(57)【要約】      （修正有）【課題】送信機及び受信機を含む通信システムを設定する段階を備える通信方法を提供する。【解決手段】最大Ｎ個のデータストリームを、送信機のＮ個の送信アンテナポート５２にマップするための複数の第１プリコーディング行列を有する。複数の第１プリコーディング行列のうちの少なくとも幾つかのプリコーディング行列のそれぞれは、対応する第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列から導き出される。第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートにデータをマッピングするように構成されている。複数の第１プリコーディング行列のうちの１つに基づいたプリコーディングスキームを使用して、Ｎ個の送信アンテナポートにデータストリームがマッピングされる。マッピングされたデータストリームは、Ｎ個の送信アンテナポートを介して、受信機へと送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機及び受信機を含み、前記送信機のＮ個の送信アンテナポートに最大Ｎ個のデータストリームをマッピングするための複数の第１プリコーディング行列を有する通信システムを設定する段階と、
前記複数の第１プリコーディング行列のうちの１つに基づいたプリコーディングスキームを使用して、前記Ｎ個の送信アンテナポートに前記データストリームをマッピングする段階と、
前記送信機から、前記Ｎ個の送信アンテナポートを介して、マッピングされた前記データストリームを前記受信機へと送信する段階と
を備え、
前記複数の第１プリコーディング行列のうちの少なくとも幾つかのプリコーディング行列のそれぞれは、複数の第２プリコーディング行列から選択された対応する第２プリコーディング行列及び複数の第３プリコーディング行列から選択された対応する第３プリコーディング行列に基づいて計算することにより生成され、前記複数の第２プリコーディング行列及び前記複数の第３プリコーディング行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートにデータをマッピングするように構成されており、前記複数の第１プリコーディング行列は、前記最大Ｎ個のデータストリームのうちの少なくとも一つのデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするプリコーディング行列を少なくとも一つ含む
通信方法。
【請求項２】
前記通信システムを設定する段階は、
前記複数の第２プリコーディング行列から選択された１つの第２プリコーディング行列と、前記複数の第３プリコーディング行列から選択された１つの第３プリコーディング行列との間のクロネッカー積を計算することにより、所定の１つの第１プリコーディング行列を生成する段階を有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記複数の第１プリコーディング行列は、Ｒ１≦ＮであるＲ１個のデータストリームを、前記Ｎ個のアンテナポートにマップし、
前記通信システムを設定する段階は、
ｒ＜Ｒ１であるｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数のプリコーディング行列のセットを規定する段階を有し、前記セットにおけるプリコーディング行列それぞれは、前記複数の第１プリコーディング行列から選択された所定の行列の列のサブセットを含む請求項１又は請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記セットを規定する段階は、
プリコーディング行列の候補が、前記セット内の別のプリコーディング行列の列の重み付けされた置換として表現できないと確かめられた場合に、前記プリコーディング行列の候補を前記セットに含める段階を含む請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記セットを規定する段階は、
所定の距離測定方法に従って測定された、プリコーディング行列の候補と前記セット内の別のプリコーディング行列との距離が、所定の閾値を超えていると確かめられた場合に、前記プリコーディング行列の候補を前記セットに含める段階を有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項６】
前記セットを規定する段階は、
前記送信機の送信アンテナの幾何学的配列に適合するように、前記セット内の前記プリコーディング行列を選択する段階を有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項７】
前記セット内の前記プリコーディング行列を選択する段階は、直交偏光送信アンテナのアレイに適合するように前記セット内の前記プリコーディング行列を選択することを含む請求項６に記載の通信方法。
【請求項８】
前記データストリームをマッピングする段階は、前記セット内の前記複数のプリコーディング行列のうちの１つを使用して、前記ｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングする段階を有する請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項９】
前記通信システムを設定する段階は、
前記第２プリコーディング行列及び前記第３プリコーディング行列のみを前記通信システムに格納する段階と、
格納された前記第２プリコーディング行列及び前記第３プリコーディング行列に基づいて、前記複数の第１プリコーディング行列のうちの前記１つを前記送信機において計算する段階とを有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１０】
前記マッピングされたデータストリームを送信する段階は、ロングタームエボリューションアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）規格に準拠した信号を送信する段階を有する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１１】
前記データストリームをマッピングする段階は、前記受信機からのフィードバックに基づいて、前記プリコーディングスキームを選択する段階を有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１２】
Ｎ＝８である請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記第２プリコーディング行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定され、前記第３プリコーディング行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定されている請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
前記第２プリコーディング行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定され、前記第３プリコーディング行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定されている請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１５】
Ｎ個のアンテナポートと、
送信機と
を備え、
前記送信機は、最大Ｎ個のデータストリームをＮ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数の第１プリコーディング行列の定義を受け付け、前記複数の第１プリコーディング行列のうちの１つに基づいたプリコーディングスキームを使用して、前記Ｎ個の送信アンテナポートに前記データストリームをマッピングし、前記Ｎ個の送信アンテナポートを介して、マッピングされた前記データストリームを受信機へと送信し、
前記複数の第１プリコーディング行列のうちの少なくとも幾つかのプリコーディング行列のそれぞれは、複数の第２プリコーディング行列から選択された対応する第２プリコーディング行列及び複数の第３プリコーディング行列から選択された対応する第３プリコーディング行列に基づいて計算することにより生成され、前記複数の第２プリコーディング行列及び前記複数の第３プリコーディング行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートに対してデータをマッピングするように構成されており、前記複数の第１プリコーディング行列は、前記最大Ｎ個のデータストリームのうちの少なくとも一つのデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするプリコーディング行列を少なくとも一つ含む
通信装置。
【請求項１６】
前記送信機は、前記複数の第２プリコーディング行列から選択された１つの第２プリコーディング行列と、前記複数の第３プリコーディング行列から選択された１つの第３プリコーディング行列との間のクロネッカー積を計算することにより、所定の１つの第１プリコーディング行列を生成する請求項１５に記載の通信装置。
【請求項１７】
前記複数の第１プリコーディング行列は、Ｒ１≦Ｎである、Ｒ１個のデータストリームを、前記Ｎ個のアンテナポートにマップし、
前記送信機は、ｒ＜Ｒ１である、ｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数のプリコーディング行列のセットを規定し、前記セットにおけるプリコーディング行列それぞれは、前記複数の第１プリコーディング行列から選択された所定の行列の列のサブセットを含む請求項１５又は請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
前記送信機は、プリコーディング行列の候補が、前記セット内の別のプリコーディング行列の列の重み付けされた置換として表現できないと確かめられた場合に、前記プリコーディング行列の候補を前記セットに含める請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
前記送信機は、
メモリを有し、
前記第２プリコーディング行列及び前記第３プリコーディング行列のみを前記メモリに格納し、
格納された前記第２プリコーディング行列及び前記第３プリコーディング行列に基づいて、前記送信機における前記複数の第１プリコーディング行列のうちの前記１つを計算する請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２０】
前記送信機は、前記受信機からのフィードバックに基づいて、前記プリコーディングスキームを選択する請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２１】
前記送信機は、ロングタームエボリューションアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）規格に準拠した信号で前記マッピングされたデータを送信する請求項１５から請求項２０のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２２】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の前記通信装置を備える携帯通信端末。
【請求項２３】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の前記通信装置を備える携帯通信端末における信号を処理するチップセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、通信システムに関し、特に、複数アンテナを使用して通信する方法及びシステムに関する。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、２００９年１月５日出願の米国仮出願６１／１４２，５０７号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
通信システムの中には、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを使用して、複数の通信チャネルで、送信機から受信機へとデータを送信するものが存在する。例えば、高スループットを達成できる空間多重化スキーム、アンテナの高指向性を達成できるビーム形成スキーム、及び、チャネルフェージング及びマルチパスに対する高い復元力を達成できる空間ダイバーシチスキームにおいて、複数チャネル伝送が使用されている。これらのスキームは、多くの場合、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）スキームと称される。
【０００４】
ＭＩＭＯスキームは、例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）システムとも称される、発展型地上無線アクセス（Ｅ‐ＵＴＲＡ）システムでの使用が考えられている。第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）Ｅ‐ＵＴＲＡ規格では、Ｅ‐ＵＴＲＡユーザー機器（ＵＥ）及び基地局（ｅＮｏｄｅＢ）によって使用されるためのＭＩＭＯスキームを規定している。これらのスキームについては、例えば、３ＧＰＰ技術仕様書３６．２１１、表題"技術使用グループ無線アクセスネットワーク、発展型地上無線アクセス（Ｅ‐ＵＴＲＡ）、物理チャネル及び変調（リリース８）"（３ＧＰＰ  ＴＳ ３６．２１１）、バージョン８．６．０、２００９年３月、に記載されており、参照により、その内容が本明細書に組み込まれる。特に、この技術仕様書の６．３．４章には、データストリーム（空間層とも呼ばれる）を送信アンテナポート４つにまでマップするプリコーディングスキームが規定されている。３ＧＰＰは、現在、Ｅ‐ＵＴＲＡ規格の拡張を規定する作業を進めており、これは、ＬＥＴ‐アドバンスト（ＬＴＥ‐Ａ）と呼ばれる。発展型のＬＴＥ規格では、送信アンテナポートを８つまで使用することが考えられている。
【０００５】
上記の説明は、本発明の分野の関連技術の一般的な概説を述べたものであり、上記に含まれる情報が、本願発明に対する従来技術と認めるものであると解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に記載される実施形態は、通信方法を提供する。送信機及び受信機を含み、前記送信機のＮ個の送信アンテナポートに最大Ｎ個のデータストリームをマッピングするための複数の第１プリコーディング行列を有する通信システムを設定する段階を備える。複数の第１プリコーディング行列のうちの少なくとも幾つかのプリコーディング行列のそれぞれは、対応する第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列から導き出される。第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートにデータをマッピングするように構成されている。複数の第１プリコーディング行列のうちの１つに基づいたプリコーディングスキームを使用して、Ｎ個の送信アンテナポートにデータストリームがマッピングされる。Ｎ個の送信アンテナポートを介して、送信機から、マッピングされたデータストリームが受信機へと送信される。
【０００７】
幾つかの実施形態では、通信システムを設定する段階は、複数の第２プリコーディング行列から選択された１つの第２プリコーディング行列と、複数の第３プリコーディング行列から選択された１つの第３プリコーディング行列との間のクロネッカー積を計算することにより、所定の１つの第１プリコーディング行列を生成する段階を有する。
【０００８】
一実施形態において、複数の第１プリコーディング行列は、Ｒ１≦ＮであるＲ１個のデータストリームを、Ｎ個のアンテナポートにマップし、通信システムを設定する段階は、ｒ＜Ｒ１であるｒ個のデータストリームをＮ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数のプリコーディング行列のセットを規定する段階を有し、セットにおけるプリコーディング行列それぞれは、複数の第１プリコーディング行列から選択された所定の行列の列のサブセットを含む。開示される実施形態において、セットを規定する段階は、プリコーディング行列の候補が、セット内の別のプリコーディング行列の列の重み付けされた置換として表現できないと確かめられた場合に、プリコーディング行列の候補をセットに含める段階を有する。一実施形態において、所定の距離測定方法に従って測定された、プリコーディング行列の候補とセット内の別のプリコーディング行列との距離が、所定の閾値を超えていると確かめられた場合に、プリコーディング行列の候補がセットに取り込まれる。別の実施形態において、セットを規定する段階は、送信機の送信アンテナの幾何学的配列に適合するように、セット内のプリコーディング行列を選択する段階を含む。一実施形態において、セット内のプリコーディング行列を選択する段階は、直交偏光送信アンテナのアレイに適合するようにセット内のプリコーディング行列を選択する。別の実施形態において、データストリームをマッピングする段階は、セット内の前記複数のプリコーディング行列のうちの１つを使用して、ｒ個のデータストリームをＮ個の送信アンテナポートにマッピングする段階を有する。
【０００９】
別の実施形態では、通信システムを設定する段階は、第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列のみを通信システムに格納する段階と、格納された第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列に基づいて、送信機における複数の第１プリコーディング行列のうちの１つを計算する段階とを有する。また、別の実施形態では、データストリームを送信する段階は、ロングタームエボリューションアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）規格に準拠した信号を送信する段階を有する。一実施形態では、データストリームをマッピングする段階は、受信機からのフィードバックに基づいて、プリコーディングスキームを選択する段階を有する。開示する実施形態では、Ｎ＝８である。一実施形態において、第２プリコーディング行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定され、第３プリコーディング行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定されている。別の実施形態では、第２プリコーディング行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定され、第３プリコーディング行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定されている。
【００１０】
また、本明細書に記載される一実施形態によれば、Ｎ個の送信アンテナポート及び送信機を備える通信装置が提供される。送信機は、最大Ｎ個のデータストリームをＮ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数の第１プリコーディング行列の定義を受けいれ、複数の第１プリコーディング行列のうちの１つに基づいたプリコーディングスキームを使用して、Ｎ個の送信アンテナポートにデータストリームをマッピングし、Ｎ個の送信アンテナポートを介して、マッピングされたデータストリームを受信機へと送信し、複数のプリコーディング行列のうちの少なくとも幾つかのプリコーディング行列のそれぞれは、対応する第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列から導き出され、第２プリコーディング行列及び第３プリコーディング行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートに対してデータをマッピングするように構成されている。
【００１１】
また、本明細書に記載される一実施形態では、開示される通信装置を備える携帯通信端末を提供する。また、本明細書に記載される一実施形態では、開示される通信装置を備える携帯通信端末における信号を処理するチップセットを提供する。
【００１２】
本開示は、以下に記載する実施形態の詳細な説明及び添付の図面を参照することにより、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態に係る、複数のアンテナを有する送信機を概略的に示したブロック図である。
【００１４】
【図２】本開示の一実施形態に係る、次元の低い２つのプリコーディング行列の間のクロネッカー積として規定されるプリコーディングマトリックスを示す図である。
【００１５】
【図３】本開示の一実施形態に係る、２つ及び４つの送信アンテナポートに対して規定されたプリコーディング行列を使用して、８つの送信アンテナポートに対するプリコーディング行列を生成する方法を概略的に示したフローチャートである。
【００１６】
【図４】本開示の一実施形態に係る、２つ及び４つの送信アンテナポートに対して規定されたプリコーディング行列を使用して、８つのアンテナポートを有する送信機におけるプリコーディングの方法を概略的に示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ＭＩＭＯスキームでは、送信機は、変調されたシンボルのストリームを、空間層（ｓｐａｔｉａｌ  ｌａｙｅｒｓ）、すなわち、異なるＭＩＭＯ送信チャネルで送信される信号にマップする。空間層は、送信層又は空間ストリーム、又は単純に、データストリームとも呼ばれる。送信機は、プリコーディングオペレーションを適用して、各空間層を、それぞれのアンテナポートセットにマップする。プリコーディングオペレーションは、典型的には、各アンテナポートにマップされる空間層の線形的な結合を規定するプリコーディングマトリックスで表される。ＭＩＭＯシステムは、コードブックと称されるプリコーディング行列の所定のセットを使用するが、コードブックは、送信機及び受信機に知らされている。Ｅ‐ＵＴＲＡのｅＮｏｄｅＢのダウンリンクにおいて実行されるこの種の送信プロセスについては、上記した３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１１仕様書の６．３章に詳細に記載されている。以下に記載する説明は、この３ＧＰＰ規格に使用されている規定に準じており、プリコーディングは、行数がアンテナポートの数と等しく、列数が空間ストリームの数と等しい行列によって規定されている。
【００１８】
本明細書に記載される実施形態は、ＭＩＭＯシステムにおけるプリコーディングのための改良された方法及びシステムを提供する。開示する技術は、Ｎ個までのデータストリームをＮ個の送信アンテナポート通信システムにマッピングするためのプリコーディング行列のセットを有する送信機及び受信機を含む通信システムを構成する。このプリコーディング行列のセットは、Ｎより小さい送信アンテナポートの数について規定されたプリコーディング行列の複数のセットから導き出される。例えば、８つの送信アンテナに対するコードブックを、２つのアンテナポートに対して規定されたコードブック及び４つのアンテナポートに対して規定されたコードブックから生成するのに、開示する方法を使用可能である。
【００１９】
幾つかの実施形態では、所与のプリコーディング行列は、少ない数のアンテナポートに対して規定されたコードブックから選択された行列間のクロネッカー積（直積又はテンソル積とも称される）を計算することにより生成される。この方法では、所望の特性を複数有するプリコーディング行列を有するコードブックを生成する。これについて、以下に詳述する。異なる数のデータストリームを、Ｎ個のアンテナポートにマッピングするためのサブコードブック（ＳＣＢ）を生成する幾つかの方法についても開示される。
【００２０】
開示される方法では、相対的に計算の複雑性が低い高性能プリコーディング行列を生成する。加えて、これらの方法及びシステムは、前方後方互換性を、少ない数のアンテナポートに対して提供する。幾つかの実施形態では、コードブックは前もって計算され、送信機に提供される。別の実施形態では、送信機は、少ない数のアンテナポートに対して規定されたプリコーディング行列のみを格納し、Ｎ個のアンテナポートに対するプリコーディング行列は必要に応じて計算する。その結果、送信機におけるメモリの必要量を大幅に減らすことができる。本明細書に記載される実施形態は、主にＬＴＥ‐Ａシステムについて説明しているが、開示される方法は、その他の好適なＭＩＭＯシステムに適用できる。
【００２１】
図１は、本開示の一実施形態に係る、複数のアンテナを有する送信機２０を概略的に示したブロック図である。以下に記載の説明では、ＬＴＥ‐Ａ  ｅＮｏｄｅＢの送信機について記載されているが、その他の送信機についても考えられている。別の実施形態では、本明細書に記載される方法及びシステムは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸとも称される）のようなその他の好適な通信規格又はプロトコルに準拠して動作する送信機でも採用可能である。以下の説明では、主に、ｅＮｏｄｅＢからユーザー機器へのダウンリンク送信について記載されているが、開示される方法及びシステムは、アップリンク送信についても適用可能である場合がある。
【００２２】
送信機２０は、１以上の変調チェーンを備え、変調チェーンにはそれぞれ、エラー訂正コード（ＥＣＣ）エンコーダ２４、スクランブラ２８及び変調マップ部３２が含まれる。送信すべきデータは、ＥＣＣエンコーダ２４によってエンコードされて、ＥＣＣ符号語がそれぞれ生成される。（図１の例では、明瞭化のため、２つの別々のＥＣＣエンコーダが示されているが、実際には、送信機は、異なる変調チェーンに対する符号語を生成する１つのＥＣＣエンコーダを備えてもよい。）
【００２３】
各符号語のビットは、対応するスクランブラ２８によって暗号化された後、対応する変調マップ部３２によって変調される。変調マップ部はそれぞれ、複素数変調されたシンボルのストリームを生成する。四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は直角位相振幅変調（ＱＡＭ）のような、あらゆる好適な変調スキームを使用することができる。所与の変調マップ部３２は、典型的には、所与の符号語の暗号化されたビットを操作して、複素数変調されたシンボルのブロックを生成する。
【００２４】
層マップ部３６は、変調マップ部３２によって生成された変調されたシンボルストリームを、１以上の空間層にマップする。（特定の通信チャネルに割り当てられた時間及び周波数リソースの所与のセットに対して、複数の送信及び受信アンテナが、別の"空間的"次元をこれらのリソースに対して付加する。付加される空間的次元を有効に利用する１つの可能性としては、１つの時間−周波数リソースに対して送信される、独立して変調されたシンボルの数の数を増加させることがある。１つの送信アンテナ及び１つの受信アンテナの場合では、増加係数は、空間層の数として規定される。）空間層は、本明細書では、データストリームとも称される。
【００２５】
マップ部３６によって使用される空間層の実際の数（送信階数とも称される）は、一般的には、選択可能なパラメータである。この値の選択は、例えば、送信機２０と送信先である所与の受信機（図示せず）との間のチャネル状態に応じて行ってもよい。空間層はそれぞれ、ＭＩＭＯ通信チャネル上で送信される複素数値のストリームを含む。
【００２６】
マップされた複数の空間層は、プリコーダ４０に提供される。プリコーダ４０は、複数の空間層を、送信機のＮ個のＴｘアンテナポート５２に対応するＮ個のＴｘ送信チャネルにマップする。本例では、送信機２０は、８個のＴｘアンテナポートを有する、すなわちＮ＝８であるＬＴＥ‐Ａ送信機を含む。（所与のアンテナポートが、必ずしも１つの物理的アンテナに対応している必要は無く、受信機が必ずしも感知する必要のない態様で送信信号を生成する"仮想アンテナ"に、複数の物理的アンテナから生じる信号の重ね合わせ（加重和）として対応してもよい。また、アンテナポートの数は、層の数よりも多くてもよい。）リソースマップ部４４は、リソース要素（時間−周波数割り当て）を、対応する送信チャネルに割り当てる。マップ部４４の出力は、本例では、アンテナポート５２を介して受信機に向かって送信される直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を生成する対応する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）生成器４８によって処理される。
【００２７】
送信機２０は、様々な送信機要素を設定し制御する制御装置５６を備える。特に、制御装置５６は、プリコーダ４０によって使用されるプリコーディング行列を生成するプリコーディング制御モジュール６０を含む。典型的な実装例では、モジュール６０は、送信機と受信機との間の現在のチャネル状態に適合するプリコーディング行列を選択し、選択されたプリコーディング行列を使用してプリコーダ４０を構成する。具体的には、プリコーディング行列の列の数は、送信階数（すなわち、空間層の実際の数）を決定する。この階数は、ｒと表記され、ｒ≦Ｎである。（一般的には、階数は、受信機における受信アンテナの数以下に制限される。）
【００２８】
上述したように、本例では、送信機２０は、８個のＴｘ（受信）アンテナポート５２を含む。したがって、所与の１階数に対して、モジュール６０により使用されるプリコーディング行列は、８×ｒ行列となる。これらの行列は、簡潔に、８Ｔｘプリコーディング行列と称することにする。幾つかの実施形態では、プリコーディング行列は、１つのコードブックから選択される、すなわち、送信機と受信機との間で取り決められた行列の所定のセットから選択される。一実施形態では、送信機は、受信機から、コードブックにおける望ましいプリコーディング行列を示すフィードバックを受信する。モジュール６０は、このフィードバックに基づいてコードブックから適切な行列を選択してもよい。モジュール６０は、受信機から要求された行列を使用してプリコーダ４０を構成してもよい、又は、送信機によって使用されるべきプリコーディングスキームに、更なる考慮を適用してもよい。
【００２９】
幾つかの実施形態では、モジュール６０が使用する８Ｔｘプリコーディング行列は、低い次元のプリコーディング行列から導き出され、本例では、２Ｔｘプリコーディング行列及び４Ｔｘプリコーディング行列（すなわち、２つのＴｘアンテナポートに対するプリコーディング行列及び４つのＴｘアンテナポートに対するプリコーディング行列）から導き出される。２Ｔｘプリコーディング行列及び４Ｔｘプリコーディング行列から、８Ｔｘプリコーディング行列を導く方法は幾つか存在し、これらについて以下に説明する。
【００３０】
幾つかの実施形態では、８Ｔｘプリコーディング行列のコードブックは、予め計算され、送信機に格納される。別の実施形態では、２Ｔｘプリコーディング行列及び４Ｔｘプリコーディング行列のみが送信機に格納され、モジュール６０が、これらの行列から必要に応じて８Ｔｘプリコーディング行列を計算する。これらの実施形態において、送信機２０は、低い次元のコードブックを保持するメモリ６４を備える。本例では、メモリ６４は、２つのＴｘアンテナポートに対して規定された２Ｔｘコードブック６８、及び４つのＴｘアンテナポートに対して規定された４Ｔｘコードブック７２を保持する。モジュール６０は、コードブック６８及び７２から選択される低次元の行列に基づいて、８つのアンテナポートに対するプリコーディング行列を計算する。モジュール６０の機能については、以下に説明する。
【００３１】
図１に示された送信機の構成は、単純化された構成であり、概念を明確にする目的で例示されている。別の実施形態では、その他の好適な送信機構成を使用することもできる。例えば、上述の実施形態では、主に、Ｎ＝８の送信アンテナポートを有する送信機について記載したが、その他の好適な数のアンテナポートに対して本明細書に記載する方法及びシステムを適用することができる。一般的には、アンテナポートの数は、素数ではない。ＮＴｘプリコーディング行列を導くのに使用される低次元のコードブックは、その他の好適なＮより小さい次元を有していてもよい。幾つかの実施形態では、送信機２０は、基地局の（例えば、ＬＴＥ‐Ａ  ｅＮｏｄｅＢ）の一部であり、記載されたプリコーディングスキームが、ダウンリンクチャネルに適用される。別の実施形態では、送信機２０は、携帯端末（例えば、ＬＴＥ‐Ａ  ＵＥ）の一部であり、記載されたプリコーディングスキームが、アップリンクチャネルに適用される。
【００３２】
送信機２０の異なる構成要素を、専用ハードウェアを使用して実装してもよく、例えば、１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して実装してもよい。あるいは、送信機の構成要素の幾つかを、汎用ハードウェアで実行するソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェア要素との組み合わせを使用して実装してもよい。典型的な制御装置５６は、上述された機能を実行するべくソフトウェアにプログラムされた汎用プロセッサを備えるが、機能は、専用ハードウェアに実装されてもよい。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して、電子的形態でプロセッサにダウンロードされ、替わりに又は追加的に、磁気、光又は電子メモリのような有形媒体に提供及び／又は格納されてもよい。幾つかの実施形態では、送信機２０の要素の一部又は全てが、チップセットに作りこまれる。本開示の方法を説明するのに必須でない送信機の要素、例えば、様々な無線周波数（ＲＦ）要素等は、簡略化のため、図１では省略されている。
【００３３】
本開示の実施形態は、プリコーディングコードブックを設計及び適用するのに好適な方法及びシステムを提供する。開示された方法は、少ない数のＴｘアンテナポートに対して規定されたコードブックから、ＮＴｘのプリコーディング行列のコードブックを生成する。以下に説明する実施形態では、２Ｔｘコードブック及び４Ｔｘコードブックから、８Ｔｘコードブックを生成しているが、方法を、そのまま、別の次元にも適用することが可能である。上述したように、ＮＴｘプリコーディング行列は、開示した方法を使用して推測的に生成され、モジュール６０に供給される、又は、必要に応じてモジュール６０で計算してもよい。
【００３４】
以下の説明では、次のような表記を使用する。ＮＴ個のＴｘアンテナポートは、
2014003618.tif 000003
と表記される。コードブック
2014003618.tif 000004
は、複数のサブコードブック（ＳＣＢ）を含み、各ＳＣＢは、所定の階数ｒ（すなわち、Ｋ個のＴｘアンテナポートにプリコードされる空間層の所定の数）に対して規定され、ｒ≦Ｋである。所定の階数ｒに対するＳＣＢは、
2014003618.tif 000005
と表記される。８つのＴｘアンテナポートの場合は、コードブック
2014003618.tif 000006
となり、
2014003618.tif 000007
で求められる。
【００３５】
プリコーディング行列のコードブックを指定する際には、コードブック中の行列が、特定の設計指針に沿っていることが望ましい。設計指針の例については、"ＬＴＥ‐Ａにおける８個のＴｘ送信機についてのコードブックベースプリコーディング"３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１議事録、Ｒ１‐０８４１７２、プラハ、チェコ共和国、２００８年１１月１０‐１４日に記載されており、出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの指針は、コードブックの複数の望ましい特性を規定しており、すなわち、ユニタリ性、ネスト度、定モジュラス及び制限アルファベットを規定している。
【００３６】
ユニタリ性特性とは、最大階数ＳＣＢにおけるプリコーディング行列が、スカラー倍率まで、ユニタリであることを意味する。ネスト度特性とは、ｒ＜ＮＴである場合について、
2014003618.tif 000008
のプリコーディング行列それぞれにおける列は、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000009
の特定のプリコーディング行列のｒ列に（列依存のスケーリングまで）比例することを意味する。ネスト度が強いという条件は、ｒ＜ＮＴである場合について、
2014003618.tif 000010
の全てのプリコーディング行列の列が、次に高い階数であるＳＣＢ
2014003618.tif 000011
の特定のプリコーディング行列のｒ列に（列依存のスケーリングまで）比例することを意味する。
【００３７】
ネスト度特性は、複数階数に対する好ましいプリコーディング（プリコーディングのオプションは、コードブック
2014003618.tif 000012
に属するという制限が付く）を計算する場合に、受信機における計算の複雑性を低減させることができる、また、ランク適応制御（ｒａｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を使用することにより、階数を下げることができるフォールバックを可能とする。
【００３８】
定モジュラス特性とは、所定のプリコーディング行列における全ての行列要素が、等しい絶対値を有することを意味する。制限アルファベット特性とは、様々なプリコーディング行列における行列要素が、単純な有限アルファベットに制限されるということを意味する。アルファベットの候補の１つとしては、８‐ＰＳＫアルファベットがあり、以下の式１で表される。
【数１】
2014003618.tif 000013
【００３９】
すなわち、８‐ＰＳＫアルファベットは、以下の式２で表される。
【数２】
2014003618.tif 000014
【００４０】
別の制限アルファベットには、ＱＰＳＫアルファベットがあり、プリコーディング行列要素それぞれは、｛±１、±ｊ｝の組に（全体の規格化定数まで）制限される。制限アルファベットの使用は、計算を簡単にし、送信機においてプリコーディングに関連して必要とされるメモリの量を低減させることができ、また、受信機におけるフィードバック計算及びデコーディングについても同様である。
【００４１】
幾つかの実施形態では、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000015
は、
2014003618.tif 000016
のプリコーディング行列と、
2014003618.tif 000017
のプリコーディング行列とのクロネッカー積で規定される。したがって、
【数３】
2014003618.tif 000018
となり、ここで、
2014003618.tif 000019
及び
2014003618.tif 000020
はそれぞれ、
2014003618.tif 000021
及び
2014003618.tif 000022
から選択されたプリコーディング行列を表しており、
2014003618.tif 000023
は、クロネッカー積（直積又はテンソル積とも称される）を表す。
【００４２】
ｍ×ｎ行列Ａおよびｐ×ｑ行列Ｂのクロネッカー積は、
2014003618.tif 000024
と表記され、
各要素がｃαβ＝ａｉｊｂｋｌで規定されるｍ・ｐ×ｎ・ｑ行列となり、ここでα≡ｐ（ｉ−１）＋ｋ、β＝ｑ（ｊ−１）＋ｌである。行列Ａが、例えば、２×２行列を含む場合には、
2014003618.tif 000025
は、以下の形式のブロック行列となる。
【数４】
2014003618.tif 000026
【００４３】
図２には、本発明の一実施形態に係る、低い次元の２つのプリコーディング行列のクロネッカー積として規定されるプリコーディング行列が示されている。図２の例では、Ａは、最大階数
2014003618.tif 000027
ＳＣＢから選択されるｎ×ｎプリコーディング行列であり、Ｂは、最大階数
2014003618.tif 000028
ＳＣＢから選択されるｐ×ｐプリコーディング行列である。クロネッカー積
2014003618.tif 000029
は、ｎ・ｐ×ｎ・ｐプリコーディング行列を生成し、この行列は、最大階数
2014003618.tif 000030
ＳＣＢの一部として使用することができる。
【００４４】
上述の式１及びクロネッカー積の定義から、
【数５】
2014003618.tif 000031
【数６】
2014003618.tif 000032
となり、ここで、ｔ＝４（ｔ１−１)＋ｔ２，ｓ＝４（ｓ１−１)＋ｓ２、又は、ｔ＝２（ｔ２−１)＋ｔ１，ｓ＝２（ｓ２−１)＋ｓ１である。
【００４５】
したがって、上記の式３は、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000033
におけるプリコーディング行列をそれぞれ、
2014003618.tif 000034
から選択されたプリコーディング行列と
2014003618.tif 000035
から選択されたプリコーディング行列とのクロネッカー積として定義している。送信機２０は、この最大階数ＳＣＢを使用して、８個の空間層（データストリーム）を、８個のＴｘアンテナポートにプリコードすることができる。また、上記から理解できるように、
2014003618.tif 000036
及び
2014003618.tif 000037
の両方が、上記のユニタリ、定モジュラス及び制限アルファベット指針を満足する場合には、この説明では、自動的に、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000038
も、これらの指針を満足することを保証する。
【００４６】
幾つかの実施形態では、低い次元のＳＣＢ
2014003618.tif 000039
は、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000040
から選択され、
ｒ＜８の層が、送信機２０の８個のＴｘアンテナポートにプリコードされる。プロセスの一例では、
2014003618.tif 000041
の所定の行列の８列のうち、８−ｒが消去されて、８×ｒ行列が生成される。そして、この行列に、
2014003618.tif 000042
を乗じる。乗じた後に得られた行列は、
2014003618.tif 000043
に包含されるものの候補として使用することができる。このプロセスは、上記で規定した制限度の低いネスト度特性を満足する。（
2014003618.tif 000044
のプリコーディング行列それぞれの列は、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000045
の特定のプリコーディング行列のｒ列に（列依存のスケーリングまで）比例する。）
【００４７】
別の実施形態の例では、
2014003618.tif 000046
の所定の行列における列のうちの１つが消去されて、８×ｒ行列が生成される。そして、この行列に、
2014003618.tif 000047
を乗じる。得られた行列は、
2014003618.tif 000048
に包含されるべき行列の候補として使用することができる。このプロセスは、上記で規定した制限度の高いネスト度特性を満足する。（
2014003618.tif 000049
のプリコーディング行列それぞれの列は、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000050
の特定のプリコーディング行列のｒ列に（列依存のスケーリングまで）比例する。）
【００４８】
所定のＳＣＢを構築するには、一般的には、実質的に等価である、候補となるプリコーディング行列を含んでしまうことを避ける方が望ましい。２つの候補のプリコーディング行列が、その行及び／又は列の置換、及び／又は全体、又は列依存のスケーリングまでにおいて、同一である場合には、これら２つの行列は等価であると考えられる。例えば、行列、
2014003618.tif 000051
及び
2014003618.tif 000052
は等価である。これは、Ｍ１の列を交換して、第２の列に−ｊを乗じることにより、Ｍ２を生成できるからである。等価なプリコーディング行列は、空間ストリームの順序を単に変更する、及び、アンテナポートにマップされる前に、ストリームにおける変調されたシンボルを回転させる可能性がある。幾つかの実施形態では、低い階数のＳＣＢ
2014003618.tif 000053
は、候補のプリコーディング行列を生成し、等価な行列を取り除くことによって、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000054
から生成することができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、所定のＳＣＢ
2014003618.tif 000055
が生成されると、ＳＣＢの複数のプリコーディング行列のうちの１以上が消去されて、ＳＣＢのサイズを小さくすることができる。このオペレーションは、ＳＣＢの希薄（又はトリミング）とも称される。このＳＣＢの希薄に対して、あらゆる好適な基準を使用することができる。例えば、受信機から送信機へのフィードバック量（例えば、好ましいプリコーディング行列を送信機に示すのに使用されるビットの数）が、最も低減されるような態様で、ＳＣＢを希薄してもよい。一実施形態によれば、必ずしもそうである必要はないが、各ＳＣＢにおける行列の数は、２の整数べき乗に設定され、フィードバックメッセージにおけるビットの利用が最適となるようにされる。別の実施形態例では、システム性能（例えば、平均リンクスループット）を改善するように、所定のＳＣＢを減らしてもよい。所望の性能に最も貢献する（又はまったく貢献しない）プリコーディング行列のＩＤは、例えば、関係する次元の全ての（ユニタリ）行列の空間を最も良好にカバーすることを試みることによって、特定することができる。一実施形態において、ＳＣＢにおける行列の全ての組のうちの最小距離（特定の測定量に関して、例えば、弦距離）を最大化するように、ＳＣＢを希薄することができる。例えば、希薄基準は、ＳＣＢのプリコーディング行列間の距離が、所定の閾値を超えるように規定してもよい。別の実施形態では、希薄基準は、リンクレベル又はシステムレベルのシミュレーションで推定されるような、通信システム性能に依存してもよい。この評価は、送信機及び受信機アンテナ構成、及び関係するチャネルの種類のような様々な因子に依存していてもよい。例えば、送信アンテナの等間隔リニアアレイ（ＵＬＡ）からのビーム形成を効率的にすることを可能にするため、要素
2014003618.tif 000056
を有する８×８ＤＦＴ行列の列に比例する８つの列ベクトルＳＣＢ
2014003618.tif 000057
に保つべく、希薄プロセスを実行することが有益である場合がある。さらに、別の例として、計算の複雑性を大幅に増すプリコーディング行列を取り除くことによって、ＳＣＢを希薄することもできる。例えば、｛±１±ｊ｝に比例する８−ＰＳＫ要素を含む行列を取り除いて、より単純なＱＰＳＫアルファベットのみを残してもよい。また、追加して又はこれに変えて、ＳＣＢをその他の好適な態様で希薄することができる。
【００５０】
上記の式３に従って、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000058
を構築する場合は、最大階数ＳＣＢは、２・２・１６＝６４個のプリコーディング行列を含む。幾つかの実施形態では、
2014003618.tif 000059
を生成する前に、
2014003618.tif 000060
及び／又は
2014003618.tif 000061
を拡張することによって、より大きなサイズの最大階数ＳＣＢを生成することができる。拡張は、典型的には、上述した定モジュラス特性及び制限アルファベット特性を満たすが、クロネッカー積を使用して、更なる行列を生成する必要はない。例えば、
2014003618.tif 000062
ＳＣＢは、以下の式に示される組の行列のうちの１つ又は両方（又は、これらの行列の重み付けされていてもよい置換）を追加することによって、拡張することが可能である。
【数７】
2014003618.tif 000063
2014003618.tif 000064
ＳＣＢが、これら２つの行列によって拡張されて、得られた
2014003618.tif 000065
ＳＣＢは、１２８個のプリコーディング行列を有する。
【００５１】
さらに又はこれに替えて、
2014003618.tif 000066
ＳＣＢは、追加のユニタリ８−ＰＳＫ  ４×４行列を使用して拡張することもでき、例えば、更なる８−ＰＳＫ単位ベクトルを使用したハウスホルダー変換を加算することによって生成された行列を使用してもよい。ハウスホルダーベースのコードブックに関しては、例えば、"Ｅ−ＵＴＲＡ  ＭＩＭＯ  プリコーディングのためのコードブック設計"３ＧＰＰ  ＲＡＮ  ＷＧ１議事録Ｒ１−０６２６５０、ソウル、韓国、２００６年１０月９−１３日に記載されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。別の例として、
2014003618.tif 000067
ＳＣＢを、要素
2014003618.tif 000068
及び／又はこの回転バージョン
2014003618.tif 000069
を有する４×４ＤＦＴ行列に比例するプリコーディング行列を加算することによって拡張することもできる。
【００５２】
2014003618.tif 000070
ＳＣＢの考えられる拡張の中には、定モジュラス及び／又は制限アルファベット特性を満たさないものも存在するが、それでもなお有用である（例えば、相関チャネルの一部のシナリオにおいて）。例えば、２×２の恒等行列Ｉ２を、
2014003618.tif 000071
ＳＣＢに加算してもよい。この拡張は、
2014003618.tif 000072
ＳＣＢにおける定モジュラス特性を破ることとなる。その一方で、得られた
2014003618.tif 000073
ＳＣＢは、相対的に０を多く含む行列となることから、計算の複雑性を低減することができる。定モジュラス及び／又は制限アルファベット特性を満足しない別の例として、０拡張された８−ＰＳＫアルファベット
2014003618.tif 000074
から生成されたユニタリ行列を使用して（スケーリング因子まで）、
2014003618.tif 000075
ＳＣＢを拡張することができる。また、さらに又はこれに替えて、
2014003618.tif 000076
及び
2014003618.tif 000077
ＳＣＢを、
2014003618.tif 000078
ＳＣＢを生成する前に、その他の好適な態様で拡張することができる。
【００５３】
図３は、本開示の一実施形態に係る、プリコーディングコードブックを生成する方法を概略的に示したフローチャートである。例に示されるように、８つの送信アンテナポートに対するプリコーディングコードブックは、２つの送信アンテナポート及び４つの送信アンテナポートに対して規定されたプリコーディング行列を使用して生成される。本開示の一実施形態に係る、プリコーディング行列の様々な組み合わせを使用して、様々な数のアンテナポートに対するプリコーディングコードブックの生成について考えた。幾つかの実施形態では、方法は、送信機２０におけるモジュール６０によって実行される。別の実施形態では、方法は、好適なコンピュータを使用して予め実行され、得られたコードブックが、送信機２０に提供される。
【００５４】
図３に示す方法は、入力オペレーション８０で始まり、最大階数の
2014003618.tif 000079
及び
2014003618.tif 000080
ＳＣＢを受け付ける。図に示した例では、最大階数生成オペレーション８４において、最大階数
2014003618.tif 000081
ＳＣＢが、上記の式３のプロセスを使用して
2014003618.tif 000082
及び
2014003618.tif 000083
ＳＣＢから生成される。
2014003618.tif 000084
ＳＣＢの各プリコーディング行列は、
2014003618.tif 000085
ＳＣＢから選択された１行列と、
2014003618.tif 000086
ＳＣＢから選択された１行列との間のクロネッカー積を計算することにより生成される。
【００５５】
低階数生成オペレーション８８では、より小さい階数のＳＣＢ
2014003618.tif 000087
ｒ＜８が、最大階数ＳＣＢ
2014003618.tif 000088
から導かれる。幾つかの実施形態では、導かれたＳＣＢは、希薄オペレーション９２において希薄される。上述したように、クロネッカー積を使用して必ずしも生成されたものでない更なる行列を使用して、ＳＣＢを拡張することができる。
【００５６】
この例では、図３の方法の出力は、８Ｔｘコードブックであり、このコードブックは、様々な階数ｒ＝１、・・・、８に対するＳＣＢを含む、すなわち、
2014003618.tif 000089
である。
【００５７】
図４は、本開示の一実施形態に係る、２つ及び４つの送信アンテナポートに対して規定されたプリコーディング行列を使用して、８つのアンテナポートを有する送信機におけるプリコーディングの方法例を概略的に示したフローチャートである。方法は、フィードバックオペレーション１００で始まり、送信機２０が、受信機からフィードバックを受信する。フードバックは、受信機に好適な
2014003618.tif 000090
のコードブックにおける特定の８Ｔｘプリコーディング行列を示す。
【００５８】
選択オペレーション１０４では、送信機内のモジュール６０が、フィードバックに基づいて適切なプリコーディング行列を選択する。そしてモジュール６０は、メモリ６４（図１）に格納されている２Ｔｘコードブック６８及び４Ｔｘコードブック７２に基づいて、この行列を計算する。検索オペレーション１０８では、モジュール６０は、クロネッカー積が所望の８Ｔｘプリコーディング行列を生成するような適切な２Ｔｘプリコーディング行列及び４Ｔｘプリコーディング行列を検索する。計算オペレーション１１２では、モジュール６０が、検索された２Ｔｘプリコーディング行列及び４Ｔｘプリコーディング行列から、所望の８Ｔｘプリコーディング行列を計算する。計算は、例えば、上記の式３に基づいて行われる。そして、モジュール６０は、得られた８Ｔｘプリコーディング行列を使用してプリコーダ４０を設定する。
【００５９】
プリコーディングオペレーション１１６において、プリコード４０は、選択された８Ｔｘプリコーディング行列を使用して、送信に対するｒ個の空間層をプリコードする。送信オペレーション１２０では、送信機２０が、Ｔｘアンテナポート５２上で、プリコードされた空間層を受信機に対して送信する。
【００６０】
図４の方法を使用する場合、送信機２０は、８Ｔｘコードブック
2014003618.tif 000091
をメモリに格納する必要はなく、低次元の２Ｔｘコードブック及び４Ｔｘコードブックのみを格納すればよい。したがって、送信機におけるメモリの必要量を大幅に低減させることができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、送信機は、受信機によって要求された通りのプリコーディング行列を適用しない。その替わりに、送信機は、要求された行列と共に追加の条件を使用して、ダウンリンク送信をプリコーディングするためのプリコーディングスキーム（例えば、プリコーディング行列）を選択する。これらの追加の条件は、必ずしも受信機に知らせておかなくてもよい。例えば、プリコーディングスキームは、プリコーディングの結果、その他の受信機に生じた影響又は干渉を考慮してもよく、及び／又は、同じ時間−周波数リソースで別の受信機に送信を行った結果、受信機に生じた干渉を考慮してもよい。別の例としては、同じ受信機への協働送信のセットからの合同送信の場合が挙げられ、この場合、それぞれで採用されるプリコーディングは、協調的な方法で選択される。これらの実施形態において、最終的に送信機によって適用されるプリコーディング行列は、必ずしもコードブックから選択されなくてもよい。本明細書に開示する方法は、コードブックに基づかないプリコーディングスキームにおいても、好適に使用することができる。
【００６２】
本明細書に記載される実施形態では、送信機によって使用される空間層の最大数は、送信機アンテナポートの数ＮＴに等しい。別の実施形態では、送信機は、ＮＴよりも小さい数の、層の最大数（Ｒ１と表記）を使用してもよい。例えば、送信機は、８個のＴｘアンテナポートを有してもよく、６つの空間層までプリコード可能であってもよい。これらの実施形態においては、送信機は、コードブックの関係する部分のみを生成してもよく、本例の場合は、
2014003618.tif 000092
のみを生成してもよい。
【００６３】
クロネッカー積を使用して生成されたプリコーディング行列は、例えば、直交偏波アンテナ配列を有する送信機において好適に使用されてもよい。例えば、４つの直交偏波の組の直線配列に並べられた８つの送信アンテナを使用する場合、クロネッカー積における２×２プリコーディング行列は、２次元偏光空間における"回転"と関連付けられていてもよく、これに対して、４×４プリコーディング行列は、所定の固定された偏光における好適なプリコーディングと関連付けられてもよい。この場合、このアンテナ配列からの効率的なビーム形成を可能とするためには、低階数のＳＣＢ行列に保持するように希薄プロセスを実行するのが有益である場合があり、低階数のＳＣＢ行列の列は、
2014003618.tif 000093
2014003618.tif 000094
の形式のベクトルｖに比例し、すなわち、（回転された）４×４ＤＦＴマトリクスの列による
2014003618.tif 000095
のベクトルのクロネッカー積に比例する。（上記の式のインデックスは、直線配列のアレイのうち第１のアレイのアンテナ要素は、０，・・・，３、と番号が付され、第２のアレイのアンテナ要素には、４，・・・，７の番号が付されている。これに替えて、その他の好適な番号付けのスキーム又は決まりを使用してもよい。例えば、プリコーディング行列要素の並び替え、又は、一般的には、プリコーディング行列の行の並び替えを伴う番号付けの決まりを適用してもよい。）本明細書に開示された方法は、特定のアンテナは位置に限定されず、あらゆる適切なアンテナ配置に使用することができる。別の実施形態では、ＳＣＢのプリコーディング行列は、送信アンテナの所望の幾何学的配置に適合するように選択することができる。
【００６４】
本明細書に記載された実施形態は、主に、２つの正方行列のクロネッカー積を使用してプリコーディング行列を生成することについて説明したが、本発明の原理は、その他の好適な態様で、アンテナポートの少ない数に対して規定されたプリコーディング行列からＮＴ個のアンテナポートに対するプリコーディング行列を生成するのに、適用することができる。例えば、
2014003618.tif 000096
が成り立つ複数の行列
2014003618.tif 000097
を連結する（すなわち、複数行列の列を組み合わせる）ことによって、
2014003618.tif 000098
のプリコーディング行列Ｗを生成することを考えてもよい。別の例として、
2014003618.tif 000099
のプリコーディング行列Ｗを、
2014003618.tif 000100
で表されるクロネッカー三重積として生成することを考えてもよい。
【００６５】
上述した実施形態は、例として示されたに過ぎず、本発明は、ここに記載し示したものに限定されない。本発明の範囲は、本明細書に記載した様々な特徴の組み合わせ及びサブコンビネーションの両方を含み、また、本明細書を読むことにより当業者であれば想到するような従来技術に開示されていない改良及び変形例についても本発明の範囲に含まれる。
【図１】
2014003618.tif 000101
【図２】
2014003618.tif 000102
【図３】
2014003618.tif 000103
【図４】
2014003618.tif 000104
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月16日(2013.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機及び受信機を含み、前記送信機のＮ個の送信アンテナポートに最大Ｎ個のデータストリームをマッピングするための複数の第１行列を含む第１コードブックを有する通信システムを設定する段階と、
前記複数の第１行列のうちの１つに基づいたスキームを使用して、前記Ｎ個の送信アンテナポートに前記データストリームをマッピングする段階と、
前記送信機から、前記Ｎ個の送信アンテナポートを介して、マッピングされた前記データストリームを前記受信機へと送信する段階と
を備え、
前記第１コードブックが含む前記複数の第１行列のうちの少なくとも幾つかの行列のそれぞれは、第２コードブックが含む複数の第２行列から選択された対応する第２行列及び第３コードブックが含む複数の第３行列から選択された対応する第３行列に基づいて計算することにより生成され、前記複数の第２行列及び前記複数の第３行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートにデータをマッピングするように構成されており、前記複数の第１行列は、前記最大Ｎ個のデータストリームのうちの少なくとも一つのデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングする行列を少なくとも一つ含む
通信方法。
【請求項２】
前記通信システムを設定する段階は、
前記第２コードブックが含む前記複数の第２行列から選択された１つの第２行列と、前記第３コードブックが含む前記複数の第３行列から選択された１つの第３行列との間のクロネッカー積を計算することにより、所定の１つの第１行列を生成する段階を有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記複数の第１行列は、Ｒ１≦ＮであるＲ１個のデータストリームを、前記Ｎ個のアンテナポートにマップし、
前記通信システムを設定する段階は、
ｒ＜Ｒ１であるｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数の行列のセットを規定する段階を有し、前記セットにおける行列それぞれは、前記複数の第１行列から選択された所定の行列の列のサブセットを含む請求項１又は請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記セットを規定する段階は、
行列の候補が、前記セット内の別の行列の列の重み付けされた置換として表現できないと確かめられた場合に、前記行列の候補を前記セットに含める段階を含む請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記セットを規定する段階は、
所定の距離測定方法に従って測定された、行列の候補と前記セット内の別の行列との距離が、所定の閾値を超えていると確かめられた場合に、前記行列の候補を前記セットに含める段階を有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項６】
前記セットを規定する段階は、
前記送信機の送信アンテナの幾何学的配列に適合するように、前記セット内の前記行列を選択する段階を有する請求項３に記載の通信方法。
【請求項７】
前記セット内の前記行列を選択する段階は、直交偏光送信アンテナのアレイに適合するように前記セット内の前記行列を選択することを含む請求項６に記載の通信方法。
【請求項８】
前記データストリームをマッピングする段階は、前記セット内の前記複数の行列のうちの１つを使用して、前記ｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングする段階を有する請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項９】
前記通信システムを設定する段階は、
前記第２コードブック及び前記第３コードブックのみを前記通信システムに格納する段階と、
格納された前記第２コードブックが含む前記対応する第２行列及び格納された前記第３コードブックが含む前記対応する第３行列に基づいて、前記複数の第１行列のうちの前記１つを前記送信機において計算する段階とを有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１０】
前記マッピングされたデータストリームを送信する段階は、ロングタームエボリューションアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）規格に準拠した信号を送信する段階を有する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１１】
前記データストリームをマッピングする段階は、前記受信機からのフィードバックに基づいて、前記スキームを選択する段階を有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１２】
Ｎ＝８である請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記複数の第２行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定され、前記複数の第３行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定されている請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
前記複数の第２行列は、４つのアンテナポートにマッピングするように規定され、前記複数の第３行列は、２つのアンテナポートにマッピングするように規定されている請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１５】
Ｎ個のアンテナポートと、
送信機と
を備え、
前記送信機は、最大Ｎ個のデータストリームをＮ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数の第１行列を含む第１コードブックの定義を受け付け、前記複数の第１行列のうちの１つに基づいたスキームを使用して、前記Ｎ個の送信アンテナポートに前記データストリームをマッピングし、前記Ｎ個の送信アンテナポートを介して、マッピングされた前記データストリームを受信機へと送信し、
前記複数の第１行列のうちの少なくとも幾つかの行列のそれぞれは、第２コードブックが含む複数の第２行列から選択された対応する第２行列及び第３コードブックが含む複数の第３行列から選択された対応する第３行列に基づいて計算することにより生成され、前記複数の第２行列及び前記複数の第３行列はそれぞれ、Ｎより少ない数の送信アンテナポートに対してデータをマッピングするように構成されており、前記複数の第１行列は、前記最大Ｎ個のデータストリームのうちの少なくとも一つのデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングする行列を少なくとも一つ含む
通信装置。
【請求項１６】
前記送信機は、前記第２コードブックが含む前記複数の第２行列から選択された１つの第２行列と、前記第３コードブックが含む前記複数の第３行列から選択された１つの第３行列との間のクロネッカー積を計算することにより、所定の１つの第１行列を生成する請求項１５に記載の通信装置。
【請求項１７】
前記複数の第１行列は、Ｒ１≦Ｎである、Ｒ１個のデータストリームを、前記Ｎ個のアンテナポートにマップし、
前記送信機は、ｒ＜Ｒ１である、ｒ個のデータストリームを前記Ｎ個の送信アンテナポートにマッピングするための複数の行列のセットを規定し、前記セットにおける行列それぞれは、前記複数の第１行列から選択された所定の行列の列のサブセットを含む請求項１５又は請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
前記送信機は、行列の候補が、前記セット内の別の行列の列の重み付けされた置換として表現できないと確かめられた場合に、前記行列の候補を前記セットに含める請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
前記送信機は、
メモリを有し、
前記第２コードブック及び前記第３コードブックのみを前記メモリに格納し、
格納された前記第２コードブックが含む前記対応する第２行列及び前記第３コードブックが含む前記対応する第３行列に基づいて、前記送信機における前記複数の第１行列のうちの前記１つを計算する請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２０】
前記送信機は、前記受信機からのフィードバックに基づいて、前記スキームを選択する請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２１】
前記送信機は、ロングタームエボリューションアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）規格に準拠した信号で前記マッピングされたデータを送信する請求項１５から請求項２０のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項２２】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の前記通信装置を備える携帯通信端末。
【請求項２３】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の前記通信装置を備える携帯通信端末における信号を処理するチップセット。