通信システム
【課題】仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を用いて無線通信できる無線基地局装置及び無線通信方法を提供すること。
【解決手段】複数の送信アンテナと、少なくとも下り制御情報の復調に用いられるＣＲＳと、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられるＣＱＩ−ＲＳと、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられるＤＭ−ＲＳとを生成し、ＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ及びＤＭ−ＲＳを同一の送信時間単位に多重して前記各アンテナから送信する無線基地局装置２００である。移動局装置１００は、下りリンクで受信した信号から第１から第３の参照信号を分離して復調する。
【解決手段】複数の送信アンテナと、少なくとも下り制御情報の復調に用いられるＣＲＳと、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられるＣＱＩ−ＲＳと、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられるＤＭ−ＲＳとを生成し、ＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ及びＤＭ−ＲＳを同一の送信時間単位に多重して前記各アンテナから送信する無線基地局装置２００である。移動局装置１００は、下りリンクで受信した信号から第１から第３の参照信号を分離して復調する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下りリンク参照信号（リファレンス・シグナル）を送信する通信システム無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイドバンド符号分割多重接続(ＷＣＤＭＡ)方式、高速ダウンリンクパケットアクセス(ＨＳＤＰＡ)方式、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）方式等の後継となる通信方式、すなわちロングタームエボリューション(ＬＴＥ：Long Term Evolution）が、ＷＣＤＭＡの標準化団体３ＧＰＰにおいて定められた（Release−8）。Release−8 ＬＴＥ（以下、Ｒｅｌ８−ＬＴＥという）での無線アクセス方式として、下りリンクについては直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が、上りリンクについてはシングルキャリア周波数分割多重接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single−Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が規定されている。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。
【０００４】
ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、この方式は端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。
【０００５】
また、ＲＥＬ８−ＬＴＥでは下り参照信号構成を規定している。下り参照信号は、１）スケジューリングや適応制御のための下りＣＱＩ（Channel Quality Indicator)測定、２）ＲＥＬ８−ＬＴＥをサポートするユーザ端末（以下、ＬＴＥ端末という）における下り同期検波のためのチャネル推定、３）セルサーチやハンドオーバーのための下り伝搬路状態の推定のために用いられる。下り参照信号には、セル固有の参照信号、複数セルで共通の参照信号、ビームフォーミングのための個別参照信号が定義されている。
【０００６】
また、ＲＥＬ８−ＬＴＥでは、送信機と受信機にそれぞれ複数のアンテナを設けて、通信品質を改善する無線伝送方法（ＭＩＭＯ：Multiple−Input Multiple−Output)が規定されている（例えば、非特許文献１）。同時に送信するレイヤ（データストリーム）が全て同一ユーザのものである場合（シングルユーザＭＩＭＯ）と、異なるユーザのものである場合（マルチユーザＭＩＭＯ）とに区別される。
【０００７】
シングルユーザＭＩＭＯは、基地局において最大４送信アンテナを用いた４レイヤの空間多重を行うことができる。各レイヤは、送信アンテナに１対１で対応させるのではなく、それぞれ異なる送信位相／振幅制御（プリコーディング）を用いて、全ての送信アンテナから送信される。プリコーディングにより、理想的には同時に送信された各レイヤは、受信機側で直交（互いに干渉せずに）して受信される。このために、同時送信される各レイヤ（データストリーム）が、互いに干渉にならず、かつＬＴＥ端末において高いＳＩＮＲで受信されるようにフェージング変動を考慮して、プリコーディングベクトル（送信アンテナの重みづけ）を決定する。また、プリコーディングにより、特定のユーザ端末に対して希望波を強調した指向性送信を実現するビームフォーミングが可能になる。
【０００８】
マルチユーザＭＩＭＯは、あるサブフレームの同一リソースブロック（ＲＢ）を複数のユーザ端末のレイヤに割当てることによって実現される。マルチユーザＭＩＭＯの場合、各ユーザに割り当てるレイヤ数は１つに限定される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP TR 25.913[1]
【非特許文献２】Ｔ.Ihara et al., IEEE ICCS 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、送信機の各送信アンテナから参照信号をプリコーディングして送信することにより、実際のアンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数で送信する仮想アンテナ化(Antenna virtualization)技術が提案されているが（例えば、非特許文献２）、ＭＩＭＯシステムで仮想アンテナ化する場合の下り参照信号構成については検討されていなかった。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を用いて無線通信できる通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面では、無線基地局装置と、前記無線基地局装置に接続する移動局装置とを備えた通信システムにおいて、前記無線基地局装置は、複数の送信アンテナと、少なくとも下り制御情報の復調に用いられる第１の参照信号と、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられる第２の参照信号と、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられる第３の参照信号とを生成する下り参照信号生成部と、前記第１及び第３の参照信号を送信時間単位としてのサブフレームに配置して各アンテナから送信すると共に、前記第２の参照信号を前記第１及び第３の参照信号と共に特定サブフレームに配置して前記各アンテナから送信する送信部と、を具備し、前記移動局装置は、下りリンクで信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した受信信号から、前記第１の参照信号、前記第２の参照信号、前記第３の参照信号を分離する分離部と、前記第１の参照信号を用いて下り制御情報を復調する制御情報復調部と、前記第２の参照信号を用いて送信アンテナ毎のチャネル品質を測定する測定部と、前記第３の参照信号を用いて下り送信データを復調するデータ復調部と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の側面によれば、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を用いて無線通信できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る基地局装置の送信系のブロック図
【図２】実施の形態に係る移動局装置の受信系のブロック図
【図３】４アンテナポート全てに用意されたＣＲＳを無線リソースに割当てた状態を示す図
【図４】全アンテナポート分のＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図５】１アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割当てた状態を示す図
【図６】１アンテナポートのＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図７】２アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割当てた状態を示す図
【図８】２アンテナポートのＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図９】ＣＲＳの削減手法を分散アンテナシステムに適用した場合の概念図
【図１０】（ａ）高密度ＣＲＳ構造において１サブフレームの複数シンボルにＣＲＳを割当てたパターンを示す図、（ｂ）同図（ａ）のＣＲＳ構造において１サブフレームの第１シンボルだけにＣＲＳを割当てたパターンを示す図
【図１１】「ノーマル構造」と「低密度構造」との時分割多重送信を示す図
【図１２】ＣＱＩ−ＲＳの送信間隔を示す図
【図１３】ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法についての説明図
【図１４】ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法についての説明図
【図１５】ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されたユーザ固有の参照信号と同様に割当てたＤＭ−ＲＳを示す図
【図１６】シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度を例示した図
【図１７】シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度を例示した図
【図１８】マルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳ配置を示す図
【図１９】ＦＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念図
【図２０】ＣＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念図
【図２１】ＬＴＥベースのシステム概念図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の１つの側面では、仮想アンテナ化を適用する下り参照信号として３種類の参照信号が含まれる。
【００１７】
１つ目は、複数セルで共通の参照信号（本明細書では「ＣＲＳ」（Common Reference Signal)と称する）を用いる。ＣＲＳは、ＲＥＬ８−ＬＴＥで定義されているセル間で共通の共通参照信号を再利用することができる。ＣＲＳは、ＬＴＥ端末を同じ帯域内でサポートする時に少なくとも共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ）の復調に用いられる。また、ＲＥＬ８−ＬＴＥの後継の無線アクセス方式であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（以下、ＬＴＥ−Ａという）の端末（以下、ＬＴＥ−Ａ端末という）で、ページングチャネル（ＰＣＨ），報知チャネル（ＢＣＨ）等を含む共通制御チャネルの復調に用いられる。
【００１８】
２つ目は、ＭＩＭＯシステムにおいて、アンテナ毎のＣＳＩ(Channel State Information)測定に用いられる参照信号（本明細書では「ＣＱＩ−ＲＳ」(Channel Quality Indicator−Reference Signal)と称する）を用意する。上記したＣＲＳはセル共通の参照信号であるので、仮想アンテナ化した場合にはアンテナ毎の参照信号が存在しなくなり、アンテナ毎のＣＳＩ(Channel State Information)測定ができなくなる。そこで、実際のアンテナ毎にＣＱＩ−ＲＳを用意している。
【００１９】
３つ目は、基地局配下のＬＴＥ−Ａ端末（ユーザ）に固有であり、ＬＴＥ−Ａ端末において共通データチャネル（ＰＤＳＣＨ）の復調に用いられる参照信号（本明細書では「ＤＭ−ＲＳ」(Demodulation− Reference Signal)と称する）を用意する。ストリーム間で直交する参照信号を用いる。
【００２０】
以下、仮想アンテナ化を適用する３種類の下り参照信号ＣＲＳ，ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳについて具体的に説明する。
【００２１】
先ず、４アンテナＭＩＭＯシステムにおいて、ＲＥＬ８−ＬＴＥで規定されている４アンテナ用のＣＲＳを無線リソースに割り当てる（多重する）場合を考える。
【００２２】
図３は４アンテナのそれぞれに用意された４つのＣＲＳを無線リソースに多重した状態を示している。図３には、周波数軸方向には１リソースブロック、時間軸方向には１サブフレームの大きさの無線リソースを示している。ＲＥＬ８−ＬＴＥでは、２０ＭＨｚのシステム帯域に対して１００個のリソースブロックを割り当て、１リソースブロックは１２サブキャリアで構成されることが規定されている。また、１サブフレームを送信時間単位とし、１サブフレームを２つのタイムスロットに分けてデータ送信し、１タイムスロットは７シンボルで構成することが規定されている。
【００２３】
ＲＥＬ８−ＬＴＥは４アンテナの全てに異なるＣＲＳを定義しているので、４アンテナでそれぞれ異なるＣＲＳを送信するように無線リソースに割り当てると、図３に例示されたパターンとなる。ただし、図３には今回新たに定義したＤＭ−ＲＳも無線リソースに割り当てた状態を例示しており、ＣＲＳはＤＭ−ＲＳと重ならないように配置されている。ＤＭ−ＲＳは仮想アンテナ化されずに、４アンテナの全てから送信される。
【００２４】
今、図３に示すように多重された４つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、各ＣＲＳの送信について仮想アンテナ化（１本）する場合を想定する。基地局が、４本のアンテナに１、１、−１、−１といったアンテナ重み付けして送信することで１本の仮想アンテナ化が実現できる。
【００２５】
図４は異なるＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を概念的に示している。それぞれ仮想アンテナ化されるようにプリコーディングされた各ＣＲＳがセル／セクタ全体に送信されている。また、ＬＴＥ−Ａ端末に対してＤＭ−ＲＳが４アンテナで送信されている。
【００２６】
４つのＣＲＳは１本に仮想アンテナ化されているので、ＬＴＥ端末は受信したいずれのＣＲＳを用いても共有データチャネルを復調でき、ＬＴＥ−Ａ端末は受信したいずれのＣＲＳを用いても共通制御チャネルを復調できる。
【００２７】
ところが、図３に示すように、４アンテナに対応した４つのＣＲＳを４多重し、ＤＭ−ＲＳを４多重したのでは、オーバーへッドが非常に大きくなってしまう問題がある。ＬＴＥ端末及びＬＴＥ−Ａ端末は、１つのＣＲＳを受信できれば、共有データチャネル又は共通制御チャネルの復調が可能であるので、実際の４本のアンテナから仮想的に１アンテナ化した場合には、残りの３つのＣＲＳについては送信する必要がない。
【００２８】
そこで、１つのセル／セクタで仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して、ＣＲＳも実際のアンテナ数に対応した全てのＣＲＳを送信するのではなく、仮想アンテナ化されたアンテナ数だけ送信するようにする。これにより、無線リソースに割り当てるＣＲＳ数を、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して削減でき、オーバーヘッドを低減できる。
【００２９】
図５に示す例では、図４と同様に実際の４本のアンテナを仮想アンテナ化して１本としたのに対応して、４本のアンテナで送信するＣＲＳを１つとしている。ＤＭ−ＲＳについては、図３と同じ位置に割当てている。図６は仮想アンテナ化されたアンテナ数（１つ）に対応して、１つのＣＲＳを各アンテナからプリコーディングして送信することで、１本の仮想アンテナ数で送信する様子を示している。また、ＬＴＥ−Ａ端末に対してＤＭ−ＲＳが４アンテナで送信されている。
【００３０】
図７はＣＲＳ種別を２アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割り当てを示す図である。ＤＭ−ＲＳについては、図３と同じ位置に割当てている。２アンテナに対応して２つのＣＲＳを無線リソースに割り当てている。図８に示すように、異なる２つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している。
【００３１】
このように、４アンテナを仮想アンテナ化により仮想的に２アンテナとし、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応してＣＲＳ数を２つまで削減することで、２アンテナ送信に適応したＬＴＥ端末に対しては共有データチャネルに２アンテナの送信ダイバーシチを適用できる。また、ＬＴＥ−Ａ端末との通信では、制御チャネルに２アンテナ送信ダイバーシチを適用できる。
【００３２】
図９はＣＲＳの削減手法を分散アンテナシステムに適用した場合の概念図である。
分散アンテナシステムは、１つのエリアに地理的に分散配置した複数のリモートアンテナユニット（基地局ＢＳ）が通信ケーブルを介して接続され、１つのセルを形成する。分散基地局（ＢＳ）が１つ（又は複数）のアンテナを有するが、セントラル装置（Central eNB)では、これらの複数の分散基地局（ＢＳ）からのアンテナ送受信処理を一元的に行う。たとえば、複数アンテナンを用いてダイバーシチ効果や伝送速度を向上させるＭＩＭＯ伝送を複数の分散基地局（ＢＳ）を用いて実現する。
【００３３】
図９に示す分散アンテナシステムでは、１つのセルを４つの送信機（ＢＳ）でカバーしており、各送信機（ＢＳ）に１つの送信アンテナを備えている。セントラル装置（Central eNB)は、複数の分散基地局（ＢＳ）からのアンテナ送受信処理を一元的に管理して、ＭＩＭＯ伝送を実現する。この場合、図９に示すように、複数の分散基地局（ＢＳ）から同じＣＲＳをプリコーディングしてセル全体に送信すれば、各分散基地局（ＢＳ）から異なるＣＲＳを送信する場合に比べて、オーバーヘッドを低減できる。図９にはアンテナ毎（分散基地局（ＢＳ）毎）に異なるＤＭ−ＲＳを送信して、ＬＴＥ−Ａ端末に向けて送信している。
【００３４】
このように、１つの基地局に複数アンテナを備える場合に限らず、分散アンテナシステムにおいても、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して削減されたＣＲＳを送信することで、同様にオーバーヘッドを低減する効果を得られる。
【００３５】
図１０（ａ）（ｂ）はＣＲＳ構造を示す図である。
図１０（ａ）はＬＴＥ端末がサポートする２アンテナまでのＣＲＳ構造を示している。図９のＣＲＳ構造では、異なる２つのＣＲＳが１シンボル内で周波数軸方向に１リソースブロック内で均等に４つのサブキャリアに交互に割り当てられている。また、ＣＲＳが割り当てられるシンボルは１サブフレームに４シンボルである。ＣＲＳが割り当てられるシンボルの間隔はサブフレーム内で略均等になることが望ましい。図１０（ａ）のＣＲＳ構造を「ノーマル構造」と称することとする。このような「ノーマル構造」のＣＲＳが周波数軸方向にリソースブロック毎に連続して割り当てられる。
【００３６】
基地局装置は、図１０（ａ）に示す２アンテナ対応の異なる２つのＣＲＳ（ノーマル構造）をそれぞれプリコーディングして、実際には４本の送信アンテナから仮想アンテナ化によりセル／セクタ全体にＣＲＳ多重して１アンテナ送信する。
【００３７】
図１０（ｂ）は２アンテナまでのＣＲＳ構造であるが、図１０（ａ）のＣＲＳ構造において１サブフレームの第１シンボルだけにＣＲＳを割当てたパターンを示している。ノーマル構造に比べてＣＲＳの密度が低くなっている。図１０（ｂ）に示す低密度のＣＲＳ構造を「低密度構造」と称することとする。２アンテナ送信であっても「低密度構造」のＣＲＳを送信することで、オーバーヘッドを大幅に低減することができる。
【００３８】
図１１に示すように、無線基地局装置から「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送信しても良い。この場合、サブフレーム単位でノーマル構造と低密度構造を切り替えて送信することができる。ＬＴＥ端末は、「ノーマル構造」のＣＲＳを受信して共有データチャネルの復調に利用できるが、「低密度構造」のＣＲＳには対応できない。そこで、ＬＴＥ端末に対しては「低密度構造」のＣＲＳを送信している送信区間を、ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network）サブフレームの区間であると認識するようにシグナリングする。ＭＢＳＦＮ方式では、同一のＭＢＭＳに対し、全ての隣接している基地局は同一のスクランブリングコードを利用し、同じ無線信号を同期させて送信する。ＬＴＥ端末は、ＭＢＳＦＮサブフレームを取り込まないので、「ノーマル構造」のＣＲＳだけで復調動作を継続することができる。一方、ＬＴＥ−Ａ端末では、「ノーマル構造」と「低密度構造」の両方をサポートさせる。
【００３９】
このように「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送信することにより、「ノーマル構造」をサポートするＬＴＥ端末は「ノーマル構造」のＣＲＳを受信して共有データチャネルを復調できる。また、ＬＴＥ−Ａ端末では「ノーマル構造」と「低密度構造」の両方を受信して共通／個別制御チャネルを復調できる。また、「ノーマル構造」及び／又は「低密度構造」のＣＲＳを受信した端末では、受信したＣＲＳに基づいてハンドオーバのためのＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）測定が可能になる。
【００４０】
また、「ノーマル構造」と「低密度構造」の比率は、システム環境に応じて動的に切り替えるようにしても良い。たとえば、「ノーマル構造」をサポートするＬＴＥ端末が少なくなった場合に、「ノーマル構造」のＣＲＳの割合を低減し、ＬＴＥ端末が完全になくなった場合には「ノーマル構造」のＣＲＳを送信しないようにしても良い。すなわち、密度が異なるＣＲＳ構造を時分割多重可能に構成し、状況に応じて適正な密度にコントロールする無線アクセスシステムを構築できる。
【００４１】
次に、ＣＱＩ−ＲＳについて具体的に説明する。
上述した通り、ＣＲＳに仮想アンテナ化を適用した場合、実際のアンテナ数が４本、８本、それ以上であったときに、ＣＲＳをアンテナ毎のチャネル推定に用いることができない。また、分散アンテナシステムでは、分散基地局毎のチャネル推定が必要であるのでアンテナ毎の参照信号が必要である。
【００４２】
そこで、仮想アンテナ化に適用されるＣＲＳとは別に、アンテナ毎及びセル毎に定義されるＣＱＩ−ＲＳを用いてアンテナ毎のチャネル推定を行えるようにした。
【００４３】
ＣＱＩ−ＲＳはチャネル推定用であるので、低密度で十分である。また、ＬＴＥでは、上りリンクでチャネル推定用の参照信号としてサウンディングリファレンスシグナルが規定されている。上りリンクのサウンディングリファレンスシグナルと同様にチャネル品質を測定するための参照信号であるので、上りリンクのサウンディングリファレンスシグナルと同様の密度（送信間隔）で送信することとした。
【００４４】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、最も密度の高い送り方として２ｍｓ（２ＴＴＩ）間隔で送信する。また、サウンディングリファレンスシグナルと同様に、５ｍｓ間隔で１回、１０ｍｓで１回送信するように構成する。
【００４５】
次に、図１３（ａ）（ｂ）、図１４を参照して、ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法について説明する。
ＬＴＥ−Ａでは８アンテナまでサポートすることが決められているので、少なくとも８アンテナに対応して異なる８つのＣＱＩ−ＲＳを送信する必要がある。
【００４６】
また、各ＣＱＩ−ＲＳはアンテナ毎に直交することが望ましく、複数セルに拡張可能であることが望まれる。そうすると、１セル当たり、８つのアンテナ直交化が必要で、かつセル間の直交化もサポートする必要であるので、ＣＱＩ−ＲＳについては直交参照信号数が増大することが予想される。そこで、ＣＱＩ−ＲＳはＣＱＩ−ＲＳ以外の信号が割り当てられる他のシンボルと重ならないように他のシンボルと時分割多重することとする。
【００４７】
図１３（ａ）はＣＱＩ−ＲＳを他のシンボルと共に時分割多重すると共に、ＣＱＩ−ＲＳ自身を周波数分割多重（ＦＤＭ）した例を示している。８アンテナをサポートするため、８個のＣＱＩ−ＲＳ（数字１〜８）からなり、互いに直交する信号が用いられる。
【００４８】
ＬＴＥでは各サブフレームの先頭の三シンボルに制御チャネルが割り当てられる。図１３（ａ）には、仮想アンテナ化により複数本のアンテナを１本と仮想するのに対応して、１つのＣＲＳを用いる場合が示されている。ＣＲＳの数（種別）は仮想化するアンテナ数に応じて増減する。また、前述した通り、ＣＲＳは無線リソースに均等に配置される。ＤＭ−ＲＳは、例えばＬＴＥでユーザ固有の参照信号が規定されているので、同じ位置に割当てることができる。ＣＱＩ−ＲＳを割り当てるシンボルは他のシンボルとかぶらなければ特に限定されないが、サブフレームの最後のシンボルを用いることができる。サブフレームの最後のシンボルをＣＱＩ−ＲＳの送信に用いることで、既に規定されている制御チャネル、今回定義したＣＲＳ及びＤＭ−ＲＳに与える影響を最小限にすることができる。
【００４９】
図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＣＱＩ−ＲＳの多重（シンボル単位のＴＤＭ＋サブキャリア単位のＦＤＭ）に加えて、各ＣＱＩ−ＲＳが割り当てられたサブキャリアにおいて他のＣＱＩ−ＲＳと共に符号分割多重する例を示している。このように、ＣＱＩ−ＲＳに対して３種類の多重（ＴＤＭ＋ＦＤＭ＋ＣＤＭ）を組み合わせることで、増大するＣＱＩ−ＲＳを効率よく送信することが可能になる。
【００５０】
図１４はＣＱＩ−ＲＳを複数シンボルに割当ててシンボル多重する例を示している。サブフレームの最後のシンボルに８アンテナに対応した８つのＣＱＩ−ＲＳを割り当てると共に、ＣＲＳ及びＤＭ−ＲＳが割り当てられていない他のシンボルにも８つのＣＱＩ−ＲＳを割り当てている。
【００５１】
また、図１４に示すように２シンボルに多重した８つのＣＱＩ−ＲＳを、さらに図１３（ｂ）に示すように符号分割多重するハイブリッド型にすることもできる。符号分割多重の対象となるシンボルは２シンボルのシンボル又は一方のシンボルであっても良い。
【００５２】
次に、ＤＭ−ＲＳについて具体的に説明する。
上述した通り、ＣＲＳに仮想アンテナ化を適用した場合、実際のアンテナ数が４本、８本、それ以上であったときに、ＣＲＳをアンテナ毎の復調に用いることができない。また、分散アンテナシステムでは、分散基地局毎の復調が必要であるのでアンテナ毎の参照信号が必要である。また、ＬＴＥ−Ａではマルチストリームをサポートする必要があるので、マルチストリームを考慮してＤＭ−ＲＳの密度を決める必要がある。また、マルチストリームに拡張した場合にストリーム間の直交性を確保する必要がある。
【００５３】
そこで、仮想アンテナ化に適用されるＣＲＳとは別に、アンテナ毎及びセル毎に定義されるＤＭ−ＲＳを用いてアンテナ毎の復調を行えるようにした。
【００５４】
ＤＭ−ＲＳと同様に共通データチャネルの復調に用いられる参照信号が、ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているので、ＤＭ−ＲＳの基本構造はＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号と同じとする。
【００５５】
図１５にＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号と同様にして割当てたＤＭ−ＲＳを示す。１サブフレームの先頭３シンボルは制御チャネルに割り当てられており、残りの領域にＣＲＳと重ならないようにして、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目に、全部で１２個のリソースエレメントにＤＭ−ＲＳがシンボル毎に周波数多重されている。
【００５６】
先ず、シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度について説明する。この場合もマルチストリームに拡張した場合を考慮してＤＭ−ＲＳの密度を決定する。
【００５７】
図１６（ａ）には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり１６リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。図１６（ｂ）には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり１２リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。図１７には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり８リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。
【００５８】
図１６（ａ）（ｂ）、図１７では、ＤＭ−ＲＳの密度は異なっているが、いずれの場合もＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボル位置は共通であり、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目となっている。ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通する。また、各シンボルに割り当てられたＤＭ−ＲＳのシンボル内での配置は周波数方向に均等に分散するように配置している。また、図１６（ｂ）、図１７に示すように、シンボル間で周波数方向のマッピング位置が重ならないように配置することも均等化の観点からは望ましい。
【００５９】
このように、シングルストリームに関しては、ＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボルは共通化して（ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通）、１リソースブロック（１サブフレーム）に配置するＤＭ−ＲＳの密度を変えられるようにすることで、密度を最適化できるようにすることが望ましい。
【００６０】
次に、マルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度について説明する。
図１８（ａ）（ｂ）はマルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳ配置を示している。図１８（ａ）は第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳを、１リソースブロック（１サブフレーム）当たりで２４リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例である。また、図１８（ｂ）は第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳを、１リソースブロック（１サブフレーム）当たりで１６リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例である。密度は異なっても、第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳと２ストリーム目＃２のＤＭ−ＲＳとを共通のシンボルに割当てる。シンボル位置は、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目となっている。ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通する。また、同一シンボルに割り当てられた異なるストリームの各ＤＭ−ＲＳのシンボル内での配置は周波数方向に均等に分散するように配置している。
【００６１】
このように、マルチストリームに関しては、ＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボルは共通化して（ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通）、１リソースブロック（１サブフレーム）に配置するＤＭ−ＲＳの密度を、送信データストリーム数に応じて変えられるようにすることで、密度を最適化できるように構成することが望ましい。
【００６２】
さらに、マルチストリームの場合、ストリーム間で直交させてＤＭ−ＲＳを送信する。ＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の手法として、ＦＤＭ、ＣＤＭ及びそれらの組合せを用いることができる。
【００６３】
図１９（ａ）（ｂ）に、ＦＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念を示す。図１９（ａ）（ｂ）は、図１８（ｂ）に示すＤＭ−ＲＳのマルチストリーム（＃１、＃２）送信を、ＦＤＭにより直交化した例である。図１９（ａ）は第１マルチストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの構造を示しており、「×」で表示されたリソースエレメントは当該第１ストリームの信号は送信しないことを示している。図１９（ｂ）は第２マルチストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの構造を示しており、「×」で表示されたリソースエレメントは当該第２ストリームの信号は送信しないことを示している。
【００６４】
第１ストリーム＃１と第２ストリーム＃２は共通シンボル（４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）に割り当てられているが、各共通シンボルにおいて第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳを送信するサブキャリアでは、第２ストリーム＃２ではＤＭ−ＲＳを送信しないようにする。
【００６５】
これにより、マルチストリーム送信において下り参照信号（ＤＭ−ＲＳ）を送信する際に、一方のストリームでＤＭ−ＲＳを送信している同一シンボルの同一サブキャリアでは他方のストリームでは信号送信しないようにするので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【００６６】
図２０（ａ）（ｂ）に、ＣＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念を示す。図２０（ａ）は第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの配置とＤＭ−ＲＳを符号化するための２次元直交符号を示している。図２０（ａ）に示す第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳは、１リソースブロック（１サブフレーム）に１６リソースエレメントの密度で均等に配置されている。第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの符号化に用いられる２次元直交符号として２次元ウオルシュ符号を用いることができる。図２０（ａ）に示す２次元ウオルシュ符号は、ＤＭ−ＲＳ構造に合わせて、４×４のウオルシュ符号であって、同図に示すように係数が全て「＋１」に設定されている。すなわち、図２０（ａ）に示す２次元ウオルシュ符号を掛け合せる第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳは変化しないことを意味する。
【００６７】
一方、図２０（ｂ）は第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの配置とＤＭ−ＲＳを符号化するための２次元直交符号を示している。図２０（ｂ）に示す第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳは、第１ストリーム＃１と同一密度で、第１ストリーム＃１と同一リソースエレメントに配置されている。第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの符号化に用いられる２次元直交符号として第１ストリーム＃１と同一サイズの２次元ウオルシュ符号を用いるが、同図に示すように時間軸方向及び周波数軸方向に「＋１」と「−１」を交互に設定した構成をとる。すなわち、図２０（ａ）及び（ｂ）に示す直交符号である２次元ウオルシュ符号を用いて符号化された第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２は時間軸方向または周波数軸方向に加算すると、相手ストリームの信号が消えるので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【００６８】
このように、複数のストリーム間で符号分割多重することで、複数ストリームのＤＭ−ＲＳを無線リソース内の同一リソースエレメント（同一シンボルの同一サブキャリア）に重複して配置できるので、各ストリームのＤＭ−ＲＳの密度を高くすることができる。その結果、時間軸方向のフェージング変動、周波数軸方向のチャネル変動に高速で追従することができ、常に高い受信品質を実現できる。
【００６９】
なお、図２０（ａ）（ｂ）には２次元直交符号として２次元ウオルシュ符号を用いた例を示しているが、他の２次元直交符号も同等に適用することができる。
【００７０】
次に、上記下りリンクの参照信号（ＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳ）を用いる無線通信方法及びそのような無線通信方法が適用される無線基地局装置及び無線端末の実施例について説明する。以下、ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａを対象とした無線アクセスシステムをれいい説明するが、それ以外のシステムへの適用を制限するものではない。
【００７１】
図１は基地局装置の機能ブロック図であり、主にベースバンド処理部の送信機能構成について示している。図２は移動局の機能ブロック図であり、主にベースバンド処理部の受信機能構成について示している。基地局装置及び移動局の機能について説明する前に、図２１を参照して、移動局及び基地局装置を有する移動通信システムについて説明する。
【００７２】
移動通信システム１０００は、ＬＴＥシステムをベースとしており、下りリンクの参照信号としてＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳを用いた無線通信方法が適用されている。移動通信システム１０００は、基地局装置２００と、基地局装置２００と通信する複数の移動局１００（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００ｎはセル５０において基地局装置２００とＬＴＥにより通信を行っている。尚、前記アクセスゲートウェイ装置３００は、ＭＭＥ／ＳＧＷ (Mobility Management Entity/Serving Gateway)と呼ばれてもよい。
【００７３】
各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限り移動局１００ｎとして説明を進める。説明の便宜上、基地局装置と無線通信するのは移動局であるが、より一般的には移動端末も固定端末も含むユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）でよい。
【００７４】
移動通信システム１０００では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。上述したように、ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
【００７５】
ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクについては、今回新たに定義した参照信号であるＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳを伝送するリファレンス・シグナルと、各移動局１００ｎで共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）と、物理下りリンク制御チャネル(下りＬ１／Ｌ２制御チャネル)とが用いられる。リファレンス・シグナルにより、上述した多重方法を適用してＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳが伝送される。物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータの信号が伝送される。物理下りリンク制御チャネルにより、ＤＭ−ＲＳ系列情報、スケジューリング情報、物理下りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Downlink Scheduling Information、及び、物理上りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Uplink Scheduling Grantなどが通知される。ＤＭ−ＲＳ系列情報は、具体的にはＤＭ−ＲＳがストリーム１〜ストリーム８までインデックスで定義されている場合、シングルストリーム送信を適用する場合には、どのインデックスが用いられているかを、ＰＤＣＣＨ又は上位レイヤ寝具なリングで移動局に通知する。マルチストリーム送信を適用する場合、同一リソースブロックに多重される他ユーザがどのインデックスを用いているかについても制御信号で通知する。
【００７６】
また、下りリンクにおいては、Physical−Broadcast Channel（Ｐ−ＢＣＨ）やDynamic Broadcast Channel（Ｄ−ＢＣＨ）等の報知チャネルが送信される。前記Ｐ−ＢＣＨにより伝送される情報は、Master Information Block（ＭＩＢ）であり、前記Ｄ−ＢＣＨにより伝送される情報は、System Information Block（ＳＩＢ）である。前記Ｄ−ＢＣＨは、前記ＰＤＳＣＨにマッピングされて、基地局装置２００より移動局１００ｎに伝送される。
【００７７】
上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）と、上りリンクの制御チャネルである物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）とが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルによりユーザデータが伝送される。物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクMIMO伝送のためのプリコーディング情報、下りリンクの共有チャネルに対する送達確認情報や、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）等が伝送される。
【００７８】
また、上りリンクにおいては、初期接続等のための物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）が定義されている。移動局１００は、前記ＰＲＡＣＨにおいて、ランダムアクセスプリアンブルを送信する。
【００７９】
次に、図１を参照しながら、本発明の実施例に係る基地局装置２００について説明する。
本実施例に係る基地局装置２００は、複数送信アンテナ＃１〜＃Ｎを備えており、各送信アンテナからＣＲＳをプリコーディングして送信することにより、実際のアンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数で送信することができる。ここでは、説明の都合で実際のアンテナ数を８本として説明する。
【００８０】
基地局装置２００は、下り制御情報及びＣＲＳを仮想アンテナ毎に生成し、下り送信データ及びＤＭ−ＲＳはストリー毎に生成し、ＣＱＩ−ＲＳを送信アンテナ毎に生成して、送信アンテナ毎にそれらの信号を下りチャネル多重して送信する。
【００８１】
基地局装置２００は、仮想アンテナ数に対応したＣＲＳを生成するＣＲＳ系列生成部１１、下り制御情報を生成する下り制御情報生成部１２、ＣＲＳ系列生成部１１で生成されたＣＲＳと下り制御情報生成部１２で生成された下り制御情報とを無線リソース（時間リソース及び周波数リソース）上で多重する多重部１３を備える。
【００８２】
ＣＲＳ系列生成部１１は、仮想アンテナ化しない場合は、実際のアンテナ＃１〜＃８に１対１で対応したＣＲＳ＃１〜＃８を生成する。また、仮想アンテナ化した場合は、仮想アンテナ数に対応したＣＲＳを生成する。本例では仮想アンテナ数が「１」の場合には、仮想アンテナにて２アンテナ分のＣＲＳ＃１、＃２を送信するが、仮想アンテナ数に１対１で対応したＣＲＳ数に設定すればオーバーヘッドを最大限に低減できる。
【００８３】
このように、ＣＲＳ系列生成部１１は、仮想アンテナ数（最小値は０）に対応して生成するＣＲＳ数を動的に変化させることができる。仮想アンテナ数は上位レイヤからＣＲＳ系列生成部１１に対して通知することができる。
【００８４】
また、ＣＲＳ系列生成部１１は、上位レイヤからの指示に応じて、ＣＲＳ構造が「ノーマル構造」（例えば図１０（ａ））と「低密度構造」（例えば図１０（ｂ））とが混在するように切り替える。そして、多重部１３において「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送出する（例えば、図１１）。ＬＴＥ−Ａ端末では「ノーマル構造」と「低密度構造」の双方を受信して復調できるが、ＬＴＥ端末では「低密度構造」には対応できない。ＬＴＥ端末において「低密度構造」が取り込み不要なサブフレームであると認識させる制御情報（例えば、ＭＢＳＦＮサブフレーム情報）を下り制御情報生成部１２からＬＴＥ端末へシグナリングすることになる。
【００８５】
下り制御情報生成部１２は、主にＰＤＣＣＨで伝送される下り制御情報を生成する。下り制御情報には、スケジューラにより割り当てられたサブキャリア位置などを示すＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報、変調方法、チャネル符号化率、プリコーディング情報等のフォーマット情報、上記ＤＭ−ＲＳ系列情報、さらに「低密度構造」が時分割多重される場合には、「低密度構造」が取り込み不要なサブフレームであると認識させる制御情報を含むことができる。
【００８６】
プリコーディング情報は、仮想アンテナ化のためにＣＲＳをプリコーディングするのに用いたプリコーディング情報と、同時に送信された各ストリーム（レイヤ）を受信機側で直交して受信させるためのプリコーディングに用いたプリコーディング情報とに区別される。仮想アンテナ化が適用される場合には、この２種類のプリコーディング情報が下り制御情報に含まれる。
【００８７】
プリコーディング部１４は、各送信アンテナに仮想アンテナ化用の重み付けを与えて、ＣＲＳと下り制御情報が多重された信号を送信する。プリコーディング部１４が各送信アンテナに与える仮想アンテナ化用の重み付けにより、仮想アンテナ数が調整される。図１０（ａ）（ｂ）に示すＣＲＳ構造を用いてＣＲＳ送信する場合、各送信アンテナから２つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして送信する。
【００８８】
これにより、仮想アンテナ数を「１」と想定している場合には、実際に８送信アンテナ構成の場合であっても、仮想アンテナ数の倍の２つのＣＲＳを送信するので、図３に示すように４送信アンテナの全てに対応して４つのＣＲＳを多重して送信する場合に比べて、オーバーヘッドを低減することができ、８送信アンテナの場合にはオーバーヘッド低減効果がさらに高くなる。
【００８９】
また、仮想アンテナ数を「１」と想定している場合であっても、２アンテナ分のＣＲＳを送信することで、２アンテナをサポートするＬＴＥ端末では、制御チャネルについて２アンテナ送信による送信ダイバーシチ効果が得られる。
【００９０】
また、基地局装置２００は、送信アンテナ毎にＣＳＩ測定のためのＣＱＩ−ＲＳを生成するＣＲＩ−ＲＳ系列生成部１５と、送信アンテナ毎に生成されるＣＲＩ−ＲＳをアンテナ間で直交させるアンテナ間直交化部１６とを備える。アンテナ間直交化部１６は、ＣＲＩ−ＲＳ系列生成部１５から８送信アンテナに対応してアンテナ毎のＣＱＩ−ＲＳが生成されるので、８アンテナ間で直交化する多重化を加える。
【００９１】
例えば、各サブフレームの最後の１シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てる（例えば、図１３（ａ）に示すＦＤＭ）。また、セル間直交化にも対応させるためにＣＲＩ−ＲＳが増大する場合には、各サブフレームの最後の１シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当て、さらに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てたリソースエレメントを符号分割多重する（例えば、図１３（ｂ）に示すＣＤＭ）。また、同一サブフレーム内の複数シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てる（例えば、図１４に示すＦＤＭ）。
【００９２】
このように、下りリンクの参照信号として、仮想アンテナ化されるＣＲＳと別に、実際の送信アンテナ毎にＣＱＩ−ＲＳを生成して送信するので、ＬＴＥ端末、ＬＴＥ−Ａ端末において仮想アンテナ化されて信号送信されている場合にも、アンテナ毎のＣＳＩ測定を可能とし、チャネル品質の測定が可能になる。
【００９３】
また、アンテナ間の直交化、セル間の直交化まで考慮して、多彩な多重化方式を準備することで、ＣＱＩ−ＲＳ数の増大にも対応することが可能になる。
【００９４】
また、基地局装置２００は、データストリーム毎にＤＭ−ＲＳを生成するＤＭ−ＲＳ系列生成部１８と、マルチストリームのＤＭ−ＲＳを生成する場合にはストリーム間の直交化を行うストリーム間直交化部１９とを備える。
【００９５】
ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８は、ユーザ固有のＰＤＳＣＨ復調用のＤＭ−ＲＳを生成し、かかるＤＭ−ＲＳは１リソースブロック（サブフレーム）当たりのＤＭ−ＲＳ密度が最適化される。そのために、１リソースブロック（サブフレーム）当たりのＤＭ−ＲＳ密度は幾つかの密度パターンに変更可能であるが（例えば、図１６（ａ）（ｂ）、図１７）、密度パターン間でＤＭ−ＲＳを多重するシンボルは共通シンボル（例えば、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）を用いる。
【００９６】
また、ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８は、異なるストリーム用のＤＭ−ＲＳを、共通シンボルに多重するが、異なるサブキャリアに割り当てる（例えば、図１８（ａ）（ｂ））。
【００９７】
ストリーム間直交化部１９は、ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８においてＤＭ−ＲＳ密度が最適化されたＤＭ−ＲＳに対して、ストリーム間で直交化させる多重化を加える。
【００９８】
１つは、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、第１ストリーム＃１と第２ストリーム＃２とで共通シンボル（４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）にＤＭ−ＲＳを割り当てられる一方、各共通シンボルにおいて第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳを送信するサブキャリアでは、第２ストリーム＃２ではＤＭ−ＲＳを送信しないようにする。
【００９９】
これにより、マルチストリーム送信においてＤＭ−ＲＳを送信する際に、一方のストリームでＤＭ−ＲＳを送信している同一シンボルの同一サブキャリアでは他方のストリームでは信号送信しないようにするので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【０１００】
もう１つは、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳには係数が全て「＋１」に設定された２次元ウオルシュ符号を掛け合せて符号化し、第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳには時間軸方向及び周波数軸方向に「＋１」と「−１」を交互に設定した２次元ウオルシュ符号を掛け合せて符号化する。
【０１０１】
なお、第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳは、第１ストリーム＃１と同一密度で、第１ストリーム＃１と同一リソースエレメントに配置されている。２次元ウオルシュ符号は、ＤＭ−ＲＳ系列情報に含めて移動局へシグナリングすることができる。または、移動局に予め既知情報として設定しておいても良い。
【０１０２】
このように、図２０（ａ）及び（ｂ）に示す直交符号である２次元ウオルシュ符号を用いて符号化された第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２は時間軸方向または周波数軸方向に加算すると、相手ストリームの信号が消えるので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【０１０３】
また、基地局装置２００は、移動局に対する下り送信データを生成する下り送信データ生成部２２と、下り送信データを符号化し、変調する下り送信データ符号化・変調部２３とを備える。下り送信データ符号化・変調部２３は、誤り訂正符号化、所定のデータ変調方式で変調して出力する。下り送信データ生成部２２及び下り送信データ符号化・変調部２３はストリーム毎に備えられる。
【０１０４】
多重部２１は、ストリーム毎に下り送信データとＤＭ−ＲＳとを多重して、プリコーディング部２４へ出力する。プリコーディング部２４は、同時に送信された各ストリーム（レイヤ）を受信機側で直交して受信させるためにアンテナ毎の重み付けがなされる（ＭＩＭＯ伝送のための通常のプリコーディング）。
【０１０５】
基地局装置２００の下りチャネル多重部２５では、仮想アンテナ化されているＣＲＳ、送信アンテナ毎に生成されたＣＱＩ−ＲＳ及びストリーム毎に生成されたＤＭ−ＲＳを伝送するリファレンス・シグナルと、下り制御情報を伝送するＰＤＣＣＨと、下り送信データを伝送するＰＤＳＣＨと、その他の必要な下りチャンネルを多重化する。チャネル多重された信号は逆高速フーリエ変換部２６で逆高速フーリエ変換されて時間領域上の信号に変換され、ＣＰ付与部２７にてシンボル間干渉を防止するガードインターバルとなるサイクリックフレフィックスを付与した後、送信アンプ２８で増幅されて送信される。
【０１０６】
以上のような送信処理が送信アンテナ毎に行われる。ただし、下り制御情報及びＣＲＳは仮想アンテナ単位で生成され、下り送信データ及びＤＭ−ＲＳはストリーム単位で生成されるのは上記した通りである。
【０１０７】
図２を参照しながら、本発明の実施例に係る移動局１００について説明する。
移動局１００の受信処理系は、上記したようにＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳで構成された下りリンク参照信号を含んだ信号を受信する。ＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳは受信信号から分離された後、ＣＲＳは仮想アンテナ単位で共有／個別制御チャネルのチャネル推定に用いられ、ＣＱＩ−ＲＳは実際の送信アンテナ毎のチャネル品質測定に用いられ、ＤＭ−ＲＳはストレーム単位のチャネル推定に用いられる。
【０１０８】
受信処理系は、受信信号がＣＰ除去部３１に入力されてサイクリックフレフィックスが除去される。高速フーリエ変換部３２は、ＣＰ除去された受信信号を高速フーリエ変換して時系列の信号成分を周波数成分の列に変換する。下りチャネル分離部３３は、受信信号をサブキャリアデマッピングして、ＲＳ系列信号を送信しているリファレンス・シグナル、下り制御情報を送信している制御チャネル（例えば、PHICH，PDCCH)、送信データを送信している共有チャネル（例えば、PDSCH)を分離する。
【０１０９】
分離されたリファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＣＲＳはＣＲＳチャネル推定部３６へ入力される。また、PDCCH（又はPDSCH）は下り制御情報復調・復号部３７へ入力される。
【０１１０】
ＣＲＳチャネル推定部３６は、受信したＣＲＳ情報から仮想アンテナ送信されたPDCCH（又はPDSCH）をチャネル推定する。下り制御情報復調・復号部３７はＣＲＳ情報に基づいて下り制御情報を復調及び復号する。PDCCHで伝送されたストリーム毎のＤＭ−ＲＳ系列情報は対応するストリームをチャネル推定するＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８へ渡される。
【０１１１】
また、リファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＣＱＩ−ＲＳはそれぞれ対応するアンテナ（又はセル）のＣＱＩ/ＰＭＩ推定部３４へ入力される。ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部３４は、アンテナ毎に対応するＣＱＩ−ＲＳを用いてアンテナ毎にＣＳＩを測定し、ＣＳＩの測定っけかに応じてチャネル品質を推定し、ＣＱＩ測定値としてフィードバック情報生成部３５へ出力する。
【０１１２】
このように、移動局１００では、仮想アンテナ化により実際の送信アンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数でデータ送信されている場合であっても、実際の送信アンテナ毎にＣＱＩ測定が可能となり、アンテナ毎のＣＱＩ測定値をフィードバック情報として基地局装置２００へ返すことができる。
【０１１３】
また、リファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＤＭ−ＲＳはそれぞれ対応するＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８へ入力される。また、PDSCHは下り送信データ復調・復号部３９へ入力される。ＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８は、PDCCH（又はPDSCH）を復号して得られたＤＭ−ＲＳ系列情報を用いて対応するストリームのＤＭ−ＲＳを取得し、ＤＭ−ＲＳを用いて当該ストリームについてチャネル推定する。下り送信データ復調・復号部３９はチャネル推定に基づいて下り送信データを復調し、復号する。
【０１１４】
このように、移動局１００では、仮想アンテナ化により実際の送信アンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数でデータ送信されている場合であっても、ストリーム毎にＤＭ−ＲＳを取得してＰＤＳＣＨの復調が可能となる。
【０１１５】
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、無線通信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１１ ＣＲＳ系列生成部
１２ 下り制御情報生成部
１３ 多重部
１４ プリコーディング部（仮想アンテナ化用）
１５ ＣＱＩ−ＲＳ系列生成部
１６ アンテナ間直交化部
１８ ＤＭ−ＲＳ系列生成部
１９ ストリーム間直交化部
２１ 多重化部
２２ 下り送信データ生成部
２３ 下り送信データ符号化・変調部
２４ プリコーディング部
２５ 下りチャネル多重部
３３ 下りチャネル分離部
３４ ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部
３５ フィードバック情報生成部
３６ ＣＲＳチャネル推定部
３７ 下り制御情報復調・復号部
３８ ＤＭ−ＲＳチャネル推定部
３９ 下り送信データ復調・復号部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下りリンク参照信号（リファレンス・シグナル）を送信する通信システム無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイドバンド符号分割多重接続(ＷＣＤＭＡ)方式、高速ダウンリンクパケットアクセス(ＨＳＤＰＡ)方式、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）方式等の後継となる通信方式、すなわちロングタームエボリューション(ＬＴＥ：Long Term Evolution）が、ＷＣＤＭＡの標準化団体３ＧＰＰにおいて定められた（Release−8）。Release−8 ＬＴＥ（以下、Ｒｅｌ８−ＬＴＥという）での無線アクセス方式として、下りリンクについては直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が、上りリンクについてはシングルキャリア周波数分割多重接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single−Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が規定されている。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。
【０００４】
ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、この方式は端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。
【０００５】
また、ＲＥＬ８−ＬＴＥでは下り参照信号構成を規定している。下り参照信号は、１）スケジューリングや適応制御のための下りＣＱＩ（Channel Quality Indicator)測定、２）ＲＥＬ８−ＬＴＥをサポートするユーザ端末（以下、ＬＴＥ端末という）における下り同期検波のためのチャネル推定、３）セルサーチやハンドオーバーのための下り伝搬路状態の推定のために用いられる。下り参照信号には、セル固有の参照信号、複数セルで共通の参照信号、ビームフォーミングのための個別参照信号が定義されている。
【０００６】
また、ＲＥＬ８−ＬＴＥでは、送信機と受信機にそれぞれ複数のアンテナを設けて、通信品質を改善する無線伝送方法（ＭＩＭＯ：Multiple−Input Multiple−Output)が規定されている（例えば、非特許文献１）。同時に送信するレイヤ（データストリーム）が全て同一ユーザのものである場合（シングルユーザＭＩＭＯ）と、異なるユーザのものである場合（マルチユーザＭＩＭＯ）とに区別される。
【０００７】
シングルユーザＭＩＭＯは、基地局において最大４送信アンテナを用いた４レイヤの空間多重を行うことができる。各レイヤは、送信アンテナに１対１で対応させるのではなく、それぞれ異なる送信位相／振幅制御（プリコーディング）を用いて、全ての送信アンテナから送信される。プリコーディングにより、理想的には同時に送信された各レイヤは、受信機側で直交（互いに干渉せずに）して受信される。このために、同時送信される各レイヤ（データストリーム）が、互いに干渉にならず、かつＬＴＥ端末において高いＳＩＮＲで受信されるようにフェージング変動を考慮して、プリコーディングベクトル（送信アンテナの重みづけ）を決定する。また、プリコーディングにより、特定のユーザ端末に対して希望波を強調した指向性送信を実現するビームフォーミングが可能になる。
【０００８】
マルチユーザＭＩＭＯは、あるサブフレームの同一リソースブロック（ＲＢ）を複数のユーザ端末のレイヤに割当てることによって実現される。マルチユーザＭＩＭＯの場合、各ユーザに割り当てるレイヤ数は１つに限定される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP TR 25.913[1]
【非特許文献２】Ｔ.Ihara et al., IEEE ICCS 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、送信機の各送信アンテナから参照信号をプリコーディングして送信することにより、実際のアンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数で送信する仮想アンテナ化(Antenna virtualization)技術が提案されているが（例えば、非特許文献２）、ＭＩＭＯシステムで仮想アンテナ化する場合の下り参照信号構成については検討されていなかった。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を用いて無線通信できる通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面では、無線基地局装置と、前記無線基地局装置に接続する移動局装置とを備えた通信システムにおいて、前記無線基地局装置は、複数の送信アンテナと、少なくとも下り制御情報の復調に用いられる第１の参照信号と、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられる第２の参照信号と、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられる第３の参照信号とを生成する下り参照信号生成部と、前記第１及び第３の参照信号を送信時間単位としてのサブフレームに配置して各アンテナから送信すると共に、前記第２の参照信号を前記第１及び第３の参照信号と共に特定サブフレームに配置して前記各アンテナから送信する送信部と、を具備し、前記移動局装置は、下りリンクで信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した受信信号から、前記第１の参照信号、前記第２の参照信号、前記第３の参照信号を分離する分離部と、前記第１の参照信号を用いて下り制御情報を復調する制御情報復調部と、前記第２の参照信号を用いて送信アンテナ毎のチャネル品質を測定する測定部と、前記第３の参照信号を用いて下り送信データを復調するデータ復調部と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の側面によれば、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を用いて無線通信できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、仮想アンテナ化に適した下り参照信号構成を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る基地局装置の送信系のブロック図
【図２】実施の形態に係る移動局装置の受信系のブロック図
【図３】４アンテナポート全てに用意されたＣＲＳを無線リソースに割当てた状態を示す図
【図４】全アンテナポート分のＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図５】１アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割当てた状態を示す図
【図６】１アンテナポートのＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図７】２アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割当てた状態を示す図
【図８】２アンテナポートのＣＲＳをプリコーディングして１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を示す概念図
【図９】ＣＲＳの削減手法を分散アンテナシステムに適用した場合の概念図
【図１０】（ａ）高密度ＣＲＳ構造において１サブフレームの複数シンボルにＣＲＳを割当てたパターンを示す図、（ｂ）同図（ａ）のＣＲＳ構造において１サブフレームの第１シンボルだけにＣＲＳを割当てたパターンを示す図
【図１１】「ノーマル構造」と「低密度構造」との時分割多重送信を示す図
【図１２】ＣＱＩ−ＲＳの送信間隔を示す図
【図１３】ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法についての説明図
【図１４】ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法についての説明図
【図１５】ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されたユーザ固有の参照信号と同様に割当てたＤＭ−ＲＳを示す図
【図１６】シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度を例示した図
【図１７】シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度を例示した図
【図１８】マルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳ配置を示す図
【図１９】ＦＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念図
【図２０】ＣＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念図
【図２１】ＬＴＥベースのシステム概念図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の１つの側面では、仮想アンテナ化を適用する下り参照信号として３種類の参照信号が含まれる。
【００１７】
１つ目は、複数セルで共通の参照信号（本明細書では「ＣＲＳ」（Common Reference Signal)と称する）を用いる。ＣＲＳは、ＲＥＬ８−ＬＴＥで定義されているセル間で共通の共通参照信号を再利用することができる。ＣＲＳは、ＬＴＥ端末を同じ帯域内でサポートする時に少なくとも共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ）の復調に用いられる。また、ＲＥＬ８−ＬＴＥの後継の無線アクセス方式であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（以下、ＬＴＥ−Ａという）の端末（以下、ＬＴＥ−Ａ端末という）で、ページングチャネル（ＰＣＨ），報知チャネル（ＢＣＨ）等を含む共通制御チャネルの復調に用いられる。
【００１８】
２つ目は、ＭＩＭＯシステムにおいて、アンテナ毎のＣＳＩ(Channel State Information)測定に用いられる参照信号（本明細書では「ＣＱＩ−ＲＳ」(Channel Quality Indicator−Reference Signal)と称する）を用意する。上記したＣＲＳはセル共通の参照信号であるので、仮想アンテナ化した場合にはアンテナ毎の参照信号が存在しなくなり、アンテナ毎のＣＳＩ(Channel State Information)測定ができなくなる。そこで、実際のアンテナ毎にＣＱＩ−ＲＳを用意している。
【００１９】
３つ目は、基地局配下のＬＴＥ−Ａ端末（ユーザ）に固有であり、ＬＴＥ−Ａ端末において共通データチャネル（ＰＤＳＣＨ）の復調に用いられる参照信号（本明細書では「ＤＭ−ＲＳ」(Demodulation− Reference Signal)と称する）を用意する。ストリーム間で直交する参照信号を用いる。
【００２０】
以下、仮想アンテナ化を適用する３種類の下り参照信号ＣＲＳ，ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳについて具体的に説明する。
【００２１】
先ず、４アンテナＭＩＭＯシステムにおいて、ＲＥＬ８−ＬＴＥで規定されている４アンテナ用のＣＲＳを無線リソースに割り当てる（多重する）場合を考える。
【００２２】
図３は４アンテナのそれぞれに用意された４つのＣＲＳを無線リソースに多重した状態を示している。図３には、周波数軸方向には１リソースブロック、時間軸方向には１サブフレームの大きさの無線リソースを示している。ＲＥＬ８−ＬＴＥでは、２０ＭＨｚのシステム帯域に対して１００個のリソースブロックを割り当て、１リソースブロックは１２サブキャリアで構成されることが規定されている。また、１サブフレームを送信時間単位とし、１サブフレームを２つのタイムスロットに分けてデータ送信し、１タイムスロットは７シンボルで構成することが規定されている。
【００２３】
ＲＥＬ８−ＬＴＥは４アンテナの全てに異なるＣＲＳを定義しているので、４アンテナでそれぞれ異なるＣＲＳを送信するように無線リソースに割り当てると、図３に例示されたパターンとなる。ただし、図３には今回新たに定義したＤＭ−ＲＳも無線リソースに割り当てた状態を例示しており、ＣＲＳはＤＭ−ＲＳと重ならないように配置されている。ＤＭ−ＲＳは仮想アンテナ化されずに、４アンテナの全てから送信される。
【００２４】
今、図３に示すように多重された４つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、各ＣＲＳの送信について仮想アンテナ化（１本）する場合を想定する。基地局が、４本のアンテナに１、１、−１、−１といったアンテナ重み付けして送信することで１本の仮想アンテナ化が実現できる。
【００２５】
図４は異なるＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している様子を概念的に示している。それぞれ仮想アンテナ化されるようにプリコーディングされた各ＣＲＳがセル／セクタ全体に送信されている。また、ＬＴＥ−Ａ端末に対してＤＭ−ＲＳが４アンテナで送信されている。
【００２６】
４つのＣＲＳは１本に仮想アンテナ化されているので、ＬＴＥ端末は受信したいずれのＣＲＳを用いても共有データチャネルを復調でき、ＬＴＥ−Ａ端末は受信したいずれのＣＲＳを用いても共通制御チャネルを復調できる。
【００２７】
ところが、図３に示すように、４アンテナに対応した４つのＣＲＳを４多重し、ＤＭ−ＲＳを４多重したのでは、オーバーへッドが非常に大きくなってしまう問題がある。ＬＴＥ端末及びＬＴＥ−Ａ端末は、１つのＣＲＳを受信できれば、共有データチャネル又は共通制御チャネルの復調が可能であるので、実際の４本のアンテナから仮想的に１アンテナ化した場合には、残りの３つのＣＲＳについては送信する必要がない。
【００２８】
そこで、１つのセル／セクタで仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して、ＣＲＳも実際のアンテナ数に対応した全てのＣＲＳを送信するのではなく、仮想アンテナ化されたアンテナ数だけ送信するようにする。これにより、無線リソースに割り当てるＣＲＳ数を、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して削減でき、オーバーヘッドを低減できる。
【００２９】
図５に示す例では、図４と同様に実際の４本のアンテナを仮想アンテナ化して１本としたのに対応して、４本のアンテナで送信するＣＲＳを１つとしている。ＤＭ−ＲＳについては、図３と同じ位置に割当てている。図６は仮想アンテナ化されたアンテナ数（１つ）に対応して、１つのＣＲＳを各アンテナからプリコーディングして送信することで、１本の仮想アンテナ数で送信する様子を示している。また、ＬＴＥ−Ａ端末に対してＤＭ−ＲＳが４アンテナで送信されている。
【００３０】
図７はＣＲＳ種別を２アンテナポートまで削減したＣＲＳの無線リソース割り当てを示す図である。ＤＭ−ＲＳについては、図３と同じ位置に割当てている。２アンテナに対応して２つのＣＲＳを無線リソースに割り当てている。図８に示すように、異なる２つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして、１本に仮想アンテナ化してセル／セクタ全体に送信している。
【００３１】
このように、４アンテナを仮想アンテナ化により仮想的に２アンテナとし、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応してＣＲＳ数を２つまで削減することで、２アンテナ送信に適応したＬＴＥ端末に対しては共有データチャネルに２アンテナの送信ダイバーシチを適用できる。また、ＬＴＥ−Ａ端末との通信では、制御チャネルに２アンテナ送信ダイバーシチを適用できる。
【００３２】
図９はＣＲＳの削減手法を分散アンテナシステムに適用した場合の概念図である。
分散アンテナシステムは、１つのエリアに地理的に分散配置した複数のリモートアンテナユニット（基地局ＢＳ）が通信ケーブルを介して接続され、１つのセルを形成する。分散基地局（ＢＳ）が１つ（又は複数）のアンテナを有するが、セントラル装置（Central eNB)では、これらの複数の分散基地局（ＢＳ）からのアンテナ送受信処理を一元的に行う。たとえば、複数アンテナンを用いてダイバーシチ効果や伝送速度を向上させるＭＩＭＯ伝送を複数の分散基地局（ＢＳ）を用いて実現する。
【００３３】
図９に示す分散アンテナシステムでは、１つのセルを４つの送信機（ＢＳ）でカバーしており、各送信機（ＢＳ）に１つの送信アンテナを備えている。セントラル装置（Central eNB)は、複数の分散基地局（ＢＳ）からのアンテナ送受信処理を一元的に管理して、ＭＩＭＯ伝送を実現する。この場合、図９に示すように、複数の分散基地局（ＢＳ）から同じＣＲＳをプリコーディングしてセル全体に送信すれば、各分散基地局（ＢＳ）から異なるＣＲＳを送信する場合に比べて、オーバーヘッドを低減できる。図９にはアンテナ毎（分散基地局（ＢＳ）毎）に異なるＤＭ−ＲＳを送信して、ＬＴＥ−Ａ端末に向けて送信している。
【００３４】
このように、１つの基地局に複数アンテナを備える場合に限らず、分散アンテナシステムにおいても、仮想アンテナ化されたアンテナ数に対応して削減されたＣＲＳを送信することで、同様にオーバーヘッドを低減する効果を得られる。
【００３５】
図１０（ａ）（ｂ）はＣＲＳ構造を示す図である。
図１０（ａ）はＬＴＥ端末がサポートする２アンテナまでのＣＲＳ構造を示している。図９のＣＲＳ構造では、異なる２つのＣＲＳが１シンボル内で周波数軸方向に１リソースブロック内で均等に４つのサブキャリアに交互に割り当てられている。また、ＣＲＳが割り当てられるシンボルは１サブフレームに４シンボルである。ＣＲＳが割り当てられるシンボルの間隔はサブフレーム内で略均等になることが望ましい。図１０（ａ）のＣＲＳ構造を「ノーマル構造」と称することとする。このような「ノーマル構造」のＣＲＳが周波数軸方向にリソースブロック毎に連続して割り当てられる。
【００３６】
基地局装置は、図１０（ａ）に示す２アンテナ対応の異なる２つのＣＲＳ（ノーマル構造）をそれぞれプリコーディングして、実際には４本の送信アンテナから仮想アンテナ化によりセル／セクタ全体にＣＲＳ多重して１アンテナ送信する。
【００３７】
図１０（ｂ）は２アンテナまでのＣＲＳ構造であるが、図１０（ａ）のＣＲＳ構造において１サブフレームの第１シンボルだけにＣＲＳを割当てたパターンを示している。ノーマル構造に比べてＣＲＳの密度が低くなっている。図１０（ｂ）に示す低密度のＣＲＳ構造を「低密度構造」と称することとする。２アンテナ送信であっても「低密度構造」のＣＲＳを送信することで、オーバーヘッドを大幅に低減することができる。
【００３８】
図１１に示すように、無線基地局装置から「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送信しても良い。この場合、サブフレーム単位でノーマル構造と低密度構造を切り替えて送信することができる。ＬＴＥ端末は、「ノーマル構造」のＣＲＳを受信して共有データチャネルの復調に利用できるが、「低密度構造」のＣＲＳには対応できない。そこで、ＬＴＥ端末に対しては「低密度構造」のＣＲＳを送信している送信区間を、ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network）サブフレームの区間であると認識するようにシグナリングする。ＭＢＳＦＮ方式では、同一のＭＢＭＳに対し、全ての隣接している基地局は同一のスクランブリングコードを利用し、同じ無線信号を同期させて送信する。ＬＴＥ端末は、ＭＢＳＦＮサブフレームを取り込まないので、「ノーマル構造」のＣＲＳだけで復調動作を継続することができる。一方、ＬＴＥ−Ａ端末では、「ノーマル構造」と「低密度構造」の両方をサポートさせる。
【００３９】
このように「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送信することにより、「ノーマル構造」をサポートするＬＴＥ端末は「ノーマル構造」のＣＲＳを受信して共有データチャネルを復調できる。また、ＬＴＥ−Ａ端末では「ノーマル構造」と「低密度構造」の両方を受信して共通／個別制御チャネルを復調できる。また、「ノーマル構造」及び／又は「低密度構造」のＣＲＳを受信した端末では、受信したＣＲＳに基づいてハンドオーバのためのＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）測定が可能になる。
【００４０】
また、「ノーマル構造」と「低密度構造」の比率は、システム環境に応じて動的に切り替えるようにしても良い。たとえば、「ノーマル構造」をサポートするＬＴＥ端末が少なくなった場合に、「ノーマル構造」のＣＲＳの割合を低減し、ＬＴＥ端末が完全になくなった場合には「ノーマル構造」のＣＲＳを送信しないようにしても良い。すなわち、密度が異なるＣＲＳ構造を時分割多重可能に構成し、状況に応じて適正な密度にコントロールする無線アクセスシステムを構築できる。
【００４１】
次に、ＣＱＩ−ＲＳについて具体的に説明する。
上述した通り、ＣＲＳに仮想アンテナ化を適用した場合、実際のアンテナ数が４本、８本、それ以上であったときに、ＣＲＳをアンテナ毎のチャネル推定に用いることができない。また、分散アンテナシステムでは、分散基地局毎のチャネル推定が必要であるのでアンテナ毎の参照信号が必要である。
【００４２】
そこで、仮想アンテナ化に適用されるＣＲＳとは別に、アンテナ毎及びセル毎に定義されるＣＱＩ−ＲＳを用いてアンテナ毎のチャネル推定を行えるようにした。
【００４３】
ＣＱＩ−ＲＳはチャネル推定用であるので、低密度で十分である。また、ＬＴＥでは、上りリンクでチャネル推定用の参照信号としてサウンディングリファレンスシグナルが規定されている。上りリンクのサウンディングリファレンスシグナルと同様にチャネル品質を測定するための参照信号であるので、上りリンクのサウンディングリファレンスシグナルと同様の密度（送信間隔）で送信することとした。
【００４４】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、最も密度の高い送り方として２ｍｓ（２ＴＴＩ）間隔で送信する。また、サウンディングリファレンスシグナルと同様に、５ｍｓ間隔で１回、１０ｍｓで１回送信するように構成する。
【００４５】
次に、図１３（ａ）（ｂ）、図１４を参照して、ＣＱＩ−ＲＳをサブフレームに多重するための多重方法について説明する。
ＬＴＥ−Ａでは８アンテナまでサポートすることが決められているので、少なくとも８アンテナに対応して異なる８つのＣＱＩ−ＲＳを送信する必要がある。
【００４６】
また、各ＣＱＩ−ＲＳはアンテナ毎に直交することが望ましく、複数セルに拡張可能であることが望まれる。そうすると、１セル当たり、８つのアンテナ直交化が必要で、かつセル間の直交化もサポートする必要であるので、ＣＱＩ−ＲＳについては直交参照信号数が増大することが予想される。そこで、ＣＱＩ−ＲＳはＣＱＩ−ＲＳ以外の信号が割り当てられる他のシンボルと重ならないように他のシンボルと時分割多重することとする。
【００４７】
図１３（ａ）はＣＱＩ−ＲＳを他のシンボルと共に時分割多重すると共に、ＣＱＩ−ＲＳ自身を周波数分割多重（ＦＤＭ）した例を示している。８アンテナをサポートするため、８個のＣＱＩ−ＲＳ（数字１〜８）からなり、互いに直交する信号が用いられる。
【００４８】
ＬＴＥでは各サブフレームの先頭の三シンボルに制御チャネルが割り当てられる。図１３（ａ）には、仮想アンテナ化により複数本のアンテナを１本と仮想するのに対応して、１つのＣＲＳを用いる場合が示されている。ＣＲＳの数（種別）は仮想化するアンテナ数に応じて増減する。また、前述した通り、ＣＲＳは無線リソースに均等に配置される。ＤＭ−ＲＳは、例えばＬＴＥでユーザ固有の参照信号が規定されているので、同じ位置に割当てることができる。ＣＱＩ−ＲＳを割り当てるシンボルは他のシンボルとかぶらなければ特に限定されないが、サブフレームの最後のシンボルを用いることができる。サブフレームの最後のシンボルをＣＱＩ−ＲＳの送信に用いることで、既に規定されている制御チャネル、今回定義したＣＲＳ及びＤＭ−ＲＳに与える影響を最小限にすることができる。
【００４９】
図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＣＱＩ−ＲＳの多重（シンボル単位のＴＤＭ＋サブキャリア単位のＦＤＭ）に加えて、各ＣＱＩ−ＲＳが割り当てられたサブキャリアにおいて他のＣＱＩ−ＲＳと共に符号分割多重する例を示している。このように、ＣＱＩ−ＲＳに対して３種類の多重（ＴＤＭ＋ＦＤＭ＋ＣＤＭ）を組み合わせることで、増大するＣＱＩ−ＲＳを効率よく送信することが可能になる。
【００５０】
図１４はＣＱＩ−ＲＳを複数シンボルに割当ててシンボル多重する例を示している。サブフレームの最後のシンボルに８アンテナに対応した８つのＣＱＩ−ＲＳを割り当てると共に、ＣＲＳ及びＤＭ−ＲＳが割り当てられていない他のシンボルにも８つのＣＱＩ−ＲＳを割り当てている。
【００５１】
また、図１４に示すように２シンボルに多重した８つのＣＱＩ−ＲＳを、さらに図１３（ｂ）に示すように符号分割多重するハイブリッド型にすることもできる。符号分割多重の対象となるシンボルは２シンボルのシンボル又は一方のシンボルであっても良い。
【００５２】
次に、ＤＭ−ＲＳについて具体的に説明する。
上述した通り、ＣＲＳに仮想アンテナ化を適用した場合、実際のアンテナ数が４本、８本、それ以上であったときに、ＣＲＳをアンテナ毎の復調に用いることができない。また、分散アンテナシステムでは、分散基地局毎の復調が必要であるのでアンテナ毎の参照信号が必要である。また、ＬＴＥ−Ａではマルチストリームをサポートする必要があるので、マルチストリームを考慮してＤＭ−ＲＳの密度を決める必要がある。また、マルチストリームに拡張した場合にストリーム間の直交性を確保する必要がある。
【００５３】
そこで、仮想アンテナ化に適用されるＣＲＳとは別に、アンテナ毎及びセル毎に定義されるＤＭ−ＲＳを用いてアンテナ毎の復調を行えるようにした。
【００５４】
ＤＭ−ＲＳと同様に共通データチャネルの復調に用いられる参照信号が、ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているので、ＤＭ−ＲＳの基本構造はＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号と同じとする。
【００５５】
図１５にＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号と同様にして割当てたＤＭ−ＲＳを示す。１サブフレームの先頭３シンボルは制御チャネルに割り当てられており、残りの領域にＣＲＳと重ならないようにして、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目に、全部で１２個のリソースエレメントにＤＭ−ＲＳがシンボル毎に周波数多重されている。
【００５６】
先ず、シングルストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度について説明する。この場合もマルチストリームに拡張した場合を考慮してＤＭ−ＲＳの密度を決定する。
【００５７】
図１６（ａ）には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり１６リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。図１６（ｂ）には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり１２リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。図１７には１リソースブロック（１サブフレーム）当たり８リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例が示されている。
【００５８】
図１６（ａ）（ｂ）、図１７では、ＤＭ−ＲＳの密度は異なっているが、いずれの場合もＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボル位置は共通であり、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目となっている。ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通する。また、各シンボルに割り当てられたＤＭ−ＲＳのシンボル内での配置は周波数方向に均等に分散するように配置している。また、図１６（ｂ）、図１７に示すように、シンボル間で周波数方向のマッピング位置が重ならないように配置することも均等化の観点からは望ましい。
【００５９】
このように、シングルストリームに関しては、ＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボルは共通化して（ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通）、１リソースブロック（１サブフレーム）に配置するＤＭ−ＲＳの密度を変えられるようにすることで、密度を最適化できるようにすることが望ましい。
【００６０】
次に、マルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳの密度について説明する。
図１８（ａ）（ｂ）はマルチストリームでデータ送信に最適なＤＭ−ＲＳ配置を示している。図１８（ａ）は第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳを、１リソースブロック（１サブフレーム）当たりで２４リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例である。また、図１８（ｂ）は第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳを、１リソースブロック（１サブフレーム）当たりで１６リソースエレメントの密度でＤＭ−ＲＳを多重する例である。密度は異なっても、第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳと２ストリーム目＃２のＤＭ−ＲＳとを共通のシンボルに割当てる。シンボル位置は、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目となっている。ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通する。また、同一シンボルに割り当てられた異なるストリームの各ＤＭ−ＲＳのシンボル内での配置は周波数方向に均等に分散するように配置している。
【００６１】
このように、マルチストリームに関しては、ＤＭ−ＲＳを割り当てるシンボルは共通化して（ＲＥＬ８ ＬＴＥで規定されているユーザ固有の参照信号とも共通）、１リソースブロック（１サブフレーム）に配置するＤＭ−ＲＳの密度を、送信データストリーム数に応じて変えられるようにすることで、密度を最適化できるように構成することが望ましい。
【００６２】
さらに、マルチストリームの場合、ストリーム間で直交させてＤＭ−ＲＳを送信する。ＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の手法として、ＦＤＭ、ＣＤＭ及びそれらの組合せを用いることができる。
【００６３】
図１９（ａ）（ｂ）に、ＦＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念を示す。図１９（ａ）（ｂ）は、図１８（ｂ）に示すＤＭ−ＲＳのマルチストリーム（＃１、＃２）送信を、ＦＤＭにより直交化した例である。図１９（ａ）は第１マルチストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの構造を示しており、「×」で表示されたリソースエレメントは当該第１ストリームの信号は送信しないことを示している。図１９（ｂ）は第２マルチストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの構造を示しており、「×」で表示されたリソースエレメントは当該第２ストリームの信号は送信しないことを示している。
【００６４】
第１ストリーム＃１と第２ストリーム＃２は共通シンボル（４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）に割り当てられているが、各共通シンボルにおいて第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳを送信するサブキャリアでは、第２ストリーム＃２ではＤＭ−ＲＳを送信しないようにする。
【００６５】
これにより、マルチストリーム送信において下り参照信号（ＤＭ−ＲＳ）を送信する際に、一方のストリームでＤＭ−ＲＳを送信している同一シンボルの同一サブキャリアでは他方のストリームでは信号送信しないようにするので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【００６６】
図２０（ａ）（ｂ）に、ＣＤＭによるＤＭ−ＲＳのストリーム間での直交化の概念を示す。図２０（ａ）は第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの配置とＤＭ−ＲＳを符号化するための２次元直交符号を示している。図２０（ａ）に示す第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳは、１リソースブロック（１サブフレーム）に１６リソースエレメントの密度で均等に配置されている。第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳの符号化に用いられる２次元直交符号として２次元ウオルシュ符号を用いることができる。図２０（ａ）に示す２次元ウオルシュ符号は、ＤＭ−ＲＳ構造に合わせて、４×４のウオルシュ符号であって、同図に示すように係数が全て「＋１」に設定されている。すなわち、図２０（ａ）に示す２次元ウオルシュ符号を掛け合せる第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳは変化しないことを意味する。
【００６７】
一方、図２０（ｂ）は第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの配置とＤＭ−ＲＳを符号化するための２次元直交符号を示している。図２０（ｂ）に示す第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳは、第１ストリーム＃１と同一密度で、第１ストリーム＃１と同一リソースエレメントに配置されている。第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳの符号化に用いられる２次元直交符号として第１ストリーム＃１と同一サイズの２次元ウオルシュ符号を用いるが、同図に示すように時間軸方向及び周波数軸方向に「＋１」と「−１」を交互に設定した構成をとる。すなわち、図２０（ａ）及び（ｂ）に示す直交符号である２次元ウオルシュ符号を用いて符号化された第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２は時間軸方向または周波数軸方向に加算すると、相手ストリームの信号が消えるので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【００６８】
このように、複数のストリーム間で符号分割多重することで、複数ストリームのＤＭ−ＲＳを無線リソース内の同一リソースエレメント（同一シンボルの同一サブキャリア）に重複して配置できるので、各ストリームのＤＭ−ＲＳの密度を高くすることができる。その結果、時間軸方向のフェージング変動、周波数軸方向のチャネル変動に高速で追従することができ、常に高い受信品質を実現できる。
【００６９】
なお、図２０（ａ）（ｂ）には２次元直交符号として２次元ウオルシュ符号を用いた例を示しているが、他の２次元直交符号も同等に適用することができる。
【００７０】
次に、上記下りリンクの参照信号（ＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳ）を用いる無線通信方法及びそのような無線通信方法が適用される無線基地局装置及び無線端末の実施例について説明する。以下、ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａを対象とした無線アクセスシステムをれいい説明するが、それ以外のシステムへの適用を制限するものではない。
【００７１】
図１は基地局装置の機能ブロック図であり、主にベースバンド処理部の送信機能構成について示している。図２は移動局の機能ブロック図であり、主にベースバンド処理部の受信機能構成について示している。基地局装置及び移動局の機能について説明する前に、図２１を参照して、移動局及び基地局装置を有する移動通信システムについて説明する。
【００７２】
移動通信システム１０００は、ＬＴＥシステムをベースとしており、下りリンクの参照信号としてＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳを用いた無線通信方法が適用されている。移動通信システム１０００は、基地局装置２００と、基地局装置２００と通信する複数の移動局１００（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００ｎはセル５０において基地局装置２００とＬＴＥにより通信を行っている。尚、前記アクセスゲートウェイ装置３００は、ＭＭＥ／ＳＧＷ (Mobility Management Entity/Serving Gateway)と呼ばれてもよい。
【００７３】
各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限り移動局１００ｎとして説明を進める。説明の便宜上、基地局装置と無線通信するのは移動局であるが、より一般的には移動端末も固定端末も含むユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）でよい。
【００７４】
移動通信システム１０００では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。上述したように、ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
【００７５】
ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクについては、今回新たに定義した参照信号であるＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳを伝送するリファレンス・シグナルと、各移動局１００ｎで共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）と、物理下りリンク制御チャネル(下りＬ１／Ｌ２制御チャネル)とが用いられる。リファレンス・シグナルにより、上述した多重方法を適用してＣＲＳ,ＣＱＩ−ＲＳ，ＤＭ−ＲＳが伝送される。物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータの信号が伝送される。物理下りリンク制御チャネルにより、ＤＭ−ＲＳ系列情報、スケジューリング情報、物理下りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Downlink Scheduling Information、及び、物理上りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Uplink Scheduling Grantなどが通知される。ＤＭ−ＲＳ系列情報は、具体的にはＤＭ−ＲＳがストリーム１〜ストリーム８までインデックスで定義されている場合、シングルストリーム送信を適用する場合には、どのインデックスが用いられているかを、ＰＤＣＣＨ又は上位レイヤ寝具なリングで移動局に通知する。マルチストリーム送信を適用する場合、同一リソースブロックに多重される他ユーザがどのインデックスを用いているかについても制御信号で通知する。
【００７６】
また、下りリンクにおいては、Physical−Broadcast Channel（Ｐ−ＢＣＨ）やDynamic Broadcast Channel（Ｄ−ＢＣＨ）等の報知チャネルが送信される。前記Ｐ−ＢＣＨにより伝送される情報は、Master Information Block（ＭＩＢ）であり、前記Ｄ−ＢＣＨにより伝送される情報は、System Information Block（ＳＩＢ）である。前記Ｄ−ＢＣＨは、前記ＰＤＳＣＨにマッピングされて、基地局装置２００より移動局１００ｎに伝送される。
【００７７】
上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）と、上りリンクの制御チャネルである物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）とが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルによりユーザデータが伝送される。物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクMIMO伝送のためのプリコーディング情報、下りリンクの共有チャネルに対する送達確認情報や、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）等が伝送される。
【００７８】
また、上りリンクにおいては、初期接続等のための物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）が定義されている。移動局１００は、前記ＰＲＡＣＨにおいて、ランダムアクセスプリアンブルを送信する。
【００７９】
次に、図１を参照しながら、本発明の実施例に係る基地局装置２００について説明する。
本実施例に係る基地局装置２００は、複数送信アンテナ＃１〜＃Ｎを備えており、各送信アンテナからＣＲＳをプリコーディングして送信することにより、実際のアンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数で送信することができる。ここでは、説明の都合で実際のアンテナ数を８本として説明する。
【００８０】
基地局装置２００は、下り制御情報及びＣＲＳを仮想アンテナ毎に生成し、下り送信データ及びＤＭ−ＲＳはストリー毎に生成し、ＣＱＩ−ＲＳを送信アンテナ毎に生成して、送信アンテナ毎にそれらの信号を下りチャネル多重して送信する。
【００８１】
基地局装置２００は、仮想アンテナ数に対応したＣＲＳを生成するＣＲＳ系列生成部１１、下り制御情報を生成する下り制御情報生成部１２、ＣＲＳ系列生成部１１で生成されたＣＲＳと下り制御情報生成部１２で生成された下り制御情報とを無線リソース（時間リソース及び周波数リソース）上で多重する多重部１３を備える。
【００８２】
ＣＲＳ系列生成部１１は、仮想アンテナ化しない場合は、実際のアンテナ＃１〜＃８に１対１で対応したＣＲＳ＃１〜＃８を生成する。また、仮想アンテナ化した場合は、仮想アンテナ数に対応したＣＲＳを生成する。本例では仮想アンテナ数が「１」の場合には、仮想アンテナにて２アンテナ分のＣＲＳ＃１、＃２を送信するが、仮想アンテナ数に１対１で対応したＣＲＳ数に設定すればオーバーヘッドを最大限に低減できる。
【００８３】
このように、ＣＲＳ系列生成部１１は、仮想アンテナ数（最小値は０）に対応して生成するＣＲＳ数を動的に変化させることができる。仮想アンテナ数は上位レイヤからＣＲＳ系列生成部１１に対して通知することができる。
【００８４】
また、ＣＲＳ系列生成部１１は、上位レイヤからの指示に応じて、ＣＲＳ構造が「ノーマル構造」（例えば図１０（ａ））と「低密度構造」（例えば図１０（ｂ））とが混在するように切り替える。そして、多重部１３において「ノーマル構造」と「低密度構造」とを時分割多重して送出する（例えば、図１１）。ＬＴＥ−Ａ端末では「ノーマル構造」と「低密度構造」の双方を受信して復調できるが、ＬＴＥ端末では「低密度構造」には対応できない。ＬＴＥ端末において「低密度構造」が取り込み不要なサブフレームであると認識させる制御情報（例えば、ＭＢＳＦＮサブフレーム情報）を下り制御情報生成部１２からＬＴＥ端末へシグナリングすることになる。
【００８５】
下り制御情報生成部１２は、主にＰＤＣＣＨで伝送される下り制御情報を生成する。下り制御情報には、スケジューラにより割り当てられたサブキャリア位置などを示すＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報、変調方法、チャネル符号化率、プリコーディング情報等のフォーマット情報、上記ＤＭ−ＲＳ系列情報、さらに「低密度構造」が時分割多重される場合には、「低密度構造」が取り込み不要なサブフレームであると認識させる制御情報を含むことができる。
【００８６】
プリコーディング情報は、仮想アンテナ化のためにＣＲＳをプリコーディングするのに用いたプリコーディング情報と、同時に送信された各ストリーム（レイヤ）を受信機側で直交して受信させるためのプリコーディングに用いたプリコーディング情報とに区別される。仮想アンテナ化が適用される場合には、この２種類のプリコーディング情報が下り制御情報に含まれる。
【００８７】
プリコーディング部１４は、各送信アンテナに仮想アンテナ化用の重み付けを与えて、ＣＲＳと下り制御情報が多重された信号を送信する。プリコーディング部１４が各送信アンテナに与える仮想アンテナ化用の重み付けにより、仮想アンテナ数が調整される。図１０（ａ）（ｂ）に示すＣＲＳ構造を用いてＣＲＳ送信する場合、各送信アンテナから２つのＣＲＳをそれぞれプリコーディングして送信する。
【００８８】
これにより、仮想アンテナ数を「１」と想定している場合には、実際に８送信アンテナ構成の場合であっても、仮想アンテナ数の倍の２つのＣＲＳを送信するので、図３に示すように４送信アンテナの全てに対応して４つのＣＲＳを多重して送信する場合に比べて、オーバーヘッドを低減することができ、８送信アンテナの場合にはオーバーヘッド低減効果がさらに高くなる。
【００８９】
また、仮想アンテナ数を「１」と想定している場合であっても、２アンテナ分のＣＲＳを送信することで、２アンテナをサポートするＬＴＥ端末では、制御チャネルについて２アンテナ送信による送信ダイバーシチ効果が得られる。
【００９０】
また、基地局装置２００は、送信アンテナ毎にＣＳＩ測定のためのＣＱＩ−ＲＳを生成するＣＲＩ−ＲＳ系列生成部１５と、送信アンテナ毎に生成されるＣＲＩ−ＲＳをアンテナ間で直交させるアンテナ間直交化部１６とを備える。アンテナ間直交化部１６は、ＣＲＩ−ＲＳ系列生成部１５から８送信アンテナに対応してアンテナ毎のＣＱＩ−ＲＳが生成されるので、８アンテナ間で直交化する多重化を加える。
【００９１】
例えば、各サブフレームの最後の１シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てる（例えば、図１３（ａ）に示すＦＤＭ）。また、セル間直交化にも対応させるためにＣＲＩ−ＲＳが増大する場合には、各サブフレームの最後の１シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当て、さらに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てたリソースエレメントを符号分割多重する（例えば、図１３（ｂ）に示すＣＤＭ）。また、同一サブフレーム内の複数シンボルにおいて同一リソースブロック内の異なるサブキャリアに各ＣＱＩ−ＲＳを割り当てる（例えば、図１４に示すＦＤＭ）。
【００９２】
このように、下りリンクの参照信号として、仮想アンテナ化されるＣＲＳと別に、実際の送信アンテナ毎にＣＱＩ−ＲＳを生成して送信するので、ＬＴＥ端末、ＬＴＥ−Ａ端末において仮想アンテナ化されて信号送信されている場合にも、アンテナ毎のＣＳＩ測定を可能とし、チャネル品質の測定が可能になる。
【００９３】
また、アンテナ間の直交化、セル間の直交化まで考慮して、多彩な多重化方式を準備することで、ＣＱＩ−ＲＳ数の増大にも対応することが可能になる。
【００９４】
また、基地局装置２００は、データストリーム毎にＤＭ−ＲＳを生成するＤＭ−ＲＳ系列生成部１８と、マルチストリームのＤＭ−ＲＳを生成する場合にはストリーム間の直交化を行うストリーム間直交化部１９とを備える。
【００９５】
ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８は、ユーザ固有のＰＤＳＣＨ復調用のＤＭ−ＲＳを生成し、かかるＤＭ−ＲＳは１リソースブロック（サブフレーム）当たりのＤＭ−ＲＳ密度が最適化される。そのために、１リソースブロック（サブフレーム）当たりのＤＭ−ＲＳ密度は幾つかの密度パターンに変更可能であるが（例えば、図１６（ａ）（ｂ）、図１７）、密度パターン間でＤＭ−ＲＳを多重するシンボルは共通シンボル（例えば、４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）を用いる。
【００９６】
また、ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８は、異なるストリーム用のＤＭ−ＲＳを、共通シンボルに多重するが、異なるサブキャリアに割り当てる（例えば、図１８（ａ）（ｂ））。
【００９７】
ストリーム間直交化部１９は、ＤＭ−ＲＳ系列生成部１８においてＤＭ−ＲＳ密度が最適化されたＤＭ−ＲＳに対して、ストリーム間で直交化させる多重化を加える。
【００９８】
１つは、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、第１ストリーム＃１と第２ストリーム＃２とで共通シンボル（４シンボル目、７シンボル目、１０シンボル目、１３シンボル目）にＤＭ−ＲＳを割り当てられる一方、各共通シンボルにおいて第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳを送信するサブキャリアでは、第２ストリーム＃２ではＤＭ−ＲＳを送信しないようにする。
【００９９】
これにより、マルチストリーム送信においてＤＭ−ＲＳを送信する際に、一方のストリームでＤＭ−ＲＳを送信している同一シンボルの同一サブキャリアでは他方のストリームでは信号送信しないようにするので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【０１００】
もう１つは、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、第１ストリーム＃１のＤＭ−ＲＳには係数が全て「＋１」に設定された２次元ウオルシュ符号を掛け合せて符号化し、第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳには時間軸方向及び周波数軸方向に「＋１」と「−１」を交互に設定した２次元ウオルシュ符号を掛け合せて符号化する。
【０１０１】
なお、第２ストリーム＃２のＤＭ−ＲＳは、第１ストリーム＃１と同一密度で、第１ストリーム＃１と同一リソースエレメントに配置されている。２次元ウオルシュ符号は、ＤＭ−ＲＳ系列情報に含めて移動局へシグナリングすることができる。または、移動局に予め既知情報として設定しておいても良い。
【０１０２】
このように、図２０（ａ）及び（ｂ）に示す直交符号である２次元ウオルシュ符号を用いて符号化された第１ストリーム＃１及び第２ストリーム＃２は時間軸方向または周波数軸方向に加算すると、相手ストリームの信号が消えるので、ストリーム間での干渉が生じなくなり、非常に高い直交性を実現できる。
【０１０３】
また、基地局装置２００は、移動局に対する下り送信データを生成する下り送信データ生成部２２と、下り送信データを符号化し、変調する下り送信データ符号化・変調部２３とを備える。下り送信データ符号化・変調部２３は、誤り訂正符号化、所定のデータ変調方式で変調して出力する。下り送信データ生成部２２及び下り送信データ符号化・変調部２３はストリーム毎に備えられる。
【０１０４】
多重部２１は、ストリーム毎に下り送信データとＤＭ−ＲＳとを多重して、プリコーディング部２４へ出力する。プリコーディング部２４は、同時に送信された各ストリーム（レイヤ）を受信機側で直交して受信させるためにアンテナ毎の重み付けがなされる（ＭＩＭＯ伝送のための通常のプリコーディング）。
【０１０５】
基地局装置２００の下りチャネル多重部２５では、仮想アンテナ化されているＣＲＳ、送信アンテナ毎に生成されたＣＱＩ−ＲＳ及びストリーム毎に生成されたＤＭ−ＲＳを伝送するリファレンス・シグナルと、下り制御情報を伝送するＰＤＣＣＨと、下り送信データを伝送するＰＤＳＣＨと、その他の必要な下りチャンネルを多重化する。チャネル多重された信号は逆高速フーリエ変換部２６で逆高速フーリエ変換されて時間領域上の信号に変換され、ＣＰ付与部２７にてシンボル間干渉を防止するガードインターバルとなるサイクリックフレフィックスを付与した後、送信アンプ２８で増幅されて送信される。
【０１０６】
以上のような送信処理が送信アンテナ毎に行われる。ただし、下り制御情報及びＣＲＳは仮想アンテナ単位で生成され、下り送信データ及びＤＭ−ＲＳはストリーム単位で生成されるのは上記した通りである。
【０１０７】
図２を参照しながら、本発明の実施例に係る移動局１００について説明する。
移動局１００の受信処理系は、上記したようにＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳで構成された下りリンク参照信号を含んだ信号を受信する。ＣＲＳ、ＣＱＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳは受信信号から分離された後、ＣＲＳは仮想アンテナ単位で共有／個別制御チャネルのチャネル推定に用いられ、ＣＱＩ−ＲＳは実際の送信アンテナ毎のチャネル品質測定に用いられ、ＤＭ−ＲＳはストレーム単位のチャネル推定に用いられる。
【０１０８】
受信処理系は、受信信号がＣＰ除去部３１に入力されてサイクリックフレフィックスが除去される。高速フーリエ変換部３２は、ＣＰ除去された受信信号を高速フーリエ変換して時系列の信号成分を周波数成分の列に変換する。下りチャネル分離部３３は、受信信号をサブキャリアデマッピングして、ＲＳ系列信号を送信しているリファレンス・シグナル、下り制御情報を送信している制御チャネル（例えば、PHICH，PDCCH)、送信データを送信している共有チャネル（例えば、PDSCH)を分離する。
【０１０９】
分離されたリファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＣＲＳはＣＲＳチャネル推定部３６へ入力される。また、PDCCH（又はPDSCH）は下り制御情報復調・復号部３７へ入力される。
【０１１０】
ＣＲＳチャネル推定部３６は、受信したＣＲＳ情報から仮想アンテナ送信されたPDCCH（又はPDSCH）をチャネル推定する。下り制御情報復調・復号部３７はＣＲＳ情報に基づいて下り制御情報を復調及び復号する。PDCCHで伝送されたストリーム毎のＤＭ−ＲＳ系列情報は対応するストリームをチャネル推定するＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８へ渡される。
【０１１１】
また、リファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＣＱＩ−ＲＳはそれぞれ対応するアンテナ（又はセル）のＣＱＩ/ＰＭＩ推定部３４へ入力される。ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部３４は、アンテナ毎に対応するＣＱＩ−ＲＳを用いてアンテナ毎にＣＳＩを測定し、ＣＳＩの測定っけかに応じてチャネル品質を推定し、ＣＱＩ測定値としてフィードバック情報生成部３５へ出力する。
【０１１２】
このように、移動局１００では、仮想アンテナ化により実際の送信アンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数でデータ送信されている場合であっても、実際の送信アンテナ毎にＣＱＩ測定が可能となり、アンテナ毎のＣＱＩ測定値をフィードバック情報として基地局装置２００へ返すことができる。
【０１１３】
また、リファレンス・シグナルの受信シンボルのうちＤＭ−ＲＳはそれぞれ対応するＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８へ入力される。また、PDSCHは下り送信データ復調・復号部３９へ入力される。ＤＭ−ＲＳチャネル推定部３８は、PDCCH（又はPDSCH）を復号して得られたＤＭ−ＲＳ系列情報を用いて対応するストリームのＤＭ−ＲＳを取得し、ＤＭ−ＲＳを用いて当該ストリームについてチャネル推定する。下り送信データ復調・復号部３９はチャネル推定に基づいて下り送信データを復調し、復号する。
【０１１４】
このように、移動局１００では、仮想アンテナ化により実際の送信アンテナ数よりも少ない仮想アンテナ数でデータ送信されている場合であっても、ストリーム毎にＤＭ−ＲＳを取得してＰＤＳＣＨの復調が可能となる。
【０１１５】
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、無線通信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１１ ＣＲＳ系列生成部
１２ 下り制御情報生成部
１３ 多重部
１４ プリコーディング部（仮想アンテナ化用）
１５ ＣＱＩ−ＲＳ系列生成部
１６ アンテナ間直交化部
１８ ＤＭ−ＲＳ系列生成部
１９ ストリーム間直交化部
２１ 多重化部
２２ 下り送信データ生成部
２３ 下り送信データ符号化・変調部
２４ プリコーディング部
２５ 下りチャネル多重部
３３ 下りチャネル分離部
３４ ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部
３５ フィードバック情報生成部
３６ ＣＲＳチャネル推定部
３７ 下り制御情報復調・復号部
３８ ＤＭ−ＲＳチャネル推定部
３９ 下り送信データ復調・復号部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局装置と、前記無線基地局装置に接続する移動局装置とを備えた通信システムにおいて、
前記無線基地局装置は、
複数の送信アンテナと、
少なくとも下り制御情報の復調に用いられる第１の参照信号と、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられる第２の参照信号と、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられる第３の参照信号とを生成する下り参照信号生成部と、
前記第１及び第３の参照信号を送信時間単位としてのサブフレームに配置して各アンテナから送信すると共に、前記第２の参照信号を前記第１及び第３の参照信号と共に特定サブフレームに配置して前記各アンテナから送信する送信部と、
を具備し、
前記移動局装置は、
下りリンクで信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した受信信号から、前記第１の参照信号、前記第２の参照信号、前記第３の参照信号を分離する分離部と、
前記第１の参照信号を用いて下り制御情報を復調する制御情報復調部と、
前記第２の参照信号を用いて送信アンテナ毎のチャネル品質を測定する測定部と、
前記第３の参照信号を用いて下り送信データを復調するデータ復調部と、
を具備したことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記無線基地局装置において、前記送信部は、前記第１の参照信号が第１の密度で配置されたサブフレームと、前記第１の参照信号が第１の密度よりも低い第２の密度で配置されたサブフレームと、を所定タイミングで切り替えることを特徴とする通信システム。
【請求項１】
無線基地局装置と、前記無線基地局装置に接続する移動局装置とを備えた通信システムにおいて、
前記無線基地局装置は、
複数の送信アンテナと、
少なくとも下り制御情報の復調に用いられる第１の参照信号と、前記送信アンテナ毎に生成されチャネル品質の測定に用いられる第２の参照信号と、ストリーム毎に生成され下り送信データの復調に用いられる第３の参照信号とを生成する下り参照信号生成部と、
前記第１及び第３の参照信号を送信時間単位としてのサブフレームに配置して各アンテナから送信すると共に、前記第２の参照信号を前記第１及び第３の参照信号と共に特定サブフレームに配置して前記各アンテナから送信する送信部と、
を具備し、
前記移動局装置は、
下りリンクで信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した受信信号から、前記第１の参照信号、前記第２の参照信号、前記第３の参照信号を分離する分離部と、
前記第１の参照信号を用いて下り制御情報を復調する制御情報復調部と、
前記第２の参照信号を用いて送信アンテナ毎のチャネル品質を測定する測定部と、
前記第３の参照信号を用いて下り送信データを復調するデータ復調部と、
を具備したことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記無線基地局装置において、前記送信部は、前記第１の参照信号が第１の密度で配置されたサブフレームと、前記第１の参照信号が第１の密度よりも低い第２の密度で配置されたサブフレームと、を所定タイミングで切り替えることを特徴とする通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−１７１８７（Ｐ２０１３−１７１８７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７２２０２（Ｐ２０１２−１７２２０２）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２００９−６３５９４（Ｐ２００９−６３５９４）の分割
【原出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２００９−６３５９４（Ｐ２００９−６３５９４）の分割
【原出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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