JP2017139684A - Transmission weight control method in mu-mimo and selection method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチユーザMIMO(MU-MIMO)システムにおける送信ウェイトの制御方法に関し、特に複数基地局協調MU-MIMOにおける送信ウェイトの制御方法及び送信ウェイト制御方法の選択方法に関する。 The present invention relates to a transmission weight control method in a multi-user MIMO (MU-MIMO) system, and more particularly to a transmission weight control method and a transmission weight control method selection method in multi-base station cooperative MU-MIMO.
無線通信の送信及び受信に複数のアンテナを用いて、複数のデータを空間的に多重して通信を行うMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)伝送が実現されている。MIMO伝送には、1移動局に対するピークデータレートの増大を目的としたシングルユーザMIMO(SU-MIMO)と複数の移動局に対するスループット増大を目的としたMU-MIMOがある。 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) transmission, which performs communication by spatially multiplexing a plurality of data using a plurality of antennas for transmission and reception of wireless communication, is realized. MIMO transmission includes single user MIMO (SU-MIMO) for the purpose of increasing the peak data rate for one mobile station and MU-MIMO for the purpose of increasing the throughput for a plurality of mobile stations.
MU-MIMOは、主に、1つ又は複数の基地局が複数の移動局に対して信号を同時に送信するダウンリンクMU-MIMOとして利用される。ダウンリンクMU-MIMOとして、1つの基地局から複数の移動局に信号送信する単一基地局MU-MIMOと、複数の基地局が複数の移動局に信号送信する複数基地局協調MU-MIMOが想定される。 MU-MIMO is mainly used as a downlink MU-MIMO in which one or a plurality of base stations simultaneously transmit signals to a plurality of mobile stations. As downlink MU-MIMO, a single base station MU-MIMO that transmits signals from one base station to multiple mobile stations, and a multi-base station cooperative MU-MIMO that transmits signals from multiple base stations to multiple mobile stations is assumed.
MU-MIMOでは、複数の移動局に対して、同一周波数かつ同一時間の無線リソースを用いてMIMO伝送を行う。このため、移動局間において干渉が発生する。移動局間の干渉は、信号伝送特性の低下の原因となるため、移動局間の干渉を抑制することが重要となる。移動局間の干渉を抑制する手段として、基地局側における送信ウェイト制御(指向性制御)が必要である。送信ウェイト制御では、受信側において移動局間干渉が低減されるようなウェイトが予め送信信号に掛けられる。このようなウェイトは、基地局−移動局間のチャネル情報に基づいて設定される。複信方式がFDDの場合、チャネル情報は移動局において測定されて、移動局から基地局にフィードバック情報としてフィードバックされる。一方、TDDの場合、移動局からのアップリンク信号を基地局が測定することでチャネル情報を得ることができる。 In MU-MIMO, MIMO transmission is performed to a plurality of mobile stations using radio resources having the same frequency and the same time. For this reason, interference occurs between mobile stations. Since interference between mobile stations causes a decrease in signal transmission characteristics, it is important to suppress interference between mobile stations. As means for suppressing interference between mobile stations, transmission weight control (directivity control) on the base station side is necessary. In transmission weight control, a weight that reduces interference between mobile stations on the receiving side is preliminarily applied to the transmission signal. Such weights are set based on channel information between the base station and the mobile station. When the duplex method is FDD, channel information is measured at the mobile station and fed back as feedback information from the mobile station to the base station. On the other hand, in the case of TDD, channel information can be obtained by a base station measuring an uplink signal from a mobile station.
送信ウェイト制御法の1つとして、ブロック対角化法がある。ブロック対角化法では、チャネル情報行列に送信ウェイトを掛けたコンポジットチャネルの非対角ブロックが0となるような送信ウェイトを予め生成する。ブロック対角化法の例として非特許文献1がある。
One transmission weight control method is a block diagonalization method. In the block diagonalization method, a transmission weight is generated in advance such that a non-diagonal block of a composite channel obtained by multiplying a channel information matrix by a transmission weight is zero.
複数基地局協調MU-MIMOは、セル境界付近など伝搬路のSNRが低い場所にいる移動局に対するスループット改善を主な目的とする。複数基地局協調MU-MIMOにおける移動局間干渉抑制として、ブロック対角化法を用いた送信ウェイト制御方法を適用することができる。ブロック対角化法において、コンポジットチャネルの非対角ブロックが0となる送信ウェイトを生成する。このような送信ウェイトを生成するために、複数基地局協調MU-MIMOを行う基地局間で送信ウェイトの一部を共有する必要がある。即ち、1つの基地局で生成された送信ウェイト情報が、他の基地局に伝送されて、他の基地局で使用される。送信ウェイトの基地局間共有は、Zero Forcing(ZF)ベース送信ウェイト制御やMinimum Mean Square Error(MMSE)ベース送信ウェイト制御など、その他の一般的なウェイト生成アルゴリズムでも同様である。 The multi-base station cooperative MU-MIMO is mainly intended to improve throughput for mobile stations in places where the SNR of the propagation path is low, such as near cell boundaries. A transmission weight control method using a block diagonalization method can be applied to suppress interference between mobile stations in multi-base station cooperative MU-MIMO. In the block diagonalization method, a transmission weight in which the non-diagonal block of the composite channel is 0 is generated. In order to generate such a transmission weight, it is necessary to share a part of the transmission weight between base stations that perform multi-base station cooperative MU-MIMO. That is, transmission weight information generated by one base station is transmitted to another base station and used by another base station. Transmission weight sharing between base stations is the same for other general weight generation algorithms such as Zero Forcing (ZF) -based transmission weight control and Minimum Mean Square Error (MMSE) -based transmission weight control.
しかし、基地局間での情報伝送は、無線伝搬路での情報伝送に比べ、伝送遅延が大きい。このため、複数基地局協調MU-MIMOにおいて送信ウェイト情報を基地局間で伝送する際にも、大きな遅延が発生する。送信ウェイトは、チャネル情報に基づき生成される。1つの基地局で生成された送信ウェイトが、伝送遅延時間を伴って他の基地局に伝送され、その送信ウェイトを考慮した信号が送信されるとき、チャネル状態が大きく変動している可能性がある。チャネル状態が変動している場合、送信ウェイト制御は有効に動作せず、特性の劣化を引き起こす。 However, information transmission between base stations has a larger transmission delay than information transmission on a radio propagation path. For this reason, a large delay also occurs when transmission weight information is transmitted between base stations in multi-base station cooperative MU-MIMO. The transmission weight is generated based on the channel information. When a transmission weight generated in one base station is transmitted to another base station with a transmission delay time and a signal considering the transmission weight is transmitted, there is a possibility that the channel state greatly fluctuates. is there. When the channel state is fluctuating, the transmission weight control does not operate effectively and causes deterioration of characteristics.
本発明は、複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、基地局間で送信ウェイトの共有を必要としない送信ウェイト制御方法を提案することを目的とする。 An object of the present invention is to propose a transmission weight control method that does not require transmission weight sharing between base stations in transmission weight control of multi-base station cooperative MU-MIMO.
また、複数基地局協調MU-MIMOでは、ブロック対角化法など、本発明による送信ウェイト制御方法以外の方法が存在する。これらの送信ウェイト制御方法は、アルゴリズムの複雑性や処理時間などの他、送信先移動局の位置により、各々特性が異なる。このため、送信ウェイト制御方法を適応的に選択することは、システムスループットの向上となる。 In the multi-base station cooperative MU-MIMO, there are methods other than the transmission weight control method according to the present invention, such as a block diagonalization method. These transmission weight control methods have different characteristics depending on the location of the destination mobile station as well as the complexity of the algorithm and the processing time. For this reason, adaptively selecting a transmission weight control method improves system throughput.
更に、本発明は、複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、複数の送信ウェイト制御方法の中から、移動局の位置に応じて、1つの送信ウェイト制御方法を選択する送信ウェイト制御方法の選択方法を提案することを目的とする。 Furthermore, the present invention provides a transmission weight control method for selecting one transmission weight control method from among a plurality of transmission weight control methods in accordance with the position of a mobile station in the transmission weight control of multiple base station cooperative MU-MIMO. The purpose is to propose a selection method.
本発明は、第1基地局と第2基地局からなる2つの基地局が第1移動局と第2移動局からなる2つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記2つの基地局が、それぞれの送信信号に送信ウェイトを掛ける送信ウェイト制御方法であって、前記第1基地局が、前記第1移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信し、前記第2基地局が、前記第2移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信するステップと、前記2つの基地局が、それぞれの送信信号を生成するステップと、前記受信したチャネル情報に基づいて、前記第1基地局が送信ウェイト
更に、本発明は、第1基地局と第2基地局からなる2つの基地局が第1移動局と第2移動局からなる2つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記2つの基地局が、複数の送信ウェイト制御方法の中から1つの送信ウェイト制御方法を選択する方法であって、前記第1基地局が、前記第1移動局までの第1距離を測定するステップと、前記第2基地局が、前記第2移動局までの第2距離を測定するステップと、前記第1距離と前記第2距離が所定のしきい値より小さい場合、前記2つの基地局が、前記第1基地局の送信ウェイトが、
複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、基地局間で送信ウェイトの共有を必要としないため、基地局間伝送遅延による特性劣化を抑制することができる。 In transmission weight control of multi-base station cooperative MU-MIMO, it is not necessary to share transmission weights between base stations, so that it is possible to suppress characteristic degradation due to transmission delay between base stations.
移動局位置に応じて、適切な送信ウェイト制御方法を選択することで、より高いスループット特性が得られる。 Higher throughput characteristics can be obtained by selecting an appropriate transmission weight control method according to the mobile station position.
以下図面を参照して、複数基地局協調MU-MIMOにおける送信ウェイトの制御方法について説明する。しかしながら、本発明が、図面又は以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。 Hereinafter, a transmission weight control method in multi-base station cooperative MU-MIMO will be described with reference to the drawings. However, it should be understood that the invention is not limited to the drawings or the embodiments described below.
複数基地局協調MU-MIMOシステムの簡単な例を図1に示す。図1において、参照番号11は複数基地局協調MU-MIMOシステムである。ここでは、2つの基地局が2つの移動局との間でMIMO通信を行うものとする。参照番号12は1つの基地局(BS#1)、13はBS#1(12)のMIMO用アンテナ#1、14はBS#1(12)のMIMO用アンテナ#2、15は他の1つの基地局(BS#2)、16はBS#2(15)のMIMO用アンテナ#3、17はBS#2(15)のMIMO用アンテナ#4を表す。また、参照番号18は1つの移動局(MS#1)、19はMS#1(18)のMIMO用アンテナ、20は他の1つの移動局(MS#2)、21はMS#2(20)のMIMO用アンテナを表す。
A simple example of a multi-base station cooperative MU-MIMO system is shown in FIG. In FIG. 1,
図1に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムは1つの例であり、基地局数や移動局数、あるいは各アンテナ数などを多様に設定することができる。 The multiple base station cooperative MU-MIMO system shown in FIG. 1 is one example, and the number of base stations, the number of mobile stations, the number of antennas, and the like can be variously set.
図1において、2つの基地局BS#1(12)、BS#2(15)と2つの移動局MS#1(18)、MS#2(20)は、それぞれ、2つのMIMO用アンテナを備えるとする。BS#1(12)のMIMO用アンテナ#1(13)、#2(14)からは、信号s(1)が送信され、BS#2(15)のMIMO用アンテナ#3(16)、#4(17)からは、信号s(2)が送信される。BS#1(12)からの信号s(1)は、チャネル情報H11の伝搬路を通してMS#1(18)で受信され、チャネル情報H21の伝搬路を通してMS#2(20)で受信される。また、BS#2(15)からの信号s(2)は、チャネル情報H12の伝搬路を通してMS#1(18)で受信され、チャネル情報H22の伝搬路を通してMS#2(20)で受信される。 In FIG. 1, two base stations BS # 1 (12), BS # 2 (15) and two mobile stations MS # 1 (18), MS # 2 (20) each have two MIMO antennas. And BS # 1 (12) MIMO antenna # 1 (13) and # 2 (14) transmit signal s (1) , BS # 2 (15) MIMO antenna # 3 (16), # The signal s (2) is transmitted from 4 (17). BS # 1 (12) signal from s (1) is received by the MS # 1 (18) through the channel of the channel information H 11, it is received by the MS # 2 (20) through the channel of the channel information H 21 The Further, BS # signal from 2 (15) s (2) is received by the MS # 1 (18) through the channel of the channel information H 12, with MS # 2 (20) through the channel of the channel information H 22 Received.
図1に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、送信ウェイト制御を行わない場合、受信信号ベクトルyは、次式で表される。
式(1)に示されるように、MS#1(18)で受信される信号には、移動局間干渉成分H12s(2)が存在し、MS#2(20)で受信される信号には、移動局間干渉成分H21s(1)が存在する。このような移動局間干渉成分は、受信信号のSINR(Signal-to-Interference+Noise Ratio)を低下させる。 As shown in Equation (1), the signal received by MS # 1 (18) includes the inter-mobile station interference component H 12 s (2 ), and the signal received by MS # 2 (20) Includes an inter-mobile station interference component H 21 s (1) . Such inter-mobile station interference components lower the SINR (Signal-to-Interference + Noise Ratio) of the received signal.
移動局間干渉を抑制するため、基地局において、送信信号に予め送信ウェイトをかけて送信する送信ウェイト制御を行う。ブロック対角化法による送信ウェイト制御を適用した複数基地局協調MU-MIMOシステムの例を図2に示す。 In order to suppress inter-mobile station interference, the base station performs transmission weight control in which a transmission signal is transmitted in advance with a transmission weight. An example of a multi-base station cooperative MU-MIMO system to which transmission weight control by block diagonalization is applied is shown in FIG.
図2において、参照番号31は、送信ウェイト制御を適用する複数基地局協調MU-MIMOシステムである。ここでは、2つの基地局が2つの移動局との間でMIMO通信を行うものとする。参照番号32は1つの基地局(BS#1)、33は送信部、34はウェイト制御部、35はBS#1(32)のMIMO用アンテナ#1、36はBS#1(32)のMIMO用アンテナ#2、37は他の1つの基地局(BS#2)、38は送信部、39はウェイト制御部、40はBS#2(37)のMIMO用アンテナ#3、41はBS#2(37)のMIMO用アンテナ#4を表す。また、参照番号42は1つの移動局(MS#1)、43はMS#1(42)のMIMO用アンテナ、44は他の1つの移動局(MS#2)、45はMS#2(44)のMIMO用アンテナを表す。
In FIG. 2,
図2に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムは1つの例であり、基地局数や移動局数、あるいは各アンテナ数などを多様に設定することができる。 The multiple base station cooperative MU-MIMO system shown in FIG. 2 is one example, and the number of base stations, the number of mobile stations, the number of antennas, and the like can be variously set.
図2において、2つの基地局BS#1(32)、BS#2(37)と2つの移動局MS#1(42)、MS#2(44)は、それぞれ、2つのMIMO用アンテナを備えるとする。BS#1(32)の送信部33で生成された信号s(1)は、ウェイト制御部34で送信ウェイト制御され、MIMO用アンテナ#1(35)、#2(36)から送信され、BS#2(37)の送信部38で生成された信号s(2)は、ウェイト制御部39で送信ウェイト制御され、MIMO用アンテナ#3(40)、#4(41)から送信される。BS#1(32)から送信された信号は、チャネル情報H11の伝搬路を通してMS#1(42)で受信され、チャネル情報H21の伝搬路を通してMS#2(44)で受信される。また、BS#2(37)から送信された信号は、チャネル情報H12の伝搬路を通してMS#1(42)で受信され、チャネル情報H22の伝搬路を通してMS#2(44)で受信される。
In FIG. 2, two base stations BS # 1 (32) and BS # 2 (37) and two mobile stations MS # 1 (42) and MS # 2 (44) each have two MIMO antennas. And The signal s (1) generated by the
送信ウェイト制御を行うことにより移動局間干渉を抑制する。送信ウェイト制御が理想的に行われると、BS#1(32)及びBS#2(37)からそれぞれチャネル情報H21及びH22の伝搬路を通してMS#2(44)で受信される信号成分s(1)を0とすることができる。また、BS#1(32)及びBS#2(37)からチャネル情報H11及びH12の伝搬路を通してMS#1(42)で受信される信号成分s(2)を0とすることができる。 Interference between mobile stations is suppressed by performing transmission weight control. When the transmission wait control is ideally performed, BS # 1 (32) and the BS # 2 (37) signal component is received by the MS # 2 (44) through the respective channel of the channel information H 21 and H 22 from s (1) can be set to 0. Also be a BS # 1 (32) and the BS # 2 (37) MS # 1 (42) signal component s (2) 0, which is received in through the channel of the channel information H 11 and H 12 from .
ブロック対角化法による送信ウェイト制御について、以下に説明する。コンポジットチャネルHWBDの非対角ブロックが0となるような送信ウェイトWBDを予め生成する。
送信信号に送信ウェイトWBDをかけて送信すると、受信信号ベクトルは、
しかし、ウェイト生成の精度が劣化すると、移動局間干渉成分を完全に除去することはできずに、干渉成分が残ってしまう。例えば、移動局で測定されたチャネル情報がフィードバックされる場合、移動局におけるチャネル推定精度が低いとき、正確なウェイト生成ができない。また、フィードバック可能な情報量は制限されるため、チャネル情報の量子化精度もウェイト生成精度に影響する。さらに、周波数軸、時間軸でのウェイト制御粒度が粗い場合、ウェイトは、周波数選択性フェージングやチャネルの時間変動に正確に追従できない。また、チャネル情報をフィードバックする場合において、フィードバック遅延が大きいとき、ウェイト制御時にチャネル状態が変動しているため、生成されたウェイトが適切に反映されず、移動局間干渉が生じてしまう。 However, if the accuracy of weight generation deteriorates, the inter-mobile station interference component cannot be completely removed, and the interference component remains. For example, when channel information measured at a mobile station is fed back, accurate weight generation cannot be performed when the channel estimation accuracy at the mobile station is low. Also, since the amount of information that can be fed back is limited, the quantization accuracy of the channel information also affects the weight generation accuracy. Further, when the weight control granularity on the frequency axis and the time axis is coarse, the weight cannot accurately follow frequency selective fading and channel time variation. Also, when channel information is fed back, if the feedback delay is large, the channel state fluctuates during weight control, so that the generated weight is not properly reflected and inter-mobile station interference occurs.
更に、複数基地局協調MU-MIMOにおいては、基地局間で送信ウェイト情報を伝送する際の伝送遅延の影響を受ける。複数基地局協調MU-MIMOにおいて、ブロック対角化法などの方法による送信ウェイト制御を行う場合、一部の送信ウェイトを基地局間で共有する必要がある。1つの基地局で生成された送信ウェイトが、他の基地局に伝送されるときに伝送遅延を受ける。この遅延は、例えば、10 msとなり、上記のフィードバック遅延より、はるかに大きな遅延となる。このような遅延は、送信ウェイト制御における特性を大きく劣化させる。なお、基地局間情報伝送における遅延時間は、無線通信システム、基地局間情報伝送の伝送経路などに依存する。 Furthermore, multi-base station cooperative MU-MIMO is affected by a transmission delay when transmitting transmission weight information between base stations. In multi-base station cooperative MU-MIMO, when transmission weight control is performed by a method such as a block diagonalization method, it is necessary to share some transmission weights between base stations. A transmission weight generated in one base station is subjected to a transmission delay when transmitted to another base station. This delay is, for example, 10 ms, which is much larger than the above feedback delay. Such a delay greatly deteriorates the characteristics in transmission weight control. Note that the delay time in information transmission between base stations depends on a wireless communication system, a transmission path of information transmission between base stations, and the like.
ブロック対角化法における送信ウェイトの基地局間共有について以下に説明する。コンポジットチャネルHWBDは、式(6)から、
ブロック対角化法において、非対角化成分が0となるように送信ウェイトが決められる。即ち、
MS#1(42)で測定されたチャネル情報H11、H12は、フィードバックチャネル46を介してBS#1(32)に伝送される。BS#1(32)では、チャネル情報H11、H12に基づき、送信ウェイトW21、W22が生成される。同様に、MS#2(44)で測定されたチャネル情報H21、H22は、フィードバックチャネル47を介してBS#2(37)に伝送される。BS#2(37)では、チャネル情報H21、H22に基づき、送信ウェイトW11、W12が生成される。
Channel information H 11 and H 12 measured by MS # 1 (42) is transmitted to BS # 1 (32) via
各基地局から送信されるウェイト制御された送信信号は、
上記のように、送信ウェイト制御方法において、基地局間で送信ウェイト情報を共有する場合、基地局間伝送路48において大きな伝送遅延を伴い、送信ウェイト制御の特性を劣化させる。このため、複数基地局協調MU-MIMOに送信ウェイト制御を適用するとき、基地局間情報伝送における伝送遅延の影響を受けないよう、基地局間での送信ウェイト情報の共有を必要としない送信ウェイト制御法を提案する。
As described above, in the transmission weight control method, when transmission weight information is shared between base stations, the transmission weight control characteristic is deteriorated with a large transmission delay in the inter-base
提案方法において、送信ウェイトを次のように設定する。
各基地局から送信される送信ウェイト制御された信号は、
本発明の基地局側における処理のフローチャートを図4に示す。S51において、移動局よりフィードバックチャネルを通して伝送される伝搬路チャネル情報を受信する。このフィードバック情報は、その基地局に在圏する移動局より伝送される。即ち、基地局BS#1(32)において、そのセル内にいる移動局MS#1(42)からフィードバック情報が伝送される。MS#1(42)では、BS#1(32)から送信された信号が受けるチャネル情報H11とBS#2(37)から送信された信号が受けるチャネル情報H12とを測定することができ、H11とH12をフィードバックする。また、基地局BS#2(37)において、そのセル内にいる移動局MS#2(44)からフィードバック情報が伝送される。MS#2(44)では、BS#2(37)から送信された信号が受けるチャネル情報H22とBS#1(32)から送信された信号が受けるチャネル情報H21とを測定することができ、H21とH22をフィードバックする。
FIG. 4 shows a flowchart of processing on the base station side of the present invention. In S51, channel channel information transmitted from the mobile station through the feedback channel is received. This feedback information is transmitted from a mobile station located in the base station. That is, in the base station BS # 1 (32), feedback information is transmitted from the mobile station MS # 1 (42) in the cell. MS # in 1 (42), can be measured and BS # 1 (32) the channel information H 12 for receiving the signal transmitted from the channel information H 11 and BS # 2 (37) for receiving the signal transmitted from , H 11 and H 12 are fed back. In the base station BS # 2 (37), feedback information is transmitted from the mobile station MS # 2 (44) in the cell. MS # in 2 (44), can be measured and
S52において、フィードバックされたチャネル情報を用いて、式(11)に示される送信ウェイトを作成する。S53において、送信信号を基地局間で共有する。即ち、BS#1(32)においては、BS#2(37)に送信信号s(1)を伝送すると共に、BS#2(37)から送信信号s(2)を受信する。S54において、送信信号に送信ウェイトを掛けて、基地局から送信する送信ウェイト制御された送信信号を生成する。これは、式(14)で示される。S55において、送信ウェイト制御された信号を送信する。 In S52, the transmission weight shown in Equation (11) is created using the channel information fed back. In S53, the transmission signal is shared between base stations. That is, BS # 1 (32) transmits transmission signal s (1) to BS # 2 (37) and receives transmission signal s (2) from BS # 2 (37). In S54, the transmission signal is multiplied by a transmission weight to generate a transmission signal with transmission weight control transmitted from the base station. This is shown by equation (14). In S55, a transmission weight controlled signal is transmitted.
MIMO用アンテナ数について、以下に説明する。図3に示すシステムにおいて、各基地局、移動局のMIMO用アンテナ数を2とした。即ち、1つの基地局と1つの移動局において、2×2 MIMO通信を行うものと想定した。しかし、アンテナ数はこれに限定されるものではなく、その他本数とすることもできる。この場合、送信側と受信側でアンテナ本数が異なることが考えられる。このとき、チャネル情報は正方行列とはならない。式(11)に示される送信ウェイトにおいて、チャネル行列の逆行列H-1を生成することができなくなる。 The number of MIMO antennas will be described below. In the system shown in FIG. 3, the number of MIMO antennas for each base station and mobile station is set to two. That is, it is assumed that 2 × 2 MIMO communication is performed in one base station and one mobile station. However, the number of antennas is not limited to this, and can be other numbers. In this case, the number of antennas may be different between the transmission side and the reception side. At this time, the channel information is not a square matrix. The inverse matrix H −1 of the channel matrix cannot be generated with the transmission weights shown in Equation (11).
チャネル情報が正方行列でない場合、逆行列を疑似逆行列(または、一般化逆行列)H+として求めることができる。この場合、送信ウェイトは次のように示される。
また、本発明は、複数基地局協調MU-MIMOに適用されるものとして説明したが、単一基地局MU-MIMOに適用することも可能である。例えば、1基地局がMIMO用アンテナ#1〜#4を有し、アンテナ#1、#2がMS#1向け信号を送信し、アンテナ#3、#4がMS#2向け信号を送信する。このような場合でも、式(11)または(15)で示される送信ウェイトを同様に適用することができる。
Further, although the present invention has been described as being applied to multi-base station cooperative MU-MIMO, it can also be applied to a single base station MU-MIMO. For example, one base station has
また、提案方法による送信ウェイトを適用したとき、ウェイト行列の非対角化項の電力が増加してしまう。このため、アンテナ毎に電力の正規化を行うことで、電力増加を抑制する。アンテナ毎に正規化を行うために、基地局間で情報を共有する必要はない。簡単のため2×2行列の送信ウェイトを次のように表すと、
提案方法による送信ウェイト制御では、移動局が基地局近傍に位置する際に良好な特性(即ち、高いスループット)が得られる傾向にある。移動局が基地局に近づく程、即ち、協調通信を行う隣接基地局から離れる程、隣接基地局からの干渉が小さくなり、送信ウェイトにおける非対角項成分が小さくなる。この結果、希望信号成分の比率が大きくなり、スループット改善効果が大きくなる。 In the transmission weight control according to the proposed method, good characteristics (that is, high throughput) tend to be obtained when the mobile station is located near the base station. The closer the mobile station is to the base station, that is, the further away from the adjacent base station that performs cooperative communication, the smaller the interference from the adjacent base station and the smaller the off-diagonal term component in the transmission weight. As a result, the ratio of the desired signal component is increased and the throughput improvement effect is increased.
図5に提案方法による送信ウェイト制御を適用した場合とブロック対角化法による送信ウェイト制御を適用した場合でのスループット特性の簡単な例を示す。2つの基地局BS#1とBS#2との間で複数基地局協調MU-MIMOが行われるとする。移動局MS#1は基地局BS#1のセル内にいて、基地局BS#1近傍の位置から基地局BS#2の方向に移動するとする。図5のグラフの横軸は移動局MS#1の位置であり、基地局BS#1近傍から基地局BS#1とBS#2の間のセル境界の位置までを示す。移動局MS#2は、基地局BS#2のセル内にいて、固定されているとする。縦軸は2つの移動局MS#1とMS#2との合計スループットを表す。提案方法による送信ウェイト制御を適用した場合、移動局の位置によるスループット変動が大きくなる。特に、基地局近傍で高いスループットが得られている。逆にセル境界付近ではスループットが低下している。
FIG. 5 shows simple examples of throughput characteristics when the transmission weight control by the proposed method is applied and when the transmission weight control by the block diagonalization method is applied. It is assumed that multiple base station cooperative MU-MIMO is performed between two base
図5に示すような特性は、セルの大きさや無線信号の伝搬特性など、複数基地局協調MU-MIMOを行う2つの基地局がある環境により異なる。このような特性が予めわかっているとすると、移動局位置に応じて送信ウェイト制御方法を適応的に選択することが可能となる。図5において、移動局が位置Aより外側(即ち、セル境界に近い側)にある場合、ブロック対角化法による送信ウェイト制御を選択することで、提案方法による送信ウェイト制御より高いスループットが得られる。一方、移動局が位置Aより内側(即ち、基地局に近い位置)にある場合、提案方法による送信ウェイト制御法を適用することで、より高いスループットが得られる。 The characteristics shown in FIG. 5 differ depending on the environment in which there are two base stations that perform multi-base station cooperative MU-MIMO, such as cell size and radio signal propagation characteristics. If such characteristics are known in advance, it is possible to adaptively select a transmission weight control method according to the mobile station position. In FIG. 5, when the mobile station is located outside the position A (ie, near the cell boundary), the transmission weight control by the block diagonalization method is selected to obtain a higher throughput than the transmission weight control by the proposed method. It is done. On the other hand, when the mobile station is inside position A (that is, a position close to the base station), higher throughput can be obtained by applying the transmission weight control method according to the proposed method.
基地局は、移動局が位置Aの内側にいるか外側にいるかを判定し、判定結果に応じて送信ウェイト制御方法を切替えることで、より高いスループットを得ることができる。更に、3以上の送信ウェイト制御法を適用する場合には、2以上の切替え位置を考慮することができる。 The base station can obtain higher throughput by determining whether the mobile station is inside or outside the position A and switching the transmission weight control method according to the determination result. Further, when three or more transmission weight control methods are applied, two or more switching positions can be considered.
複数基地局協調MU-MIMOを行うシステムは、シミュレーション又は実測などの手段を用いて、基地局毎に、提案方法、ブロック対角化法を含む複数の送信ウェイト制御方法によるスループット特性を取得する。得られたスループット特性から、移動局位置に応じた最適な送信ウェイト制御方法及びその切替え位置を決定する。決定した切替え位置と送信ウェイト制御方法をテーブルなどの形式で記憶する。表1に、移動局の基地局からの距離に応じた送信ウェイト制御方法の選択テーブルの例を示す。
表1では、MS#1とBS#1との距離、及びMS#2とBS#2との距離により、送信ウェイト制御方法を選択するものとした。適用可能な送信ウェイト制御方法は、A、B、Cの3種類を仮定している。この送信ウェイト制御方法は、提案方式、ブロック対角化法、ZFベース送信ウェイト制御法、MMSEベース送信ウェイト制御法などを含む。上記のように、提案方法は、移動局が基地局近傍にあるとき高いスループットが得られているという性質を持つことから、表1において、方法Aとして選択することができる。
In Table 1, the transmission weight control method is selected according to the distance between
表1においては、距離を10 mごとに設定したが、これに限定されるものではない。セルの大きさ(基地局からセル境界までの距離)、移動局位置の測定精度、選択できる送信ウェイト制御方法の種類、テーブルとして記録可能なメモリ量などに応じて設定することができる。 In Table 1, the distance is set every 10 m, but is not limited to this. The cell size (distance from the base station to the cell boundary), the measurement accuracy of the mobile station position, the type of transmission weight control method that can be selected, the amount of memory that can be recorded as a table, and the like can be set.
また、移動局と基地局との間の距離の代わりに、移動局が受ける基地局からの信号電力のレベル差を用いることもできる。例えば、信号電力レベル差を、MS#1において(BS#1から信号電力レベル−BS#2から信号電力レベル)とし、MS#2において(BS#2から信号電力レベル−BS#1から信号電力レベル)とすることができる。表2に、信号電力レベル差に応じた送信ウェイト制御方法の選択テーブルの例を示す。
表2において、基地局間の信号電力レベル差が大きいほど、基地局に近い位置となる。信号電力レベル差が0 dBの位置をセル境界とすることができる。表1と同様に、信号電力レベルの範囲、間隔は、任意に設定することができる。 In Table 2, the larger the signal power level difference between base stations, the closer to the base station. A cell boundary can be set at a position where the signal power level difference is 0 dB. As in Table 1, the range and interval of the signal power level can be arbitrarily set.
表1、2に示したテーブルは、1つの例であり、その他の方法によりテーブルを作成することができる。 The tables shown in Tables 1 and 2 are an example, and the tables can be created by other methods.
Claims (7)
前記第1基地局が、前記第1移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信し、前記第2基地局が、前記第2移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信するステップと、
前記2つの基地局が、それぞれの送信信号を生成するステップと、
前記受信したチャネル情報に基づいて、前記第1基地局が送信ウェイト
基地局間伝送路を介して、前記第1基地局は、前記第2基地局で前記生成された送信信号を受信し、前記第2基地局は、前記第1基地局で前記生成された送信信号を受信するステップと、
前記2つの基地局が、それぞれ、前記生成した送信信号と前記受信した送信信号に前記送信ウェイトを掛けるステップと、
前記2つの基地局が、それぞれ前記送信ウェイトが掛けられた送信信号を送信するステップと、
を有する、送信ウェイト制御方法。 In the multi-base station cooperative MU-MIMO system in which two base stations composed of a first base station and a second base station transmit signals to two mobile stations composed of a first mobile station and a second mobile station, the 2 A transmission weight control method in which two base stations multiply transmission signals by their transmission weights,
The first base station receives channel information as feedback information from the first mobile station, and the second base station receives channel information as feedback information from the second mobile station;
The two base stations generating respective transmission signals;
Based on the received channel information, the first base station transmits a transmission weight.
The first base station receives the generated transmission signal at the second base station via the inter-base station transmission path, and the second base station transmits the generated transmission at the first base station. Receiving a signal; and
Each of the two base stations multiplying the generated transmission signal and the received transmission signal by the transmission weight;
The two base stations each transmitting a transmission signal multiplied by the transmission weight;
A transmission weight control method comprising:
前記第1基地局が、前記第1移動局までの第1距離を測定するステップと、
前記第2基地局が、前記第2移動局までの第2距離を測定するステップと、
前記第1距離と前記第2距離が所定のしきい値より小さい場合、前記2つの基地局が、前記第1基地局の送信ウェイトが、
を有する、送信ウェイト制御方法の選択方法。 In the multi-base station cooperative MU-MIMO system in which two base stations composed of a first base station and a second base station transmit signals to two mobile stations composed of a first mobile station and a second mobile station, the 2 A method in which one base station selects one transmission weight control method from among a plurality of transmission weight control methods,
The first base station measuring a first distance to the first mobile station;
The second base station measuring a second distance to the second mobile station;
When the first distance and the second distance are smaller than a predetermined threshold, the two base stations have a transmission weight of the first base station,
A method of selecting a transmission weight control method.
前記第1レベル差は、前記第1移動局で受信される前記第1基地局からの信号受信レベルと前記第2基地局からの信号受信レベルとの差であり、前記第2レベル差は、前記第2移動局で受信される前記第2基地局からの信号受信レベルと前記第1基地局からの信号受信レベルとの差である、請求項4に記載の送信ウェイト制御方法の選択方法。 By comparing the first level difference received by the first base station from the first mobile station and the second level difference received by the second base station from the second mobile station with a predetermined second threshold value, Selecting one transmission weight control method from the plurality of transmission weight control methods;
The first level difference is a difference between a signal reception level from the first base station received by the first mobile station and a signal reception level from the second base station, and the second level difference is: 5. The method of selecting a transmission weight control method according to claim 4, wherein the transmission weight control method is a difference between a signal reception level from the second base station and a signal reception level from the first base station received by the second mobile station.
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