(57)【要約】  プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減し、スループットを向上させる。  プリコーディング適用時に複数のビームを選択する場合、受信局となるユーザ端末１０２から送信局となる無線基地局１０１へのフィードバック信号においてビーム番号を通知する際、品質順位が高く時間変動が少ない上位ビーム番号を所定期間括り付けにして固定とし、この期間内は下位ビーム番号のみを通知する。例えば、６つのビームから３つのビームを選択する場合に、まず上位２つのビーム番号（ビーム番号ｂ、ｃ）を通知して所定期間固定とし、その後所定期間内は下位１つのビーム番号（ビーム番号ｅ）のみを通知し、ビーム番号通知用のシグナリング量を削減する。
2009004768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、
前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、
前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、
前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以上の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以下の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信装置であって、
前記フィードバック情報送信部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知に必要なリソース量を用いて前記上位ビーム情報を含むフィードバック情報を送信する無線通信装置。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報のリソース量を制御するビーム情報リソース制御部を備え、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いてフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報を含めず、前記下位ビーム情報の通知用の余ったリソースを用いて前記上位ビーム情報をリピティションしたフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項７】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム固定期間情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム固定期間情報付与部は、前記無線送信局との間の伝搬路の時間変動に基づき、前記所定期間の長さを設定する無線通信装置。
【請求項９】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム変更情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム変更情報付与部は、前記上位ビーム変更情報を付与した場合に、次回のビーム情報の通知時に上位ビーム情報を通知するよう前記フィードバック情報送信部に指示する無線通信装置。
【請求項１１】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、所定数のビームのうちの品質順位の高い所定期間固定された上位のビームに関する上位ビーム情報と、この上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、
前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディング（Pre-coding）を行うプリコーディング処理部と、
前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、
前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記所定期間固定された上位ビーム情報を保存する上位ビーム情報保存部と、前記保存された上位ビーム情報と受信した下位ビーム情報とから前記所定数のビームに関するビーム情報を解釈するビーム情報解釈部とを備える無線通信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、さらに、上位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記上位ビーム情報保存部に出力して保存し、下位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記ビーム情報解釈部に出力するビーム情報切替部を備える無線通信装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を取得する上位ビーム固定期間情報取得部を備え、この上位ビーム固定期間情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を取得する上位ビーム変更情報取得部を備え、この上位ビーム変更情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置。
【請求項１８】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信システムであって、
無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、
前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、
前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、
前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、
を有する無線受信局となる第１の無線通信装置と、
前記無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、
前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理部と、
前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、
前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、
を有する無線送信局となる第２の無線通信装置と、
を備える無線通信システム。
【請求項１９】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信方法であって、
無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択ステップと、
前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成ステップと、
前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成ステップと、
前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信ステップと、
送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得ステップと、
前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理ステップと、
前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成ステップと、
前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信ステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）等に適用可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術において高速大容量通信を実現する技術としてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が注目されている。ＭＩＭＯは、送受信双方において複数のアンテナを使ってデータを伝送する技術である。複数の送信アンテナから異なるデータを送信することにより、時間・周波数リソースを拡大することなく伝送容量を向上させることができる。【０００３】
このＭＩＭＯにおいて、複数のアンテナから送信する際に、各アンテナから重み付けしたデータを送信することによりビームを形成するビーム送信方法がある。ビーム送信では、ビーム利得により端末の受信電力を増大させる効果がある。【０００４】
また、複数のビームを使った空間多重も可能であり、この場合、伝搬路の状況に適したビーム送信を行うことにより、アンテナによる空間多重に対して伝送容量を改善することができる。この場合、受信側の伝搬路状況に適したビームの情報を送信側に通知する必要がある。【０００５】
また、現在、携帯電話の国際的な標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、現行の第３世代携帯電話より高速大容量通信を実現するシステムとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化活動が行われている。このＬＴＥにおいても、高速大容量伝送の要求条件を実現するために、ＭＩＭＯが必須技術として位置付けられている。また、このＬＴＥでは、送信ビーム技術のことをPre-coding（以下、「プリコーディング」と記す）という技術として議論している。【０００６】
図１１はプリコーディングによる送信ビーム形成を模式的に示す図である。例えば、携帯電話等の移動体通信用のセルラーシステムに用いる場合に、無線基地局（ＢＳ）２０１からマルチアンテナで送信する際、移動局であるユーザ端末（ＵＥ）２０２からのフィードバック信号によって、ユーザ端末２０２において最適なビームパターンを示すビーム番号を設定する。そして、無線基地局２０１は、このビーム番号に応じて各アンテナの送信信号に重み付けを付与することで、受信するユーザ端末２０２に対して適切な方向のビームパターンとなる送信ビームを形成する。図１１の例において、ビーム番号として、ビームａ〜ｄの４つのビームが形成可能で、この中から２つのビームを選択して利用する場合に、例えば、ユーザ端末２０２からのフィードバック信号によってビームｂ、ビームｃの２つの送信ビームを形成する。【０００７】
このプリコーディングによって、無線基地局から送信する規定のビームパターンのうち、ユーザ端末からのフィードバック信号に応じたビームを選択して用いることにより、該当ユーザ端末に送信する際の信号強度を確保できるうえ、直交したビームを用いて複数の信号を同時に送信することが可能となる。このため、信号強度の改善によるカバレッジ拡大と空間分割によるスループット向上の効果が期待できる。【０００８】
プリコーディングにおいて、複数のビームの選択（以下、「サブセット選択」と表現する）を行うためには、取りうる組合せをすべて表現するための情報量が大きくなるので、多くのシグナリング量、すなわち制御情報として多くのリソースが必要となる。具体的には、Ｎ個のビームからＲ個を選択する際には、NＣR通りが必要になり、例えば６つのビームから３つのビームを選択する際、6Ｃ3＝２０通りの候補を表現するために５ビットを要することになる。
【非特許文献１】3GPP TSG RAN WG1 #42, R1-050889, Samsung, "MIMO for Long Term Evolution", Aug 29th - Sep 2nd, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、プリコーディングにおいてサブセット選択を行う場合は、複数のビームの中から単数または複数のビームを選択するための制御情報をフィードバック信号において含めることになり、取りうる組合せをすべて表現するために多くのシグナリング量が必要となる。これにより、サブセット選択に関するシグナリングに多くのリソースを割り当てる必要が生じるため、スループット低減につながるという課題がある。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、を備えるものである。
これにより、制御遅延による性能劣化等を生じることなく、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる。【００１２】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以上の数の上位ビーム情報を生成し、前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成するものを含む。
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以下の数の上位ビーム情報を生成し、前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成するものを含む。【００１３】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記フィードバック情報送信部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知に必要なリソース量を用いて前記上位ビーム情報を含むフィードバック情報を送信するものを含む。
これにより、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。【００１４】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報のリソース量を制御するビーム情報リソース制御部を備え、前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いてフィードバック情報を生成するようリソース制御を行うものを含む。
これにより、上位ビーム情報の通知時の信号強度を確保でき、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。【００１５】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報を含めず、前記下位ビーム情報の通知用の余ったリソースを用いて前記上位ビーム情報をリピティションしたフィードバック情報を生成するようリソース制御を行うものを含む。
これにより、上位ビーム情報の通知時の信号強度を確保でき、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。【００１６】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム固定期間情報付与部を備えるものを含む。
これにより、伝搬路状況の変化に応じて、次回に上位ビーム情報をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム情報のフィードバックを省略する時間を事前に確保可能となる。また、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を制御することが可能である。【００１７】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム固定期間情報付与部は、前記無線送信局との間の伝搬路の時間変動に基づき、前記所定期間の長さを設定するものを含む。
これにより、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を設定することが可能である。【００１８】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム変更情報付与部を備えるものを含む。
これにより、伝搬路状況の急激な変化などによるビームの品質の変化に応じて、次回に上位ビーム情報をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム情報のフィードバックを省略するタイミングを適応的に制御することが可能となる。【００１９】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム変更情報付与部は、前記上位ビーム変更情報を付与した場合に、次回のビーム情報の通知時に上位ビーム情報を通知するよう前記フィードバック情報送信部に指示するものを含む。
これにより、上位ビーム情報をフィードバックするタイミングを通知でき、無線送信局では上位ビーム情報を確実に取得することが可能となる。【００２０】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、所定数のビームのうちの品質順位の高い所定期間固定された上位のビームに関する上位ビーム情報と、この上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディング（Pre-coding）を行うプリコーディング処理部と、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、を備えるものである。
これにより、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際の無線受信局からのシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる。【００２１】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記所定期間固定された上位ビーム情報を保存する上位ビーム情報保存部と、前記保存された上位ビーム情報と受信した下位ビーム情報とから前記所定数のビームに関するビーム情報を解釈するビーム情報解釈部とを備えるものを含む。
これにより、無線受信局から取得した上位ビーム情報と下位ビーム情報とから所定数のビームに関するビーム情報を解釈し、プリコーディングを適用したデータ送信に用いることが可能となる。【００２２】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、さらに、上位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記上位ビーム情報保存部に出力して保存し、下位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記ビーム情報解釈部に出力するビーム情報切替部を備えるものを含む。
これにより、所定期間固定とする上位ビーム情報と残りの下位ビーム情報のそれぞれに対応したフィードバック情報を解釈し、プリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈してデータ送信に用いることが可能となる。【００２３】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を取得する上位ビーム固定期間情報取得部を備え、この上位ビーム固定期間情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得るものを含む。
これにより、上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示すフィードバック情報を解釈し、プリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈してデータ送信に用いることが可能となる。【００２４】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を取得する上位ビーム変更情報取得部を備え、この上位ビーム変更情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得るものを含む。
これにより、上位ビーム情報の変更を指示するためのフィードバック情報を解釈し、次回のビーム情報の通知に上位ビーム情報が含まれることに備えるとともに、該当するビーム情報を取得してプリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈し、データ送信に用いることが可能となる。【００２５】
また、本発明は、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置を提供する。
また、本発明は、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置を提供する。【００２６】
本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信システムであって、
無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、を有する無線受信局となる第１の無線通信装置と、
前記無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理部と、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、を有する無線送信局となる第２の無線通信装置と、
を備えるものである。【００２７】
本発明の無線通信方法は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信方法であって、無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択ステップと、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成ステップと、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成ステップと、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信ステップと、送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得ステップと、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理ステップと、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成ステップと、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態におけるビーム番号の通知動作を説明するための図
【図２】本発明の第１の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図４】第１の実施の形態における送信局と受信局との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図
【図５】本発明の第２の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第３の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第３の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第４の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第４の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図１１】プリコーディングによる送信ビーム形成を模式的に示す図
【符号の説明】
【００３０】
１１ａ、１１ｂ  アンテナ
１２ａ、１２ｂ  受信ＲＦ部
１３  チャネル推定部
１４  制御信号復調部
１５  ＭＩＭＯ復調部
１６  復号部
１７  ＣＲＣ検査部
１８  ビーム選択部
１９  上位ビーム番号生成部
２０  下位ビーム番号生成部
２１  ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部
２２  符号化部
２３  多重部
２４  送信ＲＦ部
３１  符号化部
３２  制御信号生成部
３３  多重部
３５  プリコーディング処理部
３６ａ、３６ｂ  送信ＲＦ部
３７ａ、３７ｂ  アンテナ
３８  受信ＲＦ部
３９  分離部
４０  復調・復号部
４１  ＣＲＣ検査部
４２  上位ビーム番号取得部
４３  上位ビーム番号保存部
４４  ビーム番号解釈部
５１  ビーム番号用リソース制御部
５２  上位ビーム有効期限付与部
５３  上位ビーム再通知信号付与部
６１、６２、６４  ビーム番号出力切替部
６３  上位ビーム有効期限取得部
６５  上位ビーム再通知信号取得部
１０１  無線基地局
１０２  ユーザ端末
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本実施の形態では、本発明に係る無線通信システム、無線通信装置及び再送制御方法の一例として、ＭＩＭＯを採用した無線通信システムにおいて、複数のアンテナに対して重み付けを行ってビームを形成するプリコーディングを行う場合の構成例を示す。なお、下記の実施の形態は説明のための一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。【００３２】
まず、本実施の形態の概要について説明する。図１は本実施の形態におけるビーム番号の通知動作を説明するための図である。プリコーディングによって複数のビームを形成する場合、複数のビームによる各伝送パスにおいて、品質順位が高い主要なパスを含んだ上位のビームは長時間に渡りＳＩＮＲが大きい傾向にある。また、選択した複数のビーム番号をフィードバックする際に、二項定理から、一変数を括り付けにすれば候補を半分程度に減らすことができる。【００３３】
本実施の形態ではこれらの点に着目し、プリコーディング適用時に複数のビームを選択する場合（サブセット選択を行う場合）、受信局から送信局へのフィードバック信号においてビーム番号を通知する際、品質順位が高く時間変動が少ない上位ビーム番号を所定期間括り付けにして固定とし、この所定期間内は下位ビーム番号のみを通知することにする。例えば、所定期間の初めなどの一部のタイミングで上位ビーム番号を通知し、所定期間内の他の期間のタイミングでは下位ビーム番号のみを通知する。これにより、制御遅延による性能劣化を生じることなく、選択した複数のビーム番号の組合せを示す情報のシグナリング量を削減することができる。したがって、セルラーシステムにプリコーディングを適用する手段を良好な特性で実現可能となる。【００３４】
このプリコーディングによって複数のビームを選択的に形成することは、例えばＭＩＭＯによるデータ伝送において複数コードワード（ＭＣＷ：Multi Code Word）を適用し、コードワード毎にビームを割り当てて伝送する場合などに適用可能である。【００３５】
図１では、送信局である無線基地局（ＢＳ：Base Station）１０１が６つのビームを形成可能で、そのうちから品質順位が高い３つのビームを受信局であるユーザ端末（ＵＥ： User Equipment）１０２が選択し、このうちの上位２つのビームを事前に決めた所定期間による周期で固定とする場合を例示している。【００３６】
本実施の形態では、サブセット選択用のフィードバックにおいて、品質順位が高い上位のビーム（例えば上位２つのビーム）を所定期間括り付けにし、この期間内は受信局から送信局へ上位のビームに対応する上位ビーム番号を通知しないようにする。そして、受信局は、残りの下位のビームの中から、合計のビーム選択数（ランク数という）（この例では３）以内のビーム数となるよう選択した下位のビーム（この例では残りの下位１つのビーム）に対応する下位ビーム番号を通知するようにフィードバック信号を生成する。また、送信局では、所定期間において固定とする上位ビーム番号を受信局と共有し、受信局からのフィードバック信号より残りの下位のビームに対応する下位ビーム番号を解釈して、選択された全てのビーム番号を認識する。このようにして得られたビーム番号をデータ送信時のプリコーディングに利用する。【００３７】
ここで、各ビームの品質を、受信時のＳＩＮＲに対応するものとして、所望信号に関する受信品質を表す情報であるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）値で示すこととする。そして、例えばビームａ〜ｆのうち、ビームｂがＣＱＩ１８、ビームｃがＣＱＩ１２、ビームｅがＣＱＩ９であり、他のビームはこれよりＣＱＩが低い状態を考える。通常の方法では、６つのビームから３つのビームを選択する際のフィードバック信号の情報量としては、6Ｃ3＝２０通りの候補を表現するために５ビットを要する。【００３８】
これに対し、本実施の形態では、上位２つのビームを固定とすると、所定期間の最初に上位ビームを通知する際のフィードバック信号の情報量としては、総数が６つのビームから２つのビームを選択する組合せを通知することになるので、6Ｃ2＝１５通りを表現可能な４ビットで済む。上記例では、ビームａ〜ｆの中から上位のビームｂ、ビームｃを通知するフィードバック信号となる。また、所定期間内において下位ビームのみを通知する際のフィードバック信号の情報量としては、固定された２つのビームを除いた残りの４つのビームから１つのビーム（ランク数（合計３ビーム）から２ビームを除いた残り１ビーム）を選択したものを通知することになるので、4Ｃ1＝４通りを表現するために２ビットで全てのビーム番号を通知できる。上記例では、ビームａ〜ｆの中から上位のビームｂ、ビームｃを除いた下位のビームｅを通知するフィードバック信号となる。【００３９】
（第１の実施の形態）
図２は本発明の第１の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図３は本発明の第１の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。【００４０】
本実施の形態では、図２に示した受信局と図３に示した送信局との間で電波を用いて無線通信を行う場合を想定している。例えば、携帯電話等の移動体通信の通信サービスを提供するセルラーシステムの無線通信基地局装置（無線基地局（ＢＳ））に図３に示す送信局（送信装置）を適用し、携帯電話装置などの無線通信移動局装置であるユーザ端末（ＵＥ）に図２に示す受信局（受信装置）を適用することが想定される。また、ここでは送受信双方で複数のアンテナを使用して無線送受信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムを構成することを前提としている。なお、通信信号の形態としては、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号によるマルチキャリア通信方式で通信を行い、パケット単位で順次に送信する場合などが想定される。【００４１】
図２に示す受信局は、複数のアンテナ１１ａ、１１ｂと、複数の受信ＲＦ部１２ａ、１２ｂと、チャネル推定部１３と、制御信号復調部１４と、ＭＩＭＯ復調部１５と、復号部１６と、ＣＲＣ検査部１７と、ビーム選択部１８と、上位ビーム番号生成部１９と、下位ビーム番号生成部２０と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部２１と、符号化部２２と、多重部２３と、送信ＲＦ部２４とを備えている。【００４２】
相手局（例えば図３に示す送信局）から送信される電波は、独立した複数のアンテナ１１ａ、１１ｂによりそれぞれ受信される。アンテナ１１ａで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部１２ａでベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、フーリエ変換、パラレル／シリアル変換等の処理が行われてシリアルデータの受信信号に変換される。同様に、アンテナ１１ｂで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部１２ｂでベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、フーリエ変換、パラレル／シリアル変換等の処理が行われてシリアルデータの受信信号に変換される。これらの受信ＲＦ部１２ａ、１２ｂの出力は、チャネル推定部１３、制御信号復調部１４、ＭＩＭＯ復調部１５に入力される。【００４３】
チャネル推定部１３は、相手局（送信局）の各送信アンテナから送信される信号に含まれているパイロット信号に基づいてチャネル推定を実施し、チャネル推定値を算出する。算出されたチャネル推定値はＭＩＭＯ復調部１５、ビーム選択部１８に入力される。制御信号復調部１４は、パイロット信号とともに送信される制御信号を復調し、送信信号の変調方式や符号化率などを示す送信パラメータ、及び送信された信号のビームパターンを示すビーム番号などを抽出する。復調された制御信号は、ＭＩＭＯ復調部１５及び復号部１６に入力される。なお、相手局と送受信するビーム情報は、各ビームを特定する番号や符号によるビーム番号等であってもよいし、番号や符号等に対応するＩＤ情報等を用いてもよい。【００４４】
ＭＩＭＯ復調部１５は、チャネル推定部１３から受け取ったチャネル推定値を用いて自局に対応する受信信号の復調処理を行う。そして、デインターリーブ処理、変調多値数や符号化率が送信側と一致するようにレートデマッチング処理、過去の受信信号の尤度情報と現在の受信信号の尤度情報とを合成する尤度合成処理等を行う。復号部１６は、ＭＩＭＯ復調部１５から入力される受信信号について復号処理を行い受信したデータを復元する。ＣＲＣ検査部１７は、復号部１６から出力されるデータについてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）検査を実施して、データエラーの有無を調べる。そして、ＣＲＣ検査部１７より受信データとして出力される。【００４５】
ビーム選択部１８は、チャネル推定値に基づいてパイロット信号の受信状態を判定し、相手局（送信局）から送信される規定のそれぞれのビームパターンのビームを想定したときの受信信号品質から、プリコーディングによる希望するビームを選択するための各ビームの品質と順位に関する情報を出力する。このとき、ビーム選択部１８は、各ビームに対応するＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）を算出し、ビーム番号とこれに対応するＳＩＮＲの順番とを上位ビーム番号生成部１９及び下位ビーム番号生成部２０にそれぞれ出力する。【００４６】
上位ビーム番号生成部１９は、比較的長時間とした既定の周期毎に、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号のうちＳＩＮＲの上位のビーム番号を上位ビーム情報として切り出し、この上位ビーム番号を下位ビーム番号生成部２０と多重部２３にそれぞれ出力する。上位ビーム番号生成部１９は、既定の周期による該当の出力タイミング以外は、多重部２３には何も出力しない。【００４７】
下位ビーム番号生成部２０は、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号に対し、上位ビーム番号生成部１９の出力したビーム番号を除いて下位のビームを選択し、合計でランク数（選択する合計のビーム数）となるような下位ビーム番号を多重部２３に出力する。この下位ビーム番号の出力方法についての詳細は後述する。【００４８】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部２１は、ＣＲＣ検査部１７でのＣＲＣ検査に基づき、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を生成し、多重部２３に出力する。ここで、復号結果がＯＫで受信に成功した場合は応答信号としてＡＣＫ（Acknowledgement）を出力し、復号結果がＮＧで受信に失敗した場合は応答信号としてＮＡＣＫ（Negative Acknowledgement）を出力する。符号化部２２は、送信データの符号化処理を行って多重部２３に出力する。多重部２３は、入力したビーム番号、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、符号化された送信データを含む送信信号等を多重処理する。そして、変調多値数や符号化率を適応的に設定するレートマッチング処理、インターリーブ処理、変調処理等を行い、送信ＲＦ部２４に出力する。【００４９】
送信ＲＦ部２４では、シリアル／パラレル変換、逆フーリエ変換等の処理が行われた後、所定の無線周波数帯の高周波信号に変換され、電力増幅された後にアンテナ１１ａから電波として送信される。このとき、受信局から送信されるビーム番号やＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を含む送信信号は、フィードバック信号として送信局に伝送される。【００５０】
上記構成において、ビーム選択部１８がビーム選択部の機能を実現する。また、上位ビーム番号生成部１９が上位ビーム情報生成部の機能を実現し、下位ビーム番号生成部２０が下位ビーム情報生成部の機能を実現する。また、多重部２３及び送信ＲＦ部２４がフィードバック情報送信部の機能を実現する。【００５１】
一方、図３に示す送信局は、符号化部３１と、制御信号生成部３２と、多重部３３と、プリコーディング処理部３５と、複数の送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂと、複数のアンテナ３７ａ、３７ｂと、受信ＲＦ部３８と、分離部３９と、復調・復号部４０と、ＣＲＣ検査部４１と、上位ビーム番号取得部４２と、上位ビーム番号保存部４３と、ビーム番号解釈部４４とを備えている。【００５２】
相手局（例えば図２に示す受信局）から送信される電波は、アンテナ３７ａにより受信される。アンテナ３７ａで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部３８でベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、分離部３９に入力される。分離部３９は、受信信号からフィードバック信号に対応する部分を分離し、フィードバック信号に含まれるビーム番号、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号等を抽出して出力する。ビーム番号は上位ビーム番号取得部４２及びビーム番号解釈部４４に入力され、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は制御信号生成部３２及び符号化部３１に入力される。【００５３】
復調・復号部４０は、分離部３９で分離された受信信号の復調処理、復号処理を行い、受信したデータを復元する。ＣＲＣ検査部４１は、復調・復号部４０から出力されるデータについてＣＲＣ検査を実施してデータエラーの有無を判定し、ＣＲＣ検査部１７より受信データとして出力される。【００５４】
符号化部３１は、送信データの符号化処理を行って多重部３３に出力する。制御信号生成部３２は、送信信号の変調方式や符号化率などを示す送信パラメータなどを含む制御信号を生成して出力する。多重部３３は、符号化された送信データを含む送信信号、送信パラメータなどを含む制御信号等を多重処理する。そして、変調多値数や符号化率を適応的に設定するレートマッチング処理、インターリーブ処理、変調処理等を行い、プリコーディング処理部３５に出力する。【００５５】
上位ビーム番号取得部４２は、分離部３９から受け取ったビーム番号のうちＳＩＮＲの上位のビーム番号を上位ビーム情報として取得し、この上位ビーム番号を上位ビーム番号保存部４３に出力する。上位ビーム番号保存部４３は、少なくとも比較的長時間とした既定の周期において、上位ビーム番号取得部４２から受け取った上位ビーム番号を保存しておき、この上位ビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力する。ビーム番号解釈部４４は、分離部３９から受け取ったビーム番号のうち下位ビーム番号に該当するものと、上位ビーム番号保存部４３から受け取った上位ビーム番号とを用いて、送信に利用する全ビーム番号を判断し、プリコーディング処理部３５に出力する。【００５６】
プリコーディング処理部３５は、ビーム番号解釈部４４から受けたビーム番号を用いて、多重部３３の出力に対してプリコーディング処理を行う。このとき、複数のアンテナに出力するそれぞれの送信信号を分離生成し、指定されたビーム番号に対応するビームを形成するための重み付け処理を行い、それぞれの送信信号を送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂに出力する。【００５７】
送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂでは、送信信号についてシリアル／パラレル変換、逆フーリエ変換等の処理が行われた後、所定の無線周波数帯の高周波信号に変換され、電力増幅された後にアンテナ３７ａ、３７ｂから電波として送信される。送信局からの送信信号は、パイロット信号、制御信号、及び各種データを含むデータ信号などとして受信局に伝送される。ここで、パイロット信号及び制御信号はパイロットチャネルにおいてビームを形成しない無指向性の信号、あるいは全てのビームを順次形成した信号として送信され、データ信号は所定の送信チャネルにおいてプリコーディングによりビーム番号に応じた所定のビームを形成した有指向性の信号として送信される。【００５８】
上記構成において、分離部３９、上位ビーム番号取得部４２、上位ビーム番号保存部４３、ビーム番号解釈部４４がビーム情報取得部の機能を実現し、このうち、上位ビーム番号保存部４３が上位ビーム情報保存部の機能を実現し、ビーム番号解釈部４４がビーム情報解釈部の機能を実現する。また、多重部３３、送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂが送信部の機能を実現する。【００５９】
次に、本実施の形態において、図２に示した受信局と図３に示した送信局との間で通信する場合の処理手順について、図４を参照しながら以下に説明する。図４は第１の実施の形態における送信局と受信局との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図である。【００６０】
送信局（送信装置）は、ステップＳ１において、パイロットチャネルによりパイロット信号を受信局（受信装置）へ送信する。受信局（受信装置）では、ステップＳ２において、パイロット信号を受信してパイロットチャネルの受信状態を測定、確認し、ビーム選択部１８により、受信品質に基づき希望するビームを選択するためのビーム選択処理として、各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。このビーム番号と対応するＳＩＮＲの順番は、上位ビーム番号生成部１９と下位ビーム番号生成部２０にそれぞれ出力される。【００６１】
また、ステップＳ３において、ステップＳ２で選択したビームのビーム番号のうち、品質順位の高い上位のＳＩＮＲに対応するビームの上位ビーム番号を含む上位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、上位ビーム番号生成部１９において、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号及びＳＩＮＲの順番に基づき、選択されたビーム番号から上位のＳＩＮＲに対応するビームのビーム番号を抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む上位ビーム通知用のフィードバック信号として生成する。生成された上位ビーム番号は、下位ビーム番号生成部２０及び多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ４において、上位ビーム番号を含むフィードバック信号を送信局へ送信する。なお、上位ビーム番号をフィードバックする際は、上位ビーム番号と下位ビーム番号の双方を含むフィードバック信号としても良いし、上位ビーム番号のみを含むフィードバック信号としても良い。【００６２】
送信局は、ステップＳ５において、受信局からフィートバックされたビーム番号を復調して保存する。このとき、分離部３９において、分離したビーム番号を上位ビーム番号取得部４２に出力し、上位ビーム番号取得部４２において、上位ビーム番号を取得し、上位ビーム番号保存部４３に取得した上位ビーム番号を保存する。そして、ステップＳ６において、ステップＳ１と同様にパイロットチャネルによりパイロット信号を受信局へ送信する。【００６３】
受信局では、ステップＳ７において、ステップＳ２と同様にパイロット信号を受信し、ビーム選択部１８により各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。そして、ステップＳ８において、ステップＳ４で通知した上位ビーム番号を除いた下位のＳＩＮＲに対応するビームの下位ビーム番号を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、下位ビーム番号生成部２０において、ステップＳ３で抽出した上位ビーム番号を除いた番号順で品質順位の高いビーム番号を下位ビーム番号として抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号として生成する。すなわち、受信品質より選択されビーム選択部１８から受け取ったビーム番号のうち、上位ビーム番号生成部１９が出力したビーム番号を除いて合計でランク数となるように、下位のＳＩＮＲに対応するビームの下位ビーム番号を通知するフィードバック信号を生成する。生成された下位ビーム番号は、多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ９において、下位ビーム番号を含むフィードバック信号を送信局へ送信する。【００６４】
ここで、上位ビーム番号と下位ビーム番号をそれぞれ通知するフィードバック信号の具体例について説明する。本例では、図１に例示したように、送信局により形成可能な６つのビームから、品質順位の高い３つのビームを受信局で選択し、このうちの上位２ビームを所定期間による既定の周期で固定とする場合を示す。上位ビーム番号を通知する際に、ビームａ〜ｆのうち、ビームｂ：ＣＱＩ１８、ビームｃ：ＣＱＩ１２、ビームｅ：ＣＱＩ９の３つのビームが品質順位の高いビームとして観測されたとする。この状態では、これらの３つのビームのうちＣＱＩ値が大きい上位２つのビームｂとビームｃのビーム番号を通知する。この場合、全６ビームから２ビームを選択する動作になるので、１ビームあたり３ビットずつの計６ビットでフィードバックしても良いし、6Ｃ2＝１５通りを表現可能な４ビットでフィードバックしても良い。【００６５】
そして、下位ビーム番号を通知する際、所定期間は上位ビーム番号ｂ、ｃを固定としているので、通知済みのビームｂとビームｃを除いた４つのビームａ、ｄ、ｅ、ｆからＣＱＩ値が大きい１つのビームのビーム番号を通知する。ここでＣＱＩ値に大きな変化がなければビームｅを通知することになる。この場合、４ビームから１ビームを選択する動作になるので、２ビットを用いればビーム番号を全てフィードバックできる。よって、上位ビーム番号を通知するときに比べて、下位ビーム番号の通知時におけるリソースを減らすことができる。【００６６】
送信局は、ステップＳ１０において、受信局からフィートバックされたビーム番号を復調し、選択された複数のビーム番号を解釈する。このとき、分離部３９において、ビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力し、ビーム番号解釈部４４において、ステップＳ５で上位ビーム番号保存部４３に保存した上位ビーム番号と今回フィードバックされた下位ビーム番号とを用いて、受信局により選択された送信に利用する複数のビーム番号を解釈する。そして、ステップＳ１１において、ステップＳ１０で解釈したビーム番号に沿って、制御信号生成部３２によりフィードバック信号を受けた送信対象の受信局宛の送信パラメータ（変調方式、符号化率）とビーム番号とを含む制御信号を生成する。【００６７】
続いて、ステップＳ１２において、符号化部３１により送信データを符号化し、多重部３３により制御信号等との多重化処理を行って送信データを含むデータ信号を生成する。その後、ステップＳ１３において、ステップＳ１０で解釈したビーム番号に沿って、プリコーディング処理部３５により送信信号に対して受信局が希望するビーム番号に相当するプリコーディング処理を施す。そして、ステップＳ１４において、送信局から受信局へステップＳ１と同様にパイロット信号を送信するとともに、制御信号、データ信号をそれぞれ送信する。【００６８】
受信局は、ステップＳ１５において、制御信号復調部１４により制御信号を復調し、変調方式、符号化率等の送信パラメータとビーム番号とを取り出す。続いて、ステップＳ１６において、チャネル推定部１３により受信したビームに対応するチャネル推定値を求め、ＭＩＭＯ復調部１５及び復号部１６により、ステップＳ１５で取得したビーム番号、変調方式、符号化率に沿って受信データを復調、復号することによってデータ受信処理を行う。【００６９】
次に、ステップＳ１７において、ビーム選択部１８により各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。そして、ステップＳ１８において、下位ビーム番号生成部２０により、ステップＳ８と同様にステップＳ４で通知した上位ビーム番号を除いた番号順で品質順位の高いビーム番号（下位のＳＩＮＲに対応するビームのビーム番号）を下位ビーム番号として抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、下位ビーム番号は多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ１９において、この下位ビーム番号と、上記データ受信処理の成否を示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号とを含むフィードバック信号を送信局へ送信する。【００７０】
上記のステップＳ１０からＳ１９の処理を所定期間繰り返し、受信局から送信局へ通知するビーム番号としては下位ビーム番号のみを通知する。所定期間経過後は、ステップＳ１に戻って一旦上位ビーム番号を通知し、以後はステップＳ１０からＳ１９の処理を繰り返して所定期間経過するまで下位ビーム番号のみを通知する。この所定期間は、品質順位が高い上位ビーム番号を固定しているので、この上位ビーム番号の変動が起こらない範囲で比較的長時間の期間（例えば数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ）を設定する。この所定期間毎の処理を繰り返すことにより、受信局の上位ビーム番号生成部１９からは、比較的長時間とした既定の周期毎にＳＩＮＲの上位のビーム番号が出力され、送信局へフィードバックされることになる。この上位ビーム番号の出力タイミング以外は、下位ビーム番号のみが下位ビーム番号生成部２０から出力され、送信局へフィードバックされる。したがって、選択した全てのビーム番号を通知する場合に比べて、所定周期で上位ビーム番号を通知し、その後所定期間内は下位ビーム番号のみをフィードバックすることで、ビーム番号の通知に必要なリソースが削減される。【００７１】
上述したように、第１の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、既定の周期毎に品質順位が上位のビームに対応する上位ビーム番号を通知し、他のタイミングにおいては上位のビームに対応する上位ビーム番号をフィードバックせずに固定とし、残りのビームから品質順位が高いものを下位のビームとして選択し、この下位のビームに対応する下位ビーム番号をフィードバックするようにしている。これにより、送信局側では、受信局から選択した全てのビーム番号を常時フィードバックする場合と同等の情報が得られるので、制御遅延による性能劣化を生じることなく、フィードバック信号のシグナリング量を削減することができる。したがって、プリコーディング制御において効率良く複数ビームの選択が可能となり、スループットを向上できる。【００７２】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図６は本発明の第２の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。【００７３】
第２の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第２の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。【００７４】
第２の実施の形態では、下位ビーム番号の通知用に必要なリソース数が上位ビーム番号の通知用に必要なリソース数より多いことを前提とした場合の構成を示す。例えば、受信局から送信局へビーム番号をフィードバックする際に、上位のビーム数を１つ、下位のビーム数を２つとする動作であれば、この前提が成立する。この場合、所要ビット数は、それぞれ上位ビーム番号通知用に３ビット（６通りの候補）、下位ビーム番号通知用に４ビット（5Ｃ2＝１０通りの候補）となる。【００７５】
上記前提において、受信局は、比較的長時間の所定期間固定とした上位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、下位ビーム番号の通知に必要なリソース量、すなわち、下位ビーム番号の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いて、上位ビーム番号をフィードバックする。例えば、上位ビーム番号を通知する際に、下位ビーム番号を通知せず、下位ビーム番号通知用の余ったリソースを用いて上位ビーム番号をレピティション（繰り返し）した信号をフィードバックする。これにより、下位ビーム番号を省略して余ったりソースを上位ビーム番号の信頼性向上に活用できる。送信局は、受信局からの所定期間において固定とした上位ビーム番号のフィードバック信号を解釈し、データ送信時のプリコーディングに用いる。【００７６】
図５に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号用リソース制御部５１を備えている。このビーム番号用リソース制御部５１がビーム情報リソース制御部の機能を実現する。ビーム番号用リソース制御部５１は、上位ビーム番号生成部１９からの上位ビーム番号と下位ビーム番号生成部２０からの下位ビーム番号とを入力し、ビーム番号通知のためのリソース制御を行ってビーム番号を出力する。ビーム番号用リソース制御部５１は、上位ビーム番号を通知する際に、下位ビーム番号通知用に確保したリソースを用いて上位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。例えば、前述したような上位のビーム数を１つ、下位のビーム数を２つとした例では、上位ビーム番号通知用に下位ビーム番号通知用と同じ４ビットの送信に必要なリソースを用いて３ビットの情報の送信を行う。すなわち、ビーム番号２つ分のリソースを使用して１つのビーム番号をフィードバックする。これにより、４／３倍の信号強度を確保できることになる。【００７７】
一方、図６に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６１を備えている。このビーム番号出力切替部６１がビーム情報切替部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６１は、分離部３９から出力されるビーム番号を、既定のタイミングに応じて出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。ここで、上位ビーム通知用のフィードバック信号を受信するタイミングではビーム番号を上位ビーム番号取得部４２に出力して上位ビーム番号を上位ビーム番号保存部４３に保存するようにする。また、下位ビーム通知用のフィードバック信号を受信するタイミングではビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力し、ビーム番号解釈部４４において、上位ビーム番号保存部４３に保存した上位ビーム番号と今回受信した下位ビーム番号とによって選択された全てのビーム番号を解釈する。【００７８】
上述したように、第２の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応する上位ビーム番号のみを通知する機会を設け、下位ビーム番号通知用に用意しておいたリソースを上位ビーム番号通知用にも併用し、上位ビーム番号をレピティションした信号をフィードバックするようにしている。これにより、上位ビーム番号の通知時の信号強度を確保でき、送信局側ではより信頼性の高いフィードバック信号を受信可能であり、上位ビーム番号を高い信頼度で通知することができる。【００７９】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図８は本発明の第３の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。【００８０】
第３の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第３の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。【００８１】
第３の実施の形態では、受信局は、比較的長時間の所定期間固定とした上位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、固定とする所定期間の長さに対応する情報を含む信号をフィードバックする。これにより、上位ビーム番号を固定する時間の長さを送信局へ通知できる。送信局は、受信局からの固定とする所定期間の長さに対応するフィードバック信号を解釈し、データ送信時の上位及び下位のビーム番号の解釈やプリコーディングに用いる。【００８２】
図７に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素として上位ビーム有効期限付与部５２を備えている。この上位ビーム有効期限付与部５２が上位ビーム固定期間情報付与部の機能を実現する。上位ビーム有効期限付与部５２は、チャネル推定部１３の出力から送信局と受信局間の伝搬路の時間変動を推測する。そして、推測した伝搬路の時間変動に基づき、上位ビーム番号を固定する所定期間の長さとして上位ビーム番号の有効期限を設定する。上位ビームを固定とする所定期間の長さを示す情報としては、有効期限を示す絶対時間、相対時間、当該期間の時間の絶対長さ、相対長さなど、種々の情報を用いることができる。【００８３】
上位ビーム有効期限付与部５２は、上位ビーム番号生成部１９から受け取った上位ビーム番号を多重部２３に出力する際、この有効期限情報を合わせて多重部２３に渡す。これにより、フィードバック信号に上位ビーム番号の有効期限情報を付与する。例えば、伝搬路の時間変動を歩行速度程度の３ｋｍ／ｈ前後と推定した場合に上位ビーム番号の有効期限を５００ｍｓと設定し、伝搬路の時間変動を都市部で自動車にて移動中の速度程度の３０ｋｍ／ｈ前後と推定した場合には有効期限を５０ｍｓと設定する、といった動作例が挙げられる。【００８４】
一方、図８に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６２、上位ビーム有効期限取得部６３を備えている。この上位ビーム有効期限取得部６３が上位ビーム固定期間情報取得部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６２は、上位ビーム有効期限取得部６３からの制御信号に基づき、分離部３９から出力されるビーム番号の出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。上位ビーム有効期限取得部６３は、分離部３９から受け取った上位ビーム番号の有効期限を取得し、該当の有効期限においてはビーム番号がビーム番号解釈部４４にのみ出力されるよう切替制御を行う。【００８５】
上述したように、第３の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応するビーム番号を固定とする時間の長さを通知する信号をフィードバックするようにしている。これにより、受信局において観測した伝搬路状況の変化に応じて、次回に上位ビーム番号をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム番号のフィードバックを省略する時間を事前に確保することができる。また、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を制御することができる。【００８６】
（第４の実施の形態）
図９は本発明の第４の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図１０は本発明の第４の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。【００８７】
第４の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第４の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。【００８８】
第４の実施の形態では、受信局は、比較的長時間の所定期間において上位ビーム番号を固定とし下位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、上位としていたビームの品質が悪くなった場合に、上位のビームが入れ替わることをフィードバックし、次回通知時に上位ビーム番号をフィードバックする。これにより、品質順位が上位のビーム番号を固定している所定期間内に上位のビームが入れ替わることを知らせることができる。送信局は、受信局からの上位のビーム品質が悪くなったことに対応するフィードバック信号を解釈し、次回のフィードバックに上位ビーム番号が含まれることに備えるとともに、該当する次回のフィードバック信号を受信して対応するビーム番号を解釈し、データ送信時のプリコーディングに用いる。【００８９】
図９に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素として上位ビーム再通知信号付与部５３を備えている。この上位ビーム再通知信号付与部５３が上位ビーム変更情報付与部の機能を実現する。上位ビーム再通知信号付与部５３は、ビーム選択部１８の出力から上位ビームの品質劣化により上位ビームと下位ビームが入れ替わる可能性を検知する。この検知結果に基づき、上位ビーム番号の変更を指示する上位ビーム変更情報として、上位ビーム番号の再通知を指示する上位ビーム再通知信号を多重部２３と上位ビーム番号生成部１９に出力する。多重部２３は、ビーム番号を含むフィードバック信号を生成する際、上位ビーム再通知信号付与部５３から上位ビーム再通知信号が出力された場合にこの信号を付加する。また、上位ビーム再通知信号付与部５３は、次回のビーム番号の通知時に、上位ビーム番号生成部１９からの上位ビーム番号を出力するよう多重部２３に指示する。【００９０】
一方、図１０に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６４、上位ビーム再通知信号取得部６５を備えている。この上位ビーム再通知信号取得部６５が上位ビーム変更情報取得部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６４は、上位ビーム再通知信号取得部６５からの制御信号に基づき、分離部３９から出力されるビーム番号の出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。上位ビーム再通知信号取得部６５は、分離部３９から受け取った入力信号に上位ビーム再通知信号が含まれることを検出した場合に、既定時間を経過した後にビーム番号の信号を上位ビーム番号取得部４２に出力するよう制御する。【００９１】
上述したように、第４の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応するビーム番号を固定としていた期間内に、上位としていたビームの品質が悪くなった場合に受信局から送信局へ上位ビーム番号の再通知を指示するようにしている。これにより、受信局において観測した品質の急激な変化に応じて、次回に上位ビーム番号をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム番号のフィードバックを省略するタイミングを適応的に制御することができる。【００９２】
なお、上述の実施の形態においては、送信局、受信局共に２つのアンテナを備える場合を想定しているが、アンテナの数については、３本、４本など、必要に応じて増やした場合においても同様に適用可能である。また、ビームの数についても同様に、必要に応じて設定したビーム数に適用可能である。本実施の形態はビーム数が増えるに従い、階乗のスケールで効果が増すことになる。【００９３】
また、上述したように、本発明に係る無線通信装置は、移動体通信システムにおける移動局装置（通信端末装置）及び基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する無線通信移動局装置、無線通信基地局装置、及び移動体通信システムを提供することができる。【００９４】
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。【００９５】
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。【００９６】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。【００９７】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。【００９８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。【００９９】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００７年７月５日出願の日本特許出願（特願２００７−１７７１１９）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる効果を有し、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）等に適用可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法等として有用である。
【図１】
2009004768.tif 000003
【図２】
2009004768.tif 000004
【図３】
2009004768.tif 000005
【図４】
2009004768.tif 000006
【図５】
2009004768.tif 000007
【図６】
2009004768.tif 000008
【図７】
2009004768.tif 000009
【図８】
2009004768.tif 000010
【図９】
2009004768.tif 000011
【図１０】
2009004768.tif 000012
【図１１】
2009004768.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
無線送信局からの既知信号により、各ビームの受信品質順位を取得するビーム選択部と、
前記受信品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成する上位ビーム情報生成部と、
前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、
前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以上の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以下の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信装置であって、
前記フィードバック情報送信部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知に必要なリソース量を用いて前記上位ビーム情報を含むフィードバック情報を送信する無線通信装置。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報のリソース量を制御するビーム情報リソース制御部を備え、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いてフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報を含めず、前記下位ビーム情報の通知用の余ったリソースを用いて前記上位ビーム情報をリピティションしたフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項７】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム固定期間情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム固定期間情報付与部は、前記無線送信局との間の伝搬路の時間変動に基づき、前記所定期間の長さを設定する無線通信装置。
【請求項９】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム変更情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム変更情報付与部は、前記上位ビーム変更情報を付与した場合に、次回のビーム情報の通知時に上位ビーム情報を通知するよう前記フィードバック情報送信部に指示する無線通信装置。
【請求項１１】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
送信対象である無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報と、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択されたビーム情報を得るビーム情報取得部と、
前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号のプリコーディング（Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ）を行うプリコーディング処理部と、
前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、
前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記所定期間固定された上位ビーム情報を保存する上位ビーム情報保存部と、前記保存された上位ビーム情報と受信した下位ビーム情報とから前記所定数のビームに関するビーム情報を解釈するビーム情報解釈部とを備える無線通信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、さらに、上位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記上位ビーム情報保存部に出力して保存し、下位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記ビーム情報解釈部に出力するビーム情報切替部を備える無線通信装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を取得する上位ビーム固定期間情報取得部を備え、この上位ビーム固定期間情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を取得する上位ビーム変更情報取得部を備え、この上位ビーム変更情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置。
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信方法であって、
無線送信局からの既知信号により、各ビームの受信品質順位を取得し、
前記受信品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、
前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成し、
前記上位ビーム情報を所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信する、
無線通信方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報は前記所定期間内では固定とする、
無線通信装置。
【請求項２１】
請求項１１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報は前記所定期間内では固定とする、
無線通信装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月9日(2009.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）等に適用可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術において高速大容量通信を実現する技術としてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が注目されている。ＭＩＭＯは、送受信双方において複数のアンテナを使ってデータを伝送する技術である。複数の送信アンテナから異なるデータを送信することにより、時間・周波数リソースを拡大することなく伝送容量を向上させることができる。
【０００３】
このＭＩＭＯにおいて、複数のアンテナから送信する際に、各アンテナから重み付けしたデータを送信することによりビームを形成するビーム送信方法がある。ビーム送信では、ビーム利得により端末の受信電力を増大させる効果がある。
【０００４】
また、複数のビームを使った空間多重も可能であり、この場合、伝搬路の状況に適したビーム送信を行うことにより、アンテナによる空間多重に対して伝送容量を改善することができる。この場合、受信側の伝搬路状況に適したビームの情報を送信側に通知する必要がある。
【０００５】
また、現在、携帯電話の国際的な標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、現行の第３世代携帯電話より高速大容量通信を実現するシステムとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化活動が行われている。このＬＴＥにおいても、高速大容量伝送の要求条件を実現するために、ＭＩＭＯが必須技術として位置付けられている。また、このＬＴＥでは、送信ビーム技術のことをPre-coding（以下、「プリコーディング」と記す）という技術として議論している。
【０００６】
図１１はプリコーディングによる送信ビーム形成を模式的に示す図である。例えば、携帯電話等の移動体通信用のセルラーシステムに用いる場合に、無線基地局（ＢＳ）２０１からマルチアンテナで送信する際、移動局であるユーザ端末（ＵＥ）２０２からのフィードバック信号によって、ユーザ端末２０２において最適なビームパターンを示すビーム番号を設定する。そして、無線基地局２０１は、このビーム番号に応じて各アンテナの送信信号に重み付けを付与することで、受信するユーザ端末２０２に対して適切な方向のビームパターンとなる送信ビームを形成する。図１１の例において、ビーム番号として、ビームａ〜ｄの４つのビームが形成可能で、この中から２つのビームを選択して利用する場合に、例えば、ユーザ端末２０２からのフィードバック信号によってビームｂ、ビームｃの２つの送信ビームを形成する。
【０００７】
このプリコーディングによって、無線基地局から送信する規定のビームパターンのうち、ユーザ端末からのフィードバック信号に応じたビームを選択して用いることにより、該当ユーザ端末に送信する際の信号強度を確保できるうえ、直交したビームを用いて複数の信号を同時に送信することが可能となる。このため、信号強度の改善によるカバレッジ拡大と空間分割によるスループット向上の効果が期待できる。
【０００８】
プリコーディングにおいて、複数のビームの選択（以下、「サブセット選択」と表現する）を行うためには、取りうる組合せをすべて表現するための情報量が大きくなるので、多くのシグナリング量、すなわち制御情報として多くのリソースが必要となる。具体的には、Ｎ個のビームからＲ個を選択する際には、NＣR通りが必要になり、例えば６つのビームから３つのビームを選択する際、6Ｃ3＝２０通りの候補を表現するために５ビットを要することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP TSG RAN WG1 #42, R1-050889, Samsung, "MIMO for Long Term Evolution", Aug 29th - Sep 2nd, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、プリコーディングにおいてサブセット選択を行う場合は、複数のビームの中から単数または複数のビームを選択するための制御情報をフィードバック信号において含めることになり、取りうる組合せをすべて表現するために多くのシグナリング量が必要となる。これにより、サブセット選択に関するシグナリングに多くのリソースを割り当てる必要が生じるため、スループット低減につながるという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、を備えるものである。
これにより、制御遅延による性能劣化等を生じることなく、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以上の数の上位ビーム情報を生成し、前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成するものを含む。
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以下の数の上位ビーム情報を生成し、前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成するものを含む。
【００１４】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記フィードバック情報送信部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知に必要なリソース量を用いて前記上位ビーム情報を含むフィードバック情報を送信するものを含む。
これにより、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報のリソース量を制御するビーム情報リソース制御部を備え、前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いてフィードバック情報を生成するようリソース制御を行うものを含む。
これにより、上位ビーム情報の通知時の信号強度を確保でき、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報を含めず、前記下位ビーム情報の通知用の余ったリソースを用いて前記上位ビーム情報をリピティションしたフィードバック情報を生成するようリソース制御を行うものを含む。
これにより、上位ビーム情報の通知時の信号強度を確保でき、上位ビーム情報を高い信頼度で通知することが可能となる。
【００１７】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム固定期間情報付与部を備えるものを含む。
これにより、伝搬路状況の変化に応じて、次回に上位ビーム情報をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム情報のフィードバックを省略する時間を事前に確保可能となる。また、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を制御することが可能である。
【００１８】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム固定期間情報付与部は、前記無線送信局との間の伝搬路の時間変動に基づき、前記所定期間の長さを設定するものを含む。
これにより、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を設定することが可能である。
【００１９】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム変更情報付与部を備えるものを含む。
これにより、伝搬路状況の急激な変化などによるビームの品質の変化に応じて、次回に上位ビーム情報をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム情報のフィードバックを省略するタイミングを適応的に制御することが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記上位ビーム変更情報付与部は、前記上位ビーム変更情報を付与した場合に、次回のビーム情報の通知時に上位ビーム情報を通知するよう前記フィードバック情報送信部に指示するものを含む。
これにより、上位ビーム情報をフィードバックするタイミングを通知でき、無線送信局では上位ビーム情報を確実に取得することが可能となる。
【００２１】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、所定数のビームのうちの品質順位の高い所定期間固定された上位のビームに関する上位ビーム情報と、この上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディング（Pre-coding）を行うプリコーディング処理部と、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、を備えるものである。
これにより、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際の無線受信局からのシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる。
【００２２】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記所定期間固定された上位ビーム情報を保存する上位ビーム情報保存部と、前記保存された上位ビーム情報と受信した下位ビーム情報とから前記所定数のビームに関するビーム情報を解釈するビーム情報解釈部とを備えるものを含む。
これにより、無線受信局から取得した上位ビーム情報と下位ビーム情報とから所定数のビームに関するビーム情報を解釈し、プリコーディングを適用したデータ送信に用いることが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、さらに、上位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記上位ビーム情報保存部に出力して保存し、下位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記ビーム情報解釈部に出力するビーム情報切替部を備えるものを含む。
これにより、所定期間固定とする上位ビーム情報と残りの下位ビーム情報のそれぞれに対応したフィードバック情報を解釈し、プリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈してデータ送信に用いることが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を取得する上位ビーム固定期間情報取得部を備え、この上位ビーム固定期間情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得るものを含む。
これにより、上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示すフィードバック情報を解釈し、プリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈してデータ送信に用いることが可能となる。
【００２５】
また、本発明は、上記の無線通信装置であって、前記ビーム情報取得部は、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を取得する上位ビーム変更情報取得部を備え、この上位ビーム変更情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得るものを含む。
これにより、上位ビーム情報の変更を指示するためのフィードバック情報を解釈し、次回のビーム情報の通知に上位ビーム情報が含まれることに備えるとともに、該当するビーム情報を取得してプリコーディングにおける所定数のビームのビーム情報を解釈し、データ送信に用いることが可能となる。
【００２６】
また、本発明は、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置を提供する。
また、本発明は、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置を提供する。
【００２７】
本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信システムであって、
無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択部と、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成部と、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、を有する無線受信局となる第１の無線通信装置と、
前記無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得部と、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理部と、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、を有する無線送信局となる第２の無線通信装置と、
を備えるものである。
【００２８】
本発明の無線通信方法は、複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信方法であって、無線送信局からの信号を受信し、受信信号の伝搬路状況に応じた将来の送信におけるプリコーディング（Pre-coding）による所定数のビームを選択するための各ビームの品質順位を取得するビーム選択ステップと、前記所定数のビームのうち、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、この上位ビーム情報を所定期間固定とする上位ビーム情報生成ステップと、前記所定数のビームのうち、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成ステップと、前記上位ビーム情報を前記所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信ステップと、送信対象の無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、前記上位ビーム情報と前記下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択された所定数のビームに関するビーム情報を得るビーム情報取得ステップと、前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号の重み付けにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング処理ステップと、前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成ステップと、前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態におけるビーム番号の通知動作を説明するための図
【図２】本発明の第１の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図４】第１の実施の形態における送信局と受信局との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図
【図５】本発明の第２の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第３の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第３の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第４の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第４の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図
【図１１】プリコーディングによる送信ビーム形成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本実施の形態では、本発明に係る無線通信システム、無線通信装置及び再送制御方法の一例として、ＭＩＭＯを採用した無線通信システムにおいて、複数のアンテナに対して重み付けを行ってビームを形成するプリコーディングを行う場合の構成例を示す。なお、下記の実施の形態は説明のための一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
まず、本実施の形態の概要について説明する。図１は本実施の形態におけるビーム番号の通知動作を説明するための図である。プリコーディングによって複数のビームを形成する場合、複数のビームによる各伝送パスにおいて、品質順位が高い主要なパスを含んだ上位のビームは長時間に渡りＳＩＮＲが大きい傾向にある。また、選択した複数のビーム番号をフィードバックする際に、二項定理から、一変数を括り付けにすれば候補を半分程度に減らすことができる。
【００３３】
本実施の形態ではこれらの点に着目し、プリコーディング適用時に複数のビームを選択する場合（サブセット選択を行う場合）、受信局から送信局へのフィードバック信号においてビーム番号を通知する際、品質順位が高く時間変動が少ない上位ビーム番号を所定期間括り付けにして固定とし、この所定期間内は下位ビーム番号のみを通知することにする。例えば、所定期間の初めなどの一部のタイミングで上位ビーム番号を通知し、所定期間内の他の期間のタイミングでは下位ビーム番号のみを通知する。これにより、制御遅延による性能劣化を生じることなく、選択した複数のビーム番号の組合せを示す情報のシグナリング量を削減することができる。したがって、セルラーシステムにプリコーディングを適用する手段を良好な特性で実現可能となる。
【００３４】
このプリコーディングによって複数のビームを選択的に形成することは、例えばＭＩＭＯによるデータ伝送において複数コードワード（ＭＣＷ：Multi Code Word）を適用し、コードワード毎にビームを割り当てて伝送する場合などに適用可能である。
【００３５】
図１では、送信局である無線基地局（ＢＳ：Base Station）１０１が６つのビームを形成可能で、そのうちから品質順位が高い３つのビームを受信局であるユーザ端末（ＵＥ： User Equipment）１０２が選択し、このうちの上位２つのビームを事前に決めた所定期間による周期で固定とする場合を例示している。
【００３６】
本実施の形態では、サブセット選択用のフィードバックにおいて、品質順位が高い上位のビーム（例えば上位２つのビーム）を所定期間括り付けにし、この期間内は受信局から送信局へ上位のビームに対応する上位ビーム番号を通知しないようにする。そして、受信局は、残りの下位のビームの中から、合計のビーム選択数（ランク数という）（この例では３）以内のビーム数となるよう選択した下位のビーム（この例では残りの下位１つのビーム）に対応する下位ビーム番号を通知するようにフィードバック信号を生成する。また、送信局では、所定期間において固定とする上位ビーム番号を受信局と共有し、受信局からのフィードバック信号より残りの下位のビームに対応する下位ビーム番号を解釈して、選択された全てのビーム番号を認識する。このようにして得られたビーム番号をデータ送信時のプリコーディングに利用する。
【００３７】
ここで、各ビームの品質を、受信時のＳＩＮＲに対応するものとして、所望信号に関する受信品質を表す情報であるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）値で示すこととする。そして、例えばビームａ〜ｆのうち、ビームｂがＣＱＩ１８、ビームｃがＣＱＩ１２、ビームｅがＣＱＩ９であり、他のビームはこれよりＣＱＩが低い状態を考える。通常の方法では、６つのビームから３つのビームを選択する際のフィードバック信号の情報量としては、6Ｃ3＝２０通りの候補を表現するために５ビットを要する。
【００３８】
これに対し、本実施の形態では、上位２つのビームを固定とすると、所定期間の最初に上位ビームを通知する際のフィードバック信号の情報量としては、総数が６つのビームから２つのビームを選択する組合せを通知することになるので、6Ｃ2＝１５通りを表現可能な４ビットで済む。上記例では、ビームａ〜ｆの中から上位のビームｂ、ビームｃを通知するフィードバック信号となる。また、所定期間内において下位ビームのみを通知する際のフィードバック信号の情報量としては、固定された２つのビームを除いた残りの４つのビームから１つのビーム（ランク数（合計３ビーム）から２ビームを除いた残り１ビーム）を選択したものを通知することになるので、4Ｃ1＝４通りを表現するために２ビットで全てのビーム番号を通知できる。上記例では、ビームａ〜ｆの中から上位のビームｂ、ビームｃを除いた下位のビームｅを通知するフィードバック信号となる。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図２は本発明の第１の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図３は本発明の第１の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。
【００４０】
本実施の形態では、図２に示した受信局と図３に示した送信局との間で電波を用いて無線通信を行う場合を想定している。例えば、携帯電話等の移動体通信の通信サービスを提供するセルラーシステムの無線通信基地局装置（無線基地局（ＢＳ））に図３に示す送信局（送信装置）を適用し、携帯電話装置などの無線通信移動局装置であるユーザ端末（ＵＥ）に図２に示す受信局（受信装置）を適用することが想定される。また、ここでは送受信双方で複数のアンテナを使用して無線送受信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムを構成することを前提としている。なお、通信信号の形態としては、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号によるマルチキャリア通信方式で通信を行い、パケット単位で順次に送信する場合などが想定される。
【００４１】
図２に示す受信局は、複数のアンテナ１１ａ、１１ｂと、複数の受信ＲＦ部１２ａ、１２ｂと、チャネル推定部１３と、制御信号復調部１４と、ＭＩＭＯ復調部１５と、復号部１６と、ＣＲＣ検査部１７と、ビーム選択部１８と、上位ビーム番号生成部１９と、下位ビーム番号生成部２０と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部２１と、符号化部２２と、多重部２３と、送信ＲＦ部２４とを備えている。
【００４２】
相手局（例えば図３に示す送信局）から送信される電波は、独立した複数のアンテナ１１ａ、１１ｂによりそれぞれ受信される。アンテナ１１ａで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部１２ａでベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、フーリエ変換、パラレル／シリアル変換等の処理が行われてシリアルデータの受信信号に変換される。同様に、アンテナ１１ｂで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部１２ｂでベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、フーリエ変換、パラレル／シリアル変換等の処理が行われてシリアルデータの受信信号に変換される。これらの受信ＲＦ部１２ａ、１２ｂの出力は、チャネル推定部１３、制御信号復調部１４、ＭＩＭＯ復調部１５に入力される。
【００４３】
チャネル推定部１３は、相手局（送信局）の各送信アンテナから送信される信号に含まれているパイロット信号に基づいてチャネル推定を実施し、チャネル推定値を算出する。算出されたチャネル推定値はＭＩＭＯ復調部１５、ビーム選択部１８に入力される。制御信号復調部１４は、パイロット信号とともに送信される制御信号を復調し、送信信号の変調方式や符号化率などを示す送信パラメータ、及び送信された信号のビームパターンを示すビーム番号などを抽出する。復調された制御信号は、ＭＩＭＯ復調部１５及び復号部１６に入力される。なお、相手局と送受信するビーム情報は、各ビームを特定する番号や符号によるビーム番号等であってもよいし、番号や符号等に対応するＩＤ情報等を用いてもよい。
【００４４】
ＭＩＭＯ復調部１５は、チャネル推定部１３から受け取ったチャネル推定値を用いて自局に対応する受信信号の復調処理を行う。そして、デインターリーブ処理、変調多値数や符号化率が送信側と一致するようにレートデマッチング処理、過去の受信信号の尤度情報と現在の受信信号の尤度情報とを合成する尤度合成処理等を行う。復号部１６は、ＭＩＭＯ復調部１５から入力される受信信号について復号処理を行い受信したデータを復元する。ＣＲＣ検査部１７は、復号部１６から出力されるデータについてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）検査を実施して、データエラーの有無を調べる。そして、ＣＲＣ検査部１７より受信データとして出力される。
【００４５】
ビーム選択部１８は、チャネル推定値に基づいてパイロット信号の受信状態を判定し、相手局（送信局）から送信される規定のそれぞれのビームパターンのビームを想定したときの受信信号品質から、プリコーディングによる希望するビームを選択するための各ビームの品質と順位に関する情報を出力する。このとき、ビーム選択部１８は、各ビームに対応するＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）を算出し、ビーム番号とこれに対応するＳＩＮＲの順番とを上位ビーム番号生成部１９及び下位ビーム番号生成部２０にそれぞれ出力する。
【００４６】
上位ビーム番号生成部１９は、比較的長時間とした既定の周期毎に、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号のうちＳＩＮＲの上位のビーム番号を上位ビーム情報として切り出し、この上位ビーム番号を下位ビーム番号生成部２０と多重部２３にそれぞれ出力する。上位ビーム番号生成部１９は、既定の周期による該当の出力タイミング以外は、多重部２３には何も出力しない。
【００４７】
下位ビーム番号生成部２０は、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号に対し、上位ビーム番号生成部１９の出力したビーム番号を除いて下位のビームを選択し、合計でランク数（選択する合計のビーム数）となるような下位ビーム番号を多重部２３に出力する。この下位ビーム番号の出力方法についての詳細は後述する。
【００４８】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部２１は、ＣＲＣ検査部１７でのＣＲＣ検査に基づき、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を生成し、多重部２３に出力する。ここで、復号結果がＯＫで受信に成功した場合は応答信号としてＡＣＫ（Acknowledgement）を出力し、復号結果がＮＧで受信に失敗した場合は応答信号としてＮＡＣＫ（Negative Acknowledgement）を出力する。符号化部２２は、送信データの符号化処理を行って多重部２３に出力する。多重部２３は、入力したビーム番号、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、符号化された送信データを含む送信信号等を多重処理する。そして、変調多値数や符号化率を適応的に設定するレートマッチング処理、インターリーブ処理、変調処理等を行い、送信ＲＦ部２４に出力する。
【００４９】
送信ＲＦ部２４では、シリアル／パラレル変換、逆フーリエ変換等の処理が行われた後、所定の無線周波数帯の高周波信号に変換され、電力増幅された後にアンテナ１１ａから電波として送信される。このとき、受信局から送信されるビーム番号やＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を含む送信信号は、フィードバック信号として送信局に伝送される。
【００５０】
上記構成において、ビーム選択部１８がビーム選択部の機能を実現する。また、上位ビーム番号生成部１９が上位ビーム情報生成部の機能を実現し、下位ビーム番号生成部２０が下位ビーム情報生成部の機能を実現する。また、多重部２３及び送信ＲＦ部２４がフィードバック情報送信部の機能を実現する。
【００５１】
一方、図３に示す送信局は、符号化部３１と、制御信号生成部３２と、多重部３３と、プリコーディング処理部３５と、複数の送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂと、複数のアンテナ３７ａ、３７ｂと、受信ＲＦ部３８と、分離部３９と、復調・復号部４０と、ＣＲＣ検査部４１と、上位ビーム番号取得部４２と、上位ビーム番号保存部４３と、ビーム番号解釈部４４とを備えている。
【００５２】
相手局（例えば図２に示す受信局）から送信される電波は、アンテナ３７ａにより受信される。アンテナ３７ａで受信された電波の高周波信号は、受信ＲＦ部３８でベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換された後、分離部３９に入力される。分離部３９は、受信信号からフィードバック信号に対応する部分を分離し、フィードバック信号に含まれるビーム番号、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号等を抽出して出力する。ビーム番号は上位ビーム番号取得部４２及びビーム番号解釈部４４に入力され、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は制御信号生成部３２及び符号化部３１に入力される。
【００５３】
復調・復号部４０は、分離部３９で分離された受信信号の復調処理、復号処理を行い、受信したデータを復元する。ＣＲＣ検査部４１は、復調・復号部４０から出力されるデータについてＣＲＣ検査を実施してデータエラーの有無を判定し、ＣＲＣ検査部１７より受信データとして出力される。
【００５４】
符号化部３１は、送信データの符号化処理を行って多重部３３に出力する。制御信号生成部３２は、送信信号の変調方式や符号化率などを示す送信パラメータなどを含む制御信号を生成して出力する。多重部３３は、符号化された送信データを含む送信信号、送信パラメータなどを含む制御信号等を多重処理する。そして、変調多値数や符号化率を適応的に設定するレートマッチング処理、インターリーブ処理、変調処理等を行い、プリコーディング処理部３５に出力する。
【００５５】
上位ビーム番号取得部４２は、分離部３９から受け取ったビーム番号のうちＳＩＮＲの上位のビーム番号を上位ビーム情報として取得し、この上位ビーム番号を上位ビーム番号保存部４３に出力する。上位ビーム番号保存部４３は、少なくとも比較的長時間とした既定の周期において、上位ビーム番号取得部４２から受け取った上位ビーム番号を保存しておき、この上位ビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力する。ビーム番号解釈部４４は、分離部３９から受け取ったビーム番号のうち下位ビーム番号に該当するものと、上位ビーム番号保存部４３から受け取った上位ビーム番号とを用いて、送信に利用する全ビーム番号を判断し、プリコーディング処理部３５に出力する。
【００５６】
プリコーディング処理部３５は、ビーム番号解釈部４４から受けたビーム番号を用いて、多重部３３の出力に対してプリコーディング処理を行う。このとき、複数のアンテナに出力するそれぞれの送信信号を分離生成し、指定されたビーム番号に対応するビームを形成するための重み付け処理を行い、それぞれの送信信号を送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂに出力する。
【００５７】
送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂでは、送信信号についてシリアル／パラレル変換、逆フーリエ変換等の処理が行われた後、所定の無線周波数帯の高周波信号に変換され、電力増幅された後にアンテナ３７ａ、３７ｂから電波として送信される。送信局からの送信信号は、パイロット信号、制御信号、及び各種データを含むデータ信号などとして受信局に伝送される。ここで、パイロット信号及び制御信号はパイロットチャネルにおいてビームを形成しない無指向性の信号、あるいは全てのビームを順次形成した信号として送信され、データ信号は所定の送信チャネルにおいてプリコーディングによりビーム番号に応じた所定のビームを形成した有指向性の信号として送信される。
【００５８】
上記構成において、分離部３９、上位ビーム番号取得部４２、上位ビーム番号保存部４３、ビーム番号解釈部４４がビーム情報取得部の機能を実現し、このうち、上位ビーム番号保存部４３が上位ビーム情報保存部の機能を実現し、ビーム番号解釈部４４がビーム情報解釈部の機能を実現する。また、多重部３３、送信ＲＦ部３６ａ、３６ｂが送信部の機能を実現する。
【００５９】
次に、本実施の形態において、図２に示した受信局と図３に示した送信局との間で通信する場合の処理手順について、図４を参照しながら以下に説明する。図４は第１の実施の形態における送信局と受信局との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図である。
【００６０】
送信局（送信装置）は、ステップＳ１において、パイロットチャネルによりパイロット信号を受信局（受信装置）へ送信する。受信局（受信装置）では、ステップＳ２において、パイロット信号を受信してパイロットチャネルの受信状態を測定、確認し、ビーム選択部１８により、受信品質に基づき希望するビームを選択するためのビーム選択処理として、各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。このビーム番号と対応するＳＩＮＲの順番は、上位ビーム番号生成部１９と下位ビーム番号生成部２０にそれぞれ出力される。
【００６１】
また、ステップＳ３において、ステップＳ２で選択したビームのビーム番号のうち、品質順位の高い上位のＳＩＮＲに対応するビームの上位ビーム番号を含む上位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、上位ビーム番号生成部１９において、ビーム選択部１８から受け取ったビーム番号及びＳＩＮＲの順番に基づき、選択されたビーム番号から上位のＳＩＮＲに対応するビームのビーム番号を抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む上位ビーム通知用のフィードバック信号として生成する。生成された上位ビーム番号は、下位ビーム番号生成部２０及び多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ４において、上位ビーム番号を含むフィードバック信号を送信局へ送信する。なお、上位ビーム番号をフィードバックする際は、上位ビーム番号と下位ビーム番号の双方を含むフィードバック信号としても良いし、上位ビーム番号のみを含むフィードバック信号としても良い。
【００６２】
送信局は、ステップＳ５において、受信局からフィートバックされたビーム番号を復調して保存する。このとき、分離部３９において、分離したビーム番号を上位ビーム番号取得部４２に出力し、上位ビーム番号取得部４２において、上位ビーム番号を取得し、上位ビーム番号保存部４３に取得した上位ビーム番号を保存する。そして、ステップＳ６において、ステップＳ１と同様にパイロットチャネルによりパイロット信号を受信局へ送信する。
【００６３】
受信局では、ステップＳ７において、ステップＳ２と同様にパイロット信号を受信し、ビーム選択部１８により各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。そして、ステップＳ８において、ステップＳ４で通知した上位ビーム番号を除いた下位のＳＩＮＲに対応するビームの下位ビーム番号を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、下位ビーム番号生成部２０において、ステップＳ３で抽出した上位ビーム番号を除いた番号順で品質順位の高いビーム番号を下位ビーム番号として抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号として生成する。すなわち、受信品質より選択されビーム選択部１８から受け取ったビーム番号のうち、上位ビーム番号生成部１９が出力したビーム番号を除いて合計でランク数となるように、下位のＳＩＮＲに対応するビームの下位ビーム番号を通知するフィードバック信号を生成する。生成された下位ビーム番号は、多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ９において、下位ビーム番号を含むフィードバック信号を送信局へ送信する。
【００６４】
ここで、上位ビーム番号と下位ビーム番号をそれぞれ通知するフィードバック信号の具体例について説明する。本例では、図１に例示したように、送信局により形成可能な６つのビームから、品質順位の高い３つのビームを受信局で選択し、このうちの上位２ビームを所定期間による既定の周期で固定とする場合を示す。上位ビーム番号を通知する際に、ビームａ〜ｆのうち、ビームｂ：ＣＱＩ１８、ビームｃ：ＣＱＩ１２、ビームｅ：ＣＱＩ９の３つのビームが品質順位の高いビームとして観測されたとする。この状態では、これらの３つのビームのうちＣＱＩ値が大きい上位２つのビームｂとビームｃのビーム番号を通知する。この場合、全６ビームから２ビームを選択する動作になるので、１ビームあたり３ビットずつの計６ビットでフィードバックしても良いし、6Ｃ2＝１５通りを表現可能な４ビットでフィードバックしても良い。
【００６５】
そして、下位ビーム番号を通知する際、所定期間は上位ビーム番号ｂ、ｃを固定としているので、通知済みのビームｂとビームｃを除いた４つのビームａ、ｄ、ｅ、ｆからＣＱＩ値が大きい１つのビームのビーム番号を通知する。ここでＣＱＩ値に大きな変化がなければビームｅを通知することになる。この場合、４ビームから１ビームを選択する動作になるので、２ビットを用いればビーム番号を全てフィードバックできる。よって、上位ビーム番号を通知するときに比べて、下位ビーム番号の通知時におけるリソースを減らすことができる。
【００６６】
送信局は、ステップＳ１０において、受信局からフィートバックされたビーム番号を復調し、選択された複数のビーム番号を解釈する。このとき、分離部３９において、ビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力し、ビーム番号解釈部４４において、ステップＳ５で上位ビーム番号保存部４３に保存した上位ビーム番号と今回フィードバックされた下位ビーム番号とを用いて、受信局により選択された送信に利用する複数のビーム番号を解釈する。そして、ステップＳ１１において、ステップＳ１０で解釈したビーム番号に沿って、制御信号生成部３２によりフィードバック信号を受けた送信対象の受信局宛の送信パラメータ（変調方式、符号化率）とビーム番号とを含む制御信号を生成する。
【００６７】
続いて、ステップＳ１２において、符号化部３１により送信データを符号化し、多重部３３により制御信号等との多重化処理を行って送信データを含むデータ信号を生成する。その後、ステップＳ１３において、ステップＳ１０で解釈したビーム番号に沿って、プリコーディング処理部３５により送信信号に対して受信局が希望するビーム番号に相当するプリコーディング処理を施す。そして、ステップＳ１４において、送信局から受信局へステップＳ１と同様にパイロット信号を送信するとともに、制御信号、データ信号をそれぞれ送信する。
【００６８】
受信局は、ステップＳ１５において、制御信号復調部１４により制御信号を復調し、変調方式、符号化率等の送信パラメータとビーム番号とを取り出す。続いて、ステップＳ１６において、チャネル推定部１３により受信したビームに対応するチャネル推定値を求め、ＭＩＭＯ復調部１５及び復号部１６により、ステップＳ１５で取得したビーム番号、変調方式、符号化率に沿って受信データを復調、復号することによってデータ受信処理を行う。
【００６９】
次に、ステップＳ１７において、ビーム選択部１８により各ビームに対応するＳＩＮＲを算出してＳＩＮＲの順番を把握する。そして、ステップＳ１８において、下位ビーム番号生成部２０により、ステップＳ８と同様にステップＳ４で通知した上位ビーム番号を除いた番号順で品質順位の高いビーム番号（下位のＳＩＮＲに対応するビームのビーム番号）を下位ビーム番号として抽出し、このビーム番号を指定する情報を含む下位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。このとき、下位ビーム番号は多重部２３に出力される。続いて、ステップＳ１９において、この下位ビーム番号と、上記データ受信処理の成否を示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号とを含むフィードバック信号を送信局へ送信する。
【００７０】
上記のステップＳ１０からＳ１９の処理を所定期間繰り返し、受信局から送信局へ通知するビーム番号としては下位ビーム番号のみを通知する。所定期間経過後は、ステップＳ１に戻って一旦上位ビーム番号を通知し、以後はステップＳ１０からＳ１９の処理を繰り返して所定期間経過するまで下位ビーム番号のみを通知する。この所定期間は、品質順位が高い上位ビーム番号を固定しているので、この上位ビーム番号の変動が起こらない範囲で比較的長時間の期間（例えば数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ）を設定する。この所定期間毎の処理を繰り返すことにより、受信局の上位ビーム番号生成部１９からは、比較的長時間とした既定の周期毎にＳＩＮＲの上位のビーム番号が出力され、送信局へフィードバックされることになる。この上位ビーム番号の出力タイミング以外は、下位ビーム番号のみが下位ビーム番号生成部２０から出力され、送信局へフィードバックされる。したがって、選択した全てのビーム番号を通知する場合に比べて、所定周期で上位ビーム番号を通知し、その後所定期間内は下位ビーム番号のみをフィードバックすることで、ビーム番号の通知に必要なリソースが削減される。
【００７１】
上述したように、第１の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、既定の周期毎に品質順位が上位のビームに対応する上位ビーム番号を通知し、他のタイミングにおいては上位のビームに対応する上位ビーム番号をフィードバックせずに固定とし、残りのビームから品質順位が高いものを下位のビームとして選択し、この下位のビームに対応する下位ビーム番号をフィードバックするようにしている。これにより、送信局側では、受信局から選択した全てのビーム番号を常時フィードバックする場合と同等の情報が得られるので、制御遅延による性能劣化を生じることなく、フィードバック信号のシグナリング量を削減することができる。したがって、プリコーディング制御において効率良く複数ビームの選択が可能となり、スループットを向上できる。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図６は本発明の第２の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。
【００７３】
第２の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第２の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７４】
第２の実施の形態では、下位ビーム番号の通知用に必要なリソース数が上位ビーム番号の通知用に必要なリソース数より多いことを前提とした場合の構成を示す。例えば、受信局から送信局へビーム番号をフィードバックする際に、上位のビーム数を１つ、下位のビーム数を２つとする動作であれば、この前提が成立する。この場合、所要ビット数は、それぞれ上位ビーム番号通知用に３ビット（６通りの候補）、下位ビーム番号通知用に４ビット（5Ｃ2＝１０通りの候補）となる。
【００７５】
上記前提において、受信局は、比較的長時間の所定期間固定とした上位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、下位ビーム番号の通知に必要なリソース量、すなわち、下位ビーム番号の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いて、上位ビーム番号をフィードバックする。例えば、上位ビーム番号を通知する際に、下位ビーム番号を通知せず、下位ビーム番号通知用の余ったリソースを用いて上位ビーム番号をレピティション（繰り返し）した信号をフィードバックする。これにより、下位ビーム番号を省略して余ったりソースを上位ビーム番号の信頼性向上に活用できる。送信局は、受信局からの所定期間において固定とした上位ビーム番号のフィードバック信号を解釈し、データ送信時のプリコーディングに用いる。
【００７６】
図５に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号用リソース制御部５１を備えている。このビーム番号用リソース制御部５１がビーム情報リソース制御部の機能を実現する。ビーム番号用リソース制御部５１は、上位ビーム番号生成部１９からの上位ビーム番号と下位ビーム番号生成部２０からの下位ビーム番号とを入力し、ビーム番号通知のためのリソース制御を行ってビーム番号を出力する。ビーム番号用リソース制御部５１は、上位ビーム番号を通知する際に、下位ビーム番号通知用に確保したリソースを用いて上位ビーム通知用のフィードバック信号を生成する。例えば、前述したような上位のビーム数を１つ、下位のビーム数を２つとした例では、上位ビーム番号通知用に下位ビーム番号通知用と同じ４ビットの送信に必要なリソースを用いて３ビットの情報の送信を行う。すなわち、ビーム番号２つ分のリソースを使用して１つのビーム番号をフィードバックする。これにより、４／３倍の信号強度を確保できることになる。
【００７７】
一方、図６に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６１を備えている。このビーム番号出力切替部６１がビーム情報切替部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６１は、分離部３９から出力されるビーム番号を、既定のタイミングに応じて出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。ここで、上位ビーム通知用のフィードバック信号を受信するタイミングではビーム番号を上位ビーム番号取得部４２に出力して上位ビーム番号を上位ビーム番号保存部４３に保存するようにする。また、下位ビーム通知用のフィードバック信号を受信するタイミングではビーム番号をビーム番号解釈部４４に出力し、ビーム番号解釈部４４において、上位ビーム番号保存部４３に保存した上位ビーム番号と今回受信した下位ビーム番号とによって選択された全てのビーム番号を解釈する。
【００７８】
上述したように、第２の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応する上位ビーム番号のみを通知する機会を設け、下位ビーム番号通知用に用意しておいたリソースを上位ビーム番号通知用にも併用し、上位ビーム番号をレピティションした信号をフィードバックするようにしている。これにより、上位ビーム番号の通知時の信号強度を確保でき、送信局側ではより信頼性の高いフィードバック信号を受信可能であり、上位ビーム番号を高い信頼度で通知することができる。
【００７９】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図８は本発明の第３の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。
【００８０】
第３の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第３の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８１】
第３の実施の形態では、受信局は、比較的長時間の所定期間固定とした上位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、固定とする所定期間の長さに対応する情報を含む信号をフィードバックする。これにより、上位ビーム番号を固定する時間の長さを送信局へ通知できる。送信局は、受信局からの固定とする所定期間の長さに対応するフィードバック信号を解釈し、データ送信時の上位及び下位のビーム番号の解釈やプリコーディングに用いる。
【００８２】
図７に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素として上位ビーム有効期限付与部５２を備えている。この上位ビーム有効期限付与部５２が上位ビーム固定期間情報付与部の機能を実現する。上位ビーム有効期限付与部５２は、チャネル推定部１３の出力から送信局と受信局間の伝搬路の時間変動を推測する。そして、推測した伝搬路の時間変動に基づき、上位ビーム番号を固定する所定期間の長さとして上位ビーム番号の有効期限を設定する。上位ビームを固定とする所定期間の長さを示す情報としては、有効期限を示す絶対時間、相対時間、当該期間の時間の絶対長さ、相対長さなど、種々の情報を用いることができる。
【００８３】
上位ビーム有効期限付与部５２は、上位ビーム番号生成部１９から受け取った上位ビーム番号を多重部２３に出力する際、この有効期限情報を合わせて多重部２３に渡す。これにより、フィードバック信号に上位ビーム番号の有効期限情報を付与する。例えば、伝搬路の時間変動を歩行速度程度の３ｋｍ／ｈ前後と推定した場合に上位ビーム番号の有効期限を５００ｍｓと設定し、伝搬路の時間変動を都市部で自動車にて移動中の速度程度の３０ｋｍ／ｈ前後と推定した場合には有効期限を５０ｍｓと設定する、といった動作例が挙げられる。
【００８４】
一方、図８に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６２、上位ビーム有効期限取得部６３を備えている。この上位ビーム有効期限取得部６３が上位ビーム固定期間情報取得部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６２は、上位ビーム有効期限取得部６３からの制御信号に基づき、分離部３９から出力されるビーム番号の出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。上位ビーム有効期限取得部６３は、分離部３９から受け取った上位ビーム番号の有効期限を取得し、該当の有効期限においてはビーム番号がビーム番号解釈部４４にのみ出力されるよう切替制御を行う。
【００８５】
上述したように、第３の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応するビーム番号を固定とする時間の長さを通知する信号をフィードバックするようにしている。これにより、受信局において観測した伝搬路状況の変化に応じて、次回に上位ビーム番号をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム番号のフィードバックを省略する時間を事前に確保することができる。また、伝搬路状況に応じて、適応的に上位のビームを固定する期間を制御することができる。
【００８６】
（第４の実施の形態）
図９は本発明の第４の実施の形態で用いる受信局（受信装置）の主要部の構成を示すブロック図、図１０は本発明の第４の実施の形態で用いる送信局（送信装置）の主要部の構成を示すブロック図である。
【００８７】
第４の実施の形態は第１の実施の形態の一部を変更した例である。なお、第４の実施の形態において第１の実施の形態と同様の要素は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８８】
第４の実施の形態では、受信局は、比較的長時間の所定期間において上位ビーム番号を固定とし下位ビーム番号を送信局へフィードバックする際、上位としていたビームの品質が悪くなった場合に、上位のビームが入れ替わることをフィードバックし、次回通知時に上位ビーム番号をフィードバックする。これにより、品質順位が上位のビーム番号を固定している所定期間内に上位のビームが入れ替わることを知らせることができる。送信局は、受信局からの上位のビーム品質が悪くなったことに対応するフィードバック信号を解釈し、次回のフィードバックに上位ビーム番号が含まれることに備えるとともに、該当する次回のフィードバック信号を受信して対応するビーム番号を解釈し、データ送信時のプリコーディングに用いる。
【００８９】
図９に示す受信局は、図２の構成に対し、新たな構成要素として上位ビーム再通知信号付与部５３を備えている。この上位ビーム再通知信号付与部５３が上位ビーム変更情報付与部の機能を実現する。上位ビーム再通知信号付与部５３は、ビーム選択部１８の出力から上位ビームの品質劣化により上位ビームと下位ビームが入れ替わる可能性を検知する。この検知結果に基づき、上位ビーム番号の変更を指示する上位ビーム変更情報として、上位ビーム番号の再通知を指示する上位ビーム再通知信号を多重部２３と上位ビーム番号生成部１９に出力する。多重部２３は、ビーム番号を含むフィードバック信号を生成する際、上位ビーム再通知信号付与部５３から上位ビーム再通知信号が出力された場合にこの信号を付加する。また、上位ビーム再通知信号付与部５３は、次回のビーム番号の通知時に、上位ビーム番号生成部１９からの上位ビーム番号を出力するよう多重部２３に指示する。
【００９０】
一方、図１０に示す送信局は、図３の構成に対し、新たな構成要素としてビーム番号出力切替部６４、上位ビーム再通知信号取得部６５を備えている。この上位ビーム再通知信号取得部６５が上位ビーム変更情報取得部の機能を実現する。ビーム番号出力切替部６４は、上位ビーム再通知信号取得部６５からの制御信号に基づき、分離部３９から出力されるビーム番号の出力切り替えを行い、上位ビーム番号取得部４２またはビーム番号解釈部４４のいずれか一方にのみ出力する。上位ビーム再通知信号取得部６５は、分離部３９から受け取った入力信号に上位ビーム再通知信号が含まれることを検出した場合に、既定時間を経過した後にビーム番号の信号を上位ビーム番号取得部４２に出力するよう制御する。
【００９１】
上述したように、第４の実施の形態では、プリコーディングを用いた無線通信において、サブセット選択用のフィードバックを行う際に、品質順位が上位のビームに対応するビーム番号を固定としていた期間内に、上位としていたビームの品質が悪くなった場合に受信局から送信局へ上位ビーム番号の再通知を指示するようにしている。これにより、受信局において観測した品質の急激な変化に応じて、次回に上位ビーム番号をフィードバックするタイミング、すなわち下位ビーム番号のフィードバックを省略するタイミングを適応的に制御することができる。
【００９２】
なお、上述の実施の形態においては、送信局、受信局共に２つのアンテナを備える場合を想定しているが、アンテナの数については、３本、４本など、必要に応じて増やした場合においても同様に適用可能である。また、ビームの数についても同様に、必要に応じて設定したビーム数に適用可能である。本実施の形態はビーム数が増えるに従い、階乗のスケールで効果が増すことになる。
【００９３】
また、上述したように、本発明に係る無線通信装置は、移動体通信システムにおける移動局装置（通信端末装置）及び基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する無線通信移動局装置、無線通信基地局装置、及び移動体通信システムを提供することができる。
【００９４】
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００９５】
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【００９６】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００９７】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【００９８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００９９】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００７年７月５日出願の日本特許出願（特願２００７−１７７１１９）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、プリコーディングにおいて複数のビームを選択する際のシグナリング量を削減でき、スループットを向上させることが可能となる効果を有し、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）等に適用可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法等として有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１ａ、１１ｂ  アンテナ
１２ａ、１２ｂ  受信ＲＦ部
１３  チャネル推定部
１４  制御信号復調部
１５  ＭＩＭＯ復調部
１６  復号部
１７  ＣＲＣ検査部
１８  ビーム選択部
１９  上位ビーム番号生成部
２０  下位ビーム番号生成部
２１  ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部
２２  符号化部
２３  多重部
２４  送信ＲＦ部
３１  符号化部
３２  制御信号生成部
３３  多重部
３５  プリコーディング処理部
３６ａ、３６ｂ  送信ＲＦ部
３７ａ、３７ｂ  アンテナ
３８  受信ＲＦ部
３９  分離部
４０  復調・復号部
４１  ＣＲＣ検査部
４２  上位ビーム番号取得部
４３  上位ビーム番号保存部
４４  ビーム番号解釈部
５１  ビーム番号用リソース制御部
５２  上位ビーム有効期限付与部
５３  上位ビーム再通知信号付与部
６１、６２、６４  ビーム番号出力切替部
６３  上位ビーム有効期限取得部
６５  上位ビーム再通知信号取得部
１０１  無線基地局
１０２  ユーザ端末
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
無線送信局からの既知信号により、各ビームの受信品質順位を取得するビーム選択部と、
前記受信品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成する上位ビーム情報生成部と、
前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成する下位ビーム情報生成部と、
前記上位ビーム情報を所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信するフィードバック情報送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報は前記所定期間において固定とする、
無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以上の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの半分またはそれ以下の数の上位ビーム情報を生成し、
前記下位ビーム情報生成部は、前記所定数のビームのうちの残りの数のビーム情報を下位ビーム情報として生成する無線通信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信装置であって、
前記フィードバック情報送信部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知に必要なリソース量を用いて前記上位ビーム情報を含むフィードバック情報を送信する無線通信装置。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報のリソース量を制御するビーム情報リソース制御部を備え、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報の通知用に確保したリソースの少なくとも一部を用いてフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報リソース制御部は、前記上位ビーム情報を通知する際に、前記下位ビーム情報を含めず、前記下位ビーム情報の通知用の余ったリソースを用いて前記上位ビーム情報をリピティションしたフィードバック情報を生成するようリソース制御を行う無線通信装置。
【請求項８】
請求項２に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム固定期間情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム固定期間情報付与部は、前記無線送信局との間の伝搬路の時間変動に基づき、前記所定期間の長さを設定する無線通信装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を前記フィードバック情報に付与する上位ビーム変更情報付与部を備える無線通信装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム変更情報付与部は、前記上位ビーム変更情報を付与した場合に、次回のビーム情報の通知時に上位ビーム情報を通知するよう前記フィードバック情報送信部に指示する無線通信装置。
【請求項１２】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信装置であって、
送信対象である無線受信局からのフィードバック情報を受信し、このフィードバック情報に含まれる、品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報と、前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報とにより、前記無線受信局により選択されたビーム情報を得るビーム情報取得部と、
前記取得したビーム情報に基づき、複数のアンテナに出力する信号のプリコーディング（Pre-coding）を行うプリコーディング処理部と、
前記プリコーディングにより形成したビームのビーム情報を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、
前記制御情報と前記プリコーディング処理した信号とを前記無線受信局へ送信する送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線通信装置であって、
前記上位ビーム情報は所定期間において固定されたものである、
無線通信装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記所定期間固定された上位ビーム情報を保存する上位ビーム情報保存部と、前記保存された上位ビーム情報と受信した下位ビーム情報とから前記所定数のビームに関するビーム情報を解釈するビーム情報解釈部とを備える無線通信装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、さらに、上位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記上位ビーム情報保存部に出力して保存し、下位ビーム通知用のフィードバック情報を受信するタイミングでは受信したビーム情報を前記ビーム情報解釈部に出力するビーム情報切替部を備える無線通信装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位ビーム情報を固定とする所定期間の長さを示す情報を取得する上位ビーム固定期間情報取得部を備え、この上位ビーム固定期間情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の無線通信装置であって、
前記ビーム情報取得部は、前記上位のビームの品質が劣化した場合に上位ビーム情報の変更を指示するための上位ビーム変更情報を取得する上位ビーム変更情報取得部を備え、この上位ビーム変更情報を用いて上位ビーム情報と下位ビーム情報とを取得し、前記所定数のビームに関するビーム情報を得る無線通信装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置。
【請求項２０】
複数のアンテナを使用して通信を行う無線通信方法であって、
無線送信局からの既知信号により、各ビームの受信品質順位を取得し、
前記受信品質順位の高い上位のビームに関する上位ビーム情報を生成し、
前記上位のビームの残りのビームに関する下位ビーム情報を生成し、
前記上位ビーム情報を所定期間の一部に含み、前記所定期間内の他の期間は前記下位ビーム情報のみを含むフィードバック情報を前記無線送信局へ送信する、
無線通信方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009004768.tif 000014
【図２】
2009004768.tif 000015
【図３】
2009004768.tif 000016
【図４】
2009004768.tif 000017
【図５】
2009004768.tif 000018
【図６】
2009004768.tif 000019
【図７】
2009004768.tif 000020
【図８】
2009004768.tif 000021
【図９】
2009004768.tif 000022
【図１０】
2009004768.tif 000023
【図１１】
2009004768.tif 000024
【国際調査報告】
2009004768.tif 000025
2009004768.tif 000026
2009004768.tif 000027
2009004768.tif 000028