JP2012514898A - 無線ネットワークにおける差動ビームフォーミングにおいてステップサイズ適応法を利用する技術 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態は、送信ビームフォーミングに利用される方法であって、複数のフィードバックにおいて、フィードバックにつきそれぞれ異なる形状、および／またはスパン、および／またはコードワード数を有する可変の差動コードブックを利用することにより差動フィードバックを提供する段階を備える方法を開示する。
【選択図】図１

Description

無線通信を向上させることのできる送信ビームフォーミングには、周波数分割複信（ＦＤＤ）モードでビームフォーミングマトリックスをフィードバックする必要がある。フィードバックは、前のフィードバックに対する差動であってよい。差動フィードバックでは、理想的なビームフォーミングマトリックスの間の経時的な相関性が利用されることで、フィードバックオーバヘッドを低減させ、ビームフォーミングの精度を上げている。量子化コードブックを利用すると、フィードバックの差動マトリックスを量子化（quantize）することができる。これまでは、量子化コードブックは経時的に定数が利用されていたが、これは最適ではない。

このように、送信ビームフォーミングで利用される差動フィードバックの提供については、改善が強く望まれている。

本発明とみなす主題は、本明細書の最終部分で特に指摘し、明確に請求する。しかし本発明の動作構成および方法、その目的、特徴、利点は、以下の詳細な記載を添付図面とともに読むことで理解が深まる。

フィードバックにおける差動コードブックの変化を示す。 本発明の実施形態における全量子化空間およびポーラーキャップを示す。 本発明の実施形態において、差動フィードバックがそれぞれ定数および可変の差動コードブックである場合のチャネル容量の増加を示す。

記載を簡潔且つ明確にする目的から、図面に示す部材は必ずしも実寸に即して描かれていない。例えば、部材の幾つかを他の部材よりも拡大表示して明確性を期している場合がある。さらに適切と思われる箇所においては、図面間で参照番号を繰り返すことで、対応する、または類似した部材であることを示している。

以下の詳細な記載においては、数多くの特定の詳細を述べて本発明の完全な理解を促している。しかし当業者であれば、本発明がこれら特定の詳細なしに実行可能であることを理解する。また、公知の方法、プロシージャ、コンポーネント、および回路については詳細な記載を省くことで、本発明を曖昧にしないようにしている箇所もある。

そうではないと明記しない限りにおいて、「処理（processing）」「コンピューティング（computing）」「計算（calculating）」「判断／決定（determining）」「構築（establishing）」「分析（analyzing）」「チェック（checking）」といった用語を利用する説明は明細書の随所に見られるが、これらは、特にそうではないと明記していない限りにおいて、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、あるいはこれに類似した電子コンピューティングデバイスの動作および／または処理に係るものであってよく、コンピューティタのレジスタおよび／またはメモリの電子量等の物理量で表されるデータを、コンピューティングシステムのメモリ、レジスタ、または他の同様の、演算および／または処理を実行する命令を格納することのできる情報格納媒体内の物理量として同様に表される他のデータへと操作および／または変換するもののことであってよい。

本発明の実施形態はこの点に限定はされないが、本明細書で利用される「複数」という用語は、「多数」、あるいは、「２つ以上」を含む概念であってよい。本明細書の随所で利用される「複数」という用語は、２以上のコンポーネント、デバイス、エレメント、ユニット、パラメータ等を示すために利用されてよい。例えば「複数の局」とう言い回しには、２以上の局が含まれてよい。

上述したように、差動フィードバックの先行技術では、定数の差動コードブックをフィードバック全てに適用していた。例えば、図１の１００に示すように、フィードバックは、非差動コードブックを利用して、フレーム０のための初期フィードバックを行うことから始まる（１１０）。フレーム１ １２０では、フレーム０ １１０のビームフォーミングマトリックスに対する差動マトリックスを、差動コードブック（差動コードブック１）により計算および量子化する。従ってこれまでは、フレーム２ １３０、および、フレーム３ １４０からも分かるように、後続するフレームに対して同じ差動コードブックを利用していた。

しかし、これは最適ではない。本発明の実施形態では、複数のフィードバックに対して差動コードブックを可変とすることができる。実際には、フレーム間で同じ数のフィードバックビットを利用することが望ましい。同じビット数とするためには、初期フィードバックは（時間および周波数における）相関性を利用することができないので、初期フィードバックのエラーは、後続する差動フィードバックのものよりも大きくなる。大きなエラーを相殺するためには、フレーム１ １２０の差動コードブックのスパンを、後続するフレーム（フレーム２および３）の差動コードブックのものより大きくする必要がある。スパンは、任意のコードブックのポーラーキャップの角度のサイズ（size in angle）によって定量化（quantified）することができる。図２の２００が概略を示すように、リングのサイズが大きくなるほど、ポーラーキャップ２２０のサイズも大きくなる。例えばフレーム１ １２０では、ポーラーキャップ２２０のサイズは３０度であり、フレーム２ １３０では、２０度に低減しており、フレーム３ １３０では２０度に維持されていてよく、ここで角度は、中央コードワードと端部コードワードとの間で計測される。差動コードブックは、中央２２０を有するリング以外の形状を有してもよい。フィードバックごとに、差動コードブックの形状、および／または、スパン、および／または、コードワード数を変化させてもよい。

図３の３００は、差動フィードバック３２０がそれぞれ定数および可変の差動コードブックである場合のチャネル容量３１０の増加を示す。図３は、可変ポーラーキャップ３３０および定数ポーラーキャップ３４０それぞれのシミュレーション結果をそれぞれ示す。この点に限定はされないが、図３に示す本発明の実施形態では、１つの空間ストリームを送信する２つの受信アンテナおよび４つの送信アンテナを有するＭＩＭＯ構成がシミュレーションされた。例示されているチャネルモデルは、３ｋｍ／ｈの移動速度を有するｅＩＴＵである。送信アンテナ間隔（spacing）は、マルチユーザＭＩＭＯにとって望ましい１／２波長である。チャネル容量は、差動フィードバックが進むにつれて増加する。可変ポーラーキャップ容量の増加速度は、定数ポーラーキャップ容量のものよりも速く、可変ポーラーキャップを利用することにより、１−３％の性能利得を得ることができる。可変ポーラーキャップにおいてポーラーキャップのサイズは、それぞれ第１、第２、および第３の差動フィードバックについて２０、１５、および５度であるが、本発明はこの点に限定はされない。これに対して、定数ポーラーキャップにおいてポーラーキャップのサイズは常に５度であり、このＭＩＭＯチャネルの差動フィードバックの安定状態においては５度が最適なポーラーキャップのサイズである。

発明の一定の特徴について記載および例示してきたが、当業者にとっては数多くの変形例、変更例、代替例、および均等物が明らかである。添付請求項はこれら全ての変形例および変更例を本発明の真の精神として含むことを意図している。

Claims (15)

1. 送信ビームフォーミングに利用される方法であって、
   複数のフィードバックにおいて、フィードバックにつきそれぞれ異なる形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つを有する可変の差動コードブックを利用することにより差動フィードバックを提供する段階
   を備える方法。
2. フレーム間で同じ数のフィードバックビットを利用するために、最初のフレームの差動コードブックのスパンを、後続するフレームの差動コードブックのものより大きくする請求項１に記載の方法。
3. 前記スパンは、任意のコードブックのポーラーキャップの角度のサイズによって定量化される請求項１に記載の方法。
4. 前記ポーラーキャップのサイズはリング形状であり、前記リングのサイズが大きくなると、前記ポーラーキャップのサイズも大きくなる請求項３に記載の方法。
5. 前記差動コードブックはさらに、中央を有する、または中央を有しないリング以外の形状を有しており、
   前記差動コードブックの形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つは、フィードバックに応じて可変である請求項４に記載の方法。
6. 装置であって、
   無線ネットワークにおける通信に適応されるトランシーバを備え、
   前記トランシーバはさらに送信ビームフォーミングの利用に適応されており、
   前記ビームフォーミングでは、複数のフィードバックにおいて、フィードバックにつきそれぞれ異なる形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つを有する可変の差動コードブックを利用することにより差動フィードバックが利用される装置。
7. フレーム間で同じ数のフィードバックビットを利用するために、最初のフレームの差動コードブックのスパンを、後続するフレームの差動コードブックのものより大きくする請求項６に記載の装置。
8. 前記スパンは、任意のコードブックのポーラーキャップの角度のサイズによって定量化される請求項７に記載の装置。
9. 前記ポーラーキャップのサイズはリング形状であり、前記リングのサイズが大きくなると、前記ポーラーキャップのサイズも大きくなる請求項８に記載の装置。
10. 前記差動コードブックはさらに、中央を有する、または中央を有しないリング以外の形状を有しており、
    前記差動コードブックの形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つは、フィードバックに応じて可変である請求項９に記載の装置。
11. コンピュータ実行可能命令を符号化されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、アクセスされると、機械に、
    送信ビームフォーミングを利用するときに、複数のフィードバックにおいて、フィードバックにつきそれぞれ異なる形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つを有する可変の差動コードブックを利用することにより差動フィードバックを提供する処理を含む処理を実行させるコンピュータ可読媒体。
12. フレーム間で同じ数のフィードバックビットを利用するために、最初のフレームの差動コードブックのスパンを、後続するフレームの差動コードブックのものより大きくする、請求項１１に記載のコンピュータ実行可能命令を符号化されたコンピュータ可読媒体。
13. 前記スパンは、任意のコードブックのポーラーキャップの角度のサイズによって定量化される、請求項１２に記載のコンピュータ実行可能命令を符号化されたコンピュータ可読媒体。
14. 前記ポーラーキャップのサイズはリング形状であり、前記リングのサイズが大きくなると、前記ポーラーキャップのサイズも大きくなる、請求項１３に記載のコンピュータ実行可能命令を符号化されたコンピュータ可読媒体。
15. 前記差動コードブックはさらに、中央を有するリング以外の形状を有しており、
    前記差動コードブックの形状、スパン、およびコードワード数のうち少なくとも１つは、フィードバックに応じて可変である、請求項１４に記載のコンピュータ実行可能命令を符号化されたコンピュータ可読媒体。

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