JP5884862B2 - 基地局、無線通信システム、無線通信方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラムに関する。

現在、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において４Ｇの無線通信システムの規格化が進められている。４Ｇにおいては、リレー、キャリアアグリゲーション、ＣｏＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｏｉｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）およびＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）などの技術が注目されている。

リレーは、セル端のスループットを改善するための重要な技術と考えられている。また、キャリアアグリゲーションは、２０ＭＨｚのバンド幅を有する例えば５つの周波数帯をまとめて扱うことにより、２０ＭＨｚ×５＝１００ＭＨｚのバンド幅を扱える技術である。このキャリアアグリゲーションによれば、最大スループットの向上が期待される。

また、ＣｏＭＰは、高いデータレートのカバレッジを向上させるために、複数の基地局が連携してデータの送受信を行う技術である。さらに、ＭＵ−ＭＩＭＯは、複数のユーザが、同一周波数かつ同一時間のリソースブロックを空間多重して使用することにより、システムスループットを向上させる技術である。このように、４Ｇ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）では、様々な技術でさらなるパフォーマンスの向上を図ることが議論されている。

ここで、ＭＵ−ＭＩＭＯについてより詳細に説明する。３．９Ｇ（ＬＴＥ）では、ＭＵ−ＭＩＭＯおよびＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）が存在する。ＳＵ−ＭＩＭＯは、例えば特許文献１に記載されているように、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）同士は空間多重しないが、１のＵＥが複数のチャネルを空間多重して使用する技術である。

一方、ＭＵ−ＭＩＭＯは、上述したように、各ＵＥが同一周波数かつ同一時間のリソースブロックを空間多重して使用する（ＵＥ同士を空間多重する）技術である。ただし、３．９Ｇで実現されていたＭＵ−ＭＩＭＯでは、各ＵＥが１本のチャネルしか扱えなかった。これに対し、４Ｇでは、各ＵＥが複数チャネルを扱うことを可能とするＭＵ−ＭＩＭＯを実現しようとしている。

４ＧでこのようなＭＵ−ＭＩＭＯを実現するために、基地局が２種類（Ｖ１およびＶ２）の送信用重みを用いることが検討されている。Ｖ１は指向性を実現する送信用重みであり、Ｖ２は位相を調整することを主目的とする無指向性の送信用重みである。このＶ１およびＶ２は、例えばＵＥにおいて判断可能である。より具体的に説明すると、ＵＥは、基地局から送信されるリファレンス信号を受信し、リファレンス信号の受信結果からチャネル行列Ｈを取得し、チャネル行列Ｈに対して最適なＶ１およびＶ２を判断する。

特開２００５−１８４７３０号公報

しかし、送信用重みＶ１およびＶ２は複素数であるので、送信用重みＶ１およびＶ２の判断のためのＵＥにおける計算負荷が高くなってしまうことが懸念される。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、送信用重みの決定のための通信相手における計算負荷を抑制することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、参照信号を送信する通信部と、通信相手による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重みを乗算する第１の乗算部と、前記通信相手による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重みを乗算する第２の乗算部と、を備え、前記通信部は、前記第１の送信用重みの決定後、前記参照信号および前記第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号を送信する、無線通信装置が提供される。

前記無線通信装置は、前記重み付き参照信号の送信のためのリソースを管理する参照信号管理部をさらに備えてもよい。

前記参照信号管理部は、前記第１の送信用重みの決定後、前記重み付き参照信号の送信のためのリソース、および前記参照信号を送信するためのリソースを割り当ててもよい。

前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の送信より、前記参照信号を送信のために多くのリソースを割り当ててもよい。

前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の時間軸上の送信頻度より、前記参照信号の時間軸上の送信頻度が高くなるようにリソースを割り当ててもよい。

前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の送信用リソースの周波数軸上の密度より、前記参照信号の送信用リソースの周波数軸上の密度が高くなるようにリソースを割り当てる、請求項４に記載の無線通信装置。

前記無線通信装置は、各通信相手に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラをさらに備え、前記スケジューラは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当ててもよい。

前記第１の周波数範囲は、前記重み付き参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲であり、前記第２の周波数範囲は、前記参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲であってもよい。

前記第１の方式はＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であり、前記第２の方式はＳＵ−ＭＩＭＯ（ＳＩｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であってもよい。

前記無線通信装置は、各通信相手に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラをさらに備え、前記スケジューラは、前記重み付き参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、前記参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲内のリソースを前記第１の方式または前記第２の方式による通信のために割り当ててもよい。

前記第２の送信用重みの更新頻度は、前記第１の送信用重みの更新頻度よりも高くてもよい。

前記第１の送信用重みは指向性を形成するための重みであり、前記第２の送信用重みは位相を調整するための無指向性の重みであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、参照信号を送信する通信部と、通信相手による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重みを乗算する第１の乗算部と、前記通信相手による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重みを乗算する第２の乗算部と、を備え、前記通信部は、前記第１の送信用重みの決定後、前記参照信号および前記第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号を送信する、無線通信装置として機能させるための、プログラムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、参照信号を送信するステップと、通信相手による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重みを前記参照信号と乗算するステップと、前記参照信号および前記第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号を送信するステップと、を含む無線通信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の無線通信装置と、参照信号を送信する通信部、前記第１の無線通信装置による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重みを乗算する第１の乗算部、および前記第１の無線通信装置による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重みを乗算する第２の乗算部、を有し、前記通信部は、前記第１の送信用重みの決定後、前記参照信号および前記第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号を送信する、第２の無線通信装置と、を備える無線通信システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信相手から参照信号を受信する通信部と、前記通信部による前記参照信号の受信結果に応じて第１の送信用重み、および第２の送信用重みを決定する重み決定部とを備え、前記参照信号および前記第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号が前記通信部により受信された場合、前記重み決定部は、前記重み付け参照信号の受信結果から前記第２の送信用重みを決定する、無線通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、各通信相手に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラを備え、前記スケジューラは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当てる、無線通信装置が提供される。

前記第１の方式はＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であり、前記第２の方式はＳＵ−ＭＩＭＯ（ＳＩｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、送信用重みの決定のための通信相手における計算負荷を抑制することが可能である。

本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示した説明図である。 送信用重みの乗算順序の一例を示した説明図である。 Ｖ１とＶ２の関係を示した説明図である。 送信用重みＶ１およびＶ２＿ＭＵの比較例による決定方法を示した説明図である。 ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯが混在している場合の送信用重みの比較例による決定方法を示した説明図である。 本発明の実施形態による基地局の構成を示した説明図である。 重み乗算部の構成を示した説明図である。 変形例による重み乗算部の構成を示した説明図である。 本実施形態による移動局の構成を示した説明図である。 本発明の第１の実施形態を示した説明図である。 本発明の第２の実施形態を示した説明図である。 本発明の第３の実施形態を示した説明図である。 第４の実施形態によるＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳよりもＣＳＩ＿ＲＳのリソース割り当て例を示した説明図である。 第５の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。 第６の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。 第７の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。 本発明の実施形態による基地局の動作を示したフローチャートである。 本発明の実施形態による移動局の動作を示したフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じて移動局２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、移動局２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単に移動局２０と称する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．無線通信システムの概略
１−１．無線通信システムの構成
１−２．送信用重み（Ｖ１およびＶ２）
１−３．送信用重みのフィードバック方式
１−４．ダイナミックスイッチング
１−５．比較例
２．基地局の基本構成
３．移動局の基本構成
４．各実施形態の説明
４−１．第１の実施形態
４−２．第２の実施形態
４−３．第３の実施形態
４−４．第４の実施形態
４−５．第５の実施形態
４−６．第６の実施形態
４−７．第７の実施形態
５．基地局および移動局の動作
６．まとめ

＜１．無線通信システムの概略＞
現在、３ＧＰＰにおいて４Ｇの無線通信システムの規格化が進められている。本発明の実施形態は、一例としてこの４Ｇの無線通信システムに適用することができるので、まず、４Ｇの無線通信システムの概略を説明する。

［１−１．無線通信システムの構成］
図１は、本発明の実施形態による無線通信システム１の構成を示した説明図である。図１に示したように、本発明の実施形態による無線通信システム１は、基地局１０および複数の移動局２０を備える。なお、基地局１０は、４ＧにおけるｅＮｏｄｅＢ、リレーノード、または家庭用小型基地局であるＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢなどの無線通信装置であってもよい。また、移動局２０は、４ＧにおけるリレーノードまたはＵＥなどの無線通信装置であってもよい。

基地局１０は、セル内の移動局２０との通信を制御する。また、基地局１０は例えば図１に示したように、各セクタが１２０度の角度を有するように３セクタで運用される。さらに、基地局１０は、複数のアンテナを備え、各アンテナからの送信信号に後述する送信用重みＶ１を乗算することにより、各セクタ内の複数方向（図１に示した例では４方向）に指向性を形成することが可能である。

このため、基地局１０は、基地局１０から見て異なる方向に存在する移動局２０Ａおよび２０Ｂを空間的に分離して多重することができる。すなわち、基地局１０は、ＭＵ−ＭＩＭＯにより複数の移動局２０と通信することが可能である。なお、基地局１０は、ＳＵ−ＭＩＭＯにより移動局２０と通信することも可能である。

移動局２０は、基地局１０とＭＵ−ＭＩＭＯまたはＳＵ−ＭＩＭＯにより通信する無線通信装置である。この移動局２０は、ユーザや乗り物などの移動体による移動に伴って移動する。なお、本実施形態においては、基地局１０と無線通信する無線通信装置の一例として移動局２０を説明するが、固定的に設置される無線通信装置にも本実施形態を適用可能である。

［１−２．送信用重み（Ｖ１およびＶ２）］
４Ｇでは、ＭＵ−ＭＩＭＯの実現に際して、上記のＶ１に加え、Ｖ２という送信用重みを用いること（ダブルコードブック方式）が検討されている。Ｖ１は、上述したように指向性を実現する送信用重みである。このＶ１は、広い周波数領域をカバーする、Ｖ２に比べて更新頻度が低いなどの特性を有する。

一方、Ｖ２は位相を調整することを主目的とする無指向性の送信用重みである。より詳細には、Ｖ２は、移動局２０と基地局１０のアンテナ間の各パスの位相を調整することにより受信電力を最大化するために用いられる。また、このＶ２は、狭い周波数領域をカバーする、Ｖ１に比べて更新頻度が高いなどの特性を有する。

本実施形態による基地局１０は、このような送信用重みＶ１およびＶ２を送信データに対して乗算することによりＭＵ−ＭＩＭＯを実現する。なお、基地局１０は、図２に示すように送信データに対してＶ２、Ｖ１という順序で送信用重みを乗算してもよいし、Ｖ１、Ｖ２という順序で送信用重みを乗算してもよい。

図３は、Ｖ１とＶ２の関係を示した説明図である。図３に示したように、基地局１０が８本のアンテナを有する場合、これらのアンテナは、２組の４素子からなるリニアーアレーアンテナ４Ａおよび４Ｂとして動作する。なお、各リニアーアレーアンテナ４Ａおよび４Ｂは、図３に示したように同じ指向性を有するアレーアンテナとして動作する。

また、Ｖ２は、送信データの２コードワードを２組のリニアーアレーアンテナ４Ａおよび４Ｂに位相を変えて分配するよう作用する。すなわち、Ｖ２は、同一方向へ送信するリニアーアレーアンテナ４Ａおよび４Ｂへ供給する送信信号の位相を変えるよう作用する。一方、Ｖ１は、図３に示したように各アンテナに対して適用され、リニアーアレーアンテナ４Ａおよび４Ｂが指向性を形成するように作用する。

以下に、上述したＶ１およびＶ２の具体例を示す。なお、Ｖ１を示す数式１中のｄは基準アンテナからの距離を示し、λは波長を示し、θはビームの方向を示し、ｉはアンテナ番号を示す。また、Ｖ２を示す数式２中のＨはチャネル行列を示す。

数式２に示したように、Ｖ２はプラスマイナス１またはプラスマイナスｊで表わされる送信用重みである。なお、ｊは虚数を示す。したがって、ある特定の行列にＶ２を乗算するための負荷は少ない。一方、Ｖ１は、方向性ベクトルで記述される送信用重みであるので、プラスマイナス１やプラスマイナスｊで表わされる行列でない。このため、Ｖ１を用いた演算では計算の負荷が大きくなってしまう。

なお、基地局１０の送信データをＳ、移動局２０の受信データをＲとすると、移動局２０の受信データＲは、以下の数式３または数式４のように表現される。

[１−３．送信用重みのフィードバック方式]
上記の送信用重みＶ１およびＶ２を決定するためのＭＩＭＯのフィードバック方式として、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋ、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋ、およびＳＲＳ−ｂａｓｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋの３つの方式が考えられる。４Ｇでは、送信用重みＶ１およびＶ２を決定するためのＭＩＭＯのフィードバック方式として、フィードバック回線への負荷が少ないことからＩｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋを用いることが決まっている。以下、参考のために、３．９Ｇ（ＬＴＥ）での各フィードバック方式について説明する。

（１）Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
基地局は、予め設計されたｃｏｏｄｂｏｏｋに１６種類の送信用重み（Ｖ１）〜（Ｖ１６）（ｐｒｅ ｃｏｄｉｎｇ）を用意しておく。基地局からのリファレンス信号を受信した移動局は、基地局と移動局の間のチャネル行列Ｈを取得する。そして、移動局は、ＨＶ（１），ＨＶ（２），・・・，ＨＶ（１６）のうちでどれが最も受信電力が大きいかを仮判定する。その後、移動局は、受信電力を最大化するＶを指し示すインデックス番号を基地局にフィードバックする。基地局は、そのフィードバックされたインデックスに対応するＶを用いてデータを送信する。

（２）Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
基地局がリファレンス信号を送信し、基地局からのリファレンス信号を受信した移動局は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋと同様に、基地局と移動局の間のチャネル行列Ｈを取得する。そして、移動局は、チャネル行列Ｈをそのままの形で基地局にフィードバックする。基地局は、移動局からフィードバックされたダウンリンクのチャネル行列Ｈから望ましい送信用の重みを計算して作成する。そして、基地局は、作成した送信用重みを用いてデータを送信する。このＥｘｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋでは、フィードバック時にチャネル行列Ｈがそのまま送信されるので、フィードバックに費やされるリソースがＩｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋより大きくなるという問題がある。

（３）ＳＲＳ−ｂａｓｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
移動局がリファレンス信号を送信し、移動局からのリファレンス信号を受信した基地局は、移動局から基地局の間のアップリンクのチャネル行列を取得する。チャネルの可逆性が成り立つ場合（ＴＤＤモードの場合）、基地局は、このチャネル行列から仮想的なダウンリンクのチャネル行列を作ることができる。このようにして仮想的なダウンリンクのチャネル行列を作る方式がＳＲＳ−ｂａｓｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋである。このＳＲＳ−ｂａｓｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋには、基地局のアナログ回路のバラツキを補正しておくキャリブレーションを行なわないと、アップリンクとダウンリンクのチャネル（アナログ回路の特性を含んだ形のチャネル行列）の可逆性が成りたたないという問題点がある。

［１−４．ダイナミックスイッチング］
４Ｇ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）では、ＭＩＭＯの設定をＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯの間でダイナミックに切り替えることが検討されている。また、４ＧのＭＵ−ＭＩＭＯでは、８ストリームを用いることが検討されている。８ストリームの場合、「１−２．送信用重み（Ｖ１およびＶ２）」において説明したＶ２のような位相調整のための行列を一つ使用することになる。

上記では、ＭＵ−ＭＩＭＯを、４ｘ４の行列であるＶ１と２ｘ２の行列であるＶ２を組み合わせて実現する例を説明した。一方、ＳＵ−ＭＩＭＯのためには、８ｘ８の行列であるＶ２のみが用いられる。また、８ｘ８のＶ２の各要素は、２ｘ２のＶ２と同様にプラスマイナス１とプラスマイナスｊで表わされる。なお、ｊは虚数を表わす。

このように、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯとでは異なるＶ２が用いられるので、本明細書においては、ＭＵ−ＭＩＭＯ用のＶ２をＶ２＿ＭＵと称し、ＳＵ−ＭＩＭＯ用の重みをＶ２＿ＳＵと称することで双方のＶ２を区別する。

[１−５．比較例]
４Ｇおよび本実施形態では、「１−３．送信用重みのフィードバック方式」において説明したように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋにより送信用重みＶ１およびＶ２＿ＭＵを決定する。ここで、本実施形態の技術的意義をより明確にするために、図４を参照し、送信用重みＶ１およびＶ２＿ＭＵの比較例による決定方法を説明する。

図４は、送信用重みＶ１およびＶ２＿ＭＵの比較例による決定方法を示した説明図である。図４において横軸は時間を示す。また、ＣＳＩは、ＣＳＩ＿ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）である。

図４に示したように、基地局はＣＳＩ＿ＲＳを送信し（ステップ１）、移動局は、基地局から受信したＣＳＩ＿ＲＳからチャネル行列Ｈを取得する。そして、移動局は、取得したチャネル行列Ｈに対して、４種類のＶ１の候補から、いずれのＶ１が最適であるかを評価する。例えば、移動局は、４種類のＶ１の候補のうちで受信電力を最大化するＶ１を選択する。さらに、移動局は、最適なＶ２＿ＭＵを評価、選択する。その後、移動局は、選択したＶ１を示すＩｎｄｅｘ＿Ｖ１、およびＶ２＿ＭＵを示すＩｎｄｅｘ＿Ｖ２を基地局にフィードバックする（ステップ２）。基地局は、移動局からのフィードバックに基づいてＶ１およびＶ２＿ＭＵを決定する。

基地局および移動局は、Ｖ１およびＶ２＿ＭＵを決定すると、Ｖ２＿ＭＵのみを複数回更新した後（ステップ３）、Ｖ１およびＶ２＿ＭＵを更新する（ステップ４）。このように、Ｖ２＿ＭＵの更新頻度の方がＶ１の更新頻度よりも高い。

ここで、移動局は、Ｖ１を選択する際に、複数種類のＶ１を用いた演算を行う。「１−２．送信用重み（Ｖ１およびＶ２）」において説明したように、Ｖ１を用いた演算は、Ｖ２＿ＭＵを用いた演算よりも負荷が重いので、Ｖ１を選択する際の移動局の負荷は大きくなる。

一方、Ｖ２の選択に際してはＶ１を用いた演算が不要となるようにも思われる。しかし、この考えは誤りであり、移動局はＶ２の選択に際してもＶ１を用いた演算を行う。なぜならば、移動局は、新しく受信したＣＳＩ＿ＲＳからチャネル行列Ｈを取得し、このチャネル行列Ｈに決定済みのＶ１を乗算し、Ｖ１が乗算されたチャネル行列Ｈに対して最適なＶ２＿ＭＵを評価するからである。このように、比較例による送信用重みの決定方法では、Ｖ１およびＶ２の更新時のいずれにおいても移動局がＶ１を用いた演算を行う必要があるので、移動局の計算量が増大してしまう。

続いて、図５を参照し、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯが混在している場合の送信用重みの比較例による決定方法を説明する。

図５は、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯが混在している場合の送信用重みの比較例による決定方法を示した説明図である。図５に示したように、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯが混在している場合、基地局および移動局は、Ｖ１およびＶ２＿ＭＵに加え、全てのＣＳＩ＿ＲＳに関してＶ２＿ＳＵの更新を行う。このため、移動局における計算負荷は、Ｖ２＿ＳＵの更新を行う分さらに増大してしまう。しかし、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯのダイナミックスイッチングを実現するためには、Ｖ２＿ＭＵおよびＶ２＿ＳＵの双方を常時評価していることが重要である。

以上説明した比較例による送信用重みの決定方法は以下のように総括される。
（１）移動局における計算負荷が高い
理由：図４を参照して説明したように、Ｖ２＿ＭＵを評価する際にも決定済みのＶ１を用いた演算を行う。
（２）ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯのダイナミックスイッチングを実現しようとすると、移動局における計算負荷がさらに増大する。
理由：図５を参照して説明したように、Ｖ２＿ＭＵおよびＶ２＿ＳＵの双方を常時評価する。

また、ＯＦＤＭ変調方式等の複数のサブキャリヤを用いる通信システムにおいてダイナミックスイッチングを行う場合に、効果的に計算量を減らすことのできる周波数サブキャリヤの割り当て方法が存在しなかった。

そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の実施形態を創作するに至った。本発明の各実施形態によれば、送信用重みの決定のための移動局２０における計算負荷を抑制することが可能である。以下、このような本発明の各実施形態について詳細に説明する。

＜２．基地局の基本構成＞
本発明は、一例として「４−１．第１の実施形態」〜「４−７．第７の実施形態」において詳細に説明するように、多様な形態で実施され得る。また、各実施形態による基地局１０は、
Ａ：参照信号（ＣＳＩ＿ＲＳ）を送信する通信部（アンテナ１１０、アナログ処理部１２０など）と、
Ｂ：通信相手（移動局２０）による参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重み（Ｖ１）を乗算する第１の乗算部（Ｖ１乗算部１５４）と、
Ｃ：通信相手による参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重み（Ｖ２＿ＭＵ）を乗算する第２の乗算部（Ｖ２＿ＭＵ乗算部１５６）と、
を備える。さらに、
Ｄ：通信部が、第１の送信用重みの決定後、参照信号および第１の送信用重みとの乗算により得られる重み付き参照信号（Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳ）を送信する。

以下では、まず、このような各実施形態による基地局１０おいて共通する基本構成について図６〜図８を参照して説明する。

図６は、本発明の実施形態による基地局１０の構成を示した説明図である。図６に示したように、本発明の実施形態による基地局１０は、複数のアンテナ１１０と、スイッチＳＷ１１６と、アナログ処理部１２０と、ＡＤ／ＤＡ変換部１２４と、復調処理部１２８と、上位レイヤ用信号処理部１３２と、スケジューラ１３６と、変調処理部１４０と、重み乗算部１５０と、を備える。

アンテナ１１０Ａ〜１１０Ｎは、移動局２０から送信された無線信号を電気的な受信信号に変換してアナログ処理部１２０に供給する受信部、および、アナログ処理部１２０から供給される送信信号を無線信号に変換して移動局２０に送信する送信部として機能する。なお、アンテナ１１０の数は特に限定されず、例えば、８本であってもよいし、１６本であってもよい。

スイッチＳＷ１１６は、基地局１０による送信動作と受信動作を切り替えるためのスイッチである。アンテナ１１０Ａ〜１１０ＮがスイッチＳＷ１１６を介してアナログ処理部１２０の送信回路と接続される場合には基地局１０は送信動作を行い、アンテナ１１０Ａ〜１１０ＮがスイッチＳＷ１１６を介してアナログ処理部１２０の受信回路と接続される場合には基地局１０は受信動作を行う。

アナログ処理部１２０は、送信信号に対するアナログ処理を行う送信回路、および、受信信号に対するアナログ処理を行う受信回路を備える。送信回路においては、例えば、ＡＤ／ＤＡ変換部１２４から供給されるアナログ形式の送信信号のアップコンバージョン、フィルタリング、およびゲインコントーロールなどが行われる。受信回路においては、例えば、スイッチＳＷ１１６を介してアンテナ１１０から供給される受信信号のダウンコンバージョンおよびフィルタリングなどが行われる。

ＡＤ／ＤＡ変換部１２４は、アナログ処理部１２０から供給される受信信号のＡＤ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換、および重み乗算部１５０から供給される送信信号のＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇｕｅ）変換を行う。

復調処理部１２８は、ＡＤ／ＤＡ変換部１２４から供給される受信信号の復調処理を行う。復調処理部１２８が行う復調処理は、ＯＦＤＭ復調処理、ＭＩＭＯ復調処理、および誤り訂正などを含んでもよい。

上位レイヤ用信号処理部１３２は、上位レイヤとの間で送信データおよび受信データを入出力するための処理、スケジューラ１３６、変調処理部１４０および重み乗算部１５０の制御処理、および移動局２０からのフィードバック情報に基づく各送信用重みの決定処理などを行う。

また、本実施形態による基地局１０は、詳細については後述するように、移動局２０からのフィードバック情報に基づいて送信用重みＶ１を決定した後、ＣＳＩ＿ＲＳ（参照信号）に加え、ＣＳＩ＿ＲＳとＶ１を乗算して得られるＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳ（重み付き参照信号）を送信する。上位レイヤ用信号処理部１３２は、このＣＳＩ＿ＲＳおよびＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信するためのリソースを管理する参照信号管理部としての機能を包含する。そして、上位レイヤ用信号処理部１３２は、割り当てたリソースにおいてＣＳＩ＿ＲＳまたはＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳが送信されるよう、重み乗算部１５０を制御する。

スケジューラ１３６は、各移動局２０にデータ通信のためのリソースを割り当てる。スケジューラ１３６によって割り当てられたリソースは制御チャネルにより各移動局２０に通知され、各移動局２０は、通知されたリソースを用いてアップリンクまたはダウンリンクのデータ通信を行う。

変調処理部１４０は、上位レイヤ用信号処理部１３２から供給される送信データに対し、コンスタレーションに基づくマッピングなどの変調処理を行う。変調処理部１４０による変調後の送信信号は重み乗算部１５０に供給される。

重み乗算部１５０は、ＭＵ−ＭＩＭＯ実行時、変調処理部１４０から供給される送信信号に、上位レイヤ用信号処理部１３２により決定された送信用重みＶ１およびＶ２＿ＭＵを乗算する。一方、重み乗算部１５０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ実行時、変調処理部１４０から供給される送信信号に、上位レイヤ用信号処理部１３２により決定された送信用重みＶ２＿ＳＵを乗算する。また、重み乗算部１５０は、上位レイヤ用信号処理部１３２によりＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳ（＊は複素乗算）を送信するために割り当てられたリソースにおいて、ＣＳＩ＿ＲＳにＶ１を乗算する。以下、図７を参照し、このような重み乗算部１５０の構成をより詳細に説明する。

図７は、重み乗算部１５０の構成を示した説明図である。図７に示したように、重み乗算部１５０は、セレクタ１５１、１５７および１５８と、Ｖ２＿ＳＵ乗算部１５２と、Ｖ１乗算部１５４と、Ｖ２＿ＭＵ乗算部１５６と、を備える。

セレクタ１５１は、変調処理部１４０から供給される送信信号を、Ｖ２＿ＭＵ乗算部１５６またはＶ２＿ＳＵ乗算部１５２に供給する。より詳細に説明すると、セレクタ１５１は、ＭＩＭＯの設定がＭＵ−ＭＩＭＯである場合には送信信号をＶ２＿ＭＵ乗算部１５６に供給し、ＭＩＭＯの設定がＳＵ−ＭＩＭＯである場合には送信信号をＶ２＿ＳＵ乗算部１５２に供給する。

Ｖ２＿ＳＵ乗算部１５２は、セレクタ１５１から供給される送信信号に、上位レイヤ用信号処理部１３２により決定されたＶ２＿ＳＵを乗算する。

一方、Ｖ２＿ＭＵ乗算部１５６は、セレクタ１５１から供給される送信信号に、上位レイヤ用信号処理部１３２により決定されたＶ２＿ＭＵを乗算する。さらに、Ｖ１乗算部１５４は、Ｖ２＿ＭＵが乗算された送信信号にＶ１を乗算する。

セレクタ１５７は、Ｖ１乗算部１５４による乗算結果、またはＶ２＿ＳＵ乗算部１５２による乗算結果を選択的に出力する。より詳細に説明すると、セレクタ１５７は、ＭＩＭＯの設定がＭＵ−ＭＩＭＯである場合にはＶ１乗算部１５４による乗算結果を出力し、ＭＩＭＯの設定がＳＵ−ＭＩＭＯである場合にはＶ２＿ＳＵ乗算部１５２による乗算結果を出力する。

セレクタ１５８は、ＣＳＩ＿ＲＳを、Ｖ１乗算部１５４の前段または後段に供給する。より詳細に説明すると、セレクタ１５８は、ＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てられたリソースにおいては、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ１乗算部１５４の後段に供給する。この場合、基地局１０は、Ｖ１が乗算されていないＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

一方、セレクタ１５８は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てられたリソースにおいては、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ１乗算部１５４の前段に供給する。この場合、ＣＳＩ＿ＲＳはＶ１乗算部１５４においてＶ１と乗算されるので、基地局１０は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

なお、図７においてはＶ１乗算部１５４がＶ２乗算部１５６の後段に配置される例を示しているが、重み乗算部１５０の構成はかかる例に限定されない。例えば、以下に図８を参照して説明するように、Ｖ１乗算部１５４をＶ２乗算部１５６の前段に配置することも可能である。

図８は、変形例による重み乗算部１５０’の構成を示した説明図である。図８に示したように、変形例による重み乗算部１５０’は、セレクタ１５１、１５５、１５７および１５９と、Ｖ２＿ＳＵ乗算部１５２と、Ｖ１乗算部１５４と、Ｖ２＿ＭＵ乗算部１５６と、を備える。

変形例による重み乗算部１５０’においては、図８に示したように、Ｖ１乗算部１５４はＶ２＿ＭＵ乗算部１５６の前段に配置される。また、変形例による重み乗算部１５０’においては、セレクタ１５９が、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ１乗算部１５４の前段またはＶ２＿ＭＵ乗算部１５６の後段に供給する。

より詳細に説明すると、セレクタ１５９は、ＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てられたリソースにおいては、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ２＿ＭＵ乗算部１５６の後段に供給する。この場合、基地局１０は、Ｖ１が乗算されていないＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

一方、セレクタ１５９は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てられたリソースにおいては、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ１乗算部１５４の前段に供給する。この場合、ＣＳＩ＿ＲＳはＶ１乗算部１５４においてＶ１と乗算され、乗算結果であるＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳは、セレクタ１５５からＶ２＿ＭＵ乗算部１５６をバイパスするようにセレクタ１５７へ供給される。その結果、基地局１０はＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

以上説明したように、本実施形態による基地局１０は、送信用重みＶ１の決定後、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信を開始する。かかる構成により、以下に説明する移動局２０におけるＶ２＿ＭＵなどの計算負荷を抑制することが可能となる。

＜３．移動局の基本構成＞
図９は、本実施形態による移動局２０の構成を示した説明図である。図９に示したように、本実施形態による移動局２０は、複数のアンテナ２１０と、スイッチＳＷ２１６と、アナログ処理部２２０と、ＡＤ／ＤＡ変換部２２４と、復調処理部２２８と、上位レイヤ用信号処理部２３２と、変調処理部２４０と、チャネル行列取得部２４４と、重み決定部２４８と、を備える。

アンテナ２１０Ａおよび２１０Ｂは、基地局１０から送信された無線信号を電気的な受信信号に変換してアナログ処理部２２０に供給する受信部、および、アナログ処理部１２０から供給される送信信号を無線信号に変換して基地局１０に送信する送信部として機能する。なお、アンテナ２１０の数は特に限定されず、例えば、４本であってもよいし、８本であってもよい。

スイッチＳＷ２１６は、移動局２０による送信動作と受信動作を切り替えるためのスイッチである。アンテナ２１０Ａおよび２１０ＢがスイッチＳＷ２１６を介してアナログ処理部２２０の送信回路と接続される場合には移動局２０は送信動作を行い、アンテナ２１０Ａおよび２１０ＢがスイッチＳＷ２１６を介してアナログ処理部２２０の受信回路と接続される場合には移動局２０は受信動作を行う。

アナログ処理部２２０は、送信信号に対するアナログ処理を行う送信回路、および、受信信号に対するアナログ処理を行う受信回路を備える。送信回路においては、例えば、ＡＤ／ＤＡ変換部２２４から供給されるアナログ形式の送信信号のアップコンバージョン、フィルタリング、およびゲインコントーロールなどが行われる。受信回路においては、例えば、スイッチＳＷ２１６を介してアンテナ２１０から供給される受信信号のダウンコンバージョンおよびフィルタリングなどが行われる。

ＡＤ／ＤＡ変換部２２４は、アナログ処理部２２０から供給される受信信号のＡＤ変換、変調処理部２４０から供給される送信信号のＤＡ変換を行う。

復調処理部２２８は、ＡＤ／ＤＡ変換部２２４から供給される受信信号の復調処理を行う。復調処理部２２８が行う復調処理は、ＯＦＤＭ復調処理、ＭＩＭＯ復調処理、および誤り訂正などを含んでもよい。

上位レイヤ用信号処理部２３２は、上位レイヤとの間で送信データおよび受信データを入出力するための処理を行う。また、上位レイヤ用信号処理部２３２は、重み決定部２４８により決定された送信用重みを示すフィードバック情報を送信データとして変調処理部２４０へ供給する。

変調処理部２４０は、上位レイヤ用信号処理部２３２から供給される送信データに対し、コンスタレーションに基づくマッピングなどの変調処理を行う。変調処理部２４０による変調後の送信信号はＡＤ／ＤＡ変換部２２４に供給される。

チャネル行列取得部２４４は、基地局１０からＣＳＩ＿ＲＳが受信されると、基地局１０と移動局２０の間のチャネル行列Ｈを取得する。

重み決定部２４８は、チャネル行列取得部２４４により取得されたチャネル行列Ｈに基づき、Ｖ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵなどの送信用重みを決定する。ここで、図４を参照して説明したように、比較例による移動局は、ＣＳＩ＿ＲＳから取得したチャネル行列Ｈに基づいてＶ２＿ＭＵを更新する場合、チャネル行列Ｈに対して決定済みのＶ１を乗算し、Ｖ１が乗算されたチャネル行列Ｈに対して最適なＶ２＿ＭＵを評価する。このため、比較例による移動局では、Ｖ２＿ＭＵの更新時にもＶ１を用いた演算が行われる。

これに対し、本実施形態においては、Ｖ１の決定後、基地局１０からＶ１が乗算されたＣＳＩ＿ＲＳであるＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳが受信される。このＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳからチャネル行列取得部２４４により取得されるチャネル行列Ｈは、既にＶ１が乗算された形となっている。したがって、重み決定部２４８は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳから取得されるチャネル行列Ｈに基づき、Ｖ１を用いた演算を行うことなくＶ２＿ＭＵを更新することができる。その結果、Ｖ２＿ＭＵの更新のための移動局２０における計算負荷を大幅に抑制することが可能である。

＜４．各実施形態の説明＞
以上、本発明の各実施形態による基地局１０および移動局２０の基本構成を説明した。続いて、本発明の各実施形態について詳細に説明する。

[４−１．第１の実施形態]
図１０は、本発明の第１の実施形態を示した説明図である。図１０に示したように、基地局１０は、ＣＳＩ＿ＲＳを送信してＶ１が決定されると、Ｖ２＿ＭＵの更新（決定）のためにＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信する。上述したように、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを受信した移動局２０は、Ｖ１を用いた演算を行わずに最適なＶ２＿ＭＵを評価することが可能である。

そして、基地局１０は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを複数回送信した後、Ｖ１の更新のためにＣＳＩ＿ＲＳを送信する。その後、基地局１０は、Ｖ２＿ＭＵの更新のためにＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

図１０においてはＶ２の更新頻度がＶ１の更新頻度の４〜５倍程度である例を示しているが、更新頻度の関係はかかる例に限定されない。実際には、Ｖ１の更新頻度がＶ２の更新頻度の１０倍を上回ることも想定される。

[４−２．第２の実施形態]
第１の実施形態で説明したように、基地局１０がＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信すれば、移動局２０はＶ１を用いた演算を行わずに最適なＶ２＿ＭＵを評価することが可能である。ここで、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯのダイナミックスイッチングを実現するためには、移動局２０がＶ２＿ＳＵを取得している必要がある。しかし、移動局２０はＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳからＶ２＿ＳＵを評価することが困難である。

そこで、第２の実施形態による基地局１０の上位レイヤ用信号処理部１３２は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信するリソースをＶ２＿ＭＵの更新（決定）のために割り当てることに加え、ＣＳＩ＿ＲＳを送信するリソースをＶ２＿ＳＵの更新（決定）のために割り当てる。図１１を参照し、このような第２の実施形態による基地局１０の動作を具体的に説明する。

図１１は、本発明の第２の実施形態を示した説明図である。図１１に示したように、第２の実施形態による基地局１０は、Ｖ１の決定後、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳをＶ２＿ＭＵの更新のために送信すると共に、ＣＳＩ＿ＲＳをＶ２＿ＳＵの更新（決定）のために送信する。かかる構成により、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳに基づいてＶ２＿ＭＵが得られ、ＣＳＩ＿ＲＳに基づいてＶ２＿ＳＵが得られるので、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯのダイナミックスイッチングを実現することが可能となる。

なお、移動局２０は、基地局１０から受信される無線信号がＣＳＩ＿ＲＳまたはＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳのいずれであるかを、例えば以下の方法により判別することができる。
（１）基地局１０が、ＲＲＣシグナリングを経由で事前にＣＳＩ＿ＲＳまたはＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信するタイミングまたは順序などを移動局２０に通知しておく。
（２）基地局１０が、システムインフォメーションをブロードキャストすることによりＣＳＩ＿ＲＳまたはＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信するタイミングまたは順序などを移動局２０に通知しておく。
（３）基地局１０が、ＣＳＩ＿ＲＳまたはＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳのいずれであるかを示す識別情報を付加してＣＳＩ＿ＲＳおよびＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳ送信する

[４−３．第３の実施形態]
ＳＵ−ＭＩＭＯは、「１−４．ダイナミックスイッチング」において説明したように、例えば８本の独立なストリームをＭＩＭＯ送信する。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯは、例えば４つの異なる移動局２０の各々に対して、２本の独立なストリームをＭＩＭＯ送信する。したがって、Ｖ２＿ＳＵは８ストリーム用であるのに対し、Ｖ２＿ＭＵは２ストリーム用という点で双方は相違する。

この場合、８ストリーム用であるＶ２＿ＳＵの方が高い精度が求められるので、Ｖ２＿ＳＵの更新頻度をＶ２＿ＭＵの更新頻度より高くすることが有効である。

そこで、第３の実施形態による基地局１０の上位レイヤ用信号処理部１３２は、Ｖ２＿ＭＵの更新（決定）するためのＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信よりも、Ｖ２＿ＳＵを更新（決定）するためのＣＳＩ＿ＲＳの送信に多くのリソースを割り当てる。図１２を参照し、このような第３の実施形態による基地局１０の動作を具体的に説明する。

図１２は、本発明の第３の実施形態を示した説明図である。図１２に示したように、第３の実施形態による基地局１０は、Ｖ１の決定後、Ｖ２＿ＭＵの更新（決定）するためのＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳよりも、Ｖ２＿ＳＵを更新（決定）するためのＣＳＩ＿ＲＳを時間方向上で高い頻度で送信する。かかる構成により、Ｖ２＿ＭＵの更新時の移動局２０における計算負荷を抑制しつつ、高精度なＶ２＿ＳＵを取得することが可能となる。

[４−４．第４の実施形態]
第３の実施形態では、Ｖ２＿ＳＵの更新頻度をＶ２＿ＭＵの更新頻度より高くするために、基地局１０が、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳよりもＣＳＩ＿ＲＳを時間方向上で高い頻度で送信することを説明した。第４の実施形態では、第３の実施形態と同様にＶ２＿ＳＵの更新頻度をＶ２＿ＭＵの更新頻度より高くするために、ＯＦＤＭのサブキャリヤにおいて、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳおよびＣＳＩ＿ＲＳを周波数方向上での配置を創意工夫した。以下、図１３を参照し、第４の実施形態によるリソース割り当て例を具体的に説明する。

図１３は、第４の実施形態によるＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳおよびＣＳＩ＿ＲＳのリソース割り当て例を示した説明図である。図１３に示したように、第４の実施形態による基地局１０の上位レイヤ用信号処理部１３２は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳよりもＣＳＩ＿ＲＳを周波数方向上で密に配置する。このように、周波数方向上でのＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳおよびＣＳＩ＿ＲＳの配置を創意工夫することによっても、第３の実施形態と同様に、Ｖ２＿ＭＵの更新時の移動局２０における計算負荷を抑制しつつ、高精度なＶ２＿ＳＵを取得することが可能となる。

[４−５．第５の実施形態]
第５の実施形態は、送信用重みの決定後の送信用重みを用いたデータ通信のためのリソース割り当てについて説明する。

図１４は、第５の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。図１４の横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。また、図１４中の方形ブロックの時間幅は１リソースブロックであってもよいし、１サブフレームであってもよい。また、方形ブロックの周波数幅は１リソースブロック（１２サブキャリヤ分）であってもよいし、他のバンド幅であってもよい。

図１４に示したように、基地局１０がまずＣＳＩ＿ＲＳを送信すると、移動局２０がＣＳＩ＿ＲＳの受信に基づいてＶ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵを周波数ごとに取得する。そして、移動局２０は、Ｖ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵを基地局１０にフィードバックする。

その後、基地局１０のスケジューラ１３６は、図１４に示したように、周波数範囲Ｂに含まれる下から４つのリソースブロックを移動局２０Ａ〜２０ＣとのＭＵ−ＭＩＭＯ（第１の方式）のために割り当てる。一方、基地局１０のスケジューラ１３６は、図１４に示したように、周波数範囲Ａに含まれる上から２つのリソースブロックを移動局２０ＤとのＳＵ−ＭＩＭＯ（第２の方式）のために割り当てる。

ここで、第５の実施形態によるスケジューラ１３６は、周波数範囲Ｂに含まれるリソースブロックはＭＵ−ＭＩＭＯ用の領域として保ち、周波数範囲Ａに含まれるリソースブロックはＳＵ−ＭＩＭＯ用の領域として保つ。

このため、第５の実施形態によるスケジューラ１３６は、例えば移動局２０ＣのＭＩＭＯの設定をＭＵ−ＭＩＭＯからＳＵ−ＭＩＭＯにダイナミックスイッチングさせる場合、図１４に示したように、移動局２０Ｃに割り当てるリソースブロックを周波数範囲Ａに含まれるリソースブロックに移動させる。

以上説明したように、第５の実施形態によれば、ＭＵ−ＭＩＭＯとＳＵ−ＭＩＭＯのダイナミックスイッチングを、移動局２０のリソースブロックを周波数方向上で移動させることにより実現することができる。

[４−６．第６の実施形態]
図１５は、第６の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。図１５に示したように、第６の実施形態による上位レイヤ用信号処理部１３２は、Ｖ１の決定後、第５の実施形態において説明したＭＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲Ｂに含まれるリソースブロックをＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てる。また、上位レイヤ用信号処理部１３２は、第５の実施形態において説明したＳＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲Ａに含まれるリソースブロックをＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てる。

かかる構成により、周波数範囲ＢではＶ２＿ＭＵを移動局２０における計算量を抑制して更新しつつ、周波数範囲ＡではＶ２＿ＳＵを更新することができる。このため、周波数範囲ＢをＭＵ−ＭＩＭＯによる通信のために利用し、周波数範囲ＡをＳＵ−ＭＩＭＯによる通信のために利用することが可能となる。

[４−７．第７の実施形態]
上記の第５の実施形態および第６の実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲およびＳＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲を固定する例を説明したが、以下に第７の実施形態として説明するように、ＭＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲およびＳＵ−ＭＩＭＯ用の周波数範囲を動的に変化させることも可能である。

図１６は、第７の実施形態によるリソース割り当ての具体例を示した説明図である。図１６に示したように、時間ｔ１において周波数範囲Ｚおよび周波数範囲Ｘ内のリソースブロックがＣＳＩ＿ＲＳの送信用に割り当てられ、周波数範囲Ｙ内のリソースブロックがＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信用に割り当てられたとする。

ここで、ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数では、Ｖ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵを取得することが可能である。一方、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数では、Ｖ２＿ＭＵは取得できるものの、Ｖ２＿ＳＵを取得することは困難である。すなわち、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数はＭＵ−ＭＩＭＯに使用でき、ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数はＭＵ−ＭＩＭＯまたはＳＵ−ＭＩＭＯのいずれにも使用できる。

そこで、第７の実施形態によるスケジューラ１３６は、ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数範囲Ｘおよび周波数範囲Ｚ内のリソースブロックを、ＳＵ−ＭＩＭＯ用とＭＵ−ＭＩＭＯ用とスイッチング可能領域として扱う。一方、スケジューラ１３６は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳが送信される周波数範囲Ｙ内のリソースブロックをＭＵ−ＭＩＭＯ専用領域として扱う。

例えば、スケジューラ１３６は、図１６に示したように時間ｔ２においては周波数範囲Ｘ内のリソースブロックをＳＵ−ＭＩＭＯによる通信のために割り当て、周波数範囲Ｙおよび周波数Ｚ内のリソースブロックをＭＵ−ＭＩＭＯによる通信のために割り当てる。その後、スケジューラ１３６は、時間ｔ３においては周波数範囲Ｚ内のリソースブロックをＭＵ−ＭＩＭＯ用からＳＵ−ＭＩＭＯ用に切り替え、周波数範囲Ｘ内のリソースブロックをＳＵ−ＭＩＭＯ用からＭＵ−ＭＩＭＯ用に切り替えることが可能である。

＜５．基地局および移動局の動作＞
以上、本発明の各実施形態を説明した。続いて、図１７および図１８を参照し、本発明の実施形態による基地局１０および移動局２０の動作を説明する。

図１７は、本発明の実施形態による基地局１０の動作を示したフローチャートである。なお、図１７は、特に第７の実施形態による基地局１０の動作に対応している。

図１７に示したように、基地局１０は、まずＶ１とＶ２＿ＭＵの時間方向での更新頻度を決定する（Ｓ３０４）。続いて、基地局１０は、Ｖ２＿ＳＵの時間方向での更新頻度を決定する（Ｓ３０８）。

その後、基地局１０は、ＭＵ−ＭＩＭＯのためのリソースと、ＳＵ−ＭＩＭＯのためのリソースの周波数方向での密度を決定する（Ｓ３１２）。さらに、基地局１０は、図１６に示したＭＵ−ＭＩＭＯ専用領域とダイナミックスイッチング可能領域の周波数方向上での比率を決定する（Ｓ３１６）。なお、図１６に示した例では、ＭＵ−ＭＩＭＯ専用領域とダイナミックスイッチング可能領域の周波数方向上での比率は１：２であり、ＭＵ−ＭＩＭＯのためのリソースと、ＳＵ−ＭＩＭＯのためのリソースの周波数方向での密度比は２：１である。

続いて、基地局１０は、ＣＳＩ＿ＲＳを送信するためのリソースおよびＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信するためのリソースを割り当てる（Ｓ３２０）。より具体的には、基地局１０は、Ｓ３１６においてＭＵ−ＭＩＭＯ専用領域として決定した周波数のリソースをＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信のために割り当て、ダイナミックスイッチング可能領域として決定した周波数のリソースをＣＳＩ＿ＲＳの送信のために割り当てる。また、基地局１０は、Ｓ３０４およびＳ３０８の決定結果に基づいてＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳおよびＣＳＩ＿ＲＳに時間方向上のリソースを割り当てる。そして、基地局１０は、決定されたリソースに従ってＣＳＩ＿ＲＳおよびＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳを送信する。

図１８は、本実施形態による移動局２０の動作を示したフローチャートである。図１８に示したように、移動局２０は、基地局１０から無線信号を受信すると（Ｓ４０４）、この無線信号がＣＳＩ＿ＲＳである場合（Ｓ４０８）、ＣＳＩ＿ＲＳの受信結果からチャネル行列Ｈを取得する（Ｓ４１２）。そして、移動局２０は、Ｓ４１２で取得したチャネル行列Ｈに基づき、Ｖ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵなどの送信用重みを決定する（Ｓ４１６）。さらに、移動局２０は、Ｖ１、Ｖ２＿ＭＵ、およびＶ２＿ＳＵを基地局１０にフィードバックする（Ｓ４２０）。

一方、受信された無線信号がＶ１＊ＣＳＩ＿ＲＳである場合（Ｓ４０８）、移動局２０は、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの受信結果から、Ｖ１が乗算されたチャネル行列Ｈを取得する（Ｓ４２４）。そして、移動局２０は、Ｖ１が乗算されたチャネル行列Ｈに基づき、Ｖ１を用いた演算を行うことなくＶ２＿ＭＵを決定する（Ｓ４２８）。さらに、移動局２０は、Ｖ２＿ＭＵを基地局１０にフィードバックする（Ｓ４３２）。

また、受信された無線信号がデータ信号である場合（Ｓ４０８）、移動局２０は、データ信号を復調して基地局１０から送信されたデータを取得する（Ｓ４３６）。

＜６．まとめ＞
以上説明したように、本発明の実施形態による基地局１０は、送信用重みＶ１の決定後、Ｖ１＊ＣＳＩ＿ＲＳの送信を開始する。かかる構成により、以下に説明する移動局２０におけるＶ２＿ＭＵなどの計算負荷を抑制することが可能となる。さらに、本発明の実施形態による基地局１０は、ＣＳＩ＿ＲＳの送信も継続する。かかる構成により、移動局２０がＣＳＩ＿ＲＳの受信に基づいてＶ２＿ＳＵを決定することができる。その結果、ＭＵ−ＭＩＭＯおよびＳＵ―ＭＩＭＯ間のダイナミックスイッチングを実現することが可能となる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、第１の実施形態〜第７の実施形態のうちの２以上の実施形態を組み合わせてもよい。具体的には、第３の実施形態で説明した時間方向上のリソース割り当て、第５の実施形態で説明した周波数方向上のリソース割り当て、第６の実施形態で説明したＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯのためのリソース割り当てを組み合わせることも可能である。

また、本明細書の基地局１０または移動局２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、基地局１０または移動局２０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

また、基地局１０または移動局２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した基地局１０または移動局２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

１０ 基地局
２０、２０Ａ、２０Ｂ 移動局
１１０、２１０ アンテナ
１１６、２１６ スイッチＳＷ
１２０、２２０ アナログ処理部
１２４、２２４ ＡＤ／ＤＡ変換部
１２８、２２８ 復調処理部
１３２、２３２ 上位レイヤ信号処理部
１３６ スケジューラ
１４０、２４０ 変調処理部
１５０ 重み乗算部
１５２ Ｖ２＿ＳＵ乗算部
１５４ Ｖ１乗算部
１５６ Ｖ２＿ＭＵ乗算部
２４４ チャネル行列取得部
２４８ 重み決定部

Claims (19)

1. 参照信号を送信する送信部と；
   移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重み情報、および、前記第１の送信用重み情報の決定後に前記移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重み情報を受信する受信部と、
   各移動局に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラと；
   を備え、
   前記送信部は、前記第１の送信用重み情報の受信に応じて決定した送信用重み情報によって重み付けした重み付き参照信号を送信し、
   前記スケジューラは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当てる、基地局。
2. 前記基地局は、前記重み付き参照信号の送信のためのリソースを管理する参照信号管理部をさらに備える、請求項１に記載の基地局。
3. 前記参照信号管理部は、前記第１の送信用重み情報の決定後、前記重み付き参照信号の送信のためのリソース、および前記参照信号を送信するためのリソースを割り当てる、請求項２に記載の基地局。
4. 前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の送信より、前記参照信号を送信のために多くのリソースを割り当てる、請求項３に記載の基地局。
5. 前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の時間軸上の送信頻度より、前記参照信号の時間軸上の送信頻度が高くなるようにリソースを割り当てる、請求項４に記載の基地局。
6. 前記参照信号管理部は、前記重み付き参照信号の送信用リソースの周波数軸上の密度より、前記参照信号の送信用リソースの周波数軸上の密度が高くなるようにリソースを割り当てる、請求項４に記載の基地局。
7. 前記第１の周波数範囲は、前記重み付き参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲であり、
   前記第２の周波数範囲は、前記参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲である、請求項１に記載の基地局。
8. 前記第１の方式はＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であり、前記第２の方式はＳＵ−ＭＩＭＯ（ＳＩｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）である、請求項１に記載の基地局。
9. 前記スケジューラは、前記重み付き参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、前記参照信号の送信用リソースが割り当てられる周波数範囲内のリソースを前記第１の方式または前記第２の方式による通信のために割り当てる、請求項３に記載の基地局。
10. 前記第２の送信用重み情報の更新頻度は、前記第１の送信用重み情報の更新頻度よりも高い、請求項３に記載の基地局。
11. 前記第１の送信用重み情報は指向性を形成するための重み情報であり、前記第２の送信用重み情報は位相を調整するための無指向性の重み情報である、請求項１０に記載の基地局。
12. コンピュータを、
    参照信号を送信する送信部と；
    移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重み情報、および、前記第１の送信用重み情報の決定後に前記移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重み情報を受信する受信部と、
    各移動局に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラと；
    を備え、
    前記送信部は、前記第１の送信用重み情報の受信に応じて決定した送信用重み情報によって重み付けした重み付き参照信号を送信し、
    前記スケジューラは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当てる、基地局、として機能させるための、プログラム。
13. 参照信号を送信するステップと；
    移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重み情報、および、前記第１の送信用重み情報の決定後に前記移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重み情報を受信するステップと；
    前記第１の送信用重み情報の受信に応じて決定した送信用重み情報によって重み付けした重み付き参照信号を送信するステップと：
    各移動局に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるステップと；
    を含み、
    前記リソースを割り当てるステップは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当てることを含む、基地局により実行される無線通信方法。
14. 移動局と；
    参照信号を送信する送信部、
    移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第１の送信用重み情報、および、前記第１の送信用重み情報の決定後に前記移動局による前記参照信号の受信に基づいて決定された第２の送信用重み情報を受信する受信部、および、
    各移動局に第１の方式または第２の方式による通信のためのリソースを割り当てるスケジューラ；を有し、
    前記送信部は、前記第１の送信用重み情報の受信に応じて決定した送信用重み情報によって重み付けした重み付き参照信号を送信し、
    前記スケジューラは、第１の周波数範囲内のリソースを前記第１の方式による通信のために割り当て、第２の周波数範囲内のリソースを前記第２の方式による通信のために割り当てる、基地局と；
    を備える、無線通信システム。
15. 参照信号を受信する通信部と；
    前記参照信号の受信に基づいて第１の送信用重み情報を決定し、前記第１の送信用重み情報の決定後、前記参照信号の受信に基づいて第２の送信用重み情報を決定する送信用重み情報決定部と；
    を備え、
    前記通信部は、基地局において前記第１の送信用重み情報の受信に応じて重み付けされた重み付き参照信号を受信し、
    前記基地局によって割り当てられた第１の周波数範囲内のリソースを用いた第１の方式または第２の周波数範囲内のリソースを用いた第２の方式による通信を行なう、
    通信装置。
16. 前記第１の送信用重み情報は指向性に関連し、前記第２の送信用重み情報は位相に関連した送信用重み情報である、請求項１５に記載の通信装置。
17. 前記第１の送信用重み情報は、前記第２の送信用重み情報に比べて広い周波数領域をカバーする、請求項１５に記載の通信装置。
18. 前記通信部は、前記第１の送信用重み情報を第１の周期に従って送信し、前記第２の送信用重み情報を前記第１の周期より短い第２の周期に従って送信する、請求項１５に記載の通信装置。
19. 前記第１の方式はＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）であり、前記第２の方式はＳＵ−ＭＩＭＯ（ＳＩｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）である、請求項１５に記載の通信装置。