JP5546682B2

JP5546682B2 - チャネル再構成方法、プリコーディング方法およびそれらの装置

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Publication number: JP5546682B2
Application number: JP2013515105A
Authority: JP
Inventors: 聡永田; ジャンチシュ; シャオミンシェ; シアンユン; ユージャン; ランチン; 博人須田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-05-10
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Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に、チャネル再構成方法、プリコーディング方法およびそれらの装置に関する。

セルラー携帯電話は人々の通信に大きな便利をもたらし、第２世代グローバル移動通信システム（ＧＳＭ：ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）（登録商標）はデジタル通信技術を採用して、移動通信の通話品質をさらに向上させる。第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）は移動通信分野の重要な組織として、第３世代移動通信技術（３Ｇ：ＴｈｅＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）の標準化の進展を大幅に促進し、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ：ＷｉｄｅＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＵｐｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）などを含む一連の通信システム規格を制定した。

広帯域アクセス技術の挑戦に対処し、かつ、増加しつつある新たなサービスの需要を満たすために、３ＧＰＰは２００４年末から３Ｇの長期的な進化（ＬＴＥ：ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）技術の標準化作業を開始したことで、スペクトル効率をさらに向上させ、セル端ユーザの性能を改善し、システム遅延を低下させ、高速移動ユーザに更なる高速のアクセスサービスを提供することなどを図る。改善されたＬＴＥ（ＬＴＥ−Ａ）技術は、さらにＬＴＥ技術を基に、周波数帯域幅を数倍増加させ、データレートを倍的に向上させ、より多くの移動ユーザに、更なる高速であって性能がさらに優れたサービスを提供する。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、マルチユーザマルチ入力マルチ出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術がサポートされている。即ち、ＬＴＥ−Ａシステムでは、同じ周波数リソースで複数のユーザ機器（ＵＥ）を同時にスケジューリングすることができる。つまり、ＬＴＥ−Ａシステムにおいて、複数のＵＥは、例えばリソースブロック（ＲＢ：ＲｅｓｏｕｒｃｅＢｌｏｃｋ）などの周波数リソースを共有することができる。同じ周波数リソースを共有する複数のＵＥは、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に参加する１つの協調伝送グループと呼ばれてもよい。

マルチ入力マルチ出力システムにおいて、周波数利用効率と電力利用効率とを向上させるために、ＭＩＭＯプリコーディングという概念が提案されている。ＭＩＭＯプリコーディングによって、送信側は、チャネル状態情報（ＣＳＩ）を利用することができる。閉ループ下りＭＩＭＯ／協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）システムにおいて、プリコーディングに必要なＣＳＩは、ＵＥの上りフィードバックから得ることができる。

実際のシステムにおいて、ＣＳＩは下記の２つの部分、即ち、チャネル位相情報（例えば、プリコーディング行列指示（ＰＭＩ：ＰｒｅｃｏｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｉｃａｔｏｒ）、チャネル方向情報（ＣＤＩ：ＣｈａｎｎｅｌＤｉｒｅｃｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）またはチャネル共分散（Ｃｈａｎｎｅｌｃｏｖａｒｉａｎｃｅ））、およびチャネル品質情報（例えば、チャネル品質指示（ＣＱＩ：ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ））に分けることができる。

図１に示すように、従来の基地局においてプリコーディングを行うプリコーディング手段の内部構成は、ＵＥから報告されたプリコーディング行列指示（ＰＭＩ：ＰｒｅｃｏｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｉｃａｔｏｒ）と自局で記憶されたコードブック（Ｃｏｄｅｂｏｏｋ）とに基づいて、基地局でプリコーディングを行う際に使用されるプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュール１０１と、ＵＥから報告されたチャネル品質指示（ＣＱＩ：ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ）と自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、基地局でプリコーディングを行う際に使用されるチャネル品質情報を決定するチャネル品質決定モジュール１０２と、決定されたプリコーディング行列およびチャネル品質情報に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うプリコーディングモジュール１０３と、を含む。

ＭＵ−ＭＩＭＯ技術をサポートするＬＴＥ−Ａシステムでは、各ＵＥは、ＰＭＩを報告する過程において、他の各ＵＥのプリコーディング行列によるマルチユーザ干渉への影響を考慮することができない。そのため、基地局で得られたＵＥのチャネル状態情報は、正確なものではない。これにより、プリコーディング利得が比較的低くなる。

上記に鑑みてなされて、本発明では、各ＵＥの比較的正確なチャネル状況を知ることができるチャネル再構成方法およびその装置を提供することを目的とする。

また、本発明では、より良いプリコーディング方法を選択して、プリコーディング利得を向上させることができるプリコーディング方法およびその装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態で提供されたチャネル再構成方法は、ＵＥから報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定し、ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定し、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成して、ＵＥのチャネル行列を得る、ことを含む。

本発明の実施の形態で提供されたプリコーディング方法は、ＵＥから報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定し、ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定し、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成して、ＵＥのチャネル行列を得て、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定し、ＵＥのチャネル行列に基づいて決定されたプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行う、ことを含む。

上記の方法は、実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する、ことを含む。

実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、自局のチャネル環境での最適化コードブックと基地局で記憶されたコードブックとの間の差分ベクトルΔを予め算出し、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と上記の差分ベクトルΔとの和を算出し、算出された和を修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とする、ことを含む。

上記の方法は、ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する、ことを含む。

ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と１つ前の伝送時間間隔で決定されたＵＥチャネルのチャネル方向との重み付け和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とする、ことを含み、重み付けに使用される重み付け係数の和が１に等しい。

上記の方法は、ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する、ことを含む。

ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向に基づいて、ＵＥチャネルの所在するチャネルサブ空間を決定し、該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向を選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とする、ことを含む。

ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定する前に、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値を埋め込み、または、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値の重み付け値を埋め込む、ことをさらに含む。

上記の前記ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定することは、前記ＵＥのプリコーディング行列に対して、共役転置を取って、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を得る、ことを含む。

本発明の実施の形態で提供されたチャネル再構成装置は、ＵＥから報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定するチャネル行列決定モジュールと、ＵＥから報告された量子化後のチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュールと、ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュールと、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュールと、を含む。

本発明の実施の形態で提供されたプリコーディング装置は、ＵＥから報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定するチャネル行列決定モジュールと、ＵＥから報告された量子化後のチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュールと、ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュールと、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュールと、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、ＵＥのチャネル行列に基づいて決定されたプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと、を含む。

上記の装置は、実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含む。

上記の装置は、ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含む。

上記の装置は、ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含む。

上記の装置は、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値を埋め込み、または、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値の重み付け値を埋め込むチャネル品質修正モジュールをさらに含む。

本発明で提供されるチャネル再構成方法およびその装置は、ＵＥから報告されたチャネル位相情報およびチャネル品質情報に基づいて、ＵＥのチャネルを再構成して、ＵＥのチャネル行列を得ることができる。これにより、基地局は、各ＵＥの比較的正確なチャネル状況を得ることができる。

また、本発明で提供されるプリコーディング方法およびその装置は、チャネル再構成によって得られたＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うことができる。これにより、基地局は、より良いプリコーディング方法を選択して、プリコーディング利得を向上させることができる。

従来の基地局においてプリコーディングを行うプリコーディング手段の内部構成を示す図である。本発明の実施の形態で提供されたチャネル再構成方法のフローチャートである。本発明の実施の形態で提供されたチャネル再構成装置の内部構成を示す図である。本発明のほかの実施の形態で提供されたチャネル再構成方法のフローチャートである。本発明のほかの実施の形態で提供されたチャネル再構成装置の内部構成を示す図である。

ＭＵ−ＭＩＭＯ技術をサポートする従来のＬＴＥ−Ａシステムでは、各ＵＥがＰＭＩを報告する過程において、他の各ＵＥのプリコーディング行列によるマルチユーザ干渉への影響を考慮できないため、基地局で得られたＵＥのチャネル状態情報が正確なものではないという課題があった。そこでかかる課題を解決するために、本発明では、チャネル再構成方法および対応の装置が提供されている。この解決手段によれば、ＵＥから報告されたチャネル位相情報（例えば、ＰＭＩまたはＣＤＩ）およびチャネル品質情報（例えば、ＣＱＩ）に基づいて、ＵＥのチャネルを再構成して、ＵＥのチャネル行列を得る。これにより、基地局は、該ＵＥの比較的正確なチャネル状況を知ることができる。

上記の解決手段を基に、本発明では、プリコーディング方法およびその装置も提供されている。この解決手段では、上記のチャネル再構成の解決手段によって得られたＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、該プリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行う。上記の解決手段において、基地局でプリコーディングを行う際に使用されるプリコーディング行列は、再構成されたＵＥのチャネル行列に基づいて決定されたものであるが、直接にＵＥからフィードバックされたＰＭＩおよびＣＱＩに基づいて決定されたものではない。従って、基地局は、より良いプリコーディング方法（例えばｎｏｎ−ｕｎｉｔａｒｙプリコーディング）を選択することができる。これにより、プリコーディング利得を大幅に向上できる。

本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするために、以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の１つの実施の形態（解決手段１）において、ＵＥがＣＤＩとＣＱＩとを直接に基地局へフィードバックすることができると仮定する。この場合、図２に示すように、本実施の形態で提供されたチャネル再構成方法は、下記のステップを含む。

ステップ２０１で、ＵＥから報告されたＣＤＩと自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向（ＣＤ）を決定する。

本発明において、ＵＥと基地局とは、同じコードブックが記憶されている。従って、ＵＥは、チャネル推定を行った後、チャネル推定結果に基づいて、自局チャネルのチャネル方向を決定し、自局で記憶されたコードブックに基づいて、自局チャネルのチャネル方向を量子化することで、基地局へ報告しようとするＣＤＩを決定する。基地局は、ＵＥから報告されたＣＤＩを受信した後、自局で記憶されたコードブックに基づいて、該ＵＥチャネルのチャネル方向を決定する。つまり、本ステップで決定されたＵＥチャネルのチャネル方向は、量子化後のＵＥチャネルのチャネル方向である。

ステップ２０２で、ＵＥから報告されたＣＱＩと自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定する。上記のステップ２０１と２０２とは、並列に実行することができる。

本発明において、ＵＥと基地局とは、同じＣＱＩテーブルが記憶されている。従って、ＵＥは、チャネル推定を行った後、チャネル推定結果に基づいて、自局チャネルのチャネル品質（ＣＱ）を決定し、自局で記憶されたＣＱＩテーブルに基づいて、自局チャネルのチャネル品質を量子化することで、基地局へ報告しようとするＣＱＩを決定する。基地局は、ＵＥから報告されたＣＱＩを受信した後、自局で記憶されたＣＱＩテーブルに基づいて、該ＵＥのチャネル品質を決定する。つまり、本ステップで決定されたＵＥチャネルのチャネル品質は、量子化後のＵＥチャネルのチャネル品質である。

ステップ２０３で、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

本発明において、基地局は、下記の数式１によって、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

基地局は、ＵＥのチャネル行列を得た後、ＵＥのチャネル行列をプリコーディングに適用することで、ＵＥへ送信しようとするデータに対するプリコーディングを完成することができる。即ち、基地局は、ＵＥのチャネル行列を得た後、さらに、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定し、該プリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行う。

上記のチャネル再構成方法に対応して、本実施の形態では、チャネル再構成を行うチャネル再構成装置も提供されている。該装置は、通常、基地局の内部に位置する。図３に示すように、本実施の形態で提供されたチャネル再構成装置の内部構成は、主に、ＵＥから報告されたＣＤＩと自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュール３０１と、ＵＥから報告されたＣＱＩと自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュール３０２と、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュール３０３と、を含む。

具体的に、上記のチャネル再構成モジュール３０３は、上記の数式１によって、ＵＥのチャネル行列を再構成することができる。

上記のプリコーディング方法に対応して、本実施の形態では、プリコーディング装置も提供されている。該装置は、上記のチャネル方向決定モジュール３０１、チャネル品質決定モジュール３０２およびチャネル再構成モジュール３０３を含む以外に、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、上記のプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと、をさらに含む。

本実施の形態から分かるように、基地局は、プリコーディングを行う前に、ＵＥからフィードバックされたＣＤＩおよびＣＱＩに基づいて、ＵＥのチャネルを再構成して、ＵＥチャネルのチャネル行列を得る。そして、再構成によって得られたＵＥのチャネル行列に基づいて、該ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するのであるが、直接にＵＥからフィードバックされたＰＭＩおよびＣＱＩに基づいて、プリコーディング行列を決定するわけではない。従って、チャネルマッチングをより精確に実現し、より大きなプリコーディング利得を得ることができる。

本発明のほかの実施の形態（解決手段２）において、ＵＥがＰＭＩとＣＱＩとを直接に基地局へフィードバックすると仮定する。この場合、図４に示すように、本実施の形態で提供されたチャネル再構成方法は、下記のステップを含む。

ステップ４０１で、ＵＥから報告されたＰＭＩと自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列（ＰＭ）を決定する。

本発明において、ＵＥと基地局とは、同じコードブックが記憶されている。従って、ＵＥは、チャネル推定を行った後、チャネル推定結果に基づいて、自局のプリコーディング行列を量子化することで、自局のプリコーディング行列を決定し、自局で記憶されたコードブックに基づいて、基地局へ報告しようとするＰＭＩを決定する。基地局は、ＵＥから報告されたＰＭＩを受信した後、自局で記憶されたコードブックに基づいて、該ＵＥのプリコーディング行列を決定する。つまり、本ステップで決定されたＵＥのプリコーディング行列は、量子化後のプリコーディング行列である。

ステップ４０２で、ＵＥから報告されたＣＱＩと自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定する。

本発明において、ＵＥと基地局とは、同じＣＱＩテーブルが記憶されている。従って、ＵＥは、チャネル推定を行った後、チャネル推定結果に基づいて、自局チャネルのチャネル品質を量子化することで、自局のチャネル品質を決定し、自局で記憶されたＣＱＩテーブルに基づいて、基地局へ報告しようとするＣＱＩを決定する。基地局は、ＵＥから報告されたＣＱＩを受信した後、自局で記憶されたＣＱＩテーブルに基づいて、該ＵＥチャネルのチャネル品質を決定する。つまり、本ステップで決定されたＵＥチャネルのチャネル品質は、量子化後のＵＥチャネルのチャネル品質である。上記のステップ４０１と４０２とは、並列に実行することができる。

ステップ４０３で、上記のＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定する。

具体的に、本ステップにおいて、上記のＵＥのプリコーディング行列に対して、共役転置を取って、ＵＥチャネルのチャネル方向を得ることができる。

ステップ４０４で、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。具体的に、本ステップは、上記の数式１によって実現することができる。

同様に、基地局は、ＵＥのチャネル行列を得た後、ＵＥのチャネル行列をプリコーディングに適用することで、ＵＥへ送信しようとするデータに対するプリコーディングを完成することができる。即ち、基地局は、ＵＥのチャネル行列を得た後、さらに、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定し、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行う。

上記のチャネル再構成方法に対応して、本実施の形態では、チャネル再構成装置が提供されている。図５に示すように、該装置の内部構成は、主に、ＵＥから報告されたＰＭＩと自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥからフィードバックされたプリコーディング行列を決定するチャネル行列決定モジュール５０１と、ＵＥから報告されたＣＱＩと自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュール３０２と、フィードバックされたプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュール５０２と、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュール３０３と、を含む。

具体的に、上記のチャネル方向決定モジュール５０２は、ＵＥからフィードバックされたプリコーディング行列に対して、共役転置を取って、ＵＥチャネルのチャネル方向を得ることができる。上記のチャネル再構成モジュール３０３は、上記の数式１によって、ＵＥのチャネル行列を再構成することができる。

上記のプリコーディング方法に対応して、本実施の形態では、プリコーディング装置も提供されている。該装置は、上記のチャネル行列決定モジュール５０１、チャネル方向決定モジュール５０２、チャネル品質決定モジュール３０２およびチャネル再構成モジュール３０３を含む以外に、ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、上記のプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと、をさらに含む。

本実施の形態から分かるように、基地局は、プリコーディングを行う前に、ＵＥからフィードバックされたＰＭＩおよびＣＱＩに基づいて、ＵＥのチャネルを再構成して、ＵＥのチャネル行列を得る。そして、再構成によって得られたＵＥのチャネル行列に基づいて、該ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するのであるが、直接にＵＥからフィードバックされたＰＭＩおよびＣＱＩに基づいて、プリコーディング行列を決定するわけではない。従って、チャネルマッチングをより精確に実現し、より大きなプリコーディング利得を得ることができる。

上記の解決手段１において、ＵＥから報告されたＣＤＩは、ＵＥチャネルのチャネル方向の自体ではなく、量子化後のチャネル方向である。従って、基地局でＵＥから報告されたＣＤＩに基づいて決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と、ＵＥでチャネル推定によって得られたＵＥチャネルのチャネル方向との間に、量子化誤差が存在している。

同様に、上記の解決手段２において、ＵＥから報告されたＰＭＩは、ＵＥのプリコーディング行列の自体ではなく、量子化後のプリコーディング行列である。従って、基地局でＵＥから報告されたＰＭＩに基づいて決定されたＵＥのプリコーディング行列と、ＵＥでチャネル推定結果によって決定されたＵＥのプリコーディング行列との間に、量子化誤差が存在している。これにより、基地局でチャネル再構成によって得られたＵＥのチャネル行列と、ＵＥの実際のチャネル行列との間に、量子化誤差が存在している。

基地局でチャネル再構成によって得られたＵＥのチャネル行列がより精確になり、かつＵＥの実際のチャネル行列にもっと近づくために、本発明では、上記の解決手段に加えて、上記の解決手段で得られたＵＥチャネルのチャネル方向を修正するための複数種類の最適化方法が提供されている。以下、各種類の最適化方法を詳しく説明する。

＜方法１＞
実際のチャネル環境での最適化コードブック（ＯｐｔｉｍａｌＣｏｄｅｂｏｏｋ）に基づいて、上記の解決手段で得られたＵＥチャネルのチャネル方向を修正する。

具体的に、各種類の実際のチャネル環境に対応して、ユニークな最適化コードブックが存在し、かつ、各種類の実際のチャネル環境での最適化コードブックが、いずれも全数探索によって得ることができる、ということが知られている。例えば、非相関性ＭＩＭＯチャネルの場合、グラスマン（Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ）コードブックが最適化コードブックである。

しかしながら、現在の規格では、システムの複雑度およびパワーアンプの特性が考慮されるため、最適化コードブックが採用されていない。つまり、基地局およびＵＥで記憶されたコードブックと、実際のチャネル環境での最適化コードブックとの間に、ある程度の誤差が存在している。従って、該方法において、自局のチャネル環境での最適化コードブックと基地局で記憶されたコードブックとの間の差分ベクトルΔを予め算出する必要があり、上記のステップ２０１の後かつステップ２０３の前に、または上記のステップ４０３の後かつステップ４０４の前に、下記のステップをさらに実行する必要がある。

即ち、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と上記の差分ベクトルΔとの和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とする。この後、ステップ２０３またはステップ４０４で、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

該方法に対応して、上記の図３に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール３０１とチャネル再構成モジュール３０３との間に、または、上記の図５に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール５０２とチャネル再構成モジュール３０３との間に、実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに追加する。具体的に、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と、予め算出された実際のチャネル環境での最適化コードブックと基地局で記憶されたコードブックとの間の差分ベクトルΔとの和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とすることができる。この場合、上記のチャネル再構成モジュール３０３は、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

本方法において、実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することで、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向は、最適化チャネルのチャネル方向に近づく。これにより、より正確なチャネル方向を得ることができるため、より精確なチャネルマッチングを実現し、プリコーディング利得を向上させる。

＜方法２＞
ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正する。

本方法において、１つ前の伝送時間間隔（ＴＴＩ）で決定されたＵＥチャネルのチャネル方向に基づいて、現在のＴＴＩでのＵＥチャネルのチャネル方向を修正することができる。具体的に、１つ前のＴＴＩで決定されたＵＥチャネルのチャネル方向はＣＤ_ＴＴＩ１で表し、現在のＴＴＩで決定されたＵＥチャネルのチャネル方向はＣＤ_ＴＴＩ２で表すと仮定すれば、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向ＣＤ_ｒｅｖは、下記の数式２によって算出することができる。

つまり、上記のステップ２０１の後かつステップ２０３の前に、または、上記のステップ４０３の後かつステップ４０４の前に、下記のステップをさらに実行する必要がある。即ち、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と、１つ前のＴＴＩで決定されたＵＥチャネルのチャネル方向との重み付け和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とする。ここで、重み付けに使用される重み付け係数の和が１に等しい。この後、ステップ２０３またはステップ４０４で、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

該方法に対応して、上記の図３に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール３０１とチャネル再構成モジュール３０３との間に、または、上記の図５に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール５０２とチャネル再構成モジュール３０３との間に、ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに追加する。具体的に、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と、前の１つのＴＴＩで決定されたＵＥチャネルのチャネル方向との重み付け和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とする。ここで、重み付けに使用する重み付け係数の和が１に等しい。この場合、上記のチャネル再構成モジュール３０３は、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

本方法は、ＵＥチャネルの時間相関性を十分に利用することで、より正確なチャネル方向を得ることができる。これにより、より精確なチャネルマッチングを実現し、プリコーディング利得を向上させる。

＜方法３＞
ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正する。

本方法において、ＵＥチャネルのチャネル方向の所在するチャネルサブ空間におけるチャネル方向の確率密度関数（ＰＤＦ）に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することができる。例えば、該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向を選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とする。

つまり、上記のステップ２０１の後かつステップ２０３の前に、または、上記のステップ４０３の後かつステップ４０４の後に、下記のステップをさらに実行する必要がある。即ち、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向に基づいて、ＵＥチャネルの所在するチャネルサブ空間を決定し、該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向を選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とする。該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向が１より多い場合、そのうちの任意の１つまたは最大となる１つを選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とすることができる。この後、ステップ２０３またはステップ４０４で、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

該方法に対応して、上記の図３に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール３０１とチャネル再構成モジュール３０３との間に、または、上記の図５に示すチャネル再構成装置のチャネル方向決定モジュール５０２とチャネル再構成モジュール３０３との間に、ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに追加する。具体的に、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向に基づいて、ＵＥチャネルの所在するチャネルサブ空間を決定し、該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向を選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とする。この場合、上記のチャネル再構成モジュール３０３は、修正後のチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成する。

本方法は、ＵＥチャネルの空間相関性を十分に利用することで、より正確なチャネル方向を得ることができる。これにより、より精確なチャネルマッチングを実現し、プリコーディング利得を向上させる。

また、上記のステップ２０２またはステップ４０２では、従来の方法によって、ＵＥから報告されたＣＱＩと自局で記憶されたＣＱＩテーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定することができる。但し、実際の応用では、ＣＱＩフィードバックが足りないという状況が存在する可能性がある。つまり、ＵＥからフィードバックされたＣＱＩの数は、基地局でプリコーディングを行う際に必要なＣＱＩの数より小さい。普通のやり方は、ゼロ埋めである。つまり、基地局は、ＵＥからフィードバックされていないＣＱＩの位置に対して、ゼロ埋めを行う。

しかしながら、このようなゼロ埋めの方法によって得られたＵＥのチャネル品質が正確なものではないため、チャネル再構成の結果も十分に正確でない。本発明で提供されたチャネル再構成方法をさらに最適化するために、ＵＥのチャネル品質を修正することができる。比較的高いＣＱＩが、比較的低いＣＱＩよりも高いフィードバック優先度を有するため、通常の場合では、フィードバックされていないＣＱＩが、フィードバックされたＣＱＩより小さいと認められる。従って、本発明において、ＣＱＩがＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたＣＱＩのうちの最小値を埋め込み、または、ＣＱＩがＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたＣＱＩのうちの最小値の重み付け値を埋め込むことができる。

ここで、採用される重み付け係数は、チャネルの統計特性またはチャネルの固有値の統計特性に基づいて選択されたものである。上記の最適化方法に対応して、上記の図３または図５に示すチャネル再構成装置のチャネル品質決定モジュール３０２の前に、チャネル品質修正モジュールを追加することもできる。該チャネル品質修正モジュールは、ＣＱＩがＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたＣＱＩのうちの最小値を埋め込み、または、ＣＱＩがＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたＣＱＩのうちの最小値の重み付け値を埋め込む。ここで、採用される重み付け係数は、チャネルの統計特性またはチャネルの固有値の統計特性に基づいて選択されたものである。

上記は、本発明の好ましい実施の形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

本出願は、２０１１年５月１６日出願の２０１１１０１２９６２３．５に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims

チャネル再構成方法であって、
ＵＥ（ユーザ機器）から報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、
ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定し、
ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定し、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成して、ＵＥのチャネル行列を得ることを特徴とするチャネル再構成方法。
前記ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定することは、
前記ＵＥのプリコーディング行列に対して、共役転置を取って、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を得ることを特徴とする請求項１に記載のチャネル再構成方法。
実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、
前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、
修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することを特徴とする請求項１に記載のチャネル再構成方法。
前記実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、前記ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、
自局のチャネル環境での最適化コードブックと基地局で記憶されたコードブックとの間の差分ベクトルΔを予め算出し、決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と上記の差分ベクトルΔとの和を算出し、算出された和を修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とすることを特徴とする請求項３に記載のチャネル再構成方法。
ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、
前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、
修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することを特徴とする請求項１に記載のチャネル再構成方法。
前記ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向と１つ前の伝送時間間隔で決定されたＵＥチャネルのチャネル方向との重み付け和を算出し、算出された和を修正後のチャネル方向とする、ことを含み、
重み付けに使用される重み付け係数の和が１に等しい、ことを特徴とする請求項５に記載のチャネル再構成方法。
ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することをさらに含み、
前記決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することは、
修正後のＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成することを特徴とする請求項１に記載のチャネル再構成方法。
前記ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正することは、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向に基づいて、ＵＥチャネルの所在するチャネルサブ空間を決定し、該チャネルサブ空間における確率密度が予め決定された閾値より大きいチャネル方向を選択して、修正後のＵＥチャネルのチャネル方向とすることを特徴とする請求項７に記載のチャネル再構成方法。
ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定する前に、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値を埋め込み、または、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値の重み付け値を埋め込むことを特徴とする請求項１に記載のチャネル再構成方法。
プリコーディング方法であって、
ＵＥ（ユーザ機器）から報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定し、
ＵＥから報告されたチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定し、
ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定し、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成して、ＵＥのチャネル行列を得て、
ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定し、
ＵＥのチャネル行列に基づいて決定されたプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うことを特徴とするプリコーディング方法。
チャネル再構成装置であって、
ＵＥ（ユーザ機器）から報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定するチャネル行列決定モジュールと、
ＵＥから報告された量子化後のチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュールと、
ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュールと、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュールと、を含むことを特徴とするチャネル再構成装置。
実際のチャネル環境での最適化コードブックに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のチャネル再構成装置。
ＵＥチャネルの時間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のチャネル再構成装置。
ＵＥチャネルの空間相関性に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を修正するチャネル方向修正モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のチャネル再構成装置。
チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値を埋め込み、または、チャネル品質指示がＵＥからフィードバックされていない位置に、フィードバックされたチャネル品質指示のうちの最小値の重み付け値を埋め込むチャネル品質修正モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のチャネル再構成装置。
プリコーディング装置であって、
ＵＥ（ユーザ機器）から報告されたプリコーディング行列指示と自局で記憶されたコードブックとに基づいて、ＵＥのプリコーディング行列を決定するチャネル行列決定モジュールと、
ＵＥから報告された量子化後のチャネル品質指示と自局で記憶されたチャネル品質指示テーブルとに基づいて、ＵＥチャネルのチャネル品質を決定するチャネル品質決定モジュールと、
ＵＥのプリコーディング行列に基づいて、ＵＥチャネルのチャネル方向を決定するチャネル方向決定モジュールと、
決定されたＵＥチャネルのチャネル方向およびチャネル品質に基づいて、ＵＥのチャネル行列を再構成するチャネル再構成モジュールと、
ＵＥのチャネル行列に基づいて、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うためのプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、
ＵＥのチャネル行列に基づいて決定されたプリコーディング行列を使用して、ＵＥへ送信しようとするデータに対してプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと、を含むことを特徴とするプリコーディング装置。