(57)【要約】【課題】ビームフォーミングベクトル計算装置、方法及び送信機を提供する。【解決手段】かかるビームフォーミングベクトル計算装置は、同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別するユニット；及び、前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するユニットを含む。【選択図】図１
2014230281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングベクトル計算装置であって、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を収集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別する情報収集及び識別ユニット；及び
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するベクトル計算ユニットを含む、装置。
【請求項２】
請求項1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記有効情報レートの情報は、コードレート情報及び/又は変調情報を含む、装置。
【請求項３】
請求項1又は2に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、さらに、
前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算するメトリック値計算ユニット；及び
前記メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し、前記メトリック値が前記所定の閾値以上である時に、前記ベクトル計算ユニットにより、前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するメトリック値判断ユニットを含む、装置。
【請求項４】
請求項3に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記メトリック値計算ユニットは、LTEシステムの下での前記主ユーザ装置の変調符号化方案及び前記他のユーザ装置の平均変調符号化方案を計算し、前記主ユーザ装置の変調符号化方案と前記平均変調符号化方案との差を前記メトリック値とする、装置。
【請求項５】
請求項1又は2に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記情報収集及び識別ユニットは、最大の有効情報レートを持つユーザ装置を前記主ユーザ装置として識別する、装置。
【請求項６】
請求項1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記ベクトル計算ユニットは、
前記主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、前記零空間を得る分解ユニット；
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する第一計算ユニット；及び
前記零空間に基づいて前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する第二計算ユニットを含む、装置。
【請求項７】
ビームフォーミングベクトル計算方法であって、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別し；及び
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項7に記載のビームフォーミングベクトル計算方法であって、
前記有効情報レートの情報は、コードレート情報及び/又は変調情報を含む、方法。
【請求項９】
請求項7又は8に記載のビームフォーミングベクトル計算方法であって、さらに、
前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算し；
前記メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し；及び
前記メトリック値が前記所定の閾値以上である時に、前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することを含む、方法。
【請求項１０】
送信機であって、
請求項1〜6の任意の１項に記載のビームフォーミングベクトル計算装置；
複数のユーザ装置をスケジューリングし、前記ビームフォーミングベクトル計算装置に前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を送信するスケジューリングユニット；
上りチャネルの推定を行い、前記ビームフォーミングベクトル計算装置にチャネル推定情報を提供し、前記ビームフォーミングベクトル計算装置のベクトル計算ユニットに、ビームフォーミングベクトルを計算させる上りチャネル推定ユニット；
シンボル情報を生成するシンボル生成ユニット；及び
前記ベクトル計算ユニットが計算したビームフォーミングベクトル、及び、前記シンボル生成ユニットが生成したシンボルに基づいて、ビームフォーミング処理を行うビームフォーミングユニット；及び
前記ビームフォーミング処理後の信号を送信する送信ユニットを含む、送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間分割多重技術に関し、特に、マルチユーザの多入力多出力（MU-MIMO）システムでのビームフォーミング（Beamforming）ベクトル計算装置、方法及び送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信では、マルチユーザの多入力多出力（MU-MIMO、Multiple  User  Multiple  Input  Multiple  Output）技術は、空間領域の直交性を利用してユーザ間の干渉を低減し、システムの容量を向上させる。それは、異質ネットワークに使用されると、システムの容量を更に向上させることができる。
【０００３】
一方、自己適応行列アンテナを採用して空間分割を実現し、異なるユーザの方向において異なるビームを形成することができる。空間分割により異なるユーザを区別することは、空間分割多元接続（SDMA、Spatial  Division  Multiple  Access）技術と称されている。SDMA技術は、LTE（Long  Term  Evolution）システム及びWiMax（Worldwide  Interoperability  for  Microwave  Access）システムに応用することができる。
【０００４】
LTEシステムでは、１つの基地局は、同時に、同一の周波数領域のバンド幅を共有する複数のユーザと通信を行うことができるので、複数のユーザの間の干渉は、システムのスループットに影響する重要な要因となる。従来技術では、通常、送信機側においてブロック対角化（BD、Block-Diagonal）法又は信号リーケイジノイズ比（SLNR、Signal-Leakage-Noise-Ratio）法などの方法を採用して、マルチユーザの間の干渉を除去する。
【０００５】
しかし、発明者は、従来技術には、異なるユーザの有効な情報レート（例えば、コードレート、code  rate）のアンバランスが考慮されていないため、コードレートが低いユーザ及びコードレートが高いユーザが同じ通信リソースを占用し、システムの有効なデータに対してのスループットに影響をもたらしてしまい、且つ、従来のBD法について言えば、任意のユーザへの信号を全ての他のユーザチャネルの零空間（ゼロ空間）において送信する必要があるので、システムの効率を低下させてしまうとの欠陥があることを発見した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施例は、MU-MIMOシステムでのビームフォーミングベクトル計算装置、方法及び送信機を提供し、その目的は、ビームフォーミングベクトルを計算する時に、異なるユーザ装置の間のコードレートのアンバランスを考慮し、且つ、零空間の次元数を拡張し、システムのスループットを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によれば、ビームフォーミングベクトル計算装置が提供され、前記装置は、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を収集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別する、情報収集及び識別ユニット；及び
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する、ベクトル計算ユニットを含む。
【０００８】
また、本発明の他の実施例によれば、送信機が提供され、前記送信機は、本発明の実施例により提供されるビームフォーミングベクトル計算装置を含み、且つ、前記送信機は、さらに、
複数のユーザ装置をスケジューリングし、前記計算装置に前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を送信する、スケジューリングユニット；
上りチャネルの推定を行い、前記計算装置にチャネル推定情報を提供し、前記計算装置のベクトル計算ユニットに、ビームフォーミングベクトルを計算させる、上りチャネル推定ユニット；
シンボル情報を生成するシンボル生成ユニット；
前記計算装置が計算したビームフォーミングベクトル、及び、前記シンボル生成ユニットが生成したシンボルに基づいて、ビームフォーミング処理を行う、ビームフォーミングユニット；及び
前記ビームフォーミング処理後の信号を送信する送信ユニットを含む。
【０００９】
本発明の有益な効果は、ビームフォーミングベクトルを計算する時に、有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を区別するので、異なるユーザ装置の間の有効情報レートのアンバランス性を考慮し、有効情報レートが高いユーザ装置を保護することができるため、システムのスループットを向上させることができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することによって、零空間の次元数を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算装置の他の構成図である。
【図３】本発明の実施例におけるベクトル計算ユニットの構成図である。
【図４】本発明の実施例におけるシステムスループットのシミュレーション曲線を示す図である。
【図５】本発明の実施例における送信機の構成図である。
【図６】本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法のフローチャートである；
【図７】本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法の他のフローチャートである。
【図８】本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法の他のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
【００１２】
なお、TD-LTE（Time  Division  Long  Term  Evolution）システムを例とし、本発明について詳細に説明しているが、本発明は、TD-LTEシステムに限定されず、他の無線通信システムに応用することもでき、即ち、その中に同一の周波数領域のバンド幅を共有する複数のユーザ装置が、同時に、異なる有効情報レート（例えば、コードレート）を有する通信システムであれば、このような通信システムにも応用することができる。
【００１３】
本発明の実施例は、次のようにK個のユーザ装置を含むMU-MIMO送信モデルに基づく。
【数１】
2014230281.tif 000003
【００１４】
そのうち、xjは、第j個の受信器が受信した信号ベクトルを表し、jは、正整数で且つ1≦j≦Kであり、Hj、Pj、dj、njは、それぞれ、MIMOチャネル、ビームフォーミングベクトル、原始信号ベクトル、第j個の受信器の付加ノイズを表す。
【実施例１】
【００１５】
本実施例によれば、ビームフォーミングベクトル計算装置が提供される。図1は、本実施例におけるビームフォーミングベクトル計算装置の構成図である。図1に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算装置100は、情報収集及び識別ユニット101、及び、ベクトル計算ユニット102を含む。
【００１６】
そのうち、情報収集及び識別ユニット101は、同一の時間及び同一の周波数の下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、該有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別するために用いられ、ベクトル計算ユニット102は、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するために用いられる。
【００１７】
本実施例では、有効情報レートの情報は、例えば、コードレート情報及び/又は変調情報であってよく、TD-LTEシステムでは、有効情報レートは、具体的に、例えば、変調符号化方案（MCS、Modulation  Coding  Selection）であってもよい。しかし、本発明は、これに限定されず、例えば、有効情報レートの情報は、チャネル品質指示（CQI、Channel  Quality  Indicator）などであっても良い。また、実際の状況に応じて具体的な有効情報レートを決めてもよい。
【００１８】
１つの具体的な実施形態では、情報収集及び識別ユニット101は、収集した複数のユーザ装置のMCSに対してソート（並べ替え）を行い、最大のMCSを持つユーザ装置を主ユーザ装置として識別してもよい。しかし、本発明は、これに限定されず、他の実施形態では、例えば、2番目大きい値のMCSを持つユーザ装置を主ユーザ装置として識別してもよく、又は、所定のMCSを持つユーザ装置を主ユーザ装置として識別してもよい。
【００１９】
本実施例では、情報収集及び識別ユニット101が主ユーザ装置を識別した後に、ベクトル計算ユニット102は、該主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することができる。なお、具体的に如何にビームフォーミングベクトルを計算するかについては、従来技術を参照することができる。
【００２０】
本実施例では、ベクトル計算ユニット102は、さらに、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間（null  space）を得ることができる。例えば、複数のベクトルにおいて、該主ユーザ装置に対応する零空間を探すことができ、又は、チャネル分解方法を採用して主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間を得ることができ、この場合、チャネル分解方法は、例えば、特異値分解（SVD、Singular  Value  Decomposition）又はQR分解などであってもよい。
【００２１】
また、ベクトル計算ユニット102は、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することができる。これによって、他のユーザ装置から該主ユーザ装置への干渉を大幅に低減し、有効情報レートが大きい主ユーザ装置を保護することができるので、システム全体のスループットを向上させることができる。
【００２２】
また、本実施例では、主ユーザ装置について、その信号の送信が零空間の制限を受けず、非主ユーザ装置について、主ユーザ装置のチャネルの零空間のみにおいてその信号の送信を行えばよく、また、主ユーザ装置のチャネルの零空間の次元数が、全ての他のユーザ装置に対応するチャネルの零空間の次元数よりも大きいので、従来のBD法に比べ、本実施例により提供されるビームフォーミングベクトル計算装置は、ユーザ装置の零空間の次元数を拡張させることができる。
【００２３】
上述の実施例から分かるように、ビームフォーミングベクトルを計算する時に、有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を区別するため、異なるユーザ装置の間の有効情報レートのアンバランス性を考慮し、有効情報レートが高いユーザ装置を保護することができるので、システムのスループットを向上させることができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することによって、零空間の次元数を拡張することができる。
【実施例２】
【００２４】
本実施例によりビームフォーミングベクトル計算装置の他の構成が提供され、以下、実施例1を基に、このビームフォーミングベクトル計算装置の他の構成について説明する。なお、ここでは、実施例1とは同じ内容を省略する。
【００２５】
図2は、本実施例におけるビームフォーミングベクトル計算装置の他の構成図である。図2に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算装置200は、情報収集及び識別ユニット101、及び、ベクトル計算ユニット102を実施例1に記載のように含む。
【００２６】
図2に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算装置200は、さらに、メトリック値計算ユニット103及びメトリック値判断ユニット104を含んでもよい。そのうち、メトリック値計算ユニット103は、複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算し、メトリック値判断ユニット104は、該メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断するために用いられる。
【００２７】
また、メトリック値判断ユニット104は、該メトリック値が所定の閾値以上であると判断した時に、ベクトル計算ユニット102は、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、そして、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するために用いられる。
【００２８】
以下、有効情報レートがMCSであるのを例とし、本発明について詳細に説明する。しかし、本発明は、これに限定されず、有効情報レートを表すことができる他の情報を採用してもよい。
【００２９】
本実施例では、主ユーザ装置のMCSをMCSmaxと表してもよく、この場合、メトリック値計算ユニット103は、主ユーザ装置以外の他のユーザ装置のMCSに対してそれらの平均値を計算してMCSavgを求め、そして、MCSmaxとMCSavgとの差を計算してメトリック値metricとし、即、metric=MCSmax-MCSavgである。
【００３０】
また、メトリック値判断ユニット104は、メトリック値と所定の閾値との比較を行うことができる。該所定の閾値は、経験値に基づいて取得するものであってもよく、実際の状況に応じて確定するものであっても良い。
【００３１】
メトリック値が閾値よりも小さい時に、主ユーザ装置と、他のユーザ装置とのMCSの差が小さいので、異なるユーザ装置の有効情報レート（例えば、コードレート）のアンバランスの程度が明らかでない。この場合、各ユーザ装置については、従来技術における方法を採用してビームフォーミングベクトルを計算することができる。具体的な実施に当たって、さらに、第三計算ユニット（図示せず）を有してもよく、メトリック値が閾値よりも小さい時に、従来技術におけるビームフォーミングベクトル計算方法を採用して各ユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算するために用いれれる。なお、具体的に如何に計算するかについては、従来技術を参照することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００３２】
メトリック値が閾値以上である時に、主ユーザ装置の有効情報レートは、他のユーザ装置と比べて一定の範囲以上であり、これは、異なるユーザ装置の有効情報レート（例えば、コードレート）のアンバランスの程度が明らかであり、主ユーザ装置のデータ伝送能力が大きく、主ユーザ装置を保護する必要があるとのことを表す。ベクトル計算ユニット102は、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、そして、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することができる。これによって、ベクトル計算ユニット102により、主ユーザ装置及び他のユーザ装置のためにそれぞれビームフォーミングベクトルを計算することによって、他のユーザ装置から主ユーザ装置への干渉を低減することができる。
【００３３】
以上、本発明のビームフォーミングベクトル計算装置の構成などについて説明した。以下、SVD分解及びMCSを例として、如何に零空間を計算するか、及び、如何にビームフォーミングベクトを計算するかについて説明する。
【００３４】
図3は、本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算装置のベクトル計算ユニットの構成図であり、ベクトル計算ユニット102の１つの実施形態を示している。
【００３５】
図3に示すように、ベクトル計算ユニット102は、分解ユニット1021、第一計算ユニット1022、及び第二計算ユニット1023を含んでもよい。そのうち、分解ユニット1021は、主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、零空間を得るために用いられ；第一計算ユニット1022は、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するために用いられ；第二計算ユニット1023は、零空間に基づいて他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するために用いられる。
【００３６】
具体的な実施に当たって、分解ユニット1021は、各種の方法を採用して主ユーザ装置のMIMOチャネルの零空間を得ることができ、例えばSVD分解又はQR分解を採用してもよい。SVD分解方法を例とし、主ユーザ装置のMIMOチャネルHmaxは、次の式で分解されても良い。
【数２】
2014230281.tif 000004
【００３７】
そのうち、Hmaxは、該主ユーザ装置のチャネル情報行列であり、Umaxは、左特異行列であり、Σmaxは、特異値行列であり、V(0)maxは、該主ユーザ装置の零空間のベクトルであり、V(1)maxは、該主ユーザ装置の非零空間のベクトルである。しかし、本発明は、SLNR基準に限定されず、例えば、MMSE基準であってよい。
【００３８】
具体的な実施に当たって、第一計算ユニット1022は、例えば、次のような式を採用して主ユーザ装置のビームフォーミングベクトルPmaxを計算することができる。
【００３９】
HHHがフルランク（full  rank）であれば、次のような式を用いてPmaxを計算する。
【数３】
2014230281.tif 000005
【００４０】
そのうち、Pmaxは、行列が（HHH,HHmaxHmax）に対して生成した一般化固有ベクトルである。
【００４１】
また、
【数４】
2014230281.tif 000006
であり、Trは、行列対角要素の和を表し、kは、複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、Hmaxは、該主ユーザ装置のチャネルを表す。
【００４２】
具体的な実施に当たって、第二計算ユニット1023は、例えば、次のような式を採用して他のユーザ装置のビームフォーミングベクトルPjを計算してもよい。
【数５】
2014230281.tif 000007
そのうち、
（外１）
2014230281.tif 000008
がフルランクであれば、次のような式を用いてMjを計算する。
【数６】
2014230281.tif 000009
そのうち、Mjは、行列が
（外２）
2014230281.tif 000010
に対して生成した一般化固有ベクトルである。
【００４３】
また、
【数７】
2014230281.tif 000011
及び
【数８】
2014230281.tif 000012
であり、そのうち、kは、複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、V(0)maxは、主ユーザ装置の零空間のベクトルである。
【００４４】
これによって、ベクトル計算ユニット102は、それぞれ、主ユーザ装置のビームフォーミングベクトル、及び、他のユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算することができる。なお、上述の式及び実施の形態は、本発明を例示的に説明するためのものであるが、本発明は、上述の式又は実施の形態に限定されず、実際の状況に応じて他の式又は基準を採用して良い。
【００４５】
図4は、本発明の実施例におけるシステムスループットの比較図であり、本発明の実施例における方法、SLNR方法、BD方法及びMMSE-ES方法を採用した後のシステムスループットの比較結果（システムスループットのシミュレーション曲線）を示している。シミュレーションの条件は、次の表1に示すようである。
【表１】
2014230281.tif 000013
【００４６】
図4には、横軸は、信号対ノイズ比SNR（dB）を表し、縦軸は、システムのスループット（bit/s/Hz）を表す。図4から分かるように、従来技術（例えば、SLNR、BD、MMSE-ES方法など）と比べ、本発明の実施例により提供されたビームフォーミングベクトル計算装置は、データのスループットを有効に向上させることができる。
【００４７】
上述の実施例からわかるように、ビームフォーミングベクトルを計算する時に、有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を区別するので、異なるユーザ装置の間の有効情報レートのアンバランス性を考慮し、有効情報レートが高いユーザ装置を保護することができるため、システムのスループットを向上させることができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することによって、零空間の次元数を拡張することができる。
【実施例３】
【００４８】
本実施例により送信機が提供され、それは、実施例1又は2に記載のビームフォーミングベクトル計算装置を含む。なお、ここでは、実施例1又は2とは同じ内容を省略する。
【００４９】
図5は、本実施例における送信機の構成図である。図5に示すように、本実施例の送信機500は、ビームフォーミングベクトル計算装置501、スケジューリングユニット502、上りチャネル推定ユニット503、シンボル生成ユニット504、ビームフォーミングユニット505、及び送信ユニット506を含む。
【００５０】
そのうち、ビームフォーミングベクトル計算装置501は、実施例1における計算装置100であってもよく、実施例2における計算装置200であってよい。図5には、計算装置200のみを例として説明を行う。スケジューリングユニット502は、複数のユーザ装置をスケジューリングし、ビームフォーミングベクトル計算装置501に各ユーザ装置の有効情報レートの情報を送信するために用いられる。上りチャネル推定ユニット503は、上りチャネルの推定を行い、ビームフォーミングベクトル計算装置501にチャネル推定情報を提供し、ビームフォーミングベクトル計算装置501のベクトル計算ユニット102に、ビームフォーミングベクトルを計算させるために用いられる。シンボル生成ユニット504は、シンボル情報を生成するために用いられる。ビームフォーミングユニット505は、ビームフォーミングベクトル計算装置501が計算したビームフォーミングベクトル、及び、シンボル生成ユニット504が生成したシンボルに基づいて、ビームフォーミング処理を行うために用いられる。送信ユニット506は、ビームフォーミング処理後の信号を送信するために用いられる。
【００５１】
なお、図5には、送信機500の一部の構成のみを示しているが、示していない他の構成部分については、従来技術を参照することができるため、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００５２】
本実施例では、送信機500は、計算装置501を使用しているため、有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を識別することができ、有効情報レートが高い主ユーザ装置の通信を保護することができる。また、送信機500は、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、また、ビームフォーミング処理を行い、及び、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、また、ビームフォーミング処理を行うので、ユーザ装置の間の干渉を低減し、零空間の次元数を拡張することができる。
【実施例４】
【００５３】
本実施例によりビームフォーミングベクトル計算方法が提供され、それは、実施例1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置に対応する。なお、ここでは、実施例1とは同じ内容を省略する。
【００５４】
図6は、本実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法のフローチャートである。図6に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算方法は、次のようなステップを含む。
【００５５】
ステップ601：同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を収集し、そして、有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別し；
ステップ602：主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する。
【００５６】
本実施例では、ステップ601及びステップ602の具体的な実現方式については、実施例1における情報収集及び識別ユニット101、及び、ベクトル計算ユニット102の実現方式についての記述を参照することができる。
【００５７】
本実施例では、ビームフォーミングベクトルを計算する時に有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を区別するので、異なるユーザ装置の間の有効情報レートのアンバランス性を考慮し、有効情報レートが高いユーザ装置を保護することできるため、システムのスループットを向上させることができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することにより、零空間の次元数を拡張することができる。
【実施例５】
【００５８】
本実施例により他のビームフォーミングベクトル計算方法が提供され、それは、実施例2に記載のビームフォーミングベクトルの計算装置に対応する。なお、ここでは、実施例2とは同じ内容を省略する。
【００５９】
図7は、本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法の他のフローチャートである。図7に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算方法は、次のようなステップを含む。
【００６０】
ステップ701：同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、そして、有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別し；
ステップ702：複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づていメトリック値を計算し；
ステップ703：該メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し；
ステップ704：メトリック値が所定の閾値以上である時に、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する。
【００６１】
本実施例では、主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間を得ることもできる。なお、如何に零空間を得るかについては、実施例2を参照することができる。その後、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において、他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することができる。
【００６２】
図8は、本発明の実施例におけるビームフォーミングベクトル計算方法の他のフローチャートである。図8に示すように、該ビームフォーミングベクトル計算方法は、次のようなステップを含む。
【００６３】
ステップ801：同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し；
ステップ802：有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別し；
ステップ803：複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算し；
ステップ804：該メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し、該閾値以上であれば、ステップ805を行い、そうでなければ、ステップ808を行い；
ステップ805：主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、対応する零空間を求め；
ステップ806：主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し；
ステップ807：主ユーザ装置のチャネルの零空間に基づいて他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し；
ステップ808：全てのユーザ装置についてビームフォーミングベクトルを計算し、即ち、メトリック値が所定の閾値よりも小さい時に、各ユーザ装置について、従来技術における方法を用いてビームフォーミングベクトルを計算する。
【００６４】
本実施例では、メトリック値計算ステップ及びメトリック値判断ステップにより、メトリック値が所定の閾値以上であると判断した時に、主ユーザ装置と他のユーザ装置との有効情報レートの差が大きく、異なるユーザのコードレートのアンバランスの程度が明らかであると判断するので、主ユーザ装置に対応すうチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する。メトリック値が該閾値よりも小さいと判断した時に、主ユーザ装置と他のユーザ装置との有効情報レートの差が小さく、異なるユーザのコードレートのアンバランスの程度が明らかでないと判断するので、従来技術における方法を採用して各ユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算する。
【００６５】
本実施例から分かるように、ビームフォーミングベクトルを計算する時に有効情報レートに基づいて主ユーザ装置を区別するので、異なるユーザ装置の間の有効情報レートのアンバランス性を考慮し、有効情報レートが高いユーザ装置を保護することができるため、システムのスループットを向上させることができる。また、主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することによって、零空間の次元数を拡張することができる。
【００６６】
本発明の上述の装置及び方法は、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。本発明は、このようなロジック部可読なプログラムに関し、該プログラムは、ロジック部により実行されている時に、該ロジック部に、上述の装置又は構成部品を実現させることができ、又は、該ロジック部に、上述の各種方法又はステップを実現させることができる。ロジック部は、例えば、フィールドプログラマブルロジック部、マイクロプロセッサー、コンピュータに用いるプロセッサー等を含む。本発明は、さらに、上述のプログラムを記録している記憶媒体、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、flash、光磁気ディスク、メモリカード、メモリスチィック等にも関する。
【００６７】
また、上述の各実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００６８】
（付記1）
ビームフォーミングベクトル計算装置であって、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を収集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別する情報収集及び識別ユニット；及び
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するベクトル計算ユニットを含む、装置。
【００６９】
（付記2）
付記1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記有効情報レートの情報は、コードレート情報及び/又は変調情報を含む、装置。
【００７０】
（付記3）
付記1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、さらに、
前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算するメトリック値計算ユニット；及び
前記メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し、前記メトリック値が前記所定の閾値以上である時に、前記ベクトル計算ユニットにより、前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するメトリック値判断ユニットを含む、装置。
【００７１】
（付記4）
付記3に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記メトリック値計算ユニットは、LTEシステムの下での前記主ユーザ装置の変調符号化方案及び前記他のユーザ装置の平均変調符号化方案を計算し、前記主ユーザ装置の変調符号化方案と、前記平均変調符号化方案との差を前記メトリック値とする、装置。
【００７２】
（付記5）
付記1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記情報収集及び識別ユニットは、最大の有効情報レートを持つユーザ装置を前記主ユーザ装置として識別する、装置。
【００７３】
（付記6）
付記1に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記ベクトル計算ユニットは、
前記主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、前記零空間を得る分解ユニット；
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する第一計算ユニット；及び
前記零空間に基づいて前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算する第二計算ユニットを含む、装置。
【００７４】
（付記7）
付記6に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記分解ユニットは、次の式を採用して分解を行い、
【００７５】
【数９】
2014230281.tif 000014
そのうち、Hmaxは、前記主ユーザ装置のチャネル情報行列であり、Umaxは、左特異行列であり、Σmaxは、特異値行列であり、V(0)maxは、前記主ユーザ装置の零空間のベクトルであり、V(1)maxは、前記主ユーザ装置の非零空間のベクトルである、装置。
【００７６】
（付記8）
付記6に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記第一計算ユニットは、次の式を採用して前記主ユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算し、
HHHがフルランクであれば、次の式を採用して前記主ユーザ装置のビームフォーミングベクトルPmaxを計算し、
【数１０】
2014230281.tif 000015
Pmaxは、行列が（HHH,HHmaxHmax）に対して生成した一般化固有ベクトルであり、
そのうち、
【数１１】
2014230281.tif 000016
であり、Trは、行列対角要素の和を表し、kは、前記複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、Hmaxは、前記主ユーザ装置のチャネルを表す、装置。
【００７７】
（付記9）
付記6に記載のビームフォーミングベクトル計算装置であって、
前記第二計算ユニットは、次の式を採用して前記他のユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算し、
【数１２】
2014230281.tif 000017
そのうち、
（外３）
2014230281.tif 000018
がフルランクであれば、次の式を採用してMjを計算し、
【数１３】
2014230281.tif 000019
Mjは、行列が
（外４）
2014230281.tif 000020
に対して生成した一般化固有ベクトルであり、
そのうち、
【数１４】
2014230281.tif 000021
及び、
【数１５】
2014230281.tif 000022
であり、kは、前記複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、V(0)maxは、前記主ユーザ装置の零空間のベクトルであり、Trは、行列対角要素の和を表す、装置。
【００７８】
（付記10）
送信機であって、
付記1〜9の任意の１項に記載のビームフォーミングベクトル計算装置を含み、さらに、
複数のユーザ装置をスケジューリングし、前記計算装置に前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を送信するスケジューリングユニット；
上りチャネルの推定を行い、前記計算装置にチャネル推定情報を提供し、前記計算装置のベクトル計算ユニットに、ビームフォーミングベクトルを計算させる、上りチャネル推定ユニット；
シンボル（symbol）情報を生成するシンボル生成ユニット；
前記計算装置が計算したビームフォーミングベクトル、及び、前記シンボル生成ユニットが生成したシンボル情報に基づいて、ビームフォーミング処理を行うビームフォーミングユニット；及び
前記ビームフォーミング処理後の信号を送信する送信ユニットを含む、送信機。
【００７９】
（付記11）
ビームフォーミングベクトル計算方法であって、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別し；及び
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するステップを含む、方法。
【００８０】
（付記12）
付記11に記載の方法であって、
前記有効情報レートの情報は、コードレート情報及び/又は変調情報を含む、方法。
【００８１】
（付記13）
付記11に記載の方法であって、さらに、
前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算し；及び
前記メトリック値が所定の閾値以上であるかどうかを判断し、前記メトリック値が前記所定の閾値以上である時に、前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するステップを含む、方法。
【００８２】
（付記14）
付記13に記載の方法であって、
前記複数のユーザ装置の有効情報レートの情報に基づいてメトリック値を計算するステップは、
LTEシステムの下での前記主ユーザ装置の変調符号化方案及び前記他のユーザ装置の平均変調符号化方案を計算し、前記主ユーザ装置の変調符号化方案と前記平均変調符号化方案との差を前記メトリック値とすることを含む、方法。
【００８３】
（付記15）
付記11に記載の方法であって、
同一の時間周波数リソースの下でスケジューリングされた複数のユーザ装置の有効情報レートの情報を取集し、前記有効情報レートの情報に基づいて主ユーザ装置を識別するステップは、
最大の有効情報レートを持つユーザ装置を前記主ユーザ装置として識別することを含む、方法。
【００８４】
（付記16）
付記11に記載の方法であって、
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し、前記主ユーザ装置に対応するチャネルの零空間において他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算するステップは、
前記主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、前記零空間を取得し；
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算し；及び
前記零空間に基づいて前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することを含む、方法。
【００８５】
（付記17）
付記16に記載の方法であって、
前記主ユーザ装置のMIMOチャネルに対して分解を行い、前記零空間を取得することは、
次の式を採用して分解を行うことを含み、
【数１６】
2014230281.tif 000023
そのうち、Hmaxは、前記主ユーザ装置のチャネル情報行列であり、Umaxは、左特異行列であり、Σmaxは、特異値行列であり、V(0)maxは、前記主ユーザ装置の零空間のベクトルであり、V(1)maxは、前記主ユーザ装置の非零空間のベクトルである、方法。
（付記18）
【００８６】
付記16に記載のビームフォーミングベクトル計算方法であって、
前記主ユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することは、
次の式を採用して前記主ユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算することを含み、
HHHがフルランクであれば、次の式を採用して前記主ユーザ装置のビームフォーミングベクトルPmaxを計算し、
【数１７】
2014230281.tif 000024
Pmaxは、行列が（HHH,HHmaxHmax）に対して生成した一般化固有ベクトルであり、
そのうち、
【数１８】
2014230281.tif 000025
であり、Trは、行列対角要素の和を表し、kは、前記複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、Hmaxは、前記主ユーザ装置のチャネルを表す、方法。
【００８７】
（付記19）
付記16に記載のビームフォーミングベクトル計算方法であって、
前記零空間に基づいて前記他のユーザ装置のためにビームフォーミングベクトルを計算することは、
次の式を採用して前記他のユーザ装置のビームフォーミングベクトルを計算することを含み、
【数１９】
2014230281.tif 000026
そのうち、
（外５）
2014230281.tif 000027
がフルランクであれば、次の式を採用してMjを計算し、
【数２０】
2014230281.tif 000028
Mjは、行列が
（外６）
2014230281.tif 000029
に対して生成した一般化固有ベクトルであり、
そのうち、
【数２１】
2014230281.tif 000030
及び、
【数２２】
2014230281.tif 000031
であり、kは、前記複数のユーザ装置の個数であり、Hは、ユーザ装置のチャネル情報行列を表し、V(0)maxは、前記主ユーザ装置の零空間のベクトルであり、Trは、行列対角要素の和を表す、方法。
【００８８】
（付記20）
コンピュータ可読プログラムであって、
送信機において前記プログラムを実行する時に、前記プログラムは、コンピュータに、前記送信機において付記11〜19の任意の1項に記載のビームフォーミングベクトル計算方法を実行させるためのプログラム。
【００８９】
（付記21）
コンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータに、送信機において付記11〜19の任意の１項に記載のビームフォーミングベクトル計算方法を実行させる、記憶媒体。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。
【図１】
2014230281.tif 000032
【図２】
2014230281.tif 000033
【図３】
2014230281.tif 000034
【図４】
2014230281.tif 000035
【図５】
2014230281.tif 000036
【図６】
2014230281.tif 000037
【図７】
2014230281.tif 000038
【図８】
2014230281.tif 000039