(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を伝送する方法であって、前記信号は、４個のアンテナを用いるように構成されたユーザ機器により基地局に伝送され、
前記方法は、
伝送ランク情報を獲得することと、
前記伝送ランク情報に含まれる伝送ランクに対応する特定のプリコーディング行列を用いて、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行うことにより、プリコーディングされた信号を出力することであって、前記特定のプリコーディング行列は、４アンテナ用のコードブックから選択される、ことと、
前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送することと
を含み、
前記４個のアンテナは、前記４個のアンテナのうちの２個のアンテナを含む第１アンテナグループと、前記４個のアンテナのうちの残りの２個のアンテナを含む第２アンテナグループとに区別され、
前記４アンテナ用のコードブックは、第１タイプの複数のプリコーディング行列及び第２タイプの複数のプリコーディング行列を含み、
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、０である、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの１つのアンテナグループに対応する２個の成分と、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）行列を構成する、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの他の１つのアンテナグループに対応する２個の成分とを含み、
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、ランク１に対する複数のＤＦＴ行列を構成する、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分を含む、方法。
【請求項２】
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のアンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のＤＦＴ行列である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分と、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分とが互いに直交するコードを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第２アンテナグループ及び前記第１アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列及び前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、同一の定数がかけられたプリコーディング行列である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
信号を受信する方法であって、前記信号は、４個のアンテナを用いるように構成されたユーザ機器から基地局により受信され、
前記方法は、
前記ユーザ機器から受信信号を受信することと、
前記受信信号に対して前記ユーザ機器により用いられた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報を獲得することと、
４アンテナ用のコードブックから選択された、前記伝送ランク及び前記プリコーディング行列識別情報に対応する特定のプリコーディング行列を用いて、前記受信信号にプリコーディングの逆処理を行うことと
を含み、
前記４個のアンテナは、前記４個のアンテナのうちの２個のアンテナを含む第１アンテナグループと、前記４個のアンテナのうちの残りの２個のアンテナを含む第２アンテナグループとに区別され、
前記４アンテナ用のコードブックは、第１タイプの複数のプリコーディング行列及び第２タイプの複数のプリコーディング行列を含み、
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、０である、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの１つのアンテナグループに対応する２個の成分と、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）行列を構成する、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの他の１つのアンテナグループに対応する２個の成分とを含み、
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、ランク１に対する複数のＤＦＴ行列を構成する、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分を含む、方法。
【請求項７】
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のアンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のＤＦＴ行列である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第２アンテナグループ及び前記第１アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
無線通信システム内のユーザ機器であって、
前記ユーザ機器は、
第１アンテナ及び第２アンテナを含む第１アンテナグループと、
第３アンテナ及び第４アンテナを含む第２アンテナグループと、
第１タイプの複数のプリコーディング行列及び第２タイプの複数のプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するように構成されたメモリーと、
伝送ランクに対応する特定のプリコーディング行列を用いて、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行うことにより、プリコーディングされた信号を出力するプリコーダであって、前記特定のプリコーディング行列は、前記メモリーに保存されている前記４アンテナ用のコードブックから選択される、プリコーダと
を含み、
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、０である、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの１つのアンテナグループに対応する２個の成分と、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）行列を構成する、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの他の１つのアンテナグループに対応する２個の成分とを含み、
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、ランク１に対する複数のＤＦＴ行列を構成する、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分を含み、
前記プリコーディングされた信号は、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの少なくとも一つを介して基地局に伝送される、ユーザ機器。
【請求項１０】
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のアンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプの複数のプリコーディング行列は、複数のＤＦＴ行列である、請求項９に記載のユーザ機器。
【請求項１１】
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分と、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分とが互いに直交するコードを含む、請求項９に記載のユーザ機器。
【請求項１２】
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第２アンテナグループ及び前記第１アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列をさらに含む、請求項９に記載のユーザ機器。
【請求項１３】
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列及び前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、同一の定数がかけられたプリコーディング行列である、請求項９に記載のユーザ機器。
【請求項１４】
基地局であって、
前記基地局は、
４個のアンテナを用いて信号を伝送するように構成されたユーザ機器から伝送された受信信号を受信するように構成されるアンテナであって、前記４個のアンテナは、前記４個のアンテナのうちの２個のアンテナを含む第１アンテナグループと、前記４個のアンテナのうちの残りの２個のアンテナを含む第２アンテナグループに区別される、アンテナと、
第１タイプの複数のプリコーディング行列及び第２タイプの複数のプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するように構成されたメモリーと、
前記ユーザ機器により用いられた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報に対応する特定のプリコーディング行列を用いて、前記受信信号にプリコーディングの逆処理を行うプリコーダであって、前記特定のプリコーディング行列は、前記４アンテナ用のコードブックから選択される、プリコーダと
を備え、
前記第１タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、０である、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの１つのアンテナグループに対応する２個の成分と、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）行列を構成する、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの他の１つのアンテナグループに対応する２個の成分とを含み、
前記第２タイプの複数のプリコーディング行列の各々は、ランク１に対する複数のＤＦＴ行列を構成する、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分を含む、基地局。
【請求項１５】
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第２アンテナグループ及び前記第１アンテナグループのいずれかに対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列をさらに含む、請求項１４に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の説明は、移動通信システムにおいてプリコーディングを用いて信号を送受信する技術に関するもので、特に、４アンテナシステムにおいて端末がアップリンク信号に效率的にプリコーディングを行って伝送する技法及びこのように伝送された信号を基地局が效率的に受信する技法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多重アンテナシステムまたはＭＩＭＯシステムにおいて、プリコーディングは、ビームフォーミング利得（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  Ｇａｉｎ）及びダイバーシティ利得（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｇａｉｎ）を送受信側に提供し、高い尖頭／平均システム処理率を提供することができる。ただし、プリコーディング技法は、アンテナ設定、チャネル環境、システム構造などを考慮して適切に設計されなければならない。
【０００３】
一般に、複雑度と制御シグナリングオーバーヘッドを最小化するためにプリコーディングを行うＭＩＭＯシステムは、コードブックベースのプリコーディング技法を利用する。コードブックは、伝送ランク（Ｒａｎｋ）及びアンテナ個数によって送受信端の間にあらかじめ決定された所定個数のプリコーディングベクトル／行列を含む。送信端は、受信端から受信したチャネル状態情報に基づいてコードブック中の特定プリコーディングベクトル／行列を選択し、伝送信号にプリコーディングを行って伝送する。場合によって、送信端は受信端からチャネル状態情報を受信することなく、あらかじめ定められた規則に従ってプリコーディング行列を選択してプリコーディングを行った後に信号を伝送することもできる。
【０００４】
図１は、コードブックベースのプリコーディングの基本概念を説明するための図である。
【０００５】
コードブックベースのプリコーディング方式による場合、上述したとおり、送受信端は伝送ランク、アンテナ個数などによってあらかじめ定められた所定個数のプリコーディング行列を含むコードブック情報を共有するようになる。受信側は、受信信号を通じてチャネル状態を測定し、上記のコードブック情報に基づき、好むプリコーディング行列情報を送信側にフィードバックすることができる。図１では、受信端が送信端に、好むプリコーディング行列情報をコードワード別に伝送することを示しているが、これに限定されることはない。
【０００６】
受信端からフィードバック情報を受信した送信端は、受信した情報に基づいてコードブックから特定プリコーディング行列を選択することができる。プリコーディング行列を選択した送信端は、伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号に、選択したプリコーディング行列をかける方式でプリコーディングを行い、プリコーディングされた伝送信号を複数のアンテナから伝送することができる。送信端からプリコーディングされて伝送された信号を受信した受信端は、送信端でなされたプリコーディングの逆処理を行って受信信号を復元することができる。一般に、プリコーディング行列は、Ｕ＊ＵＨ＝Iのようなユニタリー行列（Ｕ）条件を満たすところ、上述したプリコーディングの逆処理は、送信端におけるプリコーディングに用いられたプリコーディング行列（Ｐ）のＨｅｒｍｉｔｉａｎ（ＰＨ）を受信信号にかける方式でなされてよい。
【０００７】
３ＧＰＰ  ＬＴＥ（３ＲＤ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）  ｒｅｌｅａｓｅ  ８システムでは、端末から基地局へのアップリンク信号伝送にＭＩＭＯ技法を適用する場合、ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ  Ｒａｔｉｏ）／ＣＭ（Ｃｕｂｉｃ  Ｍｅｔｒｉｃ）特性劣化といった問題から、基地局から端末へのダウンリンク信号伝送に対してのみＭＩＭＯ伝送技法を規定している。ただし、端末が基地局に伝送するアップリンク信号にも、伝送率の増大、ダイバーシティ利得の獲得などのためにＭＩＭＯ技法を適用する方向に議論されており、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの後続標準ではアップリンク信号伝送にもＭＩＭＯ技法を適用する具体的な方案が議論されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下では、アップリンクプリコーディングのためのコードブック、特に、４個のアンテナを用いる端末が效率的に信号をプリコーディングして伝送できるコードブックを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一様態では、４個のアンテナを用いる端末が基地局に信号を伝送する方法を提供する。
【００１０】
そのために、本発明の一実施の形態では、伝送ランク情報を獲得する段階と、４アンテナ用のコードブックから、前記伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力する段階と、前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送する段階と、を含み、前記４個のアンテナは２個のアンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別され、前記４アンテナ用のコードブックは、ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む信号伝送方法を提案する。
【００１１】
ここで、前記第１タイプのプリコーディング行列は、アンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプのプリコーディング行列は、ＤＦＴ行列でよい。また、第２タイプのプリコーディング行列は、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分と、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分とが互いに直交するコードから構成されてよい。
【００１２】
また、前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか一方に対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか他方に対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列を含むことができ、この場合、前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、２個のレイヤー信号の位置を変更するレイヤースワッピング（ｌａｙｅｒ  ｓｗａｐｐｉｎｇ）機能を行うプリコーディング行列及びアンテナの位置を変更するアンテナパーミュテーション（Ａｎｔｅｎｎａ  Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）プリコーディング行列のうちの一つ以上を含むことができる。
【００１３】
一方、本発明の他の実施の形態では、伝送ランク情報を獲得する段階と、ランク３に対して各行に２個の０以外の成分を含み、第１列及び第２列に２個の０成分を含む４＊３行列形態の第１タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックから、前記伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力する段階と、前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送する段階と、を含む信号伝送方法を提案する。
【００１４】
ここで、前記第１タイプのプリコーディング行列は、
【００１５】
【化１】
0005554437.tif 000002
の形態を有し、
【００１６】
【化２】
0005554437.tif 000003
は０以外の成分のみを含む２＊１形態のベクトル、
【００１７】
【化３】
0005554437.tif 000004
は０のみを成分として含む２＊１形態のベクトルでよい。
【００１８】
また、前記
【００１９】
【化４】
0005554437.tif 000005
そして前記
【００２０】
【化５】
0005554437.tif 000006
はそれぞれ、相互直交することが好ましく、前記
【００２１】
【化６】
0005554437.tif 000007
に対する正規化係数を
【００２２】
【化７】
0005554437.tif 000008
前記
【００２３】
【化８】
0005554437.tif 000009
に対する正規化係数を
【００２４】
【化９】
0005554437.tif 000010
とする場合、
【００２５】
【化１０】
0005554437.tif 000011
を満たすことができる。
【００２６】
具体的に、前記第１タイプのプリコーディング行列は、
【００２７】
【化１１】
0005554437.tif 000012
に正規化係数がかけられた形態を有することができ、この時、Ｎｔは４、
【００２８】
【化１２】
0005554437.tif 000013
の条件を満たし、Ｎは、４または８でよい。
【００２９】
また、前記４アンテナ用ランク３コードブックは、各行別に１個の０以外の成分を含む４＊３行列形態の第２タイプのプリコーディング行列をさらに含むことができ、前記第２タイプのプリコーディング行列は
【００３０】
【化１３】
0005554437.tif 000014
に正規化係数がかけられた形態を有することができる。ここで、Ｎｔは４、
【００３１】
【化１４】
0005554437.tif 000015
の条件を満たし、Ｎは４または８でよい。
【００３２】
また、前記第２タイプのプリコーディング行列は、アンテナ間電力正規化のための係数及びレイヤー間電力正規化のための係数のうちのいずれか一方がかけられた形態を有することができる。
【００３３】
上記課題を解決するための本発明の他の様態では、基地局が４個のアンテナを用いる端末から信号を受信する方法を提供する。
【００３４】
このために、本発明の一実施の形態では、前記端末から受信信号を受信する段階と、前記端末が前記受信信号伝送に用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報を獲得する段階と、４アンテナ用のコードブックから前記伝送ランク及び前記プリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記受信信号にプリコーディングの逆処理を行う段階と、を含み、前記４個アンテナは、２個アンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別され、前記４アンテナ用のコードブックは、ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む信号受信方法を提供する。
【００３５】
また、本発明の他の実施の形態では、基地局が４個のアンテナを用いる端末から信号を受信する方法において、前記端末から受信信号を受信する段階と、前記端末が前記受信信号伝送に用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報を獲得する段階と、ランク３に対して各行に２個の０以外の成分を含み、第１列及び第２列に２個の０成分を含む４＊３行列形態の第１タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックから、前記伝送ランク及び前記プリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記受信信号にプリコーディングの逆処理を行う段階と、を含む信号受信方法を提供する。
【００３６】
上記課題を解決するための本発明のさら他の様態では、４個アンテナを用いて信号を伝送する端末を提供する。
【００３７】
このために、本発明の一実施の形態では、第１及び第２アンテナを含む第１アンテナグループと、第３及び第４アンテナを含む第２アンテナグループと、ランク１に対して前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、前記メモリーに保存されている前記４アンテナ用のコードブックから、伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力するプリコーダと、を含み、前記プリコーダによりプリコーディングされた信号を前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの一つ以上を介して前記基地局に伝送するように構成された端末を提案する。
【００３８】
また、本発明の他の実施の形態では、ランク３に対して、各行に２個の０以外の成分を含み、第１列及び第２列に２個の０成分を含む４＊３行列形態の第１タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、前記メモリーに保存されている前記４アンテナ用のコードブックから、伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力するプリコーダと、前記プリコーダによりプリコーディングされた信号を前記基地局に伝送するための４個アンテナと、を含む端末を提案する。
【００３９】
上記課題を解決するための本発明のさらに他の様態では、４個アンテナを用いて信号を伝送する端末から信号を受信するための基地局を提供する。
【００４０】
このために、本発明の一実施の形態では、２個アンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別された４個のアンテナを用いて信号を伝送する端末から伝送された受信信号を受信するのに用いられるアンテナと、ランク１に対して前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、前記メモリーに保存されている前記２アンテナ用のコードブックから、前記端末が用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記アンテナを介して受信された受信信号にプリコーディングの逆処理を行うプリコーダと、を含む基地局を提案する。
【００４１】
また、本発明の他の実施の形態では、４個アンテナを用いて信号を伝送する端末から伝送された受信信号を受信するのに用いられるアンテナと、ランク３に対して各行に２個の０以外の成分を含み、第１列及び第２列に２個の０成分を含む４＊３行列形態の第１タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、前記メモリーに保存されている前記２アンテナ用のコードブックから、前記端末が用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記アンテナを介して受信された受信信号にプリコーディングの逆処理を行うプリコーダと、を含む基地局を提案する。
【００４２】
上記の４アンテナコードブックのランク１、ランク２、ランク３に関する実施の形態を、一つのコードブックに各ランク別に所定個数のプリコーディング行列を含む形態に結合して用いることができることは明らかである。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
４個のアンテナを用いる端末が基地局に信号を伝送する方法であって、
伝送ランク情報を獲得し、
４アンテナ用のコードブックから、前記伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力し、
前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送すること、を含み、
前記４個のアンテナは、２個のアンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別され、
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む、信号伝送方法。
（項目２）
前記第１タイプのプリコーディング行列は、アンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプのプリコーディング行列は、ＤＦＴ行列である、項目１に記載の信号伝送方法。
（項目３）
第２タイプのプリコーディング行列は、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分と、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分とが互いに直交するコードから構成される、項目１に記載の信号伝送方法。
（項目４）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか一方に対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか他方に対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列を含む、項目１に記載の信号伝送方法。
（項目５）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、２個のレイヤー信号の位置を変更するレイヤースワッピング（ｌａｙｅｒ  ｓｗａｐｐｉｎｇ）機能を行うプリコーディング行列及びアンテナの位置を変更するアンテナパーミュテーション（Ａｎｔｅｎｎａ
Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）プリコーディング行列のうちの一つ以上を含む、項目４に記載の信号伝送方法。
（項目６）
前記第１タイプのプリコーディング行列及び前記第２タイプのプリコーディング行列は、同一の定数がかけられたプリコーディング行列である、項目１に記載の信号伝送方法。
（項目７）
前記第１タイプのプリコーディング行列は、前記端末の最大許容伝送電力の１／２を用いて前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送するように構成される、項目６に記載の信号伝送方法。
（項目８）
２個のアンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別される４個のアンテナを用いる端末が基地局に信号を伝送する方法であって、
特定状況で前記第１アンテナグループをターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）し、
前記第２アンテナグループを介して前記基地局に信号を伝送すること、を含み、
前記第１アンテナグループをターンオフすることは、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうち、前記第１アンテナグループをターンオフするためのランク１プリコーディング行列を用いたプリコーディングによって行われる、信号伝送方法。
（項目９）
前記ランク１プリコーディング行列は、
前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなすプリコーディング行列を含む、項目８に記載の信号伝送方法。
（項目１０）
基地局が４個のアンテナを用いる端末から信号を受信する方法であって、
前記端末から受信信号を受信し、
前記端末が前記受信信号伝送に用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報を獲得し、
４アンテナ用のコードブックから、前記伝送ランク及び前記プリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記受信信号にプリコーディングの逆処理を行うこと、を含み、
前記４個のアンテナは２個のアンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別され、
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む、信号受信方法。
（項目１１）
前記第１タイプのプリコーディング行列は、アンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプのプリコーディング行列は、ＤＦＴ行列である、項目１０に記載の信号受信方法。
（項目１２）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか一方に対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか他方に対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列を含む、項目１０に記載の信号受信方法。
（項目１３）
第１及び第２アンテナを含む第１アンテナグループと、
第３及び第４アンテナを含む第２アンテナグループと、
ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、
前記メモリーに保存されている前記４アンテナ用のコードブックから、伝送ランクに対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力するプリコーダと、を含み、
前記プリコーダによりプリコーディングされた信号を、前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの一つ以上を介して前記基地局に伝送するように構成された、端末。
（項目１４）
前記第１タイプのプリコーディング行列は、アンテナグループ選択行列であり、前記第２タイプのプリコーディング行列は、ＤＦＴ行列である、項目１３に記載の端末。
（項目１５）
第２タイプのプリコーディング行列は、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分と、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分とが互いに直交するコードから構成される、項目１３に記載の端末。
（項目１６）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか一方に対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか他方に対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列を含む、項目１３に記載の端末。
（項目１７）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、２個のレイヤー信号の位置を変更するレイヤースワッピング（ｌａｙｅｒ  ｓｗａｐｐｉｎｇ）機能を行うプリコーディング行列及びアンテナの位置を変更するアンテナパーミュテーション（Ａｎｔｅｎｎａ
Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）プリコーディング行列のうちの一つ以上を含む、項目１６に記載の端末。
（項目１８）
前記第１タイプのプリコーディング行列及び前記第２タイプのプリコーディング行列は、同一の定数がかけられたプリコーディング行列である、項目１３に記載の端末。
（項目１９）
前記第１タイプのプリコーディング行列は、前記端末の最大許容伝送電力の１／２を用いて前記プリコーディングされた信号を前記基地局に伝送するように構成される、項目１８に記載の端末。
（項目２０）
第１及び第２アンテナを含む第１アンテナグループと、
第３及び第４アンテナを含む第２アンテナグループと、
ランク１に対して前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのうちの前記第１アンテナグループをターンオフするためのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、
前記プリコーディング行列を用いて伝送信号にプリコーディングを行い、プリコーディングされた信号を出力するプリコーダと、を含み、
前記プリコーダによりプリコーディングされた信号を、前記第１アンテナグループを介して前記基地局に伝送するように構成された、端末
（項目２１）
前記プリコーディング行列は、
前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなすプリコーディング行列を含む、項目２０に記載の端末。
（項目２２）
２個のアンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別された４個のアンテナを用いて信号を伝送する端末から伝送された信号を受信するのに用いられるアンテナと、
ランク１に対して、前記第１アンテナグループに対応する２個の成分が０であり、前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がＤＦＴ行列をなす第１タイプのプリコーディング行列、及び前記第１アンテナグループに対応する２個の成分及び前記第２アンテナグループに対応する２個の成分がそれぞれＤＦＴ行列をなす第２タイプのプリコーディング行列を含む４アンテナ用のコードブックを保存するメモリーと、
前記メモリーに保存されている前記２アンテナ用のコードブックから、前記端末が用いた伝送ランク及びプリコーディング行列識別情報に対応する一つのプリコーディング行列を選択して、前記アンテナを介して受信された信号にプリコーディングの逆処理を行うプリコーダと、
を含む、基地局。
（項目２３）
前記４アンテナ用のコードブックは、ランク２に対して、第１列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか一方に対応する２個の成分が０であり、第２列において前記第１アンテナグループ及び前記第２アンテナグループのいずれか他方に対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列を含む、項目２２に記載の基地局。
【発明の効果】
【００４３】
上述したような本発明の実施の形態によるコードブックを利用すると、アンテナグループ別に効率的な伝送制御を行うことができ、アップリンク信号伝送において敏感なＰＡＰＲ／ＣＭ特性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】コードブックベースのプリコーディングの基本概念を説明するための図である。
【図２】ＵＬＡアンテナ構造及びＸ−ｐｏｌアンテナ構造を説明するための図である。
【図３】一般のＳＣ−ＦＤＭＡ方式を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る端末のプロセッサ構成を具体的に示す図である。
【図５】基地局及び端末の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の好適な実施の形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのもので、本発明が実施されうる唯一の実施の形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者には、本発明がそれらの具体的な細部事項なしにも実施されうることが理解できる。例えば、以下の説明では一定の用語を中心に説明するが、これらの用語に限定されず、任意の用語と称される場合にも同一の意味を示すことができる。また、本明細書全体を通じて同一または類似の構成要素については同一の図面符号を共通使用して説明する。
【００４６】
以下の説明において、“ランク（Ｒａｎｋ）”は、独立して信号を伝送できる経路の数を表し、“レイヤー（ｌａｙｅｒ）の個数”は、各経路を通じて伝送される信号ストリームの個数を表す。一般に、送信端は、信号伝送に用いられるランク数に対応する個数のレイヤーを伝送するから、特に言及しない限り、ランクはレイヤーの個数と同一の意味を有する。プリコーディング行列において行（ｒｏｗ）は各アンテナに、列（ｃｏｌｕｍｎ）はランクまたは各レイヤー信号に対応するとする。
【００４７】
下記の表１は、ＬＴＥ  ｒｅｌｅａｓｅ  ８において４アンテナ用のコードブック構造を表す。
【００４８】
【表１】
0005554437.tif 000016
上記の表１で、
【００４９】
【化１５】
0005554437.tif 000017
と呼ばれる列を含むセットに対して
【００５０】
【化１６】
0005554437.tif 000018
と規定することができ、ここで、
【００５１】
【化１７】
0005554437.tif 000019
は、４＊４恒等行列（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍａｔｒｉｘ）である。表１に示すように、ＬＴＥ  ｒｅｌｅａｓｅ  ８で規定している４Ｔｘコードブックは、各ランクに対して１６個のプリコーディング行列を含み、総６４個のプリコーディング行列から構成されている。上記の表１のコードブックは、下記のような特性を有する。
【００５２】
−  一定のモジュラス（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｍｏｄｕｌｕｓ）特徴：各プリコーディングベクトル／行列の各成分は、均一の電力を有する。
【００５３】
−  ネスト化された構造（Ｎｅｓｔｅｄ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）：低いランクのプリコーディングベクトル／行列は、高いランクのプリコーディングベクトル／行列の列内に含まれる。
【００５４】
−  制限された個数の成分：プリコーディング行列の成分（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  ａｌｐｈａｂｅｔ）は
【００５５】
【化１８】
0005554437.tif 000020
に制限される。
【００５６】
上述の特徴を考慮して、以下では、ＬＴＥ−Ａシステムにおいてアップリンク信号の伝送のためのコードブック構造について説明する。
【００５７】
図２は、ＵＬＡアンテナ構造及びＸ−ｐｏｌアンテナ構造を説明するための図である。
【００５８】
上記の表１のコードブック構造は、図２の左図に示すような単一線形配列（Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｌｉｎｅａｒ  Ａｒｒａｙ；以下、“ＵＬＡ”という。）アンテナ構造を考慮して設計したものである。一般に、ＵＬＡアンテナ形態は、一定レベル以上のアンテナ相関度を維持するために、大きいアンテナ空間を必要とする。したがって、４Ｔｘ、８Ｔｘのように多数のアンテナを利用するためには、図２の右図に示すような交差型アンテナ構造（ｃｒｏｓｓ−ｐｏｌ（Ｘ−ｐｏｌ）  ａｎｔｅｎｎａ  ｓｅｔｕｐ）が利用されている。Ｘ−ｐｏｌアンテナ構造は、ＵＬＡアンテナ構造に比べてアンテナ空間を減らすことができるためである。したがって、以下では、ＬＴＥ−Ａ用の４アンテナシステム用コードブックを設計するにあたって、Ｘ−ｐｏｌアンテナ構造を考慮して設計するものとする。
【００５９】
プリコーディング行列は
【００６０】
【化１９】
0005554437.tif 000021
形態の行列で表すことができる。ここで、
【００６１】
【化２０】
0005554437.tif 000022
は、アンテナ個数を、
【００６２】
【化２１】
0005554437.tif 000023
はランクを表す。ランク
【００６３】
【化２２】
0005554437.tif 000024
に対するコードブックは
【００６４】
【化２３】
0005554437.tif 000025
のように表すことができ、ここで
【００６５】
【化２４】
0005554437.tif 000026
に対するプリコーディング行列の個数を表す。
【００６６】
本発明の一実施の形態において
【００６７】
【化２５】
0005554437.tif 000027
のアンテナは、２個以上のグループに分けることができる。例えば、アンテナポート１及びアンテナポート３を、図２の右側に示す構造において一つのアンテナグループに、アンテナポート２及びアンテナポート４を図２の右側に示す構造において他のアンテナグループに区別することができる。
【００６８】
プリコーディング行列は、上述したような各アンテナグループに適合するように設計すればよい。例えば、２Ｔｘコードブックを上述の各アンテナグループに利用することができ、これを４Ｔｘコードブックのために結合して利用することができる。本発明の一実施の形態では、このように、２個のアンテナグループをそれぞれ完壁に区別するために、０ベクトル／行列を利用することを提案する。下記の表２は、４Ｔｘシステムにおいて２個アンテナずつ２個アンテナグループを含む場合、各アンテナグループのために利用しうるベクトル／行列を表すものである。
【００６９】
【表２】
0005554437.tif 000028
ここで、
【００７０】
【化２６】
0005554437.tif 000029
は、単位電力（ｕｎｉｔ  ｐｏｗｅｒ）を有する複素数値を表す。万一、各プリコーディング行列の成分を
【００７１】
【化２７】
0005554437.tif 000030
に制限する場合、各アンテナグループのためのプリコーディングベクトル／行列候補は、下記のように表すことができる。
【００７２】
【表３】
0005554437.tif 000031
また、本発明の他の実施の形態では、下記のようなプリコーディングベクトル／行列候補を用いてコードブックを設計することができる。
【００７３】
【表４】
0005554437.tif 000032
上記の表３及び表４で、０ベクトル／行列以外の行列は、ＤＦＴ行列と呼ぶことができる。以下では、４Ｔｘアップリンクコードブックを各ランク別に具体的に説明する。
【００７４】
（ランク１コードブック）
４Ｔｘシステムのランク１プリコーディング行列は、上記の表３及び表４の１個レイヤーに対するベクトル／行列を、一つの列上で２個ずつ組み合わせることによって設計することができる。
【００７５】
上記の表３及び表４に示す各アンテナ別プリコーディングベクトル／行列のうち、０ベクトル／行列以外のものの全体組み合わせを、下記のように表すことができる。
【００７６】
【表５】
0005554437.tif 000033
一方、コードブックは、アンテナパーミュテーション（ａｎｔｅｎｎａ  ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）を考慮して設計することができる。この場合、コードブック中のプリコーディングベクトル／行列はいずれも、同一のアンテナパーミュテーション行列
【化２７−１】
0005554437.tif 000034
を用いてパーミュテーションされればよい。このような実施の形態において、上記の表５のプリコーディング行列は、パーミュテーション行列を用いて下記のように表すことができる。
【００７７】
【数１】
0005554437.tif 000035
ここで、
【００７８】
【化２８】
0005554437.tif 000036
は、各レイヤー当たりのプリコーディングベクトル／行列の個数を表す。上記のパーミュテーション行列は、下記のように表現することができる。
【００７９】
【表６】
0005554437.tif 000037
以下の説明において、便宜上、パーミュテーション行列は
【００８０】
【化２９】
0005554437.tif 000038
を用いるとするが、他のパーミュテーション行列を用いることもできる。
【００８１】
上記の表４に示す各アンテナ別プリコーディングベクトル／行列を上記の表５に適用すると、下記のようなランク１（レイヤー１）コードブックを構成することができる。
【００８２】
【表７】
0005554437.tif 000039
また、上記の表７にアンテナパーミュテーション行列
【００８３】
【化３０】
0005554437.tif 000040
を用いたパーミュテーションをさらに考慮すると、下記のようなランク１コードブックを設計することができる。
【００８４】
【表８】
0005554437.tif 000041
本発明の他の実施の形態では、下記のように、ランク１コードブックの一部のプリコーディング行列のみがパーミュテーション行列を用いた形態とすることができる。
【００８５】
【表９】
0005554437.tif 000042
【００８６】
【表１０】
0005554437.tif 000043
一方、本発明の好適な一実施の形態では、コードブック中のプリコーディング行列において各アンテナグループに対応するベクトル／行列間に相互直交する（ｍｕｔｕａｌｌｙ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）特性を有するようにコードブックを設計することを提案する。下記の表１１は、上記の表５において各アンテナグループ間に相互直交する特性を満たすプリコーディング行列のみを選択して構成した一例である。
【００８７】
【表１１】
0005554437.tif 000044
一方、本発明の一実施の形態では、アンテナグループ選択行列を含むようにコードブックを構成することを提案する。すなわち、４個アンテナが２個アンテナずつ第１アンテナグループ及び第２アンテナグループに区別される場合、いずれか一方のアンテナグループに対応する２個の成分が０であり、他方のアンテナグループに対応する２個の成分は、ＤＦＴ行列をなす形態のアンテナグループ選択行列を含むように設計することを提案する。これにより、端末が基地局にアップリンク信号を伝送する時点でアンテナグループ単位にターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）することが可能になる。
【００８８】
下記の表１２は、上述したようなアンテナグループ選択行列の例である。
【００８９】
【表１２】
0005554437.tif 000045
好適な実施の形態では、４Ｔｘランク１コードブックが、上記の表１２に示すようなアンテナグループ選択行列及び上記の表５に示すようなＤＦＴ行列の両方を含むように構成することを提案し、下記の表１３及び表１４は、このような実施の形態による４Ｔｘランク１コードブックの例である。
【００９０】
【表１３】
0005554437.tif 000046
【００９１】
【表１４】
0005554437.tif 000047
一方、コードブック中のプリコーディング行列を、均等な伝送電力を有するように正規化することができ、この場合、上記の表１３及び１４に示すプリコーディング行列のうちの２個の成分が０であるベクトル／行列を含むプリコーディング行列は
【００９２】
【化３１】
0005554437.tif 000048
が、残りのプリコーディング行列は１／２がかけられた形態を有することができる。このように正規化される場合、特定のアンテナグループに対応する２個の成分が０であるプリコーディング行列の場合、‘アンテナグループターンオフ（ａｎｔｅｎｎａ  ｇｒｏｕｐ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）’ではなく‘アンテナグループ選択（ａｎｔｅｎｎａ  ｇｒｏｕｐ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）’が行われるようになる。
【００９３】
ただし、ユーザが端末の特定アンテナを（または、特定アンテナグループを）覆う形態で端末を握る場合について、より具体的に説明する。このように、一つのアンテナグループのみを用いる場合に、全体可用電力を一つのアンテナグループを介した信号に集中する場合に備えて、各アンテナグループの電力増幅器が処理可能な電力範囲を２倍に設定することは、浪費になりうる。すなわち、ユーザが端末の特徴アンテナ（または、特定アンテナグループ）を覆う形態で端末を握り、特定アンテナグループのみを使用すべき場合にも、既存１個のアンテナグループを利用する場合に使用可能な最大電力範囲に設定することで電力浪費を防ぎ、端末の単価を低減する方がより有利になることもある。したがって、本発明の一実施の形態では、アンテナグループターンオフ行列を用いる場合、全体可用電力の半分を用いて各アンテナ増幅器の要件を同一に設定することを提案する。かかる実施の形態による４Ｔｘコードブックは、上記の表１３及び１４に示すプリコーディング行列の全てがいずれも、同一の定数（１／２）がかけられた形態を有することによってなることができる。
【００９４】
（ランク２コードブック）
各アンテナグループに対する全てのコードブック組み合わせを考慮することができる。例えば、上記の表２または表３に示すプリコーディングベクトル／行列が４Ｔｘランク２コードブックに用いられてよい。本発明の一実施の形態では、４Ｔｘランク２コードブックに対して上記の表２または表３に示す０ベクトル／行列を用いてアンテナグループ分離のためのプリコーディング行列を含むことを提案する。本実施の形態に係るランク２コードブックの一例は、下記の通りである。
【００９５】
【表１５】
0005554437.tif 000049
本発明の一実施の形態では、ランク２コードブックが上記の表１５に示すコードブックのプリコーディング行列のパーミュテーションされた形態のプリコーディング行列をさらに含むように設定することを提案する。ここで、用いられるパーミュテーション行列を
【００９６】
【化３２】
0005554437.tif 000050
で表現する場合、パーミュテーションされたプリコーディング行列は、下記のように表すことができる。
【００９７】
【数２】
0005554437.tif 000051
このパーミュテーション行列は、上記の表６から選択されればよい。
【００９８】
上記の表４を各アンテナグループのためのプリコーディングベクトル／行列として用いる場合、上記の表１５は、下記のように変形することができる。
【００９９】
【表１６】
0005554437.tif 000052
上記の表１６にパーミュテーション行列が適用される場合、ランク２コードブックは下記のように表すことができる。
【０１００】
【表１７】
0005554437.tif 000053
一方、本発明の一実施の形態では、物理アンテナパーミュテーション、仮想スワッピングもさらに適用できるようにコードブックを設計することを提案する。下記の数学式３は、仮想アンテナスワッピングが適用されたプリコーディング行列の形態を表す。
【０１０１】
【数３】
0005554437.tif 000054
ここで、
【０１０２】
【化３３】
0005554437.tif 000055
は、仮想アンテナスワッピング行列を表す。このような仮想アンテナスワッピング行列は、下記のように表すことができる。
【０１０３】
【数４】
0005554437.tif 000056
上述したような仮想アンテナスワッピング行列が上記の表１６及び１７に適用される場合、下記のような表１８及び１９のように表すことができる。
【０１０４】
【表１８】
0005554437.tif 000057
【０１０５】
【表１９】
0005554437.tif 000058
一方、本発明の一実施の形態では、物理アンテナパーミュテーションが部分的に適用された形態のランク２コードブックを提案する。すなわち、上記の表１６及び表１７の一部要素が、組み合わせコードブック形態に含まれてよい。下記の表２０及び表２１は、コードブック当たりに一つのパーミュテーション行列が利用される場合を表し、表２２及び表２３は、コードブック当たりに２個のパーミュテーション行列が利用される場合を表す。
【０１０６】
【表２０】
0005554437.tif 000059
上記の表２０は、全体組み合わせコードブックのサブセットが、パーミュテーションされたコードブックのサブセットと組み合わせられる特徴を有する。全てのパーミュテーションされた要素が、全体組み合わせコードブックのサブセットから導かれたわけではない。また、上記の表２０は、一つのパーミュテーション行列のみ用いられた場合を表す。
【０１０７】
【表２１】
0005554437.tif 000060
上記の表２１は、全体の組み合わせコードブックのサブセットが、パーミュテーションされたコードブックのサブセットと組み合わせられる特徴を有する。全てのパーミュテーションされた要素は、全体の組み合わせコードブックのサブセットから導かれる。また、上記の表２１は、一つのパーミュテーション行列のみ用いられた場合を表す。
【０１０８】
【表２２】
0005554437.tif 000061
上記の表２２は、全体の組み合わせコードブックのサブセットが、パーミュテーションされたコードブックのサブセットと組み合わせられる特徴を有する。全てのパーミュテーションされた要素が、全体の組み合わせコードブックのサブセットから導かれたわけではない。また、上記の表２２は、複数のパーミュテーション行列が用いられた場合を表す。
【０１０９】
【表２３】
0005554437.tif 000062
上記の表２３は、全体の組み合わせコードブックのサブセットが、パーミュテーションされたコードブックのサブセットと組み合わせられる特徴を有する。全てのパーミュテーションされた要素は、全体の組み合わせコードブックのサブセットから導かれる。また、上記の表２３は、複数のパーミュテーション行列が用いられた場合を表す。
【０１１０】
一方、本発明の他の実施の形態では、パーミュテーション及びスワッピングと組み合わせられた形態のコードブックを提案する。本実施の形態に係るランク２コードブックの例は、下記の通りである。
【０１１１】
【表２４】
0005554437.tif 000063
【０１１２】
【表２５】
0005554437.tif 000064
その他にも、下記のような様々な組み合わせが可能である。
【０１１３】
【表２６】
0005554437.tif 000065
【０１１４】
【表２７】
0005554437.tif 000066
【０１１５】
【表２８】
0005554437.tif 000067
【０１１６】
【表２９】
0005554437.tif 000068
また、本発明の他の実施の形態では、アンテナグループ選択行列を、表３０のように構成することができ、表３１乃至表３３のように、他のプリコーディング行列と組み合わせて構成することができる。
【０１１７】
【表３０】
0005554437.tif 000069
【０１１８】
【表３１】
0005554437.tif 000070
【０１１９】
【表３２】
0005554437.tif 000071
【０１２０】
【表３３】
0005554437.tif 000072
一方、ランク２コードブックに対しても、特定のアンテナグループのみを用いる場合にかかわらず、同一の定数がかけられたプリコーディング行列で構成することが好ましく、４Ｔｘコードブックの場合、いずれも１／２がかけられた形態が好ましい。
【０１２１】
（ランク３コードブック）
４Ｔｘランク３コードブック設計のために、本発明の一実施の形態では、大きく、２つの観点から接近する。
【０１２２】
（１）アンテナ電力均衡の観点
４Ｔｘランク３コードブックについて最も容易に考えられる形態は、下記のようである。上記の表３の０ベクトル／行列がアンテナグループ分離のために用いられてよい。
【０１２３】
【数５】
0005554437.tif 000073
すなわち、上記の数学式５のようなプリコーディング行列形態に、同一のスケーリング係数がかけられて正規化した行列形態を考慮することができる。ここで、Ｉ、ｊ、ｋは、独立した数でよい。また、
【０１２４】
【化３４】
0005554437.tif 000074
のような物理アンテナパーミュテーション、
【０１２５】
【化３５】
0005554437.tif 000075
のような仮想アンテナパーミュテーション、
【０１２６】
【化３６】
0005554437.tif 000076
のような全体パーミュテーションが、ランク３コードブックにも、ランク２の場合と同様に適用可能である。ランク３コードブックに対して仮想アンテナパーミュテーション
【０１２７】
【化３７】
0005554437.tif 000077
は下記のように規定されてよい。
【０１２８】
【表３４】
0005554437.tif 000078
ただし、本発明の好適な一実施の形態では、完全にアンテナ別電力均衡がとれる、下記のような形態のプリコーディング行列を、ランク３コードブックに含めることを提案する。
【０１２９】
【数６】
0005554437.tif 000079
ここで、インデックスＩ、ｊ、ｋは、上記の表２または表３において任意の独立したインデックスでよい。また、本発明の一実施の形態において
【０１３０】
【化３８】
0005554437.tif 000080
に対する正規化係数
【０１３１】
【化３９】
0005554437.tif 000081
を、前記
【０１３２】
【化４０】
0005554437.tif 000082
に対する正規化係数を
【０１３３】
【化４１】
0005554437.tif 000083
とする場合、両者は互いに異なってよい。例えば、
【０１３４】
【化４２】
0005554437.tif 000084
でよく、この場合、レイヤー別電力均衡及びアンテナ別電力均衡を同時に合わせることができる。
【０１３５】
一方、
【０１３６】
【化４３】
0005554437.tif 000085
に設定する場合、アンテナ別電力均衡のみ合わせる形態のプリコーディング行列となる。この場合、上記の数学式６は、下記のような形態で表すことができる。
【０１３７】
【数７】
0005554437.tif 000086
本実施の形態においても同様、
【０１３８】
【化４４】
0005554437.tif 000087
のような物理アンテナパーミュテーション、
【０１３９】
【化４５】
0005554437.tif 000088
のような仮想アンテナパーミュテーション、
【０１４０】
【化４６】
0005554437.tif 000089
のような全体パーミュテーションが、ランク２の場合と同様に適用可能である。また、仮想アンテナパーミュテーション
【０１４１】
【化４７】
0005554437.tif 000090
は、上記の表３４のように規定することができる。
【０１４２】
上記の数学式６及び７に示すプリコーディング行列形態において
【０１４３】
【化４８】
0005554437.tif 000091
はそれぞれ、相互直交する形態を有することが好ましい。
【０１４４】
上述したような条件を満たすランク３プリコーディング行列の例を、下記のように表すことができる。
【０１４５】
【数８】
0005554437.tif 000092
勿論、ランク３コードブックは、上記の数学式８の形態に正規化係数がかけられた形態を含むようになる。ここで、Ｎｔは４、
【０１４６】
【化４９】
0005554437.tif 000093
の条件を満たし、Ｎは４または８でよい。
【０１４７】
また、上記の数学式８に様々なパーミュテーションを適用した形態を考慮することができ、それらは、下記のように表すことができる。
【０１４８】
【数９】
0005554437.tif 000094
【０１４９】
【数１０】
0005554437.tif 000095
（２）ＣＭ特性維持の観点
アップリンク信号伝送にＭＩＭＯを適用する場合、高い性能の電力増幅器が端末機の単価を増加させる問題などから、ダウンリンク信号伝送に比べてＰＡＰＲ／ＣＭ特性がより一層問題となる。したがって、良好なＰＡＰＲ／ＣＭ特性を維持するためのコードブック構造を考慮しなければならない。
【０１５０】
ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｐｏｗｅｒ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）は、波形（ｗａｖｅｆｏｒｍ）の特性を示すパラメータである。この値は、波形の最大振幅（ｐｅａｋ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を、波形の時間平均されたＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値で割った値で、無次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ）の値である。一般に、単一キャリア信号のＰＡＰＲが、マルチキャリア信号のＰＡＰＲよりも良好である。
【０１５１】
ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、良好なＣＭ特性（ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を維持するために、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）を用いてＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｏｕｔｐｕｔ）を具現することができる。一般のプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）を用いると、１個のアンテナを介して、複数のレイヤー（ｌａｙｅｒ）に該当する情報を搬送する信号が多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）して伝送されるため、該アンテナを介して伝送される信号は一種のマルチキャリア信号と見なすことができる。ＰＡＰＲは、送信側において電力増幅器（ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が支援すべきダイナミックレンジ（ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ）に関連しており、ＣＭ（Ｃｕｂｉｃ  Ｍｅｔｒｉｃ）値は、ＰＡＰＲが表す数値に代えて表すことのできる他の数値である。
【０１５２】
アップリンク信号伝送において上述のようなＰＡＰＲ／ＣＭ特性を良好に維持するためには、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式とＭＩＭＯ方式との結合形態を調べてみるとよい。
【０１５３】
図３は、一般的なＳＣ−ＦＤＭＡ方式を説明するための図である。
【０１５４】
ＯＦＤＭ方式もＳＣ−ＦＤＭＡも、図３に示すように、直列信号を並列に変換し、この並列信号をサブキャリアにマッピングし、ＩＤＦＴまたはＩＦＦＴ処理後に、再び直列信号に変換し、ＣＰ付加後にＲＦモジュールを通じて信号を伝送する側面で同一である。ただし、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の場合、並列信号を直列信号に変換した後に、ＤＦＴ拡散によって、以降のＩＤＦＴまたはＩＦＦＴ処理の影響を減少させ、かつ、単一信号特性を一定レベル以上に維持するという特徴を有する。
【０１５５】
このようなＳＣ−ＦＤＭＡ方式の信号伝送にＭＩＭＯが適用される場合における、端末のプロセッサ構成について説明すると、下記の通りである。
【０１５６】
図４は、本発明の一実施の形態に係る端末のプロセッサ構成を詳細に示す図である。
【０１５７】
図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る端末のプロセッサは、アップリンク信号を、特定ランクに対応する個数のレイヤーにマッピングするレイヤーマッパー１４０１、所定個数のレイヤー信号のそれぞれにＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）拡散を行う所定個数のＤＦＴモジュール１４０２、及びメモリー２２に保存されているコードブックからプリコーディング行列を選択し、伝送信号にプリコーディングを行うプリコーダ１４０３を含むことができる。図４に示すように、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式でアップリンク信号を伝送するためのＤＦＴモジュール１４０２を、プリコーダ１４０３の前段、レイヤーマッパー１４０１後段に配置することで、レイヤー別にＤＦＴ拡散された信号がプリコーディングされた後にＩＦＦＴ逆拡散して伝送され、よって、プリコーディングを除いてＤＦＴ拡散及びＩＦＦＴ逆拡散の影響が相殺される効果によって、上述のＰＡＰＲ／ＣＭ特性を良好に維持することができる。
【０１５８】
特に、本発明の一実施の形態では、ランク３コードブックがＰＡＰＲ／ＣＭ特性を最適に維持するために、プリコーディング行列の各行が、一つの０以外の成分のみを含む構造のプリコーディング行列を含むように設計することを提案する。このように、各行に０以外の成分を一つのみ含むプリコーディング行列を用いる場合、各アンテナポートに複数のデータシンボルを結合せず、よって、良好なＣＭ特性を維持することができる。また、図４を参照して説明したように、ＤＦＴ拡散後のプリコーディング時に、一つのレイヤー信号が一つのアンテナから伝送されるように設定される場合、ＩＦＦＴ逆拡散の効果をＤＦＴ拡散によって直ちに打ち消す効果を得ることができる。
【０１５９】
本実施の形態に係るランク３コードブックのプリコーディング行列は、下記のように表すことができる。
【０１６０】
【数１１】
0005554437.tif 000096
勿論、ランク３コードブックは、上記の数学式１１のような形態に正規化係数がかけられた形態を含むことができる。また、上記の数学式１１で、Ｎｔは４、
【０１６１】
【化５０】
0005554437.tif 000097
の条件を満たし、Ｎは４または８でよい。
【０１６２】
本実施の形態に係るプリコーディング行列も同様、下記のように様々なパーミュテーション形態を有することができる。
【０１６３】
【数１２】
0005554437.tif 000098
【０１６４】
【数１３】
0005554437.tif 000099
上記の数学式１１乃至１３に示すようなプリコーディング行列の場合、アンテナ電力規定またはレイヤー電力均衡のいずれか一方のみを行うことができ、両者を同時に行い難い構造を有する。
【０１６５】
ＣＭ特性の観点からは、上記の数学式７乃至１０に示すプリコーディング行列は、部分的にＣＭ特性を良好に維持するための行列と見ることができる。上記の数学式７乃至１０に示すプリコーディング行列は、各行に２個の０以外の成分を含むが、全ての成分が一定のモジュラス（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｍｏｄｕｌｕｓ）を有するプリコーディング行列と比較する場合、各アンテナ当たりに２個のシンボルのみ結合されるので、良好なＣＭ特性を維持すると見なすことができる。
【０１６６】
一方、４Ｔｘランク３コードブックに関する本発明の好適な一実施の形態では、上述した通り、アンテナ電力均衡を考慮した形態のプリコーディング行列を、第１タイプのプリコーディング行列として含み、良好なＣＭ特性を維持するために１行に一つの０以外の成分のみを含む形態のプリコーディング行列を、第２タイプのプリコーディング行列として含み、両者とも利用できる組み合わせ形態のコードブックを提案する。
【０１６７】
一方、ランク３コードブックに対しても、特定のアンテナグループのみを利用する場合にかかわらず、同一の定数がかけられたプリコーディング行列で構成することが好ましく、４Ｔｘコードブックの場合、いずれも１／２がかけられた形態が好ましい。
【０１６８】
上述した４アンテナコードブックのランク１、ランク２、ランク３に対する実施の形態は、一つのコードブックに各ランク別に所定個数のプリコーディング行列を含む形態に結合して利用できるということは明らかである。
【０１６９】
以下では、上述したようなコードブックを用いる端末及び基地局について説明する。
【０１７０】
図５は、基地局及び端末の構成を説明するための図である。
【０１７１】
基地局１０は、プロセッサ１１、メモリー１２、及びアップリンク信号の受信及びダウンリンク信号の伝送を行う送受信モジュールとしてのＲＦモジュール１３を含むことができる。基地局１０のプロセッサ１１は、ダウンリンク信号伝送のためにメモリー１２に保存されている情報、例えば、ダウンリンク信号の伝送のためのコードブック中の特定プリコーディング行列を用いてダウンリンク信号伝送を制御し、また、アップリンク信号受信のためにメモリー１２に保存されている情報、例えば、アップリンク信号にプリコーディングの逆過程として端末２０が用いたプリコーディング行列と同じプリコーディング行列のエルミート（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）行列をかける等の信号受信過程を制御することができる。本実施の形態に係る基地局１０のメモリー１２は、上述したようなコードブックをアップリンク４Ｔｘコードブックとして保存していることを提案する。また、プロセッサ１１のプリコーディング関連機能を実行する機能モジュールをプリコーダ（図示せず）として別に構成することもできる。
【０１７２】
端末２０も同様、プロセッサ２１、メモリー２２及びアップリンク信号の伝送及びダウンリンク信号の受信のための送受信モジュールとしてのＲＦモジュール２３を含むことができる。プロセッサ２１は、アップリンク信号伝送のためにメモリー２２に保存された情報、例えば、アップリンク信号伝送のための上述した実施の形態で説明したようなコードブック中の特定プリコーディング行列を用いてアップリンク信号伝送を制御し、また、ダウンリンク信号の受信のためにメモリー２２に保存されている情報、例えば、ダウンリンク信号にプリコーディングの逆過程として端末１０が用いたプリコーディング行列と同じプリコーディング行列のエルミート（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）行列をかける等の信号受信過程を制御することができる。
【０１７３】
本実施の形態に係る端末２０のメモリー２２も同様、上述したようなコードブックをアップリンク４Ｔｘコードブックとして保存していることを提案する。また、プロセッサ２１の具体的な構成は、図４で上述した通りである。
【０１７４】
本発明は、本発明の必須特徴を逸脱しない範囲で、他の特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制約的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付した請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、よって、本発明の等価的な範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係を有しない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
以上の説明は、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの後続モデル、例えば、３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａシステムの場合を中心に説明したが、次世代移動通信技術として、ＩＥＥＥ系列または他の標準によるシステムにも同一の原理により適用することができる。
【図１】
0005554437.tif 000100
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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