JP5616997B2 - 送信フィルタ計算機、通信デバイス及び方法 - Google Patents
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Description
以下に説明するシナリオは、本発明による送信フィルタ計算機を備えた通信デバイスを動作させることのできるシナリオとすることができる。さらに、本明細書において定義される通信デバイスは、以下に説明するシナリオにおいて動作させることができる。
以下に、本発明による実施形態の背景にある幾つかの前提及び定義を説明する。
ガウス入力信号及びDPCは、ガウス多入力多出力(MIMO)ブロードキャストチャネルについて容量達成型(capacity achieving)であり(非特許文献4)、したがって、ダウンリンクストラテジーは、Ntx×Ntxのダウンリンク送信共分散行列Q1,...,QK及び符号化順序(encoding order)によって完全に記述される。これら共分散は、半正定値であることが要件とされ、これを
送信共分散のパラメータ化によって達成可能ないずれのレート構成(第1.1.1節参照)も、代替的には、送信フィルタ及び受信フィルタによって確立されるスカラーチャネルを介してデータストリームを送信することにより達成することができる。複雑度の低い解決策は、多くの場合、効率的なデータストリームの集合を直接的に見いだすことを対象としている。上記フィルタは、正規化されたベクトル、すなわち
通常、加重合計レートの最適化は電力制約を受ける。すなわち、送信共分散におけるパラメータ化(第1.1.1節参照)の場合には、
干渉の不確実性による負の効果を低減する1つの可能なものは、他のセルに引き起こされる干渉が不変となるように送信ストラテジーを制限することであることがわかっている。例えば、単一のプリコーダに抑えることができ、送信信号の共分散が、ある構造、例えばスケーリングされた恒等行列を有することを要件とすることもできる。これは、電力制約を取り除き、全電力バジェット
以下、提示されている代替的な方法を要約し、本発明による実施形態との関係を説明する。概略については、図9に示した表1.1を参照されたい。
図10は、本発明の一実施形態に係る送信フィルタ計算機のブロック概略図である。送信フィルタ計算機1000は、複数のアンテナを備えた送信側通信デバイスから複数のアンテナを備えた複数の受信側通信デバイスのうちのある受信側通信デバイスに対する多入力多出力チャネルによる通信のための少なくとも1つの送信フィルタvdを計算するものである。送信フィルタ計算機1000は通常、通信デバイスと、受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(インデックスsdによって表す。これは、本明細書のインデックスsdと同等である)との間のMIMOチャネル特性を表すチャネル行列
図11は、本発明の一実施形態における、複数のアンテナを備えた送信側通信デバイスから複数のアンテナを備えた複数の受信側通信デバイスのうち、1つの受信側通信デバイスに至る多入力多出力チャネルによる通信のための送信フィルタを計算する方法のフローチャートである。図11による方法は、その全体を符号1100として示している。
図12a及び図12bは、本発明の一実施形態に係る少なくとも1つの送信フィルタを計算する方法の詳細なフローチャートである。
以下、ユーザsd及び送信フィルタvdを決定するためのアルゴリズムを、図13a及び図13bを参照して説明する。これらの図はアルゴリズム1300のフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態における、いわゆる「ユニタリLISA」アルゴリズムに関する詳細を説明する。
・線形ユニタリプリコーディングのための低複雑度の解決策である「ユニタリLISA」
・最適な受信フィルタを見いだす方法
・関連するチャネルフィードバックのための方法
・ユーザごとの複数のデータストリーム
複数の受信アンテナによって、ユーザごとに複数の独立したデータストリームが可能になる。これは、非特許文献21ではなくユニタリLISAアルゴリズムにおいてサポートされる。これらのストリームは、一般的に直交しないことに留意されたい。
・受信フィルタ及びリンクレート適応化
用いられるプリコーダに関する情報をユーザに提供することにより、データストリームの最適な受信フィルタを見いだせることに留意されたい。これは非特許文献21にも必要である。LISA等の非ユニタリ手法により最適な受信フィルタを計算するためには、近隣の送信機の送信共分散に関する情報も必要となる。この情報は通常、別の基準信号によって得られ、これらの基準信号も改善されたリンクレート適応化に必要とされる。詳細な内容は、第7節における参考アルゴリズムの説明にて述べる。
次のデータストリームを選択する際に、セル内干渉及びセル間干渉の双方が正確に考慮されるため、想定されるSINRも正確であり、ユーザにとって追加的なフィードバックなしで判明する。したがって、リンクレートを最適に適応化することができる。
・チャネルフィードバック
以下、図17、図18及び図19を参照して、幾つかのシミュレーション結果を説明する。
以下、通信デバイス(例えば受信側通信デバイス)1500について説明する。この通信デバイスは、上記で説明した送信フィルタの計算と組み合わせて用いるのに特に適している。
図16は、1以上の干渉通信デバイスの存在下で送信側通信デバイスと通信するために通信デバイスを動作させるための方法1600のフローチャートである。「送信側通信デバイス」という用語は、例えば、方法1600を実行する通信デバイスが位置している現在のセル内の基地局といった、通信を所望する相手側の通信デバイスを指し示すことに留意すべきである。干渉通信デバイスは例えば、方法1600を実行する通信デバイスが位置している通信セルに隣接した隣接通信セル内の基地局である。
結論として、本発明による実施形態は、マルチユーザMIMOダウンリンクにおける線形ユニタリプリコーディングのための低複雑度の解決策であるいわゆる「ユニタリLISA」アルゴリズムを導入するものであることに留意されたい。ユニタリプリコーディングの結果、白色合計送信共分散(white sum-transmit covariance)が得られ、これによって、近隣セル内の干渉のより良好な近似が可能となり、最適な受信フィルタ及び完全なリンクレート適応化を計算することが可能となる。さらに、本発明による一実施形態は、関連したチャネルフィードバックのための方法を生み出すものである。換言すれば、関連したチャネルフィードバックのための方法が本発明に含まれる。
・本発明による実施形態はロバストである。最適な受信フィルタ及びリンクレート適応をさらなるオーバヘッドなく見いだすことができる。
・本発明による実施形態は一ユーザ当たり複数のデータストリームを可能にする。
・本発明による実施形態は複雑度が低い(代替的なアルゴリズム「LISA」の複雑度よりも低くすることができる)。
・本発明による実施形態はフィードバックの増加を回避することができる。
・57セルラップアラウンド(wrap-around)。
・一セル当たり平均10の移動ユーザがランダムに分布している。
・4×4MIMO。
・レイリーフェージング(車両ユーザ)。
・部分的再利用、比例的公平性。
・PU2RC(LTEコードブック)
・LISA(第2のパイロット)
・局所的最適化(ヒューリスティックなユーザ選択)
・グラム・シュミット(マルチユーザへと拡張したもの)
・ユニタリLISA(本発明によるもの)
1)PU2RC(例えば非特許文献B5参照)。
2)最適化ベースの概念。この概念では、所与のユーザ選択(例えば非特許文献B6、B7、B8参照)について、最適なユーザ選択は実現不可能である。
3)プリコーダを事前に決定する、例えばグラム・シュミットのような同時のプリコーダ及びユーザ選択(例えば非特許文献B9参照)、並びに逐次的なプリコーダ及びユーザ割当て(例えば非特許文献B10参照)のためのヒューリスティックス。
幾つかの態様を装置との関連で説明してきたが、これらの態様は、対応する方法の記述も表していることは明らかであり、この対応する方法では、ブロック又はデバイスが、方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップとの関連で説明した態様は、対応する装置の対応するブロック又は項目又は特徴の記述も表している。方法ステップの一部又は全ては、例えば、マイクロプロセッサ、プログラム可能コンピュータ又は電子回路のようなハードウェア装置によって(又はハードウェア装置を用いて)実行することができる。幾つかの実施形態では、最も重要な方法ステップのうちの或る1つ又は複数をそのような装置が実行することができる。
Claims (19)
- 複数のアンテナを備えたある送信側通信デバイスから複数のアンテナを備えた複数の受信側通信デバイスのうちのある受信側通信デバイスに対する多入力多出力チャネルを介した通信のための少なくとも1つの送信フィルタ(vd)を計算する送信フィルタ計算機(1000)であって、
複数のデータストリーム(sd)のための送信フィルタ(vd)を反復して決定し、
ある所与の反復(d)においてある送信フィルタ(vd)を選択し、ここで、該送信フィルタ(vd)は、該反復において、それ以前の1以上の反復において選択された1以上の送信フィルタ(vd)と直交するものとなるように、かつ、前記所与の反復(d)にて選択される送信フィルタ(vd)を用いて得られる重み付けした送信レート又は重み付けしていない送信レート(rd)が最大となるように選択されるものであり、かつ、
前記送信側通信デバイスと、前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(sd)との間のMIMOチャネル特性を表すチャネル行列(
- 前記所与の反復(d)において、ある射影行列(Π(d))を用いて前記送信フィルタ(vd)を選択し、
前記送信フィルタ(vd)の選択に応じて前記射影行列(Π(d))を更新し、ここで、該更新は、更新後の射影行列(Π(d+1))の非ゼロ固有値に関連する固有ベクトルがそれ以前の反復及び現在の反復にて選択された送信フィルタ(vd)と直交するものとなるように行われる、請求項1に記載の送信フィルタ計算機。 - 前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(sd)について得られる前記重み付けした送信レート又は重み付けしていない送信レート(rd)を決定するために、現在の反復における射影行列(Π(d))と、前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(sd)に関連するチャネル行列(
複数の受信側通信デバイスについて得られる重み付けした送信レート又は重み付けしていない送信レートの決定に基づいて、選択される受信側通信デバイス(sd)を決定し、
前記現在の反復にて選択された受信側通信デバイス(sd)に至るデータストリーム(d)に関連する送信フィルタ(vd)を得るために、前記現在の反復における射影行列(Π(d))と、前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つに関連するチャネル行列(
- ある反復において、その現在の反復にて選択されることになる送信フィルタが、それ以前の1以上の反復において選択された送信フィルタの全てと直交するという条件を考慮して、複数の受信側通信デバイス(sd)について得られる最大の重み付けした送信レート又は重み付けしていない送信レート(rd)を比較し、
ある反復において、あるデータストリーム(d)に関する受信側通信デバイス(sd)及び対応する送信フィルタ(vd)を選択する請求項1〜5のいずれか1項に記載の送信フィルタ計算機。 - 前記送信フィルタ(vd)を選択するための前記行列の乗算項として、前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(sd)から前記送信側通信デバイスが受信した行列の乗算項を用いる請求項1〜8のいずれか1項に記載の送信フィルタ計算機。
- 積行列Mは、
前記歪共分散行列Cη,sdは、
- 以下のアルゴリズム
ここで、Π(d)は、反復dについての射影行列を示し、
dは、データストリームを示し、かつ反復インデックス値であり、
Ntxは、前記送信側通信デバイスのアンテナ数を示し、
sdは、検討対象に現在しているか又はデータストリームdについて選択された受信側通信デバイスを示し、
vdは、データストリームdに関連する送信フィルタベクトルを示し、
Pは、送信電力を示し、
Cη,sdは、前記受信側通信デバイスsdのついての歪共分散行列Cη,sdを示し、
udは、データストリームd及び受信側通信デバイスsdに関連付けられた受信フィルタを示すものである、請求項1〜12のいずれか1項に記載の送信フィルタ計算機。 - 複数のアンテナを備えたある送信側通信デバイスから複数のアンテナを備えた複数の受信側通信デバイスのうちのある受信側通信デバイスに対する多入力多出力チャネルを介した通信のための少なくとも1つの送信フィルタ(vd)を計算する方法(1100、1200、1400)であって、
複数のデータストリーム(sd)のための送信フィルタ(vd)を反復して決定するステップを含み、
所与の反復(d)においてある送信フィルタ(vd)が選択され、ここで、該送信フィルタ(vd)は該反復において、それ以前の1以上の反復において選択された1以上の送信フィルタ(vd)と直交するものとなるように、かつ、前記所与の反復(d)において選択される送信フィルタ(vd)を用いて得られる重み付けした送信レート又は重み付けしていない送信レート(rd)が最大となるように選択されるものであり、かつ、
前記送信側通信デバイスと、前記受信側通信デバイスのうちの検討対象に現在している1つ(sd)との間のMIMOチャネル特性を表すチャネル行列(
-
前記歪共分散行列Cη,sdは、
σは雑音情報を示し、
Pは送信電力を示し、
Ntxは、前記送信側通信デバイスのアンテナ数を示し、
tは、干渉通信デバイスを示す変数であり、
- 1以上の干渉通信デバイスの存在下である送信側通信デバイスと通信を行う通信デバイスを動作させる方法(1600)であって、
当該通信デバイスと前記送信側通信デバイスとの間のMIMOチャネル特性を表すチャネル行列(
当該通信デバイスと前記1以上の干渉通信デバイス(t)との間のMIMOチャネル特性を表す1以上のチャネル行列(
当該通信デバイスと前記送信側通信デバイスとの間のMIMOチャネルを表すチャネル行列(
前記積行列を前記送信側通信デバイスに送信するステップ(1640)と
を含む方法。 - 請求項14又は18に記載の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
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