の一部又は全部）をコードブックに含んでもよい。例えば、３ＧＰＰのリリース８のＨＨＣＢコードブックでは、８個のコードベクトルがそれぞれ、５つの直交ベクトルを有する。残りの８つのコードベクトルはそれぞれ、３つの直交ベクトルを有する。一実施形態において、所定のＰＭＩに対してＳＮＲ平均化が実行され、コードブック内の、このＰＭＩと直交する複数のコードベクトル間で平均化が行われる。

上記のＭＵ−ＳＮＲの定義は、特定の受信機に依存せず、例えば、最大比合成（ＭＲＣ）受信機にも適用することができる。一実施形態において、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機の場合は、ユニット６０は、以下の式でＭＵ−ＳＮＲを最適化する。

ここで、

であり、v'はＵＥが推奨するプリコーディングベクトル（すなわち、プリコーディングコーディングコードブックにおける、選択されたＰＭＩに対応するエントリ）を表し、u_iはv'に直交するｉ番目のプリコーディングべクトルを表し、K_Nは、セル間干渉及び熱雑音を取得するＳＵの場合に対する雑音共分散行列を表す。

先に説明したように、フィードバック計算ユニット６４は、ＳＵ−ＳＮＲに基づくフィードバック及びＭＵ−ＳＮＲに基づくフィードバックをフォーマットして（形式を整えて）、基地局２８に報告する。ある実施形態では、ユニット６４は、２種類のフィードバックをそれぞれ独立してフォーマットする又はエンコードする。その他の実施形態では、ユニット６４は、２種類のフィードバックのうちの一方（ＳＵ−ＳＮＲに基づくフィードバック又はＭＵ−ＳＮＲに基づくフィードバック）を、他方に対して差分的な態様でエンコードする。

一実施形態では、ユニット６４は、ＳＵ−ＳＮＲを４ビットを使用してエンコードし、ＭＵ−ＳＮＲを、ＳＵーＳＮＲを基準として差分的に、２ビットを使用してエンコードする。様々な差分量子化レベルを使用することができる。以下に記載する表１には、差分エンコーディングスキームが３つ例示されている。表１は、ＭＵ−ＳＮＲエンコーディングスキーム例であり、この表において、ＳＵ−ＳＮＲはｘで表されており、ＭＵ−ＳＮＲはｙで表されている。

さらに、報告されたＭＵ ＭＣＳが、０から１５の間の値であるかを検証する。別の実施形態では、差分量子化は、例えば、ＵＥと基地局との間の距離といった、ＵＥの幾何的配置に基づいて規定されていてもよい。一実施形態例では、差分エンコーディングにおいて、高次に配列されたＵＥ（例えば、基地局に近いＵＥ）には、高次のオフセットが割り当てられ、低次に配列されたＵＥ（例えば、基地局から遠いＵＥ）には、低次のオフセットが割り当てられる。

ある実施形態では、ＭＵ ＣＱＩは、サブバンド毎に報告される。（ＭＵ ＣＱＩは、特定のＭＵ−ＳＮＲで使用されるＭＣＳの指数を表す。ＭＵ ＣＱＩ及びＭＵ−ＳＮＲという言葉は、本明細書では、しばしば交換可能な言葉として使用されている。）別の実施形態では、ＭＵ ＣＱＩは、全スペクトル割り当てに対して報告される広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ ｏｒ ＷＢ)ＣＱＩを含む。一実施形態において、広帯域ＭＵ ＣＱＩが使用される場合、ＭＵ ＣＱＩは、広帯域ＳＵ ＣＱＩに対して差分的にエンコードされる。サブバンド毎のＭＵ ＣＱＩは、ＷＢ ＳＵ ＣＱＩ＋ＷＢ ＭＵ ＣＱＩ差分＋ＳＢ ＳＵ ＣＱＩ差分 により求めることができる。これに替えて、サブバンド毎のＭＵ ＣＱＩは、ＷＢ ＳＵ ＣＱＩ＋ＷＢ ＭＵ ＣＱＩ差分で求めてもよい。これに替えて、ユニット６４は、ＭＵ−ＭＩＭＯ送信について最適化された広帯域（ＷＢ）ＰＭＩ及びＣＱＩを提供してもよい。上記のフィードバック設定のシミュレーション結果例は、上記した米国特許仮出願６１／３９０，４２３号明細書に記載されている。

ある実施形態では、ＵＥからのＳＵ−ＳＮＲベースのフィードバックは、基地局からＵＥへ送信されるべき空間層（空間ストリームとも称される）の特定の数に対応する。この空間層の数は、階数（ｒａｎｋ）とも称される。多くの現実的なシナリオにおいて、ＭＵの性能ゲインは、ＵＥ１つに対し階数１のＭＵ送信による、すなわち、各ＵＥに対して１つの空間層の送信によるものである。したがって、ある実施形態では、ユニット６４は、ＳＵ ＣＱＩ又はＳＵ ＰＭＩに使用される階数に関わらず、階数１に対応するＭＵ ＣＱＩを計算し提供する。一実施形態において、階数１のＰＭＩもフィードバックされる。階数１のＰＭＩは、階数の高いＳＵ ＰＭＩのプリコーディングベクトルから導くことができる。別の実施形態では、ユニット６４は、ＳＵ ＣＱＩ又はＳＵ ＰＭＩに使用される階数に関わらず、階数２に対応するＭＵ ＣＱＩを計算し提供する。別の実施形態では、ユニット６４は、階数１及び階数２の両方に対応するＭＵ ＣＱＩを計算及び提供する。

v₀を、ＳＵ ＰＭＩに対応するプリコーディングベクトルとする。上記で説明したように、典型的なＭＵ−ＳＮＲの定義では、発生する可能性のある干渉の効果を考慮する。一実施形態において、この干渉は、基地局の送信が、ＵＥが要求するＰＭＩと直交する全ての方向において干渉していると仮定することで説明できる。

は、v₀と正規直交基底を形成する相互直交プリコーディングベクトルのセットを表している。基地局が４つの送信アンテナ（４Ｔｘ）を有する場合、これらベクトルには、ハウスホルダーコードブックにおける正規直交基底を形成する直交ベクトルが含まれる。基地局が８つの送信アンテナ（８Ｔｘ）を有する場合、コードブックで利用可能なあらゆる正規直交基底の候補を使用することができる。

ある実施形態では、ＭＵ−ＳＮＲを計算する時、ユニット６０は、ＵＥ２４宛ての送信のダウンリンク信号電力と全干渉電力との間の特定の比を仮定する。この比を、rとする。一実施形態において、干渉電力は、その他の複数のＵＥ宛の送信の間で均等に分割される。この実施形態において、その他の複数のＵＥ宛のN_T-1個の送信を仮定すると、信号電力のＵＥ２４及びその他のＵＥへの割り当ては、[r, (1-r)/(N_T-1), …,(1-r)/N_T-1)]となる。基地局送信アンテナが４つの場合は、例えば、相対的な電力割り当ては、[r, (1-r)/3, (1-r)/3, (1-r)/3]となる。したがって、（ＵＥ２４宛ての）所望の信号は、rPであり、直交する方向（プリコーディングベクトル）における電力は、(1-r)P(N_T-1)となる。

ユニット６０は、rの値を好適に選択してもよく、例えば、r=0.5, r=1/3, r=1/N_T としてもよいし、その他の好適な値としてもよい。別の実施形態では、ＵＥ２４及びその他のＵＥへの相対的な信号電力の割り当ては、要素の合計が１となるような、[d(0)…d(N_T-1)]で一般化される。この実施形態では、r=d(0)/(d1+…+d(N_T-1))である。さらに別の実施形態では、ユニット６０は、その他の好適な電力レベルを、干渉する層（すなわち、その他のＵＥ宛ての送信）へと割り当ててもよい。ある実施形態では、送信のうちの少なくとも２つが、等しくない電力レベルに割り当てられる。

ＭＵの場合の、セル内層間干渉候補を含む全有効雑音共分散行列は、K_Total=K_N+K_lと表記することができ、ここでK_lは、ＭＵ干渉である。

ここで、K_Nは、ＳＵの場合の元の雑音共分散行列を表す。（一般的に、数４の式におけるN_T-1個の項は、干渉しているプリコーディングベクトル、すなわち、|S| で置き換えることができ、ここで、Sは、干渉プリコーディングベクトルのセットを表す。このようなフォーマットは、Sにおける実際のプリコーディングベクトルに依存しない。）

上記の一般化された信号電力割り当ては、次のように表記することもできる。

ＳＵ ＰＭＩに対するＭＵ−ＳＮＲは、多くの場合一般的に、MU-SNR(v₀)=f(v₀,H,P,K_Total,r) と表記することができる。一実施形態において、ＭＵ−ＳＮＲは以下の式で定義される。

ここで、numRXは、ＵＥの受信アンテナの数を表す。

ＭＭＳＥ受信機の場合、

と書くことができる。

ＭＲＣ受信機の場合は、

と書くことができる。

ＰＭＩは既に利用可能であることから、ＭＵ−ＳＮＲ計算の更なる複雑性は、ＳＵ−ＳＮＲ計算の１６分の１程度である。例えば、前に計算された

を使用して、ＳＵ−ＳＮＲの計算から得られた中間の結果を利用することによって、この複雑性をさらに低減することができる。

r＝0.5の場合には、共分散行列は、以下の式で求められる。

そして、ＭＵ−ＳＮＲは、MU-SNR(v₀)=f(v₀,H,P,K_Total,r=0.5)となる。

r＝1/N_Tの場合には、共分散行列は、以下の式で求められる。

そして、ＭＵ−ＳＮＲは、MU-SNR(v₀)=f(v₀,H,P,K_Total, r=1/N_T)となる。

上記のフィードバックスキームのシミュレーション結果の例は、上記した米国仮出願61/４１１，８４５号明細書に記載されている。ある実施形態では、基地局２８は、スケジューリングプロセスに、報告されたＭＵ−ＣＱＩを使用する。一実施形態において、基地局は、報告されたＭＣＳからＭＵ−ＳＮＲを推定すると同時に、スケジュールされた空間層の実施愛の数を修正する。例えば、２つのＵＥを組にする場合、基地局は、SNR=SNR(MU CQI)/2rとしてＳＮＲを推定する。ここで、SNR(MU CQI)は、報告されたＭＵ ＣＱＩに対応するＳＮＲを表す。

ある実施形態において、上記の数４の式は、相互に直交し、ＵＥが要求するＳＵプリコーディングベクトル（ＳＵ ＰＭＩ）に対しても直交する干渉プリコーディングベクトルのセットの陽的表現で置き換えることができる。例えば、８ＴＸコードブックにおけるＳＵの階層１のプリコーディングベクトルの陽的表現は、次のように表される。

ここで、

である。

uに直交する７つの相互直交ベクトルのセットは、以下の式で与えられる。

３ＧＰＰ規格で規定されている８ＴＸコードブックの表記毎の、干渉プリコーディング行列に対する実際の指数の例は、以下で記載する。

上記の数４の式では、ＵＥによって仮定される様々な層に対する信号電力割り当ては、rに依存する。一実施形態において、r=0.5 であるとする。この条件の場合、８個の層に対する電力割り当ては、[P/2,P/14,P/14,P/14,P/14,P/14,P/14,P/14]となる。個々で、第１項は、ＵＥ宛ての層に対応し、その他の項は、干渉層に対応する。

ある実施形態では、例えば、ＵＥをテストする目的で、干渉プリコーディングベクトルのより単純なセットが規定される。テストの例では、基地局は、ＣＱＩを計算する間にＵＥが仮定する正確な配列を使用して送信を行う前提とする。この場合、上記の数４、数１１及び数１２の式で規定されるＭＵ ＣＱＩから、テスト機器は、数１２の式のセットSにおける７つのプリコーディングベクトルを使用して、７つのその他の仮想ＵＥへと送信を行うと考えられる。しかしながら、ＬＴＥリリース１０では、最大で空間的に多重化された４つのＵＥまでしか、送信をサポートしていない。したがって、ＭＵ ＣＱＩの定義を修正することが望ましく、テスト機器の送信が、ＭＵ ＣＱＩ計算において、ＵＥが行った仮定に適合するようにすることが望ましい。

ＭＵ ＣＱＩの定義を修正した例では、正規直交基底が、４つの直交ＰＭＩの低減されたセットによって置き換えられる。低減されたセットの２つの例が、以下に記載される。

これらの低減されたセットに対する、電力割り当ては、[P/2,P/6,P/6] となる。３ＧＰＰ規格で規定されている８ＴＸコードブックの表記毎の、このセットにおける干渉プリコーディング行列に対する実際の指数の例は、以下で記載する。

３ＧＰＰ規格で規定されている８ＴＸコードブックによれば、数１２におけるプリコーディングベクトルのセットSは、コードブックにおける干渉ＰＭＩのセットで表現することができる。Ｗ１コードブック及びＷ２コードブックに対応する信号ＰＭＩ（ＳＵ ＣＱＩ／ＰＭＩからの）の指数を、(i₀,j₀)と表記する。j₀=4d₀+p₀とし、ここで、d₀は０から３の範囲であるＤＦＴの選択された指数を表し、p₀は、０から３の範囲の位相選択の指数を表す。指数i₀及びj₀は、０から１５の範囲である。７つの干渉ＰＭＩの指数は、次のように表記できる。

数１３の式のセットS1における３層ＭＵ ＣＱＩの場合、干渉ＰＭＩの指数の例は、次のようになる。

数１４の式のセットS2における３層ＭＵ ＣＱＩの場合、干渉ＰＭＩの指数の例は、次のようになる。

別の実施形態では、大きさｋのあらゆるサブセットを、数１５の式で与えられるセット及び最適化から演繹的に推定することができる。このような実施形態の場合の電力割り当ては、[P/2,P/(2k),…,P/(2k)]となる。この電力割り当ても、次のように一般化することができる。[Pr,(1-r)P/k,…,(1-r)P/k]

上記の指数のセットは、Ｗ１コードブックにおける重複が存在することから、一意的ではないかもしれない。i₀及びd₀の値を修正することにより、同じプリコーディングベクトルを与える別のＰＭＩの指数を得ることが可能である。例えば、d₀＞1の場合、(i₀+1) mod 16、d₀-2、p₀に対応するプリコーディングベクトルは、i0、d0、p0で表されるプリコーディングベクトルと同じである。d₀＜2の場合、(i₀-1) mod 16、(d₀+2)、p₀に対応するプリコーディングベクトルは、i₀、d₀、p₀で表されるプリコーディングベクトルと同じである。

別の実施形態において、ＭＵ ＳＮＲの計算にＵＥが考慮すべき干渉ＰＭＩの指数の例が、以下の表に示されている。指数は、ＳＵ−ＭＩＭＯにおける階数１のＰＭＩの各値に対して付与される。表２は、干渉ＰＭＩの指数の例である。

この実施形態において、信号及び干渉している層に対する電力割り当ては、[rP,(1-r)P,(1-r)P,(1-r)P]となる。別の実施形態では、干渉ＰＭＩは、表２に示されるセットのサブセットに低減することができる。例えば、各ＰＭＩは、２つの干渉ＰＭＩを有することができる。これらの実施形態では、電力割り当ては、[P/3,P/3,P/3]、又は、[P/2,P/4,P/4]であってもよく、より一般的には、[rP,(1-r)P/2,(1-r)P/2]である。さらに、表２は、１つのＰＭＩに対して１つの干渉ＰＭＩにまで低減することができる。このような実施形態では、電力割り当ては、一般的に、[P/2,P/2]となる。

上記の実施形態は、例示のために記載されており、本発明は、本明細書の上記の記載に特に限定されない。本発明の範囲は、上記の様々な構成の組み合わせ及びサブコンビネーションの両方を含み、また、当業者が上記の説明を読んで想到する従来の技術では開示されていない変形例及び改良についても本発明の範囲に含まれる。本願に参照によって組み込まれた文献は、本願を構成する要素の一部として考えられ卯が、参照によって組み込まれた文献に定義された言葉が、本明細書において明示的又は非明示的に定義された言葉と矛盾する場合には、本明細書に記載された定義のみを考慮する。

Claims (20)

1. 携帯通信端末宛ての少なくとも１つの送信を含む複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号を、通信チャネルを介して、前記端末で受信する段階と、
   受信された前記信号に基づいて、前記端末において、マルチユーザー信号対雑音比（ＭＵ−ＳＮＲ）を推定する段階と、
   前記端末から、前記通信チャネルを示し前記ＭＵ−ＳＮＲに基づくフィードバックを送信する段階と
   を備え、
   前記ＭＵ−ＳＮＲは、前記端末宛ての前記送信と前記信号の残りの成分との間の電力比を表し、前記信号の残りの成分は、１以上のその他の端末宛ての１以上の送信を含むと仮定される方法。
2. 前記ＭＵ−ＳＮＲを推定する段階は、
   前記端末宛ての前記送信をプリコーディングするために前記端末が要求するプリコーディングベクトルと直交するプリコーディングベクトルをそれぞれ使用して、前記１以上のその他の端末宛ての前記１以上の送信がプリコードされるという仮定の下、前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階を有する請求項１に記載の方法。
3. 前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階は、
   前記直交するプリコーディングベクトルの複数の候補の間で、前記ＭＵ−ＳＮＲを平均化する段階を含む請求項２に記載の方法。
4. 前記ＭＩＭＯ信号は、Ｎ_Ｔ個の送信アンテナを使用して基地局から送信され、
   前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階は、前記直交するプリコーディングベクトルのＮ_Ｔ−１個の候補について前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階を有する請求項２に記載の方法。
5. 前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する段階は、前記１以上のその他の端末宛ての前記１以上の送信に、電力レベルをそれぞれ割り当てる段階を有し、前記電力レベルのうちの少なくとも２つは、互いに異なっている請求項２に記載の方法。
6. シングルユーザー信号対雑音比（ＳＵ−ＳＮＲ）を推定する段階を備え、
   前記ＳＵ−ＳＮＲは、前記信号が前記端末宛てのみであるとの仮定の下で計算され、
   前記フィードバックを送信する段階は、
   前記ＳＵ−ＳＮＲに基づく第１フィードバック及び前記ＭＵ−ＳＮＲに基づく第２フィードバックを送信する段階を有する請求項１に記載の方法。
7. 前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックを送信する段階は、
   前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックのうちの一方を、前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックのうちの他方に対して差分的にエンコードされているフォーマットで送信する段階を含む請求項６に記載の方法。
8. 前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックを送信する段階は、互いに独立してエンコードされた前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックを送信する段階を含む請求項６に記載の方法。
9. 前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックを送信する段階は、
   第１更新レートで前記第１フィードバックを送信する段階と、
   前記第１更新レートとは異なる第２更新レートで前記第２フィードバックを送信する段階とを含む請求項６に記載の方法。
10. 前記通信フィードバックは、階数１のチャネル品質情報（ＣＱＩ）及び階数２のＣＱＩからなる群から選択される少なくとも１つのフィードバックの種類を含む請求項１に記載の方法。
11. 受信機宛ての少なくとも１つの送信を含む複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号を、通信チャネルを介して受信する前記受信機と、
    受信された前記信号に基づいて、マルチユーザー信号対雑音比（ＭＵ−ＳＮＲ）を推定し、前記通信チャネルを示し前記ＭＵ−ＳＮＲに基づくフィードバックを計算するプロセッサと、
    前記フィードバックを送信する送信機と
    を備え、
    前記ＭＵ−ＳＮＲは、前記受信機宛ての前記送信と前記信号の残りの成分との間の電力比を表し、前記信号の前記残りの成分は、１以上のその他の受信機宛ての１以上の送信を含むと仮定される装置。
12. 前記プロセッサは、前記受信機宛ての前記送信をプリコーディングするためのプリコーディングベクトルと直交するプリコーディングベクトルをそれぞれ使用して、前記１以上のその他の受信機宛ての前記１以上の送信がプリコードされるという仮定の下、前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する請求項１１に記載の装置。
13. 前記プロセッサは、前記直交するプリコーディングベクトルの複数の候補の間で、前記ＭＵ−ＳＮＲを平均化する請求項１２に記載の装置。
14. 前記ＭＩＭＯ信号は、Ｎ_Ｔ個の送信アンテナを使用して基地局から送信され、
    前記プロセッサは、前記直交するプリコーディングベクトルのＮ_Ｔ−１個の候補について前記ＭＵ−ＳＮＲを計算する請求項１２に記載の装置。
15. 前記プロセッサは、シングルユーザー信号対雑音比（ＳＵ−ＳＮＲ）を推定し、
    前記ＳＵ−ＳＮＲは、前記信号が前記受信機宛てのみであるとの仮定の下で計算され、
    前記プロセッサは、前記ＳＵ−ＳＮＲに基づく第１フィードバック及び前記ＭＵ−ＳＮＲに基づく第２フィードバックを計算する請求項１１に記載の装置。
16. 前記プロセッサは、前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックのうちの一方を、前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックのうちの他方に対して差分的にエンコードされているフォーマットで計算する請求項１５に記載の装置。
17. 前記プロセッサは、エンコードされた前記第１フィードバック及び前記第２フィードバックを互いに独立してエンコードする請求項１５に記載の装置。
18. 前記通信フィードバックは、階数１のチャネル品質情報（ＣＱＩ）及び階数２のＣＱＩからなる群から選択される少なくとも１つのフィードバックの種類を含む請求項１１に記載の装置。
19. 請求項１１に記載の装置を備える携帯通信端末。
20. 携帯通信端末における信号を処理するチップセットであって、請求項１１に記載の装置を備えるチップセット。

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