(57)【要約】  無線通信システムにおけるコードブック作成方法と装置および初期コードブック作成方法を公開している。コードブック作成方法は、複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得するステップと、当該振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の要素をダイナミックに当該複数の送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成するステップとを含む。初期コードブック作成方法は、符号語の所定の要素が所定の位相分解能を持つようにそれを設置するステップと、符号語の他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列するようにそれを設置するステップとを含む。位相分解能が同じである要素の間で配列の順番は任意であり、位相分解能は初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数である。これにより、コードブックの精度とシステムの性能は向上する。
2013161593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと受信アンテナを備える無線通信システムのコードブック作成方法であって、
前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得するステップと、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成するステップとを有するコードブック作成方法。
【請求項２】
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１のコードブックの符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、第２のコードブックを作成するステップをさらに有する請求項１に記載のコードブック作成方法。
【請求項３】
各送信アンテナにより送信された信号の受信電力、または前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを取得することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項４】
前記マッピングするステップは、
符号語における位相分解能が１である要素をいずれかの送信アンテナにマッピングするステップと、
符号語の他の要素を他の送信アンテナにマッピングするステップを有し、
前記他の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低く、
前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項５】
位相分解能が１である要素を、受信アンテナとの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が最大または最小の送信アンテナにマッピングする請求項４に記載のコードブック作成方法。
【請求項６】
前記マッピングするステップは、
前記送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低いように、符号語の要素を各送信アンテナにマッピングするステップを有し、
前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項７】
前記初期コードブックは定モジュラスコードブックである請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項８】
初期コードブックの符号語の所定の要素が所定の位相分解能を持つように当該要素を設置し、初期コードブックの符号語の他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列するように当該他の要素を設置することで、前記初期コードブックを作成し、
前記初期コードブックにおいて、位相分解能が同じである要素の間で配列の順番は任意であり、前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項７に記載のコードブック作成方法。
【請求項９】
受信側で前記コードブック作成方法が実行され、且つ受信側は、各送信アンテナから送信された信号の受信電力を測定することによって、或いは前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを計算することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得し、且つ周期的に或いは非周期的に送信側に前記振幅または電力をフィードバックする請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項１０】
受信側でさらに所定の基準に基づいて第2のコードブックから最適な符号語を選択して、その最適なコードブックを示す符号語識別子を送信側にフィードバックし、
送信側は、
送信側の初期コードブックから当該符号語識別子により示された初期符号語を選択し、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、当該初期符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングすることによって第１の符号語を作成し、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１の符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、前記最適符号語として第２の符号語を作成する、という方式で最適符号語を作成する請求項９に記載のコードブック作成方法。
【請求項１１】
送信側で前記コードブック作成方法が実行され、且つ送信側は、受信側により周期的に或いは非周期的にフィードバックされてくる、各送信アンテナにより送信された信号の受信電力または前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを受信することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項１２】
送信側で前記コードブック作成方法が実行され、前記チャネルが上り/下り交換性を持つ場合に、送信側は受信側により送信されたパイロット信号またはサウンディング信号を測定することで、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１または２に記載のコードブック作成方法。
【請求項１３】
複数の要素を持つ符号語を有する初期コードブックの作成方法であって、
符号語の所定の要素が所定の位相分解能を持つように当該要素を設置し、
符号語の他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列するように当該他の要素を設置し、
当該初期コードブックにおいて、位相分解能が同じである要素の間で配列の順番は任意であり、前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す初期コードブック作成方法。
【請求項１４】
前記所定の位相分解能は１であり、前記所定の要素は符号語の任意の要素である請求項１３に記載の初期コードブック作成方法。
【請求項１５】
前記所定の位相分解能は他の要素の位相分解能以上或いは以下であり、且つ前記所定要素と他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列する請求項１３に記載の初期コードブック作成方法。
【請求項１６】
複数の送信アンテナと受信アンテナを備える無線通信システムにおけるコードブック作成装置であって、
前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する取得ユニットと、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成するマッピングユニットとを備えるコードブック作成装置。
【請求項１７】
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１のコードブックの符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、第２のコードブックを作成するノルムスケールユニットをさらに有する請求項１６に記載のコードブック作成装置。
【請求項１８】
各送信アンテナにより送信された信号の受信電力、または前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを取得することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項１９】
前記マッピングユニットは符号語における位相分解能が１である要素をいずれかの送信アンテナにマッピングし、符号語の他の要素を他の送信アンテナにマッピングし、
前記他の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低く、
前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項２０】
前記マッピングユニットは、位相分解能が１である要素を、受信アンテナとの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が最大または最小の送信アンテナにマッピングする請求項１９に記載のコードブック作成装置。
【請求項２１】
前記マッピングユニットは、前記送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低いように、符号語の要素を各送信アンテナにマッピングし、
前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項２２】
前記初期コードブックは定モジュラスコードブックである請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項２３】
初期コードブックの符号語の所定の要素が所定の位相分解能を持つように当該要素を設置し、初期コードブックの符号語の他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列するように当該他の要素を設置することで、前記初期コードブックを作成する初期コードブック作成ユニットをさらに備え、
位相分解能が同じである要素の間で配列の順番は任意であり、前記位相分解能とは初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す請求項２２に記載のコードブック作成装置。
【請求項２４】
受信側において設置され、
前記取得ユニットは各送信アンテナから送信された信号の受信電力を測定することによって、或いは前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを計算することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得し、周期的に或いは非周期的に送信側に前記振幅または電力をフィードバックする請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項２５】
受信側でさらに所定の基準に基づいて第２のコードブックから最適な符号語を選択して、その最適なコードブックを示す符号語識別子を送信側にフィードバックし、
送信側は、
送信側の初期コードブックから当該符号語識別子により示された初期符号語を選択し、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、当該初期符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングすることによって第１の符号語を作成し、
前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１の符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、前記最適符号語として第２の符号語を作成する、という方式で最適符号語を作成する請求項２４に記載のコードブック作成装置。
【請求項２６】
送信側において設置され、
前記取得ユニットは受信側により周期的に或いは非周期的にフィードバックされてくる、各送信アンテナにより送信された信号の受信電力または前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを受信することによって、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【請求項２７】
送信側において設置され、
前記チャネルが上り/下り交換性を持つ場合に、前記取得ユニットは受信側により送信されたパイロット信号またはサウンディング信号を測定することで、前記チャネル状態情報の振幅または電力を取得する請求項１６または１７に記載のコードブック作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信領域に関わり、具体的にはシングルセルとマルチセルのマルチアンテナ無線通信システムのコードブック作成方法、コードブック作成装置及び初期コードブック作成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信領域において、チャネルのフェーディングの抑制とチャネルの容量の向上のためにMIMO技術が提案されている。MIMO技術を使う無線通信システムにおいて、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナによって信号の送信と受信が行われる。その中で、各送信アンテナから送信されるデータストリームにプリコードが行われて、データストリームの間の干渉を抑制する。コードブックに基づくプリコード技術において、送信側と受信側（例えば下りリンクの基地局とユーザ設備）において同一の既定義のコードブックがあらかじめ記憶されている。信号の送信時に、受信側でコードブックから最適な符号語（コードワード）を選択して送信側にフィードバックした後に、送信側でその符号語（例えばシングルユーザMIMO、SU-MIMO）或いはその符号語を処理して得られた行列（例えばマルチユーザMIMO、MU-MIMO）を用いて送信シンボルをプリコードする。従来は劣性フィードバックと優性フィードバックの二つの方式がある。劣性フィードバックとは、受信側でその受信機の能力の要素を考慮した場合に、受信信号品質或いはシステムの容量が最大になるような符号語を最適な符号語として選択し、最適な符号語を示すプレコード行列インジケータ（PMI）を送信側にフィードバックする方式である。優性フィードバックは一般的に受信能力に関係なく、チャネルベクトル量子化（CVQ）の方法に対応する。すなわち、コードブックからチャネル行列或いはチャネル方向にもっとも近い符号語を選択して、その符号語を示すチャネル方向インジケータ（CDI）を送信側にフィードバックする。場合によっては、両者は近似し互いに代替可能である。既存のコードブック（例えばプリコーディング行列コードブックとチャネル量子化コードブックを含む）は、３GPP  LTE（ロング・ターム・エボリューション）/LTE-Advanced規格のRelease  8と１０において規定された閉ループ空間多重モードに使用されるコードブック（以下「Rel.8/10」という）或いはDFTコードブックのような定モジュラスコードブック、及びGrassmanianコードブックのような非定モジュラスコードブックを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、送信アンテナの配置方式による分類で、MIMO無線通信システムは、送信アンテナが同じ地理的位置に集中して置かれる集中式アンテナMIMOシステムと送信アンテナが複数の地理的位置に分散される分散式アンテナMIMOシステムに分けられる。集中式アンテナシステムと比べ、分散式アンテナシステムはさらにシステム容量を向上し、信号のカバレッジを拡大することができるので、研究の焦点の一つとなっている。しかし、既存のコードブック（例えば前記のようなコードブック）は集中式アンテナMIMOシステムのために設計されているので、それらをそのまま分散式アンテナMIMOシステム、特に分散式アンテナ配置を有するMU-MIMOシステムに適用すると、伝統的な定モジュラスコードブックは各送信アンテナの間の受信電力の不均一性を表すことができないことから、比較的に大きなチャネル量子化誤差を生じ、チャネル量子化誤差に非常に敏感なMU-MIMOの性能が激減になってしまう。【０００４】
そこで、分散式アンテナMIMOシステムに対して、受信側は各送信アンテナから送信された信号の受信電力或いは振幅の情報を送信側にフィードバックして、送信側でその情報に従って定モジュラス初期コードブックの各要素のノルムを調整して非定モジュラスコードブックを作成することで、チャネルに対して量子化を行う方法が提案されている。チャネル量子化の場合を例にすると、この方法はチャネル量子化の振幅精度を向上させるが、チャネルの位相を考慮していないため、初期コードブックに基づいて新しいコードブックを作成する時に、チャネル状況にかかわらず初期コードブックの符号語の各要素がずっと固定的に同じ送信アンテナにマッピングされるので、チャネル量子化の位相精度を向上することができない。【０００５】
多地点協調（CoMP）送信システムにおいても類似の問題がある。あるCoMPの実現方式において、異なる位置に分散されている複数の基地局の送信アンテナを分散式アンテナと見なして、アグリゲーションPMI（Aggregated  PMI）で複数の基地局からのチャネル全体のプリコーディング行列或いは量子化チャネルをフィードバックする。同様に、従来のコードブックをそのままアグリゲーションPMIフィードバックを使うCoMPシステムに適用すると、大きなチャネル量子化誤差が生じる。また、提携基地局の数が不定で、送信アンテナの数も不定であるので、CoMPシステムのアグリゲーションコードブックを設計する時に、コードブックのサイズはアンテナの数によって異なる。よって、コードブックの設計の負担と複雑性が大きくなる。【０００６】
そこで、簡単な方法でMIMOシステム、特に分散式アンテナ配置をもつMIMOシステム或いはCoMP送信システムに適用できるコードブックを作成でき、各送信アンテナから送信された信号の受信電力が不均一の場合にチャンネル量子化誤差を減少し、システム、特にMU-MIMOシステムの性能を向上できるコードブック作成方法とコードブック作成装置を提供することが求められている。【０００７】
前記問題点を考慮して本発明に至った。本発明はマルチアンテナの無線通信システム（特に分散式アンテナ配置を持つMIMOシステム或いはCoMP送信システム）に適用されるときに、各送信アンテナから送信された信号の受信電力が不均一の場合にチャンネル量子化誤差を減少し、システムの性能を向上させ、特にMU-MIMOシステムの性能を向上させることができるコードブック作成方法、コードブック作成装置及び初期コードブック作成方法を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの側面として、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを備える無線通信システムのコードブック作成方法であって、前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得するステップと、前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成するステップとを有するコードブック作成方法を提供する。【０００９】
本発明の他の側面として、複数の要素を持つ符号語を有する初期コードブックの作成方法であって、符号語の所定の要素が所定の位相分解能を持つように当該要素を設置し、符号語の他の要素は位相分解能が逓増か逓減の順に配列するように設置し、当該初期コードブックにおいて、位相分解能が同じである要素の間で配列の順番が任意であるコードブック作成方法を提供する。ここでいう位相分解能とは、初期コードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を指す。【００１０】
本発明の他の側面として、複数の送信アンテナと受信アンテナを備える無線通信システムにおけるコードブック作成装置であって、前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する取得ユニットと、前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成するマッピングユニットとを備えるコードブック作成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の前記側面によれば、例えば分散式アンテナ配置を持つMIMOシステム或いはCoMP送信システムにおいて、各送信アンテナから送信された信号の受信電力が不均一の場合に、単に各送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報に従って初期コードブックの符号語の各要素の位置を調整し、これによりダイナミックに各送信アンテナにマッピングする。そこで、作成されたコードブックはチャネル状態とさらに整合して、チャネル量子化の場合の量子化誤差が減少される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例にかかわるコードブック作成方法のフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施例にかかわる初期コードブック作成方法のフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施例にかかわるコードブック作成例の模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例にかかわる初期コードブック選択方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例にかかわる無線通信システムのブロック図である。
【図６】図５に示すユーザ設備におけるコードブック作成装置のブロック図である。
【図７】図５に示すユーザ設備における初期コードブック作成ユニットのブロック図である。
【図８】図５に示す基地局におけるコードブック作成装置のブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施例にかかわる無線通信システムのブロック図である。
【図１０】図９に示す基地局における符号語作成装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施例にかかわる無線通信システムのブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施例にかかわる無線通信システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の目的や特徴、メリットは、図面に伴って本発明の実施の形態を説明することでさらに明瞭になる。以下に、図面を参照して本発明の実施例のコードブック作成方法とコードブック作成装置および初期コードブック作成方法を説明する。図面において、同じ参照番号は同じ素子を表す。本発明は分散式送信アンテナ配置を持つMIMOシステム、集中式送信アンテナ配置を持つMIMOシステムおよびCoMP送信システムを含み、且つ複数(例えば4つや8つ或いはより多く)の送信アンテナを備える無線通信システムに適用できる。
【００１４】
まず、本発明の第１の実施例のコードブック作成方法を説明する。この方法は複数の送信アンテナ（例えば送信側で）及び少なくとも一つの受信アンテナ（例えば送信側で）を備える無線通信システムに適用できる。以下では、説明を容易にするため、下りリンク通信を例として、基地局を送信側として使用し、ユーザ設備（UE）を受信側として使用する。もちろん、他の信号送信装置と信号受信装置（例えば上りリンク通信の場合のUEと基地局）も前記送信側と受信側として使用することも可能である。
【００１５】
本発明の第１のコードブック作成方法に従って、定モジュラスコードブックに基づいて非定モジュラスコードブックを作成する。簡単に言えば、各送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅と電力に基づいて、初期コードブックの要素をそれぞれダイナミックに複数の送信アンテナにマッピングし、その後にチャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、当該送信アンテナに対応する符号語要素のノルムをスケーリングして、前記非定モジュラスコードブックを作成する。この方法は基地局とユーザ設備において共に行われる必要がある。
【００１６】
では、図１を参照して本発明の第１の実施例のコードブック作成方法を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ステップS101において、前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。
【００１８】
無線通信システムにおいて、基地局はそれぞれ各送信アンテナから一つまたは複数の受信アンテナを有するＵＥへパイロット信号（例えばLTE-Aにおけるチャネル状態情報−参考信号（CSI-RS））を送信することができる。ＵＥはその受信アンテナで当該パイロット信号を受信し、当該パイロット信号に基づいて前記複数の送信アンテナと受信アンテナのチャネルの間のチャネル状態情報の振幅と電力を測定する。このように、各送信アンテナと受信アンテナのチャネルの間のチャネル状態情報の振幅と電力の大小関係を確定することができる。ＵＥで上記方法が行われる際に、ＵＥは各送信アンテナから送信されたパイロット信号の振幅と電力を測定し、前記チャネル状態情報の振幅と電力とすることができる。代替的手段として、ＵＥは、各受信アンテナより受信された、各送信アンテナから送信されたパイロット信号に対してチャネル推測し、全ての送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル行列Ｈを取得した後に、当該チャネル行列に対して特異値の分解（ＳＶＤ）を行って当該チャネル行列Ｈの右ドミナント特異ベクトルの各要素のノルムを前記チャネル状態情報の振幅として求めることができる。
【００１９】
一方、基地局で前記方法が行われる際に、ＵＥは前記方法によって測定されたチャネル状態情報の振幅と電力を基地局にフィードバックして、基地局に当該振幅と電力を取得させることができる。当該フィードバックは、周期的に行われてもよく、基地局からの請求によって非周期的に行われてもよい。フィードバックによるオーバヘッドを減少するために、長い周期で当該フィードバックを行う、或いは複数のサブキャリアの振幅と電力の平均値をフィードバックするのが望ましい。当該フィードバックの周期は例えばＰＭＩまたはＣＤＩのフィードバック周期（後述する）より長い。代替的手段として、送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルが上り/下り交換性（reciprocity）の場合に、基地局はＵＥから送信されたパイロット信号と他の類型のサウンディング信号を測定することで、前記チャネル状態情報の振幅と電力を取得することができる。
【００２０】
そして、ステップS102において、前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに各信号を送信するための送信アンテナにマッピングすることにより、第１のコードブックが作成される。
【００２１】
具体的に、基地局とＵＥにおいて共にあらかじめ初期コードブックが記憶されている。その初期コードブックは、複数の符号語を有する定モジュラスコードブックであってもよい。ただし、各符号語はＰＭＩで示される。ランクが１（シングルデータストリーム送信）のコードブックにおいて、各符号語は複数の要素を持つ列ベクトルで、各要素は一つの送信アンテナに対応し、且つ当該送信アンテナのデータ処理の初期ノルムと位相値を含む。本明細書において、一つのコードブックにおける全ての符号語の同じ位置における要素の全ての可能な位相の数を当該要素位相分解能と称する。初期コードブックの各要素は同じ或いは異なる位相分解能を有することができる。
【００２２】
前記要素のマッピングが行われる時に、伝統技術における固定マッピングと異なり、各送信アンテナと受信アンテナのチャネル状態情報の振幅と電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに各送信アンテナにマッピングして、新しいコードブック（便宜のために、第１のコードブックと称する）を作成する。
【００２３】
複数の種類の方式でそのマッピングを行ってもよい。例えば、第１のマッピング方式において、初期コードブックの符号語における位相分解能が１である要素をいずれかの送信アンテナにマッピングし（すなわち、第１のコードブックの符号語におけるいずれかの送信アンテナに対応する要素の位置に調整して）、初期コードブックの符号語の他の要素を他の送信アンテナにマッピングする（すなわち、第１のコードブックにおける他の送信アンテナに対応する要素の位置に調整する）。ただし、前記他の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低い。これは、位相分解能が１である要素の位相（通常は０）を基準位相に設定して、他の要素と基準位相の位相差(相対位相)の分解能に基づいて、送信アンテナのマッピングを行うと理解されてもよい。より優れた手段として、位相分解能が１である要素を受信アンテナとの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が最大または最小の送信アンテナにマッピングしてもよい。第２のマッピング方式において、前記送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低くなるように、初期コードブックの符号語の要素を各送信アンテナにマッピングしてもよい。これは、各要素の絶対位相にしたがって送信アンテナへのマッピングを行うと理解されてもよい。初期コードブックにおけるいくつかの要素が同じ位相分解能を有する場合に、これらの要素の間のマッピングの順番は任意であってもよいが、これらの要素と他の要素の間は依然として前記マッピングの順番に従うべきである。
【００２４】
置換行列で初期コードブックの要素と各送信アンテナの間のマッピング関係（或いは第１のコードブックの符号語における各送信アンテナと要素との対応関係）を表し、置換行列に初期コードブックを乗じて第１のコードブックを取得することで、当該マッピングを行う。それについて、具体的な実施例を参照して後述する。
【００２５】
ステップS102において使用される初期コードブックは例えばRel.8/10コードブックやＤＦＴコードブックのようなこの分野で公知のコードブックであってもよい。表１と表２においてそれぞれ４送信アンテナMIMOシステムにおけるRel.8/10ランク１コードブックとＤＦＴコードブックの例が示されている。これらのコードブックは定モジュラスコードブックであり、１６の符号語（PMI＝0，1，．．．，15）を持ち、各符号語は４つの要素を持ち、それぞれ４つの送信アンテナ（これから送信アンテナ１−４と称する）に対応し、位相はそれぞれθ1、θ2、θ3とθ4である。
【００２６】
【表１】
2013161593.tif 000003
【表２】
2013161593.tif 000004
【００２７】
表１に示すRel.8/10ランク１コードブックの例において、全ての符号語にける送信アンテナ１に対応する要素（第１の要素、すなわち位相がθ1の要素）は可能な位相が１つの種類しかない（０）。したがって、その位相分解能が１となり、送信アンテナ２−４に対応する要素（第２要素から第４要素、すなわちθ2-θ4の要素）はそれぞれ可能な位相が８つ、４つと８つの種類がある。そこで、その位相分解能はそれぞれ８，４と８である。表２に示すＤＦＴコードブックの例において，送信アンテナ１−４に対応する要素の位相分解能はそれぞれ１，１６，８と１６である。表１と表２に示すRel.8/10ランク１コードブックとＤＦＴコードブックにおける各要素の位相の組み合わせは数多くのある所定の関係に合致する組み合わせのうちの一種であり、ほかの位相の組み合わせで初期コードブックを形成してもよい。
【００２８】
より優れた手段として、本発明の第１の実施例の初期コードブックをステップS102において使われる初期コードブックとする。この初期コードブックは定モジュラスコードブックであり、その各符号語の要素がそれぞれひとつの送信アンテナに対応し、各要素の位相分解能が完全に同じではない。本発明の第１の実施例の初期コードブックはいくつかの形式がある。第１の形式の初期コードブックにおいて、符号語における位相が１の要素は符号語の任意の要素の位置にあってもよい。符号語の他の要素を位相分解能が逓増か逓減する順番に配列する。マッピングの操作を簡単にするために、第２の形式の初期コードブックにおいて、第１の要素から、符号語の各要素を位相分解能が逓増か逓減する順番に配列する。この２種類の初期コードブックにおいて、符号語に位相分解能が同じ要素が存在する場合、これらの要素の間の配列の順番は任意であってもよい。
【００２９】
図２に示す方法に従って本発明の第１の実施例の初期コードブックを作成してもよい。図２に示すように、ステップS201において、符号語の所定の要素が所定の分解能を有するように該要素を設置する。ステップS202において、符号語の他の要素は分解能が逓増か逓減する順番に配列するように前記他の要素を設置する。より優れた手段として、所定の分解能を１に設定し、所定の要素を符号語の任意の位置の要素に設定する。これは、前記第１の形式の初期コードブックに対応する。代替的手段として、前記所定の位相分解能を最高の位相分解能（全ての他の要素の位相分解能以上）或いは最低の位相分解能（全ての他の要素の位相分解能以下）とし、符号語の全ての要素を位相分解能が逓増か逓減する順番に配列する。これは、前記第２の形式の初期コードブックに対応する。
【００３０】
表３において４送信アンテナMIMOシステムにおける本発明の第１の実施例の初期コードブックの一例が示されている。この初期コードブックのすべての符号語の要素は定モジュラスである。便宜のため、表３において該初期コードブックの要素の位相だけが示されている。
【００３１】
【表３】
2013161593.tif 000005
【００３２】
表３に示す初期コードブックの例は前記第１の形式の初期コードブックである。この初期コードブックの符号語の４つの要素の位相分解能はそれぞれ１，１６，４と２である。つまり、各符号語において、位相分解能が１の要素（第１の要素）を除いて、残りの３つの要素（第２から第４の要素）の位相分解能は順次に小さくなる。
【００３３】
前記のマッピングの方法によれば、送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、各送信アンテナに異なる位相分解能の符号語の要素を与えることができる。そこで、比較的に重要なアンテナに比較的に大きな位相分解能が対応付けられる。これにより、チャネル量子化が行われる場合に、チャネル量子化の位相の精度が向上される。
【００３４】
第１のコードブックの各要素にノルムのスケーリングを行うことで、チャネル量子化の場合の振幅の精度を向上することもできる。したがって、図１に戻り、ステップS102のマッピングの後、ステップS103を行うことができる。そこで、前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１のコードブックの符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、第２のコードブックを作成する。当該第２のコードブックを、最終的に送信信号に対してプリコードやチャネル量子化を行うためのコードブックとして使うことができる。
【００３５】
ステップS101において、すでに、送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力、例えば基地局の各送信アンテナから送信されたパイロット信号の受信電力、或いは前記チャネルを表すチャネル行列Ｈの右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムが得られた。チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて各送信アンテナの送信電力の比例関係を取得し、全てのアンテナの合計送信電力が一定である場合、その比例関係に従って各送信アンテナの送信電力を割り当て、各送信アンテナのノルムスケール因子を取得して、これらのノルムスケール因子を使って第１のコードブックの符号語における各送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングし、ノルムスケーリング済みの要素を第２のコードブックにおける各送信アンテナに対応する要素として使うことができる。
【００３６】
前記複数の送信アンテナのノルムスケール因子をノルムスケール行列にまとめて示すことができる。そのノルムスケール行列は対角行列で、その対角線上の各要素が送信アンテナに対応するためのノルムスケール因子である。こうして、当該ノルムスケール行列を第１のコードブックを示す行列に乗じてノルムスケーリングを行う。これについて、具体的な実施例を参照して後述する。
【００３７】
では、図３を参照して本発明の第１の実施例のコードブック作成例を説明する。図３は４送信アンテナMIMOシステムのコードブック作成例を示す。
【００３８】
本例において、本発明の第1の実施例の初期コードブックとして初期コードブック｛ｃｎ｝を使う。このうちn=1,2,…,16である。下記のベクトルで初期コードブック｛ｃｎ｝の符号語を表すことができる。
【００３９】
［数１］
2013161593.tif 000006
このうち、Ｎ（θ２）≧Ｎ（θ３）≧Ｎ（θ４）であり，Ｎ（θｉ）（i＝2,3,4）は初期コードブックにおける位相θiの全ての可能な値の数、すなわちθiに対応する送信アンテナiの位相分解能である。言い換えれば、第２の要素から第４の要素の位相分解能は全体として次第に小さくなる。便宜のため、前記の表３に示されたコードブックを初期コードブック｛ｃｎ｝として使用する。図３の上段に円形で模式的に当該コードブックの各符号語の４つの要素の位相を示し、円周上の点の数は各要素の位相分解能（1，16，4，2）を表す。
【００４０】
まず、基地局の４つの送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。よって、各送信アンテナに対応するチャネル状態情報の振幅または電力の大小関係を確定できる。ここで、取得されたチャネル行列Ｈの右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムをチャネル状態情報の振幅とすることを例に、４つの送信アンテナに対応する右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルム（すなわちチャネル状態情報の振幅）は、送信アンテナ３＞送信アンテナ１＞送信アンテナ４＞送信アンテナ２という関係を満たすと仮定する。
【００４１】
そして、前記チャネル状態情報の振幅に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに各送信アンテナにマッピングして、第１のコードブック
［数２］
2013161593.tif 000007
を作成する。本例において、前述した第１のマッピングの方式を採用して、位相分解能が１の要素（第１の要素）を最大の振幅に対応する送信アンテナ３にマッピングする。そして、図３の下段の左側に示すように、位相分解能が逓減する順に、初期コードブックの第２の要素から第４の要素を対応する振幅や電力が順に減少する送信アンテナ１，４と２にマッピングする。
【００４２】
置換行列Mで初期コードブックの要素と各送信アンテナの間のマッピング関係（或いは第１のコードブックの符号語の要素との対応関係）を表すことができる。具体的に、行列Mのi行目が送信アンテナi（第１のコードブックの第iの要素）に対応し、当該行列のj列目が初期コードブックの要素に対応し、値「１」でマッピングすることを示し、初期コードブックの第iの要素を送信アンテナjにマッピングする時に、置換行列Mのj行目i列目の要素を１とし、当該行の他の要素を０とすることで、置換行列Mが作成される。
【００４３】
本実施例において、置換行列Mは
［数３］
2013161593.tif 000008
と表すことができる。
【００４４】
マッピングすることは初期コードブックの符号語を置換行列Mに乗じることを意味する。即ち、
［数４］
2013161593.tif 000009
と表すことができる。
【００４５】
各符号語に対してマッピングを行うことで、表３の初期コードブックに基づいて以下の表４に示す第１のコードブック
［数５］
2013161593.tif 000010
を作成することができる（同様に、便宜のため、図４は各要素の位相をのみを示す）。
【００４６】
【表４】
2013161593.tif 000011
【００４７】
初期コードブックにおいて、基準位相としての位相分解能が１の要素は、最大の振幅に対応する送信アンテナ３にマッピングされる。初期コードブックの他の要素と送信アンテナ３を除いた送信アンテナに対して、送信アンテナに対応するチャネル状態情報の振幅または電力が小さいと、当該送信アンテナにマッピングされる初期コードブックの符号語の要素の位相分解能も小さい。このように、重要な送信アンテナ（大きな振幅或いは電力に対応する送信アンテナ）に大きな位相分解能を割り当て、チャネル量子化の場合に、チャネル量子化の位相の精度を向上できる。
【００４８】
チャネル量子化の精度を向上させるために、さらに第１のコードブック
［数６］
2013161593.tif 000012
の各要素のノルムをスケーリングすることができる。
【００４９】
まず、各送信アンテナ（送信アンテナ１〜４）に対応するチャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、当該送信アンテナのノルムスケール因子を確定する。
【００５０】
本例において、ノルムスケール行列ρＡを使って各送信アンテナのノルムスケール因子をまとめて表す。Ａはノルムスケール比例行列（因子）であり、各送信アンテナの送信電力の比例関係をまとめて表している。ρは各送信アンテナの送信電力の総計が全ての送信アンテナの総送信電力Ptotalを上回ることを回避するためにノルムスケール比例行列Ａに電力正規化処理を行うための正規化因子であり、かつ
［数７］
2013161593.tif 000013
である。このうち、PはPtotal以下の適切な電力値である。
【００５１】
具体的に、ノルムスケール比例行列Ａは対角行列であり、様々な形式を採用できる。第１の形式において、ノルムスケール比例行列Ａを
［数８］
2013161593.tif 000014
と表すことができる。このうち、α1−α4はそれぞれ送信アンテナ１−４に対応するチャネル状態情報の振幅または電力（本例において、各送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル行列Ｈの右ドミナント特異ベクトルの各要素のノルム）である。よって、α3＞α1＞α4＞α2となる。αmはα1−α4の中の最大値であり、本例ではαm＝α3となる。第２の形式において、αmを省略して、ノルムスケール比例行列Ａを
［数９］
2013161593.tif 000015
と表すことができる。ノルムスケール比例行列Ａに正規化因子ρを乗じて電力正規化処理をすることにより、ノルムスケール行列ρＡが得られる。このうち、第iの送信アンテナのノルムスケール因子は、ノルムスケール行列ρＡにおける対角線要素
［数１０］
2013161593.tif 000016
である。
【００５２】
そして、各送信アンテナのノルムスケール因子を使って第１のコードブックの符号語のうち、当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして第２のコードブック
［数１１］
2013161593.tif 000017
を作成する。当該スケーリングは、ノルムスケール行列ρＡと第１のコードブック
［数１２］
2013161593.tif 000018
図３の下段の右側に電力正規化が行われていないノルムスケーリングが示されている。第１のコードブック
［数１３］
2013161593.tif 000019
のうち送信アンテナ１−４に対応する要素のノルムは異なる比例でスケーリングされ、当該比例は各送信アンテナに対応する前記チャネル状態情報の振幅または電力により決められることがわかる。
【００５３】
このように作成されたコードブックは位相精度や振幅精度を両立したものであり、選択されるプリコード行列またはチャネル量子化の精度を向上させることができる。このコードブックを用いて処理した信号はその時のチャネル状況によく適合するため、信号の受信品質とシステムの性能は向上する。
【００５４】
前記において、基地局はＵＥと類似する方式で本発明の第１の実施例のコードブック作成方法を実行することができる。このとき、基地局は、コードブックにおける一つの符号語だけ用いて送信シンボルを処理するにもかかわらず、コードブック全体を作成する。例えば、４送信アンテナの例において、基地局は１６の符号語を持つコードブックを作成し、その中で一つの符号語だけが送信シンボルの処理に使われる。これは基地局に必要以上の負担をかける。この問題を解決するために、ＵＥだけにおいて前記コードブック作成方法を実行し、基地局においては使用する符号語（ＵＥにより選択された最適な符号語）を直接作成する。これについては後述する。
【００５５】
具体的に、ＵＥは前記コードブック作成方法を実行して第２のコードブックを作成する。そして、所定の基準にしたがって、当該コードブックから最適な符号語を選択し、選択された最適な符号語を示すＰＭＩ或いはＣＤＩを基地局にフィードバックする。その所定の基準は、実際の需要に基づいて選択されたいかなる基準であってもよい。例えば、当該所定の基準は、前記複数の送信アンテナがコードブックの全ての符号語を用いて信号を送信する時に最高のチャネル品質或いは最大のチャネル容量が得られる符号語を選択し、または全ての符号語において最高のチャネル量子化精度に対応する符号語を選択することなどもできる。また、基地局はさらに前記の方式に従って前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。
【００５６】
基地局において、ＵＥによりフィードバックされたＰＭＩまたはＣＤＩ及び前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、ＵＥにより選択された最適な符号語を直接作成する。具体的に、まず、基地局の初期コードブックから当該ＰＭＩまたはＣＤＩにより示された符号語（以下「初期符号語」という）を選択する。そして、前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期符号語の各要素をダイナミックに前記複数の送信アンテナにマッピングして第１の符号語を作成する。前記において図１と図３を参照して説明した方式で当該ダイナミックマッピングを実行してもよい。次に、チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を利用して、第１のコードブックにおける当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして第２の符号語を作成する。当該第２の符号語はＵＥにより選択された最適な符号語である。前記において図１を参照して説明した方式で前記ノルムスケーリングの確定およびノルムスケーリングの実行を行なうことができるので、ここでは省略する。コードブック全体ではなく一つの符号語だけを作成することで、基地局の動作の負担を大幅に低減できる。
【００５７】
また、一つの符号語だけを設置するのに代わって、送信側と受信側において複数のコードブックを設置して、チャネル状態に基づいて最適なコードブックと符号語を選択することもできる。選択できる符号語の数が多くなるので、より多くのコードブックと符号語から最適なコードブックと符号語を選択することで、選択された符号語がさらにチャネル状態に適合するように、またはチャネル量子化誤差がさらに減少するように、さらに細かくチャネルを構築することができる。
【００５８】
では、図４を参照して本発明の第１の実施例にかかる複数のコードブックから最適なコードブックと符号語を選択する方法を説明する。前記複数のコードブックはRel.8/10コードブックとＤＦＴコードブック、または他のいかなるコードブックを含むことができる。前記複数のコードブックは少なくとも本発明の第１の実施例にかかる前記コードブック作成方法に従って作成された符号語を含むことが好ましい。
【００５９】
図４に示すように、ステップS401において、各コードブックから、第１の基準にしたがって最適な符号語を候補符号語として選択する。この第１の基準は実際の需要に基づいて選択されたいかなる基準であってもよい。例えば、当該第１の基準は、前記複数の送信アンテナが当該コードブックの各符号語を用いて信号を送信する時に最高のチャネル品質或いは最大のチャネル容量が得られる符号語を前記最適な符号語として選択し、または当該コードブックの各符号語において最高のチャネル量子化精度に対応する符号語を前記最適な符号語として選択することもできる。
【００６０】
次に、ステップS402において、各コードブックから選択された候補符号語を、第２の基準に従って最適な符号語を選択して、使用されるコードブック及び符号語とする。当該第２の基準は実際の需要に基づいて選択されたいかなる基準であってもよい。例えば、当該第２の基準は、前記複数の送信アンテナが各候補符号語を用いて信号を送信する時に最高のチャネル品質或いは最大のチャネル容量が得られる符号語を前記最適な符号語として選択し、または各候補符号語において最高のチャネル量子化精度に対応する符号語を前記最適な符号語として選択することもできる。
【００６１】
当該コードブック選択方法は受信側（下りリンクにおけるＵＥ或いは上りリンクにおける基地局）において実行される。ＵＥにおいて実行される場合に、ＵＥは、基地局が対応的にコードブックを選択できるように、選択されたコードブックを示す識別子を基地局に送信する必要がある。また、ＵＥはステップS402において選択された最適な符号語のＰＭＩまたはＣＤＩを基地局に送信して、基地局が選択されたコードブックから対応する符号語を選択できるようにしてもよい。
【００６２】
では、本発明の実施例にかかる無線通信システム及びコードブック作成装置を説明する。
【００６３】
図５において模式的に本発明の第１の実施例にかかる下りリンク通信の無線通信システムのブロック図が示されている。図５に示すように、当該無線通信システムは基地局（ｅＮＢ）１０とユーザ設備（ＵＥ）２０を備える。
【００６４】
基地局１０はパイロット信号送信ユニット１１と、コードブック作成装置１２と、符号語抽出ユニット１３と、スケジューリング・プリコードユニット１４と、データ送信ユニット１５と、複数（例えば４つ）の送信アンテナ（図は示さず）とを備える。ＵＥ２０はコードブック作成装置２１と、ＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２と、ＣＱＩ計算ユニット２３と、データ受信ユニット２４と、少なくとも一つの受信アンテナ（図に示さず）とを備える。図５において基地局とＵＥにおける本発明に関係のある部分だけが示されており、基地局とＵＥにおける他の部分は便宜のために示されていない。
【００６５】
基地局１０のパイロット信号送信ユニット１１はそれぞれ各送信アンテナを介してＵＥ２０パイロット信号（例えばＣＳＩ−ＲＳ）を送信する。ＵＥ２０はその受信アンテナを介して前記パイロット信号を受信する。
【００６６】
ＵＥ２０のコードブック作成装置２１は前記パイロット信号に基づいて、前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得して、当該振幅または電力に基づいて初期コードブックから新しいコードブックを作成する。後で図６を参照して当該コードブック作成装置２１を詳しく説明する。かかる過程において、ＵＥ２０は基地局のコードブック作成のため、前記チャネル状態情報の振幅または電力を基地局にフィードバックする。ＵＥ２０は周期的にそのフィードバックを行ってもよく、基地局１０の請求に応じて非周期的にそのフィードバックを行ってもよい。周期的にそのフィードバックを行う時に、フィードバックによるオーバヘッドを減少するために、より長い周期（例えば、ＰＭＩまたはＣＤＩのフィードバック周期より長い周期）でフィードバックを行うか、或いは複数のサブキャリアの振幅または電力の平均値をフィードバックするのが好ましい。
【００６７】
ＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２は前記に述べた所定の基準に基づいて、コードブック作成装置２１が作成したコードブックの各符号語から最適な符号語を選択して、選択された符号語を示すＰＭＩまたはＣＤＩを基地局１０にフィードバックする。当該フィードバックは周期的でも非周期的でもよい。
【００６８】
ＣＱＩ計算ユニット２３は前記複数の送信アンテナがＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２により選択された符号語を使用して信号を送信する時に得られるチャネル品質を計算して、当該チャネル品質を示すチャネル品質識別子（ＣＱＩ）を基地局１０にフィードバックする。
【００６９】
基地局１０側において、コードブック作成装置１２はＵＥ２０からフィードバックされたノルムスケール因子を使用して、ＵＥ２０のコードブック作成装置２１と同じ方式でコードブックを作成する。
【００７０】
符号語抽出ユニット１３はＵＥ２０からフィードバックされたＰＭＩ／ＣＤＩを使用してコードブック作成装置１２により作成されたコードブックから対応する符号語を抽出して、当該符号語をスケジューリング・プリコードユニット１４に提供する。
【００７１】
スケジューリング・プリコードユニット１４は符号語抽出ユニット１３から提供された符号語及びＵＥ２０からフィードバックされたこの符号語に対応するＣＱＩに基づいて、必要なスケジューリング及び/又は送信するデータのプリコードを行って、プリコード済みのデータをデータ送信ユニット１５に出力する。
【００７２】
データ送信ユニット１５は送信アンテナを介してプリコード済みのデータをＵＥ２０のデータ受信ユニット２４に送信する。
【００７３】
では、図６を参照してＵＥ２０におけるコードブック作成装置２１を説明する。
【００７４】
図６に示すように、コードブック作成装置２１は取得ユニット２１１と、マッピングユニット２１２と、初期コードブック記憶ユニット２１３と、ノルムスケールユニット２１４とを備える。ある変形例において、コードブック作成装置２１はさらに、前記において図２を参照して説明された方法に従って予め本発明の第１の実施例の初期コードブックを作成して、当該初期コードブックを初期コードブック記憶ユニット２１３に記憶する初期コードブック作成ユニット２１５を備える。
【００７５】
取得ユニット２１１は前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得するためのものである。例えば、取得ユニット２１１は基地局１０の各送信アンテナから受信されたパイロット信号を使って、複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。これにより、各送信アンテナに対応するチャネル状態情報の振幅または電力の大小関係を確定することができる。
【００７６】
具体的に、取得ユニット２１１は各送信アンテナから送信されたパイロット信号の受信振幅と電力を測定して、前記チャネル状態情報の振幅または電力とする。或いは、取得ユニット２１１は各送信アンテナから送信されたパイロット信号を使ってチャネル推測を行って、各送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルを表すチャネル行列Ｈを取得して、当該チャネル行列Ｈに特異値の分解（ＳＶＤ）を行って当該チャネル行列Ｈの右ドミナント特異ベクトルの各要素のノルムを前記チャネル状態情報の振幅として求めることができる。代替的手段として、取得ユニット２１１は、ＵＥ２０において設置された前記測定を行うための測定ユニット（図に示さず）或いは前記チャネル推測を行うためのチャネル推測ユニット（図に示さず）から前記情報を受信してもよい。
【００７７】
マッピングユニット２１２は前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期コードブックの符号語の各要素をダイナミックに各信号を送信するための送信アンテナにマッピングして第１のコードブックを作成する。
【００７８】
初期コードブック記憶ユニット２１３は使用される初期コードブックの記憶などを行う。前記のように、当該初期コードブックはRel.8/10コードブックやDFTコードブックのようなこの分野で公知の伝統的なコードブックであってもよく、初期コードブック作成ユニット２１５（後述する）により予め作成された本発明の第１の実施例の初期コードブックであってもよい。
【００７９】
マッピングユニット２１２は前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて前記マッピングを行う。具体的に、マッピングユニット２１２は前記に述べた第１のマッピング方式に従って、初期コードブックの符号語における位相分解能が１の要素（その位相は通常０）をいずれかの送信アンテナにマッピングして、初期コードブックの符号語における残りの要素を他の送信アンテナにマッピングすることで、前記他の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低いようにする。このマッピングの方式において、マッピングユニット２１２は位相分解能が１の要素を最大の振幅又は電力に対応する送信アンテナにマッピングするか、或いは、最小の振幅又は電力に対応する送信アンテナにマッピングすることが好ましい。代替的手段として、マッピングユニット２１２は前記に述べた第２のマッピング方式に従って、初期コードブックの符号語における要素を各送信アンテナにマッピングすることで、前記送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力が小さければ小さいほど、当該送信アンテナにマッピングされる要素の位相分解能が低いようにする。初期コードブックの符号語におけるいくつかの要素が同じ分解能を持つ場合に、マッピングユニット２１２はこれらの要素の間のマッピングの順番を任意に選択することができる。実現するときに、前記において図３を参照して説明したように、マッピングユニット２１２は前記マッピングの関係の置換行列を作成して、この置換行列を初期コードブックの符号語に乗じて、第１のコードブックの符号語を取得する。
【００８０】
ノルムスケールユニット２１４は前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１のコードブックの符号語における前記送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして第２のコードブックを作成する。この第２のコードブックはＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２に提供されてその後の処理に使われる。ノルムスケールユニット２１４は前記に述べた方式に従って各送信アンテナのノルムスケール因子を確定して、当該ノルムスケール因子を第１のコードブックにおける当該送信アンテナに対応する要素に乗じて、ノルムのスケーリングを実現することができる。
【００８１】
初期コードブック作成ユニット（又は装置）２１５本発明の第１の実施例にかかる初期コードブックを作成する。図７に示すように、初期コードブック作成ユニット２１５は所定要素設置ユニット２１５１と他の要素設置ユニット２１５２とを含む。所定要素設置ユニット２１５１は初期コードブックの符号語における所定の要素が所定の位相分解能を持つように当該要素を設置し、他の要素設置ユニット２１５２は初期コードブックの符号語における他の要素を位相分解能が逓増か逓減する順番に配列するように当該他の要素を設置して、初期コードブックを作成して、初期コードブック記憶ユニット２１３に記憶する。このうち、位相分解能が同じ要素に対して、初期コードブック作成ユニット２１５はそれらの間の配列の順番を任意に設置することができる。
【００８２】
では、図８を参照して基地局１０におけるコードブック作成装置１２を説明する。図８に示すように、コードブック作成装置１２は取得ユニット１２１と、マッピングユニット１２２と、初期コードブック記憶ユニット１２３と、ノルムスケールユニット１２４とを備える。ある変形例において、コードブック作成装置１２はさらに初期コードブック作成ユニット１２５を備えてもよい。
【００８３】
取得ユニット１２１は前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。例えば、取得ユニット１２１はユーザ設備から周期的に或いは非周期的にフィードバックされた、各送信アンテナにより送信された信号の受信電力或いは前記チャネルのチャネル行列の右ドミナント特異値ベクトルの各要素のノルムを受信して、前記チャネル状態情報の振幅又は電力を取得する。代替的手段として、前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルが上り/下り交換性を持つ場合に、取得ユニット１２１はユーザ設備により送信されたパイロット信号或いは他の類型のサウンディング信号を測定することで、前記チャネル状態情報の振幅又は電力を取得する。
【００８４】
マッピングユニット１２２と、初期コードブック記憶ユニット１２３と、ノルムスケールユニット１２４と、初期コードブック作成ユニット１２５はそれぞれ図６に示されているマッピングユニット２１２と、初期コードブック記憶ユニット２１３と、ノルムスケールユニット２１４と、初期コードブック作成ユニット２１５と同じであるので、ここでそれらの説明を省略する。初期コードブック記憶ユニット１２３において記憶されている初期コードブック（伝統コードブック或いは初期コードブック作成ユニット１２５により作成された初期コードブック）は初期コードブック記憶ユニット２１３と同じであるので、コードブック作成装置１２はコードブック作成装置２１と同じコードブックを作成することに留意すべきである。
【００８５】
前記に述べた基地局と移動局におけるコードブック作成装置は説明のためのものであって、これに限定されるものではない。前記コードブック作成装置は他の構造であってもよい。例えば、前記初期コードブック記憶ユニットと初期コードブック作成ユニットは基地局と移動局のほかの部分に設置され、必要に応じて記憶/作成されたコードブックをコードブック作成装置に提供するようにしてもよい。また、当該初期コードブック作成ユニットを省略し、本発明の第１の実施例の初期コードブックと他のコードブックをあらかじめ初期コードブック記憶ユニット１２３に記憶しておいてもよい。また、図５において複数の単独のチャネルを介してＵＥから基地局にＰＭＩ／ＣＤＩ、ＣＱＩのような各種類の情報をフィードバックするように示されているが、これは例示であって、同じ又は異なるチャネルを介して前記情報を基地局にフィードバックしてもよい。
【００８６】
基地局においてＵＥと類似するコードブック作成操作を実行してＵＥと同じコードブック全体を作成する代わりに、基地局はＵＥによりフィードバックされた情報に基づいてコードブック全体ではなくＵＥにより選択された最適な符号語だけを作成することで動作の負担を減少してもよい。この発想に基づいて、図９に示すような、本発明の第２の実施例にかかる下りリンク通信のための無線通信システムを提案する。
【００８７】
当該無線システムにおいて、第１の実施例の無線通信システムにおけるコードブック作成装置１２と符号語抽出ユニット１３の代わりに符号語作成装置１６を使用し、他の部分は変わっていない。ここでは、便宜のため、両システムの異なる部分である符号語作成装置１６だけについて説明する。
【００８８】
図１０に示すように、符号語作成装置１６は取得ユニット１６１と、マッピングユニット１６２と、初期コードブック記憶ユニット１６３と、ノルムスケールユニット１６４とを備える。ある変形例において、符号語作成装置１６はさらに初期コードブック作成ユニット１６５を備えてもよい。初期コードブック記憶ユニット１６３と初期コードブック作成ユニット１６５はそれぞれ図５を参照して説明された初期コードブック記憶ユニット１２３と初期コードブック作成ユニット１２５と同じである。
【００８９】
前記に述べたように、ＵＥ２０は取得された前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力、及びコード作成装置２１により作成されたコードブックの各符号語から選択された最適な符号語を示すＰＭＩ或いはＣＤＩを基地局１０にフィードバックする。
【００９０】
取得ユニット１６１は、取得ユニット１２１と同じ方式などにより前記複数の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルのチャネル状態情報の振幅または電力を取得する。
【００９１】
マッピングユニット１６２はＵＥからフィードバックされたＰＭＩまたはＣＤＩを受信して、コードブックからＰＭＩ／ＣＤＩにより示された符号語（以下「初期符号語」という）を選択して、前記チャネルのチャネル状態情報の振幅または電力に基づいて、初期符号語の各要素をダイナミックに各送信アンテナにマッピングして、第１の符号語を生成する。マッピングユニット１６２は前記において図１と図３を参照して説明された方式に従ってこのマッピングを行うことができるため、ここでは説明を省略する。
【００９２】
ノルムスケールユニット１６４は前記チャネル状態情報の振幅または電力に基づいて確定された各送信アンテナのノルムスケール因子を用いて、第１の符号語における当該送信アンテナに対応する要素のノルムをスケーリングして、ノルムスケーリング済みの符号語（以下「第２の符号語」という）を作成する。ＵＥにより選択された最適な符号語である当該第２の符号語はＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２に提供されてその後の処理に供える。ノルムスケールユニット１６４は前記において図１を参照して説明された方式に従って前記ノルムスケール因子を確定してノルムスケーリングを行う。
【００９３】
４つの送信アンテナの例において、本発明の第１の実施例の無線通信システムにおける基地局は１６個の符号語を作成する必要があるが、本発明第２の実施例の無線通信システムにおける基地局は一つの符号語を作成すれば足りるので、動作の負担が著しく減少される。
【００９４】
本発明の第１の実施例の無線通信システムにおいて一つのコードブックだけが作成されて、その符号語が送信シンボルの処理に使われる。しかし、送信側と受信側において複数のコードブックを記憶/作成して、その中から最適なコードブックや符号語を選択して使用に供えることで、チャネル量子化の場合の位相量子化精度を向上させてもよい。この発想に基づいて、図１１に示すような本発明の第３の実施例にかかる無線通信システムを提案し、それは図５に示す本発明の第１の実施例にかかる無線通信システムに基づくものである。
【００９５】
図１１に示す無線通信システムは基地局１０とＵＥ２０を備える。基地局１０はパイロット信号送信ユニット１１と、ｍ個のコードブック作成装置１２’−１から１２’−ｍ（ｍ＞１）と、符号語抽出ユニット１３’と、スケジューリング・プリコードユニット１４と、データ送信ユニット１５と、複数の送信アンテナ（図に示さず）とを備える。ＵＥ２０はｍ個のコードブック作成装置２１’−１から２１’−ｍと、ＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２’と、ＣＱＩ計算ユニット２３’と、データ受信ユニット２４と、コードブック選択ユニット２５と、少なくとも一つの受信アンテナ（図に示さず）とを備える。基地局１０におけるパイロット信号送信ユニット１１と、スケジューリング・プリコードユニット１４と、データ送信ユニット１５及びＵＥ２０におけるデータ受信ユニット２４はそれぞれ図５に示された対応するユニットと同じであるので、ここではそれらの説明を省略する。
【００９６】
ＵＥ２０において、ｍ個のコードブック作成装置２１’−１から２１’−ｍはそれぞれコードブックを一つずつ作成する。これらのコードブック作成装置はこの分野で公知のいかなるコードブック作成装置であってもよい。更に優れた手段として、少なくとも一つのコードブック作成装置（例えば、２１’−１）が本発明の第１の実施例にかかる前記コードブック作成装置２１であり、本発明の第１の実施例のコードブックを作成する。
【００９７】
図１１の点線枠に示すように、ＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２’、ＣＱＩ計算ユニット２３’及びコードブック選択ユニット２５はコードブック選択措置を構成する。
【００９８】
具体的に、ＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２’はｍ個のコードブック作成装置２１’−１から２１’−ｍのそれぞれにより作成されたコードブックから、前記第１の基準にしたがって候補符号語として最適な符号語を選択して、各候補符号語を示すＰＭＩ／ＣＤＩをコードブック選択ユニット２５に提供する。ＣＱＩ計算ユニット２３’はＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２’により選択された各候補符号語について、送信アンテナにより当該符号語が使われる時に得られるチャネル品質を計算して、当該チャネル品質を示すＣＱＩをもコードブック選択ユニット２５に提供する。
【００９９】
コードブック選択ユニット２５は前記第２の基準にしたがって、各コードブックから選択された候補符号語から最適な符号語を選択して、最終的にデータに対して処理を行うためのコードブック及び符号語とする。そして、コードブック選択ユニット２５は最終的に選択されたコードブックを示すコードブック識別子を基地局１０にフィードバックしてもよい。また、コードブック選択ユニット２５は当該コードブックから選択された最適な符号語を示すＰＭＩ／ＣＤＩを基地局１０にフィードバックしてもよい。
【０１００】
基地局１０側において、コードブック作成装置１２’−１から１２’−ｍはそれぞれコードブック作成装置２１’−１から２１’−ｍと同じ方式に従ってそれと同じコードブックを作成する。ＵＥ２０における少なくとも一つのコードブック作成装置が本発明の第１の実施例のコードブック作成装置２１である場合、少なくとも一つのコードブック作成装置（例えば１２’−１）は本発明の第１の実施例のコードブック作成装置１２となる。
【０１０１】
符号語抽出ユニット１３’はＵＥ２０からフィードバックされたコードブック識別子に基づいて、各コードブック作成装置２１’−１から２１’−ｍによりそれぞれ作成されたコードブックから対応するコードブックを選択して、ＵＥ２０からフィードバックされたＰＭＩ／ＣＤＩに基づいて当該コードブックから対応する符号語を選択して、当該符号語をスケジューリング・プリコードユニット１４に提供してその後の処理に供える。
【０１０２】
図１１に示された無線通信システムは説明のためのものであって、これに限定されるものではない。本発明の範囲を超えない限り当該システムに様々な変化を加えられる。例えば、図１１に示されているコードブック作成装置における全部または一部を各コードブックを記憶したコードブック記憶ユニットに取り替えてもよい。互いに分離されたＰＭＩ／ＣＤＩ選択ユニット２２’と、ＣＱＩ計算ユニット２３’と、コードブック選択ユニット２５を単独の選択ユニットに組み合わせて前記コードブックを選択してもよい。
【０１０３】
複数のコードブックを設置することで、さらに多くのコードブックと符号語から最適な符号語を選択し、最終的に使用される符号語がなるべく現在のチャネル状況に整合するようにして、チャネル量子化精度を向上させることもできる。
【０１０４】
同様に、図１１に示された無線通信システムを簡素化して、基地局の動作の負担を低減できる。具体的に、図１２に示すように、本発明の第４の実施例にかかる無線通信システムにおいて、図１１に示されているコードブック作成装置１２’−１から１２’−ｍを符号語作成装置１２’’−１から１２’’−ｍに取替え、符号語抽出ユニット１３’を符号語選択ユニット１３’’に取り替えるだけで、他の部分は変わらない。
【０１０５】
第４の実施例において、ＵＥ２０はコードブックと符号語を選択してから、選択された符号語を示す符号語識別子と当該コードブックにおいて選択された符号語を示すＰＭＩ／ＣＤＩを基地局１０にフィードバックする。基地局１０において、コードブック全体を作成するのではなくて、ＵＥにおける各コードブック作成装置に対応する符号語作成装置を用いて選択された符号語を直接作成するので、ＵＥ２０によりフィードバックされたコードブック識別子は基地局における対応符号語作成装置を指示する識別子として使われる。
【０１０６】
具体的に、符号語選択ユニット１３’’はＵＥ２０によりフィードバックされたコードブック識別子に基づいて、対応する符号語作成装置にＵＥにより選択された最適な符号語を作成するように命令を出し、生成された符号語をスケジューリング・プリコードユニット１４に提供してその後の処理に供える。前記符号語作成装置はＵＥにおける対応する符号語作成装置により単一の符号語を作成する方式に従って、前記ＰＭＩ／ＣＤＩに基づいて選択された符号語を作成することができる。例えば、ＵＥ２０において本発明の第１の実施例の符号語作成装置を備える場合に、基地局において当該符号語作成装置に対応する符号語作成装置は、当該符号語作成装置により単一の符号語を作成する方式（図１０を参照して説明された方式）に従って、初期コードブックからＵＥにより選択された符号語を作成する。
【０１０７】
図１２に示された無線通信システムは説明のためのものであって、これに限定されるものではない。ある変形例において、基地局における各符号語作成装置がＰＭＩ／ＣＤＩに基づいてそれそれ符号語を作成し、符号語選択ユニット１３’’がこれらの符号語からコードブック識別子により示された符号語作成装置により生成された符号語を選択するようにしてもよい。他の変形例において、符号語選択ユニット１３’’を省略して、各符号語作成装置は符号語識別子に従って自分が選択されたかどうかを判断して、選択されたら前記符号語を作成するようにしてもよい。
【０１０８】
本発明の実施例にかかる前記のコードブック作成装置は、例えば分散式アンテナ配置を有するMIMOシステム（特に分散式アンテナ配置を有するMU-MIMOシステム）またはCoMPシステムに適用できるコードブックを、簡単な方式で作成でき、各送信アンテナから送信された信号の受信電力が不均一の場合であっても、チャンネル量子化誤差を減少させ、システムの性能を向上させることができる。また、本発明の実施例にかかる前記コードブック作成装置は集中式アンテナ配置を有するMIMOシステムに適用してそのチャネル量子化誤差を減少させることができる。
【０１０９】
本発明における実施例、図を説明してきたが、請求の範囲やその等価物により限定されている本発明の範囲や趣旨を超えない範囲で、これらの実施例に形式上や細部の変化を行うことができるのは、当業者が理解すべきことである。
【０１１０】
本出願は、２０１２年４月２４日出願の中国出願２０１２１０１２２３８５．Ｘに基づく。この内容は、全てここに含めておく。
【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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【国際調査報告】
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