JP2013505671A - 無線ネットワークチャネルに対応するプリコーディングマトリクスを特定する方法および無線ネットワークにおける無線ネットワークチャネルのキャパシティを近似する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
また、以下の式が成り立つ。
規格で定められているコードブックを利用し、当該コードブックからプリコーディングマトリクスを効果的に選択する方法を提供するべく尽力する。このタスクはサブキャリアによって実行されるので、マトリクス選択のアルゴリズムは、性能を良好に保ちつつも、簡潔である必要があり、可能な限り演算の数を少なくする必要がある。所与のコードブックからプリコーディングマトリクスを選択する方法の1つに、数個のメトリックまたはその他の選択基準に基づき、コードブック内の全てのマトリクスを対象として網羅的な検索を実行する方法がある。以下の説明では、本発明の実施形態に係るメトリックを説明する。
IEEEの802.16e規格および802.16m規格によると、帯域(802.16e規格では論理帯域と呼ばれ、802.16m規格ではサブバンドと呼ばれ、例えば、72個の連続したサブキャリアに相当する)毎にフィードバックされるプリコーディングマトリクスインデックスは1つのみである。このため、加入者(受信機)は、帯域全体に最適なプリコーディングマトリクスを1つ選択する必要がある。帯域毎にプリコーディングマトリクスを選択する方法は幾つか考えられるが、そのうち1つの方法として、帯域全体について平均キャパシティメトリックまたはキャパシティメトリック合計値を算出する方法がある。(同様に、他のメトリック(必ずしもキャパシティではなくてよい)を帯域全体にわたって平均化することもできる。)しかし、全てのサブキャリアおよび全てのマトリクスについてメトリックを算出するのは、演算負荷が大きい。この演算負荷を小さくする方法の1つとして、周波数デシメーションで、N個のサブキャリア毎にメトリックを算出する方法がある(尚、Mが帯域サイズの場合に、N≦Mである)。周波数デシメーションを用いる場合、N個のサブキャリアから成るサブキャリア群のサブキャリアのうち1つから任意のチャネルマトリクスを取り出す。一例を挙げると、中央サブキャリアのチャネルマトリクスを取り出すとしてよい。
1.選択基準については、対応するメトリックを選択する。
2.コードブックに含まれるプリコーディングマトリクス毎に、
a.N個のサブキャリア毎に(1≦N≦M)、対応するチャネルマトリクスでメトリックを算出し、
b.帯域全体にわたってメトリックの合計値/平均値を算出する。
3.その後、メトリック合計値を最大化するプリコーディングマトリクスを選択する。
1.選択基準については、対応するメトリックを選択する。
2.N個のサブキャリア毎にチャネルマトリクスを平均化する(N≦M)。
3.コードブックに含まれるプリコーディングマトリクス毎に、
a.N個のサブキャリア毎に(1<N≦M)、対応する平均チャネルマトリクスでメトリックを算出し、
b.帯域全体にわたってメトリックの合計値/平均値を算出する。
4.その後、メトリック合計値を最大化するプリコーディングマトリクスを選択する。
プリコーディングマトリクスのランク(つまり、ストリーム数)および送信帯域を選択する目的で利用可能な方法としては複数の方法がある。(所与のコードブックについて)単純な方法では、プリコーディングマトリクスを選択する際に用いられたメトリック(例えば、キャパシティメトリック)を、全ての帯域およびランクにわたって比較する。この方法の欠点は、コードブックに含まれる全てのマトリクスを全ての関連するランクについて走査しなければならず、最適なマトリクスについてメトリックを特定しなければならないので、非常に複雑な点である。準最適な方法では、コードブックに含まれる全てのマトリクスの走査は必要なく、コードブックの量子化を行うことなく最適なプリコーディングマトリクスでのキャパシティを用いて、コードブックのうち最適なプリコーディングマトリクスでのキャパシティを近似する。(この方法は、ランクおよびマトリクスを一緒に選択する代わりに、最初に1つの基準に基づいてランクを選択した後にマトリクスを選択するので、準最適と呼ばれる。)近似するために他のメトリックを用いてもコードブックのうち最適なマトリクスに到達することが可能である。コードブックを利用することなくプリコーディングの解を求める場合は、チャネルマトリクスの特異値分解(SVD)を利用する。このため、ランク適応化の基準は、SVDに基づくプリコーディングを仮定すると、ストリーム数が異なる場合のキャパシティ間の比較結果である。
例えば、複数の帯域に適切な1つのプリコーディングマトリクスを算出する場合(「多帯域プリコーディングマトリクスインデックス」)、任意のサブチャネルに適切な広帯域プリコーディングマトリクスを算出する場合、長時間平均に適切な長時間プリコーディングマトリクスを算出する場合等に、複数のチャネルインスタンスについての算出要求が発生する。本発明の実施形態に係るアルゴリズムは、以下の方法で、複数のインスタンスにわたってメトリックの累算結果が増加した(例えば、最大値)マトリクスを選択する。
1.(コードブックサイズに応じて)Nコードワードのメトリックのバッファを利用
2.コードブックに含まれるプリコーディングマトリクス毎に、
a.チャネルインスタンス(例えば、帯域)毎に、プリコーディングマトリクスのメトリックを算出(一帯域プリコーディングマトリクスと同様の方法で)
b.各プリコーディングマトリクスのメトリックをバッファ内のメトリックに累算(つまり、コードワードiのメトリックをエントリiに加算)多帯域プリコーディングマトリクスでは、加算は複数の帯域にわたって行われ(例えば、同じ時間フレーム内の複数の異なる周波数帯域)、長時間プリコーディングマトリクスでは、加算は複数のフレームにわたって行われる(例えば、複数の時間フレーム)。
3.所望(「最良」)の累算メトリックに応じてプリコーディングマトリクスを選択する。
802.16eではMIMOのCINRはMIMOキャパシティに基づいて決まるので、キャパシティ値を用いてCINRを報告すると上述した。実際には、WiMAX規格では、最大尤度(ML)受信機が実装されているMIMO対応移動局がキャパシティに基づいた平均CINR報告をサポートすることを要件としているか、または、今後要件とするであろう。例えば、移動局は、以下の計算によってAVG_CINRdBを報告する。
この方法を発展させたものでは、1以上の所定領域についてCregion(d,y|H)を算出して、全ての所定領域についてCregion(d,y|H)を平均化して、C(d,y|H)を求める。
Claims (18)
- 無線ネットワークチャネルに対応するプリコーディングマトリクスを特定する方法であって、
識別マトリクスを含むキャパシティメトリックを特定する段階と、
前記識別マトリクスを無視する近似メトリックを用いて前記キャパシティメトリックを近似する段階と、
メモリデバイスに格納されているマトリクスコードブック内の全てのマトリクスを対象として、前記近似メトリックを用いて検索を行って、前記無線ネットワークチャネルのキャパシティを高める特定のプリコーディングマトリクスであって、対応するマトリクスインデックスを持つ特定のプリコーディングマトリクスを特定する段階と、
前記マトリクスインデックスを前記無線ネットワークチャネルで送信する段階と
を備える方法。 - 無線ネットワークチャネルに対応するプリコーディングマトリクスを特定する方法であって、
最小二乗平均誤差デコーダからデコーダ誤差エネルギー項を含む対角行列を構築する段階と、
最小二乗平均誤差メトリックを構築するべく前記最小二乗平均誤差デコーダとの間のリンクのキャパシティを算出する段階と、
前記最小二乗平均誤差メトリックを用いて、メモリデバイスに格納されているマトリクスコードブック内の全てのマトリクスを対象として検索を行って、前記無線ネットワークチャネルのキャパシティを高める特定のプリコーディングマトリクスであって、対応するマトリクスインデックスを持つ特定のプリコーディングマトリクスを特定する段階と、
前記マトリクスインデックスを前記無線ネットワークチャネルで送信する段階と
を備える方法。 - 無線ネットワークにおいて無線ネットワークチャネルのキャパシティを近似する方法であって、
複数のパイロットトーンを受信する段階と、
それぞれが前記複数のパイロットトーンのいずれか1つに対応している複数のチャネル応答マトリクスおよび複数のノイズパワー項を、前記複数のパイロットトーンのそれぞれについて一のチャネル応答マトリクスおよび一のノイズパワー項が存在するように、推定する段階と、
トレース演算および行列式演算を前記複数のチャネル応答マトリクスのそれぞれに対して実行して、複数のトレースおよび複数の行列式を求める段階と、
前記複数のトレースの平均値、前記複数の行列式の絶対値の平均値、および、前記複数のノイズパワー項の平均値を求める段階と、
前記無線ネットワークチャネルの前記キャパシティを、前記複数のトレースの平均値、前記複数の行列式の絶対値の平均値、および、前記複数のノイズパワー項の平均値の関数として表現する段階と、
前記関数の解を求める段階と
を備える方法。 - 前記行列式演算を実行することは、pが前記複数のパイロットトーンのインデックスであり、Hが前記チャネル応答マトリクスである場合に、det(Hp)の解を求めることを含む請求項5に記載の方法。
- 前記複数のパイロットトーンのうち第1のパイロットトーンを受信する段階と、
前記複数のパイロットトーンのうち第2のパイロットトーンを受信する前に、前記第1のパイロットトーンに対応する第1のチャネル応答マトリクス、第1のノイズパワー項、第1のトレース、および、第1の行列式を推定する段階と
を備える請求項5に記載の方法。 - 前記第1のチャネル応答マトリクス、前記第1のノイズパワー項、前記第1のトレース、および、前記第1の行列式を推定した後に、メモリデバイスから前記第1のパイロットトーンを破棄する段階をさらに備える請求項11に記載の方法。
- メモリデバイスに格納され複数のプリコーディングマトリクスを含むマトリクスコードブックから、M個のサブキャリアのための一のターゲットプリコーディングマトリクスを特定する方法であって、
選択基準に対応するメトリックを選択する段階と、
Nが1より大きく、M以下である場合に、N個のサブキャリア毎にチャネルマトリクスを平均化して、L個の平均チャネルマトリクスを生成する段階と
を備え、前記方法はさらに、
前記マトリクスコードブックに含まれるプリコーディングマトリクス毎に、
前記L個の平均チャネルマトリクスのそれぞれを用いて前記メトリックを算出して、L個の平均メトリックを求める段階と、
前記M個のサブキャリアについての前記L個の平均メトリックの合計値/平均値を算出する段階と、
前記ターゲットプリコーディングマトリクスとして、前記複数のプリコーディングマトリクスから、前記メトリックの合計値/平均値を大きくする特定の1つのプリコーディングマトリクスを特定する段階と
を備える方法。 - Nは、Mに等しい請求項13に記載の方法。
- Lは、MをNで除算した結果に等しい請求項13に記載の方法。
- メモリデバイスに格納され複数のプリコーディングマトリクスを含むマトリクスコードブックから、一のターゲットプリコーディングマトリクスを、複数のチャネルインスタンスのために特定する方法であって、
前記マトリクスコードブックのサイズに応じて、Nコードワードのメトリックのバッファを用意する段階と、
前記マトリクスコードブックに含まれる各プリコーディングマトリクスについて、チャネルインスタンス毎に、前記各プリコーディングマトリクスのメトリックを算出する段階、および前記バッファ内の前記メトリックに前記各プリコーディングマトリクスの前記メトリックを累算する段階と、
前記ターゲットプリコーディングマトリクスとして、前記複数のプリコーディングマトリクスから、所望の累算メトリックを生成する特定の1つのプリコーディングマトリクスを特定する段階と
を備える方法。 - 前記各プリコーディングマトリクスのメトリックを累算する段階は、複数の帯域にわたって加算を実行する段階を有する請求項16に記載の方法。
- 前記各プリコーディングマトリクスのメトリックを累算する段階は、複数のフレームにわたって加算を実行する段階を有する請求項16に記載の方法。
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