JP5507456B2 - 移動通信システム、基地局、ユーザ装置、および通信方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、無線通信の判定方法に関し、詳しくは、無線伝送技術分野に適用される、下りリンクにおけるフィードバックされるリソースブロック数の適応的判定方法に関する。

〔背景技術〕
近年、無線通信サービスが急激な発展を遂げており、様々な無線ネットワークのユーザが益々増えている。しかしながら、高レートおよび高性能のサービスを提供することが、依然として無線サービスに対する主な挑戦となっている。また、ユーザは、直交周波数分割多重技術（ＯＦＤＭ）を利用して空中のマルチパス干渉を低減し、マルチ入力マルチ出力アンテナ（ＭＩＭＯ）技術によって無線セルの容量を向上させることを希望している。このため、サービス品質（ＱｏＳ）を確保する上で無線セル全体のデータスループットおよび無線セル端のデータスループットを向上させることが、無線セルのサービス品質を評価する重要な要因になる。

また、ＭＩＭＯは高いデータスループットを得ることができるため、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト（３ＧＰＰ）のＩＭＴ２０００標準化には、ＭＩＭＯ技術を採用することが考えられた。第３世代移動通信技術において、基地局（ＢＳ）は、ユーザ装置（ＵＥ）からフィードバックされるチャネル状態情報（ＣＳＩ）を利用し、適応符号変調技術によって基地局である送信機の送信データレートを変更する。

現在、ＬＴＥ（ロング・ターム・エボリューション）により規定された超３世代（Ｓ３Ｇ）のセルラー移動通信システム、ＩＥＥＥ８０２．１６システム、およびＷｉＭＡＸ無線メトロポリタン・エリア・ネットワークシステムにおいて、高周波数スペクトルの利用率を高めるために、基地局はユーザ装置からのフィードバック情報（ＦＢＩ）を用いて送信機の最適設計を行うことが提出されている。そこで、多くの企業から、フィードバック情報に基づいた閉ループ伝送方法が提出された。この方法では、基地局がユーザ装置からフィードバックされるチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）を用いて、システムの性能を向上させる。

但し、各ユーザ装置がＣＱＩ情報をどのようにフィードバックするかについては、各企業の方法や方案はそれぞれ異なっている。また、多くの企業は、ビットマップ・フィードバック方法（Ｂｉｔｍａｐ）、最適ＣＱＩフィードバック方法（ＴＯＰ Ｍ、Ｂｅｓｔ Ｍ）、ハイブリッドフィードバック方法（Ｈｙｂｒｉｄ）、閾値フィードバック方法（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）などを含むＣＱＩフィードバック方法をそれぞれ提案した。各フィードバック方法の実現難易度を比較し、情報の優れたフィードバック方法によって、フィードバック情報の空中でのオーバーヘッドを減少し、且つ、閉ループシステム性能の悪化を無くし、または、極めて小さい範囲に制限するべきことを考えると、モトローラ社により提出された最適ＣＱＩフィードバック方法およびフィンランドのノキヤ社により提出された閾値フィードバック方法に、原理が簡単であり且つ実現し易いというメリットがあることを分かった。このため、この２つの方法には、将来広く応用される可能性がある。しかしながら、「最適ＣＱＩフィードバック方法あるいは閾値フィードバック方法において、フィードバック対象のリソースブロック数を如何して判定するか」については、現在まで設題されていない。

２００７年４月１２日から１６日にかけて米国のセントルイス（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）で開催された３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ 第４８回会議で、米国のモトローラ社は、Ｒ１−０７０７７９提案、すなわち“Ｅ−ＵＴＲＡのＣＱＩフィードバック方案（ＣＱＩ ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｅ−ＵＴＲＡ）”を発表した。この提案では、最適フィードバック数に基づいたフィードバック方法、すなわち、ユーザ装置は、ＣＱＩをフィードバックするごとに、最適なＭ個のリソースブロックに関するＣＱＩを選択し、それを基地局へフィードバックすることが言及された。しかしながら、この提案では、Ｍの値を如何して確定するかについては示されていない。

また、２００７年１月１５日から１９日にかけてイタリアのソレント（Ｓｏｒｒｅｎｔｏ）で開催された３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ 第４７回会議で、フィンランドのノキヤ社は、Ｒ１−０７０３８８提案、すなわち“下りリンクシングルユーザＭＩＭＯにおける低減ＣＱＩ設計（Ｒｅｄｕｃｅｄ ＣＱＩ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＤＬ ＳＵ−ＭＩＭＯ）”を発表した。この提案では、閾値に基づいたフィードバック方法、すなわち、ユーザ装置はＣＱＩをフィードバックするごとに、ＣＱＩの閾値を設定し、閾値より高い値を有するＭ個のリソースブロックに関するＣＱＩを選択し、それを基地局（ＢＳ）へフィードバックすることが言及された。しかしながら、この提案では、Ｍの値を、基地局により確定するか、または、ユーザ装置により確定するかについては示されていない。

このため、上記課題に鑑みて、基地局側のシグナリングのオーバーヘッドを抑制すると共に、ユーザ装置の複雑さを減少し、無線セル全体の性能を向上させ、上りリンクの周波数スペクトルリソースを節約することを可能とする、効率的であり且つ簡単で実用的なフィードバック対象のリソースブロック数の判定方法を提供する必要がある。

〔発明の内容〕
そこで、本発明は従来技術の不足点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、下りリンクにおけるフィードバックされるリソースブロック数の適応的判定方法を提供し、基地局のシグナリングおよびユーザ装置の判定方式によって下りリンクにおいてフィードバックされるリソースブロック数を適応的に判定することにある。これにより、リソースブロックに関するＣＱＩ情報を、最適ＣＱＩ方式または閾値方式で基地局にフィードバックすることができる。本発明に係る方法は、効率良くかつ実現が容易である。

上記目的を解決するために、本発明の移動通信システムは、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から基地局にフィードバックする移動通信システムであって、前記基地局は、システム帯域幅に関連するモードを前記ユーザ装置に通知し、前記ユーザ装置は、前記モードに基づいてリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出することを特徴とする。

また、上記目的を解決するために、本発明の基地局は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局であって、システム帯域幅に関連するモードを前記ユーザ装置に通知するユニットと、前記ユーザ装置によって、前記モードに基づいて判定されたリソースブロックの数に従って選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信するユニットと、を備えることを特徴とする。

また、上記目的を解決するために、本発明のユーザ装置は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置であって、システム帯域幅に関連するモードを前記基地局から通知されるユニットと、前記モードに基づいてリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出するユニットと、を備えることを特徴とする。

また、上記目的を解決するために、本発明の基地局の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局の通信方法であって、システム帯域幅に関連するモードを前記ユーザ装置に通知し、前記ユーザ装置によって、前記モードに基づいて判定されたリソースブロックの数に従って選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信することを特徴とする。

また、上記目的を解決するために、本発明のユーザ装置の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置の通信方法であって、システム帯域幅に関連するモードを前記基地局から通知され、前記モードに基づいてリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出することを特徴とする。

本発明に係る方法により、基地局とユーザ装置との半静的方式、基地局動的方式、およびユーザ装置動的方式が提供される。ここで、基地局とユーザ装置との半静的方式とは、基地局のシグナリングとユーザ装置の判定とを組合せた方式によって、適応的にフィードバック対象のリソースブロック数を判定する方式である。基地局動的方式とは、基地局がシグナリングによって単独でフィードバック対象のリソースブロック数を判定する方式である。ユーザ装置の動的方式とは、ユーザ装置が自装置の状態に応じて単独でフィードバック対象のリソースブロック数を判定する方式である。

本発明に係る各方式において、基地局動的方式に比べ、半静的方式は、シグナリングのオーバーヘッドを抑制するという利点を有し、一方、基地局動的方式は、ユーザ装置における処理負担が増大しないという利点を有する。また、ユーザ装置動的方式に比べ、半静的方式は、ユーザ装置における処理の複雑度を低減するという利点を有し、一方、ユーザ装置動的方式は、シグナリングのオーバーヘッドを要さないという利点を有する。

このため、本発明による半静的方式、基地局動的方式、およびユーザ装置動的方式は、それぞれ利点を有するので、実況に応じて応用することができ、第３世代（３Ｇ）、超第３世代（Ｓ３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）のセルラー通信システム、デジタルテレビ、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、自己組織型ネットワーク（Ｍｅｓｈ、ＡｄＨｏｃ、Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、デジタルホーム・ネットワーク（ｅ−Ｈｏｍｅ）、および無線ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）などの閉ループフィードバックシステムに対して、重要な理論的な根拠および具体的な実現方法を提供することができる。

〔具体的な実施方式〕
以下、図面に基づいて、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。本発明をより理解しやすく説明するために、本発明の実施の形態について、不必要な方法およびシステム機能の詳細な説明は省略する。

図１に、本発明に係る、基地局動的方式、ユーザ装置動的方式、基地局およびユーザ装置の半静的方式による３種類の下りリンクにおけるフィードバックされるリソースブロック数の適応的判定方法を示す。その中で、基地局動的方式（ＢＳ５００とＵＥ２００との間）によれば、何れのユーザ装置の負担を増大させることなく、シグナリングのみで、下りリンクにおいてフィードバックされるリソースブロック数を判定することができる。また、ユーザ装置動的方式（ＵＥ３００とＢＳ５００との間）によれば、何れかシグナリングのオーバーヘッドを増大させることなく、ユーザ装置自体の、開ループまたは閉ループ方式、ＭＩＭＯ方式（ＳＵ（シングルユーザ）−ＭＩＭＯ、ＭＵ（マルチユーザ）−ＭＩＭＯ、ビーム成形ＭＩＭＯ、送信ダイバーシチーＭＩＭＯなど）、サービスタイプ、径路損失、動作速度、ビットエラー性能のみによって、フィードバックする必要のある下りリンクのリソースブロック数を判定することができる。また、基地局とユーザ装置との半静的方式（ＢＳ５００とＵＥ１００との間）によれば、基地局のシグナリングとユーザ装置自体の現在の状態とによって、下りリンクにおいてフィードバックされるリソースブロック数を適応的に判定することができる。

実施例１：半静的方式（図１３および図１４）
（１）基地局は、無線セル内のすべてのユーザ装置をモニタリングする（ステップＳ１００１およびＳ１１０１）。

図１に示すように、半静的方式において、基地局ＢＳ５００は、無線セル全体のスループットＯ、無線セル端のスループットＥ、およびユーザ装置ＵＥ１００の台数Ｎなどの指標によって、図２に示すようなＭｏｄｅ_１、Ｍｏｄｅ_２、…、Ｍｏｄｅ_Ｋ−１、Ｍｏｄｅ_Ｋを含む、ユーザ装置がフィードバックするリソースブロック数に対応したＫ種類のモードを確定する。モードを確定する目的は、各ユーザ装置の通信の公正性を確保するとともに、無線セル全体または無線セル端のスループットを向上させるためである。

図３は、基地局により送信されるモードを示す図であり、基地局は、無線セル全体のスループットＯ、無線セル端のスループットＥによって、モードを２５種類に区分する。ユーザ装置ＵＥ１００の台数Ｎは、無線セル全体のスループットＯおよび無線セル端のスループットＥに直接に影響を与えるので、無線セル全体のスループットＯおよび無線セル端のスループットＥによってモードを区分するときには、ユーザ装置１００の台数Ｎが考慮される。

図４は、基地局により送信される他のモードを示す図であり、基地局は、無線セルのスループット（セル全体のスループットＯおよび／またはセル端のスループットＥ）およびユーザ装置ＵＥ１００の台数Ｎによって、モードを２５種類に区分する。

このように、図３および４には、モードを区分するための２種類の方式が示されているが、さらにシステム帯域を考慮して、システム帯域、ユーザ数、およびスループットによって区分する方式を用いることもできる。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、区分されたモードとして、１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２０ＭＨｚの帯域を、同時にセルラー通信システムに適用可能である。

（２）基地局は、シグナリング方式によってＫ種類のモードまたはＫ種類のフィードバックされるリソースブロックの参考数を、無線セル全体のすべてのユーザ装置に送信する（ステップＳ１００２およびＳ１１０２）。

基地局は、シグナリング方式によって、図２に示したＭｏｄｅ_１、Ｍｏｄｅ_２、…、Ｍｏｄｅ_Ｋ−１、Ｍｏｄｅ_Ｋを含む、ユーザ装置がフィードバックするリソースブロック数に対応したＫ種類のモードを、すべてのＮ台のユーザ装置に通知する。基地局は、モードを通知するごとに、１種類のモードのみを送信し、毎回送信されるモードは、順番に送信されるのではなく、セル全体のスループットＯ、セル端のスループットＥおよびユーザ装置の台数Ｎなどの指標によって確定される。基地局によるモードの送信は、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）の送信シグナリング方式を用いるか、または、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の送信シグナリング方式を用いることができる。また、基地局は、図５に示すように、モードを定時に送信してもよいし、または、図６に示すように随時に送信してもよい。ここで、基地局は、モードを送信する方式に限らず、必要なフィードバック対象のリソースブロックの参考数を送信する方式を採用してもよい（図１４に対応）。図７に示すように、上記参考数を、Ｎ_０、Ｎ_１、Ｎ _２ 、…、Ｎ_ｋのＫ種類に設定する。同様に、基地局により参考数を送信する場合も、基地局の現在の判定結果によって送信し、基地局は、図７に示すような定時送信、または、図８に示すような随時送信を行うことができる。基地局によるシグナリングの送信方式としては、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）の送信方式、または、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の送信方式を用いることができる。

（３）無線セル内の各ユーザ装置は、上述したモードを監視し、判定を行う（ステップＳ１００３およびＳ１１０３）。

図９に示すように、無線セル内の各ユーザ装置は、上述したモードを監視し、自装置の開ループまたは閉ループ方式Ｃ_ｉ、ＭＩＭＯ方式Ｓ_ｉ（ＳＵ（シングルユーザ）−ＭＩＭＯ、ＭＵ（マルチユーザ）−ＭＩＭＯ、ビーム成形ＭＩＭＯ、送信ダイバーシチーＭＩＭＯなど）、サービスタイプＴ_ｉ、径路損失Ｐ_ｉ、動作速度Ｖ_ｉ、ビットエラー性能Ｂ_ｉによって、フィードバックする必要のあるリソースブロック数Ｍを判定する。また、図１０に示すように、ユーザ装置ＵＥ１０００から基地局ＢＳ５００へのデータ送信が有る場合には、ＵＥ１０００は、物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）によって、Ｍ個のＣＱＩ値を基地局ＢＳ５００に送信する。一方、ユーザ装置ＵＥ２０００から基地局ＢＳ５００へのデータ送信が無い場合には、ユーザ装置ＵＥ２０００は、物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）によって、Ｍ個のＣＱＩ値を基地局ＢＳ５００に送信する。ここで、毎回判定される、フィードバックする必要のあるリソースブロック数Ｍは、それぞれ異なる可能性があり、図９に示すように、Ｍ_１、Ｍ_２、…、Ｍ_Ｊ−１、Ｍ_Ｊ種類の数に設定することができる。

また、各ユーザ装置は、図１０に示すように、フィードバックすべきリソースブロック数Ｍをシグナリング方式により判定することができる。ユーザ装置ＵＥ３０００から基地局ＢＳ５００へのデータ送信が無い場合には、ＵＥ３０００は、物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）によって、要求シグナリングを基地局ＢＳ５００に送信する。基地局ＢＳ５００は、この要求シグナリングを受信した後、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）によって確認信号をＵＥ３０００に送信する。ＵＥ３０００は、この確認信号に応じて、物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）によって、Ｍ個のＣＱＩ値を基地局ＢＳ５００に送信する。一方、ユーザ装置ＵＥ４０００から基地局ＢＳ５００へのデータ送信が有る場合には、ユーザ装置ＵＥ４０００は、物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）によって、要求シグナリングを基地局ＢＳ５００に送信する。基地局ＢＳ５００は、この要求シグナリングを受信した後、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）によって確認信号をＵＥ４０００に送信する。ＵＥ４０００は、この確認信号に応じて、物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）によって、Ｍ個のＣＱＩ値を基地局ＢＳ５００に送信する。

（４）ユーザ装置は、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報をフィードバックする（ステップＳ１００４およびＳ１１０４）。

図１１に示すように、ユーザ装置は、最適チャネル品質インジケータの数（Ｂｅｓｔ Ｍ）に基づいたフィードバックアルゴリズムを用いて、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報を基地局に送信する。図１１において、フィードバックされる数Ｍが４であるので、Ｂｅｓｔ Ｍに基づいたフィードバックアルゴリズムによると、最適な４個のリソースブロック（ＲＢ）に関するＣＱＩをフィードバックする。Ｂｅｓｔ Ｍのフィードバックアルゴリズムの具体的な内容は、２００７年４月１２日から１６日にかけて米国のセントルイスで開催された３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ 第４８回会議で、米国のモトローラ社により発表されたＲ１−０７０７７９提案、すなわち“Ｅ−ＵＴＲＡのＣＱＩフィードバック方案（ＣＱＩ ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｅ−ＵＴＲＡ）”を参照することができる。

また、図１２に示すように、ユーザ装置は、Ｂｅｓｔ Ｍの代わりに、閾値に基づいたフィードバックアルゴリズム（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を用いて、下りリンクチャネル品質インジケータの情報を基地局にフィードバックする。図１２において、フィードバックされる数Ｍが３であるので、閾値に基づいたフィードバックアルゴリズムによると、最適な３個のリソースブロック（ＲＢ）に関するＣＱＩをフィードバックする。閾値のフィードバックアルゴリズムの具体的な内容は、２００７年１月１５日から１９日にかけてイタリアのソレントで開催された３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ 第４７回会議で、フィンランドのノキヤ社により発表されたＲ１−０７０３８８提案、すなわち“下りリンクシングルユーザＭＩＭＯにおける低減ＣＱＩ設計（Ｒｅｄｕｃｅｄ ＣＱＩ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＤＬ ＳＵ−ＭＩＭＯ）”を参照することができる。

（５）基地局は、リソースに対するスケジューリングを行う（ステップＳ１００５およびＳ１１０５）。

図１３に示すように、基地局は、送信したモードを基に、ユーザ装置からフィードバックされたチャネル品質インジケータの情報によってリソースのスケジューリングを行うことができる。同様に、図１４に示すように、基地局は、参考数送信した参考数に基づいて、ユーザ装置からフィードバックされたチャネル品質インジケータの情報によってリソースのスケジューリングを行うこともできる。リソースのスケジューリングには、比例平衡法、最大スループット法、または、その他のスケジューリング方法を用いることができる。図１５に示すように、本実施の形態においては、比例平衡法を用いている。

図１５において、まず、ステップＳ７００にて、比例平衡法を用いたリソースのスケジューリングを、送信機側から開始する。そして、ステップＳ７０１にて、送信機により平均スケジューリングを行う。すなわち、帯域が１０ＭＨｚである５０個のリソースブロックを、すべてのＵＥに平均的に割り当てる。そして、ステップＳ７０２にて、送信機は、送信時間の間隔ＴＴＩが１４以上であるか否かを確認する。ここで、数値「１４」は実際の状況に応じて選択したインジケータであり、実際の状況に応じて他の数値を選択することもできる。例えば、本実施の形態において、無線セル内のＵＥが全部で１４台であるので、平均的に割り当てられたＴＴＩの数は１４である。ＴＴＩが１４より大きい場合は、動的スケジューリングのアルゴリズムを用いる。動的スケジューリングの基準は、Ｉｍａｄａマトリックスにおける要素の大きさであり、要素の絶対値が大きいほど、動的スケジューリングの優先度は高くなる。

また、ステップＳ８００にて、受信機側では、受信したデータに基づいて各ＵＥのＣＱＩを算出する。そして、ステップＳ８０１にて、各ＵＥは現在のデータレートを算出する。そして、ステップＳ８０２にて、各ＵＥは累積されたデータレートを算出する。そして、ステップＳ８０３にて、各ＵＥは、現在のデータレートおよび累積されたデータレートに基づいて、ＵＥ自体の満足度Ｉｍａｄａを算出する。そして、ステップＳ８０４にて、全ＵＥは、Ｉｍａｄａ値をＩｍａｄａマトリックスに記録する。そして、ステップＳ８０５にて、ＴＴＩが１４より大きいか否かを判断し、１４より大きい場合は、ステップＳ８０６にて、すべてのＲＢから、最適なＭ個のＣＱＩを選択する。そして、ステップＳ８０７にて、最適なＭ個のＣＱＩ情報を基地局に送信する。

なお、比例平衡法を用いたリソースのスケジューリングについては、２００６年５月８日から１２日にかけて中国の上海で開催された３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧＩ 第４５回会議で、米国のＱＵＡＬＣＯＭＭ会社により提出された提案“Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ＵＬ ＳＩＭＯ ＳＣ−ＦＤＭＡ”を参照する。

（６）無線セルが継続して動作しているか否かを判断する（ステップＳ１００６およびＳ１１０６）。

図１３および図１４に示すように、本ステップにおいて、無線セルが継続して動作しているかを確認し、継続して動作している場合は、それぞれ上記ステップＳ１００２およびＳ１１０２に戻る。一方、動作がすでに停止されている場合は、ステップＳ１００８およびＳ１１０８のように、すべてのステップを終了する。

（７）基地局は、無線セルの性能の測定および評価を行う（ステップＳ１００７、Ｓ１１０７）。

図１３および図１４に示すように、基地局は、無線セル全体のスループット、無線セル端のスループット、ユーザ装置の台数などの測定を含む、無線セルの性能の測定および評価を行い、その結果を、次回のモードまたは参考数を確定するための参考要素とする。

図１３および図１４に示す（１）〜（７）のステップを繰り返し行うことで、無線セルにおける基地局およびすべてのユーザの正常な運行を保障する。

実施例２：ＢＳ動的方式（図１７および図１８）
（１）基地局は、無線セル内のすべてのユーザ装置をモニタリングする（ステップＳ１２０１およびＳ１３０１）。

図１に示すように、ＢＳ動的方式において、基地局ＢＳ５００は、無線セル全体のスループットＯ、無線セル端のスループットＥ、およびユーザ装置ＵＥ２００の台数Ｎなどのインジケータによって、図２に示すようなＭｏｄｅ_１、Ｍｏｄｅ_２、…、Ｍｏｄｅ_Ｋ−１、Ｍｏｄｅ_Ｋを含む、ユーザ装置がフィードバックするリソースブロック数に対応したＫ種類のモードを確定する。モードを確定する目的は、各ユーザ装置の通信の公平性を確保し、無線セル全体または無線セル端のスループットを向上させるためである。図１６に示すように、各モードは、送信すべきフィードバックのリソースブロック数（Ｍ値）のそれぞれに対応する。

（２）基地局は、シグナリング方式によってＫ種類のモードまたはＫ種類のフィードバック対象となるリソースブロックの参考数を、無線セル全体のすべてのユーザ装置に送信する（ステップＳ１２０２およびＳ１３０２）。

基地局は、シグナリング方式によって、図２に示すようなＭｏｄｅ_１、Ｍｏｄｅ_２、…、Ｍｏｄｅ_Ｋ−１、Ｍｏｄｅ_Ｋを含む、ユーザ装置がフィードバックするリソースブロック数に対応したＫ種類のモードを、すべてのＮ台のユーザ装置に通知する。基地局は、モードを通知するごとに、１種類のモードのみを送信し、毎回送信されるモードは、順番に送信されるのではなく、セル全体のスループットＯ、セル端のスループットＥおよびユーザ装置の台数Ｎなどの指標によって確定される。基地局によるモードの送信は、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）の送信シグナリング方式を用いるか、または、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の送信シグナリング方式を用いることができる。また、基地局は、図５に示すように、モードを定時に送信してもよいし、または、図６に示すように、随時に送信してもよい。

ここで、基地局は、必ずしもモードを送信する方式（図１７に対応）を用いることに限らず、フィードバックする必要のあるリソースブロック数を送信する方式（図１８に対応）を用いてもよい。図７に示すように、フィードバックするリソースブロック数を、Ｎ_０、Ｎ_１、Ｎ _２ 、…、Ｎ_ｋのＫ種類に設定することができる。同様に、基地局によりフィードバックするリソースブロック数を送信する場合も、基地局の現在の判定結果によって送信することができる。また、図７に示すように定時に送信し、または、図８のように随時に送信することができる。なお、基地局にてシグナリングを送信する方式として、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）方式を用いてもよいし、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）方式を用いてもよい。

（３）無線セル内の各ユーザ装置は、上述したモードを監視する（ステップＳ１２０３およびＳ１３０３）。

無線セルにおける各ユーザ装置は、上記モードを監視する。

（４）ユーザ装置は、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報をフィードバックする（ステップＳ１２０４およびＳ１３０４）。

図１１に示すように、ユーザ装置は、最適チャネル品質インジケータの数（Ｂｅｓｔ Ｍ）に基づいたフィードバックアルゴリズムを用いて、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報を基地局に送信する。

また、図１２に示すように、ユーザ装置は、Ｂｅｓｔ Ｍの代わりに、閾値に基づいたフィードバックアルゴリズム（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を用いて、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報を基地局にフィードバックすることもできる。

（５）基地局は、リソースに対するスケジューリングを行う（ステップＳ１２０５およびＳ１３０５）。

図１７に示すように、基地局は、送信したモードを基に、ユーザ装置からフィードバックされたチャネル品質インジケータの情報によってリソースのスケジューリングを行うことができる。同様に、図１８に示すように、基地局は、送信したリソースブロック数の参考数に基づいて、ユーザ装置からフィードバックされたチャネル品質インジケータの情報によって、リソースのスケジューリングを行うこともできる。

（６）無線セルが継続して動作しているか否かを判断する（ステップＳ１２０６およびＳ１３０６）
図１７および図１８に示すように、本ステップにおいて、無線セルが継続して動作しているかを確認し、継続して動作している場合は、それぞれ上記ステップＳ１２０２およびＳ１３０２に戻る。一方、動作がすでに停止されている場合は、ステップＳ１２０８、Ｓ１３０８のように、すべてのステップを終了する。

（７）基地局は無線セルの性能の測定および評価を行う（ステップＳ１２０７、Ｓ１３０７）。

図１７および図１８に示すように、基地局は、無線セル全体のスループット、無線セル端のスループット、ユーザ装置の台数などの測定を含む、無線セルの性能の測定および評価を行い、その結果を、次回のモードまたは参考数を確定するための参考要素とする。

図１７および図１８に示す（１）〜（７）のステップを循環して行うことで、無線セルにおける基地局およびすべてのユーザの正常な運行を保障する。

実施例３：ＵＥ動的方式（図１９）
（１）基地局は、無線セル内のすべてのユーザ装置をモニタリングする（ステップＳ１４０１）。

図１に示すように、ＵＥ動的方式においても、基地局ＢＳ５００は無線セル内のすべてのユーザ装置をモニタリングし、無線セル全体のスループットＯ、無線セル端のスループットＥ、およびユーザ装置ＵＥ２００の台数Ｎなどの指標を算出する。

（２）無線セル内の各ユーザ装置は、上述したモードを監視し、判定を行う（ステップＳ１４０２）。

図９に示すように、無線セル内の各ユーザ装置は、上述したモードを調べ、自装置の現在の開ループまたは閉ループ方式Ｃ_ｉ、ＭＩＭＯ方式Ｓ_ｉ（ＳＵ（シングルユーザ）−ＭＩＭＯ、ＭＵ（マルチユーザ）−ＭＩＭＯ、ビーム成形ＭＩＭＯ、送信ダイバーシチーＭＩＭＯなど）、サービスタイプＴ_ｉ、径路損失Ｐ_ｉ、動作速度Ｖ_ｉ、ビットエラー性能Ｂ_ｉによって、フィードバックする必要のあるリソースブロック数Ｍを適応的に判定する。

（３）ユーザ装置は、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報をフィードバックする（ステップＳ１４０３）。

図１１に示すように、ユーザ装置は、最適チャネル品質インジケータの数（Ｂｅｓｔ Ｍ）に基づいたフィードバックアルゴリズムを用いて、下りリンクのチャネル品質インジケータの情報を基地局に送信する。

また、図１２に示すように、ユーザ装置は、Ｂｅｓｔ Ｍの代わりに、閾値に基づいたフィードバックアルゴリズム（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を用いて、下りリンクチャネル品質インジケータの情報を基地局にフィードバックすることもできる。

（４）基地局は、リソースのスケジューリングを行う（ステップＳ１４０４）。

図１９に示すように、基地局は、ユーザ装置がフィードバックしたチャネル品質インジケータの情報によってリソースのスケジューリングを行う。

（５）無線セルが継続して動作しているか否かを判断する（ステップＳ１４０５）。

図１９に示すように、本ステップにおいて、無線セルが継続して動作しているかを確認し、継続して動作している場合は、上記ステップＳ１４０２に戻る。一方、動作がすでに停止されている場合は、ステップＳ１４０６のように、すべてのステップを終了する。

図１９に示す（１）〜（５）のステップを繰り返し行うことで、無線セルにおける基地局およびすべてのユーザの正常な運行を保障する。

本発明の下りリンクにおけるフィードバックされるリソースブロック数の適応的判定方法は、一定の汎用性を備え、一般的な通信システムの下りリンクに適用される。また、表１に示すように、本発明に係る３種類の判定方法は、下記のような利点および欠点を有している。

ＢＳ動的方式は、ＢＳがシグナリングを送信することによって単独でフィードバック対象のリソースブロック数を判定するので、プロセスが簡単であるという利点を有する。一方、シグナリングのオーバーヘッドが大きくなるという欠点を有する。

ＵＥ動的方式は、ＵＥが、自装置の状態によって単独でフィードバック対象のリソースブロック数を判定するので、シグナリングのオーバーヘッドを抑制するという利点を有する。一方、ＵＥの負担が大きくなり、ＵＥ同士の協力がないため、システム全体の性能が低減するという欠点を有する。

モードに基づいたＢＳおよびＵＥの半静的方式は、ＢＳとＵＥとが共にフィードバック対象のリソースブロック数を判定するので、シグナリングのオーバーヘッドを抑制し、システム全体の性能を高めるという利点を有する。一方、少量のシグナリングのオーバーヘッドを要するという欠点を有する。

参考数に基づいたＢＳおよびＵＥの半静的方式は、その基本特徴がモードに基づいたＢＳおよびＵＥの半静的方式とほぼ同様であり、ＢＳとＵＥとが共にフィードバック対象のリソースブロック数を判定するので、シグナリングのオーバーヘッドを抑制し、システム全体の性能を高めるという利点を有する。一方、少量のシグナリングのオーバーヘッドを要するという欠点を有する。

モードに基づいたＢＳとＵＥとの半静的方式に比べ、参考数に基づいたＢＳおよびＵＥの半静的方式は、参考数のシグナリングが複雑であるので、ＵＥにより実際のフィードバック対象のリソースブロック数を判定するとき、ＢＳから送信してきた参考数を参考する必要がある。このため、ＢＳ側により確定された参考数の種類が多いほど、実際にフィードバックされるリソースブロック数を確定するときの参考の役割が大きくなる。

図２０〜２２は、本発明の性能を表すための、コンピュータによるシミュレーション結果を示すグラフである。

コンピュータによるシミュレーションは、下記のパラメータを用いる。すなわち、セルのキャリア周波数が２ＧＨｚで、ＯＦＤＭのシステム帯域が１０ＭＨｚのシングルアンテナシステムであり、リソースブロック（ＲＢ）の総数が５０個である。また、セル全体には１４台のＵＥがあり、そのうち、セル中心に位置しているＵＥが１０台で、セル端に位置しているＵＥが４台である。また、シミュレーションチャネルはＩＴＵパターンを採用し、セル中心に位置するユーザのマルチパスの電力が〔−１．７８，０，−７．４７，−１２．９２，−１２．６２〕ｄＢ、且つ、マルチパスの時間遅延が〔０，２６０，５２０，８８５４，１２７６０〕ｎｓであり、セル端におけるユーザのマルチパスの電力が〔−１２．９２，−１２．９２，−１２．９２，−１２．６２，−１1．９９〕ｄＢ、且つ、マルチパスの時間遅延が〔０，２６０，５２０，８８５４，１２７６０，１３０２０〕ｎｓである。さらに、すべてのセル中心のＵＥおよびセル端のＵＥの動作速度は３０Ｋｍ／ｈであり、隣接するセルからの干渉および共通チャネル干渉はない。シミュレーション結果は、図２０〜２２に示すとおりである。

図２０は、異なる基地局の送信電力によるセルのスループットの変化を示しており、同図に示すように、Ｍ個のリソースブロック（ＲＢ）に関するＣＱＩのフィードバック量に従って、セルのスループットが増えている。本実施の形態に係るコンピュータによるシミュレーションにおいて、Ｍ＝５のとき、セルのスループットは飽和状態に近づいており、すなわち、このときのセルのスループットは、全てのリソースブロックに関するＣＱＩがフィードバックされた時のセルのスループットに非常に近づいている。

図２１は、セルのスループットと、実際のシステムにおける上りリンクでのＣＱＩのフィードバック量との関係を示している。同図に示すように、フィードバック量が３５０ビットであるとき、セルのスループットは飽和状態に近づいており、すなわち、各ＵＥは５個のリソースブロック（ＲＢ）に関するＣＱＩの情報をフィードバックし、各リソースブロック（ＲＢ）に関するＣＱＩの情報は５ビットにより表示されると、１４台のＵＥの総フィードバック量は３５０ビットである。

図２２は、セルの周波数スペクトル利用率とフィードバックされるリソースブロックの数Ｍとの関係を示しており、Ｍ＝５のとき、セルのスループットは飽和状態に近づいている。シミュレーション結果をみると、Ｍの増加はセルのスループットの増加に有利であるが、Ｍが一定の程度に増えると、セルのスループットには明確な増加が生じないことが分かる。このため、セルが必要とするスループットによって、Ｍの値を柔軟に変更することにより、なるべく少量のＣＱＩのフィードバック量で、できるだけ大きいセルのスループットを得ることができる。

このため、無線ネットワークの実際の状況によって、基地局動的方式、ユーザ装置動的方式、基地局およびユーザ装置の半静的方式などの異なる判定方法を用いることができる。これにより、本発明に係る下りリンクにおけるフィードバックされるリソースブロック数の適応的判定方法は、様々な無線または移動ネットワーク（セルラーネットワーク、シングルチャネル・ブロードキャスト・ネットワーク、無線ローカル・エリア・ネットワーク、自己組織型ネットワーク、デジタルホーム・ネットワーク）の閉ループフィードバック方案のために、重要な理論的根拠および具体的な実現方法を提供する。本発明は、システム帯域が１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、または２０ＭＨｚであるセルラー通信システムに特に好適に用いられ、超第３世代（Ｂ３Ｇ）のセルラー通信システム、第４世代（４Ｇ）のセルラー通信システム、無線ローカル・エリア・ネットワーク、またはワイド・エリア・ネットワークシステムに適用することができる。

上述の如く、本発明の詳細について具体的な実施の形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。

なお、本発明の移動通信システムは、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から基地局にフィードバックする移動通信システムであって、前記基地局は、前記リソースブロックの数に対応するモードを前記ユーザ装置に送信し、前記ユーザ装置は、前記基地局から送信されたモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出する構成であってもよい。

また、本発明の移動通信システムは、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から基地局にフィードバックする移動通信システムであって、前記基地局は、該基地局が管理するセルの性能指標に応じたモードを前記ユーザ装置に送信し、前記ユーザ装置は、前記基地局から送信されたモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出する構成であってもよい。

また、本発明の基地局は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局であって、前記リソースブロックの数に対応するモードを前記ユーザ装置に送信するユニットと、前記モードに対応するリソースブロックの数に従って、選択可能なリソースブロックの中から前記ユーザ装置によって選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信するユニットと、を備える構成であってもよい。

また、本発明の基地局は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局であって、該基地局が管理するセルの性能指標に応じたモードを前記ユーザ装置に送信するユニットと、前記モードに対応するリソースブロックの数に従って、選択可能なリソースブロックの中から前記ユーザ装置によって選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信するユニットと、を備える構成であってもよい。

また、本発明のユーザ装置は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置であって、前記リソースブロックの数に対応するモードを前記基地局から受信するユニットと、前記基地局から受信したモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出するユニットと、を備える構成であってもよい。

また、本発明のユーザ装置は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置であって、前記基地局が管理するセルの性能指標に応じたモードを前記基地局から受信するユニットと、前記基地局から受信したモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出するユニットと、を備える構成であってもよい。

また、本発明の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局の通信方法であって、前記リソースブロックの数に対応するモードを前記ユーザ装置に送信し、前記モードに対応するリソースブロックの数に従って、選択可能なリソースブロックの中から前記ユーザ装置によって選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信する構成であってもよい。

また、本発明の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局の通信方法であって、該基地局が管理するセルの性能指標に応じたモードを前記ユーザ装置に送信し、前記モードに対応するリソースブロックの数に従って、選択可能なリソースブロックの中から前記ユーザ装置によって選択されたリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信する構成であってもよい。

また、本発明の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置の通信方法であって、前記リソースブロックの数に対応するモードを前記基地局から受信し、前記基地局から受信したモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出する構成であってもよい。

また、本発明の通信方法は、所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置の通信方法であって、前記基地局が管理するセルの性能指標に応じたモードを前記基地局から受信し、前記基地局から受信したモードに対応する数のリソースブロックを、選択可能なリソースブロックの中から選択し、該選択したリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを算出する構成であってもよい。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明し、本発明の上記目的およびその他の目的、特徴および利点をより明確に説明する。
無線セルにおけるフィードバック対象のリソースブロック数の判定を示す原理図である。 基地局により送信されるモードを示す概略図である。 基地局により送信されるモードの形式を示す概略図である。 基地局により送信されるモードの他の形式を示す概略図である。 基地局によるモードの定時送信を示す原理図である。 基地局によるモードの随時送信を示す原理図である。 基地局による参考数の定時送信を示す原理図である。 基地局による参考数の随時送信を示す原理図である。 ユーザ装置によるフィードバック数の判定を示す原理図である。 ユーザ装置による上りリンクシグナリングの送信を示す原理図である。 Ｂｅｓｔ Ｍのフィードバックアルゴリズムを示す原理図である。 閾値のフィードバックアルゴリズムを示す原理図である。 モードに基づいた半静的方式を説明するフローチャートである。 参考数に基づいた半静的方式を説明するフローチャートである。 比例平衡法を説明するフローチャートである。 基地局により送信される、ＢＳ動的方式に基づいたモードの形式を示す概略図である。 モードに基づいたＢＳ動的方式を説明するフローチャートである。 参考数に基づいたＢＳ動的方式を説明するフローチャートである。 ＵＥ動的方式に基づいた方法を説明するフローチャートである。 平均セルラーセルのスループットおよびＳＮＲの性能を示すグラフである。 平均セルラーセルのスループットおよびＣＱＩフィードバックオーバーヘッドの性能を示すグラフである。 平均セルラーセルのスループットおよびＭの性能を示すグラフである。

Claims (13)

1. 所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から基地局にフィードバックする移動通信システムであって、
   前記基地局は、システム帯域幅を考慮したモードを前記ユーザ装置に通知し、
   前記ユーザ装置は、前記モードに基づいてフィードバックすべき前記下りリンクのチャネル品質インジケータに関連するリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する前記下りリンクのチャネル品質インジケータを算出することを特徴とする移動通信システム。
2. 所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局であって、
   システム帯域幅を考慮したモードを前記ユーザ装置に通知するユニットと、
   前記ユーザ装置によって、前記モードに基づいて判定されたフィードバックすべき前記下りリンクのチャネル品質インジケータに関連するリソースブロックの数に従って選択されたリソースブロックに関する前記下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信するユニットと、を備えることを特徴とする基地局。
3. 前記モードを、ブロードキャストチャネルを使用して前記ユーザ装置に通知することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 前記モードを、物理下りリンク制御チャネルを使用して前記ユーザ装置に通知することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
5. 所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置であって、
   システム帯域幅を考慮したモードを前記基地局から通知されるユニットと、
   前記モードに基づいてフィードバックすべき前記下りリンクのチャネル品質インジケータに関連するリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する前記下りリンクのチャネル品質インジケータを算出するユニットと、を備えることを特徴とするユーザ装置。
6. 前記モードを、ブロードキャストチャネルで前記基地局から通知されることを特徴とする請求項５に記載のユーザ装置。
7. 前記モードを、物理下りリンク制御チャネルで前記基地局から通知されることを特徴とする請求項５に記載のユーザ装置。
8. 所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータをユーザ装置から受信する基地局の通信方法であって、
   システム帯域幅を考慮したモードを前記ユーザ装置に通知し、
   前記ユーザ装置によって、前記モードに基づいて判定されたフィードバックすべき前記下りリンクのチャネル品質インジケータに関連するリソースブロックの数に従って選択されたリソースブロックに関する前記下りリンクのチャネル品質インジケータを、前記ユーザ装置から受信することを特徴とする通信方法。
9. 前記モードを、ブロードキャストチャネルを使用して前記ユーザ装置に通知することを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
10. 前記モードを、物理下りリンク制御チャネルを使用して前記ユーザ装置に通知することを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
11. 所定の数のリソースブロックに関する下りリンクのチャネル品質インジケータを基地局に送信するユーザ装置の通信方法であって、
    システム帯域幅を考慮したモードを前記基地局から通知され、
    前記モードに基づいてフィードバックすべき前記下りリンクのチャネル品質インジケータに関連するリソースブロックの数を判定し、当該数のリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックに関する前記下りリンクのチャネル品質インジケータを算出することを特徴とする通信方法。
12. 前記モードを、ブロードキャストチャネルで前記基地局から通知されることを特徴とする請求項１１に記載の通信方法。
13. 前記モードを、物理下りリンク制御チャネルで前記基地局から通知されることを特徴とする請求項１１に記載の通信方法。

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