WO2016021012A1 - 無線通信システム、基地局、移動局、送信方法および復調方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局、移動局、送信方法および復調方法 Download PDF

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    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/063—Parameters other than those covered in groups H04B7/0623 - H04B7/0634, e.g. channel matrix rank or transmit mode selection

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system, a base station, a mobile station, a transmission method, and a demodulation method.
  • Non-Patent Document 1 Long Term Evolution
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • 3D Channel Model in the standardization of LTE Release 12 has been studied (for example, see Non-Patent Document 2 below).
  • an object of the present invention is to suppress an increase in radio resources used for transmitting a reference signal while suppressing an increase in the amount of control information.
  • a weighted data signal for each antenna is transmitted by an antenna group arranged two-dimensionally in a first direction and a second direction, and is included in the antenna group.
  • a first plurality of antennas arranged in a direction performs weighting corresponding to the data signal, transmits a first reference signal for each mobile station communicating with the own station, and is included in the antenna group.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a functional configuration of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a configuration of a wireless communication system.
  • FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of a processing procedure between apparatuses performed by the wireless communication system.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of an eNB.
  • FIG. 5 is a functional block diagram illustrating an example of a mobile station.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a transmission antenna of the eNB.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the principle of estimating the radio channel of another antenna.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a functional configuration of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a configuration of a wireless communication system.
  • FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of a processing procedure between apparatuses performed by
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a signal transmitted from the eNB and a transmission antenna that transmits the signal.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of mapping between subframe configurations and PRBs.
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an example of a PDSCH demodulation procedure performed by the wireless communication system.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of user scheduling.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a comparison with the conventional resource amount.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a functional configuration of a wireless communication system.
  • the wireless communication system 100 includes a base station 110 and a mobile station 120.
  • the base station 110 includes a transmission unit 111.
  • Transmitter 111 transmits a data signal weighted for each antenna by antenna group 112.
  • the antenna group 112 is two-dimensionally arranged in the first direction and the second direction.
  • the first direction and the second direction are different from each other.
  • the first direction is the horizontal direction (A direction in the figure)
  • the second direction is the vertical direction (B direction in the figure).
  • the first direction and the second direction are not limited to this.
  • the first direction may be the vertical direction and the second direction may be the horizontal direction.
  • the antenna group 112 includes a plurality of first antennas 113 arranged in the first direction and a plurality of second antennas arranged in the second direction at positions corresponding to some of the antennas 113a of the first plurality of antennas 113. 114.
  • the first plurality of antennas 113 are arranged in a line in the horizontal direction.
  • the second plurality of antennas 114 are arranged in a line in the vertical direction.
  • the transmission unit 111 transmits a first reference signal for each mobile station 120 that is a transmission destination weighted corresponding to the data signal by the first plurality of antennas 113.
  • the first reference signal is a reference signal unique to the mobile station 120.
  • the transmission unit 111 transmits a second reference signal common to each of the transmission destination mobile stations 120 without performing weighting for each antenna by the second plurality of antennas 114.
  • the second reference signal is a reference signal that is common to one cell formed by the base station 110, for example.
  • the second plurality of antennas 114 is not included in the first plurality of antennas 113, but is not limited thereto, and may be included in the first plurality of antennas 113 as indicated by reference numeral 115.
  • the reference signal may be transmitted using radio resources having different time or frequency.
  • the transmission unit 111 transmits weight information indicating the weights for the data signals in the respective antennas arranged in the second direction. Specifically, the weight information is vertical precoding information. The transmitting unit 111 does not transmit the first reference signal and the second reference signal by each antenna 116 different from the first plurality of antennas 113 and the second plurality of antennas 114 in the antenna group 112.
  • the antenna group 112 has a relatively narrow arrangement interval of the antennas in at least the second direction.
  • the antenna group 112 is an antenna group in which the arrangement interval of the antennas in the second direction is narrower than one wavelength of a radio signal transmitted from each antenna 114, 115, 116 included in the antenna group 112. For this reason, sharp directivity can be obtained in the vertical beam.
  • the antenna interval is narrow, the fading correlation increases in each radio channel connecting each antenna and the mobile station.
  • phase difference estimation is used.
  • the mobile station 120 includes a receiving unit 121 and a demodulating unit 122.
  • the receiving unit 121 receives the first reference signal, the second reference signal, and the weight information transmitted by the base station 110.
  • Receiving unit 121 outputs the received signal and weight information to demodulating unit 122.
  • the demodulation unit 122 demodulates the data signal transmitted by the base station 110 based on the first reference signal, the second reference signal, and the weight information received by the reception unit 121.
  • the demodulation unit 122 estimates the phase difference of the channel state between the antennas arranged in the second direction in the antenna group 112 based on the second reference signal. For example, the demodulator 122 compares channel state estimation results based on the second reference signals transmitted by the second plurality of antennas 114, and arranges them in the second direction based on the comparison results of the estimation results. Estimate the channel state phase difference between antennas.
  • the demodulator 122 estimates a distortion component for the data signal transmitted by the antenna group 112 based on the channel state estimation result based on the first reference signal, the estimated phase difference, and the weight information.
  • the demodulator 122 demodulates the data signal based on the estimated distortion component.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a configuration of a wireless communication system.
  • the radio communication system 200 includes an eNB (evolved Node B) 210 and a mobile station 220.
  • eNB evolved Node B
  • the radio communication system 100 in FIG. 1 is realized by the radio communication system 200
  • the base station 110 in FIG. 1 is realized by the eNB 210
  • the mobile station 120 in FIG. 1 is realized by the mobile station 220.
  • the eNB 210 is a multi-antenna base station and an LTE base station.
  • LTE is a communication standard of 3GPP (3rd Generation Partnership Project), which is a standardization organization.
  • the eNB 210 is wirelessly connected to the upper network and wirelessly connected to the mobile station 220.
  • the mobile station 220 is a user device such as a mobile phone or a smartphone.
  • the mobile stations 220a and 220b are located at different positions in the building 230, respectively. Note that the mobile station 220 can communicate with the eNB 210 even if it is not located in the building 230.
  • MIMO is adopted.
  • MIMO is a technique for transmitting and receiving a plurality of data streams using a plurality of antennas simultaneously.
  • the number of spatially multiplexed data streams is adaptively controlled.
  • precoding is performed in LTE MIMO transmission. Precoding is control on the transmission side in consideration of a fading state, and is to multiply a transmission signal before being transmitted from an antenna by a predetermined weight.
  • a directional beam By performing precoding, a directional beam can be formed adaptively to the mobile station, and as a result, the power of the received signal at the mobile station can be increased. For example, several patterns of precoding weights are determined in advance according to specifications.
  • the mobile station 220 measures the fading state, and selects the best precoding pattern from the measured fading state.
  • the mobile station 220 feeds back the precoding pattern to the eNB 210.
  • the feedback signal is a precoding matrix index (PMI: Precoding Matrix Indicator).
  • the wireless communication system 200 forms horizontal and vertical directional beams by a multi-antenna having a two-dimensional array arrangement, and employs, for example, 3D-MIMO or FD-MIMO (Full Dimension-MIMO).
  • 3D-MIMO or FD-MIMO (Full Dimension-MIMO)
  • FD-MIMO Full Dimension-MIMO
  • the gain of cell division can be obtained by virtual sectorization in the elevation angle direction.
  • FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of a processing procedure between apparatuses performed by the wireless communication system.
  • the eNB 210 transmits CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal) to the mobile station 220 (UE: User Equipment in the figure) (step S301).
  • CSI-RS is a signal for performing quality measurement.
  • the mobile station 220 calculates CSI (channel quality) (step S302), and transmits the calculated CSI to the eNB 210 (step S303).
  • the CSI transmitted from the mobile station 220 to the eNB 210 includes a channel quality indicator (CQI: Channel Quality Indicator), a precoding matrix indicator (PMI), and a rank indicator (RI: Rank Indicator).
  • CQI Channel Quality Indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • RI rank indicator
  • the eNB 210 performs precoding using these pieces of information (step S304).
  • the eNB 210 transmits a UE-specific RS (UE-specific Reference Signal) to the mobile station 220 (step S305).
  • the eNB 210 applies the same precoding matrix (precoding matrix) to the PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) and the UE-specific RS, and transmits the application to the mobile station 220.
  • the first reference signal is realized by, for example, UE-specific RS.
  • the mobile station 220 performs channel estimation for calculating a channel estimation value based on the UE-specific RS (step S306).
  • the eNB 210 transmits PDSCH that is a downlink shared channel (step S307).
  • the mobile station 220 demodulates the PDSCH using the channel estimation value calculated in step S306 (step S308), and ends a series of processes.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of an eNB.
  • the eNB 210 includes a precoding determination unit 401, a control signal generation unit 402, a UE-specific RS generation unit 403, a second precoding processing unit 404, a first antenna mapping unit 405, A common DM-RS (DeModulation-Reference Signal) generation unit 406, a second antenna mapping unit 407, a user scheduler unit 408, a data signal generation unit 409, and a first precoding processing unit 410 are provided.
  • DM-RS DeModulation-Reference Signal
  • the eNB 210 includes a physical channel multiplexing unit 411, an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) unit 412, a transmission RF (Radio Frequency) unit 413, a transmission antenna 414, a reception antenna 415, a reception RF unit 416, and an FFT. (Fast Fourier Transform) section 417 and uplink control signal demodulation section 418.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • RF Radio Frequency
  • the precoding determination unit 401 determines Precoding Matrix information based on the PMI output from the uplink control signal demodulation unit 418. Precoding determination section 401 outputs the determined information to control signal generation section 402, second precoding processing section 404, user scheduler section 408, and first precoding processing section 410.
  • the precoding determination unit 401 outputs vertical precoding information (weight information) and UE-specific RS AP (Antenna Port) information to the control signal generation unit 402.
  • AP information corresponds to a data stream.
  • the precoding determination unit 401 outputs horizontal precoding information to the second precoding processing unit 404.
  • the precoding determination unit 401 outputs the precoding information in the horizontal direction and the vertical direction to the first precoding processing unit 410.
  • the precoding determination unit 401 outputs Precoding Matrix information to the user scheduler unit 408.
  • the control signal generation unit 402 uses the information output from the precoding determination unit 401 to generate a control signal including vertical precoding information to be applied to the mobile station 220 and UE-specific RS AP information.
  • the control signal generation unit 402 outputs the generated control signal to the physical channel multiplexing unit 411.
  • the UE-specific RS generation unit 403 generates a UE-specific RS and outputs the UE-specific RS to the second precoding processing unit 404.
  • the second precoding processing unit 404 uses the horizontal precoding information output from the precoding determination unit 401 to perform precoding processing on the UE-specific RS output from the UE-specific RS generation unit 403. Do.
  • the second precoding processing unit 404 outputs the UE-specific RS subjected to the precoding processing to the first antenna mapping unit 405.
  • the first antenna mapping unit 405 performs mapping for transmitting UE-specific RSs for a specific row (plurality) of transmission antennas 414 arranged in the horizontal direction.
  • the first antenna mapping unit 405 outputs the UE-specific RS that has been mapped to the physical channel multiplexing unit 411.
  • the UE-specific RS can be transmitted from the specified transmission antenna 414 and the specified resource for each time (sub-frame) and frequency (Physical Resource Block: physical resource block).
  • the common DM-RS generating unit 406 generates a common DM-RS, which is a common reference signal in one cell formed by the base station 110 when demodulating data in the mobile station 220, and a second antenna mapping unit Output to 407.
  • the second reference signal is realized by, for example, Common DM-RS.
  • the second antenna mapping unit 407 performs mapping for transmitting the Common DM-RS for the two transmission antennas 414 in which the Common DM-RSs are arranged in the vertical direction.
  • the second antenna mapping unit 407 outputs the common DM-RS subjected to mapping to the physical channel multiplexing unit 411.
  • the Common DM-RS can be transmitted from the specified transmission antenna 414 and the specified resource for each time (sub-frame) and frequency (PRB).
  • the user scheduler unit 408 performs scheduling using the PMI output from the uplink control signal demodulation unit 418 and the precoding Matrix information determined by the precoding determination unit 401.
  • the user scheduler unit 408 schedules mobile stations 220 having good precoding compatibility in the same subframe. For example, since simultaneous transmission to a plurality of mobile stations 220 located in the same direction may interfere with each other, the user scheduler unit 408 combines a plurality of mobile stations 220 located in different directions and performs scheduling in the same subframe. To do.
  • the user scheduler unit 408 outputs the scheduling information to the data signal generation unit 409.
  • the data signal generation unit 409 generates a data signal using the scheduling information output from the user scheduler unit 408, and outputs the data signal to the first precoding processing unit 410.
  • the first precoding processing unit 410 performs precoding processing using the data signal output from the data signal generation unit 409 and the horizontal and vertical precoding information determined by the precoding determination unit 401. Do.
  • First precoding processing section 410 outputs the data signal subjected to the precoding processing to physical channel multiplexing section 411.
  • the physical channel multiplexing unit 411 includes a control signal from the control signal generation unit 402, a UE-specific RS from the first antenna mapping unit 405, a common DM-RS from the second antenna mapping unit 407, and a data signal from the first precoding processing unit 410. Enter.
  • the physical channel multiplexing unit 411 multiplexes various input signals and outputs the multiplexed signals to the corresponding IFFT unit 412 among the plurality of IFFT units 412.
  • the IFFT unit 412 converts the signal output from the physical channel multiplexing unit 411 into a time domain signal, and outputs the signal to the corresponding transmission RF unit 413 among the plurality of transmission RF units 413.
  • the transmission RF unit 413 generates a transmission signal by performing D / A (Digital to Analog) conversion and carrier wave modulation on the signal output from the IFFT unit 412.
  • the transmission RF unit 413 outputs the generated transmission signal to the corresponding transmission antenna 414 among the plurality (80) of transmission antennas 414.
  • the transmission antenna 414 wirelessly outputs the transmission signal output from the transmission RF unit 413 as a downlink transmission signal.
  • the reception antenna 415 receives the radio signal output from the mobile station 220 and outputs it to the reception RF unit 416.
  • Reception RF section 416 performs carrier wave removal and A / D (Analog to Digital) conversion on the signal output from reception antenna 415, and outputs the converted signal to FFT section 417.
  • the FFT unit 417 divides the signal output from the reception RF unit 416 into frequency component data by Fourier transform, and outputs the data to the uplink control signal demodulation unit 418.
  • Uplink control signal demodulation section 418 extracts PMI from the data output from FFT section 417 and outputs PMI to precoding determination section 401.
  • the antenna group 112 shown in FIG. 1 is realized by a plurality of transmission antennas 414.
  • FIG. 5 is a functional block diagram illustrating an example of a mobile station.
  • the mobile station 220 includes a reception antenna 501, a reception RF unit 502, an FFT unit 503, a control signal demodulation unit 504, a channel estimation unit 505, a channel estimation unit 506, and a B component calculation.
  • the reception antenna 501 receives the radio signal output from the eNB 210 and outputs it to the reception RF unit 502.
  • Reception RF section 502 performs carrier wave removal and A / D conversion on the signal output from reception antenna 501, and outputs the converted signal to FFT section 503.
  • the FFT unit 503 divides the signal output from the reception RF unit 502 into frequency component data by Fourier transform, and sends the data to the control signal demodulation unit 504, the channel estimation units 505 and 506, the data signal demodulation unit 509, and the CSI calculation unit 510. Output.
  • the control signal demodulating unit 504 obtains vertical precoding information (weight information) applied to the mobile station 220 and UE-specific RS AP information from the signal output from the FFT unit 503.
  • the control signal demodulator 504 outputs the AP information of the UE-specific RS to the channel estimator 505.
  • Control signal demodulator 504 outputs vertical precoding information to B component calculator 507.
  • Channel estimation section 505 uses the signal output from FFT section 503 and the AP information output from control signal demodulation section 504 to obtain an A component of equation (6) described later by channel estimation using UE-specific RS. .
  • Channel estimation section 505 outputs A component obtained by channel estimation to C component calculation section 508.
  • the channel estimation unit 506 uses the signal output from the FFT unit 503 to calculate the phase difference ⁇ h v in the vertical direction between the radio channels by channel estimation using Common DM-RS, and calculates the phase difference ⁇ h v as the B component. Output to the unit 507.
  • the B component calculator 507 uses the vertical precoding information output from the control signal demodulator 504 and the phase difference ⁇ h v output from the channel estimator 506 to obtain a B component of equation (6) described later. Get.
  • the B component calculation unit 507 outputs the calculated B component to the C component calculation unit 508.
  • the C component is a channel distortion component in PDSCH.
  • the C component calculation unit 508 outputs the calculated C component to the data signal demodulation unit 509.
  • the data signal demodulator 509 demodulates the PDSCH included in the signal output from the FFT unit 503 using the C component output from the C component calculator 508, and outputs the demodulated data as user data.
  • CSI calculation section 510 calculates CSI (channel quality) and outputs CSI to uplink control signal generation section 511.
  • Uplink control signal generation section 511 generates an uplink control signal using CSI output from CSI calculation section 510 and outputs the generated uplink control signal to IFFT section 512.
  • IFFT section 512 converts the signal output from uplink control signal generation section 511 into a time domain signal and outputs the signal to transmission RF section 513.
  • the transmission RF unit 513 generates a transmission signal by performing D / A conversion and carrier wave modulation on the signal output from the IFFT unit 512.
  • the transmission RF unit 513 outputs the generated transmission signal to the transmission antenna 514.
  • the transmission antenna 514 wirelessly outputs the transmission signal output from the transmission RF unit 513 as an uplink transmission signal.
  • the receiving unit 121 illustrated in FIG. 1 is realized by the receiving RF unit 502, the FFT unit 503, and the like. 1 is realized by, for example, a control signal demodulation unit 504, channel estimation units 505 and 506, a B component calculation unit 507, a C component calculation unit 508, a data signal demodulation unit 509, and the like.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a transmission antenna of the eNB.
  • the horizontal direction indicates the horizontal direction
  • the vertical direction indicates the vertical direction.
  • ANT (0, 0) to (7, 0) are arranged at equal intervals in the horizontal direction.
  • ANT (0, 0) to (0, 9) are arranged at equal intervals in the vertical direction.
  • the other antennas are similarly arranged at equal intervals in each direction.
  • one diagonal line indicates one antenna, and antennas that cross each other indicate that the polarization is different. Specifically, ANT (0, 0) and ANT (4, 0) have different polarizations.
  • the vertical beam can obtain a sharp directivity.
  • fading correlation increases in the radio channel of each antenna in the vertical direction, and the phase difference of each radio channel depends on the arrival direction of the signal.
  • radio channels of other antennas that are not transmitting RS for example, Common DM-RS
  • RS is transmitted from ANT (m, 0) and ANT (m, 1), and the radio channel state of other ANT (m, n) is estimated based on the phase difference of the radio channel. be able to.
  • phase difference estimation is used.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the principle of estimating the radio channel of another antenna.
  • ANT (m, 0), ANT (m, 1), ANT (m, 2),..., ANT (m, n) are arranged in the vertical direction.
  • a common DM-RS is transmitted from ANT (m, 0) and ANT (m, 1), and the radio channel of another ANT (m, n) is estimated based on the phase difference ⁇ h v of the radio channel.
  • it can be expressed by the following formulas (1) and (2).
  • n 0,...
  • h m, 1 h m, 0 ⁇ ⁇ h v (1)
  • h m ⁇ n h m ⁇ ( n ⁇ 1)
  • ⁇ h v h m, 0 ⁇ ( ⁇ h v ) n (2)
  • h is the phase
  • d is the distance between the antennas in the vertical direction
  • ⁇ is the angle with respect to the mobile station 220
  • ⁇ is the wavelength of the signal.
  • the following formula (5) indicates that the antenna weight (precoding) is a hierarchical structure in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the distortion component C (C component) in the PDSCH received by the mobile station 220 can be expressed by the following equation (6) using the phase difference ⁇ h v between the antennas.
  • the A component is a mobile station in the case where a signal in which horizontal antenna weight (precoding) is applied to the uppermost antenna (ANT (0, 0) to (7, 0)) is transmitted. This corresponds to a distortion at 220.
  • the A component is obtained by channel estimation of UE-specific RS.
  • the B component is obtained using vertical antenna weight information (vertical precoding information) and a radio channel phase difference ⁇ h v .
  • the C component is obtained by multiplying the A component and the B component.
  • ⁇ h v can be expressed as the following equation (9).
  • ⁇ h v can be calculated even when a distant antenna is used.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a signal transmitted from the eNB and a transmission antenna that transmits the signal.
  • UE-specific RS to which the horizontal antenna weight is applied is transmitted from the uppermost antenna (ANT (0, 0) to (7, 0)).
  • a common DM-RS to which no antenna weight is applied is transmitted from ANT (0, 8) and ANT (0, 9).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of mapping between subframe configurations and PRBs.
  • mapping 900 in FIG. 9 in OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplex Access) of the radio access method used in LTE, 12 subcarriers (180 kHz) adjacent in the frequency direction at intervals of 15 kHz are separated as one PRB. Furthermore, radio resources divided every 1 ms in the time direction can be allocated to users.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplex Access
  • Physical channels and signals are mapped to the PRB.
  • Physical channels include PDSCH, PCFICH (Physical Control Format Channel), PHICH (Physical HARQ Indicator Channel), and PDCCH (Physical Downlink Control).
  • PCFICH is a channel for notifying how many symbols at the head of each subframe are reserved as an area where downlink control information can be transmitted.
  • PHICH is a channel for transmitting delivery confirmation information (ACK / NACK) for PUSCH (Physical Uplink Shared Channel).
  • PUSCH is a shared data channel for transmitting uplink user data.
  • the PDCCH is used to notify radio resource allocation information to a user selected by the eNB 210 through scheduling.
  • the vertical precoding information (weight information) is transmitted using, for example, PDCCH.
  • signals such as Cell-specific Cell-specific RS, user-specific UE-specific RS, and CSI-RS are allocated.
  • code multiplexing is performed in the UE-specific RS.
  • “1” of the UE-specific RS spans four resource elements (four squares), and four APs (AP7, 8, 11, 13) can be code-multiplexed. it can.
  • Orthogonal codes are used for code multiplexing.
  • the square “2” of the UE-specific RS spans four resource elements (four squares), and four APs (APs 9, 10, 12, and 14). Can be multiplexed. Thus, 8AP is supported for UE-specific RS. Also, in the reference numeral 903, a Common DM-RS is assigned to a location where a PDSCH is assigned.
  • the horizontal UE-specific RS can transmit 8 types of APs 7 to 14 simultaneously.
  • AP information is information that specifies which of the eight types should be used for channel estimation. Specifically, since four types of orthogonal codes are multiplexed in the eNB 210, this is information for knowing which orthogonal code is used for restoration on the mobile station 220 side.
  • the AP of the UE-specific RS increases according to the number of multiplexing.
  • the eNB 210 transmits an RS (UE-specific RS) unique to the mobile station 220 from the horizontal antenna group 112, and the RS (Common DM-RS) common to the mobile station 220 from the vertical antenna group 112. ). Therefore, data can be demodulated without transmitting a common DM-RS common to the mobile station 220 from all the transmitting antennas 414, and resources can be reduced.
  • RS UE-specific RS
  • Common DM-RS Common DM-RS
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an example of a PDSCH demodulation procedure performed by the wireless communication system.
  • MU-MIMO Multi User-MIMO
  • vertical precoding control number of beamforming stages
  • the eNB 210 makes it possible to schedule the PDSCH in the same subframe for a combination of UEs that are compatible with each other and are unlikely to cause interference during simultaneous transmission.
  • the eNB 210 transmits the CSI-RS to a plurality of mobile stations 220 (UE1 and UE2) (step S1001).
  • CSI-RS is a signal for performing quality measurement, and is a signal common to UE1 and UE2.
  • the mobile station 220 calculates CSI (channel quality) (step S1002), and transmits the calculated CSI to the eNB 210 (step S1003).
  • the CSI is different for each mobile station 220.
  • the CSI includes a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix indicator (PMI), and a rank indicator (RI).
  • the eNB 210 determines precoding using these pieces of information (step S1004) and performs user scheduling (step S1005).
  • the eNB 210 transmits DCI (Downlink Control Information: downlink control information) to each mobile station 220 (step S1006).
  • DCI Downlink Control Information
  • the eNB 210 transmits UE-specific RS to the mobile station 220 (step S1007).
  • UE-specific RS differs between UE1 and UE2.
  • the UE-specific RS is a maximum of 8 types of signals to which horizontal precoding is applied from a specific row of transmission antennas 414 arranged in the horizontal direction.
  • the mobile station 220 calculates the A component by channel estimation using UE-specific RS (step S1008). Further, the eNB 210 transmits the Common DM-RS to the mobile station 220 (step S1009).
  • Common DM-RS is a signal common to UE1 and UE2.
  • Common DM-RS is a signal to which precoding is not applied from two transmitting antennas 414 arranged in the vertical direction.
  • the mobile station 220 calculates the B component from the channel component by Common DM-RS (step S1010).
  • step S1010 the mobile station 220, the channel estimation in Common DM-RS calculates the phase difference Delta] h v between radio channels, by using the information of the antenna weight Wv n included in the DCI, obtain B component.
  • the mobile station 220 calculates a C component that is a channel distortion component in the PDSCH by using the A component and the B component (step S1011).
  • the eNB 210 transmits the PDSCH to the mobile station 220 (step S1012).
  • the mobile station 220 demodulates the PDSCH using the received PDSCH and the calculated C component (step S1013), and ends a series of processes.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of user scheduling.
  • a combination example 1100 shows an example of how multiplexing can be performed including a plurality of types of physical channels.
  • UEs 1 to 64 to be multiplexed There are 64 UEs 1 to 64 to be multiplexed.
  • PDSCH precoding shows a case where both horizontal and vertical are applied, and there are 64 types of precoding.
  • PDSCH precoding (0) and (1) indicate precoding indexes.
  • the UE-specific RS precoding indicates only the horizontal component, and indicates any of W H (0) to W H (7).
  • the AP for UE-specific RS indicates which AP the UE-specific RS is sent to, and indicates one of APs 7 to 14.
  • the AP for UE-specific RS uses different resources depending on the precoding pattern.
  • the UE for UE-specific RS is notified by DCI.
  • the notified vertical precoding information has an index number of the antenna weight Wv in the vertical direction, and indicates any of 0 to 7.
  • the UE for UE-specific RS is notified by DCI.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a comparison with the conventional resource amount.
  • the horizontal direction PMI (W 1 ) is 4 bits
  • the horizontal direction PMI (W 2 ) is 4 bits
  • the vertical direction PMI is 3 bits.
  • the conventional method 1 shows a case where the demodulation RS is configured by only UE-specific RS.
  • the conventional method 1 requires orthogonal time-frequency resources in an amount corresponding to the number of multiplexed MU-MIMOs.
  • “24” in this calculation formula indicates the number of resource elements (24 cells) of UE-specific RS shown in “1” and “2” of FIG.
  • “8” in this calculation formula indicates “8” by multiplying the MU-MIMO multiplexing number by eight.
  • the DCI increase amount is zero.
  • Conventional method 2 shows a case where the demodulating RS is configured by only Common DM-RS.
  • orthogonal time-frequency resources in an amount corresponding to the number of transmitting antennas 414 are necessary.
  • the amount of horizontal component information increases for each subband.
  • “24” in this calculation formula indicates the number of resource elements (24 cells) of UE-specific RS shown in “1” and “2” of FIG.
  • “10” in this calculation formula indicates “10” by setting the number of antennas to 10 times in the vertical direction.
  • the leftmost “4” in this calculation formula indicates “4” indicating that the horizontal direction PMI (W 1 ) is 4 bits.
  • “4” of “4 ⁇ 9” in this calculation formula indicates “4” that the horizontal direction PMI (W 2 ) is 4 bits.
  • “9” of “4 ⁇ 9” in this calculation formula indicates “9” as the number of subbands.
  • “3” in this calculation formula indicates “3” that the vertical direction PMI is 3 bits.
  • “24” in this calculation formula indicates the number of resource elements (24 cells) of UE-specific RS shown in “1” and “2” of FIG.
  • “2” in this calculation formula indicates the number of resource elements (2 cells) of the Common DM-RS in FIG.
  • the DCI increase amount is “3 bits”. The "3bit" corresponds to the amount of information in the vertical antenna weight Wv n.
  • the number of multiplexing MU-MIMOs is 64, and the number of subbands is 9, the increase in RS resources and the increase in DCI can be suppressed. it can.
  • the eNB 210 moves from the first plurality of antennas 113 in the horizontal arrangement to the UE-specific RS unique to each mobile station 120 and moves from the second plurality of antennas 114 in the vertical arrangement.
  • the station 120 transmits the common Common DM-RS and notifies the weight information in the vertical direction.
  • the mobile station 220 estimates the channel state phase difference ⁇ h v between the antennas arranged in the vertical direction based on the Common DM-RS. Furthermore, the mobile station 220 estimates the distortion component (C component) for the data signal based on the estimation result of the channel state based on the UE-specific RS, the estimated phase difference ⁇ h v, and the weight information, and estimates The data signal is demodulated based on the distortion component.
  • C component distortion component
  • the mobile station 220 can demodulate data without transmitting RSs from all antennas of the eNB 210, and suppress an increase in radio resources used for transmitting reference signals while suppressing an increase in the amount of control information. be able to. For this reason, it can suppress that the overhead of a radio

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Abstract

　基地局（１１０）は、水平方向および垂直方向の２次元状に配置されたアンテナ群（１１２）によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信し、水平方向に並んだ第１の複数のアンテナ（１１３）によって、データ信号に対応する重み付けを行った移動局（１２０）に固有の第１参照信号を送信する。基地局（１１０）は、第１の複数のアンテナ（１１３）の一部のアンテナに対応する位置において垂直方向に並んだ第２の複数のアンテナ（１１４）によって、アンテナごとの重み付けを行わずに移動局（１２０）のそれぞれに共通の第２参照信号を送信する。基地局（１１０）は、垂直方向に並んだ各アンテナにおけるデータ信号に対する重みを示す重み情報を送信する。移動局（１２０）は、基地局（１１０）によって送信された第１参照信号、第２参照信号および重み情報に基づいて、基地局（１１０）によって送信されたデータ信号を復調する。

Description

無線通信システム、基地局、移動局、送信方法および復調方法
　本発明は、無線通信システム、基地局、移動局、送信方法および復調方法に関する。
　従来、例えばＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）において、複数のアンテナを用いたビームフォーミングやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ）に関する技術が知られている（例えば、下記非特許文献１参照。）。また、ＬＴＥのＲｅｌｅａｓｅ　１２の標準化における３Ｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｍｏｄｅｌが検討されている（例えば、下記非特許文献２参照。）。
「Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　３Ｄ－ｃｈａｎｎｅｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ　ａｎｄ　ＦＤ－ＭＩＭＯ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｆｏｒ　ＬＴＥ」、３ＧＰＰＴＭ　Ｗｏｒｋ　Ｉｔｅｍ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、Ｄｅｃ．２０１２ 「３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　３Ｄ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ＬＴＥ（Ｒｅｌｅａｓｅ　１２）」、３ＧＰＰ　ＴＲ　３６．８７３　Ｖ１．１．１、２０１３－０９
　しかしながら、従来技術では、例えば、受信側でデータを復調するための参照信号がすべてのアンテナから送信されるため、アンテナ数を増加させると、参照信号の送信に使用される無線リソースが増加するという問題がある。これに対して、すべてのアンテナについての重み付け情報を制御情報によって受信側に通知することも考えられるが、制御情報量が多くなるという問題がある。
　１つの側面では、本発明は、制御情報量の増加を抑えつつ、参照信号の送信に使用される無線リソースの増加を抑えることを目的とする。
　本発明の一側面によれば、第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信し、前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行って、自局と通信する移動局ごとの第１参照信号を送信し、前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに、前記自局と通信する移動局に共通の第２参照信号を送信し、前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報を送信し、送信された前記第１参照信号、前記第２参照信号および前記重み情報に基づいて、送信された前記データ信号を復調する、無線通信システム、基地局、移動局、送信方法および復調方法が提案される。
　本発明の一側面によれば、制御情報量の増加を抑えつつ、参照信号の送信に使用される無線リソースの増加を抑えることができる。
図１は、無線通信システムの機能的構成の一例を示す説明図である。 図２は、無線通信システムの構成の一例を示す説明図である。 図３は、無線通信システムが行う装置間の処理手順の一例を示すシーケンス図である。 図４は、ｅＮＢの一例を示す機能ブロック図である。 図５は、移動局の一例を示す機能ブロック図である。 図６は、ｅＮＢの送信アンテナの一例を示す説明図である。 図７は、他のアンテナの無線チャネルを推定する原理の一例を示す説明図である。 図８は、ｅＮＢから送信される信号および信号を送信する送信アンテナの一例を示す説明図である。 図９は、サブフレーム構成とＰＲＢとのマッピングの一例を示す説明図である。 図１０は、無線通信システムが行うＰＤＳＣＨの復調手順の一例を示すシーケンス図である。 図１１は、ユーザスケジューリングの一例を示す説明図である。 図１２は、リソース量について従来との比較の一例を示す説明図である。
　以下に図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（無線通信システムの機能的構成の一例）
　図１は、無線通信システムの機能的構成の一例を示す説明図である。図１に示すように、無線通信システム１００は、基地局１１０と、移動局１２０と、を有する。基地局１１０は、送信部１１１を有する。送信部１１１は、アンテナ群１１２によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信する。
　アンテナ群１１２は、第１方向および第２方向の２次元状に配置されている。第１方向と第２方向とは、相互に異なる方向である。例えば、第１方向は水平方向（図中Ａ方向）であり、第２方向は垂直方向（図中Ｂ方向）である。第１方向および第２方向は、これに限らず、例えば第１方向を垂直方向とし、第２方向を水平方向としてもよい。
　アンテナ群１１２は、第１方向に並んだ第１の複数のアンテナ１１３と、第１の複数のアンテナ１１３の一部のアンテナ１１３ａに対応する位置において第２方向に並んだ第２の複数のアンテナ１１４と、を含む。第１の複数のアンテナ１１３は、水平方向に一列に並んでいる。第２の複数のアンテナ１１４は、垂直方向に一列に並んでいる。
　送信部１１１は、第１の複数のアンテナ１１３によって、データ信号に対応する重み付けを行った送信先の移動局１２０ごとの第１参照信号を送信する。第１参照信号は、移動局１２０に固有の参照信号である。また、送信部１１１は、第２の複数のアンテナ１１４によって、アンテナごとの重み付けを行わずに送信先の移動局１２０のそれぞれに共通の第２参照信号を送信する。第２参照信号は、例えば基地局１１０が形成する１個のセルで共通の参照信号である。
　第２の複数のアンテナ１１４は、第１の複数のアンテナ１１３に含まれないが、これに限らず、符号１１５に示すように第１の複数のアンテナ１１３に含まれていてもよい。この場合、時間または周波数の異なる無線リソースで参照信号を送信すればよい。
　また、送信部１１１は、第２方向に並んだ各アンテナにおけるデータ信号に対する重みを示す重み情報を送信する。重み情報は、具体的には、垂直方向のプリコーディング情報である。送信部１１１は、アンテナ群１１２のうちの第１の複数のアンテナ１１３および第２の複数のアンテナ１１４と異なる各アンテナ１１６によって第１参照信号および第２参照信号を送信しない。
　アンテナ群１１２は、少なくとも第２方向のアンテナの配列間隔が比較的狭い。例えば、アンテナ群１１２は、第２方向のアンテナの配列間隔がアンテナ群１１２に含まれる各アンテナ１１４，１１５，１１６から送信される無線信号の１波長より狭いアンテナ群である。このため、垂直方向のビームに鋭い指向性を得ることができる。また、アンテナの間隔が狭いと、各アンテナと移動局の間を結ぶ各無線チャネルにおいて、フェージング相関が大きくなる。
　つまり、各無線チャネルにおけるフェージングに起因した時間変動はほぼ同様であり、各無線チャネルの位相差は信号の到来方向に依存する。そのため、垂直方向で隣接するアンテナの無線チャネルの位相差を推定することにより、第１参照信号を送信していない他のアンテナのチャネル状態の位相差も推定することができる。本実施の形態では、このような位相差の推定を用いる。
　移動局１２０は、受信部１２１と、復調部１２２と、を有する。受信部１２１は、基地局１１０によって送信された、第１参照信号、第２参照信号および重み情報を受信する。受信部１２１は、受信した信号および重み情報を復調部１２２へ出力する。復調部１２２は、受信部１２１によって受信された、第１参照信号、第２参照信号および重み情報に基づいて、基地局１１０によって送信されたデータ信号を復調する。
　具体的には、復調部１２２は、第２参照信号に基づいて、アンテナ群１１２における第２方向に並んだアンテナ間のチャネル状態の位相差を推定する。例えば、復調部１２２は、第２の複数のアンテナ１１４によって送信された第２参照信号に基づくチャネル状態の各推定結果を比較し、各推定結果を比較した結果に基づいて、第２方向に並んだアンテナ間のチャネル状態の位相差を推定する。
　復調部１２２は、第１参照信号に基づくチャネル状態の推定結果と、推定した位相差と、重み情報とに基づいて、アンテナ群１１２によって送信されたデータ信号に対する歪み成分を推定する。復調部１２２は、推定した歪み成分に基づいてデータ信号を復調する。
（無線通信システムの構成の一例）
　図２は、無線通信システムの構成の一例を示す説明図である。無線通信システム２００は、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｎｏｄｅ　Ｂ）２１０と、移動局２２０と、を有する。例えば、図１の無線通信システム１００は無線通信システム２００によって実現され、図１の基地局１１０はｅＮＢ２１０によって実現され、図１の移動局１２０は移動局２２０によって実現される。
　ｅＮＢ２１０は、マルチアンテナ基地局であり、ＬＴＥの基地局である。ＬＴＥは、標準化団体である３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）の通信規格である。ｅＮＢ２１０は、上位ネットワークに無線接続されるとともに、移動局２２０と無線接続される。
　移動局２２０は、携帯電話やスマートフォンなどのユーザ機器である。図２において移動局２２０ａ，２２０ｂは、例えば、それぞれ建物２３０内の高さが異なる位置に位置している。なお、移動局２２０は、建物２３０内に位置しなくても、ｅＮＢ２１０と通信することは可能である。
　ＬＴＥにおいては、例えばＭＩＭＯが採用される。ＭＩＭＯは、複数のアンテナを同時に使用して複数のデータストリームを送受信する技術である。ＭＩＭＯでは、例えば空間多重するデータストリームの数が適応制御される。
　また、ＬＴＥのＭＩＭＯ伝送では、プリコーディングが行われる。プリコーディングとは、フェージング状態を考慮した送信側における制御であり、アンテナから送出する前の送信信号に、所定の重みを乗算することである。
　プリコーディングを行うことにより、移動局に対して適応的に指向性ビームを形成することができ、その結果、移動局における受信信号の電力を大きくすることができる。例えば、プリコーディングの重みは、予め仕様によっていくつかのパターンが決められている。
　移動局２２０は、フェージング状態を測定し、測定したフェージング状態から、最良のプリコーディングパターンを選択する。移動局２２０は、プリコーディングパターンをｅＮＢ２１０へフィードバックする。フィードバック信号は、プリコード化マトリクス指標（ＰＭＩ：Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）である。
　無線通信システム２００は、２次元アレー配置のマルチアンテナによる水平・垂直方向の指向性ビームを形成し、例えば、３Ｄ－ＭＩＭＯやＦＤ－ＭＩＭＯ（Ｆｕｌｌ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ－ＭＩＭＯ）を採用する。このような手法では、高指向性を得ることができるため、高層ビル内の移動局２２０に対する送信についても、別の階に存在する他の移動局２２０に与える干渉を緩和することができる。また、水平方向の固定的なセクタ化に加えて、仰角方向の仮想的なセクタ化により、セル分割の利得を得ることができる。
（無線通信システムが行う装置間の処理手順の概要）
　図３は、無線通信システムが行う装置間の処理手順の一例を示すシーケンス図である。図３において、ｅＮＢ２１０は、ＣＳＩ－ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｓｔａｔｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ）を移動局２２０（図中、ＵＥ：Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）へ送信する（ステップＳ３０１）。ＣＳＩ－ＲＳは、品質測定を行うための信号である。
　次に、移動局２２０は、ＣＳＩ（チャネル品質）を算出し（ステップＳ３０２）、算出したＣＳＩをｅＮＢ２１０へ送信する（ステップＳ３０３）。移動局２２０からｅＮＢ２１０へ送信されるＣＳＩには、チャネル品質指標（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、プリコード化マトリクス指標（ＰＭＩ）、ランク指標（ＲＩ：Ｒａｎｋ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が含まれている。
　ｅＮＢ２１０は、これらの情報を用いてプリコーディングを行う（ステップＳ３０４）。ｅＮＢ２１０は、ＵＥ固有のＲＳ（ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ）を移動局２２０へ送信する（ステップＳ３０５）。ｅＮＢ２１０は、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｄｏｗｎｌｉｎｋ　Ｓｈａｒｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ）とＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳとに同一のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ　Ｍａｔｒｉｘ（プリコーディング行列）を適用して、移動局２２０へ送信する。第１参照信号は、例えば、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳによって実現される。移動局２２０は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳに基づいてチャネル推定値を算出するチャネル推定を行う（ステップＳ３０６）。
　また、ｅＮＢ２１０は、下り共有チャネルであるＰＤＳＣＨを送信する（ステップＳ３０７）。移動局２２０は、ステップＳ３０６において算出したチャネル推定値を用いて、ＰＤＳＣＨを復調し（ステップＳ３０８）、一連の処理を終了する。
（ｅＮＢの機能ブロック図の一例）
　図４は、ｅＮＢの一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ｅＮＢ２１０は、プリコーディング決定部４０１と、制御信号生成部４０２と、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ生成部４０３と、第２プリコーディング処理部４０４と、第１アンテナマッピング部４０５と、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ－Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ）生成部４０６と、第２アンテナマッピング部４０７と、ユーザスケジューラ部４０８と、データ信号生成部４０９と、第１プリコーディング処理部４１０と、を有する。
　また、ｅＮＢ２１０は、物理チャネル多重部４１１と、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４１２と、送信ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部４１３と、送信アンテナ４１４と、受信アンテナ４１５と、受信ＲＦ部４１６と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４１７と、上り制御信号復調部４１８と、を有する。
　プリコーディング決定部４０１は、上り制御信号復調部４１８から出力されたＰＭＩを基にＰｒｅｃｏｄｉｎｇ　Ｍａｔｒｉｘ情報を決定する。プリコーディング決定部４０１は、決定した情報を、制御信号生成部４０２と、第２プリコーディング処理部４０４と、ユーザスケジューラ部４０８と、第１プリコーディング処理部４１０と、へ出力する。
　具体的には、プリコーディング決定部４０１は、垂直方向のプリコーディング情報（重み情報）や、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのＡＰ（Ａｎｔｅｎｎａ　Ｐｏｒｔ）情報を制御信号生成部４０２へ出力する。ＡＰ情報は、データストリームに対応する。また、プリコーディング決定部４０１は、水平方向のプリコーディング情報を第２プリコーディング処理部４０４へ出力する。また、プリコーディング決定部４０１は、水平方向および垂直方向のプリコーディング情報を第１プリコーディング処理部４１０へ出力する。また、プリコーディング決定部４０１は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ　Ｍａｔｒｉｘ情報をユーザスケジューラ部４０８へ出力する。
　制御信号生成部４０２は、プリコーディング決定部４０１から出力された情報を用いて、移動局２２０に適用する垂直方向のプリコーディング情報やＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのＡＰ情報を含む制御信号を生成する。制御信号生成部４０２は、生成した制御信号を物理チャネル多重部４１１へ出力する。
　ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ生成部４０３は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを生成し、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを第２プリコーディング処理部４０４へ出力する。第２プリコーディング処理部４０４は、プリコーディング決定部４０１から出力された水平方向のプリコーディング情報を用いて、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ生成部４０３から出力されたＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳに対してプリコーディング処理を行う。第２プリコーディング処理部４０４は、プリコーディング処理を行ったＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを第１アンテナマッピング部４０５へ出力する。
　第１アンテナマッピング部４０５は、水平方向に並んだ特定の一列（複数）の送信アンテナ４１４について、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを送信させるためのマッピングを行う。第１アンテナマッピング部４０５は、マッピングを行ったＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを物理チャネル多重部４１１へ出力する。マッピングにより、時間（ｓｕｂ－ｆｒａｍｅ）および周波数（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｂｌｏｃｋ：物理リソースブロック）ごとに、規定の送信アンテナ４１４および規定のリソースからＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを送信できる。
　Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ生成部４０６は、移動局２２０においてデータを復調する際の基地局１１０が形成する１個のセルで共通の参照信号である、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを生成し、第２アンテナマッピング部４０７へ出力する。第２参照信号は、例えばＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳによって実現される。
　第２アンテナマッピング部４０７は、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを垂直方向に並んだ２つの送信アンテナ４１４について、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを送信させるためのマッピングを行う。第２アンテナマッピング部４０７は、マッピングを行ったＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを物理チャネル多重部４１１へ出力する。マッピングにより、時間（ｓｕｂ－ｆｒａｍｅ）および周波数（ＰＲＢ）ごとに、規定の送信アンテナ４１４および規定のリソースからＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを送信できる。
　ユーザスケジューラ部４０８は、上り制御信号復調部４１８から出力されたＰＭＩと、プリコーディング決定部４０１によって決定されたＰｒｅｃｏｄｉｎｇ　Ｍａｔｒｉｘ情報と、を用いて、スケジューリングを行う。ユーザスケジューラ部４０８は、互いにプリコーディングの相性がよい移動局２２０を同一のサブフレームにスケジューリングする。例えば、同方向に位置する複数の移動局２２０に同時送信すると互いに干渉するおそれがあるので、ユーザスケジューラ部４０８は、異なる方向に位置する複数の移動局２２０を組み合わせて、同一のサブフレームにスケジューリングする。ユーザスケジューラ部４０８は、スケジューリング情報をデータ信号生成部４０９へ出力する。
　データ信号生成部４０９は、ユーザスケジューラ部４０８から出力されたスケジューリング情報を用いて、データ信号を生成し、第１プリコーディング処理部４１０へ出力する。第１プリコーディング処理部４１０は、データ信号生成部４０９から出力されたデータ信号と、プリコーディング決定部４０１によって決定された水平方向および垂直方向のプリコーディング情報と、を用いて、プリコーディング処理を行う。第１プリコーディング処理部４１０は、プリコーディング処理を行ったデータ信号を物理チャネル多重部４１１へ出力する。
　物理チャネル多重部４１１は、制御信号生成部４０２から制御信号、第１アンテナマッピング部４０５からＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ、第２アンテナマッピング部４０７からＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ、第１プリコーディング処理部４１０からデータ信号を入力する。物理チャネル多重部４１１は、入力した各種信号を多重し、多重した信号を複数のＩＦＦＴ部４１２のうちの対応するＩＦＦＴ部４１２へ出力する。ＩＦＦＴ部４１２は、物理チャネル多重部４１１から出力された信号を時間領域の信号に変換し、複数の送信ＲＦ部４１３のうちの対応する送信ＲＦ部４１３へ出力する。
　送信ＲＦ部４１３は、ＩＦＦＴ部４１２から出力された信号を、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ）変換および搬送波変調して送信信号を生成する。送信ＲＦ部４１３は、生成した送信信号を、複数（８０）の送信アンテナ４１４のうちの対応する送信アンテナ４１４へ出力する。送信アンテナ４１４は、送信ＲＦ部４１３から出力された送信信号を下り送信信号として無線出力する。
　受信アンテナ４１５は、移動局２２０から出力された無線信号を受信し、受信ＲＦ部４１６へ出力する。受信ＲＦ部４１６は、受信アンテナ４１５から出力された信号を、搬送波除去およびＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換し、変換した信号をＦＦＴ部４１７へ出力する。ＦＦＴ部４１７は、受信ＲＦ部４１６から出力された信号をフーリエ変換により周波数成分のデータに分けて、上り制御信号復調部４１８へ出力する。上り制御信号復調部４１８は、ＦＦＴ部４１７から出力されたデータの中からＰＭＩを抽出し、ＰＭＩをプリコーディング決定部４０１へ出力する。
　図１に示した送信部１１１は、例えばプリコーディング決定部４０１、制御信号生成部４０２、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ生成部４０３、第２プリコーディング処理部４０４、第１アンテナマッピング部４０５、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ生成部４０６、第２アンテナマッピング部４０７などによって実現される。また、図１に示したアンテナ群１１２は、複数の送信アンテナ４１４によって実現される。
（移動局の機能ブロック図の一例）
　図５は、移動局の一例を示す機能ブロック図である。図５に示すように、移動局２２０は、受信アンテナ５０１と、受信ＲＦ部５０２と、ＦＦＴ部５０３と、制御信号復調部５０４と、チャネル推定部５０５と、チャネル推定部５０６と、Ｂ成分算出部５０７と、Ｃ成分算出部５０８と、データ信号復調部５０９と、ＣＳＩ算出部５１０と、上り制御信号生成部５１１と、ＩＦＦＴ部５１２と、送信ＲＦ部５１３と、送信アンテナ５１４と、を有する。
　受信アンテナ５０１は、ｅＮＢ２１０から出力された無線信号を受信し、受信ＲＦ部５０２へ出力する。受信ＲＦ部５０２は、受信アンテナ５０１から出力された信号を、搬送波除去およびＡ／Ｄ変換し、変換した信号をＦＦＴ部５０３へ出力する。ＦＦＴ部５０３は、受信ＲＦ部５０２から出力された信号をフーリエ変換により周波数成分のデータに分けて、制御信号復調部５０４、チャネル推定部５０５，５０６、データ信号復調部５０９およびＣＳＩ算出部５１０へ出力する。
　制御信号復調部５０４は、ＦＦＴ部５０３から出力された信号から、移動局２２０に適用された垂直方向のプリコーディング情報（重み情報）およびＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのＡＰ情報を得る。制御信号復調部５０４は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのＡＰ情報をチャネル推定部５０５へ出力する。また、制御信号復調部５０４は、垂直方向のプリコーディング情報をＢ成分算出部５０７へ出力する。
　チャネル推定部５０５は、ＦＦＴ部５０３から出力された信号および制御信号復調部５０４から出力されたＡＰ情報を用いて、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳによるチャネル推定により、後述する（６）式のＡ成分を得る。また、チャネル推定部５０５は、チャネル推定により得たＡ成分をＣ成分算出部５０８へ出力する。チャネル推定部５０６は、ＦＦＴ部５０３から出力された信号を用いて、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳによるチャネル推定により、無線チャネル間の垂直方向の位相差Δｈvを算出し、位相差ΔｈvをＢ成分算出部５０７へ出力する。
　Ｂ成分算出部５０７は、制御信号復調部５０４から出力された垂直方向のプリコーディング情報と、チャネル推定部５０６から出力された位相差Δｈvとを用いて、後述する（６）式のＢ成分を得る。Ｂ成分算出部５０７は、算出したＢ成分をＣ成分算出部５０８へ出力する。Ｃ成分算出部５０８は、チャネル推定部５０５から出力されたＡ成分と、Ｂ成分算出部５０７から出力されたＢ成分とを用いて、後述する（６）式のＣ成分（Ｃ＝Ａ×Ｂ）を得る。Ｃ成分は、ＰＤＳＣＨにおけるチャネル歪み成分である。Ｃ成分算出部５０８は、算出したＣ成分をデータ信号復調部５０９へ出力する。
　データ信号復調部５０９は、ＦＦＴ部５０３から出力された信号に含まれるＰＤＳＣＨを、Ｃ成分算出部５０８から出力されたＣ成分を用いて復調し、ユーザデータとして出力する。ＣＳＩ算出部５１０は、ＣＳＩ（チャネル品質）を算出し、ＣＳＩを上り制御信号生成部５１１へ出力する。上り制御信号生成部５１１は、ＣＳＩ算出部５１０から出力されたＣＳＩを用いて、上り制御信号を生成し、ＩＦＦＴ部５１２へ出力する。ＩＦＦＴ部５１２は、上り制御信号生成部５１１から出力された信号を時間領域の信号に変換し、送信ＲＦ部５１３へ出力する。
　送信ＲＦ部５１３は、ＩＦＦＴ部５１２から出力された信号をＤ／Ａ変換および搬送波変調して送信信号を生成する。送信ＲＦ部５１３は、生成した送信信号を、送信アンテナ５１４へ出力する。送信アンテナ５１４は、送信ＲＦ部５１３から出力された送信信号を上り送信信号として無線出力する。
　図１に示した受信部１２１は、受信ＲＦ部５０２やＦＦＴ部５０３などによって実現される。また、図１に示した復調部１２２は、例えば、制御信号復調部５０４、チャネル推定部５０５，５０６、Ｂ成分算出部５０７、Ｃ成分算出部５０８、データ信号復調部５０９などによって実現される。
（ｅＮＢの送信アンテナの配置の一例）
　図６は、ｅＮＢの送信アンテナの一例を示す説明図である。図６において、横方向は水平方向を示し、縦方向は垂直方向を示している。例えば、ＡＮＴ（０，０）～（７，０）は、水平方向に等間隔に並んでいる。また、例えば、ＡＮＴ（０，０）～（０，９）は、垂直方向に等間隔に並んでいる。なお、これ以外のアンテナについても、同様に各方向について等間隔で並んでいる。
　図６において、斜め方向の一の線が一のアンテナを示しており、相互に交差するアンテナは、偏波が異なることを示している。具体的には、ＡＮＴ（０，０）とＡＮＴ（４，０）とは、相互に偏波が異なる。
　少なくとも垂直方向の各アンテナの間隔は、比較的狭くなっているため、垂直方向のビームは鋭い指向性を得ることができる。また、垂直方向の各アンテナの無線チャネルにおいて、フェージング相関が大きくなり、各無線チャネルの位相差は信号の到来方向に依存する。
　そのため、垂直方向で隣接するアンテナの無線チャネルの位相差を推定することにより、ＲＳ（例えば、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ）を送信していない他のアンテナの無線チャネルも推定することができる。具体的には、ＡＮＴ（ｍ，０）とＡＮＴ（ｍ，１）とからＲＳを送信し、その無線チャネルの位相差に基づいて、他のＡＮＴ（ｍ，ｎ）の無線チャネル状態を推定することができる。本実施の形態では、このような位相差の推定を用いている。
（他のアンテナの無線チャネルを推定する原理）
　図７は、他のアンテナの無線チャネルを推定する原理の一例を示す説明図である。図７において、ＡＮＴ（ｍ，０），ＡＮＴ（ｍ，１），ＡＮＴ（ｍ，２），…，ＡＮＴ（ｍ，ｎ）は、垂直方向に並んでいる。ＡＮＴ（ｍ，０）とＡＮＴ（ｍ，１）から、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを送信し、その無線チャネルの位相差Δｈvに基づいて、他のＡＮＴ（ｍ，ｎ）の無線チャネルを推定することができる。具体的には、下記（１）、（２）式によって表すことができる。ｎ＝０，…，９である。
　ｈm,1＝ｈm,0・Δｈv…（１）
　ｈm・n＝ｈm・(n-1)・Δｈv＝ｈm,0・（Δｈv）n…（２）
　また、Δｈvは、下記（３）式によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ｈは位相、ｄは垂直方向のアンテナの間隔、θは移動局２２０に対する角度、λは信号の波長、である。このように、移動局２２０がＡＮＴ（ｍ，ｎ－１）から受信したＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳの位相と、移動局２２０がＡＮＴ（ｍ，ｎ）から受信したＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳの位相と、の差が位相差Δｈvとなる。このような原理を利用することにより、他のアンテナの無線チャネル状態を推定することができる。
（移動局において観測される信号の歪み成分について）
　次に、移動局２２０において観測される信号の歪み成分について説明する。まず、下記（４）式は、各送信アンテナからの無線チャネルの定義を示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、下記（５）式は、アンテナの重み（プリコーディング）が水平方向および垂直方向の階層構造であることを示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　移動局２２０が受信したＰＤＳＣＨにおける歪み成分Ｃ（Ｃ成分）は、アンテナ間の位相差Δｈvを用いて、下記（６）式に表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　上記（６）式において、Ａ成分は、最上段のアンテナ（ＡＮＴ（０，０）～（７，０））に水平方向のアンテナ重み（プリコーディング）を適用した信号を送信した場合における移動局２２０での歪みに相当する。Ａ成分は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのチャネル推定により得られる。Ｂ成分は、垂直方向のアンテナの重み情報（垂直方向のプリコーディング情報）と、無線チャネルの位相差Δｈvと、を用いて得られる。Ｃ成分は、Ａ成分とＢ成分とを乗算することによって得られる。
（Δｈvの他の算出例について）
　ここで、Δｈvの他の算出例について説明する。上記（１）式および上記（２）式に示した算出例は、ＡＮＴ（ｍ，０）と垂直方向に隣接するＡＮＴ（ｍ，１）との間のΔｈvを算出する例を示したが、これに限らず、ＡＮＴ（ｍ，０）と隣接しないＡＮＴとの間からΔｈvを算出することも可能である。これについて説明する。上記（３）式の右辺は、φの関数として、－ｅｘｐ（－ｊφ）と表すことができる。また、ＡＮＴ（ｍ，０）とＡＮＴ（ｍ，ｎ）間の無線チャネルの位相差ｈm・n／ｈm,0は、下記（７）式のように表すことができる。
　ｈm・n／ｈm,0＝（Δｈv）n＝ｅｘｐ（－ｊφｎ）…（７）
　０≦φ・ｎ＜２πの条件を満たせば、下記（８）式が成り立つ。
　ａｒｇ（ｈm・n／ｈm,0）＝－φ・ｎ…（８）
　このため、Δｈvは、下記（９）式のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　したがって、離れたアンテナを用いた場合でも、Δｈvを算出することができる。
　ここで、上記の条件式の変形例として下記（１０）式を考える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　上記（１０）式の条件式を満たす範囲で、離れたアンテナを用いた場合でも、無線チャネルの位相差を求めることができる。例えば、アンテナ間隔ｄ＝０．５λの場合、ｎ＝１のみが条件を満たす。アンテナ間隔ｄ＝０．３λの場合、ｎ＝１，２，３のみが条件を満たす。なお、ｎ＝３とは、ＡＮＴ（ｍ，３）に相当する。すなわち、ＡＮＴ（ｍ，０）とＡＮＴ（ｍ，３）とを用いて、Δｈvを算出することも可能である。
（ｅＮＢから送信される信号および信号を送信する送信アンテナの一例）
　図８は、ｅＮＢから送信される信号および信号を送信する送信アンテナの一例を示す説明図である。図８に示すように、最上段のアンテナ（ＡＮＴ（０，０）～（７，０））から、水平方向のアンテナ重みを適用したＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳが送信される。また、ＡＮＴ（０，８）およびＡＮＴ（０，９）から、アンテナ重みが適用されないＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳが送信される。
（サブフレーム構成とＰＲＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｂｌｏｃｋ）とのマッピングの一例）
　図９は、サブフレーム構成とＰＲＢとのマッピングの一例を示す説明図である。図９のマッピング９００に示すように、ＬＴＥで使用する無線アクセス方式のＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　Ａｃｃｅｓｓ）では、周波数方向に１５ｋＨｚ間隔で隣接する１２個のサブキャリア（１８０ｋＨｚ）を１つのＰＲＢとして区切り、さらに時間方向に１ｍｓごとに区切った無線リソースをユーザへ割り当てることができる。
　図９において、横方向は、１ｍｓの１サブフレーム（＝１４　ＯＦＤＭ　ｓｙｍｂｏｌｓ）を示している。ＰＲＢには、物理チャネルや信号がマッピングされる。物理チャネルには、ＰＤＳＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｆｏｒｍａｔ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ＨＡＲＱ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｄｏｗｎｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ）がある。
　ＰＣＦＩＣＨは、各サブフレームの先頭の何個のシンボルが下りリンク制御情報を送信可能な領域として確保されているかを通知するためのチャネルである。ＰＨＩＣＨは、ＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｕｐｌｉｎｋ　Ｓｈａｒｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ）に対する送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送信するためのチャネルである。ＰＵＳＣＨは、上りリンクのユーザデータを送信するための共有データチャネルである。ＰＤＣＣＨは、ｅＮＢ２１０がスケジューリングにより選択したユーザに対して、無線リソースの割当て情報を通知するために使用される。垂直方向のプリコーディング情報（重み情報）は、例えばＰＤＣＣＨを用いて送信される。
　また、マッピング９００に示すように、Ｃｅｌｌ固有のＣｅｌｌ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳや、ユーザ固有のＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳといった信号が割り当てられる。例えば、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳは、コード多重が行われる。符号９０１に示すように、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳの「１」は、４個のリソースエレメント（４マス）にまたがっており、４個のＡＰ（ＡＰ７，８，１１，１３）をコード多重することができる。コード多重には直交符号が用いられる。
　同様に、符号９０２に示すように、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳの「２」のマス目は、４個のリソースエレメント（４マス）にまたがっており、４個のＡＰ（ＡＰ９，１０，１２，１４）を多重することができる。このように、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳには８ＡＰがサポートされている。また、符号９０３には、ＰＤＳＣＨが割り当てられる箇所に、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳが割り当てられている。
　水平方向のＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳは、ＡＰ７～１４の８種類を同時に送信可能である。ＡＰ情報は、８種類のうちのどれを使ってチャネル推定したらよいかを指定する情報である。具体的には、ｅＮＢ２１０において、４種類の直交コードを多重しているので、移動局２２０側で、どの直交コードを使って復元するかを知るための情報である。
　例えば、アンテナ数が水平方向８本、垂直方向１０本のように、アンテナ数が拡張されると、多重数に応じてＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのＡＰが増加してしまう。本実施の形態では、ｅＮＢ２１０が、水平方向のアンテナ群１１２から移動局２２０固有のＲＳ（ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ）を送信し、垂直方向のアンテナ群１１２から移動局２２０共通のＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ）を送信する。このため、全送信アンテナ４１４から移動局２２０に共通のＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを送信しなくてもデータの復調が可能になり、リソースを削減することができる。
（無線通信システムが行うＰＤＳＣＨの復調手順の一例）
　図１０は、無線通信システムが行うＰＤＳＣＨの復調手順の一例を示すシーケンス図である。図１０の説明の前提として、ｅＮＢ２１０において、アンテナ数を水平方向８×垂直方向１０＝８０本とし、ＭＵ－ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ　Ｕｓｅｒ－ＭＩＭＯ）とし、垂直方向のプリコーディング制御（ビームフォーミングの段数）を８段階とする。また、ｅＮＢ２１０は、同時送信時に干渉が起こりにくい相性のよいＵＥの組み合わせを対象に、ＰＤＳＣＨを同一サブフレームにスケジューリングすることを可能にする。
　図１０において、ｅＮＢ２１０は、ＣＳＩ－ＲＳを複数の移動局２２０（ＵＥ１とＵＥ２）へ送信する（ステップＳ１００１）。ＣＳＩ－ＲＳは、品質測定を行うための信号であり、ＵＥ１とＵＥ２とに共通する信号である。
　次に、移動局２２０は、ＣＳＩ（チャネル品質）を算出し（ステップＳ１００２）、算出したＣＳＩをｅＮＢ２１０へ送信する（ステップＳ１００３）。ＣＳＩは、移動局２２０ごとに異なる。ＣＳＩには、チャネル品質指標（ＣＱＩ）、プリコード化マトリクス指標（ＰＭＩ）、ランク指標（ＲＩ）が含まれる。
　ｅＮＢ２１０は、これらの情報を用いてプリコーディングを決定し（ステップＳ１００４）、ユーザスケジューリングを行う（ステップＳ１００５）。ｅＮＢ２１０は、ＤＣＩ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ダウンリンク制御情報）を各移動局２２０に送信する（ステップＳ１００６）。ＤＣＩは、ＵＥ１とＵＥ２とで異なる。ＤＣＩには、垂直方向のアンテナウェイトＷｖnの３ｂｉｔで表される情報や、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳの送信に用いるＡＰの情報が含まれる。
　そして、ｅＮＢ２１０は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳを移動局２２０へ送信する（ステップＳ１００７）。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳは、ＵＥ１とＵＥ２とで異なる。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳは、水平方向に並んだ特定の列の送信アンテナ４１４から水平方向のプリコーディングが適用された最大８種類の信号である。
　移動局２２０は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳによるチャネル推定によりＡ成分を算出する（ステップＳ１００８）。また、ｅＮＢ２１０は、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを移動局２２０へ送信する（ステップＳ１００９）。Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳは、ＵＥ１とＵＥ２とに共通する信号である。Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳは、垂直方向に並んだ２個の送信アンテナ４１４からプリコーディングが適用されない信号である。移動局２２０は、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳによるチャネル成分からＢ成分を算出する（ステップＳ１０１０）。
　ステップＳ１０１０では、移動局２２０は、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳにおけるチャネル推定により無線チャネル間の位相差Δｈvを算出し、ＤＣＩに含まれるアンテナウェイトＷｖnの情報を用いることにより、Ｂ成分を得る。移動局２２０は、Ａ成分とＢ成分とを用いることにより、ＰＤＳＣＨにおけるチャネル歪み成分であるＣ成分を算出する（ステップＳ１０１１）。
　次に、ｅＮＢ２１０は、ＰＤＳＣＨを移動局２２０へ送信する（ステップＳ１０１２）。移動局２２０は、受信したＰＤＳＣＨと、算出したＣ成分とを用いて、ＰＤＳＣＨを復調し（ステップＳ１０１３）、一連の処理を終了する。
（ユーザスケジューリングの一例）
　図１１は、ユーザスケジューリングの一例を示す説明図である。図１１において、組み合わせ例１１００は、複数種類の物理チャネルを含めてどのような多重ができるかの例を示している。多重対象のＵＥは、ＵＥ１～６４の６４個ある。ＰＤＳＣＨ用プリコーディングは、水平および垂直の両方を適用した場合を示しており、６４種類ある。ＰＤＳＣＨ用プリコーディングの（０）、（１）は、プリコーディング用のインデックスを示している。
　ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ用プリコーディングは、水平成分のみを示しており、ＷH（０）～ＷH（７）のいずれかを示す。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ用ＡＰは、どのＡＰでＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳが送られるかを示しており、ＡＰ７～１４のいずれかを示す。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ用ＡＰは、プリコーディングパターンに応じて違うリソースが使われる。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ用ＡＰは、ＤＣＩで通知される。通知する垂直方向プリコーディング情報は、垂直方向のアンテナウェイトＷｖのインデックス番号を有し、０～７のいずれかを示す。ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ用ＡＰは、ＤＣＩで通知される。
（リソース量について従来との比較の一例）
　図１２は、リソース量について従来との比較の一例を示す説明図である。まず、比較における前提として、ｅＮＢ２１０は、例えば、アンテナ数を水平方向８×垂直方向１０＝８０本とし、ＭＵ－ＭＩＭＯの多重数を８多重×８倍＝６４多重とし、サブバンド数を９（システム帯域幅１０ＭＨｚ（５０ＲＢ）、サブバンドサイズ６ＲＢ）とする。また、例えば、水平方向ＰＭＩ（Ｗ1）を４ｂｉｔ、水平方向ＰＭＩ（Ｗ2）を４ｂｉｔ、垂直方向ＰＭＩを３ｂｉｔとする。
　説明図１２００において、従来方式１は、復調用ＲＳをＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのみで構成した場合を示している。従来方式１では、ＭＵ－ＭＩＭＯの多重数に応じた量の直交する時間周波数リソースが必要である。具体的には、ＲＳ用リソースは、「２４×８＝１９２」となる。この算出式の「２４」は、図９の「１」「２」に示す、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのリソースエレメント数（２４マス）を示す。また、この算出式の「８」は、ＭＵ－ＭＩＭＯの多重数を８倍としたことによる「８」を示す。なお、従来方式１では、ＤＣＩ増加量は０である。
　従来方式２は、復調用ＲＳをＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳのみで構成した場合を示している。従来方式２では、送信アンテナ４１４のアンテナ数に応じた量の直交する時間周波数リソースが必要である。また、プリコーディングの情報を移動局２２０に通知する必要がある。特に、水平成分の情報は、サブバンドごとに存在するため量が多くなる。従来方式２では、ＲＳ用リソースは、「２４×１０＝２４０」となる。この算出式の「２４」は、図９の「１」「２」に示す、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのリソースエレメント数（２４マス）を示す。また、この算出式の「１０」は、アンテナ数を垂直方向に１０倍としたことによる「１０」を示す。
　また、従来方式２では、ＤＣＩ増加量は、「４＋４×９＋３＝４３ｂｉｔ」である。この算出式の１番左の「４」は、水平方向ＰＭＩ（Ｗ1）が４ｂｉｔであることの「４」を示す。また、この算出式の「４×９」の「４」は、水平方向ＰＭＩ（Ｗ2）が４ｂｉｔであることの「４」を示す。また、この算出式の「４×９」の「９」は、サブバンド数の「９」を示す。また、この算出式の「３」は、垂直方向ＰＭＩが３ｂｉｔであることの「３」を示す。
　一方で、本実施の形態では、ＲＳ用リソースは、「２４＋２＝２６」となる。この算出式の「２４」は、図９の「１」「２」に示す、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳのリソースエレメント数（２４マス）を示す。また、この算出式の「２」は、図９のＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳのリソースエレメント数（２マス）を示す。ＤＣＩ増加量は、「３ｂｉｔ」である。この「３ｂｉｔ」は、垂直方向のアンテナウェイトＷｖnの情報量に相当する。
　このように、本実施の形態では、アンテナ数を８０本とし、ＭＵ－ＭＩＭＯの多重数を６４多重とし、サブバンド数を９としたとしても、ＲＳリソースの増大およびＤＣＩの増大を抑えることができる。
　以上説明したように、実施の形態では、ｅＮＢ２１０は、水平配列の第１の複数のアンテナ１１３から各移動局１２０で固有のＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ、垂直配列の第２の複数のアンテナ１１４から各移動局１２０で共通のＣｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳを送信し、垂直方向の重み情報を通知する。
　また、移動局２２０は、Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳに基づいて、垂直方向に並んだアンテナ間のチャネル状態の位相差Δｈvを推定する。さらに、移動局２２０は、ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳに基づくチャネル状態の推定結果と、推定した位相差Δｈvと、重み情報とに基づいて、データ信号に対する歪み成分（Ｃ成分）を推定して、推定した歪み成分に基づいてデータ信号を復調する。
　したがって、ｅＮＢ２１０の全アンテナからＲＳを送信しなくても、移動局２２０でデータを復調することができ、制御情報量の増加を抑えつつ、参照信号の送信に使用される無線リソースの増加を抑えることができる。このため、無線リソースのオーバーヘッドが大きくなることを抑えることができ、ＰＤＳＣＨの伝送効率が低下することを抑えることができる。
　１００，２００　無線通信システム
　１１０　基地局
　１１１　送信部
　１１２　アンテナ群
　１１３　第１の複数のアンテナ
　１１４　第２の複数のアンテナ
　１２０，２２０，２２０ａ，２２０ｂ　移動局
　１２１　受信部
　１２２　復調部
　２１０　ｅＮＢ
　４０１　プリコーディング決定部
　４０２　制御信号生成部
　４０３　ＵＥ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＲＳ生成部
　４０４　第２プリコーディング処理部
　４０５　第１アンテナマッピング部
　４０６　Ｃｏｍｍｏｎ　ＤＭ－ＲＳ生成部
　４０７　第２アンテナマッピング部
　４０８　ユーザスケジューラ部
　４０９　データ信号生成部
　４１０　第１プリコーディング処理部
　４１１　物理チャネル多重部
　４１２，５１２　ＩＦＦＴ部
　４１３，５１３　送信ＲＦ部
　４１４，５１４　送信アンテナ
　４１５，５０１　受信アンテナ
　４１６，５０２　受信ＲＦ部
　４１７，５０３　ＦＦＴ部
　４１８　上り制御信号復調部
　５０４　制御信号復調部
　５０５，５０６　チャネル推定部
　５０７　Ｂ成分算出部
　５０８　Ｃ成分算出部
　５０９　データ信号復調部
　５１０　ＣＳＩ算出部
　５１１　上り制御信号生成部

Claims (10)

  1. 　第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行って、自局と通信する移動局ごとの第１参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに、前記自局と通信する移動局に共通の第２参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報を送信する基地局と、
    　前記基地局によって送信された前記第１参照信号、前記第２参照信号および前記重み情報に基づいて、前記基地局によって送信された前記データ信号を復調する移動局と、
    　を含むことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記基地局は、前記アンテナ群のうちの前記第１の複数のアンテナおよび前記第２の複数のアンテナと異なる各アンテナによって前記第１参照信号および前記第２参照信号を送信しないことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記移動局は、
    　前記第２参照信号に基づいて、前記アンテナ群における前記第２方向に並んだアンテナ間のチャネル状態の位相差を推定し、
    　前記第１参照信号に基づくチャネル状態の推定結果と、推定した前記位相差と、前記重み情報とに基づいて、前記アンテナ群によって送信されたデータ信号に対する歪み成分を推定し、
    　推定した前記歪み成分に基づいて前記データ信号を復調する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記移動局は、
    　前記第２の複数のアンテナによって送信された第２参照信号に基づくチャネル状態の各推定結果を比較し、
    　前記各推定結果を比較した結果に基づいて、前記アンテナ群における前記第２方向に並んだアンテナ間のチャネル状態の位相差を推定する、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記アンテナ群は、前記第２方向のアンテナの配列間隔が、前記アンテナ群に含まれる各アンテナから送信される無線信号の１波長より狭いアンテナ群であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  6. 　前記第１方向は水平方向であり、前記第２方向は垂直方向であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  7. 　第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行った、自局と通信する移動局ごとの第１参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに、前記自局と通信する移動局に共通の第２参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報を送信する、
    　送信部を備えることを特徴とする基地局。
  8. 　基地局が、第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行った送信したデータ信号と、
    　前記基地局が、前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行って送信した、前記基地局と通信する移動局ごとの第１参照信号と、
    　前記基地局が、前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに送信した、前記基地局と通信する移動局に共通の第２参照信号と、
    　前記基地局が送信した、前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報と、
    　を受信する受信部と、
    　前記受信部によって受信された前記第１参照信号、前記第２参照信号および前記重み情報に基づいて、前記受信部によって受信されたデータ信号を復調する復調部と、
    　を備えることを特徴とする移動局。
  9. 　第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信する基地局による送信方法において、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行って、前記基地局と通信する移動局ごとの第１参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに、前記基地局と通信する移動局に共通の第２参照信号を送信し、
    　前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報を送信する、
    　ことを特徴とする送信方法。
  10. 　第１方向および第２方向の２次元状に配置されたアンテナ群によって、アンテナごとの重み付けを行ったデータ信号を送信する基地局と通信を行う移動局による復調方法において、
    　前記基地局が送信したデータ信号と、
    　前記基地局が、前記アンテナ群に含まれ前記第１方向に並んだ第１の複数のアンテナによって、前記データ信号に対応する重み付けを行って送信した、前記基地局と通信する移動局ごとの第１参照信号と、
    　前記基地局が、前記アンテナ群に含まれ、前記第１の複数のアンテナの一部のアンテナに対応する位置において前記第２方向に並んだ第２の複数のアンテナによって、アンテナごとの重み付けを行わずに送信した、前記基地局と通信する移動局に共通の第２参照信号と、
    　前記基地局が送信した、前記アンテナ群に含まれ前記第２方向に並んだ各アンテナにおける前記データ信号に対する重みを示す重み情報と、
    　を受信し、
    　受信した前記第１参照信号、前記第２参照信号および前記重み情報に基づいて、受信した前記データ信号を復調する、
    　ことを特徴とする復調方法。
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