JP5268983B2 - 通信制御方法、移動局装置及び基地局装置 - Google Patents

通信制御方法、移動局装置及び基地局装置 Download PDF

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Description

本発明は、通信制御方法、移動局装置及び基地局装置に関し、特に、マルチアンテナ伝送に対応する通信制御方法、移動局装置及び基地局装置に関する。
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仕様の最大送信アンテナ数である４アンテナを、８アンテナ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伝送及びＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、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（プリコーディング行列（プリコーディングウェイト））と、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）とをランク毎に複数定めたコードブックから最適なＰＭＩを選択して送信機にフィードバックすると共に、最適なランクを示すＲＩ（Rank Indicator）を選択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、ＲＩに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングウェイトを特定し、プリコーディングを行って送信情報系列を送信する。
上述したように、ＬＴＥ−Ａにおいては、最大システム帯域幅が１００ＭＨｚ程度まで拡張されると共に、最大送信アンテナ数が８アンテナまで拡張されることが予定されている。このため、サポートするストリーム数又は空間多重ユーザ数がＬＴＥシステムと比べて増大することが予想される。このようにサポートするストリーム数又は空間多重ユーザ数が増大する環境においては、送信機でプリコーディングウェイトの特定に利用される、受信機からのフィードバック情報の情報量が多くなることが想定される。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、プリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報の情報量を低減することができる通信制御方法、移動局装置及び基地局装置を提供することを目的とする。
本発明の通信制御方法は、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成するステップと、前記制御信号を上りリンクで送信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、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとから構成されるビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩを示すビットが割り当てられていることから、ＲＩを示すビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報の情報量を低減することが可能となる。
本発明の移動局装置は、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号を上りリンクで送信する送信手段とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとから構成されるビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩを示すビットが割り当てられていることから、ＲＩを示すビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するための基地局装置に対するフィードバック情報の情報量を低減することが可能となる。
本発明の基地局装置は、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトが特定される制御信号を受信する受信手段と、前記制御信号に基づいてプリコーディングウェイトを生成するウェイト生成手段とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとから構成されるビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩを示すビットが割り当てられていることから、ＲＩを示すビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するための移動局装置からのフィードバック情報の情報量を低減することが可能となる。
本発明によれば、ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとから構成されるビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩを示すビットが割り当てられていることから、ＲＩを示すビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報の情報量を低減することが可能となる。
本発明に係る通信制御方法が適用されるＭＩＭＯシステムの概念図である。 下りリンクＭＩＭＯ伝送において、ユーザ端末から基地局装置に対するフィードバック情報のフィードバック方法について説明するための図である。 下りリンクＭＩＭＯ伝送において、ユーザ端末から基地局装置に対するフィードバック情報のフィードバック方法について説明するための図である。 ８送信アンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイトを特定するためのビット空間を説明するための模式図である。 本発明に係る通信制御方法における８送信アンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイトを特定するためのビット空間を説明するための模式図である。 本発明の一実施の形態に係る移動通信システムの構成を説明するための図である。 上記実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。
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、ＬＴＥ−Ａシステムで行われる下りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングについて、図１に示すＭＩＭＯシステムを前提に説明する。図１は、本発明に係る通信制御方法が適用されるＭＩＭＯシステムの概念図である。なお、図１に示すＭＩＭＯシステムにおいては、基地局装置eNodeB及びユーザ端末ＵＥがそれぞれ８本のアンテナを備える場合について示している。
図１に示すＭＩＭＯシステムの下りリンクＭＩＭＯ伝送におけるプリコーディングでは、ユーザ端末ＵＥにおいて、各アンテナからの受信信号を用いてチャネル変動量を測定し、測定したチャネル変動量に基づいて、基地局装置eNodeBの各送信アンテナからの送信データを合成した後のスループット（又は受信ＳＩＮＲ）が最大となる位相・振幅制御量（プリコーディングウェイト）に応じたＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）及びＲＩを選択する。そして、この選択したＰＭＩ及びＲＩ（Rank Indicator）をチャネル品質情報をＣＱＩ（Channel Quality Indicator）とともに上りリンクで基地局装置eNodeBにフィードバックする。基地局装置eNodeBにおいては、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づいて送信データにプリコーディングを行った後、各アンテナから情報伝送を行う。
図１に示すユーザ端末ＵＥにおいて、信号分離・復号部１１は、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃８を介して受信した受信信号に含まれる制御チャネル信号及びデータチャネル信号の分離及び復号を行う。信号分離・復号部１１にて復号処理が施されることでユーザ端末ＵＥに対するデータチャネル信号が再生される。ＰＭＩ選択部１２は、図示しないチャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてＰＭＩを選択する。この際、ＰＭＩ選択部１２は、ユーザ端末ＵＥ及び基地局装置eNodeBの双方でランク毎に複数定められた既知のＮ個のプリコーディングウェイトと、このプリコーディング行列に対応づけられるＰＭＩとをコードブック１３から最適なＰＭＩを選択する。ＲＩ選択部１４は、チャネル推定部により推定されたチャネル状態に応じてＲＩを選択する。これらのＰＭＩ及びＲＩは、フィードバック情報としてチャネル品質情報をＣＱＩ（Channel Quality Indicator）とともに基地局装置eNodeBに送信される。
一方、図１に示す基地局装置eNodeBにおいて、プリコーディングウェイト生成部２１は、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づいて、プリコーディングウェイトを生成する。プリコーディング乗算部２２は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２３によりパラレル変換された送信信号にプリコーディングウェイトを乗算することで、送信アンテナＴＸ＃１〜＃８毎に位相・振幅をそれぞれ制御（シフト）する。これにより、位相・振幅シフトされた送信データが８本の送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃８から送信される。
ここで、このような下りリンクＭＩＭＯ伝送において、ユーザ端末ＵＥから基地局装置eNodeBに対するチャネル情報（PMI/CQI/RI）のフィードバック情報のフィードバック方法について説明する。図２及び図３は、下りリンクＭＩＭＯ伝送において、ユーザ端末ＵＥから基地局装置eNodeBに対するフィードバック情報のフィードバック方法について説明するための図である。図２においては、フィードバック情報が周期的にフィードバックされる場合（以下、「Ｐｅｒｉｏｄｉｃフィードバック」という）について示し、図３においては、フィードバック情報が非周期的にフィードバックされる場合（以下、「Ａｐｅｒｉｏｄｉｃフィードバック」という）について示している。
Ｐｅｒｉｏｄｉｃフィードバックにおいて、フィードバック情報（ＰＭＩ／ＣＱＩ、ＲＩ）は、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）を用いてフィードバックされる。図２に示すように、ＰＭＩ及び下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）とＲＩとは、異なるサブフレーム（ＴＴＩ：Transmission Time Interval、伝送時間間隔）でフィードバックされる。図２においては、ＰＵＣＣＨのチャネル情報のフィードバックモードがモード１−０（１−１）であって、ＰＭＩ／ＣＱＩの周期が５サブフレームであり、ＲＩの周期がＰＭＩ／ＣＱＩの周期の２倍（１０サブフレーム）であり、ＲＩをフィードバックするサブフレームが、ＰＭＩ／ＣＱＩをフィードバックするサブフレームから２サブフレームだけオフセットされる場合について示している。この場合において、ＰＭＩ／ＣＱＩとＲＩとは互いに独立して符号化されてフィードバックされる。
一方、Ａｐｅｒｉｏｄｉｃフィードバックにおいて、フィードバック情報（ＰＭＩ／ＣＱＩ、ＲＩ）は、基地局装置eNodeBから到来する上りリンクグラントに設定されたトリガービットに応じてＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）を用いてフィードバックされる。図３に示すように、ＰＭＩ／ＣＱＩとＲＩとは、同一のサブフレーム（ＴＴＩ）における異なるリソースエレメント（ＲＥ）でフィードバックされる。この場合においては、Ｐｅｒｉｏｄｉｃフィードバックと同様に、ＰＭＩ／ＣＱＩとＲＩとは互いに独立して符号化されてフィードバックされる。
ＰＭＩ／ＣＱＩとＲＩとを互いに独立して符号化するのは、ＲＩの方がＰＭＩ／ＣＱＩに比べて要求される受信品質が高いためである。すなわち、ＲＩは、ＭＩＭＯ伝送時におけるストリーム数の決定に用いられるものであり、ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)やプリコーディングウェイトの決定に用いられるＰＭＩ／ＣＱＩに比べて要求される受信品質が高い。このため、ＲＩは、ＰＭＩ／ＣＱＩと比べて低い符号化率で符号化されている。
ところで、ＬＴＥ−Ａシステムにおける下りリンクＭＩＭＯ伝送のうち、下りＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、全ストリーム（ランク）数の上限を４つに制限した上で、ユーザ端末ＵＥ当たりの多重ストリーム数を最大２つとし、多重ユーザ端末ＵＥ数を最大４つとすることが合意されている。すなわち、ＬＴＥ−Ａシステムにおける下りＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、多重ユーザ端末ＵＥ数を２つとし、それぞれの多重ストリーム数を２つとする場合、並びに、多重ユーザ端末ＵＥ数を４つとし、それぞれの多重ストリーム数を１つとする場合までサポートすることができる。
このようなＭＩＭＯ伝送で用いられるコードブックでは、ランク１、２については、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送だけでなくＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を考慮してプリコーディングウェイト及びＰＭＩを定めておく必要となる。一方、上述したように、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送ではストリーム数が３つ以上になることはないので、ランク３以上については、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送は考慮することなくＳＵ−ＭＩＭＯ伝送だけに最適化したプリコーディングウェイト及びＰＭＩを定めておけばよい。
このような実情を考慮すると、８送信アンテナ伝送に対応するコードブックにおいては、図４に示すような数のＰＭＩをランク毎に定めることが想定される。図４は、８送信アンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイトを特定するためのビット空間を説明するための模式図である。図４に示すように、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間は、ＲＩを示すビット（以下、「ＲＩビット」という）とＰＭＩを示すビット（以下、「ＰＭＩビット」という）とで構成される。コードブックのサイズは、図４に示すＰＭＩ数に対応する。なお、図４においては、説明の便宜上、ランク１、２に対応するＰＭＩが１４個であり、ランク３、４に対応するＰＭＩが７個であり、ランク５、６に対応するＰＭＩが４個であり、ランク７、８に対応するＰＭＩが３個である場合について示している。これらのランクに対応するＰＭＩの数は、一例を示したものであり、特に限定されるものではない。
図４に示すように、８送信アンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイトにおいては、各ランクに固有のＲＩビットが割り当てられており、ランク１、２にてＰＭＩ数が多く、高ランクにてＰＭＩ数が少ない。図４に示す例においては、ランク１、２に対応するためにＰＭＩビットが４ビット必要となる一方、ＲＩビットが３ビット必要となる。ＲＩビットに関しては、例えば、ランク１を示すＲＩビットとして「０００」が割り当てられ、ランク８を示すＲＩビットとして「１１１」が割り当てられている。しかしながら、図４に示すように、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間を構成した場合においては、高ランク（ランク３以降）におけるＰＭＩビットに対応するプリコーディングウェイトが存在しないことから、これらのＰＭＩビットが有効に活用されていない。
また、上述したように、ＲＩは、ＰＭＩ／ＣＱＩと比べて要求される受信品質が高く、高い符号化率で符号化されることから、フィードバック情報の情報量の低減を考慮した場合にＲＩビット数を低減することは大きな意義を有する。本発明者は、図４に示すようなコードブックサイズの構成ではＰＭＩビットが有効に活用されていない点、並びに、ＲＩビット数の低減によりフィードバック情報の情報量が効果的に低減される点に着目し、本発明をするに至ったものである。
本発明に係る通信制御方法においては、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットを割り当て、ＲＩビットとＰＭＩビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成し、この制御信号を上りリンクでフィードバックするようにしたものである。この通信制御方法によれば、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットが割り当てられることから、ＲＩビットのビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報の情報量を低減することが可能となる。
図５は、本発明に係る通信制御方法における８送信アンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイトを特定するためのビット空間を説明するための模式図である。図５に示すように、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間においては、ランク３以上のランク（ランク３〜４、ランク５〜８）に同一のＲＩビットが割り当てられている。例えば、ランク３〜４を示すＲＩビットとして「１０」が割り当てられ、ランク５〜８を示すＲＩビットとして「１１」が割り当てられている。一方、ランク１、２を示すＲＩビットには、固有のＲＩビットとして、それぞれ「００」、「０１」が割り当てられている。
図５に示すビット空間においては、ランク３〜４に同一のＲＩビットが割り当てられ、ランク５〜８に同一のＲＩビットが割り当てられていることから、ランク１〜８に対応するＲＩビットが２ビットで済む。すなわち、図５に示すビット空間においては、図４に示すビット空間と比べて、ランク１〜８に対応するＲＩビットを１ビット削減することができる。
また、図５に示すビット空間においては、ランク３以上のランクに対応するＲＩビット（上述した「１０」、「１１」）のビットフィールドには、複数のランクが対応づけられている。このため、図４に示すビット空間のように、高ランク（ランク３以降）におけるＰＭＩビットに対応するプリコーディングウェイトが存在しないという事態を回避して、これらのＰＭＩビットを有効に活用することができる。
特に、図５に示すビット空間においては、複数のランク（ランク３〜４又はランク５〜８）に割り当てられたＲＩビット（上述した「１０」、「１１」）に対応するＰＭＩビットの総数を、単一のランク（ランク１、２）に割り当てられたＲＩビット（上述した「００」、「０１」）に対応するＰＭＩビットの総数以下としている。これにより、複数のランクに同一のビットを割り当てる場合においても、そのＰＭＩビットの総数が、単一のランクに割り当てられたＲＩビットに対応するＰＭＩビットの総数を上回ることが制限されるので、ＰＭＩビット数の増加に伴ってフィードバック情報の情報量が増加するのを確実に防止することができる。
さらに、図５に示すビット空間においては、ランク３以上の複数のランクに同一のＲＩビットを割り当てていることから、ランク３以上のプリコーディングウェイト数と比較して、ランク１、２におけるプリコーディングウェイト数を多くすることができ，高精度なチャネル情報が必要なＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においてプリコーディングウェイト（チャネル変動）を効率的にフィードバックすることができる。
ところで、ＬＴＥシステムにおいては、ユーザ端末ＵＥでランク（ＲＩ）を選択する場合には、同一の通信帯域（例えば、コンポーネントキャリア）で共通のランク（ＲＩ）を選択する必要がある。また、ユーザ端末ＵＥでＰＭＩを選択する場合には、同一の通信帯域においても、サブバンド単位で異なるＰＭＩを選択することができるように構成されている。
本発明に係る通信制御方法においては、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間において、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットを割り当てていることから、サブバンド単位でＰＭＩを選択する際に異なるランクが選択される事態が発生し得る。このため、本発明に係る通信制御方法においては、同一の通信帯域にてサブバンド単位でプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成する場合、異なるランクに対応するＰＭＩビットの選択を制限するようにしている。これにより、サブバンド単位でＰＭＩを選択する際に異なるランクが選択される事態を防止できるので、ＬＴＥシステム仕様の基地局装置eNodeBに特別な処理を要求することなく、フィードバック情報をフィードバックすることができる。
例えば、図５に示すビット空間において、ランク３に対応するＰＭＩが選択されている場合においては、サブバンド単位でＰＭＩを選択する際、ランク３に対応するＰＭＩビットの選択は許容される。一方、同一のＲＩビットに対応するＰＭＩビットであっても、ランク４に対応するＰＭＩビットの選択は制限される。このようにサブバンド単位でＰＭＩを選択する際にランクに応じた制限を加えることにより、ＬＴＥシステム仕様の基地局装置eNodeBに特別な処理を要求することなく、フィードバック情報をフィードバックできるものとなっている。
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。ここでは、ＬＴＥ−Ａシステムに対応する基地局装置及び移動局装置を用いる場合について説明する。
図６を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る移動局装置（ＵＥ）１０及び基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）２０を有する移動通信システム１について説明する。図６は、本発明の一実施の形態に係る移動局装置１０及び基地局装置２０を有する移動通信システム１の構成を説明するための図である。なお、図６に示す移動通信システム１は、例えば、ＬＴＥシステム又はＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。また、この移動通信システム１は、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。
図６に示すように、移動通信システム１は、基地局装置２０と、この基地局装置２０と通信する複数の移動局装置１０（１０１、１０２、１０３、・・・１０ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。基地局装置２０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。移動局装置１０は、セル５０において基地局装置２０と通信を行っている。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、これに限定されるものではない。
各移動局装置（１０１、１０２、１０３、・・・１０ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限り移動局装置１０として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局装置２０と無線通信するのは移動局装置１０であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）でよい。
移動通信システム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。
ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各移動局装置１０で共有されるＰＤＳＣＨと、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とが用いられる。このＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。送信データは、このユーザデータに含まれる。なお、基地局装置２０で移動局装置１０に割り当てたＣＣやスケジューリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにより移動局装置１０に通知される。
上りリンクについては、各移動局装置１０で共有して使用される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）とが用いられる。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータが伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）等が伝送される。
図７は、本実施の形態に係る移動局装置１０の構成を示すブロック図である。図８は、本実施の形態に係る基地局装置２０の構成を示すブロック図である。なお、図７及び図８に示す移動局装置１０及び基地局装置２０の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の基地局装置及び移動局装置が有する構成は備えているものとする。
図７に示す移動局装置１０において、基地局装置２０から送出された送信信号は、アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、不図示の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）にてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号復調部１０３に出力される。
データチャネル信号復調部１０３は、ＦＦＴ部から入力された受信信号を、例えば、最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、基地局装置２０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離され、移動局装置１０のユーザ（ここでは、ユーザｋとする）に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部１０４は、ＦＦＴ部から出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部１０３及び後述するチャネル情報測定部１０７に通知する。データチャネル信号復調部１０３においては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。
制御チャネル信号復調部１０５は、ＦＦＴ部から出力された制御チャネル信号（ＰＤＣＣＨ）を復調する。そして、その制御チャネル信号に含まれる制御情報をデータチャネル信号復調部１０３に通知する。データチャネル信号復調部１０３においては、制御チャネル信号復調部１０５からの通知内容に基づいて、抽出されたユーザｋに関する受信信号を復調する。なお、データチャネル信号復調部１０３による復調処理に先だって、抽出されたユーザｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻されているものとする。データチャネル信号復調部１０３で復調されたユーザｋに関する受信信号は、チャネル復号部１０６に出力される。そして、チャネル復号部１０６にてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃ｋが再生される。
チャネル情報測定部１０７は、チャネル推定部１０４から通知されたチャネル状態からチャネル情報を測定する。具体的には、チャネル情報測定部１０７は、チャネル推定部１０４から通知されたチャネル状態に基づいてＣＱＩを測定すると共に、これに応じたＰＭＩ、ＲＩを選択し、これらをフィードバック制御信号生成部１０８に通知する。
フィードバック制御信号生成部１０８においては、制御信号生成手段を構成するものであり、通知されたＰＭＩ、ＣＱＩ及びＲＩに基づいて、これらを基地局装置２０にフィードバックする制御信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を生成する。例えば、フィードバック制御信号生成部１０８は、通知されたＰＭＩ、ＣＱＩ及びＲＩに基づいて、アンテナＲＸ＃１〜＃Ｎ毎に位相及び／又は振幅シフトさせるプリコーディングウェイトを選択し、このプリコーディングウェイトを図５に示すビット空間からＲＩビットとＰＭＩビットとで特定する。そして、これらのＲＩビット及びＰＭＩビットをフィードバックする制御信号を生成する。フィードバック制御信号生成部１０８で生成された制御信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９に出力される。
一方、上位レイヤから送出されたユーザ＃ｋに関する送信データ＃ｋは、チャネル符号化部１１０によりチャネル符号化された後、データ変調部１１１にてデータ変調される。データ変調部１１１にてデータ変調された送信データ＃ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部１１２に出力される。
サブキャリアマッピング部１１２においては、送信データ＃ｋを、基地局装置２０から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部１１２は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号＃ｋを、送信データ＃ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃ｋがプリコーディング乗算部１１３に出力される。
プリコーディング乗算部１１３は、チャネル情報測定部１０７で選択されたＰＭＩに対応するプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ毎に送信データ＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部１１３により位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９に出力される。
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋと、フィードバック制御信号生成部１０８により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９により生成された送信信号は、不図示の逆高速フーリエ変換部にて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＲＦ送信回路１１４＃１〜１１４＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１１４＃１〜１１４＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎを介してアンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎに出力され、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎから上りリンクで基地局装置２０に送出される。なお、これらのＲＦ送信回路１１４＃１〜１１４＃Ｎ、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎ及びアンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎは、制御信号を送信する送信手段を構成する。
このように本実施の形態に係る移動局装置１０においては、フィードバック制御信号生成部１０８により、図５に示すようなビット空間から、ＲＩビットとＰＭＩビットとでプリコーディングウェイトを特定するようにしている。この場合において、プリコーディングウェイトの特定に用いられるビット空間においては、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットが割り当てられていることから、ＲＩビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するための基地局装置２０に対するフィードバック情報の情報量を低減することができるものとなっている。
一方、図８に示す基地局装置２０において、スケジューラ２０１は、後述するチャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋから与えられるチャネル推定値に基づいて多重するユーザ数（多重ユーザ数）を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割り当て内容（スケジューリング情報）を決定し、ユーザ＃１〜＃ｋに対する送信データ＃１〜＃ｋを対応するチャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋに送出する。
送信データ＃１〜＃ｋは、チャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋに出力され、データ変調される。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するチャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。データ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋでデータ変調された送信データ＃１〜＃ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部２０４に出力される。
参照信号生成部２０５＃１〜２０５＃ｋは、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋ用のデータチャネル復調用の個別参照信号（UE specific RS）を生成する。参照信号生成部２０５＃１〜２０５＃ｋにより生成された個別参照信号は、サブキャリアマッピング部２０４に出力される。
サブキャリアマッピング部２０４においては、送信データ＃１〜＃ｋを、スケジューラ２０１から与えられるスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃１〜＃ｋがプリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋに出力される。
プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋは、後述するプリコーディングウェイト生成部２１７から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎ毎に送信データ＃１〜＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする（プリコーディングによるアンテナＴＸ＃１〜＃Ｎの重み付け）。プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋにより位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７に出力される。
制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋは、制御信号生成手段を構成するものであり、スケジューラ２０１からの多重ユーザ数に基づいて制御信号（ＰＤＣＣＨ）を生成する。制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋにより生成された各ＰＤＣＣＨは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７に出力される。
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃ｋと、制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋにより生成された各ＰＤＣＣＨとを合成し、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７により生成された送信信号は、不図示の逆高速フーリエ変換部にて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＲＦ送信回路２０９＃１〜２０９＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路２１０＃１〜２１０＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２１１＃１〜２１１＃Ｎを介して送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎに出力され、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎから下りリンクで移動局装置１０に送出される。
一方、移動局装置１０から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２１０＃１〜２１０＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路２１１＃１〜２１１＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２１１＃１〜２１１＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、不図示の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）にてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋに出力される。なお、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎ、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２１０＃１〜２１０＃Ｎ及びＲＦ受信回路２１１＃１〜２１１＃Ｎは、制御信号を受信する受信手段を構成する。
データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋは、ＦＦＴ部から入力された受信信号を、例えば、最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、移動局装置１０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離される。チャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋは、ＦＦＴ部から出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋ及び制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋに通知する。データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。
データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋにより分離されたユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、不図示のデータ復調部でデータ復調される。そして、チャネル復号部２１５＃１〜２１５＃ｋにてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃１〜送信信号＃ｋが再生される。
制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋは、ＦＦＴ部から入力された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＤＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋは、それぞれユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋにおいては、チャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋから通知されたチャネル状態に基づいて制御チャネル信号を復調する。制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋにより復調された各制御チャネル信号は、チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋに出力される。
チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋは、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる情報からチャネルに関する情報（チャネル情報）を再生する。チャネル情報には、例えば、ＰＤＣＣＨで通知されるＣＱＩやＰＭＩ、ＲＩなどのフィードバック情報が含まれる。この場合、ＲＩ及びＰＭＩは、図５に示すビット空間を構成するＲＩビット及びＰＭＩビットで特定される。チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋにより再生されたＣＱＩは、それぞれデータ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋ、チャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋに出力される。チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋにより再生されたＰＭＩ、ＲＩは、プリコーディングウェイト生成部２１７に出力される。
プリコーディングウェイト生成部２１７は、ウェイト生成手段を構成するものであり、チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから入力されたＰＭＩ、ＲＩに基づいて、送信データ＃１〜＃ｋに対する位相及び／又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋに出力され、送信データ＃１〜送信データ＃ｋのプリコーディングに利用される。
このように本実施の形態に係る基地局装置２０においては、移動局装置１０からプリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報として、図５に示すビット空間を構成するＲＩビットとＰＭＩビットとを受信する。この場合において、ＲＩビットとＰＭＩビットで構成されるビット空間においては、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットが割り当てられていることから、ＲＩビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するための移動局装置１０からのフィードバック情報の情報量を低減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、本実施の形態に係る通信制御方法においては、複数のＲＩビットと複数のＰＭＩビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットが割り当てられたビット空間から、ＲＩビットとＰＭＩビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成し、この制御信号を上りリンクで基地局装置２０に送信する。この場合において、プリコーディングウェイトを特定するためのビット空間においては、所定ランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットが割り当てられていることから、ＲＩビット数を削減することができるので、プリコーディングウェイトを特定するためのフィードバック情報の情報量を低減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、図５に示すビット空間において、ランク３以上の複数のランクに同一のＲＩビットを割り当てる場合について説明しているが、同一のＲＩビットを割り当てる対象については、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、ランク３以外のランク以上の複数のランクに同一のＲＩビットを割り当てるようにしてもよい。
１ 移動通信システム
１０ 移動局装置
１０１ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
１０２ ＲＦ受信回路
１０３ データチャネル信号復調部
１０４ チャネル推定部
１０５ 制御チャネル信号復調部
１０６ チャネル復号部
１０７ チャネル情報測定部
１０８ フィードバック制御信号生成部
１０９ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１１０ チャネル符号化部
１１１ データ変調部
１１２ サブキャリアマッピング部
１１３ プリコーディング乗算部
１１４ ＲＦ送信回路
２０ 基地局装置
２０１ スケジューラ
２０２ チャネル符号化部
２０３ データ変調部
２０４ サブキャリアマッピング部
２０５ 参照信号生成部
２０６ プリコーディング乗算部
２０７ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０８ 制御信号生成部
２０９ ＲＦ送信回路
２１０ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク

Claims (6)

  1. ＲＩ（Rank Indicator）を示す複数のビットとＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）を示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成するステップと、前記制御信号を上りリンクで送信するステップとを具備することを特徴とする通信制御方法。
  2. 複数のランクに割り当てられた同一の前記ＲＩを示すビットに対応する前記ＰＭＩを示すビットの総数を、単一のランクに割り当てられた前記ＲＩを示すビットに対応する前記ＰＭＩを示すビットの総数以下にしたことを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
  3. ランク３以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットを割り当てたことを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
  4. 同一の通信帯域にてサブバンド単位でプリコーディングウェイトを特定する前記制御信号を生成する場合、異なるランクに対応する前記ＰＭＩを示すビットの選択を制限することを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
  5. ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトを特定する制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号を上りリンクで送信する送信手段とを具備することを特徴とする移動局装置。
  6. ＲＩを示す複数のビットとＰＭＩを示す複数のビットとで構成され、所定ランク以上の複数のランクに同一の前記ＲＩを示すビットが割り当てられたビット空間から前記ＲＩを示すビットと前記ＰＭＩを示すビットとでプリコーディングウェイトが特定される制御信号を受信する受信手段と、前記制御信号に基づいてプリコーディングウェイトを生成するウェイト生成手段とを具備することを特徴とする基地局装置。
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