JP6461812B2 - ユーザ端末、基地局、及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末、基地局、及び方法に関する。
移動通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で仕様が策定されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、下りリンク周波数と上りリンク周波数とを使用して通信を行う周波数分割複信（ＦＤＤ）をサポートする。
このような移動通信システムでは、ユーザ端末は、基地局から下りリンク周波数を使用して送信される下りリンク参照信号に基づいて、下りリンク周波数におけるチャネル状態に対応するチャネル状態情報（ＣＳＩ）を基地局にフィードバックする（例えば非特許文献１参照）。
基地局は、ユーザ端末からフィードバックされるＣＳＩに基づいて、下りリンク伝送制御を行う。下りリンク伝送制御とは、例えば下りリンクのマルチアンテナ伝送制御である。
上述したような下りリンク伝送制御の高度化を実現するためには、より高精度のＣＳＩが必要となる。
しかしながら、現状の仕様では、チャネル状態情報のビット数が固定的に設定されるため、高精度のＣＳＩをフィードバックすることができない問題がある。
３ＧＰＰ技術仕様書 「ＴＳ３６．２１３ Ｖ１１．４．０」 ２０１３年９月
第１の特徴に係るユーザ端末は、移動通信システムにおいて用いられる。前記ユーザ端末は、前記ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を基地局に対して送信する送信部と、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から受信する受信部と、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更する制御部と、を備える。
第２の特徴に係る基地局は、移動通信システムにおいて用いられる。前記基地局は、ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から受信する受信部と、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記ユーザ端末に対して送信する送信部と、を備える。前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更する。
第３の特徴に係る方法は、ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から基地局に対して送信する移動通信システムにおける方法である。前記方法は、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から前記ユーザ端末が受信するステップと、前記ユーザ端末が、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するステップと、を含む。
図１は、実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。 図２は、実施形態に係るＵＥのブロック図である。 図３は、実施形態に係るｅＮＢのブロック図である。 図４は、実施形態に係る無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 図５は、実施形態に係る無線フレームの構成図である。 図６は、実施形態に係るＣＳＩフィードバックに関する動作シーケンス図である。 図７は、実施形態に係るＣＳＩ用テーブルの構成例１を説明するための図である。 図８は、実施形態に係るＣＳＩ用テーブルの構成例２を説明するための図である。 図９は、実施形態に係るＣＳＩ用テーブルの構成例３を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係るＣＳＩ用テーブルの構成例４を説明するための図である。 図１１は、実施形態の変更例１に係る制御情報を説明するための図である。
［実施形態の概要］
実施形態に係るユーザ端末は、移動通信システムにおいて用いられる。前記ユーザ端末は、前記ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を基地局に対して送信する送信部と、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から受信する受信部と、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更する制御部と、を備える。
実施形態では、前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用する符号化方式を適応的に変更する。
実施形態では、前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用する変調方式を適応的に変更する。
実施形態では、前記制御情報は、上りリンクデータチャネルに適用すべき変調・符号化方式（ＭＣＳ）を示す情報である。
実施形態の変更例１では、前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネル上で送信する前記チャネル状態情報に適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す情報である。
実施形態の変更例２では、前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネルに適用すべきフォーマットを示す情報である。
実施形態に係る基地局は、移動通信システムにおいて用いられる。前記基地局は、ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から受信する受信部と、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記ユーザ端末に対して送信する送信部と、を備える。前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更する。
実施形態では、前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用される符号化方式を適応的に変更する。
実施形態では、前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用される変調方式を適応的に変更する。
実施形態では、前記制御情報は、上りリンクデータチャネルに適用すべき変調・符号化方式（ＭＣＳ）を示す情報である。
実施形態の変更例１では、前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネル上で送信する前記チャネル状態情報に適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す情報である。
実施形態の変更例２では、前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネルに適用すべきフォーマットを示す情報である。
実施形態に係る方法は、ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から基地局に対して送信する移動通信システムにおける方法である。前記方法は、前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から前記ユーザ端末が受信するステップと、前記ユーザ端末が、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するステップと、を含む。
［実施形態］
以下において、本発明をＬＴＥシステムに適用する場合の実施形態を説明する。
（システム構成）
図１は、実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。図１に示すように、実施形態に係るＬＴＥシステムは、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０、及びＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０を備える。
ＵＥ１００は、ユーザ端末に相当する。ＵＥ１００は、移動型の通信装置であり、セル（サービングセル）との無線通信を行う。ＵＥ１００の構成については後述する。
Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、無線アクセスネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、ｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を含む。ｅＮＢ２００は、基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。ｅＮＢ２００の構成については後述する。
ｅＮＢ２００は、１又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。ｅＮＢ２００は、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能、ユーザデータのルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能などを有する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。
ＥＰＣ２０は、コアネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０及びＥＰＣ２０によりＬＴＥシステムのネットワークが構成される。ＥＰＣ２０は、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）３００を含む。ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御などを行う。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行う。ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００は、Ｓ１インターフェイスを介してｅＮＢ２００と接続される。
図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、複数のアンテナ１０１、無線送受信機１１０、ユーザインターフェイス１２０、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０、バッテリ１４０、メモリ１５０、及びプロセッサ１６０を備える。メモリ１５０は記憶部に相当する。プロセッサ１６０（及びメモリ１５０）は、制御部を構成する。ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。
複数のアンテナ１０１及び無線送受信機１１０は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機１１０は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換して複数のアンテナ１０１から送信する。また、無線送受信機１１０は、複数のアンテナ１０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換してプロセッサ１６０に出力する。
ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的な位置を示すＵＥ位置情報（経度・緯度など）を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。
メモリ１５０は、プロセッサ１６０により実行されるプログラム、及びプロセッサ１６０による処理に使用される情報を記憶する。プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を含む。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、複数のアンテナ２０１、無線送受信機２１０、ネットワークインターフェイス２２０、メモリ２３０、及びプロセッサ２４０を備える。メモリ２３０は記憶部に相当する。プロセッサ２４０（及びメモリ２３０）は、制御部を構成する。
複数のアンテナ２０１及び無線送受信機２１０は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換して複数のアンテナ２０１から送信する。また、無線送受信機２１０は、複数のアンテナ２０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換してプロセッサ２４０に出力する。
ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイスを介して近隣ｅＮＢ２００と接続され、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイス上で行う通信及びＳ１インターフェイス上で行う通信に用いられる。
メモリ２３０は、プロセッサ２４０により実行されるプログラム、及びプロセッサ２４０による処理に使用される情報を記憶する。プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図４は、ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。図４に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルの第１層乃至第３層に区分されており、第１層は物理（ＰＨＹ）層である。第２層は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層、及びＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層を含む。第３層は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を含む。
物理層は、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理層とｅＮＢ２００の物理層との間では、物理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。
ＭＡＣ層は、データの優先制御、及びハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣ層とｅＮＢ２００のＭＡＣ層との間では、トランスポートチャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣ層は、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式）及びＵＥ１００への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。
ＲＬＣ層は、ＭＡＣ層及び物理層の機能を利用してデータを受信側のＲＬＣ層に伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣ層とｅＮＢ２００のＲＬＣ層との間では、論理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。
ＰＤＣＰ層は、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。
ＲＲＣ層は、制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣ層とｅＮＢ２００のＲＲＣ層との間では、各種設定のための制御信号（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ１００はコネクティッド状態（ＲＲＣコネクティッド状態）であり、そうでない場合、ＵＥ１００はアイドル状態（ＲＲＣアイドル状態）である。
ＲＲＣ層の上位に位置するＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。
図５は、ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。ＬＴＥシステムは、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上りリンクにはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）がそれぞれ適用される。複信方式としては、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）又はＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）が適用されるが、実施形態では主としてＦＤＤを想定する。
図５に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ１０個のサブフレームで構成される。各サブフレームは、時間方向に並ぶ２個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは１ｍｓであり、各スロットの長さは０．５ｍｓである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック（ＲＢ）を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。１つのサブキャリア及び１つのシンボルによりリソースエレメント（ＲＥ）が構成される。ＵＥ１００に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはＲＢにより構成され、時間リソースはサブフレーム（又はスロット）により構成される。
下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に制御信号を伝送するための物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される領域である。また、各サブフレームの残りの部分は、主にユーザデータを伝送するための物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用できる領域である。また、各サブフレームには、セル固有参照信号（ＣＲＳ：Ｃｅｌｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）などの下りリンク参照信号が分散して配置される。
ＰＤＣＣＨが伝送する制御信号は、例えば、上りリンクＳＩ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、下りリンクＳＩ、ＴＰＣビットを含む。上りリンクＳＩは上りリンク無線リソースの割当てに関するスケジューリング情報であり、下りリンクＳＩは、下りリンク無線リソースの割当てに関するスケジューリング情報である。ＴＰＣビットは、上りリンクの送信電力の増減を指示する情報である。これらの情報は、下りリンク制御情報（ＤＣＩ）と称される。ＰＤＳＣＨは、制御信号及び／又はユーザデータを搬送する。例えば、下りリンクのデータ領域は、ユーザデータにのみ割当てられてもよく、ユーザデータ及び制御信号が多重されるように割当てられてもよい。
上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に制御信号を伝送するための物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される領域である。各サブフレームにおける残りの部分は、主にユーザデータを伝送するための物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用できる領域である。また、各サブフレームの所定のシンボルには、サウンディング参照信号（ＳＲＳ）などの上りリンク参照信号が配置される。
ＰＵＣＣＨが伝送する制御信号は、例えば、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを含む。ＣＱＩは、下りリンクのチャネル品質を示すインデックスであり、下りリンク伝送に使用すべき推奨変調方式及び符号化速度の決定等に使用される。ＰＭＩは、下りリンクの伝送の為に使用することが望ましいプレコーダマトリックスを示すインデックスである。ＲＩは、下りリンクの伝送に使用可能なレイヤ数（ストリーム数）を示すインデックスである。ＳＲは、上りリンク無線リソース（リソースブロック）の割当てを要求する情報である。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、下りリンクの物理チャネル（例えば、ＰＤＳＣＨ）を介して送信される信号の復号に成功したか否かを示す情報である。ＣＱＩ、ＰＭＩ、及びＲＩは、ＵＥ１００が下りリンク参照信号を利用してチャネル推定を行い、コードブックを利用して得られるチャネル情報（ＣＳＩ；Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に相当する。なお、詳細については後述するが、実施形態では、ＣＳＩをインデックスとしてフィードバックするのではなく、直値としてフィードバックすることも可能である。ＰＵＳＣＨは、制御信号及び／又はユーザデータを搬送する。例えば、上りリンクのデータ領域は、ユーザデータにのみ割当てられてもよく、ユーザデータ及び制御信号が多重されるように割当てられてもよい。
（上りリンク制御チャネル）
ＰＵＣＣＨは、上りリンク制御チャネルに相当する。上述したように、上りリンクにおける各サブフレームにおける周波数方向の両端部にはＰＵＣＣＨ領域が設けられる。ＰＵＣＣＨ領域に含まれる無線リソースは、ＰＵＣＣＨリソースとしてＵＥ１００に割り当てられる。各サブフレームにおける残りの部分にはＰＵＳＣＨ領域が設けられる。ＰＵＳＣＨ領域に含まれる無線リソースは、ＰＵＳＣＨリソースとしてＵＥ１００に割り当てられる。
１つのＰＵＣＣＨリソースは、サブフレーム内の２つのスロットの１リソースブロックずつを使用する。また、サブフレーム内のスロット間で周波数ホッピングが適用されており、スロット間でダイバシティ効果を得ている。ＰＵＣＣＨリソースは、リソースインデックスｍにより識別される。
また、複数のフォーマット（ＰＵＣＣＨフォーマット）がサポートされており、各ＰＵＣＣＨフォーマットでは以下のように異なる種類の制御信号が伝送される。１サブフレーム内で送信可能な制御信号のビット数は、ＰＵＣＣＨフォーマットごとに異なる。
・ＰＵＣＣＨフォーマット１： ＳＲ
・ＰＵＣＣＨフォーマット１ａ／１ｂ： Ａｃｋ／Ｎａｃｋ
・ＰＵＣＣＨフォーマット２： ＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩ
・ＰＵＣＣＨフォーマット２ａ／２ｂ： ＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩ及びＡｃｋ／Ｎａｃｋ
さらに、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては、多数のＡｃｋ／Ｎａｃｋを伝送するためのＰＵＣＣＨフォーマット３が規定されている。
現行仕様では、変調方式及びサブフレーム当たりビット数について、以下の表１のように規定されている。
Figure 0006461812
（上りリンクデータチャネル）
ＰＵＳＣＨは、上りリンクデータチャネルに相当する。ＰＵＳＣＨには、上りリンクのチャネル状態に応じて変調・符号化方式（ＭＣＳ）を適応的に変更する適応変調・符号化（ＡＭＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）が使用される。なお、ＡＭＣは、リンクアダプテーションの一種である。
ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００から受信する上りリンク参照信号に基づいて上りリンクのチャネル状態を測定（すなわち、チャネル推定）し、最適なＰＵＳＣＨリソース及びＭＣＳを決定するスケジューリングを行う。そして、スケジューリング情報（上りリンクＳＩ）をＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含めてＰＤＣＣＨ上でＵＥ１００に送信する。
具体的には、ｅＮＢ２００は、ＭＣＳとＭＣＳインデックスとを対応付けたＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルを保持している。ｅＮＢ２００は、上りリンクのチャネル状態に基づいて決定したＭＣＳを示すＭＣＳインデックスをＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含めて送信する。
自分宛のＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔを受信したＵＥ１００は、当該受信したＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに基づいて、割り当てＰＵＳＣＨリソース及びＭＣＳを認識し、当該割り当てＰＵＳＣＨリソース及びＭＣＳによりユーザデータをＰＵＳＣＨ上でｅＮＢ２００に送信する。
具体的には、ＵＥ１００は、ｅＮＢ２００が保持するＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルと同様のＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルを保持している。ＵＥ１００は、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含まれるＭＣＳインデックスが示すＭＣＳにより、ユーザデータをＰＵＳＣＨ上でｅＮＢ２００に送信する。
（実施形態に係る動作）
以下において、実施形態に係る動作について説明する。
下りリンク伝送制御（特に、マルチアンテナ伝送制御）の高度化を実現するためには、より高精度のＣＳＩが必要となるが、上述したように、現状の仕様ではＣＳＩのビット数がＰＵＣＣＨフォーマットにより固定的に設定されるため、高精度のＣＳＩをフィードバックすることができない。
そこで、実施形態では、ＰＵＳＣＨのＡＭＣの仕組みをＣＳＩに応用することにより、高精度のＣＳＩフィードバックを実現する。
（１）動作シーケンス
図６は、実施形態に係るＣＳＩフィードバックに関する動作シーケンス図である。
図６に示すように、ステップＳ１１において、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００から受信する上りリンク参照信号に基づいて上りリンクのチャネル状態を測定（すなわち、チャネル推定）する。
ステップＳ１２において、ｅＮＢ２００は、上りリンクのチャネル状態に基づいて、最適なＰＵＳＣＨリソース及びＭＣＳを決定するスケジューリングを行う。
ステップＳ１３において、ｅＮＢ２００は、ＭＣＳインデックスを含んだＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔをＰＤＣＣＨ上でＵＥ１００に送信する。ＵＥ１００−１は、自分宛のＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔを受信する。実施形態において、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含まれるＭＣＳインデックスは、上りリンクのチャネル状態に関する制御情報に相当する。
ステップＳ１４において、ＵＥ１００は、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含まれるＭＣＳインデックスと、ＵＥ１００が保持しているＣＳＩ用テーブルと、に基づいて、ＣＳＩの送信方式（フィードバック方式）を特定する。ここで、ＣＳＩの送信方式は、ＣＳＩビット数（具体的には、１サブフレーム内で送信するＣＳＩのビット数）を含む。また、ＣＳＩの送信方式は、ＣＳＩに適用する変調方式（変調オーダー）及び／又は符号化方式（符号化率）をさらに含む。ＣＳＩ用テーブルは、ＭＣＳインデックスとＣＳＩの送信方式とを対応付けたテーブルである。実施形態では、ＣＳＩ用テーブルは、上述したＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルとは異なるテーブルである。ＣＳＩ用テーブルの詳細については後述する。
ステップＳ１５において、ｅＮＢ２００は、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含めたＭＣＳインデックスと、ｅＮＢ２００が保持しているＣＳＩ用テーブルと、に基づいて、ＣＳＩの送信方式を特定及び記憶する。ＣＳＩ用テーブルは、ＭＣＳインデックスとＣＳＩの送信方式とを対応付けたテーブルである。実施形態では、ＣＳＩ用テーブルは、上述したＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルとは異なるテーブルである。ＣＳＩ用テーブルの詳細については後述する。
ステップＳ１６において、ＵＥ１００は、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔに含まれるＭＣＳインデックスに対応するＣＳＩの送信方式により、ＣＳＩをＰＵＣＣＨ（又はＰＵＳＣＨ）上でｅＮＢ２００に送信する。ｅＮＢ２００は、ＣＳＩを受信する。
ステップＳ１７において、ｅＮＢ２００は、ステップＳ１５で特定及び記憶したＣＳＩの送信方式（フィードバック方式）に基づいて、ＵＥ１００から受信したＣＳＩを復調及び復号する。そして、ｅＮＢ２００は、復調及び復号したＣＳＩを下りリンク伝送制御（特に、マルチアンテナ伝送制御）に利用する。
（２）ＣＳＩ用テーブル
ＵＥ１００及びｅＮＢ２００は、ＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルに加えてＣＳＩ用テーブルを共有している。具体的には、ＵＥ１００及びｅＮＢ２００は、同じ内容のＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルを保持しており、かつ同じ内容のＣＳＩ用テーブルを保持する。
図７は、ＣＳＩ用テーブルの構成例１を説明するための図である。
図７に示すように、ＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルは、ＰＵＳＣＨに適用する変調方式及び符号化方式をＭＣＳインデックスと対応付けたテーブルである。図７の例では、ＭＣＳインデックス「０」に対して変調方式「ＱＰＳＫ」及び符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ １」が対応付けられ、ＭＣＳインデックス「１」に対して変調方式「１６ＱＡＭ」及び符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ２」が対応付けられ、ＭＣＳインデックス「２」に対して変調方式「６４ＱＡＭ」及び符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ３」が対応付けられている。
ＣＳＩ用テーブルは、ＣＳＩに適用する変調・符号化方式及びＣＳＩビット数を、ＭＣＳインデックスと対応付けたテーブルである。図７の例では、ＭＣＳインデックス「０」に対して、変調方式「ＱＰＳＫ」、符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ １’」、及びＣＳＩビット数「１」が対応付けられている。また、ＭＣＳインデックス「１」に対して、変調方式「１６ＱＡＭ」、符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ２’」、及びＣＳＩビット数「２」が対応付けられている。さらに、ＭＣＳインデックス「２」に対して、変調方式「６４ＱＡＭ」、符号化方式「ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ３’」、及びＣＳＩビット数「３」が対応付けられている。ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ １’、２’、３’、…は、ＴＳ３６．２１２により規定される符号化方式を利用したものであってもよい。
なお、ＣＳＩをＰＵＳＣＨ上で伝送する場合には、当該ＣＳＩに対して、ＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブルではなくＣＳＩ用テーブルが適用される。また、ＣＳＩをＰＵＣＣＨ上で伝送するかＰＵＳＣＨ上で伝送するか、ＣＳＩに他情報（ユーザデータ、制御信号）を多重するか否か等により、ＣＳＩ用テーブルを異ならせてもよい。さらに、図７の例では、ＰＵＳＣＨ用ＭＣＳテーブル及びＣＳＩ用テーブルにおいて、変調方式が同じになるように構成されているが、変調方式が異なるように構成されていてもよい。
図８は、ＣＳＩ用テーブルの構成例２を説明するための図である。図８に示すＣＳＩ用テーブルでは、ＣＳＩに適用する変調方式が、固定されている、又は、ＰＵＳＣＨに適用する変調方式と同じであることを前提として、各ＭＣＳインデックスに対して符号化方式及びＣＳＩビット数のみが対応付けられている点で、上述した構成例１とは異なる。
図９は、ＣＳＩ用テーブルの構成例３を説明するための図である。図９に示すＣＳＩ用テーブルでは、ＣＳＩに適用する変調方式及び符号化方式が、固定されている、又は、ＰＵＳＣＨに適用する変調方式及び符号化方式と同じであることを前提として、各ＭＣＳインデックスに対してＣＳＩビット数のみが対応付けられている点で、上述した構成例１とは異なる。
図１０は、ＣＳＩ用テーブルの構成例４を説明するための図である。図１０に示すＣＳＩ用テーブルでは、ＣＳＩビット数の値を直接的に指定するのではなく、ＣＳＩビット数の値を上限値で指定する点で、上述した構成例１とは異なる。
上述した構成例１乃至４に係る各ＣＳＩ用テーブルは、何れか１つを固定的に使用するのではなく、使用するＣＳＩ用テーブルをｅＮＢ２００の指示に応じて切り替え可能としてもよい。
（実施形態のまとめ）
実施形態では、ｅＮＢ２００は、上りリンクのチャネル状態に関する制御情報として、ＰＵＳＣＨに適用すべき変調・符号化方式（ＭＣＳ）を示すＭＣＳインデックスをＵＥ１００に送信する。ＵＥ１００は、ＭＣＳインデックスを受信し、当該受信したＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数を適応的に変更する。これにより、高精度のＣＳＩをフィードバックすることができるため、下りリンク伝送制御（特に、マルチアンテナ伝送制御）の高度化を実現可能とすることができる。例えば、下りリンクのチャネル応答行列の各要素をＣＳＩとしてフィードバックすること等も考えられる。また、ＭＣＳインデックスは、現行仕様で規定される制御情報である。よって、ＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数を適応的に変更することにより、ＣＳＩビット数を適応的に変更するための特別な制御情報を別途追加する場合に比べて、オーバーヘッドを削減することができる。
また、実施形態では、ＵＥ１００は、ＭＣＳインデックスに基づいて、ＣＳＩビット数を適応的に変更するとともに、ＣＳＩに適用する変調方式及び／又は符号化方式を適応的に変更する。これにより、上りリンクのチャネル状態に適した符号化方式／変調方式でＣＳＩを符号化／変調することができる。
［変更例１］
上述した実施形態では、ＵＥ１００は、ＰＵＳＣＨに適用すべき変調・符号化方式（ＭＣＳ）を示すＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数を適応的に変更していた。ここで、ＭＣＳインデックスは、現行仕様で規定される制御情報である。
これに対し、変更例１では、現行仕様で規定されていない新たな制御情報を導入する。具体的には、ｅＮＢ２００は、上りリンクのチャネル状態に基づいて、ＰＵＣＣＨ上で送信するＣＳＩに適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す制御情報（以下、「ＣＳＩ用ＭＣＳインデックス」という）をＵＥ１００に送信する。ＵＥ１００は、ＣＳＩ用ＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数を適応的に変更する。
図１１は、実施形態の変更例１に係る制御情報を説明するための図である。
図１１に示すように、実施形態の変更例１では、ＰＵＣＣＨ上で送信するＣＳＩに適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示すＣＳＩ用ＭＣＳインデックスをＰＤＣＣＨ上で伝送するための新たなＤＣＩフォーマットを導入する。
図１１の例では、新たなＤＣＩフォーマットは、複数のＵＥ１００に対するＣＳＩ用ＭＣＳインデックスを一括して送信するように構成されている。具体的には、３２ビットのＤＣＩが１又は２ビットごとに区分され、当該１又は２ビットにＣＳＩ用ＭＣＳインデックスがマッピングされる。当該複数のＵＥ１００からなるグループには、ＣＳＩ用ＭＣＳインデックスを一括して送信するためのＲＮＴＩが割り当てられる。当該ＲＮＴＩは、例えば、ＰＵＣＣＨ上でのＣＳＩ送信のためのグループＲＮＴＩであるＣＳＩ−ＰＵＣＣＨ−ＲＮＴＩである。
ｅＮＢ２００は、当該グループに対して、前記複数のＵＥ分のＣＳＩ用ＭＣＳインデックスを含んだ１つのＤＣＩを送信する。また、ｅＮＢ２００は、当該ＤＣＩにおけるＵＥ１００の割り当て位置（先頭から何番目）を示すインデックスをＲＲＣメッセージによりＵＥ１００個別に通知する。
ＵＥ１００は、当該ＤＣＩを受信すると、当該インデックスにより示された割り当て位置にあるＣＳＩ用ＭＣＳインデックスを自分宛のＣＳＩ用ＭＣＳインデックスとして抽出する。そして、ＵＥ１００は、当該ＣＳＩ用ＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数（変調方式、符号化方式）を適応的に変更する。なお、ＣＳＩ用ＭＣＳインデックスとＣＳＩビット数（変調方式、符号化方式）とを対応付けるテーブルの構成としては、上述した実施形態に係るＣＳＩ用テーブルと同様の構成を利用できる。
［変更例２］
実施形態の変更例２では、現行仕様で規定されていないＰＵＣＣＨフォーマット（以下、「新たなＰＵＣＣＨフォーマット」という）を導入する。具体的には、ｅＮＢ２００は、ＣＳＩがＰＵＣＣＨ上で送信される場合において、上りリンクのチャネル状態に基づいて、当該ＰＵＣＣＨに適用すべき新たなＰＵＣＣＨフォーマットを示す制御情報をＵＥ１００に送信する。当該制御情報（ＰＵＣＣＨフォーマットインデックス）は、ＲＲＣメッセージに含めて送信される。或いは、上述した実施形態の変更例１で説明した新たなＤＣＩフォーマットを当該制御情報（ＰＵＣＣＨフォーマットインデックス）の送信に利用してもよい。或いは、ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨ割り当て用ＤＣＩの中に新しくフィールドを設け、当該フィールドに当該制御情報（ＰＵＣＣＨフォーマットインデックス）を含めてＰＤＣＣＨ上で送信してもよい。
新たなＰＵＣＣＨフォーマットは、ＰＵＣＣＨフォーマット２，２ａ等に比べて多くのＣＳＩビット数を伝送可能なＰＵＣＣＨフォーマットである。
例えば、新たなＰＵＣＣＨフォーマットは、適用される変調方式及び／又は符号化方式がＰＵＣＣＨフォーマット２，２ａ等とは異なる。
或いは、新たなＰＵＣＣＨフォーマットは、適用されるサイクリックシフト数がＰＵＣＣＨフォーマット２，２ａ等とは異なる。ＰＵＣＣＨは、同一リソースブロックを用いてユーザ間をコード多重しており、１ユーザあたりの（コード）リソースはサイクリックシフトというパラメータで指定される。現行のＰＵＣＣＨフォーマット２，２ａ等では、１ユーザに付きサイクリックシフトパラメータが１つ割り当てられ、ユーザ間で異なるサイクリックシフトを用いることでコード多重を実現している。これに対し、新たなＰＵＣＣＨフォーマットでは、サイクリックシフトを１ユーザに２つ以上割り当てて、複数のコードリソースを使うことで、送信できるビット量を増やす(変調・符号化方式を変えなくても、送信できるシンボル数を増やすことで送信ビット数を増やす)ものである。
［その他の実施形態］
上述した実施形態では、ＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔ（ＵＬ ｇｒａｎｔ）に含まれるＭＣＳインデックスに基づいてＣＳＩビット数を調整していたが、ＰＵＳＣＨ割り当てがない場合にはＵＬ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｇｒａｎｔがＵＥ１００に通知されないため、以下の動作を導入してもよい。
ＵＥ１００は、以前受信したＵＬ ｇｒａｎｔ（過去のＵＬ ｇｒａｎｔ）のうち最新のＭＣＳインデックスを保存しておく。ＵＥ１００は、ＣＳＩフィードバックを行うサブフレームに対応するＵＬ ｇｒａｎｔが無い場合には、保存している最新のＭＣＳインデックスをＣＳＩフィードバックに適用する。
保存するＭＣＳインデックスには、有効期限があってもよい。有効期限は、例えば適用可能なサブフレーム数を示しており、当該値は、基地局から報知（通知）されてもよく、pre-defined（仕様で規定された値）でも良い。また、保存するＭＣＳインデックスの有効期限を監視するために、ＵＥ１００は、ＵＬ ｇｒａｎｔを受け取った場合に有効期限タイマを起動する。このタイマは新たにＵＬ ｇａｒａｎｔを受信した場合はリセットされる。
上述した実施形態では、ＣＳＩビット数とコードブックとの関係について特に触れなかった。しかしながら、ＵＥ１００及びｅＮＢ２００は、ＣＳＩビット数の各パターンに対応するコードブックを共有していてもよい。コードブックは、ＣＳＩ（ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩ）を識別するインデックスを規定するテーブルである。例えば、ＣＳＩの一種であるＰＭＩに着目すると、ＰＭＩのコードブックは、複数のプレコーダマトリックスと、当該複数のプレコーダマトリックスのそれぞれのインデックス（すなわち、ＰＭＩ）と、を含む。ＰＭＩのビット数を適応的に変更する場合において、ＰＭＩのビット数として“１ビット”，“２ビット”，“３ビット”…“Ｎビット”のＮパターンが規定されると仮定すると、ＵＥ１００及びｅＮＢ２００は、当該Ｎパターンに対応するＮ個のＰＭＩ用コードブックを共有する。ＵＥ１００及びｅＮＢ２００は、Ｎ個のＰＭＩ用コードブックの中から、ＰＭＩのビット数に対応するコードブックを選択し、選択したコードブックに基づいてプレコーダマトリックス及びそのインデックス（ＰＭＩ）を識別する。
但し、上述した実施形態では、コードブックベースのフィードバックではなく、下りリンクのチャネル応答行列の各要素をＣＳＩとしてフィードバックすることが可能である。よって、現行仕様におけるコードブックベースのフィードバック（Ｐｅｒｉｏｄｉｃ、Ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）に対し、上述した実施形態に係る新たなフィードバックモードを追加して、これらのフィードバックモードの中から選択されたフィードバックモードによりＣＳＩフィードバックを行うことが考えられる。
上述した実施形態では、移動通信システムの一例としてＬＴＥシステムを説明したが、ＬＴＥシステムに限らず、ＬＴＥシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。
なお、日本国特許出願第２０１３−２４９７９５号（２０１３年１２月３日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
本発明によれば、下りリンク伝送制御の高度化を実現可能とすることができる。

Claims (9)

  1. 移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末であって、
    前記ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を基地局に対して送信する送信部と、
    前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から受信する受信部と、
    制御部と、を備え、
    前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネル上で送信する前記チャネル状態情報に適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す情報であることを特徴とするユーザ端末。
  2. 前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用する符号化方式を適応的に変更することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  3. 前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用する変調方式を適応的に変更することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  4. 移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末であって、
    前記ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を基地局に対して送信する送信部と、
    前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から受信する受信部と、
    制御部と、を備え、
    前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネルに適用すべきフォーマットを示す情報であることを特徴とするユーザ端末。
  5. 移動通信システムにおいて用いられる基地局であって、
    ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から受信する受信部と、
    前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記ユーザ端末に対して送信する送信部と、を備え、
    前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネル上で送信する前記チャネル状態情報に適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す情報であることを特徴とする基地局。
  6. 前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用される符号化方式を適応的に変更することを特徴とする請求項５に記載の基地局。
  7. 前記制御情報により、前記チャネル状態情報のビット数を適応的に変更するとともに、前記チャネル状態情報に適用される変調方式を適応的に変更することを特徴とする請求項５に記載の基地局。
  8. 移動通信システムにおいて用いられる基地局であって、
    ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から受信する受信部と、
    前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記ユーザ端末に対して送信する送信部と、を備え、
    前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネルに適用すべきフォーマットを示す情報であることを特徴とする基地局。
  9. ユーザ端末により測定された下りリンクのチャネル状態に関するチャネル状態情報を前記ユーザ端末から基地局に対して送信する移動通信システムにおける方法であって、
    前記基地局により測定された上りリンクのチャネル状態に関する制御情報を前記基地局から前記ユーザ端末が受信するステップを含み、
    前記チャネル状態情報が上りリンク制御チャネル上で送信される場合において、前記制御情報は、前記上りリンク制御チャネル上で送信する前記チャネル状態情報に適用すべき変調方式及び／又は符号化方式を示す情報であることを特徴とする方法。
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