JP5497577B2 - 通信制御方法、基地局装置及び移動局装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御方法、基地局装置及び移動局装置に関し、特に、マルチアンテナ伝送に対応する通信制御方法、基地局装置及び移動局装置に関する。

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)）伝送と、異なるユーザのものであるマルチユーザＭＩＭＯ（MU-MIMO(Multiple User MIMO)）伝送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割り当てられる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コードブックから特定し、プリコーディングを行って送信情報系列を送信する。

３ＧＰＰ ＴＲ ２５．９１３"Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ ａｎｄ Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡＮ"

上述したようなＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおいて、システム全体におけるスループット特性は、コードブックに定められたプリコーディングウェイトに依存する部分が大きい。すなわち、送信機側から受信機に対して送信情報系列を送信する送信ビームは、これらのプリコーディングウェイトにより指向性が決定される。このため、最適なプリコーディングウェイトが選択されない場合には、受信機に対して有効な指向性を有する送信ビームを形成することが困難となる。このような送信ビームは、受信機における受信信号の誤検出の原因となり、スループットの低下を招く。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態が発生することとなる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制することができる通信制御方法、基地局装置及び移動局装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態に係る通信制御方法は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る通信制御方法は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る通信制御方法は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする。

本発明の一実施の形態に係る基地局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る基地局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る基地局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする。

本発明の一実施の形態に係る移動局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る移動局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態に係る移動局装置は、プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩとを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする。

これらの方法及び装置によれば、コードブックにおいて、プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩのビット情報が、移動局装置からのフィードバックエラー（基地局装置に対するフィードバックエラー）による影響を抑制するように調整されている。このため、移動局装置からのフィードバックエラーが発生した場合においても、本来のプリコーディングウェイトと極端に異なるプリコーディングウェイトでプリコーディングが行われることを回避することができる。これにより、移動局装置におけるスループットが著しく低下する事態を防止できるので、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制することが可能となる。

本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制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、基地局装置からユーザ装置に対して送信される送信ビームの構成の説明図である 下りリンクＭＩＭＯ伝送で用いられる一般的なコードブックに定められるプリコーディングウェイト及びこれらのプリコーディングウェイトにより形成される送信ビームの構成の説明図である。 一般的なコードブックを用いてユーザ装置からフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例の説明図である。 本発明の第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックのプリコーディングウェイト及びＰＭＩの構成の一例の説明図である。 第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックを用いてユーザ装置からフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例の説明図である。 ダブルコードブックを構成する第１のコードブックから選択されたウェイトサブセットにより形成される送信ビームの構成例の説明図である。 ダブルコードブックを構成する第１のコードブックから選択されたウェイトサブセットに割り当てられるＰＭＩの構成例の説明図である。 第１の態様に係る通信制御方法で用いられる第１のコードブックに割り当てられるＰＭＩの構成例の説明図である。 第１の態様に係る通信制御方法で用いられる第２のコードブックに割り当てられるＰＭＩの構成例の説明図である。 本発明の第２、第３の態様に係るコードブックにおけるＰＭＩビット情報の割り当てを説明するための図である。 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、本発明の一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伝送を行う移動通信システム（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及びユーザ装置ＵＥがそれぞれ４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、ユーザ装置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（Rank Indicator）を選択する。そして、この選択したＰＭＩ及びＲＩを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、ユーザ装置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に示すユーザ装置ＵＥにおいて、信号分離・復号部１１は、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃４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装置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、ユーザ装置ＵＥ及び基地局装置ｅＮｏｄｅＢの双方で既知のＮ個のプリコーディングウェイト（以下、適宜「ウェイト」という）と、このウェイトに割り当てられるＰＭＩとをランク毎に複数定めたコードブック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選択部２１は、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づいて、各送信アンテナに対するウェイトをコードブック２２から選択し、或いは、選択したウェイトからユーザ装置ＵＥに適したウェイトを生成する。プリコーディング乗算部２３は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２４によりパラレル変換された送信信号にウェイトを乗算することで、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃４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４本の送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃４から送信される。このように、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩ及びＲＩに基づくウェイトによって送信データの位相・振幅シフトを行うことにより、当該ユーザ装置ＵＥに向けて有効な指向性を有する送信ビームが形成される。

このような下りリンクＭＩＭＯ伝送において、基地局装置ｅＮｏｄｅＢからユーザ装置ＵＥに対して送信される送信ビームの構成について説明する。図２は、下りリンクＭＩＭＯ伝送において、基地局装置ｅＮｏｄｅＢからユーザ装置ＵＥに対して送信される送信ビームの構成の説明図である。なお、図２においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢを中心として、同図に示す右方側及び左方側をそれぞれ０度及び１８０度とし、上方側及び下方側をそれぞれ９０度及び２７０度とした場合について示すものとする。なお、図２においては、基地局装置ｅＮｏｄｅＢから０度方向近傍にユーザ装置ＵＥ＃１が位置し、基地局装置ｅＮｏｄｅＢから６０度方向近傍にユーザ装置ＵＥ＃２が位置しているものとする。

ユーザ装置ＵＥ＃１に対して情報伝送を行う場合、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、プリコーディングウェイト選択部２１が、図２に実線で示すような指向性を有する送信ビームを形成するウェイトをコードブック２２から選択し、プリコーディングを行う。一方、ユーザ装置ＵＥ＃２に対して情報伝送を行う場合、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、図２に破線で示すような指向性を有する送信ビームを形成するウェイトをコードブック２２から選択し、プリコーディングを行う。

ここで、このような下りリンクＭＩＭＯ伝送で用いられる一般的なコードブックに定められるウェイト及びこれらのウェイトにより形成される送信ビームの構成について図３を参照しながら説明する。図３（ａ）においては、下りリンクＭＩＭＯ伝送で用いられる一般的なコードブックに定められるウェイトと、これらのウェイトに割り当てられるＰＭＩとを示している。また、図３（ｂ）においては、図３（ａ）に示すウェイトにより形成される送信ビームの構成について示している。

図３（ａ）においては、８行×８列のＤＦＴ（discrete Fourier transform）行列を適用したコードブックの一部（４送信アンテナに適用する為の上４行）を示している。図３（ａ）に示す各行は、基地局装置ｅＮｏｄｅＢが備える各送信アンテナに対応し、図３（ａ）に示す各列は、基地局装置ｅＮｏｄｅＢからの送信ストリームに対応する。以下においては、それぞれの列に対応するウェイトの組を「ｆ_０」〜「ｆ_７」と呼ぶものとする。

図３（ａ）に示すコードブックにおいて、ウェイトｆ_０〜ｆ_７には、それぞれ３ビットのビット情報で構成されたＰＭＩが割り当てられている。すなわち、ウェイトｆ_０には「０００」が割り当てられ、ウェイトｆ_１には「００１」が割り当てられ、ウェイトｆ_２には「０１０」が割り当てられ、ウェイトｆ_３には「０１１」が割り当てられている。また、ウェイトｆ_４には「１００」が割り当てられ、ウェイトｆ_５には「１０１」が割り当てられ、ウェイトｆ_６には「１１０」が割り当てられ、ウェイトｆ_７には「１１１」が割り当てられている。

ウェイトｆ_０〜ｆ_７により基地局装置ｅＮｏｄｅＢで形成される送信ビームは、たとえば、図３（ｂ）に示すような指向性を有する。すなわち、ウェイトｆ_０を用いた場合には、主に０度方向及び１８０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に細い実線で示す）。ウェイトｆ_１を用いた場合には、主に１５度方向及び１６５度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に細い破線で示す）。ウェイトｆ_２を用いた場合には、主に３０度方向及び１５０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に細い一点鎖線で示す）。ウェイトｆ_３を用いた場合には、主に５０度方向及び１３０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に細い二点鎖線で示す）。ウェイトｆ_４を用いた場合には、主に９０度方向及び２７０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に太い実線で示す）。ウェイトｆ_５を用いた場合には、主に２３０度方向及び３１０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に太い破線で示す）。ウェイトｆ_６を用いた場合には、主に２１０度方向及び３３０度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に太い一点鎖線で示す）。ウェイトｆ_７を用いた場合には、主に１９５度方向及び３４５度方向に指向性を有する送信ビームが形成される（図３（ｂ）に太い二点鎖線で示す）。

これらの送信ビームの形成に用いられるウェイトは、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされるＰＭＩに基づいて選択又は生成される。このため、ユーザ装置ＵＥからのＰＭＩを構成するビット情報（以下、適宜「ＰＭＩビット情報」という）に送信エラーが発生すると（すなわち、ＰＭＩにフィードバックエラーが発生すると）、所望の指向性を有する送信ビームを形成することができない事態が発生し得る。ＰＭＩは、ユーザ装置ＵＥからＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）を用いてフィードバックされるが、このＰＵＣＣＨにはＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いた誤り検出が行われない。このため、フィードバックエラーが発生したＰＭＩは、誤ったビット情報を含んだ状態で基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて処理されることとなる。

図４を参照し、ユーザ装置ＵＥからのＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例について説明する。図４は、一般的なコードブックを用いてユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例の説明図である。ここでは、ウェイトｆ_０により形成される送信ビームが所望の送信ビームであるものとする。なお、上述のように、ウェイトｆ_０には、「０００」のＰＭＩビット情報が割り当てられている。

ここでは、ウェイトｆ_０に割り当てられたＰＭＩビット情報「０００」に１ビットの送信エラーが発生した場合に形成される送信ビームについて説明する。仮に、右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「００１」となり、本来、ウェイトｆ_１により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。また、中央のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「０１０」となり、本来、ウェイトｆ_２により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。さらに、左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「１００」となり、本来、ウェイトｆ_４により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。

右方側及び中央のビットに送信エラーが発生した場合には、図４に示すように、所望の送信ビームの近傍に指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率は低く、ある程度のスループットの低下で収まる。しかしながら、左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、所望の送信ビームと異なる指向性を有する送信ビームが形成される。このような送信ビームは、所望のユーザ装置ＵＥ（基地局装置ｅＮｏｄｅＢから０度方向近傍に位置するユーザ装置ＵＥ）における受信信号の誤検出の原因となり、スループットの低下を招く。すなわち、このような送信ビームは、所望のユーザ装置ＵＥに対して有効な指向性を有さず、適切に受信信号を復調するために必要となる受信電力（ゲイン）が不足し得る。このため、ユーザ装置ＵＥにおいては、受信信号を適切に復調することができず、受信信号を誤って検出する結果、スループットが低下することとなる。このように所望のユーザ装置ＵＥにおけるスループットが低下する結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する。

このような事態は、ウェイトに割り当てられたＰＭＩビット情報の配列に依存する部分が大きい。すなわち、一般的なコードブックにおいて、ウェイトに割り当てられたＰＭＩビット情報は、図３（ａ）に示すように、所謂２進法による昇順を構成するようにそれぞれのウェイトに割り当てられている。このようにＰＭＩビット情報が割り当てられる場合には、１ビットの送信エラーで所望のユーザ装置ＵＥにおけるスループットを低下させる要因となる。本発明者は、このようにウェイトに割り当てられたＰＭＩビット情報の配列がＭＩＭＯシステムにおけるスループット特性を劣化させる要因となる点に着目し、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、ウェイトに割り当てられるＰＭＩビット情報を、ユーザ装置ＵＥからのフィードバックエラーによる影響を抑制するように調整したコードブックを用いて、ユーザ装置ＵＥから基地局装置ｅＮｏｄｅＢへのフィードバック及び基地局装置ｅＮｏｄｅＢからユーザ装置ＵＥに対する送信信号のプリコーディングを行うものである。この通信制御方法によれば、ユーザ装置ＵＥからのフィードバックエラーが発生した場合においても、本来のウェイトと極端に異なるウェイトでプリコーディングが行われることを回避することができる。これにより、ユーザ装置ＵＥにおけるスループットが著しく低下する事態を防止できるので、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制することが可能となる。

特に、本発明に係る通信制御方法においては、コードブックにおけるウェイトに割り当てられるＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生したＰＭＩに基づいて形成される送信ビームの影響を抑制するように調整している。これにより、ユーザ装置ＵＥからのフィードバックエラーが発生した場合においても、本来のウェイトにより形成される送信ビームと極端に異なる送信ビームが形成されることを回避することができる。これにより、ユーザ装置ＵＥにおけるスループットが著しく低下する事態を防止できるので、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制することが可能となる。

図５は、本発明の第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックに定められたウェイト及びこれらのウェイトに割り当てられるＰＭＩ（ＰＭＩビット情報）の構成の一例の説明図である。なお、図５においては、説明の便宜上、図３に示す一般的なコードブックにおけるＰＭＩ（ＰＭＩビット情報）を示している。なお、図５においては、本発明に係る通信制御方法で用いられるコードブックの一例を示したものであり、これに限定されるものではない。

図５に示すように、第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブック（第１の態様に係るコードブック）においては、ＰＭＩビット情報を、所謂２進法による昇順を構成するようにウェイトｆ_０〜ｆ_７に割り当てるのではなく、グレイコーディングによりウェイトｆ_０〜ｆ_７に割り当てている。ここで、グレイコーディングとは、隣り合う値（すなわち、ＰＭＩビット情報）のハミング距離が常に１となるように配列したコーディング手法をいう。

具体的にいうと、第１の態様に係るコードブックにおいては、ウェイトｆ_２のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_３のＰＭＩビット情報「０１１」を割り当てると共に、ウェイトｆ_３のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_２のＰＭＩビット情報「０１０」を割り当てている。また、ウェイトｆ_４のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_６のＰＭＩビット情報「１１０」を割り当てると共に、ウェイトｆ_５のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_７のＰＭＩビット情報「１１１」を割り当てている。さらに、ウェイトｆ_６のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_５のＰＭＩビット情報「１０１」を割り当てると共に、ウェイトｆ_７のＰＭＩビット情報に、図３に示すウェイトｆ_４のＰＭＩビット情報「１００」を割り当てている。なお、ウェイトｆ_０、ｆ_１については、図３に示すウェイトｆ_０、ｆ_１と同一のＰＭＩビット情報「０００」、「００１」を割り当てている。このようにウェイトｆ_０〜ｆ_７にＰＭＩビット情報を割り当てることにより、コードブック上で隣り合うウェイトに割り当てられるＰＭＩビット情報のハミング距離が常に１となる。

図４及び図６を参照し、第１の態様に係るコードブックを用いてユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例について説明する。図６は、第１の態様に係るコードブックを用いてユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例の説明図である。ここでは、図４と同様に、ウェイトｆ_０により形成される送信ビームが所望の送信ビームであるものとする。

ここでは、図４と同様に、ウェイトｆ_０に割り当てられたＰＭＩビット情報「０００」に１ビットの送信エラーが発生した場合に形成される送信ビームについて説明する。仮に、右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、図４と同様に、ウェイトｆ_１により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。一方、中央のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「０１０」となり、本来、ウェイトｆ_３により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。一方、左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「１００」となり、本来、ウェイトｆ_７により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。

すなわち、第１の態様に係るコードブックを用いる場合には、図３に示すコードブックを用いる場合に比べ、ＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合においても、本来のウェイトｆ_０により形成される送信ビームと極端に異なる指向性を有する送信ビームが形成されることを回避することができる。これにより、所望のユーザ装置ＵＥ（基地局装置ｅＮｏｄｅＢから０度方向近傍に位置するユーザ装置ＵＥ）における受信信号の誤検出の割合を低減することができるので、当該ユーザ装置ＵＥにおけるスループットの低下を抑制することができる。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態を抑制することが可能となる。

ところで、ＬＴＥ−Ａ方式のＭＩＭＯシステムにおいては、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時のユーザ装置ＵＥの量子化処理における量子化誤差の低減、並びに、基地局装置ｅＮｏｄｅＢに対するフィードバック情報量の低減が期待される技術として、ユーザ装置ＵＥ及び基地局装置ｅＮｏｄｅＢの双方で２つのコードブック（以下、適宜「ダブルコードブック」という）を備え、異なる通信帯域を対象として異なる周期でＰＭＩを含むフィードバック情報をフィードバックする方法が検討されている。

このダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムにおいては、一方のコードブックを長周期／広帯域用の第１のコードブック（以下、「コードブックＷ１」という）として用いると共に、他方のコードブックを短周期／狭帯域用の第２のコードブック（以下、「コードブックＷ２」という）として用いることが予定されている。このＭＩＭＯシステムにおいては、２つのコードブックＷ１、Ｗ２を備えることで実効的なコードブックのサイズを大きくすることができることから、ユーザ装置ＵＥの量子化処理における量子化誤差の低減が期待されている。また、コードブックＷ１においては、コードブックＷ２に比べて頻繁にフィードバック情報をフィードバックする必要がなくなることから、フィードバック情報の低減が期待されている。

コードブックＷ１、Ｗ２には、一般的なコードブック（例えば、図３に示すコードブック）と同様に、ユーザ装置ＵＥ及び基地局装置ｅＮｏｄｅＢの双方で既知の複数のウェイトと、このウェイトに割り当てられるＰＭＩとが含まれる。基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩに基づいて、各送信アンテナに対するウェイトをコードブックＷ１、Ｗ２から選択し、このウェイトを用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。

ダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムにおいて、基地局装置ｅＮｏｄｅＢは、コードブックＷ１から選択されたＰＭＩ（以下、「ＰＭＩ_１」という）と、コードブックＷ２から選択されたＰＭＩ（以下、「ＰＭＩ_２」という）との双方がユーザ装置ＵＥからフィードバックされた場合に送信データにプリコーディングを行うウェイトを特定することが可能となる。すなわち、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、コードブックＷ１、Ｗ２から選択された一方のＰＭＩ（ＰＭＩ_１、ＰＭＩ_２）だけではウェイトを特定することができない。

このように用いられるコードブックＷ１、Ｗ２においても、ユーザ装置ＵＥからのＰＭＩビット情報に送信エラーが発生すると、所望の指向性を有する送信ビームを形成することができない事態が発生し得る。第１の態様に係るコードブックは、このようなダブルコードブックにも適用することができる。以下、第１の態様に係るコードブックを、ダブルコードブックに適用する具体例について説明する。

以下においては、コードブックＷ１には、ユーザ装置ＵＥ及び基地局装置ｅＮｏｄｅＢの双方で既知のＮ個のウェイトのセット（以下、「ウェイトサブセット」という）と、このウェイトサブセットに割り当てられたＰＭＩ_１とが定められ、コードブックＷ２には、コードブックＷ１に定められたウェイトサブセットの中の特定のウェイトを選択・位相制御する効果を持つウェイトと、このウェイトに割り当てられたＰＭＩ_２とが定められているものとする。なお、ウェイトサブセットとは、コードブックＷ１に定められた全てのウェイトを所定数のグループにグループ分けしたものである。この場合、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいては、ユーザ装置ＵＥから長周期でフィードバックされるＰＭＩ_１に基づいてウェイトサブセットを選択しておき、短周期でフィードバックされるＰＭＩ_２に応じてウェイトサブセットの中から最適なウェイトを選択し位相制御することができる。

図７は、第１のコードブックＷ１から選択されたウェイトサブセットにより形成される送信ビームの構成例の説明図である。図７においては、コードブックＷ１に定められた全て（ここでは１６個）のウェイトを８つのグループに分けてウェイトサブセットを構成した場合について示している。なお、隣り合うウェイトサブセット同士は、２つの重複するウェイトを含んでいる。図７（ａ）〜図７（ｈ）においては、コードブックＷ１から選択された各ウェイトサブセットにより形成される送信ビームを示している。各ウェイトサブセットにより形成される送信ビームには、それぞれ４つの指向性を有する送信ビームが含まれている。以下においては、図７（ａ）〜図７（ｈ）に示すウェイトサブセットを「ｆｓ_０」〜「ｆｓ_７」と呼ぶものとする。

コードブックＷ１から選択されたＰＭＩ_１がユーザ装置ＵＥからフィードバックされると、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて、図７（ａ）〜図７（ｈ）のいずれかに示す送信ビームを形成するウェイトサブセットが選択される。そして、コードブックＷ２から選択されたＰＭＩ_２がユーザ装置ＵＥからフィードバックされると、基地局装置ｅＮｏｄｅＢにおいて、これらのウェイトサブセットの中から、最適なウェイトが選択される。例えば、図７（ｃ）に示す送信ビームを形成するウェイトサブセットに対応するＰＭＩ_１がフィードバックされた後に、ＰＭＩ_２がフィードバックされると、図７（ｃ）に示すいずれかの送信ビームを形成するウェイトが選択されることとなる。

コードブックＷ１の各ウェイトサブセットに対して、所謂２進法による昇順を構成するようにＰＭＩビット情報を割り当てると、図８に示すようなＰＭＩビット情報が割り当てられる。すなわち、ウェイトサブセットｆｓ_０には「０００」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_１には「００１」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_２には「０１０」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_３には「０１１」が割り当てられている。ウェイトサブセットｆｓ_４には「１００」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_５には「１０１」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_６には「１１０」が割り当てられ、ウェイトサブセットｆｓ_７には「１１１」が割り当てられている。

ここで、ユーザ装置ＵＥからのウェイトサブセットに対応するＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の影響について説明する。ここでは、ウェイトサブセットｆｓ_０が所望のウェイトサブセットであるものとする。また、ウェイトサブセットｆｓ_０に割り当てられたＰＭＩビット情報「０００」に１ビットの送信エラーが発生した場合に形成される送信ビームについて説明する。

仮に、右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「００１」となり、本来、ウェイトサブセットｆｓ_１により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。また、中央のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「０１０」となり、本来、ウェイトサブセットｆｓ_２により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。さらに、左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「１００」となり、本来、ウェイトサブセットｆｓ_４により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。

右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、図８（ｂ）に示すように、所望の送信ビーム（図８（ａ）に示す送信ビーム）と類似した指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率は低く、致命的なスループットの低下は回避される。しかしながら、中央又は左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、図８（ｃ）、図８（ｅ）に示すように、所望の送信ビーム（図８（ａ）に示す送信ビーム）と異なる指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率が高まり、スループットの著しい低下を招く。

第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックＷ１に定められたウェイトサブセットｆｓ_１〜ｆｓ_７には、図９に示すようにＰＭＩビット情報が割り当てられる。これらのＰＭＩビット情報の割り当ては、図５に示した場合と同様に、グレイコーディングにより行われている。すなわち、ウェイトサブセットｆｓ_２のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_３のＰＭＩビット情報「０１１」を割り当てると共に、ウェイトサブセットｆｓ_３のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_２のＰＭＩビット情報「０１０」を割り当てている。また、ウェイトサブセットｆｓ_４のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_６のＰＭＩビット情報「１１０」を割り当てると共に、ウェイトサブセットｆｓ_５のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_７のＰＭＩビット情報「１１１」を割り当てている。さらに、ウェイトサブセットｆｓ_６のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_５のＰＭＩビット情報「１０１」を割り当てると共に、ウェイトサブセットｆｓ_７のＰＭＩビット情報に、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_４のＰＭＩビット情報「１００」を割り当てている。なお、ウェイトサブセットｆｓ_０、ｆｓ_１については、図８に示すウェイトサブセットｆｓ_０、ｆｓ_１と同一のＰＭＩビット情報「０００」、「００１」を割り当てている。このようにウェイトサブセットｆｓ_０〜ｆｓ_７にＰＭＩビット情報を割り当てることにより、隣り合うウェイトサブセットに割り当てられるＰＭＩビット情報のハミング距離が常に１となる。

この場合におけるユーザ装置ＵＥからのウェイトサブセットに対応するＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の影響について説明する。右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、図８（ｂ）での説明と同様に、所望の送信ビーム（図９（ａ）に示す送信ビーム）と類似した指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率は低く、致命的なスループットの低下は回避される。左方側のビットに送信エラーが発生した場合も同様である（図９（ｈ）参照）。これに対し、中央のビットに送信エラーが発生した場合には、図９（ｄ）に示すように、所望の送信ビーム（図９（ａ）に示す送信ビーム）と異なる指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率が高まり、スループットの著しい低下を招く。

すなわち、第１の態様に係るコードブックＷ１を用いる場合には、図８に示すコードブックを用いる場合に比べ、ＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合に、本来のウェイトサブセットｆ_Ｓ０により形成される送信ビームと極端に異なる指向性を有する送信ビームが形成される割合を低減することができる。これにより、所望のユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出の割合を低減することができるので、当該ユーザ装置ＵＥにおけるスループットの低下を抑制することができる。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態を抑制することが可能となる。

また、コードブックＷ２の各ウェイトに対しても、所謂２進法による昇順を構成するようにＰＭＩビット情報を割り当てると、図１０に示すようなＰＭＩビット情報が割り当てられる。すなわち、ウェイトｆ_１０には「００」が割り当てられ、ウェイトｆ_１１には「０１」が割り当てられ、ウェイトｆ_１２には「１０」が割り当てられ、ウェイトｆ_１３には「１１」が割り当てられている。

ここで、ユーザ装置ＵＥからのウェイトに対応するＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の影響について説明する。ここでは、ウェイトｆ_１１が所望のウェイトであるものとする。また、ウェイトｆ_１１に割り当てられたＰＭＩビット情報「０１」に１ビットの送信エラーが発生した場合に形成される送信ビームについて説明する。

仮に、右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「００」となり、本来、ウェイトｆ_１０により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。また、左方側のビットに送信エラーが発生した場合には、ＰＭＩビット情報が「１１」となり、本来、ウェイトサブセットｆ_１３により形成される送信ビームに相当する送信ビームが形成されることとなる。

右方側のビットに送信エラーが発生した場合には、図１０（ａ）に示すように、所望の送信ビームと近似した送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率は低く、ある程度のスループットの低下で収まる。しかしながら、左方のビットに送信エラーが発生した場合には、所望の送信ビームと異なる送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率が高まり、スループットの低下を招く。

第１の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックＷ２に定められたウェイトｆ_１０〜ｆ_１３には、図１０（ｂ）に示すようにＰＭＩビット情報が割り当てられる。これらのＰＭＩビット情報の割り当ては、図５や図９に示した場合と同様に、グレイコーディングにより行われている。すなわち、ウェイトｆ_１２のビット情報に、図１０（ａ）に示すウェイトｆ_１３のビット情報「１１」を割り当てると共に、ウェイトｆ_１３のビット情報に、図１０（ａ）に示すウェイトｆ_１２のビット情報「１０」を割り当てている。このようにウェイトｆ_１０〜ｆ_１３にビット情報を割り当てることにより、隣り合うウェイトに割り当てられるＰＭＩビット情報のハミング距離が常に１となる。

この場合におけるユーザ装置ＵＥからのウェイトサブセットに対応するＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の影響について説明する。この場合、左方側及び右方側のビットに送信エラーが発生した場合においても、図１０（ｂ）に示すように、所望の送信ビームと類似した指向性を有する送信ビームが形成されるため、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率は低く、致命的なスループットの低下は回避される。

すなわち、第１の態様に係るコードブックＷ２を用いる場合には、図１０（ａ）に示すコードブックを用いる場合に比べ、ＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合においても、本来のウェイトｆ_１１により形成される送信ビームと極端に異なる指向性を有する送信ビームが形成されることを回避することができる。これにより、所望のユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出の割合を低減することができるので、当該ユーザ装置ＵＥにおけるスループットの低下を抑制することができる。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態を抑制することが可能となる。

上述したように、第１の態様に係るコードブックにおいては、グレイコーディングによりＰＭＩビット情報をウェイト（ウェイトサブセット）に割り当てている。グレイコーディングによりＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる場合には、ＰＭＩが２ビットのビット情報で構成される場合に最適である。これは各送信ビームにはそれぞれ隣り合う送信ビームが２つ存在する為である。しかしながら、ＰＭＩが３ビット以上のより多くのビット情報で構成される場合には、グレイコーディングによるＰＭＩビット情報のウェイトに対する割り当てがシステム全体のスループット特性の劣化を最適に抑制することができない事態も発生し得る。

本発明の第２の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブック（第２の態様に係るコードブック）においては、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合に選択され得るウェイトによって形成される送信ビーム（以下、適宜「送信エラーに基づく送信ビーム」という）の角度差の総和が最小となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる。以下、第２の態様に係るコードブックにおけるＰＭＩビット情報の割り当てについて具体例を用いて説明する。なお、以下においては、説明の便宜上、コードブックにおけるＰＭＩビット情報に対応するウェイトによって形成された送信ビームを用いて説明する。

図１１は、第２の態様に係るコードブックにおけるＰＭＩビット情報の割り当てを説明するための図である。なお、図１１においては、一般的なコードブックを用いてユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合の送信ビームの構成例を示している。ウェイトｆ_０により形成される送信ビーム（以下、「送信ビームＢ_０」という）が所望の送信ビームであるとした場合において、ＰＭＩビット情報に１ビットの送信エラーが発生すると、図４で説明したように、本来、ウェイトｆ_１、ｆ_２及びｆ_４により形成された送信ビームに相当する送信ビーム（以下、それぞれ「送信ビームＢ´_１」、「送信ビームＢ´_２」「送信ビームＢ´_４」という）が形成されることとなる。

これらの送信ビームＢ´_１、Ｂ´_２及びＢ´_４は、送信エラーに基づく送信ビームを構成する。ここで、送信ビームＢ´_１は、送信ビームＢ_０と角度差Δ_０，１を有し、送信ビームＢ´_２は、送信ビームＢ_０と角度差Δ_０，２を有し、送信ビームＢ´_４は、送信ビームＢ_０と角度差Δ_０，３を有する。このように送信ビームＢ_０との角度差が大きい送信ビームＢ´_４が形成されると、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率が高まり、スループットの低下を招く。このため、第２の態様に係るコードブックにおいては、送信ビームＢ_０と、これらの送信エラーに基づく送信ビーム（送信ビームＢ´_１、Ｂ´_２及びＢ´_４）との角度差の総和が最小となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる。

送信ビームＢ_０と、これらの送信ビームＢ´_１、Ｂ´_２及びＢ´_４との角度誤差の総和は、以下に示す（式１）により求められる。
（式１）

ここで、「ｉ」は所望の送信ビームのＰＭＩビット情報を示し、「ｊ」は、送信エラーに基づく送信ビームのＰＭＩビット情報を示している。また、「Δ_ｉ，ｊ」は、所望の送信ビームのＰＭＩビット情報と、送信エラーに基づく送信ビームのＰＭＩビット情報とから角度差の総和を算出するための関数である。

第２の態様に係るコードブックを用いる場合には、ＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合においても、送信エラーに基づく送信ビームを、所望の送信ビームに接近させることができる。これにより、所望のユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出の割合を低減することができるので、当該ユーザ装置ＵＥにおけるスループットの低下を抑制することができる。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態を抑制することが可能となる。

特に、第２の態様に係るコードブックにおいては、送信エラーに基づく送信ビームの角度差の総和が最小となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てることから、ＰＭＩビット情報のビット数に関わらず、これらの送信エラーに基づく送信ビームを所望の送信ビームに接近させることができるので、ＰＭＩが３ビット以上のビット情報で構成される場合においても、有効にシステム全体のスループット特性の劣化を効果的に抑制することが可能となる。

また、第２の態様に係るコードブックを用いた通信制御方法は、上述したダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムにも適用することができる。

ところで、ユーザ装置ＵＥからのフィードバック情報には、ＰＭＩ以外にこのＰＭＩに対応するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）が含まれる。例えば、ユーザ装置ＵＥが、ＰＭＩビット情報が「０００」であるＰＭＩをフィードバックする場合には、このＰＭＩに対応するウェイトを用いた場合のＣＱＩが基地局装置ｅＮｏｄｅＢに通知される。したがって、基地局装置ｅＮｏｄｅＢでＰＭＩが誤って選択されると、実際のデータ受信の際にフィードバックしたＣＱＩよりも低い値となってしまい、受信信号の誤検出率が増加してしまう。

実際のデータ受信の際にユーザ装置ＵＥで測定されるＣＱＩの値には、プリコーディングの観点から、送信アレイ利得（アレイゲイン）の値が最も影響を与える。ここで、送信アレイ利得とは、複数の送信アンテナ素子（アレイ）を利用することによって、各アレイで送信した電波の電力がユーザ装置ＵＥで効果的に加算されることで得られる利得である。本発明の第３の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブック（第３の態様に係るコードブック）においては、ユーザ装置ＵＥからフィードバックされたＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合に、送信エラーに基づく送信ビームにおけるアレイ利得の総和が最大となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる。以下、第３の態様に係るコードブックにおけるＰＭＩビット情報の割り当てについて図１１に示す例を用いて説明する。

図１１において、送信ビームＢ_０が所望の送信ビームであるものとすると、送信ビームＢ´_１、Ｂ´_２は、０度方向のユーザ装置ＵＥにおける受信ゲインが相対的に大きいことが分かる。これに対し、送信ビームＢ´_４は、０度方向のユーザ装置ＵＥにおける受信ゲインが相対的に小さいことが分かる。このようにユーザ装置ＵＥにおける受信ゲインが小さい送信ビームＢ´_４が形成されると、ユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出率が高まり、スループットの低下を招く。このため、第３の態様に係るコードブックにおいては、これらの送信エラーに基づく送信ビーム（送信ビームＢ´_１、Ｂ´_２及びＢ´_４）におけるアレイ利得の総和が最大となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる。

送信エラーに基づく送信ビームのアレイ利得の総和は、以下に示す（式２）により求められる。
（式２）

ここで、「ｉ」は所望の送信ビームのＰＭＩビット情報を示し、「ｊ」は、送信エラーに基づく送信ビームのＰＭＩビット情報を示している。また、「ｆ_ｊ ^Ｈｆ_ｉ」は、所望の送信ビームのＰＭＩビット情報と、送信エラーに基づく送信ビームのＰＭＩビット情報とからアレイ利得の総和を算出するための関数である。

第３の態様に係るコードブックを用いる場合には、ＰＭＩビット情報に送信エラーが発生した場合においても、送信エラーに基づく送信ビームに基づくユーザ装置ＵＥにおける受信ゲインを確保することができる。これにより、所望のユーザ装置ＵＥにおける受信信号の誤検出の割合を低減することができるので、当該ユーザ装置ＵＥにおけるスループットの低下を抑制することができる。この結果、ＭＩＭＯシステム全体のスループット特性が劣化する事態を抑制することが可能となる。

特に、第３の態様に係るコードブックにおいては、送信エラーに基づく送信ビームのアレイ利得の総和が最大となるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てることから、ＰＭＩビット情報のビット数に関わらず、これらの送信エラーに基づく送信ビームを所望の送信ビームに接近させることができるので、ＰＭＩが４ビット以上のビット情報で構成される場合においても、有効にシステム全体のスループット特性の劣化を効果的に抑制することが可能となる。

また、第３の態様に係るコードブックを用いた通信制御方法は、上述したダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムにも適用することができる。

なお、第２、第３の態様に係るコードブックにおいては、角度差の総和を最小化させ、或いは、アレイ利得の総和を最大化させるようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てる場合について説明している。これらの手法は、コードブックにおける全ての送信エラーに基づく送信ビームにおける悪影響を平均的に改善する場合に好適である。しかしながら、ＰＭＩビット情報の割り当てに関しては、これらの手法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、送信エラーに基づく送信ビームのうち、最も悪影響を与える送信ビーム（例えば、図１１に示す送信ビームＢ´_４）のみに注目し、この悪影響を改善するようにしてもよい。例えば、第２の態様に係る通信制御方法では、角度誤差が最大の送信ビームの角度誤差を最小化するようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てることが考えられる。また、第３の態様に係る通信制御方法では、最も受信ゲインが最小の送信ビームの受信ゲインを最大化するようにＰＭＩビット情報をウェイトに割り当てることが考えられる。

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１２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１２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１２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１２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（１０_１、１０_２、１０_３、・・・１０_ｎ、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（１０_１、１０_２、１０_３、・・・１０_ｎ）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局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（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel））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に割り当てたコンポーネントキャリア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。

次に、図１３及び図１４を参照して本実施の形態に係る移動局装置１０及び基地局装置２０の構成について説明する。図１３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１４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１３及び図１４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、それぞれ通常の移動局装置及び基地局装置が有する構成は備えているものとする。

図１３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、受信アンテナ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る。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）除去部１０３＃１〜１０３＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０４＃１〜１０４＃Ｎに出力される。

受信タイミング推定部１０５は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部１０３＃１〜１０３＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。その後、受信信号に含まれるデータチャネル信号がデータチャネル信号復調部１０６に出力される。

データチャネル信号復調部１０６は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎから入力されたデータチャネル信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Squared Error）や最尤推定検出（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から到来したデータチャネル信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関するデータチャネル信号に分離され、移動局装置１０のユーザ（ここでは、ユーザｋとする）に関するデータチャネル信号が抽出される。

チャネル推定部１０７は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎ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伝搬路におけるチャネル変動量を推定し、推定したチャネル変動量をデータチャネル信号復調部１０６と、後述するチャネル品質測定部１０９及びランク／プリコーディングウェイト選択部１１０とに通知する。データチャネル信号復調部１０６においては、通知されたチャネル変動量に基づいて、データチャネル信号を上述したＭＬＤ信号分離法等により分離する。これにより、ユーザｋに関する受信信号が復調される。

なお、データチャネル信号復調部１０６による復調処理に先だって、抽出されたユーザｋに関するデータチャネル信号は、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１０６で復調されたユーザｋに関するデータチャネル信号は、チャネル復号部１０８に出力される。そして、チャネル復号部１０８にてチャネル復号処理が施されることでユーザｋに対する送信信号（以下、「送信信号＃ｋ」という）が再生される。

チャネル品質（ＣＱＩ）測定部１０９は、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル変動量に基づいてチャネル品質（ＣＱＩ）を測定する。そして、チャネル品質（ＣＱＩ）測定部１０９は、測定結果であるＣＱＩをランク／プリコーディングウェイト選択部１１０及びフィードバック制御信号生成部１１１に通知する。

ランク／プリコーディングウェイト選択部１１０は、選択手段を構成するものであり、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル変動量に基づいてランク（ＲＩ）及びプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）をコードブックから選択する。そして、選択したプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）をプリコーディング乗算部１１４に通知すると共に、選択したランク（ＲＩ）及びプリコーディングウェイト（ＰＭＩ）をフィードバック制御信号生成部１１１に通知する。

例えば、本移動通信システム１に第１の態様に係る通信制御方法が適用される場合、ランク／プリコーディングウェイト選択部１１０は、グレイコーディングによりＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。また、第２の態様に係る通信制御方法が適用される場合、送信エラーに基づく送信ビームの角度誤差の総和が最小となるようにＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。さらに、第３の態様に係る通信制御方法が適用される場合、送信エラーに基づく送信ビームにおけるアレイ利得の総和が最大となるようにＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。なお、本移動通信システムがダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムで構成される場合、ランク／プリコーディングウェイト選択部１１０は、上述したコードブックＷ１、Ｗ２からそれぞれウェイト（ＰＭＩ_１）、ウェイト（ＰＭＩ_２）を選択する。

フィードバック制御信号生成部１１１においては、チャネル品質（ＣＱＩ）測定部１０９及びランク／プリコーディングウェイト選択部１１０から通知されたＣＱＩ、ＰＭＩ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フィードバック情報を含む制御信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を生成する。フィードバック制御信号生成部１１１で生成された制御信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５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１１２によりチャネル符号化された後、データ変調部１１３にてサブキャリア変調され、プリコーディング乗算部１１４に出力される。プリコーディング乗算部１１４には、不図示の参照信号生成部で生成されたユーザ＃ｋに関する参照信号＃ｋが入力される。プリコーディング乗算部１１４は、ランク／プリコーディングウェイト選択部１１０で選択されたＰＭＩから得られる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及び参照信号を位相及び／又は振幅シフトする。位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋ及び参照信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５に出力される。

マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１５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及び参照信号＃ｋと、フィードバック制御信号生成部１１１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）１１５により生成された送信信号は、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）１１６＃１〜１１６＃Ｎにて離散フーリエ変換され、各送信信号系列が周波数領域において送信帯域幅（ＤＦＴサイズ）に拡散される。

そして、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１７＃１〜１１７＃Ｎ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、ＣＰ付加部１１８＃１〜１１８＃ＮでＣＰが付加されてＲＦ送信回路１１９＃１〜１１９＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１１９＃１〜１１９＃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を介して受信アンテナ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、これらの送信系処理部は、基地局装置２０にフィードバック情報をフィードバックするフィードバック手段を構成する。

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、第１〜第３の態様に係るコードブックからＰＭＩを選択し、このＰＭＩを含むフィードバック情報を基地局装置２０にフィードバックするようにしたことから、基地局装置２０に対するフィードバックエラーによる影響を抑制するように調整されたＰＭＩビット情報を基地局装置２０にフィードバックすることができる。

図１４に示す基地局装置２０において、移動局装置１０から送出された送信信号は、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２０１＃１〜２０１＃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２０２＃１〜２０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２０２＃１〜２０２＃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る。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）除去部２０３＃１〜２０３＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２０４＃１〜２０４＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部２０５は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部２０３＃１〜２０３＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部２０４＃１〜２０４＃Ｎは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号に変換された受信信号は、逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）２０６＃１〜２０６＃Ｎにて逆離散フーリエ変換され、時間領域信号に逆拡散される。その後、受信信号に含まれるデータチャネル信号がデータチャネル信号復調部２０７＃１〜２０７＃Ｎに出力される。

データチャネル信号復調部２０７＃１〜２０７＃ｋは、ＩＤＦＴ部２０６＃１〜２０６＃Ｎから入力されたデータチャネル信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ）や最尤推定検出（ＭＬＤ）信号分離法により分離する。これにより、移動局装置１０から到来したデータチャネル信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関するデータチャネル信号に分離され、それぞれの移動局装置１０に関するデータチャネル信号が抽出される。

チャネル推定部２０８＃１〜２０８＃ｋは、ＩＤＦＴ部２０６＃１〜２０６＃Ｎ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変動量を推定し、推定したチャネル変動量をデータチャネル信号復調部２０７＃１〜２０７＃ｋ、後述する制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋ及びフェージング相関推定部２１２に通知する。データチャネル信号復調部２０７＃１〜＃ｋにおいては、通知されたチャネル変動量に基づいて、データチャネル信号を上述したＭＬＤ信号分離法等により分離する。これにより、それぞれの移動局装置１０に関する受信信号が復調される。

なお、データチャネル信号復調部２０７による復調処理に先だって、抽出されたそれぞれの移動局装置１０に関するデータチャネル信号は、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２０７＃１〜２０７＃ｋで復調されたそれぞれの移動局装置１０に関するデータチャネル信号は、チャネル復号部２０９＃１〜２０９＃ｋに出力される。そして、チャネル復号部２０９＃１〜２０９＃ｋにてチャネル復号処理が施された後、パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２１０にてパラレルシリアル変換されることで、各移動局装置１０からのデータチャネル信号（データ信号）が再生される。

制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋは、ＩＤＦＴ部２０６＃１〜２０６＃ｋ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、ＰＤＳＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋにおいては、チャネル推定部２０８＃１〜＃ｋから通知されたチャネル変動量に基づいて制御チャネル信号を復調する。制御チャネル信号には、移動局装置１０からのフィードバック情報が含まれる。このフィードバック情報には、移動局装置１０で選択されたＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩが含まれる。制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋにより復調された各制御チャネル信号は、後述するランク／ＭＣＳ選択部２１４＃１〜２１４＃ｋ及びプリコーディングウェイト選択部２１３に出力される。

フェージング相関推定部２１２は、チャネル推定部２０８＃１〜２０８＃ｋから通知されたチャネル変動量に基づいてチャネル伝搬路のフェージング相関値を推定する。そして、フェージング相関推定部２１２は、推定したフェージング相関値をプリコーディングウェイト選択部２１３に通知する。

プリコーディングウェイト選択部２１３は、選択手段を構成するものであり、制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋから出力されたフィードバック情報（ＲＩ及びＰＭＩ）と、フェージング相関推定部２１２から通知されたフェージング相関値とに基づいてランク（ＲＩ）及びウェイト（ＰＭＩ）をコードブックから選択する。そして、プリコーディングウェイト選択部２１３は、選択したランク（ＲＩ）及びウェイト（ＰＭＩ）をプリコーディングウェイト生成部２１５に通知する。

例えば、本移動通信システム１に第１の態様に係る通信制御方法が適用される場合、プリコーディングウェイト選択部２１３は、グレイコーディングによりＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。また、第２の態様に係る通信制御方法が適用される場合、送信エラーに基づく送信ビームの角度誤差の総和が最小となるようにＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。さらに、第３の態様に係る通信制御方法が適用される場合、送信エラーに基づく送信ビームにおけるアレイ利得の総和が最大となるようにＰＭＩビット情報がウェイトに割り当てられたコードブックからウェイト（ＰＭＩ）を選択する。なお、本移動通信システムがダブルコードブックを利用したＭＩＭＯシステムで構成される場合、プリコーディングウェイト選択部２１３は、上述したコードブックＷ１、Ｗ２からそれぞれウェイト（ＰＭＩ_１）、ウェイト（ＰＭＩ_２）を選択する。

ランク／ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）選択部２１４＃１〜２１４＃ｋは、制御チャネル信号復調部２１１＃１〜２１１＃ｋから通知された制御チャネル信号に基づいてランク／ＭＣＳを選択する。選択されたランク／ＭＣＳは、後述するチャネル符号化部２１７＃１〜２１７＃ｋ及びデータ変調部２１８＃１〜２１８＃ｋに出力される。

プリコーディングウェイト生成部２１５は、プリコーディングウェイト選択部２１３から通知されたランク（ＲＩ）及びウェイト（ＰＭＩ）に基づいて、実際に送信データに対してプリコーディングを行うウェイトを生成する。例えば、プリコーディングウェイト生成部２１５においては、干渉を除去するためのゼロフォーシング（Zero-forcing）を考慮したウェイトを生成する。選択されたウェイトは、後述するプリコーディング乗算部２２０＃１〜２２０＃ｋに出力される。

一方、ユーザ＃１〜＃ｋに対する送信データ＃１〜＃ｋは、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２１６に出力され、シリアル／パラレル変換された後、各ユーザ＃１〜＃ｋに対応するチャネル符号化部２１７＃１〜２１７＃ｋに出力される。このシリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２１６におけるシリアル／パラレル変換は、図示しないスケジューラから通知される多重ユーザ数に基づいて行われる。また、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２１６におけるシリアル／パラレル変換処理では、ランク／ＭＣＳ選択部２１４＃１〜２１４＃ｋから通知されるランク／ＭＣＳが参照される。

シリアル／パラレル変換された送信データ＃１〜＃ｋは、チャネル符号化部２１７＃１〜２１７＃ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２１８＃１〜２１８＃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、ランク／ＭＣＳ選択部２１４＃１〜２１４＃ｋから与えられるＭＣＳに基づいて行われる。データ変調部２１８＃１〜２１８＃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２１９に出力される。

サブキャリアマッピング部２１９においては、送信データ＃１〜＃ｋを、図示しないスケジューラ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。このとき、サブキャリアマッピング部２１９は、図示しない参照信号生成部から入力される参照信号＃１〜＃ｋを、送信データ＃１〜＃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＃１〜＃ｋがプリコーディング乗算部２２０＃１〜２２０＃ｋに出力される。

プリコーディング乗算部２２０＃１〜２２０＃ｋは、プリコーディング手段を構成するものであり、プリコーディングウェイト生成部２１５から与えられるウェイトに基づいて、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃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送信アンテナＴＸ＃１〜送信アンテナＴＸ＃Ｎの重み付け）。そして、プリコーディング乗算部２２０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）２２１に出力される。

マルチプレクサ（ＭＵＸ）２２１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）２２１により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２２２＃１〜２２２＃Ｎ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る。そして、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）付加部２２３＃１〜２２３＃ＮにてＣＰが付加された後、ＲＦ送信回路２２４＃１〜２２４＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路２２４＃１〜２２４＃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）２０１＃１〜２０１＃Ｎを介して送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎに出力され、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎから下りリンクで移動局装置１０に送出される。なお、これらの送信系処理部は、送信信号を移動局装置１０に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基地局装置２０においては、第１〜第３の態様に係る通信制御方法で用いられるコードブックからＰＭＩを選択し、このＰＭＩに基づいて生成されるウェイトに応じて送信データのプリコーディングを行うようにしたことから、移動局装置１０からのフィードバックエラーが発生した場合においても、本来のウェイトと極端に異なるウェイトでプリコーディングが行われることを回避することができる。これにより、移動局装置１０におけるスループットが著しく低下する事態を防止できるので、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る通信制御方法によれば、コードブックにおいて、ウェイトに割り当てられるＰＭＩビット情報が、移動局装置１０からのフィードバックエラーによる影響を抑制するように調整されている。このため、移動局装置１０からのフィードバックエラーが発生した場合においても、本来のウェイトと極端に異なるウェイトでプリコーディングが行われることを回避することができる。これにより、移動局装置１０におけるスループットが著しく低下する事態を防止できるので、ＭＩＭＯ伝送を行う移動通信システムにおけるシステム全体のスループット特性の劣化を抑制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、コードブックにおけるウェイトに割り当てられるＰＭＩビット情報を、送信エラーに基づく送信ビームの影響を抑制するように調整した場合について説明している。しかしながら、ウェイトに対してＰＭＩビット情報を割り当てる際の調整手法としては、これに限定されるものではなく、移動局装置１０からのフィードバックエラー（ＰＭＩビット情報の送信エラー以外のエラーも含む）による影響を抑制する任意の調整手法が含まれる。

１ 移動通信システム
１０ 移動局装置
１０１＃１〜＃Ｎ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
１０２＃１〜＃Ｎ ＲＦ受信回路
１０３＃１〜＃Ｎ サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去部
１０４＃１〜＃Ｎ 高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）
１０５ 受信タイミング推定部
１０６ データチャネル信号復調部
１０７ チャネル推定部
１０８ チャネル復号部
１０９ チャネル品質（ＣＱＩ）測定部
１１０ ランク／プリコーディングウェイト選択部
１１１ フィードバック制御信号生成部
１１２ チャネル符号化部
１１３ データ変調部
１１４ プリコーディング乗算部
１１５ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１１６＃１〜＃Ｎ 離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）
１１７＃１〜＃Ｎ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
１１８＃１〜＃Ｎ サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加部
１１９＃１〜＃Ｎ ＲＦ送信回路
２０ 基地局装置
２０１＃１〜＃Ｎ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
２０２＃１〜＃Ｎ ＲＦ受信回路
２０３＃１〜＃Ｎ サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去部
２０４＃１〜＃Ｎ 高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）
２０５ 受信タイミング推定部
２０６＃１〜＃Ｎ 逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）
２０７＃１〜＃Ｎ データチャネル信号復調部
２０８＃１〜＃Ｎ チャネル推定部
２０９＃１〜＃ｋ チャネル復号部
２１１＃１〜＃ｋ 制御チャネル信号復調部
２１２ フェージング相関推定部
２１３ プリコーディングウェイト選択部
２１４ ランク／ＭＣＳ選択部
２１５ プリコーディングウェイト生成部
２１７＃１〜＃ｋ チャネル符号化部
２１８＃１〜＃ｋ データ変調部
２１９ サブキャリアマッピング部
２２０＃１〜＃ｋ プリコーディング乗算部
２２１ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２２２＃１〜＃Ｎ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
２２３＃１〜＃Ｎ サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加部
２２４＃１〜＃Ｎ ＲＦ送信回路
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク
５０ セル

Claims (12)

1. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、
   前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする通信制御方法。
2. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、
   前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする通信制御方法。
3. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするステップと、フィードバックされた前記ＰＭＩを用いて前記コードブックから選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うステップと、前記送信信号を移動局装置に送信するステップとを具備し、
   前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする通信制御方法。
4. 前記コードブックを、第１のコードブック及び第２のコードブックで構成し、前記第１又は第２のコードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
5. 前記コードブックを、第１のコードブック及び第２のコードブックで構成し、前記第１又は第２のコードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする請求項２記載の通信制御方法。
6. 前記コードブックを、第１のコードブック及び第２のコードブックで構成し、前記第１又は第２のコードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする請求項３記載の通信制御方法。
7. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、
   前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする基地局装置。
8. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、
   前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする基地局装置。
9. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記プリコーディングウェイトを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記プリコーディングウェイトに基づいて送信信号のプリコーディングを行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング手段でプリコーディングが行われた前記送信信号を移動局装置に送信する送信手段とを具備し、
   前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする基地局装置。
10. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、
    前記コードブックに定められた隣り合う前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、互いのビット情報同士のハミング距離が常に１になるようにグレイコーディングにより配列したことを特徴とする移動局装置。
11. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、
    前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおける所望の送信ビームとの角度差の総和を最小化するように調整したことを特徴とする移動局装置。
12. プリコーディングウェイトと当該プリコーディングウェイトに割り当てられるＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから前記ＰＭＩを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記ＰＭＩを基地局装置にフィードバックするフィードバック手段とを具備し、
    前記コードブックにおける前記プリコーディングウェイトに割り当てられる前記ＰＭＩのビット情報を、フィードバックエラーが発生した前記ＰＭＩに基づいて形成される複数の送信ビームにおけるアレイ利得の総和を最大化するように調整したことを特徴とする移動局装置。

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