JP5275280B2 - コードブック生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、コードブック生成方法に関し、特に、次世代移動通信システムにおけるコードブック生成方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long Term Evolution）が検討されている。

第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。

また、ＬＴＥ方式のシステム（ＬＴＥシステム）においては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、送受信機に複数の送信／受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機側では、送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。

ＬＴＥシステムにおいては、異なる送信アンテナから同時に送信する送信情報系列が、全て同一のユーザのものであるシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User MIMO)）伝送と、異なるユーザのものであるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ(Multiple User MIMO)）伝送とが規定されている。これらのＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、受信機側で送信機のアンテナに設定すべき位相・振幅制御量（プリコーディング行列（プリコーディングウェイト））と、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから最適なＰＭＩを選択し、送信機にフィードバックする。送信機側では、受信機からフィードバックされたＰＭＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信する。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

一般に、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送に適したコードブックにおいては、送信機である基地局装置ｅＮｏｄｅＢのアンテナ間の相関が低い場合に受信機である移動局装置ＵＥで有効に信号分離できるようなプリコーディング行列を定めることが好ましい。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に適したコードブックにおいては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢのアンテナ間の相関が高い場合に移動局装置ＵＥで有効に信号分離できるようなプリコーディング行列を定めることが好ましい。このため、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を切り替えてデータ送信を行う場合においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢのアンテナ間の相関が高い場合及び低い場合のいずれの場合にも移動局装置ＵＥで有効に信号分離できるようなプリコーディング行列を定めておく必要がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、基地局装置のアンテナ間の相関の高低に関わらず、移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を定めたコードブックを生成することができるコードブック生成方法を提供することを目的とする。

本発明のコードブック生成方法は、基地局装置におけるアンテナ間の相関が高い場合に選択されるプリコーディング行列を定めたＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）構造を有する複数の第１のコードブックと、前記基地局装置におけるアンテナ間の相関が低い場合に選択されるプリコーディング行列を定めた複数の第２のコードブックとで構成されるコードブック生成方法であって、前記第１、第２のコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離（Chordal distance）の最小値をランク毎に算出するステップと、前記第１のコードブック、又は先行して算出された前記行列間距離の最小値の算出結果に応じて更新された前記第２のコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値をランク毎に算出するステップと、更新前後の前記行列間距離の最小値の比較を繰り返してコードブック全体に含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値が最大となる前記第２のコードブックを選択するステップとを具備し、前記行列間距離の最小値を算出する際に前記第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列を演算対象から除くことを特徴とする。

この方法によれば、行列間距離の最小値を算出する際に第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列が演算対象から除かれることから、第１のコードブックの一部が更新される事態を防止できるので、ＤＦＴ構造を有する第１のコードブックにて本来的に享受可能なゲインを得ることができ、基地局装置におけるアンテナ間の相関が高い場合に移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。一方、第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列間の演算処理を除いて行列間距離の最小値が最大となる第２のコードブックが選択されることから、互いに特性が類似しないプリコーディング行列を適切に選択できるので、基地局装置におけるアンテナ間の相関が低い場合に移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。これらの結果、基地局装置のアンテナ間の相関の高低に関わらず、移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を定めたコードブックを生成することが可能となる。

本発明によれば、行列間距離の最小値を算出する際に第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列が演算対象から除かれることから、第１のコードブックの一部が更新される事態を防止できるので、ＤＦＴ構造を有する第１のコードブックにて本来的に享受可能なゲインを得ることができ、基地局装置におけるアンテナ間の相関が高い場合に移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。一方、第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列間の演算処理を除いて行列間距離の最小値が最大となる第２のコードブックが選択されることから、互いに特性が類似しないプリコーディング行列を適切に選択できるので、基地局装置におけるアンテナ間の相関が低い場合に移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。これらの結果、基地局装置のアンテナ間の相関の高低に関わらず、移動局装置で有効に信号分離可能なプリコーディング行列を定めたコードブックを生成することが可能となる。

ＬＴＥシステムにおけるコードブックの構成を説明するための概念図である。 ＤＦＴコードブックに定められるプリコーディング行列に対応する複素平面上の信号点を説明するための図である。 行列間距離の最小値における最大値がランクによって異なる２つのランダムコードブックの一例を示す図である。

まず、ＬＴＥシステムにおけるコードブックの構成について説明する。図１は、ＬＴＥシステムにおけるコードブックの構成を説明するための概念図である。なお、図１においては、ＰＭＩの数が１６であり、ランク（ストリーム）の数が８である場合について示している。図１において、「ｎ」は、ＰＭＩのインデックスを示し「ｄ_ｎ，１」〜「ｄ_ｎ，８」は、ランクを示している。コードブックには、それぞれのＰＭＩの各ランクに応じたプリコーディング行列が定められている（図１においては、説明の便宜上、プリコーディング行列の表記を省略している）。なお、以下においては、説明の便宜上、図１に示すコードブック全体だけでなく、それぞれのＰＭＩに対応づけられたプリコーディング行列（すなわち、８個のプリコーディング行列）をもコードブックと呼ぶものとする。

図１に示すように、ＬＴＥシステムにおけるコードブックは、送信機である基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関の高低の観点から２つのグループに分けることが可能である。すなわち、ＬＴＥシステムにおけるコードブックにおいては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合に選択されるプリコーディング行列を定めた第１のコードブックグループと、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が低い場合に選択されるプリコーディング行列を定めた第２のコードブックグループとから構成されている。

上述した第１のコードブックグループに属するコードブックは、ＤＦＴ（discrete Fourier transform）構造を有するコードブック（以下、「ＤＦＴコードブック」という）で構成されている。このＤＦＴコードブックにおいては、例えば、ＰＭＩ及びランク数がそれぞれ８×８のコードブックグループを例にすると、（式１）に示す行列成分を有することとなる。
（式１）

例えば、（式１）に示す第２列の行列成分を見ると、第１行〜第８行には、（１，ω，ω^２，ω^３，ω^４，ω^５，ω^６，ω^７）の値が定められている。これらの値は、複素平面上に表すと、図２に示すように、等間隔で位相をシフトさせた信号点を構成する。これは、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合に信号が到来するいずれの方向にも均等なゲインを得ることができることを意味する。このＤＦＴコードブックは、定めるＤＦＴコードブックの数（例えば、図１の場合は８個）が特定された場合に一義的にそれぞれの行列成分（プリコーディング行列）を決定することができるという利点を有する。

一方、第２のコードブックグループに属するコードブックは、ＤＦＴ構造を有さず、ランダムに決定されるコードブック（以下、「ランダムコードブック」という）で構成されている。このランダムコードブックにおいては、上述したＤＦＴコードブックを含むコードブックとの関係において、後述する行列間距離（Chordal distance）の演算処理に基づいて算出される。この行列間距離の演算処理においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が低い場合に受信機である移動局装置ＵＥで有効に信号分離できるようなプリコーディング行列が定められるように演算が行われる。

ここで、コードブックに定められるプリコーディング行列を評価するための基準について説明する。プリコーディング行列を評価するための基準は、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関の高低により異なる基準が採用される。基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合にはアレーレスポンスが用いられる。一方、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が低い場合には行列間距離が用いられる。

アレーレスポンスは、各アンテナ素子における受信信号ベクトルの、角度方向θにおいてアンテナ合成した後の振幅を示すものであり、例えば、（式２）により算出される（なお、（式２）ではランク１のプリコーディング行列のアレーレスポンスの算出結果を示している）。アレーレスポンスを基準として用いる場合においては、（式２）等により算出される値が最大となるようなプリコーディング行列が選択される。このようにプリコーディング行列を選択することで、アンテナに対して信号が到来する方向に適切なゲインを得ることができるものとなっている。ここで、ａ（θ）はステアリングベクトル（アレーレスポンスベクトル）であり、（式３）で表わされる。ここで、「ｅ」は自然対数を示し、「ｊ」は虚数を示す。また、「μ」は位相回転量を示し、（式４）に示すように、電波到来角θとアンテナ間隔ｄ及びキャリア周波数に対する波長λで決定される。
（式２）

（式３）

（式４）

なお、上述した第１のコードブックグループ（以下、「ＤＦＴコードブックグループ」という）に属するＤＦＴコードブックにおいては、ＤＦＴ構造を有することにより、信号が到来するいずれの方向にも均等なゲインを得ることができるプリコーディング行列を定めることができるものとなっている。

一方、行列間距離は、比較対象とされるプリコーディング行列の距離（言い換えると、プリコーディング行列に対応するプリコーディングベクトルの方向の類似度）を示すものであり、（式５）により算出される。行列間距離を基準として用いる場合においては、（式５）により算出された行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が（式６）により算出されると共に、この最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるようなプリコーディング行列がランク毎に選択される。このようにコードブックを選択することで、互いに特性が類似しないプリコーディング行列がランダムコードブックに定めることができるものなっている。ここで、「Ｒ」はランクを示し、「ｎ」、「ｍ」はＰＭＩのインデックスに対応する変数を示し、「Ｇ」はプリコーディング行列を示す。
（式５）

（式６）

このような行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理は、以下の工程により行われる。まず、所定数のＤＦＴコードブックが設定された後、第２のコードブックグループ（以下、「ランダムコードブックグループ」という）に属するランダムコードブックがランダムに決定される。そして、決定されたランダムコードブック及びＤＦＴコードブックに含まれる全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が、他のコードブックにおける同一ランクの全てのプリコーディング行列との間で算出される（式５）。そして、算出された行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の中の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）がランク毎に算出される（式６）。次に、ランダムコードブック全体が更新され、再び更新後のランダムコードブック及びＤＦＴコードブックに含まれる全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が算出されると共に、それらの最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）がランク毎に算出される。この場合において、先行する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）よりも後続する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が大きい場合には、更新後のランダムコードブックが選択される。このような演算処理が、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるまで繰り返し行われる。

ここで、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理の対象について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理は、同一のランクに属する２つのプリコーディング行列間で行われる。演算処理の対象とされる２つのプリコーディング行列は、（１）ＤＦＴコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列と、（２）ＤＦＴコードブックに含まれるプリコーディング行列とランダムコードに含まれるプリコーディング行列と、（３）ランダムコードに含まれる異なる２つのプリコーディング行列とで構成される。これらの演算処理がコードブック全体（ＤＦＴコードブック及びランダムコードブック）に含まれる全てのプリコーディング行列に対して行われる。

この場合において、上記（１）の演算処理における演算結果が行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）であった場合には、該当するプリコーディング行列を含む一方又は双方のＤＦＴコードブック（図１に示す例では、ＰＭＩインデックス＃２、＃５の一方又は双方のＤＦＴコードブック）が更新される。上述したように、ＤＦＴコードブックグループにおいては、定めるＤＦＴコードブックの数が特定された場合に一義的にそれぞれの行列成分（プリコーディング行列）が決定される結果として、信号が到来するいずれの方向にも均等なゲインを得ることが可能となる。このため、その一部のＤＦＴコードブックが更新された場合には、信号が到来するいずれの方向にも均等なゲインを得ることが困難となる。この結果、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合に移動局装置ＵＥで有効に信号分離することが困難となる事態が発生し得る。本発明者は、このようにプリコーディング行列の行列間距離の最小値の演算対象に、ＤＦＴコードブックに含まれる２つのプリコーディング行列が含まれることにより、ＤＦＴコードブックにて本来的に享受できるゲインが得られなくなっている点に着目し、本発明をするに至ったものである。

本発明に係るコードブック生成方法は、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合に選択されるＤＦＴコードブック（第１のコードブック）と、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が低い場合に選択されるランダムコードブック（第２のコードブック）とで構成されるコードブックの生成方法であって、ＤＦＴコードブック及びランダムコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値をランク毎に算出し、先行して算出された行列間距離の最小値の算出結果に応じて更新されたＤＦＴコードブック及びランダムコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値をランク毎に算出し、更新前後の行列間距離の最小値の比較を繰り返してコードブック全体に含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値が最大となるランダムコードブックを選択する場合において、行列間距離の最小値を算出する際にＤＦＴコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列を演算対象から除くようにしたものである。

本発明に係るコードブック生成方法においては、上記（式５）により全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}を算出した後、これらの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を（式７）により算出する。ここで、（式５）、（式６）と同様に、「ｎ」、「ｍ」はＰＭＩのインデックスに対応する変数を示し、「Ｎ_１」はＤＦＴコードブックブループに含まれるＤＦＴコードブックの数を示している（図１においては、Ｎ_１＝８の場合について示している）。
（式７）

（式７）により行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を算出する場合には、一方の変数ｎからＤＦＴコードブックに含まれるプリコーディング行列が除かれていることから、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）の演算対象の少なくとも一方には、ランダムコードブックに含まれるプリコーディング行列が含まれることとなる。このため、プリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）の演算処理が、ＤＦＴコードブックに含まれる２つのプリコーディング行列間で行われるのを回避できるので、ＤＦＴコードブックの一部が更新される事態を防止でき、ＤＦＴコードブックにて本来的に享受可能なゲインを得ることが可能となる。これにより、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が高い場合に移動局装置ＵＥで有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。

一方、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）は、ＤＦＴコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列間の演算処理を除いて（式７）により算出されることから、互いに特性が類似しないプリコーディング行列を適切に選択することができる。これにより、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおけるアンテナ間の相関が低い場合に移動局装置ＵＥで有効に信号分離可能なプリコーディング行列を選択することができる。これらの結果、基地局装置ｅＮｏｄｅＢのアンテナ間の相関の高低に関わらず、移動局装置ＵＥで有効に信号分離可能なプリコーディング行列を定めたコードブックを生成することが可能となる。

ところで、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるプリコーディング行列を含むランダムコードブックを選択する際には、特定のランクのプリコーディング行列のみを更新することはできず、そのランダムコードブック全体を更新する必要がある。これは、コードブックに要求されるネスティッドプロパティという特性に基づく。ネスティッドプロパティとは、下位ランク（例えば、ランク２）のプリコデーディング行列は、上位ランク（例えば、ランク３）のプリコーディング行列の部分行列で構成されるという特性をいう。このような特性に対応するため、特定のランクのプリコーディング行列のみを更新することはできない。

しかしながら、ランダムコードブック全体を更新する場合、選択候補とされる２つのランダムコードブック（ここでは、ランダムコードブックＡ、Ｂとする）において、あるランクの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）では、ランダムコードブックＡの方が大きな値が算出される一方、他のランクの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）では、ランダムコードブックＢの方が大きな値が算出される事態が発生し得る。

図３は、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）の最大値がランクによって異なる２つのランダムコードブックの一例を示す図である。なお、図３においては、同一のＰＭＩインデックスのランダムコードブックを選択する過程で候補とされるランダムコードブック（以下、「候補ランダムコードブック」という）の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を示している。図３においては、候補ランダムコードブックとして、コードブックＡ、Ｂが選択された場合について示している。

図３に示すように、コードブックＡとコードブックＢとでは、ランク２、ランク４、ランク６及びランク８において、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）が同一の値である。そして、ランク１及びランク７においては、コードブックＢの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）の方が大きい値となっている。一方、ランク３及びランク５においては、コードブックＡの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）の方が大きい値となっている。

この場合、コードブックＡを選択すれば、ランク３及びランク５でデータ送信する場合にコードブックＢよりも移動局装置ＵＥにて信号分離し易い送信ビームを形成できるのに対し、ランク１及びランク７でデータ送信する場合にコードブックＢよりも移動局装置ＵＥにて信号分離し難い送信ビームが形成されることとなる。一方、コードブックＢを選択すれば、ランク１及びランク７でデータ送信する場合にコードブックＡよりも移動局装置ＵＥにて信号分離し易い送信ビームを形成できるのに対し、ランク３及びランク５でデータ送信する場合にコードブックＡよりも移動局装置ＵＥにて信号分離し難い送信ビームが形成されることとなる。

このため、本発明に係るコードブック生成方法においては、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）における最大値が異なる候補ランダムコードブックに存在する場合に、各ランクの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を重み付け平均して得られる調整値ｄ´´_ｍｉｎに基づいてランダムコードブックを選択する。すなわち、本発明に係るコードブック生成方法においては、（式８）に示すように、各ランクの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を重み係数α_Ｒにて調整すると共に、調整後の値を相加平均することで得られる調整値ｄ´´_ｍｉｎに基づいてランダムコードブックを選択する。
（式８）

ここで、重み係数α_Ｒは、例えば、移動通信システムが重視するランクに応じて決定される。移動通信システムにて低いランクによるデータ送信が重視される場合、例えば、ランク１〜ランク４の重み係数α_１、α_２、α_３、α_４にそれぞれ０．３、０．３、０．２、０．２が設定され、ランク５〜ランク８の重み係数α_５、α_６、α_７、α_８に０が設定される。なお、重み係数α_Ｒの決定は、データ送信で重視されるランクに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

上述した例を用いると、図３に示すコードブックＡから算出される調整値ｄ´´_ｍｉｎ（Ｒ）、並びに、コードブックＢから算出される調整値ｄ´´_ｍｉｎ（Ｒ）は、それぞれ以下の通りとなる。
コードブックＡ＿ｄ´´_ｍｉｎ ＝0.3*0.8+0.3*1.0+0.2*1.1+0.2*1.2
＝0.24+0.3+0.22+0.24＝1.0
コードブックＢ＿ｄ´´_ｍｉｎ ＝0.3*0.9+0.3*1.0+0.2*1.0+0.2*1.2
＝0.27+0.3+0.2+0.24＝1.01
この場合、コードブックＢから算出される調整値ｄ´´_ｍｉｎの方が、コードブックＡから算出される調整値ｄ´´_ｍｉｎよりも大きいことから、コードブックＢが選択されることとなる。

このように本発明に係るコードブック生成方法によれば、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）における最大値が異なる候補ランダムコードブックに存在する場合に、各ランクの行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ´_ｍｉｎ（Ｒ）を重み付け平均して得られる調整値ｄ´´_ｍｉｎに基づいてランダムコードブックを選択するようにしたことから、例えば、移動通信システムで重視されるランクに応じてランダムコードブックを選択することができるので、選択されたランクにてデータ送信する場合により移動局装置ＵＥで信号分離し易いプリコーディング行列を選択することが可能となる。

なお、以上の説明においては、ＤＦＴコードブック及びランダムコードブックで構成されるコードブックにおいて、ランダムコードブックに含まれるプリコーディング行列を行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理により選定する際、ＤＦＴコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列を演算対象から除くコードブック生成方法において、調整値ｄ´´_ｍｉｎに基づいてランダムコードブックを選択する場合について説明している。しかしながら、各ランクの行列間距離の最小値を重み付け平均して得られる調整値に基づいてランダムコードブックを選択する手法については、ランダムコードブックを選択する全てのコードブックの生成方法に適用することが可能である。

また、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理においては、上述したように、ランダムコードブックグループに属するランダムコードブックがランダムに決定された後、全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が、他のコードブックにおける対応するランクの全てのプリコーディング行列との間で算出される。そして、算出された行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の中の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出される。そして、ランダムコードブック全体が更新され、再び更新後の全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が算出されると共に、それらの最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）がランク毎に算出される。この場合において、先行する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）よりも後続する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が大きい場合には、更新後のコードブックが選択される。このような演算処理が、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるまで繰り返し行われる。

すなわち、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理においては、ランダムコードブック全体を更新しながら、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックが探索される。しかしながら、この場合には、更新後の全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算対象となるため、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックが探索されるまでの演算量が膨大になる。

このため、本発明に係るコードブック生成方法においては、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックを探索する際、ランダムコードブック全体を更新するのではなく、その一部のランダムコードブックを更新する。具体的には、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出されたランダムコードブックの一方又は双方を更新する。なお、更新対象とされるランダムコードブックは、ランダムに選択される。

このような行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理においては、ランダムコードブックグループに属するランダムコードブックがランダムに決定された後、全てのプリコーディング行列（ＤＦＴコードブックに含まれる２つのプリコーディング行列を除く）の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が、他のコードブックにおける対応するランクの全てのプリコーディング行列との間で算出される。そして、算出された行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の中の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出される。そして、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の中の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）を含むランダムコードブックが更新され、再び更新後の全てのプリコーディング行列の行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}が算出されると共に、それらの最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）がランク毎に算出される。この場合において、先行する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）よりも後続する行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が大きい場合には、更新後のコードブックが選択される。このような演算処理が、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるまで繰り返し行われる。

このように本発明に係るコードブック生成方法によれば、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックを探索する際、一部のランダムコードブックを更新するようにしたことから、ランダムコードブック全体を更新する場合に比べて大幅に行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックを探索するまでの演算量を低減することが可能となる。

特に、本発明に係るコードブック生成方法においては、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出されたランダムコードブックの一方又は双方を更新するようにしたことから、更新対象となるランダムコードブックを特定し易く、効率的に行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が最大となるランダムコードブックを探索する演算処理を行うことが可能となる。

なお、以上の説明においては、ＤＦＴコードブック及びランダムコードブックで構成されるコードブックにおいて、ランダムコードブックに含まれるプリコーディング行列を行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の演算処理により選定する際、ＤＦＴコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列を演算対象から除くコードブック生成方法において、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出されたランダムコードブックの一方又は双方を更新する場合について説明している。しかしながら、行列間距離ｄ_{ｃｈｏｒｄ}の最小値ｄ_ｍｉｎ（Ｒ）が算出されたランダムコードブックの一方又は双方を更新する手法については、ランダムコードブックを選択する全てのコードブック生成方法に適用することが可能である。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

Claims (4)

1. 基地局装置におけるアンテナ間の相関が高い場合に選択されるプリコーディング行列を定めたＤＦＴ（discrete Fourier transform）構造を有する複数の第１のコードブックと、前記基地局装置におけるアンテナ間の相関が低い場合に選択されるプリコーディング行列を定めた複数の第２のコードブックとで構成されるコードブック生成方法であって、
   前記第１、第２のコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離（Chordal distance）の最小値をランク毎に算出するステップと、前記第１のコードブック、又は先行して算出された前記行列間距離の最小値の算出結果に応じて更新された前記第２のコードブックに含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値をランク毎に算出するステップと、更新前後の前記行列間距離の最小値の比較を繰り返してコードブック全体に含まれるプリコーディング行列の行列間距離の最小値が最大となる前記第２のコードブックを選択するステップとを具備し、
   前記行列間距離の最小値を算出する際に前記第１のコードブックに含まれる異なる２つのプリコーディング行列を演算対象から除くことを特徴とするコードブック生成方法。
2. 前記行列間距離の最小値をランク毎に重み係数にて調整すると共に、調整後の値を相加平均して得られる調整値に基づいて前記第２のコードブックを選択することを特徴とする請求項１記載のコードブック生成方法。
3. 先行して算出された前記行列間距離の最小値の算出結果に応じて複数の前記第２のコードブックの一部のみを更新することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコードブック生成方法。
4. 前記行列間距離の最小値の算出に用いられた前記第２のコードブックの一方又は双方を更新することを特徴とする請求項３記載のコードブック生成方法。

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