本発明の実施形態の説明には、3GPP LTEを参考に、ダウンリンクデータ伝送における多重方式にはOFDMAを利用し、アップリンクデータ伝送における多重方式にはSC−FDMA(Single Carrier−Frequency Division Multiple Access)を利用することを前提にしているが、本発明は、これらの方式を用いた無線通信システムに限定されることはなく、CDMA、TDMA、又はその他の多重方式にも適用できる。
第1の実施形態
本発明の第1の実施形態では、基地局が単一基地局伝送での無線リソース割当てに失敗した無線通信端末に対して連携伝送に必要な情報(以降、連携情報と記載する。)を要求し、連携スケジューラ部が収集した連携情報を参照し、MU−MIMO伝送を行うことを決定し、基地局が前述の決定に従いMU−MIMO伝送を行う。以下、前述の一連の処理について説明する。
まず全体のネットワーク構成、並びに、基地局及び無線通信端末の構成を説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態のネットワーク構成を説明する図である。
ネットワークは、コアネットワーク1、ゲートウェイ装置2、基地局100、及び連携スケジューラ部190を備える。
基地局100は、それぞれ、セルを構成する。無線通信端末200は、基地局100が構成するセル内に点在し、いずれかの基地局100に所属する。
また、各基地局100は、ゲートウェイ装置2を介してコアネットワーク1と接続される。本発明の第1の実施形態において、基地局100とゲートウェイ装置2との間は光ファイバ等を用いて有線接続されているものとする。ただし、基地局100とゲートウェイ装置2との間の接続は無線であってもよい。
連携スケジューラ部190は、基地局100が互いに連携したデータ伝送(以降、連携伝送と記述する。)における無線リソース割当てを実行する。
本発明の第1の実施形態において、各基地局100は、連携スケジューラ部190と通信するための通信IF(Interface)を備えている。
尚、本発明は、連携スケジューラ部190の設置箇所には依存しない。例えば、連携スケジューラ部190は、独立した装置として設置されてもよいし、基地局100内又はゲートウェイ装置2内に含まれてもよい。以下、連携スケジューラ部190の設置箇所を指定せずに本発明の第1の実施形態について説明をする。
図3は、本発明の第1の実施形態の基地局100の構成を説明するブロック図である。
基地局100は、データ信号処理部101、制御信号処理部102、RF処理部103、アンテナ104、局内スケジューラ105、連携スケジューラ部IF(Interface)106、連携基地局IF(Interface)107、信号送信部110、信号受信部120、チャネル推定部131、及びCQI/PMI/RI計算部132を備える。
信号送信部110は、符号器111、変調器112、レイヤマップ・プレコード部113、サブキャリアマップ部114、パイロット挿入部115、及びOFDM変調器116を備える。
信号受信部120は、復号器121、復調器122、逆レイヤマップ部123、逆サブキャリアマップ部124、MIMO受信機125、及びSC−FDMA復調器126を備える。
以下、各構成の処理について説明する。
ゲートウェイ装置2から受信した無線通信端末200宛のユーザデータは、データ信号処理部101のバッファに蓄積され、無線リソースが割り当てられた後、信号送信部110に送信される。
信号受信部120からデータ信号処理部101へ送信されたユーザデータは、ゲートウェイ装置2を介してコアネットワーク1に送信される。
制御信号処理部102は、必要に応じて基地局100と無線通信端末200との間の制御信を、信号送信部110を介して送信し、又は、信号受信部120を介して受信する。
局内スケジューラ105は、単一基地局伝送に関する無線リソース割当てを実行し、データ信号処理部101と制御信号処理部102とから受信した情報に基づいてスケジューリングを行い、当該結果をデータ信号処理部101及び制御信号処理部102に通知する。
また、局内スケジューラ105は、連携伝送を実現するために、連携スケジューラ部IF106を介して連携スケジューラ部190と通信する。
データ信号処理部101は、連携基地局IF107を介して、連携伝送を行う他の基地局100と通信する。
信号送信部110は、データ信号処理部101からデータ信号、又は、制御信号処理部102から制御信号を受信した場合、受信したデータ信号又は制御信号に対し、符号器111によってCRC(Cyclic Redundancy Code)符号を付加し、続けてターボ符号、又は、畳込み符号等による誤り訂正符号化処理を行い、符号語を生成する。
変調器112は、適切な変調を実行することによって生成された符号語から変調シンボル系列を生成する。
レイヤマップ・プレコード部113は、アンテナダイバーシチを実現するためのレイヤマッピング処理、及び、無線通信端末200の受信精度を向上するためのプレコーディング処理を実行する。
サブキャリアマップ部114は、レイヤマップ・プレコード部113から入力されたシンボル系列内の各シンボルを、任意のOFDMAシンボル内に含まれるサブキャリアのいずれかに割振る。
パイロット挿入部115は、無線通信端末200がダウンリンクのチャネル推定に用いるためのパイロットシンボルを適切な位置に挿入する。
OFDM変調器116は、IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)処理及びCP(Cyclic Prefix)の挿入を実行し、ベースバンドOFDM信号を出力する。
出力されたベースバンドOFDM信号は、RF処理部103に送信され、それぞれ独立にデジタル−アナログ変換、アップコンバート、及び増幅処理が実行され、前述の処理が実行された信号がアンテナ104から無線通信端末200へ送信される。
一方、アンテナ104が無線通信端末200から受信した信号は、RF処理部103において増幅処理、ダウンコンバート、及びアナログ−デジタル変換処理がそれぞれ実行され、前述の処理が実行された信号は、SC−FDMA復調器126に送信される。
SC−FDMA復調器126は、RF処理部103から受信した信号に対し、CPの除去、DFT処理、及びSC−FDMA受信用のIDFT処理を実行する。
前述の処理が実行された信号のうちパイロット信号部分はチャネル推定部131に送信され、それ以外の部分はMIMO受信機125に入力される。
チャネル推定部131は、受信したパイロット信号に基づいてアップリンクのチャネル推定を行い、推定されたチャネル行列をMIMO受信機125及びCQI/PMI/RI計算部132に送信する。
MIMO受信機125は、受信したチャネル行列に基づいてSC−FDMA復調器126からの入力に対してMMSE及びMLDを用いたMIMO受信処理を実行し、レイヤ毎の出力をそれぞれ逆サブキャリアマップ部124に送信する。
逆サブキャリアマップ部124は、無線通信端末200内のサブキャリアマップ部214(図4参照)が実行した処理の逆の処理を実行する、つまり、任意のOFDMAシンボル内に含まれるサブキャリアから、受信シンボル系列を生成し、生成された受信シンボル系列を逆レイヤマップ部123に出力する。
逆レイヤマップ部123は、無線通信端末200内のレイヤマップ・プレコード部213(図4参照)が実行したレイヤマッピング処理の逆の処理を実行する。
復調器122は、受信シンボル系列に対して復調処理を実行し、対数尤度比系列を復号器121に出力する。
復号器121は、入力された対数尤度比系列に誤り訂正復号化処理、及びCRC検査処理を実行し、CRC検査の結果を制御信号処理部102に通知する。
CRC検査の結果が成功の場合、ユーザデータ信号はデータ信号処理部101に送信され、また、制御信号は制御信号処理部102に送信される。
CQI/PMI/RI計算部132は、受信したチャネル行列に基づき、アップリンクのCQI(Channel Quality Indication:チャネル品質)、PMI(Precoding Matrix Indicator:無線通信端末が希望するプレコーディング行列)、及びRI(Rank Indication:MIMO伝送時のランク)を算出し、算出されたものを制御信号処理部102に通知する。
次に、基地局100における各構成の処理の詳細について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態の局内スケジューラ105がデータ信号処理部101又は制御信号処理部102からスケジューリング要請を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
局内スケジューラ105は、スケジューリング要請を受信すると(301)、受信したスケジューリング要請がダウンリンク又はアップリンクのいずれのスケジューリング要請であるかを判定する(302)。
受信したスケジューリング要請には、アップリンク又はダウンリンクのスケジューリング要請であるかを識別するための情報が含まれ、局内スケジューラ105は、当該情報を参照することによって判定できる。
ダウンリンクのスケジューリング要請であると判定された場合、局内スケジューラ105は、送信されるデータ情報、及び、当該データ情報の宛先である無線通信端末200に対するダウンリンクのCQI(Channel Quality Indication:チャネル品質)、PMI(Precoding Matrix Indicator:無線通信端末が希望するプレコーディング行列)、RI(Rank Indication:MIMO伝送時のランク)に基づいて、単一基地局伝送のための無線リソースを割り当てる(303)。尚、送信するデータ情報は、例えば、データ量又はデータに対する遅延等のQoS(Quality of Service)要求などがある。
局内スケジューラ105は、単一基地局伝送のための無線リソース割当てが成功したか否かを判定する(304)。
単一基地局伝送のための無線リソース割当てが成功したと判定された場合、局内スケジューラ105は、リソース割当て結果を制御信号処理部102、及びデータ信号処理部101に通知し(311、312)、処理を終了する(313)。
単一基地局伝送のための無線リソース割当てが失敗したと判定された場合、局内スケジューラ105は、連携伝送が必要であると判定し、制御信号処理部102に対して、連携に必要な情報を要求する信号(以降、連携情報要求信号と記述する。)を、単一基地局伝送の無線リソース割当てが失敗した無線通信端末200に送信するように要請する(306)。
局内スケジューラ105は、制御信号処理部102から、連携伝送のための無線リソース割当て(以降、連携スケジューリングと記述する。)要請(図7の324参照)を受信する(307)。
連携スケジューリング要請を受信した局内スケジューラ105は、連携スケジューラ部IF106を介して、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する(308)。
局内スケジューラ105は、連携スケジューラ部190から連携スケジューリング結果(図10の409参照)を受信し(309)、受信した結果を制御信号処理部102、及びデータ信号処理部101に通知し(311、312)、処理を終了する(313)。
ステップ302において、受信したスケジューリング要請がアップリンクのスケジューリング要請であると判定された場合、局内スケジューラ105は、受信するデータ情報と無線通信端末200からのアップリンクのCQI、PMI、RIに基づいて、無線通信端末200に対してアップリンクの無線リソースを割り当てる(310)。
以下の処理はダウンリンクと同様に、局内スケジューラ105は、リソース割当結果を制御信号処理部102、及びデータ信号処理部101に通知し(311、312)、処理を終了する(313)。
図7Aは、本発明の第1の実施形態の制御信号処理部102が局内スケジューラ105から連携情報要求信号送信の要請を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
制御信号処理部102は、局内スケジューラ105から連携情報要求信号の送信要請(図6の306参照)を受信した場合(321)、連携情報要求信号を生成し、生成された連携情報要求信号を無線通信端末200に送信する(322)。尚、連携情報要求信号のパケットフォーマットの詳細は、図11Aを用いて後述する。
制御信号処理部102は、無線通信端末200から連携情報通知信号(図9Bの390参照)を受信する(323)。ここで、連携情報通知信号とは、基地局100に連携伝送の無線リソース割当てを実行するときに必要となる情報を通知するための信号である。当該連携情報通知信号は、無線通信端末200が希望する連携伝送方式、連携伝送に参加する基地局100のリスト、並びに、連携伝送を行った場合のCQI及びチャネル行列のうち少なくともいずれかの情報が含まれる。尚、連携情報通知信号のパケットフォーマットの詳細は、図12A、Bを用いて後述する。
制御信号処理部102は、局内スケジューラ105に連携スケジューリングを要請し(324)、処理を終了する(325)。尚、当該要請には、取得された連携情報が含まれる。
図7Bは、本発明の第1の実施形態の制御信号処理部102が局内スケジューラ105からリソース割当結果を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
制御信号処理部102は、局内スケジューラ105からリソース割当結果(図6の311参照)を受信した場合(331)、受信したリソース割当結果において指定された全ての無線通信端末200に対して以下の処理を繰り返し実行する(332)。具体的には、制御信号処理部102は、受信したリソース割当結果において指定された無線通信端末200から1つの無線通信端末200を選択し、以下の処理を実行する。
まず、制御信号処理部102は、選択された無線通信端末200に対して無線リソースが割り当てられたか否かを判定する(333)。
選択された無線通信端末200に対して無線リソースが割り当てられていると判定された場合、制御信号処理部102は、リソース割当信号を生成する(334)。ここでリソース割当信号とは、無線通信端末200に対して割り当てられた無線リソースを通知するための信号である。尚、リソース割当信号のパケットフォーマットの詳細は、図11Bを用いて後述する。
選択された無線通信端末200に対して無線リソースが割り当てられていないと判定された場合、制御信号処理部102は、次の送信タイミングまで当該無線通信端末200へのデータ伝送を保留する(335)。次の送信タイミングは、LTEであれば、例えば、次のサブフレーム送信時などが考えられる。
制御信号処理部102は、受信したリソース割当結果において指定された全ての無線通信端末200について処理が実行されたか否かを判定する(336)。
受信したリソース割当結果において指定された全ての無線通信端末200について処理が実行されていないと判定された場合、制御信号処理部102は、ステップ332に戻り、以下同様の処理を実行する。
受信したリソース割当結果において指定された全ての無線通信端末200について処理が実行されたと判定された場合、制御信号処理部102は、無線通信端末200に生成されたリソース割当信号を送信し(337)、処理を終了する(338)。
図7Cは、本発明の第1の実施形態の制御信号処理部102が無線通信端末200からのリソース割当要求信号を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
制御信号処理部102は、無線通信端末200からのリソース割当要求信号を受信した場合(341)、局内スケジューラ105に対してアップリンクのスケジューリングを要請し(342)、処理を終了する(343)。
図8Aは、本発明の第1の実施形態のデータ信号処理部101が局内スケジューラ105からリソース割当結果を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
データ信号処理部101は、局内スケジューラ105からリソース割当結果を受信した場合(351)、リソース割当てがダウンリンクのリソース割当てか又はアップリンクのリソース割当てかを判定する(352)。
ダウンリンクのリソース割当てと判定された場合、データ信号処理部101は、リソース割当結果を参照し、連携伝送を行うか否かを判定する(353)。
連携伝送を行わないと判定された場合、データ信号処理部101は、ステップ355に進む。
連携伝送を行うと判定された場合、データ信号処理部101は、連携伝送に参加する他の基地局100との間で必要なユーザデータを交換し(354)、ステップ355に進む。
次に、データ信号処理部101は、データ信号処理部101内のバッファから必要なデータを信号送信部110に転送し(355)、処理を終了する(357)。
ステップ352において、アップリンクのリソース割当てと判定された場合、データ信号処理部101は、データ受信に備え、バッファを確保し(356)、処理を終了する(357)。
図8Bは、本発明の第1の実施形態のデータ信号処理部101がゲートウェイ装置2から無線通信端末200宛のユーザデータを受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
データ信号処理部101は、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200宛のユーザデータを受信した場合(361)、局内スケジューラ105に対してダウンリンクのスケジューリングを要請し(362)、処理を終了する(363)。
次に、無線通信端末200の構成について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の無線通信端末200の構成を説明するブロック図である。
無線通信端末200は、データ信号処理部201、制御信号処理部202、RF処理部203、アンテナ204、信号送信部210、信号受信部220、チャネル推定部231、及びCQI/PMI/RI計算部232を備える。
信号送信部210は、符号器211、変調器212、レイヤマップ・プレコード部213、サブキャリアマップ部214、パイロット挿入部215、及びSC−FDMA変調器216を備える。
信号受信部220は、復号器221、復調器222、逆レイヤマップ部223、逆サブキャリアマップ部224、MIMO受信機225、及びOFDM復調器226を備える。
以下、各構成の処理について説明する。
無線通信端末200内のMAC(Medium Access Control)層などの上位層が生成したユーザデータは、データ信号処理部201のバッファに蓄積され、無線リソースが割り当てられた後、信号送信部210に送信される。
信号受信部220からデータ信号処理部201へ送信されたユーザデータは、上位層に渡される。
また、制御信号処理部202は、必要に応じて基地局100と無線通信端末200との間の制御信号を、信号送信部210を介して送信し、又は、信号受信部220を介して受信する。
信号送信部210は、データ信号処理部201からデータ信号、又は、制御信号処理部202から制御信号を受信した場合、受信したデータ信号又は制御信号に対し、符号器211によってCRC符号を付加し、続けてターボ符号、又は、畳込み符号等による誤り訂正符号化処理を行い、符号語を生成する。
変調器212は、適切な変調を実行することによって生成された符号語から変調シンボル系列を生成する。
レイヤマップ・プレコード部213は、アンテナダイバーシチを実現するためのレイヤマッピング処理、及び、基地局100での受信精度を向上するためのプレコーディング処理を実行する。
サブキャリアマップ部214は、レイヤマップ・プレコード部213から入力されたシンボル系列内の各シンボルを、任意のSC−FDMAシンボル内に含まれるサブキャリアのいずれかに割振る。
パイロット挿入部215は、基地局100がアップリンクのチャネル推定に用いるためのパイロットシンボルを適切な位置に挿入する。
SC−FDMA変調器216は、SC−FDMA用のDFT処理、IDFT処理及びCPの挿入を実行し、ベースバンドSC−FDMA信号を出力する。
出力されたベースバンドSC−FDMA信号は、RF処理部203に送信され、それぞれ独立にデジタル−アナログ変換、アップコンバート、及び増幅処理が実行され、前述の処理が実行された信号がアンテナ204から基地局100へ送信される。
一方、アンテナ204が基地局100から受信した信号は、RF処理部203において増幅処理、ダウンコンバート、及びアナログ−デジタル変換処理がそれぞれ実行され、前述の処理が実行された信号は、OFDM復調器226に送信される。
OFDM復調器226は、RF処理部203から受信した信号に対し、CPの除去、DFT処理を実行する。
前述の処理が実行された信号のうちパイロット信号部分はチャネル推定部231に送信され、それ以外の部分はMIMO受信機225入力される。
チャネル推定部231は、受信したパイロット信号に基づいてダウンリンクのチャネル推定を行い、推定されたチャネル行列をMIMO受信機225及びCQI/PMI/RI計算部232に送信する。
MIMO受信機225は、受信したチャネル行列に基づいてOFDM復調器226からの入力に対してMMSEやMLDを用いたMIMO受信処理を実行し、レイヤ毎の出力をそれぞれ逆サブキャリアマップ部224に出力する。
逆サブキャリアマップ部224は、基地局100内のサブキャリアマップ部114で実行された処理の逆の処理を実行する、つまり、任意のSC−FDMAシンボル内に含まれるサブキャリアから、受信シンボル系列を生成し、生成された受信シンボル系列を逆レイヤマップ部223に出力する。
逆レイヤマップ部223は、基地局100内のレイヤマップ・プレコード部113が実行したレイヤマッピング処理の逆の処理を実行する。
復調器222は、受信シンボル系列に対して復調処理を実行し、対数尤度比系列を復号器221に出力する。
復号器221は、入力された対数尤度比系列に誤り訂正復号化処理、及びCRC検査処理を実行し、CRC検査の結果を制御信号処理部202に通知する。
さらに、CRC検査の結果が成功の場合、ユーザデータ信号はデータ信号処理部201に送信され、また、制御信号は制御信号処理部202に送信される。
また、CQI/PMI/RI計算部232は、受信したチャネル行列に基づいてダウンリンクのCQI、PMI、RIを算出し、算出されたものを制御信号処理部202に通知する。
次に、無線通信端末200における各構成の処理の詳細について説明する。
図9Aは、本発明の第1の実施形態の制御信号処理部202が、基地局100からリソース割当信号を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
制御信号処理部202は、基地局100からリソース割当信号を受信した場合(371)、受信したリソース割当信号がダウンリンクのリソース割当てか又はアップリンクのリソース割当てかを判定する(372)。
ダウンリンクのリソース割当てであると判定された場合、制御信号処理部202は、データ信号処理部201にデータ受信に備える旨を通知し(373)、処理を終了する(375)。
アップリンクのリソース割当てであると判定された場合、制御信号処理部202は、データ信号処理部201にデータ送信を要請し(374)、処理を終了する(375)。
図9Bは、本発明の第1の実施形態の制御信号処理部202が、基地局100から連携情報要求信号を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
本フローチャートでは、対象となる全サブバンドに対して連携情報を生成して、連携情報通知信号を送信する。
制御信号処理部202は、基地局100から連携情報要求信号を受信した場合(381)、対象の全サブバンドに対して以下の処理を繰り返し実行する(382)。具体的には、制御信号処理部202は、対象の全サブバンドから1つのサブバンドを選択して、以下の処理を実行する。
制御信号処理部202は、連携伝送に用いる伝送方式にMU−MIMO伝送を用いるか否かを判定する(383)。
当該判定は、例えば、連携伝送用に用いる伝送方式を示すフィールドが連携情報要求信号に含まれている場合、制御信号処理部202は、当該フィールドを参照することによってMU−MIMO伝送を用いるか否かを判定する方法がある。また、無線通信端末200が、ダウンリンクのチャネル行列及び無線通信端末200自身の設定に基づいて、MU−MIMO伝送を用いるか否かを判定する方法がある。
連携伝送に用いる伝送方式にMU−MIMO伝送を用いると判定された場合、制御信号処理部202は、連携伝送に参加する全基地局100からのチャネル行列を取得する(384)。
連携伝送に用いる伝送方式にMU−MIMO伝送を用いないと判定された場合、制御信号処理部202は、ステップ385に進む。
次に、制御信号処理部202は、連携伝送に用いる伝送方式にClosed−Loop伝送を用いるか否かを判定する(385)。当該判定は、ステップ383と同様に、連携情報要求信号のフィールドを参照して判定する方法、又は、無線通信端末200の判定結果に基づいて判定する方法が用いられる。
連携伝送に用いる伝送方式にClosed−Loop伝送を用いると判定された場合、制御信号処理部202は、用いられる伝送方式に基づいたCQI/PMI/RIをCQI/PMI/RI計算部232から取得する(386)。
連携伝送に用いる伝送方式にClosed−Loop伝送を用いないと判定された場合、制御信号処理部202は、ステップ387に進む。
次に、制御信号処理部202は、連携伝送に用いる伝送方式にOpen−Loop伝送を用いるか否かを判定する(387)。当該判定は、ステップ383と同様に、連携情報要求信号のフィールドを参照して判定する方法、又は、無線通信端末200の判定結果に基づいて判定する方法が用いられる。
連携伝送に用いる伝送方式にOpen−Loop伝送を用いると判定された場合、制御信号処理部202は、用いられる伝送方式に基づいたCQI/RIをCQI/PMI/RI計算部232から取得する(388)。
連携伝送に用いる伝送方式にOpen−Loop伝送を用いないと判定された場合、制御信号処理部202は、ステップ389に進む。
次に、制御信号処理部202は、対象の全サブバンドの処理が完了したか否かを判定する(389)。
対象の全サブバンドの処理が完了していないと判定された場合、制御信号処理部202は、ステップ382に戻り、以下同様の処理を実行する。
対象の全サブバンドの処理が完了したと判定された場合、制御信号処理部202は、取得された連携情報に基づいて連携情報通知信号を生成し、生成された連携通知信号を基地局100に送信し(390)、処理を終了する(391)。
次に連携スケジューラ部190について説明する。
図5Aは、本発明の第1の実施形態の連携スケジューラ部190の構成を説明するブロック図である。
連携スケジューラ部190は、IF191を介して基地局100の連携スケジューラ部IF106と接続され、局内スケジューラ105と通信する。なお、IF191と連携スケジューラ部IF106との間の接続は、有線でもよいし、無線でもよい。
図5Bは、本発明の第1の実施形態の連携スケジューラ部190が備えるデータベースを説明する図である。
連携スケジューラ部190は、無線リソースを割り当てる時に当該データベース550を参照する。
データベース550は、端末551、データ到着時刻552、データ量553、連携瞬時スループット554、及び平均スループット555を含む。
端末551は、無線通信端末200を一意に識別するための識別子を格納する。データ到着時刻552は、端末551に対応する無線通信端末200宛のユーザデータが基地局100に到着した時刻を格納する。
データ量553は、前記端末551に対応する無線通信端末200宛のユーザデータのデータ量を格納する。連携瞬時スループット554は、連携伝送した場合の瞬時スループットを格納する。平均スループット555は、端末551に対応する無線通信端末200宛のユーザデータ伝送の平均スループットを格納する。
連携スケジューラ部190は、データ到着時刻552及びデータ量553に基づいて、ユーザデータを送信するために必要な無線リソース量を算出し、連携瞬時スループット554と平均スループット555とに基づいて各無線通信端末200の優先度を決定する。
優先度の決定方法としては、連携瞬時スループット554を平均スループット555で除算した値が大きい無線通信端末200を選択するProportional Fairnessなどを利用する方法が考えられる。尚、図5Bに示したデータベース550は一例であり、他の構成をとってもよい。
図10は、本発明の第1の実施形態の連携スケジューラ部190が、局内スケジューラ105から連携スケジューリング要請を受信した場合の処理を説明するフローチャートである。
連携スケジューラ部190は、局内スケジューラ105から連携スケジューリング要請を受信した場合(401)、優先度の高い無線通信端末200を1つ以上選択する(402)。選択方法としては、例えば、図5Bに示したデータベースを用いたProportional Fairnessなどを利用する方法が考えられる。
連携スケジューラ部190は、選択された無線通信端末200に対して、以下の処理を繰り返し実行する(403)。具体的には、連携スケジューラ部190は、ステップ402において選択された無線通信端末200から、1つの無線通信端末200を選択して以下の処理を実行する。
まず、連携スケジューラ部190は、図5Bに示したデータベースを参照して、MU−MIMO伝送が可能か否かを判定する(404)。
MU−MIMO伝送が可能であると判定された場合、連携スケジューラ部190は、MU−MIMO伝送のための無線リソースを割り当て(407)、ステップ408に進む。
MU−MIMO伝送が不可能であると判定された場合、連携スケジューラ部190は、SU伝送が可能か否かを判定する(405)。
SU伝送が可能であると判定された場合、連携スケジューラ部190は、SU伝送のための無線リソースを割り当て(406)、ステップ408に進む。
SU伝送が不可能であると判定された場合、連携スケジューラ部190は、ステップ408に進む。
連携スケジューラ部190は、ステップ402において選択された全無線通信端末200に対して処理が完了したか、又は、割り当て可能な無線リソースを全て利用したかを判定する(408)。
前述の条件を満たさないと判定された場合、連携スケジューラ部190は、ステップ402に戻り、以下同様の処理を実行する。
前述の条件を満たすと判定された場合、連携スケジューラ部190は、無線リソース割当結果を、連携スケジューリング結果として局内スケジューラ105に通知し(409)、処理を終了する(410)。
尚、連携スケジューラ部190の処理のフローチャートは一例であり、他のスケジューリング規範に基づいて処理されてもよい。
次に、図11、12を用いて、基地局100が互いに連携したデータ伝送を行うために必要なパケットのフォーマットを説明する。
図11Aは、本発明の第1の実施形態における、連携情報要求信号のパケットフォーマットを説明する図である。
連携情報要求信号のパケットフォーマット500は、フォーマットの識別子501、割当てリソースブロック指定502、MCS503、パイロット位置指定504、電力制御505、CQI要求ビット506、連携情報要求ビット507、連携方式508、連携用サブバンド509、及びオプション510を含む。
フォーマットの識別子501は、他の無線リソース割当てのフォーマットとの区別をするためのフィールドである。割当てリソースブロック指定502は、連携情報を送信するためのアップリンクのリソースブロックの位置を指定するフィールドである。尚、この場合のリソースブロックとは連続する複数のSC−FDMAシンボル及び当該SC−FDMAシンボル内の複数の連続するサブキャリアを意味し、アップリンクの無線リソース割当ての単位として利用される。
MCS503は、変調及び符号化方式を指定するフィールドであり、Modulation and Coding Schemeのことである。パイロット位置指定504は、無線通信端末200が挿入すべきパイロットの位置に関するフィールドである。
電力制御505は、無線通信端末200の電力制御に関するフィールドである。CQI要求ビット506は、無線通信端末200に対し、CQIのフィードバックを要求するためのフィールドである。具体的には、連携情報要求信号の場合、電力制御505には「1」が格納される。
連携情報要求ビット507は、当該信号が連携情報要求信号か否かを示すフィールドである。具体的には、連携情報要求信号の場合、連携情報要求ビット507には「1」が格納される。
連携情報要求ビット507が「1」の場合、連携方式508及び連携用サブバンド509が当該パケットフォーマットに含まれ、連携情報要求ビット507が「0」の場合、連携方式508及び連携用サブバンド509は当該当該パケットフォーマットに含まれない。
連携方式508は、基地局100又は連携スケジューラ部190が連携に用いる伝送方式を指定する場合に利用されるフィールドである。連携用サブバンド509は、基地局100又は連携スケジューラ部190が連携に用いるサブバンドを指定する場合に利用されるフィールドである。オプション510は、その他の拡張に利用可能なフィールドである。
図11Bは、本発明の第1の実施形態における、リソース割当信号のパケットフォーマットを説明する図である。
リソース割当信号のパケットフォーマットは520、フォーマットの識別子521、割当てリソースブロック指定522、電力制御523、HARQ情報524、トランスポートブロック別情報525、連携情報526、及びプレコーディング情報527を含む。
フォーマットの識別子521は、他の無線リソース割当てのフォーマットの区別のためフィールドである。割当てリソースブロック指定522は、無線通信端末200宛に、基地局100が互いに連携してデータ伝送を行うためのダウンリンクのリソースブロックの位置を指定するフィールドである。尚、この場合のリソースブロックとは連続する複数のOFDMAシンボル及び当該OFDMAシンボル内の複数の連続するサブキャリアを意味し、ダウンリンクの無線リソース割当ての単位として利用される。
電力制御523は、無線通信端末200の電力制御に関するフィールドである。HARQ情報524は、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)伝送におけるプロセス番号を通知するフィールドである。
トランスポートブロック別情報525は、送信するトランスポートブロックの数だけ存在するフィールドであり、トランスポートブロック毎の変調及び符号化方式を指定するフィールドであるMCS525−1と、HARQの新規送信か否かを区別するフィールである新規HARQ525−2とが含まれる。
連携情報526は、連携伝送を行う基地局、及び連携伝送に用いる伝送方式に関するフィールドである。プレコーディング情報527は、連携伝送に用いるプレコーディング行列のインデックス、量子化された値に関するフィールドである。
図12Aは、本発明の第1の実施形態における、Open−Loop MIMO用の連携情報通知信号のパケットフォーマットを説明する図である。
Open−Loop MIMO用の連携情報通知信号のパケットフォーマット530は、連携方式531、連携基地局セット532、連携用Wideband CQI533、及びサブバンド別情報534を含む。
連携方式531は、連携伝送に用いる伝送方式を指定するフィールドである。連携基地局セット532は、連携伝送に参加する基地局100のセットを通知するフィールドである。連携用Wideband CQI533は、連携方式531において指定された連携伝送を行った場合の、全OFDMAサブキャリアでのCQIを通知するフィールドである。
サブバンド別情報534は、サブバンドの数だけ存在するフィールドであり、連携伝送を行った場合のサブバンド毎のCQIを格納するフィールドである連携用サブバンドCQI534−1と、連携伝送を行った場合のサブバンド毎のRIを格納するフィールドである連携用サブバンドRI534−2を含む。
図12Bは、本発明の第1の実施形態における、MU−MIMO用の連携情報通知信号のパケットフォーマットを説明する図である。
MU−MIMO用の連携情報通知信号のパケットフォーマット540は、連携方式541、連携基地局セット542、連携用Wideband CQI543、サブバンド別情報544を含む。
連携方式541は、連携伝送に用いる伝送方式を指定するフィールドである。連携基地局セット542は、連携伝送に参加する基地局のセットを通知するフィールドである。連携用Wideband CQI543は、連携方式541において指定された連携伝送を行った場合の、全OFDMAサブキャリアでのCQIを通知するフィールドである。
サブバンド別情報544は、サブバンドの数だけ存在するフィールドであり、連携基地局セット542において指定された基地局100と無線通信端末200との間の伝播行列を量子化した値を格納するフィールドであるチャネル行列544−1を含む。
次に、図1及び図13を用いて、MU−MIMO伝送による基地局100が互いに連携したデータ伝送のシーケンスを説明する。
図13は、本発明の第1の実施形態において、基地局100−1、100−2から、無線通信端末200−1〜200−6がそれぞれパイロット信号を受信し、単一基地局伝送に必要な情報を、それぞれの無線通信端末200−1〜200−6が所属する基地局100−1、100−2に送信するまでの処理を説明するシーケンス図である。
無線通信端末200−1〜200−6は、本シーケンスが開始するまでに、同期信号を解析し、基地局100−1、100−2の同期情報セルIDなど、両基地局100−1、100−2へのデータ伝送に必要な情報を取得しているものとする。
また、無線通信端末200−1〜200−3は基地局100−1に所属し、無線通信端末200−4〜200−6は基地局100−2に所属しているものとする。
基地局100−1、100−2は、各々、周期的にパイロット信号を無線通信端末200−1〜200−6に送信しており(621−1、621−2)、各無線通信端末200−1〜200−6は、受信したパイロット信号をモニタリングし、基地局100−1、100−2からのチャネル行列を算出する。
なお、チャネル行列が算出されるときに、無線通信端末200−1〜200−6が所属していない基地局(例えば、無線通信端末200−1の場合、基地局100−2)からの干渉成分が邪魔になることがあるが、これらに対して、例えば、以下のような手段を用いて回避する。
公知の回避手段の一例としては、ある基地局100がパイロット信号を送信するリソースでは、他の基地局100はデータ送信を控える、パイロットに拡散処理を実行したうえで無線通信端末が逆拡散を実行しSINRを向上させる、という手段を用いることが考えられる。なお、本発明においては、前述の手段に限定されず、他の手段を用いてもよい。
各無線通信端末200−1〜200−6は、算出されたチャネル行列に基づいて、無線通信端末200−1〜200−6自身が所属する基地局100−1、100−2による単一基地局伝送を行った場合における、CQI/PMI/RIを算出し、算出結果を制御信号用のチャネルを用いて所属基地局100−1、100−2にフィードバックする(622−1〜622−6)。
図13に示す例では、無線通信端末200−1〜200−3は基地局100−1に算出結果をフィードバックし、無線通信端末200−4〜200−6は基地局100−2に算出結果をフィードバックする。
図1は、本発明の第1の実施形態における、図13のシーケンス後に、基地局100−1、100−2が、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200−1〜200−6宛のユーザデータを受信してから、MU−MIMO伝送による連携伝送を行うまでの処理を説明するシーケンス図である。
基地局100−1はゲートウェイ装置2から無線通信端末200−1、200−2、200−3宛のユーザデータを受信し(601−1)、また、基地局100−2は無線通信端末200−4、200−5、200−6宛のユーザデータを受信する(601−2)。
ユーザデータを受信した、それぞれの基地局100−1、100−2の局内スケジューラ105は、単一基地局伝送によるスケジューリングを実行する。
尚、この時、連携基地局IF107を介して、基地局100−1、100−2が互いに、ビームの形成パターンなどBF(Beam Forming)用ビームに関する情報を交換し(602)、当該情報をスケジューリングに利用してもよい。
以下の説明において、単一基地局伝送によるスケジューリングの結果、基地局100−1は無線通信端末200−1、200−2に対して単一基地局伝送のための無線リソースの割り当てが可能と判定し、基地局100−2は無線通信端末200−4、200−6に対して単一基地局伝送のための無線リソース割当てが可能と判定したものとする。
この場合、基地局100−1は、無線通信端末200−1、200−2にリソース割当信号、及び、各無線通信端末200−1、200−2宛のユーザデータを、単一基地局伝送を用いて送信する(603−1、603−2)。
前述の信号を受信した各無線通信端末200−1、200−2は、受信の結果を示すACK信号を基地局100−1に返信する(604−1、604−2)。
同様に、基地局100−2は、無線通信端末200−4、200−6に対して単一基地局伝送のためのリソース割当信号、及び、無線通信端末200−4、200−6宛のユーザデータを、単一基地局伝送を用いて送信する(603−4、603−6)。
前述の信号を受信した各無線通信端末200−4、200−6は、受信の結果を示すACK信号を基地局100−2に返信する(604−4、604−6)。
一方、基地局100−1は無線通信端末200−3に連携情報要求信号を送信し(605−3)、また、基地局100−2は無線通信端末200−5に連携情報要求信号を送信する(605−5)。尚、送信される連携情報要求信号のパケットフォーマットは図11Aに示したものである。
基地局100−1から連携情報要求信号を受信した無線通信端末200−3は、基地局100−1に連携情報通知信号を送信し(606−3)、また、基地局100−2から連携情報要求信号を受信した無線通信端末200−5は基地局100−2に連携情報通知信号を送信する(606−5)。尚、送信される連携情報通知信号のパケットフォーマットは図12Bに示したものである。
無線通信端末200−3から連携情報通知信号を受信した基地局100−1及び無線通信端末200−5から連携情報通知信号を受信した基地局100−2は、それぞれ、連携スケジューラ部IF106を介して、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する(607−1、607−2)。尚、当該要請には、それぞれ、受信した連携情報通知信号が含まれる。
連携スケジューラ部190は、受信した連携情報通知信号に基づいて、連携伝送の為の無線リソースを割り当て、かつ、無線リソース割当結果を参照し、連携伝送における伝送方式を判定する。
本実施形態において、連携スケジューリングの要請を受信した連携スケジューラ部190は、連携伝送のための無線リソースを割り当てる。当該無線リソースの割り当ての結果、連携スケジューラ部190は、無線通信端末200−3、200−5に対してMU−MIMO伝送を用いた連携伝送を行うと判定したとする。
連携スケジューラ部190は、前述の判定結果とプレコーディング行列など連携伝送に必要な情報を連携スケジューリング結果として、基地局100−1、100−2に通知する(608−1、608−2)。
連携スケジューリング結果を受信した基地局100−1、100−2は、連携基地局IF107を介して、互いに、連携スケジューリング結果によって指定された連携伝送を行うために必要なユーザデータを交換する(609)。
基地局100−1及び基地局100−2は、連携スケジューリング結果608−1、608−2において指定されたプレコーディング行列に基づいて、DPCなどのMU−MIMO伝送を用いて、リソース割当信号とユーザデータとを無線通信端末200−3及び無線通信端末200−5に送信する(610−3、610−5)。
前述のリソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200−3、200−5は、リソース割当信号に従って、ユーザデータの受信処理を実行する。その後、無線通信端末200−3は基地局100−1に受信の結果を示すACK信号を返信し(611−3)、無線通信端末200−6は基地局100−2に受信の結果を示すACK信号を返信する(611−5)。
本発明の第1の実施形態によれば、連携伝送を必要とする無線通信端末200−3、200−5のみが連携情報を基地局100−1、100−2にフィードバックすることによって、連携伝送が可能になる。
従って、全無線通信端末200−1〜200−6が連携情報をフィードバックする場合と比べ、アップリンクの無線リソースが節約できるため、他のアップリンクのユーザデータの伝送に利用できる。
また、連携スケジューラ部190は、無線通信端末200−3、200−5に対してのみ連携スケジューラ処理を実行すればよいので、連携スケジューリングによる処理を低減することができる。
第2の実施形態
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。
本発明の第2の実施形態における、ネットワーク構成、基地局100及び無線通信端末200の構成は、本発明の第1の実施形態と同一のものであるため説明は省略する。また、本発明の第2の実施形態における、基地局100及び無線通信端末200の各構成の処理についても第1の実施形態と同一であるため説明は省略する。
以下、第1の実施形態との差異を中心に第2の実施形態について説明する。
図14は、本発明の第2の実施形態における、基地局100−1、100−2が、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200−1〜200−6宛のユーザデータを受信してから、SU伝送による連携伝送を行うまでの処理を説明するシーケンス図である。
第2の実施形態では、基地局100と無線通信端末200との間の通信を3GPP LTEに準拠して行った場合、各信号がいずれのチャネルによって送信されるかについても説明する。
尚、本シーケンスの前に、無線通信端末200−1〜200−6は、図13に示すシーケンスに従って、パイロットを受信し、また、単一基地局伝送用の情報を基地局100−1、100−2へのフィードバックが完了しているものとする。
基地局100−1、100−2がユーザデータを受信するステップ(601−1、601−2)、基地局100−1、100−2がBF用ビーム情報を交換するステップ(602)、基地局100−1が無線通信端末200−1、200−2に対して単一基地局の無線リソース割当てが可能と判定し、また、基地局100−2が無線通信端末200−4、200−6に対して単一基地局の無線リソース割当てが可能と判定し、リソース割当信号とユーザデータを送信するステップ(603−1、603−2、603−4、603−6)は第1の実施形態と同一である。
ただし、リソース割当信号には、LTEのPDCCH(Physical Downlink Control Channel)上のDCI(Downlink Control Information)が利用される。尚、DCIフォーマットは、伝送方式に従い適切なものが選択される。
また、ユーザデータ信号の送信には、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)が利用される。
ソース割当信号及びユーザデータ信号に対するACK信号送信(604−1、604−2、604−4、604−6)には、PUCCH(Physical Uplink Control Channel)が利用される。
連携情報要求信号(605−3、605−5)には、PDCCH上のDCI(フォーマット0)を図11Aに示したパケットフォーマットを拡張したものが利用される。
連携情報要求信号(605−3)を受信した無線通信端末200−3は、基地局100−1に連携情報通知信号を送信する(631−3)。また、連携情報要求信号(605−3)を受信した無線通信端末200−5は、基地局100−2に連携情報通知信号を送信する(631−5)。
連携情報通知信号(631−3、631−5)は、図12Aに示したパケットフォーマットであり、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)を利用して送信される。
連携情報通知信号(631−3、631−5)を受信した基地局100−1及び基地局100−2は、それぞれ、連携スケジューラ部IF106を介して、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する(607−1、607−2)。尚、当該連携スケジューリングの要請には、受信した連携情報通知信号が含まれる。
連携スケジューリングの要請を受信した連携スケジューラ部190は、連携伝送のための無線リソースを割り当てる。
本実施形態において、連携スケジューラ部190は、無線リソースを割当ての結果、無線通信端末200−3に対してSU伝送を用いた連携伝送を実行し、無線通信端末200−5への無線リソース割当ては次の送信タイミングまで保留すると判定したものする。
連携スケジューラ部190は、前述の判定結果を含めて、連携伝送に必要な情報を連携スケジューリング結果として、基地局100−1、100−2に通知する(632−1、632−2)。
連携スケジューリング結果を受信した基地局100−1は、連携基地局IF107を介して、基地局100−2に指定された連携伝送を行うために必要なユーザデータを転送する(633)。
基地局100−1、100−2は、リソース割当信号と、Open−Loop MIMOなどのSU伝送を用いてユーザデータとを無線通信端末200−3に送信する(634−1、634−2)。
ただし、リソース割当信号には、PDCCH上のDCIが利用される。尚、DCIフォーマットは、伝送方式に従って適切なものが選択される。また、ユーザデータ信号の送信にはPDSCHが利用される。
リソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200−3は、リソース割当信号に従って、ユーザデータの受信処理を行う。
無線通信端末200−3は、基地局100−1に受信の結果を示すACK信号を返信する(635)。
本発明の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、連携伝送が必要な無線通信端末200のみが連携情報をフィードバックすればよいため、アップリンクの無線リソースが節約できる。また、これによって、連携スケジューラ部190は、連携スケジューリングによる処理を低減できる。
また、本発明の第2の実施形態では、無線通信端末200−3は、2つの基地局100−1、100−2を占有できるため、連携伝送におけるスループット向上量をより高めることができる。
第3の実施形態
以下、本発明の第3の実施形態について説明する。
本発明の第3の実施形態における、ネットワーク構成、基地局100及び無線通信端末200の構成は、本発明の第1の実施形態と同一のものであるため説明は省略する。また、本発明の第3の実施形態における、基地局100及び無線通信端末200の各構成の処理についても第1の実施形態と同一であるため説明は省略する。
以下、第1の実施形態との差異を中心に第3の実施形態について説明する。
図15は、本発明の第3の実施形態の、基地局100−1、100−2が無線通信端末200へのユーザデータ到着前に、連携伝送に必要な情報を要求する場合の処理を説明するシーケンス図である。
尚、本シーケンスの前に、無線通信端末200−1〜200−6は、図13に示すシーケンスに従って、パイロットを受信し、また、単一基地局伝送用の情報を基地局100−1、100−2へのフィードバックが完了しているものとする。
また、本実施形態において、基地局100−1は、単一基地局伝送用のCQI情報又は無線通信端末200−1〜200−6におけるトラフィックから、無線通信端末200−3には連携伝送を適用すべきと判定し、また、基地局100−2も同様に、無線通信端末200−5には連携伝送を適用すべきと判定したものとする。
この場合、基地局100−1は、無線通信端末200−3に連携情報要求信号を送信する(641−3)。連携情報要求信号を受信した無線通信端末200−3は、基地局100−1に連携情報通知信号を返信する(642−3)。
同様に、基地局100−2は、無線通信端末200−5に連携情報要求信号を送信する(641−5)。連携情報要求信号を受信した無線通信端末200−5は、基地局100−2に連携情報通知信号を返信する(642−5)。
その後、基地局100−1、100−2は、ゲートウェイ装置2からユーザデータを受信した場合(601−1、602−2)、互いに、BF用ビーム情報を交換し(602)、連携スケジューリング要請(607−1、607−2)を連携スケジューラ部190に送信する。
連携スケジューリング要請を受信した連携スケジューラ部190は、基地局100−1、100−2に連携スケジューリング結果を通知する(608−1、608−2)。
連携スケジューリング結果を受信した基地局100−1、100−2は、互いに、連携に必要情報が交換し(609)、それぞれ、無線通信端末200−1〜200−6にリソース割当信号及びユーザデータを送信する(643−1〜643−6)。尚、無線通信端末200−1、200−2、200−4、200−6には単一基地局伝送が用いられ、無線通信端末200−3、200−5には連携伝送を用いられる。
以上の処理によって、連携伝送が必要な無線通信端末200−3、200−5に対するデータ伝送の送信タイミングを、他の無線通信端末200−1、200−2、200−4、200−6と同期することができる。
これによって、ユーザデータを受信した無線通信端末200−1〜200−6は、ACK信号を同一の送信タイミングで送信できる(644−1〜644−6)。
以下、本実施形態における無線リソースの割り当てを説明する。
図18は、本発明の第3の実施形態の、連携伝送適用時におけるリソースグリッドを説明する図である。
リソースグリッドとは、1回の送信タイミングで割り当てられる無線リソースを、OFDMAシンボル及びサブキャリア毎に区切ったものである。
図18に示す例では、横軸の区切りがサブキャリアの区切りを示し、縦軸の区切りがOFDMシンボルの区切りを示す。
図18に示すリソースグリッド800、810がそれぞれ基地局100−1、100−2のリソースグリッドを示している。
リソースグリッド800のうちブロック801、ブロック802、ブロック803がリソースブロック1、2、3に対応し、また、リソースグリッド810のうちブロック811、ブロック812、ブロック813がリソースブロック1、2、3に対応する。
図15に示すシーケンスでは、例えば、無線通信端末200−1、200−2にはそれぞれリソースブロック801、802が割り当てられ、無線通信端末200−4、200−6にはそれぞれリソースブロック811、812が割り当てられている。
リソースブロック803、813は、それぞれ、無線通信端末200−3、200−5のMU−MIMO伝送のための連携伝送用に割り当てられている。
図15に示すシーケンスでは、リソースブロック801〜803、811〜813が同一の送信タイミングで送信される。
本発明の第3の実施形態によれば、連携伝送に必要なユーザデータ伝送の遅延がなくなる。すなわち、基地局100−1、100−2がゲートウェイ装置2からのユーザデータを受信した時には、既に、基地局100−1、100−2は連携情報を取得しているため、連携情報の要求及び通知待ちに要する時間が必要なく、即座に連携伝送を用いたユーザデータの伝送が可能となる。
第4の実施形態
以下、本発明の第4の実施形態について説明する。
本発明の第4の実施形態における、ネットワーク構成、基地局100及び無線通信端末200の構成は、本発明の第1の実施形態と同一のものであるため説明は省略する。また、本発明の第4の実施形態における、基地局100及び無線通信端末200の各構成の処理についても第1の実施形態と同一であるため説明は省略する。
図16は、本発明の第4の実施形態の、最初はセルの中心に位置し、単一基地局伝送が適用されていた無線通信端末200が、セルエッジに移動し連携伝送が必要になった場合の処理を説明するシーケンス図である。
基地局100−1は、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200宛のユーザデータを受信した場合(651)、必要に応じて基地局100−1と基地局100−2との間でBF用ビーム情報を交換し(652)、単一基地局のデータ伝送用の無線リソースを割り当てる。
無線リソースの割当ての結果、単一基地局伝送のための無線リソースが割り当てられた場合、基地局100−1は、無線通信端末200に対してリソース割当信号及びユーザデータを送信する(653)。
リソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200は、受信処理を行い、基地局100−1にACK信号を送信する(654)。
その後、無線通信端末200がセルエッジに移動する(655)。
無線通信端末200は、基地局100−1、100−2から周期的に送信されるパイロット信号(656−1、656−2)に基づいてCQI等を算出し、算出されたCQI等を単一基地局伝送に必要な情報として周期的に基地局100−1にフィードバックする(657)。
無線通信端末200から単一基地局伝送に必要な情報を受信した基地局100−1は、単一基地局によるデータ伝送では充分な無線リソースが割り当てられないと判定し、連携情報要求信号を無線通信端末200に送信する(658)。
連携情報要求信号を受信した無線通信端末200は、基地局100−1に連携情報通知信号を返信する(659)。
連携情報通知信号を受信した基地局100−1は、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する(660)。尚、連携スケジューリングの要請には、連携情報通知信号が含まれる。
連携スケジューリングの要請を受信した連携スケジューラ部190は、無線通信端末200に対して、SU伝送の連携伝送のための無線リソースを割り当て、当該無線リソースの割当結果を、連携スケジューリング結果として基地局100−1、100−2に通知する(661−1、661−2)。
連携スケジューリング結果を受信した基地局100−1は、連携伝送に必要なユーザデータを基地局100−2に転送する(662)。
基地局100−1、100−2は、リソース割当信号、及び、SU伝送による連携伝送を用いてユーザデータを無線通信端末200に送信する(663−1、663−2)。
リソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200は、受信処理を行い、ACK信号を基地局100−1に返信する(664)。
本発明の第4の実施形態によれば、無線通信端末200は、無線通信端末200自身の移動にあわせて、連携伝送が必要な時だけに連携情報を送信すればよいため、アップリンクの無線リソースを節約できる。
第5の実施形態
以下、本発明の第5の実施形態について説明する。
本発明の第5の実施形態における、ネットワーク構成、基地局100及び無線通信端末200の構成は、本発明の第1の実施形態と同一のものであるため説明は省略する。また、本発明の第5の実施形態における、基地局100及び無線通信端末200における各構成の処理についても第1の実施形態と同一であるため説明は省略する。
図17は、本発明の第5の実施形態の、最初はセルエッジに位置し、連携伝送によるデータ伝送が適用されていた無線通信端末200が、セルの中心に移動し単一基地局伝送が適用される場合の処理を説明するシーケンス図である。
基地局100−1は、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200宛のユーザデータを受信した場合(671)、連携伝送を実行するために当該ユーザデータを基地局100−2に転送する(672)。
基地局100−1、100−2は、リソース割当信号、及び、SU伝送による連携伝送を用いてユーザデータを無線通信端末200に送信する(673−1、673−2)。
リソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200は、受信処理を行い、基地局100−1にACK信号を返信する(674)。
その後、無線通信端末200は、セル中心に移動する(675)。
無線通信端末200は、基地局100−1、100−2から周期的に送信されるパイロット信号(676−1、676−2)に基づいてCQI等を算出し、算出されたCQI等を単一基地局伝送に必要な情報として周期的にフィードバックする(677)。
無線通信端末200からの情報を受信した基地局100−1は、必要に応じて基地局100−2とBF用ビーム情報を交換する(678)。
本実施形態において、基地局100−1は、単一基地局によるデータ伝送で充分な無線リソースが割り当てられると判定したものとする。
この場合、基地局100−1は、必要に応じて連携スケジューラ部190に無線通信端末200に対する連携伝送を中止する旨を通知する(679)。
基地局100−1は、リソース割当信号、及び、単一基地局伝送を用いてユーザデータを無線通信端末200に送信する(680)。
リソース割当信号及びユーザデータを受信した無線通信端末200は、受信処理を行い、ACK信号を基地局100−1に送信する(681)。
本発明の第5の実施形態によれば、無線通信端末200は、無線通信端末200自身の移動にあわせて、連携伝送が不要になった時には連携情報の送信を中止できるので、アップリンクの無線リソースを節約できる。
第6の実施形態
以下、本発明の第6の実施形態について説明する。
第6の実施形態では、前述の第1〜第5の実施形態において、連携情報をフィードバックする時に使用されるサブバンドを固定し、無線通信端末200が送信する連携情報量を減らす方法について説明する。
図19Aは、本発明の第6の実施形態におけるサブバンドを説明する図である。
図19Aに示すように、サブバンドは、連続するリソースブロックから構成される。
図19Aに示す例では、リソースグリッド820は、2個の連続するリソースブロックから構成される5つのサブバンド821〜825に分割されている。
図19Bは、本発明の第6の実施形態のリソースブロック数とサブバンド数との対応関係を示した図である。
1つのサブバンド当りのリソースブロック数は、総リソースブロック数によって変更することができる。
図19Bに示すように、リソースブロック数とサブバンド数との対応関係は、総リソースブロック数561、サブバンドサイズ562、及びサブバンド数563を含む。
総リソースブロック数561は、リソースブロックの総数を格納する。サブバンドサイズ562は、1つのサブバンドにおけるリソースブロック数を格納する。サブバンド数563は、サブバンドの総数を格納する。図19Aに示す例は、図19Bのエントリ564に該当する。
図12A、Bに示す例では、無線通信端末200がフィードバックする連携情報通知信号の中にはサブバンドの数だけ連携情報が必要となる。ここで、無線通信システムにおいて、連携伝送に用いるサブバンドを固定すれば、連携情報通知信号に含まれる連携情報量が減り、アップリンクの無線リソースを節約できる。
例えば、図19Aにおいて、サブバンド824、825の2サブバンドを連携伝送に用いるように固定した場合、必要な連携情報は、サブバンドを固定しない場合と比較して2/5に軽減できる。
さらに、連携伝送に用いるサブバンドを固定するのではなく、連携スケジューラ部190が連携伝送に最適なサブバンドを動的に決定し、図11Aに示すように連携情報要求信号内の連携用サブバンド509に決定されたサブバンドを含めることによって、基地局100が無線通信端末200に指定することもできる。
本発明の第6の実施形態によれば、連携情報をフィードバックするためのアップリンク無線リソースを節約でき、さらにサブバンドが動的に選択されることによって、連携伝送に必要な最適なサブバンドを選択できる。
第7の実施形態
以下、第7の実施形態について説明する。
第7の実施形態では、単一基地局によるデータ伝送と連携伝送によるデータ伝送の切換えに、NACKを利用する方法について説明する。
前述の各実施形態において、連携伝送を行うか否かの判定は、ダウンリンクの無線リソース割当ての成否、又はCQI/PMI/RIなどに基づいて行っていたがそれ以外の判定基準も考えられる。例えば、以下のようなものが考えられる。
基地局100は、単一基地局伝送が適用されている無線通信端末200から、受信失敗を示すNACK信号を予め定められた基準回数以上受信した場合、当該無線通信端末200に対して連携伝送を適用することを決定する。つまり、無線通信端末200から送信されるデータ受信の成否に関する情報に基づいて、連携伝送を行うか否かが判定される。
第7の実施形態によれば、基地局100は、実際のデータ受信の成否に基づいて連携伝送の利用を決定することによって、データ受信に失敗しているデータを救済することができる。
第8の実施形態
以下、第8の実施形態について説明する。
第8の実施形態では、基地局100が連携情報要求信号を一斉伝送する方法について説明する。第1〜第7の実施形態においては、基地局100は連携情報要求信号を、各無線通信端末200宛に別個に伝送していた。これに対して本実施形態では、基地局100は連携情報要求信号を、ブロードキャスト伝送、又は、マルチキャスト伝送のような1対多伝送によって、送信する。例えば、基地局100は、単一基地局伝送の無線リソース割当てが不可能な無線通信端末200の数がある閾値を越えた場合、無線通信端末200に連携情報要求信号を一斉伝送する。一斉伝送された連携情報要求信号を受信した無線通信端末200は、連携情報通知信号を基地局100に送信する。
第8の実施形態によれば、連携伝送を必要とする無線通信端末200の数が多い場合において、連携情報要求信号が必要とするダウンリンクの無線リソースを節約できる効果がある。
最後に、本発明の第1の実施形態又は第2の実施形態を適用した場合において、全無線通信端末200に対する連携伝送を行う無線通信端末200の割合(以降、連携無線通信端末率と記述する)と、1つの無線通信端末200が送信するフィードバック量との対応関係を例に、本発明の効果について説明する。尚、本発明の第3〜第8の実施形態においても、同様の効果を奏する。
図20は、本発明の第1の実施形態又は第2の実施形態を適用した場合の効果を説明する図である。
枠6000は、従来の連携伝送を実行する場合における、無線通信端末200が基地局100にフィードバックする情報を示した図である。従来は、枠6000に示すように、全無線通信端末200−1〜200−6は、単一基地局伝送用の情報と連携用情報とを、周期的に基地局100−1、100−2にフィードバックしている(625−1〜625−6)。
枠6001は、本発明の第1の実施形態又は第2の実施形態を適用した場合における、無線通信端末200が基地局100にフィードバックする情報を示した図である。
本発明によれば、連携伝送が必要な無線通信端末200−3、200−5のみが、基地局100−1、100−2からの要求に応じて、連携用情報を基地局100−1、100−2にフィードバックする(606−3、606−5)。無線通信端末200−1〜200−6は、単一基地局伝送用の情報のみ周期的に基地局100−1、100−2にフィードバックすればよい(622−1〜622−6)。この結果、フィードバック量が低減されることが分かる。
図21Aは、図12Aに示す連携情報通知信号のパケットフォーマットに基づいて、連携無線通信端末率を変化させた場合の、1つの無線通信端末200あたりが1回のフィードバックで利用するアップリンクの無線リソース帯域におけるビット数の変化を説明するグラフである。
ただし、以下の説明においては、連携情報通知信号のパケットフォーマットにおける連携方式531及び連携基地局セット532はあわせて4ビット、連携用Wideband CQI533は4ビット、また、連携用サブバンドCQI534−1及び連携用サブバンドRI534−2はあわせて3ビットとしている。
図21Aのグラフ901、902、903、及び904は、それぞれ、サブバンド数が5、13、21、28の場合におけるグラフを示している。
連携無線通信端末率が「1.0」における値は、従来の結果を示しており、図21Aに示すように本発明を適用することによって、フィードバックビット数が低減していることが分かる。
図21Bは、図12Bに示す連携情報通知信号のパケットフォーマットに基づいて、連携無線通信端末率を変化させた場合の、1つの無線通信端末200あたりが1回のフィードバックで利用するアップリンクの無線リソース帯域におけるビット数の変化を説明するグラフである。
ただし、以下の説明においては、連携情報通知信号のパケットフォーマットにおける連携方式541と連携基地局セット542はあわせて4ビット、連携用Wideband CQI543は4ビット、チャネル行列544−1は12(6ラ2)ビットとしている。
図21Bの911、912、913、及び914は、それぞれ、サブバンド数が5、13、21、28の場合におけるグラフを示している。
連携無線通信端末率が「1.0」における値は、寿裏の結果を示しており、図21Bに示すように本発明を適用することによって、フィードバックビット数が低減していることが分かる。
特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
(1)複数の基地局が連携して通信端末へデータを伝送する無線通信システムであって、
前記通信端末は、前記基地局と通信し、
前記通信端末は、単一の前記基地局からのデータ伝送に必要な情報を周期的に前記基地局に送信し、
前記基地局は、
前記通信端末が、複数の前記基地局が連携したデータ伝送を必要とするか否かを判定し、
前記通信端末が、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を必要とすると判定された場合、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報である連携情報の送信指示を、前記通信端末に送信し、
前記通信端末は、前記連携情報の送信指示を受信した場合に、前記連携情報を前記基地局に送信することを特徴とする無線通信システム。
(2)前記基地局は、前記通信端末が、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を必要とするか否かを判定する場合に、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定し、
前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができないと判定された場合、前記基地局は、前記連携情報の送信指示を前記通信端末に送信し、
前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができると判定された場合、前記基地局は、前記受信した単一の基地局からのデータ伝送に必要な情報に基づいて、前記単一の基地局からのデータ伝送のための無線リソースを前記通信端末に割り当てることを特徴とする(1)に記載の無線通信システム。
(3)前記無線通信システムは、
前記基地局が受信した連携情報に基づいて、前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースを前記通信端末に割り当て、
前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースの割当結果を、前記連携する基地局に送信する連携スケジューラ部を備えることを特徴とする(2)に記載の無線通信システム。
(4)前記通信端末は、一つの前記無線通信端末に対して前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報と、複数の前記無線通信端末に対して前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報とを前記連携情報に含めて前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記受信した連携情報に基づいて、前記一つの無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するか、又は、前記複数の無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するかを決定することを特徴とする(3)に記載の無線通信システム。
(5)前記基地局は、前記一つの無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報、又は、前記複数の無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報のいずれが必要かを決定し、
前記決定に基づいて、前記連携情報の送信指示を送信することを特徴とする(3)に記載の無線通信システム。
(6)前記無線リソースは、複数のサブチャネルに分割され、
前記連携スケジューラ部は、予め決定された特定のサブチャネルを前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースとして前記通信端末に割当て、
前記基地局は、前記連携情報の送信指示に、前記予め決定された特定のサブチャネルに関する情報を含めることを特徴とする(3)に記載の無線通信システム。
(7)前記無線リソースは、複数のサブチャネルに分割され、
前記連携スケジューラ部は、前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースとして割り当てる前記サブチャネルを決定し、
前記基地局は、前記連携情報の送信指示に、前記決定されたサブチャネルに関する情報を含めることを特徴とする(3)に記載の無線通信システム。
(8)前記基地局は、前記通信端末への前記単一の基地局からのデータ伝送のための無線リソース割当結果を参照して、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定することを特徴とする(2)に記載の無線通信システム。
(9)前記基地局は、前記通信端末から送信される前記単一の基地局からのデータ伝送に必要な情報を参照して、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定することを特徴とする(2)に記載の無線通信システム。
(10)前記基地局は、前記通信端末のトラフィック情報を参照して、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定することを特徴とする(2)に記載の無線通信システム。
(11)前記基地局は、前記通信端末から送信される、ACK情報及びNACK情報を参照して、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定することを(2)に記載の無線通信システム。
(12)前記連携情報は、少なくとも、前記複数の基地局が連携したデータ伝送が実行された場合におけるチャネル品質、MIMOのランク数、前記通信端末が希望するプレコーディング行列、及びチャネル行列のいずれかを含むことを特徴とする(2)に記載の無線通信システム。
(13)複数の基地局が連携して通信端末へデータを伝送する無線通信システムにおける前記基地局であって、
前記通信端末は、前記基地局と通信し、
前記通信端末は、単一の前記基地局からのデータ伝送に必要な情報を周期的に前記基地局に送信し、
前記基地局は、
前記通信端末が、複数の前記基地局が連携したデータ伝送を必要とするか否かを判定し、
前記通信端末が、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を必要とすると判定された場合、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報である連携情報の送信指示を前記通信端末に送信することを特徴とする基地局。
(14)前記通信端末が、前記複数の基地局が連携したデータ伝送を必要とするか否かを判定する場合に、前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができるか否かを判定し、
前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができないと判定された場合、前記基地局は、前記連携情報の送信指示を前記通信端末に送信し、
前記通信端末から送信された前記連携情報を受信し、
前記受信した連携情報に基づいて、前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースを割り当て、
前記複数の基地局が連携したデータ伝送のための無線リソースの割当結果を、前記基地局と連携する他の前記基地局に送信し、
前記通信端末が、前記単一の基地局からのデータ伝送ができると判定された場合、前記受信した単一の基地局からのデータ伝送に必要な情報に基づいて、前記単一の基地局からのデータ伝送のための無線リソースを前記通信端末に割り当てることを特徴とする(13)に記載の基地局。
(15)前記連携情報は、一つの前記無線通信端末に対して前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報と、複数の前記無線通信端末に対して前記複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するために必要な情報とが含まれ、
前記基地局は、前記受信した連携情報に基づいて、前記一つの無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するか、又は、前記複数の無線通信端末に対して複数の基地局が連携したデータ伝送を実行するかを決定することを特徴とする(14)に記載の基地局。