JP4579992B2 - チャネル・フィードバックのための方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、通信システムに関し、特に、マルチ入力マルチ出力(MIMO)送信中に送信機にチャネル情報を提供するための方法および装置に関する。
マルチ入力マルチ出力(MIMO)は、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを使用する、無線通信システムのリンク容量を大幅に増大することができる送信方法である。種々の送信方法により、送信アレイは、各送信アンテナ素子と各受信アンテナ素子との間のチャネル応答に関するある程度のデータを必要とし、多くの場合、「閉ループ」MIMOと呼ばれる。送信機のところでアレイ校正を行えば、時分割二重化(TDD)の際にアップリンク・サウンディングのような技術を使用して、送信機のところで全広帯域チャネル・データ(channel knowledge)を入手することができる。しかし、アップリンク・サウンディング方法は、TDDシステムでリレーを使用する場合、または送信機のところでアレイ校正を行わない場合には、周波数分割二重化(FDD)システムにおいては機能しない。
それ故、アップリンク・サウンディングがその目的のために効果的に機能しない場合には、送信機のところで全チャネル・データを効率的に提供する方法が必要になる。
説明を分かりやすくするために、加入者局(SS)に閉ループ送信を行っているときに基地局(BS)にチャネル情報を提供するという観点から本発明を説明する。本発明は、また、BSおよびSSの役割が本明細書に記載する役割とは逆になった場合のシナリオにも適用できる。
例えば、本発明は、SSからBSに閉ループ送信ができるようにするために、SSにチャネル情報が提供されるシナリオにも適用することができる。それ故、主としてSSにBSが送信する場合に焦点を当てて説明するが、「送信元通信装置」という用語は、「対象通信装置」へ閉ループ送信を行うことができる通信装置(例えば、BS、SSまたは他のトランシーバ)を意味する。
また、本明細書のいくつかの用語は互換性を有する。チャネル応答、周波数選択的チャネル・プロファイル、空間−周波数チャネル応答という用語すべては、閉ループ送信技術を使用するために、基地局が必要とするチャネル応答情報を意味する。また、このチャネル応答情報をチャネル・データと呼ぶこともできる。また、波形および信号という用語も互換性を有する。加入者デバイスまたは加入者局(SS)を、移動局(MS)または単に移動体と呼ぶ場合もあり、本発明は、加入者デバイスが固定されている場合にも、または移動できる(すなわち、固定されていない)場合にも同じように適用することができる。受信デバイスは、基地局(BS)であっても、加入者局(SS)であっても、またはこれらの任意の組合せであってもよい。また、送信デバイスは、BS、SS、MSまたはこれらの任意の組合せであってもよい。さらに、システムが中継装置、リレーまたは他の類似のデバイスを有している場合には、受信デバイスまたは送信デバイスは、中継装置、リレーまたは他の類似のデバイスであってもよい。BSが中継装置/リレーに閉ループ送信を行っている場合には、中継装置またはリレーはSSと同じものであると見なすことができる。リレーがSSに対して閉ループ送信を行っている場合には、中継装置またはリレーは、BSと同じものであると見なすことができる。また、リレーは、アップリンク・リレーまたはダウンリンク・リレーのような一方向リレーであってもよい。例えば、アップリンク・リレーは、SSからアップリンク信号を受信し、その信号またはその信号が表す情報をBSに中継する。高速フーリエ変換(FFT)および逆高速フーリエ変換(IFFT)という用語は、それぞれ個々のフーリエ変換(または類似の変換)および個々の逆フーリエ変換(または類似の変換)を意味する。
送信機または送信元通信装置のところでのチャネル・データの入手は、最大比送信、送信空間分割多元接続(SDMA)、および閉ループマルチ入力マルチ出力(MIMO)技術のような送信アレイ技術により達成される利得を入手するために重要なものである。チャネル・データを入手するための2つの方法は、フィードバックとチャネル・サウンディングである。チャネル・サウンディングは、時分割二重(TDD)システムの場合だけ機能し、BSが、移動体によるアップリンク・チャネル・サウンディングからのダウンリンク・チャネル・データを入手することができるように、アップリンクおよびダウンリンクRFチャネルが相互関係を有しているという事実を使用する。チャネル・サウンディングが機能するためには、BSはそのアップリンクおよびダウンリンク・アレイを校正しなければならないことが分かっている。チャネル・サウンディングとは異なり、チャネル・フィードバックは、アレイ校正を行わない周波数分割二重(FDD)システムおよびTDDシステムの場合に機能する。
本発明は、移動体からBSへの複数のチャネル(例えば、OFDMシステムの1つまたは複数のアンテナのような複数のサブキャリアの複数のチャネル推定値)を効率的にフィードバックするための方法である(また、この方法は、BSおよび移動体の役割を交換する場合にも機能する)。この方法は、移動体が、各BSアンテナへの複雑なチャネル応答を測定(または推定)することができるように、その各送信アンテナから、トレーニング(例えば、パイロット・シンボル)を送信しているBSにより機能する(また、チャネル推定値は、決定指向チャネル推定またはブラインド・チャネル推定のようなトレーニング・データを必要としない他の方法によっても入手することができる)。次に、そうするようにBSによりスケジュールされている各移動体(または、何か他の手段により、そうすることを知っている/必要とする各移動体)は、各BSアンテナへのチャネル推定値を符号化し(チャネル波形を形成し)、次に、潜在的に複数のこのような移動体は、ダウンリンク・チャネル推定値を決定する際にBSを助けるために、符号化したチャネル推定値をBSに同時に返送する。
特定の移動体のところでの本発明のチャネル符号化プロセスは、移動体の受信機の固有の精度によりすでに行われている量子化以上のチャネルを量子化する必要はない(例えば、従来のフィードバック送信は、QPSKのような従来のコンステレーションによりシンボルにより2値情報を運び、一方、本発明は、ほとんど量子化していないチャネル推定値を運ぶことができる(例えば、値をQPSKコンステレーションの4つの値に限定する必要がないが、もちろん、移動体の受信および送信処理の固有の精度により制限される)。それどころか、本発明は、(帯域幅の点では)ある数の測定したチャネル(例えば、各BSアンテナから1つまたは複数の移動体のアンテナへのチャネル)を、BSに送信するための符号化したチャネル波形とも呼ばれる1つのチャネル波形に効率的に結合する。複数の移動体は、SDMAにより同じ時間−周波数リソースによりその符号化したチャネル波形を送信することができる。次に、BSは、各移動体からの符号化したチャネル波形を分離するためにその複数の受信アンテナを使用し、次に、符号化したものを復号することによりチャネル推定値を決定する。複数のアンテナを有する移動体の場合には、移動体のところの各アンテナは、MIMOにより異なる符号化したチャネル波形を送信することができる(例えば、波形は、すべてのBSアンテナから符号化したチャネル波形が送信される移動体のアンテナへのチャネルを符号化したものである)。もちろん、1つの移動体からの符号化したチャネル波形のMIMOタイプの送信は、SDMAのように、他の移動体からの符号化したチャネル波形の送信を重ねることができる。チャネル推定値を効率的に符号化し、アップリンク送信の際にSDMAおよび/またはMIMOを使用することにより、チャネル・フィードバックを、帯域幅を非常に効率的に使用して行うことができる。本発明は、SDMA、MIMO、マルチソース・チャネル推定、過度のピーク対平均電力の比を避けるためのスクランブリング、およびパイロット設計の選択的な組合せにより、(例えば、OFDMシステムの複数のサブキャリア上の)周波数領域内、または(例えば、時間領域データ・シンボルをチャネル波形のサンプルにより置換することにより)時間領域内の広帯域チャネルを効率的にフィードバックする。
図1は、本発明による、基地局があるタイプの閉ループ送信アダプティブ・アレイ(TxAA)送信を行うために、チャネル情報を要求しているTDD通信システムのフィードバックの例示としての時間図である。最初に、BSは、ダウンリンクの端部近くでトレーニング・データ(例えば、パイロット・シンボル)を送信する(実際には、トレーニングはダウンリンク・フレーム内のどこに位置していてもよいが、トレーニングをダウンリンク・フレームの最後に送信すれば、フィードバック待ち時間を短縮することができる)。複数の送信アンテナを備えるBSの場合には、BSは、第1の送信アンテナによる第1の送信および第2の送信アンテナによる第2の送信など(複数の送信)の複数の送信を行うことができる。この場合、複数の送信は、好適には、SSが、各送信BSアンテナへの複数のサブキャリア上のチャネルを推定することができるように、パイロット・シンボルを含んでいることが好ましい。複数の送信は、好適には、(例えば、異なる組のまたは複数のサブキャリアを使用する異なるアンテナを有する)アンテナ間の直交/分離可能なパイロット・シーケンスを含んでいることが好ましい同時送信であってもよいし、または別々の送信であってもよいが、好適には時間的に接近して行うことが好ましい。次に、BSによりチャネル情報を送信するように要求された各移動体は、(例えば、複数のサブキャリアに対する複数のチャネル推定値を決定することにより)各BS送信アンテナへのチャネルを推定し、チャネル推定値を符号化したチャネル波形に符号化し(チャネル波形を生成または形成し)、次に、アップリンク中に符号化したチャネル波形を基地局に送る(送信する)ことによりチャネル・データの通信を行う。一実施形態の場合には、複数のBSアンテナおよび/または複数のSS受信アンテナからのチャネル推定値を、1つのシンボル時間内に送信することができるようにするために、チャネル推定値が符号化される。一実施形態の場合には、チャネル推定値は、BSのところでアップリンク・チャネルを推定するのに使用するパイロット・シンボルと一緒に送信されることに留意されたい(アップリンク・チャネル推定値は、その受信アレイが、複数の移動体のアップリンク・チャネル・フィードバックを分離し、また各移動体からの符号化したチャネル推定値を検出することができるようにするために、BSにより使用される)。パイロット・シンボルは、BSのところでアップリンク・チャネルを推定することができるようにするために、チャネル・サウンディング波形(例えば、一組のOFDMサブキャリア上のパイロット・シンボル)を形成することができる。BSは、アップリンクの後のダウンリンク上の閉ループ送信(例えば、TxAA)を行うために、フィードバックしたチャネル・データを使用する(好適には、測定と測定の使用の間のチャネル変動を最小限度に低減するために、閉ループ送信は、すぐ隣のダウンリンク間隔上に位置することが好ましいが、本発明は、また、遅延がもっと大きな状況にも適用することができる)。フィードバックしたチャネル・データは、従来のシンボル・コンステレーション(例えば、QPSK)に量子化する必要がないので、従来のスキームと比較した場合、チャネル・データの解像度およびダイナミック・レンジを改善することができる(例えば、実質的に非量子化することができる)。それ故、一実施形態の場合には、フィードバック中のチャネル推定値は、実質的に非量子化される。他の実施形態の場合には、チャネル推定値を所定の一組の値のうちの1つ(例えば、所定の一組の複雑な値に最も近い値)にマッピングすることができるし、またはクリップすることもできるし、またはその大きさが特定の値以下の場合には、ゼロにセットすることもできる。
図2は、この場合も、BSが閉ループ(例えば、TxAA)送信を行うためのチャネル情報を要求しているFDD通信システムのフィードバックの例示としての時間図である。この動作は、TDDモードに似ているが、FDDの場合には、ダウンリンクおよびアップリンク両方が同時に送信されるために、ダウンリンク上でチャネル推定値を使用して、チャネルとBSの測定間の待ち時間をTDDより遥かに短縮することができる。説明を分かりやすくするために、フィードバック機構は、FDDシステムのダウンリンクおよびアップリンクは、同じ帯域幅で、同じ変調方法(例えば、OFDM)を使用するものと仮定する。しかし、本発明のフィードバック機構は、アップリンクおよびダウンリンクが異なる変調方法および/または帯域幅を有する場合に容易に拡張できる。さらに、本発明は、通常のアップリンク・データ送信のための、例えば、IFDMA、CDMA、単一キャリアTDMA、またはこれらの混合のようなアップリンク内の複数の送信モード(これらの送信モードのいずれも低ピーク対平均比を提供する)、および(複雑なチャネル応答の周波数領域フィードバックを供給する)フィードバック送信のためのOFDM/OFDMAの使用を含む。この場合、好適には、フィードバック送信は、一定のデータ送信により時間または周波数内で多重化することが好ましい。それ故、本発明は、対象通信装置から他のデータ送信のために使用する変調方法とは異なる変調方法で、チャネル波形を送信することができる。
図1および図2のアップリンク・フレームのフィードバック部分は、2つのOFDMシンボル時間周期からなることに留意されたい。第1のシンボル周期は、各移動体に対して、チャネルを推定するために使用するパイロット・シンボル(例えば、チャネル・サウンディング波形)を送るためのものであって、第2のシンボル周期は、複数のサブキャリアに対するチャネル推定値を決定する際に、送信元通信装置を助けるためにチャネル・フィードバックを送信するために使用される。
図3は、フィードバックのこのオプションを示す。フィードバックのもう1つのオプションは、図4に示すように、パイロット・シンボル(例えば、チャネル・サウンディング波形)をフィードバックと混合することにより、1つのOFDMシンボルしか必要としない。図4の混合は、周波数多重を含むが、コード多重のような他のタイプの混合も使用することができる。明らかに、複数のシンボル時間上でのパイロット・シンボルおよびチャネル波形のサンプルの散乱のような、パイロットおよびチャネル波形の任意の混合も行うことができる。さらに、例えば、送信元通信装置が、対象通信装置から送信されたチャネル波形を検出するために通常のデータ・トラフィックからのチャネル推定値を使用している場合には、パイロット・シンボルをチャネル波形と一緒に明示的に送信することはできない。
チャネル再使用(または相互関係)戦略(すなわち、TDDにおいては、移動体はアップリンクをサウンディングし、BSは、アップリンクおよびダウンリンク・チャネル間のチャネル相互関係を仮定する)、また他の従来の技術に関連する本発明のフィードバック方法の利点は下記の通りである。
1.本発明のフィードバック方法は、TDDおよびFDDモード両方で使用することができる。
2.本発明の方法を移動機のところで使用した場合、コードブックおよびベクトル量子化をベースとする方法と比較すると遥かに簡単である。
3.TDDモードで本発明のフィードバック方法を使用した場合には、BSまたは移動体のところでアンテナ校正を必要としない。
4.本発明のフィードバック方法は、アップリンク上にリレーを含むTDDシステムでチャネル・フィードバック機構を提供する(アップリンク・チャネル・サウンディングは機能しない。何故なら移動体がBSに直接送信していないからである)。
5.本発明のフィードバック方法は、アレイ校正の場合に非常に役に立つ場合がある。例えば、本発明のフィードバック方法は、SSからBSにチャネルを倒置したものを送信するために使用することができる。
6.本発明のフィードバック方法は、BSのアップリンクおよびダウンリンク・アンテナ・アレイが異なる場合でも機能する。
7.移動体がその送信加重のBSの計算方法を知っている場合には、移動体は、複合チャネル(すなわち、送信加重と本当のRFチャネルとの組合せである移動体から見た実効チャネル)を決定するために、ダウンリンク上の放送パイロットを使用することができる。それは、移動体が、アップリンク・チャネル・サウンディングに対して本当ではない送信加重を計算するためのBSが使用するチャネルを知っているからである。
本発明のフィードバック方法の種々の様態について以下にさらに詳細に説明する。(ダウンリンクおよびアップリンク両方上の)BSのところにM本のアンテナがあると仮定し、2つの場合を移動体について考えてみよう。1)移動体uが1つの送信アンテナだけを有し、Mm,u本の受信アンテナを有する場合、2)移動体uがMm,u本の送受信アンテナを有する場合。(このフィードバック方法は移動体のところの任意の数の送信アンテナに適用することができることに留意されたい。また、このフィードバック方法は、基地局が送信アンテナとは異なる数の受信アンテナを有する場合に容易に拡張することができる。)K個の使用可能なサブキャリアを含むOFDMダウンリンクを仮定した場合、サブキャリアk(0≦k≦K−1)およびシンボル時間bに対するその受信アンテナm上の移動体uに対する受信信号は下式で表される。
Figure 0004579992
ここで、Hu,m,l(k,b)は、サブキャリアkおよびシンボル時間b上のBS(例えば、送信元通信装置)アンテナlから、移動体(例えば、対象通信装置)uのm番目の受信アンテナへの周波数領域チャネルであり、X(k,b)はBSのl番目のアンテナから送信されたトレーニング・シンボルであり、Nu,m(k,b)は、電力
Figure 0004579992
を含む加法性雑音である。時間指数bは、パイロット・シンボルのシンボル時間を表示するために使用されることに留意されたい(チャネル推定のために2つ以上のOFDMシンボルが必要な場合には、bの値が複数になる場合もある)。
移動体は、好適には、k(複数のサブキャリアに対する複数のチャネル推定値を決定する)の2つ以上の値に対するものであることが好ましい時間bのチャネル推定値
Figure 0004579992
を決定するために、受信信号に対してマルチソース・チャネル推定装置を稼働することができる。チャネル推定値は、通常、(振幅および位相の両方を表す)複雑な値であることに留意されたい。BSは、移動体のところで簡単なマルチアンテナ・チャネルを推定することができるようにするために、その複数のアンテナから直交パイロット信号を送信することができる。他のチャネル推定方法も使用することができる(例えば、決定援用、反復等)。次に、移動体は、下記の方法のうちの1つに基づいてチャネル波形を生成するために、チャネル情報を符号化する。
方法1:周波数領域チャネルの時間内分離可能フィードバック
このフィードバック方法は、時間領域チャネルが直交するように(すなわち、チャネル推定値が時間領域内で分離することができるように)、複数の送信アンテナからの測定したチャネル(チャネル推定値)を符号化するために、線形位相シフト/ランプ(a.k.a.シュタイナーの位相シフト)を使用する。図5は、1つのアンテナを有する移動体に対するベースのところのM本の送信アンテナに対する周波数領域チャネルの位相シフト符号化の結果として得られる時間領域表示の一例を示す。この図を見れば分かるように、位相シフトが正しいと、各基地局の送信アンテナに対する時間領域チャネルは、時間領域の異なる部分に位置する。このフィードバック方法の場合には、移動体は、1つの送信アンテナを有する移動体uのための後続のアップリンク波形(すなわち、符号化したチャネル波形またはチャネル波形)を生成することにより、効率的な送信を行うために各BSアンテナからのチャネル推定値を符号化する(SSのところでチャネル推定ができるようにするために、パイロット・シンボルがBSから送信される場合に、時間指数bの後のある時点で発生するアップリンク・フィードバックの時間的位置を表示するために時間指数dが使用されることに留意されたい)。
Figure 0004579992
ここで、Su,m,l(k,d)は、ユーザuのチャネル推定値に対する符号化シーケンスであり、βは、Z(k,d)の(すべての周波数を横切って、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を1(またはいくつかの他の所望の電力レベル)にするためのスケーリング(スケール係数)である。各チャネル推定値間の相対電力レベルが保存されるように、1つの移動体に対するすべてのチャネル推定値に対して1つのスケーリングを使用することが重要である。スケーリングが必要ない場合には、β=1と設定することによりスケーリングを除去することができる。Mが2つ以上の場合には、BSは複数のアンテナを有し、複数のサブキャリアに対する複数のチャネル推定値を決定するステップは、送信元通信装置から受信した複数の送信(例えば、異なるアンテナからの各送信)に基づいて複数の各サブキャリアの複数のチャネル推定値を決定するステップを含むことができることに留意されたい。
符号化シーケンスの一例は、2つの態様を含む下記の信号である。第1のものは時間領域内でチャネルの分離を可能にするシュタイナーの位相シフトであり、第2のものはスクランブリング・シーケンスである。
Figure 0004579992
ここで、q(k,d)は、任意の既知の/スクランブリング・シーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、αはユーザu(例えば、α=Mm,u)に対するシフト係数である。スクランブリング・シーケンスの使用は、本発明の重要な態様であることに留意されたい。何故なら、チャネル推定値にスクランブリング・シーケンスを掛けることにより、送信したアップリンク信号(すなわち、Z(k,d)のIFFT)の、特にあるチャネル条件(例えば、フラット・フェージング・チャネル)の場合の、ピーク対平均電力の比(PAPR)が過度に大きくなるのが防止されるからである。
移動体uが複数の送信アンテナを有している場合には、MIMOのようなフィードバック送信が可能であり、(移動体uのところのm番目の送信アンテナに対する)符号化したチャネル波形は下式で表される。
Figure 0004579992
ここで、βはZu,m(k,d)の(すべての周波数、すべての移動体アンテナ、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を1(またはいくつかの他の任意の電力レベル)にするためのスケーリングである。符号化シーケンスSu,m,l(k,d)は下式により表される。
Figure 0004579992
ここで、qu,m(k,d)は、任意の既知の/スクランブリング・シーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、αはユーザu(例えば、α=M)に対するシフト係数である。
式(2)または(4)を使用する場合には、サブキャリアk上の周波数領域チャネルは、サブキャリアkによりフィードバックされることに留意されたい。TDDシステムの場合には、このことは、サブキャリアkがフェージング中である場合には、フィードバックしたチャネルが低振幅サブキャリアにより送信されることを意味する。この問題を回避するために、本発明の追加の態様は、周波数を横切るフィードバックを効果的にスクランブルするために、周波数を横切ってZ(k,d)またはZu,m(k,d)の順序をインタリーブまたは交換するステップを含む。インタリービングは、位相シフトを行う前に、チャネル推定値上でなく、符号化したチャネル波形Z(k,d)またはZu,m(k,d)上で行わなければならないことに留意されたい。アップリンクによりフィードバックを送信するために複数のOFDMシンボルを使用する場合には、周波数の他に時間を横切るインタリービングが有利な場合がある。特に異なるチャネルが異なる平均電力を有する場合には有利な場合がある(例えば、2つのチャネル推定値の場合、それぞれ2つのOFDMシンボルにより送信する返送のためのK値を有し、各チャネル推定値の半分(各推定値からK/2値)である場合には、全送信電力が各OFDMシンボルに対して同じになるように、各ODFDMシンボルにより送信しなければならない)。
また、図4に示すように、パイロットをフィードバックと混合する場合に適用できるように、式(2)および(4)を変更することができることに留意されたい。また、ダウンリンクの帯域幅および/または変調方法(例えば、1つのキャリア)が、アップリンクとは異なる場合には、チャネルを符号化するためにこれらの式を変更することができる。
方法2:周波数領域チャネルの周波数内直交フィードバック
この方法の場合、測定したダウンリンク・チャネルは、周波数領域内で分離されるために、相互に干渉を起こさない。図6は、BSのところにM本の送信アンテナを有し、移動体のところに1つの受信アンテナを有するこの符号化方法の一例を示す。図を見れば分かるように、各アンテナに対する周波数領域チャネルは、異なるサブキャリア(例えば、所定の一組のサブキャリアへの特定のアンテナに対するチャネル推定値のマッピングまたは符号化)により送信され、それ故、相互に干渉を起こさない。すべてのサブキャリアのところでチャネル推定値を再生するために、BSはチャネル推定値を補間しなければならない。図6は、(例えば、図4類似の方法で)パイロットがフィードバックと混合される場合に適用できるように修正することができる。式中、周波数領域チャネルのこのタイプの符号化のための符号化したチャネル波形は、(移動体uが1つの送信アンテナだけを有している場合)下式により表される。
Figure 0004579992
ここで、(n)nをNで割った剰余を意味し、δ(n)はnがゼロに等しい場合には1であり、その他の場合には0であり、q(k,d)は、任意の既知の/スクランブリング・シーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、βはZ(k,d)の(すべての周波数を横切って、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を、1(またはいくつかの他の所望の電力レベル)にするためのスケーリングである。時間分離可能な場合のように、q(k,d)は送信したアップリンク信号でピーク対平均電力比が大きくなるのを防止するのを助ける。また、時間分離可能な場合のように、送信前に周波数Z(k,d)上で符号化した信号をスクランブルするためにインタリービングを使用することができる。移動体uがMm,u個の送信アンテナを有している場合には、移動体の送信アンテナmに対する符号化したチャネル波形は下式で表される。
Figure 0004579992
ここで、qu,m(k,d)は、任意の既知の/スクランブリング・シーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、βは、Zu,m(k,d)の(すべての周波数を横切って、すべての移動体アンテナを横切って、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を、1(またはいくつかの任意の電力レベル)にするためのスケーリングである。
簡単にするために、時間指数を明示しないで式6および7を下式のように書くことができることに留意されたい。
Figure 0004579992
および
Figure 0004579992
が2以上である場合には、複数のサブキャリアの複数のチャネル推定値を決定するステップは、(例えば、第1のアンテナからの)送信元通信装置の第1の送信に対応する第1の複数のサブキャリアのチャネル推定値を決定するステップ、および(例えば、第2のアンテナからの)送信元通信装置の第2の送信に対応する第2の複数のサブキャリアのチャネル推定値を決定するステップを含むことができる。
また、方法2は、デシメーションしたサブキャリア型の分離性と呼ぶこともできる。何故なら、デルタ関数の効果は、デシメーションした一組のサブキャリアに対してチャネル推定値が返送されるように、いくつかのサブキャリア上にゼロを置くことであるからである。(lの異なる値または異なる移動体に対するような)もう一組のチャネル推定値に、(図6に示すように)ゼロにセットされているサブキャリアを割り当てることができる。また、方法1は、循環シフト型の分離性を使用する方法と呼ぶこともできる。何故なら、αをベースとする式5の位相ランプは、(図5に示すように)チャネルの時間領域表示内に循環シフトを導入するからである。
方法1および2の数学的表示から、両方の方法1および2が、複数のチャネル推定値に基づいてチャネル波形を生成することを理解することができる。チャネル波形はその構造内に複数のチャネル推定値を含んでいるので、チャネル波形を複数のチャネル推定値の組合せを含むものと見なすことができる。また、qu,m(k,d)およびSu,m,l(k,d)は既知のシーケンスであり、チャネル波形を既知のシーケンスで変調されたチャネル推定値を含むものと見なすことができる。例えば、好適には、qu,m(k,d)は2進(例えば、BPSK)シーケンスであることが好ましいが、任意の既知のシーケンスであってもよい。
チャネル波形を生成した後で、チャネル・データの通信を行うために、または複数のサブキャリアに対するチャネル推定値を決定する際に送信元通信装置を助けるために、それを送信することができる。
方法3:時間領域チャネルの周波数内直交フィードバック
フィードバックのもう1つの方法は、周波数領域または時間領域内で推定した時間領域チャネルを返送する方法である。本質的には、この方法は、前の節で説明した、周波数領域チャネル推定値が時間領域チャネル推定値または応答で置き換えられるのを除いて、デシメーションした周波数領域チャネルを送信するための方法に類似している。それ故、図6は、依然として有効であるが、この図のチャネルは、時間領域チャネルを意味する。図7はもう1つのオプションを示す。この場合、1つの送信アンテナおよび移動体アンテナに対する各時間領域チャネル応答は、サブキャリアの連続的ブロックにより送信される。式においては、フィードバックの連続ブロック・バージョンは、(移動体uが1つの送信アンテナを有する場合)下式により表される。
Figure 0004579992
(但し、0≦n≦L−1、1≦l≦M、1≦m≦Mm,u
ここで、Lは時間領域チャネルの仮定の長さであり、q(k,d)は、任意のシーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、βは、Z(k,d)の(すべての周波数を横切って、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を、1(またはいくつかの他の所望の値)にするためのスケーリングである。移動体uが複数の送信アンテナを有している場合には、移動体送信アンテナmに対する符号化した波形は下式により表される。
Figure 0004579992
(但し、0≦n≦L−1および1≦l≦M
ここで、qu,m(k,d)は、任意のシーケンス(例えば、ランダムBPSKシンボルのような一定のモジュラス・ランダム・シーケンス)であり、βは、Zu,m(k,d)の(すべての周波数を横切って、すべての移動体アンテナを横切って、適用可能な場合には時間を横切って平均した)平均送信電力を、1(またはいくつかの他の任意の値)にするためのスケーリングである。
すべての上記の符号化スキームは、必ずしも符号化中のチャネルのダイナミック・レンジを制限しないことに留意されたい。その性質により、チャネルは、限定的なダイナミック・レンジを有するものと予想されるが、ある実施態様の場合には、移動体は、符号化したチャネルがその送信設計および実施態様に適している狭いダイナミック・レンジ内に位置していることを要求する。それ故、符号化したチャネル波形は、結果として得られる信号が移動体の送信機のダイナミック・レンジ要件内に適合するようにさらに処理することができる。ある大きさまたは電圧より大きい符号化したチャネル波形の切除、あるシンボル・コンステレーションへの符号化したチャネル波形のマッピング、振幅がしきい値より下のサンプルのところでの符号化した波形のゼロ化のような(しかし、これらに限定されない)ダイナミック・レンジ内に符号化したチャネル波形が必ず入るように、種々の技術を使用することができる。また、これらの処理方法は、複合フィードバック(チャネル)波形を生成する前にチャネル推定値に直接適用することができる(例えば、
Figure 0004579992
がしきい値以下の場合には、ゼロにすることができ、その大きさがしきい値以上である場合には、切除することができ、またはその振幅および/または位相を量子化しなければならない)。ダイナミック・レンジを制御するため、またはできれば雑音の多い状態で性能を改善するために使用することができるもう1つの方法は、
Figure 0004579992
値上で圧縮・伸張を行う方法である。圧縮・伸張動作は、そうしたい場合には、ダイナミック・レンジの一部を回復するためにBS受信機のところで反転することができる。
説明を分かりやすくするために、本発明のいくつかの態様を、OFDMシステムのK個すべてのサブキャリアについての、またはOFDMシステムのK個のサブキャリアのデシメーションしたサブセットについてのチャネル・データを提供するという観点からすでに説明した。このような状況が起こる恐れがある。何故なら、BSからのパイロット・シンボルは、通常、MSのところでのすべてのサブキャリアの推定を可能にするからである。しかし、そうであっても、サブキャリア(例えば、選択したサブキャリア、または特定のサブキャリア範囲内の選択したサブキャリア)の1つのサブセットだけのチャネル・データのフィードバックをMSに要求することができる。この場合、アップリンク・チャネルをサウンディングし、符号化したチャネル波形を送信するためにMSが使用するサブキャリアは、BSがどのサブキャリアにフィードバックが対応するのかをはっきりと知っている限りは、チャネル・データをBSが要求しているサブキャリアと一致する必要はない。ある例の場合には、サブキャリア(すなわち、サブ帯域)の隣接するブロックのチャネル・データがフィードバックされる場合には、符号化したチャネル波形を生成するための3つの上記方法のすべてを適用することができる。しかし、この例の場合には、第3の方法(すなわち、時間領域チャネルの周波数内直交フィードバック)は、好適には、全帯域幅の場合よりも広いチャネル・タップ隙間を有する時間領域チャネルで、サブ帯域周波数応答をモデル化することが好ましい。他の例の場合には、一組の隣接するサブキャリアについてのチャネル・データがフィードバックされる場合には、MSは、サブキャリアごとに、またはMIMO類似の送信の場合と一緒に、一度に1つずつ各BSアンテナに対応するチャネルをフィードバックすることができる。
符号化したチャネル波形を低SNRまたはC/I環境内で受信するいくつかの環境も存在する。フィードバックの品質を改善するために、(時間および/または周波数内の)符号化したチャネル波形の繰返しの移動体による送信を、フィードバックの品質を改善するために実行することができる。別の方法としては、符号化したチャネル波形全体を繰り返す代わりに、符号化したチャネル波形を形成する前にチャネル推定値を繰り返すことができる。例えば、周波数内直交方法(図6)の場合には、「サブキャリアM上のアンテナ1に対するチャネル」がフィードバックされると思われるサブキャリアのところで、「サブキャリア0上のアンテナ1に対するチャネル」を再度送信することができる。サブキャリア0上の品質の改善は、周波数領域内でのデシメーション係数を増大することにより折り合いをつけることができる。何故なら、サブキャリアM上のチャネルは送信されないからである。フィードバックの品質を改善するためのこれらの技術の他に、フィードバック・チャネル上の雑音の影響は、(好適には、出力の大きさを制限することにより)SSのところの
Figure 0004579992
値に逆圧縮伸張装置(または伸張装置)を適用することにより、およびフィードバックを受信した後でBSのところでの動作を逆にすることにより低減することができる。伸張装置の入出力特性は、BSのところでの逆の動作の出力のところのあるSNRまたは他の品質基準を改善するように設計することができる(例えば、周波数上で平均したSNRまたはMSE、処理したフィードバックをベースとするビーム形成利得等)。
本発明の他の実施形態の場合には、上記フィードバック方法のうちの任意の方法に対してチャネル推定値
Figure 0004579992
の代わりに他の信号を送信することができることに留意されたい。方法1および3は、周波数領域内でフィードバックされる信号が、有限の時間の長さを有する等価の時間領域表示を有するように要求する場合があることに留意されたい。例えば、チャネルの逆数(reciprocal)(逆数(inverse))を、アレイ校正のようなこのようなアレイ技術を助けるために送信することができる。もう1つの例は、BSのところでの電力ローディング技術で使用するために各サブキャリアにより周波数選択的SNRレベルを送信することである。
すべての移動体が1つの送信アンテナを有する場合のフィードバックの受信と復号
BSはチャネル波形(Z)を含む信号を受信し、チャネル波形はすでに説明したように複数のチャネル推定値を有する。この場合、複数のチャネル推定値は、複数の各サブキャリアに対する少なくとも1つのチャネル推定値を含む。複数のサブキャリアは、OFDMシステム内の各サブキャリアである必要はなく、このサブキャリアは、例えば、一組の隣接するサブキャリア、または一組の隣接していないサブキャリア(例えば、デシメーションしたサブキャリア)のようなサブキャリアのサブセットであってもよいし、一組のサブキャリアは、チャネル帯域幅の任意の一部を占めることができる。BSは、好ましくは、チャネル波形と一緒に受信するパイロット信号に基づいて受信信号に対する受信チャネルを推定し、受信信号および推定受信チャネルに基づいて複数のチャネル推定値の推定値を再生する。Nチャネル波形がBSにより受信される場合に対するこれのいくつかの態様のより詳細な例について以下に説明する。
移動体は、その符号化したシーケンスを同時に送信し、BSのところで受信したチャネル波形を表すM×1の受信信号ベクトルは、下式により表される。
Figure 0004579992
ここで、G(k,d)はサブキャリアk上のM×1アップリンク(受信)チャネル・ベクトル、および移動体uに対する時間dであり、N(k,d)は
Figure 0004579992
(Iはn×n単位行列である)で表される相関行列を含む加法性ガウス雑音である。
各移動体のアップリンク波形
Figure 0004579992
の推定値を再生するために、BSは、移動体uに対する下記のMMSE結合加重を使用することができる。
Figure 0004579992
ここで、
Figure 0004579992
は、受信チャネルを推定するために、各移動体から送信した(およびBSが受信した)処理パイロット・シンボルから入手したアップリンク(受信)チャネル推定値である。チャネル推定値
Figure 0004579992
は、通常、複合体であり、推定複合チャネル利得と呼ぶことができることに留意されたい。
移動体uのアップリンク波形の推定値は下式で表される。
Figure 0004579992
移動体uのための符号化戦略(すなわち、BSがMSにフィードバックを行うためにどの特定の方法を使用するのかをメッセージ内に示している場合には、BSが知ることができる、周波数領域または時間領域チャネル推定値を送信するのかどうか、また時間内で分離可能な符号化または周波数内直交符号化(orthogonal−in−frequency encoding)を使用するかどうかという戦略)と一緒にこの推定値を使用して、BSは、各移動体のところで測定し、移動体が送信したチャネル波形を形成するために使用したチャネルの推定値を入手(再生)することができる。複数のBSアンテナ全体に対するチャネルの符号化からの雑音に干渉を加えたものについての利得を容易に入手することができるように、このステップで標準チャネル推定手順を使用することができることに留意されたい。ここで、BSは、(t−bOFDMシンボルの全フィードバック待ち時間に対する)時点tにおけるTxAA動作に対して使用するために、ダウンリンク・チャネル推定値を入手する。
すべての移動体が複数の送信アンテナを有する場合の、フィードバックの受信および復号の例
移動体は、そのすべての送信アンテナから同時にその符号化したシーケンスを送信し、BSのところのM×1受信信号ベクトルは下式で表される。
Figure 0004579992
ここで、Gu,m(k,d)はサブキャリアk上のM×1アップリンク・チャネル・ベクトル、および移動体uのm番目の送信アンテナに対する時間dであり、N(k,d)は
Figure 0004579992
(Iはn×n単位行列である)で表される相関行列を含む加法性ガウス雑音である。
各移動体のアップリンク波形
Figure 0004579992
の推定値を再生するために、BSは、移動体uのところの送信アンテナmに対する下記のMMSE結合加重を使用する。
Figure 0004579992
ここで、
Figure 0004579992
は、各移動体から送信したパイロット・シンボルから入手したアップリンク・チャネル推定値である。
移動体uのm番目の送信アンテナのアップリンク波形の推定値は下式で表される。
Figure 0004579992
移動体uのための符号化戦略(すなわち、周波数領域または時間領域チャネル推定値を送信するかどうか、また時間内で分離可能な符号化または周波数内直交符号化を使用するかどうかという戦略)と一緒にこの推定値を使用して、BSは、各移動体のところで測定したチャネルの推定値を入手することができる。複数のBSアンテナ全体に対するチャネルの符号化からの雑音に干渉を加えたものについての利得が容易に入手できるように、このステップで標準チャネル推定手順を使用することができることに留意されたい。ここで、BSは、(t−b OFDMシンボルの全フィードバック待ち時間に対する)時点tにおけるTxAA動作に対して使用するダウンリンク・チャネル推定値を入手する。
リレーのところでのフィードバックの受信および復号
すでに説明したように、フィードバック信号ユニットを受信するユニットは、リレー/中継装置であってもよい。この場合、受信したチャネル波形上のリレーの動作/処理は、基本的にはBS内で行われるものと同じである。
本発明のもう1つの様態は、効率的なチャネル・フィードバック方法をサポートする信号送信方法である。例示としての実施形態としては、IEEE802.16e/D5草案仕様がある。この仕様の場合、ある方法は、各SSアンテナと各BSアンテナとの間のアップリンク・チャネル応答を基地局が推定できるようにするために、加入者局(SS)にアップリンクによりチャネル・サウンディング波形を送信させることができる。IEEE802.16e/D5草案仕様の8.4.6.2.7.1節のこのアップリンク・チャネル・サウンディング方法は、本発明の効率的なフィードバック信号送信方法を収容し、サポートするように修正することができる。このアイデアは、BSがアップリンク・チャネル応答を推定することができるようにするために、IEEE802.16e/D5草案仕様の8.4.6.2.7.1節の同じアップリンク・チャネル・サウンディング方法を使用することである。しかし、サウンディング・ゾーン(SSがサウンディング波形を送信するアップリンク(UL)フレームの一部)内の各シンボル、ULサウンディング波形が送信される各シンボル間隔の後には、サウンディング波形を送信したSSがフィードバック波形(チャネル波形)を送信することができるシンボル間隔を置くことができる。ULサウンディング波形により、BSはULチャネルを推定することができ、次に、ULチャネルは、本発明の効率的なフィードバック方法を実施する送信したフィードバック(チャネル)波形を推定するために使用することができる。
IEEE802.16e/D5草案仕様が定義する通信システム内に本発明の効率的なフィードバック方法を組み込むための第1の例は下記の通りである。IEEE802.16eの8.4.6.2.7節内のアップリンク・チャネル・サウンディング方法は、サウンディング波形の他に複数のサブキャリアに対するDLチャネル係数(チャネル推定値)の任意の直接送信に対する命令を含むように修正される。この修正は、BSアレイ・トランシーバ校正が行われないFDDシステムおよびTDDシステム内で閉ループ送信を行うことができるようにULチャネル・サウンディング信号送信を拡張する。この修正は、サウンディング・ゾーン内のサウンディング波形と一緒に、チャネル係数を送信すべきかどうかを表示し、指示するために、BSが構成し、SSに送信することができるメッセージである、UL_Sounding_Command_IE()内の追加フィールドからなる。チャネル係数を直接送信するためのこの機能を使用する場合には、サウンディング・コマンドが指定するサウンディング波形により、BSは、ULチャネルを推定することができる。次に、BSはこのULチャネルをサウンディング波形のフィードバック部分のSSにより送信中のDLチャネル係数を推定するために使用する。次に、BSは、これらの推定したDLチャネル係数を、閉ループ送信を行うために使用することができる。SSに効率的なフィードバック波形を送信するように命令または指示するために使用するBSが構成し、送信することができるメッセージの一例は下記の通りである。
Figure 0004579992
Figure 0004579992
Figure 0004579992
IE内の命令は、特定のシンボル指数および特定の分離性のタイプ、またはチャネル波形を構成するための複数の方法から1つの方法を指定することができることに留意されたい。フィールド「フィードバック・シンボルを内蔵」が1にセットされた場合には、UL Sounding Command IE()は、SS(MSS)に、ULサウンディング波形と一緒にBSにDLチャネル係数を直接送信することを可能にするか、命令する。この機能は、BSアレイ・トランシーバ校正が行われないFDDシステムおよびTDDシステムの両方で、BSにダウンリンク・チャネル状態情報を提供する。この機能または動作可能になった命令により、下記のようにDLチャネル係数が符号化され、ULサウンディング波形を送信するために使用している各シンボル直後の1つまたは複数のフィードバック・シンボルにより送信される。この場合、SSが送信したフィードバック・シンボルをBSにより推定することができるように、ULチャネルを推定するためにULサウンディング波形がBSにより使用される。次に、ダウンリンクにより閉ループ送信を行うことができるようにするために、符号化したフィードバック・シンボルを使用することができる。
分離性タイプ・フィールド/命令の値に依存する2つの場合がある。最初の場合は、分離性のタイプが0(サウンディング波形の循環シフト分離性)である場合には、1つのフィードバック・シンボルがUL_Sounding_Command_IE()に割り当て中の各サウンディング・シンボルの後に続く。そのフィードバック・シンボル内には、サウンディング・シンボルによりサウンディングを送信するSSアンテナは、サウンディング波形に割り当てられた同じサウンディング帯域を占拠する符号化したフィードバック波形を送信する。u番目のSS(uがUL Sounding Commandの循環シフト指数である)に対する符号化したフィードバック波形が2つの場合に対して定義される:第1の場合は、SSが送信アンテナは1つしか有していないが、複数の受信アンテナを有し、すべてのアンテナ(マルチアンテナ・フラグは1にセット)をサウンディングするように、サウンディング・コマンドIEにより指示される場合である。この場合、1つの送信アンテナは、サウンディング・シンボル上の1つの送信アンテナに適しているサウンディング波形を送信し、次のシンボル間隔中に下記のフィードバック波形を送信する。
Figure 0004579992
ここで、
Figure 0004579992
は、サブキャリアkに対するl番目のBS送信アンテナとu番目のSSのm番目の受信アンテナとの間の推定DLチャネル係数(チャネル推定値)であり、βは、Z(k)の(すべての周波数を横切って平均した)フィードバック波形の平均送信電力を1にするスケーリングであり、s(k)は、8.4.6.2.7.1節のサウンディング・シーケンス(既知のシーケンス)であり、Mm,uはu番目のSS上の受信アンテナの数であり、αはMm,uであり、MはBS送信アンテナの数である。
分離性のタイプが0である第2の場合は、SSが、受信アンテナの数に等しい多数の送信アンテナを有する場合である。この場合には、UL Sounding Command内でuの循環シフト指数に割り当てられたSSアンテナにより送信される符号化したフィードバック波形は下式により表される。
Figure 0004579992
ここで、
Figure 0004579992
は、サブキャリアkに対するUL Sounding Command内の循環シフト指数uに割り当てられたl番目のBS送信アンテナとSSアンテナとの間の推定したDLチャネル係数であり、βは、Z(k)の(すべての周波数を横切って平均した)フィードバック波形の平均送信電力を1にするスケーリングであり、s(k)は、8.4.6.2.7.1節のサウンディング・シーケンス(既知のシーケンス)であり、αはMであり、MはBS送信アンテナの数である。
UL Sounding Commandの分離性のタイプが1である場合(サウンディング波形のデシメーション型分離性)、割り当てられた各サウンディング・シンボルの後にはBSアンテナの数に等しい多数のフィードバック・シンボルが続く。この場合には、サウンディング・シンボルのサブキャリアkにより送信するSSアンテナは、割り当てられたサウンディング・シンボルの後に続くi番目のフィードバック・シンボルのサブキャリアk上のk番目のサブキャリアに対するそのSSアンテナに、i番目の基地局アンテナのためのDLチャネル係数を送信しなければならない。ここで、サウンディング・シンボルのサブキャリアkによりサウンディング信号を送信するSSは、サウンディング・シンボルの後のl番目のシンボルにより
Figure 0004579992
を送信しなければならない。この場合、
Figure 0004579992
は、l番目のBSアンテナからそのSSアンテナへのDLチャネル係数である。
UL Soundingコマンドは、BSが対象通信装置(SS)に対して作成するメッセージであり、このメッセージは、とりわけ、複数のサブキャリアに対する対象通信装置からのチャネル推定値を入手するために使用する特定の方法を示す。例えば、ある特定の方法は、デシメーション型分離性を含むフィードバック・シンボルを含む方法である。もう1つの例を挙げると、デシメーション型分離性を有するサウンディング波形はもう1つの特定の方法である。BSが対象通信装置にメッセージを送信した後で、対象通信装置は、メッセージを受信し、特定の方法によりチャネル波形を形成し、BSに複数のサブキャリアに関するチャネル・データを提供するためにBSにこのチャネル波形を送信する。BSは特定の方法により構成された対象通信装置からチャネル波形を受信し、次に、すでに説明したように、受信したチャネル波形に基づいて複数のサブキャリアに対するチャネル推定値を決定することができる。
また、UL Sounding Commandメッセージは、複数の対象通信装置に対して作成することができ、複数の各対象通信装置にチャネル波形を同時に送信するように命令することができることに留意されたい。BSが複数のチャネル波形を受信した場合、BSは、すでに説明したように、複数の各対象通信装置に対するチャネル推定値を決定することができる。
IEEE802.16e/D5草案仕様が定義する通信システム内への本発明の効率的なフィードバック方法を組み込む上記例は、下記の追加のオプションまたはその組合せに対して修正することができる。
・複数のSSアンテナにより送信したフィードバック波形が同じフィードバック・シンボル間隔を占拠する(および結合シンボル推定/SDMAタイプの受信機処理でBSにより分離される)のかどうか、または異なるフィードバック・シンボルを占拠する(BSは、相互に何ら干渉を起こさないで、これらのシンボルを復号することができる)のかどうかを指定するために表にインジケータを追加することができる。SSアンテナが送信したフィードバック波形が、異なるフィードバック・シンボルを占拠する場合には、SSアンテナが占拠する特定のフィードバック・シンボルが、サウンディング・コマンドIE内のそのSSアンテナに対する循環時間シフト指数値の値により決定される。
・チャネル係数を上式での位相シフト符号化を行ってまたは行わないで、フィードバック・シンボルにより送信すべきか否か指定するために表にインジケータを追加することができる。チャネル係数を位相シフト符号化を行わないでフィードバック・シンボルにより送信する場合には、各BSアンテナおよび各SSアンテナ、および所与のサブキャリアに対するフィードバック・チャネル係数は、サブキャリアおよびフィードバック・シンボル間隔の組合せにより個々に送信される。所与のSSアンテナに対するMbチャネル係数を、フィードバック・シンボル間隔内の連続しているMbサブキャリアにより送信されるそのSSアンテナに対する各MbBSアンテナに対するMb係数と一緒に、特定のフィードバック・シンボル間隔により送信するように指定するために、表にもう1つのインジケータを追加することができる。この場合、前の黒丸を付けた項目のインジケータは、異なるSSに対するフィードバック・シンボルが、(BSのところでSDMAスタイルの受信処理を含む)同じまたは異なるフィードバック・シンボル間隔を占拠するかどうかを示すことができる。
・サウンディング・シンボルで使用する分離性のタイプ(循環性またはデシメーション)を、1つまたは複数の以降のフィードバック・シンボルで必ずしも使用する必要がないことに注目するのは重要なことである。本発明の効率的なフィードバック戦術の場合には、以降のフィードバック・シンボル間隔により送信したフィードバック波形を復号することができるように、単にBSがULチャネル応答を推定することができるように、サウンディング・シンボルを使用している。フィードバック波形に対する符号化方法によるサウンディング波形に対する符号化方法の任意の組合せを使用することができる。
図8は、チャネル・データの通信を行うための装置800である。図に示すように、装置800は、受信機801と、チャネル推定回路803と、チャネル波形回路805と、送信機807とを備える。受信機回路801は、複数のサブキャリアを含む送信元通信装置からの信号を受信するためのものである。チャネル推定回路は、送信元通信装置から受信した複数のサブキャリアに対する複数のチャネル推定値を決定し、チャネル波形回路805は、複数のチャネル推定値に基づいてチャネル波形を形成する。次に、チャネル波形は、送信元通信装置にチャネル・データを提供するために、送信元通信装置に送信される。
図9は、装置800の動作を示すフローチャートである。より詳細に説明すると、図9は、送信元通信装置にチャネル(例えば、ダウンリンク・チャネル)データの通信を行うために対象通信装置が必要とするステップを示す。すでに説明したように、チャネルは、複数のサブキャリアを含む。論理の流れは、信号(例えば、ダウンリンク信号)を受信するステップ901から開始する。ステップ903において、信号に対する複数のチャネル推定値が決定される。より詳細に説明すると、受信信号の各サブキャリアに対する少なくとも1つのチャネル推定値が決定される。ステップ905において、チャネル波形が形成される。すでに説明したように、チャネル波形は、複数のチャネル推定値に基づくものである。最後に、ステップ907において、チャネル波形が、ダウンリンク・チャネルのデータを送るために、送信元通信装置に送信される。
図10は、チャネル推定値(例えば、ダウンリンク・チャネル推定値)を再生するための装置1000である。図に示すように、装置1000は、送信機/受信機1001と、チャネル推定回路1003と、チャネル波形再生回路1005とを備える。送信機/受信機回路1001は、チャネル波形を含む信号を受信するために使用され、さらにチャネル波形を形成するために使用される複数の可能な方法の中から1つを指定するメッセージを送信するために使用される。すでに説明したように、チャネル波形は、複数のチャネル推定値を含む。この場合、複数のチャネル推定値は、複数の各サブキャリアに対する少なくとも1つのチャネル推定値を含む。推定回路1003は、受信信号に対する受信チャネル(例えば、アップリンク・チャネル)を推定するためのものである。最後に、チャネル波形再生回路1005は、受信信号および推定受信チャネルに基づいてアップリンク信号からの複数のチャネル推定値の推定値を再生するためのものである。
図11は、装置1000の動作を示すフローチャートである。論理の流れは、アップリンク信号(例えば、アップリンク信号)を受信するステップ1101から開始する。すでに説明したように、アップリンク信号は、チャネル波形を含み、チャネル波形は、複数のチャネル推定値(例えば、ダウンリンク・チャネル推定値)を有する。この場合、複数のチャネル推定値は、複数の各サブキャリアに対する少なくとも1つのチャネル推定値を含む。ステップ1103において、推定回路1003により、アップリンク・チャネルに対するチャネル推定が行われる。より詳細に説明すると、アップリンク信号から情報を再生するために、チャネルを正しく推定しなければならない。チャネルが正しく推定されると、アップリンク・チャネルから情報を再生することができる。それ故、ステップ1105において、回路1005は、アップリンク信号内に埋め込まれているチャネル波形を再生することにより、アップリンク信号内のダウンリンク・チャネル推定値を再生し、チャネル波形からチャネル推定値を推定する(例えば、必要に応じてチャネル波形符号化プロセスを逆にする)。通常の当業者であれば、送信元通信装置が対象通信装置への以降の送信の送信特性を楽に調整することができるように、チャネル推定値を使用することができることを理解することができるだろう。例としては、送信ビーム形成またはマルチ入力/マルチ出力(MIMO)送信のための送信加重の決定および適用、周波数選択的スケジューリング、帯域選択、変調、および符号化率選択等があるが、これらに限定されない。
上記説明は、閉ループ送信で使用する送信機へチャネル・データを効率的に提供するための方法を提供することに留意されたい。移動体は、1つまたは数個のOFDMシンボルで、送信のための複数の広帯域チャネルを符号化する。複数の移動体が同時にそのフィードバックを送信し、基地局は複数のユーザからのフィードバックを分離するためにそのアンテナ・アレイを使用する。上記使用した式は、種々の実施形態のいくつかの例を示すためのものであることに留意されたい。通常の当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、代わりに他の式も使用できることを理解することができるだろう。さらに、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、上記実施形態に対して種々様々な修正、変更および組合せを行うことができること、およびこのような修正、変更、および組合せが本発明の範囲に含まれることを理解することができるだろう。このような修正、変更および組合せは、添付の特許請求の範囲内に含まれる。
TDDシステムのフィードバックの時間図。 FDDシステムのフィードバックの時間図。 チャネル・データを効率的にフィードバックするための第1のオプション。 チャネル・データを効率的にフィードバックするための第2のオプション。 チャネル情報を効率的に符号化するために位相シフトを使用する一例。 周波数領域チャネル情報の周波数内直交符号化の一例。 時間領域チャネル情報の周波数内直交符号化の一例。 チャネル・データの通信を行うための装置。 図8の装置の動作を示すフローチャート。 チャネル推定値を再生するための装置。 図10の装置の動作を示すフローチャート。

Claims (10)

  1. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を有する通信システムであって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信し、
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定し、
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信することによって、前記チャネル情報の通信を行うように構成され、
    前記対象通信装置が有する送信アンテナ数が1本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を時分割する前記通信システムにおいて、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間に受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    α は、前記u対象通信装置のシフト係数であり、
    (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記u対象通信装置が有するM m,u 本の受信アンテナのうちm番目の前記受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信システム。
  2. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を有する通信システムであって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信し、
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定し、
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信することによって、前記チャネル情報の通信を行うように構成され、
    前記対象通信装置が有する送受信アンテナ数がM m,u 本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を時分割する前記通信システムにおいて、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    u,m (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間にm番目の前記送受信アンテナを介して受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    α は、前記u対象通信装置のシフト係数であり、
    u,m (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に且つ前記m番目の前記送受信アンテナ用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記m番目の前記送受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信システム。
  3. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を有する通信システムであって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信し、
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定し、
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信することによって、前記チャネル情報の通信を行うように構成され、
    前記対象通信装置が有する送信アンテナ数が1本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を周波数分割する前記通信システムにおいて、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間に受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    (x) は、xをMで割った剰余を示し、
    δ(n)は、nがゼロである場合には1であり、その他の場合にはゼロであり、
    (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記u対象通信装置が有するM m,u 本の受信アンテナのうちm番目の前記受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信システム。
  4. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を有する通信システムであって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信し、
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定し、
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成し、
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信することによって、前記チャネル情報の通信を行うように構成され、
    前記対象通信装置が有する送受信アンテナ数がM m,u 本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を周波数分割する前記通信システムにおいて、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    u,m (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間にm番目の前記送受信アンテナを介して受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    (x) は、xをMで割った剰余を示し、
    δ(n)は、nがゼロである場合には1であり、その他の場合にはゼロであり、
    u,m (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に且つ前記m番目の前記送受信アンテナ用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記m番目の前記送受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値あることを特徴とする、通信システム。
  5. 前記通信システムは更に、
    前記チャネル波形と一緒に、前記送信元通信装置にチャネルサウンディング波形を送信するように構成される、請求項1〜4いずれか1項記載の通信システム。
  6. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を互いに通信させる通信方法であって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信するステップと;
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定するステップと;
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信するステップと
    を有し、
    前記対象通信装置が有する送信アンテナ数が1本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を時分割する前記通信方法において、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間に受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    α は、前記u対象通信装置のシフト係数であり、
    (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記u対象通信装置が有するM m,u 本の受信アンテナのうちm番目の前記受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信方法。
  7. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を互いに通信させる通信方法であって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信するステップと;
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定するステップと;
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信するステップと
    を有し、
    前記対象通信装置が有する送受信アンテナ数がM m,u 本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を時分割する前記通信方法において、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    u,m (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間にm番目の前記送受信アンテナを介して受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    α は、前記u対象通信装置のシフト係数であり、
    u,m (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に且つ前記m番目の前記送受信アンテナ用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記m番目の前記送受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信方法。
  8. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を互いに通信させる通信方法であって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信するステップと;
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定するステップと;
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信するステップと
    を有し、
    前記対象通信装置が有する送信アンテナ数が1本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を周波数分割する前記通信方法において、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間に受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    (x) は、xをMで割った剰余を示し、
    δ(n)は、nがゼロである場合には1であり、その他の場合にはゼロであり、
    (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記u対象通信装置が有するM m,u 本の受信アンテナのうちm番目の前記受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値であることを特徴とする、通信方法。
  9. 送信元通信装置と;
    前記送信元通信装置に、複数のサブキャリアを含むチャネル情報を通信する対象通信装置と
    を互いに通信させる通信方法であって、
    前記送信元通信装置が、前記対象通信装置にそれぞれ前記サブキャリア用のパイロットシンボルを送信するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置から前記パイロットシンボルを受信するステップと;
    前記対象通信装置が、それぞれ前記サブキャリア用のチャネル推定値を決定するステップと;
    前記対象通信装置が、前記チャネル推定値を用いてチャネル波形を形成するステップと;
    前記対象通信装置が、前記送信元通信装置に前記チャネル波形を送信するステップと
    を有し、
    前記対象通信装置が有する送受信アンテナ数がM m,u 本であり、前記送信元通信装置から前記対象通信装置に送信する信号を周波数分割する前記通信方法において、
    前記チャネル波形は、
    Figure 0004579992
    であり、
    bは、前記送信元通信装置が前記パイロットシンボルを前記対象通信装置に送信する時間であり、
    dは、前記bよりも後の時間であり、
    u,m (k,d)は、u番目の前記対象通信装置であるu対象通信装置が前記dの時間にm番目の前記送受信アンテナを介して受信する前記パイロットシンボルであり、前記q (k,d)は、k+1番目の前記サブキャリアであるkサブキャリアによって搬送され、
    β は、前記u対象通信装置が前記チャネル波形の平均送信電力を1にするために前記対象通信装置によって用いられるスケール係数であり、
    (x) は、xをMで割った剰余を示し、
    δ(n)は、nがゼロである場合には1であり、その他の場合にはゼロであり、
    u,m (k,d)は、前記u対象通信装置が前記kサブキャリア用に且つ前記m番目の前記送受信アンテナ用に前記dの時間に形成し、且つ前記u対象通信装置が前記送信元通信装置に送信する前記チャネル波形であり、
    Figure 0004579992
    は、前記送信元装置が有するM 本の送信アンテナのうちl(小文字のL)番目の前記送信アンテナから前記m番目の前記送受信アンテナに前記bの時間において送信された前記パイロット信号のための前記kサブキャリア用の前記チャネル推定値あることを特徴とする、通信方法。
  10. 前記通信方法は更に、
    前記チャネル波形と一緒に、前記送信元通信装置にチャネルサウンディング波形を送信するステップをさらに含む請求項6〜9いずれか1項記載の通信方法。
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