WO2011090106A1 - プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置 - Google Patents

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precoding
mobile station
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秀和 田岡
勝利 楠目
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株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10Polarisation diversity; Directional diversity

Definitions

  • the present invention relates to a precoding weight generation method, a mobile station apparatus, and a base station apparatus, and more particularly to a precoding weight generation method, a mobile station apparatus, and a base station apparatus that support multi-antenna transmission.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • WSDPA High Speed Downlink Packet Access
  • HSUPA High Speed Uplink Packet Access
  • CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • the third generation system can achieve a maximum transmission rate of about 2 Mbps on the downlink using generally a fixed bandwidth of 5 MHz.
  • a maximum transmission rate of about 300 Mbps on the downlink and about 75 Mbps on the uplink can be realized using a variable band of 1.4 MHz to 20 MHz.
  • LTE-A LTE Advanced
  • LTE-A LTE Advanced
  • a MIMO (Multi Input Multi Output) system has been proposed as a wireless communication technology that improves data rate (frequency utilization efficiency) by transmitting and receiving data with a plurality of antennas (for example, non-patented).
  • Reference 1 a MIMO system, a plurality of transmission / reception antennas are prepared in a transmitter / receiver, and different transmission information sequences are transmitted simultaneously from different transmission antennas.
  • the receiver (mobile station apparatus UE) side by utilizing the fact that different fading fluctuations occur between transmission / reception antennas, the data rate (frequency utilization) is detected by separating and detecting simultaneously transmitted information sequences. Efficiency) can be increased.
  • transmission information sequences transmitted simultaneously from different transmission antennas are all transmitted from a single user MIMO (SU-MIMO (Single User MIMO)), which is for the same user, and multi-users, which are for different users.
  • SU-MIMO Single User MIMO
  • MU-MIMO Multiple User MIMO
  • the phase / amplitude control amount (precoding matrix (precoding weight)) to be set in the antenna of the base station apparatus eNodeB on the mobile station apparatus UE side and this precoding
  • An optimum PMI is selected from a codebook in which a plurality of PMIs (Precoding Matrix Indicators) associated with the matrix are determined, and this is fed back to the base station apparatus eNodeB as channel information (CSI: Channel State Information).
  • CSI Channel State Information
  • the PMI is set to a CQI (Channel Quality Indicator) value (hereinafter referred to as “CQI value”) of each stream transmitted from the base station apparatus eNodeB to a single or a plurality of mobile station apparatuses UE. It is selected according to the total value of the expected value of throughput (hereinafter referred to as “throughput expected value”) calculated based on this. More specifically, the PMI associated with the precoding matrix that maximizes the total throughput expectation value calculated from the CQI value of each stream is selected.
  • CQI value Channel Quality Indicator
  • the expected throughput value is calculated based on the CQI value measured only from the stream, and the expected throughput value is maximized. Therefore, the channel state in the channel transmission path is appropriately reflected in the selected PMI.
  • the number of streams for the mobile station apparatus UE is 2 or more (that is, rank 2 or more)
  • the total expected throughput value is calculated based on the CQI values measured from a plurality of streams, and the throughput The PMI with the maximum expected value is selected.
  • the PMI corresponding to the precoding matrix is A PMI that does not indicate a channel state more appropriately than the PMI can be selected.
  • SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission using a user-specific demodulation reference signal are defined in the same DCI (Downlink Control Information) format ( DCI format 2B).
  • DCI format 2B Downlink Control Information
  • DCI format 2B Downlink Control Information
  • DCI format 2B Downlink Control Information
  • An object of the present invention is to provide a precoding weight generation method, a mobile station apparatus, and a base station apparatus.
  • the mobile station apparatus selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component for a stream that most closely approximates a channel matrix indicating a channel state in a channel transmission path; Transmitting a PMI as channel information to the base station apparatus, and a matrix for a stream that most closely approximates a channel state in a channel transmission path among precoding matrices associated with the PMI transmitted from the mobile station apparatus in the base station apparatus A step of extracting a component; and a step of generating a precoding weight based on the extracted matrix component.
  • the PMI corresponding to the precoding matrix including the matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path is fed back from the mobile station apparatus to the base station apparatus, and the base station apparatus supports the fed back PMI. Since the matrix component closest to the channel state in the channel transmission path is extracted from the precoding matrix to be used and used to generate the precoding weight, channel information that appropriately indicates the channel state in the channel transmission path is transmitted to the base station.
  • the mobile station apparatus of the present invention includes a selection unit that selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component for a stream that most closely approximates a channel matrix indicating a channel state in a channel transmission path, and a PMI selected by the selection unit. And transmitting means for transmitting to the base station apparatus as channel information.
  • the base station apparatus of the present invention includes: an extraction unit that extracts a matrix component for a stream that most closely approximates a channel matrix indicating a channel state in a channel transmission path from precoding matrices corresponding to PMI received from a mobile station apparatus; And generating means for generating precoding weights based on the matrix components extracted by the extracting means.
  • the precoding weight is generated based on the matrix component for the stream that most closely approximates the channel matrix indicating the channel state in the channel transmission path, the channel information that most appropriately indicates the channel state in the channel transmission path. Therefore, the precoding weight can be generated based on the channel state in the channel transmission path regardless of the number of streams (number of ranks) for the mobile station apparatus, and the SU-MIMO transmission can be performed. And MU-MIMO transmission can be dynamically switched, the data rate (frequency utilization efficiency) of the entire system can be increased.
  • a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component for a stream that most closely approximates a channel state in a channel transmission path is fed back from the mobile station apparatus to the base station apparatus. Since the matrix component for the stream that most closely approximates the channel state in the channel transmission path is extracted from the precoding matrix associated with, and used to generate the precoding weight, a channel that appropriately indicates the channel state in the channel transmission path Since information can be fed back to the base station apparatus and precoding can be performed based on this channel information, the channel state in the channel transmission path regardless of the number of streams (number of ranks) for the mobile station apparatus Reflecting can perform precoding, when dynamically switching between SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission, it becomes possible to increase the system overall data rate (spectral efficiency).
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a MIMO system in the LTE scheme.
  • the MIMO system shown in FIG. 1 shows a case where multiuser MIMO (MU-MIMO) is performed between the base station apparatus eNodeB and the two mobile station apparatuses UE # 1 and UE # 2.
  • MU-MIMO multiuser MIMO
  • the base station device eNodeB includes two transmission antennas
  • each of the mobile station devices UE # 1 and UE # 2 includes one reception antenna.
  • the mobile station apparatuses UE # 1 and UE # 2 measure the channel fluctuation amount using the received signals from the receiving antennas RX 1 and RX 2 , Based on the measured channel fluctuation amount, according to the phase / amplitude control amount (precoding weight (precoding matrix)) that maximizes the reception SINR of the transmission data from the transmission antennas TX 1 and TX 2 of the base station apparatus eNodeB. Selected PMI. Then, the selected PMI is fed back as channel information to the base station apparatus eNodeB on the uplink.
  • precoding weight precoding matrix
  • transmission data x 1 to the mobile station apparatus UE # 1 were pre-coding the transmission data x 2 to the mobile station apparatus UE # 2 Thereafter, information transmission is performed from each of the transmission / reception antennas TX 1 and TX 2 .
  • the base station apparatus eNodeB includes precoding processing units 21 and 22 that perform precoding on transmission data x 1 and x 2 , respectively.
  • a weight multiplying unit 21a multiplying the precoding weight W 11 for transmitting the transmission data x 1 from the transmission antenna TX 1, for transmitting the transmission data x 1 from the transmitting antenna TX 2 and a weight multiplying unit 21b multiplying the precoding weight W 12.
  • a weight multiplying unit 22a multiplying the precoding weight W 21 for transmitting the transmission data x 2 from the transmission antenna TX 1, the transmission data x 2 from the transmission antenna TX 2 and a weight multiplying unit 22b multiplying the precoding weight W 22 to.
  • the transmission data x 1 multiplied by the precoding weight W 11 and the transmission data x 2 multiplied by the precoding weight W 21 are added by the adder 23 and then transmitted from the transmission antenna TX 1 to the channel transmission path. .
  • the transmission data x 1 multiplied by the precoding weight W 12 and the transmission data x 2 multiplied by the precoding weight W 22 are added by the adder 24 and then transmitted from the transmission antenna TX 2 to the channel transmission path. Is done.
  • the transmission data x 1 and x 2 transmitted from the transmission antennas TX 1 and TX 2 are channels of the channel transmission path formed between the reception antennas RX 1 and RX 2 of the mobile station apparatuses UE # 1 and UE # 2. Affected by fluctuations. That is, the transmission data x 1 and x 2 transmitted from the transmission antenna TX 1 to the reception antenna RX 1 are multiplied by the channel state coefficient h 11, and the transmission data x transmitted from the transmission antenna TX 1 to the reception antenna RX 2. 1, the x 2, the channel condition coefficient h 12 is multiplied.
  • transmission data x 1 and x 2 transmitted from the transmission antenna TX 2 to the reception antenna RX 1 are multiplied by the channel state coefficient h 21
  • x 1 and x 2 are multiplied by a channel state coefficient h 22 .
  • UE # 2 receives the transmission data x 1, x 2 of the received data y 1, y 2 via the receiving antennas RX 1, RX 2.
  • the received data y 1 and y 2 have the following values, respectively.
  • n 1 and n 2 are noise components.
  • the mobile station apparatuses UE # 1 and UE # 2 have the maximum received SINR of the transmission data from the respective transmission antennas TX 1 and TX 2 of the base station apparatus eNodeB.
  • a PMI corresponding to the precoding weight is selected.
  • (h 11 W 11 + h 21 W 12 ) corresponds to the signal power of the transmission data x 1 for the own device
  • (h 11 W 21 + h 21 W 22 ) is corresponds to the signal power of the transmission data x 2 to the other device (mobile station apparatus UE # 2).
  • the base station apparatus eNodeB selects a PMI corresponding to a precoding weight that makes the former as large as possible and makes the latter as small as possible.
  • each of mobile station apparatuses UE # 1 and UE # 2 was measured from two streams (that is, stream 1 and stream 2 transmitted from transmission antennas TX 1 and TX 2 of base station apparatus eNodeB, respectively). Based on the CQI value, a total value of expected throughput values (throughput expected value) is calculated, and a PMI that maximizes the total expected throughput value is selected.
  • the PMI selection method in the mobile station apparatus UE of the MIMO system shown in FIG. 1 will be described using a specific example.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a PMI selection method in the mobile station apparatus UE of the MIMO system in the LTE scheme.
  • FIG. 2 shows the relationship between the precoding matrix in the codebook held in the mobile station apparatus UE and the expected throughput value.
  • a codebook in which only two precoding matrices (PM 1 , PM 2 ) illustrated in FIG. 2 are registered in the base station apparatus eNodeB and the mobile station apparatus UE is held.
  • the channel matrix H k corresponding to the channel state in the channel transmission path is assumed to have the following values.
  • the expected throughput value calculated based on the CQI value measured from the stream 1 is “10”, and based on the CQI value measured from the stream 2
  • the calculated expected throughput value is “1”, and the total value of these expected throughput values is “11”.
  • PMI the total value of these expected throughput value is associated to the precoding matrix PM 2 is the maximum is selected.
  • the value of the matrix component corresponding to stream 1 shown in the first column of the precoding matrix PM 1 is the largest. This means that the channel state in the channel transmission path is most appropriately indicated in the stream 1 in the precoding matrix PM 1 .
  • the selection method of the conventional PMI since the total value of the throughput is calculated based on the CQI value of each stream 1 and 2 are selected PMI that maximizes, it is associated to the precoding matrix PM 2 PMI will be selected.
  • the present inventors select the PMI from the total throughput calculated based on the CQI values of a plurality of streams as described above, and thus the matrix corresponding to the stream that most closely approximates the channel state in the channel transmission path. Focusing on the point that a PMI corresponding to a precoding matrix including a component (hereinafter referred to as “matrix component” as appropriate) cannot be selected, the present invention has been achieved.
  • the mobile station apparatus UE selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path, and uses the PMI as the base station apparatus eNodeB.
  • the base station apparatus eNodeB from the precoding matrix associated with the PMI fed back from the mobile station apparatus UE, the matrix component closest to the channel state in the channel transmission path is extracted, and the precoding weight of It is used for generation.
  • channel information appropriately indicating the channel state in the channel transmission path can be fed back to the base station apparatus eNodeB, and precoding can be performed based on the fed back channel information.
  • precoding can be performed reflecting the channel state in the channel transmission path, and even when dynamically switching between SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission, The data rate (frequency utilization efficiency) can be increased.
  • the mobile station apparatus UE applied to the precoding weight generation method according to the present invention has a minimum inter-matrix distance (chordal distance) with the channel matrix H k corresponding to the channel state in the channel transmission path.
  • a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component is selected.
  • the selection method of PMI in the 1st aspect of the mobile station apparatus UE which concerns on this invention is demonstrated using the specific example shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a PMI selection method in the first mode of the mobile station apparatus UE according to the present invention.
  • FIG. 3 shows the relationship between the precoding matrix in the codebook held in the mobile station apparatus UE, the throughput expectation value, and the inter-matrix distance.
  • the contents of the codebook held in the base station apparatus eNodeB and the mobile station apparatus UE, and the channel matrix H k corresponding to the channel state in the channel transmission path are the same as those in FIG. To do. Therefore, each expected throughput value and the total value thereof are the same values as those shown in FIG.
  • the distance between the matrix with the channel matrix H k is “0.01” which is the minimum value.
  • the inter-matrix distance with the channel matrix H k is “3.61” which is the maximum value.
  • the matrix component corresponding to the stream 1 shown in the first column of the PM 2 (1, j) and the matrix component (1, -j) corresponding to the stream 2 shown in the second column of PM 2 in The inter-matrix distance with the channel matrix H k is “1.81”.
  • the PMI corresponding to the precoding matrix PM 1 including the matrix component that minimizes the inter-matrix distance with the channel matrix H k is selected.
  • the PMI corresponding to precoding matrix comprising a matrix component which is most approximate to accurately channel matrix H k.
  • the base station apparatus eNodeB it becomes possible to feed back the PMI including channel information that most appropriately indicates the channel state in the channel transmission path.
  • the mobile station apparatus UE uses a precoding matrix including a matrix component that maximizes a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). Select the corresponding PMI.
  • SINR signal-to-interference-plus-noise ratio
  • SINR is proportional to the CQI value measured from each stream. Therefore, the SINR in each stream has the same magnitude relationship as the expected throughput value proportional to the CQI value measured from each stream. That is, it becomes the maximum in the matrix component (1, 1) corresponding to the stream 1 shown in the first column of PM 1 , and the minimum in the matrix component (1, -1) corresponding to the stream 2 shown in the second column. .
  • the matrix component corresponding to the stream 1 shown in the first column of the PM 2 (1, j), and the matrix component (1, -j) corresponding to the stream 2 shown in the second column of PM 2 in Although a relatively large SINR is obtained, the SINR corresponding to the matrix component (1, 1) corresponding to the stream 1 indicated in the first column of PM 1 is not reached.
  • the precoding matrix associated with the PMI fed back from the mobile station apparatus UE is the closest to the channel state in the channel transmission path.
  • the base station device eNodeB extracts matrix components based on the CQI value for each stream that is also fed back from the mobile station device UE. More specifically, the matrix component corresponding to the stream having the maximum CQI value fed back from the mobile station apparatus UE is extracted. Then, precoding weights are generated based on the extracted matrix components.
  • the precoding weight can be generated based on the matrix component that most appropriately indicates the channel state in the channel transmission path, the channel in the channel transmission path regardless of the number of streams (rank number) for the mobile station apparatus UE.
  • Precoding can be performed reflecting the state, and even when dynamically switching between SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission, it is possible to increase the data rate (frequency utilization efficiency) of the entire system. .
  • the CQI value fed back from the mobile station apparatus UE has the same magnitude relationship as the expected throughput value in each stream, as described above. That is, the CQI value measured from stream 1 is larger than the CQI value measured from stream 2. For this reason, in the base station apparatus eNodeB, a matrix component corresponding to the stream 1 (that is, a matrix component in the first column) is extracted from PM 1 corresponding to the PMI fed back from the mobile station apparatus UE. Then, a precoding weight is generated based on the matrix component (1, 1) corresponding to this stream 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of the mobile communication system 1 including the mobile station apparatus 10 and the base station apparatus 20 according to the embodiment of the present invention.
  • the mobile communication system 1 shown in FIG. 5 is a system including, for example, an LTE system or SUPER 3G.
  • the mobile communication system 1 may be called IMT-Advanced or 4G.
  • the mobile communication system 1 includes a base station device 20 and a plurality of mobile station devices 10 (10 1 , 10 2 , 10 3 ,... 10 n , n communicating with the base station device 20. Is an integer of n> 0).
  • the base station apparatus 20 is connected to the higher station apparatus 30, and the higher station apparatus 30 is connected to the core network 40.
  • the mobile station device 10 communicates with the base station device 20 in the cell 50.
  • the upper station apparatus 30 includes, for example, an access gateway apparatus, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • each mobile station apparatus (10 1 , 10 2 , 10 3 ,... 10 n ) has the same configuration, function, and state, the following description will be given as the mobile station apparatus 10 unless otherwise noted. Proceed. For convenience of explanation, it is assumed that the mobile station device 10 is in radio communication with the base station device 20, but more generally, user equipment (UE: User Equipment) including both a mobile terminal device and a fixed terminal device. It's okay.
  • UE User Equipment
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single carrier transmission method that reduces interference between terminals by dividing a system band into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals using different bands. .
  • PDSCH shared by each mobile station device 10 and downlink L1 / L2 control channels (PDCCH, PCFICH, PHICH) are used.
  • User data that is, a normal data signal is transmitted by this PDSCH. Transmission data is included in this user data. Note that the CC and scheduling information assigned to the mobile station device 10 by the base station device 20 are notified to the mobile station device 10 through the L1 / L2 control channel.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • User data is transmitted by this PUSCH.
  • downlink radio quality information CQI: Channel Quality Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of mobile station apparatus 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of base station apparatus 20 according to the present embodiment. Note that the configurations of the mobile station apparatus 10 and the base station apparatus 20 shown in FIGS. 5 and 6 are simplified to explain the present invention, and the configurations of the normal base station apparatus and the mobile station apparatus are respectively It shall be provided.
  • transmission signals transmitted from base station apparatus 20 are received by receiving antennas RX # 1 to RX # N, and transmitted by duplexers 101 # 1 to 101 # N. And the receiving path are output to the RF receiving circuits 102 # 1 to 102 # N. Then, the RF receiving circuits 102 # 1 to 102 # N perform frequency conversion processing for converting radio frequency signals into baseband signals.
  • the baseband signal subjected to the frequency conversion processing is subjected to cyclic prefix (CP) removal units 103 # 1 to 103 # N after the CP is removed, and then to a fast Fourier transform unit (FFT unit) 104 # 1 to 104. Is output to #N.
  • CP cyclic prefix
  • FFT unit fast Fourier transform unit
  • Reception timing estimation section 105 estimates the reception timing from the reference signal included in the reception signal and notifies the estimation results to CP removal sections 103 # 1 to 103 # N.
  • the FFT units 104 # 1 to 104 # N perform a Fourier transform on the input received signals, and convert the time series signals into frequency domain signals.
  • the received signal converted into the frequency domain signal is output to data channel signal demodulation section 106.
  • the data channel signal demodulator 106 uses, for example, the minimum mean square error (MMSE) or maximum likelihood estimation detection (MLD: Maximum Likelihood) for the received signals input from the FFT units 104 # 1 to 104 # N. Detection) Separation by signal separation method. As a result, the received signal arriving from the base station apparatus 20 is separated into received signals related to the users # 1 to #k, and a received signal related to the user of the mobile station apparatus 10 (here, user k) is extracted. .
  • the channel estimation unit 107 estimates the channel state from the reference signal included in the received signals output from the FFT units 104 # 1 to 104 # N, and the estimated channel state is compared with the data channel signal demodulation unit 106 and the channel quality described later.
  • Data channel signal demodulating section 106 separates the received signal by the above-described MLD signal separation method based on the notified channel state. Thereby, the received signal regarding the user k is demodulated.
  • the extracted received signal related to the user k is assumed to be demapped by a subcarrier demapping unit (not shown).
  • the received signal related to user k demodulated by data channel signal demodulation section 106 is output to channel decoding section 108.
  • the channel decoding unit 108 performs channel decoding processing to reproduce the transmission signal #k.
  • the channel quality measurement unit 109 measures the channel quality (CQI) based on the channel state notified from the channel estimation unit 107. Then, the CQI that is the measurement result is notified to the feedback control signal generation unit 110.
  • the PMI selection unit 111 constitutes a selection unit, and based on the channel state notified from the channel estimation unit 107, the PMI selection unit 111 most closely approximates the channel state in the channel transmission path according to the first or second aspect described above. A PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component is selected. Then, the selected PMI is notified to the feedback control signal generation unit 110.
  • the PMI selection unit 111 selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component corresponding to a stream having a minimum inter-matrix distance with a channel matrix corresponding to a channel state in a channel transmission path (first Embodiment). Also, the PMI corresponding to the precoding matrix including the matrix component corresponding to the stream with the maximum received SINR is selected (second mode). It is also possible to select the PMI by switching between the first and second modes in accordance with an instruction from the base station apparatus 20. The feedback control signal generation unit 110 receives the PMI selected in this way.
  • the feedback control signal generation unit 110 constitutes a part of transmission means, and based on the notified CQI and PMI, a control signal (for example, PUCCH) for feeding back these to the base station apparatus 20 is generated.
  • the control signal generated by the feedback control signal generation unit 110 is output to the multiplexer (MUX) 112.
  • Transmission data #k related to user #k sent from the higher layer is channel-encoded by channel encoder 113 and then data-modulated by data modulator 114.
  • Transmission data #k data-modulated by data modulation section 114 is converted from a time-series signal to a frequency domain signal by a serial / parallel conversion section (not shown) and output to subcarrier mapping section 115.
  • the subcarrier mapping unit 115 maps the transmission data #k to subcarriers according to the schedule information instructed from the base station apparatus 20. At this time, subcarrier mapping section 115 maps (multiplexes) reference signal #k generated by a reference signal generation section (not shown) to subcarriers together with transmission data #k. Transmission data #k mapped to subcarriers in this way is output to precoding multiplication section 116.
  • the precoding multiplication unit 116 shifts the phase and / or amplitude of the transmission data #k for each of the reception antennas RX # 1 to RX # N based on the precoding weight obtained from the PMI selected by the PMI selection unit 111.
  • the transmission data #k phase-shifted and / or amplitude-shifted by the precoding multiplier 116 is output to the multiplexer (MUX) 112.
  • the multiplexer (MUX) 112 the transmission data #k that has been phase-shifted and / or amplitude-shifted and the control signal generated by the feedback control signal generator 110 are combined, and each of the receiving antennas RX # 1 to RX # N is combined. A transmission signal is generated.
  • the transmission signal generated by the multiplexer (MUX) 112 is subjected to inverse fast Fourier transform by an inverse fast Fourier transform unit 117 and converted from a frequency domain signal to a time domain signal, and then CP adding units 118 # 1 to 118 #.
  • the CP is added at #N and output to the RF transmission circuits 119 # 1 to 119 # N.
  • the reception antennas RX # 1 to RX # are passed through the duplexers 101 # 1 to 101 # N.
  • N is output from the reception antennas RX # 1 to RX # N to the base station apparatus 20 via the uplink.
  • PMI is selected according to the first or second aspect described above, and the selected PMI is Since the feedback is made to the station apparatus 20, it is possible to feed back the PMI corresponding to the precoding matrix including the matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path. As a result, the channel state in the channel transmission path can be changed. It becomes possible to feed back the PMI including the channel information most appropriately indicated.
  • a scheduler determines the number of users to be multiplexed (the number of multiplexed users) based on channel estimation values given from channel estimation units 215 # 1 to 215 # k described later. Then, uplink / downlink resource allocation contents (scheduling information) for each user are determined, and transmission data # 1 to #k for users # 1 to #k are transmitted to corresponding channel coding sections 201 # 1 to 201 # k. .
  • Transmission data # 1 to #k are channel-encoded by channel encoders 202 # 1 to 202 # k, and then output to data modulators 202 # 1 to 202 # k for data modulation. At this time, channel coding and data modulation are performed based on channel coding rates and modulation schemes provided from CQI information updating sections 219 # 1 to 219 # k described later. Transmission data # 1 to #k data-modulated by data modulation sections 202 # 1 to 202 # k are output to subcarrier mapping section 203.
  • the subcarrier mapping unit 203 maps the transmission data # 1 to #k to subcarriers according to the schedule information given from the scheduler. At this time, subcarrier mapping section 203 maps (multiplexes) reference signals # 1 to #k input from a reference signal generation section (not shown) to subcarriers together with transmission data # 1 to #k. Transmission data # 1 to #k mapped to subcarriers in this way are output to precoding multiplication sections 204 # 1 to 204 #k.
  • Precoding multiplication sections 204 # 1 to 204 # k transmit transmission data # 1 to #k for each of transmission antennas TX # 1 to TX # N based on a precoding weight given from precoding weight generation section 220 described later. Phase and / or amplitude shift (weighting of transmit antenna TX # 1 to transmit antenna TX # N by precoding). Transmission data # 1 to #k whose phases and / or amplitudes are shifted by precoding multiplication sections 204 # 1 to 204 #k are output to multiplexer (MUX) 205.
  • MUX multiplexer
  • the transmission data # 1 to #k shifted in phase and / or amplitude are combined to generate transmission signals for the transmission antennas TX # 1 to TX # N.
  • the transmission signal generated by the multiplexer (MUX) 205 is subjected to inverse fast Fourier transform by the inverse fast Fourier transform units 206 # 1 to 206 # N to be converted from a frequency domain signal to a time domain signal. Then, after the CP is added by the cyclic prefix (CP) adding units 207 # 1 to 207 # N, they are output to the RF transmission circuits 208 # 1 to 208 # N.
  • CP cyclic prefix
  • the transmission antennas TX # 1 to TX # are transmitted via the duplexers 209 # 1 to 209 # N.
  • N is transmitted to the mobile station apparatus 10 via the downlink from the transmission antennas TX # 1 to TX # N.
  • the transmission signal transmitted from the mobile station apparatus 10 in the uplink is received by the transmission antennas TX # 1 to TX # N, and is transmitted to the transmission path and the reception path by the duplexers 209 # 1 to 209 # N.
  • the signals are output to the RF receiving circuits 210 # 1 to 210 # N.
  • frequency conversion processing for converting the radio frequency signal into the baseband signal is performed in the RF reception circuits 210 # 1 to 210 # N.
  • the baseband signal subjected to the frequency conversion process is output to the fast Fourier transform units (FFT units) 212 # 1 to 212 # N after the CPs are removed by the CP removal units 211 # 1 to 211 # N. .
  • FFT units fast Fourier transform units
  • Reception timing estimation section 213 estimates the reception timing from the reference signal included in the reception signal, and notifies the CP removal sections 211 # 1 to 211 # N of the estimation result.
  • the FFT units 212 # 1 to 212 # N perform Fourier transform on the input received signals, and convert the time series signals into frequency domain signals.
  • the received signals converted into these frequency domain signals are output to data channel signal demultiplexing sections 214 # 1 to 214 # k.
  • the data channel signal demultiplexing sections 214 # 1 to 214 # k use, for example, the minimum mean square error (MMSE) or maximum likelihood estimation of the received signals input from the FFT sections 212 # 1 to 212 # k. It separates by the detection (MLD: Maximum Likelihood Detection) signal separation method. As a result, the received signal that has arrived from the mobile station apparatus 10 is separated into received signals related to the users # 1 to #k.
  • Channel estimation sections 215 # 1 to 215 # k estimate the channel state from the reference signal included in the received signals output from FFT sections 212 # 1 to 212 # k, and the estimated channel state is data channel signal separation section 214.
  • Data channel signal separation sections 214 # 1 to 214 # k separate the received signal based on the reported mean channel state using the above-mentioned minimum mean square error or MLD signal separation method.
  • the received signals related to user # 1 to user #k separated by data channel signal separation sections 214 # 1 to 214 # k are demapped by a subcarrier demapping section (not shown) and returned to a time-series signal. Thereafter, the data is demodulated by a data demodulator (not shown).
  • Channel decoding sections 217 # 1 to 217 # k perform channel decoding processing to reproduce transmission signals # 1 to #k.
  • Control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k demodulate control channel signals (eg, PUCCH) included in the received signals input from FFT sections 212 # 1 to 212 # k. At this time, control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k demodulate control channel signals corresponding to users # 1 to #k, respectively. At this time, control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k demodulate the control channel signal based on the channel state notified from channel estimation sections 215 # 1 to 215 # k. The control channel signals demodulated by control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k are output to channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k and CQI information update sections 219 # 1 to 219 # k.
  • the control channel signals demodulated by control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k are output to channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k and CQI information update sections 2
  • Channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k constitute extraction means and are included in each control channel signal (for example, PUCCH) input from control channel signal demodulation sections 216 # 1 to 216 # k.
  • Channel information that most closely approximates the channel state in the channel transmission path is extracted from the information. Specifically, based on information (PMI and CQI values) included in the control channel signal (for example, PUCCH) as channel information, the channel state in the channel transmission path included in the precoding matrix corresponding to the PMI is changed. Extract the closest matrix component.
  • Channel information (matrix components corresponding to the corresponding stream) extracted by channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k is output to precoding weight generation section 220.
  • Precoding weight generation section 220 constitutes generation means, and is based on channel information (matrix components corresponding to the corresponding stream) input from channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k. A precoding weight indicating a phase and / or amplitude shift amount for 1 to #k is generated. Each generated precoding weight is output to precoding multiplication sections 204 # 1 to 204 # k, and is used for precoding transmission data # 1 to transmission data #k.
  • the CQI information updating units 219 # 1 to 219 # k measure CQI from the reference signal included in each control channel signal (for example, PUCCH) input from the control channel signal demodulation units 216 # 1 to 216 # k, and The CQI information is always updated to the latest state.
  • CQI information updated by CQI information updating sections 219 # 1 to 219 # k is output to channel encoding sections 201 # 1 to 201 # k and data modulation sections 202 # 1 to 202 # k, respectively.
  • channel information extraction sections 218 # 1 to 218 # k extract matrix components that are closest to the channel state in the channel transmission path as channel information, and perform precoding. Since the weight generation unit 220 generates precoding weights indicating the phase and / or amplitude shift amounts for the transmission data # 1 to #k based on the channel information (matrix components corresponding to the corresponding stream). Since the precoding weight can be generated based on the matrix component that most appropriately indicates the channel state in the channel transmission path, the channel state in the channel transmission path is determined regardless of the number of streams (number of ranks) for the mobile station apparatus UE. It can be reflected and pre-coded, and SU-MI In the case where switching between O transmission and MU-MIMO transmission dynamically, it becomes possible to increase the system overall data rate (spectral efficiency).
  • mobile station apparatus 10 selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path. While the PMI is fed back to the base station apparatus 20, the matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path among the precoding matrices associated with the PMI fed back from the mobile station apparatus 10 in the base station apparatus 20. Are extracted and used to generate precoding weights. As a result, channel information appropriately indicating the channel state in the channel transmission path can be fed back to the base station apparatus 20, and precoding can be performed based on the fed back channel information. Regardless of the number of streams (rank number), precoding can be performed reflecting the channel state in the channel transmission path, and even when dynamically switching between SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission, The data rate (frequency utilization efficiency) can be increased.
  • mobile station apparatus 10 selects a PMI corresponding to a precoding matrix including a matrix component that most closely approximates a channel state in a channel transmission path, and feeds back to base station apparatus 20
  • a matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path is extracted as channel information and used for generating precoding weights.
  • the method for extracting and using channel information in the base station apparatus 20 is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, it is possible to divide and extract a matrix component that most closely approximates the channel state in the channel transmission path, and use a part of the extracted different matrix components to generate precoding weights for different streams.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a channel information extraction method in the base station apparatus 20 to which the precoding weight generation method according to the present invention is applied.
  • FIG. 7A shows a precoding matrix PM 3 corresponding to the PMI selected by the mobile station apparatus 10, and in FIG. 7B, the base station apparatus 20 extracts the precoding matrix PM 3.
  • the matrix component part is shown.
  • the matrix component a is the matrix component that approximates the channel state in the channel transmission path.
  • the base station device 20 uses the channel information extraction units 218 # 1 to 218 # k to set the CQI value and a predetermined rule. Based on this, a part of the matrix component a (first row, second row) and the other part (third row, fourth row) are extracted and output to the precoding weight generation unit 220 as channel information. To do. Then, the precoding weight generation unit 220 uses a part (first row, second row) of the matrix component a, for example, to generate a precoding weight for stream 1, and another part for other stream 2 Used to generate precoding weights.
  • precoding can be performed by reflecting the channel state in the channel transmission path in transmission data from different antennas.
  • polarization crossing array antenna even when dynamically switching between SU-MIMO transmission and MU-MIMO transmission, it is possible to increase the data rate (frequency utilization efficiency) of the entire system. Note that the effect obtained when the channel information extraction method in the base station apparatus 20 is changed in this way is not limited to the case where the polarization crossing array antenna is used.
  • the channel information extraction method in the base station apparatus 20 is changed in this way, it is necessary to add a certain restriction to the PMI selected by the mobile station apparatus 10. Specifically, it is necessary to select only the PMI associated with the precoding matrix in which the same value is defined for a part of the matrix component extracted by the channel information extraction unit 218 and the other part. is there.
  • the restriction on the selected PMI is realized by, for example, codebook subset list notified from the base station apparatus 20 to the mobile station apparatus 10.

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Abstract

 SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大すること。移動局装置(10)において、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択して基地局装置(20)にフィードバックし、基地局装置(20)において、移動局装置(10)からフィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分を抽出し、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする。

Description

プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置
 本発明は、プリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置に関し、特に、マルチアンテナ伝送に対応するプリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置に関する。
 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)やHSUPA(High Speed Uplink Packet Access)を採用することにより、W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このUMTSネットワークについては、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)が検討されている。
 第3世代のシステムは、概して5MHzの固定帯域を用いて、下り回線で最大2Mbps程度の伝送レートを実現できる。一方、LTE方式のシステムにおいては、1.4MHz~20MHzの可変帯域を用いて、下り回線で最大300Mbps及び上り回線で75Mbps程度の伝送レートを実現できる。また、UMTSネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、LTEの後継のシステムも検討されている(例えば、LTEアドバンスト(LTE-A))。例えば、LTE-Aにおいては、LTE仕様の最大システム帯域である20MHzを、100MHz程度まで拡張することが予定されている。
 また、LTE方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート(周波数利用効率)を向上させる無線通信技術としてMIMO(Multi Input Multi Output)システムが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。MIMOシステムにおいては、送受信機に複数の送信/受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機(移動局装置UE)側では、送信/受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート(周波数利用効率)を増大することが可能である。
 LTE方式のシステムにおいては、異なる送信アンテナから同時に送信する送信情報系列が、全て同一のユーザのものであるシングルユーザMIMO(SU-MIMO(Single User MIMO))伝送と、異なるユーザのものであるマルチユーザMIMO(MU-MIMO(Multiple User MIMO))伝送とが規定されている。これらのSU-MIMO伝送及びMU-MIMO伝送においては、移動局装置UE側で基地局装置eNodeBのアンテナに設定すべき位相・振幅制御量(プリコーディング行列(プリコーディングウェイト))と、このプリコーディング行列に対応づけられるPMI(Precoding Matrix Indicator)とを複数定めたコードブックから最適なPMIを選択し、これをチャネル情報(CSI:Channel State Information)として基地局装置eNodeBにフィードバックする。基地局装置eNodeB側では、移動局装置UEからフィードバックされたPMIに基づいて各送信アンテナに対するプリコーディングを行って送信情報系列を送信する。
 LTE方式のシステムにおいて、PMIは、基地局装置eNodeBから単一又は複数の移動局装置UEに対して送信される各ストリームのCQI(Channel Quality Indicator)の値(以下、「CQI値」という)に基づいて算出されるスループットの期待値(以下、「スループット期待値」という)の合計値に応じて選択される。より具体的には、各ストリームのCQI値から算出されるスループット期待値の合計値が最大となるプリコーディング行列に対応づけられたPMIが選択される。
 移動局装置UEに対するストリーム数が1つである場合(すなわち、ランク1の場合)、当該ストリームのみから測定されたCQI値に基づいてスループット期待値が算出され、そのスループット期待値が最大となるPMIが選択されることから、選択されたPMIには、チャネル伝送路におけるチャネル状態が適切に反映される。一方、移動局装置UEに対するストリーム数が2つ以上である場合(すなわち、ランク2以上の場合)、複数のストリームから測定されたCQI値に基づいてスループット期待値の合計値が算出され、そのスループット期待値の合計値が最大となるPMIが選択される。このため、仮にチャネル伝送路におけるチャネル状態に近似する、ストリームに対応する行列成分が含まれる場合であっても、スループット期待値の合計値が小さい場合には、そのプリコーディング行列に対応するPMIが選択されないこととなり、当該PMIよりもチャネル状態を適切に示していないPMIが選択され得る。
 一方、LTE方式のシステムにおいては、ユーザ個別の復調用の参照信号(UE specific RS)を用いたSU-MIMO伝送及びMU-MIMO伝送が同一のDCI(Downlink Control Information)フォーマットに規定されている(DCIフォーマット2B)。そして、このようなDCIフォーマットを使用することにより、サブフレーム単位でSU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替えることが可能となっている。また、このようなMIMO伝送形態の動的切替えが可能な機構は、LTE-A方式のシステムにおいても用いられると考えられる。このようにMIMO伝送形態の動的な切替えが可能である環境下においては、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを切り替えながら得られるシステム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することができるPMIを基地局装置eNodeBにフィードバックする必要がある。
 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することができるプリコーディングウェイト生成方法、移動局装置及び基地局装置を提供することを目的とする。
 本発明のプリコーディングウェイト生成方法は、移動局装置において、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択するステップと、選択したPMIをチャネル情報として基地局装置に送信するステップと、基地局装置において、移動局装置から送信されたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分を抽出するステップと、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とする。
 この方法によれば、移動局装置からチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIが基地局装置にフィードバックされ、基地局装置において、フィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分が抽出されてプリコーディングウェイトの生成に用いられることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置にフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置に対するストリーム数(ランク数)に関わらず、すなわち、移動局装置あたりのストリーム数が2以上の場合であっても、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 本発明の移動局装置は、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する選択手段と、前記選択手段により選択したPMIをチャネル情報として基地局装置に送信する送信手段とを具備することを特徴とする。
 この構成によれば、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIが基地局装置にフィードバックされることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むPMIをフィードバックすることが可能となる。
 本発明の基地局装置は、移動局装置から受信したPMIに対応するプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する生成手段とを具備することを特徴とする。
 この構成によれば、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分に基づいてプリコーディングウェイトが生成されることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置に対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 本発明によれば、移動局装置からチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIが基地局装置にフィードバックされ、基地局装置において、フィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分が抽出されてプリコーディングウェイトの生成に用いられることから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置にフィードバックすることができ、このチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置に対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
LTE方式におけるMIMOシステムの概念図である。 LTE方式におけるMIMOシステムの移動局装置におけるPMIの選択方法を説明するための図である。 本発明に係る移動局装置の第1の態様におけるPMIの選択方法を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る移動通信システムの構成を説明するための図である。 上記実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局装置におけるチャネル情報の抽出方法について説明するための図である。
 まず、LTE方式におけるMIMOシステムで行われる下りリンクMIMO伝送におけるプリコーディングについて、図1に示すMIMOシステムを前提に説明する。図1は、LTE方式におけるMIMOシステムの概念図である。なお、図1に示すMIMOシステムにおいては、基地局装置eNodeBと、2つの移動局装置UE#1、UE#2との間でマルチユーザMIMO(MU-MIMO)が行われる場合について示している。また、図1に示すMIMOシステムにおいては、基地局装置eNodeBが2本の送信アンテナを備え、移動局装置UE#1、UE#2がそれぞれ1本の受信アンテナを備える場合について示している。
 図1に示すMIMOシステムの下りリンクMIMO伝送におけるプリコーディングでは、移動局装置UE#1、UE#2において、各受信アンテナRX、RXからの受信信号を用いてチャネル変動量を測定し、測定したチャネル変動量に基づいて、基地局装置eNodeBの各送信アンテナTX、TXからの送信データの受信SINRが最大となる位相・振幅制御量(プリコーディングウェイト(プリコーディング行列))に応じたPMIを選択する。そして、この選択したPMIをチャネル情報として上りリンクで基地局装置eNodeBにフィードバックする。基地局装置eNodeBにおいては、ユーザ装置UEからフィードバックされたPMIに応じて、移動局装置UE#1への送信データx、移動局装置UE#2への送信データxにプリコーディングを行った後、各送受信アンテナTX、TXから情報伝送を行う。
 基地局装置eNodeBにおいては、それぞれ送信データx、xに対するプリコーディングを行うプリコーディング処理部21、22を備える。プリコーディング処理部21においては、送信データxを送信アンテナTXから送信するためのプリコーディングウェイトW11を乗算するウェイト乗算部21aと、送信データxを送信アンテナTXから送信するためのプリコーディングウェイトW12を乗算するウェイト乗算部21bとを有する。同様に、プリコーディング処理部22においては、送信データxを送信アンテナTXから送信するためのプリコーディングウェイトW21を乗算するウェイト乗算部22aと、送信データxを送信アンテナTXから送信するためのプリコーディングウェイトW22を乗算するウェイト乗算部22bとを有する。
 プリコーディングウェイトW11が乗算された送信データx、プリコーディングウェイトW21が乗算された送信データxは、加算器23において加算された後、送信アンテナTXからチャネル伝送路に送出される。一方、プリコーディングウェイトW12が乗算された送信データx、プリコーディングウェイトW22が乗算された送信データxは、加算器24において加算された後、送信アンテナTXからチャネル伝送路に送出される。
 送信アンテナTX、TXから送出された送信データx、xは、移動局装置UE#1、UE#2の受信アンテナRX、RXとの間に形成されるチャネル伝送路のチャネル変動の影響を受ける。すなわち、送信アンテナTXから受信アンテナRXに送出された送信データx、xには、チャネル状態係数h11が乗算され、送信アンテナTXから受信アンテナRXに送出された送信データx、xには、チャネル状態係数h12が乗算される。同様に、送信アンテナTXから受信アンテナRXに送出された送信データx、xには、チャネル状態係数h21が乗算され、送信アンテナTXから受信アンテナRXに送出された送信データx、xには、チャネル状態係数h22が乗算される。
 移動局装置UE#1、UE#2においては、受信アンテナRX、RXを介してこれらの送信データx、xを受信データy、yとして受信する。この場合、受信データy、yは、それぞれ以下の値となる。ここで、n、nは、ノイズ成分である。
 y=h11(W11+W21)+h21(W12+W22)+n
   =(h1111+h2112)x+(h1121+h2122)x+n
 y=h12(W11+W21)+h22(W12+W22)+n
   =(h1211+h2212)x+(h1221+h2222)x+n
 これらの受信データy、yに基づいて、移動局装置UE#1、UE#2においては、基地局装置eNodeBの各送信アンテナTX、TXからの送信データの受信SINRが最大となるプリコーディングウェイトに応じたPMIを選択する。この場合、受信データyにおいて、(h1111+h2112)は、自装置に対する送信データxの信号電力に相当するものであり、(h1121+h2122)は、他装置(移動局装置UE#2)に対する送信データxの信号電力に相当するものである。このため、移動局装置UE#1においては、前者を極力大きくすると共に、後者を極力小さくするプリコーディングウェイトに応じたPMIが選択される。同様に、受信データyにおいて、(h1221+h2222)は、自装置に対する送信データxの信号電力に相当するものであり、(h1211+h2212)は、他装置(移動局装置UE#1)に対する送信データxの信号電力に相当するものである。このため、移動局装置UE#2においては、基地局装置eNodeBにおいて、前者を極力大きくすると共に、後者を極力小さくするプリコーディングウェイトに応じたPMIが選択される。
 この場合、移動局装置UE#1、UE#2においては、それぞれ2つのストリーム(すなわち、基地局装置eNodeBの送信アンテナTX、TXからそれぞれ送信されたストリーム1、ストリーム2)から測定されたCQI値に基づいてスループットの期待値(スループット期待値)の合計値が算出され、そのスループット期待値の合計値が最大となるPMIが選択される。ここで、図1に示すMIMOシステムの移動局装置UEにおけるPMIの選択方法について具体例を用いて説明する。
 図2は、LTE方式におけるMIMOシステムの移動局装置UEにおけるPMIの選択方法を説明するための図である。図2においては、移動局装置UEに保持されるコードブック内のプリコーディング行列とスループット期待値との関係について示している。なお、ここでは、基地局装置eNodeB及び移動局装置UEに図2に示す2つのプリコーディング行列(PM、PM)のみが登録されたコードブックが保持されているものとする。また、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Hは、以下の値であるものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 図2に示すように、プリコーディング行列PMにおいては、ストリーム1から測定されたCQI値に基づいて算出されるスループット期待値が「10」であり、ストリーム2から測定されるCQI値に基づいて算出されたスループット期待値が「1」であり、これらのスループット期待値の合計値は、「11」である。一方、プリコーディング行列PMにおいては、ストリーム1から測定されるCQI値に基づいて算出されたスループット期待値が「8」であり、ストリーム2から測定されるCQI値に基づいて算出されたスループット期待値が「7」であり、これらのスループット期待値の合計値は、「15」である。したがって、移動局装置UEにおいては、これらのスループット期待値の合計値が最大であるプリコーディング行列PMに対応づけられるPMIが選択される。
 図2において、ストリーム単位でスループット期待値を見ると、プリコーディング行列PMの第1列に示される、ストリーム1に対応する行列成分の値が最も大きい。これは、プリコーディング行列PMにおけるストリーム1において、チャネル伝送路におけるチャネル状態が最も適切に示されていることを意味する。しかしながら、従来のPMIの選択方法においては、各ストリーム1、2のCQI値に基づいて算出されるスループットの合計値が最大となるPMIが選択されることから、プリコーディング行列PMに対応づけられるPMIが選択されることとなる。本発明者らは、このように複数のストリームのCQI値に基づいて算出されるスループットの合計値からPMIが選択されることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する、ストリームに対応する行列成分(以下、適宜「行列成分」という)を含むプリコーディング行列に対応するPMIが選択され得ない点に着目し、本発明をするに至ったものである。
 本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置UEにおいて、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択し、当該PMIを基地局装置eNodeBにフィードバックする一方、基地局装置eNodeBにおいて、移動局装置UEからフィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いるものである。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置eNodeBにフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置UEに対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法に適用される移動局装置UEは、第1の態様において、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Hとの行列間距離(chordal distance)が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する。ここで、本発明に係る移動局装置UEの第1の態様におけるPMIの選択方法について、図2に示す具体例を用いて説明する。
 図3は、本発明に係る移動局装置UEの第1の態様におけるPMIの選択方法を説明するための図である。図3においては、移動局装置UEに保持されるコードブック内のプリコーディング行列と、スループット期待値及び行列間距離との関係について示している。なお、図3において、基地局装置eNodeB及び移動局装置UEに保持されるコードブックの内容、並びに、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列Hについては、図2と同一であるものとする。このため、それぞれのスループット期待値及びその合計値は、図2に示す値と同一の値である。
 図3に示すように、PMの第1列に示されるストリーム1に対応する行列成分(1,1)においては、チャネル行列Hとの行列間距離が最小値である「0.01」となり、第2列に示されるストリーム2に対応する行列成分(1,-1)において、チャネル行列Hとの行列間距離が最大値である「3.61」となる。一方、PMの第1列に示されるストリーム1に対応する行列成分(1,j)、並びに、PMの第2列に示されるストリーム2に対応する行列成分(1,-j)においては、チャネル行列Hとの行列間距離が共に「1.81」となる。
 この場合、移動局装置UEにおいては、チャネル行列Hとの行列間距離が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列PMに対応するPMIを選択する。これにより、精度よくチャネル行列Hに最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択することが可能となる。そして、このように選択したPMIを基地局装置eNodeBにフィードバックすることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むPMIをフィードバックすることが可能となる。
 また、本発明に係る移動局装置UEは、第2の態様において、信号対干渉・雑音比(SINR:Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio)が最大となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する。ここで、本発明に係る移動局装置UEの第2の態様におけるPMIの選択方法について、図2に示す具体例を用いて説明する。
 一般に、SINRは、各ストリームから測定されたCQI値に比例するものである。したがって、各ストリームにおけるSINRは、各ストリームから測定されたCQI値と比例するスループット期待値と同様の大小関係になる。すなわち、PMの第1列に示されるストリーム1に対応する行列成分(1,1)において最大となり、第2列に示されるストリーム2に対応する行列成分(1,-1)において最小となる。一方、PMの第1列に示されるストリーム1に対応する行列成分(1,j)、並びに、PMの第2列に示されるストリーム2に対応する行列成分(1,-j)においては、比較的に大きなSINRが得られるものの、PMの第1列に示されるストリーム1に対応する行列成分(1,1)に対応するSINRには及ばない。
 この場合、移動局装置UEにおいては、SINRが最大となる行列成分を含むプリコーディング行列PMに対応するPMIを選択する。これにより、煩雑な演算処理を要することなく、チャネル行列Hに最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択することが可能となる。そして、このように選択したPMIを基地局装置eNodeBにフィードバックすることにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むPMIをフィードバックすることが可能となる。
 一方、本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法に適用される基地局装置eNodeBにおいては、移動局装置UEからフィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出する。この際、基地局装置eNodeBにおいては、同じく移動局装置UEからフィードバックされるストリーム毎のCQI値に基づいて行列成分の抽出を行う。より具体的には、移動局装置UEからフィードバックされるCQI値が最大であるストリームに対応する行列成分を抽出する。そして、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示す行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置UEに対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 上述した移動局装置UEにおけるPMIの選択法により、図3に示すPMに対応づけられるPMIが選択され、これがフィードバックされた場合について考える。この場合、移動局装置UEからフィードバックされるCQI値は、上述したように、各ストリームにおけるスループット期待値と同様の大小関係になる。すなわち、ストリーム1から測定されるCQI値は、ストリーム2から測定されるCQI値よりも大きい。このため、基地局装置eNodeBにおいては、移動局装置UEからフィードバックされたPMIに対応するPMのうち、ストリーム1に対応する行列成分(すなわち、第1列の行列成分)が抽出される。そして、このストリーム1に対応する行列成分(1,1)に基づいてプリコーディングウェイトが生成される。
 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、LTE-Aシステムに対応する基地局装置及び移動局装置を用いる場合について説明する。
 図4を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る移動局装置(UE)10及び基地局装置(eNodeB)20を有する移動通信システム1について説明する。図4は、本発明の一実施の形態に係る移動局装置10及び基地局装置20を有する移動通信システム1の構成を説明するための図である。なお、図5に示す移動通信システム1は、例えば、LTEシステム又はSUPER 3Gが包含されるシステムである。また、この移動通信システム1は、IMT-Advancedと呼ばれても良いし、4Gと呼ばれても良い。
 図4に示すように、移動通信システム1は、基地局装置20と、この基地局装置20と通信する複数の移動局装置10(10、10、10、・・・10、nはn>0の整数)とを含んで構成されている。基地局装置20は、上位局装置30と接続され、この上位局装置30は、コアネットワーク40と接続される。移動局装置10は、セル50において基地局装置20と通信を行っている。なお、上位局装置30には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ(RNC)、モビリティマネジメントエンティティ(MME)等が含まれるが、これに限定されるものではない。
 各移動局装置(10、10、10、・・・10)は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限り移動局装置10として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局装置20と無線通信するのは移動局装置10であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置(UE:User Equipment)でよい。
 移動通信システム1においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはOFDMA(直交周波数分割多元接続)が、上りリンクについてはSC-FDMA(シングルキャリア-周波数分割多元接続)が適用される。OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC-FDMAは、システム帯域を端末毎に1つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
 ここで、LTEシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各移動局装置10で共有されるPDSCHと、下りL1/L2制御チャネル(PDCCH、PCFICH、PHICH)とが用いられる。このPDSCHにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。送信データは、このユーザデータに含まれる。なお、基地局装置20で移動局装置10に割り当てたCCやスケジューリング情報は、L1/L2制御チャネルにより移動局装置10に通知される。
 上りリンクについては、各移動局装置10で共有して使用されるPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、上りリンクの制御チャネルであるPUCCH(Physical Uplink Control Channel)とが用いられる。このPUSCHにより、ユーザデータが伝送される。また、PUCCHにより、下りリンクの無線品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)等が伝送される。
 図5は、本実施の形態に係る移動局装置10の構成を示すブロック図である。図6は、本実施の形態に係る基地局装置20の構成を示すブロック図である。なお、図5及び図6に示す移動局装置10及び基地局装置20の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の基地局装置及び移動局装置が有する構成は備えているものとする。
 図5に示す移動局装置10において、基地局装置20から送出された送信信号は、受信アンテナRX#1~RX#Nにより受信され、デュプレクサ(Duplexer)101#1~101#Nにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、RF受信回路102#1~102#Nに出力される。そして、RF受信回路102#1~102#Nにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施される。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス(CP)除去部103#1~103#NにてCPが除去された後、高速フーリエ変換部(FFT部)104#1~104#Nに出力される。受信タイミング推定部105は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をCP除去部103#1~103#Nに通知する。FFT部104#1~104#Nは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号復調部106に出力される。
 データチャネル信号復調部106は、FFT部104#1~104#Nから入力された受信信号を、例えば、平均2乗誤差最小(MMSE:Minimum Mean Squared Error)や最尤推定検出(MLD:Maximum Likelihood Detection)信号分離法により分離する。これにより、基地局装置20から到来した受信信号は、ユーザ#1~ユーザ#kに関する受信信号に分離され、移動局装置10のユーザ(ここでは、ユーザkとする)に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部107は、FFT部104#1~104#Nから出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部106と、後述するチャネル品質測定部109及びPMI選択部111とに通知する。データチャネル信号復調部106においては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したMLD信号分離法により分離する。これにより、ユーザkに関する受信信号が復調される。
 なお、データチャネル信号復調部106による復調処理に先だって、抽出されたユーザkに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされているものとする。データチャネル信号復調部106で復調されたユーザkに関する受信信号は、チャネル復号部108に出力される。そして、チャネル復号部108にてチャネル復号処理が施されることで送信信号#kが再生される。
 チャネル品質測定部109は、チャネル推定部107から通知されたチャネル状態に基づいてチャネル品質(CQI)を測定する。そして、測定結果であるCQIをフィードバック制御信号生成部110に通知する。PMI選択部111は、選択手段を構成するものであり、チャネル推定部107から通知されたチャネル状態に基づいて、上述した第1又は第2の態様により、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する。そして、選択したPMIをフィードバック制御信号生成部110に通知する。
 例えば、PMI選択部111は、チャネル伝送路におけるチャネル状態に応じたチャネル行列との行列間距離が最小となるストリームに応じた行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する(第1の態様)。また、受信SINRが最大となるストリームに応じた行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する(第2の態様)。なお、これらの第1、第2の態様を基地局装置20からの指示により切り替えてPMIを選択することも可能である。フィードバック制御信号生成部110においては、このように選択されたPMIが入力される。
 フィードバック制御信号生成部110においては、送信手段の一部を構成するものであり、通知されたCQI及びPMIに基づいて、これらを基地局装置20にフィードバックする制御信号(例えば、PUCCH)が生成される。フィードバック制御信号生成部110で生成された制御信号は、マルチプレクサ(MUX)112に出力される。
 上位レイヤから送出されたユーザ#kに関する送信データ#kは、チャネル符号化部113によりチャネル符号化された後、データ変調部114にてデータ変調される。データ変調部114にてデータ変調された送信データ#kは、不図示の直並列変換部で、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部115に出力される。
 サブキャリアマッピング部115においては、送信データ#kを、基地局装置20から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部115は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号#kを、送信データ#kと共にサブキャリアにマッピング(多重)する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ#kがプリコーディング乗算部116に出力される。
 プリコーディング乗算部116は、PMI選択部111で選択されたPMIから得られるプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナRX#1~RX#N毎に送信データ#kを位相及び/又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部116により位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#kは、マルチプレクサ(MUX)112に出力される。
 マルチプレクサ(MUX)112においては、位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#kと、フィードバック制御信号生成部110により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナRX#1~RX#N毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ(MUX)112により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部117にて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、CP付加部118#1~118#NでCPが付加されてRF送信回路119#1~119#Nへ出力される。そして、RF送信回路119#1~119#Nで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ(Duplexer)101#1~101#Nを介して受信アンテナRX#1~RX#Nに出力され、受信アンテナRX#1~RX#Nから上りリンクで基地局装置20に送出される。
 このように本実施の形態に係る移動局装置10においては、チャネル推定部107から通知されたチャネル状態に基づいて、上述した第1又は第2の態様によってPMIを選択し、選択したPMIを基地局装置20にフィードバックするようにしたことから、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIをフィードバックすることができ、結果として、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示すチャネル情報を含むPMIをフィードバックすることが可能となる。
 図6に示す基地局装置20において、不図示のスケジューラは、後述するチャネル推定部215#1~215#kから与えられるチャネル推定値に基づいて多重するユーザ数(多重ユーザ数)を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割り当て内容(スケジューリング情報)を決定し、ユーザ#1~#kに対する送信データ#1~#kを対応するチャネル符号化部201#1~201#kに送出する。
 送信データ#1~#kは、チャネル符号化部202#1~202#kでチャネル符号化された後、データ変調部202#1~202#kに出力され、データ変調される。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するCQI情報更新部219#1~219#kから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。データ変調部202#1~202#kでデータ変調された送信データ#1~#kは、サブキャリアマッピング部203に出力される。
 サブキャリアマッピング部203においては、送信データ#1~#kを、スケジューラから与えられるスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部203は、不図示の参照信号生成部から入力される参照信号#1~#kを、送信データ#1~#kと共にサブキャリアにマッピング(多重)する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ#1~#kがプリコーディング乗算部204#1~204#kに出力される。
 プリコーディング乗算部204#1~204#kは、後述するプリコーディングウェイト生成部220から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、送信アンテナTX#1~TX#N毎に送信データ#1~#kを位相及び/又は振幅シフトする(プリコーディングによる送信アンテナTX#1~送信アンテナTX#Nの重み付け)。プリコーディング乗算部204#1~204#kにより位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#1~#kは、マルチプレクサ(MUX)205に出力される。
 マルチプレクサ(MUX)205においては、位相及び/又は振幅シフトされた送信データ#1~#kを合成し、送信アンテナTX#1~TX#N毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ(MUX)205により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部206#1~206#Nにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。そして、サイクリックプレフィクス(CP)付加部207#1~207#NにてCPが付加された後、RF送信回路208#1~208#Nへ出力される。そして、RF送信回路208#1~208#Nで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ(Duplexer)209#1~209#Nを介して送信アンテナTX#1~TX#Nに出力され、送信アンテナTX#1~TX#Nから下りリンクで移動局装置10に送出される。
 一方、移動局装置10から上りリンクで送出された送信信号は、送信アンテナTX#1~TX#Nにより受信され、デュプレクサ(Duplexer)209#1~209#Nにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、RF受信回路210#1~210#Nに出力される。そして、RF受信回路210#1~210#Nにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施される。周波数変換処理が施されたベースバンド信号は、CP除去部211#1~211#NにてCPが除去された後、高速フーリエ変換部(FFT部)212#1~212#Nに出力される。受信タイミング推定部213は、受信信号に含まれるリファレンス信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をCP除去部211#1~211#Nに通知する。FFT部212#1~212#Nは、入力された受信信号にフーリエ変換を施し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部214#1~214#kに出力される。
 データチャネル信号分離部214#1~214#kは、FFT部212#1~212#kから入力された受信信号を、例えば、平均2乗誤差最小(MMSE:Minimum Mean Squared Error)や最尤推定検出(MLD:Maximum Likelihood Detection)信号分離法により分離する。これにより、移動局装置10から到来した受信信号は、ユーザ#1~ユーザ#kに関する受信信号に分離される。チャネル推定部215#1~215#kは、FFT部212#1~212#kから出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号分離部214#1~214#k及び制御チャネル信号復調部216#1~216#kに通知する。データチャネル信号分離部214#1~214#kにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述した平均2乗誤差最小やMLD信号分離法により分離する。
 データチャネル信号分離部214#1~214#kにより分離されたユーザ#1~ユーザ#kに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、不図示のデータ復調部でデータ復調される。そして、チャネル復号部217#1~217#kにてチャネル復号処理が施されることで送信信号#1~送信信号#kが再生される。
 制御チャネル信号復調部216#1~216#kは、FFT部212#1~212#kから入力された受信信号に含まれる制御チャネル信号(例えば、PUCCH)を復調する。この際、制御チャネル信号復調部216#1~216#kは、それぞれユーザ#1~ユーザ#kに対応する制御チャネル信号を復調する。この際、制御チャネル信号復調部216#1~216#kにおいては、チャネル推定部215#1~215#kから通知されたチャネル状態に基づいて制御チャネル信号を復調する。制御チャネル信号復調部216#1~216#kにより復調された各制御チャネル信号は、チャネル情報抽出部218#1~218#kと、CQI情報更新部219#1~219#kとに出力される。
 チャネル情報抽出部218#1~218#kは、抽出手段を構成するものであり、制御チャネル信号復調部216#1~216#kから入力された各制御チャネル信号(例えば、PUCCH)に含まれる情報から、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するチャネル情報を抽出する。具体的には、チャネル情報として、制御チャネル信号(例えば、PUCCH)に含まれる情報(PMI及びCQI値)に基づいて、当該PMIに対応するプリコーディング行列に含まれる、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出する。チャネル情報抽出部218#1~218#kにより抽出されたチャネル情報(該当ストリームに対応する行列成分)は、プリコーディングウェイト生成部220に出力される。
 プリコーディングウェイト生成部220は、生成手段を構成するものであり、チャネル情報抽出部218#1~218#kから入力されたチャネル情報(該当ストリームに対応する行列成分)に基づいて、送信データ#1~#kに対する位相及び/又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部204#1~204#kに出力され、送信データ#1~送信データ#kのプリコーディングに利用される。
 CQI情報更新部219#1~219#kは、制御チャネル信号復調部216#1~216#kから入力された各制御チャネル信号(例えば、PUCCH)に含まれる参照信号からCQIを測定すると共に、常にCQI情報を最新の状態に更新する。CQI情報更新部219#1~219#kに更新されるCQI情報は、それぞれチャネル符号化部201#1~201#k、データ変調部202#1~202#kに出力される。
 このように本実施の形態に係る基地局装置20によれば、チャネル情報抽出部218#1~218#kでチャネル情報としてチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイト生成部220でこのチャネル情報(該当するストリームに対応する行列成分)に基づいて、送信データ#1~#kに対する位相及び/又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成するようにしたことから、チャネル伝送路におけるチャネル状態を最も適切に示す行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成することができるので、移動局装置UEに対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 以上説明したように、本実施の形態に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置10において、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択し、当該PMIを基地局装置20にフィードバックする一方、基地局装置20において、移動局装置10からフィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いている。これにより、チャネル伝送路におけるチャネル状態を適切に示すチャネル情報を基地局装置20にフィードバックすることができ、このフィードバックされたチャネル情報に基づいてプリコーディングを行うことができるので、移動局装置UEに対するストリーム数(ランク数)に関わらず、チャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。
 以上、上述の実施形態を用いて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。従って、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。
 上記実施の形態に係るプリコーディングウェイト生成方法においては、移動局装置10でチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択して基地局装置20にフィードバックし、基地局装置20でフィードバックされたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分をチャネル情報として抽出し、プリコーディングウェイトの生成に用いる場合について示している。しかしながら、基地局装置20におけるチャネル情報の抽出方法及び使用方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分を分割して抽出し、抽出した異なる行列成分の一部を異なるストリームに関するプリコーディングウェイトの生成に用いることも可能である。
 このように基地局装置20におけるチャネル情報の抽出方法を変更した場合の具体例について示す。ここでは、基地局装置20が4つの送信アンテナを備え、2つのストリームで移動局装置10に情報伝送を行う場合について説明するものとする。図7は、本発明に係るプリコーディングウェイト生成方法が適用される基地局装置20におけるチャネル情報の抽出方法について説明するための図である。図7(a)においては、移動局装置10で選択されたPMIに対応するプリコーディング行列PMを示し、図7(b)においては、プリコーディング行列PMから基地局装置20で抽出される行列成分の部分を示している。なお、プリコーディング行列PMのうち、行列成分aがチャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似する行列成分であるものとする。
 移動局装置10からプリコーディング行列PMに対応づけられるPMIがフィードバックされると、基地局装置20においては、チャネル情報抽出部218#1~218#kによりCQI値と、予め定められた規則に基づいて行列成分aの一部(第1行、第2行)と、他の一部(第3行、第4行)とを抽出し、これらをチャネル情報としてプリコーディングウェイト生成部220に出力する。そして、プリコーディングウェイト生成部220で行列成分aの一部(第1行、第2行)を例えば、ストリーム1用のプリコーディングウェイトの生成に用い、他の一部を他のストリーム2用のプリコーディングウェイトの生成に用いる。
 この場合には、例えば、偏波面が交差するアレーアンテナ(偏波交差アレーアンテナ)を用いる場合においても、異なるアンテナからの送信データにチャネル伝送路におけるチャネル状態を反映してプリコーディングを行うことができ、SU-MIMO伝送とMU-MIMO伝送とを動的に切り替える場合においても、システム全体のデータレート(周波数利用効率)を増大することが可能となる。なお、このように基地局装置20におけるチャネル情報の抽出方法を変更した場合に得られる効果については、偏波交差アレーアンテナを用いる場合に限定されるものではない。
 また、このように基地局装置20におけるチャネル情報の抽出方法を変更する場合には、移動局装置10で選択されるPMIに一定の制限を加えておく必要がある。具体的には、チャネル情報抽出部218で抽出される行列成分の一部と、他の一部とに同一の値が規定されるプリコーディング行列に対応づけられるPMIのみに限って選択する必要がある。この選択されるPMIの制限は、例えば、基地局装置20から移動局装置10に通知されるコードブックサブセットリストリクションにより実現される。
 本出願は、2010年1月20日出願の特願2010-010059に基づく。この内容は全てここに含めておく。

Claims (7)

  1.  移動局装置において、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択するステップと、選択したPMIをチャネル情報として基地局装置に送信するステップと、基地局装置において、移動局装置から送信されたPMIに対応づけられるプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態に最も近似するストリームに対する行列成分を抽出するステップと、抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とするプリコーディングウェイト生成方法。
  2.  チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択する選択手段と、前記選択手段により選択したPMIをチャネル情報として基地局装置に送信する送信手段とを具備することを特徴とする移動局装置。
  3.  前記選択手段は、前記チャネル行列との行列間距離(chordal distance)が最小となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択することを特徴とする請求項2記載の移動局装置。
  4.  前記選択手段は、装置本体におけるSINRが最大となる行列成分を含むプリコーディング行列に対応するPMIを選択することを特徴とする請求項2記載の移動局装置。
  5.  移動局装置から受信したPMIに対応するプリコーディング行列のうち、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似するストリームに対する行列成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した行列成分に基づいてプリコーディングウェイトを生成する生成手段とを具備することを特徴とする基地局装置。
  6.  前記抽出手段は、移動局装置から送信される各ストリームのCQIの値が最も大きいストリームに対応する行列成分を抽出することを特徴とする請求項5記載の基地局装置。
  7.  前記抽出手段は、チャネル伝送路におけるチャネル状態を示すチャネル行列に最も近似する行列成分を分割して抽出し、前記生成手段は、前記抽出手段により抽出された異なる行列成分の一部に基づいてそれぞれ異なるストリーム用のプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項5記載の基地局装置。
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