JP5400896B2 - 無線通信システムにおける情報送信装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に関し、より詳しくは、無線通信システムにおける情報送信装置及び方法に関する。

無線通信システムは、音声やデータなどのような多様な種類の通信サービスを提供するために広範囲に展開されている。無線通信システムの目的は、多数のユーザが位置と移動性に関係なしに信頼できる（ｒｅｌｉａｂｌｅ）通信が可能にすることである。然しながら、無線チャネル（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌ）は、パスロス（ｐａｔｈ ｌｏｓｓ）、雑音（ｎｏｉｓｅ）、マルチパス（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ）によるフェーディング（ｆａｄｉｎｇ）現象、シンボル間干渉（ＩＳＩ；ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）または端末の移動性によるドップラ効果（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）などの非理想的な特性がある。従って、無線チャネルの非理想的特性を克服し、無線通信の信頼度（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）を高めるために多様な技術が開発されている。

信頼できる高速のデータサービスをサポートするための技術には、ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）がある。ＭＩＭＯ技術は、多重送信アンテナと多重受信アンテナを使用してデータの送受信効率を向上させる。ＭＩＭＯ技術には、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、送信ダイバーシティ（ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、ビーム形成（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）などがある。

多重受信アンテナ及び多重送信アンテナによりＭＩＭＯチャネル行列が形成される。ＭＩＭＯチャネル行列からランク（ｒａｎｋ）を求めることができる。ランクは、空間レイヤ（ｓｐａｔｉａｌ ｌａｙｅｒ）の個数である。ランクは、送信機が同時に送信できる空間ストリーム（ｓｐａｔｉａｌ ｓｔｒｅａｍ）の個数と定義されることもある。ランクは、空間多重化率ともいう。送信アンテナ個数をＮｔ、受信アンテナの個数をＮｒとする時、ランクＲはＲ≦ｍｉｎ｛Ｎｔ、Ｎｒ｝になる。

一方、ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）では３世帯以後の次世代移動通信システムとしてＩＭＴ−Ａ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）システムの標準化を進行している。ＩＭＴ−Ａシステムの目標は、ダウンリンク１Ｇｂｐｓ（ｇｉｇａｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）及びアップリンク５００Ｍｂｐｓ（ｍｅｇａｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）である高速の送信率（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を提供し、ＩＰ（ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ベースのマルチメディアシームレス（ｓｅａｍｌｅｓｓ）サービスをサポートすることである。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ではＩＭＴ−Ａシステムのための候補技術としてＬＴＥ−Ａ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）システムを考慮している。ＬＴＥ−Ａシステムは、ＬＴＥシステムの完成度を高める方向に進行され、ＬＴＥシステムと下位互換性（ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を維持すると予想されている。ＬＴＥ−ＡシステムとＬＴＥシステムとの間に互換性がある方が、ユーザの立場で便利で、事業者の立場でも既存装備のリサイクルを図ることができるためである。

ＬＴＥシステムにおけるダウンリンク送信は、４個の送信アンテナまでサポートされる。ＬＴＥ−Ａシステムにおけるダウンリンク送信は、８個の送信アンテナまでサポートされるように考慮されている。このように、既存のシステムに比べて送信アンテナ個数が増加される新しいシステムが考慮されることができる。送信アンテナが増加されるほど情報送信率、信頼度などが増加されることができる。

従って、送信アンテナ個数が拡張された無線通信システムにおける効率的な情報送信装置及び方法を提供する必要がある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、無線通信システムにおける情報送信装置及び方法を提供することである。

一態様で、無線通信システムにおける情報送信装置を提供する。前記装置は、Ｍ個のアンテナ；及び、前記Ｍ個のアンテナと連結され、前記Ｍ個のアンテナを介して送信される情報をプリコーディング行列に基づいて生成するように形成されるプロセッサ；を含み、前記プリコーディング行列は、複数の行列に基づいて生成され、前記複数の行列のうち一つの行列である第１の行列は、Ｎ（Ｎ＜Ｍ）個のアンテナのためのコードブック内から選択される。

他の態様で、無線通信システムにおける情報送信方法を提供する。前記方法は、プリコーディング行列に基づいて情報を生成する段階；及び、前記情報をＭ個のアンテナを介して送信する段階；を含み、前記プリコーディング行列は、複数の行列に基づいて生成され、前記複数の行列のうち一つの行列である第１の行列は、Ｎ（Ｎ＜Ｍ）個のアンテナのためのコードブック内から選択される。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
Ｍ個のアンテナ；及び、
上記Ｍ個のアンテナと連結され、
上記Ｍ個のアンテナを介して送信される情報をプリコーディング行列に基づいて生成するように形成されるプロセッサ；を含み、
上記プリコーディング行列は、複数の行列に基づいて生成され、上記複数の行列のうち一つの行列である第１の行列は、Ｎ（Ｎ＜Ｍ）個のアンテナのためのコードブック内から選択される行列であることを特徴とする情報送信装置。
（項目２）
上記プリコーディング行列の第１の部分行列は、上記第１の行列及び加重値行列の積により生成されることを特徴とする項目１に記載の情報送信装置。
（項目３）
上記複数の行列のうち上記第１の行列外の他の行列である第２の行列は、上記コードブック内から選択される行列であることを特徴とする項目１に記載の情報送信装置。
（項目４）
上記プリコーディング行列の第１の部分行列は、上記第１の行列に基づいて生成され、上記プリコーディング行列の第２の部分行列は、上記第２の行列に基づいて生成されることを特徴とする項目３に記載の情報送信装置。
（項目５）
上記プリコーディング行列の上記第１の部分行列及び上記第２の部分行列を除いた残りの部分行列は、上記コードブックに基づいて生成されない行列であることを特徴とする項目４に記載の情報送信装置。
（項目６）
上記第１の行列は、上記コードブックの第１の部分集合内から選択され、上記第２の行列は、上記コードブックの第２の部分集合内から選択されることを特徴とする項目３に記載の情報送信装置。
（項目７）
上記第１の行列は、フィードバックされる第１のチャネル状態情報に基づいて選択され、上記第２の行列は、フィードバックされる第２のチャネル状態情報に基づいて選択されることを特徴とする項目３に記載の情報送信装置。
（項目８）
上記第１のチャネル状態情報は、第１の周期にフィードバックされ、上記第２のチャネル状態情報は、第２の周期にフィードバックされ、上記第１の周期及び上記第２の周期は、整数倍関係であることを特徴とする項目７に記載の情報送信装置。
（項目９）
上記第１のチャネル状態情報は、周期的にフィードバックされ、上記第２のチャネル状態情報は、非周期的にフィードバックされることを特徴とする項目７に記載の情報送信装置。
（項目１０）
上記第１のチャネル状態情報は、ＰＵＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｐｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）上に送信され、上記第２のチャネル状態情報は、ＰＵＳＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｐｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）上に送信されることを特徴とする項目７に記載の情報送信装置。
（項目１１）
無線通信システムにおける送信機により実行される情報送信方法において、
プリコーディング行列に基づいて情報を生成する段階；及び、
上記情報をＭ個のアンテナを介して送信する段階；を含み、
上記プリコーディング行列は、複数の行列に基づいて生成され、上記複数の行列のうち一つの行列である第１の行列は、Ｎ（Ｎ＜Ｍ）個のアンテナのためのコードブック内から選択される行列であることを特徴とする方法。

無線通信システムにおける効率的な情報送信装置及び方法を提供することができる。従って、全体システム性能が向上されることができる。

無線通信システムを示すブロック図である。 無線フレーム構造の例を示す。 一つのダウンリンクスロットに対するリソースグリッドを示す例示図である。 ダウンリンクサブフレームの構造の例を示す。 複数の送信アンテナを含む送信機構造の一例を示すブロック図である。 受信機構造の例を示すブロック図である。 無線通信のための装置の例を示すブロック図である。 チャネル状態情報送信方法の例を示す流れ図である。 単一符号語を有する送信機構造の例を示すブロック図である。 多重符号語を有する送信機構造の例を示すブロック図である。 送信機構造の例を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る情報送信方法を示す流れ図である。 本発明の実施例が具現される無線通信のための装置を示すブロック図である。

以下の技術は、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）などのような多様な多重接続方式（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｓｃｈｅｍｅ）に使われることができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡ２０００のような無線技術（ｒａｄｉｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で具現されることができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）／ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような無線技術で具現されることができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．２０、Ｅ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ）などのような無線技術で具現されることができる。ＵＴＲＡは、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の一部である。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、Ｅ−ＵＴＲＡを使用するＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ）の一部であり、ダウンリンクでＯＦＤＭＡを採用し、アップリンクでＳＣ−ＦＤＭＡを採用する。ＬＴＥ−Ａ（Ａｄｖａｎｃｅｄ）はＬＴＥの進化である。

説明を明確にするために、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａを中心に記述するが、本発明の技術的思想はこれに制限されるものではない。

図１は、無線通信システムを示すブロック図である。

図１を参照すると、無線通信システム１０は、少なくとも一つの基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ；ＢＳ）１１を含む。各基地局１１は、特定の地理的領域（一般的にセルという）１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対して通信サービスを提供する。また、セルは、複数の領域（セクターという）に分けられることができる。端末（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）１２は、固定されたり移動性を有することができ、ＭＳ（ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ）、ＵＴ（ｕｓｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＳＳ（ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）、無線機器（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、無線モデム（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｄｅｍ）、携帯機器（ｈａｎｄｈｅｌｄ ｄｅｖｉｃｅ）等、他の用語で呼ばれることができる。基地局１１は、一般的に端末１２と通信する固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）を意味し、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ−ＮｏｄｅＢ）、ＢＴＳ（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）等、他の用語で呼ばれることができる。

以下、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク（ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）は端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクで、送信機は基地局の一部分であり、受信機は端末の一部分である。アップリンクで、送信機は端末の一部分であり、受信機は基地局の一部分である。

無線通信システムは、多重アンテナをサポートすることができる。送信機は、複数の送信アンテナ（ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ）を使用し、受信機は、複数の受信アンテナ（ｒｅｃｅｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ）を使用することができる。送信アンテナは、一つの信号またはストリーム（ｓｔｒｅａｍ）の送信に使われる物理的または論理的アンテナを意味し、受信アンテナは、一つの信号またはストリームの受信に使われる物理的または論理的アンテナを意味する。送信機及び受信機が複数のアンテナを使用する場合、無線通信システムは、ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）システムと呼ばれることができる。

無線通信の過程は、一つの単一階層で具現されることより垂直的な複数の独立的階層で具現されるのが好ましい。垂直的な複数の階層構造をプロトコルスタック（ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｔａｃｋ）と呼ぶ。プロトコルスタックは、通信システムで広く知られたプロトコル構造のためのモデルであるＯＳＩ（ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）モデルを参照することができる。

図２は、無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）構造の例を示す。

図２を参照すると、無線フレームは、１０個のサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）で構成され、一つのサブフレームは、２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成される。無線フレーム内のスロットは、＃０から＃１９までスロット番号が付けられる。一つのサブフレームの送信にかかる時間をＴＴＩ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）と呼ぶ。ＴＴＩは、情報送信のためのスケジューリング単位を意味する。例えば、一つの無線フレームの長さは１０ｍｓで、一つのサブフレームの長さは１ｍｓで、一つのスロットの長さは０．５ｍｓである。

無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数またはサブフレームに含まれるスロットの数は、多様に変更されることができる。

図３は、一つのダウンリンクスロットに対するリソースグリッド（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｒｉｄ）を示す例示図である。

図３を参照すると、ダウンリンクスロットは、時間領域（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）で複数のＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルを含み、周波数領域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）でＮ（ＤＬ）リソースブロック（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ）を含む。ＯＦＤＭシンボルは、一つのシンボル区間（ｓｙｍｂｏｌ ｐｅｒｉｏｄ）を表現するためのものであり、多重接続方式によってＯＦＤＭＡシンボル、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルなど、他の名称で呼ばれることができる。ダウンリンクスロットに含まれるリソースブロックの数Ｎ（ＤＬ）は、セルで設定されるダウンリンク送信帯域幅（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）に従属する。一つのリソースブロックは周波数領域で複数の副搬送波を含む。

リソースグリッド上の各要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）をリソース要素（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼ぶ。ここで、一つのリソースブロックは、時間領域で７ＯＦＤＭシンボル、周波数領域で１２副搬送波で構成される７×１２リソース要素を含むことを例示的に記述するが、リソースブロック内のＯＦＤＭシンボルの数と副搬送波の数はこれに制限されるものではない。ＯＦＤＭシンボルの数は、ＣＰ（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）の長さ、副搬送波間隔（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ）によって多様に変更されることができる。例えば、ノーマル（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰの場合、ＯＦＤＭシンボルの数は７であり、拡張された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ＣＰの場合、ＯＦＤＭシンボルの数は６である。

図３の一つのダウンリンクスロットに対するリソースグリッドは、アップリンクスロットに対するリソースグリッドにも適用されることができる。

図４は、ダウンリンクサブフレームの構造の例を示す。

図４を参照すると、ダウンリンクサブフレームは、２個の連続的な（ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ）スロットを含む。ダウンリンクサブフレーム内の第１のスロット（１ｓｔ ｓｌｏｔ）の前方部の３ＯＦＤＭシンボルは制御領域（ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｇｉｏｎ）であり、残りのＯＦＤＭシンボルはデータ領域（ｄａｔａ ｒｅｇｉｏｎ）である。ここで、制御領域が３ＯＦＤＭシンボルを含むのは例示に過ぎない。

データ領域にはＰＤＳＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）が割り当てられることができる。ＰＤＳＣＨ上にはダウンリンク情報が送信される。

制御領域には、ＰＣＦＩＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒｍａｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ＨＡＲＱ（ｈｙｂｒｉｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅｐｅａｔ ｒｅｑｕｅｓｔ）ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）などの制御チャネルが割り当てられることができる。

ＰＣＦＩＣＨは、端末にサブフレーム内でＰＤＣＣＨの送信に使われるＯＦＤＭシンボルの個数に関する情報を運ぶ（ｃａｒｒｙ）。ＰＤＣＣＨの送信に使われるＯＦＤＭシンボルの数はサブフレーム毎に変更されることができる。ＰＨＩＣＨは、アップリンクデータに対するＨＡＲＱ ＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）／ＮＡＣＫ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を運ぶ。

ＰＤＣＣＨは、ダウンリンク制御情報を運ぶ。ダウンリンク制御情報には、ダウンリンクスケジューリング情報、アップリンクスケジューリング情報またはアップリンクパワー制御命令などがある。ダウンリンクスケジューリング情報はダウンリンクグラント（ｇｒａｎｔ）ともいい、アップリンクスケジューリング情報はアップリンクグラントともいう。

図５は、複数の送信アンテナを含む送信機構造の一例を示すブロック図である。ここで、送信機は、端末または基地局の一部分である。

図５を参照すると、送信機１０は、チャネルエンコーダ（ｃｈａｎｎｅｌｅｎ ｃｏｄｅｒ）１１、マッパ（ｍａｐｐｅｒ）１２、直列／並列変換器（ｓｅｒｉａｌ／ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１３、多重アンテナエンコーダ（ｍｕｌｔｉ−ａｎｔｅｎｎａ ｅｎｃｏｄｅｒ）１４、及び複数の送信アンテナ１９−１，１９−２，．．．，１９−Ｎｔを含む。

チャネルエンコーダ１１はマッパ１２に連結され、マッパ１２は直列／並列変換器１３に連結され、直列／並列変換器１３は多重アンテナエンコーダ１４に連結され、多重アンテナエンコーダ１４は複数の送信アンテナ１９−１，１９−２，．．．，１９−Ｎｔに連結される。

チャネルエンコーダ１１は、情報ビット（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｉｔ）の入力を受け、情報ビットにチャネルコーディングを実行して符号化されたビット（ｅｎｃｏｄｅｄ ｂｉｔ）を生成するように形成される。

情報ビットは、送信機１０が送信しようとする情報に対応される。情報ビットの大きさは情報によって多様である。情報は、特別な制限なしに、ユーザデータ、制御情報などである。送信機１０は、物理階層（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）で具現されることができる。この場合、情報はＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）階層のような上位階層から由来したものである。

チャネルコーディングは、情報ビットに剰余ビット（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｂｉｔ）を付けるものであり、送信の際、チャネルに加えられる雑音などに対する効果を減らすために実行される。チャネルコーディング方式には制限がない。例えば、チャネルコーディング方式には、ターボコーディング（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）、コンボリューションコーディング（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ）、ブロックコーディング（ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）などが使われることができる。チャネルエンコーダ１１で生成される符号化されたビットの大きさは多様である。

マッパ１２は、チャネルエンコーダ１１から入力される符号化されたビットを信号コンステレーション（ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上の位置を表現するシンボルでマッピングして変調シンボル（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｍｂｏｌ）を生成するように形成される。変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）には制限がない。例えば、変調方式には、ｍ−ＰＳＫ（ｍ−ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）またはｍ−ＱＡＭ（ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などが使われることができる。マッパ１２で生成された変調シンボルの個数は、マッパ１２に入力される符号化されたビットの大きさ及び変調方式によって多様である。

直列／並列変換器１３は、直列に入力される変調シンボルを並列の変調シンボルに変換するように形成される。多重アンテナエンコーダ１４は、変調シンボルを時空間信号に変換するように形成される。複数の送信アンテナ１９−１，１９−２，．．．，１９−Ｎｔは、時空間信号をチャネルに送信するように形成される。

図６は、受信機構造の例を示すブロック図である。ここで、受信機は、端末または基地局の一部分である。

図６を参照すると、受信機２０は、複数の受信アンテナ２９−１，２９−２，．．．，２９−Ｎｒ、多重アンテナデコーダ（ｍｕｌｔｉ−ａｎｔｅｎｎａ ｄｅｃｏｄｅｒ）２４、並列／直列変換器（ｐａｒａｌｌｅｌ／ｓｅｒｉａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３、デマッパ（ｄｅｍａｐｐｅｒ）２２及びチャネルデコーダ（ｃｈａｎｎｅｌ ｄｅｃｏｄｅｒ）２１を含む。

複数の受信アンテナ２９−１，２９−２，．．．，２９−Ｎｒは多重アンテナデコーダ２４に連結され、多重アンテナデコーダ２４は並列／直列変換器２３に連結され、並列／直列変換器２３はデマッパ２２に連結され、デマッパ２２はチャネルデコーダ２１に連結される。

複数の受信アンテナ２９−１，２９−２，．．．，２９−Ｎｒは、チャネルから時空間信号を受信するように形成される。多重アンテナデコーダ２４は、時空間信号から受信シンボルを出力するように形成される。並列／直列変換器２３は、並列に入力される受信シンボルを直列の受信シンボルに変換するように形成される。

デマッパ２２は、受信シンボルから推定される符号化されたビットを生成するように形成される。デマッパ２２は、受信シンボルから送信機（図５参照）１０が送信した変調シンボルを推定（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）し、推定された変調シンボルに復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を実行して推定される符号化されたビットを生成するように形成されることができる。デマッパ２２は、受信シンボルから変調シンボルを推定するために検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むことができる。

チャネルデコーダ２１は、推定される符号化されたビットにチャネルデコーディングを実行して推定された情報ビットを生成するように形成される。受信機２０は、推定された情報ビットから送信機（図５参照）１０が送信した情報を推定する。

複数の送信アンテナを含む送信機は、送信技法（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）によって情報を空間処理（ｓｐａｔｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）して送信することができる。多様な送信技法があるが、以下、送信機は、プリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）を介して情報を送信すると仮定する。

図７は、無線通信のための装置の例を示すブロック図である。

図７を参照すると、送信機１００は、プリコーダ（ｐｒｅｃｏｄｅｒ）１１０及び複数の送信アンテナ１９０−１，．．．，１９０−Ｎｔを含む。送信機１００と受信機２００との間にはＭＩＭＯチャネルが形成される。受信機２００は、検出器２１０及び複数の受信アンテナ２９０−１，．．．，２９０−Ｎｒを含む。

プリコーダ１１０は、Ｒ個の情報シンボルｓ_１，．．．，ｓ_Ｒの入力を受け、Ｒ個の情報シンボルｓ_１，．．．，ｓ_Ｒにプリコーディングを実行してＮｔ個の送信シンボルｚ_１，．．．，ｚ_Ｎｔを出力するように形成される。情報シンボルは、情報に対応される複素数シンボル（ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｍｂｏｌ）である。例えば、情報シンボルは変調シンボルである。

送信機１００は、Ｎｔ個の送信アンテナ１９０−１，．．．，１９０−Ｎｔを介してＮｔ個の送信シンボルｚ_１，．．．，ｚ_Ｎｔを送信する。送信機１００は、Ｒ個の情報シンボルを同時に送信することができる。即ち、Ｒはランクである。

プリコーディングは、次の数式のように示すことができる。

ここで、ｚ＝［ｚ_１，．．．，ｚ_Ｎｔ］^Ｔは送信シンボルベクトルであり、Ｑ_Ｎｔ×ＲはＮｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列であり、ｓ＝［ｓ_１，．．．，ｓ_Ｒ］^Ｔは情報シンボルベクトルである。Ｎｔは送信アンテナの個数であり、Ｒはランクである。ランクが１の場合（Ｒ＝１）、プリコーディング行列は列ベクトル（ｃｏｌｕｍｎ ｖｅｃｔｏｒ）であるため、プリコーディングベクトルということができる。以下、プリコーディング行列はプリコーディングベクトルを含む概念である。

受信機２００は、Ｎｒ個の受信アンテナ２９０−１，．．．，２９０−Ｎｒを介してＮｒ個の受信シンボルｙ_１，．．．，ｙ_Ｎｒを受信する。

検出器２１０は、Ｎｒ個の受信シンボルｙ_１，．．．，ｙ_ＮｒからＲ個の情報シンボルｓ_１，．．．，ｓ_Ｒを推定してＲ個の推定シンボルｘ_１，．．．，ｘ_Ｒを検出するように形成される。推定シンボルｘ_ｉは情報シンボルｓ_ｉを推定したシンボルである（ｉ＝１，．．．，Ｒ）。検出器２１０は、ＺＦ（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅｄ ｅｒｒｏｒ）またはＭＬ（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｙｈｏｏｄ）などの検出技法により推定シンボルを検出することができる。

Ｎｒ個の受信シンボルｙ_１，．．．，ｙ_Ｎｒを受信信号ベクトルｙとし、次の数式のように示すことができる。

ここで、ｙ＝［ｙ_１，．．．，ｙ_Ｎｒ］^Ｔは受信信号ベクトルであり、ＨはＮｒ×Ｎｔの大きさのＭＩＭＯチャネル行列であり、Ｑ_Ｎｔ×ＲはＮｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列であり、ｓ＝［ｓ_１，．．．，ｓ_Ｒ］^Ｔは情報シンボルベクトルであり、ｎ＝［ｎ_１，．．．，ｎ_Ｒ］^Ｔは雑音ベクトルである。以下、行列は、列ベクトル及び行ベクトル（ｒｏｗ ｖｅｃｔｏｒ）を含む概念である。

プリコーダ１１０でどんなプリコーディング行列が使われるかが問題となる。例えば、プリコーディング行列は、ＭＩＭＯチャネル行列がＳＶＤ（ｓｉｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）により分解された行列から決定されることができる。

ＭＩＭＯチャネル行列は、ＳＶＤにより次の数式のように分解されることができる。

ここで、Ｕ及びＶは、各々、ユニタリ（ｕｎｉｔａｒｙ ｍａｔｒｉｘ）行列であり、Ｄは対角行列（ｄｉａｇｏｎａｌ ｍａｔｒｉｘ）である。（・）^Ｈは（・）のエルミート（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）行列である。

プリコーディング行列としてユニタリ行列Ｖが使われる場合、システムの性能が向上されることができる。プリコーディング行列がＳＶＤ方式に決定される場合、数式２は、次の数式のように変形されることができる。

ここで、Ｄは、対角行列であるため、受信機２００で情報シンボルベクトルｓが容易に推定されることができる。計算複雑度が低いためである。

送信機１００でＭＩＭＯチャネル行列から分解されたユニタリ行列がプリコーディング行列として使われる場合、システム性能が向上されることができる。ただし、プリコーディング行列が必ず前記ユニタリ行列である必要はない。前記ユニタリ行列外にもチャネル状況に合うプリコーディング行列が使われる場合、システム性能が向上されることができる。送信機１００でチャネル状況に合うプリコーディング行列が使われるために、送信機１００は、送信機１００と受信機２００との間のチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を知らなければならない。

一般的に送信機１００はチャネル状態情報を知らない。従って、受信機２００は、チャネルを推定し、送信機１００にフィードバックチャネル（ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｈａｎｎｅｌ）上にチャネル状態情報をフィードバックすることができる。送信機１００は、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて受信機２００に情報を送信することができる。このような情報送信方式を閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）方式と呼ぶ。閉ループ方式は、チャネル適応的に情報が送信されることによってシステム性能が向上されることができる。然しながら、チャネル状態情報をフィードバックするための無線リソースが必要である。

送信機１００は、フィードバックされたチャネル状態情報を用いることなく、受信機２００に情報を送信することもできる。このような情報送信方式を開ループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）方式と呼ぶ。開ループ方式の場合、受信機２００はチャネル状態情報をフィードバックしない。または、受信機２００は、チャネル状態情報をフィードバックするが、送信機１００でフィードバックされたチャネル状態情報を用いない場合もある。

送信機１００は、コードブック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ）ベースのプリコーディング方式に情報を送信することができる。コードブックは、複数の行列を元素とする集合である。コードブックは、送信機と受信機との間に予め設定される。コードブック内の複数の行列の各々は、コードブックインデックスに一対一にマッピングされることができる。

受信機２００は、チャネル状態情報をフィードバックすることができる。フィードバックされるチャネル状態情報は、ＰＭＩ（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を含むことができる。ＰＭＩは、コードブック内の行列を指示する。送信機１００は、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいてプリコーディング行列をコードブック内から選択する。送信機１００は、プリコーディング行列をコードブックの部分集合（ｓｕｂｓｅｔ）内から選択することもできる。コードブックベースのプリコーディング方式には、常に最適の（ｏｐｔｉｍａｌ）プリコーディング行列が適用されることはできない。然しながら、フィードバックオーバーヘッドを減らすことができるという長所がある。

次の表は、送信アンテナの個数Ｎｔが２の場合に使われることができるコードブックの例を示す。ただし、これはコードブックの例示に過ぎず、コードブックを制限するものではない。

表を参照すると、送信アンテナ個数Ｎｔが２の場合のコードブックは総７個の行列を含む。コードブックは、ランク１に対しては４個の行列、ランク２に対しては３個の行列を含む。

ＬＴＥで開ループ方式が適用される場合、ランク２のためのコードブックインデックス０に対応される行列がプリコーディング行列として使われる。ＬＴＥで閉ループ方式が適用される場合、ランクが２のためのコードブックインデックス０に対応される行列はプリコーディング行列として使われない。即ち、ＬＴＥで単位行列（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）は開ループ方式でのみ使われる。ＬＴＥで閉ループ方式のためのプリコーディング行列は総６個になる。

次の表は、送信アンテナの個数Ｎｔが４の場合に使われることができるコードブックの例を示す。ただし、これはコードブックの例示に過ぎず、コードブックを制限するものではない。

ここで、Ｗ_ｎ ^｛ｓ｝は、数式Ｗ_ｎ＝Ｉ−２ｕ_ｎｕ_ｎ ^Ｈ／ｕ_ｎ ^Ｈｕ_ｎから集合｛ｓ｝により決められた列（ｃｏｌｕｍｎｓ）で定義された行列を示す（ｎ＝０，１，．．．，１５）。Ｉは４×４単位行列であり、ベクトルｕ_ｎは表によって与えられる。表を参照すると、送信アンテナ個数Ｎｔが４の場合のコードブックは総６４個の行列を含む。

ＬＴＥで開ループ方式が適用される場合、コードブックインデックス１２、１３、１４及び１５に対応される行列がプリコーディング行列として使われる。基地局は、ＰＵＳＣＨ上に送信される情報に前記行列を循環的に（ｃｙｃｌｉｃａｌｌｙ）適用する。ＬＴＥでは、開ループ方式のためのプリコーディング行列が送信機と受信機との間に事前に規約されている。このように、開ループ方式のためのプリコーディング行列はコードブック内の行列が用いられることができる。ただし、これは開ループ方式のプリコーディングの例示に過ぎず、開ループ方式のプリコーディング行列を制限するものではない。

コードブックは、次のような特性を有するように構成されることができる。ただし、これはコードブック特性の例示に過ぎず、コードブックを制限するものではない。

（１）一定な絶対値（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ）：コードブック内の任意の行列の各要素は‘０’でない同一大きさを有する。

（２）重複特性（ｎｅｓｔｅｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）：下位ランク（ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ）行列は、上位ランク（ｈｉｇｈｅｒ ｒａｎｋ）行列の特定列の部分集合で構成されるように設計される。

（３）制限されたアルファベット（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ａｌｐｈａｂｅｔ）：コードブック内の任意の行列の各要素のアルファベットは｛±１，±ｊ，±（１＋ｊ）／ｓｑｒｔ（２），±（−１＋ｊ）／ｓｑｒｔ（２）｝で構成される。

図８は、チャネル状態情報送信方法の例を示す流れ図である。

図８を参照すると、基地局は、端末に参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ；ＲＳ）を送信する（Ｓ１１）。参照信号は、チャネル測定のために基地局と端末の両方が知っている信号である。参照信号はパイロット（ｐｉｌｏｔ）とも呼ばれることができる。チャネル測定のための参照信号は、セル内の全ての端末に送信される共用参照信号（ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ）であってもよい。共用参照信号は、セル間衝突を防止するためにセル毎に異なることができる。この場合、共用参照信号は、セル特定参照信号（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ）である。チャネル測定のための参照信号の例として、ＣＳＩ−ＲＳ（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ＲＳ）がある。

端末は、参照信号に基づいてチャネルを測定する（Ｓ１２）。端末は、基地局にチャネル状態情報をフィードバックする（Ｓ１３）。チャネル状態情報とは、チャネルに対する一般的な情報を意味するものであり、特別な制限はない。チャネル状態情報は、ＣＱＩ（ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ、及びＲＩ（ｒａｎｋ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を含むことができる。ＣＱＩは、チャネルに適するＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）を指示する。ＰＭＩは、チャネルに適するコードブックインデックスを指示する。ＲＩは、チャネルのランクを指示する。

チャネル状態情報は、全体帯域に対してフィードバックされたり、或いは全体帯域のうち一部帯域であるサブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）に対してフィードバックされることができる。例えば、サブバンドは、特定個数のリソースブロックである。サブバンドは、端末により選択されたり、或いはＲＲＣ（ｒａｄｉｏ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）シグナリングのように上位階層シグナリングにより設定されることができる。

チャネル状態情報は周期的に送信されることができる。例えば、端末は、ＰＵＣＣＨ上にチャネル状態情報を周期的に送信することができる。または、チャネル状態情報は、基地局が要請した場合に非周期的に送信されることができる。例えば、基地局がアップリンクグラントでチャネル状態情報を要請する場合、端末はＰＵＳＣＨ上にチャネル状態情報を非周期的に送信することができる。

ＦＤＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）方式で、基地局はダウンリンクチャネル特性を知ることができない。従って、端末は、ダウンリンクチャネル特性に対するチャネル状態情報をフィードバックする。基地局は、フィードバックされたチャネル状態情報をダウンリンク送信に用いることができる。ＴＤＤ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）方式では、アップリンクチャネルの特性とダウンリンクチャネルの特性がほぼ相補的な（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ）チャネル相補性（ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）がある。ＴＤＤ方式の場合にも端末はダウンリンクチャネル特性に対するチャネル状態情報をフィードバックすることができる。

以下、プリコーディングにより情報を送信する送信機の構造に対して述べる。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、ランクによって空間的に一つまたは複数の符号語（ｃｏｄｅｗｏｒｄ）を有することができる。符号語とは、情報ビットにチャネルコーディングが実行される符号化されたビットを意味する。空間的に一つの符号語を有する場合を単一符号語（ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｄｅｗｏｒｄ；ＳＣＷ）構造という。空間的に複数の符号語を有する場合を多重符号語（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｄｅｗｏｒｄ；ＭＣＷ）構造という。

図９は、単一符号語を有する送信機構造の例を示すブロック図である。ここで、送信機は、端末または基地局の一部分である。

図９を参照すると、送信機３００は、チャネルエンコーダ３１０、コードビットパーサ、及び空間−周波数インターリーバ（ｃｏｄｅｂｉｔ ｐａｒｓｅｒ ａｎｄ ｓｐａｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）３２０、複数のマッパ３３０−１，．．．，３３０−Ｒ、プリコーダ３４０、複数のＩＦＦＴ部（ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓ ｆｏｒｍｕｎｉｔ）３５０−１，．．．，３５０−Ｎｔ、複数のアナログプロセッサ（ａｎａｌｏｇ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３６０−１，．．．，３６０−Ｎｔ、及び複数の送信アンテナ３９０−１，．．．，３９０−Ｎｔを含む。

チャネルエンコーダ３１０はコードビットパーサ及び空間−周波数インターリーバ３２０に連結され、コードビットパーサ及び空間−周波数インターリーバ３２０は複数のマッパ３３０−１，．．．，３３０−Ｒに連結され、複数のマッパ３３０−１，．．．，３３０−Ｒはプリコーダ３４０に連結され、プリコーダ３４０は複数のＩＦＦＴ部３５０−１，．．．，３５０−Ｎｔに連結される。複数のＩＦＦＴ部３５０−１，．．．，３５０−Ｎｔの各々は複数のアナログプロセッサ３６０−１，．．．，３６０−Ｎｔの各々に連結され、複数のアナログプロセッサ３６０−１，．．．，３６０−Ｎｔの各々は複数の送信アンテナ３９０−１，．．．，３９０−Ｎｔの各々に連結される。即ち、ＩＦＦＴ部＃ｎ（３５０−ｎ）はアナログプロセッサ＃ｎ（３６０−ｎ）に連結され、アナログプロセッサ＃ｎ（３６０−ｎ）は送信アンテナ＃ｎ（３９０−ｎ）に連結される（ｎ＝１，．．．，Ｎｔ）。

コードビットパーサ及び空間−周波数インターリーバ３２０は、チャネルエンコーダ３１０から入力される符号化されたビットを分解（ｐａｒｓｉｎｇ）し、分解される符号化されたビット毎に送信アンテナ及び周波数リソースにわたって（ａｃｒｏｓｓ）再配列（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ）し、再配列されたビット（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ ｂｉｔ）を生成するように形成される。各再配列されたビットは複数のマッパ３３０−１，．．．，３３０−Ｒの各々に入力される。複数のマッパ３３０−１，．．．，３３０−Ｒの各々は空間ストリームを出力する。各空間ストリームは一つまたは複数の複素数シンボルで構成される。例えば、複素数シンボルは変調シンボルである。ここで、Ｒはランクである。

プリコーダ３４０は、Ｒ個の空間ストリームにプリコーディングを実行してＮｔ個の送信ストリームを生成するように形成される。各送信ストリームは、各空間ストリームと同一個数の複素数シンボルで構成されることができる。

送信ストリームは、順に情報送信のために割当を受けたリソースブロック内のリソース要素にマッピングされることができる。一つの複素数シンボルは一つのリソース要素にマッピングされることができる。多重アンテナ送信の場合、送信アンテナ毎に定義された一つのリソースグリッド（図３参照）がある。

送信機３００が情報送信のために割当を受けたリソースブロックは一つ以上である。複数のリソースブロックが割り当てられる場合、複数のリソースブロックは連続的に割り当てられたり、或いは不連続的に割り当てられることができる。ここで、リソースブロックは、物理的（ｐｈｙｓｉｃａｌ）リソースブロックであってもよく、仮想的（ｖｉｒｔｕａｌ）リソースブロックであってもよい。物理的リソースブロックは周波数領域で物理的に集中された（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）副搬送波を含む。仮想的リソースブロックは周波数領域で物理的に分散された（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）副搬送波を含む。仮想的リソースブロックが含む副搬送波の分散方式には特別な制限がない。

複数のＩＦＦＴ部３５０−１，．．．，３５０−Ｎｔの各々は、リソースブロック内のＯＦＤＭシンボル毎に時間−連続的な（ｔｉｍｅ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）ＯＦＤＭ信号を生成するように形成される。時間−連続的なＯＦＤＭ信号はＯＦＤＭベースバンド（ｂａｓｅｂａｎｄ）信号とも呼ぶ。複数のＩＦＦＴ部３５０−１，．．．，３５０−Ｎｔの各々は、ＯＦＤＭシンボル毎にＩＦＦＴ実行、ＣＰ挿入などによりＯＦＤＭ信号を生成することができる。

複数のアナログプロセッサ３６０−１，．．．，３６０−Ｎｔの各々は、複数の送信アンテナ３９０−１，．．．，３９０−Ｎｔの各々のためのＯＦＤＭベースバンド信号を処理して無線信号（ｒａｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ）を生成するように形成される。ＯＦＤＭベースバンド信号は搬送波周波数（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）にアップコンバージョン（ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）されて無線信号に変換されることができる。搬送波周波数は中心周波数（ｃｅｎｔｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）とも呼ぶ。送信機３００は、単一搬送波（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ）システム及び多重搬送波（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ）システムの両方をサポートすることができる。無線信号は、アップコンバージョン外にも増幅（ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、フィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）などがさらに実行されて生成されることができる。複数の送信アンテナ３９０−１，．．．，３９０−Ｎｔの各々を介して無線信号が送信される。

このように、空間レイヤの全体に対して一つの符号語が使われることができる。

図１０は、多重符号語を有する送信機構造の例を示すブロック図である。ここで、送信機は、端末または基地局の一部分である。

図１０を参照すると、送信機４００は、複数のチャネルエンコーダ４１０−１，．．．，４１０−Ｒ、複数のインターリーバ４２０−１，．．．，４２０−Ｒ、複数のマッパ４３０−１，．．．，４３０−Ｒ、プリコーダ４４０、複数のＩＦＦＴ部４５０−１，．．．，４５０−Ｎｔ、複数のアナログプロセッサ４６０−１，．．．，４６０−Ｎｔ、及び複数の送信アンテナ４９０−１，．．．，４９０−Ｎｔを含む。

複数のチャネルエンコーダ４１０−１，．．．，４１０−Ｒの各々は複数のインターリーバ４２０−１，．．．，４２０−Ｒの各々に連結され、複数のインターリーバ４２０−１，．．．，４２０−Ｒの各々は複数のマッパ４３０−１，．．．，４３０−Ｒの各々に連結され、複数のマッパ４３０−１，．．．，４３０−Ｒはプリコーダ４４０に連結される。即ち、チャネルエンコーダ＃ｍ（４１０−ｒ）はインターリーバ＃ｍ（４２０−ｒ）に連結され、インターリーバ＃ｒ（４２０−ｒ）はマッパ＃ｒ（４３０−ｒ）に連結される（ｒ＝１，．．．，Ｒ）。

プリコーダ４４０は複数のＩＦＦＴ部４５０−１，．．．，４５０−Ｎｔに連結される。複数のＩＦＦＴ部４５０−１，．．．，４５０−Ｎｔの各々は複数のアナログプロセッサ４６０−１，．．．，４６０−Ｎｔの各々に連結され、複数のアナログプロセッサ４６０−１，．．．，４６０−Ｎｔの各々は複数の送信アンテナ４９０−１，．．．，４９０−Ｎｔの各々に連結される。即ち、ＩＦＦＴ部＃ｎ（４５０−ｎ）はアナログプロセッサ＃ｎ（４６０−ｎ）に連結され、アナログプロセッサ＃ｎ（４６０−ｎ）は送信アンテナ＃ｎ（４９０−ｎ）に連結される（ｎ＝１，．．．，Ｎｔ）。

このように、空間レイヤ別に各々の符号語が使われることができる。その他、図７で説明した送信機３００に関する説明が多重符号語構造の送信機４００にも適用されることができる。

図１１は、送信機構造の例を示すブロック図である。ここで、送信機は、端末または基地局の一部分である。

図１１を参照すると、送信機５００は、複数のチャネルエンコーダ５１０−１，．．．，５１０−Ｑ、複数のスクランブラ（ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）５２０−１，．．．，５２０−Ｑ、複数のマッパ５３０−１，．．．，５３０−Ｑ、レイヤマッパ（ｌａｙｅｒ ｍａｐｐｅｒ）５４０、プリコーダ５５０、複数のリソース要素マッパ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍａｐｐｅｒ）５６０−１，．．．，５６０−Ｎｔ、複数のＩＦＦＴ部５７０−１，．．．，５７０−Ｎｔ、複数のアナログプロセッサ５８０−１，．．．，５８０−Ｎｔ、及び複数の送信アンテナ５９０−１，．．．，５９０−Ｎｔを含む。

複数のチャネルエンコーダ５１０−１，．．．，５１０−Ｑの各々は複数のスクランブラ５２０−１，．．．，５２０−Ｑの各々に連結され、複数のスクランブラ５２０−１，．．．，５２０−Ｑの各々は複数のマッパ５３０−１，．．．，５３０−Ｑの各々に連結され、複数のマッパ５３０−１，．．．，５３０−Ｑはレイヤマッパ５４０に連結され、レイヤマッパはプリコーダ５５０に連結される。即ち、チャネルエンコーダ＃ｑ（５１０−ｑ）はスクランブラ＃ｑ（５２０−ｑ）に連結され、スクランブラ＃ｑ（５２０−ｑ）はマッパ＃ｑ（５３０−ｑ）に連結される（ｑ＝１，．．．，Ｑ）。Ｑは符号語の個数である。ＬＴＥでは２符号語までサポートされる。従って、ＬＴＥでＱは１または２である。

プリコーダ５５０は複数のリソース要素マッパ５６０−１，．．．，５６０−Ｎｔに連結される。複数のリソース要素マッパ５６０−１，．．．，５６０−Ｎｔの各々は複数のＩＦＦＴ部５７０−１，．．．，５７０−Ｎｔの各々に連結され、複数のＩＦＦＴ部５７０−１，．．．，５７０−Ｎｔの各々は複数のアナログプロセッサ５８０−１，．．．，５８０−Ｎｔの各々に連結され、複数のアナログプロセッサ５８０−１，．．．，５８０−Ｎｔの各々は複数の送信アンテナ５９０−１，．．．，５９０−Ｎｔの各々に連結される。即ち、リソース要素マッパ＃ｎ（５６０−ｎ）はＩＦＦＴ部＃ｎ（５７０−ｎ）に連結され、ＩＦＦＴ部＃ｎ（５７０−ｎ）はアナログプロセッサ＃ｎ（５８０−ｎ）に連結され、アナログプロセッサ＃ｎ（５８０−ｎ）は送信アンテナ＃ｎ（５９０−ｎ）に連結される（ｎ＝１，．．．，Ｎｔ）。ＬＴＥでプリコーディング技法が適用される場合、Ｎｔは２または４である。

複数のスクランブラ５２０−１，．．．，５２０−Ｑの各々は各符号語に対する符号化されたビットとスクランブリングシーケンス（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）をスクランブルし、スクランブルされたビット（ｓｃｒａｍｂｌｅｄ ｂｉｔ）を生成するように形成される。

複数のマッパ５３０−１，．．．，５３０−Ｑの各々は各符号語に対する変調シンボルを生成するように形成される。レイヤマッパ５４０は各符号語に対する変調シンボルをＲ個の空間レイヤにマッピングするように形成される。変調シンボルが空間レイヤにマッピングされる方式は多様である。これによって、Ｒ個の空間ストリームが生成される。ここで、Ｒはランクである。ランクＲは、符号語の個数Ｑと同じ、或いは大きい。送信アンテナの個数Ｎｔは、ランクＲと同じ、或いは小さい。

空間ストリームをｓ_ｒ（１），ｓ_ｒ（２），．．．，ｓ_ｒ（Ｍ）とする（ｒ＝１，．．．，Ｒ）。ここで、Ｍは空間ストリーム当たり複素数シンボルの個数である。情報シンボルベクトルをｓ（ｋ）＝［ｓ_１（ｋ），．．．，ｓ_Ｒ（ｋ）］^Ｔとする（ｋ＝１，．．．，Ｍ）。

プリコーダ５５０は、Ｎｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列Ｑ_Ｎｔ×Ｒ（ｋ）及び情報シンボルベクトルｓ（ｋ）をかけることによってプリコーディングを実行して送信シンボルベクトルｚ（ｋ）＝［ｚ_１（ｋ），．．．，ｚ_Ｎｔ（ｋ）］^Ｔを出力することができる（ｋ＝１，．．．，Ｍ）。送信ストリームをｚ_ｎ（１）、ｚ_ｎ（２），．．．，ｚ_ｎ（Ｍ）とする（ｎ＝１，．．．，Ｎｔ）。

リソース要素マッパ＃ｎ（５６０−ｎ）は、送信ストリームｚ_ｎ（ｋ）を順にリソースブロック内のリソース要素にマッピングする（ｋ＝１，．．．，Ｍ）。インデックスｋは、空間ストリーム（または送信ストリーム）を構成する複素数シンボルの順序を指示するインデックスである。または、インデックスｋは、リソースブロック内のリソース要素を指示するインデックスを意味したり、ＯＦＤＭシンボル内の副搬送波を指示するインデックスを意味することもある。以下、インデックスｋは、送信シンボルがマッピングされる時間−周波数リソースを指示するインデックスをいう。時間−周波数リソースは、副搬送波、リソース要素またはリソースグループなどである。プリコーディング行列は、インデックスｋによって異なる行列が使われることができる。

以上、コードブックベースのプリコーディング技法が適用された情報送信装置及び方法に対して記述した。ＬＴＥシステムにおけるダウンリンク送信は４個の送信アンテナまでサポートされる。従って、ＬＴＥシステムでは２個の送信アンテナのためのコードブック及び４個の送信アンテナのためのコードブックが既に備えられている（表１及び２参照）。然しながら、ＬＴＥ−Ａシステムにおけるダウンリンク送信は８個の送信アンテナまでサポートされるように考慮されている。

このように、既存のシステムに比べて送信アンテナ個数が増加される場合、既に備えられているコードブックを用いて拡張された送信アンテナのためのプリコーディング行列が再構成される必要がある。

以下、Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブックに基づいてＭｔ個の送信アンテナのためのプリコーディング行列を構成する方法を説明する（Ｎｔ＜Ｍｔ）。

送信アンテナの個数が増加すると、最大ランクも増加されることができる。Ｎｔ個の送信アンテナのための最大ランクをＮ_ｒａｎｋとし、Ｍｔ個の送信アンテナのための最大ランクをＭ_ｒａｎｋとする。受信アンテナの個数に特別な制限がない場合、Ｎ_ｒａｎｋはＮｔと同じで、Ｍ_ｒａｎｋはＭｔと同じである。

以下、Ｍｔ個の送信アンテナのためのＭｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列をＰ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）とする（Ｒ＝１，．．．，Ｍ_ｒａｎｋ）。Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブックは、ランクｒ毎に特定個数のＮｔ×ｒの大きさの行列で構成される（ｒ＝１，．．．，Ｎ_ｒａｎｋ）。コードブックは、ランクｒ毎に異なる個数の行列で構成されることができる。または、ランクｒに関係なしに同一個数の行列で構成されることもできる。

Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列ＰＭ_ｔ×Ｒ（ｋ）は少なくとも一つの要素行列に基づいて生成される。以下、要素行列とは、Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブックから選択され、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列生成に使われる行列を意味する。

Ｎｔ×ｒの大きさの要素行列Ｑ_Ｎｔ×ｒ（ｋ）は、次の数式のようにコードブック内から選択される。

ここで、Ｃは、ランクｒである場合、Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブック内の行列の個数である。

Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブックは多様に備えられることができる。コードブックに特別な制限はない。例えば、コードブックは、表１及び／または表２の形態に備えられることができる。

プリコーディング行列は複数の部分行列（ｓｕｂｍａｔｒｉｘ）に分割されることができる。部分行列とは、より大きい行列（ｂｉｇｇｅｒ ｍａｔｒｉｘ）から特定行及び列を選択することによって形成される行列を意味する。

Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列Ｐ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）のＮｔ×ｒの大きさの部分行列は、Ｎｔ×ｒの大きさの要素行列に基づいて生成されることができる。この場合、プリコーディング行列の（Ｍｔ−Ｎｔ）行と（Ｒ−ｒ）列をさらに構成しなければならない。これは次のように多様な方式に構成されることができる。

まず、プリコーディング行列のランクＲがＮ_ｒａｎｋと同じ、或いは小さい場合を説明する。

Ｍｔが２Ｎｔと同じ場合、プリコーディング行列Ｐ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）の一例を次の数式のように示すことができる。

ここで、Ｑ_{１，Ｎｔ×Ｒ}（ｋ）は第１の要素行列、Ｑ_{２，Ｎｔ×Ｒ}（ｋ）は第２の要素行列、ｗ_１（ｋ）は第１の加重値行列（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）、ｗ_２（ｋ）は第２の加重値行列である。または、ｗ_１（ｋ）及びｗ_２（ｋ）の各々は行列ではなく、要素行列にスカラー倍となるスカラーである加重値である。

第１の要素行列及び第２の要素行列の各々は、Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブック内から選択される。第１の要素行列及び第２の要素行列は同じコードブック内から選択される。

加重値行列とは、Ｎｔ×Ｒの大きさの要素行列にかけられる行列である。加重値行列の大きさはＮｔ×Ｎｔ、或いはＲ×Ｒである。以下、説明の便宜のために加重値行列の大きさはＮｔ×Ｎｔと仮定する。加重値行列は正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）のために使われることができる。または、加重値行列はプリコーディング行列の構成行列として使われることができる。

加重値行列には特別な制限がない。加重値行列は、要素行列の大きさによって予め決められた方式の通り構成されることができる。または、加重値行列は、送信アンテナの個数ＭｔまたはランクＲによって予め決められた方式の通り構成されることもできる。加重値行列は、インデックスｋによって変わってもよく、変わらなくてもよい。

例えば、加重値行列は対角行列形態に構成されることができる。Ｎｔ×Ｎｔの大きさの加重値行列ｗ_ｉ（ｋ）の一例を次の数式のように示すことができる。

ここで、ａ_ｎ，ｉ（ｋ）はｎ行の加重値の大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）であり、ｄ_ｎ，ｉ（ｋ）はｎ行の加重値位相（ｐｈａｓｅ）である（ａ_ｎ，ｉ（ｋ）≧０、０≦ｄ_ｎ，ｉ（ｋ）＜２π、ｎ＝１，２，．．．，Ｎｔ）。ｉは加重値行列がかけられる要素行列を指示するインデックスである。

このように、Ｍｔが２Ｎｔである場合、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列は、Ｎｔ×Ｒの大きさの第１の部分行列及びＮｔ×Ｒの大きさの第２の部分行列に分割されることができる。これはプリコーディング行列が行方向にのみ分割されたものである。第１の部分行列はＮｔ×Ｒの大きさの第１の要素行列に基づいて生成され、第２の部分行列はＮｔ×Ｒの大きさの第２の要素行列に基づいて生成されることができる。これはＭｔが２Ｎｔである場合だけでなく、ＭｔがＮｔの倍数になる場合に拡張適用可能である。ＭｔがｍＮｔである場合、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列は、Ｍ個のＮｔ×Ｒの大きさの部分行列に行方向に分割されることができる。Ｍ個の部分行列の各々は要素行列に基づいて生成されることができる。

然しながら、ＲがＮ_ｒａｎｋより大きい場合が問題になる。例えば、複数のＮｔ×Ｎ_ｒａｎｋの大きさの要素行列に基づいてプリコーディング行列の部分行列を生成しても、（Ｒ−Ｎ_ｒａｎｋ）列をさらに構成しなければならないためである。

Ｍｔが２Ｎｔと同じ場合、プリコーディング行列Ｐ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）の他の例を次の数式のように示すことができる。

ここで、ｘは０＜ｘ≦Ｎ_ｒａｎｋを満たし、（Ｒ−ｘ）は０＜Ｒ−ｘ≦Ｎ_ｒａｎｋを満たす。この場合、プリコーディング行列のランクＲは２≦Ｒ≦２Ｎ_ｒａｎｋを満たす。ランクＲがＮ_ｒａｎｋ以下である場合にも、前記数式のようにプリコーディング行列が生成されることができる。

このように、Ｍｔが２Ｎｔである場合、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列は、２個のＮｔ×（Ｒ−ｘ）の大きさの部分行列及び２個のＮｔ×ｘの大きさの部分行列に分割されることができる。これはプリコーディング行列が行方向及び列方向に分割されたものである。複数の部分行列の各々は要素行列に基づいて生成されることができる。これによって、プリコーディング行列のランクＲは最大２Ｎ_ｒａｎｋまで拡張されることができる。ここでは、プリコーディング行列が列方向に一回分割されたが、列方向に数回分割されることもできる。プリコーディング行列が列方向に数回分割される場合、ランクＲが２Ｎ_ｒａｎｋより大きい場合にも拡張適用可能である。同様に、プリコーディング行列が行方向に数回分割される場合、ＭｔがＮｔの倍数になる場合に拡張適用可能である。

然しながら、複数の部分行列の各々が互いに異なる要素行列に基づいて生成される場合、システムのオーバーヘッドが増加されることができる。従って、数式８は、次の数式のように変形されることができる。

ここで、Ｑ_{ｍ，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）はＱ_{ｍ，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）の列部分集合で構成されることができる（ｍ＝１、２）。または、Ｑ_{ｍ，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）はＱ_{ｍ，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）の列部分集合で構成されることができる（ｍ＝１、２）。

以下、説明の便宜のために（Ｒ−ｘ）がｘより大きく、Ｑ_{ｍ，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）はＱ_{ｍ，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）の列部分集合で構成されると仮定する。Ｑ_{１，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）は第１の要素行列であり、Ｑ_{２，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）は第２の要素行列である。Ｑ_{１，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）は第１の要素行列の列部分集合で構成され、Ｑ_{２，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）は第２の要素行列の列部分集合で構成される。

要素行列のどの列が選択されるかに対する特別な制限はない。例えば、ｘは２であり、Ｒは６の場合を説明する。Ｑ_{ｍ，Ｎｔ×２}（ｋ）は第ｍの要素行列の１列及び４列で構成されることができる。即ち、Ｑ_{１，Ｎｔ×２}（ｋ）及びＱ_{２，Ｎｔ×２}（ｋ）の各々はＱ_{１，Ｎｔ×４}（ｋ）及びＱ_{２，Ｎｔ×４}（ｋ）の各々と同一位置の列部分集合で構成されることができる。または、Ｑ_{１，Ｎｔ×２}（ｋ）は第１の要素行列の１列及び４列で構成され、Ｑ_{２，Ｎｔ×２}（ｋ）は第２の要素行列の２列及び３列で構成されることができる。即ち、Ｑ_{１，Ｎｔ×２}（ｋ）及びＱ_{２，Ｎｔ×２}（ｋ）の各々は、Ｑ_{１，Ｎｔ×４}（ｋ）及びＱ２、Ｎｔ×４（ｋ）の各々と異なる位置の列部分集合で構成されることができる。

Ｎｔ個の送信アンテナのためのコードブックが一つのコードブックインデックスとしてランク毎にの行列を指示することができる（表１及び２参照）。この場合、Ｑ_{ｍ，Ｎｔ×ｘ}（ｋ）とＱ_{ｍ，Ｎｔ×（Ｒ−ｘ）}（ｋ）は、各々、同一コードブックインデックスが指示するランクｘである行列とランク（Ｒ−ｘ）である行列である。

加重値行列は、次の数式のように変形されることができる。

前記数式によって生成されたプリコーディング行列はユニタリ行列である。

このように、プリコーディング行列の同一行を構成する部分行列は同じ要素行列に基づいて生成され、異なる行を構成する部分行列は異なる要素行列に基づいて生成されることができる。

プリコーディング行列の互いに異なる行を構成する部分行列が各々異なる要素行列に基づいて生成される方式は行拡張方式という。同様に、プリコーディング行列の互いに異なる列を構成する部分行列が各々異なる要素行列に基づいて生成される方式は列拡張方式という。

次の数式は、プリコーディング行列Ｐ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）が列拡張方式に生成される例を示す。

このように、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列は複数の部分行列に分割されることができる。以上、説明したプリコーディング行列の複数の部分行列の各々はＮｔ個の送信アンテナのためのコードブック内から選択される行列に基づいて生成される。以下、コードブック内から選択される行列に基づいて生成されるプリコーディング行列の部分行列をコードブックベースの部分行列と呼ぶ。

然しながら、プリコーディング行列を構成する部分行列の全てがコードブックベースの部分行列の場合、システムオーバーヘッドが増加されることができる。各部分行列に対応するチャネル状態情報がフィードバックされなければならないため、フィードバックオーバーヘッドが増加されることができる。従って、プリコーディング行列を構成する部分行列のうち一つ以上の部分行列はコードブックベースの部分行列に生成されるが、残りの部分行列は異なる方式により生成されることができる。以下、複数の部分行列のうちコードブックベースの部分行列を除いた部分行列を残余部分行列と呼ぶ。

次の数式は、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列Ｐ_Ｍｔ×Ｒ（ｋ）の他の例を示す。

ここで、Ｃ（ｋ）は（Ｍｔ−Ｎｔ）×Ｒの大きさの残余部分行列である。

残余部分行列はフィードバックを必要としない形態の行列を使用する。従って、残余部分行列には開ループプリコーディング方式が適用されることができる。残余部分行列は、予め決められた固定された行列（ｆｉｘｅｄ ｍａｔｒｉｘ）、或いはインデックスｋによって予め決められた行列である。（Ｍｔ−Ｎｔ）がＮｔである場合、残余部分行列はコードブック内で予め決められた行列である。

例えば、残余部分行列は、全ての元素が‘０’である零行列（ｚｅｒｏ ｍａｔｒｉｘ）である。残余部分行列が零行列である場合、Ｍｔ個の送信アンテナのうち特定送信アンテナのみ選択されて情報送信に使われることができる。即ち、アンテナ選択（ａｎｔｅｎｎａ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）効果がある。この場合、プリコーディング行列の一定の絶対値特性が破られる。

送信アンテナ個数Ｍｔによって残余部分行列の行の個数（Ｍｔ−Ｎｔ）が変わることができる。従って、ＭｔがＮｔの倍数でない場合にもプリコーディング行列が生成されることができる。

前記数式でプリコーディング行列は一つの残余部分行列を含むが、プリコーディング行列は複数の残余部分行列を含むことができる。

次の表は、残余部分行列を含むＭｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列形態の多様な例を示す。

前記表のようにプリコーディング行列は多様な形態が可能である。プリコーディング行列は多様な形態のうちいずれか一形態にのみ備えられることができる。または、場合によって、同時に多様な形態に備えられることもできる。また、端末及び／または基地局によってプリコーディング行列は異なる形態に備えられることができる。ただし、前記表は、プリコーディング行列形態の例示に過ぎず、プリコーディング行列形態を制限するものではない。

以上、複数のコードブックベースの部分行列が使われる場合、複数のコードブックベースの部分行列の両方とも、同じコードブックが使われると仮定した。然しながら、複数のコードブックベースの部分行列の各々は互いに異なるコードブックが使われることもできる。例えば、Ｎｔ個の送信アンテナのための第１のコードブックとＬｔ（Ｌｔ＜Ｍｔ）個の送信アンテナのための第２のコードブックが使われることができる。一例として、第１のコードブックは表２であり（Ｎｔ＝４）、第２のコードブックは表１である（Ｌｔ＝２）。

整理すると、Ｍｔ×Ｒの大きさのプリコーディング行列は複数の部分行列に分割されることができる。複数の部分行列のうち少なくとも一つはＮｔ×ｒの大きさのコードブックベースの部分行列である。プリコーディング行列の残りの（Ｍｔ−Ｎｔ）行及び（Ｒ−ｒ）列はコードブックベースの部分行列及び／または残余部分行列である。前記の数式と表はプリコーディング行列形態の例示に過ぎない。

以上、Ｎｔ×ｒの大きさのコードブックベースの部分行列は、Ｎｔ×Ｎｔの大きさの加重値行列及びＮｔ×ｒの大きさの要素行列に基づいて生成されると説明した。即ち、コードブックベースの部分行列と要素行列の大きさが同一である。ただし、これは例示に過ぎず、加重値行列の大きさを調節してコードブックベースの部分行列の大きさを変形させることもできる。この場合にも多様な形態のプリコーディング行列が生成されることができる。

以上、プリコーディング行列の生成方法を説明したが、これはプリコーディング行列の生成方法を制限するものではない。その他、プリコーディング行列は多様な方式に生成可能である。一つ以上の要素行列、加重値行列、残余部分行列などの多様な組合せ方式にプリコーディング行列が生成されることができる。この時、組合せとは、行列の積、プリコーディング行列の部分行列などを意味する。即ち、プリコーディング行列は、複数の行列に基づいて生成され、複数の行列のうち一つの行列は、Ｎｔ個のアンテナのためのコードブック内から選択される。

以下、プリコーディング行列が第１の要素行列及び第２の要素行列に基づいて生成される場合に対して述べる。以下の内容は、３個以上の要素行列に基づいてプリコーディング行列が生成される場合にも拡張適用可能である。プリコーディング行列の第１の部分行列は第１の要素行列に基づいて生成され、プリコーディング行列の第２の部分行列は第２の要素行列に基づいて生成されることができる。前記数式において、Ｑ_{１，Ｎｔ×Ｒ}（ｋ）は第１の要素行列、Ｑ_{２，Ｎｔ×Ｒ}（ｋ）は第２の要素行列である。

（１）第１の要素行列及び第２の要素行列の各々は互いに異なるコードブック内から選択されることができる。または、Ｎｔ個の送信アンテナのための一つのコードブック内から選択されることができる。

（２）第１の要素行列及び第２の要素行列の各々はインデックスｋによって変わることができる。

（３）第１の要素行列及び第２の要素行列は一つのチャネル状態情報に基づいて選択されることができる。例えば、チャネル状態情報はＰＭＩ及びＲＩを含むことができる。他方、第１の要素行列及び第２の要素行列は、各々、異なるチャネル状態情報に基づいて選択されることもできる。即ち、各要素行列は、互いに独立的にフィードバックされるチャネル状態情報を介して選択されることができる。

以下、第１の要素行列のためにフィードバックされるチャネル状態情報を第１のチャネル状態情報、第２の要素行列のためにフィードバックされるチャネル状態情報を第２のチャネル状態情報という。

（１）第１のチャネル状態情報及び第２のチャネル状態情報は、各々、周期的または非周期的に送信されることができる。例えば、第１のチャネル状態情報は周期的に送信され、第２のチャネル状態情報は非周期的に送信されることができる。この時、第１のチャネル状態情報はＰＵＣＣＨ上に周期的に送信され、第２のチャネル状態情報はＰＵＳＣＨ上に非周期的に送信されることができる。

（２）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とも周期的に送信されることができる。この時、第１のチャネル状態情報は第１の周期にフィードバックされ、第２のチャネル状態情報は第２の周期にフィードバックされると仮定する。例えば、第１の周期はａＴＴＩであり、第２の周期はｂＴＴＩである（ａ及びｂは、各々、自然数）。第１の周期及び第２の周期は同じ、或いは異なる。第１の周期と第２の周期は整数倍関係である。第１の周期は第２の周期の整数倍、或いは第２の周期は第１の周期の整数である。

（３）第１のチャネル状態情報の送信時点と第２のチャネル状態情報の送信時点が重なることができる。この場合、受信機は、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うち一つのチャネル状態情報を脱落（ｄｒｏｐ）させることができる。

このように、送信機は、プリコーディング行列のうち一部分に対するチャネル状態情報のみフィードバックを受けることができる。これによって、フィードバックオーバーヘッドを減らすことができる。また、特定アンテナに対するチャネル状態情報のみアップデートされることができる。特定送信アンテナのチャネル推定正確度が優れる場合、特定送信アンテナに対するチャネル状態情報をより頻繁にアップデートしたり、特定送信アンテナに対してフィードバックされるチャネル状態情報の量を増加させることができる。これによって、全体システム性能が最適化されることができる。

第１の要素行列及び第２の要素行列の各々はＮｔ個の送信アンテナのための一つのコードブック内から選択されることができる。この時、第１の要素行列及び第２の要素行列の各々は、互いに異なるコードブック部分集合内から制限的に選択されることができる。即ち、一つのコードブックから多重コードブック部分集合が設定されることができる。

コードブックベースのプリコーディングで、コードブックは有限個数の行列で構成される。コードブックを構成する行列の個数は、各ランク毎に異なってもよく、同じであってもよい。例えば、４個の送信アンテナ及びランクｒが１、２、３及び４のためのコードブックが各ランク毎に１６個の行列で構成されると仮定する。従って、４個の送信アンテナのためのコードブックは総６４個の行列で構成される。基地局は、隣接基地局に対する干渉量を調節するために、コードブックを構成する６４個の行列のうち特定行列を使用することができないように制限することが可能である。このように、コードブック内の特定プリコーディング行列の使用を制限し、コードブックの部分集合内で行列が選択されるようにすることができる。この時、ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）方式にコードブックを構成する各々の行列の使用可能可否を指示することができる。例えば、コードブックが総６４個の行列で構成される場合、６４ビット長さの指示子を用いて各行列の使用可能可否を指示することができる。または、異なる形式を用いて特定グループ単位に行列の使用可能可否を指示することもできる。コードブックの部分集合内から行列が選択されるようにする場合、受信機からフィードバックされるチャネル状態情報量が減ることができる。または、フィードバックオーバーヘッドがそのまま維持されることもできる。

前述のように、プリコーディング行列は、コードブック内から選択された複数の要素行列に基づいて構成されることができる。例えば、プリコーディング行列は、第１の要素行列ないし第Ｎの要素行列（Ｎは自然数）に基づいて生成されると仮定する。第１の要素行列ないし第Ｎの要素行列の全ては、同一コードブック内から選択されることができる。この時、第１の行列ないし第Ｎの行列は、各々、独立的なコードブック部分集合から選択されることができる。

このように、複数の要素行列が同一コードブック内から選択されるが、基地局は、各要素行列が互いに異なるコードブック部分集合から選択されるように構成することができる。各要素行列のコードブック部分集合は異に構成されることができる。これによって、複数の要素行列の各々は、異なる大きさのフィードバックオーバーヘッドを有するように構成されることができる。または、複数の要素行列の各々は、同一フィードバックオーバーヘッドを有することもできる。

図１２は、本発明の実施例に係る情報送信方法を示す流れ図である。

図１２を参照すると、基地局は、端末にダウンリンクグラントを送信する（Ｓ１１０）。基地局は、端末にダウンリンクグラントに基づいてダウンリンク情報を送信する（Ｓ１２０）。ダウンリンク情報は、提案された方法によるプリコーディング技法が適用されて送信される。

ダウンリンクグラントは、ダウンリンク情報が送信される無線リソースを指示するリソース割当フィールド、ダウンリンク情報に対する変調方式及びチャネルコーディング方式を指示するＭＣＳフィールド、ＭＩＭＯ情報フィールドなどを含むことができる。ＭＩＭＯ情報フィールドは、ランク情報、要素行列情報などを含むことができる。

基地局は、端末にアップリンクグラントを送信する（Ｓ１３０）。端末は、基地局にアップリンクグラントに基づいてアップリンク情報を送信する（Ｓ１４０）。アップリンク情報は、提案された方法によるプリコーディング技法が適用されて送信される。

アップリンクグラントは、アップリンク情報送信のための無線リソースを指示するリソース割当フィールド、アップリンク情報に対する変調方式及びチャネルコーディング方式を指示するＭＣＳフィールド、ＭＩＭＯ情報フィールドなどを含むことができる。ＭＩＭＯ情報フィールドは、ランク情報、要素行列情報などを含むことができる。

図１３は、本発明の実施例が具現される無線通信のための装置を示すブロック図である。基地局５０は、プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５１及びアンテナ５９を含む。

プロセッサ５１は、アンテナ５９と連結され、提案された機能、過程及び／または方法を具現する。プロトコルスタックの階層はプロセッサ５１により具現されることができる。アンテナ５９は信号を送受信する。アンテナ５９は一つまたは複数である。基地局５０はメモリ（図示せず）をさらに含むことができる。メモリ（図示せず）は、プロセッサ５１と連結され、プロセッサ５１を駆動するための多様な情報を格納する。

端末６０は、プロセッサ６１及びアンテナ６９を含む。プロセッサ６１は、アンテナ６９と連結され、提案された機能、過程及び／または方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ６１により具現されることができる。アンテナ６９は送信信号を送信したり、受信信号を受信する。アンテナ６９は一つまたは複数である。端末６０はメモリ（図示せず）をさらに含むことができる。メモリ（図示せず）は、プロセッサ６１と連結され、プロセッサ６１を駆動するための多様な情報を格納する。

プロセッサ５１、６１はＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、データ処理装置及び／またはベースバンド信号及び無線信号を相互変換するＲＦ部（ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ｕｎｉｔ）を含むことができる。提案された送信機はプロセッサ５１、６１内に具現されることができる。メモリ（図示せず）は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体及び／または他の格納装置を含むことができる。実施例がソフトウェアで具現される時、前述した技法は前述した機能を遂行するモジュール（過程、機能など）で具現されることができる。モジュールは、メモリ（図示せず）に格納され、プロセッサ５１、６１により実行されることができる。メモリ（図示せず）は、プロセッサ５１、６１の内部または外部にあり、よく知られた多様な手段によりプロセッサ５１、６１と連結されることができる。

このように、無線通信システムで効率的な情報送信装置及び方法を提供することができる。拡張された送信アンテナに対するコードブックを新たに具備する必要無しに、既に備えられている既存システムのコードブックをそのまま用いることができる。これによって、既存システムと互換性が維持されることができる。互換性が維持されると、ユーザの立場で便利で、事業者の立場でも既存装備のリサイクルを図ることができる。送信アンテナ個数が拡張される場合、柔軟に（ｆｌｅｘｉｂｌｙ）対処可能である。送信アンテナ個数が拡張されると、フィードバックすべきチャネル状態情報が過度に増加されることができる。既存コードブックに基づいてプリコーディング行列を生成する場合、フィードバックオーバーヘッドが調節されることができる。これによって、無線通信の信頼度が増加し、全体システム性能が向上されることができる。

当業者は、前述した説明を介してまたは前述した説明に基づいて本発明を実施することによって本発明の付加的な長所、目的、特徴を容易に分かる。また、本発明は、当業者が前述した説明に基づいて本発明を実施することによって予測しない長所を有することもできる。

前述した例示的なシステムで、方法は一連の段階またはブロックで順序図に基づいて説明されているが、本発明は段階の順序に限定されるものではなく、ある段階は前述と異なる段階、及び異なる順序にまたは同時に発生することができる。また、当業者であれば、順序図に示す段階が排他的でなく、異なる段階が含まれたり、順序図の一つまたはその以上の段階が本発明の範囲に影響を及ぼさずに削除されることができるのが理解可能である。

前述した実施例は、多様な態様の例示を含む。多様な態様を示すための全ての可能な組合せを記述することはできないが、該当技術分野の通商の知識を有する者は、他の組合せが可能であることを認識することができる。例えば、当業者は、前述した実施例に記載された各構成を互いに組合せる方式に用いることができる。従って、本発明は、ここに示す実施形態に制限されるものではなく、ここで開示した原理及び新規の特徴と一致する最広の範囲を付与するものである。

Claims (11)

1. 無線通信システムにおいて、チャネル状態情報を報告する方法であって、
   レイヤの数を示すランクを決定することと、
   前記ランクに従って、コードブック内のＭｔ×Ｒプリコーディング行列を選択することであって、Ｍｔは、アンテナポートの数を示し、Ｒは、前記ランクを示し、前記コードブックは、Ｋ個のＭｔ×Ｒの行列を含み、ここでＫ≧１であり、各Ｍｔ×Ｒ行列は、少なくとも１つの要素行列に基づいて定義され、前記少なくとも１つの要素行列は、Ｎｔ×１列ベクトルによって定義され、Ｍｔは８であり、Ｎｔ＝４であり、前記ランクは、１、２、３、４、５、６、７および８のうちの１つである、ことと、
   前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列を示すプリコーディング行列インジケータを基地局に報告することと
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つの要素行列が２つの要素行列を含む場合に、前記プリコーディング行列インジケータは、２つのインデックスを含み、前記２つのインデックスは、前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列に対応する前記２つの要素行列の組み合わせを定義するために使用される、請求項１に記載の方法。
3. 各Ｍｔ×Ｒ行列は、前記少なくとも１つの要素行列および少なくとも１つの加重に基づいて定義される、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの要素行列が２つの要素行列を含む場合に、前記プリコーディング行列インジケータは、２つのインデックスを含み、前記２つのインデックスは、前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列に対応する前記２つの要素行列および少なくとも１つの加重の組み合わせを定義するために使用される、請求項３に記載の方法。
5. Ｒ＝１の場合、前記コードブック内の各行列は、
   

   

   
   
   として定義され、Ｐ（ｋ）は、前記コードブック内のｋ番目の行列を示し、ｋ＝１，．．．Ｋであり、Ｑ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第１の要素行列を示し、ｗ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する加重を示す、請求項１に記載の方法。
6. Ｒ＝２の場合、前記コードブック内の各行列は、
   

   

   
   
   として定義され、Ｐ（ｋ）は、前記コードブック内のｋ番目の行列を示し、ｋ＝１，．．．Ｋであり、Ｑ１（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第１の要素行列を示し、Ｑ２（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第２の要素行列を示し、ｗ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する加重を示す、請求項１に記載の方法。
7. 無線通信システムにおいて、チャネル状態情報を報告する装置であって、前記装置は、プロセッサを含み、前記プロセッサは、
   レイヤの数を示すランクを決定することと、
   前記ランクに従って、コードブック内のＭｔ×Ｒプリコーディング行列を選択することであって、Ｍｔは、アンテナポートの数を示し、Ｒは、前記ランクを示し、前記コードブックは、Ｋ個のＭｔ×Ｒの行列を含み、ここでＫ≧１であり、各Ｍｔ×Ｒ行列は、少なくとも１つの要素行列に基づいて定義され、前記少なくとも１つの要素行列は、Ｎｔ×１列ベクトルによって定義され、Ｍｔは８であり、Ｎｔ＝４であり、前記ランクは、１、２、３、４、５、６、７および８のうちの１つである、ことと、
   前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列を示すプリコーディング行列インジケータを基地局に報告することと
   を行うように構成される、装置。
8. 前記少なくとも１つの要素行列が２つの要素行列を含む場合に、前記プリコーディング行列インジケータは、２つのインデックスを含み、前記２つのインデックスは、前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列に対応する前記２つの要素行列の組み合わせを定義するために使用される、請求項７に記載の装置。
9. 各Ｍｔ×Ｒ行列は、前記少なくとも１つの要素行列および少なくとも１つの加重に基づいて定義され、前記少なくとも１つの要素行列が２つの要素行列を含む場合に、前記プリコーディング行列インジケータは、２つのインデックスを含み、前記２つのインデックスは、前記選択されたＭｔ×Ｒプリコーディング行列に対応する前記２つの要素行列および少なくとも１つの加重の組み合わせを定義するために使用される、請求項７に記載の装置。
10. Ｒ＝１の場合、前記コードブック内の各行列は、
    

    

    
    
    として定義され、Ｐ（ｋ）は、前記コードブック内のｋ番目の行列を示し、ｋ＝１，．．．Ｋであり、Ｑ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第１の要素行列を示し、ｗ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する加重を示す、請求項７に記載の装置。
11. Ｒ＝２の場合、前記コードブック内の各行列は、
    

    

    
    
    として定義され、Ｐ（ｋ）は、前記コードブック内のｋ番目の行列を示し、ｋ＝１，．．．Ｋであり、Ｑ１（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第１の要素行列を示し、Ｑ２（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する前記少なくとも１つの要素行列のうちの第２の要素行列を示し、ｗ（ｋ）は、前記ｋ番目の行列に対する加重を示す、請求項７に記載の装置。

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