WO2014181444A1 - 移動局及び報告方法 - Google Patents

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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling

Definitions

  • the present invention relates to a mobile station and a reporting method.
  • a communication control procedure called closed-loop precoding is used in a downlink (DL).
  • the downlink is a line from the base station (eNB: eNodeB) to the mobile station (UE: User Equipment).
  • eNB eNodeB
  • UE User Equipment
  • closed loop precoding a base station uses a plurality of antennas (that is, multi-antennas) to form a directional beam.
  • closed-loop precoding spatial multiplexing that simultaneously transmits multiple data streams and rank adaptation that adaptively controls the number of spatially multiplexed data streams (Spatial layer) (Rank adaptation) There is.
  • the mobile station selects an optimal precoding matrix from the precoding codebook defined for each rank, and feeds back (reports) it to the base station.
  • the precoding codebook includes at least one precoding matrix.
  • the mobile station feeds back channel state information (CSI: Channel State Information) indicating the channel state to the base station.
  • the CSI assumes a rank index (RI: Rank Indicator) indicating a recommended transmission rank, a precoding matrix index (PMI: Precoding Matrix Indicator) indicating a recommended precoding matrix, and the above RI and PMI.
  • RI rank index
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator
  • the base station applies the determined precoding matrix to each mobile station's unique reference signals (that is, UE-specific RS (Reference Signals)) and a shared channel (for example, PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel)) Is transmitted to the mobile station.
  • the mobile station demodulates the PDSCH using a channel estimation value based on the UE-specific RS.
  • the conventional CSI feedback method assumes PDSCH transmission to which SU-MIMO (Single User-Multiple Input Multiple Output), which is a spatial multiplexing technique for signals addressed to one mobile station, is applied. That is, it is assumed that reliability is ensured by retransmission control. For this reason, the base station attaches importance to the transmission efficiency for one mobile station, and selects a rank corresponding to the radio channel quality and a precoding matrix corresponding to the rank.
  • SU-MIMO Single User-Multiple Input Multiple Output
  • 3D MIMO 3D MIMO
  • a plurality of antennas arranged two-dimensionally that is, a multi-antenna arranged in a two-dimensional array is used.
  • a horizontal directional beam and a vertical directional beam are formed using a plurality of two-dimensionally arranged antennas.
  • Several methods of using a horizontal directional beam and a vertical directional beam have been proposed. For example, there has been proposed a utilization method in which a conventional fixed sector in the horizontal direction is adaptively divided in the elevation direction using a directional beam in the vertical direction. According to this proposal, the communication capacity of the entire system can be increased by dividing the cell into many sectors.
  • a usage method has been proposed in which a signal is transmitted using a directional beam in the vertical direction to mobile stations having different heights such as different floors of existing buildings.
  • this utilization method the communication characteristics of each mobile station can be improved, and interference between communications of different mobile stations can be reduced.
  • IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group Closed Loop MIMO Precoding (2004-11-04) 3GPP TSG-RAN WG1, R1-130302, “Discussion on scenarios for elevation beamforming and FD-MIMO,” “January 2012 3GPP TSG-RAN, RP-122034, “Study on 3D-channel model for Elevation Beamforming and FD-MIMO studies for LTE,” December 2012
  • a feedback method of a multiple CSI process has been proposed.
  • this multiple CSI process feedback method a restriction on a subset of a codebook is added to each CSI process. Then, the mobile station feeds back CSI from the range of RI and PMI limited according to the bitmap indicated by the higher layer.
  • the mobile station feeds back CSI assuming SU-MIMO of the recommended rank of the connected cell.
  • the mobile station feeds back CSI assuming MU-MIMO and EPDCCH of rank 1 of the connected cell.
  • the above-mentioned CSI feedback method improves system performance.
  • the mobile station transmits CSI (for example, 12 bits) twice the size of one cell to the base station as compared with the conventional one.
  • CSI for example, 12 bits
  • the overhead of the control information transmitted from the mobile station to the base station upon CSI feedback greatly increases.
  • the size of CSI may be further increased, and the overhead of control information may be further increased.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a mobile station and a reporting method that can reduce the overhead of control information.
  • first precoding information used for horizontal beam forming in a base station corresponding to first channel state information second precoding information corresponding to second channel state information, and Calculating third precoding information used for vertical beam forming in the base station corresponding to both the first channel state information and the second channel state information, and the first channel
  • the first precoding information and the third precoding information are reported, and in the second channel status information report, the third precoding information is not reported, and the second precoding information is reported. 2 precoding information is reported.
  • the overhead of control information can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the CSI calculation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a sequence diagram for explaining an example of processing operations of the mobile station and the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional array arrangement multi-antenna.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the precoding matrix W.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the precoding matrix W.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a cross-polarized antenna.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a hardware configuration of the mobile station.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a hardware configuration of the base station.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the first embodiment.
  • a mobile station 10 includes a received RF (Radio Frequency) unit 11, an FFT (Fast Fourier Transform) unit 12, a channel estimation unit 13, a CSI calculation unit 14, a control signal demodulation unit 15, and a data signal.
  • the demodulator 16 includes a report controller 17, an uplink control signal generator 18, an IFFT (Inversed Fast Fourier Transform) unit 19, and a transmission RF unit 20.
  • the mobile station 10 has a plurality of antennas (not shown).
  • the CSI calculation unit 14 includes CSI calculation processing units 21 and 22.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the CSI calculation unit according to the first embodiment. Each of these components is connected so that signals and data can be input and output in one direction or in both directions.
  • the reception RF unit 11 performs radio frequency-to-baseband conversion, quadrature demodulation, and A / D (Analog to Digital) conversion on a signal received from the base station 30 described later.
  • the FFT unit 12 performs FFT timing detection, CP (Cyclic Prefix) removal, and FFT processing on the signal received by the reception RF unit 11.
  • the channel estimation unit 13 extracts a UE-specific RS that is a reference signal for data demodulation from the received signal after the FFT processing. In addition, the channel estimation unit 13 calculates a channel estimation value from the cross-correlation between the extracted UE-specific RS and a known reference signal.
  • the control signal demodulator 15 extracts a control signal from the received signal after the FFT process, and performs channel compensation using the channel estimation value. Further, the control signal demodulator 15 performs data demodulation and error correction decoding to restore transmission format information such as an application rank as control information.
  • the data signal demodulator 16 extracts a data signal from the received signal after the FFT processing, and performs channel compensation using the channel estimation value.
  • the data signal demodulator 16 restores the information bits by performing data demodulation and error correction decoding based on the transmission format information.
  • the CSI calculation unit 14 extracts CSI (Channel State Information) -RS (Reference Signals), which is a reference signal for channel quality measurement, from the received signal after the FFT processing.
  • CSI Channel State Information
  • RS Reference Signals
  • the CSI calculation unit 14 calculates a channel estimation value, which is a radio channel distortion represented by a complex number, from the cross-correlation between the extracted CSI-RS and a known reference signal.
  • the CSI calculation unit 14 calculates first channel state information, that is, first CSI, and second channel state information, that is, second CSI, using the calculated channel estimation value. That is, in the CSI calculation unit 14, the CSI calculation processing unit 21 calculates first channel state information, and the CSI calculation processing unit 22 calculates second channel state information.
  • the CSI calculation processing unit 21 determines a communication rank for SU-MIMO and a precoding matrix for SU-MIMO using the calculated channel estimation value.
  • the determined pre-coding matrix for SU-MIMO includes a first horizontal component pre-coding matrix used for horizontal beam forming in a base station 30 described later, and a vertical component used for vertical beam forming. And a precoding matrix.
  • the CSI calculation processing unit 21 determines RI and PMI (PMI V and PMI H ) based on the determined SU-MIMO communication rank and SU-MIMO precoding matrix.
  • PMI V is a PMI determined based on the vertical component precoding matrix
  • PMI H is a PMI determined based on the first horizontal component precoding matrix.
  • the CSI calculation processing unit 21 determines the CQI of each code word (Code word) assuming the determined RI and PMI.
  • the code word is a unit of an encoded bit string related to data transmitted on the PDSCH, and the data transmitted in one subframe is divided into a maximum of two code words according to the rank.
  • the CSI calculation processing unit 21 outputs the calculated first channel state information, that is, RI, CQI, and PMI to the report control unit 17. Further, the CSI calculation processing unit 21 outputs the selected vertical component precoding matrix to the CSI calculation processing unit 22.
  • the CSI calculation processing unit 22 determines the second horizontal component precoding matrix using the calculated channel estimation value and the vertical component precoding matrix received from the CSI calculation processing unit 21.
  • the second horizontal component precoding matrix is a horizontal component precoding matrix in the MU-MIMO precoding matrix.
  • the vertical component precoding matrix in the MU-MIMO precoding matrix is the same as the vertical component precoding matrix in the SU-MIMO precoding matrix.
  • the CSI calculation processing unit 22 determines PMI H ′ based on the determined second horizontal component precoding matrix. Then, the CSI calculation processing unit 22 outputs the calculated second channel state information, that is, PMI H ′ to the report control unit 17.
  • the report control unit 17 reports the first channel state information to the base station 30 to be described later by outputting the first channel state information to the uplink control signal generation unit 18 at the reporting timing of the first channel state information. To do. That is, the report control unit 17 reports RI, CQI, and PMI (PMI V and PMI H ) for SU-MIMO to the base station 30 described later at the reporting timing of the first channel state information.
  • the report control unit 17 outputs the second channel state information to the uplink control signal generation unit 18 at the report timing of the second channel state information, thereby transmitting the second channel state information to the base station 30 described later.
  • the report control unit 17 reports PMI H ′ for MU-MIMO to the base station 30 described later at the report timing of the second channel state information.
  • PMI V is reported to the base station 30 described later as the first channel state information, but the present invention is not limited to this. Since PMI V is common to both SU-MIMO and MU-MIMO, it may be reported to the base station 30 described later as second channel state information.
  • the uplink control signal generation unit 18 performs error correction coding and data modulation on channel state information of a cell to which the mobile station 10 is connected, that is, control information including the first channel state information or the second channel state information. Etc.
  • the IFFT unit 19 executes an IFFT process and adds a CP to a signal transmitted to the base station 30 described later.
  • the transmission RF unit 20 performs D / A (Digital to Analog) conversion, quadrature modulation, and conversion from a baseband to a radio frequency for a signal to be transmitted.
  • D / A Digital to Analog
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the base station according to the first embodiment.
  • the base station 30 includes a scheduler 31, a data signal generation unit 32, a control signal generation unit 33, a precoding determination unit 34, a UE-specific RS generation unit 35, and precoding processing units 36a, 36b, and 36c. And have.
  • the base station 30 also includes a CSI-RS generator 37, a physical channel multiplexer 38, an IFFT unit 39, a transmission RF unit 40, a reception RF unit 41, an FFT unit 42, and an uplink control signal demodulation unit 43. And have.
  • the base station 30 has a two-dimensional array arrangement multi-antenna (not shown). Each of these components is connected so that signals and data can be input and output in one direction or in both directions.
  • the scheduler 31 performs scheduling for each mobile station connected to the base station 30. For example, the scheduler 31 allocates radio resources (such as time and frequency) to each mobile station. Further, the scheduler 31 determines a MIMO scheme (that is, SU-MIMO or MU-MIMO) to be applied to each radio resource. In addition, the scheduler 31 selects a transmission format (for example, application rank).
  • radio resources such as time and frequency
  • MIMO scheme that is, SU-MIMO or MU-MIMO
  • a transmission format for example, application rank
  • the data signal generation unit 32 performs error correction coding and data modulation on the data input from the scheduler 31.
  • the control signal generation unit 33 performs error correction coding and data modulation on control information including transmission format information such as application rank.
  • the Precoding determination unit 34 based on the first channel state information and the second channel state information reported from the mobile station 10, a SU-MIMO precoding matrix, a MU-MIMO precoding matrix, and , A precoding matrix for EPDCCH is determined.
  • the precoding determination unit 34 determines a precoding matrix for SU-MIMO based on PMI (PMI V and PMI H ) included in the first channel state information. Then, the Precoding determination unit 34 outputs the determined SU-MIMO precoding matrix to the Precoding processing units 36a and 36c.
  • the Precoding determination unit 34 based on the PMI H ′ included in the second channel state information and the PMI V included in the first channel state information, and the MU-MIMO precoding matrix and the EPDCCH Determine the precoding matrix for. Then, the precoding determination unit 34 outputs the precoding matrix for MU-MIMO to the precoding processing units 36a and 36c. Further, the Precoding determination unit 34 outputs a precoding matrix for EPDCCH to the Precoding processing units 36b and 36c.
  • the UE-specific RS generation unit 35 generates the UE-specific RS.
  • Each Precoding processing unit 36a, 36b, 36c executes Precoding processing based on each precoding matrix input from the Precoding determination unit 34.
  • the CSI-RS generator 37 generates the above CSI-RS.
  • the physical channel multiplexing unit 38 frequency-multiplexes each physical channel.
  • the IFFT unit 39 performs IFFT processing on a signal transmitted to the mobile station 10 and adds a CP.
  • the transmission RF unit 40 performs D / A conversion, orthogonal modulation, and conversion from a baseband to a radio frequency for a signal to be transmitted.
  • the reception RF unit 41 performs conversion from a radio frequency to a baseband, orthogonal demodulation, and A / D conversion on a signal received from the mobile station 10.
  • the FFT unit 42 performs FFT timing detection, CP removal, and FFT processing on the signal received by the reception RF unit 41.
  • the uplink control signal demodulator 43 extracts the control signal and the uplink DM-RS from the received signal after the FFT process, and performs channel compensation using the channel estimation value obtained from the extracted DM-RS. Further, the uplink control signal demodulation unit 43 restores the first channel state information and the second channel state information reported from the mobile station 10 as the control information by performing data demodulation and error correction decoding.
  • FIG. 4 is a sequence diagram for explaining an example of processing operations of the mobile station and the base station according to the first embodiment.
  • the base station 30 transmits the CSI-RS generated by the CSI-RS generation unit 37 (step S101), and the mobile station 10 receives the CSI-RS.
  • the CSI calculation unit 14 determines RI, CQI, and PMI (PMI V and PMI H ) for SU-MIMO using the received CSI-RS (step S102).
  • the CSI calculation unit 14 determines PMI H ′ for MU-MIMO using the received CSI-RS and the PMI V determined in step S102 (step S103). The determination of PMI in step S102 and step S103 will be described in detail later.
  • the report control unit 17 reports the first channel state information, that is, RI, CQI, and PMI (PMI V and PMI H ) to the base station 30 at the reporting timing of the first channel state information ( Step S104).
  • the reporting of the first channel state information is performed by the CSI process # 1.
  • the report control unit 17 reports the second channel state information, that is, PMI H ′ to the base station 30 at the reporting timing of the second channel state information (step S105).
  • the reporting of the second channel state information is performed by the CSI process # 2.
  • the Precoding determination unit 34 based on the first channel state information and the second channel state information reported from the mobile station 10, provides a SU-MIMO precoding matrix and a MU-MIMO precoding matrix.
  • a coding matrix and a precoding matrix for EPDCCH are determined (step S106).
  • the scheduler 31 performs scheduling for the mobile station 10 (step S107).
  • the precoding processing units 36a and 36c apply the precoding matrix for SU-MIMO determined in step S106 to the UE-specific RS used for demodulation of PDSCH and PDSCH. Further, the Precoding processing units 36b and 36c apply the EPDCCH precoding matrix determined in Step S106 to the UE-specific RS used for the demodulation of the EPDCCH and the EPDCCH. Then, the transmission RF unit 40 transmits the PDSCH, the UE-specific RS, and the EPDCCH to which the corresponding precoding matrix is applied in the precoding processing units 36a, 36b, and 36c to the mobile station 10 (step S108).
  • the channel estimation unit 13 performs channel estimation based on the UE-specific RS transmitted in step S108. Then, the control signal demodulator 15 and the data signal demodulator 16 decode PDSCH and EPDCCH, respectively, based on the channel estimation value obtained by the channel estimator 13 (step S109).
  • the scheduler 31 performs scheduling for the mobile station 10 (step S110).
  • the precoding processing units 36a and 36c apply the MU-MIMO precoding matrix determined in step S106 to the PDSCH and the UE-specific RS used for PDSCH demodulation. Further, the Precoding processing units 36b and 36c apply the EPDCCH precoding matrix determined in Step S106 to the UE-specific RS used for the demodulation of the EPDCCH and the EPDCCH. Then, the transmission RF unit 40 transmits the PDSCH, UE-specific RS, and EPDCCH to which the corresponding precoding matrix is applied in the precoding processing units 36a, 36b, and 36c to the mobile station 10 (step S111).
  • the channel estimation unit 13 performs channel estimation based on the UE-specific RS transmitted in step S111. Then, the control signal demodulator 15 and the data signal demodulator 16 decode PDSCH and EPDCCH, respectively, based on the channel estimation value obtained by the channel estimator 13 (step S112).
  • the base station 30 has a two-dimensional array arrangement multi-antenna.
  • the base station 30 has a two-dimensional array arrangement multi-antenna as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional array arrangement multi-antenna. In FIG. 5, a total of 16 antennas of 4 ⁇ 4 are illustrated.
  • an antenna set of a two-dimensional array arrangement multi-antenna may be simply referred to as an “antenna set”.
  • the base station 30 uses a precoding matrix W whose elements are weights corresponding to the antennas included in the antenna set. For example, as shown in FIG. 6, a precoding matrix W having weights W 1 -W 16 corresponding to the antennas ANT1-16 as elements is used.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the precoding matrix W.
  • the precoding matrix W may be separated and horizontal component precoding matrix W H, the vertical component precoding matrix W V.
  • the horizontal component precoding matrix WH is common to all the first type groups in which the antennas included in the antenna set are grouped in the horizontal direction.
  • the antennas ANT1-4 are one type 1 group
  • the antennas ANT5-8 are one type 1 group
  • the antennas ANT9-12 are one type 1 group
  • the antenna ANT13 -16 is one type 1 group.
  • the vertical component precoding matrix W V is common to all of the type 2 groups antenna included in the antenna set is grouped in the vertical direction. In the example of FIG.
  • the antennas ANT1, 5, 9, and 13 are one type 1 group
  • the antennas ANT2, 6, 10, and 14 are one type 1 group
  • the antennas ANT3, 7, 11, and 15 are used.
  • the antennas ANT4, 8, 12, 16 are one type 1 group.
  • the precoding matrix W is expressed in the form shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the precoding matrix W.
  • T represents a transposed matrix. That is, the precoding matrix W, by multiplying the horizontal component precoding matrix W H, and a vertical component precoding matrix W V, is obtained.
  • the precoding matrix W shown in FIG. 7 is for the case where the number of spatial layers is 1, and when the number of spatial layers is 2 or more, it becomes a matrix having a plurality of element columns.
  • the vertical component precoding matrix W V is common to all of the plurality of element columns, and the horizontal component precoding matrix W between the element columns. Only H is different.
  • the roles of the horizontal beam and the vertical beam are set as follows. That is, in the horizontal direction beam, the spatial multiplexing of the data stream and the directivity formation are appropriately used as usual. That is, the horizontal beam and communication rank differ depending on the MIMO scheme, physical channel, and the like.
  • the vertical beam has a sharp directivity. That is, the vertical beam is common regardless of the MIMO system, the physical channel, or the like.
  • each type 1 group is a cross-polarized antenna as shown in the upper diagram of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a cross-polarized antenna.
  • the cross-polarized antenna can be divided into two uniform linear array antennas.
  • the horizontal component precoding matrix W H is the matrix element W H1, it can be separated into the matrix element W H2.
  • the matrix element W H1 gives a phase difference between the antennas in the uniform linear array antenna.
  • the matrix element W H1 affects the directivity formation.
  • the matrix element WH2 gives a phase difference between the uniform linear array antennas.
  • the matrix element W H1 has less variation with respect to time and frequency than the matrix element W H2 . That is, the matrix element W H1 is intended for wide band and long term channel characteristics, and the matrix element W H2 is frequency selective and short term channel characteristics. Is targeted.
  • the CSI calculation unit 14 determines the PMI in the mobile station 10. In the following, two specific examples of the PMI determination method will be described.
  • the CSI calculation unit 14 determines a PMI for SU-MIMO.
  • CSI calculation unit 14 a matrix element W H2, fixed to one of a plurality of candidates of matrix elements W H2.
  • the CSI calculation unit 14 maximizes the communication capacity of the entire system bandwidth from a plurality of candidates of combinations of the vertical component precoding matrix W V and the matrix element W H1 while the matrix element W H2 is fixed. The combination to be made is determined.
  • CSI calculation unit 14 in a state where fixed to the determined combination, from among a plurality of candidates of matrix elements W H2, for each sub-band, the communication capacity is determined matrix element W H2 becomes maximum.
  • the CSI calculation unit 14 determines the PMI for MU-MIMO.
  • the CSI calculation unit 14 uses the vertical component precoding matrix W V determined for SU-MIMO.
  • CSI calculation unit 14 ', and matrix elements W H2' matrix elements W H2 is fixed to one of a plurality of candidates of.
  • the CSI calculation unit 14 fixes the entire system bandwidth from among a plurality of candidates for the matrix element W H1 ′ in a state where the fixed matrix element W H2 ′ and the vertical component precoding matrix W V are fixed.
  • the matrix element W H1 ′ that maximizes the communication capacity is determined.
  • the CSI calculating unit 14 determines the matrix element W H2 ′ that maximizes the communication capacity for each subband in a state where the determined matrix element W H1 ′ and the vertical component precoding matrix W V are fixed. To do.
  • PMI for SU-MIMO that is, PMI V and PMI H (that is, W H1 and W H2 )
  • PMI for MU-MIMO that is, PMI H ′ (that is, W H1 ′ and W H2).
  • the determination of the combination may be performed as follows. That is, the CSI calculation unit 14 calculates the communication capacity of the entire system bandwidth for all combinations of the combinations of the vertical component precoding matrix W V and the matrix element W H1 and the candidates of the matrix element W H2. To do. Then, CSI calculation unit 14, for each candidate of the combination of the vertical component precoding matrix W V and the matrix element W H1, sums the calculated communication capacity, the total value is determined a combination having the maximum.
  • Specific example 2 is the same as specific example 1 in determining the PMI for SU-MIMO. However, the specific example 2 is different from the specific example 1 in determining the PMI for MU-MIMO.
  • the CSI calculation unit 14 uses the vertical component precoding matrix W V and the matrix element W H1 that are determined for SU-MIMO.
  • the CSI calculation unit 14 determines a matrix element W H2 ′ having the maximum communication capacity for each subband in a state where the vertical component precoding matrix W V and the matrix element W H1 are fixed.
  • the CSI calculation unit 14 in the mobile station 10 corresponds to the first channel state information, and the first precoding information (used for horizontal beam forming in the base station 30) ( For example, PMI H ) and second precoding information (for example, PMI H ′) corresponding to the second channel state information are calculated.
  • the CSI calculation unit 14 also includes third precoding information (for example, PMI V) used for vertical beam forming in the base station 30 corresponding to both the first channel state information and the second channel state information. ) Is calculated.
  • the report control unit 17 reports the first precoding information and the third precoding information in the first channel state information report (for example, CSI process # 1), and the second channel state information In the report (for example, CSI process # 2), the third precoding information is not reported, but the second precoding information is reported.
  • the third precoding information common to the first channel state information and the second channel information is changed to the time when the first channel state information is reported and the time when the first channel state information is reported. Can be reported in either. Thereby, the overhead of control information can be reduced.
  • each antenna is described as a physical antenna.
  • the disclosed technique can be similarly applied to a logical antenna such as an antenna port.
  • EPDCCH and PDSCH are exemplified as physical channels to which Precoding is applied.
  • the EPDCCH may be another control channel such as PDCCH (Physical Downlink Control CHannel) or PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel).
  • the PDSCH may also be another data channel.
  • each component of each part illustrated in the first embodiment does not necessarily need to be physically configured as illustrated.
  • the specific form of distribution / integration of each part is not limited to the one shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured.
  • each device is all or any part of it on a CPU (Central Processing Unit) (or a micro computer such as MPU (Micro Processing Unit) or MCU (Micro Controller Unit)). You may make it perform.
  • CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • MCU Micro Controller Unit
  • Various processing functions may be executed entirely or arbitrarily on a program that is analyzed and executed by a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU) or hardware based on wired logic. .
  • the mobile station and base station of the first embodiment can be realized by the following hardware configuration, for example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the mobile station.
  • the mobile station 100 includes an RF (Radio Frequency) circuit 101, a processor 102, and a memory 103.
  • RF Radio Frequency
  • Examples of the processor 102 include a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • Examples of the memory 103 include a RAM (Random Access Memory) such as SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, and the like.
  • the various processing functions performed in the mobile station of the first embodiment may be realized by executing a program stored in various memories such as a nonvolatile storage medium by a processor included in the amplification device. That is, the FFT unit 12, the channel estimation unit 13, the CSI calculation unit 14, the control signal demodulation unit 15, the data signal demodulation unit 16, the report control unit 17, the uplink control signal generation unit 18, and the IFFT unit 19 May be recorded in the memory 103, and each program may be executed by the processor 102.
  • the FFT unit 12, the channel estimation unit 13, the CSI calculation unit 14, the control signal demodulation unit 15, the data signal demodulation unit 16, the report control unit 17, the uplink control signal generation unit 18, and the IFFT unit 19 Each processing executed by each of them may be shared and executed by a plurality of processors such as a baseband CPU and an application CPU.
  • the reception RF unit 11 and the transmission RF unit 20 are realized by the RF circuit 101.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the base station.
  • the base station 200 includes an RF circuit 201, a processor 202, a memory 203, and a network IF (Inter Face) 204.
  • the processor 202 include a CPU, a DSP, and an FPGA.
  • the memory 203 include RAM such as SDRAM, ROM, flash memory, and the like.
  • the various processing functions performed in the base station according to the first embodiment may be realized by executing a program stored in various memories such as a nonvolatile storage medium by a processor included in the amplification device. That is, the scheduler 31, the data signal generation unit 32, the control signal generation unit 33, the precoding determination unit 34, the UE-specific RS generation unit 35, the precoding processing unit 36, the CSI-RS generation unit 37, the physical A program corresponding to each process executed by the channel multiplexing unit 38, IFFT unit 39, FFT unit 42, and uplink control signal demodulation unit 43 is recorded in the memory 203, and each program is executed by the processor 202. Good. Further, the transmission RF unit 40 and the reception RF unit 41 are realized by the RF circuit 201.
  • the base station 200 is an integrated apparatus, it is not limited to this.
  • the base station 200 may be configured by two separate devices, a wireless device and a control device.
  • the RF circuit 201 is disposed in the wireless device, and the processor 202, the memory 203, and the network IF 204 are disposed in the control device.

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Abstract

　移動局（１０）で報告制御部（１７）は、第１のチャネル状態情報の報告では、第１のプリコーディング情報及び第３のプリコーディング情報を報告し、第２のチャネル状態情報の報告では、第３のプリコーディング情報を報告せず、第２のプリコーディング情報を報告する。第１のプリコーディング情報は、第１のチャネル状態情報に対応する、基地局で水平方向のビーム形成に用いられる情報であり、第２のプリコーディング情報は第２のチャネル状態情報に対応する。また、第３のプリコーディング情報は、第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報の両方に対応する、基地局における垂直方向のビーム形成に用いられる情報である。

Description

移動局及び報告方法
　本発明は、移動局及び報告方法に関する。
　従来、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）の適用された無線通信システムでは、下り回線（ＤＬ：Down　Link）において、クローズドループプリコーディング（Closed-loop　precoding）と呼ばれる通信制御手順が用いられている。下り回線は、基地局（ｅＮＢ：eNodeB）から移動局（ＵＥ：User　Equipment）に向かう回線である。クローズドループプリコーディングでは、基地局が複数のアンテナ（つまりマルチアンテナ）を用いて、指向性ビームを形成する。また、クローズドループプリコーディングでは、複数のデータストリームを同時に送信する空間多重と、空間多重するデータストリーム（Spatial　layer）の数（Transmission　rank）を適応制御するランクアダプテーション（Rank　adaptation）とを併用することがある。移動局は、ランク毎に規定されたプリコーディングコードブック（Precoding　codebook）の中から最適なプリコーディングマトリクス（Precoding　matrix）を選択し、基地局にフィードバック（報告）する。プリコーディングコードブックは、少なくとも１つのプリコーディングマトリクスを含んでいる。
　具体的には、クローズドループプリコーディングでは、移動局は、チャネル状態を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）を基地局にフィードバックする。上記ＣＳＩは、推奨する通信ランク（Transmission　rank）を示すランク指標（ＲＩ：Rank　Indicator）と、推奨する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指標（ＰＭＩ：Precoding　Matrix　Indicator）と、上記ＲＩ及びＰＭＩを仮定した場合の無線チャネル品質を示すチャネル品質指標（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）とを含む。基地局は、上記ＣＳＩを移動局から受信すると、上記ＲＩ及びＰＭＩに基づいてプリコーディングマトリクスを決定する。そして、基地局は、決定したプリコーディングマトリクスを適用した、各移動局に固有の参照信号（つまり、ＵＥ－specific　ＲＳ（Reference　Signals））と共有チャネル（例えば、ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　CHannel））とを、移動局宛に送信する。移動局は、ＵＥ－specific　ＲＳに基づくチャネル推定値を用いて、ＰＤＳＣＨを復調する。
　上述した様に、従来のＣＳＩのフィードバック方法は、１つの移動局宛の信号の空間多重技術であるＳＵ－ＭＩＭＯ（Single　User-Multiple　Input　Multiple　Output）が適用されたＰＤＳＣＨ送信を想定している。すなわち、再送制御により信頼性が確保されることが前提とされている。このため、基地局は、１つの移動局に対する伝送効率を重視し、無線チャネル品質に応じたランクと、当該ランクに対応するプリコーディングマトリクスとを選択する。
　また、ＬＴＥでは、三次元ＭＩＭＯ（3D-MIMO）と呼ばれる技術についての検討が始まっている。３Ｄ－ＭＩＭＯでは、２次元に配列された複数のアンテナ、つまり、２次元アレー配置されたマルチアンテナが用いられる。そして、３Ｄ－ＭＩＭＯでは、２次元に配列された複数のアンテナを用いて、水平方向の指向性ビーム及び垂直方向の指向性ビームが形成される。そして、水平方向の指向性ビーム及び垂直方向の指向性ビームの利用方法がいくつか提案されている。例えば、従来の水平方向の固定的なセクタを、垂直方向の指向性ビームを用いて仰角方向で適応的に分割する利用方法が、提案されている。この提案によれば、セルを多くのセクタに分割することにより、システム全体の通信容量を増加させることができる。また、例えば、存在するビルのフロアが異なる等、存在する高さが異なる各移動局に対して、垂直方向の指向性ビームを用いて信号を送信する利用方法が、提案されている。この利用方法により、各移動局の通信特性が向上すると共に、異なる移動局の通信間の干渉を緩和することができる。
IEEE　802.16　Broadband　Wireless　Access　Working　Group　Closed　Loop　MIMO　Precoding（2004-11-04） 3GPP　TSG-RAN　WG1,　R1-130302,　"Discussion　on　scenarios　for　elevation　beamforming　and　FD-MIMO,"　January　2012 3GPP　TSG-RAN,　　RP-122034,　"Study　on　3D-channel　model　for　Elevation　Beamforming　and　FD-MIMO　studies　for　LTE,"　December　2012
　ところで、近年では、上述したＳＵ－ＭＩＭＯと、複数の移動局宛の信号の空間多重技術であるＭＵ－ＭＩＭＯ（Multiple　User-Multiple　Input　Multiple　Output）とを動的に切り替える技術が開発されている。また、従来の時間多重に加えて周波数多重にも対応した制御チャネルであるＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　CHannel）に対して、クローズドループプリコーディングを適用する技術も開発されつつある。従って、これらの技術に対応するため、移動局から基地局へのＣＳＩフィードバック方法の拡張が望まれている。
　ＣＳＩフィードバックの新たな方法として、例えば、ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＣＳＩプロセスのフィードバック方法が提案されている。このｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＣＳＩプロセスのフィードバック方法では、各ＣＳＩプロセスに対して、コードブックのサブセットに関する制限が加えられている。そして、移動局は、上位レイヤの示すビットマップに応じて制限されたＲＩ及びＰＭＩの範囲から、ＣＳＩをフィードバックする。適用例として、移動局は、ＣＳＩプロセス１において、接続セルの推奨ランクのＳＵ－ＭＩＭＯを想定したＣＳＩをフィードバックする。また、移動局は、ＣＳＩプロセス２において、接続セルのランク１のＭＵ－ＭＩＭＯ及びＥＰＤＣＣＨを想定したＣＳＩをフィードバックする。
　この様に、上述のＣＳＩフィードバック方法では、システム性能は向上する。しかしながら、移動局は、従来と比較して、１つのセルについて２倍のサイズのＣＳＩ（例えば、１２ビット）を基地局に送信することとなる。これに伴い、移動局がＣＳＩのフィードバックに際して基地局に送信する制御情報のオーバーヘッドが、大きく増加してしまう。
　さらに、３Ｄ－ＭＩＭＯが導入されると、ＣＳＩのサイズがさらに大きくなる可能性があり、制御情報のオーバーヘッドがさらに大きく増加してしまう可能性がある。
　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、制御情報のオーバーヘッドを削減できる、移動局及び報告方法を提供することを目的とする。
　開示の態様では、第１のチャネル状態情報に対応する、基地局で水平方向のビーム形成に用いられる第１のプリコーディング情報と、第２のチャネル状態情報に対応する第２のプリコーディング情報と、前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報の両方に対応する、前記基地局における垂直方向のビーム形成に用いられる第３のプリコーディング情報とを算出し、前記第１のチャネル状態情報の報告では、前記第１のプリコーディング情報及び前記第３のプリコーディング情報を報告し、前記第２のチャネル状態情報の報告では、前記第３のプリコーディング情報を報告せず、前記第２のプリコーディング情報を報告する。
　開示の態様によれば、制御情報のオーバーヘッドを削減できる。
図１は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。 図２は、実施例１のＣＳＩ算出部の一例を示すブロック図である。 図３は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。 図４は、実施例１の移動局及び基地局の処理動作の一例の説明に供するシーケンス図である。 図５は、２次元アレー配置マルチアンテナの一例を示す図である。 図６は、プリコーディングマトリクスＷの説明に供する図である。 図７は、プリコーディングマトリクスＷの説明に供する図である。 図８は、クロスポーラライズドアンテナの一例を示す図である。 図９は、移動局のハードウェア構成を示す図である。 図１０は、基地局のハードウェア構成を示す図である。
　以下に、本願の開示する移動局及び報告方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願の開示する移動局及び報告方法が限定されるものではない。また、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
　［実施例１］
　［移動局の構成例］
　図１は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。図１において、移動局１０は、受信ＲＦ（Radio　Frequency）部１１と、ＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform）部１２と、チャネル推定部１３と、ＣＳＩ算出部１４と、制御信号復調部１５と、データ信号復調部１６と、報告制御部１７と、上り制御信号生成部１８と、ＩＦＦＴ（Inversed　Fast　Fourier　Transform）部１９と、送信ＲＦ部２０とを有する。移動局１０は、複数のアンテナ（図示せず）を有している。ＣＳＩ算出部１４は、図２に示すように、ＣＳＩ算出処理部２１，２２を有する。図２は、実施例１のＣＳＩ算出部の一例を示すブロック図である。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
　受信ＲＦ部１１は、後述する基地局３０から受信された信号に対し、無線周波数からベースバンドへの変換、直交復調、及びＡ／Ｄ（Analog　to　Digital）変換を行う。
　ＦＦＴ部１２は、受信ＲＦ部１１により受信された信号に対し、ＦＦＴタイミングの検出、ＣＰ（Cyclic　Prefix）の除去、及び、ＦＦＴ処理を行う。
　チャネル推定部１３は、ＦＦＴ処理後の受信信号から、データ復調用の参照信号であるＵＥ－specific　ＲＳを抽出する。また、チャネル推定部１３は、抽出したＵＥ－specific　ＲＳと、既知の参照信号との相互相関から、チャネル推定値を算出する。
　制御信号復調部１５は、ＦＦＴ処理後の受信信号から制御信号を抽出し、上記のチャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、制御信号復調部１５は、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、制御情報として、適用ランク等の送信形式情報を復元する。
　データ信号復調部１６は、ＦＦＴ処理後の受信信号からデータ信号を抽出し、上記のチャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、データ信号復調部１６は、上記の送信形式情報に基づき、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、情報ビットを復元する。
　ＣＳＩ算出部１４は、ＦＦＴ処理後の受信信号から、チャネル品質測定用の参照信号であるＣＳＩ（Channel　State　Information）－ＲＳ（Reference　Signals）を抽出する。
　また、ＣＳＩ算出部１４は、抽出したＣＳＩ－ＲＳと、既知の参照信号との相互相関から、複素数により表される無線チャネル歪みであるチャネル推定値を算出する。
　更に、ＣＳＩ算出部１４は、算出した該チャネル推定値を用いて、第１のチャネル状態情報、つまり第１のＣＳＩと、第２のチャネル状態情報、つまり第２のＣＳＩとを算出する。すなわち、ＣＳＩ算出部１４においてＣＳＩ算出処理部２１は、第１のチャネル状態情報を算出し、ＣＳＩ算出処理部２２は、第２のチャネル状態情報を算出する。
　例えば、ＣＳＩ算出処理部２１は、算出したチャネル推定値を用いて、ＳＵ－ＭＩＭＯ用の通信ランクと、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスとを決定する。ここで、決定されるＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスは、後述する基地局３０において水平方向のビーム形成に用いられる第１の水平成分プリコーディングマトリクスと、垂直方向のビーム形成に用いられる垂直成分プリコーディングマトリクスとを含む。
　そして、ＣＳＩ算出処理部２１は、決定したＳＵ－ＭＩＭＯ用の通信ランクとＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスとに基づいて、ＲＩ及びＰＭＩ（ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ）を決定する。ここで、ＰＭＩＶは、垂直成分プリコーディングマトリクスに基づいて決定されたＰＭＩであり、ＰＭＩＨは、第１の水平成分プリコーディングマトリクスに基づいて決定されたＰＭＩである。そして、ＣＳＩ算出処理部２１は、決定したＲＩ及びＰＭＩを仮定した各コードワード（Code　word）のＣＱＩを決定する。ここで、コードワードとは、ＰＤＳＣＨで送信するデータに関する符号化ビット列の単位であり、１サブフレームで送信するデータはランクに応じて、最大２個のコードワードに分割される。
　そして、ＣＳＩ算出処理部２１は、算出した第１のチャネル状態情報、つまり、ＲＩ、ＣＱＩ及びＰＭＩを報告制御部１７へ出力する。また、ＣＳＩ算出処理部２１は、選択した垂直成分プリコーディングマトリクスをＣＳＩ算出処理部２２へ出力する。
　ＣＳＩ算出処理部２２は、算出したチャネル推定値と、ＣＳＩ算出処理部２１から受け取った垂直成分プリコーディングマトリクスとを用いて、第２の水平成分プリコーディングマトリクスを決定する。第２の水平成分プリコーディングマトリクスは、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスにおける、水平成分プリコーディングマトリクスである。ここで、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスにおける垂直成分プリコーディングマトリクスとしては、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスにおける垂直成分プリコーディングマトリクスと同じものを用いる。
　そして、ＣＳＩ算出処理部２２は、決定した第２の水平成分プリコーディングマトリクスに基づいて、ＰＭＩＨ’を決定する。そして、ＣＳＩ算出処理部２２は、算出した第２のチャネル状態情報、つまり、ＰＭＩＨ’を報告制御部１７へ出力する。
　報告制御部１７は、第１のチャネル状態情報の報告タイミングで、第１のチャネル状態情報を上り制御信号生成部１８へ出力することにより、後述する基地局３０へ第１のチャネル状態情報を報告する。すなわち、報告制御部１７は、第１のチャネル状態情報の報告タイミングでは、ＳＵ－ＭＩＭＯ用の、ＲＩ、ＣＱＩ及びＰＭＩ（ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ）を、後述する基地局３０へ報告する。
　また、報告制御部１７は、第２のチャネル状態情報の報告タイミングで、第２のチャネル状態情報を上り制御信号生成部１８へ出力することにより、後述する基地局３０へ第２のチャネル状態情報を報告する。すなわち、報告制御部１７は、第２のチャネル状態情報の報告タイミングでは、ＭＵ－ＭＩＭＯ用の、ＰＭＩＨ’を、後述する基地局３０へ報告する。なお、ここでは、第１のチャネル状態情報としてＰＭＩＶを後述する基地局３０へ報告しているが、これに限定されるものではない。ＰＭＩＶは、ＳＵ－ＭＩＭＯ及びＭＵ－ＭＩＭＯの両方で共通なので、第２のチャネル状態情報として後述する基地局３０へ報告されてもよい。
　上り制御信号生成部１８は、移動局１０の接続するセルのチャネル状態情報、つまり、上記第１のチャネル状態情報又は第２のチャネル状態情報を含む制御情報に対し、誤り訂正符号化及びデータ変調等を行う。
　ＩＦＦＴ部１９は、後述する基地局３０へ送信する信号に対し、ＩＦＦＴ処理を実行すると共に、ＣＰを付加する。
　送信ＲＦ部２０は、送信対象の信号に対し、Ｄ／Ａ（Digital　to　Analog）変換、直交変調、及びベースバンドから無線周波数への変換を行う。
　［基地局の構成例］
　図３は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。図３において、基地局３０は、スケジューラ３１と、データ信号生成部３２と、制御信号生成部３３と、Precoding決定部３４と、ＵＥ－specific　ＲＳ生成部３５と、Precoding処理部３６ａ，３６ｂ，３６ｃとを有する。また、基地局３０は、ＣＳＩ－ＲＳ生成部３７と、物理チャネル多重部３８と、ＩＦＦＴ部３９と、送信ＲＦ部４０と、受信ＲＦ部４１と、ＦＦＴ部４２と、上り制御信号復調部４３とを有する。また、基地局３０は、２次元アレー配置マルチアンテナ（図示せず）を有している。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
　スケジューラ３１は、基地局３０に接続する各移動局に対するスケジューリングを行う。例えば、スケジューラ３１は、各移動局に対して無線リソース（時間及び周波数等）を割り当てる。また、スケジューラ３１は、各無線リソースに適用するＭＩＭＯ方式（つまり、ＳＵ－ＭＩＭＯ又はＭＵ－ＭＩＭＯ）を決定する。また、スケジューラ３１は、送信形式（例えば、適用ランク等）を選択する。
　データ信号生成部３２は、スケジューラ３１から入力されるデータに対し、誤り訂正符号化及びデータ変調を行う。
　制御信号生成部３３は、適用ランク等の送信形式情報を含む制御情報に対し、誤り訂正符号化及びデータ変調を行う。
　Precoding決定部３４は、移動局１０から報告された、第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報に基づいて、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクス、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクス、及び、ＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスを決定する。
　例えば、Precoding決定部３４は、第１のチャネル状態情報に含まれる、ＰＭＩ（ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ）に基づいて、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスを決定する。そして、Precoding決定部３４は、決定したＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスをPrecoding処理部３６ａ，３６ｃへ出力する。
　また、Precoding決定部３４は、第２のチャネル状態情報に含まれるＰＭＩＨ’と、第１のチャネル状態情報に含まれるＰＭＩＶとに基づいて、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクス、及び、ＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスを決定する。そして、Precoding決定部３４は、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスをPrecoding処理部３６ａ，３６ｃへ出力する。また、Precoding決定部３４は、ＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスをPrecoding処理部３６ｂ，３６ｃへ出力する。
　ＵＥ－specific　ＲＳ生成部３５は、上記のＵＥ－specific　ＲＳを生成する。
　各Precoding処理部３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、Precoding決定部３４から入力された各プリコーディングマトリクスに基づき、Precoding処理を実行する。
　ＣＳＩ－ＲＳ生成部３７は、上記のＣＳＩ－ＲＳを生成する。
　物理チャネル多重部３８は、各物理チャネルを周波数多重する。
　ＩＦＦＴ部３９は、移動局１０へ送信する信号に対し、ＩＦＦＴ処理を実行すると共に、ＣＰを付加する。
　送信ＲＦ部４０は、送信対象の信号に対し、Ｄ／Ａ変換、直交変調、及びベースバンドから無線周波数への変換を行う。
　受信ＲＦ部４１は、移動局１０から受信された信号に対し、無線周波数からベースバンドへの変換、直交復調、及びＡ／Ｄ変換を行う。
　ＦＦＴ部４２は、受信ＲＦ部４１により受信された信号に対し、ＦＦＴタイミングの検出、ＣＰの除去、及び、ＦＦＴ処理を行う。
　上り制御信号復調部４３は、ＦＦＴ処理後の受信信号から制御信号と上りリンクのＤＭ－ＲＳとを抽出し、抽出したＤＭ－ＲＳより得られたチャネル推定値を用いてチャネル補償を行う。また、上り制御信号復調部４３は、データ復調及び誤り訂正復号を行うことで、上記の制御情報として移動局１０から報告された第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報を復元する。
　［移動局及び基地局の動作例］
　以上の構成を有する移動局１０及び基地局３０の処理動作の一例について説明する。図４は、実施例１の移動局及び基地局の処理動作の一例の説明に供するシーケンス図である。
　基地局３０は、ＣＳＩ－ＲＳ生成部３７で生成されたＣＳＩ－ＲＳを送信し（ステップＳ１０１）、移動局１０は、そのＣＳＩ－ＲＳを受信する。
　移動局１０においてＣＳＩ算出部１４は、受信したＣＳＩ－ＲＳを用いて、ＳＵ－ＭＩＭＯ用の、ＲＩ、ＣＱＩ、及びＰＭＩ（ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ）を決定する（ステップＳ１０２）。
　また、ＣＳＩ算出部１４は、受信したＣＳＩ－ＲＳと、ステップＳ１０２で決定したＰＭＩＶとを用いて、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩＨ’を決定する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３におけるＰＭＩの決定については、後に詳しく説明する。
　そして、報告制御部１７は、第１のチャネル状態情報の報告タイミングにおいて、第１のチャネル状態情報、つまり、ＲＩ、ＣＱＩ、及びＰＭＩ（ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ）を、基地局３０へ報告する（ステップＳ１０４）。この第１のチャネル状態情報の報告は、ＣＳＩプロセス＃１によって行われる。
　また、報告制御部１７は、第２のチャネル状態情報の報告タイミングにおいて、第２のチャネル状態情報、つまり、ＰＭＩＨ’を、基地局３０へ報告する（ステップＳ１０５）。この第２のチャネル状態情報の報告は、ＣＳＩプロセス＃２によって行われる。
　基地局３０においてPrecoding決定部３４は、移動局１０から報告された、第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報に基づいて、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクス、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクス、及び、ＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスを決定する（ステップＳ１０６）。
　スケジューラ３１は、移動局１０に対してスケジューリングを行う（ステップＳ１０７）。ここでは、移動局１０に割り当てられたＰＤＳＣＨに対してＳＵ－ＭＩＭＯが適用されると決定されたとする。
　Precoding処理部３６ａ，３６ｃは、ＰＤＳＣＨ及びＰＤＳＣＨの復調に用いるＵＥ－specific　ＲＳに対して、ステップＳ１０６で決定されたＳＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスを適用する。また、Precoding処理部３６ｂ，３６ｃは、ＥＰＤＣＣＨ及びＥＰＤＣＣＨの復調に用いるＵＥ－specific　ＲＳに対して、ステップＳ１０６で決定されたＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスを適用する。そして、送信ＲＦ部４０は、Precoding処理部３６ａ，３６ｂ，３６ｃで対応するプリコーディングマトリクスが適用された、ＰＤＳＣＨ、ＵＥ－specific　ＲＳ、及び、ＥＰＤＣＣＨを、移動局１０へ送信する（ステップＳ１０８）。
　移動局１０においてチャネル推定部１３は、ステップＳ１０８で送信されたＵＥ－specific　ＲＳに基づいてチャネル推定を行う。そして、制御信号復調部１５及びデータ信号復調部１６は、それぞれ、チャネル推定部１３で得られたチャネル推定値に基づいて、ＰＤＳＣＨ及びＥＰＤＣＣＨを復号する（ステップＳ１０９）。
　また、スケジューラ３１は、移動局１０に対してスケジューリングを行う（ステップＳ１１０）。ここでは、移動局１０に割り当てられたＰＤＳＣＨに対してＭＵ－ＭＩＭＯが適用されると決定されたとする。
　Precoding処理部３６ａ，３６ｃは、ＰＤＳＣＨ及びＰＤＳＣＨの復調に用いるＵＥ－specific　ＲＳに対して、ステップＳ１０６で決定されたＭＵ－ＭＩＭＯ用のプリコーディングマトリクスを適用する。また、Precoding処理部３６ｂ，３６ｃは、ＥＰＤＣＣＨ及びＥＰＤＣＣＨの復調に用いるＵＥ－specific　ＲＳに対して、ステップＳ１０６で決定されたＥＰＤＣＣＨ用のプリコーディングマトリクスを適用する。そして、送信ＲＦ部４０は、Precoding処理部３６ａ，３６ｂ，３６ｃで対応するプリコーディングマトリクスが適用された、ＰＤＳＣＨ、ＵＥ－specific　ＲＳ、及び、ＥＰＤＣＣＨを、移動局１０へ送信する（ステップＳ１１１）。
　移動局１０においてチャネル推定部１３は、ステップＳ１１１で送信されたＵＥ－specific　ＲＳに基づいてチャネル推定を行う。そして、制御信号復調部１５及びデータ信号復調部１６は、それぞれ、チャネル推定部１３で得られたチャネル推定値に基づいて、ＰＤＳＣＨ及びＥＰＤＣＣＨを復号する（ステップＳ１１２）。
　次に、移動局１０におけるＰＭＩの決定の具体例について説明する。
　まず、基地局３０におけるプリコーディングの前提について説明する。上記の通り、基地局３０は、２次元アレー配置マルチアンテナを有している。例えば、基地局３０は、図５に示すような２次元アレー配置マルチアンテナを有している。図５は、２次元アレー配置マルチアンテナの一例を示す図である。図５では、４×４の計１６個のアンテナが図示されている。以下では、２次元アレー配置マルチアンテナのアンテナセットを、単に「アンテナセット」と呼ぶことがある。
　基地局３０では、プリコーディングを行う際に、アンテナセットに含まれる各アンテナに対応するウェイトを要素とするプリコーディングマトリクスＷを用いる。例えば、図６に示すように、アンテナＡＮＴ１－１６のそれぞれに対応するウェイトＷ１－Ｗ１６を要素とするプリコーディングマトリクスＷを用いる。図６は、プリコーディングマトリクスＷの説明に供する図である。
　また、プリコーディングマトリクスＷは、水平成分プリコーディングマトリクスＷＨと、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとに分離することができる。水平成分プリコーディングマトリクスＷＨは、アンテナセットに含まれるアンテナが水平方向でグループ分けされた第１種グループの全てに共通する。図５の例では、アンテナＡＮＴ１－４が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ５－８が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ９－１２が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ１３－１６が１つの第１種グループである。また、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶは、アンテナセットに含まれるアンテナが垂直方向でグループ分けされた第２種グループの全てに共通する。図５の例では、アンテナＡＮＴ１，５，９，１３が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ２，６，１０，１４が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ３，７，１１，１５が１つの第１種グループであり、アンテナＡＮＴ４，８，１２，１６が１つの第１種グループである。
　すなわち、水平成分プリコーディングマトリクスＷＨを、ＷＨ＝［Ｗｈ１，Ｗｈ２，Ｗｈ３，Ｗｈ４］Ｔとして表し、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶを、ＷＶ＝［Ｗｖ１，Ｗｖ２，Ｗｖ３，Ｗｖ４］Ｔとして表すと、プリコーディングマトリクスＷは、図７に示す形で表される。図７は、プリコーディングマトリクスＷの説明に供する図である。Ｔは転置行列を表す。すなわち、プリコーディングマトリクスＷは、水平成分プリコーディングマトリクスＷＨと、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとを掛け合わせることにより、得られる。なお、図７に示すプリコーディングマトリクスＷは、空間レイヤ数が１の場合のものであり、空間レイヤ数が２以上の場合、複数の要素列を有するマトリクスとなる。
　ここで、空間レイヤ数が２以上の場合で複数の要素列となった場合でも、複数の要素列の全てで垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶは共通し、要素列間で水平成分プリコーディングマトリクスＷＨのみが異なる。これは、水平方向ビーム及び垂直方向ビームの役割を次の様に設定することに起因する。すなわち、水平方向ビームでは、従来通り、データストリームの空間多重と、指向性形成とを適応的に使い分ける。つまり、水平方向のビーム及び通信ランクは、ＭＩＭＯ方式や物理チャネル等によって異なる。一方、垂直方向ビームには、鋭い指向性を持たせる。つまり、垂直方向のビームは、ＭＩＭＯ方式や物理チャネル等に関わらず、共通である。
　また、さらに、水平成分プリコーディングマトリクスＷＨを、２つの要素に分離することができる。例えば、各第１種グループが、図８の上図に示すようなクロスポーラライズドアンテナの場合を考える。図８は、クロスポーラライズドアンテナの一例を示す図である。クロスポーラライズドアンテナは、２つのユニフォームリニアアレイアンテナに分けることができる。そして、水平成分プリコーディングマトリクスＷＨは、マトリクス要素ＷＨ１と、マトリクス要素ＷＨ２とに分離することができる。そして、マトリクス要素ＷＨ１は、ユニフォームリニアアレイアンテナ内のアンテナ間に位相差を与えるものである。また、マトリクス要素ＷＨ１は、指向性形成に影響を与えるものである。一方、マトリクス要素ＷＨ２は、ユニフォームリニアアレイアンテナ間に位相差を与えるものである。従って、マトリクス要素ＷＨ１は、マトリクス要素ＷＨ２に比べると、時間及び周波数に対する変動が小さい。すなわち、マトリクス要素ＷＨ１は、広帯域（wide　band）及び長周期（long　term）のチャネル特性を対象とし、マトリクス要素ＷＨ２は、周波数選択的（frequency　selective）で短周期（short　term）のチャネル特性を対象とする。
　以上の内容を前提として、移動局１０においてＣＳＩ算出部１４は、ＰＭＩを決定する。以下では、ＰＭＩの決定方法の２つの具体例について説明する。
　〈具体例１〉
　まず、ＣＳＩ算出部１４は、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩを決定する。
　すなわち、まず、ＣＳＩ算出部１４は、マトリクス要素ＷＨ２を、マトリクス要素ＷＨ２の複数の候補の中の１つに固定する。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、マトリクス要素ＷＨ２を固定した状態で、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとマトリクス要素ＷＨ１との組合せの複数の候補の中から、システム帯域幅全体の通信容量を最大にする組合せを決定する。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、決定した組合せに固定した状態で、マトリクス要素ＷＨ２の複数の候補の中から、サブバンド毎に、通信容量が最大となるマトリクス要素ＷＨ２を決定する。
　次に、ＣＳＩ算出部１４は、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩを決定する。
　すなわち、ＣＳＩ算出部１４は、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶについては、ＳＵ－ＭＩＭＯ用に決定されたものを用いる。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、マトリクス要素ＷＨ２’を、マトリクス要素ＷＨ２’の複数の候補の中の１つに固定する。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、固定したマトリクス要素ＷＨ２’と上記の垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとを固定した状態で、マトリクス要素ＷＨ１’の複数の候補の中から、システム帯域幅全体の通信容量を最大にするマトリクス要素ＷＨ１’を決定する。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、決定したマトリクス要素ＷＨ１’と上記の垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとを固定した状態で、サブバンド毎に、通信容量が最大となるマトリクス要素ＷＨ２’を決定する。
　以上により、ＳＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩ、つまり、ＰＭＩＶ及びＰＭＩＨ（つまり、ＷＨ１及びＷＨ２）、並びに、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩ、つまり、ＰＭＩＨ’（つまり、ＷＨ１’及びＷＨ２’）を決定することができる。
　なお、上記の組合せの決定は、次のように行われてもよい。すなわち、ＣＳＩ算出部１４は、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとマトリクス要素ＷＨ１との組合せの各候補と、マトリクス要素ＷＨ２の各候補との全組合せについて、システム帯域幅全体の通信容量を算出する。そして、ＣＳＩ算出部１４は、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶとマトリクス要素ＷＨ１との組合せの各候補について、算出した通信容量を合計し、合計値が最大となる組合せを決定する。
　〈具体例２〉
　ＳＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩの決定については、具体例２は、具体例１と同じである。ただし、ＭＵ－ＭＩＭＯ用のＰＭＩの決定について、具体例２は、具体例１と異なる。
　すなわち、ＣＳＩ算出部１４は、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶ及びマトリクス要素ＷＨ１については、ＳＵ－ＭＩＭＯ用に決定されたものを用いる。
　そして、ＣＳＩ算出部１４は、垂直成分プリコーディングマトリクスＷＶ及びマトリクス要素ＷＨ１を固定した状態で、サブバンド毎に、通信容量が最大となるマトリクス要素ＷＨ２’を決定する。
　以上のように本実施例によれば、移動局１０においてＣＳＩ算出部１４は、第１のチャネル状態情報に対応する、基地局３０で水平方向のビーム形成に用いられる第１のプリコーディング情報（例えば、ＰＭＩＨ）と、第２のチャネル状態情報に対応する第２のプリコーディング情報（例えば、ＰＭＩＨ’）とを算出する。また、ＣＳＩ算出部１４は、第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報の両方に対応する、基地局３０における垂直方向のビーム形成に用いられる第３のプリコーディング情報（例えば、ＰＭＩＶ）を算出する。そして、報告制御部１７は、第１のチャネル状態情報の報告（例えば、ＣＳＩプロセス＃１）では、第１のプリコーディング情報及び第３のプリコーディング情報を報告し、第２のチャネル状態情報の報告（例えば、ＣＳＩプロセス＃２）では、第３のプリコーディング情報を報告せず、第２のプリコーディング情報を報告する。
　この移動局１０の構成により、第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル情報で共通の第３のプリコーディング情報を、第１のチャネル状態情報の報告時及び第１のチャネル状態情報の報告時のいずれかで報告することができる。これにより、制御情報のオーバーヘッドを削減できる。
　［他の実施例］
　［１］実施例１では、各アンテナを物理的なアンテナとして説明したが、開示の技術はアンテナポートのような論理的なアンテナにも同様に適用可能である。
　［２］実施例では、Precodingの適用される物理チャネルとして、ＥＰＤＣＣＨ及びＰＤＳＣＨを例示した。しかしながら、ＥＰＤＣＣＨは、例えば、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　CHannel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　CHannel）等の他の制御用チャネルであってもよい。また、ＰＤＳＣＨについても、他のデータ用チャネルであってもよい。
　［３］実施例１で図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
　更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）（又はＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）、ＭＣＵ（Micro　Controller　Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。
　実施例１の移動局及び基地局は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
　図９は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。図９に示すように、移動局１００は、ＲＦ（Radio　Frequency）回路１０１と、プロセッサ１０２と、メモリ１０３とを有する。
　プロセッサ１０２の一例としては、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等が挙げられる。また、メモリ１０３の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous　Dynamic　Random　Access　Memory）等のＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
　そして、実施例１の移動局で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムを増幅装置が備えるプロセッサで実行することによって実現してもよい。すなわち、ＦＦＴ部１２と、チャネル推定部１３と、ＣＳＩ算出部１４と、制御信号復調部１５と、データ信号復調部１６と、報告制御部１７と、上り制御信号生成部１８と、ＩＦＦＴ部１９とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１０３に記録され、各プログラムがプロセッサ１０２で実行されてもよい。また、ＦＦＴ部１２と、チャネル推定部１３と、ＣＳＩ算出部１４と、制御信号復調部１５と、データ信号復調部１６と、報告制御部１７と、上り制御信号生成部１８と、ＩＦＦＴ部１９とによって実行される各処理は、ベースバンドＣＰＵ及びアプリケーションＣＰＵ等の複数のプロセッサによって分担されて実行されてもよい。また、受信ＲＦ部１１及び送信ＲＦ部２０は、ＲＦ回路１０１によって実現される。
　図１０は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、基地局２００は、ＲＦ回路２０１と、プロセッサ２０２と、メモリ２０３と、ネットワークＩＦ（Inter　Face）２０４とを有する。プロセッサ２０２の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等が挙げられる。また、メモリ２０３の一例としては、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。
　そして、実施例１の基地局で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムを増幅装置が備えるプロセッサで実行することによって実現してもよい。すなわち、スケジューラ３１と、データ信号生成部３２と、制御信号生成部３３と、Precoding決定部３４と、ＵＥ－specific　ＲＳ生成部３５と、Precoding処理部３６と、ＣＳＩ－ＲＳ生成部３７と、物理チャネル多重部３８と、ＩＦＦＴ部３９と、ＦＦＴ部４２と、上り制御信号復調部４３とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２０３に記録され、各プログラムがプロセッサ２０２で実行されてもよい。また、送信ＲＦ部４０及び受信ＲＦ部４１は、ＲＦ回路２０１によって実現される。
　なお、ここでは、基地局２００が一体の装置であるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、基地局２００は、無線装置と制御装置という２つの別体の装置によって構成されてもよい。この場合、例えば、ＲＦ回路２０１は無線装置に配設され、プロセッサ２０２と、メモリ２０３と、ネットワークＩＦ２０４とは制御装置に配設される。
１０　移動局
１１，４１　受信ＲＦ部
１２，４２　ＦＦＴ部
１３　チャネル推定部
１４　ＣＳＩ算出部
１５　制御信号復調部
１６　データ信号復調部
１７　報告制御部
１８　上り制御信号生成部
１９，３９　ＩＦＦＴ部
２０，４０　送信ＲＦ部
２１，２２　ＣＳＩ算出処理部
３０　基地局
３１　スケジューラ
３２　データ信号生成部
３３　制御信号生成部
３４　Precoding決定部
３５　ＵＥ－specific　ＲＳ生成部
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ　Precoding処理部
３７　ＣＳＩ－ＲＳ生成部
３８　物理チャネル多重部
４３　上り制御信号復調部

Claims (7)

  1. 　基地局から送信された既知信号に基づいてチャネル状態情報を前記基地局へ報告し、前記基地局との間で空間多重による無線通信を行う移動局であって、
    　第１のチャネル状態情報に対応する、前記基地局で水平方向のビーム形成に用いられる第１のプリコーディング情報と、第２のチャネル状態情報に対応する第２のプリコーディング情報と、前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報の両方に対応する、前記基地局における垂直方向のビーム形成に用いられる第３のプリコーディング情報とを算出する算出手段と、
    　前記第１のチャネル状態情報の報告では、前記第１のプリコーディング情報及び前記第３のプリコーディング情報を報告し、前記第２のチャネル状態情報の報告では、前記第３のプリコーディング情報を報告せず、前記第２のプリコーディング情報を報告する報告制御手段と、
    　を具備することを特徴とする移動局。
  2. 　前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報の一方は、１つの移動局向けの空間多重で用いられ、他方は、複数の移動局向けの空間多重で用いられる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  3. 　前記基地局は、２次元に配列された複数のアンテナを有し、
    　前記第１のプリコーディング情報及び第２のプリコーディング情報のそれぞれは、前記複数のアンテナがグループ分けされた複数の第１種グループの全てで共通であり、
    　前記第３のプリコーディング情報は、前記複数のアンテナがグループ分けされた複数の第２種グループの全てで共通である、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動局。
  4. 　各第１種グループは、前記複数のアンテナが水平方向でグループ分けされたグループであり、
    　各第２種グループは、前記複数のアンテナが垂直方向でグループ分けされたグループである、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の移動局。
  5. 　前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報は、異なる物理チャネルで用いられる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  6. 　前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報の一方は、共有チャネルで用いられ、他方は、制御チャネルで用いられる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  7. 　基地局との間で空間多重による無線通信を行う移動局によるチャネル状態情報の報告方法であって、
    　第１のチャネル状態情報に対応する、前記基地局で水平方向のビーム形成に用いられる第１のプリコーディング情報と、第２のチャネル状態情報に対応する第２のプリコーディング情報と、前記第１のチャネル状態情報及び前記第２のチャネル状態情報の両方に対応する、前記基地局における垂直方向のビーム形成に用いられる第３のプリコーディング情報とを算出し、
    　前記第１のチャネル状態情報の報告では、前記第１のプリコーディング情報及び前記第３のプリコーディング情報を報告し、前記第２のチャネル状態情報の報告では、前記第３のプリコーディング情報を報告せず、前記第２のプリコーディング情報を報告する、
    　ことを特徴とする報告方法。
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