JP2011250184A

JP2011250184A - 基地局及び基地局の通信方法

Info

Publication number: JP2011250184A
Application number: JP2010121863A
Authority: JP
Inventors: 信昭 ▲高▼松; Nobuaki Takamatsu
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: WO2011148632A1; US8879495B2; JP5530257B2; US20130064147A1; CN102907127A

Abstract

【課題】移動局に適切な参照信号を送信させ適切なＡＡＳ制御を実現する。
【解決手段】本発明に係る基地局１は、時分割複信を採用して移動局と無線通信を行う、複数のアンテナを有する基地局１であって、前記移動局に無線通信チャネルを割り当てる割当部５０と、前記割当部において、ダウンリンク通信用の下り無線通信チャネルと同一周波数帯のアップリンク通信用の上り無線通信チャネルが前記移動局に割り当てられていない場合、前記移動局に、前記下り無線通信チャネルと同一周波数帯の上り無線通信チャネルの参照信号領域を用いた参照信号送信を要求する要求部７０と、前記参照信号を受信し、当該参照情報に基づき前記下り無線通信チャネルで無線信号を送信する際のウェイトを算出する算出部２１と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、基地局及び基地局の通信方法に関する。

近年、移動体通信方式の標準化団体である３ＧＰＰにおいて、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に関する検討が進められている。特に、ＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）方式を採用するＬＴＥでは、ＡＡＳ（Adaptive Antenna System）の導入が検討されている。ＡＡＳは、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナにおいて、各アンテナ素子の重み付けを伝搬環境に応じてアダプティブ制御して、電波の指向性を変えるようにしたものである。ＡＡＳに対応したアダプティブアレイ基地局は、移動局から送信される参照信号（Reference Signal）に基づいて計算したアンテナウェイトをダウンリンク送信時に利用することで、所望の移動局へのビームフォーミングやヌルステアリング等の適応制御を行う。

図４に示すように、ＴＤＤ方式を採用するＬＴＥの通信フレームは１０個のサブフレームから構成される。各サブフレームは、移動局から基地局へのアップリンク通信用のＵＬサブフレーム、基地局から移動局へのダウンリンク通信用のＤＬサブフレーム、及び、サブフレーム内にアップリンク通信用のＵＬ領域とダウンリンク通信用のＤＬ領域とが存在するＳｐｅｃｉａｌサブフレームに分類される（例えば、非特許文献１参照）。

ＡＡＳでは、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームのペア（対応関係）を規定し、基地局と移動局との間の通信は、当該ペアを利用して行うことが好ましい。これは、基地局は、ＵＬサブフレームにおいて移動局から送信される参照信号を受信すると、当該参照信号から適切な送信ウェイトを計算することができるため、より効率的にＤＬサブフレームでのダウンリンク通信を行うことができるためである。

図５は、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームのペアの詳細を示す図である。ＵＬサブフレームであるサブフレーム２とＤＬサブフレームであるサブフレーム４とはペアになっており、リソースブロック（無線通信チャネル）ＲＢ６が共通の移動局に割り当てられている。ＵＬサブフレームであるサブフレーム２には、参照信号を送信するためのシンボルとして、ＤＲＳ：Demodulation Reference SignalとＳＲＳ：Sounding Reference Signalとが存在する。ＤＲＳは移動局が基地局に送信するユーザデータと関連付けて送信される参照信号であり、ＳＲＳはユーザデータと関連付けることなく送信できる参照信号である。図５の場合、移動局にはＵＬサブフレームであるサブフレーム２が割り当てられており、基地局に対するユーザデータの送信が行われるため、移動局はサブフレーム２のリソースブロックＲＢ６のＤＲＳを利用して基地局に参照信号を送信することができる。基地局は参照信号を受信すると、サブフレーム４のリソースブロックＲＢ６について最適なアダプティブアレイ制御を行うことができる。

3GPP TR36.211(V8.7.0),"Physical Channels and Modulation", May 2009

従来のＬＴＥでは、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームのペアが共通の移動局に割り当てられている場合に限り、移動局は基地局にアダプティブアレイ用の参照信号を送信することができる。即ち、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームのペアが共通の移動局に割り当てられていない場合には、移動局は基地局にアダプティブアレイ用の参照信号を送信することができない。

図６は、従来のＬＴＥにおける参照信号の送信の一例を示す図である。図６において、ＵＬサブフレームであるサブフレーム２と、ＤＬサブフレームであるサブフレーム４とがペアとなっている。ここで、サブフレーム４ではリソースブロックＲＢ１〜５０が移動局Ａに対して割り当てられているが、サブフレーム２ではリソースブロックＲＢ２５のみしか移動局Ａに対して割り当てられていない。この場合、移動局Ａが基地局に送信できる参照信号はリソースブロックＲＢ２５に関するもののみであり、他のリソースブロック（ＲＢ１〜２４、２６〜５０）については参照信号を送信することが出来ない。このため、基地局は、サブフレーム４のリソースブロックＲＢ１〜２４及び２６〜５０において移動局Ａに対する適切な参照信号送信ウェイトを計算することができず、ＡＡＳの送信効率が低下してしまう。特に、リソースブロックＲＢ２５から周波数的に離れているリソースブロックＲＢ１〜３及びＲＢ４７〜５０などにおいては、送信効率の大幅な低下は避けられない。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、移動局に適切な参照信号を送信させることにより適切なＡＡＳ制御を実現可能な基地局及び基地局の通信方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による基地局は、
時分割複信を採用して移動局と無線通信を行う、複数のアンテナを有する基地局であって、
前記移動局に無線通信チャネルを割り当てる割当部と、
前記割当部において、ダウンリンク通信用の下り無線通信チャネルと同一周波数帯のアップリンク通信用の上り無線通信チャネルが前記移動局に割り当てられていない場合、前記移動局に、前記下り無線通信チャネルと同一周波数帯の上り無線通信チャネルの参照信号領域を用いた参照信号送信を要求する要求部と、
前記参照信号を受信し、当該参照情報に基づき前記下り無線通信チャネルで無線信号を送信する際のウェイトを算出する算出部と、
を備えることを特徴とするものである。

また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る基地局において、
前記割当部は、前記移動局への送信データのサイズが１つの下り無線通信チャネルで送信可能なデータサイズを超える場合、同一タイミングの複数の下り無線通信チャネルに前記送信データを割当てることを特徴とするものである。

また、第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る基地局において、
通信フレームは、周波数方向に前記無線通信チャネルを複数含むとともに、当該通信フレームは、時間軸方向に、前記参照信号領域を有するアップリンク通信用の上りサブフレームと、ダウンリンク通信用の下りサブフレームとを含んでおり、
前記割当部は、前記上りサブフレームの前記上り無線通信チャネルと、前記下りサブフレームの前記下り無線通信チャネルとを前記移動局に割り当てることを特徴とするものである。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第４の発明による基地局の通信方法は、
時分割複信を採用して移動局と無線通信を行う、複数のアンテナを有する基地局の通信方法であって、
前記移動局に無線通信チャネルを割り当てる割当ステップと、
ダウンリンク通信用の下り無線通信チャネルと同一周波数帯のアップリンク通信用の上り無線通信チャネルが前記移動局に割り当てられていない場合、前記移動局に、前記下り無線通信チャネルと同一周波数帯の上り無線通信チャネルの参照信号領域を用いた参照信号送信を要求する要求ステップと、
前記参照信号を受信し、当該参照情報に基づき前記下り無線通信チャネルで無線信号を送信する際のウェイトを算出する算出ステップと、
を有することを特徴とするものである。

また、第５の観点に係る発明は、第４の観点に係る通信方法において、
前記割当ステップにおいて、前記移動局への送信データのサイズが１つの下り無線通信チャネルで送信可能なデータサイズを超える場合、同一タイミングの複数の下り無線通信チャネルに前記送信データを割当てることを特徴とするものである。

本発明によれば、移動局に適切な参照信号を送信させることにより適切なＡＡＳ制御を実現することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。図２は、図１に示す基地局の動作フローチャートである。図３は、本発明の一実施形態に係る参照信号の送信の一例を示す図である。図４は、ＬＴＥにおける通信フレーム構成の一例を示す図である。図５は、サブフレームのペアの詳細を示す図である。図６は、従来のＬＴＥにおける参照信号の送信の一例を示す図である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る、ＴＤＤ（時分割複信）方式のＬＴＥを採用し、複数のアンテナを有する基地局である、アダプティブアレイ基地局１の概略構成を示す図である。アダプティブアレイ基地局１は、アレイアンテナＡＮＴと、無線通信部１０と、ウェイト算出部２１（算出部）及びウェイト付加部２２を含むＡＡＳ処理部２０と、ベースバンド処理部３０と、スケジューラー４０と、無線リソース割当部５０（割当部）と、無線リソース割当判定部６０と、ＲＳ（Reference Signal）要求作成部７０（要求部）とを有する。無線通信部１０と、ＡＡＳ処理部２０と、ベースバンド処理部３０とは、ＬＴＥ方式に好適なインタフェース機器／回路から構成され、スケジューラー４０、無線リソース割当部５０、無線リソース判定部６０及びＲＳ要求作成部７０はＣＰＵ等の好適なプロセッサから構成されるものである。以下、各部の詳細について説明する。

無線通信部１０は、受信系の処理として、アレイアンテナＡＮＴが受信した無線信号を搬送波の周波数からベースバンド周波数に変換し、生成した信号をウェイト算出部２１に出力する。また、無線通信部１０は、送信系の処理として、ウェイト付加部２２からのベースバンド周波数の信号を搬送波の周波数へ変換し、アレイアンテナＡＮＴを通じて、アダプティブアレイ制御により移動局に送信する。

ＡＡＳ処理部２０において、受信系のウェイト算出部２１は、無線通信部１０から入力された信号に適応信号処理を行いベースバンド部３０へ出力する。具体的には、ウェイト算出部２１は、適応信号処理として、ＵＬサブフレームを通じて移動局から送信される参照信号（Reference Signal）や他の既知情報を用いて、アレイアンテナＡＮＴのアンテナ素子毎に求まる位相情報などから、移動局に対して高い送信利得を得られるように、当該ＵＬサブフレームとペアとなるＤＬサブフレームに対する送信ウェイト（アンテナ素子毎の位相／振幅の重み付け）を算出する。一方、送信系のウェイト付加部２２は、ベースバンド部３０から入力された信号に、ウェイト算出部２１で得られた送信ウェイトを加え、当該信号を無線通信部１０に出力する。

ベースバンド処理部３０は、受信系の処理として、ウェイト算出部２１から入力された信号を復調し、復調結果を移動局ごとに分離してスケジューラー４０に出力する。また、ベースバンド処理部３０は、送信系の処理として、無線リソース割当部５０から入力された移動局への送信データや、ＲＳ要求作成部７０から入力されたＲＳ要求のシンボル列をウェイト付加部２２に出力する。

スケジューラー４０は、ベースバンド処理部３０から入力される移動局毎の受信データから、リソースブロック（無線通信チャネル）を割り当てる移動局を設定する。具体的には、スケジューラー４０は、移動局から報告されるリソースブロック毎の受信信号品質、チャネル状態情報（ＣＱＩ）、又は送信すべきデータ量に応じて、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する。

無線リソース割当部５０は、スケジューラー４０が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる。無線リソース割当部５０は、移動局への送信データのサイズが１つの下りサブフレームの１つのリソースブロック（無線通信チャネル）で送信可能なデータサイズを超える場合、１つの下りサブフレームの複数のリソースブロックに送信データを割当てる。即ち、移動局への送信データのサイズが大きい場合、無線リソース割当部５０は、極力１つの下りサブフレームにより移動局へのデータ送信が完了するように無線リソース割当を行う。

無線リソース割当判定部６０は、無線リソース割当部５０の割当結果を参照し、移動局に対してＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられているかを判定する。ＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられている場合、基地局１は移動局からアダプティブアレイ制御に必要な参照信号を受信することができるため、無線リソース割当判定部６０は、ＲＳ要求作成部７０に対し、ＲＳ要求の作成指示を送信しない。一方、ＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられていない場合、基地局１は移動局からアダプティブアレイ制御に必要な参照信号を受信することができないため、無線リソース割当判定部６０は、ＲＳ要求作成部７０に対し、ＲＳ要求の作成指示を送信する。

ＲＳ要求作成部７０は、無線リソース割当判定部６０からＲＳ要求の作成指示を受けると、移動局に対して参照信号の送信を要求するためのＲＳ要求を作成し、ベースバンド処理部３０に供給する。ＲＳ要求は、移動局に対して、ある周波数（リソースブロック）において、ＤＬサブフレームのみが割り当てられており、ペアとなる（対応する、同一周波数の）ＵＬサブフレームが割当てられていない場合に、当該ペアと成るＵＬサブフレームのＳＲＳ等の参照信号領域を用いた参照信号の送信を移動局に要求するものである。図３は、ＲＳ要求を受けた移動局が送信する参照信号の一例を示す図である。図３において、サブフレーム４ではリソースブロックＲＢ１〜５０が移動局Ａに対して割り当てられているが、サブフレーム２ではリソースブロックＲＢ２５のみしか移動局Ａに対して割り当てられていない。即ち、リソースブロックＲＢ１〜２４及びＲＢ２６〜５０においては、移動局ＡにＤＬサブフレームのみが割り当てられており、ペアとなるＵＬサブフレームが割当てられていない。この場合、ＲＳ要求作成部７０は、移動局Ａに対して、ＵＬサブフレームであるサブフレーム２のリソースブロックＲＢ１〜２４及びＲＢ２６〜５０において、ＳＲＳ（参照信号領域）を用いた参照信号の送信を要求するためのＲＳ要求を作成する。ＳＲＳはユーザデータと関連付けて送る必要は無いため、移動局Ａは、自身に割り当てられていないＵＬサブフレームのリソースブロックにおいても、参照信号を送信することが出来る。移動局Ａは基地局１からＲＳ要求を受信すると、アップリンク通信用に割当てられているサブフレーム２のリソースブロックＲＢ２５と、ＲＳ要求によって指示されたサブフレーム２のリソースブロックＲＢ１〜２４及びＲＢ２６〜５０において、ＳＲＳ（参照信号領域）を用いた参照信号の送信を行う。基地局１は、この参照信号を受信すると、リソースブロックＲＢ２５だけではなく、リソースブロックＲＢ１〜５０の周波数帯において、移動局Ａに対して適切なアダプティブアレイ制御を行うことができる。なお、ＲＳ要求作成部７０は、ＲＳ要求を、移動局Ａがアップリンク通信用に割当てられているサブフレーム２のリソースブロックＲＢ２５ではＤＲＳで参照信号を送信し、リソースブロックＲＢ１〜２４及びＲＢ２６〜５０ではＳＲＳを用いて参照信号を送信するように作成しても良い。

図２は、図１に示す基地局１の動作フローチャートである。無線通信部１０は、アレイアンテナＡＮＴを通じて移動局からの無線信号を受信すると、受信した無線信号を搬送波の周波数からベースバンド周波数に変換し、生成した信号をウェイト算出部２１に出力する（ステップＳ１０１）。ウェイト算出部２１は、移動局より送信される参照信号や他の既知情報を用いて、アレイアンテナＡＮＴのアンテナ素子毎に求まる位相情報などから、移動局に対して高い送信利得を得られるような送信ウェイトを算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、ウェイト算出部２１は、ＵＬサブフレームを通じて移動局から送信される参照信号等に基づいて、移動局に対して高い送信利得を得られるように、当該ＵＬサブフレームとペアとなるＤＬサブフレームに対する送信ウェイトを算出する。ベースバンド処理部３０は、ウェイト算出部２１から入力された信号を復調し、復調結果を移動局ごとに分離してスケジューラー４０に出力する（ステップＳ１０３）。

スケジューラー４０は、ベースバンド処理部３０から入力される移動局毎の受信データから、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する（ステップＳ１０４）。無線リソース割当部５０は、スケジューラー４０が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる（ステップＳ１０５）。無線リソース割当部５０は、移動局への送信データのサイズが１つの下りサブフレームの１つのリソースブロックで送信可能なデータサイズを超える場合、１つの下りサブフレームの複数のリソースブロックに送信データを割当てる。

無線リソース割当判定部６０は、無線リソース割当部５０の割当結果を参照し、移動局に対してＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられているかを判定する（ステップＳ１０６）。ＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられている場合、基地局１は移動局からアダプティブアレイ制御に必要な参照信号を受信することができるため、無線リソース割当判定部６０は、ＲＳ要求作成部７０に対し、ＲＳ要求の作成指示を送信しない。一方、ＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられていないＤＬサブフレームがある場合、基地局１は移動局からそのＤＬサブフレームにおけるアダプティブアレイ制御に必要な参照信号を受信することができないため、無線リソース割当判定部６０は、ＲＳ要求作成部７０に対し、ＲＳ要求の作成指示を送信する。ＲＳ要求作成部７０は、無線リソース割当判定部６０からＲＳ要求の作成指示を受けると、移動局に対して参照信号の送信を要求するためのＲＳ要求を作成する（ステップＳ１０７）。ベースバンド処理部３０は、無線リソース割当部５０から入力された移動局への送信データと、ＲＳ要求作成部７０から入力されたＲＳ要求のシンボル列をウェイト付加部２２に出力する（ステップＳ１０８）。ウェイト付加部２２は、ベースバンド部３０から入力された信号に、ウェイト算出部２１で得られた送信ウェイトを加え、当該信号を無線通信部１０に出力する（ステップＳ１０９）。無線通信部１０は、ウェイト付加部２２からのベースバンド周波数の信号を搬送波の周波数へ変換し、アレイアンテナＡＮＴを通じて、アダプティブアレイ制御により移動局に送信する（ステップＳ１１０）。

本実施形態によれば、移動局にＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとのペアが割り当てられていない場合、ＲＳ要求作成部７０は、ＵＬサブフレームのＳＲＳ等の参照信号領域を用いた参照信号の送信を移動局に要求する。このため、基地局１は、移動局から適切な参照信号を受信することができ、ダウンリンク通信で適切なＡＡＳ制御を行うことができる。

また、無線リソース割当部５０は、移動局への送信データのサイズが１つの下りサブフレームの１つのリソースブロック（無線通信チャネル）で送信可能なデータサイズを超える場合、１つの下りサブフレームの複数のリソースブロックに送信データを割当てる。これにより、１つの下りサブフレームにより移動局へのデータ送信が完了するようになるため、基地局１は、ＲＳ要求の送信を１回で済ませることが可能になる。また、移動局も、参照信号領域を利用した参照信号の送信を１つのＵＬサブフレームでまとめて行うことができ、基地局も移動局からの参照信号をまとめて受信できるため、移動局及び基地局１の処理負荷の軽減や消費電力の観点からも有利である。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、本実施例における、ＡＡＳにおけるウェイトの算出及び付加を行うＡＡＳ処理部２０の機能を、ベースバンド処理部３０にもたせることも可能である。また、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１アダプティブアレイ基地局
１０無線通信部
２０ＡＡＳ処理部
２１ウェイト算出部
２２ウェイト付加部
３０ベースバンド処理部
４０スケジューラー
５０無線リソース割当部
ＡＮＴアレイアンテナ

Claims

時分割複信を採用して移動局と無線通信を行う、複数のアンテナを有する基地局であって、
前記移動局に無線通信チャネルを割り当てる割当部と、
前記割当部において、ダウンリンク通信用の下り無線通信チャネルと同一周波数帯のアップリンク通信用の上り無線通信チャネルが前記移動局に割り当てられていない場合、前記移動局に、前記下り無線通信チャネルと同一周波数帯の上り無線通信チャネルの参照信号領域を用いた参照信号送信を要求する要求部と、
前記参照信号を受信し、当該参照情報に基づき前記下り無線通信チャネルで無線信号を送信する際のウェイトを算出する算出部と、
を備えることを特徴とする基地局。
前記割当部は、前記移動局への送信データのサイズが１つの下り無線通信チャネルで送信可能なデータサイズを超える場合、同一タイミングの複数の下り無線通信チャネルに前記送信データを割当てることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
通信フレームは、周波数方向に前記無線通信チャネルを複数含むとともに、当該通信フレームは、時間軸方向に、前記参照信号領域を有するアップリンク通信用の上りサブフレームと、ダウンリンク通信用の下りサブフレームとを含んでおり、
前記割当部は、前記上りサブフレームの前記上り無線通信チャネルと、前記下りサブフレームの前記下り無線通信チャネルとを前記移動局に割り当てることを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
時分割複信を採用して移動局と無線通信を行う、複数のアンテナを有する基地局の通信方法であって、
前記移動局に無線通信チャネルを割り当てる割当ステップと、
ダウンリンク通信用の下り無線通信チャネルと同一周波数帯のアップリンク通信用の上り無線通信チャネルが前記移動局に割り当てられていない場合、前記移動局に、前記下り無線通信チャネルと同一周波数帯の上り無線通信チャネルの参照信号領域を用いた参照信号送信を要求する要求ステップと、
前記参照信号を受信し、当該参照情報に基づき前記下り無線通信チャネルで無線信号を送信する際のウェイトを算出する算出ステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
前記割当ステップにおいて、前記移動局への送信データのサイズが１つの下り無線通信チャネルで送信可能なデータサイズを超える場合、同一タイミングの複数の下り無線通信チャネルに前記送信データを割当てることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。