WO2013168555A1 - コードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置 - Google Patents
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- H04W76/00—Connection management
- H04W76/30—Connection release
- H04W76/34—Selective release of ongoing connections
- H04W76/36—Selective release of ongoing connections for reassigning the resources associated with the released connections
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- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
- H04L5/0091—Signaling for the administration of the divided path
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- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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- H04W88/02—Terminal devices
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- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/08—Access point devices
Definitions
- LTE-Advanced Long Term Evolution
- MIMO Multi Input, Multi Output
- LTE-Advanced that realizes sufficiently high frequency utilization efficiency and cell edge user throughput for LTE while maintaining backward compatibility with LTE is being studied.
- LTE supports up to 4 layers transmission
- LTE-Advanced supports up to 8 layers transmission.
- MU simple multi-user
- MU-MIMO was adopted.
- a new reference signal (RS) is introduced to support up to 8 layer transmission.
- the basic structure of the structured code book will be described.
- the structured codebook described below is a single point transmission with 4 transmissions (4Tx) and targets MU-MIMO.
- Index 7 is used for other gain vectors.
- index 7 indicates that a 4-bit PMI codebook defined by LTEL (Rel.8) is used.
- An example of an inter-subvector phase codebook for encoding the phase information ⁇ 3 is expressed by Equation (3).
- the inter-subvector phase codebook has the same structure as the intra-subvector phase codebook except that there is no scalar value.
- the user apparatus UE measures a channel fluctuation amount using a received signal from each antenna, and based on the measured channel fluctuation amount, transmission data from each transmission antenna of the base station eNB Select PMI (Precoding Matrix Indicator) and RI (Rank Indicator) according to the phase / amplitude control amount (precoding weight) that maximizes the throughput (or received SINR (Signal to Interference and Noise Ratio)) after combining To do. Then, the selected PMI and RI are fed back to the base station eNB in the uplink together with CQI (Channel Quality Indicator) indicating channel quality information. The base station eNB pre-transmits transmission data based on the PMI and RI fed back from the user apparatus UE, and then transmits information from each antenna.
- PMI Precoding Matrix Indicator
- RI Rank Indicator
- PDSCH Physical Downlink Shared Channel
- PDCCH Physical Downlink Control Channel
- PCFICH Physical Control Field Indicator Channel
- PHICH Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel
- a higher control signal and user data are transmitted by this PDSCH.
- the upper control signal includes information for adaptively changing the codebook configuration.
- the component carrier and scheduling information allocated to the user apparatus 10 by the base station 20 are notified to the user apparatus 10 through the L1 / L2 control channel.
- the feedback information selection unit 109 selects a PMI from the code book 13 based on the channel state notified from the channel estimation unit 106.
- the code book 13 is a structured code book that can adaptively change the code book structure according to the bit arrangement of the code book configuration parameters.
- the code book 13 includes a joint code book 13a (FIG. 2) used for encoding gain information and three phase code books 13b-d used for encoding phase information ( ⁇ 1, 2, 3). Composed.
- the phase codebook encodes two intra-subvector phase codebooks (Equation (2)) 13b and c that encode two intra-subvector phases ⁇ 1 and ⁇ 2, respectively, and an inter-subvector phase ⁇ 3.
- the multiplexer (MUX) 115 synthesizes the transmission data #k whose phase and / or amplitude has been shifted and the control signal generated by the feedback control signal generation unit 111 to generate a transmission signal for each of the receiving antennas 1 to N RX. Generate.
- the mapping (multiplexing) in the multiplexer (MUX) 115 multiplexes feedback information corresponding to reports 1 to 3 in different subframes according to the value of PTI.
- the transmission signal generated by the multiplexer (MUX) 115 is subjected to discrete Fourier transform by discrete Fourier transform units (DFT units) 116 # 1 to 116 # N, and converted from time-series signals to frequency domain signals. After that, inverse fast Fourier transform is performed by inverse fast Fourier transform units (IFFT units) 117 # 1 to 117 # N and converted from frequency domain signals to time domain signals, and then CP addition units 118 # 1 to 118 #. CP is added at N and output to the RF transmission circuits 119 # 1 to 119 # N.
- DFT units discrete Fourier transform units
- IFFT units inverse fast Fourier transform units
- Channel estimation sections 215 # 1 to 215 # N estimate the channel state from the reference signals included in the received signals output from IDFT sections 214 # 1 to 214 # N, and use the estimated channel state as data channel signal demodulation section 216. # 1 to 216 # N are notified. Channel estimation sections 215 # 1 to 215 # N also output the estimated channel state to feedback information demodulation sections 218 # 1 to 218 # N. Data channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # N demodulate the data channel signal based on the notified channel state. The demodulated data channel signal is channel decoded in channel decoding sections 217 # 1 to 217 # N and reproduced as user # 1 to #k signals.
- the code book adaptation unit 230 determines an appropriate code book structure (bit arrangement of code book configuration parameters).
- the upper control signal generators 223 # 1 to 223 # k adapt the bit data representing the bit arrangement (g b , p1, p2, p3) of the code book configuration parameters corresponding to the determined code book structure to the code book configuration adaptation As a higher control signal for
- the code book adaptation unit 110 adapts the structure of the code book 13 based on the upper control signal. That is, the codebook adaptation unit 110 is controlled based on the upper control signal decoded by the channel decoding unit 108.
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Abstract
複数の送信アンテナを用いた下りMIMO伝送において、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合させること。下りリンクMIMO伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブック(13)を適合化するコードブック適合方法であって、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックの構造を適合させるステップと、を具備したことを特徴とする。
Description
本発明は、コードブック構成を適応的に変更するコードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置に関する。
現在、3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、LTE(Long Term Evolution)の発展形であるLTE-Advancedの標準仕様策定が進められている。LTEとのバックワードコンパチビリティを保ちつつ、LTEに対して十分に高い周波数利用効率及びセル端ユーザスループットを実現する、LTE-AdvancedにおけるMIMO(Multi Input Multi Output)技術が検討されている。LTEでは最大4レイヤ送信をサポートするが、LTE-Advancedでは最大8レイヤ送信をサポートする。また、LTEではメインビーム制御のみを行うシンプルなマルチユーザ(MU: Multi-User)-MIMOをサポートしていたが、LTE-Advancedでは、MMSE、ZF等により、ユーザ間の干渉抑圧が可能なenhanced MU-MIMOが採用された。さらに、最大8レイヤ送信をサポートするため、新たな参照信号 (RS: Reference Signal)が導入された。LTE-Advancedでは、CSI (CQI, PMI, Rank数)の測定のみに用いられるCSI-RS(Channel State Information RS)と、PDSCHと同様のプリコーディングが適用され復調のみに用いられるユーザ固有の復調用RS (UE-specific RS、DM-RSともいう)が規定された。
3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"
3GPP R1-114079,NTTDOCOMO,Nov.2011 "Further evaluations on DL MU-MIMO withincreased feedback bits for single point transmission scenarios"
3GPP R1-114080,NTTDOCOMO,Nov.2011 "Structured codebook design for 8 to 12 bitPMI feedback for DL MU-MIMO enhancement"
ところで、LTE Release 8において4Tx downlink SU-MIMO, LTE-Advanced(Release 10)において4Tx enhanced downlink MU-MIMOや8Tx downlink SU-MIMOが採用されたが、特にMU-MIMOをサポートする4Txコードブックは基本的に構造を持たない及びその構造は固定であったため、チャネル特性が変化しても柔軟性に対応することができなかった。
そこで、本発明者等は、チャネルのゲイン(振幅)及び位相情報が複数のパラメータで規定された特徴的構造を有するコードブック(構造化コードブック)を提案している(非特許文献2、3)。かかる構造化コードブックは、ゲイン及び位相情報を組み込むことによって無相関チャネルや独立したアンテナをサポートでき、またPMIフィードバック情報量の増大に対して柔軟な設計が可能である。
そこで、本発明者等は、チャネルのゲイン(振幅)及び位相情報が複数のパラメータで規定された特徴的構造を有するコードブック(構造化コードブック)を提案している(非特許文献2、3)。かかる構造化コードブックは、ゲイン及び位相情報を組み込むことによって無相関チャネルや独立したアンテナをサポートでき、またPMIフィードバック情報量の増大に対して柔軟な設計が可能である。
本発明は、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合させることのできるコードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置を提供することを目的とする。
本発明のコードブック適合方法は、下りリンクMIMO伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、を具備したことを特徴とする。
本発明によれば、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合することができる。
構造化コードブックの基本構成について説明する。以下に説明する構造化コードブックは、4送信(4Tx)でのシングルポイント伝送であってMU-MIMOをターゲットにしている。
本発明者等が提案する構造化コードブックは、プリコーディング用のコードブックにおける各エレメントが4×1のゲインベクトルvで規定されている。ゲインベクトルvは、ゲイン情報及び位相情報を表す複数のパラメータによって規定される。4×1のエレメントから構成されるゲインベクトルvは、計算量の低減のため、2つのサブベクトル(2×1)で定義される情報によって表される。構造化コードブックを構成しているゲインベクトルvは、本例では4つのパラメータ(コードブック構成パラメータ)によって規定される。すなわち、ゲインベクトルvは、ゲインベクトルを構成するエレメントとその順列(ゲインエレメントの順番)とをジョイント符号化したジョイントインデックス(ゲイン・順列情報g:第1パラメータ)と、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相θ1、θ2(イントラ-サブベクトル位相:第2、第3パラメータ)と、サブベクトル間の相対位相θ3(インター-サブベクトル位相:第4のパラメータ)とで構成される。なお、4Txを前提にすると、サブベクトルの総数は2で、1サブベクトルは2つのエレメントで構成されるので、イントラ-サブベクトル位相はθ1(第2パラメータ)、θ2(第3パラメータ)の2つである。ストリーム数を拡張する場合は、イントラ-サブベクトル位相、インター-サブベクトル位相の数が増大する。
ここで、{i(1),i(2),i(3),i(4)}は{1,2,3,4}の任意の順列(Permutation)であり、{g(1),g(2),g(3),g(4)}は個々のアンテナ(又はアンテナグループ)に対応したゲインエレメントからなるゲインベクトルである。任意の順列{i(1),i(2),i(3),i(4)}とゲインベクトル{g(1),g(2),g(3),g(4)}とはジョイントコードブックで定義される(ジョイント符号化)。
以上の構造化コードブックを構成する4つのコードブック構成パラメータに対するビット配置は、次のようになる。
1.ゲインベクトルの各エレメントとその順列(大小関係)とをジョイント符号化したゲイン・順列情報g(第1パラメータ)に対してgbビット。
2.各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相量θ1、θ2(第2、第3パラメータ)に対してp1、p2ビット。
3.サブベクトル間での相対位相量θ3(第4のパラメータ)に対してp3ビット。
構造化コードブックがBビットサイズのプリコード化コードブックであれば、B=gb+p1+p2+p3となる。
1.ゲインベクトルの各エレメントとその順列(大小関係)とをジョイント符号化したゲイン・順列情報g(第1パラメータ)に対してgbビット。
2.各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相量θ1、θ2(第2、第3パラメータ)に対してp1、p2ビット。
3.サブベクトル間での相対位相量θ3(第4のパラメータ)に対してp3ビット。
構造化コードブックがBビットサイズのプリコード化コードブックであれば、B=gb+p1+p2+p3となる。
順列I={i(1),i(2),i(3),i(4)}とゲインベクトルg={g(1),g(2),g(3),g(4)}は、ジョイントコードブックによって2のgb乗の組み合わせの1つとして規定される。
図1に構造化コードブックの基本構成と4つのコードブック構成パラメータとの関係が概念的に示されている。4Tx(4アンテナ又は4アンテナグループ)に対応した4つのゲインエレメントからなるゲインベクトル{g(1),g(2),g(3),g(4)}が、2つのサブベクトル{g(1),g(2)}、{g(3),g(4)}で定義されている。例えば、第1のサブベクトルにおけるゲインエレメントg(1)の位相を固定(例えば0)とすれば、ゲインエレメントg(1)に対するゲインエレメントg(2)の相対位相がθ1で表されている。また、第2のサブベクトルにおけるゲインエレメントg(3)に対するゲインエレメントg(4)の相対位相がθ2で表されている。一方のサブベクトル{g(1),g(2)}に対する他方のサブベクトル{g(3),g(4)}の相対位相がθ3で表されている。
第1のパラメータ(ゲイン・順列情報g)は、順列I={i(1),i(2),i(3),i(4)}とゲインベクトルg={g(1),g(2),g(3),g(4)}とをジョイントコードブックによる符号化で得られるインデックスで表される。第2、第3のパラメータは、各サブベクトル内でのゲインエレメントの相対的な位相(θ1、θ2)をそれぞれのDFTコードブックによって符号化して表される。第4のパラメータは、サブベクトル間の相対的な位相(θ3)をDFTコードブックによって符号化して表される。
図2にゲインベクトルgと、ゲインベクトルgを構成する複数のゲインエレメントの順番を特定する順列Iと、をジョイント符号化するジョイントコードブックの構成例が示されている。このジョイントコードブックのサイズgbは3ビットである。このジョイントコードブックには2種類のユニークなゲインベクトルが定められており、1つは4つのゲインエレメントが全て等しいイコールゲインベクトル(g={1/2、1/2、1/2、1/2})であり、他の1つは2つのゲインエレメント([(1/(2+2b)]1/2 )とこの2つのゲインエレメントよりも“b”倍だけ大きい(dB)2つのゲインエレメント([(b/(2+2b)]1/2 )からなるゲインベクトルである。b=10β/10である。数値βによってゲインエレメントの大きさ(dB)が規定されている。数値β>0であれば、例えばエレメントg(1)がg(2)と等しく、エレメントg(3)とg(4)とが等しく、g(1)(又はg(2))とg(3)(又はg(4))とが等しくないといった大小関係の情報が表現される。また、g(1)(又はg(2))はg(3)(又はg(4))よりも電力が“b”倍だけ大きい(振幅では(b)1/2だけ大きい)。また、インデックス1~6にそれぞれ対応した順列Iは、他の2つのアンテナよりもゲインが大きい2つのアンテナの全ての組み合わせ(6つ)を示している。コードブックパラメータ“b”は集中的なサーチとチャネル特性に基づいて決められる。
ジョイントコードブックのインデックス1に対応した順列I={1,2,3,4}は、1番目のアンテナと2番目のアンテナのゲインエレメント(dB)が等しく(g(1)=g(2))、3番目のアンテナと4番目のアンテナのゲインエレメント(dB)が等しく(g(3)=g(4))、1番目及び2番目のアンテナのゲインエレメント((g(1)=g(2))が、3番目及び4番目のアンテナのゲインエレメント(g(3)=g(4))よりも“b”倍(電力で)大きいことを示している。
同様に、インデックス2に対応した順列I={1,3,2,4}は、1番目のアンテナと3番目のアンテナのゲインが等しく、2番目のアンテナと4番目のアンテナのゲインが等しく、1番目及び3番目のアンテナのゲインが、2番目及び4番目のアンテナのゲインよりも“b”倍(電力で)大きいことを示している。インデックス3~6に対応した順列Iについても、同様に最大ゲインの2つのアンテナの組と、それよりもゲインの小さい2つのアンテナの組を示している。
インデックス7は、他のゲインベクトルのために使用される。図2に示す例では、インデックス7は、LTE (Rel.8)で規定された4ビットのPMIコードブックが使用されることを示す。
次に、位相情報θ1、θ2、θ3を符号化するための位相コードブックの例について説明する。位相情報θ1、θ2、θ3のそれぞれに対して一つの位相コードブックが必要で全部位相情報に対して三つの位相コードブックが必要となる。各位相コードブックはDFTコードブックで構成することがでる。イントラ-サブベクトル位相θ1、θ2は、2次元的なベクトルエレメントで構成されるコードブックで表すことができ、スカラーエントリ間の相対位相で規定される。イントラ-サブベクトル位相θ1、θ2を同一の位相コードブックを用いることとする。θ1、θ2を符号化するためのイントラ-サブベクトル位相コードブックの例は数式(2)で示される。
また、位相情報θ3を符号化するためのインター-サブベクトル位相コードブックの例は数式(3)で示される。インター-サブベクトル位相コードブックはスカラー値が無いことを除けば、イントラ-サブベクトル位相コードブックと同様の構造である。
これらの位相コードブックは、0-2πの間の位相の均一なサンプリングを示している。位相サンプリングの粒度は、位相情報θ1、θ2、θ3に配分されるビットp1,p2,p3の数値によって規定される。
このように、本発明者等が提案している構造化コードブックは、4Txを前提とした場合(図1)、各アンテナ(又はアンテナグループ)のゲイン情報(ゲインベクトル)は順列Iとのジョイント符号化によって圧縮して符号化でき、アンテナ(又はアンテナグループ)間の位相情報はイントラ-サブベクトル位相(θ1,θ2)及びインター-サブベクトル位相(θ3)という形で符号化できる。ゲインベクトル及びその順列を示すインデックス(第1のパラメータ)に割り当てるビット数が大きくなるのに応じて、ゲインベクトル及びその順列の組み合わせ数が増大して、より多くのゲイン情報(サポート可能なアンテナ数、アンテナ間のゲインの大小関係)が定義可能になる。また、イントラ-サブベクトル位相(θ1,θ2:第2、第3のパラメータ)及びインター-サブベクトル位相(θ3:第4のパラメータ)に割り当てるビット数が大きくなるのに応じて、より多くの位相情報(3以上のイントラ-サブベクトルのエレメント数、3以上のインター-サブベクトルのベクトル数)が定義可能になる。
本発明者等は、構造化コードブックを規定するゲイン情報及び位相情報に関するパラメータである第1から第4のパラメータにそれぞれ割り当てるビット数(パラメータのビット配置)によって、構造化コードブックの構造が変化することに着目し、チャネル特性、アンテナ構成等の状態に対応して構造化コードブックの構造を適合させる本発明に至った。
図3は構造化コードブックを規定する第1から第4のパラメータのビット配置を示すテーブルである。8ビットのコードブックとして2種類のビット配置例が示され、12ビットのコードブックとして2種類のビット配置例が示されている。第1のパラメータ(すなわち、ゲイン及びその順列Iをジョイント符号化したインデックスで表されるゲイン・順列情報g)に対してgbを割当て、第2のパラメータ(すなわち、イントラ-サブベクトル位相θ1)に対してp1を割当て、第3のパラメータ(すなわち、インター-サブベクトル位相θ2)に対してp2を割当て、第4のパラメータ(すなわち、インター-サブベクトル位相θ3)に対してp3を割当てている。
チャネル特性(例えば、ローカルエリアまたはワイドエリア)及びアンテナ構成(例えば、同相偏波アンテナ又は直交偏波アンテナ)に基づいて、コードブック構造(コードブック構成パラメータのビット配置)を切り替える。これにより、構造化コードブックをチャネル特性及びアンテナ構成に適合させることができる。
ゲイン情報は、無相関チャネルを効率的に量子化できることが重要であり、位相情報は相関チャネルを効率的に量子化できることが重要である。例えば、構造化コードブックを無相関チャネルの量子化に適合させる場合は、ゲイン情報に関する第1のパラメータ(ゲイン・順列情報g)に大きな数値のビットgbを割り当てることが望ましい。また、構造化コードブックを相関チャネルの量子化に適合させる場合は、位相情報に対応した第2、第3及び第4のパラメータに大きな数値のビットp1からp3を割り当てることが望ましい。
図3に示すテーブルにおいて、8ビットのコードブックサイズの場合に相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、gb=0、p1=3、p2=2、p3=3である。また、12ビットのコードブックサイズの場合に相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、gb=0、p1=4、p2=4、p3=4である。
図3に示すテーブルにおいて、8ビットのコードブックサイズの場合に無相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、gb=2、p1=2、p2=2、p3=2である。また、12ビットのコードブックサイズの場合に無相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、gb=3、p1=3、p2=3、p3=3である。
図2に示すジョイントコードブックはコードブックサイズgbが3ビットであるので、インデックス1から6に対応した7タイプのゲイン設定をサポートする。一方、複数アンテナ(又はアンテナグループ)に対するゲイン設定が固定であれば、gb=0とすることができる。
次に、以上のように構成された構造化コードブックの具体的なコードブック適合方法について説明する。
上記構造化コードブックは、コードブック構成パラメータをユーザ装置へ通知することによって、簡単にコードブック構造をチャネル特性等に適合させることができる(ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブック構成パラメータを基地局装置へ通知することになる)。以下、コードブック構成を適合させるための制御信号のシグナリング法について提案する。パラメータ決定力が有る基地局装置又はユーザ装置が一方の通信装置を構成し、パラメータ決定結果を受ける基地局装置又はユーザ装置が他方の通信装置を構成する。
(方法1)
コードブックサイズBと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルを、基地局eNBとユーザ装置UEとの間で事前に共有し、コードブックサイズBを基地局eNBからユーザ装置UEへ通知する(ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブックサイズBを基地局装置へ通知することになる)。ユーザ装置UEは、マッピングテーブルを用いてコードブックサイズBに対応したコードブック構成パラメータのビット配置を特定し、特定したコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる。
コードブックサイズBと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルを、基地局eNBとユーザ装置UEとの間で事前に共有し、コードブックサイズBを基地局eNBからユーザ装置UEへ通知する(ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブックサイズBを基地局装置へ通知することになる)。ユーザ装置UEは、マッピングテーブルを用いてコードブックサイズBに対応したコードブック構成パラメータのビット配置を特定し、特定したコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる。
図4にコードブックサイズBと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルの構成例を示す。
コードブックサイズ=B1の場合、第1のパラメータ(ゲイン・順列情報g)のビット数はgb=a、第2のパラメータ(イントラ-サブベクトル位相θ1)のビット数はp1=b、第3のパラメータ(イントラ-サブベクトル位相θ2)のビット数はp2=c、第4のパラメータ(インター-サブベクトル位相θ3)のビット数はp3=dと規定されている。ここで、B1=a+b+c+dである。コードブックサイズ=B2の場合、gb=a´、p1=b´、p2=c´、p3=d´と規定されている。ここで、B2=a´+b´+c´+d´である。コードブックサイズ=B3の場合、gb=a´´、p1=b´´、p2=c´´、p3=d´´と規定されている。ここで、B3=a´´+b´´+c´´+d´´である。
図4に示す各コードブックサイズB1,B2,B3に対応したコードブック構成パラメータのビット配置は、異なるチャネル特性及び又はアンテナ構成に適したコードブック構造に対応する。基地局eNB又はユーザ装置UEのいずれか一方が、コードブックサイズB1,B2又はB3を決定し、通信相手に対して決定したコードブックサイズを通知する。
図3に示すように、8ビットのコードブックサイズに対して2つのタイプのコードブック構成パラメータビット配置が規定されるケースでは、コードブックサイズBをシグナリングするだけではコードブック構成パラメータのビット配置が一意に特定されない。そこで、コードブックサイズの通知に2ビットを用いる場合、4種類のコードブックを識別できる。Ba(8ビット)=00、Bb(8ビット)=01、Bc(12ビット)=10、Bd(12ビット)=11のように、コードブック種別と2ビットデータとを対応づけておけば、同一のコードブックサイズ(例えば8ビット)であっても、Ba=00であるか又はBb=01であるかを識別できる。
(方法2)
各コードブック構成パラメータのビット配置を、基地局eNBからユーザ装置UEへ通知する。ユーザ装置UEは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる(ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブック構成パラメータのビット配置を基地局装置へ通知することになる)。基地局eNBは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造が適合されていることを前提としてプリコーディングする。
各コードブック構成パラメータのビット配置を、基地局eNBからユーザ装置UEへ通知する。ユーザ装置UEは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる(ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブック構成パラメータのビット配置を基地局装置へ通知することになる)。基地局eNBは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造が適合されていることを前提としてプリコーディングする。
図5には同一コードブックサイズBに対して3タイプのコードブック構成パラメータのビット配置が規定されたテーブルを示す。B1=a+b+c+d=a´+b´+c´+d´=a´´+b´´+c´´+d´´である。1つのコードブックサイズBに対して1つのコードブック構成パラメータのビット配置が規定されても良い。
同一のコードブックサイズBであっても構造化コードブックのコードブック構成パラメータのビット配置そのものを通知することで、コードブックサイズの符号化ビットの制限を受けずに、多数のコードブック構造に柔軟に適応することができる。
また、全てのコードブック構成パラメータのビット配置そのものを通知するのではなく、一部のコードブック構成パラメータのビット配置に制限して通知しても良い。通知する一部のコードブック構成パラメータのビット配置から残りのコードブック構成パラメータのビット配置を求めることも可能である。これにより、コードブック構成パラメータのビット配置に関するシグナリングのオーバーヘッドを小さくできる。
例えば、図3に示すように、8ビットのコードブックサイズに対して2つのタイプのコードブック構成パラメータビット配置が規定されるケースを想定する。第1のパラメータ(ゲイン・順列情報g)のビット配置として、gb=0であれば、残りのパラメータのビット配置がp1=3、p2=2、p3=3として決まり、gb=2であれば、残りのパラメータのビット配置がp1=2、p2=2、p3=2として決まる。このような場合、第1のパラメータ(ゲイン情報)のビット配置としてgb=0をシグナリングするだけで、gb=0が通知された通信相手は、残りのパラメータのビット配置がp1=3、p2=2、p3=3であると判断できる。
(方法3)
ジョイントコードブックにおいてゲインエレメントの大きさを規定するコードブックパラメータである“b”を、基地局eNBで決定してユーザ装置UEへ通知する。又は、コードブックパラメータ“b”を、ユーザ装置UEで決定して基地局eNBへ通知する。上記したように、コードブックパラメータ“b”は、ゲインベクトルを構成する2つのゲインエレメントが他の2つのゲインエレメントよりもどれだけ大きいかを示すパラメータである。コードブックパラメータ“b”の通知は、準静的にハイヤレイヤシグナリング(例えばRRCシグナリング)によって行われる。
ジョイントコードブックにおいてゲインエレメントの大きさを規定するコードブックパラメータである“b”を、基地局eNBで決定してユーザ装置UEへ通知する。又は、コードブックパラメータ“b”を、ユーザ装置UEで決定して基地局eNBへ通知する。上記したように、コードブックパラメータ“b”は、ゲインベクトルを構成する2つのゲインエレメントが他の2つのゲインエレメントよりもどれだけ大きいかを示すパラメータである。コードブックパラメータ“b”の通知は、準静的にハイヤレイヤシグナリング(例えばRRCシグナリング)によって行われる。
基地局eNB又はユーザ装置UEは、ゲインエレメントの大きさを規定するパラメータ“b”の値を、チャネル特性の推定結果、及び又はエリア状況(ワイドエリア又はスモールエリア)に基づいて決めることができる。例えば、ワイドエリア又はスモールエリアによってチャネル相関、伝搬特性が異なる。そこで、基地局eNB又はユーザ装置UEは、例えば、チャネル相関が高いチャネルの場合には、パラメータ“b”の値として相対的に小さい数値を選択し、チャネル相関が低いチャネルの場合には、パラメータ“b”の値として相対的に大きい数値を選択する。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。まず、LTE-Aシステムの下りリンクMIMO伝送におけるプリコーディングについて、図6に示すMIMOシステムを前提に説明する。図6は、MIMOシステムの概念図である。なお、図6に示すMIMOシステムにおいては、基地局eNB及びユーザ装置UEがそれぞれ8本のアンテナを備える場合について示している。4Txを想定した場合、例えば2コードワードが4レイヤにマッピングされるようにレイヤマッピングし、4レイヤ信号が8アンテナにマッピングされるように4レイヤ信号に対してプリコーダベクトルを乗算してアンテナマッピングする。
下りリンクMIMO伝送におけるプリコーディングでは、ユーザ装置UEは、各アンテナからの受信信号を用いてチャネル変動量を測定し、測定したチャネル変動量に基づいて、基地局eNBの各送信アンテナからの送信データを合成した後のスループット(又は受信SINR(Signal to Interference and Noise Ratio))が最大となる位相・振幅制御量(プリコーディングウェイト)に応じたPMI(Precoding Matrix Indicator)及びRI(Rank Indicator)を選択する。そして、この選択したPMI及びRIを、チャネル品質情報を示すCQI(Channel Quality Indicator)とともに上りリンクで基地局eNBにフィードバックする。基地局eNBは、ユーザ装置UEからフィードバックされたPMI及びRIに基づいて送信データをプリコーディングした後、各アンテナから情報伝送する。
図6に示すユーザ装置UEにおいて、信号分離・復号部11は、受信アンテナRX#1~RX#8を介して受信した受信信号に含まれる制御チャネル信号及びデータチャネル信号を、信号分離及びデータ復号する。信号分離・復号部11による復号によってデータチャネル信号が再生される。PMI選択部12は、図示しないチャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてPMIを選択する。この際、PMI選択部12は、ユーザ装置UE及び基地局eNBの双方でランク毎に既知のN=2B個のプリコーディングウェイト(プリコーディング行列)と、このプリコーディングウェイトに対応づけられるPMIとを定めたコードブック13から最適なPMIを選択する。コードブック13は、図2に示すジョイントコードブックを生成するジョイントコードブックを生成部、数式(2)で示されるイントラ-サブベクトル位相コードブック(位相情報θ1、θ2を量子化する位相コードブック)、及び数式(3)で示されるインター-サブベクトル位相コードブック(位相情報θ3を量子化する位相コードブック)を生成する3つの位相コードブック生成部を備える。イントラ-サブベクトル位相コードブック及びインター-サブベクトル位相コードブックは、DFTコードブックで構成される。PMI情報(B)は位相情報θ1,2,3のフィードバックとゲイン情報gの選択で決定されたビット情報(p1, p2, p3, gb)から成り立っている(B=p1+p2+p3+gb)。プリコーディング行列の候補がN=2B個となる。RI選択部14は、チャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてRIを選択する。これらのPMI及びRIは、フィードバック情報としてチャネル品質情報を示すCQIとともに基地局eNBに送信される。
一方、図6に示す基地局eNBにおいて、プリコーディングウェイト生成部21は、ユーザ装置UEからフィードバックされたPMI及びRIに基づいて、プリコーディングウェイトを生成する。プリコーディングウェイト生成部21は、ユーザ装置UEが使用しているコードブック13に関する構成情報(コードブック構成パラメータのビット配置)をメモリに記憶していて、コードブック構成にしたがってPMI及びRIに対応したプリコーディングウェイトを生成する。プリコーディング乗算部22は、シリアル/パラレル変換部(S/P)23によりパラレル変換された送信信号にプリコーディングウェイトを乗算することで、送信アンテナTX#1~TX#8毎に位相・振幅をそれぞれ制御(シフト)する。これにより、位相・振幅シフトされた送信データが8本の送信アンテナTX#1~TX#8から送信される。
本実施の形態に係るMIMOシステムは、ワイドエリア/ローカルエリア、アンテナ相関の有無等の環境に対応して、コードブック13の構成を適応的に変化させる。
上記方法1を適用する場合、コードブックサイズBと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルを、基地局eNBとユーザ装置UEとの間で事前に共有する。例えば、図4に示すマッピングテーブルを基地局eNBとユーザ装置UEの双方で保持する。基地局eNB又はユーザ装置UEのいずれかが、適切なコードブック構造(コードブック構成パラメータのビット配置)を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズB(B1,B2,又はB3)を表すビットデータを生成する。本例で、基地局eNBが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。
基地局eNBは、無相関チャネルを効率的に量子化する場合は、ゲイン情報がより重要であるので、ゲイン情報に関するコードブック構成パラメータ(図2に示すジョイントコードブックによって得られるインデックス)に対してより大きなビット数を割り当てているコードブックサイズBを選択することが望ましい。また、相関チャネルを効率的に量子化する場合は、位相情報がより重要であるので、位相情報に関するコードブック構成パラメータ(数式(2)、(3)で定義される位相コードブックによって導出される位相情報)に対してより大きなビット数を割り当てているコードブックサイズBを選択することが望ましい。
基地局eNBが、例えば図4に示すコーブックサイズB1を選択した場合、コードブックサイズB1を示すビットデータを、ハイヤレイヤシグナリングによって上位制御信号としてユーザ装置UEへ通知する。ユーザ装置UEは、コードブックサイズB1が通知されると、コードブック13のコードブック構成パラメータのビット配置を、図4に示すコードブックサイズB1に対応したコードブック構成パラメータ(gb=a、p1=b、p2=c、p3=d)に変更する。図3に示す第1列目のコードブック構成パラメータのビット配置(gb=0、p1=3、p2=2、p3=3)によってコードブック13を構成した場合、ゲイン情報を含まないコードブック13が構築される。図3に示す第2列目のコードブック構成パラメータのビット配置(gb=3、p1=3、p2=3、p3=3)によってコードブック13を構成した場合、ゲイン情報の量子化については、図2に示す3ビットのジョイントコードブックが構築される。
なお、コードブック構成を変更するというときは、コードブック構成パラメータのビット配置を変更することを主に意味する。
この結果、コードブックサイズのシグナリングによって、ユーザ装置UEのコードブック13のコードブック構成が適応的に変更されたことになる。
上記方法2を適用する場合、基地局eNB又はユーザ装置UEのいずれかが、適切なコードブック構造(コードブック構成パラメータのビット配置)を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置(gb、p1、p2、p3)を表すビットデータを生成する。本例で、基地局eNBが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。
基地局eNBは、無相関チャネルを効率的に量子化する場合は、ゲイン・順列情報gに関するコードブック構成パラメータ(gb)に対してより大きなビット数を割り当てたコードブック構成パラメータのビット配置を選択することが望ましい。また、相関チャネルを効率的に量子化する場合は、位相情報に関するコードブック構成パラメータ(P1,P2,P3)に対してより大きなビット数を割り当てたコードブック構成パラメータのビット配置を選択することが望ましい。
基地局eNBが、例えば図5に示す1列目のビット配置(gb=a、p1=b、p2=c、p3=d)を選択した場合、当該1列目のビット配置(gb=a、p1=b、p2=c、p3=d)を示すビットデータを、ハイヤレイヤシグナリングによって上位制御信号としてユーザ装置UEへ通知する。ユーザ装置UEは、コードブック構成パラメータのビット配置(gb=a、p1=b、p2=c、p3=d)が通知されると、ビット配置(gb=a、p1=b、p2=c、p3=d)に基づいてコードブック13のコードブック構成パラメータのビット配置(gb、p1、p2、p3)を変更する。図3に示す第1列目のコードブック構成パラメータのビット配置(gb=0、p1=3、p2=2、p3=3)によってコードブック13を構成した場合、ゲイン情報を含まないコードブック13が構築される。図3に示す第2列目のコードブック構成パラメータのビット配置(gb=3、p1=3、p2=3、p3=3)によってコードブック13を構成した場合、ゲイン情報の量子化については、図2に示す3ビットのジョイントコードブックが構築される。
この結果、コードブック構成パラメータのビット配置のシグナリングによって、ユーザ装置UEのコードブック13のコードブック構成が適応的に変更されたことになる。
上記方法3を適用する場合、基地局eNB又はユーザ装置UEのいずれかが、適切なゲインパラメータ“b”を決定し、決定したゲインパラメータ“b”を表すビットデータを生成する。本例で、基地局eNBが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。
方法1と方法3とを組み合わせる場合、ゲインパラメータ“b”は、上記方法1によってシグナリングされるコードブックサイズBと一緒に送信することができるし、コードブックサイズBとは別に独立してシグナリングすることもできる。
方法2と方法3とを組み合わせる場合、ゲインパラメータ“b”は、上記方法2によってシグナリングされるコードブック構成パラメータのビット配置と一緒に送信することができるし、コードブック構成パラメータのビット配置とは別に独立してシグナリングすることもできる。
図7を参照しながら、本発明の実施の形態に係るユーザ装置(UE)10及び基地局(eNB)20を有する移動通信システム1について説明する。図7は、本発明の実施の形態に係るユーザ装置10及び基地局20を有する移動通信システム1の構成を説明するための図である。なお、図7に示す移動通信システム1は、例えば、LTEシステム又はSUPER 3Gが包含されるシステムである。また、この移動通信システム1は、IMT-Advancedと呼ばれても良く、4Gと呼ばれても良い。
図7に示すように、移動通信システム1は、基地局20と、この基地局20と通信する複数のユーザ装置10(101、102、103、・・・10n、nはn>0の整数)とを含んで構成されている。基地局20は、上位局装置30と接続され、この上位局装置30は、コアネットワーク40と接続される。ユーザ装置10は、セル50において基地局20と通信を行っている。なお、上位局装置30には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ(RNC)、モビリティマネジメントエンティティ(MME)等が含まれるが、これに限定されるものではない。
各ユーザ装置(101、102、103、・・・10n)は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限りユーザ装置10として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局20と無線通信するのはユーザ装置10であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含む。
移動通信システム1においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはOFDMA(直交周波数分割多元接続)が、上りリンクについてはSC-FDMA(シングルキャリア-周波数分割多元接続)が適用される。OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC-FDMAは、システム帯域を端末毎に1つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、LTEシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各ユーザ装置10で共有されるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)と、下りL1/L2制御チャネル(PDCCH(Physical Downlink Control Channel)、PCFICH(Physical Control Field Indicator Channel)、PHICH(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel))とが用いられる。このPDSCHにより、上位制御信号、ユーザデータが伝送される。上位制御信号にはコードブック構成を適応的に変更するための情報が含まれる。なお、基地局20でユーザ装置10に割り当てたコンポーネントキャリアやスケジューリング情報は、L1/L2制御チャネルによりユーザ装置10に通知される。
上りリンクについては、各ユーザ装置10で共有して使用されるPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、上りリンクの制御チャネルであるPUCCH(Physical Uplink Control Channel)とが用いられる。このPUSCHにより、ユーザデータが伝送される。また、PUCCHにより、下りリンクの無線品質情報(CQI)などが伝送される。
図8はユーザ装置10の構成を示すブロック図であり、図9は基地局20の構成を示すブロック図である。ここで、ユーザ装置10がコードブック構成を決定する決定能力を有し、基地局20はユーザ装置10から通知されるコードブック構成に適合させる例を説明する。なお、図8及び図9に示すユーザ装置10及び基地局20の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の移動端末装置及び基地局装置が有する構成は備えているものとする。また、ユーザ装置10及び基地局20は、図示しないプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、操作部などを含んでも良いことはもちろんである。
図8に示すユーザ装置10において、基地局20から送出された送信信号は、アンテナ1~NRXにより受信され、デュプレクサ(Duplexer)101#1~101#Nにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、RF受信回路102#1~102#Nに出力される。そして、RF受信回路102#1~102#Nにて、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換された後、受信タイミング推定部105及びCP除去部103#1~103#Nに出力される。受信タイミング推定部105においては、周波数変換後の受信信号で受信タイミングを推定し、その受信タイミングをCP除去部103#1~103#Nに出力する。CP除去部103#1~103#NでCP(Cyclic Prefix)が除去され、高速フーリエ変換部(FFT部)104#1~104#Nにてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。周波数領域の信号に変換された受信信号は、チャネル推定部106及びデータチャネル信号復調部107に出力される。
チャネル推定部106は、FFT部104#1~#Nから出力された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部107、フィードバック情報選択部109、コードブック適応化部110に通知する。データチャネル信号復調部107においては、通知されたチャネル状態に基づいて、データチャネル信号を復調する。復調されたデータチャネル信号は、チャネル復号部108において、チャネル復号されてユーザ#k信号に再生される。
フィードバック情報選択部109は、チャネル推定部106から通知されたチャネル状態に基づいてコードブック13からPMIを選択する。コードブック13は、コードブック構成パラメータのビット配置によってコードブック構造を適応的に変更可能な構造化コードブックである。コードブック13は、ゲイン情報の符号化に用いられるジョイントコードブック13a(図2)と、位相情報(θ1,2,3)の符号化に用いられる3つの位相コードブック13b-dとを含んで構成される。位相コードブックは、2つのイントラ-サブベクトル位相θ1、θ2をそれぞれ符号化する2つのイントラ-サブベクトル位相コードブック(数式(2))13b、cと、インター-サブベクトル位相θ3を符号化する1つのインター-サブベクトル位相コードブック(数式(3))13dとを有する。構造化コードブックを適用する場合、PMI(フィードバックビットのセット)は三つの位相コードブック13b-dによって選択された位相情報θ1(p1)、θ2(p2)、θ3(p3)と図2のジョイントコードブックによって選択されたゲイン・順列情報g(gb)のセットから成り立っている。
ここで、構造化コードブックからなるコードブック13を用いたPMI探索方法について説明する。フィードバック情報選択部109は、チャネル行列の相関行列を作り、この相関行列を固有値分解して固有ベクトル“v”を抽出する。チャネル行列とは、各送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬路の振幅及び位相の変動量で構成される行列である。この固有ベクトル“v”に最も近いストラクチャ“w”を探索する(v、wは数式(1)を参照)。ストラクチャ“w”を探索するために、固有ベクトル“v”の各エレメントの絶対値を計算して固有ベクトル“v”の振幅成分を抽出する。固有ベクトル“v”の各エレメントの振幅成分はゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)である。ゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列と一緒に固有ベクトル“v”に最も近いものを探す。固有ベクトル“v”に最も近いゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列は、どのエレメントがどのエレメントよりも大きいかといった情報と、どのエレメントがどのエレメントよりb以上大きいかといった情報とを有する。固有ベクトル“v”に最も近いゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列を探索し、探索された順列を示すインデックスをフィードバックする。
コードブック適応化部110は、チャネル推定部106から通知されたチャネル状態に基づいて、構造化コードブックであるコードブック13の構成を適合させる。コードブック13の適応化方法は、上記した方法1,2,3のいずれかが適用される。
また、フィードバック情報選択部109は、チャネル推定部106から通知されたチャネル状態に基づいてRIを選択する。さらに、フィードバック情報選択部109は、チャネル推定部106から通知されたチャネル状態に基づいてチャネル品質を測定し、PMIに対応するCQIを選択する。この場合、フィードバック情報選択部109は、SU-MIMO伝送用及びMU-MIMO伝送用のCQIを選択できるものとなっている。フィードバック情報選択部109は、選択したRI、PMI及びCQIをフィードバック制御信号生成部111に通知する。
フィードバック制御信号生成部111は、通知されたRI、PMI及びCQIに基づいて、これらを基地局20にフィードバックする制御信号(例えば、PUCCH信号)を生成する。この場合、フィードバック制御信号生成部111は、フィードバック情報選択部109から通知されたPTIの値に応じてレポート1~レポート3のフォーマットに従った制御信号を生成する。また、フィードバック制御信号生成部111は、PUCCHでフィードバックするためのPMI、CQI及びRIの情報をチャネル符号化及びデータ変調する。フィードバック制御信号生成部111で生成された制御信号やチャネル符号化後のPMI、CQI、RIは、マルチプレクサ(MUX:多重部)115に出力される。
一方、ユーザ装置10がコードブック構成を決定した場合、基地局eNBに対してコードブック構成情報(例えば、コードブックサイズB(方法1)、コードブック構成パラメータのビット配置(方法2))が上位レイヤ信号として通知される。上位レイヤから送出されたユーザ#kに関する送信データ#kは、チャネル符号化部112によりチャネル符号化された後、データ変調部113にてデータ変調される。データ変調部113にてデータ変調された送信データ#kは、不図示の離散フーリエ変換部で離散フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されて不図示のサブキャリアマッピング部に出力される。
サブキャリアマッピング部においては、送信データ#kを、基地局20から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号#kを、送信データ#kと共にサブキャリアにマッピング(多重)する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ#kがプリコーディング乗算部114に出力される。
プリコーディング乗算部114は、PMIに対応するプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナ1~NRX毎に送信データ#kを位相及び/又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部114により位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#kは、マルチプレクサ(MUX)115に出力される。
マルチプレクサ(MUX)115においては、位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#kと、フィードバック制御信号生成部111により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナ1~NRX毎の送信信号を生成する。このマルチプレクサ(MUX)115におけるマッピング(多重)は、PTIの値に応じてレポート1~レポート3に対応するフィードバック情報をそれぞれ異なるサブフレームに多重する。
マルチプレクサ(MUX)115により生成された送信信号は、離散フーリエ変換部(DFT部)116#1~116#Nで離散フーリエ変換して時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆高速フーリエ変換部(IFFT部)117#1~117#Nにて逆高速フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、CP付加部118#1~118#NでCPが付加され、RF送信回路119#1~119#Nへ出力される。
RF送信回路119#1~119#Nにおいて、無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ(Duplexer)101#1~101#Nを介してアンテナ1~アンテナNRXに出力され、アンテナ1~アンテナNRXから上りリンクで無線基地局20に送出される。なお、これらのRF送信回路119#1~119#N、デュプレクサ(Duplexer)101#1~101#N及びアンテナ1~アンテナNRXは、制御信号を送信する送信部を構成する。
一方、図9に示す基地局20において、チャネル符号化部201#1~201#kは、ユーザ#1~#kに対する送信データ#1~#kが入力される。
上位制御信号生成部223#1~223#kは、PUCCH/PUSCHでのCSI(Channel State Information)フィードバックモード及びそのフィードバックモードにおけるフィードバック周期やオフセットパラメータなどの情報を含む上位制御信号(例えば、RRC signaling)を生成する。送信データ#1~#kには、上位制御信号生成部223#1~223#kで生成された上位制御信号が含まれる。
送信データ#1~#k、上位制御信号は、チャネル符号化部201#1~201#kでチャネル符号化された後、データ変調部202#1~202#kに出力され、データ変調される。データ変調部202#1~202#kでデータ変調された送信データ#1~#k、上位制御信号は、不図示の離散フーリエ変換部で離散フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてプリコーディング乗算部203#1~203#kに出力される。
プリコーディング乗算部203#1~203#kは、プリコーディングウェイト生成部220から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナ1~NTX毎に送信データ#1~#kを位相及び/又は振幅シフトする(プリコーディングによるアンテナ1~NTXの重み付け)。プリコーディング乗算部203#1~203#kにより位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#1~#kは、マルチプレクサ(MUX)205に出力される。ここで、下りリンクのMU-MIMO伝送のためのプリコーディングは、ユーザ装置10からフィードバックされたPMI情報(位相情報θ1,2,3のフィードバックとゲイン情報gの選択で決定されたビット情報(p1, p2, p3, gb))に基づいて、各送信レイヤに対するプリコーディングベクトルが決定される。
マルチプレクサ(MUX)205においては、位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#1~#kについて送信アンテナ1~NTX毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ(MUX)205により生成された送信信号は、離散フーリエ変換部(DFT部)206#1~206#kで離散フーリエ変換して時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆高速フーリエ変換部(IFFT部)207#1~207#kにて逆高速フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、CP付加部208#1~208#kでCPが付加され、RF送信回路209#1~209#kへ出力される。
RF送信回路209#1~209#Nにおいて、無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ(Duplexer)210#1~210#Nを介してアンテナ1~アンテナNTXに出力され、アンテナ1~アンテナNTXから下りリンクでユーザ装置10に送出される。
ユーザ装置10から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナ1~NTXにより受信され、デュプレクサ(Duplexer)210#1~210#Nにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、RF受信回路211#1~211#Nに出力される。そして、RF受信回路211#1~211#Nにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、受信タイミング推定部221及びCP除去部212#1~212#Nに出力される。受信タイミング推定部221においては、周波数変換処理された後の受信信号で受信タイミングを推定し、その受信タイミングをCP除去部212#1~212#Nに出力する。
CP除去部212#1~212#NでCPが除去され、高速フーリエ変換部(FFT部)213#1~213#Nにてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆離散フーリエ変換部(IDFT部)214#1~214#Nにて逆離散フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。時間領域の信号に変換された受信信号は、チャネル推定部215#1~215#N及びデータチャネル信号復調部216#1~216#Nに出力される。
チャネル推定部215#1~215#Nは、IDFT部214#1~214#Nから出力された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部216#1~216#Nに通知する。また、チャネル推定部215#1~215#Nは、推定したチャネル状態をフィードバック情報復調部218#1~218#Nへ出力する。データチャネル信号復調部216#1~216#Nにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、データチャネル信号を復調する。復調されたデータチャネル信号は、チャネル復号部217#1~217#Nにおいて、チャネル復号されてユーザ#1~#k信号に再生される。
本例では、ユーザ装置10においてコードブック構成を適応化しているので、上りリンクでコードブック構成を適合させるための情報が基地局eNBへ通知され、チャネル復号された信号からコードブック構成適応化のための情報が抽出される。
フィードバック情報復調部218#1~218#Nは、各制御チャネル信号(例えば、PUCCH)に含まれる情報からチャネルに関する情報(チャネル情報)、例えば、PUCCHで通知されるCQIやPMI、RI及びPTIなどのフィードバック情報を復調する。フィードバック情報復調部218#1~218#Nにより復調された情報は、それぞれPMI情報抽出部219#1~219#N及びCQI情報抽出部222#1~222#Nに出力される。
PMI情報抽出部219#1~219#Nは、フィードバック情報復調部218#1~218#Nにより復調された情報からPMI情報を抽出する。この場合、PMI情報抽出部219#1~219#Nは、最後(最も直近)にフィードバックされたRI及びPTIに基づいて、PUCCHに含まれるレポート2、レポート3で指定されるPMI情報を抽出する。ここで、PMI情報は、位相情報θ1,2,3のフィードバックとゲイン情報gの選択で決定されたビット情報(p1, p2, p3, gb)に相当する。すなわち、PMI情報によって、構造化コードブックのジョイントコードブックから選択されたインデックスと、位相コードブックから選択されたイントラ-サブベクトル位相(θ1,θ2)、インター-サブベクトル位相(θ3)とが特定される。抽出されたPMIは、プリコーディングウェイト生成部220に出力される。
CQI情報抽出部222#1~222#Nは、フィードバック情報復調部218#1~218#Nにより復調された情報からCQI情報を抽出する。抽出されたCQIは、それぞれチャネル符号化部201#1~201#k、データ変調部202#1~202#kに出力され、送信データ#1~送信データ#kに対するMCSの選択に利用される。
プリコーディングウェイト生成部220は、PMI情報抽出部219#1~219#Nから出力されたPMI並びにRIに基づいて、送信データ#1~#kに対する位相及び/又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部203#1~203#kに出力され、送信データ#1~送信データ#kのプリコーディングに利用される。
以上のように、本実施の形態は、ゲインベクトル及びその順列を示すインデックス(第1のパラメータ)と、イントラ-サブベクトル位相(第2、第3のパラメータ)と、インター-サブベクトル位相(第4のパラメータ)とで構造化コードブックを定義したので、第1から第4のパラメータのビット配置に応じてコードブック構造を変更である。そして、適切なコードブック構造を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズB(B1,B2,又はB3)を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。また、適切なコードブック構造を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置(gb、p1、p2、p3)を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。また、適切なゲインパラメータ“b”を決定し、決定したゲインパラメータ“b”を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。
以上の説明では、ユーザ装置10においてコードブック構造を決定し、コードブック構造適応化のための情報を基地局20へ通知する構成について説明したが、基地局eNBにおいてコードブック構造を適応化する制御信号を生成し、ユーザ装置10に通知しても良い。
図10は基地局eNBにおいてコードブック構造を適応化する制御信号を生成する場合のブロック図であり、図11は基地局eNBからコードブック構造を適応化する制御信号を受けてコードブック構成を適合化させるユーザ装置のブロック図である。なお、図8,9と同一部分には同一符号を付している。
図10に示すように、基地局20において、適切なコードブック構造を決定してコードブック構成を適応化するコードブック適応化部230を備える。コードブック適応化部230は、適切なコードブック構成(コードブック構成パラメータのビット配置)又は適切なゲインパラメータ“b”を決定するために、チャネル特性(ローカルエリア又はワイドエリアか)、アンテナ構成(直交偏波アンテナ又は非直交偏波アンテナか)、チャネル推定結果に基づいても良い。チャネル特性及びアンテナ構成は上位層から供給され、チャネル推定結果はチャネル推定部215#1~215#kから供給される。
上記方法1を適用する場合、コードブック適応化部230は、チャネル推定結果(及び又はアンテナ構成)に基づいて、適切なコードブック構造(コードブック構成パラメータのビット配置)を決定する。上位制御信号生成部223#1~223#kは、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズB(B1,B2,又はB3)を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。
上記方法2を適用する場合、コードブック適応化部230は、適切なコードブック構造(コードブック構成パラメータのビット配置)を決定する。上位制御信号生成部223#1~223#kは、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置(gb、p1、p2、p3)を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。
上記方法3を適用する場合、コードブック適応化部230は、適切なゲインパラメータ“b”を決定する。上位制御信号生成部223#1~223#kは、決定したゲインパラメータ“b”を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。
上位制御信号生成部223#1~223#kは、コードブック適応化部230が決定した適切なコードブック構造に基づいて、ユーザ装置10のコードブック構造を適合させるための上位制御信号を生成する。上位制御信号は上記実施の形態と同様にしてシグナリングされる。
一方、図11に示すように、ユーザ装置10において、コードブック適応化部110は、上位制御信号に基づいてコードブック13の構造を適合する。すなわち、チャネル復号部108にて復号された上位制御信号に基づいてコードブック適応化部110がコントロールされる。
図12は、コードブック適合化フローチャートである。
コードブック適応化部230は、チャネル推定部215#1~215#kからチャネル推定結果を受け取った後、チャネル特性(ローカルエリア又はワイドエリアか)、アンテナ構成(直交偏波アンテナ又は非直交偏波アンテナか)等のチャネル関連情報(長期統計情報)を抽出する(ステップS1)。次に、コードブック適応化部230は、チャネル関連情報抽出に基づき適合するコードブックを決定する(ステップS2)。上位制御信号生成部223は、適合コードブックのパラメータ(gb, p1, p2, p3, b)を上位レイヤ制御信号としてユーザ装置10に送信される(ステップS3)。なお、適合コードブックパラメータ(gb, p1, p2, p3)の通知方法としては、コードブックサイズBを通知することによって適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法1)、コードブックパラメータの複数パターンをビットマップ化して、ビットマップを通知することによって直接的に適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法2)のいずれを適用しても良い。
コードブック適応化部230は、チャネル推定部215#1~215#kからチャネル推定結果を受け取った後、チャネル特性(ローカルエリア又はワイドエリアか)、アンテナ構成(直交偏波アンテナ又は非直交偏波アンテナか)等のチャネル関連情報(長期統計情報)を抽出する(ステップS1)。次に、コードブック適応化部230は、チャネル関連情報抽出に基づき適合するコードブックを決定する(ステップS2)。上位制御信号生成部223は、適合コードブックのパラメータ(gb, p1, p2, p3, b)を上位レイヤ制御信号としてユーザ装置10に送信される(ステップS3)。なお、適合コードブックパラメータ(gb, p1, p2, p3)の通知方法としては、コードブックサイズBを通知することによって適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法1)、コードブックパラメータの複数パターンをビットマップ化して、ビットマップを通知することによって直接的に適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法2)のいずれを適用しても良い。
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。
本出願は、2012年5月7日出願の特願2012-106001に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。
Claims (10)
- 下りリンクMIMO伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、
ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、
前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、
を具備したことを特徴とするコードブック適合方法。 - 前記一方の通信装置は、コードブック構造が、チャネル特性及びアンテナ構成の少なくとも1つに適合するように、コードブックサイズを決定することを特徴とする請求項1記載のコードブック適合方法。
- 各コードブックサイズに対応して前記複数のパラメータのビット配置が定められたテーブルを前記通信装置間で事前に共有することを特徴とする請求項2記載のコードブック適合方法。
- 下りリンクMIMO伝送に適用されるプリコーディングに用いられるコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、
コードブック構造を規定するゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータのビット配置を、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、
前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知された複数のパラメータのビット配置に基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、
を具備したことを特徴とするコードブック適合方法。 - 前記コードブックのゲイン情報に関するパラメータとして、振幅成分を有する複数エレメントで構成されたゲインベクトルと当該ゲインベクトルにおける各エレメントの順列との組み合わせを表すインデックスが定められ、
前記コードブックの位相情報に関するパラメータとして、前記ゲインベクトルが複数のサブベクトルで規定されていて、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相を示すイントラ-サブベクトル位相と、前記サブベクトル間での相対位相を示すインター-サブベクトル位相と、が定められていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のコードブック適合方法。 - 前記コードブックのゲイン情報に関するパラメータとして、振幅成分を有する複数エレメントで構成されたゲインベクトルと当該ゲインベクトルにおける各エレメントの順列との組み合わせを表すインデックスが定められ、
前記コードブックの位相情報に関するパラメータとして、前記ゲインベクトルが複数のサブベクトルで規定されていて、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相を示すイントラ-サブベクトル位相と、前記サブベクトル間での相対位相を示すインター-サブベクトル位相と、が定められ、
前記ゲインベクトルは、振幅成分を有する複数エレメントとして、第1の振幅成分を有する複数のエレメントと、前記第1の振幅成分よりも“b”倍だけ大きい第2の振幅成分を有する複数のエレメントとで構成され、
前記“b”の値を、前記一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のコードブック適合方法。 - 下りリンクMIMO伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線基地局装置において、
ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズをユーザ装置に通知するための信号を生成する上位制御信号生成部と、
コードブックサイズをユーザ装置に通知するための信号を下りリンクを介してユーザ装置に送信する送信部と、を具備し、
前記ユーザ装置が、通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させることを特徴とする無線基地局装置。 - 下りリンクMIMO伝送でコードブックベースのプリコーディングが適用された信号を受信するユーザ装置において、
ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを示す信号を受信する受信部と、
受信した信号が示すコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる適合化部と、
を具備したことを特徴とするユーザ装置。 - 第1の通信装置と第2の通信装置との間で、下りリンクMIMO伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線通信システムにおいて、
前記第1の通信装置は、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを前記第2の通信装置へ通知し、
前記第2の通信装置は、前記第1の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 第1の通信装置と第2の通信装置との間で、下りリンクMIMO伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線通信システムにおいて、
前記第1の通信装置は、コードブック構造を規定するゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータのビット配置を前記第2の通信装置へ通知し、
前記第2の通信装置は、前記第1の通信装置から通知された複数のパラメータのビット配置に基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる、
ことを特徴とする無線通信システム。
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