JP4505001B2

JP4505001B2 - 多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムにおけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を送受信する方法及び装置

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Publication number: JP4505001B2
Application number: JP2007213189A
Authority: JP
Inventors: 成珍金; 虎辰金; 建▲ジュン▼ 李; 正勲徐; 昌淳朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2027-08-17
Also published as: EP1890413B1; US20080043677A1; JP2008048418A; EP1890413A2; US7764931B2; KR20080016335A; EP2765727A1; EP1890413A3; KR101249359B1

Description

本発明は、移動通信システムに関し、特に、多入力多出力（Multi-Input Multi-Output：以下、“ＭＩＭＯ”と称する）技術と直交周波数分割多重化（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下、“ＯＦＤＭ”と称する）技術とをサポートする移動通信システムにおけるチャンネル品質情報を送受信する方法及び装置に関する。

広帯域移動通信システムにおいて、移動型高速データサービスを可能にするためには、技術的にＭＩＭＯシステムが必須である。ＭＩＭＯシステムは、多入出力を有しているアンテナシステムを意味し、アンテナごとに相互に異なる情報を送信することができるので、処理する情報量及び信頼性を高めることができることが特徴である。一方、現在までの第２世代及び第３世代の移動通信システムにおいては、単一の送受信アンテナを使用するために、広帯域データの高速処理に限界があった。

ＭＩＭＯとともに、ＯＦＤＭも第３世代後の移動通信技術の核心として浮上している。ＯＦＤＭは、周波数及び時間を分割してユーザに割り当てる方式による広帯域の送信に有利であり、ユーザの要求に応じて周波数及び時間リソースを提供することができるので、すでにヨーロッパのデジタルオーディオ放送（Digital Audio Broadcasting：ＤＡＢ）及びデジタルＴＶ放送（Digital Video Broadcasting：ＤＶＢ）で採択され、５ＭＨｚ無線近距離ネットワーク（Wireless Local Area Network：ＷＬＡＮ）帯域でも正式な規格で採択された。一方、既存の符号分割多元接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）移動通信システムにおいて、移動環境での送信速度は、最大１４４ｋｂｐｓに過ぎず、大容量の無線データの処理が難しい。

現在の無線通信システムは、制限された周波数リソースを通した高品質、大容量のマルチメディアデータの送信を目標にする。このために、制限された周波数リソースを使用して多くの容量のデータを送信する技術が提案されている。このような技術中の代表的なものがＭＩＭＯシステムである。ＭＩＭＯシステムは、周波数リソースを増やさなくてもさらに多くの量のデータを送信することができる。

しかしながら、ＭＩＭＯシステムは、高速送信の際に発生するシンボル間の干渉及び周波数選択性フェージングに弱いという短所がある。このような短所を克服するために、ＭＩＭＯシステムは、ＯＦＤＭ技術を併用する。ＯＦＤＭシステムは、データを並列処理することによって、高速のデータストリームを低速のデータストリームに分割して、複数の搬送波を介して同時に送信する。すなわち、ＯＦＤＭシステムは、低速の並列搬送波を使用することによってシンボル区間が増加するので、シンボル間の干渉を減少させ、また、保護区間（Guard Interval）の使用でほとんど完全にシンボル間の干渉を除去することができる。

また、ＯＦＤＭシステムは、複数の搬送波を使用することによって周波数選択性フェージングに強い。結局、このような２通りの技術を結合することによって、ＭＩＭＯシステムの長所はそのまま使用し、ＭＩＭＯシステムの短所は、ＯＦＤＭシステムを使用して相殺することができる。ＭＩＭＯシステムは、一般的に、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを有する。以下、このようなＭＩＭＯシステムにＯＦＤＭシステムを結合した構成をＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムと呼ぶ。

ＭＩＭＯシステムの送信器では、一本又はそれ以上の受信アンテナを有する端末のために少なくとも一本の適切な送信アンテナを選択する。このために、送信器、例えば、基地局は、端末からチャンネル品質情報のフィードバックを受ける必要がある。ＭＩＭＯシステムは、複数の送受信アンテナが使用される特性上、送信器が受信する全体のチャンネル品質情報の量は、非常に大きく、これは、アップリンクシグナリングに大きいオーバーヘッドとして作用する。特に、ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムの場合、フィードバック情報には、複数の搬送波（すなわち、複数のサブバンド）の各々に関するチャンネル品質指示値がさらに含まれなければならず、これは、アップリンクシグナリングのオーバーヘッドを加重させる原因となる。このことより、送信器でデータストリームを効率よく送信アンテナにマッピングさせることができるようにしつつ、上記のようなフィードバック情報の量を減少させるための多様な技術が開発されている。

ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおいて、フィードバック情報を送信する最も単純な一番目の方案は、すべてのサブバンド或いは最適のＮ個のサブバンドに関するチャンネル品質情報を送信器へ送信するものであるが、非常に大きいシグナリングオーバーヘッドが必要とされる。二番目の方案は、幾つかのサブバンドを予め選択し、予め選択された上記サブバンドのみをスケジューリングに使用するものである。しかしながら、二番目の方案は、ＯＦＤＭ技術の長所（すなわち、周波数選択性ダイバーシティ）を得ることができないという問題点を有する。もう一つの方案は、各Ｍ個の隣接したサブバンドからなったサブバンドグループを用いて、サブバンドグループ別にチャンネル品質情報を生成するものである。この場合、シグナリング効率は、グルーピングサイズの影響を大きく受けるため、上記グルーピングサイズの最適値をチャンネル状況に応じて可変的に定めなければならない。さらに、隣接したサブバンドのチャンネル状況に差がある場合には、リソースを効率的に使用しないという問題点があった。
ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＮＳＥＬＥＣＴＥＤＡＲＥＡＳＩＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ．２１，ＮＯ．２，ＦＥＢＲＵＡＲＹ２００３，「ＴｒａｎｓｍｉｔＰｏｗｅｒＡｄａｐｔａｔｉｏｎｆｏｒＭｕｌｔｉｕｓｅｒＯＦＤＭＳｙｓｔｅｍｓ」

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術及び直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）技術を用いる移動通信システムにおけるチャンネル品質情報を効率的にフィードバックする方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおけるチャンネル品質を報告するためのフィードバック情報の量を減少させるための方法及び装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の特徴によると、多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの受信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を送信する方法は、送信器から複数の送信アンテナ及び複数のサブバンドを介して送信された信号に対して上記チャンネル品質を測定するステップと、上記測定されたチャンネル品質に基づいて、各先符号情報に関連して最適の送信性能を有する所定数のサブバンドを選択するステップと、上記選択されたサブバンドから最大送信率を有する少なくとも一つのサブバンドグループ及び該当先符号情報を決定するステップと、上記少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を上記送信器へ送信するステップとを具備することを特徴とする。

本発明の第２の特徴によると、多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの受信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を送信する装置は、送信器から複数の送信アンテナ及び複数のサブバンドを介して送信された信号に対して上記チャンネル品質を測定するチャンネル品質測定器と、上記測定されたチャンネル品質に基づいて、各先符号情報に関連して最適の送信性能を有する所定数のサブバンドを選択し、上記選択されたサブバンドから最大送信率を有する少なくとも一つのサブバンドグループ及び該当先符号情報を決定し、上記少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を生成して上記送信器へ送信するフィードバック情報生成器とを具備することを特徴とする。

本発明の第３の特徴によると、多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの送信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を少なくとも一つの受信器から受信する方法は、上記少なくとも一つの受信器から少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を受信するステップと、上記受信されたフィードバック情報に基づいて、送信信号の送信のためのサブバンドの割当て及び先符号化のための送信パラメーターを決定するステップとを具備し、上記少なくとも一つのサブバンドグループは、上記少なくとも一つの受信器から測定されたチャンネル品質に基づいて、各先符号情報に関連して最適の送信性能を有する所定数のサブバンドから選択されることを特徴とする。

本発明の第４の特徴によると、多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの送信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を少なくとも一つの受信器から受信する装置は、上記少なくとも一つの受信器から少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信器と、上記受信されたフィードバック情報に基づいて、送信信号の送信のためのサブバンドの割当て及び先符号化のための送信パラメーターを決定するスケジューラとを具備し、上記少なくとも一つのサブバンドグループは、上記少なくとも一つの受信器から測定されたチャンネル品質に基づいて、各先符号情報に関連して最適の送信性能を有する所定数のサブバンドから選択されることを特徴とする。

本発明の実施形態は、各端末でサブバンド別に測定されたチャンネル品質値と該当先符号行列／ベクトルとを共通に選択することによって、空間及び周波数ダイバーシティの効率を低下させることなく、空間及び時間リソースの適切な選択が可能である。また、先符号行列／ベクトルに対して、サブバンドの選択の際に、サブバンドのグルーピングサイズに依存することによって、上位の幾つかに該当するサブバンドを選択して、それによる各信号対雑音比（Signal to Interference and Noise Ratio：ＳＩＮＲ）の値を平坦化（Flat）することができるだけではなく、ダイバーシティ利得を十分に得ることができる。これによって、フィードバックオーバーヘッドを低減させることができるという長所を有する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。なお、図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一の符号及び番号を共通使用するものとする。そして、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であり、これは、使用者及び運用者の意図又は慣例に従って変わっても良い。従って、これらの用語は、本発明の全体の内容に基づいて定義されなければならない。

後述される本発明の主な要旨は、ＭＩＭＯ技術とＯＦＤＭ技術とをサポートするＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおいて、ダウンリンクチャンネル品質を示すフィードバック情報（すなわち、チャンネル品質情報）を送信するためのもので、特に、上記フィードバック情報のサイズを減らすための方案を提供する。

ＯＦＤＭシステムにおいては、使用可能な全周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、サブバンドの各々を端末に個別に割り当てることができる。そして、複数の端末から基地局へ送信されるフィードバック情報は、大きいオーバーヘッドとして作用する。従って、単一或いは複数のユーザをサポートするＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおいて、解決すべき主な課題中の一つは、フィードバック情報のサイズを減少させるものである。

本発明の接近方向を要約すれば、次の通りである。しかしながら、以下の事項が本発明が請求することを希望する範囲を限定しないことに留意すべきである。

１）フィードバックに基づいて、オーバーヘッドの低減の観点からサブバンドをグルーピングする（単純に隣接したサブバンドのみで決定されない。）。
２）空間及び周波数ドメインで共通に（jointly）チャンネル品質情報を決定する。
３）マルチユーザダイバーシティを支援することができる（マルチユーザに限定されない。）。

図１は、本発明の実施形態によるシステムのモデルを示す図である。

図１を参照すると、送信器１２０は、セルラーシステムの基地局又は無線近距離ネットワークシステムのアクセスポイントとなることができ、ユーザデータソース１１０から一つ又はそれ以上の端末（ここでは、複数の端末を示す。）１３０，１３２，１３４のためのデータストリームの提供を受ける。送信器１２０は、チャンネル品質測定の基準となる信号、すなわち、パイロット信号を端末１３０，１３２，１３４へ送信し、端末１３０，１３２，１３４の各々は、上記パイロット信号を受信してダウンリンクチャンネルのチャンネル品質を測定し、上記測定されたチャンネル品質を示すフィードバック情報を生成する。各端末１３０，１３２，１３４で生成されたフィードバック情報は、予め定められるチャンネル、すなわち、フィードバックチャンネルを介して送信器１２０へ送信される。

送信器１２０は、上記フィードバック情報に従って現在の送信周期でデータストリームの送信を希望する端末、上記各端末のための送信アンテナ及び上記データストリームを送信するのに使用される送信電力と変調及び符号化方式（Modulation and Coding Scheme：以下、“ＭＣＳ”と称する）とを選択する。上記選択された端末のためのデータストリームは、上記選択された送信電力及びＭＣＳを用いて上記選択された送信アンテナを介して送信される。

このとき、上記データストリームは、上記送信アンテナを介して送信される信号が相互間に直交するように先符号化（Pre-coding）動作を通して送信されることができる。上記先符号化は、変調及び符号化された信号に所定の先符号行列を乗じて上記送信アンテナを介して送信される信号が相互間に直交するようにすることによって送信ダイバーシティ効率を向上させる技術である。ここで、先符号行列は、入力される信号に乗じられる複素加重値でなされ、ユニタリー（unitary）行列又はノンユニタリー（non-unitary）行列で構成され、各端末からのフィードバック情報によって選択されることができる。

手続きの簡素化のために、端末１３０，１３２，１３４は、使用可能な先符号行列のセットであるコードブックを予め格納しておき、上記測定されたチャンネル品質による適切な先符号行列を示す情報を上記フィードバック情報に含めて送信する。同様に、送信器１２０は、上記同一のコードブックを予め格納しておき、該当端末へ送信すべき信号が送信アンテナを介して送信される前に上記フィードバック情報が示す先符号行列を適用する。このとき、先符号行列が適用される場合、データストリームと送信アンテナとの組合せを仮想アンテナと称する。

具体的に、本発明の実施形態によるフィードバック情報は、端末別に選択された少なくとも一つの先符号行列を示す先符号情報と上記選択された先符号行列に対して最大の送信性能を示すように選択されたサブバンドグループに関するチャンネル品質情報とを含む。ここで、サブバンドは、隣接したサブバンドをグルーピングした既存の技術とは異なり、適用される先符号行列及び測定されたチャンネル品質に従って最適にグルーピングされる。送信器は、端末から提供されたフィードバック情報によって最大の送信性能を示す（achieve）先符号行列を判断し、該当（associated）チャンネル品質に従って送信パラメータ（送信電力及びＭＣＳなど）を決定する。複数の端末からフィードバック情報が提供される場合、送信器は、複数のフィードバック情報を考慮して送信率の和（sum rate）を最大にする先符号行列を選択する。

図２は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおける送信器の構成をより詳細に示す図である。

図示するように、送信器２００は、マッピング器２１０と、符号化及び変調器２２０と、先符号化器２３０と、ＯＦＤＭ変調器２４２乃至２４４と、Ｍ_ｔ個の送信アンテナ２５２乃至２５４とを含む。下記では、複数の送信アンテナを使用してデータストリームを複数の端末へ送信する動作を説明するはずであるが、実際に、送信のためには、一つの端末及び一本の送信アンテナが選択されることができることはもちろんである。

図２を参照すると、マッピング器２１０は、通信中である端末、すなわち、ユーザに伝送される少なくとも一つのデータストリームを受信するだけでなく、上記ユーザのためのスケジューリング情報を制御器２６０から受信する。制御器２６０は、少なくとも一つの端末からグルーピングされたサブバンド別チャンネル品質指示値（例えば、搬送波対干渉比（Carrier to Interference ratio：Ｃ／Ｉ）など）を示すチャンネル品質情報と上記チャンネル品質指示値別に選択された先符号行列を示す先符号情報とを含むフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信器（図示せず）と、上記フィードバック情報に基づいて最大の送信効率を得ることができる少なくとも一つの端末、データストリーム、サブバンド、ＭＣＳ、先符号、及び使用される送信アンテナなどの送信パラメータを決定するスケジューラ（図示せず）とを含んでいる。

マッピング器２１０は、端末から受信された少なくとも一つのデータストリームの中、フィードバック情報分析器２６０の制御に基づいて、送信されるデータストリームを抽出して符号化及び変調器２２０へ提供する。符号化及び変調器２２０を構成する複数のＭＣＳブロック２２２乃至２２８の各々は、マッピング器２１０から一つのデータストリームを受信し、制御器２６０によって決定されたＭＣＳに従って上記データストリームを符号化して変調する。ＭＣＳブロック２２２乃至２２８から出力された信号は、先符号化器２３０へ伝達される。

先符号化器２３０には、例えば、Ｋ個の先符号化器２３２乃至２３４が含まれ、先符号化器の各々には、最大Ｍ_ｔ個の信号が入力される。先符号化器２３２乃至２３４は、ＭＣＳブロック２２２乃至２２８から符号化して変調された信号を受信し、制御器２６０により決定された先符号情報が示す先符号行列を上記入力された信号に乗じ、上記乗算の結果、先符号化された信号を送信アンテナ２５２乃至２５４の各々に対応するＯＦＤＭ変調器２４２乃至２４４へ送信する。

ＯＦＤＭ変調器２４２乃至２４４の各々は、逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）ブロック及び周期的プレフィックス（Cyclic Prefix：ＣＰ）付加器を含み、ＩＦＦＴブロックの各々は、入力されたＮ_ｃ個の信号をＮ_ｃ個のサブバンド成分を含む時間領域の信号に変換し、上記時間領域の信号は、上記ＣＰ付加器により生成されたＣＰが添付された後に、直列に変換されて該当送信アンテナ２５２乃至２５４を介して送信される。

図３は、本発明の実施形態による端末のフィードバック情報の送信に関連した構成を示すブロック図である。

受信器３００は、少なくとも一つの受信アンテナ３０２乃至３０４と、ＯＦＤＭ復調器３０６と、先符号復号器３０８と、サブバンド別チャンネル品質測定器３１０と、フィードバック情報生成器３１２と、先符号割当器３１４とを含む。ここでは、データの受信に関連した構成要素を省略する。

図３を参照すると、少なくとも一つの受信アンテナ（ここでは、複数で図示する。）３０２乃至３０４から受信されたＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭ復調器３０６によりＣＰ除去及び高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）が行われた後、並列に先符号復号器３０８へ伝達される。先符号復号器３０８は、ＯＦＤＭ復調器３０６から伝達された信号に先符号割当器３１４から提供された先符号行列を乗じる。このために、先符号割当器３１４は、送信器の間に約束されたコードブックの先符号行列を順次に先符号復号器３０８へ提供する。

サブバンド別チャンネル品質測定器３１０は、先符号復号器３０８からの信号に含まれているパイロット信号を検出することによって、サブバンド別チャンネル品質指示（ＣＱＩ）値を測定する。フィードバック情報生成器３１２は、上記コードブックのすべての先符号行列に対してサブバンド別ＣＱＩ値を収集し、これらを大きい順に整列してチャンネル品質に関するリストを生成した後、最大の送信効率を示す所定数のサブバンドに関するＣＱＩ値と該当先符号行列を示すフィードバック情報とを生成する。上記フィードバック情報は、フィードバックチャンネルを介して送信器へフィードバックされる。上記フィードバック情報の生成については、図４を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明の実施形態によるフィードバック情報の生成動作を示すフローチャートである。

図４に示すステップは、上記フィードバック情報を送信器へ送信すべき各端末のフィードバック情報生成器３１２で個別的に実行されることができる。図４を説明するに先立って、本発明を説明するために使用される変数を定義すれば、次の通りである。下記の変数は、すべて正の整数である。

Ｎは、使用可能なサブバンドの個数である。

Ｍは、各ユーザの端末がフィードバック情報の送信のために選択した最適なサブバンドの個数である。

Ｇは、グルーピングされたサブバンドの個数、すなわち、グルーピングサイズであり、Ｍの約数で定められるか、あるいは、少なくともＭより小さいか又は同一の正の整数で定められることが望ましい。

Ｌは、上記フィードバック情報に関連したサブバンドグループの個数であり、Ｍ／Ｇで計算される。

Ｋは、データストリームをマッピングさせるために、送信器及び受信器に予め格納されている先符号行列の全個数であり、コードブックサイズと呼ぶ。

図４を参照すると、ステップＳ４０２で、端末は、複数の送信アンテナを用いてＮ個のサブバンドを介して送信された信号に対して測定されたチャンネル品質に基づいて、予め約束されているコードブックの先符号行列の各々に対して最適なＭ個のサブバンドを選択する。ここで、最適なＭ個のサブバンドとは、該当先符号行列が適用された場合、最もよいチャンネル品質指示（Channel Quality Indication：以下、“ＣＱＩ”と称する）値を有するＭ個のサブバンドを意味する。ｋ番目の先符号行列に対して選択されたＭ個のサブバンドに関するＣＱＩ値は、次の通りである。

Ｅ_ｋ＝｛ＣＱＩ_ＳＢ_ｋ，１、ＣＱＩ_ＳＢ_ｋ，２、．．．、ＣＱＩ_ＳＢ_ｋ，Ｍ｝（ｋ＝１，２，．．．，Ｋ）

ステップＳ４０４で、端末は、送信率の和（sum rate）の観点で最大の送信効率を有する先符号行列と該当Ｇ個のサブバンドとを選択する。ここで選択されたＧ個のサブバンドは、上記選択された先符号行列に関連したサブバンドグループを形成する。すなわち、端末は、各先符号行列及び該当Ｇ個のサブバンドに関する全ストリームの送信率の和を計算し、最大の送信率の和を有する先符号行列及び該当Ｇ個のサブバンドを選択する。ステップＳ４０６で、上記選択されたＧ個のサブバンドに関するＣＱＩ値は、各先符号行列に関する残りのＣＱＩ値の中から除去される。これは、上記選択されたＧ個のサブバンドが重複してフィードバック情報に含まれないようにするためである。

ステップＳ４０８で、端末は、選択されたサブバンドの個数がフィードバック情報へ送信されることができる個数であるＭ個に達したか否かを判定する。言い換えれば、端末は、現在形成されているサブバンドグループの個数がＬ個に達したか否かを判定する。上記選択されたサブバンドの個数がＭ個に達していない場合には、ステップＳ４０４へ戻る。一方、上記選択されたサブバンドの個数がＭ個に達した場合には、ステップＳ４１０へ進行する。ステップＳ４１０で、端末は、ステップＳ４０４を通して選択されたＭ個のサブバンドに関するＣＱＩ値を示すチャンネル品質情報と該当先符号行列を示す先符号情報（すなわち、先符号行列のインデックス）とを含むフィードバック情報を生成して基地局へフィードバックする。

図５は、本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングの一例を説明するためのもので、Ｍ＝４、Ｋ＝２、Ｇ＝１の場合の例を示す。

図５を参照すると、端末は、コードブック（Ｋ＝２）に含まれている第１の先符号行列Ｕ_１及び第２の先符号行列Ｕ_２に対して、全サブバンドに関するチャンネル品質指示（ＣＱＩ）値を測定して大きい順に整列することによって、各先符号行列に関するチャンネル品質リストを作成する。上記チャンネル品質リストは、送信器で各先符号行列を適用した場合に得ることができるサブバンド別ＣＱＩ値を含む。すなわち、上記サブバンド別ＣＱＩ値は、ＯＦＤＭ受信信号に先符号行列を適用した後に測定された値である。

ここで、先符号行列Ｕ_１が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのチャンネル品質指示子（ＣＱＩ）（Ｍ＝４の場合）、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ２、ＣＱＩ_ＳＢ９、及びＣＱＩ_ＳＢ７を取り、先符号行列Ｕ_２が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ３、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ１、及びＣＱＩ_ＳＢ８を取る。各先符号行列に関する最適な（best）ＣＱＩを決定する具体的なアルゴリズムについては、本発明の要旨とは深い関連がないので詳細な説明を省略する。

まず、Ｕ_１に関する最適な１つのＣＱＩ（Ｇ＝１）であるＣＱＩ_ＳＢ５がＵ_２に関する最適なＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３と比較される。ＣＱＩ_ＳＢ５がＣＱＩ_ＳＢ３より大きい場合、Ｕ_１に関して、ＣＱＩ_ＳＢ５がフィードバック情報として選択される。そして、上記選択されたＣＱＩ_ＳＢ５は、Ｕ_１及びＵ_２に関するチャンネル品質リストから削除される。

次いで、Ｕ_１に関して、二番目に最適なＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ２がＣＱＩ_ＳＢ３と比較される。ＣＱＩ_ＳＢ２がＣＱＩ_ＳＢ３より小さい場合には、Ｕ_２に関して、ＣＱＩ_ＳＢ３がフィードバック情報として選択される。また、図５の例では、ＣＱＩ_ＳＢ１がＣＱＩ_ＳＢ２より大きいので、Ｕ_２に関して、ＣＱＩ_ＳＢ１がフィードバック情報として選択される。そして、ＣＱＩ_ＳＢ２がＣＱＩ_ＳＢ８より大きいので、Ｕ_１に関して、ＣＱＩ_ＳＢ２がフィードバック情報として最後に選択される。

上記フィードバック情報に含まれることができる４つのサブバンド（Ｍ＝４）がすべて選択されたので、上記フィードバック情報には、４つのサブバンドＳＢ５、ＳＢ３、ＳＢ１、及びＳＢ２に関するチャンネル品質情報と該当ＣＱＩに対して適用された先符号行列を示す先符号情報とが下記＜表１＞のように含まれる。

上記＜表１＞に示すように、上記フィードバック情報に含まれているＣＱＩは、そのサイズが大きい順に含まれる。

図６は、本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングの他の例を説明するためのもので、Ｍ＝４、Ｋ＝２、及びＧ＝２の場合の例を示す。

図６を参照すると、端末は、コードブック（Ｋ＝２）に含まれている第１の先符号行列Ｕ_１及び第２の先符号行列Ｕ_２に対して、全サブバンドに関するチャンネル品質指示（ＣＱＩ）値を測定して大きい順に整列することによって、各先符号行列に関するチャンネル品質リストを作成する。ここで、Ｕ_１が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ（Ｍ＝４）、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ２、ＣＱＩ_ＳＢ９、及びＣＱＩ_ＳＢ７を取り、Ｕ_２が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ３、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ１、及びＣＱＩ_ＳＢ８を取る。まず、Ｕ_１に関する最適な２つのＣＱＩ（Ｇ＝２）であるＣＱＩ_ＳＢ５とＣＱＩ_ＳＢ２との和がＵ_２に関する最適なＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３とＣＱＩ_ＳＢ５との和と比較される。ＣＱＩ_ＳＢ５とＣＱＩ_ＳＢ２との和がＣＱＩ_ＳＢ３とＣＱＩ_ＳＢ５との和より大きい場合には、Ｕ_１に関して、ＣＱＩ_ＳＢ５及びＣＱＩ_ＳＢ２がフィードバック情報として選択される。そして、上記選択されたＣＱＩ_ＳＢ５及びＣＱＩ_ＳＢ２は、Ｕ_１及びＵ_２に関するチャンネル品質リストから削除される。

次いで、Ｕ_１に関する二番目に最適なＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ９とＣＱＩ_ＳＢ７との和がＵ_２に関する二番目に最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３とＣＱＩ_ＳＢ１との和と比較される。ＣＱＩ_ＳＢ９とＣＱＩ_ＳＢ７との和がＣＱＩ_ＳＢ３とＣＱＩ_ＳＢ１との和より小さい場合には、Ｕ_２に関して、ＣＱＩ_ＳＢ３及びＣＱＩ_ＳＢ１がフィードバック情報として選択される。上記フィードバック情報に含まれることができる４つのサブバンド（Ｍ＝４）がすべて選択されたので、上記フィードバック情報には、２つのサブバンドグループ（Ｌ＝Ｍ／Ｇ＝２）である［ＳＢ５，ＳＢ２］及び［ＳＢ３，ＳＢ１］に関するチャンネル品質情報とサブバンドグループの各々に対して適用された先符号行列を示す先符号情報とが下記＜表２＞のように含まれる。

図７は、本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングのさらなる例を説明するためのもので、Ｍ＝４、Ｋ＝２、及びＧ＝４の場合の例を示す。

図７を参照すると、端末は、コードブック（Ｋ＝２）に含まれている第１の先符号行列Ｕ_１及び第２の先符号行列Ｕ_２に対して、全サブバンドに関するチャンネル品質指示（ＣＱＩ）値を測定して大きい順に整列することによって、各先符号行列に関するチャンネル品質リストを作成する。ここで、Ｕ_１が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ（Ｍ＝４）、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ２、ＣＱＩ_ＳＢ９、及びＣＱＩ_ＳＢ７を取り、Ｕ_２が選択される場合には、最大の送信効率を示すＭ個のＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ３、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ１、及びＣＱＩ_ＳＢ８を取る。まず、Ｕ_１に関する最適な４つのＣＱＩ（Ｇ＝４）であるＣＱＩ_ＳＢ５とＣＱＩ_ＳＢ２とＣＱＩ_ＳＢ９とＣＱＩ_ＳＢ７との和がＵ_２に関する最適な４つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３とＣＱＩ_ＳＢ５とＣＱＩ_ＳＢ１とＣＱＩ_ＳＢ８との和と比較される。Ｕ_１に関するＣＱＩの和がＵ_２に関するＣＱＩの和より大きい場合には、Ｕ_１に関して、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ２、ＣＱＩ_ＳＢ９、及びＣＱＩ_ＳＢ７がフィードバック情報として選択され、上記フィードバック情報に含まれることができる４つのサブバンド（Ｍ＝４）がすべて選択されたので、上記フィードバック情報には、１つのサブバンドグループ（Ｌ＝Ｍ／Ｇ＝１）である［ＳＢ５，ＳＢ２，ＳＢ９，ＳＢ７］に関するチャンネル品質情報と上記サブバンドグループに対して適用された先符号行列を示す先符号情報とが下記＜表３＞のように含まれる。

一方、他の実施形態において、先符号行列でなく、各先符号行列の中で各送信アンテナに該当する先符号行列の列ベクトル（column vector：以下、“先符号ベクトル”と称する）に関するチャンネル品質情報を含むことができる。これは、各端末に対して、すべての送信アンテナではなく、所望する個数（ランク（rank））の送信アンテナが割り当てられることができることを意味する。従って、端末は、上記フィードバック情報を送信するために、複数のサブバンドを各先符号行列の先符号ベクトル別にグルーピングする。この場合、図４に示すステップは、予め定義されている先符号行列の各列ベクトル、すなわち、各先符号ベクトルに対してなされる。

図８は、本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングのもう一つの例を説明するためのもので、Ｍ＝４、Ｋ＝２、Ｇ＝２の場合の例を示す。ここで、コードブック（Ｋ＝２）に含まれている第１の先符号行列Ｕ_１及び第２の先符号行列Ｕ_２は、２＊２行列であるので、Ｕ_１は、２つの先符号ベクトルＵ_１１とＵ_１２とに区分され、Ｕ_２は、２つの先符号ベクトルＵ_２１とＵ_２２とに区分される。

図８を参照すると、端末は、先符号ベクトルＵ_１１、Ｕ_１２、Ｕ_２１、Ｕ_２２に対して、全サブバンドに関するチャンネル品質指示（ＣＱＩ）値を測定して大きい順に整列することによって、各先符号ベクトルに関するチャンネル品質リストを作成する。ここで、Ｕ_１１が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ（Ｍ＝４）、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ２、ＣＱＩ_ＳＢ６、及びＣＱＩ_ＳＢ１を取り、Ｕ_１２が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ３、ＣＱＩ_ＳＢ５、ＣＱＩ_ＳＢ８、及びＣＱＩ_ＳＢ７を取る。また、Ｕ_２１が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ９、ＣＱＩ_ＳＢ７、ＣＱＩ_ＳＢ２、及びＣＱＩ_ＳＢ６を取り、Ｕ_２２が選択される場合には、最大の送信効率を示す４つのＣＱＩ、すなわち、ＣＱＩ_ＳＢ１、ＣＱＩ_ＳＢ４、ＣＱＩ_ＳＢ４、及びＣＱＩ_ＳＢ３を取る。

まず、Ｕ_１１に関する最適な２つのＣＱＩ（Ｇ＝２）であるＣＱＩ_ＳＢ５及びＣＱＩ_ＳＢ２の和と、Ｕ_１２に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３及びＣＱＩ_ＳＢ４の和と、Ｕ_２１に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ９及びＣＱＩ_ＳＢ７の和と、Ｕ_２２に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ１及びＣＱＩ_ＳＢ５の和とが相互に比較される。Ｕ_１１に関するＣＱＩの和が最も大きい場合には、Ｕ_１１に関するＣＱＩ_ＳＢ５及びＣＱＩ_ＳＢ２がフィードバック情報として選択される。同様に、選択されたサブバンドに関するＣＱＩがチャンネル品質リストから削除（点線で示した部分）された後、Ｕ_１１に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ６及びＣＱＩ_ＳＢ１の和と、Ｕ_１２に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ３及びＣＱＩ_ＳＢ４の和と、Ｕ_２１に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ９及びＣＱＩ_ＳＢ７の和と、Ｕ_２２に関する最適な２つのＣＱＩであるＣＱＩ_ＳＢ１及びＣＱＩ_ＳＢ４の和とが相互に比較される。Ｕ_２１に関するＣＱＩの和が最も大きい場合には、Ｕ_２１に関して、ＣＱＩ_ＳＢ９及びＣＱＩ_ＳＢ７がフィードバック情報として選択される。

上記フィードバック情報に含まれることができる４つのサブバンド（Ｍ＝４）がすべて選択されたので、上記フィードバック情報には、２つのサブバンドグループ（Ｌ＝Ｍ／Ｇ＝２）である［ＳＢ５，ＳＢ２，ＳＢ９，ＳＢ７］に関するチャンネル品質情報と上記サブバンドグループに対して適用された先符号ベクトルを示す先符号情報とが下記＜表４＞のように含まれる。

なお、本発明の詳細な説明においては、具体的な実施の形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内であれば、種々な変形が可能であることは言うまでもない。よって、本発明の範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。

本発明の実施形態によるシステムモデルを示す図である。本発明の実施形態によるＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおける送信器の構成をより詳細に示す図である。本発明の実施形態による端末のフィードバック情報の送信に関連した構成を示すブロック図である。本発明の実施形態によるフィードバック情報の生成動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングの一例を説明するための図である。本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングの他の例を説明するための図である。本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングのさらなる例を説明するための図である。本発明の実施形態によるサブバンドグルーピングのもう一つの例を説明するための図である。

Claims

多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの受信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を送信する方法であって、
送信器から複数の送信アンテナ及び複数のサブバンドを介して送信された信号に対して前記チャンネル品質を測定するステップと、
前記測定されたチャンネル品質と先符号情報に基づいて、最大の送信性能を有する所定数のサブバンドを選択するステップと、
前記最大の伝送性能を有するように選択されたサブバンドから最大送信率の和を有する少なくとも一つのサブバンドグループ及び該当先符号情報を選択するステップと、
前記少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を前記送信器へ送信するステップと
を具備し、
前記サブバンドグループは、前記先符号情報に関連して送信率の和が最大になるように選択されたサブバンドのグループであることを特徴とする方法。
前記測定するステップは、前記複数のサブバンドの各々に関するチャンネル品質指示値を測定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記選択するステップは、前記先符号情報に基づいて前記チャンネル品質指示値が高い順に該当するサブバンドを選択するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列の列ベクトルを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記決定するステップは、前記サブバンドグループの個数が所定数に達するまで反復され、前記サブバンドグループの個数は、一つの先符号情報に対して選択された最適のサブバンドの個数を一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数で割った値で定められることを特徴とする請求項１記載の方法。
一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数を前記サブバンドグループのサイズとした場合、前記サブバンドグループのサイズを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの受信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を送信する装置であって、
送信器から複数の送信アンテナ及び複数のサブバンドを介して送信された信号に対して前記チャンネル品質を測定するチャンネル品質測定器と、
前記測定されたチャンネル品質と先符号情報に基づいて最大の送信性能を有する所定数のサブバンドを選択し、前記選択されたサブバンドから最大送信率を有する少なくとも一つのサブバンドグループ及び該当先符号情報を決定し、前記少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を生成して前記送信器へ送信するフィードバック情報生成器と
を具備し、
前記サブバンドグループは、前記先符号情報に関連して送信率の和が最大になるように選択されたサブバンドのグループであることを特徴とする装置。
前記チャンネル品質測定器は、前記複数のサブバンドの各々に関するチャンネル品質指示値を測定することを特徴とする請求項８記載の装置。
前記フィードバック情報生成器は、前記先符号情報に基づいて前記チャンネル品質指示値が高い順に該当するサブバンドを選択することを特徴とする請求項９記載の装置。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列を含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列の列ベクトルを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
前記フィードバック情報生成器は、前記サブバンドグループの個数が所定数に達するまで、前記少なくとも一つのサブバンドグループ及び該当先符号情報を決定する動作を反復し、前記サブバンドグループの個数は、一つの先符号情報に対して選択された前記最大伝送性能を有するサブバンドの個数を一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数で割った値で定められることを特徴とする請求項８記載の装置。
一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数を前記サブバンドグループのサイズとした場合、前記サブバンドグループのサイズは、前記フィードバック情報の量によって制限されることを特徴とする請求項８記載の装置。
多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの送信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を少なくとも一つの受信器から受信する方法であって、
前記少なくとも一つの受信器から少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を受信するステップと、
前記受信されたフィードバック情報に基づいて、送信信号の送信のためのサブバンドの割当て及び先符号化のための送信パラメーターを決定するステップとを具備し、
前記少なくとも一つのサブバンドグループは、前記少なくとも一つの受信器から測定されたチャンネル品質と前記先符号情報に基づいて、最大の送信性能を有する所定数のサブバンドから選択され、
前記サブバンドグループは、前記先符号情報に関連して送信率の和が最大になるように選択されたサブバンドのグループであることを特徴とする方法。
前記チャンネル品質情報は、前記送信信号が送信される複数のサブバンドの各々に関するチャンネル品質指示値を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
前記所定数のサブバンドは、全サブバンドの中から前記先符号情報に基づいて前記チャンネル品質指示値が高い順に選択されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列の列ベクトルを含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数を前記サブバンドグループのサイズとした場合、前記サブバンドグループのサイズは、前記フィードバック情報の量によって制限されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
多入力多出力技術を用いる直交周波数分割多重化システムの送信器におけるチャンネル品質を示すフィードバック情報を少なくとも一つの受信器から受信する装置であって、
前記少なくとも一つの受信器から少なくとも一つのサブバンドグループに関するチャンネル品質情報と該当先符号情報とが含まれたフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信器と、
前記受信されたフィードバック情報に基づいて、送信信号の送信のためのサブバンドの割当て及び先符号化のための送信パラメーターを決定するスケジューラとを具備し、
前記少なくとも一つのサブバンドグループは、前記少なくとも一つの受信器から測定されたチャンネル品質と前記先符号情報に基づいて、最大の送信性能を有する所定数のサブバンドから選択され、
前記サブバンドグループは、前記先符号情報に関連して送信率の和が最大になるように選択されたサブバンドのグループであることを特徴とする装置。
前記チャンネル品質情報は、前記送信信号が送信される複数のサブバンドの各々に関するチャンネル品質指示値を含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
前記所定数のサブバンドは、全サブバンドの中から前記先符号情報に基づいて前記チャンネル品質指示値が高い順に選択されることを特徴とする請求項２２記載の装置。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列を含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
前記先符号情報は、前記送信器の先符号化動作の際に送信信号に乗じられる先符号行列の列ベクトルを含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
一つのサブバンドグループに属しているサブバンドの個数を前記サブバンドグループのサイズとした場合、前記サブバンドグループのサイズは、前記フィードバック情報の量によって制限されることを特徴とする請求項２１記載の装置。
パイロット信号を検出し、パイロット信号が伝送されるサブバンドのチャンネル品質を測定するサブバンドチャンネル品質測定器と、
先符号行列の部分を形成する各サブバンドのチャンネル品質情報を収集し、前記サーブバンドの前記チャンネル品質情報を前記先符号行列のそれぞれに対してチャンネル品質が高い順に各チャンネル品質リストを生成し、最大伝送性能を有する所定の個数のサーブバンドのチャンネル品質情報と関連した先符号行列の情報を含むフィードバック情報を生成し、前記フィードバック情報を送信器に伝送するフィードバック情報生成器と、を含むことを特徴とするフィードバック情報伝送装置。
前記送信器は、前記フィードバック情報によって前記関連した先符号行列を選択し、前記チャンネル品質情報に基づいて伝送パラメータを決定することを特徴とする請求項２７記載のフィードバック情報伝送装置。
前記送信器は、前記フィードバック情報に基づいて伝送率の和を最大にする前記関連したフィードバック行列を選択することを特徴とする請求項２７記載のフィードバック情報伝送装置。