JP2016028492A - 多重アンテナを用いるアップリンク信号転送方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザ装置がアップリンク信号をMIMO方式で転送するとき、ピーク電力対平均電力比(PAPR)又は3次計量(CM:cubic metric)特性を良好に維持するために、特定ランク転送において各アンテナ別に一つの階層が転送されるように設定されたプリコーディング行列を用いるプリコーディング方式を提供する。
【選択図】図14
Description
I.でまず、ユーザ装置がMIMO手法を適用してアップリンク信号転送時に利用可能な符号表設計原理について説明し、
II.でIで説明した原理を満たすプリコーディング行列のうち、弦距離(Chordal distance)を考慮して選択された符号表の具体的な形態を説明する。
<2Tx符号表>
以下、2Txモードで使用される符号表を構成するプリコーディング行列の構造に係る本発明の実施例について説明する。
2Tx−ランク1の場合に、本発明の一実施例によれば、式3は式4のように書き直すことができる。
2Tx−ランク2の場合に、式3は式5のように書き直すことができる。
以下、4Txモードで用いられる符号表を構成するプリコーディング行列の構造に係る本発明の実施例について説明する。
4Tx−ランク1の場合に、式3は式7のように書き直すことができる。
4Tx−ランク2の場合に、式3は式8のように書き直すことができる。
4Tx−ランク3の場合に、式3は式13のように書き直すことができる。
{1, 2, 3, 4}, {1, 2, 4, 3}, {1, 3, 2, 4}, {1, 3, 4, 2},
{1, 4, 2, 3}, {1, 4, 3, 2}, {2, 1, 3, 4}, {2, 1, 4, 3},
{2, 3, 1, 4}, {2, 3, 4, 1}, {2, 4, 1, 3}, {2, 4, 3, 1},
{3, 2, 1, 4}, {3, 2, 4, 1}, {3, 1, 2, 4}, {3, 1, 4, 2},
{3, 4, 2, 1}, {3, 4, 1, 2}, {4, 2, 3, 1}, {4, 2, 1, 3},
{4, 3, 2, 1}, {4, 3, 1, 2}, {4, 1, 2, 3}, {4, 1, 3, 2}
4Tx−ランク3の場合に、各アンテナが只1個の階層に該当する情報を送信すると、アンテナを通じて送信される信号のCM値を低く維持することができるが、1個の階層の情報は1個の特定アンテナを通じてのみ送信されるから、通信性能が低下することがある。したがって、4Tx−ランク3の場合には、1個のアンテナを通じて最大2個の階層の信号が多重化して転送されるように設計することによって、CMの増加量を最小化しながら、同時に通信性能を高めることができる。
4Tx−ランク4の場合に、式3は式22のように書き直すことができる。
4Tx−ランク4符号表においてランク4プリコーディング行列の個数を増加させることで、通信性能を向上させることができる。符号表を構成するプリコーディング行列の個数が多いほど、実際のチャネルに一層近いプリコーディング行列を選択でき、よって、プリコーディング行列の個数が多いほど性能を向上させることができる。しかし、符号表におけるプリコーディング行列の選択が複雑になることから、符号表には適切な個数のプリコーディング行列を含めることが好ましい。しかし、4Tx−ランク4の場合、各アンテナ別に1個の階層に該当する信号のみを転送するためには、プリコーディング行列は単位行列でなければならず、複数個のランク4プリコーディング行列を使用すると、1個のアンテナを通じて2個以上の階層に該当する信号を送信しなければならない場合が生じる。したがって、CM値を最小化しながら、符号表におけるランク4プリコーディング行列の個数を増加させるためにプリコーディング行列の特定要素を0に設定することができる。式22で各アンテナ別に転送される信号であるpk1x1+pk2x2+pk3x3+pk4x4においてpk1、pk2、pk3及びpk4のうち2個の値が0に設定されると、アンテナ別に転送される信号のCMは低い値を維持することができる。
4Tx−ランク4の場合に、プリコーディング行列の、各行の要素のうち1個の要素のみを0に設定することができる。この方法を用いると、1個のアンテナを通じて3個の階層に該当する信号を多重化して送信することができ、通信性能を向上させることができる。ただし、この方法によると、CM値はより上昇するが、プリコーディング行列のすべての要素が0以外の値に設定される場合に比べてより小さいCM値を有する。したがって、この方法は、送信側では最大転送電力で送信しなくて済む信号対ノイズ比(SNR)の良い状態で有効に使用することができる。
一方、上述したような符号表設計において、各アンテナの転送電力調整及び/又は各階層の転送電力調整も重要な要素とされる。各アンテナ当たりの転送電力をできるだけ均一に調整しないと、各転送アンテナ別性能差を招くことにつながる。同様に、各転送階層当たりに電力をできるだけ均一に調整しないと、符号語ごとに性能差が出ることにつながる。
4Txシステムでは、上述したランク1、ランク2、ランク3、ランク4に該当するプリコーディング行列を送/受信側で使用する符号表の要素として使用することができる。しかし、上述したすべてのプリコーディング行列を使用すると、符号表が大きすぎるため、性能をある程度維持しながらプリコーディング行列の個数を減らす必要がある。以下、プリコーディング行列の個数を減らす実施例について説明する。後述するプリコーディング行列を制約する方法は個別に又は共に用いることができる。
上述したすべてのプリコーディング行列の要素は、絶対値が1であり、その位相値が+0゜,+45゜,+90゜,+135゜,+180゜,−135゜,−90゜,−45゜のうちいずれか一つに対応する複素数から選択された。
プリコーディング行列内のそれぞれの列ベクトルが互いに直交性を有する場合には、該プリコーディング行列は、ユニタリ行列又は部分ユニタリ行列となる。プリコーディング行列がこのような特徴を有する場合、追加的な利得を得ることができる。
ランク1、ランク2、ランク3、ランク4のプリコーディング行列を構成する際に、ランク4のプリコーディング行列の列ベクトルを用いてランク2又はランク3のプリコーディング行列を構成することができると、これを、入れ子構造からなるプリコーディング行列という。特定のランク4プリコーディング行列をプリコーディング符号表の一部として使用する時には、そのランク4プリコーディング行列の列ベクトルを用いてランク3プリコーディング行列を構成可能でなければならず、プリコーディング行列の構成に制約が生じる。したがって、このノルムによって符号表大きさを制限することができる。
以下では、上述した符号表設計原則を満たすように符号表を設計する方法であって、弦距離を考慮してより具体的に符号表内の各ランク当たりプリコーディング行列を決定する方法について説明する。
まず、4Txランク2システムに対してCM性能を良好に維持させる下記のような3つのグループの符号表を仮定する。
ノルム1:弦距離
ノルム2:各グループから均一に選択されるか否か(符号表内のプリコーディング行列/ベクトルの個数がグループの個数で割り切れない場合、上記のノルム1を考慮してできるだけ均等に選択する。)
d1 c,min=1,d2 c,min=0.56,d3 c,min=0.71及びd4 c,min=1
ランク2符号表セット1−1
ランク2符号表セット1−2
CM特性を良好に維持させる4Txランク3符号表設計のために、下記のように3個のプリコーディング行列グループを仮定する。以下においても同様、電力調整関連係数は省いて表現する。
ランク3符号表セット1−1
ランク3符号表セット1−2
本実施の形態では、CM特性を良好に維持するプリコーディング行列グループ6個を用いて符号表を構成する方法を説明する。CM特性を良好に維持する6個の4Tx−ランク3プリコーディング行列グループは、下記のように表すことができる。
(1)1番目の符号語は1番目の階層にマッピングされる。
(2)2番目の符号語は2番目及び3番目の階層に均等に分散してマッピングされる。
本実施の形態では、CM性能を良好に維持するプリコーディング行列として、下記のような6個のプリコーディング行列グループを考慮することを仮定する。
本実施の形態でCM特性を良好に維持するプリコーディング行列グループとして下記のような3個のグループを考慮する。
グループ2で: a’=1,b’=−X,及びc’=−d’・Y*
グループ3で: a”=1,b”=−X,及びc”=−d”・Y*
・・・ (式49)
本実施の形態ではCM性能を良好に維持するプリコーディング行列グループとして下記のようなグループを仮定する。
本実施の形態によるプリコーディング行列は、上記の第4の実施形態による符号表のプリコーディング行列に行置換がなされた形態を有する。これは、行置換を用いたアンテナスイッチングによって利得を得ることができるからである。
本実施の形態による符号表は、第5の実施の形態による符号表の行置換形態を有する。本実施の形態による符号表の一例は、下記のように表すことができる。
本実施の形態では、上記のノルム1及びノルム2に加えて、各プリコーディング行列グループ内のアルファベットで表現された成分を、8個の値から選択せずに、1,j,−1,−jに制限することで、符号表に含まれるプリコーディング行列の個数を減少させる方式を考慮する。
上述したとおり、符号表に含まれるプリコーディング行列の個数を制限するために、第1ノルム乃至第3ノルムのうち少なくとも一つを用いることができる。本実施の形態では、上述の説明のうち、各ランク当たり符号表の大きさ制限、特に、ランク1符号表に対する大きさ制限の観点について説明する。
(1)方法1 可能な場合、偶数番目のインデックスを選択
(2)方法2 可能な場合、奇数番目のインデックスを選択
(3)方法3 最初2n個のインデックスを選択
(4)方法4 最後2n個のインデックスを選択
(5)方法5 任意にインデックスを選択
(6)方法6 シグナリングによって構成
(1)方法1 偶数番目のインデックスを選択
(2)方法2 奇数番目のインデックスを選択
(3)方法3 最初16個のインデックスを選択
(4)方法4 最後16個のインデックスを選択
(5)方法5 任意にインデックスを選択
(6)方法6 シグナリングによって構成
(1)方法1 最初32個のインデックスを選択
(2)方法2 最後32個のインデックスを選択
(3)方法3 任意にインデックスを選択
(4)方法4 シグナリングによって構成
(B)ダウンリンクランク1ベクトルにかかわらずに16大きさのランク1符号表を選択
(1)最初16個のインデックスを選択
(2)最後16個のインデックスを選択
(3)任意にインデックスを選択
(4)シグナリングによって構成
(1)最初16個のインデックスを選択
(2)最後16個のインデックスを選択
(3)任意にインデックスを選択
(4)シグナリングによって構成
(B)ダウンリンクランク1ベクトルにかかわらずに32大きさのランク1符号表を選択
(1)最初32個のインデックスを選択
(2)最後32個のインデックスを選択
(3)任意にインデックスを選択
(4)シグナリングによって構成
以下では、上述したとおり、ユーザ装置がPAPR又はCM特性を良好に維持しながら、アップリンク信号転送にMIMO方式を適用するために備えるべき構成について説明する。
20 ユーザ装置
301 スクランブル
302 変調マッパ
303 階層マッパ
304 プリコーディング
305 リソース要素マッパ
306 OFDM信号発生器
401 直列−並列変換
402 N−ポイントDFT
404 M−ポイントIDFT
405 並列−直列変換
406 CP追加
1401 符号語から階層へのマッピング
1402 DFT
1403 プリコーディング
1404 IFFT
1405 アンテナ
Claims (8)
- ユーザ装置(UE)がアップリンク信号を、4個のアンテナを通じて送信するように制御する方法であって、
前記アップリンク信号を3個の階層にマッピングし、
前記3個の階層それぞれに離散フーリエ変換(DFT)拡散を行い、
ランク3用のあらかじめ保存されている符号表から選択された特定プリコーディング行列を用いて、前記DFT拡散された階層をそれぞれプリコーディングし、前記ランク3用のあらかじめ保存されている符号表内の各プリコーディング行列は、前記4個のアンテナのそれぞれが前記3個の階層のうち一つの階層だけを送信するように設定され、第1列は2個の非零要素を有し、第2列及び第3列はそれぞれ一つの非零要素を有し、
前記プリコーディングされた信号に単一搬送波周波数分割多元接続(SC−FDMA)シンボルを構成するための所定の処理を行って、前記プリコーディングされた信号を前記4個のアンテナを通じて基地局(BS)に送信すること、を有する方法。 - 前記ランク3用のあらかじめ保存されている符号表のプリコーディング行列はそれぞれ、前記4個のアンテナが均等な送信電力を有するように設定される、請求項1に記載の方法。
- 前記アップリンク信号は2個の符号語を有し、
前記2個の符号語のうち第1符号語は前記3個の階層の第1層にマッピングされ、前記2個の符号語のうち第2符号語は前記3個の階層の第2層及び第3層にマッピングされる、請求項1に記載の方法。 - アップリンク信号を送信するユーザ装置(UE)であって、
信号送受信用の4個のアンテナと、
ランク3用の符号表を保存するメモリであって、前記ランク3用のあらかじめ保存されている符号表内の各プリコーディング行列は、前記4個のアンテナのそれぞれが3個の階層のうち一つの階層だけを送信するように設定され、第1列は2個の非零要素を有し、第2列及び第3列はそれぞれ一つの非零要素を有する、メモリと、
前記4個のアンテナ及び前記メモリと接続されて、前記アップリンク信号の送信を処理するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記アップリンク信号を前記3個の階層にマッピングする階層マッパと、
前記3個の階層それぞれに離散フーリエ変換(DFT)拡散を行うDFTモジュールと、
前記メモリに保存されている前記ランク3用の符号表から特定プリコーディング行列を選択して、前記DFTモジュールから受信した前記DFT拡散された階層をそれぞれプリコーディングするプリコーダと、
前記プリコーディングされた信号に単一搬送波周波数分割多元接続(SC−FDMA)シンボルを構成するための所定の処理を行って、前記処理された信号を前記4個のアンテナを通じて基地局(BS)に送信する送信モジュールと、を含む、ユーザ装置。 - 前記ランク3用のあらかじめ保存されている符号表のプリコーディング行列はそれぞれ、前記4個のアンテナが均等な送信電力を有するように設定される、請求項5に記載のユーザ装置。
- 前記アップリンク信号は2個の符号語を有し、
前記2個の符号語のうち第1符号語は前記3個の階層の第1層にマッピングされ、前記2個の符号語のうち第2符号語は前記3個の階層の第2層及び第3層にマッピングされる、請求項5に記載のユーザ装置。
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