JP6739624B2 - 単位ノルムコードブック設計及び量子化 - Google Patents

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Description

本発明は、チャネル状態情報（CSI）及び／又はパイロット系列を符号化及び／又は復号することに関する。詳細には、本発明は、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための符号化器に関する。本発明はまた、バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための復号器に関する。さらに、本発明はまた、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を復号及び／又は符号化するための通信システム及び方法に関する。本発明はまた、プログラムコードを記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、該プログラムコードが、上記の方法を実行するための命令を含む、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
ユーザ機器から基地局に無線でチャネル状態情報をフィードバックするためには、これは、量子化される必要があり、量子化されたCSIは、ビット系列にマッピングされる必要がある。このフィードバックは、何らかの２つの通信デバイスの間で実行され得る（例えば、２つのユーザ機器の間、２つの基地局の間等のフィードバック）。「基地局」（BS）及び「ユーザ機器」（UE）という用語が、単に簡略化のために、以下において使用される。
ユーザ機器は、何らかの正確ではないプロセスを通じてCSIベクトル「h0」を知り、「h」で表される、このベクトルの正規化されたバージョンを基地局にフィードバックすることを望む。
ベクトル「h」のサイズ（以下において「D」で表される）は、例えば、基地局のアンテナの数に対応し得る。UEは、無限精度を持つhを送信することができないので、これは、このベクトル「h」の「コンパクトな」表現を送信する必要がある。このフィードバックは、「h」の近似値を表現するBビットの系列(b1,...,bB)を基地局に送信することにより、実行される。
現在の標準化されたコードブックは、低次元（小さなB）及び低ビット数（小さなB）についてのみ利用可能である。いくつかの自動設計が、大次元について提案されている。しかしながら、それらの性能及び／又はそれらの複雑度は、最適以下であり得る。
本発明の目的は、従来技術の上述した問題のうちの１つ以上を克服する符号化器、復号器、通信システム、及び方法を提供することである。
本発明の第１の態様は、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための符号化器であって、前記符号化器は、
球面メッシュのセルを決定するよう構成されている決定部であって、前記セルは、前記ベクトルを含む、決定部と、
初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されているメッシュ詳細化部と、
前記ベクトルを含む、前記初期球面メッシュの初期セルの第１の識別子及び前記ベクトルを含む、前記詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルの第２の識別子のバイナリ表現を決定するよう構成されている表現部と、
を有する、符号化器を提供する。
第１の態様の符号化器は、符号化が低複雑度を有しつつ高符号化効率を依然として達成するという利点を有する。
決定部は、初期球面メッシュの初期セルを決定し、詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルを決定するよう構成されてよい。したがって、新しい（詳細化された）球面メッシュは、初期球面メッシュを含み、ここで、初期セルだけがさらに詳細化されている。代替的に、詳細化された球面メッシュは、単に初期球面メッシュであり、ここで、初期セルだけがさらに詳細化されている。
第１の態様の符号化器は、初期球面メッシュをまず決定するよう構成されてよい。例えば、これは、初期球面メッシュを決定するよう構成されている初期メッシュ部を有してよい。詳細には、初期球面メッシュは、ユーザ機器と基地局との間で共有される知識に基づいて、例えばチャネル状態情報の共分散情報に基づいて、構築されてよい。
典型的には、チャネル状態情報を含むベクトルは単位ノルムベクトルである。第１の識別子及び／又は第２の識別子はインデックスであってよい。
第１の態様の符号化器は、効率的な量子化の問題に対処する。例えば、これは、チャネル状態情報の「一部」を表現する単位ノルムベクトルの、２つの複数アンテナ通信デバイスの間でのフィードバックのために使用されてよい。以下において、我々は、曖昧さがないときには、単位ノルムベクトルとCSIとの間で区別しない。
第１の態様に従った符号化器の第１の実装において、前記メッシュ詳細化部は、前記初期球面メッシュのセルを反復的に分割することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている。
これは、所望の精度を伴う詳細化された球面メッシュを決定する効率的なやり方を表す。好ましくは、分割することは、初期球面メッシュの初期セルに対してのみ実行される。例えば、セルは、２つのセルに分割されてよい。したがって、初期球面メッシュは、再帰的にさらに詳細化されてよい。
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の第１の実装に従った符号化器の第２の実装において、前記メッシュ詳細化部は、前記初期球面メッシュのセル上にグリッドを規定することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている。
これは、詳細化された球面メッシュを決定するさらなる効率的なやり方を表す。好ましくは、これは、初期球面メッシュの初期セルに対してのみ実行される。好ましくは、同じグリッドが、初期球面メッシュの全てのセルに適用される。
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った符号化器の第３の実装において、前記ベクトルは、複素数値ベクトルであり、前記初期球面メッシュは、複素数値球面上の球面メッシュである。
したがって、複素数値球面メッシュのセルは、複素数値ベクトルを直接的に表現することができる。
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った符号化器の第４の実装において、前記ベクトルは、複素入力ベクトルに基づいてベクトル変換部により決定された実数値ベクトルである。
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った符号化器の第５の実装において、前記符号化器は、複数アンテナユーザ機器の複数のアンテナに対応する、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含む複数のベクトルの各々についてバイナリ表現を決定するよう構成されている。
したがって、符号化器は、複数アンテナユーザ機器のチャネル状態情報及び／又はパイロット系列を送信するために使用されてよい。
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った符号化器の第６の実装において、前記符号化器は、無線接続を介して前記バイナリ表現を送信するよう構成されている送信部をさらに有する。
例えば、符号化器は、無線通信システムのユーザ機器又は基地局の一部であってよい。符号化器は、低計算努力で適切なバイナリ表現を提供することができるので、符号化器は、エネルギー消費及び／又は計算処理パワーに対する制限を有するモバイルデバイスにとって特に有用である。
本発明の第２の態様は、バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための復号器であって、前記復号器は、
前記バイナリ表現の第１の部分に基づいて、初期セルベクトルを決定するよう構成されている初期ベクトル部と、
初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されているメッシュ詳細化部と、
前記詳細化された球面メッシュ及び前記バイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルベクトルを決定するよう構成されている詳細化ベクトル部と、
を有する、復号器に関する。
復号器は、第１の態様の符号化器により決定されたバイナリ表現を復号するよう構成されてよい。詳細化ベクトル部は、メッシュ詳細化部により決定された詳細化された球面メッシュに基づいて、詳細化されたセルベクトルを決定するよう構成されてよい。
第２の態様に従った復号器の第１の実装において、前記メッシュ詳細化部は、
前記初期球面メッシュのセルを２つのセルに反復的に分割することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定し、且つ／又は
前記初期球面メッシュのセル上にグリッドを規定することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定する
よう構成されている。
詳細には、メッシュ詳細化部は、初期セルを２つのセルに分割し、次いで、２つのセルを、４つのセル、８つのセル等に反復的に分割するよう構成されてよい。好ましくは、セルは、実効的に計算されるとは限らず、セルの分割は、入力ベクトルを含むセルについてのみ実効的である。メッシュ詳細化部は、初期球面メッシュのセルの分割から生じた２つのセルのうちの１つを決定し、次いで、最初に決定されたセルの分割から生じた２つのセルのうちの１つを決定するよう等構成されてよい。
したがって、メッシュ詳細化部は、所望の精度に達するまで、精度を連続的に高めることができる。
メッシュ詳細化部はまた、例えば、初期球面メッシュの初期セル上といった、初期球面メッシュのセル上にグリッドを規定するよう構成されてもよい。これは、１ステップで所望の精度レベルに達することができるという利点を有する。
本発明の第３の態様は、
第１の態様それ自体に従った又は第１の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った符号化器を有する第１のノードと、
第２の態様それ自体に従った又は第２の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った復号器を有する第２のノードと、
を有する通信システムに関する。
第１のノードは、符号化器により決定されたバイナリ表現を送信するよう構成されている送信機を有してよい。第２のノードは、第１のノードにより送信されたバイナリ表現を受信するよう構成されている受信機を有してよい。
本発明の第４の態様は、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための方法であって、前記方法は、
初期球面メッシュの初期セルを決定することであって、前記初期セルは、前記ベクトルを含む、決定することと、
前記初期球面メッシュを詳細化して、詳細化された球面メッシュを得ることと、
前記ベクトルを含む、前記詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルを決定することと、
前記初期セルの第１の識別子及び前記詳細化されたセルの第２の識別子を、バイナリ表現として表現することと、
を含む、方法に関する。
本発明の第４の態様に従った方法は、本発明の第１の態様に従った符号化器により実行されてよい。さらに、本発明の第４の態様に従った方法のさらなる特徴又は実装は、本発明の第１の態様及びその異なる実装形態に従った符号化器の機能を実行することができる。
第４の態様に従った方法の第１の実装において、前記初期球面メッシュを詳細化することは、前記初期球面メッシュのセルを反復的に分割することを含む。
第４の態様それ自体に従った又は第４の態様の前述の実装のうちのいずれかに従った方法の第２の実装において、前記ベクトルは、実数値ベクトルであり、前記方法は、複素入力ベクトルを前記実数値ベクトルに変換する初期ステップを含む。
本発明の第５の態様は、バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための方法であって、前記方法は、
前記バイナリ表現の第１の部分及び初期球面メッシュに基づいて、初期セルベクトルを決定することと、
前記初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定することと、
前記詳細化された球面メッシュ及び前記バイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルベクトルを決定することと、
を含む、方法に関する。
本発明の第５の態様に従った方法は、本発明の第２の態様に従った復号器により実行されてよい。さらに、本発明の第５の態様に従った方法のさらなる特徴又は実装は、本発明の第２の態様及びその異なる実装形態に従った復号器の機能を実行することができる。
本発明の第６の態様は、プログラムコードを記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムコードは、第４の態様、第４の態様の実装のうちの１つ、第５の態様、又は第５の態様の実装のうちの１つに従った方法を実行するための命令を含む、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
本発明の実施形態の技術的特徴をより明確に示すために、実施形態を説明するために提供される添付の図面が、以下において簡潔に紹介される。以下の説明における添付の図面は、単に本発明のいくつかの実施形態である。これらの実施形態に対する変更が、請求項において定められる本発明の範囲から逸脱することなく可能である。
図１は、本発明の実施形態に従った符号化器を示すブロック図である。 図２は、本発明のさらなる実施形態に従った復号器を示すブロック図である。 図３は、本発明のさらなる実施形態に従ったシステムを示すブロック図である。 図４は、本発明のさらなる実施形態に従った、ベクトルを符号化するための方法のフローチャートである。 図５は、本発明のさらなる実施形態に従った、ベクトルを復号するための方法のフローチャートである。 図６は、本発明のさらなる実施形態に従った、球面上のコードブックの概略図である。 図７は、本発明のさらなる実施形態に従った、代表ベクトルの計算の概略図である。 図８ａは、本発明のさらなる実施形態に従った、球面上の初期メッシュの概略図である。 図８ｂは、本発明のさらなる実施形態に従った、図８ａの初期メッシュのセルの最初の分割の概略図である。 図８ｃは、本発明のさらなる実施形態に従った、初期球面メッシュの全てのセルが分割されているさらなる球面の概略図である。 図９は、本発明のさらなる実施形態に従った、単位立方体へのマッピング及び後続の量子化の概略図である。
図１は、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための符号化器１００を示している。符号化器は、決定部１１０、メッシュ詳細化部１２０、及び表現部１３０を有する。符号化器１００は、例えば、基地局又はユーザ機器（図１には示されていない）のプロセッサ上で実現され得る。
決定部１１０は、球面メッシュのセルを決定するよう構成されており、ここで、セルは、ベクトルを含む。例えば、決定部１１０は、初期球面メッシュの初期セルを決定するよう構成され得、ここで、初期セルは、ベクトルを含む。決定部１１０は、詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルを決定するようさらに構成され得、ここで、詳細化されたセルは、ベクトルを含む。
メッシュ詳細化部１２０は、初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている。
表現部１３０は、ベクトルを含む、初期球面メッシュの初期セルの第１の識別子及びベクトルを含む、詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルの第２の識別子のバイナリ表現を決定するよう構成されている。
図２は、バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための復号器２００を示している。
復号器は、初期ベクトル部２１０、メッシュ詳細化部２２０、及び詳細化ベクトル部２３０を有する。
初期ベクトル部２１０は、バイナリ表現の第１の部分及び初期球面メッシュに基づいて、初期セルベクトルを決定するよう構成されている。初期球面メッシュは、例えば復号器のメモリに記憶されている、予め定められた球面メッシュであり得る。
メッシュ詳細化部２２０は、初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている。
詳細化ベクトル部２３０は、詳細化された球面メッシュ及びバイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルベクトルを決定するよう構成されている。
図３は、第１のノード３１０及び第２のノード３２０を有する通信システム３００を示している。
第１のノード３１０は、例えば図１の符号化器１００といった符号化器１００を有する。第２のノード３２０は、例えば図２の復号器２００といった復号器２００を有する。
図４は、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための方法４００を示している。方法４００は、初期球面メッシュの初期セルを決定する第１のステップ４１０を含み、ここで、初期セルは、ベクトルを含む。
方法４００は、初期球面メッシュを詳細化して、詳細化された球面メッシュを得る第２のステップ４２０を含む。
方法４００は、ベクトルを含む、詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルを決定する第３のステップ４３０を含む。
方法４００は、初期セルの第１の識別子及び詳細化されたセルの第２の識別子を、バイナリ表現として表現する第４のステップ４４０を含む。
方法４００は、例えば、図１の符号化器１００により実行され得る。方法４００は、例えば、ＵＥに配置される符号化器１００により実行され得る。
正確でないプロセスは、UEが、チャネル状態情報を含むD0次元ベクトルを知るようにさせ、ここで、D0は、基地局におけるアンテナの数であり、ベクトルは、h0で表されると仮定する。h0は、例えば、基地局の全てのD0個のアンテナとUEのアンテナとの間のチャネルの時間領域におけるタップを指し得る。
CSIが（行列ではなく）ベクトルのみとして表現されるという事実は、UEが単一のアンテナを有するという仮定に起因する。この仮定は、簡略化のためになされている。UEが複数のアンテナを有する場合、以下でさらに詳述されるように、単一アンテナのケースを利用することができる。
UEは、例えばチャネル状態情報の一部を表現するh0から、単位ノルムベクトルhを計算することができる。
第１の実施形態において、単位ノルムベクトルhは、
Figure 0006739624
として計算され得る。
この場合、ベクトルhの次元は、D=D0である。
第２の実施形態において、hは、
Figure 0006739624
として計算され得、ここで、Uは、D0xDのユニタリ行列である。したがって、hの次元は、Dに等しい。
第３の実施形態は、別のシナリオを通じて検討され得る。基地局は、別の通信デバイス（例えば、ユーザ機器）が送信するべきパイロット系列pを表現する複素ベクトルを計算するよう構成され得る。この場合、パイロット系列は、量子化される、すなわち、ビットであって、これらのビットが通信デバイスに送信され得るために、これらのビットによって表現される、必要がある。この場合、単位ベクトルは、このパイロットの正規化されたバージョンであり得る：
Figure 0006739624
符号化器のタスクは、単位ノルムベクトル「h」を表現する、例えばビット系列(b1,...,bB)といったバイナリ表現を計算することであり得る。
我々は、コードブックの観念を、真のベクトル「h」を近似する代表ベクトルのリストとして利用する。ここにおいて、コードブックは、球面上のベクトル（又は、v(1),...,v(2B)で表される符号語）のリストであって、（1と2Bとの間で構成される）それらのインデックスのバイナリ表現によって無線で送信され得る、球面上のベクトル（又は、v(1),...,v(2B)で表される符号語）のリストである。
図５は、バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための方法５００を示している。
方法５００は、バイナリ表現の第１の部分及び初期球面メッシュに基づいて、初期セルベクトルを決定する第１のステップ５１０を含む。
方法５００は、初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定する第２のステップ５２０を含む。
方法５００は、詳細化された球面メッシュ及びバイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルベクトルを決定する第３のステップ５３０を含む。
図６は、球面６００上のコードブックの図である。黒ドット６１０は、符号語６１０を示しているのに対し、セル６２０は、各符号語６１０に対する、球面上の最も近い点のセットである。
したがって、球面のメッシュが、各符号語６１０に最も近い、球面６００のベクトルのセットとして確認され得る。したがって、等価的に、符号語６１０を規定し、これらの符号語６１０に関連するメッシュ６０５を計算すること、又は、メッシュ６０５を設計し、メッシュ６０５の各セル６２０の中心を符号語とみなすこと、のいずれかが可能である。これらの符号語６１０（又はこのメッシュ６０５）が規定されると、符号化器は、「量子化されるべきベクトル」（単位ノルムベクトルh）を検討し、このベクトルに対する最も近い符号語（すなわち、したがって真のベクトルhの近似である「量子化されたベクトル」）を見い出すことができる。その後、この「量子化されたベクトル」のインデックスのバイナリ表現が、復号器、例えば基地局、に送信され得る。
図７は、代表ベクトルの計算の概略図である。量子化されるべき正規化されたCSIが、球面７００上のドット７３０により示されている。符号化器の目的は、「量子化されたベクトル」７１０で表される代表ベクトルを計算することである。一意なインデックスであって、そのバイナリ表現がフィードバックとして送信され得る、一意なインデックスが、各代表ベクトルに対応する。
提案されている符号化器は、（上記でhで表される）単位ノルムCSIベクトルから、ビット系列を数値計算する。我々は、次のセクションにおいて、以下の主要なステップの３つの異なる好ましい実施形態を提案する：
・ステップ１：hの実数代表を計算する（最初の２つの実施形態についてのみ）。例えば、hの１番目の座標の角度を
Figure 0006739624
と記述することにより、回転等価ベクトル
Figure 0006739624
を
Figure 0006739624
として規定することができ、我々は、
Figure 0006739624
を、単位ノルム実数ベクトル
Figure 0006739624
に変換する。
以下において、dは、gのサイズを表す（すなわち、d=2D-1である）。
・ステップ２：初期代表ベクトル及びその対応するインデックス並びにそのバイナリ表現を計算する；これは、送信される系列の第１のビットを構成する。
・ステップ３：初期代表ベクトルに対する符号語の相対位置を規定する残りのビットを計算する。
第１の好ましい実施形態において、初期メッシュが、このメッシュの各セルを２つの部分に切り分けることにより、球面上で反復的に分割される。図８ａは、球面８００上の初期メッシュ８０５の概略図である。
初期メッシュの規定は、座標v(1)=(1,0,0,0,...),v(2)=(0,1,0,0,...),...v(d)=(0,0,...,0,1)のd個の符号語(v(1),...,v(d))により構成され得る。
初期メッシュにおいて、gを含むセル８２０のインデックスが、
Figure 0006739624
によって計算される。
このメッシュのd個のセルは、各符号語に最も近い点のセットである。アイディアは、これらのセルを反復的に分割することである。２つのセル８２２、８２４へのセル８２０の分割は、計画の方程式がセルに依存する計画に関して実行され得る。２つの新しいセル８２２、８２４は、２つの新しい符号語８１２、８１４に対応する。
符号化器は、詳細化されたメッシュの全てのセルを構築する必要はない。初期セル８２０を分割することにより得られる２つのセルの間で詳細化されたセルを反復的に見い出すことで十分であり得る。
図８ｂは、図８ａの初期メッシュ８０５のセル８２０の最初の分割、したがって、詳細化された球面メッシュ８１５をもたらすこと、の概略図である。この場合、詳細化された球面メッシュ８１５は、初期球面メッシュ８０５の、入力ベクトルを含まないセルを除くことに留意されたい。
したがって、各分割は、コードブックにおける符号語の総数に２を乗じる。この方法により、我々は、異なるサイズを有するコードブックを規定することができる（符号語の数は構築における分割の数に依存する）。この構築方法はまた、代表符号語を計算するやり方を提供する。アイディアは、コードブック構築の各ステップにおいて（すなわち各分割において）、我々が、「量子化されるべきベクトル」が属するセルを特定することである。
第２の好ましい実施形態において、グリッドが、入力ベクトルを含む、図８ａにおいて検討された初期メッシュにおけるセルとして規定される初期セル上に構築される。
図８ｃは、例えばグリッドを使用して、初期球面メッシュの全てのセルが２つのセルに分割されているさらなる球面８００’の概略図である。これは、詳細化された球面メッシュ８１５’をもたらす。詳細化された球面メッシュ８１５’のセルは、初期球面メッシュの初期セルを詳細化している２つのセル８２２’、８２４’を含む。
初期メッシュの各セルについて、我々は、各セルと単位(d-1)次元立方体との間の抽象的マッピングを規定することができる。
Figure 0006739624
を、ステップ２において計算された初期セルとする。我々は、
Figure 0006739624
と単位立方体との間のマッピング
Figure 0006739624
を、
Figure 0006739624
により規定し、
Figure 0006739624
について、
Figure 0006739624
である。
次いで、この単位立方体上に規則的グリッドを規定する。したがって、ステップ３における送信されるビット系列は、このグリッド上の最も近い点のバイナリ表現である（したがって、球面上の代表符号語が、この最も近い点の逆マッピングである）、すなわち、
Figure 0006739624
というバイナリ表現の連結であり、ここで、Biは、uiを量子化するために用いられるビット数である。
第３の好ましい実施形態において、グリッド９３０が、図８ａにおいて検討された初期メッシュの各セル９２０上にではあるが、複素球面９００について直接的に構築される。図９は、単位立方体へのマッピング及び後続の量子化の概略図である。したがって、バイナリ表現が送信されるインデックスは、量子化されるべきベクトル９０２に最も近い、点のグリッド９３０上の点９０４のインデックスである。
これは、初期セルから単位立方体への異なるマッピングの規定をもたらす。残りのステップは、第２の実施形態におけるのと同じである。より正確には、初期セルのインデックスは、
Figure 0006739624
として計算され、
Figure 0006739624
が、ステップ２において計算されたこの初期セルである場合、ステップ３において用いられるマッピング
Figure 0006739624
は、
Figure 0006739624
により規定され、
Figure 0006739624
について、
Figure 0006739624
及び
Figure 0006739624
であり（ここで、Nは、単変量標準ガウス分布の累積分布関数である）、
Figure 0006739624
及び
Figure 0006739624
である。
最後に、送信されるビット系列は、
Figure 0006739624
というバイナリ表現の連結であり、ここで、Biは、ベクトル
Figure 0006739624
のi番目の構成要素である
Figure 0006739624
を量子化するために用いられるビット数である。
復号器は、符号化器の上述した動作に対する逆の動作を実行するよう構成されている。これは、ビット系列から、代表ベクトルを計算する。例えば、復号器は、第１のステップにおいて、ビット系列から、符号語インデックスを計算するよう構成され得る。第２のステップにおいて、これは、このインデックスに関連付けられた符号語を計算することができる。
復号器実装は、符号化器と類似の構成を有することができる。一実施形態において、復号器は、
・バイナリ表現の第１のビットから、初期代表ベクトルを推測し、
・残りのビットから、初期代表ベクトルにより構成されるセルにおける代表ベクトルを計算し、
・実数符号語から、複素代表を計算する
よう構成され得る。
数学的詳細は、３つの可能な実装の間で同じ特異性を伴う符号化器部分に対して対称的である。
上述したフィードバック方法は、例えば、単一アンテナUEのために使用され得る。単純な拡張は、この方法を複数アンテナUE（UEにおけるアンテナの数をNで表す）に拡張することである。この場合、フィードバックするCSIは、N個の単位ノルムベクトルのセットであり得る。典型的には、これらのN個の単位ノルムベクトルを計算するための前処理が実行される必要がある。
次いで、これらのN個のベクトルを別個に符号化し、前述した方法によって、対応するビットをフィードバックすることができる。
以下の表は、従来技術の方法と、サイズDの空間における2B個の要素の大きなコードブックに適した提案されている方法の実施形態と、の特性をまとめている。
Figure 0006739624
本発明の実施形態は、以下の利点のうちの１つ以上を有することができる：
・符号化及び復号アルゴリズムの非常に低い複雑度。
・BS及びUEのいずれにおいてもストレージが必要とされないこと。
・性能が従来技術に匹敵すること。
・フレキシビリティ。
・パラメータ化又は較正が必要とされないこと。
・任意の精度に達することができること。
・任意の数のアンテナについて利用可能なコードブック。
・アンテナの数及び必要とされるビットの数に合わせた可能なスケーリング。
前述の説明は、単に本発明の実装方式であり、本発明の範囲は、これに限定されるものではない。任意の変形又は置換が、当業者によって容易になされ得る。したがって、本発明の保護範囲は、添付の請求項の保護範囲に従うべきである。

Claims (15)

  1. チャネル状態情報（ＣＳＩ）及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための符号化器であって、前記符号化器は、
    初期球面メッシュの初期セルを決定するよう構成されている決定部であって、前記初期セルは、前記ベクトルを含み、前記初期球面メッシュにおいて、前記初期セルのインデックスは、i*=arg max(|g 1 |,…,|g d |)により計算され、ここで、
    Figure 0006739624
     であり、gは単位ノルム実数ベクトルを表し、hは単位ノルムＣＳＩベクトルを表す、決定部と、
    前記初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されているメッシュ詳細化部であって、各初期セル
    Figure 0006739624
     と（d-1）次元単位立方体との間のマッピング
    Figure 0006739624
     は、
    Figure 0006739624
     によって規定され、1≦i≦d-1について、
    Figure 0006739624
     である、メッシュ詳細化部と、
    Figure 0006739624
     というバイナリ表現の連結であって、ここで、B i はu i を量子化するために使用されるビット数である、バイナリ表現の連結を決定するよう構成されている表現部と、
    を有する、符号化器。
  2. 前記メッシュ詳細化部は、前記初期球面メッシュのセルを反復的に分割することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている、請求項１に記載の符号化器。
  3. 前記メッシュ詳細化部は、前記初期球面メッシュのセル上にグリッドを規定することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されている、請求項１に記載の符号化器。
  4. 前記ベクトルは、複素数値ベクトルであり、前記初期球面メッシュは、複素数値球面上の球面メッシュである、請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の符号化器。
  5. 前記ベクトルは、複素入力ベクトルに基づいてベクトル変換部により決定された実数値ベクトルである、請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の符号化器。
  6. 前記符号化器は、複数アンテナユーザ機器の複数のアンテナに対応する、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含む複数のベクトルの各々についてバイナリ表現を決定するよう構成されている、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の符号化器。
  7. 無線接続を介して前記バイナリ表現を送信するよう構成されている送信部をさらに有する、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の符号化器。
  8. バイナリ表現から、チャネル状態情報（ＣＳＩ）及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための復号器であって、前記復号器は、
    前記バイナリ表現の第１部分及び初期球面メッシュに基づいて、初期セルのベクトルを決定するよう構成されている初期ベクトル部であって、前記初期球面メッシュにおいて、前記初期セルのインデックスは、i*=arg max(|g 1 |,…,|g d |)により計算され、ここで、
    Figure 0006739624
     であり、gは単位ノルム実数ベクトルを表し、hは単位ノルムＣＳＩベクトルを表す、初期ベクトル部と、
    前記初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定するよう構成されているメッシュ詳細化部であって、各初期セル
    Figure 0006739624
     と（d-1）次元単位立方体との間のマッピング
    Figure 0006739624
     は
    Figure 0006739624
     によって規定され、1≦i≦d-1について、
    Figure 0006739624
     である、メッシュ詳細化部と、
    前記詳細化された球面メッシュ及び前記バイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルのベクトルを決定するよう構成されている詳細化ベクトル部であって、前記バイナリ表現の連結は、
    Figure 0006739624
     であり、ここで、B i はu i を量子化するために使用されるビット数である、詳細化ベクトル部と、
    を有する、復号器。
  9. 前記メッシュ詳細化部は、
    前記初期球面メッシュのセルを２つのセルに反復的に分割することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定し、且つ／又は
    前記初期球面メッシュのセル上にグリッドを規定することにより、前記詳細化された球面メッシュを決定する
    よう構成されている、請求項８に記載の復号器。
  10. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の符号化器を有する第１のノードと、
    請求項８又は９に記載の復号器を有する第２のノードと、
    を有する通信システム。
  11. チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを符号化するための方法であって、前記方法は、
    初期球面メッシュの初期セルを決定することであって、前記初期セルは、前記ベクトルを含み、前記初期球面メッシュにおいて、前記初期セルのインデックスは、i*=arg max(|g 1 |,…,|g d |)により計算され、ここで、
    Figure 0006739624
     であり、gは単位ノルム実数ベクトルを表し、hは単位ノルムＣＳＩベクトルを表すことと、
    前記初期球面メッシュを詳細化して、詳細化された球面メッシュを得ることであって、各初期セル
    Figure 0006739624
     と（d-1）次元単位立方体との間のマッピング
    Figure 0006739624
     は
    Figure 0006739624
     によって規定され、1≦i≦d-1について、
    Figure 0006739624
     であることと、
    前記ベクトルを含む、前記詳細化された球面メッシュの詳細化されたセルを決定することと、
    Figure 0006739624
     というバイナリ表現の連結であって、ここで、B i はu i を量子化するために使用されるビット数である、バイナリ表現の連結を決定することと、
    を含む、方法。
  12. 前記初期球面メッシュを詳細化することは、前記初期球面メッシュのセルを反復的に分割することを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ベクトルは、実数値ベクトルであり、前記方法は、複素入力ベクトルを前記実数値ベクトルに変換する初期ステップを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. バイナリ表現から、チャネル状態情報及び／又はパイロット系列を含むベクトルを復号するための方法であって、当該方法は、
    前記バイナリ表現の第１の部分及び初期球面メッシュに基づいて、初期セルのベクトルを決定することであって、前記初期球面メッシュにおいて、前記初期セルのインデックスは、i*=arg max(|g 1 |,…,|g d |)により計算され、ここで、
    Figure 0006739624
     であり、gは単位ノルム実数ベクトルを表し、hは単位ノルムＣＳＩベクトルを表すことと、
    前記初期球面メッシュに基づいて、詳細化された球面メッシュを決定することであって、各初期セル
    Figure 0006739624
     と（d-1）次元単位立方体との間のマッピング
    Figure 0006739624
     は
    Figure 0006739624
     によって規定され、1≦i≦d-1について、
    Figure 0006739624
     であることと、
    前記詳細化された球面メッシュ及び前記バイナリ表現の第２の部分に基づいて、詳細化されたセルのベクトルを決定することであって、前記バイナリ表現の連結は、
    Figure 0006739624
     であり、ここで、B i はu i を量子化するために使用されるビット数であることと、
    を含む、方法。
  15. プログラムコードを記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムコードは、プロセッサにより実行されたときに請求項１１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の方法を実行する命令を含む、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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