(57)【要約】【課題】無線通信システムにおいて端末がチャネル状態情報を報告する方法を提供する。【解決手段】前記方法は、サービングノードから、前記サービングノードと協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報を受信するステップと、前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報を用いて、協調送信モードのための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サービングノードに報告するステップとを有することを特徴とする。【選択図】図２０
2016514405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて端末がチャネル状態情報を報告する方法であって、
サービングノードから、前記サービングノードと協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報を受信するステップと、
前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報を用いて、協調送信モードのための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サービングノードに報告するステップと、
を含む、チャネル状態情報報告方法。
【請求項２】
前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度と前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度によって決定される一つ以上の協調送信モードに関する情報を含む、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、
前記端末の好む特定協調送信モードに関する情報、前記特定協調送信モード適用時に可能なチャネル品質情報、及び前記サービングノードと前記協調ノードのそれぞれの垂直ビームフォーミング角度に関する情報のうち少なくとも一つを含む、請求項２に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項４】
前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックインデックスである、請求項３に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項５】
前記サービングノードと前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記サービングノードのための一つ以上の第１コードブックサブセットに関する情報と、前記協調ノードのための一つ以上の第２コードブックサブセットに関する情報を含む、請求項１に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項６】
前記一つ以上の第１コードブックサブセットは、第１臨界値以上である前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットであり、
前記一つ以上の第２コードブックサブセットは、第２臨界値以上である前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットである、請求項５に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項７】
前記協調送信モードのためのチャネル状態情報を生成するステップは、
前記サービングノードのための第１プリコーディング行列インデックス及び前記協調ノードのための第２プリコーディング行列インデックスを算出するステップを有し、
前記チャネル状態情報に含まれる特定協調送信モードに関する情報は、
前記第１プリコーディング行列インデックスが前記第１コードブックサブセットに含まれるか否かと前記第２プリコーディング行列インデックスが前記第２コードブックサブセットに含まれるか否かによって決定される、請求項６に記載のチャネル状態情報報告方法。
【請求項８】
無線通信システムにおける端末装置であって、
サービングノード及び協調ノードのうち少なくとも一つと信号を送受信するための無線通信モジュールと、
前記信号を処理するためのプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記サービングノードと前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報を用いて、協調送信モードのためのチャネル状態情報を生成し、前記チャネル状態情報を前記サービングノードに報告するように前記無線通信モジュールを制御する、端末装置。
【請求項９】
前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度と前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度によって決定される一つ以上の協調送信モードに関する情報を含む、請求項８に記載の端末装置。
【請求項１０】
前記チャネル状態情報は、前記端末装置の好む特定協調送信モードに関する情報、前記特定協調送信モード適用時に可能なチャネル品質情報、及び前記サービングノードと前記協調ノードのそれぞれの垂直ビームフォーミング角度に関する情報のうち少なくとも一つを含む、請求項９に記載の端末装置。
【請求項１１】
前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックインデックスである、請求項１０に記載の端末装置。
【請求項１２】
前記サービングノードと前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記サービングノードのための一つ以上の第１コードブックサブセットに関する情報と前記協調ノードのための一つ以上の第２コードブックサブセットに関する情報を含む、請求項８に記載の端末装置。
【請求項１３】
前記一つ以上の第１コードブックサブセットは、第１臨界値以上である前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットであり、
前記一つ以上の第２コードブックサブセットは、第２臨界値以上である前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットである、請求項１２に記載の端末装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、
前記サービングノードのための第１プリコーディング行列インデックス及び前記協調ノードのための第２プリコーディング行列インデックスを算出し、
前記チャネル状態情報に含まれる特定協調送信モードに関する情報は、
前記第１プリコーディング行列インデックスが前記第１コードブックサブセットに含まれるか否かと前記第２プリコーディング行列インデックスが前記第２コードブックサブセットに含まれるか否かによって決定される、請求項１３に記載の端末装置。
【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、多重セルベースの無線通信システムにおいて垂直ビームフォーミングのためのチャネル状態情報の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、以下では、多重セルベースの無線通信システムにおいて垂直ビームフォーミングのためのチャネル状態情報の報告方法及びそのための装置を提案する。
【０００８】
本発明で遂げようとする技術的課題は以上に言及した技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以降の記載から、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明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様である、無線通信システムにおいて端末がチャネル状態情報を報告する方法は、サービングノードから、前記サービングノードと協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報を受信するステップと、前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報を用いて、協調送信モードのための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サービングノードに報告するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
一方、本発明の他の態様である、無線通信システムにおいて端末装置は、サービングノード及び協調ノードのうち少なくとも一つと信号を送受信するための無線通信モジュールと、前記信号を処理するためのプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記サービングノードと前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報を用いて、協調送信モードのためのチャネル状態情報を生成し、前記チャネル状態情報を前記サービングノードに報告するように前記無線通信モジュールを制御することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度と前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度によって決定される一つ以上の協調送信モードに関する情報を含むことができる。この場合、前記チャネル状態情報は、前記端末の好む特定協調送信モードに関する情報、前記特定協調送信モード適用時に可能なチャネル品質情報、及び前記サービングノードと前記協調ノードのそれぞれの垂直ビームフォーミング角度に関する情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１２】
なお、前記垂直ビームフォーミング角度に関する情報は、前記垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックインデックスとして表現されてもよい。
【００１３】
又は、前記サービングノードと前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に関する情報が、前記サービングノードのための一つ以上の第１コードブックサブセットに関する情報と前記協調ノードのための一つ以上の第２コードブックサブセットに関する情報を含むことができる。この場合、前記一つ以上の第１コードブックサブセットは、第１臨界値以上である前記サービングノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットであり、前記一つ以上の第２コードブックサブセットは、第２臨界値以上である前記協調ノードの垂直ビームフォーミング角度に対応するコードブックサブセットであることを特徴とする。
【００１４】
好適には、前記協調送信モードのためのチャネル状態情報を生成するために、前記サービングノードのための第１プリコーディング行列インデックス及び前記協調ノードのための第２プリコーディング行列インデックスを算出することができる。この場合、前記チャネル状態情報に含まれる特定協調送信モードに関する情報は、前記第１プリコーディング行列インデックスが前記第１コードブックサブセットに含まれるか否かと前記第２プリコーディング行列インデックスが前記第２コードブックサブセットに含まれるか否かによって決定されることを特徴とする。
【００１５】
上記の一般的な説明と後述する本発明の詳細な説明は例示であり、特許請求の範囲に記載の発明の更なる説明のためのものである。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、本発明は、次の効果及び／又は特長を提供することができる。
【００１７】
本発明の実施例によれば、多重セルベースの無線通信システムにおいて端末は垂直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。
【００１８】
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。
【００１９】
上述した一般的な説明と後述する本発明の詳細な説明は例示的で説明的なものであり、請求された発明の更なる説明を提供することを意図するものであるということは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】水平ビームフォーミングベースの既存のＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【図１７】エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【図１８】エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【図１９】本発明の実施例に係る協調ノード送信範囲制御方式のエレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【図２０】本発明の実施例に係る協調ノード送信高さ制御方式のエレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【図２１】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】
【００２１】
本明細書に添付される図面は、本発明に関する理解を提供するためのもので、本発明の様々な実施の形態を示し、明細書の記載と共に本発明の原理を説明するためのものである。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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にデータが移動する。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。具体的には、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。
【００２６】
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、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮（Ｈｅａｄｅｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）機能を果たす。
【００２７】
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）にあるようになる。ＲＲＣ層の上位にあるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理（Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）と移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などの機能を果たす。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
一方、基地局に最初に接続したり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。
【００３３】
上述の手順を行った端末は、以降、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
ＰＣＦＩＣＨは物理制御フォーマット指示子チャネルで、毎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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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求である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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）を増加させることができる。また、この技術は、移動通信端末と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。
【００４７】
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。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、下記の数式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。
【００４８】
【数１】
2016514405.tif 000003
【００４９】
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世代移動通信と次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。
【００５０】
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。
【００５１】
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、伝送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、送信情報を下記の数式２のようなベクトルで表現できる。
【００５２】
【数２】
2016514405.tif 000004
【００５３】
【数３】
2016514405.tif 000005
【００５４】
【数４】
2016514405.tif 000006
【００５５】
【数５】
2016514405.tif 000007
【００５６】
【数６】
2016514405.tif 000008
【００５７】
【数７】
2016514405.tif 000009
【００５８】
【数８】
2016514405.tif 000010
【００５９】
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、数式６のように制限される。
【００６０】
【数９】
2016514405.tif 000011
【００６１】
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、下記の数式７のように表すことができる。
【００６２】
【数１０】
2016514405.tif 000012
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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）。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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が決定された。
【００７５】
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、下記の数式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。
【００７６】
【数１１】
2016514405.tif 000013
【００７７】
上記の数式８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で正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）された行列を意味する。
【００７８】
既存のＷ１とＷ２の具体的な構造は、次の数式９のとおりである。
【００７９】
【数１２】
2016514405.tif 000014
【００８０】
数式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、アンテナ間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。
【００８１】
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、上述した構造としたランク１コードワードを、下記の数式１０のように例示することができる。
【００８２】
【数１３】
2016514405.tif 000015
【００８３】
【数１４】
2016514405.tif 000016
【００８４】
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。
【００８５】
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なる。ＣｏＭＰ ＣＢの場合にも同様、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。
【００８６】
以下では、参照信号についてより詳しく説明する。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。
【００９３】
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たし、ＣＲＳとは違い、ＣＳＩ−ＲＳ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。
【００９４】
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までの総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。
【００９５】
【表１】
2016514405.tif 000017
【００９６】
【表２】
2016514405.tif 000018
【００９７】
【数１５】
2016514405.tif 000019
【００９８】
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。
【００９９】
【表３】
2016514405.tif 000020
【０１００】
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。
【０１０１】
【表４】
2016514405.tif 000021
【０１０２】
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。
【０１０３】
【表５】
2016514405.tif 000022
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）しかできないという短所がある。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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次元配列のアンテナを考慮した。このような１次元配列構造では、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。
【０１１４】
しかし、基地局のアンテナ構造がＡＡＡへと進化しながら、垂直方向のアンテにも独立した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。
【０１１５】
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次元配列のアンテナ構造から平面形態の２次元配列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、アンテナ配列が必らしも平面（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次元配列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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
なお、能動アンテナベースの２次元配列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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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すると、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多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。
【０１２１】
言い換えると、３次元ビームフォーミングは、既存に線形的な１次元配列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）などの多次元配列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。
【０１２２】
一方、従来のＣｏＭＰ技法は、水平ビームフォーミングに基づいて定義される。これを、図面を参照してより詳しく説明する。
【０１２３】
図１６は、水平ビームフォーミングに基づく既存のＣｏＭＰ動作を例示する図である。
【０１２４】
図１６の動作の例示について説明すると、サービングノード（Ｓｅｒｖｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ）と協調ノード（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ）との共通カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）内にあるＵＥ ＃１に、ＪＴ（ｊｏｉｎｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）技法により両ノードで信号を送信したり、サービングノードのＵＥ ＃１の送信への干渉を極力避けるように協調ノードがＣＢ（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法を行ったり、或いは、ＤＰＳ（ｄｙｎａｍｉｃ  ｐｏｉｎｔ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技法などを行うことができる。これらの技法は、基本的に、１次元配列のアンテナ構造を用いて水平方向にのみ行われる水平ビームフォーミングに基づくものである。
【０１２５】
将来、３次元ビームフォーミングが可能になることにより、エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作も可能になるだろう。これを、図面を参照して説明する。
【０１２６】
図１７及び図１８は、エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する図である。特に、図１７には、協調ノード送信範囲制御（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式を例示し、図１８には、協調ノード送信高さ制御（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｈｅｉｇｈｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式を例示する。
【０１２７】
具体的には、エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作は、図１７のように協調ノード送信範囲制御方式によって行ったり、図１８のように協調ノード送信高さ制御方式によって行うことができる。
【０１２８】
図１７のような協調ノード送信範囲制御方式の適用時に、ＪＴ技法のために、仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）を上げて送信範囲を広めることができ、ＣＢ技法のために、仰角を下げて送信範囲を減らすように動作することができる。また、図１８のような協調ノード送信高さ制御方式の適用時に、ＪＴ技法のためには、サービングノードと同じ高さを指向するように仰角を設定し、ＣＢ技法のためには、サービングノードの送信高さと極力異なる高さとなるように仰角を設定することができる。
【０１２９】
エレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作が既存の水平ビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作と異なる点は、ＪＴ技法とＣＢ技法のそれぞれに用いられるエレベーションビームの角度の範囲が、送信ノード別にセル環境によってセル構築に当たって固定されてもよいということである。
【０１３０】
図１９には、本発明の実施例に係る協調ノード送信範囲制御方式のエレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する。
【０１３１】
図１９を参照すると、協調ノード送信範囲制御方式を適用する場合、ＪＴ技法のためのエレベーションビームフォーミング角度は常に所定値以上となり、ＣＢ技法のためのエレベーションビームフォーミング角度は常に所定値以下となる。
【０１３２】
また、協調ノード送信高さ制御方式を適用する場合にも、両ノード間のアンテナ配列の構成及び大きさの差及び／又は両ノードの位置及び高度の差によってエレベーションビーム角度の範囲差が存在しうる。
【０１３３】
図２０には、本発明の実施例に係る協調ノード送信高さ制御方式のエレベーションビームフォーミングベースのＣｏＭＰ動作を例示する。
【０１３４】
図２０を参照すると、ＪＴ技法が可能なエレベーションビームフォーミング角度の範囲とＣＢ技法が可能なエレベーションビームフォーミング角度の範囲とが異なるということがわかる。
【０１３５】
このような議論に着目すると、端末は、どのエレベーションビームフォーミング角度でいかなる送信が可能か否かわかると、該当の送信モードに最適化したフィードバックが可能である。
【０１３６】
＜第１実施例＞
上述の最適化したフィードバックのために、本発明の第１実施例では、基地局が端末に、エレベーションビームフォーミング角度の範囲によって可能な送信モード及び／又は端末のフィードバック構成情報を知らせることを提案する。ここで、端末のフィードバック構成情報は、端末が基地局に伝達する或いは伝達可能な情報の集合を意味する。
【０１３７】
また、このような情報を受信した端末は、エレベーションビームフォーミング角度の範囲によって可能な送信モード及び／又は端末のフィードバック構成情報を用いて、下記の表６の情報のうち少なくとも一つを基地局にフィードバックすることを提案する。
【０１３８】
【表６】
2016514405.tif 000023
【０１３９】
ここで、送信モードとは、送信技術或いは送信技術の集合を意味する。送信モードは、ＬＴＥシステムで定義するＴＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｅ）と一致してもよいが、これに限定されない。例えば、ＬＴＥシステムで定義するＴＭ１０が様々なＣｏＭＰ送信技法を支援できることから、本発明における送信モードは、ＣｏＭＰ送信技法をさらに細分化して定義することもできる。すなわち、ＴＭ１０においても送信モード１＝ＪＴ、送信モード２＝ＣＢ、送信モード３＝ＤＰＳのように、ＣｏＭＰ送信技法別に細分化して定義することもできる。
【０１４０】
また、上記のビームフォーミング角度は、ビームフォーミング角そのもの又は量子化した値で表現することができ、ＬＴＥシステムのようにＭＩＭＯプリコーダ候補をあらかじめコードブックの形態で定義し、このコードブックのインデックスのような形態で表現することができる。一方、制御可能なビームフォーミング角度の個数が少ない場合、ビームフォーミング角度の範囲はビームフォーミング角度に代えてもよい。
【０１４１】
なお、上記の表６で、ＣＳＩ情報は、端末の好むビームフォーミング角度に関する情報或いはＭＩＭＯプリコーダ（ｐｒｅｃｏｄｅｒ）に関する情報を含むことができ、この情報は、次の表７の情報うちの一つ以上の組合せで構成することができる。
【０１４２】
【表７】
2016514405.tif 000024
【０１４３】
上記の垂直／水平／３次元ＰＭＩコードブックは、別個のＰＭＩコードブックとして定義することもでき、或いは、同じコードブックに基づくが、用いられるＰＭＩの範囲或いはコードブック生成パラメータを別にすることによって区別することもできる。例えば、ＬＴＥシステムにおいて、水平ＰＭＩコードブックとしては既存のＰＭＩコードブックを再使用し、垂直ＰＭＩコードブックは、水平ＰＭＩコードブックと同じＰＭＩコードブックを使用するが、コードブックサブセット制限技法を用いて使用可能なＰＭＩ候補の数を制限するように定義することができる。
【０１４４】
以下、本発明の第１実施例を、図１９の協調ノード送信範囲制御方式に適用した例を説明する。
【０１４５】
図１９を参照すると、基地局は、ノード＃１のエレベーションビームフォーミング角度が第１臨界値以上であり、ノード＃２のエレベーションビームフォーミング角度が第２臨界値以上である場合にＪＴ技法の適用が可能であるという情報を、ノード＃１とノード＃２との間に存在する端末に知らせる。
【０１４６】
これを受信した端末は、ノード＃１とノード＃２から送信されるパイロット（例、ＣＳＩ−ＲＳ）を測定した後、ＪＴ技法の適用が可能か否かを基地局に報告することができる。又は、端末は、ノード＃１とノード＃２から送信されるパイロット（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）を測定した後、自身がＪＴ技法の適用が可能領域に位置すると、ノード＃１とノード＃２からＪＴ技法で信号を受信するという仮定の下にＣＳＩを計算してフィードバックする。例えば、ノード＃１とノード＃２のためのＰＭＩと各ＰＭＩ間の位相差に関する情報に併せて、ＪＴ技法の適用を仮定してＣＱＩ及びＲＩを計算して報告する。
【０１４７】
さらに、端末がノード＃１又はノード＃２のいずれかの送信領域に位置すると、ＣＳ／ＣＢ技法の適用やＤＰＳ技法の適用を仮定してＣＳＩを計算してフィードバックすることもできる。
【０１４８】
＜第２実施例＞
一方、本発明の第１実施例は、端末がエレベーションビームフォーミング角度を把握できる場合に有効であるが、３次元ビームフォーミングをシステムにおいてどのように支援するかによって、エレベーションビームフォーミング角度と水平ビームフォーミング角度が端末にとって区別されれないこともある。例えば、ＬＴＥシステムで定義された多重ＣＳＩ−ＲＳ設定を用いる場合、基地局は、一つのＣＳＩ−ＲＳパターンに基づいて一つの平面配列における垂直のアンテナでＣＳＩ−ＲＳを送信し、他のＣＳＩ−ＲＳパターンを用いて水平のアンテナで選択的にＣＳＩ−ＲＳを送信することができる。この場合、端末は、当該ＣＳＩ−ＲＳ設定がエレベーションビームフォーミング用であるかそれとも水平ビームフォーミング用であるかを認知せずに、それぞれのＣＳＩ−ＲＳに基づいて好むＰＭＩを選択し、それを基地局に報告することができる。
【０１４９】
そこで、本発明の第２実施例では、基地局が端末に単一パイロットパターン（或いは、単一パイロットリソース）に対して単一或いは複数のＰＭＩコードブックサブセット制限（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を設定した後、制限されたＰＭＩコードブックサブセット又は制限されていないＰＭＩコードブックサブセットで適用可能な送信モード及び／又は端末のフィードバック構成情報を端末に知らせることを提案する。ここで、パイロットパターンは、ＬＴＥシステムにおける参照信号と同一又は類似の概念である。
【０１５０】
また、端末は、上記の基地局から伝達された制限されたＰＭＩコードブックサブセット及び／又は制限されていないＰＭＩコードブックサブセットで適用可能な送信モード及び／又は端末のフィードバック構成情報を用いて、下記の表８のような情報のうち少なくとも一つを基地局にフィードバックすることができる。
【０１５１】
【表８】
2016514405.tif 000025
【０１５２】
上記のＰＭＩコードブックサブセット制限は、ＰＭＩコードブックベースのＭＩＭＯプリコーディングが適用される構造を仮定した用語であるが、これに制限されるものではない。例えば、ビームフォーミング角度をその範囲によってインデクシングし、インデックスの範囲をＰＭＩコードブックサブセットに代えて制御情報又はフィードバック情報に用いることができる。
【０１５３】
以下、本発明の第２実施例を図１９の協調ノード送信範囲制御方式に適用した例を説明する。特に、単一パイロットパターンに対して複数のコードブック制限がなされた場合を仮定する。
【０１５４】
まず、基地局は端末に、ノード＃１が送信するパイロットパターン（例えば、ＣＳＩ−ＲＳパターン）に対して２つのＰＭＩコードブックサブセットを知らせる。第一のコードブックサブセットは、ノード＃１のエレベーションビームフォーミング角度が第１臨界値以上である場合に該当するＰＭＩの集合であり、第二のコードブックサブセットは、ノード＃１のエレベーションビームフォーミング角度が第１臨界値以下である場合に該当するＰＭＩの集合である。
【０１５５】
同様に、ノード＃２が送信するＣＳＩ−ＲＳパターンに対しても２つのＰＭＩコードブックサブセットを知らせる。第一のコードブックサブセットは、ノード＃２のエレベーションビームフォーミング角度が第２臨界値以上である場合に該当するＰＭＩの集合であり、第二のコードブックサブセットは、ノード＃２のエレベーションビームフォーミング角度が第２臨界値以下である場合に該当するＰＭＩの集合である。
【０１５６】
次に、基地局は、端末の好むＰＭＩがノード＃１の第一のコードブックサブセットとノード＃２の第一のコードブックサブセットに該当する場合にＪＴ技法が活性化されると知らせる。端末は、ノード＃１とノード＃２から送信されるＣＳＩ−ＲＳを測定した後、ＪＴ技法を適用するか否かに関して基地局に報告することができる。
【０１５７】
又は、端末は、ノード＃１及びノード＃２から送信されるＣＳＩ−ＲＳを測定した後、自身がＪＴ技法適用可能領域に位置すると、ＪＴ技法適用を仮定してＣＳＩを計算及び／又は構成してフィードバックしてもよい。例えば、ノード＃１及びノード＃２のためのＰＭＩと各ＰＭＩ間の位相差に関する情報に加えて、ＪＴ技法を仮定する場合のＣＱＩ及びＲＩを計算して報告する。
【０１５８】
さらに、端末がノード＃１及びノード＃２のいずれか一つの送信領域に位置する場合、ＣＳ／ＣＢ技法適用又はＤＰＳ技法適用を仮定してＣＳＩを計算し、それを基地局にフィードバックすることができる。
【０１５９】
上記の例では、単一ノードの送信するパイロットに対して制限する複数のコードブックサブセットを指示する場合を説明したが、単一コードブックサブセットを制限する場合にも動作可能である。すなわち、特に、単一パイロットパターンに対して単一コードブック制限がなされる場合を仮定する。
【０１６０】
まず、基地局は端末に、ノード＃１が送信するＣＳＩ−ＲＳパターンに対して一つのＰＭＩコードブックサブセットを知らせる。当該コードブックサブセットは、ノード＃１のエレベーションビームフォーミング角度が第１臨界値以上である場合に該当するＰＭＩの集合である。同様に、ノード＃２が送信するＣＳＩ−ＲＳパターンに対しても一つのＰＭＩコードブックサブセットを知らせる。当該コードブックサブセットは、ノード＃２のエレベーションビームフォーミング角度が第２臨界値以上である場合に該当するＰＭＩの集合である。
【０１６１】
基地局は、端末の好むＰＭＩがノード＃１とノード＃２のコードブックサブセットに全て該当する場合にＪＴ技法が活性化されてもよいと知らせる。また、制限ＰＭＩコードブックサブセットの範囲を外れるＰＭＩに対してはＣＢ技法が活性化され、全体ＰＭＩコードブック又は制限されていないＰＭＩコードブックに対してはＤＰＳ技法が活性化されてもよいとさらに知らせることができる。端末の動作は、単一パイロットパターンに対して複数のコードブック制限がなされた場合と同一であり、その説明は省略する。
【０１６２】
図２１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。
【０１６３】
図２１を参照すると、通信装置２１００は、プロセッサ２１１０、メモリ２１２０、ＲＦモジュール２１３０、ディスプレイモジュール２１４０、及びユーザインターフェースモジュール２１５０を備えている。
【０１６４】
通信装置２１００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２１００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２１００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２１１０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。具体的には、プロセッサ２１１０の詳細な動作は、図１乃至図２０に記載された内容を参照すればよい。
【０１６５】
メモリ２１２０は、プロセッサ２１１０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２１３０は、プロセッサ２１１０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する機能を果たす。そのために、ＲＦモジュール２１３０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２１４０は、プロセッサ２１１０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２１４０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２１５０は、プロセッサ２１１０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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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具現することができる。ハードウェアによる具現では、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具現することができる。
【０１６９】
ファームウェアやソフトウェアによる具現では、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、関数などの形態で具現されてもよい。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。
【０１７０】
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】
【０１７１】
以上、多重セルベースの無線通信システムにおいて垂直ビームフォーミングのためのチャネル状態情報の報告方法及びそのための装置は、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、様々な無線通信システムにも適用可能である。
【図１】
2016514405.tif 000026
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016514405.tif 000029
【図５】
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【図６】
2016514405.tif 000031
【図７】
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【図８】
2016514405.tif 000033
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月31日(2015.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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【国際調査報告】
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