JP2013098956A - 無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣｏＭＰ送信適用時において、スループットを低下させることなく、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減すること。
【解決手段】本発明の無線通信方法は、無線基地局装置において、ＣｏＭＰ送信するサービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容とを異なるように決定し、ＣＳＩの内容をユーザ端末に通知し、ユーザ端末において、無線基地局装置から通知されたＣＳＩの内容に基づいてフィードバック情報を生成し、フィードバック情報をＣｏＭＰ送信するセルの無線基地局装置に送信することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、セルラーシステム等に適用可能な無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

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ＬＴＥ（Long Term Evolution）が検討されている（非特許文献１）。

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のシステムでは、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））。

3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006

ところで、ＬＴＥシステムに対してさらにシステム性能を向上させるための有望な技術の１つとして、セル間直交化がある。例えば、ＬＴＥ−Ａシステムでは、上下リンクとも直交マルチアクセスによりセル内の直交化が実現されている。すなわち、下りリンクでは、周波数領域においてユーザ端末ＵＥ（User Equipment）間で直交化されている。一方、セル間はＷ−ＣＤＭＡと同様、１セル周波数繰り返しによる干渉ランダム化が基本である。

そこで、３ＧＰＰ（３rd Generation Partnership Project）では、セル間直交化を実現するための技術として、協調マルチポイント送受信（ＣｏＭＰ：Coordinated Multi-Point transmission/reception）技術が検討されている。このＣｏＭＰ送受信では、１つあるいは複数のユーザ端末ＵＥに対して複数のセルが協調して送受信の信号処理を行う。例えば、下りリンクでは、プリコーディングを適用する複数セル同時送信、協調スケジューリング／ビームフォーミングなどが検討されている。これらのＣｏＭＰ送受信技術の適用により、特にセル端に位置するユーザ端末ＵＥのスループット特性の改善が期待される。

ＣｏＭＰ送受信技術を適用するためには、ユーザ端末から無線基地局装置に、複数のセルに対するチャネル状態情報（ＣＳＩ）をフィードバックする必要がある。このため、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドが大きくなる。ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを単に小さくすると、ＣｏＭＰ送受信技術を効果的に適用することができず、スループットが向上されない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＣｏＭＰ送信適用時において、スループットを低下させることなく、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減することができる無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備え、前記無線基地局装置は、協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する決定部と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する通知部と、を有し、前記ユーザ端末は、前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する生成部と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する送信部と、を有することを特徴とする。

本発明の無線基地局装置は、複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムにおける無線基地局装置であって、協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する決定部と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する通知部と、を有することを特徴とする。

本発明のユーザ端末は、複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムにおけるユーザ端末であって、前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する生成部と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する送信部と、を有することを特徴とする。

本発明の無線通信方法は、複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムの無線通信方法であって、前記無線基地局装置において、協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する工程と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する工程と、前記ユーザ端末において、前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する工程と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＣｏＭＰ送信適用時において、スループットを低下させることなく、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減することができる。

協調マルチポイント送信を説明するための図である。 協調マルチポイント送受信に適用される無線基地局装置の構成を示す模式図である。 サービングセルと協調セルのＣＳＩ内容の組み合わせを示す図である。 無線基地局装置とユーザ端末との間の手順を示すシーケンス図である。 無線通信システムのシステム構成を説明するための図である。 無線基地局装置の全体構成を説明するための図である。 無線基地局装置のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。 ユーザ端末の全体構成を説明するための図である。 ユーザ端末のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を用いて下りリンクのＣｏＭＰ送信について説明する。下りリンクのＣｏＭＰ送信としては、Coordinated Scheduling/Coordinated Beamformingと、Joint processingとがある。Coordinated Scheduling/Coordinated Beamformingは、１つのユーザ端末ＵＥに対して１つのセルからのみ共有データチャネルを送信する方法であり、図１Ａに示すように、他セルからの干渉や他セルへの干渉を考慮して周波数／空間領域における無線リソースの割り当てを行う。一方、Joint processingは、プリコーディングを適用して複数のセルから同時に共有データチャネルを送信する方法であり、図１Ｂに示すように、１つのユーザ端末ＵＥに対して複数のセルから共有データチャネルを送信するJoint transmissionと、図１Ｃに示すように、瞬時に１つのセルを選択し共有データチャネルを送信するDynamic Point Selection（ＤＰＳ）とがある。

ＣｏＭＰ送受信を実現する構成としては、例えば、図２Ａに示すように、無線基地局装置（無線基地局装置ｅＮＢ）に対して光ファイバ等で接続された複数の遠隔無線装置（ＲＲＥ：Remote Radio Equipment）とを含む構成（ＲＲＥ構成に基づく集中制御）と、図２Ｂに示すように、無線基地局装置（無線基地局装置ｅＮＢ）の構成（独立基地局構成に基づく自律分散制御）とがある。なお、図２Ａにおいては、複数の遠隔無線装置ＲＲＥを含む構成を示すが、図１に示すように、単一の遠隔無線装置ＲＲＥのみを含む構成としてもよい。

図２Ａに示す構成（ＲＲＥ構成）においては、遠隔無線装置ＲＲＥ１，ＲＲＥ２を無線基地局装置ｅＮＢで集中的に制御する。ＲＲＥ構成では、複数の遠隔無線装置ＲＲＥのベースバンド信号処理及び制御を行う無線基地局装置ｅＮＢ（集中基地局）と各セル（すなわち、各遠隔無線装置ＲＲＥ）との間が光ファイバを用いたベースバンド信号で接続されるため、セル間の無線リソース制御を集中基地局において一括して行うことができる。すなわち、独立基地局構成で問題となる無線基地局装置ｅＮＢ間のシグナリングの遅延やオーバーヘッドの問題が小さく、セル間の高速な無線リソース制御が比較的容易となる。したがって、ＲＲＥ構成においては、下りリンクでは、複数セル同時送信のような高速なセル間の信号処理を用いる方法が適用できる。

一方、図２Ｂに示す構成（独立基地局構成）においては、複数の無線基地局装置ｅＮＢ（又はＲＲＥ）でそれぞれスケジューリングなどの無線リソース割り当て制御を行う。この場合においては、セル１の無線基地局装置ｅＮＢとセル２の無線基地局装置ｅＮＢとの間のＸ２インターフェースで必要に応じてタイミング情報やスケジューリングなどの無線リソース割り当て情報をいずれかの無線基地局装置ｅＮＢに送信して、セル間の協調を行う。

ＣｏＭＰ送信は、セル端に存在するユーザ端末のスループットを改善するために適用する。このため、ユーザ端末がセル端に存在する場合にＣｏＭＰ送信を適用するように制御する。この場合においては、無線基地局装置で、ユーザ端末からのセル毎の品質情報（例えば、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power））の差を求め、その差が閾値以下である場合、すなわちセル間の品質差が小さい場合には、ユーザ端末がセル端に存在すると判断して、ＣｏＭＰ送信を適用する。一方、セル毎の品質情報の差が閾値を超える場合、すなわちセル間の品質差が大きい場合には、いずれかのセルの無線基地局装置に近いのでセルの中央付近にユーザ端末が存在すると判断して、ＣｏＭＰ送信を適用しない。

ＣｏＭＰ送信を適用する場合には、ユーザ端末は、複数のセル毎のチャネル状態情報を無線基地局装置（サービングセルの無線基地局装置）にフィードバックする。一方、ＣｏＭＰ送信を適用しない場合には、ユーザ端末は、サービングセルのチャネル状態情報を無線基地局装置にフィードバックする。このように、ＣｏＭＰ送信が適用になると、複数のセル毎のチャネル状態情報をフィードバックするので、フィードバック情報のオーバーヘッドが大きくなる。

ここで、チャネル状態情報としては、セル毎のチャネル状態情報と、セル間のチャネル状態情報とがある。ジョイントトランスミッション型のＣｏＭＰにおいては、複数のセルの無線基地局装置からユーザ端末に対して同じ位相、同じタイミングで同じデータを送信する。この場合においては、各セルのチャネル状態情報と共に、ユーザ端末で同じ位相、同じタイミングで同じデータが受信できるようにセル間の情報をフィードバックする必要がある。セル毎のチャネル状態情報としては、ＰＭＩ（Precodeing Matrix Indicator）、ＣＤＩ（Channel Distribution Information）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）などが挙げられ、セル間のチャネル状態情報としては、位相差情報、振幅差情報などが挙げられる。

本発明者らは、上記チャネル状態情報をフィードバックする際のチャネル状態情報（ＣＳＩ）の内容に着目した。ＣｏＭＰ送信を適用する場合においては、サービングセル（ユーザ端末と接続しているセル）と、協調セル（ＣｏＭＰの際にサービングセルと協調するセル）とでは、ユーザ端末から通知する情報量が異なる。サービングセルはユーザ端末と接続しているので、ユーザ端末から通知される情報量が多い。このため、ユーザ端末からサービングセルにフィードバックする精度は高い必要がある。一方で、協調セルについては、ユーザ端末から通知される情報量が少ないため、フィードバック精度をサービングセルと同等にする必要がないと考えられる。そこで、本発明者らは、サービングセルに対してフィードバックするチャネル状態情報の内容と、協調セルに対してフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるようにすることにより、チャネル状態情報のフィードバックのオーバーヘッドを削減することができることを見出し本発明をするに至った。

また、本発明者らは、セル毎の品質情報の差（品質差）により相対キャパシティがどの程度変化するかについて、セル間チャネル状態情報の内容を変えて実際に測定した。このとき、サービングセルのＣＳＩの内容をフィードバック精度が高くなるように設定し、協調セルのＣＳＩの内容をフィードバック精度が低くなるように設定した。その結果、相対キャパシティが高く維持されていたことが分かった。また、品質差が相対的に大きい場合には、サービングセルのＣＳＩの内容と協調セルのＣＳＩの内容とをいずれもフィードバック精度が高くなるように設定した場合とほぼ同じ相対キャパシティが得られることが分かった。すなわち、品質差が相対的に大きい場合には、協調セルのＣＳＩの内容をフィードバック精度が低くなるように設定しても、相対キャパシティを維持できることが分かった。

そこで、本発明者らは、サービングセルのＣＳＩの内容と、協調セルのＣＳＩの内容とを異ならせることにより、フィードバックするチャネル状態情報のオーバーヘッドを削減できることを見出し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、ＣｏＭＰ送信するサービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容とを異なるように決定してフィードバックすることにより、ＣｏＭＰ送信適用時において、スループットを低下させることなく、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減することである。特に、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定することにより、スループットを低下させることなく、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減することができる。

本発明においては、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定する。これにより、チャネル状態情報（ＣＳＩ）フィードバックのオーバーヘッドを削減することができる。また、本発明においては、ＣＳＩの内容は、（１）短区間共分散行列、（２）細かい量子化チャネル行列、（３）長区間共分散行列、（４）プリコーディング行列指標（ＰＭＩ）又は（５）粗い量子化チャネル行列で定義される。ここで、（１）短区間共分散行列は、サブフレームレベル、サブバンドレベルでの共分散行列である。（２）細かい量子化チャネル行列は、ＰＭＩで規定されている粒度よりも細かい量子化（例えば、既存のＰＭＩよりも多いビット数）のチャネル行列である。（３）長区間共分散行列は、数十ｍｓｅｃ程度、全帯域での共分散行列である。（５）粗い量子化チャネル行列は、ＰＭＩで規定されている粒度よりも粗い量子化（例えば、既存のＰＭＩよりも少ないビット数）のチャネル行列である。

上記のようにフィードバック精度の異なるＣＳＩを定義する場合においては、フィードバック精度については、高い方から（１）短区間共分散行列＞（２）細かい量子化チャネル行列＞（３）長区間共分散行列＞（４）ＰＭＩ＞（５）粗い量子化チャネル行列となる。したがって、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定する場合においては、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容との組み合わせは図３に示すようになる（○印が組み合わせＯＫ）。

サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容との組み合わせにおいて複数の選択肢がある場合には、フィードバック精度が最も高くなる組み合わせを選択する方法（第１方法）や、ユーザ端末から通知された受信品質に基づいて協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を決定する方法（第２方法）などによりＣＳＩ内容を決定することが好ましい。

第１方法について図３を用いて説明すると、例えば、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（１）短区間共分散行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容の選択肢は、（２）細かい量子化チャネル行列、（３）長区間共分散行列、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。この場合、第１方法では、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を、選択肢の中で最もフィードバック精度が高い（２）細かい量子化チャネル行列とする。また、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（２）細かい量子化チャネル行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容は、（３）長区間共分散行列、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。この場合、第１方法では、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を、選択肢の中で最もフィードバック精度が高い（３）長区間共分散行列とする。また、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（３）長区間共分散行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容は、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。この場合、第１方法では、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を、選択肢の中で最もフィードバック精度が高い（４）ＰＭＩとする。

なお、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容については、ユーザ端末の受信品質情報に応じて適宜決定することができる（例えば、上記のような閾値判定によりＣＳＩ内容を決定する）。また、セルの品質情報としては、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）などが挙げられる。

第２方法については、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容をユーザ端末での受信品質に関連づけておき、受信品質に応じて協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を決定する。例えば、サービングセル用のＣＳＩの内容と協調セル用のＣＳＩの内容との組み合わせにおいて複数の選択肢がある場合には、受信品質に対して複数の閾値を予め設けておき、協調セルの受信品質に応じて協調セル用のＣＳＩの内容を決定する。例えば、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（１）短区間共分散行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容の選択肢は、（２）細かい量子化チャネル行列、（３）長区間共分散行列、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。この場合、受信品質に対して予め３つの異なる閾値を設けておく（受信品質が高い方から第１閾値、第２閾値、第３閾値）。受信品質が第１閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（２）細かい量子化チャネル行列とし、受信品質が第１閾値以下で第２閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（３）長区間共分散行列とし、受信品質が第２閾値以下で第３閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（４）ＰＭＩとし、受信品質が第３閾値以下のときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（５）粗い量子化チャネル行列とする。同様に、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（２）細かい量子化チャネル行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容の選択肢は、（３）長区間共分散行列、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。受信品質が第１閾値以下で第２閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（３）長区間共分散行列とし、受信品質が第２閾値以下で第３閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（４）ＰＭＩとし、受信品質が第３閾値以下のときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（５）粗い量子化チャネル行列とする。同様に、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容が（３）長区間共分散行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容の選択肢は、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列となる。受信品質が第２閾値以下で第３閾値を超えるときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（４）ＰＭＩとし、受信品質が第３閾値以下のときには、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を（５）粗い量子化チャネル行列とする。このように、第２方法では、協調セルについて、受信品質が低いほどフィードバック精度が低くなるようにＣＳＩの内容を決定する。

なお、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容については、ユーザ端末の受信品質情報に応じて適宜決定することができる（例えば、上記のような閾値判定によりＣＳＩ内容を決定する）。また、セルの品質情報としては、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＩＮＲなどが挙げられる。

ここで、上記第２方法にかかる制御の手順について、図４を参照して説明する。図４は、無線基地局装置とユーザ端末との間の手順を示すシーケンス図である。

まず、ユーザ端末において、協調マルチポイント送信するセル毎の品質情報（例えば、ＲＳＲＰ）を測定する（ＳＴ１１）。ユーザ端末は、この品質情報を例えばハイヤレイヤシグナリングで無線基地局装置に通知する。

次いで、無線基地局装置において、ユーザ端末からのセル毎の品質情報を用いて、受信品質について上記のように閾値判定する（ＳＴ１２）。次いで、無線基地局装置において、閾値判定の結果に基づいて上記のようにサービングセル及び協調セルのＣＳＩの内容を決定する（ＳＴ１３）。その後、無線基地局装置は、ＣＳＩ内容情報を、例えばハイヤレイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリング、報知情報）でユーザ端末に通知する。

次いで、ユーザ端末において、無線基地局装置から通知されたＣＳＩ内容情報でＣＳＩを生成する（ＳＴ１４）。そして、このようにして生成されたＣＳＩを協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置にセル毎にフィードバックする（ＳＴ１５）。このような本発明に係る制御によれば、ＣｏＭＰ適用の際のスループットを維持した状態で、最大３０％のフィードバック情報のオーバーヘッド削減を実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図５に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする複数の基本周波数ブロックを一体としたキャリアアグリゲーションが用いられている。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良く、４Ｇと呼ばれても良い。

図５に示すように、無線通信システム１は、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと、この無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと通信する複数の第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂとを含んで構成されている。無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。また、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、有線接続又は無線接続により相互に接続されている。第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂは、セルＣ１，Ｃ２において無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと通信を行うことができる。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されない。なお、セル間では、必要に応じて、複数の基地局によりＣｏＭＰ送信の制御が行われる。

第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂは、ＬＴＥ端末及びＬＴＥ−Ａ端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り第１、第２のユーザ端末として説明を進める。また、説明の便宜上、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと無線通信するのは第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂであるものとして説明するが、より一般的にはユーザ端末も固定端末装置も含むユーザ装置（ＵＥ）でよい。

無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用されるが、上りリンクの無線アクセス方式はこれに限定されない。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

下りリンクの通信チャネルは、第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂで共有される下りデータチャネルとしてのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、送信データ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。

上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、送信データや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの受信品質情報（ＣＱＩ）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどが伝送される。

図６を参照しながら、本実施の形態に係る無線基地局装置の全体構成について説明する。なお、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、同様な構成であるため、無線基地局装置２０として説明する。また、後述する第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂも、同様な構成であるため、ユーザ端末１０として説明する。無線基地局装置２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（通知部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６とを備えている。下りリンクにより無線基地局装置２０からユーザ端末に送信される送信データは、上位局装置３０から伝送路インターフェース２０６を介してベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４において、下りデータチャネルの信号は、ＰＤＣＰレイヤの処理、送信データの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理、プリコーディング処理が行われる。また、下りリンク制御チャネルである物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。

また、ベースバンド信号処理部２０４は、報知チャネルにより、同一セルに接続するユーザ端末１０に対して、各ユーザ端末１０が無線基地局装置２０との無線通信するための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）におけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Root Sequence Index）などが含まれる。

送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部２０２は周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１へ出力する。なお、送受信部２０３は、複数セル間の位相差の情報及びＰＭＩを含む上りリンク信号を受信する受信手段、及び送信信号を協調マルチポイント送信する送信手段を構成する。

一方、上りリンクによりユーザ端末１０から無線基地局装置２０に送信される信号については、送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれる送信データに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース２０６を介して上位局装置３０に転送される。

呼処理部２０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局装置２０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図７は、図６に示す無線基地局装置におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部２０４は、レイヤ１処理部２０４１と、ＭＡＣ処理部２０４２と、ＲＬＣ処理部２０４３と、ＣＳＩ内容決定部２０４４と、から主に構成されている。

レイヤ１処理部２０４１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部２０４１は、例えば、上りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部２０４１は、下りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。

ＭＡＣ処理部２０４２は、上りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御、上りリンク／下りリンクに対するスケジューリング、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの選択、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨのリソースブロックの選択などの処理を行う。

ＲＬＣ処理部２０４３は、上りリンクで受信したパケット／下りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。

ＣＳＩ内容決定部２０４４は、サービングセルにフィードバックするＣＳＩ内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩ内容とを決定する。ＣＳＩ内容決定部２０４４は、サービングセルにフィードバックするＣＳＩ内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩ内容とが異なるように、具体的には、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定する。これにより、ＣＳＩフィードバックのオーバーヘッドを削減することができる。また、ＣＳＩ内容決定部２０４４は、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容との組み合わせにおいて複数の選択肢がある場合には、フィードバック精度が最も高くなる組み合わせを選択する方法（第１方法）や、ユーザ端末から通知された受信品質に基づいて協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を決定する方法（第２方法）によりＣＳＩ内容を決定する。このＣＳＩ内容情報は、例えばハイヤレイヤシグナリングでユーザ端末に通知される。

次に、図８を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成について説明する。ＬＴＥ端末もＬＴＥ-Ａ端末もハードウエアの主要部構成は同じであるので、区別せずに説明する。ユーザ端末１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、アプリケーション部１０５とを備えている。

下りリンクのデータについては、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１０５に転送される。

一方、上りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５からベースバンド信号処理部１０４に入力される。ベースバンド信号処理部１０４においては、マッピング処理、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理を行う。送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１より送信する。なお、送受信部１０３は、位相差の情報、接続セルの情報、選択されたＰＭＩなどを複数セルの無線基地局装置ｅＮＢに送信する送信手段、及び下りリンク信号を受信する受信手段を構成する。

図９は、図８に示すユーザ端末におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部１０４は、レイヤ１処理部１０４１と、ＭＡＣ処理部１０４２と、ＲＬＣ処理部１０４３と、フィードバック情報生成部１０４４と、品質測定部１０４５と、から主に構成されている。

レイヤ１処理部１０４１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部１０４１は、例えば、下りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部１０４１は、上りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。

ＭＡＣ処理部１０４２は、下りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御（ＨＡＲＱ）、下りスケジューリング情報の解析（ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＤＳＣＨのリソースブロックの特定）などを行う。また、ＭＡＣ処理部１０４２は、上りリンクで送信する信号に対するＭＡＣ再送制御、上りスケジューリング情報の解析（ＰＵＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＵＳＣＨのリソースブロックの特定）などの処理を行う。

ＲＬＣ処理部１０４３は、下りリンクで受信したパケット／上りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。

フィードバック情報生成部１０４４は、ＣＳＩ（フィードバック情報）を生成する。ＣＳＩとしては、セル毎ＣＳＩ（ＰＭＩ、ＣＤＩ、ＣＱＩ）、セル間ＣＳＩ（位相差情報、振幅差情報）、ＲＩ（Rank Indicator）などが挙げられる。ＣＳＩ（特にＣＤＩ）については、（１）短区間共分散行列であれば、協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容の選択肢は、（２）細かい量子化チャネル行列、（３）長区間共分散行列、（４）ＰＭＩ又は（５）粗い量子化チャネル行列で定義される。フィードバック情報生成部１０４４は、無線基地局装置から通知されたＣＳＩ内容情報にしたがってＣＳＩを生成する。すなわち、フィードバック情報生成部１０４４は、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるように定義されたＣＳＩ（ＣＤＩ）を生成する。これらのＣＳＩは、ＰＵＣＣＨやＰＵＳＣＨで無線基地局装置にフィードバックされる。

品質測定部１０４５は、ＣｏＭＰ送信するセル毎の品質情報を測定する。この品質情報としては、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＩＮＲなどが挙げられる。この品質情報は、ハイヤレイヤシグナリングで無線基地局装置に通知される。

上記構成を有する無線通信システムにおいては、まず、ユーザ端末の品質測定部１０４５において、ＣｏＭＰ送信するセル毎の品質情報（例えば、ＲＳＲＰ）を測定する。ユーザ端末は、この品質情報を例えばハイヤレイヤシグナリングで無線基地局装置に通知する。

次いで、無線基地局装置のＣＳＩ内容決定部２０４４において、ユーザ端末から通知された受信品質に基づいてＣＳＩ内容を決定する。このとき、ＣＳＩ内容決定部２０４４は、サービングセルにフィードバックするＣＳＩ内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩ内容とが異なるように、具体的には、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定する。その後、無線基地局装置は、ＣＳＩ内容情報を、例えばハイヤレイヤシグナリングでユーザ端末に通知する。

なお、ＣＳＩ内容決定部２０４４において、サービングセルにフィードバックするＣＳＩの内容と協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容との組み合わせにおいて複数の選択肢がある場合には、フィードバック精度が最も高くなる組み合わせを選択するか、ユーザ端末から通知された受信品質に基づいて協調セルにフィードバックするＣＳＩの内容を決定する。

次いで、ユーザ端末のフィードバック情報生成部１０４４において、無線基地局装置から通知されたＣＳＩ内容で、ＣＳＩ（ＣＤＩ）を生成する。そして、このようにして生成されたＣＳＩ（ＣＤＩ）を他のＣＳＩと共にＣｏＭＰ送信するセルの無線基地局装置にセル毎にフィードバックする。これにより、ＣｏＭＰ適用の際のスループットを維持した状態でフィードバック情報のオーバーヘッド削減を実現することができる。

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。

１ 無線通信システム
１０ ユーザ端末
２０ 無線基地局装置
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク
１０１ 送受信アンテナ
１０２ アンプ部
１０３ 送受信部（受信部）
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ アプリケーション部
２０１ 送受信アンテナ
２０２ アンプ部
２０３ 送受信部（通知部）
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ 呼処理部
２０６ 伝送路インターフェース
１０４１，２０４１ レイヤ１処理部
１０４２，２０４２ ＭＡＣ処理部
１０４３，２０４３ ＲＬＣ処理部
１０４４ フィードバック情報生成部
１０４５ 品質測定部
２０４４ ＣＳＩ内容決定部

Claims (10)

1. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムであって、
   前記無線基地局装置は、協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する決定部と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する通知部と、を有し、
   前記ユーザ端末は、前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する生成部と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する送信部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記決定部は、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記決定部は、前記協調セルについて、受信品質が低いほどフィードバック精度が低くなるようにチャネル状態情報の内容を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記チャネル状態情報の内容は、短区間共分散行列、細かい量子化チャネル行列、長区間共分散行列、プリコーディング行列指標又は粗い量子化チャネル行列で定義されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 前記ＣｏＭＰ送信がジョイントトランスミッション型ＣｏＭＰ送信であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムにおける無線基地局装置であって、
   協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する決定部と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する通知部と、を有することを特徴とする無線基地局装置。
7. 前記決定部は、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定することを特徴とする請求項６記載の無線基地局装置。
8. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムにおけるユーザ端末であって、
   前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する生成部と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する送信部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
9. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムの無線通信方法であって、
   前記無線基地局装置において、協調マルチポイント送信するサービングセルにフィードバックするチャネル状態情報の内容と協調セルにフィードバックするチャネル状態情報の内容とを異なるように決定する工程と、前記チャネル状態情報の内容をユーザ端末に通知する工程と、
   前記ユーザ端末において、前記無線基地局装置から通知されたチャネル状態情報の内容に基づいてフィードバック情報を生成する工程と、前記フィードバック情報を協調マルチポイント送信するセルの無線基地局装置に送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
10. 前記無線基地局装置において、協調セルへのフィードバック精度よりもサービングセルへのフィードバック精度が高くなるようにチャネル状態情報の内容を決定することを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。

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