JP2013507054A - エア・インターフェース経由でのプリコーディング・コードブックの伝送 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、エア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを伝送するためのシステムを含む。システムは、少なくとも１つのアンテナを介して１組のインジケータを第２の局に信号で送るように構成された第１の局を含み、プリコーディング・コードブックは、信号で送られたインジケータの組に基づいて第２の局で得られる。インジケータの組は、プリコーディング・コードブックより少ない情報を含む。

Description

ワイヤレス通信システムの基地局は、基地局に関連する地理的な領域、すなわちセル内のユーザにワイヤレス接続を提供する。基地局とユーザのそれぞれとの間のワイヤレス通信リンクは、一般的には、基地局からモバイル装置に情報を伝送するための１つまたは複数のダウンリンク（または順方向）チャネルと、モバイル装置から基地局に情報を伝送するための１つまたは複数のアップリンク（または逆方向）チャネルとを含む。基地局および、必要に応じてユーザ端末が複数のアンテナを含む場合、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）技術を使用することができる。たとえば、複数のアンテナを含む基地局は、同時に、かつ同じ周波数帯で、複数の独立した個別の信号を複数のユーザに伝送することができる。ＭＩＭＯ技術は、基地局で利用できるアンテナの数にほぼ比例して、ワイヤレス通信システムのスペクトル効率を増加させることができる。

１つのアンテナではなく複数のアンテナを使用することで、追加的な空間的に複数の次元が通信システムに加えられることはよく知られている。ＭＩＭＯシステムで複数のアンテナの空間的次元を利用する方法の１つは、基地局で複数のアンテナの個々のアンテナのそれぞれを経由して信号を伝送する前に、複素重みを信号に掛けることである。複素重みはベクトルで配列され、複素重みのベクトルは行列を形成する。特定の応用シナリオで定義された１組の行列をコードブックと呼ぶ。応用シナリオは、最適なコードブックに影響を及ぼす様々なパラメータに関係する。そのようなパラメータは、たとえば、間隔および偏波などアンテナ構成パラメータ、および移動体速度および散乱環境など無線チャネルを特徴づけるパラメータを含む。基地局から伝送される前に信号に実行される操作は、プリコーディングと呼ばれる。コードブックは、たとえば、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭＡＸ）およびウルトラ・モバイル・ブロードバンド（ＵＭＢ）に加えて、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）のＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）のバージョン１（「リリース８」）など、現在の移動無線標準の必須部分を形成している。適切なコードブックの選択は効果的なシナリオの関数であり、時間の経過とともに変動することがある。効果的なシナリオは、アンテナ構成および無線環境など様々なパラメータの関数であり、移動無線環境においては時間の経過とともに変化する。結果として、最適なコードブックも時間の関数である。

現実世界のシナリオで遭遇する様々なシナリオ（アンテナ構成および電波の伝播チャネルの状態）に対処するために、コードブックは変更または修正する必要がある場合がある。そのため、すべての種類のチャネルおよびアンテナのシナリオに対処するために、基地局によってプリコーディングに使用されたコードブックをモバイル端末がダウンロードする可能性は、様々な用途に対して提案されている。３ＧＰＰ２で開発されたウルトラ・モバイル・ブロードバンド標準は、ダウンロード可能なコードブックを含む。しかし、そのようなダウンロードが達成される信号手順は扱いにくい。たとえば、コードブックをダウンロードする従来の方法は、コードブックのすべての行列のすべての要素の複素数を伝送しなければならない。

本発明は、エア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを伝送するためのシステムに関する。システムは、少なくとも１つのアンテナを介して１組のインジケータを第２の局に信号で送るように構成された第１の局を含み、プリコーディング・コードブックは、信号で送られたインジケータの組に基づいて第２の局で得られる。インジケータの組は、プリコーディング・コードブックより少ない情報を含む。第１の局は基地局でもよく、第２の局はユーザ装置でもよく、または、その逆でもよい。

一実施形態では、鏡映変換に基づいて第２の局でコードワードの第２の組を得られるように、インジケータの組は、コードワードの第１の組を含む。

他の実施形態では、インジケータの組は、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットを含み、サブセットの各複素要素は、事前定義された大きさまたは位相を持っている。

他の実施形態では、インジケータの組は、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットを含み、サブセットの複素要素は互いに依存している。少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを含むことができる。たとえば、複数のアンテナの第１のアンテナは、第１のアンテナ重みを割り当てられ、次のアンテナは第２の重みを割り当てられる。第２の重みは、第１のアンテナ重みおよび前のアンテナのアンテナ重みの関数である。関数は積、または第２の重みおよび第１の重みの比率が、第１の重みおよび前のアンテナ重みの比率と等しいような関係でもよい。

他の実施形態では、インジケータの組は、複数のアンテナの１つのための基本位相（ｂａｓｉｃ ｐｈａｓｅ）、および複数のアンテナの他のアンテナのためのオフセット位相（ｏｆｆｓｅｔ ｐｈａｓｅ）を含む。

他の実施形態では、プリコーディング・コードブックは階層型コードブックであり、インジケータの組は、階層のレベルを示すインジケータ、および示されたレベルを含む行列のうちの行列の１組を含む。たとえば、複数のアンテナは線形配列または円形配列でもよい。また、第１のコードブックへのインジケータと少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータとの間の合成操作に基づいて階層型コードブックを得ることができるように、インジケータの組は、第１のコードブックへのインジケータ、および少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータを含むことができる。

また、本発明の実施形態は、第１の局からエア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを受信するためのシステムを含む。システムは、第１の局から第２の局で受信された１組のインジケータに基づいて、プリコーディング・コードブックを得るように構成された第２の局を含むことができる。インジケータの組は、プリコーディング・コードブックより少ない情報を含んでいる。

一実施形態では、第２の局は、鏡映変換に基づいて、コードワードの第１の組であるインジケータの組からコードワードの第２の組を得る。

他の実施形態では、第２の局は、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットであるインジケータの組からプリコーディング・コードブックを得て、サブセットの各複素要素は、事前定義された大きさまたは位相分解能を持つ。

他の実施形態では、第２の局は、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットであるインジケータの組からプリコーディング・コードブックを得て、サブセットの複素要素は互いに依存している。

他の実施形態では、プリコーディング・コードブックは階層型コードブックであり、第２の局は、階層のレベルを示すインジケータであるインジケータの組、および示されたレベルを含む行列のうちの行列の１組から階層型コードブックを得る。また、インジケータの組は、第１のコードブックへのインジケータおよび少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータを含み、第２の局は、第１のコードブックへのインジケータと少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータとの間の合成操作に基づいて階層型コードブックを得る。

また、本発明の実施形態は、第１の局からエア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを伝送する方法を含む。方法は、１組のインジケータを第１の局から少なくとも１つのアンテナを介して第２の局へ信号で送ることを含み、プリコーディング・コードブックは、信号で送られたインジケータの組に基づいて第２の局で得られる。インジケータの組は、プリコーディング・コードブックより少ない情報を含んでいる。

また、本発明の例示的実施形態は、第１の局からエア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを受信する方法を含む。方法は、第１の局から第２の局で受信された１組のインジケータに基づいて、プリコーディング・コードブックを第２の局で得ることを含む。インジケータの組は、プリコーディング・コードブックより少ない情報を含んでいる。

一実施形態では、得るステップは、鏡映変換に基づいて、コードワードの第１の組であるインジケータの組からコードワードの第２の組を得ることを含む。

他の実施形態では、得るステップは、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットであるインジケータの組からプリコーディング・コードブックを得ることを含み、サブセットの各複素要素は、事前定義された大きさまたは位相分解能を持つ。

他の実施形態では、得るステップは、プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットであるインジケータの組からプリコーディング・コードブックを得ることを含み、サブセットの複素要素は互いに依存している。

他の実施形態では、プリコーディング・コードブックは階層型のコードブックであり、得るステップは、階層のレベルを示すインジケータ、および示されたレベルを含む行列のうちの行列の１組であるインジケータの組から、階層型コードブックを得ることを含む。また、インジケータの組は、第１のコードブックへのインジケータおよび少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータを含むことができ、得るステップは、第１コードブックへのインジケータと少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータとの間の合成操作に基づいて階層型コードブックを得る。

例示的実施形態は、本明細書に下述した詳細な説明、および添付の図面からより完全に理解されるだろう。図面において、同様の要素は同様の参照番号で表され、これらは例としてのみ提供されるものであり、本発明を限定するものではない。

本発明の例示的実施形態によるワイヤレス通信システムを示す図である。 本発明の実施形態による鏡映変換に基づいて圧縮されたコードブックの例を示す図である。 本発明の実施形態によるアンテナの線形配列を示す図である。 本発明の実施形態による等しい大きさを持つ符号を特色とするＱＰＳＫシステムの例を示す図である。 本発明の実施形態による６４ＱＡＭシステムを示す図である。 本発明の実施形態による複素重みを用いるアンテナの線形配列を示す図である。 本発明による階層型コードブックの実施形態を示す図である。

次に本発明の様々な実施形態について、本発明の一部の実施形態を示す添付の図面を参照してより完全に記述する。図の記述全体において、同じ番号は同じ要素を参照する。

本明細書で使用する場合、内容から明白に示されていない限り、単数形の「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、および「ｔｈｅ（前記／その）」は、複数形も含むことを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という用語は、本明細書で使用する場合、記述した機能、整数、ステップ、操作、要素、および／またはコンポーネントの存在を示すものであり、１つまたは複数の他の機能、整数、ステップ、操作、要素、コンポーネント、および／またはそれらの群の存在や追加を排除するものではないことも理解されるだろう。

一部の代替実装では、記述した機能／行為は、図に記したのとは違う順序で発生してもよいことも注意されたい。たとえば、連続して示された２つの図は、関係する機能／行為に基づいて、実際には本質的に同時に実行することも、または、場合によっては、逆順に実行することもできる。

本発明の実施形態は、シグナリング技術を利用することによる信頼性の高い効率的なコードブックの伝送に関し、コードブック・エントリに存在する重複が減少する。その結果、基地局からユーザ装置に伝送されるコードブックを表すデータの量が減少する。

図１は、本発明の実施形態によるワイヤレス通信システム１００を示す図である。

ワイヤレス通信システム１００は、対応するエア・インターフェース１１５（たとえば１１５（１）〜１１５（ｎ））経由で１人または複数のユーザ１１０（図１には１人のみ図示）にワイヤレス接続を提供する基地局１０５を含む。しかし、本開示は、ワイヤレス接続を提供するために基地局１０５を使用するワイヤレス通信システム１００に限定されないことは当業者には自明であろう。代替的実施形態では、ワイヤレス通信システム１００は、無線基地局、基地局ルータ、ＷｉＭＡＸまたはＷｉＦｉアクセス・ポイント、アクセス・ネットワークなど、ワイヤレス接続を提供するために他の装置を使用することができる。ユーザ１１０は、利用者装置（ＥＵ）、移動局、固定またはモバイルの加入者端末、ポケット・ベル、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、またはワイヤレス環境で動作できる他の種類のユーザ装置を含むことができるが、これらに限定されない。

基地局１０５とユーザ１１０との間にアップリンクおよび／またはダウンリンクのワイヤレス通信リンクを提供するためにエア・インターフェース１１５を確立、維持、および運用するための技術は同技術分野では知られているものであり、明確にするために、本開示に関連するエア・インターフェース１１５を確立、維持、および運用する態様だけを本明細書に記述する。

基地局１０５は、エア・インターフェース１１５経由で情報を伝送および／または受信するための複数のアンテナ１２０を含む。３つのアンテナ１２０（たとえば１２０（１）、１２０（２）、１２０（ｎ_Ｔ））を図１に示しているが、基地局１０５は、特定数のアンテナ１２０に限定されないことは当業者には自明であろう。さらに、一部の実施形態では、また、ユーザ１１０は複数のアンテナを含むことができることは当業者には自明であろう。そのため、基地局１０５は、エア・インターフェース１１５の空間的に多重化されたチャネルを使用して、同時に、かつ同じ周波数帯で、複数のアンテナ１２０が複数の独立した個別の信号をユーザ１１０に伝送できるように、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）技術を使用することができる。

基地局１０５は、ユーザ１１０に関連するプリコーディング行列を使用して、各ユーザ１１０に伝送される信号を利用できるチャネルにマッピングするプリコーダー１２５を含む。プリコーディング行列は、フィードバック、たとえば各ユーザ１１０から得られるベクトル量子化フィードバックに基づいて生成される。ベクトル量子化を除く他の形式のフィードバックは、本発明の例示的実施形態の範囲に含まれる。たとえば、フィードバックは、コードワード表のエントリのインデックスを含むことができる。そのため、基地局１０５は、基地局１０５に接続された各ユーザ１１０に関連する行列Ｃｉのコードブック１３０を格納することができる。コードブック１３０は、ベクトルに配列された複素重みを含み、複素重みのベクトルは行列を形成する。特定の応用シナリオで定義された１組の行列をコードブックと呼ぶ。アップリンク・プリコーディングの場合には、ユーザ１１０はプリコーダー１２５も含むことができる。そのような場合には、ユーザ１１０は、プリコーディング行列を使用して、基地局１０５に伝送される信号を利用できるチャネルにマッピングできる。

以下に示す表１は、４つのエントリを持つ２つのアンテナのコードブックの例を示している。その結果、下述するコードブックは、４つのプリコーディング・ベクトル（または「コードワード」）を含む。パラメータ

は、たとえば、λ／２要素が２つのアンテナ間に間隔を開けている場合に、方向として解釈することができる。

コードワードのそれぞれは、ｗ_１およびｗ_２という少なくとも２つの重みを含むことができる。この例では、ｗ_１は、ビーム・インデックスのそれぞれに対して１の値を持つ。ｗ_２の値は、アンテナの要素間隔に依存している。また、コードワードのそれぞれは、重みｗ_１およびｗ_２に関連するビーム・インデックス番号を含むことができる。表１に示すコードブックの例は、説明のみを目的とするものであり、他の種類のコードブックも本発明の実施形態の範囲に含まれる。たとえば、本開示のコードブックは、任意の数の重みおよび／または各重みに関連する値を包含する。

図１を参照すると、コードブックのダウンロードの前にプリコーディング技術を使用できるように、システムは、通信リンクのユーザ１１０および基地局１０５の両方で知られている事前に定義された固定コードブックを用いて始動することができる。その後、ユーザが、伝送されたコードブックに基づいてフィードバック情報を最初に生成し、次に、伝送されたコードブック１３０のエントリを用いてプリコードされた信号を受信するために、基地局１０５は、コードブック１３０をエア・インターフェース経由で各ユーザ１１０に伝送する。たとえば、ユーザ１１０は、選択されたコードブックおよび／またはコードワードを表すフィードバック・ビットを基地局１０５に伝送し、基地局１０５は、ユーザ１１０およびシステム１００の他のユーザからのフィードバックに基づいて決定されるプリコーディング行列を使用してユーザ１１０に情報を伝送する。基地局１０５は、各ユーザ１１０に関連するコードワードおよび／またはコードブックを更新するために、各ユーザ１１０によって提供される追加のフィードバックを使用することができる。

しかし、コードブック１３０の組を伝送する前に、基地局１０５は、ユーザ１１０に効率的に伝送するためにコードブックを圧縮する。同様に、ユーザ１１０は、基地局１０５に伝送するためにコードブックを圧縮することができる。基地局１０５は、コードブック全体を一意に得ることができる１組のインジケータを信号で送る。インジケータの組は、コードブック全体の情報より少ない情報を含んでいる。その結果、シグナリングの量は、コードブック全体の明確なシグナリングと比較して本質的に減少する。本発明の実施形態に従って、プリコーディング・コードブックのための異なる種類の圧縮について以下に記述する。

図２は、本発明の実施形態に従って鏡映変換に基づいて圧縮されたコードブック１３０の例を示す図である。たとえば、図２は４つのコードワードを示しており、各コードワードはエントリ・インデックス番号に関連している。各コードワードは、重みベクトルを含む複数の重み（または要素）を含む。たとえば、エントリ・インデックス１に関連するコードワードは、重みベクトルＷ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、およびＷ１３を含む。

この実施形態によると、図１の基地局１０５は、複数のアンテナ１２０を介して、コードブック１３０のコードワードの第１の組をユーザ１１０に信号で送る。コードワードの第１の組は、コードブック１３０の一部だけを表している。コードワードの第２の組は、コードワードの第１の組を鏡映することによりユーザ１１０で取得される。その結果、基地局１０５は、コードブック１３０の一部のみを伝送し、コードブック１３０全体は、鏡映による変換に基づいてユーザ１１０で取得することができる。これについて、以下に説明する。

たとえば、コードブック１３０は、コードワードの第１の組およびコードワードの第２の組に分離することができる。コードワードの総数がＫに等しい場合、コードブック１３０のコードワードは２組のＫ／２コードワードに分割することができ、各半分は、それぞれ第１および第２の組に関連する。コードワードの第２の組は、複数のアンテナ１２０に関連する対称性に基づいて、コードワードの第１組の「鏡映」として割り当てられる。または、その反対の場合もある。これについては、図３に関して説明する。図２の例では、エントリ・インデックス３および４に関連する重みベクトルは、エントリ・インデックス１および２に関連する重みベクトルの「鏡映」として割り当てられる。この例では、基地局１０５は、エントリ・インデックス１および２に関連するコードワードの第１の組を信号で送り、ユーザ１１０は、エントリ・インデックス１および２に関連するコードワードを受信し、鏡映による変換に基づいて、エントリ・インデックス３および４に関連するコードワードの第２の組を取得する。これについては、以下に説明する。

ユーザ１１０がエントリ・インデックス１および２に関連するコードワードを受信した後に、ユーザ１１０は、コードワードの第１の組の要素を逆にすることにより、これらのコードワードを鏡映する。たとえば、エントリ・インデックス１に関連する重みベクトルは、重みＷ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３を含む。ユーザ１１０は、エントリ・インデックス４に関連するコードワードである、Ｗ１３、Ｗ１２、Ｗ１１、およびＷ１０を取得するために、「Ｗ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３」の要素を反転することによって、エントリ・インデックス４に関連するコードワードを取得する。同じ操作は、エントリ・インデックス３に関連するコードワードを取得するために、エントリ・インデックス２に関連するコードワードで実行される。その結果、基地局１０５は、１組のインジケータを伝送し、これは全コードブック１３０全体の約半分を表し、ユーザ１１０は、上記の鏡映による変換に基づいて他方の半分を取得することができる。また、この鏡映変換は、全体的なコードブック行列の対称性を利用することができ、これはエルミートの性質でもよく、共役転置（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）に等しい。たとえば。

図３は、本発明の実施形態に従ってアンテナの線形配列を示す図である。アンテナの線形配列は、アンテナ１２０（１）、アンテナ１２０（２）、アンテナ１２０（３）、およびアンテナ１２０（４）という複数のアンテナ１２０を含み、各アンテナは距離ｄだけ離れている。複数のアンテナ１２０は、上記のようにＭＩＭＯシステムで使用することができる。複数のアンテナ１２０のそれぞれは、プリコーダー１２５でプリコーディングするときに使用されるアンテナ重みを含む。コードブック１３０のコードワードは、複数のアンテナ１２０のアンテナ重みに基づいている。アンテナ１２０（１）およびアンテナ１２０（２）は、アンテナ１２０（４）およびアンテナ１２０（３）と対称的である可能性があるため、アンテナ１２０（３）および１２０（４）のアンテナ重みは、アンテナ１２０（２）および１２０（１）の鏡映の可能性がある。これらの対称性は、コードブック１３０をユーザ１１０に効率的に伝送するために利用される。本発明の実施形態は、アンテナの線形配列のみに限定されるものではなく、たとえば、アンテナの円形配列または交差偏波されたアンテナなど対称的な特徴を示す他の種類のアンテナ配置を包含することができる。

本発明の他の実施形態によると、基地局１０５は、コードブック１３０の複素要素のサブセットを信号で送り、サブセット内の複素要素のそれぞれは、特定の事前に定義された大きさおよび／または位相を持つ。たとえば、基地局１０５は、コードブック全体を一意に得られる１組のインジケータを信号で送る。インジケータの組は、コードブック全体の情報より少ない情報を含む。その結果、シグナリングの量は、コードブック全体の明確なシグナリングと比較して本質的に減少する。たとえば、複素要素は、直交振幅変調（ＱＡＭ）および／または位相偏移キーイング（ＰＳＫ）符号でもよい。たとえば、コードブック１３０を構成するベクトルおよび行列の個々の要素は、複素数である。たとえば、複素平面全体からの複素数はコードブックの要素として使用できるが、コードワードの要素は、アルファベット（ａｌｐｈａｂｅｔ）と呼ばれる制限された複素数の組からしばしば得られる。このアルファベットは、よく知られた変調システムに基づいている。使用されるアルファベットが有限であるため、コードブックをダウンロードするために使用される複素数の組をインデックスできる。その結果、アルファベットは高い解像度で伝送または事前に定義されるが、実際のコードブックおよびそれぞれの倍率は１組のインデックスとして伝送されるため、伝送に必要な情報の量が減る。ユーザ１１０は、復調を通じて複素要素のサブセットに基づいてコードブック１３０全体を得る。

図４は、本発明の実施形態に従って等しい大きさを有する符号を特色とする、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）システム１４０の例を示す図である。この例では、コードブック全体の個々の要素は、図４に定義されるような４つの複素数の組から得られる。その結果、コードブック１３０の各要素の伝送に、一般的に必要とされる情報の量は、２ビットだけに減らすことができる。すなわち、各複素要素は、異なる２つのビットの組み合わせで表される。２ビットは、基地局１０５から各ユーザ１１０に信号で送られる複素要素のサブセットのインデックスを表し、図４に示すように、要素のサブセットは４つの複素数を含む。

図５は、本発明の実施形態による６４ＱＡＭシステム１５０を示す図である。この例では、コードブック全体の個々の要素は、図５に定義するような６４個の複素数の組から得られる。その結果、コードブック１３０の各要素の伝送に、一般的に必要とされる情報の量は、６ビットだけに減らすことができる。６ビットの可能な各組み合わせは、基地局１０５から各ユーザ１１０に信号で送られる複素要素のサブセットを表し、図５に示すように、要素のサブセットは少なくとも６４個の複素数を含むことができる。図４および図５の圧縮技術は、ＱＰＳＫおよび６４ＱＡＭを除く他の変調形式に適用できることが理解されるであろう。

本発明の他の実施形態によると、基地局１０５は、伝送されたサブセットの要素は互いに依存している、コードブックのコードワード内の要素のサブセットを信号で送る。この依存関係に基づいて、ユーザ１１０はコードブック全体を取得することができる。たとえば、基地局１０５は、コードブック全体を一意に得ることができる１組のインジケータを信号で送る。複素要素のサブセットは、コードブック全体の情報より少ない情報を含む。この操作は、図６を参照してさらに説明する。

図６は、本発明の実施形態による複素重みを用いるアンテナの線形配列を示す図である。アンテナの線形配列は複数のアンテナ１２０を含み、距離ｄによって示されているように、複数のアンテナ１２０のそれぞれは、等しい距離だけ離れている。この実施形態によると、第１のアンテナ１２０（１）は特定のアンテナ重みを割り当てることができる。次のアンテナのそれぞれのアンテナ重みは、第１のアンテナ重みを前のアンテナの重みに（もう１度）乗算することによって得られる。図６は、複数のアンテナ１２０のそれぞれの特定のアンテナ重みを示しているが、第１のアンテナ重みの任意の種類の複素数値および残りのアンテナ重みを提供する他のアルゴリズムは、本発明の実施形態の範囲に含まれる。

図６に示すこの配置に基づいて、基地局１０５は、コードブックの要素のサブセットのみを伝送する必要がある。たとえば、図６を参照すると、基地局１０５は、アンテナ１２０（１）に関連する要素を信号で送ることができる。ユーザ１１０は、アンテナ１２０（２）〜１２０（４）に関連する他の要素を取得するために、アンテナ１２０（１）に関連する伝送された要素を適切に変更することにより、コードブック全体を取得する。

本発明の他の実施形態によると、基地局１０５は、複数のアンテナ１２０の１つに対する開始の位相を信号で送り、隣接するすべての配列要素に対する増分的な相対位相シフトを信号で送ることができる。たとえば、基地局１０５は、１つのアンテナのための基本位相、および他のアンテナのためのオフセット位相である１組のインジケータを信号で送り、そこからコードブック全体を一意に得ることができる。インジケータの組は、コードブック全体の情報より少ない情報を含む。その結果、シグナリングの量は、コードブック全体の明確なシグナリングと比較して本質的に減少する。たとえば、基部アンテナには基本位相ｐｈ１を割り当て、１次元の次のアンテナまたは追加の次元の次のアンテナ群の位相オフセットは、オフセット位相ｄｅｌｔａ＿ｐｈ２を提供することができる。基地局１０５と各ユーザ１１０との間に明確なアンテナがあらかじめ定められる。ユーザ１１０は、標準の幾何学的手順を使用して、（キャリア波長に相対的な）ビーム方向およびアンテナ間隔に基づいて、コードブック全体のプリコーディング重みを計算することができる。比較的低い角度広がりのチャネルの特別な場合には、位相シフトは、標準の幾何学的手順に従い、結果として生じるビームの方向に直接関係するように設計できる。そのため、基地局１０５から各ユーザ１１０に信号で送られるインジケータの組は、複数のアンテナの１つのための基本位相および他の複数のアンテナのための追加のオフセットを含むことができる。ユーザ１１０は、複数のアンテナの１つのための基本位相および他の複数のアンテナのための追加のオフセットに基づいてコードブック１３０全体を取得することができる。

本発明の他の実施形態によると、２００７年５月２９日に出願され、参照によって本明細書に組み込まれている米国特許出願第１１／７５４，６２４号に記述されているように、コードブック１３０は階層型コードブックでもよい。言い換えると、各ユーザ１１０に関連するコードブック１３０は、階層型コードブック１３０の一部でもよく、各コードブックは、Ｌレベルを持つ階層型コードブック１３０のレベルｌの一部であり、ここで、ｌは０以上Ｌ以下である。階層型コードブック１３０は、相対的に低いレベルの行列のそれぞれが、次に高いレベルの行列の１つに関連するように構成される。

図７は、階層型コードブック１３０の実施形態を示す図である。図７を参照すると、階層型コードブック１３０は、３つのレベルを含むことができる。図７の階層型コードブック１３０は３つのレベルを示しているが、階層型コードブック１３０は、１を超える任意の数のレベルを含むことができる。各レベルは、次に高いレベルを詳述する１組のコードブック・エントリを示す。たとえば、レベル１に関連するコードブック・エントリは、４つのコードワードを含む。レベル１に関連する各コードワードは、２ビットを含む。レベル２では、レベル１に関連する各コードワードは４つのコードワードを含む。レベル２に関連する各コードワードは、４ビットを含む。同様に、レベル３では、レベル２に関連する各コードワードは、さらに４つのコードワードを含む。レベル３に関連する各コードワードは、８ビットを含む。そのため、各レベル内では、コードブックの解像度は４の倍数で増加する。

Ｂ’＜Ｂビットは、所与のレベル内の２^Ｂ’コードワードをインデックスするために使用され、残りのＢ−Ｂ’ビットは、グループ間を横断するために使用される。Ｂは、間隔ごとのフィードバック・ビットの総数を示す。Ｂ’は、特定のレベルのビット数を示す。図７を参照すると、３レベルを持つ階層型コードブックは、合計Ｂ＝３ビットを使用してインデックスされる。Ｂ’＝２ビットは、４つのコードワードのグループ内にあるコードブックを選択し、残りの１ビットは、レベル間の１つ「上」または「下」の移行を示す。

図７を参照すると、第２のコードブック（たとえばレベル２のコードブック）は、第１のコードブック（たとえばレベル１のコードブック）からの第１のコード・ベクトルの選択に依存する。コードワード生成の機能説明は以下のとおりでもよい。

たとえば、合成操作は、格納スペースからコードワードｗ_ｂおよびｗ_ａの取得後に、ユーザ１１０のベクトルｗ_ｂとｗ_ａとの間で実行される。ベクトルｗ_ｂおよびｗ_ａは、コードブック１３０内のベクトルである。ベクトルｗ_ｂおよびｗ_ａのそれぞれは、ＣＢ_ａおよびＣＢ_ｂによって表されるコードワードをそれぞれ含む。合成操作は、要素に関する（ｅｌｅｍｅｎｔ−ｗｉｓｅ）乗算を含むことができる。要素に関する乗算では、行列は、同数の行および列を持っている必要があり、対応する要素同士が互いに乗算される。

本発明の実施形態に従って、階層型コードブック１３０は、異なる「親」コードブックから取り出されたコードワードの要素に関する積として各コードワードを定義することによって、効果的に圧縮することができる。この実施形態では、基地局１０５は、階層のレベルのインジケータおよび示されたレベルを含む行列のうちの行列の組を示す１組のインジケータを信号で送る。インジケータの組はビットマップでもよい。インジケータ、および行列の組を示すインジケータの組に基づいて、ユーザ１１０は、示されたレベルを含む行列の組を示すインジケータの組の要素に関する積に基づいて階層型コードブックの組を取得する。ビットマップとともにレベルの表示によって、コードブックを指定するコードブック・エントリのサブセットを指定する。

親レベルの任意のコードワードｗ_１∈Ｃ_１の「子」コードワードは、下記の等式１に基づいて取得することができる。

等式１：

ここで、ｗ_ｇ∈Ｇは、親コードブックＧの要素である。

Ｃ_１は、親レベル（たとえばレベル１）の４つのコードワードを示すことができ、４つの「子」コードワード（たとえばレベル２）は、要素に関する積

として取得することができ、ここで、ｗ_ｇ∈Ｇは、親コードブックＧの要素である。

階層のレベルの数が増加すると、任意の多数の行列が形成される。次に特定のレベルで行列の任意のサブセットを選択することによって、任意のコードブックを設計することができる。

たとえば、ベース・コードブックは、ユーザ１１０の場所の最も可能性が高い方向に狭い間隔を有する行列、およびユーザ１１０の信じられている場所の一方の側の外部領域において比較的より離れた間隔を有する少なくとも１つの行列を含むことができる。これにより、ユーザ１１０の移動性に対するコードブックの堅牢さを増すことができる。そのような方法に必要なシグナリングは、行列の組が選択されるべき階層型コードブックのレベルを示す１つの整数およびそのレベルの行列の数に等しい長さのビットマップからのみ構成される。

上記の実施形態は、１組のインジケータをユーザに信号で送る基地局を示しているが、本発明の実施形態は、ユーザがインジケータの組を基地局に信号で送る状況も含む。たとえば、第１の局は、１組のインジケータを第２の局に信号で送り、第２の局は、１組のインジケータを第１の局に信号で送ることができる。次に、コードブックは第１の局または第２の局で得ることができる。

本発明の実施形態の変形は、本発明の実施形態の精神および範囲から逸脱するものを見なされず、当業者に自明であるそのような変形はすべて、本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。

Claims (10)

1. エア・インターフェース経由でプリコーディング・コードブックを伝送するためのシステムであって、
   少なくとも１つのアンテナを介して１組のインジケータを第２の局に信号で送るように構成された第１の局を含み、前記プリコーディング・コードブックは、信号で送られたインジケータの前記組に基づいて第２の局で得られ、インジケータの前記組は、前記プリコーディング・コードブックより少ない情報を含むシステム。
2. 鏡映変換に基づいて前記第２の局でコードワードの第２の組を得られるように、インジケータの前記組は、コードワードの第１の組を含む請求項１に記載のシステム。
3. インジケータの前記組は、前記プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットを含み、前記サブセットの各複素要素は、事前に定義された大きさまたは位相を持つ請求項１に記載のシステム。
4. インジケータの前記組は、前記プリコーディング・コードブックの複素要素のサブセットを含み、前記サブセットの前記複素要素は互いに依存している請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを含み、前記複数のアンテナの第１のアンテナは、第１のアンテナ重みを割り当てられ、次のアンテナは第２の重みを割り当てられ、前記第２の重みは、前記第１のアンテナ重みおよび前のアンテナのアンテナ重みの関数である請求項４に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つアンテナは、複数のアンテナを含み、インジケータの前記組は、前記複数のアンテナの１つのための基本位相、および前記複数のアンテナの他のアンテナのためのオフセット位相を含む請求項１に記載のシステム。
7. 前記プリコーディング・コードブックは階層型コードブックであり、インジケータの前記組は、階層のレベルを示すインジケータ、および前記示されたレベルを含む行列のうちの行列の１組を含む請求項１に記載のシステム。
8. 前記プリコーディング・コードブックは階層型コードブックであり、第１のコードブックへのインジケータと少なくとも１つの他のコードブックへの少なくとも１つのインジケータとの間の合成操作に基づいて前記階層型コードブックを得ることができるように、インジケータの前記組は、前記第１のコードブックへの前記インジケータ、および前記少なくとも１つの他のコードブックへの前記少なくとも１つのインジケータを含む請求項１に記載のシステム。
9. 前記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを含む請求項１に記載のシステム。
10. 前記第１の局は基地局であり、前記第２の局はユーザ装置である請求項１に記載のシステム。

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