(57)【要約】  移動局の計算処理量及びＣＳＩのフィードバックデータ量の増大を抑え、かつシステム全体での容量の低下を防止する。この無線通信システム（１）は、垂直セクタ化された複数ビームを形成可能な無線基地局（２００）を備える。無線基地局（２００）は、アレーアンテナ（１０）を用いて少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成する。移動局（１００）は、第１のビーム及び第２のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定し、少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成し、上りリンクを介して無線基地局（２００）にフィードバックする。
2013024852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナと、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、プリコーディングウェイトの各ウェイトをアンテナ素子のグループ毎に乗算するプリコーディング乗算部と、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成するプリコーディングウェイト部と、
第１のビームと第２のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置するマッピング部と、を具備し、
前記ユーザ端末は、
前記第１のビームと第２のビームを受信する受信部と、
受信した第１のビーム及び第２のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定するチャネル品質測定部と、
第１及び第２のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部と、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする送信部と、を具備したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記ユーザ端末において、
前記フィードバック信号生成部は、第１のビームと第２のビームから取り出されたそれぞれの参照信号を元に、第１のビームと第２のビームのそれぞれに対して通信品質フィードバック信号を生成し、
前記送信部は、第１のビームと第２のビームそれぞれの通信品質フィードバック信号を前記無線基地局にフィードバックし、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた第１のビームと第２のビームそれぞれの通信品質フィードバック信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備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。
【請求項３】
前記ユーザ端末において、
前記フィードバック信号生成部は、第１のビームと第２のビームの参照信号のうち特性の良いほうの参照信号を元に、通信品質フィードバック信号を生成し、
前記送信部は、特性の良いほうの参照信号を元に生成された通信品質フィードバック信号及び当該通信品質フィードバック信号の生成に用いられたビームのビームインデックスを前記無線基地局にフィードバックし、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた通信品質フィードバック信号及びビームインデックスを元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備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。
【請求項４】
前記ユーザ端末において、
前記チャネル品質測定部は、第１のビーム及び第２のビームの参照信号の受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも１つを測定し、
前記フィードバック信号生成部は、測定された受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも１つを含む通信品質フィードバック信号を生成し、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも１つを含む通信品質フィードバック信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備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。
【請求項５】
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末から上りリンクを介して受信される上りリンクの信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備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。
【請求項６】
前記ユーザ端末は、前記ビーム選択部によって選択されたビームを介して下りリンクの信号を受信すると共に、前記選択されたビームを形成して上りリンクの信号を送信し、
前記無線基地局は、前記選択されたビームを使用して前記ユーザ端末から送信された上りリンクの信号を受信する、ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記無線基地局は、
少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成する第１のオペレーションと、セル内の同一エリアに対して向けられた１つ又は複数のビームを形成する第２のオペレーションとの双方を有効にするミックスオペレーションを選択可能であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項８】
無線接続したユーザ端末との間で信号を送受信する無線基地局であって、
一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナと、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、グループ毎にプリコーディングウェイトの各ウェイトを乗算するプリコーディング乗算部と、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成するプリコーディングウェイト部と、
第１のビームと第２のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置するマッピング部と、
を具備したことを特徴とする無線基地局。
【請求項９】
無線基地局に無線接続するユーザ端末であって、
前記無線基地局が並列に形成するセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを受信する受信部と、
受信した第１のビーム及び第２のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定するチャネル品質測定部と、
第１及び第２のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部と、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする送信部と、を具備したことを特徴とするユーザ端末。
【請求項１０】
セルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末との間で、信号を送受信する無線通信方法であって、
前記無線基地局が、一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナを備え、
前記無線基地局において、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、グループ毎にプリコーディングウェイトの各ウェイトを乗算し、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成し、
第１のビームと第２のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置し、
前記ユーザ端末において、
前記第１のビームと第２のビームを受信し、
受信した第１のビーム及び第２のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定し、
第１及び第２のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成し、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする、ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次世代移動通信システムに適用可能な無線基地局、ユーザ端末、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】
ＵＭＴＳ（Universal  Mobile  Telecommunications  System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High  Speed  Downlink  Packet  Access）やＨＳＵＰＡ（High  Speed  Uplink  Packet  Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband  Code  Division  Multiple  Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long  Term  Evolution）が検討されている。【０００３】
第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。【０００４】
また、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi  Input  Multi  Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、送受信機に複数の送信／受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機側では、送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。【０００５】
ＬＴＥ方式のシステムにおいては、異なる送信アンテナから同時に送信する送信情報系列が、全て同一のユーザのものであるシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single  User  MIMO)）伝送と、異なるユーザのものであるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ(Multiple  User  MIMO)）伝送とが規定されている。これらのＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、受信機側で送信機のアンテナに設定すべき位相・振幅制御量（プリコーディング行列（プリコーディングウェイト））と、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩ（Precoding  Matrix  Indicator)とを複数定めたコードブックから最適なＰＭＩを選択し、これをチャネル情報（ＣＳＩ：Channel  State  Information）として送信機にフィードバックする。送信機側では、受信機からフィードバックされたＰＭＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】3GPP  TR  25.913“Requirements  for  Evolved  UTRA  and  Evolved  UTRAN”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最大ＭＩＭＯ多重数分の参照信号（CRS-ＲＳ）を処理してＣＳＩをフィードバックするユーザ端末を用いれば、ＬＴＥやＬＴＥ-Ａ方式のシステムでアンテナ装置を制御することで、最大ＭＩＭＯ多重数に応じた容量での通信を実現できる。【０００８】
しかしながら、ユーザ端末における計算処理量及びＣＳＩのフィードバックデータ量が、ＭＩＭＯ多重数に応じて指数的に増加するので、大きな計算処理負荷がユーザ端末の消費電力を増大させ、ＣＳＩフィードバックデータ量を増大させる問題がある。【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ユーザ端末における計算処理量及びＣＳＩのフィードバックデータ量の増大を抑えることができ、かつセル端とセル中央付近のユーザ端末を多重できて容量を増大することができる無線基地局、ユーザ端末、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】
【００１０】
本発明の無線通信システムは、セルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナと、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、プリコーディングウェイトの各ウェイトをアンテナ素子のグループ毎に乗算するプリコーディング乗算部と、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第１のビームとセル中央側に向いた第２のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成するプリコーディングウェイト部と、
第１のビームと第２のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置するマッピング部と、を具備し、
前記ユーザ端末は、
前記第１のビームと第２のビームを受信する受信部と、
受信した第１のビーム及び第２のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定するチャネル品質測定部と、
第１及び第２のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部と、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする送信部と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ユーザ端末における計算処理量及びＣＳＩのフィードバックデータ量の増大を抑えることができ、かつセル端とセル中央付近のユーザ端末を多重できて容量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】アンテナ装置を構成するアレーアンテナの概念図である。
【図２】アレーアンテナのアンテナ素子のグループとプリコーディングウェイトとの関係を示す図である。
【図３】無線基地局のアレーアンテナによって形成される垂直セクタ化ビームの概念図である。
【図４】リソースブロック（ＲＢ）に配置された参照信号構成を示す図である。
【図５】第１の通信タイプで形成されるビーム及びそのカバレッジを示す図である。
【図６】第２の通信タイプで形成されるビーム及びカバレッジを示す図である。
【図７】第１、第２、第３の通信タイプ、ミックスオペレーション下でのリソースブロックの参照信号配置を示す図である。
【図８】無線基地局とユーザ端末との間の基本的なシーケンスを示す図である。
【図９】実施の形態に係る無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施の形態に係る無線通信システムは、垂直セクタ化された複数ビームを形成可能な無線基地局と、この無線基地局が形成するセルにおいて無線接続するユーザ端末とを有する。無線基地局は、Ｎを２以上の整数として、Ｎ個の通信タイプのそれぞれに対応して少なくとも１つのグループに分けられる複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナを備える。
【００１４】
まず、上記アレーアンテナが提供する複数の通信タイプについて説明する。
【００１５】
図１Ａは、アレーアンテナの概念図である。図１Ａに示すように、アレーアンテナ１０は、一方向に１列に配列された複数のアンテナ素子１１から構成されている。図１Ａには１６個のアンテナ素子１１が例示されている。本実施の形態では、アレーアンテナ１０は、垂直偏波アンテナ１０ａと水平偏波アンテナ１０ｂとを組み合わせた偏波アンテナで構成される。ただし、本発明は偏波アンテナ構成に限定されない。図１Ｂは垂直偏波アンテナ１０ａを単独で示した概念図であり、図１Ｃは水平偏波アンテナ１０ｂを単独で示した概念図である。偏波アンテナが適用される場合、個々のアンテナ素子１１は、それぞれ垂直偏波素子１１Ｖと水平偏波素子１１Ｈのセットで構成される。以下の説明では、無線基地局のアレーアンテナ１０が、垂直に立設されている場合について説明するが、環境によってはアレーアンテナ１０が斜め（横向きを含む）に配置されてもよい。
【００１６】
第１の通信タイプは、アレーアンテナ１０を構成するアンテナ素子１１の全体で１つのグループＡを形成することによって、アンテナ全体で１つのアンテナブランチを構成するタイプである。第２の通信タイプは、アレーアンテナ１０を上下に２分割する２つのグループＢ１，Ｂ２を形成することによって、アンテナ全体で２つのアンテナブランチを構成するタイプである。第３の通信タイプは、アレーアンテナ１０を上下に４分割する４つのグループＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を形成することによって、４つのアンテナブランチを構成するタイプである。本実施の形態では、第１から第３の通信タイプを例示するが、アレーアンテナ１０を構成するアンテナ素子１１の垂直方向の分割数に応じて適宜任意の数の通信タイプを設定可能である。また、最大ブランチ数はアンテナ素子１１に応じて適宜選択可能である。
【００１７】
第１から第３の通信タイプの中では、第１の通信タイプが１ブランチを構成するアンテナ長が最も長い（アンテナ素子数が最も多い）。アンテナブランチ数が増えるのに従って１ブランチ当たりのアンテナ長が短くなる（アンテナ素子数が少なくなる）。一般的に、アレーアンテナによってビーム形成する場合、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が多くなるのに従って、アンテナ利得が増大し、かつビーム幅を小さくできる。したがって、第１の通信タイプは、アンテナ全体を１アンテナブランチで構成するので、アンテナ利得が最大となり、セルエッジに向けたシャープなビームを形成できる。第２の通信タイプは、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が半分であるので、第１の通信タイプに比べて、アンテナ利得が減少し、かつビーム幅が大きくなる。第３の通信タイプは、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が第２の通信タイプからさらに１／２に減少するので、第２の通信タイプに比べて、アンテナ利得が減少し、かつビーム幅が大きくなる。
【００１８】
本実施の形態の無線通信システムは、プリコーディングウェイト（以下、単にウェイトという）によってアレーアンテナ１０のブランチ構成を切り替えることができる。ここで、アレーアンテナ１０のブランチ構成をプリコーディングウェイトによって切り替える構成について説明する。
【００１９】
アレーアンテナ１０にはグループ毎にウェイトが掛けられた送信信号がアンテナ素子１１に入力される。ウェイトを制御することによってアレーアンテナ１０で任意のアンテナブランチを構成できる。図２に示すように、アレーアンテナ１０を構成する１６個のアンテナ素子１１は、最小アンテナブランチ単位（アンテナ素子数＝４）で、同一のウェイトが掛けられた送信信号が供給される。図２には２つの送信信号Ｓ１，Ｓ２を合成可能な構成が示されているが、最大合成数はこれに限定されない。例えば、８アンテナポート伝送を提供する場合は、４つの送信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を合成可能な構成が望ましい。ただし、送信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は同一信号であっても良く、アレーアンテナ１０に設定されるブランチ構成は送信信号に掛けられるウェイトの内容によって変化する。
【００２０】
第１の通信タイプでは、１つのグループＡを構成する全てのアンテナ素子１１に対して、同一のウェイトＷ（例えば、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，１，１，１）を掛けた送信信号Ｓ１を入力する。これにより、最大のアンテナ利得で、かつ最小のビーム幅の１つのビームを形成することができる。垂直偏波アンテナ１０ａと水平偏波アンテナ１０ｂとでそれぞれ１つのビームが形成されるので、アンテナ装置（アレーアンテナ１０）によって２つのビームが形成される（図５参照）。したがって、第１の通信タイプは、２アンテナポート伝送を提供できる。受信機が２×２のＭＩＭＯ伝送をサポートしていれば、２×２のＭＩＭＯ伝送が実現できる。また、受信機が１アンテナ伝送の構成であれば、２アンテナ送信、１アンテナ受信を実現でき、ＳＦＢＣ(Space-Frequency  Block  Coding)による空間周波数送信ダイバーシチを実現できる。ＳＦＢＣはアンテナ／周波数領域で符号化が行われる。
【００２１】
第２の通信タイプでは、グループＢ１のみを有効ブランチ化する送信信号Ｓ１に対してウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４）＝（１、１、０、０）を掛け、グループＢ２のみを有効ブランチ化する送信信号Ｓ２に対してウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４）＝（０、０、１、１）を掛ける。その結果、アレーアンテナ１０の各アンテナ素子１１には、グループＢ１を構成するアンテナ素子１１に対して有効化するウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２）＝（１，１）を掛け、かつグループＢ２を構成するアンテナ素子１１に対して無効化するウェイト（Ｗ１３、Ｗ１４）＝（０，０）を掛けた送信信号Ｓ１が入力する。同時に、グループＢ１を構成するアンテナ素子１１に対して無効化するウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２）＝（０，０）を掛け、かつグループＢ２を構成するアンテナ素子１１に対して有効化するウェイト（Ｗ１３、Ｗ１４）＝（１，１）を掛けた送信信号Ｓ２が入力する。これにより、グループＢ１及びＢ２に対応した２つのアンテナブランチによりビーム１、ビーム２を形成できる。垂直偏波アンテナ１０ａがビーム１、ビーム２を形成し、同時に水平偏波アンテナ１０ｂがビーム３、ビーム４を形成するので、アレーアンテナ１０は合計で４つのビームを並列に形成することができる（図６参照）。並列に形成される４つのビームをセル内の同一エリアに向けることにより、４アンテナポート伝送が提供される。受信機が４×４のＭＩＭＯ伝送をサポートしていれば、４×４のＭＩＭＯ伝送が実現できる。
【００２２】
第３の通信タイプでは、アレーアンテナ１０は、グループＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を構成するブランチ毎にウェイトＷを変えることで４ビームを形成できる。垂直偏波アンテナ１０ａが４ビーム１を形成し、同時に水平偏波アンテナ１０ｂが４ビームを形成するので、アレーアンテナ１０は合計で８つのビームを並列に形成することができる。並列に形成される８つのビームをセル内の同一エリアに向けることにより、８アンテナポート伝送が提供される。
【００２３】
（垂直セクタ化ビームによるシグナリング）
次に、本実施の形態の無線通信システムを構成する無線基地局によって提供される垂直セクタ化ビーム形成及び垂直セクタ化ビームを用いたシグナリングについて説明する。
【００２４】
図３は、無線基地局のアンテナ装置を構成するアレーアンテナ１０によって形成される垂直セクタ化ビームの概念図である。ここで、アレーアンテナ１０が垂直方向に延在する配置であれば、空間を垂直方向にセクタ化する複数ビームを形成できるが、アレーアンテナ１０の傾きによっては必ずしも垂直方向にセクタ化されない。本明細書では、チルトを変えた複数のビーム（またはビームグループ）によって空間を複数のセクタに区分けすることを便宜的に垂直セクタ化と呼んでいる。
【００２５】
先ず、垂直セクタ化ビーム形成について説明する。
アレーアンテナ１０上で１つのグループＡを構成する全アンテナ素子１１に入力する送信信号Ｓ１に対して、同一のウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，１，１，１）を掛けてビーム形成する。これにより、垂直偏波アンテナ１０ａが送信信号Ｓ１に対応してビームＶ１を形成し、水平偏波アンテナ１０ｂが送信信号Ｓ１に対応してビームＨ１を形成する。アレーアンテナ１０全体が１アンテナブランチを構成するので、上記した通信タイプ１によって形成されるビームのように、最大のアンテナ利得で、かつ最小のビーム幅を有するビームＶ１，Ｈ１を形成することができる。本実施の形態の無線通信システムは、ビームＶ１，Ｈ１をセルエッジに向けて送信する。セルエッジに向けた同一チルト角を有するビームＶ１，Ｈ１が合成されたビームグループＧ１によって、２アンテナポート伝送が提供される。
【００２６】
一方、アレーアンテナ１０上で１つのグループＡを構成する各アンテナ素子１１に入力する送信信号Ｓ２に、隣接ブランチ間で等間隔の位相差が与えられるようなウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，ｅｘｐ（ｊａ）、ｅｘｐ（２ｊａ）、ｅｘｐ（３ｊａ））を掛ける。ここで、記号“ａ”は位相差、“ｊ”は複素共役を示す。ビームＶ１，Ｈ１のチルト角は、隣接ブランチ間の位相差“ａ”によって変化する。隣接ブランチ間の位相差“ａ”が大きくなるのに比例してチルト角が大きくなる。垂直偏波アンテナ１０ａが送信信号Ｓ２に対応してビームＶ２を形成し、水平偏波アンテナ１０ｂが送信信号Ｓ１に対応してビームＨ２を形成する。本実施の形態の無線通信システムは、ビームＶ２，Ｈ２をセル中央に向けて送信するチルト角に設定する。セル中央に向けた同一チルト角を有するビームＶ２，Ｈ２が合成されたビームグループＧ２によって、２アンテナポート伝送が提供される。ビームグループＧ２は、ビームＶ２，Ｈ２のチルト角（位相差ａ）を大きな値に設定することにより、よりセル中央に近い位置に向けたチルト角が設定される。
【００２７】
したがって、本実施の形態の無線通信システムは、無線基地局によってセルエッジに向けられたビームグループＧ１（２アンテナポート伝送）と、セル中央に向けられたビームグループＧ２（２アンテナポート伝送）とを並列に形成することができる。言いかえれば、アレーアンテナ１０は、セル空間を垂直方向の複数区画にセクタ化し、ビームグループＧ１とビームグループＧ２のチルト角を異ならせて、各垂直セクタにビームＧ１又はＧ２を形成できる。空間が垂直方向にセクタ化されない場合を含むのであれば、一方のビームグループは第１のエリアに向けられ、他方のビームグループは第２のエリアに向けられるということができる。
【００２８】
このように、アレーアンテナ１０が、セルエッジに向けられたビームグループＧ１（ビームＶ１，Ｈ１）と、セル中央に向けられたビームグループＧ２（ビームＶ２，Ｈ２）とを並列に形成することにより、ＭＩＭＯ多重数＝４に比べると１ビームグループ当たりの容量は低下するが、セルエッジとセル中央とで並列にユーザ端末を多重することができるので、システム全体として容量を増大できる。なお、１ビームグループ内のビーム数は２多重に限定されないが、多重ビーム数が増大するとユーザ端末の処理負荷が指数的に増大する。
【００２９】
次に、垂直セクタ化ビームを用いたシグナリングについて説明する。
ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａは、下り参照信号として、CRS（Cell-specific  Reference  Signal）、CSI-RS（Channel  State  Information  Reference  Signal）、ユーザ固有のDM-RS（Demodulation  Reference  Signal）等を規定している。CRSは、全ての下りリンクサブフレームで送信され、下りリンクの周波数帯域全体にまたがって配置される。CRSは、下りリンクの同期検波用のチャネル推定に用いられる。CSI-RSは、チャネル情報測定用の参照信号であり、CSI  (CQI,  PMI,  Rank数)の測定に用いられる。ユーザ固有のDM-RSは、個別のユーザ端末への下り共用チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）伝送に割り当てられるリソースブロックで送信される。ユーザ固有のDM-RSは、下り共用チャネルの同期検波用チャネル推定に用いることができるユーザ固有の復調用の参照信号である。
【００３０】
無線基地局は、アレーアンテナ１０によって垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１、Ｇ２を形成するが、アンテナブランチ毎かつビームグループ毎に異なる参照信号を割り当てる。図３に示す垂直セクタ化ビームを形成する場合、無線基地局は、垂直偏波アンテナ１０ａに関して、ビームグループＧ１に含まれるビームＶ１に対して参照信号Ｒ１を割当て、別のビームグループＧ２に含まれるビームＶ２に対して参照信号Ｒ２を割り当てる。同様に、無線基地局は、水平偏波アンテナ１０ｂに関して、ビームグループＧ１に含まれるビームＨ１に対して参照信号Ｒ１を割当て、別のビームグループＧ２に含まれるビームＨ２に対して参照信号Ｒ２を割り当てる。
【００３１】
図４にアンテナブランチ毎かつビームグループ毎に異なる参照信号を割り当てられた１リソースブロック（ＲＢ）の具体例を示す。ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａは、１リソースブロックを、１２サブキャリア×１４OFDM  (or  SC-FDMA)シンボルから構成する。１サブキャリア×１  OFDM  (or  SC-FDMA)シンボルを１リソースエレメント（RE)と呼ぶ。１．４〜２０MHzのシステム帯域幅は、異なるRB数で定義し、RBの構成はシステム帯域幅によらず同一である。
【００３２】
図４に示すリソースブロックでは、下り参照信号として２つのCSI-RS１、CSI-RS２が異なるリソースに割り当てられている。無線基地局は、セルエッジに向けられる一方のビームグループＧ１の各ビームＶ１、Ｈ１にCSI-RS１を割当て、セル中央に向けられる他方のビームグループＧ２の各ビームＶ２、Ｈ２にCSI-RS２を割当てている。２つのビームグループＧ１，Ｇ２に対応したCSI-RS１、CSI-RS２のリソース位置は、事前にユーザ端末に通知される。
【００３３】
本実施の形態の無線通信システムにおいて、ユーザ端末は無線基地局によって提供される垂直セクタ化ビームを受信する。ユーザ端末は、２つのビームグループＧ１，Ｇ２に対応した異なる参照信号（CSI-RS１、CSI-RS２）の参照信号構成が例えばＲＲＣシグナリングによって通知される。ユーザ端末は、垂直セクタ化ビームによってシグナリングされた参照信号を元に通信品質情報CSI(CQI，PMI,RI)を生成し、上りリンクを介して無線基地局へ通知する。ＬＴＥ，ＬＴＥ−Ａにおいて上り制御信号の送信用に規定しているＰＵＣＣＨ（Physical  Uplink  Control  Channel）、上りのデータ（一部の制御信号を含む）送信用に規定されたＰＵＳＣＨ（Physical  Uplink  Shared  Channel）を上りリンクの信号として利用できる。無線基地局は、ユーザ端末から通知された通信品質情報又は上りリンクの信号に基づいてデータ信号の送信に使用するビームグループを選択する。ビームグループを選択するためのビーム選択方法のタイプは、ハイヤレイヤシグナリングでユーザ端末に通知されても良い。本実施の形態の無線通信システムでは、以下の複数のビーム選択方法のいずれか又はそれらの組み合わせを適用可能である。
【００３４】
（ビーム選択方法１）
ビーム選択方法１は、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信したユーザ端末が、すべてのCSI-RS（CSI-RS１、CSI-RS２）に対してCSIを返し、CSIフィードバックを受けた無線基地局がすべてのCSI-RSを考慮して、適切なビームを選択する。
【００３５】
ユーザ端末は、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信すると、ビームグループＧ１，Ｇ２毎に割り当てられたCSI-RS１、CSI-RS２を復調する。ユーザ端末は、全てのCSI-RS１、CSI-RS２に対してそれぞれCSIを生成する。すなわち、CSI-RS１、CSI-RS２を元に、信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）およびチャネル行列の推定値Ｈ’をそれぞれ算出する。ＣＱＩおよびＲＩはＨ’やＳＩＲを元にブロックエラーレートが所定の誤り率を超えないように選択される。ＰＭＩは位相・振幅制御量（プリコーディング行列）と、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩ（Precoding  Matrix  Indicator)とを複数定めたコードブックからＨ’に最も近い最適なＰＭＩが選択される。全ての参照信号（CSI-RS１、CSI-RS２）を元に得られた全ての通信品質情報CSI１(CSI-RS１を元に得られたCQI，PMI,RI)、CSI２(CSI-RS２を元に得られたCQI，PMI,RI)を無線基地局へ通知する。CSI１，２はＰＵＳＣＨ又はＰＵＣＣＨを用いて送信できる。
【００３６】
無線基地局は、ユーザ端末より通知された複数の通信品質情報（CSI１、CSI２）から、そのユーザ端末へ通知すべきデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するためのビームグループＧ１又はＧ２を選択する。ビームグループは、通信品質情報（CSI１、CSI２）に基づいて、最適な１つ又は複数が選択される。無線基地局は、選択したビームグループを用いて、そのユーザ端末へデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するため、リソースを割り当て、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数やプリコーディングウェイトを設定し、符号化率等を随時更新する。例えば、ビームグループＧ１が選択された場合、ビームグループＧ２に含まれるビームＶ２，Ｈ２の形成のために掛けられていたプリコーディングウェイトを（０，０，０，０）に設定して無効ブランチ化する。さらに、無線基地局は、その情報（リソース割り当て、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数、プリコーディングウェイト、符号化率、ビーム選択情報）と共に、データ信号(ＰＤＳＣＨ)へ参照信号(DM-RS)を付加して送信する。
【００３７】
ユーザ端末は、ユーザ固有の参照信号(DM-RS)を用いてデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を復調する。ユーザ端末は、選択ビームを形成するプリコーディングウェイトを用いて上りリンクの信号（ＰＵＳＣＨ，ＰＵＣＣＨ）を送信する。無線基地局は、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を形成しているところに、ユーザ端末が先に無線基地局でビーム選択したビームを使って送信してくる上りリンクの信号を受信する。無線基地局は、ビーム選択したビームで受信した上りリンクの信号を処理する。
【００３８】
（ビーム選択方法２）
ビーム選択方法２は、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信したユーザ端末が、品質の良いほうのビームグループに関するCSIとそのビームインデックスとを無線基地局へ通知する。これにより、CSIフィードバックのオーバヘッドを抑制できる。
【００３９】
具体的には、ユーザ端末は、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信し、全てのCSI-RS１、CSI-RS２を元に、通信品質情報CSI１(CSI-RS１を元に得られたCQI，PMI,RI)、CSI２(CSI-RS２を元に得られたCQI，PMI,RI)を得る。ビーム選択方法２は、これら複数の通信品質情報CSI１、CSI２の中から、特性の良い方のビームグループのCSI-RSを元に生成したCSIと、そのビームグループのビームインデックスとを無線基地局へ通知する。ビームインデックスは、ビームが属するビームグループのグループインデックスであっても良い。
【００４０】
無線基地局は、ユーザ端末より通知された特性の良い方のビームグループ（例えばビームグループG1）の通信品質情報（CSI１）とそのビームインデックスとから、そのユーザ端末へ通知すべきデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するためのビームグループとしてビームグループＧ１を選択する。無線基地局は、選択したビームグループＧ１を用いて、そのユーザ端末へデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するため、リソースを割り当て、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数やプリコーディングウェイトを設定し、符号化率等を随時更新する。さらに、無線基地局は、その情報とともにデータ信号(ＰＤＳＣＨ)へ参照信号(DM-RS)を付加して送信する。
【００４１】
ユーザ端末は、ユーザ固有の参照信号(DM-RS)を用いてデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を復調する。ユーザ端末は、選択ビームを形成するプリコーディングウェイトを用いて上りリンクの信号（ＰＵＳＣＨ，ＰＵＣＣＨ）を送信する。無線基地局は、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を形成しているところに、ユーザ端末が先に無線基地局でビーム選択したビームを使って送信してくる上りリンクの信号を受信する。無線基地局は、ビーム選択したビームで受信した上りリンクの信号を処理する。
【００４２】
（ビーム選択方法３）
ビーム選択方法３は、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信したユーザ端末が、各ビームグループの受信電力レベル、受信品質又はSINR（Signal-to-Interference  and  Noise  power  Ratio）の少なくとも１つを無線基地局へ通知する。受信電力レベルは、ユーザ端末で測定可能な基準信号受信電力（RSRP：Reference  Signal  Received  Power）である。受信品質は、参照信号の品質を示す基準信号受信品質RSRQ（Reference  Signal  Received  Quality）である。以下では、RSRPを用いてビーム選択するケースについて説明する。
【００４３】
ユーザ端末が、垂直セクタ化された複数のビームグループＧ１，Ｇ２を受信して、全てのCSI-RS１、CSI-RS２に対して、CSI-RS１、CSI-RS２を元に、各ビームグループ又はビームのRSRPを測定する。１つのビームグループに複数のビームが含まれる場合は、複数のビームのRSRPの平均値を求めて、この平均値がグループのRSRPとして使用される。CSI-RS１、CSI-RS２を元に測定した各ビームグループ又はビームのRSRPを無線基地局へ通知する。
【００４４】
無線基地局は、ユーザ端末より通知された複数のビームグループ又はビームのRSRPから、そのユーザ端末へ通知すべきデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するためのビームグループ（Ｇ１又はＧ２）を選択する。ビームグループは、RSRPに基づいて、最適な１つ又は複数が選択される。無線基地局は、選択したビームグループを用いて、そのユーザ端末へデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するため、リソースを割り当て、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数やプリコーディングウェイトを設定し、符号化率等を随時更新する。さらに、無線基地局は、その情報とともにデータ信号(ＰＤＳＣＨ)へ参照信号(DM-RS)を付加して送信する。
【００４５】
ユーザ端末は、ユーザ固有の参照信号(DM-RS)を用いてデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を復調する。ユーザ端末は、選択ビームを形成するプリコーディングウェイトを用いて上りリンクの信号（ＰＵＳＣＨ，ＰＵＣＣＨ）を送信する。無線基地局は、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を形成しているところに、ユーザ端末が先に無線基地局でビーム選択したビームを使って送信してくる上りリンクの信号を受信する。無線基地局は、ビーム選択したビームで受信した上りリンクの信号を処理する。
【００４６】
（ビーム選択方法４）
ビーム選択方法４は、無線基地局がユーザ端末から送信された上りリンクの信号でどちらのビームグループ又はビームがよいか推定する。ＬＴＥ，ＬＴＥ−Ａにおいて上り制御信号の送信用に規定しているＰＵＣＣＨ、上りのデータ（一部の制御信号を含む）送信用に規定されたＰＵＳＣＨを上りリンクの信号として利用できる。
【００４７】
無線基地局は、ユーザ端末より送信された上りリンクの信号を受信し、受信した上りリンクの信号を元に、より特性のよいほうの上りリンクの信号に対応したビームグループを選択する。無線基地局は、選択したビームグループでそのユーザ端末のデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するためのリソース割り当ておよびＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数やプリコーディングの設定，符号化率等を随時更新する。さらに、無線基地局は、その情報とともにデータ信号(ＰＤＳＣＨ)へ参照信号(DM-RS)を付加して送信する。
【００４８】
ユーザ端末は、ユーザ固有の参照信号(DM-RS)を用いてデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を復調する。ユーザ端末は、選択ビームを形成するプリコーディングウェイトを用いて上りリンクの信号（ＰＵＳＣＨ，ＰＵＣＣＨ）を送信する。無線基地局は、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を形成しているところに、ユーザ端末が先に無線基地局でビーム選択したビームを使って送信してくる上りリンクの信号を受信する。無線基地局は、ビーム選択したビームで受信した上りリンクの信号を処理する。
【００４９】
（ミックスオペレーション）
ミックスオペレーションは、垂直セクタ化ビームを形成してビームグループ毎に異なる参照信号を割り当てるオペレーション１と、既存ビームを形成してアンテナブランチ毎に異なる参照信号を割り当てるオペレーション２との双方を同時に有効にする。既存ビームは、１つのビームグループに含まれるチルト角、アンテナ利得、ビーム幅が同一である複数のビームに相当する。オペレーション１の下に複数ビームグループを形成すると共に、オペレーション２の下に１つ又は複数のビームを形成する。
【００５０】
オペレーション２は、同一エリアに向けてチルトを同じにした１つのビームグループを形成するが、通信タイプ（アンテナブランチ構成に対応している）は、上記第１の通信タイプから第３の通信タイプを含んでも良い。
【００５１】
第１の通信タイプは、アレーアンテナ１０を構成するアンテナ素子１１の全体で１つのアンテナブランチを構成する２ビームタイプであるので、図５に示すように大きなカバレッジのビーム送信となる。４多重ＭＩＭＯ，８多重ＭＩＭＯをサポートしていないユーザ端末に好適な伝送形式であり、ＳＦＢＣによる空間周波数送信ダイバーシチを実現できる。２ビームには同じ参照信号（例えば、ＣＲＳ）が割り当てられる。図７Ａに第１の通信タイプに対応したビームに割り当てられるＣＲＳ構成を示す。
【００５２】
第２の通信タイプは、アレーアンテナ１０を２アンテナブランチで構成する４ビームタイプ（Ｖ１，Ｖ２，Ｈ１，Ｈ２）であるので、図６に示すようにカバレッジは小さくなるが容量が増大する。４多重ＭＩＭＯをサポートしているユーザ端末に好適な伝送形式である。２アンテナポート伝送になるので、４ビーム（Ｖ１，Ｖ２，Ｈ１，Ｈ２）には同じ参照信号（ＣＳＩ-ＲＳ）を割り当てる。図７Ｂに第２の通信タイプに対応したビームに割り当てられる参照信号（ＣＳＩ-ＲＳ）構成を示す。
【００５３】
第３の通信タイプは、アレーアンテナ１０を４アンテナブランチで構成する８ビームタイプ（Ｖ１〜Ｖ４，Ｈ１〜Ｈ４）であるので、図６に示すようにカバレッジは小さくなるが容量が増大する。８多重ＭＩＭＯをサポートしているユーザ端末に好適な伝送形式である。８アンテナポート伝送となるが、各アンテナポートに対して同じ参照信号（ＣＳＩ-ＲＳ）を割り当てる。図７Ｃに第３の通信タイプに対応したビームに割り当てられる参照信号（ＣＳＩ-ＲＳ）構成を示す。
【００５４】
図７Ｄはミックスオペレーション下でのリソースブロックの参照信号配置を示している。ただし、８アンテナポートに対応した参照信号は示されていない。オペレーション２での第１の通信タイプで形成される２ビームにはＣＲＳが配置される。オペレーション１で形成される４ビームにはビームグループ毎に異なる参照信号（CSI-RS１、CSI-RS２）が割り当てられる。
【００５５】
以上のようなミックスオペレーションによれば、ユーザ端末の機能（Rel８/Rel10/Rel11)及び通信シーケンスのフェーズに応じて、適切なビーム形成を選択できる。またいずれのユーザ端末もダイナミックに通信タイプ１で提供されるRel８  SFBCにフォールバックできるので、カバレッジが小さくなるのを防止できる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る無線通信システムにおける、無線基地局とユーザ端末との間のシーケンスについて説明する。
図８は、無線基地局とユーザ端末との間の基本的なシーケンスを示す図である。
【００５７】
（ステップＳ１）
無線基地局は、アンテナ装置（アレーアンテナ１０）から報知情報を送信している。ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａは、ユーザ端末ＵＥが接続すべきセルを検出するセルサーチに使用する同期信号(SS)、セルサーチ後に必要なシステム情報（ＳＩＢ，ＭＩＢ）を送信する物理報知チャネル(PBCH)を規定している。無線基地局は、アンテナ装置を通信タイプ１に対応した１アンテナブランチ構成の下で、同期信号(SS)、物理報知チャネル(PBCH)を送信する。すなわち、アレーアンテナ１０内の４つのグループＣ１からＣ４に対して、同一のウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，１，１，１）を掛けた送信信号Ｓ１を入力すると共に、同一のウェイトＷ（Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３、Ｗ２４＝１，１，１，１）を掛けた送信信号Ｓ２を入力する。これにより、最大のアンテナ利得で、かつ最小のビーム幅のビームを形成することができる。セル接続を希望するユーザ端末ＵＥは、必ず同期信号(SS)及び物理報知チャネル(PBCH)を受信する必要が有るので、同期信号(SS)及び物理報知チャネル(PBCH)はエリア内の全てをカバレッジとすることが求められるところ、通信タイプ１に対応したビーム形成は広いカバレッジに適している。
【００５８】
（ステップＳ２）
ユーザ端末ＵＥは、通信タイプ１に対応したビーム形成は広いカバレッジであることから、エリア内のどこにいても同期信号(SS)、物理報知チャネル(PBCH)を受信できる。ユーザ端末ＵＥは、受信した同期信号(SS)に基づいて、ネットワーク内のセルを発見して同期し、受信した物理報知チャネル(PBCH)を復号してシステム情報を獲得し、システム情報に基づいてセル（無線基地局）に接続する。そして、無線基地局を経由したコアネットワークとユーザ端末ＵＥとの間で認証及び位置登録が行われる。
【００５９】
（ステップＳ３）
無線基地局は、セル接続されたユーザ端末ＵＥに対してデータ通信を開始する。無線通信システムにおけるデータ通信は、下りリンクはＰＤＳＣＨを介して行われ、上りリンクはＰＵＳＣＨを介して行われる。本実施の形態の無線通信システムでは、データ通信開始直後のビーム選択前までは、下りリンクのデータ信号（ＰＤＳＣＨ）、セル固有の参照信号（CRS、CSI-RS）、下り制御信号（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＨＩＣＨ，ＰＨＩＣＨ）等の送信は、垂直セクタ化ビーム（チルト角を変えた複数のビームグループＧ１，Ｇ２）によって行われる（図３）。
【００６０】
（ステップＳ４）
ユーザ端末ＵＥは、複数のビームグループＧ１，Ｇ２で送信された参照信号を元に通信品質情報を生成する。上記したビーム選択方法１がユーザ端末ＵＥに適用される場合、ビーム選択方法１にしたがって全てのCSI-RS１、CSI-RS２に対してそれぞれCSIを生成し、全てのCSIをデータ信号（ＰＵＳＣＨ）で随時通知する。また、ビーム選択方法２がユーザ端末ＵＥに適用される場合は、複数の通信品質情報CSI１、CSI２の中から、特性の良い方のビームグループのCSI-RSを元に生成したCSIと、そのビームグループのビームインデックスとを無線基地局へ通知する。また、ビーム選択方法３がユーザ端末ＵＥに適用される場合は、CSI-RS１、CSI-RS２を元に、各ビームグループ又はビームのRSRPを測定し、各ビームグループ又はビームのRSRPを無線基地局へ通知する。なお、ビーム選択方法４がユーザ端末ＵＥに適用される場合は、ユーザ端末ＵＥから無線基地局へCSIが通知されるが、このフィードバックCSIはビーム選択には考慮されない。
【００６１】
（ステップＳ５）
無線基地局は、ビーム選択方法１が適用されている場合は、ユーザ端末ＵＥから通知される全てのビームグループに対する通信品質情報CSI１、CSI２に基づいて、そのユーザ端末ＵＥのデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を送信するためのビームグループ（又はビーム）を選択する。また、ビーム選択方法２が適用されている場合は、ユーザ端末ＵＥから通知される特性のよいほうのビームグループに対する通信品質情報CSI及びビームインデックスに基づいて、特性のよいほうのビームグループを、そのユーザ端末ＵＥのデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を送信するためのビームグループ（又はビーム）として選択する。ビーム選択方法３が適用されている場合は、ユーザ端末ＵＥから通知されるRSRPに基づいて、そのユーザ端末ＵＥのデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を送信するためのビームグループ（又はビーム）を選択する。ビーム選択方法４が適用されている場合は、そのユーザ端末ＵＥからの上りリンクの信号に基づいて、そのユーザ端末ＵＥのデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を送信するためのビームグループ（又はビーム）を選択する。
【００６２】
無線基地局は、ユーザ端末ＵＥから通知されるCSIに基づいて、そのユーザ端末ＵＥへデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するため、リソースを割り当て、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数やプリコーディングウェイトを設定し、符号化率等を随時更新する。特に、ビームグループが選択されている場合は、選択したビームグループが形成されるようなプリコーディングウェイトが用いられる。無線基地局は、アレーアンテナ１０に対してデータ信号送信用の割り当てリソース、ＭＩＭＯのＲａｙｅｒ数、プリコーディングウェイト、チャネル符号化のための符号化率、を反映させる。さらに、無線基地局は、その情報とともにデータ信号(ＰＤＳＣＨ)へ参照信号(DM-RS)を付加して送信する。
【００６３】
ユーザ端末ＵＥは、ビーム選択されたビーム（またはビームグループ）を使用して下りリンクの信号（ＰＵＣＣＨ，ＰＤＳＣＨ）を受信する。ユーザ端末ＵＥは、下りリンクの信号に含まれたユーザ固有の参照信号(DM-RS)を用いてデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を復調する。ユーザ端末ＵＥは、選択ビームを形成するプリコーディングウェイトを用いて上りリンクの信号（ＰＵＳＣＨ，ＰＵＣＣＨ）を送信する。無線基地局は、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を形成しているところに、ユーザ端末ＵＥが先に無線基地局でビーム選択したビームを使って送信してくる上りリンクの信号を受信する。無線基地局は、ビーム選択したビームで受信した上りリンクの信号を処理する。
【００６４】
（ステップＳ６）
データ通信終了したら、そのユーザ端末ＵＥに割り当てていたリソースを開放する。
【００６５】
なお、図８のステップＳ３において、ＰＤＳＣＨ領域に多重されるＵＥ固有の制御信号（Ｅ−ＰＤＣＣＨ、ｅＰＤＣＣＨ、enhanced  ＰＤＣＣＨ、ＵＥ−ＰＤＣＣＨ等と呼ばれてもよい）の送信も、垂直セクタ化ビーム（チルト角を変えた複数のビームグループＧ１、Ｇ２）によって行われてもよい。
【００６６】
以下、上述した実施の形態に係る無線通信システムについて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００６７】
図９を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末（以下、「移動局１００」という）及び無線基地局（ｅＮｏｄｅＢ）２００を有する無線通信システム１について説明する。図９は、本発明の一実施の形態に係る移動局１００及び無線基地局２００を有する無線通信システム１の構成を説明するための図である。なお、図９に示す無線通信システム１は、例えば、ＬＴＥシステム又はＳＵＰＥＲ  ３Ｇが包含されるシステムである。また、この移動通信システム１は、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。
【００６８】
図９に示すように、無線通信システム１は、無線基地局２００と、この無線基地局２００と通信する複数の移動局１００（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。無線基地局２００は、上位局装置３００と接続され、この上位局装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００は、セル５００において無線基地局２００と通信を行っている。なお、上位局装置３００には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。
【００６９】
各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限り移動局１００として説明を進める。また、説明の便宜上、無線基地局２００と無線通信するのは移動局１００であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（ＵＥ：User  Equipment）でよい。
【００７０】
無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
【００７１】
ここで、ＬＴＥ／ＬＴＥ-Ａシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各移動局１０で共有されるＰＤＳＣＨと、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とが用いられる。このＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。送信データは、このユーザデータに含まれる。なお、無線基地局２００で移動局１００に割り当てたコンポーネントキャリア（ＣＣ）やスケジューリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにより移動局１００に通知される。
【００７２】
上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用されるＰＵＳＣＨと、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨとが用いられる。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータが伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel  Quality  Indicator）等が伝送される。
【００７３】
図１０は、本実施の形態に係る無線基地局２００の構成を示すブロック図である。図１１は、本実施の形態に係る移動局１００の構成を示すブロック図である。なお、図１０及び図１１に示す無線基地局２００及び移動局１００の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の無線基地局及び移動局が有する構成は備えているものとする。
【００７４】
図１０に示す無線基地局２００において、不図示のスケジューラは、後述するチャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋから与えられるチャネル推定値に基づいて多重するユーザ数（多重ユーザ数）を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割り当て内容（スケジューリング情報）を決定し、ユーザ＃１〜＃Ｋに対する送信データ＃１〜＃Ｋを対応するチャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋに送出する。
【００７５】
送信データ＃１〜＃Ｋは、チャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋに出力され、データ変調される。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。データ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋでデータ変調された送信データ＃１〜＃Ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部２０３に出力される。
【００７６】
サブキャリアマッピング部２０３においては、送信データ＃１〜＃Ｋを、後述するリソース割当制御部２２０から与えられるリソース割当情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部２０３は、不図示の参照信号生成部から入力される参照信号＃１〜＃Ｋ、報知情報生成部及びシステム情報生成部から入力される報知情報及びシステム情報を、送信データ＃１〜＃Ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃１〜＃Ｋがプリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋに出力される。
【００７７】
プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋは、後述するプリコーディングウェイト生成部２１９から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ毎に送信データ＃１〜＃Ｋを位相及び／又は振幅シフトする（プリコーディングによるアンテナＴＸ＃１〜アンテナＴＸ＃Ｎの重み付け）。プリコーディングウェイトによって通信タイプ（通信タイプ１から通信タイプ３）を選択可能であると共に、垂直セクタ化ビームのＯＮ／ＯＦＦを切換えることができる。プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋにより位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃Ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５に出力される。
【００７８】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃Ｋを合成し、アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２０６＃１〜２０６＃Ｎにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。そして、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）付加部２０７＃１〜２０７＃ＮにてＣＰが付加された後、ＲＦ送信回路２０８＃１〜２０８＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路２０８＃１〜２０８＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２０９＃１〜２０９＃Ｎを介してアンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎに出力され、アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎから下りリンクで移動局１００に送出される。アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎは、図１に示すアレーアンテナ１０で構成される。
【００７９】
一方、移動局１００から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２０９＃１〜２０９＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路２１０＃１〜２１０＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２１０＃１〜２１０＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換される。周波数変換されたベースバンド信号は、ＣＰ除去部２１１＃１〜２１１＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２１２＃１〜２１２＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部２１３は、受信信号に含まれる参照信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部２１１＃１〜２１１＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃Ｎは、入力された受信信号をフーリエ変換し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋに出力される。
【００８０】
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋは、ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃Ｎから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）や最尤推定検出（ＭＬＤ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）信号分離法により分離する。これにより、移動局１００から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃Ｋに関する受信信号に分離される。チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋは、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋで分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋに通知する。
【００８１】
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋにより分離されたユーザ＃１〜ユーザ＃Ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、データ復調部２１７＃１〜２１７＃Ｋでデータ復調される。そして、図示しないチャネル復号部＃１〜＃Ｋにてチャネル復号されることで送信信号＃１〜送信信号＃Ｋが再生される。
【００８２】
制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋは、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋで分離された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋにおいては、チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋから通知されたチャネル状態に基づいて、それぞれユーザ＃１〜ユーザ＃Ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋにより復調された各制御チャネル信号は、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋに出力される。
【００８３】
ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）又は共有データチャネル信号（ＰＵＳＣＨ）に含まれるチャネル状態情報（ＣＳＩ）を抽出し、常にＣＳＩを最新の状態に更新する。例えば、ＣＳＩには、ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩが含まれる。また、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、上位局装置３００から通知されるユーザ毎の通信タイプ情報を保持し、常に通信タイプ情報を最新の状態に更新する。通信タイプ情報は、例えば、上位局装置３００から上位制御信号で通知される。また、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、上記したビーム選択方法のいずれかが適用される。ビーム選択方法１が適用された場合、複数のビームグループＧ１，Ｇ２に対して、それぞれCSI１、CSI2が返されている。ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、ビーム選択方法１にしたがってその移動局１００へ通知すべきデータ信号(ＰＤＳＣＨ)を送信するためのビームグループＧ１又はＧ２を選択する。ビーム選択方法２が適用された場合、複数のビームグループＧ１，Ｇ２に対して、特性の良いほうのビームグループのCSI（及びビームインデックス）だけが返されている。ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、CSIが対応づけられたビームインデックスを選択する。ビーム選択方法３が適用された場合、移動局１００からCSI-RS１、CSI-RS２を元に測定した各ビームグループのRSRPが通知される。ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、制御チャネル復調部２１６又はデータ復調部２１７から各ビームグループのRSRPが与えられ、そのRSRPに基づいて特性の良いほうのビームグループを選択する。ビーム選択方法４が適用された場合、上りリンクの信号、例えば上り制御信号（ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨ）から特性の良いほうのビームグループを選択する。上りリンクの信号は、下りリンクの信号と同様に、複数のビームグループＧ１，Ｇ２を介して通知されるので、上りリンクの信号からも特性の良いビームグループを判定可能である。ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、ビーム選択方法が適用されている場合は、常に最新のビーム選択情報を保持する。
【００８４】
ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋに更新されるビーム選択情報、ＣＳＩ及び通信タイプ情報は、それぞれプリコーディングウェイト生成部２１９、リソース割当制御部２２０及びＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋに出力される。
【００８５】
プリコーディングウェイト生成部２１９は、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたビーム選択情報、ＣＳＩ及び通信タイプ情報に基づいて、送信データ＃１〜＃Ｋに対する位相及び／又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋに出力され、送信データ＃１〜送信データ＃Ｋのプリコーディングに利用される。
【００８６】
例えば、垂直セクタ化ビームを形成する場合には、グループＡ(図１Ａ)を構成する全アンテナ素子１１に入力する送信信号Ｓ１に対して、同一のウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，１，１，１）を設定し、同じくグループＡを構成する各アンテナ素子１１に入力する送信信号Ｓ２に、隣接ブランチ間で等間隔の位相差が与えられるようなウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，ｅｘｐ（ｊａ）、ｅｘｐ（２ｊａ）、ｅｘｐ（３ｊａ）を設定する。また、第１の通信タイプが選択される場合には、グループＡ(図１Ａ)を構成する全アンテナ素子１１に入力する送信信号Ｓ１に対して、同一のウェイトＷ（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４＝１，１，１，１）を設定する。また、第２の通信タイプが選択される場合には、グループＢ１のみを有効ブランチ化する送信信号Ｓ１に対してウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４）＝（１、１、０、０）を設定し、グループＢ２のみを有効ブランチ化する送信信号Ｓ２に対してウェイト（Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４）＝（０、０、１、１）を設定する。
【００８７】
リソース割当制御部２２０は、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたＣＳＩ及び通信タイプ情報に基づいて、各ユーザに割り当てるリソース割当情報を決定する。例えば、垂直セクタ化ビームを形成する場合、アンテナブランチ毎かつビームグループ毎に異なる参照信号を異なるリソースに割り当てる。また、通信タイプ１が選択されている場合は、全てのビームに同じ参照信号（CRS）を割当てる。また、通信タイプ２、３が選択されている場合は、全てのビームに同じ参照信号（CSI-RS）を割当てると共に、参照信号(CSI-RS)にはアンテナポート毎に異なるリソースを割当てる。図７Ａ，Ｂ，Ｃに参照信号の配置構成を示す。リソース割当制御部２２０により決定されたリソース割当情報は、サブキャリアマッピング部２０３に出力され、送信データ＃１〜送信データ＃Ｋのマッピングに利用される。
【００８８】
ＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋは、ビーム選択／通信タイプ／ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたＣＳＩ及び通信タイプ情報に基づいて、送信データ＃１〜送信データ＃Ｋに用いるＭＩＭＯ伝送方式を選択する。例えば、通信タイプ１が指定されていれば、２×２ＭＩＭＯ伝送を選択し、通信タイプ２が指定されていれば、４×４ＭＩＭＯ伝送を選択することができる。そして、選択したＭＩＭＯ伝送方式に応じた送信データ＃１〜送信データ＃Ｋに対するチャネル符号化率及び変調方式を決定する。決定されたチャネル符号化率は、それぞれチャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋに出力され、決定された変調方式は、それぞれデータ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋに出力される。
【００８９】
一方、図１１に示す移動局１００において、無線基地局２００から送出された送信信号は、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換される。ベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）除去部１０３＃１〜１０３＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０４＃１〜１０４＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部１０５は、受信信号に含まれる参照信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部１０３＃１〜１０３＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎは、入力された受信信号をフーリエ変換することによって、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部１０６に出力される。
【００９０】
データチャネル信号分離部１０６は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Minimum  Mean  Squared  Error）や最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum  Likelihood  Detection）信号分離法により分離する。これにより、無線基地局２００から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃Ｋに関する受信信号に分離され、移動局１００のユーザ（ここでは、ユーザｋとする）に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部１０７は、データチャネル信号分離部１０６で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を制御チャネル復調部１０８に通知する。
【００９１】
データチャネル信号分離部１０６により分離されたユーザ＃Ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、データ復調部１０９で復調される。そして、図示しないチャネル復号部にてチャネル復号されることで送信信号＃Ｋが再生される。
【００９２】
制御チャネル復調部１０８は、データチャネル信号分離部１０６で分離された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＤＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル復調部１０８においては、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル状態に基づいて、ユーザ＃Ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。制御チャネル復調部１０８により復調された各制御チャネル信号は、チャネル品質測定部１１０に出力される。
【００９３】
チャネル品質測定部１１０は、制御チャネル復調部１０８から入力された制御チャネル信号に基づいてチャネル品質（ＣＱＩ）を測定する。複数のビームグループで構成される垂直セクタ化ビームを受信している場合、ビームグループ毎に異なる参照信号（CSI-RS1、CSI-RS2）が割り当てられている(図４）。チャネル品質測定部１１０は、全ての参照信号（CSI-RS1、CSI-RS2）を元にＣＱＩをそれぞれ測定する。また、チャネル品質測定部１１０は、測定したＣＱＩに基づいてＰＭＩ及びＲＩを選択する。ビーム選択方法１が適用されている場合、チャネル品質測定部１１０は、全てのビームグループについてＣＳＩ（CQI、PMI、RI）を生成する。ビーム選択方法２が適用されている場合、チャネル品質測定部１１０は、特性の良いほうのビームグループについてのみＣＳＩ（CQI、PMI、RI）を生成する。ビーム選択方法３が適用されている場合、チャネル品質測定部１１０は、CSI-RS１、CSI-RS２を元に各ビームグループ（又はビーム）のRSRPを測定する。そして、ＣＳＩ(CQI、PMI、RI）、またはRSRPをＣＳＩフィードバック信号生成部１１１及びＭＩＭＯ切替部１１２に通知する。
【００９４】
ＣＳＩフィードバック信号生成部１１１においては、無線基地局２００にフィードバックするＣＳＩフィードバック信号が生成される。この場合、ＣＳＩフィードバック信号には、チャネル品質測定部１１０から通知されたＣＱＩ、ＰＭＩ及びＲＩが含まれる。ビーム選択方法３が適用されている場合は、各ビームグループ（又はビーム）のRSRPが含まれる。ＣＳＩフィードバック信号生成部１１０で生成されたフィードバック信号（ＣＳＩフィードバック、RSRPフィードバック）は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３に出力される。
【００９５】
ＭＩＭＯ切替部１１２は、チャネル品質測定部１１０から入力されたＣＱＩ、ＰＭＩ及びＲＩに基づいて、送信データ＃Ｋに用いるＭＩＭＯ伝送方式を選択する。そして、選択したＭＩＭＯ伝送方式に応じた送信データ＃Ｋに対するチャネル符号化率及び変調方式を決定する。決定されたチャネル符号化率は、それぞれチャネル符号化部１１４に出力され、決定された変調方式は、それぞれデータ変調部１１５に出力される。
【００９６】
一方、上位レイヤから送出されたユーザ＃Ｋに関する送信データ＃Ｋは、チャネル符号化部１１４によりチャネル符号化された後、データ変調部１１５にてデータ変調される。データ変調部１１５にてデータ変調された送信データ＃Ｋは、不図示の直並列変換部で、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部１１６に出力される。
【００９７】
サブキャリアマッピング部１１６においては、送信データ＃Ｋを、無線基地局２００から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部１１６は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号＃Ｋを、送信データ＃Ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃Ｋがプリコーディング乗算部１１７に出力される。
【００９８】
プリコーディング乗算部１１７は、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎ毎に送信データ＃Ｋを位相及び／又は振幅シフトする。このとき、プリコーディング乗算部１１７は、制御チャネル復調部１０８で復調された制御チャネル信号で指定されるＰＭＩに対応するプリコーディングウェイトに応じて位相及び／又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部１１７により位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃Ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３に出力される。
【００９９】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃Ｋと、ＣＳＩフィードバック信号生成部１１１により生成された制御信号とを合成し、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部１１８＃１〜１１８＃Ｎにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＣＰ付加部１１９＃１〜１１９＃ＮでＣＰが付加されてＲＦ送信回路１２０＃１〜１２０＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１２０＃１〜１２０＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎを介して送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎに出力され、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎから上りリンクで無線基地局２００に送出される。
【０１００】
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。例えば、上述の実施形態において、ユーザ数や装置における処理部数については、これに限定されず、装置構成に応じて適宜変更することが可能である。また、本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
【０１０１】
本出願は、２０１１年８月１５日出願の特願２０１１−１７７６０４に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
【図１】
2013024852.tif 000003
【図２】
2013024852.tif 000004
【図３】
2013024852.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013024852.tif 000007
【図６】
2013024852.tif 000008
【図７】
2013024852.tif 000009
【図８】
2013024852.tif 000010
【図９】
2013024852.tif 000011
【図１０】
2013024852.tif 000012
【図１１】
2013024852.tif 000013
【国際調査報告】
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