JP2009232256A - Base station, radio communication method, and communication program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナを用いて無線通信を行う基地局、無線通信方法および通信プログラムに関わり、たとえば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 wireless communication using a plurality of antennas, a wireless communication method, and a communication program, for example, a base station that performs scheduling.
既存の無線通信を高速化する伝送方式として、複数の送信アンテナおよ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周波数で多重化して送信し、受信装置では混信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。MIMO伝送方式の1つに、ビームフォーミング方式がある。 As a transmission method for accelerating 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. In the MIMO transmission method, streams independent from a plurality of transmission antennas are multiplexed and transmitted at the same frequency, and the interference stream is separated by spatial filtering or maximum likelihood determination in the receiving apparatus. One of the MIMO transmission methods is a beam forming method.
ビームフォーミング方式ではビームを形成して通信することにより、空間的に多重化(SDMA, Spatial Division Multiple Access)を行うことができ、同時に複数のユーザ端末と通信を行うことができる。送信装置におけるビームフォーミング方式には各ユーザ端末からフィードバックされた送受信装置アンテナ間の伝搬路応答に基づきビームを形成する、ZF(Zero-Forcing)やDPC(Dirty Paper Cording)と呼ばれる方法の他に、フィードバック量を低減するために基地局が予めランダムに形成したビームで通信を行うランダムビームフォーミングの手法も知られている。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は用いず、基地局がランダムに形成したビームで通信を行う。 In the beamforming method, by forming a beam and communicating, spatial multiplexing (SDMA, Spatial Division Multiple Access) can be performed, and communication with a plurality of user terminals can be performed simultaneously. In addition to a method called ZF (Zero-Forcing) or DPC (Dirty Paper Cording), which forms a beam based on the propagation path response between the transmitting and receiving device antennas fed back from each user terminal in the beamforming method in the transmission device, In order to reduce the amount of feedback, a random beam forming technique is also known in which communication is performed using a beam formed in advance by a base station at random. In the random beam forming method, communication is performed using a beam randomly formed by the base station without using a channel response between the transceiver antennas.
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、基地局はユーザ端末からのフィードバック情報(基地局が形成したビームで送信される既知信号の受信状態の情報)に基づき、使用するビームおよび使用するビームに割り当てるユーザ端末を選択する。これをスケジューリングと呼び、スケジューリングはチャネル容量を最大にする選択を行うことが一般的であった。 In the random beam forming method in a multi-user environment, the base station determines the beam to be used and the beam to be used based on feedback information from the user terminal (information on the reception state of a known signal transmitted by the beam formed by the base station). Select the user terminal to be assigned. This is called scheduling, and scheduling is generally performed by selecting to maximize the channel capacity.
スケジューリング方法の1つである最適スケジューリング方法では、全てのビームの組み合わせ毎に各ビームを割り当てるユーザ端末の組み合わせについてチャネル容量を計算する。そして、チャネル容量を最大になるときの、ビームとユーザ端末との組み合わせを選択する。しかしながら最適スケジューリング方法では、全探索を行うために計算量が膨大となり、ユーザ数やビーム数の増加に伴い計算量は指数的に増加する。スケジューリングに要する時間は計算量に比例するため、計算量が多いことは全体のスループットを低下させる要因となる。そこで計算量を低減したスケジューリング方法が提案されており、そのうちの1つであるGreedy方法では、最も伝搬路の状態の良好な1ユーザをまず選択し、以降は既に選択されたユーザに逐次的に組み合わせていくことでユーザの組み合わせを決定していく。これによりチャネル容量を最大化しつつ計算負荷を低減している(例えば非特許文献1)。
上述したような従来におけるチャネル容量の最大化を目的としたスケジューリングでは、特に伝搬路状態の良い少数のユーザ端末の特性がシステム全体において支配的となるため、選択されるユーザ端末数が少なくなることがあり、また、ユーザ端末間で通信機会に不平等が生じる。 In the scheduling for the purpose of maximizing the channel capacity as described above, the characteristics of a small number of user terminals having particularly good propagation path conditions are dominant in the entire system, so that the number of selected user terminals is reduced. In addition, inequality occurs in communication opportunities between user terminals.
たとえば上述したGreedy方法では、先に選択されたユーザ端末は後に選択されるユーザ端末からの干渉を考慮せずに選択されるため、新たにユーザ端末を加えることにより発生する干渉により、必ずしも選択するユーザ端末数の増加に伴いチャネル容量の総和が増加するとは限らない。この場合、先に選択された少数のユーザ端末だけが選択されることとなるため、選択されるユーザ端末数は少なくなり、ユーザ端末間の通信機会の不平等も顕著になる。 For example, in the above-mentioned Greedy method, the user terminal selected first is selected without considering interference from the user terminal selected later, so it is not necessarily selected due to the interference generated by adding a new user terminal. The total channel capacity does not always increase as the number of user terminals increases. In this case, since only a small number of previously selected user terminals are selected, the number of selected user terminals is reduced, and inequalities in communication opportunities between the user terminals become significant.
また、チャネル容量を最大化する目的のスケジューリングは、大きなサイズのデータを送信するべく高い伝送速度で送信可能なユーザ端末を選択する場合には有効であるが、例えばIP電話のサービスのようにデータのサイズが小さく高い伝送速度は必要でないが同時に通信を行うユーザ端末を多く選択する場合には適していない。 Scheduling for the purpose of maximizing the channel capacity is effective when selecting a user terminal that can transmit at a high transmission rate so as to transmit a large size of data. However, it is not suitable for selecting a large number of user terminals that perform communication at the same time.
さらに、チャネル容量を最大化する目的のスケジューリングにより選択されたユーザ端末の中には、所要の通信品質を満たさないユーザ端末も含まれる可能性があり、そのようなユーザ端末とデータ通信を行ったとしても受信に失敗し、再送が必要になる等、通信の効率は劣化してしまう。 Furthermore, the user terminals selected by the scheduling for the purpose of maximizing the channel capacity may include user terminals that do not satisfy the required communication quality, and data communication was performed with such user terminals. However, the efficiency of communication deteriorates, for example, reception fails and retransmission becomes necessary.
本発明は、所要の通信品質を満たす無線端末(ユーザ端末)をできるだけ多く選択することを可能としたケジューリングを行う無線通信装置、通信プログラムおよび無線通信方法を計算量の少ないものとして提供する。 The present invention provides a wireless communication device, a communication program, and a wireless communication method for performing scheduling that enable selection of as many wireless terminals (user terminals) that satisfy required communication quality as possible with a small amount of calculation. .
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m(mは1以上の整数)個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記m個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個のビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得手段と、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする。
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 (m is an integer of 1 or more) beams using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the m beams;
Receiving state value receiving means for receiving the receiving state values of the m beams from each of the wireless terminals;
Communication quality acquisition means for acquiring required communication quality information required by each wireless terminal;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) scheduling means for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
Second beam forming means for forming the n beams respectively corresponding to the n radio terminals determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
It is provided with.
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おいて実行する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(mは1以上の整数)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個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個の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、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得ステップと、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする。
A communication program as one aspect of the present invention is:
A communication program executed in a computer that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming m (m is an integer of 1 or more) beams 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 reception state values of the m beams from each of the wireless terminals;
A communication quality acquisition step of acquiring information on required communication quality required by each of the wireless terminals;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) a scheduling step for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
A second beam forming step of forming the corresponding n beams for each of the n wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
It is provided with.
本発明の一態様としての通信方法は、
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おいて実行する通信方法であって、
前記複数のアンテナを用いてm(mは1以上の整数)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個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個の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、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得ステップと、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする。
A communication method as one aspect of the present invention includes:
A communication method executed in a computer that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming m (m is an integer of 1 or more) beams 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 reception state values of the m beams from each of the wireless terminals;
A communication quality acquisition step of acquiring information on required communication quality required by each of the wireless terminals;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) a scheduling step for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
A second beam forming step of forming the corresponding n beams for each of the n wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
It is provided with.
本発明により、所要の通信品質を満たすユーザ端末をできるだけ多く選択することを可能としたケジューリングを計算量の少ないものとして実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize scheduling that enables selection of as many user terminals as possible that satisfy the required communication quality with a small amount of calculation.
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るランダムビームフォーミングMIMOシステムの構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a random beamforming MIMO system according to the first embodiment of the present invention.
このMIMOシステムは、基地局10と、複数のユーザ端末20とを備える。
This MIMO system includes a
基地局10は、デジタル信号処理部110、Nt個のアナログ回路部120、上位情報信号処理部130、Nt本のアンテナ140を備える。デジタル信号処理部110の詳細構成を図4に示す。デジタル信号処理部110はデータ信号送信処理部111、フィードバック信号受信処理部112、スケジューリング部113および所要通信品質情報取得部114を有する。
The
各ユーザ端末20は、デジタル信号処理部210、Nr個のアナログ回路部220、上位情報信号処理部230およびNr本のアンテナ240を備える。ユーザ端末20毎にアンテナ数は異なっても良い。ユーザ端末20におけるデジタル信号処理部210の詳細構成を図5に示す。デジタル信号処理部210はデータ信号受信処理部211、およびフィードバック信号送信処理部212を有する。
Each
図3は、ランダムビームフォーミング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の処理の流れを示すフローチャートである。以下、図3のフローチャートに基づいて、基地局10内の各要素の動作および各ユーザ端末20内の各要素の動作について説明する。本フローチャートの処理は大きく、伝搬路情報取得過程A1と、スケジューリング過程A2と、ユーザデータ送信過程A3とからなる。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow until the
(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111は、ユーザデータを送信する前に、アンテナNt本を用いて形成されるNt個のビームにより既知の情報信号(パイロット信号)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111は、複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第1のビーム形成手段と、複数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。基地局10から送信されるNt次元信号ベクトルをxとすると、xは次式(1)で表される。
The data signal
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次元信号ベクトルをy(k)とすると、y(k)は次式(2)で表される。
受信ウェイト行列の生成にはこれらの方法以外のいかなる手法を用いても良い。 Any method other than these methods may be used to generate the reception weight matrix.
ユーザ端末20は、Nr本のアンテナ240により受信された受信信号y(k)をアナログ回路220により処理してデジタル信号としデジタル信号処理部210に通知する。受信時のアナログ回路220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を有し、したがって詳細な説明は省略する。
The
デジタル信号処理部210におけるデータ信号受信処理部211は、アナログ回路220から通知されたデジタル信号を復調および復号する。そして、式(2)中のパイロット信号s(既知信号)を利用して、各ビームに対する受信状態値を推定することにより、受信状態ベクトル(フィードバック情報)を生成する(S13)。つまり、k番目のユーザ端末の各ビームに対する受信状態値はNt次元ベクトルg(k)として次式(4)で表される。
ユーザ端末のデータ信号受信処理部211は、このようにフィードバック情報として、受信状態ベクトルg(k)を算出すると、これをフィードバック信号送信処理部212に通知する。ただし、フィードバック情報は式(4)で算出される受信状態ベクトルg(k)でなくてもよく、式(4)において二乗の処理を行わない受信状態ベクトルg(k)であっても、実効伝搬路応答を要素とするNt次元ベクトルでも良い。
When the data signal
フィードバック信号送信処理部212は、データ信号処理部211から通知された受信状態ベクトルg(k)を情報信号として用いて符号化および変調を行う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、アンテナ240を介して基地局10に送信する(S14)。したがって、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。
The feedback signal
ただし、あるユーザ端末がいずれかのビームに対して受信状態が悪い場合には、当該あるユーザ端末は、当該ビームに対する受信状態の情報をフィードバックしなくても良く、また、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くても良い。フィードバック信号に適用する符号化方式および変調方式は、基地局側で復号および復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。 However, when a certain user terminal has a poor reception state for any beam, the certain user terminal does not need to feed back the reception state information for the beam, and for any beam, If the reception state is poor, the user terminal may not perform feedback itself. As a coding method and a modulation method applied to the feedback signal, any method may be used as long as decoding and demodulation are possible on the base station side.
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、これをアナログ回路120により処理してデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をデジタル信号処理部110におけるフィードバック信号受信処理部112に通知する(S15)。受信時のアナログ回路120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り、したがって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112は、アナログ回路120から通知されたデジタル信号を復調および復号し、各ユーザ端末の受信状態ベクトルg(k)の情報を得る。フィードバック信号受信処理部112は各ユーザ端末から受信状態値を受信する受信状態値受信手段を有する。なお復調および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を省略する。フィードバック信号受信処理部112は、各ユーザ端末の受信状態ベクトルg(k)をスケジューリング部113に通知する。
The feedback signal
(スケジューリング過程A2)
スケジューリング部113は、フィードバック信号受信処理部112から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g(k)(1≦k≦K)と、所要通信品質情報取得部(通信品質取得手段)114から与えられる各ユーザ端末の所要通信品質情報とに基づき、使用ビームおよび各使用ビームに割り当てるユーザ端末を決定(スケジューリング)する(S16)。Kは上述したとおりユーザ端末の総数(ユーザ総数)を表す。本実施形態におけるスケジューリングは、従来のようにチャネル容量を最大化するのではなく、所要の信号品質を満たすユーザ端末をできだけ多く選択する。スケジューリングの詳細は後述する。
(Scheduling process A2)
The
ここで、所要通信品質情報取得部114は、上位情報信号処理部130が保持するユーザデータの種類(たとえばインターネットデータ、VoIPデータなど)に応じてユーザ端末毎に所要通信品質を所要通信品質情報として決定してスケジューリング部113に通知している。所要通信品質はユーザデータを送信するために最低限必要な伝搬路状態の品質でも良いし、当該ユーザデータを送信するのに望ましい通信速度を達成するために必要な伝搬路状態の品質でも良い。所要通信品質は、基地局10がユーザデータを送信し、ユーザ端末20において受信成功となるために予め見積もられた品質である。所要通信品質は、後述する受信品質(あるいはチャネル容量)と比較可能な物理量であればどのような指標を用いても良い。受信品質あるいはチャネル容量はたとえば通信品質に相当する。
Here, the required communication quality
スケジューリング部113は、スケジューリングの結果として、使用ビームと、各使用ビームに割り当てるユーザ端末と、割り当てるユーザ端末の使用ビームに対する受信品質(あるいはチャネル容量)とを含むスケジューリング情報を取得する。スケジューリング部113は、取得したスケジューリング情報をデータ信号送信処理部111に通知する。
As a result of scheduling, the
(ユーザデータ送信過程A3)
データ信号送信処理部111は、スケジューリング部113から通知されたスケジューリング情報(使用ビームと、各使用ビームに割り当てるユーザ端末と、使用ビームに割り当てられたユーザ端末の受信品質(あるいはチャネル容量))に基づき、上位情報信号処理部130が保持する各ユーザ端末のユーザデータを各ビームのストリームに割り当て、送信する処理を行う(S17)。データ信号送信処理部111は、スケジューリング情報に基づき、各ユーザ端末に各々の使用ビームを形成する第2のビーム形成手段と、各ユーザ端末宛のデータを各ユーザ端末に対して形成されたビームで送信するデータ送信手段とを備える。
(User data transmission process A3)
The data signal
具体的には、データ信号送信処理部111は、スケジューリングにより選択された各ユーザ端末へのデータを、当該ユーザ端末の受信品質(あるいはチャネル容量)に見合った符号化率および変調方式により符号化および変調し、各ユーザ端末へのビームを形成するためのウェイトを乗算する。本発明における符号化方式・変調方式は、ユーザ端末20が復号および復調できる方式であればいかなる方式を用いても良い。データ信号送信処理部111は、各ユーザ端末に対して生成した変調信号と、ウェイトとを用いて、アンテナ140毎のデジタル信号を生成する。データ信号送信処理部111は、アンテナ140毎に生成したデジタル信号をアナログ回路120に送る。
Specifically, the data signal
アナログ回路120は、データ信号送信処理部111から受けたデジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を各アンテナ140を介して各ユーザ端末に送信する。送信時のアナログ回路120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り、したがって詳細な説明は省略する。
The
以下、スケジューリング部113により行うスケジューリング方法について具体的に説明する。本スケジューリングでは、使用ビーム数を最大数から検討開始し、各ビームにおいて所要通信品質を満たすユーザ端末が存在すればこのときの使用ビームとユーザ端末との組(そのような組が複数の存在するときはそのうちの1つ)をスケジューリング結果として採用する。検討ビーム数におけるいずれかのビームにおいて所要通信品質を満たすユーザ端末が存在しない場合には、使用ビーム数を減らして同様の処理を行ことを繰り返し行う。
Hereinafter, a scheduling method performed by the
図6は、本実施形態におけるスケジューリング手順をフローチャートである。基地局10のアンテナ数をNtとし、1つのユーザ端末に割り当てるビーム数は1ビームまでとする。スケジューリング部113は各ユーザ端末からのフィードバック情報(各ビームに対する受信状態の情報)と、各ユーザ端末の所要通信品質とを取得しているものとする。
FIG. 6 is a flowchart of the scheduling procedure in the present embodiment. The number of antennas in the
(1−1)全ビームを使用ビーム候補とする(m=Nt)。 (1-1) All beams are used beam candidates (m = N t ).
(1−2)各ユーザ端末からのフィードバック情報に基づき、各ユーザ端末の各使用ビーム候補に対する受信品質(あるいはチャネル容量)を計算する。スケジューリング部113は、各ユーザ端末の各ビームに対する受信品質を計算する受信品質計算手段を備える。またスケジューリング部113は各ユーザ端末の各ビームに対するチャネル容量を計算するチャネル容量計算手段を有する。
(1-2) Based on feedback information from each user terminal, the reception quality (or channel capacity) for each beam candidate used by each user terminal is calculated. The
ここでk番目のユーザ端末の、b番目のビームに対する受信品質
ここで、σ2は雑音電力、Ptは総送信電力を表す。式(5)では各ユーザ端末への電力割当は均一としているが、総計がPtとなればいかなる分配としても良く、電力分配方法としては各ユーザ端末の通信品質の逆数に応じて電力を配分することで最大のチャネル容量が得られる注水定理がよく知られている。
Here, the reception quality for the b-th beam of the k-th user terminal
Here, σ 2 represents noise power, and P t represents total transmission power. Power allocation to the formula (5) in each user terminal has been uniform, total well as any distributed if the P t, allocate power as a power distribution method according to the inverse of the communication quality of each user terminal The water injection theorem is known so that the maximum channel capacity can be obtained.
また、Bは使用ビームの集合を表し、例えばB={1,4}とは、1番目のビームと4番目のビームを使用することを示す。 B represents a set of used beams. For example, B = {1, 4} indicates that the first beam and the fourth beam are used.
受信品質としては式(5)に示すSINRに限定されず、SIR(Signal to Interference Ratio、信号対干渉電力比)でも良く、伝搬路の品質を表すのであれば他の計算式及び規範を用いても良い。 The reception quality is not limited to the SINR shown in Equation (5), but may be SIR (Signal to Interference Ratio), and if it represents the quality of the propagation path, use other calculation formulas and norms. Also good.
また受信品質
次に、ビームを複数使用する場合の総チャネル容量CQは次式(7)で表される。
Qは、上述したように、使用ビームとユーザ端末との1つの組み合わせを示し、例えばQ={(1,3),(3,2)}とは、3番目のビームに1番目のユーザ端末を割り当て、2番目のビームに3番目のユーザ端末を割り当てるということである。チャネル容量及び総チャネル容量の計算方法は、式(6)及び式(7)だけに限定せず、通信可能な情報の量を表すのであれば、他の計算式及び規範を用いても良い。 As described above, Q indicates one combination of the used beam and the user terminal. For example, Q = {(1,3), (3,2)} is the first user terminal in the third beam. Is assigned, and the third user terminal is assigned to the second beam. The calculation method of the channel capacity and the total channel capacity is not limited to the formulas (6) and (7), and other calculation formulas and norms may be used as long as they represent the amount of information that can be communicated.
スケジューリング部113は、各ユーザ端末の各使用ビーム候補に対する受信品質を計算したら、ビーム毎に所要通信品質を満たすユーザ端末が存在するかどうかを検査する。全てのビームにおいて所要通信品質を満たすユーザ端末が存在すれば(YES)、ステップ(1−3)へ進む。少なくともいずれか1つの使用ビーム候補において所要通信品質を満たすユーザ端末が存在しなければ(NO)、ステップ(1−4)へ進む。
After calculating the reception quality of each user terminal for each used beam candidate, the
(1−3)各使用ビーム候補(m個)と、それぞれのビームでの所要通信品質を満たすユーザ端末との1つの組み合わせQ(複数存在するときはそのうちの1つ)と、この組み合わせQにおける各ユーザ端末のチャネル容量の集合(あるいは受信品質の集合)Dとをスケジューリング結果とする。 (1-3) Each combination beam candidate (m) and one combination Q of user terminals that satisfy the required communication quality in each beam (one of them when there are multiple), and the combination Q A set of channel capacities (or a set of received qualities) D of each user terminal is used as a scheduling result.
各使用ビーム候補(m個)と、それぞれのビームでの所要通信品質を満たすユーザ端末との組み合わせが複数存在するときは、総チャネル容量が最大の組み合わせをQとして選択する。他の選択方法として、ユーザ端末宛のユーザデータの発生から現在までの遅延時間が最大、あるいは優先度が最大であるユーザ端末を含む組み合わせを選択してよい。あるいは前記遅延時間および前記優先度とを組み合わせたメトリック、または総チャネル容量と遅延時間と優先度とを組み合わせたメトリックが最大のユーザ端末を含む組み合わせを選択してもよい。あるいは前者または後者のメトリックの総計が最大となる組み合わせを選択しても良い。 When there are a plurality of combinations of each used beam candidate (m) and user terminals that satisfy the required communication quality in each beam, the combination having the maximum total channel capacity is selected as Q. As another selection method, a combination including a user terminal having the maximum delay time from the generation of user data addressed to the user terminal to the present or the highest priority may be selected. Alternatively, a metric combining the delay time and the priority, or a combination including a user terminal having a maximum metric combining the total channel capacity, the delay time, and the priority may be selected. Alternatively, a combination that maximizes the sum of the former and latter metrics may be selected.
(1−4)現在の使用ビーム候補(m個)をもとに、m-1個の使用ビーム候補の組み合わせを生成する。そして、組み合わせ毎に、各ユーザ端末の各使用ビーム候補に対する受信品質を計算する。 (1-4) A combination of m−1 use beam candidates is generated based on the current use beam candidates (m). And the reception quality with respect to each use beam candidate of each user terminal is calculated for every combination.
少なくとも1つの組み合わせにおける各ビームについて所要通信品質を満たすユーザ端末が存在すれば(YES)、ステップ(1−5)に進み、そのような組み合わせが1つも存在しなければステップ(1−6)へ進む。 If there is a user terminal satisfying the required communication quality for each beam in at least one combination (YES), the process proceeds to step (1-5), and if no such combination exists, the process proceeds to step (1-6). move on.
(1−5)各ビームにおいて所要通信品質を満たすユーザ端末が存在する組み合わせのうち1つを選択して(すなわち現在の使用ビーム候補から1つの使用ビーム候補を除去して)、ステップ(1−3)へ進む。 (1-5) Select one of the combinations of user terminals that satisfy the required communication quality in each beam (that is, remove one used beam candidate from the current used beam candidate), and perform step (1- Go to 3).
(1−6)mが1より大きいかどうかを判定し、1より大きいときはステップ(1−7)へ進み、1以下のときは、通信可能なユーザ端末は存在しないと判断し((1−8))、スケジューリングを終了する。 (1-6) It is determined whether m is greater than 1, and if it is greater than 1, the process proceeds to step (1-7). If it is less than 1, it is determined that there is no user terminal capable of communication ((1 -8)), scheduling is terminated.
(1−7)現在の使用ビーム候補から1本の使用ビーム候補を除外し、mから1を引き算する(m=m-1)。そして、ステップ(1−4)へ戻る。現在の使用ビーム候補から除外する使用ビーム候補はたとえば以下[1]、[2]または[3]のようにして決定する。
[1]現在の使用ビーム候補を使用するとした場合において、各ユーザ端末の各使用ビーム候補に対する受信品質と、各ユーザ端末の所要通信品質との差分を計算し、差分が最も小さいユーザ端末を特定する。そして、特定したユーザ端末の差分を各使用ビーム候補間で比較したときに最も大きい差分が得られる使用ビーム候補を、除外する対象とする。
[2]ステップ(1−4)で生成した組み合わせ毎に、所要通信品質を満たすユーザ端末が存在しない使用ビーム候補の個数を計算し、計算した個数が最小である組み合わせを特定し、現在の使用ビーム候補のうち当該特定した組み合わせに含まれていない使用ビーム候補を、除外する対象とする。
[3]ステップ(1−4)で生成した組み合わせ毎に、所要通信品質を満たすユーザ端末が存在しない使用ビーム候補を特定し、特定した使用ビーム候補に対する各ユーザ端末の受信品質と、各ユーザ端末の所要通信品質との差分の最小値を求め、求めた最小値を各特定した使用ビーム候補間で総計し、総計値(合計値)が最小であったときの組み合わせを選択する(すなわち総計値が最小であったときに用いられていなかった使用ビーム候補を除外する対象とする)。
(1-7) One usable beam candidate is excluded from the current usable beam candidates, and 1 is subtracted from m (m = m−1). And it returns to step (1-4). Use beam candidates to be excluded from the current use beam candidates are determined, for example, in the following [1], [2] or [3].
[1] When the current use beam candidate is used, the difference between the reception quality of each user terminal for each use beam candidate and the required communication quality of each user terminal is calculated, and the user terminal having the smallest difference is specified. To do. And the use beam candidate from which the largest difference is obtained when the difference of the specified user terminal is compared between each use beam candidate is made into the object to exclude.
[2] For each combination generated in step (1-4), the number of used beam candidates for which there is no user terminal satisfying the required communication quality is calculated, the combination having the smallest calculated number is specified, and the current use Among the beam candidates, use beam candidates that are not included in the specified combination are excluded.
[3] For each combination generated in step (1-4), a used beam candidate for which there is no user terminal satisfying the required communication quality is identified, and the reception quality of each user terminal for the identified used beam candidate, and each user terminal The minimum value of the difference with the required communication quality is obtained, and the obtained minimum value is totaled among each specified use beam candidate, and the combination when the total value (total value) is the minimum is selected (that is, the total value) Use beam candidates that are not used when is the minimum are excluded).
本発明者らは、本実施形態におけるスケジューリング方法の優位性を示すために計算機シミュレーションを行い、従来のスケジューリング方法と、本実施形態でのスケジューリング方法との性能比較を行った。従来のスケジューリング方法としては、総チャネル容量を最大化することを目的とする全探索を行う最適スケジューリング方法を採用した。シミュレーションの結果に基づき作成したグラフを図7と図8に示す。 The present inventors performed computer simulation to show the superiority of the scheduling method in the present embodiment, and compared the performance of the conventional scheduling method and the scheduling method in the present embodiment. As a conventional scheduling method, an optimum scheduling method for performing a full search for the purpose of maximizing the total channel capacity is adopted. Graphs created based on the simulation results are shown in FIGS.
図7は基地局(送信装置)10のアンテナ数Nt=3、ユーザ端末(受信装置)20のアンテナ数Nr =1、伝搬路の発生モデルがi.i.d、SNR(信号対雑音電力比)=10dBとした場合のユーザ数Kに対する総チャネル容量を示す。 FIG. 7 shows the number of antennas N t = 3 of the base station (transmitting apparatus) 10, the number of antennas N r = 1 of the user terminal (receiving apparatus) 20, the propagation path generation model is iid, and the SNR (signal to noise power ratio) = The total channel capacity with respect to the number of users K is 10 dB.
図7のグラフG1に示すように、所要通信品質を用いない上記最適スケジューリング方法により得られる総チャネル容量は高い特性を示していることが分かる。しかしながら、所要通信品質をSINR=9.4dBと設定した場合にこれを満たさないユーザ端末のチャネル容量を差し引いた特性は、グラフG3に示すように、大きく劣化していることが分かる。これに対し、所要通信品質をSINR=9.4dBとした場合の本実施形態でのスケジューリング方法により得られる総チャネル容量は、グラフG2に示すように、安定した高い特性を達成していることがわかる。 As shown in the graph G1 of FIG. 7, it can be seen that the total channel capacity obtained by the above-described optimal scheduling method that does not use the required communication quality shows high characteristics. However, when the required communication quality is set to SINR = 9.4 dB, it can be seen that the characteristic obtained by subtracting the channel capacity of the user terminal that does not satisfy this is greatly deteriorated as shown in the graph G3. In contrast, the total channel capacity obtained by the scheduling method in the present embodiment when the required communication quality is SINR = 9.4 dB, as shown in the graph G2, shows that stable high characteristics are achieved. .
図8は、図7と同じ条件下で、選択されるユーザ数を比較した結果を示す。上記最適スケジューリング方法に比べ、本実施形態におけるスケジューリング方法の方が、大きなユーザ選択数特性が得られていることが理解される。たとえばユーザ数が100人の場合には、本実施形態のスケジューリング方法では、上記最適スケジューリング方法の約1.5倍のユーザ選択数が得られている。よって、本実施形態でのスケジューリング方法の方が、上記最適スケジューリング方法よりも多くのユーザ端末を選択できていることが理解される。 FIG. 8 shows the result of comparing the number of selected users under the same conditions as in FIG. It is understood that the scheduling method according to the present embodiment has a larger user selection number characteristic than the above-described optimal scheduling method. For example, when the number of users is 100, in the scheduling method of this embodiment, the number of user selections is about 1.5 times that of the optimal scheduling method. Therefore, it can be understood that the scheduling method in this embodiment can select more user terminals than the above-described optimal scheduling method.
以上のように、本実施形態によれば、ランダムビームフォーミングMIMOシステムでのスケジューリングにおいて、所要の通信品質を満たすユーザ端末を持つビームを多く残すことができ、一度のスケジューリングにおいて所要通信品質を満たすユーザ端末を多く選択することができる。また、本実施形態によれば、伝搬路状態が特に優れているユーザ端末を必ずしも選択しないため、ユーザ間の不平等性を軽減できる。さらに、全ての使用ビーム候補において所要通信品質を満たすユーザ端末が存在する場合には、このときの使用ビーム数未満の使用ビーム数については検討せずにスケジューリングを終えるため、計算負荷を低減することもできる。 As described above, according to this embodiment, in scheduling in a random beamforming MIMO system, it is possible to leave many beams having user terminals that satisfy the required communication quality, and users that satisfy the required communication quality in one scheduling. Many terminals can be selected. Moreover, according to this embodiment, since the user terminal whose propagation path state is particularly excellent is not necessarily selected, inequality among users can be reduced. Furthermore, when there is a user terminal that satisfies the required communication quality in all the used beam candidates, the scheduling is finished without considering the number of used beams less than the number of used beams at this time, so that the calculation load is reduced. You can also.
(第2の実施形態)
本実施形態における基地局およびユーザ端末の構成は図1、図4および図5と同一であり、データ送信までの一連の流れも図3のフローチャートの流れと同一である。
(Second Embodiment)
The configurations of the base station and the user terminal in the present embodiment are the same as those in FIGS. 1, 4 and 5, and the series of flow up to data transmission is also the same as the flow of the flowchart in FIG.
本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、スケジューリング実行時に、ビームを優先的に割り当てるべき1以上のユーザ端末(優先端末)があらかじめ選択されている点にある。スケジューリングでは、あらかじめ選択されているユーザ端末(優先端末)に所要通信品質を満たすビームを割り当てることを前提に、できるだけ多くの別のユーザ端末にも所要通信品質を満たすビームを割り当てる。ここで、あらかじめ選択される1以上のユーザ端末(優先端末)は、たとえば、それまでの通信機会の回数、当該ユーザ端末宛ユーザデータの発生から現在までの遅延時間、ユーザ端末の優先度、これら以外の任意の判断基準、に応じて決定される。 This embodiment is different from the first embodiment in that one or more user terminals (priority terminals) to which beams are to be preferentially assigned are pre-selected at the time of scheduling execution. In scheduling, on the premise that a beam satisfying the required communication quality is allocated to a user terminal (priority terminal) selected in advance, a beam satisfying the required communication quality is allocated to as many other user terminals as possible. Here, one or more user terminals (priority terminals) selected in advance are, for example, the number of communication opportunities so far, the delay time from the generation of the user data addressed to the user terminal to the present, the priority of the user terminal, these It is determined according to any criterion other than.
以下に本実施形態における具体的なスケジューリング方法を説明する。 A specific scheduling method according to this embodiment will be described below.
図9は本実施形態におけるスケジューリング手順を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing a scheduling procedure in the present embodiment.
送信装置10のアンテナ数をNt、あらかじめ選択したユーザ数をM0、1つのユーザ端末に割り当てるビーム数は1ビームまでとする。スケジューリング部113は各ユーザ端末のフィードバック情報(各ビームに対する受信状態の情報)と、所要通信品質情報と、あらかじめ選択したユーザ端末の情報を保持しているものとする。
It is assumed that the number of antennas of the
(2−1)全ビームを使用ビーム候補とする(使用ビーム候補数m=Nt)。すなわち、使用ビーム数を最大数から検討開始する。 (2-1) All beams are used as beam candidates (number of beam candidates m = Nt). That is, the examination starts from the maximum number of beams used.
(2−2)あらかじめ選択したユーザ数M0が、使用ビーム候補数m以下であれば(YES)、ステップ(2−3)へ進み、あらかじめ選択されているユーザ数M0が使用ビーム候補数mよりも大きければ(NO)、あらかじめ選択さしたユーザ数M0のユーザ端末を同時に選択できないと判断し((2−8))、スケジューリングを終了する。 (2-2) in advance the number of users M 0 selected, if used below the beam candidate number m (YES), the flow advances to step (2-3), the user number M0 which is previously selected using the beam number of candidates m If it is greater than (NO), it is determined that the user terminals having the number of users M 0 selected in advance cannot be selected at the same time ((2-8)), and the scheduling is terminated.
(2−3)全m個の使用ビーム候補を使用するとしたとき、あらかじめ選択したユーザ数M0の各ユーザ端末の受信品質を算出する。ユーザ数M0の各ユーザ端末にそれぞれ所要通信品質を満たすビームが存在すれば(YES)、ステップ(2−4)へ進み、あらかじめ選択されたユーザ端末のうちの1つでも所要通信品質を満たすビームが存在しなければ、ステップ(2−6)へ進む。 (2-3) When it is assumed that all m use beam candidates are used, the reception quality of each user terminal with the number of users M 0 selected in advance is calculated. If there is a beam satisfying the required communication quality in each user terminal having the number of users M 0 (YES), the process proceeds to step (2-4), and even one of the user terminals selected in advance satisfies the required communication quality. If no beam exists, the process proceeds to step (2-6).
(2−4)ユーザ数M0の各ユーザ端末がそれぞれ使用ビーム候補のうちのいずれかのビームに割り当てられた結果、余りの使用ビーム候補が存在すれば(YES)、ステップ(2−5)へ進む。余りのビームがなければ(NO)、ステップ(2−7)へ進む。 (2-4) If each user terminal having the number of users M 0 is assigned to any one of the used beam candidates (YES), step (2-5) Proceed to If there are no more beams (NO), go to step (2-7).
(2−5)余りのビーム候補に対して、前記あらかじめ選択されたユーザ端末と異なる他のユーザ端末の受信品質を算出し、余りの使用ビーム候補全てに対してそれぞれ所要通信品質を満たすユーザ端末が存在すればステップ(2−7)へ進み、余りの使用ビーム候補のうち所要通信品質を満たすユーザ端末が存在しないビーム候補が1つでも存在すれば、ステップ(2−6)へ進む。 (2-5) A user terminal that calculates the reception quality of another user terminal different from the previously selected user terminal for the remaining beam candidates and satisfies the required communication quality for each of the remaining used beam candidates If there is any beam candidate for which there is no user terminal satisfying the required communication quality among the remaining used beam candidates, the process proceeds to step (2-6).
(2−6)使用ビーム候補から1ビームを除外し、またm=m-1とし、ステップ(2−2)へ戻る。 (2-6) One beam is excluded from the use beam candidates, m = m−1 is set, and the process returns to step (2-2).
このとき除外するビームとしては、たとえば、あらかじめ選択された各ユーザ端末について、ステップ(2−3)で求めた各使用ビーム候補の受信品質と、事前に通知されている所要通信品質との差分に基づき、受信特性が最も悪い(差分が最も大きい)1ビームを対象としてもよい。または、あらかじめ選択されたユーザ端末について、各使用ビーム候補の受信品質が最も低いビームを対象としてもよい。 As the beam to be excluded at this time, for example, for each user terminal selected in advance, the difference between the reception quality of each used beam candidate obtained in step (2-3) and the required communication quality notified in advance is used. Based on this, one beam having the worst reception characteristics (the largest difference) may be targeted. Alternatively, for a user terminal selected in advance, a beam having the lowest reception quality of each used beam candidate may be targeted.
あるいは、ステップ(2−5)において余りの使用ビーム候補に割り当てるべきユーザ端末(非優先端末)を探索した際、所要通信品質を満たすユーザ端末(非優先端末)が存在しなかったビームを対象に、所要通信品質と実際の通信品質(受信品質)との差分が最小のユーザ端末(非優先端末)を検出し、検出したユーザ端末(非優先端末)の当該差分を上記対象とするビーム間において比較し、この差分が最大であるビームを選択する。 Alternatively, in step (2-5), when searching for user terminals (non-priority terminals) to be assigned to the remaining use beam candidates, a beam for which no user terminal (non-priority terminal) satisfying the required communication quality exists is targeted. The user terminal (non-priority terminal) having the smallest difference between the required communication quality and the actual communication quality (reception quality) is detected, and the difference of the detected user terminal (non-priority terminal) is detected between the above beams. Compare and select the beam with this maximum difference.
あるいは、他の規範により1ビームを選択しても良い。 Alternatively, one beam may be selected according to another standard.
(2−7)m個の使用ビーム候補と、それぞれの使用ビーム候補で所要通信品質を満たすユーザ端末との組み合わせQと、各ユーザ端末のチャネル容量の集合(あるいは受信品質の集合)Dをスケジューリング結果とする。 (2-7) Scheduling a combination Q of m use beam candidates and user terminals that satisfy the required communication quality with each use beam candidate, and a set (or set of reception quality) D of channel capacities of each user terminal As a result.
組み合わせが複数存在する場合には総チャネル容量が最大の組み合わせをQとして選択し、このときの各ユーザ端末のチャネル容量の集合Dをスケジューリング結果とする。 When there are a plurality of combinations, the combination with the maximum total channel capacity is selected as Q, and the set D of channel capacities of each user terminal at this time is used as the scheduling result.
他の選択方法として、ユーザ端末宛のユーザデータの発生から現在までの遅延時間が最大の組み合わせ、優先度が最大であるユーザ端末を含む組み合わせ、あるいは前記遅延時間および優先度を合わせたメトリックが最大の組み合わせを選択してもよい。あるいは、総チャネル容量と遅延時間と優先度を合わせたメトリックが最大のユーザ端末を含む組み合わせを選択してもよい。あるいは前者または後者のメトリックの総計が最大となる組み合わせを選択してもよい。 As another selection method, the combination of the maximum delay time from the generation of user data addressed to the user terminal to the present, the combination including the user terminal having the highest priority, or the metric combining the delay time and the priority is the maximum. You may select the combination. Alternatively, a combination including a user terminal having a maximum metric including the total channel capacity, delay time, and priority may be selected. Alternatively, a combination that maximizes the sum of the former and latter metrics may be selected.
以上のように、本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、あらかじめ何らかの規範により選択されたユーザ端末(優先端末)に所要通信品質を満たすビームを割り当てた上、さらに他のユーザ端末にも所要通信品質を満たすビームを割り当てることができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, a beam satisfying the required communication quality is allocated to a user terminal (priority terminal) selected in advance according to some norm, and yet another A beam that satisfies the required communication quality can also be assigned to the user terminal.
(第3の実施形態)
本実施形態における基地局(送信装置)およびユーザ端末(受信装置)の構成は、基本的に、図1、図4、および図5と同一であり、データ送信までの一連の流れも基本的に図3のフローチャートの流れと同一である。
(Third embodiment)
The configurations of the base station (transmitting device) and user terminal (receiving device) in the present embodiment are basically the same as those in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. This is the same as the flowchart in FIG.
本実施形態が第1、第2の実施形態と異なる点は、基地局のアンテナから送信するパイロット信号がランダムビーム送信ではなく、無指向性送信であり、また、ユーザ端末が基地局にフィードバックする情報が、ビームの受信状態ではなく、送受信機アンテナ間の伝搬路応答を要素とする伝搬路行列である点である。 This embodiment is different from the first and second embodiments in that the pilot signal transmitted from the antenna of the base station is not random beam transmission but omnidirectional transmission, and the user terminal feeds back to the base station. The point is that the information is not a beam reception state but a propagation path matrix having a propagation path response between the transceiver antennas as an element.
以下の説明においてはビームフォーミング方法として線形ビームフォーミング方式の1つであるZF法を例に話を進めるが、ZF法でなくても誤差を最小にするMMSE法であっても良く、DPC法やVP(Vector Perturbation)法といった非線形ビームフォーミング方式でも良い。 In the following description, the ZF method, which is one of the linear beam forming methods, will be described as an example of the beam forming method. However, the MMSE method that minimizes the error may be used instead of the ZF method. A nonlinear beam forming method such as a VP (Vector Perturbation) method may be used.
また、以降の説明では簡単のためにユーザ端末(受信装置)20のアンテナを単数(Nr =1)とするが、複数であっても良く、複数の場合には単数アンテナを持つ受信装置の集合として扱うことで、本実施形態を適用することができる。 In the following description, for simplicity, the user terminal (receiving device) 20 has a single antenna (N r = 1). However, a plurality of antennas may be used. The present embodiment can be applied by treating it as a set.
(伝搬路情報取得過程A1)
基地局10はユーザデータを送信する前に、ユーザ端末20に既知の情報信号(パイロット信号)を送信する(S11)。
(Propagation path information acquisition process A1)
The
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)k番目(1≦k≦K)のユーザ端末20における受信信号をy(k)とすると、y(k)は次式(8)で表される。
ユーザ端末20では、Nr本のアンテナ240を介して受信した受信信号y(k)をアナログ回路220により処理してデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をデジタル信号処理部210に通知する。受信時のアナログ回路220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
ユーザ端末20におけるデータ信号受信処理部211では、アナログ回路220から通知されたデジタル信号を復調・復号する。このとき式(8)中のパイロット信号sは既知であるため、各ユーザ端末はh(k)を推定することができ、これをフィードバック情報としてフィードバック信号送信処理部212に通知する(S13、S14)。このとき、フィードバック情報はh(k)であってもよいし、基地局10においてパイロット信号sにNt×Nt次元送信ウェイト行列Vが乗算されていればNt次元実効伝搬路ベクトル
ユーザ端末20におけるフィードバック信号送信処理部212では、データ信号受信処理部211から通知されたフィードバック情報(伝搬路行列h(k))を情報信号として符号化および変調して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に向けて送信する。符号化方式・変調方式は、基地局10側で復号・復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。また、送信時のアナログ回路220は、フィルタ、デジタルアナログ(D/A)変換器、周波数変調器、電力増幅器を含む一般的な構成であり、詳細な説明は省略する。
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すると(S15)、受信したフィードバック信号をアナログ回路120により処理してデジタル信号とし、該デジタル信号をフィードバック信号受信処理部112に通知する。受信時のアナログ回路120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。
When the
フィードバック信号受信処理部112では、アナログ回路120から通知されたデジタル信号を復調・復号することにより、伝搬路ベクトルh(k)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112は各ユーザ端末からの受信状態ベクトルh(k)をスケジューリング部113に通知する。
The feedback signal
(スケジューリング過程A2)
スケジューリング部113では、フィードバック信号受信処理部112より通知された各ユーザ端末の伝搬路ベクトルh(k)(1≦k≦K)と、所要通信品質情報取得部114より通知された各ユーザ端末の所要通信品質情報とに基づき、スケジューリングを行う。本実施形態におけるスケジューリングの詳細は後述する。ここでのスケジューリングとは、基地局10が、通信するユーザ端末を選択することを指し、スケジューリング部113はスケジューリングの結果として、選択されたユーザ端末と、このときの送信ウェイトと、各ユーザ端末の受信品質(あるいはチャネル容量)とを、スケジューリング情報としてデータ信号送信処理部111に通知する。
(Scheduling process A2)
In the
(ユーザデータ送信過程A3)
データ信号送信処理部111ではスケジューリング部113より通知されたスケジューリング情報(選択したユーザ端末と、このときの送信ウェイトと、各ユーザ端末の受信品質(あるいはチャネル容量))に基づき、上位情報信号処理部130が保持するユーザデータを、各ユーザ端末の送信ウェイトにより形成されるビームのストリームに割り当て、送信する処理を行う。
(User data transmission process A3)
In the data signal
具体的には、選択された各ユーザ端末へのユーザデータを、各ユーザ端末の受信品質(あるいはチャネル容量)に見合った符号化率および変調方式により符号化および変調し、変調された各データに対し、各ユーザ端末の送信ウェイトを乗算する。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。送信ウェイト乗算後のデジタル信号はアナログ回路120に送られる。
Specifically, the user data to each selected user terminal is encoded and modulated at a coding rate and modulation scheme that matches the reception quality (or channel capacity) of each user terminal, and the modulated data is converted into each modulated data. On the other hand, the transmission weight of each user terminal is multiplied. As the encoding scheme / modulation scheme, any scheme may be used as long as it can be decoded and demodulated by the user terminal. The digital signal after transmission weight multiplication is sent to the
アナログ回路120は、主として、データ信号送信処理部111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、得られたアナログ信号をアンテナ140を介して送信する。送信時のアナログ回路120は、フィルタ、デジタルアナログ(D/A)変換器、周波数変調器、電力増幅器を含む一般的な構成であり、詳細な説明は省略する。
The
以下に本実施形態における具体的なスケジューリング方法を説明する。 A specific scheduling method according to this embodiment will be described below.
本実施形態におけるスケジューリング手順では送信アンテナとユーザ端末との全組み合わせのうち、各ユーザ端末が所要通信品質を満たす組み合わせが1つでも存在すれば、このときの組み合わせの1つを選択して、スケジューリングを終了する。各ユーザ端末が所要通信品質を満たす組み合わせが1つも存在しなければ、送信アンテナ数、すなわち選択ユーザ数を1つ下げて、同様の処理を行うことを繰り返す。 In the scheduling procedure in the present embodiment, if there is at least one combination that satisfies the required communication quality for each user terminal among all combinations of the transmission antenna and the user terminal, one of the combinations at this time is selected and scheduling is performed. Exit. If there is no combination that satisfies the required communication quality for each user terminal, the number of transmission antennas, that is, the number of selected users is decreased by 1, and the same process is repeated.
図10は本実施形態におけるスケジューリング手順を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing a scheduling procedure in the present embodiment.
基地局10のアンテナ数をNtとする。スケジューリング部113は各ユーザ端末のフィードバック情報(送受信機間伝搬路行列)と、各ユーザ端末の所要通信品質情報を保持しているものとする。
Let N t be the number of antennas of the
(3−1)使用アンテナ数mを、基地局10のアンテナ数Nt(最大数)とする(m=Nt)。すなわち、使用ビーム数(ユーザ数)を最大数(=送信アンテナ数)から検討開始する。 (3-1) The number m of used antennas is defined as the number of antennas Nt (maximum number) of the base station 10 (m = Nt). That is, the examination starts from the maximum number (= number of transmission antennas) of the number of used beams (number of users).
(3−2)使用アンテナm本と、全ユーザ端末のうちのmユーザ端末との全組み合わせについて、各ユーザ端末の受信品質を算出する。受信品質はたとえば以下に示す計算方法に基づき計算できる。 (3-2) The reception quality of each user terminal is calculated for all combinations of m used antennas and m user terminals among all user terminals. The reception quality can be calculated based on the following calculation method, for example.
M(1≦M≦Nt)多重時のユーザ端末の組み合わせQにおける伝搬路行列HQは、各ユーザ端末の伝搬路ベクトルを割り当てられた送信アンテナの順に組み合わせることで次式のように表すことができる。
ZF法では伝搬路行列の逆行列を送信ウェイトとすることでユーザ間の干渉を抑圧する。送信ウェイトVは次式(9)で表わされる。
ここで受信品質γkを用いてk番目のユーザ端末が得られるチャネル容量R(k)は、次式(12)により表される。
また総チャネル容量CQは次式(13)で表される。
上記に基づき、使用アンテナm本と、mユーザ端末との全組み合わせについて、各ユーザ端末の受信品質を算出したら、mユーザ端末が各々の所要通信品質を満たすような組み合わせが存在するかどうかを検査し、存在すれば(YES)、ステップ(3−3)へ進み、存在しなければ(NO)、ステップ(S3−4)に進む。この際、なんらかの規範により第2の実施形態のようにM0台のユーザ端末(優先端末)があらかじめ選択されている場合には、当該M0台のユーザ端末が含まれる組み合わせを選択するものとする。 Based on the above, when the reception quality of each user terminal is calculated for all combinations of m antennas used and m user terminals, it is checked whether there is a combination that satisfies the required communication quality of each m user terminal. If it exists (YES), the process proceeds to step (3-3). If not (NO), the process proceeds to step (S3-4). At this time, if M 0 user terminals (priority terminals) are selected in advance as in the second embodiment according to some standard, a combination including the M 0 user terminals is selected. To do.
(3−3)上記組み合わせにおけるユーザ端末の集合をQとし、式(9)により得られる送信ウェイトV、式(12)により得られる各ユーザ端末のチャネル容量の集合(あるいは受信品質の集合)Dをスケジューリング結果とする。 (3-3) A set of user terminals in the above combination is Q, a transmission weight V obtained by Expression (9), and a set of channel capacities (or reception quality sets) D of each user terminal obtained by Expression (12). Is the scheduling result.
上記組み合わせが複数存在する場合には例えば式(13)により算出される総チャネル容量が最大の組み合わせにおけるユーザ端末の集合をQとして選択し、これに対応する送信ウェイトV、各ユーザ端末のチャネル容量の集合(受信品質の集合)Dをスケジューリング結果とする。 When there are a plurality of the above combinations, for example, a set of user terminals in the combination having the maximum total channel capacity calculated by the equation (13) is selected as Q, and the corresponding transmission weight V and channel capacity of each user terminal are selected. A set (received quality set) D is a scheduling result.
他の選択方法としてユーザ端末宛のユーザデータの発生から現在までの遅延時間が最大である組み合わせ、優先度が最大であるユーザ端末を含む組み合わせ、あるいは前記遅延時間および優先度を合わせたメトリックが最大の組み合わせを選択してもよい。あるいは、総チャネル容量と遅延時間と優先度を合わせたメトリックが最大のユーザを含む組み合わせを選択してもよい。あるいは前者または後者の前記メトリックの総計が最大となる組み合わせを選択してもよい。 As another selection method, a combination in which the delay time from the generation of user data addressed to the user terminal to the present is the maximum, a combination including the user terminal having the highest priority, or a metric combining the delay time and the priority is the maximum You may select the combination. Alternatively, a combination including a user having a maximum metric including the total channel capacity, delay time, and priority may be selected. Alternatively, a combination that maximizes the sum of the former or latter metrics may be selected.
(3−4)使用アンテナ数mを1つ下げ(m=m-1)、使用アンテナ数mが1以上かどうかを判定し((3−5))、1以上であれば(YES)、ステップ(3−2)へ戻る。使用アンテナ数mが1未満であれば(NO)、通信可能なユーザ端末が存在しないと判定し((3−6))、スケジューリングを終了する。 (3-4) Decrease the number of used antennas m by 1 (m = m−1), determine whether the number of used antennas m is 1 or more ((3-5)), and if 1 or more (YES), Return to step (3-2). If the number m of used antennas is less than 1 (NO), it is determined that there is no user terminal capable of communication ((3-6)), and the scheduling ends.
以上のように、本実施形態によれば、ユーザ端末からフィードバックされる情報が送受信機アンテナ間の伝搬路応答を要素とする伝搬路行列であるビームフォーミング法であっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, even if the information fed back from the user terminal is the beam forming method which is a propagation path matrix having the propagation path response between the transceiver antennas as an element, the first embodiment The same effect can be obtained.
(第4の実施形態)
本実施形態における基地局およびユーザ端末の構成は基本的に図1、図4および図5と同様であり、データ送信までの一連の流れも基本的に図3のフローチャートの流れと同一である。
(Fourth embodiment)
The configurations of the base station and user terminal in this embodiment are basically the same as those in FIGS. 1, 4 and 5, and the series of flow up to data transmission is also basically the same as the flow of the flowchart in FIG.
本実施形態がここまでに述べた第1〜3の実施形態と異なる点は、スケジューリング実行時に、所要通信品質を満たすユーザ端末をできるだけ多く選択する本発明のスケジューリング方法(第1〜第3の実施形態のいずれかのスケジューリング方法)と、チャネル容量を規範とする(最大化する)スケジューリング方法(たとえばGreedy方法)とを状況に応じて切り替える点にある。本実施形態において、スケジューリング部113は、チャネル容量を規範とするスケジューリング方法を実行する第2のスケジューリング手段と、スケジューリング方法を切り替えるスケジューリング制御手段とを含んでいる。
The present embodiment differs from the first to third embodiments described so far in that the scheduling method of the present invention (first to third implementations) for selecting as many user terminals as possible that satisfy the required communication quality when executing scheduling. Any scheduling method) and a scheduling method based on (maximizing) channel capacity (for example, the Greedy method) are switched according to the situation. In the present embodiment, the
図11は本実施形態におけるスケジューリング手順を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart showing a scheduling procedure in the present embodiment.
基地局10のアンテナ数をNtとする。スケジューリング部113は各ユーザ端末からのフィードバック情報(各ビームに対する受信状態の情報あるいは送受信機アンテナ間の伝搬路行列)と、所要通信品質の情報とを保持しているものとする。また、データを優先的に送信するべきユーザ端末(優先端末)があらかじめ選択されている場合には、該ユーザ端末の情報も保持しているものとする。
Let N t be the number of antennas of the
(4−1)スケジューリングにおいて本発明のスケジューリングと、チャネル容量を最大化するスケジューリングとのどちらが必要かを決定する。すなわち所要通信品質を満たすユーザ数を規範とするスケジューリングと、チャネル容量を規範とするスケジューリングとのいずれが必要がを決定する。 (4-1) In scheduling, it is determined whether scheduling according to the present invention or scheduling that maximizes channel capacity is necessary. That is, it is determined which one of the scheduling based on the number of users satisfying the required communication quality and the scheduling based on the channel capacity is necessary.
このとき、判断基準として、あらかじめデータを優先的に送信するべきユーザ端末(優先端末)が選択されていれば、当該ユーザ端末宛のユーザデータの種類に応じて判断しても良いし、当該ユーザ端末(優先端末)の所要通信品質で判断しても良い。たとえばユーザデータの種類がインターネットデータであればチャネル容量を規範とするスケジューリング方法が必要であると判断し、VoIPデータであれば本発明のスケジューリング方法が必要であると判断する。 At this time, if a user terminal (priority terminal) to which data is to be preferentially transmitted is selected in advance as a determination criterion, the determination may be made according to the type of user data addressed to the user terminal. You may judge with the required communication quality of a terminal (priority terminal). For example, if the type of user data is Internet data, it is determined that a scheduling method based on the channel capacity is necessary, and if it is VoIP data, it is determined that the scheduling method of the present invention is necessary.
または、基地局10が持っている送信すべき全部のユーザデータあるいは、送信優先度の高い(たとえば所定値以上)一部のユーザデータの種類の割合に応じて判断しても良い。あるいは、ユーザ端末数、または、送信すべきユーザデータが存在するユーザ端末数で判断しても良い。
Alternatively, the determination may be made according to the ratio of all types of user data that the
または、両スケジューリング方法をとを周期的に切り替えても良く、あるいは、時刻とスケジューリング回数とに基づき切り替えてもよい。時刻はたとえばシステムクロックから取得できる。 Alternatively, both scheduling methods may be switched periodically, or may be switched based on the time and the number of times of scheduling. The time can be obtained from the system clock, for example.
または、フィードバック情報から例えば下記の式(14)により算出されるユーザ全体の空間相関値EZにより判断しても良い。
各ユーザ端末からのフィードバック情報が各ビームに対する受信状態を要素とする受信状態ベクトルであり、i番目とj番目のユーザ端末からフィードバックされる受信状態ベクトルがそれぞれg(i)、g(j)で表わされる場合には
また、各ユーザ端末からのフィードバック情報が送受信機間の伝搬路応答を要素とする伝搬路ベクトルであり、i番目とj番目のユーザ端末からフィードバックされる伝搬路ベクトルがそれぞれh(i)、h(j)で表わされる場合には
ユーザ全体の空間相関値および2ユーザの空間相関値の算出方法は式(14)、式(15)、式(16)だけに限定せず、組み合わせるユーザ端末の空間的な関係の指標が得られるのであれば他の算出方法を用いても良い。 The calculation method of the spatial correlation value of the entire user and the spatial correlation value of the two users is not limited to the formula (14), the formula (15), and the formula (16), and an index of the spatial relationship of the user terminals to be combined is obtained. If it is, you may use another calculation method.
以上のような判断基準により状況を判断し、本発明のスケジューリングが必要の場合には(YES)、ステップ(4−2)へ進み、チャネル容量を規範とするスケジューリングが必要な場合には(NO)、ステップ(4−3)へ進む。 The situation is judged based on the above criteria, and if scheduling of the present invention is necessary (YES), the process proceeds to step (4-2), and if scheduling based on the channel capacity is necessary (NO) ), Go to step (4-3).
(4−2)所要通信品質を満たすユーザ数の最大化するスケジューリング方法を実行する。具体的には第1〜3の実施形態におけるスケジューリング方法のいずれかを実行する。 (4-2) A scheduling method for maximizing the number of users satisfying the required communication quality is executed. Specifically, one of the scheduling methods in the first to third embodiments is executed.
(4−3)チャネル容量の最大化するスケジューリング方法を実行する。具体例として、例えばGreedy方法があるが、他のチャネル容量を最大化するスケジューリング方法であれば、異なるスケジューリング方法を用いてもよい。 (4-3) A scheduling method for maximizing the channel capacity is executed. As a specific example, for example, there is a Greedy method, but a different scheduling method may be used as long as it is a scheduling method that maximizes other channel capacity.
以上のように、本実施形態によれば、状況に応じてスケジューリング方法を最適なものに切り替えることができるため、さまざまなアプリケーションが入り混じった無線通信システムにおいて、サービス全体の品質を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the scheduling method can be switched to an optimum one according to the situation, so that the quality of the entire service can be improved in a wireless communication system in which various applications are mixed. it can.
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、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、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, the digital signal processing unit in the base station, the feedback signal reception processing unit, the scheduling unit, the data signal transmission processing unit, etc., and the digital signal processing unit, the data signal reception processing unit, the feedback signal transmission processing unit in the user terminal, This can be realized by causing a processor mounted on the computer apparatus 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 may be stored 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・・・基地局
110・・・デジタル信号処理部
111・・・データ信号送信処理部
112・・・フィードバック信号受信処理部
113・・・スケジューリング部
114・・・所要通信品質情報取得部
120・・・アナログ回路
130・・・上位情報信号処理部
140・・・アンテナ
20・・・ユーザ端末
210・・・デジタル信号処理部
211・・・データ信号受信処理部
212・・・フィードバック信号送信処理部
220・・・アナログ回路
230・・・上位情報信号処理部
240・・・アンテナ
10 ... Base station
110 ・ ・ ・ Digital signal processor
111 ... Data signal transmission processing unit
112 ... Feedback signal reception processing unit
113 ・ ・ ・ Scheduling part
114 ・ ・ ・ Required communication quality information acquisition unit
120 ・ ・ ・ Analog circuit
130 ... Upper information signal processor
140 ... antenna
20 ... User terminal
210 ... Digital signal processor
211 ... Data signal reception processing section
212 ... Feedback signal transmission processing unit
220 ・ ・ ・ Analog circuit
230 ... Upper information signal processor
240 ... antenna
Claims (25)
前記複数のアンテナを用いてm(mは1以上の整数)個のビームを形成する第1のビーム形成手段と、
前記m個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個のビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得手段と、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成手段と、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする基地局。 A base station that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
First beam forming means for forming m (m is an integer of 1 or more) beams using the plurality of antennas;
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal in each of the m beams;
Receiving state value receiving means for receiving the receiving state values of the m beams from each of the wireless terminals;
Communication quality acquisition means for acquiring required communication quality information required by each wireless terminal;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) scheduling means for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
Second beam forming means for forming the n beams respectively corresponding to the n radio terminals determined by the scheduling means;
Data transmitting means for transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
A base station characterized by comprising:
前記m個のビームに対して各々の所要通信品質を満たすような無線端末の割り当てがないときは、前記m個のビームのうち使用するm−1個のビームと、前記m−1個のビームを割り当てるm−1台の無線端末とを決定することを特徴とする請求項1に記載の基地局。 The scheduling means determines m beams as the n beams to be used, determines m wireless terminals to which the m beams are allocated,
When no radio terminal is assigned to satisfy the required communication quality for the m beams, m−1 beams to be used among the m beams and the m−1 beams are used. The base station according to claim 1, wherein m−1 wireless terminals to be assigned are determined.
特定したビームを対象に、前記所要通信品質と、前記m個のビームに対する前記受信状態値から求まる通信品質との差分が最小の無線端末を検出し、検出した無線端末の当該差分が最大のビームを検出し、
前記m個のビームから、検出したビームを除いたm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の基地局。 The scheduling means targets the m beams when there is no radio terminal assignment that satisfies each required communication quality for any of the m-1 beam combinations in the m beams. Identifying a beam in which all of the plurality of wireless terminals do not satisfy the required communication quality,
For the identified beam, a radio terminal having a minimum difference between the required communication quality and the communication quality obtained from the reception state value for the m beams is detected, and the beam having the maximum difference of the detected radio terminal is detected. Detect
Using m−1 beams obtained by removing detected beams from the m beams, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams are used. The base station according to claim 2, wherein m−2 wireless terminals to be allocated are determined.
前記m個のビームと前記複数の無線端末とから生成される、m−1個のビームと、m−1台の前記無線端末との組み合わせのそれぞれについて、各前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たさないビームの個数を計算し、
計算した個数が最小である前記組み合わせを選択し、
選択した組み合わせに含まれるm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の基地局。 The scheduling means, when there is no radio terminal allocation that satisfies the required communication quality for any of the m-1 beam combinations in the m beams,
For each combination of m-1 beams and m-1 radio terminals generated from the m beams and the plurality of radio terminals, each of the radio terminals has the required communication. Calculate the number of beams that do not meet quality,
Select the combination with the smallest calculated number,
Using m−1 beams included in the selected combination, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams to which the m−2 beams are allocated. The base station according to claim 2, wherein a base station is determined.
前記m個のビームと前記複数の無線端末とから生成される、m−1個のビームと、m−1台の前記無線端末との組み合わせのそれぞれについて、各前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たさないビームを特定し、
特定したビームを対象に、前記所要通信品質と、前記m−1個の各ビームに対する前記受信状態値から求まる通信品質との差分が最小の無線端末を検出し、
検出した無線端末の前記差分を前記特定したビームの全てについて合計し、
合計値が最小である前記組み合わせを選択し、
選択した組み合わせに含まれるm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の基地局。 The scheduling means, when there is no radio terminal allocation that satisfies the required communication quality for any of the m-1 beam combinations in the m beams,
For each combination of m-1 beams and m-1 radio terminals generated from the m beams and the plurality of radio terminals, each of the radio terminals has the required communication. Identify beams that do not meet quality,
For the identified beam, a wireless terminal having a minimum difference between the required communication quality and the communication quality obtained from the reception state value for each of the m−1 beams is detected;
Sum the differences of the detected wireless terminals for all of the identified beams;
Select the combination with the smallest total value,
Using m−1 beams included in the selected combination, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams to which the m−2 beams are allocated. The base station according to claim 2, wherein a base station is determined.
前記スケジューリング手段は、前記優先端末を含むように各前記ビームを割り当てる無線端末を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の基地局。 Of the plurality of wireless terminals, further comprising a priority terminal specifying means for specifying a priority terminal to which data should be transmitted with priority,
The base station according to claim 1, wherein the scheduling means determines a radio terminal to which each beam is allocated so as to include the priority terminal.
前記m個のビームを対象に、前記優先端末について、前記m個のビームに対する前記受信状態値から求まる前記通信品質が最小のビームを検出し、
前記m個のビームのうち、検出したビームを除いたm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを、前記優先端末を含むように、決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の基地局。 The scheduling means, when there is no terminal assignment to each beam to include the priority terminal,
Detecting the beam having the minimum communication quality obtained from the reception state value for the m beams for the priority terminal for the m beams,
Of the m beams, m−1 beams excluding detected beams are used, and m−2 beams to be used among the m−1 beams and the m−2 beams are used. The base station according to claim 6, wherein m−2 wireless terminals to be assigned are determined so as to include the priority terminal.
前記使用するn個のビームとしてm個のビームを決定し、前記m個のビームに対して、まず前記優先端末を割り当て、次いで残りのビームに対して、前記優先端末と異なる非優先端末を順次割り当て、
前記優先端末の割り当てが成功したが、前記非優先端末の割り当てが失敗したとき、
前記残りのビームのうち前記所要通信品質を満たす非優先端末が存在しなかったビームを対象に、前記所要通信品質と、前記m個のビームに対する前記受信状態値から求まる通信品質との差分が最小の非優先端末を検出し、検出した非優先端末の当該差分が最大のビームを検出し、
前記m個のビームから、検出したビームを除いたm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを、前記優先端末を含むように、決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の基地局。 The scheduling means includes
M beams are determined as the n beams to be used, the priority terminals are first assigned to the m beams, and then non-priority terminals different from the priority terminals are sequentially assigned to the remaining beams. allocation,
When the priority terminal assignment succeeds, but the non-priority terminal assignment fails,
The difference between the required communication quality and the communication quality obtained from the reception state value for the m beams is the minimum for the beam for which no non-priority terminal satisfying the required communication quality exists among the remaining beams. Non-priority terminals are detected, the beam having the largest difference between the detected non-priority terminals is detected
Using m−1 beams obtained by removing detected beams from the m beams, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams are used. The base station according to claim 6, wherein the m-2 radio terminals to be allocated are determined so as to include the priority terminals.
前記使用するn個のビームとしてm個のビームを決定し、前記m個のビームを割り当てるm台の無線端末を、前記優先端末を含むように決定し、
前記優先端末を含むような各前記ビームへの端末割り当てが存在しないとき、前記m個のビームのうち使用するm−1個のビームと、前記m−1個のビームを割り当てるm−1台の無線端末とを前記優先端末を含むように決定し、
前記m個のビームにおけるm−1個のビームの組み合わせのいずれについても、前記優先端末を含むような割り当てがないときは、
前記m個のビームと前記複数の無線端末とから生成される、m−1個のビームと、前記優先端末を含むm−1台の前記無線端末との組み合わせのそれぞれについて、各前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たさないビームの個数を計算し、
計算した個数が最小である前記組み合わせを選択し、
選択した組み合わせに含まれるm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを、前記優先端末を含むように、決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の基地局。 The scheduling means includes
Determining m beams as the n beams to be used, and determining m wireless terminals to which the m beams are allocated so as to include the priority terminals;
When there is no terminal allocation to each of the beams including the priority terminal, m−1 beams to be used among the m beams and m−1 beams to which the m−1 beams are allocated. A wireless terminal to include the priority terminal,
When there is no assignment to include the priority terminal for any of the m-1 beam combinations in the m beams,
For each combination of m−1 beams generated from the m beams and the plurality of wireless terminals and m−1 wireless terminals including the priority terminal, each wireless terminal Calculate the number of beams that do not satisfy each of the required communication quality,
Select the combination with the smallest calculated number,
Using m−1 beams included in the selected combination, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams to which the m−2 beams are allocated. The base station according to claim 6, wherein a radio terminal is determined so as to include the priority terminal.
前記使用するn個のビームとしてm個のビームを決定し、前記m個のビームを割り当てるm台の無線端末を、前記優先端末を含むように決定し、
前記優先端末を含むような各前記ビームへの端末割り当てが存在しないとき、前記m個のビームのうち使用するm−1個のビームと、前記m−1個のビームを割り当てるm−1台の無線端末とを前記優先端末を含むように決定し、
前記m個のビームにおけるm−1個のビームの組み合わせのいずれについても、前記優先端末を含むような割り当てがないときは、
前記m個のビームと前記複数の無線端末とから生成される、m−1個のビームと、前記優先端末を含むm−1台の前記無線端末との組み合わせのそれぞれについて、各前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たさないビームを特定し、
特定したビームを対象に、前記所要通信品質と、前記m−1個の各ビームに対する前記受信状態値から求まる通信品質との差分が最小の無線端末を検出し、
検出した無線端末の前記差分を前記特定したビームの全てについて合計し、
合計値が最小である前記組み合わせを選択し、
選択した組み合わせに含まれるm−1個のビームを用いて、前記m−1個のビームのうち使用するm−2個のビームと、前記m−2個のビームを割り当てるm−2台の前記無線端末とを、前記優先端末を含むように、決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の基地局。 The scheduling means includes
Determining m beams as the n beams to be used, and determining m wireless terminals to which the m beams are allocated so as to include the priority terminals;
When there is no terminal allocation to each of the beams including the priority terminal, m−1 beams to be used among the m beams and m−1 beams to which the m−1 beams are allocated. A wireless terminal to include the priority terminal,
When there is no assignment to include the priority terminal for any of the m-1 beam combinations in the m beams,
For each combination of m−1 beams generated from the m beams and the plurality of wireless terminals and m−1 wireless terminals including the priority terminal, each wireless terminal Identify each beam that does not meet the required communication quality,
For the identified beam, a wireless terminal having a minimum difference between the required communication quality and the communication quality obtained from the reception state value for each of the m−1 beams is detected;
Sum the differences of the detected wireless terminals for all of the identified beams;
Select the combination with the smallest total value,
Using m−1 beams included in the selected combination, m−2 beams to be used among the m−1 beams and m−2 beams to which the m−2 beams are allocated. The base station according to claim 6, wherein a radio terminal is determined so as to include the priority terminal.
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の基地局。 The scheduling means generates a plurality of combinations of the n beams and the n radio terminals so that each of the wireless terminals satisfies the required communication quality, and is calculated for each of the plurality of combinations. The base station according to any one of claims 1 to 10, wherein one of the plurality of combinations is selected based on a total channel capacity.
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の基地局。 The scheduling means generates a plurality of combinations of the n beams and the n radio terminals so that each of the radio terminals satisfies the required communication quality, and each of the radios included in the plurality of the combinations The base according to any one of claims 1 to 11, wherein one of the plurality of combinations is selected based on an elapsed time from generation of data to be transmitted to a terminal. Bureau.
前記スケジューリング手段は、各前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすような前記n個のビームと前記n台の無線端末との組み合わせを複数生成し、複数の前記組み合わせに含まれる各前記無線端末について設定された優先度に基づいて、前記複数の組み合わせの中から1つの前記組み合わせを選択する
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の基地局。 Priorities are set in advance for each of the plurality of wireless terminals,
The scheduling means generates a plurality of combinations of the n beams and the n radio terminals so that each of the radio terminals satisfies the required communication quality, and each of the radios included in the plurality of the combinations The base station according to any one of claims 1 to 12, wherein one of the plurality of combinations is selected based on a priority set for a terminal.
スケジューリングを行う前記第1のスケジューリング手段および前記第2のスケジューリング手段を切り替えるスケジューリング制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか一項に記載の基地局。 A second scheduling means for performing scheduling based on the total channel capacity;
Scheduling control means for switching between the first scheduling means and the second scheduling means for performing scheduling;
The base station according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項14に記載の基地局。 When there is a priority terminal to which data is to be transmitted with priority among the plurality of wireless terminals, the scheduling control means determines the type of data to be transmitted to the priority terminal or the required communication quality of the priority terminal. The base station according to claim 14, wherein the first and second scheduling means are switched accordingly.
ことを特徴とする請求項14に記載の基地局。 The base station according to claim 14, wherein the scheduling control means switches between the first scheduling means and the second scheduling means in accordance with a ratio of types of data to be transmitted to each of the plurality of wireless terminals. .
前記スケジューリング制御手段は、所定値以上の優先度をもつ各前記無線端末の各々へ送信するデータの種類の割合に応じて前記第1および第2のスケジューリング手段の切り替えを行う
ことを特徴とする請求項14に記載の基地局。 A priority is set for each of the plurality of wireless terminals,
The scheduling control means performs switching between the first and second scheduling means according to a ratio of types of data to be transmitted to each of the wireless terminals having a priority level equal to or higher than a predetermined value. Item 15. The base station according to Item 14.
ことを特徴とする請求項14に記載の基地局。 15. The scheduling control unit performs switching between the first and second scheduling units according to the number of the plurality of wireless terminals or a spatial correlation between the plurality of wireless terminals. The listed base station.
前記スケジューリング制御手段は、前記システムクロックの時刻、およびスケジューリングの実行回数に応じて前記第1および第2のスケジューリング手段の切り替えを行う
ことを特徴とする請求項14に記載の基地局。 A system clock,
The base station according to claim 14, wherein the scheduling control means switches between the first and second scheduling means according to the time of the system clock and the number of times of scheduling.
前記m個のアンテナのそれぞれによりパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
各前記無線端末の各々から前記m個のアンテナとの間の伝搬路応答の情報を受信する伝搬路応答受信手段と、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得手段と、
各前記無線端末の前記m個のアンテナに対する伝搬路応答の情報に基づき、前記n台の前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のアンテナのうち使用するn(1≦n≦m)個の前記アンテナと、前記n個のアンテナを割り当てるn台の無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記n台の各無線端末にそれぞれ割り当てられたアンテナとそれぞれの前記伝搬路応答の情報とに従い、前記n台の各無線端末に対してn個のビームを形成するビーム形成手段と、
各前記無線端末に対して形成されたビームにより各前記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、
を備えたことを特徴とする基地局。 A base station that communicates with a plurality of wireless terminals using m (m is an integer of 1 or more) antennas,
Pilot signal transmitting means for transmitting a pilot signal by each of the m antennas;
Propagation path response receiving means for receiving propagation path response information from each of the wireless terminals to the m antennas;
Communication quality acquisition means for acquiring required communication quality information required by each wireless terminal;
Based on the information on the channel response to the m antennas of each of the wireless terminals, n (1 ≦ n ≦ m) scheduling means for determining n antennas and n wireless terminals to which the n antennas are assigned;
Beam forming means for forming n beams for each of the n radio terminals according to the antenna assigned to each of the n radio terminals and the information of the propagation path response;
Data transmitting means for transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
A base station characterized by comprising:
前記m個のアンテナに対して各々の所要通信品質を満たすような無線端末の割り当てがないときは、前記m個のアンテナのうち使用するm−1個のアンテナと、前記m−1個のアンテナを割り当てるm−1台の無線端末とを決定する
ことを特徴とする請求項20に記載の基地局。 The scheduling means determines m antennas as the n antennas to be used, determines m wireless terminals to which the m antennas are allocated,
When there is no wireless terminal assignment that satisfies the required communication quality for the m antennas, m-1 antennas to be used among the m antennas and the m-1 antennas. 21. The base station according to claim 20, wherein m−1 wireless terminals to be assigned are determined.
スケジューリングを行う前記第1のスケジューリング手段および前記第2のスケジューリング手段を切り替えるスケジューリング制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項20に記載の基地局。 A second scheduling means for performing scheduling based on the total channel capacity;
Scheduling control means for switching between the first scheduling means and the second scheduling means for performing scheduling;
The base station according to claim 20, further comprising:
前記複数のアンテナを用いてm(mは1以上の整数)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個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個の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、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得ステップと、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする通信プログラム。 A communication program executed in a computer that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming m (m is an integer of 1 or more) beams 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 reception state values of the m beams from each of the wireless terminals;
A communication quality acquisition step of acquiring information on required communication quality required by each of the wireless terminals;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) a scheduling step for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
A second beam forming step of forming the corresponding n beams for each of the n wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
A communication program comprising:
前記複数のアンテナを用いてm(mは1以上の整数)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個のビームのそれぞれ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、
各前記無線端末の各々から前記m個の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、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得ステップと、
各前記無線端末の前記m個のビームに対する受信状態値に基づき、前記n台の無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のビームのうち使用するn(1≦n≦m)個のビームと、前記n個のビームを割り当てるn台の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って決定された前記n台の各無線端末に対しそれぞれ対応する前記n個のビームを形成する第2のビーム形成ステップと、
前記各無線端末に対して形成されたビームにより前記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、
を備えたことを特徴とする通信方法。 A communication method executed in a computer that communicates with a plurality of wireless terminals using a plurality of antennas,
A first beam forming step of forming m (m is an integer of 1 or more) beams 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 reception state values of the m beams from each of the wireless terminals;
A communication quality acquisition step of acquiring information on required communication quality required by each of the wireless terminals;
Based on the reception state value for the m beams of each of the radio terminals, n (1 ≦ n ≦) used among the m beams so that the n radio terminals satisfy the required communication quality. m) a scheduling step for determining n beams and n radio terminals to which the n beams are allocated;
A second beam forming step of forming the corresponding n beams for each of the n wireless terminals determined by the scheduling step;
A data transmission step of transmitting data to each wireless terminal by a beam formed for each wireless terminal;
A communication method comprising:
前記m個のアンテナのそれぞれにより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、
各前記無線端末の各々から前記m個のアンテナとの間の伝搬路応答の情報を受信する伝搬路応答受信ステップと、
各前記無線端末がそれぞれ必要とする所要通信品質の情報を取得する通信品質取得ステップと、
各前記無線端末の前記m個のアンテナに対する伝搬路応答の情報に基づき、前記n台の前記無線端末がそれぞれの前記所要通信品質を満たすように、前記m個のアンテナのうち使用するn(1≦n≦m)個の前記アンテナと、前記n個のアンテナを割り当てるn台の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n台の各無線端末にそれぞれ割り当てられたアンテナとそれぞれの前記伝搬路応答の情報とに従い、前記n台の各無線端末に対してn個のビームを形成するビーム形成ステップと、
各前記無線端末に対して形成されたビームにより各前記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、
を備えたことを特徴とする通信プログラム。 A communication program executed in a computer that communicates with a plurality of wireless terminals using m (m is an integer of 1 or more) antennas,
A pilot signal transmission step of transmitting a pilot signal by each of the m antennas;
A channel response receiving step for receiving channel response information between each of the wireless terminals and the m antennas;
A communication quality acquisition step of acquiring information on required communication quality required by each of the wireless terminals;
Based on the information on the channel response to the m antennas of each of the wireless terminals, n (1 ≦ n ≦ m) scheduling steps for determining the antennas and n wireless terminals to which the n antennas are assigned;
A beam forming step of forming n beams for each of the n radio terminals in accordance with antennas respectively assigned to the n radio terminals and information of the propagation path responses;
A data transmission step of transmitting data to each of the wireless terminals by a beam formed for each of the wireless terminals;
A communication program comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008076351A JP2009232256A (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Base station, radio communication method, and communication program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008076351A JP2009232256A (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Base station, radio communication method, and communication program |
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JP2008076351A Pending JP2009232256A (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Base station, radio communication method, and communication program |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011120015A (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Ntt Docomo Inc | Radio base station, relay apparatus and radio communication method |
CN107888244A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 中兴通讯股份有限公司 | A kind of method and apparatus that user plane functions enhancing is realized in wireless communication system |
US10567067B2 (en) | 2017-03-13 | 2020-02-18 | Fujitsu Limited | Wireless base station, wireless communication method, and wireless communication system |
US10992352B2 (en) | 2018-09-20 | 2021-04-27 | Fujitsu Limited | Base station apparatus, selection method, and terminal device |
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2008
- 2008-03-24 JP JP2008076351A patent/JP2009232256A/en active Pending
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