JP2014517574A - 等間隔円形アレイのコードブックを生成し、コードブックから符号語を獲得する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、等間隔円形アレイ内で構成されるアンテナに適するコードブック設計の技術的解決策を提案する。設計されるコードブック内のそれぞれの符号語は、一定の剰余を有し、それぞれの列が互いに直交であり、ネストしたプロパティを有する。設計されるコードブックに基づいて、本発明は、さらに、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムの基地局で符号語を判定する方法であって、ユーザ機器から符号語インデックス情報を受信するステップと、符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定するステップとを含み、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、Ｎ_ｔ個のコードブックは、ランク１のコードブックおよびＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列に基づいて判定され、アダマール行列の第１列は、すべて１またはすべて−１である方法を提供する。既存のＲｅｌ−１０コードブックと比較して、本発明に従って設計されたコードブックは、フィードバック・オーバーヘッドを減らし、セルの平均スペクトル効率およびセルのエッジにあるユーザのスペクトル効率を改善することができる。

Description

本開示は、無線通信に関し、詳細には、多入力多出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムの等間隔円形アレイ（ｕｎｉｆｏｒｍ ｃｉｒｃｕｌａｒ ａｒｒａｙ）内の構成されたアンテナに適するコードブック設計の方法と、等間隔円形アレイ内のアンテナを用いて構成された基地局内で設計されたコードブックから符号語を判定する方法およびデバイスとに関する。

周波数分割複信（ＦＤＤ）システムでは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）の量子化が主要な問題である。等間隔円形アレイ（ＵＣＡ）は、基地局の通常のアンテナ構成である。ＵＣＡに関してチャネル状態情報を量子化する１つのやり方は、Ｒｅｌ−１０コードブックを再利用することである。しかし、８Ｔｘ Ｒｅｌ−１０コードブックは、直線アンテナ・アレイのために設計されているが、等間隔円形アレイにはよく適していない。

等間隔円形アレイ内で構成されたアンテナに適するフル・コードブックは、これまでに存在しなかった。

前述の問題に鑑みて、本発明は、等間隔円形アレイ内で構成されたアンテナに適するコードブックのセットを設計する解決策を提供する。本発明に従って設計されるコードブックのセットは、等間隔円形アレイ内で構成されるＮ_ｔ個の送信アンテナを用いて構成される、ＭＩＭＯ通信システム内の基地局に適し、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含む。本発明の実施形態によるコードブック生成方法は、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいてコードブックのセット内のＮ_ｔ個のコードブックを判定するステップを含み、アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１のコードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、

であり、Ｄ（：，１）は、アダマール行列の第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素がアダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、基地局から放たれる電磁波の波長を表す。

具体的には、この方法のＮ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
の式で判定され得、

であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
の式によって構成され、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

本発明のコードブック設計解決策に従って設計されたコードブック内のそれぞれの符号語は、一定の剰余を有する、それぞれの列がお互いに直交である、ネストしたプロパティを有するなどである。

等間隔円形アレイ内で構成されたアンテナに適する本発明に従って設計されたコードブックのセットに基づいて、本発明の実施形態では、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムの基地局で符号語を判定する方法であって、ユーザ機器から符号語インデックス情報を受信するステップと、符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定するステップとを含み、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１のコードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、

であり、Ｄ（：，１）は、アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素がアダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、基地局によって放たれる電磁波の波長を表す方法が提供される。

具体的には、この方法のＮ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
の式で判定され得、

であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
の式によって構成され、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

本発明のもう１つの実施形態では、ＭＩＭＯ通信システムのユーザ機器内の符号語インデックス情報を、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された基地局に提供する方法であって、推定されたチャネル行列に従い、所定の判断基準に基づいてコードブックのセットからの符号語を判定するステップと、符号語の符号語インデックス情報を基地局に送信するステップとを含み、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１のコードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、

であり、Ｄ（：，１）は、アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素がアダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、基地局から放たれる電磁波の波長を表す方法が提供される。

具体的には、この方法のＮ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
の式で判定され、

であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
の式によって構成され、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

既存のＲｅｌ−１０コードブックと比較して、本発明に従って設計されたコードブックは、フィードバック・オーバーヘッドを減らし、セルの平均スペクトル効率およびセルのエッジにあるユーザのスペクトル効率を改善することができる。

本発明のさらなる実施形態では、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムの基地局で符号語を判定するデバイスであって、ユーザ機器から符号語インデックス情報を受信する第１受信ユニットと、符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定する第１判定ユニットとを含み、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１のコードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、

であり、Ｄ（：，１）は、アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素がアダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、基地局によって放たれる電磁波の波長を表すデバイスが提供される。

具体的には、Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
の式で判定され、

であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
の式によって構成され、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

本発明のさらなる実施形態では、ＭＩＭＯ通信システムのユーザ機器内の符号語インデックス情報を、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された基地局に提供するデバイスであって、推定されたチャネル行列に従い、所定の判断基準に基づいてコードブックのセットからの符号語を判定する第２判定ユニットと、符号語の符号語インデックス情報を基地局に送信する第１送信ユニットとを含み、コードブックのセットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１のコードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、

であり、Ｄ（：，１）は、アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素がアダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、基地局から放たれる電磁波の波長を表すデバイスが提供される。

具体的には、Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
の式で判定され、

であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
の式によって構成され、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

本発明のそれぞれの態様は、特定の実施形態の次の説明からより明白になる。

本発明の前述および他の特徴は、図面を参照する非限定的な実施形態の次の詳細な説明を再検討する時に、より明白になる。

本発明の一実施形態によるＭＩＭＯ通信システムのユーザ機器内の符号語インデックス情報を基地局に提供する方法を示す流れ図である。 本発明の一実施形態によるＭＩＭＯ通信システムの基地局内で符号語を判定する方法を示す流れ図である。

図面の同一のまたは同様の符号は、同一のまたは同様の構成要素を表す。

ダウンリンクＭＩＭＯ通信システムでは、等間隔円形アレイ内で構成されたＮ_ｔ個の送信アンテナを用いて構成された基地局があると仮定される。基地局は、Ｎ_ｔ個の送信アンテナを用いて構成されるので、合計Ｎ_ｔ個のコードブックが、本発明のコードブック設計解決策で、それぞれランク１のコードブック、ランク２のコードブック、ランク３のコードブック、…およびランクＮ_ｔのコードブックとして設計される。Ｎ_ｔ個のコードブックは、それぞれ基地局の側とユーザ機器の側とで格納されるコードブックのセットを構成する。

以下では、本発明によるコードブックのセット内のそれぞれのコードブックを設計する方法を、詳細に説明する。

基地局のＮ_ｔ個の送信アンテナは、等間隔円形アレイ内で構成されるので、Ｎ_ｔ個の送信アンテナの中の第ｎアンテナの方位角θ_ｎを、

の式で表すことができる。

（α，β）は、基地局から放たれる電磁波の発射角（ＡＯＤ）を表し、αは、方位角を表し、βは、迎角を表す。アンテナ理論によれば、基地局のアンテナのアレイ応答は、

の形である。

ここで、α∈［０，２π）、β∈［０，π）であり、Ｒは、等間隔円形アレイの半径を表し、λは、基地局から放たれる電磁波の波長を表す。

αは、Ｎ個の値を用いて均一に量子化され、βは、Ｍ個の値を用いて均一に量子化されて、

の式をもたらす。

ここで、ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、かつｎ＝０，１，…，Ｎ−１である。

本発明によるコードブックのセット内のそれぞれのコードブックを、それぞれ式（２）で導出することができる。

ランク１のコードブックを、
Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，．．，Ｎ−１｝ （３）
と表すことができる。

ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｖ_ｍ，ｎである。

ランク１のコードブックは、ｌｏｇ_２（Ｍ）＋ｌｏｇ_２（Ｎ）個のビットを有するＭ＊Ｎ個の符号語を含む。

互いに直交のそれぞれの列を有するコードブックを構成するために、より高いランクのコードブックを、アダマール行列を使用するランク１のコードブックに対する線形変換によって得ることができる。

まず、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列Ｘ_ｍ，ｎを定義するが、これは、
Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ （４）
として作成することができる。

ここで、Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す。

アダマール行列のそれぞれの列は、互いに直交なので、行列（４）内で導出される行列Ｘ_ｍ，ｎのそれぞれの列も、互いに直交である。

したがって、ランクｒ（１≦ｒ≦Ｎ_ｔ）のコードブックを、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝ （５）
と表すことができる。

ここで、

であり、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、

は、正規化を表す。

ランクｒのコードブックは、Ｍ＊Ｎ個の符号語を含み、必要なビット数は、ｌｏｇ_２（Ｍ）＋ｌｏｇ_２（Ｎ）である。

ランク１、ランク２、ランク３、…ランクＮ_ｔのコードブックを、前述の形で導出することができ、このＮ_ｔ個のコードブックが、コードブックのセットを構成する。それぞれのコードブック内の符号語は、一定の剰余を有し、それぞれの列が互いに直交であり、ネストしたプロパティを有する。

基地局のアンテナが等間隔円形アレイ内で構成されるダウンリンクＭＩＭＯ通信システムでは、前述の形で生成されるコードブックのセットは、チャネル行列を量子化するために、それぞれ、基地局の側とユーザ機器の側とで格納される。

前述の形で生成されたコードブックのセットから符号語を判定する方法を、下で説明する。

図１を参照すると、まず、ステップＳ１１では、ユーザ機器１０が、推定されたチャネル行列を導出するために、たとえば基準信号から、チャネル行列を推定する。

次に、ステップＳ１２では、ユーザ機器１０が、推定されたチャネル行列に従い、所定の判断基準に基づいて、コードブックの格納されたセットから符号語を判定する。

所定の判断基準は、たとえば、最大化された容量判断基準とすることができ、これは、当業者に既知である可能性があり、繰り返される説明を避けるために本明細書で詳細には説明しない。

次に、ステップＳ１３では、ユーザ機器１０が、判定された符号語の符号語インデックス情報を基地局２０に送信する。符号語インデックス情報は、ランク指示情報および符号語指示情報を含むことができる。ランク指示情報は、データ・ストリームの所望の個数を基地局２０に推奨し、符号語指示情報は、符号語を基地局２０に推奨する。

図２を参照すると、基地局２０は、ステップＳ２１で、ユーザ機器１０から符号語インデックス情報を受信する。

次に、ステップＳ２２では、基地局２０が、符号語インデックス情報に従って、コードブックの格納されたセットから、受信された符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定する。

特に、符号語インデックス情報が、ランク指示情報および符号語指示情報を含む場合に、基地局２０は、まず、ランク指示情報に従ってコードブックのセットからランク指示情報に対応するターゲット・コードブックを判定し、その後、符号語指示情報に従って、判定されたターゲット・コードブックから符号語指示情報に対応するターゲット符号語を判定する。

たとえば、ランク指示情報が、２のランクを示す時には、基地局２０は、まず、コードブックのセットからランク２のコードブックを判定し、その後、符号語指示情報に従って、ランク２のコードブックからターゲット符号語を判定する。

一実施形態では、基地局が、等間隔円形アレイ内で構成された８つの送信アンテナを用いて構成される例がある。

等間隔円形アレイの半径は、放たれる電磁波の波長の０．６倍と等しい、すなわち、Ｒ＝０．６λであると仮定される。電磁波の送信中に、単純さのために、方位角ではなく迎角だけを考慮する、すなわち、迎角は、

である。αは、１６個の値を用いて均一に量子化される、すなわち、Ｎ＝１６である。

式（２）から（５）までデ、ランクｒ（１≦ｒ≦８）のコードブックを、
Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^（ｎ）， ｎ＝０，１，…，１５｝
の式で表すことができる。

ここで、

である。Ｘ_ｎは、第ｋ列ベクトルを有する８×８行列であり、この第ｋ列ベクトルは、
Ｘ_ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｎ， ｋ＝１，２，…，８
の式で表すことができる。

ここで、

であり、アダマール行列Ｄは、たとえば、

とすることができる。

前述の実施形態に従って行われた通信実験では、システム・シミュレーションが、１９個のセルにまたがって実行される。シミュレーション・パラメータおよび仮定は、表１に示された通りである。

本発明に従って設計されたコードブックとＲｅｌ−１０コードブックとの間の性能比較を、表２に示す。表２から了解できるように、本発明のコードブックの性能は、Ｒｅｌ−１０コードブックの性能より大幅に優る。フィードバック・オーバーヘッドに関して、Ｒｅｌ−１０コードブックは、広帯域用の４ビットと各サブバンド用の４ビットとの両方を必要とするが、本発明に従って設計されたコードブックは、単に、サブバンドごとに４ビットを必要とする。

当業者に明白であるように、本発明は、前述の例示的な実施形態の詳細に限定されるのではなく、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに、他の特定の形で実施され得る。したがって、実施形態は、いかなる点でも限定的な意味ではなく例示的な意味で解釈されなければならず、特許請求の範囲のすべての符号は、当該の請求項を限定するものとして解釈されてはならない。さらに、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」が、別の要素（１つまたは複数）またはステップ（１つまたは複数）の存在を除外せず、要素に先行する用語「ａ」または「ａｎ」が、「ａ ｐｌｕｒａｌ ｏｆ（複数の）」そのような要素の包含を除外しないことは明白である。製品クラムで述べられる複数の要素を、その代わりに、ソフトウェアまたはハードウェアで単一の要素として実施することができる。用語「ｆｉｒｓｔ（第１の）」、「ｓｅｃｏｎｄ（第２の）」、その他は、任意の特定の順序を提案するのではなく、名前を表すことが意図されている。

Claims (15)

1. コードブックのセットを生成する方法であって、コードブックの前記セットは、基地局がＮ_ｔ個の送信アンテナを用いて構成され、前記Ｎ_ｔ個の送信アンテナが等間隔円形アレイ内で構成されるＭＩＭＯ通信システムに適し、コードブックの前記セットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含む、方法において、
   ａ．Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいてコードブックの前記セット内の前記Ｎ_ｔ個のコードブックを判定するステップ
   を含み、
   前記アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１の前記コードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、
   Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、
   

   

   であり、Ｄ（：，１）は、前記アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素が前記アダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、前記等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、前記基地局から放たれる電磁波の波長を表す
   方法。
2. 前記ステップａで、前記Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
   Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
   の式で判定され、
   

   

   であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
   Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
   の式によって構成され、
   Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す
   請求項１に記載の方法。
3. 等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムの基地局で符号語を判定する方法であって、
   ｉ．ユーザ機器から符号語インデックス情報を受信するステップと、
   ｉｉ．前記符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから前記符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定するステップと、ｉｉ．前記符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから前記符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定するステップと
   を含み、
   コードブックの前記セットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、前記Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、
   前記アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１の前記コードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、
   

   

   であり、Ｄ（：，１）は、前記アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素が前記アダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、前記等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、前記基地局によって放たれる電磁波の波長を表す
   方法。
4. 前記Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
   Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
   の式で判定され、
   

   

   であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
   Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
   の式によって構成され、
   Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す
   請求項３に記載の方法。
5. 前記符号語インデックス情報は、ランク指示情報および符号語指示情報を含み、前記ステップｉｉは、
   − 前記ランク指示情報に従って、コードブックの前記セットから前記ランク指示情報に対応するターゲット・コードブックを判定するステップと、
   − 前記符号語指示情報に従って、前記ターゲット・コードブックから前記符号語指示情報に対応する前記ターゲット符号語を判定するステップと
   を含む、請求項３に記載の方法。
6. ＭＩＭＯ通信システムのユーザ機器内の符号語インデックス情報を、等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された基地局に提供する方法であって、
   Ｉ．推定されたチャネル行列に従い、所定の判断基準に基づいてコードブックのセットからの符号語を判定するステップと、
   ＩＩ．前記符号語の符号語インデックス情報を前記基地局に送信するステップと
   を含み、
   コードブックの前記セットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、前記Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、
   前記アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１の前記コードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、
   

   

   であり、Ｄ（：，１）は、前記アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素が前記アダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、前記等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、前記基地局から放たれる電磁波の波長を表す
   方法。
7. 前記Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
   Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
   の式で判定され、
   

   

   であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
   Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
   の式によって構成され、
   Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す
   請求項６に記載の方法。
8. 前記符号語インデックス情報は、ランク指示情報および符号語指示情報を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記所定の判断基準は、最大化された容量判断基準を含む、請求項６に記載の方法。
10. 等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムの基地局で符号語を判定するデバイスであって、
    ユーザ機器から符号語インデックス情報を受信する第１受信ユニットと、
    前記符号語インデックス情報に従ってコードブックのセットから前記符号語インデックス情報に対応するターゲット符号語を判定する第１判定ユニットと
    を含み、
    コードブックの前記セットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、前記Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、
    前記アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１の前記コードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、
    

    

    であり、Ｄ（：，１）は、前記アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素が前記アダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、前記等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、前記基地局によって放たれる電磁波の波長を表す
    デバイス。
11. 前記Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
    Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
    の式で判定され、
    

    

    であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
    Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
    の式によって構成され、
    Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す
    請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記符号語インデックス情報は、ランク指示情報および符号語指示情報を含み、前記第１判定ユニットは、前記ランク指示情報に従って、コードブックの前記セットから前記ランク指示情報に対応するターゲット・コードブックを判定し、前記符号語指示情報に従って、前記ターゲット・コードブックから前記符号語指示情報に対応する前記ターゲット符号語を判定する、請求項１０に記載の方法。
13. 等間隔円形アレイ内のＮ_ｔ個のアンテナを用いて構成された、ＭＩＭＯ通信システムのユーザ機器内の符号語インデックス情報を基地局に提供するデバイスであって、
    推定されたチャネル行列に従い、所定の判断基準に基づいてコードブックのセットからの符号語を判定する第２判定ユニットと、
    前記符号語の符号語インデックス情報を前記基地局に送信する第１送信ユニットと
    を含み、
    コードブックの前記セットは、それぞれのランクにそれぞれ対応するＮ_ｔ個のコードブックを含み、前記Ｎ_ｔ個のコードブックは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列Ｄおよびランク１のコードブックＣ_１に基づいて判定され、
    前記アダマール行列Ｄの第１列は、すべて１またはすべて−１であり、ランク１の前記コードブックは、Ｃ_１＝｛Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝であり、ここで、Ｗ_１ ^{（ｍＮ＋ｎ）}＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））・ｖ_ｍ，ｎであり、
    

    

    であり、Ｄ（：，１）は、前記アダマール行列Ｄの第１列を表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，１））は、主対角要素が前記アダマール行列Ｄの第１列である対角行列を表し、Ｒは、前記等間隔円形アレイの半径を表し、θ_ｉは、第ｉアンテナの方位角を表し、λは、前記基地局から放たれる電磁波の波長を表す
    デバイス。
14. 前記Ｎ_ｔ個のコードブックの中のランクｒのコードブックＣ_ｒは、
    Ｃ_ｒ＝｛Ｗ_ｒ ^{（ｍＮ＋ｎ）}， ｍ＝０，１，…，Ｍ−１； ｎ＝０，１，…，Ｎ−１｝
    の式で判定され、
    

    

    であり、１≦ｒ≦Ｎ_ｔであり、Ｘ_ｍ，ｎは、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，１：ｒ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第１列ベクトルから第ｒ列ベクトルまでからなる行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎは、
    Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）＝ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））＊ｖ_ｍ，ｎ， ｋ＝１，２，…，Ｎ_ｔ
    の式によって構成され、
    Ｄは、すべて１またはすべて−１である第１列を有するＮ_ｔ×Ｎ_ｔアダマール行列を表し、Ｘ_ｍ，ｎ（：，ｋ）は、前記行列Ｘ_ｍ，ｎの第ｋ列ベクトルを表し、Ｄ（：，ｋ）は、前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルを表し、ｄｉａｇ（Ｄ（：，ｋ））は、主対角要素が前記行列Ｄの第ｋ列ベクトルである対角行列を表す
    請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記符号語インデックス情報は、ランク指示情報および符号語指示情報を含む、請求項１３に記載のデバイス。

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