JP6208370B2

JP6208370B2 - チャンネル情報フィードバック方法、基地局及び端末

Info

Publication number: JP6208370B2
Application number: JP2016542950A
Authority: JP
Inventors: チェン，イージエン; ルー，チャオホワ; チャオ，ジン; シャオ，ホワホワ; ユー，グアンフイ
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP2017502597A; EP3073663A1; US20160323021A1; EP3073663A4; CN104753628B; CN104753628A; US10270500B2; WO2015096423A1

Description

本発明の実施例は大規模なワイヤレス通信技術に関し、特にチャンネル情報フィードバック方法、基地局及び装置である。

ワイヤレス通信システムにおいては、通常、送信側と受信側の間に空間多重化の方式を採用し、複数本のアンテナを使用してより高い伝送速率を取得する。一般的な空間多重化方法に対する１種の強化技術では、チャンネル情報を受信側から送信側にフィードバックして、送信側が得られたチャンネル情報に基づき幾つかの送信プリコーディング技術を使用して大幅に伝送性能を向上させる。シングルユーザ多重入出力（MIMO、Multi-input Multi-output）に対して、直接にチャンネル特徴ベクトル情報を使用してプリコーディングし、マルチユーザMIMO（MU-MIMO）に対して、より正確なチャンネル情報を必要とする。

ワイヤレス通信技術の高速発展に伴って、ユーザのワイヤレス使用もより豊かになり、ワイヤレスデータサービスの急成長を導き、これはワイヤレスアクセスネットワークに巨大な挑戦をもたらし、マルチアンテナ技術はワイヤレスデータサービスの爆発的な増大の挑戦に対応する肝心な技術である。従来、4Gにおいてサポートしたマルチアンテナ技術は最も大きく８ポートの水平次元のビームフォーミング技術のみをサポートし、更に大幅にシステム容量を増加する大きな潜在力がある。

マルチアンテナ技術の進化は主により大きなビームフォーミング/プリコーディングゲイン、より多くの空間多重化層数（MU/SU）及びより小さい層間干渉、より完全なカバレッジ、より小さいサイト間の干渉等を目標として行う。大規模MIMO（Massive MIMO）と三次元MIMO（3D MIMO）は次世代ワイヤレス通信におけるMIMO進化の最も主要な２種の技術である。

Massive MIMO技術に基づくシステムは、基地局側に大規模アンテナアレイ、例えば100個のアンテナ、ひいてはより多いものが配置される。このように、データ伝送を行う際に、MU-MIMO技術を利用して、同時に同じ周波数で複数ユーザを多重し、一般的に、アンテナ数と多重ユーザ数との比例が5-10倍程度に保つ。一方で、スタジア環境の強い相関チャンネルでも、リッチ散乱での非関連チャンネルでも、任意の２つのユーザチャンネルの間の相関係数はアンテナ数の増加に伴って指数的に減衰し、例えば、基地局側に100本のアンテナが配置される際に、任意の２つのユーザチャンネル間の相関係数が0に近い、つまりマルチユーザに対応するチャンネル間が直交に近い。他方で、大きなアレイはかなりのアレイゲイン及びダイバーシティゲインをもたらすことができる。3D MIMOに対して、垂直次元と水平次元には、いずれもとてもよいビームフォーミングの能力を備える。これはアンテナを単に単一次元ではなく、2D形式で配置する必要がある。アンテナサイズの制限のため、一つの次元に何百本のアンテナを配置する可能性があまりない。このため、ほとんどの使用シーンにおいて、Massive MIMO技術を使用する際に、3D MIMOを一般的に結合して使用することもある。また、アンテナサイズを節約してよりよいダイバーシティ性能又は多重化能力を提供するために、二重偏波アンテナもMassive MIMOに幅広く使用される。二重偏波アンテナを使用することはアンテナのサイズを元の半分に縮小させる。

Massive MIMOにとって、大量アンテナの導入のため、従来のチャンネル情報フィードバック方法は、各アンテナによりチャンネル状態情報基準信号（CSI-RS）を送信し、端末がCSI-RSを検出してチャンネル推定によって各伝送リソースに対応するチャンネル行列を得て、チャンネル行列に基づき最適なベースバンドにおける各周波数領域サブバンドプリコーディングベクトルとブロードバンドの最適な伝送層数情報を得て、次に、以上で紹介したコードブックフィードバック技術に基づいてチャンネル情報のフィードバックを行う。このようなチャンネル情報フィードバック方式はMassive MIMOに適用する時に大きな問題が存在し、一方で、パイロットオーバヘッドが基地局のアンテナ数Ntの増加に伴って増加し、アンテナ数が多い時にパイロットオーバヘッドが非常に巨大である。他方で、フィードバックする時に使用したコードブックに非常に多いコードワードを含む必要があり、コードワードの選択が非常に困難であるため、端末の実現に非常に高い複雑さを与え、ほとんど実現できなく、或いは巨大なコストをかかる必要がある。また、コードブックによるフィードバックのオーバヘッドが大きく、アップリンクのオーバヘッドを膨大させる。つまり、従来のコードブックフィードバック技術を採用するのは、大規模アンテナシステムにおいて比較的よい性能を取得しにくく、所望のマルチアンテナゲインを得ることができない。

特に、二重偏波チャンネルにとって、分極間の非関連性のため、一般的にチャンネルのランクはいずれも１より大きく、このようにより多くの情報量をフィードバックする必要がある。ユニポーラチャンネルより、より深刻なフィードバック性能とオーバヘッド問題を有する。

上記の技術的問題を解決するために、本発明の実施例はチャンネル情報フィードバック方法、基地局及び端末を提供して、Massive MIMO技術に基づくシステムに適用できる。

前記N又は第２チャンネル情報の取る値は基地局により端末の専用UE specificのシグナリングによって端末に通知し、或いは、前記N又は前記第２チャンネル情報は端末により判断して前記基地局にフィードバックされる。

前記シグナリングは上位層シグナリングであり、周期フィードバックに応用され、
前記シグナリングは物理層制御シグナリングであり、非周期フィードバックトリガーシグナリングとともに送信され、非周期フィードバックに応用される。

本発明の実施例は基地局を更に提供し、受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築するように設定される。

更に、端末にチャンネル測定パイロットを送信するように設定される。

前記チャンネル行列は若干のブロック行列からなり、且つ各ブロック行列がチャンネル測定における情報で線形関数によって得られる。

本発明の実施例は端末を更に提供し、チャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックするように設定される。

従来技術と比べて、本発明の実施例の技術的解決手段は、端末がチャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックするステップと、基地局は受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築するステップと、を含む。本発明の実施例の提供した技術的解決手段において、チャンネル行列において二重偏波チャンネルの最も基本な特徴、即ちマルチパス方向を表す情報uをマッチングしたため、最小のコストでチャンネル情報のフィードバックを実現し、既存技術におけるコードブックフィードバック手段に対して、フィードバック精度を満たす上で、フィードバックオーバヘッドを低下させ、端末実現の複雑さを低減させ、フィードバック効率を向上させることが言うまでもないため、本発明の実施例の提供したチャンネル情報フィードバック方法はMassive MIMO技術に基づくシステムに適用する。

本発明の実施例におけるその他の特徴と利点を続いた明細書では説明し、且つ部分的に明細書から分かり、或いは本発明の実施によって了解する。本発明の実施例における目的とその他の利点を明細書、請求項の範囲及び図面に特に指摘した構造によって実現及び取得することができる。

ここで説明した図面は本発明を更に理解するためのものであり、本出願の一部となり、本発明の模式的実施例及びその説明は本発明を解釈するためのものであり、本発明を不適切に制限することがない。図面では、
図1は本発明の実施例におけるチャンネル情報フィードバック方法を示すフローチャートである。図2は本発明の実施例におけるチャンネル情報フィードバックシステムを示す組成構造模式図である。

本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明らかにするために、以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細的に説明する。なお、衝突しない場合に、本出願における実施例及び実施例における特徴を互いに任意に組み合わせることができる。

図1は本発明の実施例におけるチャンネル情報フィードバック方法を示すフローチャートであり、図1に示すように、ステップ100とステップ101とを含む。
ステップ100、端末はチャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックする。

チャンネルを表現する情報にマルチパス方向を表す情報が含まれる。

本ステップの前に、基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、端末が基地局により送信したパイロット配置情報を得て、対応なリソース位置にチャンネル検出を行うステップを更に含む。具体的な実現は当業者の慣用技術手段であり、ここで省略する。

本ステップにおいて、チャンネル測定によって第１チャンネル情報及び第２チャンネル情報を得ることができ、第１チャンネル情報は少なくともN個のベクトルu1、u2、……uNを指示する情報を含み、uがマルチパス方向を表す情報であり、Nが1より大きい自然数である。

本ステップにおける関数は基地局と端末の間に予め約束して設定されるものであり、或いは、前記関数は端末により設定し確定され、且つ端末により確定した関数を基地局にフィードバックする。

ステップ100において最適なチャンネルパラメータを確定することは、モデルに可変なパラメータを変化させ、一グループの最適なパラメータを見つける。ここの最適な判定準則は一般的に容量の最大化或いは誤差の最小化などである。具体的な実現は当業者の慣用技術手段であり、ここで省略する。

本発明において、情報行列において二重偏波チャンネルの最も基本な特徴、即ちマルチパス方向を表す情報uをマッチングしたため、最小のコストでチャンネル情報のフィードバックを実現し、従来のコードブックフィードバック手段に対して、フィードバック精度を満たす上で、フィードバックオーバヘッドを低下させ、端末実現の複雑さを低減させ、フィードバック効率を向上させることが言うまでもないため、本発明の実施例の提供したチャンネル情報フィードバック方法はMassive MIMO技術に基づくシステムに適用する。

ステップ101、基地局は受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築する。

以下、具体的な実施例を結合して本発明の実施例における方法を詳細的に説明する。

第１実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得て、ここで、Nrは受信アンテナ数である。

ここで、aが事前に約束した定常な取る値1、-1、j、-jの中の一つであり、Nが定常な取る値、例えば2、3又は4であり、基地局によりシグナリング配置を行ってもよい。該関数は固定的に一つの複数スカラー量Kをかけることができ、表した特徴ベクトル方向情報が変わらなく、含まれた情報に影響を及ばない。基地局側に正規化すればよい。

第２実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得て、ここで、Nrは受信アンテナ数である。

ここで、aは事前に約束した定常な取る値1、-1、j、-jの中の一つであり、Nが定常な取る値、例えば2、3又は4であり、基地局によりシグナリング配置を行ってもよい。該関数は固定的に一つの複数スカラー量Kをかけることができ、表した特徴ベクトル方向情報が変わらなく、含まれた情報に影響を及ばない。基地局側に正規化すればよい。

第３実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得て、ここで、Nrが受信アンテナ数である。

ここで、aの取る値は1、jの中の一つであり、或いは1、j、(1+j)/sqrt2、(1-j)/sqrt2の中の一つであり、該関数は固定的に一つの複数スカラー量Kをかけることができ、表した特徴ベクトル方向情報が変わらなく、含まれた情報に影響を及ばない。基地局側に正規化すればよい。

第６実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得る。ここで、Nrが受信アンテナ数である。

ここで、aは事前に約束した定常な取る値1、-1、j、-jの中の一つであり、Nが定常な取る値、例えば2、3又は4であり、基地局によりシグナリング配置を行ってもよい。該関数は固定的に一つの複数スカラー量Kをかけることができ、表した特徴ベクトル方向情報が変わらなく、含まれた情報に影響を及ばない。基地局側に正規化する。

第７実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、2つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得る。ここで、Nrが受信アンテナ数である。

第８実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得る。ここで、Nrが受信アンテナ数である。

ここで、aは事前に約束した定常な取る値1、-1、j、-jの中の一つであり、Nが定常な取る値、例えば2、3又は4であり、基地局によりシグナリング配置を行ってもよい。上記モデルは固定的に一つの複数スカラー量Kをかけることができ、表した特徴ベクトル方向情報が変わらなく、含まれた情報に影響を及ばない。基地局側に正規化する。

第９実施例、仮に基地局がチャンネル測定パイロットを送信して、Nt本の送信アンテナを例として、２つの互いに垂直である分極方向においてそれぞれNt/2本のアンテナがある。基地局は合計でNt個のポートの一セットのCSI-RSパイロットを送信する。端末は基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行う。(Nr×Nt)次元のチャンネル行列情報を得る。ここで、Nrが受信アンテナ数である。

第１０実施例、第９実施例に記載された通りで、但し、aは非定常な取る値である。

なお、aが非定常な取る値であることは、同様に第６実施例、第７実施例及び第８実施例に適用し、ここで省略する。

第１１実施例、第１０実施例に示したように、aの取る値は基地局がシグナリングによって配置されてもよく、例えばaの取る値が1、jの中の一つであり或いは1、j、(1+j)/sqrt2、(1-j)/sqrt2の中の一つである。即ち上位層シグナリングによりaの取る値を通知する。

第６実施例と第１０実施例に示すように、aの取る値範囲は基地局がシグナリングによって配置されてもよく、例えばaの取る値は1、jの中或いは1、j、(1+j)/sqrt2、(1-j)/sqrt2である。

第１２実施例、第１実施例〜第１０実施例に示した通りで、Nの取る値は基地局により端末専用（UE specific）のシグナリングによって通知される。物理アップリンク制御チャンネルにおける周期フィードバックに対して、一般的には非接触式の定期的な報告であり、上位層のシグナリングにより通知されることができ、トリガー式の非周期フィードバックモードに対して、トリガーする際にダウンリンク物理層制御チャンネルによって送信でき、トリガーシグナリングとともに送信する。

第１３実施例、第１実施例〜第１０実施例に示した通りで、使用される関数は基地局によりUE specificのシグナリングによって通知される。物理アップリンク制御チャンネルにおける周期フィードバックに対して、一般的に非接触式の定期的な報告であり、上位層のシグナリングにより通知されることができ、トリガー式の非周期フィードバックモードに対して、トリガーする際にダウンリンク物理層制御チャンネルによって送信でき、トリガーシグナリングとともに送信する。

端末は (Nr×Nt)次元のチャンネル行列に基づき、その中の一つの関数を選択して、且つチャンネル行列に基づき関数に対応するパラメータを確定して、基地局にフィードバックする。基地局は受信したパラメータに基づき、約束した上記関数に基づきチャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築して、且つダウンリンクチャンネルのプリコーディングに使用されることができる。

図２は、本発明の実施例におけるチャンネル情報フィードバックシステムを示す組成構造模式図であり、図２に示すように、少なくとも基地局及び端末を含み、
端末は、チャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックすることに用いられ、チャンネルを表現する情報にはマルチパス方向を表す情報を含む。

基地局は、受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築することに用いられる。

基地局は更に、端末にチャンネル測定パイロットを送信することに用いられ、この時、端末は更に、基地局が送信したパイロット配置情報を得て、対応のリソース位置にチャンネル検出を行うことに用いられる。

その中、チャンネル行列は若干のブロック行列からなり、且つ各ブロック行列はチャンネル測定におけるマルチパス方向を表す情報で線形関数によって得られる。関数は基地局と端末との間に事前に約束し設定され、或いは、端末により関数を確定して、端末が確定した関数を基地局にフィードバックする。

本発明の実施例は基地局をさらに提供し、受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築することに用いられる。更に端末にチャンネル測定パイロットを送信することに用いられる。

その中、チャンネル行列は若干のブロック行列からなり、且つ各ブロック行列はチャンネル測定におけるマルチパス方向を表す情報で線形関数によって得られる。

本発明の実施例は端末を更に提供し、チャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックすることに用いられ、チャンネルを表現する情報にはマルチパス方向を表す情報を含む。

以上の説明は、本発明の好ましい実例だけであり、本発明の保護範囲を制限するためののものではない。本発明の精神と原則にある限り、行った任意の修正、等価切替、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれべきである。

本発明の実施例によるチャンネル情報フィードバック方法、基地局及び端末は、端末はチャンネル測定を行い、予め設定された関数に応じてチャンネル情報を表現するための情報行列を構築して、最適なチャンネルパラメータを確定して基地局にフィードバックするステップと、基地局は受信したチャンネルパラメータ及びチャンネル行列に基づき、チャンネル行列の特徴ベクトルの量子化情報を構築するステップと、を含む。本発明の実施例の提供した技術的解決手段において、チャンネル行列において二重偏波チャンネルの最も基本な特徴、即ちマルチパス方向を表すの情報uをマッチングしたため、最小のコストでチャンネル情報のフィードバックを実現し、既存技術におけるコードブックフィードバック手段に対して、フィードバック精度を満たす上で、フィードバックオーバヘッドを低下させ、端末実現の複雑さを低減させ、フィードバック効率を向上させることが言うまでもないため、本発明の実施例の提供したチャンネル情報フィードバック方法はMassive MIMO技術に基づくシステムに適用する。

Claims

前記第１チャンネル情報におけるベクトルはいずれも同じモデルのベクトルであることを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報フィードバック方法。
前記関数は基地局と端末の間に事前に約束して設定され、或いは、前記関数は端末により設定して確定され、且つ前記端末は確定した関数を基地局にフィードバックする請求項１〜４のいずれか１つに記載のチャンネル情報フィードバック方法。
前記N又は第２チャンネル情報の取る値は基地局により端末専用UE specificのシグナリングにより端末に通知され、或いは、前記N又は前記第2チャンネル情報は端末により判断して前記基地局にフィードバックされる請求項１又は６に記載のチャンネル情報フィードバック方法。
前記シグナリングは上位層シグナリングであり、周期フィードバックに応用され、
前記シグナリングは物理層制御シグナリングであり、非周期フィードバックトリガーシグナリングとともに送信され、非周期フィードバックに応用される請求項７に記載のチャンネル情報フィードバック方法。
前記基地局は更に端末にチャンネル測定パイロットを送信するように設定される請求項９又は１０に記載の基地局。
前記チャンネル行列は若干のブロック行列からなり、且つ各ブロック行列がチャンネル測定におけるマルチパス方向を表す情報で線形関数によって得られる請求項９又は１１に記載の基地局。
前記チャンネル行列は若干のブロック行列からなり、且つ各ブロック行列がチャンネル測定におけるマルチパス方向を表す情報で線形関数によって得られる請求項１３又は１４に記載の端末。