JP7109883B2 - 無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された。また、ＬＴＥからの更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＦＲＡ（Future Radio Access）、５Ｇ（5th generation mobile communication system）、５Ｇ＋（5G plus）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio Access Technology）などと呼ばれる）も検討されている。

将来の無線通信システム（例えば、５Ｇ）では、信号伝送の更なる高速化及び干渉低減を図るために、高周波数帯（例えば、５ＧＨｚ以上）において多数のアンテナ素子（例えば、１００素子以上）を用いる大規模（Massive）ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を用いることが検討されている。

ＭＩＭＯにおいてビーム又はストリームを制御する技術として、デジタルプリコーディング／ポストコーディング（以下、単にプリコーディング／ポストコーディングと呼ぶこともある）と、ビームフォーミング（ＢＦ）とを組み合わせる方法がある（例えば、非特許文献１を参照）。ＢＦでは、ＢＦウェイトを使用して伝搬路に応じた最適なビームを形成している。

T.Obara et al.: "Joint Processing of Analog Fixed Beamforming and CSI-based Precoding for Super High Bit Rate Massive MIMO Transmission Using Higher Frequency Bands," IEICE Transactions on Communications VOL. E98-B, NO. 8 August 2015

無線基地局とユーザ端末との間のチャネルの周波数選択性によっては、送信帯域内の周波数特性が異なる。このため、ＢＦを行う際に送信帯域全体に対して同一のＢＦウェイトを選択した場合、送信帯域内の周波数によってはＢＦウェイトが適切ではないおそれがある。

本発明の一態様は、ＢＦウェイトを適切に選択することができる無線基地局及び無線通信方法を提供することである。

本発明の一態様に係る無線基地局は、無線基地局と少なくとも１つのユーザ端末との間のＭＩＭＯ伝送において、ビームフォーミングを行う無線通信システムにおいて、前記ビームフォーミングに用いるビームフォーミングウェイトを、送信帯域を分割して構成されるサブバンド毎に決定する制御部と、前記ビームフォーミングウェイトを用いて前記ビームフォーミングが適用された信号を送信する送信部と、を具備する。

本発明の一態様によれば、ＢＦウェイトを適切に選択する。

一実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。 一実施の形態に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。 一実施の形態に係る無線基地局の動作例を示すフローチャートである。 一実施の形態の方法１に係るサブバンドの一例を示す図である。 一実施の形態の方法１に係るＢＦ及びプリコーディングの動作例を示す図である。 一実施の形態の方法２に係るサブバンドの一例を示す図である。 一実施の形態の方法２に係るＢＦ及びプリコーディングの動作例を示す図である。 一実施の形態の方法１に係るフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態の方法１に係るフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態の方法１に係るフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態の方法２に係るフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態の方法２に係るフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態の方法２に係るフレーム構成例を示す図である。 本発明に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

以下では、複数のユーザ端末に対してストリームを分配して多重送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）伝送を行う場合について説明する。また、以下では、Massive MIMOにおいて、ＢＦとプリコーディング／ポストコーディングを行う場合について説明する。

また、以下では、プリコーディングを、ユーザ間干渉（Inter-User Interference：ＩＵＩ）に対するプリコーディング、及び、各ユーザ端末におけるストリーム間干渉（Inter-Stream Interference：ＩＳＩ）に対するプリコーディングに分けて記載し、ユーザ間干渉に対するプリコーディング、および、各ユーザ端末におけるストリーム間干渉に対するプリコーディング／ポストコーディングが行われる。

一例として、無線基地局がＮ_Ｔ個のアンテナ素子を有し、Ｎ_Ｕ個のユーザ端末との間の下りリンクにおいてMassive MIMO伝送を行うことを想定する。また、第ｊ（ｊ＝１～Ｎ_Ｕ）番のユーザ端末のアンテナ素子数をＮ_Ｒｊ個とし、ストリーム数をＭ_ｊ個とする。

この場合、各ユーザ端末で受信する受信信号ｒは次式（１）で表される。

ここで、Ｈ_ｊ（ｊ＝０～Ｎ_Ｕ－１）はＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において多重された第ｊ番のユーザ端末のチャネル情報（チャネル行列）を表し、ＷはＢＦウェイトを表し、Ｐ^ＩＵＩはユーザ間干渉に対するプリコーディング行列を表し、Ｐ^ＩＳＩはストリーム間干渉に対するプリコーディング行列を表し、ｄ_ｊ（ｊ＝０～Ｎ_Ｕ－１）は第ｊ番のユーザ端末向けのストリームを表し、ｚは雑音を表す。

式（１）に示すように、プリコーディング（例えば、ブロック対角化）のうち、ユーザ間干渉に対するプリコーディング（Ｐ^ＩＵＩ）により、ユーザ端末間のチャネルが直交化され、ユーザ間干渉が回避されている。

また、各ユーザ端末で受信した受信信号ｒに対してポストコーディングを行って得られる信号ｙは次式（２）で表される。

式（２）において、Ｂ_ｊ ^ＩＳＩ（ｊ＝０～Ｎ_Ｕ－１）は第ｊ番のユーザ端末向けのストリーム間干渉に対するポストコーディング行列を表す。式（２）に示すように、プリコーディング行列Ｐ^ＩＳＩ及びポストコーディング行列Ｂ^ＩＳＩによって、各ユーザ端末のストリーム間のチャネルが直交化され、ストリーム間干渉が回避されている。

なお、プリコーディング行列（Ｐ^ＩＵＩ，Ｐ^ＩＳＩ）及びポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）は、例えば、無線基地局とユーザ端末との間のチャネル情報（チャネル行列）を用いて特異値分解（Singular Value Decomposition：ＳＶＤ）を行うことにより算出されてもよい。

以下の実施の形態では、無線基地局が信号の送信に使用する送信帯域を構成するサブキャリアを複数のグループ（以下、「サブバンド」と呼ぶ）に分け（サブバンド化し）、サブバンド（グループ）毎にＢＦウェイトを選択する方法について説明する。

＜無線通信システム＞
本実施の形態に係る無線通信システムは、少なくとも１つの無線基地局（送信機に対応）１０、及び、少なくとも１つのユーザ端末２０（受信機に対応）を備える。無線基地局１０は、例えば、Massive MIMO基地局である。また、ユーザ端末２０は、無線基地局１０に接続している。

＜無線基地局＞
図１は、本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。図１に示す無線基地局１０は、ディスカバリ信号生成部１０１と、候補ウェイト乗算部１０２と、参照信号生成部１０３と、ウェイト制御部１０４と、プリコーディング行列生成部１０５と、データ生成部１０６と、プリコーディング部１０７と、ビームフォーミング部１０８と、通信部１０９と、アンテナ１１０と、を含む構成を採る。

なお、図１では、無線基地局１０におけるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を生成するための構成部（例えば、IFFT処理部、CP付加部）等の記載を省略している。また、無線基地局１０から送信される信号の信号波形はＯＦＤＭ変調に基づく波形に限定されるものではない。

ディスカバリ信号生成部１０１は、ＢＦウェイト（Ｗ）を決定するためのディスカバリ信号（参照信号）を生成する。例えば、ディスカバリ信号生成部１０１は、少なくとも、ＢＦウェイトの候補数と同数のディスカバリ信号を生成する。ディスカバリ信号生成部１０１は、生成したディスカバリ信号を候補ウェイト乗算部１０２へ出力する。

候補ウェイト乗算部１０２は、ディスカバリ信号生成部１０１から入力されるディスカバリ信号に対して、ＢＦウェイトの候補をそれぞれ乗算し、ＢＦウェイト候補を乗算した後のディスカバリ信号を通信部１０９へ出力する。

参照信号生成部１０３は、チャネル推定に使用される参照信号を生成し、ビームフォーミング部１０８に出力する。

ウェイト制御部１０４は、各ユーザ端末２０からフィードバックされる候補ウェイト情報に基づいて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイト（Ｗ）を決定する。具体的には、ウェイト制御部１０４は、無線基地局１０が使用する送信帯域をサブバンド化しない場合（つまり、全帯域で同一のＢＦウェイトを用いる場合）、及び、送信帯域をサブバンド化する場合の双方のパターンにおけるＢＦウェイトを選択する。つまり、ウェイト制御部１０４は、ビームフォーミングに用いるＢＦウェイトを、送信帯域を分割して構成される複数のサブバンド毎に決定する。

また、ウェイト制御部１０４は、送信帯域をサブバンド化する場合において、更に、サブバンド化の異なる方法（異なるサブバンド数）に対応するパターンにおけるＢＦウェイトをそれぞれ選択してもよい。

例えば、ウェイト制御部１０４は、各パターンのＢＦウェイトの選択単位（送信帯域全体又はサブバンド）において、候補ウェイト情報に示されるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）又は受信電力の高い順にＬ個のＢＦウェイトを互いに重複しないように選択してもよい。

また、ウェイト制御部１０４は、上記複数のパターンにそれぞれ対応するＢＦウェイトの中から、ビームフォーミング部１０８で用いるＢＦウェイトを決定する。例えば、ウェイト制御部１０４は、複数のユーザ端末２０からフィードバックされる候補ウェイト情報を用いて、各パターンにおけるＢＦウェイトを用いた場合の受信対サイト干渉電力比を示すＳＩＲ（Signal to Interference power Ratio）を算出する。そして、ウェイト制御部１０４は、ＳＩＲが最大となるパターンのＢＦウェイトをビームフォーミング部１０８で用いるＢＦウェイトとして決定してもよい（つまり、最大受信対干渉電力比規範）。ウェイト制御部１０４は、決定したＢＦウェイト（パターン）をビームフォーミング部１０８へ出力する。

プリコーディング行列生成部１０５は、ユーザ端末２０からフィードバックされるチャネル推定値を用いて、プリコーディング行列を生成する。なお、チャネル推定値は、例えば、ＢＦウェイト（Ｗ）を含む等価チャネル行列を示すチャネル情報（ＨＷ）である。具体的には、プリコーディング行列生成部１０５は、ＭＵ－ＭＩＭＯにおいて多重される複数のユーザ端末２０間の干渉（ユーザ間干渉）を除去するためのプリコーディング行列（Ｐ^ＩＵＩ）、及び、各ユーザ端末２０における複数のストリーム間の干渉（ストリーム間干渉）を除去するためのプリコーディング行列（Ｐ^ＩＳＩ）をそれぞれ生成する。プリコーディング行列生成部１０５は、生成したプリコーディング行列（Ｐ^ＩＵＩ、Ｐ^ＩＳＩ）。以下、まとめて「Ｐ」と表すこともある）をプリコーディング部１０７へ出力する。

データ生成部１０６は、複数のユーザ端末２０向けのデータ（下りリンク信号）を生成する。なお、図１では、１つのユーザ端末２０（第ｊ番のユーザ端末２０）に対するデータ生成部１０６の構成を示しているが、無線基地局１０は、複数（Ｎ_Ｕ個）のユーザ端末２０にそれぞれ対するデータ生成部１０６を有するものとする。

また、データ生成部１０６は、符号化部１６１と変調部１６２とを備える。符号化部１６１及び変調部１６２は、ユーザ端末ｊに対するストリーム数（Ｍ_ｊ個）に対応してそれぞれ備えられる。各符号化部１６１は、Ｍ_ｊ個のストリームのデータ信号をそれぞれ符号化し、各変調部１６２は、符号化後のデータ信号をそれぞれ変調し、変調後のデータ信号をプリコーディング部１０７に出力する。なお、各符号化部１６１及び各変調部１６２における符号化率、変調方式は、ストリーム毎に異なってもよい。

プリコーディング部１０７は、データ生成部１０６から入力されるデータ信号に対して、プリコーディング行列生成部１０５から入力されるプリコーディング行列（Ｐ）を乗算し、プリコーディング後のデータ信号をビームフォーミング部１０８へ出力する。例えば、プリコーディング部１０７は、Ｍストリームのデータ信号に対してプリコーディングを適用して、Ｌ（ビーム数。例えば、Ｌ＞Ｍ）個の信号を生成する。

ビームフォーミング部１０８は、チャネル推定において、参照信号生成部１０３から入力される参照信号に対して、ウェイト制御部１０４から入力されるＢＦウェイトＷを乗算し、ＢＦウェイト乗算後の参照信号を通信部１０９へ出力する。これにより、各ユーザ端末２０は、候補ウェイト情報（例えばＳＮＲ又は受信電力）に基づいて決定されたＢＦウェイト（Ｗ）が乗算された参照信号を用いて、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（ＨＷ）の推定が可能となる。

また、ビームフォーミング部１０８は、データ送信時において、プリコーディング部１０７から入力されるデータ信号に対して、ウェイト制御部１０４から入力されるＢＦウェイト（Ｗ）を乗算し、ＢＦウェイト乗算後のデータ信号（Ｎ_Ｔ個の信号）を通信部１０９へ出力する。

通信部１０９－１～１０９－Ｎ_Ｔは、Ｎ_Ｔ個のアンテナ１１０（アンテナ素子）にそれぞれ対応して備えられる。各通信部１０９は、入力される信号に対して、Ｄ／Ａ変換、アップコンバート等の送信処理を行い、送信処理後の信号を、例えば、時間、周波数又は符号によって多重し、Ｎ_Ｔ個のアンテナ１１０からそれぞれ送信する。具体的には、各通信部１０９は、候補ウェイト乗算部１０２から入力されるディスカバリ信号を、アンテナ１１０を介して各ユーザ端末２０へ送信する。また、通信部１０９は、チャネル推定において、ビームフォーミング部１０８から入力される参照信号を、アンテナ１１０を介して各ユーザ端末２０へ送信する。また、通信部１０９は、データ送信時において、ビームフォーミング部１０８から入力されるストリームの信号を、アンテナ１１０を介して各ユーザ端末２０へ送信する。

＜ユーザ端末＞
図２は、本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。図２に示すユーザ端末２０は、アンテナ２０１と、通信部２０２と、候補ウェイト情報測定部２０３と、チャネル推定部２０４と、ポストコーディング行列生成部２０５と、ポストコーディング部２０６と、データ受信部２０７と、を含む構成を採る。

なお、図２は、第ｊ番のユーザ端末２０の構成を一例として示す。また、図２では、ユーザ端末２０におけるＯＦＤＭ信号を受信するための構成部（例えば、CP除去部、FFT処理部）等の記載を省略している。また、ユーザ端末２０が受信する信号の信号波形はＯＦＤＭ変調に基づく波形に限定されるものではない。

通信部２０２－１～２０２－Ｎ_Ｒｊは、Ｎ_Ｒｊ個のアンテナ２０１にそれぞれ対応して備えられる。各通信部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した受信信号に対して、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行う。ここで、受信信号には、例えば、ディスカバリ信号、参照信号、又はデータ信号が含まれる。通信部２０２は、ディスカバリ信号を候補ウェイト情報測定部２０３へ出力し、参照信号をチャネル推定部２０４へ出力し、データ信号をポストコーディング部２０６へ出力する。

候補ウェイト情報測定部２０３は、通信部２０２から入力されるディスカバリ信号を用いて候補ウェイト情報（例えば、ＳＮＲ又は受信電力）を測定する。ディスカバリ信号には、ＢＦウェイト候補がそれぞれ乗算されている。よって、候補ウェイト情報測定部２０３は、各ＢＦウェイト候補が用いられた場合のＳＮＲ又は受信電力が測定される。測定されたＳＮＲ又は受信電力を示す候補ウェイト情報は、例えば、通信部２０２を介して無線基地局１０（ウェイト制御部１０４）へフィードバックされる。

チャネル推定部２０４は、通信部２０２から入力される参照信号を用いて、無線基地局１０とユーザ端末２０との間のチャネルを示すチャネル推定値（チャネル情報）を推定する。参照信号には、無線基地局１０（ビームフォーミング部１０８）でＢＦウェイト（Ｗ）が乗算されている。よって、チャネル推定部２０４では、ＢＦウェイトを含む等価的なチャネル情報（等価チャネル行列ＨＷ）が推定される。推定されたチャネル情報（ＨＷ）は、例えば、通信部２０２を介して無線基地局１０（プリコーディング行列生成部１０５）へフィードバックされる。また、チャネル推定部２０４は、推定されたチャネル情報をポストコーディング行列生成部２０５へ出力する。

ポストコーディング行列生成部２０５は、チャネル推定部２０４から入力されるチャネル情報（ＨＷ）を用いて、ポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）を生成する。ポストコーディング行列生成部２０５は、生成したポストコーディング行列をポストコーディング部２０６へ出力する。なお、ポストコーディング行列生成部２０５は、プリコーディング行列及びＢＦウェイトが乗算された参照信号を用いて推定されるチャネル情報ＨＷＰを用いてポストコーディング行列を生成してもよい。

ポストコーディング部２０６は、ポストコーディング行列生成部２０５から入力されるポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）を用いて、通信部２０２から入力されるデータ信号に対してポストコーディングを行う。ポストコーディング部２０６は、ポストコーディング後のデータ信号をデータ受信部２０７へ出力する。

データ受信部２０７は、ポストコーディング部２０６から入力されるデータ信号に対して受信処理（復調処理及び復号処理を含む）を行い、第ｊ番のユーザ端末２０に対する複数のストリームを得る。データ受信部２０７は、復調部２７１と復号部２７２とを備える。復調部２７１及び復号部２７２は、第ｊ番のユーザ端末２０に対するストリーム数（Ｍ_ｊ個）に対応して備えられる。各復調部２７１は、Ｍ_ｊ個のストリームのデータ信号を復調し、各復号部２７２は、復調後のデータ信号を復号し、Ｍ_ｊ個のストリームを得る。なお、各復調部２７１及び各復号部２７２における符号化率、変調方式は、ストリーム毎に異なってもよい。

＜無線基地局１０及びユーザ端末２０の動作＞
次に、上述した無線基地局１０及びユーザ端末２０の動作について詳細に説明する。

図３は、本実施の形態に係る無線基地局１０の動作を示すフローチャートである。

まず、無線基地局１０は、複数のＢＦウェイト（Ｗ）の候補（ＢＦウェイト候補）の中から１つの候補を選択する（ＳＴ１０１）。そして、無線基地局１０は、選択したＢＦウェイト候補を乗算したディスカバリ信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０２）。無線基地局１０は、全てのＢＦウェイト候補に対応するディスカバリ信号を送信していない場合（ＳＴ１０３：Ｎｏ）、ＳＴ１０１及びＳＴ１０２の処理に戻り、他のＢＦウェイト候補を乗算したディスカバリ信号を送信する。

ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、プリコーディングされず、全てのユーザ端末２０の全てのアンテナ２０１に送信される。ディスカバリ信号は、例えば、１シンボル（例えば１ＯＦＤＭシンボル）内の無線リソース（サブキャリア）に周波数多重、又は、複数のシンボルに時間多重して割り当てられてもよい。また、ディスカバリ信号は、複数の無線基地局１０間で時間／周波数／符号多重されて送信されてもよい。このように、ディスカバリ信号が無線リソースに多重して送信されることで、後述するＢＦウェイトの選択を効率良く行うことができる。なお、ディスカバリ信号の送信方法の詳細については後述する。

各ユーザ端末２０は、受信信号（ディスカバリ信号）を用いて、候補ウェイト情報（例えば、ＳＮＲ又は受信電力）を測定し、無線基地局１０へフィードバックする。

無線基地局１０は、全てのＢＦウェイト候補に対応するディスカバリ信号を送信した後（ＳＴ１０３：Ｙｅｓ）、各ユーザ端末２０からフィードバックされた候補ウェイト情報に基づいて、ＢＦウェイト候補の中から、ビームフォーミングに使用するＢＦウェイト（Ｗ）を選択する（ＳＴ１０４）。無線基地局１０は、例えば、候補ウェイト情報に示されるＳＮＲ又は受信電力の高い順にＬ個のＢＦウェイトを互いに重複しないように選択してもよい。

また、無線基地局１０は、この際、ＢＦウェイト（Ｗ）を、サブバンド化を行わないパターン、及び、サブバンド化を行うパターン（１つ又は複数のパターン）についてそれぞれ選択する。例えば、第ｉ番のサブバンドに対応するＬ個のＢＦウェイトから構成されるＢＦウェイトベクトルＷ_ｉ ^ｏｐｔは次式（３）で表される。

例えば、送信帯域が２つのサブバンド（ｉ＝１，２）に分割される場合、無線基地局１０は、各サブバンドに対応するＢＦウェイト（Ｗ_１ ^ｏｐｔ，Ｗ_２ ^ｏｐｔ）を選択する。同様に、送信帯域が４つのサブバンド（ｉ＝１～４）に分割される場合、無線基地局１０は、各サブバンドに対応するＢＦウェイト（Ｗ_１ ^ｏｐｔ，Ｗ_２ ^ｏｐｔ，Ｗ_３ ^ｏｐｔ，Ｗ_４ ^ｏｐｔ）を選択する。つまり、無線基地局１０は、サブバンドの各々に対応するＢＦウェイトＷ_ｉ ^ｏｐｔを選択する。

なお、式（３）の各要素ｗ_ｉ，ｌ（ｌ＝１～Ｌ）は式（４）に示すように、ビームの角度候補（仰角φ_ｃ ^ｏｐｔ及び方位角θ_ｃ ^ｏｐｔ）によって表される。

すなわち、無線基地局１０は、ＳＴ１０４において、サブバンド化しない場合のＢＦウェイト（Ｗ）、及び、サブバンド化する場合における最適なＢＦウェイト（少なくとも１種類のサブバンド数に対応するＷ_ｉ ^ｏｐｔ）を選択する。

次に、無線基地局１０は、ＳＴ１０４で選択した各パターンのＢＦウェイトの中から、ビームフォーミングに実際に使用するＢＦウェイトを決定する（ＳＴ１０５）。つまり、無線基地局１０は、複数のサブバンド毎のＢＦウェイト及び送信帯域全体に対するＢＦウェイトの何れか一方を選択する。換言すると、無線基地局１０は、送信帯域を複数のサブバンドにサブバンド化するか否か、及び、サブバンド化を行う場合にはどのようなサブバンド構成とするかを判定する。例えば、無線基地局１０は、最大受信対干渉電力比規範に基づいて、複数のパターンの中で最大のＳＩＲとなるパターンのＢＦウェイトを決定してもよい。

そして、無線基地局１０は、参照信号に対して、ＳＴ１０５で決定したＢＦウェイトを乗算し、ＢＦウェイトが乗算された参照信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０６）。

ユーザ端末２０は、受信した参照信号を用いて、チャネル情報（ＨＷ）の推定を行い、推定したチャネル情報ＨＷ（チャネル推定値）を無線基地局１０へフィードバックする。例えば、ユーザ端末２０は、第ｉ番のサブバンドのＢＦウェイト（Ｗ_ｉ）が乗算された参照信号を用いて、チャネル情報（等価チャネル行列Ｈ（ｎ）Ｗ_ｉ）を推定する（ｎはサブバンドｉを構成するサブキャリアのサブキャリア番号）。

また、ユーザ端末２０は、推定したチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ_ｉを用いてポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）を生成（算出）する。なお、上述したように、ユーザ端末２０は、後述するＳＴ１０７で生成されたプリコーディング行列（Ｐ）を含むチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ_ｉＰ_ｉ（ｎ）を用いてポストコーディング行列Ｂ_ｉ（ｎ）を生成してもよい。

一方、無線基地局１０は、ユーザ端末２０からフィードバックされたチャネル情報ＨＷを用いて、プリコーディング行列（Ｐ）を生成する（ＳＴ１０７）。例えば、無線基地局１０は、第ｉ番のサブバンドについて、ユーザ端末２０からフィードバックされるチャネル情報Ｈ（ｎ）Ｗ_ｉを用いて、プリコーディング行列Ｐ_ｉ（ｎ）を算出する。

そして、無線基地局１０は、ストリームの信号（情報）に対して、サブバンド毎（サブキャリアｎ毎）のプリコーディング行列（Ｐ_ｉ（ｎ））及びＢＦウェイト（Ｗ_ｉ）を乗算して、ストリームの信号をユーザ端末２０へ送信する（ＳＴ１０８）。

プリコーディング行列（Ｐ^ＩＵＩ）が乗算されたデータでは、ユーザ間干渉が抑圧されることになる。また、ユーザ端末２０は、受信したストリームの信号に対して、ポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）を乗算して、ストリームの信号（データ）を復調する（図示せず）。プリコーディング行列（Ｐ^ＩＳＩ）及びポストコーディング行列（Ｂ^ＩＳＩ）が乗算されたデータでは、ストリーム間干渉が抑圧されることになる。

次に、送信帯域のサブバンド化の方法について説明する。以下、一例として、サブバンド化の方法１及び方法２について説明する。

［方法１］
方法１では、１つのサブバンドは、無線基地局１０の送信帯域を構成するＮサブキャリアのうち、隣接するサブキャリア（サブキャリア数：Ｎ_ｓｂ）で構成される。すなわち、方法１では、各サブバンドは、周波数領域において連続する局所的なサブキャリアによって構成される。

例えば、第ｉサブバンドは、サブキャリアｎ＝（（ｉ－１）×Ｎ_ｓｂ＋１）～ｉ×Ｎ_ｓｂのサブキャリアから構成される。

図４Ａは、方法１において送信帯域を２つのサブバンド（ｉ＝１，２）に分割した場合の一例を示す。図４Ａに示すように、送信帯域を構成するＮサブキャリアに相当する周波数ｆ_１～ｆ_Ｎのうち、周波数ｆ_１～ｆ_Ｎ／２の帯域（サブキャリアｎ＝１～Ｎ_ｓｂ）を第１サブバンドとし、周波数ｆ_１～ｆ_Ｎ／２の帯域（サブキャリアｎ＝Ｎ_ｓｂ＋１～２Ｎ_ｓｂ）を第２サブバンドとする。

無線基地局１０は、例えば、次式（５）に示す最大受信電力規範に基づいて、ユーザ端末２０からフィードバックされる候補ウェイト情報（例えば、受信電力）を用いて、第ｉサブバンドのＢＦウェイト（例えば、式（４）に示すｗ_ｉ，ｌ）を選択してもよい。

すなわち、無線基地局１０は、第ｊ番のユーザ端末２０に対して、第ｉサブバンドを構成するサブキャリアｎでＢＦウェイト候補ｗ_ｉ（φ_ｃ，θ_ｃ）を乗算して送信されたディスカバリ信号ｐ_ｌ（ｎ）の受信電力が最大となる角度候補（φ_ｃ ^ｏｐｔ，θ_ｃ ^ｏｐｔ）に対応するＢＦウェイトｗ_ｉ，ｌを選択する。

図４Ｂは、図４Ａに示すサブバンド毎に選択されたＢＦウェイトによってストリームが送信される様子を示す。図４Ｂに示すように、第１サブバンド（周波数ｆ_１～ｆ_Ｎ／２）では、無線基地局１０は、第１サブバンドに対して選択されたＢＦウェイトｗ_１，ｌから構成されるＢＦウェイトベクトルＷ_１を用いてＢＦを適用したストリームを送信する。また、第２サブバンド（周波数ｆ_Ｎ／２～ｆ_Ｎ）では、無線基地局１０は、第２サブバンドに対して選択されたＢＦウェイトｗ_２，ｌから構成されるＢＦウェイトベクトルＷ_２を用いてＢＦを適用したストリームを送信する。

このように、無線基地局１０は、例えば、図４Ａに示す周波数帯域において、第１サブバンド及び第２サブバンドの各々の周波数特性に応じたＢＦウェイトを選択することができる。方法１では、各サブバンドは隣接する（連続する）サブキャリアによって構成される。このため、無線基地局１０は、サブバンド毎の無線基地局１０とユーザ端末２０との間の周波数特性に応じて、ＢＦウェイトを精度良く選択することができるので、サブバンド毎のビームフォーミングによる伝送効率を向上させることができる。

［方法２］
方法２では、１つのサブバンドは、無線基地局１０の送信帯域を構成するＮサブキャリアのうち、等間隔Ｍ_ｓｂのサブキャリアで構成される。すなわち、方法２では、各サブバンドは、周波数領域において非連続の分散したサブキャリアによって構成される。

例えば、第ｉサブバンドは、サブキャリアｎ＝ｉ，Ｍ_ｓｂ＋１，２Ｍ_ｓｂ＋１，…のサブキャリアから構成される。

図５Ａは、方法２において送信帯域を２つのサブバンド（ｉ＝１，２）に分割した場合の一例を示す。図５Ａでは、Ｍ_ｓｂ＝２とする。図５Ａに示すように、送信帯域を構成するＮサブキャリアに相当する周波数ｆ_１～ｆ_Ｎのうち、周波数ｆ_２ｎ－１の帯域（ｎ＝１，３，５，…）を第１サブバンドとし、周波数ｆ_２ｎの帯域（ｎ＝２，４，６，…）を第２サブバンドとする。

無線基地局１０は、例えば、次式（６）に示す最大受信電力規範に基づいて、ユーザ端末２０からフィードバックされる候補ウェイト情報（例えば、受信電力）を用いて、第ｉサブバンドのＢＦウェイト（例えば、式（４）に示すｗ_ｉ，ｌ）を選択してもよい。

すなわち、無線基地局１０は、第ｊ番のユーザ端末２０に対して、第ｉサブバンドを構成するサブキャリアｎでＢＦウェイト候補ｗ_ｉ（φ_ｃ，θ_ｃ）を乗算して送信されたディスカバリ信号ｐ_ｌ（ｎ）の受信電力が最大となる角度候補（φ_ｃ ^ｏｐｔ，θ_ｃ ^ｏｐｔ）に対応するＢＦウェイトｗ_ｉ，ｌを選択する。

図５Ｂは、図５Ａに示すサブバンド毎に選択されたＢＦウェイトによってストリームが送信される様子を示す。図５Ｂに示すように、第１サブバンド（周波数ｆ_２ｎ－１）では、無線基地局１０は、第１サブバンドに対して選択されたＢＦウェイトｗ_１，ｌから構成されるＢＦウェイトベクトルＷ_１を用いてＢＦを適用したストリームを送信する。また、第２サブバンド（周波数ｆ_２ｎ）では、無線基地局１０は、第２サブバンドに対して選択されたＢＦウェイトｗ_２，ｌから構成されるＢＦウェイトＷ_２を用いてＢＦを適用したストリームを送信する。

このように、無線基地局１０は、例えば、図５Ａに示す周波数帯域において、第１サブバンド及び第２サブバンドの各々の周波数特性に応じたＢＦウェイトを選択することができる。方法２では、各サブバンドは等間隔の分散したサブキャリアによって構成される。

本発明が想定するビームフォーミング方式におけるチャネル推定では、必要な無線リソースの削減のため、等間隔の分散したサブキャリアに各ビームの参照信号が挿入され、推定値の周波数補間が行われる。この際、無線基地局１０は、サブバンドを構成するサブキャリアと、上述した等間隔サブキャリアを対応づけることにより、サブバンド化に伴う参照信号数の増加を避けることができる。

このように、方法２では、無線基地局１０は、チャネル推定に必要な無線リソースの増加を抑えつつ、サブバンド毎の周波数特性に応じたＢＦウェイトを精度良く選択することができるので、サブバンド毎のビームフォーミングによる伝送効率を向上させることができる。

以上、サブバンド化の方法について説明した。

なお、方法１及び方法２では、２つのサブバンド（ｉ＝１，２）の場合について説明したが、サブバンド数は３つ以上でもよい。また、方法１では、各サブバンドを構成するサブキャリア数が同一（Ｎ_ｓｂ）である場合について説明したが、各サブバンドを構成するサブキャリア数は、１サブキャリア以上であればよく、サブバンド間で異なってもよい。また、方法２では、各サブバンドが等間隔（Ｍ_ｓｂ）のサブキャリアで構成される場合について説明したが、各サブバンドを構成するサブキャリアの間隔は不等間隔であってもよい。

また、送信帯域を構成する複数のサブキャリアを分割して構成される各サブバンドは、方法１及び方法２を組み合わせた方法によって構成されてもよい。すなわち、連続するサブキャリアで構成されるサブバンド、等間隔のサブキャリアで構成されるサブバンド、又は、連続するサブキャリアを含む不等間隔のサブキャリアで構成されるサブバンド等が混在してもよい。

次に、各ＢＦウェイト候補が乗算されるディスカバリ信号の送信方法について説明する。

まず、上記方法１に基づくディスカバリ信号の送信方法について説明する。

図６Ａ～図６Ｃは、ディスカバリ信号が送信されるフレーム構成例を示す。図６Ａ～図６Ｃにおいて横軸は時間領域（ＯＦＤＭシンボル）を示し、縦軸は周波数領域（サブキャリア）を示す。また、図６Ａ～図６Ｃでは、一例として、８サブキャリアの送信帯域においてＢＦウェイト候補＃１～＃１６の何れかが乗算されたディスカバリ信号が送信される。

図６Ａ～図６Ｃに示すように、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、周期的に（６ＯＦＤＭシンボル毎に）送信される。

また、図６Ａ～図６Ｃに示すように、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、送信される度に周波数方向にシフトして送信される。具体的には、図６Ａ～図６Ｃでは、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、送信される度に、初回送信時に対して、周波数方向に４，２，６サブキャリアずつ巡回的にシフトして配置されている。換言すると、図６Ａ～図６Ｃでは、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、各サブバンド内で全てのＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号が送信されるように巡回して配置される。

例えば、図６Ａに示すように、サブバンド化されない場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、少なくとも１周期の送信帯域全体（８サブキャリア）に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中から１つのＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（１）と表す）を選択する。

一方、図６Ｂに示すように、２つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、各サブバンド（４サブキャリア）の少なくとも２周期に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中からＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（２），Ｗ_２ ^（２）と表す）をそれぞれ選択する。

また、図６Ｃに示すように、４つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、各サブバンド（２サブキャリア）の少なくとも４周期に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中からＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（４），Ｗ_２ ^（４），Ｗ_３ ^（４），Ｗ_４ ^（４）と表す）をそれぞれ選択する。

次に、上記方法２に基づくディスカバリ信号の送信方法について説明する。

図７Ａ～図７Ｃは、ディスカバリ信号が送信されるフレーム構成例を示す。図７Ａ～図７Ｃにおいて横軸は時間領域（ＯＦＤＭシンボル）を示し、縦軸は周波数領域（サブキャリア）を示す。また、図７Ａ～７Ｃでは、一例として、８サブキャリアの送信帯域においてＢＦウェイト候補＃１～＃１６の何れかが乗算されたディスカバリ信号が送信される。

図７Ａ～図７Ｃに示すように、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、周期的に（６ＯＦＤＭシンボル毎に）送信される。

また、図７Ａ～図７Ｃに示すように、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、送信される度に周波数方向にシフトして送信される。具体的には、図７Ａ～図７Ｃでは、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、送信される度に、周波数方向に１サブキャリアずつ巡回的にシフトして配置されている。換言すると、図７Ａ～図７Ｃでは、図６Ａ～図６Ｃと同様、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号は、各サブバンド内で全てのＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号が送信されるように巡回して配置される。

例えば、図７Ａに示すように、サブバンド化されない場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、少なくとも１周期の送信帯域全体（８サブキャリア）に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中から１つのＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（１）と表す）を選択する。

一方、図７Ｂに示すように、２つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、各サブバンド（４サブキャリア）の少なくとも２周期に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中からＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（２），Ｗ_２ ^（２）と表す）をそれぞれ選択する。

また、図７Ｃに示すように、４つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイトを選択する際、無線基地局１０は、図７Ｃに示すように、各サブバンド（２サブキャリア）の少なくとも４周期に渡って配置された全てのＢＦウェイト候補＃１～＃１６のディスカバリ信号から生成された候補ウェイト情報（例えば受信電力又はＳＮＲ）に基づいて、ＢＦウェイト候補＃１～＃１６の中からＢＦウェイト（例えば、Ｗ_１ ^（４），Ｗ_２ ^（４），Ｗ_３ ^（４），Ｗ_４ ^（４）と表す）をそれぞれ選択する。

図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｃに示すように、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号が送信されるサブキャリアを送信周期毎に巡回的にシフトさせる。こうすることで、無線基地局１０は、送信帯域がサブバンド化された場合でも、各サブバンドにおいて全てのＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号を用いたＢＦウェイトの選択、つまり、全てのＢＦウェイト候補を対象としたＢＦウェイトの選択を行うことができる。

例えば、図６Ａ又は図７Ａに示すように、サブバンド化されない場合のＢＦウェイトＷ_１ ^（１）は、少なくとも１周期毎に更新され、図６Ｂ又は図７Ｂに示すように、２つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイト（Ｗ_１ ^（２），Ｗ_２ ^（２））は２周期毎に更新され、図６Ｃ又は図７Ｃに示すように、４つのサブバンドに分割される場合のＢＦウェイト（Ｗ_１ ^（４），Ｗ_２ ^（４），Ｗ_３ ^（４），Ｗ_４ ^（４））は４周期毎（図示せず）に更新される。このとき、無線基地局１０は、例えば、何れかのサブバンド化のパターンにおいてＢＦウェイトが更新される度に、つまり、図６Ａ～図６Ｃ又は図７Ａ～図７Ｃでは、サブバンド化されない場合のＢＦウェイトＷ_１ ^（１）が更新される度に、ＢＦウェイトの選択（つまり、図３に示すＳＴ１０５のサブバンド化の有無の判定）を行ってもよい。

このように、無線基地局１０は、サブバンド化されない場合も含めたサブバンド化の各パターンでのＢＦウェイトの探索（更新）を一定周期で行い、更新されたＢＦウェイトに基づいて最適なＢＦウェイト（サブバンド化のパターン）を決定する。これにより、無線基地局１０は、送信帯域を構成する周波数帯域の各々の周波数特性に応じて、送信帯域全体又はサブバンド毎に適切なＢＦウェイトを選択することができる。

また、図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｃに示すディスカバリ信号の配置により、無線基地局１０は、サブバンド化の有無又はサブバンド化の異なるパターンに依存せずに、全てのＢＦウェイト候補の中からＢＦに用いるＢＦウェイトを選択することができる。よって、無線基地局１０は、サブバンド化を行わない場合に全送信帯域で用いるＢＦウェイト（Ｗ_１ ^（１））、及び、サブバンド化を行う場合の各サブバンドで用いるＢＦウェイト（Ｗ_１ ^（２），Ｗ_２ ^（２）又はＷ_１ ^（４），Ｗ_２ ^（４），Ｗ_３ ^（４），Ｗ_４ ^（４））を同時に選択することができる。これにより、無線基地局１０は、サブバンド化の有無又はサブバンド化の異なるパターンの各々に対応するディスカバリ信号を送信することなく、同一のディスカバリ信号に基づいて同時に選択したＢＦウェイトの中からビームフォーミングで実際に使用するＢＦウェイトを決定することができる。

なお、各ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号の配置は、図６Ａ～図６Ｃ又は図７Ａ～図７Ｃに示す一例に限定されず、サブバンドの構成に応じて、各サブバンド内で全てのＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号が配置されるように設定されればよい。

＜本実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態では、無線基地局１０と少なくとも１つのユーザ端末２０との間のＭＩＭＯ伝送においてＢＦを行う無線通信システムにおいて、無線基地局１０は、ＢＦに用いるＢＦウェイトを、送信帯域を分割して構成されるサブバンド毎に決定するウェイト制御部１０４と、ＢＦウェイトを用いてＢＦが適用された信号を送信する通信部１０９と、を備える。

例えば、サブバンド間の周波数特性が異なる場合（周波数選択性が強い場合）、無線基地局１０は、送信帯域全体のチャネル推定値に応じてＢＦウェイトを選択する場合と比較して、サブバンド毎のチャネル推定値に応じてサブバンド毎のＢＦウェイトを選択することにより、各サブバンドの周波数特性に応じた適切なＢＦウェイトを用いたビームフォーミングが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、無線基地局１０は、サブバンド毎の周波数特性に応じたＢＦウェイトを適切に選択することができるので、ＭＩＭＯ伝送における伝送効率を向上させることができる。

＜変形例＞
なお、本実施の形態において、ＢＦウェイト選択時の基準として用いられるパラメータはＳＮＲ又は受信電力に限定されず、ＢＦウェイト候補が乗算されたディスカバリ信号を用いて測定される何らかの候補ウェイト情報（例えば、受信相関等）であればよい。

また、本実施の形態では、無線基地局１０からユーザ端末２０へ送信されるディスカバリ信号を用いて候補ウェイト情報（例えば、ＢＦウェイト候補の受信電力）を測定する場合について説明した。しかし、本実施の形態は、これに限定されず、例えば、ユーザ端末２０から無線基地局１０へ参照信号を送信し、無線基地局１０が受信した参照信号を用いて、ＢＦウェイトの選択、又は、プリコーディング行列の生成を行ってもよい。これにより、ディスカバリ信号、候補ウェイト情報及びチャネル情報（ＨＷ）のフィードバックが不要となる。よって、チャネル推定処理における無線リソースの使用を削減することができる。

また、本実施の形態では、最大受信電力規範に基づいてＢＦウェイト選択が行われる場合について説明した。しかし、本実施の形態は、これに限定されず、最大受信対干渉電力比規範等の他の方法を用いてＢＦウェイト選択が行われてもよい。例えば、無線基地局１０は、最大受信対干渉電力比規範を用いることで、干渉電力の低減を考慮したＢＦウェイト選択を行うことができる。

また、本実施の形態では、最大受信対干渉電力比規範に基づいてサブバンド化の有無が決定される場合について説明した。しかし、本実施の形態は、これに限定されず、最大受信電力規範等の他の方法を用いてサブバンド化の有無が決定されてもよい。例えば、無線基地局１０は、最大受信電力規範を用いることで、受信電力（ＳＮＲ）向上を考慮したサブバンド化の判定を行うことができる。

また、本実施の形態では、ビーム数、ＢＦウェイト候補数、ビーム生成方法等のパラメータをサブバンド間で同一の場合について説明したが、これらのパラメータは、サブバンド間で異なってもよい。これにより、サブバンド毎の特性（例えば、周波数特性）に適したパラメータによってＢＦウェイトを選択することができるので各サブバンドでの伝送効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、無線基地局１０がプリコーディングをサブキャリア（ｎ）毎に行う場合について説明した。しかし、本実施の形態は、これに限定されず、無線基地局１０は、例えば、ＢＦウェイトと同様にして、サブバンド毎にプリコーディングを行ってもよい。これにより、無線基地局１０は、サブバンド単位でプリコーディング行列を生成すればよいので、プリコーディング行列の生成に必要となる参照信号等に用いる無線リソースを削減することができる。

また、上記実施の形態では、参照信号を用いてチャネル推定を行う場合について説明した。しかし、チャネル推定において、参照信号を使用しないでチャネル推定値（チャネル情報）を取得してもよい。すなわち、チャネル推定では、ＢＦウェイトを含む等価チャネル行列（ＨＷ）を示すチャネル情報が取得されればよい。

また、上記実施の形態では、下りリンクにおいて無線基地局１０を送信機とし、ユーザ端末２０を受信機とする場合について説明した。しかし、本実施の形態は、上りリンクにおいてユーザ端末２０を送信機とし、無線基地局１０を受信機とする場合についても適用することができる。

（ハードウェア構成）
なお、上記実施の形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、本発明の一実施の形態における無線基地局、ユーザ端末などは、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図８は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の無線基地局１０及びユーザ端末２０は、物理的には、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。無線基地局１０及びユーザ端末２０のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

例えば、プロセッサ１００１は１つだけ図示されているが、複数のプロセッサがあってもよい。また、処理は、１のプロセッサで実行されてもよいし、処理が同時に、逐次に、又はその他の手法で、一以上のプロセッサで実行されてもよい。なお、プロセッサ１００１は、一以上のチップで実装されてもよい。

無線基地局１０及びユーザ端末２０における各機能は、プロセッサ１００１、メモリ１００２などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信、又は、メモリ１００２及びストレージ１００３におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。

プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。例えば、上述のディスカバリ信号生成部１０１、候補ウェイト乗算部１０２、参照信号生成部１０３、ウェイト制御部１０４、プリコーディング行列生成部１０５、データ生成部１０６、プリコーディング部１０７、ビームフォーミング部１０８、候補ウェイト情報測定部２０３、チャネル推定部２０４、ポストコーディング行列生成部２０５、ポストコーディング部２０６、データ受信部２０７などは、プロセッサ１００１で実現されてもよい。

また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール又はデータを、ストレージ１００３及び／又は通信装置１００４からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、無線基地局１０及びユーザ端末２０を構成する少なくとも一部の機能ブロックは、メモリ１００２に格納され、プロセッサ１００１で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、１つのプロセッサ１００１で実行される旨を説明してきたが、２以上のプロセッサ１００１により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ１００１は、１以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。

メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置１００４は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の通信部１０９、２０２、アンテナ１１０、２０１などは、通信装置１００４で実現されてもよい。

入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ１００１及びメモリ１００２などの各装置は、情報を通信するためのバス１００７で接続される。バス１００７は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

（情報の通知、シグナリング）
また、情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、ＤＣＩ（Downlink Control Information）、ＵＣＩ（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、ＭＡＣ（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（ＭＩＢ（Master Information Block）、ＳＩＢ（System Information Block）））、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRC Connection Setup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージなどであってもよい。

（適応システム）
本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）、Ｗ－ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

（処理手順等）
本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

（基地局の操作）
本明細書において基地局（無線基地局）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。基地局を有する１つまたは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、基地局および／または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）またはＳ－ＧＷ（Serving Gateway）などが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが１つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、ＭＭＥおよびＳ－ＧＷ)であってもよい。

（入出力の方向）
情報及び信号等は、上位レイヤ(または下位レイヤ)から下位レイヤ(または上位レイヤ)に出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。

（入出力された情報等の扱い）
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置に送信されてもよい。

（判定方法）
判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

（ソフトウェア）
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

（情報、信号）
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。

（「システム」、［ネットワーク］）
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

（パラメータ、チャネルの名称）
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＤＣＣＨなど）及び情報要素（例えば、ＴＰＣなど）は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

（基地局）
基地局（無線基地局）は、１つまたは複数（例えば、３つ）の（セクタとも呼ばれる）セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局ＲＲＨ：Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」、「ｅＮＢ」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（access point）、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

（端末）
ユーザ端末は、当業者によって、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、ＵＥ（User Equipment）、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

（用語の意味、解釈）
本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。

「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

参照信号は、ＲＳ（Reference Signal）と略称することもでき、適用される標準によってパイロット（Pilot）と呼ばれてもよい。また、補正用ＲＳは、ＴＲＳ（Tracking RS）、ＰＣ－ＲＳ（Phase Compensation RS）、ＰＴＲＳ（Phase Tracking RS）、Additional RSと呼ばれてもよい。また、復調用ＲＳ及び補正用ＲＳは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。また、復調用ＲＳ及び補正用ＲＳは同じ名称（例えば復調ＲＳ）で規定されてもよい。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

上記の各装置の構成における「部」を、「手段」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。

「含む(including)」、「含んでいる（comprising）」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

無線フレームは時間領域において１つまたは複数のフレームで構成されてもよい。時間領域において１つまたは複数の各フレームはサブフレーム、タイムユニット等と呼ばれてもよい。サブフレームは更に時間領域において１つまたは複数のスロットで構成されてもよい。スロットはさらに時間領域において１つまたは複数のシンボル（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル、ＳＣ-ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）シンボル等）で構成されてもよい。

無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。

例えば、ＬＴＥシステムでは、基地局が各移動局に無線リソース（各移動局において使用することが可能な周波数帯域幅、送信電力等）を割り当てるスケジューリングを行う。スケジューリングの最小時間単位をＴＴＩ（Transmission Time Interval）と呼んでもよいし、１ミニスロットをＴＴＩと呼んでもよい。

例えば、１サブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、複数の連続したサブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、１スロットをＴＴＩと呼んでもよい。

リソースユニットは、時間領域および周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域では１つまたは複数個の連続した副搬送波（subcarrier）を含んでもよい。また、リソースユニットの時間領域では、１つまたは複数個のシンボルを含んでもよく、１スロット、１ミニスロット、１サブフレーム、または１ＴＴＩの長さであってもよい。１ＴＴＩ、１サブフレームは、それぞれ１つまたは複数のリソースユニットで構成されてもよい。また、リソースユニットは、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）、物理リソースブロック（ＰＲＢ：Physical RB）、ＰＲＢペア、ＲＢペア、スケジューリングユニット、周波数ユニット、サブバンドと呼ばれてもよい。また、リソースユニットは、１つ又は複数のＲＥで構成されてもよい。例えば、１ＲＥは、リソース割当単位となるリソースユニットより小さい単位のリソース（例えば、最小のリソース単位）であればよく、ＲＥという呼称に限定されない。

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、サブフレームに含まれるミニスロットの数、スロットに含まれるシンボルおよびリソースブロックの数、および、リソースブロックに含まれるサブキャリアの数は様々に変更することができる。

本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

（態様のバリエーション等）
本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本発明の一態様は、移動通信システムに有用である。

１０ 無線基地局
２０ ユーザ端末
１０１ ディスカバリ信号生成部
１０２ 候補ウェイト乗算部
１０３ 参照信号生成部
１０４ ウェイト制御部
１０５ プリコーディング行列生成部
１０６ データ生成部
１０７ プリコーディング部
１０８ ビームフォーミング部
１０９，２０２ 通信部
１１０，２０１ アンテナ
１６１ 符号化部
１６２ 変調部
２０３ 候補ウェイト情報測定部
２０４ チャネル推定部
２０５ ポストコーディング行列生成部
２０６ ポストコーディング部
２０７ データ受信部
２７１ 復調部
２７２ 復号部

Claims (5)

1. 無線基地局と少なくとも１つのユーザ端末との間のＭＩＭＯ伝送において、ビームフォーミングを行う無線通信システムにおいて、
   送信帯域をサブバンドへと分割するサブバンド化の分割数に対応するパターンにかかわらず同一のディスカバリ信号を用いて、前記ビームフォーミングに用いるビームフォーミングウェイトを、前記送信帯域を分割して構成される前記サブバンド毎に決定し、決定した前記ビームフォーミングウェイトを含むチャネル情報に基づいてプリコーディング行列を生成する制御部と、
   前記ビームフォーミングウェイト及び前記プリコーディング行列を用いて前記ビームフォーミングが適用された信号を送信する送信部と、
   を具備する無線基地局。
2. 前記サブバンドの各々は、前記送信帯域を構成する複数のサブキャリアのうち、連続するサブキャリアにより構成される、
   請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記サブバンドの各々は、前記送信帯域を構成する複数のサブキャリアのうち、非連続のサブキャリアにより構成される、
   請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記制御部は、更に、前記送信帯域全体に対する前記ビームフォーミングウェイトを決定し、前記サブバンド毎の前記ビームフォーミングウェイト、及び、前記送信帯域全体に対する前記ビームフォーミングウェイトの何れか一方を選択する、
   請求項１から３の何れかに記載の無線基地局。
5. 無線基地局と少なくとも１つのユーザ端末との間のＭＩＭＯ伝送において、ビームフォーミングを行う無線通信システムにおいて、
   送信帯域をサブバンドへと分割するサブバンド化の分割数に対応するパターンにかかわらず同一のディスカバリ信号を用いて、前記ビームフォーミングに用いるビームフォーミングウェイトを、前記送信帯域を分割して構成される前記サブバンド毎に決定し、
   決定した前記ビームフォーミングウェイトを含むチャネル情報に基づいてプリコーディング行列を生成し、
   前記ビームフォーミングウェイト及び前記プリコーディング行列を用いて前記ビームフォーミングが適用された信号を送信する、
   無線通信方法。

Images