JP5593263B2

JP5593263B2 - 無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP5593263B2
Application number: JP2011072936A
Authority: JP
Inventors: 養幸畑川; 知子松本; 聡小西
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012209698A

Description

本発明は、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

複数の送受信アンテナを用いて通信するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output；多入力多出力）システムが注目されている。ＭＩＭＯシステムは、基地局装置と移動局装置に複数のアンテナを備えて、複数のアンテナから異なる送信データを同一周波数、同一時間で送信するものである。ＭＩＭＯシステムでは、送信側の装置が、送信データが伝搬チャネルで受ける変化（特性）を示すチャネル情報を予め取得し、送信データに対して伝搬チャネルで受ける変化に応じた線形処理をするプリコーディングを行うことで、伝送効率を高めることができる。

ところで、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex；周波数分割複信）方式を適用した通信において送信前処理を行うには、送信に用いる周波数と、受信に用いる周波数とが異なるので、通信相手側において受信される送信データが伝搬チャネルで受けた変化を示すチャネル情報を取得する必要がある。例えば、基地局装置は、基地局装置から移動局装置への下りチャネルに対応するチャネル情報を移動局装置から受信する必要がある。

例えば、非特許文献１には、移動局装置から基地局装置へ送信するチャネル情報の情報量（フィードバック量）を削減する方法が記載されている。非特許文献１では、フィードバックされるチャネル情報の劣化を許容することで、移動局装置から基地局装置へのフィードバック量を削減している。

図４は、フィードバック量を削減する無線通信システム９の構成例を示す図である。無線通信システム９は、少なくとも１つの移動局装置９１と、基地局装置１２とを具備し、移動局装置９１と基地局装置１２とがＳＵ−ＭＩＭＯ（Single User - MIMO）技術を用いた伝送を行う。移動局装置９１は、受信部１１１と、チャネル推定部１１２と、受信後処理部１１３と、チャネル情報圧縮部１１４と、ＣＱＩ算出部９１６と、送信部１１７とを備えている。また、基地局装置１２は、受信部１２１と、チャネル情報展開部１２２と、送信前処理部１２３と、送信部１２４とを備えている。

移動局装置９１において、受信部１１１は、複数のアンテナを有し、基地局装置１２が複数のアンテナを用いて送信した信号を複数のアンテナを用いて受信し、受信した信号をチャネル推定部１１２及び受信後処理部１１３に出力する。
チャネル推定部１１２は、受信部１１１から入力される信号を用いて、基地局装置１２から自装置への伝搬チャネルにおけるチャネル情報、熱雑音、隣接セルから受ける干渉を推定し、推定した結果を出力する。ここで、熱雑音は、自装置の受信部１１１において生じる雑音信号である。なお、チャネル推定部１１２は、基地局装置１２から既知の信号（パイロット信号等）が送信されたときに、公知の技術を用いて、チャネル情報、熱雑音、干渉を推定する。

受信後処理部１１３は、チャネル推定部１１２が出力するチャネル情報を用いて、受信部１１１が受信した信号を復調、復号することにより得られた受信データを外部又は上位の装置に出力する。
チャネル情報圧縮部１１４は、基地局装置１２にフィードバックする情報量を削減するために、予め定められた非可逆なデータ圧縮処理を用いて、チャネル推定部１１２が推定したチャネル情報の情報量を削減する圧縮を行いチャネル情報圧縮データを生成する。チャネル情報を圧縮する際には、例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform；離散コサイン変換）や、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）などが用いられる。

ＣＱＩ算出部９１６は、チャネル推定部１１２が出力するチャネル情報からプリコーディング行列を算出し、更に、チャネル情報と、プリコーディング行列と、チャネル推定部１１２が推定した熱雑音及び干渉を示す情報とからチャネル品質指標（Channel Quality Indicator；ＣＱＩ）を算出する。このチャネル品質指標は、基地局装置１２から移動局装置９１への伝搬チャネルにおけるチャネルの品質を示す情報である。
送信部１１７は、チャネル情報圧縮部１１４が生成したチャネル情報圧縮データと、ＣＱＩ算出部９１６が算出したチャネル品質指標とを基地局装置１２に送信する。

基地局装置１２において、受信部１２１は、移動局装置９１から送信されるチャネル品質指標及びチャネル情報圧縮データを受信する。また、受信部１２１は、受信したチャネル情報圧縮データをチャネル情報展開部１２２に出力し、受信したチャネル品質指標を送信前処理部１２３に出力する。
チャネル情報展開部１２２は、チャネル情報圧縮部１１４が用いるデータ圧縮処理に対応するデータ展開処理を用いて、入力されたチャネル情報圧縮データからチャネル情報を算出する。ここで、データ圧縮処理に対応するデータ展開処理は、例えば、チャネル情報圧縮部１１４がＤＣＴを用いてチャネル情報の圧縮を行う場合、ＩＤＣＴ（Inverse Discrete Cosine Transform；逆離散コサイン変換）を用いた逆変換になる。
また、チャネル情報展開部１２２は、算出したチャネル情報を送信前処理部１２３に出力する。

送信前処理部１２３には、受信部１２１から入力されるチャネル品質指標と、チャネル情報展開部１２２から入力されるチャネル情報と、外部又は上位の装置から移動局装置９１に送信する送信データとが入力される。
送信前処理部１２３は、入力されるチャネル品質指標及びチャネル情報に基づいて、プリコーディングに用いるプリコーディング行列を算出するとともに、移動局装置９１に送信する送信データに対する変調方式と、誤り訂正符号化における符号化率とを選択する。変調方式及び符号化率の選択は、例えば、変調方式及び符号化率の組合せと、チャネル品質指標及びチャネル情報の組合せとの対応を予め記憶させたテーブルを基地局装置１２に備えておき、送信前処理部１２３が、入力されるチャネル品質指標及びチャネル情報の組合せに対応する変調方式及び符号化率の組合せをテーブルから読み出し、読み出した変調方式及び符号化率を選択するようにしてもよい。

また、送信前処理部１２３は、選択した変調方式及び符号化率を用いて送信データに対して符号化及び変調を行うとともに、算出したプリコーディング行列を用いて符号化及び変調した送信データに対してプリコーディングする送信前処理を行う。送信前処理部１２３は、送信前処理を施した送信データを送信部１２４に出力する。
送信部１２４は、送信前処理部１２３から入力された送信データを移動局装置９１に送信する。

上述の構成を有する無線通信システム９において、基地局装置１２から移動局装置９１に送信される際のチャネル応答行列Ｈと、基地局装置１２において算出されるプリコーディング行列Ｗと、ノイズ信号ベクトルＮと、隣接セルから受ける干渉ベクトルＩ^InterSectorを用いると、移動局装置９１において算出されるＣＱＩ（γ_Layer1 ^Conv，γ_Layer2 ^Conv）は、次式（１−１）及び（１−２）で表される。

ここで、チャネル応答行列Ｈ、プリコーディング行列Ｗ、ノイズ信号ベクトルＮ、干渉ベクトルＩ^InterSectorそれぞれは、次式（２−１）〜（２−４）で表される。

畑川養幸、小西聡、"チャネル推定誤りとフィードバック遅延を考慮したＣＳＩ圧縮手法の特性評価"、信学技報ＲＣＳ２００９−２２７、ｐｐ．１１５−１２０、２０１０年１月

しかしながら、上述の無線通信システム９において、基地局装置１２がプリコーディング行列Ｗを生成する際に用いるチャネル情報は、移動局装置９１における圧縮、及び基地局装置１２における展開による情報の劣化が生じることがある。この場合、移動局装置９１においてチャネル品質指標を算出する際に用いるチャネル情報と、基地局装置１２においてプリコーディング行列を算出する際に用いるチャネル情報とに差が生じてしまう。また、基地局装置１２において、展開したチャネル情報と、受信したチャネル品質指標とが対応しないことになる。

このような場合には、基地局装置１２において、基地局装置１２から移動局装置９１への伝搬チャネルにおけるチャネル品質が、実際のチャネル品質よりも高く見積もられてしまうことがある。そのため、送信前処理部１２３が、周波数利用効率が高い変調方式及び符号化率を選択してしまい、移動局装置９１に送信する送信データの雑音耐性が低くなってしまう。その結果、移動局装置９１において誤りが多く発生して無線通信システム９のスループットが劣化してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、圧縮して伝送されたチャネル情報を用いてプリコーディングを行う無線通信において、スループットの劣化を抑制する無線通信システム及び無線通信方法を提供する。

上記問題を解決するために、本発明は、少なくとも２つの通信装置と、前記通信装置に対してＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置とを具備し、前記通信装置から前記基地局装置にデータを送信する周波数と、前記基地局装置から前記通信装置にデータを送信する周波数とが異なる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、前記基地局装置から自装置への伝搬チャネルにおける特性を示すチャネル情報の情報量を削減したチャネル情報圧縮データを生成するチャネル情報圧縮部と、前記基地局装置において前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する際に用いられる展開処理を用いて、前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第１チャネル情報展開部と、前記第１チャネル情報展開部が展開したチャネル情報を用いて、前記伝搬チャネルに対するチャネル品質指標を算出するチャネル品質指標算出部とを備え、前記基地局装置は、前記通信装置それぞれから受信したチャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第２チャネル情報展開部と、前記第２チャネル情報展開部が展開したチャネル情報と当該チャネル情報に基づいて算出されたプリコーディングベクトルとを用いた演算で前記通信装置それぞれから受信したチャネル品質指標それぞれに対して空間多重する送信データが互いに及ぼす干渉を反映させる補正をするチャネル品質指標補正部と、前記チャネル品質指標補正部が補正したチャネル品質指標に応じて、前記通信装置それぞれに送信する送信データに対する変調方式を選択し、選択した変調方式を用いて変調した送信データに対して、前記チャネル情報圧縮データに基づいたプリコーディングを行う送信前処理部と、前記送信前処理部がプリコーディングした前記通信装置それぞれへの送信データを空間多重して送信する送信部とを備えていることを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明は、少なくとも２つの通信装置と、前記通信装置に対してＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置とを具備し、前記通信装置から前記基地局装置にデータを送信する周波数と、前記基地局装置から前記通信装置にデータを送信する周波数とが異なる無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記通信装置が、前記基地局装置から自装置への伝搬チャネルにおける特性を示すチャネル情報の情報量を削減したチャネル情報圧縮データを生成するチャネル情報圧縮ステップと、前記通信装置が、前記基地局装置において前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する際に用いられる展開処理を用いて、前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第１チャネル情報展開ステップと、前記通信装置が、前記第１チャネル情報展開ステップにおいて展開したチャネル情報を用いて、前記伝搬チャネルに対するチャネル品質指標を算出するチャネル品質指標算出ステップと、前記基地局装置が、前記通信装置それぞれから受信したチャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第２チャネル情報展開ステップと、前記基地局装置が、前記第２チャネル情報展開ステップで展開したチャネル情報と当該チャネル情報に基づいて算出されたプリコーディングベクトルとを用いた演算で前記通信装置それぞれから受信したチャネル品質指標それぞれに対して空間多重する送信データが互いに及ぼす干渉を反映させる補正をするチャネル品質指標補正ステップと、前記基地局装置が、前記チャネル品質指標補正ステップで補正したチャネル品質指標に応じて、前記通信装置に送信する送信データに対する変調方式を選択し、選択した変調方式を用いて変調した送信データに対して、前記チャネル情報圧縮データに基づいたプリコーディングを行う送信前処理ステップと、前記基地局装置が、前記送信前処理ステップでプリコーディングした前記通信装置それぞれへの送信データを空間多重して送信する送信ステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。

この発明によれば、通信装置がチャネル品質指標を算出する際に用いるチャネル情報と、基地局装置がプリコーディングに用いるチャネル情報とを同じにすることができ、基地局装置が送信データに対して行う処理に用いるチャネル情報と、チャネル品質指標とを対応させることができる。その結果、無線通信システムは、基地局装置が自装置と通信装置との間の伝搬チャネルにおけるチャネル品質を高く見積もってしまう可能性を低くすることができ、スループットの劣化を抑制することができる。

第１実施形態における無線通信システム１の構成を示す概略ブロック図である。第２実施形態における無線通信システム２の構成を示す概略ブロック図である。第３実施形態における無線通信システム３の構成を示す概略ブロック図である。フィードバック量を削減する無線通信システム９の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、無線通信方法、通信装置、及び無線通信プログラムを説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における無線通信システム１の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム１は、少なくとも１つの移動局装置１１と、基地局装置１２とを具備し、移動局装置１１と基地局装置１２とがＳＵ−ＭＩＭＯ技術を用いた通信を行う。以下、移動局装置１１及び基地局装置１２において、図４における無線通信システム９と同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。また、本実施形態では、無線通信システム９が１つの移動局装置１１と、基地局装置１２とを具備し、２つのアンテナを有する基地局装置１２から、２つのアンテナを有する移動局装置１１にデータを送信する場合について説明する。

移動局装置１１は、受信部１１１と、チャネル推定部１１２と、受信後処理部１１３と、チャネル情報圧縮部１１４と、チャネル情報展開部１１５、ＣＱＩ算出部１１６とを備えている。
チャネル情報展開部１１５は、チャネル情報圧縮部１１４が用いるデータ圧縮処理に対応するデータ展開処理を用いて、チャネル情報圧縮部１１４が生成したチャネル情報圧縮データから、チャネル情報を展開する。また、チャネル情報展開部１１５は、展開したチャネル情報をＣＱＩ算出部１１６に出力する。すなわち、チャネル情報展開部１１５は、基地局装置１２に備えられているチャネル情報展開部１２２が出力するチャネル情報と同じチャネル情報をＣＱＩ算出部１１６に出力する。
ＣＱＩ算出部１１６は、チャネル情報展開部１１５が出力するチャネル情報からプリコーディング行列を算出する。また、ＣＱＩ算出部１１６は、チャネル推定部１１２が推定する熱雑音、及び隣接セルから受ける干渉と、算出したプリコーディング行列とからチャネル品質指標（ＣＱＩ）を算出し、算出したチャネル品質指標を送信部１１７に出力する。

ＣＱＩ算出部１１６がプリコーディング行列＾Ｗ（以下、Ｗの上に＾（ハット）が付されている表記を＾Ｗと記す。また、他の文字の上に＾（ハット）が付されている標記も同様とする。）を算出する方法として、例えば、次式（３）に示すようなＺＦ（Zero Forcing）法を用いることができる。

ここで、プリコーディング行列＾Ｗの要素＾ｗ_Layer1 ⁽¹⁾及び＾ｗ_Layer2 ⁽¹⁾は、移動局装置１１の一方のアンテナに対するプリコーディングベクトル（＾ｗ_Layer1 ⁽¹⁾，＾ｗ_Layer2 ⁽¹⁾）であり、要素＾ｗ_Layer1 ⁽²⁾及び＾ｗ_Layer2 ⁽²⁾は、移動局装置１１の他方のアンテナに対するプリコーディングベクトル（＾ｗ_Layer1 ⁽²⁾，＾ｗ_Layer2 ⁽²⁾）である。また、＾Ｈは、チャネル情報展開部１１５が出力するチャネル情報により示されるチャネル応答行列である。
また、ＣＱＩ算出部１１６は、式（３）に示したプリコーディング行列＾Ｗを用いて、移動局装置１１に対するチャネル品質指標（γ_Layer1 ^WE1，γ_Layer2 ^WE1）を次式（４−１）、（４−２）のように算出する。

ここで、ｈ_Layer1 ⁽¹⁾、ｈ_Layer2 ⁽¹⁾は、基地局装置１２から移動局装置１１が有する２つのアンテナのうち一方のアンテナへの伝搬チャネルにおける送信データが受ける変化（特性）を示す値である。また、ｈ_Layer1 ⁽²⁾、ｈ_Layer2 ⁽²⁾は、基地局装置１２から移動局装置１１が有する２つのアンテナのうち他方のアンテナへの伝搬チャネルの特性を示す値である。ｎ_Layer1、ｎ_Layer2は、移動局装置１１における第１のレイヤー及び第２のレイヤーに対するノイズである。また、ｉ_Layer1 ^InterSector及びｉ_Layer2 ^InterSectorは、各レイヤーにおいて、隣接するセルから受ける干渉である。

移動局装置１１において、ＣＱＩ算出部１１６は、チャネル情報展開部１１５が基地局装置１２におけるチャネル情報展開部１２２と同じデータ展開処理を用いることにより、送信前処理部１２３に入力されるチャネル情報と同じチャネル情報を得ることができる。このとき、ＣＱＩ算出部１１６は、展開したチャネル情報から、基地局装置１２の送信前処理部１２３が送信データに対して用いるプリコーディング行列＾Ｗと同じプリコーディング行列＾Ｗを算出し、算出したプリコーディング行列＾Ｗからチャネル品質指標（ＣＱＩ）を算出することができる。

これにより、送信前処理部１２３は、チャネル情報展開部１２２において展開されたチャネル情報と、当該チャネル情報に対応するチャネル品質指標とを用いて送信前処理を行うことができるので、送信前処理を行う際に実際のチャネル品質よりもチャネル品質を高く見積もってしまうことを防ぐことができる。
その結果、無線通信システム１は、基地局装置１２が実際のチャネル品質に応じた変調方式と、誤り訂正符号化における符号化率とを選択することにより、移動局装置１１から基地局装置１２にフィードバックするチャネル情報の情報量を削減しつつ、移動局装置１１が基地局装置１２から送信データを受信する際の誤り率を低下させることができ、スループットの劣化を抑制することができる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態における無線通信システム２の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム２は、少なくとも２つの移動局装置２１と、基地局装置２２とを具備し、基地局装置２２がＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User ＭＩＭＯ）技術を用いた送信を各移動局装置２１に対して行う。ここでは、無線通信システム２が移動局装置２１として移動局装置２１−１、２１−２を具備し、各移動局装置２１が１つのアンテナを有し、基地局装置２２が２つのアンテナを有する場合について説明する。また、移動局装置２１−１と移動局装置２１−２とは同じ構成を有している。以下、移動局装置２１−１と移動局装置２１−２のいずれか一方、あるいは両方を示すとき移動局装置２１という。

図２に示すように、移動局装置２１は、受信部２１１と、チャネル推定部２１２と、受信後処理部２１３と、チャネル情報圧縮部２１４と、チャネル情報展開部２１５と、ＣＱＩ算出部２１６と、送信部２１７とを有している。
受信部２１１は、基地局装置２２が２つのアンテナを用いて送信した信号を受信し、受信した信号をチャネル推定部２１２及び受信後処理部２１３に出力する。
チャネル推定部２１２は、受信部２１１から入力される信号を用いて、基地局装置２２から自装置への伝搬チャネルにおけるチャネル情報、熱雑音、隣接セルから受ける干渉を推定し、推定した結果を出力する。チャネル推定部２１２は、第１実施形態のチャネル推定部１１２と同様に、公知の技術を用いて、チャネル情報、熱雑音、干渉を推定する。

受信後処理部２１３は、第１実施形態の受信後処理部１１３と同様に、チャネル推定部２１２が出力するチャネル情報を用いて、受信部２１１が受信した信号を復調、復号することにより得られた受信データを外部又は上位の装置に出力する。
チャネル情報圧縮部２１４は、基地局装置２２にフィードバックする情報量を削減するために、チャネル推定部２１２が推定したチャネル情報を圧縮してチャネル情報圧縮データを生成する。
チャネル情報展開部２１５は、チャネル情報圧縮部２１４が用いるデータ圧縮処理に対応するデータ展開処理を用いて、チャネル情報圧縮部２１４が生成したチャネル情報圧縮データから、チャネル情報を展開する。また、チャネル情報展開部２１５は、展開したチャネル情報をＣＱＩ算出部２１６に出力する。

ＣＱＩ算出部２１６は、チャネル情報展開部２１５が出力するチャネル情報から、プリコーディングベクトルを算出する。また、ＣＱＩ算出部２１６は、チャネル推定部２１２が推定する熱雑音、及び隣接セルから受ける干渉と、算出したプリコーディングベクトルとから、基地局装置２２と自装置との間の伝搬チャネルに対するチャネル品質指標（ＣＱＩ）を算出し、算出したチャネル品質指標を送信部２１７に出力する。
送信部２１７は、チャネル情報圧縮部２１４が生成したチャネル情報圧縮データと、ＣＱＩ算出部２１６が算出したチャネル品質指標とを基地局装置２２に送信する。

また、図２に示すように、基地局装置２２は、受信部２２１と、チャネル情報展開部２２２と、送信前処理部２２３と、送信部２２４とを備えている。
受信部２２１は、各移動局装置２１から送信されるチャネル情報圧縮データ及びチャネル品質指標を受信する。また、受信部２２１は、受信したチャネル情報圧縮データをチャネル情報展開部２２２に出力し、受信したチャネル品質指標を送信前処理部２２３に出力する。

チャネル情報展開部２２２は、各移動局装置２１のチャネル情報圧縮部２１４において用いられるデータ圧縮処理に対応するデータ展開処理を用いて、入力されたチャネル情報圧縮データからチャネル情報を算出する。また、チャネル情報展開部２２２は、算出したチャネル情報を送信前処理部２２３に出力する。
送信前処理部２２３には、自装置から移動局装置２１−１までの伝搬チャネルに対応するチャネル情報と、自装置から移動局装置２１−２までの伝搬チャネルに対応するチャネル情報がチャネル情報展開部２２２から入力される。
また、送信前処理部２２３には、移動局装置２１−１におけるチャネル品質指標と、移動局装置２１−２におけるチャネル品質指標とが受信部２２１から入力される。また、送信前処理部２２３には、各移動局装置２１に送信する異なる送信データが入力される。なお、各移動局装置２１に送信する送信データは同じであってもよい。

送信前処理部２２３は、入力される２つのチャネル情報及び２つのチャネル品質指標に基づいて、各移動局装置２１に送信する送信データに対するプリコーディングに用いるプリコーディングベクトルを算出するとともに、各移動局装置２１に送信する送信データそれぞれに対する変調方式と、誤り訂正符号化における符号化率とを選択する。
また、送信前処理部２２３は、送信データごとに選択した変調方式及び符号化率を用いて符号化及び変調を行うとともに、算出したプリコーディングベクトルを用いて符号化及び変調した送信データに対してプリコーディングする送信前処理を行う。送信前処理部２２３は、送信前処理を施した送信データを送信部２２４に出力する。なお、送信前処理部２２３における変調方式及び符号化率の選択は、送信前処理部１２３と同様に、変調方式及び符号化率の組合せと、チャネル品質指標及びチャネル情報の組合せとの対応を予め記憶させたテーブルを備えておき、当該テーブルから読み出すようにしてもよい。
送信部２２４は、送信前処理部２２３から入力された送信データを移動局装置２１−１及び２１−２に送信するデータを送信する。

ここで、ＣＱＩ算出部２１６がチャネル品質指標を算出する手順について説明する。以下、基地局装置２２から移動局装置２１−１への伝搬チャネルを示すチャネル情報と、基地局装置２２から移動局装置２１−２への伝搬チャネルを示すチャネル情報とをチャネルベクトルｈ_UE1、ｈ_UE2とする。このとき、基地局装置２２と、移動局装置２１−１、２２−２との間の伝搬チャネルの特性を示すチャネル応答行列Ｈは、次式（５）で表される。

ここで、チャネル応答行列Ｈの各要素ｈ_UE1 ⁽¹⁾、ｈ_UE1 ⁽²⁾、ｈ_UE2 ⁽¹⁾、及びｈ_UE2 ⁽²⁾は、基地局装置２２が有する２つのアンテナと、移動局装置２１−１、２１−２が有するアンテナとの間の伝搬チャネルの特性を示す値である。
また、移動局装置２１−１に備えられているＣＱＩ算出部２１６が算出するプリコーディングベクトルをｗ_UE1とし、移動局装置２１−２に備えられているＣＱＩ算出部２１６が算出するプリコーディングベクトルをｗ_UE2とする。このとき、プリコーディング行列Ｗは、次式（６）として表される。

また、移動局装置２１−１、２１−２における熱雑音を示す雑音ベクトルＮを次式（７−１）とし、移動局装置２１−１、２１−２それぞれが隣接するセルから受ける干渉を示す干渉ベクトルＩ^InterSectorを次式（７−２）とする。

ここで、熱雑音ｎ_UE1は移動局装置２１−１における熱雑音を示し、熱雑音ｎ_UE2は移動局装置２１−２における熱雑音を示す。また、干渉ｉ_UE1 ^InterSectorは移動局装置２１−１において隣接するセルより受ける干渉を示し、干渉ｉ_UE2 ^InterSectorは移動局装置２１−２において隣接するセルより受ける干渉を示す。

移動局装置２１−１において、チャネル情報展開部２１５は、チャネル情報圧縮部２１４が生成したチャネル情報圧縮データを展開し、展開したチャネル情報（チャネルベクトル＾ｈ_UE1）をＣＱＩ算出部２１６に出力する。ここで、＾（ハット）が上に付されているベクトル及び要素は、チャネル情報展開部２１５において展開されたチャネル情報及びその要素を示す。
ＣＱＩ算出部２１６は、入力されたチャネル情報（チャネルベクトル＾ｈ_UE1）から、次式（８）を用いて、プリコーディングベクトル＾ｗ_UE1を算出する。

更に、ＣＱＩ算出部２１６は、次式（９）を用いて、チャネル品質指標γ_UE1 ^WE2を算出する。

なお、ここでは、移動局装置２１−１について示したが、移動局装置２１−２においても同様に、チャネル品質指標γ_UE2 ^WE2を算出することができる。

上述のように、移動局装置２１−１、２１−２において、ＣＱＩ算出部２１６は、第１実施形態のＣＱＩ算出部１１６と同様に、基地局装置２２の送信前処理部２２３がプリコーディングベクトル＾ｗ_UE1、＾ｗ_UE2を算出する際に用いるチャネル情報（チャネルベクトル＾ｈ_UE1、＾ｈ_UE2）と同じチャネル情報（チャネルベクトル＾ｈ_UE1、＾ｈ_UE2）からチャネル品質指標（γ_UE1 ^WE2、γ_UE2 ^WE2）を算出する。
これにより、送信前処理部２２３は、チャネル情報展開部２２２において展開されたチャネル情報と、当該チャネル情報に対応するチャネル品質指標とを用いて送信前処理を行うことができるので、送信前処理を行う際に実際のチャネル品質よりもチャネル品質を高く見積もってしまうことを防ぐことができる。
その結果、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う無線通信システム２は、基地局装置２２が実際のチャネル品質に応じた変調方式と、誤り訂正符号化における符号化率とを選択することにより、移動局装置２１から基地局装置２２にフィードバックするチャネル情報の情報量を削減しつつ、移動局装置２１が基地局装置２２から送信データを受信する際の誤り率を低下させることができ、スループットの劣化を抑制することができる。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態における無線通信システム３の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム３は、少なくとも２つの移動局装置２１と、基地局装置３２とを具備し、移動局装置２１と基地局装置３２とがＭＵ−ＭＩＭＯ技術を用いた通信を行う。すなわち、基地局装置３２から各移動局装置２１に送信する異なる送信データを空間多重して送信することにより、各送信データが同一時間及び同一周波数帯域において各移動局装置２１に送信される。
以下、移動局装置２１及び基地局装置３２において、第２実施形態の無線通信システム２（図２）と同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態における無線通信システム３は、基地局装置３２がＣＱＩ補正部３２５を有する点が第２実施形態と異なる。
基地局装置３２において、ＣＱＩ補正部３２５は、受信部２２１が各移動局装置２１から受信するチャネル品質指標を、チャネル情報展開部２２２が展開したチャネル情報を用いて補正する。また、ＣＱＩ補正部３２５は、補正したチャネル品質指標を送信前処理部２２３に出力する。送信前処理部２２３は、受信部２２１から入力されるチャネル品質指標に替えて、ＣＱＩ補正部３２５が補正したチャネル品質指標を用いる。送信前処理部２２３は、補正されたチャネル品質指標と、展開されたチャネル情報とに基づいて、各移動局装置２１に送信する送信データに対する変調方式及び符号化率を選択するとともに、プリコーディングベクトルの算出を行う。

ところで、各移動局装置２１から送信されるチャネル品質指標には、他の移動局装置２１に送信する送信データに対して用いられるプリコーディングベクトルを得ることができないため、他の移動局装置２１に送信する信号から受ける干渉が考慮されていない（例えば、式（９））。
そこで、本実施形態では、ＣＱＩ補正部３２５が各移動局装置２１に対応するチャネル情報（チャネルベクトル（＾ｈ_UE1、＾ｈ_UE2））を用いて、他の移動局装置２１に送信する送信データから受ける干渉を考慮した補正をチャネル品質指標に対して行う。すなわち、ＣＱＩ補正部３２５は、各移動局装置２１に送信する送信データが互いに及ぼす干渉による影響を反映させる補正をチャネル品質指標に対して行う。
具体的には、ＣＱＩ補正部３２５は、次式（１０）を用いて、移動局装置２１−１から受信したチャネル品質指標γ_UE1 ^WE2から、補正されたチャネル品質指標γ_UE1 ^WE3を算出する。

また、ＣＱＩ補正部３２５は、同様に、移動局装置２１−２から受信したチャネル品質指標γ_UE2 ^WE2から、補正されたチャネル品質指標γ_UE2 ^WE3を算出する。

上述のように、基地局装置３２において、各移動局装置２１から受信したチャネル品質指標を補正することにより、空間多重される他の移動局装置２１宛てのデータから受ける干渉を考慮したチャネル品質指標を得ることができ、チャネル品質を見積もる精度を向上させることができる。
その結果、無線通信システム３は、基地局装置３２が実際のチャネル品質に応じたプリコーディングベクトルを生成することにより、各移動局装置２１における誤り率を低下させることができ、スループットの劣化を抑制することができる。

なお、上記の第１から第３実施形態において、無線通信システムが移動局装置と基地局装置とを具備する構成について説明したが、これに限ることなく、両者が移動可能な無線通信システムであってもよいし、両者が予め定められた位置に固定された無線通信システムであってもよい。
また、上記の第１から第３実施形態では、基地局装置において送信前処理を行う構成について説明したが、基地局装置及び移動局装置の両者において送信前処理を行う構成にしてもよい。
また、本発明に記載の通信装置は、上記の第１から第３実施形態における移動局装置に対応する。また、本発明に記載のチャネル品質指標算出部は、上記の第１から第３の実施形態におけるＣＱＩ算出部に対応する。また、本発明に記載のチャネル品質指標補正部は、上記の第３実施形態におけるＣＱＩ補正部に対応する。

なお、本発明における移動局装置及び基地局装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、チャネル情報の推定や、チャネル品質指標（ＣＱＩ）の算出、圧縮、展開、及び補正等の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１，２，３，９…無線通信システム
１１，２１，２１−１，２１−２，９１…移動局装置
１２，２２，３２…基地局装置
１１１，１２１，２１１，２２１…受信部
１１２，２１２…チャネル推定部
１１３，２１３…受信後処理部
１１４，２１４…チャネル情報圧縮部
１１５，１２２，２１５，２２２…チャネル情報展開部
１１６，２１６，９１６…ＣＱＩ算出部
１１７，１２４，２１７，２２４…送信部
１２３，２２３…送信前処理部
３２５…ＣＱＩ補正部

Claims

少なくとも２つの通信装置と、前記通信装置に対してＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置とを具備し、前記通信装置から前記基地局装置にデータを送信する周波数と、前記基地局装置から前記通信装置にデータを送信する周波数とが異なる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
前記基地局装置から自装置への伝搬チャネルにおける特性を示すチャネル情報の情報量を削減したチャネル情報圧縮データを生成するチャネル情報圧縮部と、
前記基地局装置において前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する際に用いられる展開処理を用いて、前記チャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第１チャネル情報展開部と、
前記第１チャネル情報展開部が展開したチャネル情報を用いて、前記伝搬チャネルに対するチャネル品質指標を算出するチャネル品質指標算出部と
を備え、
前記基地局装置は、
前記通信装置それぞれから受信したチャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第２チャネル情報展開部と、
前記第２チャネル情報展開部が展開したチャネル情報と当該チャネル情報に基づいて算出されたプリコーディングベクトルとを用いた演算で前記通信装置それぞれから受信したチャネル品質指標それぞれに対して空間多重する送信データが互いに及ぼす干渉を反映させる補正をするチャネル品質指標補正部と、
前記チャネル品質指標補正部が補正したチャネル品質指標に応じて、前記通信装置それぞれに送信する送信データに対する変調方式を選択し、選択した変調方式を用いて変調した送信データに対して、前記チャネル情報圧縮データに基づいたプリコーディングを行う送信前処理部と、
前記送信前処理部がプリコーディングした前記通信装置それぞれへの送信データを空間多重して送信する送信部と
を備えている
ことを特徴とする無線通信システム。
少なくとも２つの通信装置と、前記通信装置に対してＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置と
を具備し、前記通信装置から前記基地局装置にデータを送信する周波数と、前記基地局装
置から前記通信装置にデータを送信する周波数とが異なる無線通信システムにおける無線
通信方法であって、
前記通信装置が、前記基地局装置から自装置への伝搬チャネルにおける特性を示すチャ
ネル情報の情報量を削減したチャネル情報圧縮データを生成するチャネル情報圧縮ステッ
プと、
前記通信装置が、前記基地局装置において前記チャネル情報圧縮データからチャネル情
報を展開する際に用いられる展開処理を用いて、前記チャネル情報圧縮データからチャネ
ル情報を展開する第１チャネル情報展開ステップと、
前記通信装置が、前記第１チャネル情報展開ステップにおいて展開したチャネル情報を
用いて、前記伝搬チャネルに対するチャネル品質指標を算出するチャネル品質指標算出ス
テップと、
前記基地局装置が、前記通信装置それぞれから受信したチャネル情報圧縮データからチャネル情報を展開する第２チャネル情報展開ステップと、
前記基地局装置が、前記第２チャネル情報展開ステップで展開したチャネル情報と当該チャネル情報に基づいて算出されたプリコーディングベクトルとを用いた演算で前記通信装置それぞれから受信したチャネル品質指標それぞれに対して空間多重する送信データが互いに及ぼす干渉を反映させる補正をするチャネル品質指標補正ステップと、
前記基地局装置が、前記チャネル品質指標補正ステップで補正したチャネル品質指標に応じて、前記通信装置に送信する送信データに対する変調方式を選択し、選択した変調方式を用いて変調した送信データに対して、前記チャネル情報圧縮データに基づいたプリコーディングを行う送信前処理ステップと、
前記基地局装置が、前記送信前処理ステップでプリコーディングした前記通信装置それぞれへの送信データを空間多重して送信する送信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。