(57)【要約】【課題】無線通信システムにおいて基地局が端末に大規模アンテナ支援のための参照信号を送信する方法を提供する。【解決手段】前記大規模アンテナをあらかじめ設定されたアンテナポート個数のアンテナグループに分けるステップと、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号のリソース情報を前記端末に送信するステップと、前記リソース情報に基づいて、前記端末に前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を送信するステップとを有することを特徴とする。【選択図】図１７
2016511982.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基地局が端末に大規模アンテナ支援のための参照信号を送信する方法であって、
前記大規模アンテナを、あらかじめ設定されたアンテナポート個数のアンテナグループに分けるステップと、
前記アンテナグループのうち少なくとも１つに対応する参照信号のリソース情報を前記端末に送信するステップと、
前記リソース情報に基づいて、前記端末に前記アンテナグループのうち少なくとも１つに対応する参照信号を送信するステップと、
を有することを特徴とする、参照信号送信方法。
【請求項２】
前記リソース情報は、前記アンテナグループのそれぞれが前記大規模アンテナの行又は列のいずれかであるかを示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項３】
前記リソース情報は、前記大規模アンテナにおいて前記アンテナグループのそれぞれに対応する行インデックス又は列インデックスのいずれかを含むことを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項４】
前記アンテナグループは、前記大規模アンテナのサブアレイと定義されることを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項５】
前記参照信号は、チャネル状態情報参照信号（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ；ＣＳＩ−ＲＳ）であることを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項６】
前記端末に前記アンテナグループのうちの少なくとも１つの偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）情報を送信するステップをさらに有し、
前記偏波情報は、単一偏波、交差偏波及び多重偏波のうち少なくとも１つを示すことを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項７】
前記偏波情報が多重偏波を示す場合、前記偏波情報は、偏波の個数及び偏波の方向に関する情報をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の参照信号送信方法。
【請求項８】
前記端末から、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を用いて生成されたチャネル状態情報報告を受信するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の参照信号送信方法。
【請求項９】
無線通信システムにおいて端末が基地局から大規模アンテナ支援のための参照信号を受信する方法であって、
前記大規模アンテナをあらかじめ設定されたアンテナポート個数に分けたアンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号のリソース情報を、前記基地局から受信するステップと、
前記リソース情報に基づいて、前記基地局から前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を受信するステップと、
を有することを特徴とする、参照信号受信方法。
【請求項１０】
前記リソース情報は、前記アンテナグループのそれぞれが前記大規模アンテナの行又は列のいずれかであるかを示す情報を含むことを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１１】
前記リソース情報は、前記大規模アンテナにおいて前記アンテナグループのそれぞれに対応する行インデックス又は列インデックスのいずれかを含むことを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１２】
前記アンテナグループは、前記大規模アンテナのサブアレイと定義されることを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１３】
前記参照信号は、チャネル状態情報参照信号（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ；ＣＳＩ−ＲＳ）であることを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１４】
前記基地局から、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つの偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）情報を受信するステップをさらに有し、
前記偏波情報は、単一偏波、交差偏波及び多重偏波のうち少なくとも１つを示すことを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１５】
前記偏波情報が多重偏波を示す場合、前記偏波情報は、偏波の個数及び偏波の方向に関する情報をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【請求項１６】
前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を用いて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、
をさらに有することを特徴とする、請求項９に記載の参照信号受信方法。
【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いて大規模ＭＩＭＯのためのアンテナ構成情報の提供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（登録商標）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、無線通信システムにおいて大規模ＭＩＭＯのためのアンテナ構成情報の提供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基地局が端末に大規模アンテナ支援のための参照信号を送信する方法は、前記大規模アンテナをあらかじめ設定されたアンテナポート個数のアンテナグループに分けるステップと、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号のリソース情報を前記端末に送信するステップと、前記リソース情報に基づいて、前記端末に前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を送信するステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
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端末が基地局から大規模アンテナ支援のための参照信号を受信する方法は、前記大規模アンテナをあらかじめ設定されたアンテナポート個数に分けたアンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号のリソース情報を前記基地局から受信するステップと、前記リソース情報に基づいて、前記基地局から前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を受信するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
好適には、前記リソース情報は、前記アンテナグループのそれぞれが前記大規模アンテナの行又は列のいずれかであるかを示す情報、或いは前記大規模アンテナにおいて前記アンテナグループのそれぞれに対応する行インデックス又は列インデックスのいずれかに関する情報を含むことを特徴とする。
【００１１】
より好適には、前記アンテナグループは、前記大規模アンテナのサブアレイと定義され、前記参照信号は、チャネル状態情報参照信号（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ；ＣＳＩ−ＲＳ）であることを特徴とする。
【００１２】
なお、本発明は、前記端末が前記基地局から、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つの偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）情報を受信するステップをさらに有することができ、前記偏波情報は、単一偏波、交差偏波及び多重偏波のうち少なくとも１つを示すことができる。前記偏波情報が多重偏波を示す場合、前記偏波情報は、偏波の個数及び偏波の方向に関する情報をさらに含むことができる。
【００１３】
このような方法に基づいて、前記端末は、前記アンテナグループのうちの少なくとも１つに対応する参照信号を用いてチャネル状態情報を生成し、該チャネル状態情報を前記基地局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、添付の図面を参照する以下の記載から、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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいて大規模ＭＩＭＯのためのアンテナ構成情報を効率的に提供することができる。
【００１６】
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】
【００１７】
発明のより容易な理解を助け、発明の実施例を示す添付の図面が、下記の記載と共に本発明の原理を説明するために提供される。
【００１８】
添付の図面は次のとおりである。
【図１】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。
【図２】図２は、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】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的な信号送信方法を説明するための図である。
【図４】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。
【図５】図５は、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】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。
【図７】図７は、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】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システムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。
【図９】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システムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。
【図１０】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。
【図１１】図１１は、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】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。
【図１３】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とを比較する図である。
【図１４】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１５】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。
【図１６】図１６は、２次元アレイのアンテナ構造におけるアンテナアレイ設定の例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例によってアンテナアレイ構成のためのシグナリングを例示する図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例によってサブアンテナアレイ構成のためのシグナリングを例示する図である。
【図１９】図１９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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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を介し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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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を介して、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。
【００３１】
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を介し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る。
【００３２】
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を介して送信してもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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ティ利得を得るために３回反復（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）される。
【００３９】
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を介して送信される。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を介してデータをそれぞれ送信及び受信する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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することができる。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。
【００４５】
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個が設けられている。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。
【００４６】
【数１】
2016511982.tif 000003
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、送信情報を下記の数式２のようなベクトルで表現できる。
【００５０】
【数２】
2016511982.tif 000004
【００５１】
一方、それぞれの送信情報
【００５２】
【化１】
2016511982.tif 000005
【００５３】
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
【００５４】
【化２】
2016511982.tif 000006
【００５５】
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、下記の数式３のとおりである。
【００５６】
【数３】
2016511982.tif 000007
【００５７】
また、
【００５８】
【化３】
2016511982.tif 000008
【００５９】
を送信電力の対角行列
【００６０】
【化４】
2016511982.tif 000009
【００６１】
を用いて示すと、下記の数式４のとおりである。
【００６２】
【数４】
2016511982.tif 000010
【００６３】
一方、送信電力の調整された情報ベクトル
【００６４】
【化５】
2016511982.tif 000011
【００６５】
に重み行列
【００６６】
【化６】
2016511982.tif 000012
【００６７】
が適用され、実際に送信されるＮＴ個の送信信号（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）
【００６８】
【化７】
2016511982.tif 000013
【００６９】
が構成される場合を考慮してみる。重み行列
【００７０】
【化８】
2016511982.tif 000014
【００７１】
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
【００７２】
【化９】
2016511982.tif 000015
【００７３】
は、ベクトル
【００７４】
【化１０】
2016511982.tif 000016
【００７５】
を用いて下記の数式５のように表現できる。ここで、
【００７６】
【化１１】
2016511982.tif 000017
【００７７】
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。
【００７８】
【化１２】
2016511982.tif 000018
【００７９】
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。
【００８０】
【数５】
2016511982.tif 000019
【００８１】
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。
【００８２】
【数６】
2016511982.tif 000020
【００８３】
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。
【００８４】
【数７】
2016511982.tif 000021
【００８５】
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。
【００８６】
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ティ方式といえ、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、空間ダイバーシティ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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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）。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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ティ（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。
【００９６】
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ものと決定された。
【００９７】
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。
【００９８】
【数８】
2016511982.tif 000022
【００９９】
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、
【０１００】
【化１３】
2016511982.tif 000023
【０１０１】
は、行列
【０１０２】
【化１４】
2016511982.tif 000024
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
【数９】
2016511982.tif 000025
【０１０６】
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。
【０１０７】
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必要がある。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、下記の式１０のように例示することができる。
【０１０８】
【数１０】
2016511982.tif 000026
【０１０９】
上記の式１０で、コードワードは、送信アンテナの個数
【０１１０】
【化１５】
2016511982.tif 000027
【０１１１】
のベクトルで表現され、上位ベクトル
【０１１２】
【化１６】
2016511982.tif 000028
【０１１３】
と下位ベクトル
【０１１４】
【化１７】
2016511982.tif 000029
【０１１５】
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。
【０１１６】
【化１８】
2016511982.tif 000030
【０１１７】
は、各アンテナグループのアンテナ間の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。
【０１１８】
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ティ（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に比べてさらに正確なＣＳＩ報告が要求される。
【０１１９】
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している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、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高めるためには、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。
【０１２０】
以下では、参照信号についてより詳しく説明する。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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、制御情報領域の全般にわたって端末に送信されてもよい。
【０１２４】
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を介し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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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個の異なるリソース設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が定義されてもよい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
【表１】
2016511982.tif 000031
【０１３０】
【表２】
2016511982.tif 000032
【０１３１】
表１及び表２で、
【０１３２】
【化１９】
2016511982.tif 000033
【０１３３】
は、ＲＥインデックスを表し、
【０１３４】
【化２０】
2016511982.tif 000034
【０１３５】
は、副搬送波インデックスを、
【０１３６】
【化２１】
2016511982.tif 000035
【０１３７】
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。
【０１３８】
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
【０１３９】
【化２２】
2016511982.tif 000036
【０１４０】
とサブフレームオフセット
【０１４１】
【化２３】
2016511982.tif 000037
【０１４２】
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。
【０１４３】
【表３】
2016511982.tif 000038
【０１４４】
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
【０１４５】
【化２４】
2016511982.tif 000039
【０１４６】
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。
【０１４７】
【表４】
2016511982.tif 000040
【０１４８】
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のとおりである。
【０１４９】
【表５】
2016511982.tif 000041
【０１５０】
一方、干渉測定を用いたＣＱＩ計算のための動作は、下記のとおりである。
【０１５１】
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。
【０１５２】
ＣＳＩ測定のためのサブフレームセット
【０１５３】
【化２５】
2016511982.tif 000042
【０１５４】
及び
【０１５５】
【化２６】
2016511982.tif 000043
【０１５６】
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。こうすると、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、
【０１５７】
【化２７】
2016511982.tif 000044
【０１５８】
及び
【０１５９】
【化２８】
2016511982.tif 000045
【０１６０】
別にＩ−ｍｅａｓｕｒｅを個別に行って、
【０１６１】
【化２９】
2016511982.tif 000046
【０１６２】
及び
【０１６３】
【化３０】
2016511982.tif 000047
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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いる。図面を参照してより詳しく説明する。
【０１６７】
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及び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。
【０１６８】
図１２の（ａ）及び図１２の（ｂ）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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
一般のＭＩＭＯアンテナ構造では、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を考慮している。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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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も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大いに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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
一方、２次元アレイのアンテナ構造では様々なアンテナアレイ設定が可能である。
【０１８０】
図１６に、２次元アレイのアンテナ構造におけるアンテナアレイ設定の例を示す。特に、図１６は、アンテナの個数が８個である場合を仮定する。
【０１８１】
図１６を参照すると、単一偏波（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）配列設定として１×８、２×３、４×２及び８×１構成が例示されており、交差偏波（ｃｒｏｓｓ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）配列設定としてＣ（１×４）、Ｃ（２×２）及びＣ（４×１）構成が例示されている。
【０１８２】
現在ＬＴＥシステムのようなセルラーシステムは、アンテナ個数が同一である場合に、同じＣＳＩの測定及び報告の手順を経るように規定されている。例えば、ＬＴＥシステムではＣ（１ｘ４）形態に基づいて８ｔｘ  ＰＭＩコードブックを生成したため、たとえ１×８形態として基地局が具現されていても、同じＰＭＩコードブック、すなわち、８ｔｘ  ＰＭＩコードブックに基づいてＰＭＩの測定及びフィードバック動作が行われる。
【０１８３】
これは、性能最適化の側面では損害があるかもしれないが、コードブックのサイズが増加するとシグナリングオーバーヘッド及び具現複雑性が相対的に大きくなることから、コードブックサイズの増加による性能利得の効果がわずかである、というわけである。
【０１８４】
しかしながら、上述した能動アンテナシステムが導入されることにより、２×４、４×２、Ｃ（２×２）のような様々な配列設定（ａｒｒａｙ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を考慮することができ、最適化による性能利得の効果は無視してもよいほど小さくないだろう。特に、アンテナ数が８個以上とさらに増加すると、最適化による性能利得の効果はさらに向上する。
【０１８５】
また、上述した３次元ビームフォーミングが可能になることにより、既存のフィードバック情報とは異なる形態のフィードバックの必要性が高まっている。例えば、高いビルをカバーするために３次元ビームフォーミングを活用するとすれば、端末の水平ドメイン（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｄｏｍａｉｎ）に該当するＰＭＩ（以下、Ｈ−ＰＭＩ）の変化に比べて垂直ドメイン（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｄｏｍａｉｎ）に該当するＰＭＩ（以下、Ｖ−ＰＭＩ）の変化は遥かに遅く発生しうる。
【０１８６】
この場合、端末がＨ−ＰＭＩのフィードバックとＶ−ＰＭＩのフィードバックを独立して行えるようにすることによって、それぞれのフィードバックオーバーヘッド及びそれを測定するための参照信号（ＲＳ）オーバーヘッドを制御することができる。重要な点は、端末が送信端のアンテナアレイの形状を知っているときにだけ、Ｈ−ＰＭＩとＶ−ＰＭＩを算出することができ、さらに、水平ドメインに該当するＣＱＩ及びＲＩ（Ｈ−ＣＱＩ／ＲＩ）と垂直ドメインに該当するＣＱＩ及びＲＩ（Ｖ−ＣＱ／ＲＩ）とを区別することができるということである。
【０１８７】
そこで、本発明では、基地局が端末にアンテナアレイ設定をシグナルし、端末は、取得したアンテナアレイ設定情報を用いてＣＳＩを計算及びフィードバックすることを提案する。
【０１８８】
上記アンテナアレイ設定のシグナリングは、物理層メッセージによって端末に伝達されてもよく、上位層メッセージによって伝達されてもよい。また、上記シグナリングは、セル特定信号であってもよく、端末特定信号であってもよい。特に、端末特定信号によって上記アンテナアレイ設定シグナリングを行う場合には、端末別サブアレイ割り当て（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ  ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）が可能である。
【０１８９】
また、基地局は端末別に有効なアンテナポートの個数、アンテナポートの配置及び／又は偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）情報を設定することができる。ここで、偏波情報とは、単一偏波、交差偏波、或いは多重偏波のいずれであるかを示す情報であってもよい。仮に、２つの偏波を用いる交差偏波の他、３つ以上の偏波を用いる多重偏波が導入されると、偏波の個数及び偏波の方向情報が上記偏波情報に含まれてもよい。また、線形偏波、円形偏波のような偏波の種類に関する情報も偏波情報に含まれてもよい。
【０１９０】
具体的に、上記アンテナアレイ設定情報は、アンテナポートの配置情報及び／又は偏波情報を含むことができる。例えば、アンテナの個数が８個である場合、図１６における７個のアンテナ構成をインデクシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）し、ＲＲＣメッセージを用いて８ｔｘ  ＣＳＩ−ＲＳ設定時に、ＣＳＩ−ＲＳリソース情報と共に該当のアンテナ構成のインデックスをシグナルすることができる。ここで、複数の物理アンテナをまとめて１つのアンテナポートとして動作させる場合、すなわち、アンテナグルーピングが適用された場合には、上記アンテナ構成は、物理的アンテナの構成ではなくアンテナポートの観点における構成情報であってもよい。
【０１９１】
さらに、上記アンテナアレイ設定情報は、アンテナポートの構成上、行に該当するか或いは列に該当するかに関する情報を含むこともできる。
【０１９２】
具体的に、アンテナの個数が多くなると、複数のＣＳＩ−ＲＳリソース（或いは、ＣＳＩ−ＲＳパターン／ＣＳＩ−ＲＳプロセス）を用いて２次元アレイ設定を行うこともできる。
【０１９３】
図１７は、本発明の実施例によってアンテナアレイ構成のためのシグナリングを例示する図である。
【０１９４】
図１７を参照すると、４×８形態の３２ｔｘアンテナ環境である場合、アンテナアレイの各行に対して独立した８ｔｘ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定、すなわち、総４個の８ｔｘ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定し、それぞれをシグナルすることができる。
【０１９５】
このとき、各ＣＳＩ−ＲＳリソース設定時に当該ＣＳＩ−ＲＳリソースがアンテナアレイの一部の行に対して送信されるか或いは一部の列に対して送信されるかを示す必要がある。これは、アンテナアレイの行に対するＣＳＩフィードバックとアンテナアレイの列に対するＣＳＩフィードバックは、情報の構成及びフィードバック周期などに差がありうるためである。類似の例として、ＣＳＩ−ＲＳリソース設定のためのＲＲＣメッセージに、上述した行と列に関する情報ではなく、各ＣＳＩ−ＲＳリソースが水平ドメインに該当するか或いは垂直ドメインに該当するかを示す情報を追加することもできる。
【０１９６】
最後に、上記アンテナアレイ設定情報に、さらに具体的な情報として、複数のＣＳＩ−ＲＳリソースを用いて２次元アレイ設定をシグナルする場合、ＣＳＩ−ＲＳリソース設定のためのＲＲＣメッセージに各ＣＳＩ−ＲＳリソースがアンテナアレイの何番目の行又は列に該当するかを示す情報も含めることができる。
【０１９７】
このようなシグナリングを受けた端末は、アンテナアレイの全ての行及び列に対するＣＳＩ情報を計算し、フィードバックすることができる。例えば、４×８形態の３２ｔｘ環境である場合、基地局は、アンテナアレイの各行に対して独立した８ｔｘ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを設定及び送信することができ、端末は、アンテナアレイの各行に該当する各ＣＳＩ−ＲＳリソースに対するＣＳＩを測定してフィードバックすることができる。すなわち、端末がアンテナアレイにおける１行〜４行に該当するＣＳＩ−ＲＳリソースを全て受信した場合、アンテナアレイにおける各列或いは特定列に対するＣＳＩを構成して追加のフィードバックを報告することができる。
【０１９８】
特に、このような例では、端末にとって当該８ｔｘアンテナがアンテナアレイの行に該当するか或いは列に該当するかは大きく影響しない。端末は、４個のＣＳＩ−ＲＳリソースを用いて測定したチャネルを積層すると、反対側のＣＳＩを測定できるためである。例えば、測定したチャネルが水平方向であれば、水平方向のチャネルを順に行方向に積層した行列を列方向に解釈することにより、垂直方向のＣＳＩを生成することができる。同様に、測定したチャネルが垂直方向であれば、垂直方向のチャネルを順に行方向に積層した行列を列方向に解釈することにより、水平方向のＣＳＩを生成することができる。
【０１９９】
もちろん、アンテナアレイの行と列に関する情報は、サブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）概念の行と列に拡張することもできる。
【０２００】
図１８は、本発明の実施例によってサブアンテナアレイ構成のためのシグナリングを例示する図である。
【０２０１】
図１８を参照すると、８×８形態の６４ｔｘアンテナアレイ構造である場合、基地局は、２×４サブアレイ構造のための８ｔｘ  ＣＳＩ−ＲＳリソースを８個設定し、当該サブアレイの（行，列）情報をそれぞれ指示することができる。すなわち、サブアレイの（行，列）情報は、（１，１）、（１，２）、（２，１）、（２，２）、（３，１）、（３，２）、（４，１）及び（４，２）のように表現することができる。
【０２０２】
一方、端末の取得したアンテナアレイ設定情報は、当該アンテナアレイ設定に最適化されたＰＭＩコードブックを適用するために用いることができる。また、２次元アレイ構造に必要な他のＣＳＩ情報、例えば、Ｖ−ＰＭＩとこれに対応するＣＱＩ／ＲＩ、Ｈ−ＰＭＩとこれに対応するＣＱＩ／ＲＩを取得してフィードバックする用途に用いることができる。
【０２０３】
図１９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。
【０２０４】
図１９を参照すると、通信装置１９００は、プロセッサ１９１０、メモリ１９２０、ＲＦモジュール１９３０、ディスプレイモジュール１９４０、及びユーザインターフェースモジュール１９５０を備えている。
【０２０５】
通信装置１９００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１９００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１９００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１９１０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１９１０の詳細な動作は、図１乃至図１８に記載された内容を参照すればよい。
【０２０６】
メモリ１９２０は、プロセッサ１９１０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１９３０は、プロセッサ１９１０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１９３０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１９４０は、プロセッサ１９１０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１９４０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１９５０は、プロセッサ１９１０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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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】
【０２１２】
以上、無線通信システムにおいて大規模ＭＩＭＯのためのアンテナ構成情報の提供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されたが、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの他、様々な無線通信システムに適用されてもよい。
【図１】
2016511982.tif 000048
【図２】
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【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】
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【図８】
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【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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【国際調査報告】
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