(57)【要約】基地局と、当該基地局と通信する複数のユーザ装置（ＵＥ）の、選択されたセットとを含む、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムによって送信されるデータのビームフォーミングを行う方法であって、当該データは、基地局によって、2012515483.tif 000050の形式のプリコーディング行列ＶCUに適合したビームフォーミング行列に従ってプリコーディングされ、Ｍは、送信アンテナ数であり、Ｄは、2012515483.tif 000051の形式の対角ユニタリ行列であり、Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列であり、Ａは、一般的なアダマール行列であり、基地局によってＵＥに送信されるシグナリング情報は、Ｄ、Ｐ及びＡを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを含む方法が提供される。
2012515483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、前記基地局と通信する複数のユーザ装置（ＵＥ）の、選択されたセットとを含む、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムによって送信されるデータのビームフォーミングを行う方法であって、
前記データは、前記基地局によって、
2012515483.tif 000030
の形式のプリコーディング行列ＶCUに適合したビームフォーミング行列に従ってプリコーディングされ、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000031
の形式の対角ユニタリ行列であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列であり、
‐Ａは、一般的なアダマール行列であり、
前記基地局によって前記ＵＥに送信されるシグナリング情報は、Ｄ、Ｐ及びＡを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
Ｍ＝４であり、
前記アダマール行列は、一般式
2012515483.tif 000032
に適合しており、
θは、Ｄ及びＡの両方を代表する前記第１のインデックスを生成するために使用される、量子化されたベクトル
2012515483.tif 000033
に含まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基地局は、コスト関数に基づく再帰的な最適化アルゴリズムを用いて、前記量子化されたベクトル
2012515483.tif 000034
と置換ベクトルとを計算することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記コスト関数は、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムにおいて接続された前記複数のＵＥのデータレートの総和に基づくことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記通信は、ｅノードＢと４個のユーザ装置との間の、マルチユーザＭＩＭＯ通信であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
ＭＵ−ＭＩＭＯ通信において複数のユーザ装置（ＵＥ）に送信されるデータを処理する方法であって、
前記データは、受信時の干渉を抑圧する固定型ユニタリ・ビームフォーミング処理を用いてプリコーディングされ、
前記方法は、
前記複数のＵＥによって提供されるチャネル推定値を受信及び収集するステップ（21）と、
最適化されるべき１個のコスト関数を選択するステップ（22）と、
次式
2012515483.tif 000035
に適合するプリコーディング行列（ＶCU）を計算するステップ（23）であって、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000036
の形式の対角ユニタリ行列であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列であり、
‐Ａは、一般的なアダマール行列である、
前記計算するステップ（23）と、
前記プリコーディング行列（ＶCU）についての最適化された表現Ｄ、Ｐ及びＡを計算するために、前記選択された１個のコスト関数についての最適化アルゴリズムを実行するステップ（24）と、
量子化されたベクトルを返すために、前記最適化アルゴリズムの結果を量子化するステップ（25）と、
前記量子化されたベクトルと前記置換行列とを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを生成するステップと、
前記少なくとも第１及び第２のインデックスを、前記複数のＵＥに送信するステップ（27）と、
前記プリコーディング行列ＶCUを計算し、かつ、前記複数のＵＥに対して送信される前記データを符号化するために当該プリコーディング行列を使用するステップ（28）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記送信されるデータのビームフォーミング・プリコーディングは、前記最適化アルゴリズムの実際の結果に基づくことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信されるデータのビームフォーミング・プリコーディングは、前記量子化するステップ（25）から得られる前記量子化されたベクトルに基づくことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
Ｍ＝４であり、
前記アダマール行列は、一般式
2012515483.tif 000037
に適合しており、
θは、前記第１のインデックスを生成するために使用される、量子化されたベクトル
2012515483.tif 000038
に含まれている
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムにおいてビームフォーミング行列に従って基地局によってプリコーディングされているデータを処理するために、ユーザ装置によって実行される方法であって、
チャネル特性を推定するステップ（31）と、
前記推定したチャネル特性を前記基地局に送信するステップ（32）と、
送信データのビームフォーミングを行うために前記基地局によって利用されたビームフォーミング・プリコーディングを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを、前記基地局から受信するステップ（33）と、
前記第１及び第２のインデックスを使用するステップ（34）であって、
‐次の形式
2012515483.tif 000039
の第１の対角ユニタリ行列、
‐最後のＭ−１行のみを入れ替える第２の置換行列、及び
‐第３のアダマール行列Ａ
を生成するために、前記第１及び第２のインデックスを使用するステップ（34）と、
次式
2012515483.tif 000040
に従ったプリコーディング行列（ＶCU）を計算するステップ（35）であって、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000041
の形式の対角ユニタリ行列であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列であり、
‐Ａは、一般的なアダマール行列であり、
前記基地局によって前記ＵＥに送信されるシグナリング情報は、Ｄ、Ｐ及びＡを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを含む、
前記計算するステップ（35）と、
前記プリコーディングされている受信データの処理に、前記プリコーディング行列を適用するステップ（36）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
Ｍ＝４であり、
前記アダマール行列は、一般式
2012515483.tif 000042
に適合しており、
前記第１のインデックスは、次の形式
2012515483.tif 000043
を有する量子化されたベクトルを返すルックアップテーブルにアクセスするために使用され、
2012515483.tif 000044
は、前記第１の対角ユニタリ行列を生成するために使用され、
θは、Ｍ＝４の場合の前記アダマール行列を生成するために使用される
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記通信は、マルチユーザＭＩＭＯ通信であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法を実行する手段を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１４】
ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムにおいてビームフォーミング行列に従って基地局によってプリコーディングされているデータを処理するユーザ装置であって、
チャネル特性を推定する手段と、
前記推定したチャネル特性を前記基地局に送信する手段と、
送信データのビームフォーミングを行うために前記基地局によって利用されたビームフォーミング・プリコーディングを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを、前記基地局から受信する手段と、
前記第１及び第２のインデックスに応じて、量子化されたベクトルを読み出すためのルックアップテーブルと、
前記量子化されたベクトルから、
‐次の形式
2012515483.tif 000045
の第１の対角ユニタリ行列、
‐最後のＭ−１行のみを入れ替える第２の置換行列、及び
‐第３のアダマール行列Ａ
を計算する手段と、
Ｍが送信アンテナ数である、次式
2012515483.tif 000046
に従ったプリコーディング行列（ＶCU）を計算する手段と、
前記プリコーディングされている受信データの処理に、前記プリコーディング行列を適用する手段と
を備えることを特徴とするユーザ装置。
【請求項１５】
Ｍ＝４であり、
前記アダマール行列は、一般式
2012515483.tif 000047
に適合しており、
前記第１のインデックスは、次の形式
2012515483.tif 000048
を有する量子化されたベクトルを返すルックアップテーブルにアクセスするために使用され、
2012515483.tif 000049
は、前記第１の対角ユニタリ行列を生成するために使用され、
θは、Ｍ＝４の場合の前記アダマール行列を生成するために使用される
ことを特徴とする請求項１４に記載のユーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル無線通信に関するものであり、特に、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムにおける基地局によって送信されるデータのビームフォーミングを行う方法及び当該方法を実行する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数入力・複数出力（ＭＩＭＯ）システムは、ピーク・スループットを飛躍的に増大させる可能性がある。ピーク・データレートは、多くの場合、新たな無線標準規格のための、説得力のあるマーケティングの論拠であるが、ネットワーク事業者の多くは、セル・スループットを増大させること、又は、セル内でより均一にレートを分散させることに興味がある。シングルユーザ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）に取り組む代わりに、基地局は、複数のアンテナを用いて、同一の時間‐周波数リソース上で、複数の非協調的な（non-cooperative）ユーザ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）に対する通信を行う。複数ユーザの不完全な空間分離によって引き起こされる干渉を低減するために、基地局は、送信前に信号を符号化する。このプリコーディング（又は、ビームフォーミング）方式と、その結果として総レートとは、送信機において利用可能なチャネル状態情報（ＣＳＩＴ）に非常に依存する。容量は、市販用の製品における実際の実装に極めて手間がかかると認識されている、いわゆるダーティ・ペーパ符号化（ＤＰＣ：Dirty Paper Coding）と称される技術を使用することによって達成される。ゼロフォーシング・ビームフォーミング（ＺＦＢＦ：Zero-Forcing Beamforming）、正規化ＺＦＢＦ（Ｒ−ＺＦＢＦ：regularized ZFBF）、又はユニタリ・ビームフォーミング（ＵＢＦ：Unitary Beamforming）といった線形プリコーディング技術は、ＭＩＭＯブロードキャストチャネル容量の大部分を達成できる。ＬＴＥ又はＷｉＭＡＸといった実際のシステムにおいて特に興味深いのは、ＵＢＦ行列のエントリが、同一の固定の包絡線を有するようにさらに拘束される場合（ＣＵＢＦ）、即ち、全てのエントリが同一の振幅を有する場合である。その理由は、
‐実装における低減された複雑度、
‐ＲＦ増幅器がより効率的に動作することを可能にする、複数の物理的なアンテナについてのバランスのとれた送信電力、
である。
【０００３】
ＵＢＦの場合、バランスのとれた送信電力は、複数のユーザ信号が同一の平均電力を有する場合のみ達成される。これは、バランスのとれた送信電力条件が、各ユーザの電力が適応されている場合にも達成されうるＣＵＢＦとは対称的である。
【０００４】
ＣＵＢＦは、ＬＴＥの標準化における現在の想定であり、次世代モバイルシステムＬＴＥ−Ａのために使用される想定が、極めて可能性を有する。これまでに、標準規格では、複数のプリコーディング行列のセットを規定している。ｅノードＢは、この利用可能なセットの中で、セル内の総レートを最大化する最も良好なプリコーディング行列を選択しなければならない。この方式によって得られる性能は、非常に準最適であり、これは、利用可能な複数のプリコーディング行列のセットが小さすぎるとともに、ＭＩＭＯブロードキャストチャネルの短期間平均特性を良好に適応させることは不可能であるためである。
【０００５】
ＣＵＢＦを構築するためのいくつかの異なる方法（ハウスホルダ変換、ＤＦＴ、ウォルシュ・アダマール）が存在するものの、性能を改善するためには最適化が行われる必要がある。これまでに、標準規格では、ｅノードＢと複数のＵＥとの間で共有される複数のプリコーディング行列のセットを規定している。ｅノードＢは、この利用可能なセットの中で、セル内の総レートを最大化する最も良好なプリコーディング行列を選択しなければならない。ＵＥは、規定されたセットに含まれる全てのプリコーディング行列の候補をテストし、最も良好なプリコーディング行列を選択し、好ましいプリコーディング・インデックスをフィードバックする。ｅノードＢは、同一のプリコーディング・インデックスをフィードバックしてきたＵＥのセットのみのスケジューリングを行い、これは、ｅノードＢが選択できる最良のユーザの選択肢を制限する。この方式によって得られる性能は、非常に準最適であり、これは、利用可能な複数のプリコーディング行列のセットが小さすぎるために、ＭＩＭＯブロードキャストチャネルの短期間平均特性を良好に適応させることは不可能であるためである。この方法は、要するに、マルチユーザ環境／ダイバーシチの利得を十分に利用せず、また、システムにおいて利用可能な、可能性のある全ての自由度を利用しないため、適切ではない。
【０００６】
本発明は、このような状況を改善することを狙いとしている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、定包絡線（constant modulus）の拘束条件下で、最適で、完全で、かつ、汎用的な、ユニタリ・ビームフォーマの構成を提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、ＬＴＥ標準規格リリース９／ＬＴＥ‐ａｄｂａｎｃｅｄ標準規格において使用されうる定包絡線型ユニタリ・ビームフォーミング（ＬＴＥ標準規格における現在の想定）用の最適な構成を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ｅノードＢ（ＬＴＥの基地局）が複数のアンテナを用いる場合に、ｅノードＢによって複数のＵＥに送信される信号の、効率的な／最適なプリコーディングを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、ＬＴＥ標準規格リリース８について、現在、標準化されているマルチユーザＭＩＭＯ（複数入力・複数出力）ストラテジの性能を向上させることである。
【００１１】
これらの目的及びその他の目的は、ＭＩＭＯ通信システムにおいて、基地局によって複数のユーザ装置（ＵＥ）のセットに対して送信されるデータのビームフォーミングを行う方法によって達成される。次式
2012515483.tif 000003
のビームフォーミング行列を使用する基地局（ｅノードＢ）によって、データの線形プリコーディングが適用される。ここで、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000004
の形式の対角ユニタリ行列であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列（permutation matrix）であり、
‐Ａは、一般的なアダマール行列である。
基地局と複数のユーザ装置（ＵＥ）との間のシグナリングは、行列Ｄ、Ｐ及びＡを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスの送信に基づく。
【００１２】
一実施形態では、４個のアンテナが存在し（Ｍ＝４）、アダマール行列は、一般式
2012515483.tif 000005
に適合しており、θは、Ｄ及びＡの両方を代表する上述の第１のインデックスを生成するために使用される、量子化されたベクトル（Quantized Vector）
2012515483.tif 000006
に含まれている。
【００１３】
特定の一実施形態では、基地局は、置換行列Ｐとともに、量子化されたベクトル
2012515483.tif 000007
を導出することを目的として、コスト関数に基づく再帰的な最適化アルゴリズムを実行する。
【００１４】
好ましくは、当該コスト関数は、レートの総和に基づいている。
【００１５】
本発明はまた、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信システムにおけるｅノードＢによって実行される方法を提供する。
【００１６】
本方法は、以下のステップ、
‐複数のＵＥによって提供されるチャネル推定値を受信及び収集するステップと、
‐最適化されるべき１個のコスト関数を選択するステップと、
‐次式
2012515483.tif 000008
に適合するプリコーディング行列（ＶCU）を計算するステップであって、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000009
の形式の対角ユニタリ行列であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列であり、
‐Ａは、一般的なアダマール行列である、
計算するステップと、
‐プリコーディング行列ＶCUについての最適化された表現Ｄ、Ｐ及びＡを計算するために、選択された１個のコスト関数についての最適化アルゴリズムを実行するステップと、
‐量子化されたベクトルを返すために、当該最適化アルゴリズムの結果を量子化するステップと、
‐当該量子化されたベクトルと置換行列とを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを生成するステップと、
‐当該少なくとも第１及び第２のインデックスを、複数のＵＥに送信するステップと、
‐プリコーディング行列ＶCUを計算し、かつ、送信データを符号化するために当該プリコーディング行列を使用するステップと
を含む。
【００１７】
本発明はまた、以下のステップを含む、ユーザ装置において使用される方法を提供し、本方法は、
‐チャネル特性を推定するステップと、
‐推定したチャネル特性を基地局に送信するステップと、
‐送信データのビームフォーミングを行うために基地局によって利用されたビームフォーミング・プリコーディングを代表する、少なくとも第１及び第２のインデックスを、基地局から受信するステップと、
‐第１及び第２のインデックスを使用するステップであって、
‐次の形式
2012515483.tif 000010
の第１の対角ユニタリ行列、
‐最後のＭ−１行のみを入れ替える第２の置換行列、及び
‐第３のアダマール行列Ａ
を生成するために、第１及び第２のインデックスを使用するステップと、
‐Ｍが送信アンテナ数である次式
2012515483.tif 000011
に従ってプリコーディング行列（ＶCU）を計算するステップと、
‐プリコーディングされている受信データの処理に、当該プリコーディング行列を適用するステップと
を含む。
【００１８】
最後に、本発明は、上述の方法を実行するユーザ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の１個以上の実施形態に含まれる他の特徴は、添付の図面とともに解釈した場合に、以下の詳細な説明を参照することによって最も良く理解されよう。
【００２０】
【図１】基地局又はｅノードＢと、４個のユーザ装置（ＵＥ）のセットとの間のＭＵ−ＭＩＭＯ通信の、全体的な構成を想起させる図である。
【図２】本発明に従って基地局によって実行される方法を示す図である。
【図３】本発明に従ってＵＥによって実行される方法を示す図である。
【図４】本方法によって得られる結果を示す図である。
【図５】本方法によって得られる結果を示す図である。
【図６】角度及び置換を計算するための、１個の可能性のある汎用的なアルゴリズムを示す図である。
【図７】コスト関数として総レートを用いた、角度及び置換を計算するための汎用的なアルゴリズムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．事前の表記及びシステムモデル
以下では、ボールド体の小文字及び大文字は、それぞれベクトル及び行列を示す。演算子 (.)T、(.)H、及び tr(.) は、行列の転置、共役転置、及びトレースをそれぞれ示す。期待値は Ｅ[-] であり、diag(ｘ) は、主対角成分にベクトルｘを用いた対角行列である。Ｎ×Ｎの単位行列は、ＩNである。
【００２２】
Ｍ個のアンテナを有する１個の送信機が、Ｋ個の単一アンテナ受信機と通信するシナリオを想定する。さらに、送信用に選択されるＫ＝Ｍユーザが常に存在することを想定する。ビームフォーミング・ベクトルｖkが、Ｋユーザのそれぞれに割り当てられ、当該ビームフォーミング行列を
2012515483.tif 000012
と定義する。
【００２３】
送信信号は、
2012515483.tif 000013
として形成され、ｐk及びｓkは、それぞれユーザｋの電力及び情報シンボルである。
【００２４】
複数のユーザの瞬時の総レートは、次式によって与えられる。
2012515483.tif 000014
ここで、
2012515483.tif 000015
であり、
2012515483.tif 000016
2012515483.tif 000017
である。ここで、ρ2kは、チャネル指向性を有する、ユーザのビームフォーミング・ベクトルのアライメント（alignment）である。
【００２５】
Ｂ．実施形態
図２に関して、以下では、ＭＵ−ＭＩＭＯモードで動作する基地局又はｅノードＢによって実行される方法を説明する。以下で説明する方法は、プリコーディング・パラメータを実際の通信特性に継続的に適応させることを目的として、周期的であり、かつ、絶えず実行されることに留意されたい。
【００２６】
同一のモード（マルチユーザＭＩＭＯモード）で構成されている、複数のユーザ装置（ＵＥ）のセットと基地局とが同期化されていること、及び、複数のＵＥについての事前に選択されたセットが、送信用にスケジューリングされていることを想定する。複数のＵＥの、ｅノードＢとの同期処理は、本発明の一部ではなく、当業者に取って周知である。
【００２７】
ステップ２１において、基地局又はｅノードＢは、複数のＵＥによって提供されるチャネル推定値を、受信及び収集する。
【００２８】
ステップ２２において、基地局は、システム内で最適化される必要のある、特定の１つのコスト関数を選択及び作成（elaborate）する。その点に関しては、製品メーカーの特定の要求条件に応じて、所与の基準についての最大化又は最小化に基づく、コスト関数についての多数の候補が考えられうることに留意すべきである。
【００２９】
特定の非限定的な１つの例は、発明した方法の原理の説明を目的として、ＭＵ‐ＭＩＭＯ通信のレートの総和の最大化に基づいて、以下のように考えられる。
【００３０】
ステップ２３において、ｅノードＢは、以下の表現に従う、選択されたコスト関数を最大化するプリコーディング行列（ＶCU）を計算する。
2012515483.tif 000018
【００３１】
ここで、
‐Ｍは、送信アンテナ数であり、
‐Ｄは、
2012515483.tif 000019
の形式の対角ユニタリ行列であり、
2012515483.tif 000020
のセットは、ｅノードＢによって計算される未知の複数の変数であり、
‐Ｐは、最後のＭ−１行のみを入れ替える置換行列である。
基本的には、[１,０, ... ０] に等しい第１の行と、[１,０, ... ０]T に等しい第１の列と、１に等しい１個の要素のみを含むその他の行及び列とを有する、Ｍ×Ｍ次元の行列の、（Ｍ−１）！個の候補が存在する。
‐Ａは、一般的なアダマール行列である。アダマール行列は当業者には既知である。
【００３２】
具体的には、Ｍ＜＝５、Ｍ！＝４の場合に、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列の形式となる、１個の固有のアダマール行列のみが存在し、次の形式となる。
2012515483.tif 000021
【００３３】
Ｍ＝４の場合には、当該行列は、１個のフリー・パラメータであるθを含む以下の形式となる。
2012515483.tif 000022
Ｍ＞５の場合には、一般的なアダマール行列Ａについて、非常に多くの異なる候補が存在する。
【００３４】
次に、本方法はステップ２４に進み、ｅノードＢは、プリコーディング行列ＶCUのＤＰＡ表現を計算するために、選択されたコスト関数についての最適化アルゴリズムを開始する。
【００３５】
明らかに、任意のタイプの最適化アルゴリズムが、検討対象のコスト関数を最適化するために考慮されうる。
【００３６】
Ｄに含まれる未知の変数の最適値と、置換行列Ｐと、Ｍ＝４の場合にはθの最適値とを見いだすための、上述の最適化アルゴリズムの一例を、以下では説明を目的として提供する。本例では、汎用的なコスト関数について提供し、当該コスト関数が、選択された複数のユーザのセットについてのレートの総和である場合について、詳細に説明する。
【００３７】
図６は、角度及び置換を計算するための汎用的なアルゴリズムの候補を示している。
【００３８】
図７は、コスト関数として総レートを用いた、角度及び置換を計算するための全体的なアルゴリズムの一例を示している。
【００３９】
再帰的な最適化アルゴリズムの完了時には、本方法は次に、プリコーディング行列ＶCUの構成要素Ｄ、Ｐ、Ａを代表するパラメータを返す。Ｍ＝４の具体的な事例において、コスト関数の最適化処理のソリューションが、特定のベクトル
2012515483.tif 000023
と、置換行列と、Ｍ＝４の場合には値θとに基づいて、プリコーディング行列ＶCUについての以下の表現（Ｄ, Ｐ, Ａ）を返すことが、理解されうる。
【００４０】
次に、本方法は、ステップ２５に進み、量子化されたベクトルを返すために、ベクトルＤ、即ち
2012515483.tif 000024
を代表するベクトルが量子化される。一般的に言えば、量子化の概念は、当業者には周知であり、さらに詳細に説明する必要はない。一般化Lloyd Max、ランダムベクトル量子化（Random Vector Quantization）、一様量子化（Uniform Quantization）等の、任意のベクトル量子化技術が使用されうるとともに、当業者によって既知のように、それらは、量子化に使用されるビット数に依存した分散を有する誤差を生じさせる。明らかに、その性能は量子化処理において考慮されるビットの量に密接に依存する。
【００４１】
量子化処理は、ｅノードＢとＵＥとの間で予め既知の、プリコーディング処理のために使用されうる複数のベクトルについての予め定められたセットが含まれる、いわゆるコードブックに対して、上記のベクトル
2012515483.tif 000025
についての最も良好な表現を用いたベクトルの近似をもたらす。
【００４２】
量子化ステップは、上述のコードブックへのインデックスを返す。
【００４３】
Ｍ＝４の具体的な事例（４ユーザＭＩＭＯ）において、ベクトル量子化値は、Ａ行列を代表するθの値を包含し、かつ、次の形式
2012515483.tif 000026
をとることに留意すべきである。
【００４４】
次に、ステップ２６において、本方法は、上記のステップ２４において決定された置換行列を代表するインデックスの一般化に移行する。一実施形態において、これは、（Ｍ−１）！個のエントリを含み、１個の置換行列を１個のインデックスに関連付けるルックアップテーブルを用いることによって簡易に達成される。
【００４５】
次に、ステップ２７において、ｅノードＢは、これまでに生成され、かつ、送信データに対して適用されたプリコーディング処理を代表する対角ユニタリ行列Ｄ、置換行列Ｐ、及びアダマール行列Ａをそれぞれ表すインデックスを、全てのユーザ装置（ＵＥ）に送信する。
【００４６】
従って、Ｍ＝４の具体的な事例では、ｅノードＢが以下の２個のインデックス、
‐ベクトル
2012515483.tif 000027
の量子化されたバージョンを表す第１のインデックス
‐置換行列を表す第２のインデックス
をＵＥに送信することが理解されうる。
【００４７】
ステップ２８において、次に、ｅノードＢは、ＵＥに対するデータの送信処理に適用されるプリコーディング行列ＶCUを計算する。
【００４８】
一実施形態において、ｅノードＢは、方法ステップ２４で返された高精度の値を使用することによって、行列Ｐ、Ｄ、Ａから行列ＶCUを計算する。
【００４９】
あるいは、ｅノードＢは、ステップ２５における結果、即ち、量子化処理後の結果を使用することによって、行列Ｐ、Ｄ、Ａを計算する。
【００５０】
代替的な実施形態が、ｅノードＢと複数のＵＥとの間におけるより良好なマッチングを提供する一方で、第１の実施形態の利点は、干渉が最小化されることである。
【００５１】
その後、本方法はステップ２１にループして戻り、チャネル推定値のフィードバック情報についての新たなセットが、ステップ２１〜２８を用いて処理される。
【００５２】
図３に関して、以下では、ユーザ装置において実行される方法を説明する。
【００５３】
本方法は、ステップ３１から始まり、当該ステップでは、チャネルの近似を計算するために、例えば既知の参照信号又はパイロットを利用したチャネル推定を行う。当該技術分野においては様々な技術が知られており、簡潔のために、それらの詳細な説明はしない。
【００５４】
次に、本方法はステップ３２に進み、ＵＥは、推定したチャネルの近似を、例えば量子化されたベクトルの形式で、基地局に送信する。
【００５５】
次に、本方法はステップ３３に進み、ＵＥは、（少なくとも）上述のステップ２７の間にｅノードＢによって送信された２個のインデックスを受信する。
【００５６】
ＵＥは、ｅノードＢと共有される同一のコードブックを格納するための内部メモリを備える。これは、例えば、表現Ｄ（及びＭ＝４の場合にはＡ）のために使用される、量子化されたベクトルを格納するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって達成されうる。置換行列に関しては、一実施形態において、単位行列から開始して、行列の要素を並べ替える順序をＵＥ及びｅノードＢが共有し、それにより、インデックスｋ∈(１, (Ｍ−１)！) が１個の置換行列を一意に表現する。この動作は、誤りがないと考えられ、その結果、第２のインデックスは、使用する適切な置換行列を一意に特定する。あるいは、第２のインデックスの知識から置換行列を直接的に返すために、第２のルックアップテーブルが使用されてもよい。
【００５７】
従って、ステップ３４において、当該内部のルックアップテーブルにアクセスすることによって、ＵＥは、使用する置換行列Ｐとともに、Ｄ及びＡ行列を代表する（Ｍ＝４についての）量子化されたベクトル
2012515483.tif 000028
を読み出すことができる。
【００５８】
ＵＥは、次にステップ３５において、以下の式
2012515483.tif 000029
に従ってプリコーディング行列ＶCUを計算することができる。
【００５９】
このようにして、その後、ステップ３６において、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の干渉を低減するために、プリコーディングがＵＥの受信機によって適用されうる。
【００６０】
その後、本方法は、ループしてステップ３１に戻る。
【００６１】
図４は、２×２ＭＩＭＯシステムの結果を示す。当該結果は、ＤＰＣ、ＺＦ技術（ＺＦＢＦ及びＲ−ＺＦＢＦ）と、複数のユニタリ・ビームフォーミング技術のセットとによって得られる総レートを比較している。予想されるとおり、ＵＢＦでは、（最適化において利用可能な付加的な自由度に起因して）拘束型のＵＢＦ方式よりも高い性能が達成されることが示されている。同図は、標準規格で使用されている現在のソリューションに対して、ＣＵＢＦ（定包絡線方式）がより高い性能を示すことを、明確に示している。関心の高いＳＮＲ領域においては、定包絡線最適化型のユニタリ・ビームフォーマ（ラベルＣＵＢＦと、電力の最適化を含む、ラベルＣＵＢＦ＋Ｐ＝ＣＵＢＦとを参照）の汎用的な構成が、５ｄＢにおける１ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ（ＣＢ−ＵＢＦ総レートが２ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）から１５ｄＢの後における２‐２．５ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚにわたる、著しいゲインをもたらすことが示されている。総レートの相対的な増加は、ＳＮＲ＞５ｄＢにおいて５０％である。
【００６２】
図５は、４×４ＭＩＭＯシステムについての同一の結果（ラベルＣＵＢＦを参照）を示している。ゲインは、〜５０％である。当該結果は、電力の最適化が含まれる場合に向上する。
【００６３】
本発明は、マルチユーザＭＩＭＯシナリオのみならず、ポイント・ツー・ポイントＭＩＭＯ伝送（ＳＵ−ＭＩＭＯ）にも適用可能である。ＳＵ−ＭＩＭＯの場合、ビームフォーマは、受信器における検出を容易にすること、又はリンクの信頼度（ＱｏＳ）を高めることを目的として、送信信号をチャネルに適応させるために使用される。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、ビームフォーマは、セル内の複数ユーザ間の干渉を減少させるために使用される。
【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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【国際調査報告】
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