(57)【要約】【課題】システムのフィードバックの精度を効果的に高めることができ、それによってシステムのビット誤り率とスループットを向上させる方法と装置を提供すること。【解決手段】第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び第１のプリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットが端末から上記基地局へフィードバックされる。上記方法及び装置は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出し、上記距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定し、上記距離が所定のしきい値よりも大きい場合には位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てる。【選択図】図８
2013521734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイを有し、基地局に配置される二重偏波アンテナのプリコーディング行列指標をフィードバックするための方法であり、
前記第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、前記第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び前記第１のプリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットが端末から前記基地局へフィードバックされ、
前記第１のプリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列の間の距離を算出することと、
前記距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定することと、
前記距離が前記所定のしきい値よりも大きい場合には前記位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てることと、で構成される方法。
【請求項２】
前記距離が前記所定のしきい値よりも大きくない場合には、前記位相オフセットを指示するためにより多くのビット数を割り当てられる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のプリコーディング行列は、第１の長期間プリコーディング行列と第１の瞬間プリコーディング行列から構成され、前記第２のプリコーディング行列は、第２の長期間プリコーディング行列と第２の瞬間プリコーディング行列から構成され、前記方法は、
前記第１の長期間プリコーディング行列と前記第２の長期間プリコーディング行列の間の距離を前記距離として算出するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の長期間プリコーディング行列の指標と前記第２の長期間プリコーディング行列の指標は長い周期でフィードバックされ、前記第１の瞬間プリコーディング行列の指標、前記第２の瞬間プリコーディング行列の指標、及び前記位相オフセットは短い周期でフィードバックされる、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の瞬間プリコーディング行列、前記第２の瞬間プリコーディング行列、及び前記位相オフセットを構成するために固定的なビット数が使用される、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記距離に応じて前記位相オフセットを指示するための適切なビット数が割り当てられた後、残りのビットは、前記第１の瞬間プリコーディング行列の指標と前記第２の瞬間プリコーディング行列の指標を指示するために割り当てられる、
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
複数のプリコーディング行列が一つのコードブックを構成するように定義され、前記第１の長期間プリコーディング行列、前記第１の瞬間プリコーディング行列、前記第２の長期間プリコーディング行列、及び前記第２の瞬間プリコーディング行列は、それぞれ複数のプリコーディング行列であり、第１の長期間コードブック、第１の瞬間コードブック、第２の長期間コードブック、及び第２の瞬間コードブックをそれぞれ構成する、
請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の長期間コードブックと前記第２の長期間コードブックは、予め決められている複数のコードブックから選択される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の瞬間プリコーディング行列、前記第２の瞬間プリコーディング行列、及び前記位相オフセットは、それぞれ、異なるコードブックを使用する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各々の瞬間プリコーディング行列は、次のように、
各々のプリコーディング行列間の最短の弦距離を最大化し、かつそのとき各々のプリコーディング行列とそれらに対応する長期間プリコーディング行列の間の弦距離が規定値よりも小さくなるように決定される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記位相オフセットと前記第１の瞬間プリコーディング行列または前記第２の瞬間プリコーディング行列は、共同のコードブックを使用する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の瞬間プリコーディング行列と前記第２の瞬間プリコーディング行列は、共同のコードブックを使用する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記距離は、以下の式、
【数１】
2013521734.tif 000008
（Ｆ１とＦ２はそれぞれ第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列を示し、(・)Ｈはエルミート転置を示し、||・||Ｆはフロベニアス・ノルムを示す）、
を用いることにより算出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記距離は、以下の式、
ｄＦＳ（Ｆ１，Ｆ２）＝ｃｏｓ−１（ｄｅｔ（Ｆ１ＨＦ２））
（Ｆ１とＦ２はそれぞれ第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列を示し、(・)Ｈはエルミート転置を示し、ｄｅｔ(・)は行列式を示す）、
を用いることにより算出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
アンテナ・アレイの各々に含まれるアンテナの数は、２個、４個、及び８個のうちのいずれか一つである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイを有し、基地局に配置される二重偏波アンテナのプリコーディング行列指標をフィードバックするための装置であり、
前記第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、前記第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び前記第１のプリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットが端末から前記基地局へフィードバックされ、
前記第１のプリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列の間の距離を算出するための演算手段と、
前記距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定するための判定手段と、
前記距離が前記所定のしきい値よりも大きい場合には前記位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てるための処理手段と、
を具備する装置。
【請求項１７】
前記第１のプリコーディング行列は、第１の長期間プリコーディング行列と第１の瞬間プリコーディング行列から構成され、前記第２のプリコーディング行列は、第２の長期間プリコーディング行列と第２の瞬間プリコーディング行列から構成され、前記演算手段は、前記第１の長期間プリコーディング行列と前記第２の長期間プリコーディング行列の間の距離を前記距離として算出する、
請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の長期間プリコーディング行列の指標と前記第２の長期間プリコーディング行列の指標は長い周期でフィードバックされ、前記第１の瞬間プリコーディング行列の指標、前記第２の瞬間プリコーディング行列の指標、及び前記位相オフセットは短い周期でフィードバックされる、
請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の瞬間プリコーディング行列の指標、前記第２の瞬間プリコーディング行列の指標、及び前記位相オフセットを指示するために固定的なビット数が使用される、
請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記距離に応じて前記位相オフセットを指示するための適切なビット数が割り当てられた後、残りのビットは、前記第１の瞬間プリコーディング行列の指標と前記第２の瞬間プリコーディング行列の指標を指示するために割り当てられる、
請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、通信分野における多重アンテナ送信（ＭＩＭＯ（多重入出力）／ビーム形成）、ＣｏＭＰ（協調マルチポイント）、及び二重偏波アンテナの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多重アンテナ技術は、ＬＴＥアドバンストなどの第４世代無線通信の重要な構成部分である。多重アンテナ技術における一つの重要な適用は、閉ループのダウンリンク・プリコーディングである。この適用では、クライアント（端末）は、そのクライアントへの基地局からのダウンリンク・チャネルを測定する。クライアントは、次に、対応するプリコーディング行列を基地局へ提示する。この提示は、フィードバック・リンクを介して基地局へ送信される。最後に、ダウンリンク送信時に、基地局は提示されたプリコーディング行列をそのまま採用することができる。
【０００３】
上記の手順中の一つの重要なステップは、プリコーディング行列をどのようにフィードバックするかである。最も一般的に使用される手段は、コードブックに基づいたフィードバックの方式である。この方式は、最初に、複数のプリコーディング行列を含む一つのコードブックを定義する。このコードブックは、基地局とクライアントの双方に知らされる。クライアントがこのコードブック中のあるプリコーディング行列を提示する場合、そのプリコーディング行列に対応する指標が基地局へフィードバックされる。例えば、あるコードブックが４つのプリコーディング行列を含み、これらの行列は、｛００、０１、１０、１１｝というように、それぞれ２ビットで指標付けされる。クライアントが第２のプリコーディング行列の使用を基地局へ提示するとすれば、ビット｛０１｝が基地局へ送信される。このようなプリコーディング行列指標（ＰＭＩ）に基づいたフィードバックの方式は、フィードバックのオーバーヘッドを減少させ、高いダウンリンク・スループットを保証するなどの点でよりよい性能を達成することができる。
【０００４】
第４世代無線通信標準化には別の重要な主題があり、それは、例えば、８個の送信アンテナなどのダウンリンク多重アンテナをサポートすることである。具体的な実現では、８個のダウンリンク送信アンテナが基地局の適切な位置に配置され、基地局はこれらの８個の送信アンテナを介して受信側（端末）へ送信される信号を放射する。８個の送信アンテナを実現する一つの重要な手法は、８個の二重偏波アンテナである。
【０００５】
図１は、８個の二重偏波アンテナの構成を示す図である。
【０００６】
図１に示される二重偏波アンテナの構成では、アンテナａ、ｂ、ｃ及びｄはプラス４５度に偏向され、一方、アンテナａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’はマイナス４５度に偏向され、各々のアンテナペアであるａとａ’、ｂとｂ’、ｃとｃ’並びにｄとｄ’は、同じ物理的位置にそれぞれは配置される。二重偏波アンテナ間の間隔は、通常、半波長、すなわち０．５lであるので、アンテナａ、ｂ、ｃ及びｄは一定の相関性を有し、アンテナａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’は一定の相関性を有する。一方、第１のアンテナ・アレイ（アンテナａ、ｂ、ｃ及びｄを含む）と第２のアンテナ・アレイ（アンテナａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’を含む）は互いに独立している。
【０００７】
図２は、８個の二重偏波アンテナに相当するチャネルを示す図である。
【０００８】
実際には、８個の二重偏波アンテナのチャネルは、各々のアンテナ・アレイが４個のアンテナ（それぞれにアンテナａ、ｂ、ｃ及びｄとアンテナａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’）を含む２個のアンテナ・アレイと同等に見なすことができる。一つのアンテナ・アレイの４個のアンテナの個々のチャネルは、相関したチャネルである一方、２個のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネルは互いに独立している。
【０００９】
上記のような８個の二重偏波アンテナの場合には、クライアントは２個のアンテナ・アレイから信号を受信できる。基本的なコードブック設計方式は、一つのアンテナ・アレイに対するプリコーディング行列の指標をフィードバックするものとするので、基地局へフィードバックされることが求められるのは、２個のプリコーディング行列に対応する各指標である―ここで、各プリコーディング行列は一つのアンテナ・アレイに対応する。さらに、２個のアンテナ・アレイの信号をクライアントでコヒーレントに結合できるように、２個のプリコーディング行列間の位相オフセットも基地局へフィードバックされることが求められる。したがって、図１と図２に示した８個の二重偏波アンテナに関するフィードバックは、次の３つの部分を含み得る。
１）４個のアンテナからなる第１のアレイのプリコーディング行列に対応する指標、
２）４個のアンテナからなる第２のアレイのプリコーディング行列に対応する指標、
３）２個のアンテナ・アレイのチャネル間の位相オフセット。
【００１０】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）は、４個のアンテナのフィードバックについて二重コードブックに基づいたフィードバックと単一コードブックに基づいたフィードバックの比較を示す概略図である。
【００１１】
４個のアンテナからなるアレイに対するプリコーディング行列の指標をフィードバックするための一般的な手段は、図３（Ａ）に示すような単一コードブックを使用する方法である。図３（Ａ）に示した方法では、一つのアンテナ・アレイのプリコーディング行列（各々のアンテナ・チャネルの方向を）表わすために一つのコードブックが使用され、例えば、このプリコーディング行列に対応する指標は、（４個のブロックによって表現された）４ビットで構成され、そのフィードバックは端末から基地局へ短い周期（例えば、１０ ｍｓ）で行なわれる。図３（Ａ）では、基地局の当該アンテナ・アレイの各々異なるプリコーディング行列の方向は、淡色の丸の位置によって表現される。
【００１２】
４個のアンテナからなるアレイに対するプリコーディング行列の指標をフィードバックするための別の既知の手段は、図３（Ｂ）に示すような二重コードブックを使用する方法である。図３（Ｂ）に示した方法では、当該アンテナ・アレイの４個のアンテナは高い空間的相関性を有するチャネルとなることが仮定される。つまり、図３（Ｂ）で淡色の丸の位置によって表現された瞬間のチャネル方向は、図３（Ｂ）で濃色の丸の位置によって表現された平均（長期間の）チャネル方向を中心にして概して変動する。二重コードブック設計では、上記の４ビットが二つの群に分割される。前の２ビットは、長期間のチャネル方向をフィードバックするための第１のコードブックのプリコーディング行列の指標（以後では、長期間プリコーディング行列指標と言う）を構成するために使用される。後の２ビットは、長期間のチャネル方向と瞬間のチャネル方向との差分をフィードバックするための第２のコードブックのプリコーディング行列の指標（以後では、瞬間プリコーディング行列指標と言う）を構成するために使用される。長期間のチャネル方向の変動は遅いから、それをフィードバックするのに長い周期（例えば、１００ ｍｓ）を使用できる。しかし、瞬間のチャネル方向と長期間のチャネル方向との差分の変動は早いので、それをフィードバックするには短い周期（例えば、１０ ｍｓ）が必要とされる。したがって、二重コードブック手法の使用は、フィードバックのオーバーヘッドを効果的に減少させることができる、またはフィードバックの精度を高めることができる。
【００１３】
二重コードブック手法は、８個の二重偏波アンテナにそのまま適用可能であり、その対応するフィードバックは、次のものを含む。
１）第１のアンテナ・アレイに対応する長期間プリコーディング行列指標と瞬間プリコーディング行列指標、
２）第２のアンテナ・アレイに対応する長期間プリコーディング行列指標と瞬間プリコーディング行列指標、
３）第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネル間の位相オフセット。
【００１４】
図４は、２個のアンテナ・アレイそれぞれに対応するプリコーディング行列指標を示す図である。
【００１５】
ここでは、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列指標は、第１の長期間プリコーディング行列指標（前の２ビットで示される）と第１の瞬間プリコーディング行列指標（後の２ビットで示される）を含み、第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列指標は、第２の長期間プリコーディング行列指標（前の２ビットで示される）と第２の瞬間プリコーディング行列指標（後の２ビットで示される）を含むことが定義される。位相オフセットは、一般に、瞬間の情報として見なされ、短い周期でフィードバックされる。ここでは、２つのプリコーディング行列間の位相オフセットは、例えば、（２個のブロックによって表現された）２ビットで指示される。またここでは、第１の長期間プリコーディング行列指標と第２の長期間プリコーディング行列指標は、長い周期を用いてフィードバックされ、第１の瞬間プリコーディング行列指標、第２の瞬間プリコーディング行列指標、及び位相オフセットは、短い周期を用いてフィードバックされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本開示は、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離に応じて、位相オフセット、第１の瞬間プリコーディング行列指標、及び第２の瞬間プリコーディング行列指標の間でのビット数の割当てを適応的に調整するための方法と装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示の一つの態様によれば、第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイを有し、基地局に配置される二重偏波アンテナのプリコーディング行列指標をフィードバックするための方法であり、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットが端末から上記基地局へフィードバックされ、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出すること、上記距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定すること、及び上記距離が所定のしきい値よりも大きい場合には位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てることで構成される方法が提供される。
【００１８】
本開示の別の態様によれば、第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイを有し、基地局に配置される二重偏波アンテナのプリコーディング行列指標をフィードバックするための装置であり、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットが端末から上記基地局へフィードバックされ、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出するための演算手段、上記距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定するための判定手段、及び上記距離が所定のしきい値よりも大きい場合には位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てるための処理手段を具備する装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本開示による上記方法及び装置は、システムのフィードバックの精度を効果的に高めることができ、それによってシステムのビット誤り率とスループットを向上させる。
【００２０】
本開示の上記の態様及び／またはその他の態様は、添付と図面と併せて述べる本開示の実施形態の詳細な説明からより明確になり、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】８個の二重偏波アンテナの構成を示す図
【図２】８個の二重偏波アンテナに相当するチャネルを示す図
【図３】４個のアンテナのフィードバックについて二重コードブックに基づいたフィードバックと単一コードブックに基づいたフィードバックの比較を示す概略図
【図４】２個のアンテナ・アレイそれぞれに対応するプリコーディング行列指標を示す図
【図５】本開示の技術方式を適用する通信システムを示す概略図である。
【図６】本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックするための装置を示すブロック図
【図７】長期間プリコーディング行列と瞬間プリコーディング行列の間の距離をそれぞれに示す図
【図８】本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックする方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本開示のいくつかの具体的な実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。何らかの関連技術の詳細な説明が本開示の要点を不明瞭にするならば、そのような関連技術の詳細な説明はここでは述べないことにする。各実施形態において、同一の参照番号が同一の機能を実行する要素またはユニットを示すために使用される。
【００２３】
図５は、本開示の技術方式を適用する通信システムを示す概略図である。
【００２４】
図５に示すように、本開示による通信システム５００は、少なくとも一つの基地局５０２、少なくとも一つの端末５０６、及び基地局５０２に構成された二重偏波アンテナ５０４を含む。本開示による二重偏波アンテナ５０４は、図１に示したような８個の二重偏波アンテナであってもよいし、またはその他の形態または数の二重偏波アンテナであってもよい。図１または図２に示したとおり、本開示による二重偏波アンテナ５０４は、ａ、ｂ、ｃ及びｄからなる第１のアンテナ・アレイとａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’からなる第２のアンテナ・アレイを備えることができる。端末５０６は、基地局５０２のダウンリンク送信チャネルを測定し、ａ、ｂ、ｃ及びｄからなる第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列の指標、ａ’、ｂ’、ｃ’及びｄ’からなる第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の指標、及び第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットを基地局５０２へフィードバックする。
【００２５】
二重偏波アンテナの各アンテナ・アレイに含まれるアンテナの数は、本開示の範囲を限定せず、各アンテナ・アレイは、例えば、２個、４個、８個等、いかなる数のアンテナをも含み得る。
【００２６】
本開示の一つの実施形態によれば、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列と第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の間の距離の変動に伴い、位相オフセットのフィードバック精度への要求は異なる。第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離が短いときは、位相オフセットはより正確にフィードバックされることが要求される。他方、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離が長いときは、位相オフセットのフィードバック精度はより低くてよい。したがって、位相オフセットのフィードバック精度は、各々のプリコーディング行列間の距離に応じて適応的に調整され得る。
【００２７】
図６は、本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックするための装置を示すブロック図である。
【００２８】
本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックするための装置６００は、端末５０６上に構成される。図６に示すように、本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックするための装置６００は、演算手段６０２、判定手段６０４、及び処理手段６０６を含む。上記演算手段６０２、判定手段６０４、及び処理手段６０６は、バスまたは適当な型式のケーブル６０８を介して互いに接続される。
【００２９】
本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックするための装置６００は、さらに、種々のデータを処理し、装置６００内の各ユニットの動作を制御するために関連したプログラムを実行するためのＣＰＵ（中央処理装置）、様々な処理と制御を行なうためにＣＰＵが必要とするプログラムを記憶するためのＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、処理と制御の手順中にＣＰＵによって一時的に作成された中間データを記憶するためのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、外部装置に接続し、外部装置と当装置６００間で種々のデータをやりとりするためのＩ／Ｏ（入力／出力）コンポーネント、等を含み得る。
【００３０】
上記の各々の構成要素は、本開示の範囲を限定しない。本開示の一つの実施形態によれば、演算手段６０２、判定手段６０４、及び処理手段６０６のうちの一つ以上の手段の機能は、上記のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等と組み合わせた機能的ソフトウェアによって実現されてもよい。また、演算手段６０２、判定手段６０４、及び処理手段６０６のうちの一つ以上の手段の機能は、一つのユニット中に一体的に組み込むことによって実現されてもよい。
【００３１】
本開示の一つの実施形態によれば、演算手段６０２は、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列と第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列の間の距離を算出する。判定手段６０４は、算出された距離が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する。算出された距離が所定のしきい値よりも大きい場合には、処理手段６０６は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の位相オフセットを指示するためにより少ないビット数を割り当てる。一方、算出された距離が所定のしきい値よりも大きくない場合には、処理手段６０６は、上記位相オフセットを指示するためにより多いビット数を割り当てる。
【００３２】
上述の所定のしきい値の大きさは、本開示の範囲を限定しない。当業者は、本開示の技術方式を適用するシステムの特性に合わせて、上記所定のしきい値の大きさを明確に定義してよい。
【００３３】
二重コードブックを使用する、すなわち、一つのアンテナ・アレイに対応するプリコーディング行列を指示するために２つのコードブックを使用する場合には、第１のプリコーディング行列は、第１の長期間プリコーディング行列と第１の瞬間プリコーディング行列に分割可能であり、第２のプリコーディング行列は、第２の長期間プリコーディング行列と第２の瞬間プリコーディング行列に分割可能である。実際は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離は、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離によって決定される。このようにすると、第１の瞬間プリコーディング行列、第２の瞬間プリコーディング行列、及び位相オフセットの間でのビット割当ては、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離に応じて調整され得る。したがって、本開示の一つの実施形態によれば、演算手段６０２は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の上記の距離として、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離を算出し、それによって、瞬間プリコーディング行列と位相オフセットを指示するビット数を割り当てる。第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離が長ければ、少数のビットを位相オフセットに割り当てることができる。第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離が短ければ、多数のビットを位相オフセットに割り当てることができる。
【００３４】
図７（Ａ）と図７（Ｂ）は、長期間プリコーディング行列と瞬間プリコーディング行列の間の距離をそれぞれに示す図である。
【００３５】
図７（Ａ）と図７（Ｂ）の両方において、一つのアンテナ・アレイに対応するプリコーディング行列を指示するために２つのコードブックが使用される、すなわち、第１のアンテナ・アレイに対応する第１のプリコーディング行列は、第１の長期間プリコーディング行列（前の２ビットで表現される）と第１の瞬間プリコーディング行列（後の２ビットで表現される）を含むことができ、第２のアンテナ・アレイに対応する第２のプリコーディング行列は、第２の長期間プリコーディング行列（前の２ビットで表現される）と第２の瞬間プリコーディング行列（後の２ビットで表現される）を含むことができる。
【００３６】
図７（Ａ）に示すように、長期間のチャネル方向７０１と７０３の位置から、第１のアンテナ・アレイに対応する第１の長期間プリコーディング行列（長期間のチャネル方向）７０１と第１の瞬間プリコーディング行列（瞬間のチャネル方向）７０２から第２のアンテナ・アレイに対応する第２の長期間プリコーディング行列（長期間のチャネル方向）７０３と第２の瞬間プリコーディング行列（瞬間のチャネル方向）７０４までの距離が短いことが見てとれる。したがって、第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネル（第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列）の間の位相オフセットにはより多いビット数が割り当てられる。ここでは、位相オフセットを指示するために２ビットが割り当てられることが示され、したがって、通信品質を向上させるように位相オフセットの特徴が正確にフィードバック可能である。
【００３７】
図７（Ｂ）に示すように、長期間のチャネル方向７０１と７０３の位置から、第１のアンテナ・アレイに対応する第１の長期間プリコーディング行列（長期間のチャネル方向）７０１と第１の瞬間プリコーディング行列（瞬間のチャネル方向）７０２から第２のアンテナ・アレイに対応する第２の長期間プリコーディング行列（長期間のチャネル方向）７０３と第２の瞬間プリコーディング行列（瞬間のチャネル方向）７０４までの距離が長いことが見てとれる。したがって、第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネル（第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列）の間の位相オフセットにはより少ないビット数が割り当てられる。ここでは、位相オフセットを指示するために１ビットが割り当てられることが示され、したがって、通信スループットを向上させることができる。
【００３８】
本開示の一つの実施形態によれば、端末側では、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の変動は遅いことから、第１の長期間プリコーディング行列指標と第２の長期間プリコーディング行列指標をフィードバックするために長い周期を使用できる。一方、第１の瞬間プリコーディング行列、第２の瞬間プリコーディング行列、及び位相オフセットの変動は早いため、第１の瞬間プリコーディング行列指標、第２の瞬間プリコーディング行列指標、及び位相オフセットをフィードバックするには短い周期が必要とされる。
【００３９】
本開示の一つの実施形態によれば、第１の瞬間プリコーディング行列指標、第２の瞬間プリコーディング行列指標、及び位相オフセットを指示するために、固定的なビット数が使用可能である。例えば、一つの例では、第１の瞬間プリコーディング行列指標、第２の瞬間プリコーディング行列指標及び位相オフセットを構成するために全部で９ビットが使用され、そのうち３ビットは第１の瞬間プリコーディング行列指標を構成し、別の３ビットは第２の瞬間プリコーディング行列指標を構成し、残りの３ビットは２個のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネル間の位相オフセットを構成する。本開示の装置６００の判定手段６０４が、演算手段６０２により算出された結果に基づき、２個のアンテナ・アレイにそれぞれ対応する第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離が所定のしきい値よりも大きいと判断するとき（図７（Ｂ）において７０１と７０３の位置によって示されるように、それらの距離が大きいとき）、処理手段６０６は第１のアンテナ・アレイと第２のアンテナ・アレイのそれぞれのチャネル間の位相オフセットをするためにより少ないビット数を割り当てる。図７（Ａ）と図７（Ｂ）には、位相オフセットを指示するビット数が２から１へ減少されることが示される。別の例では、端末からのフィードバックのオーバーヘッドを減少させるように、それによって通信システムのスループットを増加するように、例えば、位相オフセットを指示するビット数が３から２または１へ減少され得る。
【００４０】
本開示の別の実施形態によれば、算出された距離に基づいて位相オフセットを指示するために適切なビット数が割り当てられた後、残りのビット数を第１の瞬間プリコーディング行列指標と第２の瞬間プリコーディング行列指標を指示するために割り当てることができる、すなわち、位相オフセットを指示するビット数の減少によって残ったビット数を瞬間プリコーディング行列指標を構成するために使用できる。例えば、位相オフセットを指示するビット数が３から１へ減少され、第１の瞬間プリコーディング行列指標と第２の瞬間プリコーディング行列指標を指示するビット数が３から４へそれぞれ増加される。これによって、瞬間プリコーディング行列指標のフィードバックについての精度を増加でき、通信システムの通信品質を向上できる。
【００４１】
本開示の一つの実施形態によれば、２つのプリコーディング行列は、それぞれ、Ｆ１とＦ２であり、プリコーディング行列の大きさは階数で乗じたアンテナの数であると仮定される。すなわち、階数が２、送信アンテナの数が８であれば、プリコーディング行列Ｆ１とＦ２の大きさは８×２である。このようにすると、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出する方法は、例えば、次のとおりの式を使用できる。
【数１】
2013521734.tif 000003
ここで、ｄｃｈｏｒｄ（）は弦距離を示し、(・)Ｈはエルミート転置を示し、||・||Ｆはフロベニアス・ノルム（http://mathworld.wolfram.com/FrobeniusNorm.htmlで定義される）を示す。
【００４２】
第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出する方法は、例えば、次のとおりの式をさらに使用できる。
【数２】
2013521734.tif 000004
ここで、ｄＦＳ（）はフビニスタディ（Fubini-study）距離を示し、(・)Ｈはエルミート転置を示し、ｄｅｔ(・)は行列式を示す。
【００４３】
上述の計算方法は、例を挙げたに過ぎず、本開示の範囲を限定しない。当業者は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離を算出するためのその他の方法を使用してもよい。さらに、上記のプリコーディング行列Ｆ１とＦ２は、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列としてもよい。
【００４４】
上記の方法は、第１の（長期間）プリコーディング行列と第２の（長期間）プリコーディング行列の間の距離に主に応じて、位相オフセットの精度を変える。上記の方法から距離を算出後、距離がより短いほど、より高い位相オフセットの精度が与えられる。要求される位相オフセットの精度が決定されると、残りのビットが瞬間プリコーディング行列に割り当てられる。
【００４５】
本開示では、１個以上のアンテナ・アレイまたはアンテナ・アレイの一部に対応する複数のプリコーディング行列のセットを指示するための一つのコードブックを構成するように、複数のプリコーディング行列が定義され得る。ここで、本開示による第１の長期間プリコーディング行列、第１の瞬間プリコーディング行列、第２の長期間プリコーディング行列、及び第２の瞬間プリコーディング行列は、すべて、複数のプリコーディング行列を含み、それらは、以後ではそれぞれ、第１の長期間コードブック、第１の瞬間コードブック、第２の長期間コードブック、及び第２の瞬間コードブックと言う。
【００４６】
一つのアンテナ・アレイのプリコーディング行列を指示するために２つのコードブックが使用される場合における各々のコードブック（プリコーディング行列のセット）を決定する方法を以下に説明する。ここでは、第１のアンテナ・アレイを例にとり、長期間のチャネル方向に対応する長期間コードブックと瞬間のチャネル方向に対応する瞬間コードブックが決定される。これは、第２のアンテナ・アレイでも同様に決定できる。
【００４７】
長期間コードブックは、以下に挙げるプリコーディング行列―これらに限定されないが―を含む、予め決められている複数のコードブックから選択可能である。
【００４８】
１．２ビットで指示されたＤＦＴ（離散フーリエ変換）行列が使用される。
【数３】
2013521734.tif 000005
これは、最小の大きさの４個のアンテナのコードブックである。
【００４９】
２．３ビットで指示された回転ＤＦＴ行列が使用される。
【数４】
2013521734.tif 000006
３ビットが使用されるので、このコードブックは前に示したコードブックよりも向上した空間粒度をもつ。
【００５０】
３．第４世代移動通信標準リリース８における４個のアンテナのコードブックが使用される。
【数５】
2013521734.tif 000007
【００５１】
このコードブックの空間粒度は高く、空間分割の観点でよりよい効果を有する。長期間プリコーディング行列（長期間コードブック）とその指標は、上記の各々のコードブックから選択することによって率直に決定され得る。例えば、第１のコードブックが使用されるとすれば、各プリコーディング行列に対応する指標は、それぞれ、［００］、［０１］、［１０］、［１１］である。第２のコードブックが使用されるとすれば、各プリコーディング行列に対応する指標は、それぞれ、［０００］、［００１］、［０１０］、［０１１］、［１００］、［１０１］、［１１０］、［１１１］である。第３のコードブックが使用されるとすれば、各プリコーディング行列に対応する指標は、それぞれ、［００００］、［０００１］、［００１０］、［００１１］、［０１００］、［０１０１］、［０１１０］、［０１１１］、［１０００］、［１００１］、［１０１０］、［１０１１］、［１１００］、［１１０１］、［１１１０］、［１１１１］である。
【００５２】
以下では、瞬間チャネル方向の瞬間コードブックを決定する方法を説明する。ここでは、瞬間コードブックは、以下のとおりの手法―これらに限定されないが―を用いることによって決定され得る。
【００５３】
例１：第１の瞬間プリコーディング行列（第１の瞬間コードブック）、第２の瞬間プリコーディング行列（第２の瞬間コードブック）、及び位相オフセットは、それぞれ、異なるコードブックを使用する。瞬間コードブックは、次のとおりに、各々のプリコーディング行列間の最短の弦距離＜ｖ１、ｖ２＞が最大化され、かつそのとき、各々のプリコーディング行列とそれらに対応する長期間プリコーディング行列［１１１１］の間の弦距離がある規定値よりも小さいことが満たされるように決定され得る。ここで、ｖ１とｖ２は、それぞれ、異なるプリコーディング行列を表わす。ここで、ｖ１とｖ２は、それぞれ、異なるプリコーディング行列を表わす。
【００５４】
この方法は、第１の瞬間プリコーディング行列、第２の瞬間プリコーディング行列及び位相オフセットに固定的なビット数を割り当てることができる。
【００５５】
例２：位相オフセットと第１の瞬間プリコーディング行列または第２の瞬間プリコーディング行列は共同のコードブックを使用する。例２における共同のコードブックを使用する方法は、例えば、第１の瞬間プリコーディング行列、第２のプリコーディング行列及び位相オフセットを構成するのにそれぞれ３ビットを使用する場合には、第１の瞬間プリコーディング行列を構成するために３ビットを使用し、第２の瞬間プリコーディング行列と位相オフセットの両方を構成するために別の３ビットを使用することに変更可能であり、それにより３ビットのオーバーヘッドが節減される。または、第２の瞬間プリコーディング行列を構成するために３ビットを使用し、第１の瞬間プリコーディング行列と位相オフセットの両方を構成するために別の３ビットを使用することに変更可能であり、それにより同じく３ビットのオーバーヘッドが節減される。ここで、共同のコードブックを構成するビット数は３に限定されば、４または５であってもよい。
【００５６】
例３：例１と例２の間の方法であり、この方法は、第１の瞬間プリコーディング行列と第２の瞬間プリコーディング行列間の共同のコードブックを使用できる。例えば、上記の例において、第１の瞬間プリコーディング行列と第２の瞬間プリコーディング行列を構成するために３ビットが使用され、位相オフセットを構成するために別の３ビットが使用され、それにより３ビットのオーバーヘッドが節減される。
【００５７】
この方法は、ビット数の割当てについて高い柔軟性をもつ。
【００５８】
第１の瞬間プリコーディング行列、第２の瞬間プリコーディング行列、及び位相オフセットを構成するそれぞれのビット数は、本開示の範囲を限定しない。当業者は、通信システムの特性と要件に合わせてビット数を明確に決定してよい。
【００５９】
図８は、本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックする方法を示すフローチャートである。
【００６０】
図８に示すように、ステップＳ８００において、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離が算出される。ステップ８０５において、算出された距離が所定のしきい値より大きいか否かが判定される。ステップＳ８０５での判定の結果が肯定（“Ｙｅｓ”）であるときは、処理はステップＳ８１０へ進む。そうでなければ、処理はステップＳ８１５へ進む。ステップＳ８１０では、位相オフセットを指示するためにより少ないビット数が割り当てられる。ステップＳ８１５では、位相オフセットを指示するためにより多いビット数が割り当てられる。
【００６１】
上記ステップＳ８００は、本開示による装置６００の演算手段６０２によって実現可能であり、上記ステップＳ８０５は、本開示による装置６００の判定手段６０４によって実現可能であり、上記ステップＳ８１０とＳ８１５は、本開示による装置６００の処理手段６０６によって実現可能である。
【００６２】
本開示による二重偏波アンテナのプリコーディング行列の指標をフィードバックする方法は、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列の間の距離として、第１の長期間プリコーディング行列と第２の長期間プリコーディング行列の間の距離を算出するステップをさらに含む。このステップは、本開示による装置６００の演算手段６０２によって実現可能である。
【００６３】
本開示の上記実施形態は、例示的な説明に過ぎず、それらの具体的な構成や動作は本開示の範囲を限定しない。当業者は、上記の各々の実施形態の様々な部分と動作を組み合わせて、本開示の概念に同様に適合する新たな実現を作り出すことができる。
【００６４】
本開示の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアによって、またはそれらのいずれかの組み合わせにおいて実現可能であり、実現の方法は本開示の範囲を限定しない。
【００６５】
本開示の実施形態における各々の機能的要素（ユニット）間の接続関係は、本開示の範囲を限定せず、一つまたは複数の機能的要素がその他の機能的要素を含むことも、またはその他の機能的要素に接続されることも可能である。
【００６６】
本開示のいくつかの実施形態を添付の図面と併せて示し説明したが、本開示の特許請求項及びそれらに相当するものの範囲になおも含まれる変形及び修正は、本開示の精神と原理を逸脱しない限りにおいてこれらの実施形態に対してなし得ることを当業者は理解されたい。
【図１】
2013521734.tif 000009
【図２】
2013521734.tif 000010
【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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【国際調査報告】
2013521734.tif 000017
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