JP6306052B2 - 無線通信システムにおいて３−次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を報告する方法及びそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおいて３−次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を報告する方法及びそのための装置に関する。

本発明を適用できる無線通信システムの一例として、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；以下、「ＬＴＥ」という。）通信システムについて概略的に説明する。

図１は、無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）は、既存のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）から進展したシステムであり、現在３ＧＰＰで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、Ｅ−ＵＭＴＳをＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムと呼ぶこともできる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の詳細な内容はそれぞれ、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」のＲｅｌｅａｓｅ ７及びＲｅｌｅａｓｅ ８を参照すればよい。

図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）、基地局（ｅＮｏｄｅＢ；ｅＮＢ）、及びネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の終端に位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ；ＡＧ）を含んでいる。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び／又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。

一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なったセルは、互いに異なった帯域幅を提供するように設定されればよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）データについて、基地局は下りリンクスケジューリング情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅＱｕｅｓｔ）関連情報などを知らせる。また、上りリンク（Ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）データについて、基地局は上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ関連情報などを知らせる。基地局同士の間には、ユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク（Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＣＮ）は、ＡＧ、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどで構成可能である。ＡＧは、複数のセルで構成されるＴＡ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ）単位に端末の移動性を管理する。

無線通信技術は、ＷＣＤＭＡに基づいてＬＴＥにまで開発されてきたが、ユーザと事業者の要求と期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、将来、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコストの削減、サービス可用性の増大、柔軟な周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度な電力消耗などが要求される。

多重入出力（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ；ＭＩＭＯ）技術は、１個の送信アンテナと１個の受信アンテナを用いることから脱皮し、多重送信アンテナと多重受信アンテナを用いることによってデータの送受信効率を向上させる技術である。単一アンテナを用いる場合、受信端はデータを単一アンテナ経路（ｐａｔｈ）を通して受信するが、多重アンテナを用いると、受信端は複数の経路を通してデータを受信する。このため、データ伝送速度と伝送量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。

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。

上述したような議論に基づき、以下では、無線通信システムにおいて３−次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を報告する方法及びそのための装置を提案する。

本発明で遂げようとする技術的課題は、以上に言及した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は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がチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する方法は、２−次元アンテナ配列を支援する基地局から参照信号を受信するステップと、前記参照信号を用いて前記ＣＳＩを決定するステップと、決定された前記ＣＳＩを前記基地局に送信するステップとを有することができる。前記ＣＳＩはチャネル品質指示子（ＣＱＩ）を含み、前記ＣＱＩは、コードワード−対−レイヤマッピング規則を用いて決定されてもよい。第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則と、第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、互いに異なる。

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チャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する端末装置は、送信モジュールと、受信モジュールと、プロセッサとを備えることができる。前記プロセッサは、前記受信モジュールを用いて、２−次元アンテナ配列を支援する基地局から参照信号を受信し、前記参照信号を用いて前記ＣＳＩを決定し、決定された前記ＣＳＩを前記基地局に、前記送信モジュールを用いて送信するように設定されてもよい。前記ＣＳＩはチャネル品質指示子（ＣＱＩ）を含み、前記ＣＱＩは、コードワード−対−レイヤマッピング規則を用いて決定されてもよい。第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則と、第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、互いに異なる。

上記の本発明に係る実施例において以下の事項を適用することができる。

前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第１次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされるように定義されてもよい。前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第２次元の複数個のレイヤが全て一つのコードワードにマップされるように定義されてもよい。

前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第１次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされるように定義されてもよい。前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第２次元の複数個のレイヤが全て一つのコードワードにマップされる第１マッピングタイプと、前記第２次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる第２マッピングタイプを含むように定義されてもよい。

前記第１マッピングタイプの場合の数は前記第２マッピングタイプの場合の数よりも多くてもよい。前記第１マッピングタイプの場合の数と前記第２マッピングタイプの場合の数との和は、第１次元の複数個のレイヤの個数と同一であってもよい。

前記第２マッピングタイプの場合の数は１であってもよい。

前記第１次元は、前記２次元アンテナ配列の水平（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）方向に対応し、前記第２次元は、前記２次元アンテナ配列の垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）方向に対応してもよい。

前記第１次元は、前記２次元アンテナ配列の垂直方向に対応し、前記第２次元は、前記２次元アンテナ配列の水平方向に対応してもよい。

前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則及び前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則において、一つのコードワードに対応する複数個のレイヤのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）値の平均（ａｖｅｒａｇｅ）を用いて前記一つのコードワードに対するＣＱＩが計算されてもよい。

前記コードワード−対−レイヤマッピング規則に対する複数個の候補に基づいて複数個のＣＱＩを決定し、前記複数個のＣＱＩを含む前記ＣＳＩが送信されてもよい。

周期的ＣＳＩフィードバックが適用される場合に、前記複数個のＣＱＩは互いに異なる送信時点で送信されてもよい。

前記コードワード−対−レイヤマッピング規則に対する複数個の候補のうちの一つに基づいて一つのＣＱＩを決定し、前記一つのＣＱＩを含む前記ＣＳＩが送信されてもよい。

前記コードワード−対−レイヤマッピング規則を示す情報が、前記基地局から前記端末に上位層シグナリング又は動的シグナリングによって提供されてもよい。

前記動的シグナリングは非周期的ＣＳＩ送信をトリガーする情報を含むことができる。

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。

本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいて３−次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を正確に且つ效率的に報告することができる。

本発明で得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない別の効果は、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確に理解されるであろう。

本明細書に添付する図面は、本発明に関する理解を提供するためのものであり、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ためのものである。

無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。 ３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）及びユーザプレーン（Ｕｓｅｒ Ｐｌａｎｅ）構造を示す図である。 ３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般的な信号送信方法を説明するための図である。 ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。 ＬＴＥシステムで用いられる下りリンク無線フレームの構造を例示する図である。 ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。 一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムを示す構成図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割当例を示す図である。 現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、一般ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する図である。 大規模ＭＩＭＯ技術の概念図である。 アンテナ仮想化の概念を示す図である。 本発明に係る３−次元ＭＩＭＯビームフォーミングの概念を例示する図である。 複数コードワードベースのＭＩＭＯ送信構成を説明するためのブロック図である。 既存のＬＴＥシステムで定義されるコードワード−対−レイヤマッピングを説明するための図である。 本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の例示を説明するための図である。 本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の更なる例示を説明するための図である。 本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の更なる例示を説明するための図である。 本発明に係るレイヤインデックスマッピング方式を説明するための図である。 最大４個のコードワードが支援される場合の本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピングの例示を示す図である。 最大４個のコードワードが支援される場合の本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピングの例示を示す図である。 最大４個のコードワードが支援される場合の本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピングの例示を示す図である。 本発明の一実施例に係るチャネル状態情報送受信方法を説明するための図である。 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。

以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が３ＧＰＰシステムに適用された例である。

本明細書ではＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、ＦＤＤ方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、Ｈ−ＦＤＤ方式又はＴＤＤ方式にも容易に変形されて適用されてもよい。

また、本明細書では、基地局をＲＲＨ（ｒｅｍｏｔｅ ｒａｄｉｏ ｈｅａｄ）、ｅＮＢ、ＴＰ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）、ＲＰ（ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）、中継機（ｒｅｌａｙ）などを含む包括的な名称として使うことができる。

図２は、３ＧＰＰ無線接続網規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末（ＵＥ）とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。

第１層である物理層は、物理チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて上位層に情報送信サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層とは送信チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して接続されている。該送信チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調され、上りリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調される。

第２層の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）層は、論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて、上位層である無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＬＣ）層にサービスを提供する。第２層のＲＬＣ層は、信頼できるデータ送信を支援する。ＲＬＣ層の機能は、ＭＡＣ内部の機能ブロックとしてもよい。第２層のＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでＩＰｖ４やＩＰｖ６のようなＩＰパケットを效率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）機能を果たす。

第３層の最下部に位置する無線リソース制御（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＲＣ）層は、コントロールプレーンにのみ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラー（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ）の設定（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）、再設定（Ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）及び解除（Ｒｅｌｅａｓｅ）に関連して、論理チャネル、送信チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー（ＲＢ）とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第２層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層とはＲＲＣメッセージを互いに交換する。端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層間にＲＲＣ接続（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）がある場合に、端末はＲＲＣ接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｍｏｄｅ）にあり、そうでない場合は、ＲＲＣ休止状態（Ｉｄｌｅ Ｍｏｄｅ）にあるようになる。ＲＲＣ層の上位にあるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）と移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などの機能を果たす。

基地局（ｅＮＢ）を構成する一つのセルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つとして設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定することができる。

ネットワークから端末にデータを送信する下り送信チャネルとしては、システム情報を送信するＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ページングメッセージを送信するＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りＳＣＨを通じて送信されてもよく、別の下りＭＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り送信チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）がある。送信チャネルの上位に存在し、送信チャネルにマッピングされる論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）としては、ＢＣＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＣＣＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＣＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＴＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。

図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。

端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索（Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）作業を行う（Ｓ３０１）。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｐ−ＳＣＨ）及びセカンダリ同期チャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｓ−ＳＣＨ）を受信して基地局と同期を取り、セルＩＤなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。

初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＣＣＨ）、及び該ＰＤＣＣＨに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる（Ｓ３０２）。

一方、基地局に最初に接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ＲＡＣＨ）を行ってよい（Ｓ３０３乃至Ｓ３０６）。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＲＡＣＨ）を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し（Ｓ３０３及びＳ３０５）、ＰＤＣＣＨ及び対応するＰＤＳＣＨを通じて、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースのＲＡＣＨについては、衝突解決手順（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）をさらに行ってもよい。

上述の手順を行った端末は、以降、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）、及び物理上りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行えばよい。特に、端末はＰＤＣＣＨを通じて下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）を受信する。ここで、ＤＣＩは、端末に対するリソース割当情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。

一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク／上りリンクＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などを含む。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、端末は、これらのＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報をＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを通じて送信してもよい。

図４は、ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。

図４を参照すると、無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）は１０ｍｓ（３２７２００×Ｔ_s）の長さを有し、１０個の均等なサイズのサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）で構成されている。それぞれのサブフレームは１ｍｓの長さを有し、２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成されている。それぞれのスロットは０．５ｍｓ（１５３６０×Ｔ_s）の長さを有する。ここで、Ｔ_sはサンプリング時間を表し、Ｔ_s＝１／（１５ｋＨｚ×２０４８）＝３．２５５２×１０^-8（約３３ｎｓ）で表示される。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。ＬＴＥシステムにおいて一つのリソースブロックは１２個の副搬送波×７（６）個のＯＦＤＭシンボルを含む。データの送信される単位時間であるＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は一つ以上のサブフレーム単位に定めることができる。上述した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ＯＦＤＭシンボルの数は様々に変更されてもよい。

図５は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。

図５を参照すると、サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって先頭の１乃至３個のＯＦＤＭシンボルは制御領域として用いられ、残り１３〜１１個のＯＦＤＭシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、Ｒ１乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する基準信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ（ＲＳ）又はＰｉｌｏｔ Ｓｉｇｎａｌ）を表す。ＲＳは、制御領域及びデータ領域を問わず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルもデータ領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）などがある。

ＰＣＦＩＣＨは物理制御フォーマット指示子チャネルで、毎サブフレームごとにＰＤＣＣＨに用いられるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせる。ＰＣＦＩＣＨは、最初のＯＦＤＭシンボルに位置し、ＰＨＩＣＨ及びＰＤＣＣＨに優先して設定される。ＰＣＦＩＣＨは４個のＲＥＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）で構成され、それぞれのＲＥＧはセルＩＤ（Ｃｅｌｌ ＩＤｅｎｔｉｔｙ）に基づいて制御領域内に分散される。一つのＲＥＧは４個のＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）で構成される。ＲＥは、１副搬送波×１ ＯＦＤＭシンボルと定義される最小物理リソースを表す。ＰＣＦＩＣＨ値は帯域幅によって１〜３又は２〜４の値を指示し、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。

ＰＨＩＣＨは、物理ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅｑｕｅｓｔ）指示子チャネルで、上りリンク送信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫを運ぶために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、ＵＬ ＨＡＲＱのためのＤＬ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報が送信されるチャネルを表す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）にスクランブル（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）される。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは１ビットで指示され、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは拡散因子（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ；ＳＦ）＝２又は４で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のＰＨＩＣＨは、ＰＨＩＣＨグループを構成する。ＰＨＩＣＨグループに多重化されるＰＨＩＣＨの個数は、拡散コードの個数によって決定される。ＰＨＩＣＨ（グループ）は周波数領域及び／又は時間領域においてダイバーシティ利得を得るために３回反復（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）される。

ＰＤＣＣＨは物理下りリンク制御チャネルで、サブフレームにおける先頭のｎ個のＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。ここで、ｎは１以上の整数で、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨは一つ以上のＣＣＥで構成される。ＰＤＣＣＨは、送信チャネルであるＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）のリソース割当に関する情報、上りリンクスケジューリンググラント（Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｇｒａｎｔ）、ＨＡＲＱ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。ＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）はＰＤＳＣＨを通じて送信される。したがって、基地局と端末は一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、ＰＤＳＣＨを通じてデータをそれぞれ送信及び受信する。

ＰＤＳＣＨのデータがいずれの端末（一つ又は複数の端末）に送信されるものか、これら端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、ＰＤＣＣＨに含まれて送信される。例えば、特定ＰＤＣＣＨが「Ａ」というＲＮＴＩ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）でＣＲＣマスクされており、「Ｂ」という無線リソース（例、周波数位置）及び「Ｃ」というＤＣＩフォーマット、すなわち、伝送形式情報（例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など）を用いて送信されるデータに関する情報が、特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているＲＮＴＩ情報を用いて検索領域でＰＤＣＣＨをモニター、すなわち、ブラインドデコードし、「Ａ」のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があると、これらの端末はＰＤＣＣＨを受信し、受信したＰＤＣＣＨの情報に基づいて「Ｂ」と「Ｃ」によって指示されるＰＤＳＣＨを受信する。

図６は、ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。

図６を参照すると、上りリンクサブフレームは、制御情報を運ぶＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域とに区別される。サブフレームにおいて中間部分がＰＵＳＣＨに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がＰＵＣＣＨに割り当てられる。ＰＵＣＣＨ上で送信される制御情報は、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、下りリンクチャネル状態を示すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＭＩＭＯのためのＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、上りリンクリソース割当要請であるＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）などがある。一つの端末に対するＰＵＣＣＨは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、ＰＵＣＣＨに割り当てられる２個のリソースブロックはスロット境界で周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）する。特に、図６は、ｍ＝０のＰＵＣＣＨ、ｍ＝１のＰＵＣＣＨ、ｍ＝２のＰＵＣＣＨ、ｍ＝３のＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられるとしている。

以下、ＭＩＭＯシステムについて説明する。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを使用する方法で、この方法によりデータの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端で複数個のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献ではＭＩＭＯを「多重アンテナ」と呼ぶこともできる。

多重アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するに単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）をまとめて併合することによってデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させることができる。また、この技術は、移動通信端末と中継機などに幅広く使用可能である。多重アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。

一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図７に示されている。送信端では送信アンテナがＮ_T個設けられており、受信端では受信アンテナがＮ_R個が設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。１個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをＲ_oとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の数式１のように、最大伝送レートＲ_oにレート増加率Ｒ_iを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Ｒ_iは、Ｎ_TとＮ_Rのうちの小さい値を表す。

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できる。このような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重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進行されている。

多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するべく、それを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図７に示すように、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。まず、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個であるから、送信情報を下記の数式２のようなベクトルで表現できる。

一般に、チャネル行列の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った情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立した（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数のうち、最小個数と定義され、よって、行列のランクは、行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Ｈのランク（ｒａｎｋ(Ｈ)）は、数式６のように制限される。

また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なった情報のそれぞれを「送信ストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」は、「レイヤ（Ｌａｙｅｒ）」と呼ぶこともできる。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Ｈは、下記の数式７のように表すことができる。

ここで、「＃ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｓ」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、１個のストリームは１個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。

１個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。１個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバーシティ方式といえ、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間マルチプレクシング方式といえる。勿論、これらの中間方式である、空間ダイバーシティと空間マルチプレクシングとの混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。

以下では、参照信号についてより詳しく説明する。

一般に、チャネル測定のためにデータと共に送信側と受信側の両方で既に知っている参照信号が送信側から受信側に送信される。このような参照信号は、チャネル測定に加え、変調技法を知らせて復調過程が行われるようにする役割を持つ。参照信号は、基地局と特定端末のための専用参照信号（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＲＳ；ＤＲＳ）、すなわち、端末特定参照信号と、セル内の全端末のためのセル特定参照信号である共通参照信号（ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ又はＣｅｌｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ；ＣＲＳ）とに区別される。また、セル特定参照信号は、端末でＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩを測定して基地局に報告するための参照信号を含み、これをＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ＲＳ）と称する。

図８及び図９は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図８は一般（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の場合を示し、図９は拡張（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ＣＰの場合を示す。

図８及び図９を参照すると、格子に記載された０乃至３は、アンテナポート０乃至３のそれぞれに対応してチャネル測定とデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるＣＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を意味し、セル特定参照信号のＣＲＳは、データ情報領域の他、制御情報領域全般にわたっても端末に送信されている。

また、格子に記載された「Ｄ」は、端末特定ＲＳである下りリンクＤＭ−ＲＳ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ＲＳ）を意味し、ＤＭ−ＲＳは、データ領域、すなわち、ＰＤＳＣＨを通じて単一アンテナポート送信を支援する。端末特定ＲＳであるＤＭ−ＲＳ存在の有無は上位層を通じて端末にシグナリングされる。図８及び図９は、アンテナポート５に対応するＤＭ−ＲＳを例示しており、３ＧＰＰ標準文書３６．２１１ではアンテナポート７乃至１４、すなわち、総８個のアンテナポートに対するＤＭ−ＲＳも定義している。

図１０は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割当例を示す図である。

図１０を参照すると、ＤＭ−ＲＳグループ１にはアンテナポート｛７、８、１１、１３｝に該当するＤＭ−ＲＳがアンテナポート別シーケンスを用いてマップされ、ＤＭ−ＲＳグループ２にはアンテナポート｛９、１０、１２、１４｝に該当するＤＭ−ＲＳが同様、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。

一方、上述したＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは別にＰＤＳＣＨに対するチャネル測定を目的に提案されたし、ＣＲＳとは違い、ＣＳＩ−ＲＳは、多重セル環境でセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＣＩ）を減らすために、最大３２通りの異なったＣＳＩ−ＲＳ設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が定義されてもよい。

ＣＳＩ−ＲＳ設定は、アンテナポートの個数によってそれぞれ異なり、隣接セル間には、できるだけ、異なったＣＳＩ−ＲＳ設定と定義されたＣＳＩ−ＲＳが送信されるように構成される。ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは違い、最大８個のアンテナポートまで支援し、３ＧＰＰ標準文書では、アンテナポート１５乃至２２までの総８個のアンテナポートを、ＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートとして割り当てる。下記の表１及び表２は、３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳ設定を示すものであり、特に、表１は、一般ＣＰ（Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ）である場合を、表２は、拡張ＣＰ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ）である場合を示している。

本発明では、複数の入出力アンテナ及び多次元アンテナ構造を有することができる大規模ＭＩＭＯ（ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ）技法が適用されたシステムの上りリンク及び下りリンクで効果的にチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）フィードバックを行うための方法を提案する。

次世代無線通信システムでは能動アンテナシステム（ａｃｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｓｔｅｍ；ＡＡＳ）の導入が考慮されている。信号の位相及び大きさを調整できる増幅器とアンテナとが分離されている既存の受動アンテナとは違い、能動アンテナは、それぞれのアンテナが増幅器のような能動素子を含むように構成されたものを意味する。能動アンテナシステムは、増幅器とアンテナとを接続するための別のケーブル、コネクター、その他ハードウェアなどを必要とせず、エネルギー及び運用コストの側面で効率性が高いという特長を有する。特に、能動アンテナシステムは、各アンテナ別電子式ビーム制御（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｂｅａｍ ｃｏｎｔｒｏｌ）方式を支援しているため、ビーム方向及びビーム幅を考慮した精巧なビームパターン又は３−次元ビームパターンを形成するなどの進歩したＭＩＭＯ技術を可能にさせる。

このように、能動アンテナのような進歩したアンテナシステムの導入から、複数の入出力アンテナと多次元アンテナ構造を有する大規模ＭＩＭＯ（ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ）構造も考慮されている。一例として、既存の一字型アンテナ配列（或いは、１次元アンテナ配列）と違い、２−次元アンテナ配列を形成する場合、能動アンテナシステムの能動アンテナによって３−次元ビームパターンを形成することができる。

図１２は、大規模ＭＩＭＯ技術の概念図である。特に、図１２は、基地局又は端末が、能動アンテナシステムベースの３Ｄビーム形成が可能な複数の送／受信アンテナを有するシステムを図式化したものである。

図１２を参照すると、送信アンテナ観点で３−次元ビームパターンを活用する場合、ビームの水平方向だけでなく、垂直方向への準−静的又は動的なビーム形成も行うことができ、垂直方向のセクター形成などの応用を考慮することができる。また、受信アンテナ観点では、大規模受信アンテナを活用して受信ビームを形成するとき、アンテナ配列利得（ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｇａｉｎ）による信号電力上昇の効果を期待することができる。

このため、上りリンクの場合、基地局が複数のアンテナを用いて端末から送信される信号を受信することができ、この時、端末は、干渉の影響を減らすために大規模受信アンテナの利得を考慮して自身の送信電力を非常に低く設定することができるという長所がある。

以下、大規模ＭＩＭＯ技術を適用するための、アンテナ仮想化（ａｎｔｅｎｎａ ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）について説明する。

図１３は、アンテナ仮想化の概念を示す図である。特に、図１３は、ＣＳＩ−ＲＳはＳ個のアンテナポートを使用し、ＣＲＳはＣ個のアンテナポートを使用するとした。また、ＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナ仮想化行列Ｂは、ＵＥ特定に定義され、ＣＲＳのためのアンテナ仮想化行列Ａは、全ＵＥに同一に定義されると仮定する。

また、最終アンテナの送信信号は、周波数選択的なアンテナ仮想化適用のために、次の式８のように、それぞれのアンテナの送信信号にそれぞれ異なる時間遅延を適用して送信することができる。

ここで、アンテナ仮想化行列Ｂは、該当のＵＥに受信される信号のエネルギーが最大となるように設定することが好ましく、ＵＥ別にＵＥの位置などによって決定されなければならない。アンテナ仮想化行列Ｂを定義するために、上りリンクと下りリンク間のチャネル対称性に基づいてＳＲＳを活用することができ、ＵＥの位置変更及びチャネル環境変化などによる最適のアンテナ仮想化行列Ｂの追跡には、ＳＲＳ及び以前に報告されたＣＳＩフィードバック情報などを用いることができる。

本発明では、能動アンテナシステムのような大規模（ｍａｓｓｉｖｅ）ＭＩＭＯ技法を具現するために、パネルアンテナを活用する閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）３−次元ＭＩＭＯビームフォーミングのためのＣＳＩフィードバック方法について説明する。

図１４は、本発明に係る３−次元ＭＩＭＯビームフォーミングの概念を例示する図である。特に、図１４は、ｅＮＢのアンテナが、水平（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）方向にＬ個のアンテナポートが存在し、垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）方向にＭ個のアンテナポートが存在すると仮定する。すなわち、Ｌ＊Ｍパネルアンテナ構造を仮定する。ここで、Ｌ個のアンテナポート及びＭ個のアンテナポートは、物理的なアンテナポートであってもよく、アンテナ仮想化行列で表現される論理的なアンテナポートであってもよい。

ただし、図１４では、説明の便宜のために、Ｌ＝８及びＭ＝４の場合を例示する。すなわち、この場合は、８＊４パネルアンテナ構造であり、総３２個のアンテナポートから送出される信号が、水平方向及び垂直方向にビームが形成され、３−次元ＭＩＭＯ送信を実現できるようにする。

具体的に、水平方向に構成されたＬ個のアンテナポートがＰＡＬ（ｐｈｙｓｉｃａｌ−ａｎｔｅｎｎａ−ｌａｙｅｒ）の第１層、第２層、…、第Ｍ層にそれぞれ存在する総Ｎ＝Ｌ＊Ｍアンテナポートから信号を送出する前に、図１３で例示したように特定のアンテナ仮想化行列を適用することによって、水平方向のＬ個のアンテナポートから送出される信号がＶＡＬの第１層、第２層、…、第Ｍ層のいずれか特定の層にビーム（ｂｅａｍ）を形成することができる。

したがって、ＶＡＬ ｍ＝１におけるＬ個のアンテナポートは、ＶＡＬの第１層をターゲッティングするＬ個のアンテナポートということができ、一般的には、ＶＡＬ ｍ＝ＭにおけるＬ個のアンテナポートをＶＡＬの第Ｍ層をターゲッティングするＬ個のアンテナポートということができる。また、ｅＮＢがＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳ設定を定義するとすれば、ＶＡＬの第１層をターゲッティングするＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳ設定とＶＡＬの第Ｍ層をターゲッティングするＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳ設定とは異なってもよい。

１． 図１４のような形態の３−次元ビームフォーミングが可能な能動アンテナシステムがｅＮＢに具現されたとき、レガシーＵＥの動作として、各ＶＡＬごとに最適化された互いに異なる垂直方向にプリコーディングされた（或いは、特定仮想化行列Ｂが適用された）Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳをＭ個設定する方式を考慮することができる。ここで、レガシーＵＥは、ｅＮＢのアンテナが上述のパネルアンテナ構造であるという点を認知できないＵＥであり、ＵＥの受信アンテナもパネルアンテナ構造でない場合を指す。

ここで、垂直方向にプリコーディングされるということは、図１４のように水平方向にＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳをｅＮＢが送信する際、Ｌ個のアンテナポートのそれぞれに対して該当のＣＳＩ−ＲＳシーケンスをそのまま送信するのではなく、垂直方向のＭ個のアンテナのそれぞれのＣＳＩ−ＲＳシーケンスに特定の因子を掛けることで垂直方向に特定の方向性をあらかじめ形成させるということを意味する。

すなわち、図１４のように、垂直方向にＭ個の因子値の構成によって、垂直に近い方向のビームを形成させ、地面に到達する際にｅＮＢ周辺の最も近いリング（Ｒｉｎｇ）形態の領域にビームが集中するようにした場合を、ＶＡＬの第１層に最適化するために垂直方向にプリコーディングされたＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを送信することと見なすことができる。

或いは、ｅＮＢと近い地点に高いビルなどがある場合、垂直に近いビームは、実際にこのビルの１階の高さの領域に集中しうる。また、図１４で、最も遠くに存在するリング領域をターゲッティングするビームの場合、上記ビルがｅＮＢと近い地点に存在すると、実際にこのビルの高層の地域にビームが集中しうる。以下、垂直方向という用語は、特定のＭ個の因子を適用することによって特定ＶＡＬをターゲッティングし得るようにｅＮＢの一種の傾斜（ｔｉｌｔｉｎｇ）角度を電気的に（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）調節した方向を意味する。

このような動作のために、ｅＮＢは、ＶＡＬの第１層、第２層、…、第Ｍ層のそれぞれに最適化された垂直方向にプリコーディングされたＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを、各ＶＡＬ層別に総Ｍ個を生成し、リソース管理セットに含めて送信することができる。また、レガシーＵＥは、リソース管理セットに含まれた総Ｍ個のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳのそれぞれに対してＣＳＩ−ＲＳベースのＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ）を報告することができ、これによって、測定セットが設定されうる。例えば、ＵＥ１は、ＶＡＬの第１層に該当するＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対してＣＳＩフィードバックを行い、ＵＥ２はＶＡＬの第Ｍ層に該当するＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対してＣＳＩフィードバックを行い、これによって、レガシーＵＥのための垂直方向ビームフォーミングも、特定方向の細密なビームを形成することができる。

また、レガシーＵＥの場合、ＵＥの位置情報が高い信頼レベルで予測可能であれば、いずれか一層に最適化された特定Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳを設定し、３−次元ビームフォーミング効果をＵＥ−トランスペアレント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）に提供することもできる。この場合、レガシーＵＥは、他の層のＣＳＩ−ＲＳに対してはいずれもＺＰ（Ｚｅｒｏ Ｐｏｗｅｒ）ＣＳＩ−ＲＳと定義し、ＰＤＳＣＨに対してレートマッチングを行うことが好ましい。

或いは、レガシーＵＥの位置情報に対して信頼レベルを保障できないと、垂直方向には、既存のように特定方向性がない広範囲なビームを形成する追加の８−ポートＣＳＩ−ＲＳを設定する方式も可能である。

２． 次に、ｅＮＢのアンテナが上述のパネルアンテナ構造であるという点を認知するＵＥの動作について説明する。

（１）この場合にも、上述した１．と同様に、各ＶＡＬごとに最適化された互いに異なる垂直方向にプリコーディングされた（或いは、特定仮想化行列Ｂが適用された）Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳをＭ個設定する方式を考慮することができる。

このような動作のために、ｅＮＢは、ＶＡＬの第１層、第２層、…、第Ｍ層のそれぞれに最適化された垂直方向にプリコーディングされたＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを、各ＶＡＬ層別に総Ｍ個生成し、リソース管理セットに含めて送信することができる。また、ＵＥは、リソース管理セットに含まれた総Ｍ個のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳのそれぞれに対してＣＳＩ−ＲＳベースのＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ）を報告することができ、これによって、測定セットが設定されうる。したがって、ＵＥ別に異なる層のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを設定し、このためのフィードバックを行うことができる。

又は、複数ＶＡＬのＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳ（最大Ｍ個）を設定し、各ＶＡＬに対するＣＳＩフィードバック時に、層別に独立したＣＳＩを計算せず、Ｌ＊Ｍパネルアンテナの全体にわたって最適化されたＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩなどのＣＳＩを計算してフィードバックすることができる。ただし、Ｌ＊Ｍパネルアンテナから、３−次元ビームフォーミングの適用されたＰＤＳＣＨを受信するようになるという事実を、上位層信号であるＲＲＣ信号などで事前に受信する必要がある。

このような動作のために、ｅＮＢが実際に各Ｍ個のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを送信する場合には、アンテナ仮想化行列の適用無しで、特定ＰＡＬの一つの層でのみＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳを送出し、他のＰＡＬ層におけるＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳは送出しない方式として具現されてもよい。

さらに、ＣＳＩフィードバック自体を、Ｍ個の層のそれぞれに対して個別に報告することもできるが、最適化されたＣＳＩフィードバック自体を再び定義することもできる。すなわち、Ｌ＊Ｍパネルアンテナに最適化された単一ＣＳＩフィードバックを定義することができる。例えば、ＲＩの場合、そのサイズを３ビット以上と定義し、最大ランクとしてＬ＊Ｍまで支援することができる。さらに、ＰＭＩの場合、Ｍ個のＬ−Ｔｘ ＰＭＩを各層に対して報告する方式、又は１個の水平方向Ｌ−Ｔｘ ＰＭＩと１個の垂直方向Ｍ−Ｔｘ ＰＭＩをフィードバックする方式を考慮することができる。特に、後者の場合、ｅＮＢが１個のＬ−Ｔｘ ＰＭＩと１個のＭ−Ｔｘ ＰＭＩを用いて２−次元インターポレーション（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を適用することであり、特に、垂直方向Ｍ−Ｔｘ ＰＭＩは、ＵＥが設定されたＭ個のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソースのそれぞれから一つのアンテナポートを選択して定義した垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳを仮定し、これに対応するＰＭＩを意味する。勿論、ＣＱＩは、上記最適化されたＲＩ／ＰＭＩが用いられたとき、Ｌ＊Ｍパネルアンテナを用いた送信から期待されるＣＱＩ値を計算することができる。

さらに、Ｌ＊Ｍパネルアンテナの全体にわたって最適化されたＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩなどのＣＳＩをフィードバックしても、サブバンドＣＳＩ報告の場合、サブバンド選択は、各層間に共通サブバンドが選択されるように制限することができる。

ＣＳＩフィードバックをＭ個の層のそれぞれに対して個別に報告しても、ＲＩは、各層間に共通に適用されるＲＩを設定するように制限することもできる。又は、特定基準層に対してのみサブバンドＣＳＩを報告し、他の層に対するサブバンドＣＳＩは、上記特定基準層と同一の値として報告したり報告しなくてもよく、他の情報に取り替える方法を考慮してもよい。さらに、各層に対応するＣＳＩ−ＲＳの周期及びオフセットも、一定区間以内と制限されてもよい。

（２）又は、Ｌ＊Ｍパネルアンテナに対する２−次元インターポレーションを仮定し、これを代表し得るプリコーディングされていない（或いは、特定プリコーディングが適用された）水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソース（例えば、水平方向を代表する１個のＣＳＩ−ＲＳ）と、プリコーディングされていない（或いは、特定プリコーディングが適用された）垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソース（例えば、垂直方向を代表する１個のＣＳＩ−ＲＳリソース）をＵＥにする設定する方式も考慮することができる。

このような方式によれば、ネットワークのシグナリングオーバーヘッドを最小化することができる。すなわち、ネットワークは、水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳがレガシーＵＥにも共に設定されてＣＳＩ測定時に用いられてもよいため、１個の垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳのみ追加されればよい。特に、垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳはレガシーＵＥにとってはＺＰ ＣＳＩ−ＲＳとして取り扱われてもよい。

ただし、Ｌ＊Ｍパネルアンテナから、３−次元ビームフォーミングの適用されたＰＤＳＣＨを受信するようになるという事実を上位層信号であるＲＲＣ信号などで事前に受信する必要がある。

ＣＳＩフィードバックの場合、水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳと垂直方向Ｍ−ポートのそれぞれに対して個別のＣＳＩ報告を行うことができる。勿論、ＲＩ及び／又はサブバンドはそれぞれに対して共通に適用するという制限を適用することができ、さらに、各方向のＣＳＩ−ＲＳの周期及びオフセットも一定区間以内であるという制限を与えることもできる。

又は、垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対してはランク１のＭ−Ｔｘ ＰＭＩのみをフィードバックするように制限することもできる。すなわち、ランク１に制限された状態で垂直方向Ｍ−Ｔｘ ＰＭＩをフィードバックすることによって、その後、ＰＤＳＣＨ送信時に、垂直方向にこのようなＰＭＩを適用することができる。

又は、Ｌ＊Ｍパネルアンテナに対して最適化された単一ＣＳＩを定義することもできる。例えば、ＲＩの場合、そのサイズを３ビット以上と定義し、最大ランクとしてＬ＊Ｍまで支援することができる。さらに、ＰＭＩの場合、ＵＥが１個のＬ−Ｔｘ ＰＭＩと１個のＭ−Ｔｘ ＰＭＩを報告し、ｅＮＢが２−次元インターポレーションを適用して最終ＰＭＩを算出するようにする場合を考慮することができる。

勿論、クロネッカープロダクト演算子又は他の方式で両行列を２−次元インターポレーションする場合、このような連結方式はｅＮＢ及びＵＥ間に共有される必要があるはずである。勿論、ＣＱＩは、上記最適化されたＲＩ／ＰＭＩが用いられたとき、Ｌ＊Ｍパネルアンテナを用いた送信から期待されるＣＱＩ値を計算することができる。

勿論、水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソースと垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソースが設定される場合にも、端末は、Ｌ＊Ｍパネルアンテナの総Ｍ個の層のそれぞれに対して個別ＣＳＩ報告を行うこともできる。勿論、ＲＩ及び／又はサブバンドはそれぞれに対して共通に適用するという制限を適用することができ、さらに、各方向のＣＳＩ−ＲＳの周期及びオフセットも一定区間以内であるという制限を与えることもできる。特に、サブバンドの場合、特定基準層と同一の値として報告したり報告しなくてもよく、他の情報に取り替える方法を考慮することもできる。

（３）最後に、水平方向にランダム化された垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソース（例えば、１個のＣＳＩ−ＲＳ）をロング−ターム（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ）周期に設定し、アンテナポート別ＲＳＲＰ或いは特定形態のアンテナポート別平均電力値をＭ個報告することができる。これによって、垂直方向のビーム因子決定はロング−ターム周期に、すなわち、半静的に行われるようにすることができる。一方、水平方向のＣＳＩフィードバックは、プリコーディングされていない（或いは、特定プリコーディングが適用された）水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソース（例えば、１個のＣＳＩ−ＲＳ）を既存と同様にショート−ターム（Ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ）周期にシグナルすることができる。

ここで、水平方向にランダム化された垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳとは、ＲＢ別に或いはＰＲＧ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ Ｇｒｏｕｐ）のような特定周波数リソース単位別に異なった任意の水平方向ビーム因子（ｂｅａｍ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）をランダムに選択してＣＳＩ−ＲＳシーケンスに適用することによって、水平方向へのビームをランダム化するということを意味する。

このような方式は、垂直方向は半−静的スイッチングの用途にのみ用いられ、その後は、既存と同様に水平方向ＣＳＩフィードバックがなされるという点で、上述した（２）に比べて端末複雑度が低減できるという長所がある。

また、水平方向にランダム化された垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳを受信したＵＥは、垂直方向の各アンテナポート別に１個のＲＥに集まる（ＣＳＩ−ＲＳシーケンスにコード分割多重化（ＣＤＭ）技法が適用されると、２個のＲＥ或いはそれ以上のＲＥに集まる）エネルギーを比較し、エネルギーの大きい垂直方向アンテナポートを一つ選択することができる。或いは、ＣＤＭが適用されない場合、水平方向にランダム化された垂直方向１ポートＣＳＩ−ＲＳを各層別に１個ずつ総Ｍ個を送信し、ＵＥが各ＣＳＩ−ＲＳ別に集まるエネルギーを比較するようにすることもできる。或いは、ＣＤＭが適用されて１−ポートＣＳＩ−ＲＳがｎ個のＲＥにＣＤＭされる場合、水平方向にランダム化された垂直方向１−ポートＣＳＩ−ＲＳを各層別に１個ずつ総Ｍ個を送信し、ＵＥが、各ｎ個のＲＥにＣＤＭされて受信されるＣＳＩ−ＲＳをデスクランブリング（ｄｅｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）した後に、ＣＳＩ−ＲＳ別に集まるエネルギーを比較するようにすることもできる。

一方、水平方向のショート−タームＬ−Ｔｘ ＣＳＩフィードバックは、基本的に、既存のＬ−Ｔｘ ＣＳＩフィードバックと同一に端末が報告することができる。ただし、ｅＮＢは、このようなＣＳＩフィードバックを受け、実際に当該ＵＥにＰＤＳＣＨ送信時には、事前に半静的に選択された垂直方向ビームまで適用するはずである。このため、ＣＱＩ自体はｅＮＢ側で補正することができる。このようなｅＮＢ側においてのＣＱＩ補正の有無を、ＲＲＣシグナリング或いはＤＣＩから明示的な方法或いは暗黙的な方法によってＵＥが事前に認知する必要がある。

或いは、ＵＥは、自身が選択した垂直方向を考慮して、３ビットサイズのＲＩを過測定（ｏｖｅｒ−ｅｓｔｉｍａｔｅ）して選択し、それに基づいてＰＭＩ／ＣＱＩを計算して報告する方式も可能である。すなわち、ＵＥは、自身が半−静的に選択／報告した垂直方向のビームまで考慮してＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩを計算して報告する。

或いは、ＵＥは、自身が半−静的に選択／報告した垂直方向のビームに対してｅＮＢから特定確認（ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）情報を受信することができ、このような確認情報に基づいて、当該垂直方向のビームを実際に適用できる特定時点からこのような垂直方向のビームも考慮してＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩを計算して報告することができる。

さらに、ＵＥが選択されたアンテナポートのＲＳＲＰを勘案してＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩを計算するようにすることもできる。例えば、各アンテナポート当たりＭ個のＲＳＲＰを平均した値と選択されたアンテナポートのＲＳＲＰ値との比率を、水平方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳリソースで知らせるＰ_c（ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＤＳＣＨ ＥＰＲＥ ｔｏ ＣＳＩ−ＲＳ ＥＰＲＥ）値に適用して追加のスケーリングを行った後、ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩを計算するようにすることもできる。

ここで、アンテナポート選択結果は別途に報告せず、水平方向Ｌ−Ｔｘ ＣＳＩフィードバック時に、ＲＩ或いはロングターム周期のＰＭＩとの結合エンコーディングによって報告することができる。アンテナポート選択結果は、垂直方向ビームスイッチングに使用するロング−ターム周期の情報であり、よって、他のロング−ターム周期のフィードバック情報との結合エンコーディングによって送信するようにすることによって、別途の報告のためのリソースが消費されないという長所がある。

勿論、垂直方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対してはランク１のＭ−Ｔｘ ＰＭＩをさらにフィードバックすることも考慮することができる。すなわち、ランク１に制限された状態で垂直方向Ｍ−Ｔｘ ＰＭＩをフィードバックすることによって、その後のＰＤＳＣＨ送信時に、垂直方向に当該ＰＭＩを適用することができる。

２−次元アンテナ配列に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則及びＣＱＩ計算方案
前述したように、複数個の次元又は方向に対するランク（例えば、Ｒａｎｋ＿Ｈ及びＲａｎｋ＿Ｖ）が定義される場合、このように複数個の異なった属性のランクの組合せ又は積（ｐｒｏｄｕｃｔ）の形態で最終ランクを決定することができる。以下、これをプロダクトランク（ｐｒｏｄｕｃｔ ｒａｎｋ）と称する。

また、プリコーディング行列の決定においても、複数個の次元又は方向に対して最適のＰＭＩ（例えば、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖ）を独立して（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ）決定することもでき、プロダクトランクを考慮してそれぞれの次元に対するＰＭＩ（例えば、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖ）の積によって決定される最終ＰＭＩが最適となるように、上記それぞれの次元に対するＰＭＩを決定することもできる。

このようにプロダクトランクを考慮するＣＱＩを計算又は決定する際に、既存のコードワード−対−レイヤマッピング規則（ｃｏｄｅｗｏｒｄ（ＣＷ）−ｔｏ−ｌａｙｅｒ ｍａｐｐｉｎｇ ｒｕｌｅ）及び／又は既存のＣＱＩ定義及び計算方式をそのまま適用すると、個別次元におけるＣＱＩを決定することはできるが、これは２−次元アンテナ配列による３−次元ビームフォーミングによって構成される実際チャネル状態を正しく反映できないという問題につながる。そこで、本発明では、新しいコードワード−対−レイヤマッピング規則について提案し、これと関連して新しいＣＱＩ定義及び計算方式について提案する。

本発明に関する理解を助けるために、既存の複数個のコードワードベースのＭＩＭＯ送信方式について説明する。

図１５は、複数のコードワードベースのＭＩＭＯ送信構成を説明するためのブロック図である。

空間多重化（ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を目的に、多重送信ストリーム又は多重送信レイヤ送信方式を適用することができる。個別送信ストリーム／レイヤ又は任意の送信ストリーム／レイヤグループ別にリンク適応（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を適用することができる。リンク適応を適用するために、ストリーム／レイヤ（又は、ストリーム／レイヤグループ）別に区別されるＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を適用することができるが、そのために、複数のコードワード（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＣｏｄｅＷｏｒｄ；ＭＣＷ）ベース送信を行うことができる。

情報ビットは、送信ブロック（ＴＢ）の単位にエンコードされ、ＴＢがエンコードされた結果物をコードワード（ＣＷ）ということができる。一つ以上のコードワードは、スクランブリング信号を用いてスクランブルすることができる。スクランブリングされたコードワードは、送信信号の種類及び／又はチャネル状態によってＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭ方式で複素シンボルに変調される。その後、変調された複素シンボルは、一つ以上のレイヤにマップされる。

ＴＢ−対−ＣＷのマッピング関係は、次のように定義することができる。例えば、２個の送信ブロックは、ＴＢ１及びＴＢ２と表現し、２個のコードワードはＣＷ０及びＣＷ１と表現すると仮定する（又は、２個のコードワードのインデックスをＣＷ１及びＣＷ２と表現することもできる）。２個の送信ブロック（ＴＢ１及びＴＢ２）が全て活性化された場合、第１送信ブロック（ＴＢ１）は第１コードワード（ＣＷ０）に、第２送信ブロック（ＴＢ２）は第２コードワード（ＣＷ１）にマップすることができる。仮に、送信ブロック−対−コードワードスワップ（ｓｗａｐ）が適用される場合には、第１送信ブロック（ＴＢ１）を第２コードワード（ＣＷ１）に、第２送信ブロック（ＴＢ２）を第１コードワード（ＣＷ０）にマップすることができる。一方、２個の送信ブロックのいずれか一方が非活性化され、残り一方のみが活性化される場合、活性化された一つの送信ブロックを第１コードワード（ＣＷ０）にマップすることができる。すなわち、一つの送信ブロックは一つのコードワードにマップされる関係を有する。また、送信ブロックが非活性化される場合は、送信ブロックのサイズが０である場合を含む。送信ブロックのサイズが０である場合には、当該送信ブロックはコードワードにマップされない。

次に、コードワード−対−レイヤマッピング関係は、送信方式によって、次の表４及び表５のように表すことができる。

上記の表４は、空間多重化（Ｓｐａｔｉａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式で信号を送信する場合の例であり、表５は、送信ダイバーシティ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）方式で信号を送信する場合の例を示している。また、上記の表４及び表５において、ｘ^(a) _(i)は、インデックスａを有するレイヤのｉ番目のシンボルを表し、ｄ^(q) _(i)は、インデックスｑを有するコードワードのｉ番目のシンボルを表す。上記の表４及び表５における「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ」項目と「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ」項目から、送信に用いられるコードワード個数及びレイヤ個数のマッピング関係がわかり、「Ｃｏｄｅｗｏｒｄ−ｔｏ−Ｌａｙｅｒ ｍａｐｐｉｎｇ」項目は、各コードワードのシンボルがどのようにレイヤにマップされるかを示している。

上記の表４及び表５からわかるように、一つのコードワードは一つのレイヤにシンボル単位にマップして送信されてもよいが、表５の２番目の場合のように、一つのコードワードが最大４個のレイヤに分散してマップされてもよい。このように、一つのコードワードが複数のレイヤに分散してマップされる場合、各コードワードを構成するシンボルは、レイヤ別に順次にマップして送信されることがわかる。一方、単一コードワードベース送信の場合には、エンコーダ及び変調ブロックが一つずつしか存在しない。

図１５に示すように、レイヤにマップされた信号は、チャネル状態によって選択された所定プリコーディング行列によって一つ以上の送信アンテナポートに割り当てることができる。このように処理したアンテナポート別送信信号は、それぞれ、送信に用いられる時間−周波数リソース要素にマップし、その後、ＯＦＤＭ信号生成を経て送信することができる。

図１６は、既存のＬＴＥシステムで定義されるコードワード−対−レイヤマッピングを説明するための図である。

図１６では、一つのＣＷが一つのレイヤにマップされる場合については別のマッピングブロックを図示していないが、ＣＷとレイヤが一対一マップされると理解しなければならない。一つのＣＷが複数個のレイヤにマップされる場合は、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）ブロックで表現する。プリコーディングブロックに入力される信号は、それぞれ、区分されるレイヤを意味する。レイヤは、プリコーディングブロックを経て一つ以上のアンテナポートにマップすることができる。

また、図１６で、２個のコードワードが複数個のレイヤにマップされる規則において、可能な限り、２個のコードワードに対して均等な個数のレイヤがマップされるようにすることがわかる。すなわち、レイヤの個数が偶数である場合には、２個のＣＷに同一個数のレイヤが分けてマップされ、レイヤの個数が奇数である場合には、２個のＣＷにマップされるレイヤの個数の差が１を超えていない。

図１６に示すように、初期送信では、ランク値が１である場合（すなわち、レイヤの個数が１個である場合）には、１個のコードワードが送信されると定義され、ランク値が１を超える場合（すなわち、レイヤの個数が２個以上である場合）には、２個のＣＷが送信されと定義される。一方、２個のＣＷを送信したものの、そのいずれかのＣＷに対しては受信端でデコーティングに成功しない場合（すなわち、ＮＡＣＫが発生した場合）には当該ＣＷを再送信しなければならないが、この場合には、１個のＣＷ送信であっても、２個以上のレイヤを用いて送信することを支援できる。ここで、１個のＣＷの再送信は、一つのコードワードのみイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）され、残りのコードワードはディセーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）されることと表現することもできる。

このように、現在定義されているＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａシステム（例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥリリース−１１以前の標準に従う無線通信システム）によれば、Ｎ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対してＲＩが２以上である場合（すなわち、ランクが１を超える場合）には、ＣＱＩは２個のＣＷに対するＣＱＩとして構成され、ＲＩが１である場合（すなわち、ランクが１である場合）には、ＣＱＩが１個のＣＷに対するＣＱＩとして構成される。

２−次元アンテナ配列を用いた３−次元ビームフォーミングを支援するシステムでは、ＵＥが水平方向（Ｈ−方向）のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づくＣＳＩ（ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩ）を決定し、垂直方向（Ｖ−方向）のＭ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づくＣＳＩ（ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩ）を決定して、最終的には３−次元ビームフォーミングに適したＣＳＩ（ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩ）を決定しなければならない。

ここで、既存のＮ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づくＣＱＩを決定する方式が、Ｈ−方向のＬ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づくＣＱＩにもそのまま適用され、Ｖ−方向のＭ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づくＣＱＩにもそのまま適用される場合には、２個を超えるＣＷを支援することが必要である。一方、３−次元ビームフォーミングを支援するシステムでも２個までのコードワードを支援するとすれば、既存のコードワード−対−レイヤマッピング規則やＣＱＩ計算方式はそのまま適用し難い。そこで、本発明では、新しいコードワード−対−レイヤマッピング規則及びＣＱＩ計算方式について提案する。

２−次元アンテナ配列に対するＣＱＩ計算方案
説明の便宜のために、２−次元アンテナ配列の場合に適用可能なプリコーディング方式においてクロネッカープロダクト（Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）を用いたプリコーディング方式を取り上げて本発明の実施例について説明する。ただし、本発明の範囲がこれに制限されるわけではなく、他の方式のプリコーディングが適用される場合にも本発明の原理を同様に適用することができる。

例えば、上記の式９のようにＨ−ＰＭとＶ−ＰＭのクロネッカープロダクト演算によって最終ＰＭＩが

の形態で決定されると仮定する。この場合、最終ランクは、Ｖ−ＰＭの基礎となったランク値（すなわち、Ｒａｎｋ＿Ｖ）とＨ−ＰＭの基礎となったランク値（すなわち、Ｒａｎｋ＿Ｈ）との積によって決定されるため、プロダクトランク（ｐｒｏｄｕｃｔ ｒａｎｋ）の形態で最終ランクが決定されるといえる。

ここで、最終ＰＭＩが適用される全体アンテナポートの個数が上記の式９の例示のように３２個のアンテナポートまで支援するシステム（例えば、８＊４形態の２−次元アンテナ配列）を仮定すると、単純には、１，２，３，．．．，３２のいかなる自然数値のランクも支援し、それぞれのランク値に対する全てのＰＭＩをコードブックの形態であらかじめ設計することが、既存のＬＴＥシステムにおけるコードブック設計原理といえる。しかし、このように全てのランク値に対するコードブックを設計することは、大規模アンテナ、３−次元ビームフォーミングなどの環境ではそのオーバーヘッドが過大となり、フィードバック複雑度を招く非効率的な方式となりうる。

このため、プロダクトランク方式では、最終ランクを、ＲＩ＿ＶとＲＩ＿Ｈの公倍数に該当する値にのみ決めると、フィードバックオーバーヘッドを減らすことができ、Ｖ−ＰＭ及びＨ−ＰＭを選択する上で仮定すべきランク値の候補の個数も減らすことができる。したがって、３−次元ビームフォーミングを支援する一方で、ＵＥのフィードバック複雑度は大きく増加させなくてすむ。

これによって、ＵＥは、Ｈ−方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対するＲＩ＿Ｈ／ＰＭＩ＿Ｈ／ＣＱＩ＿Ｈ（又は、その一部）を計算及び報告し、Ｖ−方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対するＲＩ＿Ｖ／ＰＭＩ＿Ｖ／ＣＱＩ＿Ｖ（又は、その一部）を計算及び報告するとすれば、最終ランクは、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈのようにプロダクトランク（ｐｒｏｄｕｃｔ ｒａｎｋ）値として決定し、最終ＰＭは、ＰＭＩ＿Ｖから決定されるＶ−ＰＭとＰＭＩ＿Ｈから決定されるＨ−ＰＭとのクロネッカープロダクト演算結果である

が最適のＰＭとなるようにするＰＭＩ＿Ｖ及びＰＭＩ＿Ｈによって決定することができる。

ここで、プロダクトランクに基づいてＲＩ及びＰＭＩを決定するとすれば、ＣＱＩ＿ＶとＣＱＩ＿ＨをどのようにＵＥが計算及び報告すべきかについては、次のような２つの方式を考慮することができる。方式１は、ＵＥにトランスペアレント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）にＣＱＩ＿Ｖ及びＣＱＩ＿Ｈをそれぞれ独立して決定してフィードバックする方式である。方式２は、ＵＥに非トランスペアレント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）に最終ＲＩ及び最終ＰＭＩを考慮してＣＱＩを決定してフィードバックする方式である。

まず、方式１について具体的に説明する。

方式１によれば、ＵＥは、ＣＱＩ＿ＶをＶ−方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳのみに基づいて（すなわち、Ｈ−方向のＣＳＩ−ＲＳ又はそれから決定されるＣＳＩは考慮しないで）計算することができる。すなわち、ＣＱＩ＿Ｖを計算するときには、Ｖ−方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対して決定されたＲＩ＿Ｖ及びＰＭＩ＿Ｖのみを適用した時に１０％のＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を達成できるＣＱＩ＿Ｖを選択することができる。また、ＣＱＩ＿Ｈは、Ｈ−方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳのみに基づいて（すなわち、Ｖ−方向のＣＳＩ−ＲＳ又はそれから決定されるＣＳＩは考慮しないで）計算することができる。すなわち、ＣＱＩ＿Ｈを計算するときには、Ｈ−方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳに対して決定されたＲＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｈのみを適用した時に１０％のＦＥＲを達成できるＣＱＩ＿Ｈを選択することができる。このような方式は、ＣＱＩ＿ＶとＣＱＩ＿Ｈを独立して／別途に計算する方式ということができ、これは、既存の１次元アンテナ配列においてＮ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づいてＣＱＩを決定する方式の単純拡張として理解することができる。ただし、ＣＱＩ＿Ｖ及びＣＱＩ＿Ｈを個別に計算するとき、プロダクトランク方式においてクロネッカープロダクトの形態で決定される最終ＰＭＩをさらに考慮することができる。

このような方式によれば、Ｈ−方向とＶ−方向のそれぞれにおいてランク値が１である場合に対するＣＱＩ（すなわち、１個のＣＷ送信に対するＣＱＩ）はもとより、ランク値が１を超える場合に対するＣＱＩ（すなわち、１個を超えるＣＷ送信に対するＣＱＩ）も計算することができる。

このように計算されるＣＱＩ＿Ｈ及びＣＱＩ＿Ｖは、基地局側で様々に活用することができる。例えば、ＲＩ＿Ｖ＝１に基づくＣＱＩ＿Ｖが報告されると、基地局にとって、当該ＣＱＩ＿Ｖの計算の基礎となったＰＭＩ＿ＶをＶ−方向アンテナ要素に適用する場合に得られる利得を決定することができる。また、基地局は、統計的な推定値又は特定規則によって上記ＣＱＩ＿Ｖを適用する場合に得る利得の程度を予想し、それに基づいて、ＵＥが報告したＨ−方向のＣＱＩ＿Ｈを基地局の立場で補正することができる。すなわち、ＵＥの報告したＣＱＩ＿Ｈは、Ｖ−方向のプリコーディングによって得られる利得を考慮しないで計算されたものだとすれば、基地局の立場では、ＣＱＩ＿ＶとＣＱＩ＿Ｈを総合的に考慮して、Ｖ−方向のプリコーディングが適用される場合に実際に得られるＣＱＩ＿Ｈの値を予想することによって、３−次元ビームフォーミングに一層適したプリコーディング行列及びＣＱＩレベルを予測することができる。

更なる例示として、ＲＩ＿Ｖ＞１に基づくＣＱＩ＿Ｖが報告される場合では、ＣＱＩ＿Ｖは、２個のＣＷを仮定して計算されたものである。一方、ＲＩ＿Ｈ＝１である場合には、ＣＱＩ＿Ｈは、１個のＣＷ送信を仮定して計算されたものであり、ＲＩ＿Ｈ＞１なら、ＣＱＩ＿Ｈは、２個のＣＷ送信を仮定して計算されたものである。ここで、最終ランクＲＩ_ALL（＝ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ）は、ＲＩ＿ＨよりもＲＩ＿Ｖ倍増加すると見なすことができる。この場合には、基地局がＣＱＩ＿Ｖを考慮してＣＱＩ＿Ｈを補正する際に、２個のＣＷを仮定して計算されたＣＱＩ＿ＶにおいてそれぞれのＣＷに対するＣＱＩ値（すなわち、ｆ（ＣＷ１）及びｆ（ＣＷ２））の比率によってＣＱＩ＿Ｈを補正することができる。具体的に、ＶＡＬのそれぞれの層にＣＱＩ＿ＶのＣＷ１及びＣＷ２のうちいずれのＣＷがマップされるかを決定し（この時に用いられるコードワード−対−レイヤマッピング規則の詳細については後述する）、当該ＣＷがＣＱＩ＿Ｖで占める比率だけＣＱＩ＿Ｈを補正することができる。

また、方式１の適用において、ＵＥは、ＣＱＩ＿ＶとＣＱＩ＿Ｈを独立して決定するが、プロダクトランク及びクロネッカープロダクト演算によるＰＭに対する仮定に基づいてＣＱＩを決定する場合に、ＵＥの自身の受信アンテナ個数などのＵＥケーパビリティを考慮しなければならない。具体的に、ＵＥは、最終プロダクトランク値がＵＥの受信可能な最大ランクを超えてはならないという制約（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を考慮してＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩを計算することができる。

例えば、ＵＥが最大に受信可能なアンテナ個数（又は、これと関連したパラメータ）又はＵＥが最大に支援可能なランク値（又は、レイヤ個数）に対するケーパビリティ情報を定義することができる。このようなケーパビリティ情報は、基地局の要請に応じて、ＵＥが初期接続を行う際に、特定イベントが発生する際に、又はあらかじめ約束された規則に従って、ＵＥから基地局に提供することができる。

ＵＥは、自身の最大支援可能ランク値（すなわち、プロダクトランクの観点で最大支援可能なランク値）以下となるようにＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖを選択しなければならないという制約を考慮してＨ−方向及びＶ−方向のそれぞれに対するＣＳＩを計算することができる。又は、基地局からの指示がある場合にのみ（例えば、上位層（ＲＲＣ）シグナリングによって又はＤＣＩによる動的シグナリングによって）ＵＥの最大支援可能ランク値の制約を考慮してＣＳＩを計算することができる。

すなわち、方式１によってＵＥがＣＱＩ＿Ｖ及びＣＱＩ＿Ｈをそれぞれ独立して決定して別途にフィードバックしても、最終ランクＲＩ_ALL（＝ＲＩ＿Ｈ＊ＲＩ＿Ｖ）がＵＥの最大支援ランク値を越えてはならないという制約を考慮してＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖを選択しなければならず、このようなランクに基づいてその他のＣＳＩ（例えば、ＰＭＩ＿Ｈ、ＰＭＩ＿Ｖ、ＣＱＩ＿Ｈ、ＣＱＩ＿Ｖなど）を計算及び報告することができる。

次に、方式２について具体的に説明する。

ＵＥは、プロダクトランク及びクロネッカープロダクトの形態で決定される最終ＰＭに対する仮定に基づいて２−次元アンテナ配列に対する（すなわち、Ｈ−方向とＶ−方向のチャネル特性を同時に考慮した）ＣＱＩを計算することができる。具体的に、ＵＥは、Ｈ−方向Ｌ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づいてチャネルを測定してチャネル行列Ｈ_Hを推定し、Ｖ−方向Ｍ−ポートＣＳＩ−ＲＳに基づいてチャネルを測定してチャネル行列Ｈ_Vを推定することができる。これによって、２−次元アンテナ配列（すなわち、Ｌ＊Ｍパネルアンテナ構造）に対する全体チャネル行列を、Ｈ_H及びＨ_Vを用いて推定することができる。例えば、Ｈ_H及びＨ_Vのインターポレーションによって全体チャネル行列Ｈ_ALLを推定するとすれば、

と表現することができる。

このようにＵＥが推定したＨ_ALLに対して、ＵＥは、上記最終プロダクトランク及びクロネッカープロダクトの形態の最終ＰＭを仮定して最適のＲＩ＿Ｖ／ＰＭＩ＿Ｖ／ＣＱＩ＿Ｖ及びＲＩ＿Ｈ／ＰＭＩ＿Ｈ／ＣＱＩ＿Ｈを計算することができる。この時には、ＵＥの受信器ビームフォーミング仮定（例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）、ＭＭＳＥ−ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）など）をさらに考慮してそれぞれのレイヤ（又は、それぞれのランク）別に受信ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を計算することができる。

このような複数個のレイヤに対するＳＩＮＲ値の中から、所定のグループに属するレイヤに対するＳＩＮＲ値の平均（ａｖｅｒａｇｅ）を取ったＳＩＮＲ値に基づいてＣＱＩ値を計算することができる。ここで、上記所定のグループに属したレイヤは、同一の一つのＣＷにマップされるレイヤと定義することができる。いずれのレイヤがいずれのＣＷにマップされるかによって上記ＳＩＮＲ平均値が変わるので、コードワード−対−レイヤマッピング規則をどのように定めるかが重要である。これに関する本発明の実施例については後で詳述する。

このような方式２は、ＵＥがＨ−方向のＣＳＩ−ＲＳにのみ基づいてＨ_Hを推定し、Ｖ−方向のＣＳＩ−ＲＳにのみ基づいてＨ_Vを推定した後に、Ｈ_H及びＨ_Vに基づいてさらに推定される全体チャネル行列Ｈ_ALLに基づいてＣＳＩを計算することと理解できる。したがって、いくつかの部分チャネル行列（例えば、Ｈ_H及びＨ_V）の組合せによって推定された全体チャネル行列Ｈ_ALLは、実際のチャネル状態を大きな誤差無く反映できる環境に、より適切に用いることができる。例えば、基地局は、現在チャネル環境が、前述したようなチャネル環境であるか判断し、そうである場合にのみ、ＵＥが方式２に従ってＣＳＩを計算及びフィードバックするように設定することもできる。

また、方式２に従って、特定ＣＷにマップされるレイヤに対するＳＩＮＲ平均によって決定されるＣＱＩは、ＣＱＩ＿Ｈのみとして計算／報告されたり、ＣＱＩ＿Ｖのみとして計算／報告されたり、又はＣＱＩ＿Ｈ及びＣＱＩ＿Ｖが別個として計算／報告されたり、ＣＱＩ＿ＨとＣＱＩ＿Ｖを区分しない全体ＣＱＩであるＣＱＩ_ALLとして計算／報告されてもよい。いずれの方式でＣＱＩを計算／報告するかは、コードワード−対−レイヤマッピング規則に従って別々に適用することができ、その詳細については後述する。

２−次元アンテナ配列に対するコードワード−対−レイヤマッピング方案
前述したように、ＵＥは、Ｒａｎｋ_ALL（例えば、ＲＩ＿Ｈによって指示されるＲａｎｋ＿ＨとＲＩ＿Ｖによって指示されるＲａｎｋ＿Ｖとのプロダクトランク値）及びＰＭ_ALL（例えば、ＰＭＩ＿Ｈによって指示されるＨ−ＰＭとＰＭＩ＿Ｖによって指示されるＶ−ＰＭとのクロネッカープロダクト演算によって決定されるＰＭ）を決定することができる。また、ＵＥは、受信器ビームフォーミングもさらに考慮してＲａｎｋ_ALL及びＰＭ_ALLを決定することができる。以下では、表現の簡明化のために、ＲＩ_ALLは、Ｒａｎｋ_ALLを示す値又はＲａｎｋ_ALL値そのものを意味し、ＰＭＩ_ALLは、ＰＭ_ALLを示す値又はＰＭ_ALLそのものを意味すると定義する。

ここで、ＵＥは、ＲＩ_ALL個のレイヤ（又は、ストリーム）のそれぞれに対して最適のＳＩＮＲ値を計算することができる。ここで、ＲＩ_ALL個のレイヤに対応するＲＩ_ALL個のＳＩＮＲ値の中からいかなるＳＩＮＲ値同士の平均を取ってＣＷ別ＣＱＩ値を計算するかは、コードワード−対−レイヤマッピング規則に従って決定することができる。

図１７は、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の例示を説明するための図である。

図１７では、コードワード−対−レイヤマッピング規則に対する３つの例示的なオプションであるＯｐｔｉｏｎ １、Ｏｐｔｉｏｎ ２及びＯｐｔｉｏｎ ３を示している。コードワード−対−レイヤマッピング関係について説明する前に、まず、２−次元アンテナ配列の例示を挙げてランク、アンテナポート、レイヤの相互関係について簡略に説明する。

基地局の２−次元アンテナ配列は、Ｖ−方向にＭ個のアンテナポート、Ｈ−方向にＬ個のアンテナポートで構成されると仮定する。これによって、アンテナドメイン（又は、アンテナポートドメイン）でＭ＊Ｌ行列によって２−次元アンテナ配列を表現することができる。

また、Ｖ−方向のプリコーディング行列であるＶ−ＰＭは、Ｖ−方向におけるレイヤ−対−アンテナポートマッピング関係を定義する。例えば、Ｖ−方向にＲＩ＿Ｖ個のレイヤが存在する場合、Ｖ−ＰＭは、Ｍ＊ＲＩ＿Ｖ行列と表現することができる。また、Ｈ−方向のプリコーディング行列であるＨ−ＰＭは、Ｈ−方向におけるレイヤ−対−アンテナポートマッピング関係を定義する。例えば、Ｈ−方向にＲＩ＿Ｈ個のレイヤが存在する場合、Ｈ−ＰＭは、Ｌ＊ＲＩ＿Ｈ行列と表現することができる。

次に、レイヤドメイン観点からすれば、２−次元アンテナ配列によって形成可能なレイヤは、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ行列によって表現することができる。この場合、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ個の互いに区分されるレイヤを特定することができる。すなわち、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ行列の要素のそれぞれは、一つのレイヤに該当する。また、ＣＱＩ計算においていずれのレイヤのＳＩＮＲ値の平均を取るべきかとの観点では、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ行列の要素のそれぞれは、当該レイヤのＳＩＮＲ値と見なすことができる。

ここで、いずれのレイヤがいずれのコードワードにマップされるかは、様々な方式で定義することができる。その例示を図式化したものが、図１７のＯｐｔｉｏｎ １，Ｏｐｔｉｏｎ ２、Ｏｐｔｉｏｎ ３である。

Ｏｐｔｉｏｎ １は、ＲＩ＿Ｈ方向でのみＣＷ１とＣＷ２を区分する例示である。すなわち、Ｈ−方向で定義される複数個のレイヤは、ＣＷ１とＣＷ２に分けて（例えば、図１６のように、可能なかぎり均等に分散して）マップされる。一方、Ｖ−方向で定義されるレイヤはＣＷ１とＣＷ２のいずれか一方のみにマップされる（すなわち、ＣＷ１とＣＷ２に分散マップされない）。

Ｏｐｔｉｏｎ ２は、ＲＩ＿Ｖ方向でのみＣＷ１とＣＷ２を区分する例示である。すなわち、Ｖ−方向で定義される複数個のレイヤは、ＣＷ１とＣＷ２に分けて（例えば、図１６のように、可能なかぎり均等に分散して）マップされる。一方、Ｈ−方向で定義されるレイヤは、ＣＷ１とＣＷ２のいずれか一方のみにマップされる（すなわち、ＣＷ１とＣＷ２に分散マップされない）。

Ｏｐｔｉｏｎ ３は、既存のＬＴＥ標準における最大２個のＴＢという制限を越えて、３個以上のＴＢを支援するシステムで適用し得る例示である。この場合、３個以上のＴＢのそれぞれに対してＣＷを生成し、これによって３個以上のＣＷを、Ｏｐｔｉｏｎ ３で示すように、Ｈ−方向及びＶ−方向の両方においてＣＷにできるだけ均等に分散してマップすることができる。又は、ＴＢとＣＷのマッピング関係を新しく定めてもよい。このように拡張された個数のＴＢを支援する場合にも、最大支援可能なＴＢの個数をあらかじめ定めることができる。例えば、Ｏｐｔｉｏｎ ３のように最大支援可能なＴＢの個数を４にすることができる。このような場合、ＲＩ_ALL（＝ＲＩ＿Ｈ＊ＲＩ＿Ｖ）の総レイヤ要素の個数に対して、あらかじめ定められた特定規則に従ってレイヤインデックス（すなわち、１，２，３，．．．，ＲＩ_ALL）を与えることができる。

以下、図１７のコードワード−対−レイヤマッピングにおいてＯｐｔｉｏｎ １及びＯｐｔｉｏｎ ２についてより詳しく説明する。

ＣＱＩ計算の観点において、Ｏｐｔｉｏｎ １の場合は、各列別にＳＩＮＲ値を（すなわち、Ｈ−方向で同一列に該当する要素を）平均化することと表現することができる。Ｏｐｔｉｏｎ ２の場合は、各行別にＳＩＮＲ値を（すなわち、Ｖ−方向で同一行に該当する要素を）平均化することと表現することができる。

その後、Ｏｐｔｉｏｎ １の場合は、Ｈ−方向では、ＣＷ１に該当する列グループに属した要素のＳＩＮＲを平均化してＣＷ１に対するＣＱＩを決定し、ＣＷ２に該当する列グループに属した要素のＳＩＮＲを平均化してＣＷ２に対するＣＱＩを決定することと表現することができる。Ｏｐｔｉｏｎ ２の場合は、Ｖ−方向では、ＣＷ１に該当する行グループに属した要素のＳＩＮＲを平均化してＣＷ１に対するＣＱＩを決定し、ＣＷ２に該当する行グループに属した要素のＳＩＮＲを平均化してＣＷ２に対するＣＱＩを決定することと表現することができる。

すなわち、ＣＱＩ計算の観点で、Ｏｐｔｉｏｎ １は、ＲＩ＿Ｖ方向では全てのレイヤに該当するＳＩＮＲ値が平均化されているとすれば、ＲＩ＿Ｈ方向にのみＣＷ−対−レイヤマッピングを考慮してＣＱＩを計算することと表現することができる。これによって、最終ＣＱＩは、Ｈ−方向における２個のＣＷに対するＣＱＩとして計算することができる。

同様に、Ｏｐｔｉｏｎ ２は、ＲＩ＿Ｈ方向では全てのレイヤに該当するＳＩＮＲ値が平均化されているとすれば、ＲＩ＿Ｖ方向にのみＣＷ−対−レイヤマッピングを考慮してＣＱＩを計算することと表現することができる。これによって、最終ＣＱＩは、Ｖ−方向における２個のＣＷに対するＣＱＩとして計算することができる。

これによって、ＵＥが報告すべきフィードバックコンテンツとしては、ＲＩ＿Ｈ、ＲＩ＿Ｖ、ＰＭＩ＿Ｈ、ＰＭＩ＿Ｖを含み、さらに、一つのＣＱＩを報告することができる。すなわち、ＣＱＩは、ＣＱＩ＿Ｖ及びＣＱＩ＿Ｈを別個に計算及び報告せず、一つの最終ＣＱＩ（例えば、ＣＱＩ_ALL）として計算及び報告することができる。すなわち、Ｏｐｔｉｏｎ １によれば、ＣＱＩ＿Ｈ’がＣＱＩ_ALLに該当し、Ｏｐｔｉｏｎ ２によれば、ＣＱＩ＿Ｖ’がＣＱＩ_ALLに該当してもよい。ここで、Ｏｐｔｉｏｎ １によるＣＱＩ＿Ｈ’は、Ｖ−方向のチャネル特性を考慮せず、上記の方式１によってＨ−方向のみを考慮して計算されたＣＱＩ＿Ｈと同一のものではなく、Ｏｐｔｉｏｎ ２によるＣＱＩ＿Ｖ’も、Ｈ−方向のチャネル特性を考慮せず、上記の方式１によってＶ−方向のみを考慮して計算されたＣＱＩ＿Ｖと同一のものではないことに注意されたい。

一方、ＣＳＩフィードバック送信方式には、非周期的（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）ＣＳＩフィードバックと周期的（ｐｅｒｉｏｄｉｃ）ＣＳＩフィードバックとがある。非周期的ＣＳＩフィードバックは、基地局の要請のような特定イベントが発生した場合に、ＣＳＩフィードバック情報を送信する方式である。周期的ＣＳＩフィードバックは、あらかじめ定められた送信時点で制限された容量のコンテナ（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）を用いてＣＳＩを送信する方式である。

非周期的ＣＳＩフィードバックにおいては、上記のような本発明で提案する５つのフィードバックコンテンツ（すなわち、ＲＩ＿Ｈ、ＲＩ＿Ｖ、ＰＭＩ＿Ｈ、ＰＭＩ＿Ｖ、及びＣＱＩ_ALL）の全て或いは一部を一つのサブフレーム上で報告することができる。

非周期的ＣＳＩフィードバックは、例えば、ＰＵＳＣＨを介して送信されることから送信容量の余裕があるが、周期的ＣＳＩフィードバックは、ＰＵＣＣＨを介して送信され、送信容量に制限があるため、ＣＳＩタイプ別に送信時点（例えば、送信周期、オフセットなど）が所定の規則にしたがってあらかじめ定められなければならない。

したがって、前述したように、５つのフィードバックコンテンツが構成される場合のために、周期的ＣＳＩフィードバック設定が新しく設計される必要がある。

本発明によれば、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖに対して別々の周期及び／又はオフセットを適用することができる。例えば、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖの送信周期は同一であるが、互いに異なるオフセットが設定されて異なった時点で送信されるようにすることができる。又は、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖの送信周期と送信オフセットが同一に設定され、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖが同一時点で多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送信されてもよい。又は、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖの送信周期も互いに異なるように設定し、送信オフセットも互いに異なるように設定してもよい。

次に、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖに対して別々の周期及び／又はオフセットを適用することができる。例えば、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖの送信周期は同一であるが、互いに異なるオフセットが設定されて異なった時点で送信されるようにすることができる。又は、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖの送信周期と送信オフセットが同一であり、同一の時点で多重化して送信されてもよい。又は、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖの送信周期も互いに異なり、送信オフセットも互いに異なるように設定してもよい。さらに、ＰＭＩ＿Ｈの送信時点は、ＲＩ＿Ｈの送信周期に基づいて設定し（例えば、ＲＩ＿Ｈ送信のＮサイクル間にＰＭＩ＿ＨがＸ回送信されるように設定し、ＲＩ＿Ｈの送信時点を基準にＰＭＩ＿Ｈのオフセットを設定することができる。）、ＰＭＩ＿Ｖの送信時点はＲＩ＿Ｖの送信周期に基づいて設定することができる。

次に、ＣＱＩ_ALL（すなわち、Ｏｐｔｉｏｎ １によれば最大２ＣＷに対するＣＱＩ＿Ｈ’のみ、又はＯｐｔｉｏｎ ２によれば最大２ＣＷに対するＣＱＩ＿Ｖ’のみ）の送信時点は、特定周期及びオフセットによって決定することができる。例えば、Ｏｐｔｉｏｎ １によってＣＱＩ＿Ｈ’を送信される場合には、ＰＭＩ＿Ｈの送信周期／オフセットに基づいてＰＭＩ＿Ｈと共に多重化して送信されたり、他の時点に分離（ｄｉｓｊｏｉｎｔ）して送信されるように設定することができる。又は、Ｏｐｔｉｏｎ ２によってＣＱＩ＿Ｖ’が送信される場合には、ＰＭＩ＿Ｖの送信周期／オフセットに基づいてＰＭＩ＿Ｖと共に多重化して送信されたり、他の時点に分離して送信されるように設定することができる。

すなわち、ＣＱＩ＿Ｈ’及びＣＱＩ＿Ｖ’の両方を報告する必要はなく、Ｏｐｔｉｏｎ １又はＯｐｔｉｏｎ ２のいずれのコードワード−対−レイヤマッピング方式であるかによってＣＱＩ＿Ｈ’又はＣＱＩ＿Ｖ’のいずれか一方のみを報告するように周期的フィードバック設定を設計することができる。

Ｏｐｔｉｏｎ １によってＣＱＩ＿Ｈ’のみが報告される場合には、ＣＱＩ＿Ｖ’が送信されるように設計された時点でＣＱＩ＿Ｖ’は送信されない（これを、ＣＱＩ＿Ｖ’がドロップ（ｄｒｏｐ）すると表現することができる）。同様に、Ｏｐｔｉｏｎ ２によってＣＱＩ＿Ｖ’のみが報告される場合には、ＣＱＩ＿Ｈ’が送信されるように設計された時点でＣＱＩ＿Ｈ’は送信されない（これを、ＣＱＩ＿Ｈ’がドロップすると表現することができる）。

言い換えると、コードワード−対−レイヤマッピング規則の候補によってあらかじめＣＱＩ_ALLの送信時点（例えば、Ｏｐｔｉｏｎ １によるＣＱＩ＿Ｈ’の送信時点とＯｐｔｉｏｎ ２によるＣＱＩ＿Ｖ’の送信時点との和集合）が定義され、いずれの候補が適用されるかによってその一部の送信時点でのみ（例えば、Ｏｐｔｉｏｎ １に従う場合にはＣＱＩ＿Ｈ’の送信時点でのみ、又はＯｐｔｉｏｎ ２に従う場合にはＣＱＩ＿Ｖ’の送信時点でのみ）ＣＱＩ_ALLが送信され、残りの送信時点では（例えば、Ｏｐｔｉｏｎ １に従う場合にはＣＱＩ＿Ｖ’の送信時点、又はＯｐｔｉｏｎ ２に従う場合にはＣＱＩ＿Ｈ’の送信時点）ではＣＱＩ_ALLが送信されない（又は、ＣＱＩ_ALLがドロップする）。

更なる例示として、ＵＥがコードワード−対−レイヤマッピングの全ての候補を仮定してそれによるＣＱＩをそれぞれ計算し、計算されたＣＱＩの全てを報告する方案を適用することもできる。

例えば、ＵＥは、ＲＩ＿Ｈ、ＲＩ＿Ｖ、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖを決定し、Ｏｐｔｉｏｎ １のコードワード−対−レイヤマッピングが適用される場合を仮定してＣＱＩ＿Ｈ’を計算し、またＯｐｔｉｏｎ ２のコードワード−対−レイヤマッピングが適用される場合を仮定してＣＱＩ＿Ｖ’を計算する。そして、実際にいずれのコードワード−対−レイヤマッピング規則が適用されるかにかかわらず、ＣＱＩ＿Ｈ’及びＣＱＩ＿Ｖ’のそれぞれをＯｐｔｉｏｎ １及びＯｐｔｉｏｎ ２の場合のために設計された送信時点で基地局に報告することができる。すなわち、ＣＱＩ＿Ｈ’及びＣＱＩ＿Ｖ’のいずれもドロップしないで送信すると表現することができる。

これによって、基地局では、ＣＱＩ＿Ｈ’及びＣＱＩ＿Ｖ’のいずれかのＣＱＩを選択的に用いたり、両者を考慮して最も適したＣＱＩを決定することもできる。また、基地局は、コードワード−対−レイヤマッピング規則の候補のうちいずれの候補を用いるのが最も好適であるかを決定することができる。基地局が決定したコードワード−対−レイヤマッピング規則をＵＥに知らせ、それに基づいて下りリンク信号のスケジューリングを行うことができる。基地局の決定したコードワード−対−レイヤマッピング規則は、準−静的（ｓｅｍｉ−ｓｔａｔｉｃ）に（例えば、上位層（例えば、ＲＲＣ）シグナリングによって）又は動的（ｄｙｎａｍｉｃ）に（例えば、ＤＣＩによって）ＵＥに知らせることができる。これによって、ＵＥは、いずれのコードワード−対−レイヤマッピング規則が適用されたかを確認し、それに基づいて下りリンク信号を正しくデコードすることができる。

図１８は、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の更なる例示を説明するための図である。

図１８のＯｐｔｉｏｎ １ａ及びＯｐｔｉｏｎ ２ａの例示は、それぞれ、図１７のＯｐｔｉｏｎ １及びＯｐｔｉｏｎ ２を拡張したものと理解することができる。図１８の例示では、ＲＩ＿Ｈ＝５及びＲＩ＿Ｖ＝３のレイヤドメイン行列で、総ＲＩ_ALL＝１５個のレイヤ要素（又は、レイヤに該当するＳＩＮＲ値）のインデックスを行優先（ｒｏｗ ｆｉｒｓｔ）方式で１，２，３，．．．，１５としている。このようなレイヤインデックスは例示に過ぎず、列優先方式でレイヤインデックスを与えることもでき、他の方式でレイヤインデックスを与えることもできる。レイヤインデックスをつける様々な方式については、図２１を参照して後述する。

Ｏｐｔｉｏｎ １ａは、Ｏｐｔｉｏｎ １と同様に、主に、ＲＩ＿Ｈ方向でＣＷ１とＣＷ２を区分してコードワード−対−レイヤマッピングを行う。但し、Ｏｐｔｉｏｎ １がレイヤ要素を列（ｃｏｌｕｍｎ）の単位にＣＷ１とＣＷ２にできるだけ均等に分けてマップする方式だといえば、Ｏｐｔｉｏｎ １ａは全体ＲＩ_ALL個のレイヤ要素をＣＷ１とＣＷ２にできるだけ均等に分けてマップする方式だといえる。このため、第１及び第２列のレイヤ要素（例えば、レイヤインデックス１，６，１１，２，７，１２）はいずれもＣＷ１にマップされ、第４及び第５列のレイヤ要素（例えば、レイヤインデックス４，９，１４，５，１０１５）はいずれもＣＷ２にマップされるが、第３列の３個のレイヤ要素のうちの１つ（例えば、レイヤインデックス３）はＣＷ１に、２つ（例えば、レイヤインデックス８，１３）はＣＷ２にマップされるように設定することができる。これによって、全体１５個のレイヤ要素のうちの７個はＣＷ１に、８個はＣＷ２にマップされる。仮に、全体レイヤ要素の個数が偶数であれば、ＣＷ１とＣＷ２に同一個数のレイヤ要素がマップされるはずである。

Ｏｐｔｉｏｎ ２ａは、Ｏｐｔｉｏｎ ２と同様に、主に、ＲＩ＿Ｖ方向でＣＷ１とＣＷ２を区分してコードワード−対−レイヤマッピングを行う。但し、Ｏｐｔｉｏｎ ２がレイヤ要素を行（ｒｏｗ）の単位にＣＷ１とＣＷ２にできるだけ均等に分けてマップする方式だといえば、Ｏｐｔｉｏｎ ２ａは全体ＲＩ_ALL個のレイヤ要素をＣＷ１とＣＷ２にできるだけ均等に分けてマップする方式といえる。このため、上から第１行のレイヤ要素（例えば、レイヤインデックス１，２，３，４，５）はいずれもＣＷ１にマップされ、位から第３行のレイヤ要素（例えば、レイヤインデックス１１，１２，１３，１４，１５）はいずれもＣＷ２にマップされるが、第２行の５個のレイヤ要素のうち２つ（例えば、レイヤインデックス６，７）はＣＷ１に、３つ（例えば、レイヤインデックス８，９，１０）はＣＷ２にマップされるように設定することができる。これによって、全体１５個のレイヤ要素のうちの７個はＣＷ１に、８個はＣＷ２にマップされる。全体レイヤ要素の個数が偶数であれば、ＣＷ１とＣＷ２に同一個数のレイヤ要素がマップされるはずである。

これによって、ＣＷ１にマップされるレイヤ要素の集合であるＳｅｔ １に該当するＳＩＮＲ値を平均してＣＷ１に対するＣＱＩを計算し、ＣＷ２にマップされるレイヤ要素の集合であるＳｅｔ ２に該当するＳＩＮＲ値を平均してＣＷ２に対するＣＱＩを計算することができる。また、全体ＲＩ_ALL個のＳＩＮＲ値のうちＳｅｔ １とＳｅｔ ２ができるだけ均等な個数の要素を含むようにするマッピング方式は、Ｏｐｔｉｏｎ １ａ又はＯｐｔｉｏｎ ２ａの他にも、様々な方式とあらかじめ定義されてもよく、いずれのマッピング方式が適用されるかは、基地局が上位層シグナリング又は動的シグナリングによってＵＥに知らせることができる。

すなわち、本発明で提案するコードワード−対−レイヤマッピング方式は、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖで定義される２−次元レイヤドメインにおいて、ＣＷ１及びＣＷ２にマップされるレイヤ要素を、所定の２−次元的な境界線で区分される領域と定義する様々な方式を含み、それぞれの領域に属したレイヤ要素に該当するＳＩＮＲ値を平均化して該当のコードワードに対するＣＱＩを計算することを含む。

図１９は、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則の更なる例示を説明するための図である。

Ｏｐｔｉｏｎ １ｂは、Ｏｐｔｉｏｎ １又はＯｐｔｉｏｎ １ａと同様に、主にＲＩ＿Ｈ方向を基準にコードワード−対−レイヤマッピングを適用する。但し、Ｏｐｔｉｏｎ １ｂでは、ＣＷにマップされるレイヤ要素を行別にスイッチングすることができる。具体的に、Ｏｐｔｉｏｎ １ｂの上から第１行に属した５個のレイヤ要素をできるだけ均等にＣＷ１とＣＷ２に分散マップする方式として、２個のレイヤ要素はＣＷ１に、３個のレイヤ要素はＣＷ２にマップすることを仮定することができる。次に、上から第２行に属した５個のレイヤ要素に対しては、２個のレイヤ要素はＣＷ２に、３個のレイヤ要素はＣＷ１にマッピングすることができる。次に、上から第３行に属した５個のレイヤ要素に対しては、２個のレイヤ要素はＣＷ１に、３個のレイヤ要素はＣＷ２にマップすることができる。このように、一つの行に属したＲＩ＿Ｈ方向のコードワード−対−レイヤマッピング方式は、従来の技術（例えば、図１６）と同様に適用するが、互いに異なる行ではＣＷ１とＣＷ２の順序が変更又はスイッチングされるように配置することができる。これによって、それぞれのコードワードにマップされるレイヤのビーム方向のダイバーシティを向上させることができる。

Ｏｐｔｉｏｎ ２ｂは、Ｏｐｔｉｏｎ ２又はＯｐｔｉｏｎ ２ａと同様に、主に、ＲＩ＿Ｖ方向を基準にコードワード−対−レイヤマッピングを適用する。但し、Ｏｐｔｉｏｎ ２ｂでは、ＣＷにマップされるレイヤ要素を列別にスイッチングすることができる。具体的に、Ｏｐｔｉｏｎ ２ｂの第１列に属した３個のレイヤ要素をできるだけ均等にＣＷ１とＣＷ２に分散マップする方式として、１個のレイヤ要素はＣＷ１に、２個のレイヤ要素はＣＷ２にマップすることを仮定することができる。次に、第２列に属した３個のレイヤ要素に対しては、１個のレイヤ要素はＣＷ２に、２個のレイヤ要素はＣＷ１にマップすることができる。次に、第３列に属した３個のレイヤ要素に対しては、１個のレイヤ要素はＣＷ１に、２個のレイヤ要素はＣＷ２にマップすることができる。次に、第４列に属した３個のレイヤ要素に対しては、１個のレイヤ要素はＣＷ２に、２個のレイヤ要素はＣＷ１にマップすることができる。次に、第５列に属した３個のレイヤ要素に対しては、１個のレイヤ要素はＣＷ１に、２個のレイヤ要素はＣＷ２にマップすることができる。このように、一つの列に属したＲＩ＿Ｖ方向のコードワード−対−レイヤマッピング方式は、従来の技術（例えば、図１６）と同様に適用するが、互いに異なる列ではＣＷ１とＣＷ２の順序が変更又はスイッチングされるように配置することができる。これによって、それぞれのコードワードにマップされるレイヤのビーム方向のダイバーシティを向上させることができる。

図１９の例示で提案するようなコードワード−対−レイヤマッピング規則が適用されるか、いずれのマッピング方式が適用されるかは、上位層シグナリング又は動的シグナリングを用いてＵＥに知らせることができる。

前述した本発明の様々な例示において、いずれのコードワード−対−レイヤマッピング規則が適用されるかは基地局がＵＥに動的シグナリング（例えば、ＤＣＩ）を用いて知らせることができるが、このような動的シグナリングは、非周期的ＣＳＩフィードバックをトリガーする情報を含むこともできる。

また、前述した本発明の様々な例示によるコードワード−対−レイヤマッピングに関する情報は、初期送信又は再送信に対して指示されてもよい。

図２０は、本発明に係るレイヤインデックスマッピング方式を説明するための図である。

図２０の例示のうち、Ａｌｔ １ａ、Ａｌｔ １ｂ、Ａｌｔ ２ａ、Ａｌｔ ２ｂは行優先でレイヤインデックスを与える方式であり、Ａｌｔ ３ａ、Ａｌｔ ３ｂ、Ａｌｔ ４ａ、Ａｌｔ ４ｂは行優先でレイヤインデックスを与える方式である。行優先方式は、レイヤドメイン行列（例えば、ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ行列）で一つの行に属した要素にレイヤインデックスを全てつけた後に、次の行に属した要素にレイヤインデックスを与える方式である。同様に、列優先方式は、レイヤドメイン行列で一つの列に属した要素にレイヤインデックスを全てつけた後に、次の列に属した要素にレイヤインデックスをつける方式である。これによって、全体ＲＩ_ALL個のレイヤ要素に１，２，３，．．．，ＲＩ_ALL（ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ）のインデックスを与えることができる。

図２０のＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈ行列で、ＲＩ＿Ｖは、下から上にランク値が高くなる順に整列され、ＲＩ＿Ｈは、左から右にランク値が高くなる順に整列されており、これを基準にそれぞれの例示について説明する。

Ａｌｔ １ａは、それぞれの行において、ＲＩ＿Ｈ方向に、低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｖ方向では高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。具体的に、ＲＩ＿Ｖ方向で最も高いランクに該当する行（図２０で、上から第１行）のレイヤ要素のうち、ＲＩ＿Ｈ方向に最も低いランクの要素には１のインデックスが与えられ、順に１の増分を持つインデックスが与えられ、最後のレイヤ要素にはＲＩ＿Ｈのインデックスが与えられる。次の行（すなわち、ＲＩ＿Ｖ方向で２番目に高いランクに該当する行）のレイヤ要素にＲＩ＿Ｈ＋１，ＲＩ＿Ｈ＋２，．．．，２ＲＩ＿Ｈのインデックスが与えられる。最後の行（すなわち、ＲＩ＿Ｖ方向で最も低いランクに該当する行）のレイヤ要素には、（ＲＩ＿Ｖ−１）＊ＲＩ＿Ｈ＋１，（ＲＩ＿Ｖ−１）＊ＲＩ＿Ｈ＋２，．．．，ＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈのインデックスが与えられる。

Ａｌｔ １ｂは、それぞれの行でＲＩ＿Ｈ方向に高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｖ方向では低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ２ａは、それぞれの行でＲＩ＿Ｈ方向に高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｖ方向でも高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ２ｂは、それぞれの行でＲＩ＿Ｈ方向に低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｖ方向でも低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ３ａは、それぞれの列で、ＲＩ＿Ｖ方向に低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｈ方向でも低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ３ｂは、それぞれの列でＲＩ＿Ｖ方向に高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｈ方向でも高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ４ａは、それぞれの列でＲＩ＿Ｖ方向に高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｈ方向では低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

Ａｌｔ ４ｂは、それぞれの列でＲＩ＿Ｖ方向に低いランクから高いランクの順序でレイヤインデックスを与え、ＲＩ＿Ｈ方向では高いランクから低いランクの順序でレイヤインデックスを与える方式である。

このような様々なレイヤインデックスマッピングパターンは、あらかじめ定義しておくことができ、いずれのレイヤインデックスマッピングパターンが適用されるかは、基地局がＵＥに上位層シグナリングなどを用いて知らせることができる。また、図２０の例示に制限されず、本発明の範囲は、２−次元レイヤドメイン行列のレイヤ要素を互いに区別するようにインデックスを割り当てる様々な方式を含む。

図２１乃至図２３は、最大４個のコードワードが支援される場合の、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピングの例示を示す図である。

例えば、最大４個のコードワードを支援するシステムにおけるコードワード−対−レイヤマッピングは、レイヤドメイン２−次元行列において図２０のような方式でレイヤインデックスが与えられ、図１７のＯｐｔｉｏｎ ３のような方式によって、いずれのレイヤ要素がいずれのコードワードにマップされるかを定義する方式として決定することができる。ここで、図１７のＯｐｔｉｏｎ ３は、単なる例示であり、様々な方式でコードワード−対−レイヤマッピングを定義することができる。

図２１乃至図２３の例示では、最大支援可能なＴＢの個数が４であり、ＲＩ＿Ｈは、１，２，３，．．．，８の中の一つの値を有し、ＲＩ＿Ｖは、１，２，３，．．．，８の中の一つの値を有する場合に、ＰＲＩ（ｐｒｏｄｕｃｔ ＲＩ）値は１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１４，１５，１６，１８，．．．，６４の中の一つを有することができる。ここで、ＰＲＩ値はＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈと定義されることから、上記の例示で１１，１３，１７，１９，２３，．．．の値を有しない点に留意されたい。

図２１乃至図２３の例示では、複数個のコードワードのそれぞれにマップされるレイヤの個数をできるだけ均等に分配している。

一方、図２１の例示では、再送信（ＲｅＴｘ）の場合、初期送信ではＰＲＩ＞１（すなわち、ＰＲＩが２以上）の多重コードワード送信が行われたが、そのいずれか一つのコードワードが受信端で成功的にデコードされず、当該一つのコードワードに対する再送信が行われる際、一つのコードワードが２、３又は４個のレイヤにマップされることを示している。ここで、一つのコードワードの再送信は、一つのコードワードのみがイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）され、残りのコードワードはディセーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）されることと表現することもできる。一つのコードワードの再送信（又は、一つのコードワードのみイネーブルされ、残りのコードワードはディセーブルされる）の場合のコードワード−対−レイヤマッピングは、図２１の一部に対してのみ示しているが、図２２又は図２３におけるより高いランクの送信においても、２個又は３個のコードワードの再送信（又は、複数個のコードワードはイネーブルされ、残りのコードワードはディセーブルされる）に対して同様に適用可能である。

前述したような本発明で提案するコードワード−対−レイヤマッピング方式について、図１５の信号処理過程に従って具体的に説明する。

図１５と同様に、２個のコードワードのエンコードされたビットに対するスクランブリング過程、及びスクランブルされたビットに対する変調過程を行うことができる。ただし、２つ以上のコードワードが支援される場合には、複数個のコードワードのそれぞれに対してスクランブリング及び変調を行うことができる。

複素変調シンボルのブロックがレイヤマッパー（ｌａｙｅｒ ｍａｐｐｅｒ）に入力される。レイヤマッパーの出力を行列Ｘ(ｉ)と表現するものとする。

以下では、行列Ｘ(ｉ)のそれぞれの元素を単一インデックス変数で表記する方式（すなわち、構造１）と、複数インデックス変数の対で表記する方式（構造２）とに分けて説明する。

例えば、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に対するレイヤマッピングの場合には、従来の方式による上記の表４のコードワード−対−レイヤマッピング規則を、下記の表６のように、２−次元アンテナ配列（又は、３−次元ビームフォーミング）を支援するＭＩＭＯ送信構造に適した形態と新しく定義することができる。

上記の表６で、「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ」項目には、２コードワードに対する例示と４コードワードに対する例示も含む。すなわち、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則は、２以上の個数のコードワードにも適用することができる。

また、上記の表６における「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ」項目の値は、本発明のプロダクトランク（ｐｒｏｄｕｃｔ ｒａｎｋ）の値（すなわち、ＰＲＩ又はＲＩ_ALL）の値と定義される。すなわち、ＰＲＩ値は、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１４，１５，１６，１８，．．．，６４の中の一つを有することができ、１１，１３，１７，１９，２３，．．．の値を有しない。

上記の表６ではＰＲＩ＝１４の場合のみまで２ＣＷ又は４ＣＷに対するコードワード−対−レイヤマッピングを例示しているが、これに制限されず、ＰＲＩ＝１５，１６，１８，２０，２１，．．．の場合における２以上の個数のコードワードに対しても、同様の原理でコードワード−対−レイヤマッピング規則が定められてもよい。

本発明に係る行列レイヤドメインＸ(ｉ)は、式１０のように表現することができる。

上記の式１０は一つの例示に過ぎず、行列Ｘ(ｉ)は、ＲＩ＿Ｈ個の行とＲＩ＿Ｖ個の列を有する行列とすることもでき、これによって、

及び行列Ｘ(ｉ)のマッピング関係も異なるように定義されてもよい。

本発明で提案する３−次元ビームフォーミングのためのプリコーディング構造において、図１７で示すプリコーディング行列Ｖ−ＰＭ及びＨ−ＰＭをそれぞれ、行列Ｗ_H（ｉ）及びＷ_V（ｉ）と表記することができる。また、プリコーディング行列Ｗ_H（ｉ）及びＷ_V（ｉ）は、上記行列Ｘ(ｉ)の前後で掛けられる。ここで、後ろで掛けられるプリコーディング行列は、トランスポーズ（ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）を取る。行列Ｘ(ｉ)がＲＩ＿Ｈ＊ＲＩ＿Ｖサイズの行列であるか、又はＲＩ＿Ｖ＊ＲＩ＿Ｈサイズの行列であるかによって、Ｗ_H（ｉ）及びＷ_V（ｉ）がＸ(ｉ)に掛けられる位置を替えることができる。

例えば、ベクトルのブロックｙ(ｉ)は、式１１のように定義することができる。

上記の式１１で、プリコーディング行列Ｗ_H（ｉ）は、Ｌ＊ＲＩ＿Ｈサイズの行列であり、プリコーディング行列Ｗ_V（ｉ）は、Ｍ＊ＲＩ＿Ｖサイズの行列である。Ｐ＝Ｌ＊Ｍである。

ここで、Ｗ_H（ｉ）とＷ_V（ｉ）の位置及びＲＩ＿ＨとＲＩ＿Ｖの位置などは互いに置き換わってもよいことは自明である。すなわち、上記の例示は、説明の便宜上、Ｗ_H（ｉ）を従来のプリコーディング行列の位置に対応付けて記述したものであるが、Ｈ方向とＶ方向は互いに対称なものであるから、いずれの方向に関係したパラメータを先に記述するかによって、関連した数式は対称的に変形されうるはずである。

上記の式１０のように、レイヤマッパーの出力をベクトル形態ではなく行列Ｘ(ｉ)形態で表し、３−次元ビームフォーミングのためのプリコーディング行列Ｗ_H（ｉ）とＷ_V（ｉ）を行列Ｘ(ｉ)の前／後に掛ける形態の構造によって、本発明で提案する様々な方式のコードワード−対−レイヤマッピング規則が数式で表現しやすい。また、プリコーディング行列Ｗ_H（ｉ）とＷ_V（ｉ）のそれぞれが、式１１のように一般的な行列演算で表現されるため、クロネッカープロダクトを用いて表現する方式に比べて、プリコーディング行列のそれぞれの個別的な特性を分析及び最適化し、より効率的なＵＥ動作に適したプリコーディング行列が設計しやすい。

また、上記の式１０及び式１１で提案する構造によってレイヤマッピング及びプリコーディングが、上記の表６で表すようなコードワード−対−レイヤマッピング規則と一致するように、上記の式１０でインデックスｒが行優先で（例えば、図２０のＡｌｔ １ａのように）与えられるようにすることができる。

次に、構造２は、レイヤマッパーの出力行列Ｘ(ｉ)のそれぞれの元素を複数のインデックス変数（例えば、ｒ_H及びｒ_V）で表記する方法といえる。

構造２によれば、レイヤマッパーの出力行列Ｘ(ｉ)を式１２のように表現することができる。

上記の式１２で、ｒ_H＝０，１，．．．，ＲＩ＿Ｈ−１であり、ｒ_V＝０，１，．．．，ＲＩ＿Ｖ−１である。

上記の式１２のようにＸ(ｉ)が表現される場合にも、上記の式１１及びそれと関連した説明を同一に適用することができる。

また、上記の式１２のように表現されるＸ(ｉ)のそれぞれの元素に対して、本発明で提案する様々なコードワード−対−レイヤマッピング規則を適用することができる。例えば、上記の表４のような空間多重化に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則を、下記の表７のような形態と新しく定義することができる。

上記の表７で、「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ」項目では、２個のコードワードに対する例示だけでなく、図２２又は図２３のような４コードワードに対する例示も含む。すなわち、本発明は、２コードワード以上の複数個のコードワード（例えば、Ｎ ＣＷｓ）に対しても、上記の表７で表すように、コードワード−対−レイヤマッピング規則を適用することができる。

また、表７で、「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ」項目は、本発明で定義するプロダクトランク（又は、ＲＩ_ALL）値に該当し、

と定義されるため、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１４，１５，１６，１８，．．．，６４の中の一つを有することができる。ここで、上記の例示で、１１，１３，１７，１９，２３，．．．の値を有しない点に留意されたい。

また、表７では、初期送信の場合のみを説明しており、１レイヤ送信又は再送信の場合には、図２１や表６で例示的に説明した事項をそのまま適用したり、又はインデックスを修正することによって適用することができる。

また、図２１や表６で、４ＣＷ初期送信が行われた後、一部のコードワードに対する再送信の場合（又は、４ＣＷの一部のみがイネーブルされ、残りはディセーブルされる場合）、１個のコードワードのみが再送信（又は、１個のコードワードのみイネーブル）されることを例示する。しかし、これに制限されるず、２ＣＷ再送信（又は、２個のコードワードのみイネーブル）されたり、３ＣＷ再送信（又は、３個のコードワードのみ再送信）されてもよく、これは、再送信に関するスケジューリング情報（すなわち、ＤＣＩシグナリングを用いたスケジューリング情報）によって示すことができる。

このため、Ｎ個のコードワードに対する初期送信後に、Ｎ個の中の一部又は全てのコードワードに対する再送信（又は、Ｎ ＣＷｓの中でＮ以下の個数のコードワードのみがイネーブルされ、残りのコードワードはディセーブル）される場合を仮定すると、基地局は、Ｎ以下の個数のスケジューリング情報（例えば、ＤＣＩシグナリング）を用いて選択的なコードワードに対する再送信（又は、イネーブルされるコードワードに対する送信）をトリガーすることができる。そのために、ＤＣＩフォーマット上に、レイヤの個数、復調参照信号のポート個数、スクランブリング識別子情報（例えば、ｎＳＣＩＤ）に関する情報を提供するマッピングテーブルが定義されてもよいが、Ｎ個のコードワードの中でｋ（ｋ＝＜Ｎ）個のコードワードのみがイネーブルされ、Ｎ−ｋ個のコードワードはディセーブルされる場合に対して、それぞれのｋ値（例えば、１，２，．．．，Ｎ）によって別個のマッピングテーブルとして定義されて基地局とＵＥ間にあらかじめ約束されてもよく、基地局が上位層シグナリングを用いて、特定テーブルによる情報が用いられるということをＵＥに知らせてもよい。

上記の表７は、上記の本発明で例示した様々なコードワード−対−レイヤマッピング規則のうち、図１８のＯｐｔｉｏｎ １ａの例示に該当する。図１８のＯｐｔｉｏｎ ２ａのようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、表８のように表現することができる。

上記の表７と表８の例示を対比すると、ＲＩ＿ＨとＲＩ＿Ｖに対するそれぞれのｆｏｒループ構文の順序を変更して構成していることがわかる。

また、図１９のＯｐｔｉｏｎ １ｂ又はＯｐｔｉｏｎ ２ｂのようなコードワード−対−レイヤマッピング規則を適用するためには、下記の式１３のようにモジューロ（ｍｏｄｕｌｏ）演算を用いることができる。

上記の式１３で、係数ａ及びｂは、上記の表７や表８のようなアルゴリズムを適用するために、インデックスに対する適切なパラメータとして設定することができる。すなわち、上記の式１３は例示に過ぎず、本発明の範囲は、図１９のＯｐｔｉｏｎ １ｂ、Ｏｐｔｉｏｎ ２ｂのようにレイヤドメイン２−次元行列上でＣＷ１、ＣＷ２が交互にマップされるようにするためにモジューロ演算のような関数を活用する様々な変形例を含むことができる。

上記の図１７でＯｐｔｉｏｎ １及びＯｐｔｉｏｎ ２のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、それぞれ、下記の表９及び表１０のように表現することができる。

また、図１７でのＯｐｔｉｏｎ １及びＯｐｔｉｏｎ ２は、それぞれ、下記の表９及び表１０のように記述することができる。

また、図１７のＯｐｔｉｏｎ ３のように、レイヤドメイン２−次元行列を格子構造に分割してＮ個（例えば、図１７のＯｐｔｉｏｎ ３の例示ではＮ＝４）のコードワードにマップさせる方式も、上記の表９や表１０を一般化し、ｒ_H及びｒ_Vインデックスを、レイヤドメイン２−次元行列が格子構造に分割されるように、インデクシング及びループ構造を用いて表現することができる。

以上、本発明で提案する２−次元アンテナ配列による３−次元ビームフォーミング（又は、３−次元ＭＩＭＯ）のためのプリコーディング構造及びコードワード−対−レイヤマッピング方式を、次のようにまとめることができる。

例えば、図１７のＯｐｔｉｏｎ １（又は、上記の表９）のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則を適用する場合、Ｈ方向では複数個のＣＷ（例えば、ＣＷ０及びＣＷ１）ができるだけ同一個数のレイヤに分散してマップされる「均等分散（ｅｖｅｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）」の特徴を有すると表現することができ、Ｖ方向では全てのレイヤが一つのコードワードにマップされる「１−対−全部（ｏｎｅ−ｔｏ−ａｌｌ）」の特徴を有すると表現することができる。ここで、均等分散は、偶数個のレイヤが偶数個のコードワードに分散マップされる場合には、同一個数のレイヤがそれぞれのコードワードにマップされることを意味し、奇数個のレイヤ又は奇数個のコードワードである場合には、それぞれのコードワードにマップされるレイヤの個数の差が１以下（すなわち、０又は１）であることを意味することができる。

すなわち、Ｈ次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）では、Ｈ方向の複数個の送信ビームが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散されて送信される。例えば、Ｈ方向においてＮ個の送信ビームのうちのｋ個の送信ビームはＣＷ０の送信のために用いられ、残りのＮ−ｋ個の送信ビームはＣＷ１の送信のために用いられる。また、Ｖ次元では、Ｖ方向の複数個の送信ビームがいずれも一つの同一ＣＷの送信のために用いられる。

例えば、図１７のＯｐｔｉｏｎ ２（又は、上記の表１０）のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則を適用する場合、Ｖ方向では複数個のＣＷ（例えば、ＣＷ０及びＣＷ１）ができるだけ同一個数のレイヤに分散してマップされる「均等分散」の特徴を有すると表現することができ、Ｈ方向では全てのレイヤが一つのコードワードにマップされる「１−対−全部」の特徴を有すると表現することができる。

すなわち、Ｖ次元では、Ｖ方向の複数個の送信ビームが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散されて送信される。例えば、Ｖ方向でＮ個の送信ビームのうちのｋ個の送信ビームはＣＷ０の送信のために用いられ、残りＮ−ｋ個の送信ビームはＣＷ１の送信のために用いられる。また、Ｈ次元では、Ｈ方向の複数個の送信ビームがいずれも一つの同一ＣＷの送信のために用いられる。

上記のような特徴を総合すると、本発明の提案によるコードワード−対−レイヤマッピングの一般規則は、次のように表現することができる。第１次元の複数個のレイヤ要素は複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされ、第２次元の複数個のレイヤ要素は主に一つのコードワードにマップされる。

このため、図１７のＯｐｔｉｏｎ １のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、次のように表現される。第１次元（この例示ではＨ方向）の複数個のレイヤ要素は、複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる。第２次元（この例示ではＶ方向）の複数個のレイヤ要素は全て一つのコードワードにマップされる。

図１７のＯｐｔｉｏｎ ２のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、次のように表現される。第１次元（この例示ではＶ方向）の複数個のレイヤ要素は、複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる。第２次元（この例示ではＨ方向）の複数個のレイヤ要素は全て一つのコードワードにマップされる。

上記のようなコードワード−対−レイヤマッピング規則の特徴は、２個の異なった次元（例えば、Ｈ方向及びＶ方向）は、アンテナドメインでは全く互いに対称であるが、それにも拘わらず、互いに異なる次元に対してそれぞれ異なる方式のコードワード−対−レイヤマッピング規則が適用されると表現することもできる。

次に、図１８のＯｐｔｉｏｎ １ａのようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、次のように表現される。第１次元（この例示ではＨ方向）の複数個のレイヤ要素は、複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる。第２次元（この例示ではＶ方向）の複数個のレイヤ要素は、一つのコードワードにマップされる第１マッピングタイプ、及び複数個のレイヤ要素が複数個のコードワードにできるだけ均等に分散される第２マッピングタイプを含む。ここで、第１マッピングタイプの場合の数が、第２マッピングタイプの場合の数よりも多い（又は、一つの場合のみが第２マッピングタイプに従い、残りの場合は第１マッピングタイプに従う）。ここで、第１マッピングタイプの場合の数と第２マッピングタイプの場合の数との和は、第１次元の要素の個数と同一である。

図１８のＯｐｔｉｏｎ ２ａのようなコードワード−対−レイヤマッピング規則は、次のように表現される。第１次元（この例示ではＶ方向）の複数個のレイヤ要素は、複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる。第２次元（この例示ではＨ方向）の複数個のレイヤ要素は、一つのコードワードにマップされる第１マッピングタイプ、及び複数個のレイヤ要素が複数個のコードワードにできるだけ均等に分散される第２マッピングタイプを含む。ここで、第１マッピングタイプの場合の数が第２マッピングタイプの場合の数よりも多い（又は、一つの場合のみが第２マッピングタイプに従い、残りの場合は第１マッピングタイプに従う）。ここで、第１マッピングタイプの場合の数と第２マッピングタイプの場合の数との和は、第１次元の要素の個数と同一である。

さらに、本発明に係るコードワード−対−レイヤマッピング規則において、コードワード再送信の場合（又は、複数個のコードワードのうち、一部がイネーブルされ、残りはディセーブルされる場合）には、第２次元における複数個のレイヤ要素は全て一つのコードワードにマップされると定義することができる。既存の無線通信システムにおけるコードワード−対−レイヤマッピング規則（例えば、図１６）では、初期送信の場合には「均等分配」方式のマッピング方式に従うが、再送信の場合（又は、一つのコードワードのみがイネーブルされる場合）には「１−対−全部」方式に従うのと違い、本発明の提案によれば、第２次元ではコードワード初期送信でも再送信でも同一に「１−対−全部」方式のコードワード−対−レイヤマッピング規則に従うと定義することができる。

さらに、本発明の例示は、Ｈ方向及びＶ方向の２つの空間的な次元を仮定して説明したが、本発明の範囲は、次元の個数に制限されない。すなわち、３個以上の次元に対しても、本発明で提案する原理を同様に適用することができる。例えば、Ｄ（Ｄ＞＝２）個の次元のうち、特定の一つの次元でのみ複数個のＣＷが複数個のレイヤにできるだけ均等に分散マップされるようにし、残りＤ−１個の次元のそれぞれでは複数個のレイヤが主に一つのＣＷにマップされるように設定することができる。又は、Ｄ（Ｄ＞＝２）個の次元のうち、特定の一つの次元でのみ複数個のＣＷが複数個のレイヤにできるだけ均等に分散マップされるようにし、残りＤ−１個の次元のうち、特定の一つの次元でのみ複数個のレイヤが主に一つのＣＷにマップされるように設定することもできる。

また、前述したようなコードワード−対−レイヤマッピング規則に従って３−次元ビームフォーミングのためのＣＱＩを計算（すなわち、同一のコードワードにマップされるレイヤ要素に該当するＳＩＮＲ値の平均を用いてＣＱＩを計算）することができる。

以上で説明した本発明の提案技術は、３−次元ビームフォーミングが可能な上記のＬ＊Ｍパネルアンテナに対するＣＳＩ測定を目的とする他の参照信号、例えば、ＣＲＳ、ＳＲＳ、ＴＲＳ（ｔｒａｃｋｉｎｇ ＲＳ）、ＤＭＲＳ、或いは他の形態のセル特定参照信号或いは端末特定参照信号に対しても同一に或いは類似に拡張適用することができる。

図２４は、本発明の一実施例に係るチャネル状態情報送受信方法を説明するための図である。

段階Ｓ２４１０で、基地局は、下りリンクチャネルを測定に用いられる下りリンク信号（例えば、下りリンク参照信号）を端末に送信することができ、端末はこれを受信することができる。

段階Ｓ２４２０で、端末は、下りリンク信号を用いて下りリンクチャネルを測定することができる。端末は、測定された下りリンクチャネルに基づいて、３−次元ビームフォーミングに対するチャネル状態情報を決定及び／又は計算することができる。例えば、プロダクトランク（ｐｒｏｄｕｃｔ ｒａｎｋ）に基づいて、複数個の次元（例えば、Ｈ方向とＶ方向）のそれぞれに適切なランク値（例えば、ＲＩ＿Ｈ及びＲＩ＿Ｖ）を決定することができる。また、決定されたプロダクトランクに基づいて最適の全体プリコーディング行列（ＰＭ_ALL）を決定し、この場合のそれぞれの次元におけるＰＭＩ（例えば、ＰＭＩ＿Ｈ及びＰＭＩ＿Ｖ）を決定することができる。また、それぞれの次元に対するＣＱＩ（例えば、ＣＱＩ＿Ｈ及びＣＱＩ＿Ｖ）を決定したり、全体ＣＱＩを決定することができる。ここで、コードワード−対−レイヤマッピング規則にしたがって、それぞれのコードワードにマップされるレイヤを決定することができ、当該レイヤのＳＩＮＲの平均を用いて当該コードワードに適したＣＱＩを決定することができる。

段階Ｓ２４３０で、端末は、３−次元ビームフォーミングに関するチャネル状態情報（例えば、ＲＩ＿Ｈ、ＲＩ＿Ｖ、ＰＭＩ＿Ｈ、ＰＭＩ＿Ｖ、又はＣＱＩ（ＣＱＩ＿Ｈ、ＣＱＩ＿Ｖ及び／又はＣＱＩ_ALL）の中の一つ以上）を基地局に報告することができる。チャネル状態情報の報告は、周期的又は非周期的方式で行うことができる。

図２４で説明する例示的な方法は、説明の簡明化のために動作のシリーズで表現したが、これは、段階が行われる順序を制限するためのものではなく、必要によって、それぞれの段階は同時に又は異なる順序で行われてもよい。また、本発明で提案する方法を具現する上で、図２４で例示する全ての段階が必要なわけではない。

前述したような本発明の方法において、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項は、独立して適用されたり又は２つ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る。

図２５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２５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の動作全般を制御することができる。複数個のアンテナ１５は、例えば、２−次元アンテナ配置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チャネル状態情報を受信するように構成することができる。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１４は、演算処理された情報などを所定時間に記憶することができる。メモリ１４は、バッファ（図示せず）などの構成要素に取り替えてもよい。

図２５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の動作全般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チャネル状態情報を送信するように構成することができる。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２４は、演算処理された情報などを所定時間に記憶することができる。メモリ２４は、バッファ（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つ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の説明は、明確性のために省略する。

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としては主に基地局を挙げて説明し、下りリンク受信主体又は上りリンク送信主体としては主に端末を挙げて説明したが、本発明の範囲がこれに制限されるものではない。例えば、上記の基地局についての説明は、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様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様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実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実現することができる。

ハードウェアによる実現の場合、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実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実現の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などの形態として実現することができる。ソフトウェアコードはメモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動されてもよい。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、既に公知の様々な手段によって当該プロセッサとデータを交換することができる。

以上、開示された本発明の好適な実施の形態に関する詳細な説明は、当業者が本発明を実現して実施できるように提供された。上記では本発明の好適な実施の形態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、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び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ことは明らかである。したがって、本発明は、ここに開示された実施の形態に制限されるものではなく、ここに開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えようとするものである。

上述したとおり、無線通信システムにおいて３−次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を報告する方法及びそのための装置は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに限定されず、その他の様々な無線通信システムにも適用可能である。

Claims (14)

1. 無線通信システムにおいて端末がチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する方法であって、
   ２−次元アンテナ配列を支援する基地局から参照信号を受信するステップと、
   前記参照信号を用いて前記ＣＳＩを決定するステップと、
   決定された前記ＣＳＩを前記基地局に送信するステップと、
   を有し、
   前記ＣＳＩは、チャネル品質指示子（ＣＱＩ）を含み、
   前記ＣＱＩは、コードワード−対−レイヤマッピング規則を用いて決定され、
   第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則と第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則とが異なる、ＣＳＩ送信方法。
2. 前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第１次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされるように定義され、
   前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第２次元の複数個のレイヤが全て一つのコードワードにマップされるように定義される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
3. 前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第１次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされるように定義され、
   前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則は、前記第２次元の複数個のレイヤが全て一つのコードワードにマップされる第１マッピングタイプと、前記第２次元の複数個のレイヤが複数個のコードワードにできるだけ均等に分散マップされる第２マッピングタイプを含むように定義される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
4. 前記第１マッピングタイプの場合の数は、前記第２マッピングタイプの場合の数よりも多く、
   前記第１マッピングタイプの場合の数と前記第２マッピングタイプの場合の数との和は、第１次元の複数個のレイヤの個数と同一である、請求項３に記載のＣＳＩ送信方法。
5. 前記第２マッピングタイプの場合の数は、１である、請求項４に記載のＣＳＩ送信方法。
6. 前記第１次元は、前記２次元アンテナ配列における水平方向に対応し、前記第２次元は、前記２次元アンテナ配列における垂直方向に対応する、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
7. 前記第１次元は、前記２次元アンテナ配列における垂直方向に対応し、前記第２次元は、前記２次元アンテナ配列における水平方向に対応する、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
8. 前記第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則及び前記第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則において、一つのコードワードに対応する複数個のレイヤのＳＩＮＲ値の平均を用いて前記一つのコードワードに対するＣＱＩが計算される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
9. 前記コードワード−対−レイヤマッピング規則に対する複数個の候補に基づいて複数個のＣＱＩを決定し、
   前記複数個のＣＱＩを含む前記ＣＳＩが送信される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
10. 周期的ＣＳＩフィードバックが適用される場合に、前記複数個のＣＱＩは互いに異なる送信時点で送信される、請求項９に記載のＣＳＩ送信方法。
11. 前記コードワード−対−レイヤマッピング規則に対する複数個の候補のうちの一つに基づいて一つのＣＱＩを決定し、
    前記一つのＣＱＩを含む前記ＣＳＩが送信される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
12. 前記コードワード−対−レイヤマッピング規則を示す情報が、前記基地局から前記端末に上位層シグナリング又は動的シグナリングによって提供される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
13. 前記動的シグナリングは、非周期的ＣＳＩ送信をトリガーする情報を含む、請求項１２に記載のＣＳＩ送信方法。
14. 無線通信システムにおいてチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する端末装置であって、
    送信モジュールと、
    受信モジュールと、
    プロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、前記受信モジュールを用いて、２−次元アンテナ配列を支援する基地局から参照信号を受信し、前記参照信号を用いて前記ＣＳＩを決定し、決定された前記ＣＳＩを前記基地局に、前記送信モジュールを用いて送信するように設定され、
    前記ＣＳＩは、チャネル品質指示子（ＣＱＩ）を含み、
    前記ＣＱＩは、コードワード−対−レイヤマッピング規則を用いて決定され、
    第１次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則と第２次元に対するコードワード−対−レイヤマッピング規則とが異なる、ＣＳＩ送信端末装置。

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