CN103748819A - 无线通信系统、无线基站以及无线通信方法 - Google Patents

无线通信系统、无线基站以及无线通信方法 Download PDF

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Abstract

在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也适当地进行信令通知。无线基站（200）其特征在于，包括天线，该天线根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型（1）对应的天线结构对无线基站覆盖的所有的区域发送信号，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源，将在各自的通信类型中利用的多个参考信号复用到同一资源块，生成用于使天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重，对提供给天线的下行链路信号乘以所生成的预编码权重。

Description

无线通信系统、无线基站以及无线通信方法
技术领域
本发明涉及下一代的无线通信系统、无线基站以及无线通信方法。
背景技术
在UMTS（通用移动通信系统）网络中，以提高频率利用效率和数据速率为目的，采用HSDPA（高速下行链路分组接入）和HSUPA（高速上行链路分组接入），从而最大限度地发挥以W-CDMA（宽带码分多址）为基础的系统的特征。关于该UMTS网络，以进一步的高速数据速率、低延迟等为目的而正在研究长期演进（LTE：Long Term Evolution）。
第三代的系统使用大致5MHz的固定频带，在下行线路中能够实现最大2Mbps左右的传输速率。另一方面，在LTE方式的系统中，利用1.4MHz～20MHz的可变频带，能够实现下行线路中最大300Mbps以及上行线路中75Mbps左右的传输速率。此外，在UMTS网络中，以进一步的宽带化以及高速化为目的，还在研究LTE的后继系统（例如，LTE-Advanced（LTE-A））。例如，在LTE-A中，预计将作为LTE标准的最大系统频带的20MHz扩展至100MHz左右。此外，在LTE-A中，预计将作为LTE标准的最大发送天线数目的4天线扩展至8天线。
此外，在LTE方式的系统中，作为以多个天线来发送接收数据并且提高数据速率（频率利用效率）的无线通信技术而提出了MIMO（多输入多输出）系统（例如，参照非专利文献1）。在MIMO系统中，在发送接收机中准备多个发送/接收天线，从不同的发送天线同时发送不同的发送信息序列。另一方面，在接收机侧，利用在发送/接收天线之间产生不同的衰减变动的情况，对同时发送的信息序列进行分离检测，从而能够增大数据速率（频率利用效率）。
在LTE方式的系统中，规定了从不同的发送天线同时发送的发送信息序列都属于同一用户的单用户MIMO（SU-MIMO（Single User MIMO））传输和属于不同的用户的多用户MIMO（MU-MIMO（Multiple User MIMO））传输。在这些SU-MIMO传输以及MU-MIMO传输中，在接收机侧从码本选择最佳的PMI（预编码矩阵指示符），并将其作为信道信息（CSI：Channel StateInformation（信道状态信息））反馈至发送机，其中，该码本中规定了多个应对发送机的天线设定的相位/振幅控制量（预编码矩阵（预编码权重））、和与该预编码矩阵相关联的PMI。在发送机侧，基于从接收机反馈的PMI，进行对于各发送天线的预编码从而发送发送信息序列。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：3GPP TR25.913“Requirements for Evolved UTRA andEvolved UTRAN”
发明内容
发明要解决的课题
一般，MIMO传输中使用的多个天线具有同一特性（指向性、波束宽度等），且分开配置。因此，各个天线的特性不会根据多个通信类型而变化。在这样的MIMO传输中，通过根据用户终端的能力来选择要使用的天线，从而即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的状况下，也能够容易对多个用户终端同时进行信令通知（signaling）。
另一方面，正在研究并非排列具有同一特性的多个天线，而是利用根据通信类型而具有不同的天线结构的天线而进行MIMO传输。在这样的MIMO传输中，各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，多个天线结构将同时混合存在。因此，无法像上述的一般的MIMO传输那样选择要使用的天线结构，难以同时对多个用户终端进行信令通知。
本发明鉴于这一点而完成，其目的在于提供一种无线通信系统、无线基站以及无线通信方法，在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也能够适当地进行信令通知。
用于解决课题的方案
本发明的无线通信系统为，包括形成小区的无线基站、以及与所述无线基站无线连接的用户终端的无线通信系统，其特征在于，所述无线基站具备：天线，根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对所述无线基站覆盖的所有的区域发送信号；资源分配控制部，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源；复用部，将参考信号复用到资源块；预编码权重生成部，生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重；以及预编码乘法部，对提供给所述天线的下行链路信号乘以通过所述预编码权重生成部生成的预编码权重，所述用户终端具备：质量测定部，根据下行链路信号中包含的参考信号来测定信道质量；反馈信息生成部，利用所测定的信道质量来生成有关通信质量的反馈信息；以及发送部，将通过所述反馈信息生成部生成的反馈信息经由上行链路反馈至所述无线基站。
本发明的无线基站，其特征在于，具备：天线，根据至少两个通信类型而具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对无线基站覆盖的所有的区域发送信号；资源分配控制部，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源；复用部，将参考信号复用到资源块；预编码权重生成部，生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重；以及预编码乘法部，对提供给所述天线的下行链路信号乘以通过所述预编码权重生成部生成的预编码权重。
本发明的无线通信方法为，用于用户终端无线连接到无线基站而进行通信的无线通信方法，其特征在于，所述无线基站包括天线，该天线根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对所述无线基站覆盖的所有的区域发送信号，在所述无线基站中，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源，将参考信号复用到资源块，生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重，对提供给所述天线的下行链路信号乘以所述生成的预编码权重，在所述用户终端中，根据下行链路信号中包含的参考信号来测定信道质量，利用所测定的信道质量来生成有关通信质量的反馈信息，将所述生成的反馈信息经由上行链路反馈至所述无线基站。
根据本发明，无线基站包括天线，该天线具有如下天线结构：根据具有至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，且能够以其中的至少一个通信类型1对所述无线基站覆盖的所有的区域发送信号，将参考信号复用到资源块后进行发送，另一方面，从用户终端UE反馈基于与各个通信类型相应的参考信号而测定的信道质量。由此，在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也能够在无线基站以及用户终端之间适当地收发（信令通知）通信所需的参考信号和反馈信号。
发明效果
根据本发明，在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也能够适当地进行信令通知。
附图说明
图1是用于说明由本实施方式的无线基站具备的阵列天线所提供的N个通信类型的示意图。
图2是用于说明对于构成阵列天线的天线元素的权重控制的示意图。
图3是用于说明用于第1通信类型的权重控制的示意图。
图4是用于说明用于第2通信类型的权重控制的示意图。
图5是用于说明用于第3通信类型的权重控制的示意图。
图6是表示在第1、第2、第3、第4通信类型、混合操作（mix operation）下的资源块的参考信号配置的图。
图7是表示构成本实施方式的无线通信系统的无线基站和用户终端之间的基本的时序的图。
图8是用于说明具有本实施方式的移动台装置以及无线基站的无线通信系统的结构的图。
图9是表示本实施方式的无线基站的结构的方框图。
图10是表示本实施方式的移动台装置的结构的方框图。
具体实施方式
作为用于利用根据通信类型而具有不同的天线结构的天线而进行MIMO传输的技术，本发明人们提出了在（日本）特愿2010-183188中记载的天线装置。在该天线装置中，通过对多个通信类型改变天线元素结构的组，从而能够比以往减少要设置的天线数目，并且即使通信类型改变也能覆盖相同区域。在利用了该天线装置的MIMO传输中，在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，多个天线结构将同时混合存在。本发明人们着眼于通过从无线基站在不同的通信类型之间同时复用多个参考信号而发送，并且从用户终端配合各个通信类型而进行反馈，从而在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下也能够适当地进行信令通知的这一点，完成了本发明。
即，本发明的无线通信系统中，无线基站包括天线，该天线的天线结构为根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，且能够以其中的至少一个通信类型1对无线基站覆盖的所有的区域发送信号，将在各自的通信类型中利用的多个参考信号复用到同一资源块后进行发送，另一方面，从用户终端UE反馈基于与各个通信类型相应的参考信号而测定的信道质量。由此，在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也能够在无线基站以及用户终端之间适当地收发通信所需的参考信号和反馈信号。
以下，说明本发明的一实施方式的无线通信系统的结构。
本实施方式的无线通信系统包括可形成能够对垂直方向设定指向性的发送波束的无线基站（以下，称为“基站”）。该基站包括由多个天线元素构成的阵列天线，该多个天线元素与N个通信类型分别对应而划分为至少一个组，其中，将N设为2以上的整数。以下，利用图1说明由该基站包括的阵列天线所提供的N个通信类型。图1是用于说明由本实施方式的基站具备的阵列天线所提供的N个通信类型的示意图。
如图1A所示，阵列天线10由在垂直方向上排列一列的多个天线元素11构成（在图1A中例示了16个天线元素11）。在本实施方式中，阵列天线10由将垂直极化天线10a和水平极化天线10b组合后的极化天线构成。但是，本发明不限于极化天线结构。图1B是单独示出了垂直极化天线10a的概念图，图1C是单独示出了水平极化天线10b的概念图。在应用极化天线的情况下，各个天线元素11分别由垂直极化元素11V和水平极化元素11H的一套（set）构成。
第1通信类型是，由构成阵列天线10的全部天线元素11形成一个组（group）A，且由天线全体构成一个天线分支（branch）的类型。第2通信类型是，将构成阵列天线10的天线元素11分割为上下两段，将天线元素11分为两个组B1、B2而构成两个天线分支的类型。第3通信类型是，将构成阵列天线10的天线元素11分割为上下4段，将天线元素11分为4个组C1、C2、C3、C4而构成4个天线分支的类型。在本实施方式中，例示第1至第3通信类型（也可以称为天线分支数目），但可以根据构成阵列天线10的天线元素11在垂直方向的分割数目而适当设定任意数目的通信类型。此外，最大分支数目可根据天线元素11而适当地选择。
在第1至第3通信类型中，第1通信类型在构成一个分支的天线长度（天线元素数目）上最长。随着天线分支数目增加，每个分支的天线长度变短。一般，在利用阵列天线形成波束时，随着每个分支的天线元素数目增加，天线增益增大，并且能够减小波束宽度。从而，由于第1通信类型是以一个天线分支构成天线全体，因此能够形成朝向小区端部的锐利的波束。另外，与该第1通信类型相应的天线结构对应于能够对基站覆盖的所有区域发送信号的天线结构。
阵列天线10中对每一组乘以权重后的发送信号被输入到天线元素11。通过控制权重，能够在阵列天线10中构成任意的天线分支。如此，阵列天线10根据第1～第3通信类型而具有不同的天线结构。如图2所示，构成阵列天线10的16个天线元素11，以最小天线分支单位（天线元素数目=4）被提供乘以相同的权重的发送信号。图2中示出了能够合成两个发送信号S1、S2的结构，但最大合成数目不限于此。例如，在提供8复用MIMO的情况下，理想的是能够合成4个发送信号S1、S2、S3、S4的结构（参照图5）。阵列天线10能够同时形成与发送信号数×构成分支数相当的数目的波束。
在第1通信类型中，如图3所示，阵列天线10对输入到构成一个组A的各天线元素11的发送信号S1乘以相同的权重W（例如，W11、W12、W13、W14=1，1，1，1）。由此，能够形成天线增益高且波束宽度小的一个波束。另外，在图3中，为了便于说明而省略了输入到水平极化天线10b的发送信号S1。由垂直极化天线10a和水平极化天线10b分别形成一个波束，因此作为阵列天线10而形成两个波束。从而，第1通信类型能够提供2复用MIMO传输。如果接收机支持2×2的MIMO传输，则可实现2×2的MIMO传输。此外，如果是1天线结构的接收机，则可实现利用2天线的SFBC（空间频率块编码，Space-Frequency Block Coding）的空间频率发送分集。另外，SFBC在天线/频域中进行编码。
在第2通信类型中，如图4所示，阵列天线10对输入到构成组B1的天线元素11的发送信号S1乘以权重W（例如，W11、W12、W13、W14=1，1，0，0），并且对输入到构成组B2的天线元素11的发送信号S2乘以权重W（例如，W21、W22、W23、W24=0，0，1，1）。由此，通过与组B1以及B2对应的两个天线分支，能够形成波束1、波束2。另外，在图4中，为了便于说明而省略了输入到水平极化天线10b的发送信号S1、S2。垂直极化天线10a形成波束1、波束2，同时水平极化天线10b形成波束1、波束2，因此阵列天线10能够并列地形成合计4个波束。通过将并列形成的4个波束朝向小区内的同一区域，从而提供4复用MIMO传输。
在第3通信类型中，如图5所示，阵列天线10对输入到构成组C1的天线元素11的发送信号S1乘以权重W（例如，W11、W12、W13、W14=1，0，0，0），并且对输入到构成组C2的天线元素11的发送信号S2乘以权重W（例如，W21、W22、W23、W24=0，1，0，0）。同时，阵列天线10对输入到构成组C3的天线元素11的发送信号S3乘以权重W（例如，W31、W32、W33、W34=0，0，1，0），并且对输入到构成组C4的天线元素11的发送信号S4乘以权重W（例如，W41、W42、W43、W44=0，0，0，1）。由此，通过与组C1～C4对应的4个天线分支，能够形成波束1～波束4。另外，在图5中，为了便于说明而省略了输入到水平极化天线10b的发送信号S1～S4。垂直极化天线10a形成4个波束，同时水平极化天线10b形成4个波束，因此阵列天线10能够并列地形成合计8个波束。通过将并列形成的8个波束朝向小区内的同一区域，从而提供8复用MIMO传输。
此外，本实施方式的基站也可选择混合类型（第4通信类型），该混合类型同时选择第1～第3通信类型。第4通信类型是通过按每个资源元素（RE）来控制对于发送信号的权重而实现。LTE以及LTE-A中，由12副载波×14OFDM（或SC-FDMA）码元来构成一个资源块（RB）。一个资源元素是指1副载波×1OFDM（或SC-FDMA）码元。另外，该第4通信类型对应于同时选择包括第1通信类型在内的至少两个通信类型的混合通信类型。
如此，在本实施方式的无线通信系统中，通过控制对于输入到天线元素11的发送信号的权重，从而将阵列天线10分割为一个或者多个组。由此，能够一边从多个种类的通信类型中选择期望的通信类型，一边对用户终端UE发送各种信号。
下面，说明本实施方式的无线通信系统中的信令通知。LTE方式以及LTE-A方式的系统中，作为下行参考信号而规定了CRS（Cell-specificReference Signal，小区-专用参考信号）、CSI-RS（Channel State InformationReference Signal，信道状态信息参考信号）、用户固有的DM-RS（DeModulationReference Signal，解调参考信号）等。CRS由所有的下行链路子帧发送，遍及下行链路的全体频带而配置。CRS被用于下行链路的同步检波用的信道估计。CSI-RS是信道信息测定用的参考信号，被用于CSI（CQI、PMI、秩数）的测定。用户固有的DM-RS由分配给对个别的用户终端UE的下行共享信道（DL-SCH）传输的资源块来发送。用户固有的DM-RS是能够用于下行共享信道的同步检波用信道估计的用户固有的解调用的参考信号。
此外，LTE方式以及LTE-A方式的系统中，规定了发送在检测用户终端UE应连接的小区的小区搜索中使用的同步信号（SS）、在小区搜索后必要的系统信息（SIB（System Information Block，系统信息块）、MIB（MasterInformation Block，主信息块））的物理广播信道（PBCH）。进而，LTE方式以及LTE-A方式的系统中，用于发送下行控制信号而规定PDCCH（PhysicalDownlink Control CHannel，物理下行链路控制信道），用于发送上行控制信号而规定了PUCCH（Physical UPlink Control CHannel，物理上行链路控制信道）。进而，LTE方式以及LTE-A方式的系统中，用于发送下行的数据（包含一部分控制信号）而规定PDSCH（物理上行链路控制信道），用于发送上行的数据（包含一部分控制信号）而规定了PUSCH（Physical Uplink Shared CHannel，物理上行链路共享信道）。
构成本实施方式的无线通信系统的基站根据这些对用户终端UE发送的信号的类别、以及用户终端UE的能力而决定通信类型。关于在决定通信类型时判定的用户终端UE的能力，例如相当于用户终端UE是否为与Release8（Rel.8）、Release9（Rel.9）、Release10（Rel.10）或者Release11（Rel.11）的LTE对应的用户终端等。
例如，基站通过第1通信类型发送包含面向与Rel.8、Rel.9、Rel.10或者Rel.11的LTE对应的用户终端的CRS和PDCCH、以及MIB/SIB/寻呼信息的至少一个在内的下行链路信号。由于希望进行小区连接的用户终端UE必须要接收同步信号（SS）以及物理广播信道（PBCH），因此要求同步信号（SS）以及物理广播信道（PBCH）将全部区域设为覆盖范围。通过由与通信类型1对应的波束来发送这些下行链路信号，从而能够对区域内的所有用户终端UE发送这些下行链路信号。此外，基站通过第1通信类型发送面向与Rel.8的LTE对应且支持2×2的MIMO传输的用户终端的PDSCH。图6A表示分配给与第1通信类型对应的波束的CRS结构。
此外，基站通过第2通信类型发送包含面向与Rel.10的LTE对应且支持传输模式9的用户终端的4天线端口用的CSI-RS在内的下行链路信号。通过由与通信类型2对应的波束来发送该下行链路信号，从而能够最大限度活用用户终端UE的能力而高效地将4天线端口用的CSI-RS发送给用户终端UE。此外，基站通过第2通信类型发送面向与Rel.10的LTE对应且支持传输模式9的用户终端的PDSCH以及DM-RS。图6B表示分配给与第2通信类型对应的波束的参考信号（CSI-RS）结构。
进而，基站通过第3通信类型发送包含面向与Rel.10的LTE对应且支持8×8的MIMO传输的用户终端的8天线端口用的CSI-RS在内的下行链路信号。通过由与通信类型3对应的波束来发送该下行链路信号，从而能够最大限度活用用户终端UE的能力而高效地将8天线端口用的CSI-RS发送给用户终端UE。此外，基站通过第3通信类型发送面向与Rel.10的LTE对应且支持传输模式9的用户终端的PDSCH以及DM-RS。图6C表示分配给与第3通信类型对应的波束的参考信号（CSI-RS）结构。
图6D表示在选择了第4通信类型时的资源块的参考信号配置。如图6D所示，在选择了图4通信类型时的资源块中，包含分配给在第1～第3通信类型中形成的波束的所有参考信号。即，通过选择第4通信类型，能够同时复用发送在基站支持的多个通信类型中利用的参考信号。这里，“同时复用发送”是包含复用到共同的资源块进行发送的情况的概念。
下面，说明本实施方式的无线通信系统中的基站和用户终端UE之间的时序。图7是表示构成本实施方式的无线通信系统的基站和用户终端UE之间的基本时序的图。图7所示的“步骤（Step）”表示通信过程中的各阶段。以下，假设将第1通信类型称为“通信类型1”。此外，关于第2、第3以及第4通信类型也同样。
（步骤1）
在通信开始阶段，基站正在从天线装置（阵列天线10）发送广播信息。基站在天线装置处于与通信类型1对应的1天线分支结构来构成的状态下发送同步信号（SS）、物理广播信道信号（PBCH）。即，对于阵列天线10内的4个组C1～C4，输入乘以相同的W（W11、W12、W13、W14=1，1，1，1）后的发送信号S1，并且输入乘以相同的W（W21、W22、W23、W24=1，1，1，1）后的发送信号S2。由此，能够形成最大的天线增益且最小的波束宽度的一个波束。
另外，这里说明了在通信开始阶段通过通信类型1发送同步信号（SS）、物理广播信道信号（PBCH）的情况。但是，关于在通信开始阶段选择的通信类型可适当变更。例如也可以选择同时选择通信类型1～3的混合类型（通信类型4）。这时，能够对与基站开始无线连接的用户终端UE可靠地发送同步信号（SS）、物理广播信道信号（PBCH），并且能够对已经在进行数据通信的用户终端UE发送所期望的参考信号或下行数据信号（PDSCH）。
（步骤2）
由于与通信类型1对应的波束形成具有较宽的覆盖范围，因此用户终端UE无论位于区域内的何处都能够接收同步信号（SS）、物理广播信道信号（PBCH）。用户终端UE基于接收到的同步信号（SS），检测网络内的小区而进行同步。此外，用户终端UE对接收到的物理广播信道（PBCH）进行解码而取得系统信息，并基于系统信息连接到小区（基站）。然后，在经由了基站的核心网络和用户终端UE之间进行认证以及位置注册。另外，在该步骤2中，用户终端UE的能力信息（对应的LTE的版本号或最大MIMO传输的层数）等被通知给基站。如此，在无线连接到基站之后通知用户终端UE的能力信息，因此在基站中能够可靠地掌握用户终端UE的能力信息。
（步骤3）
基站在与无线连接的用户终端UE之间开始数据通信。在无线通信系统中的数据通信中，下行链路经由PDSCH进行，上行链路经由PUSCH进行。
在步骤3中，基站中通过通信类型4，关于小区固有的参考信号（CRS、CSI-RS）、下行控制信号（PDCCH、PCHICH、PHICH），以支持的所有通信类型同时持续发送。例如，在支持2×2的MIMO传输时，基站选择通信类型1而发送CRS以及下行控制信号（PDCCH）。此外，在支持4×4的MIMO传输时，基站选择通信类型2而发送4天线端口用的CSI-RS。进而，在支持8×8的MIMO传输时，基站选择通信类型3而发送8天线端口用的CSI-RS。基站同时持续发送这些通信类型的参考信号（CRS、CSI-RS）。
如果开始数据通信，则基站对各用户终端UE发送下行数据信号（PDSCH）。这时，基站根据在步骤2通知的用户终端UE的能力信息来决定通信类型。例如，当用户终端UE与Rel8或者Rel.9的LTE对应且支持2×2的MIMO传输时，基站选择通信类型1而发送下行数据信号（PDSCH）。此外，当用户终端UE与Rel.10或者Rel.11的LTE对应且支持4×4的MIMO传输时，基站选择通信类型2而一并发送4天线端口用的下行数据信号（PDSCH）和DM-RS。进而，当用户终端UE与Rel.10或者Rel.11的LTE对应且支持8×8的MIMO传输时，基站选择通信类型3而一并发送8天线端口用的下行数据信号（PDSCH）和DM-RS。这些下行数据信号的发送是对各个用户终端UE进行。因此，同时具有不同的通信类型的用户终端UE混合存在的情况下也能够进行控制。
（步骤4）
用户终端UE基于从基站发送的参考信号而随时生成通信质量信息（CSI），并将生成的CSI通知给基站。在通过通信类型1发送了CRS时，用户终端UE对该CRS生成CSI，并由数据信号（PUSCH）或者上行控制信号（PUCCH）进行通知。此外，在通过通信类型2或者通信类型3发送了多个CSI-RS时，用户终端UE对该所有的CSI-RS生成CSI，并由数据信号（PUSCH）或者上行控制信号（PUCCH）进行通知。
（步骤5）
基站基于从用户终端UE通知的CSI和步骤2中通知的用户终端UE的能力信息，随时选择通信类型而继续数据通信。这时，分配用于对用户终端UE发送数据信号（PDSCH）或者用于从用户终端UE接收数据信号（PUSCH）的资源，设定MIMO传输的层数和权重，并且编码率等随时被更新。如此，在基站中，由于基于从用户终端UE通知的CSI、和用户终端UE的能力信息来选择通信类型，因此能够反映基站与用户终端UE之间的无线通信路径的通信质量而选择所期望的通信类型（权重）。然后，基站使天线装置（阵列天线10）反映数据信号发送用的分配资源、MIMO传输的层数、权重、用于信道编码的编码率。进而，连同该信息，基站对数据信号（PDSCH、PUSCH）附加参考信号（DM-RS）而发送。用户终端UE利用用户固有的参考信号（DM-RS）对数据信号（PDSCH）进行解调。
在步骤5中，例如，当用户终端UE与Rel8或者Rel.9的LTE对应且支持2×2的MIMO传输时，基站选择通信类型1进行数据通信。此外，当用户终端UE与Rel.10（传输模式9）或者Rel.11（传输模式9）的LTE对应且支持2×2的MIMO传输时，基站也选择通信类型1进行数据通信。另一方面，当用户终端UE与Rel.10（传输模式9）或者Rel.11（传输模式9）的LTE对应且支持4×4的MIMO传输时，基站选择通信类型2进行数据通信。此外，当用户终端UE与Rel.10（传输模式9）或者Rel.11（传输模式9）的LTE对应且支持8×8的MIMO传输时，基站选择通信类型3进行数据通信。
（步骤6）
如果数据通信结束，则基站释放分配给该用户终端UE的资源。
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。这里，说明利用与LTE-A系统对应的基站以及移动台装置的情况。
参照图8说明具有作为本发明的一实施方式的用户终端UE的移动台装置（以下，称为“移动台”）100以及基站200的无线通信系统1。图8是用于说明具有本实施方式的移动台100以及基站200的无线通信系统1的结构的图。另外，图8所示的无线通信系统1例如是包含LTE系统或者超3G的系统。此外，该移动通信系统1也可以被称为IMT-Advanced，也可以被称为4G。
如图8所示，无线通信系统1构成为包含基站200、与该基站200进行通信的多个移动台100（1001、1002、1003、…100n，n为n>0的整数）。基站200与上位站装置300连接，该上位站装置300与核心网络400连接。用户终端100在小区500中与基站200进行通信。另外，在上位站装置300中例如包含接入网关装置、无线网络控制器（RNC）、移动性管理实体（MME）等，但不限于此。
各移动台（1001、1002、1003、…100n）具有相同的结构、功能、状态，因此在以下，只要没有特别的说明，就以移动台100展开说明。此外，为了便于说明，假设与基站200进行无线通信的是移动台100来说明，但更一般的是，也可以是还包括固定终端在内的用户终端。
在移动通信系统1中，作为无线接入方式，对下行链路应用OFDMA（正交频分多址），对上行链路应用SC-FDMA（单载波-频分多址）。OFDMA是将频带分割为多个窄的频带（副载波），并对各副载波映射数据而进行通信的多载波传输方式。SC-FDMA是将系统频带按每个终端分割为由一个或者连续的资源块组成的频带，多个终端利用互不相同的频带从而减少终端之间的干扰的单载波传输方式。
这里，说明LTE系统中的通信信道。关于下行链路，利用在各移动台10中共享的PDSCH、下行L1/L2控制信道（PDCCH、PCFICH、PHICH）。通过该PDSCH，传输用户数据即通常的数据信号。发送数据包含在该用户数据中。另外，基站200中分配给移动台100的分量载波（CC）或调度信息通过L1/L2控制信道被通知给移动台100。
关于上行链路，利用在各移动台100中共享的PUSCH、和作为上行链路的控制信道的PUCCH。通过该PUSCH传输用户数据。此外，通过PUCCH传输下行链路的无线质量信息（CQI：Channel Quality Indicator（信道质量指示符））等。
图9是表示本实施方式的基站200的结构的方框图。图10是表示本实施方式的移动台100的结构的方框图。另外，图9以及图10所示的基站200以及移动台100的结构是为了说明本发明而进行了简化的结构，假设分别具备通常的基站以及移动台所具有的结构。
在图9所示的基站200中，未图示的调度器基于从后述的信道估计部215#1～215#K提供的信道估计值，决定要复用的用户数（复用用户数）。然后，决定对于各用户的上下行链路的资源分配内容（调度信息），将对于用户#1～#K的发送数据#1～#K送至对应的信道编码部201#1～201#K。
发送数据#1～#K在信道编码部201#1～201#K进行信道编码后，被输出至数据调制部202#1～202#K进行数据调制。此时，信道编码以及数据调制基于从后述的MIMO切换部221#1～221#K提供的信道编码率以及调制方式进行。在数据调制部202#1～202#K中进行了数据调制后的发送数据#1～#K在未图示的离散傅立叶变换部中进行傅立叶反变换，从时间序列的信号变换为频域的信号后被输出至副载波映射部203。
在副载波映射部203中，根据从后述的资源分配控制部220提供的资源分配信息将发送数据#1～#K映射到副载波。这时，副载波映射部203将从未图示的参考信号生成部输入的参考信号#1～#K、从广播信息生成部以及系统信息生成部输入的广播信息以及系统信息，与发送数据#1～#K一并映射（复用）到副载波。由此，与通信类型相应的参考信号被分配给预先规定的资源元素。尤其在选择第4通信类型的情况下，基站200支持的所有通信类型中利用的参考信号被复用到同一资源块。如此映射到副载波的发送数据#1～#K被输出至预编码乘法部204#1～204#K。另外，将在各自的通信类型中利用的多个参考信号复用到同一资源块的副载波映射部203构成复用部。
预编码乘法部204#1～204#K基于从后述的预编码权重生成部219提供的预编码权重，按每个发送天线TX#1～TX#N对发送数据#1～#K进行相位和/或振幅偏移（基于预编码的发送天线TX#1～发送天线TX#N的加权）。通过预编码乘法部204#1～204#K进行了相位和/或振幅偏移后的发送数据#1～#K被输出至多路器（MUX）205。
在多路器（MUX）205中，合成相位和/或振幅偏移后的发送数据#1～#K，生成每个发送天线TX#1～TX#N的发送信号。通过多路器（MUX）205生成的发送信号通过快速傅立叶反变换部（IFFT部）206#1～206#N进行快速傅立叶反变换而从频域的信号被变换为时域的信号。然后，通过循环前缀（CP）附加部207#1～207#N附加CP之后，被输出至RF发送电路208#1～208#N。然后，在RF发送电路208#1～208#N中实施了变换为无线频带的频率变换处理之后，经由双工器（Duplexer）209#1～209#N被输出至发送天线TX#1～TX#N，并从发送天线TX#1～TX#N通过下行链路送出至移动台100。
另一方面，从移动台100通过上行链路送出的发送信号被发送天线TX#1～TX#N接收，通过双工器（Duplexer）209#1～209#N电分离为发送路径和接收路径之后，被输出至RF接收电路210#1～210#N。然后，通过RF接收电路210#1～210#N实施从无线频率信号变换为基带信号的频率变换处理。实施了频率变换处理后的基带信号通过CP去除部211#1～211#N去除CP之后，被输出至快速傅立叶变换部（FFT部）212#1～212#N。接收定时估计部213根据在接收信号中包含的参考信号来估计接收定时，并将该估计结果通知给CP去除部211#1～211#N。FFT部212#1～212#N对所输入的接收信号实施傅立叶变换，从时间序列的信号变换为频域的信号。这些变换为频域的信号的接收信号被输出至数据信道信号分离部214#1～214#K。
数据信道信号分离部214#1～214#K通过例如最小均方误差（MMSE：Minimum Mean Squared Error）或极大似然估计检测（MLD：MaximumLikelihood Detection）信号分离方法来分离从FFT部212#1～212#K输入的接收信号。由此，从移动台100到来的接收信号被分离成有关用户#1～用户#K的接收信号。信道估计部215#1～215#K根据在由数据信道信号分离部214#1～214#K分离的接收信号中包含的参考信号来估计信道状态，并将估计的信道状态通知给控制信道解调部216#1～216#K。
通过数据信道信号分离部214#1～214#K分离的有关用户#1～用户#K的接收信号，通过未图示的副载波解映射部进行解映射从而返回时间序列的信号之后，在数据解调部217#1～217#K进行数据解调。然后，通过未图示的信道解码部#1～#K实施信道解码处理从而再现发送信号#1～发送信号#K。
控制信道解调部216#1～216#K对在由数据信道信号分离部214#1～214#K分离的接收信号中包含的控制信道信号（例如，PDCCH）进行解调。此时，在控制信道解调部216#1～216#K中，基于从信道估计部215#1～215#K通知的信道状态，分别解调与用户#1～用户#K对应的控制信道信号。通过控制信道解调部216#1～216#K解调后的各控制信道信号被输出至CSI信息更新部218#1～218#K。
CSI信息更新部218#1～218#K提取在从控制信道解调部216#1～216#K输入的各控制信道信号（例如，PUCCH）中包含的信道状态信息（CSI），始终将CSI更新为最新的状态。例如，在CSI中包含PMI、RI以及CQI。此外，在CSI信息更新部218#1～218#K中保持由控制信道信号（例如，PUCCH）等通知的移动台200的能力信息。CSI信息更新部218#1～218#K所保持的CSI信息以及移动台200的能力信息分别被输出至预编码权重生成部219、资源分配控制部220以及MIMO切换部221#1～221#K。
预编码权重生成部219生成使上述的阵列天线10形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重。更具体地说，预编码权重生成部219基于从CSI信息更新部218#1～218#K输入的CSI以及移动台200的能力信息，生成表示对于发送数据#1～#K的相位和/或振幅偏移量的预编码权重。生成的各预编码权重被输出至预编码乘法部204#1～204#K，用于发送数据#1～发送数据#K的预编码。
例如，在选择第1通信类型的情况下，生成要对输入到构成阵列天线10内的组A的各天线元素11的发送数据相乘的、相同的权重（例如，W11、W12、W13、W14=1，1，1，1）。在选择第2通信类型的情况下，生成要对输入到构成阵列天线10内的组B1的天线元素11的发送数据相乘的权重（例如，W11、W12、W13、W14=1，1，0，0），并且生成要对输入到构成组B2的天线元素11的发送数据相乘的权重（例如，W21、W22、W23、W24=0，0，1，1）。在选择第3通信类型的情况下，生成要对输入到构成阵列天线10内的组C1的天线元素11的发送数据相乘的权重（例如，W11、W12、W13、W14=1，0，0，0），并且生成要对输入到构成组C2的天线元素11的发送数据S2相乘的权重（例如，W21、W22、W23、W24=0，1，0，0）。同时，生成要对输入到构成组C3的天线元素11的发送数据相乘的权重（例如，W31、W32、W33、W34=0，0，1，0），并且生成要对输入到构成组C4的天线元素11的发送数据相乘的权重（例如，W41、W42、W43、W44=0，0，0，1）。此外，在选择第4通信类型的情况下，按每个资源元素生成对发送数据相乘的权重。
资源分配控制部220对包含有与移动台的能力信息以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源。更具体地说，资源分配控制部220基于从CSI信息更新部218#1～218#K输入的CSI以及移动台200的能力信息，决定对各个用户分配的资源分配信息。通过资源分配控制部220决定的资源分配信息被输出至副载波映射部203，用于发送数据#1～发送数据#K的映射。
MIMO切换部221#1～221#K基于从CSI信息更新部218#1～218#K输入的CSI以及移动台200的能力信息，选择用于发送数据#1～发送数据#K的MIMO传输方式。然后，决定与选择的MIMO传输方式相应的、对于发送数据#1～发送数据#K的信道编码率以及调制方式。决定的信道编码率分别被输出至信道编码部201#1～201#K，决定的调制方式分别被输出至数据调制部202#1～202#K。
如此，在本实施方式的基站200中，不同的通信类型中的多个参考信号（CRS、CSI-RS）被同时复用（复用到共同的资源块），因而即使在各个移动台100进行与不同的通信类型对应的通信的情况下也能够适当地发送参考信号。
另一方面，在图10所示的移动台100中，从基站200送出的发送信号被接收天线RX#1～RX#N接收，并被双工器（Duplexer）101#1～101#N电分离成发送路径和接收路径之后，被输出至RF接收电路102#1～102#N。然后，通过RF接收电路102#1～102#N实施从无线频率信号变换为基带信号的频率变换处理。实施频率变换处理后的基带信号通过循环前缀（CP）去除部103#1～103#N去除CP之后，被输出至快速傅立叶变换部（FFT部）104#1～104#N。接收定时估计部105根据在接收信号中包含的参考信号来估计接收定时，并将该估计结果通知给CP去除部103#1～103#N。FFT部104#1～104#N对输入的接收信号实施傅立叶变换，从时间序列的信号变换为频域的信号。变换为频域的信号的接收信号被输出至数据信道信号分离部106。
数据信道信号分离部106通过例如最小均方误差（MMSE：MinimumMean Squared Error）或极大似然估计检测（MLD：Maximum LikelihoodDetection）信号分离方法来分离从FFT部104#1～104#N输入的接收信号。由此，从基站200到来的接收信号被分离为有关用户#1～用户#K的接收信号，并且提取与移动台100的用户（这里，设为用户K）有关的接收信号。信道估计部107根据在由数据信道信号分离部106分离的接收信号中包含的参考信号来估计信道状态，并将估计的信道状态通知给控制信道解调部108。此外，信道估计部107将在由数据信道信号分离部106分离的接收信号中包含的参考信号通知给信道质量测定部110。
通过数据信道信号分离部106分离的有关用户#K的接收信号，通过未图示的副载波解映射部进行解映射而返回时间序列的信号之后，由数据解调部109进行解调。然后，通过由未图示的信道解码部实施信道解码处理而再现发送信号#K。
控制信道解调部108对在通过数据信道信号分离部106分离的接收信号中包含的控制信道信号（例如，PDCCH）进行解调。此时，在控制信道解调部108中，基于从信道估计部107通知的信道状态，解调与用户#K对应的控制信道信号。通过控制信道解调部108解调后的各控制信道信号被输出至信道质量测定部110。
信道质量测定部110基于从信道估计部107输入的参考信号来测定信道质量（CQI）。此外，信道质量测定部110基于测定的CQI来选择PMI以及RI。例如，移动台100以第1通信类型进行通信的情况下，基于从基站200到来的CRS来测定信道质量。此外，移动台100以第2或者第3通信类型进行通信的情况下，基于从基站200到来的CSI-RS来测定信道质量。然后，将CQI、PMI以及RI通知给CSI反馈信号生成部111以及MIMO切换部112。另外，信道质量测定部110构成质量测定部。
在CSI反馈信号生成部111中，生成反馈至基站200的CSI反馈信号（例如，PUCCH）。这时，在CSI反馈信号中包含从信道质量测定部110通知的CQI、PMI以及RI。在CSI反馈信号生成部111中生成的CSI反馈信号被输出至多路器（MUX）113。另外，CSI反馈信号生成部111构成反馈信息生成部。
MIMO切换部112基于从信道质量测定部110输入的CQI、PMI以及RI，选择用于发送数据#K的MIMO传输方式。然后，决定与选择的MIMO传输方式相应的对于发送数据#K的信道编码率以及调制方式。决定的信道编码率分别被输出至信道编码部114，决定的调制方式分别被输出至数据调制部115。
另一方面，从上位层送出的有关用户#K的发送数据#K在通过信道编码部114进行信道编码之后，通过数据调制部115进行数据调制。通过数据调制部115进行了数据调制的发送数据#K在未图示的串并行变换部中从时间序列的信号变换为频域的信号后被输出至副载波映射部116。
在副载波映射部116中，根据从基站200指示的调度信息将发送数据#K映射到副载波。这时，副载波映射部116将由未图示的参考信号生成部生成的参考信号#K与发送数据#K一起映射（复用）到副载波。如此映射到副载波的发送数据#K被输出至预编码乘法部117。
预编码乘法部117按每个接收天线RX#1～RX#N对发送数据#K进行相位和/或振幅偏移。此时，预编码乘法部117根据与通过控制信道解调部108解调后的控制信道信号所指定的PMI对应的预编码权重进行相位和/或振幅偏移。通过预编码乘法部117进行相位和/或振幅偏移后的发送数据#K被输出至多路器（MUX）113。
在多路器（MUX）113中，对进行相位和/或振幅偏移后的发送数据#K、和通过CSI反馈信号生成部111生成的控制信号进行合成，生成每个接收天线RX#1～RX#N的发送信号。由多路器（MUX）113生成的发送信号在快速傅立叶反变换部（IFFT部）118#1～118#N中进行快速傅立叶反变换从而从频域的信号变换为时域的信号之后，在CP附加部119#1～119#N中附加CP而被输出至RF发送电路120#1～120#N。然后，在RF发送电路120#1～120#N中实施了变换为无线频带的频率变换处理之后，经由双工器（Duplexer）101#1～101#N而被输出至接收天线RX#1～RX#N，并从接收天线RX#1～RX#N通过上行链路被送至基站200。另外，包含RF发送电路120#1～120#N的发送系统模块构成用于反馈由CSI反馈信号生成部111生成的CSI反馈信号的发送部。
这样，在本实施方式的移动台100中，基于根据本终端进行通信的通信类型而从基站200到来的参考信号，测定信道质量。因此，能够根据本终端进行通信的通信类型，适当地将信道质量反馈给基站200。
如以上说明的那样，在本实施方式的无线通信系统1中，从基站200同时复用发送在不同的通信类型中利用的参考信号，另一方面，从移动台100反馈基于与各个通信类型相应的参考信号而测定的信道质量，因此在利用了根据通信类型而具有不同的天线结构的天线的MIMO传输中，即使在各个用户终端进行与不同的通信类型对应的通信的情况下，也能够适当地进行信令通知。
以上，利用上述的实施方式详细说明了本发明，但对于本领域技术人员而言，本发明显然不限于本说明书中说明的实施方式。例如，在上述的实施方式中，关于用户数或装置中的处理部数，不限于此，可以根据装置结构适当进行变更。此外，本发明能够作为修正以及变更方式来实施而不脱离由权利要求书决定的本发明的宗旨以及范围。因此，本说明的记载以例示说明为目的，对本发明不具有任何限制性的意义。
例如，在上述实施方式中，说明由组合了垂直极化天线10a和水平极化天线10b的极化天线来构成阵列天线10的情况。但是，基站所装备的阵列天线的结构不限于此，例如阵列天线能够由具有极化面相互正交的第1极化天线和第2极化天线的极化天线来构成。即使在如此变更的情况下，也能够获得与上述实施方式同样的效果。
此外，说明在构成上述实施方式的无线通信系统的基站中，具备提供通信类型1～3的阵列天线10的情况，但关于天线的结构不限于此。例如，具备如下的天线即可，即根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与其中至少一个通信类型1对应的天线结构对基站覆盖的所有区域发送信号。例如，在如选择了上述实施方式中的通信类型1和至少一个通信类型的情况、与上述实施方式无关地根据天线结构的组合而追加通信类型的情况等那样改变了构成的通信类型的情况下，也能够获得与上述实施方式同样的效果。
进而，能够对基站覆盖的所有区域发送信号的天线结构不限于上述实施方式的通信类型1，只要是满足同样的条件的天线结构则可以是任意结构。
本申请基于2011年8月15日申请的特愿2011-177606。该内容全部包含于此。

Claims (13)

1.一种无线通信系统，包括形成小区的无线基站、以及与所述无线基站无线连接的用户终端，其特征在于，
所述无线基站具备：
天线，根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对所述无线基站覆盖的所有的区域发送信号；
资源分配控制部，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源；
复用部，将参考信号复用到资源块；
预编码权重生成部，生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重；以及
预编码乘法部，对提供给所述天线的下行链路信号乘以通过所述预编码权重生成部生成的预编码权重，
所述用户终端具备：
质量测定部，根据下行链路信号中包含的参考信号来测定信道质量；
反馈信息生成部，利用所测定的信道质量来生成有关通信质量的反馈信息；以及
发送部，将通过所述反馈信息生成部生成的反馈信息经由上行链路反馈至所述无线基站。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站在通信开始阶段，将作为信号类别而包含广播信息以及系统信息的至少一个的下行链路信号，以与所述通信类型1对应的天线结构通知给用户终端。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，
所述通信类型1通过双波束传输来实现。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
将同时选择包含有所述通信类型1在内的至少两个通信类型的混合类型设为混合通信类型，
在通信开始阶段，选择所述混合通信类型。
5.如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，
所述复用部将在各自的通信类型中利用的多个参考信号复用到相同的资源块。
6.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站将作为信号类别而包含控制信号、系统信息、参考信号的至少一个的下行链路信号，以与所述通信类型1对应的天线结构通知给用户终端。
7.如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，
所述通信类型1通过双波束传输来实现。
8.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站将作为信号类别而包含4天线端口用的参考信号的下行链路信号，以与所述通信类型中的一个通信类型对应的4波束传输通知给用户终端。
9.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站将作为信号类别而包含8天线端口用的参考信号的下行链路信号，以与所述通信类型中的一个通信类型对应的8波束传输通知给用户终端。
10.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述用户终端在无线连接到所述无线基站之后，将包含该用户终端的能力信息的上行链路信号经由上行链路通知给所述无线基站。
11.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站基于从所述用户终端通知的该用户终端的能力信息、以及从所述用户终端通知的有关通信质量的反馈信息，选择通信类型。
12.一种无线基站，其特征在于，具备：
天线，根据至少两个通信类型而具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对无线基站覆盖的所有的区域发送信号；
资源分配控制部，对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源；
复用部，将参考信号复用到资源块；
预编码权重生成部，生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重；以及
预编码乘法部，对提供给所述天线的下行链路信号乘以通过所述预编码权重生成部生成的预编码权重。
13.一种无线通信方法，用于用户终端无线连接到无线基站而进行通信，其特征在于，
所述无线基站包括天线，该天线根据至少两个通信类型而分别具有不同的天线结构，能够以与至少一个通信类型1对应的天线结构对所述无线基站覆盖的所有的区域发送信号，
在所述无线基站中，
对包含有与用户终端的能力以及通信类型相应的信号类别的下行链路信号分配无线资源，
将参考信号复用到资源块，
生成用于使所述天线形成与通信类型相应的数目的波束的预编码权重，
对提供给所述天线的下行链路信号乘以所述生成的预编码权重，
在所述用户终端中，
根据下行链路信号中包含的参考信号来测定信道质量，
利用所测定的信道质量来生成有关通信质量的反馈信息，
将所述生成的反馈信息经由上行链路反馈至所述无线基站。
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