JP2011151684A

JP2011151684A - Base station device

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Publication number: JP2011151684A
Application number: JP2010012517A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Mochida; 英史持田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-08-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance flexibility of resource assignment in space multiplex scheduling. <P>SOLUTION: A base station device 1 includes a scheduling part 11 for performing space multiplex scheduling for a plurality of user terminals 2a, 2b, and further includes a signal separating part 12 for separating a space multiplex signal into signals of the respective user terminals. The signal separating part 12 performs adaptive array processing to the space multiplex signal, regarding the signal to be separated and extracted from one user terminal 2a as a desired signal, and regarding the signal space-multiplexed with the desired signal from the other user terminal 2b as an interference signal, thereby obtaining the signals from the respective user terminals 2a, 2b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、空間多重信号を分離する機能を有する基地局装置に関するものである。 The present invention relates to a base station apparatus having a function of separating spatially multiplexed signals.

ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ−ＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの通信規格では、ユーザ端末から基地局装置への上りリンクのスケジューリングにおいて、時間及び周波数領域のスケジューリングのほか、空間多重(ＳｐａｔｉａｌＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)スケジューリングが行われる。
空間多重スケジューリングは、同一周波数領域が同時に複数のユーザ端末に割り当てられるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）によって行われる。例えば、ＬＴＥの空間多重スケジューリングでは、同一のリソースブロック（ＲＢ；ユーザ割り当ての最小単位）が同時に複数のユーザ端末に割り当てられることになる。 In communication standards such as LTE (Long-Term Evolution), spatial scheduling (spatial division multiplexing) scheduling is performed in addition to time and frequency domain scheduling in uplink scheduling from a user terminal to a base station apparatus.
Spatial multiplexing scheduling is performed by multi-user MIMO (Multiple Input Multiple Output) in which the same frequency region is simultaneously allocated to a plurality of user terminals. For example, in LTE spatial multiplexing scheduling, the same resource block (RB; minimum unit for user allocation) is simultaneously allocated to a plurality of user terminals.

ＬＴＥの上りリンクでマルチユーザＭＩＭＯを行う場合、複数のユーザ端末の参照信号は、符号多重を用いて多重される。図７に示すように、複数のユーザ端末から同時に送信された信号ｘ₁，ｘ₂は空間多重信号となり、この空間多重信号は、基地局装置において、複数の受信アンテナで受信され、各ユーザ端末からの信号に分離される。 When performing multi-user MIMO in the uplink of LTE, the reference signals of a plurality of user terminals are multiplexed using code multiplexing. As shown in FIG. 7, signals x ₁ and x ₂ transmitted simultaneously from a plurality of user terminals become spatially multiplexed signals, and these spatially multiplexed signals are received by a plurality of receiving antennas in the base station apparatus, and each user terminal Is separated into signals from

空間多重信号の一般的な分離方法としては、Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）・ＭｉｎｉｍｕｍｕＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ（ＭＭＳＥ）などの線形分離や最尤推定がある。
ＬＴＥでは、参照信号（パイロット）について、ユーザ端末毎で異なるサイクリックシフトを用いることにより、各ユーザ端末間の直交性を確保し、空間多重を実現している。したがって、基地局装置では、チャネル行列Ｈを推定することで、受信した空間多重信号を分離し、ユーザ端末からの送信信号ｘ₁，ｘ₂の推定値を得ることができる。 As a general separation method of spatially multiplexed signals, there are linear separation and maximum likelihood estimation such as Zero-Forcing (ZF) / Minimum Mean Square Error (MMSE).
In LTE, by using a cyclic shift different for each user terminal for a reference signal (pilot), orthogonality between user terminals is ensured and spatial multiplexing is realized. Therefore, in the base station apparatus, by estimating the channel matrix H, it is possible to separate the received spatially multiplexed signals and obtain the estimated values of the transmission signals x ₁ and x ₂ from the user terminal.

上記の分離方法による空間多重信号の分離には、チャネル行列Ｈの推定が必要となるが、このためには空間多重されたユーザ端末の参照信号（パイロット）間における直交性（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）が必要となる。
したがって、非特許文献１にも記載されているように、空間多重スケジューリングでは、空間多重する複数ユーザ端末は完全に同一のＲＢが割り当てられる必要がある。 Separation of spatially multiplexed signals by the above-described separation method requires estimation of the channel matrix H. To this end, orthogonality (Orthogonal) between reference signals (pilots) of spatially multiplexed user terminals is required. Become.
Therefore, as described in Non-Patent Document 1, in spatial multiplexing scheduling, a plurality of user terminals to be spatially multiplexed must be assigned the same RB.

服部武編著、「ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ教科書」、初版、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８，ｐｐ３１２，ｐｐ３２９Takeshi Hattori, “OFDM / OFDMA Textbook”, First Edition, Impress R & D, Inc., 2008, pp312, pp329

空間多重する複数ユーザ端末は完全に同一のＲＢが割り当てられる必要があるという制約のため、空間多重の際のリソース割り当ての自由度が低いという問題が生じる。
すなわち、図８に示すように、ユーザ１と空間多重されたユーザ２は、ユーザ１と完全に同じ周波数（ＲＢ）が割り当てられる必要があり、ユーザ５と空間多重されたユーザ６もユーザ５と完全に同じ周波数（ＲＢ）が割り当てられる必要がある。このような制約は、空間多重スケジューリングを行う際に、リソース割り当ての柔軟性を低下させる。 Due to the restriction that the same RB needs to be allocated to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed, there is a problem that the degree of freedom of resource allocation at the time of spatial multiplexing is low.
That is, as shown in FIG. 8, the user 2 spatially multiplexed with the user 1 needs to be assigned the same frequency (RB) as the user 1, and the user 6 spatially multiplexed with the user 5 is also the user 5. The exact same frequency (RB) needs to be allocated. Such a restriction reduces the flexibility of resource allocation when performing spatial multiplexing scheduling.

そこで、空間多重スケジューリングを行う際のリソース割り当ての自由度を高めることを目的とする。 Thus, an object is to increase the degree of freedom of resource allocation when performing spatial multiplexing scheduling.

（１）本発明は、複数のユーザ端末に対する空間多重スケジューリング処理が可能なスケジューリング部を備えた基地局装置であって、空間多重信号を、各ユーザ端末それぞれからの信号に分離する信号分離部を備え、前記信号分離部は、分離して取り出したい一のユーザ端末からの信号を希望信号とみなすとともに、当該希望信号に空間多重されている他のユーザ端末からの信号を干渉信号とみなして、空間多重信号に対してアダプティブアレー処理を行い、各ユーザ端末それぞれからの信号を得るよう構成されていることを特徴とする基地局装置である。 (1) The present invention is a base station apparatus including a scheduling unit capable of performing spatial multiplexing scheduling processing for a plurality of user terminals, and includes a signal demultiplexing unit that separates a spatial multiplexing signal into a signal from each user terminal. The signal separation unit considers a signal from one user terminal to be separated and taken out as a desired signal, and considers signals from other user terminals spatially multiplexed on the desired signal as interference signals, A base station apparatus configured to perform adaptive array processing on a spatially multiplexed signal and obtain a signal from each user terminal.

上記本発明によれば、離して取り出したい一のユーザ端末からの信号を希望信号とみなすとともに、当該希望信号に空間多重されている他のユーザ端末からの信号を干渉信号とみなして、空間多重信号に対してアダプティブアレー処理を行い、各ユーザ端末それぞれからの信号を得ることができる。この場合、前記他のユーザ端末からのパイロット信号は必要とされない。したがって、空間多重する複数ユーザ端末は完全に同一のリソース（周波数）が割り当てられる必要があるという制約がなくなり、リソース割り当ての自由度が高まる。 According to the present invention, a signal from one user terminal to be separated and taken out is regarded as a desired signal, and a signal from another user terminal that is spatially multiplexed on the desired signal is regarded as an interference signal, and spatial multiplexing is performed. An adaptive array process is performed on the signal, and a signal from each user terminal can be obtained. In this case, pilot signals from the other user terminals are not required. Therefore, there is no restriction that the same resource (frequency) needs to be allocated to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed, and the degree of freedom of resource allocation is increased.

（２）前記基地局装置は、フェムト基地局装置であるのが好ましい。フェムトセルは比較的小さいため、マルチパスや遅延が少なく、空間多重信号に対してアダプティブアレー処理を行うのに適した状況が得られ易い。 (2) The base station device is preferably a femto base station device. Since the femtocell is relatively small, there are few multipaths and delays, and it is easy to obtain a situation suitable for performing adaptive array processing on spatially multiplexed signals.

（３）前記信号分離部は、前記複数のユーザ端末間でパイロット信号の相互相関が所定の閾値よりも小さくなるようにサイクリックシフト量が前記複数のユーザ端末毎に設定された前記パイロット信号を用いて、前記アダプティブアレー処理のためのウェイト計算を行うことができる。この場合、パイロット信号間の直交性を確保することができ、空間多重された複数ユーザ端末のパイロット信号を区別することができる。 (3) The signal demultiplexing unit determines the pilot signal in which a cyclic shift amount is set for each of the plurality of user terminals so that a cross-correlation of pilot signals between the plurality of user terminals becomes smaller than a predetermined threshold. By using it, weight calculation for the adaptive array processing can be performed. In this case, orthogonality between pilot signals can be ensured, and pilot signals of a plurality of user terminals spatially multiplexed can be distinguished.

（４）前記アダプティブアレー処理は、ユーザ割り当ての最小単位毎に計算されたウェイトを用いて行われるのが好ましい。ユーザ割り当ての最小単位では、干渉信号とみなされる信号を送信する前記他のユーザ端末が一定となるため、適切なアダプティブアレー処理が行える。 (4) It is preferable that the adaptive array process is performed using a weight calculated for each minimum unit of user allocation. Since the other user terminals that transmit signals that are regarded as interference signals are constant in the minimum user allocation unit, appropriate adaptive array processing can be performed.

（５）前記アダプティブアレー処理による信号の分離が可能であるか否かを判定する判定部を備えるのが好ましい。前記アダプティブアレー処理による信号の分離が可能であるか否かを判定することで、分離不能である場合の対処が可能となる。 (5) It is preferable to include a determination unit that determines whether or not signal separation by the adaptive array processing is possible. By determining whether or not the signals can be separated by the adaptive array processing, it is possible to cope with the case where separation is impossible.

（６）前記判定部は、干渉端末の有無を判定することで、前記アダプティブアレー処理による信号の分離が可能であるか否かを判定するのが好ましい。干渉端末が存在する場合には、前記アダプティブアレー処理による信号の分離が困難になるため、かかる判定を行うことで、そのようなケースへの対処が可能となる。 (6) It is preferable that the determination unit determines whether or not signal separation by the adaptive array processing is possible by determining presence or absence of an interference terminal. When there is an interfering terminal, it becomes difficult to separate signals by the adaptive array processing, and thus such a case can be dealt with by making such a determination.

（７）前記判定部は、前記アダプティブアレー処理による信号の分離を試みた結果に基づいて、信号の分離が可能であるか否かを判定するのが好ましい。かかる判定を行うことで、分離不能であった場合への対処が可能となる。 (7) It is preferable that the determination unit determines whether or not signal separation is possible based on a result of an attempt to separate signals by the adaptive array processing. By making such a determination, it is possible to cope with a case where separation is impossible.

（８）前記スケジューリング部は、前記判定部によって信号の分離が不可能であると判定されると、空間多重を用いないスケジューリング処理を行うか、又は、再度の空間多重スケジューリング処理を行うことができる。これにより、分離不能であった場合に適切に対処できる。 (8) When the determination unit determines that signal separation is impossible, the scheduling unit can perform a scheduling process without using spatial multiplexing or perform a second spatial multiplexing scheduling process. . Thereby, it is possible to appropriately cope with the case where separation is impossible.

本発明によれば、空間多重スケジューリングを行う際のリソース割り当ての自由度を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the freedom degree of resource allocation at the time of performing spatial multiplexing scheduling can be raised.

無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of a radio | wireless communications system. 信号分離部のブロック図である。It is a block diagram of a signal separation unit. アダプティブアレー処理による信号分離の仕方を説明する図である。It is a figure explaining the method of the signal separation by adaptive array processing. 空間多重スケジューリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of spatial multiplexing scheduling. 基地局装置の処理フローチャートである。It is a process flowchart of a base station apparatus. 本来的な意味での干渉端末の存在を示す図である。It is a figure which shows presence of the interference terminal in an original meaning. 従来の信号分離方法の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional signal separation method. 従来の空間多重スケジューリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional spatial multiplexing scheduling.

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、通信方式としてＬＴＥを例として説明するが、これに限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, LTE is described as an example of a communication method, but the present invention is not limited to this.

図１は、ＬＴＥ方式における無線通信システム（例えば、携帯電話用通信システム）を示している。この無線通信システムには、基地局装置１とユーザ端末２ａ，２ｂとが含まれる。基地局装置１は、複数のアンテナを備えており、マルチユーザＭＩＭＯ伝送が可能となっている。
また、本実施形態の基地局装置は、通信エリアが比較的小さいフェムトセルを形成するフェムト基地局装置として好適に用いられる。フェムト基地局装置は、通信エリアが比較的大きいマクロセルを形成するマクロ基地局装置では電波が届かない場所等に設置される。 FIG. 1 shows a radio communication system (for example, a mobile phone communication system) in the LTE system. This radio communication system includes a base station device 1 and user terminals 2a and 2b. The base station apparatus 1 includes a plurality of antennas and can perform multiuser MIMO transmission.
Moreover, the base station apparatus of this embodiment is suitably used as a femto base station apparatus that forms a femto cell with a relatively small communication area. The femto base station apparatus is installed in a place where radio waves do not reach in a macro base station apparatus that forms a macro cell having a relatively large communication area.

この通信システムでは、下り回線は直交周波数多重分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）が採用され、上り回線は単一キャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）が採用されている。
ＬＴＥの上り回線のフレームは、周波数多重分割により複数のユーザ端末によって共用され、基地局装置への多元接続が可能となっている。また、周波数多重に加えて、空間多重も行われる。 In this communication system, the downlink employs orthogonal frequency division division multiple access (OFDMA), and the uplink employs single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA).
The LTE uplink frame is shared by a plurality of user terminals by frequency division division, and multiple access to the base station apparatus is possible. In addition to frequency multiplexing, spatial multiplexing is also performed.

ＬＴＥでは、フレーム中にリソースブロック（ＲＢ）と呼ばれるユーザ割り当ての最小単位が設定されており、図１に示すように、１リソースブロックは、７又は６シンボル×１２サブキャリアである。ＬＴＥの上りのデータチャネルにおいては、１スロットのうちの４シンボル目においては、全サブキャリアが、既知信号である参照信号（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌ）とされており、図１では黒丸で示した。以下では、参照信号を「パイロット信号」ともいう。
１リソースブロック内における他のシンボルはデータ信号（ＤａｔａＳｉｇｎａｌ）とされており、図１では白丸で示した。 In LTE, a minimum unit of user allocation called a resource block (RB) is set in a frame. As shown in FIG. 1, one resource block is 7 or 6 symbols × 12 subcarriers. In the uplink data channel of LTE, in the fourth symbol of one slot, all subcarriers are used as reference signals (Reference Signals) that are known signals, and are indicated by black circles in FIG. Hereinafter, the reference signal is also referred to as a “pilot signal”.
Other symbols in one resource block are data signals (Data Signal), and are indicated by white circles in FIG.

基地局装置１は、上りリンク及び下りリンクにおける、ユーザへのリソース割り当て（リソースブロック割り当て）を行うスケジューリング部１１を備えている。スケジューリング部１ａは、フレーム中のリソースブロックを各ユーザ端末に割り当てる周波数多重のほか、１つのリソースブロックが複数のユーザ端末に割り当てられる空間多重も用いてスケジューリングを行うことができる。
なお、上りリンクのユーザ割り当て情報（ＭＡＰ情報）は、下りリンクのフレームにて各ユーザ端末２ａ，２ｂへ通知される。各ユーザ端末２ａ，２ｂは、基地局装置１によって割り当てられた１又は複数のリソースブロックを用いて、上りリンクの通信を行う。 The base station apparatus 1 includes a scheduling unit 11 that performs resource allocation (resource block allocation) to users in uplink and downlink. The scheduling unit 1a can perform scheduling using not only frequency multiplexing in which resource blocks in a frame are allocated to each user terminal but also spatial multiplexing in which one resource block is allocated to a plurality of user terminals.
Note that uplink user allocation information (MAP information) is reported to the user terminals 2a and 2b in downlink frames. Each user terminal 2a and 2b performs uplink communication using one or a plurality of resource blocks allocated by the base station apparatus 1.

空間多重が行われているある１つのリソースブロックに着目すると、複数のユーザ端末２ａ，２ｂが、その１つのリソースブロックの信号ｘ₁，ｘ₂を同時に送信することになる。
ＬＴＥでは、上り信号の参照信号（パイロット信号）として、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ／ＣＧＳ（ＺＣ）が用いられる。本実施形態の空間多重では、空間多重する複数ユーザ端末に対し、完全に同一のリソースブロックを割り当てずに、一部異なるリソースブロックが割り当てられる。このように、完全に同一のリソースを用いない場合、ＺＣの系列長が複数ユーザ端末においてそれぞれ異なることになる。この場合、複数ユーザ端末に対して、単に異なるサイクリックシフトを用いるだけでは、直交性が保証されない。そこで、本実施形態では、効果的に干渉除去が行えるように、パイロット信号間の互いの相互相関が小さくなる（直交性を確保するための基準となる所定の閾値を下回る）ようにパイロット信号のサイクリックシフト量が設定されている。これにより、パイロット信号間の直交性が保証され、確実に空間多重信号を分離することができる。 When attention is paid to one resource block in which spatial multiplexing is performed, a plurality of user terminals 2a and 2b transmit signals x ₁ and x ₂ of the _one resource block at the same time.
In LTE, Zadoff-Chu / CGS (ZC) is used as a reference signal (pilot signal) for an uplink signal. In the spatial multiplexing of the present embodiment, partially different resource blocks are allocated to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed without allocating completely the same resource blocks. As described above, when the completely same resource is not used, the sequence length of ZC is different among a plurality of user terminals. In this case, orthogonality is not guaranteed by simply using different cyclic shifts for a plurality of user terminals. Therefore, in the present embodiment, in order to effectively eliminate interference, the cross-correlation between pilot signals becomes small (below a predetermined threshold value that serves as a reference for ensuring orthogonality). A cyclic shift amount is set. Thereby, orthogonality between pilot signals is ensured, and spatially multiplexed signals can be reliably separated.

基地局装置１は、複数のユーザ端末２ａ，２ｂからの空間多重信号を複数の受信アンテナで受信する。基地局装置１は、受信した空間多重信号を、各ユーザ端末それぞれからの信号に分離する信号分離部１２を備えている。
信号分離部１２は、従来の一般的な信号分離方法ではなく、アダプティブアレー処理を使った信号分離を行う。図２に示すように、信号分離部１２は、アダプティブアレー処理のためのウェイト計算を行うウェイト計算部１２１ａ，１２１ｂと、パイロット信号を生成するパイロット生成部１２２ａ，１２２ｂと、アレー合成部１２３ａ，１２３ｂと、を備えている。 The base station apparatus 1 receives spatially multiplexed signals from a plurality of user terminals 2a and 2b with a plurality of receiving antennas. The base station apparatus 1 includes a signal separation unit 12 that separates the received spatially multiplexed signal into signals from the respective user terminals.
The signal separation unit 12 performs signal separation using adaptive array processing instead of a conventional general signal separation method. As shown in FIG. 2, the signal separation unit 12 includes weight calculation units 121a and 121b that perform weight calculation for adaptive array processing, pilot generation units 122a and 122b that generate pilot signals, and array synthesis units 123a and 123b. And.

図２では、第１ユーザ端末２ａからの信号を得るための第１ウェイト計算部１２１ａ、第１パイロット生成部１２２ａ、及び第１アレー合成部１２３ａと、第２ユーザ端末２ｂからの信号を得るための第２ウェイト計算部１２１ｂ、第２パイロット生成部１２２ｂ、及び第２アレー合成部１２３ｂと、を備えている。なお、ユーザ端末数は２個に限定されるものではない。 In FIG. 2, in order to obtain signals from the first user terminal 2a, the first weight calculator 121a, the first pilot generator 122a, the first array combiner 123a, and the second user terminal 2b. A second weight calculation unit 121b, a second pilot generation unit 122b, and a second array synthesis unit 123b. Note that the number of user terminals is not limited to two.

信号分離部１２は、複数（ここでは２個）のアンテナによって受信した空間多重信号ｙ₁，ｙ₂を、各ユーザ端末２ａ，２ｂからの信号ｘ＾₁，ｘ＾₂に分離する。なお、信号ｘ＾₁は、第１ユーザ端末２ａの送信信号ｘ₁の推定値（信号分離部１２によって得た値）であり、信号ｘ＾₂は、第２ユーザ端末２ｂの送信信号ｘ₂の推定値（信号分離部１２によって得た値）である。 The signal separation unit 12 separates the spatially multiplexed signals y ₁ and y ₂ received by a plurality of (here, two) antennas into signals x ₁ and x ₂ from the user terminals 2a and 2b. The signal x ^ ₁ is the estimate of the transmitted signal x ₁ of the first user terminal 2a (value obtained by the signal separation unit 12), the signal x ^ _2, the transmission signal x ₂ of the second user terminal 2b Is an estimated value (value obtained by the signal separation unit 12).

図３（ａ）に示すように、空間多重されている複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち、第１ユーザ端末２ａからの信号ｘ₁を得たい場合には、信号分離部１２は、複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち第１ユーザ端末２ａからの信号ｘ₁だけを希望信号とみなして、アダプティブアレー処理を行う。これにより、第２ユーザ端末２ｂからの信号ｘ₂は干渉信号とみなされる。アダプティブアレー処理では希望信号の方向にアンテナ指向性が向けられ、干渉信号の方向にはヌルとなるため、希望信号とみなされた信号ｘ₁だけを取り出すことができる。 As shown in FIG. 3 (a), among the spatial multiple signals x ₁ being multiplexed, x _2, when it is desired to obtain a signal x ₁ from the first user terminal 2a, the signal separation unit 12 has a plurality Among these signals x ₁ and x ₂ , only the signal x ₁ from the first user terminal 2 a is regarded as a desired signal, and adaptive array processing is performed. Thus, the signal x ₂ from the second user terminal 2b is regarded as an interference signal. In the adaptive array processing, the antenna directivity is directed in the direction of the desired signal and null in the direction of the interference signal, so that only the signal x ₁ regarded as the desired signal can be extracted.

一方、図３（ｂ）に示すように、空間多重されている複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち、第２ユーザ端末２ｂからの信号ｘ₂を得たい場合には、信号分離部１２は、複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち第２ユーザ端末２ｂからの信号ｘ₂だけを希望信号とみなして、アダプティブアレー処理を行う。これにより、第１ユーザ端末２ａからの信号ｘ₁は干渉信号とみなされ、希望信号とみなされた信号ｘ₂だけを取り出すことができる。 On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), when the signal x ₂ from the second user terminal 2b is to be obtained among the plurality of spatially multiplexed signals x ₁ and x ₂ , the signal separation unit 12 , only the signal x ₂ from the plurality of second user terminal 2b of the signal x _1, x ₂ and is regarded as a desired signal, performs adaptive array processing. Thus, the signal x ₁ from the first user terminal 2a is regarded as interference signals, it is possible to extract only signal x ₂ that is regarded as a desired signal.

前記ウェイト計算部１２１ａ，１２１ｂでは、ユーザ割り当ての最小単位であるリソースブロック毎にウェイトを計算する。すなわち、ある特定のリソースブロック内のウェイトを計算する際には、他のリソースブロックの参照信号（パイロット信号）を用いずに、当該特定のリソースブロック内に含まれる参照信号だけを用いる。
リソースブロックは、ユーザ割り当ての最小単位であるため、１つのリソースブロック内では、空間多重されている複数の信号のうち干渉信号とみなされる信号の変動がない。 The weight calculators 121a and 121b calculate a weight for each resource block that is a minimum unit of user allocation. That is, when calculating the weight in a specific resource block, only the reference signal included in the specific resource block is used without using the reference signal (pilot signal) of another resource block.
Since a resource block is a minimum unit for user allocation, there is no fluctuation of a signal regarded as an interference signal among a plurality of spatially multiplexed signals within one resource block.

空間多重する複数ユーザ端末に対し、完全に同一のリソースブロックを割り当てずに、図４に示すように、一部異なるリソースブロックを割り当てた場合、１つのリソースブロックよりも広い領域でウェイトを計算すると、干渉信号とみなされる信号の送信元が変動するおそれがある。例えば、図４のユーザ１に割り当てられた領域全体（複数のリソースブロックからなる）でウェイトを計算する場合、その領域では、干渉信号としてみなされる信号としてユーザ２からの信号とユーザ３からの信号が存在することになる。この場合、干渉源が多くなりすぎ、適切なアダプティブアレー処理が行えなくなるおそれがある。これに対し、ウェイトを計算する単位が、リソースブロックであると、そのリソースブロック内では、空間多重された他のユーザ端末（干渉端末とみなされるユーザ端末）が一定となるため、適切なアダプティブアレー処理を行うことができる。 When assigning partially different resource blocks as shown in FIG. 4 without assigning completely the same resource block to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed, the weight is calculated in an area wider than one resource block. There is a possibility that the transmission source of a signal regarded as an interference signal varies. For example, when calculating weights in the entire area (consisting of a plurality of resource blocks) assigned to user 1 in FIG. 4, a signal from user 2 and a signal from user 3 are signals that are regarded as interference signals in that area. Will exist. In this case, there are too many interference sources, and there is a possibility that appropriate adaptive array processing cannot be performed. On the other hand, if the unit for calculating the weight is a resource block, other user terminals (user terminals regarded as interfering terminals) that are spatially multiplexed are constant in the resource block, and therefore an appropriate adaptive array is used. Processing can be performed.

図２に戻り、信号分離部１２が、第１ユーザ端末２ａからの信号を得る場合、第１ウェイト計算部１２１ａは、パイロット生成部１２２ａから第１ユーザ端末２ａが送信した参照信号（送信パイロット）を得て、受信信号ｙ₁，ｙ₂それぞれに含まれる参照信号（受信パイロット）ｚに基づき、第１ユーザ端末２ａに対応するリソースブロックのＭＭＳＥウェイトｗ₁を得る。
ここで、ｋ番目のユーザ端末のＭＭＳＥウェイトｗ_kを得るための式は下記の通りである。

Returning to FIG. 2, when the signal separation unit 12 obtains a signal from the first user terminal 2a, the first weight calculation unit 121a transmits the reference signal (transmission pilot) transmitted from the pilot generation unit 122a by the first user terminal 2a. And MMSE weight w ₁ of the resource block corresponding to the first user terminal 2a is obtained based on the reference signal (reception pilot) z included in each of the reception signals y ₁ and y ₂ .
Here, an equation for obtaining the MMSE weight w _k of the _kth user terminal is as follows.

上記のＭＭＳＥウェイト計算は、第１ユーザ端末２ａに割り当てられたリソースブロック毎に行われる。 The above MMSE weight calculation is performed for each resource block assigned to the first user terminal 2a.

ウェイト計算をＳＭＩアルゴリズムで計算する場合、ｋ番目（ｋ＝１〜Ｋ；Ｋはユーザ端末の数）のユーザ端末のウェイトｗ_kは、次のように算出される。

When the weight calculation is performed by the SMI algorithm, the weight w _k of the k-th user terminal (k = 1 to K; K is the number of user terminals) is calculated as follows.

ＭＭＳＥウェイト計算部１２１ａで計算されたウェイトｗ₁＝｛ｗ₁₁，ｗ₁₂｝は、アレー合成部１２３ａに与えられ、アレー合成処理が行われ、第１ユーザ端末２ａが送信した信号ｘ₁の推定値ｘ＾₁が得られる。これにより、空間多重信号から、第１ユーザ端末２ａが送信した信号ｘ₁（の推定値ｘ＾₁）が分離できたことになる。
なお、ｋ番目のユーザ端末のアレー合成は、次の式に基づいて行われる。

The weights w ₁ = {w ₁₁ , w ₁₂ } calculated by the MMSE weight calculating unit 121a are given to the array combining unit 123a, subjected to array combining processing, and estimated for the signal x ₁ transmitted by the first user terminal 2a. The value x ^ ₁ is obtained. As a result, the signal x ₁ (estimated value x ^ ₁ ) transmitted by the first user terminal 2a can be separated from the spatially multiplexed signal.
Note that the array synthesis of the kth user terminal is performed based on the following equation.

第２ユーザ端末２ｂが送信した信号ｘ₂の推定値ｘ＾₂についてもＭＭＳＥウェイト計算部１２１ｂ、パイロット生成部１２２ｂ、アレー合成部１２３ｂを用いて、上記と同様に算出される。
つまり、図３（ｂ）に示すように、空間多重されている複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち、第２ユーザ端末２ｂからの信号ｘ₂を得たい場合には、信号分離部１２は、複数の信号ｘ₁，ｘ₂のうち第２ユーザ端末２ｂからの信号ｘ₂だけを希望信号とみなして、アダプティブアレー処理を行う。これにより、第１ユーザ端末２ａからの信号ｘ₁は干渉信号とみなされる。希望信号とみなされた信号ｘ₂だけを取り出すことができる。 MMSE weight calculation section 121b also estimate x ^ ₂ signal x ₂ that the second user terminal 2b transmits a pilot generation unit 122b, with reference to the array combining unit 123b, it is calculated in the same manner as described above.
That is, as shown in FIG. 3 (b), among the plurality of signals x _1, x ₂ are spatially multiplexed, when it is desired to obtain a signal x ₂ from the second user terminal 2b, the signal separating unit 12 , only the signal x ₂ from the plurality of second user terminal 2b of the signal x _1, x ₂ and is regarded as a desired signal, performs adaptive array processing. Thus, the signal x ₁ from the first user terminal 2a is regarded as an interference signal. Only the signal x ₂ regarded as the desired signal can be extracted.

このように本実施形態に係る信号分離部１２では、空間多重されているユーザ端末２ａ，２ｂそれぞれについて、上記のようなアダプティブアレー処理が行われ、この結果、空間多重信号から、各ユーザ端末２ａ，２ｂが送信した各信号ｘ₁，ｘ₂の分離が行える。
また、本実施形態の基地局装置１は、大きさが比較的小さいフェムトセルを形成するフェムト基地局装置であるため、マクロセルにおいて生じ易いマルチパスや遅延が少なく、上記アダプティブアレー処理を行うのに適している。
なお、ＭＭＳＥウェイトによる空間多重信号の分離を行列表現すると次の通りである。

As described above, in the signal separation unit 12 according to the present embodiment, the above-described adaptive array processing is performed for each of the spatially multiplexed

user terminals

2a and 2b. As a result, each user terminal 2a is generated from the spatially multiplexed signal. , 2b can separate the signals x ₁ and x ₂ .
Further, since the base station apparatus 1 of the present embodiment is a femto base station apparatus that forms a relatively small femto cell, there are few multipaths and delays that are likely to occur in a macro cell, and the adaptive array process is performed. Is suitable.
The separation of spatially multiplexed signals by MMSE weights is expressed as a matrix as follows.

図４に示すように、空間多重される複数ユーザ端末に対し、一部異なるリソースブロックが割り当てられていても、本実施形態の信号分離部１２は、信号を分離することができる。したがって、スケジューリング部１１は、図８に示すように、空間多重される複数ユーザ端末に対し、完全に同一のリソースブロックを割り当てるという制約を受けることなく、図４のような自由な空間多重スケジューリングを行うことができ、効率的なスケジューリングか可能である。この結果、システムスループット上昇が可能である。 As illustrated in FIG. 4, the signal demultiplexing unit 12 of the present embodiment can demultiplex a signal even if different resource blocks are allocated to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed. Therefore, as shown in FIG. 8, the scheduling unit 11 performs free spatial multiplexing scheduling as shown in FIG. 4 without being restricted by assigning completely the same resource block to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed. It can be done and efficient scheduling is possible. As a result, the system throughput can be increased.

図５は、上記のアダプティブアレー処理（以下、「アダプティブアレーＭＩＭＯ」という）を用いたリソースブロック割り当て（スケジューリング処理）と信号の分離処理の一例を示している。
まず、基地局装置１は、無線接続している各ユーザ端末２（空間多重なし）について、ＣＩＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）を測定して、第１のＣＩＮＲ値を得る（ステップＳ１）。そして、基地局装置１は、無線接続している各ユーザ端末２（空間多重なし）について通常のアダプティブアレー処理を行った上で（ステップＳ２）、再度、ＣＩＮＲを測定して、第２のＣＩＮＲ値を得る（ステップＳ３）。
そして、基地局装置１は、第１のＣＩＮＲ値と第２のＣＩＮＲ値との比較を行って、本来的な意味での干渉端末の存在を判定する。 FIG. 5 shows an example of resource block allocation (scheduling processing) and signal separation processing using the above-described adaptive array processing (hereinafter referred to as “adaptive array MIMO”).
First, the base station apparatus 1 measures CINR (Carrier to Interference and Noise Ratio) for each user terminal 2 (no spatial multiplexing) that is wirelessly connected to obtain a first CINR value (step S1). Then, the base station apparatus 1 performs normal adaptive array processing for each user terminal 2 (no spatial multiplexing) that is wirelessly connected (step S2), and then measures CINR again to obtain the second CINR. A value is obtained (step S3).
Then, the base station apparatus 1 compares the first CINR value with the second CINR value to determine the presence of an interference terminal in the original sense.

基地局装置１の近傍に、近隣のセルのユーザ端末が存在する場合、例えば、図６に示すように、フェムトセルの近傍に、マクロセルを形成するマクロ基地局（マクロＢＳ）１０１に無線接続するユーザ端末（マクロＭＳ）１０２が存在する場合、このユーザ端末１０２は、フェムトセルに対して、干渉を与える干渉端末となる。 When user terminals of neighboring cells exist in the vicinity of the base station apparatus 1, for example, as shown in FIG. 6, wireless connection is made to a macro base station (macro BS) 101 that forms a macro cell in the vicinity of the femto cell. When the user terminal (macro MS) 102 exists, the user terminal 102 becomes an interference terminal that gives interference to the femtocell.

このような本来的な意味での干渉端末１０２が存在する場合、その干渉端末１０２による干渉除去を優先する必要があるため、フェムトセル内の空間多重されたユーザ端末を干渉端末であるとみなしてアダプティブアレーＭＩＭＯを行っても、信号の分離が困難となる。したがって、本来的な意味での干渉端末１０２が存在する場合には、アダプティブアレーＭＩＭＯを行わないのが好ましい。
ステップＳ１〜Ｓ４までの処理は、本来的な意味での干渉端末１０２（他セルのユーザ端末）の有無を判定するための処理である。 If there is such an interference terminal 102 in its original meaning, it is necessary to prioritize the interference removal by the interference terminal 102, so that the spatially multiplexed user terminal in the femtocell is regarded as an interference terminal. Even if adaptive array MIMO is performed, signal separation becomes difficult. Therefore, it is preferable not to perform adaptive array MIMO when there is an interfering terminal 102 in the original sense.
The processes from steps S1 to S4 are processes for determining whether or not there is an interfering terminal 102 (a user terminal in another cell) in the original sense.

ステップＳ１の第１ＣＩＮＲ値の測定時には、干渉端末１０２からの干渉除去のための通常のアダプティブアレー処理（ステップＳ２）が行われていないため、干渉端末１０２が存在する場合には、第１ＣＩＮＲ値は低くなる。一方、干渉端末１０２からの干渉除去のためのアダプティブアレー処理（ステップＳ２）が行われた状態で測定された第２ＣＩＮＲ値は、干渉端末１０２が存在していても、比較的大きな値となる。
一方、干渉端末１０２が存在しない場合には、第１ＣＩＮＲ値と第２ＣＩＮＲ値とは、ほぼ等しくなるはずである。 At the time of measuring the first CINR value in step S1, normal adaptive array processing (step S2) for removing interference from the interference terminal 102 is not performed. Therefore, when the interference terminal 102 exists, the first CINR value is Lower. On the other hand, the second CINR value measured in a state where adaptive array processing (step S2) for removing interference from the interference terminal 102 is performed is a relatively large value even if the interference terminal 102 exists.
On the other hand, when there is no interfering terminal 102, the first CINR value and the second CINR value should be substantially equal.

したがって、第１ＣＩＮＲ値と第２ＣＩＮＲ値とを比較することで、干渉端末１０２の有無を判定できる（ステップＳ４）。より具体的には、基地局装置１の判定部１３は、第１ＣＩＮＲ値よりも第２ＣＩＮＲ値のほうが（十分に）大きければ、干渉端末１０２が存在すると判定し、そうでなければ、干渉端末１０２が存在しないと判定することで、干渉端末の有無を判定し、ＡＡ−ＭＩＭＯによる信号の分離が可能であるか否かを判定する。 Therefore, the presence / absence of the interference terminal 102 can be determined by comparing the first CINR value and the second CINR value (step S4). More specifically, the determination unit 13 of the base station apparatus 1 determines that the interfering terminal 102 exists if the second CINR value is (sufficiently) larger than the first CINR value, and otherwise, the interfering terminal 102 By determining that there is no interfering terminal, it is determined whether or not there is an interfering terminal, and it is determined whether or not signal separation by AA-MIMO is possible.

ステップＳ４にて、干渉端末１０２が存在すると判定された場合、アダプティブアレーＭＩＭＯ（ＡＡ−ＭＩＭＯ）を用いた信号分離が困難となるため、基地局装置１のスケジューリング部１１は、上りリンクについて、空間多重を用いないリソースブロック割当処理を行う（ステップＳ５）。この場合、空間多重が行われないため、空間多重信号の分離は必要ない。なお、干渉端末１０２が存在する場合には、空間多重される複数ユーザ端末に対し、完全に同一のリソースブロックを割り当てるという制約の下で空間多重を行っても良い。この場合、信号分離部１２は、空間多重信号の分離を、チャネル行列Ｈを推定する従来の分離方法によって行う。 If it is determined in step S4 that the interfering terminal 102 is present, signal separation using adaptive array MIMO (AA-MIMO) becomes difficult. Therefore, the scheduling unit 11 of the base station apparatus 1 A resource block allocation process that does not use multiplexing is performed (step S5). In this case, since spatial multiplexing is not performed, separation of spatially multiplexed signals is not necessary. If there is an interfering terminal 102, spatial multiplexing may be performed under the restriction that the same resource block is allocated to a plurality of user terminals that are spatially multiplexed. In this case, the signal separation unit 12 performs separation of the spatially multiplexed signal by a conventional separation method for estimating the channel matrix H.

ステップＳ４にて、干渉端末１０２が存在しないと判定された場合、ＡＡ−ＭＩＭＯが行われることを前提に、スケジューリング部１１は、上りリンクについて、空間多重を用いたリソースブロック割当処理（空間多重スケジューリング）を行う（ステップＳ６）。ＡＡ−ＭＩＭＯでは、空間多重するユーザ端末同士で同じ周波数リソースを使用しなくても、信号分離が可能であるため、リソース割り当ての柔軟性が高くなる。
決定された上りリンクのユーザ割り当て情報（ＭＡＰ情報）は、下りリンクのフレームにて各ユーザ端末２ａ，２ｂへ通知される。各ユーザ端末２ａ，２ｂは、基地局装置１によって割り当てられた１又は複数のリソースブロックを用いて、上りリンクの通信を行う。
そして、信号分離部１２は、ユーザ端末２ａ，２ｂからの空間多重信号を、ＡＡ−ＭＩＭＯによって分離する（ステップ７）。 When it is determined in step S4 that the interfering terminal 102 does not exist, the scheduling unit 11 assumes that AA-MIMO is performed, and the scheduling unit 11 performs resource block allocation processing using spatial multiplexing (spatial multiplexing scheduling) on the uplink. (Step S6). In AA-MIMO, signal separation is possible without using the same frequency resource between spatially multiplexed user terminals, so that resource allocation flexibility is increased.
The determined uplink user allocation information (MAP information) is notified to the user terminals 2a and 2b in a downlink frame. Each user terminal 2a and 2b performs uplink communication using one or a plurality of resource blocks allocated by the base station apparatus 1.
Then, the signal separation unit 12 separates the spatially multiplexed signals from the user terminals 2a and 2b by AA-MIMO (Step 7).

ただし、空間多重する複数ユーザ端末２ａ，２ｂが、基地局装置１からみてほぼ同じ方向に位置している場合、各ユーザ端末２ａ，２ｂからの信号がほぼ同じ方向から到来するため、干渉端末としてみなされるユーザ端末にヌルを向けることが困難であり、ＡＡ−ＭＩＭＯを行っても信号を分離できないことがある。つまり、ＡＡ−ＭＩＭＯを行っても、干渉端末としてみなされるユーザ端末からの信号（干渉信号）を除去できず、低ＣＩＮＲ値となり、希望端末としてみなされるユーザ端末からの信号（希望信号）を取得できなくなるおそれがある。その結果、信号分離が行えない。 However, when the plurality of user terminals 2a and 2b to be spatially multiplexed are located in substantially the same direction as viewed from the base station apparatus 1, the signals from the user terminals 2a and 2b arrive from substantially the same direction, so It is difficult to direct nulls to the considered user terminals, and even if AA-MIMO is performed, the signals may not be separated. That is, even if AA-MIMO is performed, a signal (interference signal) from a user terminal regarded as an interference terminal cannot be removed, and a signal (desired signal) from a user terminal regarded as a desired terminal is obtained with a low CINR value. There is a risk that it will not be possible. As a result, signal separation cannot be performed.

そこで、ステップＳ８では、ステップＳ７の信号分離処理にて、空間多重信号の分離ができたか否かを判定する。つまり、信号分離部１２によるＡＡ−ＭＩＭＯによって信号の分離を試みた結果に基づいて、信号の分離が可能であったか否か（各ユーザ端末の信号を取得できたか否か）を判定部１３が判定する。 Therefore, in step S8, it is determined whether or not the spatially multiplexed signal has been separated in the signal separation process in step S7. That is, the determination unit 13 determines whether or not the signal separation is possible (whether or not the signal of each user terminal has been acquired) based on the result of the signal separation attempted by AA-MIMO by the signal separation unit 12. To do.

ステップＳ８において、分離できなかったと判定された場合、ステップＳ６に戻り、再度のスケジューリングを行う。再度のスケジューリングでは、信号分離できなかった複数のユーザ端末については、互いに異なるリソースブロックが割り当てられるように、リソースブロック割り当てが行われる。これにより、再度のＡＡ−ＭＩＭＯによる分離処理（ステップＳ７）では、信号分離できる可能性が高まる。 If it is determined in step S8 that separation has failed, the process returns to step S6 and scheduling is performed again. In the re-scheduling, resource block allocation is performed so that different resource blocks are allocated to a plurality of user terminals that could not be signal-separated. Thereby, in the separation process (step S7) by AA-MIMO again, the possibility of signal separation increases.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１基地局装置
２ａ，２ｂユーザ端末
１１スケジューリング部
１２信号分離部
１３判定部
１２１ａ，１２１ｂウェイト計算部
１２２ａ，１２２ｂパイロット生成部
１２３ａ，１２３ｂアレー合成部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base station apparatus 2a, 2b User terminal 11 Scheduling part 12 Signal separation part 13 Determination part 121a, 121b Weight calculation part 122a, 122b Pilot generation part 123a, 123b Array synthetic | combination part

Claims

A base station apparatus including a scheduling unit capable of spatial multiplexing scheduling processing for a plurality of user terminals,
A signal separation unit for separating the spatially multiplexed signal into signals from each user terminal;
The signal separation unit regards a signal from one user terminal to be separated and taken out as a desired signal, and treats a signal from another user terminal spatially multiplexed on the desired signal as an interference signal, and performs spatial multiplexing. A base station apparatus configured to perform adaptive array processing on a signal to obtain a signal from each user terminal.

The base station apparatus according to claim 1, which is a femto base station apparatus.

The signal separation unit uses the pilot signal in which a cyclic shift amount is set for each of the plurality of user terminals so that a cross-correlation of pilot signals between the plurality of user terminals becomes smaller than a predetermined threshold. The base station apparatus according to claim 1, wherein weight calculation for the adaptive array processing is performed.

The base station apparatus according to claim 1, wherein the adaptive array process is performed using a weight calculated for each minimum unit of user allocation.

The base station apparatus of any one of Claims 1-4 provided with the determination part which determines whether the isolation | separation of the signal by the said adaptive array process is possible.

The base station apparatus according to claim 5, wherein the determination unit determines whether or not signal separation by the adaptive array processing is possible by determining presence or absence of an interference terminal.

The base station apparatus according to claim 5 or 6, wherein the determination unit determines whether or not signal separation is possible based on a result of attempting signal separation by the adaptive array processing.

8. The scheduling unit according to claim 5, wherein when the determination unit determines that signal separation is impossible, the scheduling unit performs a scheduling process that does not use spatial multiplexing or performs a spatial multiplexing scheduling process again. The base station apparatus of any one of Claims.