JP2011009865A - 基地局装置及び情報フィードバック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報を適切にユーザ装置にフィードバックすること。
【解決手段】基地局装置２００は、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定すると共に、ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定するプリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２と、このプリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２で決定したランク情報をＲＲＣ信号で移動局１００に送信すると共に、制御量を制御チャネル信号で移動局１００に送信する送受信部２０６ａ、２０６ｂとを具備することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、基地局装置及び情報フィードバック方法に関し、特に、上りリンクのマルチアンテナ伝送に対応する基地局装置及び情報フィードバック方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long Term Evolution）が検討されている。

第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。

ところで、複数のアンテナでデータを送受信し、スループット、周波数利用効率を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯアンテナシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＬＴＥ方式のシステムでは、下りリンクＭＩＭＯモードとして、空間多重伝送モード（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User MIMO)）と、送信ダイバーシチ伝送モードの２つが規定されている。空間多重伝送モードは、複数ストリームの信号を、同一の周波数、時間において、空間的に多重して送信し、ピークデータレート増大に有効である。送信ダーバーシチ伝送モードは、空間-周波数（時間）符号化された同一ストリームの信号を複数アンテナから送信し、送信アンテナダイバーシチ効果によるセル端ユーザの受信品質改善に有効である。

このようなＭＩＭＯアンテナシステムにおいて、各移動局受信機における受信状況に応じて空間多重のレイヤ数を最適に制御する技術（ランクアダプテーション）が提案されている。このランクアダプテーションにおいては、下りリンクのチャネル情報（受信ＳＩＮＲ、アンテナ間のフェージング相関）に基づいて、チャネル状態の良好な移動局受信機に対しては空間多重伝送モードで情報伝送を行う一方、チャネル状態が劣悪な移動局受信機に対しては送信ダイバーシチ伝送モードで情報伝送を行うように基地局送信機が制御を行う。このランクアダプテーションにおいては、移動局送信機から空間多重のレイヤ数がフィードバック情報（ランク情報）として基地局受信機に対してフィードバックされる。このランク情報は、情報伝送に大きく影響を与えるものであり、基地局受信機に対して適切にフィードバックされることが極めて重要である。

3GPP TR 25.913[1]

上述したように、ＬＴＥ−Ａにおいては、最大システム帯域幅が１００ＭＨｚ程度まで拡張されると共に、最大送信アンテナ数が８つまで拡張され、上り回線で最大５００Ｍｂｐｓ程度の伝送レートの実現が予定されている。このような上り回線における伝送レートの実現には上りリンクのＭＩＭＯ伝送の利用が不可欠であり、この上りリンクＭＩＭＯ伝送において、下りリンクのＭＩＭＯ伝送と同様にランクアダプテーションを有効に活用することが期待されている。しかしながら、ＬＴＥ−ＡなどのＬＴＥの後継システムにおいて、上りリンクのＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションにおけるランク情報をフィードバックする方法については定められていない。このようなランク情報のフィードバック方法は、ＭＩＭＯアンテナシステムの性質上、移動局送信機のアンテナに設定すべき位相・振幅制御量（ＰＭＩ：Precoding Matrix Indicator)を基地局送信機にフィードバックするためのフィードバック情報（プリコーディングのためのフィードバック情報）を考慮した上で定めることが要請されると考えられる。

本発明の目的は、このような実情に鑑みてなされたものであり、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報を適切にユーザ装置にフィードバックすることができる基地局装置及び情報フィードバック方法を提供することである。

本発明の基地局装置は、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するランク情報決定部と、ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定する制御量決定部と、前記ランク情報決定部で決定した前記ランク情報を上位レイヤからの信号で前記ユーザ装置に送信すると共に、前記制御量決定部で決定した前記制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信する送信部と、を具備することを特徴とする。

このような構成によれば、ユーザ装置に対してランク情報決定部で決定したランク情報が上位レイヤからの信号で送信され、制御量決定部で決定された制御量が制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報を適切にユーザ装置にフィードバックすることが可能となる。特に、ランク情報が上位レイヤからの信号で送信されることから、制御チャネル信号で送信する場合と比べて高品質にランク情報をユーザ装置にフィードバックすることができるので、ユーザ装置におけるランク情報の誤認識を防止することができ、ランク情報の誤認識に起因するスループット特性の劣化等を防止することが可能となる。また、制御量が制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送における送信アンテナに対する制御量を動的に切り替えることができるので、上りリンクのチャネル状態に柔軟に対応した情報伝送を実現することが可能となる。

本発明の基地局装置は、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するランク情報決定部と、ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定する制御量決定部と、前記ランク情報決定部で決定した前記ランク情報及び前記制御量決定部で決定した前記制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信する送信部と、を具備することを特徴とする。

このような構成によれば、ユーザ装置に対してランク情報決定部で決定したランク情報及び制御量決定部で決定された制御量が制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報を適切にユーザ装置にフィードバックすることが可能となる。特に、ランク情報及び制御量の双方が制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションにおけるランク数、並びに、プリコーディングにおける制御量を動的に切り替えることができるので、上りリンクのチャネル状態に柔軟に対応した情報伝送を行うことが可能となる。

本発明によれば、ユーザ装置に対してランク情報決定部で決定したランク情報が上位レイヤからの信号又は制御チャネル信号で送信され、制御量決定部で決定された制御量が制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報を適切にユーザ装置にフィードバックすることが可能となる。

本発明が適用されるＭＩＭＯシステムの概念図である。 本発明の実施の形態１に係る基地局装置が備えるコードブックの一例を示す図である。 実施の形態１に係る基地局装置が備えるコードブックの一例を示す図である。 実施の形態１に係る基地局装置において、ランクアダプテーションにおける測定対象となる帯域の一例を示す図である。 実施の形態１に係る基地局装置が適用される移動通信システムのネットワーク構成図である。 実施の形態１に係る基地局装置の構成を示す部分ブロック図である。 実施の形態１に係る基地局装置のベースバンド信号処理部の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る移動局の構成を示す部分ブロック図である。 実施の形態１に係る移動局のベースバンド信号処理部の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る基地局装置が備えるコードブックの一例を示す図である。 実施の形態２に係る基地局装置が備えるコードブックの一例を示す図である。 実施の形態２に係る基地局装置のベースバンド信号処理部の機能ブロック図である。 実施の形態２に係る移動局のベースバンド信号処理部の機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る基地局装置が適用されるＭＩＭＯシステムで行われる上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングについて、図１に示すＭＩＭＯシステムを前提に説明する。図１は、本発明に係る基地局装置Node Bが適用されるＭＩＭＯシステムの概念図である。なお、図１に示すＭＩＭＯシステムにおいては、ユーザ装置ＵＥ及び基地局装置Node Bがそれぞれ２本のアンテナを備える場合について示している。

図１に示すＭＩＭＯシステムの上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションでは、基地局装置Node Bにおいて、上りリンクのチャネル状態（受信ＳＩＮＲ、アンテナ間のフェージング相関）に基づいて、最適な空間多重のレイヤ数を示すランク情報を選択し、そのランク情報を下りリンクでユーザ装置ＵＥにフィードバックする。例えば、上りリンクのチャネル状態の良好なユーザ装置ＵＥに対しては空間多重伝送モードで情報伝送を行う内容を示すランク情報（ここでは、例えば、レイヤ数が「２」であることを示すランク情報）をフィードバックする一方、チャネル状態が劣悪なユーザ装置ＵＥに対しては送信ダイバーシチ伝送モードで情報伝送を行う内容を示すランク情報（ここでは、レイヤ数が「１」であることを示すランク情報）をフィードバックする。ユーザ装置ＵＥにおいては、基地局装置Node Bからフィードバックされたランク情報に応じてレイヤ数を決定し、各アンテナから情報伝送を行う。

一方、図１に示すＭＩＭＯシステムの上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングでは、基地局装置Node Bにおいて、各アンテナからの受信信号を用いてチャネル変動量を測定し、測定したチャネル変動量に基づいて、各送信アンテナからの送信データを合成した後のスループット（又は受信ＳＩＮＲ）が最大となる位相・振幅制御量（プリコーディングウェイト）を選択する。そして、この選択したプリコーディングウェイトを下りリンクでユーザ装置ＵＥにフィードバックする。ユーザ装置ＵＥにおいては、基地局装置Node Bからフィードバックされたプリコーディングウェイトに応じて送信データにプリコーディングを行った後、各アンテナから情報伝送を行う。

基地局装置Node Bは、上りリンクにおけるチャネル状態に基づいて、ランクアダプテーションにおける最適なランク情報を決定する機能と、プリコーディングにおける最適なプリコーディングウェイトを決定する機能とを備えると共に、これらのランク情報及びプリコーディングウェイトをユーザ装置ＵＥにフィードバックする機能を備えている。例えば、基地局装置Node Bは、基地局装置Node B自身とユーザ装置ＵＥの双方で既知のＮ個のプリコーディングウェイトを定めたコードブックを備えておき、このコードブック内のＮ個のプリコーディングウェイトの中から最適なものを選択し、ユーザ装置ＵＥにそのインデックスだけをフィードバックすることができるものとなっている。本発明において、位相・振幅制御量を送信するとは、プリコーディングウェイト自体の送信と、インデックス（番号）だけの送信とを含む概念である。なお、基地局装置Node Bに備えるコードブックの内容については後述する。

ユーザ装置ＵＥは、上り送信データをレイヤ数分に分配するレイヤマッピング部１０と、２本の送信アンテナ＃１、＃２に対応する２系統の乗算器１１ａ、１１ｂ、無線送信回路１２、１３とを含んで構成されている。上り送信データが入力されると、レイヤマッピング部１０によって基地局装置Node Bからフィードバックされたランク情報に応じたレイヤ数分に分配された後、乗算器１１ａ、１１ｂによって上り送信データにプリコーディングウェイトが乗算されて位相・振幅がそれぞれ制御（シフト）され、位相・振幅シフトされた送信データが２本の送信アンテナ＃１、＃２から送信される。

本発明に係る基地局装置Node Bにおいては、このような上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションで用いられるランク情報、並びに、プリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトを適切にユーザ装置ＵＥにフィードバックし、上りリンクＭＩＭＯ伝送を確実に実現するものである。以下、本実施の形態に係る基地局装置Node Bにおける上りリンクＭＩＭＯ伝送で利用される情報フィードバック方法について説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る基地局装置Node Bの情報フィードバック方法においては、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションで用いられるランク情報を上位レイヤからの信号（例えば、ＲＲＣ信号）でユーザ装置ＵＥにフィードバックすると共に、上りリンクのＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトを制御チャネル信号でユーザ装置ＵＥにフィードバックするものである。

ここで、ランク情報とは、最適な空間多重のレイヤ数をユーザ装置ＵＥにフィードバックするための情報であり、レイヤ数に応じたランク数や、そのランク数をユーザ装置ＵＥに伝えることができる情報を含む。ランク数をユーザ装置ＵＥに伝えることができる情報には、上りリンク送信モード（すなわち、空間多重伝送モード又は送信ダイバーシチ伝送モード）が含まれる。以下においては、特に断る場合を除き、ランク情報がランク数である場合について説明するものとする。

この情報フィードバック方法においては、ランク情報を上位レイヤからの信号（ＲＲＣ信号）でフィードバックするようにしていることから、制御チャネル信号でフィードバックする場合と比べて高品質にランク情報をユーザ装置ＵＥにフィードバックすることができるので、ユーザ装置ＵＥにおけるランク情報の誤認識を防止することができ、ランク情報の誤認識に起因するスループット特性の劣化等を防止することが可能となる。一方、プリコーディングウェイトを制御チャネル信号でユーザ装置ＵＥにフィードバックするようにしていることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングウェイトを動的に切り替えることができるので、上りリンクのチャネル状態に柔軟に対応した情報伝送を実現することが可能となる。

実施の形態１に係る基地局装置Node Bにおいては、予めユーザ装置ＵＥのアンテナ＃１、＃２に対するプリコーディングウェイトを示す複数種類のインデックスがランク情報（ランク数）毎に定められたコードブックを備えておき、最適なプリコーディングウェイトに対応するインデックスだけをフィードバックすることができる。なお、このコードブックは、ユーザ装置ＵＥにも備えられている。図２は、実施の形態１に係る基地局装置Node Bが備えるコードブックの一例を示す図である。図２に示すコードブックにおいては、レイヤ数が「１」の場合に選択されるランク１及びレイヤ数が「２」の場合に選択されるランク２に対応づけて４つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ：Precoding Matrix Indicator）が登録され、それぞれのプリコーディングウェイトにインデックスが対応づけられている。

基地局装置Node Bにおいては、ＲＲＣ信号でランク情報をフィードバックした上で、このようにコードブックに登録されたインデックスをフィードバックすることにより、プリコーディングウェイトをフィードバックする際に必要となる情報量を低減することが可能となる。例えば、ユーザ装置ＵＥに対してレイヤ数を「２」とし、プリコーディングウェイトＷ_２，０で情報伝送を行うことを指示する場合には、ＲＲＣ信号でランク２をフィードバックすると共に、図２に示すインデックス＃０を制御チャネル信号によりフィードバックする。ユーザ装置ＵＥにおいては、このインデックス＃０のフィードバックを受けることにより、コードブックを参照してプリコーディングウェイトＷ_２，０を認識することが可能となる。

なお、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトをフィードバックする際、上りリンクにおけるチャネル状態が劣化し、ＳＲＳ（Sounding RS）を用いたチャネル変動の推定精度が悪い場合には、閉ループ制御により上りリンクＭＩＭＯ伝送を行うよりも、開ループ制御により上りリンクＭＩＭＯ伝送を行う方が好ましい場合がある。図３は、このような開ループ制御に対応する上りリンク伝送モードを定めたコードブックの一例を示す図である。図３に示すコードブックにおいては、レイヤ数が「１」の場合に選択されるランク１及びレイヤ数が「２」の場合に選択されるランク２に対応づけて３つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）と、開ループ制御に対応する２つの上りリンク伝送モードとが登録され、それぞれのプリコーディングウェイト及び上りリンク伝送モードにインデックスが対応づけられている。なお、この上りリンク伝送モードに対応づけられるインデックスは、伝送モードインデックスとして機能する。ランク１における開ループ制御に対応する上りリンク伝送モードにおいては、ＯＬ（Open Loop）送信ダイバーシチ伝送モードが登録され、ランク２における開ループ制御に対応する上りリンク伝送モードにおいては、ＯＬ空間多重伝送モードが登録されており、それぞれインデックス＃３が対応づけられている。

基地局装置Node Bにおいては、このようなコードブックに登録されたインデックスをフィードバックすることにより、プリコーディングウェイトをフィードバックする際に必要となる情報量を低減しつつ、上りリンクにおけるチャネル状態が劣化してチャネル変動の推定精度が悪くなった場合に受信品質の劣化を低減することが可能となる。例えば、ＲＲＣ信号でランク１をフィードバックしている場合において、インデックス＃３をフィードバックした場合には、開ループ型の送信ダーバーシチ伝送モードで情報伝送を行うことをユーザ装置ＵＥに対してフィードバックすることが可能となる。

また、実施の形態１に係る基地局装置Node Bにおいては、ランクアダプテーションにおける最適なランク情報を決定する際、上りリンクにおけるチャネル状態を測定する帯域を選択することができるものとなっている。例えば、基地局装置Node Bにおいては、図４（ａ）に示すように、基地局装置Node Bが適用されるＭＩＭＯシステムのシステム帯域全体（ここでは、４０ＭＨｚとしている）のチャネル状態と、図４（ｂ）に示すように、ＭＩＭＯシステムのシステム帯域を複数のブロックに分割したコンポーネントキャリア（ここでは、２０ＭＨｚとしている）毎のチャネル状態と、図４（ｃ）に示すように、ＭＩＭＯシステムにおいて、ユーザ装置ＵＥに割り当てた帯域のリソースブロックが、一部のサブバンドが離れた状態となる複数のクラスターブロックに分割されている場合に当該クラスターブロック毎のチャネル状態とを測定対象として選択することができ、それぞれの帯域における最適なランクを決定できるものとなっている。

この場合において、図４（ｃ）に示すように、スケジューリングされたリソースブロックが互いに離間した複数の「サブバンドの塊」に分かれている場合、それぞれの１つ又は複数のサブバンドからなる「サブバンドの塊」を、クラスターブロックと呼称する。ここでは、サブバンド＃２及び＃３からなる「サブバンドの塊」を第１のクラスターブロック、サブバンド＃５を第２のクラスターブロックとする。基地局装置Node Bにおいては、クラスターブロック毎に最適なランクを選択し、第１のクラスターブロックに対するランク情報と、第２のクラスターブロックに対するランク情報との２つのランク情報を下りリンクを介してユーザ装置ＵＥへフィードバックする。

このようにランクアダプテーションにおける最適なランク情報を選択する際、上りリンクにおけるチャネル状態を測定する帯域を選択可能としたことにより、上りリンクのチャネル状態に応じて下りリンクにおける情報量の低減、ＬＴＥ方式のユーザ端末ＵＥとの後方互換性及びスループット特性の改善といった効果を得ることが可能となる。すなわち、ＭＩＭＯシステムのシステム帯域全体のチャネル状態に応じて最適なランクを選択する場合には、システム帯域全体に亘って共通するランク情報で情報伝送が行われることから、下りリンクでランク情報をフィードバックするための情報量を低減することが可能となる。また、ＭＩＭＯシステムのシステム帯域を複数のブロックに分割したコンポーネントキャリア毎のチャネル状態に応じて最適なランク情報を選択する場合には、コンポーネントキャリアを対応可能な最大システム帯域とするＬＴＥ方式のユーザ端末ＵＥにも最適なランク情報で情報伝送を行わせることができるので、当該ユーザ端末ＵＥとの後方互換性を確保することが可能となる。さらに、ユーザ装置ＵＥに割り当てられたクラスターブロック毎のチャネル状態に応じて最適なランク情報を選択する場合には、クラスターブロック毎にユーザ装置ＵＥにおける送信データのレイヤ数が切り替えられることから、基地局装置Node Bにおける受信誤りを低減でき、スループット特性を改善することが可能となる。

なお、以上の説明においては、基地局装置Node BからＲＲＣ信号によりユーザ装置ＵＥに対してランク情報としてランク数をフィードバックする場合について説明している。このようにランク情報としてランク数をフィードバックする場合には、ユーザ装置ＵＥにおいて直接的に送信データのレイヤ数を認識することができ、送信データのレイヤ数を切り替える処理を効率的に行うことが可能となる。しかしながら、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションを実現するためにユーザ装置ＵＥにフィードバックされるランク情報としては、上述のように上りリンク伝送モードであっても良い。このようにランク情報として上りリンク伝送モードをＲＲＣ信号によりフィードバックする場合においても、ランク数をフィードバックする場合と同様の効果を得ることができる。特に、ランク情報として上りリンク伝送モードをフィードバックする場合には、ランク数に比べてフィードバックする情報の種別を少なくすることができるので、ランク情報をフィードバックするための情報量を低減することが可能となる。また、このような上りリンク伝送モードとランク数との組み合わせをランク情報としてフィードバックすることも可能である。

以下、実施の形態１に係る基地局装置Node B及びユーザ装置ＵＥを有する移動通信システムの構成について説明する。図５は、実施の形態１に係る基地局装置Node Bが適用される移動通信システムのネットワーク構成図である。

移動通信システム１０００は、例えばＬＴＥ(Long Term Evolution)- Advancedが適用されるシステムである。移動通信システム１０００は、基地局装置２００と、基地局装置２００と通信する複数の移動局１００（１００_１、１００_２、１００_３、・・・１００_ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００ｎはセル５０において基地局装置２００とEvolved UTRA and UTRANにより通信を行っている。尚、アクセスゲートウェイ装置３００は、ＭＭＥ／ＳＧＷ (Mobility Management Entity/Serving Gateway)と呼ばれてもよい。

各移動局（１００_１、１００_２、１００_３、・・・１００_ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下の説明においては、特段の断りがない限り移動局１００として説明を進めるものとする。説明の便宜上、基地局装置２００と無線通信するのは移動局１００であるが、より一般的には移動端末も固定端末も含むユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）でよい。

移動通信システム１０００では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）に基づく無線アクセスが適用される。ここで、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）は、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

ここで、Evolved UTRA and UTRANにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各移動局１００で共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、下りリンクの制御チャネルである物理下りリンク制御チャネル(ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel、下りＬ１／Ｌ２制御チャネルともいう)とが用いられる。上記物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理下りリンク制御チャネルにより、上りリンクのＭＩＭＯ伝送のためのプリコーディング情報、物理下りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザのＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Downlink Scheduling Information、及び、物理上りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザのＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Uplink Scheduling Grantなどがフィードバックされる。

また、下りリンクにおいては、Physical-Broadcast Channel（Ｐ−ＢＣＨ）やDynamic Broadcast Channel（Ｄ−ＢＣＨ）等の報知チャネルが送信される。Ｐ−ＢＣＨにより伝送される情報は、Master Information Block（ＭＩＢ）であり、Ｄ−ＢＣＨにより伝送される情報は、System Information Block（ＳＩＢ）である。Ｄ−ＢＣＨは、ＰＤＳＣＨにマッピングされて、基地局装置２００より移動局１００ｎに伝送される。なお、実施の形態１に係る基地局装置２００において、ランク情報をフィードバックするためのＲＲＣ信号は、ＰＤＳＣＨにマッピングされて移動局１００ｎに伝送される。

上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの制御チャネルである物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）とが用いられる。物理上りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクＭＩＭＯ伝送のためのプリコーディング情報、下りリンクの共有チャネルに対する送達確認情報や、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）等が伝送される。

また、上りリンクにおいては、初期接続等のための物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）が定義されている。移動局１００は、ＰＲＡＣＨにおいて、ランダムアクセスプリアンブルを基地局装置２００に送信するものとなっている。

次に、図６を参照しながら、実施の形態１に係る基地局装置２００の構成について説明する。本実施の形態に係る基地局装置２００は、図６に示すように、ＭＩＭＯ伝送のための２つの送受信アンテナ２０２ａ、２０２ｂと、アンプ部２０４ａ、２０４ｂと、送受信部２０６ａ、２０６ｂと、ベースバンド信号処理部２０８と、呼処理部２１０と、伝送路インターフェース２１２とを備えている。なお、送受信部２０６ａ、２０６ｂは、本発明における送信部として機能するものである。

下りリンクにより基地局装置２００から移動局１００に送信されるユーザデータは、基地局装置２００の上位に位置する上位局、例えば、アクセスゲートウェイ装置３００から伝送路インターフェース２１２を介してベースバンド信号処理部２０８に入力される。

ベースバンド信号処理部２０８では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）の送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて、送受信部２０６ａ、２０６ｂに転送される。また、物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、送受信部２０６ａ、２０６ｂに転送される。

また、ベースバンド信号処理部２０８は、上述した報知チャネルにより、移動局１００に対して、当該セルにおける通信のための制御情報をフィードバックする。当該セルにおける通信のための制御情報には、例えば、上りリンクまたは下りリンクにおけるシステム帯域幅、移動局１００に割り当てたリソースブロック情報、ＰＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Root Sequence Index）等が含まれる。

送受信部２０６ａ，２０６ｂでは、ベースバンド信号処理部２０８からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施され、その後、アンプ部２０４ａ、２０４ｂで増幅されて送受信アンテナ２０２ａ，２０２ｂより送信される。

一方、上りリンクにより移動局１００から基地局装置２００に送信されるデータについては、送受信アンテナ２０２ａ、２０２ｂで受信された無線周波数信号がアンプ部２０４ａ，２０４ｂで増幅され、送受信部２０６ａ、２０６ｂで周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０８に入力される。

ベースバンド信号処理部２０８では、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース２１２を介してアクセスゲートウェイ装置３００に転送される。

呼処理部２１０は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局２００の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図７は、実施の形態１に係る基地局装置２００のベースバンド信号処理部２０８の機能ブロック図である。受信信号に含まれたリファレンス信号は、同期検出・チャネル推定部２２１に入力される。同期検出・チャネル推定部２２１は、移動局１００から受信したリファレンス信号の受信状態に基づいて上りリンクのチャネル状態を推定する。一方、ベースバンド信号処理部２０８に入力した受信信号は、該受信信号に付加されたサイクリックプレフィックスがＣＰ(Cyclic Prefix)除去部２２２で除去された後、高速フーリエ変換部２２３でフーリエ変換されて周波数領域の情報に変換される。周波数領域の情報に変換された受信信号は、サブキャリアデマッピング部２２４にて周波数領域でデマッピングされる。サブキャリアデマッピング部２２４は、移動局１００でのマッピングに対応してデマッピングする。周波数領域等化部２２５は、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて受信信号を等化する。逆離散フーリエ変換部２２６は、受信信号を逆離散フーリエ変換して、周波数領域の信号を時間領域の信号に戻す。データ復調部２２７及びデータ復号部２２８は、伝送フォーマット（符号化率、復調方式）に基づいて送信データを再生する。

スケジューラ２３１は、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて、上下リンクのリソース割り当て内容を決定する。スケジューリングの基礎となる品質測定に使用されるリファレンス信号は、全リソースブロック（システム帯域）に渡る帯域を占める必要がある。移動局１００は、実際にリソース割り当てされたリソースブロックよりも広帯域で品質測定用リファレンス信号を送信する。スケジューラ２３１は、チャネル状態情報を図示していないＣＱＩ測定部から取得することができる。このＣＱＩ測定部は、移動局１００から受信される広帯域の品質測定用リファレンス信号からチャネル状態を測定している。

プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて、移動局１００に割り当てたリソースブロックでの上りリンクの受信品質から当該移動局１００においてアンテナ毎に送信信号の位相及び又は振幅を制御するためのプリコーディングウェイトを決定する。すなわち、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、本発明における制御量決定部として機能するものである。特に、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、移動局１００に割り当てたリソースブロックでの上りリンクの受信品質から当該移動局１００においてアンテナ毎に送信信号の位相及び又は振幅を制御するためのプリコーディングウェイトを決定することができるものとなっている。また、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数を示すランク数を決定する。すなわち、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、本発明におけるランク情報決定部として機能するものである。

このようにプリコーディングウェイト及びランク数を決定する際、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、スループット（又は受信ＳＩＮＲ）を最大にするプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）及びランク数（ＲＩ：Rank Indicator）を選択する。プリコーディングウェイトを決定する際は、上述した複数種類のプリコーディングウェイトのインデックスを定めたコードブックを備え、このコードブックからインデックスを選択することができるものとなっている（図２、図３参照）。また、ランク数を決定する際は、上りリンクにおける測定対象となる帯域を選択することができるものとなっている（図４参照）。

例えば、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２は、図４（ａ）に示すように、システム帯域全体（ここでは、４０ＭＨｚとしている）のチャネル状態を測定対象として選択し、そのチャネル状態に応じて最適なランク数を選択することができる。また、図４（ｂ）に示すように、システム帯域を複数のブロックに分割したコンポーネントキャリア毎のチャネル状態を測定対象として選択し、そのチャネル状態に応じて最適なランク数を選択することができる。さらに、図４（ｃ）に示すように、ユーザ装置ＵＥに割り当てた帯域のリソースブロックが、一部のサブバンドが離れた状態となる複数のクラスターブロックに分割されている場合に当該クラスターブロック毎のチャネル状態とを測定対象として選択し、そのチャネル状態に応じて最適なランク数を選択することができる。

フィードバック情報選択部２３３は、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２で選択されたプリコーディングウェイトの中から最終的にどれだけのプリコーディング情報をフィードバックするかを選択する。そして、選択したプリコーディング情報をフィードバック情報として制御情報信号生成部２３４に入力する。制御情報信号生成部２３４には、このフィードバック情報と、移動局１００に対するリソース割り当て情報とが入力される。制御情報信号生成部２３４にて、これらのフィードバック情報及びリソース割り当て情報に基づいて、物理下り制御チャネルに多重するＬ１／Ｌ２制御情報が生成され、ＯＦＤＭ変調部２３５に入力される。

上位レイヤ制御情報選択部２３６は、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２で選択されたランク数に基づき、いずれのランク数をフィードバックするかを選択する。具体的には、システム帯域全体で１つのランク数、コンポーネントキャリア毎のランク数、並びに、クラスターブロック毎のランク数のいずれかを選択する。そして、選択したランク数をフィードバック情報として送信データ信号生成部２３７に入力する。送信データ信号生成部２３７には、このフィードバック情報と、移動局１００に対する下り送信データとが入力される。送信データ信号生成部２３７にて、これらのフィードバック情報及び下り送信データに基づいて、物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で実際に送信する下り送信データが生成され、ＯＦＤＭ変調部２３５に入力される。この送信データ信号生成部２３７で生成された下り送信データには、上位レイヤ制御情報選択部２３６で選択されたランク数をフィードバックするＲＲＣ信号が含まれている。

ＯＦＤＭ変調部２３５は、制御情報信号生成部２３４から入力されたＬ１／Ｌ２制御情報と、送信データ信号生成部２３７から入力された下り送信データとを含んだ２系列の信号にＯＦＤＭ変調処理を施し、送受信部２０６ａ、２０６ｂへ送出する。

このように基地局装置２００においては、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて、スループット（又は受信ＳＩＮＲ）を最大にするランク数及びプリコーディングウェイトを選択し、ランク数をＲＲＣ信号に含まれる一方、プリコーディングウェイトをＰＤＣＣＨに多重されるＬ１／Ｌ２制御情報に含めてユーザ装置ＵＥに送信することができるものとなっている。

次に、図８を参照しながら、実施の形態１に係る移動局１００の構成について説明する。本実施の形態に係る移動局１００は、図８に示すように、ＭＩＭＯ伝送のための２つの送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂと、アンプ部１０４ａ、１０４ｂと、送受信部１０６ａ、１０６ｂと、ベースバンド信号処理部１０８と、アプリケーション部１１０とを備えている。

下りリンクのデータについては、２つの送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂで受信された無線周波数信号がアンプ部１０４ａ、１０４ｂで増幅され、送受信部１０６ａ、１０６ｂで周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０８でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。このような下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部１１０に転送される。アプリケーション部１１０は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報も、アプリケーション部１１０に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部１１０からベースバンド信号処理部１０８に入力される。ベースバンド信号処理部１０８では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ：Hybrid ARQ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて送受信部１０６ａ、１０６ｂに転送される。送受信部１０６ａ、１０６ｂでは、ベースバンド信号処理部１０８から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施され、その後、アンプ部１０４ａ、１０４ｂで増幅されて送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂより送信される。

図９は、実施の形態１に係る移動局１００のベースバンド信号処理部１０８の機能ブロック図である。送受信部１０６ａ、１０６ｂから出力される受信信号がＯＦＤＭ復調部１１１で復調される。ＯＦＤＭ復調部１１１で復調された下りリンクの受信信号のうち、データ信号は下りデータ信号復号部１１２に入力され、制御信号（ＰＤＣＣＨ）は下り制御信号復号部１１３に入力される。下りデータ信号復号部１１２は、下りリンクの送信データを復号し、下り送信データを再生する。この再生された送信データには、上りリンクのランク数をフィードバックするＲＲＣ信号が含まれている。下り制御信号復号部１１３は、下りリンクの制御信号（ＰＤＣＣＨ）を復号し、上りリンクのプリコーディング情報やスケジューリング情報（リソース割り当て情報）等を再生する。

下りデータ信号復号部１１２により再生された下り送信データのうち、上りリンクのランク数は、直並列変換部１１４及び後述するコードワードレイヤマッピング部１１９に入力される。直並列変換部１１４には、この上りリンクのランク数と、上り送信データとが入力される。直並列変換部１１４は、入力された上りリンクのランク数に応じて送信データをコードワード数分に直並列変換する。なお、コードワード（符号語）とは、チャネル符号化の符号化単位を示しており、その数（コードワード数）は、ランク数及び又は送信アンテナ数により一意に決定される。ここでは、コードワード数が２つに決定された場合について示している。なお、コードワード数とレイヤ数（ランク数）とは必ずしも等しくはならない。直並列変換部１１４により直並列変換された送信データ（コードワード信号＃１、コードワード信号＃２）は、データ符号化部１１５ａ、１１５ｂに入力される。

データ符号化部１１５ａでは、直並列変換部１１４からのコードワード信号＃１が符号化される。データ符号化部１１５ａで符号化されたコードワード信号＃１は、データ変調部１１６ａで変調され、逆フーリエ変換部１１７ａで逆フーリエ変換されて時系列の情報が周波数領域の情報に変換される。サブキャリアマッピング部１１８ａでは、下り制御信号復号部１１３からのスケジューリング情報に基づいて周波数領域でのマッピングを行う。そして、マッピング後のコードワード信号＃１がコードワードレイヤマッピング部１１９に入力される。データ符号化部１１５ｂ、データ変調部１１６ｂ、逆フーリエ変換部１１７ｂ及びサブキャリアマッピング部１１８ｂにおいても、コードワード信号＃２に同様の処理が行われ、マッピング後のコードワード信号＃２がコードワードレイヤマッピング部１１９に入力される。

コードワードレイヤマッピング部１１９では、下りデータ信号復号部１１２からの上りリンクのランク数に応じて、サブキャリアマッピング部１１８ａ、１１８ｂから入力されたコードワード信号＃１、＃２がレイヤ数分に分配される。そして、分配されたコードワード信号＃１、＃２がプリコーディングウェイト乗算部１２０に入力される。

プリコーディングウェイト乗算部１２０では、下り制御信号復号部１１３からの上りリンクのプリコーディング情報に基づいて、送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂ毎に送信信号を位相及び又は振幅シフトする（プリコーディングによる送信アンテナの重み付け）。これにより、基地局装置２００での受信信号の受信電力を増大でき、スループット特性を改善できる。プリコーディング後、逆高速フーリエ変換部１２１ａ、１２１ｂにて送信信号を逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。そして、サイクリックプレフィックス付加部１２２ａ、１２２ｂにて送信信号にサイクリックプレフィックスを付加する。ここで、サイクリックプレフィックスは、マルチパス伝搬遅延及び基地局における複数ユーザ間の受信タイミングの差を吸収するためのガードインターバルとして機能する。サイクリックプレフィックスが付加された送信信号は、送受信部１０６ａ、１０６ｂへ送出される。

このように移動局１００においては、基地局装置２００から送信された下りデータ信号、下り制御情報を復号し、基地局装置２００からフィードバックされたランク数及びプリコーディングウェイトを得る。そして、これらのランク数及びプリコーディングウェイトに基づき、送信データのレイヤ数を決定すると共に、プリコーディングウェイトでプリコーディングを行った後、送信データをアンテナ１０２ａ、１０２ｂから送信する。すなわち、移動局１００においては、基地局装置２００からフィードバックされたランク数及びプリコーディングウェイトに応じて送信データを基地局装置２００に送信することができるものとなっている。

このように実施の形態１に係る基地局装置２００によれば、移動局１００に対してプリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２で決定されたランク情報がＲＲＣ信号で送信され、プリコーディングウェイトが制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報（ランク情報、プリコーディング情報）を適切に移動局１００にフィードバックすることが可能となる。そして、移動局１００において、このようにフィードバックされたランク情報に応じて送信データのレイヤ数を決定すると共に、プリコーディング情報に応じて送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂ毎に送信信号を位相及び又は振幅シフトするようにしたことから、適切に上りリンクＭＩＭＯ伝送を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る基地局装置Node Bの情報フィードバック方法においては、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションで用いられるランク情報を上位レイヤからの信号（ＲＲＣ信号）でユーザ装置ＵＥにフィードバックすると共に、上りリンクのＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトを制御チャネル信号でユーザ装置ＵＥにフィードバックする。実施の形態２に係る基地局装置Node Bの情報フィードバック方法においては、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションで用いられるランク情報、並びに、上りリンクのＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトを共に制御チャネル信号でユーザ装置ＵＥにフィードバックする点で実施の形態１に係る基地局装置Node Bの情報フィードバック方法と相違する。

この情報フィードバック方法においては、ランク情報及びプリコーディングウェイトの双方を制御チャネル信号でユーザ装置ＵＥにフィードバックするようにしたことから、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるランクアダプテーションにおけるランク数、並びに、プリコーディングにおけるプリコーディングウェイトを動的に切り替えることができるので、上りリンクのチャネル状態に柔軟に対応した情報伝送を行うことが可能となる。

実施の形態２に係る基地局装置Node Bにおいては、予めユーザ装置ＵＥのアンテナ＃１、＃２に対するプリコーディングウェイトと、ランク情報（ランク数）との組み合わせを示す複数種類のインデックスが定められたコードブックを備えておき、最適なランク情報及びプリコーディングウェイトに対応するインデックスだけをフィードバックすることができる。なお、このコードブックは、ユーザ装置ＵＥにも備えられている。図１０は、実施の形態２に係る基地局装置Node Bが備えるコードブックの一例を示す図である。図１０に示すコードブックにおいては、レイヤ数が「１」の場合に選択されるランク１と４つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）との組み合わせと、レイヤ数が「２」の場合に選択されるランク２と４つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）との組み合わせとが登録され、それぞれの組み合わせにインデックスが対応づけられている。

基地局装置Node Bにおいては、このようにコードブックに登録されたインデックスをフィードバックすることにより、ランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックする際に必要となる情報量を低減することが可能となる。例えば、例えば、ユーザ装置ＵＥに対してレイヤ数を「２」とし、プリコーディングウェイトＷ_２，０で情報伝送を行うことを指示する場合には、インデックス＃４が制御チャネル信号でフィードバックされる。ユーザ装置ＵＥにおいては、このインデックス＃４のフィードバックを受けることにより、コードブックを参照してランク２及びプリコーディングウェイトＷ_２，０を認識することが可能となる。

また、実施の形態２に係る基地局装置Node Bにおいても、実施の形態１に係る基地局装置Node Bと同様に、ランクアダプテーションにおける最適なランク情報を選択する際、上りリンクにおけるチャネル状態を測定する帯域を選択することができるものとなっている。すなわち、実施の形態２に係る基地局装置Node Bにおいても、システム帯域全体のチャネル状態と、コンポーネントキャリア毎のチャネル状態と、クラスターブロック毎のチャネル状態とを測定対象として選択することができ、それぞれの帯域における最適なランク情報を選択することができるものとなっている。

なお、基地局装置Node Bにおいて、図１０に示すコードブック及び図２に示すコードブックの双方を備えておき、ランク情報とプリコーディングウェイトとの組み合わせを示すインデックスと、プリコーディングウェイトを示すインデックスとを使用してユーザ装置ＵＥに対してランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックするようにしても良い。このようにランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックする場合には、図４（ｃ）に示すように、クラスターブロック毎にランク情報をフィードバックする場合であって、フィードバックするランク情報が共通である場合に、ランク情報をフィードバックするための情報量を低減することが可能となる。例えば、図４（ｃ）に示す第１、第２のクラスターブロックのランク数が共通してランク２である場合であって、第１、第２のクラスターブロックのプリコーディングウェイトがそれぞれプリコーディングウェイトＷ_２，０、Ｗ_２，３の場合には、まず、図１０に示すインデックス＃０をフィードバックした後、図２に示すインデックス＃３をフィードバックすることにより、第２のクラスターブロックに関するランク数をフィードバックするための情報量だけ低減することが可能となる。

また、実施の形態２に係る基地局装置Node Bのフィードバック方法においても、上りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングで用いられるプリコーディングウェイトをフィードバックする際、上りリンクにおけるチャネル状態が劣化し、ＳＲＳ（Sounding RS）を用いたチャネル変動の推定精度が悪い場合には、閉ループ制御により上りリンクＭＩＭＯ伝送を行うよりも、開ループ制御により上りリンクＭＩＭＯ伝送を行う方が好ましい場合がある。図１１は、このような開ループ制御に対応する上りリンク伝送モードを定めたコードブックの一例を示す図である。図１１に示すコードブックにおいては、レイヤ数が「１」の場合に選択されるランク１と３つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）との組み合わせと、レイヤ数が「２」の場合に選択されるランク２と３つのプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）との組み合わせと、開ループ制御に対応する２つの上りリンク伝送モードとが登録され、それぞれの組み合わせ及び上りリンク伝送モードにインデックスが対応づけられている。開ループ制御に対応する上りリンク伝送モードにおいては、ＯＬ（Open Loop）送信ダイバーシチ伝送モードと、ＯＬ空間多重伝送モードとが登録されており、それぞれインデックス＃３、＃７が対応づけられている。

基地局装置Node Bにおいては、このようなコードブックに登録されたインデックスをフィードバックすることにより、ランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックする際に必要となる情報量を低減しつつ、上りリンクにおけるチャネル状態が劣化してチャネル変動の推定精度が悪くなった場合に受信品質の劣化を低減することが可能となる。例えば、制御チャネル信号でランク１及びプリコーディングウェイトＷ_１，０をフィードバックしている場合において、インデックス＃３をフィードバックした場合には、開ループ型の送信ダーバーシチ伝送モードで情報伝送を行うことをユーザ装置ＵＥに対して指示することが可能となる。

なお、実施の形態２に係る基地局装置Node Bの情報フィードバック方法において、ランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックする際には、制御チャネル信号として、ＰＤＣＣＨを利用する場合と、ＰＤＣＣＨと異なるフィードバック用の制御チャネル信号（例えば、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）を利用する場合とが考えられる。前者を制御チャネル信号として利用する場合には、スケジューリング情報などの制御情報と共にランク情報及びプリコーディングウェイトを送信することができるので、既存の制御チャネル信号を利用してランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックすることが可能となる。一方、後者を制御チャネル信号として利用する場合には、ＰＤＣＣＨでランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックする場合に比べて高品質にランク情報及びプリコーディングウェイトをフィードバックすることができる。これにより、ユーザ装置ＵＥにおけるランク情報の誤認識を防止することができ、ランク情報の誤認識に起因するスループット特性の劣化等を防止することが可能となる。

次に、実施の形態２に係る基地局装置６００及び移動局５００の構成について説明する。実施の形態２に係る基地局装置６００及び移動局５００は、これらが備えるベースバンド信号処理部の構成を除き、実施の形態１に係る基地局装置２００（図６参照）及び移動局１００（図８参照）と共通する。また、これらの基地局装置６００及び移動局５００が適用される移動通信システムについても、実施の形態１に係る移動通信システム１０００と共通する。

以下、図１２及び図１３を参照しながら、基地局装置６００が備えるベースバンド信号処理部６０８、移動局５００が備えるベースバンド信号処理部５０８の構成について説明する。図１２は、実施の形態２に係る基地局装置６００のベースバンド信号処理部６０８の機能ブロック図である。図１３は、実施の形態２に係る移動局５００のベースバンド信号処理部５０８の機能ブロック図である。なお、図１２、図１３に示すベースバンド信号処理部６０８、ベースバンド信号処理部５０８の構成において、図７に示すベースバンド信号処理部２０８、図９に示すベースバンド信号処理部１０８と共通する構成については共通する符号を付与し、その説明を省略する。

図１２に示すベースバンド信号処理部６０８においては、プリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２、フィードバック情報選択部２３３及び制御情報信号生成部２３４の代わりに、プリコーディングウェイト・ランク数選択部６１１、フィードバック情報選択部６１２及び制御情報信号生成部６１３を備える点、並びに、上位レイヤ制御情報選択部２３６を備えていない点で、図７に示すベースバンド信号処理部２０８と相違する。

プリコーディングウェイト・ランク数選択部６１１は、決定したプリコーディングウェイト及びランク数をフィードバック情報選択部６１２に入力する点でプリコーディングウェイト・ランク数選択部２３２と相違する。フィードバック情報選択部６１２は、上位レイヤ制御情報選択部２３６の機能を有する点でフィードバック情報選択部２３３と相違する。すなわち、フィードバック情報選択部６１２は、プリコーディングウェイト・ランク数選択部６１１で選択されたプリコーディングウェイトの中から最終的にどれだけのプリコーディング情報をフィードバックするかを選択すると共に、プリコーディングウェイト・ランク数選択部６１１で選択されたランク数に基づき、いずれのランク数をフィードバックするかを選択する。そして、選択したプリコーディングウェイト及びランク数をフィードバック情報として制御情報信号生成部６１３に入力する。制御情報信号生成部６１３は、これらのフィードバック情報（プリコーディングウェイト及びランク数）と、移動局１００に対するリソース割り当て情報に基づいて物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）に多重するＬ１／Ｌ２制御情報を生成する点で、制御情報信号生成部２３４と相違する。

ベースバンド処理部６０８がこのような構成を有することにより、基地局装置６００においては、同期検出・チャネル推定部２２１から与えられるチャネル推定値に基づいて、スループット（又は受信ＳＩＮＲ）を最大にするランク数及びプリコーディングウェイトを選択し、ランク数及びプリコーディングウェイトの双方をＰＤＣＣＨに多重されるＬ１／Ｌ２制御情報に含めてユーザ装置ＵＥに送信することができるものとなっている。

一方、図１３に示すベースバンド信号処理部５０８においては、下りデータ信号復号部１１２及び下り制御信号復号部１１３の代わりに、下りデータ信号復号部５１１及び下り制御信号復号部５１２を備える点で、図９に示すベースバンド信号処理部１０８と相違する。

下りデータ信号復号部５１１は、下りリンクの送信データを復号し、下り送信データを再生する機能のみを有する点で、下りデータ信号復号部１１２と相違する。すなわち、下りデータ信号復号部５１１で再生された送信データには、上りリンクのランク数をフィードバックするＲＲＣ信号が含まれていない。このため、下りデータ信号復号部５１１は、上りリンクのランク数を直並列変換部１１４に入力することはない。下り制御信号復号部５１２は、下りリンクの制御信号（ＰＤＣＣＨ）を復号し、上りリンクのプリコーディング情報やスケジューリング情報（リソース割り当て情報）等を再生するだけでなく、上りリンクのランク数を再生する点で、下り制御信号復号部１１３と相違する。また、下り制御信号復号部５１２は、上りリンクのランク数を直並列変換部１１４及びコードワードレイヤマッピング部１１９に入力する点で、下り制御信号復号部１１３と相違する。

ベースバンド処理部５０８がこのような構成を有することにより、移動局５００においては、基地局装置６００から送信された下り制御情報を復号し、基地局装置６００からフィードバックされたランク数及びプリコーディングウェイトを得る。そして、これらのランク数及びプリコーディングウェイトに基づき、送信データのレイヤ数を決定すると共に、プリコーディングウェイトでプリコーディングを行った後、送信データをアンテナ１０２ａ、１０２ｂから送信する。すなわち、移動局５００においては、基地局装置６００からフィードバックされたランク数及びプリコーディングウェイトに応じて送信データを基地局装置６００に送信することができるものとなっている。

このように実施の形態２に係る基地局装置６００によれば、移動局５００に対してプリコーディングウェイト・ランク数選択部４１１で決定されたランク情報及びプリコーディングウェイトが共に制御チャネル信号で送信されることから、上りリンクＭＩＭＯ伝送において、ランクアダプテーション及びプリコーディングのためのフィードバック情報（ランク情報、プリコーディング情報）を適切に移動局５００にフィードバックすることが可能となる。そして、移動局５００においては、このようにフィードバックされたランク情報に応じて送信データのレイヤ数を決定すると共に、プリコーディング情報に応じて送受信アンテナ１０２ａ、１０２ｂ毎に送信信号を位相及び又は振幅シフトするようにしたことから、適切に上りリンクＭＩＭＯ伝送を実現することが可能となる。

なお、以上の説明では、上りＳＣ−ＦＤＭＡを前提にしているが、ＯＦＤＭ、Clustered DFT-s-OFDM、ハイブリッドアクセスのいずれの方式であっても適用可能である。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

５０ セル
１００_１、１００_２、１００_３、１００_ｎ 移動局
１０２ａ、１０２ｂ 送受信アンテナ
１０４ａ、１０４ｂ アンプ部
１０６ａ、１０６ｂ 送受信部
１０８ ベースバンド処理部
１１０ アプリケーション部
１１１ ＯＦＤＭ復調部
１１２ 下りデータ信号復号部
１１３ 下り制御信号復号部
１１４ 直並列変換部
１１９ コードワードレイヤマッピング部
１２０ プリコーディングウェイト乗算部
２００ 基地局装置
２０２ａ、２０２ｂ 送受信アンテナ
２０４ａ、２０４ｂ アンプ部
２０６ａ、２０６ｂ 送受信部
２０８ ベースバンド信号処理部
２１０ 呼処理部
２１２ 伝送路インターフェース
２３１ スケジューラ
２３２ プリコーディングウェイト・ランク数選択部
２３３ フィードバック情報選択部
２３４ 制御情報信号生成部
２３５ ＯＦＤＭ変調部
２３６ 上位レイヤ制御情報選択部
２３７ 送信データ信号生成部
３００ アクセスゲートウェイ装置
４００ コアネットワーク
５００ 移動局
５０８ ベースバンド信号処理部
５１１ 下りデータ信号復号部
５１２ 下り制御信号復号部
６００ 基地局装置
６０８ ベースバンド信号処理部
６１１ プリコーディングウェイト・ランク数選択部
６１２ フィードバック情報選択部
６１３ 制御情報信号生成部

Claims (16)

1. 上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するランク情報決定部と、
   ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定する制御量決定部と、
   前記ランク情報決定部で決定した前記ランク情報を上位レイヤからの信号で前記ユーザ装置に送信すると共に、前記制御量決定部で決定した前記制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信する送信部と、
   を具備することを特徴とする基地局装置。
2. 予めユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いられる送信位相及び又は送信振幅の制御量を示す複数種類のインデックスが、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報毎に定められたコードブックを備え、前記送信部は、前記インデックスを前記制御量として前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
3. 前記コードブックに、開ループ型の上りリンク伝送モードを指定する伝送モードインデックスを定めておき、前記情報フィードバック部は、前記伝送モードインデックスを前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項２記載の基地局装置。
4. 上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するランク情報決定部と、
   ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定する制御量決定部と、
   前記ランク情報決定部で決定した前記ランク情報及び前記制御量決定部で決定した前記制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信する送信部と、
   を具備することを特徴とする基地局装置。
5. 前記送信部は、ＰＤＣＣＨにより前記ランク情報及び制御量を前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項４記載の基地局装置。
6. 前記送信部は、ＰＤＣＣＨと異なるフィードバック用の制御チャネル信号により前記ランク情報及び制御量を前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項４記載の基地局装置。
7. 予めユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いられる送信位相及び又は送信振幅の制御量と、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数を示すランク情報との組み合わせを示す複数種類のインデックスが定められたコードブックを備え、前記情報フィードバック部は、前記インデックスを前記ランク情報及び制御量として前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項４記載の基地局装置。
8. 前記コードブックに、開ループ型の上りリンク伝送モードを指定する伝送モードインデックスを含め、前記情報フィードバック部は、前記伝送モードインデックスを前記ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項７記載の基地局装置。
9. 前記ランク情報決定部は、前記ランク情報として、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク数を決定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の基地局装置。
10. 前記ランク情報決定部は、前記ランク情報として、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応する上りリンク伝送モードを決定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の基地局装置。
11. 前記ランク情報決定部は、システム帯域全体で共通する最適なレイヤ数に応じた前記ランク情報を決定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基地局装置。
12. 前記ランク情報決定部は、システム帯域を複数のブロックに分割したコンポーネントキャリア毎に最適なレイヤ数に応じた前記ランク情報を決定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基地局装置。
13. 前記ランク情報決定部は、前記ユーザ装置に割り当てた帯域のリソースブロックが、一部のサブバンドが離れた状態となる複数のクラスターブロックに分割されている場合に当該クラスターブロック毎に最適なレイヤ数に応じた前記ランク情報を決定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基地局装置。
14. 予めユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いられる送信位相及び又は送信振幅の制御量と、上りリンクにおける空間多重のレイヤ数を示すランク情報との組み合わせを示す複数種類の第１のインデックスが定められた第１のコードブックと、予めユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いられる送信位相及び又は送信振幅の制御量を示す複数種類の第２のインデックスが、上りリンクにおける空間多重のランク情報毎に定められた第２のコードブックとを備え、前記送信部は、前記第１のインデックスを前記ユーザ装置の一の送信アンテナに対する前記ランク情報及び制御量として送信すると共に、前記第２のインデックスを前記ユーザ装置の他の送信アンテナに対する前記制御量として送信することを特徴とする請求項１３記載の基地局装置。
15. 上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するステップと、
    ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定するステップと、
    前記決定したランク情報を上位レイヤからの信号で前記ユーザ装置に送信すると共に、前記決定した制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信するステップと、
    を具備することを特徴とする情報フィードバック方法。
16. 上りリンクにおける空間多重のレイヤ数に対応するランク情報を決定するステップと、
    ユーザ装置の送信アンテナに対する重み付けに用いる送信位相及び又は送信振幅の制御量を決定するステップと、
    前記決定したランク情報及び前記決定した制御量を制御チャネル信号で前記ユーザ装置に送信するステップと、
    を具備することを特徴とする情報フィードバック方法。

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