JP7334235B2 - 空間遅延プリコーディングを採用する受信機、送信機、システム、および方法 - Google Patents
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Description
個のアンテナを有する基地局(eNodeB)および
個のアンテナを有するモバイルユーザ機器(UE)を考えると、UEでDL送信の特定の瞬間に受信したシンボル
は以下のように記述され、
はチャネルマトリックスを示し、
はeNodeBでのプリコーダマトリックスを表し、
は受信機における加法性雑音であり、
はUEによってデコードされることになっていたeNodeBによって送信されたデータベクトルであり、
は送信されたデータストリームの数を示す。データ
を
個のアンテナポートにマッピングするためにeNodeBで使用されるプリコーダマトリックスは、瞬間的なチャネル情報
に基づく最適化問題を解決することによって決定される。閉ループ通信モードでは、UEは、チャネルの状態を推定し、アップリンクのフィードバックチャネル(UEからeNodeBへのトラフィックを搬送する通信リンク)を介してチャネル状態情報(CSI)などの報告をeNodeBに送信し、eNodeBがプリコーディングマトリックスを決定できるようにする(参考文献[1]参照)。プリコーディングマトリックスを決定するために、UEからのフィードバックなしで多層送信が実行される場合もある。このような通信モードは「開ループ」と呼ばれ、eNodeBは、情報を送信するために、信号の多様性および空間多重化を利用する(参考文献[1]参照)。
からプリコーディングマトリックスを決定するために使用される。たとえばLTEによるコードブック208は、テーブルの各エントリにマトリックスを有するルックアップテーブルであってもよく、UEからのPMIおよびRIは、テーブルのどの行および列から使用されるプリコーダマトリックスが得られるかを決定する。
を有し(参考文献[7]参照)、ここで、
は、サブバンド/サブキャリアまたは物理リソースブロック(PRB)の数を示す。マトリックス
は、インデックス
に依存しない広帯域マトリックスであり、以下のDFTコードブックマトリックスから選択された
ビームフォーミングベクトル
を含み、
ここで、
は偏波ごとの送信アンテナの数を示し、
はアンテナ偏波の数を示し、
は偏波ごとのビームフォーミングベクトルの数である。共偏波アンテナアレイでは
だが、二重偏波アンテナアレイでは
である。また、二重偏波アンテナアレイでは、
番目のビームベクトル
は両方の偏波と同一である。マトリックス
は、各サブバンド/サブキャリアまたは物理リソースブロック(PRB)
ごとに
で定義されたビームを選択/結合/共位相整合する選択/結合/共位相整合マトリックスである。異なる方向に配向された複数のアンテナ素子が、信号を送受信しながら偏波の多様性を利用するために、アレイアンテナの各々の位置に配置され得ることに、留意されたい。多くの場合、アンテナ素子の配向は、アンテナが応答する偏波角と同じであり、したがって、「アンテナ偏波」および「アンテナ配向」という用語は、文献全体で交換可能に使用される。この明細書では、「配向」という用語は、送信または受信された波面の偏波と混同するのを回避するために、アンテナを指すときに使用される。
)に
が与えられる。
ここで、
は
番目の位置を除く全ての位置でゼロを含む。
のこのような定義は、各偏波の
番目のベクトルを選択し、異なる偏波にわたってこれらを結合する。さらに、
は、2番目の偏波の量子化された位相調整である。
実施形態は、従属請求項で定義される。
ここで、本発明の実施形態は、以下の添付図面を参照して、さらに詳細に説明される。
・無線チャネルを介した通信の所定の特性を達成するように、送信機での送信層および送信アンテナの第1のサブセットに対するそれぞれの周波数領域プリコーダの複素プリコーダ係数と、
・無線チャネルを介した通信の所定の特性を達成するように、送信機での送信層および送信アンテナの第2のサブセットに対するそれぞれの空間遅延プリコーダの複素プリコーダ係数および遅延と
を決定し、
受信機は、送信機に、決定された遅延を明示的または暗黙的に、ならびに決定された複素プリコーダ係数を明示的または暗黙的にフィードバックし、送信機は、フィードバックされた遅延および複素プリコーダ係数を使用して、受信機に送信される信号をプリコードする。周波数領域プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・空間ビームフォーミングベクトルのうちの1つ以上を複素スケーリング/結合するための結合素子と
を含む二段構造を有し、
空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延または遅延差に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・空間および/または周波数領域コードブックマトリックスからのベクトルの1つ以上を複素スケーリング/結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有する。
・無線チャネルを介した通信の所定の特性を達成するように、送信機での送信層および送信アンテナの第1のサブセットに対するそれぞれの周波数領域プリコーダの複素プリコーダ係数と、
・無線チャネルを介した通信の所定の特性を達成するように、送信機での送信層および送信アンテナの第2のサブセットに対するそれぞれの空間遅延プリコーダの複素プリコーダ係数および遅延と、を含む。
周波数領域プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・空間ビームフォーミングベクトルのうちの1つ以上を複素スケーリング/結合するための結合素子と
を含む二段構造を有する。そして、
空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延または遅延差に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・空間および/または周波数領域コードブックマトリックスからのベクトルの1つ以上を複素スケーリング/結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有する。
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延または遅延差に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・空間および/または周波数領域コードブックマトリックスから選択されたベクトルの1つ以上を複素スケーリング/結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有する。
周波数領域コードブックマトリックスは、DFTマトリックスの1つ以上のサブマトリックスによって定義され、DFTマトリックスの各サブマトリックスは、遅延値の範囲または遅延差値の範囲に関連付けられている。
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延または遅延差に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・空間および/または周波数領域コードブックマトリックスから選択されたベクトルの1つ以上を複素スケーリング/結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有する。
周波数領域コードブックマトリックスは、DFTマトリックスの1つ以上のサブマトリックスによって定義され、DFTマトリックスの各サブマトリックスは、遅延値の範囲または遅延差値の範囲に関連付けられている。
しかしながら、サブキャリア/サブバンドの数が非ゼロチャネルインパルス応答係数よりもはるかに大きい状況では、時間領域でのプリコーディングは、計算の複雑さおよびフィードバックオーバーヘッドの両方の点において有益であり得る。
実施形態によれば、周波数領域プリコーダの結合素子は、空間コードブックマトリックスから選択された単一の空間ビームフォーミングベクトルのための層または周波数ごとの複素数値のスケーリング係数、もしくは空間コードブックマトリックスから選択された1つ以上の空間ビームフォーミングベクトルを結合するための周波数ビンごとの結合ベクトルを含む。
であり、ここで
、ただし
はDFTマトリックスのオーバーサンプリング係数である。
-DFTマトリックスの最初のN列、または
-DFTマトリックスの最初の
列および最後の
列、または
-DFTマトリックスの
列、または
-DFTマトリックスの
列および
列
によって定義される。
-
個のエントリ/列を含む周波数領域コードブックマトリックスから
番目の層の空間遅延二段プリコーダマトリックスを構築するための
個の遅延または遅延差を選択し、
-
番目の層の
個の選択されていない遅延インデックスを周波数領域コードブックマトリックスから送信機にフィードバックする
ように構成されている。
-
個のエントリ/列を含む周波数領域コードブックマトリックスから空間遅延二段プリコーダマトリックスを構築するための
個の遅延または遅延差を選択し、
個の遅延または遅延差は各層で同じであり、
-
番目の層の
個の選択されていない遅延インデックスを周波数領域コードブックマトリックスから送信機にフィードバックする
ように構成されている。
-r番目の送信層の全てのビーム、またはr番目の送信層のビームのサブセットに同一の遅延を適用し、
-空間遅延二段プリコーダを計算するために受信機によって選択されたビームの遅延インデックスを含む共通DIを構築し、
-共通DIの最も強い遅延に対応する遅延インデックスを示し、
-最も強い遅延インデックスの表示を有する共通DIを送信機にフィードバックする
ように構成されている。
実施形態によれば、
-送信層の空間ビームのサブセットに関連付けられた遅延のサブセットが同一であるか、または
-送信層の空間ビームのサブセットの遅延の数が同一であるか、または
-遅延のサブセットが、空間ビームおよび送信層のサブセットで同一である。
ここで、
-
は送信機アレイの送信アンテナの数であり、
-
は
番目の層のビームの数であり、
-
は
番目の層および
番目のビームの遅延の数であり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、および送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたサイズ
の
番目の遅延ベクトルであり、
-
は
番目の層に関連付けられた
番目の空間ビームであり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、
番目の遅延、および送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたスカラー遅延ビーム複素結合係数であり、
-
は、全てのプリコーダ層の平均総送信電力が固定値に等しいことを保証するための正規化係数である。
は受信機において先験的に知られているか、または受信機は、送信機からパラメータ
を受信するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、空間遅延プリコーダの遅延を明示的または暗黙的にフィードバックするように構成されており、暗黙的フィードバックは、送信機で使用される周波数領域コードブックマトリックスのそれぞれの列ベクトルに関連付けられたインデックスを含む遅延識別子を使用する。
実施形態によれば、空間遅延プリコーダは周波数領域で表され、受信機は、空間遅延プリコーダの遅延を明示的または暗黙的にフィードバックするように構成されている。
の列ベクトルに関連付けられた
個のインデックスのセットを含み、
は遅延の総数である。
実施形態によれば、コードブックマトリックス
のサイズは、遅延の必要な分解能に基づいて柔軟に設計される。
遅延
は離散化され、セット
の要素によって与えられ、
の各値は周波数領域コードブックマトリックス
の列ベクトルに関連付けられており、
、
はサブキャリアまたはサブバンドまたは物理リソースブロックの総数であり、
周波数領域コードブックマトリックス
はオーバーサンプリングされたコードブックDFTマトリックス
、ここで、
、
、
は周波数領域コードブックDFTマトリックスのオーバーサンプリング係数である。
を受信するように構成されている。
実施形態によれば、DIは空間ビームに関連付けられ、フィードバックは、
個の空間ビームに対して
個のDIを含み、
はビームの総数、
は偏波の数、ここで送信機での共偏波アンテナアレイについては
、送信機での二重偏波アンテナアレイについては
である。
プリコーダは二段プリコーディング構造を含み、二段プリコーディング構造は、
個の空間ビームを含むビームフォーミングマトリックスを含み、
はビームの総数、
は偏波の数であり、ここで送信機での共偏波アンテナアレイについては
、送信機での二重偏波アンテナアレイについては
であり、
(i)
個全てのビームに対して同一の遅延の場合、フィードバックは
個のビームに対して1つの遅延識別子1DIを含むか、または
(ii)偏波依存およびビーム依存遅延の場合、フィードバックは
個のビームに対して
個の遅延識別子、
個のDIを含み、各DIは、単一の空間ビームに関連付けられた遅延のインデックスを含むか、または
(iii)偏波非依存およびビーム依存遅延の場合、フィードバックは、
個のビームに対して
個の遅延識別子、
個のDIを含むか、または
(iv)偏波依存およびビーム非依存遅延の場合、フィードバックは、
個のビームに対して
個の遅延識別子、
個のDIを含むか、または
実施形態によれば、DI内のインデックスの数は、空間ビームに関して同一であるかまたは異なる。
番目の空間ビームに関連付けられた、遅延識別子DIの
個の遅延インデックスのうちの
個の遅延インデックスは、1つ以上の他の空間ビームに関連付けられた遅延インデックスDIと同一であり、すると
番目の空間ビームのDIは、
個のインデックスの代わりに
個のインデックスを含む。
実施形態によれば、特定の空間ビームのインデックスを含むビーム固有のDIに加えて、
個の空間ビームに共通のインデックスを示すために、
個の空間ビームに共通DIが使用され得る。このような複数の共通DIは、異なる空間ビームのDIの間に同一の遅延の複数のセットがあるときに適切になるだろう。
-ビーム固有のDIごとのインデックスの総数、または
-共通DIの数、共通DIごとのインデックスの数。
実施形態によれば、空間ビームに関連付けられた遅延が単一の平均遅延の周りの所定のウィンドウ内にあるとき、空間ビームの遅延識別子は、平均遅延に関連付けられた単一のインデックスのみを含む。
実施形態によれば、
個のビームの場合、フィードバックは、
個のビームに対して
個のDIを含み、各DIは単一のインデックスのみを含む。
実施形態によれば、フィードバックは、空間ビームに対して単一または複数のDIを含み、各DIは単一または複数のインデックスを含み、各インデックスはビームの特定の平均遅延に関連付けられている。
個の空間ビームは、同じかまたは異なる平均遅延を有する。
実施形態によれば、特定の平均遅延インデックスに関連付けられた
番目の空間ビームの
個の複素遅延領域結合係数は、特定の平均遅延インデックスの残りまたは他の
個のビームの複素結合係数を計算するために使用される。
番目のビームの平均遅延インデックス
に対応する残りの
個のビームの複素係数は、以下によって与えられる。
ここで、
は
番目のビーム
に関連付けられたスカラー複素係数であり、
は
番目のビームおよび平均遅延インデックス
に関連付けられた
個の遅延結合係数を含む。
実施形態によれば、フィードバックは、プリコーディングマトリックス識別子PMIのように、インデックスのセットを含み、インデックスのセットは、無線信号のそれぞれの空間ビームを示す第1の数のインデックスと、それぞれの複素遅延領域結合係数を示す第2の数のインデックスと、(1つまたは複数の)遅延識別子に含まれる遅延に関連付けられた第3の数のインデックスとを含む。
受信機は、以下によって空間遅延プリコーダの遅延を明示的にフィードバックするように構成されている。
(i)全てのアンテナまたはビームに基準遅延を設定することであって、基準遅延に対して
個の遅延差が送信機にフィードバックされること、または
(ii)アンテナまたはビームごとの基準遅延を設定することであって、アンテナまたはビームごとの基準遅延に対して
個のアンテナまたはビームごとの遅延差が送信機にフィードバックされること、または
受信機は、以下によって空間遅延プリコーダの遅延を暗黙的にフィードバックするように構成されている。
(i)全てのアンテナまたはビームに基準遅延を設定することであって、基準遅延に対して
個の遅延差に関連付けられた
個のインデックスがフィードバックされること、または
(ii)アンテナまたはビームごとの基準遅延を設定することであって、アンテナまたはビームごとの基準遅延に対して
個のアンテナまたはビームごとの遅延差に関連付けられた
個のアンテナまたはビームごとのインデックスが送信機にフィードバックされること。
は、アンテナ固有および層固有または非アンテナ固有および非層固有である。アンテナ固有および層固有遅延
の場合、n番目の送信アンテナ、r番目の層のl番目の遅延
は、k番目の送信アンテナ、p番目の層のl番目の遅延
とは異なり、すなわち
および
である。非アンテナ固有および非層固有遅延
の場合、n番目の送信アンテナ、r番目の層のl番目の遅延
は、k番目の送信アンテナ、p番目の層のl番目の遅延
と同一であり、すなわち
である。
遅延の明示的フィードバックの場合、フィードバックは、
個の複素プリコーダ係数および
個の遅延を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達し、
遅延の暗黙的フィードバックの場合、フィードバックは、
個の複素プリコーダ係数および
個の遅延識別子を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達し、
ここで、
は送信アンテナの数を示し、
は層ごとおよびアンテナごとの遅延の数を示し、
は層の数を示す。
遅延の明示的フィードバックの場合、フィードバックは、
個の複素プリコーダ係数および
個の遅延を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達し、
個の遅延は
個の送信アンテナおよび
個の層の全てと同一であり、
遅延の暗黙的フィードバックの場合、フィードバックは、
個の複素プリコーダ係数および
個の遅延を指定する
個の遅延識別子を含み、遅延識別子で指定される遅延は、
個の送信アンテナおよび
個の層の全てと同一のプリコーダタップの遅延である。
実施形態によれば、アンテナ固有および層固有遅延ならびに複素プリコーダ係数の暗黙的フィードバックの場合、遅延ごとおよび層ごとの複素プリコーダ係数は1つ以上のコードブックに基づいており、フィードバックは、N個の送信アンテナ、
個の遅延、および
個の層に関連付けられた複素プリコーダ係数のマトリックス(PMI)を指定し、
遅延の明示的フィードバックの場合、フィードバックは、
個のプリコーディングマトリックス識別子(PMI)および
個の遅延を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達し、
遅延の暗黙的フィードバックの場合、フィードバックは、
個のプリコーディングマトリックス識別子(PMI)および
個の遅延識別子を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達する。
個の送信アンテナ、
個の遅延、および
個の層に関連付けられた複素プリコーダ係数のマトリックス(PMI)を指定し、
遅延の明示的フィードバックの場合、フィードバックは、
個のプリコーディングマトリックス識別子(PMI)および
個の遅延を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達し、
遅延の暗黙的フィードバックの場合、フィードバックは、
個のプリコーディングマトリックス識別子(PMI)および
個の遅延識別子を含むか、または合計フィードバックがこれらの量に達する。
実施形態によれば、プリコーダは、多段構造、たとえば二段構造または三段構造を含む。多段構造は、
個の送信アンテナの遅延ごとおよび層ごとの複素結合係数を含むビームセットマトリックスおよび少なくとも1つの結合ベクトルまたは結合マトリックスと、遅延のベクトルとを含むことができ、フィードバックは、ベクトルインジケータを使用して、遅延ごとに、複素結合係数を明示的または暗黙的にさらに識別し、これにより、フィードバックまたは合計フィードバックが、複素結合係数を明示的に信号伝達するときには複素結合係数を、もしくは複素結合係数を暗黙的に信号伝達するときには
個のベクトルインジケータを、さらに含むようにする。
・第1の配向の全てのアンテナの、透過/入射波面の第1の偏波、たとえば水平偏波に関連付けられた遅延および層ごとの第1の複素プリコーダ係数、および
・第1の配向の全てのアンテナの、透過/入射波面の第2の偏波、たとえば垂直偏波に関連付けられた遅延および層ごとの第2の複素プリコーダ係数、および
・第2の配向の全てのアンテナの、透過/入射波面の第1の偏波、たとえば水平偏波に関連付けられた遅延および層ごとの第3の複素プリコーダ係数、および
・第2の配向の全てのアンテナの、透過/入射波面の第2の偏波、たとえば垂直偏波に関連付けられた遅延および層ごとの第4の複素プリコーダ係数
を含む。
個の送信アンテナおよび
個の受信アンテナを有するマルチキャリアMIMOシステムのOFDMシステムモデルに基づく。
番目のTxアンテナと
番目のRxアンテナとの間の周波数選択チャネル
は、
個の経路成分を含む。
送信されたデータは送信ブロックに編成され、長さ
の各ブロック
はプリコーディングマトリックス
で線形にプリコードされ、ここで
はサブキャリアの数である。その結果、ブロックごとに
個のデータ層が送信され、ランク
の送信となる。
サイクルプレフィックス(CP)送信を想定すると、CPは少なくとも長さ
であり、UEにおける受信信号ベクトル(CP除去後)は以下のように記述され得る。
ここで、
はブロック循環MIMOチャネルマトリックス
を示し、
は、その最初の列に
を有するリンク
の
サイズの循環マトリックスであり、
は雑音である。
によって与えられ、ランクRの送信のプリコーダマトリックスは、
によって与えられ、
はサイズ
の循環プリコーダマトリックスである。
ブロック循環MIMOチャネルマトリックスおよびプリコーダマトリックスの周波数領域表現は、それぞれ
および
によって与えられ、ここで
であり、
はサイズ
のDFTマトリックスである。
ここで、
は、全てのサブキャリアのチャネル係数
が主対角線上にある対角マトリックスである。
r番目の層の周波数領域のプリコーダマトリックスは、以下によって与えられ、
ここで
は、主対角線上の全てのサブキャリアのプリコーダ係数からなる対角マトリックスである。
再配置することにより、サブキャリア
に関連付けられたMIMOチャネルマトリックスは、以下のようになる。
実施形態によれば、308の空間遅延プリコーダは、関連する送信アンテナについて、それぞれ対応するプリコーダ遅延および複素プリコーダ係数で送信される信号を遅延および重み付けする複数のサイクリックフィルタをモデル化または定義する。このため、送信アンテナ
およびランク
のプリコーダ係数が以下によって定義されるパラメトリック空間遅延プリコーダスキームが提供され、
(1)
ここで、
は遅延
における複素係数を示す。
は、アンテナ固有であってもなくてもよい。さらに、遅延は、
となるように特定のサンプリンググリッドに対して定義されてもよく、ここで
は正の整数を示し、または遅延は、
となるようにサンプリンググリッドを外して定義されてもよく、ここで
は正の実数を示す。サンプリンググリッドは、チャネル係数が利用可能な遅延の整数値のセットである。サンプリンググリッドを外して定義された遅延では、チャネル係数は内挿によって取得される。遅延
は、n番目の送信アンテナのl番目の遅延
、r番目の層がk番目の送信アンテナのl番目の遅延
、p番目の層と異なるように、アンテナ固有および層固有であってもよく、
または
遅延
は、n番目の送信アンテナのl番目の遅延
、r番目の層がk番目の送信アンテナのl番目の遅延
、p番目の層と同一になるように、非アンテナ固有および非層固有であってもよい。
が計算される。
ここで、
はNUDFTベクトルであり、
、および
はサブキャリア
および送信アンテナ
および層
に関連付けられたプリコーダ係数である。複素係数
および空間遅延プリコーダの遅延
(式(1)参照)は、UEで計算され、非常に少ないフィードバックでgNBに送信され得る。
上述のように、ユーザ機器300において、空間遅延プリコーダの複素係数および遅延(式(1)参照)は、たとえば、長期および短期のチャネル状態情報に基づいて相互情報量または受信信号雑音比(SNR)などのコスト関数を最大化することにより、無線チャネルを介した通信の所定の特性を達成するために最適化され得る。フィードバックされた遅延がグリッド上にある場合、システムモデルは、DFTマトリックスによって周波数応答を計算する。遅延がグリッド上にない場合、サブキャリアごとの周波数応答を計算するために、NUDFTが使用され得る。
は省略される。しかしながら、本発明はこのような実施形態に限定されず、より高いランクまたは層の通信を採用する通信システムで実施されてもよく、ランク
の送信への拡張は簡単であることに留意されたい。
(2)
ここで、
は、
個の遅延に関連付けられたプリコーダ複素係数を含む長さ
のベクトルである。
式(2)の最適化問題を解くことで、複素係数フィードバックとは別に、
個の遅延がgNBにフィードバックされるように、UEでのSNRを最大化するプリコーダ係数および遅延が得られる。
(3)
ここで、
、および
は
個の遅延に関連付けられたプリコーダ複素係数を含む長さ
のベクトルである。
式(3)の最適化問題を解くことで、プリコーダ係数および遅延が得られる。式(3)を解くことで得られた空間遅延プリコーダは、式(2)からの
個の遅延ではなく、gNBへの
個の遅延のみのフィードバックをもたらす。
ここで、ランク1または層1の通信を採用するシステムについて、偏光測定および非偏光測定のケースのフィードバックスキームの実施形態が説明される。アンテナ固有遅延の場合、
、すなわち送信アンテナ間で
番目の遅延が異なる。非アンテナ固有遅延の場合、
、すなわち全ての送信アンテナにわたって
番目の遅延は同一である。
空間遅延プリコーダの複素係数は、コードブックまたは非コードブックベースのスキームを使用してフィードバックされ、遅延もまた明示的または暗黙的にフィードバックされる。暗黙的な遅延フィードバックは、遅延識別子(DI)を介して行われる。各DIは、特定の遅延のセットを指し、各セットは、サンプリンググリッドで定義されているかどうかに関係なく、遅延の組み合わせで構成されている。各DIは、コードブックからのベクトルに関連付けられた特定の遅延のセットを差すこともでき、各セットは、サンプリンググリッドで定義されているかどうかに関係なく、遅延の組み合わせで構成されている。
全てのアンテナの
番目の遅延位置に対応する複素係数は、ベクトル内で以下のように収集される。
明示的フィードバックを使用して、遅延ごとに、それぞれ
個の送信アンテナに関連付けられた
個の複素係数および
個の遅延がgNB200にフィードバックされる。したがって、合計フィードバックは、
個の複素係数および
個の遅延となる。
非アンテナ固有のケースでは、フィードバックは
個の複素係数および
個の遅延となる。
上記のような二段プリコーディング構造
を考慮すると、
番目の遅延の対応する遅延領域プリコーダ
は、以下のように記述することができ、
ここで、遅延固有のマトリックス
は、
個のベクトルを含むサイズ
のブロック対角マトリックスであり、
は、
個のベクトルを含むサイズ
1の結合/選択/共位相整合ベクトルである。
マトリックス
内のビームフォーミングベクトルは、
と類似のオーバーサンプリングされたDFTコードブックマトリックスから、もしくは参照により本明細書に組み込まれる、上述の欧州特許出願第17154486.9号明細書または欧州特許出願第17154487.7号明細書に記載されるような任意のアンテナアレイ構成のために設計されたアレイ応答適合コードブックから、選択され得る。
および
の暗黙的フィードバック
UE300からgNB200へのマトリックス
およびベクトル
に対応するフィードバックは、それぞれPMI1およびPMI2を介して暗黙的に示される。
番目の遅延位置に関連付けられたプリコーダは、PMI1およびPMI2、ならびに
個の送信アンテナに関連付けられた
個の遅延によって指定される。したがって、
個の遅延では、合計フィードバックは、アンテナ固有のケースでは、
個のPMI1+
個のPMI2+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、
個のPMI1+
個のPMI2+
個の遅延となる。
番目の遅延に対応する空間遅延プリコーダは、以下のように分解することができ、
ここで、
は全ての遅延
にわたって同一である広帯域プリコーダマトリックスであり、
は遅延固有の選択/結合/共位相整合ベクトルである。フィードバックは、アンテナ固有のケースでは、1個のPMI1+
個のPMI2+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、1個のPMI1+
個のPMI2+
個の遅延となる。
の暗黙的フィードバックおよび
の明示的フィードバック
マトリックス
に関連付けられたフィードバックは、フィードバックスキーム2で説明されたものと同様である。
サイズのベクトル
のフィードバックは、
個の複素数エントリを用いてgNB200に対して明示的に示され得る。
番目の遅延位置に関連付けられたプリコーダは、PMI1および
個の複素数値、ならびに
個の送信アンテナに関連付けられた
個の遅延によって指定される。
個の遅延の場合、アンテナ固有のケースでは、合計フィードバックは
個のPMI1+
個の複素係数+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、フィードバックは
個のPMI1+
個の複素係数+
個の遅延に等しい。
上記の広帯域プリコーダマトリックスを採用する実施形態では、フィードバックは、アンテナ固有のケースでは、1個のPMI1+
個の複素係数+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、1個のPMI1+
個の複素係数+
個の遅延となる。
個のDIが必要とされ、ここで各DIは、アンテナ全体の遅延に対して定義される。非アンテナ固有のケースでは、gNBに遅延を提示するには単一のDIで十分であり、遅延はアンテナ全体にわたって同一であるため、この場合のDIは、プリコーダタップ全体の遅延を定義する。
フィードバックスキーム1:プリコーダ係数および遅延の明示的フィードバック
明示的フィードバックを使用して、遅延ごとに、それぞれ
個の送信アンテナに関連付けられた
個の複素係数および
個の遅延がgNB200にフィードバックされる。したがって、合計フィードバックは、
個の複素係数および
個の遅延となる。
非アンテナ固有のケースでは、フィードバックは
個の複素係数および
個の遅延となる。
上記のような二段プリコーディング構造
を考慮すると、
番目の遅延のプリコーダ
は、以下のように記述することができ、
ここで、遅延固有のマトリックス
は、
個のベクトルを含むサイズ
のブロック対角マトリックスであり、
は、
個のベクトルを含むサイズ
1の結合/選択/共位相整合ベクトルである。
内のビームフォーミングベクトルは、オーバーサンプリングされたDFTコードブックマトリックス、もしくは参照により本明細書に組み込まれる、上述の欧州特許出願第17154486.9号明細書または欧州特許出願第17154487.7号明細書に記載されるような任意のアンテナアレイ構成のために設計されたアレイ応答適合コードブックから、選択され得る。
および
の暗黙的フィードバック
水平偏波および垂直偏波のプリコーダマトリックスインデックスは、プリコーダマトリックス
のPMI1hおよびPMI1vによってそれぞれ示される。ベクトル
に対応するフィードバックは、PMI2を介してgNBに示される。
番目の遅延では、それぞれ
に関連付けられたPMI1hおよびPMI1v、
に関連付けられたPMI2、ならびに
個の遅延が、UE300からgNB200にフィードバックされる。
アンテナ固有のケースでは、フィードバックは
個のPMI1h+
個のPMI1v+
個のPMI2+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、フィードバックは
個のPMI1h+
個のPMI1v+
個のPMI2+
個の遅延となる。
が選択された場合、アンテナ固有のケースでは、合計フィードバックは、1個のPMI1h+1個のPMI1v+
個のPMI2+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは、フィードバックは1個のPMI1h+1個のPMI1v+
個のPMI2+
個の遅延となる。
の暗黙的フィードバックおよび
の明示的フィードバック
マトリックス
に関連付けられたフィードバックは、偏光測定のケースのフィードバックスキーム2で説明されたものと同様である。
番目の遅延位置については、プリコーダマトリックス
の水平偏波(PMI1h)のプリコーダマトリックスインデックスおよび垂直偏波(PMI1v)のプリコーダマトリックスインデックス、およびマトリックス
の
個の複素係数、ならびに
個の遅延が、UE300からgNB200にフィードバックされる。
個のPMI1h+
個のPMI1v+
個の複素係数+
個の遅延となり、非アンテナ固有のケースでは
個のPMI1h+
個のPMI1v+
個の複素係数+
個の遅延となる。
上記のような広帯域プリコーダマトリックスとして
が選択された場合、アンテナ固有のケースでは、フィードバックは1個のPMI1h+1個のPMI1v+
個の複素係数+
個の遅延となるが、非アンテナ固有のケースでは、合計フィードバックは、1個のPMI1h+1個のPMI1v+
個の複素係数+
個の遅延となる。
個のDIが必要とされ、ここで各DIは、アンテナ全体の遅延に対して定義される。非アンテナ固有のケースでは、gNBに遅延を提示するには単一のDIで十分であり、遅延はアンテナ全体にわたって同一であるため、この場合のDIは、プリコーダタップ全体の遅延を定義する。
個の支配的なピークに対応する遅延がプリコーダの
個の遅延として選択または選ばれてもよく、または時間領域で計算されたMRT(最大比送信:maximum ratio transmission)に基づいて、
個の支配的なピークがプリコーダの
個の遅延として選択または選ばれてもよい。
チャネルの遅延も推定される場合、チャネルの最初の
個の支配的なピークに対応する遅延が、プリコーダの
個の遅延として選択または選ばれてもよく、MRTプリコーダの最初の
個の支配的なピークに対応する遅延が、プリコーダの
個の遅延として選択または選ばれてもよい。
チャネル遅延がグリッドから外れている場合、遅延を推定するために、高分解能パラメータ推定アプローチ、たとえば空間交互一般化期待値最大化(SAGE:space alternating generalized expectation-maximization)アルゴリズムが使用され得る(参考文献[6]参照)。
個のパネルがあり、各列に
個のパネルがあるマルチパネルアレイを検討すると、パネルの総数は以下によって与えられる。
パネルごとのアンテナの数は、二段構造について上述されたものと同じままである。このようなマルチパネルアンテナ構造では、プリコーダは以下の三元/三段構造によって与えられる。
ここで、
はサイズ
の広帯域位相補償マトリックスであり、これは以下によって与えられる複数のパネル間の位相オフセットを保証するために使用される。
ここで、
はパネルごとの位相補償係数である。ここで、
は、全ての偏波/配向を含むパネルごとのアンテナの総数を示す。マトリックス
および
は、パネル内のプリコーディングに使用され、二段構造で説明されたのと同じ機能を有する。
のプリコーダ係数は、以下のように記述され得る。
マトリックス
は、
によって与えられる位相補償係数によって定義される広帯域マトリックスであり、マトリックス
およびベクトル
は、パネル全体にわたって同一であっても異なってもよく、すなわちこれらはパネル固有であってもパネル非固有であってもよい。
およびベクトル
のフィードバックが、それぞれパネルごとの位相補償係数とともにgNBにフィードバックされる。
パネル非固有のケースでは、単一のパネルのマトリックス
およびベクトル
のフィードバックが、パネルごとの位相補償係数とともにgNBにフィードバックされる。
パネル固有およびパネル非固有のケースでは、偏光測定および非偏光測定のケースについてフィードバックスキーム1、フィードバックスキーム2、およびフィードバックスキーム3に記載されたマトリックス
およびベクトル
のフィードバックが適用される。
個の位相補償係数がフィードバックされるが、暗黙的なケースでは、フィードバックにPMI3が使用される。
これまでに説明された実施形態では、空間遅延プリコーダ
は、時間領域で表されている。しかしながら、本発明のアプローチは、このような実施形態に限定されず、本発明のアプローチのさらなる実施形態によれば、空間遅延プリコーダ
は周波数領域で表される。
ここで、空間遅延プリコーダの周波数領域表現に基づくフィードバックスキームは、ランク1または層1の通信を採用するシステムの非偏光測定のケースについて説明される。アンテナ固有遅延の場合、
、すなわち送信アンテナ間で
番目の遅延が異なる。非アンテナ固有遅延の場合、
、すなわち全ての送信アンテナにわたって
番目の遅延は同一である。上述のように、本発明はランク1の実施形態に限定されず、より高いランクまたは層の通信を採用する通信システムで実施されてもよく、ランク
の送信への拡張は簡単である。さらに、偏光測定のケースへの拡張は簡単である(上記参照)。
空間遅延プリコーダ
は、以下のように、全てのアンテナの
番目の遅延位置に対応する複素係数を使用して記述される。
空間遅延プリコーダ
は、NU-DFTマトリックスを適用することにより、周波数領域に変換され得る。これを行うために、
個の遅延のベクトル
は、マトリックス
に積み重ねられる。
となるような、二重偏波アンテナアレイのケースを検討する。次に、サブキャリア
のプリコーダは、以下によって与えられる。
,
ここで、
、
、および
は、ビーム
およびサブキャリア
に関連付けられた複素係数を示す。
マトリックス
内の全てのサブキャリアのプリコーダを集めると、以下のようになる。
アンテナ固有のケースでは、
の対応する周波数領域プリコーダは、以下によって与えられる。
ここで、
のエントリはブロック対角マトリックス
内に配置され、
は
個の遅延および
番目の送信アンテナの空間遅延プリコーダの遅延領域プリコーダ係数であり、
はサイズ
の全てゼロ要素の列ベクトルである。サイズ
のNU-DFTマトリックス
は、以下によって与えられる。
ここで、NU-DFTマトリックス
は
個のベクトルを含む。
ベクトル
は、遅延
およびアンテナインデックス
に依存する。
アンテナごとに定義された遅延の数は異なってもよい。
非アンテナ固有のケースでは、
の対応する周波数領域プリコーダは、以下によって与えられる。
ここで、
は
個の遅延に対して定義されたNU-DFTマトリックスであり、
は遅延
に関連付けられたNU-DFTベクトルである。
実施形態によれば、周波数領域で表された空間遅延プリコーダ
の遅延は、暗黙的に、たとえば受信機で使用される周波数領域コードブックマトリックスのそれぞれの列ベクトルに関連付けられた1つ以上のインデックスを使用して、フィードバックされ得る。たとえば、プリコーディングマトリックス識別子(PMI)が採用されてもよく、PMIはインデックスのセットに対応でき、各インデックスは、DFTコードブック内の特定の列を指す。実施形態によれば、PMI内の第1の数のインデックスはそれぞれのビームを示し、PMI内の第2の数のインデックスはそれぞれの遅延領域プリコーダ係数を示し、第3の数のインデックスは、遅延識別子、DIのインデックスである。
-cri-RI-PMID-CQI、
-cri-RI-LI-PMID-CQI、
-cri-RI-PMID、
ここで、PMI量PMIDは、遅延インデックスを含むPMI値を含む。
暗黙的なDIフィードバックの場合、実施形態によれば、DIは、周波数領域コードブックマトリックス
の列ベクトルに関連付けられた
個のインデックスのセットを含む。遅延
は離散化され、セット
の要素によって与えられる。また、
の各値は周波数領域コードブックマトリックス
の列ベクトルに関連付けられている。したがって、NU-DFTベクトル
は、DFTベクトルによって以下のように表され得る。
はコードブックDFTマトリックス
のオーバーサンプリング係数であり、
である。
コードブックマトリックス
は、サブバンド、PRB、またはサブキャリアの数
、およびオーバーサンプリング係数
によってパラメータ化される。
であるとき、コードブックマトリックス
は、
のDFTマトリックスによって与えられる。
であるとき、コードブックマトリックス
は、サイズ
のオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられる。
1つの方法では、オーバーサンプリング係数
は、受信機がコードブックマトリックスを構築するように、送信機から受信機に信号伝達され得る。別の方法では、オーバーサンプリング係数は受信機において既知である。
周波数領域コードブックマトリックス
の上記の定義に基づいて、
の対応する周波数領域プリコーダは、以下によって定義される。
、ここで
実施形態によれば、周波数領域の二段プリコーダ構造
と同様に、空間遅延プリコーダは、
-たとえば
と呼ばれる空間ビームフォーミングベクトルを含む、以下でたとえば
または
と呼ばれる、空間コードブックマトリックスと、
-以下でたとえば
と呼ばれる周波数領域コードブックマトリックスであって、周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルまたはマトリックスが遅延または遅延差に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
-空間および/または周波数領域コードブックマトリックスから選択されたベクトルの1つ以上を複素スケーリング/結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有する。
周波数領域コードブックマトリックスは、DFTマトリックスの1つ以上のサブマトリックスによって定義され、DFTマトリックスの各サブマトリックスは、遅延値の範囲または遅延差値の範囲に関連付けられている。
・周波数領域コードブックから選択された1つ以上のベクトルを結合するための、周波数ビンとは無関係の複素数値遅延領域結合ベクトルと、
・空間コードブックマトリックスから選択された1つ以上の空間ビームフォーミングベクトルを結合するための周波数ビンごとの複素数値結合ベクトルと
を含む。
実施形態によれば、s番目の周波数ビンに関連付けられた複素数値結合ベクトルのu番目のエントリは、u番目のビームに関連付けられた複素数値遅延領域結合ベクトルと周波数領域コードブックから選択された1つ以上のベクトルとの結合によって定義されたベクトルのs番目のエントリによって与えられる。
は、典型的には限られた値の範囲のみを有する。値の範囲は、第1段プリコーダ
をMIMOチャネルインパルス応答と結合したときに得られる
個のビームフォーミングチャネルインパルス応答の遅延広がりに依存し得る。図5は、第1段プリコーダ
のビームフォーミングベクトルをMIMOチャネルインパルス応答と結合したときに得られるチャネルインパルス応答の2つの例を示す。図5(a)から、ビームフォーミングチャネルインパルス応答が集中しており、少数の遅延のみが主ピークに関連付けられていることが観察される。また、図5(a)は、周波数領域コードブックからこれらの遅延または遅延差へのDFTベクトルの関連付けられたインデックスも示す。同様に、図5(b)は、2つのピークを含むビームフォーミングチャネルインパルス応答、これら2つのピークに関連付けられた遅延、および周波数領域コードブックからのDFTベクトルの対応するインデックスを示す。このように、遅延または遅延差は、主にコードブックマトリックス
の一部、図5(a)の場合はDFTマトリックスの最初のエントリ/列、図5(b)の場合はDFTマトリックスの最初と最後のエントリ/列にのみ関連付けられていることが観察され得る。したがって、空間遅延二段プリコーダを構築するために受信機で使用されるコードブックマトリックス
のエントリは、サブマトリックスによって与えられてもよく、もしくはDFTマトリックスまたはオーバーサンプリングされたDFTマトリックスの複数のサブマトリックスを含んでもよい。このようにして、周波数領域コードブックのサイズ、および空間遅延二段プリコーダのパラメータの最適化の間の遅延の組み合わせの検索空間が、大幅に縮小され得る。たとえば、周波数領域コードブックが
個のベクトルを含む完全にオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられ、受信機がビームごとにD個の遅延を選択するように構成されているとき、受信機は、空間遅延二段プリコーダのパラメータ最適化の間にビームごとに
この可能な遅延の組み合わせを計算する。
、
、および
の典型的な値では、受信機は、ビームごとに680個の遅延の組み合わせの各々のパラメータ最適化を実行する。遅延の組み合わせの検索空間、したがってパラメータ最適化の計算の複雑さを低減するために、コードブックマトリックス
は、
[
]となるように、DFTマトリックスまたはオーバーサンプリングされたDFTマトリックスの最初のN列によって定義され得る(図5(a)参照)。
の典型的な値では、上記の例の検索空間は、ビームごとに680個から4個の遅延の組み合わせに減少する。このため、受信機は、ビームごとに680個ではなく4個の遅延の組み合わせのみのパラメータ最適化を実行する。別の例では、コードブックマトリックスDは、
[
、
]となるように、DFTマトリックスまたはオーバーサンプリングされたDFTマトリックスの最初の
列および最後の
列によって定義される(図5(b)参照)。さらなる例では、コードブックマトリックスDは、
[
]となるように、DFTマトリックスまたはオーバーサンプリングされたDFTマトリックスの
列によって定義される。コードブックマトリックスは、DFTマトリックスまたはオーバーサンプリングされたDFTマトリックスの複数のサブマトリックスも含み得る。
列および
列によって定義された2つのDFTサブマトリックスの場合、コードブックマトリックスは、
[
]によって与えられる。
-
個のビーム全てで同一の遅延
実施形態によれば、周波数領域二段プリコーダ構造
と同様に、l番目の遅延の空間遅延プリコーダは、以下のように表され、
ここで、
は
個の空間ビームを含むサイズ
のマトリックスであり、
はサイズ
のベクトルであり、
は
番目のビームおよびl番目の遅延に関連付けられたスカラー複素遅延領域結合係数である。
が広帯域マトリックスであるとき、空間遅延プリコーダマトリックス
は、以下のように表され、
ここで、
は、マトリックス
と同一であり、
である。したがって、二段プリコーディング構造
は、以下のように記述され得る。
,
マトリックス
で使用されるDI内の遅延
は、マトリックス
内の
個のビーム全てと同一である。
この実施形態では、
番目のビームに関連付けられた上述の複素数値遅延領域結合ベクトルは、マトリックス
の
番目の行によって与えられ、s番目の周波数ビンの上述の複素数値結合ベクトルは、マトリックス
のs番目の列によって定義される。
実施形態によれば、
が非広帯域マトリックスであり、l番目の遅延に対するビームの組み合わせが他の遅延と異なるとき、
個のビームに関連付けられた遅延は異なる可能性がある。したがって、
個のビームが
個のDIに関連付けられている可能性がある。次に、
番目のDIは、ビームインデックス
および
個の遅延
に関連付けられ、ここで、
個の遅延は、異なるビームに対して同一であっても非同一であってもよい。また、各ビームは、異なる数の遅延
を有し得る。次に、周波数領域プリコーダは、以下によって表されてもよく、
ここで、マトリックス
は、空間遅延-領域結合係数マトリックスであり、以下のように定義される。
は、ビーム
に関連付けられた遅延領域結合係数である。さらに、
は以下によって与えられ、
は、ビーム
に関連付けられたDFTマトリックスであり、その
列がコードブック
から選択される。
実施形態によれば、遅延
は、偏波非依存性およびビーム依存性であり、以下が適用される。
次に、周波数領域ベクトル
について、以下の関係が維持される。
したがって、
個のDIフィードバックの代わりに、
個のDIのみが送信機にフィードバックされる必要がある。
実施形態によれば、遅延は、偏波依存性およびビーム非依存性であり、以下が適用される。
ここで、
または
次に、周波数領域ベクトル
ここで、
または
について、以下の関係が維持される。
したがって、
個のDIフィードバックの代わりに、2つのDI、2DIのみが送信機にフィードバックされる必要があり、ここで第1のDIはアンテナアレイの第1の偏波の遅延を指し、第2のDIはアンテナアレイの第2の偏波の遅延を指す。
個の遅延のうち
個の同一の遅延の特殊なケース
実施形態によれば、
番目のビームに関連付けられたDIの
個のインデックスのうち
個のインデックスは、他のビームに関連付けられたDIの遅延インデックスと同一であり得る。このような場合、
番目のビームのDIは、
個のインデックスではなく
個のインデックスのみを有し得る。
特定の空間ビームのインデックスを含むビーム固有のDIに加えて、
個の空間ビームに共通のインデックスを示すために、
個の空間ビームに共通DIが使用され得る。このような複数の共通DIは、異なる空間ビームのDIの間に同一の遅延の複数のセットがあるときに適切になるだろう。
DI構成は、送信機から受信機に信号伝達され得る。たとえば、DI構成は、下記に関する情報を含み得る。
-ビーム固有のDIごとのインデックスの総数、または
-共通DIの数、共通DIごとのインデックスの数。
さらなる実施形態によれば、各ビームについて、
個の遅延は、単一の平均遅延を中心とするか、またはその周りに制限され得る。次に、
番目のビームの周波数領域コードブックマトリックス
は、以下によって与えられる。
ここで、
、
はウィンドウパラメータであり、
は平均遅延に関連付けられたインデックスであり、平均遅延インデックス
を中心とした
番目のビームの
個の遅延インデックスを示す図6を参照されたい。1つの方法では、ウィンドウサイズパラメータ
は、空間ビームについて同一であっても異なってもよく、制御チャネルを介して、または上位層信号伝達を介して、送信機から受信機に信号伝達され得る。別の方法では、ウィンドウサイズパラメータ
は、受信機において既知である。
個の遅延領域複素結合係数の係数が送信機にフィードバックされる。しかしながら、ビームごとに
個の遅延のフィードバックの代わりに、関連する平均遅延の単一のインデックス
が送信機にフィードバックされれば十分である。
たとえば、ウィンドウサイズパラメータ
が全てのビームで同一であるとき、合計フィードバックは、
個のビームに対して
個の複素遅延領域結合係数および
個のDIとなり、ここで各DIは単一のインデックスのみを含む。
単一の平均遅延を有する代わりに、実施形態によれば、上記のケースは、複数の平均遅延に拡張され得る。単一の平均遅延のケースと同様に、図8に示されるように、
個の遅延が各平均遅延の周りで最適化され、図8は、
番目のビームについて2つの平均遅延インデックス
および
を中心とした
個の遅延インデックスを示す。
たとえば、ウィンドウサイズパラメータ
が全てのビームおよび全ての平均遅延で同一であるとき、ビームごとに
個の平均遅延で、合計フィードバックは、
個のビームに対して、
個の複素遅延領域結合係数および
個のDIとなり、ここで各DIは
個のインデックスを含む。
また、平均遅延のいくつかは、
個のビームのサブセットで同一であってもよく、またはこれらは
個のビーム全てについて同一であってもよい。たとえば、平均遅延が
個のビーム全てについて同一であるとき、
個の遅延を含む単一のDIのみが送信機にフィードバックされ得る。
さらに別の実施形態によれば、他の
個全てのビームの結合係数を計算するために、平均遅延インデックス
に関連付けられた
番目のビームの
個の複素遅延領域係数が使用される。以下では、単一の平均遅延および単一の空間ビームを検討する。行ベクトル
内の
番目のビームおよび平均遅延インデックス
(lは1から
までの範囲)に関連付けられた
個の遅延結合係数を収集すると、平均遅延インデックス
に関連付けられた残り
個のビーム
の複素遅延領域結合係数は、以下によって計算され、
ここで、
は、
番目のビームに関連付けられたスカラー複素係数である。図9は、平均遅延
の基準ビーム(ボックスR)に対する
個のビームの複素係数の計算を示す。
なお、上記のクロネッカー積構造では、
個の遅延領域結合係数ベクトル
のフィードバックに加えて、複素結合係数
が送信機にフィードバックされる必要があることに、留意されたい。
空間遅延プリコーダの上記の二段表現は、異なるまたは異ならない数の層ごとのビームまたはビームごとの遅延を採用する複数の層に拡張され得る。層ごとのビームまたはビームごとの遅延の数が柔軟に選択され得る場合、一般的な空間遅延二段プリコーダ構造が与えられてもよい。
層送信を想定すると、
番目の層に関連付けられたプリコーダは以下によって与えられ、
ここで、
-
は送信機アレイの送信アンテナの数であり、
-
は
番目の層のビームの数であり、
-
は
番目の層および
番目のビームの遅延の数であり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、および送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたサイズ
の
番目の遅延ベクトルであり、
-
は
番目の層に関連付けられた
番目の空間ビームであり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、
番目の遅延、および送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたスカラー遅延ビーム複素結合係数であり、
-
は、全てのプリコーダ層の平均総送信電力が固定値に等しいことを保証するための正規化係数である。
によって与えられ、
個の空間ビームフォーミングベクトル
を組み合わせるためのs番目の周波数ビンの上述の複素数値結合ベクトルは、以下のマトリックスのs番目の列によって与えられる。
空間ビームフォーミングベクトル
は、空間領域2D-DFTコードブックマトリックスから選択され、各層で異なっていてもよい。DFTベクトル
は、遅延に関連付けられ、周波数領域コードブックマトリックス
から選択される。
ここで、
は
番目の偏波のビーム結合係数を含み、
である。
番目のビームおよび
番目のサブバンドに関連する
の(
)エントリ
は、
個の複素指数
を有する
個の複素遅延-ビーム結合係数
の線形結合によって表すことができる。
ここで、
は、u番目のビームおよびp番目の偏波の遅延成分に関連付けられたDFTベクトル
の
番目のエントリを示す。
は、送信層に依存し得る。1つの方法では、選択された空間ビームのサブセット
は、層のサブセットに対して同一であり得る。たとえば、第1の層で偏波ごとに
個のビーム、第2の層で偏波ごとに
個のビーム、第3の層で偏波ごとに
個のビーム、および第4の層で偏波ごとに
個のビームを有する4層送信では、第1の層および第2の層の最初の2つの空間ビームは同一であり(
)、最初の2つの層と第3および第4の層との残りの空間ビームは異なっている(
。別の方法では、ビームの数は、層のサブセットで同一である。たとえば、4層送信では、第1の層のビームの数は、第2の層のビームの数と同一であり
、残り2つの層では異なる(
)。
実施形態によれば、遅延は、ビームおよび送信層に依存し得る。1つの方法では、送信層の空間ビームのサブセットに関連付けられた遅延のサブセットは同一であり得る。たとえば、
番目の層に4つのビームを使用する送信では、ビーム1およびビーム2の遅延のいくつかは同一であり(
、最初の2つのビームの残りの遅延(
)と第3および第4のビームの遅延は異なっている。さらなる方法では、送信層のビームのサブセットの遅延の数は同一であり得る。たとえば、第1のビームの遅延の数は、第2のビームの遅延の数と同一である(
)。さらなる方法では、遅延のサブセットは、空間ビームおよび送信層のサブセットに対して同一であり得る。たとえば、第1の層の第1のビームおよび第2のビームに関連付けられた2つの遅延は、第2の層の第1のビームおよび第2のビームに関連付けられた2つの遅延と同一であり得る(
。遅延の数とビームおよび層ごとの遅延との組み合わせの他の例が除外されるものではない。
実施形態によれば、送信層の全てのビームが同じ遅延に関連付けられるように、遅延の数およびビームごとの遅延は送信層について同一であり得る。
実施形態によれば、フィードバックオーバーヘッドを削減するために、受信機は、
個のエントリ/列を含むコードブックマトリックス
から
番目の層の空間遅延二段プリコーダマトリックスを構築するための
個の遅延または遅延差を選択し、
個の選択されていない遅延インデックスをコードブックマトリックス
から送信機にフィードバックするように構成されている。たとえば、コードブックマトリックス
[
が5つのエントリ/列を含み、受信機が空間遅延二段プリコーダを構築するために3つの遅延/遅延差を選択するように構成されており、ベクトル
を選択するとき、受信機は、インデック
および
(または相対インデックス3および4)を信号伝達する上位層(無線リソース制御(RRC)層またはMAC-CEなど)または物理層(L1)によって送信機にフィードバックする。パラメータ
は、層全体にわたって同一であっても非同一であってもよい。
,
で同一の値の場合。
(または単一のパラメータ
)を受信するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、r番目の層に対する空間遅延二段プリコーダマトリックスの遅延成分の選択に使用される遅延の数を示す、先験的に既知(デフォルト)のパラメータ
(または単一のパラメータ
)を使用するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、送信機から、周波数領域コードブック(
)の構成のための上位層(無線リソース制御(RRC)層またはMAC-CEなど)または物理層(L1)パラメータ
を受信するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、周波数領域コードブック(
)の構成のために、先験的に既知(デフォルト)のパラメータ
を使用するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、送信機から、周波数領域コードブック(
)の構成のための上位層(無線リソース制御(RRC)層またはMAC-CEなど)または物理層(L1)パラメータオーバーサンプリング係数
を受信するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、周波数領域コードブック(
)の構成のために、先験的に既知(デフォルト)のパラメータオーバーサンプリング係数
を使用するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、送信機から、周波数領域コードブック(
)の構成のためのDFTまたはオーバーサンプリングされたDFTサブマトリックスの列に関連付けられた上位層(無線リソース制御(RRC)層またはMAC-CEなど)または物理層(L1)パラメータを受信するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、周波数領域コードブック(
)の構成のためのDFTまたはオーバーサンプリングされたDFTサブマトリックスの列に関連付けられた先験的に既知(デフォルト)のパラメータを使用するように構成されている。
実施形態によれば、受信機は、
-プリコーダを計算するためのビームの遅延インデックスを選択し、
-空間遅延二段プリコーダを計算するために受信機によって選択されたビームの遅延インデックスを含むDIを構築し、
-DIの最も強い遅延に対応する遅延インデックスを示し、
-最も強い遅延インデックスの表示を有するDIを送信機にフィードバックする
ように構成されている。
たとえば、最も強い遅延は、選択されたビームの遅延に関連付けられた他の全ての遅延結合係数のうちで最も強いパワーを有する遅延結合係数に関連付けられ得る。共通DIの遅延インデックスは、共通DIの最初のインデックスが最も強い遅延に関連付けられるようにソートされ得る。共通DIの最も強い遅延は、複数のユーザのスケジューリング決定を最適化するため、および二段プリコードされた空間遅延がマルチユーザ送信に適用されるときにユーザ間の干渉を低減するために、送信機で使用され得る。
別の実施形態によれば、遅延は、単一の基準遅延に関して正規化され得る。基準遅延が設定されてもよく、全てのビームまたは全てのアンテナに対応する
個の遅延が、単一の基準遅延から差し引かれる。
個の遅延のセットのl番目の遅延が、基準遅延として選択され得る。遅延の明示的フィードバックの場合、
個の遅延差が、遅延の代わりに送信機にフィードバックされる。遅延の暗黙的フィードバックの場合、
個の遅延差がセット
の要素によって与えられ、DIは、遅延差に関連付けられたインデックスを含む。
基準遅延はまた、ビームごとまたはアンテナごとに設定されてもよく、各ビームまたは各アンテナに対応する
個の遅延が、ビームまたはアンテナ固有基準遅延から差し引かれる。遅延の暗黙的フィードバックの場合、
個の遅延差がセット
の要素によって与えられ、DIは、遅延差に関連付けられたインデックスを含む。
本発明の実施形態は、より高いランクまたは層の通信を採用する通信システムで実施されてもよい。このような実施形態では、フィードバックは、層ごとの遅延および層ごとの複素プリコーダ係数を含む。
個の層のアンテナポート
上のPDSCH信号に空間遅延二段プリコーダを以下のように適用することを想定しており、
ここで、
はPDSCHシンボルのシンボルベクトル
であり、
は層
のi番目のシンボルであり、
はアンテナポート
上で送信されたi番目のプリコードされたシンボルであり、
は空間遅延二段プリコーダマトリックスのi番目の列である。
ポート選択空間コードブックへの拡張:
実施形態によれば、空間コードブックマトリックスのエントリは
長さの列ベクトルによって表され、
はアンテナポートの数であり、
番目のベクトル(
/2)は、
番目の位置では単一の1を、他の場所ではゼロを含む。
[1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skoeld, “4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband,” Academic Press, 2011. (ISBN:012385489X 9780123854896)
Claims (16)
- 受信機であって、
送信機から無線チャネルを介して受信した無線信号を受信および処理し、
前記無線信号に基づいて、1つ以上の送信層に対する1つ以上の空間遅延プリコーダの複素プリコーダ係数および遅延を決定し、
前記送信機に、前記決定された遅延を暗黙的に、ならびに前記決定された複素プリコーダ係数を明示的または暗黙的にフィードバックする
ように構成されており、
前記空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・前記空間および/または周波数領域コードブックマトリックスから選択された前記ベクトルの1つ以上を複素スケーリングまたは結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有し、
前記周波数領域コードブックマトリックスを構築するために使用されるDFTマトリックスは、オーバーサンプリングされたDFTマトリックス
であり、ここで
、ただし
はオーバーサンプリング係数であり、Sはサブキャリア、またはサブバンド、または物理リソースブロックの総数であり、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、
のDFTマトリックスによって与えられ、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、サイズ
のオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられ、
前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの1つのサブマトリックスによって定義され、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスは、遅延値の範囲に関連付けられており、
前記周波数領域コードブックマトリックスのサイズが完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少するように、前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスによって定義され、
前記周波数領域コードブックマトリックスのベクトルの数は、前記完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少する、
受信機。 - 前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスは、前記空間コードブックマトリックスのビームをMIMOチャネルインパルス応答と結合するときに得られるビームフォーミングチャネルインパルス応答の遅延広がりに応じて選択される、請求項1に記載の受信機。
- 前記周波数領域コードブックマトリックスを定義する前記DFTマトリックスの複数の列を示す1つ以上のパラメータは、前記受信機において先験的に知られているか、または前記送信機によって構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の受信機。
- 前記遅延が、空間ビームおよび前記送信層に依存し、
-送信層の前記空間ビームのサブセットに関連付けられた前記遅延のサブセットが同一であるか、または
-送信層の前記空間ビームのサブセットの遅延の数が同一であるか、または
-前記遅延のサブセットが、空間ビームおよび送信層のサブセットで同一である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の受信機。 - 送信層の全てのビームが同じ遅延に関連付けられるように、遅延の数およびビームごとの遅延は送信層について同一である、請求項1から4のいずれか一項に記載の受信機。
- プリコーディングマトリックスは、以下によって表され、
ここで、
-
は前記送信機の送信アンテナの数であり、
-
は
番目の層のビームの数であり、
-
は
番目の層および
番目のビームの遅延の数であり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、および送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたサイズ
の
番目の遅延ベクトルであり、
-
は
番目の層に関連付けられた
番目の空間ビームであり、
-
は
番目の層、
番目の空間ビーム、
番目の遅延、および前記送信機アンテナアレイの
番目の偏波に関連付けられたスカラー遅延ビーム複素結合係数であり、
-
は、全てのプリコーダ層の平均総送信電力が固定値に等しいことを保証するための正規化係数である、請求項1から6のいずれか一項に記載の受信機。 - 前記フィードバックは、それぞれの空間ビームを示す第1の数のインデックスと、それぞれの複素遅延領域結合係数を示す第2の数のインデックスと、(1つまたは複数の)前記遅延識別子に含まれる前記遅延を示す第3の数のインデックスとを示す、プリコーディングマトリックス識別子PMIを含む、請求項8または9に記載の受信機。
- 送信機であって、
1つ以上の受信機との無線通信のための複数のアンテナを有するアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに接続された1つ以上のプリコーダであって、前記プリコーダは、前記アンテナアレイによって1つ以上の送信ビームを形成するために前記アンテナアレイの1つ以上のアンテナにビームフォーミング重みのセットを適用する、1つ以上のプリコーダと、
を含み、
前記送信機は、受信機から受信したフィードバックに応答して前記ビームフォーミング重みを決定するように構成されており、前記フィードバックは、前記送信機での1つ以上の送信層および送信アンテナの、1つ以上の空間遅延プリコーダの遅延を暗黙的に、ならびに複素プリコーダ係数を明示的または暗黙的に示し、
前記空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・前記空間および/または周波数領域コードブックマトリックスからの前記ベクトルの1つ以上を複素スケーリングまたは結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有し、
前記周波数領域コードブックマトリックスを構築するために使用されるDFTマトリックスは、オーバーサンプリングされたDFTマトリックス
であり、ここで
、ただし
はオーバーサンプリング係数であり、Sはサブキャリア、またはサブバンド、または物理リソースブロックの総数であり、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、
のDFTマトリックスによって与えられ、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、サイズ
のオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられ、
前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの1つのサブマトリックスによって定義され、前記DFTマトリックスの各サブマトリックスは、遅延値の範囲に関連付けられており、
前記周波数領域コードブックマトリックスのサイズが完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少するように、前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスによって定義され、
前記周波数領域コードブックマトリックスのベクトルの数は、前記完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少する、送信機。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の少なくとも1つの受信機と、
請求項12に記載の少なくとも1つの送信機と
を含む、無線通信ネットワーク。 - 送信機から無線チャネルを介して受信した無線信号を受信および処理するステップと、
前記無線信号に基づいて、1つ以上の送信層に対する1つ以上の空間遅延プリコーダの複素プリコーダ係数および遅延を決定するステップと、
前記送信機に、前記決定された遅延を明示的または暗黙的に、ならびに前記決定された複素プリコーダ係数を明示的または暗黙的にフィードバックするステップと
を含む方法であって、
前記空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・前記空間および/または周波数領域コードブックマトリックスから選択された前記ベクトルの1つ以上を複素スケーリングまたは結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有し、
前記周波数領域コードブックマトリックスを構築するために使用されるDFTマトリックスは、オーバーサンプリングされたDFTマトリックス
であり、ここで
、ただし
はオーバーサンプリング係数であり、Sはサブキャリア、またはサブバンド、または物理リソースブロックの総数であり、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、
のDFTマトリックスによって与えられ、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、サイズ
のオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられ、
前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの1つのサブマトリックスによって定義され、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスは、遅延値の範囲に関連付けられており、
前記周波数領域コードブックマトリックスのサイズが完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少するように、前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスによって定義され、
前記周波数領域コードブックマトリックスのベクトルの数は、前記完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少する、方法。 - 送信機および1つ以上の受信機の間の無線通信のために1つ以上のビームを形成する方法であって、
アンテナアレイによって1つ以上の送信ビームを形成するために前記アンテナアレイの1つ以上のアンテナにビームフォーミング重みのセットを適用するステップを含み、
前記ビームフォーミング重みは、受信機から受信したフィードバックに応答して決定され、前記フィードバックは、前記送信機での1つ以上の送信層および送信アンテナの、1つ以上の空間遅延プリコーダの遅延を暗黙的に、ならびに複素プリコーダ係数を明示的または暗黙的に示し、
前記空間遅延プリコーダは、
・空間ビームフォーミングベクトルを含む空間コードブックマトリックスと、
・周波数領域コードブックマトリックスの各ベクトルが遅延に関連付けられている、周波数領域コードブックマトリックスと、
・前記空間および/または周波数領域コードブックマトリックスからの前記ベクトルの1つ以上を複素スケーリングまたは結合するための層ごと結合素子と
を含む二段構造を有し、
前記周波数領域コードブックマトリックスを構築するために使用されるDFTマトリックスは、オーバーサンプリングされたDFTマトリックス
であり、ここで
、ただし
はオーバーサンプリング係数であり、Sはサブキャリア、またはサブバンド、または物理リソースブロックの総数であり、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、
のDFTマトリックスによって与えられ、
であるとき、前記周波数領域コードブックマトリックスは、サイズ
のオーバーサンプリングされたDFTマトリックスによって与えられ、
前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの1つのサブマトリックスによって定義され、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスは、遅延値の範囲に関連付けられており、
前記周波数領域コードブックマトリックスのサイズが完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少するように、前記周波数領域コードブックマトリックスは、前記DFTマトリックスの前記サブマトリックスによって定義され、
前記周波数領域コードブックマトリックスのベクトルの数は、前記完全なDFTマトリックスによって定義された周波数領域コードブックにわたって減少する、方法。 - コンピュータ上で実行されると、請求項14または15に記載の方法を前記コンピュータに実行させる命令を含むコンピュータプログラムを格納している、コンピュータ可読媒体。
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