JP6148325B2 - 進歩したアンテナシステムにおけるチャンネル品質情報の決定 - Google Patents

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Description

本発明は無線通信に関するもので、特に進歩したアンテナシステムにおけるチャンネル品質情報の決定に関する。
無線通信は、現代歴史で最も成功したイノベーションの一つである。近年、無線通信サービスに対する加入者の数は、50億を超えて持続的に急速に増大している。無線データトラフィックに対する要求は、消費者と、スマートフォンの企業と、タブレット、ノートパッドコンピュータ、ネットブック、及び電子書籍(e-Book)リーダー(reader)のような他の移動データデバイスの間に増加する人気によって急速に増加している。移動データトラフィックの高い伸びを満足させるために、無線インターフェース効率性及び通信技術での改善が最も重要である。このような改善は、多重ユーザー(MU)の多重入力多重出力(multiple-input multiple-output:MIMO)通信システムの使用増加を意味する。
本発明は、無線通信システムにおけるユーザー端末(UE)での使用のためのチャンネル品質情報(CQI)を決定する方法を提供する。上記方法は、基地局(eNB)から第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックに関連したシグナリングパラメータを受信するステップと、決定された単一ユーザーPMI(SU-PMI)と受信された第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連したシグナリングパラメータに基づいて第2の同一チャンネルPMIを決定するステップと、第2の同一チャンネルPMIに基づいて多重ユーザーCQI(MU-CQI)を決定するステップと、MU-CQIをeNBに送信するステップとを有する。
また、本発明は、無線通信システムにおけるチャンネル品質情報(CQI)を決定するように構成されるユーザー端末(UE)を提供する。上記UEは、基地局(eNB)から第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックに関連したシグナリングパラメータを受信し、決定された単一ユーザーPMI(SU-PMI)と受信された第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連したシグナリングパラメータに基づいて第2の同一チャンネルPMIを決定し、第2の同一チャンネルPMIに基づいて多重ユーザーCQI(MU-CQI)を決定し、MU-CQIをeNBに送信するように構成されるプロセッサを含む。
さらに、本発明は、無線通信システムにおけるeNodeBでの使用のためのチャンネル品質情報(CQI)を決定する方法が提供される。上記方法は、第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックをユーザー端末(UE)に送信するステップと、UEから多重ユーザーCQI(MU-CQI)を受信するステップと、を有し、MU-CQIは、第2の同一チャンネルPMIと、単一ユーザーPMI(SU-PMI)に基づいた第2の同一チャンネルPMIと第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連した送信されるシグナリングパラメータに基づいて決定される。
本発明は、無線通信システムにおけるチャンネル品質情報(CQI)を決定するように構成されるeNodeBを提供する。上記eNodeBは、第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックをユーザー端末(UE)に送信し、UEから多重ユーザーCQI(MU-CQI)を受信するように構成されるプロセッサを含み、MU-CQIは、第2の同一チャンネルPMIと、単一ユーザーPMI(SU-PMI)に基づいた第2の同一チャンネルPMIと第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連する送信したシグナリングパラメータに基づいて決定される。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書の全般で使われる用語や語句を定義する。「〜含む(include)」、「〜からなる(comprise)」だけでなく、それらの派生語は限定のない包含を意味する。「または(or)」は及び/または(and/or)を含み、「〜に関連する(associated with)」、「それに関連する(associated therewith)」及びそれらの派生語句は、包含(include)、含まれる(be included within)、受容される(be contained within)、連結(connect to or with)、接続(couple to or with)、通信(be communication with)、協力(cooperate with)、相互配置(interleave)、並置(juxtapose)、近接(be approximate to)、結合(be bound to or with)、所有(have)、性質の所有(have a property of)、または類以(the like)を意味し、「制御器(controller)」は少なくとも一つの動作を制御する装置、システム、またはその部分を意味し、そのような装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらのうちの少なくとも二つの組み合わせで具現することができる。特定の制御器に関連する機能は、集中しているか、あるいは局地的にまたは遠距離に分散されることもある。特定の用語及び語句は本明細書の全体で使用されるが、当業者は多くの場合に上述したような定義が過去だけでなく未来の使用にも適用されることを理解しなければならない。
本発明の開示及びその利点に関するより完璧な理解のために、次の説明は、添付図面を用いてなされ、添付の図面で類似した参照番号は類似した部分を示す。
本発明の一実施形態による無線ネットワークを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による無線送信経路のハイレベルを示す図である。 本発明の一実施形態による無線受信経路のハイレベルを示す図である。 本発明の一実施形態による送信ポイントを示す図である。 本発明の一実施形態により、送信ポイントからユーザー端末への方位角及び仰角を示す図である。 本発明の一実施形態により、2次元アレイを使用する多重ユーザーMIMOシステムの動作例を示す図である。 本発明の一実施形態により、同一チャンネル(co-channel)プリコーディング行列インジケータ(Precoding Matrix Indicator:PMI)を決定し、多重ユーザーチャンネル品質情報(Multi-User Channel Quality Information:MU-CQI)を決定する方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態よる2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の一例を示す図である。 本発明の実施形態よる2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の一例を示す図である。 本発明の実施形態よる2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の一例を示す図である。 本発明の実施形態よる2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の一例を示す図である。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
以下に説明する図1乃至図11及びこの特許文献で本発明の開示原理を説明するために使用される多様な実施形態は、ただ例示としてのみ提供され、開示の範囲を制限するいかなる方法としても理解されてはならない。本発明の開示原理が適切に配列された無線通信システムで実現されることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には理解できることである。
次の文書及び標準説明は、(i)3GPP Technical Specification No.36.211,version 10.1.0,“E-UTRA,Physical channels and modulation”(以下、“REF1”)、(ii)3GPP Technical Specification No.36.212,version10.1.0,“E-UTRA、Multiplexing and Channel coding”(以下、“REF2”),及び(iii)3GPP Technical Specification No.36.213,version10.1.0,“E-UTRA、Physical Layer Procedures”(以下、“REF3”)に示すように本願に組み込まれる。
図1は、本発明の一実施形態による無線ネットワーク100を示す。図1に示す無線ネットワーク100の実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。無線ネットワーク100の他の実施形態は、本発明を逸脱しない範囲で使用される。
無線ネットワーク100は、基地局(eNB)101、eNB102、及びeNB103を含む。eNB101は、eNB102及びeNB103と通信する。また、eNB101は、インターネット、専用(proprietary)インターネットプロトコル(IP)ネットワーク、又は他のデータネットワークのようなIPネットワーク130と通信する。
ネットワークタイプに基づき、“eNodeB”の代わりに“基地局”又は“アクセスポイント”のようによく知られている他の用語が使用され得る。説明の便宜のために、用語“eNodeB”は、ここで、遠隔端末に無線アクセスを提供するネットワークインフラストラクチャコンポーネントを表すために使用される。
eNB102は、eNB102のカバレッジ領域120内の第1の複数のユーザー端末(UE)に対してネットワーク130に無線広帯域アクセスを提供する。第1の複数のUEは、スモールビジネス(small business)に位置するUE111、エンタープライズ(enterprise)に位置できるUE112、WiFiホットスパット(hotspot)に位置するUE113、第1のレジデンス(residence)に位置できるUE114、第2のレジデンスに位置するUE115、及び携帯電話、無線ラップトップ(laptop)、及び無線PDAのような移動デバイスとなり得るUE116を含む。UE111〜116は、移動電話器と、移動PDA、及び任意の移動局(MS)のように任意の無線通信デバイスであり得るが、これに限定されるものではない。
便宜上、用語“ユーザー端末”又は“UE”は、ここでeNBに無線でアクセスする任意の遠隔無線端末を指定するために、UEがモバイルデバイス(例えば、携帯電話)であるか、あるいはノーマルに固定デバイス(例えば、デスクトップ個人用コンピュータ、ベンディングマシンなど)であるかを指定するために使用される。他のシステムにおいて、“ユーザー端末”の代わりに“移動局”(MS)、“加入者端末”(SS)、“遠隔端末”(RT)、“無線端末”(WT)のようなよく知られている他の用語が使用される。
eNB103は、eNB103内のカバレッジ領域125内で第2の複数のUEに無線広帯域アクセスを提供する。第2の複数のUEは、UE115及びUE116を含む。一部実施形態で、eNB101〜103は、LTE又はLTE-A技術を使用して相互に通信でき、UE111〜116と通信できる。
点線は、カバレッジ領域120,125の概略的範囲を示し、その範囲は図示及び説明のみを目的としているのでほぼ円形で示されている。カバレッジ領域は、基地局に関連され、一例としてカバレッジ領域120,125は、基地局の構成と、自然的及び人為的な障害物に関連した無線環境での変化に基づいて不均一な形態を含む他の形態を有することができる。
図1は、無線ネットワーク100の一実施形態を示すが、図1に多様な変更がなされることができる。例えば、有線ネットワークのような他のタイプのデータネットワークは、無線ネットワーク100に代替することができる。有線ネットワークで、ネットワーク端末がeNB101〜103及びUE111〜116を代替できる。有線接続は、図1に示す無線接続を代替することができる。
図2は、無線送信経路の上位レベルを示す。図3は、無線受信経路の上位レベルを示す。図2及び図3において、送信経路200は、例えばeNB102で実現され、受信経路300は、例えば、図1のUE116のようなUEで実現することができる。しかしながら、受信経路300は、eNB(図1のeNB102)で実現され、送信経路200は、UEで実現することができる。
送信経路200は、チャンネル符号化及び変調ブロック205、直列-並列(S-to-P)ブロック210、サイズNの逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)ブロック215、並列-直列(P-to-S)ブロック220、サイクリックプレフィックスブロック225、及びアップコンバータ(UC)230を含む。受信経路300は、ダウンコンバータ(DC)255と、サイクリックプレフィックス除去ブロック260と、直列-並列(S-to-P)ブロック265と、サイズNの高速フーリエ変換(FFT)ブロック270と、並列-直列(P-to-S)ブロック275と、チャンネル復号化及び復調ブロック280とを含む。
図2及び図3に含まれているコンポーネントのうち少なくとも一部は、ソフトウェアで実現でき、その一方で、他のコンポーネントは、構成可能なハードウェア(例えば、プロセッサ)あるいはソフトウェアと構成可能なハードウェアの混合により実現することができる。特に、本願で説明されるFFTブロック及びIFFTブロックは、構成可能ソフトウェアアルゴリズムとして実現され、ここで、サイズNの値は、実現によって変更することができる。
さらに、本発明が高速フーリエ変換及び逆高速フーリエ変換を実現する一実施形態に関するが、これは、図示のみのためのものであり、本発明を制限するように解析してはならない。本発明の他の実施形態で、高速フーリエ変換関数及び逆高速フーリエ変換関数は、離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform:DFT)関数及び逆離散フーリエ変換(Inverse Discrete Fourier Transform:IDFT)関数に各々容易に代替できることがわかる。DFT関数及びIDFT関数において、N変数の任意の整数(すなわち、1,2,3,4など)であり、これに反してFFT及びIFFT関数において、N変数の値は、2の累乗(すなわち、1,2,4,8,16など)である任意の整数であり得る。
送信経路200で、チャンネル符号化及び変調ブロック205は、情報ビットの集合を受信し、入力ビットに符号化(例えば、LDPC符号化)を適用して変調し(例えば、直交位相シフトキーイング(Quadrature Phase Shift Keying:QPSK)、又は直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:QAM))、周波数-ドメイン変調シンボルのシーケンスで生成する。直列-並列ブロック210は、直列変調されたシンボルを並列データに変換し(すなわち、逆多重化し)、N個の並列シンボルストリームを生成する。ここで、Nは、eNB102及びUE116で使用されるIFFT/FFTサイズである。その後、サイズNのIFFTブロック215は、N個の並列シンボルストリームに対してIFFT動作を遂行して時間-ドメイン出力信号を生成する。並列-直列ブロック220は、サイズNのIFFTブロック215からの並列時間-ドメイン出力シンボルを変換して(すなわち、多重化して)直列時間-ドメイン信号を生成する。それから、サイクリックプレフィックス付加ブロック225は、時間-ドメイン信号にサイクリックプレフィックスを挿入する。最後に、アップコンバータ230は、サイクリックプレフィックス付加ブロック225の出力を無線チャンネルを介して送信のためにRF周波数に変調(すなわち、アップコンバート)する。また、この信号は、RF周波数への変換前に基底帯域でフィルタリングできる。
送信されたRF信号は、無線チャンネルを介して通過した後、UE116に到達され、eNB102での動作に対する逆動作が遂行される。ダウンコンバータ255は、受信された信号を基底帯域周波数にダウンコンバートし、サイクリックプレフィックス除去ブロック260は、サイクリックプレフィックスを除去して直列時間-ドメイン基底帯域信号を生成する。直列-並列ブロック265は、時間-ドメイン基底帯域信号を並列時間ドメイン信号に変換する。サイズNのFFTブロック270は、FFTアルゴリズムを遂行してN個の並列周波数-ドメイン信号を生成する。並列-直列ブロック275は、並列周波数-ドメイン信号を変調したデータシンボルのシーケンスに変換する。チャンネル復号化及び復調ブロック280は、変調されたシンボルを復調及び復号化して元の入力データストリームに戻す。
eNB101〜103の各々は、UE111〜116に対するダウンリンクでの送信と類似した送信経路を実現し、UE111〜116からのアップリンクでの受信と類似した受信経路を実現することができる。同様に、UE111〜116の各々は、eNB101〜103に対するアップリンクでの送信のための構造に対応するように送信経路を実現でき、eNB101〜103からのダウンリンクでの受信のための構造に対応する受信経路を実現できる。
図4は、本発明の一実施形態による送信ポイントを示す。図4に示す送信ポイント400の実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。送信ポイント400の他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することがなく使用することができる。
送信ポイント(TP)400は、複数のアンテナエレメント402を含む2次元(2D)アクティブアンテナアレイを具備し、多重ユーザー多重入力多重出力(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output:MU-MIMO)送信のために構成される。一部の実施形態では、TP400は、全次元(FD)MIMO送信のために構成される。ここで、用語“送信ポイント”は、セルラーネットワークでダウンリンク信号を送信し、アップリンク信号を受信することができるネットワークノードを意味する。TPの例は、基地局、NodeB、向上したNodeB(enhanced NodeB:eNB)、遠隔無線ヘッド(Remote Radio Head:RRH)を含むことができる。特定実施形態において、TP400は、図1の一つ以上のeNB101〜103を示す。少なくとも一つのTPを制御するエンティティは、制御器、ネットワーク、又はeNBと称される。図4に示すように、TP400は、制御器404を含む。各アクティブアンテナアレイは、別途の基底帯域を有し、周波数選択方式でアンテナウェイト(weight)をダイナミックに制御することができる。
TP400は、N(N=N×N)個の2Dアクティブアンテナエレメント402を含み、N個のアンテナエレメント402は、N×Nの2Dグリッド(grid)に配置される。任意の2個の隣接アンテナエレメント402間の水平空間はdで表し、任意の2個の隣接アンテナエレメント402間の垂直空間はdで表す。
図5は、本発明の一実施形態により、送信ポイント400からユーザー端末への方位角(azimuth)及び仰角(elevation angled)を示す。図5に示すTP400の実施形態は、図示のみのためのものである。他の実施形態は、本発明を逸脱しない範囲で使用される。
図5は、TP400のアンテナエレメントの2DアンテナアレイからのUEkに対する方位角及び仰角を示す。図5に示すように、TP400のアンテナエレメント402は、直交XYZ座標システムでXZ平面上に長方形で配列される。XYZ座標システムの原点は、長方形の中心に位置する。UEkに対する方位(水平)角φkは、Y軸と、XY平面に対するTP400及びUEk間の直線のプロジェクションベクトル(projection vector)との間の角として定義される。仰(垂直)角θkはY軸と、YZ平面に対するTP400及びUEk間の直線のプロジェクションベクトルとの間の角として定義される。
セルラーネットワークにおいて、ネットワークは、UEからのチャンネル状態情報(CSI)を用いて時間-周波数リソースをスケジューリングし、各個別的なUEに対するプリコーダと変調及び符号化方式(Modulation and Coding schemes:MCS)を選択する。UEでCSIの推定を可能にするために、ネットワークは、CSI基準信号(CSI-RS)を構成及び送信できる。同時に、各UEは、CSI-RSを受信及び処理して推定されたプリコーディング行列インジケータ(PMI)、チャンネル品質情報(CQI)、及びランク情報(RI)をフィードバックするように構成できる。多くの場合、UEからのCSIフィードバックは、基本的に方位角に関連した水平CSIと関係する。一例として、LTEでダウンリンクビームフォーミングに対するPMI/CQIフィードバックは、eNBにUEが最も強い信号を受信した水平方向(又は方位角)及び関連チャンネル強さを通知する。アクティブアンテナアレイエレメントが垂直ドメインでも導入される場合、垂直CSIフィードバックの使用が浮かび上がる。
フィードバックに使用されるコードブックは、64-アンテナMIMOシステムに基づいて設計することができる。しかしながら、UE受信器で合理的なコードブックサイズ及び許可可能な演算複雑度も容易にするようにコードブック設計を簡単にすることが有利である。一部観察が2Dアクティブアンテナアレイに対応するチャンネル動作を考慮してなされることができる。8×8アレイで64個のアンテナ全部に対応する全体的な送信共分散(covariance)行列は、近似値としてクロネッカー(Kronecker)分解(decomposition)を用いて2個のコンポーネントに分割することができる。
Figure 0006148325
プリコーダが水平及び垂直コンポーネントに近似することを示す。
Figure 0006148325
ここで、nは、送信のランクである。
LTE Release10において、UEは、PMI及びRIだけでなく、特定ターゲットエラー確率を有するUEにより信頼性よくサポートされるMCSレベルに対応するCQIをフィードバックする。LTE Release10でのフィードバック設計は、単一ユーザーMIMOに対して最適化される。単一ユーザーMIMOを仮定するUEにより決定されるPMI及びCQIは、各々単一ユーザーPMI(SU-PMI)及び単一ユーザーCQI(SU-CQI)と称される。
図6は、本発明の一実施形態により、2次元アレイを有する多重ユーザーMIMOシステムの動作例を示す。図6に示す多重ユーザーMIMOシステムの実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。他の実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなく使われることができる。
多重ユーザーMIMOは、送信器が対応するユーザーのチャンネルの空間分割に基づいて同一の時間/周波数リソースで2つ以上のUEにデータを送信できる送信方式に対応する。より小さい個数の送信アンテナを有する場合、サポートできるユーザーの個数は制限される。LTE Release10でサポートされる送信アンテナの個数が最大8個のアンテナに制限されるため、多重ユーザーMIMOのサポートのための多くの設計は、各UE別に単一ストリームを有する2ユーザーMU-MIMO送信の場合に対して最適化される。
しかしながら、MU-MIMOを使用する場合、各ユーザーに対するスケジューラにより使用されるMCSは、eNBで決定される必要があり得る。各UEに対して信頼性のあるようにサポートできるMCSは、同一スケジューリングされたUEに対応する同一チャンネルPMIに基づく。スケジューリングの柔軟性のために、送信器は、ユーザーを任意の他のUEと対をなすことができる。
UEで2個の受信器アンテナの一般的な構成を仮定する場合、最大ランク2の単一ユーザーMIMO(SU-MIMO)がサポートできる。さらに、MU-MIMOは、性能がSU-MIMOより良い場合、eNBのみによってスケジューリングされる。これは、スケジューリングされたユーザーが良い空間分割を有することを意味する。単一ユーザーCQI(SU-CQI)は、eNBでMCSの決定のためのMU-CQIの近似値である。
しかしながら、より大きい個数の送信アンテナを有するMIMOに対して(例えば、送信アンテナの個数が受信アンテナの個数より大きい場合、又はN>N)、SU-MIMO送信の空間ランクは、受信アンテナの個数により制限される。これによって、MU-MIMOは、上記のような場合によく使用される。したがって、UEでMU-CQIを決定する方法が定義される。干渉除去及び抑制のような受信器の実現-特定アルゴリズムがまた任意のMU-CQI計算で正確に反映される必要があるため、MCSのeNB予測は、正確でないことがある。
次に、本発明の実施形態によるMU-CQIを計算する複数の方法が存在する。MU-CQIを計算する方法は、2個のコンポーネントでランク1の送信及びコードブック構成を仮定して説明される。上記のような一つの構成は、<数式1>に示すように、クロネッカー積(Kronecker product)を使用する水平及び垂直プリコーディングをキャプチャリング(capturing)する個々のコンポーネントに基づいた全体プリコーダの定義を基にする。
Figure 0006148325
後述するMU-CQIの計算方法は、1次元プリコーダコードブック、例えば、水平又は垂直プリコーディングに対応するコードブックに適用可能である。1次元プリコーダコードブックは、<数式1>でプリコーダの特定場合が考慮され、ここで、w又はwは1である。
上記のような場合に、<数式1>は次のように減少する。
=1である場合にV=w、あるいはw=1である場合にV=wである。
特定の実施形態において、3GPP LTE Release8/9/10プリコーダコードブックは、一般的に3GPPでアンテナが水平的に配列されると仮定されるため、1次元水平プリコーダコードブックとして解析できる。それにもかかわらず、UEの観点から、UEは、1次元プリコーダコードブックが水平又は垂直プリコーダコードブックに対応するか否かを認識している必要がない。3GPP LTE Release8/9/10プリコーダコードブックは、高度プリコーディング(elevation precoding)に使用されることがわかる。
多重ユーザー送信のための信号モデルは、2個の送信アンテナ及び2個の受信アンテナを仮定する場合、次のように示される。
Figure 0006148325
ここで、YはUE1で受信される信号であり、HはUE1で2×2MIMOチャンネル行列であり、VはUE1データシンボルsに適用されるプリコーダであり、Gは干渉UE2データシンボルsに適用されるプリコーダであり、nは受信器で観測される加法性白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise:AWGN)である。
より一般的に、多重ユーザー送信のための信号モデルは、次のように表示できる。
=H+H+n
ここで、
Figure 0006148325
は、他のユーザーに
Figure 0006148325
に送信されるデータシンボルに対応するプリコーディングベクトルである。
明確には、MU-CQIの最も正確な推定値は、送信器(eNB)及び受信器(UE)が同一チャンネルPMI Gの仮定で調整される場合に達成できる。しかし、eNBで多重ユーザー方式のサポートする場合、スケジューラは、すべてのUEから受信されたチャンネル状態フィードバックと、各ユーザーのデータ要求事項、及び他のフェアネスメトリクス(fairness metrics)に基づいてMU送信に対するユーザーグルーピングを決定する。UE受信器は、MU送信に使用される同一チャンネルPMIを正確に予測できず、それによってCQI計算の際に同一チャンネルPMIを正確に処理することは実現不可能であり得る。
eNBがMU-CQI計算のために予め上記のようなプリコーダ情報を明確に指示することが可能である。この方法は、いくつかの短所を有する。この方法は、スケジューラがリソースを予約し、予定より早くスケジューリングパラメータを決定しなければならない必要があるため、ダイナミックスケジューリングの柔軟性を減少させる。さらに、ダウンリンクでサポートされるシグナリングオーバーヘッドの量に対して可能な制限により、同一チャンネルPMIは、あまりよく指示できず、あるいは周波数選択的方式で指示できない。
図7は、本発明の一実施形態により、同一チャンネルPMIを決定してMU-CQIを決定する方法の一例を示す。図7に示す方法700の実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。この方法700の他の実施形態は、本発明の範囲から外れることなく使用され得る。
方法700は、ネットワークでMU-CQIをサポートするeNB及びUE側での手順を示す。まず、動作701で、eNBスケジューラは、ユーザーから受信されるチャンネルフィードバックと、セルでユーザーの個数、使用可能なリソース、ユーザーのデータ要求事項又はトラフィックパターンに基づいてMU動作及びプリコーディングを予測する。特に、eNBスケジューラは、共に対をなすUEの個数又は特定のUEと対をなすUEの個数を決定する。一部の実施形態で、eNBスケジューラは、各ユーザーに適用される個別電力、あるいは同等に、UEのプリコーダに関する一つ以上の干渉プリコーダの電力オフセットを決定する。
動作703で、eNBは、共に対をなす一つ以上のUEに関する情報又は特定UEと対をなすUEの個数をシグナリングする。一実施形態において、eNBは、各ユーザーに適用される個別電力、あるいは同等に、UEのプリコーダに関する一つ以上の干渉プリコーダの電力オフセットを決定する。一実施形態で、eNBは、送信PMIに適用される全体ランクと、同一チャンネル干渉のランク、相対的電力、電力オフセット、あるいはUEプリコーダ又は干渉プリコーダに適用される個別電力である情報をシグナリングできる。他の実施形態では、eNBは、また2つ以上の所定の同一チャンネルPMIコードブックからの選択を含む情報をシグナリングできる。eNBは、また送信PMIの一つ以上の水平及び垂直コンポーネントに対応するように類似したランク及び電力スケーリング(scaling)情報をシグナリングできる。
動作705で、UE受信器は、関連したランクと一緒に同一チャンネル干渉がないと仮定し、単一ユーザーPMI(SU-PMI)及びSU-CQIを決定できる。動作707で、UEは、決定された一つ以上のSU-PMIと、eNBからシグナリングされる一部に基づいて同一チャンネルPMIを決定する。シグナリングされたパラメータは、送信PMIに適用される全体ランクと、同一チャンネル干渉のランク、相対的電力、電力オフセット、又はUEプリコーダ又は干渉プリコーダに適用される個別電力、あるいは一つ以上の送信PMIの水平及び垂直コンポーネントに対応するランク及び電力スケーリング情報を含むことができる。
動作709で、UEは、最終の同一チャンネルPMIに基づいてMU-CQIを演算する。
図8は、本発明の一実施形態により、2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の実施形態を示す。図8に示す実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。他の実施形態は、本発明を逸脱しない範囲で使用することができる。
図8に示すように、直交分割は、垂直及び水平サブ空間の両方ともで遂行され、ここで、サブ空間の各々は、複数の水平又は垂直符号語(又はプリコーダ)により特定される。図8の実施形態で、水平及び垂直ドメインの各々で3個の分割が示されている。他の実施形態で、より多くのあるいはより少ない分割がいずれか一つのドメインで使用され得る。分割は、水平符号語{w ,w ,w }及び垂直符号語{w ,w ,w }に基づく。説明の簡潔さのために、単一ユーザーPMI(SU-PMI)に対するコードブックが図8に示す分割により決定されることと同一の実施形態がまず説明される。すなわち、コードブックは、水平PMIに対しては{w ,w ,w }と同一であり、垂直PMIに対しては{w ,w ,w }と同一である。分割を決定するためにより少ない符号語を使用する動機は、同一チャンネルPMIのサイズを制限することにある。
図8で、関心のあるUEは、w 水平分割及びw 垂直分割に示されている。特定水平分割と特定垂直分割の共通集合は、次元(dimension)と称される。したがって、関心のあるUEは、次元(w ,w )に示されている。複数の干渉UEは、他の次元に示されている。特に、図8に示すように、3個の干渉UEは、次元(w ,w )、(w ,w )、及び(w ,w )で表される。2コンポーネントコードブック設計を使用する単一ユーザー送信のための関心のあるUEにより選択されるPMIは、次のように表現することができる。
Figure 0006148325
また、図8に示すように、すべてのユーザーに対応する送信PMIは、次のように表示できる。
Figure 0006148325
ここで、同一チャンネルPMI Gは、干渉UEの分割に基づき、次のように与えられる。
Figure 0006148325
UEは、セルフ-PMI(self-PMI) Fを決定し、それに反して同一チャンネルPMI Gはスケジューラで決定される。
1次元直交分割に対する一実施形態は、1であるすべてのiに対してw 又はw を考慮して容易に構成される。ここで、記載される他の実施形態は、1であるすべてのiに対してw 又はw を考慮して1次元直交分割に容易に拡張することができる。
一実施形態において、全体送信PMIがUEに知られている場合、MU-CQIの決定は簡単であり、全体送信プリコーダUに基づく。すべての送信されるデータシンボルに対する恒等式(unity)及び同一の電力割り当てに対して正規化された(normalized)電力を使用する実施形態において、送信プリコーダは、次のように表現することができる。
Figure 0006148325
ここで、個別ベクトルは、恒等式(例えば、
Figure 0006148325
)に正規化される。より一般的に、プリコーダは、次のように表現される。
Figure 0006148325
ここで、電力オフセット(P,P)は、各々信号及び干渉に対する電力を反映する。実際電力は、{r,r}であり、{r,r}は、各々セルフ-PMI及び同一チャンネルPMIのランクである。標準実施形態において、r+r=1であり、ここで、ユニット電力正規化(unit power normalization)は、eNB送信器電力増幅器で最大電力使用を表す。
次の実施形態において、使用された同一チャンネルPMIを正確に知らなくてもUEで同一チャンネルPMIを決定する方法が提供される。次のような実施形態のうち一部では、電力正規化あるいは割り当ては、明確に説明されない。その代わりに、次のような実施形態のうち一部は、空間ベクトルに焦点を合わせる。しかしながら、類似した正規化が適用することが理解できる。
図9は、本発明の一実施形態により、2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉の他の実施形態を示す。図9に示す実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。
図9による方法において、可能なすべての直交次元は、同一チャンネルPMIを定義するために使用される。すなわち、関心のあるUEの次元に対して直交であるすべての次元(w ,w )は、次のように同一チャンネルPMIを定義するために使用される。
Figure 0006148325
ここで、
Figure 0006148325
である。
Gは8個の固有なベクトル、すなわち関心のある次元(w ,w )に対して直交である8個の次元、各々に対して一つずつを含むことを示す。MU CQIは、同一チャンネルPMIとしてGを仮定して決定される。
図10は、本発明の一実施形態により、2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉のもう一つの実施形態を示す。図10に示す実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。
図10によると、UEは、スケジューラがMU送信に対してUEを選択して2個のUEが水平ドメイン又は垂直ドメインでオーバーラップされないと仮定する。すなわち、MU送信に対して選択されたUEは、図10に示すように、固有な水平分割及び固有な垂直分割を両方とも有する。すなわち、その水平PMI及び垂直PMIは同一でない。この場合、同一チャンネルPMIは、一例として、次のように決定することができる。
Figure 0006148325
ここで、個別コンポーネントのクロネッカー積は、各コンポーネントインデックスが一度だけ使用されると見なされる。これは、UEで同一チャンネルPMIのランク及びMU-CQI演算複雑度を制限するのに役立つ。
例えば、マッピング表は、<表1>に示すように定義され、セルフ-PMI Fから同一チャンネルPMI Gを導出することができる。
Figure 0006148325
図11は、本発明の一実施形態により、2Dアレイを使用するMU-MIMOで同一チャンネル干渉のもう一つの実施形態を示す。図11に示す実施形態は、図示のためのものであるにすぎない。他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。
図11によると、スケジューラは、MU送信のためにUEをグループ化し、それによってUE1(MU-CQI演算を遂行するUE)は、他の干渉UEがUE1自身と水平又は垂直ドメインでオーバーラップされないと仮定できる。この場合、同一チャンネルPMIは、次のように使われることができる。
Figure 0006148325
より一般的に、単一ユーザーPMI(SU-PMI)が
Figure 0006148325
のように決定される場合、同一チャンネルPMIの決定は次のように表現され、同一チャンネルPMI Gの列はPMI Fの直交空間の列のサブセットとして獲得される。
Figure 0006148325
一実施形態において、実際のコードブックは、同一チャンネルPMIコードブック設計と異なることがある。例えば、実際のコードブックは、同一チャンネルPMIコードブックより大きいことができる。特定の実施形態で、SU-PMIに対する実際のコードブックは、16個のエントリーを有する4ビットコードブックである。このコードブックは、次のように示す。
Figure 0006148325
SU-PMI H及びVコンポーネントは、上記のような実施形態で等価あるいはサブサンプリングされたPMIよりはH及びVコンポーネント(m,n)の該当する部分にマッピングされ、
Figure 0006148325
が決定され得る。Fから同一チャンネルPMI Gを獲得するために、同一の方法が適用される。<表2>は、コードブックインデックスから分割(又はサブサンプリングされたPMI)のPMIインデックスを決定することを表す。
Figure 0006148325
同様に、簡単なサブサンプリング規則は、個別インデックスをマッピングするように定義され得る。
マッピング表は、サブサンプリングされたSU-PMI Fから同一チャンネルPMI Gを導出するように定義できる。<表3>は、サブサンプリングされたSU-PMI Fから同一チャンネルPMI G(のすべての列)を導出するマッピング表の一例を示す。
Figure 0006148325
マッピング表又は関係が水平及び垂直PMIの各々に対して定義できる。例えば、<表4>は、水平PMIに対するマッピングを示す。垂直PMIに対するマッピング表は、<表4>に類似している。<表4>は、Fに対するH-PMIからGに対するH-PMIまでのマッピング表を示す。
Figure 0006148325
その後、同一チャンネルPMIは、H-PMI及びV-PMIインデックスから導出できる。
一実施形態において、マッピング表又は関係がSU-PMI VのH-PMI及びV-PMIインデックスをGのH-PMI及びV-PMIインデックスに直接マッピングするために定義できる。<表5>は、SU-PMI VのH-PMI及びV-PMIインデックスをGのH-PMI及びV-PMIインデックスに直接マッチングする一例を示す。
Figure 0006148325
一実施形態では、マッピング表又は関係がSU-PMIのH-PMI(及びV-PMIの各々)を同一チャンネルPMI GのH-PMIインデックス(及びV-PMIインデックスの各々)にマッピングするために定義される。その後、同一チャンネルPMIは、H-PMI及びV-PMIインデックスから導出できる。<表6>は、Vに対するH-PMIからGに対するH-PMIまでのマッピング表の一例を示す。
Figure 0006148325
上記に示すような実施形態の表は、基本的な原則の図示の目的のために提供され、任意の特定最適化設計に必修的に対応するようにしないことに留意すべきである。PMI及びコンポーネントの各々に対する異なるサイズのコードブックは、異なる関連マッピングと共に使用され得る。
上記に説明したような実施形態の各々で、PMIのFとGとの間の電力割り当ては、すべてのストリームにわたって同一に分散されると仮定する。一方、電力割り当ては、すべての干渉ストリームの間に同一であり、望ましいUEプリコーダの電力割り当てとは同一でないと仮定する。上記のような場合、PMIは、次のように表示され得る。
Figure 0006148325
実際の電力割り当ては、{r,r}であり、ここで{r,r}は、サブサンプリングされたPMI Fと同一チャンネルPMI Gのランクである。一般的に、r+r=1であり、ここで、ユニット電力正規化は、eNB送信器の電力増幅器での最大電力使用を表す。
一実施形態において、UEは、ネットワークから一つ以上の構成パラメータに基づいて同一チャンネルPMI Gの個別H-PMI及びV-PMIの別途のランク及び電力オフセットを決定する。最終電力割り当ては、全体送信PMI電力を正規化するために選択される。
ここで説明される方法は、ランク>1を有する送信に拡張され得る。例えば、同一チャンネルPMIは、同一チャンネルPMIコンポーネントを決定するためにUEに対するランク-rプリコーディングに使用されるすべてのr個のプリコーディングベクトルを除いて考慮可能である。また、一般化したマッピング規則は、r個のプリコーディングベクトルを考慮して定義できる。さらに、同一チャンネルPMIマッピングは、上位ランクUEがスケジューリングされる多くのUEと共に同時に送信を受信できるため、ユーザーPMIのランク-rの関数として定義できる。
1次元プリコーディングを仮定する場合、ここで記載される上記方法を使用する同一チャンネルPMIコードブック構成の一実施形態は、以下に示す。プリコーダコードブックは、<表7>に示すように3GPP LTE4×Txコードブック(アンテナポート{0,1,2,3}での送信及びアンテナポート{0,1,2,3}又は{15,16,17,18}に基づいてCSI報告のためのコードブック)として仮定する。3GPP LTE Rel-84Txコードブックを仮定する場合の同一チャンネルPMIコードブック構成の一例が<表8>に示し、ランク-1送信を仮定することがUEにより望ましい。同一チャンネルPMIコードブックは、選択されたプリコーダに対する直交次元を反映し、eNBスケジューリングからわかるところと類似した平均MU-CQIをキャプチャする。
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
Figure 0006148325
Figure 0006148325
100 無線ネットワーク
101 eNB
102 eNB
103 eNB
111 UE
112 UE
113 UE
114 UE
115 UE
116 UE
120 カバレッジ領域
125 カバレッジ領域
130 ネットワーク

Claims (24)

  1. 無線通信システムにおけるユーザー端末(UE)での使用のためのチャンネル品質情報(CQI)を決定する方法であって、
    基地局(eNB)から第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックに関連したシグナリングパラメータを受信するステップと、
    決定された単一ユーザーPMI(SU−PMI)と前記受信された前記第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連したシグナリングパラメータに基づいて第2の同一チャンネルPMIを決定するステップと、
    前記第2の同一チャンネルPMIに基づいて多重ユーザーCQI(MU−CQI)を決定するステップと、
    前記MU−CQIを前記eNBに送信するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、複数の所定の同一チャンネルPMIコードブックから選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、前記第1のサブ空間と直交する空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記UE毎に相互にオーバーラップせず、あるいは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 前記無線通信システムは、全次元多重入力多重出力(FD−MIMO)システムであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 無線通信システムにおけるチャンネル品質情報(CQI)を決定するように構成されるユーザー端末(UE)であって、
    基地局(eNB)から第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックに関連したシグナリングパラメータを受信し、
    決定された単一ユーザーPMI(SU−PMI)と前記受信された前記第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連したシグナリングパラメータに基づいて第2の同一チャンネルPMIを決定し、
    前記第2の同一チャンネルPMIに基づいて多重ユーザーCQI(MU−CQI)を決定し、
    前記MU−CQIを前記eNBに送信するように構成されるプロセッサを含むことを特徴とするUE。
  8. 前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、複数の所定の同一チャンネルPMIコードブックから選択されることを特徴とする請求項7に記載のUE。
  9. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、前記第1のサブ空間と直交する空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項8に記載のUE。
  10. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記UE毎に相互にオーバーラップせず、あるいは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項8に記載のUE。
  11. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項8に記載のUE。
  12. 前記無線通信システムは、全次元多重入力多重出力(FD−MIMO)システムであることを特徴とする請求項7にUE。
  13. 無線通信システムにおけるeNodeBでの使用のためのチャンネル品質情報(CQI)を決定する方法であって、
    第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックをユーザー端末(UE)に送信するステップと、
    前記UEから多重ユーザーCQI(MU−CQI)を受信するステップと、を有し、
    前記MU−CQIは、第2の同一チャンネルPMIと、単一ユーザーPMI(SU−PMI)に基づいた第2の同一チャンネルPMIと前記第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連した送信されるシグナリングパラメータに基づいて決定されることを特徴とする方法。
  14. 前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、複数の所定の同一チャンネルPMIコードブックから選択されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、前記第1のサブ空間と直交する空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記UE毎に相互にオーバーラップせず、あるいは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  17. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  18. 前記無線通信システムは、全次元多重入力多重出力(FD−MIMO)システムであることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  19. 無線通信システムにおけるチャンネル品質情報(CQI)を決定するように構成されるeNodeBであって、
    第1の同一チャンネルプリコーディング行列インジケータ(PMI)コードブックをユーザー端末(UE)に送信し、
    前記UEから多重ユーザーCQI(MU−CQI)を受信するように構成されるプロセッサを含み、
    前記MU−CQIは、第2の同一チャンネルPMIと、単一ユーザーPMI(SU−PMI)に基づいた第2の同一チャンネルPMIと前記第1の同一チャンネルPMIコードブックに関連する送信したシグナリングパラメータに基づいて決定されることを特徴とするeNodeB。
  20. 前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、複数の所定の同一チャンネルPMIコードブックから選択されることを特徴とする請求項19に記載のeNodeB。
  21. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは、前記第1のサブ空間と直交する空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項20に記載のeNodeB。
  22. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記UE毎に相互にオーバーラップせず、あるいは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項20に記載のeNodeB。
  23. 前記UEは、複数のサブ空間のうち第1のサブ空間に関連し、前記第1のサブ空間は、水平方向のサブ空間による第1の分割空間及び垂直方向のサブ空間による第1の分割空間の共通集合を含み、前記第1の同一チャンネルPMIコードブックは前記水平方向のサブ空間又は前記垂直方向のサブ空間で前記第1のサブ空間とオーバーラップされない空間方向のベクトルを含むことを特徴とする請求項20に記載のeNodeB。
  24. 前記無線通信システムは、全次元多重入力多重出力(FD−MIMO)システムであることを特徴とする請求項19に記載のeNodeB。
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