JP2011114848A

JP2011114848A - 移動局装置、基地局装置、ｍｉｍｏシステム及びデータ伝送方法

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Publication number: JP2011114848A
Application number: JP2009272443A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Kusume; 勝利楠目; Karim Ibrahim Khashaba; イブラヒムカシャバカリム; Guido Deitl; ディートゥルギド; Hidekazu Taoka; 秀和田岡
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN102640440A; CN102640440B; EP2509242A1; US20130287132A1; US8873663B2; WO2011065508A1; JP5280991B2

Abstract

【課題】ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しつつ、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上すること。
【解決手段】移動局装置ＵＥからのフィードバック情報に基づいて基地局装置eNode BでＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおいて、移動局装置ＵＥは、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択すると共にＰＭＩからＣＱＩを計算し、ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩをフィードバックし、基地局装置eNode Bは、フィードバックされたＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレート及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算し、第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択することを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、移動局装置、基地局装置、ＭＩＭＯシステム及びデータ伝送方法に関し、特に、マルチアンテナ伝送に対応する移動局装置、基地局装置、ＭＩＭＯシステム及びデータ伝送方法に関する。

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。

また、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、送受信機に複数の送信／受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機側では、送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。

ＬＴＥ方式のシステムにおいては、異なる送信アンテナから同時に送信する送信情報系列が、全て同一のユーザのものであるシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User MIMO)）と、異なるユーザのものであるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ(Multiple User MIMO)）とが規定されている。これらのＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、受信機側で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)を選択し、送信機にフィードバックする。送信機側では、受信機からフィードバックされたＰＭＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信する。

一方、ＬＴＥ−Ａ方式のシステムにおいては、送信機における各送信アンテナに対するプリコーディングの自由度を確保すべく、チャネル状態を示すＣＤＩ（Channel Direction Indicator）を受信機側からフィードバックし、送信機側ではこのＣＤＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信するゼロフォーシングＭＵ−ＭＩＭＯ（ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ）が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。このＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、ＬＴＥ−Ａにて予定されている８つの送信アンテナから、それぞれ異なるユーザに対する送信情報系列を送信でき、チャネル間の空間相関が高い場合に大幅にデータレートを向上することが可能である。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN" 3GPP R1-070346 Philips "Comparison of MU-MIMO feedback schemes with multiple UE receive antennas"

上述したＳＵ−ＭＩＭＯにおいては、チャネル間の空間相関が高い場合、或いは、受信機側のアンテナ数が送信機側のアンテナ数よりも少ない場合に空間次元を十分に引き出すことができず、データレートを向上することが困難である。また、上述したＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、送信可能な異なる送信情報系列が最大で２つであり、飛躍的なデータレートの向上が期待できるものではない。また、ＳＵ−ＭＩＭＯと類似する問題も存在する。一方、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、ＰＭＩの代わりにＣＤＩをフィードバックするものであり、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保することができない。また、チャネル間の空間相関が低い場合にデータレートを向上することが困難である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しつつ、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することができる移動局装置、基地局装置、ＭＩＭＯシステム及びデータ伝送方法を提供することを目的とする。

本発明の移動局装置は、移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける移動局装置であって、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択する選択手段と、前記ＰＭＩからＣＱＩを計算する計算手段と、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備することを特徴とする。

この構成によれば、伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩ及びＲＩが基地局装置にフィードバックされることから、基地局装置にＰＭＩからＣＤＩを求める構成を備えることにより、当該ＰＭＩをＳＵ−ＭＩＭＯ及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおける双方のプリコーディング行列の選択に利用し、いずれかデータレートの高い伝送方式を適宜に選択することができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。また、フィードバック情報としてＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

本発明の基地局装置は、移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける基地局装置であって、移動局装置からフィードバックされた、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレートを計算する第１のスケジューラと、前記ＰＭＩに基づいてＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算する第２のスケジューラと、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択する伝送方式選択手段とを具備することを特徴とする。

この構成によれば、伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩに基づいて計算されたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートのうち、高いデータレートに対応する伝送方式が選択されることから、チャネル状態に応じて伝送方式を適宜に切り替えてデータ伝送を行うことができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。また、フィードバック情報としてＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

本発明のＭＩＭＯシステムは、移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムであって、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択すると共に前記ＰＭＩからＣＱＩを計算し、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックする移動局装置と、移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレート及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算し、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択する基地局装置とを具備することを特徴とする。

この構成によれば、移動局装置から伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩ及びＲＩがフィードバックされ、基地局装置において当該ＰＭＩに基づいて計算されたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートのうち、高いデータレートに対応する伝送方式が選択されることから、チャネル状態に応じて伝送方式を適宜に切り替えてデータ伝送を行うことができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。また、フィードバック情報としてＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

本発明のデータ伝送方法は、移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うデータ伝送方法であって、移動局装置において、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択するステップと、前記ＰＭＩからＣＱＩを計算するステップと、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックするステップとを具備し、基地局装置において、移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレートを計算するステップと、前記ＰＭＩに基づいてＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算するステップと、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択するステップとを具備することを特徴とする。

この方法によれば、移動局装置から伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩ及びＲＩがフィードバックされ、基地局装置において当該ＰＭＩに基づいて計算されたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートのうち、高いデータレートに対応する伝送方式が選択されることから、チャネル状態に応じて伝送方式を適宜に切り替えてデータ伝送を行うことができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。また、フィードバック情報としてＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

本発明によれば、移動局装置から伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩ及びＲＩがフィードバックされ、基地局装置において当該ＰＭＩに基づいて計算されたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートのうち、高いデータレートに対応する伝送方式が選択されることから、チャネル状態に応じて伝送方式を適宜に切り替えてデータ伝送を行うことができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。また、フィードバック情報としてＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

ＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するため概念図である。ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するための概念図である。ＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理内容を説明するための概念図である。ＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理内容を説明するための概念図である。ＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理内容を説明するための概念図である。図５に示すＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムの処理概念図と等価の処理概念図を示している。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するための概念図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、チャネル行列を反映したユニタリ行列をプリコーディング行列として利用する場合の信号処理を説明するための概念図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおける移動局装置の機能ブロック図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおける基地局装置の機能ブロック図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおける基地局装置が有するＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラの機能ブロック図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムで得られるデータレートについて説明するための図である。本発明に係るＭＩＭＯシステムで得られるデータレートについて説明するための図である。

まず、本発明に係る基地局装置eNode B及び移動局装置ＵＥを有するＭＩＭＯシステムについて説明する前に、一般的なＭＩＭＯシステムにおける送信データ（送信情報系列）に対する信号処理について説明する。図１は、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するため概念図であり、図２は、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するための概念図である。なお、以下の説明において、「ｋ」は、移動局装置ＵＥの識別番号（ＵＥ識別子）を示し、「Ｐ^１／２」は、送信電力制御行列を示している。また、「Ｇ_ｋ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥに対するプリコーディング行列を示している。また、「Ｈ_ｋ ^Ｈ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥにおけるチャネル行列を示し、「Ｗ_ｋ ^Ｈ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥに対する受信フィルタ（ウェイト）行列を示している。さらに「ｎ_ｋ」は、伝搬路上でｋ番目の移動局装置ＵＥに付加されるノイズを示している。

ＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、上位局装置から指示された送信レイヤ数分に分配された送信データｄは、基地局装置eNode Bにおいて、送信電力制御行列Ｐ^１／２によって送信電力が制御された後、プリコーディング行列Ｇ_ｋによって位相・振幅量が制御（シフト）される。なお、このプリコーディング行列Ｇ_ｋは、移動局装置ＵＥからフィードバックされたフィードバック情報に基づいて選択される。位相・振幅シフトされた送信データｄは、無線周波数帯に変換された後、複数の送信アンテナから送信信号として伝搬路であるＭＩＭＯチャネルに送出される。このとき、ＭＩＭＯチャネル上の送信データは、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈで表わされる。ＭＩＭＯチャネル上でノイズｎ_ｋが付加された送信信号は、移動局装置ＵＥの複数の受信アンテナで受信された後、フィルタリング処理部（ここでは、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）フィルタ）において、受信フィルタ行列Ｗ_ｋ ^Ｈによってフィルタリング処理が施されて元の送信データｄが取得される。

一方、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいても、上位局装置から指示された送信レイヤ数分に分配された送信データｄは、基地局装置eNode Bにおいて、送信電力制御行列Ｐ^１／２によって送信電力が制御された後、プリコーディング行列Ｇ_ｋによって位相・振幅量が制御（シフト）される。位相・振幅シフトされた送信データｄは、無線周波数帯に変換された後、複数の送信アンテナから送信信号として伝搬路であるＭＩＭＯチャネルに送出される。このとき、ＭＩＭＯチャネル上の送信データは、それぞれチャネル行列Ｈ_１ ^Ｈ〜Ｈ_ｋ ^Ｈを用いて表わされる。ＭＩＭＯチャネル上でノイズｎ_１〜ｎ_ｋが付加された送信信号は、複数の移動局装置ＵＥの受信アンテナで受信された後、フィルタリング処理部（ここでは、ＭＭＳＥフィルタ）において、受信フィルタ行列Ｗ_１ ^Ｈ〜Ｗ_ｋ ^Ｈによってフィルタリング処理が施されて元の送信データｄ_１〜ｄ_ｋが取得される。

このようなＳＵ−ＭＩＭＯシステム及びＭＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥで行われる主要な処理には、フィードバック情報を計算する処理として、量子化する処理（以下、「量子化処理」という）と、ＣＱＩを計算する処理（以下、「ＣＱＩ計算処理」という）とが含まれる。ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステム（ＳＵ−ＭＩＭＯシステム、ＭＵ−ＭＩＭＯシステム）における量子化処理においては、プリコーディングベクトル及びランクの選択が行われる。ＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける量子化処理においては、チャネル方向（Channel direction）の選択が行われる。一方、基地局装置eNode Bで行われる主要な処理には、移動局装置ＵＥからのフィードバック情報を使ってスケジューリングを行う処理として、スケジューリングのためにＣＱＩを調整する処理（以下、「ＣＱＩ調整処理」という）と、スケジューリングされるユーザ用にプリコーディングベクトルを計算する処理（以下、「プリコーディングベクトル計算処理」という）とが含まれる。なお、ＣＱＩ調整処理は、ＭＵ−ＭＩＭＯなどにおいて必要に応じて行われる。

以下、ＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステム、ＭＵ−ＭＩＭＯシステム及びＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理の内容について説明する。図３及び図４は、それぞれＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステム及びＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理内容を説明するための概念図である。図５は、ＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＩＭＯ−ＭＩＭＯシステムにおける主要な処理内容を説明するための概念図である。なお、説明の便宜上、図４及び図５に示すＭＵ−ＭＩＭＯシステム及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、単一の移動局装置ＵＥを示している。

図３に示すＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、プリコーディングベクトルの量子化には、受信アンテナ数に応じたストリーム毎に予めＮ個のプリコーディング行列を定めたプリコーディングコードブックが用いられる。移動局装置ＵＥ及び基地局装置eNode Bの双方で共通のプリコーディングコードブックが保持されている。ＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムのｋ番目の移動局装置ＵＥにおいては、最適なストリーム数（ランク数）が選択されると共に、それぞれに最適なプリコーディング行列が選択される。最適なストリーム数は、ＲＩ（Rank Indicator）_ｋとして選択され、プリコーディング行列は、ＰＭＩ_ｋとして選択される。そして、それぞれのストリームのＣＱＩが計算される。一方、基地局装置eNode Bにおいては、最大のデータレートとなるユーザが選択される。

図３に示すＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおける量子化処理においては、（式１）により各受信信号の受信フィルタ行列Ｗ_{Ｌ，ｎ，ｌ} ^Ｈが算出される。
（式１）

ここで、「Ｌ」はランク数を示し、「ｎ」はプリコーディングコードブックのインデックスを示し、「ｌ」は送信ストリームのインデックス（ｌ＝１，．．．，Ｌ）を示している。なお、Ｗ´_{Ｌ，ｎ，ｌ} ^Ｈは、（式２）により得られる。
（式２）

ここで、「ｅ_ｌ」は、行列のｌ列目もしくはｌ行目のベクトル成分だけを抽出するためのベクトルであり、「Ｉ」は、単位行列を示している。

そして、上記受信フィルタ行列Ｗ_{Ｌ，ｎ，ｌ} ^Ｈに基づいて、（式３）によりＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}が算出される。
（式３）

ここで、「Ｐ_ＴＸ」は、基地局装置eNode Bの総送信電力を示している。

さらに、上記ＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}に基づいて、（式４）によりデータレートを最大化するＲＩと、ＰＭＩとの組み合わせが算出される。
（式４）

ここで、「ＲＩ_ｋ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥの最適なランクを示し、「ＰＭＩ_ｋ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥの最適なＰＭＩを示している。また、「Ｎ_Ｒ」は、受信アンテナ数を示し、「Ｎ」は、プリコーディングコードブックのサイズを示している。

移動局装置ＵＥにおけるＣＱＩ計算処理においては、（式４）により求めたＲＩ_ｋとＰＭＩ_ｋとの組み合わせに対して、（式５）により各ストリームのＣＱＩの値（ＣＱＩ_ｋ）が算出される。
（式５）

なお、ＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、ＣＱＩの数は最大２つに定められているが、本明細書においては、説明の便宜上、ランク数と同一であるものと説明するものとする。

このように算出されたＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋは、フィードバック情報として基地局装置eNode Bに送信される。ＬＴＥ方式のＳＵ−ＭＩＭＯシステムの基地局装置eNode Bにおいては、ＣＱＩ調整処理が行われることはない。基地局装置eNode Bのプリコーディングベクトル計算処理においては、フィードバック情報に含まれるＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋに基づいて、（式６）によりプリコーディング行列Ｇが算出されると共に、（式７）により送信電力制御行列Ｐが算出される。
（式６）

（式７）

ＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯシステムは、１つの移動局装置ＵＥに対して１ストリームを割り当てるという制限を課したＳＵ−ＭＩＭＯシステムの簡単な拡張システムに相当する。このため、１つの移動局装置ＵＥに対して１ストリームを割り当てるという制限を除き、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムと共通の信号処理が行われる。プリコーディングベクトルの量子化には、受信アンテナ数に応じたストリーム毎に予めＮ個のプリコーディング行列を定めたプリコーディングコードブックが用いられる。ＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおいては、１ストリーム（ＲＩ_ｋ＝１）に対して最適なプリコーディング行列が選択されると共に、そのストリームのＣＱＩが計算される。一方、基地局装置eNode Bにおいては、最大のデータレートとなる２ユーザが選択される。なお、２ユーザがスケジューリングされる場合には、ＣＱＩが調整される。

図４に示すＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおける量子化処理においては、（式８）によりＳＮＲ_ｎが算出される。
（式８）

ここで、「ｇ_ｎ」は、（式９）のように定義される。
（式９）

すなわち、ｇ_ｎは、ランク１のｎ番目のプリコーディングコードブックインデックスのプリコーディング行列を表すＧ_１，ｎとして定義される。

そして、上記ＳＮＲ_ｎに基づいて、（式１０）によりＰＭＩ_ｋが算出される。
（式１０）

ｋ番目の移動局装置ＵＥにおけるＣＱＩ計算処理においては、（式１０）により求めたＰＭＩ_ｋに基づいて、（式１１）により各ストリームのＣＱＩの値（ＣＱＩ_ｋ）が算出される。
（式１１）

このように算出されたＲＩ_ｋ（この場合、ＲＩ_ｋは予め「１」に定められている）_、ＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋは、フィードバック情報として基地局装置eNode Bに送信される。基地局装置eNode BのＣＱＩ調整処理においては、このようなフィードバック情報に含まれるＣＱＩ_ｋが（式１２）により調整される（ＣＱＩ_ｋ´）。これは、複数（２つ）の移動局装置ＵＥからのＣＱＩ_ｋは、他の移動局装置ＵＥの存在を考慮したものではないことから、これらに基づくマルチアクセス干渉を基地局装置eNode Bで推定することが必要となるためである。
（式１２）

この場合、２つの移動局装置ＵＥから返されたＣＱＩ_ｋは、（式１２）における「ｆ_ｋ・ＣＱＩ_ｋ」によりマルチアクセス干渉量が推定されている。ここで、「ｆ_ｋ」は、スカラー値を示しており、これら０の場合には干渉が無視される。

なお、ここでは、（式１２）によりＣＱＩ_ｋ´を求める場合について示しているが、予め定めておいたテーブル（ルックアップテーブル）の内容に応じてこれを求めることも可能である。

基地局装置eNode Bのプリコーディングベクトル計算処理においては、このようなフィードバック情報に含まれるＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋに基づいて、（式１３）によりプリコーディング行列Ｇが算出されると共に、（式１４）により送信電力制御行列Ｐが算出される。
（式１３）

（式１４）

図５に示すＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、ＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯと異なり、移動局装置ＵＥから基地局装置eNode Bに対して、ＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋの代わりにＣＤＩ_ｋがフィードバック情報として送信される。ここで、「ＣＤＩ_ｋ」は、ｋ番目の移動局装置ＵＥのＣＤＩ（Channel Direction Indicator）を示している。基地局装置eNode Bにおいては、このようにフィードバックされたＣＤＩ_ｋ、ＣＱＩ_ｋに基づいて複数の移動局装置ＵＥに対して干渉し難い送信ストリーム（送信ビーム）を形成する。

ＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、ＣＤＩの量子化には、予めＮ個のチャネルベクトルを定めたチャネルコードブックが用いられる。移動局装置ＵＥ及び基地局装置eNode Bの双方で共通のチャネルコードブックが保持されている。ＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおいては、最適なチャネル方向（ＣＤＩ_ｋ）が選択されると共に、マルチアクセス干渉量を推定した上でＣＱＩが計算される。一方、基地局装置eNode Bにおいては、最大の送信データレートとなるユーザが選択される。また、スケジューリングされるユーザ数に従ってＣＱＩが調整される。

図６は、図５に示すＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムの処理概念図と等価の処理概念図を示している。ここで、図６に示す「Ｗ_ｋ ^ＨＨ_ｋ ^Ｈ」は、実効チャネル（effective channel）：ｈ(−)_ｋ,eff ^Ｈと定義される。

図６に示すＬＴＥ−Ａ方式のＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥにおける量子化処理においては、（式１５）に示すように、チャネル行列Ｈ_ｋがユニタリ行列Ｑ_ｋと、上三角行列Ｒ_ｋとに分解される。
（式１５）

そして、（式１６）によりＣＤＩ_ｋが算出されると共に、（式１７）により実効チャネルｈ(−)_ｋ,eff ^（Ｑ）が算出される。
（式１６）

（式１７）

ここで、「ｕ」は、実効チャネルの量子化ベクトルを示し、「ｌ´」は、チャネルコードブックから選択されるＣＤＩのインデックスを示している。すなわち、（式１６）により求めたＣＤＩ_ｋに応じた実効チャネルの量子化ベクトルが実効チャネルｈ(−)_ｋ,eff ^（Ｑ）として求められる。

移動局装置ＵＥのＣＱＩ計算処理においては、（式１８）によりＣＱＩ_ｋが算出される。
（式１８）

ここで、（式１８）における右辺の分母部分の計算により、量子化誤差からのマルチアクセス干渉量が推定される。すなわち、図６に示すＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、移動局装置ＵＥのＣＱＩ計算処理において、マルチアクセス干渉量が推定されるものとなっている。

このように算出されたＣＤＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋは、フィードバック情報として基地局装置eNode Bに送信される。基地局装置eNode BのＣＱＩ調整処理においては、（式１９）によりＣＱＩ_ｋ´が調整される。
（式１９）

ここで、「ｇ_ｋ」は、（式２１）により計算されるプリコーディング行列Ｇにおけるｋ列目のプリコーディングウェイトベクトルを示している。

基地局装置eNode Bのプリコーディングベクトル計算処理においては、（式２０）により実際のチャネルＨ_eff ^（Ｑ）が算出されると共に、この実際のチャネルＨ_eff ^（Ｑ）に基づいて（式２１）によりプリコーディング行列Ｇが算出される。さらに、（式２２）により送信電力制御行列ｐ_ｋが算出される。
（式２０）

（式２１）

（式２２）

このようなＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性が確保されていないものの、ＬＴＥ方式のＭＵ−ＭＩＭＯシステムと異なり送信ストリーム数を３つ以上に設定することができ、飛躍的にデータレートを向上することが可能である。また、チャネル間の空間相関が高い場合におけるデータレートの向上に好適なものである。このため、チャネル間の空間相関が高い場合にデータレートの向上が可能である一方、チャネル間の空間相関が低い場合におけるデータレートの向上に好適なＳＵ−ＭＩＭＯと組み合わせることにより、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することができる。本発明者らは、このような観点から本発明を着想するに至ったものである。

すなわち、本発明の骨子は、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおけるフィードバック情報（ＣＤＩ）の内容を、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムにおけるフィードバック情報（ＰＭＩ）に反映させると共に、ＳＵ−ＭＩＭＯとＺＦＭＵ−ＭＩＭＯとを動的に切り替えることである。これにより、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しつつ、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

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。本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいては、ＳＵ−ＭＩＭＯとＺＦＭＵ−ＭＩＭＯとを動的に切り替えるものである。以下においては、説明の便宜上、本発明に係るＭＩＭＯシステムを「複合ＭＩＭＯシステム」と呼ぶものとする。図７は、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおける送信データに対する信号処理を説明するための概念図である。

ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいては、移動局装置ＵＥでＭＩＭＯチャネルのチャネル状態を推定し、そのチャネル状態に対応するＣＤＩを選択して基地局装置eNode Bにフィードバックする。基地局装置eNode Bでは、このＣＤＩに基づいて複数の移動局装置ＵＥに対する送信データｄの位相・振幅量を制御（シフト）する。本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、チャネル状態に対応するＣＤＩを直接的にフィードバックするのではなく、チャネル状態を反映したＰＭＩをフィードバックする。基地局装置eNode Bでは、そのＰＭＩに基づいてプリコーディング行列Ｇを選択し、送信データｄの位相・振幅量を制御する。具体的には、基地局装置eNode Bでは、図７に示すように、ＭＩＭＯチャネルのチャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置（Ｈ_ｋ）をプリコーディング行列Ｇとして利用し、送信データｄの位相・振幅量を制御することが一つの方法として考えられる。

このようにチャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用する場合には、ストリーム間の干渉を考慮していないプリコーディング行列Ｇが選択されることとなる。しかしながら、ＳＵ−ＭＩＭＯにおいて、ストリーム間の干渉は、移動局装置ＵＥのフィルタリング処理部（ＭＭＳＥフィルタ）により除去されている。このため、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムでストリーム間の干渉を考慮していないプリコーディング行列Ｇを選択する場合においても、ストリーム間の干渉がデータレートに大きく影響を与えることはないと考えられる。

本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保するために移動局装置ＵＥからのフィードバック情報としてＰＭＩを送信している。したがって、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用するためには、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋを、プリコーディングコードブックのエントリの登録形式に合わせる必要がある。すなわち、プリコーディングコードブックのエントリは、正規直交しているのに対し、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈは、一般的に正規直交していない。したがって、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用するためには、正規直交していないチャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋを正規直交化させる必要がある。

正規直交していないチャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋを正規直交化させる手法として、例えば、ＱＲ分解処理が考えられる。このＱＲ分解処理においては、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをユニタリ行列Ｑ_ｋと、上三角行列Ｒ_ｋとに分解することにより、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋのユニタリ成分を抽出することが可能である。このユニタリ行列Ｑ_ｋにおいては、行列成分が正規直交化されており、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈを反映している。このため、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋからＱＲ分解処理により得たユニタリ行列Ｑ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用することにより、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用するのと実質的に同様の作用を得ることができる。

図８は、本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈを反映したユニタリ行列Ｑ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用する場合の信号処理を説明するための概念図である。図８においては、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈを反映したユニタリ行列Ｑ_ｋを得るためにチャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈをユニタリ行列Ｑ_ｋ ^Ｈと、上三角行列Ｒ_ｋ ^ＨとにＱＲ分解し、それぞれのエルミート転置Ｑ_ｋ、Ｒ_ｋを得る場合の信号処理について示している。

なお、ここでは、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋを正規直交化させる手法として、ＱＲ分解処理を利用する場合について示しているが、その手法についてはＱＲ分解処理に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、特異値分解（ＳＶＤ（Singular Value Decomposition））処理を利用することも可能である。このようにＳＶＤ処理を利用する場合においても、ＳＶＤ処理により得たユニタリ行列をプリコーディング行列Ｇとして利用することにより、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋをプリコーディング行列Ｇとして利用するのと実質的に同様の作用を得ることができる。

本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥの量子化処理においては、ＭＩＭＯチャネルのチャネル状態を反映したＰＭＩを選択する必要があるため、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈを反映したユニタリ行列Ｑ_ｋに近似するプリコーディングウェイトがプリコーディングコードブックの中から選択される。プリコーディングウェイトを選択する際の処理として、例えば、行列間距離（chordal distance）を最小化する演算処理（以下、「最小行列間距離演算処理」という）が行われる。ユニタリ行列Ｑ_ｋに近似するプリコーディングベクトル（ＰＭＩ_ｋ，Ｌ）は、（式２３）により算出される。
（式２３）

ここで、２つの行列Ａ、Ｂにおける行列間距離（chordal distance）は、（式２４）により算出される。
（式２４）

そして、このように算出されたプリコーディングベクトル（ＰＭＩ_ｋ，Ｌ）に基づいて、データレートを最大化するＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋがそれぞれ（式２５）、（式２６）により算出される。
（式２５）

（式２６）

なお、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムの移動局装置ＵＥの量子化処理における受信フィルタ行列Ｗ_{Ｌ，ｎ，ｌ} ^Ｈ及びＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}は、上述したＳＵ−ＭＩＭＯと同様に、（式１）〜（式３）により算出される。また、ＣＱＩ計算処理においては、（式２５）、（式２６）により求めたＲＩとＰＭＩとの組み合わせに対して、（式５）により各ストリームのＣＱＩの値（ＣＱＩ_ｋ）が算出される。このように算出されたＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋがフィードバック情報として基地局装置eNode Bに送信される。

本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムの基地局装置eNode Bにおいては、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行った場合のデータレートと、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行った場合のデータレートとの比較結果により、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを動的に切り替える。このため、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の２つのデータレートが算出され、双方のデータレートを比較してデータレートが高いＭＩＭＯ伝送が選択される。

ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートを算出する場合、基地局装置eNode Bにおいては、上述したＳＵ−ＭＩＭＯと同様に、ＣＱＩ調整処理が行われることはない。プリコーディングベクトル計算処理においては、フィードバック情報に含まれるＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋに基づいて、（式６）によりプリコーディング行列Ｇが算出されると共に、（式７）により送信電力制御行列Ｐが算出される。

そして、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムの基地局装置eNode Bにおいては、プリコーディングベクトル計算処理に続いて、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送におけるデータレートを算出する処理（以下、「ＳＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理」という）が行われる。このＳＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理において、データレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）は、（式２７）により算出される。
（式２７）

ここで、「ｓ^（ＳＵ）」は、スケジュールされるユーザ（移動局装置ＵＥ）（以下、「スケジュールユーザ」という）を示し、（式２８）により選択される。
（式２８）

一方、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートを算出する場合、基地局装置eNode Bにおいては、ＣＱＩ調整処理に先立って、フィードバック情報に含まれるＰＭＩをＣＤＩに変換する処理（以下、「ＣＤＩ変換処理」という）が行われる。このようにＰＭＩをＣＤＩに変換するのは、基地局装置eNode Bにおいて、ＣＤＩに基づいて複数の移動局装置ＵＥに対して干渉し難い送信ストリーム（送信ビーム）を形成可能とするためである。

なお、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保すべくＳＵ−ＭＩＭＯと同じフィードバック方式を採用することを前提とすることから、必ずしも移動局装置ＵＥからランク１を仮定したＰＭＩ、ＲＩがフィードバックされるものではない。一方、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、移動局装置ＵＥあたりのランク（ＲＩ）は、原則としてランク１で送信される。このため、ランク１に限定されないＰＭＩやＲＩを用いて、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯのためのランク１のＰＭＩ（ＣＤＩ）を得るためのメカニズムが必要となる。上述したＣＤＩ変換処理は、このようなメカニズムを実現するための処理に相当する。

このＣＤＩ変換処理においては、まず、（式２９）、（式３０）により各ストリームの中から最もＣＱＩが大きいストリームを選択して、そのストリームに対応するプリコーディングベクトル（プリコーディング行列Ｇ_ｋのｌ行目の成分）を実効チャネルとして定義する。これにより、フィードバックされたＰＭＩの中から、最もチャネル状態（チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈ）に近いＰＭＩを選択することが可能となる。
（式２９）

（式３０）

次に、ＣＤＩ変換処理においては、ＳＵ−ＭＩＭＯのランクＲＩ_ｋを仮定してフィードバックされたＣＱＩ_ｋ，ｌから、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいて移動局装置ＵＥあたりランク１で送信する際に発生するＣＱＩの誤差を（式３１）により補正する。
（式３１）

（式３１）においては、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ用のＣＱＩ（ＣＱＩ_ｋ´）を、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のＣＱＩ（ＣＱＩ_ｋ，ｌ）にフィードバックされたランク数（ＲＩ_ｋ）を積算することで算出している。これにより、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時におけるＣＱＩを近似的に算出している。

なお、ここでは、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ用のＣＱＩ（ＣＱＩ_ｋ´）を、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のＣＱＩ（ＣＱＩ_ｋ，ｌ）にフィードバックされたランク数（ＲＩ_ｋ）を積算することで算出する場合について説明しているが、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ用のＣＱＩ（ＣＱＩ_ｋ´）の算出方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。

基地局装置eNode BのＣＱＩ調整処理においては、（式３１）により得たＣＱＩ´を、ランク数Ｌ（ストリーム数）と受信アンテナ数Ｎ_Ｒとの関係に応じて調整する。ここで、ＣＱＩ´を調整するのは、ＳＵ−ＭＩＭＯとＺＦＭＵ−ＭＩＭＯとを動的に切り替える複合ＭＩＭＯシステムにおいて、ＣＱＩ´がデータレートの算出に極めて大きな影響を与えるためである。具体的には、（式３２）により、ＣＱＩ´を調整することでＣＱＩ´´を算出する。なお、（式３２）において、「θ_ｍａｘ」は、５°に設定されている。
（式３２）

（式３２）においては、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも少ない場合にＣＱＩ´が調整されることはなく維持される一方、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合に限ってＣＱＩ´が調整される。このようにＣＱＩ´を調整するようにしたのは、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも少ない場合には移動局装置ＵＥのＭＭＳＥフィルタにより干渉を除去できる一方、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合にはＭＭＳＥフィルタにより干渉を除去することが困難であると考えられるからである。このようにＣＱＩ´を調整することにより、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合にも、ＭＭＳＥフィルタによりストリーム間の干渉を除去しきることができない影響を考慮したより現実的な推定をすることが可能となる。

基地局装置eNode Bのプリコーディングベクトル計算処理においては、上述したＺＦＭＵ−ＭＩＭＯと同様に、（式２０）により実際のチャネルＨ_eff ^（Ｑ）が算出されると共に、（式２１）によりプリコーディング行列Ｇが算出される。さらに、（式２２）により送信電量制御行列Ｐの対角成分ｐ_ｋが算出される。

本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムの基地局装置eNode Bにおいては、プリコーディングベクトル計算処理に続いて、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送におけるデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）を算出する処理（以下、「ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理」という）が行われる。このＺＦＭＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理において、各送信ストリームのデータレートＲ_ｋは、（式３２）により調整されたＣＱＩ´´に基づいて、（式３３）により算出される。
（式３３）

ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送におけるデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）は、このように算出された各ストリームのデータレートＲ_ｋの総和により算出される。

なお、データレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）を算出する際、基地局装置eNode Bにおいては、ランク数Ｌ（ストリーム数）と受信アンテナ数Ｎ_Ｒとの関係に応じてデータレートＲ_ｋを調整する。このようにデータレートＲ_ｋを調整するのは、ＣＱＩ調整処理で説明したようにランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合にはＭＭＳＥフィルタにより干渉を除去することが困難であり、データレートＲ_ｋの算出結果に影響を与えると考えられるからである。このようにデータレートＲ_ｋを調整することにより、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合にも、適切なデータレートＲ_ｋを得ることが可能となる。このようなデータレートＲ_ｋの調整は、（式３４）により行われる。
（式３４）

ここで、「Ｒ_ｋ´」は、調整後のデータレートＲ_ｋを示している。（式３４）においては、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも少ない場合にデータレートＲ_ｋが調整されることはなく維持される一方、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合に限ってデータレートＲ_ｋがレート調整値Ｃ_ｋにより調整される。

ここで、レート調整値Ｃ_ｋは、（式３５）により算出される。
（式３５）

すなわち、レート調整値Ｃ_ｋは、送信アンテナ間の空間相関と、ＣＱＩ_ｋと、受信アンテナ数Ｎ_Ｒを上回るストリーム数との関数により算出される。なお、これらの関数は、例えば、シミュレーション実績により求められ、ルックアップテーブルとして用意される。このようにシミュレーション実績に基づくテーブル（に定められたレート調整値Ｃ_ｋ）に応じてデータレートＲ_ｋを調整することにより、ＭＩＭＯチャネルにおけるチャネル状態を反映したデータレートＲ_ｋを得ることができるものとなっている。

なお、ここでは、レート調整値Ｃ_ｋが送信アンテナ間の空間相関と、ＣＱＩ_ｋと、ランク数Ｌと受信アンテナ数Ｎ_Ｒとの差との関数により算出される場合について示しているが、レート調整値Ｃ_ｋの算出方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、使用されるプリコーディングコードブック、システムにおけるユーザの総数や送信アンテナ及び受信アンテナの総数を考慮した関数として算出することも可能である。

そして、基地局装置eNode Bにおいては、ＳＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理により得たデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）と、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯデータレート算出処理により得たデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）とを比較して、よりデータレートの高いＭＩＭＯ伝送を選択する処理（以下、「伝送方式選択処理」という）が行われる。この伝送方式選択処理により、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送との間でより高いデータレートを実現できるＭＩＭＯ伝送が選択されることから、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

次に、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおける移動局装置ＵＥ及び基地局装置eNode Bの実施例について説明する。図９は、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおける移動局装置ＵＥの機能ブロック図である。図１０は、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおける基地局装置eNode Bの機能ブロック図である。なお、図１１は、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおける基地局装置eNode Bが有するＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラの機能ブロック図である。なお、図９〜図１１においては、説明の便宜上、本発明に関する機能ブロックのみを示している。

図９に示すように、移動局装置ＵＥにおいては、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈのエルミート転置Ｈ_ｋがＱＲ分解部１１及びＳＩＮＲ計算部１３に入力される。ＱＲ分解部１１は、このエルミート転置Ｈ_ｋにＱＲ分解処理を施し、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈが反映されたユニタリ行列Ｑ_ｋを得る。このＱＲ分解部１１によるＱＲ分解処理においては、そのアルゴリズムにより上三角行列Ｒ_ｋが降順に配列されるように設計されている。このように上三角行列Ｒ_ｋの対角成分が降順に配列されるように設計したのは、それぞれのランクに対応するＰＭＩ選択部１２において、ランク数に応じて適切なベクトルを選択可能とするためである。より具体的にいうと、上述した（式２３）においては、ランクＬに対して、初めのＬ列を選択しているために、上三角行列Ｒ_ｋの対角成分が降順に配列されることによって、ユニタリ行列Ｑ_ｋの列ベクトルが左から順に重要度を持つようにしている。ＱＲ分解処理により得られたユニタリ行列Ｑ_ｋは、それぞれランクに対応するＰＭＩ選択部１２（ランク１ＰＭＩ選択部１２〜ランクＮ_ＲＰＭＩ選択部１２）に入力される。

それぞれのランクに応じたＰＭＩ選択部１２（ランク１ＰＭＩ選択部１２〜ランクＮ_ＲＰＭＩ選択部１２）は、選択手段の一部として機能するものであり、チャネル行列Ｈ_ｋ ^Ｈが反映されたユニタリ行列Ｑ_ｋに近似するプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）を選択する。具体的には、ＰＭＩ選択部１２は、（式２３）によりＰＭＩ_１〜ＰＭＩ_ＮＲを算出する。この場合、各ＰＭＩ選択部１２においては、プリコーディングコードブック１６に定められた各ランクの各インデックスに対応するプリコーディングウェイトを取得し、これに対応するＰＭＩを選択する。選択されたＰＭＩ_１〜ＰＭＩ_ＮＲは、ＳＩＮＲ計算部１３に入力される。

ＳＩＮＲ計算部１３は、ＣＱＩの計算手段として機能するものであり、選択されたＰＭＩ_１〜ＰＭＩ_ＮＲに対応する各ＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}を（式３）により算出する。この場合、各ＳＩＮＲ計算部１３においては、プリコーディングコードブック１６に定められた各ランクの各インデックスに対応するプリコーディングウェイトを取得し、これに対応するＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}を算出する。算出されたＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}は、データレート計算部１４及びランク選択部１５に入力される。この場合、それぞれのデータレート計算部１４においては、ランク数に応じたＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}を算出し、データレート計算部１４に入力する。例えば、ＰＭＩ_１を受信したＳＩＮＲ計算部１３は、１個のＳＩＮＲを算出し、ＰＭＩ_ＮＲを受信したＳＩＮＲ計算部１３は、Ｎ_Ｒ個のＳＩＮＲを算出する。

データレート計算部１４は、入力されたＳＩＮＲに基づいて、（式３６）により各ランクのデータレートを算出する。そして、算出された各ランクのデータレートＲ_１〜Ｒ_ＮＲは、ランク選択部１５に入力される。
（式３６）

ランク選択部１５は、選択手段の一部として機能するものであり、データレート計算部１４から入力された各ランクのデータレートＲ_１〜Ｒ_ＮＲと、ＳＩＮＲ計算部１３からＣＱＩとして入力されたＳＩＮＲ_{Ｌ，ｎ，ｌ}とに基づいて、最もデータレートが高くなるランク（ＲＩ_ｋ）を（式３７）により選択する。
（式３７）

また、ランク選択部１５は、（式２６）によりＰＭＩ_ｋを選択すると共に、（式５）によりＣＱＩ_ｋを算出する。これにより、最もデータレートが高くなるランク（ＲＩ_ｋ）と、これに対応するＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋが決定される。そして、このように決定されたＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋが不図示のフィードバック手段を介してフィードバック情報として基地局装置eNode Bに送信される。

基地局装置eNode Bにおいては、図１０に示すように、第１のスケジューラとして機能するＳＵ−ＭＩＭＯ伝送用のスケジューラ（以下、「ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ」という）２１と、第２のスケジューラとして機能するＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送用のスケジューラ（以下、「ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ」という）２２とを備えている。ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２１及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２には、それぞれ移動局装置ＵＥで決定されたＲＩ_１、ＰＭＩ_１及びＣＱＩ_１〜ＲＩ_ｋ、ＰＭＩ_ｋ及びＣＱＩ_ｋが入力される。

ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２１は、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合に最も高いデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）を（式２７）により算出する。さらに、ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２１は、この場合におけるスケジュールユーザｓ^（ＳＵ）を（式２８）により選択すると共に、プリコーディング行列Ｇ、送信電力制御行列Ｐを（式６）、（式７）により算出する。これらのデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）、スケジュールユーザｓ^（ＳＵ）、プリコーディング行列Ｇ及び送信電力制御行列Ｐは、ＭＩＭＯ伝送選択部２３に出力される。

ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２は、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合に最も高いデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）を、（式３３）により算出された各ストリームのデータレートＲ_ｋの総和により算出する。また、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２は、この場合におけるスケジュールユーザｓ_Ｌ ^（ＭＵ）を選択する。なお、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送におけるスケジュールユーザｓ_Ｌ ^（ＭＵ）の選択には、任意の探索方法が選択可能であるが、例えば、総当り式の探索方法（exhaustive search）や、３ＧＰＰのＲ１−０６２４８３に規定されているグリーディアルゴリズムなどが用いられる。さらに、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２は、（式２０）、（式２１）によりプリコーディング行列Ｇを算出すると共に、（式２２）により算出される送信電力制御行列ｐ_ｋに基づいて、（式３８）により送信電力制御行列Ｐを算出する。
（式３８）

これらのデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）、スケジュールユーザｓ_Ｌ ^（ＭＵ）、プリコーディング行列Ｇ及び送信電力制御行列Ｐは、ＭＩＭＯ伝送選択部２３に出力される。

ＭＩＭＯ伝送選択部２３は、伝送方式選択手段として機能するものであり、ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２１から入力されたデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）と、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２から入力されたデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）とを比較し、データレートが高い方のＭＩＭＯ伝送方式を選択する。そして、選択したＭＩＭＯ伝送方式により、最終的に選択されたスケジューラユーザ｛ｓ_１，・・・，ｓ_Ｌ｝に対し、これらのスケジューラユーザ｛ｓ_１，・・・，ｓ_Ｌ｝に対応するプリコーディング行列Ｇ及び送信電力制御行列Ｐを用いてデータ送信を行う。

基地局装置eNode Bが有するＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ２２においては、図１１に示すように、移動局装置ＵＥで決定されたＲＩ_ｋｌ、ＰＭＩ_ｋｌ及びＣＱＩ_ｋｌ〜ＲＩ_ｋＬ、ＰＭＩ_ｋＬ及びＣＱＩ_ｋＬがそれぞれのランクに対応するＣＤＩ変換部２２１に入力される。また、移動局装置ＵＥで決定されたＣＱＩ_ｋｌ〜ＣＱＩ_ｋＬは、それぞれのランクに対応するデータレート調整部２２５にも入力される。

各ＣＤＩ変換部２２１は、変換手段として機能するものであり、移動局装置ＵＥから受信したＰＭＩ_ｋｌ，・・・，ＰＭＩ_ｋＬをそれぞれＣＤＩに変換するために、（式２９）、（式３０）の演算処理を行う。ここで、（式２９）により実効チャネルｈ(−)_{ｋ，ｅｆｆ} ^（Ｑ）として定義されるプリコーディング行列Ｇ_ｋのｌ列目の成分がＣＤＩに相当する情報として求められる。また、各ＣＤＩ変換部２２１においては、ＳＵ−ＭＩＭＯのランクＲＩ_ｋを仮定してフィードバックされたＣＱＩから、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいて移動局装置ＵＥあたりランク１で送信する際に発生するＣＱＩの誤差を補正するために、（式３１）によりＣＱＩ´を算出する。このように算出されたＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬは、ＣＱＩ調整部２２２に出力され、実効チャネルｈ(−)_{ｋ１，ｅｆｆ} ^（Ｑ）〜ｈ(−)_{ｋＬ，ｅｆｆ} ^（Ｑ）は、ＺＦフィルタ計算部２２３に出力される。

ＣＱＩ調整部２２２は、ＣＱＩの調整手段として機能するものであり、各ＣＤＩ変換部２２１から入力されたＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬを、ランク数Ｌ（ストリーム数）と受信アンテナ数Ｎ_Ｒとの関係に応じて（式３２）により調整する。これにより、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも少ない場合にはＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬが調整されることはない。一方、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合には、ＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬが調整される。前者の場合には、ＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬと同一のＣＱＩ´´_ｋ１〜ＣＱＩ´´_ｋＬが求められ、後者の場合には、ＣＱＩ´_ｋ１〜ＣＱＩ´_ｋＬが調整されたＣＱＩ´´_ｋ１〜ＣＱＩ´´_ｋＬが求められる。

ＺＦフィルタ計算部２２３は、プリコーディング行列の選択手段として機能するものであり、各ＣＤＩ変換部２２１から入力された実効チャネルｈ(−)_{ｋ１，ｅｆｆ} ^（Ｑ）〜ｈ(−)_{ｋＬ，ｅｆｆ} ^（Ｑ）に基づいて、（式２０）により実際のチャネルＨ_eff ^（Ｑ）を算出する。そして、この実際のチャネルＨ_eff ^（Ｑ）に基づいて、（式２１）によりプリコーディング行列Ｇを算出する。さらに、実効チャネルｈ(−)_{ｋ，ｅｆｆ} ^（Ｑ）から求められるプリコーディングウェイトｇ_ｋに基づいて、（式２２）により送信電力制御行列の対角成分ｐ_１〜ｐ_ｋを算出すると共に、この送信電力制御行列の対角成分ｐ_１〜ｐ_ｋに基づいて、（式３８）により送信電力制御行列Ｐを算出する。このように算出されたプリコーディング行列Ｇ及び送信電力制御行列Ｐは、ＭＩＭＯ伝送選択部２３に出力される。

各データレート計算部２２４は、データレートの計算手段として機能するものであり、ＣＱＩ調整部２２２から入力されたＣＱＩ´´_ｋ１〜ＣＱＩ´´_ｋＬと、ＺＦフィルタ計算部２２３から提供されるプリコーディングウェイトｇ_ｋとに基づいて、（式３３）により各送信ストリームのデータレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬを算出する。このように算出されたデータレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬは、データレート調整部２２５に出力される。

各データレート調整部２２５は、データレートの調整手段として機能するものであり、各データレート計算部２２４から入力されたデータレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬを、ランク数Ｌ（ストリーム数）と受信アンテナ数Ｎ_Ｒとの関係に応じて（式３４）により調整する。これにより、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも少ない場合にはデータレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬが調整されることはない。一方、ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合には、データレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬが調整される。前者の場合には、データレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬと同一のデータレートＲ´_ｋ１〜Ｒ´_ｋＬが求められ、後者の場合には、データレートＲ_ｋ１〜Ｒ_ｋＬが調整されたデータレートＲ´_ｋ１〜Ｒ´_ｋＬが求められる。

なお、各データレート調整部２２５においては、入力されたＣＱＩ_ｋ１〜ＣＱＩ_ｋＬに基づいて、（式３５）によりレート調整値Ｃｋを算出する。ランク数Ｌが受信アンテナ数Ｎ_Ｒよりも多い場合には、このように算出されるレート調整値Ｃｋに基づいて、データレートＲ´_ｋ１〜Ｒ´_ｋＬを算出する。それぞれ算出されたデータレートＲ´_ｋ１〜Ｒ´_ｋＬは、加算器２２６に入力され、これらの総和としてデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）が算出される。このように算出されたデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）は、ＭＩＭＯ伝送選択部２３に出力される。ＭＩＭＯ伝送選択部２３においては、上述したように、このデータレートＲ_ｓｕｍ ^（ＭＵ）と、データレートＲ_ｓｕｍ ^（ＳＵ）とに基づいてＭＩＭＯ伝送方式が選択される。

次に、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムで得られるデータレートについて、ＬＴＥ方式におけるＳＵ−ＭＩＭＯ，ＭＵ−ＭＩＭＯ及びＬＴＥ−Ａ方式におけるＺＦＭＵ−ＭＩＭＯのデータレートとの比較において説明する。図１２及び図１３は、それぞれ本発明に係る複合ＭＩＭＯシステム（ＨｙｂｒｉｄＭＩＭＯシステム）で得られるデータレートについて説明するための図である。なお、図１３においては、説明の便宜上、ＭＵ−ＭＩＭＯのデータレートについて省略している。

図１２においては、基地局装置eNode Bにおけるアンテナ（送信アンテナ）数、移動局装置ＵＥにおけるアンテナ（受信アンテナ）数がそれぞれ４本、２本である場合について示している。一方、図１３においては、基地局装置eNode Bにおけるアンテナ（送信アンテナ）数、移動局装置ＵＥにおけるアンテナ（受信アンテナ）数がそれぞれ８本、２本である場合について示している。図１２（ａ）、図１３（ａ）においては、それぞれ空間相関が存在しないと仮定した場合におけるデータレートについて示し、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）においては、空間相関が高い場合におけるデータレートについて示している。

図１２（ａ）に示すように、空間相関が存在しないと仮定した環境においては、ＳＮＲの概ね全範囲において、ＳＵ−ＭＩＭＯのデータレートが最も高いレートで推移している。ＭＵ−ＭＩＭＯのデータレートは、ＳＵ−ＭＩＭＯよりも低いレートで推移している。ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、ＳＮＲが低い範囲においては、ＳＵ−ＭＩＭＯと同等のデータレートを確保できるものの、ＳＮＲが高くなるに連れてデータレートが劣化している。これらに対して、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムのデータレートにおいては、ＳＵ−ＭＩＭＯには及ばないものの、ＳＵ−ＭＩＭＯよりも僅かに低く、ＭＵ−ＭＩＭＯよりも高いレートで推移している。

一方、図１２（ｂ）に示すように、空間相関が高い環境においては、ＳＮＲの概ね全範囲において、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯのデータレートが最も高いレートで推移している。ＭＵ−ＭＩＭＯのデータレートは、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯよりも大幅に低いレートで推移している。ＳＵ−ＭＩＭＯのデータレートは、ＭＵ−ＭＩＭＯよりも更に低いレートで推移している。これらに対して、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムのデータレートにおいては、ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯには及ばないものの、ＭＵ−ＭＩＭＯよりも改善された高いレートで推移している。

図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、基地局装置eNode Bにおけるアンテナ数、移動局装置ＵＥにおけるアンテナ数がそれぞれ８本、２本である場合におけるデータレートの推移においても、図１２（ａ）、（ｂ）に示す推移と略同様の結果が得られる。これらのデータレートの推移から分かるように、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、空間相関が存在しないと仮定した環境、並びに、空間相関が高い環境のいずれにおいても、相対的に高いデータレートの推移を得ることができる。この結果、ＭＩＭＯチャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することができるものとなっている。

以上説明したように本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、移動局装置ＵＥから伝搬路特性（チャネル状態）を反映したＰＭＩ及びＲＩがフィードバックされ、基地局装置eNode Bにおいて当該ＰＭＩに基づいて計算されたＳＵ−ＭＩＭＯ伝送及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のデータレートのうち、高いデータレートに対応する伝送方式が選択される。これにより、チャネル状態に応じて伝送方式を適宜に切り替えてデータ伝送を行うことができるので、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

特に、本発明に係る複合ＭＩＭＯシステムにおいては、フィードバック情報として、移動局装置ＵＥからＰＭＩがフィードバックされることから、ＬＴＥ方式のＭＩＭＯシステムとの互換性を確保しながら、チャネル間の空間相関の高低に関わらずにデータレートを向上することが可能となる。

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。

例えば、上記実施の形態においては、ＣＤＩ変換処理において、（式２９）、（式３０）により各ストリームの中から最もＣＱＩが大きいストリームを選択して、そのストリームに対応する１つのプリコーディングベクトル（プリコーディング行列Ｇ_ｋのｌ行目の成分）を実効チャネルとして定義する場合について説明している。しかしながら、ＣＤＩ変換処理で定義される実効チャネルの内容については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、各ストリームの中から最もＣＱＩが大きいストリームを選択するのではなく、複数のストリームに対応する複数のプリコーディングベクトルを線形合成したベクトルを実効チャネルとして定義することも可能である。

１１ＱＲ分解部
１２ＰＭＩ選択部
１３ＳＩＮＲ計算部
１４データレート計算部
１５ランク選択部
２１ＳＵ−ＭＩＭＯスケジューラ
２２ＺＦＭＵ−ＭＩＭＯスケジューラ
２３ＭＩＭＯ伝送選択部
２２１ＣＤＩ変換部
２２２ＣＱＩ調整部
２２３ＺＦフィルタ計算部
２２４データレート計算部
２２５データレート調整部

Claims

移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける移動局装置であって、
伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択する選択手段と、前記ＰＭＩからＣＱＩを計算する計算手段と、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備することを特徴とする移動局装置。
前記選択手段は、前記チャネル行列のエルミート転置からＱＲ分解により得たユニタリ行列と、前記ＰＭＩに対応づけられたプリコーディング行列との行列間距離が最小となるプリコーディング行列に対応する前記ＰＭＩを選択することを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
前記選択手段は、前記チャネル行列のエルミート転置から特異値分解により得たユニタリ行列と、前記ＰＭＩに対応づけられたプリコーディング行列との行列間距離が最小となるプリコーディング行列に対応する前記ＰＭＩを選択することを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける基地局装置であって、
移動局装置からフィードバックされた、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレートを計算する第１のスケジューラと、前記ＰＭＩに基づいてＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算する第２のスケジューラと、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択する伝送方式選択手段とを具備することを特徴とする基地局装置。
前記第２のスケジューラは、前記ＰＭＩをＣＤＩに変換する変換手段と、前記ＣＤＩに基づいてプリコーディング行列を選択する選択手段と、移動局装置からフィードバックされたＣＱＩを調整するＣＱＩ調整手段と、前記選択手段により選択されたプリコーディング行列と前記ＣＱＩ調整手段で調整された前記ＣＱＩとに基づいてデータレートを計算する計算手段と、前記計算手段により計算されたデータレートを調整するデータレート調整手段とを具備することを特徴とする請求項４記載の基地局装置。
前記ＣＱＩ調整手段は、送信ストリーム数と、移動局装置におけるアンテナ数とに基づいて前記ＣＱＩを調整することを特徴とする請求項５記載の基地局装置。
前記ＣＱＩ調整手段は、送信ストリーム数が移動局装置におけるアンテナ数以下である場合に前記ＣＱＩを調整することなく維持する一方、送信ストリーム数が移動局装置におけるアンテナ数を上回る場合に前記ＣＱＩを調整することを特徴とする請求項６記載の基地局装置。
前記データレート調整手段は、送信ストリーム数と、移動局装置におけるアンテナ数とに基づいて前記データレートを調整することを特徴とする請求項５記載の基地局装置。
前記データレート調整手段は、送信ストリーム数が移動局装置におけるアンテナ数以下である場合に前記データレートを調整することなく維持する一方、送信ストリーム数が移動局装置におけるアンテナ数を上回る場合に前記データレートを調整することを特徴とする請求項８記載の基地局装置。
前記データレート調整手段は、基地局装置のアンテナ間の空間相関、移動局装置からフィードバックされたＣＱＩ及び移動局装置のアンテナ数を上回るストリーム数をパラメータとしたシミュレーション実績に基づくテーブルに応じて前記データレートを調整することを特徴とする請求項９記載の基地局装置。
移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うＭＩＭＯシステムであって、
伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択すると共に前記ＰＭＩからＣＱＩを計算し、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックする移動局装置と、
移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレート及びＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算し、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択する基地局装置とを具備することを特徴とするＭＩＭＯシステム。
移動局装置からのフィードバック情報に基づいて基地局装置でＳＵ−ＭＩＭＯ伝送とＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送とを切り替えてデータ伝送を行うデータ伝送方法であって、
移動局装置において、伝搬路特性を示すチャネル行列のエルミート転置に対応するＰＭＩ及びＲＩを選択するステップと、前記ＰＭＩからＣＱＩを計算するステップと、前記ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩを前記フィードバック情報として基地局装置にフィードバックするステップとを具備し、
基地局装置において、移動局装置からフィードバックされたＰＭＩに基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第１のデータレートを計算するステップと、前記ＰＭＩに基づいてＺＦＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合の第２のデータレートを計算するステップと、前記第１、第２のデータレートのうち高いデータレートに対応する伝送方式を選択するステップとを具備することを特徴とするデータ伝送方法。