JP6288314B2 - Pmiを計算する方法及び無線通信システム - Google Patents

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本発明は、エボルブドノードB(evolved Node B)が複数の送信アンテナの集合を複数のサブセットに分割し、UEは複数の送信アンテナサブセットに対する複数のPMIを報告する(フィードバックする)通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(precoder matrix indicator(PMI))の計算に関する。
無線通信システムは、基地局(エボルブドノードB(evolved Node B(eNB))として知られている)が、eNBの範囲内に存在するモバイルデバイス(ユーザ装置(user equipment(UE))として知られている)と通信するとして広く知られている。各eNBは、利用可能な帯域幅、つまり、周波数及び時間リソースを、それぞれのUEに割り当てるように分ける。より多くのユーザ(より多くのUE)、より多くのデータ集約型サービス、及び/又は、より高いデータ伝送速度に対応するため、継続的にシステムの容量を増加させ、リソース利用の効率を改善させることが必要である。
OFDM(直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing))は、無線通信システムにおいて、データを送信するために用いられる1つの技術である。OFDMベースの通信方式は、多数のサブキャリア間で送信されるようにデータシンボルを分割する。そのため、「周波数分割多重」という用語が用いられる。データは、位相、振幅、又は位相及び振幅の両方を調整することにより、サブキャリア上で変調される。OFDMという名前の「直交(orthogonal)」という部分は、周波数領域におけるサブキャリアの間隔が、数学的な意味で他のサブキャリアと直交するように選択されることを意味する。言い替えると、それらは、隣接するサブキャリアのサイドバンドが重複してもよいが、サブキャリアが受信される際に、サブキャリア間の干渉(inter-subcarrier interference)が十分に最小化されるように、周波数領域に配置される。
個々のサブキャリア又はサブキャリアの集合が、異なるユーザ(異なるUE)に割り当てられる場合、OFDMA(直交周波数分割多重アクセス(Orthogonal Frequency Division Multiple Access))と呼ばれるマルチアクセスシステムになる。OFDMと言う用語は、しばしば、OFDMAを含むことを意図する。したがって、2つの用語は、本説明の目的に対しては置き換え可能であると考えても良い。セル内の各UEに異なる周波数/時間リソースを割り当てることによって、OFDMAは所定のセル内のUE間の干渉を避けることが出来る。
基本的なOFDM方式の更なる変更は、「マルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output)」を表すMIMOと呼ばれる。この方式は、送信機と受信機との間で達成可能なデータ容量を高めるために、送信機、及び/又は、受信機(通常は両方)において、複数のアンテナを採用する。一般的に、これは、eNBと、当該eNBと通信するユーザ装置(UE)との間のデータ容量を高めるために使用される。
一例として、2×2「シングルユーザ(single-user)MIMO」(SU−MIMO)構成は、送信機で2つのアンテナを含み、送信機と通信する単一の受信機で2つのアンテナを含む。同様に、4×4のSU−MIMO構成は、送信機で4つのアンテナを含み、送信機と通信する単一の受信機で4つのアンテナを含む。送信機及び受信機が同じアンテナ数を採用する必要は無い。一般的に、無線通信システムにおけるeNBは、電力、費用、サイズ制限の違いから、UEと比較すると、より多くのアンテナを備えているであろう。また、いわゆる「マルチユーザMIMO(multi-user MIMO(MU−MIMO))」が、しばしば採用されることに留意すべきである。マルチユーザMIMOは、同時に複数のUEとMIMO通信を実施することが可能な単一のeNBを含む。このことは、以下でさらに説明される。
「チャネル」という用語は、一般的に、送信機と受信機との間の無線リンクの周波数(または等価的時間遅延)応答(frequency response)を指すために用いられる。MIMOチャネル(以下、単に「チャネル」)は、すべてのサブキャリアを含み(上記のサブキャリアについての説明を参照)、送信の全体の帯域幅をカバーする。MIMOチャネルは、多くの個々の無線リンクを含む。個々の無線リンクは、それぞれが、個々にシングルインプットシングルアウトプット(single-input single-output(SISO))チャネルと呼ばれる。個々の無線リンクの数は、NRX×NTXであり、ここで、NTXは送信機におけるアンテナ数であり、NRXは受信機におけるアンテナ数である。例えば、3×2SU−MIMO配列は、6つのリンクを含む。そのため、3×2SU−MIMO配列は、6SISOチャネルを有する。
図1に概略的に表される簡略化2×3SU−MIMOシステムを考えると、受信機RのアンテナR0は、送信機Tの送信機アンテナT0、T1及びT2の各々から送信された信号を受信する(receives transmissions)とも見ることが出来る。同様に、受信機アンテナR1は、送信機アンテナT0、T1及びT2から送信された信号を受信する(receives transmissions)。したがって、受信機で受信される信号は、送信機アンテナから送信された信号の組み合わせ(すなわち、6SISOチャネルの組み合わせ)を含む(又は、により構成される)。一般に、SISOチャネルは、1又は複数のデータストリーム(data stream)を受信機に送信するために様々な方法により組み合わせることが出来る。
Figure 0006288314
Figure 0006288314
ここで、(上述された)図1及び図2の両方は、「シングルユーザ(single user)」MIMO(SU−MIMO)システムに関連があることに注意すべきである。しかし、前述されているように、いわゆる「マルチユーザ(multi-user)」MIMO(MU−MIMO)が、しばしば採用される。マルチユーザMIMOは、複数のアンテナを有し、同時に複数のUE(UEの各々が複数のアンテナを有しても良い)とMIMO通信を行うことが可能な単一のeNBを含む。MU−MIMOシステムの概略図は、図3に示される。
具体的には、図3は、一般的なMU−MIMOシステムを示しており、eNBは複数の送信アンテナから同一の時間―周波数(time-frequency)で、異なるUEにデータを送信する。UE間の干渉を最小化させるために、eNBは、プリコーディング(precoding)を行って、送信ビームを生成する。
例えば、ウィキペディア(Wikipedia)によれば、「プリコーディング」は「ビームフォーミング(beamforming)」の一般化であり、マルチアンテナ無線通信におけるマルチストリーム送信をサポートするために使用される。従来のシングルストリームビームフォーミング(single-stream beamforming)では、同一の信号が、信号電力(signal power)が受信機で最大化されるように、適切な重み(位相及び利得)により送信アンテナの各々から発せられる。しかし、受信機が複数のアンテナを有する場合、シングルストリームビームフォーミングは、受信機アンテナの全てにおいて、同時に信号レベルを最大にすることが出来ない。複数の受信アンテナシステムにおいて、スループットを最大化するために、マルチストリーム送信(multi-stream transmission)は、一般的に必要とされる。
上述したように、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)において、複数アンテナ送信機は、複数の受信機(受信機のそれぞれが1又は複数のアンテナを有している)と同時に通信する。実装の観点から、MU−MIMOシステムに対するプリコーディングアルゴリズムは、線形及び非線形プリコーディングタイプに分類される。容量達成アルゴリズム(capacity achieving algorithm)は、一般的に非線形であるが、線形プリコーディング手法は、依然として、とても低い複雑さで妥当な性能を得ることが出来る。線形プリコーディング手法は、例えば、最大比送信(maximum ratio transmission(MRT))、ゼロフォーシング(zero-forcing(ZF))プリコーディング、及び送信ウィナー(transmit Wiener)プリコーディングを含む。
ポイントツーポイント(point-to-point)SU−MIMOにおいて、性能が最大化するのは明らかである一方で、マルチユーザシステムは、一般的に同時に全てのユーザに対して性能を最大化することは出来ない。したがって、マルチユーザシステムは、多目的の最適化問題(multi-objective optimization problem)を含むと言え、各目的はユーザの1人の容量を最大化することに対応する。この問題に対処する1つの共通の方法は、システム利用関数(system utility function)を選択することである。例えば、システムの主観的なユーザの優先順位に対応する重みによる重みづけされた合計容量(weighted sum capacity)である。
いずれの場合でも、受信側では、UEは、受信された信号からデータを取得するために、ポストコーディング(postcoding)(復号化(decoding))を使用する。
当業者は、プリコーディングが多くの場合、チャネルの状態に依存する(すなわち、「チャネル状態」に依存する)ことは、上述の説明から理解するであろう。下記を参照して頂きたい。
数学的に、MU−MIMOシステムは、上記の簡略化されたシングルユーザMIMOシステム関係式(式0)を修正することにより、記述(モデル化)することができ、以下のようになる。
Figure 0006288314
(式1)
式1において、
y(i)はi番目のUEで受信された信号である。
x(i)はi番目のUEに対するデータ信号である。
H(i)はi番目のUEに対するチャネル行列である。
V(i)はi番目のUEのプリコーダ行列である。
n(i)はi番目のユーザの付加的白色ガウス雑音である。
MIMO送信方式は、「非適応(non-adaptive)」又は「適応(adaptive)」のいずれかであると言っても良い。非適応の場合、送信機は、チャネルの状態又は性質を知ることは出来ない。言い替えると、送信機は、送信された信号が、「空気中を介して(through the air)」送信されることにより変化する方法を知ることは出来ない。送信機は、例えばチャネルの状態又は性質により生じる変化(チャネルの状態又は性質が、送信された信号の「空気中における」変化にいくらかの影響を与える)を考慮することは出来ないために、「チャネル状態」を知ることが出来ないことは、性能を制限し得る。適応方式は、受信機から送信機までの(すなわち、アップリンク(UL)における)情報(いわゆる「チャネル状態情報(channel-state information)又はCSI」のフィードバックに依存する。つまり、適用方式は、状態の変化を考慮し(すなわち、チャネル状態の変化を考慮し)、さらにデータスループットを最大化するために、送信されたダウンリンク(DL)の修正を許容する。言い替えると、CSIのフィードバックは、プリコーディングにより促進するために、又はサポートするために用いられる。本発明は、主にMIMO方式のこれらの適用型に関連する。アップリンクにおける異なるUEからのCSIのフィードバックは、図4に表される。
以下の表は、本明細書における特定の省略形/頭字語を含む:
Figure 0006288314
本明細書において、先行する若しくは既存のデバイス、装置、製品、システム、方法、実施、刊行物若しくは他の情報、又は、任意の課題若しくは問題を単に参照することは、それらのいずれかが個別に若しくは任意の組み合わせで本分野の当業者の共通の一般的知識の一部を形成しているまたは自認された先行技術であることを、承認するものでも自認するものでもないことを、明確に理解すべきである。
第1の広範な形態において、本発明は、無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(precoder matrix indicator(PMI))を計算する方法に関連する。無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である無線基地局(eNB)、及び基準サブセットとして指定されたサブセットのうちの1つを伴う複数の送信アンテナサブセットに分割するeNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含む。UEは、それぞれの複数のサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、eNBがプリコーディングにおいて使用するために複数のPMIをeNBに報告可能である。この方法は、基準サブセットに対するPMIに基づいて又は用いて、所定のサブセットにするPMIを計算することを含む。
本発明の第1の形態の実施形態において実装される無線通信システムは、マルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output(MIMO))システムであっても良い。上述のように、MIMOシステムでは、eNBに関連する複数の送信アンテナは、UEに関連する複数の受信機アンテナにより受信することが出来る信号を送信可能である。本発明の第1の形態の実施形態は、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)システムにおいて実装することが適切であっても良く、eNBに関連する複数の送信アンテナは、同時に、複数のUEに信号を送信可能であり、複数のUEは、複数の受信機アンテナを有する。
本発明の第1の形態の実施形態にとって、多くの場合において少なくとも、UEは、アップリンクにおいて、複数のPMIをeNBに報告可能であることが想定される。このような場合、基準サブセットに対するPMIに基づいて又は当該PMIを用いて、UEにより所定のサブセットに対するPMIを計算することは、同一のアップリンク送信において、eNBに報告される基準サブセットに対するPMIに基づいて又は当該PMIを用いて、所定のアップリンク送信においてeNBに報告される上記所定のPMIを計算することを含んでも良い。言い替えると、(それぞれの送信アンテナサブセットに対する)UEにより計算されたPMIは、同一のアップリンク送信において、UEによりeNBに報告される基準サブセットに対するPMIに基づいても良い。(そして、上述の、先の上りリンク送信において報告された基準サブセットのPMIではない)。このように、UEは、現在の(又は最新の)チャネルの状態に対応するPMIを報告しても良く、その結果、プリコーディングにおいて使用されるチャネルの状態に関する最新の情報をeNBに供給する。
上記に続き、UEによりeNBに報告されるPMIは、一般的にアップリンクにおいてUEによりeNBに報告されるチャネル状態情報(channel state information(CSI))の一部を形成することが理解される。この点について、CSIは、一般的にPMIに加えて、ランクインジケータ(rank indicator(RI))及びチャネル品質インジケータ(channel quality indicator(CQI))が含まれることに留意されるべきである。
本発明の第1の形態の多くの実施形態では、eNBに関連する複数の送信アンテナの集合は、送信アンテナの二次元(2D)の配列を含んでも良い。このような実施形態では、送信アンテナの配列を分割することは、各グループが送信アンテナサブセットを形成し、サブセットが共通のアンテナを有しないように、アンテナの複数グループを形成するために、個々のアンテナ全体をグループ化すること(grouping)を含んでも良い。一般的に、この分割は、異なる送信アンテナ配列構成に対して事前に定義されるであろう。また、所定のアンテナ配列構成に対して、1よりも多くの取り得る分割配列(パターン)があっても良く、そうである場合、使用される取り得る分割配列(パターン)は、eNBにより設定(構成)されても良い。
上記の背景技術の章で説明したように、チャネルHは、eNBに関連する送信アンテナと、UEに関連する受信機アンテナとの間の無線リンクの周波数応答である。送信アンテナの配列をN個の送信アンテナサブセットに分割することは、チャネルをN個のサブチャネルに分割することであっても良い。この文脈において、Hは、n番目のアンテナサブセットのチャネル推定(channel estimate)である。また、サブチャネルは、サイズがNRX×μTXである。ここで、NRXはUEに関連する受信機アンテナ数であり、NTXはeNBに関連する送信アンテナ数であり、NμTX=NTXである。
本発明の第1の形態の特定の具体的な実施形態では、PMIを計算する方法は、以下を含んでも良い。
A)基準サブセット(n=1)のPMI Pの計算
B)(基準では無い)アンテナサブセットn=2,...,Nの各々に対して以下の実施
(i)複合チャネル行列Gの生成
(ii)複合プリコーダ候補Vの生成、及び
(iii)PMI Pの決定
上述した特定のアルゴリズムを含む本発明の第一の形態の実施形態では、ステップA)基準サブセット(n=1)のPMI Pの計算は、以下により実施される。
Figure 0006288314
また、上述の特定のアルゴリズムを含む本発明の第1の形態の実施形態では、ステップB)(i)複合チャネル行列Gの生成は、以下により実施される。
Figure 0006288314
さらに、上述の特定のアルゴリズムを含む本発明の第1の形態の実施形態では、ステップB)(ii)複合プリコーダ候補Vの生成は、以下により実施される。
Figure 0006288314
さらに、上述した特定のアルゴリズムを含む本発明の第1の形態の実施形態では、ステップB)(iii)PMI Pの決定は、以下により実施される。
Figure 0006288314
第2の広範な形態では、本発明は、無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(precoder matrix indicator(PMI))の計算方法に関連する。無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である基地局(eNB)、及び基準アンテナとして指定されるアンテナの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割されるeNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、基準アンテナは各アンテナサブセットの一部を形成する。UEは、個々の複数のアンテナサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、eNBがプリコーディングにおいて使用する複数のPMIをeNBに報告可能である。本方法は、他のアンテナサブセットのいずれのPMIと独立して、所定のアンテナサブセットに対するPMIを計算することを含む。
上述の本発明の第1の形態に対し、本発明の第2の形態の実施形態において実装される無線通信システムは、UEに関連する複数の受信機アンテナにより受信可能である信号を送信可能なeNBに関連する複数の送信アンテナを有するマルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output(MIMO))システムであっても良い。そして、同様に、上述の本発明の第1の形態に対し、本発明の第2の形態の実施形態は、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)システムにおいて実装することが適切であっても良い。eNBに関連する複数の送信アンテナは、複数のUEに対し信号を同時に送信可能であり、複数のUEの各々は複数の受信機アンテナを有する。
本発明の第1の形態の実施形態に対し、多くの場合において少なくとも、UEは、アップリンクにおいて、複数のPMIをeNBに報告可能であることが想定される。また、UEからeNBへの各アップリンク送信は、複数のアンテナサブセットのそれぞれに対応する計算されたPMIを含んでも良い。
上述したように、UEによりeNBに報告されるPMIは、一般的に、アップリンクにおいてUEによりeNBに報告されるチャネル状態情報(CSI)の一部を形成する。CSIは、一般的に、PMIに加えて、ランクインジケータ(RI)及びチャネル品質インジケータ(CQI)を含むであろう。
上述の本発明の第1の形態に対し、本発明の第2の形態の実施形態では、eNBに関連する複数の送信アンテナの集合は、送信アンテナの2次元の(2D)配列を含んでも良い。しかし、本発明の第2の形態の実施形態の場合では、送信アンテナの配列を分割することは、各グループが送信アンテナサブセットを形成し、基準アンテナが各サブセットにおけるアンテナの1つであるように、アンテナの複数のグループを形成するために個々のアンテナは共にグループ化することを含んでも良い。この分割は、それぞれの送信アンテナ配列構成に対して事前に定義されても良い。また、所定のアンテナ配列構成に対して、1よりも多くの取り得る分割配列(パターン)があっても良く、そうである場合、取り得る分割配列(パターン)はeNBにより設定(構成)されても良い。
本明細書に記載の特徴のいずれもが、本発明の範囲内で、本明細書に記載の他の特徴の1つ以上と任意に組み合わせることが出来る。
本発明の好ましい特徴、実施形態及び変形例は、当業者が本発明を実施するための十分な情報を提供する以下の発明を実施するための形態から説明されても良い。発明を実施するための形態は、いかなる方法により前述の発明の概要の範囲を限定するものとみなされるべきでは無い。発明を実施するための形態は、以下の図面の番号を参照する。
簡略化された2×3 SU−MIMOシステムを模式的に表す。
より一般化されたSU−MIMOシステムの概念図である。
一般的なMU−MIMOシステムを表し、複数の送信アンテナから同一時間周波数で異なるUEにデータを送信し、各UEは複数のアンテナを有していることを表している。
ダウンリンクにおいてeNBから異なるUEへのデータの送信を表し、アップリンクにおいてeNBから異なるUEへのCSIのフィードバックを表している。
送信アンテナの1次元の(1D)配列(すなわち、1次元のアンテナセット)を模式的に表す。
送信アンテナの2次元の(2D)配列(すなわち、2次元アンテナセット)を模式的に表す。
送信アンテナの2次元の(2D)配列(すなわち、2次元アンテナセット)が基準サブセットとして指定されたサブセットの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割することが出来る方法の様々な(非制限的な)例を示す。
送信アンテナの2次元の(2D)配列(すなわち、2次元アンテナセット)が、基準アンテナとして指定された1つの個々のアンテナを伴う複数のアンテナサブセットに分割することが出来る方法の様々な(非限定的な)例を示す。
基準として定義されたアンテナサブセットの場合についてのPMIの計算及びプリコーディング処理の図示である。
基準として定義された個々のアンテナの場合についてのPMIの計算及びプリコーディング処理の図示である。
基準として定義されたアンテナサブセットの場合についての本発明の特定の実施形態にかかるPMIの計算に対するアルゴリズムの図示である。
MIMOシステムでは、eNBは送信アンテナの1次元の(1D)配列(例として図5を参照)又は送信アンテナの2次元の(2D)配列(例として図6を参照)を備えることが出来る。2D送信アンテナ配列の場合、通信チャネルは3次元(3D)になる。チャネル行列の次元は、とても大きくなり得る。特に、(3−Dチャネルを生成する)2−D送信アンテナ配列は、重要な計算の複雑さにつながり得るからである。重要な計算の複雑さは、CSIの計算と同様に、プリコーダの計算に関連する。
これらの問題を解決するために(すなわち、上述の計算の複雑さを軽減するために)、eNBはアンテナセットを複数のサブセットに分割(partition)(すなわち、分割(divide)又はグループ化(group))しても良く、eNBは、UE(又は各々のUE)に複数のPMIを計算させ、報告させるようにしても良い。さらに、UEが、(eNBにより)複数のPMIを計算し、報告する場合、一環として、個々のアンテナ又はアンテナサブセットの1つが、基準として(すなわち、基準アンテナとして、又は基準サブセットとして)指定され/割り当てられても良い。
2Dアンテナセットが、基準サブセットとして指定されるサブセットの1つを伴う、複数のサブセットに分割される方法の例は、図7に示される。図7におけるそれぞれの例において、基準サブセットとして指定される特定のサブセットは、各場合において、青/破線で示され、各例における他の(基準では無い)サブセットは、赤/実線で示されていることに留意されたい。また、図7における例において、全体のアンテナ配列が、基準サブセットとして定義されたサブセットの1つを伴う、複数のサブセットに分割される場合、それぞれのアンテナは、1より多くのサブセットを形成しないことに留意されたい。言い替えると、アンテナサブセットは、共通のアンテナを有していない。
一方、図8は、アンテナセット(再度、2−Dアンテナ配列)が、複数のサブセットに分割され、アンテナ配列に含まれるそれぞれのアンテナのうちの1つが基準アンテナとして指定される、方法の例を与える。図8では、各場合において、基準アンテナとして指定される特定のアンテナは、青/破線で記載される。また、以下に説明するように、アンテナ配列が、基準アンテナとして指定される配列の個々のアンテナのうちの1つを伴う、複数のサブセットに分割される場合、それぞれの基準アンテナは、実際、複数のアンテナサブセットもしくは全てのアンテナサブセットの一部を形成する。

アンテナサブセットが基準として定義された場合のPMI計算方法
この見出しに該当する本発明の実施形態は、UEで実施され、エボルブドノードBが送信アンテナセットを複数のサブセットに分割する、つまりUEに複数のPMIを測定/計算し、報告させる場合及びアンテナサブセットの1つが基準として割り当てられる場合において使用されることを意図するPMI計算方法を含んでも良い。これらの実施形態では、特定のアンテナサブセットに対するPMIのUEによる計算は、基準サブセットのPMIに基づいても良い。
例えば、図9に示されるように、eNBが送信アンテナ配列を複数のアンテナサブセットに分割する場合には、eNBは(一環として)基準としてサブセットの1つを割り当てても良く、eNBは、UEに定義されたアンテナサブセットのそれぞれに対するPMIを報告させるようにしても良い。重要なこととして、(アンテナサブセットの1つが基準である場合である)これらの実施形態では、UEは、「共有(joint)」手法として説明され得る方法によりPMIを計算する。より具体的には、それぞれのアンテナサブセットに対して計算されたPMIは、基準サブセットのPMIに基づいている。基準サブセットのPMIに基づいて(又は使用する)、それぞれのアンテナサブセットに対して、PMIを計算する1つの特定の方法は、以降で説明する。しかし、eNBが送信アンテナを複数のサブセットに分割し、アンテナサブセットの1つが基準として割り当てられる場合である、これらの実施形態では、基準サブセットのPMIに基づいて(又は使用する)それぞれのアンテナサブセットに対して、PMIを計算する任意の適切な方法が使用されても良いことは明らかに理解されるべきである。
いかなる場合においても、図9に示すように、UEは、様々なサブセットに対してPMIを(共有手法を用いて)計算し、(アップリンクにおいて)eNBに計算されたPMIを報告する。そして、eNBは対応するサブプリコーダ(sub-precoder)を生成するために、報告されたPMIを使用する。その後、eNBは、ダウンリンクでUEに後続のデータ送信に使用するための最終的なプリコーダを生成するために、サブプリコーダを積み重ねる(stacked)。eNBが対応するサブプリコーダを生成するために報告されたPMIを使用する手段、及び、サブプリコーダが最終的なプリコーダを生成するために積み重ねられる方法は、直接的に本発明に関連しない。したがって、更なる説明は行わない。
送信アンテナの集合をサブセットに分割すること(すなわち、TxAnセットを分割すること)は、その結果として、(全体のチャネルがサイズNRX×NTXである場合、)全体のチャネルを、サイズがNRX×μTXであるN個のサブチャネルへの分割することになる。ここで、NμTX=NTXである。この分割は、それぞれの送信アンテナ配列構成に対して、事前に定義されても良い。言い替えると、所定の送信アンテナ配列構成は、特定の予め定義された手法により分割されても良く、それぞれのアンテナ配列構成に対して、事前に定義された分割配列(パターン)があっても良い。所定のアンテナ配列構成に対して、1よりも多くの取り得る分割配置(パターン)があっても良い(図7の例はこれを実証している)。そして、使用されるこれらの取り得る分割配置(パターン)は、eNBにより設定(構成)されても良い。
(アンテナサブセットの1つが基準として定義される状況に適用可能な本発明の特定の実施形態である)PMI計算に使用されても良い1つの特定のアルゴリズムは、以下で説明し、図11に示される。このアルゴリズムでは:
-H(n=1,...N)はn番目のアンテナサブセットのチャネル推定を表す(サイズはNRX×μTXである)
-W(p=1,...N)はPMIコードブックのプリコーダ(コードワード)を表す(サイズはμTX×RIである)、及び
-P(n=1,...N)はn番目のアンテナサブセットのPMIを表す
特定のアルゴリズムは以下の通りである:
A)(基準サブセットと呼ばれる)アンテナサブセット#1のPMIの計算は以下の計算式を用いる
Figure 0006288314
(式2)
B)(基準ではない)アンテナサブセットn=2,...,Nの各々に対して以下を行う
(i)複合チャネル行列Gの生成は以下を用いる
Figure 0006288314
(式3)
(ii)複合プリコーダ候補の生成は以下を用いる
Figure 0006288314
(式4)
(iii)PMI Pの決定は以下を用いる
Figure 0006288314
(式5)
c)終了
説明したように、アンテナサブセットの1つを基準として定義する場合における動作を意図する本発明の実施形態において、UEによる特定のアンテナサブセットに対するPMIの計算は、基準サブセットのPMIを用いて(又は参照して)行われても良い。これを達成するために考えられる利点の1つは、全体のアンテナ配列の異なるアンテナ素子は、相関性を示すと考えられることから生じる(すなわち、異なる個々のアンテナは相互に関連すると考えられる)。PMIの計算に対して他の方法では、全体のアンテナ配列のそれぞれのアンテナ素子に対してPMIは、その他とは完全に独立して計算される。これとは対照的に、(アンテナサブセットの1つが基準として定義され、UEによる特定のアンテナサブセットに対するPMIの計算は、基準サブセットのPMIに基づく)本発明のこれらの実施形態において、それぞれのアンテナサブセットに対して計算され、eNBに報告されるPMIが、アンテナサブセット間で相関があるように、PMIの計算は、「共有」手法と呼ばれ得る方法で行われる。(つまり、1つのアンテナサブセットに対して、PMIの計算は、基準サブセットと呼ばれる、他のサブセットのPMIに基づいて行われる)

(アンテナサブセットよりもむしろ)それぞれのアンテナが基準である場合のPMI計算方法
この見出しに該当する本発明の実施形態は、UEにおいて行われるPMI計算方法を含むと言っても良い。そして、この見出しに該当する本発明の実施形態は、eNBが送信アンテナ配列を複数のいわゆる「共有サブセット(joint subset)」に分割し、「共有サブセット」の全てに共通である1つのアンテナが基準として定義される場合において使用されることを意図すると言っても良い。そのような場合では、UEによる特定の共有サブセットに対するPMIの計算は、他の共有サブセットのPMIと独立して行われても良いが、eNBは、UEに複数のPMI(すなわち、上記「共有サブセット」の各々に対応するPMI)を測定し/計算し、報告させても良い。
さらなる説明として、これらの実施形態では、eNBはこのようにアンテナセット(すなわち、アンテナ配列)を分割しても良い
―(現在「共有サブセット」として参照される)複数のサブセットが存在する
―基準アンテナとして定義された個々のアンテナがある
―基準アンテナは「共有サブセット」のそれぞれを形成する
例えば、図8におけるパターン(1)の例を参照すると、この例におけるアンテナ1は、基準アンテナとして定義され、全体として5つの共有サブセットがある。5つの共有サブセットは、{1,2,3,4}、{1,5,9,13}、{1,6,10,14}、{1,7,11,15}および{1,8,12,16}である。このように、これらの実施形態では、例として図8のパターン(1)を用いると、PMI計算及びフィードバックを行う目的として、UEは、上述の共有サブセットのそれぞれに対して、PMIを計算する(各共有サブセットに対してPMIは他の共有サブセットのPMIとは独立して計算される)。その後、UEは、計算したPMI(すなわち、共有サブセットのそれぞれに対するPMI)のそれぞれをアップリンクにおいてeNBにフィードバックする。
次に、eNB側では、プリコーディングの生成を目的として、eNBは、サブプリコーダを最初に生成するために、受信したPMIを使用する。そして、基準アンテナに関連するN−1個のサブプリコーダの行は削除される。その後、最終的なプリコーダを生成するために、サブプリコーダは積み重ねられる(stacked)。例えば、図8におけるパターン(1)に対して、サブセット{1,5,9,13}、{1,6,10,14}、{1,7,11,15}、{1,8,12,16}に対応するプリコーダの最初の行は、3つの行のみとなるように削除される。そして、最終的なプリコーダを生成するために積み重ねられる。
図8における共有サブセット分割パターン(1)を参照した上述の説明から、当業者は、どのように同一の手法が上記の図8の共有サブセット分割パターン(2)に適用され、又は他の取り得る共有分割パターンに適用されるかを理解することが出来るであろう。
(基準アンテナとして定義された個々のアンテナがあり、基準アンテナが共有サブセットの各々を形成する場合に適用される)本発明のこれらの実施形態は、アンテナ配列の素子間に存在する相関があることが考えられる。これは、これらの実施形態における様々な共有サブセットに対してPMIが他と独立して計算されているとしても、それにもかかわらず、共有サブセットの各々が共通に1つのアンテナを含むからである。すなわち、基準アンテナは、共有サブセットのそれぞれの一部となっているからである。PMIが計算され、eNBに報告される、共有サブセットの各々は、共通のアンテナ(基準アンテナ)を含むことから、PMIにおいて、それぞれのアンテナサブセット間には相関があると考えられる。
(もしあれば)本明細書及び特許請求の範囲において、「含んでいる(comprising)」という単語及びその派生語である「含む(comprises)」及び「含む(comprise)」は、記載された各整数を含むが、1以上の整数を含むことを排除するものではない。
本明細書を通して「一実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「一実施形態では(において)」又は「実施形態では(において)」という語句の出現は、必ずしも全て同一の実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、1又は複数の組み合わせで、任意の適切な手法により組み合わせても良い。
法令の順守において、本発明は、構造的又は方法的特徴の多少を言語で具体的に記載されている。本明細書に記載の手段が有効に本発明を実施する好ましい形態を含むことから、本発明は、図示又は説明した特定の特徴に限定されるものではないことは理解されるべきである。したがって、本発明は、(もしあれば)当業者により適切に解釈される添付の特許請求の適切な範囲内で任意の形態又は変形が主張される。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)
無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(PMI)を計算する方法であって、
前記無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能な基地局(eNB)及び基準アンテナとして指定されたサブセットの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、
前記UEは前記個々の複数のサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために前記eNBに前記複数のPMIを報告可能であって、
前記方法は、
前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は使用して所定のサブセットに対するPMIを計算することを含む、方法。
(付記2)
前記無線通信システムはマルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output(MIMO))システムであり、
前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは、UEに関連する複数の受信機アンテナにより受信することが出来る信号を送信可能である、
付記1に記載の方法。
(付記3)
前記無線通信システムは、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)システムであり、
前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは複数のUEに同時に信号を送信可能であり、前記UEの各々は複数の受信機アンテナを有する、
付記1又は2に記載の方法。
(付記4)
前記UEは、アップリンクにおいて前記eNBに前記複数のPMIを報告可能である、
付記1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
(付記5)
前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は使用して所定のサブセットに対するPMIのUEによる前記計算は、同一アップリンク送信における前記eNBに報告される前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は使用して、所定のアップリンク送信において前記eNBに報告される前記所定のPMIを計算することを含む、
付記4に記載の方法。
(付記6)
UEにより前記eNBに報告される前記PMIは、前記アップリンクにおいて前記UEにより前記eNBに報告されるチャネル状態情報(CSI)の部分を形成する、
付記4又は5に記載の方法。
(付記7)
前記CSIはランクインジケータ(RI)及びチャネル品質インジケータ(CQI)と同様に前記PMIを含む、
付記6に記載の方法。
(付記8)
前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナの集合は、送信アンテナの2次元(2D)配列を含む、
付記1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
(付記9)
送信アンテナの前記配列を分割することは、各グループが送信アンテナサブセットを形成し、サブセットが共通のアンテナを有しないように、アンテナの複数のグループを形成するために個々のアンテナをグループ化する(grouping)ことを含む、
付記8に記載の方法。
(付記10)
前記分割することは、それぞれの送信アンテナ配列構成に対して事前に定義される、
付記9に記載の方法。
(付記11)
所定のアンテナ配列構成に対して1つ以上の取り得る分割配列(パターン)があること、及び使用される前記取り得る分割配列(パターン)は前記eNBにより構成される、
付記8又は9に記載の方法。
(付記12)
前記チャネルHは、前記eNBに関連する前記送信アンテナと前記UEに関連する前記受信機アンテナとの間の前記無線リンクの前記周波数応答(frequency response)であり、送信アンテナの前記配列をN個の送信アンテナサブセットに分割することは、前記チャネルをN個のサブチャネルに分割することであり、H はn番目のアンテナサブセットの前記チャネル評価である、
付記1乃至11のいずれか1項に記載の方法。
(付記13)
前記サブチャネルは、サイズN RX ×μ TX であって、
RX は、前記UEに関連する受信機アンテナの数であり、N TX は前記eNBに関連する送信アンテナの数であり、Nμ TX =N TX である、
付記12に記載の方法。
(付記14)
前記方法は、
A)前記基準サブセット(n=1)のPMI P を計算すること
B)(基準ではない)アンテナサブセット n=2,...,Nの各々に対して以下を行うこと
(i)複合チャネル行列 G を生成すること
(ii)複合プリコーダ候補 V を生成すること、及び
(iii)PMI P を決定すること
をさらに含む、
付記12又は13に記載の方法。
(付記15)
A)前記基準サブセット(n=1)の前記PMI P を計算することは、以下の式により行われる、
付記14に記載の方法。
Figure 0006288314
(付記16)
(i)前記複合チャネル行列 G を生成することは以下の式により行われる、
付記14又は付記15に記載の方法。
Figure 0006288314
(付記17)
(ii)複合プリコーダ候補 V を生成することは以下の式により行われる、
付記14乃至16のいずれか1項に記載の方法。
Figure 0006288314
(付記18)
(iii)前記PMI P を決定することは以下の式により行われる、
付記14乃至17のいずれか1項に記載の方法。
Figure 0006288314
(付記19)
無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(PMI)を計算する方法であって、
前記無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能な基地局(eNB)、及び基準アンテナとして指定されたサブセットの1つを伴う、複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、及び前記基準アンテナは各アンテナサブセットの部分を形成し
前記UEは、前記個々の複数のアンテナサブセットに対して複数のPMIを計算可能であって、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために、前記eNBに前記複数のPMIを報告可能であり、
前記方法は、
他のアンテナサブセットのPMIと独立して、所定のアンテナサブセットに対してPMIを計算することを含む、方法。
(付記20)
前記無線通信システムは、マルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output(MIMO))システムであって、
前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは、UEに関連する複数の受信機アンテナにより受信することが出来る信号を送信可能である、
付記19に記載の方法。
(付記21)
前記無線通信システムは、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)システムであり、
前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは、複数のUEに同時に信号を送信可能であり、前記UEの各々は複数の受信アンテナを有する、
付記19又は20に記載の方法。
(付記22)
前記UEは、アップリンクにおいて前記eNBに前記複数のPMIを報告可能である、
付記19乃至21のいずれか1項に記載の方法。
(付記23)
UEにより前記eNBに報告される前記PMIは、前記アップリンクにおいて前記UEにより前記eNBに報告されるチャネル状態情報(CSI)の部分を形成する、
付記22に記載の方法。
(付記24)
前記CSIは、前記PMIと同様にランクインジケータ(RI)及びチャネル品質インジケータ(CQI)を含む、
付記23に記載の方法。
(付記25)
前記eNBに関連する複数の送信アンテナの前記集合は、送信アンテナの二次元(2D)配列を含む、
付記19乃至24のいずれか1項に記載の方法。
(付記26)
送信アンテナの前記配列を分割することは、各グループが送信アンテナサブセットを形成し、前記基準アンテナが各サブセットにおける前記アンテナの1つとなるように、アンテナの複数のグループを形成するために個々のアンテナのグループ化する(grouping)ことを含む、
付記25に記載の方法。
(付記27)
前記分割は、それぞれの送信アンテナ配列構成に対して事前に定義される、
付記26に記載の方法。
(付記28)
所定のアンテナ構成配列に対する1つ以上の取り得る分割配列(パターン)があり、使用される取り得る分割配列(パターン)は前記eNBにより構成される、
付記26又は27に記載の方法。
(付記29)
1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である基地局(eNB)、及び基準サブセットとして指定されるサブセットの1つを伴う複数の送信アンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合、を含み、
前記UEは、前記個々の複数のサブセットに対して複数のPMIを計算可能であって、eNBがプリコーディングにおいて使用する前記複数のPMIを前記eNBに報告可能であり、
所定のサブセットに対するPMIは、前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて計算される、
無線通信システム。
(付記30)
1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である基地局(eNB)、及び基準アンテナとして指定されるアンテナの1つを伴い、前記基準アンテナが各アンテナサブセットの部分を形成する複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、
前記UEは、前記個々の複数のアンテナサブセットに対する複数のPMIを計算可能であって、前記eNBがプリコーディングにおいて使用する前記複数のPMIを前記eNBに報告可能であり、
所定のアンテナサブセットに対するPMIは、他のアンテナサブセットのいずれのPMIと独立して計算可能である、
無線通信システム。
この出願は、2014年6月16日に出願されたオーストラリア特許仮出願第2014902277号に基づき、優先権の利益を主張し、その開示内容は全体を参照して本明細書に取り込まれる。

Claims (10)

  1. 無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(PMI)を計算する方法であって、
    前記無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能な基地局(eNB)及び基準サブセットとして指定されたサブセットの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、
    前記UEは、個々の前記複数のサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために前記eNBに前記複数のPMIを報告可能であって、
    前記方法は、
    前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は前記PMIを使用して所定のサブセットに対するPMIを計算することを含む、方法。
  2. 前記無線通信システムは、マルチプルインプットマルチプルアウトプット(multiple-input multiple-output(MIMO))システムであり、
    前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは、UEに関連する複数の受信機アンテナにより受信することが出来る信号を送信可能である、
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記無線通信システムは、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)システムであり、
    前記eNBに関連する前記複数の送信アンテナは、複数のUEに同時に信号を送信可能であり、前記UEの各々は、複数の受信機アンテナを有する、
    請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記UEは、アップリンクにおいて前記eNBに前記複数のPMIを報告可能である、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は前記PMIを使用して、UEによる所定のサブセットに対するPMIを前記計算することは、同一アップリンク送信における前記eNBに報告される前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて又は前記PMIを使用して、所定のアップリンク送信において前記eNBに報告される前記所定のPMIを計算することを含む、
    請求項4に記載の方法。
  6. UEにより前記eNBに報告される前記PMIは、前記アップリンクにおいて前記UEにより前記eNBに報告されるチャネル状態情報(CSI)の一部を形成する、
    請求項4又は5に記載の方法。
  7. 前記CSIは、ランクインジケータ(RI)及びチャネル品質インジケータ(CQI)と同様に前記PMIを含む、
    請求項6に記載の方法。
  8. 無線通信システムにおけるプリコーダマトリクスインジケータ(PMI)を計算する方法であって、
    前記無線通信システムは、1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能な基地局(eNB)、及び基準アンテナとして指定されたアンテナの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、
    前記基準アンテナは、各アンテナサブセットの一部を形成し、
    前記UEは、個々の前記複数のアンテナサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために前記eNBに前記複数のPMIを報告可能であって、
    前記方法は、
    他のいずれの前記アンテナサブセットのPMIと独立して、所定のアンテナサブセットに対するPMIを計算することを含む、方法。
  9. 1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である基地局(eNB)、及び基準サブセットとして指定されるサブセットの1つを伴う複数の送信アンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合、を含み、
    前記UEは、個々の前記複数のサブセットに対して複数のPMIを計算可能であり、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために前記複数のPMIを前記eNBに報告可能であり、
    所定のサブセットに対するPMIは、前記基準サブセットに対する前記PMIに基づいて計算される、
    無線通信システム。
  10. 1又は複数のユーザ装置(UE)と通信可能である基地局(eNB)、及び基準アンテナとして指定されるアンテナの1つを伴う複数のアンテナサブセットに分割される前記eNBに関連する複数の送信アンテナの集合を含み、前記基準アンテナは、各アンテナサブセットの一部を形成し、
    前記UEは、個々の前記複数のアンテナサブセットに対する複数のPMIを計算可能であり、前記eNBがプリコーディングにおいて使用するために前記複数のPMIを前記eNBに報告可能であり、
    所定のアンテナサブセットに対するPMIは、他のいずれのアンテナサブセットのPMIと独立して計算される、
    無線通信システム。
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