JP6159487B2

JP6159487B2 - 選択的なフィードバック及び補間を伴うトレリス符号化量子化のシステム及び方法

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Publication number: JP6159487B2
Application number: JP2016550919A
Authority: JP
Inventors: ソ，ジョンフン; ジャン，ジィアイン
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-25
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-10-25
Also published as: WO2015062453A2; CN105432048A; EP3017572A4; US20150124894A1; EP3017572B1; EP3017572A2; WO2015062453A3; CN105432048B; JP2016535559A; US9209869B2

Description

本願は、“System and Method for Trellis Coded Quantization with Selective Feedback and Interpolation”と題される２０１３年１１月１日出願の米国特許出願第１４／０７０，２３３号に対する優先権を主張し、その全体が本明細書で再現されるように、参照によりその全体を本明細書に援用する。

本開示は一般にデジタル通信に関し、より詳細には、選択的なフィードバック及び補間を伴うトレリス符号化量子化（ＴＣＱ）のシステム及び方法に関する。

多地点協調（ＣｏＭＰ）、干渉アラインメント（ＩＡ）、ダーティペーパ符号化（ＤＰＣ）、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）等の新しい技術は、無線通信システムの容量増加について、いくつかの鍵となり得る。しかしながら、精確なチャネルナレッジに対する需要を理由に、このような技術によってもたらされる利益の全ては実現されない場合がある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ等の現在の技術基準における現在のチャネルフィードバックスキームでは、特にマルチユーザー（ＭＵ）ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）システムに関して、送信（Ｔｘ）ビーム形成（ＢＦ）設計が制限される。しかしながら、ＭＵ−ＭＩＭＯやＣｏＭＰ様システムの非線形プリコーダ設計方法において設計されるような高度なＢＦスキームを適用するためには、スケジューラにおいて完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）ナレッジが必要となる。

本開示の例示的実施形態は、選択的なフィードバック及び補間を伴うトレリス符号化量子化（ＴＣＱ）のシステム及び方法を提供する。

本開示の例示的実施形態によれば、チャネルフィードバックのための方法が提供される。本方法は、受信点（ＲＰ）が、送信点（ＴＰ）から信号を受信するステップと、ＲＰが、受信された信号からチャネルパラメータを推定するステップと、ＲＰが、トレリス符号化量子化（ＴＣＱ）スキームに従って、推定されたチャネルパラメータをトレリスにマッピングするステップと、を有する。本方法は、ＲＰが、トレリスにビタビアルゴリズム（ＶＡ）を適用して、量子化チャネルパラメータを生成するステップであって、量子化チャネルパラメータは複数のサンプルを含む、ステップと、ＲＰが、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい量子化チャネルパラメータのサンプルと関連する、推定された前記チャネルパラメータのサンプルを識別するステップと、ＲＰが、量子化誤差が所定の閾値よりも大きいサンプルに従って、インジケータを生成するステップと、ＲＰが、量子化チャネルパラメータ及びインジケータをＴＰに送信するステップと、を有する。

本発明の別の例示的実施形態によれば、送信点（ＴＰ）を作動させる方法が提供される。本方法は、ＴＰが、通信チャネルのチャネル情報を受信するステップであって、チャネル情報は、量子化チャネルパラメータと、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい推定チャネルパラメータの識別サンプルのインジケータとを含む、ステップと、ＴＰが、量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成するステップと、を有する。また、本方法は、ＴＰが、識別サンプルの置換サンプルを補間するステップと、ＴＰが、再構成チャネルパラメータ中の識別サンプルを置換サンプルで置換して、通信チャネルの回復チャネルパラメータを生成するステップと、を有する。

本発明の別の例示的実施形態によれば、受信点が提供される。受信点は、受信器と、受信器に動作可能に結合されるプロセッサと、プロセッサに動作可能に結合される送信器とを備える。受信器は、送信点（ＴＰ）から信号を受信する。プロセッサは、受信された信号からチャネルパラメータを推定し、トレリス符号化量子化（ＴＣＱ）スキームに従って、推定されたチャネルパラメータをトレリスにマッピングし、トレリスにビタビアルゴリズム（ＶＡ）を適用して量子化チャネルパラメータを生成し（量子化チャネルパラメータは複数のサンプルを含む）、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい量子化チャネルパラメータのサンプルと関連する、推定された前記チャネルパラメータのサンプルを識別し、量子化誤差が所定の閾値よりも大きいサンプルに従って、インジケータを生成する。送信器は、量子化チャネルパラメータ及びインジケータをＴＰに送信する。

本発明の別の例示的実施形態によれば、送信点が提供される。送信点は、受信器と、受信器に動作可能に結合されるプロセッサとを備える。受信器は、通信チャネルのチャネル情報を受信する。チャネル情報は、量子化チャネルパラメータと、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい推定チャネルパラメータの識別サンプルのインジケータとを含む。プロセッサは、量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成し、識別サンプルの置換サンプルを補間し、再構成チャネルパラメータ中の識別サンプルを置換サンプルで置換して、通信チャネルの回復チャネルパラメータを生成する。

実施形態の１つの利点は、例示的実施形態を用いると、送信点に提供される必要のあるフィードバック情報の量が、完全なチャネル状態情報に要するフィードバック情報の一部であることである。したがって、高度なＢＦスキームに要するチャネルナレッジを保持しながら、通信オーバーヘッドが低減される。

実施形態の更なる利点は、量子化誤差の高いチャネルパラメータのサンプルが置換用にマークされることであり、これは送信点で補間法を用いて行われてよい。高い量子化誤差サンプルを除去すると、チャネルナレッジに存在する総誤差を低減することにより、通信システム全体の性能を改善するのに役立つ。

本開示及びその利点をより完全に理解するために、添付の図面を併用して以下の説明を参照する。
本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的な通信システムを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、チャネル状態情報のフィードバックを強調した例示的な通信システムを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的な量子化誤差の確率分布関数を示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、受信基地局が送信点にチャネルフィードバックを提供するときに受信点で発生する工程の例示的なフローチャートを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的なトレリスのブランチマッピングを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的なトレリス図を示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的なトレリスの負の部分のブランチラベルを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的なトレリスの正の部分のブランチラベルを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、送信点がチャネルフィードバックを受信し該チャネルフィードバックをビーム形成に用いるときに送信点で発生する工程の例示的なフローチャートを示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的な第１の通信機器を示す。本明細書に記載の例示的実施形態に係る、例示的な第２の通信機器を示す。

現在の例示的実施形の運用とその構造を以下に詳述する。しかし、当然のことながら、本開示は、広範な具体的背景で実施することのできる多くの適用可能な発明概念を提供する。論じられる具体的な実施形態は、本開示の具体的構造と本開示を運用する方法の説明に過ぎず、本開示の範囲を限定しない。

本開示の一実施形態は、選択的なフィードバック及び補間を伴うＴＣＱに関する。例えば、受信点は、送信点（ＴＰ）から信号を受信し、受信された信号からチャネルパラメータを推定し、トレリス符号化量子化（ＴＣＱ）スキームに従って、推定されたチャネルパラメータをトレリスにマッピングし、トレリスにビタビアルゴリズム（ＶＡ）を適用して量子化チャネルパラメータを生成し（量子化チャネルパラメータは複数のサンプルを含む）、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい量子化チャネルパラメータのサンプルと関連する、推定されたチャネルパラメータのサンプルを識別し、量子化誤差が所定の閾値よりも大きいサンプルに従ってインジケータを生成し、量子化チャネルパラメータ及びインジケータをＴＰに送信する。別の例として、送信点は、通信チャネルのチャネル情報を受信し（チャネル情報は、量子化チャネルパラメータと、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい推定チャネルパラメータの識別サンプルのインジケータとを含む）、量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成し、識別サンプルの置換サンプルを補間し、再構成チャネルパラメータ中の識別サンプルを置換して、通信チャネルの回復チャネルパラメータを生成する。

本開示は、具体的な背景における例示的実施形態、すなわち、チャネル状態情報を用いて高度なＢＦ技法又は高度な通信技法を促進する通信システムに関して説明される。本開示は、規格に準拠する通信システム（例えば、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）やＩＥＥＥ８０２．１１等の技術規格に準拠する通信システム）に適用されてよく、また、チャネル状態情報を用いて高度なＢＦ技法又は高度な通信技法を促進する、規格に準拠しない通信システムに適用されてよい。

図１は、例示的な通信システム１００を示す。通信システム１００は、ＡＰ１１０やＡＰ１１１等のアクセスポイント（ＡＰ）を含む。図１に示されるように、ＡＰの被覆領域は重複する（ＡＰ１１０に対応する被覆領域１１２と、ＡＰ１１１に対応する被覆領域１１３）。ＡＰは、基地局１２０や基地局１２１等の基地局にサービス提供してよい。高度な通信技法を用いると、デバイスは複数のＡＰと通信することができる。図１に示されるように、基地局１２０はＡＰ１１０とＡＰ１１１の両方と通信してよい。同様に、基地局１２１はＡＰ１１０とＡＰ１１１の両方と通信してよい。ＡＰから基地局への通信はダウンリンク（ＤＬ）通信と称され、基地局からＡＰへの通信はアップリンク（ＵＬ）通信と称される。ＡＰは、バックホールネットワーク１３０に接続されてよい。バックホールネットワーク１３０は、モビリティ、認証、許可等の機能サポートと、データ、情報、マルチメディア等のサービスとを提供してよい。一般に、ＡＰは通常、基地局、ノードＢ、拡張型ノードＢ（ｅＮＢ）、制御装置、通信制御装置等と称される場合もある。同様に、基地局は通常、移動局、モバイル、加入者、ユーザー、端末、ユーザーイクイップメント（ＵＥ）等と称される場合もある。

多くの基地局と通信可能な複数のＡＰを通信システムが採用し得ることが理解されるが、単純化のために、２つのＡＰと複数のＵＥのみを示す。

図２は、チャネル状態情報のフィードバックを強調した例示的な通信システム２００を示す。一般に、チャネル状態情報を取得するために、送信点（例えば、ダウンリンクで基地局２１０に向けて送信を行うＡＰ２０５や、アップリンクでＡＰ２０５に向けて送信を行う基地局２１０）は通信チャネル（又はリンク）を用いて受信点に向けて送信を行い、受信点は該送信を利用して、通信チャネルを測定する。受信点は、チャネル測定を用いてチャネル状態情報を取得し、チャネル状態情報（或いはその関数）を送信点に送信する。チャネル状態情報は、チャネルフィードバック（チャネルＦＢ）と称される場合がある。送信点は、チャネルＦＢを用いて、ＢＦ、ＣｏＭＰ、ＭＵ−ＭＩＭＯ、シングルユーザーＭＩＭＯ等の高度な通信技法を十分活用するようにその送信器を調整してよい。

一般に、高度な通信技法の使用を要する送信点は、送信器ビーム形成（ＴｘＢＦ）のために、ＭＩＭＯチャネル等の通信チャネルを把握する必要がある。これは、非線形プリコードＭＩＭＯ等の高度な通信技法が適用される場合に、送信点で完全なチャネルナレッジを把握する必要があるので、特に当てはまる。しかしながら、コストが問題である。チャネルナレッジが精確であるほど、チャネルフィードバックのサイズが大きくなってしまう。その結果、通信オーバーヘッドが増大し、通信システム効率が低下してしまう。

“Systems and Methods for Trellis Coded Quantization Based Channel Feedback”と題された２０１３年７月２２日出願の共同譲渡の米国特許出願第１３／９４７，７２１号（引用により本明細書に援用される）は、チャネルフィードバックを量子化するためのＴＣＱの利用を開示する。ＴＣＱの利用は、ダーティペーパ符号化（ＤＰＣ）（最も複雑な非線形ＭＩＭＯプリコーディング技法のひとつ）をも含む任意の種類のＭＩＭＯビーム形成技法の適用に適合したままで、現在規定されているＩＥＥＥ８０２．１１ｎの完全なチャネルナレッジフィードバックサイズの約１０％までチャネルフィードバックのサイズを低減するのに役立つ。

例示的実施形態によれば、一部の形式のビーム形成は、他と比べてチャネル推定誤差の影響を受けやすい。したがって、トレリス技法、ブランチラベリング及び推定チャネルの正規化を最適化することが効果的であり得る。更に、通信システムの性能を改善するために、ＴＣＱを用いたチャネルフィードバックの量子化が、選択的なフィードバック及びサンプル補間を含むように更新されてよい。

例示的実施形態によれば、チャネル推定誤差の重要なソースが量子化誤差である。ＴＣＱ技法を用いると、実際にチャネルフィードバックをフィードバックする前に、チャネルフィードバックの量子化誤差を決定することが可能である。したがって、ＴＣＱ適用後のチャネルフィードバックの量子化誤差を決定し、大きい量子化誤差をもつ量子化データを識別することが可能である。送信点では、量子化誤差の大きい量子化データに対応するチャネルナレッジが置換データで置換されてよく、結果として、チャネルナレッジが改善される。

図３は、例示的な量子化誤差の確率分布関数３００を示す。確率分布関数（ＰＤＦ）３００は、ＴＣＱ技法を用いる量子化の後のチャネルパラメータ中に存在する量子化誤差の分布を示し得る。ＰＤＦ３００は平均μ及び標準偏差σをもつ。量子化誤差が閾値（σや−σ）よりも大きい（又は小さい）量子化値は、量子化誤差が大きすぎるとみなされる場合があり、チャネル推定誤差の影響を受けやすいビーム形成形式の性能が不十分になる一因となり得る。このような量子化値は、送信点で補間等の技法を用いることによる置換のために、識別されてよい。

図４は、受信基地局が送信点にチャネルフィードバックを提供するときに受信点で発生する工程４００の例示的なフローチャートを示す。工程４００は、受信点（例えば、ダウンリンク伝送でのＵＥ又は基地局や、アップリンク伝送でのｅＮＢ又はＡＰ）が送信点（例えば、ダウンリンク伝送でのｅＮＢ又はＡＰや、アップリンク伝送でのＵＥ又は基地局）にチャネルフィードバックを提供するときに、受信点で発生する工程を表してよい。

工程４００は、受信点が送信点によって送信された信号を受信することから開始してよい（ブロック４０５）。信号は、受信点に既知であり、送信点によって送信され、受信点のチャネル測定を補助する参照信号であってよい。代替では、信号は、受信点が継時的に受信できる、送信点からの規則伝送であってよい。受信点は、信号を実部（Ｉ）と虚部（Ｑ）に分けてよい（ブロック４０７）。

受信点は、チャネルを推定してよい（ブロック４０９）。受信点は、送信点によって送信された信号を用いて、チャネルを測定してよい。送信点によって送信される信号は受信チャネルにとって既知である（例えば、受信点には、信号の送信電力レベル及び属性が既知である）ので、受信点は、信号とチャネルの測定とを用いてチャネルを推定可能であってよく、よって、推定チャネルパラメータが生成される。留意すべきこととして、２組の推定チャネルパラメータが存在してよく、１組は実部用、１組は虚部用である。

受信点は、推定されたチャネルパラメータを正規化してよい（ブロック４１１）。推定チャネルパラメータの正規化は、受信点でＭＩＳＯ（multiple-input single-output）に基づく受信を用いて実行されてよい。すなわち、全ての送信アンテナ（ＴＸ）の各受信アンテナ（ＲＸ）の推定チャネルパス

は、チャネルベクトル

のノルムを用いて正規化されてよい。よって、正規化されたチャネルパラメータは、

と表すことができる。

正規化されたチャネルパラメータは、ＴＣＱ技法を利用してトレリスにマッピングされてよい（ブロック４１３）。説明上の例として、トレリスは、Ｓ_ｉ＝（Ｓ_ｉ−１／４）＋６４＊ｕ_ｉと表すことのできる前方状態遷移関数を用いて説明されてよい。インデックスｉはトレリスステージインデックスを表す。よって、Ｓ_ｉはｉ番目のステージのノード（状態）を表す。更に、ｕ_ｉは入力ビットを表し、発散されるノード（状態）ごとの４個のブランチパスの入力に２個のビットが割り当てられる。よって、ｕ_ｉは一般に０〜３の整数である。各トレリスステージは、各サブキャリアと、各実部又は虚部と、単一のＴＸと単一のＲＸとの間の各チャネル（リンク）のチャネルパラメータに対応する。加えて、後方状態遷移はＳ_ｉ−１＝（Ｓ_ｉ＊４）％６４＋ｕ_ｂと表すことができる。ｕ_ｂは、後方トレリス遷移の残存ブランチ情報である。

図５は、例示的なトレリスのブランチマッピングを示す。図６は例示的なトレリス図を示す。ノードの４個の進入ブランチは互いに競合し、４個の進入ブランチのうち１個のブランチが残存する。ブランチラベルは、全ての状態において量子化レベルをできるだけまばらに分散させるような方式で選択されてよい。すなわち、ノードからの４個のブランチは、４個のブランチ間の距離が最大化されるように選択されるべきである。

例示的なトレリスは２５６個のブランチをもつ。２５６ブランチトレリスに着目して議論しているが、他のトレリスサイズ及び設計を用いて例示的実施形態を実施することもできる。２５６個のスカラ量子化点が存在し、それらは、
Ｑ（Ｓ_ｉ，Ｂ_ｉ）＝±（２ｎ−１）／２５６，ｎ＝１，２，…，１２８
と表すことができる。Ｓ_ｉとＢ_ｉは、それぞれ、ｉ番目のトレリスステージの状態とブランチインデックスを表す。加えて、ブランチは、

とラベリングされてよい。Ｎ_ＴＸはＴＸアンテナの数であり、Ｑは、既に各状態及び各ブランチにマッピングされた２５６個のスカラ量子化点である。したがって、ブランチへのＱマッピングに従って、表現式

は、各状態及び各ブランチの最終ブランチラベルになる。図７ａと図７ｂはそれぞれ、トレリスの負の部分と正の部分の例示的なブランチラベルを示す。

例示的実施形態によれば、トレリスノードからの４個のブランチ間の距離を最大化するように、トレリスの量子化レベル及びブランチマッピングが選択されてよい。一般に、４個のブランチ間の距離を等しくすることにより、トレリスの全てのブランチの距離が最大化される。結果として、全ての状態において量子化レベルができるだけまばらに分散される。説明上の例として、正弦関数（ｓｉｎ（））の適用及びノード０（状態０）とノード１（状態１）からの４個のブランチへのマッピングの前の、均等に分散された角度量子化は、それぞれ、

と

である。４個のブランチ間の距離は等しく、最大化される。

再び図４を参照する。受信点は、正規化されたチャネルパラメータを量子化して、量子化チャネルパラメータ（トレリスの出力）を生成してよい（ブロック４１５）。例示的実施形態によれば、チャネルパラメータの量子化は、ＴＣＱ技法に対応するビタビアルゴリズム（ＶＡ）を用いて実現されてよい。使用されるＶＡは、ＴＣＱ技法で使用するときに選択されるトレリスに特有であってよい。説明上の例として、サイズ（例えば状態数やブランチ数）、量子化レベル、ブランチマッピング等により、使用されるＶＡが決定されてよい。

受信点は、チャネルパラメータを回復して、回復チャネルパラメータを生成してよい（ブロック４１７）。受信点は、量子化チャネルパラメータからチャネルパラメータを回復してよい。つまり、受信点は、ブロック４１５の量子化プロセスを逆行して、チャネルパラメータを回復してよい。留意すべきこととして、量子化プロセスは量子化ノイズを導入し得るので（図３と関連する記載を参照）、量子化チャネルパラメータから回復されたチャネルパラメータ（回復チャネルパラメータと称する）は、量子化前のチャネルパラメータ（すなわち、推定されたチャネルパラメータ）とは等しくない可能性が高い。受信点は、畳み込みエンコーダを用いて、量子化チャネルパラメータからチャネルパラメータを回復してよい。用いられる畳み込みエンコーダは、送信点が受信点から受信したチャネルフィードバックからチャネルパラメータを回復する際に用いる畳み込みエンコーダと同じであってよい。

受信点は、推定されたチャネルパラメータの量子化誤差を決定してよい（ブロック４１９）。受信点は、推定されたチャネルパラメータを回復チャネルパラメータと比較して、推定されたチャネルパラメータの量子化誤差を決定してよい。推定されたチャネルパラメータの各サンプルの量子化誤差が存在してよい。

受信点は、量子化チャネルパラメータの量子化誤差が閾値を超える推定されたチャネルパラメータのサンプルを選択してよい（ブロック４２１）。上述のように、推定されたチャネルパラメータ各サンプルは、各自の量子化誤差を有してよい。一般に、量子化誤差は図３に示されるようなガウス分布に従うものである。通常、大半のサンプルの量子化誤差は、平均μに比較的近い。しかしながら、一部のサンプルの量子化誤差は閾値（例えばσ）を超える。このようなサンプルは、量子化誤差が閾値（σ）を超えるサンプルとして決定されてよい。閾値は数値法を用いて決定されてよく、例えば、量子化誤差と補間誤差との良好なトレードオフを表す。

量子化誤差が閾値を超えるサンプルを単純に選択することが可能であるが、別の技法では、量子化誤差が他のサンプルの特定のパーセンタイルを超えるサンプルを選択することを含んでよい。説明上の例として、量子化誤差が他のサンプルの量子化誤差のＸパーセンタイルを超えるサンプルが選択される。Ｘは閾値であり、２５、５０、６０、７０、７５等の数値であってよい。一般に、Ｘは数値法を用いて決定される数値であってよく、例えば、量子化誤差と補間誤差との良好なトレードオフを表す。

説明上の例として、受信点は、推定されたチャネルパラメータが関連する量子化チャネルパラメータの量子化誤差に従って、推定されたチャネルパラメータのサンプルをソートしてよい。受信点は、量子化チャネルパラメータの量子化誤差が閾値Ｘを超える推定されたチャネルパラメータのサンプルを識別してよい。Ｘは、上述のような量子化誤差パーセンタイルを表す数値である。

ブロック４１７，４１９，４２１は、まとめて、量子化チャネルパラメータの量子化誤差が閾値を超える推定されたチャネルパラメータのサンプルを識別するステップと称されてよい（ブロック４３０）。

受信点は、チャネルフィードバック、例えばＢＦＦＢを生成してよい（ブロック４２３）。チャネルフィードバックは量子化チャネルパラメータを含んでよい。加えて、受信点は量子化誤差が閾値を超える推定チャネルパラメータのサンプルを識別しているので、受信点は、推定チャネルパラメータの識別されたサンプルについての情報を送信点に提供してよい。量子化誤差が閾値を超えるサンプルとして識別されたか或いは識別されなかったということを理由に、各サンプルに対して単一のビットインジケータが使用されてよい。例えば、量子化誤差が閾値を超えるサンプルとしてサンプルが識別された場合、サンプルに関連するインジケータは第１の値（例えば１又は真値）に設定される。同様に、量子化誤差が閾値を超えるサンプルとしてサンプルが識別されていない場合、インジケータは第２の値（例えば０又は偽値）に設定されてよい。サンプルが複数ある可能性があるので、インジケータは複数あってよい（例えば、サンプルあたり１個のインジケータ）。したがって、チャネルフィードバックは、量子化チャネルパラメータと、複数のインジケータとを含んでよい。チャネルフィードバックは初期状態情報を含んでもよく、初期状態情報は、トレリスの初期状態を示すのに用いられる。初期状態情報のサイズは、トレリス内の状態の数によって決まる（例えば、６４個の状態を表すには６ビットが必要であり、或いは、２５６個の状態を表すには８ビットが必要である）。ブロック４１５，４１７，４１９，４２１，４２３は、まとめてＢＦＦＢの生成と称することができる。受信点は、チャネルフィードバックを送信してよい（ブロック４２５）。

留意すべきこととして、順番に、推定されたチャネルパラメータの量子化がＶＡを用いて実行されてよく、チャネルパラメータの回復が畳み込み符号化を用いて実行されてよい。ＶＡは量子化チャネルパラメータを提供し、畳み込みエンコーダは回復チャネルパラメータを提供する。ＶＡと畳み込みエンコーダの両方は、利用されるＴＣＱ技法と、ＴＣＱ技法で使用するときに選択されるトレリスとに対応してよい。

図８は、送信点がチャネルフィードバックを受信し該チャネルフィードバックをビーム形成に用いるときに送信点で発生する工程８００のフローチャートを示す。工程８００は、送信点（例えば、ダウンリンク伝送でのｅＮＢ又はＡＰ、或いは、アップリンク伝送でのＵＥ又は基地局）がチャネルフィードバックを受信し該チャネルフィードバックをビーム形成に用いるときに、送信点で発生する工程を示してよい。

工程８００は、送信点が信号を送信することから開始してよい（ブロック８０５）。信号は、受信点に既知であり、受信点が送信点と受信点との間のチャネルの測定を行うときに補助する参照信号であってよい。代替では、信号は、送信点から受信点への規則伝送であってよい。

送信点は、受信点からチャネルフィードバックを受信してよい（ブロック８０７）。チャネルフィードバックは、送信点と受信点との間のチャネルの量子化チャネルパラメータを含んでよい。ＭＩＭＯを利用する場合、送信点の各送信アンテナと受信点の各受信アンテナとの間の各リンクには量子化チャネルパラメータがあってよい。また、チャネルフィードバックは複数のインジケータを含んでもよく、各インジケータはチャネルパラメータのサンプルと関連する。インジケータは、受信点がチャネルパラメータの関連サンプルを、量子化誤差が閾値を超える対応する量子化サンプルとして識別したか否かを示す。また、チャネルフィードバックは初期状態情報を含んでもよく、初期状態情報はトレリスの初期状態を示すのに用いられる。

送信点は、量子化チャネルパラメータからチャネルパラメータを回復してよい（ブロック８０９）。送信点は、畳み込みエンコーダを用いてチャネルパラメータを回復してよい（回復チャネルパラメータと称する）。例示的実施形態によれば、送信点によって用いられる畳み込みエンコーダは、受信点によって用いられる畳み込みエンコーダと同じ設計を用いる。

送信点は、補間法を用いて、量子化誤差が閾値を超えると識別された回復チャネルパラメータのサンプルの置換を構築してよい（ブロック８１１）。送信点は、置換の構築にどのような補間法を用いてもよい。置換サンプルを伴う回復チャネルパラメータを用いて、送信点の受信点への送信用の送信器が調整されてよい（ブロック８１３）。

表１は、様々なＭＩＭＯ構成について、例示的実施形態（選択的ＦＢを伴うＴＣＱに基づくＦＢ）と２つの標準化チャネルフィードバック技法との、例示的なチャネルフィードバックのビットサイズを示す。表１に示されるように、選択的ＦＢを伴うＴＣＱに基づくＦＢは、明らかに小さいチャネルフィードバックサイズで、完全なチャネル状態情報フィードバックを提供する。説明上の例として、２０ＭＨｚの現在のＷｉＦｉＯＦＤＭシンボルについて、各シンボルには６４個のサブキャリアがある。状態当たり４ブランチのトレリスの出力ビット数は２ビットであり、サンプルが量子化誤差の高いインジケータをもつか否かとして１ビットが追加される。ビット数にＭＩＭＯサイズを乗じた後に、２を乗じる（それぞれ実部と虚部に対して）。最終ＦＢサイズに対して、１回初期状態インジケーション（或いは初期状態情報）が追加される。６４個の状態トレリスには６ビット必要である。よって、例えば表１の３Ｘ３ＭＩＭＯサイズについて、以下の結果が得られる。すなわち、合計のＴＣＱに基づくＢＦＦＢビット＝（２＋１；ＴＣＱの出力＋脱落部分に対する１ビットインジケーション）＊６４＊（２；実部と虚部の区分）＊３＊３＋（６；初期状態の指示）→３＊６４＊２＊３＊３＋６＝３４６２ビットである。フィードバックオーバーヘッドは、依然として１／５だけ減少している。

図９は、例示的な第１の通信機器９００を示す。通信機器９００は受信デバイスの実現であってよく、例えばダウンリンクの基地局、ユーザーイクイップメント、端末、加入者、移動局等や、アップリンクのＡＰ、基地局、ノードＢ、進化型ノードＢ（ｅＮＢ）、制御装置、通信制御装置等であってよい。通信機器９００は、本明細書で論じられる各種実施形態の実現に用いられてよい。図９に示されるように、送信器９０５は、パケットやチャネルフィードバック等を送信するように構成される。また、通信機器９００は、パケットや信号等を受信するように構成される受信器９１０を備える。

チャネル推定ユニット９２０は、参照信号等の受信信号を用いて行われるチャネル測定に従って、チャネル推定を生成するように構成される。マッピングユニット９２２は、ＴＣＱスキームを用いてチャネルパラメータをトレリスにマッピングするように構成される。量子化ユニット９２４は、ＶＡを用いてチャネルパラメータを量子化するように構成される。サンプル識別ユニット９２６は、量子化誤差が閾値を超える量子化チャネルパラメータに関連するチャネルパラメータのサンプルを識別するように構成される。サンプル識別ユニット９２６は、量子化チャネルパラメータからチャネルパラメータを再構成し、且つ、２つを比較して量子化誤差を決定するように構成される。フィードバック生成ユニット９２８は、量子化チャネルパラメータ及び複数のインジケータを含むチャネルフィードバックを生成するように構成される。各インジケータは、関連するサンプルチャネルパラメータが、量子化誤差が閾値を超える量子化チャネルパラメータと関連するか否かを示す。メモリ９３０は、信号、トレリス、ＶＡ、畳み込みエンコーダ、チャネルパラメータ、再構成チャネルパラメータ、量子化誤差、複数のインジケータ、チャネルフィードバック等を格納するように構成される。

通信機器９００の要素は、具体的なハードウェア論理ブロックとして実現されてよい。代替では、通信機器９００の要素は、プロセッサ、制御装置、特定用途向け集積回路等で実行されるソフトウェアとして実現されてよい。更に別の代替では、通信機器９００の要素は、ソフトウェア及び／又はハードウェアの組合わせとして実現されてよい。

例として、受信器９１０及び送信器９０５は具体的なハードウェアブロックとして実現されてよい。一方、チャネル推定ユニット９２０、マッピングユニット９２２、量子化ユニット９２４、サンプル識別ユニット９２６及びフィードバック生成ユニット９２８は、マイクロプロセッサ（例えばプロセッサ９１５）やカスタム回路、フィールドプログラマブル論理アレイのカスタムコンパイル論理アレイで実行されるソフトウェアモジュールであってよい。チャネル推定ユニット９２０、マッピングユニット９２２、量子化ユニット９２４、サンプル識別ユニット９２６及びフィードバック生成ユニット９２８は、メモリ９３０に格納されるモジュールであってよい。

図１０は、例示的な第２の通信機器１０００を示す。通信機器１０００は送信デバイスの実現であってよく、アップリンクの基地局、ユーザーイクイップメント、端末、加入者、移動局等や、ダウンリンクのＡＰ、基地局、ノードＢ、進化型ノードＢ（ｅＮＢ）、制御装置、通信制御装置等であってよい。通信機器１０００は、本明細書で論じられる各種実施形態の実現に用いられてよい。図１０に示されるように、送信器１００５は、パケットや信号を送信するように構成される。また、通信機器１０００は、パケットやチャネルフィードバック等を受信するように構成される受信器１０１０を備える。

パラメータ回復ユニット１０２０は、チャネルフィードバックで受信された量子化チャネルパラメータからチャネルパラメータを回復するように構成される。パラメータ回復ユニット１０２０は、畳み込みエンコーダを用いてチャネルパラメータを回復する。また、パラメータ回復ユニット１０２０は複数のインジケータを用いて、チャネルパラメータのどのサンプルが、量子化誤差が閾値を超える量子化チャネルパラメータと関連するのかを決定する。補間ユニット１０２２は、補間アルゴリズムを用いて、量子化誤差が閾値を超える量子化チャネルパラメータと関連するチャネルパラメータの各指示サンプルのチャネルパラメータの置換サンプルを補間するように構成される。パラメータ回復ユニット１０２０は、補間サンプルを用いて指示サンプルを置換する。情報処理ユニット１０２４は回復チャネルパラメータを用いて、受信点に送信を行うように送信器１００５を調整する。メモリ１０３０は、信号、畳み込みエンコーダ、回復チャネルパラメータ、複数のインジケータ、チャネルフィードバック等を格納するように構成される。

通信機器１０００の要素は、具体的なハードウェア論理ブロックとして実現されてよい。代替では、通信機器１０００の要素は、プロセッサ、制御装置、特定用途向け集積回路等で実行されるソフトウェアとして実現されてよい。更に別の代替では、通信機器１０００の要素は、ソフトウェア及び／又はハードウェアの組合わせとして実現されてよい。

例として、受信器１０１０及び送信器１００５は具体的なハードウェアブロックとして実現されてよい。一方、パラメータ回復ユニット１０２０、補間ユニット１０２２及び情報処理ユニット１０２４は、マイクロプロセッサ（例えばプロセッサ９１５）やカスタム回路、フィールドプログラマブル論理アレイのカスタムコンパイル論理アレイで実行されるソフトウェアモジュールであってよい。パラメータ回復ユニット１０２０、補間ユニット１０２２及び情報処理ユニット１０２４は、メモリ１０３０に格納されるモジュールであってよい。

本開示とその利点を詳細に説明したが、ここで、添付の特許請求の範囲に定められるような本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換及び代替がなされ得ることを理解されたい。

Claims

チャネルフィードバックを提供する方法であって、
受信点（ＲＰ）が、送信点（ＴＰ）から信号を受信するステップと、
前記ＲＰが、受信された前記信号からチャネルパラメータを推定するステップと、
前記ＲＰが、トレリス符号化量子化（ＴＣＱ）スキームに従って、推定された前記チャネルパラメータをトレリスにマッピングするステップと、
前記ＲＰが、前記トレリスにビタビアルゴリズム（ＶＡ）を適用して、量子化チャネルパラメータを生成するステップであって、前記量子化チャネルパラメータは複数のサンプルを含む、ステップと、
前記ＲＰが、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい量子化チャネルパラメータのサンプルと関連する、推定された前記チャネルパラメータのサンプルを識別するステップと、
前記ＲＰが、前記量子化誤差が前記所定の閾値よりも大きい前記サンプルに従って、インジケータを生成するステップと、
前記ＲＰが、前記量子化チャネルパラメータ及び前記インジケータを前記ＴＰに送信するステップと、
を有する方法。
前記量子化チャネルパラメータの前記サンプルを識別する前記ステップは、
前記量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成するステップと、
前記再構成チャネルパラメータに従って、前記推定されたチャネルパラメータの各サンプルの量子化誤差を決定するステップと、
前記所定の閾値を超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルを選択するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記サンプルを選択する前記ステップは、指定のパーセンタイルを超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルを選択するステップを含む、
請求項２に記載の方法。
前記指定のパーセンタイルを超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルを選択する前記ステップは、
前記量子化誤差に従って、前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルをソートすることにより、ソートサンプルを生成するステップと、
前記指定のパーセンタイルを超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルとして、前記指定のパーセンタイルの前記ソートサンプルを識別するステップと、
を含む、請求項３に記載の方法。
前記再構成チャネルパラメータを生成するステップは、前記量子化チャネルパラメータに畳み込みエンコーダを適用するステップを含む、
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。
前記量子化誤差を決定するステップは、前記再構成チャネルパラメータから前記推定されたチャネルパラメータを差し引くステップを含む、
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の方法。
前記推定されたチャネルパラメータを正規化するステップ、
を更に有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
前記トレリスは、

とラベリングされるブランチを含み、Ｎ_ＴＸは前記ＴＰでの送信アンテナの数であり、Ｑは前記トレリスの各状態及び前記トレリスの各ブランチにマッピングされるスカラ量子化点の数である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
初期状態情報を送信するステップ、
を更に有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
関連サンプルの量子化誤差が前記所定の閾値を超える場合、前記インジケータの各々は第１の値に設定され、前記関連サンプルの量子化誤差が前記所定の閾値を超えない場合、前記インジケータの各々は第２の値に設定される、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
送信点（ＴＰ）を作動させる方法であって、
前記ＴＰが、通信チャネルのチャネル情報を受信するステップであって、前記チャネル情報は、量子化チャネルパラメータと、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい推定チャネルパラメータの識別サンプルのインジケータとを含む、ステップと、
前記ＴＰが、前記量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成するステップと、
前記ＴＰが、前記識別サンプルの置換サンプルを補間するステップと、
前記ＴＰが、前記再構成チャネルパラメータ中の前記識別サンプルを前記置換サンプルで置換して、前記通信チャネルの回復チャネルパラメータを生成するステップと、
を有する方法。
前記回復チャネルパラメータに従って、前記ＴＰの送信器を調整するステップ、
を更に有する、請求項１１に記載の方法。
前記チャネル情報は更に初期状態情報を含む、
請求項１１又は１２に記載の方法。
前記再構成チャネルパラメータを生成する前記ステップは、前記量子化チャネルパラメータに畳み込みエンコーダを適用するステップを含む、
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
送信点（ＴＰ）から信号を受信するように構成される受信器と、
前記受信器に動作可能に結合されるプロセッサであって、受信された前記信号からチャネルパラメータを推定するように構成され、トレリス符号化量子化（ＴＣＱ）スキームに従って、前記推定されたチャネルパラメータをトレリスにマッピングするように構成され、前記トレリスにビタビアルゴリズム（ＶＡ）を適用して量子化チャネルパラメータを生成するように構成され、前記量子化チャネルパラメータは複数のサンプルを含み、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい量子化チャネルパラメータのサンプルと関連する推定された前記チャネルパラメータのサンプルを識別するように構成され、前記量子化誤差が前記所定の閾値よりも大きい前記サンプルに従ってインジケータを生成するように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に結合される送信器であって、前記量子化チャネルパラメータ及び前記インジケータを前記ＴＰに送信するように構成される送信器と、
を備える受信点。
前記プロセッサは、前記量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成し、前記再構成チャネルパラメータに従って、前記推定されたチャネルパラメータの各サンプルの量子化誤差を決定し、前記所定の閾値を超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルを選択するように構成される、
請求項１５に記載の受信点。
前記所定の閾値は指定のパーセンタイルであり、
前記プロセッサは、前記量子化誤差に従って、前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルをソートし、前記指定のパーセンタイルを超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルとして、前記指定のパーセンタイルの前記ソートされたサンプルを識別するように構成される、
請求項１６に記載の受信点。
前記プロセッサは、指定のパーセンタイルを超える量子化誤差をもつ前記推定されたチャネルパラメータの前記サンプルを選択するように構成される、
請求項１６又は１７に記載の受信点。
前記プロセッサは、前記推定されたチャネルパラメータを正規化ように構成される、
請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の受信点。
前記送信器は、初期状態情報を送信するように構成される、
請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の受信点。
通信チャネルのチャネル情報を受信するように構成される受信器であって、前記チャネル情報は、量子化チャネルパラメータと、量子化誤差が所定の閾値よりも大きい推定チャネルパラメータの識別サンプルのインジケータとを含む、受信器と、
前記受信器に動作可能に結合されるプロセッサであって、前記量子化チャネルパラメータから再構成チャネルパラメータを生成するように構成され、前記識別サンプルの置換サンプルを補間するように構成され、前記再構成チャネルパラメータ中の前記識別サンプルを前記置換サンプルで置換して、前記通信チャネルの回復チャネルパラメータを生成するように構成される、プロセッサと、
を備える送信点。
前記プロセッサは、前記回復チャネルパラメータに従って、前記送信点の送信器を調整するように構成される、
請求項２１に記載の送信点。
前記プロセッサは、前記量子化チャネルパラメータに畳み込みエンコーダを適用するように構成される、
請求項２１又は２２に記載の送信点。