JP6019076B2 - 無線通信システムにおいてフィードバックを処理する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムに関する。

ある通信システムにおいては、制御されたフィードバックを用いて、そのシステムに制御層を追加する。無線通信システムにおいて現在使用されているこのようなフィードバック・システムは、一般に複雑であり、かつ貴重な資源を消費する。フィードバックを採用するそのようなシステムの１つには、Ｅ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ：発展型ユニバーサル地上無線アクセス）のＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔ：多入力・多出力）システムがある。Ｅ−ＵＴＲＡの閉ループＭＩＭＯシステムに対するフィードバックならびにランクおよび回線適合についての効率の改善によって、ＭＩＭＯ回線性能およびシステム容量が改善され、それと同時に信号処理のオーバーヘッドを減少させる可能性がある。

したがって例えば、ＤＬ（ＤｏｗｎＬｉｎｋ：下り回線）およびＵＬ（ＵｐＬｉｎｋ：上り回線）の双方の通信についてのＥ−ＵＴＲＡ ＭＩＭＯシステムにおいて採用することができる、フィードバックを処理する方法および装置を提供することが有益であろう。

ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ：無線送受信ユニット）において実装されるフィードバックを処理する方法および装置が開示される。この方法は、チャネル・マトリックスを予測するステップを含む。有効チャネルが計算され、そして事前符号化マトリックスが選択される。フィードバック・ビット群が生成され、そして送信される。

例として与えられ、そして添付された図面に関連して理解されるべき以下の記述から、本発明のより詳細な理解を得ることができる。
複数のＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ：無線送受信ユニット）、および基地局を含む、無線通信システムの一例を示す図である。 リセット処理のフィードバックの方法のフロー図である。 高速適応型処理のフィードバックの方法のフロー図である。 低速適応型処理のフィードバックの方法のフロー図である。 図１のＷＴＲＵおよび基地局の機能ブロック図である。 図１のＷＴＲＵおよび基地局の代替の機能ブロック図である。 フィードバックを処理する追加の方法のフロー図である。

以後参照する場合、用語「ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ：無線送受信ユニット）」は、限定的ではなく、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ユーザ装置）、移動端末、固定型または移動体の加入者ユニット、ページャー、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ：携帯情報端末）、コンピューターまたは無線環境において動作する能力のある他の如何なる種別のユーザー・デバイスをも含む。以後参照する場合、用語「基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）」は、限定的ではなく、ノードＢ（Ｎｏｄｅ−Ｂ）、サイト制御装置、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：アクセス・ポイント）、または無線環境において動作する能力のある他の如何なる種別のインターフェイス・デバイスをも含む。

図１は、複数のＷＴＲＵ１１０および基地局１２０を備える無線通信システムの一例１００を示す。図１に示すように、ＷＴＲＵ１１０は基地局１２０と通信状態にある。図１においては２つのＷＴＲＵ１１０および１つの基地局１２０を示すが、無線通信システム１００においては無線および有線のデバイスの任意の組み合わせを備えることができることに注意するべきである。

図２はリセット処理のフィードバックの方法２００のフロー図である。リセット処理においては、非差分フィードバックが利用される。方法２００のステップ２１０においては、チャネル・マトリックスが予測される。チャネル・マトリックスが予測されると、有効チャネルが計算される（ステップ２２０）。一例において有効チャネルは、チャネル予測および事前符号化マトリックスの乗算として、Ｈ＿ｅｆｆ＝Ｈ＿ｅｓｔ ｘ Ｔのように計算される。ここでＨ＿ｅｓｔはチャネル予測、Ｔは事前符号化マトリックスである。有効チャネルは、すべての可能な候補の事前符号化マトリックス、サブ・マトリックス、またはベクトルに対して計算される。ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉＋雑音比）、スループット、ブロックまたはフレーム誤り率、チャネル容量、および同様のものを含む指標が、有効チャネルを使用して計算される。

事前符号化マトリックスまたはベクトルが次に選択され、または計算される（ステップ２３０）。ここで、チャネル品質、ＳＩＮＲ、スループット、ＢＬＥＲ（ＢＬｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏｎ：ブロック誤り率）、ＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ：フレーム誤り率）、または他の同様な単位またはその組み合わせに基づいて、最良のマトリックス、サブ−マトリックス、またはベクトルが選択されなければならない。例えばＬＭＭＳＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ：線形最小２乗平均誤差）受信機に対するＳＩＮＲを計算することが可能であり、そして最大のＳＩＮＲを有する事前符号化マトリックスを選択することができる。また事前符号化マトリックスまたはベクトルを選択するために、有効チャネルおよびそれらの対応するＣＱＩ測定値に基づく他の方法を使用することが可能である。マトリックスまたはベクトルを計算する場合においては、チャネル・マトリックス予測が基本として使用され、そのチャネル・マトリックス予測について、例えばＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：特異値分解）またはＥＶＤ（Ｅｉｇｅｎ−Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：固有値分解）を実行することにより、事前符号化マトリックスが計算され、そして次に予め定められた符号表を使用して量子化される。

事前符号化マトリックスを選択する１つの方法として、チャネル応答Ｈを予測し、その予測されたＨの群についてＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：特異値分解）を実行し、事前符号化マトリックスＶを獲得することがある。ＭＩＭＯ伝送のＮ本のストリーム群に対して、ＡはΝ本のストリームのためのデータの事前符号化を表すＶのサブ・マトリックスである。

さらにＢ_iは、マトリックスＦのΝ列ベクトルの可能な組み合わせである。Ｆの列ベクトルの可能な組み合わせのすべて（すなわち可能なＢ_iのすべて）を検索することができ、そしてその検索において、以下の式によって、ＡおよびＢ_iの内積のノルムの合計すなわち相関を最大にするものが選択される：

ＭＩＭＯ事前符号化に対してＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散型フーリエ変換）マトリックスを利用することができ、そして種々の位相シフトを乗ぜられたＤＦＴマトリックスを使用して事前符号化マトリックスのセットを構築することが可能である。事前符号化マトリックスのセットを選択するか、量子化するかの何れかかに基づき、ＭＩＭＯ事前符号化符号表としてこのＤＦＴマトリックスのセットを使用することが可能である。

ＤＦＴマトリックスは、

として表すことができる。２行２列（２ｘ２）のＤＦＴマトリックスを以下のように表すことができる：

４行４列（４ｘ４）のＤＦＴマトリックスを以下のように表すことができる：

以下の式による種々の位相シフトを使用して、事前符号化マトリックスのセットを生成することが可能である：

ここで、ｍ＝１，２，…，Ｎ−１、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ−１、およびｌ＝０，１，２，…，Ｌ−１である。８つの４ｘ４のマトリックスのセットを生成するために、Ｌ＝８およびＮ＝４が使用される。ここでＮおよびＬは、サイズＮｘＮのＬのＤＦＴマトリックスを生成するための設計パラメーターである。従って、４ｘ４事前符号化マトリックスのセットは以下のように構築することができる：

同様に２ｘ２マトリックスのセットを生成し構成することができる。

ステップ２４０において、フィードバック・ビット群が生成され、送信される。フィードバック・ビット群は、対応する符号語インデックスを含む。４ｘ４ＭＩＭＯマトリックスの場合において、および完全ランク（すなわち、ランクが４に等しい）に対しては、式（５）において特定されるマトリックスの１つに関連付けられるインデックスをフィードバック入力として使用することができる。４より少ないランクに対しては、式（５）におけるマトリックスの列サブセットの１つに関連付けられるインデックスをフィードバック入力として使用することができる。ランクが１に等しい場合に対しては、マトリックスの列ベクトルの１つに関連付けられるインデックスをフィードバック入力として使用することができる。

追加のフィードバック機構において適応型処理が用いられる。一般に適応型処理は、必要な事前符号化マトリックスまたは収束率（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｒａｔｅ）に関する更新の正確性の程度によって、「高速適応型」か「低速適応型」かの何れかとなる。

図３は、高速適応型処理のフィードバックの方法３００のフロー図である。高速適応型処理フィードバックは、高速追跡方法であり、スタンドアロンのフィードバックとして、または図２の方法２００において表現された全体事前符号化マトリックス・フィードバックに関連するフィードバックとして使用することが可能である。ステップ３１０においては、差分事前符号化マトリックスまたはデルタ・マトリックスが計算される。次に、差分事前符号化マトリックスまたはデルタ・マトリックスが量子化される（ステップ３２０）。

差分符号表の符号語インデックスに対応するフィードバック・ビット群が生成され、送信される。使用されるフィードバック・ビット群が多ければ多いほど、差分事前符号化マトリックスを表すフィードバック・ビット群を使用して、より高速に事前符号化マトリックスが更新される。従って、より高速の適応型処理を達成することができる。

図４は、低速適応型処理のフィードバックの方法４００のフロー図である。低速適応型処理フィードバックは、低速追跡方法であり、スタンドアロンのフィードバックとして、または図２の方法２００において表現された全体事前符号化マトリックス・フィードバック（リセット）に関連するフィードバックとして使用することが可能である。低速適応型処理フィードバックは、また図３の方法３００、または図２の方法２００および図３の方法３００の組み合わせにおいて示した差分事前符号化マトリックス・フィードバックとともに使用することも可能である。

ステップ４１０において、単一２進符号ビットが計算され、その単一２進符号ビットが次に、例えば受信機デバイスから送信機デバイスへ送信される（ステップ４２０）。その単一２進符号ビットｂ［ｎ］は、以下の式による有効チャネルの測定を使用して計算することができる：
ｂ［ｎ］＝ｓｉｇｎ（ｑ［ｎ］） 式（６）
測定ｑ［ｎ］は、受信電力を最大にする好適な方向に対する有効チャネルの測定である。Ω₁［ｎ］、およびΩ₀［ｎ］がそれぞれ、

を意味する場合、ｑ［ｎ］は以下に表すことができる：

受信電力最大化の方向がΩ₁［ｎ］に向けられている場合には、ｂ［ｎ］＝ｌが送信される（ステップ４２０）。さもなければ、受信電力最大化の方向はΩ₀［ｎ］に向けられており、そしてフィードバックｂ［ｎ］＝−１が送信される（ステップ４２０）。

最良の事前符号化マトリックスまたはベクトルを示すインデックスが選択され、フィードバックされる（すなわち送信される）。低速の適応型処理のための、またはリセット期間に選択された最良の選択された事前符号化マトリックスの低速追跡のために、事前符号化マトリックスが、単一の２進ビットにより、次のフィードバック間隔についてのリセットの間、または全体事前符号化マトリックス更新の間の期間に更新される。

例えば、Ｎｔが送信アンテナの数を意味し、そしてＮｓが送信されたデータ・ストリームの数を意味するとすると、フィードバックされる事前符号化マトリックスは、フィードバック・インスタンスｎに対してＴ［ｎ］である。次に、フィードバック・インスタンスｎ＋１にて受信機からフィードバックされる単一の２進ビットｂ［ｎ］により、事前符号化マトリックスＴ［ｎ］が更新される。事前符号化マトリックスは、フィードバック・ビットｂ［ｎ］を使用してＴ［ｎ］からＴ［ｎ＋１］に更新される。

ビーム形成空間を定義するためには、グラスマン（Ｇｒａｓｓｍａｎｎ）多様体（ｍａｎｉｆｏｌｄ）またはグラスマン線パッキング（ｌｉｎｅ ｐａｃｋｉｎｇ）を使用することができる。信号は、測地線またはグラスマン多様体Ｇ_Nt,Nsにおける最短の長さの曲線に沿って流れ、そして以下のように表すことが可能である：
Ｑ（ｔ）＝Ｑ（０）ｅｘｐ（ｔＸ）Ｙ 式（８）、
ここでＱ（０）およびＱ（ｔ）はそれぞれ、時間０およびｔでのグラスマン多様体空間における点である。Ｘは、斜行対称マトリックスであり、次の形態に制約される：

マトリックスＹは次のように表すことができる：

以下の式に従って事前符号化マトリックスおよびその更新を定義することができる：

であり、そしてＮｔ × Ｎｔの次元を有する。

Ｅ［ｎ］はＴ［ｎ］の直交補行列である。マトリックスＹは、次元Ｎｔ × Ｎｓである。マトリックスＧ［ｎ］は、ランダム・マトリックスであり、そして次元Ｎｔ−Ｎｓ × Ｎｓを有する。マトリックスＧ［ｎ］は、マトリックスＺを近似するために使用され、ある分布、一例として均一分布、により生成される。別の例としては、平均がゼロで分散β²の独立で一様な複素ガウス分布（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｘ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）である。すなわちＧ［ｎ］の各エントリーは独立であり、かつ一様に分布する（例えば、ＣＮ（０，β²））。しかしながら、Ｇ［ｎ］に対して他の適切な分布もまた考慮され、そして使用することができる。指数項ｅｘｐ（ｂ［ｎ］Ｆ［ｎ］）Ｙは、ビーム形成空間における最短の長さの曲線に沿う、その時点から次の事前符号化マトリックスへの信号の流れを表す。単一２進ビットｂ［ｎ］は、事前符号化マトリックスが更新されると、ビーム形成空間における最短の長さの曲線に沿い、Ｆ［ｎ］によって決定される、信号の流れの２つの反対の方向の内の１つを決定する。

事前符号化マトリックスに対して同一の更新を獲得するために、マトリックスＧ［ｎ］は、送信機および受信機の両方に既知であるべきである。これは、送信機および受信機の間の通信を開始する時点において、送信機および受信機の擬似乱数発生器によりＧ［ｎ］を同期して生成することによって可能である。しかしながら、送信機および受信機の間のマトリックスＧに関する情報を通信するために、信号処理も利用することができる。

マトリックスＧにおけるパラメーターβ²は、事前符号化マトリックス更新のステップのサイズであり、静的であること、準静的であること、または動的とすることができる。最適な性能のために、パラメーターβ²はドップラー偏移（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｓｈｉｆｔ）に応じて、ドップラー周波数が増加するのに従って増加するβ²の値により、そして逆もまた同様に、適応的に調整しなければならない。

フィードバック率、またはフィードバック間隔は、チャネル変動の率または移動体の速度に依存する。最適なフィードバック率または間隔は、シミュレーションを使用して決定することができる。異なった移動体速度またはチャネル変動の間で調整するために、固定のフィードバック率または間隔を使用することが可能である。ある性能要件を満足させるために、１つのフィードバック率または間隔を構成、または再構成することも可能である。さらに移動体速度またはドップラー偏移の情報が利用可能である場合、フィードバック率または間隔を構成、または再構成するためにその情報を使用することができる。またチャネル変動の種々の率に従って、事前符号化マトリックス更新のステップのサイズを決定し、または最適化することが可能である。

Ｔ［ｎ］およびＧ［ｎ］を与えられると、ＣＳ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｓｉｎｇｕｌａｒ：コンパクト特異値）分解などを使用してＴ［ｎ＋１］を計算することができる。例えば以下の式によりＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：特異値分解）を使用してマトリックスＧ［ｎ］を分解することができる：

マトリックスΘは、次のような対角マトリックスである：

変数θ_i、ここでｉ＝１，２，---，Ｎ_s、は副空間Ｔ［ｎ］とＴ［ｎ＋１］の間の正準角（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ａｎｇｌｅ）である。フィードバック・ビットｂ［ｎ］が−１であるなら、代わりに−Ｇ［ｎ］を分解することができる。

ｉ＝１，２，---，Ｎ_sに対するｓｉｎ（θ_i）およびｃｏｓ（θ_i）の値が計算され、そして対角マトリックスＣおよびＳが次のように構築される：

次の方程式により、マトリックスＴ［ｎ＋１］を計算することができる：

差分のおよび２進のフィードバックから発生する誤差をリセットするため、最初に、およびあらゆるＮ回のＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：送信機会）毎に周期的に、リセット処理または非差分フィードバックを使用することができる。さらに、リセットまたは非差分フィードバックを非周期的に使用することができる。高速適応型処理または差分フィードバックを、初期化、リセット、または非差分フィードバックに続く「Ｘ」回のＴＴＩに対して使用することができる。高速適応型フィードバック期間が終わる時およびリセットまたは非差分フィードバックが開始する時の間に、低速適応型処理または２進フィードバックを使用することができる。

図５は、図１のＷＴＲＵ１１０および基地局１２０’の機能ブロック図５００を示す。図５のＷＴＲＵ１１０および基地局１２０’は、図２、３、および４において記述された方法２００、３００、および４００の何れの組み合わせをも実行するように構成され、そしてお互いに無線通信状態にある。図２、３、および４における方法２００、３００、および４００は、基地局１２０’およびＷＴＲＵ１１０の間の、種々の時間または種々のフィードバック間隔において使用することができる。図５に示す例において、基地局１２０’は、送信機または送信するデバイスであるとみなすことができ、一方ＷＴＲＵ１１０は、受信機または受信するデバイスであるとみなすことができる。

ＷＴＲＵ中に含むことができる他の構成要素（例えば、送信機、受信機、および同様のもの）に加えて、図５のＷＴＲＵ１１０は、チャネル予測器１１５およびチャネル予測器１１５と通信状態にあるフィードバック・ビット発生器１１６を備える。さらにＷＴＲＵ１１０は、第１のアンテナ１１７および第２のアンテナ１１８を備える。図５に示すように、第１のアンテナ１１７は、チャネル予測器１１５と通信状態にあり、基地局１２０からチャネル予測器１１５への無線通信を受信して転送することができる。第２のアンテナ１１８は、フィードバック・ビット発生器１１６と通信状態にあり、ならびにフィードバック・ビット発生器１１６から信号を受信して、基地局１２０’にそれを送信することができる。しかし、ＷＴＲＵ１１０において何れの数および構成のアンテナも備えることができることに注意するべきである。例えば、第１のアンテナ１１７がフィードバック・ビット発生器１１６と通信状態にあり、第２のアンテナ１１８がチャネル予測器１１５と通信状態にあるとすることができる。チャネル予測器１１５は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において記述されたチャネル予測機能を実行するように構成される。フィードバック・ビット発生器１１６は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００に、または方法２００、３００、および４００の何れかの組み合わせに従って、基地局１２０’に送信し戻されるべきフィードバックを生成するように構成される。

発生マトリックスＧ機能ブロック５３１は、ＷＴＲＵ１１０のフィードバック・ビット発生器ブロック１１６と通信状態にあり、ドップラー調整ブロック５４１は、発生マトリックスＧ機能ブロック５３１と通信状態にある。発生マトリックスＧ機能ブロック５３１およびドップラー調整ブロック５４１は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において記述された関連する機能を実行するように構成される。

基地局中に有することができる他の構成要素（例えば、送信機、受信機など）に加えて、基地局１２０’は、事前符号化ブロック１２１、事前符号化マトリックス更新ブロック１２２、ランク・アダプター１２３、およびＭＵＸ（ＭＵｌｔｉｐｌｅＸｅｒ：多重化器）１２４を備える。事前符号化ブロック１２１は、事前符号化マトリックス更新ブロック１２２、ランク・アダプター１２３、およびＭＵＸ１２４と通信状態にある。さらに、第１のアンテナ１２５は、ＭＵＸ１２４と通信状態にあり、ＭＵＸ１２４から信号を受信し、ＷＴＲＵ１１０への無線通信を容易にすることができる。第２のアンテナ１２６は、事前符号化マトリックス更新ブロック１２２と通信状態にあり、ＷＴＲＵ１１０から受信した無線通信の受信を容易にすることができる。何れのアンテナ１２５または１２６も何れの構成要素とも通信状態にあるとすることができることに重ねて注意するべきである。事前符号化ブロック１２１はさらに、データ信号を受信するように構成され、そしてＭＵＸ１２４はまた、パイロット信号を受信するように構成される。さらに、事前符号化ブロック１２１、事前符号化マトリックス更新ブロック１２２、およびランク・アダプター１２３は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００、または方法２００、３００、および４００の何れの組み合わせにおいて記述された関連する機能をも実行するように構成される。

発生マトリックスＧ機能ブロック５３０は、基地局１２０’の事前符号化マトリックス更新ブロック１２２と通信状態にあり、ドップラー調整ブロック５４０は、発生マトリックスＧ機能ブロック５３０と通信状態にある。発生マトリックスＧ機能ブロック５３０およびドップラー調整ブロック５４０は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において記述された関連する機能を実行するように構成される。

図６は、図１のＷＴＲＵ１１０および基地局１２０”の代替の機能ブロック図６００を示す。図６のＷＴＲＵ１１０および基地局１２０”は、図２、３、および４において示す方法２００、３００、および４００の何れの組み合わせをも実行するように構成され、お互いに無線通信状態にある。図６において示すＷＴＲＵ１１０は、図５において上述したＷＴＲＵ１１０と実質的に同様である。図６において示した例において、基地局１２０”は、送信機または送信するデバイスであるとみなすことができ、一方ＷＴＲＵ１１０は、受信機または受信するデバイスであるとみなすことができる。

発生マトリックスＧ機能ブロック６３１は、ＷＴＲＵ１１０のフィードバック・ビット発生ブロック１１６と通信状態にある。ドップラー調整ブロック６４１は、発生マトリックスＧ機能ブロック６３１と通信状態にある。発生マトリックスＧ機能ブロック６３１およびドップラー調整ブロック６４１は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において示した関連する機能を実行するように構成される。

基地局中に備えることができる他の構成要素（例えば、送信機、受信機、および同様のもの）に加えて、基地局１２０”は、事前符号化ブロック６２１、事前符号化マトリックス更新ブロック６２２、回線アダプター６２３、およびＭＵＸ（ＭＵｌｔｉｐｌｅＸｅｒ：多重化器）６２４を備える。事前符号化ブロック６２１は、事前符号化マトリックス更新ブロック６２２、回線アダプター６２３、およびＭＵＸ６２４と通信状態にある。さらに、第１のアンテナ６２５は、ＭＵＸ６２４と通信状態にあり、そしてＭＵＸ６２４から信号を受信し、ＷＴＲＵ１１０への無線通信を容易にすることができる。第２のアンテナ６２６は、事前符号化マトリックス更新ブロック６２２と通信状態にあり、そしてＷＴＲＵ１１０から受信される無線通信の受信を容易にすることができる。事前符号化ブロック６２１はさらに、データ信号を受信するように構成され、そしてＭＵＸ６２４はまた、パイロット信号を受信するように構成される。さらに、事前符号化ブロック６２１、事前符号化マトリックス更新ブロック６２２、および回線アダプター６２３は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において示した関連する機能を実行するように構成される。

発生マトリックスＧ機能ブロック６３０は、基地局１２０”の事前符号化マトリックス更新ブロック６２２と通信状態にある。ドップラー調整ブロック６４０は、発生マトリックスＧ機能ブロック６３０と通信状態にある。発生マトリックスＧ機能ブロック６３０およびドップラー調整ブロック６４０は、図２、３、および４のそれぞれ方法２００、３００、および４００において示した関連する機能を実行するように構成される。

図７はフィードバックを処理する追加の方法７００のフロー図である。ステップ７１０において、チャネル・マトリックスＨが測定される。次に、受信電力を最大にする測地線の方向に基づき符号ビットが計算される（ステップ７２０）。次に、その符号ビットが、例えば受信機から送信機へ送信され（ステップ７３０）、そしてその符号ビットを使用して、次の事前符号化動作に対して新しい事前符号化マトリックスが受信機電力を最大にする方向に接近するように、事前符号化マトリックスが送信機により更新される（ステップ７４０）。

以上特徴および要素が特定の組み合わせで記述したが、各々の特徴または要素は、他の特徴および要素なしで単独にて、または他の特徴および要素のあるなしにかかわらず様々な組み合わせにて使用可能である。ここに提供された方法またはフロー図は、汎用目的のコンピューターまたは処理装置による実行のための、コンピューターにて読み取り可能な記憶装置媒体にて実体的に具現化されるコンピューター・プログラム、ソフトウェア、またはファームウェアにより実施することができる。コンピューターにおいて読み取り可能な記憶装置媒体の例としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：リード・オンリー・メモリ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ランダム・アクセス・メモリ）、レジスター、キャッシュ・メモリ、半導体メモリ・デバイス、内蔵ハード・ディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、磁気−光学媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ：デジタル多用途ディスク）などの光学媒体が含まれる。

適切な処理装置の例としては、汎用目的処理装置、専用目的処理装置、従来の処理装置、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタル信号処理装置）、複数のマイクロ処理装置、ＤＳＰコアに関連付けられた１つまたは複数のマイクロ処理装置、制御装置、マイクロ制御装置、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向けＩＣ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）回路、他の何れかの種別のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）、および／または状態マシンが含まれる。

ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ：無線送受信ユニット）、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ユーザー装置）、端末、基地局、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：無線ネットワーク制御装置）、または任意のホスト・コンピューターにおいて使用するための無線周波数送受信機を実装施するために、ソフトウェアに関連付けられた処理装置を使用することができる。
ＷＴＲＵは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアにて実施され、カメラ、ビデオカメラ・モジュール、テレビ電話、スピーカーフォン、振動デバイス、スピーカー、マイクロホン、テレビ送受信機、ハンズフリー受話器、キーボード、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））モジュール、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ：周波数変調された）無線ユニット、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶）表示ユニット、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：有機発光ダイオード）表示ユニット、デジタル音楽プレーヤー、メディア・プレーヤー、テレビゲーム・プレーヤー・モジュール、インターネット・ブラウザー、および／または任意のＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ：無線ＬＡＮ）モジュールなどのモジュールと連動して使用することができる。

実施形態：
１．無線通信システムにおいてフィードバックを処理する方法。

２．チャネル・マトリックスを予測するステップをさらに備えた、実施形態１の方法。

３．有効チャネルを計算するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

４．事前符号化マトリックスを選択するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

５．フィードバック・ビット群を発生させるステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

６．前記フィードバック・ビット群を送信するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

７．事前符号化マトリックスを選択するステップが、指標に基づいて前記事前符号化マトリックスを選択するステップを含むことであって、前記指標が：
ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉雑音比）、スループット、ＢＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ブロック誤り率）、フレーム誤り率、および／またはチャネル容量ｎｏ内の何れかを含む、前の何れかの実施形態の方法。

８．有効チャネルが、前記チャネル予測の事前符号化マトリックスとの乗算である、前の何れかの実施形態の方法。

９．事前符号化マトリックスを選択するステップが前記チャネル・マトリックス予測から前記事前符号化マトリックスを計算するステップを含む、前の何れかの実施形態の方法。

１０．事前符号化マトリックスを選択するステップが、予め定められた符号表を使用して前記事前符号化マトリックスを量子化するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１１．フィードバック・ビット群が、符号語インデックスを含む、前の何れかの実施形態の方法。

１２．前記事前符号化マトリックスを更新するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１３．差分事前符号化マトリックスまたはデルタ・マトリックスを計算するステップをさらに備えた前の何れかの実施形態の方法。

１４．差分事前符号化マトリックスまたはデルタ・マトリックスを量子化するステップをさらに備えた前の何れかの実施形態の方法。

１５．単一２進符号ビットを計算するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１６．単一２進符号ビットを送信するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１７．単一２進符号ビットに基づき事前符号化マトリックスを更新するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１８．チャネル・マトリックスを測定するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

１９．符号ビットを計算するステップをさらに備えた、前の何れかの実施形態の方法。

２０．前の何れかの実施形態の方法を実行するように構成される、ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ：無線送受信ユニット）。

２１．信号を受信するように、およびチャネルを予測するように構成されるチャネル予測器をさらに備えた、実施形態２０のＷＴＲＵ。

２２．チャネル予測器と通信状態にあるフィードバック・ビット発生器をさらに備えた、実施形態２０〜２１の何れかのＷＴＲＵ。

２３．フィードバック・ビット発生器が、事前符号化マトリックスを決定するように構成される、実施形態２０〜２２の何れかのＷＴＲＵ。

２４．フィードバック・ビット発生器が、フィードバック・ビットを発生させるように構成される、実施形態２０〜２３の何れかのＷＴＲＵ。

２５．フィードバック・ビット発生器が、フィードバック・ビットを送信するように構成される、実施形態２０〜２４の何れかのＷＴＲＵ。

２６．フィードバック・ビット発生器が、２進フィードバック・ビットを発生させるように構成される、実施形態２０〜２５の何れかのＷＴＲＵ。

２７．フィードバック・ビット発生器が、非差分フィードバック・ビットを発生させるように構成される、実施形態２０〜２６の何れかのＷＴＲＵ。

２８．フィードバック・ビット発生器が、差分フィードバック・ビットを発生させるように構成される、実施形態２０〜２７の何れかのＷＴＲＵ。

２９．実施形態１〜１９の何れかの方法を実行するように構成される、基地局。

３０．事前符号化マトリックスを生成するように、および送信するように構成される事前符号化ブロックをさらに備えた、実施形態２９の基地局。

３１．前記事前符号化ブロックと通信状態にあるリンク・アダプターをさらに備えた、実施形態２９〜３０の何れかの基地局。

３２．フィードバック・ビットを受信するように、および事前符号化マトリックスを更新するように構成される事前符号化マトリックス更新ブロックをさらに備えた、実施形態２９〜３１の何れかの基地局。

３３．フィードバック・ビットが２進フィードバック・ビットである、実施形態２９〜３２の何れかの基地局。

３４．フィードバック・ビットが非差分フィードバック・ビットである、実施形態２９〜３３の何れかの基地局。

３５．フィードバック・ビットが差分フィードバック・ビットである、実施形態２９〜３４の何れかの基地局。

Claims (10)

1. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において実施されるフィードバックを処理する方法であって、
   プロセッサを介して、チャネル行列を推定するステップと、
   候補プリコーディング行列のセットのための複数の有効チャネルを計算するステップであって、各それぞれの有効チャネルは、前記チャネル行列とそれぞれの候補プリコーディング行列との乗算に基づいて決定される、ステップと、
   候補プリコーディング行列の前記セットからプリコーディング行列を選択するステップであって、候補プリコーディング行列の前記セットは、
   

   

   を乗ぜられた離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列を使用して構築されて、ｍ＝１，２，・・・，Ｎ−１、ｌ＝０，１，２，・・・，Ｌ−１、ＮおよびＬは、サイズＮ×ＮのＬ ＤＦＴ行列を生成するための設計パラメータである、ステップと、
   差分プリコーディング行列またはデルタ行列を算出するステップと、
   前記差分プリコーディング行列または前記デルタ行列を量子化するステップと、
   フィードバックビットを生成するステップと、
   送信機を介して、前記フィードバックビットを送信するステップと、
   後続するフィードバック間隔の間、完全なプリコーディング行列更新の間で前記プリコーディング行列を更新するステップであって、前記フィードバック間隔は、ドップラーシフトに基づいて決定され、前記更新されたプリコーディング行列のステップサイズは、前記ドップラーシフトに従って適応的に調整される、ステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. メトリックに基づいて前記プリコーディング行列を選択するステップをさらに含み、前記メトリックは、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、スループット、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）、フレーム誤り率、およびチャネル容量のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記プリコーディング行列を選択するステップは、前記チャネル行列推定から前記プリコーディング行列を計算するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 予め定められたコードブックを使用して、前記プリコーディング行列を量子化するステップ
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記フィードバックビットは、コードワードインデックスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
   チャネル行列を推定し、
   候補プリコーディング行列のセットのための複数の有効チャネルを計算し、各それぞれの有効チャネルは、前記チャネル行列とそれぞれの候補プリコーディング行列との乗算に基づいて決定され、
   候補プリコーディング行列の前記セットからプリコーディング行列を選択し、候補プリコーディング行列の前記セットは、
   

   

   を乗ぜられた離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列を使用して構築されて、ｍ＝１，２，・・・，Ｎ−１、ｌ＝０，１，２，・・・，Ｌ−１、ＮおよびＬは、サイズＮ×ＮのＬ ＤＦＴ行列を生成するための設計パラメータであり、
   差分プリコーディング行列またはデルタ行列を算出し、
   前記差分プリコーディング行列または前記デルタ行列を量子化し、
   フィードバックビットを生成し、
   後続するフィードバック間隔の間、完全なプリコーディング行列更新の間で前記プリコーディング行列を更新し、前記フィードバック間隔は、ドップラーシフトに基づいて決定され、前記更新されたプリコーディング行列のステップサイズは、前記ドップラーシフトに従って適応的に調整されるように構成されたプロセッサと、
   通信ネットワークへ前記フィードバックビットを送信するように構成された送信機と
   を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
7. 前記プロセッサは、前記プリコーディング行列がメトリックに基づいて選択され、前記メトリックは、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、スループット、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）、フレーム誤り率、およびチャネル容量のうちの１つまたは複数を含むようにさらに構成されることを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。
8. 前記プロセッサは、前記プリコーディング行列を選択することが、前記チャネル行列推定から前記プリコーディング行列を計算することを含むようにさらに構成されることを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。
9. 前記プロセッサは、予め定められたコードブックを使用して、前記プリコーディング行列を量子化するようにさらに構成されることを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。
10. 前記フィードバックビットは、コードワードインデックスを含むことを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。

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