JP2014060638A - 通信システム、基地局、端末及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
小電力基地局に適した通信方式を用いることで、スループットを向上させることが可能な、通信システム、基地局、端末及び通信方法を提供すること。
【解決手段】
第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムであって、
前記第１の基地局と前記端末とが周波数分割複信（ＦＤＤ）を用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末は時間分割複信（ＴＤＤ）を用いて通信を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、通信システム、基地局、端末及び通信方法および通信方法に関する。

携帯電話などの無線通信システムにおいて、都市及びその周辺地域には、複数の端末に無線通信サービスを提供するためのセル（通信サービスエリア）を構成する基地局装置が配置されている。特に、無線通信システムでは、複数の基地局装置が配置されたセルラー構成を成し、通信エリアの拡張が図られている。

近年における通信システムの高速化やトラフィックの増大に伴い、システム全体としてのスループットを一層向上することが要求されている。スループットを向上する方法として、マクロセル基地局が構成するマクロセルの範囲の一部又は全部と、マクロセル基地局より送信電力が小さい小電力基地局（ピコセル基地局、フェムトセル基地局等）のセルの範囲とを重複するように、複数の基地局装置を配置させ、各端末を各基地局装置に分散（負荷分散）させる異種ネットワーク（ヘテロジーニアス・ネットワーク）を構築する技術が提案されている。このようにマクロ基地局に集中するトラフィック（または負荷）を小電力基地局に分散させることができるため、スループットを向上させることができる（非特許文献１）。

Ｒ１−０９４２２４、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１ ＃５９ｂｉｓ Ｍｉｙａｚａｋｉ、Ｊａｐａｎ、１２−１６ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００９

しかしながら、主基地局と小電力基地局では通信環境が異なるため、主基地局と小電力基地局で同じ通信方式を用いることが適しているとは限らないという問題がある。本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、小電力基地局に適した通信方式を用いることで、スループットを向上させることが可能な、通信システム、基地局、端末及び通信方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明に係る通信システムの構成は、次の通りである。

本発明の通信システムは、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムであって、前記第１の基地局と前記端末とが周波数分割複信（ＦＤＤ）を用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末は時間分割複信（ＴＤＤ）を用いて通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の基地局は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第１の基地局であって、前記第１の基地局は、前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示を通知し、前記接続指示には、接続先がＦＤＤを用いて通信を行うかＴＤＤを用いて通信を行なっているかを示す情報が含まれることを特徴とする。

また、本発明の基地局において、前記第１の基地局は、接続先がＴＤＤを用いて通信を行っている場合に、サブフレーム構成を前記端末に通知することを特徴とする。

また、本発明の基地局は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第２の基地局であって、前記端末からの受信信号から上りリンクのチャネル推定値を求め、該上りリンクのチャネル推定値を用いて下りリンクのプレコーディング重みを求めることを特徴とする。

また、本発明の端末は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける端末であって、前記第１の基地局から他の基地局への接続指示を受信し、該接続指示が前記第２の基地局への接続指示である場合に、前記第２の基地局とＴＤＤにて通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の端末であって、セルＩＤから前記第２の基地局への接続指示と判断することを特徴とする。

また、本発明の端末であって、前記接続指示により接続した基地局から送信される同期信号の配置から、該接続した基地局が前記第２の基地局と判断することを特徴とする。

また、本発明の通信方法は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、前記第１の基地局と前記端末とがＦＤＤを用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末はＴＤＤを用いて通信を行うことを特徴とする。

本発明によれば、通信システムは、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムであって、 前記第１の基地局と前記端末とが周波数分割複信（ＦＤＤ）を用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末は時間分割複信（ＴＤＤ）を用いて通信を行うことで、スループットを向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、基地局は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第１の基地局であって、前記第１の基地局は、前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示を通知し、前記接続指示には、接続先がＦＤＤを用いて通信を行うかＴＤＤを用いて通信を行なっているかを示す情報が含まれるようにすることで、端末が効率的に前記第２の基地局へ接続できるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、前記第１の基地局は、接続先がＴＤＤを用いて通信を行っている場合に、サブフレーム構成を前記端末に通知することで、端末が効率的に前記第２の基地局へ接続できるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第２の基地局であって、前記端末からの受信信号から上りリンクのチャネル推定値を求め、該上りリンクのチャネル推定値を用いて下りリンクのプレコーディング重みを求めることで、スループットを向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、端末は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける端末であって、前記第１の基地局から他の基地局への接続指示を受信し、該接続指示が前記第２の基地局への接続指示である場合に、前記第２の基地局とＴＤＤにて通信を行うことで、スループットを向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

また、本発明によれば、通信方法は、第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、前記第１の基地局と前記端末とがＦＤＤを用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末はＴＤＤを用いて通信を行うことで、スループットを向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る通信システムの基地局及び端末間の処理を示すシーケンス図である。 第１の実施形態に係る主基地局の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る小電力基地局の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る端末の構成を示す概略図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態における通信システムは、基地局（送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、ｅＮｏｄｅＢ）および端末（端末装置、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、ＵＥ）を備える。

図１は本実施形態における通信システムの構成を示す概略図である。本実施形態における通信システムは、複数の基地局１００−１、１００−２、端末１０１を備えており、基地局１００−１と１００−２のセル半径（カバレッジ）は異なっている。

主基地局１００−１（マクロセル基地局、第１の基地局ともいう）のカバレッジ１００−１ａ（マクロセル）と、主基地局よりも送信電力が小さい小電力基地局（ピコセル基地局、フェムトセル基地局、スモールセル基地局、第２の基地局ともいう）とが重複するように各基地局が配置されている。端末１０１は主基地局１００−１のカバレッジ内にあるが、小電力基地局１００−２のカバレッジ内にあるので、小電力基地局と接続している。なお、図１には１つの小電力基地局１００−２のみ記載しているが、本発明はこれに限らず、主基地局のカバレッジ内に複数の小電力基地局が配置される場合も本発明に含まれる。また、図１には１つの端末１０１のみ記載しているが、本発明はこれに限らず、複数の端末が小電力基地局に接続する場合も本発明に含まれる。

なお、小電力基地局が複数ある場合、小電力基地局毎に送信電力が異なっていても良い。また、主基地局と小電力基地局は送信電力での区別のみならず、既にサービスインしている方式をサポートする後方互換性のあるセルと、新しく定義される後方互換性のないセルとで区別しても良い。

また、小電力基地局間でサービスする方式（通信システムのバージョン、オプション等）が異なっていてもよい。

また、マクロセル内に小電力基地局が配置される通信システムであれば、本発明を適用することができ、セル数、基地局の数、端末の数、セルの種類（例えば、ピコセル、フェムトセル等）、基地局の種類等は本実施形態に限定されない。また、主基地局がセクタを単位として端末との接続を管理する通信システムであってもよく、その場合は、主基地局の一方向のセクタでマクロセルを構成し、マクロセル内にスモールセルが配置される。また、図１には、スモールセルがマクロセル内に完全にオーバーラップしているが、部分的にオーバーラップしてもよいし、オーバーラップしていなくても良い。

小電力基地局１００−２は、主基地局１００−１より小さい送信電力で信号を送信する。また、小電力基地局１００−２は、主基地局１００−１より高いキャリア周波数帯を用いることができる。このため、小電力基地局のカバレッジは狭くなることが予想される。この場合、小電力基地局１００−２の通信環境は従来の主基地局１００−１の通信環境とは異なる。そのため、小電力基地局１００−２は従来と異なる通信環境に適した通信方式に変えることが望ましい。本実施形態では、主基地局１００−１はＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ；周波数分割複信）、小電力基地局１００−２はＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ；時間分割複信）を用いる。小電力基地局１００−２は、カバレッジが狭いため、マルチパス遅延広がりが小さく、また接続端末数も比較的少ないことが想定されるため、上りリンクと下りリンクで同じ周波数を用いるＴＤＤは、周波数利用効率の観点からメリットがある。また、ＴＤＤでは上下リンクが対称となり、通信相手のチャネル状態を推定することができるため、基地局−端末間でチャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）を必ずしも通知する必要はない。従って、高精度なプレコーディング重みの算出や、高性能な送信処理が可能となる。

図２は、端末１０１が小電力基地局１００−２に接続してデータ通信が開始されるまでの処理の一例を示すシーケンス図である。端末１０１は複数のマクロ基地局の中から接続先を検出するセルサーチを行なう（ｓ２０１）。接続先として主基地局１００−１を選択したとする。端末１０１は主基地局１００−１に対して接続要求を行う（ｓ２０２）。主基地局１００−１は、端末１０１からの接続要求に対し、接続許可（ＡＣＫ）を通知し、それと共に周辺小電力基地局からの受信電力を報告するように要求する（ｓ２０３）。端末１０１は、主基地局１００−１から指示された小電力基地局の受信品質を測定し、主基地局１００−１に報告する（ｓ２０４）。受信品質には、受信電力、受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ；信号対雑音電力比）、受信ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ；信号対干渉雑音電力比）などが含まれる。主基地局１００−１は、端末１０１から報告された周辺小電力基地局の受信品質に基づいて端末１０１が接続すべき小電力基地局を選択し（ここでは小電力基地局１００−２とする）、選択した小電力基地局１００−２に対して端末接続要求を行う（ｓ２０５）。小電力基地局１００−２は主基地局１００−１に接続許可（ＡＣＫ）を通知する（ｓ２０６）。主基地局１００−１は、端末１０１に対して、小電力基地局１００−２への接続指示を通知する（ｓ２０７）。端末１０１は、小電力基地局１００−２と同期確立やタイミング調整を行う（ｓ２０８）。端末１０１は、主基地局１００−１から小電力基地局１００−２への接続指示を受け取ったら、端末１０１と小電力基地局１００−２はＴＤＤフォーマットにて通信を行う。

主基地局１００−１が端末１０１に対して小電力基地局１００−２への接続指示を行う際に、主基地局１００−１は端末１０１に対し、小電力基地局１００−２が用いているＴＤＤフレームにおける上りリンクサブフレームと下りリンクサブフレームから成るサブフレーム構成（ｓｕｂｆｒａｍｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を通知することができる。サブフレーム構成は小電力基地局が任意に設定することもできるし、システムで決められたものを用いることもできる。このとき、端末１０１は、小電力基地局１００−２とやり取りする必要がなくなるため、端末１０１と小電力基地局１００−２は効率的に通信を開始することができる。

また、主基地局１００−１が端末１０１に対して行う小電力基地局１００−２への接続指示には、例えば、小電力基地局１００−２のセルＩＤが通知される。セルＩＤから小電力基地局であると判断出来る場合は、セルＩＤを通知されたときに小電力基地局に接続することがわかるので、セルＩＤが通知された場合にＴＤＤに切り替えることができる。また、端末１０１は、同期信号の位置、間隔に基づいて、ＴＤＤで通信を行なっているかＦＤＤで通信を行なっているかを判断することができる。例えば、セルＩＤから小電力基地局であることがわからない場合であって、主基地局からの指示で小電力基地局に接続することがわからない場合に、上記同期信号によりＴＤＤかＦＤＤを判断することができる。例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、同期信号であるＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）の配置がＴＤＤとＦＤＤで異なる。したがって、ＰＳＳとＳＳＳの位置、ＰＳＳとＳＳＳの配置間隔を取得することで、ＴＤＤとＦＤＤを判断することができる。このようにすると、端末１０１は、新たな制御情報がなくてもＴＤＤとＦＤＤが判断することができるため、伝送効率の劣化を抑えることができる。

小電力基地局１００−２は端末１０１から受信した参照信号を用いて上りリンク及び下りリンクのチャネル推定、端末の受信電力の算出等を行う（ｓ２０９）。そして、ステップｓ２０９の結果に基づき、スケジューリング、ＭＩＭＯの空間多重数であるランク数設定、ＭＣＳ（変調符号化方式：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）の決定を行う（ｓ２１０）。ここで、コードブックによるプレコーディングを行うために、端末１０１がＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を求めて小電力基地局１００−２に通知することもできるが、本実施形態では、小電力基地局１００−２でプレコーディング重みを求めることとする。ステップｓ２０９で得られたチャネル推定値を用いて下りリンクのプレコーディング重みを求める（ｓ２１１）。ステップｓ２１１で求めたプレコーディング重みを用いて、端末１０１にデータを送信する（ｓ２１２）。

図３は、本実施形態に係る主基地局１００−１の構成を示す概略ブロック図である。主基地局１００−１は、上位レイヤ３０１、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓ、スクランブル部３０３−１〜３０３−Ｓ、変調部３０４−１〜３０４−Ｓ、レイヤマッピング部３０５、参照信号生成部３０６、プレコーディング部３０７、リソースマッピング部３０８−１〜３０８−Ｔ、ＯＦＤＭ信号生成部３０９−１〜３０９−Ｔ、送信部３１０−１〜３１０−Ｔ、送信アンテナ３１１−１〜３１１−Ｔ、受信アンテナ３１２−１〜３１２−Ｒ、受信部３１３−１〜３１３−Ｒ、報告情報検出部３１４を備える。また、主基地局１００−１の一部あるいは全部がチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図示せず）を有する。

上位レイヤ３０１は、ＯＳＩ参照モデルで定義された通信機能の階層のうち、物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）よりも上位の機能の階層、例えば、ＭＡＣ（媒体アクセス制御：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、データリンク層、ネットワーク層等である。

また、上位レイヤ３０１は、報告情報検出部３１４から得られる端末１０１から報告されたＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；チャネル品質情報）を用いてスケジューリング、ランク数やＭＣＳの設定等を行う。また端末から報告されたＰＭＩをプレコーディング部３０７に通知する。なお、上位レイヤ３０１は、主基地局１００−１を構成する各部位が、機能を発揮するために必要なその他のパラメータも通知する。

符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、上位レイヤ３０１から入力された情報データに対して、誤り訂正符号化を行ない、符号化ビット（コードワードともいう）を生成する。なお、Ｓはコードワード数を表す。また、情報データは、例えば、通話に伴う音声信号、撮影した画像を表す静止画像又は動画像信号、文字メッセージ等である。符号化部３０２−１〜３０２−Ｓが誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化（Ｔｕｒｂｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、畳み込み符号化（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｉｎｇ）、低密度パリティ検査符号化（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｉｎｇ；ＬＤＰＣ）等である。

なお、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列の符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行ってもよい。また、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列を並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。

スクランブル部３０３−１〜３０３−Ｓは、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓから入力されるコードワードに対して、それぞれセルＩＤに基づいたスクランブルを行う。

スクランブルされたコードワードは、変調部３０４−１〜３０４−Ｓにおいて、変調シンボルにマッピングされる。変調部３０４−１〜３０４−Ｓが行う変調処理は、例えば、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；２相位相変調）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；４相位相変調）、Ｍ−ＱＡＭ（Ｍ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｍ値直交振幅変調、例えば、Ｍ＝１６、６４、２５６、１０２４、４０９６）などである。尚、変調部３０４−１〜３０４−Ｓは、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。

変調シンボルは、レイヤマッピング部３０５において、空間多重のためにレイヤマッピングされる。例えば、ＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）では最大で８レイヤまでサポートされており、１つのコードワードは最大で４レイヤにマッピングされる。

レイヤマッピング部３０５の出力は、プレコーディング部３０７で、上位レイヤから通知されるＰＭＩに対応するプレコーディング重みをコードブックの中から求め、求めたプレコーディング重みを用いてプレコーディングされ、各送信アンテナポートの信号が生成される。なお、一部の参照信号、例えばＤＭ−ＲＳ（復調用参照信号：ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）は、ＤＭ−ＲＳを用いて復調するデータ信号と同じプレコーディングがかかる。

送信アンテナポート数をＴとする。参照信号生成部３０６は参照信号を生成して、プレコーディングが必要な参照信号はプレコーディング部３０７に、プレコーディングしない参照信号はリソースマッピング部３０８−１〜３０８−Ｔに出力する。リソースマッピング部３０８−１〜３０８−Ｔは、プレコーディング部３０７の出力や参照信号などを割り当てられたリソースにマッピングする。

リソースマッピング部３０８−１〜３０８−Ｔの出力は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号生成部３１０−１〜３１０−Ｔで、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の挿入が行われ、送信部３１０−１〜３１０−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ３１１−１〜３１１−Ｔから送信される。

主基地局１００−１は、信号を受信する機能も有する。主基地局１００−１が端末１０１から受信する場合を説明する。受信アンテナ３１２−１〜３１２−Ｒでは、端末１０１からの信号を受信し、受信部３１３−１〜３１３−Ｒで、周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。報告情報検出部３１４は、端末からフィードバックされたＣＱＩ、ＰＭＩなどスケジューリングやランク数、ＭＣＳ決定に必要な情報を求める。

図４は、本実施形態に係る小電力基地局１００−２の構成を示す概略ブロック図である。小電力基地局１００−２は、上位レイヤ４０１、符号化部４０２−１〜４０２−Ｓ、スクランブル部４０３−１〜４０３−Ｓ、変調部４０４−１〜４０４−Ｓ、レイヤマッピング部４０５、重み生成部４０６、プレコーディング部４０７、参照信号生成部４０８、リソースマッピング部４０９−１〜４０９−Ｔ、ＯＦＤＭ信号生成部４１０−１〜４１０−Ｔ、送信部４１１−１〜４１１−Ｔ、送信アンテナ４１２−１〜４１２−Ｔ、受信アンテナ４１３−１〜４１３−Ｒ、受信部４１４−１〜４１４−Ｒ、チャネル推定部４１５を備える。また、小電力基地局１００−２の一部あるいは全部がチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図示せず）を有する。

上位レイヤ４０１は、チャネル推定部４１５から得られる下りリンク信号のチャネル推定値を用いてスケジューリング、ランク数やＭＣＳの設定等を行う。またユーザが割り当てられたリソースのうち少なくとも１つにおけるチャネル推定値を重み生成部４０６に通知する。リソースとは時間と周波数で定義されたものであり、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）におけるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では割り当て単位は、１４ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交周波数分割多重）シンボルと１２サブキャリアで定義されるリソースブロック（ＲＢ）となる。なお、上位レイヤ４０１は、小電力基地局１００−２を構成する各部位が、機能を発揮するために必要なその他のパラメータも通知する。

符号化部４０２−１〜４０２−Ｓは、上位レイヤ４０１から入力された情報データに対して、誤り訂正符号化を行ない、コードワードを生成する。

なお、符号化部４０２−１〜４０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列の符号化率をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行ってもよい。また、符号化部４０２−１〜４０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列を並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。

スクランブル部４０３−１〜４０３−Ｓは、符号化部４０２−１〜４０２−Ｓから入力されるコードワードに対して、それぞれセルＩＤに基づいたスクランブルを行う。

スクランブルされたコードワードは、変調部４０４−１〜４０４−Ｓにおいて、変調シンボルにマッピングされる。なお、変調部４０４−１〜４０４−Ｓは、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。変調シンボルは、レイヤマッピング部４０５において、空間多重のためにレイヤマッピングされる。

重み生成部４０６は、チャネル推定値を用いて、プレコーディング部４０７で用いるプレコーディング重みを生成する。プレコーディング重みは、複数の送信ポイントで協調して生成された重みであってもよいし、ＭＩＭＯ分離しやすくなる重みであっても良いし、受信ＳＮＲ（信号対雑音電力比：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を向上させる重みであってもよい。このように小電力基地局１００−２がチャネル推定値から求めた重みを用いてプレコーディングを行うため、伝送性能が向上する。

レイヤマッピング部４０５の出力は、重み生成部４０６で生成された重みを用いてプレコーディング部４０７でプレコーディングされ、各送信アンテナポートの信号が生成される。なお、一部の参照信号、例えばＤＭ−ＲＳには、ＤＭ−ＲＳを用いて復調するデータ信号と同じプレコーディングがかかる。

送信アンテナポート数をＴとする。参照信号生成部４０８は参照信号を生成して、プレコーディングが必要な参照信号はプレコーディング部４０７に、プレコーディングしない参照信号はリソースマッピング部４０９−１〜４０９−Ｔに出力する。リソースマッピング部４０９−１〜４０９−Ｔは、プレコーディング部４０７の出力や参照信号などを割り当てられたリソースにマッピングする。

リソースマッピング部４０９−１〜４０９−Ｔの出力は、ＯＦＤＭ信号生成部４１０−１〜４１０−Ｔで、ＩＦＦＴ、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の挿入が行われ、送信部４１１−１〜４１１−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ４１２−１〜４１２−Ｔから送信される。

小電力基地局１００−２は、信号を受信する機能も有する。小電力基地局１００−２は、主基地局１００−１または端末１０１から受信する場合があるが、ここでは端末１０１から受信する場合を説明する。受信アンテナ４１３−１〜４１３−Ｒでは、端末１０１からの信号を受信し、受信部４１４−１〜４１４−Ｒで、周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。チャネル推定部４１５は、受信した参照信号を用いて、上りリンクのチャネル推定値、もしくは、受信電力などスケジューリングやランク数、ＭＣＳ決定に必要な情報を求める。また、上りリンクのチャネル推定値から下りリンクのチャネル推定値を求める。チャネル推定に用いる参照信号は、例えば復調用参照信号や測定用参照信号（ＳＲＳ：Ｓｏｕｎｄｉｎｇ ＲＳ）を用いることができる。

図５は端末１０１の構成を示す概略ブロック図である。端末１０１は、受信アンテナ５０１−１〜５０１−Ｒ、受信部５０２−１〜５０２−Ｒ、ＣＰ除去部５０３−１〜５０３−Ｒ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部５０４−１〜５０４−Ｒ、チャネル推定部５０５、信号検出部５０６、復調部５０７−１〜５０７−Ｓ、デスクランブル部５０８−１〜５０８−Ｓ、復号部５０９−１〜５０９−Ｓ、上位レイヤ５１０、参照信号生成部５１１、上りリンク信号生成部５１２、送信部５１３−１〜５１３−Ｔ、送信アンテナ５１４−１〜５１４−Ｔを備える。また、端末１０１の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図示せず）を有する。

端末１０１は、主基地局１００−１と小電力基地局１００−２とからの信号を受信する可能性があるが、ここでは小電力基地局１００−２からの信号を受信するものとして説明する。端末１０１は、受信アンテナ５０１−１〜５０１−Ｒで小電力基地局１００−２からの信号を受信し、受信部５０２−１〜５０２−Ｒで周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等が行われる。受信部５０２−１〜５０２−Ｒの出力は、ＣＰ除去部５０３−１〜５０３−Ｒでサイクリックプレフィックスの除去が行われ、ＦＦＴ部５０４−１〜５０４−Ｒで時間周波数変換が行われる。チャネル推定部５０５は、ＤＭ−ＲＳを用いてチャネル推定値を求める。信号検出部５０６は、チャネル推定値を用いて、ＭＩＭＯ分離を行う。信号検出部５０６の出力は、復調部５０７−１〜５０７−Ｓで復調処理を行なってビット対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）を求める。デスクランブル部５０８−１〜５０８−Ｓは小電力基地局１００−２が行ったスクランブルを解き、コードワードのビット対数尤度比を求める。復号部５０９−１〜５０９−Ｓはコードワードのビット対数尤度比に対して誤り訂正復号を行い、自己宛に送信された情報データを求め、上位レイヤ５１０に出力する。上位レイヤ５１０は、ＴＤＤとＦＤＤを区別する機能を有している。

端末１０１は信号を送信する機能も有する。参照信号生成部５１１は、上りリンク用の参照信号を生成する。上りリンク信号生成部５１２は、上位レイヤから得られる情報データや上りリンク信号を生成するためのパラメータ等や、参照信号生成部５１１から得られる参照信号から上りリンク信号を生成する。上りリンク信号はＳＣ−ＦＤＭＡシンボルやＯＦＤＭＡシンボルで構成された信号である。上りリンク信号生成部５１２の出力は、送信部５１３−１〜５１３−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ５１４−１〜５１４−Ｔから送信される。なお、端末１０１が主基地局１００−１と接続している場合は、ＰＭＩを主基地局１００−１に通知する。

このように上記実施形態では、小電力基地局１００−２に適した通信方式を用いるようにした。具体的には、小電力基地局１００−２ではＴＤＤを用いて端末１０１と通信を行うようにした。このため、周波数利用効率が向上し、スループットを向上させることができるようになる。

なお、本発明に係る基地局装置及び移動局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、通信システムや基地局や端末や通信方法に用いて好適である。

１００−１、１００−２ 基地局
１０１ 端末
３０１、４０１ 上位レイヤ
３０２−１、３０２−Ｓ、４０２−１、４０２−Ｓ 符号化部
３０３−１、３０３−Ｓ、４０３−１、４０３−Ｓ スクランブル部
３０４−１、３０４−Ｓ、４０４−１、４０４−Ｓ 変調部
３０５、４０５ レイヤマッピング部
３０６、４０８ 参照信号生成部
３０７、４０７ プレコーディング部
３０８−１、３０８−Ｔ、４０９−１、４０９−Ｔ リソースマッピング部
３０９−１、３０９−Ｔ、４１０−１、４１０−Ｔ ＯＦＤＭ信号生成部
３１０−１、３１０−Ｔ、４１１−１、４１１−Ｔ 送信部
３１１−１、３１１−Ｔ、４１２−１、４１２−Ｔ 送信アンテナ
３１２−１、３１２−Ｒ、４１３−１、４１３−Ｒ 受信アンテナ
３１３−１、３１３−Ｒ、４１４−１、４１４−Ｒ 受信部
３１４ 報告情報検出部
４０６ 重み生成部
４１５ チャネル推定部
５０１−１、５０１−Ｒ 受信アンテナ
５０２−１、５０２−Ｒ 受信部
５０３−１、５０３−Ｒ ＣＰ除去部
５０４−１、５０４−Ｒ ＦＦＴ部
５０５ チャネル推定部
５０６ 信号検出部
５０７−１、５０７−Ｓ 復調部
５０８−１、５０８−Ｓ デスクランブル部
５０９−１、５０９−Ｓ 復号部
５１０ 上位レイヤ
５１１ 参照信号生成部
５１２ 上りリンク信号生成部
５１３−１、５１３−Ｔ 送信部
５１４−１、５１４−Ｔ 送信アンテナ

Claims (8)

1. 第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムであって、
   前記第１の基地局と前記端末とが周波数分割複信（ＦＤＤ）を用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末は時間分割複信（ＴＤＤ）を用いて通信を行うことを特徴とする通信システム。
2. 第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第１の基地局であって、
   前記第１の基地局は、前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示を通知し、
   前記接続指示には、接続先がＦＤＤを用いて通信を行うかＴＤＤを用いて通信を行なっているかを示す情報が含まれることを特徴とする基地局。
3. 前記第１の基地局は、接続先がＴＤＤを用いて通信を行っている場合に、サブフレーム構成を前記端末に通知することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける第２の基地局であって、
   前記端末からの受信信号から上りリンクのチャネル推定値を求め、該上りリンクのチャネル推定値を用いて下りリンクのプレコーディング重みを求めることを特徴とする基地局。
5. 第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける端末であって、
   前記第１の基地局から他の基地局への接続指示を受信し、該接続指示が前記第２の基地局への接続指示である場合に、前記第２の基地局とＴＤＤにて通信を行うことを特徴とする端末。
6. セルＩＤから前記第２の基地局への接続指示と判断することを特徴とする請求項５に記載の端末。
7. 前記接続指示により接続した基地局から送信される同期信号の配置から、該接続した基地局が前記第２の基地局と判断することを特徴とする請求項５に記載の端末。
8. 第１の基地局と、該第１の基地局よりも送信電力の小さい少なくとも１つの第２の基地局と、少なくとも１つの端末とを備え、前記第２の基地局の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が、前記第１の基地局のセルと重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、
   前記第１の基地局と前記端末とがＦＤＤを用いて通信を行なっているときに、前記第１の基地局から前記端末に対して前記第２の基地局への接続指示が通知された場合に、前記第２の基地局と前記端末はＴＤＤを用いて通信を行うことを特徴とする通信方法。