JP2013524656A - 多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックおよび構築するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための方法であって、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性に基づいて、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、構築されたコードブックから符号語を選択するステップと、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするステップとを備える方法を提供する。本発明を介して、多入力多出力システムのスループットが向上させられる一方で、エンコーダ複雑度または転送負荷が低減されることが可能である。

Description

本発明は、通信の分野に関し、より具体的には、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックおよび構築するための方法および装置に関する。

従来、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザ多入力多出力）システムにおいて、特に、閉ループＭＩＭＯシステムにおいて、送信側終端が、ＰＭＩ（プリコーディング行列インデックス）に基づいて、コードブックの中で重み付けのための送信側終端自らのプリコーディング・ベクトルを見出すように、ＰＭＩの迅速なフィードバックが、一般に、要求される。

しかし、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムのパフォーマンスは、ＰＭＩフィードバックだけを使用して理想的に活用されることは可能でない。実験が、ＰＭＩフィードバックを用いた、相関行列によって支援されたＭＵ−ＭＩＭＯシステムが、ＰＭＩフィードバックだけを用いたＭＵ−ＭＩＭＯシステムより性能が優れていることを既に実証している。

量子化プロセスが、ＢＳ（基地局）がダウンリンク・サブチャネル（ユーザ機器ＵＥに至る）の相関行列を要求する、相関行列によって支援されたダウンリンクＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて利用されることが可能である。ＦＤＤ（周波数分割複信）デジタル・システムにおいて、ＵＥからＢＳに相関行列をフィードバックするように、相関行列を量子化することが必要である。相関行列フィードバックに対する所望される量子化スキームを設計するのに、オーバーヘッドと精度の両方が考慮されなければならない。精度が高いほど、システム・オーバーヘッドは大きいが、コストとしてシステムの複雑度が増大する。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において、４×４アンテナ・アレイに関する相関行列量子化アプローチが提案されており、この量子化アプローチは、量子化のために２８ビットを採用する。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける現行の相関行列量子化アプローチは、相関行列の潜在性および性能を十分に活用していない。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格

本発明の目的の１つは、従来技術における欠点を克服することができ、さらにスループットを向上させるが、誤りを減らすことができる技術的ソリューションを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための方法が、提供される。この方法は、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性に基づいて、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、構築されたコードブックから符号語を選択するステップと、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするステップとを備えることが可能である。

本発明の一実施形態によれば、構築するステップは、相関行列の要素を第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に分割するステップと、第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に関して、それぞれ、ｌビット・インデックスによって表される第１のコードブック、ｍビット・インデックスによって表される第２のコードブック、およびｎビット・インデックスによって表される第３のコードブックを構築するステップとを備え、ｌ、ｍ、およびｎ≧０である。

本発明の一実施形態によれば、第１のグループの値は、相関行列の対角要素値Ｒ_ｉｊ（正の実数である）を表し、第２のグループの値は、相関行列の非対角相関係数の大きさｒ_ｉｊ（１未満の正の実数である）を表し、さらに第３のグループの値は、相関行列の非対角相関係数の位相θ_ｉｊ（［０，２π）の範囲内の）を表し、ｉおよびｊは、それぞれ、相関行列の行のインデックス、および列のインデックスを表し、さらに相関行列の中の非対角要素Ｒ_ｉｊは、

によって表される。

本発明の一実施形態によれば、第１の相関行列は、Ｎ×Ｎのサイズを有し、Ｎは、多入力多出力システムにおける送信アンテナまたは受信アンテナの数量を表し、第１のコードブック、第２のコードブック、および第３のコードブックの中のフィードバックされるインデックスの量は、それぞれ、ｌＮビット、

ビット、および

ビットにそれぞれが対応する、Ｎ、Ｎ（Ｎ−２）／２、およびＮ（Ｎ−１）／２であり、したがって、フィードバックされる合計のビット数は、

である。

本発明の一実施形態によれば、ｌ、ｍ、およびｎの値は、以下の組合せ、｛ｌ＝０，ｍ＝０，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝１，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝０，ｎ＝４｝、および｛ｌ＝２，ｍ＝２，ｎ＝５｝のうちの１つから選択される。

本発明の一実施形態によれば、相関行列の要素が、コードブックを構築するステップより前に、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化される正規化ステップが、さらに備えられる。

本発明の一実施形態によれば、この方法は、ユーザ機器において実施される。

本発明の第２の態様によれば、多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための方法が、提供される。この方法は、第１の相関行列に関するコードブックを、第１の相関行列の共役性、およびこの相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、第１の相関行列の中の符号語のインデックスを受信するステップと、第１の相関行列に関する構築されたコードブックから対応する符号語を獲得するステップと、第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するステップとを備えることが可能である。

本発明の第３の態様によれば、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための装置が、提供される。この装置は、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性に基づいて、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュールと、構築されたコードブックから符号語を選択するように構成された選択するモジュールと、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするように構成されたフィードバック・モジュールとを備える。

本発明の第４の態様によれば、多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための装置が、提供される。この装置は、第１の相関行列に関するコードブックを、第１の相関行列の共役性、およびこの相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュールと、第１の相関行列の中の符号語のインデックスを受信するように構成された受信するモジュールと、第１の相関行列に関する構築されたコードブックから対応する符号語を獲得するように構成された獲得するモジュールと、第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するように構成された構築するモジュールとを備えることが可能である。

本発明の第５の態様によれば、受信側終端と、送信側終端とを備える多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックおよび構築する方法が、提供される。この方法は、受信側終端および送信側終端において、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、受信側終端において、構築されたコードブックからフィードバックされるべき相関行列を表す符号語を選択するステップと、相関行列の中の選択された符号語に関するインデックスを送信側終端にフィードバックするステップと、送信側終端において、相関行列の中の選択された符号語のインデックスを受信するステップと、構築されたコードブックから対応する符号語を、そのインデックスに基づいて獲得するステップと、相関行列に関して類似した相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するステップとを備える。

本発明において提供される方法および装置は、検討されている現行のダウンリンクＭＵ−ＭＩＭＯの議題と合致し、このため、これらの方法および装置は、標準化の定義のために非常に重要である。本発明の利点は、本発明が様々な状況において適用可能であり、つまり、本発明が相関行列の潜在性をほぼ完全に活用することができ、その結果、冗長なオーバーヘッドが低減されるように、汎用設計スキームであることにさらに存する。関係のある特性を考慮することにより、本発明は、より適切な量子化スキームを設計することを容易にする。

本発明の一実施形態によるＭＩＭＯ（多入力多出力）通信システムの送信側終端と受信側終端の間の信号伝送を示す全体的な概略図である。 本発明の第１の態様による一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるリンク層におけるＳＮＲ（信号対雑音比）に対するＢＬＥＲのシミュレーション結果を示す図である。 本発明の一態様による方法を示す流れ図である。 本発明の別の態様による方法を示す流れ図である。 本発明の一態様による装置を示すブロック図である。 本発明の別の態様による装置を示すブロック図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態によるＭＩＭＯ（多入力多出力）通信システムの送信側終端と受信側終端の間の信号伝送の全体的な概略図を示す。本発明の一実施形態によれば、送信側終端は、この場合、ＭＩＭＯ（多入力多出力）システムにおけるＢＳ（基地局）であることが可能である一方で、受信側終端は、ＭＩＭＯシステムにおけるＵＥ（ユーザ機器）であることが可能である。

受信側終端で、例えば、ＵＥにおいて、ＵＥが、ＭＩＭＯシステムにおけるアンテナ・アレイを表す相関行列を有することが可能である。相関行列のサイズは、Ｎ×Ｎであるものと想定され、Ｎは、多入力多出力システムにおける送信アンテナまたは受信アンテナの数量を表し、すなわち、ＭＩＭＯシステムは、Ｎ個の送信アンテナと、Ｎ個の受信アンテナとを有する。

ＵＥは、当業者には知られており、このため、本発明の本質に影響を及ぼすことを防ぐように、ここで詳細に述べることはしないチャネル測定を介して、相関行列を獲得することが可能であることに留意されたい。

本発明を、より明瞭に理解するために、式（１）により、相関行列Ｒに関する例示的な行列式を与える。

この行列は、４×４行列であり、すなわち、４つの送信アンテナと、４つの受信アンテナとを有することが分かる。この行列の中で、対角要素は、正の実数であるのに対して、非対角要素はすべて、複素数である。この行列の中の記号、「ｃｏｎｊ」は、共役を表し、例えば、ｃｏｎｊ（Ｒ_２３）は、要素Ｒ_２３の共役を表し、このため、相関行列Ｒの中の非対角要素は、対角線に関して対称である。相関行列Ｒの対称性のため、受信側終端（例えば、ＵＥ）が、相関行列の中の対角要素、および上三角の中のそれぞれの要素をフィードバックすることだけしか要求されず、送信側終端（例えば、ＢＳ）は、受信側終端における相関行列と類似した相関行列を、その獲得されたフィードバックに基づいて構築することが可能である。この場合、「類似した」とは、或る量子化誤りが存在するが、行列の全体的な構造の見地から、受信側終端における相関行列と、送信側終端における相関行列は、同一であることを意味することに留意されたい。

さらに、式（１）から、相関行列のＮ個の対角要素（式（１）において４つ）、およびＮ（Ｎ−２）／２個の非対角要素（式（１）において６つ）を送信側終端にフィードバックすることが要求されることを見て取ることができる。したがって、フィードバックするのに要求されるビット数は、行列の中のフィードバックされることが要求される要素の数と互いに関係し、このことは、後段で詳細に説明される。ここで詳細を述べることはしない相関行列の構造は、当業者には知られている。

図１を参照すると、参照符号Ｓ１およびＳ１’によって示されるとおり、本発明の一実施形態によれば、受信側終端（例えば、ＵＥ）および送信側終端（ＢＳ）において、相関行列に関するコードブックが、相関行列の共役性、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築される。そのような構築されたコードブックは、後の使用のために受信側終端および送信側終端においてあらかじめ格納され得る。

従来技術において、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において、コードブックは、非対角要素と対角要素の間の関係を考慮することなしに、相関行列の本来的な共役対称性を使用することだけによって構築される。しかし、本発明は、そのような関係を考慮することによって、本発明は、構築プロセス中に、より改良されており、したがって、本発明のフィードバック・アプローチは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において使用されるフィードバック・アプローチより効率的である。

さらに、本発明の一実施形態によれば、図２に示されるとおり、相関行列に関するコードブックを構築するステップは、相関行列の要素が第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に分割されるステップＳ１１と、第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に関して、それぞれ、ｌビット・インデックスによって表される第１のコードブック、ｍビット・インデックスによって表される第２のコードブック、およびｎビット・インデックスによって表される第３のコードブックが構築され、ｌ、ｍ、およびｎ≧０であるステップＳ１２とを備える。

比較によって説明すると、式（２）が、既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において送信側終端における相関行列の中の各要素を量子化するための式（２）を与える。
Ｒ_ｉｊ＝ａ・ｅ^{（ｊ・ｂ・２π）}，ｉ＝０，．．．Ｎ−１，ｊ＝０，．．．，Ｎ−１，ｉ≦ｊ （２）

既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において、相関行列は、それぞれ、ａおよびｂによって表される２つのグループに分割されて、量子化を待ち、このため、それぞれ、グループａおよびグループｂに関するコードブックを構築することだけしか要求されないことを見て取ることができる。さらなる詳細については、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格における具体的な規定を参照されたい。

これに対して、本発明の一実施形態によれば、図２の第１のグループの値は、相関行列の対角要素値Ｒ_ｉｊ（正の実数である）を表し、このことは、前段で説明されている。

第２のグループの値は、相関行列の非対角相関係数の大きさｒ_ｉｊ（１未満の正の実数である）を表す。

第３のグループの値は、相関行列の非対角相関係数の位相θ_ｉｊ（［０，２π）の範囲内の）を表し、ｉおよびｊは、それぞれ、相関行列の行のインデックス、および列のインデックスを表し、さらに相関行列の中の非対角要素Ｒ_ｉｊは、

によって表される。

対角相関係数の位相θ_ｉｊの範囲は、他の値、例えば、［−π，π）などであることも可能であることを理解されたい。

したがって、相関行列の中のすべての要素は、以下の式（３）として表現され得る。

図１にさらに戻ると、相関行列に関するコードブックが、相関行列の共役性、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築された後、ステップＳ２で、符号語が、構築されたコードブックから選択される。本発明の一実施形態によれば、コードブックの中の符号語は、いくつかのレベルに量子化されることが可能であり、このことは、当業者に知られており、このため、ここで詳細に述べることはしない。

次に、ステップＳ３で、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスが、送信側終端にフィードバックされる。

相関行列の対称性により、受信側終端から送信側終端にＮ個の対角要素のインデックス、およびＮ（Ｎ−２）／２個の非対角要素のインデックスをフィードバックすることが要求されることに留意されたい。このため、相関行列が、３つのグループの値に分割された後、第１のコードブック、第２のコードブック、および第３のコードブックの中のインデックスのフィードバックされる数量は、それぞれ、Ｎ、Ｎ（Ｎ−２）／２、およびＮ（Ｎ−２）／２である。この３つのコードブックのインデックスは、それぞれ、ｌビット、ｍビット、およびｎビットによって表されるため、これらのインデックスは、それぞれ、ｌＮビット、

ビット、および

ビットに相当し、したがって、フィードバックされるビットの合計の数量は、

である。このため、受信側終端におけるエンコーダ複雑度は、

であり、ただし、Ｃ（ｘ）は、ｘビット・コードブックからの処理複雑度を表し、さらにＣ（ｘ）は、Ｃ（２）＝２^２ｘ−１として表現される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、図１の代替のステップＳ０およびＳ０’によって示されるとおり、代替として、コードブックを構築する前に（すなわち、ステップＳ１より前に）、またはステップＳ１中に、相関行列の要素が、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化される。

本発明における正規化は、従来技術、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格における正規化アプローチとは異なることに留意されたい。式（４）が、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける量子化方法を示す。

式（４）から、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける正規化アプローチは、相関行列の中のすべての要素の絶対値の中の最大値を使用して実行されるのに対して、本発明では、この正規化は、対角要素の中の最大値を使用して実行されることが分かる。この点は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍとは大きく異なる。

次に、図１を引き続き参照すると、ステップＳ４に示されるとおり、送信側終端（例えば、ＢＳ）が、受信側終端（例えば、ＵＥ）からフィードバックされた相関行列の符号語のインデックスを受信し、次に、Ｓ５に示されるとおり、送信側終端において、対応する符号語が（Ｓ１’に示されるとおり）、受信されたインデックスに基づいて相関行列に関して前もって構築されているコードブックから獲得され、次に、Ｓ６に示されるとおり、送信側終端において、以前の相関行列に類似した、または対応する相関行列が、その獲得された符号語に基づいて構築される。「類似した」とは、この場合、或る量子化誤りが存在するが、行列の全体的な構造の見地から、受信側終端における相関行列と、送信側終端における相関行列は、同一であることを意味することが、当業者には認識されよう。

以下に、一般的なＭＩＭＯシステムにおいて、従来技術に優る、本発明の、システム性能の改良が、より具体的な実例を用いて説明される。

本発明の第１の実施例は、以下のパラメータを採用し、すなわち、ＵＭＩ（都市部マイクロセルラ通信モデル）シナリオにおいて、複数のアンテナ間の距離が、０．５波長であり、Ｎ＝４（アンテナは、４×４アレイを有する）、ｌ＝２であり、ｍ＝０であり、ｎ＝４であるものと想定し、さらにすべてのランダムな要因が正規化されているとともに、互いに独立であり、さらに各グループ内のランダムな要因は等しく分布しているものと想定する。３つのグループの値に関するコードブックが、以下に与えられる。

量子化値は、この場合、規則的であっても不規則であってもよいことに留意されたい。例えば、前述した量子化値は、（０．２５，０．５，０．７５，１）などであり得る。当業者は、経験的に、または必要に応じて、所望される量子化値を設定することができる。

したがって、ｌＮに基づいて、対角要素をフィードバックするためのビットの数は、８ビット（２×４）である。

本発明の第１の実施例により、対角相関係数の大きさｒ_ｉｊは、固定的に０．７である、すなわち、ｍ＝０であるものとする。この相関係数の大きさに関するビットの総数もやはり、０ビットである。

さらに、本発明の第１の実施例により、ｎ＝４である場合に、非対角係数の位相θ_ｉｊを量子化するためのコードブックが、表２に示される。

したがって、

に基づいて、非対角相関係数の位相θ_ｉｊに関するフィードバック・ビットの数は、２４ビットであると導き出されることが可能である。

したがって、４つのアンテナ（すなわち、Ｎ＝４）の場合、本発明のこの実施例は、合計でフィードバックのために３２ビットを必要とする。

以下に、３２ビットを採用する本発明、理想的な量子化、およびＩＥＥＥ８０２．１６ｍ量子化スキームのシステム性能が、シミュレーションを介して同一の伝送条件の下で比較される。

最初に、シミュレーションおよび比較が、物理層上で行われる。

表３に示されるとおり、表３は、シミュレーションのための環境を与える。

この場合、それぞれのパラメータの値は、当業者に知られており、したがって、ここで詳細を述べることはしない。

表４が、このシミュレーション・プロセスにおいて獲得された平均方向誤りのシミュレーション結果を示す。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける２８ビット量子化スキームと比べて、本発明の実施形態によって採用される３２ビット量子化スキームは、平均方向誤りに関して約１０％低いことが分かる。

以下に、リンク層上のシミュレーションが、理想的な量子化、８０２．１６ｍ量子化スキーム、および本発明における量子化スキームにおけるＢＬＥＲ（ブロック誤り率）を比較するように実行される。表５が、リンク層シミュレーション構成を示す。

この場合、それぞれのパラメータの値は、当業者には知られており、したがって、ここで詳細に述べることはしない。

図３は、本発明の一実施形態による、リンク層におけるＳＮＲ（信号対雑音比）に対するＢＬＥＲのシミュレーション結果を示す。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける２８ビット量子化スキームと比べて、この３２ビット量子化スキームは、大幅に優れ、理想的な量子化スキームにより近いことが分かる。

以下に、システム層上のシミュレーションが、理想的な量子化、８０２．１６ｍ量子化スキーム、および本発明の量子化スキームにおけるスループットを比較するように実行される。表６が、システム層シミュレーション構成を示す。

この場合、それぞれのパラメータの値は、当業者には知られており、したがって、ここで詳細に述べることはしない。

表７が、システム層におけるスループットのシミュレーション結果を示す。この３２ビット量子化システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおける２８ビット量子化スキームより大幅に性能が優れており、さらに本発明のスループットは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ量子化スキームのスループットと比べて約１０％高いことが分かる。

相関行列の潜在性をさらに活用するために、本発明は、他の例示的なシナリオとのさらなる比較を行う。表８が、他の３つの例示的なシナリオにおけるシステム層におけるスループットの比較を与える。表８のシミュレーション結果はすべて、表６に示される構成に基づくことに留意されたい。

表８の例１において、相関行列の対角値は、１に固定されており、さらに非対角相関係数の大きさは、０．６に固定されていることにさらに留意すべきであり、このため、この２つの値に関するコードブックはともに、０ビットである一方で、非対角相関係数の位相に関するコードブックは、３ビットであり、したがって、８つの量子化値が存在することが可能であり、これらの量子化値を｛ｒπ／４，ｒ＝０，．．．，７｝として、この例におけるフィードバックのための合計のビット数が１８ビットであるようにする。

表８の例２において、相関行列の対角量子化値は、｛０．３，０．６，０．９，１｝であり、したがって、これらの対角量子化値に関するコードブックは、２ビットであり、相関行列の非対角相関係数の大きさの量子化値は、｛０．４，０．８｝であり、これに相応して、非対角相関係数の大きさに関するコードブックは、１ビットであり、さらに、非対角相関係数の位相に関するコードブックは、この例２においてもやはり３ビットであり、量子化値は、この例においても同一、すなわち、｛ｒπ／４，ｒ＝０，．．．，７｝である。したがって、この例２におけるフィードバックのための合計のビット数は、３２ビットである。

表８の例３において、相関行列の対角量子化値は、｛０．３，０．６，０．９，１｝であり、したがって、これらの対角量子化値に関するコードブックは、２ビットであり、相関行列の非対角相関係数の大きさの量子化値は、｛０．２，０．５，０．７，０．９｝であり、これに相応して、非対角相関係数の大きさに関するコードブックは、２ビットであり、さらに、非対角相関係数の位相に関するコードブックは、この例３において５ビットであり、量子化値は、｛ｒπ／１６，ｒ＝０，．．．，３１｝である。したがって、この例３におけるフィードバックのための合計のビット数は、５０ビットである。

表８から、例２の場合、スループットは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍより向上する、すなわち、４ビット長期フィードバック量を増やすことを介して、システム・スループットは、９％増加させられることが可能であることが分かる。さらに、例３の場合、５０ビット・フィードバックが採用されると、スループットは、理想的な状態に近い。例１の場合、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによって採用されるビットの数の約６５％である、１８ビット・フィードバックだけしか採用されず、したがって、例１は、エンコーダ複雑度を大幅に低減することができるが、その一方で、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍと実質的に同一のスループットを実現することが可能である。

以上の比較を介して、本発明の技術的ソリューションの採用が、同一のエンコーダ複雑度で性能の大幅な向上を実現することができ、または性能が実質的に変わらない場合、冗長なオーバーヘッドが劇的に減らされ、したがって、相関行列の潜在性が、ほぼ完全に活用され得ることが当業者には理解されよう。

したがって、以上の説明に基づいて、図４に示されるとおり、本発明は、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための方法であって、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性に基づいて、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するための構築するステップ１１０と、構築されたコードブックから符号語を選択するための選択するステップ１２０と、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするためのフィードバックするステップ１３０とを備える方法を提供する。

図４に示されるとおり、本発明の一実施形態による方法は、相関行列の要素を、構築するステップより前に、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するための代替の正規化ステップ１００を備える。

図５に示されるとおり、本発明は、多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための方法であって、第１の相関行列に関するコードブックを、第１の相関行列の共役性、およびこの相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するための構築するステップ２１０と、第１の相関行列の中の符号語のインデックスを受信するための受信するステップ２２０と、第１の相関行列に関する構築されたコードブックから対応する符号語を獲得するための獲得するステップ２３０と、第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するための構築するステップ２４０とを備える方法をさらに提供する。

図５に示されるとおり、本発明の一実施形態による方法は、相関行列の要素を、構築するステップより前に、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するための代替の正規化ステップ２００を備える。

図６に示されるとおり、本発明は、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための装置であって、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性に基づいて、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュール３１０と、構築されたコードブックから符号語を選択するように構成された選択するモジュール３２０と、コードブックの中の選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするように構成されたフィードバック・モジュール３３０とを備える装置をさらに提供する。

図６に示されるとおり、本発明の一実施形態による装置は、相関行列の要素を、構築するステップより前に、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するように構成された代替の正規化モジュール３００を備える。

さらに、図７に示されるとおり、本発明は、多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための装置であって、第１の相関行列に関するコードブックを、第１の相関行列の共役性、およびこの相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュール４１０と、第１の相関行列の中の符号語のインデックスを受信するように構成された受信するモジュール４２０と、第１の相関行列に関する構築されたコードブックから対応する符号語を獲得するように構成された獲得するモジュール４３０と、第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するように構成された行列を構築するモジュール４４０とを備える装置をさらに提供する。

図７に示されるとおり、本発明の一実施形態による方法は、相関行列の要素を、構築するステップより前に、相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するための代替の正規化ステップ４００を備える。

さらに、本発明は、多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックおよび構築する方法であって、受信側終端および送信側終端において、相関行列に関するコードブックを、相関行列の共役性、および相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、受信側終端において、構築されたコードブックから符号語を選択するステップと、コードブックの中の選択された符号語に関する対応するインデックスを送信側終端にフィードバックするステップと、送信側終端において、相関行列の中の選択された符号語のインデックスを受信するステップと、相関行列に関する構築されたコードブックから対応する符号語を、そのインデックスに基づいて獲得するステップと、相関行列に対応するさらなる相関行列を、その獲得された符号語に基づいて構築するステップとを備える、受信側終端と、送信側終端とを備える方法をさらに提供する。

本発明の以上の方法および装置は、ハードウェア、回路、プロセッサ、ソフトウェア、ファームウェア、およびこれらの様々な組合せを含むが以上には限定されない任意の仕方で実施されることが可能である。本発明の保護の範囲は、以上の開示に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形の対象となり得ることを理解されたい。

Claims (15)

1. 多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための方法であって、
   前記相関行列に関するコードブックを、前記相関行列の共役性に基づいて、および前記相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、
   前記構築されたコードブックから符号語を選択するステップと、
   前記コードブックの中の前記選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするステップとを備える方法。
2. 構築する前記ステップは、前記相関行列の要素を第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に分割するステップと、
   前記第１のグループの値、前記第２のグループの値、および前記第３のグループの値に関して、それぞれ、ｌビット・インデックスによって表される第１のコードブック、ｍビット・インデックスによって表される第２のコードブック、およびｎビット・インデックスによって表される第３のコードブックを構築するステップとを備え、ｌ、ｍ、およびｎ≧０である請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のグループの値は、前記相関行列の対角要素値Ｒ_ｉｊを表し、Ｒ_ｉｊは、正の実数であり、
   前記第２のグループの値は、前記相関行列の非対角相関係数の大きさｒ_ｉｊを表し、ｒ_ｉｊは、１未満の正の実数であり、さらに
   前記第３のグループの値は、前記相関行列の非対角相関係数の位相θ_ｉｊを表し、θ_ｉｊは、［０，２π）の範囲内にあり、
   ｉおよびｊは、それぞれ、前記相関行列の行のインデックス、および列のインデックスを表し、さらに前記相関行列の中の前記非対角要素Ｒ_ｉｊは、
   

   

   によって表される請求項２に記載の方法。
4. 前記相関行列は、Ｎ×Ｎのサイズを有し、Ｎは、前記多入力多出力システムにおける送信アンテナまたは受信アンテナの数量を表し、前記第１のコードブック、前記第２のコードブック、および前記第３のコードブックの中の前記フィードバックされるインデックスの量は、それぞれ、ｌＮビット、
   

   

   ビット、および
   

   

   ビットにそれぞれが対応する、Ｎ、Ｎ（Ｎ−２）／２、およびＮ（Ｎ−１）／２であり、したがって、フィードバックされる合計のビット数は、
   

   

   である請求項２に記載の方法。
5. ｌ、ｍ、およびｎの値は、｛ｌ＝０，ｍ＝０，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝１，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝０，ｎ＝４｝、および｛ｌ＝２，ｍ＝２，ｎ＝５｝のうちの１つから選択される請求項４に記載の方法。
6. 前記相関行列の要素を、コードブックを構築する前記ステップより前に、前記相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するステップをさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための方法であって、
   第１の相関行列に関するコードブックを、前記第１の相関行列の共役性に基づいて、および前記相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、
   前記第１の相関行列の符号語のインデックスを受信するステップと、
   前記第１の相関行列に関する前記構築されたコードブックから対応する符号語を、前記インデックスに基づいて獲得するステップと、
   前記第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、前記獲得された符号語に基づいて構築するステップとを備える方法。
8. コードブックを構築する前記ステップは、
   前記第１の相関行列の要素を第１のグループの値、第２のグループの値、および第３のグループの値に分割するステップと、
   前記第１のグループの値、前記第２のグループの値、および前記第３のグループの値に関して、それぞれ、ｌビット・インデックスによって表される第１のコードブック、ｍビット・インデックスによって表される第２のコードブック、およびｎビット・インデックスによって表される第３のコードブックを構築するステップとを備え、ｌ、ｍ、およびｎ≧０である請求項７に記載の方法。
9. 前記第１のグループの値は、前記第１の相関行列の対角要素値Ｒ_ｉｊを表し、Ｒ_ｉｊは、正の実数であり、
   前記第２のグループの値は、前記第１の相関行列の非対角相関係数の大きさｒ_ｉｊを表し、ｒ_ｉｊは、１未満の正の実数であり、さらに
   前記第３のグループの値は、前記第１の相関行列の非対角相関係数の位相θ_ｉｊを表し、θ_ｉｊは、［０，２π）の範囲内にあり、
   ｉおよびｊは、それぞれ、前記第１の相関行列の行のインデックス、および列のインデックスを表し、さらに前記第１の相関行列の中の前記非対角要素Ｒ_ｉｊは、
   

   

   によって表される請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の相関行列は、Ｎ×Ｎのサイズを有し、Ｎは、前記多入力多出力システムにおける送信アンテナまたは受信アンテナの数量を表し、前記第１のコードブック、前記第２のコードブック、および前記第３のコードブックの中の前記フィードバックされるインデックスの量は、それぞれ、ｌＮビット、
    

    

    ビット、および
    

    

    ビットにそれぞれが対応する、Ｎ、Ｎ（Ｎ−２）／２、およびＮ（Ｎ−１）／２であり、したがって、フィードバックされる合計のビット数は、
    

    

    である請求項８に記載の方法。
11. ｌ、ｍ、およびｎの値は、｛ｌ＝０，ｍ＝０，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝１，ｎ＝３｝、｛ｌ＝２，ｍ＝０，ｎ＝４｝、および｛ｌ＝２，ｍ＝２，ｎ＝５｝のうちの１つから選択される請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の相関行列の要素を、コードブックを構築する前記ステップより前に、前記第１の相関行列の対角線上の最大値を使用して正規化するステップをさらに備える請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックするための装置であって、
    前記相関行列に関するコードブックを、前記相関行列の共役性に基づいて、および前記相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュールと、
    前記構築されたコードブックから符号語を選択するように構成された選択するモジュールと、
    前記コードブックの中の前記選択された符号語の対応するインデックスをフィードバックするように構成されたフィードバック・モジュールとを備える装置。
14. 多入力多出力システムにおいて第２の相関行列を構築するための装置であって、
    第１の相関行列に関するコードブックを、前記第１の相関行列の共役性、および前記相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するように構成された構築するモジュールであって、前記第１の相関行列は、Ｎ×Ｎのサイズを有し、Ｎは、前記多入力多出力システムにおける送信アンテナまたは受信アンテナの数を表す、構築するモジュールと、
    前記第１の相関行列の符号語のインデックスを受信するように構成された受信するモジュールと、
    前記第１の相関行列に関する前記構築されたコードブックから対応する符号語を、前記インデックスに基づいて獲得するように構成された獲得するモジュールと、
    前記第１の相関行列に対応する第２の相関行列を、前記獲得された符号語に基づいて構築するように構成された、行列を構築するモジュールとを備える装置。
15. 受信側終端と、送信側終端とを備える多入力多出力システムにおいて相関行列をフィードバックおよび構築する方法であって、
    前記受信側終端および前記送信側終端において、前記相関行列に関するコードブックを、前記相関行列の共役性、および前記相関行列の中の対角要素と非対角要素の間の所定の関係に基づいて構築するステップと、
    前記受信側終端において、
    前記構築されたコードブックからフィードバックされるべき相関行列を表す符号語を選択するステップと、
    前記相関行列の中の前記選択された符号語に対応するインデックスを前記送信側終端にフィードバックするステップと、
    前記送信側終端において、
    前記相関行列の中の前記符号語のインデックスを受信するステップと、
    前記構築されたコードブックから前記対応する符号語を、前記インデックスに基づいて獲得するステップと、
    前記相関行列に対応するさらなる相関行列を、前記獲得された符号語に基づいて構築するステップとを備える方法。

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