(57)【要約】  端末および端末のチャネル情報を受信し端末と通信する基地局のチャネル情報をフィードバックする装置を含む無線通信システム、及び方法、並びにＳｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）とＭｕｌｔｉｐｌｅ−Ｕｓｅｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）アクセス方式とを動的に切り換えることができる基地局の通信方法を開示する。
2013517645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバック装置であって、
基地局から参照信号（Reference Signal）を受信する参照信号受信部と、
受信された参照信号を用いてチャネルを推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部のチャネル推定結果に基づいて高解像チャネル情報または／及び低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つのチャネル情報を生成するプリコーダー検索部と、
前記チャネル情報をフィードバックするフィードバック部とを含み、
前記高解像チャネル情報はフィードバック情報の量の多いチャネル情報であり、前記低解像チャネル情報はフィードバック情報の量の少ないチャネル情報であることを特徴とする、チャネル情報フィードバック装置。
【請求項２】
前記チャネル情報はプリコーディング行列を表示するＰＭＩ（Precoding Matrix Index）であることを特徴とする、請求項１に記載のチャネル情報フィードバック装置。
【請求項３】
前記高解像チャネル情報はプリコーダーコードブックの全体のＰＭＩから選択されたＰＭＩであり、前記低解像チャネル情報は前記全体のＰＭＩのうちの一部から選択されたＰＭＩであることを特徴とする、請求項２に記載のチャネル情報フィードバック装置。
【請求項４】
前記高解像チャネル情報は高解像ＰＭＩを、前記低解像チャネル情報は低解像ＰＭＩを意味し、前記高解像ＰＭＩは前記低解像ＰＭＩより相対的に情報量が多いことを特徴とする、請求項１に記載のチャネル情報フィードバック装置。
【請求項５】
無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバック方法であって、
基地局から参照信号（Reference Signal）を受信し、
受信された参照信号を用いてチャネルを推定し、
前記推定の結果に基づいて高解像チャネル情報または／及び低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つのチャネル情報を生成し、
前記チャネル情報をフィードバックすること、を含み、
前記高解像チャネル情報はフィードバック情報の量の多いチャネル情報であり、前記低解像チャネル情報はフィードバック情報の量の少ないチャネル情報であることを特徴とする、チャネル情報フィードバック方法。
【請求項６】
前記チャネル情報はプリコーディング行列を表示するＰＭＩ（Precoding Matrix Index）であることを特徴とする、請求項５に記載のチャネル情報フィードバック方法。
【請求項７】
前記高解像チャネル情報はプリコーダーコードブックの全体のＰＭＩから選択されたＰＭＩであり、前記低解像チャネル情報は前記全体のＰＭＩのうちの一部から選択されたＰＭＩであることを特徴とする、請求項６に記載のチャネル情報フィードバック方法。
【請求項８】
前記高解像チャネル情報は高解像ＰＭＩを、前記低解像チャネル情報は低解像ＰＭＩを意味し、前記高解像ＰＭＩは前記低解像ＰＭＩより相対的に情報量が多いことを特徴とする、請求項５に記載のチャネル情報フィードバック方法。
【請求項９】
無線通信システムの基地局であって、
コードワードをレイヤにマッピングするレイヤマッパーと、
端末からフィードバックされた高解像チャネル情報または低解像チャネル情報のうちの１つに基づいて生成されたプリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングするプリコーダーと、
プリコーディングされたシンボルを送信する２つ以上のアンテナを含むアンテナアレイと、を含み、
前記高解像チャネル情報はフィードバック情報の量の多いチャネル情報であり、前記低解像チャネル情報はフィードバック情報の量の少ないチャネル情報であることを特徴とする、基地局。
【請求項１０】
前記チャネル情報はプリコーディング行列を表示するＰＭＩ（Precoding Matrix Index）であることを特徴とする、請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
前記高解像チャネル情報はプリコーダーコードブックの全体のＰＭＩから選択されたＰＭＩであり、前記低解像チャネル情報は前記全体のＰＭＩのうちの一部から選択されたＰＭＩであることを特徴とする、請求項１０に記載の基地局。
【請求項１２】
前記高解像チャネル情報は高解像ＰＭＩを、前記低解像チャネル情報は低解像ＰＭＩを意味し、前記高解像ＰＭＩは前記低解像ＰＭＩより相対的に情報量が多いことを特徴とする、請求項９に記載の基地局。
【請求項１３】
無線通信システムの基地局の通信方法であって、
コードワードをレイヤにマッピングし、
端末からフィードバックされた高解像チャネル情報または低解像チャネル情報のうちの１つに基づいて生成されたプリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングし、
プリコーディングされたシンボルを空中に送信することを、含み、
前記高解像チャネル情報はフィードバック情報の量の多いチャネル情報であり、前記低解像チャネル情報はフィードバック情報の量の少ないチャネル情報であることを特徴とする、基地局の通信方法。
【請求項１４】
前記チャネル情報はプリコーディング行列を表示するＰＭＩ（Precoding Matrix Index）であることを特徴とする、請求項１３に記載の基地局の通信方法。
【請求項１５】
前記高解像チャネル情報はプリコーダーコードブックの全体のＰＭＩから選択されたＰＭＩであり、前記低解像チャネル情報は前記全体のＰＭＩのうちの一部から選択されたＰＭＩであることを特徴とする、請求項１４に記載の基地局の通信方法。
【請求項１６】
前記高解像チャネル情報は高解像ＰＭＩを、前記低解像チャネル情報は低解像ＰＭＩを意味し、前記高解像ＰＭＩは前記低解像ＰＭＩより相対的に情報量が多いことを特徴とする、請求項１３に記載の基地局の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は無線通信システムに関し、端末のチャネル情報をフィードバックする装置及び方法、端末のチャネル情報を受信して端末と通信する基地局及びその基地局の通信方法を含む。
【背景技術】
【０００２】
通信システムが発展するにつれて、事業体及び個人などの消費者は非常に多様な無線端末機を使用するようになった。
【０００３】
現在の３ＧＰＰ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａ（LTE Advanced）等の移動通信システムは、音声中心のサービスを越え、映像、無線データなどの多様なデータを送受信できる高速大容量の通信システムとなり、有線通信ネットワークに準ずる大容量データを送信できる技術開発に至った。さらに、情報損失の減少を最小化し、システム送信効率を上げることによって、システム性能を向上させることができる適切な誤り検出方式が必須の要素となってきている。
【０００４】
一方、送受信端のそれぞれで多重入力多重出力アンテナ（ＭＩＭＯ）を用いる通信システムが使われている。このような通信システムは、単一のＵＥ（single UE；ＳＵ）、または多数のＵＥ（Multiple UE；ＭＵ）が１つの基地局などに信号を受信または送信する構成となっている。
【０００５】
ＭＩＭＯを使用するシステムでは、多数の参照信号または基準信号などを用いてチャネル状態を把握し、それを送信段（例えば、他の装置に）にフィードバックする過程が必要である。
【０００６】
即ち、１つのＵＥが多数のダウンリンク物理チャネルの割当を受ける場合、ＵＥは各物理チャネルに対するチャネル状態情報を基地局にフィードバックすることで、適応的にシステムを最適化することができる。このためにチャネル状態指示参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ（Channel Status Index-Reference Signal））、チャネル品質指示子（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、及びプリコーディングマトリックスインデックス（ＰＭＩ：Precoding Matrix Index）の信号が使われることができ、基地局はそのようなチャネル状態関連情報を用いてチャネルをスケジューリングする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以降において、本発明のさらなる特徴が開示され、その中の部分は、説明から明らかであり、あるいは、本発明の実施により得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置は、無線通信システムにおいて、基地局から参照信号（Reference Signal）を受信する参照信号受信部、受信された参照信号を用いてチャネルを推定するチャネル推定部、チャネル推定部のチャネル推定結果に基づいて高解像チャネル情報または／及び低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つのチャネル情報を生成するプリコーダー検索部、チャネル情報をフィードバックするフィードバック部を含み、上記高解像チャネル情報は低解像チャネル情報より多いフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報であり、上記低解像チャネル情報は上記高解像チャネル情報より少ないフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報でありうる。
【０００９】
他の実施形態に従うチャネル情報フィードバック方法は、無線通信システムにおいて、基地局から参照信号（Reference Signal）を受信し、受信された参照信号を用いてチャネルを推定し、前記推定の結果に基づいて高解像チャネル情報または／及び低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つのチャネル情報を生成し、及び上記チャネル情報をフィードバックすることを含み、上記高解像チャネル情報は低解像チャネル情報より多いフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報であり、上記低解像チャネル情報は上記高解像チャネル情報より少ないフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報でありうる。
【００１０】
更に他の実施形態に従う基地局は、無線通信システムにおいて、コードワードをレイヤにマッピングするレイヤマッパー、端末（ＵＥ）からフィードバックされた高解像チャネル情報または低解像チャネル情報のうちの１つに基づいて生成されたプリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングするプリコーダー、及びプリコーディングされたシンボルを送信する２つ以上のアンテナを含むアンテナアレイを含み、上記高解像チャネル情報は低解像チャネル情報より多いフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報であり、上記低解像チャネル情報は上記高解像チャネル情報より少ないフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報でありうる。
【００１１】
更に他の実施形態に従う基地局の通信方法は、無線通信システムにおいて、コードワードをレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップ、端末（ＵＥ）からフィードバックされた高解像チャネル情報または低解像チャネル情報のうちの１つに基づいて生成されたプリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングし、及びプリコーディングされたシンボルを送信することを含み、上記高解像チャネル情報は低解像チャネル情報より多いフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報であり、上記低解像チャネル情報は、上記高解像チャネル情報より少ないフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報でありうる。
【００１２】
更に他の実施形態に従う無線通信システムにおけるチャネル情報をフィードバックする装置は、参照信号を受信する参照信号受信部、受信された参照信号を使用してチャネルを推定するチャネル推定部、チャネル推定の結果に基づいてチャネル状態情報を生成するチャネル状態情報生成部、及び上記チャネル状態情報をフィードバックするフィードバック部を含むことができる。
【００１３】
更に他の実施形態に従う無線通信システムにおけるＳＵ−ＭＩＭＯ（Single-User Multiple-Input Multiple-Output）とＭＵ−ＭＩＭＯ（Multiple-User Multiple-Input Multiple-Output）接続方法とを動的に切り換える装置は、高解像度チャネル情報と低解像度チャネル情報のうちの少なくとも１つを受信し、第１プリコーディング行列を生成するＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー、低解像インデックスベクトルと高解像インデックスベクトルのうちの少なくとも１つを受信し、第２プリコーディング行列を生成するＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー、上記第１プリコーディング行列とチャネル品質情報値（ＣＱＩ値）を受信する第１予測部、及び上記第２プリコーディング行列とチャネル品質情報値（ＣＱＩ値）を受信する第２予測部を含み、上記第１予測部と上記第２予測部は上記第１プリコーディング行列と上記第２プリコーディング行列の性能を比較してＳＵ−ＭＩＭＯ接続方法とＭＵ−ＭＩＭＯ接続方法との切り換えを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付の図面は、本発明の理解を深め、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を示し、説明とともに本発明の要旨の説明に寄与する。
【図１】本発明の一実施形態に従う無線通信システムを示す図である。
【図２】ＭＩＭＯシステムにおける一実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置の機能別ブロック図である。
【図３】一実施形態に従って図２のチャネル状態情報生成部で遂行される固有ベクトルを一定のサイズと異なる位相（phase）を有する構成要素の位相値を決定する一過程のフローチャートである。
【図４】一実施形態に従って図２のチャネル状態情報生成部で遂行される固有ベクトルを一定のサイズと異なる位相（phase）を有する構成要素の位相値を決定する一過程のフローチャートである。
【図５】ＭＩＭＯシステムにおける他の実施形態に従うチャネル情報フィードバック方法のフローチャートである。
【図６】一実施形態に従うＢＳのブロック図である。
【図７】無線通信システムにおける一実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置のブロック図である。
【図８】一実施形態に従って図７のチャネル状態情報生成部によりインデックスベクトルで高解像インデックスベクトルと低解像インデックスベクトルを生成する方法のフローチャートである。
【図９】一実施形態に従ってインデックスベクトルをフィードバックする方法のフローチャートである。
【図１０】ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える無線通信システムにおける一実施形態に従うＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置のブロック図である。
【図１１】更に他の実施形態に従うＢＳのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一部の実施形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。しかしながら、この開示は、様々な態様において実施することができ、以下に開示される実施形態に限定されることはない。むしろ、これらの実施形態は、以下の開示が十分であり完全なものとするために、提供され、当業者に開示の要旨を十分に伝達する。様々な変更、変形、また、ここに開示されるシステム、装置又は／及び方法は、当業者に明らかである。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一な構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一な符号を有するようにし、また、幾つかの要素の大きさと部分は、図面において明確になるように適宜誇張がされていることに留意しなければならない。
【００１６】
また、本発明の実施形態に従う構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や回順序または順序などが限定されない。どの構成要素が他の構成要素に"連結"、"結合"、または"接続"されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が"連結"、"結合"、または"接続"されることもできると理解されるべきである。本明細書において、構成要素または特徴のリストの"少なくとも１つ"はリストされた構成要素または特徴の各々を含むか、リストされた構成要素または特徴の全てから選択された構成要素または特徴のうちの唯１つを含むものである。
【００１７】
図１は、一実施形態に従う無線通信システムを図示する。
【００１８】
無線通信システムは、音声、パケットデータなどの多様な通信サービスを提供するために広く配置される。
【００１９】
図１を参照すると、無線通信システムは、端末１０（User Equipment；ＵＥ）及び基地局２０（Base Station；ＢＳ）を含む。無線通信システムは２つ以上の端末１０を含むことができる。端末１０と基地局２０は以下に説明する追加ＵＥ接続に従う干渉を考慮したＭＵ−ＭＩＭＯチャネル情報フィードバック方法と、それを用いたＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯとの間の切換スイッチング方法を使用する。このようなＭＵ−ＭＩＭＯチャネル情報フィードバック方法と、それを用いたＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯとの間の切換スイッチング方法については、図２の以下に基づいて以下に詳細に説明する。
【００２０】
本明細書おいて、端末１０は、無線通信におけるユーザ端末を意味する包括的な概念であって、ＷＣＤＭＡ及びＬＴＥ、ＨＳＰＡなどでのＵＥ（User Equipment）は勿論、ＧＳＭ（登録商標）でのＭＳ（Mobile Station）、ＵＴ（User Terminal）、ＳＳ（Subscriber Station）、無線機器（wireless device）などを全て含む。
【００２１】
基地局２０はセル（cell）であることもあり、一般的に端末１０と通信する固定された地点（fixed station）であることもあり、ノード−Ｂ（Node-B）、ｅＮＢ（evolved Node-B）、ＢＴＳ（Base Transceiver System）、アクセスポイント（Access Point）、リレーノード（Relay Node）などであることもある。
【００２２】
本明細書において、端末１０と基地局２０は本明細書で記述される技術または技術的事象の実現に使われる２つの送受信主体で、包括的な意味として使われて、特定に指称される用語または単語により限定されない。
【００２３】
本発明の一実施形態は、ＧＳＭ（登録商標）、ＷＣＤＭＡ、ＨＳＰＡを経てＬＴＥ（Long Term Evolution）及びLTE-advancedに進化する非同期無線通信と、ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、及びＵＭＢに進化する同期式無線通信分野などに適用できる。本発明は特定の無線通信分野に限定または制限されて解釈されてはならず、本発明の事象が適用できる全ての技術分野を含むことと解釈されるべきである。
【００２４】
本開示は少ないフィードバックオーバーヘッドで固有ベクトルフィードバックを実行し、効率のよいアンテナ別の電力割当（power allocation）を通じてＭＵ−ＭＩＭＯ動作を改善する方案及びこれを応用してＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯとの間の動的切換（dynamic switching）を実現してスケジューリング利得を増加させる方法及び装置を提供する。
【００２５】
多くのユーザに高速情報送信をサポートするために、チャネル状態を良好としてユーザに提供できる最大帯域効率（peak sprectral efficiency）を増加させる方式のみならず、平均的な帯域効率（cell average spectral efficiency）と劣悪なチャネル環境におけるユーザの帯域効率（cell edge spectral efficiency）を増加させる方式が提供される。
【００２６】
後者の２つの目的を達成するために、最新の通信方式は多重アンテナを使用して同時に多数のユーザに同一帯域を通じて情報を伝達する多重ユーザ多重入力多重出力（Multiple User Multiple Input Multiple Output：ＭＵ−ＭＩＭＯ）方式の使用が考慮される。ＭＵ−ＭＩＭＯは、２つ以上のユーザ端末が同一帯域に対して高いチャネル伝搬利得（channel propagation gain）を有する場合、２ユーザが帯域を共有することを許可して、より多いユーザがより広い帯域を使用する利得の以外にチャネル伝搬利得の良い帯域の使用を可能にして、全般的な帯域効率（spectral efficiency）を向上させる。
【００２７】
ＭＵ−ＭＩＭＯの実現時の最大の短所は、基地局にチャネルに対する情報（channel state information）を伝達しなければならない点である。しかし、ＳＵ−ＭＩＭＯの場合、多重接続干渉（Multiple Access Interference：ＭＡＩ）を考慮する必要がないので、各ユーザがチャネルに対する情報を直接伝達する代わり、チャネルに適した送信方式またはＭＩＭＯ送信方式、プリコーディング行列（precoding matrix）に対する識別子（ＰＭＩ）を伝達する方式により簡単に優れる性能を実現することができる。
【００２８】
しかしながら、ＭＵ−ＭＩＭＯの場合、基地局がユーザの間の干渉を把握し、これによって適切なスケジューリングを可能にするために、各端末はチャネルに対する直接的な情報を基地局に伝達して、基地局が実行することができるようにしなければならない。直接的な情報に基づいてユーザ間の干渉を避けるプリコーディング及びスケジューリング（scheduling）を。チャネル情報を直接的に伝達することは、非常に大きいフィードバックオーバーヘッドを引き起こすので、合理的なチャネル情報伝達方式を開発することが必要なる。
【００２９】
また、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムの大きな長所であるスケジューリングゲイン（scheduling gain）を増加させるためには、各ユーザチャネル状況によって基地局が各ユーザ端末のＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切換できなければならず（dynamic switching）、このためには、各端末はＰＭＩとチャネル情報を同時に、またはチャネル変化周期より短い時間差を置いて基地局に伝達しなければならない。そうでなければ基地局がＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯの適合性の可否を判別し、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯの可否を合理的に判別できないためである。
【００３０】
本明細書はＭＵ−ＭＩＭＯのサポートために必要とするフィードバックオーバーヘッドを減らし、かつＭＵ−ＭＩＭＯ動作環境を考慮してフィードバックオーバーヘッド減少（feedback overhead reduction）がＭＵ−ＭＩＭＯの全般的な動作を低下させないようにし、同時に上記方式を応用して少ないフィードバックオーバーヘッドでＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ間の動的切換（dynamic switching）をサポートできるフィードバック方式を提示する。
【００３１】
本明細書は、端末が状況によって適切なフィードバックオーバーヘッドで基地局にチャネル情報をフィードバックし、基地局はそのチャネル情報で端末と通信する方法及び装置を提供する。適切なフィードバックオーバーヘッドで端末が基地局にチャネル情報をフィードバックする通信環境または動作環境でＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ間の動的切換（dynamic switching）を例示的に説明するが、これに限定されず、どんな通信環境または動作環境にも適用できる。
【００３２】
図２は、ＭＩＭＯシステムにおける一実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置の機能別のブロック図である。
【００３３】
ＭＩＭＯチャネル情報フィードバック装置２００は、現在基地局などに接続されている既接続端末（ＵＥ）または追加接続を試みる追加接続ＵＥの内にハードウェアまたはソフトウェア的に実現できる。しかし、それに限定されるものではなく、基地局などの内部に実現することもできる。
【００３４】
一実施形態によるＭＩＭＯチャネル情報フィードバック装置１００は、基地局から参照信号（Reference Signal）、例えばＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Index-Reference Signal）を受信する参照信号受信部１１０、受信されたＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを推定するチャネル推定部１２０、上記チャネル推定部のチャネル推定結果に基づいて該当するチャネル状態情報を生成するチャネル状態情報生成部１３０、及びチャネル状態情報を生成してフィードバックするフィードバック部１４０を含む。
【００３５】
上記において、参照信号受信部１１０とチャネル推定部１２０は別個に、または、統合して実現できる。
【００３６】
参照信号受信部１１０はセル固有のＣＳＩ−ＲＳを受信し、受信信号のある帯域（あるサブキャリア）及びあるシンボル（Symbol）にＣＳＩ−ＲＳが受信されるかに対する情報を有している。このため、その時間−周波数領域の信号を決定することによって、ＣＳＩ−ＲＳ受信値を測定することができる。
【００３７】
ＣＳＩ−ＲＳは端末がダウンリンクチャネルを推定できるように基地局が送信する参照信号（reference signal）である。端末はＣＳＩ−ＲＳを受信してダウンリンクチャネルを推定（Channel Estimation）する。そして、端末は推定されたチャネルに最も適したプリコーディング（precoding；以下"プリコーディング"または"ＰＣ"という）方式及びポストデコーディング（post-decoding；以下"ポストデコーディング"または"ＰＤＣ"という）方式を検索する。
【００３８】
チャネル推定部１２０は受信されたＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを推定する機能をし、チャネル推定は次の通り実行される。
【００３９】
2013517645.tif 000003
【００４０】
【数１】
2013517645.tif 000004
【００４１】
2013517645.tif 000005
【００４２】
次に、チャネル状態情報生成部１３０は、チャネル推定部１２０のチャネル推定結果に基づいてチャネル状態情報を生成する。チャネル状態情報にはチャネル品質と関連した情報、例えばＣＱＩ（Channel Quality Indicator）値を含むことができる。
【００４３】
2013517645.tif 000006
【００４４】
固有ベクトルに従ってプリコーディングを実行する方法は、送信アンテナ別の送信電力にしきい値のない場合、ＭＩＭＯシステムの性能を最大化できる非常に強力な方式である。したがって、チャネル行列の全体をフィードバックする方式と比較して小さな性能の低下によりＭＩＭＯを実現することができる。また、チャネル行列をフィードバックすることに比較すれば、少数のベクトルをフィードバックする方式がフィードバックオーバーヘッドの面でも有利である。
【００４５】
全ての固有ベクトル（eigen vector）をフィードバックせず、一部固有ベクトルあるいは固有ベクトルに準ずるベクトルをフィードバックすれば、送信ランク（rank）または同時送信レイヤ（layer）またはプリコーディング（precoding）を通じて空間多重化（spatial multiplexing）される情報の量が、全ての固有ベクトルをフィードバックする場合に比べて少なくなる。したがって、ＭＩＭＯに接続された各端末が受けることができる最大帯域効率（peak spectral efficiency of multiple Accessed UE）を減少させることができる。
【００４６】
本実施形態は、理想的な状況でＭＩＭＯに接続された端末が得ることができる最大帯域効率を減少させる代わり、実質的な通信環境でＭＩＭＯに接続された端末が得ることができる平均帯域効率（spectral efficiency）を増加させる方式を使用する。また、これと同時にフィードバックオーバーヘッド（feedback overhead）を減少させる。フィードバックオーバーヘッド（Feedback overhead）が減少する一次的な理由は、フィードバックする情報の量が減少したためである。また、帯域効率（spectral efficiency）を増加させる方式を説明する。
【００４７】
無線通信システムは、各端末のチャネル状況に従って帯域を割り当てる。チャネル状態が非常に良い端末にはＳＵ−ＭＩＭＯを許容する代わり、非常に狭い帯域を割り当てて他の端末が使用することができる帯域を確保する。チャネル状態の悪い端末には広い帯域を割り当てて適切なデータ速度（data rate）をサポートする代わり、他のユーザとの多重接続（multiple Access）を通じてセル帯域効率（cell spectral efficiency）を増加させる。即ち、一般的な場合、ＭＵ−ＭＩＭＯに接続されたユーザはＳＵ−ＭＩＭＯに接続されたユーザに比べてチャネル伝搬利得（channel propagation gain）が小さいことを意味する。これは空間多重化を通じて同時に受信することができる情報の量が少ないことを意味する。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯに接続された端末には多くの情報を、空間多重化を通じて同時送信する方式を適用するよりは、チャネル伝搬利得の少ないことによって、低い電力で受信される信号の電力を育てることができる方式を適用することがセル性能（cell capacity）及び各端末性能面で有利である。
【００４８】
本実施形態は、フィードバックする固有ベクトルの個数を減少させ、低いランク送信（low rank transmission）のみを許容することによって、若干の性能減少を経ることができるが、代わりにアンテナ別の送信電力が制限されている実際の通信システムに一層適した方式により固有ベクトルを修正後、フィードバックしてＭＵ−ＭＩＭＯに接続された端末の受信電力を増加させることができる。例えば、上記高解像チャネル情報は、低解像チャネル情報より多いフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報であり、上記低解像チャネル情報は、上記高解像チャネル情報より少ないフィードバック情報の量でインデックスまたは表現されるチャネル情報でありうる。
【００４９】
原理的には、固有ベクトルは多様な値を有することができる。特にＳＵ−ＭＩＭＯで帯域高効率（high spectral efficiency）を得るために、アンテナ間の相関性（correlation）が小さいようにアンテナを構成した場合、固有ベクトルは量子化（quantization）が容易でない程度に、非常に多様なサイズ及び多様な位相を有するようになる。
【００５０】
例えば、２つの端末ｕ0、ｕ1が各々、＜数式２＞の固有ベクトルｖ0、ｖ1と同等なベクトルを基地局に伝達してもよい。基地局が４個の送信アンテナを使用し、各端末は４個の受信アンテナを使用することと仮定する。
【００５１】
【数２】
2013517645.tif 000007
【００５２】
ここに、１／Ｔｎは各端末ｎの正規化定数（normalization factor）である。
【００５３】
この固有ベクトルｖ0、ｖ1を使用して情報をＭＵ−ＭＩＭＯ送信時、各アンテナは＜数式３＞の値を送信するようになる。
【００５４】
【数３】
2013517645.tif 000008
【００５５】
上記の＜数式３＞で、ＰＡは送信段増幅器（amplifier）による増幅、ｄｎは各端末ｎに伝達しようとするシンボル（symbol）である。Ｔｘの各構成要素は４個の送信アンテナが出力する信号を表す。
【００５６】
2013517645.tif 000009
【００５７】
2013517645.tif 000010
【００５８】
上記に明示された非効率的な電力運用を避けようとすれば、必然的に固有ベクトルをそのままプリコーディング行列として使用する代わり、若干の変形を与えることができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、固有ベクトルを一定のサイズ及び異なる位相（phase）を有する構成要素から構成されたベクトルに変換した後、変換されたベクトルをフィードバックすることができる。このとき、一定のサイズとは、ベクトルの構成要素のサイズが同一なものだけでなく、実質的に同一なものも含む。
【００６０】
例えば、ｖ0及びｖ1を＜数式４＞のように一定のサイズ及び異なる位相（phase）を有する構成要素から構成された値ｑ0及びｑ1に置換した後、基地局に伝達する。
【００６１】
【数４】
2013517645.tif 000011
【００６２】
上記の＜数式４＞で、αｎ、はベクトルｑ0の構成要素の位相値であり、βnはベクトルｑ1の構成要素の位相値である。
【００６３】
前述したベクトルｑ0及びｑ1を使用してプリコーディングを実行すれば、全てのアンテナは最大出力を使用することができ、これは各端末が受信する信号の強度を上記の例示に比べて格段に増加させることができる。
【００６４】
以下、前述したベクトルｑ0及びｑ1の各構成要素の位相値αｎ、βｎを決定する方法を説明する。
【００６５】
図３は一実施形態に従って図２のチャネル状態情報生成部で実行される固有ベクトルを一定のサイズと異なる位相（phase）を有する構成要素の位相値を決定する一例のフローチャートである。
【００６６】
2013517645.tif 000012
【００６７】
その後、＜数式４＞のようにサイズは一定であるが、位相が異なるベクトルまたは行列３１５のうち、固有ベクトルと類似性が最も大きい値を検索する（Ｓ３２０）。
【００６８】
ステップＳ３２０の結果として、固有ベクトルと類似性が最も大きい一定のまたは特定のサイズと異なる位相を有するインデックスベクトルを出力またはフィードバックする（３２５）。この際、ｑ0及びｑ1は予め選ばれた値のうちの１つであることがあり、または一定規則によって生成可能な値のうちの１つであることがある。
【００６９】
インデックスベクトルは高解像度インデックスベクトルまたは低解像度インデックスベクトルでありうる。高解像度インデックスベクトルは低解像度インデックスベクトルより大きな情報の量を含むことができる。
【００７０】
例えば、総１００個のｑを選定した後、これらのうち、固有ベクトルｖ0と最も類似性が大きいベクトルをｑ0と選定することができる。例えば、各構成要素が４５度の倍数で表現される位相を有する多様なベクトルを生成した後、これらのうち、固有ベクトルｖ0と類似性の最も大きいベクトルをインデックスベクトルｑ0と選定することができる。このとき、固有ベクトルとインデックスベクトルの類似性が大きいということは、例えば２ベクトル間のコーダル距離が最も短いこと（the least chordal distance）を意味できるが、これに限定されない。
【００７１】
このとき、固有ベクトルｖ0と最も類似性の大きい、または最も類似なベクトルを選定することと説明したが、固有ベクトルと類似性が最も大きいチャネル状態を表現できるしきい値より大きいベクトルを選定することもできる。このとき、しきい値は基地局の運営者が選定したり、チャネルの相互干渉程度などを考慮して定めたりすることができる。同様に、固有ベクトルと類似性が最も大きいチャネル状態を表現できるしきい値より大きいベクトルを選定することは、例えば２ベクトルのコーダル距離がしきい値より小さいことを意味できるが、これに限定されない。
【００７２】
ステップＳ３２０の結果として、インデックスベクトルを図２に図示したフィードバック部１４０に出力することができる（３２５）。
【００７３】
図４は、一実施形態に従って図２のチャネル状態情報生成部で遂行される固有ベクトルを一定のサイズと異なる位相（phase）を有する構成要素の位相値を決定する他の例のフローチャートである。
【００７４】
図４を参照すると、まずチャネル状態情報生成部１３０は、チャネル推定部１２０からチャネル行列及び／または共分散行列４０５を受信する。チャネル状態情報生成部１３０は、サイズは一定であるが、位相が異なるベクトルまたは行列４１５を受信、生成、または予め格納する。このチャネル行列及び／または共分散行列４０５はチャネル推定部１２０のチャネル推定の結果である。その後、チャネル状態情報生成部１３０は、固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルを検索する（Ｓ４２０）。チャネル行列または共分散行列を用いて固有ベクトルを計算した後、固有ベクトルを計算する図３に図示した一実施形態とは異なり、以後、図４に図示したステップＳ４２０は後述するように、チャネル行列または共分散行列から直接ベクトルを検索することができる。
【００７５】
2013517645.tif 000013
【００７６】
例えば、＜数式５＞に定義される最大Objective Factor（以下、'ＯＦ'という）を有するベクトルを固有ベクトルの性質を最も多く有するインデックスベクトルとして選定することができる。
【００７７】
【数５】
2013517645.tif 000014
【００７８】
2013517645.tif 000015
【００７９】
ステップＳ４２０の結果として、固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルをインデックスベクトルとして図２に図示したフィードバック部１４０に出力することができる（４２５）。この時、固有ベクトルの性質を最も多く有するインデックスベクトルをフィードバックすることと説明したが、固有ベクトルの性質がチャネル状態を表現できるしきい値より大きいベクトルを選定した後、選ばれたインデックスベクトルをフィードバックすることもできる。即ち、＜数式５＞で、ＯＦ値がしきい値より大きい場合のＣｎを固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルとして選定することができる。この際、しきい値は基地局の運営者が選定したりチャネルの相互干渉程度などを考慮して定めたりすることができる。
【００８０】
図５は、ＭＩＭＯシステムにおける一実施形態に従うチャネル情報フィードバック方法のフローチャートである。
【００８１】
一実施形態によるＭＩＭＯチャネル情報フィードバック方法５００は、基地局から参照信号（Reference Signal）、例えばＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Index-Reference Signal）を受信する参照信号受信ステップ（Ｓ５１０）、受信されたＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを推定するチャネル推定ステップ（Ｓ５２０）、チャネル推定ステップ（Ｓ５２０）のチャネル推定結果に基づいて該当するチャネル状態情報を生成するチャネル状態情報生成ステップ（Ｓ５３０）、及びこのチャネル状態情報をフィードバックするフィードバックステップ（Ｓ５４０）を含む。
【００８２】
上記の参照信号受信ステップ（Ｓ５１０）とチャネル推定ステップ（Ｓ５２０）は別個に、又は、統合して実現できる。
【００８３】
参照信号受信ステップ（Ｓ５１０）で、セル固有のＣＳＩ−ＲＳを受信し、受信信号のある帯域（あるサブキャリア）及びあるシンボル（Symbol）にＣＳＩ−ＲＳが受信されるかに対する情報を有している。したがって、その時間−周波数領域の信号を決定することによって、ＣＳＩ−ＲＳ受信値を測定することができる。
【００８４】
チャネル推定ステップ（Ｓ５２０）において、受信されたＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを推定する機能をし、チャネル推定は次の通り実行される。参照信号受信ステップ（Ｓ５１０）により受信されるＣＳＩ−ＲＳの受信値は前述した＜数式１＞の通りである。
【００８５】
次に、チャネル状態情報生成ステップ（Ｓ５３０）は、チャネル推定ステップ（Ｓ５２０）のチャネル推定結果に基づいてチャネル状態情報を生成する。チャネル状態情報にはＣＱＩ値、ＰＭＩ、ＲＩ（Rank Indicator）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
【００８６】
また、チャネル状態情報は図３を参照して説明したように、チャネル行列（Channel matrix）または共分散行列（covariance matrix）自体でない、チャネル行列または共分散行列（covariance matrix）の固有ベクトルのうち、最も大きい固有値（eigen value）を有する１つの固有ベクトルまたは固有値（eigen value）のサイズの順序によって少なくとも２つの固有ベクトルとサイズは一定であるが、位相が異なるベクトルまたは行列のうち、類似性が最も大きいインデックスベクトルを含んだり、図４を参照して説明したように、チャネル行列または共分散行列とサイズは一定であるが、位相が異なるベクトルまたは行列のうち、固有ベクトルの性格を最も多く有するインデックスベクトルを含んだりすることができる。
【００８７】
図６は、更に一実施形態に従う基地局のブロック図である。
【００８８】
基地局または基地局装置６００は、コードワード６１０をレイヤにマッピングするレイヤマッパー６２０、シンボルをプリコーディングするプリコーダー６３０、及びプリコーディングされたシンボルを伝搬または送信する２つ以上のアンテナを含むアンテナアレイ６４０を含む。
【００８９】
また、基地局装置６００は、端末選択部６６０とプリコーダー生成部６７０と含む。
【００９０】
ＭＩＭＯの実行時、基地局６００は各端末チャネル間の相関関係を把握しなければならない。各端末は基地局に伝搬チャネル（propagation channel）またはチャネル行列（channel matrix）に対するチャネル状態情報（channel state information）をＣＱＩ値及びインデックスベクトル（即ち、ＰＭＩ）として基地局に伝達し、基地局６００は各端末が送信したチャネル状態情報を比較して各端末チャネル間の相関関係を把握する。
【００９１】
端末選択部６６０は各端末から報告を受けたＣＱＩ値とインデックスベクトルに基づいて端末を選択する。端末選択部６６０は入力を受けたＣＱＩ値とインデックスベクトルに基づいて各端末チャネル間の相関関係を決定し、決定された相関関係によって特定条件を満たす端末を選択する。この時、特定条件を満たす端末は端末間のチャネル干渉が最も少ない端末を意味することがあるが、これに限定されない。
【００９２】
プリコーダー生成部６７０は端末選択部６６０により選択された端末のプリコーディング行列（precoding matrix）を生成する。このとき、プリコーダー生成部６７０は端末選択部６６０によって選択された端末から報告を受けたＣＱＩ値とインデックスベクトルに基づいて端末のプリコーディング行列（precoding matrix）を生成する。
【００９３】
チャネルまたは共分散行列の受信を受ける既存の方式の場合、最も代表的に使用するプリコーディング方式は、チャネルの固有ベクトルを取得して固有ベクトルに基づくプリコーディングを遂行したり、または受信チャネルや共分散行列の逆行列を取ってゼロフォーシングプリコーディング（zero-forcing precoding）を行ったりするものである。上記方式のうち、固有ベクトルに基づくプリコーディングは、インデックスベクトルをフィードバックする本実施形態の方式に比べてフィードバックオーバーヘッドが大きいだけでなく、上記に明示された特性によって電力効率（power efficiency）及び送信電力と受信電力とが小さい。また、ゼロフォーシング方式の場合、干渉制御能力は優れるが、熱雑音（thermal noise）に弱い特性を有しているので、多くのシステムで固有ベクトルに基づくプリコーディングより劣る性能を見せる。
【００９４】
以上、一実施形態１としてＭＩＭＯシステムにおけるチャネル情報フィードバック装置及び方法、これに対応する基地局を記載したが、以下の実施形態２でＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバック装置及びＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置及び方法を順次に記載する。
【００９５】
図７は、無線通信システムにおける更に他の実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置のブロック図である。図７を参照すると、無線通信システムにおける一実施形態に従うチャネル情報フィードバック装置７００は基地局から参照信号（Reference Signal）、例えばＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Index-Reference Signal）を受信する参照信号受信部７１０、受信されたＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを推定するチャネル推定部７２０、チャネル推定部７２０のチャネル推定結果に基づいて該当する端末のプリコーダー（ＰＣ）種類を推定し、最適のプリコーダーを検索するプリコーダー検索部７２５、チャネル推定部７２０のチャネル推定結果に基づいて該当するチャネル状態情報を生成するチャネル状態情報生成部７３０、及び検索されたプリコーダー種類と生成されたチャネル状態情報をフィードバックするフィードバック部７４０を含む。
【００９６】
参照信号受信部７１０とチャネル推定部７２０は、図２を参照して説明した実施形態１の参照信号受信部１１０とチャネル推定部７２０と同一または実質的に同一である。したがって、参照信号受信部７１０とチャネル推定部７２０との説明は省略する。
【００９７】
次に、プリコーダー検索部７２５はチャネル推定部７２０のチャネル推定結果に基づいて該当する他の接続端末のプリコーダー（ＰＣ）種類を推定する作業を実行する。また、プリコーダー検索部７２５はチャネル推定部７２０の推定に基づいて最適のプリコーダー及びポストデコーダー検索を実行し、所望の信号の受信値及び干渉が判るので、多様なプリコーディング方式を使用して最適のプリコーディング方式またはプリコーダー（ＰＣ）、最適のポストデコーディング方式、またはポストデコーダー（ＰＤＣ）を決定することができる。
【００９８】
例えば、プリコーダー検索部７２５はプリコーダーコードブック（Codebook）検索を通じて最適のプリコーダー及びポストデコーダーを決定することができるが、それに限定されるものではなく、他のプリコーディング設計方式が用いられる。
【００９９】
プリコーダー検索部７２５は接続端末の最適のプリコーダー（ＰＣ）の種類に対するプリコーダーコードブックのプリコーディング行列インデックス（Precoding Matric Intex：ＰＭＩ）を決定することができる。プリコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）は、ＵＥが使用する最適のプリコーディング行列、例えばチャネル情報を表示するための識別子である。
【０１００】
端末はＰＭＩを用いて最も適していると判断されるプリコーダー（precoder）に対する情報を基地局に送信し、その時に得ることができると判断されるチャネル品質（channel quality）をＣＱＩを使用して送信する。
【０１０１】
プリコーダー検索部７２５はＰＭＩを生成する時、フィードバック情報の量が多いのでフィードバックオーバーヘッドが大きいが最適のプリコーディング行列を表示する高解像ＰＭＩ（High resolution PMI）と、フィードバック情報の量が少ないのでフィードバックオーバーヘッドが小さいが最適のプリコーディング行列を表示できない低解像ＰＭＩ（Low resolution PMI）を生成することができる。
【０１０２】
プリコーダー 検索部)７２５は PMIを 生成する時、 フィードバック 情報が大きいためにフィードバック オーバーヘッドが 大きいが 最適の プリコーディング 行列を示す高解像 PMI(High resolution PMI)と フィードバック 情報が少ないためフィードバック オーバーヘッドが 小さいが 最適の プリコーディング 行列を 示す 低解像 PMI(Low resolution PMI)を 生成できる。
【０１０３】
.例えば、高解像ＰＭＩは既に定まったプリコーダーコードブック（Codebook）の全体ＰＭＩを意味することがあり、低解像ＰＭＩは既に定まったプリコーダーコードブック（Codebook）の全体ＰＭＩのうち、類似な性質のＰＭＩを１つのクラスターにグループ化したクラスターＰＭＩでありうる。高解像ＰＭＩが、例えばランク１の場合は１つであり、ランク２の場合は４個であり、ランク４の場合は１６個である。したがって、高解像ＰＭＩはこれらを表現するために総４ビットが必要である。この時、例えば４個のＰＭＩを１つのクラスタにグループ化すれば４個の低解像ＰＭＩが決定されて総２ビットが必要である。
【０１０４】
高解像ＰＭＩは、例えばフィードバック部７４０により基地局にフィードバックされ、低解像ＰＭＩはフィードバック部７４０により基地局にフィードバックできる。フィードバック部７４０は報告する情報量はできる限り少なく、かつ基地局のプリコーダーを決定することに問題にならない範囲でＰＭＩ情報を低解像ＰＭＩにフィードバックすることができる。前述した例において、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える場合、端末が高解像ＰＭＩと低解像ＰＭＩのうちの１つを基地局にフィードバックすることと説明したが、これに限定されず、如何なる通信状態または通信環境によって端末が高解像ＰＭＩと低解像ＰＭＩのうちの少なくとも１つを基地局にフィードバックすることができる。
【０１０５】
チャネル状態情報生成部７３０はチャネル推定部７２０のチャネル推定結果に基づいて該当するチャネル状態情報を生成する。チャネル状態情報生成部７３０が生成するチャネル状態情報は上記において説明したインデックスベクトルの形態であるが、本実施形態実施形態はこれに制限されない。
【０１０６】
チャネル状態情報生成部７３０はチャネル状態情報として、高解像ＰＭＩ、低解像ＰＭＩ、高解像インデックスベクトル、及び低解像インデックスベクトルのうちの少なくとも１つを生成することができる。
【０１０７】
この際、図７にはプリコーダー検索部７２５とチャネル状態情報生成部７３０を図示したが、以下に説明するように、第１チャネル状態情報と第２チャネル状態情報のうちの１つを選択的にフィードバックする場合、プリコーダー検索部７２５とチャネル状態情報生成部７３０のうちの１つだけを含んだり、１つだけにより動作したり、ハードウェアまたはソフトウェア的に１つの構成要素として実現することもできる。
【０１０８】
フィードバック部７４０は、第１チャネル状態情報と第２チャネル状態情報のうちの少なくとも１つを基地局に報告する。前述したように、フィードバック部７４０は基地局に第１チャネル状態情報として高解像ＰＭＩや低解像ＰＭＩのうちの少なくとも１つをフィードバックすることができる。また、フィードバック部７４０は基地局に第２チャネル状態情報として低解像インデックスベクトルや高解像インデックスベクトルのうちの少なくとも１つをフィードバックすることができる。以下の表１に示すように、ＳＵ−ＭＩＭＯ状態では、フィードバック部７４０は例えば第１チャネル状態情報として高解像ＰＭＩを、第２チャネル状態情報として低解像インデックスベクトルを基地局にフィードバックする。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯ状態では、フィードバック部７４０は第１チャネル状態情報として低解像ＰＭＩを、第２チャネル状態情報として高解像インデックスベクトルを基地局にフィードバックする。
【０１０９】
【表１】
2013517645.tif 000016
【０１１０】
図８は、一実施形態に従って図７のチャネル状態情報生成部で遂行される固有ベクトルを一定のサイズと異なる位相（phase）を有する構成要素を有するインデックスベクトルで高解像インデックスベクトルと低解像インデックスベクトルを生成する方法のフローチャートである。
【０１１１】
図８を参照すると、まずチャネル状態情報生成部７３０は、チャネル推定部７２０からチャネル行列または共分散行列８０５を受信する。このチャネル行列または共分散行列８０５は、チャネル推定部７２０のチャネル推定の結果である。その後、チャネル状態情報生成部７３０は固有ベクトルを計算する（Ｓ８１０）。ステップＳ８１０は、図３のステップＳ３１０と同一、実質的に同一、または類似である。
【０１１２】
その後、サイズは一定であるが、位相が異なるベクトルまたは行列（８１５）のうち、固有ベクトルと類似性が最も大きい値を検索して高解像インデックスベクトルを決定する（Ｓ８２０）。例えば、総１００個のｑを予め選定後、これらのうち、ｖ0と最も類似性の大きいｑをｑ0として選定することができる。例えば、各構成要素が１５度の倍数で表現される位相を有する多様なベクトルを生成後、これらのうち、ｖ0と類似性が最も大きいベクトルをｑ0として選定することができる。
【０１１３】
また、ステップＳ８２０で、高解像インデックスベクトルから低解像インデックスベクトルを決定することができる。例えば、総１００個のｑを選定後、これらのうち、固有ベクトルｖ0と類似性が一定な範囲に属するｑを１つのクラスターにグループ化する。これらのうち、低解像インデックスベクトルは、他のクラスタにグループ化されたベクトルｑであり得る。低解像インデックスベクトルは、各構成要素が４５度の倍数で表現される位相を有する多様なベクトルでありうる。後者の場合、高解像インデックスベクトルの位相が１５度の倍数である点に比べると、低解像インデックスベクトルの数は高解像インデックスの数の１／３に該当する。これは再度説明すると、元の第１のＰＭＩテーブルがあり、これらのうち、予め設定された条件を満たすＰＭＩをサブセット（subset）形態に構成した第２のＰＭＩテーブルがありうる。
【０１１４】
ステップＳ８２０の結果として、チャネル状態情報生成部７３０は低解像インデックスベクトルに設定する（Ｓ８３０）。そして、チャネル状態情報生成部７３０は、この低解像度インデックスベクトルを図７に図示したフィードバック部７４０に出力する。チャネル状態情報生成部は、高解像インデックスベクトルを設定することができ（Ｓ８３０）、その後、チャネル状態情報生成部７３０は、この高解像インデックスベクトルをフィードバック部７４０に出力する（Ｓ８２５）。例えば、チャネル状態情報生成部７３０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ状態では低解像インデックスベクトルを設定した後（Ｓ８３０）、これをフィードバック部７４０に出力し、ＭＵ−ＭＩＭＯ状態では高解像インデックスベクトル８２５を設定した後（Ｓ８３０）、これをフィードバック部７４０に出力することができる。
【０１１５】
図９は、一実施形態に従ってインデックスベクトルをフィードバックする方法のフローチャートである。図９を参照すると、まずチャネル状態情報生成部７３０はチャネル推定部７２０からチャネル行列または共分散行列９０５を受信する。このチャネル行列または共分散行列９０５は、チャネル推定部７２０のチャネル推定結果である。チャネル状態情報生成部７３０は、固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルを検索する（Ｓ９２０）。図４を参照して説明したように、例えば＜数式５＞を用いて最大ＯＦを有するベクトルを高解像インデックスベクトルとして選定することができる。
【０１１６】
高解像インデックスベクトルを決定した後、高解像インデックスベクトルから低解像インデックスベクトルを得る方式は、２つに大別することができる。例えば、第１に、コードブック（codebook）に格納された（予め選ばれた）ベクトルのうち、相互間のコーダル距離の大きい幾つかのベクトルを選定する。選定方式は、一般的な'グループ化及び代表値選定'方式に従うことができる。上記代表値ベクトルのみで＜数式５＞のＯＦを構成し、これらのうち、最大ＯＦを有するベクトルを探す方式により低解像インデックスベクトルを得ることができる。第２に、高解像インデックスベクトルが上記方式により定義されたグループのうち、あるグループに含まれるかを調べて所属されたグループの代表値を低解像インデックスベクトルとして選定することができる。
【０１１７】
ステップＳ９２０の結果として、固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルを高解像度インデックスベクトルに設定する。高解像度インデックスベクトルから低解像インデックスベクトルに設定する（Ｓ９３０）。そして、高解像度インデックスベクトル又は低解像度インデックスベクトルを図７に図示したフィードバック部７４０に出力する（Ｓ９２５）。例えば、チャネル状態情報生成部７３０は、固有ベクトルの性質を最も多く有するベクトルをＭＵ−ＭＩＭＯ状態では高解像インデックスベクトルに設定する。また、固有ベクトルの性質をもっとも多く有するベクトルをＳＵ−ＭＩＭＯ状態では低解像インデックスベクトルに設定する（Ｓ９３０）。そして、高解像インデックスベクトル９２５または低解像インデックスベクトル９２５を図７に図示したフィードバック部７４０に出力する。
【０１１８】
以上、一実施形態に従って無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバック装置及び方法を記載した。以下、図１０を参照して例示的に一実施形態を適用したＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置及び方法を記載する。
【０１１９】
具体的には、本発明の一側面として、少ないオーバーヘッドにて固有ベクトルのフィードバックを行い、それぞれのアンテナの効率的なパワーの割り当てを通じてＭＵ−ＳＵＭＯ動作を改良する方式、ＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯとの間を動的に切り換え上記の方式を適用してスケジュールゲインを向上させる装置及び方法を提供する。
【０１２０】
多くのユーザへの高速な情報送信をサポートするために、本発明の一側面として、良好なチャネル状態を有するユーザにはピークスペクトル効率を向上させ、良好でないチャネル環境にあるユーザには、平均スペクトル効率とセルエッジスペクトル効率を向上させる方式を提供する。
【０１２１】
本発明の一実施形態として、ＭＵ−ＭＩＭＯの動作環境を考慮して、ＭＵ−ＭＩＭＯをサポートするフィードバックオーバーヘッドを減少させ、フィードバックオーバーヘッドの減少が、ＭＵ−ＭＩＭＯの動作全体の毀損を減少させ、同時に、上記の技術を適用してＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯとの間の動的な切り換えを少ないフィードバックオーバーヘッドで可能とする技術を提供する。
【０１２２】
図１０は、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える無線通信システムにおける一実施形態に従うＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置のブロック図である。特徴及び／または構成要素は分離されて図示できるが、一側面においては、これに限定されることはなく、この特徴及び／または構成要素は複数の特徴及びまたは構成要素、または１つの特徴及び／または構成要素に結合できる。
【０１２３】
一実施形態に従うＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置１０００は、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える。ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置１０００は、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作することに使われる第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０と第１性能予測部１０２０、第１のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０、第２性能予測部１０４０、及びＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作することに使われる第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０５０と第３性能予測部１０６０、第２のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０７０、及び第４性能予測部１０８０を含む。
【０１２４】
ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える無線通信システムにおいて、一実施形態に従うＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置１０００は、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、前述したように、端末から高解像ＰＭＩ１０９０と共に、ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式に切り換えることを判断することに使われる低解像チャネル状態情報、例えば低解像インデックスベクトル１０９１とＣＱＩ１０９３のフィードバックを受ける。ここで、ＳＵ−ＭＩＭＯで動作する端末は自身が現在動作するＳＵ−ＭＩＭＯ方式に対しては高解像ＰＭＩ１０９０をフィードバックし、このようにフィードバックされた高解像ＰＭＩ１０９０は第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０に入力される。一方、上記端末は現在動作しないＭＵ−ＭＩＭＯ方式に対しては低解像インデックスベクトル１０９１をフィードバックし、このようにフィードバックされた低解像インデックスベクトル１０９１は第１のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０に入力される。上記高解像ＰＭＩ１０９０と低解像インデックスベクトル１０９１は同時にフィードバックされることもでき、時間差を置いてフィードバックされることもできる。以後、基地局は端末がＳＵ−ＭＩＭＯからＭＵ−ＭＩＭＯへの切換が必要な場合、ＭＵ−ＭＩＭＯ動作のためにフィードバックされた低解像ＰＭＩを参照してプリコーダーを決定する。これに対しては以下により詳細に説明する。
【０１２５】
第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０は、端末からの高解像ＰＭＩ１０９０に基づいてプリコーダーまたはプリコーディング行列を生成する。第１性能予測部１０２０はＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、生成されたプリコーダー行列とＣＱＩ１０９３に基づいて性能を予測する。
【０１２６】
併せて、第１のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０は、低解像インデックスベクトル１０９１に基づいてプリコーダーまたはプリコーディング行列を生成する。第２性能予測部１０４０はＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、生成されたプリコーダー行列とＣＱＩ１０９３に基づいて性能を予測する。
【０１２７】
第１性能予測部１０２０と第２性能予測部１０４０によりプリコーダー行列の性能を比較してＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式からＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式に動作を切り換えるか否かを決定する（１０９４）。もし、第１性能予測部１０２０と第２性能予測部１０４０によりプリコーダー行列の性能を比較してＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式を維持することに判断された場合、第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０により生成されたプリコーダー行列（１）、例えば、高解像ＳＵ−ＭＩＭＯプリコーディングまたはプリコーダー行列、をプリコーダーに伝達する。反対に、第１性能予測部１０２０と第２性能予測部１０４０によりプリコーダー行列の性能を比較してＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を切り換えることに判断された場合、第１のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０により生成されたプリコーダー行列（２）、例えば低解像ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングまたはプリコーダー行列、をプリコーダーに伝達する。
【０１２８】
ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える無線通信システムにおいて、一実施形態に従うＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式切換装置１０００は、ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時に前述したように端末から高解像インデックスベクトル１０９５と共に、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式に切り換えることを判断することに使われる低解像ＰＭＩ１０９６とＣＱＩ１０９３のフィードバックを受ける。
【０１２９】
第２のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０７０は、高解像インデックスベクトル１０９５とＣＱＩ１０９３に基づいてプリコーダーまたはプリコーディング行列を生成する。第４性能予測部１０８０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、生成された低解像ＰＭＩ１０９６とＣＱＩ１０９３に基づいてプリコーダー行列に従って性能を予測する。
【０１３０】
第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０５０は、端末から低解像ＰＭＩ１０９６に基づいてプリコーダーまたはプリコーディング行列を生成する。第３性能予測部１０６０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、生成されたプリコーダー行列とＣＱＩ１０９３に基づいて性能を予測する。
【０１３１】
第３性能予測部１０６０と第４性能予測部１０８０によりプリコーダー行列の性能を比較してＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式からＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式に動作を切り換えるか否かを決定する（１０９７）。もし、第３性能予測部１０６０と第４性能予測部１０８０によりプリコーダー行列の性能を比較してＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を維持することに判断された場合、第２のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０５０により生成されたプリコーダー行列（４）、例えば高解像ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングまたはプリコーダー行列、をプリコーダーに伝達する。反対に、第３性能予測部１０６０と第４性能予測部１０８０によりプリコーダーマトリックスの性能を比較してＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式を切り換えることに判断された場合、第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０により生成されたプリコーダーマトリックス（３）、例えば低解像ＳＵ−ＭＩＭＯプリコーディングまたはプリコーダー行列、をプリコーダーに伝達する。
【０１３２】
ここで、ＭＵ−ＭＩＭＯで動作する端末は自身が現在動作するＭＵ−ＭＩＭＯ方式に対しては高解像インデックスベクトル１０９５をフィードバックする。そして、このようにフィードバックされた高解像インデックスベクトル１０９５は第２のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０７０に入力される。一方、上記端末は現在動作しないＳＵ−ＭＩＭＯ方式に対しては低解像ＰＭＩ１０９６をフィードバックする。そして、このようにフィードバックされた低解像ＰＭＩ１０９６は第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０５０に入力される。上記高解像インデックスベクトル１０９５と低解像ＰＭＩ１０９６は同時にフィードバックされることもでき、時間差を置いてフィードバックされることもできる。以後、基地局は端末がＭＵ−ＭＩＭＯからＳＵ−ＭＩＭＯへの切換が必要な場合、ＳＵ−ＭＩＭＯ動作のためにフィードバックされた低解像ＰＭＩを参照してプリコーダーを決定する。これに対しては以下でより詳細に説明する。
【０１３３】
図１１は、本発明の一実施形態に従う基地局のブロック図である。
【０１３４】
図１１を参照すると、基地局または基地局装置１１００はコードワードをレイヤにマッピングするレイヤマッパー１１２０、プリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングするプリコーダー１１３０、及びプリコーディングされたシンボルを空中に伝搬または送信する２つ以上のアンテナを含むアンテナアレイ１１４０を含む。また、各端末から報告を受けたＣＱＩとＰＭＩに基づいてランクの数とレイヤの数を選択することは、図６を参照して説明したことと実質的に同一であるので具体的な説明を省略する。
【０１３５】
特に、２つ以上のプリコーダー１１３０Ａ、１１３０Ｂに入力されるプリコーダー行列は図１０を参照して説明した通りである。
【０１３６】
前述したように、ＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える無線通信システムにおいて、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時に前述したように、仮に第１性能予測部１０２０と第２性能予測部１０４０によりプリコーダー行列の性能を比較してＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式を維持すると判断された場合、特定プリコーダー１２３０Ｂは第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０により生成されたプリコーダーマトリックス（１）の伝達を受けてシンボルをプリコーディングする。反対に、ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作中、第１性能予測部１０２０と第２性能予測部１０４０によりプリコーダー行列の性能を比較してＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を切り換えると判断された場合、２つ以上のプリコーダー１２３０Ａ、１２３０Ｂは第１のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０１０と第１のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０により生成されたプリコーダー行列（１、２）の伝達を受けてシンボルをプリコーディングする。
【０１３７】
ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式により動作する時、前述したように、仮に第３性能予測部１０６０と第４性能予測部１０８０によりプリコーダー行列の性能を比較してＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を維持すると判断された場合、プリコーダー１１３０Ａ、１１３０Ｂは第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０５０と第２のＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０７０により生成されたプリコーダーマトリックス（３、４）の伝達を受けてシンボルをプリコーディングする。
【０１３８】
ＳＵ−ＭＩＭＯ接続方式を切り換えると判断された場合、特定プリコーダー１１３０Ｂは第２のＳＵ−ＭＩＭＯプリコーダー生成部１０３０により生成されたプリコーダーマトリックス（３）の伝達を受けてシンボルをプリコーディングする。
【０１３９】
一方、無線通信システムにおいて、コードワードをレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップ、端末からフィードバックされた高解像チャネル情報または低解像チャネル情報のうちの１つに基づいて生成されたプリコーディング行列を用いてマッピングされたシンボルをプリコーディングするプリコーディングステップ、及びプリコーディングされたシンボルを空中に伝搬または送信する送信ステップを含む基地局の通信方法を実行することもできる。以上、図面を参照して実施形態を説明したが、本発明の側面はこれに制限されない。
【０１４０】
以上の実施形態はアップ／ダウンリンクＭＩＭＯシステムに適用されることができ、単一セル（single cell）環境だけでなく、多重ポイント協力型送受信システム（Coordinated multi-point transmission/reception System；ＣｏＭＰ）及び異種ネットワーク（heterogeneous network）等、全てのアップ／ダウンリンクＭＩＭＯシステムに適用できる。前述した実施形態において、端末が高解像チャネル情報と低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つを基地局にフィードバックする通信環境でＳＵ／ＭＵ−ＭＩＭＯ接続方式を動的に切り換える通信環境を例示的に説明したが、如何なる通信環境でも端末が高解像チャネル情報と低解像チャネル情報のうちの少なくとも１つを基地局にフィードバックすることができる。例えば、チャネル情報の正確度を犠牲しながらフィードバックのオーバーヘッドを縮めようとする場合、端末は低解像チャネル情報を基地局にフィードバックし、反対に、フィードバックのオーバーヘッドを甘受してもチャネル情報の正確度を高めようとする場合、端末は高解像度チャネル情報を基地局にフィードバックすることができる。
【０１４１】
前述した実施形態において、高解像度ＣＱＩと低解像度ＣＱＩのみを例示的に説明したが、これに限定されず、チャネル情報の解像度は多様である。例えば、チャネル情報の解像度を高中低解像度の３段階に区分することができる。
【０１４２】
以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が１つに結合されるか、結合されて動作することと説明されたが、本発明が必ずこのような実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合して動作することもできる。また、その全ての構成要素が各々１つの独立的なハードウェアで実現できるが、各構成要素のその一部または全部が選択的に組み合わせて１つまたは複数個のハードウェアで組み合わせた一部または全部の機能を遂行するプログラムモジュールを有するコンピュータプログラムとして具現されることもできる。そのコンピュータプログラムを構成するコード及びコードセグメントは本発明の技術分野の当業者により容易に推論できるものである。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータが読取可能な格納媒体（Computer Readable Media）に格納されてコンピュータによって読み取りがされ、実行されることによって、本発明の実施形態を実現することができる。コンピュータプログラムの格納媒体としては、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ媒体などが含まれることができる。
【０１４３】
また、以上で記載された"含む"、"構成する"、または"有する"などの用語は、特別に反対になる記載がない限り、該当構成要素が内在できることを意味するものであるので、他の構成要素を除外するのでなく、他の構成要素を更に含むことができることと解釈されるべきである。技術的または科学的な用語を含んだ全ての用語は、異に定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解されることと同一な意味を有する。事前に定義された用語のように、一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されるべきであり、本発明で明らかに定義しない限り、理想的であるとか、過度に形式的な意味として解釈されない。
【０１４４】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【０１４５】
（関連出願）
本願は、２０１０年１月１２日に出願された韓国特許出願１０−２０１０−０００２８００についての優先権及び米国特許法第１１９条（ａ）の利益を主張し、ここに記載されているものとして本明細書に組み入れられる。
【図１】
2013517645.tif 000017
【図２】
2013517645.tif 000018
【図３】
2013517645.tif 000019
【図４】
2013517645.tif 000020
【図５】
2013517645.tif 000021
【図６】
2013517645.tif 000022
【図７】
2013517645.tif 000023
【図８】
2013517645.tif 000024
【図９】
2013517645.tif 000025
【図１０】
2013517645.tif 000026
【図１１】
2013517645.tif 000027
【国際調査報告】
2013517645.tif 000028
2013517645.tif 000029