JP6206490B2 - 通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法に関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）のＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）では、セル端に位置する移動局の受信品質を改善するための手法として、複数セルによる「協調通信」技術が検討されている。協調通信は、複数のポイント（基地局またはアンテナ）が協調して、１つまたは複数の移動局と通信を行う技術である。例えば、下りリンクの協調通信では、複数のポイントから同一のデータが１つの端末に送信される。この下りリンクの協調通信により、空間ダイバーシチ効果による利得向上が図られるため、セル端に位置する移動局では受信品質が改善される。ＬＴＥ−Ａにおける協調通信は、ＣｏＭＰ（Coordinated Multi-Point）通信と呼ばれる。

ここで、移動局周辺のすべてのセルを協調通信の候補セル（以下では単に「候補セル」と呼ぶことがある）とすると、協調通信に関わるセル（つまり、協調セル）を候補セルから選択するにあたり、移動局における測定処理、及び、移動局から基地局への測定結果通知情報が大きくなる。このため、予め少数のセルを候補セルとして選択することが行われる。候補セルの選択方法として、各セルにおいて移動局へ送信される参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）を用いるものがある。ＬＴＥ−Ａ Ｒｅｌ.１１では、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal）を用いて測定したＲＳＲＰを用いて候補セルが選択されて候補セルの組（ＣＲＭ（CoMP Resource Management）セット）が構成される。

なお、「セル」は、１つの基地局の「通信エリア」と「チャネル周波数」とに基づいて規定される。「通信エリア」とは、基地局から送信された電波が到達するエリア（以下では「射程エリア」と呼ぶことがある）の全体でもよいし、射程エリアが分割された分割エリア（所謂、セクタ）であってもよい。また、「チャネル周波数」とは、基地局が通信に使用する周波数の一単位であり、中心周波数と帯域幅とに基づいて規定される。

また、ＬＴＥ−Ａ Ｒｅｌ.１２では、基地局の送信において、水平方向のビームフォーミングに鉛直方向のビームフォーミングを加えた３次元ビームフォーミングを行うことが検討されている。

特開２０１２−１３５０５１号公報

Distributed Robust Multicell Coordinated Beamforming With Imperfect CSI:An ADMM Approach; Chao Shen, Tsung-Hui Chang, Member, IEEE, Kun-Yu Wang, Zhengding Qiu, and Chong-Yung Chi, Senior Member, IEEE; IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, VOL.60, NO.6, JUNE 2012 MIMO OFDM with ST Coding and Beamforming Adapted to Partial CSI; Pengfei Xia, Shengli Zhou, and Georgios B. Giannakis1, Dept. of Electrical and Computer Engr., University of Minnesota 200 Union St. SE, Minneapolis, MN 55455; 2003 Conference on Information Sciences and Systems, The Johns Hopkins University, March 12-14, 2003

ビームフォーミング送信を行う基地局は、複数のアンテナを使用して移動局に対する送信ビームを形成する。これに対し、これら複数のアンテナのうちの１つのアンテナから送信された１つの参照信号を用いて移動局がＲＳＲＰを測定すると、そのＲＳＲＰは、ビームフォーミング送信されるデータ信号の受信電力よりも低いものになる。ここで、協調通信にビームフォーミングを適用する場合が想定される。この場合に、１つのアンテナから送信された１つの参照信号のＲＳＲＰを用いて候補セルの選択を行うと、実際のデータ信号の送信時と異なる受信電力に基づいて候補セルの選択が行われてしまうため、協調通信の利得が低下してしまうという課題がある。３次元ビームフォーミングでは、水平方向または鉛直方向のいずれか一方向のビームフォーミング（つまり、２次元ビームフォーミング）に比べ、さらに利得の向上が図られるため、この課題はより顕著になる。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる、通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法を提供することを目的とする。

開示の態様では、通信システムは、互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と、移動局と、を具備する。前記基地局は、互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングして送信する。前記移動局は、受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。

開示の態様によれば、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。

図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。 図２は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。 図３は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。 図４は、実施例１の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図５は、実施例２の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図６は、実施例２のアンテナ配置の一例を示す図である。 図７は、実施例３の受信品質測定モードの一例を示す図である。 図８は、実施例３の移動局の一例を示すブロック図である。 図９は、実施例４の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図１０は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。 図１１は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示する通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では、一例として、通信システムがＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムである場合について説明するが、これに限定されるものではない。

［実施例１］
＜通信システムの概要＞
図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。図１において、通信システム１は、基地局Ｎ１〜Ｎ７と、移動局Ｕ１とを有する。

基地局Ｎ１は、セルＣ１１〜Ｃ１３を管理する基地局である。同様に、基地局Ｎ２〜Ｎ７は、それぞれセルＣ２１〜Ｃ２３、セルＣ３１〜Ｃ３３、セルＣ４１〜Ｃ４３、セルＣ５１〜Ｃ５３、セルＣ６１〜Ｃ６３、セルＣ７１〜Ｃ７３を管理する基地局である。

ここでは、移動局Ｕ１がセルＣ４１のセル端に位置しており、セルＣ４１が移動局Ｕ１のサービングセル（移動局Ｕ１が登録されているセル）となる。また、図１には、移動局Ｕ１のサービングセルであるセルＣ４１とともに、セルＣ１３及びセルＣ２３を用いて移動局Ｕ１に対して下りリンクの協調通信を行う様子が示されている。よって、セルＣ１３及びセルＣ２３が協調セルとなる。

また、基地局Ｎ１〜Ｎ７は、有線の通信経路で互いに接続されている。基地局Ｎ１〜Ｎ７は、上位局を介して接続されていてもよく、また、上位局を介さずに直接接続されていてもよい。例えば、基地局Ｎ１〜Ｎ７は、Ｘ２インタフェースを用いて互いに直接接続される。

＜基地局の構成例＞
図２は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。図２において、基地局１００は、送信処理部１０１と、プリコーディング部１０２と、マッピング部１０３と、参照信号生成部１０４と、無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎとを有する。アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎは互いに離間して配置される。また、基地局１００は、アンテナ１０７と、無線受信部１０８と、受信処理部１０９と、通信制御部１１０と、ネットワークＩＦ（インタフェース）１１１とを有する。基地局１００は、図１のサービングセルＣ４１を管理する基地局Ｎ４に相当する。

送信処理部１０１は、ユーザデータ、及び、通信制御部１１０から入力される制御データに対し、所定の送信処理、つまり、符号化、変調等を施してベースバンド信号を形成し、形成したベースバンド信号をプリコーディング部１０２に出力する。

プリコーディング部１０２は、ベースバンド信号に対しプリコーディングベクトルを乗算し、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号をマッピング部１０３に出力する。プリコーディングベクトルの乗算により、ベースバンド信号にビームフォーミング送信の重み付けがなされる。よって、プリコーディングベクトルで重み付けした信号をアンテナ１０６−１〜１０６−Ｎのうちのいずれか複数のアンテナから送信することで、ビームフォーミング送信がなされる。

参照信号生成部１０４は、互いに分離可能な複数の参照信号として、互いに直交する複数の参照信号を生成し、生成した複数の参照信号をマッピング部１０３に出力する。これら複数の参照信号は、セル毎に固有の通信リソースに割り当てられる。

マッピング部１０３は、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号を、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎのうち、ビームフォーミング送信に用いるいずれか複数のアンテナにマッピングする。すなわち、マッピング部１０３は、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号を、無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎのうち、ビームフォーミング送信に用いるアンテナに対応する無線送信部に出力する。また、マッピング部１０３は、複数の参照信号を、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎのうちのいずれか複数のアンテナにそれぞれマッピングし、無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎのうち、マッピングしたアンテナに対応する無線送信部に参照信号を出力する。なお、ビームフォーミング送信に用いるアンテナと、参照信号の送信に用いるアンテナとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎは、マッピング部１０３から入力されるベースバンド信号及び参照信号に対し、所定の無線送信処理、つまり、デジタルアナログ変換、アップコンバート等を施して無線信号を形成する。無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎは、形成した無線信号をアンテナ１０６−１〜１０６−Ｎを介して送信する。

無線受信部１０８は、アンテナ１０７を介して受信した無線信号に対し、所定の無線受信処理、つまり、ダウンコンバート、アナログデジタル変換等を施してベースベンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を受信処理部１０９に出力する。

受信処理部１０９は、ベースベンド信号に対し、所定の受信処理、つまり、復調、復号等を施して受信データを取得し、取得した受信データを通信制御部１１０及び後段の機能部に出力する。受信データには、後述する移動局２００から通知された受信品質情報が含まれている。

通信制御部１１０は、受信品質情報を受信データから抽出（取得）する。受信品質情報には、その受信品質情報がどのセルのものかを示すためにセル識別子が含まれている。そこで、通信制御部１１０は、抽出（取得）した受信品質情報に基づいて、候補セルを選択する。例えば、通信制御部１１０は、受信品質が高い順に所定の数のセルを候補セルとして選択する。通信制御部１１０は、候補セルを管理する他の基地局に、候補セルの選択結果、つまり、候補セルの組を、ネットワークＩＦ１１１を介して通知する。また、通信制御部１１０は、セル毎の参照信号を各セルに固有の通信リソースに割り当て、セル毎の参照信号をどの通信リソースに割り当てたかを示す割当リソース情報をマッピング部１０３に出力する。マッピング部１０３は、参照信号生成部１０４から入力される複数の参照信号を割当リソース情報に従って通信リソースにマッピングする。また、通信制御部１１０は、割当リソース情報を後述する移動局２００に通知するために、割当リソース情報を制御データとして送信処理部１０１に出力する。例えば、通信リソースの１単位は、１単位の時間と１単位の周波数とで規定され、ＲＥ（Resource Element）と呼ばれることがある。

＜移動局の構成例＞
図３は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。図３において、移動局２００は、アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、受信処理部２０３と、参照信号取得部２０４と、受信品質測定部２０５と、送信処理部２０６と、無線送信部２０７とを有する。移動局２００は、図１の移動局Ｕ１に相当する。

無線受信部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した無線信号に対し、所定の無線受信処理、つまり、ダウンコンバート、アナログデジタル変換等を施してベースベンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を受信処理部２０３及び参照信号取得部２０４に出力する。

受信処理部２０３は、ベースベンド信号に対し、所定の受信処理、つまり、復調、復号等を施して受信データを取得し、取得した受信データを参照信号取得部２０４及び後段の機能部に出力する。受信データには、基地局１００から通知された割当リソース情報が含まれている。

参照信号取得部２０４は、受信データから割当リソース情報を抽出（取得）し、抽出（取得）した割当リソース情報に従ってベースバンド信号から複数の参照信号を取得し、取得した複数の参照信号を受信品質測定部２０５に出力する。上記のように、セル毎の参照信号はセル毎に固有の通信リソースに割り当てられているため、割当リソース情報によって、参照信号取得部２０４は、取得した参照信号がどのセルのものか判断することができる。そこで、参照信号取得部２０４は、取得した参照信号にセル識別子を付加して受信品質測定部２０５に出力する。

受信品質測定部２０５は、参照信号取得部２０４から入力される複数の参照信号を用いて、基地局１００により行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。受信品質測定部２０５は、測定結果及びセル識別子を含む受信品質情報を基地局１００に通知するために、受信品質情報を送信処理部２０６に出力する。例えば、受信品質測定部２０５は、受信品質として、ＲＳＲＰを測定する。

送信処理部２０６は、ユーザデータ、及び、受信品質測定部２０５から入力される受信品質情報に対し、所定の送信処理、つまり、符号化、変調等を施してベースバンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を無線送信部２０７に出力する。

無線送信部２０７は、ベースバンド信号に対し、所定の無線送信処理、つまり、デジタルアナログ変換、アップコンバート等を施して無線信号を形成し、形成した無線信号をアンテナ２０１を介して送信する。これにより、受信品質情報が基地局１００に通知される。

＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
図４は、実施例１の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図４において、アンテナＡ１〜Ａ１６は、基地局１００のアンテナ１０６−１〜１０６−Ｎに相当し、よって、ここではＮ＝１６である。すなわち、基地局１００は、例えば、鉛直方向に４本、水平方向に４本の合計１６本のアンテナを備え、ユーザデータ及び制御データに対し、３次元ビームフォーミング送信を行うことが可能である。すなわち、基地局１００は、鉛直方向及び水平方向の双方でビーム方向を変化可能である。また、参照信号生成部１０４は、互いに直交する４つの参照信号ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ,ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ,ｓ,-ｓ），ｐ３＝（-ｓ,-ｓ,ｓ,ｓ），ｐ４＝（ｓ,-ｓ,-ｓ,ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１に、参照信号ｐ２をアンテナＡ１３に、参照信号ｐ３をアンテナＡ４に、参照信号ｐ４をアンテナＡ１６に、それぞれマッピングする。

図４に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１〜ｐ４を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。

受信品質測定部２０５は、まず、式（１）に示すチャネル推定ベクトルＨ＾を求める。式（１）において、ｈ_１＾は参照信号ｐ１に基づくチャネル推定値を表し、同様に、ｈ_２＾〜ｈ_４＾は、参照信号ｐ２〜ｐ４にそれぞれ基づくチャネル推定値を表す。つまり、ｈ_１＾〜ｈ_４＾はそれぞれ、参照信号ｐ１〜ｐ４がそれぞれマッピングされたアンテナＡ１，Ａ１３，Ａ４，Ａ１６に対応する。

次いで、受信品質測定部２０５は、式（２）に従って、基地局１００側のチャネル相関行列Ｒを求める。チャネル相関行列Ｒは、アンテナＡ１，Ａ１３，Ａ４，Ａ１６間での相関行列に相当する。式（２）において、Ｈ＾^ＨはＨ＾のエルミート行列、“*”は複素共役、“< >”は一定時間での時間平均を表す。

次いで、受信品質測定部２０５は、式（３）に従って、ビームフォーミングの重みベクトルＷを求める。この重みベクトルＷの算出は、基地局１００で用いられる上記のプリコーディングベクトルの推定に相当する。式（３）において、“ｅｉｇ（Ｒ）”は、行列Ｒの最大固有値に対応する固有ベクトル（つまり、最大固有ベクトル）を算出することを表す。つまり、式（３）によって、基地局１００が行う３次元ビームフォーミングにより得られる最大利得に対応するＷが算出される。

そして、受信品質測定部２０５は、式（４）に従って、ＲＳＲＰであるＰ_ＢＦを求める。式（４）において、Ｗ^ＨはＷのエルミート行列を表す。

式（４）に示すように、Ｐ_ＢＦの算出式にはＷＷ^Ｈが含まれる。このＷは、ビームフォーミングの重みベクトルＷである。よって、受信品質測定部２０５が式（４）に従ってＰ_ＢＦを求めることにより、基地局１００により行われる３次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定することができる。

以上のように、実施例１では、基地局１００は、互いに分離可能な複数の参照信号を、互いに離間した複数のアンテナにマッピングして送信する。移動局２００は、受信した複数の参照信号を用いて、基地局１００により行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定して基地局１００に通知する。これにより、移動局２００により測定される受信品質は、ビームフォーミング送信の利得を加味したものになるため、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。また、ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質が基地局１００に通知されるため、基地局１００は、参照信号に対しビームフォーミング送信を適用することなく、実際のデータ信号の送信時と同様の受信品質に基づいて候補セルの選択を行うことができる。よって、基地局１００では最適な候補セルを選択することができ、その結果、協調通信の利得の低下を防ぐことができる。

また、実施例１では、基地局１００は、鉛直方向及び水平方向に互いに離間した複数のアンテナに複数の参照信号をマッピングし、移動局２００は、３次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。これにより、協調通信に３次元ビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。

［実施例２］
＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
図５は、実施例２の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図５において、アンテナＡ１〜Ａ１６は、基地局１００のアンテナ１０６−１〜１０６−Ｎに相当し、よって、ここではＮ＝１６である。すなわち、基地局１００は、例えば、鉛直方向に４本、水平方向に４本の合計１６本のアンテナを備える。また、ここでは、水平方向に配置される４本のアンテナが互いに無相関となるように、水平方向のアンテナ間隔が広く設定される。従って、ユーザデータ及び制御データに対し、鉛直方向では２次元ビームフォーミング送信、及び、水平方向では、プリコーディングによる空間多重伝送またはダイバーシチ伝送を行うことが可能である。つまり、基地局１００は、鉛直方向でのみビーム方向を変化可能である。また、参照信号生成部１０４は、互いに直交する２つの参照信号ｐ１，ｐ２を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１に、参照信号ｐ２をアンテナＡ４に、それぞれマッピングする。

アンテナＡ１と、アンテナＡ４とは、図６に示す配置関係を採る。図６は、実施例２のアンテナ配置の一例を示す図である。すなわち、アンテナＡ１と、アンテナＡ４とは、鉛直方向で距離ｄだけ離間して配置される。よって、送信ビームを鉛直上方向から角度θだけ傾けた方向に放射する場合、アンテナＡ４に対するアンテナＡ１の遅延時間ｔ_２、及び、アンテナＡ１とアンテナＡ４とにおける参照信号間の位相差φは、式（５）で表される。式（５）においてｃは光速、ｆは周波数である。

図５に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１，ｐ２を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。

参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２は、式（６）のように表される。参照信号ｒ１は参照信号ｐ１に対応し、参照信号ｒ２は参照信号ｐ２に対応する。式（６）において、ｈ_１は参照信号ｐ１に基づくチャネル推定値、ｈ_２は参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値、ｎ_１，ｎ_２は雑音を表す。

受信品質測定部２０５は、式（７）に示す、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値を求める。式（７）に示すように、この平均複素相関値は、近似的に参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差と見なすことができる。つまり、式（７）により、参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が推定される。

そして、受信品質測定部２０５は、式（８）に従って、ＲＳＲＰであるＰ_ＢＦを求める。つまり、受信品質測定部２０５は、参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２と、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値とからＰ_ＢＦを求める。

式（８）に示すように、Ｐ_ＢＦの算出式には参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が含まれる。また、この位相差は、式（７）に示すような平均複素相関値に相当する。つまり式（８）では、互いに無相関な雑音同士が加算されて雑音が抑圧されるとともに、希望信号が同相加算されることになる。このため、受信品質測定部２０５が式（８）に従ってＰ_ＢＦを求めることにより、基地局１００により行われる鉛直方向での２次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定することができる。

以上のように、実施例２では、基地局１００は、鉛直方向に互いに離間した複数のアンテナに複数の参照信号をマッピングし、移動局２００は、鉛直方向の２次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。これにより、協調通信に鉛直方向の２次元ビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。

［実施例３］
＜基地局の構成例＞
実施例３の基地局の構成例は実施例１と同様である。但し、通信制御部１１０は、実施例１の処理に加えて、さらに以下の処理を行う。すなわち、通信制御部１１０は、セル毎の受信品質の測定方法を指示する情報（以下では「測定方法指示情報」と呼ぶことがある）を割当リソース情報とともに制御データとして送信処理部１０１に出力する。

例えば、通信制御部１１０は、基地局１００が管理するセル、及び、各候補セルについての測定方法指示情報として、図７に示すモード０，１，２のうちのいずれか一つのモードをセル毎に選択する。図７は、実施例３の受信品質測定モードの一例を示す図である。モード０は、ビームフォーミング送信が行われないときに選択されるモードであり、従来通りビームフォーミングによる利得を加味せずにＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。モード１は、３次元ビームフォーミング送信が行われるときに選択されるモードであり、実施例１で説明したような最大固有ベクトル演算によりＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。モード２は、鉛直方向の２次元ビームフォーミング送信が行われるときに選択されるモードであり、実施例２で説明したような平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。つまり、基地局１００は、ビームフォーミング送信の種別に応じて、モード０〜２のいずれかのモードを選択する。これらのモードは、各セルの送信アンテナ構成に基づいて決めることができる。

＜移動局の構成例＞
図８は、実施例３の移動局の一例を示すブロック図である。図３において、移動局３００は、受信品質測定部３０１を有する。受信品質測定部３０１は、受信データからセル毎の測定方法指示情報を抽出（取得）し、抽出（取得）した測定方法指示情報に従って、受信品質の測定方法を切り替える。すなわち、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード０である場合は、従来通りビームフォーミングによる利得を加味せずにＲＳＲＰを測定する。また、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード１である場合は、実施例１で説明したような最大固有ベクトル演算によりＲＳＲＰを測定する。また、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード２である場合は、実施例２で説明したような平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定する。つまり、移動局３００では、基地局１００のビームフォーミング送信の種別に応じた最適な測定方法で受信品質を測定することができる。

以上のように、実施例３では、基地局１００は、ビームフォーミング送信の種別に応じて、受信品質の測定方法を移動局３００に指示する。移動局３００は、基地局１００から指示された測定方法に従って、受信品質を測定する。平均複素相関値演算による測定では、最大固有ベクトル演算による測定に比べて、移動局３００での処理量が小さい。また、ビームフォーミングによる利得を加味しない従来通りのＲＳＲＰの測定では、平均複素相関値演算による測定に比べて、移動局３００での処理量がさらに小さい。よって、ビームフォーミング送信の種別に応じて受信品質の測定方法を切り替えることで、移動局３００における処理量及び消費電力を削減することができる。

［実施例４］
＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
図９は、実施例４の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図９に示すアンテナ構成は、図４（実施例１）と同様である。但し、実施例４では、参照信号生成部１０４は、互いに直交する２つの参照信号ｐ１，ｐ２を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１３に、参照信号ｐ２をアンテナＡ４に、それぞれマッピングする。

図９に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１，ｐ２を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。

参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２は、式（９）のように表される。参照信号ｒ１は参照信号ｐ１に対応し、参照信号ｒ２は参照信号ｐ２に対応する。式（９）において、ｈ_２,ｃは参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値のうちｈ_１と相関がある成分を表し、ｈ_２,ｕは参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値のうちｈ_１と相関がない成分を表す。

受信品質測定部２０５は、式（１０）に示す、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値を求める。式（１０）に示すように、この平均複素相関値は、近似的に参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差と見なすことができる。つまり、式（１０）により、参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が推定される。

そして、受信品質測定部２０５は、実施例２と同様、式（８）に従って、ＲＳＲＰであるＰ_ＢＦを求める。

以上のように、実施例４では、基地局１００が３次元ビームフォーミング送信を行う場合でも、実施例２と同様に、平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定することができる。よって、基地局１００が３次元ビームフォーミング送信を行う場合に、ＲＳＲＰの測定に関する処理量及び消費電力を、実施例１（つまり、最大固有ベクトル演算によるＲＳＲＰの測定）よりも削減することができる。

［他の実施例］
［１］基地局１００及び移動局２００，３００は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

さらに、基地局１００及び移動局２００，３００で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（または、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（または、ＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、またはワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。

［２］基地局１００及び移動局２００，３００は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。

図１０は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、基地局１０は、ネットワークＩＦ１１と、プロセッサ１２と、メモリ１３と、ＲＦ（Radio Frequency）回路１４と、アンテナ１５−１〜１５−Ｎとを有する。プロセッサ１２の一例として、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。また、メモリ１３の一例として、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。

そして、基地局１００で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサ１２で実行することによって実現してもよい。すなわち、送信処理部１０１と、プリコーディング部１０２と、マッピング部１０３と、参照信号生成部１０４と、受信処理部１０９と、通信制御部１１０とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１３に記憶され、各プログラムがプロセッサ１２で実行されてもよい。また、ネットワークＩＦ１１１は、ネットワークＩＦ１１によって実現される。また、無線送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、無線受信部１０８とは、ＲＦ回路１４によって実現される。アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎは、アンテナ１５−１〜１５−Ｎによって実現される。アンテナ１０７は、アンテナ１６によって実現される。

図１１は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。図１１に示すように、移動局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ回路２２と、プロセッサ２３と、メモリ２４とを有する。

プロセッサ２３の一例として、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等が挙げられる。また、メモリ２４の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。

そして、移動局２００，３００で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサ２３で実行することによって実現してもよい。すなわち、受信処理部２０３と、参照信号取得部２０４と、受信品質測定部２０５，３０１と、送信処理部２０６とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２４に記憶され、各プログラムがプロセッサ２３で実行されてもよい。また、無線受信部２０２と、無線送信部２０７とは、ＲＦ回路２２によって実現される。また、アンテナ２０１は、アンテナ２１によって実現される。

［３］実施例１〜４では、各アンテナを物理的なアンテナとして説明したが、開示の技術はアンテナポートのような論理的なアンテナにも同様に適用可能である。

１ 通信システム
Ｎ１〜Ｎ７，１００ 基地局
１０１，２０６ 送信処理部
１０２ プリコーディング部
１０３ マッピング部
１０４ 参照信号生成部
１０５−１〜１０５−Ｎ，２０７ 無線送信部
１０６−１〜１０６−Ｎ，１０７，２０１ アンテナ
１０８，２０２ 無線受信部
１０９，２０３ 受信処理部
１１０ 通信制御部
１１１ ネットワークＩＦ
２００，３００ 移動局
２０４ 参照信号取得部
２０５ 受信品質測定部

Claims (8)

1. 互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と、移動局と、を具備する通信システムであって、
   前記基地局は、互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングして送信し、
   前記移動局は、受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信により得られる最大利得に対応する重みベクトルＷと、チャネル推定ベクトルＨ＾とに基づいて、以下の式（１）に従って受信品質Ｐ _ＢＦ を測定して前記基地局に通知する、
   通信システム。
   

   
2. 前記複数のアンテナは、鉛直方向及び水平方向に互いに離間した複数のアンテナであり、
   前記移動局は、前記鉛直方向及び前記水平方向の双方でビーム方向が変化可能な前記ビームフォーミング送信により得られる前記最大利得に対応する前記重みベクトルに基づいて前記受信品質を測定する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記複数のアンテナは、鉛直方向に互いに離間した複数のアンテナであり、
   前記移動局は、前記鉛直方向でビーム方向が変化可能な前記ビームフォーミング送信により得られる前記最大利得に対応する前記重みベクトルに基づいて前記受信品質を測定する、
   請求項１に記載の通信システム。
4. 前記基地局は、前記ビームフォーミング送信の種別に応じて、前記受信品質の測定方法を前記移動局に指示する、
   請求項１に記載の通信システム。
5. 前記基地局は、前記移動局から通知された前記受信品質に基づいて、協調通信の候補セルを選択する、
   請求項１に記載の通信システム。
6. 互いに離間した複数のアンテナと、
   互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングする
   マッピング部と、
   マッピングされた前記複数の参照信号を前記複数のアンテナを介して送信する送信部と、
   前記複数の参照信号を用いて移動局により測定された受信品質Ｐ _ＢＦ であって、前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信により得られる最大利得に対応する重みベクトルＷと、チャネル推定ベクトルＨ＾とに基づいて、以下の式（２）に従って前記移動局によって測定された前記受信品質の通知を前記移動局から受信する受信部と、
   前記移動局から通知された前記受信品質に基づいて、協調候補セルを選択する選択部と、
   を具備する基地局。
   

   
7. 互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と通信する移動局であって、
   前記複数のアンテナにマッピングされた、互いに分離可能な複数の参照信号を受信する受信部と、
   受信された前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信により得られる最大利得に対応する重みベクトルＷと、チャネル推定ベクトルＨ＾とに基づいて、以下の式（３）に従って受信品質Ｐ _ＢＦ を測定する測定部と、
   測定された前記受信品質を前記基地局に通知する通知部と、
   を具備する移動局。
   

   
8. 基地局が有する互いに離間した複数のアンテナにマッピングされた、互いに分離可能な複数の参照信号を受信し、
   受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信により得られる最大利得に対応する重みベクトルＷと、チャネル推定ベクトルＨ＾とに基づいて、以下の式（４）に従って受信品質Ｐ _ＢＦ を測定する、
   受信品質測定方法。
   

   

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