(57)【要約】      （修正有）【課題】端末と基地局の間の通信路の通信路品質の決定を改善するための装置を提供する。【解決手段】多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータを決定する装置は、端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて通信路品質パラメータを決定するように構成されたプロセッサを備える。通信路品質パラメータは、端末のうちの１つと基地局の間の通信路に属する。【選択図】図１
2010183574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータ（１１２）であり、前記端末のうちの１つと前記基地局との間の通信路に属する前記通信路品質パラメータ（１１２）を決定する装置（１００）であって、
前記端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて前記通信路品質パラメータ（１１２）を決定するように構成されたプロセッサ（１１０）
を備え、前記プロセッサ（１１０）は、前記基地局によって同時に提供されるデータストリームの数が前記端末のうちの１つの前記受信アンテナの数以下である場合には、第１の通信路品質標識に基づいて前記通信路品質パラメータ（１１２）を決定するように構成され、前記基地局によって同時に提供されるデータストリームの数が前記端末のうちの前記１つの前記受信アンテナの数より大きい場合には、第２の通信路品質標識に基づいて前記通信路品質パラメータ（１１２）を決定するように構成される、装置。
【請求項２】
前記プロセッサ（１１０）は、端末から受け取られる第１のフィードバック量に基づいて前記通信路品質パラメータ（１１２）を決定するように構成されている、請求項１に記載の通信路品質パラメータを決定する装置。
【請求項３】
前記プロセッサ（１１０）は、前記第１のフィードバック量に基づいて前記第１の通信路品質標識を決定し、前記端末から受け取られる第２のフィードバック量に基づいて前記第２の通信路品質標識を決定するように構成され、前記第１のフィードバック量は前記第２のフィードバック量と同じ頻度で受け取られ、または前記第２のフィードバック量は前記第１のフィードバック量より高い頻度で受け取られる、請求項２に記載の通信路品質パラメータを決定する装置。
【請求項４】
前記第１のフィードバック量または前記第２のフィードバック量は１つの時間間隔の間に受け取られ、前記端末は、１つの時間間隔のために前記第１のフィードバック量および前記第２のフィードバック量を決定し、前記第２のフィードバック量は、後に１つの時間間隔の前記第１のフィードバック量が続くＮ時間間隔の間に受け取られ、前記受け取られる第１のフィードバック量は、前記第２のフィードバック量が受け取られる前記Ｎ時間間隔と前記第１のフィードバック量が受け取られる前記１つの時間間隔に対応する時間間隔の間に決定される前記第１のフィードバック量の最小限の第１のフィードバック量に等しいものである、請求項３に記載の通信路品質パラメータを決定する装置。
【請求項５】
前記プロセッサ（１１０）は、前記第１のフィードバック量および近似パラメータに基づいて前記第１の通信路品質標識および前記第２の通信路品質標識を決定するように構成されている、請求項２に記載の通信路品質パラメータを決定する装置。
【請求項６】
複数の端末を備える多入力多出力通信システムの基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置（３００）であって、
前記複数の端末のための通信路品質パラメータを決定する請求項１から５のいずれか一項に記載の通信路品質パラメータ（１１２）を決定する装置（１００）と、
前記基地局によって同時に対処されるべき前記端末を、同時に対処されるべき前記端末それぞれの前記通信路品質パラメータ（１１２）に基づいて選択するように構成されたスケジューラ（３１０）と
を備える装置。
【請求項７】
前記スケジューラ（３１０）は前記端末を伝送パラメータに基づいて選択するように構成されている、請求項６に記載の基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装
置。
【請求項８】
前記スケジューラ（３１０）は、第１の選択端末集合のための第１の伝送パラメータを決定するように構成され、前記第１の選択端末集合に同時に提供されるデータストリームの数は、前記第１の選択端末集合の前記端末のうちの１つの前記受信アンテナの数以下であり、前記スケジューラ（３１０）はさらに、第２の選択端末集合のための第２の伝送パラメータを決定するように構成され、前記第２の選択端末集合に同時に提供されるデータストリームの数は、前記第２の選択端末集合の前記端末のうちの１つの前記受信アンテナの数より大きく、前記スケジューラ（３１０）はさらに、前記基地局によって同時に対処されるべき前記端末を、前記第１の伝送パラメータと前記第２の伝送パラメータとの比較に基づいて選択するように構成されている、請求項７に記載の基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置。
【請求項９】
前記基地局によって同時に対処されるすべての端末が同数の受信アンテナを備える、請求項６から８のいずれか一項に記載の基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置。
【請求項１０】
多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータであり、前記端末のうちの１つと前記基地局の間の通信路に属する前記通信路品質パラメータを決定する方法であって、
前記通信路品質パラメータを、前記端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて決定するステップ
を含む方法。
【請求項１１】
複数の端末を備える多入力多出力通信システムの基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する方法（９００）であって、
請求項１２に記載の方法に従って前記複数の端末のための通信路品質パラメータを決定するステップ（９１０）と、
前記基地局によって同時に対処されるべき前記端末を、同時に対処されるべき前記端末それぞれの前記通信路品質パラメータに基づいて選択するステップ（９２０）と
を含む方法。
【請求項１２】
前記基地局によって同時に対処されるべき前記端末を選択する前記ステップは、
前記複数の端末の第１の端末集合を選択するステップであり、前記第１の端末集合に同時に提供されるデータストリームの数が前記第１の端末集合の前記端末のうちの１つの受信アンテナの数以下である前記ステップと、
前記第１の端末集合のための第１の伝送パラメータを計算するステップと、
前記複数の端末の第２の端末集合を選択するステップであり、前記第２の端末集合に同時に提供されるデータストリームの数が前記第２の端末集合の前記端末のうちの１つの受信アンテナの数より大きい前記ステップと、
前記第２の端末集合のための第２の伝送パラメータを計算するステップと、
前記基地局によって同時に対処されるべき前記端末を、前記第１の伝送パラメータと前記第２の伝送パラメータとの比較に基づいて選択するステップと
を含む、請求項１１に記載の基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する方法。
【請求項１３】
コンピュータまたはマイクロコントローラ上で実行されると、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法を実施するプログラムコードを備えるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）通信システムのための通信路品質パラメータを決定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチユーザ多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムのダウンリンクにおけるスケジューリングは、通信路品質に関する情報、すなわち、異なる端末における信号対干渉雑音比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ａｎｄ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ、ＳＩＮＲ）などを必要とする。各端末におけるＳＩＮＲ値を決定する際の問題の１つは、ＳＩＮＲ値が計算されるときには最終的に選択されるプリコーダが知られていないことである。この場合、最新技術の方法ではＳＩＮＲ値の異なる近似値を提示する。
【０００３】
図２に示すマルチユーザＭＩＭＯシステムのダウンリンク２００（通信路）では、ベクトルｘ〜ＮＣ（０Ｍ，Ｃｘ）２１０として要約される、スケジュールされ、プリコードされたシンボルが、基地局のＭ個のアンテナを介して、それぞれＮ個の受信アンテナを備えるＫ台の移動局に送信される。基地局における送信電力は、ＰＴｘ＝ｔｒ（Ｃｘ）であることに留意されたい。第ｋのユーザの通信路行列Ｈｋ∈ＣＮ×Ｍ，ｋ∈｛１，…，Ｋ｝２２０、および分散１の独立正規分布要素を有する雑音ベクトルｎｋ〜ＮＣ（０Ｎ，ＩＮ）２３０を用いて、第ｋのユーザの摂動（ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ）受信ベクトル２４０を次式で表すことができる。
ｙｋ＝Ｈｋｘ＋ｎｋ∈ＣＮ    （１）
【０００４】
線形のプリコーダおよび受信機が使用され、スケジューラは、集合Ｋ⊆｛１，…，Ｋ｝として要約される送信のためのユーザをすでに選択しているものと仮定する。詳細には、以下で、シンボルベクトル
【数１】
2010183574.tif 000003
として要約される、分散ＰＴｘ／Ｄのｄｋ個のデータシンボルがユーザｋに割り当てられている。したがって、送信されるシンボルの総数は、Ｄ＝Σｋ∈Ｋｄｋである。
【０００５】
次いで、各シンボルベクトルが、プリコーダ
【数２】
2010183574.tif 000004
を使用してプリコードされ、合計されて送信ベクトル
【数３】
2010183574.tif 000005
が得られる。ここで、Ｐ∈ＣＭ×Ｄは、以下においてＰ＝ｒｓｔａｃｋ（Ｐｋ）ｋ∈Ｋで表される、プリコーダＰｋ，ｋ∈Ｋが昇順のｋを用いて行にスタックされている行列であ
り、ｓ∈ＣＤは、以下においてｓ＝ｃｓｔａｃｋ（ｓｋ）ｋ∈Ｋで表される、シンボルベクトルｓｋ，ｋ∈Ｋが昇順のｋを用いて列にスタックされているベクトルである。
【０００６】
次に、移動局における受信機を説明する。各ユーザは、受信ベクトルｙｋに線形フィルタ
【数４】
2010183574.tif 000006
を適用して、第ｋのユーザのシンボルベクトルｓｋの推定値
【数５】
2010183574.tif 000007
を取得するものと仮定する。詳細には、ｓｋと
【数６】
2010183574.tif 000008
の間で、平均二乗誤差の最小化によって獲得される線形最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）フィルタが考察され、この解は、次式として計算される（例えば、非特許文献１）。
【数７】
2010183574.tif 000009
【０００７】
各受信機は、各受信機自体の通信路Ｈｋの完全な通信路状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＣＳＩ）にアクセスすることができるものと仮定されていることに留意されたい。しかし、マルチユーザＭＩＭＯダウンリンク通信路の非協調性のために、他のユーザの通信路に関するＣＳＩはない。
【０００８】
マルチユーザＭＩＭＯシステムのダウンリンク伝送性能のための典型的な尺度が、全ユーザの総和速度（ｓｕｍ  ｒａｔｅ）である。以下では、各ユーザに最大限の１つのデータストリームが割り当てられる、すなわち、ｄｋ∈｛０，１｝であるものと仮定する。したがって、各スケジュールされるユーザｋ∈Ｋのプリコーディングおよび受信機行列、すなわち、
【数８】
2010183574.tif 000010
および
【数９】
2010183574.tif 000011
は、以下で、それぞれ、ｐｋ∈ＣＭおよびｗｋＴ∈Ｃ１×Ｎで表されるベクトルにまで縮小する。しかも、スケジュールされるユーザの数は、スケジュールされるデータストリームの数に等しく、すなわち、｜Ｋ｜＝Ｄである。
【０００９】
以上を仮定すると、第ｋのユーザの受信フィルタｗｋＴの出力における信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）は、
【数１０】
2010183574.tif 000012
と表すことができ、総和速度は、
【数１１】
2010183574.tif 000013
として計算される。各ユーザのシンボルの分散はＰＴｘ／Ｄに設定されることに留意されたい。
【００１０】
例えば、プリコーダを計算し、ユーザの送信をスケジュールするために、基地局は、すべてのｋ∈｛１，…，Ｋ｝の通信路行列ＨＫに関する情報を必要とする。このいわゆる通信路状態情報（ＣＳＩ）は、端末から基地局にフィードバックされる。正確には、各ユーザは、通信路コードブックに基づいて各ユーザの通信路を量子化し、対応するコードブックインデックスを、量子化誤差によって生じる干渉の概算推定値を含むＳＩＮＲ値と共にフィードバックする（例えば、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５を参照されたい）。次いで、基地局は、量子化されたＣＳＩに基づき、ゼロフォーシング（ＺＦ）型などのプリコーダを計算し、利用可能なＳＩＮＲ情報を使用してリソースを割り振る。この場合もやはり、低フィードバック方式が関心対象とされるため、１ユーザ当たりの最大送信データシンボル数は１、すなわち、すべてのｋ∈Ｋについてｄｋ＝１に制限され得る。
【００１１】
通信路ベクトルの量子化（ｃｈａｎｎｅｌ  ｖｅｃｔｏｒ  ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ、ＣＶＱ）および通信路品質標識（ｃｈａｎｎｅｌ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、ＣＱＩ）のフィードバックのためには、まず、式（４）に従ってＭＭＳＥフィルタＷｋ＝ｗｋＴ∈Ｃ１×Ｎを計算することができるように、移動受信機においてプリコーダＰが知られているものと仮定し得る。フィードバック情報を計算するために、各ユーザｋは、通信路コードブック
【数１２】
2010183574.tif 000014
を用いて、通信路ベクトル量子化（ＣＶＱ）を適用することによって、線形ＭＭＳＥフィルタと物理通信路行列の組み合わせである複合通信路ベクトルｇｋＴ＝ｗｋＴＨｋ∈Ｃ１×Ｍを量子化する。ここで、Ｂは２Ｂ個の正規化コードブックベクトルｕｑ，（ｑ∈｛１，…，２Ｂ｝）にインデックスを付けるのに必要なビット数を表す。量子化された複合通信路ベクトル
【数１３】
2010183574.tif 000015
は、正規化された複合通信路ベクトルまでの最小ユークリッド距離を有するコードブックエントリである。すなわち、ｋ∈Ｋについて、
【数１４】
2010183574.tif 000016
である。式中、ｌはＢビットを使用して基地局にフィードバックされるコードブックインデックスを表す。コードブックインデックスは通信路ベクトルの方向のみを提供するのに対し、大きさは、やはりフィードバック情報の一部であるＳＩＮＲ値に含まれることに留意されたい。別の種類の通信路品質標識（ＣＱＩ）を定義するこのＳＩＮＲ値の別の近似値も知られている（例えば、非特許文献２や非特許文献３）。
【００１２】
まず、量子化による不完全なＣＳＩによって生じるマルチユーザ干渉を単に無視することができる。その場合、結果として生じるＣＱＩは、
【数１５】
2010183574.tif 000017
として定義される信号対雑音比（ＳＮＲ）を示すものであり、式中、
【数１６】
2010183574.tif 000018
であり、θｋ∈［０，π］は正規化された複合通信路ベクトルとこれの量子化バージョンの間の角度を表す。
【００１３】
別の近似値は、次式のように、量子化誤差によるマルチユーザ干渉を考慮に入れるものである。
【数１７】
2010183574.tif 000019
【００１４】
全ての与えられるＣＱＩ値はＳＩＮＲの倍率変更バージョンであり、倍率は、この時点においては端末に知られていないスケジュールされるデータストリーム（ユーザ、端末）の最終的な数に依存することに留意されたい。
【００１５】
ユーザが基地局におけるプリコーダＰを知らずにどのようにして複合通信路ベクトルｇｋを近似し得るかがまだ説明されていない。例えば、非特許文献５の考えに従うこともでき、その場合、複合は、量子化誤差が最小化されるようなＨｋの行の線形結合として選択される。Ｑｋ∈ＣＭ×Ｎを正規直交列を有する行列とし、Ｒｋ∈ＣＮ×Ｎを上三角行列とするＨｋＴ＝ＱｋＲｋのＱＲ分解を用いる場合、複合通信路ベクトルのＣＶＱは、次式のように、ユークリッド距離に関してのＨｋの行空間に最も近いＣ内のコードブックエントリを選択することによって獲得される。
【数１８】
2010183574.tif 000020
【００１６】
次いで、複合通信路ベクトルの近似値が、
【数１９】
2010183574.tif 000021
をＨｋの行空間に逆投影し、
【数２０】
2010183574.tif 000022
倍率を適用する
【数２１】
2010183574.tif 000023
ことによって獲得され、式中、Ｈｋ＋＝ＨｋＨ（ＨｋＨｋＨ）−１は行列Ｈｋの右辺擬似逆行列である。式（１２）のｇｋを式（８）または式（９）の１つに適用すると、コードブックインデックスｌへの追加フィードバック情報であるＣＱＩ値がもたらされる。
【００１７】
量子化複合通信路行列
【数２２】
2010183574.tif 000024
を用いて、基地局におけるＺＦプリコーダは、
【数２３】
2010183574.tif 000025
として計算し（例えば、非特許文献１）、対角行列Λｋ∈Ｃ｜Ｋ｜×｜Ｋ｜は電力負荷を表す。シミュレーションでは、同等の電力負荷が想定され、その場合、
【数２４】
2010183574.tif 000026
である。あらゆるｋ∈Ｋについてｄｋ＝１であることから、｜Ｋ｜＝Ｄであることを想起されたい。
【００１８】
コードブックインデックスおよびすべてのユーザのＣＱＩ値を用いて、基地局はユーザをスケジュールし、前述のようにＺＦプリコーダを計算する。そのために、基地局は、ＣＱＩ値、すなわち、その倍率変換バージョンに基づいてＳＩＮＲ近似値を計算する。基地局は次式を保持する（例えば、非特許文献２又は非特許文献３）。
【数２５】
2010183574.tif 000027
【００１９】
次いで、基地局は、以下に示すアルゴリズム１に従ってユーザをスケジュールする。ここで、ＲＫ：＝Σｑ∈Ｋｌｏｇ２（１＋ｅｑＴΓＫｅｑ）である。アルゴリズム１の詳細な説明については、非特許文献２および非特許文献３を参照されたい。
【数２６】
2010183574.tif 000028
は、送信アンテナ数Ｍより小さくなるように選択することもできる、スケジュールされるデータストリーム（ユーザ）の最大数であることに留意されたい。
【００２０】
最後に、スケジュールされるユーザの集合Ｋを使用して、式（１３）および式（１４）に従ってＺＦプリコーダが計算される。
【数２７】
2010183574.tif 000029
【００２１】
一般に、通信路品質は、可能な限り正確に知られるべきであり、フィードバック情報は可能な限り低く保たれるべきである。
【００２２】
特許文献１には、複数のアンテナおよび適応制御を使用して通信パラメータを最大化する方法および無線システムが示されている。この文献には、Ｎを受信機の受信アンテナの数とするＭ×Ｎ行列を使用することによる品質パラメータの決定が記載されている。
【００２３】
さらに、特許文献２には、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムのための圧縮フィード・フォワード・コードブックを使用した基準信号方式が記載されている。特許文献１に記載されている概念と同様に、特許文献２に記載されている概念も、加入者のアンテナの数に応じた行列
を使用する。
【００２４】
さらに、特許文献３には、受信機から送信される通信路品質情報を受信し、受信通信路品質情報に基づいて対応するスケジューリング時間（ｅｐｏｃｈ）内に受信機のためのリソースをスケジューリングする送信機を備えるマルチユーザ多入力多出力無線通信システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許出願国際公開第０１／４５３００（Ａ１）号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２２７４９５（Ａ１）号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１５０８９９２（Ａ２）号明細書
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】S. Verdu. Multiuser Detection. Cambridge University Press, 1998
【非特許文献２】M. Trivellato, F. Boccardi, and F. Tosato, User selection schemes for MIMO broadcast channels with limited feedback. Vehicular Technology Conference, 2007. VTC2007-Spring. IEEE 65th, pages 2089-2093, April 2007
【非特許文献３】Philips. Comparison between MU-MIMO codebook-based channel reporting techniques for LTE downlink, Oct. 2006. 3GPP TSG RAN WG1 #46 R1-062483
【非特許文献４】Philips. Comparison of MU-MIMO feedback schemes with multiple UE receive antennas, Jan. 2006. 3GPP TSG RAN WG1 #47bis R1-070346
【非特許文献５】N. Jindal. A feedback reduction technique for MIMO broadcast channels. Information Theory,2006 IEEE International Symposium on, pages 2699-2703, July 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の目的は、マルチユーザ多入力多出力通信システムの端末と基地局の間の通信路の通信路品質の決定を改善するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この目的は、請求項１に記載の装置および請求項１２に記載の方法によって解決される。
【００２９】
本発明の一実施形態は、多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータを決定する装置を提供する。この通信路品質パラメータは、端末のうちの１つと基地局の間の通信路に属する。
【００３０】
この装置は、端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて通信路品質パラメータを決定するように構成されたプロセッサを備える。
【００３１】
本発明による実施形態は、Ｎ個の受信アンテナを備える端末がＮ−１個の干渉源からの干渉を除去し得るという中心思想に基づくものである。したがって、異なる端末間の干渉は無視することができる。そのため、通信路品質パラメータが受信アンテナの数に応じて決定されて、通信路品質の決定が改善され得る。
【００３２】
本発明による実施形態の中には、通信路品質パラメータを、データストリームの数が受信アンテナの数以下である場合には第１の通信路品質標識に基づいて、データストリーム
の数が受信アンテナの数より大きい場合には第２の通信路品質標識に基づいて決定するように構成されたプロセッサに関するものがある。
【００３３】
本発明による別の実施形態の中には、多入力多出力通信システムの基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置に関するものがある。
【００３４】
端末は、例えば、多入力多出力通信システムの端末において通信路品質情報を提供する装置を備える。
【００３５】
続いて、添付の図面を参照して本発明による実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】通信路品質パラメータを決定する装置を示すブロック図である。
【図２】マルチユーザ多入力多出力システムのダウンリンク通信路を示す概略図である。
【図３】基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置を示すブロック図である。
【図４】第２のフィードバック量が第１のフィードバック量より高い頻度で送信される場合のフィードバックプロセスを示す概略図である。
【図５】「総和速度対信号対雑音比」を示す図である。
【図６】「総和速度対信号対雑音比」を示す図である。
【図７】「総和速度対信号対雑音比」を示す図である。
【図８】通信路品質情報を提供する装置を示すブロック図である。
【図９】基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する方法を示す流れ図である。
【図１０】通信路品質情報を提供する方法を示す流れ図である。
【図１１】マルチユーザ多入力多出力システムモデルを示す概略図である。
【図１２】通信路ベクトル量子化を示す概略図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、「総和速度対信号対雑音比」を示す図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のグラフを計算するのに使用されるシミュレーションパラメータを示す図表である。
【図１４】図１４（Ａ）は、「総和速度対信号対雑音比」を示す図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のグラフを計算するのに使用されるシミュレーションパラメータを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１に、本発明の一実施形態による、多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータ１１２を決定する装置１００のブロック図を示す。通信路品質パラメータ１１２は、端末のうちの１つと基地局の間の通信路に属する。
【００３８】
装置１００は、端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて通信路品質パラメータ１１２を決定するように構成されたプロセッサ１１０を備える。
【００３９】
複数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供され、１台の端末に１つ以上のデータストリームが割り当てられ得るため、同時に対処される端末間には干渉が生じ得る。この場合、同時に対処される他の端末からの干渉による端末の外乱は、同時に提供されるデータストリームの数に大きく依存し得る。というのは、端末は、データストリームの数がこの端末の受信アンテナの数以下である場合には、同時に対処された他のすべての端末からの干渉を除去することができる可能性があるからである。したがって、異なる
端末間の干渉は、通信路品質パラメータが受信アンテナの数に応じて決定されるならば、無視され得る。このようにして、通信路品質の決定が改善され得る。
【００４０】
同時に対処されるすべての端末の総和速度は通信路品質の決定の品質に依存するため、総和速度が増大され得る。言い換えると、公知の通信路品質を用いて、マルチユーザＭＩＭＯシステムのダウンリンクの総和速度が増大され得る。総和速度を増大させれば、１端末当たりのデータ転送速度をより高くし、かつ／またはより多くの端末に同時に対処することが可能になり得る。
【００４１】
通信路品質パラメータ１１２は、信号対干渉雑音比、信号対雑音比、または基地局と端末の間の通信路の通信路品質に関連する別のパラメータを表し得る。
【００４２】
装置１００は、多入力多出力通信システムの基地局の一部とすることができる。
【００４３】
端末は、例えば、携帯電話、ラップトップコンピュータ、または別の通信機器とすることができる。また、端末をユーザと呼ぶこともできる。
【００４４】
本発明の実施形態の中には、データストリームの数が端末のうちの１つの受信アンテナの数以下である場合には、通信路品質パラメータが第１の通信路品質標識に基づいて決定されるものがある。データストリームの数が端末のうちの１つの受信アンテナの数より大きい場合には、通信路品質パラメータは第２の通信路品質標識に基づいて決定される。
【００４５】
図３に、本発明の一実施形態による、多入力多出力通信システムの基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する装置３００のブロック図を示す。多入力多出力通信システムは、複数の端末を備える。
【００４６】
装置３００は、スケジューラ３１０に接続された、例えば図１に示すような、通信路品質パラメータ１１２を決定する装置１００を備える。
【００４７】
装置１００は、複数の端末のために、通信路品質パラメータ１１２を決定し、それらの通信路品質パラメータ１１２をスケジューラ３１０に提供する。
【００４８】
スケジューラ３１０は、基地局によって同時に対処されるべき端末を、同時に対処されるべき各端末それぞれの通信路品質パラメータ１１２に基づいて選択する。
【００４９】
装置３００は基地局の一部とすることができる。さらに、スケジューラ３１０も、基地局のプロセッサの一部とすることができる。
【００５０】
本発明による実施形態の中には、スケジューラ３１０が、第１の選択端末集合のための第１の伝送パラメータを決定するものがある。第１の選択端末集合に同時に提供されるデータストリームの数は、第１の選択端末集合の端末のうちの１つの受信アンテナの数以下である。加えて、スケジューラ３１０は、第２の選択端末集合のための第２の伝送パラメータを決定する。第２の選択端末集合に同時に提供されるデータストリームの数は、第２の選択端末集合の端末のうちの１つの受信アンテナの数より大きい。次いで、スケジューラ３１０は、基地局によって同時に対処されるべき端末を、第１の伝送パラメータと第２の伝送パラメータの比較に基づいて選択する。
【００５１】
伝送パラメータは、例えば、総和速度、１端末当たりのデータ転送速度、同時に対処されるすべての端末の信号対干渉雑音比、あるいはマルチユーザダウンリンクの性能を表す別の数量などとすることができる。
【００５２】
１台の選択された端末に１つ以上のデータストリームを提供することが可能である。
【００５３】
以下の実施形態の中には、１端末／ユーザ当たり１データストリームの状況に関連するものもあるが、前述の概念が、１ユーザ当たり複数のデータストリームを生じる状況にも使用され得ることは容易に理解できる。言い換えると、同時に提供されるデータストリームの数は、同時に対処される端末／ユーザの数と等しいものとすることができる。
【００５４】
本発明による別の実施形態の中には、基地局によって同時に対処されるすべての端末が、同数の受信アンテナを備えるものもある。
【００５５】
本発明による実施形態の中には、最小平均二乗誤差フィルタリングを使用する端末に関連するものもある。ＭＭＳＥフィルタリングの公知の特性は、ＳＩＮＲの点で最適なのは干渉除去と通信路容量の最大化との間の釣り合いであるというものである（例えば、「U.
Madhow and M.L. Honig. MMSE interference suppression for direct-sequence spreadspectrum CDMA. Communications, IEEE Transactions on, 42(12):3178-3188, Dec 1994」)。Ｎ−１以下の数の干渉源では、一般に、線形フィルタリングによって干渉を完全に除去することも可能であるが、ＭＭＳＥの解では、ＳＩＮＲの増大という利益と引き換えに残留干渉が生じ得る。Ｄ≦Ｎでは、完全な干渉除去の解が存在し、それは、
【数２８】
2010183574.tif 000030
によって与えられると仮定され得る。ここで、ｅｋは第ｋの標準基底ベクトルである。ＳＩＮＲを最大化するというその性質により、ＭＭＳＥフィルタリングによるＳＩＮＲは、
【数２９】
2010183574.tif 000031
のように、少なくとも完全な干渉除去によるＳＩＮＲと同程度に良好なものとなる。ここで、ＳＩＮＲの式（５）が書き換えられ、実情は、
【数３０】
2010183574.tif 000032
（完全な干渉除去）が使用されていることが知られている。さらに、ｌｋ＝ｅｋＴΛｋｅｋであり、ｐ’ｋはＰ’Ｋの第ｋ列であることに留意されたい。しかも、ゼロフォーシングのビーム形成行列Ｐにより、ｗｋＴＨｐｉ≒０であり、式中の近似は、送信側における不完全な通信路知識のみによるものである。言い換えると、干渉源はすでにプリコーディングステップでほとんど除去され、完全な除去は受信重みベクトルをわずかに移動させるだけで済むはずである。よって、ここで、
【数３１】
2010183574.tif 000033
であるものと仮定し、式中、ΔｗｋＴは小さい差分ベクトルである。さらに、これによって、近似
【数３２】
2010183574.tif 000034
を行って、
【数３３】
2010183574.tif 000035
とすることが可能になる。
【００５６】
式（１９）の右辺の項は、非特許文献２に記載の方法Ｔ１のＳＮＲ近似とすることができることに留意されたい。確定的には、最大Ｎユーザ（またはデータストリーム）までが同時にスケジュールされる（対処される）状況においては、最終的なＳＩＮＲを、ＭＭＳＥフィルタリング前の推定ＳＮＲによって近似することができると主張するものである。というのは、ＭＭＳＥ受信機は、不完全な通信路知識によって生じる残留干渉を効率よく軽減することができるからである。スケジュールされるユーザ（同時に対処される端末）の数ＤがＮ以下である場合と、ＤがＮより大きい場合とを区別するＳＩＮＲの近似が提案され得る。例えば、階段関数
【数３４】
2010183574.tif 000036
が、フィードバックおよびスケジューリングプロセスにおけるユーザｋのＳＩＮＲの評価の基礎として使用される。Ｄ＞Ｋの場合には、非特許文献２に記載の方式Ｔ２と同じ推定値が保持され得る。理解されるように、Ｄおよび少なくとも２つの他の量（例えば、
【数３５】
2010183574.tif 000037
およびｃｏｓ２θｋなど）を同時に知らなければ、ＳＩＮＲを正確に計算することは不可能である。Ｄは基地局にしか知られていないため、ＳＩＮＲ推定値は、ユーザフィードバックに基づき、基地局においてのみ計算され得る。以下に、この変更されたＳＩＮＲ評価方式を使用する３つのフィードバックおよびスケジューリングアルゴリズムを提案する。第１のアルゴリズムＲ１は、ＣＱＩ（通信路品質情報、通信路品質パラメータ）計算のために、フィードバックされるべき２つの量を必要とする。残り２つのアルゴリズムＲ２およびＲ３はただ１つの量だけで済むが、正確さを欠く。これらの方式をロバスト（強固な）と呼ぶが、それは、Ｄ≦Ｎであるときに、これらの方式がＳＩＮＲ推定を改善し得るからである。中でも特に、これによれば、より多くのユーザをスケジュールすることが性能損失をもたらすときにはいつも、スケジューラにスケジュールされるユーザ数をＮに制限させることができる。
【００５７】
本発明による実施形態の中には、基地局によって端末から２つのフィードバック量が受け取られる。これは、ロバストな方式Ｒ１または高フィードバックモードともいう。
【００５８】
スケジュールされるユーザ数Ｄの知識が必要とされるため、式（２０）の直接計算は、基地局においてのみ可能である。この第１のアルゴリズムでは、モバイル（端末）が、ＣＱＩ（通信路品質パラメータ、ＣＱＩｋ＊）計算のために、１副搬送波当たり２つの量、γｋ，１（第１のフィードバック量）およびγｋ，２（第２のフィードバック量）をフィードバックすることができるものと仮定する。そのような場合には、単純に、γｋ，１＝ＣＱＩｋＴ１、およびγｋ，２＝ＣＱＩｋＴ２である。一見すると、新しいＣＱＩは、単に、基地局において、
【数３６】
2010183574.tif 000038
によって計算され得るように見える。
【００５９】
しかし、スケジューリングプロセスを考慮することも必要になり得る。前述のように、スケジュールされるユーザ（同時に対処される端末）の集合を徐々に増大させる貪欲な（ｇｒｅｅｄｙ）スケジューリング方式（アルゴリズム１）が使用される。単にＣＱＩ（通信路品質パラメータ）計算ステップを式（２１）で置換するだけでは、スケジュールされるユーザの集合が構築されるやり方が原因で、場合によっては、元の方式より低い性能をもたらすことが判明する。詳細には、最終的にＮを上回るユーザがスケジュールされる状況においては、前述のＣＱＩ（通信路品質パラメータ）を使用すると、最初のＮユーザが、純粋にこれらのユーザのＳＮＲ近似値に基づいて選択される結果となる。しかし、ユーザの集合に第（Ｎ＋１）以上のユーザが追加されると、最初のＮユーザのＳＩＮＲは急激に減少し得る。というのは、これらの選択時の干渉除去の品質が考慮されないからである。したがって、そのような状況においては、最終的にはＮを上回る数のユーザがスケジュールされることになると仮定してユーザ集合を構築し、各反復ごとに尺度ＣＱＩｋＴ２（第２の通信路品質指標）を使用する方がよいと主張するものである。しかし、最終的にＮ以下のユーザがスケジュールされるはずであれば、尺度ＣＱＩｋＴ１（第１の通信路品質指標）を使用する方が好ましい場合もある。実際には、これは、スケジューリングプロセスを、２回の貪欲なスケジューリング実行を含めるように変更することによって達成することができる。各実行は、前述のものと同様である。第１の実行においては、尺度ＣＱＩｋＴ１が使用され、スケジュールされるユーザの数はＮに制限される。次いで、第２の実行が開始され、そこで尺度ＣＱＩｋＴ２が代わりに使用される。最終的に選択されるスケジュールユーザの集合は、最高の推定伝送パラメータ、例えば総和速度などをもたらす２つの実行の間のものになる。さらに、多数のユーザのスケジューリングを捗らせるために、ユーザ限度を用いてスケジューリング実行の推定速度を意図的に低減する定数αを定義することもできる。そのような定数は、ある一定の送信ＳＮＲ範囲についてより高い速度を達成するのに役立つことが実験的にわかっている。
【００６０】
よって、方式Ｒ１での基地局におけるＣＱＩ（通信路品質パラメータ、ＣＱＩｋＲ１）計算は、
【数３７】
2010183574.tif 000039
として定義することができ、前述の２回のスケジューリング実行プロセスを伴う。この場合、いくつかの較正プロセスを経て、α∈［０，１］を決定することができる（例えば、α＝０．６が使用される）。前述のように、（同時に対処されるすべての端末の）ＳＩＮＲは、式（１５）によってＣＱＩ（通信路品質パラメータ）から計算される。
【００６１】
本発明による別の実施形態の中には、基地局によって端末からただ１つのフィードバック量だけが受け取られるものもある。これは、ロバストな方式Ｒ２または短期ＳＮＲ知識を用いた低フィードバックともいう。
【００６２】
前述のように、フィードバックおよびスケジューリング方式Ｒ１は、ＣＱＩ（通信路品質パラメータ）情報を計算するために、２つのスカラを基地局にフィードバックさせる必要がある。このフィードバック負荷は、１つのスカラ（フィードバック量）だけに減らすこともできる。これは、式（２０）のＳＩＮＲ評価階段関数の近似値をもたらし得る。というのは、これの正確な計算のためには、２つの量の知識に加えて、スケジュールされるユーザの数Ｄも必要だからである。この方式では、ただ１つの通信路容量に関連する数量
【数３８】
2010183574.tif 000040
が基地局にフィードバックされる。次いで、γｋの値から通信路品質標識ＣＱＩｋＴ１およびＣＱＩｋＴ２が近似される。
【数３９】
2010183574.tif 000041
と呼ぶこのＣＱＩｋＴ１およびＣＱＩｋＴ２の近似値を同時に知ることにより、基地局は、式（２０）の階段関数を近似することができる。
【００６３】
【数４０】
2010183574.tif 000042
はγｋから、
【数４１】
2010183574.tif 000043
を用いて計算することができ、式中、δは量子化角に関連する小さい量であり、近似パラメータと呼ぶことができる。ＣＱＩｋＴ１およびＣＱＩｋＴ１の正確な値を得るためには、近似パラメータδをｓｉｎ２θｋに設定する必要があるが、この量の知識は基地局においては利用することができない。代わりに、近似パラメータδの値を事前に設定することが必要である。賢明な選択は、例えば、平均値や中央値といった、ｓｉｎ２θｋの統計的尺度などとすることである。一般に、通信路ベクトル量子化は、相対的に小さい量子化角を生じる。したがって、ｓｉｎ２θｋの確率分布関数はゼロの右側ではかなり密になり、
統計的尺度を用いてｓｉｎ２θｋを近似することが意味をなし得るということができる。
【００６４】
その場合、方式Ｒ２のためのＣＱＩ（通信路品質パラメータ）計算式は、
【数４２】
2010183574.tif 000044
で与えられ、スケジューリング実行および定数αは、方式Ｒ１と同様に定義され得る。この方法では、量γｋのフィードバック、およびＳＮＲｋ∝γｋ（１−δ）、（１−δ）≒１であると仮定しているため、基地局は、短期的なユーザのＳＮＲのきわめて正確な知識を有する。Ｄ＞Ｋの場合のマルチユーザスケジューリングが有益でない状況においては、この方法は、方法Ｒ１に関してほとんど性能損失を被らない。というのは、この状況ではＳＮＲがスケジューリングの基礎になるからである。しかし、瞬間量子化角に関する情報の欠如により、Ｄ＞Ｎの場合のスケジューリング時には、多少の性能低下も予期され得る。
【００６５】
本発明による実施形態の中には、基地局によって端末から２つのフィードバック量が受け取られ、一方のフィードバック量は他方のフィードバック量より高い頻度で受け取られるものがある。これは、ロバストな方式Ｒ３または長期ＳＮＲ知識を用いた低フィードバックともいう。
【００６６】
この方法でもやはり、ＣＱＩ（通信路品質パラメータ）計算のために、１ユーザ当たりただ１つのフィードバックスカラだけで、基地局においてＳＮＲ標識ＣＱＩｋＴ１（第１の通信路品質標識）とＳＩＮＲ推定ＣＱＩｋＴ２（第２の品質標識）の両方の知識を同時に獲得しようと試みられる。方法Ｒ２では、量ＣＱＩｋＴ２は、ユーザのＳＮＲにほぼ比例するγｋの値からＣＱＩｋＴ２が近似された。ここでは、別の手法を取って、移動通信路の時間的特徴を利用してフィードバック負荷を低減しようとする。
【数４３】
2010183574.tif 000045
であることを想起されたい。
【００６７】
積ｗｋＴＨｋの二乗の大きさは、ＨｋのＮ×Ｍ個のエントリすべてによって決まる。典型的な無線通信路では、これらのエントリは、確率モデル（レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）フェージングなど）に従う確率変数である。さらに、例えば、ＯＦＤＭシステムの場合などには、サブチャネル間で位相偏移を伴うドップラー（Ｄｏｐｐｌｅｒ）振動も生じる。これらのサブチャネルはすべて、
【数４４】
2010183574.tif 000046
の値に影響するため、結果的にある程度の「平均化」が生じる。したがって、この量は、行列Ｈｋの個々のエントリほど時間的に高速で変動しないものと期待される。また、量ｃｏｓ２θｋも、θｋが一般に小さく、よって、ｃｏｓ２θｋ≒１であるため、きわめて安定したものとなる。言い換えると、その受信アンテナの線形結合から作成される仮想の１
×Ｍ通信路を有するユーザのＳＮＲは、時間的に拡張された相関を有するということができる。
【００６８】
例えば、ＣＱＩ（通信路品質標識）情報がユーザ（端末）から基地局に、τｆｂの周期で周期的に送信されるものと仮定する。フィードバック報告が受け取られる都度、即座に新しくスケジューリングが行われる。方式Ｒ３の考え方は、２つの量のうちのどちらか一方が所与のフィードバック報告において送信される「フィードバック多重化」を使用するものである。前述したように、ＳＮＲは、潜在的に、ゆっくりした変動率を有することになる。他方、量ＣＱＩｋＴ２（第２の通信路品質標識）は、高速で変動すると期待し得る。というのは、この量は、１／（１＋（ＰＴｘ／Ｍ）ｓｉｎ２θｋ）という係数を含み、θｋは小さく、通信路の実現状態が異なれば急激に変化し得るからである。よって、この考え方は、（第２のフィードバック量としての）ＣＱＩｋＴ２を高頻度でフィードバックし、ＣＱＩｋＴ１（第１の通信路品質標識）に関連する、ユーザのＳＮＲの指示を含む（第１のフィードバック量としての）量
【数４５】
2010183574.tif 000047
の低頻度のフィードバックを多重化するというものである。γｋ［ｉ］を、時刻ｔ＝ｉτｆｂにフィードバックされる量とし、ここで、ｉ∈Ｎはフィードバック報告インデックスである。すべてのｎ∈Ｎについて、
【数４６】
2010183574.tif 000048
であるフィードバック方式を提案する。値Ｃ１∈Ｎは、量
【数４７】
2010183574.tif 000049
（第１のフィードバック量）の（フィードバック間隔における）送信期間の長さを表す。このフィードバックプロセス４００を図４に示す。
【００６９】
第１の時間軸４１０には、基地局が端末からフィードバック量を受け取る間隔τｆｂ４１２が示されている。これに合わせて、第２の時間軸４２０には、第２のフィードバック量が受け取られる時刻が示され、第３の時間軸４３０には、第１のフィードバック量が受け取られる時刻が示されている。この例では、第１のフィードバック量の送信期間４３２は時間間隔の６倍４１２に等しい。
【００７０】
スケジューリングプロセスでは、方式Ｒ１で説明したのと同じ２回のスケジューリング実行を使用するよう提案する。方式Ｒ１では、量ＣＱＩｋＴ１と量ＣＱＩｋＴ２の両方の現在値がスケジューリング時において知られていた。しかし、この方式では、２つのフィードバック量
【数４８】
2010183574.tif 000050
またはＣＱＩｋＴ２の一方のみの現在値を利用することができる。スケジューリング時には、以下の２つの状況が区別され得る。
１．量
【数４９】
2010183574.tif 000051
が受け取られたばかりであった（ｉ＝ｎＣ１）。
２．量ＣＱＩｋＴ２［ｉ］が受け取られたばかりであった（他の任意のｉ）。
【００７１】
状況２では、わずかな変更を伴って、基本的には方式Ｒ１と同じスケジューリング戦略が適用される。Ｄ≦Ｎの場合のスケジューリング実行では、ＣＱＩｋＴ１［ｉ］が利用できないため、ＣＱＩｋＴ１［ｉ］の瞬間値の代わりに、最後に受け取られたＳＮＲ標識
【数５０】
2010183574.tif 000052
の値が使用される。
【数５１】
2010183574.tif 000053
であることに留意されたい。スケジューリングプロセスの残りの部分はＲ１と同一とすることができる。
【００７２】
状況１では、問題がわずかに異なる。この場合には、高速で変動する量であると期待されるＣＱＩｋＴ２［ｉ］の瞬間的知識が利用できない。この場合には、単にこの量を使用するスケジューリング実行を省き、受け取ったばかりの
【数５２】
2010183574.tif 000054
の量を用いたＤ≦Ｎスケジューリング実行だけを行うよう提案する。状況１が発生するのは、Ｃ１フィードバック報告毎に１回だけであることに留意されたい。したがって、Ｃ１が大きい場合には、この省略の影響は無視し得るほどになる。
【００７３】
方式Ｒ３での通信路品質推定ＣＱＩｋＲ３（通信路品質パラメータ）の定義は、以下の式
【数５３】
2010183574.tif 000055
で要約され、ここで、前述のように
【数５４】
2010183574.tif 000056
である。次に、量
【数５５】
2010183574.tif 000057
を定義する必要がある。前述のスケジューリングプロセスにより、（時間インデックスｉにおいてフィードバックされるときの）このＳＮＲ指示は、インデックスｉとｉ＋Ｃ１−１の間に発生するすべてのスケジューリングに使用されることに留意されたい。ロバストな方式とするためには、時間を経過した（古くなった）ＳＮＲ標識が現在のＳＮＲ標識より高い状況は、可能な限り回避すべきである。したがって、
【数５６】
2010183574.tif 000058
とすることが提起され得る。すなわち、最後のＣ１期間にわたる最小のＣＱＩｋＴ１［ｉ］が送信され得る。そのような標識選択基準では、Ｄ≦Ｎのスケジューリング実行が、誤って、無制限の実行より高い推定速度をもたらすような場合を最小限に抑えることが目的とされる。また、時間平均や、最後の期間にわたるＣＱＩｋＴ１［ｉ］の分布の任意の百分率といった代替方法も考えられ得ることに留意されたい。
【００７４】
フィードバック多重化のために、基地局は、ユーザによってどちらの量がフィードバックされるかを知っている必要がある。例えば、フィードバック情報が基地局からの要求に応じて送信される場合には、単に、どちらの量が要求されるかを定義する２つの異なるコマンドを定義すればよい。しかし、ユーザがＢＳからの介入なしで周期的フィードバックを送る場合には、例えば、同期機構の実装が必要になるが、またはフィードバックペイロードにおける追加情報が送信される量を識別することになるはずである。その場合、前者では、実装の複雑さの増大および、おそらくは、同期情報の追加と引き換えにフィードバック負荷を増大させることにはならない可能性がある。他方、後者の場合には、フィードバック情報のわずかな増加と引き換えに、低実装コストで実現できるはずである。送信される量を識別するには１ビットだけで済むことに留意されたい。さらに、この情報ビットは、複数の副搬送波をカバーするフィードバック報告における負荷が全体として１ビットだけしか増加しないように、すべての副搬送波のフィードバック量を同時に示すことができる。
【００７５】
本発明による実施形態の中には、シミュレーション結果に関連するものもある。
【００７６】
以下のシミュレーションにおける目的は、非特許文献２に記載されている最新技術のフィードバックおよびスケジューリング方式Ｔ１およびＴ２を、提案のロバストな方式Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３を用いて得られる結果と比較することである。これらのシミュレーションに使用されるパラメータを以下の表に示す。以下において、方法Ｔ１−Ｌｉｍｉｔは、最大データストリームの数Ｄが受信アンテナの数Ｎに制限される、すなわち、
【数５７】
2010183574.tif 000059
であるＴ１方式を表す。
【００７７】
図５を使用してロバストな方式Ｒ１の結果を論じる。図５には、ＤＦＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散フーリエ変換）コードブックを使用した異なるフィードバックを有する通信路ベクトル量子化（ＣＶＱ）を用いるゼロフォーシング（ＺＦ）受信機のための「総和速度対信号対雑音比」のグラフ５００が示され、端末の受信アンテナ間の距離ｄａＵＥと、基地局の受信アンテナの距離ｄａＢＳは、３．５λｃに等しい（ｄａＵＥ＝ｄａＢＳ＝３．５λｃ）。
【００７８】
【表１】
2010183574.tif 000060
【００７９】
最初に気づくことは、この方式が送信ＳＮＲ範囲全体にわたって優れた性能をもたらすことである。しかし、Ｒ１では、ＣＱＩ（通信路品質パラメータ）評価のために、ユーザによって２つの量がフィードバックされる必要があることを想起されたい。ここで、方式Ｒ１の重要な特徴は、Ｎを上回る数のユーザをスケジューリングすることが有益であるときに、方式Ｒ１が、低および中程度のＳＮＲ範囲においてＴ２と同程度、またはＴ２よりうまく働くことができることとして示されている。高ＳＮＲにおいて、ユーザ数をＮに制限することが好ましいとき、アルゴリズムＲ１は、Ｔ１−Ｌｉｍｉｔの性能曲線を連結することができる。よって、アルゴリズムＲ１は、曲線Ｔ２とＴ１−Ｌｉｍｉｔのスムーズな連結を行う。実際、提示するすべてのグラフについて、Ｒ１は送信ＳＮＲ範囲全体にわたって最善の方式である。これらの結果は、かなり有望であり、式（２０）の階段関数に
基づくＳＩＮＲ推定が、これまでに見た方式のいずれよりも全体としてよりよい結果を生むことを示している。
【００８０】
次に、ＣＱＩ評価のためにただ１つのフィードバックパラメータさえあればよいロバストな方式Ｒ２の性能を論じる。アルゴリズムＲ２の場合、これの性能は決してＴ１−Ｌｉｍｉｔを下回らないことがわかる。これが期待されるのは、これらの方式がどちらも、ユーザのＳＮＲの正確な知識を用いて機能するからである。しかも、Ｔ２がＴ１−Ｌｉｍｉｔよりうまく機能する状況において、アルゴリズムＲ２は、Ｔ２の性能に接近し得る場合もある。これは、図６などにみられる、ＤＦＴコードブックおよび０．５λｃのアンテナ分離を用いた場合である。図６には、ＤＦＴコードブックを使用した異なるフィードバックを有する通信路ベクトル量子化（ＣＶＱ）を用いるゼロフォーシング（ＺＦ）受信機のための「総和速度対信号対雑音比」のグラフ６００が示され、端末の受信アンテナ間の距離ｄａＵＥと、基地局の受信アンテナの距離ｄａＢＳは、０．５λｃに等しい（ｄａＵＥ＝ｄａＢＳ＝０．５λｃ）。
【００８１】
しかし、あるときには（例えば、３．５λｃのアンテナ分離を有するＤＦＴコードブック）、このアルゴリズムは、Ｔ１−Ｌｉｍｉｔと比べてさほどうまく機能しないこともある。Ｒ２は、Ｔ２とＴ１−Ｌｉｍｉｔの総和速度の隔たりが大きい状況においてＴ１−Ｌｉｍｉｔより優れ、これらのシミュレーションでは、Ｒ２は決してＴ１−Ｌｉｍｉｔに性能的に劣ることがない。しかし、Ｒ２は、Ｔ２がＴ１−Ｌｉｍｉｔより優れている状況においては、Ｔ２に関して性能損を被る。この性能損は、送信ＳＮＲの関数として変動する。要約すると、Ｔ１−Ｌｉｍｉｔが現在の方式のうちで最善のアルゴリズムである設定においてアルゴリズムＲ２を使用しても、例えば、Ｂ＝４のランダムコードブック又はグラスマニアン（Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ）コードブックを使用する場合と同様に、いかなる性能損も生じないように思われるはずである。これを図７に示す。図７には、ランダムコードブックを使用した異なるフィードバックを有する通信路ベクトル量子化を用いるゼロフォーシング受信機のための「総和速度対信号対雑音比」のグラフ７００が示され、端末の受信アンテナ間の距離ｄａＵＥと、基地局の受信アンテナの距離ｄａＢＳは、０．５λｃに等しい（ｄａＵＥ＝ｄａＢＳ＝０．５λｃ）。
【００８２】
他方、このアルゴリズムは、ＤＦＴコードブックが高度な相関性を有する通信路で使用されるときなど、Ｔ２が最善の方式であるときに、許容できる性能をもたらす。Ｒ２方式は、較正パラメータともいう、近似パラメータδを必要とする。この値は時間の経過とともに変化し得るため、ユーザがこの値を規則的に更新し、それを基地局に伝える方式を設計することが必要となり得る。
【００８３】
次に、アルゴリズムＲ３の結果を分析する。Ｔ２がＴ１−Ｌｉｍｉｔより優れているＳＮＲ範囲では、Ｒ３の性能はＴ２の性能に厳密に従うことがわかる。これは、例えば、図５の０から１５ｄＢまでの間に見ることができる。実際、そのように期待することができるのは、方式Ｒ３は、ユーザがほとんどの場合に量ＣＱＩｋＴ２をフィードバックすることに基づくものであるからである。２つの方式の間に残るわずかな差は、ＣＱＩｋＴ２ではなく、ＳＮＲ標識
【数５８】
2010183574.tif 000061
がフィードバックされるＣ１フィードバック報告によるものである。このため、このアルゴリズムは、そのような場合にＣＱＩｋＴ２を０に設定することを強いられ、その結果わずかな性能損が生じる。シミュレーションにおいて、ユーザのフィードバックサイクルはすべて同じ瞬間に開始し、これは、Ｃ１回のスケジューラ決定のうちの１回だけが量
【数５９】
2010183574.tif 000062
を提供し得ることを意味する。Ｃ１スケジューラ決定の残りＣ１−１回は、瞬間ＣＱＩ標識ＣＱＩｋＴ２およびすべてのユーザが利用できる古くなった標識
【数６０】
2010183574.tif 000063
を有する。したがって、これらのＣ１決定のうちのＣ１−１回は、Ｔ２がＴ１−Ｌｉｍｉｔより優れているときのＴ２と同じ結果を生ずるはずである。より大きいＣ１を使用することによって、そのような状況におけるわずかな性能損はさらに減少することがわかる。
【００８４】
例えば、２２ｄＢより大きい送信ＳＮＲについて図５で見られる、Ｔ１−ＬｉｍｉｔがＴ２より優れている範囲に注目すると、アルゴリズムＲ３は、一定の性能損（図の例では１．５ｄＢ程度）を伴ってではあるが、Ｔ１−Ｌｉｍｉｔと同じ増加率を可能にする。実際、ユーザ数をＮに制限することが好ましい高ＳＮＲ状況においては、スケジューリング決定のために、量
【数６１】
2010183574.tif 000064
が使用されなければならない。この量は、頻繁には送信されないため、一般に古いものである。したがって、この量は、瞬間ユーザＳＮＲの指示を含まず、標識が基地局に送信されたときより前の期間にわたるより低品質のユーザＳＮＲの指示を含む。予期されるように、この標識に基づくスケジューリングは、Ｔ１−Ｌｉｍｉｔの場合と同様に瞬間ＳＮＲに基づくスケジューリングに対して性能低下を生じる。
【００８５】
要約すると、提案の方式は、考察したシナリオすべてについて良好に機能するが、最新技術の方法は、特定の通信路条件では大幅に性能が低下すると結論付けることができる。
【００８６】
図８に、多入力多出力通信システムの端末において通信路品質情報８２２を提供する装置８００のブロック図を示す。装置８００は、通信路品質決定器（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒ）８１０とプロセッサ８２０とを備える。
【００８７】
通信路品質決定器８１０は、端末と基地局の間の通信路の通信路品質８１２を決定する。
【００８８】
通信路品質決定器８１０は、プロセッサ８２０に接続され、決定された通信路品質８１２をプロセッサ８２０に提供する。
【００８９】
決定された通信路品質８１２は、端末と基地局の間の通信路の通信路行列に対応し得る。
【００９０】
プロセッサ８２０は、決定された通信路品質８１２に基づいてただ１つのフィードバック量の値を求め、そのフィードバック量を通信路品質情報８２２として提供する。あるいは、プロセッサ８２０は、決定された通信路品質８１２に基づいて２つのフィードバック量の値を求め、それら２つのフィードバック量を通信路品質情報８２２として提供する。第１のフィードバック量が第２のフィードバック量と同じ頻度で求められ、または、第２
のフィードバック量が第１のフィードバック量より高い頻度で求められる。
【００９１】
装置８００は、多入力多出力通信システムの端末の一部とすることができる。
【００９２】
本発明による実施形態の中には、多数のデータストリームが基地局によって端末に同時に提供される多入力多出力通信システムのための通信路品質パラメータを決定する方法に関連するものもある。この通信路品質パラメータは、端末のうちの１つと基地局の間の通信路に属する。
【００９３】
この方法は、端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて通信路品質パラメータを決定するステップを含む。
【００９４】
図９に、本発明の一実施形態による、多入力多出力通信システムの基地局によって同時に対処されるべき端末を選択する方法９００の流れ図を示す。多入力多出力通信システムは、複数の端末を備える。
【００９５】
方法９００は、複数の端末のための通信路品質パラメータを決定するステップ９１０と、同時に対処されるべき端末を選択するステップ９２０とを含む。
【００９６】
複数の端末のための通信路品質パラメータは、端末のうちの１つの受信アンテナの数に基づいて決定される。
【００９７】
基地局によって同時に対処されるべき端末は、同時に対処されるべき各端末それぞれの通信路品質パラメータに基づいて選択される。
【００９８】
図１０に、多入力多出力通信システムの端末において通信路品質情報を提供する方法１０００の流れ図を示す。方法１０００は、端末と基地局の間の通信路の通信路品質を決定するステップ１０１０と、ただ１つのフィードバック量または２つのフィードバック量の値を求めるステップ１０２０とを含む。
【００９９】
１つのフィードバック量の値を求めるステップ１０２０は、決定された通信路品質に基づくものである。このフィードバック量は、通信路品質情報として提供され得る。あるいは、２つのフィードバック量の値が決定された通信路品質に基づいて求められ、次いで、これら２つのフィードバック量が通信路品質情報として提供され得る。この場合、第１のフィードバック量が第２のフィードバック量と同じ頻度で求められ、または、第２のフィードバック量が第１のフィードバック量より高い頻度で求められる。
【０１００】
本発明による実施形態の中には、信号対干渉雑音比の近似値に関連するものもある。近似値の品質は、最新技術の方法では考慮に入れられていない、最終的にスケジュールされるデータストリーム（同時に対処されるべき選択端末）の数に大きく依存する。提示の概念は、この依存関係を利用し、フィードバック情報をしかるべく適合させることにより、スケジューラの性能を改善し得る。
【０１０１】
本発明による別の実施形態の中には、圧縮された通信路品質標識を用いたフィードバック方法に関連するものもある。これは、例えば図１１に示すようなマルチユーザ多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムモデル１１００において実施され得る。図１１には、複数の端末１１１０が、基地局１１３０によって同時に対処される端末１１２０と共に示されている。
【０１０２】
マルチユーザ干渉の緩和が、、送信側／ｅＮＢ（ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｎｏｄｅ  Ｂ）に
おける、ゼロフォーシング（ＺＦ）の線形プリコーディング、および、例えば高総和速度を目的とする貪欲なアルゴリズムを用いたスケジューリングによってなされ得る。これは、送信側／ｅＮＢにおいて（基地局において）通信路状態情報（ＣＳＩ）を必要とし得る。通信路状態情報は、通信路ベクトル量子化（ＣＶＱ）による通信路方向情報（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＣＤＩ）および、例えば信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）といった通信路品質情報（ＣＱＩ）によって表され得る。
【０１０３】
通信路／受信機連鎖のベクトルｇｋ＝ＨｋＴｗｋ（複合通信路ベクトル）の量子化は、ｇｋまでの最小ユークリッド距離を有するコードブックエントリを選択することによって行われ得る。問題は、通信路／受信機連鎖ベクトルは、（基地局によって使用される）プリコーダに依存するものであるため、量子化ステップにおいて知られていないことである。１つの可能な方法を、転置通信路行列の範囲空間における最も近いベクトル（最小ユークリッド距離）を選択することによって複合通信路ベクトルを推定するものとすることができる。
【０１０４】
これに合わせて、図１２に、通信路ベクトル量子化１２００の概略図を示す。図１２には、通信路方向指示として転置通信路行列の範囲空間１２３０に最も近いコードブックエントリを有する量子化複合通信路ベクトル１２１０が示されている。さらに、図１２には、通信路品質情報計算に必要とされる推定複合通信路ベクトル１２２０も示されている。転置通信路行列の範囲空間１２３０は、すべての可能な複合通信路ベクトルを含む。
【０１０５】
１つの可能な通信路品質標識（ＣＱＩ）は、次式のように、信号対干渉雑音比を推定するものである。
【数６２】
2010183574.tif 000065
【０１０６】
この場合、分子は推定信号電力に関し、分母の１は雑音電力に関し、分母の残りの部分は、量子化誤差による推定干渉電力に関するものである。信号対干渉雑音比を計算するために、２つの量が基地局にフィードバックされ得る。
【０１０７】
推定信号対干渉雑音比は、
【数６３】
2010183574.tif 000066
を使用することにより、次式で表すことができる。
【数６４】
2010183574.tif 000067
【０１０８】
この場合には、ただ１つの量のフィードバックが必要とされ得る。
【０１０９】
干渉項が無い場合、信号対干渉雑音比は、次式で表すことができる。
【数６５】
2010183574.tif 000068
【０１１０】
本発明による実施形態の中には、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機が使用されるときの信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の推定に関連するものもある。ＳＩＮＲ推定での問題は、最終的に使用されるｗｋＴが通信路ベクトル量子化のために仮定されるものと異なり、最終的に使用されるｗｋＴがフィードバック時には知られていないことである。
【０１１１】
特に、送信されるデータストリームの数（端末の数）が受信（ＲＸ）アンテナの数より小さいときに、最小平均二乗誤差受信機は、すべての干渉源を軽減することができる。したがって、ＳＩＮＲ推定は、送信されるデータストリームの数に依存するはずであるが、この情報は受信側には知られていない。
【０１１２】
したがって、圧縮通信路品質情報のフィードバックが行われ得る。このようにして、信号対干渉雑音比は次式で計算され得る。
【数６６】
2010183574.tif 000069
【０１１３】
これは、送信側／ｅＮＢ（基地局）において計算されなければならない。というのは、端末の数Ｄは基地局でしか知られていないからである。この計算の１つの可能な方法は、方式Ｒ１として前述した、２つの量が端末にフィードバックされるものである。別の可能な方法は、方式Ｒ２および方式Ｒ３として前述した、ただ１つの量（１つの時間間隔当たりただ１つの量を意味する）をフィードバックするものである。方式Ｒ２を使用すると、ただ１つの量、例えば、
【数６７】
2010183574.tif 000070
などが送信され、別の量、例えばｓｉｎ２θｋなどが「推測」される。方式Ｒ３を使用すると、ほとんどの場合はＤ＞Ｎの場合の量が送信され、時間が経過するにつれ、時々、例えば、
【数６８】
2010183574.tif 000071
の尺度が代わりに送信される。
【０１１４】
例えば、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に、ＤＦＴコードブックおよび低相関の場合のシステム性能を示す。特に、高信号対雑音比では、図１３（Ａ）のグラフ１３００Ａに示すように、前述のロバストな方式Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、例えば、非特許文献２に記載されている方式よりも高い総和速度を生じる。これに合わせて、図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）のグラフ１３００Ａを計算するのに使用されるシミュレーションパラメータの表１
３００Ｂが示されている。
【０１１５】
さらに、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に、ランダムコードブックを高相関で使用したときのシステム性能を示す。この場合もやはり、図１４（Ａ）のグラフ１４００Ａに示すように、特に高信号対雑音比で、ロバストな方式Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、非特許文献２に記載されている方式と比べてより優れた性能を示している。図１４（Ｂ）には、図１４（Ａ）のグラフ１４００Ａを計算するのに使用されるシミュレーションパラメータの表１４００Ｂが示されている。
【０１１６】
本発明による実施形態の中には、前述の手法が、同じまたはより少量のフィードバックを伴う最新技術の技法と比べて、総和速度またはセルスループットを増大させるものもある。この場合、セルスループットがより高いことは、データ転送速度がより高いこと、および／または１セル当たり（１基地局当たり）のユーザ数がより多いことを意味する。
【０１１７】
セルスループットを増大させる代わりに、前述の手法を使用して送信電力を低減させて、基地局における電力消費の費用を低減し、かつ／または電磁放射を低減することもできる。
【０１１８】
提案の方式は、通信路品質情報のために利用可能なフィードバック量をより洗練されたやり方で利用するものである。これは、例えば、高信号対雑音比値において、最新技術の技法と比べてより高いセルスループットをもたらし得る。
【０１１９】
本出願では、一部で、同じまたは類似の機能特性を有する対象物または機能ユニットに同じ符番を使用している。
【０１２０】
特に、条件によっては、本発明の方式はソフトウェアとしても実装され得ることを指摘しておく。この実装は、ディジタル記憶媒体、特に、対応する方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連係することのできる電子的に読取り可能な制御信号を有するフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ上になされ得る。よって、本発明は、一般に、コンピュータ上で実行されると本発明の方法を実行する、機械可読キャリア上に記憶されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品にも存するものである。よって、言い換えると、本発明は、コンピュータ上で実行されると、本発明の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムとしても実現され得るものである。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  装置
１１０  プロセッサ
１１２  通信路品質パラメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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