JP6998670B2 - 無線基地局 - Google Patents

Description

本発明は、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルを送信する無線基地局に関する。

3rd Generation Partnership Project（3GPP）は、Long Term Evolution（LTE）を仕様化し、LTEのさらなる高速化を目的としてLTE-Advanced（以下、LTE-Advancedを含めてLTEという）を仕様化している。また、3GPPでは、さらに、5G New Radio（NR）などと呼ばれるLTEの後継システムの仕様が検討されている。

LTEのRelease-13以降では、Internet of Things（IoT）モジュールなどの安価な端末（ユーザ装置）用のカテゴリが規定されている。具体的には、bandwidth reduced low complexity UE（BL UE）用として、カテゴリM1, M2（以下、Cat.M）が仕様化されている。

Cat.Mでは、利用可能な物理リソースブロック（PRB）が限られているため、新たにマシン型通信（Machine Type Communication, MTC）向けの物理下りリンク制御チャネルとして、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネル（MPDCCH）が定義されている（例えば、非特許文献１）。

MPDCCHに対しては、ユーザ装置（UE）個別のdemodulation reference signal（DM RS）が設定される。すなわち、MPDCCHでは、DM RSを用いて復調が行われるため、UE（BL UE）個別にビームフォーミングを適用することが可能である。

3GPP TS 36.300 V14.2.0 Section 5.1.3 Physical downlink control channels, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 14)、3GPP、2017年3月

上述したように、MPDCCHでは、UE個別にビームフォーミングを適用することが可能である。しかしながら、Cat.Mは、PRBの数（最大6PRB, Cat.M1の場合）及びUEのスケジューリング方法が従来のカテゴリとは異なる。

さらに、Cat.Mでは、同一データを繰り返し送信するRepetitionと、周波数ホッピングとを適用したカバレッジ拡張（CE）を適用し得る。

このため、このような特殊な状況を考慮しつつ、十分なダイバーシチゲインを獲得できるようにビームフォーミングを適用する必要がある。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルにおいてビームフォーミングを適用する場合でも十分なダイバーシチゲインを獲得できる無線基地局の提供を目的とする。

本発明の一態様は、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネル（MPDCCH）をユーザ装置（UE200A, 200B）に送信する無線基地局（eNB100）であって、前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルと対応する物理下りリンク共有チャネル（PDSCH）に適用される最適なプリコーディングベクトルのインデックス（PMI）を複数の前記ユーザ装置から取得するインデックス取得部（インデックス取得部170）と、前記インデックス取得部によって取得された複数の前記インデックスを用いて、前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用されるプリコーディングベクトルを決定し、決定した前記プリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用するプリコーディング部（プリコーディング部120）と、プリコーディングが実行された前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルを送信する無線送信部（無線信号送受信部140）とを備える。

本発明の一態様は、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルをユーザ装置に送信する無線基地局であって、前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルと対応する物理下りリンク共有チャネルに適用される最適なプリコーディングベクトルのインデックスを複数の前記ユーザ装置から取得するインデックス取得部と、前記インデックス取得部によって取得された前記インデックスを、通信状態に応じて補正するために用いられるアシスト情報を取得するアシスト情報取得部（アシスト情報取得部180）と、前記インデックス取得部によって取得された前記インデックスと、前記アシスト情報取得部によって取得された前記アシスト情報とに基づいて、前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する前記プリコーディングベクトルを決定するプリコーディング部と、プリコーディングが実行された前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルを送信する無線送信部とを備える。

上述した無線基地局によれば、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルにおいてビームフォーミングを適用する場合でも十分なダイバーシチゲインを獲得できる。

図１は、無線通信システム10の全体概略構成図である。 図２は、物理下りリンクチャネルの構成例を示す図である。 図３は、eNB100の機能ブロック構成図である。 図４は、eNB100によるビームフォーミング動作フローを示す図である。 図５は、eNB100によるプリコーディングベクトルの変更動作フローを示す図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は、eNB100によるプリコーディングベクトルの位相回転量の調整動作イメージを示す図である。 図７は、eNB100のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。無線通信システム10は、Long Term Evolution（LTE）に従った無線通信システムであり、無線基地局100（以下、eNB100）及びユーザ装置200A, 200B（以下、UE200A, 200B）を含む。

なお、無線通信システム10は、必ずしもLTE（E-UTRA）に限定されない。例えば、無線通信システム10は、5G New Radio（NR）に従った無線通信システムであってもよい。

eNB100、UE200A及びUE200Bは、LTE（E-UTRA）方式に従った無線通信を実行する。本実施形態では、UE200A及びUE200Bは、bandwidth reduced low complexity UE（BL UE）であり、Cat.M（具体的には、カテゴリM1）に属する。

eNB100は、UE200A及びUE200Bに向けて、物理下りリンク制御チャネル（PDCCH）、マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネル（MPDCCH）物理下りリンク共有チャネル（PDSCH）を送信する。

eNB100は、PDSCHの送信レイヤ（ストリーム）毎に異なるプリコーディングベクトル（アンテナウェイト）を乗算して送信するプリコーディングを実行する。この結果、eNB100から送信されるPDSCHは、ビームB1及びビームB2によって示されるようなビームフォーミングによって指向性を有する。

また、本実施形態では、eNB100は、MPDCCHについてもプリコーディングを実行する。具体的には、eNB100は、UE個別のdemodulation reference signal（DM RS）によってMPDCCHの復調用参照信号を通知するとともに、MPDCCHに当該プリコーディングベクトルを用いたビームフォーミングを適用する。

さらに、本実施形態では、eNB100は、UE200A（UE200B）から報告されたプリコーディングベクトルのインデックス、具体的には、Precoding Matrix Index（PMI）を用いてMPDCCHに適用するプリコーディングベクトルを決定することができる。すなわち、本実施形態では、複数のUE（UE200A, 200B）からフィードバックされるPMIを用いて、MPDCCHにおいてビームフォーミングを適用する。

図２は、本実施形態に関連する物理下りリンクチャネルの構成例を示す。図２に示すように、通常のLTEのUEカテゴリでは、同一サブフレーム内でのチャネルのスケジューリングが実行される。

一方、Cat.Mは、上述したように、MTCなど、低コスト及び低消費電力チップ（端末）向けに規定されたカテゴリであり、送受信可能な帯域幅は最大6PRB（物理リソースブロック）である（6PRBの塊をNarrowbandと呼ぶ）。このため、Cat.MのUEは、最大6PRBまで（2PRB, 4PRBも可能）の受信となり、PDCCHを受信することができない。

そこで、Cat.M専用の物理下りリンク制御チャネルとして、MPDCCHがサポートされている。つまり、eNB100は、所定数（最大6PRB）の物理リソースブロックを用いてMPDCCHを送信する。

Cat.Mでは、図２に示すように、サブフレームに跨がってMPDCCHがスケジューリングされるクロスサブフレームスケジューリングが適用される。さらに、MPDCCHでは、同一データを繰り返し送信するRepetitionと、周波数ホッピングとを適用したカバレッジ拡張（CE）が可能である。

また、Cat.Mでは、シングル受信（1Rx）であり、変調方式としては、QPSK及び16QAMのみがサポートされる。また、半二重通信（Half duplex）がオプションである。このような仕様により、Cat.Mでは、1Mbpsの最大スループットとなる（DL/ULとも）。

（２）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、無線通信システム10の機能ブロック構成について説明する。具体的には、eNB100の機能ブロック構成について説明する。図３は、eNB100の機能ブロック構成図である。

図３に示すように、eNB100は、レイヤマッピング部110、プリコーディング部120、無線リソース割当部130、無線信号送受信部140、アンテナエレメント150、インデックス取得部170及びアシスト情報取得部180を備える。

レイヤマッピング部110は、変調された送信データ（制御データ及びユーザデータ）を１つまた幾つかの送信レイヤにマッピングする。

具体的には、レイヤマッピング部110は、変調された送信データを取得し、利用するアンテナエレメント150の数、空間多重数などに応じて所定の送信レイヤにマッピングする。

プリコーディング部120は、レイヤマッピング部110から送信レイヤ毎に出力されたPDCCH、MPDCCH及びPDSCHのチャネルデータのブロックに対してプリコーディングベクトル（アンテナウェイト）を適用する。具体的には、プリコーディング部120は、UE200A（UE200B）から報告されたPMIを用いて、MPDCCHに適用するプリコーディングベクトルを決定する。

より具体的には、プリコーディング部120は、インデックス取得部170によって取得されたPMIを用いてMPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルを決定する。また、プリコーディング部120は、決定したプリコーディングをMPDCCHに適用する。

なお、MPDCCHとPDSCHとが異なる帯域で送信される場合は、MPDCCHとPDSCHとで異なるプリコーディングが適用され得る。

また、プリコーディング部120は、同一のPRBセットに多重される複数のUE（UE200A, 200B）から報告されるPMIが異なる場合、報告されたPMIとは、異なるプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用する。

なお、PMIとは、UE200A（UE200B）が、予め決められたプリコーディングウェイト行列の候補（コードブック）の中から、最適な行列を選択してeNB100にフィードバックする当該行列のインデックスである。

また、プリコーディングベクトルとは、例えば、3GPP TS36.211 Table 6.3.4.2.3-1などに定義されているPrecoding Matrixであり、プリコーディング部120は、PRB毎にプリコーディングベクトル（Precoding Matrix）を適用することができる。

プリコーディング部120は、これらのPrecoding Matrix（例えば、W₁, W₂, W₃, W₄）、W₁, W₂, W₃, W₄の位相差は90度など）を各PRB及びアンテナエレメント150毎に適切に選択する。

プリコーディング部120は、PMIだけでなく、インデックス取得部170によって取得されたPMIと、アシスト情報取得部180によって取得されたアシスト情報とに基づいて、MPDCCHに適用するプリコーディングベクトルを決定することもできる。

なお、アシスト情報とは、本実施形態では、後述するように、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）、間欠送信状態（DTX）及びUE200A（UE200B）のドップラ周波数である。

プリコーディング部120は、UE200A, 200Bから通知されるチャネル品質情報（Channel Quality Indicator（CQI））に基づいて、MPDCCHに適用するプリコーディングベクトルを決定することもできる。

具体的には、プリコーディング部120は、CQIが最も高いUEから取得したPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。つまり、当該UEに対しては、報告されたプリコーディングベクトルが最適であると判断され、当該UEを優先する場合に、このようなプリコーディングベクトルの適用が考えられる。

或いは、プリコーディング部120は、CQIが最も低いUEから取得したPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。つまり、当該UEに対しては、報告されたプリコーディングベクトルを用いることで最低限の通信ができると判断され、当該UEの現状のチャネル品質を維持する場合に、このようなプリコーディングベクトルの適用が考えられる。

さらに、プリコーディング部120は、複数のUEから取得した数が最多のPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用してもよい。或いは、プリコーディング部120は、複数のUEから取得したPMIの平均値と対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用してもよい。このようなプリコーディングベクトルの適用により、複数UE間のある程度の公平性を維持し得る。

また、プリコーディング部120は、インデックス取得部170がUE200A（UE200B）からPMIを取得してから所定時間が経過した場合、ランダムに選択したプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用してもよい。

さらに、プリコーディング部120は、アシスト情報取得部180によってHARQの肯定応答（ACK）または否定応答（NACK）が取得されている場合、MPDCCHに適用されているプリコーディングベクトルを維持することができる。一方、プリコーディング部120は、UE200A（UE200B）が間欠送信状態（DTX）であることが取得されている場合、MPDCCHに適用されているプリコーディングベクトルを変更することができる。

また、プリコーディング部120は、報告されたPMIと対応するプリコーディングベクトルの位相を回転させた新たなプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用することもできる。さらに、この際、プリコーディング部120は、アシスト情報取得部180によって取得されたUE200A（UE200B）のドップラ周波数に応じてプリコーディングベクトルの位相の回転量を決定してもよい。

無線リソース割当部130は、プリコーディング部120から出力されたPDCCH、MPDCCH及びPDSCHのチャネルデータのブロックを無線リソースに割り当てる。特に、本実施形態では、無線リソース割当部130は、MPDCCHに関して、enhanced control channel elements (ECCEs)をPRBにマッピングする。

無線信号送受信部140は、無線リソース割当部130によって割り当てられた無線リソース（PRB）を用いて、PDCCH、MPDCCH及びPDSCHを送信する。具体的には、無線信号送受信部140は、当該チャネルデータをOFDMシンボルにマッピングし、アンテナポートAP毎のODFM信号を生成する。本実施形態において、無線信号送受信部140は、プリコーディングが実行されたMPDCCHを送信する無線送信部を構成する。

特に、本実施形態では、無線信号送受信部140は、プリコーディング部120によってプリコーディングが実行された所定数のPRBを用いて、MPDCCHを送信することができる。MPDCCHの送信には、3GPP TS36.211において規定されるアンテナポート107及び109が用いられる。アンテナポートAPには、アンテナエレメント150が接続される。

つまり、MPDCCHでは、複数のUEによってアンテナポートAPが共有されるため、当該UE間で共通のプリコーディングを適用しなければならない。なお、アンテナポートAP間で異なるプリコーディングを適用したり、PRB単位でプリコーディングベクトルを変更したりすることは可能である。

インデックス取得部170は、UE200A, 200BからフィードバックされるPMIを取得する。具体的には、インデックス取得部170は、PDSCHに適用される最適なプリコーディングベクトルのインデックスであるPMIを複数のUEから取得する。上述したように、UEが最適なプリコーディングウェイト行列を選択してeNB100にフィードバックする当該行列のインデックスである。

また、上述したように、本実施形態では、PDSCHのPMIを用いてMPDCCHに適用するプリコーディングベクトルが決定される。つまり、インデックス取得部170は、MPDCCHと対応するPDSCHに適用される最適なプリコーディングベクトルのPMIをUE200A, 200Bから取得する。

アシスト情報取得部180は、MPDCCHに適用するプリコーディングベクトルの決定を補助するアシスト情報を取得する。具体的には、アシスト情報取得部180は、インデックス取得部170によって取得されたPMIを、通信状態に応じて補正するために用いられるアシスト情報を取得する。つまり、アシスト情報は、インデックス取得部170によって取得されたPMIの通信状態に応じた補正を補助するものである。

本実施形態では、アシスト情報取得部180は、アシスト情報として、次のような情報を取得する。

具体的には、アシスト情報取得部180は、PDSCHのACKまたはNACKを取得する。つまり、PDSCHのHARQの対象であり、アシスト情報取得部180は、UE200A, 200BからPDSCHのACKまたはNACKを取得する。

また、アシスト情報取得部180は、UE200A（UE200B）が物理上りリンクチャネルの送信を中止しているDiscontinuous Transmission状態（DTX）であることをUE200A（UE200B）から取得する。

これらのアシスト情報によって、UE200A（UE200B）がMPDCCHを正常に受信できているか否かを判定し得る。

さらに、アシスト情報取得部180は、過去にPDSCHに適用されていたプリコーディングベクトルを取得することもできる。また、アシスト情報取得部180は、UE200A（UE200B）ドップラ周波数を取得することもできる。ドップラ周波数は、例えば、UE200A（UE200B）から送信されるsounding reference signals（SRS）またはPhysical Uplink Shared Channel（PUSCH）の受信状態から推定することができる。

（３）無線通信システムの動作
次に、無線通信システム10の動作について説明する。具体的には、MPDCCHへのプリコーディングベクトルの適用動作について説明する。

（３．１）動作例１
本動作例では、UE200A, 200BからフィードバックされるPMIを用いて、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルを決定する方法を示す。

上述したように、eNB100は、UE200A, 200BからフィードバックされるPMIに基づいて、MPDCCHに適用される適切なプリコーディングベクトルを選択する。

ここで、同一のMPDCCH、具体的には、MPDCCH内の同一のPRBセット（例えば、6PRB）を共用するUEの状況としては、次のケースが想定される。

・ Case 1： 1つのUEによる単独のMPDCCH利用
・ Case 2： 同一PMIが最適である複数UEによるMPDCCH共用
・ Case 3： 同一PMIが最適ではない複数UEによるMPDCCH共用
ここで、Case 1, 2については、単純にフィードバックされた当該PMIに基づいて、MPDCCHに適用される適切なプリコーディングベクトルを選択すればよい。

一方、Case 3については、プリコーディングベクトルの適用に用いられるPMIの選択に関して、以下のオプションが考えられる。

・ Option 1： 最もCQIの高いUEのPMIを選択
・ Option 2： 最もCQIの低いUEのPMIを選択
・ Option 3： 最もフィードバック数が多かったPMIを選択
・ Option 4： フィードバックされた複数のPMIと対応する位相の平均に近いPMIを選択
Option 1は、チャネル品質が良好な当該UEを優先する場合に選択し得る。

Option 2は、現状のプリコーディングベクトルで最低限の通信ができていると判断され、当該UEの現状のチャネル品質を維持、つまり、当該UEの通信を継続する場合に選択し得る。この状態で他のPMIに変更すると、当該UEは、通信を継続することが難しくなる可能性が高いからである。

Option 3, 4は、複数UE間のある程度の公平性を重視する場合に選択し得る。

次に、PMIを用いたプリコーディングベクトルの選択と、他の基準に基づくプリコーディングベクトルの選択動作について説明する。

図４は、eNB100によるビームフォーミング動作フローを示す。図４は、上述したCase 1, 2への適用を想定する。

図４に示すように、eNB100は、PDSCH（MPDSCH）におけるUEのスケジューリングを実行する（S10）。また、eNB100は、PDSCHにおけるUEのスケジューリングに基づいて、当該UEをMPDCCH（PRB）にマッピングする（S20）。これにより、UEは、MPDCCH及びPDSCHを用いた通信を開始する。

次いで、eNB100は、UE200A, 200BからPMIがフィードバックされているか否か、及びMPDCCHの状態が、上述したCase 1またはCase 2に該当するか否かを判定する（S30）。

PMIがフィードバックされており、Case 1またはCase 2に該当する場合、eNB100は、当該PMIを用いて、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトル（例えば、上述したW₁, W₂, W₃, W₄の何れか）を決定する。さらに、eNB100は、決定したプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用し、MPDCCHのビームフォーミングを実行する（S40）。

一方、PMIがフィードバックされておらず、Case 1またはCase 2に該当しない場合、eNB100は、PMIに基づくMPDCCHのビームフォーミングを実行せずに、ランダムなプリコーディングベクトルに基づくMPDCCHのビームフォーミングを実行する（S50）。

具体的には、eNB100は、特にフィードバックされる情報を用いずに、予め定められた規範に基づいて所定タイミング毎にプリコーディングベクトルを切り替えたり、任意に選択されたプリコーディングベクトルを用いたりすることによって、MPDCCHのランダムなビームフォーミングを実行する。

eNB100は、ビームフォーミングされたMPDCCHが変調された無線信号をUE200A, 200Bに向けて送信する（S60）。

図４に示したように、eNB100は、PMIに基づくMPDCCHのビームフォーミングを実行するが、eNB100は、次の１つ乃至２つ以上の条件を満たす場合、フィードバックされたPMIを用いるようにしてもよい。

・ PMIがフィードバックされることが設定されている場合
・ MPDCCHを構成する同一のPRBセットに共通であるPMIである場合
・ 最新のPMIがフィードバックされてから所定時間内である場合
このような条件を満たさない場合、eNB100は、上述したようなMPDCCHのランダムなビームフォーミングを実行してもよい。

（３．２）動作例２
本動作例では、UE200A, 200BからフィードバックされるPMIを単純に用いるのではなく、アシスト情報も利用することによって、通信状況に応じた、より適切なビームフォーミングを実現する。

上述したように、アシスト情報としては、PDSCHのHARQ情報（ACK/NACK）が用いられる。eNB100が、MPDCCHによって指定したPDSCHに対するACKまたはNACKをUEから受信できない場合、当該UEは、MPDCCHを正しく受信できていないと想定できる。

図５は、eNB100によるプリコーディングベクトルの変更動作フローを示す。図５に示すように、eNB100は、UE200A, 200BからフィードバックされたPMIを取得する（S110）。

eNB100は、PDSCHに対するACKまたはNACKを当該UEから正常に受信しているか否かを判定する（S120）。

ACKまたはNACKを正常に受信できた場合、eNB100は、現在MPDCCHに適用されているプリコーディングベクトルを変更しない（S130）。つまり、eNB100は、現在MPDCCHに適用されているプリコーディングベクトルを維持する。

一方、ACKまたはNACKを正常に受信できていない場合、すなわち、DTX状態を検出した場合、eNB100は、現在MPDCCHに適用されているプリコーディングベクトルの変更を決定する（S140）。具体的には、eNB100は、過去にMPDCCHに適用されていたプリコーディングベクトルに位相回転を加えることによって、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトル、実質的にはPMIを補正する。

つまり、eNB100は、過去にMPDCCHに適用されていたプリコーディングベクトルの位相を回転させた新たなプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用することを決定する。

eNB100は、当該新たなプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用し、MPDCCHのビームフォーミングを実行する（S150）。

例えば、過去に0度位相のPMI、及び90度位相のPMIで正常受信していた場合、eNB100は、180度逆相となる270度位相のPMIに変更する。また、過去に180度の位相のPMI、及び270度位相のPMIで正常受信していた場合、eNB100は、180度の逆相となる0度位相のPMIに変更する。

つまり、eNB100は、過去のPMIでもなく、最新のPMIでないPMIに変更することができる。基本的には、eNB100は、報告された最新のPMIを用いればよい。このようなPMI変更の狙いは、PMIが報告されない期間においてMPDCCHの環境が変化すると、適用しているPMIが最適でなくなっていくため、過去に正常に受信できていた際のPMIをベースとして当該PMIを補正することによって、最適なPMIに近付けることである。

さらに、eNB100は、PMI、つまり、MPDCCHに適用するプリコーディングベクトルを変更する場合、UE200A（UE200B）のドップラ周波数によって、プリコーディングベクトルの位相回転量を調整してもよい。

具体的には、eNB100は、ドップラ周波数に基づいてUEの移動速度が高いと判定された場合、当該UEに対しては、最大の位相回転（180度）とする。一方、eNB100は、移動速度が低いと判定された場合、当該UEに対しては、少ない位相回転（90度）とする。

また、このような調整をしても、当該UEが引き続きMPDCCHを正常に受信できない場合、eNB100は、プリコーディングベクトルの位相回転量を徐々に小さく（或いは大きく）してもよい。

図６（ａ）及び（ｂ）は、eNB100によるプリコーディングベクトルの位相回転量の調整動作イメージを示す。具体的には、図６（ａ）は、適用されるプリコーディングベクトルの位相を示す。また、図６（ｂ）は、具体的なプリコーディングベクトルの位相回転量の調整例を示す。

図６（ａ）に示すように、ここでは、W₁（0度）, W₂（180度）, W₃（90度）, W₄（270度）の４つのプリコーディングベクトル（アンテナウェイト）が用いられる。

図６（ｂ）では、横軸が時間であり、縦軸が位相を示す。図６（ｂ）に示す曲線は、UE（ここでは、UE200Aとする）の移動状態及び位置に応じた最適なプリコーディングベクトル（PMI）の位相を示している。

図６（ｂ）に示すように、eNB100（図６（ｂ）では不図示）は、UE200A（図６（ｂ）では不図示）からフィードバックされたPMIを受信する（図中の長破線矢印）。eNB100は、受信したPMIに基づいて、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルを調整（図中の実線矢印）する。

ここで、eNB100は、PDSCHのACK/NACKを受信したため、UE200AがMPDCCHを正常に受信したと判定し、プリコーディングベクトル（W₃）を変更しない。

次いで、曲線で示されるUE200Aに最適なプリコーディングベクトルがW₃からW₂に遷移することに伴って、UE200Aは、MPDCCHを検出できなくなり、DTX状態となる。

eNB100は、UE200AのDTX状態を検出すると、プリコーディングベクトルの変更を決定する。eNB100は、UE200Aのドップラ周波数などによって、UE200Aの移動状態及び位置に応じた最適なプリコーディングベクトルが図６（ｂ）に示すような曲線になることを認識している。

そこで、eNB100は、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルをW₂（180度）に変更する。

その後、時間の経過に伴って、eNB100は、再びUE200AのDTX状態を検出し、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルをW₁（0度）に変更する。eNB100は、このようなプリコーディングベクトルの位相回転の調整動作を繰り返す。

（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、eNB100（プリコーディング部120）は、UE200A, 200Bから取得したPMIを用いて、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルを決定し、決定したプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用する。

このため、当該UEがMPDCCHを正常に受信できていない可能性が高い場合に、ビームB1, B2（図１参照）の方向を変化させることによって、MPDCCHの受信可能性を高めることができる。これにより、MPDCCHにおいてビームフォーミングを適用する場合でも十分なダイバーシチゲインを獲得できる。また、この結果、MPDCCHの受信成功確率が向上するため、Cat.MのUEなど、通信能力が限られているUEについても通信品質が大きく向上し得る。

また、本実施形態では、UE200A, 200Bからのフィードバック（PMI）を活用しているため、MPDCCHにおいて、より精度の高いClosed-loop形のビームフォーミングを実現し得る。

本実施形態では、PMIに加えて、MPDCCHに適用されるプリコーディングベクトルのPMIと、UE200A, 200BからのフィードバックされるPMIとの一致を補助するアシスト情報を用いることができる。このため、さらに精度の高いClosed-loop形のビームフォーミングを実現し得る。

本実施形態では、eNB100は、CQIが最も高いUEから取得したPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。このような動作によれば、現状のプリコーディングベクトルが最適であると判断されたUEの通信を優先できる。

また、eNB100は、CQIが最も低いUEから取得したPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。このような動作によれば、現状のプリコーディングベクトルで最低限の通信ができていると判断されるUEの現状のチャネル品質を維持しつつ、当該UEの通信を継続できる。

さらに、eNB100は、複数のUEから取得した数が最多のPMIと対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。また、eNB100は、複数のUEから取得したPMIの平均値と対応するプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。このような動作によれば、複数UE間のある程度の公平性を維持し得る。

本実施形態では、eNB100は、PMIを取得してから所定時間が経過した場合、ランダムに選択したプリコーディングベクトルをMPDCCHに適用できる。つまり、所定時間が経過している場合、古いPMIを用いてプリコーディングベクトルを決定しても、最適な位相は、時間経過とともに変化しているため、当該UEがMPDCCHを正常に受信できる可能性が低い。このような場合には、ランダムに選択したプリコーディングベクトルを用いることによって、MPDCCHの受信可能性を高め得る。

本実施形態では、取得されたPMIを通信状態に応じて補正するために用いられるアシスト情報として、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）、間欠送信状態（DTX）及びUEのドップラ周波数を用いることができる。

当該アシスト情報は、当該UEの実際の通信状態の判定に寄与するものであり、このようなアシスト情報を用いることによって、さらに精度の高いClosed-loop形のビームフォーミングを実現し得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、２つのアンテナポートAP（107, 109）が用いられていたが、アンテナポートAPの数、及び番号は、特に限定されない。さらに、上述した実施形態では、プリコーディングベクトル（Precoding Matrix）の例として、3GPP TS36.211 Table 6.3.4.2.3-1に定義されているようなprecodingに限定されない。

また、上述した実施形態の説明に用いたブロック構成図（図３）は、機能ブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／またはソフトウェアの任意の組合せによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／または論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／または論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／または間接的に（例えば、有線及び／または無線）で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

さらに、上述したeNB100は、本発明の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図７は、eNB100のハードウェア構成の一例を示す図である。図７に示すように、当該装置は、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006及びバス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

eNB100の各機能ブロック（図３参照）は、当該コンピュータ装置の何れかのハードウェア要素、または当該ハードウェア要素の組合せによって実現される。

プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（CPU）で構成されてもよい。

メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM（Read
Only Memory）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）、RAM（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、上述した実施形態に係る方法を実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM（Compact Disc ROM）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray（登録商標）ディスク）、スマートカード、フラッシュメモリ（例えば、カード、スティック、キードライブ）、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ1002及び／またはストレージ1003を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置1004は、有線及び／または無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。

入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置1005及び出力装置1006は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ1001及びメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、情報の通知は、上述した実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、DCI（Downlink Control Information）、UCI（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、RRCシグナリング、MAC（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（MIB（Master Information Block）、SIB（System Information Block））、その他の信号またはこれらの組合せによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC Connection Setupメッセージ、RRC Connection Reconfigurationメッセージなどであってもよい。

さらに、入出力された情報は、特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報は削除されてもよい。入力された情報は他の装置へ送信されてもよい。

上述した実施形態におけるシーケンス及びフローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。

また、上述した実施形態において、eNB100によって行われるとした特定動作は、他のネットワークノード（装置）によって行われることもある。また、複数の他のネットワークノードの組合せによってeNB100の機能が提供されても構わない。

なお、本明細書で説明した用語及び／または本明細書の理解に必要な用語については、同一のまたは類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、該当する記載がある場合、チャネル及び／またはシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用されてもよい。

さらに、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

eNB100（基地局）は、１つまたは複数（例えば、３つ）のセル（セクタとも呼ばれる）を収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局RRH：Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。

「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、及び／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」「eNB」、「セル」、及び「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、NodeB、eNodeB（eNB）、gNodeB（gNB）、アクセスポイント（access point）、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

UE200A, 200Bは、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

また、「含む（including）」、「含んでいる（comprising）」、及びそれらの変形の用語は、「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書或いは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

本明細書で使用した「第１」、「第２」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量または順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１及び第２の要素への参照は、２つの要素のみがそこで採用され得ること、または何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

本明細書の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 無線通信システム
100 eNB
110 レイヤマッピング部
120 プリコーディング部
130 無線リソース割当部
140 無線信号送受信部
150 アンテナエレメント
170 インデックス取得部
180 アシスト情報取得部
AP アンテナポート
200A, 200B UE
B1, B2 ビーム

Claims (6)

1. マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルをユーザ装置に送信する無線基地局であって、
   前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルと対応する物理下りリンク共有チャネルに適用される最適なプリコーディングベクトルのインデックスを複数の前記ユーザ装置から取得するインデックス取得部と、
   前記インデックス取得部によって取得された複数の前記インデックスを用いて、前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用されるプリコーディングベクトルを決定し、決定した前記プリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用するプリコーディング部と、
   プリコーディングが実行された前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルを送信する無線送信部と
   を備え、
   前記プリコーディング部は、同一インデックスが最適ではない複数の前記ユーザ装置によって前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルが共用される場合、フィードバックされた複数の前記インデックスと対応する位相の平均に近いインデックスを選択する無線基地局。
2. 前記プリコーディング部は、チャネル品質情報が最も高いユーザ装置から取得した前記インデックスと対応するプリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記プリコーディング部は、チャネル品質情報が最も低いユーザ装置から取得した前記インデックスと対応するプリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記プリコーディング部は、複数の前記ユーザ装置から取得した数が最多の前記インデックスと対応するプリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する請求項１に記載の無線基地局。
5. 前記プリコーディング部は、複数の前記ユーザ装置から取得した前記インデックスの平均値と対応するプリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する請求項１に記載の無線基地局。
6. 前記プリコーディング部は、前記インデックス取得部が前記ユーザ装置から前記インデックスを取得してから所定時間が経過した場合、ランダムに選択したプリコーディングベクトルを前記マシン型通信向け物理下りリンク制御チャネルに適用する請求項１に記載の無線基地局。

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