WO2018131299A1 - ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

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WO2018131299A1
WO2018131299A1 PCT/JP2017/042280 JP2017042280W WO2018131299A1 WO 2018131299 A1 WO2018131299 A1 WO 2018131299A1 JP 2017042280 W JP2017042280 W JP 2017042280W WO 2018131299 A1 WO2018131299 A1 WO 2018131299A1
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channel
user terminal
base station
channel information
reference signal
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PCT/JP2017/042280
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翔平 吉岡
聡 須山
淳 増野
達樹 奥山
奥村　幸彦
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0023—Time-frequency-space

Definitions

  • the present invention relates to a user terminal and a wireless communication method.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE successor systems for example, LTE-A (LTE-Advanced), FRA (Future Radio Access), 5G (5th generation mobile communication system), 5G + ( 5G (plus) and New-RAT (Radio Access Technology) are also being considered.
  • a large number of antenna elements for example, 100 elements or more
  • a high frequency band for example, 5 GHz or more
  • massive MIMO Multiple Input Multiple Output
  • Digital precoding / posting such as eigenmode (EM) transmission using Singular Value Decomposition (SVD) or block diagonalization (BD) as a technique for controlling a beam or stream in MIMO
  • EM eigenmode
  • BD block diagonalization
  • precoding / postcoding coding
  • a reference signal for estimating channel information (for example, CSI (Channel State Information)) indicating a channel (propagation path) between a radio base station and a user terminal.
  • CSI Channel State Information
  • RS Channel State Information
  • Non-Patent Document 1 does not discuss acquisition of all channel information necessary for precoding / postcoding processing.
  • An aspect of the present invention is to provide a user terminal and a wireless communication method capable of acquiring all channel information necessary for precoding / postcoding processing.
  • a user terminal is a wireless communication system that performs precoding and postcoding and beamforming in MU-MIMO transmission performed between a radio base station and a plurality of user terminals.
  • the channel information is an equivalent channel matrix including a beamforming weight, and performs second channel estimation for estimating second channel information indicating a channel between the communication unit and the radio base station and the user terminal,
  • Second channel information includes the beamforming weight and precoding matrix.
  • all channel information necessary for precoding / postcoding processing can be acquired.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a radio base station according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a user terminal according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an operation example of a radio base station and a user terminal according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a frame configuration example according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of channel estimation processing for a beam 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of channel estimation processing for a beam 2 according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of channel information interpolation processing for a beam 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of channel information interpolation processing for a beam 2 according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a radio base station according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a user terminal according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an operation example of a radio base station and a user terminal according to Embodiment 2.
  • 6 is a diagram illustrating a frame configuration example according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the radio base station and user terminal which concern on this invention.
  • MU-MIMO Multi-User-MIMO
  • precoding / postcoding is performed with BF in Massive MIMO. That is, in the radio communication system according to the present invention, precoding / postcoding and beamforming are performed in MU-MIMO transmission performed between a radio base station and a plurality of user terminals.
  • precoding for inter-user interference IUI
  • precoding / postcoding for inter-stream interference ISI
  • the received signal r received at each user terminal is expressed by the following equation (1).
  • W represents a BF weight
  • P IUI represents Represents a precoding matrix for inter-user interference
  • P ISI represents a pre-coding matrix for inter-stream interference
  • the channel between user terminals is orthogonalized by precoding (P IUI ) (for example, block diagonalization) processing for inter-user interference, and inter-user interference is avoided.
  • precoding for example, block diagonalization
  • a signal y obtained by performing post-coding on the received signal r received at each user terminal is expressed by the following equation (2).
  • Non-Patent Document 1 a precoding matrix (P IUI , P ISI ) and a post coding matrix (B ISI ) are generated using an equivalent channel matrix including a BF weight. No consideration has been given to estimating an equivalent channel matrix that includes a BF weight and precoding matrix for generating (B ISI ). That is, in Non-Patent Document 1, no consideration is given to acquiring all channel information necessary for precoding / postcoding processing.
  • the radio base station and the user terminal estimate equivalent channel information including a BF weight for generating a precoding matrix (hereinafter referred to as “stage 1 channel estimation”). ) And a process for estimating equivalent channel information including a BF weight and a precoding matrix for generating a post-coding matrix (hereinafter referred to as “stage 2 channel estimation”), and two-stage channels Estimate.
  • the radio communication system includes at least radio base station 10 shown in FIG. 1 and at least one user terminal 20 shown in FIG. Each user terminal 20 is connected (accessed) to the radio base station 10.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a radio base station according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 illustrated in FIG. 1 includes a discovery signal generation unit 101, a candidate weight multiplication unit 102, a stage 1 reference signal generation unit 103, a stage 2 reference signal generation unit 104, a data generation unit 105, A configuration including a precoding matrix generation unit 106, a precoding unit 107, a weight selection unit 108, a beamforming unit 109, a communication unit 110, and an antenna 111 is adopted.
  • Discovery signal generation unit 101 generates a discovery signal (reference signal) for determining a BF weight (W). For example, the discovery signal generation unit 101 generates at least the same number of discovery signals as the number of BF weight candidates. Discovery signal generation section 101 outputs the generated discovery signal to candidate weight multiplication section 102.
  • the candidate weight multiplication unit 102 multiplies the discovery signal input from the discovery signal generation unit 101 by a BF weight candidate, and outputs the discovery signal after the multiplication of the BF weight candidate to the communication unit 110.
  • the stage 1 reference signal generation unit 103 generates a reference signal (hereinafter referred to as a “first reference signal”) used for stage 1 channel estimation (first channel estimation) and outputs the reference signal to the beam forming unit 109. To do.
  • the stage 2 reference signal generation unit 104 generates a reference signal (hereinafter referred to as a “second reference signal”) used for stage 2 channel estimation (second channel estimation) and outputs the reference signal to the precoding unit 107. To do.
  • the data generation unit 105 generates data (downlink signals) for a plurality of user terminals 20.
  • the configuration of the data generation unit 105 for one user terminal 20 (i-th user terminal 20) is shown, but the radio base station 10 includes a plurality of (N U ) user terminals 20. Assume that each has a data generation unit 105.
  • the data generation unit 105 includes an encoding unit 151 and a modulation unit 152.
  • the encoding unit 151 and the modulation unit 152 are respectively provided corresponding to the number of streams (M i ) for the user terminal i.
  • Each encoding unit 151 encodes data signals of M i streams, and each modulation unit 152 modulates each encoded data signal and outputs the modulated data signal to the precoding unit 107.
  • the coding rate and the modulation scheme in each encoding unit 151 and each modulation unit 152 may be different for each stream.
  • the precoding matrix generation unit 106 uses the stage 1 channel estimation value fed back from the user terminal 20 to generate a precoding matrix.
  • the channel estimation value of stage 1 is, for example, channel information (HW) indicating an equivalent channel matrix including a BF weight (W).
  • the precoding matrix generation unit 106 performs precoding matrix (P IUI ) for removing interference (inter-user interference) between a plurality of user terminals 20 multiplexed in MU-MIMO, and each user.
  • a precoding matrix (P ISI ) for removing interference between streams (inter-stream interference) at the terminal 20 is generated.
  • the precoding matrix generation unit 106 generates the generated precoding matrix (P IUI , P ISI ). Hereinafter, they may be collectively expressed as “P”) to the precoding unit 107.
  • the precoding unit 107 uses the precoding matrix (P) input from the precoding matrix generation unit 106 for the second reference signal input from the stage 2 reference signal generation unit 104 in stage 2 channel estimation. Multiply and output the precoded second reference signal to beamforming section 109.
  • P precoding matrix
  • precoding section 107 multiplies the data signal input from data generation section 105 by a precoding matrix (P) during data transmission, and outputs the precoded data signal to beamforming section 109.
  • P precoding matrix
  • the precoding unit 107 generates L (number of beams, for example, L> M) signals by applying precoding to M stream data signals.
  • the weight selection unit 108 selects a BF weight (W) to be used for beamforming from the BF weight candidates based on the candidate weight information fed back from the user terminal 20, and outputs the BF weight (W) to the beamforming unit 109.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • the weight selection unit 108 may select L BF weights in order of increasing SNR so as not to overlap each other.
  • the beam forming unit 109 multiplies the first reference signal input from the stage 1 reference signal generation unit 103 by the BF weight W input from the weight selection unit 108 to obtain the BF weight.
  • the first reference signal after multiplication is output to communication section 110.
  • each user terminal 20 uses the first reference signal multiplied by the BF weight (W) determined based on the candidate weight information (SNR), and equivalent channel information (HW) including the BF weight. ) Can be estimated.
  • the beam forming unit 109 multiplies the second reference signal input from the precoding unit 107 by the BF weight (W) input from the weight selection unit 108, thereby obtaining a BF weight.
  • the second reference signal after multiplication is output to communication section 110.
  • each user terminal 20 uses the second reference signal obtained by multiplying the precoding matrix (P) and the BF weight (W), and includes an equivalent including the precoding matrix (P) and the BF weight (W).
  • Channel information (HWP) can be estimated.
  • the beamforming unit 109 multiplies the data signal input from the precoding unit 107 by the BF weight (W) input from the weight selection unit 108 during data transmission, and the data after the BF weight multiplication Signals ( NT signals) are output to communication unit 110.
  • the communication units 110-1 to 110- NT are provided corresponding to the NT antennas 111 (antenna elements), respectively.
  • Each communication unit 110 to the signal input, D / A conversion, performs transmission processing such as up-conversion, the signal after the transmission processing, for example, time multiplexes the frequency or code, N T number of Each is transmitted from the antenna 111.
  • each communication unit 110 transmits the discovery signal input from the candidate weight multiplication unit 102 to each user terminal 20 via the antenna 111.
  • the communication unit 110 transmits the first reference signal or the second reference signal input from the beamforming unit 109 to each user terminal 20 via the antenna 111 in channel estimation.
  • the communication unit 110 transmits a stream signal input from the beamforming unit 109 to each user terminal 20 via the antenna 111 at the time of data transmission.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the user terminal according to the present embodiment.
  • the user terminal 20 shown in FIG. 2 includes an antenna 201, a communication unit 202, a candidate weight information measurement unit 203, a stage 1 channel estimation unit 204, a stage 2 channel estimation unit 205, a post coding matrix generation unit 206, A configuration including a post coding unit 207 and a data processing unit 208 is adopted.
  • the stage 1 channel estimation unit 204 and the stage 2 channel estimation unit 205 may constitute one channel estimation unit.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the i-th user terminal 20.
  • description of components for example, a CP removal unit, an FFT processing unit for receiving an OFDM signal in the user terminal 20 is omitted.
  • the communication units 202-1 to 202-N Ri are provided corresponding to the N Ri antennas 201, respectively.
  • Each communication unit 202 performs reception processing such as down-conversion and A / D conversion on the reception signal received via the antenna 201.
  • the received signal includes, for example, a discovery signal, a first reference signal, a second reference signal, or a data signal.
  • the communication unit 202 outputs the discovery signal to the candidate weight information measurement unit 203, outputs the first reference signal to the stage 1 channel estimation unit 204, outputs the second reference signal to the stage 2 channel estimation unit 205, and outputs the data signal. Is output to the post-coding unit 207.
  • the candidate weight information measurement unit 203 measures candidate weight information (here, SNR) using the discovery signal input from the communication unit 202.
  • the discovery signal is multiplied by a BF weight candidate. Therefore, the candidate weight information measurement unit 203 measures the SNR when each BF weight candidate is used.
  • the measured SNR is fed back to the radio base station 10 (weight selection unit 108) via the communication unit 202, for example.
  • the stage 1 channel estimation unit 204 uses the first reference signal input from the communication unit 202 to indicate a channel estimation value (first channel information) of stage 1 indicating a channel between the radio base station 10 and the user terminal 20. Stage 1 channel estimation is performed. The first reference signal is multiplied by the BF weight (W) in the radio base station 10 (beam forming unit 109). Therefore, the stage 1 channel estimation unit 204 estimates equivalent channel information (equivalent channel matrix HW) including the BF weight. The estimated channel information (HW) is fed back to the radio base station 10 (precoding matrix generation unit 106) via the communication unit 202, for example.
  • the stage 2 channel estimation unit 205 uses the second reference signal input from the communication unit 202 to indicate a channel estimation value (second channel information) of stage 2 indicating a channel between the radio base station 10 and the user terminal 20. Stage 2 channel estimation is performed. The second reference signal is multiplied by the precoding matrix (P) and the BF weight (W) in the radio base station 10 (precoding unit 107 and beamforming unit 109). Therefore, the stage 2 channel estimation unit 205 estimates equivalent channel information (equivalent channel matrix HWP) including the precoding matrix (P) and the BF weight. Stage 1 channel estimation section 204 outputs the estimated channel information (HWP) to post-coding matrix generation section 206.
  • second channel estimation value second channel information
  • the second reference signal is multiplied by the precoding matrix (P) and the BF weight (W) in the radio base station 10 (precoding unit 107 and beamforming unit 109). Therefore, the stage 2 channel estimation unit 205 estimates equivalent channel information (equivalent channel matrix HWP) including the precoding matrix (P)
  • the post coding matrix generation unit 206 uses the channel information (HWP) input from the stage 2 channel estimation unit 205 to generate a post coding matrix (B ISI ).
  • the post-coding matrix generation unit 206 outputs the generated post-coding matrix to the post-coding unit 207.
  • the post-coding unit 207 performs post-coding on the data signal input from the communication unit 202 using the post-coding matrix (B ISI ) input from the post-coding matrix calculation unit 206.
  • Post coding section 207 outputs the post-coded data signal to data processing section 208.
  • the data processing unit 208 performs reception processing on the data signal input from the post coding unit 207 to obtain a plurality of streams for the i-th user terminal 20.
  • the data processing unit 208 includes a demodulation unit 281 and a decoding unit 282.
  • the demodulation unit 281 and the decoding unit 282 are provided corresponding to the number of streams (M i ) for the i-th user terminal 20.
  • Each demodulator 281 demodulates the data signal of M i streams, and each decoder 282 decodes the demodulated data signal to obtain M i streams. Note that the coding rate and the modulation scheme in each demodulator 281 and each decoder 282 may be different for each stream.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing operations of the radio base station 10 and the user terminal 20 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows a frame configuration example in the present embodiment.
  • the radio base station 10 transmits a discovery signal to the user terminal 20 (ST101).
  • Each discovery signal is multiplied by a candidate for the BF weight (W).
  • the discovery signal transmitted for each BF weight candidate is not precoded and transmitted to all antennas 201 of all user terminals 20.
  • discovery signals corresponding to a plurality of BF weight candidates may be allocated to radio resources (subcarriers) in one OFDM symbol by frequency multiplexing or time multiplexing to a plurality of OFDM symbols. Good.
  • the radio base station 10 can efficiently select a BF weight, which will be described later, by a method in which discovery signals are multiplexed and transmitted on radio resources.
  • the user terminal 20 measures candidate weight information (for example, SNR) corresponding to each BF weight candidate using the discovery signal (ST102). Then, the user terminal 20 feeds back the measured candidate weight information (SNR) to the radio base station 10 (ST103).
  • candidate weight information for example, SNR
  • SNR measured candidate weight information
  • Radio base station 10 uses the fed-back candidate weight information (SNR) to select a BF weight used for beamforming from BF weight candidates (ST104).
  • SNR fed-back candidate weight information
  • the radio base station 10 multiplies the first reference signal by the selected BF weight (W), and transmits the first reference signal multiplied by the BF weight to the user terminal 20 (ST105).
  • W selected BF weight
  • the first reference signal respectively corresponding to the beams for example, the first beam, the second beam, etc.
  • Formed using the BF weight are orthogonal between the beams, (For example, subcarriers) may be frequency-multiplexed and assigned.
  • the user terminal 20 performs channel information (HW) estimation (that is, stage 1 channel estimation) using the first reference signal (ST106).
  • HW channel information estimation
  • the user terminal 20 uses channel information corresponding to each beam in a part of radio resources (radio resources for each Q subcarrier) to which the first reference signal corresponding to each beam is allocated.
  • (Equivalent channel matrix) H (k) W (k) (where k is a subcarrier number to which the first reference signal is allocated) is estimated.
  • the user terminal 20 interpolates the channel information H (k) W (k) estimated in some radio resources, as shown in FIGS. 6A and 6B, for the corresponding beam in other radio resources.
  • Channel information H (n) W (n) is calculated. In this way, the number of first reference signals corresponding to each beam can be reduced by the process in which the user terminal 20 interpolates channel information for each beam.
  • the user terminal 20 feeds back the estimated channel information HW (stage 1 channel estimation value) to the radio base station 10 (ST107).
  • the radio base station 10 generates a precoding matrix (P) using the channel information HW fed back (ST108).
  • the channel information (equivalent channel matrix) estimated in the channel estimation of stage 1 in N U ⁇ 1 user terminals 20 is expressed by the following equation (3).
  • the radio base station 10 performs singular value decomposition (SVD) expressed by the following equation (5) on the complementary space of the equivalent channel matrix shown in the equation (4).
  • SVD singular value decomposition
  • V ⁇ x (0) is an orthogonal vector that suppresses the stream signal of the other user terminals 20 excluding the x-th user terminal 20. That is, V ⁇ x (0) in Equation (5) is one component of the precoding matrix (P IUI ) for inter-user interference.
  • a coding matrix (P IUI ) is generated.
  • P ISI precoding matrix
  • Equation (6) The equivalent channel matrix obtained by multiplying the equivalent channel matrix HW estimated in the channel estimation of stage 1 in N U ⁇ 1 user terminals 20 by the precoding matrix (P IUI ) shown in Equation (6) is: It is represented by the following formula (7).
  • the radio base station 10 performs singular value decomposition (SVD) represented by the following equation (8) on the equivalent channel matrix represented by the equation (7).
  • SVD singular value decomposition
  • V x (0) is one component (P x ISI ) of the precoding matrix for inter-stream interference in the x-th user terminal 20.
  • a matrix (P ISI ) is generated.
  • the precoding matrix (P) generation processing when using BD has been described above.
  • the radio base station 10 uses the precoding matrix based on the channel information (equivalent channel matrix including the BF weight) estimated using the first reference signal to which beamforming is applied in the channel estimation of stage 1. (P IUI , P ISI ) is generated.
  • the radio base station 10 multiplies the second reference signal by the precoding matrix (P) and the BF weight (W), and transmits the second reference signal to the user terminal 20 (ST109).
  • the second reference signals corresponding to the respective antennas 201 for example, the first antenna, the second antenna, etc.
  • radio resources for example, , Subcarriers
  • the second reference signal multiplied by the precoding matrix (P IUI ) is transmitted while avoiding inter-user interference as described above.
  • the user terminal 20 performs channel information (HWP) estimation (that is, stage 2 channel estimation) using the second reference signal (ST110).
  • HWP channel information
  • the user terminal 20 corresponds to the antenna 201 in a part of radio resources (radio resources for each Q ′ subcarrier) to which the second reference signal corresponding to each antenna 201 is allocated.
  • Channel information (equivalent channel matrix) H (l) W (l) P (l) (where l is the subcarrier number to which the second reference signal is allocated).
  • the user terminal 20 interpolates the channel information H (l) W (l) P (l) estimated in some radio resources, thereby performing channel information H (n) on the antenna 201 in other radio resources. ) Calculate W (n) P (n). In this manner, the number of second reference signals corresponding to each antenna 201 can be reduced by the process in which the user terminal 20 interpolates channel information for each antenna 201.
  • the user terminal 20 generates a post-coding matrix (B ISI ) using the estimated channel information HWP (that is, the channel estimation value of stage 2) (ST111).
  • B ISI post-coding matrix
  • the channel information (equivalent channel matrix) estimated in stage 2 channel estimation in the user terminal 20 is expressed by the following equation (10).
  • SVD singular value decomposition
  • the x-th user terminal 20 generates a matrix U x H that cancels U x shown in formula (11) as a post-coding matrix (B ISI ).
  • the post-coding matrix (B ISI ) generation process has been described above.
  • the user terminal 20 uses the channel information estimated in the stage 2 channel estimation using the second reference signal to which precoding and beamforming are applied (equivalent channel matrix including a BF weight and a precoding matrix). To generate a post-coding matrix (B ISI ).
  • the radio base station 10 multiplies the stream signal (data) by the precoding matrix (P) and the BF weight (W), and transmits the stream signal to the user terminal 20 (ST112). ).
  • the data multiplied by the precoding matrix (P IUI ) is transmitted avoiding inter-user interference as described above.
  • the user terminal 20 multiplies the received stream signal by a post-coding matrix (B ISI ), and demodulates the stream signal (data) (ST113).
  • B ISI post-coding matrix
  • data data obtained by multiplying the precoding matrix (P ISI ) and the post coding matrix (B ISI )
  • inter-stream interference is suppressed as described above.
  • the stage 2 channel estimation of ST109 to ST110 shown in FIG. 3 may be performed during MU-MIMO transmission.
  • the channel estimation process includes the stage 1 for estimating the channel information using the first reference signal to which beamforming is applied, and the post-coding matrix in order to generate the precoding matrix. And a stage 2 for estimating channel information using a second reference signal to which precoding and beamforming are applied.
  • the radio base station 10 can acquire an equivalent channel matrix HW including a BF weight in stage 1. Further, in stage 2, the user terminal 20 can obtain an equivalent channel matrix HWP including a BF weight and a precoding matrix.
  • the radio base station 10 can acquire all channel information necessary for precoding / postcoding processing. By this processing, the radio base station 10 can generate the precoding matrix (P) with high accuracy using the channel information acquired in stage 1.
  • the user terminal 20 uses the channel information acquired in stage 2 (that is, channel information related to the user apparatus in a state where inter-user interference is avoided by precoding (P IUI )), using the post-coding matrix (B ISI ) Can be generated with high accuracy.
  • the radio base station 10 selects a BF weight based on the SNR measured using the discovery signal in the user terminal 20, and uses the first reference signal multiplied by the BF weight as the user terminal. 20 is transmitted. Then, the user terminal 20 estimates channel information using the received first reference signal. By this processing, the radio base station 10 can generate the BF weight and the precoding matrix with high accuracy using the discovery signal and the first reference signal transmitted using a larger amount of power than the user terminal 20, so that the MU -The efficiency of MIMO transmission can be improved.
  • the reference for selecting the BF weight is not limited to the SNR, and may be any candidate weight information (for example, reception correlation) measured using the discovery signal multiplied by the BF weight candidate.
  • the radio communication system includes at least the radio base station 30 shown in FIG. 7 and at least one user terminal 40 shown in FIG. Each user terminal 40 is connected to the radio base station 30.
  • FIG. 8 shows the configuration of the i-th user terminal 40 as an example.
  • the wireless base station 30 shown in FIG. 7 does not include the discovery signal generation unit 101 as in the first embodiment. Further, the user terminal 40 shown in FIG. 8 does not include the candidate weight information measurement unit 203 and the stage 1 channel estimation unit 204 as in the first embodiment.
  • the stage 1 reference signal generation unit 401 generates a first reference signal used for stage 1 channel estimation.
  • the first reference signal is transmitted to the radio base station 30 via, for example, the communication units 202-1 to 202-N Ri . That is, the first reference signal is transmitted from each of the plurality of antennas 201 of the plurality of user terminals 40 to the radio base station 30. Note that the first reference signal transmitted from the user terminal 40 is not multiplied by the BF weight (W) and the precoding matrix (P).
  • the radio base station 30 can estimate downlink channel information using the first reference signal transmitted in the uplink.
  • the communication units 110-1 to 110- NT of the radio base station 30 shown in FIG. 7 receive the first reference signals transmitted from the plurality of user terminals 40 in the antennas 111-1 to 111- The data is received at NT and output to candidate weight multiplication section 301 and beam forming section 303.
  • Candidate weight multiplication section 301 multiplies the first reference signals respectively input from communication sections 110-1 to 110- NT by the BF weight candidates, and multiplies the first reference signals by the BF weight candidates.
  • the data is output to the weight selection unit 302.
  • the weight selection unit 302 uses the first reference signal input from the candidate weight multiplication unit 301 to select a BF weight (W) used for beamforming from the BF weight candidates and outputs the BF weight (W) to the beamforming unit 303. To do.
  • the weight selection unit 302 may measure the SNR using the first reference signal, and select L (number of beams) BF weights in order of increasing SNR so as not to overlap each other.
  • the beam forming unit 303 multiplies the first reference signals respectively input from the communication units 110-1 to 110- NT by the BF weight input from the weight selection unit 302, The first reference signal after BF weight multiplication is output to stage 1 channel estimation section 304.
  • Stage 1 channel estimation section 304 estimates channel information using the first reference signal input from beamforming section 303.
  • the first reference signal is multiplied by a BF weight (W) in the beamforming unit 303. Therefore, the stage 1 channel estimation unit 304 estimates equivalent channel information (equivalent channel matrix HW) including the BF weight.
  • Stage 1 channel estimation section 304 outputs the estimated channel information (HW) to precoding matrix generation section 106.
  • the selection of the BF weight and the channel estimation of stage 1 are performed using the same first reference signal.
  • the first reference signal transmitted in the uplink has a role of a discovery signal for BF weight selection in addition to stage 1 channel estimation.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing operations of the radio base station 30 and the user terminal 40 according to the present embodiment.
  • the same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 shows a frame configuration example in the present embodiment.
  • the user terminal 40 transmits a first reference signal to the radio base station 30 (ST201).
  • the first reference signal is transmitted as it is without applying BF weight or precoding.
  • the first reference signals respectively corresponding to all the antennas 201 (for example, the first antenna, the second antenna,...) Included in the plurality of user terminals 40 that are MU-MIMO-transmitted are the antennas.
  • radio resources for example, subcarriers
  • the radio base station 30 multiplies the first reference signal transmitted from the user terminal 40 by the BF weight candidate, and uses the first reference signal multiplied by the BF weight to Then, a BF weight to be used for beam forming is selected (ST202).
  • the radio base station 30 multiplies the first reference signal transmitted from the user terminal 40 by the selected BF weight (W), and uses the first reference signal after the BF weight multiplication to obtain channel information.
  • W selected BF weight
  • HW is estimated (that is, stage 1 channel estimation) (ST203).
  • the radio base station 30 corresponds to the antenna 201 in a part of radio resources (radio resources for each Q subcarrier) to which the first reference signal corresponding to each antenna 201 is allocated.
  • Channel information (equivalent channel matrix) H (k) W (k) (where k is the subcarrier number to which the first reference signal is allocated). Then, the radio base station 30 interpolates the channel information H (k) W (k) estimated for some radio resources, thereby performing channel information H (n) W ( n) is calculated. In this way, the number of first reference signals corresponding to each antenna 201 can be reduced by the process in which the radio base station 30 interpolates channel information for each antenna 201.
  • stage 2 channel estimation is the same as in the first embodiment.
  • the first reference signal is transmitted from the user terminal 40 to the radio base station 30 in the uplink in the stage 1 channel estimation. Then, the radio base station 30 selects a BF weight and generates a precoding matrix using the received first reference signal.
  • transmission / reception of discovery signals and SNRs as in Embodiment 1 is not required.
  • the feedback of channel information (HW) of stage 1 as in the first embodiment is also unnecessary. Therefore, according to the present embodiment, the use of radio resources in the channel estimation process can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the channel estimation process is a stage for estimating channel information using a first reference signal to which beamforming is applied in order to generate a precoding matrix. 1 and stage 2 for estimating channel information using a second reference signal to which precoding and beamforming are applied in order to generate a post-coding matrix. Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the radio base station 30 can acquire the equivalent channel matrix HW including the BF weight in the stage 1. Further, in stage 2, the user terminal 40 can acquire an equivalent channel matrix HWP including BF weights and precoding matrices for all the antennas 201 of the plurality of user terminals 40 that are MU-MIMO-transmitted.
  • the radio base station 30 can acquire all channel information necessary for precoding / postcoding processing. By this processing, the radio base station 30 can generate the precoding matrix (P) with high accuracy using the channel information acquired in stage 1. Further, the user terminal 40 uses the channel information acquired in stage 2 (that is, channel information related to the user apparatus in a state in which inter-user interference is avoided by precoding (P IUI )), and a post-coding matrix (B ISI ) Can be generated with high accuracy.
  • P IUI channel information related to the user apparatus in a state in which inter-user interference is avoided by precoding
  • B ISI post-coding matrix
  • the reference for selecting the BF weight is not limited to the SNR, and may be any candidate weight information (for example, reception correlation) measured using the discovery signal multiplied by the BF weight candidate.
  • first reference signal and the second reference signal are frequency-multiplexed, the first reference signal and the second reference signal are divided into a plurality of OFDM symbols or subframes. Then, it may be time-multiplexed, code-multiplexed, or multiplexed by combining frequency, time, or code.
  • channel estimation values may be acquired without using the first reference signal / second reference signal in stage 1 channel estimation or stage 2 channel estimation. That is, in stage 1 channel estimation, channel information indicating an equivalent channel matrix (HW) including a BF weight may be acquired. In stage 2 channel estimation, an equivalent channel matrix (HWP including a precoding matrix and a BF weight) is acquired. Channel information indicating) may be acquired. For example, stage 2 channel estimation may be performed based on blind channel estimation such as obtaining from the relationship between received data and signal point arrangement.
  • each functional block may be realized by one device physically and / or logically coupled, and two or more devices physically and / or logically separated may be directly and / or indirectly. (For example, wired and / or wireless) and may be realized by these plural devices.
  • a wireless base station, a user terminal, etc. in an embodiment of the present invention may function as a computer that performs processing of the wireless communication method of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a radio base station and a user terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless base stations 10 and 30 and the user terminals 20 and 40 described above are physically computer apparatuses including a processor 1001, a memory 1002, a storage 1003, a communication device 1004, an input device 1005, an output device 1006, a bus 1007, and the like. It may be configured.
  • the term “apparatus” can be read as a circuit, a device, a unit, or the like.
  • the hardware configurations of the radio base stations 10 and 30 and the user terminals 20 and 40 may be configured to include one or a plurality of the devices illustrated in the figure, or may be configured not to include some devices. Also good.
  • processor 1001 may be implemented by one or more chips.
  • the functions of the radio base stations 10 and 30 and the user terminals 20 and 40 are performed by causing the processor 1001 to perform calculations by reading predetermined software (programs) on hardware such as the processor 1001 and the memory 1002, and the communication apparatus 1004. Or by controlling reading and / or writing of data in the memory 1002 and the storage 1003.
  • the processor 1001 controls the entire computer by operating an operating system, for example.
  • the processor 1001 may be configured by a central processing unit (CPU) including an interface with peripheral devices, a control device, an arithmetic device, a register, and the like.
  • CPU central processing unit
  • Unit 107 weight selection units 108 and 302, beam forming units 109 and 303, stage 1 channel estimation unit 304, candidate weight information measurement unit 203, stage 1 channel estimation unit 204, stage 2 channel estimation unit 205, postcoding matrix generation unit 206, the post-coding unit 207, the data reception unit 208, the stage 1 reference signal generation unit 401, and the like may be realized by the processor 1001.
  • the processor 1001 reads a program (program code), software module, or data from the storage 1003 and / or the communication device 1004 to the memory 1002, and executes various processes according to these.
  • a program program that causes a computer to execute at least a part of the operations described in the above embodiments is used.
  • the functional blocks constituting the radio base stations 10 and 30 and the user terminals 20 and 40 may be realized by a control program stored in the memory 1002 and operating on the processor 1001. May also be realized in the same way.
  • the above-described various processes have been described as being executed by one processor 1001, they may be executed simultaneously or sequentially by two or more processors 1001.
  • the processor 1001 may be implemented by one or more chips. Note that the program may be transmitted from a network via a telecommunication line.
  • the memory 1002 is a computer-readable recording medium and includes at least one of ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), RAM (Random Access Memory), and the like. May be.
  • the memory 1002 may be called a register, a cache, a main memory (main storage device), or the like.
  • the memory 1002 can store a program (program code), a software module, and the like that can be executed to implement the wireless communication method according to the embodiment of the present invention.
  • the storage 1003 is a computer-readable recording medium such as an optical disc such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disc drive, a flexible disc, a magneto-optical disc (eg, a compact disc, a digital versatile disc, a Blu-ray). (Registered trademark) disk, smart card, flash memory (for example, card, stick, key drive), floppy (registered trademark) disk, magnetic strip, and the like.
  • the storage 1003 may be referred to as an auxiliary storage device.
  • the storage medium described above may be, for example, a database, server, or other suitable medium including the memory 1002 and / or the storage 1003.
  • the communication device 1004 is hardware (transmission / reception device) for performing communication between computers via a wired and / or wireless network, and is also referred to as a network device, a network controller, a network card, a communication module, or the like.
  • a network device a network controller, a network card, a communication module, or the like.
  • the communication units 110 and 202 and the antennas 111 and 201 described above may be realized by the communication device 1004.
  • the input device 1005 is an input device (for example, a keyboard, a mouse, a microphone, a switch, a button, a sensor, etc.) that accepts an input from the outside.
  • the output device 1006 is an output device (for example, a display, a speaker, an LED lamp, etc.) that performs output to the outside.
  • the input device 1005 and the output device 1006 may have an integrated configuration (for example, a touch panel).
  • each device such as the processor 1001 and the memory 1002 is connected by a bus 1007 for communicating information.
  • the bus 1007 may be configured with a single bus or may be configured with different buses between apparatuses.
  • the radio base stations 10 and 30 and the user terminals 20 and 40 include a microprocessor, a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), and a field programmable gate (FPGA). Array) or the like may be included, and a part or all of each functional block may be realized by the hardware.
  • the processor 1001 may be implemented by at least one of these hardware.
  • information notification includes physical layer signaling (for example, DCI (Downlink Control Information), UCI (Uplink Control Information)), upper layer signaling (for example, RRC (Radio Resource Control) signaling, MAC (Medium Access Control) signaling), It may be implemented by broadcast information (MIB (Master Information Block), SIB (System Information Block))), other signals, or a combination thereof.
  • RRC signaling may be referred to as an RRC message, and may be, for example, an RRC connection setup message, an RRC connection reconfiguration message, or the like.
  • Each aspect / embodiment described herein includes LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), SUPER 3G, IMT-Advanced, 4G, 5G, FRA (Future Radio Access), W-CDMA.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Long Term Evolution-Advanced
  • SUPER 3G IMT-Advanced
  • 4G 5G
  • FRA Full Radio Access
  • W-CDMA Wideband
  • GSM registered trademark
  • CDMA2000 Code Division Multiple Access 2000
  • UMB User Mobile Broadband
  • IEEE 802.11 Wi-Fi
  • IEEE 802.16 WiMAX
  • IEEE 802.20 UWB (Ultra-WideBand)
  • Bluetooth Registered trademark
  • a system using another appropriate system and / or a next generation system extended based on the system may be applied.
  • the specific operation assumed to be performed by the base station (radio base station) in this specification may be performed by the upper node in some cases.
  • various operations performed for communication with a terminal may be performed by the base station and / or other network nodes other than the base station (e.g., It is obvious that this can be performed by MME (Mobility Management Entity) or S-GW (Serving Gateway).
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving Gateway
  • Information, signals, and the like can be output from the upper layer (or lower layer) to the lower layer (or upper layer). Input / output may be performed via a plurality of network nodes.
  • Input / output information and the like may be stored in a specific location (for example, a memory) or may be managed by a management table. Input / output information and the like can be overwritten, updated, or additionally written. The output information or the like may be deleted. The input information or the like may be transmitted to another device.
  • the determination may be performed by a value represented by 1 bit (0 or 1), may be performed by a true / false value (Boolean: true or false), or may be performed by comparing numerical values (for example, a predetermined value) Comparison with the value).
  • software, instructions, etc. may be transmitted / received via a transmission medium.
  • software may use websites, servers, or other devices using wired technology such as coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair and digital subscriber line (DSL) and / or wireless technology such as infrared, wireless and microwave.
  • wired technology such as coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair and digital subscriber line (DSL) and / or wireless technology such as infrared, wireless and microwave.
  • DSL digital subscriber line
  • wireless technology such as infrared, wireless and microwave.
  • Information, signal Information, signals, etc. described herein may be represented using any of a variety of different technologies.
  • data, commands, commands, information, signals, bits, symbols, chips, etc. that may be referred to throughout the above description are voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or magnetic particles, light fields or photons, or any of these May be represented by a combination of
  • the channel and / or symbol may be a signal.
  • the signal may be a message.
  • the component carrier (CC) may be called a carrier frequency, a cell, or the like.
  • radio resource may be indicated by an index.
  • a base station can accommodate one or more (eg, three) cells (also referred to as sectors). When the base station accommodates multiple cells, the entire coverage area of the base station can be partitioned into multiple smaller areas, each smaller area being a base station subsystem (eg, indoor small base station RRH: Remote Radio Head) can also provide communication services.
  • the term “cell” or “sector” refers to part or all of the coverage area of a base station and / or base station subsystem that provides communication services in this coverage. Further, the terms “base station”, “eNB”, “cell”, and “sector” may be used interchangeably herein.
  • a base station may also be referred to in terms such as a fixed station, NodeB, eNodeB (eNB), access point, femtocell, small cell, and the like.
  • a user terminal is a mobile station, subscriber station, mobile unit, subscriber unit, wireless unit, remote unit, mobile device, wireless device, wireless communication device, remote device, mobile subscriber station, access terminal, mobile by a person skilled in the art It may also be referred to as a terminal, wireless terminal, remote terminal, handset, user agent, mobile client, client, UE (User Equipment), or some other appropriate terminology.
  • determining may encompass a wide variety of actions. “Judgment” and “determination” are, for example, judgment, calculation, calculation, processing, derivation, investigating, looking up (eg, table , Searching in a database or another data structure), considering ascertaining as “determining”, “deciding”, and the like.
  • determination and “determination” include receiving (for example, receiving information), transmitting (for example, transmitting information), input (input), output (output), and access. (accessing) (e.g., accessing data in a memory) may be considered as “determined” or "determined”.
  • determination and “decision” means that “resolving”, “selecting”, “choosing”, “establishing”, and “comparing” are regarded as “determining” and “deciding”. May be included. In other words, “determination” and “determination” may include considering some operation as “determination” and “determination”.
  • connection means any direct or indirect connection or coupling between two or more elements and It can include the presence of one or more intermediate elements between two “connected” or “coupled” elements.
  • the coupling or connection between the elements may be physical, logical, or a combination thereof.
  • the two elements are radio frequency by using one or more wires, cables and / or printed electrical connections, and as some non-limiting and non-inclusive examples
  • electromagnetic energy such as electromagnetic energy having a wavelength in the region, microwave region, and light (both visible and invisible) region, it can be considered to be “connected” or “coupled” to each other.
  • the reference signal may be abbreviated as RS (Reference Signal), and may be referred to as a pilot depending on an applied standard.
  • the correction RS may be referred to as TRS (Tracking ⁇ RS), PC-RS (Phase Compensation RS), PTRS (Phase Tracking RS), or Additional RS.
  • the demodulation RS and the correction RS may be called differently corresponding to each. Further, the demodulation RS and the correction RS may be defined by the same name (for example, the demodulation RS).
  • the phrase “based on” does not mean “based only on”, unless expressly specified otherwise. In other words, the phrase “based on” means both “based only on” and “based at least on.”
  • the radio frame may be composed of one or a plurality of frames in the time domain.
  • One or more frames in the time domain may be referred to as subframes, time units, etc.
  • a subframe may further be composed of one or more slots in the time domain.
  • the slot may be further configured with one or a plurality of symbols (OFDM (Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing) symbol, SC-FDMA (Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access) symbol, etc.) in the time domain.
  • OFDM Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing
  • SC-FDMA Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access
  • the radio frame, subframe, slot, and symbol all represent a time unit when transmitting a signal. Radio frames, subframes, slots, and symbols may be called differently corresponding to each.
  • the base station performs scheduling to allocate radio resources (frequency bandwidth, transmission power, etc. that can be used in each mobile station) to each mobile station.
  • the minimum time unit of scheduling may be called TTI (Transmission Time Interval).
  • one subframe may be called a TTI
  • a plurality of consecutive subframes may be called a TTI
  • one slot may be called a TTI
  • the resource unit is a resource allocation unit in the time domain and the frequency domain, and may include one or a plurality of continuous subcarriers in the frequency domain.
  • one or a plurality of symbols may be included, and one slot, one subframe, or a length of 1 TTI may be included.
  • One TTI and one subframe may each be composed of one or a plurality of resource units.
  • the resource unit may also be called a resource block (RB: Resource Block), a physical resource block (PRB: Physical RB), a PRB pair, an RB pair, a scheduling unit, a frequency unit, or a subband.
  • the resource unit may be composed of one or a plurality of REs.
  • 1 RE may be any resource (for example, the smallest resource unit) smaller than a resource unit serving as a resource allocation unit, and is not limited to the name RE.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, the number of symbols and resource blocks included in the slots, and the subframes included in the resource block
  • the number of carriers can be variously changed.
  • notification of predetermined information is not limited to explicitly performed, but is performed implicitly (for example, notification of the predetermined information is not performed). Also good.
  • One embodiment of the present invention is useful for a mobile communication system.

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Abstract

ユーザ端末（２０）において、通信部（２０２）は、第１のチャネル推定によって推定された無線基地局（１０）とユーザ端末（２０）との間のチャネルを示す第１のチャネル情報に基づくプリコーディングと、ビームフォーミングとが適用されたデータ信号を受信する。第１のチャネル情報はビームフォーミングウェイトを含む等価チャネル行列である。ステージ２チャネル推定部（２０５）は、無線基地局（１０）とユーザ端末（２０）との間のチャネルを示す第２のチャネル情報を推定する第２のチャネル推定を行う。第２のチャネル情報はビームフォーミングウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列である。ポストコーディング部（２０７）は、第２のチャネル情報に基づいて、データ信号に対してポストコーディングを行う。

Description

ユーザ端末及び無線通信方法
　本発明は、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された。また、ＬＴＥからの更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＦＲＡ（Future Radio Access）、５Ｇ（5th generation mobile communication system）、５Ｇ＋（5G plus）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio Access Technology）などと呼ばれる）も検討されている。
　将来の無線通信システム（例えば、５Ｇ）では、信号伝送の更なる高速化及び干渉低減を図るために、高周波数帯（例えば、５ＧＨｚ以上）において多数のアンテナ素子（例えば、１００素子以上）を用いる大規模（Massive）ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を用いることが検討されている。
　ＭＩＭＯにおいてビーム又はストリームを制御する技術として、特異値分解（Singular Value Decomposition：ＳＶＤ）を用いる固有モード（Eigen mode：ＥＭ）伝送又はブロック対角化（Block Diagonalization：ＢＤ）等のデジタルプリコーディング／ポストコーディング（以下、単にプリコーディング／ポストコーディングと呼ぶこともある）がある。
　ただし、プリコーディング／ポストコーディングでは、無線基地局とユーザ端末との間のチャネル（伝搬路）を示すチャネル情報（例えば、ＣＳＩ（Channel State Information）等）を推定するための参照信号（Reference Signal：ＲＳ）の数及び演算量がアンテナ素子数に比例して増加する。このため、Massive MIMOの実現のために、参照信号の数及び演算量の削減が図られている（例えば、非特許文献１を参照）。
　しかしながら、非特許文献１では、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要な全てのチャネル情報を取得することについては検討がなされていない。
　本発明の一態様は、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要な全てのチャネル情報を取得できるユーザ端末及び無線通信方法を提供することである。
　本発明の一態様に係るユーザ端末は、無線基地局と複数のユーザ端末との間で行うＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング及びポストコーディングと、ビームフォーミングとを行う無線通信システムにおいて、第１のチャネル推定によって推定された前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第１のチャネル情報に基づくプリコーディングと、前記ビームフォーミングとが適用されたデータ信号を受信し、前記第１のチャネル情報はビームフォーミングウェイトを含む等価チャネル行列である、通信部と、前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第２のチャネル情報を推定する第２のチャネル推定を行い、前記第２のチャネル情報は前記ビームフォーミングウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列である、チャネル推定部と、前記第２のチャネル情報に基づいて、前記データ信号に対して前記ポストコーディングを行うポストコーディング部と、を具備する。
　本発明の一態様によれば、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要な全てのチャネル情報を取得できる。
実施の形態１に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線基地局及びユーザ端末の動作例を示すシーケンス図である。 実施の形態１に係るフレーム構成例を示す図である。 実施の形態１に係るビーム１に対するチャネル推定処理の一例を示す図である。 実施の形態１に係るビーム２に対するチャネル推定処理の一例を示す図である。 実施の形態１に係るビーム１に対するチャネル情報の補間処理の一例を示す図である。 実施の形態１に係るビーム２に対するチャネル情報の補間処理の一例を示す図である。 実施の形態２に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る無線基地局及びユーザ端末の動作例を示すシーケンス図である。 実施の形態２に係るフレーム構成例を示す図である。 本発明に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　以下では、複数のユーザ端末に対してストリームを分配して多重送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）伝送を行う場合について説明する。また、以下では、Massive MIMOにおいて、ＢＦとプリコーディング／ポストコーディングを行う場合について説明する。すなわち、本発明に係る無線通信システムでは、無線基地局と複数のユーザ端末との間で行うＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング／ポストコーディングと、ビームフォーミングとが行われる。
　また、以下では、ユーザ間干渉（Inter-User Interference：ＩＵＩ）に対するプリコーディング、及び、各ユーザ端末におけるストリーム間干渉（Inter-Stream Interference：ＩＳＩ）に対するプリコーディング／ポストコーディングが行われる。
　一例として、無線基地局がＮＴ個のアンテナ素子を有し、ＮＵ個のユーザ端末との間の下りリンクにおいてMassive MIMO伝送を行うことを想定する。また、第ｉ（ｉ＝１～ＮＵ）番目のユーザ端末のアンテナ素子数をＮＲｉ個とし、ストリーム数をＭｉ個とする。
　この場合、各ユーザ端末において受信する受信信号ｒは次式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｈｉ（ｉ＝０～ＮＵ－１）はＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において多重された第ｉ番のユーザ端末のチャネル情報（チャネル行列）を表し、ＷはＢＦウェイトを表し、ＰＩＵＩはユーザ間干渉に対するプリコーディング行列を表し、ＰＩＳＩはストリーム間干渉に対するプリコーディング行列を表し、ｄｉ（ｉ＝０～ＮＵ－１）は第ｉ番のユーザ端末２０向けのストリームを表し、ｚは雑音を表す。
　式（１）に示すように、ユーザ間干渉に対するプリコーディング（ＰＩＵＩ）（例えば、ブロック対角化）処理により、ユーザ端末間のチャネルが直交化され、ユーザ間干渉が回避されている。
　また、各ユーザ端末において受信した受信信号ｒに対してポストコーディングを行って得られる信号ｙは次式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）において、Ｂｉ ＩＳＩ（ｉ＝０～ＮＵ－１）は第ｉ番のユーザ端末向けのストリーム間干渉に対するポストコーディング行列を表す。すなわち、プリコーディング行列ＰＩＳＩ及びポストコーディング行列ＢＩＳＩによって、各ユーザ端末のストリーム間のチャネルが直交化され、ストリーム間干渉が回避されている。
　このとき、上記プリコーディング処理に用いるプリコーディング行列（ＰＩＵＩ、ＰＩＳＩ）の計算には、無線基地局において、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列）（例えば、式（１）のＨｉＷ）を取得する必要がある。また、上記ポストコーディング処理に用いるポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）の計算には、ユーザ端末において、ＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列）（例えば、式（１）のＨｉＷＰＩＵＩＰＩＳＩ）を取得する必要がある。
　しかしながら、非特許文献１では、ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列を用いてプリコーディング行列（ＰＩＵＩ、ＰＩＳＩ）及びポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）が生成されており、上述したように、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を生成するためのＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列を推定することについて検討がなされていない。すなわち、非特許文献１では、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要となる全てのチャネル情報を取得することについては何ら検討がなされていない。
　そこで、以下の実施の形態では、プリコーディング／ポストコーディングにおいて必要な全てのチャネル情報を取得する方法について説明する。具体的には、無線基地局及びユーザ端末は、チャネル推定において、プリコーディング行列を生成するためのＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報を推定する処理（以下、「ステージ１のチャネル推定」と呼ぶ）と、ポストコーディング行列を生成するためのＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価的なチャネル情報を推定する処理（以下、「ステージ２のチャネル推定」と呼ぶ）と、に分けた２ステージによるチャネル推定を行う。
　（実施の形態１）
　＜無線通信システム＞
　本実施の形態に係る無線通信システムは、少なくとも、図１に示す無線基地局１０及び図２に示す少なくとも１つのユーザ端末２０を備える。各ユーザ端末２０は、無線基地局１０に接続（アクセス）している。
　＜無線基地局＞
　図１は、本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。図１に示す無線基地局１０は、ディスカバリ信号生成部１０１と、候補ウェイト乗算部１０２と、ステージ１用参照信号生成部１０３と、ステージ２用参照信号生成部１０４と、データ生成部１０５と、プリコーディング行列生成部１０６と、プリコーディング部１０７と、ウェイト選択部１０８と、ビームフォーミング部１０９と、通信部１１０と、アンテナ１１１と、を含む構成を採る。
　なお、図１では、無線基地局１０におけるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を生成するための構成部（例えば、IFFT処理部、CP付加部）等の記載を省略している。
　ディスカバリ信号生成部１０１は、ＢＦウェイト（Ｗ）を決定するためのディスカバリ信号（参照信号）を生成する。例えば、ディスカバリ信号生成部１０１は、少なくとも、ＢＦウェイトの候補数と同数のディスカバリ信号を生成する。ディスカバリ信号生成部１０１は、生成したディスカバリ信号を候補ウェイト乗算部１０２へ出力する。
　候補ウェイト乗算部１０２は、ディスカバリ信号生成部１０１から入力されるディスカバリ信号に対して、ＢＦウェイトの候補をそれぞれ乗算し、ＢＦウェイト候補を乗算した後のディスカバリ信号を通信部１１０へ出力する。
　ステージ１用参照信号生成部１０３は、ステージ１のチャネル推定（第１のチャネル推定）に使用される参照信号（以下、「第１参照信号」と呼ぶ）を生成し、ビームフォーミング部１０９に出力する。
　ステージ２用参照信号生成部１０４は、ステージ２のチャネル推定（第２のチャネル推定）に使用される参照信号（以下、「第２参照信号」と呼ぶ）を生成し、プリコーディング部１０７に出力する。
　データ生成部１０５は、複数のユーザ端末２０向けのデータ（下りリンク信号）を生成する。なお、図１では、１つのユーザ端末２０（第ｉ番のユーザ端末２０）に対するデータ生成部１０５の構成を示しているが、無線基地局１０は、複数（ＮＵ個）のユーザ端末２０にそれぞれ対するデータ生成部１０５を有するものとする。
　また、データ生成部１０５は、符号化部１５１と変調部１５２とを備える。符号化部１５１及び変調部１５２は、ユーザ端末ｉに対するストリーム数（Ｍｉ個）に対応してそれぞれ備えられる。各符号化部１５１は、Ｍｉ個のストリームのデータ信号をそれぞれ符号化し、各変調部１５２は、符号化後のデータ信号をそれぞれ変調し、変調後のデータ信号をプリコーディング部１０７に出力する。なお、各符号化部１５１及び各変調部１５２における符号化率、変調方式は、ストリーム毎に異なってもよい。
　プリコーディング行列生成部１０６は、ユーザ端末２０からフィードバックされるステージ１のチャネル推定値を用いて、プリコーディング行列を生成する。ステージ１のチャネル推定値は、例えば、ＢＦウェイト（Ｗ）を含む等価チャネル行列を示すチャネル情報（ＨＷ）である。具体的には、プリコーディング行列生成部１０６は、ＭＵ－ＭＩＭＯにおいて多重される複数のユーザ端末２０間の干渉（ユーザ間干渉）を除去するためのプリコーディング行列（ＰＩＵＩ）、及び、各ユーザ端末２０における複数のストリーム間の干渉（ストリーム間干渉）を除去するためのプリコーディング行列（ＰＩＳＩ）をそれぞれ生成する。プリコーディング行列生成部１０６は、生成したプリコーディング行列（ＰＩＵＩ、ＰＩＳＩ）。以下、まとめて「Ｐ」と表すこともある）をプリコーディング部１０７へ出力する。
　プリコーディング部１０７は、ステージ２のチャネル推定において、ステージ２用参照信号生成部１０４から入力される第２参照信号に対して、プリコーディング行列生成部１０６から入力されるプリコーディング行列（Ｐ）を乗算し、プリコーディング後の第２参照信号をビームフォーミング部１０９へ出力する。
　また、プリコーディング部１０７は、データ送信時において、データ生成部１０５から入力されるデータ信号に対してプリコーディング行列（Ｐ）を乗算し、プリコーディング後のデータ信号をビームフォーミング部１０９へ出力する。例えば、プリコーディング部１０７は、Ｍストリームのデータ信号に対してプリコーディングを適用して、Ｌ（ビーム数。例えば、Ｌ＞Ｍ）個の信号を生成する。
　ウェイト選択部１０８は、ユーザ端末２０からフィードバックされる候補ウェイト情報に基づいて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイト（Ｗ）を選択し、ビームフォーミング部１０９へ出力する。なお、以下では、候補ウェイト情報の一例として、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）について説明する。例えば、ウェイト選択部１０８は、ＳＮＲの高い順にＬ個のＢＦウェイトを互いに重複しないように選択してもよい。
　ビームフォーミング部１０９は、ステージ１のチャネル推定において、ステージ１用参照信号生成部１０３から入力される第１参照信号に対して、ウェイト選択部１０８から入力されるＢＦウェイトＷを乗算し、ＢＦウェイト乗算後の第１参照信号を通信部１１０へ出力する。この処理により、各ユーザ端末２０は、候補ウェイト情報（ＳＮＲ）に基づいて決定されたＢＦウェイト（Ｗ）が乗算された第１参照信号を用いて、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（ＨＷ）の推定が可能となる。
　また、ビームフォーミング部１０９は、ステージ２のチャネル推定において、プリコーディング部１０７から入力される第２参照信号に対して、ウェイト選択部１０８から入力されるＢＦウェイト（Ｗ）を乗算し、ＢＦウェイト乗算後の第２参照信号を通信部１１０へ出力する。この処理により、各ユーザ端末２０は、プリコーディング行列（Ｐ）とＢＦウェイト（Ｗ）とが乗算された第２参照信号を用いて、プリコーディング行列（Ｐ）及びＢＦウェイト（Ｗ）を含む等価的なチャネル情報（ＨＷＰ）の推定が可能となる。
　また、ビームフォーミング部１０９は、データ送信時において、プリコーディング部１０７から入力されるデータ信号に対して、ウェイト選択部１０８から入力されるＢＦウェイト（Ｗ）を乗算し、ＢＦウェイト乗算後のデータ信号（ＮＴ個の信号）を通信部１１０へ出力する。
　通信部１１０－１～１１０－ＮＴは、ＮＴ個のアンテナ１１１（アンテナ素子）にそれぞれ対応して備えられる。各通信部１１０は、入力される信号に対して、Ｄ／Ａ変換、アップコンバート等の送信処理を行い、送信処理後の信号を、例えば、時間、周波数又は符号によって多重し、ＮＴ個のアンテナ１１１からそれぞれ送信する。具体的には、各通信部１１０は、候補ウェイト乗算部１０２から入力されるディスカバリ信号を、アンテナ１１１を介して各ユーザ端末２０へ送信する。また、通信部１１０は、チャネル推定において、ビームフォーミング部１０９から入力される第１参照信号又は第２参照信号を、アンテナ１１１を介して各ユーザ端末２０へ送信する。また、通信部１１０は、データ送信時において、ビームフォーミング部１０９から入力されるストリームの信号を、アンテナ１１１を介して各ユーザ端末２０へ送信する。
　＜ユーザ端末＞
　図２は、本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。図２に示すユーザ端末２０は、アンテナ２０１と、通信部２０２と、候補ウェイト情報測定部２０３と、ステージ１チャネル推定部２０４と、ステージ２チャネル推定部２０５と、ポストコーディング行列生成部２０６と、ポストコーディング部２０７と、データ処理部２０８と、を含む構成を採る。なお、ステージ１チャネル推定部２０４とステージ２チャネル推定部２０５とが１つのチャネル推定部を構成してもよい。
　なお、図２は、第ｉ番のユーザ端末２０の構成を一例として示す。また、図２では、ユーザ端末２０におけるＯＦＤＭ信号を受信するための構成部（例えば、CP除去部、FFT処理部）等の記載を省略している。
　通信部２０２－１～２０２－ＮＲｉは、ＮＲｉ個のアンテナ２０１にそれぞれ対応して備えられる。各通信部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した受信信号に対して、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行う。ここで、受信信号には、例えば、ディスカバリ信号、第１参照信号、第２参照信号又はデータ信号が含まれる。通信部２０２は、ディスカバリ信号を候補ウェイト情報測定部２０３へ出力し、第１参照信号をステージ１チャネル推定部２０４へ出力し、第２参照信号をステージ２チャネル推定部２０５へ出力し、データ信号をポストコーディング部２０７へ出力する。
　候補ウェイト情報測定部２０３は、通信部２０２から入力されるディスカバリ信号を用いて候補ウェイト情報（ここではＳＮＲ）を測定する。なお、ディスカバリ信号には、ＢＦウェイト候補がそれぞれ乗算されている。よって、候補ウェイト情報測定部２０３は、各ＢＦウェイト候補が用いられた場合のＳＮＲが測定される。測定されたＳＮＲは、例えば、通信部２０２を介して無線基地局１０（ウェイト選択部１０８）へフィードバックされる。
　ステージ１チャネル推定部２０４は、通信部２０２から入力される第１参照信号を用いて、無線基地局１０とユーザ端末２０との間のチャネルを示すステージ１のチャネル推定値（第１チャネル情報）を推定するステージ１のチャネル推定を行う。なお、第１参照信号には、無線基地局１０（ビームフォーミング部１０９）においてＢＦウェイト（Ｗ）が乗算されている。よって、ステージ１チャネル推定部２０４では、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列ＨＷ）が推定される。推定されたチャネル情報（ＨＷ）は、例えば、通信部２０２を介して無線基地局１０（プリコーディング行列生成部１０６）へフィードバックされる。
　ステージ２チャネル推定部２０５は、通信部２０２から入力される第２参照信号を用いて、無線基地局１０とユーザ端末２０との間のチャネルを示すステージ２のチャネル推定値（第２チャネル情報）を推定するステージ２のチャネル推定を行う。なお、第２参照信号には、無線基地局１０（プリコーディング部１０７及びビームフォーミング部１０９）においてプリコーディング行列（Ｐ）及びＢＦウェイト（Ｗ）が乗算されている。よって、ステージ２チャネル推定部２０５では、プリコーディング行列（Ｐ）及びＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列ＨＷＰ）が推定される。ステージ１チャネル推定部２０４は、推定したチャネル情報（ＨＷＰ）を、ポストコーディング行列生成部２０６へ出力する。
　ポストコーディング行列生成部２０６は、ステージ２チャネル推定部２０５から入力されるチャネル情報（ＨＷＰ）を用いて、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を生成する。ポストコーディング行列生成部２０６は、生成したポストコーディング行列をポストコーディング部２０７へ出力する。
　ポストコーディング部２０７は、ポストコーディング行列算出部２０６から入力されるポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を用いて、通信部２０２から入力されるデータ信号に対してポストコーディングを行う。ポストコーディング部２０７は、ポストコーディング後のデータ信号をデータ処理部２０８へ出力する。
　データ処理部２０８は、ポストコーディング部２０７から入力されるデータ信号に対して受信処理を行い、第ｉ番のユーザ端末２０に対する複数のストリームを得る。データ処理部２０８は、復調部２８１と復号部２８２とを備える。復調部２８１及び復号部２８２は、第ｉ番目のユーザ端末２０に対するストリーム数（Ｍｉ個）に対応して備えられる。各復調部２８１は、Ｍｉ個のストリームのデータ信号を復調し、各復号部２８２は、復調後のデータ信号を復号し、Ｍｉ個のストリームを得る。なお、各復調部２８１及び各復号部２８２における符号化率、変調方式は、ストリーム毎に異なってもよい。
　＜無線基地局１０及びユーザ端末２０の動作＞
　次に、上述した無線基地局１０及びユーザ端末２０の動作について詳細に説明する。
　図３は、本実施の形態に係る無線基地局１０及びユーザ端末２０の動作を示すシーケンス図である。また、図４は、本実施の形態におけるフレーム構成例を示す。
　まず、無線基地局１０は、ディスカバリ信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０１）。ディスカバリ信号には、ＢＦウェイト（Ｗ）の候補がそれぞれ乗算されている。また、ＢＦウェイトの候補毎に送信されるディスカバリ信号は、プリコーディングされず、全てのユーザ端末２０の全てのアンテナ２０１に送信される。例えば、図４に示すように、複数のＢＦウェイト候補に対応するディスカバリ信号は、１ＯＦＤＭシンボル内の無線リソース（サブキャリア）に周波数多重、又は、複数のＯＦＤＭシンボルに時間多重して割り当てられてもよい。このように、ディスカバリ信号が無線リソースに多重して送信される方法により、無線基地局１０は、後述するＢＦウェイトを効率良く選択できる。
　次に、ユーザ端末２０は、ディスカバリ信号を用いて、ＢＦウェイトの各候補に対応する候補ウェイト情報（例えば、ＳＮＲ）を測定する（ＳＴ１０２）。そして、ユーザ端末２０は、測定した候補ウェイト情報（ＳＮＲ）を無線基地局１０へフィードバックする（ＳＴ１０３）。
　無線基地局１０は、フィードバックされた候補ウェイト情報（ＳＮＲ）を用いて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイトを選択する（ＳＴ１０４）。
　次に、無線基地局１０は、第１参照信号に対して、選択したＢＦウェイト（Ｗ）を乗算し、ＢＦウェイトが乗算された第１参照信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０５）。例えば、図４に示すように、ＢＦウェイトを用いて形成されるビーム（例えば、第１ビーム、第２ビーム、…）にそれぞれ対応する第１参照信号は、ビーム間において直交するために無線リソース（例えば、サブキャリア）に周波数多重して割り当てられてもよい。
　次に、ユーザ端末２０は、第１参照信号を用いて、チャネル情報（ＨＷ）の推定（つまり、ステージ１のチャネル推定）を行う（ＳＴ１０６）。
　例えば、ユーザ端末２０は、図４に示すように、各ビームに対応する第１参照信号が割り当てられた一部の無線リソース（Ｑサブキャリア毎の無線リソース）において、当該ビームに対応するチャネル情報（等価チャネル行列）Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）（ただし、ｋは第１参照信号が割り当てられるサブキャリア番号）を推定する。例えば、図５Ａ及び図５Ｂでは、各ビーム（一例としてビーム１及びビーム２）に対して、Ｑ＝８サブキャリア毎のチャネル情報Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）が得られる。そして、ユーザ端末２０は、一部の無線リソースにおいて推定されたチャネル情報Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）を補間する処理により、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、他の無線リソースにおける当該ビームに対するチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ（ｎ）を算出する。このようにして、ユーザ端末２０が各ビームに対するチャネル情報を補間する処理により、各ビームに対応する第１参照信号の数を削減できる。
　そして、ユーザ端末２０は、推定したチャネル情報ＨＷ（ステージ１のチャネル推定値）を無線基地局１０へフィードバックする（ＳＴ１０７）。
　無線基地局１０は、フィードバックされたチャネル情報ＨＷを用いて、プリコーディング行列（Ｐ）を生成する（ＳＴ１０８）。
　以下、例えばＢＤを用いる場合の、プリコーディング行列（Ｐ）の生成方法について説明する。
　まず、ユーザ間干渉に対するプリコーディング行列（ＰＩＵＩ）の生成方法について説明する。
　ＮＵ－１個のユーザ端末２０においてステージ１のチャネル推定においてそれぞれ推定されるチャネル情報（等価チャネル行列）は、次式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　無線基地局１０は、第ｘ番（ｘ＝０～ＮＵ－１）のユーザ端末２０の式（３）に示す等価チャネル行列について、次式（４）で表す補空間を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　次いで、無線基地局１０は、式（４）に示す等価チャネル行列の補空間に対して、次式（５）で表す特異値分解（ＳＶＤ）を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（５）において、Ｖ￣ｘ （０）は、第ｘ番のユーザ端末２０を除く他のユーザ端末２０のストリームの信号を抑圧する直交ベクトルである。すなわち、式（５）のＶ￣ｘ （０）は、ユーザ間干渉に対するプリコーディング行列（ＰＩＵＩ）の一成分である。無線基地局１０は、他のユーザ端末２０についても、式（５）のＶ￣ｘ （０）（つまり、ｘ＝０～ＮＵ－１）を求める処理により、次式（６）に示すプリコーディング行列（ＰＩＵＩ）を生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に、ストリーム間干渉に対するプリコーディング行列（ＰＩＳＩ）の生成方法について説明する。
　ＮＵ－１個のユーザ端末２０においてステージ１のチャネル推定においてそれぞれ推定される等価チャネル行列ＨＷに、式（６）に示すプリコーディング行列（ＰＩＵＩ）を乗算して得られる等価チャネル行列は、次式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　無線基地局１０は、式（７）に示す等価チャネル行列に対して、次式（８）で表す特異値分解（ＳＶＤ）を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　式（８）において、Ｖｘ （０）は、第ｘ番のユーザ端末２０におけるストリーム間干渉に対するプリコーディング行列の一成分（Ｐｘ ＩＳＩ）である。無線基地局１０は、他のユーザ端末２０についても、式（８）のＶｘ （０）（つまり、ｘ＝０～ＮＵ－１）を求める処理により、次式（９）に示すプリコーディング行列（ＰＩＳＩ）を生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　以上、例えばＢＤを用いる場合の、プリコーディング行列（Ｐ）の生成処理について説明した。このように、無線基地局１０は、ステージ１のチャネル推定において、ビームフォーミングが適用された第１参照信号を用いて推定されたチャネル情報（ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列）に基づいてプリコーディング行列（ＰＩＵＩ、ＰＩＳＩ）を生成する。
　図３に戻り、無線基地局１０は、第２参照信号に対して、プリコーディング行列（Ｐ）とＢＦウェイト（Ｗ）とを乗算し、第２参照信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０９）。例えば、図４に示すように、ユーザ端末２０の各アンテナ２０１（例えば、第１アンテナ、第２アンテナ、…）にそれぞれ対応する第２参照信号は、アンテナ間において直交するために無線リソース（例えば、サブキャリア）に周波数多重して割り当てられてもよい。プリコーディング行列（ＰＩＵＩ）が乗算された第２参照信号は、上述したようにユーザ間干渉を回避して送信されることになる。
　次に、ユーザ端末２０は、第２参照信号を用いて、チャネル情報（ＨＷＰ）の推定（つまり、ステージ２のチャネル推定）を行う（ＳＴ１１０）。
　例えば、ユーザ端末２０は、図４に示すように、各アンテナ２０１に対応する第２参照信号が割り当てられた一部の無線リソース（Ｑ’サブキャリア毎の無線リソース）において、当該アンテナ２０１に対応するチャネル情報（等価チャネル行列）Ｈ（ｌ）Ｗ（ｌ）Ｐ（ｌ）（ただし、ｌは第２参照信号が割り当てられるサブキャリア番号）を推定する。そして、ユーザ端末２０は、一部の無線リソースにおいて推定されたチャネル情報Ｈ（ｌ）Ｗ（ｌ）Ｐ（ｌ）を補間する処理により、他の無線リソースにおける当該アンテナ２０１に対するチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ（ｎ）Ｐ（ｎ）を算出する。このようにして、ユーザ端末２０が各アンテナ２０１に対するチャネル情報を補間する処理により、各アンテナ２０１に対応する第２参照信号の数を削減できる。
　次に、ユーザ端末２０は、推定したチャネル情報ＨＷＰ（つまり、ステージ２のチャネル推定値）を用いて、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を生成する（ＳＴ１１１）。
　以下、例えばＢＤを用いる場合の、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）の生成処理について説明する。
　ユーザ端末２０においてステージ２のチャネル推定において推定されるチャネル情報（等価チャネル行列）は、次式（１０）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　式（１０）より、ＨＷＰＩＵＩＰＩＳＩ（つまり、ＨＷＰに相当）ではユーザ間干渉が既に抑圧されていることが分かる。
　次いで、第ｘ番（ｘ＝０～ＮＵ－１）のユーザ端末２０は、式（１０）に示す等価チャネル行列に対して、次式（１１）で表す特異値分解（ＳＶＤ）を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　第ｘ番のユーザ端末２０は、次式（１２）に示すように、式（１１）に示すＵｘを打ち消す行列Ｕｘ Ｈをポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）として生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　以上、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）の生成処理について説明した。このように、ユーザ端末２０は、ステージ２のチャネル推定において、プリコーディング及びビームフォーミングが適用された第２参照信号を用いて推定されたチャネル情報（ＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列）に基づいてポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を生成する。
　図３に戻り、無線基地局１０は、ストリームの信号（データ）に対して、プリコーディング行列（Ｐ）及びＢＦウェイト（Ｗ）を乗算して、ストリームの信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１１２）。プリコーディング行列（ＰＩＵＩ）が乗算されたデータは、上述したようにユーザ間干渉を回避して送信されることになる。
　ユーザ端末２０は、受信したストリームの信号に対して、ポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を乗算して、ストリームの信号（データ）を復調する（ＳＴ１１３）。プリコーディング行列（ＰＩＳＩ）及びポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）が乗算されたデータでは、上述したようにストリーム間干渉が抑圧されることになる。
　なお、ＳＵ（Single-User）－ＭＩＭＯ伝送時には、ユーザ端末２０は、ステージ１のチャネル推定において取得した等価チャネル行列ＨＷに対して特異値分解（ＳＶＤ）を適用する処理によりポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を取得できる。よって、図３に示すＳＴ１０９～ＳＴ１１０のステージ２のチャネル推定は、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送時に行われてもよい。
　＜本実施の形態の効果＞
　このように、本実施の形態では、チャネル推定処理は、プリコーディング行列を生成するために、ビームフォーミングが適用された第１参照信号を用いてチャネル情報を推定するステージ１と、ポストコーディング行列を生成するために、プリコーディング及びビームフォーミングが適用された第２参照信号を用いてチャネル情報を推定するステージ２と、で構成される。
　この構成により、無線基地局１０は、ステージ１において、ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列ＨＷを取得できる。また、ユーザ端末２０は、ステージ２において、ＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列ＨＷＰを取得できる。
　すなわち、本実施の形態によれば、無線基地局１０は、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要な全てのチャネル情報を取得できる。この処理により、無線基地局１０は、ステージ１において取得したチャネル情報を用いてプリコーディング行列（Ｐ）を精度良く生成できる。また、ユーザ端末２０は、ステージ２において取得したチャネル情報（つまり、プリコーディング（ＰＩＵＩ）によってユーザ間干渉が回避された状態の自機に関係するチャネル情報）を用いてポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を精度良く生成できる。
　また、本実施の形態によれば、無線基地局１０は、ユーザ端末２０においてディスカバリ信号を用いて測定されたＳＮＲに基づいてＢＦウェイトを選択し、ＢＦウェイトを乗算した第１参照信号をユーザ端末２０へ送信する。そして、ユーザ端末２０は、受信した第１参照信号を用いてチャネル情報を推定する。この処理により、無線基地局１０は、ユーザ端末２０と比較して大きな電力を用いて送信されたディスカバリ信号及び第１参照信号を用いて、ＢＦウェイト及びプリコーディング行列を精度良く生成できるので、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送の効率を向上できる。
　なお、本実施の形態では、ＢＦウェイト選択の際にＳＮＲを基準とする場合について説明した。しかし、ＢＦウェイト選択時の基準としては、ＳＮＲに限定されず、ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号を用いて測定される何らかの候補ウェイト情報（例えば、受信相関等）でよい。
　（実施の形態２）
　実施の形態１では、ステージ１のチャネル推定に用いられる第１参照信号が無線基地局からユーザ端末へ下りリンクにおいて送信される場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、ステージ１のチャネル推定に用いられる第１参照信号がユーザ端末から無線基地局へ上りリンクにおいて送信される場合について説明する。
　本実施の形態に係る無線通信システムは、少なくとも、図７に示す無線基地局３０及び図８に示す少なくとも１つのユーザ端末４０を備える。各ユーザ端末４０は、無線基地局３０に接続している。
　図７及び図８において、破線矢印は、上りリンク送信時における信号の入出力を示し、実線矢印は、下りリンク送信時における信号の入出力を表す。また、図８は、第ｉ番のユーザ端末４０の構成を一例として示す。
　なお、図７に示す無線基地局３０及び図８に示すユーザ端末４０において、実施の形態１（図１、図２）と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図７では、無線基地局３０におけるＯＦＤＭ信号を生成するための構成部（例えば、IFFT処理部、CP付加部）等の記載を省略している。同様に、図８では、ユーザ端末４０におけるＯＦＤＭ信号を受信するための構成部（例えば、CP除去部、FFT処理部）等の記載を省略している。
　図７に示す無線基地局３０には、実施の形態１のようなディスカバリ信号生成部１０１は備えられていない。また、図８に示すユーザ端末４０には、実施の形態１のような候補ウェイト情報測定部２０３及びステージ１チャネル推定部２０４は備えられていない。
　図８に示すユーザ端末４０において、ステージ１用参照信号生成部４０１は、ステージ１のチャネル推定に使用される第１参照信号を生成する。第１参照信号は、例えば、通信部２０２－１～２０２－ＮＲｉを介して無線基地局３０へ送信される。すなわち、第１参照信号は、複数のユーザ端末４０の複数のアンテナ２０１からそれぞれ無線基地局３０へ送信される。なお、ユーザ端末４０から送信される第１参照信号には、ＢＦウェイト（Ｗ）及びプリコーディング行列（Ｐ）が乗算されていない。
　例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）伝送では、下りリンクと上りリンクとの間には相反性がある。よって、例えば、ＴＤＤ伝送において、無線基地局３０は、上りリンクにおいて送信された第１参照信号を用いて、下りリンクのチャネル情報の推定が可能となる。
　図７に示す無線基地局３０の通信部１１０－１～１１０－ＮＴは、ステージ１のチャネル推定において、複数のユーザ端末４０から送信される第１参照信号を、アンテナ１１１－１～１１１－ＮＴにおいて受信し、候補ウェイト乗算部３０１及びビームフォーミング部３０３に出力する。
　候補ウェイト乗算部３０１は、通信部１１０－１～１１０－ＮＴからそれぞれ入力される第１参照信号に対して、ＢＦウェイトの候補をそれぞれ乗算し、ＢＦウェイト候補を乗算した第１参照信号をウェイト選択部３０２へ出力する。
　ウェイト選択部３０２は、候補ウェイト乗算部３０１から入力される第１参照信号を用いて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイト（Ｗ）を選択し、ビームフォーミング部３０３へ出力する。例えば、ウェイト選択部３０２は、第１参照信号を用いてＳＮＲを測定し、ＳＮＲの高い順にＬ（ビーム数）個のＢＦウェイトを互いに重複しないように選択してもよい。
　ビームフォーミング部３０３は、ステージ１のチャネル推定において、通信部１１０－１～１１０－ＮＴからそれぞれ入力される第１参照信号に対して、ウェイト選択部３０２から入力されるＢＦウェイトを乗算し、ＢＦウェイト乗算後の第１参照信号をステージ１チャネル推定部３０４へ出力する。
　ステージ１チャネル推定部３０４は、ビームフォーミング部３０３から入力される第１参照信号を用いてチャネル情報を推定する。第１参照信号には、ビームフォーミング部３０３においてＢＦウェイト（Ｗ）が乗算されている。よって、ステージ１チャネル推定部３０４では、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列ＨＷ）が推定される。ステージ１チャネル推定部３０４は、推定したチャネル情報（ＨＷ）を、プリコーディング行列生成部１０６へ出力する。
　すなわち、本実施の形態では、ＢＦウェイトの選択及びステージ１のチャネル推定は、同一の第１参照信号を用いて行われる。換言すると、上りリンクにおいて送信される第１参照信号は、ステージ１のチャネル推定に加え、ＢＦウェイト選択のためのディスカバリ信号の役割を有する。
　＜無線基地局３０及びユーザ端末４０の動作＞
　次に、上述した無線基地局３０及びユーザ端末４０の動作について詳細に説明する。
　図９は、本実施の形態に係る無線基地局３０及びユーザ端末４０の動作を示すシーケンス図である。なお、図９において、実施の形態１（図３）と同様の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　また、図１０は、本実施の形態におけるフレーム構成例を示す。
　まず、ユーザ端末４０は、第１参照信号を無線基地局３０へ送信する（ＳＴ２０１）。第１参照信号は、ＢＦウェイトもプレコーディングも適用されず、そのまま送信される。例えば、図１０に示すように、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送される複数のユーザ端末４０が有する全てのアンテナ２０１（例えば、第１アンテナ、第２アンテナ、…）にそれぞれ対応する第１参照信号は、アンテナ２０１間において直交するために無線リソース（例えば、サブキャリア）に周波数多重して割り当てられてもよい。
　次に、無線基地局３０は、ユーザ端末４０から送信された第１参照信号に対してＢＦウェイト候補をそれぞれ乗算し、ＢＦウェイトが乗算された第１参照信号を用いて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイトを選択する（ＳＴ２０２）。
　次に、無線基地局３０は、ユーザ端末４０から送信された第１参照信号に対して、選択したＢＦウェイト（Ｗ）を乗算し、ＢＦウェイト乗算後の第１参照信号を用いて、チャネル情報（ＨＷ）の推定（つまり、ステージ１のチャネル推定）を行う（ＳＴ２０３）。
　例えば、無線基地局３０は、図１０に示すように、各アンテナ２０１に対応する第１参照信号が割り当てられた一部の無線リソース（Ｑサブキャリア毎の無線リソース）において、当該アンテナ２０１に対応するチャネル情報（等価チャネル行列）Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）（ただし、ｋは第１参照信号が割り当てられるサブキャリア番号）を推定する。そして、無線基地局３０は、一部の無線リソースにおいて推定されたチャネル情報Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）を補間する処理により、他の無線リソースにおける当該アンテナ２０１に対するチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ（ｎ）を算出する。このようにして、無線基地局３０が各アンテナ２０１に対するチャネル情報を補間する処理により、各アンテナ２０１に対応する第１参照信号の数を削減できる。
　以降の処理（ステージ２のチャネル推定）については、実施の形態１と同様である。
　このようにして、本実施の形態では、ステージ１のチャネル推定において第１参照信号がユーザ端末４０から無線基地局３０へ上りリンクにおいて送信される。そして、無線基地局３０は、受信した第１参照信号を用いて、ＢＦウェイトの選択及びプリコーディング行列の生成を行う。この処理により、本実施の形態では、実施の形態１のようなディスカバリ信号、ＳＮＲの送受信が不要となる。また、本実施の形態では、実施の形態１のようなステージ１のチャネル情報（ＨＷ）のフィードバックも不要となる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して、チャネル推定処理における無線リソースの使用を削減できる。
　また、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、チャネル推定処理は、プリコーディング行列を生成するために、ビームフォーミングが適用された第１参照信号を用いてチャネル情報を推定するステージ１と、ポストコーディング行列を生成するために、プリコーディング及びビームフォーミングが適用された第２参照信号を用いてチャネル情報を推定するステージ２と、で構成される。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、無線基地局３０は、ステージ１において、ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列ＨＷを取得できる。また、ユーザ端末４０は、ステージ２において、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送される複数のユーザ端末４０の全てのアンテナ２０１に対する、ＢＦウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列ＨＷＰを取得できる。
　すなわち、本実施の形態によれば、無線基地局３０は、プリコーディング／ポストコーディング処理に必要な全てのチャネル情報を取得できる。この処理により、無線基地局３０は、ステージ１において取得したチャネル情報を用いてプリコーディング行列（Ｐ）を精度良く生成できる。また、ユーザ端末４０は、ステージ２において取得したチャネル情報（つまり、プリコーディング（ＰＩＵＩ）によってユーザ間干渉が回避された状態の自機に関係するチャネル情報）を用いてポストコーディング行列（ＢＩＳＩ）を精度良く生成できる。
　なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様、ＢＦウェイト選択の際にＳＮＲを基準とする場合について説明した。しかし、ＢＦウェイト選択時の基準としては、ＳＮＲに限定されず、ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号を用いて測定される何らかの候補ウェイト情報（例えば、受信相関等）でよい。
　以上、各実施の形態について説明した。
　なお、図４及び図１０では、第１参照信号及び第２参照信号が周波数多重される場合について示しているが、第１参照信号及び第２参照信号は、複数のＯＦＤＭシンボル又はサブフレームに分割して時間多重されてもよく、符号多重されてもよく、周波数、時間又は符号を組み合わせて多重されてもよい。
　また、上記実施の形態では、第１参照信号を用いてステージ１のチャネル推定を行い、第２参照信号を用いてステージ２のチャネル推定を行う場合について説明した。しかし、ステージ１のチャネル推定、又は、ステージ２のチャネル推定において、第１参照信号／第２参照信号を使用しないでチャネル推定値（チャネル情報）を取得してもよい。すなわち、ステージ１のチャネル推定では、ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列（ＨＷ）を示すチャネル情報が取得されればよく、ステージ２のチャネル推定では、プリコーディング行列及びＢＦウェイトを含む等価チャネル行列（ＨＷＰ）を示すチャネル情報が取得されればよい。例えば、ステージ２のチャネル推定を、受信データと信号点配置の関係から求める等のブラインドチャネル推定に基づいて行ってもよい。
　（ハードウェア構成）
　なお、上記実施の形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
　例えば、本発明の一実施の形態における無線基地局、ユーザ端末などは、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図１０は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の無線基地局１０，３０及びユーザ端末２０，４０は、物理的には、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
　なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。無線基地局１０，３０及びユーザ端末２０，４０のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。
　例えば、プロセッサ１００１は１つだけ図示されているが、複数のプロセッサがあってもよい。また、処理は、１のプロセッサで実行されてもよいし、処理が同時に、逐次に、又はその他の手法で、一以上のプロセッサで実行されてもよい。なお、プロセッサ１００１は、一以上のチップで実装されてもよい。
　無線基地局１０，３０及びユーザ端末２０，４０における各機能は、プロセッサ１００１、メモリ１００２などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信、又は、メモリ１００２及びストレージ１００３におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。
　プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。例えば、上述のディスカバリ信号生成部１０１、候補ウェイト乗算部１０２，３０１、ステージ１用参照信号生成部１０３、ステージ２用参照信号生成部１０４、データ生成部１０５、プリコーディング行列生成部１０６、プリコーディング部１０７、ウェイト選択部１０８，３０２、ビームフォーミング部１０９，３０３、ステージ１チャネル推定部３０４、候補ウェイト情報測定部２０３、ステージ１チャネル推定部２０４、ステージ２チャネル推定部２０５、ポストコーディング行列生成部２０６、ポストコーディング部２０７、データ受信部２０８、ステージ１用参照信号生成部４０１などは、プロセッサ１００１で実現されてもよい。
　また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール又はデータを、ストレージ１００３及び／又は通信装置１００４からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、無線基地局１０，３０及びユーザ端末２０，４０を構成する少なくとも一部の機能ブロックは、メモリ１００２に格納され、プロセッサ１００１で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、１つのプロセッサ１００１で実行される旨を説明してきたが、２以上のプロセッサ１００１により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ１００１は、１以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。
　メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
　ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
　通信装置１００４は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の通信部１１０、２０２、アンテナ１１１、２０１などは、通信装置１００４で実現されてもよい。
　入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。
　また、プロセッサ１００１及びメモリ１００２などの各装置は、情報を通信するためのバス１００７で接続される。バス１００７は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
　また、無線基地局１０，３０及びユーザ端末２０，４０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。
　（情報の通知、シグナリング）
　また、情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、ＤＣＩ（Downlink Control Information）、ＵＣＩ（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、ＭＡＣ（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（ＭＩＢ（Master Information Block）、ＳＩＢ（System Information Block）））、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRC Connection Setup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージなどであってもよい。
　（適応システム）
　本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）、Ｗ－ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
　（処理手順等）
　本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
　（基地局の操作）
　本明細書において基地局（無線基地局）によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（upper node）によって行われることもある。基地局を有する１つまたは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、基地局および／または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）またはＳ－ＧＷ（Serving Gateway）などが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが１つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、ＭＭＥおよびＳ－ＧＷ)であってもよい。
　（入出力の方向）
　情報及び信号等は、上位レイヤ(または下位レイヤ)から下位レイヤ(または上位レイヤ)に出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。
　（入出力された情報等の扱い）
　入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置に送信されてもよい。
　（判定方法）
　判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。
　（ソフトウェア）
　ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。
　また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。
　（情報、信号）
　本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
　なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。
　（「システム」、「ネットワーク」）
　本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。
　（パラメータ、チャネルの名称）
　また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
　上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＤＣＣＨなど）及び情報要素（例えば、ＴＰＣなど）は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。
　（基地局）
　基地局（無線基地局）は、１つまたは複数（例えば、３つ）の（セクタとも呼ばれる）セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局ＲＲＨ：Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」、「ｅＮＢ」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（access point）、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。
　（端末）
　ユーザ端末は、当業者によって、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、ＵＥ（User Equipment）、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
　（用語の意味、解釈）
　本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。
　「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。
　参照信号は、ＲＳ（Reference Signal）と略称することもでき、適用される標準によってパイロット（Pilot）と呼ばれてもよい。また、補正用ＲＳは、ＴＲＳ（Tracking RS）、ＰＣ－ＲＳ（Phase Compensation RS）、ＰＴＲＳ（Phase Tracking RS）、Additional RSと呼ばれてもよい。また、復調用ＲＳ及び補正用ＲＳは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。また、復調用ＲＳ及び補正用ＲＳは同じ名称（例えば復調ＲＳ）で規定されてもよい。
　本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
　上記の各装置の構成における「部」を、「手段」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。
　「含む(including)」、「含んでいる（comprising）」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。
　無線フレームは時間領域において１つまたは複数のフレームで構成されてもよい。時間領域において１つまたは複数の各フレームはサブフレーム、タイムユニット等と呼ばれてもよい。サブフレームは更に時間領域において１つまたは複数のスロットで構成されてもよい。スロットはさらに時間領域において１つまたは複数のシンボル（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル、ＳＣ-ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）シンボル等）で構成されてもよい。
　無線フレーム、サブフレーム、スロット、およびシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット、およびシンボルは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。
　例えば、ＬＴＥシステムでは、基地局が各移動局に無線リソース（各移動局において使用することが可能な周波数帯域幅、送信電力等）を割り当てるスケジューリングを行う。スケジューリングの最小時間単位をＴＴＩ（Transmission Time Interval）と呼んでもよい。
　例えば、1サブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、複数の連続したサブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、１スロットをＴＴＩと呼んでもよい。
　リソースユニットは、時間領域および周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域では１つまたは複数個の連続した副搬送波（subcarrier）を含んでもよい。また、リソースユニットの時間領域では、１つまたは複数個のシンボルを含んでもよく、１スロット、１サブフレーム、または１ＴＴＩの長さであってもよい。１ＴＴＩ、１サブフレームは、それぞれ１つまたは複数のリソースユニットで構成されてもよい。また、リソースユニットは、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）、物理リソースブロック（ＰＲＢ：Physical RB）、ＰＲＢペア、ＲＢペア、スケジューリングユニット、周波数ユニット、サブバンドと呼ばれてもよい。また、リソースユニットは、１つ又は複数のＲＥで構成されてもよい。例えば、１ＲＥは、リソース割当単位となるリソースユニットより小さい単位のリソース（例えば、最小のリソース単位）であればよく、ＲＥという呼称に限定されない。
　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、スロットに含まれるシンボルおよびリソースブロックの数、および、リソースブロックに含まれるサブキャリアの数は様々に変更することができる。
　本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。
　（態様のバリエーション等）
　本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。
　以上、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、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。したがって、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。
　本特許出願は２０１７年１月１１日に出願した日本国特許出願第２０１７－００２３３８号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１７－００２３３８号の全内容を本願に援用する。
　本発明の一態様は、移動通信システムに有用である。
　１０，３０　無線基地局
　２０，４０　ユーザ端末
　１０１　ディスカバリ信号生成部
　１０２，３０１　候補ウェイト乗算部
　１０３，４０１　ステージ１用参照信号生成部
　１０４　ステージ２用参照信号生成部
　１０５　データ生成部
　１０６　プリコーディング行列生成部
　１０７　プリコーディング部
　１０８，３０２　ウェイト選択部
　１０９，３０３　ビームフォーミング部
　１１０，２０２　通信部
　１１１，２０１　アンテナ
　１５１　符号化部
　１５２　変調部
　２０３　候補ウェイト情報測定部
　２０４，３０４　ステージ１チャネル推定部
　２０５　ステージ２チャネル推定部
　２０６　ポストコーディング行列生成部
　２０７　ポストコーディング部
　２０８　データ受信部
　２８１　復調部
　２８２　復号部

Claims (7)

  1. 　無線基地局と複数のユーザ端末との間で行うＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング及びポストコーディングと、ビームフォーミングとを行う無線通信システムにおいて、
    　第１のチャネル推定によって推定された前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第１のチャネル情報に基づくプリコーディングと、前記ビームフォーミングとが適用されたデータ信号を受信し、前記第１のチャネル情報はビームフォーミングウェイトを含む等価チャネル行列である、通信部と、
    　前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第２のチャネル情報を推定する第２のチャネル推定を行い、前記第２のチャネル情報は前記ビームフォーミングウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列である、チャネル推定部と、
    　前記第２のチャネル情報に基づいて、前記データ信号に対して前記ポストコーディングを行うポストコーディング部と、
    　を具備するユーザ端末。
  2. 　前記無線基地局から送信されるディスカバリ信号を用いて候補ウェイト情報を測定し、前記ディスカバリ信号には、ビームフォーミングウェイトの候補がそれぞれ乗算されている、測定部、を更に具備し、
    　前記チャネル推定部は、前記無線基地局から送信される第１参照信号を用いて、前記第１のチャネル情報を推定し、前記第１参照信号には、前記候補ウェイト情報に基づいて決定された前記ビームフォーミングウェイトを用いてビームフォーミングが適用されている、
    　前記通信部は、前記第１のチャネル情報を前記無線基地局へ送信する、
    　請求項１に記載のユーザ端末。
  3. 　前記第１参照信号は、前記ビームフォーミングによって形成される複数のビームにそれぞれ対応し、ビーム間で直交するように多重して送信され、
    　前記チャネル推定部は、各ビームに対応する前記第１参照信号が割り当てられた一部の無線リソースにおいて、当該ビームに対する前記第１のチャネル情報を推定し、前記一部の無線リソースで推定された前記第１のチャネル情報を補間することにより、他の無線リソースにおける当該ビームに対する前記第１のチャネル情報を算出する、
    　請求項２に記載のユーザ端末。
  4. 　前記通信部は、前記ビームフォーミング及び前記プリコーディングが適用されていない第１参照信号を前記無線基地局へ送信する、
    　請求項１に記載のユーザ端末。
  5. 　前記第１参照信号は、前記複数のユーザ端末が有する全てのアンテナにそれぞれ対応し、前記全てのアンテナ間で直交するように多重して送信され、
    　各アンテナに対応する前記第１参照信号が割り当てられた一部の無線リソースにおいて、当該アンテナに対する前記第１のチャネル情報が推定され、前記一部の無線リソースで推定された前記第１のチャネル情報の補間により、他の無線リソースにおける当該アンテナに対する前記第１のチャネル情報が算出される、
    　請求項４に記載のユーザ端末。
  6. 　前記通信部は、前記ビームフォーミングウェイト及び前記プリコーディング行列が乗算された第２参照信号を前記無線基地局から受信し、前記第２参照信号は、前記ユーザ端末が有する複数のアンテナにそれぞれ対応し、前記アンテナ間で直交するように多重して送信されており、
    　前記チャネル推定部は、各アンテナに対応する前記第２参照信号が割り当てられた一部の無線リソースにおいて、当該アンテナに対する前記第２のチャネル情報を推定し、前記一部の無線リソースで推定された前記第２のチャネル情報を補間することにより、他の無線リソースにおける当該アンテナに対する前記第２のチャネル情報を算出する、
    　請求項１に記載のユーザ端末。
  7. 　無線基地局と複数のユーザ端末との間で行うＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング及びポストコーディングと、ビームフォーミングとを行う無線通信システムにおいて、
    　第１のチャネル推定によって推定された前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第１のチャネル情報に基づくプリコーディングと、前記ビームフォーミングとが適用されたデータ信号を受信し、前記第１のチャネル情報はビームフォーミングウェイトを含む等価チャネル行列であり、
    　前記無線基地局と前記ユーザ端末との間のチャネルを示す第２のチャネル情報を推定する第２のチャネル推定を行い、前記第２のチャネル情報は前記ビームフォーミングウェイト及びプリコーディング行列を含む等価チャネル行列であり、
    　前記第２のチャネル情報に基づいて、前記データ信号に対して前記ポストコーディングを行う、
    　無線通信方法。
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