WO2012153658A1

WO2012153658A1 - 移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラム

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Publication number: WO2012153658A1
Application number: PCT/JP2012/061387
Authority: WO
Inventors: 至行島貫
Original assignee: Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社; 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-11-15
Also published as: US20140086190A1; CN103534965A; JPWO2012153658A1; EP2709302A4; EP2709302A1

Abstract

　電力消費を大きくすることなく、効果的なビームフォーミングができる移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラムを提供する。移動局装置は、プレコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）グループのそれぞれの代表ＰＭＩの通信路容量を算出し、ＰＭＩの通信路容量の順にＰＭＩグループをソートし、前回のソートの順位と今回のソート順位とを比較することで、代表ＰＭＩ以外のＰＭＩの通信路容量が算出されるＰＭＩグループを判定し、判定されたＰＭＩグループのＰＭＩのうち、代表ＰＭＩ以外のＰＭＩの通信路容量を算出し、最大の通信路容量が算出されたＰＭＩをＰＭＩ推定値に選択する。

Description

移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラム

　本発明は移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラムに関する。

　LTE（Long Term Evolution）などのマルチレイヤー送信を用いる移動体通信システムでは、基地局がある移動局に対して行う際にコードブックに基づいたプレコーディング処理が行わることによりビームフォーミングが適用されている。

　すなわち、LTEなどマルチレイヤー送信を用いる移動体通信システムは、基地局が移動局に対して送信を行う際にプレコーディング処理と呼ばれる処理を行うことでビームフォーミングを実現している。基地局がプレコーディング処理を最適に行うことが出来れば、移動局は最大の受信電力で受信することができるし、他の移動局に対する干渉も最小限に抑えることが可能になる。

　LTEでは移動局が既知信号に基づいて最適なプレコーディング行列を推定し上り送信チャネルで基地局に通知することでプレコーディング処理を行うクローズドループ処理が採用されている。ただ、最適なプレコーディング行列を推定するには複雑な計算が必要になるので、予め複数のプレコーディング行列を定義しておき（定義された各プレコーディング行列にインデックスを付加してプレコーディング行列インデックス（Precoding Matrix
Index（PMI））として特定する）、その中からPMIを選択することでビームフォーミングを行うコードブックに基づく方法が採用されている。

　従来、プリコーディングを利用するマルチインプットマルチアウトプット（Multi Input Multi Output（MIMO））方式の移動通信システムにおけるユーザ装置に、基地局により使用されるべきプリコーディングマトリクスを示すプリコーディングマトリクスインジケータ（PMI）を無線伝搬状況に応じて生成するPMI生成部と、PMIを入力し、所定の遅延時間の経過後に、当該PMIを出力する遅延回路と、遅延回路からPMIを入力し、入力したPMIを格納する蓄積部と、基地局からの信号に対し、蓄積部に格納されるPMIを使用してチャネル推定を行うチャネル推定部とを設けるようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－１６４９７５号公報

　しかしながら、コードブックに基づくプレコーディング処理によるビームフォーミングを効果的に行うためには、移動局がコードブックに含まれる各PMIの通信路容量を正確に推定する必要があり、コードブック中のPMI数に比例して移動局の推定処理に係る電力消費が大きくなる。

　すなわち、コードブックに基づくプレコーディング処理の場合、移動局が正確に最適なプレコーディング行列を推定できるのであれば、コードブックに定義しておくプレコーディング行列の数（PMIの数）が多いほど高い利得を得ることが出来るため、特性面からはより多くのプレコーディング行列を定義しておくのが有利となる。しかし、コードブックに定義しておくプレコーディング行列の数が多ければ、移動局の推定処理に係る演算量はその数に従い増えるため高い電力消費が必要となる。

　一方でコードブックに定義するPMIの数を限定すると形成できるビームのパターンが限定されるためあらゆる伝搬路に対して効果的なビームフォーミングが行えなくなる。

　そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、電力消費を大きくすることなく、効果的なビームフォーミングができる移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

　本発明の第１の観点によると、上記課題を解決するために、予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出手段と、代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順にプレコーディング行列インデックスグループをソートするソート手段と、通信路容量の順にソートされたプレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されるプレコーディング行列インデックスグループを判定する判定手段と、判定手段により、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定されたプレコーディング行列インデックスグループのプレコーディング行列インデックスのうち、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出手段と、第１の算出手段または第２の算出手段により通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択手段と、を有する移動局装置が提供される。

　本発明の第２の観点によると、予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出ステップと、代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順にプレコーディング行列インデックスグループをソートするソートステップと、通信路容量の順にソートされたプレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されるプレコーディング行列インデックスグループを判定する判定ステップと、判定ステップにおいて、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定されたプレコーディング行列インデックスグループのプレコーディング行列インデックスのうち、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出ステップと、第１の算出ステップまたは第２の算出ステップにおいて通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択ステップと、を含む通信方法が提供される。

　本発明の第３の観点によると、コンピュータに、予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出ステップと、代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順にプレコーディング行列インデックスグループをソートするソートステップと、通信路容量の順にソートされたプレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されるプレコーディング行列インデックスグループを判定する判定ステップと、判定ステップにおいて、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定されたプレコーディング行列インデックスグループのプレコーディング行列インデックスのうち、代表プレコーディング行列インデックス以外のプレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出ステップと、第１の算出ステップまたは第２の算出ステップにおいて通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された代表プレコーディング行列インデックスまたはプレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択ステップと、を含む処理を行わせるコンピュータプログラムが提供される。

　本発明によれば、電力消費を大きくすることなく、効果的なビームフォーミングができる移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラムを提供することができる。

移動局の構成の例を示すブロック図である。伝搬路状態情報推定部の構成の例を示すブロック図である。コードブックの例を示す図である。 PMIランク付け情報、PMIグループ分割情報、および各グループ代表PMI選択情報の生成の処理を説明するフローチャートである。 PMI毎の通信路容量の例を示す図である。 PMIランクの例を示す図である。代表PMIの例を示す図である。通信路容量を算出するPMIを限定していく処理を説明するフローチャートである。代表PMIの通信路容量と各グループの順位の例を示す図である。 PMI推定値の例を示す図である。コンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

　以下、本発明の一実施の形態の移動局装置について、LTEに対応する移動局に下りリンク信号受信処理を適用した場合を例に、図１～図１１を参照しながら説明する。

　図１は、本発明の一実施の形態の移動局の構成の例を示すブロック図である。

　移動局は、受信アンテナ１０、フィルタ部１１、パスサーチ部１２、高速フーリエ変換部１３、デマッピング部１４、ゼロフォーシング部１５、電力推定部１６、チャネル推定部１７、伝搬路状態情報推定部１８、および報告PMI選択部１９を有する。

　受信アンテナ１０で受信した信号は、フィルタ部１１に供給される。アナログまたはデジタルフィルタであるフィルタ部１１は、所望の周波数成分を取り出し、パスサーチ部１２に供給する。

　パスサーチ部１２は、パスタイミングを特定する。高速フーリエ変換部１３は、周波数軸上に信号を展開し複数のサブキャリアを得る。

　デマッピング部１４は、周波数軸上に展開されたサブキャリアの内、既知信号であるリファレンスシグナルがマッピングされたサブキャリアとデータ信号がマッピングされたサブキャリアとを特定する。

　ゼロフォーシング部１５は、デマッピング部１４において取り出されたリファレンスシグナルにゼロフォーシング（Zero Forcing（ZF））処理を適用することで、既知信号が伝搬路で受けた位相変動をキャンセルする。

　電力推定部１６は、ゼロフォーシングされた信号を用いて、雑音電力および信号電力を推定する。チャネル推定部１７は、ゼロフォーシングされた信号を用いて、チャネル推定値を算出する。

　伝搬路状態情報推定部１８は、前段の処理で得られた雑音電力、信号電力、及びチャネル推定値を利用して、PMIを含む伝搬路状態情報を推定する。報告PMI選択部１９は、最終的にレイヤー毎に求めた各PMIの通信路容量の内、最大の通信路容量を与えるPMIを選択し、PMI推定値とする。

　次に、伝搬路状態情報推定部１８の詳細について説明する。

　図２は、伝搬路状態情報推定部１８の構成の例を示すブロック図である。伝搬路状態情報推定部１８は、信号対雑音電力比測定部２０、通信路容量初期算出部２１、通信路容量ソート部２２、PMIランク付加部２３、PMIグループ分割部２４、代表PMI選択部２５、PMI情報記憶部２６、通信路容量算出PMI判定部２７、および通信路容量算出部２８を有する。

　信号対雑音電力比測定部２０は、雑音電力と信号電力とから信号対雑音電力比（Signal to Noise Ratio（SNR））を算出する。

　通信路容量初期算出部２１は、PMI毎に、SNRとチャネル推定値とを用いて通信路容量を算出する。この場合、通信路容量初期算出部２１は、PMI算出に必要な通信路容量の算出を過去の通信路容量測定結果から伝搬路状態を推定することで、コードブックに含まれるPMIの内最大の通信路容量を与える可能性が高いPMIのみの通信路容量を算出し推定に係る電力消費を抑制する。

　通信路容量ソート部２２は、各PMIの通信路容量を昇順に並び替える。PMIランク付加部２３は、昇順に並び替えられた通信路容量に基づいてコードブック中の各PMIをランク付けする。

　PMIグループ分割部２４は、ランク付けされた結果に基づいて各PMIを複数のグループに分ける。代表PMI選択部２５は、各グループに含まれるPMIから１つ以上の代表PMIを選択する。PMI情報記憶部２６は、PMIランク付加部２３で得られたPMIランク付け情報、PMIグループ分割部２４で得られたPMIグループ分割情報、および代表PMI選択部２５で得られた各グループ代表PMI選択情報を記憶しておく。

　通信路容量算出PMI判定部２７および通信路容量算出部２８は、前回推定結果と今回の代表PMIの通信路容量から現在の伝搬路状態を推定し通信路容量を算出するPMIを判定する。

　なお、PMI推定を行うのが初回である場合、前回の推定タイミング情報が利用できないので、PMI情報記憶部２６で得られた情報を利用せずに通信路容量初期算出部２１で全てのPMIの通信路容量が算出される。

　このように、上りチャネルで報告するPMIは通信路容量算出部２８で得られた通信路容量の内、最大の通信路容量を与えるPMIが特定され、報告PMI選択部１９で上りチャネルにマッピングされ基地局に報告される。

　次に、LTEに対応する移動局の下り信号受信におけるPMI推定動作を例に説明する。LTEの下りリンクで送信アンテナが４本であり、受信アンテナが２本であるアンテナ構成でランク２のClosed Loop（Transmission mode6）の場合の処理を例に説明する。

　図３は、コードブックの例を示す図である。移動局は、既知信号であるリファレンスシグナルを利用して、図３に示されるコードブックの中から自局宛の送信データの受信電力が高く、他局に対して干渉を小さくするPMIを１つ推定するために各PMIの通信路容量を算出する必要がある。

　図３に示されるように、０～１５であるコードブックインデックスのそれぞれに、レイヤー１において、PMI_1,0～PMI_1,15のそれぞれが対応し、レイヤー２において、PMI_2,0～PMI_2,15のそれぞれが対応する。

　まず、信号対雑音電力比測定部２０は、雑音電力と信号電力とから報告が求められている帯域幅（サブバンド）でSNRを求める。次に、通信路容量初期算出部２１は、SNRとサブバンドに含まれるサブキャリアのチャネル推定値を利用してコードブックに含まれる各PMIの通信路容量を報告サブバンド単位毎に求める。

　通信路容量算出部２８は、前回の推定情報が存在しない場合、すなわち初回の推定タイミングでは、通常通り、コードブックに含まれる３２個のPMIすべてについて通信路容量を算出する。

　推定タイミングが初回ではない場合は、PMI情報記憶部２６から「PMIグループ」、「PMIランク」、「代表PMI」の各情報が参照されることで通信路容量を算出するPMIの絞り込みが行われる。

　まず、PMI情報記憶部２６に記憶される各情報の生成の動作（PMIランク付け情報、PMIグループ分割情報、および各グループ代表PMI選択情報の生成の処理）を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、各情報を参照して通信路容量算出対象のPMIの特定の処理は図８のフローチャートを参照して後述する。

　ステップＳ１１とステップＳ２２とにおいて、伝搬路状態情報推定部１８は、レイヤーを示す変数lの初期値を１として、変数lを１ずつインクリメントして、変数lが２になるまで、ステップＳ１２～ステップＳ２１の処理を繰り返す。

　ステップＳ１２とステップＳ１４とにおいて、通信路容量初期算出部２１は、インデックスを示す変数iの初期値を０として、変数iを１ずつインクリメントして、変数iがP(l)-1になるまで、ステップＳ１３の処理を繰り返す。ここで、Pは、コードブックインデックスの数である。

　ステップＳ１３において、通信路容量初期算出部２１は、レイヤー#l毎のPMIの通信路容量C_l(i)を算出する。

　ステップＳ１５において、通信路容量ソート部２２は、算出されたレイヤー#l毎のPMIの通信路容量C_l(i)を昇順にソートすることで通信路容量が大きいPMI順に並び替える。ステップＳ１６において、PMIランク付加部２３は、その並び順を「PMIランク」とする。

　例えば、ステップＳ１５において、通信路容量ソート部２２が、図５に示されるようにPMI毎の通信路容量を算出したとする。すなわち、PMI_1,0～PMI_1,15毎に、29.53,38.73,40.76,28.88,40.95,37.42,22.55,41.84,32.29,30.35,36.45,33.69,44.69,33.95,32.80,28.67である通信路容量が算出され、PMI_2,0～PMI_2,15毎に、22.39,27.84,34.87,35.77,29.09,33.65,44.01,23.86,31.69,33.64,29.42,36.74,30.96,35.82,31.59,38.74である通信路容量が算出されたとする。

　この場合、ステップＳ１６において、図６に示されるように、PMIランクが求められる。すなわち、１～１６のそれぞれのPMIランクのインデックスは、それぞれ、レイヤー１において、12,7,4,2,1,5,10,13,11,14,8,9,0,3,15,6であり、レイヤー２において、6,15,11,13,3,2,5,9,8,14,12,10,4,1,7,0である。

　ステップＳ１７において、PMIグループ分割部２４は、PMIランクに基づいてG(l)個の「PMIグループ」PMIG_l,gを作成する。各グループにはt_g(l)個のPMIが含まれる。図６に、G(l=1)=4、G(l=2)=4とした場合のグループ分割の例が示されている。

　すなわち、PMIグループPMIG_1,1には、12,7,4,2が含まれ、PMIグループPMIG_1,2には、それぞれ1,5,10,13であるPMIが含まれ、PMIグループPMIG_1,3には、それぞれ11,14,8,9であるPMIが含まれ、PMIグループPMIG_1,4には、それぞれ0,3,15,6であるPMIが含まれる。同様に、PMIグループPMIG_2,1には、それぞれ6,15,11,13であるPMIが含まれ、PMIグループPMIG_2,2には、それぞれ3,2,5,9であるPMIが含まれ、PMIグループPMIG_2,3には、それぞれ8,14,12,10であるPMIが含まれ、PMIグループPMIG_2,4には、それぞれ4,1,7,0であるPMIが含まれる。

　ステップＳ１８において、PMI情報記憶部２６は、生成された「PMIグループ」（PMIランク付け情報およびPMIグループ分割情報）を記憶する。

　ステップＳ１９とステップＳ２１とにおいて、代表PMI選択部２５は、PMIグループを示す変数gの初期値を１として、変数gを１ずつインクリメントして、変数gがGになるまで、ステップＳ２０の処理を繰り返す。ここで、Gは、PMIグループの数である。ステップＳ２０において、代表PMI選択部２５は、各PMIグループについて、PMIグループに含まれるt_g個のPMIからs_g個（s_gはt_g以下）の「代表PMI」を生成する。

　s_g=1として各グループでPMIランクが最も高いPMIを代表PMIとして選択した場合の例を図７に示す。図７において、丸で囲まれたPMIが代表PMIである。すなわち、PMIグループPMIG_1,1の代表PMIは12であり、PMIグループPMIG_1,2の代表PMIは1であり、PMIグループPMIG_1,3の代表PMIは11であり、PMIグループPMIG_1,4の代表PMIは0である。また、PMIグループPMIG_2,1の代表PMIは6であり、PMIグループPMIG_2,2の代表PMIは3であり、PMIグループPMIG_2,3の代表PMIは8であり、PMIグループPMIG_2,4の代表PMIは4である。

　ステップＳ１８において、PMI情報記憶部２６は、生成された「代表PMI」（各グループ代表PMI選択情報）を記憶する。

　各グループ代表PMI選択情報がPMI情報記憶部２６に記憶された後、PMIランク付け情報、PMIグループ分割情報、および各グループ代表PMI選択情報の生成の処理は終了する。

　PMI情報記憶部２６に記憶された「PMIグループ」及び「代表PMI」（PMIランク付け情報、PMIグループ分割情報、および各グループ代表PMI選択情報）は、次回推定タイミングで参照される。

　次に、次の推定タイミング（次のサブフレーム）においてPMI情報記憶部２６からPMI情報を読み出して、通信路容量を算出するPMIを限定していく処理を図８のフローチャートを参照して説明する。

　ステップＳ４１とステップＳ５１とにおいて、伝搬路状態情報推定部１８は、レイヤーを示す変数lの初期値を１として、変数lを１ずつインクリメントして、変数lが２になるまで、ステップＳ４２～ステップＳ５０の処理を繰り返す。

　ステップＳ４２とステップＳ４４とにおいて、通信路容量初期算出部２１は、PMIグループを示す変数gの初期値を１として、変数gを１ずつインクリメントして、変数gがG（l）になるまで、ステップＳ４３の処理を繰り返す。ここで、G（l）は、レイヤー1のPMIグループの数である。

　ステップＳ４３において、通信路容量初期算出部２１は、PMIグループそれぞれの代表PMIについてのみ通信路容量を算出する。すなわち、例えば、通信路容量初期算出部２１は、図７に示されるs_g*G個の代表PMIについてのみ通信路容量を算出する。

　ステップＳ４５において、通信路容量算出PMI判定部２７は、レイヤー毎に各グループの代表PMIの通信路容量の値を昇順に並べて代表PMIが属するグループの順位を生成する。

　例えば、代表PMIの通信路容量と各グループの順位が図９に示されるように算出される。すなわち、PMIグループPMIG_1,1の12である代表PMIについて、47.45である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,2の1である代表PMIについて、40.51である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,3の11である代表PMIについて、40.22である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,4の0である代表PMIについて、28.7である通信路容量が求められる。PMIグループPMIG_1,1の順位は１とされ、PMIグループPMIG_1,2の順位は２とされ、PMIグループPMIG_1,3の順位は３とされ、PMIグループPMIG_1,4の順位は４とされる。

　同様に、PMIグループPMIG_2,1の6である代表PMIについて、55.75である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,2の3である代表PMIについて、31.03である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,3の8である代表PMIについて、30.28である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,4の4である代表PMIについて、35.83である通信路容量が求められる。PMIグループPMIG_2,1の順位は１とされ、PMIグループPMIG_2,2の順位は３とされ、PMIグループPMIG_2,3の順位は４とされ、PMIグループPMIG_2,4の順位は２とされる。

　ステップＳ４７において、通信路容量算出PMI判定部２７は、PMI情報記憶部２６に記憶された「PMIグループ」の順位と今回の推定タイミングで求めた代表PMIの通信路容量に基づくグループの順位を比較することにより、伝搬路の変動状況を推定し代表PMI以外に通信路容量を算出する必要があるPMIを判定する。

　ステップＳ４７において、今回の推定タイミングで求めた代表PMIの通信路容量に基づくグループの順位が前回と同じであると判定された場合、手続きはステップＳ４８に進み、通信路容量算出PMI判定部２７は、伝搬路の変動が小さいと判断する。この場合、ステップＳ４９において、通信路容量算出部２８は、前回推定タイミングで上位に位置づけられたPMIグループに含まれるPMIのみ通信路容量を算出する。

　ステップＳ４７において、今回の推定タイミングで求めた代表PMIの通信路容量に基づくグループの順位が前回と同じでないと判定された場合、手続きはステップＳ５０に進み、通信路容量算出PMI判定部２７は、伝搬路の変動が大きいと判断する。この後、手続きはステップＳ４９に進み、この場合、通信路容量算出部２８は、PMIの絞り込みをせずに、各PMIの通信路容量を算出する。

　前回の推定タイミングでのPMIグループの順位と今回の推定タイミングで得たPMIグループの順位が近ければ、伝搬路の変動が小さいと判断できるため、前回推定タイミングで上位に位置づけられたPMIグループに含まれるPMIのみ通信路容量を求めれば最大通信路容量を与えるPMIを特定できる可能性が高い。逆に、前回と異なるグループの順序が得られた場合は、伝搬路の変動が大きいと判断できるから、PMIの絞り込みは前回のグループ順序、PMIランクに基づいて絞り込みは行わないほうがよいと判断できる。

　図９に示される場合、レイヤー１について前回推定タイミングにおけるPMIグループの順位と代表PMIの通信路容量による順位が同一となっているから、伝搬路の変動は小さいと判断でき、上位m_l=１個のPMIグループに含まれるPMIの通信路容量のみを算出すれば最大通信路容量を与えるPMIを特定できるので、PMIG_1,1に含まれるPMI=12,7,4,2に対する通信路容量が算出される。

　なお、代表PMIであるPMI=12は既に算出済みなので改めて算出する必要はない。図９に示されるレイヤー２の場合、前回推定タイミングにおけるPMIグループの順序と代表PMIの通信路容量による順序が異なっているから伝搬路の変動は小さくないと判断し、順位変動が起こっているグループに含まれるPMIまでを通信路容量算出対象として、PMI=6,15,11,13,4,1,7,0,3,2,5,9の通信路容量が算出される。

　ステップＳ５２において、報告PMI選択部１９は、最終的にレイヤー毎に求めた各PMIの通信路容量の内、最大の通信路容量を与えるPMIをPMI推定値とし、通信路容量を算出するPMIを限定していく処理は終了する。

　図１０に示される場合、PMIグループPMIG_1,1の12である代表PMIについて、47.45である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,1の7であるPMIについて、49.89である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,1の4であるPMIについて、50.23である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,1の2であるPMIについて、48.81である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,2の1である代表PMIについて、40.51である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,3の11である代表PMIについて、40.22である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_1,4の0である代表PMIについて、28.7である通信路容量が求められるので、レイヤー１において50.23である最大の通信路容量を与える4であるPMIがPMI推定値とされる。

　また、PMIグループPMIG_2,1の6である代表PMIについて、55.75である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,1の15であるPMIについて、36.87である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,1の11であるPMIについて、50.15である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,1の13であるPMIについて、37.46である通信路容量が求められる。PMIグループPMIG_2,2の3である代表PMIについて、31.03である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,2の2であるPMIについて、47.77である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,2の5であるPMIについて、46.89である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,2の9であるPMIについて、47.77である通信路容量が求められる。また、PMIグループPMIG_2,3の8である代表PMIについて、30.28である通信路容量が求められる。さらに、PMIグループPMIG_2,4の4である代表PMIについて、35.83である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,4の1であるPMIについて、30.45である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,4の7であるPMIについて、28.65である通信路容量が求められ、PMIグループPMIG_2,4の0であるPMIについて、35.11である通信路容量が求められる。従って、レイヤー２において55.75である最大の通信路容量を与える6であるPMIがPMI推定値とされる。

　このように、報告PMI選択部１９は、レイヤー１のPMI推定値を４と選択し、レイヤー２のPMI推定値を６と選択する。

　コードブックに基づくプレコーディング処理を行うクローズドループ処理は、移動局が受信した既知信号に基づいてコードブックに含まれる各PMIの通信路容量を算出し、通信路容量から最適なPMIを特定し、その値を上りチャネルを利用して基地局に通知することで成り立つ。一般に、移動局はコードブックに定義されたPMI全てに対して通信路容量を求め、最大の通信路容量を与えるPMIを特定することでPMI推定が行われる。

　通信路容量は伝搬路状態の状態を反映した指標値であるから、伝搬路が高速に変動している場合は各PMIに対する通信路容量も高速に変動する可能性が高いといえる。逆に、伝搬路が高速に変動しない場合は各PMIが与える通信路容量も変動する可能性が低いと判断できる。したがって、伝搬路の変動が小さい場合は、前回の推定において大きな通信路容量を与えるPMIの通信路容量のみを計算すればよいと考えられる。

　従って、移動局装置において、PMI推定処理の度に各PMIの通信路容量値を昇順に並び替えておく処理を行い、並び替え結果に基づいていくつかのグループを作成しておく処理を行い、その結果を次回の推定処理タイミングで参照、比較することで伝搬路の変動状況を追従し、伝搬路の変動が小さいと判断できる場合は通信路容量を算出するPMIを前回推定タイミングで大きな通信路容量を与えたPMIのみに絞り込むことで、伝搬路状態に応じた処理を行い、PMI推定に係る電力消費量を低減する。

　なお、前回の推定結果を利用するのであるから、並び替え処理等は発生するが制御のために新たな値の演算は発生しない。

　本実施の形態は、LTE（Long Term Evolution）などの移動体通信システムで利用される適応リンク制御に利用されるチャネル品質指標（CSI: Channel State Information）、特にPMI(Precoding Matrix Indicator)の推定に関するものである。本実施の形態の特徴は、PMI推定精度を落とすことなく、その処理に係る電力消費量を低減した点である。

　本実施の形態の移動局装置は、LTEなどのコードブックに基づいたプレコーディング処理を伴うクローズドループ処理において、移動局が推定する必要があるPMIの推定に係る電力消費を抑えることを可能にする。これはPMI推定タイミング毎に算出される各PMIの通信路容量の変動状況を捉えることで伝搬路の状況に当たりをつけ推定精度を低下させない程度に必要最小限の演算で正確な推定処理が可能になるためである。

　本実施の形態の移動局装置において、過去のPMI推定情報から現在の伝搬路状態を推定しコードブックに含まれる各PMIの内、通信路容量が最大となる可能性が高いPMIのみの通信路容量を算出することで、特性劣化を伴うことなく伝搬路推定情報の推定に伴う電力消費を低減する。

　このように、コードブックに含まれるPMIの数によらず、ビームフォーミングの効果を低下させない程度に伝搬路の状態に応じて移動局が計算する各PMIの通信路容量を限定することで、PMI推定に係る電力消費を低減させることができる。

　以上において、LTEの下りリンク受信について説明したが、これに限るものではなくコードブックに基づくプレコーディングを用いるクローズドループのビームフォーミングを用いる無線アクセス方式全般に適用できる。

　また、以上の説明ではPMIグループを構成する際に、全てのグループに含まれるPMIの数を等しくしたが、各グループに含まれるPMIの数は同一でなくとも良い。同様に、代表PMIの数を１つとして説明したが、１という値に制限はなく、代表PMIの数は１以外の値であっても良い。代表PMIの数は、パラメータであり、０以上の値であり、その最大値は各グループに含まれるPMI数である。

　さらにまた、ドップラー周波数の測定結果に基づいて高速変動と判断できる場合は、上述の制御を行わない等の更に上位の制御の適用も可能である。

　上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するコンピュータプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

　図１１は、上述した一連の処理をコンピュータプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

　コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。

　バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。

　以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているコンピュータプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

　コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。

　そして、コンピュータプログラムは、リムーバブルメディア１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。また、コンピュータプログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。その他、コンピュータプログラムは、ROM１０２や記憶部１０８にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータにあらかじめインストールしておくことができる。

　なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるコンピュータプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるコンピュータプログラムであっても良い。

　また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

　１０…受信アンテナ、１１…フィルタ部、１２…パスサーチ部、１３…高速フーリエ変換部、１４…デマッピング部、１５…ゼロフォーシング部、１６…電力推定部、１７…チャネル推定部、１８…伝搬路状態情報推定部、１９…報告PMI選択部、２０…信号対雑音電力比測定部、２１…通信路容量初期算出部、２２…通信路容量ソート部、２３…PMIランク付加部、２４…PMIグループ分割部、２５…代表PMI選択部、２６…PMI情報記憶部、２７…通信路容量算出PMI判定部、２８…通信路容量算出部、１０１…CPU、１０２…ROM、１０３…RAM、１０８…記憶部、１０９…通信部、１１１…リムーバブルメディア

Claims

　予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出手段と、
　上記代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順に上記プレコーディング行列インデックスグループをソートするソート手段と、
　通信路容量の順にソートされた上記プレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶する記憶手段と、
　上記記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出される上記プレコーディング行列インデックスグループを判定する判定手段と、
　上記判定手段により、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定された上記プレコーディング行列インデックスグループの上記プレコーディング行列インデックスのうち、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出手段と、
　上記第１の算出手段または上記第２の算出手段により通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択手段と
　を有することを特徴とする移動局装置。
　請求項１に記載の移動局装置において、
　前記第１の算出手段および前記第２の算出手段は、信号対雑音電力比およびチャネル推定値から通信路容量を算出する
　ことを特徴とする移動局装置。
　請求項１に記載の移動局装置において、
　前記第２の算出手段は、初回のプレコーディング処理において、全ての前記プレコーディング行列インデックス毎の通信路容量を算出し、
　前記ソート手段は、通信路容量の順に全ての前記プレコーディング行列インデックスをソートし、
　ソートされたプレコーディング行列インデックスを予め定めた数に分けることで、前記プレコーディング行列インデックスグループを生成する生成手段をさらに有し、
　前記記憶手段は、生成された前記プレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶する
　ことを特徴とする移動局装置。
　請求項２に記載の移動局装置において、
　前記第２の算出手段は、初回のプレコーディング処理において、全ての前記プレコーディング行列インデックス毎の通信路容量を算出し、
　前記ソート手段は、通信路容量の順に全ての前記プレコーディング行列インデックスをソートし、
　ソートされたプレコーディング行列インデックスを予め定めた数に分けることで、前記プレコーディング行列インデックスグループを生成する生成手段をさらに有し、
　前記記憶手段は、生成された前記プレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶する
　ことを特徴とする移動局装置。
　請求項１に記載の移動局装置において、
　前記判定手段は、前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とが異なっている場合、そのプレコーディング行列インデックスグループを、前記代表プレコーディング行列インデックス以外の前記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出される前記プレコーディング行列インデックスグループと判定する
　ことを特徴とする移動局装置。
　予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出ステップと、
　上記代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順に上記プレコーディング行列インデックスグループをソートするソートステップと、
　通信路容量の順にソートされた上記プレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、
　上記記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出される上記プレコーディング行列インデックスグループを判定する判定ステップと、
　上記判定ステップにおいて、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定された上記プレコーディング行列インデックスグループの上記プレコーディング行列インデックスのうち、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出ステップと、
　上記第１の算出ステップまたは上記第２の算出ステップにおいて通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択ステップと
　を含むことを特徴とする通信方法。
　予め定めた数のプレコーディング行列インデックスからなるプレコーディング行列インデックスグループのそれぞれについて、プレコーディング行列インデックスグループを代表するプレコーディング行列インデックスである代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第１の算出ステップと、
　上記代表プレコーディング行列インデックスの通信路容量の順に上記プレコーディング行列インデックスグループをソートするソートステップと、
　通信路容量の順にソートされた上記プレコーディング行列インデックスグループの順位を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、
　上記記憶手段に記憶されている前回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位と、今回のプレコーディング処理におけるプレコーディング行列インデックスグループの順位とを比較することで、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出される上記プレコーディング行列インデックスグループを判定する判定ステップと、
　上記判定ステップにおいて、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量が算出されると判定された上記プレコーディング行列インデックスグループの上記プレコーディング行列インデックスのうち、上記代表プレコーディング行列インデックス以外の上記プレコーディング行列インデックスの通信路容量を算出する第２の算出ステップと、
　上記第１の算出ステップまたは上記第２の算出ステップにおいて通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスのうち、最大の通信路容量が算出された上記代表プレコーディング行列インデックスまたは上記プレコーディング行列インデックスをプレコーディング行列インデックス推定値に選択する選択ステップと
　を含む処理をコンピュータに行わせるコンピュータプログラム。