(57)【要約】【課題】データ送信に用いるプリコーディングを決定する際の通信負荷を低減すること。【解決手段】異なる複数の第１のプリコーディングＰｒＣに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトＲｘＷに関する情報を記憶し、複数の第１のプリコーディングＰｒＣをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号をアンテナ１１、１２から送信し、無線端末２１、２２から複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、受信品質に関する情報に基づいて無線端末２１、２２から少なくとも１つを選択し、選択された無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、無線リソースの割り当てをその無線端末に通知し、その無線端末から送信される上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトＲｘＷをそれぞれ適用して受信する無線基地局１０が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる複数の第１のプリコーディングに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトに関する情報を記憶する記憶部と、
前記複数の第１のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を複数のアンテナから送信し、複数の無線端末から前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、
前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも１つの無線端末を選択し、選択された前記少なくとも１つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、前記無線リソースの割り当てを前記少なくとも１つの無線端末に通知し、前記少なくとも１つの無線端末から送信される前記上りリンク参照信号に前記複数の受信ウェイトをそれぞれ適用して受信する制御部と
を有する、無線基地局。
【請求項２】
前記複数の第１のプリコーディングは、送信電力の指向性を互いに異なる方向に向け、
前記複数の受信ウェイトは、受信感度の指向性を互いに異なる方向に向け、
前記複数の受信ウェイトに対応する指向方向の分布は、前記複数の第１のプリコーディングに対応する指向方向の分布よりも密に設定される
請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記無線基地局と前記複数の無線端末とは時分割復信方式で無線通信し、
前記制御部は、前記複数の受信ウェイトを前記上りリンク参照信号に適用して得られる複数の受信信号の受信品質に基づいて前記複数の受信ウェイトから少なくとも１つの受信ウェイトを選択し、選択した前記少なくとも１つの受信ウェイトを第２のプリコーディングとしてデータ送信時に適用する
請求項１又は２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記複数の無線端末は、前記無線基地局が管理するエリア及び前記エリアに隣接する隣接エリア内の所定範囲にいる無線端末の集合である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記制御部は、
選択された前記少なくとも１つの受信ウェイトと、前記少なくとも１つの受信ウェイトを前記上りリンク参照信号に適用して得られる受信信号の集合とに基づいて無線伝搬路に関する情報を生成し、
前記無線伝搬路に関する情報に基づいてデータストリーム間の干渉を抑制する第３のプリコーディングを生成し、
データ送信時に前記第２のプリコーディング及び前記第３のプリコーディングを適用する
請求項３に記載の無線基地局。
【請求項６】
無線基地局と複数の無線端末とを含む無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
異なる複数のプリコーディングに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトに関する情報を記憶する記憶部と、
前記複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を送信し、前記複数の無線端末から前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、
前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも１つの無線端末を選択し、選択された前記少なくとも１つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、前記無線リソースの割り当てを前記少なくとも１つの無線端末に通知し、前記少なくとも１つの無線端末から送信される前記上りリンク参照信号に前記複数の受信ウェイトをそれぞれ適用して受信する制御部と
を有し、
前記複数の無線端末のそれぞれは、
前記複数の下りリンク参照信号を受信し、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を前記無線基地局に送信し、前記無線基地局から通知される前記無線リソースの割り当てに基づいて前記上りリンク参照信号を前記無線基地局に送信する送受信部
を有する、無線通信システム。
【請求項７】
無線基地局と複数の無線端末とによる無線通信方法であって、
前記無線基地局により、異なる複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号が送信され、
前記複数の無線端末のそれぞれにより、前記複数の下りリンク参照信号が受信され、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報が前記無線基地局に送信され、
前記無線基地局により、前記複数の無線端末から前記受信品質に関する情報が受信され、前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも１つの無線端末が選択され、選択された前記少なくとも１つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てが決定され、前記無線リソースの割り当てが前記少なくとも１つの無線端末に通知され、
前記少なくとも１つの無線端末により、前記上りリンク参照信号が前記無線基地局に送信され、
前記無線基地局により、前記上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトがそれぞれ適用されて受信される
無線通信方法。
【請求項８】
無線基地局と無線通信する複数の無線端末に含まれる無線端末であって、
異なる複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を前記無線基地局から受信し、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を前記無線基地局に送信し、
前記無線基地局が前記複数の無線端末から受信する前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末の中から選択される少なくとも１つの無線端末が、上りリンク参照信号を送信するように決定される無線リソースの割り当てに関する通知を受け付け、
前記無線リソースの割り当てに基づいて前記上りリンク参照信号を前記無線基地局に送信する送受信部
を有する、無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、無線通信システム、無線通信方法、及び無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数帯における超広帯域伝送を実現する技術として、基地局におけるアンテナ素子の数を数百から数千へ拡張したＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術がある。
【０００３】
データストリームの分離やビーム制御などをベースバンド領域のデジタル信号処理（デジタルプリコーディング）で実現する場合、アンテナ素子の数に比例して行列演算の負荷が増大する。他方、ＲＦ（Radio Frequency）領域でビーム方向を制御するアナログＢＦ（BeamForming）と、データストリームを分離するデジタルプリコーディングとを組み合わせるハイブリッドＢＦを採用すれば行列演算の負荷が軽減される。
【０００４】
そのため、Ｍａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯを採用する基地局に対するハイブリッドＢＦの適用が検討されている。基地局と端末との間のチャネル状態をチャネル行列Ｈ、アナログＢＦによる作用をアナログＢＦ行列Ｗ、デジタルプリコーディングによる作用をデジタルプリコーディング行列Ｐで表現すると、端末で受信される信号ベクトルｒは、下記の式（１）で表現される。但し、ｄは送信信号ベクトル、ｚは雑音ベクトルを表す。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
伝搬損失を好適に補償するハイブリッドＢＦを実現するために、基地局は、アナログＢＦ行列Ｗを適切に設定し、アナログＢＦ及びチャネル状態を反映するＨＷ（Explicit CSI(Channel State Information)）の推定処理を実行する。アナログＢＦ行列Ｗを設定する際、基地局は、ビームを向ける方向を細かく制御し、多数のビーム方向のそれぞれについて端末から受信品質のフィードバックを受ける。そして、基地局は、フィードバックを受けた受信品質に基づいてデータ送信に用いるアナログＢＦ行列Ｗを決定する。
【０００７】
アナログＢＦ行列Ｗを決定した基地局は、決定したアナログＢＦ行列Ｗを用いて全ての端末に参照信号を送信する。この参照信号を受信した個々の端末は、受信した参照信号に基づいてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定値を生成し、生成した推定値を基地局にフィードバックする。基地局は、全ての端末からフィードバックされる推定値を用いてデジタルプリコーディング行列Ｐを計算する。そして、基地局は、決定したアナログＢＦ行列Ｗ、及び計算したデジタルプリコーディング行列Ｐを用いてデータを送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１６４２８１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１４１０６６号
【特許文献３】特表２０１５−５１３２５７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】T.Obara, S.Suyama, J.Shen, and Y.Okumura,"Joint fixed beamforming and eigenmode precoding for super high bit rate massive MIMO systems using higher frequency bands", Proc. 2014 IEEE 25th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communication, Washington DC, US, Sep. 2014.
【非特許文献２】吉岡, 須山, 小原, 奥山, 増野, 奥村,“5G 低 SHF 帯 Massive MIMO デジタルビームフォーミング方式の参照信号の挿入損を考慮したビーム数の最適化”, 信学技報, RCS2016-42.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の方法では、ハイブリッドＢＦを実現するために、多数のビーム方向のそれぞれについて基地局と全ての端末との間で参照信号及びフィードバックの送受信が繰り返し発生する。そして、考慮するビーム方向及び端末の数が多いと通信効率が低くなる。
【００１１】
１つの側面によれば、本開示の目的は、データ送信に用いるプリコーディングを決定する際の通信負荷を低減することができる無線基地局、無線通信システム、無線通信方法、及び無線端末を提供することにある。なお、アナログＢＦ及びデジタルプリコーディングは、ハイブリッドＢＦを採用する無線基地局が適用するプリコーディングの一例である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様によれば、異なる複数の第１のプリコーディングに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトに関する情報を記憶する記憶部と、複数の第１のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を複数のアンテナから送信し、複数の無線端末から複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、受信品質に関する情報に基づいて複数の無線端末から少なくとも１つの無線端末を選択し、選択された少なくとも１つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、無線リソースの割り当てを少なくとも１つの無線端末に通知し、少なくとも１つの無線端末から送信される上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトをそれぞれ適用して受信する制御部とを有する、無線基地局が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
データ送信に用いるプリコーディングを決定する際の通信負荷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る無線基地局の一例を示した図である。
【図２】第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【図３】第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る端末の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図５】フルアレイ方式のアナログＢＦについて説明するための図である。
【図６】サブアレイ方式のアナログＢＦについて説明するための図である。
【図７】アナログＢＦによるビーム方向の制御について説明するための図である。
【図８】ハイブリッドＢＦを採用する基地局が有する送信機の一例を示したブロック図である。
【図９】ハイブリッドＢＦを採用する基地局が有する受信機の一例を示したブロック図である。
【図１０】比較例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための第１の図である。
【図１１】比較例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための第２の図である。
【図１２】第２実施形態に係るＣＳＩ推定方法について説明するための図である。
【図１３】第２実施形態に係る基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図１４】第２実施形態に係る端末が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図１５】第２実施形態に係る無線通信システムがＣＳＩ推定時に実行する処理の流れを示したシーケンス図である。
【図１６】第２実施形態に係るリソースの割り当てについて説明するための図である。
【図１７】第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第１のフロー図である。
【図１８】第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第２のフロー図である。
【図１９】第２実施形態に係る基地局が実行するリソースの割り当てに関する処理の流れを示したフロー図である。
【図２０】第２実施形態に係る基地局が実行するリソースの割り当てに関する処理について説明するための図である。
【図２１】第２実施形態に係る端末が実行する処理の流れを示したフロー図である。
【図２２】第２実施形態の一変形例に係る無線通信システムがＣＳＩ推定時に実行する処理の流れを示したシーケンス図である。
【図２３】第２実施形態の一変形例に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図２４】第２実施形態の一変形例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための図である。
【図２５】第２実施形態の一変形例に係るリソースの割り当て方法に利用される参照テーブルの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
図１を参照しながら、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、ハイブリッドＢＦを実施する無線基地局がデータ送信時に用いるプリコーディングの決定に際して利用する情報を効率的に取得する方法に関する。図１は、第１実施形態に係る無線基地局の一例を示した図である。なお、図１に示した無線基地局１０は、第１実施形態に係る無線基地局の一例である。
【００１７】
図１に示すように、無線基地局１０は、アンテナ１１、１２、記憶部１３、制御部１４、及び送受信部１５を有する。なお、無線基地局１０は、時分割復信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式で無線端末２１、２２と通信する。
【００１８】
記憶部１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置である。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサである。制御部１４は、例えば、記憶部１３にあるプログラムを実行しうる。
【００１９】
送受信部１５は、ベースバンドのデジタル信号（ベースバンド信号）をアナログ信号に変換し、そのアナログ信号をＲＦ帯域の信号（ＲＦ信号）に変換し、ＲＦ信号にアナログＢＦ（送信ＢＦ）を施してアンテナ１１、１２から送信する。また、送受信部１５は、アンテナ１１、１２を介して受信されるＲＦ信号にアナログＢＦ（受信ＢＦ）を施し、受信ＢＦ後のＲＦ信号をベースバンドのアナログ信号に変換し、アナログ信号をデジタル領域に変換してベースバンド信号を生成する。
【００２０】
以下、データ送信時に用いるプリコーディングの決定に関する無線基地局１０の機能について説明する。
記憶部１３は、異なる複数の第１のプリコーディングＰｒＣに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトＲｘＷに関する情報を記憶する。なお、送信ＢＦは、第１のプリコーディングＰｒＣの一例である。受信ＢＦに用いるアナログＢＦ行列の要素は、受信ウェイトＲｘＷの一例である。
【００２１】
図１の例では、第１のプリコーディングＰｒＣによるビームの指向方向及び受信ウェイトＲｘＷによる受信感度の指向方向を示すＢＦ情報１３ａが記憶部１３に格納されている。図１に例示したＢＦ情報１３ａには、３つの異なる第１のプリコーディングＰｒＣ（ＰｒＣ＃１、＃２、＃３）に対応するビームの指向方向（０、１０、２０）が含まれている。また、ＢＦ情報１３ａには、６つの異なる受信ウェイトＲｘＷに対応する受信感度の指向方向（０、５、１０、１５、２０、２５）が含まれている。なお、指向方向は、説明の都合上、特定方向を基準とする傾き角（単位：ｄｅｇ．）で表現されている。
【００２２】
制御部１４は、記憶部１３にあるＢＦ情報１３ａに基づいて送受信部１５を制御し、複数の第１のプリコーディングＰｒＣをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号（ＤＬ  ＲＳ）を複数のアンテナ１１、１２から送信する。
【００２３】
例えば、制御部１４は、第１のプリコーディングＰｒＣ＃１（０  ｄｅｇ．）を用いて下りリンク参照信号を送信する（Ｓ１１）。また、制御部１４は、第１のプリコーディングＰｒＣ＃２（１０  ｄｅｇ．）を用いて下りリンク参照信号を送信する。また、第１のプリコーディングＰｒＣ＃３（２０  ｄｅｇ．）を用いて下りリンク参照信号を送信する（Ｓ１２）。なお、第１のプリコーディングＰｒＣの選択順序は変更可能である。
【００２４】
下りリンク参照信号を受信した無線端末２１は、受信した下りリンク参照信号の受信品質に関する情報（例えば、受信電力）を無線基地局１０に送信する（Ｓ１３）。このとき、無線端末２１は、第１のプリコーディングＰｒＣ＃１、＃２、＃３のそれぞれについて受信品質に関する情報を無線基地局１０に送信する。同様に、無線端末２２は、第１のプリコーディングＰｒＣ＃１、＃２、＃３のそれぞれについて、受信した下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を無線基地局１０に送信する（Ｓ１４）。
【００２５】
制御部１４は、無線端末２１、２２から下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信する。そして、制御部１４は、受信品質に関する情報に基づいて複数の無線端末２１、２２から少なくとも１つの無線端末を選択する。例えば、制御部１４は、受信品質が高い順に所定数（例えば、１）の無線端末を選択する（Ｓ１５）。なお、ここでは無線端末２２が選択されたと仮定して説明を進める。
【００２６】
制御部１４は、選択された少なくとも１つの無線端末（無線端末２２）に上りリンク参照信号（ＵＬ  ＲＳ）を送信させるように無線リソースの割り当てを決定する（Ｓ１６）。例えば、制御部１４は、第１のプリコーディングＰｒＣ＃１、＃２、＃３のうち、無線端末２２の受信品質が高い所定数（例えば、２）の第１のプリコーディングＰｒＣを特定する。そして、制御部１４は、ＢＦ情報１３ａに基づいて、特定した第１のプリコーディングＰｒＣに対応する受信ウェイトＲｘＷの数と同数の上りリンク参照信号を無線端末２２が送信するように無線リソースの割り当てを決定する。
【００２７】
なお、ここでは第１のプリコーディングＰｒＣ＃２、＃３が特定されたと仮定して説明を進める。この場合、角度１０、１５、２０、２５［ｄｅｇ．］に対応する４つの受信ウェイトＲｘＷが併せて特定される。制御部１４は、時間・周波数領域に４つの無線リソースを確保し、その４つの無線リソースを無線端末２２が送信する上りリンク参照信号に割り当てる。また、実施の態様に応じて、制御部１４は、巡回シフト（Cyclic Shift）や送信回数などの形式を決定する。
【００２８】
制御部１４は、無線リソースの割り当てを少なくとも１つの無線端末（無線端末２２）に通知する（Ｓ１７）。この通知を受けた無線端末２２は、割り当てられている無線リソースを利用して上りリンク参照信号（ＵＬ  ＲＳ）を送信する（Ｓ１８）。制御部１４は、少なくとも１つの無線端末（無線端末２２）から送信される上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトＲｘＷ（上記の例では、角度１０、１５、２０、２５［ｄｅｇ．］に対応する４つの受信ウェイトＲｘＷ）をそれぞれ適用して受信する。
【００２９】
制御部１４は、受信ウェイトＲｘＷを適用した上りリンク参照信号の受信品質から好適な受信ウェイトＲｘＷを選択し、選択した受信ウェイトＲｘＷに対応するＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを得ることができる。また、制御部１４は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩからデジタルプリコーディング行列Ｐを計算することができる。制御部１４は、デジタルプリコーディング行列Ｐ及び受信ウェイトＲｘＷをデータ送信に利用する（Ｓ１９）。なお、受信ウェイトＲｘＷは、アナログＢＦ行列Ｗとして利用される。
【００３０】
上記のように、受信ウェイトＲｘＷに対応する指向方向の分布は、第１のプリコーディングＰｒＣに対応する指向方向の分布よりも密に設定される。図１に例示したＢＦ情報１３ａでは、第１のプリコーディングＰｒＣの角度分布が受信ウェイトＲｘＷの角度分布に比べて半分の密度に設定されている。
【００３１】
また、Ｓ１５の段階で無線端末が絞り込まれるため、下りリンク参照信号を送信する無線端末の数が少なくなる。また、指向方向が密に設定されている複数の受信ウェイトＲｘＷを利用して上りリンク参照信号を受信するため、好適な指向方向を精度良く抽出することが可能になる。また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの計算を無線基地局１０で実施するため、無線基地局１０に対するＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックがなくなる。
【００３２】
その結果、下りリンク参照信号及び上りリンク参照信号の送受信にかかる通信負荷、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックにかかる通信負荷が低減される。また、Ｓ１５で無線端末の数が絞り込まれているため、受信ウェイトＲｘＷの数を大きくしても通信負荷の増大は少なくて済み、受信ウェイトＲｘＷ（アナログＢＦウェイト）の選択やＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定を精度良く実現することができる。
【００３３】
なお、図１の例では、全ての第１のプリコーディングＰｒＣ（ＰｒＣ＃１、＃２、＃３）に対応する下りリンク参照信号の受信が完了したタイミングで無線端末２１、２２が受信品質をフィードバックしているが、フィードバックのタイミングは変形可能である。例えば、１つの下りリンク参照信号が受信される度に、その下りリンク参照信号の受信品質が無線基地局１０にフィードバックされるように変形されうる。
【００３４】
また、図１に例示したＢＦ情報１３ａは一例であり、ＢＦ情報１３ａの表現は、制御可能なビームの方向やアンテナの性質などに応じて変形されうる。方位角φ及び天頂角θでビーム方向を表現する方法などが採用されうる。このような変形も第１実施形態の技術的範囲に属する。
【００３５】
以上、第１実施形態について説明した。
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、ハイブリッドＢＦを実施する基地局がＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを効率的に取得し、通信負荷を低減しつつ、データの送受信に用いる好適なアナログＢＦ行列Ｗを決定する方法に関する。
【００３６】
［２−１．無線通信システム］
以下、第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。
（無線通信システムの例）
図２は、第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【００３７】
図２に示すように、上記の無線通信システムには、基地局１００、及びＵ台（Ｕは１以上の整数）の端末２００1、…、２００Uが含まれる。なお、以下では、説明の都合上、端末２００1、…、２００Uを端末＃１、…、＃Ｕと表記する場合がある。
【００３８】
基地局１００は、ハイブリッドＢＦの機能を有する。例えば、基地局１００は、Ｌ本（Ｌは２以上の整数）のデータストリームを送信する際に、データストリーム間の干渉を抑制するデジタルプリコーディングをＬ本のデータストリームに適用する。また、基地局１００は、端末２００1、…、２００Uのうち特定の端末に向けてデータストリームを送信する際に、特定の端末にビームが向くようにアナログＢＦによりビームの方向を制御する。
【００３９】
端末２００1、…、２００Uは、例えば、携帯電話、スマートフォン、モバイルルータなどの通信装置や、通信機能を搭載するパーソナルコンピュータやカーナビゲーションシステムなどの情報処理装置である。
【００４０】
端末２００1、…、２００Uは、基地局１００から送信される下りリンク（ＤＬ）参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号の受信品質（受信電力など）を基地局１００へフィードバックする機能を有する。また、端末２００1、…、２００Uは、基地局１００の要求に応じて、基地局１００により割り当てられている無線リソースを利用して基地局１００に上りリンク（ＵＬ）参照信号を送信する機能を有する。
【００４１】
以下、図２に示した無線通信システムを例に説明を進める。
（ハードウェア）
ここで、基地局１００及び端末２００1、…、２００Uのハードウェアについて説明する。図３は、第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。図４は、第２実施形態に係る端末の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【００４２】
（基地局）
図３に示すように、基地局１００は、メモリ１０１、プロセッサ１０２、ＮＩＦ（Network Interface）回路１０３、無線回路１０４、及びアンテナ群１０５を有する。
【００４３】
メモリ１０１は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置である。プロセッサ１０２は、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの処理回路である。例えば、プロセッサ１０２は、ベースバンド信号に対するデジタル信号処理や、基地局１００の動作を制御する処理などを実行する。
【００４４】
ＮＩＦ回路１０３は、バックボーンネットワークなどの有線ネットワークＮＷを通じて他の基地局や管理局などと通信するための通信インターフェースである。無線回路１０４は、ベースバンド信号からＲＦ信号を生成し、アンテナ群１０５を介してＲＦ信号を送信する送信回路を含む。また、無線回路１０４は、アンテナ群１０５を介して受信されるＲＦ信号からベースバンド信号を生成する受信回路を含む。
【００４５】
図３の例では、プロセッサ１０２がデジタルプリコーディングを実行し、無線回路１０４がアナログＢＦを実行する。但し、図３に示したハードウェアは一例であり、プロセッサ１０２の一部機能を実行するＬＳＩ（Large-Scale Integration）などの回路が別途設けられていてもよい。アンテナ群１０５は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のアンテナ素子を含む。以下では、説明の都合上、ｋ番目（ｋ＝１，…，ｎ）のアンテナ素子をＡｎｔkと表記する場合がある。
【００４６】
（端末）
図４に示すように、端末２００1は、メモリ２０１、プロセッサ２０２、無線回路２０３、及びアンテナ２０４を有する。なお、端末２００2、…、２００Uの機能は、図４に例示した端末２００1と同じハードウェアを用いて実現されうる。そのため、端末２００2、…、２００Uのハードウェアについては詳細な説明を省略する。
【００４７】
メモリ２０１は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどの記憶装置である。プロセッサ２０２は、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの処理回路である。例えば、プロセッサ２０２は、ベースバンド信号に対するデジタル信号処理や、端末２００1の動作を制御する処理などを実行する。
【００４８】
無線回路２０３は、ベースバンド信号からＲＦ信号を生成し、アンテナ２０４を介してＲＦ信号を送信する送信回路を含む。また、無線回路２０３は、アンテナ２０４を介して受信されるＲＦ信号からベースバンド信号を生成する受信回路を含む。
【００４９】
例えば、プロセッサ２０２は、無線回路２０３を制御して、基地局１００から受信されるＤＬ参照信号の受信電力を測定し、測定された受信電力の情報を基地局１００にフィードバックするフィードバック信号（ＦＢ信号）を生成する。そして、プロセッサ２０２は、無線回路２０３を介してＦＢ信号を基地局１００に送信する。
【００５０】
また、プロセッサ２０２は、基地局１００から無線リソースの割り当て通知を受け、ＵＬ参照信号の送信を要求された場合、割り当てられている無線リソースを利用してＵＬ参照信号を送信するように無線回路２０３を制御する。なお、図４に示したハードウェアは一例であり、プロセッサ２０２の一部機能を実行するＬＳＩなどの回路が別途設けられていてもよい。また、アンテナ２０４は複数設けられていてもよい。
【００５１】
（アンテナ配置＆アナログＢＦ）
ここで、図５から図７の例を参照しながら、無線回路１０４で実施されるアナログＢＦの仕組みについて説明する。
【００５２】
図５は、フルアレイ方式のアナログＢＦについて説明するための図である。図６は、サブアレイ方式のアナログＢＦについて説明するための図である。図７は、アナログＢＦによるビーム方向の制御について説明するための図である。
【００５３】
（フルアレイ方式）
アナログＢＦの方式には、フルアレイ方式及びサブアレイ方式がある。フルアレイ方式は、図５に示すように、ｎ個のアンテナ素子の全て（図５の例ではｎX×ｎY個のアンテナ素子）を利用してビームを形成する方式である。
【００５４】
フルアレイ方式のアナログＢＦ部１４１ａ（アナログＢＦを実現する無線回路１０４の要素）は、図５に示すように、ｎ×Ｌ個の可変移相器Ｐｓ11、…、ＰｓLnと、ｎ個の加算器Ｍｘ1、…、Ｍｘnとを有する。
【００５５】
ｍ＝１、…、Ｌのそれぞれについて、ｎ個の可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmnには、ｍ番目のデータストリーム（Ｓｔｒｅａｍ＃ｍ）に対応するＲＦ信号が入力される。可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmnのそれぞれは、入力されるＲＦ信号に後述するアナログＢＦウェイトを適用する。
【００５６】
可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmnから出力されるＲＦ信号は、それぞれ加算器Ｍｘ1、…、Ｍｘnに入力される。可変移相器Ｐｓ1k、…、ＰｓLk（ｋ＝１，…，ｎ）から出力されるＲＦ信号は、加算器Ｍｘkにより加算される。加算器Ｍｘkから出力されるＲＦ信号は、Ａｎｔkから送信される。
【００５７】
（サブアレイ方式）
一方、サブアレイ方式は、図６に示すように、ｎ個のアンテナ素子をＬ個のブロック（サブアレイ）に分割（図６の例ではｐX×ｐYサイズのサブアレイに分割）し、サブアレイ毎にビームを形成する方式である。サブアレイ方式のアナログＢＦ部１４１ｂ（アナログＢＦを実現する無線回路１０４の要素）は、図６に示すように、ｎ個の可変移相器Ｐｓ11、…、ＰｓLp（ｐ＝ｐx×ｐy）を有する。
【００５８】
ｍ＝１、…、Ｌのそれぞれについて、ｎ個の可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmpには、ｍ番目のデータストリーム（Ｓｔｒｅａｍ＃ｍ）に対応するＲＦ信号が入力される。可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmpのそれぞれは、入力されるＲＦ信号に後述するアナログＢＦウェイトを適用する。可変移相器Ｐｓm1、…、Ｐｓmpから出力されるＲＦ信号は、それぞれＡｎｔ(m-1)p+1、…、Ａｎｔmpから送信される。
【００５９】
（アナログＢＦウェイト）
ここで、図７を参照しながら、アナログＢＦウェイトについて説明する。
図７の例では、Ｙ−Ｚ平面上にｎ個（ｎＶ行ｎＨ列）のアンテナ素子が配置されている。また、ｎ個のアンテナ素子は、それぞれＹ方向にｄH、Ｚ方向にｄVの間隔で配置されている。ｎ個のアンテナ素子を利用して方位角φ、天頂角θの方向にビームを向ける場合、ｋ行ｌ列（ｋ＝１，…，ｎV、ｌ＝１，…，ｎH）の位置にあるアンテナ素子に設定されるアナログＢＦウェイトｗklは、下記の式（２）で与えられる。
【００６０】
【数２】
2018117274.tif 000004
【００６１】
上記の式（２）の中で、λは電波の波長である。以下、アナログＢＦウェイトを要素とするベクトルｗ（下記の式（３））をアナログＢＦベクトルと呼ぶ場合がある。なお、ここではｎ個のアンテナ素子を全て利用してビームを形成するフルアレイ方式の例について説明したが、サブアレイに属するアンテナ素子を対象にすれば、サブアレイ方式でも同様の方法でビームの方向を制御することができる。
【００６２】
【数３】
2018117274.tif 000005
【００６３】
（ハイブリッドＢＦ）
さて、第２実施形態に係る無線通信システムでは、上記のアナログＢＦに加え、デジタルプリコーディングを実施するハイブリッドＢＦが採用される。そこで、ハイブリッドＢＦについて、図８及び図９を参照しながら、さらに説明する。
【００６４】
図８は、ハイブリッドＢＦを採用する基地局が有する送信機の一例を示したブロック図である。図９は、ハイブリッドＢＦを採用する基地局が有する受信機の一例を示したブロック図である。
【００６５】
ハイブリッドＢＦは、上記のアナログＢＦを利用してアナログ領域でビームの方向を制御し、デジタルプリコーディングを利用してデジタル領域でデータストリームを分離する手法である。
【００６６】
なお、送信時にデジタル領域でデータストリームを分離する処理をデジタルプリコーディング、受信時にデジタル領域でデータストリームを分離する処理をデジタルポストコーディングと呼ぶ場合がある。以下では、説明の都合上、デジタルプリコーディング及びデジタルポストコーディングを総称してデジタルＢＦと呼ぶ場合がある。
【００６７】
基地局１００は、送信機及び受信機の機能を有する。なお、送信機及び受信機の機能は、例えば、上記のプロセッサ１０２や無線回路１０４などを利用して実現される。例えば、送信機及び受信機がデジタル領域で実行する処理は、プロセッサ１０２により実行されうる。また、送信機及び受信機がアナログ領域で実行する処理は、無線回路１０４により実行されうる。
【００６８】
（送信機）
図８に示すように、上記の送信機は、デジタル領域の処理を実行する要素として、プリコーディング部１２１、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１２２1、…、１２２L、及びＣＰ（Cyclic Prefix）付加部（＋ＣＰ）１２３1、…、１２３Lを有する。
【００６９】
また、上記の送信機は、アナログ領域の処理を実行する要素として、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１４２1、…、１４２L、アップコンバータ（ＵＰ）１４３1、…、１４３L、及びアナログＢＦ部１４１ａを有する。なお、説明の都合上、アナログＢＦの処理を実行する要素をフルアレイ方式に対応するアナログＢＦ部１４１ａにしているが、サブアレイ方式のアナログＢＦ部１４１ｂにしてもよい。
【００７０】
プリコーディング部１２１には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて計算されるデジタルＢＦウェイトが設定される。プリコーディング部１２１は、Ｌ個のデータストリーム（Ｓｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌ）に対応するベースバンド信号にデジタルＢＦウェイトを乗算してＳｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌの干渉を抑制する（デジタルＢＦ）。
【００７１】
Ｓｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌに対応するベースバンド信号は、それぞれＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２Lに入力される。ＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２Lのそれぞれは、入力されるベースバンド信号に対する逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の処理を実行する。ＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２Lの出力は、それぞれＣＰ付加部１２３1、…、１２３Lに入力される。ＣＰ付加部１２３1、…、１２３Lのそれぞれは、入力されるベースバンド信号にＣＰを付加する。
【００７２】
ＣＰ付加部１２３1、…、１２３Lの出力は、それぞれＤＡＣ１４２1、…、１４２Lに入力される。ＤＡＣ１４２1、…、１４２Lのそれぞれは、入力されるデジタル領域のベースバンド信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ１４２1、…、１４２Lの出力は、それぞれアップコンバータ１４３1、…、１４３Lに入力される。アップコンバータ１４３1、…、１４３Lのそれぞれは、入力されるベースバンドのアナログ信号をＲＦ信号に変換する。
【００７３】
アップコンバータ１４３1、…、１４３Lの出力は、アナログＢＦ部１４１ａに入力される。アナログＢＦ部１４１ａは、図５に示した可変移相器Ｐｓ11、…、ＰｓLnと、加算器Ｍｘ1、…、Ｍｘnを用いてＲＦ信号にアナログＢＦウェイト（上記の式（１）−式（３）を参照）を乗算する。なお、アナログＢＦ部１４１ａに代えてサブアレイ方式のアナログＢＦ部１４１ｂを用いる場合、図６に示した可変移相器Ｐｓ11、…、ＰｓLpによりＲＦ信号にアナログＢＦウェイトが乗算される。そして、アンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnを介してアナログＢＦ後のＲＦ信号が送信される。
【００７４】
（受信機）
図９に示すように、上記の受信機は、デジタル領域の処理を実行する要素として、ＣＰ除去部（−ＣＰ）１２４1、…、１２４L、ＦＦＴ部１２５1、…、１２５L、及びポストコーディング部１２６を有する。
【００７５】
また、上記の受信機は、アナログ領域の処理を実行する要素として、アナログＢＦ部１４１ａ、ダウンコンバータ（ＤＯＷＮ）１４４1、…、１４４L、及びＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１４５1、…、１４５Lを有する。なお、説明の都合上、アナログＢＦの処理を実行する要素をフルアレイ方式に対応するアナログＢＦ部１４１ａにしているが、サブアレイ方式のアナログＢＦ部１４１ｂにしてもよい。
【００７６】
アナログＢＦ部１４１ａには、アンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnを介してＲＦ信号が入力される。アナログＢＦ部１４１ａは、入力されるＲＦ信号にアナログＢＦウェイトを乗算してビームの指向性（受信感度が高くなる方向）を制御する。Ｓｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌに対応するアナログＢＦ部１４１ａの出力は、それぞれダウンコンバータ１４４1、…、１４４Lに入力される。
【００７７】
ダウンコンバータ１４４1、…、１４４Lのそれぞれは、ＲＦ信号をベースバンドのアナログ信号に変換する。ダウンコンバータ１４４1、…、１４４Lの出力は、それぞれＡＤＣ１４５1、…、１４５Lに入力される。ＡＤＣ１４５1、…、１４５Lのそれぞれは、入力されるアナログ信号をデジタル領域のベースバンド信号に変換する。ＡＤＣ１４５1、…、１４５Lの出力は、それぞれＣＰ除去部１２４1、…、１２４Lに入力される。
【００７８】
ＣＰ除去部１２４1、…、１２４Lのそれぞれは、入力されるベースバンド信号に付加されているＣＰを除去する。ＣＰ除去部１２４1、…、１２４Lの出力は、それぞれＦＦＴ部１２５1、…、１２５Lに入力される。ＦＦＴ部１２５1、…、１２５Lのそれぞれは、入力されるベースバンド信号に対するＦＦＴの処理を実行する。ＦＦＴ部１２５1、…、１２５Lの出力は、それぞれポストコーディング部１２６に入力される。
【００７９】
ポストコーディング部１２６には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて計算されるデジタルＢＦウェイトが設定される。ポストコーディング部１２６は、Ｓｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌに対応するベースバンド信号にデジタルＢＦウェイトを乗算してＳｔｒｅａｍ＃１、…、＃Ｌの干渉を抑制する（デジタルＢＦ）。
【００８０】
上記のように、基地局１００では、送信時及び受信時にアナログＢＦとデジタルＢＦとを組み合わせたハイブリッドＢＦを実施する。ハイブリッドＢＦにより好適に伝搬損失を補償するために、基地局１００では、好適なアナログＢＦウェイトの選択（ビーム探索）、及びビーム探索の結果に基づくＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定（ＣＳＩ推定）が行われる。以下、ビーム探索及びＣＳＩ推定について、さらに説明する。
【００８１】
（ビーム探索＆ＣＳＩ推定）
ビーム探索の方法としては、例えば、方位角φ及び天頂角θ（図７を参照）で規定されるビーム方向を多数用意しておき、そのビーム方向に対応するアナログＢＦベクトル（上記の式（３）を参照）を切替えながら受信品質を測定する方法（比較例）がある。比較例では、端末からフィードバックされる受信品質の高いビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルの組（アナログＢＦ行列Ｗ）が選択され、そのアナログＢＦ行列Ｗを適用して送信されるＤＬ参照信号を用いて各端末によりＣＳＩ推定が実施される。
【００８２】
例えば、図１０に示すように、基地局がアナログＢＦベクトルｗ01、…、ｗ0Nを切替えながら端末＃１、…、＃ＵにＤＬ参照信号を送信し、端末＃１、…、＃ＵからフィードバックされるＤＬ参照信号の受信電力に基づいてアナログＢＦ行列Ｗが選択される。なお、アナログＢＦベクトルｗ01、…、ｗ0Nとしては、例えば、方位角φ及び天頂角θのそれぞれについて１８０°の範囲を５°ずつ区切って離散化した複数のビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルが設定される。図１０は、比較例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための第１の図である。
【００８３】
比較例に係る処理の流れは、例えば、図１１のようになる。図１１は、比較例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための第２の図である。
（Ｓ５１−Ｓ５６）基地局は、アナログＢＦベクトルｗ01を用いてＤＬ参照信号（ＤＬ  ＲＳ）を端末＃１、…、＃Ｕの全てに送信する。ＤＬ参照信号を受信した端末＃１、…、＃Ｕは、それぞれＤＬ参照信号の受信電力を検出する（Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定）。同様に、アナログＢＦベクトルｗ02、…、ｗ0Nについて、ＤＬ参照信号が基地局から端末＃１、…、＃Ｕの全てに送信され、端末＃１、…、＃Ｕの全てでＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定の処理が実行される。
【００８４】
（Ｓ５７）端末＃１、…、＃Ｕは、それぞれＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定の結果（この例では受信電力）を基地局にフィードバックする。
（Ｓ５８）基地局は、端末＃１、…、＃ＵからフィードバックされるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定の結果に基づいてアナログＢＦ行列Ｗを確定させる。例えば、基地局は、受信電力が高い順にＬ個のアナログＢＦベクトルを選択し、選択されたＬ個のアナログＢＦベクトルでアナログＢＦ行列Ｗを形成する。
【００８５】
（Ｓ５９）基地局は、Ｓ５８で確定したアナログＢＦ行列Ｗを利用してＤＬ参照信号を端末＃１、…、＃Ｕの全てに送信する。
（Ｓ６０−Ｓ６２）端末＃１、…、＃Ｕのそれぞれは、基地局から受信されるＤＬ参照信号に基づいてチャネル推定を実施し、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定値を算出する（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定）。そして、端末＃１、…、＃Ｕのそれぞれは、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定値を基地局にフィードバックする。
【００８６】
上記のように、図１０及び図１１に示した比較例では、予め設定されているＮ個のアナログＢＦベクトルを切替えながら端末＃１、…、＃Ｕの全てにＤＬ参照信号を送信している。伝搬損失の補償性能を向上させるために細かな粒度で方位角φ及び天頂角θを離散化すると、アナログＢＦベクトルの数Ｎが大きくなり、ＤＬ参照信号及びＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックによって占有される無線リソースの数が大きくなる。
【００８７】
また、端末＃１、…、＃ＵのそれぞれがＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定を実施するため、端末＃１、…、＃Ｕそれぞれの処理負荷及び端末＃１、…、＃Ｕを含む無線通信システム全体の処理負荷が大きい。そして、端末＃１、…、＃Ｕの全てがＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを基地局にフィードバックするため、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックによって占有される無線リソースの数が大きい。
【００８８】
比較例には上記のような事情があり、無線リソースの有効利用や端末の負担低減などの観点から改善の余地がある。そこで、第２実施形態では、図１２に示すような仕組みを導入して通信効率を向上させる。図１２は、第２実施形態に係るＣＳＩ推定方法について説明するための図である。
【００８９】
まず、第２実施形態に係る基地局１００は、（Ａ）のように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定用のＤＬ参照信号を端末＃１、…、＃Ｕの全てに送信する（Ｐｈａｓｅ＃１）。このとき、基地局１００は、方位角φ及び天頂角θのそれぞれについて粗く離散化した粒度の低いビーム方向の組み合わせを利用し、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個のビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMを用いてＤＬ参照信号を送信する。
【００９０】
なお、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMは、上記の式（３）に示したアナログＢＦベクトルｗと同様に、下記の式（４）で与えられる。但し、アナログＢＦベクトルｖm（ｍ＝１，…，Ｍ）の成分（アナログＢＦウェイト）ｖmklは、下記の式（５）で与えられる。下記の式（５）の中で、λは電波の波長である。
【００９１】
【数４】
2018117274.tif 000006
【００９２】
次に、基地局１００は、端末＃１、…、＃ＵからＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックを受け、（Ｂ）のように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定に利用する端末の集合を選択する。例えば、基地局１００は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて受信品質の高い所定数（例えば、２）の端末を選択する。そして、基地局１００は、選択された各端末に無線リソースを割り当て、所定の形式（割り当てリソース（時間・周波数）、巡回シフト、送信回数など）でＵＬ参照信号を送信するように要求するＤＬ制御信号を送信する。
【００９３】
基地局１００により選択された各端末（図１２の例では端末＃２、＃Ｕ）は、基地局１００から受信されるＤＬ制御信号に応じて所定の形式でＵＬ参照信号を送信する。基地局１００は、（Ｃ）のように、選択された各端末に向くビーム方向を基準に離散化の粒度が大きいビーム方向を設定し、設定されたビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルを用いてＵＬ参照信号を受信する（Ｐｈａｓｅ＃２）。
【００９４】
図１２の例では、端末＃２の受信品質が高いビーム方向（アナログＢＦベクトルｖ2に対応）を基準に、離散化の粒度が大きいビーム方向が設定され、そのビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルｗ21、…、ｗ2KがＵＬ参照信号の受信ＢＦに利用される。また、端末＃Ｕの受信品質が高いビーム方向（アナログＢＦベクトルｖMに対応）を基準に、離散化の粒度が大きいビーム方向が設定され、そのビーム方向に対応するアナログＢＦベクトルｗM1、…、ｗMKがＵＬ参照信号の受信ＢＦに利用される。
【００９５】
基地局１００は、受信ＢＦ後のＵＬ参照信号に基づいてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。上記のように、端末＃１、…、＃Ｕの全てにＤＬ参照信号を送信するＰｈａｓｅ＃１で離散化の粒度を小さくすることで、ＤＬ参照信号及びＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩのフィードバックにより占有される無線リソースの数が比較例に比べて低減される。
【００９６】
また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定に利用する端末の数を絞り込むことにより、ＤＬ制御信号及びＵＬ参照信号により占有される無線リソースの数が抑えられる。また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定を基地局１００で実施するため、端末の処理負担を減らすことができ、処理能力の低い端末でもハイブリッドＢＦの適用対象になりうる。
【００９７】
第２実施形態は、上記のような仕組みを導入する。
［２−２．機能及び処理の流れ］
以下では、上記の仕組みを実現する基地局１００及び端末２００1、…、２００Uの機能及び処理の流れについて、さらに説明する。
【００９８】
（基地局）
まず、図１３を参照する。図１３は、第２実施形態に係る基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。なお、図８及び図９を参照しながら既に説明した機能については重複説明を避けるために同じ符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
【００９９】
図１３に示すように、基地局１００は、ＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２L、ＣＰ付加部１２３1、…、１２３L、ＣＰ除去部１２４1、…、１２４L、及びＦＦＴ部１２５1、…、１２５Lを有する。また、基地局１００は、アナログＢＦ部１４１ａ（サブアレイ方式ならアナログＢＦ部１４１ｂ）、ＤＡＣ１４２1、…、１４２L、アップコンバータ１４３1、…、１４３L、ダウンコンバータ１４４1、…、１４４L、ＡＤＣ１４５1、…、１４５Lを有する。
【０１００】
また、基地局１００は、チャネル多重部１８１、ＤＬ参照信号生成部１８２、デジタルプリコーディング部１８３、ユーザデータ生成部１８４、及び制御信号生成部１８５を有する。また、基地局１００は、アナログＢＦ制御部１８６、復調部１８７、ＵＬ参照信号割り当て部１８８、チャネル推定部１８９、及びスケジューリング部１９０を有する。
【０１０１】
チャネル多重部１８１、ＤＬ参照信号生成部１８２、デジタルプリコーディング部１８３、ユーザデータ生成部１８４、制御信号生成部１８５、アナログＢＦ制御部１８６の機能は、例えば、プロセッサ１０２、又は別途設けられるＬＳＩなどにより実現されうる。同様に、復調部１８７、ＵＬ参照信号割り当て部１８８、チャネル推定部１８９、スケジューリング部１９０の機能は、例えば、プロセッサ１０２や別途設けられるＬＳＩなどにより実現されうる。
【０１０２】
以下、ビーム探索及びＣＳＩ推定に際して実行される処理の流れに沿って説明する。
（Ｐｈａｓｅ＃１）
ＤＬ参照信号生成部１８２は、端末２００1、…、２００UによるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定に用いるＤＬ参照信号を生成する。ＤＬ参照信号生成部１８２により生成されたＤＬ参照信号は、チャネル多重部１８１に入力される。チャネル多重部１８１は、入力されるＤＬ参照信号をサブキャリアにマッピングする。チャネル多重部１８１の出力は、ＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２Lに入力される。
【０１０３】
上記のＤＬ参照信号は、ＩＦＦＴ部１２２1、…、１２２Lにより有効シンボルに変換され、ＣＰ付加部１２３1、…、１２３LによりＣＰが付加されてＯＦＤＭシンボルの形になる。ＣＰ付加部１２３1、…、１２３Lの出力は、ＤＡＣ１４２1、…、１４２L、アップコンバータ１４３1、…、１４３Lを経由してアナログＢＦ部１４１ａに入力される。アナログＢＦ部１４１ａは、アナログＢＦ制御部１８６による制御に応じて、アップコンバータ１４３1、…、１４３Lから出力されるＲＦ信号にアナログＢＦを適用する。
【０１０４】
アナログＢＦ制御部１８６は、図１２に示したように、離散化の粒度が小さいビーム方向の設定に基づくアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMを切替えながらＲＦ信号にアナログＢＦを適用するようにアナログＢＦ部１４１ａを制御する。
【０１０５】
なお、離散化の粒度については、例えば、Ｐｈａｓｅ＃２で１８０°の範囲内を５°間隔で離散化するビーム方向の設定を利用する場合、Ｐｈａｓｅ＃１では離散化の間隔が１０°などに設定される。但し、離散化する際の角度間隔は等間隔でなくてもよいし、方位角φと天頂角θとで離散化の粒度が異なるようにしてもよい。
【０１０６】
また、幅の広いビームを形成する方法としては、例えば、複数あるアンテナ素子の中で一部の領域にあるアンテナ素子に給電し、残りの領域にあるアンテナ素子への給電を停止する方法がある。つまり、アンテナの開口面積（１つのアンテナアレイを形成するアンテナ素子の集合を含む領域の面積）を見かけ上小さく制御することでビームの幅を広げることができる。なお、この制御は、一部の領域にあるアンテナ素子のアナログＢＦウェイトを非ゼロにし、残りのアナログＢＦウェイトをゼロにする制御に相当する。
【０１０７】
アナログＢＦ制御部１８６は、ビームを向ける方向（方位角φ、天頂角θ）に基づいてアナログＢＦベクトルｖ1を計算し、計算されたアナログＢＦベクトルｖ1をＲＦ信号（ＤＬ参照信号）に適用するようにアナログＢＦ部１４１ａを制御する。アナログＢＦ部１４１ａは、ＤＬ参照信号にアナログＢＦベクトルｖ1を適用してアンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnから送信する。同様に、アナログＢＦ制御部１８６は、アナログＢＦベクトルｖ2、…、ｖMについてアナログＢＦ部１４１ａの制御を実施する。
【０１０８】
（Ｐｈａｓｅ＃２）
基地局１００は、端末２００1、…、２００UからＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報を含むフィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号の受信時に受信ＢＦが実施されるように設定されていてもよい。復調部１８７は、端末２００1、…、２００Uから受信されたフィードバック信号を復調し、端末２００1、…、２００Uのそれぞれで得られたＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報を取得する。復調部１８７により取得されたＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報は、ＵＬ参照信号割り当て部１８８に入力される。
【０１０９】
ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩからＵＬ参照信号の送信用に無線リソースを割り当てる端末を選択する。このとき、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいてＤＬ参照信号の受信品質が高い順に所定数（例えば、２）の端末を選択する。
【０１１０】
例えば、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、アナログＢＦベクトルｖq（ｑ＝１，…，Ｍ）を利用したときに受信電力が最大になる端末と、その受信電力との組み合わせを抽出する。そして、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、抽出した組み合わせの中から、受信電力が大きい順に所定数の端末を選択する。
【０１１１】
ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、選択された端末に対してＵＬ参照信号の送信用に無線リソースを割り当てる。例えば、図１２の例では、アナログＢＦベクトルｖ2を利用したときに受信電力が最大になる端末＃２（端末２００2）と、アナログＢＦベクトルｖMを利用したときに受信電力が最大になる端末＃Ｕ（端末２００U）とが選択されている。この場合、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、端末２００2、２００Uに無線リソースを割り当てる。
【０１１２】
選択された端末へ割り当てる無線リソースとしては、例えば、時間、周波数、符号、巡回シフトなどがある。但し、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、選択された複数の端末に対して互いに直交する無線リソースを割り当ててもよいし、例えば、利用するアナログＢＦウェイトが異なる端末間では同一の無線リソースを割り当ててもよい。また、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、チャネル推定の時間追従性を向上させるために同一端末がＵＬ参照信号を複数回送信するように無線リソースを割り当ててもよい。
【０１１３】
なお、Ｐｈａｓｅ＃２では複数のアナログＢＦウェイトを切替えながらＵＬ参照信号の受信ＢＦを実施するため、ＵＬ参照信号割り当て部１８８は、少なくともビーム数Ｋと同じ数だけＵＬ参照信号が送信されるように無線リソースを割り当てる。但し、Ｋは、全端末に共通の値でもよいし、端末毎に異なる値でもよい。
【０１１４】
制御信号生成部１８５は、ＵＬ参照信号割り当て部１８８により選択された各端末に対してＵＬ参照信号の送信を要求するＤＬ制御信号を生成する。ＤＬ制御信号には、ＵＬ参照信号のリソース割り当てに関する情報が含まれる。ＤＬ制御信号は、チャネル多重部１８１に入力された後、アナログＢＦ部１４１ａに至る通信経路を介してＲＦ信号に変換され、アンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnから送信される。
【０１１５】
なお、ＤＬ制御信号を送信する際、アナログＢＦ部１４１ａは、ＵＬ参照信号割り当て部１８８により選択された各端末の受信品質が向上するように送信ＢＦを適用してもよい。例えば、端末２００1、２００Uが選択され、端末２００1、２００Uのそれぞれで受信電力が最大になるアナログＢＦベクトルがｖ2、ｖMである場合、アナログＢＦ部１４１ａは、アナログＢＦベクトルｖ2、ｖMによる送信ＢＦを実施してもよい。
【０１１６】
基地局１００は、選択された端末からＵＬ参照信号を受信する。このとき、アナログＢＦ制御部１８６は、離散化の粒度が小さなビーム方向の組に対応する複数のアナログＢＦベクトルを切替えながら受信ＢＦを適用してＵＬ参照信号を受信するようにアナログＢＦ部１４１ａを制御する。図１２の例では、選択された端末＃２、＃Ｕ（端末２００2、２００U）の最大受信電力に対応するアナログＢＦベクトルｖ2、ｖMを基準に、狭い角度間隔に設定されたビーム方向の組に対応するアナログＢＦベクトルｗ21、…、ｗ2K、ｗM1、…、ｗMKが受信ＢＦに適用されている。
【０１１７】
なお、離散化の粒度については、例えば、Ｐｈａｓｅ＃１で１８０°の範囲内を１０°間隔で離散化するビーム方向の設定を利用する場合、Ｐｈａｓｅ＃２では離散化の間隔が５°などに設定される。但し、離散化する際の角度間隔は等間隔でなくてもよいし、方位角φと天頂角θとで離散化の粒度が異なるようにしてもよい。
【０１１８】
上記の例では、アナログＢＦ制御部１８６によりアナログＢＦベクトルｗ21、ｗM1が計算され、アナログＢＦベクトルｗ21、ｗM1を適用してＵＬ参照信号が受信されるようにアナログＢＦ部１４１ａが制御される。同様に、アナログＢＦ制御部１８６により計算されるアナログＢＦベクトルｗ22、…、ｗ2K、ｗM2、…、ｗMKに基づくアナログＢＦ部１４１ａの制御が実施され、ＵＬ参照信号の受信時に受信ＢＦが実施される。
【０１１９】
アナログＢＦ部１４１ａから出力される受信ＢＦ適用後のＵＬ参照信号は、ベースバンドのデジタル信号に変換されてチャネル推定部１８９に入力される。チャネル推定部１８９は、入力されるデジタル信号に基づくチャネル推定を実施してＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを求める。図１２の例では、チャネル推定部１８９により、アナログＢＦベクトルｗ21、…、ｗ2K、ｗM1、…、ｗMKのそれぞれに対応するＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが得られる。
【０１２０】
なお、上記の説明では端末２００2、２００Uを選択してＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを取得する処理の流れに沿って説明を進めたが、選択される端末の組み合わせを変更しながら上記の処理が繰り返し実行される。また、所望のＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが得られるまで、１つの端末の組み合わせに対して上記の処理が複数回繰り返し実行されてもよい。
【０１２１】
Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが得られると、スケジューリング部１９０は、ユーザデータの送信先となる端末を選択し、ユーザデータの送信に用いるアナログＢＦベクトルを選択する。このとき、スケジューリング部１９０は、例えば、選択された端末の組み合わせに対してスループットが向上するようなアナログＢＦベクトルや、選択された端末の間でチャネルの直交性が高くなるアナログＢＦベクトルを選択する。
【０１２２】
ユーザデータ生成部１８４は、スケジューリング部１９０により選択された端末に対して送信するユーザデータを生成する。ユーザデータ生成部１８４により生成されるユーザデータは、デジタルプリコーディング部１８３に入力される。デジタルプリコーディング部１８３は、データストリーム間の干渉を抑制するデジタルＢＦウェイトを用いてデジタルプリコーディングの処理を実行する。
【０１２３】
デジタルプリコーディング部１８３の出力は、チャネル多重部１８１に入力され、ＲＦ信号（データ信号）に変換されてアナログＢＦ部１４１ａに入力される。アナログＢＦ部１４１ａは、アナログＢＦ制御部１８６による制御に応じて、スケジューリング部１９０で選択されたアナログＢＦベクトルをデータ信号に乗算してアンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnから送信する。
【０１２４】
（端末）
次に、図１４を参照する。図１４は、第２実施形態に係る端末が有する機能の一例を示したブロック図である。なお、ここでは説明の都合上、端末２００1の機能を例に説明するが、端末２００2、…、２００Uの機能も端末２００1と同様である。
【０１２５】
図１４に示すように、端末２００1は、アンテナ２０４、ダウンコンバータ２１１、ＡＤＣ２１２、ＣＰ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４、チャネル推定部２１５、及び復調部２１６を有する。また、端末２００1は、ＵＬ参照信号生成部２１７、ＦＢ信号生成部２１８、チャネル多重部２１９、ＩＦＦＴ部２２０、ＣＰ付加部２２１、ＤＡＣ２２２、及びアップコンバータ２２３を有する。
【０１２６】
なお、ダウンコンバータ２１１、ＡＤＣ２１２、ＤＡＣ２２２、及びアップコンバータ２２３の機能は、例えば、無線回路２０３により実現されうる。ＣＰ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４、チャネル推定部２１５、復調部２１６、ＵＬ参照信号生成部２１７、ＦＢ信号生成部２１８、チャネル多重部２１９、ＩＦＦＴ部２２０、ＣＰ付加部２２１の機能は、プロセッサ２０２や別途設けられるＬＳＩにより実現されうる。
【０１２７】
以下、ビーム探索及びＣＳＩ推定に際して実行される処理の流れに沿って説明する。
（Ｐｈａｓｅ＃１）
端末２００1は、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMのそれぞれが適用された複数のＤＬ参照信号（ＲＦ信号）をアンテナ２０４から受信する。ダウンコンバータ２１１は、アンテナ２０４を介して入力されるＤＬ参照信号をベースバンドのアナログ信号に変換する。ダウンコンバータ２１１の出力は、ＡＤＣ２１２に入力される。ＡＤＣ２１２は、入力されるアナログ信号をデジタル信号（ＯＦＤＭシンボル）に変換する。
【０１２８】
ＡＤＣ２１２の出力は、ＣＰ除去部２１３に入力される。ＣＰ除去部２１３は、ＡＤＣ２１２から出力されるＯＦＤＭシンボルからＣＰを除去して有効シンボルを抽出する。ＡＤＣ２１２の出力は、ＦＦＴ部２１４に入力される。ＦＦＴ部２１４は、ＡＤＣ２１２から出力される有効シンボルに対するＦＦＴを実施して周波数領域の信号を出力する。
【０１２９】
ＦＦＴ部２１４の出力は、チャネル推定部２１５に入力される。チャネル推定部２１５は、ＦＦＴ部２１４から出力される信号に基づいてチャネル推定を実施する。チャネル推定部２１５の出力（Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ）は、ＦＢ信号生成部２１８に入力される。ＦＢ信号生成部２１８は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに関する情報を含むフィードバック信号を生成する。
【０１３０】
なお、上記のＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに関する情報は、例えば、ＤＬ参照信号の受信電力値を量子化したＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）や、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）に対応するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）などである。また、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに関する情報として、ＲＳＲＰやＣＱＩをそのまま用いず、ＲＳＲＰが最大となるビームのビーム番号や、ＲＳＲＰが大きい所定数のビームのビーム番号を用いる変形も可能である。また、ＲＳＲＰが大きい順に一部のビームに関するＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩをフィードバック信号に含める変形も可能である。
【０１３１】
ＦＢ信号生成部２１８により生成されるフィードバック信号は、チャネル多重部２１９でサブキャリアにマッピングされ、ＩＦＦＴ部２２０で時間領域に変換され、ＣＰ付加部２２１でＣＰが付加され、ＤＡＣ２２２でアナログ信号に変換される。ベースバンドのアナログ信号は、アップコンバータ２２３でＲＦ信号に変換され、アンテナ２０４を介して基地局１００へと送信される。
【０１３２】
なお、フィードバック信号は、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMに対応するＤＬ参照信号を全て受信してから送信されてもよいし、１つ１つのＤＬ参照信号を受信する度に送信されてもよい。また、所定数のＤＬ参照信号を受信する度にフィードバック信号が基地局１００へと送信されるように設定されていてもよい。また、同じフィードバック信号が複数回送信されるように設定されていてもよい。また、フィードバックされるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが受信電力値である場合、受信電力値の測定は、ダウンコンバータ２１１の前段（無線帯域）で実施されてもよい。
【０１３３】
（Ｐｈａｓｅ＃２）
基地局１００により端末２００1に対して無線リソースが割り当てられ、ＵＰ参照信号の送信を要求するＤＬ制御信号が送信された場合、端末２００1は、アンテナ２０４を介してＤＬ制御信号を受信する。ＤＬ制御信号（ＲＦ信号）は、ベースバンドのデジタル信号に変換されて復調部２１６に入力される。復調部２１６は、ＤＬ制御信号を復調し、端末２００1に対する無線リソースの割り当てを示す情報（割り当て情報）を抽出する。
【０１３４】
復調部２１６により抽出された割り当て情報は、ＵＬ参照信号生成部２１７に入力される。ＵＬ参照信号生成部２１７は、入力される割り当て情報に基づいてＵＬ参照信号を生成する。ＵＬ参照信号生成部２１７により生成されたＵＬ参照信号は、チャネル多重部２１９によりサブキャリアにマッピングされ、ＩＦＦＴ部２２０、ＣＰ付加部２２１、ＤＡＣ２２２、アップコンバータ２２３を経由してアンテナ２０４から送信される。
【０１３５】
基地局１００及び端末２００1、…、２００Uは、上記のような機能を有する。
（処理シーケンス）
次に、図１５を参照しながら、ビーム探索及びＣＳＩ推定に係る処理の流れについて説明する。この説明の中で、図１６を参照しながら、リソースの割り当てについて述べる。
【０１３６】
図１５は、第２実施形態に係る無線通信システムがＣＳＩ推定時に実行する処理の流れを示したシーケンス図である。図１６は、第２実施形態に係るリソースの割り当てについて説明するための図である。なお、説明の都合上、図１２のケースを例に説明する。
【０１３７】
（Ｓ１０１−Ｓ１０４）基地局１００は、アナログＢＦベクトルｖ1によるアナログＢＦ後のＤＬ参照信号を端末２００1、…、２００Uに送信する。端末２００1は、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。同様に、端末２００2、…、２００Uは、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。
【０１３８】
（Ｓ１０５−Ｓ１０８）基地局１００は、アナログＢＦベクトルｖ2、…、ｖMのそれぞれによるアナログＢＦ後のＤＬ参照信号を端末２００1、…、２００Uに送信する。端末２００1、…、２００Uは、アナログＢＦベクトルｖ2、…、ｖMのそれぞれについて、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。
【０１３９】
（Ｓ１０９）端末２００1、…、２００Uは、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMのそれぞれについてＤＬ参照信号から推定されるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを基地局１００にフィードバックする。
【０１４０】
（Ｓ１１０）基地局１００は、上述したＵＬ参照信号割り当て部１８８の機能により、端末２００1、…、２００UからフィードバックされたＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて所定数（この例では２）の端末を選択する。
【０１４１】
例えば、基地局１００は、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMのうち、受信電力が最大となるアナログＢＦベクトルを端末毎に特定する。そして、基地局１００は、端末２００1、…、２００Uの中から最大受信電力が大きい順に所定数の端末（この例では端末２００2、２００U）を選択する。また、基地局１００は、選択された端末２００2、２００Uの最大受信電力に対応するアナログＢＦベクトルｖ2、ｖMを特定する。
【０１４２】
（Ｓ１１１、Ｓ１１２）基地局１００は、上述したＵＬ参照信号割り当て部１８８の機能により、選択された端末２００2、２００UがＵＬ参照信号を送信する際に利用する無線リソースを割り当てる。そして、基地局１００は、割り当てた無線リソースの情報を含み、端末２００2、２００Uに対してＵＬ参照信号の送信を要求するＤＬ制御信号を送信する。
【０１４３】
この例では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定用に１つの端末に対してＫ個のアナログＢＦベクトルが設定される。端末２００2についてアナログＢＦベクトルｗ21、…、ｗ2Kが設定され、端末２００UについてアナログＢＦベクトルｗM1、…、ｗMKが設定されている。アナログＢＦベクトルｗ21、…、ｗ2Kは、アナログＢＦベクトルｖ2を基準に、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMよりビーム方向の離散化粒度が小さくなるように設定されている（図１２を参照）。同様に、アナログＢＦベクトルｗM1、…、ｗMKは、アナログＢＦベクトルｖMを基準に設定されている。この場合、端末２００2、２００UからＵＬ参照信号がＫ回送信されるように無線リソースが割り当てられる。
【０１４４】
（Ｓ１１３、Ｓ１１４）端末２００2は、基地局１００から受信したＤＬ制御信号から無線リソースの情報を抽出し、端末２００2に割り当てられている無線リソースを利用してＵＬ参照信号を基地局１００へ送信する。同様に、端末２００Uは、基地局１００から受信したＤＬ制御信号から無線リソースの情報を抽出し、端末２００Uに割り当てられている無線リソースを利用してＵＬ参照信号を基地局１００へ送信する。
【０１４５】
上記のように、端末２００2、２００UがＵＬ参照信号をＫ回送信するように無線リソースが割り当てられている。そのため、端末２００2、２００Uは、それぞれＵＬ参照信号をＫ回送信する。このとき、基地局１００は、ｑ回目（ｑ＝１，…，Ｋ）に送信されるＵＬ参照信号を受信する際、アナログＢＦベクトルの組｛ｗ2q，ｗMq｝を要素とするアナログＢＦ行列Ｗqを利用してＵＬ参照信号の受信ＢＦを実施する。
【０１４６】
（Ｓ１１５）基地局１００は、上述したチャネル推定部１８９の機能により、アナログＢＦ行列Ｗ1、…、ＷKを適用して受信されたＵＬ参照信号に基づいてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。なお、Ｓ１１０からＳ１１５までの処理は、Ｓ１１０で選択される端末の組み合わせを変更しながら繰り返し実行されてもよい。
【０１４７】
（Ｓ１１６）基地局１００は、ユーザデータの伝送先となる端末の組を選択すると共に、推定したＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて、選択した端末の組に対してスループットが向上するようなアナログＢＦ行列Ｗを確定させる。その後、確定されたアナログＢＦ行列Ｗを利用してユーザデータが送信される。Ｓ１１６の処理が完了すると、図１５に示した一連の処理は終了する。
【０１４８】
ところで、上記のＤＬ参照信号及びＵＬ参照信号の時間・周波数マッピングは、例えば、ＤＬのストリーム数Ｌが４の場合に図１６のようになる。上述したＰｈａｓｅ＃１の実施期間では、例えば、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMのそれぞれに期間が割り当てられ、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMを適用して送信されるＤＬ参照信号の送信周波数がストリーム毎に割り当てられる。
【０１４９】
端末２００2、２００U（Ｕｓｅｒ＃２、＃Ｍ）が選択された場合、上述したＰｈａｓｅ＃２の実施期間では、例えば、上記のアナログＢＦ行列｛ｗ21，ｗM1｝、…、｛ｗ2K，ｗMK｝のそれぞれに期間が割り当てられる。また、アナログＢＦ行列｛ｗ21，ｗM1｝、…、｛ｗ2K，ｗMK｝を適用して受信されるＵＬ参照信号の送信周波数が端末毎に割り当てられる。なお、時間及び周波数の単位としては、例えば、ＯＦＤＭシンボルやサブキャリアがある。また、図１６の例では時間及び周波数の方向に連続して参照信号をマッピングしているが、不連続にマッピングする変形も可能である。
【０１５０】
（基地局の動作）
次に、図１７及び図１８を参照しながら、基地局１００の動作について、さらに説明する。図１７は、第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第１のフロー図である。図１８は、第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第２のフロー図である。
【０１５１】
（Ｓ１２１）基地局１００は、疎粒度のアナログＢＦベクトルを選択する。
例えば、基地局１００のメモリ１０１には、方位角φ及び天頂角θにより規定されるビーム方向（図７を参照）に関する情報が格納されている。ビーム方向は、例えば、予め設定された方位角φの集合｛０、１０、…、１８０｝（単位：ｄｅｇ．）及び天頂角θの集合｛０、１０、…、１８０｝（単位：ｄｅｇ．）の組に基づいて制御される。アナログＢＦベクトルはビーム方向に対応する。アナログＢＦベクトルが疎粒度であるとは、ビーム方向の分布が疎であることを意味する。つまり、ビーム方向を規定する方位角φ及び天頂角θの角度間隔が大きいとき、アナログＢＦベクトルの粒度が疎であると称する。
【０１５２】
Ｐｈａｓｅ＃１でＤＬ参照信号を送信する際に基地局１００が利用するアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMは、Ｐｈａｓｅ＃２でＵＬ参照信号を受信する際に基地局１００が利用するアナログＢＦベクトルに比べて疎粒度になるように設定される。そして、疎粒度のアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMに関する情報は、ビーム方向に関する情報としてメモリ１０１に格納されている。Ｓ１２１の処理で、基地局１００のプロセッサ１０２は、メモリ１０１に格納されている上記の情報を参照し、未選択のアナログＢＦベクトルを１つ選択する。
【０１５３】
（Ｓ１２２）基地局１００は、Ｓ１２１で選択したアナログＢＦベクトルを適用してＤＬ参照信号を送信する。例えば、基地局１００のプロセッサ１０２は、無線回路１０４（アナログＢＦ部１４１ａ又はアナログＢＦ部１４１ｂ）を制御してＤＬ参照信号（ＲＦ信号）にアナログＢＦウェイトを乗算する処理（移相制御など）を実行する。アナログＢＦウェイトが乗算されたＲＦ信号は、アンテナ素子Ａｎｔ1、…、Ａｎｔnを介して端末２００1、…、２００Uに送信される。
【０１５４】
（Ｓ１２３）基地局１００のプロセッサ１０２は、メモリ１０１に格納されている上記の情報を参照してアナログＢＦベクトルを選択し終えたか否かを判定する。アナログＢＦベクトルを選択し終えた場合、処理はＳ１２４へと進む。一方、未選択のアナログＢＦベクトルがある場合、処理はＳ１２１へと進む。
【０１５５】
（Ｓ１２４）基地局１００は、端末２００1、…、２００Uから送信されるフィードバック信号を受信し、フィードバック信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを取得する。なお、フィードバック信号に含まれるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報は、受信電力値などのＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩそのものが含まれていてもよいし、既に述べたように、最大の受信電力値に対応するビーム番号などの情報が含まれていてもよい。
【０１５６】
（Ｓ１２５、Ｓ１２６）基地局１００のプロセッサ１０２は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報に基づいて、端末２００1、…、２００Uの中から、ＵＬ参照信号の送信元となる端末の集合を選択する。また、プロセッサ１０２は、選択された端末の集合に含まれる各端末に対して無線リソースを割り当てる。そして、基地局１００は、割り当てリソースを含むＤＬ制御信号を送信し、選択された各端末にＵＬ参照信号の送信を要求する。
【０１５７】
（Ｓ１２７）基地局１００は、密粒度のアナログＢＦベクトルを選択する。
例えば、基地局１００のメモリ１０１には、疎粒度のアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMに関する情報と共に、密粒度のアナログＢＦベクトルに関する情報が格納されている。疎粒度のアナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMに対応するビーム方向の方位角φ及び天頂角θが１０°間隔で規定されている場合、密粒度のアナログＢＦベクトルに対応するビーム方向は、例えば、１０°未満の間隔（例えば、５°間隔）で規定される。なお、角度間隔を示す情報だけがメモリ１０１に格納されていてもよい。
【０１５８】
プロセッサ１０２は、Ｓ１２５の処理で選択された個々の端末においてＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが最も良好なアナログＢＦベクトルを特定する。また、プロセッサ１０２は、端末毎に特定したアナログＢＦベクトルに対応するビーム方向を基準に、密粒度に対応する角度間隔で所定数（例えば、Ｋ個）のビーム方向を決定する。そして、プロセッサ１０２は、端末毎に決定された所定数のビーム方向に関する情報（密粒度のアナログＢＦベクトルに関する情報）をメモリ１０１に格納する。
【０１５９】
なお、端末毎に密粒度のアナログＢＦベクトルを決定する処理は、Ｓ１２７からＳ１２９の処理ループの中で１回だけ実行すればよい。Ｓ１２７の処理で、基地局１００のプロセッサ１０２は、メモリ１０１に格納されている密粒度のアナログＢＦベクトルに関する情報を参照し、未選択のアナログＢＦベクトルを端末毎に１つ選択する。つまり、プロセッサ１０２は、端末数と同数のアナログＢＦベクトルを選択し、選択されたアナログＢＦベクトルの組を要素とするアナログＢＦ行列を生成する。
【０１６０】
（Ｓ１２８）基地局１００は、選択された端末（例えば、端末２００2、２００U）から送信されるＵＬ参照信号を受信する。このとき、基地局１００のプロセッサ１０２は、Ｓ１２７で選択したアナログＢＦベクトルの組（アナログＢＦ行列）を適用してＵＬ参照信号を受信する。
【０１６１】
（Ｓ１２９）基地局１００は、ＵＬ参照信号を受信し終えたか否かを判定する。１つの選択された端末に対して向けられるビーム方向の数（例えば、Ｋ個）と同数のＵＬ参照信号が個々の端末から基地局１００に向けて順次送信される。これら全てのＵＬ参照信号の受信が完了した場合、処理はＳ１３０へと進む。一方、未受信のＵＬ参照信号がある場合、処理はＳ１２７へと進む。
【０１６２】
（Ｓ１３０）基地局１００のプロセッサ１０２は、密粒度のアナログＢＦベクトルを適用して受信されたＵＬ参照信号に基づいてチャネル推定を実施してＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを取得する。Ｓ１３０の処理が完了すると、処理はＳ１３１へと進む。
【０１６３】
（Ｓ１３１、Ｓ１３２）基地局１００のプロセッサ１０２は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの評価値を算出する。例えば、プロセッサ１０２は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの行列式（チャネル容量）を評価値として算出する。また、プロセッサ１０２は、予め設定されている閾値（メモリ１０１に予め格納されている値）と、算出された評価値とを比較する。評価値が閾値より大きい場合、処理はＳ１３３へと進む。一方、評価値が閾値より大きくない場合、処理はＳ１２５へと進む。
【０１６４】
（Ｓ１３３、Ｓ１３４）基地局１００のプロセッサ１０２は、データ伝送先となる端末の集合を選択する。また、プロセッサ１０２は、選択した端末の集合にデータを伝送する際にスループットが大きくなるアナログＢＦベクトルを決定する。また、プロセッサ１０２は、選択した端末の集合に伝送するデータストリーム間の干渉が抑制されるようにＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいてデジタルＢＦウェイトを生成する。
【０１６５】
（Ｓ１３５）基地局１００は、選択された端末の集合に対してデジタルＢＦ及びアナログＢＦを適用してデータを送信する。Ｓ１３５の処理が完了すると、図１８に示した一連の処理は終了する。
【０１６６】
（リソース割り当て）
ここで、図１９及び図２０を参照しながら、リソース割り当てに関する処理（上記のＳ１２５の処理に相当）の流れについて、さらに説明する。
【０１６７】
図１９は、第２実施形態に係る基地局が実行するリソースの割り当てに関する処理の流れを示したフロー図である。図２０は、第２実施形態に係る基地局が実行するリソースの割り当てに関する処理について説明するための図である。なお、図１９及び図２０に示したリソース割り当てに関する処理は一例であり、第２実施形態の技術を適用するに当たって他のリソース割り当てに関する処理を適用することも可能である。
【０１６８】
（Ｓ１４１）基地局１００は、端末群（端末２００1、…、２００U）からＡ台（Ａは１以上の整数）の端末を選択する。このとき、基地局１００は、端末２００1、…、２００UからフィードバックされるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいてＡ台の端末を選択する。図２０の例では、端末＃１−＃８（端末２００1、…、２００8）が選択される。
【０１６９】
（Ｓ１４２）基地局１００は、選択された端末の集合から、直交度の高い端末の集合を特定する。端末間の直交度は、例えば、下記の式（６）で与えられる信号対干渉電力比（ＳＩＲ：Signal-to-Interference power Ratio）に基づいて評価される。ＳＩＲが予め設定されている閾値より小さい端末のペアは直交度が高いと判定される。
【０１７０】
なお、下記の式（６）の中でＳＩＲpq（ｖr）は、アナログＢＦベクトルｖrを適用したＤＬ参照信号を端末＃ｐ、＃ｑで受信する際に得られる端末＃ｐ、＃ｑ間のＳＩＲを表す。また、ＲＳＲＰp（ｖr）は、アナログＢＦベクトルｖrを適用したＤＬ参照信号を端末＃ｐで受信する際に得られるＲＳＲＰを表す。図２０の例では、端末＃１−＃４（端末２００1、…、２００4）が直交性の高い端末の集合（端末群＃１）として特定される。また、端末＃５−＃７（端末２００5、…、２００7）が直交性の高い端末の集合（端末群＃２）として特定される。
【０１７１】
【数５】
2018117274.tif 000007
【０１７２】
（Ｓ１４３）基地局１００は、直交度の低い端末群の組を特定する。図２０の例では、端末群＃１、＃２間の直交性は低く、端末群＃１、＃２と端末＃８（端末２００8）との間の直交性も低い。ここでは説明の都合上、端末＃８（端末２００8）を端末群＃３と呼ぶことにする。従って、この例では、端末群＃１、＃２、＃３の組が特定される。
【０１７３】
（Ｓ１４４）基地局１００は、直交リソース数（例えば、２）と、Ｓ１４３で特定した端末群の数（図２０の例では３）とを比較し、直交リソース数が特定した端末群の数より大きいか否かを判定する。直交リソース数は、ＵＬ参照信号の送信に利用可能な無線リソースのうち直交性の高い無線リソースの数を示す。直交リソースの数が端末群の数より大きい場合、処理はＳ１４６へと進む。一方、直交リソースの数が端末群の数より大きくない場合、処理はＳ１４５へと進む。
【０１７４】
（Ｓ１４５）基地局１００は、直交度の低い端末群の数が直交リソース数以下になるように直交度の低い端末を無線リソースの割り当て対象から除外する。例えば、図２０の例において直交リソース数が２である場合、端末群＃１、＃２、＃３のうち、少なくとも１つの端末群が無線リソースの割り当て対象から除外される。例えば、基地局１００は、端末群＃１、＃２、＃３のうち、包含する端末数が小さい順に除外対象の端末群を選択する。図２０の例では、端末群＃３が除外される。
【０１７５】
（Ｓ１４６）基地局１００は、無線リソースの割り当て対象となる各端末群に対し、端末群間で無線リソースが直交するように無線リソースの割り当てを実施する。図２０の例では、端末群＃１に割り当てられる無線リソースと、端末群＃２に割り当てられる無線リソースとが直交するように無線リソースの割り当てが実施される。
【０１７６】
一方、同じ端末群に属する各端末には同じ無線リソースが割り当てられる。例えば、端末群＃１に含まれる端末＃１−＃４（端末２００1、…、２００4）には同じ無線リソースが割り当てられる。同様に、端末群＃２に含まれる端末＃５−＃７（端末２００5、…、２００7）には同じ無線リソースが割り当てられる。Ｓ１４６の処理が完了すると、図１９に示した一連の処理は終了する。
【０１７７】
上記のように、直交性の高い端末同士をグループ化し、同じグループに属する各端末に同じ無線リソースを割り当てることで、Ｐｈａｓｅ＃２で実施されるＵＬ参照信号の送信に用いる無線リソースの利用効率が向上する。
【０１７８】
（端末の動作）
次に、図２１を参照しながら、端末２００1、…、２００Uの動作について説明する。図２１は、第２実施形態に係る端末が実行する処理の流れを示したフロー図である。なお、ここでは説明の都合上、端末２００1の動作を例に説明を進める。端末２００2、…、２００Uの動作も端末２００1と同様である。
【０１７９】
（Ｓ１５１）端末２００1は、Ｐｈａｓｅ＃１で基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信する。既に説明したように、Ｐｈａｓｅ＃１では予め設定されている疎粒度のアナログＢＦベクトルの数だけＤＬ参照信号が送信される。端末２００1は、基地局１００から送信される複数のＤＬ参照信号を順次受信することになる。
【０１８０】
（Ｓ１５２）端末２００1は、受信されたＤＬ参照信号のＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。なお、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定値は、例えば、ＤＬ参照信号の受信電力値やＲＳＲＰなどである。
【０１８１】
（Ｓ１５３）端末２００1は、ＤＬ参照信号を受信し終えたか否かを判定する。ＤＬ参照信号を受信し終えた場合、処理はＳ１５４へと進む。一方、未受信のＤＬ参照信号がある場合、処理はＳ１５１へと進む。
【０１８２】
なお、端末２００1は、予め設定されている疎粒度のアナログＢＦベクトルの数と同数のＤＬ参照信号を受信したか否かを判定してもよいし、予め設定されている所定期間の経過をもって受信し終えたと判定してもよい。また、端末２００1は、Ｐｈａｓｅ＃１で出力される予定のビームを識別するビーム番号に基づいて受信し終えたと判定してもよい。
【０１８３】
（Ｓ１５４）端末２００1は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報を含むフィードバック信号を基地局１００へと送信する。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報は、例えば、ＤＬ参照信号の受信電力値そのもの、受信電力値を量子化したＲＳＲＰ、又はＳＩＮＲに対応するＣＱＩなどを含む。なお、端末２００1は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの情報として、ＲＳＲＰが最大となるビームのビーム番号、ＲＳＲＰが大きい所定数のビームのビーム番号、或いは、ＲＳＲＰが大きい一部のビームに関するＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩをフィードバック信号に含めて送信してもよい。
【０１８４】
（Ｓ１５５、Ｓ１５６）端末２００1は、基地局１００から割り当てリソースの通知を含むＤＬ制御信号を受信する。端末２００1に対してＵＬ参照信号の送信に用いる無線リソースが割り当てられている場合、端末２００1は、割り当てられている無線リソースでＵＬ参照信号を送信する。
【０１８５】
Ｓ１５６の処理が完了すると、図２１に示した一連の処理は終了する。なお、図２１の例では全てのＤＬ参照信号に対するＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定してからフィードバック信号を基地局１００に送信しているが、１つのＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する度にフィードバック信号を送信するように変形してもよい。
【０１８６】
以上、基地局１００及び端末２００1、…、２００Uの機能及び処理の流れについて説明した。
［２−３．変形例］
ここで、第２実施形態の変形例について説明する。
【０１８７】
（変形例＃１：端末選択のタイミング）
これまではＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定用にＵＬ参照信号を送信する端末を選択し、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定後にデータの伝送先となる端末を選択する方法を例に説明を進めてきた。ここで説明する変形例（変形例＃１）では、図２２に示すように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいてデータの伝送先となる端末を選択し、選択した端末にＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定用のＵＬ参照信号を送信させる方法を導入する。
【０１８８】
図２２は、第２実施形態の一変形例に係る無線通信システムがＣＳＩ推定時に実行する処理の流れを示したシーケンス図である。なお、変形例＃１の方法を導入する場合、図１３に示した基地局１００の機能ブロックの中で、スケジューリング部１９０からＵＬ参照信号割り当て部１８８へ伸びる矢印（情報の流れ）が追加される。一方、端末２００1、…、２００Uの機能及び動作に変更はない。
【０１８９】
（Ｓ２０１−Ｓ２０４）基地局１００は、アナログＢＦベクトルｖ1によるアナログＢＦ後のＤＬ参照信号を端末２００1、…、２００Uに送信する。端末２００1は、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。同様に、端末２００2、…、２００Uは、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。
【０１９０】
（Ｓ２０５−Ｓ２０８）基地局１００は、アナログＢＦベクトルｖ2、…、ｖMのそれぞれによるアナログＢＦ後のＤＬ参照信号を端末２００1、…、２００Uに送信する。端末２００1、…、２００Uは、アナログＢＦベクトルｖ2、…、ｖMのそれぞれについて、基地局１００から送信されるＤＬ参照信号を受信し、受信したＤＬ参照信号からＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。
【０１９１】
（Ｓ２０９）端末２００1、…、２００Uは、アナログＢＦベクトルｖ1、…、ｖMのそれぞれについてＤＬ参照信号から推定されるＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを基地局１００にフィードバックする。
【０１９２】
（Ｓ２１０）基地局１００は、上述したスケジューリング部１９０の機能により、端末２００1、…、２００UからフィードバックされたＩｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づいて、データの伝送先となる所定数の端末（この例では端末２００2、２００U）を選択する。例えば、基地局１００は、ＤＬ参照信号の受信電力値が大きい順に所定数の端末を選択する。なお、基地局１００は、上述した図２０の例と同様に直交度の高い端末を選択してもよい。また、基地局１００は、選択された端末２００2、２００Uの最大受信電力に対応するアナログＢＦベクトルｖ2、ｖMを特定する。
【０１９３】
（Ｓ２１１、Ｓ２１２）基地局１００は、上述したＵＬ参照信号割り当て部１８８の機能により、選択された端末２００2、２００UがＵＬ参照信号を送信する際に利用する無線リソースを割り当てる。そして、基地局１００は、割り当てた無線リソースの情報を含み、端末２００2、２００Uに対してＵＬ参照信号の送信を要求するＤＬ制御信号を送信する。
【０１９４】
（Ｓ２１３、Ｓ２１４）端末２００2は、基地局１００から受信したＤＬ制御信号から無線リソースの情報を抽出し、端末２００2に割り当てられている無線リソースを利用してＵＬ参照信号を基地局１００へ送信する。同様に、端末２００Uは、基地局１００から受信したＤＬ制御信号から無線リソースの情報を抽出し、端末２００Uに割り当てられている無線リソースを利用してＵＬ参照信号を基地局１００へ送信する。
【０１９５】
なお、端末２００2、２００Uは、それぞれＵＬ参照信号をＫ回送信する。一方、基地局１００は、ｑ回目（ｑ＝１，…，Ｋ）に送信されるＵＬ参照信号を受信する際、アナログＢＦベクトルの組｛ｗ2q，ｗMq｝を要素とするアナログＢＦ行列Ｗqを利用してＵＬ参照信号の受信ＢＦを実施する。
【０１９６】
（Ｓ２１５）基地局１００は、上述したチャネル推定部１８９の機能により、アナログＢＦ行列Ｗ1、…、ＷKを適用して受信されたＵＬ参照信号に基づいてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩを推定する。また、基地局１００は、推定したＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩに基づき、端末２００2、２００Uに対してスループットが向上するようなアナログＢＦ行列Ｗを確定させる。
【０１９７】
例えば、基地局１００は、Ｓ２１０で選択された端末２００2、２００Uのそれぞれにおける受信電力値が大きくなるように、或いは、端末２００2、２００U間の干渉が低減するようにアナログＢＦ行列Ｗを確定させる。Ｓ２１５の処理が完了すると、図２２に示した一連の処理は終了する。
【０１９８】
以上、変形例＃１について説明した。
（変形例＃２：ＲＲＨ分散配置）
これまでの説明では１つの基地局１００が１つの地点で形成するビームについてビーム探索を実施する方法について説明してきた。上述した第２実施形態の技術は、ＲＲＨ（Remote Radio Head）を地理的に分散配置して多地点でビームを形成する無線通信システム（変形例＃２）に対しても同様に適用可能である。
【０１９９】
変形例＃２に係る基地局１００は、例えば、図２３のようになる。なお、図２３の例では、説明の都合上、ベースバンド信号を処理するＢＢＵ（Base-Band Unit）に基地局１００を対応付けているが、第２実施形態に係る技術の適用範囲はこの例に限定されない。図２３は、第２実施形態の一変形例に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【０２００】
図２３には、ＢＢＵとして機能する基地局１００、及びＲＲＨ１１０ａ、１１０ｂが例示されている。基地局１００とＲＲＨ１１０ａ、１１０ｂとは有線ネットワークを介して接続される。そのため、基地局１００には、ＲＲＨ１１０ａ、１１０ｂとネットワーク接続するためのＮＩＦ回路１０６が設けられる。
【０２０１】
ＲＲＨ１１０ａは、無線回路１０４ａ及びアンテナ群１０５ａを有する。同様に、ＲＲＨ１１０ｂは、無線回路１０４ｂ及びアンテナ群１０５ｂを有する。無線回路１０４ａ、１０４ｂは、上述した無線回路１０４に対応する。また、アンテナ群１０５ａ、１０５ｂはアンテナ群１０５に対応する。ＲＲＨ１１０ａ、１１０ｂは、それぞれが個別のセルを形成してもよいし、アンテナ群１０５ａ、１０５ｂを分散アンテナとして用いてもよい。
【０２０２】
図２３の例では説明の都合上、２台のＲＲＨを１台のＢＢＵに接続する例を示したが、より多くのＲＲＨを含む図２４の無線通信システムを例に変形例＃２に係るＣＳＩ推定方法について述べる。図２４は、第２実施形態の一変形例に係るＣＳＩ推定方法について説明するための図である。
【０２０３】
図２４には、１２台のＲＲＨ＃１１、…、＃３４と、３台の端末とを含む無線通信システムの例が示されている。この無線通信システムに対して上述したＣＳＩ推定の仕組みを適用する方法としては、例えば、次のような方法がある。なお、４台のＲＲＨ毎にＲＲＨ群が設定されているとする。以下、ＲＲＨ＃１１、…、＃１４がＲＲＨ群＃１、ＲＲＨ＃２１、…、＃２４がＲＲＨ群＃２、ＲＲＨ＃３１、…、＃３４がＲＲＨ群＃３に設定されているとする。
【０２０４】
Ｐｈａｓｅ＃１では、１つのＲＲＨ群の各ＲＲＨが形成するビームによりカバーされるエリアをそのＲＲＨ群の近傍に限定するようにアナログＢＦベクトルが設定される。図２４の例では、ＲＲＨ群＃１で形成されるビームのカバーエリアを規定するアナログＢＦベクトルｖ1、ＲＲＨ群＃２、＃３でそれぞれ形成されるビームのカバーエリアを規定するアナログＢＦベクトルｖ2、ｖ3が設定されている。
【０２０５】
Ｐｈａｓｅ＃１では、上記のアナログＢＦベクトルｖ1、ｖ2、ｖ3を利用してＤＬ参照信号が送信され、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが推定される。基地局１００は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定の結果に基づいて端末を選択し、選択した端末における最大受信電力値に対応するアナログＢＦベクトルを特定する。図２４の例では、アナログＢＦベクトルｖ1、ｖ2が選択される。
【０２０６】
Ｐｈａｓｅ＃２では、選択された端末からＵＬ参照信号が送信される。このとき、選択されたアナログＢＦベクトルｖ1、ｖ2に対応するＲＲＨ＃１１、…、＃２４が形成するビームを、より狭い近傍エリアに向けさせるアナログＢＦベクトルｗ11、…、ｗ24がＵＬ参照信号の受信時に適用される。そして、ＲＲＨ＃１１、…、＃２４から受信されるＵＬ参照信号に基づいて基地局１００によりＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩが推定される。
【０２０７】
上記の方法では、ビームがカバーするエリアの範囲を制御し、Ｐｈａｓｅ＃１では広いエリアをカバーするビームを用いてビーム探索を実施し、Ｐｈａｓｅ＃２では狭いエリアをカバーするビームを用いてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩの推定を実施する。このような方法を用いれば、複数のＲＲＨを利用して多地点でビームを形成する無線通信システムに対しても、上述した第２実施形態の技術を適用することができる。
【０２０８】
以上、変形例＃２について説明した。
（変形例＃３：参照テーブル）
さて、ＵＬ参照信号に対する無線リソースの割り当て方法（リソース割り当て）としては、例えば、図２０のように基地局１００が動的に決定する方法などがある。但し、第２実施形態の技術を適用するにあたり、リソース割り当てはこれに限定されない。
【０２０９】
リソース割り当ての一変形例（変形例＃３）として、例えば、予め設定されている割り当て内容を記録してある参照テーブルを利用する方法がある。図２５は、第２実施形態の一変形例に係るリソースの割り当て方法に利用される参照テーブルの一例を示した図である。なお、図２５に示した参照テーブル２０１ａは、変形例＃３に係る参照テーブルの一例である。参照テーブル２０１ａは、端末２００1、…、２００Uが保持する（例えば、メモリ２０１に格納される）。
【０２１０】
図２５に示すように、参照テーブル２０１ａは、ビーム番号とＲＳＲＰの範囲との組み合わせに無線リソースを対応付ける。ビーム番号は、Ｐｈａｓｅ＃１で基地局１００がＤＬ参照信号を送信する際に利用するアナログＢＦベクトルに対応するビームのビーム番号である。ＲＳＲＰの範囲は、例えば、ＲＳＲＰの値ｐが低い範囲（ｐ＜ｔｈ1）、高い範囲（ｐ≧ｔｈ2）、中間の範囲（ｔｈ1≦ｐ＜ｔｈ2）に分けられる。ｔｈ1、ｔｈ2（ｔｈ2＞ｔｈ1）は、ＲＳＲＰの範囲を規定するために予め設定される閾値である。
【０２１１】
参照テーブル２０１ａを利用する場合、基地局１００は、Ｐｈａｓｅ＃１で端末を選択した後、選択された端末に対してＵＬ参照信号の送信を要求する。このとき、基地局１００は、無線リソースの割り当て内容を端末に通知しなくてもよい。選択された端末は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ＣＳＩ推定の際に得られるＲＳＲＰに基づいて参照テーブル２０１ａからＵＬ参照信号の送信に用いる無線リソースを特定する。
【０２１２】
例えば、端末２００2、２００Uが選択され、端末２００2、２００Uのそれぞれで検出されるＤＬ参照信号の最大受信電力値に対応するビーム番号が２、Ｍであるとする。また、端末２００2で得られるＲＳＲＰの値ｐがｔｈ1以上ｔｈ2未満の範囲にあり、端末２００Uで得られるＲＳＲＰの値ｐがｔｈ2以上の範囲にあるとする。
【０２１３】
この場合、端末２００2は、参照テーブル２０１ａから無線リソースＲｅｓ＃Ｅを特定し、Ｒｅｓ＃Ｅを利用してＵＬ参照信号を送信する。他方、端末２００Uは、参照テーブル２０１ａから無線リソースＲｅｓ＃Ｃを特定し、Ｒｅｓ＃Ｃを利用してＵＬ参照信号を送信する。参照テーブル２０１ａを利用することで、基地局１００から端末にリソース割り当ての内容を通知せずに済むため、通信効率の向上や処理負担の低減に寄与する。
【０２１４】
以上、変形例＃３について説明した。
（その他の変形例）
上記の変形例に加え、以下のような変形も可能である。
【０２１５】
これまでは各端末が単一アンテナを有する場合を例に説明してきたが、各端末が複数のアンテナを有する場合、端末側でアナログＢＦベクトルを適用する変形が可能である。
例えば、Ｐｈａｓｅ＃１で基地局がアナログＢＦベクトルを適用したＤＬ参照信号を送信しているときに、端末が受信ＢＦを実施して受信電力が最大となるアナログＢＦベクトル（受信ウェイトに相当）を選択するように変形することができる。この場合、フィードバック信号の送信やＵＬ参照信号の送信のときに、各端末で選択されたアナログＢＦベクトルを利用して送信ＢＦを実施するように変形されうる。また、データ信号の受信時に、各端末で選択されたアナログＢＦベクトルを利用して受信ＢＦを実施するように変形されうる。
【０２１６】
以上、第２実施形態について説明した。
【符号の説明】
【０２１７】
１０  無線基地局
１１、１２  アンテナ
１３  記憶部
１３ａ  ＢＦ情報
１４  制御部
１５  送受信部
２１、２２  無線端末
ＰｒＣ  第１のプリコーディング
ＲｘＷ  受信ウェイト
【図１】
2018117274.tif 000008
【図２】
2018117274.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018117274.tif 000014
【図８】
2018117274.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018117274.tif 000020
【図１４】
2018117274.tif 000021
【図１５】
2018117274.tif 000022
【図１６】
2018117274.tif 000023
【図１７】
2018117274.tif 000024
【図１８】
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【図１９】
2018117274.tif 000026
【図２０】
2018117274.tif 000027
【図２１】
2018117274.tif 000028
【図２２】
2018117274.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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