JP5474549B2 - 可変数のビームを有するｍｉｍｏシステムにおける効率的なｃｑｉシグナリング - Google Patents

Description

本発明は、マルチビーム送信システム、とりわけマルチビームＭＩＭＯシステム（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎ／ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔ；多数入力／多数出力）において、チャネル品質情報をシグナリングする方法に関するものである。本発明はまた、同時に送信されるビームの数が可変であり、同時送信されるビームの数に依存する少なくとも１つのビームの送信レートを独立に制御するため、複数組のチャネル品質情報が送信されるマルチビーム送信システム、とりわけマルチビームＭＩＭＯシステムにも関するものである。本発明はさらに、上記の方法を実行するためのコンピュータプログラムにも関するものである。

本発明は、マルチアンテナの通信システムに適用することができる。とりわけ、本発明の可能性のある用途としては、ＵＭＴＳ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）のリリース７で現在規格化作業が行われている、ＭＩＭＯ機能が挙げられる。

第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）において、ＵＭＴＳについて、ビットレートのピーク値を高める方法として、Ｄ−ＴｘＡＡと呼ばれる提案が議論されている。これは、２つの送信アンテナの各々からの信号に適用されるべき複素重み付けを、移動端末がネットワークにシグナリングする既存の閉ループ送信ダイバーシティ方式（ＴｘＡＡ モード１）から、派生したものである。Ｄ−ＴｘＡＡでは、直交する重み付けベクトルを用いて２つの異なるデータストリームが送信され、第１の重み付けベクトルは移動端末から送信されるものに基づいており、第２のベクトルは第１のベクトルから決定論的に導出される。

Ｄ−ＴｘＡＡの動作については、以下のことが前提とされ得る。

直交パイロットチャネルが、各ノードＢ（１つ以上のセルにおいてユーザー装置（ＵＥ）への無線送信およびＵＥからの無線受信を担う論理ノード）のアンテナから送信される。

（パイロットビットを担持しないフラクショナル専用物理チャネル（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ；Ｆ−ＤＰＣＨ）の使用を想定して、）専用の（すなわちビーム形成された）パイロットは利用可能とされていない。

第１のビームに関するフィードバック情報（ＦＢＩ）が、ユーザー装置（ＵＥ）により導出され、所望のビーム形成ベクトルを示すものとしてノードＢへと送信される。

第１のビームが、重み付けベクトルの限られたコードブックを用いて送信される（たとえば、ＴｘＡＡ モード１用に現在使用されているコードブック）。

第１のビームに関するアンテナ重み付けベクトルの識別情報が、高速共有制御チャネル（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＨＳ−ＳＣＣＨ）上で、ＵＥにシグナリングされる。

第２のビームが使用される場合は、第２のビームが、第１のビームのベクトルと直交する、決定論的な位相ベクトルを用いて送信される。

チャネル品質情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＱＩ）が、ＵＥによりノードＢへとシグナリングされ、それにより、ノードＢが各ビームにつき異なるレートを導出することが可能とされる。

ＣＱＩは、典型的には、ある参照パワーレベルとコードリソースとを用いて（これらの参照値は、ネットワークと移動端末との両方にとって既知である）、成功裡に送信を行う（または所与の成功率で送信を行う）ことのできるレート（またはパケットサイズ）を示す。

２つのビーム上での送信は、場合によっては異なるレートを用いる、別個のコードワードから構成されている。

Ｄ−ＴｘＡＡシステムでは、送信されるビームの数は変化し得る。典型的には、基地局が、無線チャネル状態等の現行の状態に従って、各サブフレームにおいて移動端末に送信する複数のビームを選択する。この選択は、移動局から受信されるＣＱＩレポートに基づいて行われてもよい。ＵＭＴＳ リリース５では、１つのＣＱＩ値が、５個の情報ビットから構成され、２０個の物理チャネルビットに符号化されている。多くの異なるＣＱＩ値を送信しなくてはならないとなれば、高いシグナリング負荷がもたらされ得る。

本発明の１つの目的は、マルチビームシステムにおけるＣＱＩのシグナリング負荷を軽減することである。

上記およびその他の目的を達成するため、本発明の第１の側面によれば、マルチビーム送信システム（特にマルチビームＭＩＭＯシステム）において、チャネル品質情報をシグナリングする方法であって、それらビームのうち１つのビームの送信レートを制御するため、チャネル品質情報値の複数のシーケンスが送信され、送信され得る少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の各シーケンスが導出され、その少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値のシーケンスの各々につき、送信パラメータを選択する処理を含む方法が提供される。

本発明の第２の側面によれば、上記の本発明の第１の側面に係る方法を実行するための、コンピュータプログラムが提供される。

本発明の第３の側面によれば、マルチビーム送信システム（特にマルチビームＭＩＭＯシステム）であって、それらビームのうちの１つのビームの送信レートを制御するため、チャネル品質情報値の複数のシーケンスが送信され、送信され得る少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の各シーケンスが導出され、その少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値のシーケンスの各々につき、送信パラメータが選択されるシステムが提供される。

本発明は、マルチビーム送信システムにおける、ＣＱＩのシグナリング負荷の軽減をもたらす。この利点は、本発明によれば、ＣＱＩ値のシーケンスの送信パラメータを適切に選択することにより、システムの性能を著しく低下させることなく、送信され得る種々の数のビームに関するＣＱＩのシグナリングのオーバーヘッドを、減少させられることにより実現される。

さらなる有利な実施形態は、以下において規定される。

本発明の１つの実施形態に係るＣＱＩ値のシーケンスを示した図 本発明の別の実施形態に係るＣＱＩ値のシーケンスを示した図 本発明の１つの実施形態に係るマルチビーム送信システムにおける、チャネル品質情報のシグナリングを示した図

以下、添付の図面を参照して、例を用いて本発明を説明する。

あるビームによりサポート可能な送信レートは、他のビームも同時に送信されているか、もしされているのであればいかなるパラメータで送信されているかに依存し得る。

そのため、移動端末が１つのビームについてＣＱＩ値の複数のシーケンスを送信することとし、各シーケンスは、いずれの他のビームが同時に送信されるかに関する想定に従って導出されるものとすれば有用である。

しかしながら、このことは、高いシグナリングオーバーヘッドをもたらし得る。そのため、本発明は、同時送信される他のビームの想定数に依存して、１つのビームに対応するＣＱＩ値の複数の異なるシーケンスにつき、異なるパラメータ値を設定することにより、オーバーヘッドを減らす手段を提供する。

１つの好ましい実施形態では、移動局は、同時送信される他のビームがない場合に第１のビーム上でサポートされ得る送信レートを示すため、ＣＱＩ値の第１のシーケンスを送信する。

あるいは、移動局は、ある想定されたパラメータの組を用いて第２のビームが同時に送信されている場合に、第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、チャネル品質情報値の第１のシーケンスを送信する。

移動局はまた、（たとえばシグナリングされたまたは予め決められたパラメータであってもよい）想定されたパラメータの組を用いて第２のビームが同時に送信されている場合に、第１のビーム上でサポートされ得る送信レートを示すため、ＣＱＩ値の第２のシーケンスを送信する。移動局は、第２のビームが別のパラメータの組を用いて送信される場合に、第１のビーム上でサポートされ得る送信レートを示すため、および／またはさらなるビームが同一もしくは異なるパラメータの組を用いて送信される場合に、第１のビーム上でサポートされ得る送信レートを示すために、ＣＱＩ値のさらなるシーケンスを送信してもよい。本発明によれば、ＣＱＩ値のシーケンスの少なくとも１つの送信パラメータが、想定されるパラメータの１つ以上の組に依存して適合化される。

好ましい実施形態では、ＣＱＩ値のシーケンスの送信パラメータは、たとえば以下のうちの１つ以上のパラメータとされ得る。
− そのシーケンス中のＣＱＩレポートの更新レート、
− そのシーケンス中のＣＱＩレポートのレゾルーション（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、
− そのシーケンス中のＣＱＩレポートの符号化方式、
− そのシーケンス中でＣＱＩレポートのために使用される送信パワーまたは変調方式。

ＣＱＩ値の第２のシーケンスおよびさらなるシーケンスは、ＣＱＩ値の別のシーケンス（たとえば第１のシーケンス）に対する差分シグナリングを用いて送信されてもよい。

ＣＱＩ値のシーケンスの送信パラメータが適合化される基となる、想定されるパラメータの組は、たとえば以下のうちの１つ以上のパラメータであってもよい。
− 送信されると想定されるビームの数、
− 第２のビームもしくは別のビーム、または送信されるであろう複数のビームの識別情報、
− 第２のビームもしくは別のビーム、または送信されるであろう複数のビームが意図する、受信局の識別情報（たとえば、別の１つまたは複数のビームが意図する受信局が、ＣＱＩ値のそのシーケンスを送信している移動局と同一であるか、または異なる移動局であるか）、
− １つまたは複数のビームの送信パワー。

したがって、図１に例示されている１つの実施形態では、第１のビームに対応するＣＱＩ値の第１のシーケンス（１０）が周期的に送信され、この第１のシーケンス中のＣＱＩ値は、第１のビームと同時に送信される他のビームはないという仮定の下、移動局によって導出される。

第１のビームに対応するＣＱＩ値の第２のシーケンス（２０）も、周期的に送信される。この第２のシーケンス中のＣＱＩ値は、第１のビームと同時に第２のビームが送信されるという仮定の下、移動局によって導出される。ＣＱＩ値のシーケンスの送信パラメータ（この例ではシーケンス中のＣＱＩ値の更新レート）は、ＣＱＩ値の第１のシーケンスに使用される送信パラメータの値よりも、低い値に設定される。

図２には別の例が示されている。この例では、第２のシーケンス（２０）のＣＱＩ値の送信は、第１のシーケンス（１０）のＣＱＩ値の送信と同時に行われる。

第２のシーケンスのＣＱＩ値は、第１のシーケンスの先行値または平均値に対する、差分量を含んでいてもよい。

ＣＱＩ値の第２のシーケンス（２０）に対してより低い更新レートを設定することは、同時に送信されるビームの数を変化させることにより１つのビームのＣＱＩ値に生じる違いは、無線チャネルの状態よりもむしろ、移動局の受信機構成に起因して生じ得るという認識を利用できるものである。移動局の受信機構成は、無線チャネルの状態よりも変化が少ないと思われるので、ＣＱＩ値の第２のシーケンスについてより低い更新レートを設定することにより、シグナリングのオーバーヘッドを低減することができる。

ＣＱＩ値のシーケンスの送信パラメータが適合化される基となる想定パラメータの組が、他の１つまたは複数のビームについて意図される受信局の識別情報を含む場合には、ＣＱＩ値のシーケンスの送信パワーを適合化することは、ＣＱＩの更新に費やされるエネルギーおよび／または送信リソースの全体量が低減されるという点で、さらに改善された効率が得られるという利点を有する。たとえば、第２のビームが異なる移動局に送信されるという仮定の下で導出されたＣＱＩ値に対するよりも、第２のビームが同一の移動局に送信されるという仮定の下で導出されたＣＱＩ値に対する方が、ＣＱＩ値の更新のレートまたは頻度が高く選択されてもよい。このことは、第２のビームは異なる移動局よりも同一の移動局に送信される方が通常であり、したがって、第２のビームが同一の移動局に送信されることを想定したＣＱＩ値の方により高い更新レートを使用する方が、適切な送信レートを設定するに際し、基地局（「ノードＢ」）にとって有用であることが多いという事実に基づいたものであってもよい。一般的に、移動局は、他の移動局に送信されるビームが、同一の時間、周波数およびコードリソースを用いて送信され、したがって空間領域においてのみ分離可能なものである場合にのみ、それらのビームを考慮に入れる。本発明のこの側面は、第２のビームが同一の移動局に送信されると想定されているか、異なる移動局に送信されると想定されているかに応じて、第１のビームに関してレポートされるＣＱＩ値は、異なる値をとり得るという認識に基づいている。たとえば、移動局が、干渉をキャンセリングする機能を持つ受信機を有しており、第２のビームが同一の移動局に送信されると想定している場合には、第１のビームにより第２のビームに引き起こされる干渉のキャンセリング確率を向上させるため、第１のビームについてより低いＣＱＩ値をレポートすることを選択し、それにより第２のビームについてより高いＣＱＩ値のレポートを可能とし、２つのビームで受信可能な送信レートの合計を最大化するようになすかもしれない。しかしながら、移動局が、第２のビームが異なる移動局に送信されると想定している場合には、第２のビームに引き起こされる干渉をキャンセリングする必要はないので、第１のビームについてより高いＣＱＩ値をレポートするかもしれない。第１のビームについてのこれら２つのＣＱＩ値の間の差は、典型的には、個々のＣＱＩ値の絶対値よりも変化の頻度が低いかもしれず、したがって、本発明によれば、２つのＣＱＩ値のうちの一方が、他方のＣＱＩ値よりも低い頻度で更新されてもよい。これにより、シグナリングのオーバーヘッドが低減されるという利点がもたらされる。

図３は、本発明の１つの実施形態に係るマルチビーム送信システムにおける、チャネル品質情報のシグナリングを示した図である。基地局側では、送信機３００が、複数のビーム３０１、３０２を、移動局側の受信機３０３に同時に送信する。この実施形態では、２つのビーム３０１、３０２は、同時に送信されているものとして示されている。受信機３０３がビーム３０１、３０２を受信すると、チャネル品質推定器３０４、３０５が、対応のビームにおける送信の品質を分析する。こうして、第１のチャネル品質推定器３０４は、第１のビーム３０１における送信の品質を分析し、第２のチャネル品質推定器３０５は、第２のビーム３０２における送信の品質を分析する。チャネル品質推定器３０４、３０５により導出されるビーム推定を含むデータを交換するために、制御ユニット３０６が提供されてもよい。これらのビーム推定は、対応するビームに関して、想定される送信パラメータを含む。そのため、対応するビームに関して、推定結果の組または推定される送信パラメータの組が、それぞれ対応するチャネル品質推定器により提供される。図３では、制御ユニット３０６は、第１のビーム推定結果を第１のビーム推定器３０４と交換し、第２のビーム推定結果を第２のビーム推定器３０５と交換する。

さらに、対応するビーム推定結果に基づいて、ＣＱＩシーケンスを生成または導出するため、ＣＱＩシーケンスユニット３１０、３１１が設けられている。任意の所与のビームに関するＣＱＩは、他のビームでなされる送信に依存する。この実施形態によれば、送信ビームの各組合せについて、異なるＣＱＩ値が送信される。図３では、第１のＣＱＩシーケンスユニット３１０が、第１のチャネル品質推定器３０４により供給された情報を用いて（とりわけ、制御ユニット３０６により供給されたＣＱＩシーケンスに関するパラメータの組３０９を用いて）、第１のＣＱＩシーケンス３１２を生成する。ＣＱＩシーケンスに関するパラメータの組３０９は、チャネル品質推定器３０４、３０５により供給された推定結果３０７、３０８に基づいて、制御ユニット３０６により導出または生成される。第２のＣＱＩシーケンスユニット３１１は、第２のチャネル品質推定器３０５により供給された情報を用いて（とりわけ、ＣＱＩシーケンスに関するパラメータの組３０９を用いて）、第２のＣＱＩシーケンス３１３を生成する。第１のＣＱＩシーケンス３１２は、同時に送信される他のビームがない場合に第１のビーム３０１上でサポートされる送信レートを示すものであってもよいし、推定されたパラメータの組３０９を用いて第２のビーム３０２が同時に送信される場合に第１のビーム３０１上でサポートされる送信レートを示すものであってもよい。第２のＣＱＩシーケンス３１３は、推定されたパラメータの組３０９を用いて第２のビーム３０２が同時に送信される場合に、第１のビーム３０１上でサポートされる送信レートを示す。ＣＱＩシーケンス３１２、３１３は両方とも、基地局側の制御ユニット３１４に送信され、この制御ユニット３１４は、送信ビームの各組合せについてのチャネル品質情報を表す受信されたＣＱＩシーケンス３１２、３１３を分析し、ビーム送信パラメータ３１５を生成または導出する。こうして、ビーム送信パラメータ３１５は、すべてのビームの送信品質情報を考慮することにより生成され、送信品質情報は、制御ユニットにより選択されたパラメータの組のため、効率的に送信される。基地局側から移動局側への次の送信のため、制御ユニット３１４により提供されたビーム送信パラメータ３１５を使用すると、送信機３００から受信機３０３に同時に送信される複数のビームの、多様なチャネル品質全体が考慮される。

以上、基地局から移動端末への送信と関連付けて本発明を説明してきたが、本発明は、移動端末から基地局への送信や、ピアノード間の送信にも適用可能である。

本明細書および特許請求の範囲において、ある要素の前にある「１つの」との語は、かかる要素が複数存在することを排除するものではない。さらに、「含む」との語は、列挙されたもの以外の要素または工程の存在を排除するものではない。

当業者においては、上記の開示内容を読むことにより、他の変更形態も自明であろう。かかる変更形態は、ここで既に説明した特徴に代えてまたは加えて使用され得る、無線通信の技術分野において既知の他の特徴を包含していてもよい。

Claims (15)

1. 複数のビームが送信されることが可能であり、同時に送信されるビームの数が変化し得るマルチビーム送信システムにおいて、チャネル品質情報をシグナリングする処理を含む、通信システムの動作方法であって、
   前記複数のビームのうちの１つのビームの送信レートを制御するため、チャネル品質情報値の複数のシーケンスを送信する処理と、
   前記１つのビーム以外の少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の前記複数のシーケンスの各々を導出する処理とをさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの他のビームの前記想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の前記複数のシーケンスの各々の送信パラメータを選択する処理を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 同時に送信される他のビームがない場合に第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、チャネル品質情報値の第１のシーケンスを送信する処理、または
   想定されるパラメータの組を用いて第２のビームが同時に送信される場合に第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、チャネル品質情報値の第１のシーケンスを送信する処理を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 想定されるパラメータの組を用いて第２のビームが同時に送信される場合に第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、チャネル品質情報値の第２のシーケンスを送信する処理を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 異なるパラメータの組を用いて前記第２のビームが送信される場合に前記第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、および／または同一もしくは異なるパラメータの組を用いて１つ以上のさらなるビームが送信される場合に前記第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、チャネル品質情報値のさらなるシーケンスを送信する処理を含むことを特徴とする請求項３または４記載の方法。
6. チャネル品質情報値のシーケンスのパラメータが、
   − 該シーケンス中のチャネル品質情報レポートの更新レート、
   − 該シーケンス中のチャネル品質情報レポートのレゾルーション、
   − 該シーケンス中のチャネル品質情報レポートの符号化方式、
   − 該シーケンス中でチャネル品質情報レポートのために使用される送信パワーまたは変調方式
   のうちの、少なくとも１つであることを特徴とする請求項２から５いずれか１項記載の方法。
7. チャネル品質情報値の前記第２のシーケンスおよびチャネル品質情報値のさらなるシーケンスが、チャネル品質情報値の前記複数のシーケンスのうちの別のシーケンスに対する差分シグナリングを用いて送信されることを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記想定されるパラメータの組が、
   − 送信されると想定されるビームの数、
   − 前記第２のビームもしくは別のビーム、または送信されるであろう複数のビームの識別情報、
   − 前記第２のビームもしくは別のビーム、または送信されるであろう複数のビームが意図する、受信局の識別情報、
   − 前記ビームのうち少なくとも１つのビームの送信パワー
   のうちの、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４から７いずれか１項記載の方法。
9. 同時に送信される他のビームの想定数に依存して、１つのビームに対応するＣＱＩ値の異なる複数のシーケンスにつき、異なるパラメータ値を設定することによって、オーバーヘッドを低減する手段を提供する、複数のビームが送信されることが可能であるマルチビーム送信システムであって、
   前記ビームのうちの１つのビームの送信レートを制御するため、チャネル品質情報値の複数のシーケンスが送信され、
   前記１つのビーム以外の送信され得る少なくとも１つの他のビームの想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の前記複数のシーケンスの各々が導出されることを特徴とするマルチビーム送信システム。
10. 前記少なくとも１つの他のビームの前記想定パラメータに依存して、チャネル品質情報値の前記複数のシーケンスの各々の送信パラメータが選択されることを特徴とする請求項９記載のマルチビーム送信システム。
11. 請求項９または１０記載のマルチビーム送信システム内で使用される移動局であって、
    同時に送信される他のビームがない場合に第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、ＣＱＩ値の第１のシーケンスを送信する処理、または
    想定されるパラメータの組を用いて第２のビームが同時に送信される場合に第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、ＣＱＩ値の第１のシーケンスを送信する処理を行うように構成されていることを特徴とする移動局。
12. 想定されるパラメータの組を用いて前記第２のビームが同時に送信される場合に前記第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、ＣＱＩ値の第２のシーケンスを送信するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の移動局。
13. 異なるパラメータの組を用いて前記第２のビームが送信される場合に前記第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、および／または同一もしくは異なるパラメータの組を用いてさらなるビームが送信される場合に前記第１のビーム上でサポートされる送信レートを示すため、ＣＱＩ値のさらなるシーケンスを送信するように構成されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の移動局。
14. 他の移動局に送信されるビームが、同一の時間、周波数およびコードリソースを用いて送信される場合に、該他の移動局に送信されるビームを考慮するように構成されていることを特徴とする請求項１１から１３いずれか１項記載の移動局。
15. 請求項１から８いずれか１項記載の方法の各工程を実行するためのコンピュータプログラム。

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