JP2010537599A

JP2010537599A - 時間・空間・周波数領域に基づく情報フィードバック方法、ユーザ装置、および基地局

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Publication number: JP2010537599A
Application number: JP2010522166A
Authority: JP
Inventors: リャン，ヨンミン; リュ，レンマオ; ヤン，チャングァン; ディン，ミン
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-12-02
Also published as: CN101388699A; EP2190130A1; WO2009033358A1; US20100284351A1

Abstract

本発明は、時間・空間・周波数領域に基づく情報フィードバック方法、情報フィードバックシステム、ユーザ装置、および基地局を提供する。ユーザ装置は、下りリンクＭＩＭＯシステムにおける無線伝送の下りリンクの品質を測定および評価し、無線伝送の下りリンクのランク、プリコードマトリクスインデックス、チャネル品質インジケータなどの情報を取得し、空間領域、周波数領域、および時間領域におけるチャンネルの選択特性を利用し、空間、周波数、および時間のそれぞれの領域において、無線伝送の下りリンクの情報を処理し、そして、フィードバック方法を用いて、上りリンクを介して下りリンクの情報を基地局に伝送する。基地局は、ユーザ装置からフィードバックされた情報に基づいて送信機を最適化する。

Description

本発明は、無線通信における情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムに関するものであり、特に、無線伝送技術分野の下りリンクマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output）システムにおける、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法、情報フィードバックシステム、ユーザ装置、および基地局に関するものである。

近年、無線通信サービスは急激な発展を遂げており、ユーザ数が益々増えている。しかしながら、高レートおよび高性能のサービスを提供することが、依然として無線通信サービスに対する主な挑戦となっている。また、ユーザは、直交周波数分割多重技術（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）マルチ入力マルチ出力アンテナ（ＭＩＭＯ）技術によって無線セルの容量を向上させることを希望している。このため、サービス品質を確保する上で、無線セル全体のデータスループットおよびセル端のデータスループットが、無線セルのサービスを評価する重要な要因になる。

また、ＭＩＭＯは高いデータスループットを得ることができるため、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト（３ＧＰＰ：3rd Generation Partnership Project）のＩＭＴ２０００標準化には、ＭＩＭＯ技術を採用すること考えられた。第３世代移動体通信技術において、基地局（ＢＳ：base station）は、ユーザ装置（ＵＥ：user equipment）からフィードバックされるチャネル状態情報（ＣＳＩ：channel state information）を利用し、適応符号変調技術によって、基地局である送信機の送信データレートを変更する。

現在、ＬＴＥ（ロング・ターム・エボリューション）により規定されたＳｕｐｅｒ３Ｇ（Ｓ３Ｇ）のセルラー移動通信システム、ＩＥＥＥ８０２．１６システム、およびＷｉＭＡＸ無線ローカル・エリア・ネットワークシステムにおいて、高周波数スペクトルの利用効率を高めるために、基地局がユーザ装置からのフィードバック情報を用いて送信機の最適設計を行うことが提出されている。そこで、多くの企業から、プリコードに基づくＭＩＭＯ伝送方式、すなわち閉ループ方式が提案されている。閉ループ方式によれば、チャネルフィードバック情報を用いてシステム性能を向上することが可能である。しかし、各ユーザ装置からフィードバックされるチャネル情報（ＭＩＭＯのランク（Ｒａｎｋ）、プリコードマトリックスインデックス（ＰｒｅｃｏｒｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）を含む）が多すぎると、全体のフィードバック情報量が莫大となり、上りフィードバックリンクの空中オーバーヘッドが大きくなるので、上りリンクのスペクトル利用効率が低下してしまう他、無線セルのサービス品質（ＱｏＳ）にも大きな影響をもたらす。このため、閉ループＭＩＭＯシステムの性能を低下させず、あるいは閉ループＭＩＭＯシステムの性能低下を最小限に抑えた上で、フィードバック情報の情報量を減少させることが、閉ループにおけるプリコードＭＩＭＯシステムの一つの重要な課題となる。空中でのフィードバックのオーバーヘッドと閉ループＭＩＭＯの性能との間で、両立およびバランスを実現するものとして、コードブックに基づく情報フィードバック方法がある。従って、円滑な情報フィードバック方法を設計および利用することは、上記両立およびバランスを実現するための試みおよび努力となる。優れた情報フィードバック方法によれば、フィードバック情報の空中オーバーヘッドを減少させると同時に、閉ループＭＩＭＯシステムの性能を低下させない、あるいは性能の低下を最小限に抑えることができる。また、空間領域・周波数領域・時間領域におけるチャネル特性によっては、情報のフィードバック量を減少させることが可能である。このため、空間領域・周波数領域・時間領域におけるチャネル特性に基づき、且つ、高効率または適応的フィードバック方法を採用することにより、フィードバック情報およびシステム性能の利得を得ることが可能である。

２００７年２月１２日から１６日にかけて米国のセントルイスで開催された３ＧＰＰＴＳＧＲＡＮ１の第４８回会議で、米国のモトローラ社は、Ｒ１−０７０７７９提案、すなわち“Ｅ−ＵＴＲＡのＣＱＩフィードバック方案（ＣＱＩｆｅｅｄｂａｃｋＳｃｈｅｍｅｆｏｒＥ−ＵＴＲＡ）”を発表した。この提案では、ビットマップフィードバック方式、最適ＣＱＩ数フィードバック方式、混合フィードバック方式を含んだ幾つかの典型的なＣＱＩフィードバック方式が提出された。また、この提案では、主に時間領域・周波数領域からなる二次元空間でのＣＱＩフィードバック方式が提出されたが、チャネルの空間選択性および周波数選択性が考慮されておらず、チャネルの時間選択性の利用も十分ではない。そのため、ＣＱＩフィードバック量をさらに減少させる可能性がまだ残っていると言える。

また、２００７年１月１５日から１９日にかけてイタリアのソレントで開催された３ＧＰＰＴＳＧＲＡＮ１の第４７回会議で、韓国のサムスン社は、Ｒ１−０７０１３３提案、すなわち“ＵＥフィードバックにおける周波数可変粒子のＭＩＭＯシステム性能（ＭＩＭＯＳｙｓｔｅｍＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｔｈＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＧｒａｎｕｌａｒｉｔｙｏｆＵＥＦｅｅｄｂａｃｋ）”を発表した。この提案では、ＭＩＭＯシステムのランク（Ｒａｎｋ）と、レイヤー（Ｌａｙｅｒ）と、コードワード（Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）との間でのマッピング関係、および、ＣＱＩフィードバック方式が提出されたが、空間領域・周波数領域・時間領域におけるチャネル特性が考慮されておらず、すなわち、時間・空間・周波数の三次元領域におけるチャネル選択性が考慮されていない。このため、ＣＱＩフィードバック量をさらに減少させる可能性があると言える。

このため、下りリンクＭＩＭＯシステムにおいて、空間領域・周波数領域・時間領域のそれぞれによるチャネル空間選択性、チャネル周波数選択性、およびチャネル時間選択性などの規定を十分に利用して、有効且つ簡単な情報フィードバック方法を設計することにより、フィードバックリンクにおけるＭＩＭＯシステムのランク（Ｒａｎｋ）、プリコードコードブックのインデックス（すなわち、プリコードマトリックスインデックス）（ＰｒｅｃｏｒｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）、ＣＱＩなどの情報の空中オーバーヘッドを減らすことができるように、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムを見つけ出す必要がある。これにより、上りリンクのスペクトル利用効率を高めるとともに、ユーザ装置の電力の節約および無線セル性能の最適化を実現する目的を達成する。

本発明は、上記従来技術における不足点を克服するためになされたものであり、その目的は、下りリンクＭＩＭＯシステムにおいて、時間・空間・周波数の三次元領域でのチャネル選択特性を十分に利用して、無線セルのサービス品質を保証するとともに、フィードバック情報の情報量を減少し、且つ容易に実現できる、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、まず、異なるユーザ装置の移動速度および経路損失に基づいて、異なるユーザ装置に対して異なるＭＩＭＯ方式を設け、これにより、ＭＩＭＯシステムにおけるランクのフィードバック情報を低減する。次に、チャネルの空間選択特性に基づいて、高効率且つ簡単なプリコードマトリクスインデックスを設計および使用し、これにより、プリコードマトリクスインデックス（ＰＭＩ）のフィードバックのオーバーヘッドを減らす。そして、チャネルの周波数選択特性に基づいて、周波数領域における高効率且つ簡単なＣＱＩフィードバック方法を設計および使用し、これにより周波数領域におけるＣＱＩフィードバック情報を減らす。そして、チャネルの時間選択特性に基づいて、時間領域における高効率且つ簡単なＣＱＩフィードバック方法を設計および使用し、これにより時間領域におけるＣＱＩのフィードバック情報を減らす。最後に、基地局により、上りリンクのフィードバック情報に応じて送信機に対する最適化設計を行い、無線セルのサービス品質を改善する。

以下で、本発明の方法を詳しく説明する。本発明の方法は下記のステップを含む。

（１）基地局は、セルラー式無線セル内の異なるユーザ装置の経路損失を測定し、測定結果に基づいてユーザ装置を、中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分け、その後、隣接する複数の無線セルに対し、それぞれの無線セルの中心のユーザ装置および端のユーザ装置に、異なる周波数帯域を割り当てることにより、隣接の無線セルからの干渉を減らす。

（２）中心のユーザ装置および端のユーザ装置は、各自の移動速度を基地局に通知し、基地局は、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の移動速度によって、それぞれの開／閉ループ方式を決定する。つまり、移動速度が速い中心のユーザ装置および端のユーザ装置に、開ループＭＩＭＯ方式を採用し、移動速度が遅い中心のユーザ装置および端のユーザ装置に、閉ループＭＩＭＯ方式を採用する。

（３）閉ループＭＩＭＯ方式が採用された中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対して、基地局は、当該中心のユーザ装置または端のユーザ装置の経路損失に基づいて、シングルユーザＭＩＭＯ、マルチユーザＭＩＭＯ、ビーム成形などを含むＭＩＭＯ方式をさらに決定する。

（４）中心のユーザ装置または端のユーザ装置は、チャネルの空間選択特性によって各自の情報フィードバック方式を決定する。

チャネルが空間選択性のチャネルであれば、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、空間の各角度において相互干渉しない。従って、各リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、角度（すなわち、プリコードマトリクスインデックス）をフィードバックする際、最適プリコードマトリクスインデックス情報のフィードバック方法を用いる。すなわち、ＣＱＩ性能が最適となる角度（すなわち、プリコードマトリクスインデックス）をフィードバックする。また、各リソースブロックにおける端のユーザ装置は、角度をフィードバックする際、適応的情報フィードバック方法を用いる。すなわち、まず、初期時刻の全リソースブロックに対するＰＭＩの参照値をフィードバックし、次に、第１のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第１のＰＭＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第２のＰＭＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。なお、次の時刻において、リソースブロックのＰＭＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい（所定閾値よりも小さい）場合には、フィードバックを行わない。ここで、同一のフィードバック方法が全てのリソースブロックに適用されるため、ＰＭＩのフィードバック情報量は大幅に減少される。

一方、チャネルが非空間選択性チャネルであれば、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、空間の各角度において相互干渉する。従って、各リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、角度（すなわち、ＰＭＩ）をフィードバックするとき、改良されたプリコードマトリックスインデックス情報のフィードバック方法、すなわち、グループ化されたリソースブロックの最適ＰＭＩの情報のフィードバック法を用いる。また、各リソースブロックにおける端のユーザ装置は、角度（すなわち、プリコードマトリックスインデックス）をフィードバックするとき、適応的情報フィードバック方法を採用する。すなわち、空間位置が隣接する複数のリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、全てのリソースブロック群に対する初期時刻のＰＭＩの参照値をフィードバックする。そして、第１のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第１のＰＭＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第２のＰＭＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。なお、次の時刻において、リソースブロック群のＰＭＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい（所定閾値よりも小さい）場合には、フィードバックを行わない。ここで、同一のフィードバック方法が全てのリソースブロック群に適用されるため、ＰＭＩのフィードバック情報量は大幅に減少される。

なお、上記所定閾値は、ユーザ装置によって決定されてもよいし、実際のＰＭＩレベルに応じて算出してもよい。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまう場合もある。そこで、所定の時間が経過する度に、全てのリソースブロックまたはリソースブロック群のＰＭＩ参照値を再度フィードバックすることにより、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。

（５）中心のユーザ装置または端のユーザ装置は、チャネルの周波数選択特性によって各自の情報フィードバック方式を決定する。

チャネルが周波数選択性のチャネルである場合、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、帯域幅全体における異なる周波数帯域において相互干渉しない。そのため、各リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、ＣＱＩをフィードバックする際、最適ＣＱＩフィードバック方式を採用し、すなわち、ＣＱＩが最適となるリソースブロックのＣＱＩをフィードバックする。また、各リソースブロックにおける端のユーザ装置は、ＣＱＩをフィードバックする際、適応的情報フィードバック方式を採用する。すなわち、まず、全てのリソースブロックに対する初期時刻のＣＱＩの参照値をフィードバックする。次に、第１のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。なお、次の時刻において、リソースブロックのＣＱＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい（所定閾値よりも小さい）場合には、フィードバックを行わない。ここで、同一のフィードバック方法が全てのリソースブロックに適用されるため、ＣＱＩのフィードバック量は大幅に減少される。

一方、チャネルが非周波数選択性のチャネルである場合、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、異なる周波数領域において相互干渉する。従って、各リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、ＣＱＩをフィードバックする際、改良された最適チャネル品質インジケータの情報フィードバック方法、すなわち、グループ化されたリソースブロックの最適なＣＱＩの情報フィードバック方法を用いる。また、各リソースブロックにおける端のユーザ装置は、ＣＱＩをフィードバックする際、適応的情報フィードバック方法を用いる。すなわち、周波数帯が隣接する複数のリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、全てのリソースブロックに対する初期時刻のＣＱＩの参照値をフィードバックする。そして、第１のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。なお、次の時刻において、リソースブロック群のＣＱＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい（所定閾値よりも小さい）場合には、フィードバックを行わない。

ここで、同一のフィードバック方法が全てのリソースブロック群に適用されるため、ＣＱＩのフィードバック情報量は大幅に減少される。なお、上記所定閾値は、ユーザ装置によって決定されてもよいし、実際のＣＱＩレベルに応じて算出してもよい。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまう場合もある。そこで、所定の時間が経過する度に、全てのリソースブロックまたはリソースブロック群のＣＱＩの参照値を再度フィードバックすることにより、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。
（６）中心のユーザ装置または端のユーザ装置は、チャネルの時間選択特性によって各自の情報フィードバック方式を決定する。

チャネルが時間選択性のチャネルである場合、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、時間的に相互干渉しない。一方、チャネルが非時間選択性チャネルの場合、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、時間的に相互干渉する。時間選択性のチャネルに対して、中心のユーザ装置は、送信の時間間隔（ＴＴＩ）ごとに最適ＣＱＩのフィードバック方法を用い、端のユーザ装置は、ＴＴＩごとに適応的フィードバック方法を用いることが可能である。すなわち、初期ＴＴＩでは、全てのリソースブロックに対するＣＱＩの参照値をフィードバックし、第１のＴＴＩにおいて、第１のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のリソースブロックにおけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。そして、次のＴＴＩにおいて、リソースブロックのＣＱＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい場合（所定閾値よりも小さい）であれば、フィードバックを行わない。同一のフィードバック方法が全てのリソースブロックに適用されるため、ＣＱＩのフィードバック情報量は大幅に減少される。

一方、非時間選択性のチャネルに対し、中心のユーザ装置は、ＴＴＩごとに改良された最適ＣＱＩのフィードバック方法を用い、端のユーザ装置は、ＴＴＩごとに適応的フィードバック方法を用いることが可能である。すなわち、周波数帯域が隣接する複数のリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、初期ＴＴＩにおいて、全てのリソースブロック群のＣＱＩの参照値をフィードバックし、第１のＴＴＩにおいて、第１のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記参照値とを比較した変化量をフィードバックし、第２のリソースブロック群におけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記参照値とを比較した変化量をフィードバックする。そして、次のＴＴＩにおいて、リソースブロック群のＣＱＩの変化が無いまたは変化が非常に小さい場合（所定閾値よりも小さい）であれば、フィードバックを行わない。

ここで、同一のフィードバック方法が全てのリソースブロック群に適用されるため、ＣＱＩのフィードバック情報量は大幅に減少される。また、時間領域におけるフィードバック方法を簡略化するために、時間選択性のチャネルと非時間選択性のチャネルとに対して、時間領域での適応的フィードバック方法を用いることができる。このような適応的フィードバック方法として、選択性のチャネルに対してはリソースブロックに基づく適応的ＣＱＩフィードバック方法を用いることができ、非選択性のチャネルに対してはリソースブロック群に基づく適応的ＣＱＩフィードバック方法を用いることができる。

なお、上記所定閾値は、ユーザ装置にて、実際のＣＱＩレベルによって決定してもよいし、実際のＣＱＩレベルに応じて算出してもよい。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまう場合もある。そこで、所定の時間間隔が経過する度に、該当するＴＴＩの全てのリソースブロックまたはリソースブロック群のＣＱＩの参照値を再度フィードバックすることにより、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。
（７）基地局は、中心のユーザ装置または端のユーザ装置から通知された、時間・空間・周波数領域におけるフィードバック情報に基づいて、送信機の最適化設計を行う。
（８）基地局は、無線セルの全体のスループット量およびセル端のスループット量を算出して無線セルのサービス品質を測定および評価し、評価結果を上位の情報管理システムに通知する。

本発明は、下りリンクＭＩＭＯシステムにおける、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムを提供する。ユーザ装置の移動速度および経路損失に基づいて当該ユーザ装置のＭＩＭＯ方式を設定し、それぞれチャネルの空間選択性、周波数選択性、および時間選択性を利用して、有効且つ簡単な情報のフィードバック方法を設計する。これにより、フィードバック情報の空中でのオーバーヘッドを低減する目的を達成すると共に、上りリンクのスペクトル利用効率および無線セルのサービス品質を向上させることができる。このため、本発明の下りリンクＭＩＭＯシステムにおける、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムは、簡単であり、便利であり、効率が高く、柔軟性を有しているので、第３世代（３Ｇ）、Ｓｕｐｅｒ３Ｇ（Ｓ３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）のセルラー方式移動体通信、デジタルテレビジョン（ＤＴＶ）、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）などの閉ループＭＩＭＯ伝送方式に好適に適用できる。

無線セル内のユーザ装置のＭＩＭＯ方式を表す模式図である。情報フィードバック方式を示すブロック図である。フィードバック情報の構成を示す構造図である。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法を説明するフローチャートである。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法を説明するフローチャートである。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法を説明するフローチャートである。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法を説明するフローチャートである。ＦＤＭのリソーススケジューリングを示す概略図である。空間選択性チャネルを表す図である。非空間選択性チャネルを表す図である。プリコードマトリクスインデックスを選択する場合を示す図である。空間選択性チャネルにおける、プリコードマトリクスインデックスのフィードバックを示す概略図である。リソースブロック（ＲＢ）に基づく、適応的プリコードマトリクスインデックスのフィードバックを示す概略図である。非空間選択性チャネルにおける、プリコードマトリクスインデックス番号のフィードバックを示す概略図である。非空間選択性チャネルにおける、プリコードマトリクスインデックス番号のフィードバック情報の構成図である。時間領域のフィードバック方式を示す概略図である。周波数選択性チャネルを表す図である。非周波数選択性チャネルを表す図である。周波数選択性チャネル環境における、時間・周波数領域のフィードバック方式を示す概略図である。時間領域のフィードバック方式を示す概略図である。非周波数選択性チャネル環境における、時間・周波数領域のフィードバック方式を示す概略図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第１の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第２の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第３の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第４の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第５の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第６の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第７の例を表す図である。ＭＩＭＯシステムにおける、コードワードに基づく空間マッピング関係の第８の例を表す図である。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバックシステムを示すブロック図である。時間・空間・周波数の三次元領域に基づく本発明の情報フィードバックシステムの機能を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。なお、説明の過程において、本発明の理解に支障をきたすことを防止するため、本発明の説明において必要としない構成及び機能に対する説明を省略する。

図を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。

（１）無線セルの構造
本発明において、無線セルは、図１に示すように、１つの無線セルに、１つの基地局（ＢＳ）および複数のユーザ装置（ＵＥ）が設けられる構成を有している。ＢＳは、異なるＵＥの経路損失に基づいて、ＵＥを中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分ける。図１において、破線枠内の各ＵＥは中心のユーザ装置を示し、破線枠外の各ＵＥは端のユーザ装置を示す。

（２）プリコードに基づいた閉ループＭＩＭＯシステムの構造
本発明の無線セルにおける下りリンクは、図２に示すように、プリコードに基づいた閉ループＭＩＭＯシステムを採用する。同図に示すように、下りＭＩＭＯシステムにおいて、複数の中心のＵＥおよび端のＵＥは、それぞれ異なるＭＩＭＯ方式を採用することが可能である。送信機におけるオリジナルの送信信号は、チャネル符号化ユニット２０１１〜２０１ｎにより符号化され、変調ユニット２０２１〜２０２ｎにより変調された後、マッピングユニット２０３〜２０３ｎにてコードワードからレイヤーへのマッピングが行われる。そして、マッピングされたシンボルは、プリコードユニット２０４〜２０４ｎによるプリコードおよびＯＦＤＭマッピングユニット２０５１〜２０５ｎによるＯＦＤＭマッピングを行ってから、ＯＦＤＭ信号生成ユニット２０６１〜２０６ｎに伝送される。受信機は、受信した信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット３０１１〜３０１ｎによる高速フーリエ変換を行ってから、ＭＩＭＯ受信機３０２〜３０２ｎに送り、復調ユニット３０３１〜３０３ｎおよびチャネルデコードユニット３０４１〜３０４ｎにてデコードする。ＭＩＭＯ受信機は、ＣＱＩ、ランク、プリコードマトリクスインデックスなどのフィードバック情報を、送信機のチャネル符号化ユニット２０１１〜２０１ｎ、変調ユニット２０２１〜２０２ｎ、コードワードをレイヤーにマッピングするマッピングユニット２０３〜２０３ｎ、プリコードユニット２０４〜２０４ｎなどにフィードバックする。

図１に示すように、ＭＩＭＯ方式は、閉ループＭＩＭＯ方式と開ループＭＩＭＯ方式とを含む。閉ループＭＩＭＯ方式は、シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）、ビーム成形ユーザ（ＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ）、マルチユーザＭＩＭＯとビーム成形ユーザとの組合せ（ＭＵ−ＭＩＭＯ＋ＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ）などを含む。開ループＭＩＭＯ方式は、開ループ送信ダイバーシチユーザ（Ｏｐｅｎ−ＬｏｏｐＴＤ）を含む。なお、閉ループＭＩＭＯ方式を採用したＵＥは、チャネルのフィードバック情報を上りリンクを介してＢＳにフィードバックする必要がある。ＢＳは、ＵＥから通知されたフィードバック情報に基づいて、プリコード、リソーススケジューリング、送信機最適化設計などを行う。これらのフィードバック情報には、ＭＩＭＯのランク（Ｒａｎｋ）、プリコードのコードブックのインデックス（すなわち、プリコードマトリクスインデックス）（ＰＲＥＣＯＤＩＮＧＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）が含まれる。フィードバック情報の構成は、図３に示すとおりである。なお、ランクは２ビットで表し、ＣＱＩは５ビットの情報で表することができる。

（３）経路損失に基づいた、ＢＳによるＵＥ分類
ＵＥの無線セル内での環境が異なるため、ＢＳは全てのＵＥの経路損失（path loss）を測定し（Ｓ４０１）、図４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに示すように、測定した結果に基づいて全てのＵＥを分類する（Ｓ４０２）。ＢＳは経路損失の閾値を設定し、当該閾値よりも小さい経路損失を有するＵＥを中心のＵＥとし、当該閾値以上の経路損失を有するＵＥを端のＵＥとする。

（４）ＢＳによる、移動速度に応じたＵＥのＭＩＭＯ方式の決定
異なるＵＥがそれぞれ異なる移動速度を有するため、同一のＵＥであっても、チャネル環境の変化は、移動速度が低いＵＥより、移動速度（ｖ）が高いＵＥの方が激しい。このため、フィードバックする必要のあるチャネル情報の量も、低い移動速度を有するＵＥより、高い移動速度を有するＵＥの方が大きい。制御信号のオーバーヘッドを低減し、頻繁なチャネルフィードバックを回避するために、本発明におけるＢＳは、制御信号により、高速度のＵＥに対して開ループのＭＩＭＯ方式を採用するように通知し、低速度のＵＥに対して閉ループのＭＩＭＯ方式を採用するように通知する。例えば、移動速度が１００ｋｍ／ｈ以上のＵＥを高速度ＵＥと定義した場合、当該高速度ＵＥは、開ループ送信ダイバーシチに基づくＭＩＭＯ方式を採用する。移動速度が１００ｋｍ／ｈよりも遅いＵＥを低速度ＵＥと定義した場合、当該低速度ＵＥは、ＳＵ−ＭＩＭＯ、ＭＵ−ＭＩＭＯ、ビーム成形、ビーム成形と組合せたマルチユーザＭＩＭＯ成形などを含む閉ループＭＩＭＯ方式を採用することができる（Ｓ４０３〜Ｓ４０８）。

（５）ＢＳによるリソーススケジューリング
ＢＳは、リソースを中心のＵＥおよび端のＵＥに割り当ててから、リソーススケジューリングを行う（Ｓ４０９およびＳ４１０）。異なる無線セルの間にＦＤＭ（周波数分割多重）方式を利用して、互いに隣接する無線セルの端のＵＥが異なる周波数帯域を有するようにして、同じ周波数帯域による干渉の発生を回避する。

例えば、図５に示すように、３つの無線セルの周波数帯域がＢＷであるものとし、黒色の領域が中心のＵＥの存在する領域を表し、白色の領域が端のＵＥの存在する領域を表すものとする。この場合、隣接領域に設置されている３つの基地局は、それぞれ異なる周波数帯域を有し、すなわち、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１で示す３つの周波数帯域は重ならない。これにより、同じチャネルによる干渉の発生を回避することができる。
（６）空間選択特性に基づいたプリコードマトリクスインデックスのフィードバック方法
実際の無線通信において、送信機および受信機が、時間・空間・周波数の三次元領域で作動するため、空間中のそれぞれ異なる角度からの複数のマルチパス波が受信機に到達する現象が生じる。これらのマルチパス波は、有利な重なり合いまたは有害な打ち消し合い原因になり得るため、受信機の位置ｒが小さく変化したときの受信信号電力が一定にならない。この場合のチャネルは空間選択性を示す。この場合、図６で示すように、隣接するリソースブロック（ＲＢ）の間での空間選択性の劣化はそれぞれ異なる。

受信機の位置が小さく変化した場合、上記マルチパス波による受信信号電力が一定であれば、この場合のチャネルは非空間選択性を示す。このとき、図７に示すように、隣接するリソースブロック（ＲＢ）の間での空間選択性の劣化は、同一または近似する。

従って、ＵＥは、プリコーダーのコードブックにおけるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックするとき、チャネルの空間選択性あるいは非空間選択性を十分に利用することができる。すなわち、図８に示すように、リソースブロック（ＲＢ）あるいはリソースブロック群（ＧＲＢ）は、最適ＣＱＩを表すプリコードマトリクスインデックスを、フィードバックするプリコードマトリクスインデックスとする。空間領域におけるプリコードマトリクスインデックスＱの大きさは、送信機のプリコーダーにおけるコードブック（Codebook）の大きさにより決められる。なお、３ビットで表したコードブックであれば、Ｑの最大値は２^３となり、４ビットで表したコードブックであれば、Ｑの最大値は２^４となり、５ビットで表したコードブックであれば、Ｑの最大値は２^５となる。

チャネルが空間選択性のチャネルである場合について説明する。この場合、構造化されたプリコードのコードブックにおいて、異なるＲＢが異なる空間特性を表し、また、中心のＵＥには、要求されるデータスループットが高いため、中心のＵＥの各ＲＢは、最適プリコードマトリクスに基づいた情報フィードバック方式を採用する（図４ｂステップＳ４１１を参照）。各ＲＢに対して、全てのプリコードマトリクスインデックスの中から、ＣＱＩが最適となるプリコードマトリクスインデックスを見つけ出し、フィードバックするプリコードマトリクスインデックスとする。図９に示すように、３つのＲＢのＣＱＩ値をフィードバックする必要があれば、ＣＱＩが最適となるＲＢ２、ＲＢ５、ＲＢ９の３つのリソースブロックを順次に見つけ出し、当該３つのＲＢのプリコードマトリクスインデックスＱ１、Ｑ２、Ｑ３を、フィードバックするプリコードマトリクスインデックスとする。

一方、端のＵＥは、要求されるデータスループットが低いため、端のＵＥの各ＲＢは、ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式を採用することができる（図４ｂ、ステップＳ４１１を参照）。ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式は、フィードバック精度を低下させることでフィードバック量を減少する。具体的には、図１０に示すように、まず、初期時刻の全ＲＢのプリコードマトリクスインデックス（ＰＭＩ）の平均値ＰＭＩａｖｅ（上記参照値に対応する。ただし、本発明の上記参考値は、上記ＰＭＩの平均値に限られるものではなく、ユーザ装置により指定される任意の値、第１または何れかのＲＢやＧＲＢのＰＭＩ値、あるいは、各々または何れか１つのＲＢやＧＲＢのＰＭＩ値から推定した数値を用いることができる）をフィードバックする。ここで、プリコードマトリクスインデックスの平均値は、全ＲＢのプリコードマトリクスインデックスの数学的な平均値である。例えば、プリコードマトリクスインデックスを１６レベルと定義すると、図１０に示す場合の上記平均値は８となる。次に、各ＲＢのプリコードマトリクスインデックスと上記平均値との差をフィードバックする。チャネルが非空間選択性のチャネルである場合、構造化されたプリコードのコードブックに対して、隣接するＲＢには同一または近似する空間特性が表れるため、図１１に示すように、複数の隣接するＲＢを、ＲＢ群（ＧＲＢ）として構成することができる。ＧＲＢによりプリコードマトリクスインデックスをフィードバックすることで、フィードバック量を大きく低減することができる。また、隣接するＧＲＢも同一または近似する空間特性を有しているため、中心のＵＥは、改良された最適プリコードマトリクスインデックスの情報フィードバック方式を採用することができる。具体的には、図１２に示すように、ＲＢのプリコードマトリクスインデックスの曲線に対して順次に１次および２次再構成を行って、新たなプリコードマトリクスインデックスの曲線を得る。すなわち、ＧＲＢ１にはＲＢ１およびＲＢ２の２つのリソースブロックが含まれており、１次再構成後、ＲＢ１のプリコードマトリクスインデックスとＲＢ２のプリコードマトリクスインデックスとの平均値を取得する。ここで、当該平均値は、整数でない可能性もあり、若しくはプリコードマトリクスインデックスの量子化値の値域以外の値である可能性もある。このため、当該平均値が整数となり且つプリコードマトリクスインデックスの量子化値の値域内にあるように、２次再構成を行う必要がある。次に、非空間選択性チャネルの環境において、表１に示す３つの方式によるプリコードマトリクスインデックスのフィードバック量を比較する。方式１では、各ＲＢがそれぞれプリコードマトリクスインデックスを全てフィードバックする方法を採用する。方式２では、グループ化されたＲＢが、全てフィードバックする方法を採用する。また、方式３では、グループ化されたＲＢが、適応的フィードバック方法を採用する。方式３では、全ＲＢの平均値を取得することにより、平均化したプリコードマトリクスインデックス値Ｑ_ａｖｅを取得する。そして、ＵＥは、まずＱ_ａｖｅをフィードバックし、次に、各ＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスの、Ｑ_ａｖｅに対する変化値をフィードバックする。ここで、次の時刻のＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスと、その一つ前の時刻に対応するＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスとを比べた結果、両方の間に変化がない場合には、何れのプリコードマトリクスインデックス値もフィードバックしない。一方、次の時刻のＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスと、その一つ前の時刻に対応するＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスとの比べた結果、両方の間の変化が非常に小さい場合にも、何れのプリコードマトリクスインデックス値もフィードバックしないようにすることができる。ただし、この場合、プリコードマトリクスインデックスの変化に対する閾値（所定閾値に対応する）を設ける必要がある。ここで、上記閾値は、実際のＰＭＩランクによってユーザ装置により決定してもよいし、または、実際のＰＭＩランクに応じて算出して取得してもよい。表１から分かるように、非空間選択性チャネル環境において、グルーピング、または、プリコードマトリクスインデックスの適応的フィードバック方法を採用することにより、フィードバック量を大きく低減し、フィードバック効率を向上することができる。従って、上りリンクにおける貴重な周波数スペクトルリソースを節約し、ＵＥのバッテリー電力を節約することができる。なお、端のＵＥは、ＧＲＢに基づいたプリコードマトリクスインデックスの適応的フィードバック方式を採用することもできる。この方式は、ＧＲＢを最小単位とする構成以外は、上記のＲＢに基づくプリコードマトリクスインデックスの適応的フィードバック方式と同様である。

図１３に示すように、端のＵＥは、それぞれ、時間領域上で、ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式、および、ＧＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式を採用することができる。具体的には、初期ＴＴＩにおいて、全ＲＢまたは全ＧＲＢのプリコードマトリクスインデックスの平均値（上記参照値に対応する。ただし、本発明の上記参考値は、ＰＭＩの平均値に限られるものではなく、ユーザ装置により指定される任意の値、第１のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＰＭＩ値、あるいは、各々のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＰＭＩ値から推定した値を用いることができる）をフィードバックする。そして、第１のＲＢにより、第１のＰＭＩと上記ＰＭＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックし、第２のＲＢにより、第２のＰＭＩと上記ＰＭＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。これ以降のＲＢによる処理も同様である。また、次のＴＴＩにおいて、ＰＭＩの変化が無いまたは小さい場合（所定閾値よりも小さい）にはフィードバックを行わない。ＰＭＩが変化した場合には、現在のＰＭＩと、上記初期ＴＴＩ時にフィードバックしたＰＭＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。これにより、時間領域におけるフィードバック回数が大幅に減少される。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまうため、所定の時間が経過する度に、ＴＴＩにおける全ＲＢのＰＭＩ平均値または全ＲＢ群のＰＭＩ平均値を再度フィードバックすることで、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。

（７）周波数選択特性に基づいたＣＱＩフィードバック方法
図４ｃ（Ｓ４１２）に示したように、ＯＦＤＭシステムにおけるチャネルは周波数選択性であることが多い。そのため、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の各リソースブロックは、全帯域幅のそれぞれ異なる周波数帯域において、周波数は相互干渉しない。図１４ａに示すように、中心のＵＥでは、要求されるデータスループットが高いため、各リソースブロックにおける中心のＵＥは、ＣＱＩをフィードバックする際、最適ＣＱＩの情報フィードバック方式を採用し、すなわち、ＣＱＩ性能が最適となるリソースブロックのＣＱＩ値をフィードバックする。一方、端のＵＥでは、要求されるデータスループットが低いため、各リソースブロックにおける端のＵＥは、ＣＱＩをフィードバックする際、ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式を採用する。ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式は、ＣＱＩ値をフィードバックする構成以外は、上記のプリコードマトリクスインデックスのフィードバック方式と同様である。すなわち、全ＲＢのＣＱＩ平均値（上記参照値に対応する。ただし、本発明の上記参考値は、ＣＱＩの平均値に限られるものではなく、ユーザ装置により指定される任意の値、第１のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値、あるいは、各々のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値から推定した値を用いることができる）をフィードバックする。次に、第１のＲＢにおけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比較して得られる変化量をフィードバックし、第２のＲＢにおけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。ここで、次の時刻において、ＣＱＩの変化が無いまたは非常に小さい（所定閾値よりも小さい）場合には、フィードバックを行わない。同一のＣＱＩフィードバック方法が全てのＲＢに適応されるため、ＣＱＩのフィードバック量は大幅に減少される。また、チャネルが非選択性チャネルである場合、図１４ｂに示すように、中心のＵＥまたは端のＵＥの各リソースブロックは、異なる周波数帯域において相互干渉する。このため、各リソースブロックにおける中心のＵＥがＣＱＩをフィードバックするときには、改良された最適ＣＱＩの情報フィードバック方式を採用する。すなわち、周波数帯域が隣接する複数のリソースブロックから成るリソースブロック群（ＧＲＢ）を構成し、ＧＲＢにおけるユーザ装置は改良された最適ＣＱＩの情報フィードバック方式を採用する。これにより、ＣＱＩのフィードバック量が大幅に減少される。また、端のＵＥにおいて、ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式を採用する。なお、上記所定閾値は、ユーザ装置にて、実際のＣＱＩレベルによって決定してもよいし、実際のＣＱＩレベルに応じて算出して得ることもできる。

上記のように、チャネルが周波数選択性チャネルである場合、図１５に示すように、中心のユーザ装置はＲＢに基づく改良された最適ＣＱＩのフィードバック方法を採用する。このフィードバック方法を用いるときは、図１６のように、時間領域の適応的フィードバック方法と組み合せる必要がある。ＲＢに基づく改良された最適ＣＱＩのフィードバック方法の原理は、以下の通りである。まず、初期状態において、ＵＥ側の全てのＲＢに対して最適ＣＱＩ値を求め（ＢｅｓｔＭ）、Ｎ個のＲＢの中からＣＱＩが最も良いＲＢをＭ個検出する。ＵＥは、当該Ｍ個のＲＢのＣＱＩおよび対応するＣＱＩ値をＢＳ側に通知する。ここで、各ＣＱＩ値は５ビットで表示される。また、時間領域において、１つのＴＴＩを経過するときには、所定の閾値が設定されているＣＱＩ検出手段により前回のＣＱＩ値からの変化を検出する。あるＲＢにおいて、現在のＴＴＩ開始時刻のＣＱＩ値と前回のＣＱＩ値とを比較して得られる変化が閾値以内にあれば、ＣＱＩに変化が無いとみなす。この場合のＲＢとしては、例えば、図１５の白色で示すＲＢ_２、ＲＢ_４などがある。一方、あるＲＢに対し、現在のＴＴＩ開始時刻のＣＱＩ値と前回のＣＱＩ値とを比較して得られる変化が閾値よりも大きければ、新たなＣＱＩ値を記録する。この場合のＲＢとしては、例えば、図１５の黒色で示すＲＢ_１、ＲＢ_３、ＲＢ_５、ＲＢ_Ｍなどがある。その後、ＢｅｓｔＭアルゴリズムを再度実行し、Ｎ個のＲＢの中から最適ＣＱＩを有するＲＢをＭ個探し出す。ここで、Ｍ個の新しいＲＢのＣＱＩ値と前回のＭ個のＲＢのＣＱＩ値とを比較する。新しいＲＢと前回のＲＢとでＣＱＩが重なった場合には、ＣＱＩ検出手段の検出結果から、ＣＱＩが重なったＲＢに変化があるか否かを判断する。最後に、ＵＥ側が現在のＴＴＩにおけるＣＱＩ値をフィードバックする。これらのＣＱＩ値は、Ｍ個の新しいＲＢと前回のＭ個のＲＢとで重なっていないＲＢのＣＱＩ値、および、ＲＢが重なったが、ＣＱＩが既に変化したＲＢのＣＱＩ値を含む。ＲＢが重なっており且つＣＱＩ値が変化していないＲＢに対しては、ＵＥ側はＣＱＩ情報フィードバックを行わない。

表２から分かるように、周波数選択性チャネル環境において、ＲＢに基づいた改良されたＢｅｓｔＭのフィードバック方法を用いることにより、フィードバック量を大幅に低減し、フィードバック効率を向上させることができる。これにより、上りリンクにおける貴重な周波数スペクトルリソースを節約し、ＵＥのバッテリー電力を節約することができる。

以上のように、周波数非選択性のチャネルにおいて、図１７に示すように、中心のユーザ装置は、ＧＲＢに基づく改良された最適ＣＱＩフィードバック方法を採用することができる。なお、このフィードバック方法を用いる場合は、図１６に示すように、時間領域の適応的フィードバック方法と組み合せる必要がある。例えば、時刻１のとき、異なるＲＢ／ＧＲＢのＣＱＩ値がそれぞれ１、２、・・・、５となり、時刻２のとき、異なるＲＢ／ＧＲＢのＣＱＩ値が変化していないため、時刻２に達したとき、ＵＥはＢＳにＣＱＩ情報をフィードバックしない。また、時刻３に達したとき、ＣＱＩ値が１であったＲＢ／ＧＲＢのＣＱＩ値は５に変化し、それ以外のＲＢ／ＧＲＢのＣＱＩ値は変化していない。このとき、ＣＱＩ値が５になったＲＢ／ＧＲＢにおけるユーザ装置は、ＣＱＩ情報をＢＳにフィードバックする。このように、図４ｄ、図１６に示すように、常に時間軸において適応的判定アルゴリズムを繰り返す。なお、ＧＲＢに基づく最適ＣＱＩフィードバック方法の技術思想および構成は、チャネルの非周波数選択特性を利用してＲＢをグループ化する構成以外は、ＲＢに基づく最適ＣＱＩフィードバック方法の技術思想および構成と同様である。これにより、フィードバック量をさらに減少し、フィードバック効率を向上することができる。また、表３から分かるように、ＧＲＢに基づく改良されたＢｅｓｔＭのフィードバック方法はさらに改善される。

図１６のように、端のＵＥは、それぞれ、時間領域において、ＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式、ＧＲＢに基づいた適応的情報フィードバック方式を採用することができる。具体的には、初期ＴＴＩにおいて、全ＲＢまたは全ＧＲＢのＣＱＩ平均値（上記参照値に対応する。ただし、本発明の上記参考値は、ＣＱＩの平均値に限られるものではなく、ユーザ装置により指定される任意の数値、第１または何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値、あるいは、各々のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値から推定した値を用いることができる）をフィードバックする。そして、第１のＲＢにおけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックし、第２のＲＢにおけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。それ以降のＲＢによる処理も同様である。また、次のＴＴＩにおいて、ＣＱＩの変化が無いまたは非常に小さい場合（所定閾値よりも小さい）にはフィードバックを行わない。ＣＱＩが変化した場合には、現在のＣＱＩと、上記初期ＴＴＩ時にフィードバックしたＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。これにより、時間領域におけるフィードバック回数が大幅に減少される。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまうため、所定の時間が経過する度に、当該ＴＴＩ時の全ＲＢまたは全ＲＢ群のＣＱＩ平均値を再度フィードバックすることで、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。

（８）時間選択特性に基づいたＣＱＩフィードバック方法
図４ｄ（Ｓ４１３）に示すように、中心のＵＥに対して、上記ＲＢに基づく改良された最適ＣＱＩフィードバック方式およびＧＲＢに基づく改良されたＣＱＩフィードバック方式は、時間選択性チャネルと非時間選択性チャネルとの両方の場合を想定したものである。また、上記２種類のアルゴリズムは、何れも時間領域における適応的メカニズムを採用している。すなわち、図１６に示すように、検出のための閾値が設定されたＣＱＩ検出手段を利用し、ＵＥ側は、現在のＴＴＩでＣＱＩフィードバックする際、前回ＴＴＩのＣＱＩの検出結果を十分に利用して、時間領域上の適応的判定アルゴリズムを行う。これにより、時間領域におけるフィードバック回数は大幅に減少される。また、端のＵＥは、時間領域において、ＲＢに基づく適応的情報フィードバック方式およびＧＲＢに基づく適応的情報フィードバック方式を採用することができる。具体的には、初期ＴＴＩにおいて、全ＲＢまたは全ＧＲＢのＣＱＩ平均値（上記参照値に対応する。ただし、本発明の上記参考値は、ＣＱＩの平均値に限られるものではなく、ユーザ装置により指定される任意の値、第１のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値、あるいは、各々のまたは何れかのＲＢやＧＲＢのＣＱＩ値から推定した値を用いることができる）をフィードバックする。そして、第１のＲＢにおけるユーザ装置は、第１のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックし、第２のＲＢにおけるユーザ装置は、第２のＣＱＩと上記ＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。それ以降のＲＢによる処理も同様である。また、次のＴＴＩにおいてＣＱＩが変化しないまたは変化が非常に小さい場合（所定閾値よりも小さい）にはフィードバックを行わない。ＣＱＩが変化した場合には、現在のＣＱＩと、上記初期ＴＴＩ時にフィードバックしたＣＱＩ平均値とを比べて得られる変化量をフィードバックする。これにより、時間領域におけるフィードバック回数が大幅に減少される。なお、上記所定閾値は、ユーザ装置にて、実際のＣＱＩレベルによって決定してもよいし、実際のＣＱＩレベルに応じて算出して得ることもできる。また、長時間に渡る誤差の累積に起因して、フィードバック精度が低減され、フィードバックのコストが増加されてしまうため、所定の時間が経過する度に、当該ＴＴＩ時の全ＲＢまたは全ＲＢ群のＣＱＩ平均値を再度フィードバックすることによって、長時間に渡る誤差の累積を補正することができる。

（９）ＵＥによる下りリンクＭＩＭＯシステムのランクのフィードバック
下りリンクＭＩＭＯシステムには多数のＭＩＭＯ方式があり、また、異なるＭＩＭＯ方式に対してＢＳに要求される性能基準もそれぞれ異なるため、ＵＥは下りリンクＭＩＭＯのランク（Ｒａｎｋ）情報をフィードバックする必要がある。なお、ランクは、図３に示すように、一定のフィードバック情報量を占用する。３ＧＰＰのＬＴＥ会議では、下りリンクＭＩＭＯシステムには最大で４つの送信アンテナおよび４つの受信アンテナを採用することを決めた。このため、下りリンクＭＩＭＯシステムにおけるランク（Ｒａｎｋ）、レイヤー（Ｌａｙｅｒ）、およびコードワード（Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）の三者の関係については、図１８〜図２２のように定義することができる。すなわち、ＵＥ側は最大で２つのコードワードをＢＳ側のプリコーダーにフィードバックすることができる。ここで、レイヤー１、レイヤー２、レイヤー３、レイヤー４にて、これら２つのコードワードを共用する。また、下りリンクＭＩＭＯシステムにおけるランク（Ｒａｎｋ）、レイヤー（Ｌａｙｅｒ）、およびコードワード（Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）の三者の関係を、図２３〜図２５のようにも定義することができ、すなわち、ＵＥ側は２つ以上のコードワードをＢＳ側のプリコーダーにフィードバックすることができる。図２３〜図２４では、レイヤー１、レイヤー２、レイヤー３、レイヤー４にて、３つのコードワードを共用する場合を示している。また、図２５は、レイヤー１、レイヤー２、レイヤー３、レイヤー４にて、４つのコードワードを共用する場合を示している。中心のＵＥまたは端のＵＥによりフィードバックされるコードワード量が多いほど、ＢＳによるリソーススケジューリングの精度が高くなる。本発明において、上りリンクにおける空中オーバーヘッドを低減するために、無線セルの全体のスループットおよびセル端のスループットを確保する上で、それぞれ異なるＵＥ移動速度および経路損失に基づいて、該当するＵＥのＭＩＭＯ方式を設定する。また、異なるＭＩＭＯ方式に対して、それぞれ異なるランクのフィードバック方法を設定して、最終的に、無線セルのサービス性能を確保しつつ、上りリンクにおけるフィードバック量を低減すればよい。

（１０）ＢＳによる、フィードバック情報に応じた送信機の最適化設計および、無線セル性能の測定評価
ＢＳは、中心のＵＥおよび端のＵＥから通知された、時間・空間・周波数領域におけるフィードバック情報に応じて、送信機に対して最適化設計を行う。具体的には、図４のように、主には、フィードバックされてきたＭＩＭＯのランクおよびプリコードインデックスに基づいてプリコーダーを最適化し、無線セル全体のスループット量およびセル端のスループット量を計算して、無線セルのサービス品質を測定および評価し、評価結果を上位の情報管理システムに通知する。

（１１）時間・空間・周波数の三次元領域に基づいた情報フィードバックシステム
図２６は、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバックシステムを示すブロック図である。図２６に示した情報フィードバックシステムは、例えば図４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに示した機能を実行することが可能である。図２６におけるＯＦＤＭマッピング手段Ｔ６は、リソーススケジューリング機能を実行することが可能であるので、ＯＦＤＭマッピング手段Ｔ６によりステップＳ４０１〜Ｓ４１７に必要な機能を実行する。時間・空間・周波数の三次元領域に基づいた情報フィードバックシステムのソフトウェアおよびハードウェアにより実現できる機能を、図２６に示す。

具体的には、基地局側において、ソースエンコーダーＴ１から送信される最初のオリジナルデータストリームは、チャネルエンコーダーＴ２を通して、チャネルインタリーバーＴ３に伝送されてインタリービングされる。インタリービングされたデータは、デジタル変調器Ｔ４に伝送され、さらにプリコーダーＴ５に伝送されてプリコードされる。その後、データは、ＯＦＤＭマッピング手段Ｔ６と、ＯＦＤＭ信号生成手段Ｔ７と、データチャネルフレーマＴ８と、パイロットチャネルフレーマＴ９と、チャネル共用手段Ｔ１０と、デジタル／アナログ変換手段（ＤＡＣ）Ｔ１１とを経由して、送信するために無線周波数モジュール（ＲＦ・ＴＸ）Ｔ１２に伝送される。

一方、ＵＥ側において、無線周波数のデータは、ＲＦ・ＲＸのダウンコンバーターＲ１およびアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）Ｒ２を経由して、ベースバンド信号に変換される。ベースバンド信号は、チャネル共用手段Ｒ３と、パイロットチャネルデフレーマＲ４と、データチャネルデフレーマＲ５と、チャネル推定手段Ｒ６と、データ検出手段Ｒ７と、デジタル復調手段Ｒ８と、チャネルデインタリーバーＲ９と、チャネルデコーダーＲ１０と、ソースデコーダーＲ１１とを経由して、必要なデータを得る。また、ＵＥ側において、図２６のように、ランク、プリコードマトリクスインデックス番号、ＣＱＩなどのフィードバック情報は、上りリンクを通してＢＳ側のプリコーダーにフィードバックされる。

図２７は、時間・空間・周波数の三次元領域に基づいた情報フィードバックシステムの機能を示すためのブロック図である。

図２７に示すように、本発明のユーザ装置ＵＥ２６００は、受信部２６１０、チャネル空間選択性判定部２６２０、チャネル周波数選択性判定部２６３０、チャネル時間選択性判定部２６４０、および情報フィードバック方式選択部２６５０などを含む。受信部２６１０は、基地局ＢＳ２７００からの、上記ユーザ装置ＵＥ２６００が中心のユーザ装置であるか端のユーザ装置であるかの判断結果を受信する。チャネル空間選択性判定部２６２０は、上記ユーザ装置２６００に用いられるチャネルが空間選択性であるか非空間選択性であるかを判定する。チャネル周波数選択性判定部２６３０は、上記ユーザ装置２６００に用いられるチャネルが周波数選択性であるか周波数非選択性であるかを判定する。チャネル時間選択性判定部２６４０は、上記ユーザ装置２６００に用いられるチャネルが時間選択性であるか非時間選択性であるかを判定する。情報フィードバック方式選択部２６５０は、ＵＥ２６００が中心のユーザ装置と端のユーザ装置との何れであるかという基地局ＢＳ２７００の判断結果、チャネルの空間選択性または非選択性、チャネルの周波数選択性または非選択性、およびチャネルの時間選択性または非選択性に応じて、対応する情報フィードバック方式を選択する。情報フィードバック方式選択部２６５０は、フィードバック情報を、上りリンクを通して基地局ＢＳ２７００の周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０にフィードバックし、図２７に示すように、基地局ＢＳ２７００の周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０にてリソーススケジューリングを行うことで、無線セルの性能を高める。

より具体的に説明すれば、以下のとおりである。

チャネル空間選択性判定部２６２０によりチャネルが空間選択性のチャネルであると判定された場合、リソースブロックにおける、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づいた空間領域の適応的情報フィードバック方式を採用する。すなわち、リソースブロックに基づいた空間領域の適応的情報フィードバック方式によれば、初期時刻の全リソースブロックに対するプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置は、各自の現在時刻のプリコードマトリクスインデックスと上記プリコードマトリクスインデックスの参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。一方、チャネル空間選択性判定部２６２０によりチャネルが非空間選択性チャネルであると判定された場合、ユーザ装置は、空間位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成する。この場合、各リソースブロック群における、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記リソースブロック群に基づいた空間域の適応的情報フィードバック方式を採用する。この空間領域の適応的情報フィードバック方式によれば、初期時刻の全リソースブロック群に対するプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置は、各自の現在時刻のプリコードマトリクスインデックスと上記プリコードマトリクスインデックスの参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。より好ましくは、特定のリソースブロックまたはリソースブロック群に対し、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとその一つ前の時刻のプリコードマトリクスインデックスとを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さい場合、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記現在時刻のプリコードマトリクスインデックスと上記プリコードマトリクスインデックスの参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしない。

チャネル周波数選択性判定部２６３０によりチャネルが周波数選択性のチャネルであると判定された場合、リソースブロックにおける、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づいた周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用する。この周波数領域の適応的情報フィードバック方式によれば、まず、初期時刻の全リソースブロックに対するチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置は、各自の現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値と上記チャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。一方、チャネル周波数選択性判定部２６３０によりチャネルが非周波数選択性のチャネルであると判定された場合、ユーザ装置は、周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成する。この場合、各リソースブロック群における、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記リソースブロック群に基づいた周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用する。この周波数領域の適応的情報フィードバック方式によれば、まず、初期時刻の全リソースブロック群に対するチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置は、各自の現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。より好ましくは、特定のリソースブロックまたはリソースブロック群に対し、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とその一つ前の時刻のチャネル品質インジケータ値とを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さい場合、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値と上記チャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしない。

チャネル時間選択性判定部２６４０によりチャネルが時間選択性のチャネルであると判定された場合、リソースブロックにおける、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づいた時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用する。この時間領域の適応的情報フィードバック方式によれば、まず、初期時刻の全リソースブロックに対するチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置は、各自の現在時刻のチャネル品質インジケータ値と上記チャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。一方、チャネル時間選択性判定部２６４０によりチャネルが非時間選択性チャネルであると判定された場合、ユーザ装置は、周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成する。この場合、各リソースブロック群における、基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックする。また、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記リソースブロック群に基づいた時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用する。この時間領域の適応的情報フィードバック方式によれば、まず、初期時刻の全リソースブロック群に対するチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置は、各自の現在時刻のチャネル品質インジケータ値と上記チャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする。より好ましくは、特定のリソースブロックまたはリソースブロック群に対し、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とその一つ前の時刻におけるチャネル品質インジケータ値とを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さい場合、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、上記現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値と上記チャネル品質インジケータ値の参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしない。

また、図２７に示すように、本発明の基地局ＢＳ２７００は、経路損失測定部２７１０、ユーザ装置分類部２７２０、移動速度測定部２７４０、ＭＩＭＯ方式選択部２７５０、動作タイプ特定部２７６０、無線セルサービス品質特定部２７７０、周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０、および送信部２７３０などを含む。経路損失測定部２７１０は、各ユーザ装置ＵＥ２６００の経路損失を測定する。ユーザ装置分類部２７２０は、経路損失の大きさによって、ユーザ装置ＵＥ２６００を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分類する。移動速度測定部２７４０は、各ユーザ装置ＵＥ２６００の移動速度を測定する。ＭＩＭＯ方式選択部２７５０は、ユーザ装置分類部２７２０が経路損失に基づいてユーザ装置ＵＥ２６００を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分類した後に、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては開ループＭＩＭＯ方式を選択し、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては閉ループＭＩＭＯ方式を選択する。動作タイプ確定部２７６０は、各ユーザ装置ＵＥ２６００の動作タイプを確定する。無線セルサービス品質特定部２７７０は、無線セルのサービス品質を確定する。周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０は、ユーザ装置分類部２７２０が経路損失に基づいてユーザ装置ＵＥ２６００を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後に、互いに隣接する無線セルに対し、周波数分割多重方式を用いて異なる周波数帯域を中心のユーザ装置および端のユーザ装置に割り当てると共に、リソーススケジューリングを行う。送信部２７３０は、各ユーザ装置ＵＥ２６００が中心のユーザ装置と端のユーザ装置の何れであるかの判定結果を該当するユーザ装置に送信し、また、ＭＩＭＯ方式選択部２７５０により選択されたＭＩＭＯ方式を該当するユーザ装置に送信する。図２７で示したように、ＭＩＭＯ方式選択部２７５０、ユーザ装置分類部２７２０、動作タイプ特定部２７６０、および無線セルサービス品質特定部２７７０は、情報を、周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０に送信する。周波数割当・リソーススケジューリング部２７８０は、互いに隣接する無線セルに対し、周波数分割多重方式を用いて異なる周波数帯域を、中心のユーザ装置および端のユーザ装置に割り当てると共に、上りリンクからフィードバックされた情報と合わせてリソーススケジューリングを行う。

より具体的には、ＭＩＭＯ方式選択部２７５０は、ユーザ装置分類部２７２０が経路損失に基づいてユーザ装置（ＵＥ）２６００を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後に、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失、移動速度、動作タイプ、および無線セルのサービス品質に基づいて、後述する基準に従って、異なるユーザ装置（ＢＳ）２６００のＭＩＭＯ方式を選択する。上記基準として、（１）経路損失測定部２７１０が測定した中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失に基づいて、経路損失が大きい中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては、多重化利得が低いＭＩＭＯ方式を採用させ、経路損失が小さい中心のユーザ装置または端のユーザ装置対しては、多重化利得が高いＭＩＭＯ方式を採用させる基準、（２）移動速度測定部２７４０が測定した中心のユーザ装置および端のユーザ装置の移動速度に応じて、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては、開ループＭＩＭＯ方式を採用させ、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては、閉ループＭＩＭＯ方式を採用させる基準、（３）動作タイプ確定部２７６０により確定された中心のユーザ装置および端のユーザ装置の動作タイプに応じて、データ伝送量が多い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては、閉ループＭＩＭＯ方式を採用させ、データ伝送量が少なく且つ精度要求が高い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては、開ループＭＩＭＯ方式を採用させる基準、および（４）無線セルのサービス品質に応じて、異なるユーザ装置の各ＭＩＭＯ方式により、全体のスループットとセル端のスループットと伝送精度とを含む無線セルのサービス品質要求を保障するようにする基準、がある。

このように、基地局ＢＳ２７００は、下りリンクＭＩＭＯシステムのランク、レイヤー、およびコードワード、並びに、無線セルのサービス品質に応じて、空間領域・周波数領域・時間領域からなる三次元領域における情報フィードバック方式を設定して、システム性能を保障すると共にフィードバックリンクの空中オーバーヘッドを低減することができる。

また、基地局ＢＳ２７００はマルチコードワードに基づく情報フィードバック方式を採用し、基地局の送信機のコードワード数は１、２、３、または４である。

また、基地局ＢＳ２７００は、無線セルの全体スループットおよび周辺スループットを算出して当該無線セルのサービス品質を測定および評価し、その無線セルのサービス品質の評価結果により、さらに中心のユーザ装置または端のユーザ装置の移動速度、経路損失、動作タイプに基づいて、中心のユーザ装置または端のユーザ装置のＭＩＭＯ方式を調整し、また、中心のユーザ装置および端のユーザ装置からの、時間・空間・周波数の三次元領域におけるフィードバック情報に基づいて、送信機に対して最適化設計を行う。ここで、上記最適化設計には、送信電力、スペクトルリソース、チャネル、およびビットを合理的に割り当てるステップと、適切な適応符号変調方式およびスケジューリングアルゴリズムを採用するステップとが含まれる。

以上のように、本発明による、時間・空間・周波数領域からなる三次元領域に基づく情報フィードバック方法、情報フィードバックシステム、ユーザ装置、および基地局は、フィードバックメカニズムが簡単であり、フィードバック量が少なく、上りリンクのスペクトルのオーバーヘッドが節約でき、且つ汎用性を有する。

本発明は、上述した各実施形態について説明したが、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更・付加・削除が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、一般的な閉ループＭＩＭＯ通信システムに好適に適用でき、第３世代（３Ｇ）、Ｓｕｐｅｒ３Ｇ（Ｓ３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）のセルラー方式移動体通信、デジタルテレビジョン（ＤＴＶ）、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、および無線ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）等のシステムの下りリンクＭＩＭＯリンクに、情報フィードバック方法および情報フィードバックシステムを提供する。

Claims

マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムにおける、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバック方法であって、
経路損失の大きさに基づいて、ユーザ装置を、中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けるステップと、
中心のユーザ装置および端のユーザ装置が、チャネルの空間選択性または非空間選択性に応じて、対応する情報フィードバック方式を採用するステップと、
中心のユーザ装置および端のユーザ装置が、チャネルの周波数選択性または非周波数選択性に応じて、対応する情報フィードバック方式を採用するステップと、
中心のユーザ装置および端のユーザ装置が、チャネルの時間選択性または非時間選択性に応じて、対応する情報フィードバック方式を採用するステップとを含むことを特徴とする情報フィードバック方法。
チャネルが空間選択性のチャネルである場合、
リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータの性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロックに基づく空間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックスの上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
チャネルが非空間選択性のチャネルである場合、
空間位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
各リソースブロック群における中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロック群に基づく空間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックスの上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
所定のリソースブロックまたはリソースブロック群について、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとその一つ前の時刻のプリコードマトリクスインデックスとを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さいとき、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックスの上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしないことを特徴とする請求項２または３に記載の情報フィードバック方法。
チャネルが周波数選択性のチャネルである場合、
リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロックに基づく周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
チャネルが非周波数選択性のチャネルである場合、
周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
各リソースブロック群における中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロック群に基づく周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
チャネルが時間選択性のチャネルである場合、
リソースブロックにおける中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロックに基づく時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
チャネルが非時間選択性のチャネルである場合、
周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
各リソースブロック群における中心のユーザ装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
端のユーザ装置は、リソースブロック群に基づく時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
所定のリソースブロックまたはリソースブロック群について、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とその一つ前の時刻のチャネル品質インジケータ値とを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さいとき、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしないことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の情報フィードバック方法。
経路損失に基づいて、ユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分け、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては開ループＭＩＭＯ方式を採用し、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては閉ループＭＩＭＯ方式を採用するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の情報フィードバック方法。
経路損失に基づいて、ユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後、基地局にて、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失、移動速度、および動作タイプ、並びに、無線セルのサービス品質に応じて、異なるユーザ装置に対するＭＩＭＯ方式を確定するステップをさらに含み、
ＭＩＭＯ方式を確定する上記ステップは、
基地局にて、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失を測定し、経路損失が大きい中心のユーザ装置または端のユーザ装置には多重化利得が低いＭＩＭＯ方式を採用し、経路損失が小さい中心のユーザ装置または端のユーザ装置には多重化利得が高いＭＩＭＯ方式を採用するステップと、
基地局にて、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の移動速度を測定し、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置には開ループＭＩＭＯ方式を採用し、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置には閉ループＭＩＭＯ方式を採用するステップと、
基地局にて、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の動作タイプに基づいて、データ伝送量が多い中心のユーザ装置または端のユーザ装置には閉ループＭＩＭＯ方式を採用し、データ伝送量が少なく、かつ、高い精度が要求される中心のユーザ装置または端のユーザ装置には開ループＭＩＭＯ方式を採用するステップとを含み、
基地局は、無線セルのサービス品質に応じて、無線セル全体のスループット、セル端のスループット、および伝送精度を含む、無線セルのサービス品質要求が保障されるように、異なるユーザ装置に対するＭＩＭＯ方式を確定することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の情報フィードバック方法。
基地局は、
経路損失に応じて、ユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後、
互いに隣接する無線セルに対し、周波数分割多重方式を用いて、異なる周波数帯域を中心のユーザ装置および端のユーザ装置に割り当てるとともに、リソースのスケジューリングを行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の情報フィードバック方法。
システム性能を保障しながらフィードバックリンクの空中でのオーバーヘッドを低減するように、下りリンクＭＩＭＯシステムにおけるランク、レイヤー、およびコードワード、並びに、無線セルのサービス品質指標に応じて、空間・周波数・時間の三次元領域における情報フィードバック方式を設定することを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
複数のコードワードに基づく情報フィードバック方式を採用し、基地局の送信機のコードワードの個数が１、２、３、または４であることを特徴とする請求項１３に記載の情報フィードバック方法。
基地局により、無線セル全体のスループットおよびセル端のスループットを算出し、
当該無線セルのサービス品質を測定および評価し、
当該無線セルのサービス品質の測定および評価の結果、並びに、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の移動速度、経路損失、および動作タイプに応じて、中心のユーザ装置または端のユーザ装置のＭＩＭＯ方式を調整するとともに、
送信電力、スペクトルリソース、チャネル、およびビットを合理的に割り当てるステップと、適応符号変調方式およびスケジューリングアルゴリズムを適宜に採用するステップとを含む、中心のユーザ装置および端のユーザ装置からの時間・空間・周波数の三次元領域におけるフィードバック情報に基づく送信機の最適化設計を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報フィードバック方法。
マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、時間・空間・周波数の三次元領域に基づいて情報をフィードバックするユーザ装置であって、
自装置が中心のユーザ装置および端のユーザ装置のいずれであるかを示す判定結果を、基地局から受信する受信手段と、
自装置に用いられるチャネルが、空間選択性および非空間選択性のいずれであるかを判定するチャネル空間選択性判定手段と、
自装置に用いられるチャネルが、周波数選択性および非周波数選択性のいずれであるかを判定するチャネル周波数選択性判定手段と、
自装置に用いられるチャネルが、時間選択性および非時間選択性のいずれであるかを判定するチャネル時間選択性判定手段と、
自装置が中心のユーザ装置と端のユーザ装置とのいずれであるかを示す基地局からの判断結果、チャネルの空間選択性または非空間選択性、チャネルの周波数選択性または非周波数選択性、およびチャネルの時間選択性または非時間選択性に応じて、対応する情報フィードバック方式を選択する情報フィードバック方式選択手段とを備えることを特徴とするユーザ装置。
上記チャネル空間選択性判定手段により、チャネルが空間選択性のチャネルであると判定された場合、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、リソースブロックにおける各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づく空間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックスの上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
チャネル空間選択性判定手段により、チャネルが非空間選択性のチャネルであると判定された場合、
空間位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、各リソースブロック群における各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるプリコードマトリクスインデックスをフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロック群に基づく空間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のプリコードマトリクスインデックスの参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックス番号の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする、ことを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
所定のリソースブロックまたはリソースブロック群について、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとその一つ前の時刻におけるプリコードマトリクスインデックス番号とを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さいとき、基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、現在時刻のプリコードマトリクスインデックスとプリコードマトリクスインデックスの上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしないことを特徴とする請求項１７または１８に記載のユーザ装置。
チャネル周波数選択性判定手段により、チャネルが周波数選択性のチャネルであると判定された場合、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、リソースブロックにおける各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づく周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
チャネル周波数選択性判定手段により、チャネルが非周波数選択性のチャネルであると判定された場合、
周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、各リソースブロック群における各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロック群に基づく周波数領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
チャネル時間選択性判定手段により、チャネルが時間選択性のチャネルであると判定された場合、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、リソースブロックにおける各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロックに基づく時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロックのチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロックにおけるユーザ装置が、現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックすることを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
チャネル時間選択性判定手段により、チャネルが非時間選択性のチャネルであると判定された場合、
周波数位置が隣接するリソースブロックから成るリソースブロック群を構成し、
基地局により中心のユーザ装置であると判定されたユーザ装置において、各リソースブロック群における各装置は、チャネル品質インジケータ性能が最適となるチャネル品質インジケータ値をフィードバックし、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、リソースブロック群に基づく時間領域の適応的情報フィードバック方式を採用し、
上記適応的情報フィードバック方式は、
初期時刻における全てのリソースブロック群のチャネル品質インジケータ値の参照値をフィードバックし、
その後、各リソースブロック群におけるユーザ装置が、現在時刻におけるチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックする、ことを特徴とする請求項１６に記載のユーザ装置。
所定のリソースブロックまたはリソースブロック群について、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とその一つ前の時刻のチャネル品質インジケータ値とを比較して得られる変化量が所定閾値よりも小さいとき、
基地局により端のユーザ装置であると判定されたユーザ装置は、現在時刻のチャネル品質インジケータ値とチャネル品質インジケータ値の上記参照値とを比較して得られる変化量をフィードバックしないことを特徴とする請求項２０から２３のいずれか１項に記載のユーザ装置。
マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、時間・空間・周波数の三次元領域に基づいて情報をフィードバックするようにユーザ装置を制御する無線セルの基地局であって、
各ユーザ装置の経路損失を測定する経路損失測定手段と、
経路損失の大きさにより、ユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けるユーザ装置分類手段と、
ユーザ装置が中心のユーザ装置と端のユーザ装置のいずれであるかを示す判断結果を、当該ユーザ装置に送信する送信手段とを備えることを特徴とする基地局。
上記基地局は、各ユーザ装置の移動速度を測定する移動速度測定手段と、
上記ユーザ装置分類手段にて、経路損失に応じてユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後に、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては開ループＭＩＭＯ方式を選択させ、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては閉ループＭＩＭＯ方式を選択させるＭＩＭＯ方式選択手段とをさらに備え、
上記送信手段は、上記ＭＩＭＯ方式選択手段により選択されたＭＩＭＯ方式を、ユーザ装置に送信することを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
上記基地局は、各ユーザ装置の移動速度を測定する移動速度測定手段と、
各ユーザ装置の動作タイプを確定する動作タイプ確定手段と、
無線セルのサービス品質を確定する無線セルサービス品質確定手段と、
上記ユーザ装置分類手段にて、経路損失に基づいてユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後に、中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失、移動速度、および動作タイプ、並びに、無線セルのサービス品質に応じて、所定の基準に従って異なるユーザ装置のＭＩＭＯ方式を選択するＭＩＭＯ方式選択手段をさらに備え、
上記所定の基準には、
上記経路損失測定手段により測定された中心のユーザ装置および端のユーザ装置の経路損失に基づいて、経路損失が大きい中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては多重化利得が低いＭＩＭＯ方式を採用し、経路損失が小さい中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては多重化利得が高いＭＩＭＯ方式を採用する基準と、
上記移動速度測定手段により測定された中心のユーザ装置および端のユーザ装置の移動速度に基づいて、移動速度が速い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては開ループＭＩＭＯ方式を採用し、移動速度が遅い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては閉ループＭＩＭＯ方式を採用する基準と、
上記動作タイプ確定手段により確定された中心のユーザ装置および端のユーザ装置の動作タイプに基づいて、データ伝送量が多い中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては閉ループＭＩＭＯ方式を採用し、データ伝送量が少なく、かつ、高い精度が要求される中心のユーザ装置または端のユーザ装置に対しては開ループＭＩＭＯ方式を採用する基準とが含まれており、
無線セルのサービス品質に応じて、無線セル全体のスループット、セル端のスループット、および転送精度を含む、無線セルのサービス品質要求を保障する基準に従って、異なるユーザ装置のＭＩＭＯ方式を選択することを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
上記ユーザ装置分類手段にて、経路損失に応じてユーザ装置を中心のユーザ装置と端のユーザ装置とに分けた後、互いに隣接する無線セルに対して、周波数分割多重技術を用いて、異なる周波数帯域を中心のユーザ装置および端のユーザ装置に割り当てるとともに、リソースのスケジューリングを行う周波数割当／リソーススケジューリング手段をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
システム性能を保障しながらにフィードバックリンクの空中オーバーヘッドを低減するように、下りリンクＭＩＭＯシステムにおけるランク、レイヤー、およびコードワード、並びに、無線セルのサービス品質に応じて、空間・周波数・時間の三次元領域における情報フィードバック方式を設定することを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
複数のコードワードに基づく情報フィードバック方式を採用し、基地局の送信機のコードワード数が１、２、３、または４であることを特徴とする請求項２９に記載の基地局。
上記基地局は、
無線セル全体のスループットおよびセル端のスループットを算出し、
当該無線セルのサービス品質を測定および評価し、
当該無線セルのサービス品質の測定および評価の結果、並びに、中心のユーザ装置または端のユーザ装置の移動速度、経路損失、および動作タイプに応じて、中心のユーザ装置または端のユーザ装置のＭＩＭＯ方式を調整するとともに、
送信電力、スペクトルリソース、チャネル、およびビットを合理的に割り当てるステップと、適応符号変調方式およびスケジューリングアルゴリズムを適宜に採用するステップとを含む、中心のユーザ装置および端のユーザ装置からの時間・空間・周波数の三次元領域におけるフィードバック情報に基づく送信機の最適化設計を行うことを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムにおける、時間・空間・周波数の三次元領域に基づく情報フィードバックシステムであって、
１または複数の、請求項１６から２４のいずれか１項に記載のユーザ装置と、
１または複数の、請求項２５から３１のいずれか１項に記載の基地局とを備えることを特徴とする情報フィードバックシステム。