JP6328750B2 - 無線通信システムにおいてチャネル状態情報送信方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおいてサブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ）を用いてチャネル状態情報を送信する方法及びそのための装置に関する。

本発明を適用できる無線通信システムの一例として、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；以下、「ＬＴＥ」という。）通信システムについて概略的に説明する。

図１は、無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）は、既存のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）から進展したシステムであり、現在３ＧＰＰで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、Ｅ−ＵＭＴＳをＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムと呼ぶこともできる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の詳細な内容はそれぞれ、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」のＲｅｌｅａｓｅ ７及びＲｅｌｅａｓｅ ８を参照すればよい。

図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）、基地局（ｅＮｏｄｅＢ；ｅＮＢ）、及びネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の終端に位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ；ＡＧ）を含んでいる。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び／又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。

一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なったセルは、互いに異なった帯域幅を提供するように設定されればよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）データについて、基地局は下りリンクスケジューリング情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅＱｕｅｓｔ）関連情報などを知らせる。また、上りリンク（Ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）データについて、基地局は上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ関連情報などを知らせる。基地局同士の間には、ユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク（Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＣＮ）は、ＡＧ、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどで構成可能である。ＡＧは、複数のセルで構成されるＴＡ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ）単位に端末の移動性を管理する。

無線通信技術は、ＷＣＤＭＡに基づいてＬＴＥにまで開発されてきたが、ユーザと事業者の要求と期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、将来、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコストの削減、サービス可用性の増大、柔軟な周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度な電力消耗などが要求される。

ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術とは、１個の送信アンテナと１個の受信アンテナを用いる今までの方法から脱皮し、多重送信アンテナと多重受信アンテナを採択して送受信データ効率を向上させることができる方法のことをいう。すなわち、無線通信システムの送信端（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｅｎｄ）或いは受信端（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｅｎｄ）で多重アンテナを用いて容量を増大させたり性能を改善させる技術である。ＭＩＭＯ技術を多重アンテナ技術と呼ぶこともできる。

多重アンテナ送信を支援するために、送信情報をそれぞれのアンテナに、チャネル状況などに応じて適切に割り振るプリコーディング行列を適用することができる。

上述したような議論に基づき、以下では、無線通信システムにおいてチャネル状態情報を送信する方法及びそのための装置を提案する。

本発明で遂げようとする技術的課題は、上記の技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、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にとって明らかになるであろう。

上記の問題点を解決するために、本発明の一実施例に係る、無線通信ステムにおいて端末がチャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＣＳＩ）を送信する方法は、４アンテナポートのための報告サブモードによって、第１ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と関連している第１コードブック及び第２ＰＭＩと関連している第２コードブックをサブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ）するステップと、サブサンプリングされた前記第１コードブック及び前記第２コードブックに基づいてチャネル状態情報を報告するステップとを有し、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が１又は２である場合、前記第１ＰＭＩのための第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２のうちの一つと決定され、前記ＲＩが１である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、２、８及び１０のうちの一つと決定され、前記ＲＩが２である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、１、４及び５のうち一つと決定されてもよい。

本発明の他の実施例に係る、無線通信システムにおいてチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する端末は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ユニットと、プロセッサとを備え、前記プロセッサは、４アンテナポートのための報告サブモードによって、第１ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と関連している第１コードブック及び第２ＰＭＩと関連している第２コードブックをサブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ）し、サブサンプリングされた前記第１コードブック及び前記第２コードブックに基づいてチャネル状態情報を報告するように構成され、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が１又は２である場合、前記第１ＰＭＩのための第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２のうちの一つと決定され、前記ＲＩが１である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、２、８及び１０のうちの一つと決定され、前記ＲＩが２である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、１、４及び５のうち一つと決定されてもよい。

本発明に係る上記の実施例において次の事項を共通に適用することができる。

前記ＲＩが３である場合、前記第２ＰＭＩのための前記第２コードブックインデックスは、０〜１５の整数のうち一つを有することができる。

前記ＲＩが４である場合、前記第２ＰＭＩのための前記第２コードブックインデックスは、０〜１５の整数のうち一つを有することができる。

前記ＲＩが１である場合、前記第２コードブックインデックスは次の式を用いて決定され、

前記Ｉ_PMI2は、０〜３のうち一つの整数値を有し、前記第２ＰＭＩの値を表すことができる。

前記ＲＩが２である場合、前記第２コードブックインデックスは次の式を用いて決定され、

前記Ｉ_PMI2は、０〜３のうち一つの整数値を有し、前記第２ＰＭＩの値を表すことができる。

前記第１ＰＭＩは、広帯域長期間のＰＭＩに該当し、前記第２ＰＭＩは、狭帯域短期間のＰＭＩに該当し、最終ＰＭＩは、前記第１ＰＭＩと前記第２ＰＭＩによって決定されてもよい。

前記報告サブモードは、ＰＭＩ及び広帯域ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を報告するＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）モード１−１の第２サブモードであってもよい。

本発明について前述した一般的な説明と後述する詳細な説明は例示的なものであり、請求項に記載の発明に関する更なる説明のためのものである。

本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいてサブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ）を用いてチャネル状態情報を効率的に送信することができる方法及び装置を提供可能になる。

本発明で得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない別の効果は、以下の記載から、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には明確に理解されるであろう。

本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的思想を説明する。

無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。 ３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）及びユーザプレーン（Ｕｓｅｒ Ｐｌａｎｅ）構造を示す図である。 ３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般的な信号送信方法を説明するための図である。 ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。 ＬＴＥシステムで用いられる下りリンク無線フレームの構造を例示する図である。 ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。 一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムを示す構成図である。 チャネル状態情報の周期的報告について例示する図である。 チャネル状態情報の周期的報告について例示する図である。 チャネル状態情報の周期的報告について例示する図である。 チャネル状態情報の周期的報告について例示する図である。 ＬＴＥ−Ａシステムで議論中のチャネル状態情報の周期的報告を例示する図である。 図８のモード１−１のサブモード（ｓｕｂｍｏｄｅ）１におけるＣＳＩフィードバックを例示する図である。 図８のモード１−１のサブモード２におけるＣＳＩフィードバックを例示する図である。 図８のモード２−１におけるＣＳＩフィードバックを例示する図である。 本発明の一実施例に係るチャネル状態情報報告方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例に適用可能な基地局及び端末を示す図である。

以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が３ＧＰＰシステムに適用された例である。

本明細書ではＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、ＦＤＤ方式を基準に本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、Ｈ−ＦＤＤ方式又はＴＤＤ方式にも容易に変形して適用されてもよい。

図２は、３ＧＰＰ無線接続網規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末（ＵＥ）とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。

第１層である物理層は、物理チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて上位層に情報送信サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層とは送信チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して接続されている。該送信チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調され、上りリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調される。

第２層の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）層は、論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて、上位層である無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＬＣ）層にサービスを提供する。第２層のＲＬＣ層は、信頼できるデータ送信を支援する。ＲＬＣ層の機能は、ＭＡＣ内部の機能ブロックとしてもよい。第２層のＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでＩＰｖ４やＩＰｖ６のようなＩＰパケットを効率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）機能を果たす。

第３層の最下部に位置する無線リソース制御（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＲＣ）層は、コントロールプレーンにのみ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラー（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ）の設定（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）、再設定（Ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）及び解除（Ｒｅｌｅａｓｅ）に関連して、論理チャネル、送信チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー（ＲＢ）とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第２層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層とはＲＲＣメッセージを互いに交換する。端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層間にＲＲＣ接続（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）がある場合に、端末はＲＲＣ接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｍｏｄｅ）にあり、そうでない場合は、ＲＲＣ休止状態（Ｉｄｌｅ Ｍｏｄｅ）にあるようになる。ＲＲＣ層の上位にあるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）と移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などの機能を果たす。

基地局（ｅＮＢ）を構成する一つのセルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なるセルは異なる帯域幅を提供するように設定されてもよい。

ネットワークから端末にデータを送信する下り送信チャネルとしては、システム情報を送信するＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ページングメッセージを送信するＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りＳＣＨを介して送信されてもよく、別の下りＭＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り送信チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）がある。送信チャネルの上位に存在し、送信チャネルにマッピングされる論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）としては、ＢＣＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＣＣＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＣＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＴＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。

図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。

端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索（Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）作業を行う（Ｓ３０１）。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｐ−ＳＣＨ）及びセカンダリ同期チャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｓ−ＳＣＨ）を受信して基地局と同期を取り、セルＩＤなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。

初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＣＣＨ）、及び該ＰＤＣＣＨに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる（Ｓ３０２）。

一方、基地局に最初に接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ＲＡＣＨ）を行ってよい（Ｓ３０３乃至Ｓ３０６）。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＲＡＣＨ）を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し（Ｓ３０３及びＳ３０５）、ＰＤＣＣＨ及び対応するＰＤＳＣＨを介して、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースのＲＡＣＨについては、衝突解決手順（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）をさらに行ってもよい。

上述の手順を行った端末は、以降、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）、及び物理上りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行えばよい。特に、端末はＰＤＣＣＨを介して下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）を受信する。ここで、ＤＣＩは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なる。

一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク／上りリンクＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などを含む。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、端末は、これらのＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報をＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを介して送信してもよい。

図４は、ＬＴＥシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。

図４を参照すると、無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）は１０ｍｓ（３２７２００×Ｔ_s）の長さを有し、１０個の均等なサイズのサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）で構成されている。それぞれのサブフレームは１ｍｓの長さを有し、２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成されている。それぞれのスロットは０．５ｍｓ（１５３６０×Ｔ_s）の長さを有する。ここで、Ｔ_sはサンプリング時間を表し、Ｔ_s＝１／（１５ｋＨｚ×２０４８）＝３．２５５２×１０^-8（約３３ｎｓ）で表示される。スロットは時間領域において複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数領域において複数のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ；ＲＢ）を含む。ＬＴＥシステムにおいて一つのリソースブロックは１２個の副搬送波×７（６）個のＯＦＤＭシンボルを含む。データの送信される単位時間であるＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は一つ以上のサブフレーム単位に定めることができる。上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は様々に変更されてもよい。

図５は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。

図５を参照すると、サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって先頭の１乃至３個のＯＦＤＭシンボルは制御領域として用いられ、残り１３〜１１個のＯＦＤＭシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、Ｒ１乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する基準信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ（ＲＳ）又はＰｉｌｏｔ Ｓｉｇｎａｌ）を表す。ＲＳは、制御領域及びデータ領域を問わず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルもデータ領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）などがある。

ＰＣＦＩＣＨは物理制御フォーマット指示子チャネルで、毎サブフレームごとにＰＤＣＣＨに用いられるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせる。ＰＣＦＩＣＨは、最初のＯＦＤＭシンボルに位置し、ＰＨＩＣＨ及びＰＤＣＣＨに優先して設定される。ＰＣＦＩＣＨは４個のＲＥＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）で構成され、それぞれのＲＥＧはセルＩＤ（Ｃｅｌｌ ＩＤｅｎｔｉｔｙ）に基づいて制御領域内に分散される。一つのＲＥＧは４個のＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）で構成される。ＲＥは、１副搬送波×１ ＯＦＤＭシンボルと定義される最小物理リソースを表す。ＰＣＦＩＣＨ値は帯域幅によって１〜３又は２〜４の値を指示し、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。

ＰＨＩＣＨは、物理ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅｑｕｅｓｔ）指示子チャネルで、上りリンク送信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫを運ぶために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、ＵＬ ＨＡＲＱのためのＤＬ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報が送信されるチャネルを表す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）にスクランブル（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）される。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは１ビットで指示され、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは拡散因子（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ；ＳＦ）＝２又は４で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のＰＨＩＣＨは、ＰＨＩＣＨグループを構成する。ＰＨＩＣＨグループに多重化されるＰＨＩＣＨの個数は、拡散コードの個数によって決定される。ＰＨＩＣＨ（グループ）は周波数領域及び／又は時間領域においてダイバーシチ利得を得るために３回反復（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）される。

ＰＤＣＣＨは物理下りリンク制御チャネルで、サブフレームにおける先頭のｎ個のＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。ここで、ｎは１以上の整数で、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨは一つ以上のＣＣＥで構成される。ＰＤＣＣＨは、送信チャネルであるＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）のリソース割り当てに関する情報、上りリンクスケジューリンググラント（Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｇｒａｎｔ）、ＨＡＲＱ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。ＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）はＰＤＳＣＨを介して送信される。したがって、基地局と端末は一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、ＰＤＳＣＨを介してデータをそれぞれ送信及び受信する。

ＰＤＳＣＨのデータがいずれの端末（一つ又は複数の端末）に送信されるものか、これら端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、ＰＤＣＣＨに含まれて送信される。例えば、特定ＰＤＣＣＨが「Ａ」というＲＮＴＩ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）でＣＲＣマスクされており、「Ｂ」という無線リソース（例、周波数位置）及び「Ｃ」というＤＣＩフォーマット、すなわち、伝送形式情報（例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など）を用いて送信されるデータに関する情報が、特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているＲＮＴＩ情報を用いてＰＤＣＣＨをモニタリングし、「Ａ」のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があると、これらの端末はＰＤＣＣＨを受信し、受信したＰＤＣＣＨの情報に基づいて「Ｂ」と「Ｃ」によって指示されるＰＤＳＣＨを受信する。

図６は、ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。

図６を参照すると、上りリンクサブフレームは、制御情報を運ぶＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域とに区別される。サブフレームにおいて中間部分がＰＵＳＣＨに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がＰＵＣＣＨに割り当てられる。ＰＵＣＣＨ上で送信される制御情報は、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、下りリンクチャネル状態を示すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＭＩＭＯのためのＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、上りリンクリソース割り当て要請であるＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）などがある。一つの端末に対するＰＵＣＣＨは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、ＰＵＣＣＨに割り当てられる２個のリソースブロックはスロット境界で周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）する。特に、図６は、ｍ＝０のＰＵＣＣＨ、ｍ＝１のＰＵＣＣＨ、ｍ＝２のＰＵＣＣＨ、ｍ＝３のＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられるとしている。

多重アンテナ（ＭＩＭＯ）システム
以下、ＭＩＭＯシステムについて説明する。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを使用する方法で、この方法によりデータの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端で複数個のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献ではＭＩＭＯを「多重アンテナ」と呼ぶこともできる。

多重アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するに単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）をまとめて併合することによってデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させることができる。また、この技術は、移動通信端末と中継機などに幅広く使用することができる。多重アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。

一般的な多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図７に示されている。送信端では送信アンテナがＮ_T個設けられており、受信端では受信アンテナがＮ_R個が設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。１個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをＲ_oとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の数式１のように、最大伝送レートＲ_oにレート増加率Ｒ_iを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Ｒ_iは、Ｎ_TとＮ_Rのうちの小さい値を表す。

例えば、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、４倍の伝送レートを取得できる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、これを実質的なデータ伝送率の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に３世代移動通信と次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。

現在までの多重アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多重接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、及び伝送信頼度の向上及び伝送率の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が進行されている。

多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するべく、それを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図７に示すように、Ｎ_T個の送信アンテナとＮ_R個の受信アンテナが存在するとする。まず、伝送信号について説明すると、Ｎ_T個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はＮ_T個であるから、送信情報を下記の数式２のようなベクトルで表現できる。

一般に、チャネル行列のランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なった情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立した（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数のうち、最小個数と定義され、よって、行列のランクは、行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Ｈのランク（ｒａｎｋ(Ｈ)）は、数式６のように制限される。

また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なった情報のそれぞれを「送信ストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」は、「レイヤ（Ｌａｙｅｒ）」と呼ぶこともできる。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Ｈは、下記の数式７のように表すことができる。

ここで、「＃ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｓ」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、１個のストリームは１個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。

１個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。１個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバーシチ方式といえ、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間マルチプレクシング方式といえる。勿論、これらの中間方式である、空間ダイバーシチと空間マルチプレクシングとの混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。

チャネル状態情報（ＣＳＩ）フィードバック
以下、チャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）報告について説明する。現在、ＬＴＥ標準では、チャネル状態情報無しで運用される開ループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）ＭＩＭＯとチャネル状態情報に基づいて運用される閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）ＭＩＭＯといった２種類の送信方式が存在する。特に、閉ループＭＩＭＯでは、ＭＩＭＯアンテナの多重化利得（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ）を得るために、基地局及び端末のそれぞれはチャネル状態情報に基づいてビームフォーミングを行うことができる。基地局は、チャネル状態情報を端末から得るために、端末にＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）又はＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）を割り当て、下りリンク信号に対するチャネル状態情報（ＣＳＩ）をフィードバックするように命令する。

ＣＳＩは、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）の３つの情報に大別される。まず、ＲＩは、上述したように、チャネルのランク情報を示し、端末が同一の周波数−時間リソースを用いて受信できるストリームの個数を意味する。また、ＲＩは、チャネルのロングタームフェーディング（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｆａｄｉｎｇ）によって決定されるため、一般に、ＰＭＩ、ＣＱＩ値に比べてより長い周期で基地局にフィードバックされる。

次に、ＰＭＩは、チャネルの空間特性を反映した値であり、ＳＩＮＲなどのメトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を基準に、端末が好む基地局のプリコーディング行列インデックスを示す。最後に、ＣＱＩは、チャネルの強度を示す値であり、通常、基地局がＰＭＩを用いた時に得られる受信ＳＩＮＲを意味する。

ＬＴＥ−Ａ標準のようなより進展した通信システムでは、ＭＵ−ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）を用いた追加の多重ユーザダイバーシチ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を得ることが追加されている。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、アンテナドメインで多重化される端末間の干渉が存在するため、ＣＳＩの正確性は、ＣＳＩを報告した端末だけでなく、多重化される他の端末の干渉にも大きな影響を及ぼしうる。このため、ＭＵ−ＭＩＭＯではＳＵ−ＭＩＭＯに比べてより正確なＣＳＩ報告が要求される。

そこで、ＬＴＥ−Ａ標準では、最終のＰＭＩを、ロングターム（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ）及び／又は広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ；ＷＢ）ＰＭＩであるＷ１と、ショートターム（ｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ）及び／又はサブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ；ＳＢ）ＰＭＩであるＷ２といった２種類に分けて設計するものと決定された。

上記のＷ１及びＷ２情報から一つの最終ＰＭＩを構成する構造的コードブック変換（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｏｄｅｂｏｏｋ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）方式の例示として、下記の式８のように、チャネルのロングターム共分散行列（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）を用いることができる。

上記の式８で、Ｗ２は、ショートタームＰＭＩであり、ショートタームチャネル情報を反映するために構成されたコードブックのコードワードを意味し、Ｗは、最終コードブックのコードワード（すなわち、プリコーディング行列）を意味し、

既存のＷ１とＷ２の具体的な構造は、次の式９のとおりである。

ここで、Ｎｔは、送信アンテナの個数を表し、Ｍは、行列Ｘｉにおける列の個数であり、行列Ｘｉには総Ｍ個の候補列ベクトルがあることを表す。ｅ_M ^k、ｅ_M ^l、ｅ_M ^mは、Ｍ個の元素のうち、それぞれ、ｋ番目、ｌ番目、ｍ番目の元素のみが１であり、残りは０である列ベクトルであり、Ｘｉにおけるｋ番目、ｌ番目、ｍ番目の列ベクトルを表す。

ｉは、０以上の整数であり、Ｗ１を指示するＰＭＩインデックスを表す。ｊは、０以上の整数であり、Ｗ２を指示するＰＭＩインデックスを表す。

式９で、コードワードの構造は、交差偏波アンテナ（ｃｒｏｓｓ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｎｔｅｎｎａ）を利用し、アンテナ間の間隔がちゅう密な場合、例えば、通常、隣接アンテナ間の距離が信号波長の半分以下である場合、発生するチャネルの相関関係（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）特性を反映して設計した構造である。交差偏波アンテナの場合、アンテナを水平アンテナグループ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｔｅｎｎａ ｇｒｏｕｐ）と垂直アンテナグループ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｔｅｎｎａ ｇｒｏｕｐ）とに区分できるが、各アンテナグループはＵＬＡ（ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ）アンテナの特性を有し、両アンテナグループは共存する（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ）。

このため、各グループのアンテナ間の相関関係は同一の線形位相増加（ＬＰＩ）特性を有し、アンテナグループ間の相関関係は、位相回転（ｐｈａｓｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ）された特性を有する。結局、コードブックはチャネルを量子化（ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）した値であるから、チャネルの特性をそのまま反映してコードブックを設計する必要がある。説明の便宜のために、上述した構造としたランク１コードワードを、下記の式１０のように例示することができる。

前述したように、ＬＴＥシステムにおいてチャネル状態情報（ＣＳＩ）は、これに制限されるものではないが、ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩなどを含むこてができる。各端末の送信モードによってＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩが全て送信されたり、その一部のみが送信される。チャネル状態情報が周期的に送信される場合を周期的報告（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ）といい、チャネル状態情報が基地局の要請に応じて送信される場合を非周期的報告（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ）という。非周期的報告の場合、基地局から上りリンクスケジューリング情報に含まれている要請ビット（ｒｅｑｕｅｓｔ ｂｉｔ）が端末に送信される。その後、端末は、自身の送信モードに基づくチャネル状態情報を上りリンクデータチャネル（ＰＵＳＣＨ）で基地局に伝達する。周期的報告の場合、各端末別に上位層信号によって半−静的（ｓｅｍｉ−ｓｔａｔｉｃ）方式で周期と当該周期におけるオフセットなどがサブフレーム単位にシグナルされる。各端末は、送信モードに基づくチャネル状態情報を、定められた周期で上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）を介して基地局に伝達する。チャネル状態情報を送信するサブフレームに上りリンクデータが同時に存在すると、チャネル状態情報はデータと併せて上りリンクデータチャネル（ＰＵＳＣＨ）で送信される。基地局は、各端末のチャネル状況及びセル内の端末分布状況などを考慮して、各端末に適した送信タイミング情報を端末に送信する。送信タイミング情報は、チャネル状態情報を送信するための周期、オフセットなどを含み、ＲＲＣメッセージによって各端末に送信されてもよい。

図８乃至図１１には、ＬＴＥシステムにおいてチャネル状態情報の周期的報告について例示する。

図８を参照すると、ＬＴＥシステムには４つのＣＱＩ報告モードが存在する。具体的に、ＣＱＩ報告モードは、ＣＱＩフィードバックタイプによってＷＢ ＣＱＩとＳＢ ＣＱＩとに分けられ、ＰＭＩ送信の有無によってＰＭＩ不在（Ｎｏ ＰＭＩ）と単一（ｓｉｎｇｌｅ）ＰＭＩとに分けられる。各端末は、ＣＱＩを周期的に報告するために、周期とオフセットの組合せからなる情報をＲＲＣシグナリングを通じて受信する。

図９は、｛周期「５」、オフセット「１」｝を示す情報がシグナリングされた場合に端末がチャネル状態情報を送信する例を示す。図９を参照すると、周期「５」及びオフセット「１」を示す情報を受信した場合に、端末は、０番目のサブフレームからサブフレームインデックスの増加方向に１サブフレームだけオフセットし、５個のサブフレーム単位にチャネル状態情報を送信する。チャネル状態情報は基本的にＰＵＣＣＨで送信されるが、同一時点にデータ送信のためのＰＵＳＣＨが存在すると、チャネル状態情報はＰＵＳＣＨでデータと共に送信される。サブフレームインデックスは、システムフレーム番号（又は、無線フレームインデックス）（ｎ_f）とスロットインデックス（ｎ_s、０〜１９）との組合せによって定義される。サブフレームは、２個のスロットからなるので、サブフレームインデックスは、１０＊ｎ_f＋ｆｌｏｏｒ（ｎ_S／２）で定義することができる。ｆｌｏｏｒ（）は、床関数を表す。

ＷＢ ＣＱＩのみを送信するタイプと、ＷＢ ＣＱＩ及びＳＢ ＣＱＩを全て送信するタイプとが存在する。ＷＢ ＣＱＩのみを送信するタイプは、毎ＣＱＩ送信周期に該当するサブフレームで全体帯域に対するＣＱＩ情報を送信する。一方、図８のように、ＰＭＩフィードバックタイプによってＰＭＩも送信しなければならない場合には、ＰＭＩ情報をＣＱＩ情報と共に送信する。ＷＢ ＣＱＩ及びＳＢ ＣＱＩを全て送信するタイプの場合、ＷＢ ＣＱＩとＳＢ ＣＱＩは交互に送信される。

図１０には、システム帯域が１６個のＲＢで構成されたシステムを例示する。この場合、システム帯域は、２つのＢＰ（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｐａｒｔ）で構成され（ＢＰ０、ＢＰ１）、それぞれのＢＰは２つのＳＢ（ｓｕｂｂａｎｄ）で構成され（ＳＢ０、ＳＢ１）、それぞれのＳＢは４個のＲＢで構成されると仮定する。この仮定は説明のための例示であり、システム帯域の大きさによってＢＰの個数及び各ＳＢの大きさは異なってもよい。また、ＲＢの個数、ＢＰの個数及びＳＢの大きさによって、それぞれのＢＰを構成するＳＢの個数が異なってもよい。

ＷＢ ＣＱＩ及びＳＢ ＣＱＩを全て送信するタイプの場合、最初のＣＱＩ送信サブフレームでＷＢ ＣＱＩを送信し、次のＣＱＩ送信サブフレームでは、ＢＰ０に属したＳＢ０とＳＢ１のうち、チャネル状態の良いＳＢに対するＣＱＩと当該ＳＢのインデックス（例、Ｓｕｂｂａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、ＳＳＩ）を送信する。その後、次のＣＱＩ送信サブフレームでは、ＢＰ１に属したＳＢ０とＳＢ１のうち、チャネル状態の良いＳＢに対するＣＱＩと当該ＳＢのインデックスを送信する。このように、ＷＢ ＣＱＩを送信した後、各ＢＰに対するＣＱＩ情報を順次に送信する。２つのＷＢ ＣＱＩの間に、各ＢＰに対するＣＱＩ情報を順次に１〜４回送信することができる。例えば、２つのＷＢ ＣＱＩの間に各ＢＰに対するＣＱＩ情報が１回順次に送信される場合、ＷＢ ＣＱＩ⇒ＢＰ０ ＣＱＩ⇒ＢＰ１ ＣＱＩ⇒ＷＢ ＣＱＩの順に送信することができる。また、２つのＷＢ ＣＱＩの間に各ＢＰに対するＣＱＩ情報が４回順次に送信される場合、ＷＢ ＣＱＩ⇒ＢＰ０ ＣＱＩ⇒ＢＰ１ ＣＱＩ⇒ＢＰ０ ＣＱＩ⇒ＢＰ１ ＣＱＩ⇒ＢＰ０ ＣＱＩ⇒ＢＰ１ ＣＱＩ⇒ＢＰ０ ＣＱＩ⇒ＢＰ１ ＣＱＩ⇒ＷＢ ＣＱＩの順に送信することができる。各ＢＰ ＣＱＩが何回順次に送信されるかに関する情報は、上位層（例、ＲＲＣ層）でシグナルされる。

図１１（ａ）には、端末が｛周期「５」、オフセット「１」｝を示す情報をシグナルされた場合にＷＢ ＣＱＩとＳＢ ＣＱＩを全て送信する例を示す。図１１（ａ）を参照すると、ＣＱＩは、種類にかかわらず、シグナルされた周期とオフセットに該当するサブフレームでのみ送信可能である。

図１１（ｂ）には、図１１（ａ）の場合においてＲＩがさらに送信される場合を示す。ＲＩは、ＷＢ ＣＱＩ送信周期の何倍数で送信されるかとその送信周期におけるオフセットとの組合せによって上位層（例、ＲＲＣ層）でシグナルされてもよい。ＲＩのオフセットは、ＣＱＩのオフセットに対する相対的な値としてシグナルされる。例えば、ＣＱＩのオフセットが「１」であり、ＲＩのオフセットが「０」であれば、ＲＩはＣＱＩと同じオフセットを有する。ＲＩのオフセットは、０と負数の値として定義される。具体的に、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）と同じ環境において、ＲＩの送信周期がＷＢ ＣＱＩ送信周期の１倍であり、ＲＩのオフセットが「−１」である場合を仮定する。ＲＩの送信周期はＷＢ ＣＱＩ送信周期の１倍であるから、チャネル状態情報の送信周期は事実上同一である。ＲＩは、オフセットが「−１」であるから、図１１（ａ）におけるＣＱＩのオフセット「１」に対する「−１」（すなわち、０番サブフレーム）を基準に送信される。ＲＩのオフセットが「０」であれば、ＷＢ ＣＱＩとＲＩの送信サブフレームが重なることとなり、この場合、ＷＢ ＣＱＩをドロップ（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）し、ＲＩを送信する。

図１２には、ＬＴＥ−Ａシステムで議論中であるチャネル状態情報の周期的報告について例示する。基地局が８個の送信アンテナを有する場合に、モード２−１では、１−ビット指示子のＰＴＩ（Ｐｒｅｃｏｄｅｒ Ｔｙｐｅ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）パラメータを設定し、ＰＴＩ値によって、図示のように、２つの形態に細分化した周期的報告モードを考慮している。同図で、Ｗ１とＷ２は、式８及び式９を参照して説明した階層的コードブックを指す。Ｗ１とＷ２が全て定められた場合にのみ、これらを結合して完成した形態のプリコーディング行列Ｗが決定される。

図１２を参照すると、周期的報告では、Ｒｅｐｏｒｔ １、Ｒｅｐｏｒｔ ２、Ｒｅｐｏｒｔ ３に該当する互いに異なる内容の報告が、互いに異なる反復周期で報告される。Ｒｅｐｏｒｔ １は、ＲＩと１−ビットＰＴＩ値を報告する。Ｒｅｐｏｒｔ ２は、ＷＢ（ＷｉｄｅＢａｎｄ）Ｗ１（ＰＴＩ＝０のとき）、又はＷＢ Ｗ２及びＷＢ ＣＱＩ（ＰＴＩ＝１のとき）を報告する。Ｒｅｐｏｒｔ ３は、ＷＢ Ｗ２及びＷＢ ＣＱＩ（ＰＴＩ＝０のとき）、又はＳＢ（Ｓｕｂｂａｎｄ）Ｗ２及びＳＢ ＣＱＩ（ＰＴＩ＝１のとき）を報告する。

Ｒｅｐｏｒｔ ２とＲｅｐｏｒｔ ３は、サブフレームインデックスが（１０＊ｎ_f＋ｆｌｏｏｒ（ｎ_s／２）−Ｎ_offset,CQI）ｍｏｄ（Ｎ_C）＝０を満たすサブフレーム（便宜上、第１サブフレームセットと呼ぶ。）で送信される。Ｎ_offset,CQIは、図９で例示したＰＭＩ／ＣＱＩ送信のためのオフセット値に該当する。また、Ｎｃは、隣接したＲｅｐｏｒｔ ２又はＲｅｐｏｒｔ ３の間のサブフレーム間隔を示す。図１２は、Ｎ_offset,CQI＝１及びＮｃ＝２である場合を例示し、第１サブフレームセットは、奇数インデックスを有するサブフレームで構成される。ｎ_fは、システムフレーム番号（又は、無線フレームインデックス）を表し、ｎ_sは、無線フレーム内でスロットインデックスを表す。ｆｌｏｏｒ（）は、床関数を表し、Ａ ｍｏｄ Ｂは、ＡをＢで割った余を表す。

第１サブフレームセットにおける一部のサブフレーム上にＲｅｐｏｒｔ ２が位置し、残りのサブフレーム上にＲｅｐｏｒｔ ３が位置する。具体的に、Ｒｅｐｏｒｔ ２は、サブフレームインデックスが（１０＊ｎ_f＋ｆｌｏｏｒ（ｎ_s／２）−Ｎ_offset,CQI）ｍｏｄ（Ｈ＊Ｎｃ）＝０を満たすサブフレーム上に位置する。このため、Ｈ＊Ｎｃの間隔ごとにＲｅｐｏｒｔ ２が送信され、隣接したＲｅｐｏｒｔ ２の間に位置する一つ以上の第１サブフレームはＲｅｐｏｒｔ ３送信で埋められる。ＰＴＩ＝０のとき、Ｈ＝Ｍであり、Ｍは上位層シグナリングによって定められる。図１２は、Ｍ＝２の場合を例示する。ＰＴＩ＝１のとき、Ｈ＝Ｊ＊Ｋ＋１であり、Ｋは上位層シグナリングによって定められ、ＪはＢＰ（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｐａｒｔ）の個数である。図１２は、Ｊ＝３及びＫ＝１の場合を例示する。

Ｒｅｐｏｒｔ １は、サブフレームインデックスが（１０＊ｎ_f＋ｆｌｏｏｒ（ｎ_s／２）−Ｎ_offset,CQI−Ｎ_offset,RI）ｍｏｄ（Ｍ_RI＊（Ｊ＊Ｋ＋１）＊Ｎｃ）＝０を満たすサブフレームで送信され、Ｍ_RIは、上位層シグナリングによって定められる。Ｎ_offset,RIは、ＲＩのための相対的なオフセット値を表し、図１２は、Ｍ_RI＝２及びＮ_offset,RI＝−１である場合を例示する。Ｎ_offset,RI＝−１によって、Ｒｅｐｏｒｔ １とＲｅｐｏｒｔ ２の送信時点が重なり合わなくなる。端末がＲＩ、Ｗ１、Ｗ２値を計算する時、これらは互いに関連して計算される。例えば、ＲＩ値に依存してＷ１とＷ２が計算され、また、Ｗ１に依存してＷ２が計算される。Ｒｅｐｏｒｔ １に続いてＲｅｐｏｒｔ ２及びＲｅｐｏｒｔ ３が全て報告された時点に、基地局はＷ１及びＷ２から最終Ｗを得る。

図１３に、図８のモード１−１のサブモード１においてＣＳＩフィードバックを例示する。

ＰＵＣＣＨフィードバックモード１−１は、デュアルコードブック（ｄｕａｌ ｃｏｄｅｂｏｏｋ）を用いる場合、サブモード１とサブモード２が存在する。図１３は、サブモード１の例示である。広帯域（Ｗｉｄｅｂａｎｄ）Ｗ２及び広帯域ＣＱＩは、オフセット１、周期２に設定され、ＲＩ及びＷ１は、オフセット０、周期１６に設定されている。

８Ｔｘコードブックでは、ＲＩ及びＷ１が、下記の表１のように５ビットで結合エンコーディング（ｊｏｉｎｔ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）される。このとき、Ｗ１は、表１のようにサブサンプリングされる。これは、ＲＩ及びＷ１のペイロードサイズを減らし、低いコーディング率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）で情報を報告するためである。ＲＩは、残りのＰＭＩ、ＣＱＩが参照する値であるから、ＲＩ値にデコーディング誤り（ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｅｒｒｏｒ）が発生しないように、低いコーディング率でエンコーディングしなければならない。

図１４には、図８のモード１−１のサブモード２においてＣＳＩフィードバックを例示する。

上述したとおり、ＰＵＣＣＨフィードバックモード１−１は、デュアルコードブック構造を用いる場合、サブモード１とサブモード２が存在する。図１４は、サブモード２の例示である。広帯域Ｗ１／Ｗ２及び広帯域ＣＱＩは、オフセット１、周期２に設定されている。ＲＩは、オフセット０、周期１６に設定されている。

ＣＳＩ情報は、ＰＵＣＣＨフォーマット２で基地局に報告する。すなわち、ＣＳＩ情報は、ＰＵＣＣＨフォーマット２のペイロードサイズである１１ビット内で送信することができる。このため、ｔｙｐｅ ２ｃのペイロードが総１１ビットを越えないようにコードブックをサブサンプリングしなければならない。そのために、８ＴｘコードブックではＷ１、Ｗ２が下記の表２のようにサブサンプリングされ、ｔｙｐｅ ２ｃで報告される。

ランク１のための８Ｔｘ Ｗ１とランク２のための８Ｔｘ Ｗ１は同一である。そして、Ｗ１のｉ番目のＰＭＩとｉ＋１番目のＰＭＩは、２つの重なったＤＦＴベクトルを共有する。このように隣接ＰＭＩ間に２個のＤＦＴベクトルを重ねることによって、チャネルをより正確にフィードバックすることができる。しかし、ＰＵＣＣＨリソースが制限されているということから、表２のように、偶数番目のＷ１のＰＭＩを偶数番目に制限してサブサンプリングすることもできる。偶数番目のＰＭＩ同士間には、重なったＤＦＴベクトルが存在しないが、ＵＥはサブサンプリングされたＷ１を用いて相変らず３２個の全ＤＦＴベクトルを全て表現することができ、これは、性能劣化を最小化するサブサンプリング方法である。

図１５に、図８のモード２−１においてＣＳＩフィードバックを例示する。

ＰＵＣＣＨフィードバックモード２−１は、デュアルコードブック構造を用いる場合、ＰＴＩ値によって２つの方式と定義される。図１５の（ａ）は、ＰＴＩが０のときの例示を、（ｂ）は、ＰＴＩが１のときの例示を示している。図１５の（ａ）を参照すると、オフセット１及び周期２を有するＰＵＣＣＨフィードバックリソースで広帯域Ｗ１が８サブフレーム周期で報告され、広帯域Ｗ２及びＣＱＩが残りのリソースで報告される。ＲＩ及びＰＴＩは、周期１６、オフセット０に設定されている。図１５の（ｂ）のようにＰＴＩが１に設定される場合、サブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）Ｗ２、サブバンドＣＱＩ、及びサブバンドインデックス（ｉｎｄｅｘ）を示すＬビット情報が報告される。

図１５の（ｂ）で、サブバンドＷ２、サブバンドＣＱＩ、及びサブバンドインデックスを示すＬビット情報が併せて報告されるｔｙｐｅ １ａ報告において、８ＴｘコードブックＷ２を下記の表３のようにサブサンプリングする。このようなサブサンプリングにより、ＰＵＣＣＨフォーマット２のペイロードサイズである１１ビット内で情報を送信することができる。表２で、ランク２のＷ２コードワードは０，２，４，６のみを報告する。これらの値は、Ｗ１を構成するビームグループ（ｂｅａｍ ｇｒｏｕｐ）のうちの一つのビームを選択して最終コードブックを生成する役割を担う。

下記の表３は、ＰＵＣＣＨフォード２−１においてコードブックサブサンプリングを示すものである。ｍｏｄは、モジューラー（ｍｏｄｕｌａｒ）演算を表す。

ＣＳＩ報告タイプ（ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ ｔｙｐｅ）は、様々なタイプのいずれかのタイプに設定することができる。例えば、ＬＴＥリリース−１０で定義されたＣＳＩ報告タイプは、次のとおりである。タイプ１報告は、ＵＥ選択サブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄｓ）のためのＣＱＩフィードバックを支援する。タイプ１ａ報告は、狭帯域ＣＱＩ及び第２ＰＭＩフィードバックを支援する。タイプ２、タイプ２ｂ及びタイプ２ｃ報告は、広帯域ＣＱＩ及びＰＭＩフィードバックを支援する。タイプ２ａ報告は、広帯域ＰＭＩフィードバックを支援する。タイプ３報告は、ＲＩフィードバックを支援する。タイプ４報告は、広帯域ＣＱＩを支援する。タイプ５報告は、ＲＩ及び広帯域ＰＭＩフィードバックを支援する。タイプ６報告は、ＲＩ及びＰＴＩフィードバックを支援する。

４Ｔｘコードブック
４Ｔｘコードブックは、次のように２つの行列の積で表すことができる。

式１４で、Ｗ２は、Ｙベクトル２つが縦に連接（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）している形態を有するが、下側のＹベクトルに１、−１、ｊ、−ｊのいずれか一つをかけ、Ｘ−ｐｏｌアンテナにおける水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）ビームグループと垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）ビームグループ間の位相回転（ｐｈａｓｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を補償する。１、−１、ｊ、−ｊ値を一般に、相互−位相因子（ｃｏ−ｐｈａｓｏｒ ｆａｃｔｏｒ）と呼ぶ。同様に、式１５でも、相互−位相因子として（１，−１）と（ｊ，−ｊ）を考慮する。

以下、Ｗ１のインデックスはｉ１と定義し、ｉ１は、上述した４Ｔｘコードブックの式においてＷ１のインデックスｎ値と同一である。

また、Ｗ２のインデックスは、下記の表のように定義される。

第１実施例
本発明に係る第１実施例は、ＰＵＣＣＨフィードバックモード１−１のサブモード１においてコードブックサブサンプリング方法に関する。

本発明の第１実施例によれば、タイプ５報告においてＲＩとサブサンプリングされたＷ１の結合エンコーディング方式を下記の表５のように適用することができる。総１７個の仮定値（ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ）が存在するため、５ビットで表現可能であり、各仮定値別ＲＩ値とＷ１のインデックスは、表５のとおりである。例えば、０番目の仮定値は、ＲＩ＝１、Ｗ１インデックス０を意味し、１番目の仮定値は、ＲＩ＝１、Ｗ１インデックス１を意味する。ランク３、４では、Ｗ１コードブックが恒等行列（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）であることから、Ｗ１のための別のシグナリングは必要でない。また、下記の表５で、ＲＩが２である場合は、仮定値から８を引く値で表現することができる。

８Ｔｘ Ｗ１コードブックと同様に、式１３に提案された４Ｔｘ Ｗ１コードブックのコードワードは、一部が重なった値を有する。例えば、０番目のＷ１コードワードと８番目のＷ１コードワードとを比較すると、各コードワードのＸｎが同一のベクトル集合で構成される。

このような特徴は、ｉ番目のＷ１コードワードとｉ＋８番目のＷ１コードワードに同一に現れる。したがって、３ビットでＷ１をサブサンプリングする場合、このような重なったＷ１を除去することが効果的である。表５のサブサンプリング方式は、このような特徴を考慮してＷ１が重ならないように０〜７のコードワードのみをサブサンプリングしたものである。

同じ原理を用いて、表５で、０〜７に代えて８〜１５番目のコードワードのみでサブサンプリングすることもできる。サブサンプリング原理が同一であるから、インデックスが異なるだけで、コードブック性能は同一である。

他の方式として、タイプ５報告において４ビットペイロードを送信して受信デコーディング確率を高めることもできる。このとき、ＲＩとサブサンプリングされたＷ１との結合エンコーディング方式を下記の表６のように適用することができる。総９個の仮定値が存在しているため、４ビットで表現可能である。各仮定値別のＲＩ値とＷ１のインデックスは、表６のとおりである。例えば、０番目の仮定値は、ＲＩ＝１、Ｗ１インデックス０を意味し、１番目の仮定値は、ＲＩ＝１、Ｗ１インデックス２を意味する。ランク３、４では、Ｗ１コードブックが恒等行列（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）であることから、Ｗ１のための別のシグナリングは必要でない。

表６のサブサンプリング方式は２段階で説明することができる。まず、表５と同様に、重なるＷ１コードワードを除去する。

これによって、サブサンプリングから発生するコードブック性能劣化を減らすことができる。

同じ原理を用いて、表６で、｛０，２，４，６｝に代えて｛１，３，５，７｝コードワードのみでサブサンプリングすることもできる。サブサンプリング原理が同一であるから、インデックスが異なるだけで、コードブック性能は同一である。

一方、表５で、ランク１、ランク２のＷ１インデックスは同一である。同様に、表６で、ランク１、ランク２のＷ１インデックスは同一である。また、表５と表６のサブサンプリング方式を混用して構成してもよい。例えば、ランク１のＷ１は表５値を用い、ランク２のＷ１は表６値を用いることもできる。この場合、ランク１とランク２はそれぞれ８個、４個の仮定値を有するので、４ビットを用いてタイプ５報告を送ることができる。

第２実施例
本発明に係る第２実施例は、ＰＵＣＣＨフィードバックモード１−１のサブモード２においてコードブックサブサンプリング方法に関する。

本発明の第２実施例によれば、タイプ２ｃ報告においてＷ１／Ｗ２のサブサンプリング方法を下記の表７のように適用することができる。例えば、ランク１では、Ｗ１インデックスとして｛０，１，２，３，４，５，６，７｝のうち一つのみを報告し、Ｗ２インデックスとして｛０，２｝のうち一つのみを報告することができる。ランク３、４は、Ｗ１コードブックが恒等行列であることから、Ｗ１のための別のシグナリングは必要でない。

表７で、Ｗ１は、表５と同様の方式でサブサンプリングされる。Ｗ２のサブサンプリング方式は８Ｔｘと同一である。Ｗ２を表７のようにサブサンプリングすることによって、Ｗ２の選択ベクトル（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）はｅ１と固定され、Ｗ２の相互−位相因子（ｃｏ−ｐｈａｓｏｒ ｆａｃｔｏｒ）値のみ選択可能である。この場合、Ｗ１を｛０，１，２，３，４，５，６，７｝で構成しても、Ｗ２の選択ベクトルはｅ１の一つとして固定されている。したがって、Ｗ１とＷ２をかけて生成された最終プリコーディング行列は、１６倍オーバーサンプリング（ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ）された２×３２ ＤＦＴ行列の３２個ベクトルのうち、前の０〜７番目のベクトルのみを用いることとなる。

一方、表７のようにサブサンプリングする場合、プリコーディング行列は、コードブック空間（ｓｐａｃｅ）上で特定方向に偏り、性能劣化が発生しうる。このような問題を解決するために、下記の表８のように適用することができる。

更に他の方式として、タイプ２ｃ報告においてＷ１／Ｗ２のサブサンプリング方式を表９のように適用することができる。表７及び表８では、Ｗ１、Ｗ２がそれぞれ３ビット、１ビットで表現されるが、表９では、Ｗ１、Ｗ２がそれぞれ２ビット、２ビットで表現され、Ｗ２において相互−位相因子の他に選択ベクトル（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を選択し得る自由度を確保する。すなわち、選択ベクトルとしてｅ１だけでなくｅ３も選択可能になる。ｅ１として選択されたＷ１のベクトルとｅ３として選択されたＷ１のベクトルは互いに直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）する特性を有する。周波数選択性（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）が大きい場合、サブバンド情報であるＷ２においてｅ１又はｅ３を選択させることによって、チャネル方向をより正確にフィードバックすることができる。

表９で、Ｗ１は表６と同一の方法でサブサンプリングする。Ｗ２を表９のようにサブサンプリングすることによって、Ｗ２の選択ベクトル（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）としてｅ１とｅ３を選択することができる。この場合、Ｗ１を｛０，２，４，６｝で構成しても、Ｗ２の選択ベクトルは、ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４ではなくｅ１及びｅ３のみを選択可能である。したがって、Ｗ１とＷ２をかけて生成された最終プリコーディング行列は、１６倍オーバーサンプリングされた２×３２ ＤＦＴ行列の３２個のベクトルのうち、不均等に離れているベクトルのみを利用することとなる。すなわち、｛０，２，４，６，１６，１８，２０，２２｝番目のＤＦＴベクトルのみを利用する。

一方、表９のようにサブサンプリングされた場合、プリコーディング行列はコードブック空間（ｓｐａｃｅ）上で特定方向に偏り、性能劣化が発生しうる。このような問題を解決するために、表１０のようにサブサンプリングすることができる。表１０で、Ｗ１とＷ２をかけて生成された最終プリコーディング行列は、１６倍オーバーサンプリングされた２×３２ＤＦＴ行列の３２個ベクトルのうち、均等に分布する｛０，４，８，１２，１６，２０，２４，２８｝番目のベクトルを利用する。

上記表１０で、ランクが１及び２のとき、Ｗ１のコードブックインデックスである｛０，４，８，１２｝は、０〜３のいずれか一つの値を有する第１ＰＭＩインデックスＩ_PMI1に４をかけて導出することができる。

また、表１０で、ランクが１のとき、Ｗ２のコードブックインデックスである｛０，２，８，１０｝は、０〜３のいずれか一つの値を有する第２ＰＭＩインデックスＩ_PMI2を次の式に適用して導出することができる。

また、表１０で、ランクが２のとき、Ｗ２のコードブックインデックスである｛０，１，４，５｝は、０〜３のいずれか一つの値を有する第２ＰＭＩインデックスＩ_PMI2を次の式に適用して導出することができる。

第３実施例
第３実施例は、上述した式１２乃至式１５の４Ｔｘコードブックの他の例であり、第３実施例のコードブックを利用する場合にも、上記の第１実施例及び第２実施例を適用することができる。上述した式１２乃至式１５のコードブックと第３実施例のコードブックは、ランク２においてＷ２の一部のコードワード（９，１０，１１，１２，１３，１４，１５）が異なるだけで、残りはいずれも同一である。したがって、第３実施例のコードブックを第１実施例又は第２実施例によってサブサンプリングする場合、サブサンプリングされたコードブックは同一である。

第３実施例の４Ｔｘコードブックは、次のように２つの行列の積で表すことができる。

Ｗ１のインデックスはｉ１と定義され、ｉ１は、上述した４Ｔｘコードブックの式においてＷ１のインデックスｎ値と同一である。

また、Ｗ２のインデックスは、下記の表のように定義される。

図１６を参照して、本発明の一実施例に係るチャネル状態情報報告方法について説明する。

ステップＳ１６１で、端末は、４アンテナポートのための報告サブモードによって、第１ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と関連している第１コードブック及び第２ＰＭＩと関連している第２コードブックをサブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ）する。

具体的なサブサンプリング方法は、第２実施例で説明したサブサンプリング方法と同一であり、その詳細な説明は省略する。

ステップＳ１６３で、端末は、サブサンプリングされた前記第１コードブック及び前記第２コードブックに基づいてチャネル状態情報を報告する。

ここで、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が１又は２である場合、前記第１ＰＭＩのための第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２のうち一つと決定される。前記ＲＩが１である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、２、８及び１０のうち一つと決定される。前記ＲＩが２である場合、前記第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスは、０、１、４及び５のうち一つと決定されてもよい。

本発明のチャネル状態情報送信方法において、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項が独立して適用されてもよく、又は２つ以上の実施例が同時に適用されてもよい。ここで、重複する内容については明確性のために説明を省略する。

また、基地局と中継機間の（バックホール上りリンク及びバックホール下りリンクにおける）ＭＩＭＯ送信及び中継機と端末間の（アクセス上りリンク及びアクセス下りリンクにおける）ＭＩＭＯ送信に対する上りリンクＭＩＭＯ送信及び受信に対しても、本発明で提案するのと同じ原理が適用されてもよい。

本発明の実施例を適用できる基地局及び端末
図１７に、本発明の一実施例に適用可能な基地局及び端末を例示する。

無線通信システムにリレーが含まれる場合、バックホールリンクで通信は基地局とリレー間に行われ、アクセスリンクで通信はリレーと端末間に行われる。したがって、図面に例示された基地局又は端末は、状況に応じてリレーに取り替えてもよい。

図１７を参照すると、無線通信システムは、基地局（ＢＳ）１７１０及び端末（ＵＥ）１７２０を含む。基地局１７１０は、プロセッサ１７１２、メモリ１７１４及び無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）ユニット１７１６を備える。プロセッサ１７１２は、本発明で提案した手順及び／又は方法を具現するように構成されてもよい。メモリ１７１４は、プロセッサ１７１２と接続し、プロセッサ１７１２の動作に関連する様々な情報を記憶する。ＲＦユニット１７１６は、プロセッサ１７１２と接続し、無線信号を送信及び／又は受信する。端末１７２０は、プロセッサ１７２２、メモリ１７２４及びＲＦユニット１７２６を備える。プロセッサ１７２２は本発明で提案した手順及び／又は方法を具現するように構成されてもよい。メモリ１７２４は、プロセッサ１７２２と接続し、プロセッサ１７２２の動作に関連する様々な情報を記憶する。ＲＦユニット１７２６は、プロセッサ１７２２と接続し、無線信号を送信及び／又は受信する。基地局１７１０及び／又は端末１７２０は、単一アンテナ又は多重アンテナを有することができる。以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりできるということは明らかである。

本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（ｕｐｐｅｒ ｎｏｄｅ）によって行われることもある。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは明らかである。基地局は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）などの用語にしてもよい。

本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現では、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。

ファームウェアやソフトウェアによる具現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態で具現されてもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動可能である。

上記メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。

本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということが当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。

本発明は、端末、リレー、基地局などのような無線通信装置に用いることができる。

Claims (12)

1. 無線通信システムにおいて端末がチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する方法であって、
   ４アンテナポートでの特定ＣＳＩ報告モードに対する第１ＰＭＩのための第１コードブックインデックス及び第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスを決定するステップと、
   前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスを示す前記ＣＳＩを報告するステップと、
   を有し、
   ＲＩが１である場合、前記第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２の１つとして決定されるよう制限され、前記第２コードブックインデックスは、０、２、８及び１０の１つとして決定されるよう制限され、
   前記ＲＩが２である場合、前記第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２の１つとして決定されるよう制限され、前記第２コードブックインデックスは、０、１、４及び５の１つとして決定されるよう制限される、ＣＳＩ送信方法。
2. 前記ＲＩが３または４である場合、前記第１ＰＭＩに対応するプリコーディング行列は、恒等行列とみなされ、前記第２コードブックインデックスは、０〜１５の整数の１つとして決定される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
3. 前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスを示すための全ペイロードサイズは、４ビットである、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
4. 前記ＲＩが１または２である場合、前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスのそれぞれは、２ビットで表される、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
5. 前記ＲＩが１または２である場合、最終プリコーディング行列は、前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスに基づいて決定される、請求項１または２に記載のＣＳＩ送信方法。
6. 無線通信システムにおいてチャネル状態情報（ＣＳＩ）を送信する端末であって、
   ＲＦユニットと、
   前記ＲＦユニットと動作可能に結合されたプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、
   ４アンテナポートでの特定ＣＳＩ報告モードに対する第１ＰＭＩのための第１コードブックインデックス及び第２ＰＭＩのための第２コードブックインデックスを決定し、
   前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスを示す前記ＣＳＩを報告するように構成され、
   ＲＩが１である場合、前記第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２の１つとして決定されるよう制限され、前記第２コードブックインデックスは、０、２、８及び１０の１つとして決定されるよう制限され、
   前記ＲＩが２である場合、前記第１コードブックインデックスは、０、４、８及び１２の１つとして決定されるよう制限され、前記第２コードブックインデックスは、０、１、４及び５の１つとして決定されるよう制限される、端末。
7. 前記ＲＩが３または４である場合、前記第１ＰＭＩに対応するプリコーディング行列は、恒等行列とみなされ、前記第２コードブックインデックスは、０〜１５の整数の１つとして決定される、請求項６に記載の端末。
8. 前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスを示すための全ペイロードサイズは、４ビットである、請求項６に記載の端末。
9. 前記ＲＩが１または２である場合、前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスのそれぞれは、２ビットで表される、請求項６に記載の端末。
10. 前記ＲＩが１または２である場合、最終プリコーディング行列は、前記第１コードブックインデックス及び前記第２コードブックインデックスに基づいて決定される、請求項６または７に記載の端末。
11. 前記ＣＳＩは、広帯域ＣＱＩをさらに含む、請求項１に記載のＣＳＩ送信方法。
12. 前記第１コードブックインデックス、前記第２コードブックインデックス及び前記広帯域ＣＱＩは、同一のサブフレーム内で報告される、請求項１１に記載のＣＳＩ送信方法。

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