JP2009212560A - Base station, communication program, and wireless communication system - Google Patents
Base station, communication program, and wireless communication system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009212560A JP2009212560A JP2008050546A JP2008050546A JP2009212560A JP 2009212560 A JP2009212560 A JP 2009212560A JP 2008050546 A JP2008050546 A JP 2008050546A JP 2008050546 A JP2008050546 A JP 2008050546A JP 2009212560 A JP2009212560 A JP 2009212560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- beams
- wireless terminals
- base station
- scheduling
- wireless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う基地局、通信プログラム及び無線通信システムに関わり、特にスケジューリングを行う基地局に関する。 The present invention relates to a base station that performs communication using a plurality of antennas, a communication program, and a radio communication system, and more particularly to a base station that performs scheduling.
既存の無線通信を高速化することができる伝送方式として、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを用いて通信を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)と呼ばれる伝送方式が提案されている。MIMO伝送方式は、複数の送信アンテナから独立なストリームを同一時間・同一周波数で多重化して送信し、受信端末では混信したストリームを空間フィルタリングまたは最尤判定により分離する技術である。 As a transmission method capable of speeding up existing wireless communication, a transmission method called MIMO (Multiple Input Multiple Output) that performs communication using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas has been proposed. The MIMO transmission method is a technique in which streams independent from a plurality of transmission antennas are multiplexed and transmitted at the same time and at the same frequency, and the received stream is separated by spatial filtering or maximum likelihood determination.
MIMO伝送方式の1つに、送信ビームフォーミング方式と呼ばれる伝送方式がある。送信ビームフォーミング方式では、ビームを形成して伝送を行うことにより空間的に複数のユーザを多重化することができ、同一時間・同一周波数で複数のユーザと通信を行うことができる。このようなMIMO通信システムは、一般にマルチユーザMIMOシステムまたはSDMA(Spatial Division Multiple Access)システムと呼ばれる。マルチユーザMIMOシステムでは、通常、各ユーザからフィードバックされた送受信機アンテナ間の伝搬路応答に基づきビームを形成するが、フィードバックする情報量が多いため、フィードバック時間または帯域幅が大きくなり、システム全体のスループットが低下してしまう。 One of the MIMO transmission systems is a transmission system called a transmission beamforming system. In the transmission beamforming method, a plurality of users can be spatially multiplexed by forming a beam and transmitting, and communication with a plurality of users can be performed at the same time and the same frequency. Such a MIMO communication system is generally called a multi-user MIMO system or a SDMA (Spatial Division Multiple Access) system. In a multi-user MIMO system, a beam is usually formed based on the channel response between the transceiver antennas fed back from each user. However, since the amount of information to be fed back is large, the feedback time or bandwidth increases, Throughput decreases.
ユーザがフィードバックする情報量を低減できる方式の1つに、ランダムビームフォーミング方式と呼ばれる方式がある(例えば非特許文献1)。ランダムビームフォーミング方式では、送受信機アンテナ間の伝搬路応答をもとに形成したビームで伝送を行うのではなく、基地局がランダムに形成したビームで伝送を行う。ランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムでは、ユーザがフィードバックする情報は、送受信機アンテナ間の伝搬路応答ではなく、基地局が任意に形成したビームに対する受信ゲインまたは割り当て希望ビーム番号などである。従って伝搬路応答をフィードバックするよりもフィードバック量が大幅に低減でき、基地局でビームに割り当てるユーザを適切に選択するスケジューリングを行うことで高い伝送特性が得られる。
マルチユーザ環境でのランダムビームフォーミング方式では、基地局はユーザからのフィードバック情報(たとえば受信ゲインまたは割り当て希望ビーム番号など)に基づき、使用するビーム及び使用するビームに割り当てるユーザを選択する。これをスケジューリングと呼び、スケジューリングにはチャネル容量をできるだけ大きくする選択を行うことが要求される。各ユーザから受信ゲインがフィードバックされる場合のスケジューリングには、全探索方法またはGreedy法と呼ばれる方法がある(非特許文献2)。これらの方法は最良のチャネル容量が得られるように使用するビーム及び使用するビームに割り当てるユーザを選択する。この際、使用ビーム数までパラメータとして探索を行うため計算量が膨大になるという問題がある。使用ビーム数を限定してスケジューリングを行った場合、計算量は削減できるが、適切な使用ビーム数を設定しなければ大きな(たとえば最良の)チャネル容量が得られなくなってしまう。 In a random beamforming method in a multi-user environment, the base station selects a beam to be used and a user to be assigned to the beam to be used based on feedback information from the user (for example, reception gain or desired beam number to be assigned). This is called scheduling, and scheduling requires selection to increase the channel capacity as much as possible. Scheduling when reception gain is fed back from each user includes a method called full search method or Greedy method (Non-patent Document 2). These methods select the beam to be used and the user assigned to the beam to be used so as to obtain the best channel capacity. At this time, there is a problem that the amount of calculation becomes enormous because the search is performed up to the number of used beams as parameters. When scheduling is performed with the number of used beams limited, the amount of calculation can be reduced, but a large (for example, the best) channel capacity cannot be obtained unless an appropriate number of used beams is set.
さらに、事前に使用ビーム数が決まっており、各ユーザから割り当て希望ビーム番号がフィードバックされるような場合のスケジューリングには、割り当て希望ビーム番号の整合がとれるユーザ同士を選択する(非特許文献3)。この場合、使用ビーム数の設定によっては大きなチャネル容量が得られなくなるという問題がある。 Furthermore, the number of beams to be used is determined in advance, and for scheduling when the desired beam number is fed back from each user, users who can match the desired beam number are selected (Non-Patent Document 3). . In this case, there is a problem that a large channel capacity cannot be obtained depending on the number of beams used.
このため、ランダムビームフォーミング方式を用いるマルチユーザMIMOシステムにおいて、スケジューリングで計算量を削減しつつ大きなチャネル容量を得るためには予め設定する使用ビーム数を適切に決定する必要がある。 For this reason, in a multi-user MIMO system using a random beamforming method, it is necessary to appropriately determine the number of beams to be set in advance in order to obtain a large channel capacity while reducing the amount of calculation by scheduling.
本発明は、使用ビーム数を適切に設定することで、計算量を削減しつつも大きなチャネル容量が得られるようなスケジューリングを可能とした基地局、通信プログラム及び無線通信システムを提供する。 The present invention provides a base station, a communication program, and a wireless communication system that enable scheduling to obtain a large channel capacity while reducing the amount of calculation by appropriately setting the number of used beams.
本発明の一態様としての基地局は、
複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信する基地局であって、
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備える。
The base station as one aspect of the present invention is:
A base station that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
First beam forming means for forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the M beams;
Beam number determining means for determining the number of used beams L (L is an integer of 1 or more and M or less) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the number of beam candidates M;
Notifying means for notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
Feedback receiving means for receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
Scheduling means for determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
Second beam forming means for forming the beam determined by the scheduling means for each wireless terminal determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
Is provided.
本発明の一態様としての通信プログラムは、
複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信するコンピュータに実行させるための通信プログラムであって、
前記複数のアンテナを用いてM個のビームを形成する第1のビーム形成ステップと、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定ステップと、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知ステップと、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信ステップと、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末にそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
を備える。
A communication program as one aspect of the present invention is:
A communication program for causing a computer to communicate with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming M beams using the plurality of antennas;
A pilot signal transmission step of transmitting a pilot signal in each of the M beams;
A beam number determination step of determining a beam number L (L is an integer of 1 to M) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the beam candidate number M;
A notification step of notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
A feedback reception step of receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
A scheduling step of determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
A second beam forming step of forming a beam determined by the scheduling step for each of the wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each determined wireless terminal by a beam formed for each determined wireless terminal;
Is provided.
本発明の一態様としての無線通信システムは、
複数の無線端末と、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末と通信する基地局とを備えた無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備え、
各前記無線端末は、
前記基地局から前記M個の各ビームで送信されたパイロット信号を受信するパイロット信号受信手段と、
前記基地局から前記使用ビーム数Lの通知を受ける使用ビーム数受信手段と、
前記パイロット信号受信手段により受信した各パイロット信号と、前記使用ビーム数Lとに基づき前記フィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
前記フィードバック情報を前記基地局に送信するフィードバック情報送信手段と、
を備える。
A wireless communication system as one aspect of the present invention includes:
A wireless communication system comprising a plurality of wireless terminals and a base station that communicates with the plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
The base station
First beam forming means for forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the M beams;
Beam number determining means for determining the number of used beams L (L is an integer of 1 or more and M or less) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the number of beam candidates M;
Notifying means for notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
Feedback receiving means for receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
Scheduling means for determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
Second beam forming means for forming the beam determined by the scheduling means for each wireless terminal determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
With
Each of the wireless terminals
Pilot signal receiving means for receiving a pilot signal transmitted from each of the M beams from the base station;
Used beam number receiving means for receiving notification of the used beam number L from the base station;
Feedback information generating means for generating the feedback information based on each pilot signal received by the pilot signal receiving means and the number of used beams L;
Feedback information transmitting means for transmitting the feedback information to the base station;
Is provided.
本発明によれば、使用ビーム数を適切に設定することで、計算量を削減しつつも大きなチャネル容量が得られるようなスケジューリングが可能となる。 According to the present invention, by appropriately setting the number of used beams, it is possible to perform scheduling such that a large channel capacity can be obtained while reducing the amount of calculation.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1はランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムの構成例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a multi-user MIMO system using a random beamforming method.
このマルチユーザMIMOシステムは、送信装置(基地局)10と、複数の受信装置20(ユーザ端末)を含む。 This multi-user MIMO system includes a transmission device (base station) 10 and a plurality of reception devices 20 (user terminals).
基地局10は、デジタル信号処理部102、Nt個の無線部101、Nt本のアンテナ103を備える。デジタル信号処理部102の詳細構成を図3に示す。デジタル信号処理部102はデータ信号送信処理部1021、スケジューリング部1022、フィードバック信号受信処理部1024を有する。
The
複数のユーザ端末20は、それぞれデジタル信号処理部202、無線部201、単一アンテナ203を備える。デジタル信号処理部202の詳細構成を図4に示す。デジタル信号処理部202はデータ信号受信処理部2021、フィードバック信号送信処理部2022を有する。
Each of the plurality of
図5はランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムにおいて基地局10が各ユーザ端末20にデータを送信するまでに基地局10及び各ユーザ端末20で行われる一連の処理の流れを示すフローチャートである。図6は本発明のマルチユーザMIMOシステムが用いるスロット構造の一例である。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a series of processes performed in the
図5に示す通り、マルチユーザMIMOシステムで行われる処理フローは、伝搬路情報取得過程A1、スケジューリング過程A2、ユーザデータ送信過程A3の順で行われる。また、図6に示したスロット構造は、図5の各過程に対応して、伝搬路情報推定時間帯と、伝搬路情報フィードバック時間帯と、データ送信時間帯とを含む。これらの時間帯はシステムの要求に応じて設定することができる。ここではスロット構造の詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 5, the processing flow performed in the multi-user MIMO system is performed in the order of propagation path information acquisition process A1, scheduling process A2, and user data transmission process A3. Further, the slot structure shown in FIG. 6 includes a propagation path information estimation time zone, a propagation path information feedback time zone, and a data transmission time zone corresponding to each process of FIG. These time zones can be set according to system requirements. Here, detailed description of the slot structure is omitted.
以下、図5のフローチャートの処理フローについて詳細に説明する。ただし、本実施形態では、基地局が、ビーム候補数Mと、ユーザ総数(データ通信を行う対象となるユーザ端末数)とに応じて使用ビーム数L(≦M)を予め決定しており、決定した使用ビーム数Lを各ユーザ端末に予め通知しているものとする。これは本実施形態の大きな特徴の1つである。ユーザ総数に応じて使用ビーム数Lを決定する理由および具体的な決定方法については後に詳しく述べる。 Hereinafter, the processing flow of the flowchart of FIG. 5 will be described in detail. However, in this embodiment, the base station determines the number of used beams L (≦ M) in advance according to the number M of beam candidates and the total number of users (the number of user terminals to be subjected to data communication), It is assumed that the determined number L of used beams is notified to each user terminal in advance. This is one of the major features of this embodiment. The reason why the number L of used beams is determined according to the total number of users and a specific determination method will be described in detail later.
(伝搬路情報取得過程A1)
基地局10は、データ信号を送信する前に、アンテナNt本を用いてM (M<Nt)個の送信ビーム候補により各ユーザ端末20にパイロット信号(既知信号)を送信する(S11)。図2には2個のビームをランダムに形成してパイロット信号を送信する例が示される。データ信号送信処理部1021は、複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、M個のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段とを備える。
(Propagation path information acquisition process A1)
Before transmitting data signals, the
基地局10から送信されるNt次元の複素送信信号ベクトル
各ユーザ端末20は基地局10から送信されたパイロット信号を受信する(S12)。今、ユーザ総数がKであるとすると、このときk番目(1<k<K)番目のユーザ端末20において受信されるNr次元の複素受信信号ベクトル
k番目のユーザ端末20では、アンテナ203を介して受信した受信信号ykを、無線部201により処理してデジタル信号としデジタル信号処理部202に通知する。受信処理を行う際の無線部201は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル(A/D)変換器、フィルタを含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。
In the k-
データ信号受信処理部2021では、無線部201から通知されたデジタル信号を復調・復号する。伝搬路情報取得過程A1では、式(2)中の情報信号ベクトルsは既知であるため、ユーザ端末は各ビームに対する受信状態を測定することができる。k番目のユーザ端末の各ビームに対する受信状態はM次元のベクトル
データ信号受信処理部2021では上記のようにして各ビームについて受信状態を測定することにより受信状態ベクトルgkを算出する。各ユーザ端末で受信状態ベクトルgkを算出したら、基地局10からあらかじめ通知された上記使用ビーム数Lに従ってSINR(Signal to Interference and Noise Ratio:信号対干渉雑音電力比)が最大となるビームの組み合わせを以下のステップにて導出する。データ信号受信処理部2021は、基地局10から使用ビーム数Lの通知を受ける使用ビーム数受信手段を含んでいる。
The data signal
(1)ユーザkにとって受信ゲインが最大となるビームの番号dkを決定する
データ信号受信処理部2021は、前記ステップ(1)〜(3)に従ってdk、Pk、SINRkをフィードバック情報として生成し(S13)、生成したフィードバック情報をフィードバック信号送信処理部2022に通知する。dkは、ユーザ端末kにとって自分に割り当てて欲しいビームの番号に相当し、Pkは、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号に相当する。dk、Pkの情報は希望使用情報に相当し、SINRkは受信品質情報に相当する。ただし受信品質情報はSINRに限定されず、受信品質を示すものであれば他の規範(たとえばSIR(Signal to Interference Ratio:信号対干渉電力比))を用いてもよい。
The data signal
フィードバック信号送信処理部2022ではデータ信号受信処理部2021から通知された上記フィードバック情報を情報信号として符号化、変調することにより、フィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を基地局10宛てに送信する(S14)。フィードバック信号に適用する符号化方式・変調方式は、基地局10で復号・復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。
The feedback signal
基地局10はユーザ端末20からのフィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号を、無線部101により処理してデジタル信号とし、このデジタル信号をフィードバック信号受信処理部(フィードバック受信手段)1024に通知する(S15)。無線部101は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル(A/D)変換器、フィルタを含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。
The
フィードバック信号受信処理部1024では、無線部101から通知されたデジタル信号を復調・復号し、dk、Pk、SINRkの情報を得る。このときの復調・復号の方法は本発明の本質に影響を与えないため詳細な説明は省略する。フィードバック信号受信処理部1024は、各ユーザ端末のdk、Pk、SINRkをスケジューリング部1022に通知する。
Feedback signal
(スケジューリング過程A2)
スケジューリング部(スケジューリング手段)1022では、フィードバック受信信号処理部1024より通知された前記フィードバック情報(dk、Pk、SINRk)及び上位レイヤより通知されるユーザ総数情報1023に基づきスケジューリングを行う(S16)。
(Scheduling process A2)
The scheduling unit (scheduling unit) 1022 performs scheduling based on the feedback information (d k , P k , SINR k ) notified from the feedback reception
ユーザ総数情報(端末数情報)1023は、基地局のカバーエリアに存在するユーザ総数(データ通信を行う対象となるユーザ端末数)を示す。基地局は、カバーエリアに存在するユーザ端末との間で認証を行い、これにより基地局はユーザ総数を把握する。ユーザ総数情報1023はたとえば上位レイヤからスケジューリング部1022に与えられる。基地局は、ユーザ総数情報1023を記憶する記憶手段を備えていてもよい。
Total user information (terminal number information) 1023 indicates the total number of users (the number of user terminals that are targets of data communication) existing in the cover area of the base station. The base station performs authentication with the user terminals existing in the cover area, whereby the base station grasps the total number of users. The total user information 1023 is given to the
ここでスケジューリングとは、基地局10が、使用ビーム及び各使用ビームに割り当てるユーザ端末を決定することを指す。スケジューリング過程の詳細は後述する。スケジューリング部1022によるスケジューリングの結果として、使用ビームと、各使用ビームへ割り当てられるユーザ端末
(データ送信過程A3)
データ信号送信処理部1021では、スケジューリング部1022より通知されたスケジューリング情報(使用ビーム、各使用ビームに割り当てるユーザ、使用ビームに割り当てられたユーザ端末のSINR)に基づき、上位レイヤから送られてくる情報信号(ユーザデータ)を各ビームのストリームに割り当てるよう送信する処理を行う(S17)。データ信号送信処理部1021は、スケジューリングにより決定された各ユーザ端末に、スケジューリングにより決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、各ユーザ端末に対して形成されたビームで各ユーザ端末宛のデータを送信するデータ送信手段とを備える。
(Data transmission process A3)
In the data signal
具体的には、データ信号送信処理部1021においてスケジューリングにより選択されたユーザの情報信号に対し、符号化及び変調を行い、さらに送信ビームを形成するためのウェイトを乗算することにより、デジタル信号を生成する。このときデータ信号送信処理部1021は、スケジューリング情報に示される各ユーザ端末の受信品質を基として符号化率及び変調方式を決定してもよい。本発明における符号化方式・変調方式は、ユーザ端末が復号・復調できる方式であればいかなる方式を用いても良い。ウェイト乗算後のデジタル信号は無線部101に通知される。
Specifically, the digital signal is generated by encoding and modulating the user information signal selected by scheduling in the data signal
無線部101は、主としてデータ信号送信処理部1021から通知されたデジタル信号をアナログ信号に変換する処理を行い、アナログ信号をアンテナ103を介して送信する。無線部101は、フィルタ、デジタルアナログ変換器、電力増幅器を含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。
(スケジューリング説明)
基地局10のスケジューリング部1022では、各ユーザ端末からのフィードバック情報をもとにチャネル容量が最大化されるユーザ端末を決定する。
(Scheduling explanation)
The
チャネル容量を最大化するユーザの組み合わせをUoptとした場合、Uoptは次式のように表される。
つまり、ユーザ端末kにとって自分に割り当てて欲しいビームの番号dkと、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号Pkとの整合が取れるユーザ組み合わせのうち、チャネル容量が最大化されるユーザ組み合わせを、Uoptとして選択する。 That is, among the user combinations that can match the beam number d k that the user terminal k wants to be assigned to the beam number P k that is desired to be assigned to another user terminal, the user combination that maximizes the channel capacity Is selected as U opt .
ユーザ総数に対してビーム候補数Mが多い場合、またはユーザ総数Kが少ない場合は、整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率が小さくなる。整合の取れるユーザ組み合わせが存在しない場合、基地局10のスケジューリング部1022は使用ビーム数を減らし(あるいは増やして)スケジューリングを行う。ただしこの場合、使用ビーム数Lを想定して計算されたフィードバック情報(dk、Pk、SINRk)を基にスケジューリングを行うため、使用ビーム数を減らした場合において大きなチャネル容量を得るスケジューリングを実行することは難しい。
When the number M of beam candidates is large with respect to the total number of users, or when the total number K of users is small, the probability that there is a user combination that can be matched decreases. When there is no matching user combination, the
このような不完全性のあるスケジューリングを実行することをできるだけ少なくするためには、使用ビーム数Lを適応的に制御することにより整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率を上げることが対策として考えられる。 In order to minimize the execution of such imperfect scheduling, it is considered to increase the probability that there is a user combination that can be matched by adaptively controlling the number L of used beams. .
例えばビーム候補数M=10においては、使用ビーム数L=3の場合よりも、使用ビーム数L=2の場合の方が整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率が上がり、不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性を低くできる。 For example, when the number of beam candidates M = 10, the probability that there is a matching user combination is higher when the number of used beams L = 2 than when the number of used beams L = 3, and incomplete scheduling Can reduce the possibility of executing.
しかし例えばユーザ総数が少ないような場合は、もともとユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が低い。それにも関わらずスケジューリングでは整合の取れるユーザ端末同士を空間多重するような選択が行われるため、大きなチャネル容量を得ることは難しい。一方、また、ユーザ端末が多い場合には、ユーザ間干渉が小さくなるビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が高くなる。それにも関わらず整合の取れる組み合わせが存在する確率を上げるために使用ビーム数Lが小さく設定されている場合、マルチユーザダイバーシチゲインの効果を十分に得られず、最良のチャネル容量を得ることは難しい。 However, for example, when the total number of users is small, there is a low probability that there is a combination of a beam and a user terminal that originally reduces inter-user interference. Nevertheless, in scheduling, selection is performed so as to spatially multiplex user terminals that can be matched, so it is difficult to obtain a large channel capacity. On the other hand, when there are many user terminals, the probability that there exists a combination of a beam and a user terminal with which the interference between users becomes small increases. Nevertheless, if the number of beams used L is set small to increase the probability that there is a combination that can be matched, the effect of multi-user diversity gain cannot be obtained sufficiently, and it is difficult to obtain the best channel capacity .
このように、基地局が使用ビーム数L(≦M)を予め決定しており、ユーザ端末側でも使用ビーム数Lが既知であるシステムにおいて最適な使用ビーム数Lの設定はシステム性能を左右する重要な課題である。 In this way, the base station determines the number of used beams L (≦ M) in advance, and the optimum setting of the number of used beams L in a system in which the number of used beams L is known also on the user terminal side affects system performance. This is an important issue.
そこで本実施形態では、基地局で使用するビーム候補数M(≦Nt)と、ユーザ総数Kとの関係から使用ビーム数Lを決定し、決定した使用ビーム数Lを用いることを特徴としている。 Therefore, the present embodiment is characterized in that the number of used beams L is determined from the relationship between the number of beam candidates M (≦ N t ) used in the base station and the total number of users K, and the determined number of used beams L is used. .
図7は基地局の送信アンテナ数3、ユーザ端末の受信アンテナ数1、ビーム候補数3の場合において使用ビーム数L=1,2,3に限定した場合のユーザ総数K対チャネル容量特性を示す。この特性グラフは、本発明者らにより独自に行ったシミュレーションの結果に基づき作成したものである。 FIG. 7 shows the total number of users K versus channel capacity characteristics when the number of used beams is L = 1, 2, 3 when the number of transmitting antennas of the base station is 3, the number of receiving antennas of the user terminal is 1, and the number of beam candidates is 3. . This characteristic graph is created based on the result of the simulation performed independently by the present inventors.
図7に示すように、ユーザ総数1〜10では使用ビーム数1が、ユーザ総数11〜1500では使用ビーム数2が、ユーザ総数1501以上では使用ビーム数3が、より大きな総チャネル容量が得られる傾向にあることがわかる。 As shown in FIG. 7, the number of used beams is 1 when the total number of users is 1 to 10, the number of used beams is 2 when the total number of users is 11 to 1500, and the number of used beams is 3 when the total number of users is 1501 or more. It turns out that there is a tendency.
したがって本実施形態で挙げたシステムにおいて、ユーザ総数Kによって使用ビーム数Lを決定することにより、不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性が小さくなり、且つ大きなチャネル容量を得ることができることが理解される。 Therefore, in the system described in the present embodiment, it is understood that the possibility of executing imperfect scheduling is reduced and a large channel capacity can be obtained by determining the number L of used beams by the total number K of users. Is done.
このように、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を決定するため、スケジューリング部1022は、ビーム候補数毎に、ユーザ総数と使用ビーム数との関係をテーブルデータとしてあらかじめ保持し、ビーム候補数Mとユーザ総数Kとに基づきテーブルデータを参照することにより使用ビーム数Lを決定し、決定した使用ビーム数Lを各ユーザ端末に通知する。
As described above, in order to determine the number of used beams from the number of beam candidates and the total number of users, the
テーブルデータの代わりに、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を求める関数を保持してもよい。また、ビーム候補数、ユーザ総数および使用ビーム数を対応付けた対応情報であれば、テーブルデータおよび関数と異なるものを用いてもよい。対応情報は、ビーム候補数毎にあらかじめ取得した、(1)使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性、(2)使用ビーム数毎のユーザ総数対SINR(信号対干渉雑音電力比) 特性、(3)使用ビーム数毎のユーザ総数対SIR(信号対干渉電力比)特性に基づき作成することが好ましい。 Instead of the table data, a function for obtaining the number of used beams from the number of beam candidates and the total number of users may be held. In addition, as long as the correspondence information correlates the number of beam candidates, the total number of users, and the number of used beams, information different from table data and functions may be used. Corresponding information includes (1) the total number of users for each number of used beams vs. channel capacity characteristics acquired in advance for each number of beam candidates, and (2) the total number of users for each number of used beams vs. SINR (signal to interference noise power ratio) characteristics, (3) It is preferable to create based on the total number of users for each number of used beams versus SIR (signal to interference power ratio) characteristics.
スケジューリング部は、対応情報(たとえばテーブル、関数)を記憶する記憶手段と、ビーム候補数とユーザ総数情報1023とに基づき、上記対応情報を参照して使用ビーム数Lを決定するビーム数決定手段と、決定した使用ビーム数Lを各ユーザ端末に通知する通知手段とを含んでいる。 The scheduling unit includes a storage unit that stores correspondence information (for example, a table and a function), and a beam number determination unit that determines the number L of used beams by referring to the correspondence information based on the number of beam candidates and the total number of users information 1023. And notification means for notifying each user terminal of the determined number L of used beams.
決定した使用ビーム数Lの通知の際には、図8に示す、プリアンブル部、制御信号部、データ部から成る一般的なフレーム構成を用いることができる。基地局10はユーザ総数Kにより決定した使用ビーム数Lをフレームの制御信号部を用いてユーザ端末へ通知する。これにより各ユーザ端末におけるデータ信号受信処理部2021は、最適な使用ビーム数Lを知ることが可能となる。各ユーザ端末は、通知された使用ビーム数Lと、基地局から受信したパイロット信号に基づき、割り当て希望ビーム番号dkと、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号Pkと、SINRkとを算出する。
When notifying the determined number of used beams L, a general frame configuration including a preamble part, a control signal part, and a data part shown in FIG. 8 can be used. The
以上説明したように、本実施形態によれば、ビーム候補数(パイロット信号を送信するビームを形成する個数、すなわち第1のビーム形成手段により形成するビーム数)と、ユーザ総数とに応じて使用ビーム数Lを決定することで不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性が小さくなり、且つ大きなチャネル容量を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the number of beam candidates (the number of beams that form a pilot signal transmission, that is, the number of beams formed by the first beam forming unit) and the total number of users are used. By determining the number of beams L, the possibility of executing imperfect scheduling is reduced, and a large channel capacity can be obtained.
以上、本実施形態ではユーザ端末のアンテナ数を1本として説明したが、Nr本の場合にはK×Nr台のユーザ端末が存在するとして扱うことで本発明は問題なく適用することが可能である。すなわち通信対象となる複数の無線端末の台数を、各無線端末のアンテナ数の合計数として扱えばよい。また、本説明はシングルキャリアシステムを前提に説明を行ったが、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)またはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)などのマルチキャリアシステムにおいてもサブキャリア毎に本実施形態で説明した方法を適用することが可能である
(第2の実施形態)
本実施形態における基地局及びユーザ端末の構成は図1、図3、図4と同様であり、伝搬路情報取得過程A1からユーザデータ送信過程A3までの一連のフローも図5と同様である。またスロット構造も図6と同様である。本実施形態が第1の実施形態と異なる主な点は、使用ビーム数Lが前もって決定されていない点と、各ユーザ端末からフィードバックされる情報が、全ビーム候補に対する受信状態を表すベクトルgkである点である。以下、本実施形態について詳細に説明する。
Above, it has been described how many antennas the user terminal as one in the present embodiment, in the case of N r book of the present invention by treating as there are K × N r base of the user terminal applies without problems Is possible. That is, the number of wireless terminals to be communicated may be handled as the total number of antennas of each wireless terminal. In addition, although the description has been made on the assumption of a single carrier system, this embodiment has also been described for each subcarrier in a multicarrier system such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) or OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). It is possible to apply the method (second embodiment)
The configurations of the base station and the user terminal in this embodiment are the same as those in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, and the series of flow from the propagation path information acquisition process A1 to the user data transmission process A3 is also the same as in FIG. The slot structure is also the same as in FIG. The main difference between this embodiment and the first embodiment is that the number of used beams L is not determined in advance, and the information fed back from each user terminal is a vector g k representing the reception state for all beam candidates. It is a point. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
(伝搬路情報取得過程A1)
基地局10のデータ信号送信処理部1021は、データ信号を送信する前に、アンテナNt本を用いて形成されるM (M<Nt)個の送信ビーム候補により、各ユーザ端末20にパイロット信号(既知信号)を送信する(S11)。各ユーザ端末20は基地局10から送信されたパイロット信号を受信する(S12)。このとき、k番目(1<k<K)のユーザ端末20において受信されるNr次元の複素受信信号ベクトル
Before transmitting data signals, the data signal
ユーザ端末20におけるデータ信号受信処理部2021では各ビームについて受信状態を測定することにより受信状態ベクトルgkをフィードバック情報として算出する(S13)。k番目のユーザの各ビームに対する受信状態はM次元のベクトル
データ信号受信処理部2021は、算出したフィードバック情報(受信状態ベクトルgk)をフィードバック信号送信処理部2022に通知する。このとき、フィードバック情報は式(3)で算出される受信状態ベクトルgkでなくてもよく、実効チャネル応答であっても良い。
The data signal
フィードバック信号送信処理部2022では、データ信号受信処理部2021から通知されたフィードバック情報(受信状態ベクトルgk)を情報信号として符号化、変調することにより、フィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を基地局10宛てに送信する(S14)。つまり、ユーザ端末からのフィードバック信号には、当該ユーザ端末の各ビームに対する受信状態の情報が含まれる。しかし、いずれのビームに対しても受信状態が悪い場合には、当該ユーザ端末はフィードバック自体を行わない、としても良い。フィードバック信号に適用する符号化方式・変調方式は、基地局10で復号・復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。
The feedback signal
基地局10はユーザ端末20からのフィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号を、無線部101により処理してデジタル信号とし、このデジタル信号をフィードバック信号受信処理部1024に通知する(S15)。
The
フィードバック信号受信処理部1024では、無線部101から通知されたデジタル信号を復調・復号し、受信状態ベクトルgkの情報を得る。このときの復調・復号の方法は本発明の本質に影響を与えないため詳細な説明は省略する。フィードバック信号受信処理部1024は、各ユーザ端末の受信状態ベクトルgkをスケジューリング部1022に通知する。
Feedback signal
(スケジューリング過程A2)
スケジューリング部1022では、フィードバック信号受信処理部1024より通知された各ユーザ端末の各ビームに対する受信状態ベクトルgk(1<k<K)、及び上位レイヤより通知されるユーザ総数情報1023に基づきスケジューリングを行う(S16)。このとき、必ずしも前記の伝搬路情報取得過程A1で用いたM個のビームをユーザデータ送信過程A3で使用するようにスケジューリングするのではなく、チャネル容量をできるだけ最大化するように使用ビーム数L(1≦L≦M)を選定することもスケジューリングに含まれる。スケジューリング過程A2の詳細は後述する。スケジューリング部1022によるスケジューリングの結果として、使用ビーム及び各使用ビームに割り当てるユーザと、受信品質(たとえばSINR)の情報が得られ、これらをスケジューリング情報として、データ信号送信処理部1021に通知する。
(Scheduling process A2)
The
(データ送信過程A3)
データ信号送信処理部1021では、スケジューリング部1022より通知されたスケジューリング情報(使用ビーム、各使用ビームに割り当てるユーザ、使用ビームに割り当てられたユーザ端末の受信品質)に基づき、上位レイヤから送られてくる情報信号(ユーザデータ)を各ビームのストリームに割り当てるよう送信する処理を行う(S17)。処理内容は第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
(Data transmission process A3)
The data signal
(スケジューリング説明)
k番目ユーザ端末の、m番目のビームに対する受信品質SINRk,mは、フィードバック情報から得られた受信状態ベクトルgkの要素gk,mを用いて次式(8)で表される。
The reception quality SINR k, m for the m-th beam of the k-th user terminal is expressed by the following equation (8) using the element g k, m of the reception state vector g k obtained from the feedback information.
また、総チャネル容量CQは次式(10)で表される。
総チャネル容量CQを最大にする組み合わせQを選択する方法として全探索方式またはGreedy方式が一般的に知られている。これらのスケジューリング方式では、使用ビーム数Lをパラメータとして探索を行って大きなチャネル容量が得られる、ビームとユーザ端末との組み合わせを決定する。そのため、ビーム候補数Mが増えるとスケジューリング過程における計算量が膨大になってしまうという問題がある。使用ビーム数を限定して探索することで計算量は削減可能であるが、限定した使用ビーム数が適切ではない場合、チャネル容量は大きく低下してしまう。 As a method of selecting a combination Q that maximizes the total channel capacity CQ, a full search method or a Greedy method is generally known. In these scheduling methods, a search is performed using the number of used beams L as a parameter to determine a combination of a beam and a user terminal that can obtain a large channel capacity. Therefore, when the number M of beam candidates increases, there is a problem that the amount of calculation in the scheduling process becomes enormous. The search can be reduced by limiting the number of used beams, but if the limited number of used beams is not appropriate, the channel capacity is greatly reduced.
そこで本実施形態では、ビーム候補数Mとユーザ総数Kに応じて探索を行う使用ビーム数Lを決定し、決定した使用ビーム数Lで探索を行うことで、少ない計算量で大きなチャネル容量を得ることを特徴とする。以下、これについて詳細に説明する。 Therefore, in the present embodiment, the number of used beams L to be searched is determined according to the number of beam candidates M and the total number of users K, and a large channel capacity is obtained with a small amount of calculation by performing a search with the determined number of used beams L. It is characterized by that. This will be described in detail below.
送信ビーム候補数Mに対してユーザ総数Kが相対的に少ない場合は、ユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が低い。その結果、使用ビーム数Lを大きくするとユーザ間干渉の影響によって高いチャネル容量は期待できなくなる。一方、送信ビーム候補数Mに対してユーザ総数Kが相対的に多い場合は、ユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が高くなる。その結果、使用ビーム数Lを大きくしても高いチャネル容量が期待できる。従って、基地局で使用するビーム候補数Mが決まっていれば、ユーザ総数Kに応じて最良の使用ビーム数Lを決定することができる。 When the total number K of users is relatively small with respect to the number M of transmission beam candidates, the probability that there is a combination of a beam and a user terminal that reduces the interference between users is low. As a result, when the number L of used beams is increased, a high channel capacity cannot be expected due to the influence of inter-user interference. On the other hand, when the total number of users K is relatively large with respect to the number M of transmission beam candidates, the probability that there exists a combination of a beam and a user terminal that reduces the inter-user interference increases. As a result, a high channel capacity can be expected even when the number L of used beams is increased. Therefore, if the number M of beam candidates to be used at the base station is determined, the best number L of used beams can be determined according to the total number K of users.
図9は基地局の送信アンテナ数を3、ユーザ端末の受信アンテナ数を1、使用ビーム候補数を3とした場合において、使用ビーム数L=1,2,3に限定した場合のユーザ総数対チャネル容量特性例を示す。この特性グラフは、本発明者らにより独自に行ったシミュレーションの結果に基づき作成したものである。 FIG. 9 shows the total number of users when the number of used beams is limited to L = 1, 2, 3 when the number of transmitting antennas of the base station is 3, the number of receiving antennas of the user terminal is 1, and the number of used beam candidates is 3. An example of channel capacity characteristics is shown. This characteristic graph is created based on the result of the simulation performed independently by the present inventors.
図9に示すように、ユーザ総数1〜10では使用ビーム数1が、ユーザ総数11〜1000では使用ビーム数2が、ユーザ総数1001以上では使用ビーム数3が大きな総チャネル容量が得られる傾向にあることがわかる。
As shown in FIG. 9, the total channel capacity tends to be large when the total number of
このように、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を決定するため、スケジューリング部1022は、ビーム候補数毎に、ユーザ総数と使用ビーム数との関係をテーブルデータとしてあらかじめ保持し、ビーム候補数Mとユーザ総数Kとに基づきテーブルデータを参照することにより使用ビーム数Lを決定する。このようにして決定した使用ビーム数Lだけの探索を行うことで計算量が大幅に削減でき、且つ最良のチャネル容量を得ることができる。
As described above, in order to determine the number of used beams from the number of beam candidates and the total number of users, the
テーブルデータの代わりに、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を求める関数を保持してもよい。また、ビーム候補数、ユーザ総数および使用ビーム数を対応付けた対応情報であれば、テーブルデータおよび関数と異なるものを用いてもよい。対応情報は、ビーム候補数毎にあらかじめ取得した、(1)使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性、(2)使用ビーム数毎のユーザ総数対SINR(信号対干渉雑音電力比) 特性、(3)使用ビーム数毎のユーザ総数対SIR(信号対干渉電力比)特性に基づき作成することが好ましい。 Instead of the table data, a function for obtaining the number of used beams from the number of beam candidates and the total number of users may be held. In addition, as long as the correspondence information correlates the number of beam candidates, the total number of users, and the number of used beams, information different from table data and functions may be used. Corresponding information includes (1) the total number of users for each number of used beams vs. channel capacity characteristics acquired in advance for each number of beam candidates, and (2) the total number of users for each number of used beams vs. SINR (signal to interference noise power ratio) characteristics, (3) It is preferable to create based on the total number of users for each number of used beams versus SIR (signal to interference power ratio) characteristics.
ここで、図9の例で挙げたユーザ総数K=10の場合のように、使用ビーム数1または使用ビーム数2のどちらかがより大きなチャネル容量が得られるかが確実でないときは、使用ビーム数1と使用ビーム数2の両方でスケジューリングを行うことで確実に大きなチャネル容量が得られるようにしてもよい。この場合でも高いチャネル容量が期待できない使用ビーム数3の場合についてはスケジューリングを行わないため依然として計算量は削減できる。
Here, when it is not certain that either the number of used
また、本実施形態は、スケジューリング方式として全探索方式またはGreedy方式だけに適用できるのではなく、他のスケジューリング方式を用いても構わない。いずれのスケジューリング方式においてもユーザ総数に対する最良の使用ビーム数を予め調べておくことで、スケジューリング過程において最良の使用ビーム数のみの探索を行って、計算量を低減しつつチャネル容量の最大化を図ることが可能である。 In addition, the present embodiment is not applicable only to the full search method or the Greedy method as a scheduling method, and other scheduling methods may be used. In any scheduling method, the best number of used beams with respect to the total number of users is checked in advance, so that only the best number of used beams is searched in the scheduling process, and the channel capacity is maximized while reducing the calculation amount. It is possible.
以上、本実施形態ではユーザ端末のアンテナ数を1本として説明したが、Nr本の場合にはK×Nr台のユーザ端末が存在するとして扱うことで本発明は問題なく適用することが可能である。すなわち通信対象となる複数の無線端末の台数を、各無線端末のアンテナ数の合計数として扱えばよい。また、本説明はシングルキャリアシステムを前提に説明を行ったが、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)またはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)などのマルチキャリアシステムにおいてもサブキャリア毎に本実施形態で説明した方法を適用することが可能である。 Above, it has been described how many antennas the user terminal as one in the present embodiment, in the case of N r book of the present invention by treating as there are K × N r base of the user terminal applies without problems Is possible. That is, the number of wireless terminals to be communicated may be handled as the total number of antennas of each wireless terminal. In addition, although the description has been made on the assumption of a single carrier system, this embodiment has also been described for each subcarrier in a multicarrier system such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) or OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). It is possible to apply the method.
以上説明したように、本実施形態によれば、基地局がビーム候補数とユーザ総数に基づいて、使用ビーム数を決定することにより、スケジューリング実行の際に、決定した使用ビーム数だけの探索を行えばよく、これにより計算量を大幅に削減できるとともに、大きなチャネル容量を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the base station determines the number of used beams on the basis of the number of beam candidates and the total number of users, thereby performing a search for the determined number of used beams when performing scheduling. As a result, the calculation amount can be greatly reduced and a large channel capacity can be obtained.
なお、以上に説明した各実施形態における基地局およびユーザ端末は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、基地局におけるデジタル信号処理部、無線部、フィードバック信号受信処理部、スケジューリング部、データ信号送信処理部等、ならびに、ユーザ端末における、デジタル信号処理部、無線部、データ信号受信処理部、フィードバック信号送信処理部は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、基地局およびユーザ端末は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。 In addition, the base station and user terminal in each embodiment described above can also be realized by using, for example, a general-purpose computer device as basic hardware. That is, a digital signal processing unit, a radio unit, a feedback signal reception processing unit, a scheduling unit, a data signal transmission processing unit, etc. in a base station, and a digital signal processing unit, a radio unit, a data signal reception processing unit, feedback in a user terminal The signal transmission processing unit can be realized by causing a processor mounted on the computer device to execute a program. At this time, the base station and the user terminal may be realized by installing the above program in a computer device in advance, or may be stored in a storage medium such as a CD-ROM or the above program via a network. You may implement | achieve by distributing and installing this program in a computer apparatus suitably.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10・・・送信装置(基地局)
101・・・送信装置における無線部
102・・・送信装置におけるデジタル信号処理部
1021・・・データ信号送信処理部
1022・・・スケジューリング部
1023・・・ユーザ総数情報
1024・・・フィードバック信号受信処理部
20・・・受信装置(ユーザ端末)
201・・・受信装置における無線部
202・・・受信装置におけるデジタル信号処理部
2021・・・データ信号受信処理部
2022・・・フィードバック信号送信処理部
10 ... Transmitting device (base station)
101 ... Radio unit in transmitter
102: Digital signal processing unit in transmission device
1021 ・ ・ ・ Data signal transmission processing unit
1022 ・ ・ ・ Scheduling part
1023 ・ ・ ・ User total number information
1024 ・ ・ ・ Feedback signal reception processor
20 ... Receiving device (user terminal)
201 ... Radio unit in receiver
202 ... Digital signal processing unit in the receiving apparatus
2021 ・ ・ ・ Data signal reception processing section
2022 ... Feedback signal transmission processing unit
Claims (23)
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備えた基地局。 A base station that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
First beam forming means for forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the M beams;
Beam number determining means for determining the number of used beams L (L is an integer of 1 or more and M or less) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the number of beam candidates M;
Notifying means for notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
Feedback receiving means for receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
Scheduling means for determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
Second beam forming means for forming the beam determined by the scheduling means for each wireless terminal determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
Base station equipped with.
前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Mと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Lを決定することを特徴とする請求項1に記載の基地局。 A storage unit that stores correspondence information in which the number of beam candidates, the number of wireless terminals to be communicated, and the number of used beams are associated;
The beam number determining means determines the number L of used beams by referring to the correspondence information based on the number M of beam candidates and the number of the plurality of wireless terminals to be communicated. Item 4. The base station according to Item 1.
前記無線端末が使用を希望するH(Hは1以上の整数)個の第1のビームと、前記無線端末が他の無線端末による使用を希望するL−H個の第2のビームとを示した希望使用情報と、
前記第1のビームを前記無線端末により使用し前記L−H個の第2のビームが前記他の無線端末に使用されたときに得られる前記無線端末の受信品質を示した受信品質情報と、
を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の基地局。 The feedback information is
Indicates H (H is an integer greater than or equal to 1) first beams that the wireless terminal desires to use, and LH second beams that the wireless terminal desires to use by other wireless terminals. Desired usage information and
Reception quality information indicating reception quality of the wireless terminal obtained when the first beam is used by the wireless terminal and the LH second beams are used by the other wireless terminal;
The base station according to claim 1, further comprising:
前記決定された各前記無線端末から受信された前記フィードバック情報から求まる、各前記無線端末への割り当てビームに対する受信品質に基づき、各前記無線端末宛のデータの符号化率及び変調方式を決定し、
各決定した符号化率及び変調方式により各前記無線端末宛のデータを符号化及び変調する
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の基地局。 The data transmission means includes
Based on the reception quality for the beam assigned to each wireless terminal, determined from the feedback information received from each of the determined wireless terminals, determine the coding rate and modulation scheme of data addressed to each wireless terminal;
The base station according to any one of claims 1 to 8, wherein data addressed to each wireless terminal is encoded and modulated according to each determined coding rate and modulation scheme.
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定手段と、
各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備えた基地局。 A base station that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
First beam forming means for forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the M beams;
Reception state value receiving means for receiving the reception state value of each beam from each wireless terminal;
Beam number determining means for determining the number of used beams L (L is an integer of 1 or more and M or less) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the number of beam candidates M;
Scheduling means for determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated based on reception state values of the beams received from the radio terminals;
Second beam forming means for forming the beam determined by the scheduling means for each wireless terminal determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
Base station equipped with.
前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Mと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Lを決定することを特徴とする請求項10に記載の基地局。 A storage unit that stores correspondence information in which the number of beam candidates, the number of wireless terminals to be communicated, and the number of used beams are associated;
The beam number determining means determines the number L of used beams by referring to the correspondence information based on the number M of beam candidates and the number of the plurality of wireless terminals to be communicated. Item 11. The base station according to Item 10.
前記決定された各前記無線端末から受信された前記複数のビームの受信状態値から求まる、各前記無線端末への割り当てビームに対する受信品質に基づき、各前記無線端末宛のデータの符号化率及び変調方式を決定し、
各決定した符号化率及び変調方式により各前記無線端末宛のデータを符号化及び変調する
ことを特徴とする請求項10ないし14のいずれか一項に記載の基地局。 The data transmission means includes
The coding rate and modulation of the data addressed to each wireless terminal based on the reception quality for the beam allocated to each wireless terminal, which is obtained from the determined reception state values of the plurality of beams received from each of the wireless terminals. Decide the method,
The base station according to any one of claims 10 to 14, wherein data addressed to each wireless terminal is encoded and modulated according to each determined coding rate and modulation scheme.
前記複数のアンテナを用いてM個のビームを形成する第1のビーム形成ステップと、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定ステップと、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知ステップと、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信ステップと、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末にそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
を備えた通信プログラム。 A communication program for causing a computer to communicate with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming M beams using the plurality of antennas;
A pilot signal transmission step of transmitting a pilot signal in each of the M beams;
A beam number determination step of determining a beam number L (L is an integer of 1 to M) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the beam candidate number M;
A notification step of notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
A feedback reception step of receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
A scheduling step of determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
A second beam forming step of forming a beam determined by the scheduling step for each of the wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each determined wireless terminal by a beam formed for each determined wireless terminal;
A communication program with
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成ステップと、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、前記パイロット信号を送信したビーム数以下の使用ビーム数Lを決定するビーム数決定ステップと、
各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
を備えた通信プログラム。 A communication program for causing a computer to communicate with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
A pilot signal transmission step of transmitting a pilot signal in each of the M beams;
A reception state value receiving step of receiving a reception state value of each beam from each of the wireless terminals;
A beam number determining step for determining a beam number L to be used that is equal to or less than the number of beams that transmitted the pilot signal based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the beam candidate number M;
A scheduling step of determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated based on reception state values of the beams received from the radio terminals;
A second beam forming step of forming a beam determined by the scheduling step for each of the wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
A communication program with
前記基地局は、
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数M個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記M個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Mとに基づき、使用ビーム数L(Lは1以上M以下の整数)を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Lを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Lとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記L個の使用ビームと、前記L個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備え、
各前記無線端末は、
前記基地局から前記M個の各ビームで送信されたパイロット信号を受信するパイロット信号受信手段と、
前記基地局から前記使用ビーム数Lの通知を受ける使用ビーム数受信手段と、
前記パイロット信号受信手段により受信した各パイロット信号と、前記使用ビーム数Lとに基づき前記フィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
前記フィードバック情報を前記基地局に送信するフィードバック情報送信手段と、
を備えた無線通信システム。 A wireless communication system comprising a plurality of wireless terminals and a base station that communicates with the plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
The base station
First beam forming means for forming M number of beam candidates using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the M beams;
Beam number determining means for determining the number of used beams L (L is an integer of 1 or more and M or less) based on the number of the plurality of wireless terminals to be communicated and the number of beam candidates M;
Notifying means for notifying the number of used beams L to the plurality of wireless terminals;
Feedback receiving means for receiving feedback information based on the pilot signal transmitted in each of the M beams and the number of used beams L from each of the wireless terminals;
Scheduling means for determining the L used beams and the radio terminals to which the L used beams are allocated by performing scheduling based on feedback information received from each of the wireless terminals;
Second beam forming means for forming the beam determined by the scheduling means for each wireless terminal determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each of the determined wireless terminals by a beam formed for each of the determined wireless terminals;
With
Each of the wireless terminals
Pilot signal receiving means for receiving a pilot signal transmitted from each of the M beams from the base station;
Used beam number receiving means for receiving notification of the used beam number L from the base station;
Feedback information generating means for generating the feedback information based on each pilot signal received by the pilot signal receiving means and the number of used beams L;
Feedback information transmitting means for transmitting the feedback information to the base station;
A wireless communication system.
前記基地局における前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Mと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Lを決定することを特徴とする請求項18に記載の無線通信システム。 The base station further comprises storage means for storing correspondence information that associates the number of beam candidates, the number of wireless terminals to be communicated, and the number of used beams,
The beam number determining means in the base station determines the beam number L to be used by referring to the correspondence information based on the beam candidate number M and the number of the plurality of wireless terminals to be communicated. The wireless communication system according to claim 18, characterized in that:
前記無線端末が使用を希望するH(Hは1以上の整数)個の第1のビームと、前記無線端末が他の無線端末による使用を希望するL−H個の第2のビームとを示した希望使用情報と、
前記第1のビームを前記無線端末により使用し前記L−H個の第2のビームが前記他の無線端末に使用されたときに得られる前記無線端末の受信品質を示した受信品質情報と、
を生成することを特徴とする請求項18ないし22のいずれか一項に記載の無線通信システム。 The feedback information generating means in the wireless terminal, as the feedback information,
Indicates H (H is an integer greater than or equal to 1) first beams that the wireless terminal desires to use, and LH second beams that the wireless terminal desires to use by other wireless terminals. Desired usage information and
Reception quality information indicating reception quality of the wireless terminal obtained when the first beam is used by the wireless terminal and the LH second beams are used by the other wireless terminal;
23. The wireless communication system according to any one of claims 18 to 22, wherein the wireless communication system is generated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008050546A JP2009212560A (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Base station, communication program, and wireless communication system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008050546A JP2009212560A (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Base station, communication program, and wireless communication system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009212560A true JP2009212560A (en) | 2009-09-17 |
Family
ID=41185334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008050546A Pending JP2009212560A (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Base station, communication program, and wireless communication system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009212560A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012503386A (en) * | 2008-09-19 | 2012-02-02 | アルカテル−ルーセント | Method for building a set of mobile stations in a MIMO system, corresponding mobile station, base station, operation and maintenance center, and wireless communication network |
JP2013511227A (en) * | 2009-12-23 | 2013-03-28 | インテル コーポレイション | Native media access control support for beamforming |
KR20130052670A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for supporting mobility management in communication systems with large number of antennas |
JP2015521815A (en) * | 2012-06-22 | 2015-07-30 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | Communication method and apparatus using beam forming in wireless communication system |
KR20190106562A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-18 | 국방과학연구소 | Wireless secure transmission method |
-
2008
- 2008-02-29 JP JP2008050546A patent/JP2009212560A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012503386A (en) * | 2008-09-19 | 2012-02-02 | アルカテル−ルーセント | Method for building a set of mobile stations in a MIMO system, corresponding mobile station, base station, operation and maintenance center, and wireless communication network |
JP2013511227A (en) * | 2009-12-23 | 2013-03-28 | インテル コーポレイション | Native media access control support for beamforming |
US9401753B2 (en) | 2009-12-23 | 2016-07-26 | Intel Corporation | Native medium access control support for beamforming |
US9467217B2 (en) | 2009-12-23 | 2016-10-11 | Intel Corporation | Native medium access control support for beamforming |
KR20130052670A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for supporting mobility management in communication systems with large number of antennas |
JP2015521815A (en) * | 2012-06-22 | 2015-07-30 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | Communication method and apparatus using beam forming in wireless communication system |
US9935699B2 (en) | 2012-06-22 | 2018-04-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Communication method and apparatus using beamforming in a wireless communication system |
US10230440B2 (en) | 2012-06-22 | 2019-03-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Communication method and apparatus using beamforming in a wireless communication system |
KR20190106562A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-18 | 국방과학연구소 | Wireless secure transmission method |
KR102136865B1 (en) * | 2018-03-09 | 2020-07-22 | 국방과학연구소 | Wireless secure transmission method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1929691B1 (en) | Resource allocation method for MIMO-OFDM of multi-user access systems | |
JP4559477B2 (en) | Beam forming apparatus and method in multiple antenna system | |
US7912141B2 (en) | Pre-coding method for MIMO system and apparatus using the method | |
JP5455912B2 (en) | Base station apparatus, terminal apparatus, and transmission method | |
US11128322B2 (en) | Methods and devices for determination of beamforming information | |
JP5738581B2 (en) | Multi-user MIMO transmission method and base station in wireless communication system | |
US20130201944A1 (en) | Radio communication system, radio communication method, base station device, and terminal device | |
KR100975730B1 (en) | Random beamforming method of mimo system | |
CN101884175B (en) | Transmitter, method for controlling transmission, and communication device | |
JP5501470B2 (en) | Method for selecting user equipment, uplink scheduler, base station, and computer program | |
EP2380300B1 (en) | Methods and arrangements for feeding back channel state information | |
JP2009017011A (en) | Method for selecting user for multi-user mimo communication | |
JP2010518778A (en) | Combined cyclic delay diversity and radio signal precoding method and system | |
US20200186206A1 (en) | Frame structure aware compression for multi-input multi-output (mimo) systems | |
TWI446740B (en) | A method for communicating in a mimo context | |
JP2009159285A (en) | Radio communication device, radio communication method and communication program | |
JP2010028384A (en) | Radio transmitting method and apparatus | |
JP2009212560A (en) | Base station, communication program, and wireless communication system | |
WO2014087775A1 (en) | Base station device, radio communication system, radio communication method, and integrated circuit | |
JP2009232256A (en) | Base station, radio communication method, and communication program | |
JP2010245641A (en) | Radio system, base station device, mobile station device, communication method, program | |
KR100951822B1 (en) | Apparatus and method for downlink scheduling in multi antenna wireless communication system | |
CN103166692A (en) | Receiving device and transmitting device | |
KR101384960B1 (en) | Method for deciding feedback period of closed-loop communication system and the multiple input multiple output communication system for wireless regional area network channel environment | |
JP2011097411A (en) | Digital mobile wireless communication system and base station to be used therefor |