(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて多重アンテナに基づくビームフォーミングのために端末によって基地局に報告されるチャネル状態情報を報告する方法であって、
複数の参照信号リソースに関する情報と、複数の前記参照信号リソースのＱＣＬ（ｑｕａｓｉ  ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）仮定が可能か否かに関する情報とを前記基地局から受信するステップと、
前記複数の参照信号リソースに共通に適用するための一つの選好プリコーダに関する情報及び前記複数の参照信号リソースを連結するための一つのリンキングプリコーダに関する情報を含むチャネル状態情報を生成するステップと、
前記チャネル状態情報を前記基地局に報告するステップと、
を有し、
前記多重アンテナは、行単位の区画又は列単位の区画によって区画化され、
参照信号リソースのそれぞれは、区画のそれぞれに対応し、
前記ＱＣＬ仮定が可能な複数の前記参照信号リソースは広範囲特性が互いに同一であると見なされ、
前記広範囲特性は、ドップラー拡散、ドップラーシフト、平均遅延及び遅延拡散のうち少なくとも一つを含む、チャネル状態情報報告方法。
【請求項２】
前記チャネル状態情報は、一つのランク指示子を含み、
前記ランク指示子は、前記一つの選好プリコーダ及び前記一つのリンキングプリコーダを適用した場合の最適ランクを示す、請求項１に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項３】
前記チャネル状態情報は、一つのチャネル品質指示子を含み、
前記一つのチャネル品質指示子は、前記一つの選好プリコーダ、前記一つのリンキングプリコーダ及び前記最適ランクを適用した場合のチャネル品質を示す、請求項２に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項４】
前記区画は完全整合状態である、請求項１に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項５】
無線通信システムにおいて多重アンテナに基づくビームフォーミングのために基地局によって端末から受信されるチャネル状態情報を受信する方法であって、
前記端末への複数の参照信号リソースに関する情報と、複数の前記参照信号リソースのＱＣＬ（ｑｕａｓｉ  ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）仮定が可能か否かに関する情報とを送信するステップと、
前記複数の参照信号リソースに共通に適用するための一つの選好プリコーダに関する情報及び前記複数の参照信号リソースを連結するための一つのリンキングプリコーダに関する情報を含むチャネル状態情報を受信するステップと、
を有し、
前記多重アンテナは、行単位の区画又は列単位の区画によって区画化され、
参照信号リソースのそれぞれは、区画のそれぞれに対応し、
前記ＱＣＬ仮定が可能な複数の前記参照信号リソースは広範囲特性が互いに同一であると見なされ、
前記広範囲特性は、ドップラー拡散、ドップラーシフト、平均遅延及び遅延拡散のうち少なくとも一つを含む、チャネル状態情報受信方法。
【請求項６】
前記チャネル状態情報は、一つのランク指示子を含み、
前記ランク指示子は、前記一つの選好プリコーダ及び前記一つのリンキングプリコーダを適用した場合の最適ランクを示す、請求項５に記載のチャネル状態情報受信方法。
【請求項７】
前記チャネル状態情報は、一つのチャネル品質指示子を含み、
前記一つのチャネル品質指示子は、前記一つの選好プリコーダ、前記一つのリンキングプリコーダ及び前記最適ランクを適用した場合のチャネル品質を示す、請求項６に記載のチャネル状態情報受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおける３次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報報告方法及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明を適用できる無線通信システムの一例として、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；以下、「ＬＴＥ」という。）通信システムについて概略的に説明する。
【０００３】
図１は、無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、既存のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）から進展したシステムであり、現在３ＧＰＰで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、Ｅ−ＵＭＴＳをＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムと呼ぶこともできる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の詳細な内容はそれぞれ、「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」のＲｅｌｅａｓｅ ７及びＲｅｌｅａｓｅ ８を参照すればよい。
【０００４】
図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）、基地局（ｅＮｏｄｅＢ；ｅＮＢ）、及びネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の終端に位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ  Ｇａｔｅｗａｙ；ＡＧ）を含んでいる。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び／又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。
【０００５】
一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なったセルは、互いに異なった帯域幅を提供するように設定されればよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）データについて、基地局は下りリンクスケジューリング情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  ａｎｄ  ｒｅＱｕｅｓｔ）関連情報などを知らせる。また、上りリンク（Ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）データについて、基地局は上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ関連情報などを知らせる。基地局同士の間には、ユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク（Ｃｏｒｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＣＮ）は、ＡＧ、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどで構成可能である。ＡＧは、複数のセルで構成されるＴＡ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ａｒｅａ）単位に端末の移動性を管理する。
【０００６】
無線通信技術は、ＷＣＤＭＡに基づいてＬＴＥにまで開発されてきたが、ユーザと事業者の要求と期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、将来、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコストの削減、サービス可用性の増大、柔軟な周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度な電力消耗などが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような議論に基づき、以下、無線通信システムにおける３次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報報告方法及びそのための装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一様相である、無線通信システムにおいて多重アンテナに基づくビームフォーミングのために端末が基地局にチャネル状態情報を報告する方法は、複数の参照信号リソースに関する情報を前記基地局から受信するステップと、前記複数の参照信号リソースに共通に適用するための一つの選好プリコーダに関する情報及び前記複数の参照信号リソースを連結するための一つのリンキングプリコーダに関する情報を含むチャネル状態情報を生成するステップと、前記チャネル状態情報を前記基地局に報告するステップとを有し、前記多重アンテナは、行又は列単位の区画に区画化され、前記複数の参照信号リソースは、前記区画に対応する。
【０００９】
ここで、前記チャネル状態情報は、一つのランク指示子を含み、前記一つのランク指示子は、前記一つの選好プリコーダ及び前記一つのリンキングプリコーダを適用した場合の最適ランクを示す。また、前記チャネル状態情報は、一つのチャネル品質指示子をさらに含み、前記一つのチャネル品質指示子は、前記一つの選好プリコーダ、前記一つのリンキングプリコーダ及び前記最適ランクを適用した場合のチャネル品質を示す。
【００１０】
好適には、前記複数の参照信号リソースがＱＣＬ（ｑｕａｓｉ  ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）されているという仮定が可能である。或いは、前記方法が、前記基地局から、前記複数の参照信号リソースがＱＣＬされているという仮定が可能か否かに関する情報を受信するステップをさらに有することもできる。具体的に、前記ＱＣＬされているという仮定が可能な複数の参照信号リソースは広範囲特性（Ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）が同一であると見なす。この場合、前記広範囲特性はドップラー拡散（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ）、ドップラーシフト（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｈｉｆｔ）、平均遅延（ａｖｅｒａｇｅ  ｄｅｌａｙ）及び遅延拡散（ｄｅｌａｙ  ｓｐｒｅａｄ）のうち少なくとも一つを含む。
【００１１】
より好適には、前記区画は完全整合（ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）状態である。
【００１２】
一方、本発明の他の様相である、無線通信システムにおいて基地局が多重アンテナに基づくビームフォーミングのためのチャネル状態情報を端末から受信する方法は、複数の参照信号リソースに関する情報を前記端末に送信するステップと、前記複数の参照信号リソースに共通に適用するための一つの選好プリコーダに関する情報及び前記複数の参照信号リソースを連結するための一つのリンキングプリコーダに関する情報を含むチャネル状態情報を受信するステップとを有し、前記多重アンテナは、行又は列単位の区画に区画化され、前記複数の参照信号リソースは、前記区画に対応する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいて３次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報を効率的に報告することができる。
【００１４】
本発明で得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない別の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。
【図２】３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｌａｎｅ）及びユーザプレーン（Ｕｓｅｒ  Ｐｌａｎｅ）構造を示す図である。
【図３】３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般的な信号送信方法を説明するための図である。
【図４】ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。
【図５】ＬＴＥシステムで用いられる下りリンク無線フレームの構造を例示する図である。
【図６】ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
【図７】一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムを示す構成図である。
【図８】４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。
【図９】４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。
【図１０】現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割り当て例を示す図である。
【図１１】現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、一般ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する図である。
【図１２】アンテナティルティング方式を説明するための図である。
【図１３】既存のアンテナシステムと能動アンテナシステムとを比較する図である。
【図１４】能動アンテナシステムに基づいて、端末特定ビームを形成した例を示す図である。
【図１５】能動アンテナシステムベースの２次元ビーム送信シナリオを示す図である。
【図１６】均一線形アレイで整合（Ａｌｉｇｎｅｄ）分割プリコーディングを適用する例を説明するための図である。
【図１７】平板アレイ（ｓｑｕａｒｅ  ａｒｒａｙ）において列（ｃｏｌｕｍｎ）ベース整合（Ａｌｉｇｎｅｄ）分割プリコーディングを適用する例を説明するための図である。
【図１８】平板アレイにおいて行（ｒｏｗ）ベース整合分割プリコーディングを適用する例を説明するための図である。
【図１９】平板アレイにおいて行グループベース整合分割プリコーディングを適用する例を説明するための図である。
【図２０】パイロットパターン割り当て方法を例示する図である。
【図２１】パイロットパターン割り当て方法を例示する図である。
【図２２】パイロットパターン割り当て方法を例示する図である。
【図２３】本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が３ＧＰＰシステムに適用された例である。
【００１７】
本明細書ではＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、ＦＤＤ方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、Ｈ−ＦＤＤ方式又はＴＤＤ方式にも容易に変形されて適用されてもよい。
【００１８】
また、本明細書では、基地局をＲＲＨ（ｒｅｍｏｔｅ  ｒａｄｉｏ  ｈｅａｄ）、ｅＮＢ、ＴＰ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）、ＲＰ（ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）、中継機（ｒｅｌａｙ）などを含む包括的な名称として使うことができる。
【００１９】
図２は、３ＧＰＰ無線接続網規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末（ＵＥ）とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。
【００２０】
第１層である物理層は、物理チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて上位層に情報送信サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層とは送信チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して接続されている。該送信チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間でデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調され、上りリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調される。
【００２１】
第２層の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）層は、論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて、上位層である無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＬＣ）層にサービスを提供する。第２層のＲＬＣ層は、信頼できるデータ送信を支援する。ＲＬＣ層の機能は、ＭＡＣ内部の機能ブロックとしてもよい。第２層のＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでＩＰｖ４やＩＰｖ６のようなＩＰパケットを効率的に送信するために、余分な制御情報を減らすヘッダー圧縮（Ｈｅａｄｅｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）機能を果たす。
【００２２】
第３層の最下部に位置する無線リソース制御（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＲＣ）層は、コントロールプレーンにのみ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラー（Ｒａｄｉｏ  Ｂｅａｒｅｒ）の設定（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）、再設定（Ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）及び解除（Ｒｅｌｅａｓｅ）に関連して、論理チャネル、送信チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー（ＲＢ）とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第２層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層とはＲＲＣメッセージを互いに交換する。端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層間にＲＲＣ接続（ＲＲＣ  Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）がある場合に、端末はＲＲＣ接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｍｏｄｅ）にあり、そうでない場合は、ＲＲＣ休止状態（Ｉｄｌｅ  Ｍｏｄｅ）にある。ＲＲＣ層の上位にあるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理（Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などの機能を果たす。
【００２３】
ネットワークから端末にデータを送信する下り送信チャネルとしては、システム情報を送信するＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ページングメッセージを送信するＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りＳＣＨを通じて送信されてもよく、別の下りＭＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り送信チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ）がある。送信チャネルの上位に存在し、送信チャネルにマッピングされる論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）としては、ＢＣＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＣＣＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＣＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＴＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。
【００２４】
図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。
【００２５】
端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索（Ｉｎｉｔｉａｌ  ｃｅｌｌ  ｓｅａｒｃｈ）作業を行う（Ｓ３０１）。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｐ−ＳＣＨ）及びセカンダリ同期チャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｓ−ＳＣＨ）を受信して基地局と同期を取り、セルＩＤなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ；ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。
【００２６】
初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＣＣＨ）、及び該ＰＤＣＣＨに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる（Ｓ３０２）。
【００２７】
一方、基地局に最初に接続する場合や信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ＲＡＣＨ）を行ってよい（Ｓ３０３乃至Ｓ３０６）。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＲＡＣＨ）を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し（Ｓ３０３及びＳ３０５）、ＰＤＣＣＨ及び対応するＰＤＳＣＨを通じて、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースのＲＡＣＨについては、衝突解決手順（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）をさらに行ってもよい。
【００２８】
上述の手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）、及び物理上りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行えばよい。特に、端末はＰＤＣＣＨを通じて下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）を受信する。ここで、ＤＣＩは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。
【００２９】
一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク／上りリンクＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｄｅｘ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などを含む。３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムでは、端末は、これらのＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報をＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを通じて送信してもよい。
【００３０】
図４は、ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。
【００３１】
図４を参照すると、無線フレーム（ｒａｄｉｏ  ｆｒａｍｅ）は１０ｍｓ（３２７２００×Ｔs）の長さを有し、１０個の均等なサイズのサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）で構成されている。それぞれのサブフレームは１ｍｓの長さを有し、２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成されている。それぞれのスロットは０．５ｍｓ（１５３６０×Ｔs）の長さを有する。ここで、Ｔsはサンプリング時間を表し、Ｔs＝１／（１５ｋＨｚ×２０４８）＝３．２５５２×１０-8（約３３ｎｓ）で表示される。スロットは時間領域において複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数領域において複数のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ；ＲＢ）を含む。ＬＴＥシステムにおいて一つのリソースブロックは１２個の副搬送波×７（６）個のＯＦＤＭシンボルを含む。データの送信される単位時間であるＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は一つ以上のサブフレーム単位に定めることができる。上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は様々に変更されてもよい。
【００３２】
図５は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。
【００３３】
図５を参照すると、サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって先頭の１乃至３個のＯＦＤＭシンボルは制御領域として用いられ、残り１３〜１１個のＯＦＤＭシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、Ｒ１乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する基準信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ（ＲＳ）又はＰｉｌｏｔ  Ｓｉｇｎａｌ）を表す。ＲＳは、制御領域及びデータ領域を問わず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルもデータ領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ）などがある。
【００３４】
ＰＣＦＩＣＨは物理制御フォーマット指示子チャネルで、サブフレームごとにＰＤＣＣＨに用いられるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせる。ＰＣＦＩＣＨは、最初のＯＦＤＭシンボルに位置し、ＰＨＩＣＨ及びＰＤＣＣＨに優先して設定される。ＰＣＦＩＣＨは４個のＲＥＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）で構成され、それぞれのＲＥＧはセルＩＤ（Ｃｅｌｌ  ＩＤｅｎｔｉｔｙ）に基づいて制御領域内に分散される。一つのＲＥＧは４個のＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）で構成される。ＲＥは、１副搬送波×１ ＯＦＤＭシンボルと定義される最小物理リソースを表す。ＰＣＦＩＣＨ値は帯域幅によって１〜３又は２〜４の値を指示し、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。
【００３５】
ＰＨＩＣＨは、物理ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  ａｎｄ  ｒｅｑｕｅｓｔ）指示子チャネルで、上りリンク送信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫを運ぶために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、ＵＬ ＨＡＲＱのためのＤＬ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報が送信されるチャネルを表す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）にスクランブル（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）される。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは１ビットで指示され、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは拡散因子（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ；ＳＦ）＝２又は４で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のＰＨＩＣＨは、ＰＨＩＣＨグループを構成する。ＰＨＩＣＨグループに多重化されるＰＨＩＣＨの個数は、拡散コードの個数によって決定される。ＰＨＩＣＨ（グループ）は周波数領域及び／又は時間領域においてダイバーシチ利得を得るために３回反復（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）される。
【００３６】
ＰＤＣＣＨは物理下りリンク制御チャネルで、サブフレームにおける先頭のｎ個のＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。ここで、ｎは１以上の整数で、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨは一つ以上のＣＣＥで構成される。ＰＤＣＣＨは、送信チャネルであるＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ）のリソース割り当てに関する情報、上りリンクスケジューリンググラント（Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ  Ｇｒａｎｔ）、ＨＡＲＱ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。ＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ）はＰＤＳＣＨを通じて送信される。したがって、基地局と端末は一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、ＰＤＳＣＨを通じてデータをそれぞれ送信及び受信する。
【００３７】
ＰＤＳＣＨのデータがいずれの端末（一つ又は複数の端末）に送信されるものか、これら端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、ＰＤＣＣＨに含まれて送信される。例えば、特定ＰＤＣＣＨが「Ａ」というＲＮＴＩ（Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）でＣＲＣマスクされており、「Ｂ」という無線リソース（例、周波数位置）及び「Ｃ」というＤＣＩフォーマット、すなわち、伝送形式情報（例：伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など）を用いて送信されるデータに関する情報が、特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているＲＮＴＩ情報を用いて検索領域でＰＤＣＣＨをモニター、すなわち、ブラインドデコードし、「Ａ」のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があると、これらの端末はＰＤＣＣＨを受信し、受信したＰＤＣＣＨの情報に基づいて「Ｂ」と「Ｃ」によって指示されるＰＤＳＣＨを受信する。
【００３８】
図６は、ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
【００３９】
図６を参照すると、上りリンクサブフレームは、制御情報を運ぶＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域とに区別される。サブフレームにおいて中間部分がＰＵＳＣＨに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がＰＵＣＣＨに割り当てられる。ＰＵＣＣＨ上で送信される制御情報には、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、下りリンクチャネル状態を示すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＭＩＭＯのためのＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、上りリンクリソース割り当て要請であるＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）などがある。一つの端末に対するＰＵＣＣＨは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、ＰＵＣＣＨに割り当てられる２個のリソースブロックはスロット境界で周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｈｏｐｐｉｎｇ）する。特に、図６は、ｍ＝０のＰＵＣＣＨ、ｍ＝１のＰＵＣＣＨ、ｍ＝２のＰＵＣＣＨ、ｍ＝３のＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられるとしている。
【００４０】
以下、ＭＩＭＯシステムについて説明する。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを使用する方法で、この方法によりデータの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端で複数個のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献ではＭＩＭＯを「多重アンテナ」と呼ぶこともできる。
【００４１】
多重アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信する際に単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）をまとめて併合することによってデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させたりすることができる。また、この技術は、移動通信端末、中継機などに幅広く使用可能である。多重アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。
【００４２】
一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図７に示されている。
【００４３】
送信端では送信アンテナがＮT個設けられており、受信端では受信アンテナがＮR個設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。１個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをＲoとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の式１のように、最大伝送レートＲoにレート増加率Ｒiを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Ｒiは、ＮTとＮRのうちの小さい値を表す。
【００４４】
【数１】
0006294468.tif 000002
【００４５】
例えば、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、４倍の伝送レートを取得できる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、これを実質的なデータ伝送率の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に３世代移動通信、次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。
【００４６】
現在までの多重アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多重接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、及び伝送信頼度の向上及び伝送率の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が進行されている。
【００４７】
多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するべく、それを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図７に示すように、ＮT個の送信アンテナとＮR個の受信アンテナが存在するとする。まず、送信信号について説明すると、ＮT個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はＮT個であるから、送信情報を下記の式２のようなベクトルで表現できる。
【００４８】
【数２】
0006294468.tif 000003
【００４９】
一方、それぞれの送信情報
【数３】
0006294468.tif 000004
において送信電力を別々にしてもよい。それぞれの送信電力を
【数４】
0006294468.tif 000005
とする場合、送信電力の調整された送信情報をベクトルで示すと、下記の式３の通りである。
【００５０】
【数５】
0006294468.tif 000006
【００５１】
また、
【数６】
0006294468.tif 000007
を送信電力の対角行列Ｐを用いて示すと、下記の式４の通りである。
【００５２】
【数７】
0006294468.tif 000008
【００５３】
一方、送信電力の調整された情報ベクトル
【数８】
0006294468.tif 000009
に重み行列Ｗが適用され、実際に送信されるＮT個の送信信号（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）
【数９】
0006294468.tif 000010
が構成される場合を考慮してみる。重み行列Ｗは、送信情報を送信チャネル状況などに応じて各アンテナに適切に分配する役割を果たす。このように送信信号
【数１０】
0006294468.tif 000011
は、ベクトルＸを用いて下記の式５のように表現できる。ここで、Ｗｉｊは、ｉ番目の送信アンテナとｊ番目の情報間の重み値を意味する。Ｗは、重み行列（Ｗｅｉｇｈｔ  Ｍａｔｒｉｘ）又はプリコーディング行列（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる。
【００５４】
【数１１】
0006294468.tif 000012
【００５５】
一般に、チャネル行列のランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なった情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立した（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数のうち、最小個数と定義され、よって、行列のランクは、行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Ｈのランク（ｒａｎｋ(Ｈ)）は、式６のように制限される。
【００５６】
【数１２】
0006294468.tif 000013
【００５７】
また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なった情報のそれぞれを「送信ストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」は、「レイヤ（Ｌａｙｅｒ）」と呼ぶこともできる。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Ｈは、下記の式７のように表すことができる。
【００５８】
【数１３】
0006294468.tif 000014
【００５９】
ここで、「＃ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｓ」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、１個のストリームは１個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。
【００６０】
１個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。１個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバーシチ方式といえ、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間マルチプレクシング方式といえる。勿論、これらの中間方式である、空間ダイバーシチと空間マルチプレクシングとの混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。
【００６１】
一方、次世代移動通信システムの標準であるＬＴＥ−Ａシステムでは、データ伝送率の向上のために、既存の標準では支援していなかったＣｏＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ  Ｐｏｉｎｔ）送信方式を支援することが予想される。ここで、ＣｏＭＰ送信方式とは、陰影地域にある端末及び基地局（セル又はセクター）間の通信性能を向上させるために２個以上の基地局或いはセルが互いに協調して端末と通信するための送信方式のことをいう。
【００６２】
ＣｏＭＰ送信方式は、データ共有を用いた協調的ＭＩＭＯ形態のジョイントプロセシング（ＣｏＭＰ−Ｊｏｉｎｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＣｏＭＰ−ＪＰ）及び協調スケジューリング／ビームフォーミング（ＣｏＭＰ−Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ／ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ、ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）方式に区別することができる。
【００６３】
下りリンクの場合、ジョイントプロセシング（ＣｏＭＰ−ＪＰ）方式において、端末は、ＣｏＭＰ送信方式を行う各基地局からデータを瞬間的に同時に受信することができ、各基地局から受信した信号を結合して受信性能を向上させることができる（Ｊｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ＪＴ）。また、ＣｏＭＰ送信方式を行う基地局のいずれか一つが特定時点に端末にデータを送信する方法も考慮することができる（ＤＰＳ；Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｉｎｔ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）。
【００６４】
これと違い、協調スケジューリング／ビームフォーミング方式（ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）では、端末はビームフォーミングを通じてデータを瞬間的に一つの基地局、すなわち、サービング基地局から受信することができる。
【００６５】
上りリンクの場合、ジョイントプロセシング（ＣｏＭＰ−ＪＰ）方式において、各基地局は端末からＰＵＳＣＨ信号を同時に受信することができる（Ｊｏｉｎｔ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ；ＪＲ）。これと違い、協調スケジューリング／ビームフォーミング方式（ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）では一つの基地局のみがＰＵＳＣＨを受信するが、このとき、協調スケジューリング／ビームフォーミング方式を用いるという決定は、協調セル（或いは、基地局）によって決定される。
【００６６】
以下では、チャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｔａｔｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）報告について説明する。現在、ＬＴＥ標準では、チャネル情報無しで運用される開ループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）ＭＩＭＯとチャネル情報に基づいて運用される閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）ＭＩＭＯという２種類の送信方式が存在する。特に、閉ループＭＩＭＯでは、ＭＩＭＯアンテナの多重化利得（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｇａｉｎ）を得るために、基地局及び端末のそれぞれはチャネル状態情報に基づいてビームフォーミングを行うことができる。基地局は、チャネル状態情報を端末から得るために、端末に参照信号を送信し、これに基づいて測定したチャネル状態情報をＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ）又はＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  ＣＨａｎｎｅｌ）を介してフィードバックするように命令する。
【００６７】
ＣＳＩは、ＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｄｅｘ）、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）の３つの情報に大別される。まず、ＲＩは、上述したように、チャネルのランク情報を示し、端末が同一の周波数−時間リソースを用いて受信できるストリームの個数を意味する。また、ＲＩは、チャネルのロングタームフェーディング（ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍ  ｆａｄｉｎｇ）によって決定されるため、一般に、ＰＭＩ、ＣＱＩ値に比べてより長い周期で基地局にフィードバックされる。
【００６８】
次に、ＰＭＩは、チャネルの空間特性を反映した値であり、ＳＩＮＲなどのメトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を基準に、端末が好む基地局のプリコーディング行列インデックスを示す。最後に、ＣＱＩは、チャネルの強度を示す値であり、通常、基地局がＰＭＩを用いた時に得られる受信ＳＩＮＲを意味する。
【００６９】
ＬＴＥ−Ａ標準のようなより進展した通信システムでは、ＭＵ−ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ）を用いた追加の多重ユーザダイバーシチ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を得ることが追加されている。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、アンテナドメインで多重化される端末間の干渉が存在するため、ＣＳＩの正確性は、ＣＳＩを報告した端末だけでなく、多重化される他の端末の干渉にも大きな影響を及ぼしうる。このため、ＭＵ−ＭＩＭＯではＳＵ−ＭＩＭＯに比べてより正確なＣＳＩ報告が要求される。
【００７０】
そこで、ＬＴＥ−Ａ標準では、最終のＰＭＩを、ロングターム（ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍ）及び／又は広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ）ＰＭＩであるＷ１と、ショートターム（ｓｈｏｒｔ  ｔｅｒｍ）及び／又はサブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）ＰＭＩであるＷ２といった２種類に分けて設計することと決定された。
【００７１】
上記のＷ１及びＷ２情報から一つの最終ＰＭＩを構成する構造的コードブック変換（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  ｃｏｄｅｂｏｏｋ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）方式の例示として、下記の式８のように、チャネルのロングターム共分散行列（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  ｍａｔｒｉｘ）を用いることができる。
【００７２】
【数１４】
0006294468.tif 000015
【００７３】
上記の式１で、Ｗ２は、ショートタームＰＭＩであり、ショートタームチャネル情報を反映するために構成されたコードブックのコードワードを意味し、Ｗは、最終コードブックのコードワードを意味し、ｎｏｒｍ（Ａ）は、行列Ａの各列のノーム（ｎｏｒｍ）が１に正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）された行列を意味する。
【００７４】
既存のＷ１とＷ２の具体的な構造は、次の式９のとおりである。
【００７５】
【数１５】
0006294468.tif 000016
【００７６】
式９で、コードワードの構造は、交差偏波アンテナ（ｃｒｏｓｓ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ）を利用し、アンテナの間隔がちゅう密な場合、例えば、通常、隣接アンテナ間の距離が信号波長の半分以下である場合、発生するチャネルの相関関係（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）特性を反映して設計した構造である。交差偏波アンテナの場合、アンテナを水平アンテナグループ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ａｎｔｅｎｎａ  ｇｒｏｕｐ）と垂直アンテナグループ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｎｔｅｎｎａ  ｇｒｏｕｐ）とに区分できるが、各アンテナグループはＵＬＡ（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙ）アンテナの特性を有し、両アンテナグループは共存（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）する。
【００７７】
このため、各グループのアンテナ間の相関関係は同一の線形位相増加（ｌｉｎｅａｒ  ｐｈａｓｅ  ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）特性を有し、アンテナグループ間の相関関係は、位相回転（ｐｈａｓｅ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）された特性を有する。結局、コードブックはチャネルを量子化（ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）した値であるから、チャネルの特性をそのまま反映してコードブックを設計することが必要である。説明の便宜のために、上述した構造のランク１コードワードを、下記の式１０のように例示することができる。
【００７８】
【数１６】
0006294468.tif 000017
【００７９】
上記の式１０で、コードワードは、送信アンテナの個数ＮＴ×１のベクトルで表現され、上位ベクトルＸｉ（ｋ）と下位ベクトルαｊＸｉ（ｋ）で構造化されており、それぞれは、水平アンテナグループと垂直アンテナグループの相関関係特性を示す。Ｘｉ（ｋ）は、各アンテナグループのアンテナ間相関関係特性を反映して線形位相増加特性を有するベクトルで表現することが有利であり、代表の例としてＤＦＴ行列を用いることができる。
【００８０】
ＬＴＥ−Ａ標準のようなより進展した通信システムでは、ＭＵ−ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ）を用いた追加の多重ユーザダイバーシチ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を得ることが追加されている。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、アンテナドメインで多重化される端末間の干渉が存在するため、ＣＳＩの正確性は、ＣＳＩを報告した端末だけでなく、多重化される他の端末の干渉にも大きな影響を及ぼしうる。このため、ＭＵ−ＭＩＭＯではＳＵ−ＭＩＭＯに比べてより正確なＣＳＩ報告が要求される。
【００８１】
また、ＣｏＭＰ ＪＴの場合、複数の基地局が特定端末に同一のデータを協調送信することから、理論的に、アンテナが地理的に分散されているＭＩＭＯシステムと見なすことができる。すなわち、ＪＴでＭＵ−ＭＩＭＯをする場合にも、単一セル−ＭＵ−ＭＩＭＯと同様に、協調スケジューリングされる端末間の干渉を避けるために、高い正確性のチャネル状態情報が要求される。ＣｏＭＰ ＣＢの場合にも同様に、隣接セルがサービングセルに与える干渉を回避するには、精巧なチャネル状態情報が要求される。一般に、チャネル状態情報フィードバックの正確度を上げるためには、端末の追加的なチャネル状態情報フィードバック報告が必要であり、これはＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨを介して基地局に送信される。
【００８２】
以下では、参照信号についてより詳しく説明する。
【００８３】
一般に、チャネル測定のためにデータと共に送信側と受信側の両方で既に知っている参照信号が送信側から受信側に送信される。このような参照信号は、チャネル測定に加え、変調技法を知らせて復調過程が行われるようにする役割を果たす。参照信号は、基地局と特定端末のための専用参照信号（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ＲＳ；ＤＲＳ）、すなわち、端末特定参照信号と、セル内の全端末のためのセル特定参照信号である共通参照信号（ｃｏｍｍｏｎ  ＲＳ又はＣｅｌｌ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＲＳ；ＣＲＳ）とに区別される。また、セル特定参照信号は、端末でＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩを測定して基地局に報告するための参照信号を含み、これをＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ＲＳ）と称する。
【００８４】
図８及び図９は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図８は一般（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）の場合を示し、図９は拡張（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ＣＰの場合を示す。
【００８５】
図８及び図９を参照すると、格子に記載された０乃至３は、アンテナポート０乃至３のそれぞれに対応してチャネル測定とデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるＣＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を意味し、セル特定参照信号のＣＲＳは、データ情報領域の他、制御情報領域全般にわたっても端末に送信されている。
【００８６】
また、格子に記載された「Ｄ」は、端末特定ＲＳである下りリンクＤＭ−ＲＳ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ＲＳ）を意味し、ＤＭ−ＲＳは、データ領域、すなわち、ＰＤＳＣＨを通じて単一アンテナポート送信を支援する。端末特定ＲＳであるＤＭ−ＲＳ存在の有無は上位層を通じて端末にシグナリングされる。図８及び図９は、アンテナポート５に対応するＤＭ−ＲＳを例示しており、３ＧＰＰ標準文書３６．２１１ではアンテナポート７乃至１４、すなわち、総８個のアンテナポートに対するＤＭ−ＲＳも定義している。
【００８７】
図１０は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割り当て例を示す図である。
【００８８】
図１０を参照すると、ＤＭ−ＲＳグループ１にはアンテナポート｛７、８、１１、１３｝に該当するＤＭ−ＲＳがアンテナポート別シーケンスを用いてマップされ、ＤＭ−ＲＳグループ２にはアンテナポート｛９、１０、１２、１４｝に該当するＤＭ−ＲＳが同様に、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。
【００８９】
一方、上述したＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは別にＰＤＳＣＨに対するチャネル測定を目的に提案され、ＣＲＳとは違い、ＣＳＩ−ＲＳには、多重セル環境でセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＣＩ）を減らすために、最大３２通りの異なったリソース設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が定義されてもよい。
【００９０】
ＣＳＩ−ＲＳ（リソース）設定は、アンテナポートの個数によってそれぞれ異なり、隣接セル間には、できるだけ異なった（リソース）設定と定義されたＣＳＩ−ＲＳが送信されるように構成される。ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは違い、最大８個のアンテナポートまで支援し、３ＧＰＰ標準文書では、アンテナポート１５乃至２２までの計８個のアンテナポートをＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートとして割り当てる。下記の表１及び表２は、３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳ設定を示すものであり、特に、表１は、一般ＣＰ （Ｎｏｒｍａｌ  ＣＰ）である場合を、表２は、拡張ＣＰ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ＣＰ）である場合を示している。
【００９１】
【表１】
0006294468.tif 000018
【００９２】
【表２】
0006294468.tif 000019
【００９３】
表１及び表２で、（ｋ’，ｌ’）は、ＲＥインデックスを表し、ｋ’は、副搬送波インデックスを、ｌ’は、ＯＦＤＭシンボルインデックスを表す。図１１は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義されたＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、一般ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する。
【００９４】
また、ＣＳＩ−ＲＳサブフレーム設定を定義することができ、これは、サブフレーム単位で表現される周期（ＴＣＳＩ−ＲＳ）とサブフレームオフセット（ΔＣＳＩ−ＲＳ）で構成される。下記の表３は、３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳサブフレーム設定を示すものである。
【００９５】
【表３】
0006294468.tif 000020
【００９６】
現在、ＺＰ（ｚｅｒｏ−ｐｏｗｅｒ）ＣＳＩ−ＲＳに関する情報は、下記の表４のような形態でＲＲＣ層信号を介してＣＳＩ−ＲＳ−Ｃｏｎｆｉｇ−ｒ１０メッセージに含まれて送信される。特に、ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソース設定は、ｚｅｒｏＴｘＰｏｗｅｒＳｕｂｆｒａｍｅＣｏｎｆｉｇ−ｒ１０と、１６ビットサイズのビットマップであるｚｅｒｏＴｘＰｏｗｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＬｉｓｔ−ｒ１０とで構成される。このうち、ｚｅｒｏＴｘＰｏｗｅｒＳｕｂｆｒａｍｅＣｏｎｆｉｇ−ｒ１０は、表３に該当するＩＣＳＩ−ＲＳ値を用いて、当該ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳが送信される周期及びサブフレームオフセットを知らせる。また、ｚｅｒｏＴｘＰｏｗｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＬｉｓｔ−ｒ１０は、ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳ設定を知らせる情報であって、上記ビットマップのそれぞれの要素は、上記の表１又は表２でＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートが４個である列（Ｃｏｌｕｍｎ）に含まれた設定を示す。すなわち、現在の３ＧＰＰ標準文書によれば、ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートが４個である場合のみと定義される。
【００９７】
【表４】
0006294468.tif 000021
【００９８】
参考として、現在の３ＧＰＰ標準文書によれば、ＣＱＩインデックスとそれに対応する変調次数、コーディングレートなどは、下記の表５の通りである。
【００９９】
【表５】
0006294468.tif 000022
【０１００】
一方、干渉測定を用いたＣＱＩ計算のための動作は、下記の通りである。
【０１０１】
端末は、ＣＱＩ計算の際に必要な因子としてＳＩＮＲを算出する必要があり、この場合、所望の（Ｄｅｓｉｒｅｄ）信号の受信電力測定（Ｓ−ｍｅａｓｕｒｅ）をＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳなどのＲＳを用いて行うことができ、干渉電力測定（Ｉ−ｍｅａｓｕｒｅ或いはＩＭ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ））のために、上記の受信した信号から所望の信号を除去した干渉信号の電力を測定する。
【０１０２】
ＣＳＩ測定のためのサブフレームセットＣＣＳＩ，０及びＣＣＳＩ，１を上位層シグナリングで設定することができる。このとき、それぞれのサブフレームセットに対応するサブフレームは互いに重なることなく一つのセットのみに含まれる。こうする場合、ＵＥは、Ｓ−ｍｅａｓｕｒｅの場合、特別なサブフレーム制約無しでＣＳＩ−ＲＳなどのＲＳを用いて行うことができるが、Ｉ−ｍｅａｓｕｒｅの場合、ＣＣＳＩ，０及びＣＣＳＩ，１別にＩ−ｍｅａｓｕｒｅを個別に行って、ＣＣＳＩ，０及びＣＣＳＩ，１のそれぞれに対する２つの異なったＣＱＩ計算を行わなければならない。
【０１０３】
以下、下りリンクデータチャネルの送信モードについて例示する。
【０１０４】
現在３ＧＰＰ ＬＴＥ標準文書、具体的に３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１３文書では、下記の表６及び表７のように下りリンクデータチャネル送信モードについて定義している。また、下記の送信モードは、上位層シグナリング、すなわち、ＲＲＣシグナリングで端末に設定される。
【０１０５】
【表６】
0006294468.tif 000023
【０１０６】
【表７】
0006294468.tif 000024
【０１０７】
表６及び表７を参照すると、現在の３ＧＰＰ ＬＴＥ標準文書では、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類による下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）フォーマットが定義されており、特に、Ｃ−ＲＮＴＩとＳＰＳ Ｃ−ＲＮＴＩの場合、送信モードとそれに対応するＤＣＩフォーマット、すなわち、送信モードベースのＤＣＩフォーマットを示している。また、それぞれの送信モードに関係なく適用可能な、すなわち、フォールバック（Ｆａｌｌ−ｂａｃｋ）モードのためのＤＣＩフォーマット１Ａが定義されている。上記の表６は、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類がＣ−ＲＮＴＩである場合を例示しており、上記の表７は、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類がＳＰＳ Ｃ−ＲＮＴＩである場合を例示している。
【０１０８】
送信モードに関する動作例として、端末が表６においてＣ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインドデコードした結果、ＤＣＩフォーマット１Ｂが検出されると、単一レイヤを用いた閉ループ空間多重化技法でＰＤＳＣＨが送信されたと仮定したうえＰＤＳＣＨをデコードする。
【０１０９】
また、上記の表６及び表７で、送信モード１０は、上述したＣｏＭＰ送信方式の下りリンクデータチャネル送信モードを意味する。表６を挙げて説明すると、端末がＣ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインドデコードした結果、ＤＣＩフォーマット２Ｄが検出されると、アンテナポート７乃至１４、すなわち、ＤＭ−ＲＳに基づいて多重レイヤ送信技法でＰＤＳＣＨが送信されるという仮定の下にＰＤＳＣＨをデコードする。又は、ＤＭ−ＲＳアンテナポート７又は８に基づいて単一アンテナ送信技法でＰＤＳＣＨが送信されるという仮定の下にＰＤＳＣＨをデコードする。
【０１１０】
一方、Ｃ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインドデコードした結果、ＤＣＩフォーマット１Ａが検出されると、当該サブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームか否かによって送信モードが変わる。例えば、当該サブフレームが非−ＭＢＳＦＮサブフレームの場合、ＰＤＳＣＨはアンテナポート０のＣＲＳに基づく単一アンテナ送信又はＣＲＳベース送信ダイバーシチ技法で送信されたという仮定の下にデコードする。また、当該サブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームの場合、ＰＤＳＣＨはアンテナポート７のＤＭ−ＲＳに基づく単一アンテナ送信がなされたという仮定の下にデコードすることができる。
【０１１１】
以下、アンテナポート間ＱＣＬ（Ｑｕａｓｉ  Ｃｏ−Ｌｏｃａｔｉｏｎ）について説明する。
【０１１２】
アンテナポート間ＱＣＬされているということは、端末が一つのアンテナポートから受信する信号（或いは、当該アンテナポートに対応する無線チャネル）の広範囲特性（ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）が、他のアンテナポートから受信する信号（或いは、当該アンテナポートに対応する無線チャネル）の広範囲特性と全て又は一部が同一だと仮定し得るということを意味する。ここで、広範囲特性は、周波数オフセットに関連したドップラー拡散（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ）、ドップラーシフト（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｈｉｆｔ）、タイミングオフセットに関連した平均遅延（ａｖｅｒａｇｅ  ｄｅｌａｙ）、遅延拡散（ｄｅｌａｙ  ｓｐｒｅａｄ）などを含み、さらに平均利得（ａｖｅｒａｇｅ  ｇａｉｎ）も含むことができる。
【０１１３】
上の定義によれば、端末はＱＣＬされていないアンテナポート、すなわち、ＮＱＣＬ（Ｎｏｎ  Ｑｕａｓｉ  ｃｏ−Ｌｏｃａｔｅｄ）されたアンテナポート間には広範囲特性が同一であると仮定することができない。この場合、端末はアンテナポート別に周波数オフセット及びタイミングオフセットなどを取得するためのトラッキング（ｔｒａｃｋｉｎｇ）手順を独立して行わなければならない。
【０１１４】
一方、ＱＣＬされているアンテナポート間については端末が次のような動作を行うことができるという利点がある。
【０１１５】
１）端末が特定アンテナポートに対応する無線チャネルに対する電力−遅延プロファイル（ｐｏｗｅｒ−ｄｅｌａｙ  ｐｒｏｆｉｌｅ）、遅延拡散、ドップラースペクトル（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）及びドップラー拡散推定の結果を、他のアンテナポートに対応する無線チャネルに対するチャネル推定時に用いられるウィナーフィルター（Ｗｉｅｎｅｒ  ｆｉｌｔｅｒ）パラメータなどに同一に適用することができる。
【０１１６】
２）また、端末は、特定アンテナポートに対する時間同期及び周波数同期を取った後、同一の同期を他のアンテナポートに対しても適用することができる。
【０１１７】
３）最後に、平均利得に関しても、端末は、ＱＣＬされているアンテナポートのそれぞれに対するＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）測定値を平均値として計算することができる。
【０１１８】
例えば、端末がＰＤＣＣＨ（或いは、Ｅ−ＰＤＣＣＨ）を介してＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネルスケジューリング情報、例えば、ＤＣＩフォーマット２Ｃを受信すると、端末は、当該スケジューリング情報で示すＤＭ−ＲＳシーケンスを用いてＰＤＳＣＨに対するチャネル推定を行った後、データ復調を行う場合であると仮定する。
【０１１９】
このような場合、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのＤＭ−ＲＳアンテナポートがサービングセルのＣＲＳアンテナポートとＱＣＬされていると、端末は、当該ＤＭ−ＲＳアンテナポートを用いたチャネル推定時に、自身のＣＲＳアンテナポートから推定した無線チャネルの広範囲特性（ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）をそのまま適用し、ＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる。
【０１２０】
同様に、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのＤＭ−ＲＳアンテナポートがサービングセルのＣＳＩ−ＲＳアンテナポートとＱＣＬされていると、端末は、当該ＤＭ−ＲＳアンテナポートを用いたチャネル推定時に、サービングセルのＣＳＩ−ＲＳアンテナポートから推定した無線チャネルの広範囲特性をそのまま適用し、ＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる。
【０１２１】
一方、ＬＴＥシステムでは、ＣｏＭＰモードである送信モード１０で下りリンク信号を送信する際、基地局が上位層信号を用いてＱＣＬタイプＡ及びＱＣＬタイプＢのうちの一つを端末に設定するように定義している。
【０１２２】
ここで、ＱＣＬタイプＡは、ＣＲＳ、ＤＭ−ＲＳ及びＣＳＩ−ＲＳのアンテナポートが、平均利得以外の広範囲特性がＱＣＬされていると仮定するものであり、同一のノード（ｐｏｉｎｔ）で物理チャネル及び信号が送信されているということを意味する。一方、ＱＣＬタイプＢは、ＤＰＳ、ＪＴなどのＣｏＭＰ送信が可能なように、端末当たり最大４個までのＱＣＬモードを上位層メッセージを用いて設定し、それらのうちどのＱＣＬモードで下りリンク信号を受信しなければならないかを動的にＤＣＩ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いて設定するように定義されている。
【０１２３】
ＱＣＬタイプＢが設定された場合のＤＰＳ送信に関して、より具体的に説明する。
【０１２４】
まず、Ｎ1個のアンテナポートで構成されたノード＃１は、ＣＳＩ−ＲＳリソース（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）＃１を送信し、Ｎ2個のアンテナポートで構成されたノード＃２は、ＣＳＩ−ＲＳリソース（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）＃２を送信すると仮定する。この場合、ＣＳＩ−ＲＳリソース＃１をＱＣＬモードパラメータセット＃１に含め、ＣＳＩ−ＲＳリソース＃２をＱＣＬモードパラメータセット＃２に含める。さらに、基地局はノード＃１及びノード＃２の共通カバレッジ内に存在する端末に、上位層信号によってパラメータセット＃１及びパラメータセット＃２を設定する。
【０１２５】
その後、基地局が当該端末にノード＃１を介してデータ（すなわち、ＰＤＳＣＨ）送信時にＤＣＩを用いてパラメータセット＃１を設定し、ノード＃２を介してデータ送信時にパラメータセット＃２を設定する方式でＤＰＳを行うことができる。端末にとっては、ＤＣＩによってパラメータセット＃１が設定されると、ＣＳＩ−ＲＳリソース＃１とＤＭ−ＲＳがＱＣＬされていると仮定し、パラメータセット＃２が設定されると、ＣＳＩ−ＲＳリソース＃２とＤＭ−ＲＳがＱＣＬされていると仮定することができる。
【０１２６】
以下、能動アンテナシステム（Ａｃｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＡＡＳ）及び３次元ビームフォーミングについて説明する。
【０１２７】
既存のセルラーシステムにおいて、基地局は、機械的ティルティング（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｔｉｌｔｉｎｇ）或いは電気的ティルティング（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｉｌｔｉｎｇ）を用いてセル間干渉を減らし、セル内端末のスループット、例えばＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を向上させる方案を用いてきた。図面を参照してより詳しく説明する。
【０１２８】
図１２は、アンテナティルティング方式を説明するための図である。特に、図１２の（ａ）には、アンテナティルティングが適用されていないアンテナ構造を示し、図１２の（ｂ）には、機械的ティルティングが適用されたアンテナ構造を示し、図１２の（ｃ）には、機械的ティルティングと電気的ティルティングの両方が適用されたアンテナ構造を示す。
【０１２９】
図１２の（ａ）と図１２の（ｂ）とを比較すると、機械的ティルティングの場合、図１２の（ｂ）のように、初期設置時にビーム方向が固定されてしまうという短所がある。さらに、電気的ティルティングの場合、図１２の（ｃ）のように、内部位相遷移（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ）モジュールを用いてティルティング角（ｔｉｌｔｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）を変更することができるが、事実上、セル固定的ティルティングから、非常に制約的な垂直ビームフォーミングしかできないという短所がある。
【０１３０】
図１３は、既存のアンテナシステムと能動アンテナシステム（Ａｃｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＡＡＳ）とを比較する図である。特に、図１３の（ａ）には既存のアンテナシステムを示し、図１３の（ｂ）には能動アンテナシステムを示す。
【０１３１】
図１３を参照すると、能動アンテナシステムは、既存のアンテナシステムと違い、複数のアンテナモジュールのそれぞれが電力増幅器をはじめとしてＲＦモジュール、すなわち、能動（ａｃｔｉｖｅ）素子を備えており、アンテナモジュールのそれぞれに対して電力及び位相を調節できるという特徴を有する。
【０１３２】
一般に考慮してきたＭＩＭＯアンテナ構造は、ＵＬＡ（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙ）のように、線形的な、すなわち、１次元アレイのアンテナである。このような１次元アレイ構造では、ビームフォーミングで生成可能なビームが２次元平面内に存在する。これは、既存の基地局の受動アンテナシステム（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＰＡＳ）ベースのＭＩＭＯ構造にも適用される。ＰＡＳベースの基地局にも垂直アンテナ及び水平アンテナが存在するが、垂直アンテナは一つのＲＦモジュールに拘束されているため、垂直方向にビームフォーミングが不可能であり、上述した機械的ティルティングしか適用することができない。
【０１３３】
しかし、基地局のアンテナ構造が能動アンテナシステムへと進化しながら、垂直方向のアンテナにも独立したＲＦモジュールが具現されることとなり、これによって、水平方向だけでなく垂直方向にもビームフォーミングが可能になった。これをエレベーションビームフォーミング（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）と呼ぶ。
【０１３４】
エレベーションビームフォーミングによれば、生成可能なビームを、垂直及び水平方向へと３次元空間に表現することができ、これを３次元ビームフォーミングと呼ぶこともできる。すなわち、３次元ビームフォーミングは、１次元アレイのアンテナ構造から平面形態の２次元アレイのアンテナ構造に進化することから可能になったものである。ここで、３次元ビームフォーミングは、アンテナアレイが必ずしも平面（ｐｌａｎａｒ）形状である必要はなく、リング（ｒｉｎｇ）形状の３次元形態のアレイ構造でも可能である。３次元ビームフォーミングの特徴は、既存の１次元アレイのアンテナ構造ではなく様々な形態のアンテナ配置によってＭＩＭＯプロセスが３次元空間上でなされるということにある。
【０１３５】
図１４は、能動アンテナシステムに基づいて端末特定ビームを形成した例を示す図である。図１４を参照すると、３次元ビームフォーミングによって、端末が基地局の左右に動く場合だけでなく、前後に動く場合にもビームフォーミングが可能であり、端末特定ビーム形成に、より高い自由度が提供されることがわかる。
【０１３６】
なお、能動アンテナベースの２次元アレイのアンテナ構造を用いた送信環境としては、室外基地局から室外端末に送信する環境だけでなく、室外基地局が室内端末に送信する環境（Ｏ２Ｉ、Ｏｕｔｄｏｏｒ  ｔｏ  Ｉｎｄｏｏｒ）、及び室内基地局が室内端末に送信する環境（Ｉｎｄｏｏｒ  ｈｏｔｓｐｏｔ）などを考慮することができる。
【０１３７】
図１５は、能動アンテナシステムベースの２次元ビーム送信シナリオを示す図である。
【０１３８】
図１５を参照すると、セル内に様々な複数の建物が存在する実際セル環境を仮定した場合、基地局は、端末特定水平ビーム操向だけでなく、建物の高さによる様々な端末の高さを考慮した垂直ビーム操向能力まで考慮しなければならない。このようなセル環境を考慮する場合、既存の無線チャネル環境とは著しく異なるチャネル特性、例えば、高さの差による陰影／経路損失変化、フェーディング特性変化などを反映する必要がある。
【０１３９】
言い換えると、３次元ビームフォーミングは、既存の線形的な１次元アレイのアンテナ構造に基づいて水平方向にのみなされた水平ビームフォーミングが進化したものであり、平面配列（ｐｌａｎａｒ  ａｒｒａｙ）などの多次元アレイのアンテナ構造に基づいてエレベーションビームフォーミング或いは垂直ビームフォーミングまで拡張及び結合された形態のＭＩＭＯプロセシング技法を意味する。
【０１４０】
以下、線形プリコーディング（ｌｉｎｅａｒ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）を用いたＭＩＭＯシステムについて説明する。狭帯域システム（Ｎａｒｒｏｗ  ｂａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ）或いは広帯域システム（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ）で周波数側に平面フェーディング（ｆｌａｔ  ｆａｄｉｎｇ）を経ると仮定し得る周波数単位（例えば、副搬送波単位）において、下りリンクＭＩＭＯシステムは、次の式１１のようにモデリングすることができる。
【０１４１】
【数１７】
0006294468.tif 000025
【０１４２】
端末の受信アンテナポートの個数がＮｒであり、基地局の送信アンテナポートの個数がＮｔだと仮定すれば、上記の式１１で、ｙは、端末のＮｒ個の受信アンテナで受信するＮｒ×１の受信信号ベクトル、Ｈは、Ｎｒ×ＮｔサイズのＭＩＭＯチャネル行列、ｘは、Ｎｔ×１サイズの送信信号、ｚは、Ｎｒ×１サイズの受信雑音及び干渉ベクトルである。
【０１４３】
上記のシステムモデルは、単一端末送信シナリオ（ｓｉｎｇｌｅ  ｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ）だけでなく、多重端末送信シナリオ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ）にも適用可能である。前者の場合、Ｎｒは単一端末の受信アンテナ数であるが、後者の場合、Ｎｒを、多重端末の全受信アンテナに拡張して解釈することができる。
【０１４４】
上記のシステムモデルは、下りリンク送信シナリオだけでなく、上りリンク送信シナリオにも適用可能である。このとき、Ｎｔは端末の送信アンテナ数を表すことができ、Ｎｒは基地局の受信アンテナ数を表すことができる。
【０１４５】
線形的ＭＩＭＯプリコーダを考慮すると、ＭＩＭＯプリコーダは、一般に、Ｎｔ×Ｎｓサイズの行列Ｕと表現することができる。ここで、Ｎｓは、送信ランク或いは送信レイヤ数に該当する。したがって、送信信号ベクトルｘは、次の式１２のようにモデリングすることができる。
【０１４６】
【数１８】
0006294468.tif 000026
【０１４７】
上記の式１２で、ＰＴは送信信号エネルギー、ｓは、Ｎｓ個の送信レイヤで送信される信号を表現するＮｓ×１サイズの送信信号ベクトルである。すなわち、Ｅ｛ｓＨＵＨＵｓ｝＝Ｎｓである。Ｎｓ個の各送信レイヤに該当するＮｔ×１サイズのプリコーディングベクトルをそれぞれ
【数１９】
0006294468.tif 000027
とすれば、
【数２０】
0006294468.tif 000028
のように表現することができる。この場合、上記の式１２を下記の式１３のように表現することもできる。
【０１４８】
【数２１】
0006294468.tif 000029
【０１４９】
【数２２】
0006294468.tif 000030
【０１５０】
【数２３】
0006294468.tif 000031
【０１５１】
上記の式１４で、各レイヤにて信号を同一電力で送信する場合、Ｅ｛ｕｉＨｕｉ｝＝１が成立することがわかる。
【０１５２】
一方、上述したマッシブＭＩＭＯ（Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ）のように、将来の多重アンテナシステムは進化を重ねながらアンテナ数が益々増加する可能性があり、実際にＬＴＥ標準では３Ｄ ＭＩＭＯ環境を考慮して最大６４個の基地局送信アンテナを考慮している。
【０１５３】
しかしながら、アンテナ数が増加するほど、パイロット及びフィードバックオーバーヘッドが大きくなり、デコーディング複雑度が増加するなどの問題点が発生しうる。基地局のアンテナ数が増加するほど、ＭＩＭＯチャネルＨのサイズが大きくなるため、端末がＭＩＭＯチャネルを推定できるように基地局が送信する測定用途のパイロットの個数も増加しなければならない。また、端末が測定したＭＩＭＯチャネルに関する明示的な或いは暗示的な情報を基地局に知らせるようにフィードバックするとすれば、チャネル行列が大きくなるにつれてフィードバック量も増加することになる。特に、ＬＴＥシステムのようにコードブックベースＰＭＩフィードバック送信を行う場合、ＰＭＩコードブックのサイズもアンテナ数の増加につれて幾何級数的に増加し、基地局と端末の計算複雑度を増加させる。
【０１５４】
このような環境で、全体送信アンテナを区画化（ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）してサブ−アレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）単位にパイロット送信をしたり、サブ−アレイ単位にフィードバックを行ったりすると、システム複雑度及びオーバーヘッドを軽減させることができる。特に、ＬＴＥ技術標準の観点で既存の８個の送信アンテナまで支援するパイロット、ＭＩＭＯプリコーディング方式及び／又はフィードバック体系を相当再利用してマッシブＭＩＭＯシステムを支援することができるという長所がある。
【０１５５】
このような観点で、上記のＭＩＭＯシステムモデルにおける各レイヤプリコーディングベクトルを任意の個数Ｍ個のサブ−プリコーディングベクトル（ｓｕｂ−ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ）に区画化し、ｉ番目のレイヤに対するプリコーディングベクトルに該当するサブ−プリコーディングベクトルをｕｉ，１，…ｕｉ，Ｍと表現すれば、ｉ番目のレイヤに対するプリコーディングベクトルはｕｉ＝［ｕｉ，１Ｔｕｉ，２Ｔ…ｕｉ，ＭＴ］Ｔのように表現することができる。
【０１５６】
ここで、各サブ−プリコーディングベクトルは、Ｎｒ×ＮｔサイズのＭＩＭＯチャネルＨを行方向に各区画の送信アンテナ数だけ分離した各サブ−チャネル行列（ｓｕｂ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｍａｔｒｉｘ）を有効チャネルとして経る。ここで、サブ−チャネル行列で表現したＭＩＭＯチャネルＨは、下記の式１５のとおりである。
【０１５７】
【数２４】
0006294468.tif 000032
【０１５８】
万一、端末が好む各サブ−プリコーディングベクトルをＰＭＩコードブックベースで決定するとすれば、各サブ−プリコーディングベクトルを正規化する過程が必要である。ここで、正規化過程は、同一のサイズのサブ−プリコーディングベクトルは同一の送信アンテナ数に対するＰＭＩコードブックからプリコーダを選択できるように、プリコーディングベクトル又はベクトルの特定元素の値、サイズ及び／又は位相を当該ＰＭＩコードブックから選択するのに適するように行う全ての過程を総称する。
【０１５９】
例えば、ＰＭＩコードブックの最初の元素が０又は１となっていると、各サブ−プリコーディングベクトルの位相及びサイズを、そこに合わせて正規化することができる。以下では、ｍ番目の区画に該当するサブ−プリコーディングベクトルｕｉ，ｍをαｉ，ｍ値で正規化したと仮定し、正規化されたサブ−プリコーディングベクトル（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ；ＮＰＰ）をｖｉ，ｍ＝ｕｉ，ｍ／αｉ，ｍと仮定する。このため、コードブックベースプリコーディングを考慮する時の区画化プリコーディングは、次の式１６のようにモデリングされる。
【０１６０】
【数２５】
0006294468.tif 000033
【０１６１】
上記の式１６からわかるように、全体プリコーダ観点で、各αｉ，ｍはそれぞれのＮＰＰを連結する値と解釈することができる。以下ではこの値を連結係数と呼ぶ。結果として、各区画化されたアンテナポートに対する正規化されたプリコーディング方式と、それぞれの正規化されたプリコーダを連結し得る連結係数を規定すると、全体送信アンテナ（ポート）に対するプリコーディング方法を規定することができる。
【０１６２】
ｉ番目のレイヤに対するＭ個の連結係数をまとめてベクトル形態のａｉ＝［αｉ，１  αｉ，２  …  αｉ，Ｍ］Ｔのように定義することができる。以下、ａｉを「連結ベクトル」と呼ぶ。
【０１６３】
連結ベクトルは、Ｍ個の値で構成されると表現することもできるが、連結ベクトルの最初の元素で正規化した後、残りＭ−１個の値で表現されるｂｉを連結ベクトルと見なすこともできる。すなわち、最初のＮＰＰを基準に、残りＭ−１個のＮＰＰの相対的な差を連結ベクトルとして下記の式１７のように定義することもできる。これは、全体プリコーディングベクトルｕｉ観点で、最初の元素は既に正規化されていると仮定する場合が多いためである。
【０１６４】
【数２６】
0006294468.tif 000034
【０１６５】
万一、各送信レイヤが同一の数の区画化を行うとすれば、次の式１８の連結行列も定義することができる。また、各区画に対する行列形態のＮＰＰも、次の式１９のように定義することができる。
【０１６６】
【数２７】
0006294468.tif 000035
【０１６７】
【数２８】
0006294468.tif 000036
【０１６８】
サイズＭ×１の連結ベクトルの各エレメントを各区画のサイズだけ反復したベクトルを、拡張された連結ベクトル
【数２９】
0006294468.tif 000037
としよう。例えば、ｉ番目のレイヤに対してＭ＝２であり、最初の区画のサイズは３、２番目の区画のサイズは４であれば、
【数３０】
0006294468.tif 000038
である。上記の拡張された連結ベクトルを積層して
【数３１】
0006294468.tif 000039
のように拡張された連結行列を定義することができる。
【０１６９】
この場合、全体プリコーディング行列は、拡張された連結行列と合わせられたＮＰＰ行列（Ｖｔ）のアダマール積（Ｈａｄａｍａｒｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ）（又は、要素ごとの積（Ｅｌｅｍｅｎｔ−ｗｉｓｅ  ｐｒｏｄｕｃｔ））であって、次の式２０のように表すことができる。
【０１７０】
【数３２】
0006294468.tif 000040
【０１７１】
上記の式２０で、Ｖｔ＝［Ｖ１Ｔ…ＶＭＴ］Ｔであり、行列演算子○は、アダマール積を表す。
【０１７２】
（拡張された）連結ベクトルと（拡張された）連結行列を総称してリンキング（ｌｉｎｋｉｎｇ）プリコーダという。ここで、プリコーダと命名するのは、全体送信アンテナプリコーダを決定する一つの構成要素であるためである。リンキングプリコーダは、上記の式２０のように一つで構成されてもよいが、これに制限されない。例えば、連結ベクトル
【数３３】
0006294468.tif 000041
に対して任意の区画化をさらに行って、複数のサブ−リンキングベクトル（ｓｕｂ−ｌｉｎｋｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ）を構成することができ、これによってサブ−リンキングプリコーダが定義されてもよい。以下では、説明の便宜上、単一リンキングプリコーダを仮定するが、リンキングプリコーダの区画化シナリオも排除しない。
【０１７３】
上記の連結係数の表現時に、同一の区画の互いに異なる送信レイヤに互いに異なる連結係数が適用されるように表現したが、レイヤ別に同一の区画化を適用した場合、連結係数は、送信レイヤに独立して設定されてもよい。すなわち、全てのレイヤに対して同一の連結係数を設定することもできる。この場合、連結ベクトル間には
【数３４】
0006294468.tif 000042
のような関係が成立する。この場合、リンキングプリコーダは、Ｍ個或いはＭ−１個の連結係数のみで表現可能である。
【０１７４】
一方、ＭＩＭＯプリコーディング方式は、閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ）プリコーディング方式と開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）プリコーディング方式とに大別することができる。一般に、閉ループプリコーディング方式は、ＭＩＭＯプリコーダ構成時に送受信機間のチャネルを考慮するため、送信機にとってＭＩＭＯチャネルを推定するためには端末のフィードバック信号の送信、パイロット信号の送信のような追加のオーバーヘッドが必要であるが、チャネルが正確に推定されると、開ループプリコーディング方式に比べて優れた性能を有する。したがって、閉ループプリコーディング方式は、チャネルに対する推定の正確さが要求され、よって、送信機と受信機間のチャネル変化が大きくない静的な環境（例えば、低いドップラー拡散、低い遅延拡散が存在する環境）で主に用いられる。一方、開ループプリコーディング方式は、送受信機間のチャネル変化とＭＩＭＯプリコーディング方式間の相関関係がないため、送信機と受信機間のチャネル変化が大きい環境で閉ループ方式に比べて優れた性能を示す。
【０１７５】
アンテナ数が非常に多いマッシブＭＩＭＯ環境で閉ループプリコーディング方式を適用するためには、それぞれのサブプリコーダ及びリンキングプリコーダの情報が必要である。ここで、コードブックベースのフィードバックが適用されないなら、リンキングプリコーダ情報は要求されなくてもよい。区画化方式によって、各サブプリコーダが経る有効チャネル及びリンキングプリコーダが経る有効チャネルの特性は互いに異なってもよい。例えば、あるサブプリコーダが経るＭＩＭＯチャネルは、相対的に低ドップラー拡散（ｌｏｗ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ）特性を有するが、他のサブプリコーダが経るチャネルは高ドップラー拡散（ｈｉｇｈ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ）特性を有してもよい。他の例として、全てのサブプリコーダが経る有効チャネルは類似のドップラー特性を有するが、リンキングプリコーダが経る有効チャネルは、異なるドップラー特性を有してもよい。
【０１７６】
以下では、上記の分割プリコーディング環境で区画化されたチャネル及びリンキングチャネル（ｌｉｎｋｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）のそれぞれの特性に適応的にＭＩＭＯ送信技法を最適化する分割ビームフォーミング（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法を説明する。
【０１７７】
＜分割ビームフォーミング＞
基地局は、各アンテナポート区画に対するプリコーダと各アンテナポート区画を連結するリンキングプリコーダの一部にのみ閉ループプリコーディングを行い、残りには次のいずれか一つのプリコーディング方式を適用することができる。
【０１７８】
１．システムで規定したプリコーディング方式（以下、デフォルト（Ｄｅｆａｕｌｔ）プリコーディング）
２．基地局或いはネットワークであらかじめ指定したプリコーディング方式（以下、参照（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）プリコーディング）
３．基地局が無作為に定めたプリコーディング方式（以下、ランダム（Ｒａｎｄｏｍ）プリコーディング）
【０１７９】
以下では、閉ループプリコーディングが適用される区画及び／又は連結係数の集合を制御空間、閉ループプリコーディングが適用されない区画及び／又は連結係数の集合を非制御空間と呼ぶ。
【０１８０】
上記のシステムで規定したプリコーディング方式であるデフォルトプリコーディング方式は、非制御空間に対して送信するビームをシステムで規定して使用する方法を意味する。デフォルトプリコーディングは、任意の開ループプリコーディング方式に従うように規定することができる。デフォルトプリコーディングは、システム帯域幅、基地局送信アンテナ数、送信レイヤ数（又は、送信ランク）、基地局送信アンテナ構成（Ｎｔ＿ｖ、Ｎｔ＿ｈ）、又は非制御方向の送信アンテナ数によって異なるように設定することができる。又は、これらのシステムパラメータによらず、特定ビームに設定することもできる。また、デフォルトプリコーディングは、全周波数帯域と時間にわたって固定されてもよく、特定時間リソース単位及び／又は周波数リソース単位に変化してもよい。
【０１８１】
また、基地局或いはネットワークであらかじめ指定したプリコーディング方式である上記の参照プリコーディング方式は、基地局或いはネットワークが、非制御空間に対して適用するプリコーディング方式を端末に指定する方法を意味する。このため、非制御空間に対する参照プリコーディング情報が物理層或いは上位層メッセージで端末に伝達される特徴を有する。上記の参照プリコーディング情報は、非制御空間で適用されるＭＩＭＯプリコーダを明示的、暗示的に知らせ得る情報であればよい。例えば、非制御空間送信アンテナ数に該当するＰＭＩコードブックの特定インデックス（ＰＭＩ）、非制御空間のＭＩＭＯプリコーディング行列の各元素の量子化された値、複数のＭＩＭＯプリコーディング方式のインデックスから選ばれた、送信に用いられるインデックスなどを、参照プリコーディング情報としてシグナルすることができる。
【０１８２】
また、参照プリコーディングも同様に、特定時間リソース単位或いは周波数リソース単位に変化してもよい。この場合、参照プリコーディングの時間／周波数リソース別変化パターンを複数個規定した後、該当の基地局或いはネットワークで使用する参照プリコーディングパターンインデックスを参照プリコーディング情報としてシグナルすることができる。或いは、時間／周波数リソース別変化パターンを誘導し得るランダム変数生成器のシード（ｓｅｅｄ）値を参照プリコーディング情報として用いることもできる。或いは、様々なプリコーディング方式（例えば、ＳＴＢＣ、遅延ダイバーシチ（ｄｅｌａｙ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）など）のうちいずれの方式を用いるかを、参照プリコーディング情報として用いることもできる。
【０１８３】
なお、基地局が無作為に定めたプリコーディング方式であるランダムプリコーディング方式は、非制御空間に対して適用されるプリコーディング方式を、基地局が任意に決定して適用する方式を意味する。このため、デフォルトプリコーディング方式や参照プリコーディング方式とは違い、非制御空間に対して適用されるプリコーダを端末が知らないという特徴がある。一例として、基地局は、非制御空間に対して、特定時間リソース単位（例えば、ＯＦＤＭシンボル）及び／又は周波数リソース単位（例えば、副搬送波）で無作為に変化するビームを送信することができる。
【０１８４】
分割ビームフォーミング方式において、送信レイヤ別に独立した区画化及び分割ビームフォーミング方式を適用することができる。又は、全ての送信レイヤに対して同一の区画化及び分割ビームフォーミング方式を適用することもできる。
【０１８５】
また、分割ビームフォーミング方式は、送信アンテナの一部のアンテナに対するフィードバック情報或いは連結係数に対するフィードバック情報の信頼性が低下した場合や、当該フィードバックが不要なチャネル環境の場合に非常に有用である。特に、一部のアンテナに対するフィードバック情報或いは連結係数に対するフィードバック情報の信頼性が低下する場合、フィードバック情報の誤りによる不要なパケット受信誤り及び再送信を防止することができ、フィードバックが不必要な場合、フィードバックオーバーヘッドを最小化できるという長所がある。
【０１８６】
＜整合（Ａｌｉｇｎｅｄ）分割プリコーディング＞
一部或いは全てのアンテナポート区画が同一のサイズを有し、該当の区画化されたアンテナアレイが類似の有効チャネル特性を有する場合、該当のＮＰＰに同一のプリコーディング方法、すなわち、整合分割プリコーディングを適用することができる。
【０１８７】
図１６は、均一線形アレイにおいて整合分割プリコーディングを適用する例を説明する図である。
【０１８８】
図１６を参照すると、８個のアンテナで構成された均一線形アレイ（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙ；ＵＬＡ）において、１番目の区画は１，３，５，７番目のアンテナで構成され、２番目の区画は２，４，６，８番目のアンテナで構成される。各アンテナ間の間隔が狭く、周辺にスキャッタ（ｓｃａｔｔｅｒｅｒ）が多くないなら、１番目の区画と２番目の区画は、リンキングプリコーダ成分に該当する両区画間の位相差を除けば、類似のＭＩＭＯチャネルを経る確率が高い。このような場合、両区画に同一のプリコーディング方式を適用するように設定する。
【０１８９】
図１７は、平板アレイ（ｓｑｕａｒｅ  ａｒｒａｙ）において列（ｃｏｌｕｍｎ）ベース整合分割プリコーディングを適用する例を説明する図である。
【０１９０】
図１７を参照すると、Ｎｔ＿ｖ個の行とＮｔ＿ｈ個の列の形態であるＮｔ（＝Ｎｔ＿ｖ×Ｎｔ＿ｈ）個のアンテナで構成された平板アレイにおいて、各列を一つの区画と設定する。万一、列間の距離が近く、Ｎｔ＿ｈが大きくない環境では、全ての区画に同一のプリコーディング方式を適用するように設定することができる。ただし、リンキングベクトル（ｌｉｎｋｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ）はサブプリコーダと独立して設定される。
【０１９１】
図１８は、平板アレイにおいて行（ｒｏｗ）ベース整合分割プリコーディングを適用する例を説明する図である。
【０１９２】
図１８を参照すると、Ｎｔ＿ｖ個の行とＮｔ＿ｈ個の列の形態であるＮｔ（＝Ｎｔ＿ｖ×Ｎｔ＿ｈ）個のアンテナで構成された平板アレイにおいて、各行を一つの区画と設定する。行間の距離が近く、Ｎｔ＿ｖが大きくない環境では、全ての区画に同一のプリコーディング方式を適用するように設定することができる。ただし、リンキングベクトルはサブプリコーダと独立して設定される。
【０１９３】
図１９は、平板アレイにおいて行（ｒｏｗ）グループベース整合分割プリコーディングを適用する例を説明する。
【０１９４】
図１９を参照すると、Ｎｔ＿ｖ個の行とＮｔ＿ｈ個の列の形態であるＮｔ（＝Ｎｔ＿ｖ×Ｎｔ＿ｈ）個のアンテナで構成された平板アレイにおいて、Ｎ個の行で構成された行グループを一つの区画と設定する。行グループ間の距離が近く、Ｎｔ＿ｖが大きくない環境では、全ての区画に同一のプリコーディング方式を適用するように設定するとができる。ただし、リンキングベクトルはサブプリコーダと独立して設定される。
【０１９５】
図１６乃至図１９に例示したように、全ての区画のサイズが同一であり、全ての区画で同一のプリコーダを適用する（すなわち、
【数３５】
0006294468.tif 000043
）とすれば、ｉ番目のレイヤに対するプリコーダは、次の式のように、リンキングプリコーダとサブプリコーダとのクロネッカー積（Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｔ）と表現することができる。
【０１９６】
【数３６】
0006294468.tif 000044
【０１９７】
また、全ての送信レイヤに同一の区画化を行うとすれば、全体レイヤに対するＭＩＭＯプリコーダは、次の式２２のように、サイズＭ×Ｎｓの連結行列Ａとサイズ
【数３７】
0006294468.tif 000045
のサブプリコーディング行列
【数３８】
0006294468.tif 000046
とのＫｈａｔｒｉ−Ｒａｏ積（列ごとのクロネッカー積（ｃｏｌｕｍｎ−ｗｉｓｅ  Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｔ））と表現することができる。
【０１９８】
【数３９】
0006294468.tif 000047
【０１９９】
また、図１７に示したように、２次元アンテナポートアレイ環境で各列を区画とした場合、上記サブプリコーダｖｉ又はＶは垂直ビームフォーミング（又は、ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行い、上記リンキングプリコーダａｉ又はＡは水平ビームフォーミング（又は、Ａｚｉｍｕｔｈ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行う。同様に、図１８に示したように、２次元アンテナポートアレイ環境で各行を区画とした場合、上記サブプリコーダｖｉ又はＶは水平ビームフォーミングを行い、上記リンキングプリコーダａｉ又はＡは垂直ビームフォーミングを行う。
【０２００】
すなわち、図１７の例示や図１８の例示のように、２次元アンテナ（ポート）アレイ環境で行又は列方向に完全整合（ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）分割プリコーディングを行う場合、３次元ビームフォーミングを行うプリコーダは、一つのサブプリコーダと一つのリンキングプリコーダで表現することができ、両プリコーダのうち、一つのプリコーダは垂直ビームフォーミングを行い、他のプリコーダは水平ビームフォーミングを行う。
【０２０１】
このように完全整合分割プリコーディングが行われる環境で提案する分割ビームフォーミングを適用する場合、全ての区画に対するプリコーディングが一致した環境で、基地局はサブプリコーダとリンキングプリコーダのいずれか一つに閉ループプリコーディングを行い、残りにはデフォルトプリコーディング、参照プリコーディング及びランダムプリコーディングのいずれか一つを適用する。
【０２０２】
図１７及び図１８に示したように２次元アンテナアレイの環境で３Ｄビームフォーミングを行う場合に有用である。３Ｄビームフォーミング、特に、端末特定（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）３Ｄビームフォーミングは、端末の水平的、垂直的位置と、３次元空間上のフェーディング（Ｆａｄｉｎｇ）環境によって送信性能を最適化できるという長所がある。しかし、端末特定３Ｄビームフォーミングは閉ループプリコーディング方式であり、これを円滑に行うためには、基地局と端末間の正確なチャネル情報（ＣＳＩ）が要求される。
【０２０３】
したがって、基地局アンテナ数の増加及びビームフォーミング次数の増加によって、ＭＩＭＯ送信方式による性能最低値と最大値間の差がより大きくなるため、チャネル推定誤り、フィードバック誤り及びチャネルエージング（ａｇｉｎｇ）などの基地局ＣＳＩ推定誤りの要因による性能敏感度がより高くなる。基地局のＣＳＩ推定誤りが大きくない場合には、チャネルコーディングなどの効果によって正常な送信が行われうるが、その誤りが大きい場合にはパケット受信誤りが発生し、パケット再送信が起きるなどの深刻な性能低下が発生しうる。
【０２０４】
例えば、基地局に対して水平方向に高速で移動している端末に３Ｄビームフォーミングを行うことは、パケット再送信を招く確率が高い。従来ではこのような端末に開ループプリコーディング方式を用いたが、この端末は垂直方向には静的なチャネルを経ることから、垂直ビームフォーミングを行うことが有利である。逆に、垂直方向に高速で移動している端末、或いは垂直方向にスキャッタリングが激しい環境下の端末には、水平ビームフォーミングを行うことが有利である。また、狭くて高いビルディング内に位置している端末には３Ｄビームフォーミングを行うが、基地局が水平ビームフォーミング方向を特定方向に固定することができる。すなわち、該当の端末には垂直ビームフォーミングのみのためにフィードバック情報を構成するように誘導し、フィードバックオーバーヘッドを減らすことができる。
【０２０５】
したがって、分割ビームフォーミングを３Ｄビームフォーミング環境に適用すると、ユーザ環境に応じて２Ｄビームフォーミング（垂直ビームフォーミング又は水平ビームフォーミング）を行うことができる。このような側面から、本技法は、部分次元ビームフォーミング（ｐａｒｔｉａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）と呼ぶこともできる。例えば、２次元送信アンテナポートを有する基地局は、垂直プリコーダ及び水平プリコーダのいずれか一つに閉ループプリコーディングを行い、残りには、デフォルトプリコーディング、参照プリコーディング及びランダムプリコーディングのいずれか一つのプリコーディング方式を適用することができる。
【０２０６】
上述したように、分割プリコーディング方式において各サブプリコーダ及びリンキングプリコーダを基地局のデータ送信観点で定義した。端末観点では、閉ループ方式が適用されるサブプリコーダ及びリンキングプリコーダと関連して、好ましいプリコーダに関する情報（ＰＰＩ；ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）を基地局に送信することができる。代表的なＰＰＩで行列プリコーダをインデックス化した後、好ましいインデックスをフィードバックするＰＭＩフィードバック方式を挙げることができる。
【０２０７】
一部のフィードバック情報が区画及び／又は区画を連結する値で構成された単位に分離されると、基地局が端末に送信するパイロット信号も、特定アンテナポートの集合と関連付けることができる。このようなパイロット信号の集合をパイロットパターンという。代表的なパイロットパターンとして、ＬＴＥシステムで用いる測定パイロット（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｐｉｌｏｔ）であるＮＺＰ（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ−ｐｏｗｅｒ）ＣＳＩ−ＲＳリソース（又は、プロセス）がある。例えば、次のような区画、ＣＳＩ−ＲＳ、及びＰＭＩフィードバック間のマッピング関係を定義することができる。
【０２０８】
Ａ．  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｕｎｉｔ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ  ＆  Ｐｉｌｏｔ  ｐａｔｔｅｒｎ  ＆  ＰＭＩ  ｆｅｅｄｂａｃｋ
１．（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）１６個のアンテナポートで構成されたシステムにおいて、基地局は、８個のアンテナポート単位の２つの区画にして分割プリコーディングを行う。
【０２０９】
２．（Ｐｉｌｏｔ  ｐａｔｔｅｒｎ）分割プリコーディングを支援するために、基地局は、各区画に８ｔｘ ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソースを割り当てて送信する。すなわち、端末に２つのｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定する。
【０２１０】
３．（ＰＭＩ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）端末は、２つのアンテナポート区画に対するＰＭＩ １、ＰＭＩ ２、及びＰＭＩ １とＰＭＩ ２とを連結する連結係数値（例えば、リンキングプリコーダに対するＰＭＩ ３）をフィードバックする。
【０２１１】
すなわち、各アンテナポート区画に対して別のＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソースを割り当てる場合、一つの基地局（又は、送信ポイント（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ））に属した複数のｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ（又は、同期化された）アンテナポート区画に対して、基地局は端末に複数のＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定することができる。このとき、ＣｏＭＰ送信などに用いられるｎｏｎ−ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄアンテナポートパターンと上記ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄアンテナポートパターンとを区別するために、基地局はＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソース間にｃｏ−ｌｏｃａｔｉｏｎがされているか否かをさらに知らせることができる。例えば、複数のＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳリソース間のＱＣＬ（ｑｕａｓｉ−ｃｏ−ｌｏｃａｔｉｏｎ）条件を端末に知らせることができる。
【０２１２】
パイロット送信単位とアンテナポート区画単位とが、上記の例のように、必ずしも一致するわけではない。例えば、１つの８ｔｘ ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定した状態で、端末は２つの４ｔｘ区画に対するフィードバック情報を構成することもできる。また、アンテナポート区画単位とフィードバック単位も必ずしも一致するわけではない。特に、整合分割プリコーディングの場合、同一のプリコーディングを適用する区画に対しては共通のＰＰＩフィードバック情報がフィードバックされてもよいため、複数の区画に対して一つのフィードバック単位が構成されてもよい。
【０２１３】
Ｂ．  Ｎｏｔ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｕｎｉｔ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ  ＆  Ｐｉｌｏｔ  ｐａｔｔｅｒｎ  ＆  ＰＭＩ  ｆｅｅｄｂａｃｋ
１．（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）アンテナポート区画化は、上記の図１８と同一に構成されると仮定する。
【０２１４】
２．（ＰＭＩ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）フィードバック情報は、完全整合分割プリコーディングの場合を考慮して、全ての区画に対して共通に適用し得るＰＰＩ（以下、共通ＰＰＩ）と連結係数値で構成する。この場合、区画単位とフィードバック単位は互いに異なると見なすことができる。
【０２１５】
３．（Ｐｉｌｏｔ  ｐａｔｔｅｒｎ）パイロットパターン割り当て方法には様々なものがある。図２０乃至図２２は、パイロットパターン割り当て方法を例示する。具体的に、図２０に示すように、各区画別に別個のパイロットリソースを設定することもでき、図２１に示すように、端末が共通ＰＰＩを計算できるように、最初の区画に一つのパイロットパターンを送信し、端末が連結係数値を計算できるように、リンキングプリコーダが適用されるアンテナポートに一つのパイロットパターンを送信することもできる。又は、端末が共通ＰＰＩと連結係数を一度で計算できるように、図２２に示すように、一つのパイロットパターンのみを設定することもできる。
【０２１６】
一方、上述したように、閉ループＭＩＭＯプリコーディングを支援するためには、端末がパイロットを送信したり、又はフィードバック情報を送信したりしなければならない。一般に、ＦＤＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）システムでは上りリンクと下りリンクの周波数帯域が異なるため、端末がパイロットを送信し、上りリンクと下りリンクとのチャネル対称性を用いて基地局が下りリンクチャネルを推定する方法は適切でなく、端末はフィードバック情報を構成して送信することが好ましい。
【０２１７】
フィードバック情報は、明示的（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）情報と暗示的（ｉｍｐｌｉｃｉｔ）情報とに区別でき、フィードバックオーバーベッドを考慮してＰＰＩ（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ  ｉｎｄｅｘ）形態の暗示的情報を主に使用する。暗示的フィードバックによって閉ループ区画プリコーディング（Ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ  Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）を支援するためには、各区画プリコーダに対するＰＰＩ情報とリンキングプリコーダに対するＰＰＩ情報をフィードバック情報として構成することができる。
【０２１８】
本発明では、全ての区画のプリコーダが同一に設定される完全整合プリコーディング（ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）におけるフィードバック方式を提案する。上述したように、完全整合プリコーディングを行うためには、送信機は、全てのアンテナポート区画に共通に適用される共通区画プリコーダ（ｃｏｍｍｏｎ  ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ）とアンテナポート区画を連結するリンキングプリコーダ（ｌｉｎｋｉｎｇ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ）を決定しなければならない。このため、受信機である端末は、送信機である基地局が区画プリコーダとリンキングプリコーダを効率的に選択できるようにフィードバック情報を構成しなければならない。端末がフィードバック情報を構成する方法は、基地局のパイロット信号送信方法とも密接な関連がある。
【０２１９】
図２０のようにアンテナポート区画ごとに別個のパイロットパターンが送信される場合を考慮しよう。このとき、端末は次のようにフィードバック情報を構成する。
【０２２０】
１）ＱＣＬ仮定が可能なパイロットパターンに共通に適用されるＰＰＩ
２）ＱＣＬ仮定が可能なパイロットパターンに対するＰＰＩを連結するための連結係数情報（例えば、リンキングプリコーダに対するＰＰＩ）
３）ＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）
４）上記の１）乃至３）を適用した場合のＣＱＩ
【０２２１】
上述したように、パイロットパターンはＬＴＥシステムにおいてＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソース或いはＣＳＩプロセスとして解釈可能である。すなわち、ＬＴＥシステムでいう一つのパイロットパターンは、（１）一つのＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソース、（２）一つのＣＳＩプロセス、又は（３）一つのＣＳＩプロセス内に含まれた一つのＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを意味することができる。特に、（３）は、ＬＴＥシステムのようにＣＳＩプロセス内には一つのＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースのみが含まれる場合の他、一つのＣＳＩプロセス内に複数のＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースが含まれるよう拡張される場合も考慮したものである。ＰＰＩは、プリコーダが行列形態となっている場合にはＰＭＩと表現されてもよい。
【０２２２】
本発明は、同じ送信ポイントから送信されて端末がＱＣＬ仮定可能なパイロットパターンに対してのみ選別的に適用可能である。端末が複数のパイロットパターン間のＱＣＬ仮定が可能か否かを判断する方法の例示は、次のとおりである。
【０２２３】
１．パイロットパターン間ＱＣＬ仮定が可能か否かを、基地局が端末に明示的或いは暗示的に知らせることができる。
【０２２４】
例えば、複数のＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソース又は複数のＣＳＩプロセスに、ＱＣＬ仮定可能か否かを示す指示子を含めることもでき、又はＲＲＣシグナリングでＱＣＬ仮定可能なＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースに関する情報を別に知らせることもできる。さらに、端末は、単一ＣＳＩプロセス内に存在する複数のＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースはいずれもＱＣＬ仮定可能であると見なすこともでき、この場合、基地局は、ＱＣＬ仮定可能なＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを単一ＣＳＩプロセス内で設定することが好ましい。
【０２２５】
２．又は、端末が独自で、パイロットパターン間ＱＣＬ仮定が可能か否かを判断することもできる。
【０２２６】
例えば、それぞれのパイロットパターンに対して受信タイミングオフセット（ｔｉｍｉｎｇ  ｏｆｆｓｅｔ）の差を算出してＱＣＬ仮定可能か否かを判断することができる。具体的には、受信タイミングオフセットの差が臨界値以内であると、ＱＣＬ仮定可能なパイロットパターンとして判断することができる。又は、各パイロットパターンから推定したチャネルの特性に基づいてＱＣＬ仮定可能か否かを判断することもできる。具体的には、推定したチャネルの特性が類似していると、ＱＣＬ仮定可能なパイロットパターンとして判断することができる。
【０２２７】
一方、端末は、上記の情報１）、すなわち、ＱＣＬ仮定可能なパイロットパターンに共通に適用されるＰＰＩを算出する方式として次のいずれかを用いることができる。
【０２２８】
Ａ）各パイロットパターンから推定されたチャネルに共通に適用される共通ＰＰＩ及び連結係数の候補を全て適用し、これに基づいて、性能が最大となる共通ＰＰＩ及び連結係数の集合を同時に選択する。すなわち、上記の情報１）と上記の情報２）を同時に算出する方式である。
【０２２９】
Ｂ）次に、パイロットパターン間の位相差はリンキング係数においてまず適用した後、各パイロットパターンから推定したチャネルの平均を取って平均チャネルに対するＰＰＩを算出する方法を考慮することもできる。
【０２３０】
Ｃ）最後に、各パイロットパターンに対するＰＰＩをまず算出し、最終的な共通ＰＰＩをさらに算出することもできる。ここで、各パイロットパターンに対するＰＰＩから共通ＰＰＩを求める方式には様々なものがある。例えば、ＰＰＩの平均値に最も近いＰＰＩ又はチャネル推定値に対する信頼度が最も高いＰＰＩを共通ＰＰＩとして算出することができる。
【０２３１】
一方、端末は、上記の情報２）を算出するとき、上記Ａ）のように情報１）と同時に算出してもよく、共通ＰＰＩをまず算出した後、共通ＰＰＩの性能を最適化する連結係数を算出してもよい。或いは、上記のＢ）のように、各パイロットパターンの最初のパイロットから推定されたチャネルに基づいて優先的に連結係数を算出した後、共通ＰＰＩを算出することもできる。又は、共通ＰＰＩと連結係数は相互関連することなく独立して算出されてもよい。
【０２３２】
さらに、上記の情報３）であるＲＩを算出するときには、各ランク別に最適化された情報１）及び２）を算出した後、性能を最適化し得るＲＩを選択することが好ましい。勿論、上記の情報４）は、最終的に選択された情報１）乃至情報３）を適用したＣＱＩ値を意味する。
【０２３３】
２Ｄアレイ環境で行又は列方向にそれぞれパイロットパターンが送信される場合、上記の情報１）と情報２）は、それぞれ、水平ビームフォーミングのためのＰＰＩと垂直ビームフォーミングのためのＰＰＩに取り替えてもよい。勿論、上記の情報１）と情報２）はそれぞれ、垂直ビームフォーミングのためのＰＰＩと水平ビームフォーミングのためのＰＰＩに取り替えてもよい。
【０２３４】
以下では、より具体的な実施例を説明する。まず、図２０のように行方向にパイロットパターンが送信されると仮定する。このような場合、ＬＴＥシステムにおいてフィードバックグラニュラティ（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）を決定する様々な方法の例は、次のとおりである。
【０２３５】
共通ＰＰＩ（又は、水平ビームフォーミングのためのプリコーダ）
まず、サブバンド共通ＰＰＩとして構成する場合を考慮する。１つのパイロットパターンが４つのアンテナポート以下で構成された場合、サブバンドに適用される単一ＰＭＩをフィードバックする。しかし、１つのパイロットパターンが８つのアンテナポート以上で構成された場合、広帯域に適用される第１ＰＭＩ、サブバンドに適用される第２ＰＭＩをフィードバックする。
【０２３６】
また、広帯域（Ｗｉｄｅｂａｎｄ）共通ＰＰＩとして構成する場合を考慮する。１つのパイロットパターンが４つのアンテナポート以下で構成された場合、広帯域に適用される単一ＰＭＩをフィードバックする。しかし、１つのパイロットパターンが８アンテナポート以上で構成された場合、広帯域に適用される第１ＰＭＩ及び第２ＰＭＩをフィードバックする。
【０２３７】
リンキングＰＰＩ（又は、水平ビームフォーミングのためのプリコーダ）及びＣＱＩ
リンキングＰＰＩ及びＣＱＩについては、上記の共通ＰＰＩのサブバンド適用又は広帯域適用と関連して下記のモード１乃至モード６のフィードバックモードを考慮することができる。
【０２３８】
−  モード１：共通ＰＰＩ→サブバンド、リンキングＰＰＩ→サブバンド、ＣＱＩ→サブバンド
−  モード２：共通ＰＰＩ→サブバンド、リンキングＰＰＩ→広帯域、ＣＱＩ→サブバンド
−  モード３：共通ＰＰＩ→広帯域、リンキングＰＰＩ→広帯域、ＣＱＩ→サブバンド
−  モード４：共通ＰＰＩ→サブバンド、リンキングＰＰＩ→サブバンド、ＣＱＩ→広帯域
−  モード５：共通ＰＰＩ→サブバンド、リンキングＰＰＩ→広帯域、ＣＱＩ→広帯域
−  モード６：共通ＰＰＩ→広帯域、リンキングＰＰＩ→広帯域、ＣＱＩ→広帯域
【０２３９】
ただし、ＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は広帯域フィードバック情報として適用することが好ましい。
【０２４０】
一方、垂直ビームフォーミングが大きな利得を得る環境は、端末が高層ビルに位置している場合のように、基地局と端末がＬｏＳ（Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）環境である場合が一般的である。したがって、水平ビームフォーミングのためのＰＰＩをサブバンド単位でフィードバックしても、垂直ビームフォーミングのためのＰＰＩをサブバンド単位でフィードバックする必要はないので、上記のモード２やモード５のようなフィードバックモードにおいてフィードバックオーバーヘッド対比性能を最適化することができる。
【０２４１】
上記のフィードバックモードは一例であり、本発明がこれに制限されるものではない。例えば、サブバンド単位のＲＩをフィードバックしたり、共通ＰＰＩを広帯域に適用しながらリンキングＰＰＩをサブバンド単位で適用したりする場合を排除するわけでない。
【０２４２】
本発明では、全体の送信レイヤに対して一つのＣＱＩがフィードバックされることを仮定したが、これに制限されるわけではない。例えば、ＬＴＥシステムのように、複数のレイヤ送信時に同一のＭＣＳレベルが適用されるグループであるコードワード単位でＣＱＩがフィードバックされてもよい。この場合、本発明の実施例でいうＣＱＩは、「コードワード当たり１つのＣＱＩ」を適用することができる。
【０２４３】
なお、ＰＰＩ或いはＰＭＩは一つのインデックスのみで表現されるとは限らない。例えば、ＬＴＥシステムでは、基地局が総８個のアンテナポートから信号を送信する場合、端末は２つのＰＭＩをフィードバックするように規定されている。したがって、１つのパイロットパターンが８つ或いはそれ以上のアンテナポートで構成された場合、２つ以上のＰＭＩが当該パイロットパターンに対する選好インデックスを示すために使われてもよい。
【０２４４】
また、本発明で提案するフィードバック情報を広帯域システムで適用するとすれば、特定周波数領域（例えば、サブバンド、副搬送波、リソースブロックなど）に区分して各周波数領域に対して別個のフィードバック情報集合をフィードバックすることができる。或いは、端末が選択したり基地局が指定したりした特定周波数領域に対してのみフィードバック情報が送信されてもよい。上記の周波数領域は、周波数が連続した一つ以上の領域で構成されてもよく、周波数が不連続な領域で構成されてもよい。
【０２４５】
図２３は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。
【０２４６】
図２３を参照すると、通信装置２３００は、プロセッサ２３１０、メモリ２３２０、ＲＦモジュール２３３０、ディスプレイモジュール２３４０、及びユーザインターフェースモジュール２３５０を備えている。
【０２４７】
通信装置２３００は説明の便宜のために示されたもので、一部のモジュールは省略されてもよい。また、通信装置２３００は必要なモジュールをさらに備えてもよい。また、通信装置２３００において一部のモジュールはより細分化したモジュールに区分されてもよい。プロセッサ２３１０は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を実行するように構成される。具体的に、プロセッサ２３１０の詳細な動作は、図１乃至図２２に記載された内容を参照すればよい。
【０２４８】
メモリ２３２０は、プロセッサ２３１０に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを格納する。ＲＦモジュール２３３０は、プロセッサ２３１０に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換したりする機能を果たす。そのために、ＲＦモジュール２３３０は、アナログ変換、増幅、フィルタリング及び周波数アップ変換又はこれらの逆過程を行う。ディスプレイモジュール２３４０は、プロセッサ２３１０に接続し、様々な情報をディスプレイする。ディスプレイモジュール２３４０は、特に制限されるものではなく、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）のような周知の要素を用いることができる。ユーザインターフェースモジュール２３５０は、プロセッサ２３１０に接続し、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知のユーザインターフェースの組合せで構成可能である。
【０２４９】
以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりできるということは明らかである。
【０２５０】
本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（ｕｐｐｅｒ  ｎｏｄｅ）によって行われることもある。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは明らかである。基地局は、固定局（ｆｉｘｅｄ  ｓｔａｔｉｏｎ）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ  ｐｏｉｎｔ）などの用語にしてもよい。
【０２５１】
本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア又はそれらの結合などによって実現することができる。ハードウェアによる実現では、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって実現することができる。
【０２５２】
ファームウェアやソフトウェアによる実現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態で実現されてもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動可能である。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。
【０２５３】
本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということが当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２５４】
上述のような無線通信システムにおける３次元ビームフォーミングのためのチャネル状態情報報告方法及びそのための装置について３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの他にも様々な無線通信システムに適用可能である。
【図１】
0006294468.tif 000048
【図２】
0006294468.tif 000049
【図３】
0006294468.tif 000050
【図４】
0006294468.tif 000051
【図５】
0006294468.tif 000052
【図６】
0006294468.tif 000053
【図７】
0006294468.tif 000054
【図８】
0006294468.tif 000055
【図９】
0006294468.tif 000056
【図１０】
0006294468.tif 000057
【図１１】
0006294468.tif 000058
【図１２】
0006294468.tif 000059
【図１３】
0006294468.tif 000060
【図１４】
0006294468.tif 000061
【図１５】
0006294468.tif 000062
【図１６】
0006294468.tif 000063
【図１７】
0006294468.tif 000064
【図１８】
0006294468.tif 000065
【図１９】
0006294468.tif 000066
【図２０】
0006294468.tif 000067
【図２１】
0006294468.tif 000068
【図２２】
0006294468.tif 000069
【図２３】
0006294468.tif 000070