JP5388356B2 - プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置 - Google Patents

プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置 Download PDF

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Description

本発明は、プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置に関し、特に、マルチアンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置に関する。
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long Term Evolution）が検討されている。
第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。
また、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、送受信機に複数の送信／受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機（移動局装置ＵＥ）側では、送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。
ＬＴＥ方式のシステムにおいては、異なる送信アンテナから同時に送信する送信情報系列が、全て同一のユーザのものであるシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User MIMO)）伝送と、異なるユーザのものであるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ(Multiple User MIMO)）伝送とが規定されている。これらのＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、移動局装置ＵＥ側で基地局装置ｅＮｏｄｅＢのアンテナに設定すべき位相・振幅制御量（プリコーディング行列（プリコーディングウェイト））と、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから最適なＰＭＩを選択し、これをチャネル情報（ＣＳＩ：Channel State Information）として基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックする。基地局装置ｅＮｏｄｅＢ側では、移動局装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信する。
ＬＴＥ方式のシステムにおいて、ＰＭＩは、基地局装置ｅＮｏｄｅＢから単一又は複数の移動局装置ＵＥに対して送信される各ストリームのＣＱＩ（Channel Quality Indicator）の値（以下、「ＣＱＩ値」という）に基づいて算出されるスループットの期待値（以下、「スループット期待値」という）の合計値に応じて選択される。より具体的には、各ストリームのＣＱＩ値から算出されるスループット期待値の合計値が最大となるプリコーディング行列に対応づけられたＰＭＩが選択される。
移動局装置ＵＥに対するストリーム数が１つである場合（すなわち、ランク１の場合）、当該ストリームのみから測定されたＣＱＩ値に基づいてスループット期待値が算出され、そのスループット期待値が最大となるＰＭＩが選択されることから、選択されたＰＭＩには、チャネル伝送路におけるチャネル状態が適切に反映される。一方、移動局装置ＵＥに対するストリーム数が２つ以上である場合（すなわち、ランク２以上の場合）、複数のストリームから測定されたＣＱＩ値に基づいてスループット期待値の合計値が算出され、そのスループット期待値の合計値が最大となるＰＭＩが選択される。このため、仮にチャネル伝送路におけるチャネル状態に近似する、ストリームに対応する行列成分が含まれる場合であっても、スループット期待値の合計値が小さい場合には、そのプリコーディング行列に対応するＰＭＩが選択されないこととなり、当該ＰＭＩよりもチャネル状態を適切に示していないＰＭＩが選択され得る。
一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、ユーザ個別の復調用の参照信号（UE specific RS）を用いたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が同一のＤＣＩ（Downlink Control Information）フォーマットに規定されている（ＤＣＩフォーマット２Ｂ）。そして、このようなＤＣＩフォーマットを使用することにより、サブフレーム単位でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替えることが可能となっている。また、このようなＭＩＭＯ伝送形態の動的切替えが可能な機構は、ＬＴＥ−Ａ方式のシステムにおいても用いられると考えられる。このようにＭＩＭＯ伝送形態の動的な切替えが可能である環境下においては、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えながら得られるシステム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することができるＰＭＩを基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックする必要がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することができるプリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置を提供することを目的とする。
本発明のプリコーディングウェイト生成方法は、基地局装置から移動局装置に複数のストリームで送信される送信データに乗算される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方法であって、前記移動局装置において、前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて前記複数のストリームの各々のスループット期待値を計算し、計算されたスループット期待値が最大となるストリームの行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択するステップと、選択したＰＭＩをチャネル情報として前記基地局装置に送信するステップと、前記基地局装置において、前記移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列から、前記スループット期待値が最大となるストリームの行列成分を抽出するステップと、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とする。
この方法によれば、移動局装置からチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩが基地局装置にフィードバックされ、基地局装置において、フィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分が抽出されてプリコーディングウェイトの生成に用いられることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置にフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置に対するストリーム数（ランク数）に関わらず、すなわち、移動局装置あたりのストリーム数が２以上の場合であっても、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
本発明の移動局装置は、基地局装置から複数のストリームで送信される送信データを受信する移動局装置であって、前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて前記複数のストリームの各々のスループット期待値を計算し、計算されたスループット期待値が最大となるストリームの行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段により選択したＰＭＩをチャネル情報として前記基地局装置に送信する送信手段とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩが基地局装置にフィードバックされることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むＰＭＩをフィードバックすることが可能となる。
本発明の基地局装置は、移動局装置に複数のストリームで送信データを送信する基地局装置であって、前記移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに対応するプリコーディング行列から、前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて、スループット期待値が最大となるストリームの行列成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する生成手段とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分に基づいてプリコーディングウェイトが生成されることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置に対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
本発明によれば、移動局装置からチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩが基地局装置にフィードバックされ、基地局装置において、フィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分が抽出されてプリコーディングウェイトの生成に用いられることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置にフィードバックすることができ、このチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置に対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
ＬＴＥ方式におけるＭＩＭＯシステムの概念図である。 ＬＴＥ方式におけるＭＩＭＯシステムの移動局装置におけるＰＭＩの選択方法を説明するための図である。 本発明に係る移動局装置の第１の態様におけるＰＭＩの選択方法を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る移動通信システムの構成を説明するための図である。 上記実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局装置におけるチャネル情報の抽出方法について説明するための図である。
まず、ＬＴＥ方式におけるＭＩＭＯシステムで行われる下りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングについて、図１に示すＭＩＭＯシステムを前提に説明する。図１は、ＬＴＥ方式におけるＭＩＭＯシステムの概念図である。なお、図１に示すＭＩＭＯシステムにおいては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢと、２つの移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２との間でマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）が行われる場合について示している。また、図１に示すＭＩＭＯシステムにおいては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢが２本の送信アンテナを備え、移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２がそれぞれ１本の受信アンテナを備える場合について示している。
図１に示すＭＩＭＯ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では、移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２において、各受信アンテナＲＸ１、ＲＸ２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、基地局装置ｅＮｏｄｅＢの各送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２からの送信データの受信ＳＩＮＲ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（プリコーディング行列））に応じたＰＭＩを選択する。そして、この選択したＰＭＩをチャネル情報として上りリンクで基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックする。基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに応じて、移動局装置ＵＥ＃１への送信データｘ１、移動局装置ＵＥ＃２への送信データｘ２にプリコーディングを行った後、各送受信アンテナＴＸ１、ＴＸ２から情報伝送を行う。
基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、それぞれ送信データｘ１、ｘ２に対するプリコーディングを行うプリコーディング処理部２１、２２を備える。プリコーディング処理部２１においては、送信データｘ１を送信アンテナＴＸ１から送信するためのプリコーディングウェイトＷ１１を乗算するウェイト乗算部２１ａと、送信データｘ１を送信アンテナＴＸ２から送信するためのプリコーディングウェイトＷ１２を乗算するウェイト乗算部２１ｂとを有する。同様に、プリコーディング処理部２２においては、送信データｘ２を送信アンテナＴＸ１から送信するためのプリコーディングウェイトＷ２１を乗算するウェイト乗算部２２ａと、送信データｘ２を送信アンテナＴＸ２から送信するためのプリコーディングウェイトＷ２２を乗算するウェイト乗算部２２ｂとを有する。
プリコーディングウェイトＷ１１が乗算された送信データｘ１、プリコーディングウェイトＷ２１が乗算された送信データｘ２は、加算器２３において加算された後、送信アンテナＴＸ１からチャネル伝送路に送出される。一方、プリコーディングウェイトＷ１２が乗算された送信データｘ１、プリコーディングウェイトＷ２２が乗算された送信データｘ２は、加算器２４において加算された後、送信アンテナＴＸ２からチャネル伝送路に送出される。
送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２から送出された送信データｘ１、ｘ２は、移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２の受信アンテナＲＸ１、ＲＸ２との間に形成されるチャネル伝送路のチャネル変動の影響を受ける。すなわち、送信アンテナＴＸ１から受信アンテナＲＸ１に送出された送信データｘ１、ｘ２には、チャネル状態係数ｈ１１が乗算され、送信アンテナＴＸ１から受信アンテナＲＸ２に送出された送信データｘ１、ｘ２には、チャネル状態係数ｈ１２が乗算される。同様に、送信アンテナＴＸ２から受信アンテナＲＸ１に送出された送信データｘ１、ｘ２には、チャネル状態係数ｈ２１が乗算され、送信アンテナＴＸ２から受信アンテナＲＸ２に送出された送信データｘ１、ｘ２には、チャネル状態係数ｈ２２が乗算される。
移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２においては、受信アンテナＲＸ１、ＲＸ２を介してこれらの送信データｘ１、ｘ２を受信データｙ１、ｙ２として受信する。この場合、受信データｙ１、ｙ２は、それぞれ以下の値となる。ここで、ｎ１、ｎ２は、ノイズ成分である。
ｙ１＝ｈ１１（Ｗ１１ｘ１＋Ｗ２１ｘ２）＋ｈ２１（Ｗ１２ｘ１＋Ｗ２２ｘ２）＋ｎ１
＝（ｈ１１Ｗ１１＋ｈ２１Ｗ１２）ｘ１＋（ｈ１１Ｗ２１＋ｈ２１Ｗ２２）ｘ２＋ｎ１
ｙ２＝ｈ１２（Ｗ１１ｘ１＋Ｗ２１ｘ２）＋ｈ２２（Ｗ１２ｘ１＋Ｗ２２ｘ２）＋ｎ２
＝（ｈ１２Ｗ１１＋ｈ２２Ｗ１２）ｘ１＋（ｈ１２Ｗ２１＋ｈ２２Ｗ２２）ｘ２＋ｎ２
これらの受信データｙ１、ｙ２に基づいて、移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢの各送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２からの送信データの受信ＳＩＮＲが最大となるプリコーディングウェイトに応じたＰＭＩを選択する。この場合、受信データｙ１において、（ｈ１１Ｗ１１＋ｈ２１Ｗ１２）は、自装置に対する送信データｘ１の信号電力に相当するものであり、（ｈ１１Ｗ２１＋ｈ２１Ｗ２２）は、他装置（移動局装置ＵＥ＃２）に対する送信データｘ２の信号電力に相当するものである。このため、移動局装置ＵＥ＃１においては、前者を極力大きくすると共に、後者を極力小さくするプリコーディングウェイトに応じたＰＭＩが選択される。同様に、受信データｙ２において、（ｈ１２Ｗ２１＋ｈ２２Ｗ２２）は、自装置に対する送信データｘ２の信号電力に相当するものであり、（ｈ１２Ｗ１１＋ｈ２２Ｗ１２）は、他装置（移動局装置ＵＥ＃１）に対する送信データｘ１の信号電力に相当するものである。このため、移動局装置ＵＥ＃２においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて、前者を極力大きくすると共に、後者を極力小さくするプリコーディングウェイトに応じたＰＭＩが選択される。
この場合、移動局装置ＵＥ＃１、ＵＥ＃２においては、それぞれ２つのストリーム（すなわち、基地局装置ｅＮｏｄｅＢの送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２からそれぞれ送信されたストリーム１、ストリーム２）から測定されたＣＱＩ値に基づいてスループットの期待値（スループット期待値）の合計値が算出され、そのスループット期待値の合計値が最大となるＰＭＩが選択される。ここで、図１に示すＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおけるＰＭＩの選択方法について具体例を用いて説明する。
図２は、ＬＴＥ方式におけるＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおけるＰＭＩの選択方法を説明するための図である。図２においては、移動局装置ＵＥに保持されるコードブック内のプリコーディング行列とスループット期待値との関係について示している。なお、ここでは、基地局装置ｅＮｏｄｅＢ及び移動局装置ＵＥに図２に示す２つのプリコーディング行列（ＰＭ１、ＰＭ２）のみが登録されたコードブックが保持されているものとする。また、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Ｈｋは、以下の値であるものとする。
Figure 0005388356
図２に示すように、プリコーディング行列ＰＭ１においては、ストリーム１から測定されたＣＱＩ値に基づいて算出されるスループット期待値が「１０」であり、ストリーム２から測定されるＣＱＩ値に基づいて算出されたスループット期待値が「１」であり、これらのスループット期待値の合計値は、「１１」である。一方、プリコーディング行列ＰＭ２においては、ストリーム１から測定されるＣＱＩ値に基づいて算出されたスループット期待値が「８」であり、ストリーム２から測定されるＣＱＩ値に基づいて算出されたスループット期待値が「７」であり、これらのスループット期待値の合計値は、「１５」である。したがって、移動局装置ＵＥにおいては、これらのスループット期待値の合計値が最大であるプリコーディング行列ＰＭ２に対応づけられるＰＭＩが選択される。
図２において、ストリーム単位でスループット期待値を見ると、プリコーディング行列ＰＭ１の第１列に示される、ストリーム１に対応する行列成分の値が最も大きい。これは、プリコーディング行列ＰＭ１におけるストリーム１において、チャネル伝送路におけるチャネル状態が最も適切に示されていることを意味する。しかしながら、従来のＰＭＩの選択方法においては、各ストリーム１、２のＣＱＩ値に基づいて算出されるスループットの合計値が最大となるＰＭＩが選択されることから、プリコーディング行列ＰＭ２に対応づけられるＰＭＩが選択されることとなる。本発明者らは、このように複数のストリームのＣＱＩ値に基づいて算出されるスループットの合計値からＰＭＩが選択されることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する、ストリームに対応する行列成分（以下、適宜「行列成分」という）を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩが選択され得ない点に着目し、本発明をするに至ったものである。
本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置ＵＥにおいて、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択し、当該ＰＭＩを基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックする一方、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて、移動局装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いるものである。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置ＵＥに対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法に適用される移動局装置ＵＥは、第１の態様において、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Ｈｋとの行列間距離（chordal distance）が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する。ここで、本発明に係る移動局装置ＵＥの第１の態様におけるＰＭＩの選択方法について、図２に示す具体例を用いて説明する。
図３は、本発明に係る移動局装置ＵＥの第１の態様におけるＰＭＩの選択方法を説明するための図である。図３においては、移動局装置ＵＥに保持されるコードブック内のプリコーディング行列と、スループット期待値及び行列間距離との関係について示している。なお、図３において、基地局装置ｅＮｏｄｅＢ及び移動局装置ＵＥに保持されるコードブックの内容、並びに、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Ｈｋについては、図２と同一であるものとする。このため、それぞれのスループット期待値及びその合計値は、図２に示す値と同一の値である。
図３に示すように、ＰＭ１の第１列に示されるストリーム１に対応する行列成分（１，１）においては、チャネル行列Ｈｋとの行列間距離が最小値である「０．０１」となり、第２列に示されるストリーム２に対応する行列成分（１，−１）において、チャネル行列Ｈｋとの行列間距離が最大値である「３．６１」となる。一方、ＰＭ２の第１列に示されるストリーム１に対応する行列成分（１，ｊ）、並びに、ＰＭ２の第２列に示されるストリーム２に対応する行列成分（１，−ｊ）においては、チャネル行列Ｈｋとの行列間距離が共に「１．８１」となる。
この場合、移動局装置ＵＥにおいては、チャネル行列Ｈｋとの行列間距離が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列ＰＭ１に対応するＰＭＩを選択する。これにより、精度よくチャネル行列Ｈｋに最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択することが可能となる。そして、このように選択したＰＭＩを基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックすることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むＰＭＩをフィードバックすることが可能となる。
また、本発明に係る移動局装置ＵＥは、第２の態様において、信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ：Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio）が最大となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する。ここで、本発明に係る移動局装置ＵＥの第２の態様におけるＰＭＩの選択方法について、図２に示す具体例を用いて説明する。
一般に、ＳＩＮＲは、各ストリームから測定されたＣＱＩ値に比例するものである。したがって、各ストリームにおけるＳＩＮＲは、各ストリームから測定されたＣＱＩ値と比例するスループット期待値と同様の大小関係になる。すなわち、ＰＭ１の第１列に示されるストリーム１に対応する行列成分（１，１）において最大となり、第２列に示されるストリーム２に対応する行列成分（１，−１）において最小となる。一方、ＰＭ２の第１列に示されるストリーム１に対応する行列成分（１，ｊ）、並びに、ＰＭ２の第２列に示されるストリーム２に対応する行列成分（１，−ｊ）においては、比較的に大きなＳＩＮＲが得られるものの、ＰＭ１の第１列に示されるストリーム１に対応する行列成分（１，１）に対応するＳＩＮＲには及ばない。
この場合、移動局装置ＵＥにおいては、ＳＩＮＲが最大となる行列成分を含むプリコーディング行列ＰＭ１に対応するＰＭＩを選択する。これにより、煩雑な演算処理を要することなく、チャネル行列Ｈｋに最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択することが可能となる。そして、このように選択したＰＭＩを基地局装置ｅＮｏｄｅＢにフィードバックすることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むＰＭＩをフィードバックすることが可能となる。
一方、本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法に適用される基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、移動局装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出する。この際、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、同じく移動局装置ＵＥからフィードバックされるストリーム毎のＣＱＩ値に基づいて行列成分の抽出を行う。より具体的には、移動局装置ＵＥからフィードバックされるＣＱＩ値が最大であるストリームに対応する行列成分を抽出する。そして、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示す行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置ＵＥに対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
上述した移動局装置ＵＥにおけるＰＭＩの選択法により、図３に示すＰＭ１に対応づけられるＰＭＩが選択され、これがフィードバックされた場合について考える。この場合、移動局装置ＵＥからフィードバックされるＣＱＩ値は、上述したように、各ストリームにおけるスループット期待値と同様の大小関係になる。すなわち、ストリーム１から測定されるＣＱＩ値は、ストリーム２から測定されるＣＱＩ値よりも大きい。このため、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、移動局装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに対応するＰＭ１のうち、ストリーム１に対応する行列成分（すなわち、第１列の行列成分）が抽出される。そして、このストリーム１に対応する行列成分（１，１）に基づいてプリコーディングウェイトが生成される。
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。ここでは、ＬＴＥ−Ａシステムに対応する基地局装置及び移動局装置を用いる場合について説明する。
図４を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る移動局装置（ＵＥ）１０及び基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）２０を有する移動通信システム１について説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係る移動局装置１０及び基地局装置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５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と呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。
図４に示すように、移動通信システム１は、基地局装置２０と、この基地局装置２０と通信する複数の移動局装置１０（１０１、１０２、１０３、・・・１０ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。基地局装置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。移動局装置１０は、セル５０において基地局装置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。
各移動局装置（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移動局装置１０として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局装置２０と無線通信するのは移動局装置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ユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）でよい。
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、各移動局装置１０で共有されるＰＤＳＣＨと、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とが用いられる。このＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。送信データは、このユーザデータに含まれる。なお、基地局装置２０で移動局装置１０に割り当てたＣＣやスケジューリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにより移動局装置１０に通知される。
上りリンクについては、各移動局装置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:Channel Quality Indicator）等が伝送される。
図５は、本実施の形態に係る移動局装置１０の構成を示すブロック図である。図６は、本実施の形態に係る基地局装置２０の構成を示すブロック図である。なお、図５及び図６に示す移動局装置１０及び基地局装置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、それぞれ通常の基地局装置及び移動局装置が有する構成は備えているものとする。
図５に示す移動局装置１０において、基地局装置２０から送出された送信信号は、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ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変換する周波数変換処理が施される。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）除去部１０３＃１〜１０３＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０４＃１〜１０４＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部１０５は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部１０３＃１〜１０３＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号復調部１０６に出力される。
データチャネル信号復調部１０６は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Squared Error）や最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、基地局装置２０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離され、移動局装置１０のユーザ（ここでは、ユーザｋとする）に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部１０７は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎから出力された受信信号に含まれるリファレンス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１０６と、後述するチャネル品質測定部１０９及びＰＭＩ選択部１１１とに通知する。データチャネル信号復調部１０６においては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。これにより、ユーザｋに関する受信信号が復調される。
なお、データチャネル信号復調部１０６による復調処理に先だって、抽出されたユーザｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻されているものとする。データチャネル信号復調部１０６で復調されたユーザｋに関する受信信号は、チャネル復号部１０８に出力される。そして、チャネル復号部１０８にてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃ｋが再生される。
チャネル品質測定部１０９は、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル状態に基づいてチャネル品質（ＣＱＩ）を測定する。そして、測定結果であるＣＱＩをフィードバック制御信号生成部１１０に通知する。ＰＭＩ選択部１１１は、選択手段を構成するものであり、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル状態に基づいて、上述した第１又は第２の態様により、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する。そして、選択したＰＭＩをフィードバック制御信号生成部１１０に通知する。
例えば、ＰＭＩ選択部１１１は、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列との行列間距離が最小となるストリームに応じた行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する（第１の態様）。また、受信ＳＩＮＲが最大となるストリームに応じた行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する（第２の態様）。なお、これらの第１、第２の態様を基地局装置２０からの指示により切り替えてＰＭＩを選択することも可能である。フィードバック制御信号生成部１１０においては、このように選択されたＰＭＩが入力される。
フィードバック制御信号生成部１１０においては、送信手段の一部を構成するものであり、通知されたＣＱＩ及びＰＭＩに基づいて、これらを基地局装置２０にフィードバックする制御信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）が生成される。フィードバック制御信号生成部１１０で生成された制御信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１２に出力される。
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１１３によりチャネル符号化された後、データ変調部１１４にてデータ変調される。データ変調部１１４にてデータ変調された送信データ＃ｋは、不図示の直並列変換部で、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部１１５に出力される。
サブキャリアマッピング部１１５においては、送信データ＃ｋを、基地局装置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１１５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１１６に出力される。
プリコーディング乗算部１１６は、ＰＭＩ選択部１１１で選択されたＰＭＩから得られるプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ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１１６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）１１２に出力される。
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１２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１１０により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１２により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部１１７にて逆高速フーリエ変換して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が付加されてＲＦ送信回路１１９＃１〜１１９＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１１９＃１〜１１９＃Ｎで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を介して受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎに出力され、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎから上りリンクで基地局装置２０に送出される。
このように本実施の形態に係る移動局装置１０においては、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル状態に基づいて、上述した第１又は第２の態様によってＰＭＩを選択し、選択したＰＭＩを基地局装置２０にフィードバックするようにしたことから、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩをフィードバックすることができ、結果として、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むＰＭＩをフィードバックすることが可能となる。
図６に示す基地局装置２０において、不図示のスケジューラは、後述するチャネル推定部２１５＃１〜２１５＃ｋから与えられるチャネル推定値に基づいて多重するユーザ数（多重ユーザ数）を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割り当て内容（スケジューリング情報）を決定し、ユーザ＃１〜＃ｋに対する送信データ＃１〜＃ｋを対応するチャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃ｋに送出する。
送信データ＃１〜＃ｋは、チャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃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。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するＣＱＩ情報更新部２１９＃１〜２１９＃ｋから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。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は、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部２０３に出力される。
サブキャリアマッピング部２０３においては、送信データ＃１〜＃ｋを、スケジューラから与えられる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２０３は、不図示の参照信号生成部から入力される参照信号＃１〜＃ｋを、送信データ＃１〜＃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＃１〜＃ｋがプリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃ｋに出力される。
プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃ｋは、後述する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、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ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送信アンテナＴＸ＃１〜送信アンテナＴＸ＃Ｎの重み付け）。プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃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。
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を合成し、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ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、逆高速フーリエ変換部２０６＃１〜２０６＃Ｎにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。そして、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）付加部２０７＃１〜２０７＃ＮにてＣＰが付加された後、ＲＦ送信回路２０８＃１〜２０８＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路２０８＃１〜２０８＃Ｎで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）２０９＃１〜２０９＃Ｎを介して送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎに出力され、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎから下りリンクで移動局装置１０に送出される。
一方、移動局装置１０から上りリンクで送出された送信信号は、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２０９＃１〜２０９＃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２１０＃１〜２１０＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２１０＃１〜２１０＃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る。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、ＣＰ除去部２１１＃１〜２１１＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２１２＃１〜２１２＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部２１３は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部２１１＃１〜２１１＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃Ｎは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃ｋに出力される。
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃ｋは、ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃ｋから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Squared Error）や最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、移動局装置１０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離される。チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃ｋは、ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃ｋから出力された受信信号に含まれるリファレンス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分離部２１４＃１〜２１４＃ｋ及び制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋに通知する。データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃ｋにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃ｋにより分離されたユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、不図示のデータ復調部でデータ復調される。そして、チャネル復号部２１７＃１〜２１７＃ｋにてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃１〜送信信号＃ｋが再生される。
制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋは、ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃ｋから入力された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋは、それぞれユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋにおいては、チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃ｋから通知されたチャネル状態に基づいて制御チャネル信号を復調する。制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋにより復調された各制御チャネル信号は、チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋと、ＣＱＩ情報更新部２１９＃１〜２１９＃ｋとに出力される。
チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋは、抽出手段を構成するものであり、制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる情報から、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するチャネル情報を抽出する。具体的には、チャネル情報として、制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる情報（ＰＭＩ及びＣＱＩ値）に基づいて、当該ＰＭＩに対応するプリコーディング行列に含まれる、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出する。チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋにより抽出されたチャネル情報（該当ストリームに対応する行列成分）は、プリコーディングウェイト生成部２２０に出力される。
プリコーディングウェイト生成部２２０は、生成手段を構成するものであり、チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋから入力されたチャネル情報（該当ストリームに対応する行列成分）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２０４＃１〜２０４＃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。
ＣＱＩ情報更新部２１９＃１〜２１９＃ｋは、制御チャネル信号復調部２１６＃１〜２１６＃ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる参照信号からＣＱＩを測定すると共に、常にＣＱＩ情報を最新の状態に更新する。ＣＱＩ情報更新部２１９＃１〜２１９＃ｋに更新されるＣＱＩ情報は、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に出力される。
このように本実施の形態に係る基地局装置２０によれば、チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋでチャネル情報としてチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイト生成部２２０でこのチャネル情報（該当するストリームに対応する行列成分）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ようにしたことから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示す行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置ＵＥに対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置１０において、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択し、当該ＰＭＩを基地局装置２０にフィードバックする一方、基地局装置２０において、移動局装置１０からフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いている。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置２０にフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置ＵＥに対するストリーム数（ランク数）に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
上記実施の形態に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置１０でチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択して基地局装置２０にフィードバックし、基地局装置２０でフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分をチャネル情報として抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いる場合について示している。しかしながら、基地局装置２０におけるチャネル情報の抽出方法及び使用方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を分割して抽出し、抽出した異なる行列成分の一部を異なるストリームに関するプリコーディングウェイトの生成に用いることも可能である。
このように基地局装置２０におけるチャネル情報の抽出方法を変更した場合の具体例について示す。ここでは、基地局装置２０が４つの送信アンテナを備え、２つのストリームで移動局装置１０に情報伝送を行う場合について説明するものとする。図７は、本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法が適用される基地局装置２０におけるチャネル情報の抽出方法について説明するための図である。図７（ａ）においては、移動局装置１０で選択されたＰＭＩに対応するプリコーディング行列ＰＭ３を示し、図７（ｂ）においては、プリコーディング行列ＰＭ３から基地局装置２０で抽出される行列成分の部分を示している。なお、プリコーディング行列ＰＭ３のうち、行列成分ａがチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分であるものとする。
移動局装置１０からプリコーディング行列ＰＭ３に対応づけられるＰＭＩがフィードバックされると、基地局装置２０においては、チャネル情報抽出部２１８＃１〜２１８＃ｋによりＣＱＩ値と、予め定められた規則に基づいて行列成分ａの一部（第１行、第２行）と、他の一部（第３行、第４行）とを抽出し、これらをチャネル情報としてプリコーディングウェイト生成部２２０に出力する。そして、プリコーディングウェイト生成部２２０で行列成分ａの一部（第１行、第２行）を例えば、ストリーム１用のプリコーディングウェイトの生成に用い、他の一部を他のストリーム２用のプリコーディングウェイトの生成に用いる。
この場合には、例えば、偏波面が交差するアレーアンテナ（偏波交差アレーアンテナ）を用いる場合においても、異なるアンテナからの送信データにチャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート（周波数利用効率）を増大することが可能となる。なお、このように基地局装置２０におけるチャネル情報の抽出方法を変更した場合に得られる効果については、偏波交差アレーアンテナを用いる場合に限定されるものではない。
また、このように基地局装置２０におけるチャネル情報の抽出方法を変更する場合には、移動局装置１０で選択されるＰＭＩに一定の制限を加えておく必要がある。具体的には、チャネル情報抽出部２１８で抽出される行列成分の一部と、他の一部とに同一の値が規定されるプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩのみに限って選択する必要がある。この選択されるＰＭＩの制限は、例えば、基地局装置２０から移動局装置１０に通知されるコードブックサブセットリストリクションにより実現される。
１ 移動通信システム
１０ 移動局装置
１０１ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
１０２ ＲＦ受信回路
１０３ ＣＰ除去部
１０４ ＦＦＴ部
１０５ 受信タイミング推定部
１０６ データチャネル信号復調部
１０７ チャネル推定部
１０８ チャネル復号部
１０９ チャネル品質測定部
１１０ フィードバック制御信号生成部
１１１ ＰＭＩ選択部
１１２ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１１３ チャネル符号化部
１１４ データ変調部
１１５ サブキャリアマッピング部
１１６ プリコーディング乗算部
１１７ ＩＦＦＴ部
１１８ ＣＰ付加部
１１９ ＲＦ送信回路
２０ 基地局装置
２１、２２ プリコーディング処理部
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ ウェイト乗算部
２３、２４ 加算器
２０１ チャネル符号化部
２０２ データ変調部
２０３ サブキャリアマッピング部
２０４ プリコーディング乗算部
２０５ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０６ ＩＦＦＴ部
２０７ ＣＰ付加部
２０８ ＲＦ送信回路
２０９ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
２１０ ＲＦ受信回路
２１１ ＣＰ除去部
２１２ ＦＦＴ部
２１３ 受信タイミング推定部
２１４ データチャネル信号分離部
２１５ チャネル推定部
２１６ 制御チャネル信号復調部
２１７ チャネル復号部
２１８ チャネル情報抽出部
２１９ ＣＱＩ情報更新部
２２０ プリコーディングウェイト生成部
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク
５０ セル

Claims (7)

  1. 基地局装置から移動局装置に複数のストリームで送信される送信データに乗算される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方法であって、
    前記移動局装置において、前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて前記複数のストリームの各々のスループット期待値を計算し、計算されたスループット期待値が最大となるストリームの行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択するステップと、選択したＰＭＩをチャネル情報として前記基地局装置に送信するステップと、
    前記基地局装置において、前記移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに対応づけられるプリコーディング行列から、前記スループット期待値が最大となるストリームの行列成分を抽出するステップと、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とするプリコーディングウェイト生成方法。
  2. 基地局装置から複数のストリームで送信される送信データを受信する移動局装置であって、
    前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて前記複数のストリームの各々のスループット期待値を計算し、計算されたスループット期待値が最大となるストリームの行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択する選択手段と、
    前記選択手段により選択したＰＭＩをチャネル情報として前記基地局装置に送信する送信手段とを具備することを特徴とする移動局装置。
  3. 前記選択手段は、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列との行列間距離（chordal distance）が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  4. 前記選択手段は、装置本体におけるＳＩＮＲが最大となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するＰＭＩを選択することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  5. 移動局装置に複数のストリームで送信データを送信する基地局装置であって、
    前記移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに対応するプリコーディング行列から、前記複数のストリームの各々のチャネル状態に基づいて、スループット期待値が最大となるストリームの行列成分を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段により抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する生成手段とを具備することを特徴とする基地局装置。
  6. 前記抽出手段は、前記移動局装置からフィードバックされたＣＱＩの値が最も大きいストリームに対応する行列成分を抽出することを特徴とする請求項５記載の基地局装置。
  7. 前記抽出手段は、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似する行列成分を分割して抽出し、
    前記生成手段は、前記抽出手段により抽出された異なる行列成分の一部に基づいてそれぞれ異なるストリーム用のプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の基地局装置。
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