(57)【要約】  無線通信システムにおけるマルチユーザ（ＭＵ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）のフィードバックと転送のための方法およびシステムを提供する。上記方法は、基地局のトラフィック負荷に基づいてサブセットコードブックまたはフルコードブックを選択するステップと、上記選択されたコードブックをユーザ装置にブロードキャストするステップとを含む。高いトラフィック負荷ではサブセットコードブックが選択され、低いトラフィック負荷ではフルコードブックが選択される。上記選択されたコードブックに含まれた空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子をユーザ装置が計算する。最大チャンネル品質指示子の情報は、上記ユーザ装置のプリコーダと共に上記基地局へ転送される。上記基地局装置は、上記最大チャンネル品質指示子の情報とプリコーダに基づいてユーザ装置を選択し、上記ユーザ装置にプリコーダ信号とデータ信号を送信する。
2010528553.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フィードバックと転送のための方法であって、
基地局でサブセットコードブックとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、
前記基地局から少なくとも１つのユーザ装置に前記選択されたコードブックをブロードキャストするステップと、
ユーザ装置で、少なくとも１つの空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子を計算するステップと、
前記ユーザ装置から前記基地局へ、前記ユーザ装置の選好されたプリコーダと前記空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子の情報を含むフィードバック信号を送信するステップと、
前記基地局で第１空間コードワードベクトルを前記ユーザ装置に割り当てるステップと、
前記ユーザ装置の前記選好されたプリコーダとデータを前記ユーザ装置へ転送するステップと、
を含み、
前記選択されたコードブックは、コードワードを表す少なくとも１つの空間コードワードベクトルを有することを特徴とする無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項２】
前記ユーザ装置で、前記計算されたチャンネル品質指示子のうち、最も大きいチャンネル品質指示子を選択するステップを更に含み、
前記チャンネル品質指示子の情報は、前記最も大きいチャンネル品質指示子を含むフィードバック信号に含まれ、
前記割り当てられた第１空間コードワードベクトルは、前記ユーザ装置に対する前記最も大きいチャンネル品質指示子に対応することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項３】
前記ユーザ装置を通じて選好された空間コードワードベクトルを前記基地局に報告するステップを更に含み、
前記選好された空間コードワードベクトルは、前記最も大きいチャンネル品質指示子に対応することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項４】
前記サブセットコードブックと前記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、
トラフィック負荷を推定するステップと、
仮に高いトラフィック負荷が推定されれば、サブセットコードブックを選択するステップと、
仮に低いトラフィック負荷が推定されれば、フルコードブックを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項５】
前記サブセットコードブックと前記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、前記サブセットコードブックと前記フルコードブックのうちの１つを準静的に選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項６】
仮に、前記サブセットコードブックが選択される場合には、
複数個のサブセットコードブックを生成するステップと、
基地局を通じて前記複数個のサブセットコードブックからサブセットコードブックを選択するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項７】
前記基地局は、少なくとも１つのアンテナを有し、前記選択されたコードブックのサイズは前記第１アンテナの個数より小さいか等しいことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項８】
前記フィードバック信号は、プリコーディングベクトルインデックスを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項９】
前記フィードバック信号は、チャンネル品質指示子間隔のインデックスとランク及びレイヤーインデックスを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１０】
前記フィードバック信号は、チャンネル品質指示子間隔のインデックスとレイヤーインデックスを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１１】
前記フィードバック信号は、チャンネル品質指示子間隔のインデックスと第１の減少されたレイヤーインデックス順序を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１２】
前記フィードバック信号は、第１減少されたレイヤーインデックス順序、チャンネル品質指示子間隔のインデックス、及び累積したチャンネル品質指示子間隔のインデックスを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１３】
前記フィードバック信号は、第２減少されたレイヤーインデックス順序、チャンネル品質指示子間隔のインデックス、及び累積したチャンネル品質指示子間隔を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１４】
無線通信システムにおけるフィードバックと転送のための方法であって、
基地局でサブセットコードとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、
前記基地局から複数のユーザ装置に前記選択されたコードブックをブロードキャスティングするステップと、
前記ユーザ装置の各々で前記空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子を計算するステップと、
前記ユーザ装置の各々からフィードバック信号を前記基地局へ転送するステップと、
前記基地局装置で前記複数のユーザ装置のうち、ユーザ装置の第１グループを選択するステップと、
前記第１グループの前記ユーザ装置の各々の前記選好されたプリコーダと前記第１グループの前記ユーザ装置の各々に対するデータを送信するステップと、
を含み、
前記選択されたコードブックは、複数個の空間コードワードベクトルを有し、
各空間コードワードベクトルは、コードワードを表し、
前記ユーザ装置の各々のフィードバック信号は、チャンネル品質指示子と前記ユーザ装置の各々の選好されたプリコーダを含み、
前記第１グループの前記ユーザ装置の各々は、第１空間コードワードベクトルで割り当てられることを特徴とする無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１５】
前記第１グループで選択された前記ユーザ装置の個数は、前記選択されたコードブックのサイズより小さいか等しいことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１６】
前記ユーザ装置で前記計算されたチャンネル品質指示子のうち、最も大きいチャンネル品質指示子を選択するステップをさらに含み、
前記フィードバック信号に含まれる前記チャンネル品質指示子の情報は、前記最も大きいチャンネル品質指示子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１７】
前記ユーザ装置を通じて選好された空間コードワードベクトルを前記基地局に報告するステップを更に含み、
前記選好された空間コードワードベクトルは、前記最も大きいチャンネル品質指示子に対応することを特徴とする請求項１６に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１８】
前記サブセットコードブックと前記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、
トラフィック負荷を推定するステップと、
仮に高いトラフィック負荷が推定されれば、サブセットコードブックを選択するステップと、
仮に低いトラフィック負荷が推定されれば、フルコードブックを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システムにおけるフィードバック転送のための方法。
【請求項１９】
無線通信システムにおける基地局装置であって、複数のユーザ装置と通信を遂行中の前記基地局装置が遂行する動作は、
サブセットコードブックとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、
前記複数個のユーザ装置に前記選択されたコードブックをブロードキャスティングするステップと、
前記ユーザ装置の各々からフィードバック信号を受信するステップと、
前記複数個のユーザ装置のうち、ユーザ装置の第１グループを選択するステップと、
前記第１グループで前記ユーザ装置の各々の前記選好されたプリコーダと前記第１グループで前記ユーザ装置の各々に対するデータを送信するステップと、
を含み、
前記選択されたコードブックは、複数個の空間コードワードベクトルを有し、
各空間コードワードベクトルは、コードワードを表し、
前記空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子は、前記ユーザ装置の各々で計算され、
前記ユーザ装置の各々の前記フィードバック信号は、チャンネル品質指示子の情報と前記ユーザ装置の各々の選好されたプリコーダを含み、
前記第１グループでの前記ユーザ装置の各々は、第１空間コードワードベクトルで割り当てられることを特徴とする基地局装置。
【請求項２０】
前記基地局は、少なくとも１つの第１アンテナを有し、
前記選択されたコードブックのサイズは、前記第１アンテナの個数より小さいか等しいことを特徴とする請求項１９に記載の基地局装置。
【請求項２１】
前記第１グループで選択された前記ユーザ装置の個数は、前記選択されたコードブックのサイズより小さいか等しいことを特徴とする請求項１９に記載の基地局装置。
【請求項２２】
前記動作は、前記ユーザ装置で前記計算されたチャンネル品質指示子のうち、最も大きいチャンネル品質指示子を選択するステップを更に含み、
前記フィードバック信号に含まれる前記チャンネル品質指示子の情報は、前記最も大きいチャンネル品質指示子を含むことを特徴とする請求項１９に記載の基地局装置。
【請求項２３】
前記動作は、前記ユーザ装置を通じて前記基地局に選好された空間コードワードベクトルを報告するステップを更に含み、
前記選好された空間コードワードベクトルは、前記最も大きいチャンネル品質指示子に対応することを特徴とする請求項２２に記載の基地局装置。
【請求項２４】
前記サブセットコードブックと前記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、
トラフィック負荷を推定するステップと、
仮に高いトラフィック負荷が推定されれば、サブセットコードブックを選択するステップと、
仮に低いトラフィック負荷が推定されれば、フルコードブックを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおけるマルチユーザ（ＭＵ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）の転送方式及びフィードバック方法に関するものである。本発明に従う方法は、マルチユーザＭＩＭＯ構成で基地局を運営するための手続きを提供する。また本発明は、本発明のフィードバックと転送方式に従って運営する基地局を提供する。
【背景技術】
【０００２】
多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システムとしてよく言及される多重アンテナ通信システムは、システム性能の向上のために無線通信システムにおける直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術と組み合わせて広範囲に使われる。
【０００３】
ＭＩＭＯシステムは、無線通信チャンネルの容量と信頼性の向上のために多重送信アンテナと多重受信アンテナを使用する。したがって、送信機は同一周波数帯域で同時に独立的なデータストリームの転送を遂行することができる。ＭＩＭＯ技術は、多重アンテナによる空間ドメインで追加的な自由度次元を開拓することで、無線通信システムのスペクトル効率を増加させる。ＭＩＭＯシステムは、Ｋを持つ容量での線形的な増加を約束する。ここで、Ｋは送信アンテナ（Ｍ）と受信アンテナ（Ｎ）の最小個数、即ち、Ｋ＝ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）である。４ｘ４ ＭＩＭＯシステムの単純な例において、４個の異なるデータストリームは上記４個の送信アンテナから各々別に転送される。上記転送された信号は４個の受信アンテナで受信される。上記４個のデータストリームを復旧させるために、上記受信された信号に対して空間信号処理のいくつかの型式が遂行される。上記転送されたデータストリームを復旧するために逐次干渉除去原理（Successive Interference Cancellation）を使用するＶ−ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell laboratories Layered Space Time）が空間信号処理の例である。ＭＩＭＯ方式の他の変形は送信アンテナを渡る時空間コーディングの一部種類（例えば、Ｄ−ＢＬＡＳＴ）を遂行する方式を含み、また空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）のようなビームフォーミング方式を含む。
【０００４】
ＭＩＭＯ単一ユーザＰＡＲＣ方式の不利益の１つは、個別的なストリームの各々に対して多重のチャンネル品質指示子（ＣＱＩ）推定が必要であるということである。これによって、超過シグナリングオーバヘッドによるシステム非効率が発生する。マルチユーザＭＩＭＯアプローチの場合において、１ユーザ当たり単に１つのＣＡＩフィードバックを使用するＰＡＲＣ方式の実施が可能である。このような場合に、各ユーザは例えば、ＭＩＭＯストリーム識別（MIMO stream identity）と共に最小自乗平均誤差（Minimum mean square error）アルゴリズムを使用することによって、決定された最も良いＣＱＩを報告する。しかしながら、マルチユーザＭＩＭＯは、最もチャンネル品質が良い状態の時、転送のために各ユーザが選択されるように、システムで存在する多くのユーザを要求する。しかしながら、システムでユーザの数が少ない時、最高のチャンネル状態のユーザを探すことは容易でなく、したがって、マルチユーザＭＩＭＯ方式の性能が落ちる。言い換えると、マルチユーザＭＩＭＯ方式の固定された構成において、マルチユーザＭＩＭＯシステムの性能は少ないユーザの場合に低下する。したがって、１セルでのユーザの数にかかわらず、ＭＩＭＯシステムの性能を向上させることができるＭＩＭＯ方式を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、マルチユーザ多重入力多重出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）構成で基地局を運営するための方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、ユーザ数の存在が少ない時すらＭＩＭＯシステムの性能を向上させるＭＩＭＯシステムにおけるフィードバックと転送のための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、無線通信システムにおけるフィードバックと転送のための方法が提供される。上記の方法は、基地局でサブセットコードブックとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、基地局から少なくとも１つのユーザ装置に上記選択されたコードブックをブロードキャストするステップと、ユーザ装置で空間コードワードベクトル（spatial codeword vector）のチャンネル品質指示子を計算するステップと、上記ユーザ装置から上記基地局へ上記ユーザ装置の選好されたプリコーダと空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子の情報を含むフィードバック信号を転送するステップと、上記基地局で第１空間コードワードベクトルを上記ユーザ装置に割り当てるステップと、及び上記ユーザ装置のプリコーダとデータとを上記ユーザ装置へ転送するステップと、を含み、上記選択されたコードブックはコードワードを表す少なくとも１つの空間コードワードベクトルを有する。
【０００８】
上記の方法は、上記ユーザ装置で、上記計算されたチャンネル品質指示子のうち、最も大きいチャンネル品質指示子を選択するステップを更に含むことができる。上記フィードバック信号に含まれた上記チャンネル品質指示子の情報は上記最も大きいチャンネル品質指示子を含む。上記ユーザ装置に対し、上記割り当てられた第１空間コードワードベクトルは、上記最も大きいチャンネル品質指示子に対応する。また、上記の方法は、上記ユーザ装置を通じて選好された空間コードワードベクトルを上記基地局に報告するステップを含むことができる。上記選好された空間コードワードベクトルは上記最も大きいチャンネル品質指示子に対応する。
【０００９】
上記サブセットコードブックと上記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、仮に高いトラフィック負荷が推定されればトラフィック負荷を推定するステップと、仮に低いトラフィック負荷が推定されればフルコードブックを選択するステップと、を含むことができる。
【００１０】
上記サブセット（subset）コードブックと上記フルコードブックのうちの１つを選択するステップは、準静的（semi-statically）に動作できる。
【００１１】
仮に、上記サブセットコードブックが選択されれば、上記の方法は、複数個のサブセットコードブックを生成するステップと、基地局を通じて上記複数個のサブセットコードブックからサブセットコードブックを選択するステップと、を更に含むことができる。
【００１２】
上記基地局は、少なくとも１つのアンテナを有することができる。上記選択されたコードブックのサイズは上記第１アンテナの個数より小さいか等しい。
【００１３】
上記フィードバック信号は、チャンネル品質指示子間隔のインデックス、プリコーディンベクトルインデックス、ランク、及びレイヤーインデックス、レイヤーインデックス、第１減少されたレイヤーインデックス、累積したチャンネル品質指示子間隔のインデックス、第２減少されたレイヤーインデックス、またはこの組み合わせを含むことができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、無線通信システムにおけるフィードバックと転送のための方法は、基地局でサブセットコードとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、上記選択されたコードブックを上記基地局から複数のユーザ装置にブロードキャスティングするステップと、上記ユーザ装置の各々で上記空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子を計算するステップと、上記ユーザ装置の各々からフィードバック信号を基地局へ転送するステップと、上記基地局装置で上記複数のユーザ装置のうち、ユーザ装置の第１グループを選択するステップと、上記第１グループで上記ユーザ装置の各々の上記選好されたプリコーダと上記第１グループで上記ユーザ装置の各々に対するデータを送信するステップと、を含み、上記選択されたコードブックは複数個の空間コードワードベクトルを有し、各空間コードワードベクトルはコードワードを表し、上記ユーザ装置の各々のフィードバック信号はチャンネル品質指示子と上記ユーザ装置の各々の選好されたプリコーダを含み、上記第１グループで上記ユーザ装置の各々は第１空間コードワードベクトルで割り当てられる。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、無線通信システムに対する基地局が提供される。上記基地局は複数個のユーザ装置と通信を遂行する途中に、サブセットコードブックとフルコードブックのうちの１つを選択するステップと、上記選択されたコードブックを上記複数個のユーザ装置にブロードキャスティングするステップと、上記ユーザ装置の各々からフィードバック信号を受信するステップと、上記複数個のユーザ装置のうち、第１グループを選択するステップと、上記第１グループで上記ユーザ装置の各々の上記選好されたプリコーダと上記第１グループで上記ユーザ装置の各々に対するデータを転送するステップと、を含み、上記選択されたコードブックは複数個の空間コードワードベクトルを有し、各空間コードワードベクトルはコードワードを表し、上記空間コードワードベクトルのチャンネル品質指示子は上記ユーザ装置の各々で計算され、上記ユーザ装置の各々のフィードバック信号は上記チャンネル品質指示子情報と上記ユーザ装置の各々の選好されたプリコーダを含み、上記第１グループで上記ユーザ装置の各々は第１空間コードワードベクトルと共に割り当てられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明のより完璧な理解とそれによる付随的な多くの利益は、参照符号が類似または同一の構成要素を表す添付された図面とともに考慮される時、以下の詳細な説明に参照されることで、より深く理解されるとともに明らかになる。
【００１７】
【図１】直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用してユーザデータを送／受信する例に関する図である。
【図２】ＯＦＤＭで周波数選択的マルチユーザスケジューリングと周波数ダイバーシティーに対する副搬送波（subcarrier）を示す図である。
【図３】多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システムにおけるプリコーディングの例を示す図である。
【図４】マルチユーザＭＩＭＯ接近において、周波数選択的フェーディングの一例を示す図である。
【図５】マルチユーザＭＩＭＯシナリオに対するＣＱＩフィードバックとスケジューリングを示す図である。
【図６】Ｎｏｄｅ−Ｂのモード選択とＵＥ負荷（load）を基盤とするシグナリングに対するステップを示す図である。
【図７】マルチユーザＭＩＭＯシナリオのためのＣＱＩフィードバックとスケジューリングのダイヤグラムを示す図である。
【図８】マルチユーザＭＩＭＯシナリオのためのＣＱＩフィードバックとスケジューリングのダイヤグラムを示す図である。
【図９】４−Ｔｘ ＭＩＭＯのためのランク及び階層順序指示（Rank and Layer order indication：ＲＬＯＩ）フォーマットを示す図である。
【図１０】４−Ｔｘ ＭＩＭＯのための減少された階層順序指示フォーマットを示す図である。
【図１１】ランク−４の転送のためのフル（full）ＣＱＩとデルタＣＱＩの例を示す図である。
【図１２】異なるランク転送に対するフル（full）ＣＱＩとデルタＣＱＩの例を示す図である。
【図１３】４名のユーザにマルチユーザＭＩＭＯ転送のための４ｘ４ ＨＨ行列の例を示す図である。
【図１４】マルチユーザＭＩＭＯ通信のためのＨＨ行列からコラム選択のためのＵＥフィードバックに対するステップを示す図である。
【図１５】ＨＨコードブックを使用するマルチユーザＭＩＭＯ通信のためのＮｏｄｅ−Ｂスケジューリングに対するステップを示す図である。
【図１６】ランク−４転送までに対するマルチユーザＭＩＭＯの例を示す図である。
【図１７】ランク−４転送までに対するマルチユーザＭＩＭＯの例を示す図である。
【図１８】本発明のフィードバックと転送方式を使用するマルチユーザＭＩＭＯシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用するデータ送／受信の単純化された例を示している。データ１００は直交振幅変調器（Quadrature amplitude modulator）１０１により変調され、上記直交振幅変調（Quadrature amplitude modulation：ＱＡＭ）されたシンボル１０２は、シリアル−パラレル変換器１０３によりシリアル−パラレル変換される。上記変換されたデータは、逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）部１０４に入力される。ＩＦＦＴ部１０４の出力において、Ｎ時間−ドメインサンプルは獲得される。ここで、ＮはＯＦＤＭシステムで使われるＩＦＦＴサイズまたは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）サイズを参照する。ＩＦＦＴ部１０４から出力された上記信号（Ｎ時間−ドメインサンプル）は、パラレル−シリアル変換器１０５によりパラレル−シリアル変換され、サイクリックプリフィクス（ＣＰ）はサイクリックプリフィクス付加部１０６により上記信号に付加される。出力されるサンプルのシーケンスはＯＦＤＭシンボルと呼ばれる。上記ＯＦＤＭシンボルは受信機へ転送される。
【００１９】
受信機において、サイクリックプリフィクスはサイクリックプリフィクス除去部１０７により最初に除去され、上記信号は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部１０９に入力される前にシリアル−パラレル変換器１０８によりシリアル−パラレル変換される。ＦＦＴ部１０９の出力信号はパラレル−シリアル変換器１１０によりパラレル−シリアル変換され、結果的なＱＡＭ変調信号１１１はＱＡＭ復調器１１２に入力される。
【００２０】
ＯＦＤＭシステムにおける総帯域幅は、副搬送波（subcarrier）と呼ばれる狭帯域周波数単位に分割される。副搬送波の個数はシステムで使われるＦＦＴ／ＩＦＦＴサイズＮと同一である。一般に、周波数スペクトルの境界で一部の副搬送波が保護副搬送波（guard subcarrier）にて予約されるため、データのための副搬送波の個数はＮより小さい。一般に、保護副搬送波を通じては何らの情報も転送されない。
【００２１】
通信リンクにおいて、多重経路チャンネルは周波数選択的フェーディングを引き起こす。また、移動無線環境で、チャンネルはまた時変動フェーディングを引き起こす。したがって、接続方式にＯＦＤＭを使用する無線移動システムに、全般的なシステム性能と効率は時間−ドメインスケジューリングに加えて、周波数選択的マルチユーザスケジューリングを使用することによって向上させることができる。時変動周波数選択的移動無線チャンネルで、副搬送波を通じて情報を拡散及び／またはコーディングすることによりチャンネルの信頼度を向上させることもできる。
【００２２】
周波数選択的マルチユーザスケジューリングにおいて、アップフェード（upfade）を潜在的に経験する近接する副搬送波のセットが転送のためにユーザに割り当てられる。図２で総帯域幅は、多数個の近接した副搬送波でグループ化した副帯域に分割されることを示している。周波数選択的マルチユーザスケジューリングモード２０１で、副搬送波ｆ１、ｆ２、ｆ３、及びｆ４が副帯域にグルーピングされる。周波数−ダイバーシティー転送モード２０２では、図２に示すように、全スペクトルにわたって上記割り当てられた副搬送波が均一に分配される。周波数選択的マルチユーザスケジューリングモードは、チャンネル品質が追跡できる移動性の低い(low mobility)ユーザに対して一般的に有益である。しかしながら、上記チャンネル品質指示子はチャンネル品質フィードバック遅延により一般的に移動性の高いユーザ（特に、ダウンリンクとアップリンクとの間でフェーディングが独立的な周波数分割デュプレックスシステムにおいて）に対しては追跡できず、したがって周波数ダイバーシティー転送モードは移動性の高いユーザに対して選好される。
【００２３】
多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）方式は、無線通信チャンネルの容量と信頼度を向上させるために多重送信アンテナと多重受信アンテナを使用する。ＭＩＭＯシステムは、Ｋを持つ容量で線形的な増加を約束し、ここで、Ｋは送信アンテナの個数（Ｍ）と受信アンテナの個数（Ｎ）の最小個数である。上記ＭＩＭＯチャンネル推定は、送信アンテナの各々から受信アンテナの各々へのリンクに対するチャンネル利得と位相情報の推定により構成される。したがって、ＭｘＮ  ＭＩＭＯシステムに対するチャンネルは、次のような＜数式１＞を使用するＮｘＭ行列で構成される。
【００２４】
【数１】
2010528553.tif 000003
【００２５】
ここで、ａｉｊは送信アンテナｊから受信アンテナｉまでのチャンネル利得を表す。ＭＩＭＯチャンネル行列の要素の推定のために、別のパイロットが送信アンテナの各々から送信される。
【００２６】
選択可能なプリコーディングは、図３に示すように、物理的なアンテナにデータストリームをマッピングする前に単位プリコーディング（Unitary pre-coding）を使用する。上記プリコーディングの以前に仮想アンテナ（ＶＡ）３０１のセットまたはＭＩＭＯレイヤーのセットを生成する。このような場合に、コードワードの各々は全ての物理的な送信アンテナから潜在的に転送される。２つの送信アンテナの場合における単位行列の２つの例、Ｐ１とＰ２は次の＜数式２＞の通りである。
【００２７】
【数２】
2010528553.tif 000004
【００２８】
変調シンボルＳ１とＳ２は、与えられた時間に仮想アンテナＶＡ１と仮想アンテナＶＡ２から各々転送されると仮定すれば、上記変調シンボルＳ１とＳ２は行列Ｐ１とＰ２を使用してプリコーディングされた後、次の＜数式３＞のように書くことができる。
【００２９】
【数３】
2010528553.tif 000005
【００３０】
したがって、プリコーディング行列Ｐ１を使用するプリコーディングが遂行される時、シンボル
【００３１】
【数４】
2010528553.tif 000006
【００３２】
と
【００３３】
【数５】
2010528553.tif 000007
【００３４】
は、各々アンテナＡＮＴ１とアンテナＡＮＴ２から送信される。類似するように、図３に示すように、プリコーディング行列Ｐ２を使用するプリコーディングが遂行される時、シンボル  
【００３５】
【数６】
2010528553.tif 000008
【００３６】
と
【００３７】
【数７】
2010528553.tif 000009
【００３８】
は、各々アンテナＡＮＴ１とアンテナＡＮＴ２から各々転送される。図３のＩＦＦＴ部３０２によりＩＦＦＴ動作が遂行される前に、ＯＦＤＭ副搬送波レベルにプリコーディングが遂行されることに注意しなければならない。
【００３９】
フーリエ行列基盤のプリコーディングは、ＭＩＭＯシステムにおけるプリコーディングのための単純な構造（framework）を提供する。フーリエ行列は、次の＜数式４＞のように因子（entry）により与えられたＮｘＮ正方行列（square matrix）である。
【００４０】
【数８】
2010528553.tif 000010
【００４１】
２ｘ２フーリエ行列は、次の＜数式５＞のように表現できる。
【００４２】
【数９】
2010528553.tif 000011
【００４３】
類似するように、４ｘ４フーリエ行列は、次の＜数式６＞のように表現できる。
【００４４】
【数１０】
2010528553.tif 000012
【００４５】
複数個のプリコーダ行列は、フーリエ行列でシフトパラメータ（ｇ／Ｇ）を導入することによって、次の＜数式７＞のように定義できる。
【００４６】
【数１１】
2010528553.tif 000013
【００４７】
４個の２ｘ２フーリエ行列のセットは、Ｇ＝４を取ることによって定義できる。ここで、ｇ＝０、１、２、３を持つ４個の２ｘ２行列は、次の＜数式８＞のように書かれることができる。
【００４８】
【数１２】
2010528553.tif 000014
【００４９】
システムが４ｘ４ ＭＩＭＯをサポートする時さえランク−４（４ＭＩＭＯレイヤー）転送が常に好ましくないということはよく知られている。ユーザ装置（ＵＥ）により経験されるＭＩＭＯチャンネルは、一般的に送信のために使用できる最大ランクを制限する。一般に、システムで弱いユーザ(weak user)のために、処理量（スループット）の観点から高いランク（high rank）転送を通じて低いランク（lower rank）転送が選好される。システムで端末の一部分のみ４個の受信アンテナを具備することも可能である。したがって、システムは上記システムで同一なユーザと異なるユーザに可変的な個数のＭＩＭＯレイヤーの転送をサポートしなければならない。ＭＩＭＯ設計において、他の重要な観点は、必要とされるフィードバックオーバーヘッドの量である。ＯＦＤＭ  ＭＩＭＯシステムにおいて、それだけでなく周波数選択的マルチユーザスケジューリング利得を活用するために、シングルレイヤー（single-layer）転送に対する多数のチャンネル品質指示子（ＣＱＩ）が潜在的に必要とされる。それで、多重ＭＩＭＯレイヤーの導入はフィードバックオーバーヘッドを更に増加させることと予想される。そのような理由により、マルチレイヤー転送をサポートするために必要とされるＵＥフィードバックオーバーヘッドを最小化するためのものが重要である。単一ユーザ多重入力と多重出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）空間多重化（spatial multiplexing）の場合に、同一な副帯域が送信アンテナまたは送信ビームの各々から与えられたユーザに割り当てられる。
【００５０】
マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）接近の場合において、異なる空間的に多重化されたユーザは同一な副帯域を共有できる。ＭＵ−ＭＩＭＯのための２つの送信アンテナと２ユーザの場合に対する資源割当の例は図４に図示されている。ユーザ１とユーザ２で受信された信号は、２つの送信アンテナの各々からの多重経路チャンネルに起因した周波数選択的フェーディングを経験する。相関のないアンテナの場合に、与えられた受信機で２つの送信アンテナの各々からのチャンネル品質は独立的である。また、与えられた送信機から上記２ユーザ各々へのチャンネルは１セル内でユーザの異なる位置に起因してまた独立的である。そのため、上記２ユーザは、図４に示すように、２つの送信アンテナの各々から独立的なフェーディングを経験する。仮に、与えられたアンテナに対する与えられた副帯域上の転送チャンネル品質が、セル内で他の全てのユーザより高ければ、前記与えられたアンテナに対する与えられた副帯域上の転送に対してユーザはスケジューリングされる。転送のためにユーザを選択する時、他のサービス品質（Quality of Service：ＱｏＳ）基準を考慮することも可能である。
【００５１】
本発明の教示に従うマルチユーザ２ｘ２ ＭＩＭＯシナリオのためのＣＱＩフィードバックとスケジューリングの一例が図５に図示される。基地局の送信機５０１は、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２からパイロット信号５１１、５１２をユーザの受信機５０２へ転送する。受信機５０２は、パイロット信号５１１、５１２を受信し、線形最小自乗平均誤差（linear minimum mean square error：ＬＭＭＳＥ）を使用してパイロット信号５１１、５１２のＣＱＩ（ＣＱＩ１、ＣＱＩ２の各々）を計算し、アンテナ（ストリーム）識別子と共にアンテナ（ストリーム）の間の最も良いＣＱＩ値を含むフィードバック信号５１３を転送する。そして、基地局は報告されたＣＱＩに対応する変調及びコーディング方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）を使用して選択されたアンテナに対するユーザのためにデータ５１４をスケジューリングする。同様に、他のアンテナに対するより良いＣＱＩを報告した他のユーザは、前記他のアンテナ（ストリーム）において、同一の時間周波数リソースで、転送のために選択できる。
【００５２】
本発明において、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）構成における基地局（また、Ｎｏｄｅ−Ｂと称することもある）の運営のための方法が提供される。本発明で提供された運営の詳細な説明は、ＣＱＩを計算するためにＵＥが使用するコードブックと、上記基地局がデータを送信するために使用するコードブックと、上記ＵＥと上記基地局との間の要求されたシグナリングに対する説明と、を含む。
【００５３】
本発明において、ＭＵ−ＭＩＭＯの２つのモードが提案される。“サブセットコードブック”モードと呼ばれる第１のモードでは、制御シグナリングは最小化できる。典型的に、フルコードブックのサブセットは、ＵＥと基地局の両方ともに使われる。サブセットコードブックモードは、多くのユーザ負荷（load）と多数の受信アンテナを持つ多くのＵＥに効果的であるので、良い干渉抑制性能を提供する。“フルコードブック”モードと呼ばれる第２のモードで、フルコードブックはＵＥと基地局の両方ともに使われる。フルコードブックモードは、少ないユーザ負荷と１つなど少ない数の受信アンテナを持つ多くのＵＥに対してより効果的であるので、非常に制限された干渉抑制性能を提供する。フルコードブックとサブセットコードブックの両方ともの構造は後述する。
【００５４】
なお、本発明において、サブセットコードブックモードとフルコードブックモードは、準静的ベース（base）に対して準静的にスイッチングされる。上記準静的なスイッチングは遅く発生するスイッチングと呼ばれる。実際的な応用において、上記準静的なスイッチングは最大毎１０秒より速くないようにスイッチングすることができる。このような変更を伴う制御信号は、普通の物理階層制御シグナリングの一部でなく、これは時々上位階層シグナリングとして言及される。セル内で全てのＵＥは１つのモードまたは他のモードにあることと予想される。基地局は、セル内の全てのＵＥに共通制御チャンネルを介してこのような準静的スイッチをシグナリングする。このような手続きの一例が図６に図示されている。ステップ６０１で、Ｎｏｄｅ−Ｂはトラフィック負荷を推定する。ステップ６０２で、上記Ｎｏｄｅ−Ｂはトラフィックが高負荷か否かを判断する。仮に、上記セルが、非常に負荷が大きければ、上記Ｎｏｄｅ−Ｂは“サブセットコードブック”モードを選択する（ステップ６０３）。仮に、上記セルの負荷が小さければ、上記Ｎｏｄｅ−Ｂは“フルコードブック”モードを選択する（ステップ６０４）。次に、Ｎｏｄｅ−Ｂは上記選択されたモードをブロードキャストする（ステップ６０５）。図６に示すように、上記Ｎｏｄｅ−Ｂには、処理量を増加させるために付加的なオーバーヘッドの余裕がある。負荷は、すべてのスケジュールされた資源要素（空間−周波数−時間スロット）のために、ＣＱＩを報告するユーザが充分であり、その要素に対してスケジューリング可能の場合、負荷が高いと見なされうる。したがって、高負荷は、２Ｔｘアンテナシステムと比較して４Ｔｘアンテナシステムのほうが高いはずである。例えば、２Ｔｘアンテナシステムにおいて、１セル当たりアクティブＵＥが８個より多ければ高負荷とみなされ、１セル当たりアクティブＵＥが８個より小さければ低負荷とみなされる。
【００５５】
以下、両方のモードで共通に遂行される動作に続き、２つのモードの特定の動作が下記に説明される。図７に動作とシグナリングが図示される。図６を参照して説明した通り、“サブセットコードブック”と“フルコードブック”のうちの１つのモードがＮｏｄｅ−Ｂで選択される。送信機７０１は、上記選択されたコードブックモードに従って信号７１１を転送する。受信機７０２は信号７１１を受信し、上記選択されたモードに基づいてＣＱＩを計算し、ＣＱＩを最大化するプリコーダを選択する。受信機７０２は、受信機７０２で計算されたＣＱＩを含むフィードバック信号７１２とプリコーダ指示子を送信する。送信機７０１はＣＱＩに基づいて変調及びコーディング方式（ＭＣＳ）を選択し、コードブックから上記選択されたプリコーダでＵＥをスケジュールする。次に、送信機７０１は、上記選択されたプリコーダインデックスとＭＣＳレベルとを含む信号７１３と、データ信号７１４とを受信機７０２へ転送する。
【００５６】
複数の受信機を仮定した動作が図８に図示される。図５と図７を参照して説明したように、送信機８０１は選択されたコードブックモードに基づいてユーザの受信機８０２に共通パイロット信号８１１を転送する。受信機８０２は信号８１１を受信し、各受信機（受信機１、受信機２、または受信機ｋ）は上記選択されたモードに基づいてＣＱＩを計算し、最大化するプリコーダを選択する。各受信機はＣＱＩとプリコーダ指示子を含むフィードバック信号８１２を転送する。送信機８０１はユーザから受信した選好されたプリコーダとＣＱＩを基盤としてユーザを選択する。送信機８０１はプリコーダインデックスｊを含む信号８１３Ａをユーザｊの受信機ｊに送信し、プリコーダインデックスｋを含む信号８１３Ｂをユーザｋの受信機ｋに送信する。また、送信機８０１はユーザｊに対するデータ信号８１４Ａを受信機ｊに送信し、ユーザｋに対するデータ信号８１４Ｂを受信機ｋに送信する。
【００５７】
上記“サブセットコードブック”モードがスイッチングされる時、上記ＵＥとＮｏｄｅ−Ｂは次のような動作を遂行する。
【００５８】
第１に、Ｎｏｄｅ−Ｂはサブセットコードブックのリストからサブセットコードブックを選択する。ここでサブセットサイズはＮｃと表す。サブセットコードブックの選択は準静的にセル内の全てのＵＥにブロードキャストされる。サブセットコードブックのサイズが基地局で送信アンテナの個数と等しければ、Ｎｏｄｅ−Ｂでフル−ランク（full-rank）（コードブックのサイズが送信アンテナの個数と等しい場合）選択を指示し、または基地局で送信アンテナの個数より小さければ、Ｎｏｄｅ−Ｂでノン−フル−ランク（non-full-rank）を指示する。例えば、Ｎｏｄｅ−Ｂが、空間的なビームのサブセット内に全てのＵＥが位置することを検出する、相関されたアンテナの場合において、上記ノン−フルランクの場合が有用である。Ｎｏｄｅ−Ｂは全てのＵＥにサブセット（または、循環パターンとパラメータ）をブロードキャストする。上記Ｎｏｄｅ−Ｂはサブセットの多様な組合せを通じて循環(cycle)することを選択し、または、固定されたサブセット内で残っているものを選択する。
【００５９】
第２に、干渉として上記サブセットコードブック内の他のベクトルを仮定すれば、ＵＥはサブセットコードブック内でコードワードに対応するそれぞれの各空間的なコードワードベクトルに見られるＣＱＩを計算する。上記ＣＱＩは、雑音電力、受信機結合器、及びＵＥにより選択されたプリコーディングベクトルインデックス（Precoding Vector Index：ＰＶＩ）などのパラメータに基づいて計算できる。上記ＵＥは、サブセットコードブック内で少なくとも最も大きいＣＱＩのインデックスと共に最も大きいＣＱＩを含むフィードバック信号を送信する。上記ＵＥは、仮にＮｏｄｅ−Ｂがより大きいスケジューリング柔軟性のためにより多くの情報を要求するならば、図１１に示すように付加的なＣＱＩをまた報告することができる。
【００６０】
第３に、与えられた時間で、Ｎｏｄｅ−Ｂは多くてもＮｃ個のＵＥを選択し、ＵＥの各々はサブセットコードブック内でコードワードのうちの１つに従って空間重み付け値ベクトルに指定される。
【００６１】
第４に、Ｎｏｄｅ−Ｂは、ダウンリンク（downlink：ＤＬ）制御チャンネルで各ＵＥに自身のコードをシグナリングするＮｏｄｅ−Ｂによる転送のために選択された各ＵＥに対する上記空間重み付け値ベクトルを、指示する（ＵＥは黙示的に干渉するコードを知っている）。仮に、上記Ｎｏｄｅ−Ｂがプリコーダインデックスを指示しなければ、ＵＥはスケジュールされたプリコーダインデックスが上記報告された重み付け値と等しい程度であると仮定することができる。
【００６２】
“フルコードブック”モードスイッチが“オン”される時、ＵＥとＮｏｄｅ−Ｂの動作には後述する動作が適用される。
【００６３】
ＵＥは、コードブックで全てのコードワードに対応する可能な空間コードワードベクトルの各々を通じて知ることができるＣＱＩを計算する。ＵＥフィードバックは少なくともコードブック内で最も大きいＣＱＩのインデックスと共に最も大きいＣＱＩを含む。
【００６４】
仮に、システムに最大２つまでのみのＵＥが存在すれば、Ｎｏｄｅ−Ｂの動作の代替動作は４Ｔｘシステムでユーザの選択を干渉することを指示するためにダウンリンク制御で４ビットを転送できる（２Ｔｘ場合は、単に３ビットのみ必要である）。
【００６５】
Ｎｏｄｅ−Ｂの動作の他の代替動作は、ＺＦ／ＭＭＳＥ動作とベクトル量子化の後に、このようなＵＥのために転送ベクトルのＮｏｄｅ−Ｂ選択を指示するために４ビット（４Ｔｘ）を使用する。これは、残りの干渉抑制を遂行することがＵＥに残されていることを意味する。
【００６６】
“サブセットコードブック”と“フルコードブック”モードの両モードで、ＵＥとＮｏｄｅ−Ｂ動作には後述する動作が適用される。
【００６７】
第１に、上記ＵＥは利用可能なコードブックから選好されたベクトルを報告する。
【００６８】
第２に、ＵＥはチャンネル状態と現在のモードの以前の知識に基づいて少なくとも１つのＣＱＩを計算して報告する。これは、フルコードブックモードで特定の具現に従ってＵＥが平均干渉または無干渉を仮定するが、サブセットコードブックモードのＵＥがＣＱＩの計算を通じて特定の干渉を仮定するということを意味する。“フルコードブック”モードで、ＵＥはより大きいスケジューリング柔軟性を提供するために、図１１に示すような形態でＣＱＩを報告する。
【００６９】
サブセットコードブックモードに対するフィードバック報告構造は、次のように記述される。
【００７０】
本発明の一実施形態において、ＰＶＩとＣＱＩの情報を含む各副帯域に対するフィードバックはＰＶＩとＣＱＩの情報を含む。ここで、ＰＶＩはプリコーディングベクトルインデックス（Precoding Vector Index）を意味し、ＰＶＩサイズは２Ｔｘに対しては１ビットであり、４Ｔｘに対しては２ビットである。ＣＱＩの情報は少なくとも最も大きいＣＱＩを含むが、他のＣＱＩも含むことができる。ＣＱＩはチャンネル品質指示子であり、ＣＱＩサイズの一例は５ビットである。
【００７１】
本発明の他の実施形態において、各副帯域に対するフィードバックは、ＲＬＯＩ、ＣＱＩとＤ−ＣＱＩの情報を含む。ここで、ＲＬＯＩはランク及びレイヤー順序インデックス（Rank and Layer Order Index）であって、２Ｔｘに対しては＜表１＞に表しており、４Ｔｘに対しては図９と＜表２＞に表している。また、ＲＬＯＩのサイズは２Ｔｘに対しては２ビットであり、４Ｔｘに対しては６ビットである。ＣＱＩはＮｏｄｅ−Ｂでフル−ランク転送を仮定するチャンネル品質指示子であるので、２Ｔｘで１つの干渉原（interferer）が存在する場合と、４Ｔｘで３個の干渉原が存在する場合がある。ＣＱＩサイズの一例は５ビットである。Ｄ−ＣＱＩはＣＱＩの差であって、図１１に定義されている。Ｄ−ＣＱＩは、チャンネル品質指示子（Channel Quality Indicator：ＣＱＩ）間隔のインデックスとして言及される。Ｄ−ＣＱＩ−ｋは第１階層でのＣＱＩとｋ番目の階層でのＣＱＩとの間の差である。
【００７２】
本発明の他の実施形態において、各副帯域に対するフィードバックは、ＬＯＩ、ＣＱＩ及びＤ−ＣＱＩの情報を含む。また、ランクは準静的ベースで別個に報告される。各副帯域で、ＬＯＩはレイヤーインデックスであり、上記ＲＬＯＩからランク情報を除去することにより獲得される。また、２Ｔｘに対するＬＯＩのサイズは１ビットであり、４Ｔｘに対するサイズは５ビットである。
【００７３】
本発明の更に他の実施形態において、各副帯域に対するフィードバックは、Ｄ−ＬＯＩ、ＣＱＩとＤ−ＣＱＩの情報を含む。また、Ｎｏｄｅ−Ｂは準静的ベースを通じて別個にランクを報告することができる。各副帯域で、Ｄ−ＬＯＩ（レイヤーインデックスが減少された第１順序）は減少されたレイヤーインデックスであり、図１０に示すように、４Ｔｘに対し、ＲＬＯＩから組合せの個数が一番先に減少され、上記減少されたＲＬＯＩから上記ランク情報を除去することにより獲得される。また、２Ｔｘに対するＤ−ＬＯＩのサイズは１ビットであり、４Ｔｘに対しては４ビットである。Ｄ−ＣＱＩは、図１１に定義されたデルタＣＱＩであり、２または３ビットのサイズを持つことができる。
【００７４】
本発明の更に他の実施形態において、各副帯域に対するフィードバックは、Ｄ−ＬＯＩ、ＣＱＩ、Ｄ−ＣＱＩ、及びＥ−ＣＱＩの情報を含む。また、Ｎｏｄｅ−Ｂは準静的ベースでランクを別個に報告することができる。各副帯域で、Ｄ−ＬＯＩは減少されたレイヤーインデックスであり、図１０に示すように、４Ｔｘに対し、ＲＬＯＩから組合せの個数を一番先に減少させ、上記減少されたＲＬＯＩから上記ランク情報を除去することにより獲得される。また、２Ｔｘに対するＤ−ＬＯＩのサイズは１ビットであり、４Ｔｘに対するサイズは４ビットである。Ｄ−ＣＱＩは図１１に定義されたように、ＣＱＩの差であり、２ビットまたは３ビットのサイズを持つことができる。上記Ｅ−ＣＱＩ（累積したチャンネル品質指示子の間隔のインデックス）は図１２に定義されており、サイズは２ビットまたは３ビットになることができる。
【００７５】
本発明の更に他の実施形態において、各副帯域に対するフィードバックは、ＤＤ−ＬＯＩ、ＣＱＩ、Ｄ−ＣＱＩ、及びＥ−ＣＱＩの情報を含む。上記減少されたレイヤー順序のセットは１つの特定のアンテナと関連した組合せを除去することにより更に減少できる。ＤＤ−ＬＯＩに、減少されたレイヤーインデックスの第２順序と呼ばれる情報が含まれる。このような特定のアンテナは、“除去されたアンテナ”と呼ばれ、上記“除去されたアンテナ”の指示子は準静的にシグナルされることができ、または全ての副帯域を渡ってサブ−フレーム当たり１つずつシグナルできる。例えば、仮にアンテナ４がより好ましくなく見えると、レイヤーとアンテナ４を含む順序組合せ（ランク２、３、４にある）を除去する。結果的に、上記残余組合せは（１，２，ｘ，ｘ）、（１，３，ｘ，ｘ）、（２，３，ｘ，ｘ）、（２，１，ｘ，ｘ）、（３，１，ｘ，ｘ）、（３，２，ｘ，ｘ）である。したがって、ＤＤ−ＬＯＩは２Ｔｘのための１ビットであり、４Ｔｘのためには３ビットとなる。
【００７６】
２ｘ２ ＭＩＭＯ空間多重化をサポートするＵＥは＜表１＞に与えられたランク、レイヤー順序とＣＱＩフィードバックを提供できる。２ビットフィードバックの全部はランク選択とレイヤー順序指示のために提供される。全ての副帯域に対してランク選択とレイヤー順序指示情報とが同一でありうることに注意しなければならない。副帯域はＣＱＩフィードバックの目的のために選択されたリソースブロックのセットとして定義される。副帯域当たりのランク選択とレイヤー順序指示は付加的なフィードバックオーバーヘッドによる不利益を勘案しても、より大きい柔軟性を提供できる。＜表１＞と＜表２＞で、最大−ＣＱＩ（Max-CQI）は最も大きいＣＱＩ（the largest CQI）を意味し、デルタ−ＣＱＩはＣＱＩの差（Ｄ−ＣＱＩ）を意味する。
【００７７】
【表１】
2010528553.tif 000015
【００７８】
本発明の他の実施形態において、ランク情報は典型的に時間と周波数上で徐々に変わるため、オーダーリング情報（ordering information）からランク情報は分離される。ランクから別に単にオーダーリング情報のみを指示することが有用である。このような場合に、フルオーダーリング情報を指示するために唯１ビットのみ必要である。
【００７９】
言及されたサブセットコードブックに加え、４ｘ４ ＭＩＭＯ空間多重化をサポートするＵＥは、＜表２＞に与えられたように、ランク、レイヤー順序、及びＣＱＩフィードバックを提供できる。総６ビットフィードバックがランク選択とレイヤー順序指示のために提供される。ランク選択とレイヤー順序指示は、全ての副帯域に対して同一でありうることに注目しなければならない。１副帯域当たりランク選択とレイヤー順序指示は付加的なフィードバックオーバーヘッドによる不利益にもかかわらず、より大きい柔軟性を提供できる。周波数副帯域当たり上記ＣＱＩフィードバックは、ＣＱＩフィードバックの目的のために選択される。
【００８０】
【表２】
2010528553.tif 000016
【００８１】
ランク情報は典型的に時間と周波数上で徐々に変わるため、ランクから別に単にオーダーリング情報のみを指示することが有用である。アンテナ順序指示のためのフィードバックオーバーヘッドは５ビットであり、最大２４個の組合せを有する（ｍａｘ（４，１２，２４，２４）＝２４）。このような場合に、図９に示すように、フルオーダーリング情報を指示するために唯５ビットのみ必要である。
【００８２】
減少された／一部のオーダーリング情報（単に最上（best）と２番目の最上（2nd best）のレイヤー）のみを指示する場合に、フィードバックオーバーヘッドを４ビットに縮めることができる代替実施形態を図１０に示している。ここで、レイヤー順序指示に対するフィードバックオーバーヘッドは４ビットであり、最大１２個の組合せを有する（ ｍａｘ （４，１２，１２，１２）＝１２）。
【００８３】
１つのフィードバックパラメータであるＤ−ＣＱＩは、Ｎｏｄｅ−Ｂが常にサブセットコードブックの選択により許容された最大ランクで転送することを仮定すれば、最適と非−最適レイヤーの間でＣＱＩ差を指示するために定義される。図１１に示すように、残余レイヤーに対するＣＱＩは、最大ＣＱＩ（the maximum CQI）に関係ある“デルタ”差により指示される。低いＣＱＩフィードバックオーバーヘッドを引き起こす平均デルタＣＱＩ（デルタＣＱＩを平均した）を指示することも可能である。ランク−２転送の場合に、デルタＣＱＩは、最大ＣＱＩに関連した１つのデルタ値である。これは、仮にＮｏｄｅ−Ｂが２番目の最上のレイヤー（2nd best layer）（報告されたような最上のレイヤーの代りに）でＵＥをスケジュールしようとすれば、それはＮｏｄｅ−Ｂがそのようにすることができ、上記２番目の最上のレイヤー対するＣＱＩの合理的な推定を持つことができることを意味する。それはまた、Ｎｏｄｅ−Ｂにどれほど多いランクオーバーライディング（overriding）がＣＱＩに影響を及ぼしたかを指示する。
【００８４】
フィードバックパラメータであるＥ−ＣＱＩは、仮にＮｏｄｅ−Ｂがサブセットコードブックの選択により許与された最大ランクで転送をしないならば、ＣＱＩ差を指示するように定義される。図１２の例においては、最大ランクが４であるので、転送ランクが１、２、または３に減少される時のＣＱＩ利得を指示する３個のデルタＣＱＩ条件（デルタ−ＣＱＩ−１、デルタ−ＣＱＩ−２、デルタ−ＣＱＩ−３）がある。また、Ｅ−ＣＱＩはこのようなデルタ値の関数、即ちＥ−ＣＱＩ＝ｆ（デルタ−ＣＱＩ−１、デルタ−ＣＱＩ−２、デルタ−ＣＱＩ−３）である。Ｅ−ＣＱＩの一例は、図１２でＥ−ＣＱＩをデルタ−ＣＱＩ−３としたものである。他の例は、Ｅ−ＣＱＩがＥ−ＣＱＩ＝ｗ１＊Ｄｅｌｔａ−ＣＱＩ−１＋ｗ２＊Ｄｅｌｔａ−ＣＱＩ−２＋ｗ３＊Ｄｅｌｔａ−ＣＱＩ−３のような重み付けられた平均の場合である。ここで、ｗ＝［ｗ１，ｗ２，ｗ３］は重み付け値ベクトルであり、ｗの例はｗ＝１／３＊［１，１，１］であり、ｗの他の例はｗ＝１／３＊［１，２，３］である。
【００８５】
今後、２Ｔｘマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯに対するコードブックと４ＴｘマルチユーザＭＩＭＯに対するコードブックの例を詳細に説明する。
【００８６】
第１に、２Ｔｘ ＭＵ ＭＩＭＯに対するコードブックに対し、２Ｔｘ ＭＵ ＭＩＭＯの場合に対するフルコードブックＣＦが８個のコードワードを持つ３ビットのコードブックであり、各コードワードは２ｘ１コラムベクトルである。コードブックの一例において、フルコードブックは、対角線形位相−遷移行列を２ｘ２ ＤＦＴ行列の左側に乗算することにより生成された４個の２ｘ２行列のコラムを含む３ビットコードブックである。この例において、上記４個の２ｘ２行列は次の＜数式１０＞の通りである。
【００８７】
【数１３】
2010528553.tif 000017
【００８８】
そして、３ビットフルコードブックＣＦ，１は、次の＜数式１１＞のように８個ベクトルのセットで構成される。
【００８９】
【数１４】
2010528553.tif 000018
【００９０】
コードブックの他の例において、上記フルコードブックはハウスホールドオペレーション（household operation）
【００９１】
【数１５】
2010528553.tif 000019
【００９２】
を４個の２ｘ１サイズの生成ベクトルに適用し、生成した４個の行列から全ての８個のコラムベクトルを収集することにより生成される。上記４個の生成ベクトルの例は、次の＜数式１２＞の通りである。
【００９３】
【数１６】
2010528553.tif 000020
【００９４】
２Ｔｘの場合に対するサブセットコードブックＣＳは、上記フルコードブックＣＦから１つのコードワード、または２つのコードワードを含むコードブックであり、上記サブセットコードブック内のコードワードは、上記フルコードブックＣＦのサブセットまたはＣＳ⊂ＣＦを形成する。前述したフルコードブックＣＦの例のために、サブセットコードブックのいくつの例が提供される。第１に、２つのコードワードを含む４個のサブセットコードブックが次の＜数式１３＞のように表れる。
【００９５】
【数１７】
2010528553.tif 000021
【００９６】
そして、１つのコードワードを含む２つのサブセットコードブックが次の＜数式１４＞のように表れる。
【００９７】
【数１８】
2010528553.tif 000022
【００９８】
２Ｔｘコードブックに対し、前述したものが＜表３＞に要約されている。このようなコードブックは、相関されたフェーディングセットアップと非相関されたフェーディングセットアップを含むいくつの重要なシナリオをアドレッシング(addressing)すると同時に、サイズと性能との間の適当なトレード−オフ（trade-off）を提供すると信じられる。
【００９９】
【表３】
2010528553.tif 000023
【０１００】
表示の簡潔のために、各コードブック要素を正規化したスケーリングファクター（scaling factor）は、上記の表から故意的に省略された。このようなスケーリングファクターはどのプリコーダ要素が適用されたかにかかわらず、総送信電力が一定であることを保証する。
【０１０１】
次に、４Ｔｘ ＭＵ−ＭＩＭＯ場合に対するフルコードブックＣＦは、１６個のコードワードを持つ４ビットのコードブックであり、各コードワードは４ｘ１コラムベクトルである。コードブックの一例において、フルコードブックは対角線形位相−遷移行列を４ｘ４ ＤＦＴ行列の左側に乗算することにより生成された４個の４ｘ４行列のコラムを含む４ビットコードブックである。ここで、上記４個のＤＦＴ行列は次の＜数式１５＞乃至＜数式１８＞である。
【０１０２】
【数１９】
2010528553.tif 000024
【０１０３】
【数２０】
2010528553.tif 000025
【０１０４】
【数２１】
2010528553.tif 000026
【０１０５】
【数２２】
2010528553.tif 000027
【０１０６】
そして、上記４ビットフルコードブックＣＦは、次の＜数式１９＞のような１６個ベクトルのセットで構成される。
【０１０７】
【数２３】
2010528553.tif 000028
【０１０８】
コードブックの他の例において、上記フルコードブックはハウスホールドオペレーション（household operation）
【０１０９】
【数２４】
2010528553.tif 000029
【０１１０】
を４個の４ｘ１サイズの生成ベクトルに適用し、生成した４個のベクトルから全ての１６個のコラムベクトルを収集することにより生成される。上記４個の生成ベクトルの例は、次の＜数式２０＞と同一である。
【０１１１】
【数２５】
2010528553.tif 000030
【０１１２】
ベクトルμ１を生成することと仮定したＨＨ行列の例は、次の＜数式２１＞のように与えられる。
【０１１３】
【数２６】
2010528553.tif 000031
【０１１４】
１つまたは多数個のＨＨ行列で構成されたコードブックは、マルチユーザＭＩＭＯ通信のために構成されるとともに使用される。ＵＥは１つの副帯域当たりＣＱＩとプリコーディングフィードバックを提供する。４ｘ４ ＨＨ行列Ｈ(ｕ１)を使用して４名のＵＥにマルチユーザＭＩＭＯ転送を行う一例が図１３に図示されている。この例において、ユーザ−Ｃ、ユーザ−Ａ、ユーザ−Ｄ、そしてユーザ−Ｂは、副帯域１での４ｘ４行列Ｈ(ｕ１)から第１、第２、第３、そして第４のコラムプリコーダを使用して各々スケジュールされる。副帯域２において、ユーザ−Ｄ、ユーザ−Ｃ、ユーザ−Ａ、そしてユーザ−Ｂは、４ｘ４行列Ｈ(ｕ１)から第１、第２、第３、そして第４のコラムプリコーダを使用して各々スケジュールされる。上記ＵＥはＣＱＩと関連した４ｘ４行列Ｈ(ｕ１)から選好されたコラムベクトルに関するフィードバックを提供できる。また、上記ＵＥは４ｘ４行列Ｈ(ｕ１)からコラム選択のオーダーリングを提供できる。
【０１１５】
図１４のフローチャートにマルチユーザＭＩＭＯ通信のためのＨＨ行列からコラム選択のためのＵＥフィードバックの一例が図示されている。図１４によれば、生成したベクトルを使用してＨＨ行列が生成され（ステップ１４０１）、上記ＨＨ行列からＵＥに対し１つのコラムが選択される（ステップ１４０２）。上記ＵＥは上記ＨＨ行列の選択されたコラムに対するＣＱＩを計算し（ステップ１４０３）、上記ＵＥは上記選択されたコラムに対する情報と関連したＣＱＩを含む信号をフィードバックする（ステップ１４０４）。
【０１１６】
図１５のフローチャートにＨＨコードブックを使用してマルチユーザＭＩＭＯ通信に対してスケジューリングするＮｏｄｅ−Ｂの例が図示されている。図１５によれば、Ｎｏｄｅ−ＢはＵＥからＨＨプリコーダとＣＱＩフィードバックを受信し（ステップ１５０１）、直交スケジューリングが必要か否かを決定する（ステップ１５０２）。ここで、直交スケジューリングは直交プリコーディングベクトルでユーザをスケジューリングするものであり、非−直交スケジューリングは非−直交プリコーディングベクトルでユーザをスケジューリングするものである。直交スケジューリングの場合に、Ｎｏｄｅ−Ｂは同一なＨＨ行列と仮定したフィードバックを提供するユーザを一緒にスケジュールし（ステップ１５１１）、１つのＨＨ行列を使用するマルチユーザＭＩＭＯ信号をプリコーディングする（ステップ１５１２）。非−直交スケジューリングの場合に、Ｎｏｄｅ−Ｂは潜在的に異なるＨＨ行列を仮定したフィードバックを提供するユーザを一緒にスケジュールし（ステップ１５２１）、異なるＨＨ行列からコラムベクトルを使用するマルチユーザＭＩＭＯ信号をプリコーディングする（ステップ１５２２）。このような手続きの以後に、Ｎｏｄｅ−Ｂはプリコーダ信号を選択し（ステップ１５３１）、ユーザにマルチユーザＭＩＭＯ信号を送信する（ステップ１５３２）。
【０１１７】
４Ｔｘの場合に対するサブセットコードブックＣＳはフルコードブックＣＦから１つのコードワードと４個のコードワードの間を含むコードブックであり、フルコードブックＣＦ、またはＣＳ⊂ＣＦのサブセットを形成する上記サブセットコードブック内のコードワードである。前述したフルコードブックＣＦを例に挙げれば、サブセットコードブックのいくつの例が可能である。第１に、４個のコードワードを含む４個のサブセットコードブックは下記の＜数式２２＞のように表すことができる。
【０１１８】
【数２７】
2010528553.tif 000032
【０１１９】
２つのコードワードを含む２つのサブセットコードブックは、下記の＜数式２３＞のように表すことができる。
【０１２０】
【数２８】
2010528553.tif 000033
【０１２１】
４Ｔｘに対するコードブックは＜表４＞に要約されている。このようなコードブックは相関されたフェーディングセットアップと非相関されたフェーディングセットアップを含むいくつかの重要なシナリオを同時にアドレッシングするが、サイズと性能との間の適当なトレード−オフ（trade-off）を提供すると信じられる。
【０１２２】
【表４】
2010528553.tif 000034
【０１２３】
表示の簡潔のために、各コードブック要素を正規化したスケーリングファクター（scaling factor）は上記の表から故意的に省略された。このようなスケーリングファクターはどのプリコーダ要素が選択されたかにかかわらず、総送信電力が一定であることを保証する。
【０１２４】
マルチユーザＭＩＭＯの場合において、Ｎｏｄｅ−Ｂはランクとオーダーリング（ordering）と前述したフィードバック構造に従って多数のＵＥから獲得されたチャンネル品質情報を持つ。例えば、４ｘ４ ＵＥがレイヤー順序情報と共に２つのランク及びＣＱＩ（最大−ＣＱＩ＋デルタ−ＣＱＩ）を報告し、Ｎｏｄｅ−Ｂは単一ユーザまたはマルチユーザＭＩＭＯモードでこのようなＵＥをスケジュールすることができる。単一ユーザＭＩＭＯの場合において、最上と報告された(best reported)２つのレイヤー（ランク−２）は、最大−ＣＱＩ（Max-CQI）に基づいて選択された第１レイヤーＭＣＳと最大−ＣＱＩ（Max-CQI）＋デルタ−ＣＱＩ（Delta-CQI）フィードバックに基づいて選択された第２レイヤーＭＣＳとともに、転送のために使用される。マルチユーザＭＩＭＯの場合において、Ｎｏｄｅ−Ｂは、最上と報告されたレイヤー上でこのＵＥをスケジュールし、第２レイヤー上で他のＵＥをスケジュールできる。１つ以上のＵＥが、同一の第１レイヤー選好を報告する場合において、Ｎｏｄｅ−Ｂは、第２の最上（2nd best）のレイヤー（または、それだけでなくランク−４に対する第３の最上のレイヤーと第４の最上のレイヤー）でＵＥをスケジュールできる。マルチユーザＭＩＭＯのために可能な例が、図１６に図示されている。このような場合に、単一ユーザ、２名のユーザ、３名のユーザ、及び４名のユーザがランク−１、ランク−２、ランク−３、及びランク−４の下で各々スケジュールされる。
【０１２５】
図１７に本発明の更に他の実施形態が図示されている。このような場合に、Ｎｏｄｅ−Ｂは、利用可能なＭＩＭＯレイヤーでユーザマッピング、ペアリング（pairing）、及びスケジューリングで完全な柔軟性を持つ。例えば、ランク−３の下で、第１ユーザには２つのレイヤーを割り当てることができ、第２ユーザは１つのレイヤーが割り当てられることができ、その逆も可能である。同様に、ランク−４の転送下で、４個のＭＩＭＯレイヤーは、単一ユーザに割り当てられた潜在的な複数のレイヤーとともに、複数のユーザで共有できる。図１７に記述されているように、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式で組み合わせなければならないユーザのために、ユーザはアンテナに対応するランクを報告する必要があるということに留意しなければならない。
【０１２６】
前述したフィードバックと転送手続きは基地局により動作される。本発明の手続きを使用するマルチユーザＭＩＭＯシステムが図１８に図示されている。基地局１８０１は、セル内でいくつ活性（active）したＵＥ１８１１乃至ＵＥ１８１３があるかを知っている。次に、基地局１８０１は、ＵＥ１８１１乃至ＵＥ１８１３までの全てのＵＥに現在のコードブック（サブセットまたはフルコードブック）をブロードキャストすることができる。ＵＥ１８１１乃至ＵＥ１８１３の各々はＣＱＩを計算し、基地局１８０１にフィードバック信号を送る。
【０１２７】
本発明は、特定の実施形態に関連して記述されたが、これは本発明が開示された実施形態に限定されるのでないことを理解し、特許請求範囲と思想内で多様な変形及び均等な配置を含むものであることを理解すべきである。
【符号の説明】
【０１２８】
１００      データ
１０１      直交振幅変調器（Quadrature amplitude modulator）
１０３、１０８      シリアル−パラレル変換器
１０４      逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）部
１０５、１１０      パラレル−シリアル変換器
１０６      サイクリックプリフィクス付加部
１０７      サイクリックプリフィクス除去部
１０９      高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
１１１      ＱＡＭ変調信号
１１２      ＱＡＭ復調器
３０１      仮想アンテナ（ＶＡ）
５０１      基地局の送信機
５０２      ユーザの受信機
５１１、５１２      パイロット信号
５１３      フィードバック信号
５１４      データ
【図１】
2010528553.tif 000035
【図２】
2010528553.tif 000036
【図３】
2010528553.tif 000037
【図４】
2010528553.tif 000038
【図５】
2010528553.tif 000039
【図６】
2010528553.tif 000040
【図７】
2010528553.tif 000041
【図８】
2010528553.tif 000042
【図９】
2010528553.tif 000043
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010528553.tif 000046
【図１３】
2010528553.tif 000047
【図１４】
2010528553.tif 000048
【図１５】
2010528553.tif 000049
【図１６】
2010528553.tif 000050
【図１７】
2010528553.tif 000051
【図１８】
2010528553.tif 000052
【国際調査報告】
2010528553.tif 000053
2010528553.tif 000054