JP5382111B2 - 無線通信システム、端末装置、基地局装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、端末装置、基地局装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法に関する。

従来から、ＬＴＥ（Long
Term Evolution）などの無線通信システムにおいてＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）システムが標準化されている（例えば、以下の非特許文献１）。

ＭＩＭＯシステムにおいて、基地局装置は送信データ列を複数のアンテナにマッピングして送信する。送信データ列は送信アンテナ×受信アンテナの数の伝搬路を経由して、端末装置で受信される。この場合、基地局装置はプリコーディング行列を用いてマッピングする。

図１５はプリコーディング行列の例を示す図である。プリコーディング行列において、行数は送信アンテナの数、列数は送信データ（ストリームとも呼ばれる）の数を示す。同図の例は、２つの送信データ列が４つの送信アンテナにマッピングされて送信されることを示す。

基地局装置や端末装置で用いるプリコーディング行列は、コードブックにあるものに限られる。図１６及び図１７はコードブックの例を示す図である。図１６は２送信アンテナ、図１７は４送信アンテナのコードブックの例を示す。これらの図において、「Ｃｏｄｅｂｏｏｋ Ｉｎｄｅｘ」はコードブックの番号、「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ ν」は送信データ列の数を示す。端末装置は、送信アンテナ数と送信データ列数とに対応するいずれかのプリコーディング行列を選択し、選択したプリコーディング行列に対応する「Ｃｏｄｅｂｏｏｋ Ｉｎｄｅｘ」をＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）として基地局装置に送信する。

プリコーディング行列は、伝搬路においてよりよいスループット特性が得られるように、コードブックの中から選択されるのがよい。そのため、端末装置は伝搬路測定（チャネル推定）を行い、その結果に基づいてプリコーディング行列を選択する。基地局装置は、ＰＭＩに基づいてプリコーディング行列を決定し、各送信アンテナにマッピングしてデータ列を送信する。

一方、基地局装置から送信される送信データのストリーム数は、伝搬路環境に応じて適応的に変えることもできる。このような技術はランクアダプテーションと呼ばれ、ＬＴＥなどのシステムにおいて採用されている（例えば、以下の非特許文献１）。
3GPPTS 36.211 V8.4

しかし、コードブックの番号を送信する場合、コードブックに含まれるプリコーディング行列の数が多いと、端末装置が送信するＰＭＩの送信ビット数が多くなり、アップリンク方向の周波数利用効率が下がる。

また、端末装置は、コードブックの中から有限のプリコーディング行列を選択するため、伝搬路測定の結果に応じた精度の高いプリコーディング行列を選択することができない。基地局装置は、ＰＭＩに基づいてプリコーディング行列を決定して送信データ列を各送信アンテナにマッピングしており、ダウンリンク方向のスループット特性が劣化する。

そこで、本発明の目的の一つは、周波数利用効率を向上させるようにした無線通信システム、端末装置、基地局装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的の一つは、スループット特性を向上させるようにした無線通信システム、端末装置、基地局装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法を提供することにある。

一態様によれば、基地局装置と端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記端末装置は、プリコーディング行列を保持する保持部と、保持された前記プリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定する相対値決定部と、前記決定した相対値を送信する送信部とを備え、前記基地局装置は、前記相対値を受信する受信部を備える。

また、他の態様によれば、端末装置との間で無線通信を行う基地局装置において、前記端末装置において保持されたプリコーディング行列に含まれるパラメータに対して相対値を前記端末装置から受信する受信部を備える。

さらに、他の態様によれば、基地局装置との間で無線通信を行う端末装置において、プリコーディング行列を保持する保持部と、保持された前記プリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定する相対値決定部と、前記決定した相対値を前記基地局装置に送信する送信部とを備える。

さらに、他の態様によれば、基地局装置と端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法において、前記端末装置は、前記端末装置の保持部に保持された前記プリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定し、前記決定した相対値を送信し、前記基地局装置は、前記相対値を受信する。

周波数利用効率を向上させるようにした無線通信システム、端末装置、基地局装置、及び無線通信システムにおける無線通信方法を提供することができる。また、スループット特性を向上させるようにした無線通信システム等を提供することができる。

図１は無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は無線通信システムの他の構成例を示す図である。 図３はマッピングの例を示す図である。 図４は端末装置の構成例を示す図である。 図５は基地局装置の構成例を示す図である。 図６は無線通信システムにおける動作例を示すシーケンス図である。 図７は端末装置の他の構成例を示す図である。 図８は端末装置における動作例を示すフローチャートである。 図９は基地局装置における動作例を示すフローチャートである。 図１０は端末装置における他の動作例を示すフローチャートである。 図１１は基地局装置における他の動作例を示すフローチャートである。 図１２は端末装置の他の構成例を示す図である。 図１３は基地局装置の他の構成例を示す図である。 図１４は無線通信システムにおける他の動作例を示すシーケンス図である。 図１５はプリコーディング行列の例を示す図である。 図１６は２送信アンテナのコードブックの例を示す図である。 図１７は４送信アンテナのコードブックの例を示す図である。

符号の説明

１：無線通信システム １０（１０‐１，１０‐２）：基地局装置
１１‐１〜１１‐ｎ：送信アンテナ １２：パイロット送信部
１３：ＰＭＩ受信部 １４：プリコーディング行列保持部
１５：絶対ＰＭＩ変換部 １６：プリコーディング行列決定部
１７：制御信号送信部 １８：データ送信部
１９：速度情報受信部 ２０（２０‐１〜２０‐３）：端末装置
２１‐１〜２１‐ｍ：受信アンテナ ２２：パイロット受信部
２３：チャネル推定部 ２４：プリコーディング行列保持部
２５：相対ＰＭＩ決定部 ２６：ＰＭＩ送信部
２７：制御信号受信部 ２８：データ受信部
２９：速度検出部 １０１：受信部
２０１：保持部 ２０２：相対値決定部
２０３：送信部 ２０４：受信部

本発明を実施するための形態について以下説明する。

＜第１の実施例＞
以下、第１の実施例について説明する。図１は無線通信システム１の構成例を示す図である。

基地局装置１０と端末装置２０との間で無線通信を行う無線通信システム１において、前記端末装置２０は、プリコーディング行列を保持する保持部２０１と、保持された前記プリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定する相対値決定部２０２と、前記決定した相対値を送信する送信部２０３とを備え、前記基地局装置１０は、前記相対値を受信する受信部１０１を備える。

保持部２０１にはプリコーディング行列が保持され、相対値決定部２０２はプリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定する。送信部２０３は決定した相対値を基地局装置１０に送信する。基地局装置１０の受信部１０１は送信された相対値を受信する。

送信部２０３からはプリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値が送信されるため、各プリコーディング行列に対応する「Ｃｏｄｅｂｏｏｋ ｉｎｄｅｘ」が送信される場合と比較して情報量は少ない。したがって、情報量が少ない分だけ他のデータ等の送信に周波数リソースを割り当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。

＜第２の実施例＞
図２は無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、基地局装置（以下、「基地局」）１０‐１，１０‐２と、端末装置（以下、「端末」）２０‐１〜２０‐３とを備える。各端末２０‐１〜２０‐３は、接続可能なエリア（図中、円で示す）で各基地局１０‐１，１０‐２と無線接続して無線通信を行うことができる。

図３は、基地局１０と端末２０とにおけるデータ列のマッピング例を示す図である。基地局１０は複数の送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎ（ｎ＝２，３，…）を備え、端末２０も複数の受信アンテナ２１‐１〜２１‐ｍ（ｍ＝２，３，…）を備える。

基地局１０は送信データ列を複数のアンテナ１１‐１〜１１‐ｎのそれぞれにマッピングして送信し、送信アンテナ×受信アンテナの伝搬路を経由して、端末２０は複数の受信アンテナ２１‐１〜２１‐ｍによりデータを受信する。端末２０は、複数の受信アンテナ２１‐１〜２１‐ｍから元のデータ列を復元し、受信処理を行う。端末２０の受信アンテナ２１‐１〜２１‐ｍは１本でもよい。

図４は端末２０の構成例を示す図である。端末２０は、パイロット受信部２２と、チャネル推定部２３と、プリコーディング行列保持部（以下、行列保持部）２４と、相対ＰＭＩ決定部２５と、ＰＭＩ送信部２６と、制御信号受信部２７と、データ受信部２８とを備える。

なお、第１の実施例における保持部２０１は例えば行列保持部２４に対応し、相対値決定部２０２は例えば相対ＰＭＩ決定部２５に対応し、送信部２０３は例えばＰＭＩ送信部２６に対応する。

パイロット受信部２２は、基地局１０から送信されたパイロット信号（または既知信号）を受信し、チャネル推定部２３に送信する。

チャネル推定部２３は、パイロット信号に基づいてチャネル推定を行う。例えば、チャネル推定部２３はパイロット信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）やＳＩＮＲ（Signal
to Interference plus Noise Ratio）等を測定する。例えば、チャネル推定部２３は各受信アンテナ２１‐１〜２１‐ｍの各送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎに対するチャネル推定値を求め、それを合計することで、受信アンテナ×送信アンテナ数のチャネル推定値を求める。

行列保持部２４はプリコーディング行列を保持する。保持されるプリコーディング行列は、パラメータを含む数式により表現されている。詳細は後述する。

相対ＰＭＩ決定部２５は、チャネル推定部２３からのチャネル推定値に基づいて、行列保持部２４に保持されるプリコーディング行列に対して、ＰＭＩ値を求める。相対ＰＭＩ決定部２５は、行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列に対して、予め決められた幅の分だけパラメータを変動させる方向（プラスまたはマイナス（上げまたは下げ））を決定する。この動かす方向がＰＭＩ値となる。相対ＰＭＩ決定部２５は、プリコーディング行列のパラメータに対する相対値をＰＭＩ値として決定することになる。

本例において端末装置２０は、このようなパラメータの調整によりプリコーディング行列を選択するため、コードブックによる場合と比較して、伝搬路環境に適応した精度の高いプリコーディング行例を選択できる。

なお、相対ＰＭＩ決定部２５は、相対値を求めた後、相対値の分だけ行列保持部２４に保持されるプリコーディング行列のパラメータを動かし、保持されたプリコーディング行列を更新する。相対ＰＭＩ決定部２５は次回相対値を求めるときに、更新されたプリコーディング行列を用いる。

ＰＭＩ送信部２６は、ＰＭＩ値を基地局１０に送信する。

制御信号受信部２７は、基地局１０から送信される制御信号を受信する。制御信号には、端末２０が送信するＰＭＩ値に対して基地局１０が決定したプリコーディング情報が含まれる。このプリコーディング情報も、相対値で示される。

なお、制御信号受信部２７は、基地局１０から受信した相対値と相対ＰＭＩ決定部２５で決定した相対値とが一致するかを確認して、一致している場合、プリコーディング行列保持部２４から更新されたプリコーディング行列を読み出して、データ受信部２８に出力する。一致しない場合、制御信号受信部２７はパラメータを調整することになるがその詳細は後述する。

データ受信部２８は、制御信号受信部２７からのプリコーディング行列に基づいて、基地局１０から送信されたデータを受信する。

なお、相対ＰＭＩ決定部２５は、行列保持部２４で保持されたプリコーディング行列に対するパラメータに変更がないとき、相対値を決定せず、ＰＭＩ送信部２６はＰＭＩを送信しないようにすることもできる。基地局１０は相対値としてＰＭＩを受信したときに自身で保持したプリコーディング行列を変更または更新し、ＰＭＩを受信しない場合、保持したプリコーディング行列をそのまま用いることができる。

図５は基地局１０の構成例を示す図である。基地局１０は、パイロット送信部１２と、ＰＭＩ受信部１３と、プリコーディング行列保持部（以下、行列保持部）１４と、絶対ＰＭＩ変換部１５と、プリコーディング行列決定部（以下、行列決定部）１６と、制御信号送信部１７と、データ送信部１８とを備える。第１の実施例における受信部１０１は例えばＰＭＩ受信部１３に対応する。

パイロット送信部１２は端末２０にパイロット信号を送信する。

ＰＭＩ受信部１３は、端末２０から送信されたＰＭＩ（相対値）を受信し、絶対ＰＭＩ変換部１５に出力する。

行列保持部１４は、端末２０の行列保持部２４で保持されるプリコーディング行列と同様に、パラメータを含む数式により表されたプリコーディング行列を保持する。

絶対ＰＭＩ変換部１５は、行列保持部１４に保持されたプリコーディング行列に対して相対値で示される方向に、予め決められた幅の分だけパラメータを動かして新規プリコーディング行列を求める。

行列決定部１６は、絶対ＰＭＩ変換部１５から出力された新規プリコーディング行列をデータ等の送信に用いるプリコーディング行列として決定する。行列決定部１６は、新規プリコーディング行列とは異なるプリコーディング行列をデータ送信等に用いる行列として決定してもよい。例えば、行列決定部１６は端末２０から送信されたＣＱＩから新たにプリコーディング行列を決定してもよい。

決定したプリコーディング行列は、行列保持部１４に出力され、保持されたプリコーディング行列が新規プリコーディング行列として更新される。

制御信号送信部１７は、行列決定部１６で決定したプリコーディング行列がどのようなプリコーディング行列かを示すプリコーディング情報を作成し制御信号に含めて端末２０に送信する。前述したように、プリコーディング情報は相対値で示される。

ここで、基地局１０が送信するプリコーディング情報は、端末２０が送信した相対値と同じ場合が多く、基地局１０は送信しなくてもよい。しかし、端末２０が送信する相対値は、送信ビット数が少ないため、ＣＲＣ（Cyclic
Redundancy Check）符号などの誤り訂正符号が付加されていない場合が多く、誤って基地局１０が受信する場合がある。一方、基地局１０が送信する制御信号は、データチャネルのビット数やリソース割り当て情報等も含まれるため、ＣＲＣが付加されることが多く、端末２０は送信した相対値と比較することで誤って送信されたことを確認できる。よって、基地局１０がプリコーディング情報を送信することで、基地局１０と端末２０とで使用するプリコーディング行列の不一致を防止できる。

データ送信部１８は、行列保持部１４に保持された新規プリコーディング行列を用いて、データ列を各送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎにマッピングし、端末２０にデータを送信する。

図６は無線通信システム１における動作例を示すシーケンス図である。最初に、基地局１０のパイロット送信部１２はパイロット信号を送信する（Ｓ１０）。端末２０のパイロット受信部２２はこれを受信し、チャネル推定部２３はチャネル推定を行う（Ｓ１１）。

次いで、相対ＰＭＩ決定部２５はＰＭＩとして相対値を求めることでプリコーディング行列を決定する（Ｓ１２）。

次いで、ＰＭＩ送信部２６はＰＭＩを基地局１０に送信する（Ｓ１３）。

次いで、基地局１０のＰＭＩ受信部１３はＰＭＩを受信し、行列決定部１６はプリコーディング行列を決定する（Ｓ１４）。

次いで、基地局１０の制御信号送信部１７はプリコーディング情報を含む制御信号を送信し（Ｓ１５）、決定したプリコーディング行列により各送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎにデータ列をマッピングして送信する（Ｓ１６）。

次いで、端末２０のデータ受信部２８は、行列保持部２４に保持された（更新された）プリコーディング行列を用いてデータを受信する（Ｓ１７）。

例えば、Ｓ１４の時点において、基地局１０の行列保持部１４で保持されるプリコーディング行列のパラメータと、端末２０の行列保持部２４で保持されるプリコーディング行列のパラメータとは一致する。

しかし、例えば基地局１０が誤って相対値を受信する場合など、パラメータが一致せず、基地局１０は端末２０が送信した相対値と異なる相対値を送信する場合もある。この場合、端末２０側でパラメータを調整することで両パラメータの不一致を解消することができる。

例えば、端末２０が「＋１」の相対値を送信し、基地局１０が「−１」の相対値を送信する場合、端末２０の行列保持部２４は「＋１」だけパラメータを動かしたプリコーディング行列を保持しており、「−１」に対して「−２」だけずれている。よって、端末２０は「＋１」に対して「−２」だけパラメータを動かしたプリコーディング行列を用いてデータを受信する。かかる処理は例えば制御信号受信部２７により行われ、調整されたプリコーディング行列をデータ受信部２８に出力することで、パラメータ調整後のプリコーディング行列によりデータを受信できる。

次にプリコーディング行列の例を説明する。以下に２つの例を示す。

プリコーディング行列は送信アンテナ数×ストリーム数（＝端末２０の受信アンテナ数）の行列である。数１及び数２に示す行列は、２送信アンテナ、２ストリームのときに用いることができる。数１等に示されるように、この例では、θとαの２つのパラメータが存在する。この場合、相対ＰＭＩ決定部２５は行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列に対して、θとαのそれぞれに対して相対値を決定し、これをＰＭＩとする。ＰＭＩ送信部２６は、２つのパラメータを送信するとき、例えば送信タイミングを予め決めておき、偶数サブフレームのときθの相対値を送信し、奇数サブフレームのときαの相対値を送信する。基地局１０は、各々のタイミング等によりこれらの相対値を受信し、プリコーディング行列を決定する。

ＭＩＭＯに用いるプリコーディング行列は、ユニタリ行列を用いるのがよいとされ、数１で示されるプリコーディング行列によりすべての２×２のユニタリ行列を表現できる。

一方、数２で示されるプリコーディング行列を端末２０と基地局１０とが用いることで、基地局１０の送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎ（この場合はｎ＝２）間の送信電力を等しくすることができる。送信アンテナ１１‐１，１１‐２間の送信電力が等しいと、各送信アンテナ１１‐１，１１‐２の最大電力は定められている基地局１０の電力の１／２となる。この場合、各送信アンテナ１１‐１，１１‐２のアンプ等を安価に設計でき、また消費電力も抑えることができる。なお、数２で示すプリコーディング行列はパラメータが１つであり、数１の場合と比較して送信ビット数を少なくできる。数１及び数２とも、２送信アンテナ、１ストリームの場合、各行列の左列を用いることで対応できる。

基地局１０と端末２０の間の伝搬環境に応じてスループット特性を向上させるため、適応的にストリーム数を変えるランクアダプテーションと呼ばれる技術がある。この技術を用いる場合、プリコーディング行列を２×１から２×２に変化させたり、その逆もある。数１及び数２で示されるように、列数が変化してもパラメータは変化しない。よって、ランクアダプテーションを用いる場合でも、パラメータを含む数式により示されるプリコーディング行列をそのまま用いることができる。例えば、端末２０の相対ＰＭＩ決定部２５と基地局１０の行列決定部１６は、数１や数２に示されたプリコーディング行列（行列保持部２４，１４に保持されたプリコーディング行列）に対して、列数を変化させてランクアダプテーションを実行できる。

２ストリームの場合の最適なプリコーディング行列は、例えば、チャネル行列の特異値分解により得られる特異ベクトルを列ベクトルにもつ行列である。すなわち、特異値の最も大きい特異ベクトルを左列に置くようにしたプリコーディング行列である。基地局１０や端末２０は、特異値の大きい列ベクトルが左列から順に並ぶようにθやαが調整されたプリコーディング行列を用いることで、２ストリームから１ストリームに変化した場合でも、スループット特性のよいデータを送受信できる。

以下に示すプリコーディング行列は、３送信アンテナ、３ストリーム数の行列の例である。

数３及び数４とも、送信アンテナ１１‐１〜１１‐３間の電力が等しくなる場合の例である。この２つの行列の組により、３×３のユニタリ行列のうち、各送信アンテナ１１‐１〜１１‐３の送信電力が等しくなるものをすべて示すことができる。端末２０や基地局１０が２つの行列の組を選択する場合、行列内のパラメータの他にいずれを選択したかを示す情報も必要で、例えばＰＭＩに含めることができる。例えば、端末２０の相対ＰＭＩ決定部２５によりＰＭＩに含める。

以下の数５、数６は４送信アンテナによるプリコーディング行列の例を示す図である。この数４及び数５も、各送信アンテナ１１‐１〜１１‐４の送信電力が一定の例を示す。

端末２０や基地局１０は、１ストリームの場合、数５の行列をそのままプリコーディング行列として用いる。端末２０等は、２ストリームの場合、数５と、数６の９通りの行列式からいずれか一つを選択して、２つの行列式からなるプリコーディング行列を用いる。例えば、端末２０の相対ＰＭＩ決定部２５は、数６のいずれかを選択し、選択した情報をＰＭＩに含めて基地局１０に送信する。この場合、基地局１０の行列決定部１６は、ＰＭＩに含まれるパラメータの相対値と選択した情報とに基づいてプリコーディング行列を決定する。

３ストリームの場合は、すでに２ストリームに対応するプリコーディング行列が選択されていれば、数６のさらにいずれかが選択される。４ストリーム以上についても同様である。

以上、４送信アンテナ数の例まで説明したが、送信アンテナ数が５以上の場合も数５や数６等を用いて拡張することができる。

このように本実施例では、端末２０はＰＭＩとして相対値を送信するため、コードブックの番号をＰＭＩとして送信する場合と比較して、送信ビット数が少なくなる。従って、端末２０は、割り当てられた周波数を用いて他の情報の送信に利用できるため、周波数の利用効率を向上させることができる。

また、端末２０や基地局１０は、コードブックにある予め決められた数のプリコーディング行列を用いるのではなく、端末２０によりチャネル推定値に基づく相対値により指定されたプリコーディング行列を用いている。従って、端末２０は伝搬路環境に適応したスループット特性のよいデータを受信できる。

さらに、ランクアダプテーションによりストリーム数が２から１に変化した場合でも、端末２０と基地局１０は特異値の大きい順に列ベクトルが左から並ぶようなプリコーディング行列を用いているため、端末２０はスループット特性のよいデータ等を受信できる。さらに、ストリーム数が１から２に変化した場合でも、上述したようにパラメータの数は変化することがない。よって、端末２０は、上述したように相対値によりプリコーディング行列が指定できるため、周波数利用効率を向上させることができる。

＜第３の実施例＞
次に第３の実施例を説明する。第２の実施例において、相対ＰＭＩ決定部２５は、相対値を求めると、行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列のパラメータを更新した。本第３の実施例では、端末２０は、基地局１０から送信された制御信号に基づいてプリコーディング行列のパラメータを更新する例である。

図７は端末２０の構成例を示す図である。基地局１０の構成例は第２の実施例と同じである（図５参照）。この場合、相対ＰＭＩ決定部２５は、相対ＰＭＩ値を求めても行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列のパラメータを更新せず、制御信号受信部２７が制御信号に含まれる相対値に基づいて更新する。

この例の場合、端末２０は相対ＰＭＩ値を送信後、制御信号を受信するまで、行列保持部２４で保持されたプリコーディング行列は更新されない。この間、行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列は更新せず、ＰＭＩ送信部２６は相対値を送信しない（または相対ＰＭＩ決定部２５は相対値を決定しない）。相対ＰＭＩ決定部２５は行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列が更新された後、相対値を求める。

例えば、伝搬路の変化の少ない、端末２０の低速移動の際に有効である。また、相対値が端末２０と基地局１０とで異なる場合、制御信号受信部２７は、パラメータを調整する必要がなく、受信した制御信号に含まれる相対値により行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列を更新する。よって、第３の実施例は、第２の実施例の場合と比較して、端末２０の処理の効率化を図ることができる。また、端末２０は制御信号を受信するまでＰＭＩを送信しないため、ＰＭＩの送信回数が減り、アップリンク方向の周波数利用効率を図ることもできる。なお、データ受信部２８は、更新されたプリコーディング行列が制御信号受信部２７から出力されるため、これを用いてデータを受信する。

＜第４の実施例＞
次に第４の実施例を説明する。本例は、基地局１０は予め決められたタイミングで絶対値のプリコーディング情報を送信する例である。基地局１０と端末２０の構成例は第２の実施例と同じである（図４及び図５参照）。

図８は端末２０、図９は基地局１０の動作例をそれぞれ示すフローチャートである。図８に示すように、端末２０は共通パイロット信号を受信し（Ｓ２０）、相対プリコーディング受信タイミングでないとき（Ｓ２１でＮＯ）、制御信号に含まれる絶対プリコーディング値を受信する（Ｓ２３）。共通パイロット信号の受信はパイロット受信部２２で行われ、受信タイミングか否かは、例えば制御信号受信部２７により判断される。

一方、端末２０は、相対プリコーディング受信タイミングのとき（Ｓ２１でＹＥＳ）、制御信号に含まれる相対値を受信する（Ｓ２２）。絶対プリコーディング値及び相対プリコーディング値の受信は、例えば制御信号受信部２７で行われる。

そして、制御信号受信部２７は、受信結果に基づいて行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列のパラメータを更新する（Ｓ２４）。

次いで、データ受信部２８は、更新されたプリコーディング行列と共通パイロット信号によりデータを受信する（Ｓ２５）。

基地局１０は、図９に示すように、パイロット送信部１２から共通パイロット信号を送信する（Ｓ３０）。

次いで、例えば制御信号送信部１７は相対プリコーディング送信タイミングか否かを判断して、送信タイミングでないとき（Ｓ３１でＮＯ）、行列決定部１６により決定したプリコーディング行列のパラメータの絶対値を送信する（Ｓ３３）。

一方、送信タイミングのとき（Ｓ３１でＹＥＳ）、例えば制御信号送信部１７は、行列決定部１６により決定したプリコーディング行列のパラメータの相対値を送信する（Ｓ３２）。

例えば、ＬＴＥでは、１０２４フレーム周期（１フレームは１０ｍｓ）でフレーム番号を割り振るＳＦＮ（System Frame Number）が規定され、あるＳＦＮのときに絶対値を送信すると予め決めておくことで、タイミング（Ｓ２１，Ｓ３１）が判断される。

このように、端末２０はあるタイミングでプリコーディング行列のパラメータの絶対値を送信することができ、基地局１０と端末２０とで保持したプリコーディング行列のパラメータの相違を定期的にリセットまたは修正することができる。

＜第５の実施例＞
次に第５の実施例を説明する。本例もパラメータの相違を定期的にリセットする例である。基地局１０と端末２０の構成例は第２の実施例と同じである（図４及び図５参照）。

図１０は端末２０、図１１は基地局１０の動作例をそれぞれ示すフローチャートである。図１０に示すように、端末２０のパイロット受信部２２は共通パイロット信号を受信し（Ｓ４０）、制御信号受信部２７は相対値を含む制御信号を受信する（Ｓ４１）。

次いで、制御信号受信部２７は、相対値に基づいて行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列のパラメータを更新する（Ｓ４２）。

次いで、パイロット受信部２２は、個別パイロット信号の受信タイミングのとき（Ｓ４３でＹＥＳ）、個別パイロット信号を受信し（Ｓ４４）、制御信号受信部２７は必要に応じてプリコーディング行列のパラメータを修正する（Ｓ４５）。

基地局１０は、個別パイロット信号を送信するとき、プリコーディング行列を用いて各送信アンテナ１１‐１〜１１‐ｎにマッピングさせたデータ列を個別パイロット信号として送信する。例えば、基地局１０は図１３に示す数式を用いてデータ列を合成して個別パイロット信号として送信する。一方、基地局１０は、共通パイロット信号を送信するときは、プリコーディング行列を用いずに共通パイロット信号を送信する。

従って、端末２０は、プリコーディング行列を用いていない共通パイロット信号に対して、端末２０自身の行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列を用いて、共通パイロット信号に合成（例えば、図１３の式により合成）し、もともと合成された個別パイロット信号と一致するか否かを比較することで、基地局１０と端末２０とで保持したプリコーディング行列が互いに一致するか否かを判断できる。

そして、端末２０は、自身で合成した共通パイロット信号と、基地局１０で合成された個別パイロット信号とが一致している場合、パラメータを修正することは行わず、一致していないときパラメータを修正する。例えば、端末２０は、一致していないとき、一致するようなパラメータを求めて又は個別パイロット信号に最も近いパラメータを求めて、行列保持部２４に保持されたプリコーディング行列のパラメータを更新する。これらの処理は、例えば制御信号受信部２７、またはパイロット受信部２２、あるいは相対ＰＭＩ決定部２５、あるいはデータ受信部２８等で行われる。

次いで、データ受信部２８は修正されたパラメータ等を用いてデータを受信する（Ｓ４６）。

一方、個別パイロット信号の受信タイミングでないとき（Ｓ４３でＮＯ）、端末２０はＳ４１で得られた相対値により行列保持部２４のプリコーディング行列を更新し、データ受信部２８によりデータを受信する（Ｓ４７）。

図１１に示すように、基地局１０は共通パイロット信号を送信し（Ｓ５０）、相対値を含む制御信号を送信し（Ｓ５１）、次いで、個別パイロットの送信タイミングのとき個別パイロット信号を送信する（Ｓ５２）。基地局１０は、プリコーディング行列を用いずに共通パイロット信号を送信し、プリコーディング行列を用いて個別パイロット信号を送信する。プリコーディング行列を用いて個別パイロット信号を送信する等の処理は、例えばパイロット送信部１２で行われる。

＜第６の実施例＞
次に第６の実施例を説明する。本例は、端末２０の移動速度に基づいて、プリコーディング行列のパラメータの変化量を切替えるようにした例である。例えば、端末２０の移動速度が速いとき、伝搬路環境も早く変化するため変化量を大きくし、そうでない場合、変化量を小さくする例である。

図１２は端末２０、図１３は基地局１０の各構成例を示し、図１４は本例における動作例を示す。

図１２に示すように端末２０は速度検出部２９をさらに備え、図１３に示すように基地局１０は速度情報受信部１９をさらに備える。

速度検出部２９は、端末２０の移動速度を検出し移動速度情報を送信する（Ｓ６０）。一方、速度情報受信部１９は端末２０からの移動速度情報を受信し、行列決定部１６に出力する。行列決定部１６は、移動速度情報に基づいてパラメータの変化量（または変動幅）を決定する（Ｓ６２）。決定した変化量は、例えば行列保持部１４に保持され、制御信号送信部１７は変化量を読み出して端末２０に送信する（Ｓ６３）。

例えば、端末２０の制御信号受信部２７は変化量を行列保持部２４に保持し、相対ＰＭＩ決定部２５は行列保持部２４から変化量を読み出して、当該変化量に基づいて相対値を決定する（Ｓ１０〜Ｓ１７）。

本第６の実施例では、プリコーディング行列のパラメータを動かす方向の変化量を伝搬路環境に応じて変化させている。変化量は基地局１０からの上位シグナリングにより（Ｓ６３）に端末２０に通知され、例えば端末２０は、移動速度が速いとき伝搬路環境の変化も大きいため、変化量を大きくし、そうでないとき変化量を小さくする。伝搬路環境に適応した最適なプリコーディング行例によりデータ列が基地局１０から送信されるため、ダウンリンク方向のスループット特性がさらに向上する。

＜その他の実施例＞
上述したいずれの実施例においても、種々のＭＩＭＯを適用することができる。例えば、複数のユーザ（または端末２０）を同時に割り当てるマルチユーザＭＩＭＯや、複数のセルが連携してＭＩＭＯを行うＮｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯに適用することもできる。

さらに、上述したいずれの実施例においても、プリコーディング行列をある一部の周波数に適用してフィードバックするサブバンドＰＭＩや、システム全体に対してフィードバックするワイドバンドＰＭＩも適用することができる。

Claims (10)

1. 基地局装置と端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記端末装置は、
   プリコーディング行列を保持する保持部と、
   保持された前記プリコーディング行列に含まれる数式のパラメータに対し、当該パラメータの変動方向を決定する変動方向決定部と、
   前記決定した変動方向を送信する送信部とを備え、
   前記基地局装置は、
   前記変動方向を受信する受信部を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記保持部は前記パラメータを含む数式として前記プリコーディング行列を保持することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記基地局装置は、
   さらに、複数の送信アンテナと、
   前記受信した変動方向に基づいてプリコーディング行列を決定する行列決定部と、
   決定したプリコーディング行列を保持する保持部と、
   決定した前記プリコーディング行列に基づいてデータを前記各送信アンテナにマッピングして送信するデータ送信部とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記送信部は、前記保持部に保持された前記プリコーディング行列に対する前記パラメータに変更がないと前記変動方向決定部が判断したとき、前記変動方向を送信しないことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記基地局装置は、さらに、制御信号を送信する制御信号送信部とを備え、
   前記行列決定部は、前記基地局装置の保持部で既に保持された前記プリコーディング行列のパラメータに対する、決定した前記プリコーディング行列に含まれる数式のパラメータの変動方向を求め、
   前記制御信号送信部は、当該変動方向を前記制御信号に含めて送信することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
6. 前記端末装置は、さらに、前記制御信号を受信する制御信号受信部を備え、
   前記制御信号受信部は、前記制御信号に含まれる変動方向と前記変動方向決定部で決定した変動方向とが異なる場合、前記制御信号に含まれる変動方向に基づいて前記変動方向決定部で決定した変動方向を修正することを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
7. 端末装置との間で無線通信を行う基地局装置において、
   前記端末装置において保持されたプリコーディング行列に含まれる数式のパラメータに対し、当該パラメータの変動方向を前記端末装置から受信する受信部、
   を備えることを特徴とする基地局装置。
8. 基地局装置との間で無線通信を行う端末装置において、
   プリコーディング行列を保持する保持部と、
   保持された前記プリコーディング行列に含まれる数式のパラメータに対し、当該パラメータの変動方向を決定する変動方向決定部と、
   前記決定した変動方向を前記基地局装置に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする端末装置。
9. 基地局装置と端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法において、
   前記端末装置は、前記端末装置の保持部に保持されたプリコーディング行列に含まれる数式のパラメータに対し、当該パラメータの変動方向を決定し、前記決定した変動方向を送信し、
   前記基地局装置は、前記変動方向を受信する、
   ことを特徴とする無線通信方法。
10. 基地局装置と端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
    前記端末装置は、
    受信した既知信号に基づいてチャネル推定を行うチャネル推定部と、
    プリコーディング行列を保持する保持部と、
    前記チャネル推定部の結果に基づいて、保持された前記プリコーディング行列に含まれるパラメータに対する相対値を決定する相対値決定部と、
    前記決定した相対値を送信する送信部とを備え、
    前記基地局装置は、
    前記相対値を受信する受信部を備えることを特徴とする無線通信システム。

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