JP5701299B2 - コードワードのインデックスを送信する方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は例えば無線通信システムにおいて適応的に更新しながら小規模のコードブックを利用してエンコードを行う方法及びシステムに関連する。
非特許文献1には次のようなことが述べられている。
本件(802.16m)は、ライセンスされたバンドにおいて動作する際に優れたエアインターフェースを提供するように、IEEE802.16ワイヤレスMAN-OFDMA標準仕様を修正する。これはIMTアドバンスト次世代モバイルネットワークのセルラレイヤの要求を満たす。この修正は従来のワイヤレスMAN-OFDMA装置をサポートし続けるようにする。
そしてその標準仕様は次のことを意図している。
i．この標準仕様の目的は、ITUのレポートITU-R M.2072により説明されているような将来的なアドバンストサービス及びアプリケーションをサポートするのに必要なパフォーマンスの改善をもたらすことである。
マイモ(Multiple Input Multiple Output：MIMO)通信環境においてフィードバックを行うと、パフォーマンスを大幅に改善できる。フィードバックを利用した初期のシステムでは、重み付け係数がチャネル状態に基づいてMIMO受信機で生成されていた。MIMO受信機から送信機へコードワードがフィードバックされ、そのコードワードにより、様々なMIMO送信アンテナから送信される信号各々に重み付け係数を適用する。重み付け係数は、通信チャネルによる影響を相殺するように、送信される信号を効果的に事前に歪ませる。その結果、MIMO受信機のアンテナで受信された信号は、歪のないチャネルで重み付けなしに受信されたようになる。しかしながら不都合なことにチャネル状態は連続的に変化し、チャネル状態を表現する重み付け係数はデータインテンシブ(data-intensive)になる(処理するデータ量が多くなってしまう)。フィードバックに利用可能な帯域幅は限られているので、変動するチャネル状態について重み付け係数を生成することは実用的でなくなりつつある。
MIMOチャネルに対するフィードバックを提供するのに必要な帯域幅を削減するため、設計技術者は、MIMO送信機及びMIMO受信機で保持されるコードブックを開発した。コードブックは、予め定められた重み付け係数を指し示すコードワード(これは振幅及び位相情報を含み得る)を含む。これら所定の重み付け係数は、一定数の離散的な重み付け係数により、可能性のあるチャネル状態の範囲を網羅するように構築される。コードブック内のコードワード各々にはコードワードインデックスが関連付けられている。動作の際、MIMO受信機は系統的にチャネル状態を判定し、そのチャネル状態に対して最も相応しいコードワードを選択する。重み付け係数を含むコードワードそのものを送信する代わりに、MIMO受信機は適切なフィードバックチャネルを通じてコードワードインデックスをMIMO送信機へ送信する。MIMO送信機はコードワードインデックスを受信し、対応するコードワードの重み付け係数を取得し、その重み付け係数を、様々な送信アンテナから送信される信号に適用する。
コードブックに属するコードワードの数は、フィードバックに必要な帯域幅や、フィードバックを利用することに関連するパフォーマンスの改善等に影響を及ぼす。不都合なことに、コードワード数が増加すると、MIMO受信機がMIMO送信機へコードワードインデックスをフィードバックするのに必要な帯域幅も増加する。重み付け係数自体をフィードバックするのではなく、コードブックを利用してコードワードインデックスを活用することで、重み付け係数自体をフィードバックするシステムを上回るパフォーマンスの改善をもたらすことができる。
なお、本願の図7-13はIEEE802.16m-08/003r1の図1-7に対応している。
Draft IEEE802.16m System Description Document,IEEE802.16m-08/003r1,April 15，2008
本発明の課題は、MIMOシステムにおいてコードブック及びコードブックインデックスを利用して効率的にフィードバックを実行できるようにすることである。
本発明による方法は、
完全なコードブックに属する複数のコードワードと複数の部分コードワード群とを使用する方法であって、該部分コードワード群の各々は前記完全なコードブックに属する複数のコードワードを含み、当該方法は、
前記完全なコードブックの中で最良のコードワードを決定するステップと、
a)最近選択したばかりの現在の部分コードワード群及びb)前記完全なコードブックの中の前記最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群を前記複数の部分コードワード群の中から適応的に選択するステップと、
前記適応的に選択するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群を変更することになった場合、該現在の部分コードワード群の指標を送信するステップと、
前記複数の部分コードワード群の中の前記現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信するステップと
を反復的に実行する、方法である。
セルラ通信システムのブロック図。 本発明を実現するのに使用されてもよい基地局のブロック図。 本発明を実現するのに使用されてもよい無線端末のブロック図。 本発明を実現するのに使用されてもよい中継局のブロック図。 本発明を実現するのに使用されてもよいOFDM送信機アーキテクチャの論理ブロック図。 本発明を実現するのに使用されてもよいOFDM受信機アーキテクチャの論理ブロック図。 ネットワーク全体のアーキテクチャ例を示すIEEE802.16m-08/003r1の図1に関連する図。 全体的なネットワークアーキテクチャにおける中継局を示すIEEE802.16m-08/003r1の図2に関連する図。 システムリファレンスモデルを示すIEEE802.16m-08/003r1の図3に関連する図。 IEEE802.18mのプロトコル構造を示すIEEE802.16m-08/003r1の図4に関連する図。 IEEE802.18mのMS/ESデータプレーン処理フローを示すIEEE802.16m-08/003r1の図5に関連する図。 IEEE802.18mのMS/BSデータプレーン処理フローを示すIEEE802.16m-08/003r1の図6に関連する図。 マルチキャリアシステムをサポートする一般的なプロトコルアーキテクチャを示すIEEE802.16m-08/003r1の図7に関連する図。 OFDMシステムを示すブロック図。 一群のコードワード及び対応するコードワードインデックスのテーブルを示す図。 本発明による方法例を示すフローチャート。 コードワード及び関連する部分コードワード群のテーブルを示す図。 部分コードワード群のテーブルを示す図。 コードワードインデックスを送信する方法を示すフローチャート。 コードワードインデックスを送信する方法を示すフローチャート。 コードワードインデックスを受信する方法を示すフローチャート。 受信機を示すブロック図。
＜概要＞
添付図面等を参照しながら以下の詳細な説明を理解することで、本発明による実施形態及び特徴は当業者にとって更に明確になるであろう。
本発明の一形態による装置は、
コードブック全体の中の複数のコードワードと複数の部分コードワード群(codeword subset)とを使用する方法であって、該部分コードワード群の各々は前記コードブック全体の複数のコードワードの一部を含み、当該フィードバック方法は、
前記コードブック全体の中から最良のコードワードを決定するステップと、
a)最近選択したばかりの現在の部分コードワード群及びb)前記コードブック全体の中の前記最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群を前記複数の部分コードワード群の中から適応的に選択するステップと、
前記適応的に選択するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群を変更することになった場合、該現在の部分コードワード群を示す情報を送信するステップと、
前記複数の部分コードワード群の中の前記現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信するステップと
を反復的に実行する、方法である。
本発明の別の形態による装置は、
複数のアンテナに関連する受信回路と、
前記複数のアンテナに関連する送信回路と、
部分コードワード群を記憶するメモリと、
サブセット選択部と
を有する装置であって、前記サブセット選択部は閾値判定基準に基づいて当該装置に方法を実行させ、該方法は、
コードブック全体の複数のコードブックと複数の部分コードワード群とを使用する方法であって、該部分コードワード群の各々は前記コードブック全体の複数のコードワードの一部を含み、該方法は、
前記コードブック全体の中から最良のコードワードを決定するステップと、
a)最近選択したばかりの現在の部分コードワード群及びb)前記コードブック全体の中の前記最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群を前記複数の部分コードワード群の中から適応的に選択するステップと、
前記適応的に選択するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群を変更することになった場合、該現在の部分コードワード群を示す情報を送信するステップと、
前記複数の部分コードワード群の中の前記現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信するステップとを反復的に実行する、装置である。
＜詳細な説明＞
以下、添付図面を参照しながら単なる一例として本願の実施形態を説明する。
図面を参照するに、図1は、複数のセル12における無線通信を制御する基地局コントローラ(BSC)10を示し、セルは対応する基地局(BS)14により管理される。一実施形態において、セルの各々は複数のセクタ13又はゾーン(図示せず)に更に分割されてもよい。概して、基地局14の各々は、移動局(MS)及び/又は移動端末16と直交周波数分割多重(OFDM)方式で通信を行うことを支援し、その移動局及び/又は無線端末は対応する基地局14に関連するセルの中に存在する。基地局14に対する移動局16の移動は、チャネル状態の大幅な変動をもたらす。図示されているように基地局14及び移動局16は通信の際に空間ダイバーシチを行うために複数のアンテナを有する。一実施形態において、中継局15は基地局14及び移動局16の間の通信を支援する。移動局16は、セル12、セクタ13、ゾーン(図示せず)、基地局14又は中継局15の内の任意のものから、セル12、セクタ13、ゾーン(図示せず)、基地局14又は中継局15の内の他のものへハンドオフすることができる。一実施形態において、基地局14は各自との間で及びバックホールネットワーク11を介して他のネットワーク(例えば、コアネットワーク、インターネット等であるが、何れも図示されていない)との間で互いに通信を行う。一実施形態において基地局コントローラ10は不要である。
図2を参照するに、基地局14の一例が示されている。基地局14は概して制御システム20、ベースバンドプロセッサ22、送信回路24、受信回路26、アンテナ28、29及びネットワークインタフェース30を含む。受信回路26は移動端末16(図6に示されている)及び中継局15(図7に示されている)に備わっている1つ以上のリモート送信機から、情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ(図示せず)が、処理する信号を増幅すること及び処理する信号からブロードバンド干渉を除去することのために協同する。ダウンコンバージョン及びディジタル化回路(図示せず)は、フィルタリングされた受信信号を、中間周波数信号又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートし、その後の信号は1つ以上のディジタルストリームにディジタル化される。
ベースバンドプロセッサ22はディジタル化されたストリームを処理し、受信信号により搬送されて来た情報又はデータビットを抽出する。この処理は典型的には復調、復号及び誤り訂正等の処理を含む。従ってベースバンドプロセッサ22は一般的には1つ以上のディジタル信号プロセッサ(DSP)又は特定用途向け集積回路(ASIC)により実現される。受信した情報は、ネットワークインタフェース30により無線ネットワークを介して送信される、或いは中継局15を経由せずに直接的に又は経由して基地局14が管理している他の移動局16へ送信される。
送信側においては、ベースバンドプロセッサ22は、制御システム20による制御の下で、音声、データ又は制御情報を表すディジタルデータをネットワークインタフェース30から受信し、そのデータを送信用にエンコードする。エンコードされたデータは送信回路24に出力され、所望の1つ以上の送信周波数を有する1つ以上のキャリア信号によって変調される。電力増幅器(図示せず)は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルまで増幅し、その変調されたキャリア信号をマッチング回路(図示せず)を経てアンテナ28に与える。変調及び処理の詳細については後述する。
図3を参照するに、移動端末16の一例が示されている。基地局14と同様に、移動端末16は、制御システム32、ベースバンドプロセッサ34、送信回路36、受信回路38、複数のアンテナ40及びユーザインタフェース回路42を含む。受信回路38は情報を運ぶ無線周波数信号を1つ以上の基地局14及び中継局15から受信する。低雑音増幅器及びフィルタ(図示せず)が、処理する信号を増幅すること及び処理する信号からブロードバンド干渉を除去することのために協同する。ダウンコンバージョン及びディジタル化回路(図示せず)は、フィルタリングされた受信信号を、中間周波数信号又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートし、その後の信号は1つ以上のディジタルストリームにディジタル化される。
ベースバンドプロセッサ34はディジタル化されたストリームを処理し、受信信号により搬送されて来た情報又はデータビットを抽出する。この処理は典型的には復調、復号及び誤り訂正等の処理を含む。従ってベースバンドプロセッサ34は一般的には1つ以上のディジタル信号プロセッサ(DSP)又は特定用途向け集積回路(ASIC)により実現される。
送信側においては、ベースバンドプロセッサ34は、音声、ビデオ、データ又は制御情報を表すディジタルデータを制御システム32から受信し、それを送信用にエンコードする。エンコードされたデータは送信回路36に出力され、所望の1つ以上の送信周波数における1つ以上のキャリア信号を変調器により変調する。電力増幅器(図示せず)は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルまで増幅し、その変調されたキャリア信号をマッチング回路(図示せず)を経てアンテナ40に与える。当業者に利用可能な様々な変調方式及び処理が、中継局15を経由しない直接的な又は経由する無線端末及び基地局の間の信号伝送に使用される。
OFDM変調の場合、送信帯域は複数の直交する搬送波(キャリア波又はサブキャリア)に分割される。各搬送波は送信されるディジタルデータに従って変調される。OFDMは送信帯域を複数のキャリアに分割するので、キャリア当たりの帯域幅は減少し、キャリア当たりの変調時間は増加する。複数のキャリアが並列的に(同時に)送信されるので、所与の任意のキャリアにおけるディジタルデータ又はシンボルの伝送レートは、単一のキャリアしか使用されていなかった場合に比べて低い。
OFDM変調方式は、送信される情報について逆高速フーリエ変換(IFFT)を実行する。復調の場合、受信信号について高速フーリエ変換(FFT)を実行することで、送信された情報が復元される。実際には、IFFT及びFFTは、逆離散フーリエ変換(IDFT)及び離散フーリエ変換(DFT)を実行するディジタル信号処理によりそれぞれ行われる。従って、OFDM変調方式の特徴は、送信チャネル内の複数のバンドに対して、直交する複数の搬送波が生成されることである。変調された信号は、比較的低い伝送レートを有しかつ各自のバンド内に収まることが可能なディジタル信号である。個々の搬送波がディジタル信号によって直接的に変調されるのではない。そうではなく、全ての搬送波がIFFT処理によって一度に変調される。
動作の際、OFDMは基地局14から移動端末16への少なくともダウンリンク通信に使用されることが好ましい。基地局14の各々には「n」個の送信アンテナ28(n≧1)が備わっており、移動端末16の各々には「m」個の受信アンテナ(m≧1)が備わっている。留意すべきことに、個々のアンテナは適切なデュプレクサ又はスイッチを用いて受信及び送信に使用可能であり、単なる簡明化のためにそのように言及されている。
中継局15が使用される場合、好ましくはOFDMは基地局14から中継局へ及び中継局から移動端末16へのダウンリンク通信に使用される。
図4を参照するに、中継局15の一例が示されている。基地局14及び移動端末16と同様に、中継局15は、制御システム132、ベースバンドプロセッサ134、送信回路136、受信回路138、複数のアンテナ130、131及び中継回路142を含む。中継回路142は基地局14及び移動端末16の間の通信を中継局15が支援できるようにする。受信回路138は情報を運ぶ無線周波数信号を1つ以上の基地局14及び移動端末16から受信する。低雑音増幅器及びフィルタ(図示せず)が、処理する信号を増幅すること及び処理する信号からブロードバンド干渉を除去することのために協同する。ダウンコンバージョン及びディジタル化回路(図示せず)は、フィルタリングされた受信信号を、中間周波数信号又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートし、その後の信号は1つ以上のディジタルストリームにディジタル化される。
ベースバンドプロセッサ134はディジタルストリームを処理し、その信号により搬送されて来た情報又はデータビットを抽出する。この処理は典型的には復調、復号及び誤り訂正等の処理を含む。従ってベースバンドプロセッサ134は一般的には1つ以上のディジタル信号プロセッサ(DSP)又は特定用途向け集積回路(ASIC)により実現される。
送信側においては、ベースバンドプロセッサ134は、音声、ビデオ、データ又は制御情報を表すディジタルデータを制御システム132から受信し、それを送信用にエンコードする。エンコードされたデータは送信回路136に出力され、所望の1つ以上の送信周波数における1つ以上のキャリア信号を変調器により変調する。電力増幅器(図示せず)は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルまで増幅し、その変調されたキャリア信号をマッチング回路(図示せず)を経てアンテナ130、131に与える。上述したように、当業者に利用可能な様々な変調方式及び処理が、中継局15を経由しない直接的な又は経由する移動端末16及び基地局の14間の信号伝送に使用される。
図5を参照しながらOFDM送信機の論理的なアーキテクチャを説明する。先ず、基地局コントローラ10は、中継局15による支援を受けながら又は受けずに直接的に様々な移動端末16に送信するデータを、基地局14に送る。基地局14は、移動端末16に関連付けられているチャネル品質インジケータ(CQI)を用いて、送信するデータをスケジューリングする(送信の計画又は予定を立てる)ことに加えて、スケジューリングされたデータを送信する際の適切な符号化方式及び変調方式を選択する。CQIは、移動端末16から直接的に取得されてもよいし、或いは移動端末16から提供された情報に基づいて基地局14により決定されてもよい。何れにせよ、各移動端末16のCQIは、チャネル振幅(又はチャネル応答)がOFDM周波数バンドの中で変動している程度を表す関数である。
スケジューリングされたデータ44はビットストリームであり、このデータは、データスクランブリング論理部46を用いてそのデータに関するピーク対平均電力比を減らすようにスクランブルされる(並べ替えられる)。スクランブルデータに対する巡回冗長検査(CRC)が行われ、CRC付加論理部48によりスクランブルデータに付加される。次に、移動端末16における復元及び誤り訂正を促すように、データに冗長性を効果的に付加するためにチャネルエンコーダ論理部50を用いてチャネル符号化が行われる。なお、特定の移動端末16に対するチャネル符号化は、その特定の移動局に関連するCQIに基づいている。一実施形態において、チャネルエンコーダ50は既存のターボ符号化を行ってもよい。そして、符号化されたデータはレートマッチング論理部52により処理され、符号化によるデータ伸張を補償する。
ビットインタリーバ論理部54は、符号化されたデータに属するビットを組織的又は系統的に(systematically)並べ替え、連続的なデータビットの欠落のおそれを最小化する。並べ替えられたデータビットは、マッピング論理部56により選択されたベースバンド変調方式に従って対応するシンボルに組織的にマッピングされる(対応付けられる)。好ましくは、直交振幅変調(QAM)又は直交位相シフトキー(QPSK)変調方式が使用される。変調の程度は、特定の移動局に関連付けられているCQIに基づいて選択される。周波数選択性フェージングに起因する周期的なデータ欠落に対する送信信号の耐性を更に高めるために、シンボルはシンボルインタリーバ論理部58を用いて組織的に並べ替えられる。
この段階において、ビット群は、振幅及び位相のコンステレーションにおける或る場所(ロケーション)を表すシンボルにマッピングされる(対応づけられる)。空間ダイバーシチが望まれる場合、シンボルの複数のブロックが時空間ブロック符号(STC)エンコーダ論理部60により更に処理され、送信される信号を、干渉に対して更に高い耐性を示すように及び移動端末16において更に簡易にデコードできるように、STCエンコーダ論理部60がシンボルを修正する。STCエンコーダ論理部60は、到来するシンボルを処理し、基地局14の送信アンテナの数に対応する「n」個の出力を提供する。図5に示されている制御システム20及び/又はベースバンドプロセッサ22は、STCエンコーダを制御するようにマッピング制御信号を提供する。この段階において、「n」個の出力に関するシンボルは、送信されるデータを表現し、かつ移動端末16により復元可能であると仮定する。
目下の例に関し、基地局(図4においては14)は2つのアンテナ28(n=2)を有し、STCエンコーダ論理部60は2つの出力シンボルストリームを提供するものと仮定する。出力されたシンボルストリームの各々は、対応するIFFTプロセッサ62に送られ、理解を容易にするためにそれらは別個に図示されている。1つ以上のプロセッサが、単独で又は本願で説明される他のプロセッサとの組み合わせにより、そのようなディジタル信号処理を行うように使用されてもよいことを、当業者は認めるであろう。IFFTプロセッサ62は、シンボルについて逆フーリエ変換を行うように動作する。IFFTプロセッサ62の出力は時間領域のシンボルである。この時間領域シンボルは、フレームにグループ化され、それらにはプレフィックス挿入論理部64によりプレフィックスが関連付けられる。その結果のフレームは、ディジタル領域において中間周波数までアップコンバートされ、関連するディジタルアップコンバージョン(DUC)及びディジタルアナログ(D/A)変換回路66によりアナログ信号に変換される。その結果の(アナログ)信号は、RF回路68及びアンテナ28により所望のRF周波数に同時に変調され、増幅され送信される。留意すべきことに、宛先の移動端末16にとって既知のパイロット信号はサブキャリア群の中で分散している。以下において詳細に説明する移動端末16はそのパイロット信号を利用してチャネル推定を行う。
図6を参照するに、基地局14から中継局15を経ずに直接的に又は中継局15を経て移動端末16が、送信された信号を受信する様子が示されている。送信された信号が移動端末16のアンテナ40の各々に到来すると、個々の信号は関連するRF回路70により復調及び増幅される。図示の簡明化のため、2つの受信経路の内の一方のみが詳細に説明及び図示されている。アナログディジタルコンバータ(ADC)及びダウンコンバージョン回路72は、ディジタル処理を行うためにアナログ信号をディジタル化及びダウンコンバートする。結果のディジタル信号は、受信信号レベルに基づいてRF回路70内の増幅器の利得を制御する自動利得制御回路(AGC)74により使用される。
先ず、ディジタル信号は粗同期論理部78を含む同期論理部76に提供され、粗同期論理部はいくつかのOFDMシンボルをバッファリング(蓄積)し、2つの連続するOFDMシンボル同士の自己相関(auto-correlation)を算出する。相関の結果による最大値に対応する結果の時間インデックスは微細同期サーチウィンドウを決定し、これは微細同期論理部80がヘッダに基づいて正確なフレーム開始位置を決定するために使用される。微細同期論理部80の出力は、フレーム調整論理部84によるフレームの捕捉を促す。以後のFFT処理が時間領域から周波数領域への正確な変換を実行できるように、適切なフレーム調整を行うことが重要である。微細同期アルゴリズムは、ヘッダにより搬送された受信パイロット信号と既知のパイロットデータのローカルコピーとの相関に基づく。フレーム調整が行われると、OFDMシンボルのプレフィックスがプレフィックス除去論理部86により除去され、結果のサンプルは周波数オフセット相関論理部88に与えられ、周波数オフセット相関論理部88は、送信機及び受信機における整合していないローカル発振器に起因するシステム周波数オフセットを補償する。好ましくは、同期論理部76は周波数オフセット及びクロック推定論理部82を有し、これはヘッダに基づいて送信信号に対する影響を推定することを促し、その推定結果を補償論理部88に提供し、OFDMシンボルを適切に処理できるようにする。
この段階において、時間領域のOFDMシンボルは、FFT処理論理部90による周波数領域への変換の準備が整う。結果の信号は、処理論理部92に与えられる周波数領域シンボルである。処理論理部92は、スキャタ配置パイロット抽出論理部94を用いて、分散しているパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号に基づいてチャネル推定論理部96を用いてチャネル推定値を決定し、チャネル再構築論理部98を用いて全てのサブキャリアに対するチャネル応答を提供する。サブキャリア各々についてのチャネル応答を決定するため、パイロット信号は、時間及び周波数の双方向に既知のパターンでOFDMサブキャリア群のデータシンボルの間に分散された複数のパイロットシンボルである。図6を引き続き参照するに、処理論理部は受信したパイロット信号と所定の時点で所定のサブキャリアで予想されるパイロット信号とを比較し、パイロット信号が送信されたサブキャリアについてのチャネル応答を決定する。それらの結果は補間され、(全てでなかった場合)パイロット信号が提供されていない残りのサブキャリア全体に対するチャネル応答を推定する。実際のチャネル応答及び補間されたチャネル応答は全体のチャネル応答を推定するために使用され、それはOFDMチャネルのサブキャリアの(全部でなかった場合)ほとんどに対するチャネル応答を含む。
受信経路各々についてのチャネル応答から導出されたチャネル再構築情報及び周波数領域シンボルは、STCデコーダ100に与えられ、STCデコーダは双方の受信経路についてSTCデコード処理を行い、送信されたシンボルを復元する。個々の周波数領域シンボルを処理する際に、チャネル再構築情報は、送信チャネルの影響を除去するのに充分な等化情報をSTCデコーダ100に提供する。
復元されたシンボルは、送信機のシンボルインタリーバ論理部58に対応するシンボルデインタリーバ論理部102を用いて、元の順序に戻される。デインタリーブされたシンボルは、デマッピング論理部104を用いて、対応するビットストリームに対応付けられる又は復調される。ビットは、送信機のアーキテクチャにおけるビットインタリーバ論理部54に対応するビットデインタリーバ論理部106を用いてデインタリーブされる。デインタリーブされたビットは、レートデマッチング論理部108により処理され、チャネルデコーダ論理部110に与えられ、当初スクランブルされたデータ及びCRCチェックサムを復元する。従ってCRC論理部112は、CRCチェックサムを除去し、スクランブルされたデータを従来の方法で検査し、その結果をデスクランブルを行うデスクランブル論理部114に与え、デスクランブル論理部は既存の基地局デスクランブルコードを用いて当初送信されたデータ116を復元する。
データ116を復元する処理と並列して、CQI又は少なくともCQIを基地局14で求めるのに充分な情報が決定され、基地局14に送信される。上述したように、CQIは、キャリア対干渉比(CR)の関数であるだけでなく、OFDM周波数バンドの様々なサブキャリアにおいてチャネル応答が変動する程度の関数でもある。目下の実施形態の場合、情報を送信するのに使用されるOFDM周波数バンド内の各サブキャリアのチャネルゲインは、互いに比較され、チャネルゲインがOFDM周波数バンドにおいて変動している程度を判定する。変動の程度を測定する多数の技法が利用可能であるが、1つの技法は、データを送信するのに使用されるOFDM周波数バンド内の各サブキャリアに対して、チャネルゲインの標準偏差を計算することである。一実施形態において、中継局は唯1つの無線機を用いて又は複数の無線機を用いて時分割方式で動作してもよい。
図1-6は本発明を実施するのに使用可能な通信システムの具体例を示す。その具体例とは異なるアーキテクチャを有するが、本願で説明される実施形態と同様に動作する通信システムにより本発明が実施されてもよいことが理解される。
本願における図7-13は、IEEE802.16m-08/003r1の図1-7に関連する。
IEEE802.16m-08/003r1におけるこれらの図の説明は本願のリファレンスに組み入れられる。
本願の説明は、当業者が本発明を実施するのに必要な情報を提供し、かつ本発明を実施する際のベストモードを示す。添付図面と共に本説明を参照することで、当業者は本発明の概念を理解しかつ本願は具体的に示された形態に限定されないことを認めるであろう。これらの発明概念及び実施形態は本発明の目的の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲に属する。
本発明の実施形態はマイモ(MIMO)通信システムのパフォーマンスを改善するために使用されてもよい。図14に示されているように、MIMO送信機202は複数のアンテナ204を有し、それらのアンテナからのMIMO信号がMIMO通信チャネルを介してMIMO受信機206へ送信される。MIMO信号は、何らかの空間ダイバーシチ信号又は空間多重信号として規定される時空間符号化(STC)信号であってもよい。従って異なる送信アンテナ204から送信される信号は同一の信号又は異なる信号であってよい。MIMO信号は複数の受信アンテナ208によりMIMO受信機で受信される。
閉ループMIMO(CL-MIMO)の場合、例えば移動局のような受信機でチャネル行列又はチャネルマトリクスが決定され、これは所定のコードブック内のコードワードに量子化され、コードワードインデックスが基地局のような送信機にフィードバックされる。そのようなコードブックC(例えば、図15に示されている)はMIMO受信機206だけでなくMIMO送信機202にも備わっている。コードブックCはM個のコードワードciを含み、iはコードワードci各々に固有のコードワードインデックスである。インデックスはコードワードの任意の識別子であるにすぎない。対象とするコードワードそれ自体を送信するのではなく、対象のコードワードのインデックスが送信される。ただし、通信の双方の端末がコードワード及びインデックスの対応関係を知っており、対象のコードワードを導出できるものとする。
本実施形態は、受信機から送信機へコードワードインデックスを運ぶのに必要なシグナリング量を減らすことができる。チャネル行列が決定され、決定されたコードワードから新たなコードワードが選択される毎に、大抵の場合、チャネル行列及び関連するコードワードは以前のチャネル行列及び関連するコードワードに相対的に近づくという予測に、本実施形態は基づいている。しかしながら説明される実施形態は他の種類の情報を運ぶのにも使用できることは明らかである。
以下の詳細な説明において、インデックスは整数であること及びインデックスの2進表現が送信されることが仮定されているが、他の形式のインデックスが使用されてもよい。本実施形態の場合、64個のコードワードci(M=64)があり、コードワードインデックスは0ないしM-1の範囲内の単なる整数である。
一実施形態において、コードワードの各々はMIMO信号に適用される重み付け因子(weighting factor)を規定し、MIMO送信機202の各アンテナ204から送信する前にMIMO信号に適用されるチャネル行列又はベクトルに対応する。一実施形態において、プリコーディングを決めるコードワードの各々がMIMO送信機202において使用される。
図16を参照するに、例えばMIMO受信機で実行される方法が示されている。本方法は完全なコードブック及び複数の部分コードワード群(又は複数のコードワードサブセット)の中の複数のコードワードに基づいて実行される。ステップ500、504、506は複数の周期の各々について反復的に実行され、その周期は例えばMIMOチャネルフィードバックインスタンスに関する各自のレートであってもよい。
ステップ500において、完全なコードブックの中から最良のコードワードが決定される。次に、ステップ502において、a)最近選択したばかりの現在の部分コードワード群(current codeword subset)及びb)完全なコードブック内の最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で、ある閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群(codeword subset)が複数の部分コードワード群の中から適応的に選択される。ステップ504において、適応的な選択により、現在の部分コードワード群が変更された場合、現在の部分コードワード群を示す情報又は指標が送信される。ステップ506において、複数の部分コードワード群に属する現在の部分コードワード群の中のコードワードのインデックスが送信される。
一実施形態において、適応的に選択する際に、完全なコードブック内の最良のコードワードが最近選択したばかりの部分コードワード群に所属しているか否かも判定し、所属していた場合、最近選択したばかりの部分コードワード群を現在の部分コードワード群として選択してもよい。
一実施形態において、適応的に選択するステップが(オプションとして、完全なコードブックによる最良のコードワードが最近選択したばかりの部分コードワード群に所属していなかった場合に限って)、
最近選択したばかりの部分コードワード群から最良のコードワードを選択するステップと、
最良のコードワードが最近選択したばかりの部分コードワード群に所属し、完全なコードブックによる最良のコードワードが閾値判定基準を満たしていた場合、最近選択された現在の部分コードワード群である現在の部分コードワード群を選択し、そうでなかった場合、完全なコードブックによる最良のコードワードを含む部分コードワード群を現在の部分コードワード群として選択するステップとを有していてもよい。
一実施形態において、最近選択されたばかりの現在の部分コードワード群における最良のコードワードと完全なコードブックにおける最良のコードワードとの間の相関値が所定の閾値より高かった場合、最近選択されたばかりの現在の部分コードワード群における最良のコードワード及び完全なコードブックにおける最良のコードワードは閾値判定基準を満足する。
一実施形態において、部分コードワード群の各々が対応する固有の識別子を有し、現在の部分コードワード群の指標を送信する際に、現在の部分コードワード群に関連する固有の識別子を送信してもよい。ヘッダコードワード(header codeword)を使用しない実施形態はその具体例である。
一実施形態において、部分コードワード群の各々について、完全なコードブック又は完全なコードブックの大まかな部分集合(又は上位部分集合)(coarse subset)に所属する関連するヘッダコードワードが使用されてもよい。現在の部分コードワード群の指標を送信する際に、完全なコードブック又は大まかな部分集合に属する現在の部分コードワード群の関連するヘッダコードワードのインデックスが送信されてもよい。ヘッダコードワード(後述)を使用する実施形態はその具体例である。
図17に示されるように、一実施形態において、完全なコードブックCに属するコードワードciの各々について、個々の部分コードワード群Siが作成される。部分コードワード群に属するコードワードは、部分コードワード群Si毎に異なる。別の実施形態において、完全なコードブックCに属する全てのコードワードciの各々について部分コードワード群Siを作成する代わりに、完全なコードブックの上位部分集合に属するコードワードciの各々について部分コードワード群Siが作成されてもよい。何れにせよ、コードワードに関連付けられている部分コードワード群が存在する場合のそのコードワードは、本願においてヘッダコードワード(header codeword)と言及される。上位部分集合は、完全なコードブックCのコードワードを全てではなく一部分を含んでいる。一実施形態において、上位部分集合は完全なコードブックのM個のコードワードの内のN個を含んでいてもよい。例えばNは1/8×Mでもよい。
コードワードciについての部分コードワード群SiはL個のコードワードcjを含み、コードブックCに属する全てのコードワードの中から選択される。一実施形態において、部分コードワード群Siに属するコードワードcjは、完全なコードブックの内、コードワードciと最良の又は好ましい相関値をもたらす(閾値判定基準により判定される)L個のコードワードである。部分コードワード群各々に属するコードワードは、各自のサブセットインデックスを用いて指定される。コードワードは、全て、そのコードワードを完全なコードブックC(又は上位部分集合)に属する他の全てのコードワードから固有に区別する完全なコードブックC用のインデックスと、そのコードワードが所属する部分コードワード群においてそのコードワードを部分コードワード群中の他のコードワードから固有に識別するためのサブセットインデックスとを有する。完全なコードブックC(又は上位部分集合)中のコードワードのインデックス各々は事実上個々の部分コードワード群を指し示す。
第1の例として、完全なコードブックが16個のコードブックを含み、大まかなコードブック又は上位部分集合が完全なコードブックに属する4つのコードワードを含み、大まかなコードブック又は上位部分集合に属するコードワードの各々が完全なコードブックに属する4つのコードワードを含む個々の部分コードワード群を指し示すとする。完全なコードブックは16個のコードワードCA0、CA1、CA2、CA3、CB0、CB1、CB2、CB3、CC0、CC1、CC2、CC3、CD0、CD1、CD2、CD3を含む。上位部分集合は完全なコードブックに属する4つのコードワード、すなわちCA1、CB1、CC1及びCD1を含み、関連する部分コードワード群は次のように規定されてもよい。
CA1に対する部分コードワード群：CA0-CA3
CB1に対する部分コードワード群：CB0-CB3
CC1に対する部分コードワード群：CC0-CC3
CD1に対する部分コードワード群：CD0-CD3。
上位部分集合に属するコードワードのインデックスが送信される場合、CA1、CB1、CC1及びCD1の間で選択できればよいので2ビットが使用できればよい。部分コードワード群中のコードワードのインデックスが送信される場合、現在の部分コードワード群中のコードワードを指定できればよいので2ビットが使用できればよい(現在の部分コードワード群とは、最近送信されたばかりの上位コードワードに関連付けられている部分コードワード群である)。例えば、直近の上位コードワードがCA1であったとすると、CA0、CA1、CA2、CA3の間で選択を行うので2ビットが使用できればよい。
図18を参照しながら第2の例を説明する。コードワードc7に対応する部分コードワード群S7が規定され、L=8個のコードワードcjが含まれているとする。L個のコードワードは各自の部分コードワード群インデックス0，．．．，7を有する。部分コードワード群S7に属するコードワードcjは、コードワードc7と高い相関値を示す8つのコードワードである(高い相関値であるか否かは相関判定基準により規定される)。この例の場合、c7に関連付けられている部分コードワード群S7は、コードワードc3、c13、c16、c25、c37、c41、c49及びc60を含むように規定されている。
第1の例のような場合の実施形態では、関連する部分コードワード群が規定されている(又は対応付けられている)コードワード(完全なコードブック内のコードワード)の各々は、関連する部分コードワード群に含められる。第1の例の場合、CA1はCA0、CA1、CA2、CA3というコードワードを含む関連する部分コードワード群を有し、CA1は関連する部分コードワード群に含められている。
第2の例のような場合の実施形態では、関連する部分コードワード群が規定されているコードワード(完全なコードブック又は上位部分集合に属するコードワード)の各々は、関連する部分コードワード群に必ずしも含められなくてよい。具体的には、c7が関連する部分コードワード群c3、c13、c16、c25、c37、c41、c49及びc60を有し、c7は関連する部分コードワード群に含まれていない。
上述したように一実施形態において、部分コードワード群Siは、閾値判定基準に従って、コードワードciと最良の又は好ましい相関値をもたらすL個のコードワードcjを特定することで生成される。最高の又は好ましい相関値をもたらすコードワードci、cjを決定するための様々な技法が存在することを当業者は認めるであろう。例えば、最高の相関値をもたらすci、cjを特定する処理は、次の規格化又は正規化された内積による判定基準を用いて決定されてもよい。
Figure 0005701299
 一実施形態において、個々のコードブック部分集合が完全なコードブックに属する全てのコードワードについて規定されている場合、部分コードワード群Siに属するコードワードcjの各々を指定するのに使用されるサブセットインデックスは、log2(L)個のビットを必要とし、完全なコードブックインデックスはlog2(M)個のビットを必要とする。コードブックインデックスをフィードバックするのに必要なビット量の観点からは、LがMよりどの程度小さいかに依存する節約を実行できる。
一実施形態において、完全なコードブックに属するM個のコードワードの内の7つのコードワードを含む上位部分集合に属するコードワード各々について個々のコードブック部分集合が規定されている場合、部分コードワード群Siに属するコードワードcjの各々を指定するのに使用されるサブセットインデックスは、log2(L)個のビットを必要とし、上位部分集合インデックスはlog2(N)個のビットを必要とする。
上記の数値例の場合、部分コードワード群に属するコードワードの数(L)は、完全なコードブックCに属するコードワードの数(M)よりも8倍少ない(L=1/8×M)。部分コードワード群を含むコードブックCは、MIMO受信機206だけでなくMIMO送信機202にも設けられている。コードブックCは実質的に一定に保持され、MIMO送信機202においてコードブックCに変化が生じた場合、MIMO受信機206において、コードブックCが同じになることを保証するために対応する変更が行われる。
一実施形態において、MIMO受信機206は、MIMOチャネルのチャネル状態を判定し、MIMOチャネルのチャネル状態に基づいて、完全なコードブックCの中で最良のコードワードを探す。そして、MIMO受信機206は完全なコードブックに属する第1のコードワードのインデックスをMIMO送信機202へフィードバックとして送信する。MIMO送信機202は、コードワードインデックスを使用して、MIMO受信機206へ送信されるMIMO信号に重み付け及び/又はプリコーディングを施す際に使用する第1のコードワードを特定する。以後のフィードバックの場合、MIMO受信機は、完全なコードブック(又は上位部分集合)のうち最も最近インデックスが選択されたばかりのコードワードに対応する部分コードワード群に属する選択されたコードワードのインデックス、あるいは完全なコードブックC(又は上位部分集合)を探索することで新たに発見され選択されたコードワードに対応するインデックスを送信する。先ず、完全なコードブック(又は上位部分集合)のうち最も最近インデックスが選択されたばかりのコードワードに対応する部分コードワード群は、第1のコードワードの部分コードワード群である。しかしながら、MIMO受信機により時々行われる適応処理(adaptation)により、完全なコードブックC(又は上位部分集合)の中から発見された新たに選択されたコードワードのインデックスが送信される。完全なコードブックC(又は上位部分集合)の中から最も最近選択されたコードワードの部分コードワード群は、以後のコードワードのインデックスを送信する際に使用される。
以後の処理は、部分コードワード群に属する選択されたコードワードに対応するインデックスを送信すること又は完全なコードブックC(又は上位部分集合)に属するコードワードのインデックスを送信することのうちの何れを実行するかを決定する。現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスが送信された場合に、最も最近選択された現在の部分コードワード群が現在の部分コードワード群として(再び)選択される、という意味において上記の例は図16のステップ502における特定の具体例に該当することに留意を要する。完全なコードブックC(又は上位部分集合)に属するコードワードのインデックスを送信しない場合、完全なコードブックに属する最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の中の部分コードワード群が、現在の部分コードワード群として選択される。
＜チャネル状態を更新する＞
始めにMIMO受信機206はMIMOチャネルのチャネル状態を再び判定する。
＜完全なコードブック(又は上位部分集合)からコードワードを特定する＞
完全なコードブックC(又は上位部分集合)、すなわちコードブックCに属するM個のコードワードが探索され、MIMO受信機206は最良のコードワード(以下、「第2のコードワード」と言及する)を選択する。MIMO送信機202へフィードバックを送信する際に、完全なコードブック(又は上位部分集合)に対する第2のコードワードのインデックスが使用可能である。しかしながら以下に説明するようにそれは実際に送信されてもされなくてもよい。
＜部分コードワード群に属するコードワードを特定する＞
MIMO受信機206は、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属するコードワードに関連付けられている部分コードワード群のうちインデックスが最近送信されたばかりの部分コードワード群に属する最良のコードワードを探す。
部分コードワード群をなすL個のコードワードの中から、MIMO受信機206は最良のコードワード(以下、「第3のコードワード」と言及する)を選択する。部分コードワード群に属する第3のコードワードのインデックスは、MIMO送信機202へフィードバックを送信する際に使用可能である。しかしながら、以下に説明するようにこのインデックスは実際に送信されてもされなくてもよい。
部分コードワード群に属するコードワードのインデックスが送信されると、MIMO送信機202はそのインデックスを用いて、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属するコードワードの内最も最近送信されたコードワードのインデックスに関連付けられている部分コードワード群の中から第2のコードワードを特定する。第3のコードワードが取得されると、対応する重み付け因子及び/又はプリコーディング処理が、MIMO受信機206からMIMO送信機202へ送信されるMIMO信号に適用される。
＜閾値判定基準の使用＞
次に、第2のコードワード及び第3のコードワードに閾値判定基準が適用され、第2のコードワード又は第3のコードワードの何れかが選択される。例えばこれは第2のコードワード及び第3のコードワードに閾値判定基準を適用することで実行される。例えば、両者が充分に類似していた場合(閾値判定基準のような適切な閾値により判定される)、第3のコードワードが選択され、現在のコードワード(すなわち、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属する第3のコードワードのうち最も最近インデックスが送信されているコードワードに関連付けられている部分コードワード群)に属する第3のコードワードのインデックスが送信され、そうでなかった場合、第2のコードワードが選択され、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属する第2のコードワードのインデックスが、送信されるインデックスは完全なコードブック(上位部分集合)からのものであることを示す指示情報と共に送信され、従って、インデックスが最も最近送信された完全なコードブック(又は上位部分集合)に属するコードワードは第2のコードワードになるように更新されるべきであり、従って現在の部分コードワード群は第2のコードワードに対応する部分コードワード群に切り替えられるべきである。
特定の実施形態において、先の例で部分コードワード群を選択するのに使用されたのと同じ相関値又は相関メトリックが使用される。上記の特定の例の場合、相関メトリックは次式で規定される規格化又は正規化された内積である：
Figure 0005701299
 第2のコードワードと第3のコードワートとの規格化又は正規化された内積が閾値を超える場合、閾値判定条件が満たされ、部分コードワード群に属する第3のコードワードのインデックスが送信され、そうでなかった場合、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属する第2のコードワードのインデックスが送信される。
代替的に、それらがかなり相違していた場合(閾値判定条件のような適切な基準又は条件により判定される)、第2のコードワードが選択され、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属する第2のコードワードのインデックスが送信され、そうでなかった場合、第3のコードワードが選択され、現在の部分コードワード群(完全なコードブック(又は上位部分集合)に属するコードワードのうち最も最近インデックスが送信されたばかりのインデックスに関連付けられている部分コードワード群)に属する第3のコードワードのインデックスが送信される。第2のコードワードのインデックスが送信される場合、送信されているインデックが完全なコードブック(又は上位部分集合)に属していることを示す指示情報も送信され、これは、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属するコードワードのうち最も最近インデックスが送信されたコードワードが第2のコードワードに更新されるべきことも示し、それに応じて現在の部分コードワード群も第2のコードワードに対応付けられている部分コードワード群に更新されるべきことも示す。
特定の実施形態において、先の例で部分コードワード群を選択するのに使用されたのと同じ相関値又は相関メトリックが使用される。上記の特定の例の場合、相関メトリックは次式で規定される規格化又は正規化された内積である：
Figure 0005701299
 第2のコードワードと第3のコードワートとの規格化又は正規化された内積が未満であった場合、閾値判定条件が満たされ、完全なコードワード(又は上位部分集合)に属する第2のコードワードのインデックスが送信され、そうでなかった場合、現在の部分コードワード群に属する第3のコードワードのインデックスが送信される。同じインデックスが送信されるが探索が時間的に僅かに短縮される別の例の場合、第2のコードワード(完全案コードブック又は上位部分集合に属する)が算出され、そのコードワードが現在の部分コードワード群に属していた場合、当然に、現在の部分コードワード群を探索すれば同じコードワードが選択されることになるので、現在の部分コードワード群を探索することは必須ではない(行われなくてもよい)。むしろ、現在の部分コードワード群に属する第2のコードワードのインデックスが参照され、フィードバックとして送信される。典型的には、現在の部分コードワード群に属する第2のコードワードのインデックスは、完全なコードブック(又は上位部分集合)に属している第2のコードワードのインデックスと異なる。第2のコードワードが現在の部分コードワード群Siに属していなかった場合、部分コードワード群に属するコードワードを特定しかつ第2のコードワード及び第3のコードワードの間で選択を行う際に閾値判定条件を適用する上述の実施形態における方法が使用される。
図19を参照しながら本発明の実施形態により使用される方法が示されているフローチャートを説明する。本方法は例えばMIMO受信機206がMIMO送信機へ情報をフィードバックする際にMIMO受信機で実行される。より一般的には本方法はコードワードを示すものがインデックスを用いて送受信される任意の場合に使用されてよい。本フローチャート及び本説明では、完全なコードブックに属するコードワード各々には部分コードワード群が関連付けられていることが仮定されている。しかしながら本方法は完全なコードブックの上位部分集合と共に使用されてもよい。本方法は、完全なコードブックを探索して第1のコードワードが選択されることで始まる（ステップ252）。この処理は例えばチャネル推定に基づいて行われてもよいが、より一般的には、適切な任意の選択基準に基づいて選択されてよい。そして、第1のコードワードのコードワードインデックスが送信される(ステップ254)。本方法は、完全なコードブックを探索して第2のコードワードを選択する処理に続く(ステップ256)。次に、現在の部分コードワード群を探索して第3のコードワードを選択する(ステップ262)。第2のコードワードを探索した場合と同じ選択基準が、第3のコードワードを探索する際に適用される。次に、完全なコードブックからの第2のコードワードのインデックスを送信すること又は現在の部分コードワード群からの第3のコードワードのインデックスを送信することの何れかを適応的に決定する(ステップ264)。この決定に従って、現在の部分コードワード群からの第3のコードワードのインデックスが送信される(ステップ266)又は完全なコードブックに属する第2のインデックスが送信される(ステップ268)。一例として、ステップ264において、第2のコードワード及び第3のコードワードを比較し、それらが充分に類似していた場合には、現在の部分コードワード群に属する第3のコードワードのインデックスが送信され(ステップ266)、そうでなかった場合、完全なコードブックに属する第2のインデックスが送信される(ステップ268)。更に、現在の部分コードワード群は、新たな完全なコードブックインデックスがフィードバックされるまで変更されない。完全なコードブックインデックスが送信された場合(それは完全なコードブックに属するコードワードのうち最も最近送信されたコードワードのインデックスとなる)、それに応じて現在の部分コードワード群は更新される(ステップ270)。ステップ266、270の後、本方法はステップ256に続く。
図20を参照しながら本発明の実施形態により使用される方法が示されているフローチャートを説明する。本方法は例えばMIMO受信機206がMIMO送信機へ情報をフィードバックする際にMIMO受信機で実行される。より一般的には本方法はコードワードを示すものがインデックスを用いて送受信される任意の場合に使用されてよい。本フローチャート及び本説明では、完全なコードブックに属するコードワード各々には部分コードワード群が関連付けられていることが仮定されている。しかしながら本方法は完全なコードブックの上位部分集合と共に使用されてもよい。本方法は、完全なコードブックを探索して第1のコードワードが選択されることで始まる（ステップ302）。この処理は例えばチャネル推定に基づいて行われてもよいが、より一般的には、適切な任意の選択基準に基づいて選択されてよい。そして、第1のコードワードのコードワードインデックスが送信される(ステップ304)。本方法は、完全なコードブックを探索して第2のコードワードを選択する処理に続く(ステップ306)。この処理も例えばチャネル推定に基づいて行われてもよいが、より一般的には、適切な任意の選択基準に基づいて選択されてよい。第2のコードワードが現在の部分コードワード群に属していた場合(すなわち、完全なコードブックに属するコードワードのうちインデックスが最も最近送信されたインデックスに関連付けられている部分コードワード群に属していた場合)(フローチャートのステップ308において「Y」であった場合)、現在の部分コードワード群に属する第2のコードワードのインデックスが指定され送信される(ステップ310)。第2のコードワードが現在の部分コードワード群に属していなかった場合(ステップ308において「N」であった場合)、現在の部分コードワード群を探索して第3のコードワードを選択する(ステップ312)。第2のコードワードを探索した場合と同じ選択基準が、第3のコードワードを探索する際に適用される。次に、完全なコードブックからの第2のコードワードのインデックスを送信すること又は現在の部分コードワード群からの第3のコードワードのインデックスを送信することの何れかを適応的に決定する(ステップ314)。この決定に従って、現在の部分コードワード群からの第3のコードワードのインデックスが送信される(ステップ316)又は完全なコードブックに属する第2のインデックスが送信される(ステップ318)。一例として、ステップ314において、第2のコードワード及び第3のコードワードを比較し、それらが充分に類似していた場合には、現在の部分コードワード群に属する第3のコードワードのインデックスが送信され(ステップ316)、そうでなかった場合、完全なコードブックに属する第2のインデックスが送信される(ステップ318)。更に、現在の部分コードワード群は、新たな完全なコードブックインデックスがフィードバックされるまで変更されない。完全なコードブックインデックスが送信された場合(それは完全なコードブックに属するコードワードのうち最も最近送信されたコードワードのインデックスとなる)、それに応じて現在の部分コードワード群は更新される(ステップ320)。ステップ310、316、320の後、本方法はステップ308に続く。
図21を参照しながら、本発明の実施形態において行われる別の方法例のフローチャートを説明する。本フローチャート及び本説明では、完全なコードブックに属するコードワード各々には部分コードワード群が関連付けられていることが仮定されている。しかしながら本方法は完全なコードブックの上位部分集合と共に使用されてもよい。一例として、本方法はMIMO送信機202のようなMIMO送信機において使用される。より一般的に言えば、本方法はコードワードを示すものがインデックスを用いて送受信される任意の状況で使用されてよい。本方法は、完全なコードブックCに属するコードワードのコードワードインデックスを受信することから始まる(ステップ400)。コードワードインデックスに基づいて完全なコードブックCの中からコードワードが取得される(ステップ402)。コードワードが、MIMO送信機により送信されるMIMO信号に適用される重み付け因子又はプリコーディング(プリコーディングマトリクス)を表現している実施形態の場合、MIMO送信機は、MIMO受信機へ送信されるMIMO信号にコードワードを適用する(ステップ403)。次に、別のコードワードインデックスが受信される(ステップ404)。インデックスが、現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスであった場合(現在の部分コードワード群とは、完全なコードブックに属するコードワードのうちインデックスが最近送信されたばかりのコードワードに関連付けられている部分コードワード群である)(ステップ406において「Y」であった場合)、現在の部分コードワード群が探索され、そのインデックスを用いて、適切なコードワードが取得される(ステップ408)。インデックスが現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスでなかった場合(ステップ406におて「N」であった場合)、それは完全なコードブックに属するインデックスであり、そのインデックスを用いて完全なコードブックの中から適切なコードワードが取得される(ステップ410)。更に、現在の部分コードワード群は、取得されたコードワードに関連付けられているものに更新又はリセットされる(ステップ412)。ステップ412又は408の後、コードワードが、MIMO送信機により送信されるMIMO信号に適用される重み付け因子又はプリコーディング(プリコーディングマトリクス)を表現している実施形態の場合、MIMO送信機は、MIMO受信機206へ送信されるMIMO信号にコードワードを適用する(ステッ416)。そして、本方法は別のコードワードインデックスを受信するステップ404に戻る。
コードワードは様々な形式で表現可能であり、何れの場合においても、MIMO送信機202の様々なアンテナ204から送信されるMIMO信号に、行列やベクトル等の形式で重み付け因子を効果的に適用できることは、当業者に認められるであろう。
更にOFDMシステムの場合、部分コードワード群は時間及び周波数に依存していてもよい。すなわち、部分コードワード群のインデックスは、OFDMスペクトルの時間又は周波数方向において最良の相関値をもらたすコードブックのコードワードに関連しかつそこから選択されてもよい。
＜部分コードワード群を切り替える仕組み−完全なコードブック＞
上記の実施形態において、ある時点ではMIMO受信機は完全なコードブックに属するコードワード(又はインデックス)を送信するが、別の時点ではMIMO受信機は、完全なコードブックに属するコードワードのうちインデックスが最近送信されたばかりのコードワードに関連付けられている部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信する。完全なコードブックに属するコードワードのインデックスが送信された後、現在の部分コードワード群は、完全なコードブックに属するコードワードに関連する部分コードワード群に切り替えられる。
一実施形態において、第1のインデックス長(ビット長)は部分コードワード群に属するコードワードを指定するのに使用され、第2のインデックス長(ビット長)は完全なコードブックに属するコードワードを指定するのに使用される。部分コードワード群に属するコードワードは少数であるので、第1のインデックス長は第2のインデックス長より短い。例えば、部分コードワード群に属するコードワードを送信するのにpビットのインデックスが使用され、完全なコードブックに属するコードワードを送信するのにmビットのインデックスが使用される。
受信機(より一般的に言えば、コードワードをエンコードする装置)は、ある判定を行うための情報を送信し、その情報により、所与のインデックスが完全なコードブックに属するコードワードのインデックスであるか或いは現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスであるかが判定される。一実施形態において、この情報は完全なコードブックに属するインデックスが送信される度に送信されてもよいが、効率は低くなるものの他の実施形態も可能である。例えば、如何なるタイプのインデックスであるかを示す1ビットがインデックス毎に送信され、完全なコードブックに関するインデックス又は部分コードワード群に関するインデックスを指定してもよい。
部分コードワード群についてpビットのインデックスが使用される場合、2p個の固有のpビットインデックスが存在する。一実施形態において、部分コードワード群が(2p-1個のインデックスを用いて)高々2p-1個のコードワードを指定するように規定される場合、残ったpビットのインデックスを用いて、次のインデックスが完全なコードブックに属するコードワードのインデックスであることを指定してもよい。これは例えば全てゼロであるインデックスや、その他の任意の所定のインデックスとしてよい。完全なコードブックに属するコードワードのインデックスがその後に送信され、現在の部分コードワード群は、そのコードワードに関連付けられている部分コードワード群に更新される。
特定の実施形態において、部分コードワード群が切り替わることを通知するため、受信機は、残りのpビットインデックスに加えて、完全なコードブックに属するコードワードの通常のエンコードを示すmビットインデックスを含むフィードバックを送信してもよい。ただし、コードブック全体で高々2m個のコードワードが存在することを仮定している。
本実施形態は動的に又は適応的にリセット又は更新するように使用することができる。動的にリセットする場合、コードワード全体の中で最良のコードワードが現在の部分コードワード群に属していない度に、部分コードワード群が切り替えられる。
＜部分コードワード群を切り替える仕組み−完全なコードブックの上位部分集合＞
上記の実施形態において、ある時点ではMIMO受信機は完全なコードブックの内の上位部分集合に属するコードワードを送信するが、別の時点ではMIMO受信機は、完全なコードブックの内の上位部分集合に属するコードワードのうちインデックスが最近送信されたばかりのコードワードに関連付けられている部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信する。上位部分集合のコードブックに属するコードワードのインデックスが送信された後、現在の部分コードワード群は、上位部分集合のコードブックに関連する部分コードワード群に切り替えられる。
一実施形態において、第1のインデックス長(ビット長)は部分コードワード群に属するコードワードを指定するのに使用され、第2のインデックス長(ビット長)は完全なコードブックに属するコードワードを指定するのに使用される。部分コードワード群に属するコードワードは上位部分集合のコードワードより少なくてもよいし或いは少なくなくてもよい。例えば、部分コードワード群に属するコードワードを送信するのにpビットのインデックスが使用され、上位部分集合のコードブックに属するコードワードを送信するのにkビットのインデックスが使用されてもよい。
受信機(より一般的に言えば、コードワードをエンコードする装置)は、ある判定を行うための情報を送信し、その情報により、所与のインデックスが上位部分集合のコードブックに属するコードワードのインデックスであるか或いは現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスであるかが判定される。一実施形態において、この情報は完全なコードブックに属するインデックスが送信される度に送信されてもよいが、効率は低くなるものの他の実施形態も可能である。例えば、如何なるタイプのインデックスであるかを示す1ビットがインデックス毎に送信され、上位部分集合のコードブックに関するインデックス又は部分コードワード群に関するインデックスを指定してもよい。
部分コードワード群についてpビットのインデックスが使用される場合、2p個の固有のpビットインデックスが存在する。一実施形態において、部分コードワード群が(2p-1個のインデックスを用いて)高々2p-1個のコードワードを指定するように規定される場合、残ったpビットのインデックスを用いて、次のインデックスが上位部分集合のコードブックに属するコードワードのインデックスであることを指定してもよい。これは例えば全てゼロであるインデックスや、その他の任意の所定のインデックスとしてよい。完全なコードブックに属するコードワードのインデックスがその後に送信され、現在の部分コードワード群は、そのコードワードに関連付けられている部分コードワード群に更新される。
特定の実施形態において、部分コードワード群が切り替わることを通知するため、受信機は、残りのpビットインデックスに加えて、上位部分集合のコードブックに属するコードワードの通常のエンコードを示すkビットインデックスを含むフィードバックを送信してもよい。ただし、上位部分集合のコードブックに高々2k個のコードワードが存在することを仮定している。
本実施形態は動的に又は適応的にリセット又は更新するように使用することができる。動的にリセットする場合、コードワード全体の中で最良のコードワードが現在の部分コードワード群に属していない度に、部分コードワード群が切り替えられる。
上記の実施形態において、受信機からフィードバックされて来る全てのインデックスは完全なコードブックに属するコードワードに関連している。インデックスは完全なコードブック/上位部分集合のコードブックに関するインデックスである、又はインデックスは現在の部分コードワード群に関するインデックスである。送信されたインデックスが完全なコードブック/上位部分集合のコードブックに関するインデックスであった場合は常に、現在の部分コードワード群は、完全なコードブック/上位部分集合のコードブックに属するコードワードに関連している部分コードワード群に切り替えられる。上位部分集合の例の場合、上位部分集合のコードブックに属するコードワードの各々は、関連する部分コードワード群に対するヘッダコードワード(header codeword)のように見える。部分コードワード群が完全なコードブックに属する全てのコードワードについて規定されている場合、完全なコードブックに属するコードワードの各々は、関連する部分コードワード群に対するヘッダコードワードのように見える。何れの方式の実施形態もヘッダコードワードを使用する実施形態としてまとめて言及できる。
別の実施形態において、ヘッダコードワードは使用されない。むしろ、所与の部分コードワード群に属するコードワードが比較的互いに近くなるように、例えば上述した相関判定基準を用いて一群の部分コードワード群(部分コードワード群のグループ)が規定される。受信機は、完全なコードブックの中で最良のコードワードを抽出し、それが所属している部分コードワード群を判定する。そして受信機は部分コードワード群が使用されていることを示す指標を送信機にフィードバックする。この指標自体は部分コードワード群に属する何らかの特定のコードワードを示す指標ではなく、概して単に部分コードワード群を示すにすぎない。これは「現在の部分コードワード群」になる。そして、受信機は、現在の部分コードワード群において最良のコードワードの指標を送信機にフィードバックする。そして次回のフィードバックが実行される際、完全なコードブックの中で最良のコードワードが選択され、現在の部分コードワード群において最良のコードワードが選択される。現在の部分コードワード群における最良のコードワードが、例えば閾値判定基準により、完全なコードブックにおける最良のコードワードに充分に近い、と判定された場合、現在の部分コードワード群において最良のコードワードのインデックスが送信される。そうでなかった場合、受信機は、新たな現在の部分コードワード群となる異なる部分コードワード群(すなわち、完全なコードブックの中から選択された最良のコードワードが所属している部分コードワード群)の指標をフィードバックし、新たな現在の部分コードワード群において最良のコードワードのインデックスをフィードバックする。
一実施形態において、部分コードブックのインデックスを送信する場合、次のフィードバックが現在の部分コードワード群の切り替えに関連していることを示す特定のインデックスが確保又は予約されていてもよい。或いはこの情報は別の方法で搬送されてもよい。
例えば、コードブックが2(N1+N2)個のコードワードを含んでいたとすると、これは、閾値判定基準により、各々が2N2個のメンバを有する2N1個の部分コードワード群に分割できる。特定の現在の部分コードワード群を通知するためにN1ビットが使用され、その現在の部分コードワード群の中の特定のコードワードを指定するためにN2ビットが使用される。この方法の場合、全体としてN1+N2ビットにより、コードワード全体の中の特定のコードワードが指定される。N1ビットは大まかなインデックス(上位部分集合のインデックス)と考えることができ、N2ビットは細かいインデックスと考えることができる。
これらの実施形態において部分コードワード群を切り替えるための閾値判定基準は、ヘッダコードワードを使用する実施形態について上述したものと同じでもよい。例えば、完全なコードブックにおける最良のコードワードが現在の部分コードワード群における最良のコードワードと或る閾値量以上異なっていた場合に、切り替えが行われ、逆に、完全なコードブックにおける最良のコードワードが現在の部分コードワード群における最良のコードワードと充分似ていた場合(例えば、閾値以上類似していた場合)には、切り替えが行われなくてもよい。本発明に関する命令を実行する任意のモジュール、コンポーネント又は装置が、ストレージ媒体、コンピュータストレージ媒体又はデータストレージ媒体(取り外し可能な媒体及び/又は取り外し可能でない媒体)(例えば、磁気ディスク、光ディスク又はテープ)のようなコンピュータで読み取ることが可能な媒体を有する又はそれらにアクセスすることができることが理解されるであろう。コンピュータストレージ媒体は、例えばコンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュールその他のデータ等のような情報を格納又は保存する任意の方法又は技法で実現される、揮発性の、不揮発性の、着脱可能な又は着脱可能でない媒体を含んでよい。コンピュータストレージ媒体の具体例は、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ、その他の方式のメモリ、CD-ROM、ディジタル多用途ディスク(DVD)、その他の形式の光媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の形式の磁気ストレージ媒体等を含み、更に、所望の情報を保存するために使用可能でありかつアプリケーションやモジュール等によりアクセス可能な他の任意の媒体を含む。そのような任意のコンピュータストレージ媒体は装置の一部であってもよいし、或いは装置にアクセス可能であってもよいし又は装置に接続されていてもよい。本発明に関連する任意のアプリケーション又はモジュールは、上記のようなコンピュータが読み取ることの可能な媒体に保存されている又はそれを利用できるコンピュータで読み取ることが可能な又はコンピュータで実行することが可能な命令を用いて実現されてもよい。
図22は全体的に600として示されている受信機のブロック図を示す。受信機600は少なくとも1つのアンテナ602と少なくとも1つの無線アクセス無線機604とを有する。受信機は上記の任意の実施形態に関連する部分コードブック(部分コードワード群)608を記憶するメモリ606を有する。受信機はサブセットセレクタ610を有し、サブセットセレクタ610は、例えば上述の実施形態の何れかによる方法を利用し、閾値判定基準に基づいて部分コードワード群を選択する。
本願に関する多くの修正例及び変形例は上記の開示内容に基づいて見出すことができる。従って、添付の特許請求の範囲内において、開示される発明は実施され又は本願で具体的に説明されていることが理解される。

Claims (17)

  1. 完全なコードブックに属する複数のコードワードと複数の部分コードワード群とを使用する方法であって、該部分コードワード群の各々は前記完全なコードブックに属する複数のコードワードを含み、当該方法は、
    前記完全なコードブックの中で最良のコードワードを決定するステップと、
    a)最近選択したばかりの部分コードワード群及びb)前記完全なコードブックの中の前記最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群を前記複数の部分コードワード群の中から選択するステップと、
    前記部分コードワード群を選択するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群を変更することになった場合、該選択された現在の部分コードワード群の指標を送信するステップと、
    前記複数の部分コードワード群の中の前記現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信するステップと
    を反復的に実行する、方法。
  2. 前記部分コードワード群を選択するステップにおいて、
    a) i)前記完全なコードブックの中で最良のコードワードが前記最近選択したばかりの部分コードワード群に所属しているか否かも判定し、所属していた場合、前記最近選択したばかりの部分コードワード群を前記部分コードワード群として選択し、
    ii) 前記完全なコードブックの中で前記最良のコードワードが前記最近選択したばかりの部分コードワード群に所属していなかった場合、前記最近選択したばかりの部分コードワードコードワード群から最良のコードワードを選択し、
    前記最近選択したばかりの部分コードワード群の中で最良のコードワード及び前記完全なコードブックの中で最良のコードワードが閾値判定基準を満たしていた場合、前記最近選択された部分コードワード群である現在の部分コードワード群を選択し、そうでなかった場合、前記完全なコードブックの中で最良のコードワードを含む部分コードワード群を現在の部分コードワード群として選択し、
    b) i)前記最近選択したばかりの部分コードワード群から前記最良のコードワードを選択し、
    ii) 前記最近選択したばかりの部分コードワード群の中で最良のコードワード及び前記完全なコードブックからの最良のコードワードがともに前記閾値判定基準を満たしていた場合、前記最近選択された部分コードワード群である現在の部分コードワード群を選択し、そうでなかった場合、前記完全なコードブックの中で最良のコードワードを含む部分コードワード群を現在の部分コードワード群として選択するステップの少なくとも1つを を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記最近選択されたばかりの部分コードワード群の中で最良のコードワードと前記完全なコードブックの中で最良のコードワードとの間の相関値が所定の閾値より高かった場合に、前記最近選択されたばかりの部分コードワード群における最良のコードワード及び前記完全なコードブックにおける最良のコードワードは閾値判定基準を満足する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記相関値は規格化された内積により算出される、請求項３に記載の方法。
  5. 前記部分コードワード群の各々が、対応する固有の識別子を有し、
    前記現在の部分コードワード群の指標を送信するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群に関連する前記固有の識別子を送信する、請求項１−４の何れか1項に記載の方法。
  6. 前記部分コードワード群の各々について、前記完全なコードブックの少なくとも一つまたは前記完全なコードブックの上位部分集合に属する関連するヘッダコードワードが存在し、
    前記現在の部分コードワード群の指標を送信するステップにおいて、前記完全なコードブックの少なくとも一つまたは前記完全なコードブックの上位部分集合に属する前記現在の部分コードワード群についての前記関連するヘッダコードワードのインデックスを送信する、請求項１に記載の方法。
  7. 送信されたインデックスが前記完全なコードブックにおけるコードワードのインデックスであるか又は前記現在の部分コードワード群におけるコードワードのインデックスであるかを判定するための情報を送信するステップを更に有する請求項６に記載の方法。
  8. 前記現在の部分コードワード群に属するコードワード各々のインデックスがそれぞれNビットのインデックスであり、
    前記現在の部分コードワード群に属する何れかのコードワードについては使用されないNビットのインデックスが、送信されたインデックスは前記完全なコードブックにおけるインデックスであるか又は前記現在の部分コードワード群におけるインデックスであるかを指定するために使用されている、請求項７に記載の方法。
  9. 送信されたインデックスが前記完全なコードブックの上位部分集合におけるコードワードのインデックスであるか又は前記現在の部分コードワード群におけるコードワードのインデックスであるかを判定するための情報を送信するステップを更に有する請求項６に記載の方法。
  10. 前記現在の部分コードワード群に属するコードワード各々のインデックスがそれぞれNビットのインデックスであり、
    前記現在の部分コードワード群に属する何れかのコードワードについては使用されないNビットのインデックスが、送信されたインデックスは前記完全なコードブックの上位部分集合におけるインデックスであるか又は前記現在の部分コードワード群におけるインデックスであるかを指定するために使用されている、請求項９に記載の方法。
  11. MIMO送信機からの時空間符号化信号を受信するステップと、
    MIMOチャネルについてのチャネル情報を決定するステップと、
    前記完全なコードブック又は部分コードワード群の中から最良のコードワードが選択される際に、前記MIMOチャネルについてのチャネル情報に基づいて、前記完全なコードブック又は部分コードワード群の中から最良のコードワードを選択するステップと
    を有する請求項１−１０の何れか1項に記載の方法。
  12. コードブックのコードワードが、前記MIMO送信機から送信される信号に適用される重み付け因子を規定している、請求項１１に記載の方法。
  13. 複数のアンテナに関連する受信回路と、
    前記複数のアンテナに関連する送信回路と、
    部分コードワード群を記憶するメモリと、
    サブセット選択部と
    を有する装置であって、前記サブセット選択部は閾値判定基準に基づいて当該装置に方法を実行させ、該方法は、
    完全なコードブックに属する複数のコードワードと複数の部分コードワード群とを使用する方法であって、該部分コードワード群の各々は前記完全なコードブックに属する複数のコードワードを含み、該方法は、
    前記完全なコードブックの中で最良のコードワードを決定するステップと、
    a)最近選択したばかりの部分コードワード群及びb)前記完全なコードブックの中の前記最良のコードワードを含む別の部分コードワード群の間で閾値判定基準に基づいて選択を行うことで、現在の部分コードワード群となる部分コードワード群を前記複数の部分コードワード群の中から選択するステップと、
    前記部分コードワード群を選択するステップにおいて、前記現在の部分コードワード群を変更することになった場合、該選択された現在の部分コードワード群の指標を送信するステップと、
    前記複数の部分コードワード群の中の前記現在の部分コードワード群に属するコードワードのインデックスを送信するステップと
    を反復的に実行する、装置。
  14. 当該装置が移動局である、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記部分コードワード群の各々が、対応する固有の識別子を有し、
    当該装置は、前記現在の部分コードワード群に関連する前記固有の識別子を送信することで、前記現在の部分コードワード群の指標を送信する、請求項1３に記載の装置。
  16. 前記部分コードワード群の各々について、前記完全なコードブックに属する関連するヘッダコードワードが存在し、
    当該装置は、前記完全なコードブックに属する前記現在の部分コードワード群についての前記関連するヘッダコードワードのインデックスを送信することで、前記現在の部分コードワード群の指標を送信する、請求項１３に記載の装置。
  17. 請求項１−１２の何れか1項に記載の方法を受信機に実行させる命令を格納する1つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体。
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