WO2013168555A1 - コードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置 - Google Patents

Abstract

　複数の送信アンテナを用いた下りＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合させること。下りリンクＭＩＭＯ伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブック（１３）を適合化するコードブック適合方法であって、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックの構造を適合させるステップと、を具備したことを特徴とする。

Description

コードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置

　本発明は、コードブック構成を適応的に変更するコードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置に関する。

　現在、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の発展形であるLTE-Advancedの標準仕様策定が進められている。LTEとのバックワードコンパチビリティを保ちつつ、LTEに対して十分に高い周波数利用効率及びセル端ユーザスループットを実現する、LTE-AdvancedにおけるMIMO（Multi　Input　Multi　Output）技術が検討されている。LTEでは最大４レイヤ送信をサポートするが、LTE-Advancedでは最大８レイヤ送信をサポートする。また、LTEではメインビーム制御のみを行うシンプルなマルチユーザ(MU: Multi-User)-MIMOをサポートしていたが、LTE-Advancedでは、MMSE、ZF等により、ユーザ間の干渉抑圧が可能なenhanced MU-MIMOが採用された。さらに、最大８レイヤ送信をサポートするため、新たな参照信号 (RS: Reference Signal)が導入された。LTE-Advancedでは、CSI (CQI, PMI, Rank数)の測定のみに用いられるCSI-RS（Channel　State　Information　RS)と、PDSCHと同様のプリコーディングが適用され復調のみに用いられるユーザ固有の復調用RS (UE-specific RS、DM-RSともいう)が規定された。

3GPP　TR　25.913"Requirements　for　Evolved　UTRA　and　Evolved　UTRAN" 3GPP　R1-114079,NTTDOCOMO,Nov.2011　"Further evaluations on DL MU-MIMO withincreased feedback bits for single point transmission scenarios" 3GPP　R1-114080,NTTDOCOMO,Nov.2011　"Structured codebook design for 8 to 12 bitPMI feedback for DL MU-MIMO enhancement"

　ところで、LTE Release 8において4Tx downlink SU-MIMO, LTE-Advanced（Release 10）において4Tx enhanced downlink MU-MIMOや8Tx　downlink　SU-MIMOが採用されたが、特にMU-MIMOをサポートする4Txコードブックは基本的に構造を持たない及びその構造は固定であったため、チャネル特性が変化しても柔軟性に対応することができなかった。
　そこで、本発明者等は、チャネルのゲイン（振幅）及び位相情報が複数のパラメータで規定された特徴的構造を有するコードブック（構造化コードブック）を提案している（非特許文献２、３）。かかる構造化コードブックは、ゲイン及び位相情報を組み込むことによって無相関チャネルや独立したアンテナをサポートでき、またPMIフィードバック情報量の増大に対して柔軟な設計が可能である。

　本発明は、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合させることのできるコードブック適合方法、無線基地局装置及びユーザ装置を提供することを目的とする。

　本発明のコードブック適合方法は、下りリンクＭＩＭＯ伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、を具備したことを特徴とする。

　本発明によれば、プリコーディング用のコードブック構造を、パラメータの変更によって簡単に適合することができる。

構造化コードブックの基本構成とコードブック構成パラメータとの関係を概念的に示す図である。 ゲインベクトルと、ゲインベクトルのエレメント順をジョイント符号化するジョイントコードブックの構成を示す図である。 各コードブックサイズに対応させてコードブック構成パラメータのビット配置の具体例を示す図である。 各コードブックサイズに対応させてコードブック構成パラメータのビット配置を一般化した図である。 コードブック構成パラメータのビット配置を一般化した図である。 ＭＩＭＯシステムの概念図である。 本発明の実施の形態に係る移動通信システムの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るユーザ装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。 変形例に係る基地局の構成を示すブロック図である。 変形例に係るユーザ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るコードブック適合化フローチャートを示す図である。

　構造化コードブックの基本構成について説明する。以下に説明する構造化コードブックは、４送信（４Ｔｘ）でのシングルポイント伝送であってMU-MIMOをターゲットにしている。

　本発明者等が提案する構造化コードブックは、プリコーディング用のコードブックにおける各エレメントが４×１のゲインベクトルｖで規定されている。ゲインベクトルｖは、ゲイン情報及び位相情報を表す複数のパラメータによって規定される。４×１のエレメントから構成されるゲインベクトルｖは、計算量の低減のため、２つのサブベクトル（２×１）で定義される情報によって表される。構造化コードブックを構成しているゲインベクトルｖは、本例では４つのパラメータ（コードブック構成パラメータ）によって規定される。すなわち、ゲインベクトルｖは、ゲインベクトルを構成するエレメントとその順列（ゲインエレメントの順番）とをジョイント符号化したジョイントインデックス（ゲイン・順列情報ｇ：第１パラメータ）と、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相θ１、θ２（イントラ-サブベクトル位相：第２、第３パラメータ）と、サブベクトル間の相対位相θ３（インター-サブベクトル位相：第４のパラメータ）とで構成される。なお、４Ｔｘを前提にすると、サブベクトルの総数は２で、１サブベクトルは２つのエレメントで構成されるので、イントラ-サブベクトル位相はθ１（第２パラメータ）、θ２（第３パラメータ）の２つである。ストリーム数を拡張する場合は、イントラ-サブベクトル位相、インター-サブベクトル位相の数が増大する。

　ゲインベクトルｖは、例えばランク-１の４Ｔｘを前提として、以下の構造を有する。

 

　ここで、｛i(1),i(2),i(3),i(4)｝は｛１，２，３，４｝の任意の順列（Permutation）であり、｛g(1),g(2),g(3),g(4)｝は個々のアンテナ（又はアンテナグループ）に対応したゲインエレメントからなるゲインベクトルである。任意の順列｛i(1),i(2),i(3),i(4)｝とゲインベクトル｛g(1),g(2),g(3),g(4)｝とはジョイントコードブックで定義される（ジョイント符号化）。

　以上の構造化コードブックを構成する４つのコードブック構成パラメータに対するビット配置は、次のようになる。
　１．ゲインベクトルの各エレメントとその順列（大小関係）とをジョイント符号化したゲイン・順列情報ｇ（第１パラメータ）に対してｇ_ｂビット。
　２．各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相量θ１、θ２（第２、第３パラメータ）に対してｐ１、ｐ２ビット。
　３．サブベクトル間での相対位相量θ３（第４のパラメータ）に対してｐ３ビット。
　構造化コードブックがＢビットサイズのプリコード化コードブックであれば、Ｂ＝ｇ_ｂ＋ｐ１＋ｐ２＋ｐ３となる。

　順列Ｉ＝｛i(1),i(2),i(3),i(4)｝とゲインベクトルｇ＝｛g(1),g(2),g(3),g(4)｝は、ジョイントコードブックによって２のｇ_ｂ乗の組み合わせの１つとして規定される。

　図１に構造化コードブックの基本構成と４つのコードブック構成パラメータとの関係が概念的に示されている。４Ｔｘ（４アンテナ又は４アンテナグループ）に対応した４つのゲインエレメントからなるゲインベクトル｛g(1),g(2),g(3),g(4)｝が、２つのサブベクトル｛g(1),g(2)｝、｛g(3),g(4)｝で定義されている。例えば、第１のサブベクトルにおけるゲインエレメントg(1)の位相を固定（例えば０）とすれば、ゲインエレメントg(1)に対するゲインエレメントg(2)の相対位相がθ１で表されている。また、第２のサブベクトルにおけるゲインエレメントg(3)に対するゲインエレメントg(4)の相対位相がθ２で表されている。一方のサブベクトル｛g(1),g(2)｝に対する他方のサブベクトル｛g(3),g(4)｝の相対位相がθ３で表されている。

　第１のパラメータ（ゲイン・順列情報ｇ）は、順列Ｉ＝｛i(1),i(2),i(3),i(4)｝とゲインベクトルｇ＝｛g(1),g(2),g(3),g(4)｝とをジョイントコードブックによる符号化で得られるインデックスで表される。第２、第３のパラメータは、各サブベクトル内でのゲインエレメントの相対的な位相（θ１、θ２）をそれぞれのＤＦＴコードブックによって符号化して表される。第４のパラメータは、サブベクトル間の相対的な位相（θ３）をＤＦＴコードブックによって符号化して表される。

　図２にゲインベクトルｇと、ゲインベクトルｇを構成する複数のゲインエレメントの順番を特定する順列Ｉと、をジョイント符号化するジョイントコードブックの構成例が示されている。このジョイントコードブックのサイズｇ_ｂは３ビットである。このジョイントコードブックには２種類のユニークなゲインベクトルが定められており、１つは４つのゲインエレメントが全て等しいイコールゲインベクトル（ｇ＝｛１／２、１／２、１／２、１／２｝）であり、他の１つは２つのゲインエレメント（[（１／（２＋２ｂ）]^１／２　）とこの２つのゲインエレメントよりも“ｂ”倍だけ大きい（ｄＢ）２つのゲインエレメント（[（ｂ／（２＋２ｂ）]^１／２　）からなるゲインベクトルである。ｂ＝１０^β／１０である。数値βによってゲインエレメントの大きさ（ｄＢ）が規定されている。数値β＞０であれば、例えばエレメントg(1)がg(2)と等しく、エレメントg(3)とg(4)とが等しく、g(1)（又はg(2)）とg(3)（又はg(4)）とが等しくないといった大小関係の情報が表現される。また、g(1)（又はg(2)）はg(3)（又はg(4)）よりも電力が“ｂ”倍だけ大きい（振幅では（ｂ）^１／２だけ大きい）。また、インデックス１～６にそれぞれ対応した順列Ｉは、他の２つのアンテナよりもゲインが大きい２つのアンテナの全ての組み合わせ（６つ）を示している。コードブックパラメータ“ｂ”は集中的なサーチとチャネル特性に基づいて決められる。

　ジョイントコードブックのインデックス１に対応した順列Ｉ＝｛１，２，３，４｝は、１番目のアンテナと２番目のアンテナのゲインエレメント（ｄＢ）が等しく（g(1)＝g(2)）、３番目のアンテナと４番目のアンテナのゲインエレメント（ｄＢ）が等しく（g(3)＝g(4)）、１番目及び２番目のアンテナのゲインエレメント（（g(1)＝g(2)）が、３番目及び４番目のアンテナのゲインエレメント（g(3)＝g(4)）よりも“ｂ”倍（電力で）大きいことを示している。

　同様に、インデックス２に対応した順列Ｉ＝｛１，３，２，４｝は、１番目のアンテナと３番目のアンテナのゲインが等しく、２番目のアンテナと４番目のアンテナのゲインが等しく、１番目及び３番目のアンテナのゲインが、２番目及び４番目のアンテナのゲインよりも“ｂ”倍（電力で）大きいことを示している。インデックス３～６に対応した順列Ｉについても、同様に最大ゲインの２つのアンテナの組と、それよりもゲインの小さい２つのアンテナの組を示している。

　インデックス７は、他のゲインベクトルのために使用される。図２に示す例では、インデックス７は、LTE (Rel.8)で規定された４ビットのＰＭＩコードブックが使用されることを示す。

　次に、位相情報θ１、θ２、θ３を符号化するための位相コードブックの例について説明する。位相情報θ１、θ２、θ３のそれぞれに対して一つの位相コードブックが必要で全部位相情報に対して三つの位相コードブックが必要となる。各位相コードブックはＤＦＴコードブックで構成することがでる。イントラ-サブベクトル位相θ１、θ２は、２次元的なベクトルエレメントで構成されるコードブックで表すことができ、スカラーエントリ間の相対位相で規定される。イントラ-サブベクトル位相θ１、θ２を同一の位相コードブックを用いることとする。θ１、θ２を符号化するためのイントラ-サブベクトル位相コードブックの例は数式（２）で示される。

　また、位相情報θ３を符号化するためのインター-サブベクトル位相コードブックの例は数式（３）で示される。インター-サブベクトル位相コードブックはスカラー値が無いことを除けば、イントラ-サブベクトル位相コードブックと同様の構造である。

　これらの位相コードブックは、０-２πの間の位相の均一なサンプリングを示している。位相サンプリングの粒度は、位相情報θ１、θ２、θ３に配分されるビットｐ１，ｐ２，ｐ３の数値によって規定される。

　このように、本発明者等が提案している構造化コードブックは、４Ｔｘを前提とした場合（図１）、各アンテナ（又はアンテナグループ）のゲイン情報（ゲインベクトル）は順列Ｉとのジョイント符号化によって圧縮して符号化でき、アンテナ（又はアンテナグループ）間の位相情報はイントラ-サブベクトル位相（θ１，θ２）及びインター-サブベクトル位相（θ３）という形で符号化できる。ゲインベクトル及びその順列を示すインデックス（第１のパラメータ）に割り当てるビット数が大きくなるのに応じて、ゲインベクトル及びその順列の組み合わせ数が増大して、より多くのゲイン情報（サポート可能なアンテナ数、アンテナ間のゲインの大小関係）が定義可能になる。また、イントラ-サブベクトル位相（θ１，θ２：第２、第３のパラメータ）及びインター-サブベクトル位相（θ３：第４のパラメータ）に割り当てるビット数が大きくなるのに応じて、より多くの位相情報（３以上のイントラ-サブベクトルのエレメント数、３以上のインター-サブベクトルのベクトル数）が定義可能になる。

　本発明者等は、構造化コードブックを規定するゲイン情報及び位相情報に関するパラメータである第１から第４のパラメータにそれぞれ割り当てるビット数（パラメータのビット配置）によって、構造化コードブックの構造が変化することに着目し、チャネル特性、アンテナ構成等の状態に対応して構造化コードブックの構造を適合させる本発明に至った。

　図３は構造化コードブックを規定する第１から第４のパラメータのビット配置を示すテーブルである。８ビットのコードブックとして２種類のビット配置例が示され、１２ビットのコードブックとして２種類のビット配置例が示されている。第１のパラメータ（すなわち、ゲイン及びその順列Ｉをジョイント符号化したインデックスで表されるゲイン・順列情報ｇ）に対してｇ_ｂを割当て、第２のパラメータ（すなわち、イントラ-サブベクトル位相θ１）に対してｐ１を割当て、第３のパラメータ（すなわち、インター-サブベクトル位相θ２）に対してｐ２を割当て、第４のパラメータ（すなわち、インター-サブベクトル位相θ３）に対してｐ３を割当てている。

　チャネル特性（例えば、ローカルエリアまたはワイドエリア）及びアンテナ構成（例えば、同相偏波アンテナ又は直交偏波アンテナ）に基づいて、コードブック構造（コードブック構成パラメータのビット配置）を切り替える。これにより、構造化コードブックをチャネル特性及びアンテナ構成に適合させることができる。

　ゲイン情報は、無相関チャネルを効率的に量子化できることが重要であり、位相情報は相関チャネルを効率的に量子化できることが重要である。例えば、構造化コードブックを無相関チャネルの量子化に適合させる場合は、ゲイン情報に関する第１のパラメータ（ゲイン・順列情報ｇ）に大きな数値のビットｇ_ｂを割り当てることが望ましい。また、構造化コードブックを相関チャネルの量子化に適合させる場合は、位相情報に対応した第２、第３及び第４のパラメータに大きな数値のビットｐ１からｐ３を割り当てることが望ましい。

　図３に示すテーブルにおいて、８ビットのコードブックサイズの場合に相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、ｇ_ｂ＝０、ｐ１＝３、ｐ２＝２、ｐ３＝３である。また、１２ビットのコードブックサイズの場合に相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、ｇ_ｂ＝０、ｐ１＝４、ｐ２＝４、ｐ３＝４である。

　図３に示すテーブルにおいて、８ビットのコードブックサイズの場合に無相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、ｇ_ｂ＝２、ｐ１＝２、ｐ２＝２、ｐ３＝２である。また、１２ビットのコードブックサイズの場合に無相関チャネルの量子化に適合したビット配置は、ｇ_ｂ＝３、ｐ１＝３、ｐ２＝３、ｐ３＝３である。

　図２に示すジョイントコードブックはコードブックサイズｇ_ｂが３ビットであるので、インデックス１から６に対応した７タイプのゲイン設定をサポートする。一方、複数アンテナ（又はアンテナグループ）に対するゲイン設定が固定であれば、ｇ_ｂ＝０とすることができる。

　次に、以上のように構成された構造化コードブックの具体的なコードブック適合方法について説明する。

　上記構造化コードブックは、コードブック構成パラメータをユーザ装置へ通知することによって、簡単にコードブック構造をチャネル特性等に適合させることができる（ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブック構成パラメータを基地局装置へ通知することになる）。以下、コードブック構成を適合させるための制御信号のシグナリング法について提案する。パラメータ決定力が有る基地局装置又はユーザ装置が一方の通信装置を構成し、パラメータ決定結果を受ける基地局装置又はユーザ装置が他方の通信装置を構成する。

　（方法１）
　コードブックサイズＢと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルを、基地局ｅＮＢとユーザ装置ＵＥとの間で事前に共有し、コードブックサイズＢを基地局ｅＮＢからユーザ装置ＵＥへ通知する（ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブックサイズＢを基地局装置へ通知することになる）。ユーザ装置ＵＥは、マッピングテーブルを用いてコードブックサイズＢに対応したコードブック構成パラメータのビット配置を特定し、特定したコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる。

　図４にコードブックサイズＢと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルの構成例を示す。

　コードブックサイズ＝Ｂ１の場合、第１のパラメータ（ゲイン・順列情報ｇ）のビット数はｇ_ｂ＝ａ、第２のパラメータ（イントラ-サブベクトル位相θ１）のビット数はｐ１＝ｂ、第３のパラメータ（イントラ-サブベクトル位相θ２）のビット数はｐ２＝ｃ、第４のパラメータ（インター-サブベクトル位相θ３）のビット数はｐ３＝ｄと規定されている。ここで、Ｂ１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄである。コードブックサイズ＝Ｂ２の場合、ｇ_ｂ＝ａ´、ｐ１＝ｂ´、ｐ２＝ｃ´、ｐ３＝ｄ´と規定されている。ここで、Ｂ２＝ａ´＋ｂ´＋ｃ´＋ｄ´である。コードブックサイズ＝Ｂ３の場合、ｇ_ｂ＝ａ´´、ｐ１＝ｂ´´、ｐ２＝ｃ´´、ｐ３＝ｄ´´と規定されている。ここで、Ｂ３＝ａ´´＋ｂ´´＋ｃ´´＋ｄ´´である。

　図４に示す各コードブックサイズＢ１，Ｂ２，Ｂ３に対応したコードブック構成パラメータのビット配置は、異なるチャネル特性及び又はアンテナ構成に適したコードブック構造に対応する。基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥのいずれか一方が、コードブックサイズＢ１，Ｂ２又はＢ３を決定し、通信相手に対して決定したコードブックサイズを通知する。

　図３に示すように、８ビットのコードブックサイズに対して２つのタイプのコードブック構成パラメータビット配置が規定されるケースでは、コードブックサイズＢをシグナリングするだけではコードブック構成パラメータのビット配置が一意に特定されない。そこで、コードブックサイズの通知に２ビットを用いる場合、４種類のコードブックを識別できる。Ｂａ（８ビット）＝００、Ｂｂ（８ビット）＝０１、Ｂｃ（１２ビット）＝１０、Ｂｄ（１２ビット）＝１１のように、コードブック種別と２ビットデータとを対応づけておけば、同一のコードブックサイズ（例えば８ビット）であっても、Ｂａ＝００であるか又はＢｂ＝０１であるかを識別できる。

　（方法２）
　各コードブック構成パラメータのビット配置を、基地局ｅＮＢからユーザ装置ＵＥへ通知する。ユーザ装置ＵＥは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造を適合させる（ユーザ装置にパラメータ決定力が有る場合は、コードブック構成パラメータのビット配置を基地局装置へ通知することになる）。基地局ｅＮＢは、通知されたコードブック構成パラメータのビット配置となるようにコードブック構造が適合されていることを前提としてプリコーディングする。

　図５には同一コードブックサイズＢに対して３タイプのコードブック構成パラメータのビット配置が規定されたテーブルを示す。Ｂ１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝ａ´＋ｂ´＋ｃ´＋ｄ´＝ａ´´＋ｂ´´＋ｃ´´＋ｄ´´である。１つのコードブックサイズＢに対して１つのコードブック構成パラメータのビット配置が規定されても良い。

　同一のコードブックサイズＢであっても構造化コードブックのコードブック構成パラメータのビット配置そのものを通知することで、コードブックサイズの符号化ビットの制限を受けずに、多数のコードブック構造に柔軟に適応することができる。

　また、全てのコードブック構成パラメータのビット配置そのものを通知するのではなく、一部のコードブック構成パラメータのビット配置に制限して通知しても良い。通知する一部のコードブック構成パラメータのビット配置から残りのコードブック構成パラメータのビット配置を求めることも可能である。これにより、コードブック構成パラメータのビット配置に関するシグナリングのオーバーヘッドを小さくできる。

　例えば、図３に示すように、８ビットのコードブックサイズに対して２つのタイプのコードブック構成パラメータビット配置が規定されるケースを想定する。第１のパラメータ（ゲイン・順列情報ｇ）のビット配置として、ｇ_ｂ＝０であれば、残りのパラメータのビット配置がｐ１＝３、ｐ２＝２、ｐ３＝３として決まり、ｇ_ｂ＝２であれば、残りのパラメータのビット配置がｐ１＝２、ｐ２＝２、ｐ３＝２として決まる。このような場合、第１のパラメータ（ゲイン情報）のビット配置としてｇ_ｂ＝０をシグナリングするだけで、ｇ_ｂ＝０が通知された通信相手は、残りのパラメータのビット配置がｐ１＝３、ｐ２＝２、ｐ３＝３であると判断できる。

　（方法３）
　ジョイントコードブックにおいてゲインエレメントの大きさを規定するコードブックパラメータである“ｂ”を、基地局ｅＮＢで決定してユーザ装置ＵＥへ通知する。又は、コードブックパラメータ“ｂ”を、ユーザ装置ＵＥで決定して基地局ｅＮＢへ通知する。上記したように、コードブックパラメータ“ｂ”は、ゲインベクトルを構成する２つのゲインエレメントが他の２つのゲインエレメントよりもどれだけ大きいかを示すパラメータである。コードブックパラメータ“ｂ”の通知は、準静的にハイヤレイヤシグナリング（例えばＲＲＣシグナリング）によって行われる。

　基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥは、ゲインエレメントの大きさを規定するパラメータ“ｂ”の値を、チャネル特性の推定結果、及び又はエリア状況（ワイドエリア又はスモールエリア）に基づいて決めることができる。例えば、ワイドエリア又はスモールエリアによってチャネル相関、伝搬特性が異なる。そこで、基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥは、例えば、チャネル相関が高いチャネルの場合には、パラメータ“ｂ”の値として相対的に小さい数値を選択し、チャネル相関が低いチャネルの場合には、パラメータ“ｂ”の値として相対的に大きい数値を選択する。

　以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。まず、ＬＴＥ－Ａシステムの下りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングについて、図６に示すＭＩＭＯシステムを前提に説明する。図６は、ＭＩＭＯシステムの概念図である。なお、図６に示すＭＩＭＯシステムにおいては、基地局ｅＮＢ及びユーザ装置ＵＥがそれぞれ８本のアンテナを備える場合について示している。４Ｔｘを想定した場合、例えば２コードワードが４レイヤにマッピングされるようにレイヤマッピングし、４レイヤ信号が８アンテナにマッピングされるように４レイヤ信号に対してプリコーダベクトルを乗算してアンテナマッピングする。

　下りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングでは、ユーザ装置ＵＥは、各アンテナからの受信信号を用いてチャネル変動量を測定し、測定したチャネル変動量に基づいて、基地局ｅＮＢの各送信アンテナからの送信データを合成した後のスループット（又は受信ＳＩＮＲ（Signal　to　Interference　and　Noise　Ratio））が最大となる位相・振幅制御量（プリコーディングウェイト）に応じたＰＭＩ（Precoding　Matrix　Indicator）及びＲＩ（Rank　Indicator）を選択する。そして、この選択したＰＭＩ及びＲＩを、チャネル品質情報を示すＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator）とともに上りリンクで基地局ｅＮＢにフィードバックする。基地局ｅＮＢは、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づいて送信データをプリコーディングした後、各アンテナから情報伝送する。

　図６に示すユーザ装置ＵＥにおいて、信号分離・復号部１１は、受信アンテナＲＸ＃１～ＲＸ＃８を介して受信した受信信号に含まれる制御チャネル信号及びデータチャネル信号を、信号分離及びデータ復号する。信号分離・復号部１１による復号によってデータチャネル信号が再生される。ＰＭＩ選択部１２は、図示しないチャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてＰＭＩを選択する。この際、ＰＭＩ選択部１２は、ユーザ装置ＵＥ及び基地局ｅＮＢの双方でランク毎に既知のＮ＝２^B個のプリコーディングウェイト（プリコーディング行列）と、このプリコーディングウェイトに対応づけられるＰＭＩとを定めたコードブック１３から最適なＰＭＩを選択する。コードブック１３は、図２に示すジョイントコードブックを生成するジョイントコードブックを生成部、数式（２）で示されるイントラ-サブベクトル位相コードブック（位相情報θ１、θ２を量子化する位相コードブック）、及び数式（３）で示されるインター-サブベクトル位相コードブック（位相情報θ３を量子化する位相コードブック）を生成する３つの位相コードブック生成部を備える。イントラ-サブベクトル位相コードブック及びインター-サブベクトル位相コードブックは、ＤＦＴコードブックで構成される。PMI情報（Ｂ）は位相情報θ１，２，３のフィードバックとゲイン情報ｇの選択で決定されたビット情報（p1, p2, p3, gb）から成り立っている（Ｂ＝p1+p2+p3+gb）。プリコーディング行列の候補がＮ＝２^B個となる。ＲＩ選択部１４は、チャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてＲＩを選択する。これらのＰＭＩ及びＲＩは、フィードバック情報としてチャネル品質情報を示すＣＱＩとともに基地局ｅＮＢに送信される。

　一方、図６に示す基地局ｅＮＢにおいて、プリコーディングウェイト生成部２１は、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づいて、プリコーディングウェイトを生成する。プリコーディングウェイト生成部２１は、ユーザ装置ＵＥが使用しているコードブック１３に関する構成情報（コードブック構成パラメータのビット配置）をメモリに記憶していて、コードブック構成にしたがってＰＭＩ及びＲＩに対応したプリコーディングウェイトを生成する。プリコーディング乗算部２２は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２３によりパラレル変換された送信信号にプリコーディングウェイトを乗算することで、送信アンテナＴＸ＃１～ＴＸ＃８毎に位相・振幅をそれぞれ制御（シフト）する。これにより、位相・振幅シフトされた送信データが８本の送信アンテナＴＸ＃１～ＴＸ＃８から送信される。

　本実施の形態に係るＭＩＭＯシステムは、ワイドエリア／ローカルエリア、アンテナ相関の有無等の環境に対応して、コードブック１３の構成を適応的に変化させる。

　上記方法１を適用する場合、コードブックサイズＢと各コードブック構成パラメータのビット配置とを対応させたマッピングテーブルを、基地局ｅＮＢとユーザ装置ＵＥとの間で事前に共有する。例えば、図４に示すマッピングテーブルを基地局ｅＮＢとユーザ装置ＵＥの双方で保持する。基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥのいずれかが、適切なコードブック構造（コードブック構成パラメータのビット配置）を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズＢ（Ｂ１，Ｂ２，又はＢ３）を表すビットデータを生成する。本例で、基地局ｅＮＢが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。

　基地局ｅＮＢは、無相関チャネルを効率的に量子化する場合は、ゲイン情報がより重要であるので、ゲイン情報に関するコードブック構成パラメータ（図２に示すジョイントコードブックによって得られるインデックス）に対してより大きなビット数を割り当てているコードブックサイズＢを選択することが望ましい。また、相関チャネルを効率的に量子化する場合は、位相情報がより重要であるので、位相情報に関するコードブック構成パラメータ（数式（２）、（３）で定義される位相コードブックによって導出される位相情報）に対してより大きなビット数を割り当てているコードブックサイズＢを選択することが望ましい。

　基地局ｅＮＢが、例えば図４に示すコーブックサイズＢ１を選択した場合、コードブックサイズＢ１を示すビットデータを、ハイヤレイヤシグナリングによって上位制御信号としてユーザ装置ＵＥへ通知する。ユーザ装置ＵＥは、コードブックサイズＢ１が通知されると、コードブック１３のコードブック構成パラメータのビット配置を、図４に示すコードブックサイズＢ１に対応したコードブック構成パラメータ（ｇ_ｂ＝ａ、ｐ１＝ｂ、ｐ２＝ｃ、ｐ３＝ｄ）に変更する。図３に示す第１列目のコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ＝０、ｐ１＝３、ｐ２＝２、ｐ３＝３）によってコードブック１３を構成した場合、ゲイン情報を含まないコードブック１３が構築される。図３に示す第２列目のコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ＝３、ｐ１＝３、ｐ２＝３、ｐ３＝３）によってコードブック１３を構成した場合、ゲイン情報の量子化については、図２に示す３ビットのジョイントコードブックが構築される。

　なお、コードブック構成を変更するというときは、コードブック構成パラメータのビット配置を変更することを主に意味する。

　この結果、コードブックサイズのシグナリングによって、ユーザ装置ＵＥのコードブック１３のコードブック構成が適応的に変更されたことになる。

　上記方法２を適用する場合、基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥのいずれかが、適切なコードブック構造（コードブック構成パラメータのビット配置）を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ、ｐ１、ｐ２、ｐ３）を表すビットデータを生成する。本例で、基地局ｅＮＢが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。

　基地局ｅＮＢは、無相関チャネルを効率的に量子化する場合は、ゲイン・順列情報ｇに関するコードブック構成パラメータ（ｇ_ｂ）に対してより大きなビット数を割り当てたコードブック構成パラメータのビット配置を選択することが望ましい。また、相関チャネルを効率的に量子化する場合は、位相情報に関するコードブック構成パラメータ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に対してより大きなビット数を割り当てたコードブック構成パラメータのビット配置を選択することが望ましい。

　基地局ｅＮＢが、例えば図５に示す１列目のビット配置（ｇ_ｂ＝ａ、ｐ１＝ｂ、ｐ２＝ｃ、ｐ３＝ｄ）を選択した場合、当該１列目のビット配置（ｇ_ｂ＝ａ、ｐ１＝ｂ、ｐ２＝ｃ、ｐ３＝ｄ）を示すビットデータを、ハイヤレイヤシグナリングによって上位制御信号としてユーザ装置ＵＥへ通知する。ユーザ装置ＵＥは、コードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ＝ａ、ｐ１＝ｂ、ｐ２＝ｃ、ｐ３＝ｄ）が通知されると、ビット配置（ｇ_ｂ＝ａ、ｐ１＝ｂ、ｐ２＝ｃ、ｐ３＝ｄ）に基づいてコードブック１３のコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ、ｐ１、ｐ２、ｐ３）を変更する。図３に示す第１列目のコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ＝０、ｐ１＝３、ｐ２＝２、ｐ３＝３）によってコードブック１３を構成した場合、ゲイン情報を含まないコードブック１３が構築される。図３に示す第２列目のコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ＝３、ｐ１＝３、ｐ２＝３、ｐ３＝３）によってコードブック１３を構成した場合、ゲイン情報の量子化については、図２に示す３ビットのジョイントコードブックが構築される。

　この結果、コードブック構成パラメータのビット配置のシグナリングによって、ユーザ装置ＵＥのコードブック１３のコードブック構成が適応的に変更されたことになる。

　上記方法３を適用する場合、基地局ｅＮＢ又はユーザ装置ＵＥのいずれかが、適切なゲインパラメータ“ｂ”を決定し、決定したゲインパラメータ“ｂ”を表すビットデータを生成する。本例で、基地局ｅＮＢが適切なコードブック構造を決定するものとして説明する。

　方法１と方法３とを組み合わせる場合、ゲインパラメータ“ｂ”は、上記方法１によってシグナリングされるコードブックサイズＢと一緒に送信することができるし、コードブックサイズＢとは別に独立してシグナリングすることもできる。

　方法２と方法３とを組み合わせる場合、ゲインパラメータ“ｂ”は、上記方法２によってシグナリングされるコードブック構成パラメータのビット配置と一緒に送信することができるし、コードブック構成パラメータのビット配置とは別に独立してシグナリングすることもできる。

　図７を参照しながら、本発明の実施の形態に係るユーザ装置（ＵＥ）１０及び基地局（ｅＮＢ）２０を有する移動通信システム１について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るユーザ装置１０及び基地局２０を有する移動通信システム１の構成を説明するための図である。なお、図７に示す移動通信システム１は、例えば、ＬＴＥシステム又はＳＵＰＥＲ　３Ｇが包含されるシステムである。また、この移動通信システム１は、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良く、４Ｇと呼ばれても良い。

　図７に示すように、移動通信システム１は、基地局２０と、この基地局２０と通信する複数のユーザ装置１０（１０_１、１０_２、１０_３、・・・１０_ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。基地局２０は、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。ユーザ装置１０は、セル５０において基地局２０と通信を行っている。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

　各ユーザ装置（１０_１、１０_２、１０_３、・・・１０_ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限りユーザ装置１０として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局２０と無線通信するのはユーザ装置１０であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含む。

　移動通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

　ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各ユーザ装置１０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Field　Indicator　Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid　automatic　repeat　request　Indicator　Channel））とが用いられる。このＰＤＳＣＨにより、上位制御信号、ユーザデータが伝送される。上位制御信号にはコードブック構成を適応的に変更するための情報が含まれる。なお、基地局２０でユーザ装置１０に割り当てたコンポーネントキャリアやスケジューリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルによりユーザ装置１０に通知される。

　上りリンクについては、各ユーザ装置１０で共有して使用されるＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）とが用いられる。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータが伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ）などが伝送される。

　図８はユーザ装置１０の構成を示すブロック図であり、図９は基地局２０の構成を示すブロック図である。ここで、ユーザ装置１０がコードブック構成を決定する決定能力を有し、基地局２０はユーザ装置１０から通知されるコードブック構成に適合させる例を説明する。なお、図８及び図９に示すユーザ装置１０及び基地局２０の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の移動端末装置及び基地局装置が有する構成は備えているものとする。また、ユーザ装置１０及び基地局２０は、図示しないプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、操作部などを含んでも良いことはもちろんである。

　図８に示すユーザ装置１０において、基地局２０から送出された送信信号は、アンテナ１～Ｎ_ＲＸにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１～１０１＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路１０２＃１～１０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路１０２＃１～１０２＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換された後、受信タイミング推定部１０５及びＣＰ除去部１０３＃１～１０３＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部１０５においては、周波数変換後の受信信号で受信タイミングを推定し、その受信タイミングをＣＰ除去部１０３＃１～１０３＃Ｎに出力する。ＣＰ除去部１０３＃１～１０３＃ＮでＣＰ（Cyclic　Prefix）が除去され、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０４＃１～１０４＃Ｎにてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。周波数領域の信号に変換された受信信号は、チャネル推定部１０６及びデータチャネル信号復調部１０７に出力される。

　チャネル推定部１０６は、ＦＦＴ部１０４＃１～＃Ｎから出力された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部１０７、フィードバック情報選択部１０９、コードブック適応化部１１０に通知する。データチャネル信号復調部１０７においては、通知されたチャネル状態に基づいて、データチャネル信号を復調する。復調されたデータチャネル信号は、チャネル復号部１０８において、チャネル復号されてユーザ＃ｋ信号に再生される。

　フィードバック情報選択部１０９は、チャネル推定部１０６から通知されたチャネル状態に基づいてコードブック１３からＰＭＩを選択する。コードブック１３は、コードブック構成パラメータのビット配置によってコードブック構造を適応的に変更可能な構造化コードブックである。コードブック１３は、ゲイン情報の符号化に用いられるジョイントコードブック１３ａ（図２）と、位相情報（θ１，２，３）の符号化に用いられる３つの位相コードブック１３ｂ-ｄとを含んで構成される。位相コードブックは、２つのイントラ-サブベクトル位相θ１、θ２をそれぞれ符号化する２つのイントラ-サブベクトル位相コードブック（数式（２））１３ｂ、ｃと、インター-サブベクトル位相θ３を符号化する１つのインター-サブベクトル位相コードブック（数式（３））１３ｄとを有する。構造化コードブックを適用する場合、ＰＭＩ（フィードバックビットのセット）は三つの位相コードブック１３ｂ-ｄによって選択された位相情報θ１(p1)、θ２(p2)、θ３(p3)と図２のジョイントコードブックによって選択されたゲイン・順列情報g（gb）のセットから成り立っている。

　ここで、構造化コードブックからなるコードブック１３を用いたＰＭＩ探索方法について説明する。フィードバック情報選択部１０９は、チャネル行列の相関行列を作り、この相関行列を固有値分解して固有ベクトル“ｖ”を抽出する。チャネル行列とは、各送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬路の振幅及び位相の変動量で構成される行列である。この固有ベクトル“ｖ”に最も近いストラクチャ“ｗ”を探索する（ｖ、ｗは数式（１）を参照）。ストラクチャ“ｗ”を探索するために、固有ベクトル“ｖ”の各エレメントの絶対値を計算して固有ベクトル“ｖ”の振幅成分を抽出する。固有ベクトル“ｖ”の各エレメントの振幅成分はゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)である。ゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列と一緒に固有ベクトル“ｖ”に最も近いものを探す。固有ベクトル“ｖ”に最も近いゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列は、どのエレメントがどのエレメントよりも大きいかといった情報と、どのエレメントがどのエレメントよりｂ以上大きいかといった情報とを有する。固有ベクトル“ｖ”に最も近いゲインエレメントg(1),g(2),g(3),g(4)の順列を探索し、探索された順列を示すインデックスをフィードバックする。

　コードブック適応化部１１０は、チャネル推定部１０６から通知されたチャネル状態に基づいて、構造化コードブックであるコードブック１３の構成を適合させる。コードブック１３の適応化方法は、上記した方法１，２，３のいずれかが適用される。

　また、フィードバック情報選択部１０９は、チャネル推定部１０６から通知されたチャネル状態に基づいてＲＩを選択する。さらに、フィードバック情報選択部１０９は、チャネル推定部１０６から通知されたチャネル状態に基づいてチャネル品質を測定し、ＰＭＩに対応するＣＱＩを選択する。この場合、フィードバック情報選択部１０９は、ＳＵ－ＭＩＭＯ伝送用及びＭＵ－ＭＩＭＯ伝送用のＣＱＩを選択できるものとなっている。フィードバック情報選択部１０９は、選択したＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩをフィードバック制御信号生成部１１１に通知する。

　フィードバック制御信号生成部１１１は、通知されたＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩに基づいて、これらを基地局２０にフィードバックする制御信号（例えば、ＰＵＣＣＨ信号）を生成する。この場合、フィードバック制御信号生成部１１１は、フィードバック情報選択部１０９から通知されたＰＴＩの値に応じてレポート１～レポート３のフォーマットに従った制御信号を生成する。また、フィードバック制御信号生成部１１１は、ＰＵＣＣＨでフィードバックするためのＰＭＩ、ＣＱＩ及びＲＩの情報をチャネル符号化及びデータ変調する。フィードバック制御信号生成部１１１で生成された制御信号やチャネル符号化後のＰＭＩ、ＣＱＩ、ＲＩは、マルチプレクサ（ＭＵＸ：多重部）１１５に出力される。

　一方、ユーザ装置１０がコードブック構成を決定した場合、基地局ｅＮＢに対してコードブック構成情報（例えば、コードブックサイズＢ（方法１）、コードブック構成パラメータのビット配置（方法２））が上位レイヤ信号として通知される。上位レイヤから送出されたユーザ＃ｋに関する送信データ＃ｋは、チャネル符号化部１１２によりチャネル符号化された後、データ変調部１１３にてデータ変調される。データ変調部１１３にてデータ変調された送信データ＃ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で離散フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されて不図示のサブキャリアマッピング部に出力される。

　サブキャリアマッピング部においては、送信データ＃ｋを、基地局２０から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号＃ｋを、送信データ＃ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃ｋがプリコーディング乗算部１１４に出力される。

　プリコーディング乗算部１１４は、ＰＭＩに対応するプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナ１～Ｎ_ＲＸ毎に送信データ＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部１１４により位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５に出力される。

　マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋと、フィードバック制御信号生成部１１１により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナ１～Ｎ_ＲＸ毎の送信信号を生成する。このマルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５におけるマッピング（多重）は、ＰＴＩの値に応じてレポート１～レポート３に対応するフィードバック情報をそれぞれ異なるサブフレームに多重する。

　マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５により生成された送信信号は、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ部）１１６＃１～１１６＃Ｎで離散フーリエ変換して時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）１１７＃１～１１７＃Ｎにて逆高速フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＣＰ付加部１１８＃１～１１８＃ＮでＣＰが付加され、ＲＦ送信回路１１９＃１～１１９＃Ｎへ出力される。

　ＲＦ送信回路１１９＃１～１１９＃Ｎにおいて、無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Duplexer）１０１＃１～１０１＃Ｎを介してアンテナ１～アンテナＮ_ＲＸに出力され、アンテナ１～アンテナＮ_ＲＸから上りリンクで無線基地局２０に送出される。なお、これらのＲＦ送信回路１１９＃１～１１９＃Ｎ、デュプレクサ（Duplexer）１０１＃１～１０１＃Ｎ及びアンテナ１～アンテナＮ_ＲＸは、制御信号を送信する送信部を構成する。

　一方、図９に示す基地局２０において、チャネル符号化部２０１＃１～２０１＃ｋは、ユーザ＃１～＃ｋに対する送信データ＃１～＃ｋが入力される。

　上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋは、ＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨでのＣＳＩ（Channel　State　Information）フィードバックモード及びそのフィードバックモードにおけるフィードバック周期やオフセットパラメータなどの情報を含む上位制御信号（例えば、ＲＲＣ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を生成する。送信データ＃１～＃ｋには、上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋで生成された上位制御信号が含まれる。

　送信データ＃１～＃ｋ、上位制御信号は、チャネル符号化部２０１＃１～２０１＃ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２０２＃１～２０２＃ｋに出力され、データ変調される。データ変調部２０２＃１～２０２＃ｋでデータ変調された送信データ＃１～＃ｋ、上位制御信号は、不図示の離散フーリエ変換部で離散フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてプリコーディング乗算部２０３＃１～２０３＃ｋに出力される。

　プリコーディング乗算部２０３＃１～２０３＃ｋは、プリコーディングウェイト生成部２２０から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナ１～Ｎ_ＴＸ毎に送信データ＃１～＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする（プリコーディングによるアンテナ１～Ｎ_ＴＸの重み付け）。プリコーディング乗算部２０３＃１～２０３＃ｋにより位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１～＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５に出力される。ここで、下りリンクのＭＵ－ＭＩＭＯ伝送のためのプリコーディングは、ユーザ装置１０からフィードバックされたＰＭＩ情報（位相情報θ１，２，３のフィードバックとゲイン情報ｇの選択で決定されたビット情報（p1, p2, p3, gb））に基づいて、各送信レイヤに対するプリコーディングベクトルが決定される。

　マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１～＃ｋについて送信アンテナ１～Ｎ_ＴＸ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５により生成された送信信号は、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ部）２０６＃１～２０６＃ｋで離散フーリエ変換して時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）２０７＃１～２０７＃ｋにて逆高速フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＣＰ付加部２０８＃１～２０８＃ｋでＣＰが付加され、ＲＦ送信回路２０９＃１～２０９＃ｋへ出力される。

　ＲＦ送信回路２０９＃１～２０９＃Ｎにおいて、無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Duplexer）２１０＃１～２１０＃Ｎを介してアンテナ１～アンテナＮ_ＴＸに出力され、アンテナ１～アンテナＮ_ＴＸから下りリンクでユーザ装置１０に送出される。

　ユーザ装置１０から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナ１～Ｎ_ＴＸにより受信され、デュプレクサ（Duplexer）２１０＃１～２１０＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路２１１＃１～２１１＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２１１＃１～２１１＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、受信タイミング推定部２２１及びＣＰ除去部２１２＃１～２１２＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部２２１においては、周波数変換処理された後の受信信号で受信タイミングを推定し、その受信タイミングをＣＰ除去部２１２＃１～２１２＃Ｎに出力する。

　ＣＰ除去部２１２＃１～２１２＃ＮでＣＰが除去され、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２１３＃１～２１３＃Ｎにてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。その後、逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ部）２１４＃１～２１４＃Ｎにて逆離散フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。時間領域の信号に変換された受信信号は、チャネル推定部２１５＃１～２１５＃Ｎ及びデータチャネル信号復調部２１６＃１～２１６＃Ｎに出力される。

　チャネル推定部２１５＃１～２１５＃Ｎは、ＩＤＦＴ部２１４＃１～２１４＃Ｎから出力された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部２１６＃１～２１６＃Ｎに通知する。また、チャネル推定部２１５＃１～２１５＃Ｎは、推定したチャネル状態をフィードバック情報復調部２１８＃１～２１８＃Ｎへ出力する。データチャネル信号復調部２１６＃１～２１６＃Ｎにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、データチャネル信号を復調する。復調されたデータチャネル信号は、チャネル復号部２１７＃１～２１７＃Ｎにおいて、チャネル復号されてユーザ＃１～＃ｋ信号に再生される。

　本例では、ユーザ装置１０においてコードブック構成を適応化しているので、上りリンクでコードブック構成を適合させるための情報が基地局ｅＮＢへ通知され、チャネル復号された信号からコードブック構成適応化のための情報が抽出される。

　フィードバック情報復調部２１８＃１～２１８＃Ｎは、各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる情報からチャネルに関する情報（チャネル情報）、例えば、ＰＵＣＣＨで通知されるＣＱＩやＰＭＩ、ＲＩ及びＰＴＩなどのフィードバック情報を復調する。フィードバック情報復調部２１８＃１～２１８＃Ｎにより復調された情報は、それぞれＰＭＩ情報抽出部２１９＃１～２１９＃Ｎ及びＣＱＩ情報抽出部２２２＃１～２２２＃Ｎに出力される。

　ＰＭＩ情報抽出部２１９＃１～２１９＃Ｎは、フィードバック情報復調部２１８＃１～２１８＃Ｎにより復調された情報からＰＭＩ情報を抽出する。この場合、ＰＭＩ情報抽出部２１９＃１～２１９＃Ｎは、最後（最も直近）にフィードバックされたＲＩ及びＰＴＩに基づいて、ＰＵＣＣＨに含まれるレポート２、レポート３で指定されるＰＭＩ情報を抽出する。ここで、ＰＭＩ情報は、位相情報θ１，２，３のフィードバックとゲイン情報ｇの選択で決定されたビット情報（p1, p2, p3, gb）に相当する。すなわち、ＰＭＩ情報によって、構造化コードブックのジョイントコードブックから選択されたインデックスと、位相コードブックから選択されたイントラ-サブベクトル位相（θ１，θ２）、インター-サブベクトル位相（θ３）とが特定される。抽出されたＰＭＩは、プリコーディングウェイト生成部２２０に出力される。

　ＣＱＩ情報抽出部２２２＃１～２２２＃Ｎは、フィードバック情報復調部２１８＃１～２１８＃Ｎにより復調された情報からＣＱＩ情報を抽出する。抽出されたＣＱＩは、それぞれチャネル符号化部２０１＃１～２０１＃ｋ、データ変調部２０２＃１～２０２＃ｋに出力され、送信データ＃１～送信データ＃ｋに対するＭＣＳの選択に利用される。

　プリコーディングウェイト生成部２２０は、ＰＭＩ情報抽出部２１９＃１～２１９＃Ｎから出力されたＰＭＩ並びにＲＩに基づいて、送信データ＃１～＃ｋに対する位相及び／又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部２０３＃１～２０３＃ｋに出力され、送信データ＃１～送信データ＃ｋのプリコーディングに利用される。

　以上のように、本実施の形態は、ゲインベクトル及びその順列を示すインデックス（第１のパラメータ）と、イントラ-サブベクトル位相（第２、第３のパラメータ）と、インター-サブベクトル位相（第４のパラメータ）とで構造化コードブックを定義したので、第１から第４のパラメータのビット配置に応じてコードブック構造を変更である。そして、適切なコードブック構造を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズＢ（Ｂ１，Ｂ２，又はＢ３）を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。また、適切なコードブック構造を決定し、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ、ｐ１、ｐ２、ｐ３）を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。また、適切なゲインパラメータ“ｂ”を決定し、決定したゲインパラメータ“ｂ”を表すビットデータを通知することにより適応的に構造化コードブックの構造を変更できる。

　以上の説明では、ユーザ装置１０においてコードブック構造を決定し、コードブック構造適応化のための情報を基地局２０へ通知する構成について説明したが、基地局ｅＮＢにおいてコードブック構造を適応化する制御信号を生成し、ユーザ装置１０に通知しても良い。

　図１０は基地局ｅＮＢにおいてコードブック構造を適応化する制御信号を生成する場合のブロック図であり、図１１は基地局ｅＮＢからコードブック構造を適応化する制御信号を受けてコードブック構成を適合化させるユーザ装置のブロック図である。なお、図８，９と同一部分には同一符号を付している。

　図１０に示すように、基地局２０において、適切なコードブック構造を決定してコードブック構成を適応化するコードブック適応化部２３０を備える。コードブック適応化部２３０は、適切なコードブック構成（コードブック構成パラメータのビット配置）又は適切なゲインパラメータ“ｂ”を決定するために、チャネル特性（ローカルエリア又はワイドエリアか）、アンテナ構成（直交偏波アンテナ又は非直交偏波アンテナか）、チャネル推定結果に基づいても良い。チャネル特性及びアンテナ構成は上位層から供給され、チャネル推定結果はチャネル推定部２１５＃１～２１５＃ｋから供給される。

　上記方法１を適用する場合、コードブック適応化部２３０は、チャネル推定結果（及び又はアンテナ構成）に基づいて、適切なコードブック構造（コードブック構成パラメータのビット配置）を決定する。上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋは、決定したコードブック構造に対応したコードブックサイズＢ（Ｂ１，Ｂ２，又はＢ３）を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。

　上記方法２を適用する場合、コードブック適応化部２３０は、適切なコードブック構造（コードブック構成パラメータのビット配置）を決定する。上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋは、決定したコードブック構造に対応したコードブック構成パラメータのビット配置（ｇ_ｂ、ｐ１、ｐ２、ｐ３）を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。

　上記方法３を適用する場合、コードブック適応化部２３０は、適切なゲインパラメータ“ｂ”を決定する。上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋは、決定したゲインパラメータ“ｂ”を表すビットデータを、コードブック構成適応化のための上位制御信号として生成する。

　上位制御信号生成部２２３＃１～２２３＃ｋは、コードブック適応化部２３０が決定した適切なコードブック構造に基づいて、ユーザ装置１０のコードブック構造を適合させるための上位制御信号を生成する。上位制御信号は上記実施の形態と同様にしてシグナリングされる。

　一方、図１１に示すように、ユーザ装置１０において、コードブック適応化部１１０は、上位制御信号に基づいてコードブック１３の構造を適合する。すなわち、チャネル復号部１０８にて復号された上位制御信号に基づいてコードブック適応化部１１０がコントロールされる。

　図１２は、コードブック適合化フローチャートである。
　コードブック適応化部２３０は、チャネル推定部２１５＃１～２１５＃ｋからチャネル推定結果を受け取った後、チャネル特性（ローカルエリア又はワイドエリアか）、アンテナ構成（直交偏波アンテナ又は非直交偏波アンテナか）等のチャネル関連情報（長期統計情報）を抽出する（ステップＳ１）。次に、コードブック適応化部２３０は、チャネル関連情報抽出に基づき適合するコードブックを決定する(ステップＳ２)。上位制御信号生成部２２３は、適合コードブックのパラメータ(gb,　p1,　p2,　p3,　b)を上位レイヤ制御信号としてユーザ装置１０に送信される（ステップＳ３）。なお、適合コードブックパラメータ(gb,　p1,　p2,　p3)の通知方法としては、コードブックサイズＢを通知することによって適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法１)、コードブックパラメータの複数パターンをビットマップ化して、ビットマップを通知することによって直接的に適合コードブックのパラメータを通知する方法(方法２)のいずれを適用しても良い。

　以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

　本出願は、２０１２年５月７日出願の特願２０１２－１０６００１に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。

Claims (10)

1. 　下りリンクＭＩＭＯ伝送に適用されるプリコーディングのためのコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、
   　ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、
   　前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、
   を具備したことを特徴とするコードブック適合方法。
2. 　前記一方の通信装置は、コードブック構造が、チャネル特性及びアンテナ構成の少なくとも１つに適合するように、コードブックサイズを決定することを特徴とする請求項１記載のコードブック適合方法。
3. 　各コードブックサイズに対応して前記複数のパラメータのビット配置が定められたテーブルを前記通信装置間で事前に共有することを特徴とする請求項２記載のコードブック適合方法。
4. 　下りリンクＭＩＭＯ伝送に適用されるプリコーディングに用いられるコードブックを適合化するコードブック適合方法であって、
   　コードブック構造を規定するゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータのビット配置を、一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップと、
   　前記他方の通信装置が、前記一方の通信装置から通知された複数のパラメータのビット配置に基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させるステップと、
   を具備したことを特徴とするコードブック適合方法。
5. 　前記コードブックのゲイン情報に関するパラメータとして、振幅成分を有する複数エレメントで構成されたゲインベクトルと当該ゲインベクトルにおける各エレメントの順列との組み合わせを表すインデックスが定められ、
   　前記コードブックの位相情報に関するパラメータとして、前記ゲインベクトルが複数のサブベクトルで規定されていて、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相を示すイントラ-サブベクトル位相と、前記サブベクトル間での相対位相を示すインター-サブベクトル位相と、が定められていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコードブック適合方法。
6. 　前記コードブックのゲイン情報に関するパラメータとして、振幅成分を有する複数エレメントで構成されたゲインベクトルと当該ゲインベクトルにおける各エレメントの順列との組み合わせを表すインデックスが定められ、
   　前記コードブックの位相情報に関するパラメータとして、前記ゲインベクトルが複数のサブベクトルで規定されていて、各サブベクトル内でのエレメント間の相対位相を示すイントラ-サブベクトル位相と、前記サブベクトル間での相対位相を示すインター-サブベクトル位相と、が定められ、
   　前記ゲインベクトルは、振幅成分を有する複数エレメントとして、第１の振幅成分を有する複数のエレメントと、前記第１の振幅成分よりも“ｂ”倍だけ大きい第２の振幅成分を有する複数のエレメントとで構成され、
   　前記“ｂ”の値を、前記一方の通信装置から他方の通信装置へ通知するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコードブック適合方法。
7. 　下りリンクＭＩＭＯ伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線基地局装置において、
   　ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズをユーザ装置に通知するための信号を生成する上位制御信号生成部と、
   　コードブックサイズをユーザ装置に通知するための信号を下りリンクを介してユーザ装置に送信する送信部と、を具備し、
   　前記ユーザ装置が、通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させることを特徴とする無線基地局装置。
8. 　下りリンクＭＩＭＯ伝送でコードブックベースのプリコーディングが適用された信号を受信するユーザ装置において、
   　ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを示す信号を受信する受信部と、
   　受信した信号が示すコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる適合化部と、
   を具備したことを特徴とするユーザ装置。
9. 　第１の通信装置と第２の通信装置との間で、下りリンクＭＩＭＯ伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線通信システムにおいて、
   　前記第１の通信装置は、ゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータによって規定されているコードブックのコードブックサイズを前記第２の通信装置へ通知し、
   　前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から通知されたコードブックサイズに基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる、
   ことを特徴とする無線通信システム。
10. 　第１の通信装置と第２の通信装置との間で、下りリンクＭＩＭＯ伝送にコードブックベースのプリコーディングを適用する無線通信システムにおいて、
    　前記第１の通信装置は、コードブック構造を規定するゲイン情報及び位相情報に関する複数のパラメータのビット配置を前記第２の通信装置へ通知し、
    　前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から通知された複数のパラメータのビット配置に基づいて、前記コードブックを規定しているパラメータのビット配置を変更してコードブック構造を適合させる、
    ことを特徴とする無線通信システム。
     
     
     
     

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