JP5950029B2 - 移動局、基地局、及び通信制御方法 - Google Patents

移動局、基地局、及び通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、移動局、基地局、及び通信制御方法に関する。
従来、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の適用された無線通信システムでは、基地局（ｅＮＢ：eNodeB）から移動局（ＵＥ：User Equipment）に向かうＤＬ（Down Link）において、Closed-loop precodingと呼ばれる通信制御手順が用いられている。Closed-loop precodingでは、基地局が、複数のデータストリームを同時に送信する空間多重と、空間多重するデータストリーム（Spatial layer）の数（Transmission rank）を適応制御するRank adaptationとを併用することで、マルチアンテナにより指向性ビームを形成する。移動局は、ランク毎に規定されたPrecoding matrixの中から最適なものを選択し、基地局にフィードバックする。
具体的には、Closed-loop precodingでは、移動局は、チャネル状態を示すＣＳＩ（Channel State Information）を基地局にフィードバックする。上記ＣＳＩは、推奨するTransmission rankを示すＲＩ（Rank Indicator）と、推奨するPrecoding matrixを示すＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）と、上記ＲＩ及びＰＭＩを仮定した場合の無線チャネル品質を示すＣＱＩ（Channel Quality Indicator）とを含む。基地局は、上記ＣＳＩを移動局から受信すると、上記ＲＩ及びＰＭＩに基づいて決定されたPrecoding matrixを、ＵＥ−specific ＲＳ（Reference Signals）とＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）とに適用して、移動局宛に送信する。上記Precoding matrixを受信した移動局は、ＵＥ−specific ＲＳに基づくチャネル推定値を用いて、ＰＤＳＣＨを復調する。
上述した様に、従来のＣＳＩのフィードバック方法は、１つの移動局宛の信号の空間多重技術であるＳＵ−ＭＩＭＯ（Single User-Multiple Input Multiple Output）が適用されたＰＤＳＣＨ送信を想定している。このため、基地局は、再送制御により信頼性が確保される前提で、１つの移動局に対する伝送効率を重視し、無線チャネル品質に応じたランクと、該ランク用のPrecoding matrixとを選択する。
IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group Closed Loop MIMO Precoding（2004-11-04）、http://www.ieee802.org/16/tge/contrib/C80216e-04＿293r2.pdf
しかしながら、近年では、上述したＳＵ−ＭＩＭＯと、複数の移動局宛の信号の空間多重技術であるＭＵ−ＭＩＭＯ（Multiple User-Multiple Input Multiple Output）とを動的に切り替える技術が開発されている。また、従来の時間多重に加えて空間多重にも対応したＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control CHannel）に対して、Closed-loop precodingを適用する技術も開発されつつある。従って、これらの技術に対応するため、移動局から基地局へのＣＳＩフィードバック方法の拡張が望まれている。
ＣＳＩフィードバックの新たな方法として、例えば、multiple CSIプロセスのフィードバック方法が提案されている。かかる方法は、移動局が、CSIプロセス毎のCodebook subset制限を有し、上位レイヤの示すビットマップに応じて制限されたＲＩ及びＰＭＩの範囲から、ＣＳＩをフィードバックするものである。適用例として、移動局は、CSIプロセス１において、接続セルの推奨ランクのＳＵ−ＭＩＭＯを想定したＣＳＩをフィードバックする。また、移動局は、CSIプロセス２において、接続セルのランク１のＭＵ−ＭＩＭＯ及びＥＰＤＣＣＨを想定したＣＳＩをフィードバックする。更に、CSIプロセス３においては、移動局は、接続セルのランク２のＭＵ−ＭＩＭＯ及びＥＰＤＣＣＨを想定したＣＳＩをフィードバックする。
この様に、上述のＣＳＩフィードバック方法では、システム性能は向上するものの、移動局は、従来と比較して２〜３倍のサイズのＣＳＩ（例えば、１２ビット）を基地局に送信することとなる。これに伴い、移動局がＣＳＩのフィードバックに際して基地局に送信する制御情報のオーバーヘッドが、大きく増加してしまう。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、移動局から基地局へのチャネル状態の報告を、少ない制御情報で実現することができる移動局、基地局、及び通信制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する移動局は、一つの態様において、基地局との間で、空間多重による無線通信を行う。前記移動局は、選択部と送信部とを有する。前記選択部は、複数のデータ単位の中から、チャネル品質の最も高いデータ単位を選択すると共に、該データ単位に属する空間レイヤの内、受信品質の最も高い空間レイヤを選択する。前記送信部は、前記選択部により選択された空間レイヤの識別情報を、制御情報として前記基地局に送信する。
本願の開示する移動局の一つの態様によれば、移動局から基地局へのチャネル状態の報告を、少ない制御情報で実現することができる。
図１は、移動局の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、基地局の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、移動局のハードウェア構成を示すブロック図である。 図４は、基地局のハードウェア構成を示すブロック図である。 図５は、移動局及び基地局の動作を説明するためのシーケンス図である。 図６は、基地局のPrecoding決定部が、各アンテナの送信シンボルから、各ランク用のPrecoding matrixを決定する処理を説明するための図である。 図７は、移動局のＣＳＩ算出部が、送信ランクとCode wordとに基づき、ＬＩを決定する処理を説明するための図である。 図８は、ＬＩのビット数を送信ランク毎に示す図である。 図９は、実施例に係るPrecoding用の制御情報をＣＳＩプロセス毎に示す図である。 図１０は、変形例に係るPrecoding用の制御情報をＣＳＩプロセス毎に示す図である。
以下に、本願の開示する移動局、基地局、及び通信制御方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する移動局、基地局、及び通信制御方法が限定されるものではない。
まず、本願の開示する一実施例に係る移動局（ＵＥ）の構成を説明する。図１は、移動局１０の機能的構成を示すブロック図である。図１に示す様に、移動局１０は、受信ＲＦ（Radio Frequency）部１１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１２と、チャネル推定部１３と、ＣＳＩ算出部１４と、制御信号復調部１５と、データ信号復調部１６と、制御信号生成部１７と、ＩＦＦＴ（Inversed Fast Fourier Transform）部１８と、送信ＲＦ部１９とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
受信ＲＦ部１１は、基地局２０から受信された信号に対し、無線周波数からベースバンドへの変換、直交復調、及びＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換を行う。ＦＦＴ部１２は、受信ＲＦ部１１により受信された信号に対し、ＦＦＴタイミングの検出、ＣＰ（Cyclic Prefix）の除去、及び、ＦＦＴ処理を行う。チャネル推定部１３は、ＦＦＴ処理後の受信信号から、データ復調用の参照信号であるＵＥ−specific ＲＳを抽出する。また、チャネル推定部１３は、該ＵＥ−specific ＲＳと、既知の参照信号との相互相関から、チャネル推定値を算出する。
ＣＳＩ算出部１４は、ＦＦＴ処理後の受信信号から、チャネル品質測定用の参照信号であるＣＳＩ（Channel State Information）−ＲＳ（Reference Signals）を抽出する。また、ＣＳＩ算出部１４は、該ＣＳＩ−ＲＳと、既知の参照信号との相互相関から、複素数により表される無線チャネル歪みであるチャネル推定値を算出する。更に、ＣＳＩ算出部１４は、該チャネル推定値を用いて、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のランクとPrecoding matrixとを選択した後、これらの値に基づき、ＲＩ及びＰＭＩを決定する。ＣＳＩ算出部１４は、決定されたＲＩ及びＰＭＩを仮定した各Code wordのＣＱＩを特定し、該ＣＱＩと各レイヤの受信ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）とに基づき、ＬＩ（Layer Indicator）を決定する。ここで、Code wordとは、PDSCHで送信するデータに関する符号化ビット列の単位であり、1サブフレームで送信するデータはランクに応じて、最大2個のCode wordに分割される。
制御信号復調部１５は、ＦＦＴ処理後の受信信号から制御信号を抽出し、上記チャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、制御信号復調部１５は、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、制御情報として、適用ランク等の送信形式情報を復元する。データ信号復調部１６は、ＦＦＴ処理後の受信信号からデータ信号を抽出し、上記チャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、データ信号復調部１６は、上記送信形式情報に基づき、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、情報ビットを復元する。
制御信号生成部１７は、移動局１０の接続するセルのＣＳＩ（例えば、上記ＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩ、ＬＩ等）を含む制御情報に対し、誤り訂正符号化及びデータ変調等を行う。ＩＦＦＴ部１８は、基地局２０へ送信する信号に対し、ＩＦＦＴ処理を実行すると共に、ＣＰを付加する。送信ＲＦ部１９は、送信対象の信号に対し、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換、直交変調、及びベースバンドから無線周波数への変換を行う。
次に、本願の開示する一実施例に係る基地局（ｅＮＢ）の構成を説明する。図２は、基地局２０の機能的構成を示すブロック図である。図２に示す様に、基地局２０は、スケジューラ部２１と、データ信号生成部２２と、制御信号生成部２３と、Precoding決定部２４と、ＵＥ−specific ＲＳ生成部２５と、Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを有する。また、基地局２０は、ＣＳＩ−ＲＳ生成部２７と、物理チャネル多重部２８と、ＩＦＦＴ部２９と、送信ＲＦ部２１０と、受信ＲＦ部２１１と、ＦＦＴ部２１２と、制御信号復調部２１３とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
スケジューラ部２１は、基地局２０に接続する各移動局に対する周波数リソースの割当て、及び送信形式（例えば、適用ランク等）の選択を行う。データ信号生成部２２は、スケジューラ部２１から入力されるデータに対し、誤り訂正符号化及びデータ変調を行う。制御信号生成部２３は、適用ランク等の送信形式情報を含む制御情報に対し、誤り訂正符号化及びデータ変調を行う。Precoding決定部２４は、移動局１０から報告されたＲＩ及びＰＭＩに基づき、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のPrecoding matrixを決定すると共に、ＣＱＩ及びＬＩに基づき、ランク１、２用のPrecoding matrixを決定する。また、Precoding決定部２４は、スケジューラ部２１により決定されたＭＩＭＯ方式（ＳＵ−ＭＩＭＯまたはＭＵ−ＭＩＭＯ）のＰＤＳＣＨとＥＰＤＣＣＨとに対応する各Precoding matrixを、各Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃに出力する。ＵＥ−specific ＲＳ生成部２５は、上記ＵＥ−specific ＲＳを生成する。各Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、Precoding決定部２４から入力された各Precoding matrixに基づき、Precoding処理を実行する。
ＣＳＩ−ＲＳ生成部２７は、上記ＣＳＩ−ＲＳを生成する。物理チャネル多重部２８は、各物理チャネルを周波数多重する。ＩＦＦＴ部２９は、移動局１０へ送信する信号に対し、ＩＦＦＴ処理を実行すると共に、ＣＰを付加する。送信ＲＦ部２１０は、送信対象の信号に対し、Ｄ／Ａ変換、直交変調、及びベースバンドから無線周波数への変換を行う。受信ＲＦ部２１１は、移動局１０から受信された信号に対し、無線周波数からベースバンドへの変換、直交復調、及びＡ／Ｄ変換を行う。ＦＦＴ部２１２は、受信ＲＦ部２１１により受信された信号に対し、ＦＦＴタイミングの検出、ＣＰの除去、及び、ＦＦＴ処理を行う。制御信号復調部２１３は、ＦＦＴ処理後の受信信号から制御信号と図示しない上りリンクのDM-RSとを抽出し、上記DM-RSより得られたチャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、制御信号復調部２１３は、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、上記制御情報として移動局１０から報告されたＣＳＩ（例えば、上記ＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩ、ＬＩ等）を復元する。
移動局１０は、例えば、携帯電話やスマートフォン等の携帯型端末によって実現される。図３は、移動局１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示す様に、移動局１０は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａと、メモリ１０ｂと、アンテナＡ１を有するＲＦ回路１０ｃと、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro Luminescence）等の表示装置１０ｄとを有する。メモリ１０ｂは、例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリである。機能的構成とハードウェア構成との対応関係に関し、図１に示した各機能的構成要素の内、受信ＲＦ部１１、送信ＲＦ部１９以外の構成要素は、例えばＣＰＵ１０ａ等の集積回路により実現される。また、受信ＲＦ部１１と送信ＲＦ部１９とは、ＲＦ回路１０ｃにより実現される。
図４は、基地局２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図４に示す様に、基地局２０は、ハードウェアの構成要素として、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２０ａと、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）２０ｂと、メモリ２０ｃと、ＲＦ（Radio Frequency）回路２０ｄと、ネットワークＩＦ（Inter Face）部２０ｅとを有する。ＤＳＰ２０ａとＦＰＧＡ２０ｂとは、スイッチ等のネットワークＩＦ部２０ｅを介して、各種信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。ＲＦ回路２０ｄは、アンテナＡ２、Ａ３を有する。メモリ２０ｃは、例えば、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリである。機能的構成とハードウェア構成との対応関係に関し、図２に示した各機能的構成要素の内、送信ＲＦ部２１０、受信ＲＦ部２１１以外の構成要素は、例えばＤＳＰ２０ａ、ＦＰＧＡ２０ｂ等の集積回路により実現される。また、送信ＲＦ部２１０と受信ＲＦ部２１１とは、ＲＦ回路２０ｄにより実現される。
次に、動作を説明する。図５は、移動局１０及び基地局２０の動作を説明するためのシーケンス図である。
まず、移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、基地局２０からＣＳＩ−ＲＳを受信すると（Ｓ１）、該ＣＳＩ−ＲＳを用いて、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のランク、Precoding matrix、及びレイヤを決定する（Ｓ２）。
Ｓ３では、移動局１０の送信ＲＦ部１９は、ＣＳＩプロセス＃１により、Ｓ２で決定されたランク及びPrecoding matrixを示すＲＩ及びＰＭＩを、基地局２０に送信する。なお、移動局１０は、Ｓ３において、上記ＲＩ及びＰＭＩを仮定した場合の無線チャネル品質を示すＣＱＩを、併せて送信するものとしてもよい。
Ｓ４では、移動局１０の送信ＲＦ部１９は、ＣＳＩプロセス＃２、＃３により、Ｓ２で決定されたレイヤを示すＬＩを、基地局２０に送信する。なお、移動局１０は、Ｓ４において、上記ＬＩを仮定した場合の無線チャネル品質を示すＣＱＩを、併せて送信するものとしてもよい。
Ｓ５では、基地局２０のPrecoding決定部２４は、Ｓ３のＣＳＩプロセス＃１により受信された上記ＲＩ及びＰＭＩを用いて、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のPrecodingを決定すると共に、Ｓ４のＣＳＩプロセス＃２、＃３により受信された上記ＬＩを用いて、ＭＵ−ＭＩＭＯ用のPrecodingとＥＰＤＣＣＨ用のPrecodingとを決定する。
Ｓ６では、基地局２０のスケジューラ部２１は、Ｓ５においてPrecoding決定部２４により決定されたSU-MIMO用のPrecodingとMU-MIMO用のPrecodingとに基づいて、ユーザスケジューリングを行う。すなわち、スケジューラ部２１は、移動局１０宛てのPDSCHに適用するMIMO方式(SU-MIMO)を決定する。
Ｓ７では、基地局２０は、Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃにより、上記ＲＩ、ＰＭＩ、及びＬＩから算出されたＥＰＤＣＣＨ用Precodingを、ＥＰＤＣＣＨとその復調用ＵＥ−specific ＲＳとに適用し、SU-MIMOのPDSCH用Precodingを、PDSCHとその復調用UE-specific RSとに適用し、送信ＲＦ部２１０により、移動局１０宛に送信する。ここで、PDSCHの復調用UE-specific RSと、EPDCCHの復調用UE-specific RSは、それぞれ復調対象の物理チャネルに応じた異なる周波数リソースで送信され、それぞれ異なるPrecodingを適用されうることに注意されたい。
Ｓ８では、移動局１０のチャネル推定部１３は、上記復調用ＵＥ−specific ＲＳを基にチャネル推定を行い、ＥＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨとを復号する。
Ｓ９では、基地局２０のPrecoding決定部２４は、Ｓ３のＣＳＩプロセス＃１により受信された上記ＲＩ及びＰＭＩを用いて、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のPrecodingを決定すると共に、Ｓ４のＣＳＩプロセス＃２、＃３により受信された上記ＬＩを用いて、ＭＵ−ＭＩＭＯ用のPrecodingとＥＰＤＣＣＨ用のPrecodingとを決定する。
Ｓ１０では、基地局２０のスケジューラ部２１は、Ｓ９のPrecoding決定部により決定されたSU-MIMO用のPrecodingとMU-MIMO用のPrecodingとに基づいて、ユーザスケジューリングを行う。すなわち、スケジューラ部２１は、移動局１０宛てのPDSCHに適用するMIMO方式(MU-MIMO)を決定する。
Ｓ１１では、基地局２０は、Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃにより、上記ＲＩ、ＰＭＩ、及びＬＩから算出されたＥＰＤＣＣＨ用Precodingを、ＥＰＤＣＣＨとその復調用ＵＥ−specific ＲＳとに適用し、MU-MIMOのPDSCH用Precodingを、PDSCHとその復調用UE-specific RSとに適用し、送信ＲＦ部２１０により、移動局１０宛に送信する。
Ｓ１２では、移動局１０のチャネル推定部１３は、上記復調用ＵＥ−specific ＲＳを基にチャネル推定を行い、ＥＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨとを復号する。このとき、移動局１０は、適用されたPrecodingを意識することはない。
以下、図６〜図１０を参照しながら、移動局１０から基地局２０へのＣＳＩフィードバックの方法について、より具体的に説明する。
図６は、基地局２０のPrecoding決定部２４が、SU-MIMOが適用されたPDSCH用のPrecoding matrixのサブセットとして、各ランク用のPrecoding matrixを決定する処理を説明するための図である。図６において、Ｍは、２以上の整数であり、基地局２０の有するアンテナ数を表す。また、Ｎは、２以上の整数であり、空間多重のランク数（レイヤ数）を表す。ｊ、ｋは、Ｎ以下の整数であり、レイヤ番号を表す。無線チャネル品質は、レイヤｊ＞レイヤｋである。基地局２０のPrecoding決定部２４は、移動局１０の選択したＬＩに基づき、ＳＵ−ＭＩＭＯが適用されたＰＤＳＣＨ用のPrecoding matrixを構成する各列ベクトルの内、無線チャネル品質の高いレイヤのPrecoding vectorを選択する。このPrecoding vectorは、ＭＵ−ＭＩＭＯが適用されたＰＤＳＣＨまたはＥＰＤＣＣＨの送信に適用される。
図６において、上記各列ベクトルは、空間多重される各レイヤに対応するPrecoding vectorである。例えば、レイヤｊに対応するPrecoding vectorは、破線で囲んだ“ｗｊ，１，ｗｊ，２，…，ｗｊ，Ｍ”である。図６に示す様に、送信ランク１の送信では、この１つのPrecoding vectorが、ランク１用のPrecoding matrixを構成することとなる。これに対して、例えば、レイヤｋに対応するPrecoding vectorは、一点鎖線で囲んだ“ｗｋ，１，ｗｋ，２，…，ｗｋ，Ｍ”である。図６に示す様に、送信ランク２の送信では、このPrecoding vectorと、上記レイヤｊに対応するPrecoding vectorとの２つのベクトルが、ランク２用のPrecoding matrixを構成することとなる。
図７は、移動局１０のＣＳＩ算出部１４が、送信ランクとCode wordとに基づき、ＬＩを決定する処理を説明するための図である。前述の通り、PDSCHで送信するデータに関する符号化ビット列の単位であるCode wordに対応付けて、CQIが算出される。また、各レイヤはいずれかのCode wordに対応付けられる。移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、まず、ＣＱＩに基づき、品質の良好なCode wordを特定し、更に、該Code wordに属するレイヤの中から、受信ＳＩＮＲの良好な空間レイヤを選択する。この選択された空間レイヤの識別子が、基地局２０へのフィードバック対象のＬＩとなる。図７に示す様に、例えば、送信ランクとして“ＲＩ＝２”が通知された場合において、ＣＱＩ１≧ＣＱＩ２のとき、Code word１に属するレイヤ１が選択され、ＣＱＩ１＜ＣＱＩ２のとき、Code word２に属するレイヤ２が選択される。また、例えば、送信ランクとして“ＲＩ＝６”が通知された場合において、ＣＱＩ１≧ＣＱＩ２のとき、Code word１に属するレイヤ１〜３の内、受信ＳＩＮＲが最も高いレイヤ（例えば、レイヤ１）が選択される。更に、例えば、送信ランクとして“ＲＩ＝８”が通知された場合において、ＣＱＩ１＜ＣＱＩ２のとき、Code word２に属するレイヤ５〜８の内、受信ＳＩＮＲが最も高いレイヤ（例えば、レイヤ５）が選択される。
図８は、ＬＩのビット数を送信ランク毎に示す図である。図８に示す様に、ＬＩの必要性は、ＳＵ−ＭＩＭＯを想定した推奨ランクに依存する。従って、移動局１０の制御信号生成部１７は、基地局２０にフィードバックするＲＩに応じて、ＬＩのビット数を切り替えることで、制御情報を効率的に送信することができる。図８において、例えば、送信ランクがランク３、４である場合、移動局１０は、２つ（＝２の１乗）のレイヤの中から１つのレイヤを選択するため、ＬＩのビット数は１ビットに設定される。また、例えば、送信ランクがランク５〜８である場合、移動局１０は、４つ（＝２の２乗）のレイヤの中から１つのレイヤを選択するため、ＬＩのビット数は２ビットに設定される。
図９は、実施例に係るPrecoding用の制御情報をＣＳＩプロセス毎に示す図である。図９に示す様に、移動局１０は、ＣＳＩプロセス＃１では、従来と同様に、Precoding用の制御情報として、ＳＵ−ＭＩＭＯ用の推奨ランクの推奨ＰＭＩを、基地局２０に送信する。これに対し、ＣＳＩプロセス＃２では、移動局１０は、Precoding用の制御情報として、受信ＳＩＮＲの最も良好なレイヤのＬＩを、基地局２０に送信する。これにより、ＣＳＩプロセス＃２における制御情報のビット数は、従来の４ビットから２ビットに節減される。同様に、ＣＳＩプロセス＃３では、移動局１０は、Precoding用の制御情報として、受信ＳＩＮＲの２番目に良好なレイヤのＬＩを、基地局２０に送信する。これにより、ＣＳＩプロセス＃３における制御情報のビット数も、従来の４ビットから２ビットに節減される。あるいは、CSIプロセス＃３で基地局20に送信するLIは、ランク2送信の通信容量が最大になるように選択したレイヤに対応させてもよい。つまり、SU-MIMO用の推奨PMIに対応するPrecoding matrixから、ランク2用のPrecoding matrixを生成するための2個の列ベクトルを選択する際に、1個目の列ベクトルはCSIプロセス＃２で送信するLIに対応する列ベクトルであり、2個目の列ベクトルはCSIプロセス＃２に対応する列ベクトルと組み合わせた場合に通信容量が最大になるような列ベクトルとしてもよい。
基地局２０は、ＣＳＩプロセス＃２により移動局１０から受信された制御情報（ＬＩ）を用いて、送信ランク１のPrecoding matrixを決定する。また、基地局２０は、ＣＳＩプロセス＃３により移動局１０から受信された制御情報（ＬＩ）を用いて、送信ランク２のPrecoding matrixを決定する。この様に、基地局２０は、Precoding matrix自体ではなく、ＬＩのみの受信により、Precoding matrixを決定することができる。その結果、制御情報の効率的な送受信が可能となる。
以上説明した様に、移動局１０は、基地局２０との間で、空間多重による無線通信を行う。移動局１０は、ＣＳＩ算出部１４と送信ＲＦ部１９とを有する。ＣＳＩ算出部１４は、複数のデータ単位（図７のCode word１、２）の中から、チャネル品質（例えば、ＣＱＩ）の最も高いデータ単位を選択すると共に、該データ単位に属する空間レイヤの内、受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）の最も高い空間レイヤを選択する。送信ＲＦ部１９は、ＣＳＩ算出部１４により選択された空間レイヤの識別情報（例えば、ＬＩ）を、制御情報として基地局２０に送信する。
移動局１０において、送信ＲＦ部１９は、第１のチャネル状態情報（例えば、ＣＳＩプロセス＃１）として、上記空間多重において推奨される空間レイヤ数に対応する空間符号化情報（例えば、図５のＳ３に示したＲＩ、ＰＭＩ）を基地局２０に送信するものとしてもよい。その後、送信ＲＦ部１９は、第２のチャネル状態情報（例えば、ＣＳＩプロセス＃２）として、上記受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）の最も高い空間レイヤの識別情報（例えば、図５のＳ４に示したＬＩ）を基地局２０に送信するものとしてもよい。
移動局１０において、送信ＲＦ部１９は、上記第２のチャネル状態情報に後続する第３のチャネル状態情報（例えば、ＣＳＩプロセス＃３）として、上記受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）の２番目に高い空間レイヤの識別情報（例えば、図５のＳ４に示したＬＩ）を基地局２０に送信するものとしてもよい。
一方、基地局２０は、移動局１０との間で、空間多重による無線通信を行う。基地局２０は、受信ＲＦ部２１１とPrecoding決定部２４とPrecoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを有する。受信ＲＦ部２１１は、受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）の最も高い空間レイヤの識別情報（例えば、ＬＩ）を、移動局１０から受信する。上記空間レイヤは、移動局１０において、複数のデータ単位（例えば、Code word１、２）の中から、チャネル品質（例えば、ＣＱＩ）の最も高いデータ単位が選択された後、該データ単位に属する空間レイヤの中から選択されたものである。Precoding決定部２４は、受信ＲＦ部２１１により受信された上記空間レイヤの識別情報を用いて、空間符号化情報（例えば、Precoding matrix）を決定する。Precoding処理部２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、Precoding決定部２４により決定された空間符号化情報に基づき、上記空間多重を実行する。
具体的には、移動局１０は、上記ＬＩを決定する際、ＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネル推定を行い、移動局１０と基地局２０との間のＭＩＭＯチャネルにおけるチャネル歪みを表す行列Ｈを取得する。移動局１０は、チャネル推定値の分散から、熱雑音と干渉の電力とを推定する。
次に、移動局１０は、全てのランクとPrecoding matrixとの候補の内、通信容量が最大となるランク及びPrecoding matrixを、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のランク及びPrecoding matrixに選定する。すなわち、ＣＳＩ算出部１４は、Precoding matrixとチャネル行列と受信アンテナウェイト行列との乗算により、各レイヤの受信電力を推定すると共に、該受信電力を、熱雑音と干渉の電力とで除算することにより、各レイヤの受信ＳＩＮＲを推定する。更に、ＣＳＩ算出部１４は、推定された受信ＳＩＮＲを平均化して各Code wordの受信ＳＩＮＲを算出することにより、各Code wordのＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を特定する。そして、ＣＳＩ算出部１４は、対応する見込みスループットをレイヤ間で加算することにより、通信容量を推定する。
その後、移動局１０は、ＳＵ−ＭＩＭＯ用のランク及びPrecoding matrixを適用した場合の各Code wordの受信ＳＩＮＲから、ＣＱＩを求める。移動局１０は、ＣＱＩが最も高いCode wordの中から、受信ＳＩＮＲが高いレイヤ（例えば、上位１つまたは２つ）を選択し、該レイヤの識別子を、ＬＩにより基地局２０に報告する。
これにより、移動局１０は、基地局２０に対し、チャネル状態の報告（ＣＳＩフィードバック）を、少ない制御情報で行うことができる。その結果、各ＭＩＭＯ方式（例えば、ＳＵ−ＭＩＭＯ、ＭＵ−ＭＩＭＯ）と各物理チャネル（例えば、ＰＤＳＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ）とに適したClosed-loop precodingが、より少ない制御情報のオーバーヘッドにより実現可能となる。
（変形例）
上記実施例では、移動局１０は、ＣＱＩが高い方のCode wordの中で、受信ＳＩＮＲが良好なレイヤのＬＩをフィードバックするものとした。しかしながら、ＣＱＩは、Code word内の平均的なチャネル品質を示す指標であることから、全てのCode wordの中で、最良の受信ＳＩＮＲを有するレイヤが、必ずしもＣＱＩが高い方のCode wordに属しているとは限らない。そこで、移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、ＣＱＩの高低に拘らず、全てのCode wordの中から、最良の受信ＳＩＮＲを有するレイヤを選択するものとしてもよい。
図１０は、変形例に係るPrecoding用の制御情報をＣＳＩプロセス毎に示す図である。図１０に示す様に、移動局１０は、ＣＳＩプロセス＃１では、従来と同様に、Precoding用の制御情報として、ＳＵ−ＭＩＭＯ用の推奨ランクの推奨ＰＭＩを、基地局２０に送信する。これに対し、ＣＳＩプロセス＃２では、移動局１０は、Precoding用の制御情報として、受信ＳＩＮＲの最も良好なレイヤのＬＩと該レイヤの属するCode wordの番号とを、基地局２０に送信する。これにより、ＣＳＩプロセス＃２における制御情報のビット数は、従来の４ビットから３（＝２＋１）ビットに節減される。同様に、ＣＳＩプロセス＃３では、移動局１０は、Precoding用の制御情報として、受信ＳＩＮＲの２番目に良好なレイヤのＬＩと該レイヤの属するCode wordの番号とを、基地局２０に送信する。これにより、ＣＳＩプロセス＃３における制御情報のビット数も、従来の４ビットから３（＝２＋１）ビットに節減される。
かかる態様では、移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、上記複数のデータ単位（図７のCode word１、２）に属する全ての空間レイヤの中から、受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）の最も高い空間レイヤを選択する。移動局１０の送信ＲＦ部１９は、ＣＳＩ算出部１４により選択された空間レイヤの識別情報（例えば、ＬＩ）に併せて、上記空間レイヤの属するデータ単位の識別情報（例えば、Code word１）を、制御情報として基地局２０に送信する。すなわち、移動局１０は、選択されたレイヤのＬＩに加えて、該レイヤの属するCode wordの番号（例えば、図７のCode word１）を、基地局２０にフィードバックする。このため、ＣＳＩプロセス＃２、＃３で送受信される制御情報のビット数は、上記実施例の２ビット（図９参照）から３ビットに増加するが、より品質の高いレイヤによるデータ伝送が可能となる。
なお、上記実施例及び変形例では、Precodingの適用される物理チャネルとして、ＥＰＤＣＣＨ及びＰＤＳＣＨを例示した。しかしながら、ＥＰＤＣＣＨは、例えば、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator CHannel）等の他の制御用チャネルであってもよい。また、ＰＤＳＣＨについても、他のデータ用チャネルであってもよい。
また、上記実施例及び変形例では、移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、Code wordの選択に際し、チャネル品質を示す指標としてＣＱＩ値を参照するものとした。しかしながら、ＣＳＩ算出部１４は、ＣＱＩ値の代わりに、電波強度を表すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）値、あるいは、電波状態を表すＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）値、ＳＩＮＲ値等を参照するものとしてもよい。
更に、上記実施例及び変形例では、移動局１０のＣＳＩ算出部１４は、空間レイヤの選択に際し、受信品質を示す指標としてＳＩＮＲ値を参照するものとした。しかしながら、ＣＳＩ算出部１４は、ＳＩＮＲ値の代わりに、ＳＩＲ値、あるいは、電波強度を表すＲＳＳＩ値を参照するものとしてもよい。
１０ 移動局
１０ａ ＣＰＵ（Central Processing Unit）
１０ｂ メモリ
１０ｃ ＲＦ（Radio Frequency）回路
１０ｄ 表示装置
１１ 受信ＲＦ部
１２ ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部
１３ チャネル推定部
１４ ＣＳＩ（Channel State Information）算出部
１４ａ ＬＩ決定テーブル
１４ｂ ＬＩビット数テーブル
１４ｃ、１４ｄ Precoding用制御情報テーブル
１５ 制御信号復調部
１６ データ信号復調部
１７ 制御信号生成部
１８ ＩＦＦＴ（Inversed Fast Fourier Transform）部
１９ 送信ＲＦ部
２０ 基地局
２０ａ ＤＳＰ（Digital Signal Processor）
２０ｂ ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）
２０ｃ メモリ
２０ｄ ＲＦ回路
２０ｅ ネットワークＩＦ（Inter Face）部
２１ スケジューラ部
２２ データ信号生成部
２３ 制御信号生成部
２４ Precoding決定部
２５ ＵＥ（User Equipment）−specific ＲＳ（Reference Signals）生成部
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ Precoding処理部
２７ ＣＳＩ−ＲＳ生成部
２８ 物理チャネル多重部
２９ ＩＦＦＴ部
２１０ 送信ＲＦ部
２１１ 受信ＲＦ部
２１２ ＦＦＴ部
２１３ 制御信号復調部
Ａ１ 移動局用アンテナ
Ａ２、Ａ３ 基地局用アンテナ
ｄ 各レイヤ１〜Ｎの送信シンボル
ｊ、ｋ レイヤ番号
Ｍ 基地局のアンテナ数
Ｎ 空間多重のランク数（レイヤ数）
ｓ 各アンテナの送信シンボル
ｗ ランクＮ用Precoding matrix

Claims (6)

  1. 基地局との間で、空間多重による無線通信を行う移動局であって、
    複数のデータ単位の中から、チャネル品質の最も高いデータ単位を選択すると共に、該データ単位に属する空間レイヤの内、受信品質の最も高い空間レイヤを選択する選択部と、
    前記選択部により選択された空間レイヤの識別情報を、制御情報として前記基地局に送信する送信部と
    を有することを特徴とする移動局。
  2. 前記選択部は、前記複数のデータ単位に属する空間レイヤの中から、受信品質の最も高い空間レイヤを選択し、
    前記送信部は、前記選択部により選択された空間レイヤの識別情報に併せて、前記空間レイヤの属するデータ単位の識別情報を、制御情報として前記基地局に送信することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  3. 前記送信部は、第１のチャネル状態情報として、空間レイヤ数に対応する空間符号化情報を前記基地局に送信した後、第２のチャネル状態情報として、前記受信品質の最も高い空間レイヤの識別情報を前記基地局に送信することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  4. 前記送信部は、前記第２のチャネル状態情報に後続する第３のチャネル状態情報として、前記受信品質の２番目に高い空間レイヤの識別情報を前記基地局に送信することを特徴とする請求項３に記載の移動局。
  5. 移動局との間で、空間多重による無線通信を行う基地局であって、
    前記移動局において、複数のデータ単位の中から、チャネル品質の最も高いデータ単位が選択された後、該データ単位に属する空間レイヤの中から選択された、受信品質の最も高い空間レイヤの識別情報を、前記移動局から受信する受信部と、
    前記受信部により受信された前記空間レイヤの識別情報を用いて、空間符号化情報を決定する決定部と、
    前記決定部により決定された空間符号化情報に基づき、前記空間多重を実行する実行部と
    を有することを特徴とする基地局。
  6. 基地局との間で、空間多重による無線通信を行う移動局が、
    複数のデータ単位の中から、チャネル品質の最も高いデータ単位を選択すると共に、該データ単位に属する空間レイヤの内、受信品質の最も高い空間レイヤを選択し、
    選択された空間レイヤの識別情報を、制御情報として前記基地局に送信する
    ことを特徴とする通信制御方法。
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