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JP2011082603A - 無線通信システム、通信装置および無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、通信装置および無線通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】送受信アンテナが多い場合でも、効率的に適応制御を行なう。
【解決手段】基地局２００は、移動端末３００が伝送路状況を測定するための伝送路状況測定用参照信号を生成する伝送路状況測定用参照信号生成部２０９と、送信アンテナポート毎に伝送路状況測定用参照信号を移動端末３００に対して送信する送信アンテナ部２０８−１、２０８−２と、を備え、移動端末３００は、基地局２００から送信された伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信する受信アンテナ部３０１−１、３０１−２と、受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、送信アンテナポートと受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、複数の伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって基地局２００に対するフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部３１０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、適応制御を行なう技術に関し、特に、伝送路状況のフィードバック方法に関して、効率的に適応制御を行なうことのできる無線通信システム、通信装置および無線通信方法に関する。
例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＷｉＭＡＸのような移動無線通信システムでは、基地局および移動端末に、複数の送受信アンテナをそれぞれ備え、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術により、高速なデータ伝送を実現することができる。一方、伝送路状況測定用参照信号を用いることによって、移動端末では、基地局と移動端末との間の伝送路状況を推定し、その推定結果に基づいて、変調方式および符号化率（MCS（Modulation and Coding Scheme））、空間多重数（レイヤー、ランク）、プレコーディング重み（プレコーディング行列）などを適応的に制御することで、より効率的なデータ伝送を実現することができる。例えば、非特許文献１で記載された方法を用いることができる。
また、伝送方式としてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式やＯＦＤＭＡ (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式のようなマルチキャリア伝送方式を用いた場合、基地局固有の伝送路状況測定用参照信号としては、周波数方向および時間方向のリソースエレメント（１つのOFDMシンボルにおける１つのサブキャリアで構成される要素）に散乱（スキャッタード）させた参照信号を用いることができる。そのような伝送路状況測定用参照信号を用いて推定するフィードバック情報として、伝送路状況に基づく情報（エクスプリシットCSI (Channel State Information)）、基地局に対する推奨送信フォーマット情報（インプリシットCSI（例えば、CQI (Channel Quality Indicator)、RI (Rank Indicator)、PMI (Precoding Matrix Index)などが含まれる）などを用いることができる。
特に、エクスプリシットＣＳＩは、実際の伝送路状況に基づいた情報であるため、主にコードブックに基づいたインデックス情報となるインプリシットＣＳＩに比べて、フィードバック情報量は大きくなる。そのため、非特許文献２や非特許文献３には、エクスプリシットＣＳＩの情報量を削減するための手法が検討されており、例えば、固有値分解やＤＣＴ (Discrete Cosine Transform)などの直交変換、ベクトル量子化などを用いる手法が検討されている。
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures (Release 8)、3GPP TS 36.213 V8.7.0 (2009-05)、2009年5月。 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects (Release 9)、 3GPP TR 36.814 V1.2.1 (2009-06)、2009年6月。 Alcatel-Lucent, "Comparison of CSI Feedback Schemes," R1-092310, 3GPP TSG-RAN WG1 #57bis, Los Angeles, CA, USA, June 2009.
しかしながら、送受信アンテナの数がそれぞれ多くなるにつれて、フィードバックすべきフィードバック情報の数は多くなってしまい、効率的なデータ伝送を妨げる要因となっていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、送受信アンテナが多い場合でも、効率的に適応制御を行なうことのできる無線通信システム、通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置が伝送路状況を測定するための伝送路状況測定用参照信号を生成する伝送路状況測定用参照信号生成部と、送信アンテナポート毎に前記伝送路状況測定用参照信号を前記第２の通信装置に対して送信する送信アンテナ部と、を備え、前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から送信された前記伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信する受信アンテナ部と、前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって前記第１の通信装置に対するフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部と、を備えることを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、複数の伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって第１の通信装置に対するフィードバック情報を生成するので、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、第１の通信装置における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、第１の通信装置から第２の通信装置へのデータ送信を実現することができる。
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第２の通信装置に対して協調通信を行なう第１の通信装置を複数備え、前記フィードバック情報生成部は、前記各第１の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、各第１の通信装置の送信アンテナポートと受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成するので、第１の通信装置の間に位置する第２の通信装置は同一チャネル間干渉の影響を大幅に低減することができる。さらに、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記測定した伝送路状況を示す情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、フィードバック情報として、測定した伝送路状況を示す情報を生成するので、伝送路状況に基づく情報（エクスプリシットCSI(Channel State Information)）の情報量を大幅に削減することができる。
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記第１の通信装置に対する推奨送信フォーマット情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、フィードバック情報として、第１の通信装置に対する推奨送信フォーマット情報を生成するので、第１の通信装置に対する推奨送信フォーマット情報（インプリシットCSI（例えば、CQI（Channel Quality Indicator）、RI（Rank Indicator）、PMI（Precoding Matrix Index）などが含まれる）などの情報量を大幅に削減することができる。
（５）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、予め規定されている伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことにより、フィードバック情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、予め規定されている伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことにより、フィードバック情報を生成するので、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、第１の通信装置における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、第１の通信装置から第２の通信装置へのデータ送信を実現することができる。
（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記算出したすべての伝送路状況推定値から、グルーピングを行なう伝送路状況推定値を選択し、前記選択した伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことにより、フィードバック情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、算出したすべての伝送路状況推定値から、グルーピングを行なう伝送路状況推定値を選択し、選択した伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、伝送路状況に応じて柔軟にフィードバック情報を送信することができる。
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記選択した伝送路状況推定値を示す情報をさらに生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置が、フィードバック情報として、選択した伝送路状況推定値を示す情報をさらに生成するので、第１の通信装置は、合成処理を行なった送信アンテナポートおよび受信アンテナポートを把握することができる。
（８）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、コードワード単位に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、コードワード単位に基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、同一のコードワードを出力しているアンテナポートを合成処理することができる。
（９）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部または前記受信アンテナ部の少なくとも一方の構成に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、送信アンテナ部または受信アンテナ部の少なくとも一方の構成に基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、アンテナポートの特性に応じてアンテナポートを合成処理することができる。
（１０）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部とのアンテナ相関に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、送信アンテナ部と受信アンテナ部とのアンテナ相関に基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、例えば、送信アンテナのアンテナ相関が高いアンテナポートを合成処理することができる。
（１１）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部または前記受信アンテナ部の少なくとも一方の偏波に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、送信アンテナ部または受信アンテナ部の少なくとも一方の偏波に基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、例えば、送信アンテナのアンテナ偏波が同一のアンテナポートを合成処理することができる。
（１２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記第１の通信装置が前記第２の通信装置に対して用いる空間多重数に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、第１の通信装置が第２の通信装置に対して用いる空間多重数に基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、例えば、合成処理した後の送信アンテナポートに対するフィードバックの数が、第１の通信装置または第２の通信装置が決定した空間多重数と同じになるように、合成処理をすることができる。
（１３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、前記伝送路推定値に対してグルーピングを行なう際の複数の合成パターンを規定し、前記合成パターンのいずれかに基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、伝送路推定値に対してグルーピングを行なう際の複数の合成パターンを規定し、合成パターンのいずれかに基づいて、伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうので、動的に合成処理を行なうことができ、良好な特性が実現できる。
（１４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記フィードバック情報生成部は、時間軸に関するパラメータ、周波数軸に関するパラメータ、前記第１の通信装置に関するパラメータまたは前記第２の通信装置に関するパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記合成パターンを選択することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、時間軸に関するパラメータ、周波数軸に関するパラメータ、第１の通信装置に関するパラメータまたは第２の通信装置に関するパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基づいて、合成パターンを選択するので、用いる合成パターンに関する情報を通知またはフィードバックする必要がなくなり、その情報に関するオーバーヘッドを削減できる。
（１５）また、本発明の通信装置は、他の通信装置と無線通信を行なう通信装置であって、前記他の通信装置の送信アンテナポートから送信された伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信する受信アンテナ部と、前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって前記他の通信装置に対するフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部と、を備えることを特徴としている。
このように、通信装置は、複数の伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって他の通信装置に対するフィードバック情報を生成するので、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、他の通信装置における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、他の通信装置から通信装置へのデータ送信を実現することができる。
（１６）また、本発明の通信装置において、前記フィードバック情報生成部は、複数の他の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴としている。
このように、通信装置は、複数の他の通信装置の送信アンテナポートと受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成するので、他の通信装置の間に位置する通信装置は同一チャネル間干渉の影響を大幅に低減することができる。さらに、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。
（１７）また、本発明の無線通信方法は、第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信方法であって、前記第１の通信装置において、前記第２の通信装置が伝送路状況を測定するための伝送路状況測定用参照信号を生成するステップと、送信アンテナポート毎に前記伝送路状況測定用参照信号を前記第２の通信装置に対して送信するステップと、前記第２の通信装置において、前記第１の通信装置から送信された前記伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信するステップと、前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出するステップと、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なってフィードバック情報を生成するステップと、前記生成したフィードバック情報を前記第１の通信装置へ送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なってフィードバック情報を生成するので、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、第１の通信装置における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、第１の通信装置から第２の通信装置へのデータ送信を実現することができる。
（１８）また、本発明の無線通信方法において、前記フィードバック情報生成部において、複数の前記第１の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴としている。
このように、第２の通信装置は、複数の第１の通信装置の送信アンテナポートと受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成するので、第１の通信装置の間に位置する第２の通信装置は同一チャネル間干渉の影響を大幅に低減することができる。さらに、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。
本発明によれば、移動端末が基地局に対して送信するフィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、基地局における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、基地局から移動端末へのデータ送信を実現することができる。
本発明の基地局２００の構成を示す概略ブロック図である。 レイヤーマッピング部２０４およびリソースエレメントマッピング部２０６がマッピングするデータ信号復調用参照信号、伝送路状況測定用参照信号、情報データ信号または制御情報信号の一例を示す図である。 本発明の移動端末３００の構成を示す概略ブロック図である。 本発明のフィードバック情報生成部３１０の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の一例として、基地局４０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末４０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第２の実施形態の一例として、基地局５０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末５０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第３の実施形態の一例として、基地局６０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末６０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第４の実施形態の一例として、基地局７０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末７０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第５の実施形態の一例として、基地局８０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末８０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの概略図である。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムのアンテナ数に着目した概略図である。 本発明の第６の実施形態の一例として、基地局９０１−１には送信アンテナポート＃１−０〜＃１−３、基地局９０１−２には送信アンテナポート＃２−０〜＃２−１、移動端末９０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第７の実施形態の一例として、基地局１００１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末１００２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。 本発明の第８の実施形態の一例を示しており、Ｎ種類の合成処理を行なうパターンを予め規定しておき、移動端末１１０２は基地局１１０１に対して、Ｎ種類の合成パターンのいずれかにより合成処理を行ない、フィードバックする様子を示す図である。 基地局１００から移動端末１１０へのデータ伝送を行なう下り回線（ダウンリンク、下りリンク）を考えた場合の適応制御を行なう一例を示すブロック図である。
図１５は、基地局１００から移動端末１１０へのデータ伝送を行なう下り回線（ダウンリンク、下りリンク）を考えた場合の適応制御を行なう一例を示すブロック図である。基地局１００では、まず、多重部１０２において、基地局固有の伝送路状況測定用参照信号（RS (Reference Signal)、パイロット信号、既知信号）を、移動端末１１０のためのデータ信号または他の移動端末１１０のためのデータ信号に多重して、送信アンテナ（送信アンテナ部）１０３から送信する。
移動端末１１０では、分離部１１２において、受信アンテナ（受信アンテナ部）１１１で受信した信号から伝送路状況測定用参照信号を分離する。フィードバック情報生成部１１３において、その伝送路状況測定用参照信号に基づいて、フィードバック情報を生成し、送信アンテナ１１４から上り回線（アップリンク、上りリンク）を通じて送信する。基地局１００では、フィードバック情報処理部１０５において、受信アンテナ１０４が受信した信号から移動端末１１０が送信したフィードバック情報を識別し、処理する。適応制御部１０１では、受信したフィードバック情報に基づいて、移動端末１１０に対するデータ信号に適応制御を行なう。以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。本第１の実施形態における通信システムは、基地局（送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、第１の通信装置、サービング基地局、eNodeB）および移動端末（受信点、受信端末、受信装置、第２の通信装置、UE（User Equipment））を備える。
図１は、本発明の基地局２００の構成を示す概略ブロック図である。図１において、基地局２００は、符号部２０１、スクランブル部２０２、変調部２０３、レイヤーマッピング部２０４、プレコーディング部２０５、リソースエレメントマッピング部２０６、ＯＦＤＭ信号生成部２０７、送信アンテナ２０８、伝送路状況測定用参照信号生成部２０９、受信アンテナ２１０、受信信号処理部２１１、フィードバック情報処理部２１２、データ信号復調用参照信号生成部２１３を備えている。受信アンテナ２１０には、移動端末３００（図３、後述）から送信されたフィードバック情報を含むデータ信号が上り回線（例えばPUCCH (Physical Uplink Control CHannel)、PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel)など）を通して受信される。
受信信号処理部２１１では、受信アンテナ２１０が受信した信号に対して、ＯＦＤＭ復調処理、復調処理、復号処理など、移動端末３００が送信のために行なった送信処理に対する受信処理を行ない、受信した信号の中から、フィードバック情報を識別し、フィードバック情報処理部２１２に出力する。なお、当該基地局２００と通信を行なう移動端末３００が複数存在する場合は、上り回線として、ＳＣ−ＦＤＭＡ (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)、Ｃｌｕｓｔｅｒｄ ＳＣ−ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、時間分割多元接続、符号分割多元接続など、様々な多元接続方式を用いて、複数の移動端末３００を多重できる。
また、基地局２００において、移動端末３００毎のフィードバック情報を識別する方法として、様々な方法を用いることができる。例えば、基地局２００において、各移動端末３００がフィードバック情報を送信するリソース（時間、周波数、符号、空間領域などで分割された信号伝送するための要素）を指定し、移動端末３００はその指定されたリソースでフィードバック情報を送信することで、基地局２００は識別できる。また、それぞれのフィードバック情報には移動端末３００毎に固有の識別番号などを付加することでも実現できる。
フィードバック情報処理部２１２では、入力されたエクスプリシットＣＳＩ、ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩなどのフィードバック情報に基づいて、当該移動端末３００へ送信するデータ信号に様々な適応制御を行なうための適応制御情報を生成する。基地局２００における適応制御情報を生成し、基地局２００における符号部２０１、変調部２０３、レイヤーマッピング部２０４、プレコーディング部２０５、リソースエレメントマッピング部２０６に出力する。
ここで、フィードバック情報に基づいた適応制御の方法を説明する。まず、フィードバック情報として、基地局２００に対する推奨送信フォーマット情報が入力された場合、基地局２００および移動端末３００共に既知の送信フォーマットが予めインデックス化されているものとし、基地局２００はその送信フォーマットに基づいて適応制御する。具体的には、ＣＱＩは符号化率および変調方式を示す情報のため、それぞれ符号部２０１および変調部２０３を制御でき、ＰＭＩはプレコーディング行列を示す情報のため、プレコーディング部２０５を制御でき、ＲＩはレイヤー（ランク）数を示す情報のため、レイヤーマッピング部２０４やコードワードを生成する上位層に対して制御できる。また、リソースへのマッピングに関するフィードバック情報も含まれる場合、リソースエレメントマッピング部２０６に対して制御することもできる。なお、これらの適応制御は、必ずしも受信した推奨送信フォーマット情報に従う必要はなく、他の移動端末の状況や通信システムの状況など様々な要因に基づいて決定することができる。
次に、フィードバック情報として、伝送路状況を示す情報（エクスプリシットCSI）が入力された場合、基地局２００において適応制御を決定することができる。例えば、フィードバックされた情報に基づいて移動端末３００が受信したときの電力を最大になるようにプレコーディング行列を決定し、その時の最適な符号化率および変調方式、レイヤー数を決定できるが、その方法は様々なものを用いることができる。
符号部２０１には、図示しない送信装置の上位層の処理装置から入力された送信する１以上のコードワード（送信データ信号、情報データ信号）が入力される。それぞれのコードワードは、ターボ符号、畳込み符号、ＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号などの誤り訂正符号により符号化され、スクランブル部２０２に出力する。ここで、コードワードはＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)などの再送制御を行なう処理単位、誤り訂正符号化を行なう処理単位、あるいはそれらの単位を複数まとめたものなどを用いてもよい。
スクランブル部２０２は、基地局２００毎に異なるスクランブル符号を生成し、符号部２０１が符号化した信号に対して、生成したスクランブル符号を用いてスクランブル処理を行なう。変調部２０３は、ＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ (Quadrature Phase Shift Keying)、ＱＡＭ (Quadrature Amplitude Modulation)などの変調方式を用いて、スクランブル処理を行なった信号に変調処理を行ない、レイヤーマッピング部２０４に出力する。データ信号復調用参照信号生成部２１３は、移動端末３００で情報データ信号を復調するための参照信号として、各レイヤー（ランク、空間多重）間で直交するデータ信号復調用参照信号（Dm-RS (Demodulation Reference Signal)、DRS (Dedicated Reference Signal)、Precoded RS、ユーザ固有参照信号、UE-specific RS）を生成し、レイヤーマッピング部２０４に出力する。
このとき、データ信号復調用参照信号は、基地局２００および移動端末３００が共に既知の信号であれば、任意の信号（系列）を用いることができる。例えば、基地局２００に固有の番号（セルID）やその移動端末３００に固有の番号（RNTI；Radio Network Temporary Identifier）などの予め割り当てられているパラメータに基づいた乱数や疑似雑音系列（例えば、M (Maximum-length)系列、Gold符号、直交Gold符号、Walsh符号、OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)符号、Hadamard符号、Barker符号などを用いることができ、さらにそれらの系列を巡回的にシフトした系列や巡回的に拡張した系列を用いてもよい。また、計算機などを用いて自己相関特性や相互相関特性に優れた系列を探索したものを用いてもよい。）を用いることができる。また、レイヤー間で直交させる方法として、データ信号復調用参照信号をマッピングするリソースエレメントをレイヤー間で互いにヌル（ゼロ）とする方法（例えば、時間分割多重や周波数分割多重など）、疑似雑音系列を用いた符号分割多重する方法などを用いることができる。
レイヤーマッピング部２０４は、データ信号復調用参照信号生成部２１３から入力されたデータ信号復調用参照信号を、ＭＩＭＯなどの空間多重を行なうレイヤーのそれぞれにマッピングする。さらに、データ信号復調用参照信号を除いたリソースエレメントに、それぞれの変調部２０３が出力した信号を、レイヤー毎にマッピングする。例えば、コードワード数が２で、レイヤー数を８であるとすると、それぞれのコードワードを４つの並列信号に変換することでレイヤー数を８にすることなどが考えられるが、これに限るものではない。
プレコーディング部２０５は、レイヤーマッピング部２０４が出力した信号を、プレコーディング処理を行ない、アンテナポート（送信アンテナ、論理ポート）数の並列信号に変換する。ここで、プレコーディング処理は、予め決められたプレコーディング行列による処理、ＣＤＤ (Cyclic Delay Diversity)、送信ダイバーシチ（SFBC (Spatial Frequency Block Code)、STBC (Spatial Time Block Code)、TSTD (Time Switched Transmission Diversity)、FSTD (Frequency Switched Transmission Diversity)など）を用いることができるがこれに限るものではない。
伝送路状況測定用参照信号生成部２０９は、基地局２００と移動端末３００との間（具体的には、送信アンテナ２０８と受信アンテナ３０１（図３、後述）との間）の伝送路状況を測定するために、基地局２００および移動端末３００で互いに既知の伝送路状況測定用参照信号（セル固有参照信号、CRS (Common RS)、Cell-specific RS、Non-precoded RS）を生成し、リソースエレメントマッピング部２０６に出力する。このとき、伝送路状況測定用参照信号は、基地局２００および移動端末３００が共に既知の信号であれば、任意の信号（系列）を用いることができる。例えば、基地局２００に固有の番号（セルID (Identification)）などの予め割り当てられているパラメータに基づいた乱数や疑似雑音系列を用いることができる。また、アンテナポート間で直交させる方法として、伝送路状況測定用参照信号をマッピングするリソースエレメントをアンテナポート間で互いにヌル（ゼロ）とする方法、疑似雑音系列を用いた符号分割多重する方法などを用いることができる。
リソースエレメントマッピング部２０６は、プレコーディング部２０５が出力した送信データ信号、伝送路状況測定用参照信号生成部２０９が出力した伝送路状況測定用参照信号を、それぞれのアンテナポートのリソースエレメントにマッピングを行なう。
図２は、レイヤーマッピング部２０４およびリソースエレメントマッピング部２０６がマッピングするデータ信号復調用参照信号、伝送路状況測定用参照信号、情報データ信号または制御情報信号の一例を示す図である。図２はアンテナポート数が４、レイヤー数が２のときに、それぞれの信号をマッピングした場合を示している。また、周波数方向に１２のサブキャリアと、時間方向に１４のＯＦＤＭシンボルで構成される１つのリソースブロックを表している。１つのＯＦＤＭシンボルのうち、それぞれのサブキャリアをリソースエレメントとも呼ぶ。それぞれのサブフレームのうち、時間方向に前後の７つのＯＦＤＭシンボルをそれぞれスロットとも呼ぶ。
図中の白色以外のリソースエレメントのうち、レイヤー番号０〜１のデータ信号復調用参照信号をそれぞれＤ０〜Ｄ１、アンテナポート＃０〜＃３の伝送路状況測定用参照信号をそれぞれＣ０〜Ｃ３と表わしている。また、それぞれのレイヤーおよびアンテナポートにマッピングした参照信号のリソースエレメントでは、それ以外のレイヤーおよびアンテナポートにおけるリソースエレメントに何も信号を割り当てず、ゼロ（ヌル）とすることでレイヤーおよびアンテナポート間を直交させている。なお、レイヤーおよびアンテナポート間を直交させる他の方法として、疑似雑音系列を用いた符号分割多重を適用することもできる。
なお、リソースブロックのＯＦＤＭシンボル数を変えることもできる。例えば、長いガードインターバル長を付加する場合は１つのスロットのＯＦＤＭシンボル数を６とすることができる。さらに、図中の参照信号をマッピングしたリソースエレメント以外のリソースエレメントに、情報データ信号または制御情報信号をマッピングする。なお、この例では、情報データ信号または制御情報信号のレイヤー数は最大２とすることができ、例えば、情報データ信号のレイヤー数を２、制御情報信号のレイヤー数を１とすることができる。
ここで、リソースブロックは、通信システムが用いる周波数帯域幅（システム帯域幅）に応じて、その数を変えることができる。例えば、６〜１１０個のリソースブロックを用いることができ、さらに、周波数アグリゲーションにより、全システム帯域幅を１１０個以上にすることも可能である。通常コンポーネントキャリアは１００物理リソースブロックで構成し、コンポーネントキャリア間にガードバンドをはさんで、５個のコンポーネントキャリアで、全システム帯域幅を５００物理リソースブロックにすることができる。これを、帯域幅で表現すると、例えば、コンポーネントキャリアは２０ＭＨｚで構成し、コンポーネントキャリア間にガードバンドをはさんで、５個のコンポーネントキャリアで、全システム帯域幅を１００ＭＨｚにすることができる。なお、コンポーネントキャリア間にさらにサブキャリアを配置することもできる。
ＯＦＤＭ信号生成部２０７は、リソースエレメントマッピング部が出力した周波数領域の信号を、逆高速フーリエ変換（IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)）などにより周波数時間変換処理を行ない、時間領域の信号に変換する。さらに、それぞれのＯＦＤＭシンボルの一部を巡回的に拡張することでガードインターバル（サイクリックプレフィックス）を付加する。送信アンテナ２０８は、ＯＦＤＭ信号生成部が出力した信号を、ベースバンドから無線周波数への変換処理などをした後、送信する。
図３は、本発明の移動端末３００の構成を示す概略ブロック図である。図３において、移動端末３００は、受信アンテナ３０１、ＯＦＤＭ信号復調部３０２、リソースエレメントデマッピング部３０３、フィルタ部３０４、レイヤーデマッピング部３０５、復調部３０６、デスクランブル部３０７、復号部３０８、伝送路推定部３０９、フィードバック情報生成部３１０（伝送路状況測定部）、送信信号生成部３１１、送信アンテナ３１２を備えている。移動端末３００は少なくとも１つの受信アンテナ数の受信アンテナ３０１を備えており、受信アンテナ３０１は、基地局２００が送信し、伝送路（伝搬路、チャネル）を通った信号を受信し、無線周波数からベースバンド信号への変換処理などを行なう。ＯＦＤＭ信号復調部３０２は、付加したガードインターバルを除去し、高速フーリエ変換（FFT (Fast Fourier Transform)）などにより時間周波数変換処理を行ない、周波数領域の信号に変換する。
このとき、第ｋ番目のサブキャリアにおける受信信号は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
Figure 2011082603
Figure 2011082603
Figure 2011082603
Figure 2011082603
 ただし、ＮＴＬは送信レイヤー数、ＮＲは受信アンテナ数、Ｒ（ｋ）は各受信アンテナに対応する受信信号、Ｓ（ｋ）は各送信レイヤーに対応する送信信号（情報データ信号または制御情報信号）、Ｎ（ｋ）は各受信アンテナに対応する雑音、ＨＤｍ（ｋ）は各受信アンテナおよび各送信レイヤーに対応する周波数応答、Ｔは転置行列を表わしている。ＨＤｍ（ｋ）の各要素ＨＤｍ；ｚ，ｙ（ｋ）は、送信レイヤーｚ（z=0, … , NTL-1）に対する受信アンテナポートｙ（y=0, … , NR-1）の周波数応答を表わしている。なお、ＨＤｍ（ｋ）はデータ信号復調用参照信号から推定されることが好ましい。リソースエレメントデマッピング部３０３は、基地局２００でマッピングした信号をデマッピング（分離）し、情報データ信号をフィルタ部３０４に、伝送路状況測定用参照信号をフィードバック情報生成部３１０に、データ信号復調用参照信号を伝送路推定部３０９にそれぞれ出力する。
伝送路推定部３０９では、入力されたデータ信号復調用参照信号に基づいて、各受信アンテナ３０１の各レイヤーに対する、それぞれのリソースエレメントにおける振幅と位相の変動（周波数応答、伝達関数）を推定（伝送路推定）し、伝送路推定値を求める。なお、データ信号復調用参照信号がマッピングされていないリソースエレメントは、データ信号復調用参照信号がマッピングされたリソースエレメントに基づいて、周波数方向および時間方向に補間し、伝送路推定を行なう。その補間方法としては、線形補間、放物線補間、多項式補間、ラグランジュ補間、スプライン補間、ＦＦＴ補間、最小平均二乗誤差（MMSE (Minimum Mean Square Error)）補間などの様々な方法を用いることができる。
フィルタ部３０４では、リソースエレメントデマッピング部３０３が出力した受信アンテナ３０１毎のデータ信号に対して、伝送路推定部３０９が出力した伝送路推定値を用いて、伝搬路補償を行ない、送信信号Ｓ（ｋ）を検出する。その検出方法としては、ＺＦ (Zero Forcing)基準やＭＭＳＥ基準の方法などを用いることができる。たとえば、ＺＦ基準またはＭＭＳＥ基準の検出に用いる重み係数をそれぞれＭＺＦまたはＭＭＭＳＥとすると、以下の重み係数を用いることができる。
Figure 2011082603
Figure 2011082603
 ただし、Ｈ＾（ｋ）は推定された周波数応答、Ｈ＾Ｈ（ｋ）はＨ＾（ｋ）の複素共役転置行列、−１は逆行列、σ＾２は雑音電力、ＩＮＲはＮＲ×ＮＲの単位行列を表している。それらの重み係数Ｍ（ｋ）を用いて送信レイヤー毎の送信信号を推定する。推定された送信信号をＳ＾（ｋ）とすると、以下のように検出することができる。
Figure 2011082603
 また、その他の検出方法として、ＭＬＤ(Maximum Likelihood Detection)に基づく方法（例えば、QRM-MLD (QR decomposition and M-algorithm MLD)など）、ＳＩＣ (Successive Interference Cancellation)に基づく方法（例えば、Turbo SIC、MMSE-SIC、ZF-SIC、BLAST (Bell Laboratories Layered Space-Time architecture)など）、ＰＩＣ (Parallel Interference Cancellation)に基づく方法なども適用できる。レイヤーデマッピング部３０５は、レイヤー毎の信号をそれぞれのコードワードにデマッピング処理を行なう。復調部３０６は、基地局２００で用いた変調方式に基づいて復調を行なう。デスクランブル部３０７は、基地局２００で用いたスクランブル符号に基づいて、デスクランブル処理を行なう。復号部３０８は、基地局２００で施した符号化方法に基づいて、誤り訂正復号処理を行ない、図示しない移動端末３００の上位層の処理装置へ出力する。一方、フィードバック情報生成部３１０は、リソースエレメントデマッピング部３０３が出力した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、フィードバック情報を生成する。
図４は、本発明のフィードバック情報生成部３１０の構成を示す概略ブロック図である。図４において、フィードバック情報生成部３１０は、伝送路状況推定値算出部３１０１、グルーピング部３１０２を備えている。フィードバック情報を生成する方法として、受信した伝送路状況測定用参照信号を用いて、それぞれの送信アンテナポートに対するそれぞれの受信アンテナポートの周波数応答、受信信号電力対干渉・雑音電力比（SINR (Signal to Interference plus Noise power Ratio)）、受信信号電力対干渉電力比（SIR (Signal to Interference power Ratio)）、受信信号電力対雑音電力比（SNR (Signal to Noise power Ratio)）、パスロスなどを測定し、それらを用いて生成することができる。
また、フィードバック情報を生成する単位として、周波数方向（例えば、サブキャリア毎、リソースエレメント毎、リソースブロック毎、複数のリソースブロックで構成されるサブバンド毎など）、時間方向（例えば、OFDMシンボル毎、サブフレーム毎、スロット毎、無線フレーム毎など）、空間方向（例えば、アンテナポート毎、送信アンテナ毎、受信アンテナ毎など）などを用いることができ、さらにそれらを組み合わせることもできる。送信信号生成部３１１は、フィードバック情報生成部３１０が出力したフィードバック情報を基地局２００に送信（フィードバック）するために、符号化処理、変調処理、送信信号生成処理などを行ない、送信信号を生成する。送信アンテナ３１２は、送信信号生成部３１１が生成したフィードバック情報を含む送信信号を上り回線を通じて、基地局２００に送信する。
さらに、移動端末３００におけるフィードバック情報を生成する際の詳細手順について説明する。まず、フィードバック情報として、エクスプリシットＣＳＩを求める場合を説明する。伝送路状況推定値算出部３１０１において、それぞれの送信アンテナポートに対するそれぞれの受信アンテナポートにおける伝送路状況を求める。そのときの第ｋ番目のサブキャリアにおける周波数応答は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
 ただし、ＮＴは送信アンテナ数、ＮＲは受信アンテナ数、Ｈ（ｋ）は各受信アンテナおよび各送信アンテナに対応する周波数応答を表わしている。Ｈ（ｋ）の各要素Ｈｘ，ｙ（ｋ）は、送信アンテナポートｘ（x=0, … , NT-1）に対する受信アンテナポートｙ（y=0, … , NR-1）の周波数応答を表わしている。なお、Ｈ（ｋ）は伝送路状況測定用参照信号から推定されることが好ましい。
このとき、グルーピング部３１０２において、エクスプリシットＣＳＩのフィードバック情報量を削減するために、送信アンテナポートおよび受信アンテナポートの両方またはいずれか一方のアンテナポートのうち、少なくとも２つのアンテナポートの周波数応答を合成処理（グルーピング）する。ここで、合成処理とは、加算、乗算、平均演算（相加平均、相乗平均を含む）、比較演算（最大、最小、選択を含む）など様々な処理を行なうことができる。また、合成処理を行なうアンテナポートに対して重みづけを行なってもよく、例えば、伝送路状況の良好なアンテナポートの重みを大きくすることができるが、これに限るものではない。以下では、合成処理として加算を行なう場合を説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態の一例として、基地局４０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末４０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。そのときの第ｋ番目のサブキャリアにおける周波数応答は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
 移動端末４０２において、フィードバック情報を生成する際に、送信アンテナポート＃０〜＃３および受信アンテナポート＃０〜＃３のうちの予め規定された２ポートずつをそれぞれ合成処理する。例えば、送信アンテナポート＃０と＃２、送信アンテナポート＃１と＃３をそれぞれ合成処理し、さらに受信アンテナポート＃０と＃２、受信アンテナポート＃１と＃３をそれぞれ合成処理する。そのときの周波数応答Ｈ’（ｋ）は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
 移動端末４０２は、合成処理された周波数応答Ｈ’（ｋ）に基づいて、エクスプリシットＣＳＩを生成する。このとき、フィードバック情報として、周波数応答Ｈ’（ｋ）をそのまま用いてもよく、さらに振幅量子化、位相量子化、固有値分解、ＤＣＴなどの直交変換、ベクトル量子化などの手法を適用することもできる。なお、送信アンテナポートのみを合成処理した周波数応答に基づいてエクスプリシットＣＳＩを生成してもよく、例えば、送信アンテナポート＃０と＃２、送信アンテナポート＃１と＃３をそれぞれ合成処理したときの周波数応答は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
 なお、受信アンテナポートのみを合成処理した周波数応答に基づいてエクスプリシットＣＳＩを生成してもよく、例えば、受信アンテナポート＃０と＃２、受信アンテナポート＃１と＃３をそれぞれ合成処理したときの周波数応答は以下のように表わされる。
Figure 2011082603
 以上のように、送信アンテナポートおよび受信アンテナポートの両方またはいずれか一方のアンテナポートのうち、少なくとも２つのアンテナポートの周波数応答を合成処理することにより、フィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。
また、フィードバック情報として、既に説明した合成処理を行った周波数応答に基づいて、インプリシットＣＳＩを求めることもできる。特にＳＩＮＲに基づいたＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩを求める手順を説明する。なお、ＣＱＩおよびＰＭＩはそれぞれ複数種類のパターン（インデックス化）として予め設定しておき、そのパターンに最も近いものを選択することもできる。インプリシットＣＳＩを求めるための伝送路状況推定値として、既に説明した合成処理を行った周波数応答を用いる。ＲＩを決定する場合は、固有値分解などの手法を用いて、レイヤー数を決定する。このとき、合成処理をした後の周波数応答行列の行数と列数の少ない方をレイヤー数の最大とすることが好ましい。
ＰＭＩを決定する場合は、合成処理した後の周波数応答に基づいて、最適な受信状態となるようにプレコーディング行列を求める。ここで、最適な受信状態として、例えば受信電力が最大になる状態であったり、他の基地局や他の移動端末からの干渉電力が小さい（干渉キャンセラ等を用いた場合も含む）状態などとすることができる。なお、固有値分解などの手法を用いて求めることもできる。ＣＱＩを決定する場合は、ＳＩＮＲに対して所要品質を満たすＣＱＩのルックアップテーブルを予め設定しておき、決定したＲＩおよびＰＭＩを用いたときのＳＩＮＲを求め、ルックアップテーブルからＣＱＩを決定する。そのとき、移動端末４０２における誤り率が０．１となるようにＣＱＩを決定することが好ましい。
以上のように、送信アンテナポートおよび受信アンテナポートの両方またはいずれか一方のアンテナポートのうち、少なくとも２つのアンテナポートの周波数応答を合成処理した周波数応答を用いて、インプリシットＣＳＩを求めることによって、例えば、ＰＭＩなどのルックアップテーブルの数を削減することができ、フィードバック情報量を削減させることができる。また、フィードバック情報量を同じとした場合、プレコーディング処理の精度をさらに高めることができる。
次に、以上で説明したようなフィードバック情報を用いた、基地局４０１の移動端末４０２に対する送信データ信号の送信に関して説明する。その送信方法としては様々な方法を用いることができる。例えば、図５で示した通信システムにおいて、送信アンテナポート＃０〜＃３のうち、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３をそれぞれ合成処理（グルーピング）した場合を説明する。基地局４０１は、その移動端末４０２に対して送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３のそれぞれが同じプレコーディング処理をするようなプレコーディング重みを生成し、移動端末４０２に対する送信データ信号にそのプレコーディング重みを乗算し、送信する。また、グルーピングした送信アンテナポート間でさらに循環遅延ダイバーシチ（CDD: Cyclic Delay Diversity）などのプレコーディング処理をすることができる。その場合は基地局４０１または移動端末４０２において、グルーピングした送信アンテナポート間でのプレコーディング処理を考慮することが好ましい。
本第１の実施形態で説明した発明を用いることにより、移動端末４０２から基地局４０１に対するエクスプリシットＣＳＩやインプリシットＣＳＩなどのフィードバック情報の情報量を大幅に削減することができる。また、例えばパワーアンプの観点から、基地局４０１における送信アンテナポートの全てから信号を出力するようなシステムにおいて、それらの一部を止めることなく、基地局４０１から移動端末４０２へのデータ送信を実現することができる。
なお、以上の説明では、送信アンテナポートまたは受信アンテナポートに対する合成処理について説明したが、各送信アンテナポートと各受信アンテナポート間のそれぞれの伝送路状況（伝送路状況推定値）に対する合成処理とすることと同等である。なお、以上の説明では、フィードバック情報を生成する際に、伝送路状況測定用参照信号を用いる場合を説明したが、データ信号復調用参照信号を用いて生成したフィードバック情報を送信してもよい。例えば、データ信号復調用参照信号を用いて、ＣＱＩ、ＲＩ、ＣＳＩなどを生成することができる。なお、送信アンテナポートまたは受信アンテナポートのうち、それぞれ一部のアンテナポートのみを合成処理してもよいし、それぞれ全てのアンテナポートを合成処理してもよい。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第２の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、コードワードに基づいて、アンテナポートに対する合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。例えば、同一のコードワードを出力しているアンテナポートを合成処理することができる。
図６は、本発明の第２の実施形態の一例として、基地局５０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末５０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。また、基地局５０１において、送信アンテナポート＃０および＃１はコードワード＃０から、送信アンテナポート＃２および＃３はコードワード＃１から、それぞれ出力されている。そのとき、移動端末５０２では、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３をそれぞれ合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。
なお、一部の送信アンテナポートのみを合成処理してもよく、例えば、コードワード＃０を出力している送信アンテナポート＃０および＃１のみを合成処理してもよい。なお、第１の実施形態でも説明したように、予め規定された少なくとも２つの受信アンテナポートの周波数応答をさらに合成処理してもよい。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。本第３の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第３の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、アンテナ構成に基づいた合成処理、特にアンテナ相関に基づいてアンテナポートに対する合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。例えば、送信アンテナのアンテナ相関が高いアンテナポートを合成処理することができる。
図７は、本発明の第３の実施形態の一例として、基地局６０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末６０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。また、基地局６０１において、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３のそれぞれのアンテナ間隔は０．５波長とアンテナ相関が高く、送信アンテナポート＃１および＃２のアンテナ間隔は１０波長とアンテナ相関が低くなっている。そのとき、移動端末６０２では、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３をそれぞれ合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。
なお、一部の送信アンテナポートのみを合成処理してもよく、例えば、アンテナ相関の高い送信アンテナポート＃０および＃１のみを合成処理してもよい。なお、アンテナ相関の低いアンテナポート毎に合成処理をしてもよい。なお、第１の実施形態でも説明したように、予め規定された少なくとも２つの受信アンテナポートの周波数応答をさらに合成処理してもよい。特に、本第３の実施形態で説明したように、受信アンテナ３０１のアンテナ相関に基づいて、合成処理をしてもよい。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。本第４の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第４の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、アンテナ構成に基づいた合成処理、特に交差偏波アンテナを用いたときのアンテナ偏波に基づいて、アンテナポートに対する合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。例えば、送信アンテナ２０８のアンテナ偏波が同一のアンテナポートを合成処理することができる。
図８は、本発明の第４の実施形態の一例として、基地局７０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末７０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。また、基地局７０１において、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３はそれぞれ交差偏波アンテナを構成している。送信アンテナポート＃０および＃２は水平偏波、送信アンテナポート＃１および＃３は垂直偏波とする。そのとき、移動端末７０２では、送信アンテナポート＃０および＃２、送信アンテナポート＃１および＃３をそれぞれ合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。
なお、一部の送信アンテナポートのみを合成処理してもよく、例えば、同一偏波の送信アンテナポート＃０および＃２のみを合成処理してもよい。なお、異なる偏波の送信アンテナポートをそれぞれ合成処理してもよく、特に交差偏波アンテナ毎に合成処理をしてもよい。なお、第１の実施形態でも説明したように、予め規定された少なくとも２つの受信アンテナポートの周波数応答をさらに合成処理してもよい。特に、本第４の実施形態で説明したように、受信アンテナ３０１の偏波に基づいて、合成処理をしてもよい。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。本第５の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第５の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、伝送路状況に基づいて合成処理を行なう送信アンテナポートおよび受信アンテナポートを動的に選択し、選択したアンテナポートに基づいて合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。
図９は、本発明の第５の実施形態の一例として、基地局８０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末８０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。そのとき、移動端末８０２では、伝送路状況に応じて、移動端末８０２で最適な受信ができるように合成処理を行なう送信アンテナポートおよび受信アンテナポートを選択する。例えば、送信アンテナポート＃０および＃３、送信アンテナポート＃１および＃２をそれぞれ合成処理し、さらに受信アンテナポート＃０および＃２、受信アンテナポート＃１および＃３をそれぞれ合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。フィードバック情報として、さらに合成処理を行った送信アンテナポートおよび受信アンテナポートのポート番号も通知する。また、選択および通知するポート番号は予め複数種類のパターン（インデックス化）として規定しておくこともできる。
なお、送信アンテナポートまたは受信アンテナポートのうち、それぞれ一部のアンテナポートのみを合成処理してもよい。
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの概略図である。本第６の実施形態における通信システムは、図１０で示すように、少なくとも２つの基地局９０１−１および基地局９０１−２、移動端末９０２を備えているが、それらの構成は第１の実施形態における基地局２００（図１）および移動端末３００（図３）とそれぞれ同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。
図１０では、基地局９０１−１および基地局９０１−２が移動端末９０２に対して協調通信を行なっている。協調通信を行なうために、両方の基地局９０１を光ファイバなどの有線回線（Ｘ２インターフェース）で接続し、制御情報や送信データ信号の共有などが行なわれる。なお、リレー技術などを用いた無線回線を用いることもできる。また、基地局９０１−１は移動端末９０２に対して、基地局９０１−１における伝送路状況測定用参照信号および移動端末９０２に対する送信データ信号を送信する。基地局９０１−２は移動端末９０２に対して、基地局９０１−２における伝送路状況測定用参照信号および移動端末９０２に対する送信データ信号を送信する。それらの信号は基地局９０１間で協調して送信される。このような協調通信を行なうことにより、基地局９０１間に位置する移動端末９０２は同一チャネル間干渉の影響を大幅に低減させることができる。
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムのアンテナ数に着目した概略図である。本第６の実施形態における通信システムは、図１１に示すように、協調通信を行なう基地局９０１−１、９０１−２の送信アンテナポートの数が異なる。例えば、基地局９０１−１が備える送信アンテナポート数は４、基地局９０１−２が備える送信アンテナポート数は２、移動端末９０２が備える受信アンテナポート数は４とする。このとき、本第６の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、送信アンテナポート数の少ない基地局９０１に基づいて、送信アンテナポート数の多い基地局９０１における予め規定された送信アンテナポートを合成処理した伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。
図１２は、本発明の第６の実施形態の一例として、基地局９０１−１には送信アンテナポート＃１−０〜＃１−３、基地局９０１−２には送信アンテナポート＃２−０〜＃２−１、移動端末９０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。ここで、それぞれの送信アンテナポートから送信される伝送路状況測定用参照信号は独立しており、移動端末９０２において独立に伝送路状況を測定できるものとする。そのとき、移動端末９０２では、基地局９０１−１に対して、送信アンテナポート＃１−０および＃１−１、送信アンテナポート＃１−２および＃１−３をそれぞれ合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。また、基地局９０１−２に対しては、合成処理を行なわず、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。なお、フィードバック情報は、それぞれの基地局９０１に対して送信してもよいし、少なくとも１つの基地局９０１（例えばサービング基地局やアンカー基地局）に送信してもよい。
なお、協調通信している複数の基地局９０１に備えている送信アンテナポートの全ての中から、予め規定された送信アンテナポートを合成処理した周波数応答からフィードバック情報を生成してもよい。なお、第１の実施形態でも説明したように、少なくとも２つの受信アンテナポートの周波数応答をさらに合成処理してもよい。なお、送信アンテナポートまたは受信アンテナポートのうち、それぞれ一部のアンテナポートのみを合成処理してもよい。なお、本第６の実施形態における発明は、第２〜５の実施形態で説明した通信システムにも適用することができる。
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について説明する。本第７の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第７の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、空間多重数（ランク数、レイヤー数）に基づいて、アンテナポートに対する合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いる。例えば、合成処理した後の送信アンテナポートに対するフィードバックの数が、基地局１００１または移動端末１００２が決定した空間多重数と同じになるように、合成処理を行なうことができる。
図１３は、本発明の第７の実施形態の一例として、基地局１００１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末１００２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを示す図である。空間多重数が４のとき、移動端末１００２では、送信アンテナポート＃０〜＃３を合成処理せず、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。空間多重数が３のとき、移動端末１００２では、送信アンテナポート＃０および＃１を合成処理し、送信アンテナポート＃２および＃３を合成処理せず、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。空間多重数が２のとき、移動端末１００２では、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３をそれぞれ合成処理し、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。空間多重数が１のとき、移動端末１００２では、送信アンテナポート＃０〜＃３を合成処理し、その周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。
なお、以上の説明では、合成処理した後の送信アンテナポートに対するフィードバックの数が、基地局１００１または移動端末１００２が決定した空間多重数と同じになるように、合成処理を行なう場合を説明したが、空間多重数に基づいて合成処理を行なうアンテナポートを決定されていればよく、これに限るものではない。なお、第１の実施形態でも説明したように、少なくとも２つの受信アンテナポートの周波数応答をさらに合成処理してもよい。なお、本第７の実施形態における発明は、第２〜６の実施形態で説明した通信システムにも適用することができる。
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態について説明する。本第８の実施形態における通信システムは、第１の実施形態における通信システムと同様の構成を備える。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる点について説明する。本第８の実施形態では、フィードバック情報を生成するときに、予め規定されたアンテナポートに対する合成処理を行った伝送路状況推定値（周波数応答）を用いるが、合成処理を行なうアンテナポートのパターン（コードブック）を複数種類規定しておき、フィードバックするタイミングによって切り替える（選択する）。
図１４は、本発明の第８の実施形態の一例を示しており、Ｎ種類の合成処理を行なうパターンを予め規定しておき、移動端末１１０２は基地局１１０１に対して、Ｎ種類の合成パターンのいずれかにより合成処理を行ない、フィードバックする様子を示す図である。例えば、図５で示したように、基地局１１０１には送信アンテナポート＃０〜＃３、移動端末１１０２には受信アンテナポート＃０〜＃３により構成されている通信システムを考える。また、合成パターンは１〜３の３種類とする。第１の合成パターンでは、移動端末１１０２において、送信アンテナポート＃０および＃１、送信アンテナポート＃２および＃３をそれぞれ合成処理し、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。第２の合成パターンでは、移動端末１１０２において、送信アンテナポート＃０および＃２、送信アンテナポート＃１および＃３をそれぞれ合成処理し、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。第３の合成パターンでは、移動端末１１０２において、送信アンテナポート＃０および＃３、送信アンテナポート＃１および＃２をそれぞれ合成処理し、それぞれの周波数応答に基づいて、フィードバック情報を生成する。
なお、合成パターンとして、受信アンテナポートに対して規定することができ、送信アンテナポートおよび受信アンテナポートの両方に対して規定することができる。移動端末１１０２では、これらの合成パターンのいずれかをフィードバックするタイミングによって切り替えて用いる。このとき、用いる合成パターンは、フィードバック回数などによって、予め規定しておくことができる。なお、用いる合成パターンは、基地局が指示してもよい。また、移動端末１１０２が伝送路状況などに基づいて選択してもよく、用いた合成パターンを示す情報をさらにフィードバックすることが好ましい。これにより、動的に合成処理を行なうことができ、良好な特性が実現できる。なお、用いる合成パターンは、フィードバックする（またはフィードバックを指示された）時間方向に対するパラメータ（サブフレーム番号、スロット番号、無線フレーム番号など）に基づいて規定することができる。これにより、用いる合成パターンに関する情報を通知またはフィードバックする必要がなくなり、その情報に関するオーバーヘッドを削減できる。
なお、以上の説明では、合成パターンの切り替えとして、フィードバックするタイミング（時間方向に対するパラメータ）に基づいていたが、これに限るものではない。例えば、周波数方向に対するパラメータ（サブキャリア、リソースブロック、サブバンド、コンポーネントキャリアなどを含む）に基づいて切り替えてもよい。また、基地局１１０１に対するパラメータにより切り替えてもよく、例えば、隣接する基地局１１０１間で切り替えてもよいし、基地局１１０１の構成によって切り替えてもよいし、協調通信を行なっている基地局１１０１間で切り替えてもよい。また、移動端末１１０２に対するパラメータにより切り替えてもよい。また、それらを組み合わせてもよい。なお、本第８の実施形態における発明は、第２〜７の実施形態で説明した通信システムにも適用することができる。
１００、２００、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１−１、９０１−２、１００１、１１０１ 基地局
１０３ 送信アンテナ
１１０、３００、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２、１００２、１１０２ 移動端末
１１１、２１０、３０１ 受信アンテナ
１１３ フィードバック情報生成部
２０９ 伝送路状況測定用参照信号生成部
３１０ フィードバック情報生成部
３１０２ グルーピング部

Claims (18)

  1. 第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、
    前記第１の通信装置は、
    前記第２の通信装置が伝送路状況を測定するための伝送路状況測定用参照信号を生成する伝送路状況測定用参照信号生成部と、
    送信アンテナポート毎に前記伝送路状況測定用参照信号を前記第２の通信装置に対して送信する送信アンテナ部と、を備え、
    前記第２の通信装置は、
    前記第１の通信装置から送信された前記伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信する受信アンテナ部と、
    前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって前記第１の通信装置に対するフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記第２の通信装置に対して協調通信を行なう第１の通信装置を複数備え、
    前記フィードバック情報生成部は、前記各第１の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記測定した伝送路状況を示す情報を生成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信システム。
  4. 前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記第１の通信装置に対する推奨送信フォーマット情報を生成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信システム。
  5. 前記フィードバック情報生成部は、予め規定されている伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことにより、フィードバック情報を生成す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無線通信システム。
  6. 前記フィードバック情報生成部は、前記算出したすべての伝送路状況推定値から、グルーピングを行なう伝送路状況推定値を選択し、前記選択した伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことにより、フィードバック情報を生成す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無線通信システム。
  7. 前記フィードバック情報生成部は、前記フィードバック情報として、前記選択した伝送路状況推定値を示す情報をさらに生成することを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
  8. 前記フィードバック情報生成部は、コードワード単位に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の無線通信システム。
  9. 前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部または前記受信アンテナ部の少なくとも一方の構成に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の無線通信システム。
  10. 前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部とのアンテナ相関に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項９記載の無線通信システム。
  11. 前記フィードバック情報生成部は、前記送信アンテナ部または前記受信アンテナ部の少なくとも一方の偏波に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項９記載の無線通信システム。
  12. 前記フィードバック情報生成部は、前記第１の通信装置が前記第２の通信装置に対して用いる空間多重数に基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の無線通信システム。
  13. 前記フィードバック情報生成部は、前記伝送路推定値に対してグルーピングを行なう際の複数の合成パターンを規定し、前記合成パターンのいずれかに基づいて、前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なうことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の無線通信システム。
  14. 前記フィードバック情報生成部は、時間軸に関するパラメータ、周波数軸に関するパラメータ、前記第１の通信装置に関するパラメータまたは前記第２の通信装置に関するパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記合成パターンを選択することを特徴とする請求項１３記載の無線通信システム。
  15. 他の通信装置と無線通信を行なう通信装置であって、
    前記他の通信装置の送信アンテナポートから送信された伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信する受信アンテナ部と、
    前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって前記他の通信装置に対するフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成部と、を備えることを特徴とする通信装置。
  16. 前記フィードバック情報生成部は、複数の他の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴とする請求項１５記載の通信装置。
  17. 第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信方法であって、
    前記第１の通信装置において、
    前記第２の通信装置が伝送路状況を測定するための伝送路状況測定用参照信号を生成するステップと、
    送信アンテナポート毎に前記伝送路状況測定用参照信号を前記第２の通信装置に対して送信するステップと、
    前記第２の通信装置において、
    前記第１の通信装置から送信された前記伝送路状況測定用参照信号を受信アンテナポートで受信するステップと、
    前記受信した伝送路状況測定用参照信号に基づいて、前記送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出するステップと、
    複数の前記伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なってフィードバック情報を生成するステップと、
    前記生成したフィードバック情報を前記第１の通信装置へ送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする無線通信方法。
  18. 前記フィードバック情報生成部において、複数の前記第１の通信装置の送信アンテナポートと前記受信アンテナポートとの間の伝送路状況を測定して伝送路状況推定値を算出し、少なくとも２つの伝送路状況推定値に対してグルーピングを行なって、フィードバック情報を生成することを特徴とする請求項１７記載の無線通信方法。
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