(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列を決定するための方法であって、送信機が、２組の交差偏波アンテナを有し、異なる偏波方向を有する前記２組のアンテナのチャネル・ベクトルが、それぞれＨ１およびＨ２であり、これらのアンテナが、近接配置され、Ｍが、送信アンテナの数であり、ｒが、データ・フローの数であり、２組のアンテナの前記チャネル・ベクトルＨ１およびＨ２が、以下の複素関係、すなわち、
Ｈ２＝βｅｊδＨ１
を満たし、ここで、βは、前記２つのチャネル・ベクトルの間の前記複素関係の振幅であり、δは、前記２つのチャネル・ベクトルの間の前記複素関係の角度であり、前記方法が、以下のステップ、すなわち、
ａ．長期チャネル関連の情報に従って、次元がＭ×Ｍの最適化された第１の行列Ｗ１を決定するステップであって、前記第１の行列が、広帯域および／または長期チャネル特性に対応し、前記第１の行列Ｗ１が、以下の第１のコードブック、すなわち、
【数１】
0005466339.tif 000014
【数２】
0005466339.tif 000015
から選択され、ここで、Ｒは、Ｈ１の送信空間相関行列の近接度であり、ｖ１＝［１，ｅ−ｊθ，．．．，ｅ−ｊ（Ｍ／２−１）θ］は、ＤＦＴベクトルによって近似される、Ｈ１の前記送信空間相関行列の支配的な固有ベクトルであり、θは、前記ＤＦＴベクトルの２つの隣接項の間の角度差である、ステップと、
ｂ．複数の候補プリコーディング行列を獲得するために、前記最適化された第１の行列Ｗ１と第２のコードブック内の次元がＭ×ｒの各第２の行列Ｗ２とを乗算するステップであって、前記第２の行列Ｗ２が、周波数選択性および／または短期チャネル特性に対応し、以下の第２のコードブック、すなわち、
Ｗ２＝（Ｗ２１，Ｗ２２，．．．Ｗ２ｒ）
から選択され、ここで、Ｗ２ｉは、Ｗ２の第ｉ列であり、
【数３】
0005466339.tif 000016
であるとすると、Ｗ２ｉの第ｎ要素は、１であり、第（ｎ＋Ｍ／２）要素は、ｍｏｄ（ｉ，２）＝１である場合は、βｅｊδであり、ｍｏｄ（ｉ，２）＝０である場合は、１／βｅ−ｊδであり、他の要素は、０である、ステップと、
ｃ．前記短期チャネル特性に従って、事前定義された規則に基づいて、送信されるデータをプリコーディングするための前記複数の候補プリコーディング行列から、最適化されたものを選択するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第２のコードブックＷ２について、データ・フローの数が１である場合、
Ｗ２＝［１，０，βｅｊδ，０］Ｔ
であり、データ・フローの数が２である場合、
【数４】
0005466339.tif 000017
である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信アンテナがＭ個で、ランクが最大２である場合、４ビットの第２のコードブックＷ２内のコードワードが、以下の式、すなわち、
【数５】
0005466339.tif 000018
によって決定され、ここで、ｉ＝０，．．．，２４−１、
【数６】
0005466339.tif 000019
、ｎ＝ｍｏｄ（ｉ，２２）、β０＝０．５、β１＝１、β２＝２、β３＝４、およびδ０＝−π／２、δ１＝π／２、δ２＝０、δ３＝πであり、８ビットの第１のコードブックＷ１内のコードワードW１，ｉが、以下の式、すなわち、
【数７】
0005466339.tif 000020
および
【数８】
0005466339.tif 000021
によって決定され、ここで、ｉ＝０，．．．，２８−１、
【数９】
0005466339.tif 000022
、ｎ＝ｍｏｄ（ｉ，２６）、α０＝０．２５、α１＝０．５、α２＝１、α３＝２、ｒ＝１、およびθｎ＝ｎπ／３２、ｎ＝０，．．．，２６−１である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
近接配置アンテナの相関係数のモードが、所定の閾値よりも大きいか、またはアンテナ間の距離が、信号の波長の半分以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列をｅＮｏｄｅＢにフィードバックするための、ユーザ機器における方法であって、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法を使用することによって、前記最適化された第１の行列Ｗ１およびプリコーディング行列を決定するステップと、
前記最適化されたプリコーディング行列に対応する最適化された第２の行列Ｗ２を決定するステップと、
前記最適化された第１の行列Ｗ１および前記第２の行列Ｗ２の識別情報を前記ｅＮｏｄｅＢに提供するステップと
を含む方法。
【請求項６】
データをプリコーディングするための、ｅＮｏｄｅＢにおける方法であって、
ユーザ機器によってフィードバックされた、最適化された第１の行列Ｗ１および最適化された第２の行列Ｗ２の識別情報を受信するステップと、
前記識別情報に従って、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法における前記第１のコードブックおよび前記第２のコードブックから、前記最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２を決定するステップと、
前記最適化された第１の行列Ｗ１と第２の行列Ｗ２を乗算し、最適化されたプリコーディング行列を獲得するステップと、
前記ユーザ機器にデータを送信するために、前記最適化されたプリコーディング行列を使用することによって、送信されるデータをプリコーディングするステップと
を含む方法。
【請求項７】
サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列をｅＮｏｄｅＢにフィードバックするための、ユーザ機器内のデバイスであって、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法を使用することによって、最適化された第１の行列Ｗ１およびプリコーディング行列を決定し、前記最適化されたプリコーディング行列に対応する最適化された第２の行列Ｗ２を決定するための決定手段と、
前記最適化された第１の行列Ｗ１および前記第２の行列Ｗ２の識別情報を前記ｅＮｏｄｅＢに提供するための送信機と
を備えるデバイス。
【請求項８】
データをプリコーディングするための、ｅＮｏｄｅＢ内のデバイスであって、
ユーザ機器によってフィードバックされた、最適化された第１の行列Ｗ１および最適化された第２の行列Ｗ２の識別情報を受信するための受信機と、
前記識別情報に基づいて、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法における前記第１のコードブックおよび前記第２のコードブックから、前記最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２を決定するための問い合わせ手段と、
前記最適化された第１の行列Ｗ１と第２の行列Ｗ２を乗算し、最適化されたプリコーディング行列を獲得するための計算手段と、
前記ユーザ機器にデータを送信するために、前記最適化されたプリコーディング行列を使用することによって、送信されるデータをプリコーディングするためのプリコーダと
を備えるデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ技術に関し、詳細には、マルチアンテナ技術におけるプリコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒｅｌ−１０フィードバック［１］についての合意された今後の方法によれば、サブバンド用のプリコーダは、２つの行列から成り、その一方は、Ｗ１によって表される広帯域および／または長期チャネル特性を対象とし、他方は、Ｗ２によって表される周波数選択性および／または短期チャネル特性を対象とする。ｅＮＢは、長期広帯域フィードバックによってＷ１を決定し、短期狭帯域フィードバックによってＷ２を決定する。
【０００３】
近接配置マルチアンテナ（ｃｌｏｓｅｌｙ−ｓｐａｃｅｄ  ｍｕｌｔｉ−ａｎｔｅｎｎａ）の場合、プリコーディング方式の設計を簡素化するために、プリコーディング方式は、近接配置によってもたらされるアンテナ関連の特性を考慮することができる。業界では、近接配置交差偏波ＣＬＡ（ｃｌｏｓｅｌｙ−ｓｐａｃｅｄ  ｃｒｏｓｓ−ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ＣＬＡ）のプリコーディング・コードブックについての議論がなされてきた。Ｒ１−１０３０２６では、Ｓａｍｓｕｎｇが、Ｍ×ｒ型行列のＷ１と、Ｍ×Ｍ型正方行列のＷ２とを用いる、２ステージ・フィードバック手法を提案し、Ｒ１−１０１７４２では、Ｅｒｉｃｓｓｏｎが、Ｍ×２型行列のＷ１と、２×ｒ型行列のＷ２とを用いる、２ステージ・フィードバック手法を提案し、ここで、Ｍは、アンテナの数であり、ｒは、データ・フローの数である。ＭＵ−ＭＩＭＯシナリオの下では、上記の手法のどちらについても、データ・スループットなどの性能は、満足できるものではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒ１−１０３０２６
【非特許文献２】Ｒ１−１０１７４２
【非特許文献３】Ｌ．Ｊｉａｎｇ、Ｌ．Ｔｈｉｅｌｅ、Ｖ．Ｊｕｎｇｎｉｃｋｅｌ、「Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ＭＩＭＯ  Ｃｈａｎｎｅｌ」、１３ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｐａｒｉｓ、Ｆｒａｎｃｅ、２００７年４月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、新しいコードブックに基づいた、プリコーディング方式を提案し、この方式は、より優れたデータ・スループットを有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列を決定するための方法が提案され、送信機が、２組の交差偏波アンテナを有し、異なる偏波方向を有する２組のアンテナのチャネル・ベクトルが、それぞれＨ１およびＨ２であり、これらのアンテナが、近接配置され、Ｍが、送信アンテナの数であり、ｒが、データ・フローの数であり、チャネル・ベクトルＨ１およびＨ２が、以下の複素関係、すなわち、
Ｈ２＝βｅｊδＨ１
を満たし、ここで、βは、２つのチャネル・ベクトルの間の複素関係の振幅であり、δは、２つのチャネル・ベクトルの間の複素関係の角度であり、方法は、以下のステップ、すなわち、
ａ．長期チャネル関連の情報に従って、次元がＭ×Ｍの最適化された第１の行列Ｗ１を決定するステップであって、第１の行列が、広帯域および／または長期チャネル特性に対応し、第１の行列Ｗ１が、以下の第１のコードブック、すなわち、
【０００７】
【数１】
0005466339.tif 000002
【０００８】
【数２】
0005466339.tif 000003
から選択され、ここで、Ｒは、Ｈ１の送信空間相関行列の近接度であり、ｖ１＝［１，ｅ−ｊθ，．．．，ｅ−ｊ（Ｍ／２−１）θ］は、ＤＦＴベクトルによって近似される、Ｈ１の送信空間相関行列の支配的な固有ベクトルであり、θは、ＤＦＴベクトルの２つの隣接項の間の角度差である、ステップと、
ｂ．複数の候補プリコーディング行列を獲得するために、最適化された第１の行列Ｗ１と第２のコードブック内の次元がＭ×ｒの各第２の行列Ｗ２とを乗算するステップであって、第２の行列Ｗ２が、周波数選択性および／または短期チャネル特性に対応し、以下の第２のコードブック、すなわち、
Ｗ２＝（Ｗ２１，Ｗ２２，．．．Ｗ２ｒ）
から選択され、ここで、Ｗ２ｉは、Ｗ２の第ｉ列であり、
【０００９】
【数３】
0005466339.tif 000004
であるとすると、Ｗ２ｉの第ｎ要素は、１であり、第（ｎ＋Ｍ／２）要素は、ｍｏｄ（ｉ，２）＝１である場合は、βｅｊδであり、ｍｏｄ（ｉ，２）＝０である場合は、１／βｅ−ｊδであり、他の要素は、０である、ステップと、
ｃ．短期チャネル特性に従って、事前定義された規則に基づいて、送信されるデータをプリコーディングするための複数の候補プリコーディング行列から、最適化されたものを選択するステップと
を含む。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列をｅＮｏｄｅＢにフィードバックするための、ユーザ機器における方法が提案され、方法は、
本発明の上述の第１の態様による方法を使用することによって、前記最適化された第１の行列Ｗ１およびプリコーディング行列を決定するステップと、
前記最適化されたプリコーディング行列に対応する最適化された第２の行列Ｗ２を決定するステップと、
前記最適化された第１の行列Ｗ１および前記第２の行列Ｗ２の識別情報をｅＮｏｄｅＢに提供するステップと
を含む。
【００１１】
これに対応して、本発明は、サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列をｅＮｏｄｅＢにフィードバックするための、ユーザ機器内のデバイスも提案し、デバイスは、
本発明の上述の第１の態様による方法を使用することによって、前記最適化された第１の行列Ｗ１およびプリコーディング行列を決定し、前記最適化されたプリコーディング行列に対応する最適化された第２の行列Ｗ２を決定するための決定手段と、
前記最適化された第１の行列Ｗ１および前記第２の行列Ｗ２の識別情報をｅＮｏｄｅＢに提供するための送信機と
を備える。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、データをプリコーディングするための、ｅＮｏｄｅＢにおける方法が提案され、方法は、
ユーザ機器によってフィードバックされた、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２の識別情報を受信するステップと、
識別情報に従って、本発明の上述の第１の態様による方法における第１のコードブックおよび第２のコードブックから、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２を決定するステップと、
最適化された第１の行列Ｗ１と第２の行列Ｗ２を乗算し、最適化されたプリコーディング行列を獲得するステップと、
ユーザ機器にデータを送信するために、最適化されたプリコーディング行列を使用することによって、送信されるデータをプリコーディングするステップと
を含む。
【００１３】
これに対応して、本発明は、データをプリコーディングするための、ｅＮｏｄｅＢ内のデバイスも提案し、デバイスは、
ユーザ機器によってフィードバックされた、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２の識別情報を受信するための受信機と、
識別情報に基づいて、本発明の上述の第１の態様による方法における第１のコードブックおよび第２のコードブックから、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２を決定するための問い合わせ手段と、
最適化された第１の行列Ｗ１と第２の行列Ｗ２を乗算し、最適化されたプリコーディング行列を獲得するための計算手段と、
ユーザ機器にデータを送信するために、最適化されたプリコーディング行列を使用することによって、送信されるデータをプリコーディングするためのプリコーダと
を備える。
【００１４】
上述および他の特徴が、以下の詳細な実施形態において説明され、または以下の詳細な実施形態から明らかになる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
最初に、本発明によるコードブックの設計について説明するが、それは以下のようになる。
【００１６】
交差偏波アンテナの２つのグループについて、観測により、発明者らは、２つのアンテナ・グループの間に、以下の式、すなわち、
Ｈ２＝βｅｊδＨ１    （１）
によって記述されるような、素早く変化する複素ベクトル関係が存在することを見出したが、ここで、Ｈ１は、一方の偏波を示す一方のアンテナ・グループを表すチャネル・ベクトルであり、Ｈ２は、他方の偏波を示す他方のアンテナ・グループを表すチャネル・ベクトルであり、βは、２つのチャネル・ベクトルの間の複素関係の振幅であり、δは、２つのチャネル・ベクトルの間の複素関係の角度である。Ｈ１は、長期広帯域静的チャネルとして扱うことができる。この観測は、参考文献（Ｌ．Ｊｉａｎｇ、Ｌ．Ｔｈｉｅｌｅ、Ｖ．Ｊｕｎｇｎｉｃｋｅｌ、「Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ＭＩＭＯ  Ｃｈａｎｎｅｌ」、１３ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｐａｒｉｓ、Ｆｒａｎｃｅ、２００７年４月）にある交差偏波アンテナについての理論的分析とも一致する。
【００１７】
近接配置アンテナの場合、Ｈ１の支配的な固有ベクトルｖ１は、ＤＦＴベクトル、すなわち、
ｖ１＝［１，ｅ−ｊθ，．．．，ｅ−ｊ（Ｍ／２−１）θ］    （２）
によって近似することができる。
【００１８】
単一レイヤ（ランク）（データ・フローの数が１）の場合、サブバンド・プリコーディングのためのプリコーディング行列は、以下の式で、すなわち、
【００１９】
【数４】
0005466339.tif 000005
（３）
と記述され、ここで、
【００２０】
【数５】
0005466339.tif 000006
は、Ｍ×Ｍの次元を有し、
【００２１】
【数６】
0005466339.tif 000007
である。プリコーディング行列Ｗ２＝［１，０，βｅｊδ，０］Ｔは、Ｍ×１の次元を有する。
【００２２】
近接配置交差偏波ＣＬＡアンテナの場合、Ｗ１は、交差偏波アンテナの２つのグループのチャネル相関行列として扱うことができ、Ｒは、Ｈ１に対応するアンテナのグループのチャネル相関行列として扱うことができる。
【００２３】
２レイヤ（データ・フローの数が２）の場合、Ｗ１は、変わらず、Ｗ２は、以下の式、すなわち、
【００２４】
【数７】
0005466339.tif 000008
によって決定される。
【００２５】
一般に、データ・フローの数がｒである場合、Ｗ２＝（Ｗ２１，Ｗ２２，．．．Ｗ２ｒ）であり、ここで、Ｗ２ｉは、Ｗ２の第ｉ列であり、
【００２６】
【数８】
0005466339.tif 000009
であるとすると、Ｗ２ｉの第ｎ要素は、１であり、第（ｎ＋Ｍ／２）要素は、ｍｏｄ（ｉ，２）＝１である場合は、βｅｊδであり、ｍｏｄ（ｉ，２）＝０である場合は、１／βｅ−ｊδであり、他の要素は、０である。
【００２７】
例えば、一実施形態では、送信アンテナがＭ個で、レイヤが最大２つである場合、４ビットの第２のコードブックＷ２内の１６個のコードワードｗ２，ｉは、以下の表１内の式によって決定され、
【００２８】
【表１】
0005466339.tif 000010
ここで、β０＝０．５、β１＝１、β２＝２、β３＝４、およびδ０＝−π／２、δ１＝π／２、δ２＝０、δ３＝πである。
【００２９】
８ビットの第１のコードブック内の２５６個のコードワードｗ１，ｉは、以下の表２内の式によって決定され、
【００３０】
【表２】
0005466339.tif 000011
ここで、α０＝０．２５、α１＝０．５、α２＝１、α３＝２、ｒ＝１、およびθｎ＝ｎπ／３２、ｎ＝０，．．．，２６−１である。
【００３１】
チャネル・ステータス情報に従って、最も近い第１の行列と第２の行列を選択するための複数の候補複素関係を均等かつ完全に提供するために、振幅αおよびβの選択値は、ある範囲内に含まれる複素関係の振幅をカバーするために使用され、角度差δ、θの選択値は、角度差が０〜２πの範囲内の異なる位置に該当するケースをカバーするために使用される。第１のコードブックおよび第２のコードブックのビット数、すなわち、第１の行列および第２の行列の数が変化した場合、複数の候補複素関係を均等かつ完全に提供するために、変化に対応して振幅および角度差の値を調整できることに留意されたい。
【００３２】
本発明によって決定されるコードワードは、上述の実施形態によって説明される。本発明は、コードワードのこの組によって限定されず、本発明の開示に基づいて、当業者が他の適切なコードワードを決定できることに留意されたい。
【００３３】
以下のパートでは、本発明によって決定されるコードワードに基づいて、プリコーディング通信を実施する実施形態について説明する。
【００３４】
最初に、ユーザ機器（ＵＥ）は、長期チャネル特性を測定し、長期チャネル特性に従って、表２のコードブックなどの第１のコードブックから、次元がＭ×Ｍの最適化された第１の行列Ｗ１を選択する。長期チャネル特性に従って、対応する最適化されたコードワードをどのように選択するかは、当業者によく知られており、不必要な細部まで説明しない。
【００３５】
その後、複数の候補プリコーディング行列を獲得するために、第１の行列Ｗ１と第２のコードブック内の次元がＭ×ｒの各第２の行列Ｗ２とを乗算する。第２のコードブックは、表１に示されるようなコードブックである。
【００３６】
次に、ＵＥは、測定された短期チャネル特性に従って、事前定義された規則に基づいて、複数の候補プリコーディング行列から最適化されたプリコーディング行列を選択する。事前定義された規則は、最大チャネル容量を可能にする候補プリコーディング行列を選択することなどである。不必要な細部まで説明しないが、他の規則も適用可能であることに留意されたい。
【００３７】
次に、ＵＥは、最適化されたプリコーディング行列に対応する最適化された第２の行列Ｗ２を決定することができる。
【００３８】
最後に、ＵＥは、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２の識別情報をｅＮｏｄｅＢに提供する。識別情報は、コードブック内の行列のシリアル番号などである。
【００３９】
ｅＮｏｄｅＢの側では、ｅＮｏｄｅＢは、ユーザ機器によってフィードバックされた、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２の識別情報を受信する。
【００４０】
次に、ｅＮｏｄｅＢは、識別情報に従って、第１のコードブックおよび第２のコードブックから、最適化された第１の行列Ｗ１および第２の行列Ｗ２を決定する。
【００４１】
その後、ｅＮｏｄｅＢは、最適化された第１の行列Ｗ１と第２の行列Ｗ２を乗算し、サブバンド・プリコーディングのための最適化されたプリコーディング行列を獲得する。
【００４２】
最後に、ｅＮｏｄｅＢは、ユーザ機器にデータを送信するために、最適化されたプリコーディング行列を使用することによって、送信されるデータをプリコーディングする。
【００４３】
発明者は、本発明において提案されるコードブックの性能をシミュレートし、それを従来技術において提案される方式のシミュレーション結果と比較する。以下の表３は、シミュレーションがそれに基づいて実施される、仮定されるワイヤレス・ネットワーク環境を示している。
【００４４】
【表３】
0005466339.tif 000012
【００４５】
シミュレーション結果を、以下の表４によって示す。
【００４６】
【表４】
0005466339.tif 000013
【００４７】
本発明が従来技術よりも優れた性能を達成することを見て取ることができる。
【００４８】
当業者は、本説明、図面、および添付の特許請求の範囲の検討を通して、開示された実施形態に対する変更を理解し、実現することができる。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む／備える）」という語は、請求項または本説明において挙げられていない要素またはステップの存在を排除するものではない。要素の前に置かれる「ａ／ａｎ」という語は、複数のそのような要素の存在を排除するものではない。本発明を実施する際、請求項におけるいくつかの技術的特徴は、１つの構成要素によって具現することができる。特許請求の範囲では、括弧で括られたいかなる参照符号も、請求項を限定するものであるとは解釈すべきではない。