JP2013541263A - チャネル状態のフィードバック - Google Patents

Abstract

複数の隣接するセルを有する種類の多入力多出力（MIMO）無線通信システムにおける使用が意図される方法が開示される。それぞれのセルは、１以上のユーザ装置に信号を送信し、１以上のユーザ装置かた送信された信号を受信する。ユーザ装置は、関連する基地局とユーザ装置との間のチャネルに関するチャネルの状態の情報を関連する基地局にフィードバックする。基地局は、フィードバックされたチャネルの状態の情報に基づいて、ユーザ装置への送信のために信号を適合させる。提案される方法は、ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージのアップリンクリソースを識別する段階、ユーザ装置が、ネットワークで利用可能でない情報に基づいて、ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージの必要を判定する段階、及びユーザ装置が、識別されたアップリンクリソースを使用して、ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージをネットワークに送出する段階を含む。ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージは、CSIの報告、又はCSIの報告の割合を変える要求、或いはCSIの報告のモードを変える要求である。

Description

本発明は、無線通信システムに関し、より詳細には、例えば3GPP Long Term Evolution (LTE)、3GPP LTE-A, IEEE 802.16及び802.11グループの規格に準拠したシステムといった、セル間の送信の調整が存在するマルチセル・多入力多出力（MIMO：Multiple-Input Multiple-Output）システムに関する。

基地局（BS）がBSの範囲内で（加入者又は移動局とも呼ばれる）ユーザ装置（UE）と通信する無線通信システムが広く知られている。

１以上の基地局によりカバーされる地理的なエリアは、一般にセルと呼ばれ、典型的に多数のBSは、隣接しているセル及び／又はオーバラップしているセルと多かれ少なかれシームレスに広い地理的なエリアをカバーするネットワークを形成するように、適切な位置に設けられる。本明細書では、用語「システム」及び「ネットワーク」は、同意語として使用される。それぞれのBSは、その利用可能な帯域幅、すなわち周波数及び時間のリソースを、ユーザ装置のために個々のリソースの割り当てに分割する。より多くのユーザを収容し、より多くのデータ集約型のサービスを収容し、及び／又はより高いデータ伝送速度を収容するために、係るシステムのキャパシティを増加させ、リソースの利用の効率を改善する絶え間ない需要が存在する。

直交周波数分割多重化（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）は、無線通信システムにおいてデータを伝送する１つの知られた技術である。OFDMに基づく通信スキームは、非常に多くのサブキャリアの間で伝送されるべきデータシンボルを分割するものであり、従って用語「周波数分割多重化」である。データは、サブキャリアの位相、振幅、又は位相と振幅の両者を調節することで、サブキャリアで変調される。名称「直交周波数分割多重化」の「直交」の部分は、周波数領域におけるサブキャリアの間隔が他のサブキャリアに対して、数学的な意味で直交するように特に選択されることを示す。言い換えれば、サブキャリアは、隣接サブキャリアのサイドバンドがオーバラップすることが許容されるが、サブキャリア間干渉なしになお受信することができるように、周波数軸に沿って配置される。数学的な用語において、それぞれのサブキャリアの正弦波は、リニアチャネルの固有関数と呼ばれ、それぞれの正弦波のピークが１つおきの正弦波のゼロと一致する。これは、サブキャリアの間隔をシンボル周期の逆数の倍数とすることで達成することができる。

個々のサブキャリア又はサブキャリアのセットが異なるユーザ装置に割り当てられるとき、結果は、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）と呼ばれるマルチアクセスシステムである。当該技術分野で使用される用語「OFDM」は、OFDMAを含むことが意図されることがある。従って、２つの用語は、ここでの説明のため、交換可能であると考えられる。異なる周波数／時間のリソースをあるセルにおけるそれぞれのユーザ装置に割り当てることで、OFDMAは、所与のセル内のユーザ間の干渉を実質的に回避することができる。

LTEのような無線通信システムでは、ダウンリンクでの送信のデータは、多数のサブフレームにそれぞれ分割されるOFDMAフレームに編成される。様々なフレームのタイプは可能であり、例えばFDDとTDDとの間で異なる。

その一方で、アップリンクでは、OFDMの比較的好ましくないPAPR（Peak-To-Average-Power Ratio）特性の観点で、SC-FDMA（Single Carrier Frequency Multiple Access）と呼ばれる代替的なスキームは、LTEで使用され、この代替的なスキームは、アップリンクの範囲とUE増幅器のコストとの良好なバランスを可能にする。SC-FDMA信号では、送信のために使用されるそれぞれのサブキャリアは、全ての送信されるシンボルの情報を含み、OFDMA信号の個々のサブキャリアは、特定のシンボルに関する情報のみを搬送する。

多入力多出力を意味するMIMOと呼ばれる技術は、そのスペクトル効率のゲイン、空間ダイバーシチのゲイン及びアンテナのゲインのため、LTEを含む幾つかの商業的な無線システムで適用されている。このタイプのスキームは、送信機及び／又は受信機で複数のアンテナを使用して、送信機と受信機との間で達成可能なデータキャパシティを向上させる。典型的に、これは、１以上のBSとBSにより給仕されるUEとの間で向上されたデータキャパシティを達成するために使用される。

例により、2×2MIMOの構成は、送信機で２つのアンテナを含み、受信機で２つのアンテナを含む。同様に、4×4MIMOの構成は、送信機で４つのアンテナを含み、受信機で４つのアンテナを含む。送信機及び受信機にとって、同じ数のアンテナを使用する必要がない。典型的に、無線通信システムにおけるBSは、電力、費用及びサイズの制限における違いのため、（例えばモバイルハンドセットのような）UEと比較して多くのアンテナが設けられる。

用語「チャネル」は、送信機と受信機との間の無線リンクの周波数（又は等価的に時間遅延）応答を説明するために使用される。いわゆるMIMOチャネル（又は「チャネル」）は、全てのサブキャリア（上述した「サブキャリア」に関する説明を参照）を含み、全体の送信の帯域幅をカバーする。MIMOチャネルは、多くの個々の無線リンクを含む。これらの個々の無線リンクは、（サブチャネルとも呼ばれる）１入力１出力（SISO：Single-Input Single-Output）チャネルと個別に呼ばれる場合があり、Ｎ_r×Ｎ_Tである。ここでＮ_Tは、送信機でのアンテナの数であり、Ｎ_rは、受信機でのアンテナの数である。例えば、3×2MIMOの構成は、6つのリンクを含み、従って6SISOチャネルを有する。

図１に概念的に表された簡略化された2×3MIMOシステムを考えると、受信機ＲのアンテナＲ0は、送信機Ｔの送信機のアンテナＴ0，Ｔ1及びＴ2のそれぞれからの送信を受信する。同様に、受信機のアンテナＲ1は、送信機のアンテナＴ0，Ｔ1及びＴ2からの送信を受信する。従って、受信機で受信された信号は、送信機のアンテナからの送信（すなわちSISOチャネルの送信）の組み合わせを含む（又は組み合わせから構成される）。一般に、SISOチャネルは、１以上のデータストリームを受信機に送信する様々な方法で結合される。

MIMOチャネルがサポートすることができる同時に送信されたストリームの数は、「チャネルランク」と一般に呼ばれ、実際に送信されたストリームの数は、「送信ランク」と呼ばれる。送信ランクは、現在のチャネル特性に適するように、従って過剰なストリーム間の干渉を回避するように適合される必要がある。送信ランクのより一般的な定義は、時間−周波数のリソース当たり送信された、複素数値に独立な変調シンボルの数である。

図２は、より一般化されたMIMOシステムの概念図である。図２では、送信機は、Ｎ_T個の送信アンテナを使用して信号を送信し、受信機は、Ｎ_r個の受信アンテナを使用して送信機から信号を受信する。全体のMIMOチャネルの特性の数学モデルを作成するため、送信機と受信機との間の個々のSISOチャネルを表すことが必要である。図２に示されるように、個々のSISOチャネルは、Ｈ_0,0〜Ｈ_Nr-1,NT-1により表され、図示されるように、マトリクスのこれらの式の項は、チャネルマトリクス又はチャネル応答行列Ｈと一般に呼ばれる。Ｈ_0,0は、送信アンテナ０から受信アンテナ０に信号を送信するチャネル特性（例えばチャネル周波数応答）を表す。同様に、“Ｈ_Nr-1,NT-1”は、送信アンテナＮ_T−１から受信アンテナＮ_r−１に信号を送信するチャネル特性を表す。

図２では、シンボルｘ₀〜ｘ_NT-1は、送信アンテナ０〜Ｎ_T−１を使用して送信された信号エレメントを表し、送信された信号ベクトルｘ（すなわちｘ＝(ｘ₀,ｘ₁,ｘ₂,．．．,ｘ_NT-1)^T）を互いに形成する。ここで、( )^Tは、ベクトルの転置を示す。同様に、受信アンテナ０〜Ｎ_r−１により受信された受信信号エレメントｙ₀〜ｙ_Nr-1は、受信された信号ベクトル（すなわちｙ＝(ｙ₀,ｙ₁,ｙ₂,．．．,ｙ_NT-1)^T）を互いに形成する。図２に示される（及び図３に示される）簡略化されたシステムにおいて、ベクトルｙとベクトルｘとの関係は、以下の基本MIMOシステムによりモデル化される。

ここでＨは上述されたチャネル行列であり、ｎはノイズを表すベクトルである。ノイズエレメントｎ₀〜ｎ_Nr-1は、図２に例示されており、それぞれ受信された信号エレメントｙ₀〜ｙ_Nr-1におけるノイズを表す。従って、ノイズベクトルｎは、ｎ＝(ｎ₀,ｎ₁,ｎ₂,．．．,ｎ_Nr-1)^Tにより与えられる。

名称「多入力多出力」にもかかわらず、MIMOシステムは、送信機及び受信機のうちの１つが唯一のアンテナを有する場合（すなわちＮ_T＝１又はＮ_r＝１の場合）でさえ動作することができる。

MIMO送信スキームは、「非適応的“non-adaptive”」及び「適応的“adaptive”」として記載される。非適応的なケースでは、送信機は、チャネル特性に関する情報を有さず、これは、チャネルの状態において変化を生じさせる条件における変化を考慮することができたいため、パフォーマンスを制限する。適応的なスキームは、例えば、変化する状態を考慮し、データスループットを最大にするために送信信号の変更を可能にする、受信機から送信機への情報（チャネル状態情報又はCSI）のフィードバックにより得られるチャネルの情報に依存する。適応的なMIMOスキームは、「クローズドループ」（すなわちチャネル状態のフィードバックの助けにより動作する）又は「オープンループ」（すなわちチャネル状態のフォードバックがない）として更に記載される。スキームが幾つかの態様に関して「クローズドループ」であること（例えば受信電力のフィードバック）、及び他の態様に関して「オープンループ」であること（例えばチャネルマトリクスに関連するフォードバックが無い）の意味で、組み合わせも可能である。本発明は、クローズドループMIMOスキームに主に関する。

今述べたフィードバックは、いわゆるFDD（Frequency Division Duplex）システムにおいて特に重要であり、アップリンクの送信（ユーザ装置から基地局への送信）及びダウンリンクの送信（基地局からユーザ装置への送信）は、２つの異なる搬送波周波数を利用する。周波数の変化のため、アップリンク及びダウンリンクのチャネルは異なり、特に送信機が信号を送信するときに（チャネル状態における変化のような）チャネルの変動を考慮するため、いわゆる「リンクアダプテーション“link adaptation”」を実行することができるように、適応的なスキームを提供するためにCSIがフィードバックされる必要がある。他方で、いわゆるTDD（Time Division Duplex）システムでは、アップリンク及びダウンリンクは、同じ周波数で２つの隣接する時間スロットで送信される。２つの時間スロットは、一般にチャネルコヒーレンス時間内にあり、（例えばアップリンク及びダウンリンク方向で使用される同じアンテナにより）チャネル状態が変化せず、従ってチャネル行列に関連する情報がフィードバックされる必要がないことが合理的に想定されることを意味する。送信機は、送信機によるパイロット又は既知の波形のリバースリンクで送出された信号への挿入により通常支援される、リバースリンクで受信された信号からチャネルを推定することができる。これは、「アップリンクサウンド“uplink sounding”」と呼ばれることがある。しかし、アップリンクサウンドのオーバヘッドを受けることが常に望まれない場合があり、その場合、クローズドループ技術は代替を与える。

図３は、図１に示されるシステムに類似し、より一般化されたMIMOシステムを表す図である。MIMOシステム１は、複数の送信アンテナ（０），（１），．．．（Ｎ_T−１）を有する送信機２と、複数の受信アンテナ（０），（１），．．．（Ｎ_r−１）を有する受信機３とを備える。送信機２は、Ｎ_T個の送信アンテナを使用してシンボル０，１，．．．，Ｎ_T−１を送信する。シンボルは、垂直符号化と呼ばれる１つのデータストリームから作成されるか、又は水平符号化と呼ばれる異なるデータストリームから作成される。さらに、それぞれ送信されたシンボルは、例えば変調方法がバイナリ位相シフトキーイング（BPSK）である場合に１ビットデータに対応するか、又は変調方法が直交位相シフトキーイング（QPSK）である場合に２ビットデータに対応する。これらの概念は、当業者にとって知られているであろう。受信機３は、Ｎ_r個の受信アンテナを使用して送信機２から送信された信号を受信し、受信された信号から送信されたシンボルを再生成する信号再生成ユニット４を備える。

図３において矢印で示されるように、複数の送信アンテナから送信された信号は、複数の受信アンテナにより受信され、全体としてＮ_r×Ｎ_T個の可能なサブチャネルとなる。言い換えれば、送信アンテナ（０）から送信された信号は、受信アンテナ（０）〜（Ｎ_r−１）により受信され、送信アンテナ（１）から送信された信号は、受信アンテナ（０）〜（Ｎ_r−１）等により受信される。ｉ番目の送信アンテナからｊ番目の受信アンテナに信号を伝搬させるサブチャネルの特性は、“Ｈ_ji”として表され、Ｎ_r×Ｎ_Tのチャネル行列Ｈの１つのコンポーネント項を形成する。

MIMOチャネルを通して並列に有効に送信される独立のデータストリームの最大の数は、Ｎ_TとＮ_rとの小さい方により与えられ、行列Ｈのランクにより更に制限される。伝送品質は、行列Ｈに依存し、例えば散乱がない環境においてアンテナが十分に無相関化されない場合、アンテナが物理的に近いときのような、例えば行列の特異値が十分に強くない場合に著しく低下する。

LTEでは、最大で２つのコードワードは、異なるいわゆるレイヤにマッピングすることができる。送信のレイヤの数は、行列Ｈのランク未満であるか又は行列Ｈのランクに等しくなるように典型的に選択される。送信機側でのプリコーディングは、送信前に信号にプリコーディング行列Ｗを適用することで達成することができる。最適な利用可能なプリコーディング行列Ｗは、基地局及びUE側の両者で知られる、予め定義された「コードブック」から選択される。UEは、そのチャネルの情報に基づいて、最適な利用可能なプリコーディング行列（最高のデータレートを提供する行列）を選択し、例えばプリコーディング行列インデックス（PMI）を介して、送信機側にその好適なプリコーディングマトリクスを示す。PMIは、先に記載されたチャネル状態情報（CSI）の１つの種類である。LTEにおいて、BSで使用されるプリコーダは、UEのフィードックに基づいて設計される可能性がある一方、このプリコーダは、コードブックエントリのうちの１つとなるように必ずしも制限されない。

更なる背景技術の説明により、MIMO-OFDM送信機及びMIMO受信機は、図４及び図５のそれぞれを参照して簡単に概説される。図４に示されるOFDM送信機では、高速のバイナリデータは、エンコードされ（畳み込み符号は例である）、インタリーブされ、及び（BPSK、QPSK、64QAM等のような変調スキームを使用して）変調される。独立のチャネルエンコーダは、それぞれの送信アンテナについて使用される。その後、データは、Ｍ個のサブキャリアに供給される並列の低速の変調データのストリームに変換される。それぞれのエンコーダからの出力は、複数のサブキャリアで個別に搬送される。変調された信号は、Ｍ点逆フーリエ変換（IFFT）により周波数分割多重化され、ガードインターバルが付加される。結果として得られるOFDM信号は、D/Aコンバータによりアナログ信号に変換され、RF帯域にアップコンバートされ、無線で送信される。

図５で概念的に示されるMIMO-OFDM受信機で、Ｎ_r個の受信アンテナからの受信された信号は、帯域通過フィルタ（BPF）によりフィルタリングされ、次いで低周波にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、A/Dコンバータによりサンプリングされ（すなわち、デジタル信号に変換され）、ガードインターバルは、サンプリングされたデータがＭ点高速フーリエ変換（FFT）に供給される前に取り除かれる。フーリエ変換がＮ_r個の受信機のアンテナを通して受信された信号のそれぞれで実行された後、MIMO信号処理ユニット１１に供給される。MIMO信号処理ユニット１１は、チャネル特性を補償する処理を行う（図３に示される）信号再生成ユニット４を備える。

説明のため、先の説明は、単一の受信機、言い換えれば１つの位置におけるアンテナのセット（いわゆるシングルユーザ又はSU-MIMO）にMIMO信号を送出する単一の送信機の場合に主に焦点を当てているが、勿論、実際のMIMO無線通信システムは、これよりも非常に複雑であり、基地局がそれぞれのMIMOチャネルを１以上のUEに同時に送信する複数の相互に隣接するセルを提供する。実際に、本発明は、より手の込んだシステムに向けられ、以下に説明されるように、より手の込んだシステムに関連する問題に向けられる。マルチユーザMIMO又はMU-MIMOは、同じ周波数帯域で同時に複数のユーザ装置に信号が送信されること、複数のユーザ装置から信号が受信されることを可能にする、ユーザのそれぞれのアンテナの地理的な分離を利用するプリコーディングに依存する技術を示する。

先に説明されたように、周波数のリソースが従来のMIMOスキームで利用される手段は、所与のセル内でユーザ装置間の干渉を防止するか又は大幅に制限する。言い換えれば、セル内干渉は、大幅に回避される。しかし、前のパラグラフで説明されたより手の込んだマルチセルラネットワークでは、MIMO送信の利点は、セル間の干渉により制限されることがある。

セル間の干渉は、例えば１つのセルにおけるユーザ装置にデータを送信することにおいて基地局により利用される周波数リソース（すなわちキャリア及びサブキャリア）が隣接するセルにおけるユーザ装置にデータを送信することにおいて基地局により利用される周波数リソースと同一であるために生じる場合がある。言い換えれば、本発明が使用を発見する無線通信システムの種類では、当該技術分野で一般的な用語を使用して、隣接セル間の１：１の周波数の再使用となる可能性がある。この作用は、セル間の境界近くに位置するいわゆる「セルエッジユーザ」について特に重要である。セルエッジユーザについて、そのユーザに現在給仕している１つの基地局への距離は、隣接するセルにおける基地局への距離と大まかに同じであるか、又は隣接するセルにおける基地局への距離とごく僅かに異なる。また、受信された信号強度は、距離と典型的に高く相関する。結果として、セルエッジ近くのユーザの観点から給仕している基地局から受信された信号の強度は、セルエッジユーザにより見られたとき、隣接するセルにおける基地局からの信号の強度よりもごく僅かに強いか、又は隣接するセルにおける基地局からの信号の強度と近似的に同じである。共通の周波数リソースは隣接するセルで使用されるので（すなわち、隣接するセルにおける実質的に同じ送信周波数の同時の使用が存在する）、隣接するセルにおいて送信されている信号は、セルエッジユーザに送信されているデータと干渉することがある。

この困難さに対処するために提案されている１つの方法は、このセル間干渉を除去又は低減するため、複数の基地局間でMIMO送信を調整することである。この調整を達成するために採用される技術の完全な説明は、この説明のために必須ではない。この目的のため、この調節は、調整されたセル（又は調整されたセルの一部）間のセル間干渉を低減又は除去することができ、これは、高いデータレート、セルエッジのスループット及び／又は全体のシステムスループットにおける大幅な改善となる。しかし、この改善のトレードオフは、マルチセルラMIMOシステムにおける送信の調整は、調整された基地局間で共有されるべき、チャネル状態情報（CSI）及びデータ情報を必要とすることである。これは、システムの送信及びデータキャパシティのリソースに関するかなりの更なる負荷となる。特に、FDDシステムについて、基地局のチャネル情報は、ユーザ装置（UE）のフィードバックにより主に得られる（UEフィードバックは、TDDに基づくシステムにおいても有効である）。複数のセル又はセクタは調整された送信に参加するので、フィードバックされることが要求されるチャネル情報の量は、協働しているセルの数（又は協働しているセルのセクタの数）と線形に増加する。言い換えれば、UEは、調整された送信に参加しているそれぞれのセルに関する情報を、それらのセルを提供している基地局にフィードバックすることが必要とされる。これは、アップリンクチャネルに重い負荷を課すことが理解される。

前のパラグラフで説明されたように、調整されたマルチセルMIMO送信／受信（調整されたマルチポイント送信／受信又はCoMPとも呼ばれる）は、高いデータレート、セルエッジスループットのカバレッジを改善し、及び／又はシステムのスループットを増加するために使用される。CoMPで使用されるダウンリンクスキームは、以下の２つのカテゴリに入ることが考慮される。
・「コーディネートスケジューリング及び／又はコーディネートビームフォーミング（CS/CB）」及び
・「ジョイントプロセッシング／ジョイントトランスミッション（JP/JT）」
採用される更なる技術は、利用可能なピークのデータレートを増加し、利用可能なスペクトル割り当ての更に完全な利用を可能にする複数のキャリアの集合である。

ちなみに、当業者であれば、建設的及び破壊的な干渉を利用した信号処理技術である、指向性の信号送信及び／又は受信を支援するためにビームフォーミングの基礎及び基本原理に精通しているであろう。従って、ビームフォーミングの更なる説明は、ここでは必要とされない。

CS/CBでは、単一UEへのデータは、１つの送信ポイントから送信され、ユーザスケジューリング（すなわちそれぞれのユーザ装置への送信のタイミングスケジューリング）に関する判定及び／又はビームフォーミングの判定は、協働しているセル（又はセルセクタ）間の調整により行われる。言い換えれば、スケジューリング／ビームフォーミングの判定は、単一のユーザ装置が１を超える送信ポイントから信号を受信するのを妨げるように、調整されたスキームに参加しているセル（又はセルセクタ）間の調整により行われる。

他方で、JP/JTにおいて、単一のUEへのデータは、（コヒーレントに、又は非コヒーレントに）受信された信号品質を改善し、及び／又は他のUEについて干渉を相殺するように、複数の送信ポイントから同時に送信される。言い換えれば、UEは、複数のセルにおいて積極的に通信し、同時に１を超える送信ポイントと通信する。

LTEに適用されるCoMPの更なる詳細は、文献において発見することができる。
3GPP TR 36.814："Further advancements for E-UTRA Physical layer aspects (Release 9)"，V1.0.0，26.02.200926 CAにおいて、離散的な周波数帯域は、同じユーザ装置に給仕するために同時に使用され（集合され）、高い帯域幅の供給を持つサービス（最大100MHz）が提供されるのを可能にする。CAは、既存のLTE端末及び物理レイヤとの互換性を保持しつつ、幾つかの周波数帯域にLTE-A使用の端末が同時にアクセスするのを可能にするLTE-A（LTE-Advanced）の機能である。CAは、複数のセル間の調整を達成するため、JPを補うものとして考慮され、違いは、（大まかに言えば）CAが周波数領域における調整を必要とするのに対して、JPは時間領域における調整を必要とすることである。

図６は、CoMPで使用されるダウンリンク送信の上述されたカテゴリの動作原理を概念的に示すが、基地局が図６におけるセルの分布に関して例示されるやり方は実際の無線通信システムにおいてセルと向かい合う基地局の本来の分布を反映していない場合がある。特に、実際の無線通信システムでは、セルは、ある程度オーバラップするように、図示させる六角形よりも遠くに延長し、UEが１を超える基地局の範囲内に同時にあるのを可能にする。さらに、例えばLTEでは、同じ基地局（eNodeB）にとって複数のオーバラップしているセルを提供することは可能である。しかし、図６は、この目的のために、CoMPで使用される、CS/CB及びJPダウンリンク送信スキームの原理をそれぞれ例示する。

ジョイントプロセッシング（JP）は図６(ａ)で表されており、この図では、セルA，B及びCは、UEに積極的に送信する一方、セルDは、セルA，B及びCにより使用される送信間隔の間に送信していない。

コーディネートスケジューリング及び／又はコーディネートビームフォーミング（CS/CB）は図６(ｂ)で表されており、この図では、セルBのみがUEにデータを積極的に送信し、ユーザスケジューリング／ビームフォーミングの判定は、協働しているセル間の同一チャネルのセル間干渉が低減又は除去されるように、セルA，B，C及びDの間での調整により行われる。

CoMPの動作において、UEは、チャネル状態情報をフィードバックする。チャネル状態情報は、詳細にわたり、１以上のチャネル状態／統計情報、狭帯域SINR（Signal to
Interference plus Noise Ratio）等の測定値を含む。また、チャネル状態情報は、チャネルの空間構造に関連する測定値、及びUEの好適な送信ランク及びプリコーディングマトリクスを含む他のチャネルに関連するパラメータを含む。

先に説明されたように、チャネル状態情報のフィードバックは、変化するチャネル状態を考慮し、データスループットを最大にするため、送信された信号の変更（典型的に、送信前に基地局による変更）を可能にする。より詳細には、プリコーダ設計、リンクアダプテーション及びスケジューリングを実行するために基地局で行われる。また、先に説明されたように、FDDシステムについて、それぞれのセルについてチャネル情報の等価な詳細を達成するため、フィードバックするために必要とされるチャネル情報の全体量は、協働しているセル（又はセルのセクタ）の数と共に線形に増加し、これは、特にアップリンクチャネルの大きな更なる負荷を形成する。

従来、CSIの報告は、特定のUEとの通信において、複数のセル又はそれらの相対的な重要性を考慮することなしに提供される。しかし、先に説明されたように、CoMPでは、セル間で調整があり、実際に、先に説明されたジョイントプロセッシング（JP）ダウンリンク送信スキームの場合、単一のUEへのデータは、複数の送信ポイントから同時に送信される。「セル間の調整」は、地理的に分離された基地局（すなわちCOMP）によりサポートされるセルと同様に、１つの基地局又は多数の同一場所に位置される基地局によりサポートされる、異なるキャリア周波数（すなわちCA）でセルを含むことが理解される。

従って、マルチセルDL MIMO送信について使用されるアップリンクチャネルについて、フィードバックのオーバヘッドを確保することができるフィードバックスキームを追究することは価値がある。

本発明の第一の態様によれば、多入力多出力の通信ネットワークで使用される方法であって、ネットワークは、１以上のユーザ装置の少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、１以上のユーザ装置から少なくとも１つのアップリンクで信号を受信する１以上の基地局により提供される複数のセルを有する。ユーザ装置は、基地局とユーザ装置との間の１以上のチャネルに関連するチャネル状態情報CSIに関する報告をネットワークにフィードバックする。基地局は、CSIに基づいてユーザ装置へのダウンリンク信号を適合させる。本方法は、ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージについてアップリンクのリソースを識別する段階、ユーザ装置が、ネットワークで利用可能ではない情報に少なくとも部分的に基づいて、ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージの必要を判定する段階、及びユーザ装置が、識別されたアップリンクリソースを使用して、ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージをネットワークに送出する段階を含む。

本明細書、及びこのセクション及び請求項を通して、用語「セル」は、セルのセクタをも含むことが意図される。

ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージは、CSIの報告、CSIの報告を送出する要求、CSIの報告の割合における変化の要求、CSIの報告のモードにおける変化の要求、ユーザ装置とネットワークとの間での送信モードにおける変化の要求、のうちの１以上を含む。

判定する段階は、ユーザ装置により観察されるダウンリンクのチャネル状態における変化に基づく場合がある。その場合、判定するステップは、ユーザ装置により決定される、以下の基準のうちの１以上を採用することが好ましい。チャネルマトリクス、チャネル空間構造、信号対干渉比SIR、信号対雑音比SNR、又は信号対（干渉＋雑音）比SINR、ユーザ装置により好まれる送信ランク、ユーザ装置により好まれる送信モード、ユーザ装置の好適なプリコーディングマトリクス、期待されるデータレート、チャネル状態の変化の割合、及び／又は時間的な２以上のポイントでのチャネル状態の関数。

また、判定するステップは、ユーザ装置の機能における変化に基づく場合がある。これは、ユーザ装置の以下の特性の何れかを含む。利用可能な受信アンテナの数、利用可能な処理能力、利用可能な電力、ユーザ装置の位置及び／又は速度。

本方法の１態様において、識別するステップは、永続的に利用可能なユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージについてのリソース、又は定義された時間の長さについてのリソースをユーザ装置に対して構成する。LTEに基づくシステムの場合、リソースは、以下の１以上を含む。物理的なアップアップリンクの共有チャネルPUSCH（Physical Uplink Shared Channel）に関するリソースの永続的なアップリンクの許可、物理的なアップリンクの制御チャネルPUCCH（Physical Uplink Control Channel）に関するリソースの周期的な割り当て、競合に基づかない、ランダムアクセスチャネルRACHに関するリソースの許可。

代替的に、本方法は、ユーザ装置が、ユーザ装置で生成されたチャネル状態のメッセージを送出するため、ネットワークからリソースを要求する段階を含む場合があり、ネットワークは、係る要求に応答してリソースを利用可能にする。LTEに基づく無線通信システムでは、要求は、以下の１以上を使用して作成される。PUCCH又はPUSCHに関するCSIメッセージ、媒体アクセス制御レイヤMACのメッセージ、RACHメッセージ。

更なる代替として、識別するステップは、競合に基づいて、利用可能であるユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージのためのリソースを識別する段階を含む。

先の方法では、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージはCSIの報告である場合、これは、ネットワークによりユーザ装置について要求されるCSIの報告に加えてである。言い換えれば、ユーザ装置で生成された報告は、システムにおいて既に提供された既存のネットワークが指示したCSIの報告を拡張することができる。

代替的に、CSIの報告は、ネットワークによりユーザ装置について要求されたCSIの報告の代わりである。これは、おそらく不要なCSIの報告なしで済ませることができるため（例えば、チャネル状態等が著しく変化しない場合）、アップリンクリソースを解放することができる。

本発明の第二の態様によれば、多入力多出力通信ネットワークにおいて使用される、ユーザ装置が提供される。ネットワークは、UEに少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、UEから少なくとも１つのアップリンクで信号を受信する１以上の基地局により提供される複数のセルを含む。UEは、基地局とUEとの間での１以上のチャネルに関連するチャネル状態情報に関する報告をネットワークにフィードバックする。基地局は、CSIの報告に基づいてUEへのダウンリンク信号を適合させる。UEは、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージに適したアップリンクリソースを識別し、ネットワークにとって利用可能ではない情報に少なくとも部分的に基づいて、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージの必要を判定し、利用可能なアップリンクのリソースを使用して、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージをネットワークに送出する。

本発明の第三の態様によれば、多入力多出力通信ネットワークにおいて使用される、基地局BSが提供される。ネットワークは、BSにより１以上のセルが提供される複数のセルを含み、セルは、１以上のユーザ装置に少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、１以上のユーザ装置から少なくとも１つのアップリンクで信号を受信する。ユーザ装置は、BSとユーザ装置との間のチャネルに関連するチャネル状態情報に関連する報告をネットワークにフィードバックする。BSは、CSIの報告に基づいて、UEへのダウンリンク信号を適合させる。BSは、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージに適したリソースを識別し、識別されたアップリンクリソースでユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージを受信し、ユーザ装置で生成されたチャネル状態メッセージに応答してチャネルを再構成する。

先に定義されたUE及びBSは、本発明の方法に関して先に列挙された特徴の何れかを提供する。

本発明の更なる態様は、プロセッサを備えたトランシーバ装置が先に定義されたUE又はBSを提供するのを可能にするソフトウェアと同様に、先の方法の何れかに従って動作するように構成される無線通信システムを提供する。係るソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な媒体で記録される。

一般に、それとは反対に明らかな意図が存在しない限り、本発明の１態様に関して記載された特徴は、係る組み合わせが明示的に記載されないか又は本明細書で記載されないとしても、他の態様にも同様に適用され、組み合わせて適用される。

上述した内容から明らかであるように、本発明は、多入力多出力（MIMO）無線通信システムにおける基地局とユーザ装置との間の信号送信に関する。基地局は、係る信号を送信及び受信するために適した任意の形式をとる場合がある。基地局は、3GPP LTE，3GPP LTE-A，IEEE802.16及び802.11グループの規格における実現のために提案される形式を典型的にとることが考えられ、従って、異なる状況において、必要に応じて、NodeB又はeNodeB（eNB）（この用語は、ホームeNodeB又はHeNBをも包含する）として記載される場合がある。しかし、本発明の機能的な要件に依存して、一部又は全部の基地局は、ユーザ装置から信号を送信及び受信し、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいてユーザ装置への送信のために信号を適合させるために適した他の形式をとる場合がある。

同様に、本発明では、それぞれのユーザ装置は、基地局からの信号を送信及び受信するために適した何れかの形式を取る場合がある。例えば、ユーザ装置は、加入者局（SS）、又は移動局（MS）の形態、或いは何れか他の固定された位置又は移動可能な形態を取る場合がある。本発明を可視化するため、ユーザ装置をモバイルハンドセット（及び多くの例では、ユーザ装置の少なくとも幾つかはモバイルハンドセットを含む）と仮定することは便利である。

無線通信システムでは、互いに関して基地局の配置は、セル（及びセルのセクタ）のレイアウトを定義する。本発明は、特定の基地局のアレンジメント又はセルレイアウトに必ずしも限定されない。

例として、添付図面が参照される。
簡略化されたMIMOシステム、及び送信機と受信機との間の個々のSISOチャネルの概念図である。 送信機がＮ_T個の送信アンテナを有し、受信機がＮ_r個の受信アンテナを有する、より一般化されたMIMOシステムの概念図である。 図１で与えられたシステムに類似し、より一般化されたMIMOシステムに関連するシステムの概念図である。 MIMO-OFDM送信機の所定の重要な機能コンポーネントを例示する概念図である。 MIMO-OFDM受信機の所定の重要な機能コンポーネントを例示する概念図である。 CoMPで使用されるいわゆるジョイントプロセッシング（JP）のダウンリンクの送信の動作原理を例示する図である。 CoMPで使用されるいわゆるコーディネートスケジューリング及び／又はビームフォーミング（CS/CB）ダウンリンク送信の動作原理を例示する図である。 本発明が適用可能な類の無線通信システムで基地局、セル及びセルセクタが分布される１つの方法を例示する図である。 LTEで定義される論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルの間の関係を例示する図である。 本発明を実施する方法で含まれるメインステップのフローチャートである。

先の説明では、（MIMOチャネルにおけるような）用語「チャネル」は、送信機と受信機との間の全体の無線リンクの応答を説明するために使用されている。しかし、用語「チャネル」は、様々な目的のために、アップリンク、又はダウンリンクで確保されるキャパシティを示すために、別の意味でも使用される。係るチャネルは、ネットワーク内のアブストラクションの様々なレベルで定義することができる。図８は、論理レベル、トランスポートチャネル及び物理チャネルのそれぞれでLTEにおいて定義されるチャネルの幾つか、及びそれらの間のマッピングを示す。この目的のため、物理レベルにあるチャネルは、特定の関心がある。

ダウンリンクに関して、ユーザデータは、物理ダウンリンク共有チャネル（PDSCH）で搬送される。様々な目的のためにシグナリングを搬送する、ダウンリンクの様々な制御チャネルが存在する。特に、物理ダウンリンク制御チャネル（PDCCH）は、（LTEにおけるeNodeBsと呼ばれる）基地局から個々のUEにスケジューリング情報を搬送するために使用される。

一方、アップリンクに関して、ユーザデータ及び幾つかのシグナリングデータは、物理アップリンク共有チャネル（PUSCH）で搬送され、制御チャネルは、チャネル品質の指示（CQI）の報告、プリコーディングマトリクス情報（PMI）、MIMOのランクの指示、スケジューリング要求を含むシグナリングをUEから搬送するために使用される、物理アップリング制御チャネルPUCCHを含む。すなわち、LTEにおいて、送信ランク及びどのプリコーダマトリクスを使用すべきかに関する提案は、CQIの報告と共にUEにより提供される。（CSIの形式として考えられる）これらの提案は、送信ランク、プリコーダ及び符号化率及び変調を現在のチャネル状態に適合させることにおいてeNBを誘導する。しかし、eNBは、UEの提案を無効にすることができる。

現在LTEは、（送信される場合、PUCCH又はPUSCHに関する）周期的なCSIの報告及び（PUSCHに関する）非周期的なCSIの報告の両者をサポートする。典型的に、非周期的なCSIの報告は、より多くの情報を搬送することができる。これは、PUSCHが送信されるときに、より多くのリソースが利用可能である可能性が高いからである。従って、CSIの報告をトリガしたUEが周期的なCSIの報告よりも詳細であるか（例えば、より正確であるか、より多くのセルをカバーしている）、又は、より迅速に伝達することができる場合、周期的なCSIの報告が既に構成されているとしても、係るCSIの報告をトリがすることはUEにとって利点がある。非周期的なCSIの報告は、使用されるべきULリソースを定義する、PDCCHでのメッセージを使用して指示される。

本発明は、特に、限定されるものではないが、LTEへの適用であって、LTEに対する潜在的な改善として提案される（すなわちLTE-Advanced）。本発明は多数の特徴を有しており、UEによりCSIの報告をトリガすること、UEからのCSIの報告の送信（又は送信の必要）をネットワークに示す幾つかの手段、及びどのリソースがCSIの報告のために使用されるかを判定する幾つかの手段を含む。

本発明の方法は、図９のフローチャートで概説される。プロセスは、図示されるように、ネットワークは、新たなUEで生じたCSIの報告について幾つかのリソースを利用可能にすることで開始する。これは、以下に説明されるように、リソースの明示的な提供である必要はない。UEは、UEが通信するセルでチャネルをモニタする。特に、UEは、ネットワークにより送信されたリファレンス信号（RS）を検出することから、チャネル品質を決定する。その従来の動作の一部として、UEは、図示される周期的なCSIの報告を送出する。更に、又は代替的に、例示されていないが、ネットワークは、どんな時にも非周期的なCSIの報告を送出するようにUEに指示する。周期的なCSIの報告がUEにより送出されると仮定すると、ネットワークは、例えば必要とされるレベルでデータレートを維持するためにダウンリンクを適合させることによるといった、幾つかのやり方でこれに応答する。

ある時点で、UEは、UEで生じたCSIの報告を正当化するために十分に有意な、チャネルにおける変化を検出する。ここで、「有意な“significant”」とは、例えばデータレートのような幾つかのパラメータにおける２０％の変化を意味する。UEが、UEで生じたCSIの報告を送出することを決定した場合、UEは、Yでラベル付けされた水平方向の矢印により示されるようにネットワークに指示する。簡単さのために例示されていないが、このUEによる報告のステップは、以下に説明されるように、UEがCSIの報告を送出する要求をはじめに送出することを含む。

本発明の実施の形態の幾つかの新たな特徴は、以下を含む。
（i）CSIフィードバックのトリガ：
UEの位置における変化、「利用可能な」UEの機能における変化、バッテリ状態における変化、或いはバッテリの枯渇又は再充電レベルから生じる動作の制約における変化。
（ii）UEがトリガしたCSIの報告の新たなシグナリングサポート。
（iii）UEの設定を変えることをUEがネットワークに要求する。

標準化された態様は、物理レイヤのシグナリング、CSIの報告のトリガ条件の定義、及びRRC（Radio Resource Control）設定の詳細を含む。

上記特徴（i）に関して、一般に、CSIの報告は、UEによりトリガされる。この場合、UEは、ネットワークにとって利用可能な情報を有しており、現在の状態において、新たなCSIの報告が有益であることを判断する。LTEにおけるこのアプローチの利点は、ネットワークがCSIの報告に関して全ての決定を行う場合（すなわち、非周期的なCSIの報告をトリガし、周期的なCSIの報告を設定する判断）に必要とされる、ネットワークに関連する情報を送信するために必要とされるシグナリングオーバヘッドを回避又は低減することである。これは、ネットワークが新たなチャネル状態に十分に気付いているこを保証するために必要とされる（例えば、周期的なCSIの報告の高いレートによる）ULシグナリングオーバヘッドを低減する可能性を含む。代替的に、所与の量のシグナリングオーバヘッドにより、DLパフォーマンスは、ネットワークにおいて利用可能な良好なCSIのために改善される。

チャネル状態における十分に大きな変化に基づく可能性のあるトリガは、以下を含む。
（a）以下に基づいて、観察されるDLチャネル状態における変化。

チャネルマトリクス、CSI-RS（CSI-リファレンス信号）、CRS（コモン−RS）又はDRS（専用のRS）を使用してUEにより測定される。
チャネルの空間構造、例えば相関行列の距離（CMD）。
SIR，SNR又はSINR
UEにより好まれる送信ランク
UEにより好まれる送信モード（例えばCoMP又は単一セル、或いはMU/SU-MIMO） 好適なプリコーディング行列（例えばPMI）−以下を参照
期待されるデータレート（たとえばCQI）
チャネル状態の変化の割合
２以上の時間的な瞬間でのチャネル状態の一般的な関数。

他の変化は、チャネル状態における変化を含み、例えばGPSのような測位技術を使用して測定されたUEの位置又は速度における変化は、CSIの報告をトリガするために使用される。

先の基準の間で幾つかのオーバラップが存在する。相関行列の距離（CMD）は、チャネルマトリクスにおける変化の割合の測度として考えられ、PMIにおける変化の有意さは、CMDを使用して評価される。CMDは、以下の文献で説明されている。
M.Herdin, N.Czink, H.Ozcelik, and E.Bonek, “Correlation matrix distance, a meaningful measure for evaluation of non-stationary MIMO channels”, in IEEE VTC spring 2005, vol. 1, 2005, pp.136-140.
先のCMDは、「狭帯域」CMDとして考えられる。代替的な「拡張」又は「広帯域」CMDは、“Feedback Interval Control”と題された、本出願人による同時係属の欧州特許出願09180243.9で提案されており、この内容は、引用により本明細書に盛り込まれる。CMDの何れか一方又は両方の形式は、本発明に適用される。

この文脈における送信ランクの有意さを説明するため、達成可能なデータレートは、典型的にチャネル状態の関数である（すなわち、送信及び受信アンテナの数、チャネルマトリクス及び、信号対（干渉＋雑音）比SINR）。可能性のある送信プリコーダマトリクスの制限されたセット（すなわちビームフォーマ）は、異なる送信ランクをもつプリコーダを含む。チャネル状態の所与のセットにおいて、それぞれのプリコーダは、特定のデータレートを与え、対応する送信ランクを有する。従って、最高のデータレートを与えるために推定されるプリコーダを選択することは、提案される送信ランクにもつながる。実際に、送信ランクは、SINRと相関される傾向がある。

所与の送信ランクの優先度の決定において、UEは、達成可能なデータレートを最大にするプリコーダを選択する。このプリコーダがコードブックから選択される場合、選択されたコードブックエントリへのインデックスは、PMI（プリコーディングマトリクスインジケータ）である。従って、ある時間的な瞬間から別の時間的な瞬間へのPMIにおける変化（又はPMIにより示される行列における変化）のサイズを定量化するため、UEは、２つの異なるPMI値により示される２つの行列を使用してCMDを計算する。LTE Release 8/9では、UEは、単一のPMIを典型的に計算する。LTE Release 10における好適なプリコーダは、異なるコードブックからのエントリを示す２つのマトリクスインデックスにより示されることを考えると、関連する変化は、一方又は両方のマトリクス又はインデックスにおいてである。LTE Release 10において、１を超えるPMIが導出される（例えば最良／最悪の比較）。

または、或いは代替的に、CSIのトリガは、以下のような、特定の送信モード、空間ストリーム又はデータレートの数を受けるためのUEの機能を反映する、UEの状態における変化から導出される。
（b）UE機能における変化−受信アンテナの数、利用可能な処理パワー、利用可能なUEトランシーバの数。

例えば、UE処理パワー又は利用可能なトランシーバの数は、ブロードキャスト送信（例えばMBMS）を受信するような、別の目的のために幾つかのハードウェアリソースが使用されている場合に、一時的に低減される場合がある。

または、代替的に、CSIのトリガは、UEで利用可能なパワーの考慮から生じる。例えば、バッテリパワーを節約するため、UEにデータレートを制限することが望まれる。この更なるクラスのトリガは、以下の通りである。
（c）UEでの電源に関連する変化−電源とバッテリ電源との間のスイッチ、バッテリ充電の状態、電力の節約に関するポリシー（例えばユーザにより設定される「エコノミーモード」）。
（d）さらに、UEでのアプリケーションレベルでの変化は、例えばQoS（Quality of Service）要件の観点で、CSIの報告のトリガである。例えば、アプリケーションがデータ不足で実行している場合（例えばストリーミング）、更なるCSIの報告をトリガすることで、UEにより得られている高いデータレートになる。
（e）時間に基づく基準が適用される場合もある。例えば、CSIの報告は、「通常の」CSIの報告が発生されることなしに、最後のCSIトリガイベントから経過した時間が閾値を超えたときにトリガされる。ここで、「通常の」CSIの報告は、ネットワークにより指示される周期的なCSIの報告を示すか、非周期的な報告を示す。

既に記載されたように、ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージを搬送するために適切なリソースの必要が存在する。一般に、係るリソースは、ネットワークにより予め決定され、例えばRRCコンフィグレーションの一部としてUEに知られているか、それ自身の事前に又は要求に応じてネットワークによりUEに明示的に通知されるか、或いは、それ自身の選択についてUEにより識別される。

UEで生じたCSIの報告をひとたびトリガされたときに送出されるのを可能にするために適した送信リソースについて、（LTEに関して）幾つかの可能性のあるアプローチは、以下の通りである。
（i）ULリソースは、永続的に利用可能であるか、又は定義された時間期間について少なくとも利用可能にされ、必要とされたときにのみ使用される。これは、使用されるリソースの観点で好ましくない。ここでのオプションは、以下を含む。PUSCHに関する永続的なULの許可、本発明のUEで生じたCSIの報告により置き換えられるか、又は本発明のURで生じたCSIの報告に加えての、従来の周期的なCSIの報告による、周期的なPUCCH割り当て、競合に基づかないRACH。
（ii）ULリソースは、必要とされたときに許可される。これは、リソースの使用の観点で有効であるが、UEがCSIの報告のためのリソースを要求する必要があるため、より多くのシグナリングを必要とする（以下を参照）。言い換えれば、CSIの報告自身に加えて、CSIの報告を送出するためのUEで生じた要求が存在する。
（iii）競合に基づくCSIの報告の送信。このアプローチは、異なるUEが同時にCSIの報告を送出しようと試みるためにコリジョンに苦しむ場合がある。競合に基づくRACH又は可能性のあるリソースのサブセットに制限される、PUCCH/PUSCHに関するブラインド送信の何れかは、この目的のために使用される場合がある。

先のオプション（ii）の場合、CSI送信のために使用されるリソースは、CSIの報告を送出するためのUEで生じた要求が（リソースの割り当てを含む）非周期的なCSIのコマンドをもつUL許可により後続されるときに、UEに信号伝達される。これは、アップリンクにおける少ない量の更なるシグナリングのみを必要とするという利点を有する。

代替的に、UEは、UEで生じたCSIの報告について使用するリソースをネットワークに明示的に示す。係るケースでは、CSI要求のネットワークの確認は、必ずしも必要とされない。ネットワークは、UEにとって利用可能なリソースのセットを設定するか、又は言い換えれば、この目的のために、適切なリソースのサブセットをUEに対して識別する。そのリソースの使用を示すUEと実際の送信との間で適切な遅延が存在する場合、ネットワークスケジューラは、UEの要求を考慮し、必要なリソースがフリーであることを保証することができる。他方で、他のUEとの潜在的な衝突を回避するため、送信するためのUEの許可をネットワークが確認又は否定するのを可能にするメカニズムが提供される。これは、リソースを示す小さな更なるULのシグナリングを犠牲にして、DLのシグナリングを低減する。

CSIリソースは、例えばUEのアイデンティティに依存して、又はCSI要求のために使用される信号の特性に依存して、暗黙的に決定される場合がある。CSIの報告のトリガ条件（たとえば特定のセルにおけるCSIの変化）とCSIの報告のために使用されるリソースとの間のリンケージが存在する。このアプローチの利点は、リソースの指示のシグナリングのオーバヘッドが必要とされないが、システム動作（例えばスケジューリング）のフレキシビリティを制限する場合がある。

LTEで使用される特定のシグナリングの観点で、UEで生じたCSIの報告の要求の明示的なシグナリングの様々なオプションが存在する。
（a）PUCCH又はPUSCHに関する既存のCSIメッセージの構造−確保された値の使用、既存のビットの置換え、更なるビットでの拡張。
（b）MACメッセージ、
（c）RACH
CAを使用するとき、CSI要求のシグナリング（すなわち、ユーザ装置で生じたCSIの報告を送出する許可のシグナリング）は、CSIの報告のために使用されるキャリアとは異なるキャリアで行われる。

複数のセル（CoMP及び／又はCA）によれば、CSIの報告の要求をどのセルに適用するかを示す必要がある。これは明示的に行うことができ、代替的に、これは暗黙的に行うことができる。例えば、CSIの報告の要求がPUCCH/PUSCHでCSIメッセージで搬送される場合、CSIメッセージと特定のセル（又はキャリア）との間で定義されるリンケージが既に存在する場合がある。同じリンケージは、CSIの報告が要求されているセル（又はキャリア）を示す。

例えばPUCCHでの周期的なCSIにおけるデータ値における特定の変化により、CSIの報告の要求を暗黙的に示すことも可能である。例えば、好適な送信ランク（RI）が変化するとき、これはCSIの報告を送出するためのUE要求として理解することができる。

ULのシグナリングの負荷を制御するため、システム仕様においてUEについて定義される制限又はネットワークにより設定される制限が存在する場合がある。例えば、これは、CSIの報告のUEの要求の割合に関する制限、又は係る要求の間の間隔に関する制限である場合がある。

先に記載されたように、UEで生じたアクションは、（必要に応じて、係る報告を送出するための許可／リソースの要求を含む）CSIの報告である。より一般的に、UEで生じたアクションは、「ユーザ装置で生じたチャネル状態メッセージ」と呼ばれ、この用語は、以下のような、特にUEのネットワークでシグナリングされる構成における変化の要求である、関連する報告／要求をカバーすることが意図される。
CSIの報告の割合における変化（すなわち、周期的なCSIの報告間の間隔）。従って、ユーザ装置で生じたチャネル状態のメッセージは、例えば１回限りの報告を提供するのではなく、将来の報告の頻度を増加させる効果を有する。UEの速度における変化のためにフェージング速度が変化する場合に適切である。
CSIが報告されているセルにおける変化。これは、UEが複数のセルと同時に通信するCoMP又はCAのケースを示す。
CSI報告モードにおける変化。これは、（例えばチャネル状態は、全体の周波数帯域又は帯域の１以上の部分について報告されるか、又はどのパラメータがCSIの報告に含まれるか、といった）CSI情報のコンテンツにおける変化を含む。例として、これは、UEがBS近くの見通し内からマルチパスチャネルに更に離れて移動した場合に生じるような、チャネルの性質が変化した場合、又は例えば屋外から建物内に移動した場合に生じるような、UEがパスの損失における大きな変化を受けた場合に適切である。
（UEで設定される）送信モードにおける変化。例は、UE速度における増加から生じる、DLでのダイバーシチを送信するための、クローズドループMIMOから変化である。典型的に、送信ダイバーシチは、送信機でのチャネルマトリクスの情報なしに、異なるペアの送信アンテナと受信アンテナとの間の異なる経路での無相関のフェージングを利用することができる。クローズドループMIMOは、特定のチャネル状態について（特に、プリコーディングマトリクスである）送信パラメータを最適化するため、（特に、フィードバックである）チャネル情報を利用する。従って、フィードバックがない場合、又はフィードバックがチャネルにおける変化に関連して十分に迅速に提供することができない場合、MIMOの代わりに送信ダイバーシチを使用することが好ましい。

ネットワークは、CSIフィードバック（及びデータ送信のためのダウンリンクリソース）のためのリソースを制御することを望む可能性があるので、更なる有効な特徴は、ネットワークが、UEが要求することが許可された変化に関する幾つかの制限によりUEを設定することである。

UEがトリガしたCSIの報告の内容は、CSIの報告の要求をトリガするファクタに依存する。例えば、CSIの報告が１つのセルについてチャネルにおける変化によりトリガされた場合、結果として得られるCSIの報告は、そのセルについてCSI情報のみを含む。CSIの報告が、UEステータス又は電源のような幾つかの他の理由のための変化した場合、CSIは、どのCSIの測定が利用可能であるかについて、全てのセルについて報告される場合がある。一般に、最近のCSIの測定は、（例えば、CSI-RSシンボルがそれらのセルで最近送信されていない場合といった）幾つかのセルにとって利用可能ではない場合がある。CSIがどのセルをカバーするかに関する情報は、（例えばビットマップとして）CSIの報告自身に含めることができる。

以下、本発明の幾つかの更に特定の実施の形態は、例によりLTE-Aネットワークに関して概説される。

第一の実施の形態では、ネットワークは、FDDを使用し、１以上のeNodeBsを含み、それぞれのeNodeBsは、少なくとも１つのダウンリンクのセルを制御し、それぞれのダウンリンクのセルは、対応するアップリンクのセルをもつ。それぞれのセルは、そのセルで送信された信号を受信及びデコードする１以上の端末（UE）に給仕する。UEへの送信のための時間、周波数及び空間の領域において、送信リソースの適切な使用をスケジュールするため、それぞれのセルは、eNodeBsに、対応するeNodeBによりそれぞれのセルで送信される（上述されたCSI-RS，CRS又はDRSのような）参照シンボルに関して行われる測定から導出されるダウンリンクチャネルの状態に関する情報（CSI）を提供する。LTE Release 8 and 9で利用可能なメカニズムは、所与のUEから唯一のセル（給仕しているセル）のCSI情報の報告をサポートする。CSIの報告は、（ネットワークにより設定されたタイミング及び周期により）周期的又は非周期的であり、この場合、eNodeBは、特定の瞬間でCSIの報告を送信するようにUEに指示する。

この実施の形態では、定義された基準を考慮して、UEは、少なくとも１つのCSIの報告を送信する必要を決定する。これは、ネットワークにより既に設定された報告のうちの１つに加えて、又はネットワークにより既に設定された報告に加えて行われる。さらに、UEは、CSIの報告を送信する要求をその給仕しているeNodeBに送る。肯定の応答の受信に応じて、UEは、所望のリソースを使用してCSIの報告を送信する。

第一の実施の形態の好適なバージョンでは、CSIの報告を送出するUEの要求のトリガは、所与の割合でのDLの送信を受けるUEの機能における変化である。この実施の形態の他のバージョンでは、トリガ条件は、上述された１以上のパラメータに基づく。特定のトリガ条件の使用は、（例えばRRCシグナリングにより）ネットワークにより設定される場合がある。

第一の実施の形態の好適なバージョンでは、CSIを送出するUEの要求は、RACHチャネルを使用して送出される。本実施の形態の他のバージョンでは、シグナリングメカニズムは、上述されたメカニズムの何れかである。特定のメカニズムの使用は、（RRCシグナリングにより）ネットワークにより設定される。第一の実施の形態の好適なバージョンでは、ネットワークは、PDCCHを使用して非周期的なCSIの報告を指示することで、UEのCSI要求に応答する。本実施の形態の他のバージョンでは、CSIの報告の送信リソースは、（例えばセクション3.2及び3.3における）上述された他の方法の何れかに従って定義される。さらに、特定のメカニズムの使用は、（例えば、RRCシグナリングにより）ネットワークにより設定される。本実施の形態の幾つかのバージョンでは、ネットワークから明示的な応答がない場合がある。

第一の実施の形態の拡張であるが、類似している第二の実施の形態では、ネットワークは、１以上のeNodeBsを備えており、それぞれのeNodeBsは、１以上のダウンリンクセル、及び対応するアップリンクのセルを制御する。所与のeNodeBにより制御されるセルの幾つかは、異なるキャリア周波数を有する。所与の端末（UE）は、１を超えるセルにより送信される信号を同時に受信してデコードする。典型的なコンフィグレーションでは、UEにより受信されたセルは、同じeNodeBにより制御されるが、異なるキャリア周波数（CA）を有し、及び／又は異なるeNodeBsにより制御され、同じキャリア周波数（CoMP）を有する。

時間、周波数及び空間領域においてセル当たりの送信リソースの適切な使用をスケジュールするため、UEは、対応するeNodeBによりそれぞれのセルで送信されるリファレンスシンボルに関する測定から導出される、ダウンリンクチャネル（CSI）の状態に関する情報をeNodeBsに提供する。LTE Release 8及び9で利用可能なメカニズムは、所与のUEから唯一のセル（給仕しているセル）のCSI情報の報告をサポートする。CSIの報告は、（ネットワークにより設定されるタイミング及び周期により）周期的又は非周期的であり、eNodeBは、特定の瞬間でCSIの報告を送信するようにUEに指示する。

現在のところLTEは、CSIの報告が特定のセルについて送出されるべきことを示す指示をサポートしない。一般に、ネットワークは、UEの動作の大部分の態様を管理している。UEは、特定のセルのCSIを送出する要求を示すが、ネットワークは、異なるセルについてCSIの報告を実際に尋ねることは自由である。従って、１を超えるセルについてCSI情報をその給仕しているeNodeBにUEが提供するのを可能にする更なるメカニズムが使用される。例えば、周期的なCSIの報告がセルのセットを通して循環するように設定されるか、又は、非周期的なCSIの報告のコマンドにおける情報は、報告にどのセル（又は複数のセル）を含ませるべきかを指定する場合もある。

本発明によれば、定義された基準を考慮して、UEは、少なくとも１つのCSIの報告を送信する必要を決定する。これは、ネットワークにより既に設定された１又は何れかの報告の更なるものであるか、又はネットワークにより既に設定された１又は何れかの報告の代わりである。さらに、UEは、CSIの報告を送信する要求をその給仕しているeNodeBに送出する。肯定を受けたとき、UEは、指定されたリソースを使用してCSIの報告を送信する。第一の実施の形態について記載された全てのバリエーションは、第二の実施の形態にも適用される。第二の実施の形態のバリエーションでは、UEによりトリガされた報告は、既に設定された周期的な報告の更なるものであるか、又は更なるセルを示す場合がある。

第二の実施の形態の好適なバージョンでは、CSIの報告を送出するためのUEの要求のトリガは、先に列挙した基準の何れかに基づいて決定された、少なくとも１つのセルに関連する伝搬経路のチャネル状態における変化である。

また、好ましくは、UEは、PUCCHに関する周期的な報告を使用してCSI情報の制限されたセットを報告する。これは、詳細の量又は報告されたセルの数において制限されるか、或いは、CSI情報の完全なセットが送出される割合において制限される。このように、ネットワークは、周期的な報告の形式で特定のCSI情報を送出するようにUEを構成し、より詳細な報告は、UEからの要求に続いて送出される。CSIを送出するUEの要求は、更なるビットフィールド（例えば１ビット）により、PUCCHチャネルを使用して送出される。

第二の実施の形態の好適なバージョンでは、ネットワークは、PDCCHを使用して非周期的なCSIの報告を指示することで、UEのCSI要求に応答する。CSIの報告は、１以上のセルに適用される場合があり、これは、CSIの報告の一部として示される。

第一又は第二の実施の形態に類似した第三の実施の形態では、CSIを報告する必要を示す代わりに、UEは、UEコンフィグレーションにおいて変化をなすようにネットワークに要求する。この実施の形態の異なるバリエーションでは、UEは、CSIの報告の割合における変化、セルが報告されるセル（又は複数のセル）における変化、CSIの報告のモードにおける変化、又は送信モードにおける変化のうちの１つを要求する。更なる特徴として、UEが要求する可能性のある変化の範囲は、ネットワークからのシグナリングにより制限されている。

先の実施の形態のバリエーションでは、UEでトリガされたCSIの報告のコンテンツは、CSIの報告の要求をトリガするファクタに依存する。CSIの報告が１つのセルのチャネルにおける変化によりトリガされる場合、結果として得られるCSIの報告は、そのセルについてCSI情報のみを含む。CSIの報告が、UEの状態又は電源のような幾つかの他の理由のために変化（生成）された場合、CSIは、どの情報が利用可能であるかについて全てのセルについて報告される。一般に、最近のCSI測定は、幾つかのセルについて利用可能でない場合がある（例えばCSI-RSシンボルがそれらのセルに関して最近に送信されていない場合）。

本発明の範囲において様々な他の変更が可能である。
例えば、本発明は、（実際、協働しているセルに関する情報は、１以上のUEへの送信をスケジュールするような、それを利用するエンティティで終わるべきであるが）ユーザ装置で生じたチャネル状態のメッセージが特定のBSに送出されることを必要としない。フィードバックは、１以上のBSに送出され、調整しているエンティティに固定されたネットワーク内で送出される。これは、BS又はeNodeBのうちの１つであるか、又は分散されたスケジューリング／コーディネートアルゴリズムで使用される。

上述されたように、LTEに基づく実現において基地局を提供する１以上のeNodeBsは、HeNBsである場合がある。この場合、１以上のHeNBsにより定義されたセルが（マクロ）eNBのセルと完全にオーバラップするか（又はeNBのセルにより囲まれる）ことが考えられる。

本発明は、DLに関して記載されたが、ULに関しても適用される。DL及びULのセルは、類似の地理的なカバレッジを通常有するが、これは必須ではない。定義により、FDDにおいて、UL及びDLは、異なるキャリア周波数で動作する。

同様に、本発明は、FDDに基づくシステムを参照して説明されたが、これは必須ではない。本発明は、チャネル伝達関数は逆であるので、CSIの要件は異なるが、TDDにも同様に適用される。

既に述べたように、ユーザ装置で生じたチャネル状態のメッセージは必要ではなく、又は必ずしもCSIの報告に限らず、CSIの報告をトリガするもののような先に列挙した様々な基準は、ユーザ装置で生じたチャネル状態のメッセージの他の形式にも同様に適用される。

上述された本発明の態様又は実施の形態の何れかでは、様々な特徴は、ハードウェアで実現されるか、又は１以上のプロセッサで実行しているソフトウェアモジュールとして実現される。１つの態様の特徴は、他の態様の何れかにも適用される場合がある。

また、本発明は、本明細書で記載された方法の何れかを実行するコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクト、本明細書で記載された方法の何れかを実行するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するものである。

本発明を実施するコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されるか、例えばInternetウェブサイトから提供されるダウンロード可能なデータ信号のような信号の形式であるか、或いは何れかの他の形式である。

様々な変形及び／又は変更は、特許請求の範囲から逸脱することなしに、記載された特定の実施の形態に対して行われる場合がある。

［産業上の利用可能性］
端末によりCSIのネットワークで設定される周期的な送信又はネットワークで指示される非周期的な送信は、それぞれの移動端末のDLのチャネル状態の現在の状態を基地局に提供することができる。これにより、例えばスループットのメトリクスを最大にするといった、送信パラメータの選択及び送信のスケジューリングを可能にする。しかし、端末でのみ利用可能なチャネル状態の情報は、本発明に従って利用され、適切なCSIをネットワークに提供し、周期的なCSIよりも低いアップリンクのオーバヘッドをもち、ネットワークで利用可能な情報のみに基づいて非周期的な報告よりも良好な送信タイミングの選択をネットワークに提供する、CSIの報告の送信の改善された送信のタイミングを可能にする。アップリンクのオーバヘッドを低減する潜在的な利点は、他のULの送信に対する低い干渉、端末により低い電力消費、及びULシステムリソースの少ない使用を含む。

Claims (15)

1. 多入力多出力通信ネットワークにおいて使用される方法であって、
   前記ネットワークは、１以上のユーザ装置に少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、前記１以上のユーザ装置から少なくとも１つのアップリンクで信号を受信する１以上の基地局により提供される複数のセルを含み、
   ユーザ装置は、基地局とユーザ装置との間の１以上のチャネルに関するチャネルの状態の情報CSIに関するネットワークの報告をフィードバックし、
   基地局は、前記CSIの報告に基づいてユーザ装置へのダウンリンク信号を適合させ、
   当該方法は、
   ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージのためのアップリンクのリソースを識別する段階と、
   前記ユーザ装置が、前記ネットワークで利用可能ではない情報に基づいて、ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージの必要を判定する段階と、
   前記ユーザ装置が、識別されたアップリンクリソースを使用して、前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージを前記ネットワークに送出する段階と、
   を含む方法。
2. 前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージは、CSIの報告と、CSIの報告を送出する要求と、CSIの報告の割合における変化の要求と、CSIの報告のモードにおける変化の要求と、前記ユーザ装置と前記ネットワークとの間の送信モードにおける変化の要求と、のうちの１以上を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記判定する段階は、前記ユーザ装置により観察されたダウンリンクのチャネルの状態における変化に基づく、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記判定する段階は、前記ユーザ装置により決定されたときに、以下の基準である、
   チャネルマトリクス、
   チャネルの空間構造、
   （信号）対（干渉）比SIR、
   （信号）対（雑音）比SNR、又は
   （信号）対（干渉＋雑音）比SINR、
   前記ユーザ装置により好まれる送信ランク、
   前記ユーザ装置により好まれる送信モード、
   前記ユーザ装置の好適なプリコーディングマトリクス、
   期待されるデータレート、
   チャネルの状態の変化の割合、及び
   ２以上の時間のチャネルの状態の関数、
   のうちの１以上を使用する、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記判定する段階は、前記ユーザ装置の機能における変化に基づく、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記判定する段階は、以下のユーザ装置の特性である、
   利用可能な受信アンテナの数、
   利用可能な処理パワー、
   利用可能なトランシーバの数、
   利用可能な電力、
   前記ユーザ装置の位置及び／又は速度、
   のうちの１以上を使用する、
   請求項５記載の方法。
7. 前記識別する段階は、前記ネットワークが、前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージを前記ユーザ装置に永続的に利用可能にするか、又は定義された期間について利用可能にする段階を含む、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. LTEに基づいた無線通信システムに適用され、
   前記リソースは、
   物理アップリンク共有チャネルPUSCHに関するリソースの永続的なアップリンクの許可、
   物理アップリンク制御チャネルPUCCHに関するリソースの周期的な割り当て、
   競合に基づかない、ランダムアクセスチャネルRACHに関するリソースの許可、
   のうちの１以上を含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージを送出するためのリソースを前記ネットワークに要求する段階を更に含み、
   前記ネットワークは、前記要求に応答して、前記リソースを識別する、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
10. LTEに基づいた無線通信システムに適用され、
    前記要求は、
    PUCCH又はPUSCHに関するCSIのメッセージ、
    媒体アクセス制御MACのメッセージ、
    RACHメッセージ、
    のうちの１以上を使用して行われる、
    請求項９記載の方法。
11. 前記識別する段階は、前記ネットワークが、競合に基づいて、前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージのためのリソースを利用可能にする段階を含む、
    請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
12. 前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージは、前記ネットワークにより前記ユーザ装置の要求されたCSIの報告に加えてCSIを含む、
    請求項３乃至６の何れか一項に記載の方法。
13. 前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージは、前記ネットワークにより前記ユーザ装置の要求されたCSIの要求の代わりにCSIを含む、
    請求項３乃至６の何れか一項に記載の方法。
14. 多入力多出力の通信ネットワークにおいて使用されるユーザ装置UEであって、
    前記ネットワークは、前記UEに少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、前記UEから少なくとも１つのアップリンクで信号を受信する１以上の基地局により提供される複数のセルを含み、
    前記UEは、基地局と前記UEとの間の１以上のチャネルに関するチャネルの状態の情報CSIに関するネットワークの報告をフィードバックし、
    前記基地局は、前記CSIの報告に基づいて前記UEへのダウンリンク信号を適合させ、
    前記UEは、
    ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージに適したアップリンクのリソースを識別し、
    前記ネットワークで利用可能ではない情報に基づいて、ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージの必要を判定し、
    識別されたアップリンクリソースを使用して、前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージを前記ネットワークに送出する、ユーザ装置。
15. 多入力多出力の通信ネットワークにおいて使用される基地局BSであって、
    前記ネットワークは、１以上のセルが前記BSにより提供される複数のセルを含み、前記セルは、１以上のユーザ装置に少なくとも１つのダウンリンクで信号を送信し、前記１以上のユーザ装置から少なくとも１つのアップリンクで信号を受信し、
    前記ユーザ装置は、前記BSと前記ユーザ装置との間のチャネルに関連するチャネルの状態の情報CSIに関するネットワークの報告をフィードバックし、
    前記BSは、前記CSIの報告に基づいてダウンリンク信号を適合させ、
    前記BSは、
    ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージについて適したアップリンクリソースを識別し、
    利用可能なアップリンクのリソースで前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージを受信し、
    前記ユーザ装置で生じたチャネルの状態のメッセージに応答して前記チャネルを再構成する、基地局。
    
    

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