JP5418598B2 - 無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信を行う無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法に関する。無線通信システムとしては、例えば、移動体通信システムが含まれ、無線通信装置としては、例えば、移動体装置が含まれる。
近年、無線通信においては、複数の送受信アンテナを用いて空間多重伝送を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送方式が注目されている。また、ＭＩＭＯ伝送では特性の向上を図るために、プレコーディング（Precoding）技術が行われている。
プレコーディングは、送信機側において、受信機側で複数の送信アンテナから送信された信号が識別しやすくなるような送信信号を生成する処理である。この場合、元の送信信号にプレコーディング行列（Precoding Matrix）を乗算する線形処理を施すことで、プレコーディングが実施される。
従来技術としては、下りリンクのオーバヘッドの削減を図ったプレコーディング技術が提案されている（特許文献１）。また、最尤検出を行った場合の最小ビット誤り率を実現するプレコーディング技術が提案されている（特許文献２）。
特開２００９−４９２１号公報 特開２００７−１１０６６４号公報
送信信号に乗算する最適なプレコーディング行列は、送受信機間のチャネル（伝搬路）の状態によって異なる。したがって、送信機は、複数の異なるプレコーディング行列をあらかじめ用意しており、受信機側から、チャネル状態に応じて、どのプレコーディング行列を使用すべきかを指示するための指標値がフィードバック通知される。このプレコーディング行列の指標値は、ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）と呼ばれる。
以下、従来のＰＭＩのフィードバック制御について、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の高速無線通信方式を適用した無線基地局と移動局とを例にして説明する。
ＬＴＥでは、下り方向（無線基地局から移動局への方向）の変調方式としてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が採用されている。図１６は信号フォーマットを示す図である。信号の最小単位がサブキャリアであり、サブキャリアに送信データが割り当てられる。例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）の変調を行ってデータを送信するならば、１つのサブキャリアに２ビットのデータが割り当てられる。
そして、このようなサブキャリアを複数個まとめた信号単位、すなわち、連続する複数のサブキャリアがリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）となる。また、リソースブロックを複数個まとめた信号単位がサブバンドとなる。ＬＴＥでは、リソースブロックを最小単位としてプレコーディングが実施される。なお、以下、サブバンドを所定の周波数帯、リソースブロックに対応する周波数帯をサブ周波数帯と記載することがある。
ＬＴＥでは、複数の連続するリソースブロックを含むサブバンド毎にＰＭＩを移動局が選択し、その選択したＰＭＩを無線基地局にフィードバックするモードが用意されている（3GPP LTE 仕様書TR36.213v8.5.0）。
図１７はＰＭＩのフィードバック制御を示す図である。１つのサブバンドは、例えば４つのリソースブロックを含むものとする。サブバンドｂ１は、リソースブロックｒ１１〜ｒ１４を含み、サブバンドｂ２は、リソースブロックｒ２１〜ｒ２４を含み、サブバンドｂ３は、リソースブロックｒ３１〜ｒ３４を含む。
また、図中のリソースブロック内の矢印は、リソースブロック毎の理想的なプレコーディング行列のイメージを示している。リソースブロックｒ１１のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１１が用いられ、リソースブロックｒ１２のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１２が用いられる。
さらに、リソースブロックｒ１３のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１３が用いられ、リソースブロックｒ１４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１４が用いられる。
同様にして、リソースブロックｒ２１〜ｒ２４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ２１〜ｍ２４のそれぞれが用いられる。リソースブロックｒ３１〜ｒ３４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ３１〜ｍ３４のそれぞれが用いられる。
ここで、移動局は、例えばチャネル状態等に応じて最適なプレコーディング行列をサブバンド毎に選択し、選択したプレコーディング行列に対応するＰＭＩを無線基地局へフィードバックする。
例えば、サブバンドｂ１では、リソースブロックｒ１１〜ｒ１４に適用するプレコーディング行列Ｍ１に該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃１とする）を無線基地局へフィードバックする。
また、サブバンドｂ２では、リソースブロックｒ２１〜ｒ２４に適用するプレコーディング行列Ｍ２に該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃２とする）を無線基地局へフィードバックする。
さらに、サブバンドｂ３では、リソースブロックｒ３１〜ｒ３４に適用するプレコーディング行列Ｍ３に該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃３とする）を無線基地局へフィードバックする。
そして、無線基地局では、フィードバックされたＰＭＩから使用すべきプレコーディング行列を認識し、そのプレコーディング行列を該当サブバンド内の送信信号に乗算することで、プレコーディングを行っていた。
ここで、移動局と無線基地局との間のチャネルの遅延分散が小さく、周波数方向のチャネル変動がほとんどないような場合には、１つのサブバンド内のリソースブロックそれぞれのプレコーディング行列のばらつきは小さくなる（図１７中、サブバンド単位にプレコーディング行列の矢印の向きを同じ方向に記して、同一サブバンド内でばらつきが小さいことを表している）。
このため、上記のような従来のプレコーディングにおいては、リソースブロック毎の理想的なプレコーディング行列と、移動局がサブバンド毎に選択し無線基地局にフィードバックするプレコーディング行列とには大きなずれは生じにくい。よって、無線基地局では、このフィードバックされたプレコーディング行列でプレコーディングを行って、プレコーディングの効果を得ていた。
しかし、移動局と無線基地局との間のチャネルの遅延分散が大きいと、周波数方向のチャネル変動が激しくなり、このようなチャネル状態で上記のようなフィードバック制御を行うと、プレコーディングの効果が得られず、伝送特性が劣化するといった問題があった。
図１８はＰＭＩのフィードバック制御を示す図である。リソースブロックｒ１１のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１１ａが用いられ、リソースブロックｒ１２のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１２ａが用いられる。
また、リソースブロックｒ１３のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１３ａが用いられ、リソースブロックｒ１４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ１４ａが用いられる。
同様にして、リソースブロックｒ２１〜ｒ２４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ２１ａ〜ｍ２４ａのそれぞれが用いられる。リソースブロックｒ３１〜ｒ３４のプレコーディングには、プレコーディング行列ｍ３１ａ〜ｍ３４ａのそれぞれが用いられる。
また、移動局が無線基地局へＰＭＩのフィードバックを行う場合、サブバンドｂ１では、リソースブロックｒ１１〜ｒ１４に適用するプレコーディング行列Ｍ１ａに該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃１ａとする）を無線基地局へフィードバックする。
サブバンドｂ２では、リソースブロックｒ２１〜ｒ２４に適用するプレコーディング行列Ｍ２ａに該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃２ａとする）を無線基地局へフィードバックする。
さらに、サブバンドｂ３では、リソースブロックｒ３１〜ｒ３４に適用するプレコーディング行列Ｍ３ａに該当するＰＭＩ（ＰＭＩ＃３ａとする）を無線基地局へフィードバックする。
ここで、チャネルの遅延分散が大きく、周波数方向のチャネル変動が激しい場合には、１つのサブバンド内のリソースブロック毎のプレコーディング行列のばらつきが大きくなる（図１８中、サブバンド単位にプレコーディング行列の矢印の向きをランダムに記して、同一サブバンド内でばらつきが大きいことを表している）。
このような状態では、リソースブロック毎の理想的なプレコーディング行列と、移動局がサブバンド毎に選択し無線基地局にフィードバックするプレコーディング行列とには大きなずれが生じることになる。
例えば、サブバンドｂ１を見ると、サブバンドｂ１のプレコーディング行列Ｍ１ａは、リソースブロックｒ１１〜ｒ１４それぞれの理想的なプレコーディング行列ｍ１１ａ〜ｍ１４ａと大きくずれていることがわかる。すなわち、１つのプレコーディング行列で、リソースブロックｒ１１〜ｒ１４のプレコーディング行列を表せないということである。他のサブバンドｂ２、ｂ３も同様である。
無線基地局では、リソースブロック毎の理想のプレコーディング行列から大きくずれたプレコーディング行列で、リソースブロック単位の送信信号に対してプレコーディングを行うことになるので、プレコーディングの効果を十分得ることができなくなる。
したがって上記のような場合、プレコーディングの効果を得ることができず、伝送特性が劣化するといった問題があった。
一方、サブバンド毎ではなく、各リソースブロックすべてのＰＭＩをフィードバックする構成にすることも考えられる。図１９は全リソースブロックのＰＭＩをフィードバックする様子を示す図である。移動局では、リソースブロックｒ１ｂ〜ｒ１２ｂの理想的なプレコーディング行列ｍ１ｂ〜ｍ１２ｂのそれぞれに対する該当のＰＭＩ＃１ｂ〜＃１２ｂをすべて無線基地局へフィードバックする。
しかし、このような、リソースブロックすべてに対して、リソースブロック毎のＰＭＩのフィードバック制御を行うと、フィードバックする情報量が増加してしまい、通常のデータ送信に使用可能なリソースが減少してしまうという問題があり、現実的な解決策とはならない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、プレコーディングの効果を改善し、伝送特性の向上を図った無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、無線通信システムが提供される。この無線通信システムは、送信するデータブロック毎に、受信した指標値に基づくプレコーディング行列を用いてプレコーディングを行うプレコーディング部を含む第１の無線通信装置と、いずれかの前記プレコーディング行列を示す前記指標値を、前記第１の無線通信装置へ送信する指標値制御部と、過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値に基づくプレコーディング行列を用いてデプレコーディングを行うデプレコーディング部とを含む第２の無線通信装置とを備え、前記指標値制御部は、所定の周波数帯に属する全部のサブ周波数帯について又は一部の該サブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯の数Ｎよりも少ない数の指標値を、各送信タイミングで前記第１の無線通信装置へ送信し、前記プレコーディング部は、受信した指標値の中から、前記指標値を受信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を受信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記プレコーディングを行い、前記デプレコーディング部は、過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値の中から、前記指標値を送信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を送信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を送信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記デプレコーディングを行い、前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、前記周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、前記周辺データブロックに前記指標値が送信されているか否かを探索して、優先順位の高い前記周辺データブロックの前記指標値を選択することにより行う。
プレコーディングの効果を高め、伝送特性の向上を図ることが可能になる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
無線通信システムの構成例を示す図である。 ＭＩＭＯ通信のモデルを示す図である。 ＭＩＭＯ通信のモデルを示す図である。 無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 繰り返しフィードバックされるＰＭＩの一例を示す図である。 補間処理を示す図である。 ＰＭＩの補間処理を示す図である。 ＰＭＩの補間処理を示す図である。 ＰＭＩの補間処理を示す図である。 優先順位設定マップを示す図である。 ＰＭＩ平均連続数を説明するための図である。 ＰＭＩ平均連続数と補間規則との関係を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 信号フォーマットを示す図である。 ＰＭＩのフィードバック制御を示す図である。 ＰＭＩのフィードバック制御を示す図である。 全リソースブロックのＰＭＩをフィードバックする様子を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線通信装置１０（第１の無線通信装置）と無線通信装置２０（第２の無線通信装置）を備える。無線通信装置１０は、プレコーディング部１１を含み、無線通信装置２０は、指標値制御部２１を含む。
プレコーディング部１１は、送信データが割り当てられる一定のデータブロック毎に、指標値が示すプレコーディング行列の演算処理を行って、プレコーディングを行う。
この指標値は、データブロック単位で、どのプレコーディング行列を使用すべきかを指示するためのもので、移動局から送信される。指標値制御部２１は、データブロック単位で、どのプレコーディング行列を使用すべきかを指示するための指標値を、無線通信装置１０へ送信する。
ここで、指標値制御部２１は、指標値送信規則にしたがって、一部のデータブロックの指標値を無線通信装置１０へ送信することができる。“一部のデータブロックの指標値を送信する”とは、全データブロックに対応するすべての指標値を連続的に無線通信装置１０へ送信するのではなく、あるデータブロックの指標値は送信するが、あるデータブロックの指標値は送信しないというように、不連続に（飛び飛びに）指標値を送信することを意味するものである。なお、どのような不連続性でもって指標値を送信するかについては、指標値送信規則で定められる。
一方、プレコーディング部１１は、送信された指標値から、一定の補間規則にしたがって、指標値が送信されていないデータブロックに対応する指標値を補間する。例えば、１０個のデータブロックの内、６個のデータブロックの指標値が送信された場合は、指標値が送信されなかった残り４個のデータブロックに関する指標値を、補間規則にしたがって補間する。
そして、１０個のデータブロックのそれぞれに対応する１０個の指標値（送信済みの６個の指標値および補間して求めた４個の指標値）にもとづき、それら指標値が示すプレコーディング行列によって、該当データブロックのプレコーディングを行う（詳細動作は後述する）。
次にプレコーディングについて説明する。図２はＭＩＭＯ通信のモデルを示す図である。送信アンテナ数、受信アンテナ数がともにＮ本の場合のＭＩＭＯ通信モデル３ａを示している。
ｘi（１≦ｉ≦Ｎ）は、送信アンテナａ１〜ａＮ中のｉ番目の送信アンテナから送信される信号であり、ｙi（１≦ｉ≦Ｎ）は、受信アンテナｂ１〜ｂＮ中のｉ番目の受信アンテナで受信される信号である。また、ｈij（１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｎ）は、ｉ番目の送信アンテナとｊ番目の受信アンテナの間のチャネルの状態である。
ここで、送信信号をＮ×１の列ベクトルｘ、受信信号をＮ×１の列ベクトルｙ、チャネル状態を表すチャネル行列をＮ×Ｎの行列Ｈとする。ＭＩＭＯ通信モデル３ａにおいて、受信アンテナｂ１〜ｂＮ各々で、送信アンテナａ１〜ａＮから送信された信号が合成されて受信されるので、このことを行列表現すると、以下の式（１）となる（雑音は無視している）。
ｙ＝Ｈｘ・・・（１）
また、送信信号ベクトルｘ＝（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘN）、受信信号ベクトルｙ＝（ｙ1、ｙ2、・・・、ｙN）、チャネル行列Ｈの成分を式（２）とすると、
Figure 0005418598
式（１）は式（３）と展開される。
Figure 0005418598
チャネル行列Ｈの各成分の値は、受信機側のチャネル推定によって得られるものとする。ここで、受信アンテナで受信された信号から、送信アンテナから送信された信号を推定することを考える。
例えば、受信アンテナｂ１の受信信号ｙ1から送信アンテナａ１の送信信号ｘ1の推定を行うものとする。式（３）から、ｙ1＝ｈ11・ｘ1＋ｈ12・ｘ2＋・・・＋ｈ1N・ｘNであるが、ｘ2〜ｘNの未知数パラメータが含まれている。これは、送信アンテナａ２〜ａＮの送信信号ｘ2〜ｘNが干渉信号となっていることを表す。このため、この干渉信号を除去し、送信アンテナａ１の送信信号ｘ1の推定を行うことになる。
一方、理想的な状態として、各送受信アンテナ間で独立なチャネルパスがある場合のモデルについて考える。図３はＭＩＭＯ通信のモデルを示す図である。ＭＩＭＯ通信モデル３ｂでは、送信アンテナａ１からの送信信号ｘ1は、受信アンテナｂ１を介して、受信信号ｙ1となって受信され、送信アンテナａ２からの送信信号ｘ2は、受信アンテナｂ２を介して、受信信号ｙ2となって受信されるといったように、各送受信アンテナ間で１：１に対応して信号が送受信されるとする、
このようなチャネル状態では、式（２）で示したチャネル行列Ｈは、行列の非対角成分が０となり、以下の式（４）のようにチャネル行列Ｈａと表せる。
Figure 0005418598
したがって、チャネル行列Ｈａを用いて、ＭＩＭＯ通信モデル３ｂの送受信状態を行列表現すると、式（５）となる。
Figure 0005418598
式（５）からわかるように、受信信号から送信信号を容易に推定することが可能になる。例えば、受信アンテナｂ１の受信信号ｙ1から送信アンテナａ１の送信信号ｘ1の推定を行う場合、式（５）から、ｙ1＝ｈ11・ｘ1であり、ｙ1およびｈ11は既知であるから、ｘ1を容易に推定することが可能となる。
上記の内容を一般化して示す。送受信間のチャネル状態を表すＮ×Ｎのチャネル行列Ｈに対して、あるＮ×Ｎの行列を乗算したときに、その乗算結果の行列の非対角成分が０となるようにする。チャネル行列Ｈに乗算する行列をＵとすると、乗算結果である行列ＨＵは、式（６）となる。
Figure 0005418598
行列ＨＵに送信信号のベクトルを乗算すると、受信信号ベクトルは、式（７）で表せる。
Figure 0005418598
プレコーディングは、上記の内容を基本にした技術である。送信側において、行列Ｕを送信信号に乗算し、受信側において、チャネル推定によって得られたチャネル行列Ｈの各成分の値と、行列Ｕのλ1、・・・、λNの値とにもとづき、各受信アンテナで受信した受信信号から送信信号を推定する。これにより、受信側は、受信した合成信号から、複数の送信アンテナで送信された信号を推定することが可能になる。
なお、行列Ｕは、受信側でチャネル推定値にもとづき計算することができ、行列Ｕの内容を送信側にフィードバックすることにより、送信機、受信機で同じ行列Ｕを共有することができる。ただし、送受信アンテナ数が大きい場合には行列Ｕの計算量は大きくなってしまう。また、受信機で計算された行列Ｕのすべての成分を送信機にフィードバックすると、フィードバック情報量が大きくなってしまう。
そこで、プレコーディングでは、送信機と受信機で、複数のプレコーディング行列が登録されたプレコーディング行列のセット（プレコーディング・コードブック）を共有しておき、そのプレコーディング・コードブックのインデックスに当たるＰＭＩをフィードバックしている。
ＰＭＩをフィードバックすることにより、行列のすべての成分をフィードバックする場合に比べて、フィードバックの情報量は数ビットで済む。また、受信機において、できるだけ受信性能がよくなるＰＭＩを選択してフィードバックすることで、受信性能の向上を図ることが可能になる。
次にチャネルの遅延分散と、周波数方向のチャネル変動との関係について説明する。ＬＴＥでは、下り方向（例えば無線基地局から移動局への方向）の変調方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）が採用されている。
送信機（例えば無線基地局）は、周波数領域の信号ｕ（ｆ）をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）によって、時間領域の信号ｓ（ｔ）に変換して送信する。
受信機（例えば移動局）は、受信した時間領域の信号ｓ´（ｔ）をＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）によって周波数領域の信号ｕ´（ｆ）に変換する。
逆フーリエ変換をＦ-1で表すと、周波数領域の信号ｕ（ｆ）と時間領域の信号ｓ（ｔ）の関係は以下の式（８）となる。
ｓ（ｔ）＝Ｆ-1[ｕ（ｆ）]・・・（８）
また、フーリエ変換をＦで表すと、周波数領域の信号ｕ（ｆ）と時間領域の信号ｓ（ｔ）の関係は以下の式（９）となる。
ｕ（ｆ）＝Ｆ[ｓ（ｔ）]・・・（９）
ここで、直接波ｓ（ｔ）に対して、時間τだけ遅延して受信される遅延波ｓ（ｔ−τ）を考える。受信機における受信信号をｓ´（ｔ）とすると、直接波と遅延波が合成された状態で受信されるので、以下の式（１０）で表せる。ただし、チャネルにおける振幅および位相の変化はないものとする。
ｓ´（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｓ（ｔ−τ）・・・（１０）
この受信信号ｓ´（ｔ）をフーリエ変換によって、周波数領域の信号ｕ´（ｆ）に変換すると、以下の式（１１）のように計算される（なお、時間関数でτだけ遅らせた場合、周波数関数にｅ−ｊ２πτを掛けたものとなる）。
ｕ´（ｆ）＝Ｆ[ｓ´（ｔ）]
＝Ｆ[ｓ（ｔ）＋ｓ（ｔ−τ）]
＝Ｆ[ｓ（ｔ）]＋Ｆ[ｓ（ｔ−τ）]
＝ｕ（ｆ）＋ｕ（ｆ）・ｅｘｐ（−ｊ２πτ）
＝ｕ（ｆ）（１＋ｅｘｐ（−ｊ２πτ））・・・（１１）
式（１１）から、複素平面上において、送信された周波数領域の信号ｕ（ｆ）に対して回転がかかった状態で受信されることがわかる。なお、回転とは例えば位相と振幅の変化である。また、回転の速さは直接波と遅延波の間の遅延時間τに依存し、τが大きいほど回転が速くなる。
なお、実際には、遅延波は１つではなく、様々なチャネルを通った多くの遅延波が合成される場合がある。それらの平均的な遅延時間を表す量が遅延分散である。したがって、チャネルの遅延分散が小さければ周波数方向のチャネル変動も小さく、また、チャネルの遅延分散が大きければ周波数方向のチャネル変動も大きくなるといえる。
次に無線通信システム１をＬＴＥの無線方式に適用した場合を例に挙げて構成および動作について以降詳しく説明する。なお、プレコーディング／デプレコーディングの機能は、通常、１つの無線通信装置が両方の機能を有しているものである。
以降では、移動局が指標値（ＰＭＩ）を無線基地局へ送信して、無線基地局でプレコーディングを行い、移動局がデプレコーディングを行う場合のシステム形態について説明する。無線基地局がＰＭＩを移動局へ送信して、移動局がプレコーディングを行い、無線基地局がデプレコーディングを行う形態もあるが、同様の制御なので説明は省略する。また、送信データが割り当てられるデータブロックをリソースブロックとする。
図４、図５は無線通信システムの構成例を示す図である。図４は無線基地局の構成例を示し、図５は移動局の構成例を示している。無線通信システム１ａは、無線基地局１０ａと移動局２０ａを有する。
無線基地局１０ａは、アンテナａ１１〜ａ１３を備え、プレコーディング部１１、符号化部１２および変調部１３を備える。また、移動局２０ａは、アンテナｂ１１〜ｂ１３を備え、ＰＭＩ制御部（指標値制御部）２１、デプレコーディング（Deprecoding）部２２、復調部２３および復号化部２４を備える。
なお、図示はしていないが、無線基地局１０ａおよび移動局２０ａは共に、補間規則、ＰＭＩ、プレコーディング・コードブックなどの情報を記憶するデータベース等の記憶部を有している。
また、図中、データ送信とＰＭＩフィードバックとで異なるアンテナを用いるように示しているが、実際には同一のアンテナを用いて、データ送信とＰＭＩフィードバックとを行うことができる。
図４の無線基地局１０ａに対し、符号化部１２は、送信するビット列に対して符号化（Ｔｕｒｂｏ符号など）を行う。変調部１３は、符号化されたビット列を所定の変調方式で変調し（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等）、送信シンボルに変換する。
プレコーディング部１１は、マッピング部１１ａ、チャネル状態推定部１１ｂ、補間規則切替部１１ｃ、補間処理部１１ｄおよびプレコーディング行列演算部１１ｅを含む。
マッピング部１１ａは、アンテナａ１３を介して、移動局２０ａからフィードバックされたＰＭＩを受信し、フィードバック規則（指標値送信規則）にしたがって、適切なリソースブロックに配置する。
チャネル状態推定部１１ｂは、フィードバックされたＰＭＩから、周波数方向、時間方向それぞれについて、チャネル状態の変動の大小を求めて、チャネル状態を推定する。補間規則切替部１１ｃは、チャネル状態の推定結果にもとづいて、最適な補間規則を適用するように、補間規則の切替を行う。
補間処理部１１ｄは、決定した補間規則にもとづき、フィードバックされた一部のＰＭＩを用いて、フィードバックされていないリソースブロックのＰＭＩを補間する。プレコーディング行列演算部１１ｅは、アンテナａ１１、ａ１２にマッピングされた送信シンボルに対して、補間処理部１１ｄから出力されるすべてのリソースブロックのＰＭＩに対応するプレコーディング行列を乗算する。
図５の移動局２０ａにおいて、ＰＭＩ制御部２１は、ＰＭＩ選択部２１ａ、ＰＭＩフィードバック部２１ｂ、補間規則切替部２１ｃおよび補間処理部２１ｄを含む。ＰＭＩ選択部２１ａは、アンテナｂ１１、ｂ１２を介して受信したデータから、チャネル状態の推定を行い、また推定結果にもとづき、リソースブロック毎の最適なＰＭＩを選択する。
ＰＭＩフィードバック部２１ｂは、選択されたＰＭＩから、フィードバック規則にしたがって、無線基地局１０ａにフィードバックすべき一部のリソースブロックに対応するＰＭＩを抽出して、アンテナｂ１３を介して送信する。
補間規則切替部２１ｃは、ＰＭＩ選択部２１ａによるチャネル状態の推定結果にもとづいて、最適な補間規則を適用するように、補間規則の切替を行う。補間処理部２１ｄは、決定した補間規則にもとづき、フィードバックした一部のＰＭＩを用いて、フィードバックしていないリソースブロックのＰＭＩを補間する。
ＰＭＩ制御部２１の動作をまとめると、ＰＭＩ制御部２１は、第１の無線通信装置で使用される同じ補間規則にしたがって、第１の無線通信装置に送信した指標値から、指標値を送信していないデータブロックに対応する指標値を補間することになる。
一方、デプレコーディング部２２は、補間処理部２１ｄから出力されるすべてのリソースブロックのＰＭＩからプレコーディング行列の逆行列を認識し、アンテナｂ１１、ｂ１２で受信されたシンボルに対して、その逆行列を乗算する。
復調部２３は、受信シンボル中のチャネル変動、雑音成分を除去し、ビット列に変換する。復号化部２４は、無線基地局１０ａで行われた符号化を解き、誤り訂正を行う。
なお、上記ではわかりやすいように、無線基地局１０ａ側の機能ブロックと、移動局２０ａ側の機能ブロックとに分けて示したが、１つの無線通信装置が、無線基地局１０ａおよび移動局２０ａ双方について説明した機能ブロックを有するものとしてもよい。
次にフローチャートを用いて全体動作について説明する。図６は無線通信システム１ａの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕移動局２０ａは、チャネル推定により求めたチャネル状態にもとづき、リソースブロック毎に最適なＰＭＩを選択し、フィードバック規則にもとづき、一部のリソースブロックのＰＭＩを無線基地局１０ａにフィードバックする。
〔Ｓ２〕無線基地局１０ａは、フィードバックされたＰＭＩから、一定の補間規則にしたがって補間を行い、すべてのリソースブロックのＰＭＩを求める。
〔Ｓ３〕無線基地局１０ａは、求めたＰＭＩに対応するプレコーディング行列を、リソースブロック単位に送信信号に乗算してプレコーディングを行い、プレコーディング後の送信信号を移動局２０ａへ送信する。
〔Ｓ４〕移動局２０ａは、無線基地局１０ａと同じ補間規則にしたがって、フィードバックしていないリソースブロックのＰＭＩ補間を行い、すべてのリソースブロックのＰＭＩを求める。
なお、移動局２０ａでは、ステップＳ１のように、チャネル推定によりすべてのリソースブロックのＰＭＩをすでに求めてはいるが、無線基地局１０ａと同じ補間規則で同じ補間処理を行って、フィードバックしていないリソースブロックのＰＭＩをあらためて求めることができる。これにより、無線基地局１０ａと移動局２０ａとの動作状態を一致させる。
〔Ｓ５〕移動局２０ａは、求めたＰＭＩに対応するプレコーディング行列の逆行列を、リソースブロック単位に受信信号に乗算してデプレコーディングを行い、デプレコーディング後の信号の復調化および復号化を行う。
〔Ｓ６〕無線基地局１０ａと移動局２０ａは、同一の規則でフィードバックされたＰＭＩからチャネル変動の大小を推定し、チャネル推定結果に応じて、補間規則を共に同じ内容に切り替える（このときに、フィードバック規則の切り替えも行ってもよい）。
次にフィードバック規則（指標値送信規則）について説明する。移動局２０ａでは、チャネル推定結果にもとづき、リソースブロック毎に最適なＰＭＩを選択し、これらのＰＭＩのうち、フィードバック情報量を増加させないために、一部のリソースブロックのＰＭＩを、上りリンクを介して無線基地局１０ａへフィードバックする。
この場合、どのリソースブロックのＰＭＩをフィードバックするかについては、無線基地局１０ａと移動局２０ａ間でフィードバック規則として共有している。フィードバック規則としては、例えば、サブフレーム（時間フレームの最小単位）の番号から、数式等によってフィードバックすべきリソースブロック番号を一意に決めるといった方法がある。
これは例えば、サブフレーム番号が１番のサブフレームを送信するときは、１番目のサブフレームにおける、０番目、５番目、１０番目のリソースブロックのＰＭＩをフィードバックし、サブフレーム番号が２番のサブフレームを送信するときは、２番目のサブフレームにおける、３番目、８番目、１３番目のリソースブロックのＰＭＩをフィードバックするといったものである。
または、あるパターンを繰り返しフィードバックするなどの方法がある。図７は繰り返しフィードバックされるＰＭＩの一例を示す図である。最小のマスは１つのリソースブロックを表し、図では繰り返しパターンにもとづくフィードバック規則を示している。
色の着いているマスがＰＭＩのフィードバックを行うリソースブロックであり、色の着いていないマスがフィードバックしないリソースブロックである。この例では、周波数毎にフィードバックすべきリソースブロックを周期的に変えており、６×６のブロック単位での繰り返しになっている。
このように、すべてのリソースブロックに対するＰＭＩをフィードバックするのではなく、周波数の一部のリソースブロックのＰＭＩをフィードバックすることで、フィードバック情報量を削減する。
なお、フィードバック規則では、無線基地局１０ａと移動局２０ａとの間で、どのリソースブロックのＰＭＩがフィードバックされるのかを互いに共有しておけばよいので、フィードバックすべきリソースブロックのパターンは、時間方向、周波数方向で特に周期性を持たなくてよく、任意のパターンとしてよい。
次に補間処理および補間規則について説明する。図８は補間処理を示す図である。色が着いているマスはＰＭＩがフィードバックされたリソースブロックであり、さらに同一模様のマスは、同じＰＭＩがフィードバックされているものとする。また、色の着いていないマスは、ＰＭＩがフィードバックされないリソースブロックである。
無線基地局１０ａでは、例えば、４サブフレーム前にフィードバックされたリソースブロックの一部のリソースブロックのＰＭＩ（図中の“最新のＰＭＩフィードバック”に該当）と、それ以前にフィードバックされた一部のリソースブロックのＰＭＩ（図中の“過去のＰＭＩフィードバック”に該当）とを用いて、補間規則にしたがって、フィードバックされなかったＰＭＩの補間を行い、送信信号のプレコーディング処理に適用するＰＭＩをリソースブロック毎に求める。
なお、ＬＴＥでは、今、送信しようとしているサブフレームの４サブフレーム以上前にフィードバックされたＰＭＩのうち最新のものを適用することが規定されている。
一方、移動局２０ａでは、過去に無線基地局１０ａへフィードバックしたＰＭＩから、無線基地局１０ａと同じ補間処理を行うことで、受信信号のプレコーディングを解くためのＰＭＩをリソースブロック毎に求める。
補間規則が同じであれば、すなわち、無線基地局１０ａと移動局２０ａ間で補間規則を共有しておけば、無線基地局１０ａと移動局２０ａで全く同じＰＭＩを得ることができる。このため、無線基地局１０ａが送信信号に適用したＰＭＩを、移動局２０ａへ送信しなくてよく、リソースの減少を抑制することができる。
次にＰＭＩの補間処理についてより具体的な例を挙げて説明する。フィードバックされなかったリソースブロックのＰＭＩは、フィードバックされた周囲のリソースブロックのＰＭＩをコピーすることで補間する。
この場合、どのリソースブロックのＰＭＩをコピーするかは、チャネル状態によって異なり、同一周波数内の相関性にもとづく補間、同一時間内の相関性にもとづく補間、近接領域の相関性にもとづく補間が考えられる。
（１）同一周波数内の相関性にもとづく補間規則にもとづくＰＭＩの補間について。
図９はＰＭＩの補間処理を示す図である。図中の黒太枠のマスは、ＰＭＩがフィードバックされたリソースブロックである。同一模様のマスは、同じＰＭＩがフィードバックされているものとする。
以下、点線枠の時間ｔ６におけるすべてのリソースブロックのＰＭＩを求めることを考える。なお、以降の説明では、周波数がｆｍ、時間がｔｎの位置のリソースブロックをリソースブロックｒｂ（ｆｍ、ｔｎ）と表記し、リソースブロックｒｂ（ｆｍ、ｔｎ）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆｍ、ｔｎ）と表記する。
同一周波数内の相関性にもとづく補間規則では、ＰＭＩがフィードバックされなかったリソースブロックは、同じ周波数の過去のリソースブロックを探索して、最新のフィードバックがあったリソースブロックのＰＭＩを使用するものとする。
例えば、周波数ｆ１では、リソースブロックｒｂ（ｆ１、ｔ１）のＰＭＩ（ｆ１、ｔ１）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ１、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ１、ｔ１）と補間する。
周波数ｆ２では、リソースブロックｒｂ（ｆ２、ｔ３）のＰＭＩ（ｆ２、ｔ３）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ２、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ２、ｔ３）と補間する。周波数ｆ３では、リソースブロックｒｂ（ｆ３、ｔ６）のＰＭＩ（ｆ３、ｔ６）がそのまま使用される。
以降同様にして、周波数ｆ４では、リソースブロックｒｂ（ｆ４、ｔ４）のＰＭＩ（ｆ４、ｔ４）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ４、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ４、ｔ４）と補間する。
周波数ｆ５では、リソースブロックｒｂ（ｆ５、ｔ２）のＰＭＩ（ｆ５、ｔ２）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ５、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ５、ｔ２）と補間する。
周波数ｆ６では、リソースブロックｒｂ（ｆ６、ｔ５）のＰＭＩ（ｆ６、ｔ５）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ６、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ６、ｔ５）と補間する。
周波数ｆ７では、リソースブロックｒｂ（ｆ７、ｔ１）のＰＭＩ（ｆ７、ｔ１）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ７、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ７、ｔ１）と補間する。
周波数ｆ８では、リソースブロックｒｂ（ｆ８、ｔ３）のＰＭＩ（ｆ８、ｔ３）が最新のフィードバックされたＰＭＩである。したがって、リソースブロックｒｂ（ｆ８、ｔ６）のＰＭＩをＰＭＩ（ｆ８、ｔ３）と補間する。周波数ｆ９では、リソースブロックｒｂ（ｆ９、ｔ６）のＰＭＩ（ｆ９、ｔ６）がそのまま使用される。
ここで、移動局２０ａの移動速度が小さい場合、チャネル状態は時間方向の変動が比較的小さいため、ＰＭＩは同一周波数内で相関性が強い。したがって、移動局２０ａの移動速度が小さい場合には、上記のような、同一周波数内の相関性にもとづく補間規則を適用することが有効である。
（２）同一時間内の相関性にもとづく補間規則にもとづくＰＭＩの補間について。
図１０はＰＭＩの補間処理を示す図である。図中の黒太枠のマスは、ＰＭＩがフィードバックされたリソースブロックである。同一模様のマスは、同じＰＭＩがフィードバックされているものとする。
以下、点線枠の時間ｔ６におけるすべてのリソースブロックのＰＭＩを求めることを考える。同一時間内の相関性にもとづく補間規則では、ＰＭＩがフィードバックされなかったリソースブロックについては、同じ時間のリソースブロックを探索し、フィードバックがあったリソースブロックのうち最も近接するリソースブロックのＰＭＩを使用するものとする。
時間ｔ６のリソースブロック列において、リソースブロックｒｂ（ｆ３、ｔ６）のＰＭＩ（ｆ３、ｔ６）と、リソースブロックｒｂ（ｆ９、ｔ６）のＰＭＩ（ｆ９、ｔ６）とがフィードバックされ、その他のリソースブロックのＰＭＩは、フィードバックされなかったとする。
このとき、例えば、リソースブロックｒｂ（ｆ３、ｔ６）に近接するリソースブロックｒｂ（ｆ１、ｔ６）、ｒｂ（ｆ２、ｔ６）、ｒｂ（ｆ４、ｔ６）、ｒｂ（ｆ５、ｔ６）、ｒｂ（ｆ６、ｔ６）のそれぞれのＰＭＩをＰＭＩ（ｆ３、ｔ６）と補間する。
また、リソースブロックｒｂ（ｆ９、ｔ６）に近接するリソースブロックｒｂ（ｆ７、ｔ６）、ｒｂ（ｆ８、ｔ６）のそれぞれのＰＭＩをＰＭＩ（ｆ９、ｔ６）と補間する。
ここで、チャネルの遅延分散が小さい場合、チャネル状態は周波数方向の変動が比較的小さいため、ＰＭＩは同一時間内で相関性が強い。したがって、無線基地局１０ａと移動局２０ａ間のチャネルの遅延分散が小さい場合は、上記のような、同一時間内の相関性にもとづく補間規則を適用することが有効である。
（３）近接領域の相関性にもとづく補間規則にもとづくＰＭＩの補間について。
図１１はＰＭＩの補間処理を示す図である。図中の黒太枠のマスは、ＰＭＩがフィードバックされたリソースブロックである。同一模様のマスは、同じＰＭＩがフィードバックされているものとする。
以下、点線枠の時間ｔ６におけるすべてのＰＭＩを求めることを考える。近接領域の相関性にもとづく補間では、ＰＭＩがフィードバックされなかったリソースブロックは、あらかじめ優先順位を定めた優先順位設定マップを使用して、近接する周囲のリソースブロックを探索し、フィードバックがあったリソースブロックのうち、最も優先順位の高いリソースブロックのＰＭＩを使用するものとする。
図１２は優先順位設定マップを示す図である。優先順位設定マップ４は、ＰＭＩが送信されなかったリソースブロックの周辺に位置する周辺リソースブロックに対して、周辺リソースブロックの探索優先順位を示すマップである。無線基地局１０ａおよび移動局２０ａで共有される。
リソースブロックｒｂは、ＰＭＩがフィードバックされなかったリソースブロックとする。また、図中の番号は、探索すべきリソースブロックの優先順位（探索順番）を示しており、番号が若いほど優先順位が高い。
以下、優先順位ｎ番目のリソースブロックをリソースブロック（ｎ）と表記し、リソースブロック（ｎ）にフィードバックされているＰＭＩをＰＭＩ（ｎ）と表記する。
リソースブロックｒｂのＰＭＩ（ＰＭＩｒｂとする）を補間する場合、最初に１番目のリソースブロック（１）を探索し、リソースブロック（１）のＰＭＩ（１）がフィードバックされているかを判別する。リソースブロック（１）のＰＭＩ（１）がフィードバックされていれば、リソースブロックｒｂのＰＭＩｒｂを、ＰＭＩ（１）と補間する。
リソースブロック（１）のＰＭＩ（１）がフィードバックされていなければ、次に優先順位の高い２番目のリソースブロック（２）を探索し、リソースブロック（２）のＰＭＩ（２）がフィードバックされているかを判別する。
リソースブロック（２）のＰＭＩ（２）がフィードバックされていれば、リソースブロックｒｂのＰＭＩｒｂを、ＰＭＩ（２）と補間する。リソースブロック（２）のＰＭＩ（２）がフィードバックされていなければ、次に優先順位の高い３番目のリソースブロック（３）を探索する。以降同様である。
図１１に対し、図１２で示した優先順位設定マップ４を適用して具体的に見ていくと、リソースブロックｒｂ（ｆ１、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位が１０番目となるリソースブロックｒｂ（ｆ２、ｔ３）のＰＭＩ（ｆ２、ｔ３）が補間されている。リソースブロックｒｂ（ｆ２、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位が３番目となるリソースブロックのＰＭＩ（ｆ２、ｔ３）が補間されている。
リソースブロックｒｂ（ｆ４、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位２番目のリソースブロック（ｆ４、ｔ４）のＰＭＩ（ｆ４、ｔ４）が補間されている。リソースブロックｒｂ（ｆ５、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位７番目のリソースブロック（ｆ６、ｔ５）のＰＭＩ（ｆ６、ｔ５）が補間されている。
リソースブロックｒｂ（ｆ６、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位１番目のリソースブロック（ｆ６、ｔ５）のＰＭＩ（ｆ６、ｔ５）が補間されている。リソースブロックｒｂ（ｆ７、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位６番目のリソースブロック（ｆ６、ｔ５）のＰＭＩ（ｆ６、ｔ５）が補間されている。リソースブロックｒｂ（ｆ８、ｔ６）のＰＭＩには、優先順位３番目のリソースブロック（ｆ８、ｔ３）のＰＭＩ（ｆ８、ｔ３）が補間されている。
このように、チャネル状態によって、周囲のリソースブロックのＰＭＩとの相関の大小が異なり、近接領域として、時間方向および周波数方向の相関性を共に考慮する場合には、上記のような、相関の強いリソースブロックを優先して探索する優先順位設定マップ４を用いて補間処理を行うことが有効である。この優先順位設定マップ４は、時間方向の相関性と周波数方向の相関性のどちらに重点を置くかによって、さまざまなバリエーションが考えられる。
次に補間規則の切替制御について説明する。無線基地局１０ａでは、フィードバックされたＰＭＩを用いてチャネル状態の変動を推定する。例えば、時間方向のチャネル状態の変動の大小、または周波数方向のチャネル状態の変動の大小を推定する。移動局２０ａでは、リソースブロック毎の最適なＰＭＩを推定するときに、チャネル状態の変動を推定している。
そして、無線基地局１０ａおよび移動局２０ａ共に、双方で推定したチャネル状態に応じて、補間規則を適応的に切り替えることで、最適な補間規則を互いに共有して使用する。
ここで、無線基地局１０ａにおいて、フィードバックされたＰＭＩが、時間方向または周波数方向に対して、同じＰＭＩの出現が続くとチャネル状態の変動は小さく、同じＰＭＩの出現が続かないとチャネル状態の変動も大きいといえる。したがって、時間方向、周波数方向それぞれに対し、同一のＰＭＩが連続するＰＭＩ平均連続数（指標値平均連続数）を求めて、これをチャネル状態の変動指標値とすることができる。
ＰＭＩ平均連続数は、時間方向、周波数方向それぞれについて、同じＰＭＩが連続する区間の平均的な長さである。時間方向または周波数方向で、ＰＭＩ連続ブロックの総数と、その中に含まれるＰＭＩの総数とをカウントし、以下の式（１２）により、ＰＭＩ平均連続数を求める。なお、式（１２）中のＰＭＩ連続ブロックとは、同じＰＭＩが連続してフィードバックされているリソースブロックのまとまりの区間ブロックである。
ＰＭＩ平均連続数＝（ＰＭＩ連続ブロック内のＰＭＩの総数）／（ＰＭＩ連続ブロックの総数）・・・（１２）
図１３はＰＭＩ平均連続数を説明するための図である。最初に時間方向で見たときを考える。時間方向で見た際に、例えば、同一周波数内で同じＰＭＩが連続しているブロックＢ１、Ｂ２について注目すると、ブロックＢ１に対し、ブロックＢ１の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが３つある。また、ブロックＢ２の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが２つある。
式（１２）に対応させると、ＰＭＩ連続ブロックの総数は、ブロックＢ１、Ｂ２の２個であるから２である。また、ＰＭＩ連続ブロック内のＰＭＩの総数は、ブロックＢ１内には同じＰＭＩが３つ、ブロックＢ２内には同じＰＭＩが２つあるので、３＋２＝５となる。
したがって、ＰＭＩ平均連続数は、５／２＝２．５となり、ブロックＢ１、Ｂ２の２つのブロックに関しては、時間方向に２．５個の同じＰＭＩが連続しているといえる。
次に周波数方向で見たときを考える。周波数方向で見た際に、例えば、同一時間内で同じブロックＢ１１〜Ｂ１５について注目すると、ブロックＢ１１の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが２つある。
ブロックＢ１２の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが３つあり、ブロックＢ１３の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが３つあり、ブロックＢ１４の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが２つあり、ブロックＢ１５の中には、フィードバックされた同じＰＭＩが３つある。
式（１２）に対応させると、ＰＭＩ連続ブロックの総数は、ブロックＢ１１〜Ｂ１５の５個であるから５である。また、ＰＭＩ連続ブロック内のＰＭＩの総数は、ブロックＢ１１〜Ｂ１５内には同じＰＭＩがそれぞれ２つ、３つ、３つ、２つ、３つあるので、２＋３＋３＋２＋３＝１３となる。
したがって、ＰＭＩ平均連続数は、１３／５＝２．６となり、ブロックＢ１１〜Ｂ１５の５つのブロックに関しては、周波数方向に２．６個の同じＰＭＩが連続しているといえる。
なお、フィードバックされたＰＭＩの内、どこまでの範囲のＰＭＩを使用するかについては任意であるが、例えば、１００サブフレームの間のＰＭＩ平均連続数を求める場合には、１０３サブフレーム前から４サブフレーム前までにフィードバックされたＰＭＩを用いるようにする。ただし、通信が始まってから１０３サブフレームに達するまでは、１００サブフレーム分のＰＭＩを利用することができないため、最初のサブフレームから４サブフレーム前までのＰＭＩを利用する。
上記のように求めた、時間方向のＰＭＩ平均連続数と、周波数方向のＰＭＩ平均連続数とから、上述した同一周波数内の相関性にもとづく補間規則、同一時間内の相関性にもとづく補間規則または近接領域の相関性にもとづく優先順位設定マップを用いた複数の補間規則の内のいずれの補間規則を使用するかを決定する。
図１４はＰＭＩ平均連続数と補間規則との関係を示す図である。縦軸は時間方向のＰＭＩ平均連続数、横軸は周波数方向のＰＭＩ平均連続数である。
式（１２）の計算結果により、時間方向のＰＭＩ平均連続数と周波数方向のＰＭＩ平均連続数との座標値が、縦軸としきい値曲線Ｋ１との間の領域Ｒ１にプロットされるならば、補間規則として、同一周波数内の相関性にもとづく補間規則を適用する。
また、式（１２）の計算結果により、時間方向のＰＭＩ平均連続数と周波数方向のＰＭＩ平均連続数との座標値が、横軸としきい値曲線Ｋ２との間の領域Ｒ２にプロットされるならば、補間規則として、同一時間内の相関性にもとづく補間規則を適用する。
さらに、式（１２）の計算結果により、時間方向のＰＭＩ平均連続数と周波数方向のＰＭＩ平均連続数との座標値が、しきい値曲線Ｋ１、Ｋ２との間の領域Ｒ３にプロットされるならば、補間規則として、近接領域の相関性を考慮した、優先順位設定マップ４を使用した補間規則を適用する。
なお、しきい値曲線Ｋ１、Ｋ２は、多様なチャネル状態が設定されたシミュレーションを行って決定することができる。例えば、あるチャネル状態がＰ１のときには、補間規則が同一時間内の相関性にもとづく補間規則が最適であり、あるチャネル状態がＰ２のときには、補間規則が同一周波数内の相関性にもとづく補間規則が最適であるというように、チャネル状態毎にどの補間規則が最適となるかを、シミュレーションを行って求める。そして、その結果にもとづき、補間規則の境界線となるしきい値曲線Ｋ１、Ｋ２を決定するものである。
一方、上記では、チャネル状態の推定としてＰＭＩ平均連続数を求めたが、別のチャネル状態の推定の変形例としては、最高頻度となるＰＭＩ連続数（最高頻度指標値連続数）を求めてもよい。
これは、時間方向または周波数方向で、ＰＭＩ連続ブロック内のＰＭＩ連続数毎にＰＭＩ連続ブロックの数をカウントし、カウント値の中で最も大きな値のＰＭＩ連続ブロックに含まれるＰＭＩ連続数をチャネル状態変動の指標値とするものである。
例えば、時間方向で、同じＰＭＩが３回連続しているＰＭＩ連続ブロックが５個、同じＰＭＩが４回連続しているＰＭＩ連続ブロックが１０個、同じＰＭＩが５回連続しているＰＭＩ連続ブロックが８個あったとする。
カウント値５、１０、８の中で最も大きな値は１０であり、このときのＰＭＩ連続数は４である。ＰＭＩ連続数が４となるＰＭＩ連続ブロックが最も出現頻度が高いということなので、このＰＭＩ連続数の値をチャネル状態変動指標値として使用する。周波数方向も同様な計算を行う。
このように、ＰＭＩ平均連続数の代わりに、最高頻度ＰＭＩ連続数を用いて補間規則の切替を行うこともできる。この場合、図１４の座標は、縦軸が時間方向の最高頻度ＰＭＩ連続数となり、横軸は周波数方向の最高頻度ＰＭＩ連続数となり、上記と同じ考え方でしきい値Ｋ１、Ｋ２を求める。
時間方向のＰＭＩ平均連続数および最高頻度ＰＭＩ連続数が大きい場合は、同じＰＭＩが長時間連続しているため、時間方向のチャネル変動が小さいと推定される。また、時間方向のＰＭＩ平均連続数および最高頻度ＰＭＩ連続数が小さい場合は、ＰＭＩが時間によって頻繁に変化するため、チャネル変動が大きいと推定される。
周波数方向も同様であり、周波数方向のＰＭＩ平均連続数および最高頻度ＰＭＩ連続数が大きい場合は、同じＰＭＩが長時間連続しているため、周波数方向のチャネル変動が小さいと推定される。また、周波数方向のＰＭＩ平均連続数および最高頻度ＰＭＩ連続数が小さい場合は、ＰＭＩが時間によって頻繁に変化するため、チャネル変動が大きいと推定される。
このようにして求めたチャネル状態から、最適な補間規則を選択する。すなわち、時間方向のチャネル変動が小さく、周波数方向のチャネル変動が大きい場合には時間方向に着目した補間規則（同一周波数内の相関性にもとづく補間規則）を適用する。また、周波数方向のチャネル変動が小さく、時間方向のチャネル変動が大きい場合には周波数方向に着目した補間規則（同一時間内の相関性にもとづく補間規則）を適用する。また、時間方向、周波数方向共に着目する場合には、優先順位設定マップ４を使用した補間規則を適用する。
次に上りリンクで誤りが生じた場合について説明する。移動局２０ａがＰＭＩをフィードバックする場合、移動局２０ａは、誤り訂正符号化処理（ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の付加等）を行って、上りのデータチャネルで送信する。そして、無線基地局１０ａでは、復号化およびＣＲＣを行うことで、ＰＭＩが正しく受信できたか否かを知ることができる。
上りリンクで誤りが生じ、無線基地局１０ａでＰＭＩが正しく受信できなかった場合、または無線基地局１０ａがフィードバックされたＰＭＩを使用しない場合において、無線基地局１０ａは、リソースブロック単位ではなく、帯域全体で単一のＰＭＩが示すプレコーディング行列で送信信号にプレコーディングを施し、そのＰＭＩ（single PMI）を移動局２０ａに通知する。
また、チャネル状態の推定を行って、無線基地局１０ａの判断でフィードバックされたＰＭＩを使用しなかった場合、チャネル状態の推定が正しくできないため、無線基地局１０ａと移動局２０ａの両方で推定をリセットする。リセットの方法として、ＰＭＩ平均連続数や最高頻度ＰＭＩ連続数をカウントするために保存しておいた過去のＰＭＩ（前出の例では１００サブフレーム分)をクリアし、以後、新たに保存されたＰＭＩを用いてチャネル状態の推定を行う方法がある。
無線基地局１０ａはＰＭＩのＣＲＣがエラーになることでリセットし、移動局２０ａは、single PMIが通知されたことでリセットする。これにより、無線基地局１０ａと移動局２０ａ間で同時にチャネル状態の推定をリセットすることができ、状態の不一致を回避することができる。
ここで、プレコーディング部１１の動作（１）〜（７）についてまとめて記す。
（１）プレコーディング部１１は、指標値が送信されなかったデータブロックの同じ周波数の過去のデータブロックを探索して、最新に送信されたデータブロックの指標値で補間するとした補間規則にもとづいて、補間を行う。
（２）プレコーディング部１１は、指標値が送信されなかったデータブロックの同じ時間のデータブロックを探索し、送信されたデータブロックに近接するデータブロックの指標値で補間するとした補間規則にもとづいて、補間を行う。
（３）プレコーディング部１１は、指標値が送信されなかったデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、周辺データブロックに指標値が送信されているか否かを探索して、優先順位の高い周辺データブロックの指標値で補間するとした補間規則にもとづいて、補間を行う。
（４）プレコーディング部１１と指標値制御部２１は、互いに送受信間のチャネル状態の推定を行い、双方で推定したチャネル状態に応じて、指標値送信規則と補間規則との少なくとも１つを、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置共に切り替えて、同じ内容の指標値送信規則または補間規則を共有する。
（５）プレコーディング部１１は、送受信間のチャネル状態の推定を行う場合、
時間方向における、送信された指標値が連続して現れるデータブロックのまとまりである指標値連続ブロックの総数で、指標値連続ブロックの中に含まれる指標値の総数を除算して、時間方向の指標値平均連続数を求め、
周波数方向における、送信された指標値が連続して現れるデータブロックのまとまりである指標値連続ブロックの総数で、指標値連続ブロックの中に含まれる指標値の総数を除算して、周波数方向の指標値平均連続数を求め、
時間方向の指標値平均連続数と周波数方向の指標値平均連続数とから、時間方向または周波数方向のチャネル状態の変動の大小を推定し、推定結果に応じた補間規則に切り替える。
（６）プレコーディング部１１は、送受信間のチャネル状態の推定を行う場合、
時間方向における、送信された指標値が連続して現れるデータブロックのまとまりである指標値連続ブロックの中の指標値連続数毎に、指標値連続ブロックの数をカウントし、カウント値の中で最も大きな値の指標値連続ブロックに含まれる指標値連続数を、時間方向の最高頻度指標値連続数として求め、
周波数方向における、送信された指標値が連続して現れるデータブロックのまとまりである指標値連続ブロックの中の指標値連続数毎に、指標値連続ブロックの数をカウントし、カウント値の中で最も大きな値の指標値連続ブロックに含まれる指標値連続数を、周波数方向の最高頻度指標値連続数として求め、
時間方向の最高頻度指標値連続数と周波数方向の最高頻度指標値連続数とから、時間方向または周波数方向のチャネル状態の変動の大小を推定し、推定結果に応じた補間規則に切り替える。
（７）プレコーディング部１１は、送信された指標値を正常受信できなかった場合は、第１の無線通信装置側で行われたチャネル状態推定の結果をリセットし、帯域全体で単一の指標値が示すプレコーディング行列で送信信号にプレコーディングを施して、単一の指標値でプレコーディングしたことを第２の無線通信装置に通知し、
指標値制御部２１は、単一の指標値でプレコーディングされたことを認識すると、第２の無線通信装置側で行われたチャネル状態推定の結果をリセットする。
次にシミュレーション結果について説明する。図１５はシミュレーション結果を示す図である。ＢＬＥＲ（Block. Error Rate）が０．１となるための所要ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）をシミュレーションにより比較した図を示している。
縦軸は所要ＳＮＲ（ｄＢ）である。リソースブロック毎にＰＭＩをフィードバックしたときのプレコーディング時のＳＮＲを０ｄＢとし、そのＳＮＲと、その他のプレコーディング時のＳＮＲとの差を示している。横軸は移動局の移動速度（ｋｍ／ｈ）である。
曲線ｋ１は、リソースブロック毎にＰＭＩをフィードバックしたときのプレコーディングのＳＮＲであり、曲線ｋ２は、サブバンド毎にＰＭＩをフィードバックしたときのＳＮＲを示している。
一方、曲線ｋ３は、同一周波数内の相関性にもとづく補間規則によるプレコーディングのＳＮＲであり、曲線ｋ４は、同一時間内の相関性にもとづく補間規則によるプレコーディングのＳＮＲである。
また、曲線ｋ５は、優先順位設定マップ４を用いた補間規則によるプレコーディングのＳＮＲであり、曲線ｋ６は、上述した３つの補間規則をチャネル状態推定結果により適応的に切り替えてプレコーディングを行ったときのＳＮＲである。
ここで、曲線ｋ１は、リソースブロック毎にＰＭＩをフィードバックしたときのプレコーディングのＳＮＲであるから最も特性はよい。
したがって、他の曲線ｋ２〜ｋ６においても、曲線ｋ１に対して差分ｄが小さくなるほど（曲線ｋ１に近づくほど）、特性がよいことになる。図中、適応的に補間規則を切り替える曲線ｋ６が、曲線ｋ１とのＳＮＲ差ｄが最も小さく最も特性がよいことがわかる。
また、従来のサブバンド毎のＰＭＩフィードバック制御（曲線ｋ２）と、本発明の補間規則の適応切替によるＰＭＩフィードバック制御（曲線ｋ６）とを比較すると、移動速度が５ｋｍ／ｈの場合にはサブバンド毎のフィードバックに対して、フィードバック量を増やすことなく０．３４ｄＢの特性改善が得られている。さらに、移動速度が２５ｋｍ／ｈの場合にはサブバンド毎のフィードバックに対して、フィードバック量を増やすことなく０．０８ｄＢの特性改善が得られている。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
１ 無線通信システム
１０、２０ 無線通信装置
１１ プレコーディング部
２１ 指標値制御部

Claims (15)

  1. 送信するデータブロック毎に、受信した指標値に基づくプレコーディング行列を用いてプレコーディングを行うプレコーディング部を含む第１の無線通信装置と、
    いずれかの前記プレコーディング行列を示す前記指標値を、前記第１の無線通信装置へ送信する指標値制御部と、過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値に基づくプレコーディング行列を用いてデプレコーディングを行うデプレコーディング部とを含む第２の無線通信装置と、
    を備え、
    前記指標値制御部は、所定の周波数帯に属する全部のサブ周波数帯について又は一部の該サブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯の数Ｎよりも少ない数の指標値を、各送信タイミングで前記第１の無線通信装置へ送信し、
    前記プレコーディング部は、受信した指標値の中から、前記指標値を受信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を受信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記プレコーディングを行い、
    前記デプレコーディング部は、過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値の中から、前記指標値を送信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を送信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を送信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記デプレコーディングを行い、
    前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、前記周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、前記周辺データブロックに前記指標値が送信されているか否かを探索して、優先順位の高い前記周辺データブロックの前記指標値を選択することにより行う、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 他の無線通信装置がプレコーディングの際にいずれのプレコーディング行列を使用すべきかを指示する指標値を該他の無線通信装置に送信する指標値制御部と、
    過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値に基づくプレコーディング行列を用いてデプレコーディングを行うデプレコーディング部と、
    を備え、
    前記指標値制御部は、所定の周波数帯に属する全部のサブ周波数帯について又は一部の該サブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯の数Ｎよりも少ない数の指標値を、各送信タイミングで前記他の無線通信装置へ送信し、
    前記デプレコーディング部は、過去に前記指標値制御部で送信した前記指標値の中から、前記指標値を送信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を送信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を送信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記デプレコーディングを行い、
    前記プレコーディングにおける前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、前記周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、前記周辺データブロックに前記指標値が送信されているか否かが探索されて、優先順位の高い前記周辺データブロックの前記指標値が選択されることにより行われる、
    ことを特徴とする無線通信装置。
  3. 前記指標値制御部は、前記所定の周波数帯に属する前記複数のサブ周波数帯のうち２以上のサブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した指標値を、該所定の周波数帯に属するある１つのサブ周波数帯を用いて、各送信タイミングで前記他の無線通信装置へ送信する、ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  4. 前記指標値制御部は、前記所定の周波数帯に属する前記複数のサブ周波数帯のうち２以上のサブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した指標値を、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯のいずれかを順次シフトしながら用いて、各送信タイミングで前記他の無線通信装置へ送信する、ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  5. 前記指標値制御部は、前記所定の周波数帯に属するある１つのサブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した指標値を、該ある１つのサブ周波数帯を用いて、各送信タイミングで前記他の無線通信装置へ送信する、ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  6. 前記指標値制御部は、前記所定の周波数帯に属するある１つのサブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した指標値を、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯のいずれかを順次シフトしながら用いて、各送信タイミングで前記他の無線通信装置へ送信する、ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  7. 前記指標値制御部は、単一の前記指標値で前記プレコーディングした旨の通知を対向側から受けた場合は、チャネル状態推定の結果をリセットする、
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  8. 送信するデータブロック毎に、受信した指標値に基づくプレコーディング行列を用いてプレコーディングを行うプレコーディング部、
    を備え、
    前記プレコーディング部は、受信した指標値の中から、前記指標値を受信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を受信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記プレコーディングを行い、
    前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、前記周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、前記周辺データブロックに前記指標値が送信されているか否かを探索して、優先順位の高い前記周辺データブロックの前記指標値を選択することにより行う、
    ことを特徴とする無線通信装置。
  9. 前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックと同じサブ周波数帯について受信した指標値のうち、該指標値を受信していないデータブロックに対して直前に受信した指標値を選択することにより行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
  10. 前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックと同じ時間について受信した異なる周波数帯についての２つの指標値があるとき、該２つの指標値のうち該指標値を受信していないデータブロックに対してより近い周波数帯の指標値を選択することにより行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
  11. 前記プレコーディング部における前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、複数の補間規則のいずれかにしたがってなされることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
  12. 前記プレコーディング部は、送受信間のチャネル状態の推定を行う場合、
    時間方向における、受信した前記指標値が連続して現れる前記データブロックのまとまりである指標値連続ブロックの総数で、前記指標値連続ブロックの中に含まれる前記指標値の総数を除算して、時間方向の指標値平均連続数を求め、
    周波数方向における、受信した前記指標値が連続して現れる前記データブロックのまとまりである指標値連続ブロックの総数で、前記指標値連続ブロックの中に含まれる前記指標値の総数を除算して、周波数方向の指標値平均連続数を求め、
    前記時間方向の指標値平均連続数と前記周波数方向の指標値平均連続数とから、時間方向または周波数方向の前記チャネル状態の変動の大小を推定し、推定結果に応じた前記補間規則に切り替えることを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
  13. 前記プレコーディング部は、送受信間のチャネル状態の推定を行う場合、
    時間方向における、受信した前記指標値が連続して現れる前記データブロックのまとまりである指標値連続ブロックの中の指標値連続数毎に、前記指標値連続ブロックの数をカウントし、カウント値の中で最も大きな値の前記指標値連続ブロックに含まれる前記指標値連続数を、時間方向の最高頻度指標値連続数として求め、
    周波数方向における、受信した前記指標値が連続して現れる前記データブロックのまとまりである指標値連続ブロックの中の指標値連続数毎に、前記指標値連続ブロックの数をカウントし、カウント値の中で最も大きな値の前記指標値連続ブロックに含まれる前記指標値連続数を、周波数方向の最高頻度指標値連続数として求め、
    前記時間方向の最高頻度指標値連続数と前記周波数方向の最高頻度指標値連続数とから、時間方向または周波数方向の前記チャネル状態の変動の大小を推定し、推定結果に応じた前記補間規則に切り替えることを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
  14. 前記プレコーディング部は、送信された前記指標値を正常受信できなかった場合は、チャネル状態推定の結果をリセットし、帯域全体で単一の前記指標値が示す前記プレコーディング行列で送信信号に前記プレコーディングを施して、単一の前記指標値で前記プレコーディングしたことを対向側の無線通信装置に通知する、ことを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
  15. 無線通信方法において、
    送信機は、送信するデータブロック毎に、受信した指標値に基づくプレコーディング行列を用いてプレコーディングを行い、
    受信機は、いずれかの前記プレコーディング行列を示す前記指標値を、前記送信機へ送信し、過去に送信した前記指標値に基づくプレコーディング行列を用いてデプレコーディングを行い、
    受信機は、前記指標値の送信時、所定の周波数帯に属する全部のサブ周波数帯について又は一部の該サブ周波数帯についてのチャネル状態の測定結果に基づいて生成した、該所定の周波数帯に属する該複数のサブ周波数帯の数Ｎよりも少ない数の指標値を、各送信タイミングで前記送信機へ送信し、
    前記送信機は、受信した指標値の中から、前記指標値を受信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を受信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記プレコーディングを行い、
    前記受信機は、過去に指標値制御部で送信した前記指標値の中から、前記指標値を送信していないデータブロックの時間又は周波数に応じて該指標値を送信していないデータブロックに適用する指標値を選択し、該指標値を送信していないデータブロックについては該選択した指標値を用いて前記デプレコーディングを行い、
    前記指標値を受信していないデータブロックに適用する指標値の選択は、該指標値を受信していないデータブロックの周辺に位置する周辺データブロックに対して、前記周辺データブロックの探索優先順位を示す優先順位設定マップを用い、前記周辺データブロックに前記指標値が送信されているか否かを探索して、優先順位の高い前記周辺データブロックの前記指標値を選択することにより行う、
    ことを特徴とする無線通信方法。

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