JP2014027430A - 通信システム、基地局装置、端末装置、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信の多様化に対応可能な通信システム、基地局装置、端末装置、及び通信方法を提供すること。
【解決手段】基地局装置（ｅＮＢ）から下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された下りデータ信号を端末装置が受信する通信システムであって、基地局装置は、下りデータ信号用の無線リソース領域で端末固有の参照信号を端末装置（ＵＥ）に送信し、端末装置は、端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定して、基地局装置に送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける通信システム、基地局装置、端末装置、及び通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さら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（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。

ＬＴＥでは、複数のアンテナを用いてデータを送受信することでデータレート（周波数利用効率）を向上させるＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)が規定されている。ＭＩＭＯ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、送信側の異なる送信アンテナから同時に異なる情報系列を送信する。一方、受信側では、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。

ＭＩＭＯの伝送方式として、同一のユーザ向けの送信情報系列が、異なる送信アンテナから同時に送信されるシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User MIMO)）と、異なるユーザ向けの送信情報系列が、異なる送信アンテナから同時に送信されるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ(Multiple User MIMO)）とが提案されている。ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、アンテナに設定されるべき位相及び振幅の制御量（プリコーディングウェイト）に対応する最適なＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator)をコードブックから選択し、これをチャネル情報（ＣＳＩ：Channel State Information）として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を制御し、送信情報系列を送信する。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））。このＬＴＥ-Ａのシステムにおいては、データレート（周波数利用効率）をさらに高めるために、基地局装置から出力されるビームに垂直方向の指向性を持たせるビームフォーミング及びこれを利用するＭＩＭＯ（3D MIMO/beamforming）の適用が検討されている。また、基地局装置からの下りリンクの送信電力をフレキシブルに制御すること（Flexible DL power control）も検討されている。

このような新たな通信方式の適用されるシステムにおいては、よりユーザ固有（UE-specific）の制御が必要となるが、現状の構成では、システムの本来の性能を十分に発揮することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、通信の多様化に対応可能な通信システム、基地局装置、端末装置、及び通信方法を提供することを目的とする。

本発明の通信システムは、基地局装置から下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された下りデータ信号を端末装置が受信する通信システムであって、前記基地局装置は、前記下りデータ信号用の無線リソース領域で端末固有の参照信号を前記端末装置に送信し、前記端末装置は、前記端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定して、前記基地局装置に送信することを特徴とする。

本発明によれば、通信の多様化に対応可能な通信システム、基地局装置、端末装置、及び通信方法を提供できる。

ＬＴＥ−Ａのシステムへの適用が想定される通信方式について示す図である。 ＣＱＩに基づいてＭＣＳを決定するためのステップについて示す図である。 本実施の形態のＣＱＩフィードバックに係るシーケンスを説明するための図である。 無線通信システムのシステム構成を示す図である。 基地局装置の構成を示す図である。 端末装置の構成を示す図である。

図１は、ＬＴＥ−Ａのシステムへの適用が想定される通信方式について示す図である。図１Ａは、基地局装置から送信されるビームに垂直方向の指向性を持たせるビームフォーミング及びこれを利用するＭＩＭＯ（例えば、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングなどと呼ぶことがある）について示しており、図１Ｂは、基地局装置からの送信電力をフレキシブルに制御する通信方式（例えば、フレキシブル下りリンク電力制御と呼ぶことがある）について示している。

図１Ａに示すように、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングの適用されるシステムにおいては、基地局装置ｅＮＢ１ａのアンテナＡＮＴから、これまでと同様の水平方向のビームが出力されると共に、各端末装置ＵＥ１ａ，ＵＥ２ａ，ＵＥ３ａ，ＵＥ４ａに向けて垂直方向に指向性を持ったビームが出力される。このように、基地局装置ｅＮＢ１ａのアンテナＡＮＴからチルト角の異なるビームを出力させることで、空間は複数のセクタ（図１Ａにおいては、セクタＳ１，Ｓ２）に区分けされる。ここで、チルト角とは、水平方向（例えば、地面）に対するビームの角度を示す。

例えば、図１Ａにおいては、アンテナＡＮＴから出力されるチルト角の大きい２本のビームＢ１，Ｂ２で、基地局装置ｅＮＢ１ａに近いセクタＳ１が形成されている。また、アンテナＡＮＴから出力されるチルト角の小さい２本のビームＢ３，Ｂ４で、基地局装置ｅＮＢ１ａから遠いセクタＳ２が形成されている。基地局装置ｅＮＢ１ａは、セクタＳ１において、端末装置ＵＥ１ａ，ＵＥ２ａと下りリンクの無線通信を行い、セクタＳ２において、端末装置ＵＥ３ａ，ＵＥ４ａと下りリンクの無線通信を行う。なお、複数のビームは、図１Ａのように１つのアンテナＡＮＴから出力されても良いし、複数のアンテナ（不図示）から出力されても良い。図１Ａでは、アンテナＡＮＴとして、垂直方向に配列された複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナを用いる場合を例示している。

図１Ｂに示すように、フレキシブル下りリンク電力制御が適用されるシステムにおいては、基地局装置ｅＮＢ１ｂ，ｅＮＢ２ｂの送信電力は通信環境に応じて動的に制御される。例えば、基地局装置ｅＮＢ１ｂの送信電力は、基地局装置ｅＮＢ２ｂの送信電力より小さくなるように制御されており、基地局装置ｅＮＢ１ｂの送信範囲Ｒ１は、基地局装置ｅＮＢ２ｂの送信範囲Ｒ２より小さくなっている。基地局装置ｅＮＢ１ｂは、送信範囲Ｒ１において端末装置ＵＥ１ｂ，ＵＥ２ｂ，ＵＥ３ｂと下りリンクの無線通信を行い、基地局装置ｅＮＢ２ｂは、送信範囲Ｒ２において端末装置ＵＥ４ｂ，ＵＥ５ｂ，ＵＥ６ｂと下りリンクの無線通信を行う。なお、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングとフレキシブル下りリンク電力制御とは、一方のみが適用されても良いし、双方が適用されても良い。

これらの通信方式が適用されるシステムにおいては、ユーザ固有の参照信号であるＤＭ−ＲＳ（DeModulation-Reference Signal）を用いる送信モード（ＴＭ９）が有効である。このＴＭ９は、ＬＴＥ−Ａ（Ｒｅｌ．１０）で新たに追加された送信モードであり、ランク８までのＭＵ−ＭＩＭＯがサポートされている。また、ＴＭ９においては、ＤＭ−ＲＳを用いて復調が行われる。なお、ＴＭ９をサポートするために、ＤＣＩフォーマット２Ｃが定義されている。

ＴＭ９において、下りリンクのチャネル品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）は、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information-Reference Signal）に基づいて測定される。ここで、ＣＳＩ−ＲＳは、セル固有の参照信号なので、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングやフレキシブル下りリンク電力制御が適用される場合であっても、ユーザ毎にビームフォーミング又は電力制御されない。このため、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングやフレキシブル下りリンク電力制御が適用される場合においては、ＣＳＩ−ＲＳに基づいて測定されるＣＱＩのみで、各ユーザに対応する下りリンクの伝送路の状態を適切に評価するのは困難である。

図２は、ＣＱＩに基づいてＭＣＳ（変調方式及び符号化率）を決定するためのステップについて示す図である。上述のように、ＣＳＩ−ＲＳに基づいて測定されるＣＱＩのみでは、ビームフォーミングや電力制御が適用される場合の伝送路の状態を適切に評価できない。このため、基地局装置ｅＮＢは、端末装置ＵＥからＣＱＩをフィードバックされると（ステップＳＴ１）、ビームフォーミングや電力制御の影響を考慮してＣＱＩを補正し（ステップＳＴ２）、ＭＣＳを決定する（ステップＳＴ３）。しかしながら、基地局装置ｅＮＢで行われる補正には誤差が存在するので、ビームフォーミングや電力制御を積極的に行って補正量が大きくなると、適切なＭＣＳからのずれも大きくなり、通信特性は劣化してしまう。

この問題は、ＣＳＩ−ＲＳに基づいて測定されるＣＱＩのみでは、ビームフォーミングや電力制御が適用される場合の伝送路の状態を適切に評価できないことに起因している。本発明者らはこの点に着目し、ビームフォーミングや電力制御が可能なユーザ固有の参照信号でＣＱＩを測定すれば、ユーザ毎の伝送路の状態を適切に表すＣＱＩを取得できることを見出して本発明を完成させた。すなわち、本発明の骨子は、ユーザ固有（端末固有）の参照信号であるＤＭ−ＲＳを用いてＣＱＩフィードバックを行うことである。

以下、本実施の形態のＣＱＩフィードバックについて説明する。はじめに、下りリンクで送信されるＤＭ−ＲＳについて説明する。ＤＭ−ＲＳは、ＬＴＥで規定される１リソースブロックにおいて、制御信号の多重されるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、下りデータ信号の多重されるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）、参照信号であるＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳなどと重ならないように割り当てられる。なお、１リソースブロックは、周波数方向に連続する１２サブキャリアと、時間軸方向に連続する１４シンボルとで構成されている。

下りリンクにおいて、ＤＭ−ＲＳは、１リソースブロック内の２４リソースエレメントに割り当てられる。一方、１リソースブロック内には、ＣＳＩ−ＲＳ用に４０リソースエレメントが確保されているが、例えば、ＣＳＩ−ＲＳポート数が８の場合には、ＣＳＩ−ＲＳは８リソースエレメントにのみ割り当てられる。つまり、１リソースブロック内において、ＤＭ−ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳより高密度に割り当てられる。

また、ＤＭ−ＲＳは、全てのサブフレームに割り当てられるが、ＣＳＩ−ＲＳは、所定の周期、例えば１０サブフレーム周期で割り当てられる。このため、ＤＭ−ＲＳの送信頻度は、ＣＳＩ−ＲＳの送信頻度より高くなっている。さらに、ＤＭ−ＲＳは、ユーザ固有の参照信号として規定されており、ユーザ毎にビームフォーミング又は電力制御できるが、ＣＳＩ−ＲＳは、セル固有の参照信号であるため、ユーザ毎のビームフォーミング又は電力制御に対応できない。このＤＭ−ＲＳは、ＰＤＳＣＨに多重される下りデータ信号の復調などに用いられるが、本実施の形態のＣＱＩフィードバックでは、ＤＭ−ＲＳをＣＱＩの測定に利用している。

次に、本実施の形態の新たなＣＱＩフィードバックを説明する。図３は、本実施の形態のＣＱＩフィードバックに係るシーケンスを説明するための図である。なお、図３に示すシステムでは、ユーザ固有（UE-specific）の制御に適した無線リソース構成が適用されている。具体的には、ＬＴＥにおけるＰＳＳ／ＳＳＳ（Primary Synchronization Signal/Secondary Synchronization Signal）、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal）、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）等は使用されず、ｅＰＤＣＣＨ（enhanced Physical Downlink Control Channel）、ＤＭ−ＲＳ（Demodulation-Reference Signal）をベースとして設計された無線リソース構成が適用されている。ただし、本実施の形態のＣＱＩフィードバックに用いられる無線リソース構成はこれに限られない。例えば、ＰＤＣＣＨを用いる無線リソース構成が適用されても良い。

ｅＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨなどを含むデータ信号用のリソース領域内の所定周波数帯域を、ＰＤＣＣＨなどを含む制御信号用のリソース領域として使用するものである。データ信号用のリソース領域に割り当てられたｅＰＤＣＣＨは、ＤＭ−ＲＳで復調される。なお、ｅＰＤＣＣＨは、ＦＤＭ型ＰＤＣＣＨと呼ばれてもよいし、ＵＥ−ＰＤＣＣＨと呼ばれてもよい。

図３に示すシステムにおいて、基地局装置ｅＮＢは、ＰＤＳＣＨと共にＤＭ−ＲＳを端末装置ＵＥに送信する。周波数方向においてＰＤＳＣＨ及びＤＭ−ＲＳと重ならないリソースには、ｅＰＤＣＣＨが多重されている。このｅＰＤＣＣＨにより、下りリンクの制御情報である下りリンク割り当て（DL assignment）が送信される。本実施の形態のＣＱＩフィードバックにおいては、まず、基地局装置ｅＮＢが、ＰＤＳＣＨと共にＤＭ−ＲＳを端末装置ＵＥに送信する。基地局装置ｅＮＢから送信されるＤＭ−ＲＳを受信した端末装置ＵＥは、ＤＭ−ＲＳの受信信号強度などに基づいてＣＱＩを測定する。測定されたＣＱＩは、上りリンクで端末装置ＵＥから基地局装置ｅＮＢに送信される。

ＤＭ−ＲＳは、ＰＤＳＣＨと共に端末装置ＵＥに送信される。このため、ＤＭ−ＲＳに基づいて測定されたＣＱＩ（以下、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ）は、ＰＤＳＣＨで送信される下りデータ信号に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫと同じタイミングで端末装置ＵＥから基地局装置ｅＮＢに送信することができる。このように、ＡＣＫ／ＮＡＣＫと同じタイミングでＤＭ−ＲＳ ＣＱＩをフィードバックできれば、再送パケットがある場合や、連続してパケットの割り当てられるデータが存在する場合などに、基地局装置ｅＮＢは、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩによるリンクアダプテーションを適用できる。つまり、基地局装置ｅＮＢは、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩにより、伝送路の状態が考慮された状態で送信パラメータを決定できるので、通信特性を高めることができる。ただし、ＤＭ−ＲＳは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫと異なるタイミングで端末装置ＵＥから基地局装置ｅＮＢに送信されても良い。

ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩの基地局装置ｅＮＢへのフィードバックは、例えば、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）のフォーマット３（PUCCH format 3）を用いて行うことができる。また、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）を用いて行っても良い（Aperiodic CSI feedback）。また、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩをフィードバックするために、新たな上り制御チャネルを設けても良い。

ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックは、ｅＰＤＣＣＨにより基地局装置ｅＮＢから端末装置ＵＥに送信される下りリンク割り当て（DL assignment）でトリガさせることができる。この場合、例えば、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックをトリガさせるためのビットを下りリンク割り当てにおいて新たに定義しても良いし、下りリンク割り当ての既存のビットをＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックのトリガに再利用しても良い。なお、ＬＴＥ方式の無線リソース構成が用いられる場合には、下りリンク割り当ては、基地局装置ｅＮＢからＰＤＣＣＨで端末装置ＵＥに送信される。この場合にも同様に、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックをトリガさせるためのビットを新たに定義しても良いし、既存のビットをＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックのトリガに再利用しても良い。

上述のような下りリンク割り当てによりＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックのトリガＯＮを通知された端末装置ＵＥは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫと共にＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを基地局装置ｅＮＢに送信する。一方、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックのトリガＯＦＦを通知された端末装置ＵＥは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫのみを基地局装置ｅＮＢに送信する。下りリンク割り当てに含まれるビットを用いることで、基地局装置ｅＮＢは、必要なタイミングで端末装置ＵＥにＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックを指示できる。

このように、本実施の形態では、端末装置ＵＥは、ビームフォーミングや電力制御が可能なユーザ固有（端末固有）の参照信号であるＤＭ−ＲＳに基づいてＣＱＩを測定し、基地局装置ｅＮＢに送信するので、ビームフォーミングや電力制御などの適用されるシステムにおいても適切なチャネル品質情報をフィードバックできる。また、ＤＭ−ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳと比較して高密度、高頻度に送信されるので、必要に応じて任意のタイミングでＤＭ−ＲＳ ＣＱＩをフィードバックさせることができる。

このようにフィードバックされたＤＭ−ＲＳ ＣＱＩに基づいて、基地局装置ｅＮＢはＭＣＳを決定する。そして、決定されたＭＣＳを用いて、基地局装置ｅＮＢは端末装置ＵＥとの間で無線通信を行う。ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩは、ビームフォーミングや電力制御が考慮されているので、ＭＣＳを決定する際に補正を行う必要がない。また、補正を行う場合でも、最小限の補正で済む。このため、補正に起因する通信特性の劣化を防止できる。

なお、ここでは、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックのみを例に挙げて説明したが、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩに加えて、ＲＩ（Rank Indicator）をフィードバックさせるようにしても良い。また、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックは、ＣＳＩ−ＲＳに基づいて測定されたＣＱＩ（以下、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ）のフィードバックと併用できる。ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックとＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックとを必要に応じて切り替え、又は組み合わせて用いることで、通信特性を最適化することが可能である。

次に、本実施の形態に係る無線通信システムについて説明する。図４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を示す図である。なお、図４に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥのシステム、及びＬＴＥ−Ａのシステム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のシステム帯域を１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と呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。

図４に示すように、無線通信システム１は、基地局装置２０Ａ、２０Ｂと、この基地局装置２０Ａ、２０Ｂと通信する複数の端末装置１０Ａ、１０Ｂとを含む。この無線通信システム１は、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミング、又はフレキシブル下りリンク電力制御を適用可能に構成されている。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。各端末装置１０Ａ、１０Ｂは、セルＣ１、Ｃ２において基地局装置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）等が含まれるが、これに限定されない。

各端末装置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、端末装置１０Ａ，１０Ｂとして説明を進める。また、端末装置１０Ａ、１０Ｂは、移動端末装置であることに限られず、固定端末装置を含むユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）で良い。なお、端末装置１０Ａ、１０Ｂはいずれも同様な構成であるため、以下においては端末装置１０として説明する。また、基地局装置２０Ａ、２０Ｂはいずれも同様な構成であるため、以下においては基地局装置２０として説明する。

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。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。

無線通信システム１における通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各端末装置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、ユーザ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（Physical Uplink Shared Channel）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、各端末装置で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ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、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクのチャネル品質情報（CQI：Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ等が伝送される。

図５を参照して、基地局装置２０の機能ブロックについて説明する。基地局装置２は、送信側の構成要素として、下り制御チャネル生成部２０１と、下りデータチャネル生成部２０２と、下り参照信号生成部２０３と、多重部２０４と、ＯＦＤＭ信号生成部（送信部）２０５と、送信アンテナ２０６と、スケジューラ２０７とを備えている。また、受信側の構成要素として、受信アンテナ２１１と、ＳＣ-ＦＤＭＡ信号受信部（受信部）２１２と、制御信号抽出部２１３と、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１４と、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１５と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ復調・復号部２１６とを備えている。

下り制御チャネル生成部２０１は、スケジューラ２０７の制御により下りリンクの制御情報を生成すると共に、生成された下り制御情報に対してチャネル符号化及びデータ変調を行って下り制御チャネルを生成する。下り制御チャネル生成部２０１で生成された下り制御チャネルは、多重部２０４に出力される。本実施の形態の無線通信システム１では、上述のように、下りリンク割り当てでＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックがトリガされる。このため、下り制御チャネル生成部２０１は、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックをトリガさせるためのビットが含まれる下りリンクの制御情報を生成する。

下りデータチャネル生成部２０２は、下りリンクの送信データを生成し、生成された送信データに対してチャネル符号化及びデータ変調を行って下りデータチャネルを生成する。下りデータチャネル生成部２０２で生成された下りデータチャネルは、多重部２０４に出力される。下り参照信号生成部２０３は、下り参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳなど）を生成する。下り参照信号生成部２０３で生成された下り参照信号は、多重部２０４に出力される。

多重部２０４は、下り制御チャネル、下り参照信号、下りデータチャネルを合成し、送信信号を生成する。例えば、図３に示す無線リソース構成が適用されている場合には、多重部２０４は、ＰＤＳＣＨとｅＰＤＣＣＨとが、周波数方向に多重された送信信号を生成する。生成された送信信号は、ＯＦＤＭ信号生成部２０５に出力される。

ＯＦＤＭ信号生成部２０５は、多重部２０４からの送信信号にＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を適用して周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。また、変換後の送信信号にＣＰ（Cyclic Prefix）を付加する。また、ＣＰ付加後の送信信号を増幅し、ＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ信号生成部２０５で生成されたＯＦＤＭ信号は、送信アンテナ２０６から端末装置１０に送出される。

スケジューラ２０７は、端末装置１０から通知されたＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ、及びＡＣＫ／ＮＡＣＫに基づいてスケジューリングを行う。具体的には、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ又はＤＭ−ＲＳ ＣＱＩに基づいてＭＣＳを決定し、決定されたＭＣＳを用いて送信制御を行う。また、ＡＣＫ／ＮＡＣＫに基づいて再送制御を行う。

端末装置１０からの上りリンクの信号は、受信アンテナ２１１で受信され、ＳＣ-ＦＤＭＡ信号受信部２１２に送られる。ＳＣ-ＦＤＭＡ信号受信部２１２は、受信信号からＣＰを除去する。また、ＣＰを除去された受信信号にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を適用して時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。変換された受信信号は、制御信号抽出部２１３に送られる。

制御信号抽出部２１３は、受信信号から制御信号を抽出する。抽出された制御信号は、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１４、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１５、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ復調・復号部２１６にそれぞれ出力される。

ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１４は、抽出された制御信号からＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩを復調及び復号する。また、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部２１５は、抽出された制御信号からＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを復調及び復号する。また、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ復調・復号部２１６は、抽出された制御信号からＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを復調及び復号する。復調及び復号されたＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、スケジューラ２０７に出力されて、送信制御に用いられる。

図６を参照して、端末装置１０の機能ブロックについて説明する。端末装置１０は、受信側の構成要素として、受信アンテナ１０１と、ＯＦＤＭ信号受信部（受信部）１０２と、分離部１０３と、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０４と、下り制御チャネル復調・復号部１０５と、下りデータチャネル復調・復号部１０６と、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部１０８とを備えている。また、送信側の構成要素として、制御信号生成部１１１と、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部（送信部）１１２と、送信アンテナ１１３とを備えている。

基地局装置２０からの下りリンクの信号は、受信アンテナ１０１で受信され、ＯＦＤＭ信号受信部１０２に送られる。ＯＦＤＭ信号受信部１０２は、受信信号からＣＰを除去する。また、ＣＰを除去された受信信号にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を適用して時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。変換された受信信号は、分離部１０３に送られる。

分離部１０３は、受信信号から参照信号、下り制御チャネル、下りデータチャネルを分離する。分離された参照信号において、ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０４に出力される。下り制御チャネルは、下り制御チャネル復調・復号部１０５に出力される。下りデータチャネルは、下りデータチャネル復調・復号部１０６に出力される。また、分離された参照信号において、ＤＭ−ＲＳも、下りデータチャネル復調・復号部１０６に出力される。

ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０４は、ＣＳＩ−ＲＳの受信信号強度などに基づいてＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩを測定する。測定されたＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩは、制御信号生成部１１１に出力される。下り制御チャネル復調・復号部１０５は、下り制御チャネルを復調及び復号する。本実施の形態の無線通信システム１では、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックは、下りリンク割り当てでトリガされる。このため、下り制御チャネル復調・復号部１０５は、復調及び復号された下りリンク割り当てにおいて、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックに関するトリガの有無を判定し、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７に通知する。

下りデータチャネル復調・復号部１０６は、ＤＭ−ＲＳに基づいて下りデータチャネルを復調及び復号する。例えば、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングが適用される場合などには、ＤＭ−ＲＳからプリコーディングウェイトを決定し、決定されたプリコーディングウェイトを用いて下りデータチャネルを復調及び復号する。その後、ＤＭ−ＲＳは、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７に出力される。また、下りデータチャネルの復調及び復号の結果は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部１０８に出力される。

ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７は、下り制御チャネル復調・復号部１０５で復調及び復号された下りリンク割り当てにおいて、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックがトリガされている場合（トリガＯＮ）、ＤＭ−ＲＳの受信信号強度などに基づいてＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを測定する。この場合、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７は、測定されたＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを、制御信号生成部１１１に出力する。一方、下りリンク割り当てにおいて、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックがトリガされていない場合（トリガＯＦＦ）、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７は、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを測定しない。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部１０８は、下りデータチャネル復調・復号部１０６において下りデータチャネルを復調及び復号できた場合、ＡＣＫと判定する。一方、下りデータチャネル復調・復号部１０６において下りデータチャネルを復調及び復号できない場合、ＮＡＣＫと判定する。判定結果は、制御信号生成部１１１に出力される。

制御信号生成部１１１は、ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどを含む制御信号を生成する。ここで、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックがトリガされている場合には、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７からＤＭ−ＲＳ ＣＱＩが送られるので、制御信号生成部１１１は、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを含む制御信号を生成する。一方、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩのフィードバックがトリガされていない場合には、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部１０７からＤＭ−ＲＳ ＣＱＩが送られないので、制御信号生成部１１１は、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩを含まない制御信号を生成する。制御信号生成部１１１において生成された制御信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１１２に出力される。

ここで、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩの基地局装置２０への送信は、例えば、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）のフォーマット３（PUCCH format 3）で行われる。または、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）を用いて行われても良い（Aperiodic CSI feedback）。また、ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩをフィードバックするための新たな上り制御チャネルが設けられても良い。

ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１１２は、制御信号生成部１１１から送られた制御信号を含む送信信号にＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を適用して周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。また、変換後の送信信号にＣＰ（Cyclic Prefix）を付加する。また、ＣＰ付加後の送信信号を増幅して、上りリンク送信信号となるＳＣ−ＦＤＭＡ信号を生成する。ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１１２で生成されたＳＣ−ＦＤＭＡ信号は、送信アンテナ１１３から基地局装置２０に送出される。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、端末装置１０は、ビームフォーミングや電力制御が可能なユーザ固有（端末固有）の参照信号であるＤＭ−ＲＳに基づいてＣＱＩを測定し、基地局装置２０に送信するので、ビームフォーミングや電力制御などの適用されるシステムにおいても適切なチャネル品質情報をフィードバックできる。また、ＤＭ−ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳと比較して高密度、高頻度に送信されるので、必要に応じて任意のタイミングでＤＭ−ＲＳ ＣＱＩをフィードバックさせることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、３Ｄ ＭＩＭＯ／ビームフォーミングやフレキシブル下りリンク電力制御の適用される無線通信システムに適用される例を示しているが、本発明はそれ以外の無線通信システムにも適用できる。また、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明における処理部の数、処理手順などを変更して実施できる。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。

１ 無線通信システム
１０ 端末装置
２０ 基地局装置
１０１ 受信アンテナ
１０２ ＯＦＤＭ信号受信部（受信部）
１０３ 分離部
１０４ ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ測定部
１０５ 下り制御チャネル復調・復号部
１０６ 下りデータチャネル復調・復号部
１０７ ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ測定部
１０８ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部
１１１ 制御信号生成部
１１２ ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部（送信部）
１１３ 送信アンテナ
２０１ 下り制御チャネル生成部
２０２ 下りデータチャネル生成部
２０３ 下り参照信号生成部
２０４ 多重部
２０５ ＯＦＤＭ信号生成部（送信部）
２０６ 送信アンテナ
２０７ スケジューラ
２１１ 受信アンテナ
２１２ ＳＣ-ＦＤＭＡ信号受信部（受信部）
２１３ 制御信号抽出部
２１４ ＣＳＩ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部
２１５ ＤＭ−ＲＳ ＣＱＩ復調・復号部
２１６ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ復調・復号部

Claims (10)

1. 基地局装置から下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された下りデータ信号を端末装置が受信する通信システムであって、
   前記基地局装置は、前記下りデータ信号用の無線リソース領域で端末固有の参照信号を前記端末装置に送信し、
   前記端末装置は、前記端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定して、前記基地局装置に送信することを特徴とする通信システム。
2. 前記基地局装置は、セル固有の参照信号を前記端末装置に周期的に送信し、
   前記端末装置は、前記端末固有の参照信号及び前記セル固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定して、前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記端末固有の参照信号は、ＤＭ−ＲＳ（DeModulation-Reference Signal）であり、前記セル固有の参照信号は、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information-Reference Signal）であることを特徴とする請求項２記載の通信システム。
4. 前記基地局装置は、前記チャネル品質情報に基づいて変調方式及び符号化率を決定することを特徴とする請求項３記載の通信システム。
5. 前記端末装置は、前記下りリンクの送信に少なくともビームフォーミング又は送信電力制御が適用される場合に、前記端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の通信システム。
6. 前記端末装置は、前記端末固有の参照信号に基づくチャネル品質情報を、前記下りデータ信号に対するＡＣＫ／ＮＣＫと共に前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の通信システム。
7. 前記基地局装置は、前記端末装置に送信する下りリンクの制御情報に、前記端末固有の参照信号に基づき測定されるチャネル品質情報の前記基地局装置への送信をトリガするビット情報を含ませることを特徴とする請求項６記載の通信システム。
8. 端末装置が受信する下りデータ信号を下りデータ信号用の無線リソース領域で送信する基地局装置であって、
   前記下りデータ信号用の無線リソース領域で端末固有の参照信号を前記端末装置に送信する送信部と、
   前記端末装置において前記端末固有の参照信号に基づき測定され、送信されたチャネル品質情報を受信する受信部と、を備えたことを特徴とする基地局装置。
9. 基地局装置から下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された下りデータ信号を受信する端末装置であって、
   前記基地局装置から前記下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された端末固有の参照信号を受信する受信部と、
   受信された前記端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定するチャネル品質情報測定部と、
   測定された前記チャネル品質情報を基地局装置に送信する送信部と、を備えたことを特徴とする端末装置。
10. 基地局装置から下りデータ信号用の無線リソース領域で送信された下りデータ信号を端末装置が受信する通信方法であって、
    前記基地局装置が、前記下りデータ信号用の無線リソース領域で端末固有の参照信号を前記端末装置に送信するステップと、
    前記端末装置が、前記端末固有の参照信号に基づきチャネル品質情報を測定して、前記基地局装置に送信するステップと、を備えたことを特徴とする通信方法。

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