JP2012521168A - マルチユーザ・マルチ入力マルチ出力（ｍｕ−ｍｉｍｏ）受信機のためのフィードバック及びユーザスケジューリング - Google Patents

Abstract

本願の幾つかの実施形態は、無線通信ネットワーク内の方法を提供し、当方法は、ユーザ装置（ＵＥ）によって、信号及び干渉成分を受信する工程と、ＵＥによって、干渉成分の少なくとも一部に基づいて信号をデコードする工程とを備え、干渉成分は、未知の干渉方向に伝送されたものである。その他の実施形態もまた、記載及び請求されている。
【選択図】 図３

Description

本願は、２００９年３月１６日に出願されたＵＳ仮特許願Ｎｏ．６１／１６０，５４６の優先権を主張し、もしあれば本願の記載と矛盾する部分を除いて、その内容を全体として援用するものである。

本願の実施例は、マルチユーザ・マルチ入力マルチ出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）システムに関し、特に、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムに導入される複数の受信機に関する。

ここに記載がない限り、この部分に記した方法は、本願の請求項に対する先行技術にはならず、この部分に含めることは先行技術として認めることを意図していない。

ダウンリンクマルチユーザ・マルチ入力マルチ出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）システムにおいて、通信ノード（例えばベースステーション）は、適当な空間多重化を介して、１つ以上のユーザ装置（例えば、その他の通信ノード及び／又はモバイルステーション等）に同時に仕える。従って、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、ベースステーションは、１つ以上のユーザ装置（ＵＥ）に対して通信信号を同時に送信する。

図１に、通信システム１００の概略図を示す。ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムである通信システム１００は、複数のＵＥ１２０、１３０、１４０及び１６０と無線通信をする通信ノード１０４を含む。

通信ノード１０４は、複数の送信アンテナ１０６ａ，...，１０６ｄ及び複数の受信アンテナ１０８ａ及び１０８ｂを含む。ＵＥ１２０は、複数の受信アンテナ１２６ａ及び１２６ｂ及び送信アンテナ１２８ａを含む。同様に、ＵＥ１３０は、複数の受信アンテナ１３６ａ及び１３６ｂ及び送信アンテナ１３８ａを含み、ＵＥ１４０は、複数の受信アンテナ１４６ａ及び１４６ｂ及び送信アンテナ１４８ａを含み、ＵＥ１６０は、複数の受信アンテナ１６６ａ及び１６６ｂ及び送信アンテナ１６８ａを含む。

データ信号の送信に先立ち、通信ノード１０４は、通常、複数の送信アンテナ１０６ａ，...，１０６ｄの１つ以上を介して、ＵＥ１２０，...，１６０に対してパイロット又は制御信号を送信する。通信ノード１０４から受信した信号（例えばパイロット信号）の少なくとも一部に基づいて、個々のＵＥ１２０、１３０、１４０及び／又は１６０のそれぞれは、通信ノード１０４とＵＥとの間の無線チャンネルの状態を推定する。例えば、ＵＥ１２０は、通信ノード１０４とＵＥ１２０との間の無線通信チャンネルの品質を表すチャンネル行列Ｈ_１２０を推定する。同様に、ＵＥ１３０、１４０及び１６０は、それぞれの無線通信チャンネルの品質を表すそれぞれのチャンネル行列Ｈ_１３０、Ｈ_１４０及びＨ_１６０を推定する。

通信システム１００において、通信ノード１０４及び／又は１つ以上のＵＥ１２０，...，１６０は、通常、共通のコードブックＣを格納する。それ故に、コードブックＣは、通信ノード１０４及び／又は１つ以上のＵＥ１２０，...，１６０の間で共有された、共有コードブックである。コードブックＣは、複数の候補プレコーディング行列ｃ_１，．． _，ｃ_Ｎを含む。つまり、Ｃ ＝ ｛ｃ_１，．． _，ｃ_Ｎ｝である。

推定されたそれぞれのチャンネル行列Ｈ_１２０，．．_，Ｈ_１６０の少なくとも一部に基づいて、ＵＥ１２０，...，１６０のそれぞれは、コードブックＣに格納された複数の候補プレコーディング行列からそれぞれのプレコーディング行列を選択する。例えば、ＵＥ１２０は、プレコーディング行列ｃ_２を選択してもよく、ＵＥ１３０は、プレコーディング行列ｃ_４を選択する等してもよい。

ＵＥにおけるプレコーディング行列の選択は、関連する推定されたチャンネル行列の少なくとも一部に基づく。例えば、プレコーディング行列u_１は、ＵＥ１２０において次式のように選択される。

式４に関連して後に説明するように、ｃ_ｊが選択されたプレコーディング行列である場合、（Ｈ_１２０）（ｃ_ｊ）は、ＵＥ１２０によって通信ノード１０４から受信されるデータ信号における信号電力成分を表す。このため、式１において、コードブックＣに含まれるＮ個の候補プレコーディング行列ｃ_１，．．_，ｃ_Ｎのなかから、ＵＥ１２０において選択されたプレコーディング行列ｕ_１ は、ＵＥ１２０によって通信ノード１０４から受信されるデータ信号における比較的大きい（例えば最大の）信号電力成分に関連したプレコーディング行列である。

同様に、ＵＥ１３０、ＵＥ１４０及びＵＥ１６０は、それぞれのチャンネル行列Ｈ_１３０、Ｈ_１４０及びＨ_１６０の少なくとも一部に基づいて、コードブックＣからプレコーディング行列u_２、u_３及びu_４をそれぞれ選択する。例えば、先に述べたとおり、ＵＥ１２０は、プレコーディング行列ｃ_２（すなわちu_２＝ｃ_２）を選択してもよく、ＵＥ１３０は、プレコーディング行列ｃ_４（すなわちu_３＝ｃ_４）を選択する等してもよい。

次に、ＵＥ１２０，...，１６０のそれぞれは、選択されたプレコーディング行列のそれぞれのインデックスを通信ノード１０４に対して送信する。このインデックスはまた、関連する選択したプレコーディング行列を表すので、プレコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）とも呼ぶ。つまり、ＵＥ１２０，...，１６０のそれぞれは、通信ノード１０４に対して各ＰＭＩをフィードバックする。例えば、ＵＥ１２０がプリコーディング行列ｃ_２（すなわちu_１＝ｃ_２である場合）を選択した場合、ＵＥ１２０は、プリコーディング行列ｃ_２に対応するＰＭＩを（例えば送信アンテナ１２８ａを介して）フィードバックする。

通信ノード１０４は、選択されたＰＭＩをＵＥ１２０，...，１４０のそれぞれから（例えば受信アンテナ１０８ａ及び１０８ｂの１つ以上を介して）受信し、ＵＥ１２０，...，１６０から受信されるＰＭＩを用いて（通信ノード１０４に格納された）共通コードブックＣから関連したプレコーディング行列を探す。通信ノード１０４は、後続の信号をＵＥに送信する一方で、ビーム形成のために探されたプリコーディング行列を利用する。

通信システム１００は、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムであるので、通信ノード１０４は、空間多重化を介して１つ以上のＵＥに同時に仕える。１つの例では、通信ノード１０４は、空間多重化を介して、ＵＥ１２０及びＵＥ１３０に対して同時に信号を送信する。これは、例えば、ＵＥ１２０及び１３０の選択されたプリコーディング行列u_１及びu_２のそれぞれが互いに直交する場合である。そのような場合において、ＵＥ１２０及び１３０に対して通信ノード１０４から送信される信号は次式によって与えられる。

ここで、ｘ_１及びｘ_２はそれぞれ、ＵＥ１２０及び１３０を対象とした変調シンボルであり、ｕ_１及びｕ_２はそれぞれ、ＵＥ１２０及びＵＥ１３０に対するプレコーディング行列である。

例えば、ＵＥ１２０によって（例えばＵＥ１２０の受信アンテナ１２６ａ及び１２６ｂによって）受信される信号は、次式によって与えられる。

ここで、ｎは、ＵＥ１２０の受信アンテナ１２６ａ及び／又は１２６ｂにおけるホワイトノイズであり、ｘは、通信ノード１０４によって送信される信号である（例えば式２を参照のこと）。ＵＥ１２０によって受信される信号ｙ_１２０は、更に次式のように簡略化されてもよい。

シンボルｘ_１は、ＵＥ１２０を対象としており、シンボルｘ_２は、ＵＥ１３０を対象としている。従って、項（Ｈ_１２０）（ｕ_１）（ｘ_１）は、ＵＥ１２０によって受信されるデータ信号における信号成分であり、項（Ｈ_１２０）（ｕ₂）（ｘ_２）は、ＵＥ１２０によって受信されるデータ信号における干渉成分である。

ＵＥ１２０は、すでに、プリコーディング行列ｕ_１を選択し、プリコーディング行列ｕ_１に関連したＰＭＩを通信ノード１０４に対して送信している。従って、ＵＥ１２０は、プリコーディング行列ｕ_１を認識しており（例えばＵＥ１２０に格納されたプリコーディング行列ｕ_１を有している）、このため、項（（Ｈ_１２０）（ｕ_１））は、ＵＥ１２０に対して既知である。つまり、データ信号ｙ_１２０の（（Ｈ_１２０）（ｕ_１）に関連した）信号方向は、ＵＥ１２０に対して既知である。

しかしながら、プレコーディング行列ｕ_２に関連したＰＭＩは、通信ノード１０４に対してＵＥ１３０によって（ＵＥ１２０によってではない）送信されているので、ＵＥ１２０は、プレコーディング行列ｕ_２（又はプレコーディング行列ｕ_２に関連したＰＭＩ）を認識していない。従って、データ信号ｙ_１２０の（（Ｈ_１２０）（ｕ_２）に関連した）干渉方向は、ＵＥ１２０に対して未知である。

本願の目的として、別のことを述べない限り、ＵＥの信号方向に対応したプリコーディング行列及び関連したＰＭＩは、ここでは、ＵＥに対する「信号プレコーディング行列」及び「信号ＰＭＩ」とそれぞれ呼ぶ。例えば、プレコーディング行列ｕ_１は、ＵＥ１２０に対する信号方向に関連している。従って、ＵＥ１２０に対して、プリコーディング行列ｕ_１は、ここでは信号プリコーディング行列と呼び、関連したＰＭＩは、ここでは信号ＰＭＩと呼ぶ。

本願の目的として、別のことを述べない限り、ＵＥの干渉方向に対応したプリコーディング行列及び関連したＰＭＩは、ここでは、ＵＥに対する「干渉プレコーディング行列」及び「干渉ＰＭＩ」とそれぞれ呼ぶ。例えば、プレコーディング行列ｕ_２は、ＵＥ１２０に対する干渉方向に関連している。従って、ＵＥ１２０に対して、プリコーディング行列ｕ_２は、ここでは干渉プリコーディング行列と呼び、関連したＰＭＩは、ここでは干渉ＰＭＩと呼ぶ。また、ある１つのＵＥの干渉プリコーディング行列は、別の１つのＵＥの信号プリコーディング行列である。例えば、ＵＥ１２０の干渉プレコーディング行列ｕ_２は、ＵＥ１３０の信号プリコーディング行列である。

式４を再び参照すると、ＵＥ１２０は、ＵＥ１２０によって受信されるデータ信号の信号プレコーディング行列、信号ＰＭＩ及び信号方向をそれぞれ認識している。しかしながら、ＵＥ１２０は、ＵＥ１２０の干渉プレコーディング行列、干渉ＰＭＩ及び干渉方向を認識してない。

ＵＥ１２０に対して干渉方向は未知であるので、図１の従来の通信システム１００におけるＵＥ１２０は、干渉を無視し、例えば、高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に限定される、データ検知のための最大比合成（ＭＲＣ）を実行する。多様なシステムが、最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）受信合成をＭＲＣの代わりとして使用できるように、ＵＥ１２０に対して、干渉情報（例えば干渉ＰＭＩ）をフィードフォワードすることによって、これを克服している。しかしながら、これは、オーバーヘッドを増加させ、干渉ストリームの数が１つ以上であり得る上位システムにおいては実現不可能になり得る。

多様な実施形態において、本願は、無線通信ネットワーク内の方法を提供する。当方法は、ユーザ装置（ＵＥ）によって、信号及び干渉成分を受信する工程と、ＵＥによって、干渉成分の少なくとも一部に基づいて信号をデコードする工程とを備え、干渉成分は、未知の方向に伝送されたものである。当方法は、ＵＥによって、ＵＥの望ましい行列インデックスの少なくとも一部に基づいて、干渉成分に対する考えられる複数の干渉方向を決定する工程を更に備える。

１つの実施形態においては、上記デコードする工程は、（ｉ）未知の干渉方向に対して、考えられる複数の干渉方向のうちの第１の干渉方向を割り当てる工程と、（ｉｉ）干渉成分の少なくとも一部に基づいて、信号をデコードする工程と備える。上記デコードする工程は、（ｉ）未知の干渉方向に対して、複数の干渉方向のうちの第２の干渉方向を割り当てる工程と、（ｉｉ）干渉成分の少なくとも一部に基づいて、信号をデコードする工程とを更に含んでもよい。

１つの実施形態においては、当方法は、ＵＥによって、考えられる複数の干渉方向に基づいて、推定される干渉方向を決定する工程を更に備え、推定される干渉方向は、考えられる複数の干渉方向の平均又は考えられる複数の干渉方向の加重平均であり、上記デコードする工程は、未知の干渉方向に対して推定される干渉方向を割り当てる工程と、干渉成分の少なくとも一部に基づいて、信号をデコードする工程とを含む。

１つの実施形態においては、当方法は、ＵＥによって、干渉成分に基づいて、信号をデコードする複数の確率を決定する工程を更に備え、干渉成分は、複数の干渉コンスタレーションのうちの１つを含む複合シンボルを有し、上記デコードする工程は、複数の確率のうちの最も高い確率を持つ信号をデコードする工程を含む。

別の１つの実施形態においては、上記デコードする工程は、複数の受信空間に直交する信号及び干渉成分を算定することによって、干渉成分をキャンセルする工程を含む。

以下の詳細の記載において、詳細の記載の一部を形成する添付の図面ついて述べる。図面を通して、同種の番号は、同種の部分を指定し、本願が実施され得る実施例を説明するために示される。その他の実施例が利用されてもよく、構造的変更又は論理的変更が、本願の発明範囲を逸脱しない範囲でなされてもよいことを理解されたい。従って、以下の詳細の説明は、限定的意味において解釈されるべきではなく、本発明に準じた実施例の範囲は、添付の請求項及びその等価物によって定義される。

通信システムの概略図である。 本願の多様な実施例に準じたＵＥを概略的に示す図である。 多様な実施例に準じた、干渉ＰＭＩを取得する工程を含む、信号をデコードする方法を示す図である。 本願の多様な実施例に準じた、干渉ＰＭＩを推定する工程を含む、信号をデコードする方法を示す図である。 本願の多様な実施例に準じた、干渉ＰＭＩ及び干渉信号を把握する工程を含む、信号をデコードする方法を示す図である。 本願の多様な実施例に準じた信号をデコードする別の方法を示す図である。 本願の実施例を実施するのに適したシステムの実例を示すブロック図である。

以下の詳細の記載において、詳細の記載の一部を形成する添付の図面ついて述べる。図面を通して、同種の番号は、同種の部分を指定し、本願が実施され得る実施例を説明するために示される。その他の実施例が利用されてもよく、構造的変更又は論理的変更が、本願の発明範囲を逸脱しない範囲でなされてもよい。従って、以下の詳細の説明は、限定的意味において解釈されるべきではなく、実施例の範囲は、添付の請求項及びその等価物によって定義される。

いくつかの工程は、本発明の実施例を理解する助けになるように、順に実行される複数の個別の工程として記載されてもよい。しかしながら、記載の順序は、これらの工程が順序性を有することを意味するものではない。

以下の記載では、「１つの実施例における」又は「複数の実施例における」との言い回しが用いられてもよく、これらは同一または異なる複数の実施例の一つ以上をそれぞれ参照してもよい。「ある実施例における」との言い回しが繰り返し使用される。当言い回しは、同一の実施例である場合もあるが、一般的に、同一の実施例を参照するものではない。「備える」、「有する」及び「含む」との用語は、文面で違うことを示さない限り、同様の意味を有する。

本願の実施例は、例えば、２００９年５月１３日に承認された電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１６−２００９、その補正、更新及び／又は改正（例えば、目下プレドラフト段階である８０２．１６ｍ）、第３世代移動体通信システム標準化プロジェクト（３ＧＰＰ）ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）計画、ウルトラ・モバイル・ブロードバンド（ＵＭＢ）計画（「３ＧＰＰ２」とも呼ばれる）、及び／又は、マルチセル環境を利用した無線アクセスネットワーク（例えば、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄダウンリンク／アップリンク（ＤＬ／ＵＬ）ＭＩＭＯシステム（ＬＴＥ−Ａとも呼ばれる）における協調的マルチポイント伝送／受信（ＣｏＭＰ）機構を利用した無線ネットワーク）等において発表された、マルチキャリア伝送スキームによって用いられる直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）通信を利用した無線アクセスネットワークにおいて使用されてもよい。その他の実施例においては、通信は、追加／代替通信規格及び／又は仕様に準拠してもよい。

多様な実施例においては、ＵＥは、空間的に分離された複数のＵＥからの干渉を決定、推定、或いは把握してもよく、ＭＭＳＥ受信合成を用いてもよい。ＭＭＳＥ受信合成は、その他のＵＥの干渉方向又は干渉ＰＭＩを受信することなく、空間的に分離された複数のＵＥの１つ以上によって用いられてもよい。これにより、ＵＥパフォーマンスを向上することができ、リンク適合がひとたび干渉方向又は干渉ＰＭＩを考慮に入れると、全体のネットワークパフォーマンスの向上をまた引き出し得る。本開示においては、全ての時間周波数ビンにわたって同一のプレコーディングベクトルを含む単一の干渉ＵＥを参照して議論され、そこではノイズ項は、空間的にホワイトであるが、それには限定されない。当業者であれば，その他の多様な状況に対して本願が適用できることは容易に理解できるであろう。

図２を参照して、多様な実施例に準じたＵＥ２２０を説明する。ＵＥ２２０は、複数の受信アンテナ２２６ａ及び２２６ｂと１つ以上の送信アンテナ２２８ａを含む。また、ＵＥ２２０は、受信データ信号処理ユニット２１８及び干渉決定ユニット２３０を含む。多様な実施例において、これらの複数のユニットの１つ以上は、単一のユニットを形成すべく結合されてもよく、及び／又は、これらの複数のユニットの少なくとも幾つかの１つ以上の要素が共通であっても又は共有されていてもよい。

多様な実施例において、干渉決定ユニット２３０は、受信信号内の干渉成分の方向を推定すべく、受信信号内の干渉成分の方向を決定すべく、干渉成分に基づいて信号をデコードするいくつかの確率を決定すべく、及び／又は、干渉をキャンセルするためにいくつかのアルゴリズムを実行すべく構成される。例えば、以下に更に説明するように、干渉決定ユニット２３０は、受信信号の干渉成分を効果的に推定、決定又は把握する１つ以上の方法を実行することができ、その結果、最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）受信合成を使用することができる。

多様な実施例においては、受信信号データ処理ユニット２１８は、デコーダ等の１つ以上の構成要素を含む。受信信号データ処理ユニット２１８は、１つ以上のアンテナと結合し、干渉成分の少なくとも一部に基づいて、受信信号をデコードするように構成される。例えば、干渉成分の未知の干渉方向を推定又は取得することができる。推定又は取得された干渉方向に基づいて、受信信号データ処理ユニット２１８は、ＭＭＳＥ受信合成を用いて信号をデコードする。

図３に、多様な実施例に準じた、未知の干渉ＰＭＩ又は干渉方向を取得することによって信号をデコードする方法３００を示す。先に述べたとおり、ＭＵ−ＭＯＭＯシステムにおいては、通信ノードは通常、空間的に別個な複数のＵＥに対して同時に信号を送る。従って、受信した信号のそれぞれに対して、考えられる複数の干渉方向からなる集合が存在する。ＵＥは、考えられる干渉シナリオのそれぞれに対して、パケットをデコードしようと試みることによって、この集合のなかから適切な干渉方向を決定してもよい。このため、ＵＥは、干渉ＵＥの干渉ＰＭＩが伝えられることなしに、ＭＭＳＥ受信合成を用いてもよい。この点について、図３を参照して更に詳しく説明する。

図３を参照すると、３０４において、ＵＥ２２０は、未知の干渉方向を持つ干渉成分及び信号を受信する。つまり、ＵＥ２２０は、通信ノードから干渉ＵＥのＰＭＩの信号が送られなくてもよい。３０８において、干渉決定ユニット２３０は、干渉成分に対する考えられる複数の干渉方向を決定する。この決定は、数多くの方法で行なうことができる。例えば、干渉決定ユニット２３０は、ＵＥ２２０のＰＭＩの少なくとも一部に基づいて、考えられる複数の干渉方向を決定してもよい。ＵＥ２２０は、自身のＰＭＩを自覚しているので、ＵＥ２２０は、考えられる複数の干渉方向からなる完全な集合を決定することができる。

３１２において、干渉決定ユニット２３０は、干渉成分の未知の干渉方向に対して、考えられる複数の干渉方向のうちの１つの干渉方向を割り当てる。次に、３１６において、受信信号データ処理ユニット２３０は、割り当てられた干渉方向を持つ干渉成分の少なくとも一部に基づいて信号をデコードすることを試みる。３２０において、ＵＥ２２０が、ＭＭＳＥ受信合成を用いて信号をデコードすることができる場合には、３２８において当手法は終了し、次のパケットを待つ。しかしながら、３２０において、ＵＥ２２０が、パケットをデコードすることができない場合には、ＵＥ２２０は、３２４において、過去に決定した考えられる複数の干渉方向の集合から、それ以上の考えられる複数の干渉方向が存在するかどうかを決定する。

全ての考えられる干渉方向が尽きた場合には、３２８において当手法は終了する。ブロック３２８に続いて、ＵＥ２２０は、通信ノードからパケットの再送信を要求する。あるいは、ＵＥ２２０は、次のパケットを待つ。３２４に戻って、それ以上の考えられる複数の干渉方向が得られる場合には、干渉決定ユニット２１８は、３２６において、未知の干渉方向に対して、考えられる複数の干渉方向のうちの別の１つの干渉方向を割り当て、３１６において、干渉成分の少なくとも一部に基づいて信号をデコードすることを再び試みる。当手法は、全ての考えられる干渉方向が試みられるまで続く。これは、干渉が含まれないシナリオを含んでもよい。

１つの例として、スロットにつき最大２人のスケジュールユーザを有する４×２ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムを考える。対象となるＵＥ、例えばＵＥ２２０が、プレコーディング行列ｃ_１を使用している場合、干渉ＰＭＩの考えられる集合は、

である。この結果、ＵＥ２２０は、考えられる干渉ＰＭＩのそれぞれに対して、ＭＭＳＥ受信合成を用いることができる。パケットがデコードされた場合、アルゴリズムは終了する。パケットがデコードされず、全ての考えられるＰＭＩが試みられた場合、ＵＥ２２０は、再送信を要求してもよい。

図４を参照して、干渉ＰＭＩ又は干渉方向を推定する工程を含む、信号をデコードする方法を多様な実施例に準じて説明する。先に述べたとおり、ＵＥ２２０は、自身のＰＭＩを認識している。この結果、ＵＥ２２０はまた、別のＵＥに対して同時に送信される別の信号に対して、いくつかの考えられる干渉方向を決定してもよい。１つの実施例においては、ＵＥ２２０の干渉決定ユニット２１８は、いくつかの考えられる干渉方向を平均化する。この平均化は、受信信号の情報なしで行なわれる。より正確に言えば、この平均化は、考えられる全ての干渉方向の単なる平均であってもよい。

あるいは、干渉決定ユニット２１８は、受信信号に基づいて、いくつかの干渉方向に対する１つ以上の確率を決定する。確率が与えられた考えられる全ての干渉方向を用いて、ＵＥ２２０の干渉決定ユニット２１８は、考えられる干渉方向の加重平均を実行する。次に、この加重平均は、信号をデコードするために、受信信号データ処理ユニット２３０によって用いられることができる。

図４のフロー図を参照して、当手法をより明確に説明する。４０４において、ＵＥ２２０は、信号及び干渉成分を受信する。４０８において、ＵＥ２２０の干渉決定ユニット２１８は、干渉成分に対する考えられる複数の干渉方向を決定する。この決定は、例えばＵＥ２２０のＰＭＩに基づいたアルゴリズムを含む数多くのやり方で達成されてもよい。先に述べたとおり、自身のＰＭＩを認識しているＵＥ２２０は、空間的に分離した複数の干渉ＵＥの考えられる複数の干渉方向を決定してもよい。

考えられる複数の干渉ＰＭＩ又は干渉方向の集合を決定した後で、４１２において、ＵＥ２２０は、考えられる複数の干渉方向に基づいて、１つの推定される干渉方向を決定する。これは、先に説明したとおり、１つの推定される干渉方向を導き出す目的で、考えられる複数の干渉方向を平均化する工程を含んでもよく、あるいは、考えられる複数の干渉方向の加重平均を実行する工程を含んでもよい。

いくつかの考えられる方向に対する確率を決定することなしに、考えられる干渉方向を平均化する１つの例として、ＭＭＳＥ受信合成は次式として算出できる。

ここで、Ｈは２×４チャンネルであり、Ｎ_０はノイズ分散である。ノイズ分散は、空間的にホワイトであってもよい。干渉共分散行列の算出において、共同スケジュールユーザが存在しない場合がまた考慮されてもよい。

１つの実施例によると、加重平均を実行する上で、干渉決定ユニット２１８は、受信信号に基づいて、それぞれの干渉方向の確率を割り当てる。例えば、

が、複数の受信サンプルを条件として干渉ＰＭＩ又は干渉方向がｉである確率であるとすると、ＭＭＳＥ合成は、次式に従って取得することができる。

図４に戻って、４１６において、干渉決定ユニット２１８は、信号処理のために、未知の干渉方向に対して推定される干渉方向を割り当てる。多様な実施例において、この工程は、平均又は加重平均を割り当てる工程を含む。４２０において、受信信号データ処理ユニット２３０は、干渉成分に基づいて、例えばＭＭＳＥ受信合成を用いて、信号をデコードする。

図５を参照して、干渉ＰＭＩ及び干渉信号を把握する工程を含む、信号をデコードする方法を多様な実施例に準じて説明する。図３及び図４に関連して説明したとおり、ＵＥ２２０は、干渉成分の干渉ＰＭＩ又は干渉方向を決定又は推定することを試みる。図５において、干渉決定ユニット２１８は、干渉方向と一緒に、干渉ＵＥに送信されるシンボルをまた考慮してもよい。例えば、干渉決定ユニット２１８は、全ての方向及びシンボルＳ_２のコンスタレーションを把握してもよい。これらのコンスタレーションは、以下には限定されないが、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭを含む。干渉決定ユニット２１８は、全ての確率に対してデコードの最大尤度を決定することを試みる。

図５を参照すると、５０４において、ＵＥは信号及び干渉成分を受信する。干渉成分は、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムに準じた空間的に別個のＵＥに送信された複合シンボルを含む。シンボルは、送信されたデータを表す信号であってもよい。受信した信号及び干渉成分に基づいて、ＵＥは、干渉成分に基づく信号をデコードする複数の確率を決定する。干渉成分の考えられる全ての方向及びコンスタレーションを考慮してもよい。いくつかのアルゴリズムに関連して、この決定について以下に説明するが、本願の範囲を逸脱しない範囲において、その他のアルゴリズム及び最適化が用いられてもよい。

先に述べたとおり、チャンネルがゆっくり変化すると仮定すれば、ＵＥ２２０は、受信した複数のサンプルから干渉の統計を決定することができ、経験データに最も近く適合する干渉シナリオを見つけ出すことができる。ＬＴＥの１つのサブフレームに対応する関連観察期間、例えば１ミリ秒にわたって固定であるｕ_ｊを含む次式によって表されるように、時間周期Ｔの特定の周波数ビンにおいて、ＵＥの受信サンプルがｋである場合を考える。

が、円形対称性ガウスランダムベクトルと仮定すると、干渉プレコーディングベクトルを条件として受信ベクトルｙ_ｋ（ｔ）の確率密度は、次式のように定義できる。

ここで、

は、ユーザｉのコンスタレーションシンボルを示し、

は、

のアプリオリ確率を示す。ここで、典型例では、ユーザシンボルは統計的に独立であると仮定する。ここで、全体の時間窓ｔ＝１，...， Ｔにわたる観測データをＹ_ｋで示すと、

となり、ｎ_ｋ(ｔ)及びｘ_ｉ(ｔ)は独立であり、時間ｔにわたって一様に分布していると仮定すると、次式を得ることができる。

Ｕ_ｊ(ｊ≠ｋ)の最尤推定値は、式（９）を最大化するｕ_ｊｓを見出すことにある。５１２において、最尤推定値を用いて、デコーダは信号をデコードしてもよい。

多様な実施例において、上記の最尤推定値に関連した複雑性を減少する目的で、代替手段又は最適化が用いられてもよい。例えば、高ＳＮＲ条件においてのみ、真のシンボルは、式（９）の対数関数内の指数総和に対して無視できない項を与える。

のコンスタレーション値

を示すことにより、高ＳＮＲにおける最尤推定値は、次式を満たすｕ_ｊｓを見出すことに帰着する。

ここで、

は、{ｕ_ｊ}の考えられる値を含む集合を示し、ゼロベクトルは除外して、ｕ_ｋを固定値として、２つのエントリが同一であることはない。干渉が無い場合を表すために、考えられる集合はまた、干渉ＰＶＩがゼロベクトルになることを考慮に入れる。多様な実施例において、式１０はまた、以下の最小二重問題を集合的に最小化するｕ_ｊｓを見出すことに相当する。

多様な実施例において、チャンネルは観察窓にわたって固定されていると仮定することが合理的である。例えば、低ドップラーシナリオにおいては、Ｈ_ｋ(ｔ)をＨ_ｋに置き換えることによって、これは、しばしば推定量

によって置き換えられが、式１１を更に簡略化することができる。

他の実施例においては、受信機において送信されるシンボル、例えばパイロット信号、は既知であり得るが、送信されるシンボルの大部分は未知であり、このため式１１において使用することができない。最尤推定値の更なる近似は、

を、ある推定値

に置き換えることであってもよい。項

は多くの方法で生成されてもよい。１つの実施例においては、

を生成するために、ＵＥは、ＭＭＳＥ受信機に式５を適用してもよい。別の実施例においては、

を生成するために、ＭＭＳＥ受信機に対して式６を用いてもよい。別の実施例においては、

を生成するために、式１０が用いられてもよい。本願の範囲を逸脱しない範囲において、その他のアルゴリズムがまた用いられてもよい。

式１１を上記順守で単純化すると以下の式が得られる。

既定のｕ_１，・・・，ｕ_ｋに対して

は、最小二乗解から取得することができる。

この結果、最尤推定手順は、考えられる全ての組み合わせｕ_ｊｓ(ｊ ≠ ｋ)を試みること、式（１３）を用いて未知のシンボルを解くこと、及び、式（１２）を最小化するｕ_ｊｓの集合を見出すことを意味する。多様な実施例においては、式（１３）は、その複雑性は同様であるがより正確で強固な推定を提供し、しばしばＭＭＳＥ等化によって置き換えられることができるゼロフォーシング等化であってもよい。

干渉成分のいくつかの確率にわたってデコーディングの最大尤度を決定するための上記のアルゴリズムはまた、異なるシナリオに適するように適応させることができる。例えば、１つの実施例においては、信号伝達を介して受信機端においてｕ_ｋは既値であると仮定する。この結果、ｕ_ｋの情報は、全ての最尤推定式において想定され、最適化プロセスの一部とはならない。ｕ_ｋが未知の場合、最大尤度導出は、最適化プロセスにｕ_ｋを含んでもよい。

別の実施例においては、ｙ_ｋは、特定の周波数ビンに対する受信信号ベクトルであると仮定する。この仮定は、プレコーディングベクトルが固定であると知られている全ての周波数ビンを含むようｙ_ｋ(ｔ)を増大することによって、プレコーディングが、いくつかのビン、例えばＬＴＥにおいて１２ビン以上、にわたって固定であるシナリオに対して拡張されてもよく、ＵＥは、「仮想」ユーザの適当数Ｎ_ｂｉｎｓにわたってＵ_ｉｓが固定であると制約するとき、ユーザ数をＫＮ_ｂｉｎｓまで広げてもよく、多様な最大化工程を実行してもよい。

別の実施例においては、ｉ番目のユーザのコンスタレーション、例えばＬＴＥ Ｒｅｌ．８が受信機に対して未知であり、その他のユーザ信号は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭであってもよい。そのような実施例においては、ＵＥは、全ての考えられるコンスタレーションの和集合として

を定義してもよい。

別の実施例においては、ＵＥは、受信したサンプルから干渉共分散行列を推定してもよく、データ復調のために、ＭＭＳＥ受信合成に対して干渉共分散行列を直接使用してもよい。式（７）の信号モデルに対して、受信信号のサンプル共分散は次式として算出することができる。

次に、干渉共分散の推定値は、次式として取得することができる。

ここで、Ｐ_ｋはＵＥｋに対する平均送信電力である。この共分散行列は、次式に示すように、ＭＭＳＥ受信合成を取得するために直接使用することができる。

複数の干渉シナリオのそれぞれに対応する干渉共分散行列

をまた決定することもでき、それを経験的共分散行列

と比較することによって、最も起こり得るシナリオを選択することができる。平均二乗誤差は、当比較に用いることができる行列の１つである。

ここで、Ｑ［｛ｕ_ｊ｝］は、シナリオ｛ｕ_ｊ｝に対応する共分散行列を表し、｜｜^＊｜｜_Ｆはフロベニウスノルムを表す。

概して、ＵＥは、コンスタレーションシンボルが最初に推定され、次に、干渉プレコーディングベクトルを推定するために、推定されたシンボルが用いられる反復アルゴリズムを考慮してもよい。例えば、

をシンボルに対する推定値と仮定しよう。次に、受信信号は、次のモデルに従うと仮定する。

ｕ_ｊｓに対する推定値を決定することができる。干渉ＰＶＩに対する推定値が完全であると仮定すると、新たなシンボル推定値が取得される。この反復は、所定回数又は収束がある間続けることができる。Ｋ＝２の場合、ＵＥは、ユーザシンボルの推定値に基づいて、干渉方向の最尤推定値に対する閉形式解を取得することができる。Ｋ＝２の場合のＵＥ１における干渉方向は、次式として取得することができる。

上記推定において最も起こり得る干渉ベクトルに対しての決定は、一般的に、最尤推定値に通じる。式（１８）で考慮されたシナリオに対して、干渉共分散の推定値をまた、次のように直接取得することができる。

近似値

が有効であるか、又は、エルゴード平均を使用できるほどサンプル数が十分に大きいシナリオの場合、ｘ_１に対する最尤推定値が分かれば、干渉共分散行列の推定値を取得することができる。ここで、その共分散が上記推定値に最も近く適合する干渉ベクトルがｕ₂として選択され、シンボル復調のためにＭＭＳＥ受信合成に対して使用される。

ここで図６を参照して、多様な実施例に準じた、信号をデコードする別の方法を説明する。通信システムにおいて送信されるストリーム総数が、ＵＥにおける受信アンテナ数より小さい場合、ＵＥは、複数の受信空間に直交する信号及び干渉成分を算定することによって、干渉をキャンセルする。ゼロエネルギーをもたらす算定、又は、ノイズが多い場合には、最小エネルギーをもたらす算定は、実際の伝送シナリオに相当する。

フロー図を参照すると、６０４において、ＵＥは、信号及び干渉成分を受信する。６０８において、ＵＥは、複数の受信空間に直交する信号及び干渉成分を算定することによって干渉成分をキャンセルし、どの算定が最小のエネルギーをもたらすかを決定する。

１つの例として、ユーザにつき１つのストリームを有し、ユーザが２人の場合を考える。ノイズが無い場合には、受信信号（信号と干渉成分の加算）の次元はわずか２である。受信機が３つ以上のアンテナを有している場合、ＵＥは、Ｈｃ_１及びHｃ_２、ｉ＝ ２， ３， ４に対応する受信空間に直交する受信信号を算定することができる。この算定は、ｕ_２ ＝ ｃ_ｉの場合のみゼロエネルギーをもたらす。６１２において、ＵＥによって既知の伝送シナリオを用いて、信号をデコードしてもよい。

図７は、本願の実施例を実施するのに適したシステム７００のブロック図の一例である。図示したとおり、システム７００は、１つ以上のプロセッサ又はプロセッサコア７０２、及びシステムメモリ７０４を含む。請求項を含み、本願において、「プロセッサ」及び「プロセッサコア」の用語は、文面で明確に別のことを要求していない限り、同様の意味を有すると解釈してもよい。また、システム７００は、複数の大容量記憶デバイス７０６（例えば、ディスケット、ハードドライブ及びコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）等）、複数の入力／出力デバイス７０８（例えば、視覚的具現をもたらすためのディスプレイ、キーボード及びカーソルコントロール等）、及び複数の通信インターフェース７１０（例えば、ネットワークインターフェースカード及びモデム等）を含む。図７の構成要素は、１つ以上のバスを表すシステムバス７１２を介して互いに結合されてもよい。複数のバスの場合には、それらは１つ以上のバスブリッジによってブリッジされてもよい（不図示）。

１つの実施例においては、システムメモリ７０４及び大容量記憶デバイス７０６は、先に記した機能の全て又は一部を実行するプログラミング命令のワーキングコピー及びパーマネントコピー、ここでは集合的に７２２として示す、を格納するために利用されてもよい。命令７２２は、プロセッサ７０２によってサポートされるアセンブラ命令であってもよく、Ｃ言語又はその他の適したハイレベルプログラミング言語等のハイレベル言語からコンパイルすることができる命令であってもよい。

１つの実施例においては、プログラミング命令のパーマネントコピーは、工場又は現場において永久記録媒体７０６、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）等の配布メディア（不図示）に格納されてもよく、又は、（配布サーバ（不図示）からの）通信インターフェース７１０を介して永久記録媒体７０６に格納されてもよい。つまり、命令７２２を有する１つ以上の配布メディアは、命令７２２を配布するため及び多様なコンピュータデバイスをプログラムするために利用されてもよい。

多様な実施例においては、システム７００は、図１又は図２のＵＥ２２０、...２６０の１つ（例えばＵＥ２２０）として機能してもよい。これらの実施例において、システム７００は、１つ以上の送信アンテナ及び／又は受信アンテナ（例えば、送信アンテナ２２６ａ、...２２６ｄ及び／又は受信アンテナ２２８ａ）を含んでもよく、また、これらに結合されてもよい。送信アンテナ及び受信アンテナを介して、システム７００は、通信ノード２０４と通信（望ましい干渉ＰＭＩのフィードバック、データ信号の受信等）する。

本願の実施例において、製品（不図示）は、ここに記した１つ以上の方法を実行してもよい。例えば、多様な実施例において、製品は、コンピュータ読み出しメディア等の記録メディア、及び、当該記録メディアに格納された複数のプログラミング命令を備えてもよく、先に記した１つ以上の方法を実行するためにコンピュータデバイスをプログラムするのに適したものであってもよい。

ここまで、特定の実施例を説明及び記載してきたが、多種多様な代替及び／又は等価実施が、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、ここに説明及び記載した特定の実施例の代わりとされてもよい。本発明は、添付の請求項の文言上又は均等論上の範囲内に含まれる全ての方法、装置及び製品を含む。本願は、ここに記した実施例の適応又は変更を含むことを意図している。従って、本発明は、請求項及びその等価物によってのみ限定されることを明らかに意図する。

Claims (20)

1. ユーザ装置（ＵＥ）によって、信号、及び未知の干渉方向に伝送された干渉成分を受信する工程と、
   前記ＵＥによって、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて前記信号をデコードする工程と
   を備える方法。
2. 前記ＵＥによって、前記ＵＥの望ましい行列インデックスの少なくとも一部に基づいて、前記干渉成分に対する考えられる複数の干渉方向を決定する工程を更に備える請求項１に記載の方法。
3. 前記デコードする工程は、（ｉ）前記未知の干渉方向に対して、前記考えられる複数の干渉方向のうちの第１の干渉方向を割り当てる工程と、（ｉｉ）前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程とを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記デコードする工程は、（ｉ）前記未知の干渉方向に対して、前記考えられる複数の干渉方向のうちの第２の干渉方向を割り当てる工程と、（ｉｉ）前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程とを更に含み、
   前記第２の干渉方向を割り当てる工程は、未知の干渉方向に対して割り当てられた前記第１の干渉方向におけるデコードの失敗に応じたものである請求項３に記載の方法。
5. 前記ＵＥによって、前記考えられる複数の干渉方向に基づいて、推定される干渉方向を決定する工程を更に備え、
   前記推定される干渉方向は、前記考えられる複数の干渉方向の平均であり、
   前記デコードする工程は、前記未知の干渉方向に対して前記推定される干渉方向を割り当てる工程と、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程とを含む請求項２に記載の方法。
6. 前記ＵＥによって、前記複数の干渉方向に基づいて、推定される干渉方向を決定する工程を更に備え、
   前記推定される干渉方向は、前記考えられる複数の干渉方向の加重平均であり、
   前記デコードする工程は、前記未知の干渉方向に対して前記推定される干渉方向を割り当てる工程と、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程とを含む請求項２に記載の方法。
7. 前記ＵＥによって、前記干渉成分に基づいて、前記信号をデコードする複数の確率を決定する工程を更に備え、
   前記干渉成分は、複数の干渉コンスタレーションのうちの１つを含む複合シンボルを有し、
   前記デコードする工程は、前記複数の確率のうちの最も高い確率を持つ前記信号をデコードする工程を含む請求項１に記載の方法。
8. 前記デコードする工程は、複数の受信空間に直交する前記信号及び前記干渉成分を算定することによって、前記干渉成分をキャンセルする工程を含む請求項１に記載の方法。
9. コンピュータ読み出し可能命令を格納したコンピュータ読み出し可能メディアを備える製品であって、
   前記コンピュータ読み出し可能命令がコンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
   信号、及び未知の干渉方向に伝送された干渉成分を受信する工程と、
   前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程と
   を実行させる製品。
10. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記ＵＥの望ましい行列インデックスの少なくとも一部に基づいて、前記干渉成分に対する考えられる複数の干渉方向を決定する工程を更に実行させる請求項９に記載の製品。
11. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記未知の干渉方向に対して、前記考えられる複数の干渉方向のうちの第１の干渉方向を割り当てる工程と、
    前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程と
    を更に実行させる請求項１０に記載の製品。
12. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記未知の干渉方向に対して割り当てられた前記第１の干渉方向における前記信号のデコードの前記コンピュータデバイスによる失敗に応じて、前記未知の干渉方向に対して、前記考えられる複数の干渉方向のうちの第２の干渉方向を割り当てる工程と、
    前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて、前記信号をデコードする工程と
    を更に実行させる請求項１０に記載の製品。
13. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記考えられる複数の干渉方向に基づいて、推定される干渉方向を決定する工程と、
    前記未知の干渉方向に対して前記推定される干渉方向を割り当てることにより、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて前記信号をデコードする工程と
    を更に実行させ、
    前記推定される干渉方向は、前記考えられる複数の干渉方向の平均である請求項１０に記載の製品。
14. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記考えられる複数の干渉方向に基づいて、推定される干渉方向を決定する工程と、
    前記未知の干渉方向に対して前記推定される干渉方向を割り当てることにより、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて前記信号をデコードする工程と
    を更に実行させ、
    前記推定される干渉方向は、前記考えられる複数の干渉方向の加重平均である請求項１０に記載の製品。
15. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    前記干渉成分に基づいて、前記信号をデコードする複数の確率を決定する工程と、
    前記複数の確率のうちの最も高い確率を持つ前記信号をデコードする工程と
    を更に実行させ、
    前記干渉成分は、複数の干渉コンスタレーションのうちの１つを含む複合シンボルを有する、請求項９に記載の製品。
16. 前記コンピュータ読み出し可能命令が前記コンピュータデバイスによって実行された場合に前記コンピュータデバイスに、
    複数の受信空間に直交する前記信号及び前記干渉成分を算定することによって、前記干渉成分をキャンセルする工程を更に実行させる請求項９に記載の製品。
17. 信号及び干渉成分を受信する１つ以上のアンテナと、
    前記１つ以上のアンテナに結合された受信信号データ処理ユニットと
    を備え、
    前記干渉成分は、未知の干渉方向に伝送されたものであり、
    前記デコーダは、前記干渉成分の少なくとも一部に基づいて前記信号をデコードするモバイルステーション。
18. 前記受信信号データ処理ユニットに結合された干渉方向選択ユニットを更に備え、
    前記干渉方向選択ユニットは、前記干渉成分の方向を推定する請求項１７に記載のモバイルステーション。
19. 前記デコーダに結合された干渉方向選択ユニットを更に備え、
    前記干渉方向選択ユニットは、前記未知の干渉方向を決定する請求項１７に記載のモバイルステーション。
20. 前記受信信号データ処理ユニットは、最小二乗平均誤差受信合成を用いて前記信号をデコードする請求項１７に記載のモバイルステーション。

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