JP4870158B2 - マルチアンテナを用いる移動通信システムにおけるデータ送/受信装置及び方法 - Google Patents
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Description
次に、本発明に従うシステム及びフィードバック(Feedback)情報の生成方法について実施形態を参考しつつ説明する。
1)Knockdown Precodingシステム
本発明では送信機にnT個のアンテナが配列された送信アンテナ配列があり、受信機にnR個のアンテナが配列された受信アンテナ配列がある多重送/受信アンテナシステムを考慮する。多数の重み付け値集合は、上記送受信機の間に予め定義される。上記重み付け値集合は、送信アンテナ数だけの重み付け値ベクトルを要素にする集合であって、N個の重み付け値集合を決定すると、総N×nT個の重み付け値ベクトルを決定することになる。
図1を参照すると、本発明のシステム100において、受信機130は、機能上、ダウンリンクチャネル推定器133、復調器131、重み付け値選択器135、副チャネル別状態推定器137、及びマルチプレクサ139から構成される。そして、送信機110は、制御器111、デマルチプレクサ113、チャネル符号化器及び変調器115、117、そしてビーム成型器119、121から構成される。
送信機110と受信機130は、多数の重み付け値集合を定義する。重み付け値集合は、送信アンテナ数nTだけの重み付け値ベクトルを要素にする集合である。上記重み付け値ベクトルは簡単に重み付け値とも命名する。ここで、1つの重み付け値ベクトルはnT個の複素数要素で構成される。N個の重み付け値集合を定義すると、総N×nT個の重み付け値ベクトルを構成することになる。N個の重み付け値集合を設計するに当たり、空間相関度を考慮するために、次の原則が用いられる。第1に、1つの重み付け値集合に属するnT個の重み付け値は互いに直交し、各重み付け値のサイズは1である。
4個の送信アンテナを含む多重送/受信アンテナシステムにおいて、2つの重み付け値集合を上記のように設計すると、次の数式(3)の通りである。
総N×nT個の重み付け値の中で、同時に転送される副データストリームによる転送率の和が最大になるように重み付け値を選択することになれば、選択された重み付け値が同一な重み付け値集合に属する確率が高い。1つの重み付け値集合を選択し、該当重み付け値集合で選択された重み付け値を表す階層的な表現方式を使用すると、データ転送率を最大にする選択された重み付け値を表現するためのフィードバック情報量を最小化することができる。
副データストリーム状態情報に対するフィードバックチャネルを用いた重み付け値選択情報フィードバック方式
実際の転送に使われない重み付け値に対するMCS情報もフィードバックしなければならないので、プリコーダーフィードバックとMCSフィードバックの総情報量を考慮する。本発明の第2実施形態では、実際の送信に使われる重み付け値の数が(総送信アンテナ数の1/2)+1より少ない場合のみに、上記第1実施形態より少ないフィードバック情報量が要求される。実際の送信に使われる重み付け値の数が(総送信アンテナ数の1/2)+1より大きい場合には、フィードバック情報を転送するために、副データストリーム別チャネル状態情報をフィードバックするためのフィードバックチャネルを用いる。その以外の場合には、重み付け値選択情報のみを伝達するための専用フィードバック(dedicated feedback)チャネルを用いて、2つの方式が結合された形態のフィードバックが遂行されることができる。
Open Loop Knockdown Precoding技術
提案したKnockdown Precoding技術は、選択された重み付け値集合インデックス情報を伝達するためのフィードバックチャネルの有無に従ってOpen Loop Knockdown Precoding技術とClosed Loop Knockdown Precoding技術として動作することができる。
前述した第1実施形態と第2実施形態に示すClosed Loop Knockdown Precoding技術は、選択された共通重み付け値集合のインデックス情報がフィードバックされる場合の技術であり、重み付け値選択情報を伝達するためのフィードバック方式により、第3実施形態のOpen Loop Knockdown Precodingシステムの送信機と受信機構造と動作は、図1の専用フィードバック(Dedicated Feedback)チャネルを使用するknockdown precodingシステム100、または図6の副チャネル別状態情報のフィードバックチャネルを使用するKnockdown Precodingシステム600の構造と動作と同一である。
所定時間スロットにおける重み付け値集合が知られると、重み付け値選択器931は、重み付け値集合から重み付け値ベクトルを選択して、重み付け値ベクトル情報951をフィードバックすることになる。そして、副チャネル別状態推定器933は、重み付け値選択器931から選択された重み付け値ベクトルを検出して副データストリームの状態情報953を送信機910に知らせることになる。
110 送信機110
111 制御器
113 デマルチプレクサ
115、117 チャネル符号化器及び変調器
119、121 ビーム成型器
130 受信機
131 復調器
133 ダウンリンクチャネル推定器
135 重み付け値選択器
137 副チャネル別状態推定器
139 マルチプレクサ
Claims (23)
- マルチアンテナを使用する移動通信システムであって、
受信データのフェーディングチャネルを推定し、前記推定されたフェーディングチャネルに基づいて複数の重み付け値集合のうち、重み付け値集合を選択し、前記選択された重み付け値集合及びチャネル別状態情報が含まれたフィードバック情報を送信機へ転送する受信機と、
前記フィードバック情報に基づいて転送するデータを少なくとも1つの副データストリームに逆多重化し、各逆多重化した副データストリームに関連重み付け値を掛けて、そのデータを転送する送信機と、
を含み、
前記重み付け値集合のそれぞれは、前記マルチアンテナで使用される重み付け値に対応する複数の直交重み付け値ベクトルを要素とし、前記それぞれの重み付け値集合は位相差を有することを特徴とする移動通信システム。 - 前記受信機は、
前記送信機から転送されたデータのパイロットチャネルを用いてチャネル状態を推定するダウンリンクチャネル推定器と、
前記チャネル状態に基づいて、前記重み付け値集合及び前記重み付け値ベクトルを決定して、前記送信機に前記重み付け値集合及び重み付け値ベクトルに対する情報を転送する重み付け値選択器と、
前記決定された重み付け値ベクトルに従う副データストリームのチャネル状態を推定して、前記送信機へ前記副データストリームチャネル状態情報のみを転送する副チャネル別状態推定器と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。 - 前記受信機は、
前記送信機から転送されたデータのパイロットチャネルを用いてチャネル状態を推定するダウンリンクチャネル推定器と、
前記チャネル状態に基づいて、前記重み付け値集合及び前記重み付け値ベクトルを決定し、前記決定された重み付け値集合と、前記決定された重み付け値ベクトルを前記送信機へ転送する重み付け値選択器と、
前記決定された重み付け値集合の全ての重み付け値ベクトルのチャネル状態を推定し、推定されたチャネル状態情報を前記送信機へ転送する副チャネル別状態推定器と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。 - 前記副チャネル別状態推定器は、
前記決定された重み付け値ベクトルに基づいて、使用しないチャネルに対する‘転送無’状態に関する情報を転送することを特徴とする請求項3記載の移動通信システム。 - 前記送信機は、
転送する主データストリームを少なくとも1つの副データストリームに逆多重化するデマルチプレクサと、
前記逆多重化した少なくとも1つの副データストリームを受信して、予め決定されたチャネル符号化率と予め決定された変調方式により独立的にチャネル符号化及び変調過程を遂行する少なくとも1つのチャネル符号化器及び変調器と、
前記少なくとも1つのチャネル符号化及び変調された副データストリームに予め決定された重み付け値を掛けて、そのデータを前記受信機へ転送する少なくとも1つのビーム成型器と、
前記受信機から転送された前記フィードバック情報に基づいて、前記副データストリームの数と、前記少なくとも1つの副データストリームの符号化率と、変調方式及び各副データストリームに掛ける重み付け値を予め決定する制御器と、
を含むことを特徴とする請求項2または3記載の移動通信システム。 - 前記フィードバック情報は、
前記決定された重み付け値集合を表す重み付け値インデックス情報と、
前記決定された重み付け値集合から選択された重み付け値ベクトルを表す重み付け値ベクトル情報と、
前記少なくとも1つの副データストリームのチャネル状態情報と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。 - 前記送受信機は、
前記送信アンテナ及び重み付け値集合の個数に従って重み付け値集合及び重み付け値ベクトルを格納することを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。 - マルチアンテナを使用する移動通信システムにおけるデータを送/受信する方法であって、
受信機で受信データのパイロットチャネルからフェーディングチャネルを推定する第1過程と、
前記推定されたフェーディングチャネルに基づいて、複数の重み付け値集合から重み付け値集合を選択する第2過程と、
前記選択された重み付け値集合に関するチャネル別状態情報を推定する第3過程と、
前記選択された重み付け値集合及び前記チャネル別状態情報を含むフィードバック情報を送信機へ転送する第4過程と、
前記送信機により前記フィードバック情報に基づいて、アンテナ別データを転送する第5過程と、
を含み、
前記重み付け値集合のそれぞれは、前記マルチアンテナで使用される重み付け値に対応する複数の直交重み付け値ベクトルを要素とし、前記それぞれの重み付け値集合は位相差を有することを特徴とするデータ送受信方法。 - 前記重み付け値集合を設計することは、
前記送信アンテナの数と前記重み付け値集合の個数に従って決定された位相差が出る複数の重み付け値ベクトルを決定する過程と、
前記決定された重み付け値ベクトルのうち、直交する重み付け値ベクトルで重み付け値集合を構成する過程と、
を含むことを特徴とする請求項8記載のデータ送受信方法。 - 前記位相差は、
2π/N・nTにより計算され、
ここで、Nは重み付け値集合の個数であり、nTは送信アンテナの個数を表すことを特徴とする請求項9記載のデータ送受信方法。 - 前記重み付け値集合を設計することは、
重み付け値集合の個数のうち、互いに直交する複数の重み付け値ベクトルを決定する第1過程と、
前記重み付け値集合の個数だけ前記第1過程を繰り返すことを特徴とする請求項8記載のデータ送受信方法。 - 前記第1過程は、
決定された重み付け値ベクトルの互いに直交する要素に対する基準位相を決定する過程と、
前記重み付け値ベクトルの1番目の要素から前記基準位相差が出るように要素を決定する過程と、
を含むことを特徴とする請求項11記載のデータ送受信方法。 - 前記フィードバック情報は、
前記選択された重み付け値集合を表す重み付け値インデックス情報と、
前記選択された重み付け値集合から重み付け値ベクトルを表す重み付け値ベクトル情報と、
少なくとも1つの副データストリームのチャネル状態情報と、
を含むことを特徴とする請求項8記載のデータ送受信方法。 - 前記フィードバック情報は、
前記選択された重み付け値集合を表す重み付け値集合インデックス情報と、
前記選択された重み付け値集合と関連した全ての副データストリームのチャネル状態情報と、
を含むことを特徴とする請求項8記載のデータ送受信方法。 - 前記第5過程は、
転送する主データストリームを前記フィードバック情報に基づいて、少なくとも1つの副データストリームに逆多重化する過程と、
前記フィードバック情報に基づいて決定されたチャネル符号化率と変調方式に従って、前記少なくとも1つの副データストリームに対し、独立的にチャネル符号化及び変調過程を遂行する過程と、
前記少なくとも1つのチャネル符号化及び変調された副データストリームに前記フィードバック情報に基づいて定義された重み付け値を掛けて、そのデータを前記受信機へ転送する過程と、
を含むことを特徴とする請求項8記載のデータ送受信方法。 - マルチアンテナを使用する移動通信システムにおけるフィードバック情報を受信機から送信機へ転送する方法であって、
受信データのパイロットチャネルからフェーディングチャネルを推定し、前記推定されたフェーディングチャネルに基づいて複数の重み付け値集合から重み付け値集合を選択する第1過程と、
前記選択された重み付け値集合に従ってチャネル別状態情報を推定する第2過程と、
前記選択された重み付け値集合のインデックス情報及び前記チャネル別状態情報を含むフィードバック情報を前記送信機へ転送する第3過程と、を含み、
前記重み付け値集合のそれぞれは、前記マルチアンテナで使用される重み付け値に対応する複数の直交重み付け値ベクトルを要素とし、前記重み付け値集合は位相差を有する
ことを特徴とするフィードバック情報転送方法。 - 前記フィードバック情報は、
前記選択された重み付け値集合を表す重み付け値インデックス情報と、
前記選択された重み付け値集合から重み付け値ベクトルを表す重み付け値ベクトル情報と、
少なくとも1つの副データストリームのチャネル状態情報と、
を含むことを特徴とする請求項16記載のフィードバック情報転送方法。 - 前記フィードバック情報は、
前記選択された重み付け値集合を表す重み付け値集合インデックス情報と、
前記選択された重み付け値集合と関連した全ての副データストリームのチャネル状態情報と、
を含むことを特徴とする請求項16記載のフィードバック情報転送方法。 - マルチアンテナを使用する移動通信システムにおける受信機であって、
送信機から転送されたデータのパイロットチャネルを用いてチャネル状態を推定するダウンリンクチャネル推定器と、
前記チャネル状態に基づいて、重み付け値集合及び重み付け値ベクトルを決定して、前記送信機へ前記重み付け値集合及び前記重み付け値ベクトルに対する情報を転送する重み付け値選択器と、
前記決定された重み付け値ベクトルに従う副データストリームのチャネル状態を推定して前記送信機へ前記副データストリームのチャネル状態情報のみを転送する副チャネル別状態推定器と、を含み、
前記重み付け値集合は、前記マルチアンテナで使用される重み付け値に対応する複数の直交重み付け値ベクトルを要素とし、前記重み付け値集合は位相差を有することを特徴とする受信機。 - マルチアンテナを有する送受信機を含む移動通信システムにおけるデータ送受信機に使われるフィードバック情報を設計する方法であって、
前記送信アンテナの数と前記重み付け値集合の個数に従って決定された位相差が出る複数の重み付け値ベクトルを決定する過程と、
前記決定された重み付け値ベクトルのうち、直交する重み付け値ベクトルで重み付け値集合を構成する過程と、
を含み、
前記位相差は、
2π/N・nTにより計算され、
ここで、Nは重み付け値集合の個数であり、nTは送信アンテナの個数を表すことを特徴とするフィードバック情報設計方法。 - 前記重み付け値集合を設計することは、
重み付け値集合の個数のうち、互いに直交する複数の重み付け値ベクトルを決定する第1過程と、
前記重み付け値集合の個数だけ前記第1過程を繰り返すことを特徴とする請求項20記載のフィードバック情報設計方法。 - 前記第1過程は、
決定された重み付け値ベクトルの互いに直交する要素に対する基準位相を決定する過程と、
前記重み付け値ベクトルの1番目の要素から前記基準位相差が出る要素を決定する過程と、
を含むことを特徴とする請求項21記載のフィードバック情報設計方法。 - マルチアンテナを使用する送受信機を含む移動通信システムであって、
受信データのチャネルを推定して決定された重み付け値集合を送信機に提供する受信機と、
転送するデータを前記提供された重み付け値集合に基づいて副データストリームに逆多重化し、前記副データストリームを前記受信機へ転送する前記送信機と、を含み、
ここで、前記重み付け値集合は、前記マルチアンテナに使われる重み付け値に該当するマルチ重み付け値ベクトルの要素を有し、前記重み付け値ベクトルは互いに直交であり、
前記重み付け値ベクトルは、
ここで、前記en,iはn番目の重み付け値集合に属しているi番目の重み付け値ベクトルを表すことを特徴とする移動通信システム。
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