JP6212121B2 - 無線通信システムにおけるアンテナ仮想化方法及び装置 - Google Patents

Description

以下の説明は、無線通信システムに関し、特に、アンテナ仮想化方法及び装置に関する。

多入力多出力（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ；ＭＩＭＯ）技術は、単一の送信アンテナと単一の受信アンテナを用いることから脱皮し、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いてデータの送受信効率を向上させる技術である。受信端は、単一のアンテナを用いる場合には単一のアンテナ経路（ｐａｔｈ）を通してデータを受信するが、複数のアンテナを用いる場合には複数の経路を通してデータを受信する。したがって、データ伝送速度、伝送量又は信号対干渉−及び−雑音比（ＳＩＮＲ）を向上させることができ、カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増大させることができる。送信端、受信端の両方で単一アンテナを使用する場合をＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）とし、送信端のみで複数個のアンテナを使用する場合をＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）とし、受信端のみで複数個のアンテナを使用する場合をＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）とする。一般に、ＭＩＭＯ技術とは、ＭＩＭＯ、ＳＩＭＯ、ＭＩＳＯ、及びＳＩＳＯ技法を総称するものである。

ＭＩＭＯ動作の多重化利得を高めるために、ＭＩＭＯ受信端からチャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｕｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）のフィードバックを受けてＭＩＭＯ送信端で用いることができる。受信端では、送信端からの所定の参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＲＳ）を用いてチャネル測定を行うことによってＣＳＩを決定することができる。

発展した無線通信システムでは、より精密なビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を支援することが考慮されている。ビームフォーミングの解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が精密になるほど、チャネルエージング（ａｇｉｎｇ）現象による性能低下が深刻化しうる。また、端末の移動速度が高くなるほど、端末の経験するチャネルが大きく変化するため、チャネルエージング現象による性能低下が深刻化しうる。

本発明では、端末の移動状態及び／又は通信状態を考慮して端末のアンテナ仮想化パターンを適応的に適用する際に、基地局と端末間のアンテナ情報を迅速に且つ効率的に再設定するシグナリング方案を提供することを目的とする。

本発明で達成しようとする技術的課題は、上記の技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の一実施例に係る、無線通信システムにおいて端末のアンテナ再設定方法は、前記端末が基地局にアンテナ再設定要求を送信するステップと、前記端末が前記基地局から前記アンテナ再設定要求を承認するか否かを示す情報を受信するステップと、前記承認するか否かを示す情報が前記アンテナ再設定要求に対する承認を示す場合、前記端末が前記基地局にアンテナ再設定情報を送信するステップと、前記端末が前記基地局から再設定完了確認情報を受信するステップと、を含むことができる。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の他の実施例に係る、無線通信システムにおいて基地局が端末のアンテナ再設定を支援する方法は、前記基地局が前記端末からアンテナ再設定要求を受信するステップと、前記基地局が前記端末に前記アンテナ再設定要求を承認するか否かを示す情報を送信するステップと、前記承認するか否かを示す情報が前記アンテナ再設定要求に対する承認を示す場合、前記基地局が前記端末からアンテナ再設定情報を受信するステップと、前記基地局が前記端末に再設定完了確認情報を送信するステップと、を含むことができる。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の他の実施例に係る、無線通信システムにおいてアンテナ再設定を行う端末装置は、送信器と、受信器と、プロセッサとを備えることができる。前記プロセッサは、前記端末が基地局にアンテナ再設定要求を前記送信器を用いて送信し、前記基地局から前記アンテナ再設定要求を承認するか否かを示す情報を前記受信器を用いて受信し、前記承認するか否かを示す情報が前記アンテナ再設定要求に対する承認を示す場合、前記基地局にアンテナ再設定情報を前記送信器を用いて送信し、前記基地局から再設定完了確認情報を前記受信器を用いて受信するように設定することができる。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の他の実施例に係る、無線通信システムにおいて端末のアンテナ再設定を支援する基地局装置は、送信器と、受信器と、プロセッサとを備えることができる。前記プロセッサは、前記基地局が前記端末からアンテナ再設定要求を前記受信器を用いて受信し、前記端末に前記アンテナ再設定要求を承認するか否かを示す情報を前記送信器を用いて送信し、前記承認するか否かを示す情報が前記アンテナ再設定要求に対する承認を示す場合、前記端末からアンテナ再設定情報を前記受信器を用いて受信し、前記基地局が前記端末に再設定完了確認情報を前記送信器を用いて送信するように設定することができる。

前記本発明に係る実施例において以下の事項を共通に適用することができる。

前記アンテナ再設定情報は、前記端末の移動状態を示す情報又は前記端末の通信状態を示す情報のうち一つ以上に基づいて決定される前記端末のアンテナ仮想化パターンに関する情報を含んでもよい。

前記アンテナ仮想化パターンは、送信仮想アンテナの総個数、受信仮想アンテナの総個数、一つの仮想アンテナにマッピングされる一つ以上の物理アンテナの個数、又は前記一つ以上の物理アンテナを特定する情報のうち一つ以上を含んでもよい。

前記一つの仮想アンテナにマッピングされる前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度に比例してもよい。

前記移動状態を示す情報は、移動の有無に関する情報、移動方向に関する情報、移動速度に関する情報、又は加速状態又は減速状態に関する情報のうち一つ以上を含んでもよい。

前記通信状態を示す情報は、前記端末と前記基地局間の距離に関する情報、前記端末と前記基地局の相対的な位置に関する情報、又は前記端末と前記基地局間のチャネル状態に関する情報のうち一つ以上を含んでもよい。

前記アンテナ仮想化パターンは、前記端末の移動状態を示す情報又は前記端末の通信状態を示す情報のうち一つ以上の変更によって適応的に決定されてもよい。

前記アンテナ再設定情報は、アンテナ仮想化パターンのあらかじめ決定された一つ以上の候補らのうち、いずれか一つの候補を示す情報であってもよい。

前記アンテナ再設定要求に対する承認を示す情報を受信したり、又は前記再設定完了確認情報を受信した後に、前記端末は前記アンテナ仮想化パターンによって一つ以上の仮想アンテナを設定し、前記一つ以上の仮想アンテナを用いて基地局に対する通信を行ってもよい。

前記アンテナ再設定要求を送信するステップは、前記端末がデータ送受信を行わない状態で行われてもよい。

前記アンテナ再設定要求を送信するステップと、前記アンテナ再設定情報を送信するステップは、一つのシグナリングで行われてもよい。

前記承認するか否かを示す情報を受信するステップと、前記再設定完了確認情報を受信するステップは、一つのシグナリングで行われてもよい。

本発明について前述した一般的な説明と後述する詳細な説明は例示的なものであり、請求項に記載の発明に関する更なる説明のためのものである。

本発明によれば、端末の移動状態及び／又は通信状態を考慮して端末のアンテナ仮想化パターンを適応的に適用する際に、基地局と端末間のアンテナ情報を迅速に且つ効率的に再設定するシグナリング方法及び装置を提供することができる。

本発明から得られる効果は以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明らかであろう。

無線フレームの構造を説明するための図である。 下りリンクスロットにおけるリソースグリッド（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｒｉｄ）を示す図である。 下りリンクサブフレームの構造を示す図である。 上りリンクサブフレームの構造を示す図である。 多重アンテナを有する無線通信システムの構成図である。 一つのリソースブロック対におけるＣＲＳ及びＤＲＳの例示的なパターンを示す図である。 ＬＴＥ−Ａシステムで定義されるＤＭＲＳパターンの一例を示す図である。 ＬＴＥ−Ａシステムで定義されるＣＳＩ−ＲＳパターンの例示を示す図である。 ２次元アンテナ構成によるビームフォーミングの例示を示す図である。 アンテナ仮想化を説明するための図である。 本発明の一例による端末状態適応的アンテナ仮想化方式を説明するための図である。 本発明の一例によるアンテナ再設定方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の一例によるアンテナ再設定方法を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る端末装置及び基地局装置の好適な実施例の構成を示す図である。

本明細書に添付される図面は、本発明に関する理解を提供するためのもので、本発明の様々な実施の形態を示し、明細書の記載と共に本発明の原理を説明する。
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、特別の言及がない限り、選択的なものと考慮すればよい。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合していない形態で実施されもてよく、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。

本明細書において、本発明の実施例を、基地局と端末間のデータ送信及び受信の関係を中心に説明する。ここで、基地局は、端末と通信を直接行うネットワークの終端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｎｏｄｅ）としての意味を持つ。本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によっては基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒ ｎｏｄｅ）によって行われることもある

すなわち、基地局を含めた複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局、又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは明らかである。「基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）」は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）などの用語に置き換えてもよい。中継機は、ＲＮ（Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅ）、ＲＳ（Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）などの用語に置き換えてもよい。また、「端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）」は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）などの用語に置き換えてもよい。

以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更してもよい。

場合によって、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で図示されることもある。また、本明細書を通じて同一の構成要素には同一の図面符号を付して説明する。

本発明の実施例は、無線接続システムであるＩＥＥＥ ８０２システム、３ＧＰＰシステム、３ＧＰＰ ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）システム、並びに３ＧＰＰ２システムの少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において、本発明の技術的思想を明確にするために説明を省いた段階又は部分は、上記の文書によって裏付けることができる。また、本文書で開示している用語はいずれも上記の標準文書によって説明することができる。

以下の技術は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などのような様々な無線接続システムに用いることができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡ２０００のような無線技術（ｒａｄｉｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって具現することができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）／ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような無線技術によって具現することができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２−２０、Ｅ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ）などのような無線技術によって具現することができる。ＵＴＲＡはＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ）の一部である。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ） ＬＴＥ（ｌｏｎｇｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、Ｅ−ＵＴＲＡを使用するＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ）の一部で、下りリンクにおいてＯＦＤＭＡを採用し、上りリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡを採用する。ＬＴＥ−Ａ（Ａｄｖａｎｃｅｄ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥの進展である。ＷｉＭＡＸは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ規格（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）及び進化したＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ規格（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ Ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）によって説明することができる。明確性のために、以下では３ＧＰＰ ＬＴＥ及び３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａシステムを中心に説明するが、本発明の技術的思想がこれに制限されることはない。

図１は、無線フレームの構造を説明するための図である。

セルラーＯＦＤＭ無線パケット通信システムにおいて、上り／下りリンクデータパケット送信はサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）単位に行われ、１サブフレームは、複数のＯＦＤＭシンボルを含む一定の時間区間と定義される。３ＧＰＰ ＬＴＥ標準では、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ１無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）構造と、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ２無線フレーム構造を支援する。

図１（ａ）は、タイプ１無線フレーム構造を示す図である。下りリンク無線フレームは１０個のサブフレームで構成され、１個のサブフレームは時間領域（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）において２個のスロットで構成される。１個のサブフレームを送信するために掛かる時間をＴＴＩ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）という。例えば、１サブフレームの長さは１ｍｓであり、１スロットの長さは０．５ｍｓであってもよい。１スロットは時間領域において複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数領域において複数のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ；ＲＢ）を含む。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、下りリンクでＯＦＤＭＡを用いるので、ＯＦＤＭシンボルが１シンボル区間を表す。ＯＦＤＭシンボルはＳＣ−ＦＤＭＡシンボル又はシンボル区間と呼ばれることもある。リソースブロック（ＲＢ）はリソース割当単位であり、１スロットにおいて複数個の連続した副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）を含むことができる。

１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）によって異なることがある。ＣＰには拡張ＣＰ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ）と正規ＣＰ（ｎｏｒｍａｌ ＣＰ）がある。例えば、ＯＦＤＭシンボルが正規ＣＰによって構成された場合、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は７個であってもよい。ＯＦＤＭシンボルが拡張ＣＰによって構成された場合、１ ＯＦＤＭシンボルの長さが増加するため、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、正規ＣＰの場合に比べて少ない。拡張ＣＰの場合に、例えば、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は６個であってもよい。端末が速い速度で移動する場合などのようにチャネル状態が不安定な場合には、シンボル間干渉をより減らすために拡張ＣＰを用いることができる。

正規ＣＰが用いられる場合、１スロットは７個のＯＦＤＭシンボルを含み、１サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルを含む。このとき、各サブフレームにおける先頭２個又は３個のＯＦＤＭシンボルはＰＤＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）に割り当て、残りのＯＦＤＭシンボルはＰＤＳＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）に割り当てることができる。

図１（ｂ）は、タイプ２無線フレームの構造を示す図である。タイプ２無線フレームは、２個のハーフフレーム（ｈａｌｆ ｆｒａｍｅ）で構成され、各ハーフフレームは、５個のサブフレーム、ＤｗＰＴＳ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）、保護区間（Ｇｕａｒｄ Ｐｅｒｉｏｄ；ＧＰ）、及びＵｐＰＴＳ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）で構成され、このうち一つのサブフレームは２個のスロットで構成される。ＤｗＰＴＳは、端末での初期セル探索、同期化又はチャネル推定に用いられる。ＵｐＰＴＳは、基地局でのチャネル推定と端末の上り送信同期を取ることに用いられる。保護区間は、上りリンクと下りリンク間に下りリンク信号の多重経路遅延によって上りリンクで生じる干渉を除去するための区間である。一方、無線フレームのタイプにかかわらず、１個のサブフレームは２個のスロットで構成される。

無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるシンボルの数は様々に変更することができる。

図２は、下りリンクスロットにおけるリソースグリッド（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｒｉｄ）を示す図である。

同図では、１下りリンクスロットが時間領域で７個のＯＦＤＭシンボルを含み、１リソースブロック（ＲＢ）が周波数領域で１２個の副搬送波を含むとしているが、本発明はこれに制限されない。例えば、正規ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の場合では１スロットが７ ＯＦＤＭシンボルを含むが、拡張ＣＰ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ＣＰ）では１スロットが６ ＯＦＤＭシンボルを含むことができる。リソースグリッド上の各要素をリソース要素（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼ぶ。１リソースブロックは１２×７個のリソース要素を含む。下りリンクスロットに含まれるリソースブロックの個数ＮＤＬは、下りリンク送信帯域幅による。上りリンクスロットの構造は下りリンクスロットの構造と同一であってもよい。

図３は、下りリンクサブフレームの構造を示す図である。

１サブフレーム内で第一のスロットの先頭における最大３個のＯＦＤＭシンボルは、制御チャネルが割り当てられる制御領域に該当する。残りのＯＦＤＭシンボルは、物理下り共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｃｅｌ；ＰＤＳＣＨ）が割り当てられるデータ領域に該当する。

３ＧＰＰ ＬＴＥシステムで用いられる下り制御チャネルには、例えば、物理制御フォーマット指示子チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＣＦＩＣＨ）、物理下り制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＣＣＨ）、物理ＨＡＲＱ指示子チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅｐｅａｔ ｒｅｑｕｅｓｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｅｌ；ＰＨＩＣＨ）などがある。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレームの最初のＯＦＤＭシンボルで送信され、サブフレーム内の制御チャネル送信に用いられるＯＦＤＭシンボルの個数に関する情報を含む。ＰＨＩＣＨは、上り送信の応答としてＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を含む。ＰＤＣＣＨで送信される制御情報を、下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）という。ＤＣＩは、上りリンク又は下りリンクスケジューリング情報を含んだり、任意の端末グループに対する上り送信電力制御命令を含む。ＰＤＣＣＨは、下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割当及び送信フォーマット、上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）のリソース割当情報、ページングチャネル（ＰＣＨ）のページング情報、ＤＬ−ＳＣＨ上のシステム情報、ＰＤＳＣＨ上で送信されるランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）のような上位層制御メッセージのリソース割当、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信電力制御命令のセット、送信電力制御情報、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）の活性化などを含むことができる。複数のＰＤＣＣＨが制御領域内で送信され、端末は複数のＰＤＣＣＨをモニタすることもできる。

ＰＤＣＣＨは一つ以上の連続する制御チャネル要素（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ；ＣＣＥ）の組合せ（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）で送信される。ＣＣＥは、無線チャネルの状態に基づくコーディングレートでＰＤＣＣＨを提供するために用いられる論理割当単位である。ＣＣＥは、複数個のリソース要素グループに対応する。ＰＤＣＣＨのフォーマットと利用可能なビット数は、ＣＣＥの個数とＣＣＥによって提供されるコーディングレート間の相関関係によって決定される。

基地局は、端末に送信されるＤＣＩによってＰＤＣＣＨフォーマットを決定し、制御情報に巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ；ＣＲＣ）を付加する。ＣＲＣは、ＰＤＣＣＨの所有者又は用途によって無線ネットワーク臨時識別子（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ；ＲＮＴＩ）という識別子でマスクされる。ＰＤＣＣＨが特定端末に対するものであれば、端末のｃｅｌｌ−ＲＮＴＩ（Ｃ−ＲＮＴＩ）識別子をＣＲＣにマスクすることができる。又は、ＰＤＣＣＨがページングメッセージに対するものであれば、ページング指示子識別子（Ｐａｇｉｎｇ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ；Ｐ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクすることができる。ＰＤＣＣＨがシステム情報（より具体的に、システム情報ブロック（ＳＩＢ））に対するものであれば、システム情報識別子及びシステム情報ＲＮＴＩ（ＳＩ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクすることができる。端末のランダムアクセスプリアンブルの送信に対する応答であるランダムアクセス応答を示すために、ランダムアクセス−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクすることができる。

図４は、上りリンクサブフレームの構造を示す図である。

上りリンクサブフレームは、周波数領域で制御領域とデータ領域とに区別できる。制御領域には上りリンク制御情報を含む物理上り制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＣＣＨ）が割り当てられる。データ領域には、ユーザーデータを含む物理上り共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｐｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＳＣＨ）が割り当てられる。単一搬送波特性を維持するために、一つの端末はＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨを同時に送信しない。一つの端末のＰＵＣＣＨは、サブフレームにおいてリソースブロック対（ＲＢ ｐａｉｒ）に割り当てられる。リソースブロック対に属するリソースブロックは、２スロットに対して互いに異なる副搬送波を占める。これを、ＰＵＣＣＨに割り当てられるリソースブロック対がスロット境界で周波数−ホップ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｈｏｐｐｅｄ）するという。

多重アンテナ（ＭＩＭＯ）システムのモデリング

図５は、多重アンテナを有する無線通信システムの構成図である。

図５（ａ）に示すように、送信アンテナの数をＮ_T個、受信アンテナの数をＮ_R個と増やすと、送信機又は受信機のいずれか一方のみで複数のアンテナを用いる場合とは違い、アンテナ数に比例して理論的なチャネル送信容量が増加する。したがって、送信レートを向上させ、周波数効率を画期的に向上させることができる。チャネル送信容量が増加することから、送信レートを、理論的に、単一アンテナ利用時の最大送信レート（Ｒ_o）にレート増加率（Ｒ_i）を掛けた分だけ増加させることができる。

例えば、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、４倍の伝送レートを取得することができる。多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、これを実質的なデータ伝送率の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に３世代移動通信と次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。

現在までの多重アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多元接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、及び伝送信頼度の向上及び伝送率の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が行われている。

多重アンテナシステムにおける通信方法を数学的モデリングを用いてより具体的に説明する。当該システムには、Ｎ_T個の送信アンテナとＮ_R個の受信アンテナが存在するとする。

送信信号について説明すると、Ｎ_T個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はＮ_T個であるる。送信情報を下記の式２のように表現することができる。

ここで、ｗ_ｉｊは、ｉ番目の送信アンテナとｊ番目の情報間の重み値を意味する。Ｗは、プリコーディング行列と呼ぶこともできる。

多重アンテナ無線通信システムでチャネルをモデリングする場合、チャネルは、送受信アンテナインデックスによって区別することができる。送信アンテナｊから受信アンテナｉを経るチャネルをｈ_ｉｊと表示するものとする。ｈ_ｉｊにおいて、受信アンテナインデックスが前であり、送信アンテナのインデックスが後であることに留意されたい。

一方、図５（ｂ）は、Ｎ_T個の送信アンテナから受信アンテナｉへのチャネルを示す図である。これらのチャネルをまとめてベクトル及び行列の形態で表示することができる。図５（ｂ）で、Ｎ_T個の送信アンテナから受信アンテナｉに到着するチャネルは、次のように表すことができる。

したがって、Ｎ_T個の送信アンテナからＮ_R個の受信アンテナに到着する全てのチャネルは、次のように表現することができる。

上述した数式モデリングによって受信信号を次の通り表現することができる。

ランクの他の定義は、行列を固有値分解（Ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）したとき、０でない固有値の個数と定義することができる。同様に、ランクの更に他の定義は、特異値分解（ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）したとき、０でない特異値の個数と定義することができる。したがって、チャネル行列においてランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なる情報を送信できる最大数ということができる。

本明細書の説明において、ＭＩＭＯ送信における「ランク（Ｒａｎｋ）」とは、特定時点及び特定周波数リソースで独立して信号を送信できる経路の数を表し、「レイヤ（ｌａｙｅｒ）の個数」は、各経路を通して送信される信号ストリームの個数を表す。送信端は、信号の送信に用いられるランク数に対応する個数のレイヤを送信するのが一般的であるため、特別な言及がない限り、ランクはレイヤ個数と同じ意味を有する。

前述したように、送信端でデータをＮｓ個のデータストリーム（又は、レイヤ）に乗せて同時に送信すると、受信端では、受信した信号をＮｓ個のデータストリーム（又は、レイヤ）に分解して同時に受信することができる。具体的には、送信端でＮｓ個のデータストリームｓをＮ_T個の送信アンテナで送信される信号ｘにプリコーディングして送信すると、ＭＩＭＯ受信端では、チャネルＨを経て受信された信号ｙをＮｓ個の受信データストリームに分解するデコーディング過程を行うことができる。すなわち、送信端では、ＭＩＭＯプリコーダの機能が、受信端ではＭＩＭＯデコーダの機能が重要である。

また、図５の例示では、狭帯域（ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ）システムを仮定して説明したが、ＭＩＭＯシステムに関する説明は、広帯域（ｗｉｄｅ ｂａｎｄ）システムにも容易に拡張可能である。例えば、ＯＦＤＭシステムでは、送信端でＯＦＤＭ変調が行われ、受信端でＯＦＤＭ復調が行われ、これによって、複数の副搬送波に該当する複数の狭帯域システムの集合として一つの広帯域システムをモデリングすることができる。一つの狭帯域システムは、図５のようなＭＩＭＯシステムにモデリングすることができる。以下、明瞭性のために一つの狭帯域システムのモデリングを基準に説明しても、その内容は、広帯域システムにおける動作に直接拡張適用することができる。

参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＲＳ）

無線通信システムでパケットを送信する際、送信されるパケットは無線チャネルを介して送信されるため、送信過程で信号の歪みが発生しうる。歪んだ信号を受信側で正しく受信するためには、チャネル情報を用いて受信信号から歪みを補正しなければならない。チャネル情報を把握するために、送信側も受信側も知っている信号を送信し、該信号がチャネルを介して受信される際の歪み程度を用いてチャネル情報を得る方法を主に用いる。該信号をパイロット信号（Ｐｉｌｏｔ Ｓｉｇｎａｌ）又は参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）という。

多重アンテナを用いてデータを送受信する場合に、正しい信号を受信するためには、各送信アンテナと受信アンテナ間のチャネル状況を知る必要がある。そのために、各送信アンテナ別に異なる参照信号が存在しなければならない。

移動通信システムにおいて参照信号（ＲＳ）はその目的によって２種類に大別できる。その一つは、チャネル情報の取得のために用いられるＲＳであり、もう一つは、データ復調のために用いられるＲＳである。前者は、端末が下りチャネル情報を取得するためのＲＳであるため、広帯域に送信されなければならず、特定サブフレームで下りデータを受信しない端末であっても、当該ＲＳを受信及び測定可能でなければならない。このようなＲＳは、ハンドオーバーなどのための測定などのためにも用いられる。後者は、基地局が下りデータを送る時、当該リソースで併せて送るＲＳであり、端末は当該ＲＳを受信することによってチャネル推定ができ、データを復調することができる。このようなＲＳは、データの送信される領域で送信されなければならない。

既存の３ＧＰＰ ＬＴＥ（例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥリリース−８）システムでは、ユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）サービスのために２種類の下りリンクＲＳを定義する。その一つは共用参照信号（Ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ；ＣＲＳ）であり、もう一つは、専用参照信号（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＲＳ；ＤＲＳ）である。ＣＲＳは、チャネル状態に関する情報取得及びハンドオーバーなどのための測定などのために用いられ、セル−特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＲＳと呼ぶことができる。ＤＲＳは、データ復調のために用いられ、端末−特定（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＲＳと呼ぶことができる。既存の３ＧＰＰ ＬＴＥシステムで、ＤＲＳはデータ復調のみのために用いることができ、ＣＲＳは、チャネル情報取得のためにもデータ復調のためにも用いることができる。

ＣＲＳは、セル−特定に送信されるＲＳであり、広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ）に対して各サブフレームごとに送信される。ＣＲＳは、基地局の送信アンテナ個数によって最大４個のアンテナポートに対して送信可能である。例えば、基地局の送信アンテナが２個である場合、０番と１番のアンテナポートに対するＣＲＳを送信し、４個の場合は、０〜３番のアンテナポートに対するＣＲＳをそれぞれ送信する。

図６は、一つのリソースブロック対におけるＣＲＳ及びＤＲＳの例示的なパターンを示す図である。

図６の参照信号パターンの例示では、基地局が４個の送信アンテナを支援するシステムで一つのリソースブロック対（正規ＣＰの場合、時間上で１４個のＯＦＤＭシンボル×周波数上で１２個の副搬送波）上でＣＲＳ及びＤＲＳのパターンを示している。図６で、「Ｒ０」、「Ｒ１」、「Ｒ２」及び「Ｒ３」と表示されたリソース要素（ＲＥ）は、それぞれ、アンテナポートインデックス０、１、２及び３に対するＣＲＳの位置を表す。一方、図６で「Ｄ」と表示されたリソース要素は、ＬＴＥシステムで定義されるＤＲＳの位置を表す。

ＬＴＥシステムの進展した形態のＬＴＥ−Ａシステムでは、下りリンクで最大８個の送信アンテナを支援することができる。そのため、最大８個の送信アンテナに対するＲＳも支援されなければならない。ＬＴＥシステムにおける下りリンクＲＳは最大４個のアンテナポートのみに対して定義されているため、ＬＴＥ−Ａシステムにおいて基地局が４個以上最大８個の下りリンク送信アンテナを有する場合、それらのアンテナポートに対するＲＳがさらに定義されなければならない。最大８個の送信アンテナポートに対するＲＳとして、チャネル測定のためのＲＳ、データ復調のためのＲＳの両方とも考慮されなければならない。

ＬＴＥ−Ａシステムを設計する上で重要な考慮事項の一つは逆方向互換性（ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）である。逆方向互換性とは、既存のＬＴＥ端末がＬＴＥ−Ａシステムでも正しく動作するように支援することを意味する。ＲＳ送信観点からは、ＬＴＥ標準で定義されているＣＲＳが全帯域で各サブフレームごとに送信される時間−周波数領域に最大８個の送信アンテナポートに対するＲＳを追加すると、ＲＳオーバーヘッドが過度に大きくなる。そのため、最大８個のアンテナポートに対するＲＳを新しく設計するに当たり、ＲＳオーバーヘッドを減らすことを考慮しなければならない。

ＬＴＥ−Ａシステムで新しく導入されるＲＳは、大きく、２種類に分類できる。その一つは、送信ランク、変調及びコーディング技法（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ；ＭＣＳ）、プリコーディング行列インデックス（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ；ＰＭＩ）などの選択のためのチャネル測定目的のＲＳであるチャネル状態情報−参照信号（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＲＳ；ＣＳＩ−ＲＳ）であり、もう一つは、最大８個の送信アンテナを通して送信されるデータを復調するための目的のＲＳである復調−参照信号（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＲＳ；ＤＭ ＲＳ）である。

チャネル測定目的のＣＳＩ−ＲＳは、既存のＬＴＥシステムにおけるＣＲＳがチャネル測定、ハンドオーバーなどの測定などの目的と同時にデータ復調のために用いられるのとは違い、チャネル測定中心の目的のために設計される特徴がある。勿論、ＣＳＩ−ＲＳは、ハンドオーバーなどの測定などの目的に用いられてもよい。ＣＳＩ−ＲＳがチャネル状態に関する情報を得る目的のみに送信されるため、既存のＬＴＥシステムにおけるＣＲＳとは違い、各サブフレームごとに送信されなくてもよい。したがって、ＣＳＩ−ＲＳのオーバーヘッドを減らすために、ＣＳＩ−ＲＳは時間軸上で間欠的に（例えば、周期的に）送信されるように設計されてもよい。

仮に、ある下りリンクサブフレーム上でデータが送信されると、データ送信がスケジューリングされた端末に専用で（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ）ＤＭ ＲＳが送信される。すなわち、ＤＭＲＳは、端末特定（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＲＳと呼ぶこともできる。特定端末専用のＤＭ ＲＳは、当該端末がスケジューリングされたリソース領域、すなわち、当該端末に対するデータが送信される時間−周波数領域でのみ送信されるように設計することができる。

図７は、ＬＴＥ−Ａシステムで定義されるＤＭ ＲＳパターンの一例を示す図である。

図７では、下りリンクデータが送信される一つのリソースブロック対（正規ＣＰの場合、時間上で１４個のＯＦＤＭシンボル×周波数上で１２個の副搬送波）上でＤＭ ＲＳが送信されるリソース要素の位置を示している。ＤＭ ＲＳは、ＬＴＥ−Ａシステムでさらに定義される４個のアンテナポート（アンテナポートインデックス７、８、９及び１０）に対して送信することができる。互いに異なるアンテナポートに対するＤＭ ＲＳは、異なる周波数リソース（副搬送波）及び／又は異なる時間リソース（ＯＦＤＭシンボル）に位置することで区別することができる（すなわち、ＦＤＭ及び／又はＴＤＭ方式で多重化できる）。また、同一の時間−周波数リソース上に位置する互いに異なるアンテナポートに対するＤＭ ＲＳは、直交コード（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｃｏｄｅ）によって区別することができる（すなわち、ＣＤＭ方式で多重化できる）。図７の例示で、ＤＭ ＲＳ ＣＤＭグループ１と表示されたリソース要素（ＲＥ）にはアンテナポート７及び８に対するＤＭ ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。同様に、図７の例示で、ＤＭ ＲＳグループ２と表示されたリソース要素にはアンテナポート９及び１０に対するＤＭ ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。

基地局でＤＭＲＳを送信するに当たり、データに適用されるプリコーディングと同じプリコーディングがＤＭＲＳに適用される。したがって、端末でＤＭＲＳ（又は、端末−特定ＲＳ）を用いて推定されるチャネル情報は、プリコーディングされたチャネル情報である。端末は、ＤＭＲＳから推定したプリコーディングされたチャネル情報を用いて、データ復調を容易に行うことができる。しかし、端末は、ＤＭＲＳに適用されたプリコーディング情報が把握できず、ＤＭＲＳを用いては、プリコーディングされていないチャネル情報を取得することができない。端末は、ＤＭＲＳ以外の別の参照信号、すなわち、前述したＣＳＩ−ＲＳを用いて、プリコーディングされていないチャネル情報を取得することができる。

図８は、ＬＴＥ−Ａシステムで定義されるＣＳＩ−ＲＳパターンの例示を示す図である。

図８では、下りリンクデータが送信される一つのリソースブロック対（正規ＣＰの場合、時間上で１４個のＯＦＤＭシンボル×周波数上で１２個の副搬送波）上でＣＳＩ−ＲＳが送信されるリソース要素の位置を示している。ある下りリンクサブフレームで、図８（ａ）乃至８（ｅ）のいずれか一つのＣＳＩ−ＲＳパターンを用いることができる。ＣＳＩ−ＲＳは、ＬＴＥ−Ａシステムでさらに定義される８個のアンテナポート（アンテナポートインデックス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２）に対して送信することができる。互いに異なるアンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳは、異なった周波数リソース（副搬送波）及び／又は異なった時間リソース（ＯＦＤＭシンボル）に位置することで区別することができる（すなわち、ＦＤＭ及び／又はＴＤＭ方式で多重化できる）。また、同一の時間−周波数リソース上に位置する互いに異なるアンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳは、直交コード（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｃｏｄｅ）によって区別することができる（すなわち、ＣＤＭ方式で多重化できる）。図８（ａ）の例示で、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＤＭグループ１と表示されたリソース要素（ＲＥ）にはアンテナポート１５及び１６に対するＣＳＩ−ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。図８（ａ）の例示で、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＤＭグループ２と表示されたリソース要素にはアンテナポート１７及び１８に対するＣＳＩ−ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。図８（ａ）の例示でＣＳＩ−ＲＳ ＣＤＭグループ３と表示されたリソース要素にはアンテナポート１９及び２０に対するＣＳＩ−ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。図８（ａ）の例示で、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＤＭグループ４と表示されたリソース要素にはアンテナポート２１及び２２に対するＣＳＩ−ＲＳを位置させることができ、これらは、直交コードによって多重化できる。図８（ａ）を基準にして説明した同一原理を、図８（ｂ）乃至８（ｅ）に適用することもできる。

図６乃至図８のＲＳパターンは単なる例示であり、本発明の様々な実施例を適用するにあって特定ＲＳパターンに限定されるものでない。すなわち、図６乃至図８と異なるＲＳパターンが定義及び使用される場合にも、本発明の様々な実施例を同一に適用することができる。

チャネル状態情報（ＣＳＩ）

ＭＩＭＯ方式は開−ループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）方式と閉−ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）方式とに区別できる。開−ループＭＩＭＯ方式は、ＭＩＭＯ受信端からのチャネル状態情報のフィードバック無しで送信端でＭＩＭＯ送信を行う方式を意味する。閉−ループＭＩＭＯ方式は、ＭＩＭＯ受信端からチャネル状態情報のフィードバックを受けて送信端でＭＩＭＯ送信を行う方式を意味する。閉−ループＭＩＭＯ方式では、ＭＩＭＯ送信アンテナの多重化利得（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ）を得るために送信端と受信端のそれぞれがチャネル状態情報に基づいてビームフォーミングを行うことができる。受信端（例えば、端末）がチャネル状態情報をフィードバックできるように、送信端（例えば、基地局）は受信端（例えば、端末）に上り制御チャネル又は上り共有チャネルを割り当てることができる。

端末は、ＣＲＳ及び／又はＣＳＩ−ＲＳを用いて下りリンクチャネルに対する推定及び／又は測定を行うことができる。端末によって基地局にフィードバックされるチャネル情報（ＣＳＩ）は、ランク指示子（ＲＩ）、プリコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）及びチャネル品質指示子（ＣＱＩ）を含むことができる。

ＲＩは、チャネルランクに関する情報である。チャネルのランクは、同一の時間−周波数リソースを介して互いに異なる情報を送信できるレイヤ（又は、ストリーム）の最大個数を意味する。ランク値は、チャネルの長期間（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ）フェーディングによって主に決定されるため、ＰＭＩ及びＣＱＩに比べてより長い周期でフィードバックされてもよい。

ＰＭＩは、送信端からの送信に用いられるプリコーディング行列に関する情報であり、チャネルの空間特性を反映する値である。プリコーディングとは、送信レイヤを送信アンテナにマップさせることを意味し、プリコーディング行列によってレイヤ−アンテナマッピング関係を決定することができる。ＰＭＩとは、信号対雑音及び干渉比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＩＮＲ）などの測定値（ｍｅｔｒｉｃ）を基準にして端末が好む（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）基地局のプリコーディング行列インデックスに該当する。プリコーディング情報のフィードバックオーバーヘッドを減らすために、送信端と受信端の両方で、様々なプリコーディング行列を含むコードブックを予め共有しており、当該コードブックにおいて特定プリコーディング行列を示すインデックスのみをフィードバックする方式を用いることができる。例えば、最も最近に報告されたＲＩに基づいてＰＭＩを決定することができる。

ＣＱＩは、チャネル品質又はチャネル強度を示す情報である。ＣＱＩは、予め決定されたＭＣＳ組合せとして表現することができる。すなわち、フィードバックされるＣＱＩインデックスは、該当する変調技法（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）及びコードレート（ｃｏｄｅ ｒａｔｅ）を示す。ＣＱＩは、特定リソース領域（例えば、有効のサブフレーム及び／又は物理リソースブロックによって特定される領域）をＣＱＩレファレンスリソースと設定し、当該ＣＱＩレファレンスリソースでＰＤＳＣＨ送信が存在すると仮定したうえ、所定のエラー確率（例えば、０．１）を越えることなくＰＤＳＣＨが受信され得る場合を仮定して計算することができる。一般に、ＣＱＩは、基地局がＰＭＩを用いて空間チャネルを構成する場合に得られる受信ＳＩＮＲを反映する値となる。例えば、最も最近に報告されたＲＩ及び／又はＰＭＩに基づいてＣＱＩを計算することができる。

拡張されたアンテナ構成を支援するシステム（例えば、ＬＴＥ−Ａシステム）では、複数ユーザー−ＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）方式を用いて更なる複数ユーザーダイバーシティを取得することを考慮している。ＭＵ−ＭＩＭＯ方式では、アンテナ領域（ｄｏｍａｉｎ）で多重化される端末間の干渉チャネルが存在するため、複数ユーザーのうち一つの端末がフィードバックするチャネル状態情報を用いて基地局で下りリンク送信を行う場合に他の端末に干渉が生じないようにする必要がある。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯ動作が正しく行われるためには、単一ユーザー−ＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）方式に比べてより高正確度のチャネル状態情報がフィードバックされなければならない。

このように、より正確なチャネル状態情報を測定及び報告するには、既存のＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩで構成されるＣＳＩを改善した新しいＣＳＩフィードバック方案を適用することができる。例えば、受信端がフィードバックするプリコーディング情報を２個のＰＭＩ（例えば、ｉ１及びｉ２）の組合せによって示してもよい。これによって、より精度のＰＭＩがフィードバックされ、このような精度のＰＭＩに基づいてより精度のＣＱＩを計算及び報告することができる。

一方、ＣＳＩは、周期的にＰＵＣＣＨで送信されてもよく、非周期的にＰＵＳＣＨで送信されてもよい。また、ＲＩ、第１のＰＭＩ（例えば、Ｗ１）、第２のＰＭＩ（例えば、Ｗ２）、ＣＱＩのいずれがフィードバックされるか、及びフィードバックされるＰＭＩ及び／又はＣＱＩが広帯域（ＷＢ）に対するものか又はサブ帯域（ＳＢ）に対するものかによって、様々な報告モードを定義することができる。

多重アンテナ配置

既存の１次元アンテナ構造によって形成されるビームは、方位角（ａｚｉｍｕｔｈ ａｎｇｌｅ）（例えば、水平ドメイン）方向にのみ特定でき、仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ）（例えば、垂直ドメイン）方向には特定できないため、２次元ビームフォーミングのみが支援される。このような１次元アンテナ構造（例えば、ＵＬＡ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｌｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ））は、方位角方向の適応的ビームフォーミング又は空間多重化を支援することができ、既存の無線通信システム（例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥリリース−８，９，１０，１１に基づくシステム）ではそのためのＭＩＭＯ送受信技法のみが設計されている。

一方、システム性能の向上を目的とする２次元アンテナ構造（例えば、ＵＲＡ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ａｒｒａｙ）ベースのＭＩＭＯ送受信技法を支援する場合、２次元アンテナ構造によって形成されるビームは、方位角方向及び仰角方向への方向特定が可能であるため、３次元ビームフォーミングが可能である。

図９は、２次元アンテナ構成によるビームフォーミングの例示を示す図である。

図９（ａ）では、方位角の一定範囲と仰角の一定範囲を制限することによって形成されるセクター特定ビームフォーミングの例示を示している。図９（ｂ）では、同一の方位角上で仰角を別にして形成される、ＵＥ−特定ビームフォーミングの例示を示している。

このように方位角及び仰角を特定してビームを形成する機能によれば、セクター特定高低（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）ビームフォーミング（例えば、垂直パターンビーム幅（ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）及び／又はダウンチルト（ｄｏｗｎｔｉｌｔ）による適応的制御）、垂直ドメインにおける改善されたセクター化、ユーザ（又は、ＵＥ）−特定高低ビームフォーミングなどの新しいビームフォーミングを支援することができる。垂直セクター化（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｓｅｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ）は、垂直セクターパターンの利得によって平均システム性能を高めることができる。ＵＥ−特定高低ビームフォーミングは、ＵＥ方向に垂直アンテナパターンを指定することによって、当該ＵＥに対するＳＩＮＲを向上させることができる。

アンテナ仮想化

通信システムの動作を説明するために定義する送信アンテナ及び／又は受信アンテナを仮想アンテナ又はアンテナポートと呼ぶことができる。仮想アンテナは、実際送信端の物理アンテナ及び／又は受信端の物理アンテナに一対一でマッピングされてもよいが、そうでなくてもよい。

図１０は、アンテナ仮想化を説明するための図である。

送信アンテナ仮想化と受信アンテナ仮想化は独立した技術であるから、いずれか一方のみを適用してもかまわず、一つのシステムにおいても信号によって異なるアンテナ仮想化方式を適用することもできる。例えば、ＬＴＥ Ｒｅｌ−１０（又は、ＬＴＥ−Ａ）システムで定義されるＣＳＩ−ＲＳ及びＣＲＳ送信についてそれぞれ異なるアンテナ仮想化方式を適用することができる。ＬＴＥ Ｒｅｌ−１０システムでは、最大８個のＣＳＩ−ＲＳアンテナポート（すなわち、８個の仮想アンテナ）を支援する一方、最大４個のＣＲＳアンテナポート（又は、４個の仮想アンテナ）のみを支援する。これは、一つのシステムで特定パイロット（ＲＳ）に対しては８個の仮想アンテナまで支援する一方で、他の種類のパイロットに対しては４個の仮想アンテナまで支援するという意味である。これはつまり、同一のシステムにおいても信号の種類によってそれぞれ異なるアンテナ仮想化方式が適用されてもよいということを意味する。仮に１６個の送信物理アンテナが存在すると、２個ずつまとめてＣＳＩ−ＲＳ送信のための８個の仮想アンテナを形成でき、また、４個ずつまとめてＣＲＳ送信のための４個の仮想アンテナを形成することができる。

前述したように、アンテナ仮想化技術とは、物理アンテナを仮想アンテナ（又は、アンテナポート）にマッピングする技術をいう。仮想アンテナと物理アンテナ間のマッピング方式は機器の具現方式によって異なりうるため、通信システムの動作を定義する通信標準文書では仮想送信アンテナと仮想受信アンテナを基準とする通信方式のみを定義する。

チャネルエージング

端末が下りリンクチャネルに対するＣＳＩ（例えば、ＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩなど）を測定した時点と、当該ＣＳＩの報告を端末から受信した基地局が下りリンクチャネルを介してデータを送信する時点との時間差が存在する。チャネルの時間による変化が大きい場合には、基地局が端末から受信したＣＳＩが、データ送信時点のチャネル状態を正しく反映できないことがある。このような現象を、チャネルエージング（ａｇｉｎｇ）現象といい、チャネルエージング現象によって性能低下が発生することもある。また、チャネルエージング現象はチャネルの時間的変化と密接な関連があるため、端末の移動速度が速くなるほど、チャネルエージングによる性能低下が深刻化する。また、２次元アンテナ構成などによってビームフォーミングの解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が精密になるほど、移動する端末が経験するチャネルの状態が急に変化しうるため、チャネルエージング現象による性能低下が深刻化する。

端末状態適応的アンテナ仮想化方案

送信アンテナ又は受信アンテナに対する仮想化技術を適用することによって、複数の物理アンテナを用いた通信性能を最適化することができる。ここで、ある端末に対する最適のアンテナ仮想化方法は不変のものではなく、時間、空間などの要因の変化によって同一端末に対する最適のアンテナ仮想化方法が可変してもよい。したがって、端末の移動状態及び／又は通信状態によって適応的に（又は、弾力的に）アンテナ仮想化方式を適用する方案が要求される。

本発明では、端末の移動状態及び／又は通信状態によってアンテナ仮想化パターンを適応的に適用する方案について提案する。ここで、端末の移動状態を示す情報は、移動の有無、移動方向、移動速度、加速／減速状態などに関するパラメータを含むことができる。また、通信状態を示す情報は、端末と該端末と信号を授受する機器（例えば、基地局）との距離、相対的な位置、チャネル状態（例えば、ＣＳＩ）などに関するパラメータを含むことができる。また、適応的なアンテナ仮想化パターンに関する情報は、送信仮想アンテナの総個数、受信仮想アンテナの総個数、一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数、又はいかなる物理アンテナが仮想アンテナにマッピングされるか（すなわち、一つ以上の物理アンテナを指示／特定する情報（例えば、物理アンテナインデックス情報））などを含むことができ、これらの情報のうちの一つ以上によってアンテナ仮想化パターンを定義することができる。

図１１は、本発明の一例に他の端末状態適応的アンテナ仮想化方式を説明するための図である。

図１１の例示では、一つの端末に６個の物理アンテナが装着された場合を仮定する。

端末状態に適応的なアンテナ仮想化パターンを決定する簡単な例示として、端末の移動によるチャネル状態の変化（又は、ビームパターンの変化）が最小化する形態でアンテナ仮想化を行うことができる。例えば、端末の主な移動方向に送受信アンテナ仮想化を行うことができる。

図１１に示すように、端末の移動方向に広いビーム幅を有するアンテナパターンが形成されるようにアンテナ仮想化を行うことができる。言い換えると、端末の移動方向と同一の方向にビーム幅が延びるようにアンテナ仮想化パターンを決定すると表現することもでき、又は、端末の主な移動方向に沿って整列された（又は、端末の主な移動方向に最も近接した方向に配置された）物理アンテナをグループ化する形態でアンテナ仮想化パターンを決定すると表現することもできる。例えば、端末の送信アンテナの仮想化の観点では、端末の仮想アンテナから送信されるビーム幅が広く形成されるようにすることによって、移動時に、送信アンテナから形成されるチャネルの状態の不一致が減少するようにすることができる。また、端末の受信アンテナの仮想化の観点では、特定地点（例えば、基地局）から送信されるビームを端末が受信する場合に、移動する端末が異なった位置で経験するチャネル状態の不一致が減少するようにすることができる。

図１１で例示する端末は、例えば車両であってもよく、複数個の物理アンテナが車両の外部に配置されてもよい。車両の移動方向を図面上横方向とすれば、車両の前面部及び後面部を横切る方向に存在するアンテナをグループ化して一つの仮想アンテナを構成することができる。例えば、図１１（ａ）に示すように、物理アンテナａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４及びａ５をグループ化して一つの仮想アンテナ＃０を構成することができる。このように仮想アンテナを構成する場合、車両の移動方向に広いビーム幅を有するようにアンテナ仮想化を行っているため、移動する車両が経験するチャネル状態の不一致が減少し、アンテナ利得を高めることができる。

ここで、一つの仮想アンテナに含まれる（又は、一つの仮想アンテナにマッピングされる）物理アンテナの個数が多いからといって常に高い性能を保障するとは限らない。例えば、端末が相対的に低速で移動する場合のように、チャネルエージング効果が大きくない場合には、一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数が多くない方が、より高い性能を期待することができる。例えば、多い個数の物理アンテナが一つの送信仮想アンテナを構成する場合、送信電力の分散による性能低下が発生しうる。その上、多い個数の物理アンテナが一つの受信仮想アンテナを構成する場合、アンテナ利得の分散による性能低下が発生しうる。このため、送信電力の集中又はアンテナ利得の集中のためには、仮想アンテナにマッピングされる物理アンテナの個数を適度に調整することが必要である。

端末の移動速度が高速である場合（又は、所定の臨界値以上の速度で移動する場合）には、チャネルエージングに強靭な仮想アンテナパターンが形成されるように、図１１（ａ）の例示のように、一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数を増やすことができる。すなわち、６個の物理アンテナａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４及びａ５を一つの仮想アンテナ＃０にマッピングすることができる。

一方、端末の移動速度が低速である場合（又は、所定の臨界値未満の速度で移動する場合）には、チャネルエージングの影響が大きくないため、送信電力効率／アンテナ利得を高めるために、図１１（ｂ）の例示のように、一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数を減らしても（すなわち、仮想アンテナの個数を増加させても）よい。図１１（ｂ）の例示では、仮想アンテナ＃０には３個の物理アンテナ（ａ０，ａ１，ａ２）をマッピングし、仮想アンテナ＃１には残り３個の物理アンテナ（ａ３，ａ４，ａ５）をマッピングすることができる。このように、仮想アンテナの個数が増加すると、ＭＩＭＯシステムで最大送信ストリーム数（又は、ランク）を増加させることができる。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の例示で説明した通り、一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数と端末の移動速度は比例関係を有するものと設定することができる。このような本発明の一例によれば、低速移動時に、ＭＩＭＯの空間多重化利得を極大化（すなわち、高い送信ランクを支援）し、高速移動時に、チャネルエージング効果を最小化すると同時にＭＩＭＯビーム利得を極大化（すなわち、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）利得が増加）するようにアンテナ仮想化方式を適応的に適用することができる。

次に、通信状態を考慮したアンテナ仮想化方式について説明する。例えば、図１１のように車両の移動方向に整列された（すなわち、車両の前面部及び後面部を横切る方向に存在する）物理アンテナをグループ化して仮想アンテナを構成する方式は、当該車両と信号を授受する機器が、車両の動く方向に対して垂直方向に位置する場合（例えば、基地局、路側アクセスポイント（ｒｏａｄ ｓｉｄｅ ＡＰ）などが車両よりも高くに又は遠くに位置する場合）においてより有利な性能を期待することができる。仮に車両と信号を授受する機器が当該車両の移動方向と同一線上に位置する場合（例えば、車路の中央に車両と略同一の高さに複数個の機器が配置されている場合）には、車両移動方向に整列された物理アンテナを含む仮想アンテナではなく、他の形態の仮想アンテナを構成したり、又は一つの仮想アンテナに含まれる物理アンテナの個数を調節してもよい。

アンテナ情報再設定方案

前述した本発明の提案のように、端末の状態（例えば、移動状態及び／又は通信状態）によって端末のアンテナ仮想化パターンを適応的に適用するためには、基地局と端末間のアンテナ情報を再設定する過程が要求される。

既存のＬＴＥシステムでは、ＵＥキャパビリティアップデート（ＵＥ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｕｐｄａｔｅ）過程を通して、端末のアンテナ情報を基地局又はネットワーク側に伝達することができる。ＵＥキャパビリティアップデート過程は、例えば、ＵＥがネットワークにＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）シグナリングを用いてＵＥ−ＥＵＴＲＡ−Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ情報要素（ＩＥ）を伝達することを含むことができる（３ＧＰＰ ＴＳ３６．３３１文書を参照）。ここで、ＵＥ−ＥＵＴＲＡ−Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ＩＥは、Ｅ−ＵＴＲＡ ＵＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙパラメータを含むことができ、これらのパラメータ中に端末のアンテナ情報に関連したパラメータを含めることができる（３ＧＰＰ ＴＳ３６．３０６文書を参照）。例えば、端末のアンテナに関する情報は、端末が支援する最大送信ランク（又は、下りリンクで空間多重化のために支援されるレイヤの最大個数（Ｍａｘｉｍｕｍ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｌａｙｅｒｓ ｆｏｒ ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｉｎ ＤＬ）パラメータ）のようなフィールドに含めることができる。

ＵＥキャパビリティ情報は、端末がネットワークに最初接続時にネットワークに提供することができ、その他には、トラッキング領域アップデート（ＴＡＵ）過程を通してネットワークに提供することができる。ＴＡは、一つ以上のセル又は基地局を含む単位であり、セル単位よりも大きい範囲に該当する。端末は、自身が位置しているＴＡが変更されると、ネットワークノードに新しいＴＡを報告しなければならず、これに応じてネットワークノードは端末の位置をアップデートする。このような過程をＴＡＵ過程という。ＴＡＵが正しく行われることによって、端末に向かうデータが発生すると、ネットワークノードは、端末が最も最近に報告したＴＡに属した全ての基地局にページングメッセージを伝達し、端末に受信するデータがあることを知らせることができる。また、ＴＡＵ過程でＵＥキャパビリティ情報の他にも数多くの情報が端末とネットワークノード間に交換される（３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１文書を参照）。

このように、端末のアンテナに関する情報は、端末がネットワークに最初に接続する場合又はＴＡＵを行う場合にのみ変更することができる。ＴＡＵは、端末が持っているＴＡリストに含まれないＴＡに進入したことを検出した場合に端末がＴＡＵ要求を送信することによって開始されてもよく、ネットワークがＴＡＵを許容することを知らせることによって開始されてもよい。また、ＴＡＵは、端末が自身の利用可能性（ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）をネットワークに通知するために周期的に行われてもよい。ＴＡＵ過程を行う周期は非常に長いため、端末のアンテナ情報を動的に変更することが容易でない。

また、端末のアンテナに関する情報を変更するためにはＵＥキャパビリティ情報（例えば、ＵＥ−ＥＵＴＲＡ−Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ＩＥ）が用いられるが、この情報は、端末のアンテナ情報だけでなく、端末のネットワーク接続機能に関連した数多くの他の情報も含むため、非常に大きい情報量（例えば、５０乃至１５０オクテット（ｏｃｔｅｔｓ）のサイズ）を有する。

このように、既存のＵＥキャパビリティアップデート過程は、長すぎるアップデート所要時間と大きすぎるリソース（すなわち、シグナリングオーバーヘッド）が要求されるため、既存のＵＥキャパビリティアップデート過程を用して本発明で提案する端末の状態によってアンテナ仮想化パターンを適応的に適用／変更することは難しい。そこで、端末状態適応的アンテナ仮想化方案を支援するための新しいシグナリング方案が要求される。

本発明で提案する新しいシグナリング動作は、端末の最初接続時だけでなく、その他の状況でも行うことができ、ＴＡＵを行う周期よりも短い周期で行うことができる。また、ＴＡＵのようなイベントが発生しない場合にも、端末のアンテナ仮想化パターンの変更（又は、アンテナ再設定）のために、本発明で提案する新しいシグナリング動作を行うことができる。

図１２は、本発明の一例によるアンテナ再設定方法を説明するためのフローチャートである。

段階Ｓ１２１０で、端末は、基地局にアンテナ情報再設定を要求することができる。ここで、アンテナ情報再設定要求は、実質的なアンテナ情報を含めなくてもよく、単にアンテナ情報の再設定を許容するか否かを問う過程として理解することができる。例えば、アンテナ情報再設定要求は、上位層（例えば、ＲＲＣ）シグナリングを通じてアンテナ情報再設定要求を示す情報を送信することによって構成することができる。又は、アンテナ情報再設定要求は、既存の物理チャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨ）を介した物理層シグナリングで構成することもでき、既存の物理チャネルを介して送信できるアンテナ情報再設定要求を示す情報を定義及び利用することもできる。又は、アンテナ情報再設定要求のための別の新しい物理チャネルを定義及び利用することもできる。

段階Ｓ１２２０で、基地局は端末のアンテナ情報再設定要求を承認することができる。又は、基地局は端末のアンテナ情報再設定要求を拒絶することもできる。例えば、基地局は、当該端末に対するリソース割当て状況、他の端末に対する影響などを考慮して、端末のアンテナ情報再設定要求を承認又は拒絶することができる。基地局が承認／拒絶を端末に知らせるために、例えば、基地局が承認／拒絶は、上位層（例えば、ＲＲＣ）シグナリングを通じて承認／拒絶を示す情報を送信することによって構成することができる。又は、基地局の承認／拒絶は、既存の物理チャネル（例えば、ＰＤＣＣＨ又はＰＤＳＣＨ）を介した物理層シグナリングで構成することもでき、既存の物理チャネルを介して送信できる承認／拒絶を示す情報を定義及び利用することができる。又は、基地局の承認／拒絶を示すための別の新しい物理チャネルを定義及び利用することもできる。図１２では、基地局が端末のアンテナ情報再設定を承認する場合を例示的に示しており、この場合には段階Ｓ１２３０に進行することができる。仮に、基地局が端末のアンテナ情報再設定を拒絶すると、段階Ｓ１２２０で終了することができる。

段階Ｓ１２３０で、端末は、アンテナ再設定情報を基地局に送信することができる。端末のアンテナ再設定情報には、端末の物理送信アンテナ個数、端末の物理受信アンテナ個数、端末の送信アンテナポート（仮想アンテナ）個数、端末の受信アンテナポート（仮想アンテナ）個数、仮想アンテナと物理アンテナ間のマッピング情報、最大上りリンク送信ストリーム個数（すなわち、上りリンク最大ランク）、最大下りリンク送信ストリーム数（すなわち、下りリンク最大ランク）、アンテナ利得、アンテナ特性のうち一つ以上の情報を含むことができる。ここで、アンテナ特性は、クロス−極性又はＵＬＡのようなアンテナ極性（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）、アンテナ配列（１次元ＵＬＡ又は２次元ＵＲＡなど）などに関する情報を含むことができる。ここで、図１１の例示のように、同一の端末でもアンテナ仮想化パターンが別々に適用される場合には、該当の仮想アンテナのアンテナ利得及び／又はアンテナ特性が変化しうるため、適用しようとするアンテナ仮想化パターンに対する適切なアンテナ利得及び／又はアンテナ特性情報が端末のアンテナ再設定情報に含まれなければならない。

また、アンテナ再設定情報は、端末が好む（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）アンテナ再設定情報であってもよい。

段階Ｓ１２３０のアンテナ再設定情報の送信は、例えば、上位層（例えば、ＲＲＣ）シグナリングで構成することができる。又は、アンテナ再設定情報の送信は、既存の物理チャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨ）を介した物理層シグナリングで構成することもできる。又は、アンテナ再設定情報を伝達するための別の新しい物理チャネルを定義及び利用することもできる。

段階Ｓ１２４０で、基地局は、端末から伝達されたアンテナ再設定情報を確認し、それによって当該端末に対して変更されたアンテナ仮想化パターンに従う再設定が完了したことを端末に知らせることができる。このような再設定完了確認情報の伝達は、例えば、上位層（例えば、ＲＲＣ）シグナリングで構成してもよく、既存の物理チャネル（例えば、ＰＤＣＣＨ又はＰＤＳＣＨ）を介した物理層シグナリングで構成してもよく、又は、別の新しい物理チャネルを定義及び利用してもよい。

また、アンテナ再設定完了確認情報は、端末が好むアンテナ再設定情報にそのまま従うということを確認させる情報であってもよく、又は、端末が好むアンテナ再設定情報に基づいて基地局が推奨する（ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ）アンテナ再設定情報を含むこともできる。後者の場合、端末は、基地局が推奨するアンテナ再設定情報に従うことができる。

図１３は、本発明の他の一例によるアンテナ再設定方法を説明するためのフローチャートである。

図１３の例示は、図１２の４段階のアンテナ再設定方法において基地局の承認過程を省略して２段階に簡略化したものである。

段階Ｓ１３１０で、端末は、基地局へアンテナ情報再設定を要求しながら、適用しようとするアンテナ仮想化パターンによるアンテナ再設定情報を基地局に送信することができる。段階Ｓ１３２０で、基地局は、再設定承認／拒絶を端末に知らせることができる。それぞれの具体的なシグナリング方案は、上記の図１２における段階Ｓ１２３０及びＳ１２４０に関する事項を同様に適用することができ、その重複する説明は省略する。

図１２又は図１３の例示で、端末は、アンテナ情報再設定要求に対する承認及び／又は再設定完了確認情報を受信した後に、基地局によって承認／確認されたアンテナ再設定情報によるアンテナ仮想化パターンを適用して一つ以上の仮想アンテナを設定し、該一つ以上の仮想アンテナを用いて基地局と通信を行うことができる。

図１２及び図１３を参照して説明した本発明のアンテナ情報再設定方法は、既存のＴＡＵ過程を通じてＵＥキャパビリティ情報全体をアップデートする方式と違い、端末のアンテナ情報のみをアップデートする方法である。このため、本発明で提案するアンテナ再設定方法は、既存のＵＥキャパビリティ情報アップデートに比べて非常に少ないシグナリングオーバーヘッドを有し、動的に又は非常に短い周期で端末のアンテナ情報をアップデートすることができる。

さらに、アンテナ仮想化パターン（例えば、いくつの送信仮想アンテナが設定されるか、いくつの受信仮想アンテナが設定されるか、いくつの物理アンテナが一つの仮想アンテナを構成するか、いかなる物理アンテナが一つの仮想アンテナにマッピングされるか（すなわち、一つ以上の物理アンテナを指定／特定する情報）など）は、端末が持つ物理アンテナの個数と物理アンテナの配列によってその場合の数が大きく増加しうる。このため、数多くの場合を示し得る制御情報を定義すると、端末と基地局が授受する制御情報のオーバーヘッドが過大になるため非効率的である。そこで、本発明では、基地局と端末間にアンテナ仮想化パターンの候補をあらかじめ約束しておき、それら候補の中から特定パターンを直接指定する情報、又は特定パターンを間接的に指定する情報の形態で、アンテナ仮想化パターンに関する制御情報を定義することを提案する。

例えば、端末がネットワークに最初接続時にＵＥキャパビリティについて交渉を行う時、アンテナ設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）のいくつかの候補に関する情報をあらかじめ定義／交渉することができる。このようなアンテナ設定の候補は、端末の移動状態及び／又は通信状態を示す情報とマッピングされるものであり、基地局と端末間に定めておくことができる。これによって、端末の移動状態及び／又は通信状態が所定の条件を満たすと、端末と基地局間の別の要求及び確認過程なしにも、当該条件にマッピングされるアンテナ設定を適用することができる。又は、端末の要求又は基地局の要求に応じて、端末と基地局間の協議を経て、アンテナ設定の候補のうちの特定候補が適用されると決定することもできる。

さらに、アンテナ仮想化方式を適応的に適用する場合、端末と基地局間にデータ送受信が行われる途中にアンテナ特性（例えば、アンテナ仮想化パターン）を変更することは、送受信性能に悪い影響を与えることがある。したがって、仮想アンテナ構成方式は、端末がデータ送受信を行わない状態（例えば、遊休（ｉｄｌｅ）状態又は通信機能をオフ（ｏｆｆ）した状態）でのみ変更されるように制限することができる。

本発明で提案した適応的アンテナ仮想化方式によって決定された（又は、以前に比べて変更された）仮想アンテナの総個数は、送信パイロット信号の個数、受信パイロット信号の個数及び／又はＣＳＩ（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィードバック情報の計算及び構成に影響を与えることができる。

本発明の実施例を適用するにあって、送信アンテナの仮想化方式と受信アンテナの仮想化方式が同一となるように制限されるものではない。例えば、複数個のアンテナのうちの一部は送信専用アンテナであり、他の一部は受信専用アンテナであってもよく、送信アンテナの仮想化方式と受信アンテナの仮想化方式は互いに独立して構成されてもよい。又は、複数個のアンテナの一部又は全部が送受信兼用アンテナであってもよく、送信アンテナとして動作する場合のアンテナ仮想化方式と受信アンテナとして動作する場合のアンテナ仮想化方式が一つのアンテナに対して別々に適用されてもよい。

また、アンテナ仮想化方式はシステム別に異なるように定義されてもよい。また、アンテナ仮想化方式は、同一のシステムでも周波数領域別に異なるように定義されてもよい。

図１２及び図１３を参照して説明した本発明に係る仮想アンテナを用いた通信方法において、本発明の様々な例示で説明した事項の１つ又は２つ以上の組合せを適用することができる。

図１４は、本発明に係る端末装置及び基地局装置の好適な実施例の構成を示す図である。

図１４を参照すると、本発明に係る基地局装置１０は、送信器１１、受信器１２、プロセッサ１３、メモリー１４及び複数個のアンテナ１５を備えることができる。送信器１１は、外部装置（例えば、端末）への各種信号、データ及び情報を送信することができる。受信器１２は、外部装置（例えば、端末）からの各種信号、データ及び情報を受信することができる。プロセッサ１３は、基地局装置１０全般の動作を制御することができる。複数個のアンテナ１５は、２次元アンテナ構造によって構成することができる。

本発明の一例による基地局装置１０のプロセッサ１３は、本発明で提案する例示によってアンテナ再設定を支援するように設定することができる。基地局装置１０のプロセッサ１３は、基地局装置１０が端末装置２０からアンテナ再設定要求を受信器１２を介して受信すると、アンテナ再設定要求に対する承認／拒絶を示す情報を送信器１１を介して端末装置２０に送信するように、基地局装置１０の動作を制御することができる。また、承認／拒絶を示す情報がアンテナ再設定要求に対する承認を示す場合に端末装置２０からアンテナ再設定情報が送信されうるが、基地局装置１０のプロセッサ１３は、それを受信器１２を介して受信するように基地局装置１０を制御することができる。また、基地局装置１０のプロセッサ１３は、端末装置２０に再設定完了確認情報を送信器１１を介して送信するように基地局装置１０の動作を制御することもできる。

基地局装置１０のプロセッサ１３は、その他にも、基地局装置１０が受信した情報、外部に送信する情報などを演算処理する機能を果たし、メモリー１４は、演算処理された情報などを所定時間記憶することができ、バッファー（図示せず）などの構成要素に取り替えてもよい。

図１４を参照すると、本発明に係る端末装置２０は、送信器２１、受信器２２、プロセッサ２３、メモリー２４及び複数個のアンテナ２５を備えることができる。複数個のアンテナ２５は、ＭＩＭＯ送受信を支援する端末装置を意味する。送信器２１は、外部装置（例えば、基地局）への各種信号、データ及び情報を送信することができる。受信器２２は、外部装置（例えば、基地局）からの各種信号、データ及び情報を受信することができる。プロセッサ２３は、端末装置２０全般の動作を制御することができる。

本発明の一例による端末装置２０のプロセッサ２３は、本発明で提案する例示によってアンテナ再設定を行うように設定することができる。端末装置２０のプロセッサ２３は、端末装置２０が基地局装置１０にアンテナ再設定要求を送信器２１を介して送信し、基地局装置２０からアンテナ再設定要求に対する承認／拒絶を示す情報を受信器２２を介して受信するように、端末装置１０の動作を制御することができる。また、端末装置２０のプロセッサ２３は、承認／拒絶を示す情報がアンテナ再設定要求に対する承認を示す場合、基地局装置１０にアンテナ再設定情報を送信器２１を介して送信するように、端末装置１０の動作を制御することができる。また、端末装置２０のプロセッサ２３は、基地局装置１０から再設定完了確認情報を受信器２２を介して受信するように端末装置１０の動作を制御することができる。

端末装置２０のプロセッサ２３は、その他にも、端末装置２０が受信した情報、外部に送信する情報などを演算処理する機能を果たし、メモリー２４は、演算処理された情報などを所定時間記憶することができ、バッファー（図示せず）などの構成要素に取り替えてもよい。

このような基地局装置１０及び端末装置２０の具体的な構成は、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項が独立して適用されたり又は２以上の実施例が同時に適用されるように具現することができ、重複する内容については明確性のために説明を省略する。

また、本発明の様々な実施例の説明において、下りリンク送信主体（ｅｎｔｉｔｙ）又は上りリンク受信主体は主に基地局を例に挙げて説明し、下りリンク受信主体又は上りリンク送信主体は主に端末を例に挙げて説明したが、本発明の範囲がこれに制限されるものではない。例えば、基地局に関する説明は、セル、アンテナポート、アンテナポートグループ、ＲＲＨ、送信ポイント、受信ポイント、アクセスポイント、中継機などが端末への下りリンク送信主体となったり、端末からの上りリンク受信主体となる場合にも同一に適用することができる。また、中継機が端末への下りリンク送信主体となったり端末からの上りリンク受信主体となる場合、又は中継機が基地局への上りリンク送信主体となったり基地局からの下りリンク受信主体となる場合にも、本発明の様々な実施例で説明した本発明の原理を同一に適用することができる。

上述した本発明の実施例は様々な手段によって具現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。

ハードウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、一つ又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。

ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態として具現することができる。ソフトウェアコードは、メモリーユニットに記憶させ、プロセッサによって駆動することができる。メモリーユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを授受することができる。

以上開示した本発明の好ましい実施例についての詳細な説明は、当業者が本発明を具現して実施できるように提供された。以上では本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術の分野における熟練した当業者にとっては本発明の領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更できるということは明らかである。例えば、当業者にとっては上記の実施例に記載された各構成を互いに組み合わせる方式で用いることができる。したがって、本発明は、ここに開示されている実施の形態に制限されるものではなく、ここに開示されている原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えるためのものである。

本発明は、本発明の精神及び必須特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態として具体化できる。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制約的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付した請求項の合理的な解釈によって決定しなければならず、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。本発明は、ここに開示されている実施の形態に制限されるものではなく、ここに開示されている原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えるためのものである。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成してもよく、出願後の補正によって新しい請求項として含めてもよい。

上述したような本発明の実施の形態は、様々な移動通信システムに適用可能である。

Claims (10)

1. 無線通信システムにおける端末のアンテナ再設定方法であって、
   前記端末が、基地局にアンテナ再設定要求のための要求メッセージを送信するステップと、
   前記端末が、前記基地局から、前記アンテナ再設定要求が承認されたかを示す承認メッセージを受信するステップと、
   前記端末が、前記アンテナ再設定要求が承認された時、アンテナ再設定情報を前記基地局へ送信するステップと、
   を含み、
   前記アンテナ再設定情報は、一つの仮想アンテナへマッピングされた一つ以上の物理アンテナの個数を含むアンテナ仮想化パターンについての情報を含み、
   一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度、前記端末の移動方向、及び前記端末の移動方向に関連する前記一つ以上の物理アンテナの配列方向に従って決定される、端末のアンテナ再設定方法。
2. 前記アンテナ仮想化パターンについての情報は、送信仮想アンテナの総個数、受信仮想アンテナの総個数、又は前記一つ以上の物理アンテナを特定する情報のうち少なくとも一つをさらに含む、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
3. 前記一つの仮想アンテナにマッピングされる前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度に比例する、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
4. 一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動の有無、加速状態又は減速状態のうち少なくとも一つを含む移動状態に基づいてさらに決定される、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
5. 一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末と前記基地局間の距離、前記端末と前記基地局の相対的な位置、及び前記端末と前記基地局間のチャネル状態のうちの少なくとも一つを含む通信状態に基づいてさらに決定される、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
6. 前記端末は、前記アンテナ仮想化パターンにしたがって一つ以上の仮想アンテナを設定し、前記アンテナ再設定要求の承認を示す前記情報を受信した後、又は前記再設定完了確認応答情報を受信した後、前記一つ以上の仮想アンテナを用いて前記基地局と通信を行う、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
7. 前記端末がデータ送受信を行わないとき、前記アンテナ再設定が行われる、請求項１に記載の端末のアンテナ再設定方法。
8. 無線通信システムにおいて基地局が端末のアンテナ再設定を支援する方法であって、
   前記基地局が、前記端末からアンテナ再設定要求のための要求メッセージを受信するステップと、
   前記基地局が、前記端末に前記アンテナ再設定要求が承認されるかを示す承認メッセージを送信するステップと、
   前記基地局が、前記アンテナ再設定要求が承認された時、アンテナ再設定情報を前記端末から受信するステップと、
   を含み、
   前記アンテナ再設定情報は、一つの仮想アンテナへマッピングされた一つ以上の物理アンテナの個数を含むアンテナ仮想化パターンについての情報を含み、
   一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度、前記端末の移動方向、及び前記端末の移動方向に関連する前記一つ以上の物理アンテナの配列方向に従って決定される、端末のアンテナ再設定支援方法。
9. 無線通信システムにおいてアンテナ再設定を行う端末であって、
   送信器と、
   受信器と、
   プロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、前記端末が基地局にアンテナ再設定要求のための要求メッセージを前記送信器を用いて送信し、前記基地局から前記アンテナ再設定要求が承認されたかを示す承認メッセージを前記受信器を用いて受信し、前記アンテナ再設定要求が前記送信器を用いて承認された時、アンテナ再設定情報を前記基地局へ送信するように制御するように構成され、
   前記アンテナ再設定情報は、一つの仮想アンテナへマッピングされた一つ以上の物理アンテナの個数を含むアンテナ仮想化パターンについての情報を含み、
   一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度、前記端末の移動方向、及び前記端末の移動方向に関連する前記一つ以上の物理アンテナの配列方向に従って決定される、アンテナ再設定を行う端末。
10. 無線通信システムにおいて端末のアンテナ再設定を支援する基地局であって、
    送信器と、
    受信器と、
    プロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、前記基地局が前記端末からアンテナ再設定要求のための要求メッセージを前記受信器を用いて受信し、前記端末に前記アンテナ再設定要求が承認されたかを示す承認メッセージを送信し、前記アンテナ再設定要求が承認された時、アンテナ再設定情報を前記端末から受信するように制御するように構成され、
    前記アンテナ再設定情報は、一つの仮想アンテナへマッピングされた一つ以上の物理アンテナの個数を含むアンテナ仮想化パターンについての情報を含み、
    一つの仮想アンテナにマッピングされた前記一つ以上の物理アンテナの個数は、前記端末の移動速度、前記端末の移動方向、及び前記端末の移動方向に関連する前記一つ以上の物理アンテナの配列方向に従って決定される、端末のアンテナ再設定を支援する基地局。

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