(第1の実施形態)
本実施形態の一態様に係る端末装置は、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち他端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを受信部からの出力から抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部と、を備え、前記補助制御情報にはランク数を示す情報を含む。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、ポート番号を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、参照信号に関する情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、送信電力を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、送信モードを示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、複信方式を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、他端末装置が接続している基地局装置のセルIDを含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記復号部は、自局宛に送信された信号と他端末装置宛に送信された信号の復号結果を前記信号検出部にフィードバックするように構成されていてもよく、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて空間多重されたデータ信号を分離するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて、少なくとも他端末装置宛に送信された信号の受信信号レプリカを生成し、前記受信信号レプリカを前記受信部から出力されるデータ信号チャネルから減算するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記検出部は、最尤検出するように構成されていてもよい。
本実施形態の他の一態様に係る基地局装置は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナと、を備え、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、ポート番号を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、参照信号に関する情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、送信電力を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、送信モードを示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、複信方式を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、他端末装置が接続している基地局装置のセルIDを含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記複数の端末装置宛の信号のそれぞれは、異なる送信アンテナから送信されてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報は、他の基地局装置が送信する信号の送信パラメータに関する情報であってもよい。
また、上記の基地局装置は、前記レイヤマッピング部の出力に対して、送信先である端末装置毎にプレコーディングをするプレコーディング部をさらに備えていてもよい。
本実施形態の他の一態様に係る通信システムは、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、参照信号を生成する参照信号生成部と、前記制御チャネル、前記データ信号チャネル及び前記参照信号を無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナと、を備える基地局装置と、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルに含まれる前記復調用制御情報と前前記補助制御情報とを受信部からの出力から抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部と、を備える端末装置と、を有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る受信方法は、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち他の端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを前記データ信号チャネルから抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップで得られる信号を復号する復号ステップと、を有し、前記補助制御情報にはランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る送信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップの出力を送信する送信ステップとを有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る通信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、参照信号を生成する参照信号生成ステップと、前記制御チャネル、前記データ信号チャネル及び前記参照信号を無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップで得られた信号を送信する送信ステップと、を有する送信方法と、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップから得られるデータ信号チャネルに含まれる前記復調用制御情報と前記補助制御情報とを前記受信ステップから得られた信号から抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネルステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップから得られた信号を復号する復号ステップを有する受信方法と、を有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
図1は、第1の実施形態における通信システムの下りリンクの構成を示す概略図である。端末装置200−1及び端末装置200−2(UE;User Equipment)は、基地局装置100−1(eNodeB)と無線接続する。基地局装置100−1は、複数の送信アンテナを有する。また、端末装置200−1及び端末装置200−2は複数の受信アンテナを有する。基地局装置100−1は、端末装置200−1及び端末装置200−2宛の信号を空間多重して送信することができる(MU−MIMO;Multi User −Multi Input Multi Outputともよばれる。)。その送信アンテナのうち、一方の送信アンテナ群(100−1−1)は端末装置200−1宛の信号を送信するために用いられる。他方の送信アンテナ群(100−1−2)は端末装置200−2宛の信号を送信するために用いられる。このため、送信アンテナ群100−1−1から送信された信号は、端末装置200−1にとって所望信号となり(r1−11)、端末装置200−2にとって干渉信号となる(r1−21)。また、送信アンテナ群100−1−2から送信された信号は、端末装置200−1にとって干渉信号となり(r1−12)、端末装置200−2にとって所望信号となる(r1−22)。
図2は、第1の実施形態に係る通信システムにおける基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。図2は、図1に記載の通信システムにおいて、基地局装置100−1と端末装置200−1間の接続及び下りリンクのデータ送信処理についての説明である。端末装置200−2においても同様の処理を行うことができる。
基地局装置は、その通信システムにおいて決められた所定の周波数帯域、時間タイミングで同期信号(Synchronization Signal)、報知チャネル(Physical Broadcast CHannel)を送信する(S101)。端末装置200−1は、受信した前記同期信号を用いてセル選択を行う(S102)。セル選択とは、端末装置が接続する基地局装置を選択することである。例えば、端末装置200−1は、前記同期信号を用いた相関処理により、受信電界強度が大きい基地局装置を選択する。図2において、端末装置200−1は、複数の基地局装置のうち基地局装置100−1を選択する。このセル選択の際に、端末装置200−1はフレーム同期及びシンボル同期を確立する。また、端末装置200−1は、基地局装置100−1のセルIDを取得することもできる。例えば、LTE(Long Term Evolution)やLTE−A(LTE−Advanced)においては、PSS(Primary Synchronization Signal)、SSS(Secondary Synchronization Signal)を用いることができる。
また、端末装置200−1は、受信した前記報知チャネルから報知情報を取得する(S102)。これにより、端末装置200−1は、基地局装置100−1におけるシステム帯域幅、システムフレーム番号、送信アンテナ数等の基本的なシステム情報(例えば、MIB;Master Information Blockとも呼ばれる)を取得することができる。
次に、基地局装置100−1と端末装置200−1は、無線接続(例えば、RRC Conection establish)を確立する(S103)。例えば、端末装置200−1から基地局装置100−1への接続要求(RRC Connection Request)、基地局装置100−1から端末装置200−1への接続確立情報通知(例えば、RRC Connection setup)、端末装置200−1から基地局装置100−1への接続完了情報通知(例えば、RRC Connection Setup Complete)を順に行う3−way Handshake等が用いられる。なお、基地局装置は前記接続要求を、ランダムアクセスの一部として送信することができる。
次に、基地局装置100−1は、無線接続を確立した端末装置200−1に対して、端末能力情報を要求する(S104)。端末装置200−1は、端末能力情報の要求(S104)を受けると、その端末能力情報を基地局装置100−1に通知する(S105)。例えば、端末能力情報は、LTE等においては、UE capability Informationで代替することができる。端末能力情報は、その端末装置が利用できる機能に関する情報が含まれる。また、端末能力情報として、端末装置のカテゴリを含めることができる。
例えば、端末装置200−1は、端末能力情報として、干渉抑圧機能(或いはキャンセル機能)を有する旨の情報を基地局装置100−1に通知することができる。例えば、端末装置200−1は、端末能力情報として、自装置が、干渉抑圧機能を有する端末カテゴリに属することを基地局装置100−1に通知することができる。なお、前記干渉抑圧機能を有する旨の情報は、さらに、干渉抑圧方法、等によって複数に区分けすることもできる。例えば、線形型干渉抑圧機能を有する旨の情報と非線形型干渉抑圧機能を有する旨の情報に区分けして定義することができる。
また、端末装置200−1は、端末能力情報として、ネットワークによるアシスト(例えば、物理層より上位層に関する他セルや他端末装置に関する情報を共有)の機能を備えている旨の情報を基地局装置100−1に通知することができる。また、端末装置200−1は、端末能力情報として、その端末装置が対応可能なリリース(例えば、規格のバージョン)を基地局装置100−1に通知することができる。
また、基地局装置100−1は、端末装置200−1に対して、伝搬路品質情報(CQI;Channel Quality Information)の通知要求(CQI Request)を行う(S106)。また、基地局装置100−1は、ランク数(例えば、RI;Rank Indicator)、プレコーディング(例えば、PMI;Precoding Matrix Indicator)の通知要求を行う(S106)。端末装置200−1は、各通知要求を受けると(S106)、各要求に回答するために必要な受信品質測定を行う(S107)。端末装置200−1は、基地局装置100−1から送信される参照信号等(例えば、CRS、CSI−RS)を用いて受信品質測定を行う。受信品質は、受信電界強度、SNR(Signal to Noise Ration)、SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)等が該当する。そして、端末装置200−1は、基地局装置100−1に、その測定結果として、伝搬路品質情報 (CQI report)、ランク数、プレコーディングを報告する(S108)。伝搬路品質情報は、前記受信品質自体でもよいし、受信可能なMCS(Modulation and Coding Scheme)情報等により予め当該通信システムで規定されたコードブックでもよい。なお、基地局装置は、前記各通知要求(S106)は、異なるタイミング、異なる要求間隔とすることができる。
次に、基地局装置100−1は、下りリンクにおける送信パラメータを決定する(S109)。基地局装置100−1は、端末装置200−1及び端末装置200−2の両方に対してS101乃至S108の手続を行っているとすると、端末装置200−1及び端末装置200−2から通知された端末能力情報、伝搬路品質情報等に基づいて、各端末装置のための送信パラメータを決定する。送信パラメータとして、送信信号のスケジューリング、MCS、ランク数、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等)を含めることができる。送信パラメータ各々の詳細は後述する。
次に、基地局装置は、復調用制御情報を含む制御チャネルを各端末装置に送信する(110)。復調用制御情報は、各端末装置が自局宛に送られたデータ信号(所望信号)を復調、復号するために必要な制御情報である。復調用制御情報として、自局宛データ信号における前記送信パラメータが含まれる。
また、基地局装置は、S105で通知された前記端末能力情報の内容に基づいて、端末装置に補助制御情報を含む制御チャネルを送信する(S110)。例えば、基地局装置100−1は、干渉抑圧機能を有する旨の情報を通知(S105)した端末装置に対して、補助制御情報を含む制御チャネルを送信することができる(S110)。例えば、基地局装置100−1は、ネットワークによるアシストの機能を備えている旨の情報を通知した端末装置に対して、補助制御情報を含む制御チャネルを送信することができる(S110)。なお、以下では、基地局装置が、前記端末能力情報として干渉抑圧機能を有する旨の情報を通知されたときに、その端末装置に補助制御情報を含む制御チャネルを送信する場合で、代表して説明する。
基地局装置は、前記補助制御情報として、基地局装置に接続する他の端末装置のためのスケジューリング情報、MCS情報、ランク数を示す情報、ポート番号を示す情報、送信モードを示す情報(プレコーディング、送信ダイバーシチ、マルチユーザMIMOモード等)を含めることができる。
また、基地局装置は、ネットワークによるアシストの機能を備えている旨の情報を通知した端末装置等に対して、他の端末装置宛の信号(干渉信号)の伝搬路を推定するための情報(干渉信号用伝搬路推定情報)を補助制御情報として含めることができる。基地局装置は、干渉信号用伝搬路推定情報として、他の端末装置の参照信号のスケジューリング情報、その参照信号の符号系列を含めることができる。また、基地局装置は、干渉信号用伝搬路推定情報として、他の端末装置の送信信号電力(例えば、データ信号と参照信号の電力差等)を含めることができる。
図1の通信システムの場合、基地局装置100−1は、端末装置200−1に対して、前記復調用制御情報に加え、他の端末装置200−2に関する情報たる補助制御情報を通知する。なお、前記復調用制御情報、前記補助制御情報は、LTE等におけるPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)、EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel)、PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)に含めることができる。
最後に、前記復調用制御情報、前記補助制御情報の通知を受けた端末装置は、これらの情報を用いて、自局宛のデータ信号を検出する(S111)。
図3は、第1の実施形態における基地局装置100−1の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置100−1は、上位レイヤ101(上位レイヤステップ)、符号化部102−1〜102−S(符号化ステップ)、スクランブル部103−1〜103−S(スクランブルステップ)、変調部104−1〜104−S(変調ステップ)、レイヤマッピング部105(レイヤマッピングステップ)、プレコーディング部106(プレコーディングステップ)、参照信号生成部107(参照信号生成ステップ)、制御信号生成部108(制御信号生成ステップ)、リソースマッピング部109−1〜109−T(リソースマッピングステップ)、OFDM信号生成部110−1〜110−T(OFDM信号生成ステップ)、送信部111−1〜111−T(送信ステップ)、送信アンテナ部112−1〜112−T、受信アンテナ部130−1〜130−R、受信部131−1〜131−R(受信ステップ)、報告情報検出部132(報告情報検出ステップ)を備える。ここで、S、T、Rはそれぞれ、ストリーム数、送信アンテナ数、受信アンテナ数を表す。なお、上記基地局装置100−1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を有する。また、本実施形態は、基地局装置100−1及び後述する端末装置200−1及び200−2は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送の場合のブロック図であるが、SC−FDMA(Single Carrier − Frequency Division Multiple Access)、DFT−s−OFDM(Discrete Fourier Transform −spread−OFDM)等のシングルキャリア伝送の場合でも適用することができる。
基地局装置100−1は、受信アンテナ部130−1乃至130−Rを介して、端末装置200−1及び200−2が送信した信号(上りリンク信号)を受信する。前記上りリンク信号には、情報データ及び制御情報を伝送するデータ信号チャネル(例えば、LTE等では、上りリンク共通チャネル(PUSCH;Physical Uplink Shared Channel))及び制御情報を送信する制御チャネル(例えば、LTE等では、上りリンク制御チャネル(PUCCH;Physical Uplink Control Channel))が含まれる。
受信部131−1乃至131−Rは、受信アンテナ部131−1乃至131−Rが受信した信号を信号検出処理等のデジタル信号処理が可能な周波数帯へダウンコンバート(無線周波数変換)し、さらにスプリアスを除去するフィルタリング処理を行ない、フィルタリング処理した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換(Analog to Digital変換)を行なう。また、受信部131−1乃至131−Rは前記デジタル信号を用いて復調処理及び復号処理等を行なう。これにより、上りリンク信号から上述の各種信号(データ信号チャネル、制御チャネル等)を取得することができる。なお、受信部131−1乃至131−Rは、上りリンクの伝送方式に応じて、復調処理及び復号処理等を行うことができる。
報告情報検出部132は、接続する端末装置からフィードバック(図2のS103、S105、S108)された制御チャネルを検出し、上位レイヤ101へ出力する。前記チャネルに含まれる制御情報には、端末装置が送信する基地局装置と端末装置間の無線接続確立に必要な情報(例えば、RRC Connection Request、RRC Connection Setup Complete等)、端末能力情報(例えば、UE Capability Infomation)、伝搬路品質情報報告(CQI report;Channel Quality Information report)等が含まれる。
上位レイヤ101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101は、基地局装置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。
上位レイヤ101は、各端末装置に送信する情報データ及び制御情報を生成する。上位レイヤ101は、前記制御情報には、各端末装置に送信する下りリンク信号の送信パラメータ(図2のS109)が含まれる。上位レイヤ101は、報告情報検出部132が出力した制御チャネルに含まれる各端末の端末能力情報、伝搬路品質情報報告等を考慮して、基地局装置から各端末装置への下りリンク送信パラメータ(MCS、ランク数、スケジューリング、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等))を決定する(図2のS109)。
前記MCSは、基地局装置100−1が各端末装置に送信する情報データに施される変調符号化方式である。データ変調処理は、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)等である。誤り訂正符号においては、その符号化率である。
前記ランク数は、基地局装置100−1が各端末装置に送信する信号の空間多重数である。上位レイヤ101は、複数の端末装置を空間多重して送信する場合(MU−MIMO)、その端末中に干渉抑圧機能を有する旨の通知を受けた端末装置が含まれるとき、干渉抑圧機能を有する旨の通知を受けた端末装置に送信する信号のランク数を上限として、各端末装置の空間多重数を決定することが望ましい。
前記ポート番号は、基地局装置100−1が、各端末装置への送信信号をどのアンテナポートから送信するかを示すものである。
上位レイヤ101は、前記スケジューリングとして、各端末装置に送信する下りリンクデータ信号チャネル、制御チャネル、参照信号等をマッピングするリソースを決定することである。リソースとは、時間と周波数で定義される割り当て単位である。例えば、3GPPでは、1OFDMシンボルと1サブキャリアで定義されるリソースエレメントと、14OFDM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等がある。また、リソースブロックはユーザ配置の最小単位である。
上位レイヤ101は、前記プレコーディングとして、端末装置の受信信号のSNRが良好となるような送信ウェイト(プレコーディングマトリックス)を算出し、送信信号に乗算することができる(例えば、CDD)。上位レイヤ101は、前記プレコーディングとして、報告情報検出部132からの制御チャネルに含まれる所望プレコーディングを選択することができる。上位レイヤ101は、当該通信システムで予め決められたコードブックから前記プレコーディングを選択することができる。
上位レイヤ101は、前記プレコーディングとして、ユーザ間干渉を抑圧するプレコーディング(THP;Tomlinson Harashima Precoding)等を用いることができる。この場合、報告情報検出部132からの制御チャネルに含まれる基地局装置と各端末装置との間のチャネルに関する情報(例えば、端末装置が測定したチャネル推定値やそれを圧縮した情報)を用いることができる。
上位レイヤ101は、各端末装置へ送信する信号の送信モードを決定することができる。前記送信モードは、前記プレコーディング、送信ダイバーシチ(例えば、SFBC)等を適用することができる。
符号化部102−1〜102−Sは、上位レイヤ101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い、符号化ビット(コードワードともいう)を生成する。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102−1〜102−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102−1〜102−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102−1〜102−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。また、前記誤り訂正符号化は、前記MCSの符号化率に基づいて行われる。
スクランブル部103−1〜103−Sは、符号化部102−1〜102−Sから入力されたコードワードに対して、基地局装置のセルIDに基づいたスクランブルを行う。なお、前記制御情報には、スクランブルのパターンに関する情報を当然に含めることができる。
変調部104−1〜104−Sは、入力されたスクランブル後のコードワードをデータ変調シンボルにマッピングする。なお、データ変調処理は、前記MCSの変調多値数に基づいて行われる。なお、変調部104−1〜104−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。このインターリーブパターンに関する情報を、前記制御情報に当然に含めることができる。
ここで、Sは少なくとも基地局装置100−1が空間多重した信号を送信する端末装置数である。図1においては、基地局装置100−1に端末装置200−1及び端末装置200−2が空間多重しているため、Sは2以上となる。具体的には、基地局装置100−1が各端末装置に1ストリームでデータ信号チャネルを送信する場合、符号化部102−1、スクランブル部103−1及び変調部104−1は端末装置200−1に送信するデータ信号チャネルを生成するものであり、符号化部102−2、スクランブル部103−2及び変調部104−2は端末装置200−2に送信するデータ信号チャネルを生成するものである。
レイヤマッピング部105は、変調部104−1乃至104−Sから入力されたデータ変調シンボルを空間多重のためにレイヤマッピングする。レイヤマッピング数は、上位レイヤ101が決定した各端末装置のランク数に従う。例えば、LTE等では最大で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。
参照信号生成部107は、参照信号を生成し、プレコーディングを行う参照信号をプレコーディング部106へ出力する。プレコーディングを行う参照信号とは、例えば、復調用参照信号(DM−RS:DeModulation Reference Signal)である。また、参照信号生成部108は、プレコーディングしない参照信号をリソースマッピング部109−1〜109−Tへ出力する。プレコーディングしない参照信号とは、例えば、セル固有参照信号(CRS:Cell Specific Reference Signal)、あるいは測定用参照信号(CSI−RS:CSI−Reference Signal)である。
プレコーディング部106は、前記レイヤマッピング部106の出力に対して、上位レイヤ101が決定した前記プレコーディングマトリックスを乗算し、各送信アンテナポートの信号を生成する。前記プレコーディングマトリックスは、端末装置毎に決めることができる。この場合、プレコーディング部106は、端末装置毎に前記プレコーディングマトリックスを乗算する。例えば、図1では、基地局装置100−1は、端末装置200−1と端末装置200−2のそれぞれに用いたプレコーディングマトリックスを送信する。
さらにプレコーディングは、空間多重信号(例えば、MU−MIMO)を送信する端末装置全体に対して行われる場合もある。この場合、プレコーディング部106は、端末装置全体に前記プレコーディングマトリックスを乗算する。
なお、基地局装置100−1は前記プレコーディングを省略することもできる。この場合、前記レイヤマッピング部106の出力は、リソースマッピング部109−1〜109−Tへ直接入力される。
制御信号生成部108は、上位レイヤから入力された制御情報を用いて各端末装置に送信する制御チャネルを生成する。前記制御チャネルとして、例えば、PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)、EPDCCH(Enhance Physical Downlink Control CHannel)、RRC(Radio Resource Control:無線リソース制御)シグナリング等を用いることができる。RRCシグナリングは、PBCH、PDSCHに含まれているL3層の制御信号であり、PDCCHと比較して、送信できる情報量が多く、誤りに強いものの、頻繁には送信しないシグナリングである。また、前記制御信号生成部108は、同期信号、報知チャネルを生成する。
制御信号生成部108は、前記復調用制御情報を含む制御チャネルを生成する。また、制御信号生成部108は、前記補助制御情報を含む制御チャネルを生成する。
リソースマッピング部109−1〜109−Tは、プレコーディング部106の出力、参照信号、制御チャネル等を前記スケジューリングに従ってリソースにマッピングする。リソースマッピング部109−1〜109−Tは、基地局装置100−1が送信する端末装置に従って区分けされる。例えば、図1のシステムにおいて、送信アンテナ部112−1乃至112−Tは、端末装置200−1宛の信号を送信するために用いるグループ(図1の100−1−1)と、端末装置200−2宛の信号を送信するために用いるグループ(図1の100−1−2)に区分けされる。この区分けに基づいて、リソースマッピング部109−1乃至109−Tは、端末装置200−1宛の信号を送信するために用いるグループ(グループ1)と、端末装置200−2宛の信号を送信するために用いるグループ(グループ2)に区分けされる。
例えば、前記グループ1は、干渉抑圧機能を有する旨の情報を通知(S105)した端末装置200−1に信号を送信するために用いられる。このため、グループ1に属するリソースマッピング部は、復調用制御情報及び補助制御情報を含む制御チャネル並びに端末装置200−1に送信するデータ信号チャネル(プレコーディング部106の出力)をリソースにマッピングする。
また、リソースマッピング部109−1〜109−Tは、前記ポート番号情報に基づいて定められたリソースに、参照信号をマッピングすることができる。
リソースマッピング部109−1〜109−Tの出力は、OFDM(直交周波数分割多重:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号生成部110−1〜110−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111−1〜111−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112−1〜112−Tから送信される。
図4は、第1の実施形態における端末装置200−1の構成を示す概略ブロック図である。端末装置200−1は、干渉抑圧機能を有する端末装置である。端末装置200−1は、受信アンテナ201−1〜201−R、受信部202−1〜202−R(受信ステップ)、CP除去部203−1〜203−R(CP除去ステップ)、FFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)部204−1〜204−R(FFTステップ)、チャネル推定部205(チャネル推定ステップ)、信号検出部206(信号検出ステップ)、制御信号検出部207(制御信号検出ステップ)、復調部208−1〜208−S(復調ステップ)、デスクランブル部209−1〜209−S(デスクランブルステップ)、復号部210−1〜210−S(復号ステップ)、上位レイヤ211(上位レイヤステップ)、参照信号生成部230(参照信号生成ステップ)、上りリンク信号生成部231(上りリンク信号生成ステップ)、送信部232−1〜232−T(送信ステップ)、送信アンテナ233−1〜233−Tを備える。また、端末装置200−1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。なお、Rは受信アンテナ数を表す。また、送信アンテナ数はTとしており、基地局装置100−1と同じ本数としているが、本発明はこれに限らず、端末装置と基地局装置のアンテナ本数は異なってよい。
受信部202−1乃至202−Rは、受信アンテナ201−1乃至201−Rを介して、基地局装置100−1が送信アンテナ112−1乃至112−Tが送信した信号を受信する。すなわち、受信部202−1は、基地局装置100−1が自局(図1では、端末装置200−1)に送信した信号及び他局(図1では、端末装置200−2)に送信した信号を受信する。この後者の信号がユーザ間干渉となる。さらに、受信部202−1乃至202−Rは、受信信号に対して受信周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。受信部202−1〜202−Rの出力は、CP除去部203−1〜203−Rでサイクリックプレフィックスの除去が行われ、FFT部204−1〜204−Rで時間周波数変換が行われる。
チャネル推定部205は、時間周波数変換後の信号に含まれるCRS、CSI−RS等の参照信号を用いて、受信品質測定(S107)を行う。また、チャネル推定部205は、CRS、CSI−RS、DM−RS等の参照信号を用いて、チャネル推定(S111)を行う。チャネル推定部205は、基地局装置100−1の自局宛(端末装置200−1)の信号を送信する送信アンテナと受信アンテナ201−1乃至201−Rとの間の前記受信品質測定及びチャネル推定値を推定する。また、チャネル推定部205は、基地局装置100−1の他局宛(端末装置200−2)の信号を送信する送信アンテナと受信アンテナ201−1乃至201−Rとの間の前記受信品質測定及びチャネル推定値を推定する。ここで、チャネル推定部205は、当該推定に際し、復調用制御情報、補助制御情報に含まれるポート番号情報を用いることもできる。これにより、チャネル推定部205は、チャネル推定に用いる参照信号のリソース、符号系列を知ることができる。
制御信号検出部207は、時間周波数変換後の信号に含まれる制御チャネルを抽出し、復調用制御情報、補助制御情報を取得する(S110)。制御信号検出部207は、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる情報であって、端末装置200−1を構成する各部位の機能を実現するために必要な情報を、各部位に通知する。
信号検出部206は、自局宛に送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。また、信号検出部206は、自局宛以外の送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。ここで、信号検出部206は、当該検出に際し、前記チャネル推定値、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるランク数を示す情報を用いることができる。また、信号検出部206は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる送信モード情報を用いることができる。また、信号検出部206は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるスケジューリング情報を用いることができる。また、信号検出部206は、復号部210−1乃至210−Sからフィードバックされる復号結果を信号検出に用いることができる。
復調部208−1〜208−Sは、信号検出部206から入力された信号に対して復調処理を行い、ビット対数尤度比(LLR:Log Likelihood Ratio)を算出する。復調部208−1〜208−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報を用いることができる。
デスクランブル部209−1〜209−Sは、基地局装置で行われ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算出する。デスクランブル部209−1〜209−Sは、前記復調用制御情報、補助制御情報を用いることができる。
復号部210−1〜210−Sは、コードワードのビット対数尤度比(復調後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及び各種制御データ(端末能力情報要求、伝搬路品質情報等通知要求等)を算出し、上位レイヤ211へ出力する。なお、上位レイヤ211は、前記復調処理、デスクランブル及び復号処理のための制御情報(自局及び他局に施されたMCS情報等)を各部に通知することができる。ここで、復号部210−1〜210−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報を用いることができる。
また、復号部210−1〜210−Sは、復号後のビット対数尤度比を信号検出部206にフィードバックすることができる。
上位レイヤ211は、端末能力情報要求に対して、自局の端末能力情報を上りリンク信号生成部231へ出力する。上位レイヤ211は、伝搬路品質情報等通知要求に対して、伝搬路品質情報等を上りリンク信号生成部231へ出力する。また、上位レイヤ211は、復号部210−1〜210−Sが出力する情報データを取得する。
端末装置200−1は、信号を送信する機能も有する。参照信号生成部230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231は、前記端末能力情報、伝搬路品質情報等を含む信号を上りリンク信号として生成する。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231の出力は、送信部232−1〜232−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233−1〜233−Tから送信される。
図5は、第1の実施形態における信号検出部206の構成を示す概略ブロック図の一例である。図5の信号検出部206は、干渉除去機能として、逐次型干渉キャンセラ(SIC;Successive Interference Cancellation)を備える場合のブロックである。信号検出部206は、レプリカ生成部251(レプリカ生成ステップ)、干渉除去部252(干渉除去ステップ)、MIMO分離部253(MIMO分離ステップ)から構成される。
レプリカ生成部251は、チャネル推定部205から入力されたチャネル推定値及び復号部210−1〜210−Sから入力されたLLRを用いて受信信号レプリカを生成する。干渉除去部252は、FFT部204−1〜204−Rから入力された信号から前記受信信号レプリカを減算し、その結果を復調部208−1〜208−Sに出力する。
ここで、端末装置200−1の信号検出部206に入力される第kサブキャリアにおける信号R(k)は、次式となる。ただし、Dは、レイヤマッピング部105の出力S(k)の系列数(空間多重数)である。また、行列Hは、プレコーディングを含む等価チャネル行列である。また、N(k)は受信アンテナ毎の雑音であり、Tは転置行列を表す。
干渉除去部252はレプリカ生成部251で生成した受信信号レプリカ(ストリームレプリカ)をFFT部の出力信号から減算する。i回目の繰り返し処理時において、n番目のストリーム(nは1・・・、D)を減算するときの干渉除去部の出力信号をR〜n、i(k)は以下の式となる。
ただし、R(k)はFFT出力、R^n、i(k)はi回目の繰り返し処理におけるn番目に除去するストリームの受信信号レプリカ、kはサブキャリアインデックスを示す。なお、R^1、0(k)=0となる。
干渉レプリカR^n、i(k)は、復号部210−1〜210−Sが出力するLLRを用いて生成したデータ変調シンボルレプリカとチャネル推定部205が推定したチャネル推定値を用いて生成される。例えば、n番目のストリームの信号検出を行う場合、ストリーム1〜ストリーム(n−1)およびストリーム(n+1)〜ストリームDの受信信号レプリカを生成する。詳細には、i回目の繰り返し処理時において、i回目の繰り返し処理に生成したストリーム1〜ストリーム(n−1)のシンボルレプリカとi−1回目の繰り返し処理に生成したストリーム(n+1)〜ストリームDのシンボルレプリカとチャネル推定値を用いて干渉レプリカを生成する。i回目の繰り返し処理時におけるn番目のストリームに対する受信レプリカ生成部の出力信号をR^n、i(k)は以下の式となる。
ただし、Hu(k)はストリームuのチャネル推定値、S^u、i(k)はストリームuに対するi回目の繰り返し処理において生成した変調シンボルレプリカである。なお、i=0の場合(初回処理)、0回目の繰り返し処理ですでに生成したストリーム1〜ストリーム(n−1)のシンボルレプリカのみとチャネル推定値から受信信号レプリカを生成する。
レプリカ生成部251は、復号部からの出力信号を用いて、QPSK変調、16QAM変調等のデータ変調シンボルレプリカを生成する。変調シンボルレプリカ生成部の処理を、QPSK変調を例にして説明する。QPSK変調シンボルを構成するビットのLLRをλ(b0)、λ(b1)とすると、QPSKの変調シンボルのレプリカは
で与えられる。ただしjは虚数を表す。なお、16QAM等の他の変調においても、同様にシンボルレプリカを生成することが可能である。
MIMO分離部253は、チャネル推定部205の出力であるチャネル推定値を用いて、干渉除去部252の出力に対して空間多重(MIMO)された信号のストリームの分離を行う。分離方法は、最尤検出(例えば、MLD;Maximum Likihood Detection)によりストリームのデータ信号を再現する方法を適用することができる。また、干渉除去部252の出力に対するMMSE重み等を算出し、算出した重みを干渉除去部252の出力に対して乗算する等の分離方法を用いることができる。
例えば、MIMO分離部253は、干渉除去部252がn番目のストリームを減算した後の出力信号に対して、ZF基準、MMSE基準に基づいた重み係数WZF,n(k)、WMMSE,n(k)を乗算することでストリームを分離することができる。
を用いることができる。ただし、Hは行列の複素共役転置、−1は逆行列、σ2は雑音電力、IRはR×Rの単位行列を表す。
また、繰り返し逐次型干渉キャンセラにおける初回処理(i=0)の場合のHn(k)は、
である。繰り返し逐次型干渉キャンセラにおける繰り返し処理(i>0)の場合のHn(k)は、
となる。
信号検出部206は、前記復調用制御情報及び前記補助制御情報に含まれるランク数を示す情報、送信モードを示す情報を用いて、前記ストリーム数Dを取得することができる。また、信号検出部206は、前記データ変調シンボルレプリカを生成する際に、前記復調用制御情報及び前記補助制御情報に含まれるMCS情報を取得することができる。
なお、上述の式は干渉キャンセラの一例であり、干渉キャンセラの種類、重みの算出方法によらず、干渉キャンセラを適用した端末装置に本発明を適用することができる。
以上のように、第1の実施形態の通信システムでは、端末装置は、他の端末装置に関する情報たる補助制御情報の通知を受ける。このため、端末装置は、この補助制御情報を用いて他ユーザ干渉を抑圧できる。このため、通信システムにおけるフィードバック情報量の制限による影響を軽減しつつ、ユーザ間干渉を抑圧し、周波数利用効率を向上させることができる。
(第2の実施形態)
本実施形態の一態様に係る端末装置は、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち他端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを受信部からの出力から抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部と、を備え、前記補助制御情報にはランク数を示す情報を含む。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、ポート番号を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、参照信号に関する情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、送信電力を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、送信モードを示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、複信方式を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、他端末装置が接続している基地局装置のセルIDを含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記復号部は、自局宛に送信された信号と他端末装置宛に送信された信号の復号結果を前記信号検出部にフィードバックするように構成されていてもよく、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて空間多重されたデータ信号を分離するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて、少なくとも他端末装置宛に送信された信号の受信信号レプリカを生成し、前記受信信号レプリカを前記受信部から出力されるデータ信号チャネルから減算するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記検出部は、最尤検出するように構成されていてもよい。
本実施形態の他の一態様に係る基地局装置は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナと、を備え、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、ポート番号を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、参照信号に関する情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、送信電力を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、送信モードを示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、複信方式を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報には、他端末装置が接続している基地局装置のセルIDを含んでいてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記複数の端末装置宛の信号のそれぞれは、異なる送信アンテナから送信されてもよい。
また、上記の基地局装置において、前記補助制御情報は、他の基地局装置が送信する信号の送信パラメータに関する情報であってもよい。
また、上記の基地局装置は、前記レイヤマッピング部の出力に対して、送信先である端末装置毎にプレコーディングをするプレコーディング部をさらに備えていてもよい。
本実施形態の他の一態様に係る通信システムは、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、参照信号を生成する参照信号生成部と、前記制御チャネル、前記データ信号チャネル及び前記参照信号を無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナと、を備える基地局装置と、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルに含まれる前記復調用制御情報と前前記補助制御情報とを受信部からの出力から抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部と、を備える端末装置と、を有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る受信方法は、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち他の端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを前記データ信号チャネルから抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップで得られる信号を復号する復号ステップと、を有し、前記補助制御情報にはランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る送信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップの出力を送信する送信ステップとを有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
本実施形態の他の一態様に係る通信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、参照信号を生成する参照信号生成ステップと、前記制御チャネル、前記データ信号チャネル及び前記参照信号を無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップで得られた信号を送信する送信ステップと、を有する送信方法と、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップから得られるデータ信号チャネルに含まれる前記復調用制御情報と前記補助制御情報とを前記受信ステップから得られた信号から抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネルステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて前記データ信号チャネルを分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップから得られた信号を復号する復号ステップを有する受信方法と、を有し、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含む。
図6は、第2の実施形態における通信システムの下りリンクの構成を示す概略図である。端末装置400−1は、基地局装置300−1と無線接続する。端末装置400−2は、基地局装置300−2と無線接続する。基地局装置300−1と基地局装置300−2はバックホール回線10で接続されており、基地局装置間で相互に情報を通知することができる。バックホール回線10は、光ファイバやX2インターフェースのような有線を用いて接続してもよいし、リレー基地局のような無線を用いてもよい。
基地局装置400−1及び400−2は、セルラ構成における各基地局装置である。基地局装置400−2(マクロセル基地局、第1の基地局装置ともいう)は、そのセルカバレッジ(マクロセル)と基地局装置400−2よりも送信電力が小さい基地局装置400−1(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の基地局装置ともいう)のセルカバレッジ(ピコセル、フェムトセル、スモールセル等)とが重複するように配置することができる。カバレッジとは、基地局装置が端末装置と接続可能な範囲を表し、通信エリアともいう。
このような通信システムにおいて、基地局装置300−2が端末装置400−2に信号を送信することにより(r2−22)、基地局装置300−2は端末装置400−1にセル間干渉を与える(r2−12)。同様に、基地局装置300−1は、端末装置400−1に信号を送信することにより(r2−11)、端末装置400−2にセル間干渉を与える(r2−21)。なお、基地局装置300−1、300−2は、マクロセル基地局のみでマルチセルを構成してもよいし、小電力基地局のみでマルチセルを構成してもよい。また、マクロセル基地局装置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6では、基地局装置に接続する端末装置は1台であるが、本発明はこれに限らず、複数の端末装置が基地局装置に接続する場合も本発明に含まれる。
また、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よい。また、マクロセル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よい。
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、本発明は、マルチセル環境であれば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、マクロセル、ピコセル、フェムトセル、スモールセル等)、基地局の種類等は本実施形態に限定されない。
図7は、第2の実施形態にかかる通信システムにおける基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。図7は、図6に記載の通信システムにおいて、基地局装置300−1及び300−2並びに基地局装置300−1に接続する端末装置400−1間の接続及び下りリンクのデータ送信処理についての説明である。基地局装置300−2に接続する端末装置400−2においても同様の処理を行うことができる。
図7のS201〜S208の処理は各々、図2のS101〜108に対応する。基地局装置300−1は、干渉抑圧機能を有する端末装置400−1に下りリンクデータ信号を送信するため、隣接セルの基地局装置300−2に対して、隣接セル制御情報通知を要求する(S209)。隣接セル制御情報としては、セルID、スケジューリング情報、MCS情報、ランク数を示す情報、ポート番号を示す情報、送信モードを示す情報(プレコーディング、送信ダイバーシチ等)、送信電力を示す情報(データ信号チャネル、参照信号、制御チャネル相互の電力比等)、チャネル情報を推定するために用いる隣接セルの参照信号(CRS等)に関する情報(参照信号のスケジューリング情報、その参照信号の符号系列等)を含めることができる。また、基地局装置300−1は、隣接セル制御情報として、基地局装置300−2の複信方式(FDD;Frequency Division Duplex、TDD;Time Division Duplex)に関する情報を通知することができる。例えば、複信方式に関する情報として、その基地局装置が送信する信号が、FDD若しくはTDDのいずれの複信方式で送信されているかを示す情報やFDD若しくはTDDであってそのフレーム構成を示す情報等である。また、基地局装置300−1は、隣接セル制御情報として、基地局装置300−2のフレーム同期のためのトリガを通知することができる。
前記隣接セル制御情報要求(S209)を受けた基地局装置300−2は、その要求に従って、自局のセル制御情報を通知する(S210)。なお、前記隣接セル制御情報通知要求(S209)及び隣接セル制御情報通知(S210)はバックホール回線10を用いることができる。
次に、基地局装置300−1は、端末装置400−1に送信する下りリンクにおけるパラメータを決定する(S211)。基地局装置300−1は、端末装置400−1から通知された端末能力情報及び伝搬路品質情報等並びに隣接セル制御情報等を用いて、端末装置300−1のための送信パラメータを決定する。送信パラメータとして、送信信号のスケジューリング、MCS(Modulation and Coding Scheme)、ランク数、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等)を含めることができる。
次に、基地局装置300−1は、端末装置400−1に復調用制御情報を含む制御チャネルを送信する(212)。復調用制御情報は、端末装置400−1が自局宛に送信された信号(所望信号)を復調、復号するために必要な制御情報である。復調用制御情報として、自局宛データ信号における前記送信パラメータが含まれる。
また、基地局装置300−1は、干渉抑圧機能を有する旨の情報を通知(S205)した端末装置400−1に対して、補助制御情報を含む制御チャネルを送信する(S212)。補助制御情報として、隣接セル制御情報を含めることができる。
図6の通信システムの場合、基地局装置300−1は、端末装置400−1に対して、前記復調用制御情報に加え、隣接する基地局装置300−2に関する情報である補助制御情報を通知する。なお、前記復調用制御情報、前記補助制御情報は、LTE等におけるPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)、EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel)、PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)に含めることができる。
最後に、前記復調用制御情報、前記補助制御情報の通知を受けた端末装置は、これらの情報を用いて、自局宛のデータ信号を検出する(S213)。
図8は、第2の実施形態にかかる通信システムにおける基地局装置及び端末装置間の処理を示す別のシーケンス図である。図8のS301〜S308の処理は各々、図2のS101〜S108に対応する。基地局装置300−1は、干渉抑圧機能を有する端末装置400−1に対して、隣接セル干渉情報通知を依頼する(S309)。基地局装置300−1は、隣接セル干渉を測定するためのリソース(例えば、ヌルリソースエレメントの位置)を指定することができる。例えば、LTE−AにおけるCSI−IM(Channel State Information−Interference Measurement)等を代用することができる。また、基地局装置300−1は、隣接セルのセルID、隣接セルの参照信号に関する情報(スケジューリング情報等)を端末装置400−1に通知することができる。
端末装置400−1は、この要求に対して、隣接セルからの干渉を測定する(S310)。このセル間干渉測定は、隣接セルが送信する参照信号を用いて干渉を測定することができる。また、前記ヌルリソースエレメントの信号レベルを測定することで干渉を測定することができる。端末装置400−1は、前記干渉測定結果として、隣接セル干渉情報を基地局装置300−1に通知する(S311)。
基地局装置300−1は、前記隣接セル干渉情報を考慮して、制御情報を取得する隣接セルを選択し、その基地局装置に対して、隣接セル制御情報通知を要求する(S312)。前記隣接セル制御情報要求(S313)を受けた基地局装置300−2は、その要求に従って、自局のセル制御情報を通知する(S313)。なお、前記隣接セル制御情報通知要求(S312)及び隣接セル制御情報通知(S313)はバックホール回線10を用いることができる。
次に、基地局装置は、下りリンクにおいて端末装置に送信するパラメータを決定する(S314)。そして、基地局装置300−1は、復調用制御情報、補助制御情報を端末装置400−1に通知する(S315)。そして、端末装置400−1は、基地局装置300−1から送信されたデータ信号を前記復調用制御情報、補助制御情報を用いて信号検出処理を行う(S316)。図8のS314〜S316は各々、図7のS211〜S213に対応する。
図9は、第2の実施形態における基地局装置300−1の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置300−2も同様の構成とすることができる。基地局装置300−1は、上位レイヤ301(上位レイヤステップ)、符号化部302−1〜302−S(符号化ステップ)、スクランブル部303−1〜303−S(スクランブルステップ)、変調部304−1〜304−S(変調ステップ)、レイヤマッピング部305(レイヤマッピングステップ)、プレコーディング部306(プレコーディングステップ)、参照信号生成部307(参照信号生成ステップ)、制御信号生成部308(制御信号生成ステップ)、リソースマッピング部309−1〜309−T(リソースマッピングステップ)、OFDM信号生成部310−1〜310−T(OFDM信号ステップ)、送信部311−1〜311−T(送信ステップ)、送信アンテナ部312−1〜312−T、受信アンテナ部330−1〜330−R、受信部331−1〜331−R(受信ステップ)、報告情報検出部332(報告情報検出ステップ)を備える。ここで、S、T、Rはそれぞれ、ストリーム数、送信アンテナ数、受信アンテナ数を表す。なお、上記基地局装置300−1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を有する。また、本実施形態は、基地局装置300−1及び後述する端末装置400−1はOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送の場合のブロック図であるが、SC−FDMA(Single Carrier − Frequency Division Multiple Access)、DFT−s−OFDM(Discrete Fourier Transform −spread−OFDM)等のシングルキャリア伝送の場合でも適用することができる。以下、第1の実施形態の基地局装置100−1(図3)と異なる機能を有する部位を主にして説明する。
報告情報検出部332は、接続する端末装置400−1からフィードバック(図7のS203、S205、S208、図8のS303、S305、S308)された制御チャネルを検出し、上位レイヤ101へ出力する。前記チャネルに含まれる制御情報には、端末装置が送信する基地局装置と端末装置間の無線接続確立に必要な情報(例えば、RRC Connection Request、RRC Connection Setup Complete等)、端末能力情報(例えば、UE Capability Infomation)、伝搬路品質情報報告(CQI report;Channel Quality Information report)等が含まれる。また、報告情報検出部332は、接続する端末装置400−1からフィードバックされる隣接セル干渉情報(図8のS311)を含む制御チャネルを検出し、上位レイヤ101へ出力する。
上位レイヤ301は、基地局装置300−2に対して、バックホール回線を通じて、隣接セル制御情報の通知を要求する(図7のS209、図8のS312)。また、上位レイヤ300−1は、バックホール回線を通じて、隣接する基地局装置300−2から隣接セル制御情報を取得する(図7のS210、図8のS313)。
上位レイヤ301は、報告情報検出部332が出力した制御チャネルに含まれる端末能力情報、伝搬路品質情報報告、隣接セル制御情報等を考慮して、基地局装置300−1から端末装置400−1への下りリンク送信パラメータ(MCS、ランク数、スケジューリング、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等))を決定する(図7のS211、図8のS314)。
上位レイヤ301は、端末装置400−1に送信する情報データ及び制御情報を生成する。上位レイヤ301は、前記制御情報には、端末装置に送信する下りリンク信号の前記送信パラメータ(復調用制御情報)が含まれる。また、前記制御情報には、隣接する基地局装置300−2の制御情報(補助制御情報)が含まれる。上位レイヤ301は、前記制御情報に、隣接セル干渉情報通知依頼を含めることができる(図8のS309)。
図10は、第2の実施形態における端末装置400−1の構成を示す概略ブロック図である。端末装置400−1は、干渉抑圧機能を有する端末装置である。端末装置400−1は、受信アンテナ401−1〜401−R、受信部402−1〜402−R(受信ステップ)、CP除去部403−1〜403−R(CP除去ステップ)、FFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)部404−1〜404−R(FFTステップ)、チャネル推定部405(チャネル推定ステップ)、信号検出部406(信号検出ステップ)、制御信号検出部407(制御信号検出ステップ)、復調部408−1〜408−S(復調ステップ)、デスクランブル部409−1〜409−S(デスクランブルステップ)、復号部410−1〜410−S(復号ステップ)、上位レイヤ411(上位レイヤステップ)、参照信号生成部430(参照信号生成ステップ)、上りリンク信号生成部431(上りリンク信号生成ステップ)、送信部432−1〜432−T(送信ステップ)、送信アンテナ433−1〜433−Tを備える。また、端末装置400−1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。なお、Rは受信アンテナ数を表す。また、送信アンテナ数はTとしており、基地局装置400−1と同じ本数としているが、本発明はこれに限らず、端末装置と基地局装置のアンテナ本数は異なってよい。なお、図6における端末装置400−2は、干渉抑圧機能を有さない端末装置とすると、端末装置400−2は端末装置400−1から信号検出部406を除いた構成となる。以下、第1の実施形態の端末装置200−1(図3)と異なる機能を有する部位を主にして説明する。
受信部402−1乃至402−Rは、受信アンテナ401−1乃至401−Rを介して、基地局装置300−1が送信アンテナ412−1乃至412−Tから送信した信号を受信する。また、受信部402−1乃至402−Rは、受信アンテナ401−1乃至401−Rを介して、基地局装置300−2が送信アンテナ312−1乃至312−Tから送信した信号を受信する。すなわち、受信部402−1にとって、基地局装置300−1が送信した信号は所望信号となり、隣接する基地局装置300−2が送信した信号は干渉信号となる。この後者の信号がセル間干渉となる。
制御信号検出部407は、時間周波数変換後の信号に含まれる制御チャネルを抽出し、復調用制御情報、補助制御情報を取得する(図7のS212、図8のS315)。制御信号検出部407は、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる情報であって、端末装置400−1を構成する各部位の機能を実現するために必要な情報を、各部位に通知する。
チャネル推定部405は、時間周波数変換後の信号に含まれるCRS、CSI−RS等の参照信号を用いて、受信品質測定(図7のS207)を行う。また、チャネル推定部405は、CRS、CSI−RS、DM−RS等の参照信号を用いて、チャネル推定(S213)を行う。チャネル推定部405は、基地局装置300−1の信号の前記受信品質測定及びチャネル推定値を推定する。また、チャネル推定部405は、基地局装置300−2の信号のチャネル推定値を推定する。ここで、チャネル推定部405は、当該推定に際し、復調用制御情報、補助制御情報に含まれるポート番号情報を用いることもできる。また、チャネル推定部405は、当該推定に際し、補助制御情報に含まれる複信方式に関する情報を用いることができる。これにより、チャネル推定部405は、上りリンクの参照信号か下りリンクの参照信号かの区別を判断しつつ、チャネル推定に用いる参照信号のリソース、符号系列を、知ることができる。
信号検出部406は、自局宛に送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。また、信号検出部406は、隣接する基地局により送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。ここで、信号検出部406は、当該検出に際し、前記チャネル推定値、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるランク数を示す情報を用いることができる。また、信号検出406は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる送信モードに関する情報を用いることができる。また、信号検出部406は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるスケジューリング情報を用いることができる。また、信号検出部406は、復号部410−1乃至410−Sからフィードバックされる復号結果を信号検出に用いることができる。また、信号検出406は、当該検出に際し、補助制御情報に含まれる複信方式に関する情報を用いることができる。
信号検出部406は、空間多重されて受信した基地局装置300−1及び基地局装置300−2の送信信号を、最尤検出、干渉キャンセルを用いて信号分離する。例えば、図5に記載の逐次型干渉キャンセラを干渉除去機能として用いることができる。
例えば、図5の干渉除去機能を有する信号検出部406は、前記復調用制御情報及び前記補助制御情報に含まれるランク数を示す情報、送信モードに関する情報を用いて、ストリーム数Dを取得することができる。例えば、図6の通信システムでは、基地局装置300−1が端末装置400−1に送信する信号のストリーム数と基地局装置300−2が端末装置400−2に送信する信号のストリーム数の合計となる。また、図5の干渉除去機能を有する信号検出部406は、基地局装置300−1及び基地局装置300−2の送信信号に対するデータ変調シンボルレプリカを生成する際に、前記復調用制御情報及び前記補助制御情報に含まれるMCS情報を取得することができる。また、図5の干渉除去機能を有する信号検出部406は、基地局装置300−1及び基地局装置300−2の送信信号に対するデータ変調シンボルレプリカを生成する際に、前記補助制御情報に含まれる複信方式に関する情報を取得することができる。これにより、隣接セルの送信信号(セル間干渉)の復調・復号結果を用いて自局宛の信号を検出・復調・復号できる。
復調部408−1〜408−Sは、信号検出部406から入力された信号に対して復調処理を行い、ビット対数尤度比(LLR:Log Likelihood Ratio)を算出する。復調部408−1〜408−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報を用いることができる。
デスクランブル部409−1〜409−Sは、基地局装置で行われ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算出する。デスクランブル部409−1〜409−Sは、前記復調用制御情報、補助制御情報を用いることができる。
復号部410−1〜410−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及び各種制御データ(端末能力情報要求、伝搬路品質情報等通知要求等)を算出し、上位レイヤ411へ出力する。なお、上位レイヤ411は、前記復調処理、デスクランブル及び復号処理のための制御情報(自局及び他局に施されたMCS情報等)を各部に通知することができる。ここで、復号部410−1〜410−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報を用いることができる。
上位レイヤ411は、端末能力情報要求に対して、自局の端末能力情報を上りリンク信号生成部431へ出力する。上位レイヤ411は、伝搬路品質情報等通知要求に対して、伝搬路品質情報等を上りリンク信号生成部431へ出力する。また、上位レイヤ411は、復号部410−1〜410−Sが出力する情報データを取得する。
端末装置400−1は、信号を送信する機能も有する。参照信号生成部430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431は、前記端末能力情報、伝搬路品質情報、隣接セル干渉情報等を含む信号を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431の出力は、送信部432−1〜432−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433−1〜433−Tから送信される。
以上のように、第2の実施形態の通信システムでは、端末装置は、隣接する基地局装置が送信した信号に関する情報である補助制御情報の通知を受ける。このため、端末装置は、この補助制御情報を用いて他セル間干渉を抑圧できる。このため、通信システムにおけるフィードバック情報量の制限による影響を軽減しつつ、ユーザ間干渉を抑圧し、周波数利用効率を向上させることができる。
(第3の実施形態)
本実施形態における通信システム、基地局装置の構成及び端末装置の構成は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様である。本実施形態では、第1の実施形態における基地局装置(基地局装置100−1)及び第2の実施形態における基地局装置(基地局装置300−1、300−2)を基地局装置と称する。また、本実施形態では、第1の実施形態における端末装置(端末装置200−1、200−2)及び第2の実施形態における端末装置(端末装置400−1、400−2)を端末装置と称する。したがって、本実施形態では、端末装置は、上位レイヤにおいて端末能力情報(本実施形態では干渉抑圧能力と称する)を生成し、基地局装置に通知(転送、シグナル)する。基地局装置は、受信部において干渉抑圧能力を受信し、補助制御情報を生成し、送信部を介して端末装置に通知する。端末装置は、基地局装置から通知された補助制御情報を用いて、ユーザ間干渉及びセル間干渉を抑圧する。本実施形態では、干渉抑圧能力の通知方法を開示する。
また、本実施形態における通信システムは、端末装置間で通信を行う通信システムにも適用可能である。したがって、本実施形態における基地局装置は、送信する機能を備える装置であればよく、通信装置とも称される。
図11は、第3の実施形態に係る通信システムにおける基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。基地局装置(EUTRAN:Evolved Universal Terrestrial Radio Access Networkでもよい)は、UE能力問い合わせ(UE Capability Enquiry)を通知する(S501)。例えば、UE能力問い合わせは、RRC(Radio Resource Control Signaling)シグナリング等を通じて、通知される。
端末装置は、UE能力情報(UE Capability Information、端末装置ケイパビリティ情報、UEケイパビリティ情報)を通知する(S502)。UE能力情報は、端末装置が利用できる機能に関する情報である。例えば、UE能力情報は、RRCシグナリング等を通じて、通知される。
なお、UE能力情報は、機能グループ指標(FGI:Feature Group Indicators)として通知されてもよい。なお、例えば、機能グループ指標は、UEに実装されなければならない(実装必須の)全機能の中から、一部の機能に関して、機能の1つまたは複数の機能からなるグループ単位でテストが完了しているか否かを示す指標である。
S502において、端末装置は、UE能力情報に干渉抑圧能力を含めて通知してもよい。干渉抑圧能力は、端末装置において干渉を抑圧する能力を示す情報であり、例えば、干渉抑圧機能の有無、干渉抑圧方式、干渉レイヤの最大数、受信可能な端末情報の最大数等である。干渉抑圧機能の有無は、端末装置が干渉を抑圧するための機能を備えるか否かを示す情報であり、例えば、端末装置がNAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression)等の機能をサポートしているか否かを示してもよい。干渉抑圧方式は、干渉抑圧機能として用いられる受信処理の方式を示す情報であり、例えば、IRC(Interference Rejection Combining)、逐次型干渉キャンセラ(SIC:Successive Interference Canceller)、MLD(Maximum Likelihood Detection)等である。また、干渉抑圧方式は、線形方式、非線形方式のような分類でもよい。干渉レイヤの最大数は、端末装置が抑圧可能な干渉信号のレイヤ数である。受信可能な端末情報の最大数は、端末装置が受信可能な補助制御情報の最大数である。また、受信可能な端末情報は、端末装置が補助制御情報を受信可能か否か、を示す情報としてもよい。なお、端末装置は、UE能力情報に1つの干渉抑圧能力を含めてもよいし、複数の干渉抑圧能力を含めてもよい。
また、S502において、端末装置は、UE能力情報に含まれるUEカテゴリ(UE Category)に、干渉抑圧能力を含めて通知してもよい。
図12は、第3の実施形態におけるUEカテゴリの第1の構成例である。図12において、AはUEカテゴリ番号、A1からA4はそれぞれカテゴリAのUEにおける各情報である。具体的には、A1はカテゴリAのUEにおける1TTI(Transmission Time Interval)で受信されたDL(ダウンリンク)−SCHトランスポートブロックビットの最大数、A2はカテゴリAのUEにおける1TTIで受信されたDL(ダウンリンク)−SCHトランスポートブロックの最大ビット数、A3はソフトチャネルビットの合計数、A4はカテゴリAのUEのDLにおける空間多重のためにサポートされるレイヤの最大数である。例えば、図12を用いて、カテゴリ1〜カテゴリ8は、干渉抑圧機能を備えない端末装置のカテゴリとし、カテゴリ9以降は、干渉抑圧機能を備える端末装置のカテゴリとしてもよい。このように、新たにUEカテゴリ番号を定義し、UEカテゴリに干渉抑圧能力を含めてもよい。なお、追加されるUEカテゴリ番号の数は、1つでもよいし複数でもよい。
図13は、第3の実施形態におけるUEカテゴリの第2の構成例である。図13において、項目Bは干渉抑圧能力、B1からB8はそれぞれ各カテゴリ番号のUEにおける干渉抑圧能力の値である。例えば、項目Bが受信可能な端末情報の最大数である場合、各カテゴリ番号のUEにおける値(B1からB8)を図14のように定義してもよい。図14において、カテゴリ1のUEの受信可能な端末情報の最大数は0である。端末装置は受信可能な端末情報の最大数を0に設定することによって、補助制御情報を受信することができない旨を示すことができる。このように、UEカテゴリの項目として干渉抑圧能力を定義し、UEカテゴリに干渉抑圧能力を含めることによって、UEカテゴリ番号に干渉抑圧能力を対応させることができる。なお、追加されるUEカテゴリの項目の数は、1つでもよいし複数でもよい。
図15は、第3の実施形態におけるUEカテゴリの第3の構成例である。図15において、CはUEカテゴリ番号、項目Dは干渉抑圧能力、C1からC13はそれぞれカテゴリ番号C及び項目Dにおける各情報である。図15に示すように、UEカテゴリ番号と干渉抑圧能力の項目の両方を定義し、UEカテゴリに干渉抑圧能力を含めてもよい。なお、追加されるUEカテゴリ番号及びUEカテゴリの項目の数は、それぞれ1つでもよいし複数でもよい。
また、基地局装置は、端末装置から通知された干渉抑圧能力に基づいて、各処理を行ってもよい。例えば、基地局装置は、干渉抑圧機能の有無、干渉抑圧方式、干渉レイヤの最大数等に基づき、スケジューリングを行ってもよい。また、基地局装置は、受信可能な端末情報の最大数に基づき、補助制御情報として生成される他の端末装置の数を受信可能な端末装置の最大数以下にしてもよい。
以上のように、第3の実施形態の通信システムでは、端末装置は、基地局装置に対して、干渉抑圧能力をUE能力情報やUEカテゴリに含めて通知する。また、基地局装置は、各端末装置の干渉抑圧能力を把握し、適切な処理を行うことができるため、伝送特性を向上させることができる。したがって、通信システムにおけるフィードバック情報量の制限による影響を軽減しつつ、ユーザ間干渉及びセル間干渉を抑圧し、周波数利用効率を向上させることができる。
(第4の実施形態)
無線通信システムにおける複信方式には、主に時間分割複信(TDD;Time Division Duplex)と周波数分割複信(FDD;Frequency Division Duplex)がある。無線通信システムにおいて、これらの複信方式が混在することが検討されている。上記混在する状況で干渉除去/抑圧を適用する場合、端末装置は、干渉となる信号の複信方式がわからないため、かかる干渉を除去することが困難となる。また、各セルがTDDで伝送するセルラ環境について、各セルによって、あるフレームにおいて上りリンク伝送に割当てられるリソースと下りリンク伝送に割当てられるリソースの割合もしくはリソースの構成が異なる場合がある。この場合において、端末装置は、干渉となる信号が上りリンク信号か下りリンク信号かわからないため、干渉を除去することが困難となる。
本実施形態は、このような事情において、セル間干渉を抑圧し、周波数利用効率を向上させることを可能とする端末装置、基地局装置、通信システム、受信方法、送信方法及び通信方法である。
本実施形態の一態様に係る端末装置は、制御チャネルと空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛以外に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて空間多重された前記データ信号を分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部とを、備え、前記補助制御情報には上りリンク信号又は下りリンク信号の送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
また、上記の端末装置において、前記送信フレームフォーマットは、当該端末装置が帰属する通信システムにおける送信フレームフォーマット番号であってもよい。
また、上記の端末装置において、前記送信フレームフォーマットは、当該送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのビットマップであってもよい。
また、上記の端末装置において、前記送信フレームフォーマットは、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのうち、上りリンク信号が割り当てられたサブフレーム又は下りリンク信号が割り当てられたサブフレームの何れかの情報であってもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、ランク数を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記補助制御情報には、ポート番号を示す情報を含んでいてもよい。
また、上記の端末装置において、前記受信部は、自局宛に送信された信号と、当該信号と複信方式が異なる自局宛以外に送信された信号を受信するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記受信部は、自局宛に送信された信号と、当該信号と送信フレームフォーマットが異なる自局宛以外に送信された信号を受信するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて空間多重されたデータ信号を分離するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記信号検出部は、前記復号結果を用いて、受信部が受信した受信信号レプリカを生成するレプリカ生成部と、前記受信信号レプリカを前記受信部から出力される前記データ信号チャネルから減算する干渉除去部と、を備えていてもよく、前記レプリカ生成部は、少なくとも自局宛以外に送信された上りリンク信号の受信信号レプリカを生成するように構成されていてもよい。
また、上記の端末装置において、前記信号検出部は、最尤検出するように構成されていてもよい。
本実施形態の他の一態様に係る基地局装置は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナと、を備え、前記補助制御情報には、送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
また、上記の基地局装置において、前記送信フレームフォーマットは、当該端末装置が帰属する通信システムにおける送信フレームフォーマット番号であってもよい。
また、上記の基地局装置において、前記送信フレームフォーマットは、当該送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのビットマップであってもよい。
また、上記の基地局装置において、前記送信フレームフォーマットは、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのうち、上りリンク信号が割り当てられたサブフレーム又は下りリンク信号が割り当てられたサブフレームの何れかの情報であってもよい。
また、本実施形態の他の一態様に係る通信システムは、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成部と、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピング部と、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部の出力を送信する送信アンテナとを備える基地局装置と、制御チャネルと、空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信部と、前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛以外に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを抽出する制御信号検出部と、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて空間多重された前記データ信号を分離する信号検出部と、前記信号検出部が出力した信号を復号する復号部とを備える端末装置と、を有し、前記補助制御情報には上りリンク信号又は下りリンク信号の送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
また、本実施形態の他の一態様に係る受信方法は、制御チャネルと、空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信ステップで得られるデータ信号チャネルのうち自局宛以外に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて空間多重された前記データ信号を分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップが出力した信号を復号する復号ステップとを有し、前記補助制御情報には上りリンク信号又は下りリンク信号の送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
また、本実施形態の他の一態様に係る送信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップの出力を送信する送信ステップと、を有し、前記補助制御情報には、送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
また、本実施形態の他の一態様に係る通信方法は、ある端末装置に対して該端末装置宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と、該端末装置以外の端末装置宛に送信された信号に関する送信パラメータである補助制御情報を含む制御チャネルを生成する制御信号生成ステップと、複数の端末装置宛のデータ信号チャネルを空間多重するレイヤにマッピングするレイヤマッピングステップと、前記制御チャネルと前記データ信号チャネルを無線リソースにマッピングするリソースマッピングステップと、前記リソースマッピングステップの出力を送信する送信ステップと、を有する送信方法と、制御チャネルと、空間多重されたデータ信号チャネルとを受信する受信ステップと、前記受信ステップで得られたデータ信号チャネルのうち自局宛に送信された信号の送信パラメータである復調用制御情報と前記受信部から出力されるデータ信号チャネルのうち自局宛以外に送信された信号の送信パラメータである補助制御情報とを抽出する制御信号検出ステップと、参照信号を用いてチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、前記復調用制御情報、前記補助制御情報及び前記チャネル推定値を用いて空間多重された前記データ信号を分離する信号検出ステップと、前記信号検出ステップで得られた信号を復号する復号ステップと、を有する受信方法と、を有し、前記補助制御情報には上りリンク信号又は下りリンク信号の送信フレームフォーマットに関する情報を含む。
図16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。図16は、基地局装置1100−1(マクロセル基地局、第1の基地局装置ともいう)のカバレッジ1100−1a(マクロセル)と、基地局装置1100−1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の基地局装置ともいう)である基地局装置1100−2のカバレッジ1100−2a(ピコセル、フェムトセル、スモールセル等)とが重複するように各基地局が配置されている。カバレッジとは、基地局装置が端末装置と接続可能な範囲を表し、通信エリアともいう。また、各基地局装置にはそれぞれ1台の端末装置が接続されており、基地局装置1100−1には端末装置1200−1が接続されており、基地局装置1100−2には端末装置1200−2が接続されている。また、基地局装置1100−1と基地局装置1100−2はバックホール回線で接続されており、光ファイバやX2インターフェースのような有線を用いて接続してもよいし、リレー基地局のような無線を用いてもよい。
基地局装置1100−2は、その基地局装置に接続する端末装置1200−2に対して、時間分割複信(TDD;Time Division Duplex)を用いて上りリンク信号と下りリンク信号を伝送する。図16では、TDDにおいて、端末装置1200−2が基地局装置1100−2に上りリンク信号を伝送している場合の例である。基地局装置1100−1の下りリンク信号rr11−dが基地局装置1200−2における送受信信号と同一の周波数帯を用いた場合、端末装置1200−2が基地局装置1100−1に送信する上りリンク信号は、端末装置1200−1が下りリンク信号rr11−dの受信時において、セル間干渉となる(rr12−u)。
なお、基地局装置1100−1における複信方式は、周波数分割複信(FDD;Frequency Division Duplex)であってもよいし、時間分割複信であってもよい。
図17は、本実施形態に係る通信システムの構成を示す別の概略図である。図17において、図16と同様の基地局装置及び端末装置には、同じ符号を付している。図17は、TDDにおいて、基地局装置1100−2が端末装置1200−2に下りリンク信号を伝送している場合の例である。基地局装置1100−1の下りリンク信号rr11−dが基地局装置1100−2における送受信信号と同一の周波数帯を用いた場合、基地局装置1100−2が端末装置1200−2に送信する下りリンク信号は、端末装置1200−1が下りリンク信号rr11−dの受信時において、セル間干渉となる(rr12−d)。
なお、図16及び図17では、マクロセル基地局と小電力基地局でマルチセルを構成している例であるが、本発明はこれに限らず、マクロセル基地局のみでマルチセルを構成してもよいし、小電力基地局のみでマルチセルを構成してもよい。以下の説明でも同様である。
また、図16には1つの小電力基地局(基地局装置1100−2)のみ記載しているが、本発明はこれに限らず、基地局装置1100−1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16では、基地局装置に接続する端末装置は1台であるが、本発明はこれに限らず、複数の端末装置が基地局装置に接続する場合も本発明に含まれる。
また、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よい。また、マクロセル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よい。
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、本発明は、マルチセル環境であれば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、マクロセル、ピコセル、フェムトセル、スモールセル等)、基地局装置の種類等は本実施形態に限定されない。
図18は、本実施形態に係る通信システムにおける基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。図18は、図16及び図17に記載の通信システムにおいて、端末装置1200−1が基地局装置1100−1と無線接続し、下りリンクのデータ送信を行う処理についての説明である。
端末装置1200−1は、基地局装置1100−1と無線接続(例えば、RRC Conection establish)を確立する(SS101)。端末装置1200−1は、基地局装置1100−1と同期を確立し(例えば、Syncronization Signalによるフレーム同期、シンボル同期)、報知チャネル(例えば、Physical Broadcast Channel)により基地局装置1100−1におけるシステム帯域幅、システムフレーム番号、送信アンテナ数等の基本的なシステム情報(例えば、MIB;Master Information Blockとも呼ばれる)を取得する。基地局装置1100−1は、前記報知チャネルに、複信方式(時間分割複信TDD、周波数分割複信FDD)に関する情報を含めることができる。基地局装置1100−1は、前記報知チャネルに、送信フレームフォーマットに関する情報(後述)を含めることができる。
次に、基地局装置1100−1は、無線接続を確立した端末装置1200−1に対して、端末能力情報を要求する(SS102)。端末装置1200−1は、端末能力情報の要求(SS102)を受けると、その端末能力情報を基地局装置1100−1に通知する(SS103)。例えば、端末能力情報は、LTE等においては、UE capability Informationで代替することができる。端末能力情報として、その端末装置が利用できる機能に関する情報を含めることができる。また、端末能力情報として、端末装置のカテゴリを含めることができる。
例えば、端末装置1200−1は、端末能力情報として、干渉抑圧機能(或いはキャンセル機能)を有する旨の情報を基地局装置1100−1に通知することができる。例えば、端末装置1200−1は、端末能力情報として、自装置が、干渉抑圧機能を有する端末カテゴリに属することを基地局装置1100−1に通知することができる。なお、前記干渉抑圧機能を有する旨の情報は、さらに、干渉抑圧方法、等によって複数に区分けすることもできる。例えば、線形型干渉抑圧機能を有する旨の情報と非線形型干渉抑圧機能を有する旨の情報に区分けして定義することができる。
また、端末装置1200−1は、端末能力情報として、ネットワークによるアシスト(例えば、物理層より上位層に関する他セルや他端末装置に関する情報を共有)の機能を備えている旨の情報を基地局装置1100−1に通知することができる。また、端末装置1200−1は、端末能力情報として、その端末装置が対応可能なリリース(例えば、規格のバージョン)を基地局装置1100−1に通知することができる。
また、端末装置1200−1は、基地局装置1100−1に対して、端末装置1200−1と基地局装置1100−1間の下りリンク送信パラメータ決定のために必要な情報を報告する(SS103)。下りリンク送信パラメータ決定のために必要な情報としては、伝搬路品質情報(CQI;Channel Quality Information)、ランク数(例えば、RI;Rank Indicator)、プレコーディング(例えば、PMI;Precoding Matrix Indicator)などである。伝搬路品質情報は、前記受信品質自体でもよいし、受信可能なMCS(Modulation and Coding Scheme)情報等により予め当該通信システムで規定されたコードブックでもよい。なお、端末装置は、前記各報告(SS103)は、異なるタイミング、異なる報告間隔とすることができる。また、端末装置1200−1は、上記報告のために必要な受信品質測定を、基地局装置1100−1から送信される参照信号等(例えば、CRS、CSI−RS)により行うことができる。
次に、基地局装置1100−1は、隣接セルの基地局装置1100−2に対して、隣接セル制御情報通知を要求する(SS104)。隣接セル制御情報としては、隣接セルの基地局装置の送信フレームフォーマット情報が含まれる。当該送信フレームフォーマットは、当該通信システムで予め決めることができる。また、隣接セル制御情報として、セルID、スケジューリング情報、MCS情報、ランク数を示す情報、ポート番号を示す情報(アンテナ番号を示す情報)、送信モードを示す情報(プレコーディング、送信ダイバーシチ等)、送信電力を示す情報(データ信号チャネル、参照信号、制御チャネル相互の電力比等)、チャネル情報を推定するために用いる隣接セルの参照信号(CRS等)に関する情報(参照信号のスケジューリング情報、その参照信号の符号系列等)、複信方式に関する情報を含めることができる。
前記隣接セル制御情報要求(SS104)を受けた基地局装置1100−2は、その要求に従って、自局のセル制御情報を通知する(SS105)。なお、前記隣接セル制御情報通知要求(SS104)及び隣接セル制御情報通知(SS105)はバックホール回線を用いることができる。
図19は、送信フレームフォーマットの一例である。図19は、TDDにより上りリンク及び下りリンク伝送を行う場合の送信フレームフォーマットである。図19の各フレームフォーマットは、10個のサブフレーム(#0〜#9)で構成され、上りリンク信号と下りリンク信号を割り当てるサブフレームの割合、位置が異なる。図19において、Downlinkは、TDDにおける下りリンクの信号が割当てられるサブフレームである。Uplinkは、TDDにおける上りリンクの信号が割当てられるサブフレームである。Guardは、前記上りリンクの信号と前記下りリンク信号とが干渉しないためのサブフレームである。TDDにより端末装置1200−2と上りリンク及び下りリンク伝送を行う基地局装置1100−2は、図19の送信フレームフォーマットのうち自局の送信フレームフォーマットに関する情報を、前記隣接セル制御情報に含めることができる。前記基地局装置1100−2は、送信フレームフォーマットに関する情報を、自局の送信フレームフォーマット番号とすることができる。前記基地局装置1100−2は、送信フレームフォーマットに関する情報を、送信フレームフォーマットのビットマップ(送信フレームフォーマットを構成するサブフレームが上りリンクに割当られるか下りリンクに割当られるかの情報)とすることができる。
図18に戻り、基地局装置1100−1は、端末装置1200−1に送信する下りリンクにおけるパラメータを決定する(SS106)。基地局装置1100−1は、端末装置1200−1から通知された端末能力情報及び伝搬路品質情報等並びに隣接セル制御情報等を用いて、端末装置1300−1のための送信パラメータを決定する。送信パラメータとして、送信信号のスケジューリング、MCS、ランク数、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等)を含めることができる。また、基地局装置1100−1は、前記送信パラメータが含まれる制御チャネルを生成する(SS106)。また、基地局装置1100−1は、前記制御チャネルに、隣接基地局装置1100−2に関する情報(補助制御情報)を含めることができる。
次に、基地局装置1100−1は、端末装置1200−1に復調用制御情報を含む制御チャネルを送信する(SS107)。復調用制御情報は、端末装置1200−1が自局宛に送信された信号(所望信号)を復調、復号するために必要な制御情報である。復調用制御情報として、自局宛データ信号における前記送信パラメータが含まれる。
また、基地局装置1100−1は、端末装置1200−1に対して、補助制御情報を含む制御チャネルを送信する(SS107)。補助制御情報として、隣接セル制御情報を含めることができる。
基地局装置1100−1は、前記隣接制御情報に含まれるフレームフォーマット情報を、送信フレームフォーマット番号とすることができる。また、基地局装置1100−1は、前記隣接制御情報に含まれるフレームフォーマット情報を、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのビットマップとすることができる。また、基地局装置1200−1は、前記隣接制御情報に含まれるフレームフォーマット情報を、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのうち、上りリンク信号が割り当てられたサブフレーム又は下りリンク信号が割り当てられたサブフレームの何れかの情報とすることができる。
なお、前記復調用制御情報、前記補助制御情報は、LTE等におけるPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)、EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel)、PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)に含めることができる。
最後に、前記復調用制御情報、前記補助制御情報の通知を受けた端末装置は、これらの情報を用いて、自局宛のデータ信号を検出する(SS108)。
図20は、本実施形態における基地局装置1100−1の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置1100−1は、上位レイヤ1101(上位レイヤステップ)、符号化部1102−1〜1102−S(符号化ステップ)、スクランブル部1103−1〜1103−S(スクランブルステップ)、変調部1104−1〜1104−S(変調ステップ)、レイヤマッピング部1105(レイヤマッピングステップ)、プレコーディング部1106(プレコーディングステップ)、参照信号生成部1107(参照信号生成ステップ)、制御信号生成部1108(制御信号生成ステップ)、リソースマッピング部1109−1〜1109−T(リソースマッピングステップ)、OFDM信号生成部1110−1〜1110−T(OFDM信号ステップ)、送信部1111−1〜1111−T(送信ステップ)、送信アンテナ部1112−1〜1112−T、受信アンテナ部1130−1〜1130−R、受信部1131−1〜1131−R(受信ステップ)、報告情報検出部1132(報告情報検出ステップ)を備える。ここで、S、T、Rはそれぞれ、ストリーム数、送信アンテナ数、受信アンテナ数を表す。なお、上記基地局装置1100−1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を有する。
基地局装置1100−1は、受信アンテナ部1130−1乃至1130−Rを介して、端末装置1200−1の上りリンク信号を受信する。前記上りリンク信号には、情報データ及び制御情報を伝送するデータ信号チャネル(例えば、LTE等では、上りリンク共通チャネルPUSCH;Physical Uplink Shared Channel)及び制御情報を送信する制御チャネル(例えば、LTE等では、上りリンク制御チャネルPUCCH;Physical Uplink Control Channel)が含まれる。
受信部1131−1乃至1131−Rは、受信アンテナ部1130−1乃至1130−Rが受信した信号を信号検出処理等のデジタル信号処理が可能な周波数帯へダウンコンバート(無線周波数変換)し、さらにスプリアスを除去するフィルタリング処理を行ない、フィルタリング処理した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換(Analog to Digital変換)を行なう。また、受信部1131−1乃至1131−Rは前記デジタル信号を用いて復調処理及び復号処理等を行なう。これにより、上りリンク信号から上述の各種信号(データ信号チャネル、制御チャネル等)を取得することができる。なお、受信部1131−1乃至1131−Rは、上りリンクの伝送方式に応じて、復調処理及び復号処理等を行うことができる。
報告情報検出部1132は、接続する端末装置からフィードバック(図18のSS101.SS103)された制御チャネルを検出し、上位レイヤ1101へ出力する。前記チャネルに含まれる制御情報には、端末装置が送信する基地局装置と端末装置間の無線接続確立に必要な情報(例えば、RRC Connection Request、RRC Connection Setup Complete等)、端末能力情報(例えば、UE Capbility Infomation)、伝搬路品質情報報告(CQI report;Channel Quality Information report)等が含まれる。
上位レイヤ1101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1101は、基地局装置1100−1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。
上位レイヤ1101は、端末装置1200−1に送信する情報データ及び制御情報を生成する。前記制御情報には、端末装置1200−1に送信する下りリンク信号の送信パラメータ(図18のSS106)が含まれる。上位レイヤ1101は、報告情報検出部1132が出力した制御チャネルに含まれる端末能力情報、伝搬路品質情報報告、隣接セル制御情報等を考慮して、基地局装置1100−1から端末装置1200−1への下りリンク送信パラメータ(MCS、ランク数、スケジューリング、ポート番号、送信モード(プレコーディング、送信ダイバーシチ等))を決定する(図18のSS106)。また、前記制御情報には、隣接する基地局装置1100−2の制御情報(補助制御情報)が含まれる。
前記MCSは、基地局装置1100−1が各端末装置に送信する情報データに施される変調符号化方式である。データ変調処理は、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)等である。誤り訂正符号においては、その符号化率である。
前記ランク数は、基地局装置1100−1が各端末装置に送信する信号の空間多重数である。上位レイヤ1101は、複数の端末装置を空間多重して送信する場合(MU−MIMO)、その端末中に干渉抑圧機能を有する旨の通知を受けた端末装置が含まれるとき、干渉抑圧機能を有する旨の通知を受けた端末装置に送信する信号のランク数を上限として、各端末装置の空間多重数を決定することが望ましい。
前記ポート番号は、基地局装置1100−1が、各端末装置への送信信号をどのアンテナポートから送信するかを示すものである。
上位レイヤ1101は、前記スケジューリングとして、各端末装置に送信する下りリンクデータ信号チャネル、制御チャネル、参照信号等をマッピングするリソースを決定する。リソースとは、時間と周波数で定義される割り当て単位である。例えば、3GPPでは、1OFDMシンボルと1サブキャリアで定義されるリソースエレメントと、14OFDM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等がある。また、リソースブロックはユーザ配置の最小単位である。
符号化部1102−1〜1102−Sは、上位レイヤ1101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い、符号化ビット(コードワードともいう)を生成する。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1102−1〜1102−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1102−1〜1102−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1102−1〜1102−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。また、前記誤り訂正符号化は、前記MCSの符号化率に基づいて行われる。
スクランブル部1103−1〜1103−Sは、符号化部1102−1〜1102−Sから入力されたコードワードに対して、基地局装置のセルIDに基づいたスクランブルを行う。なお、前記制御情報には、スクランブルのパターンに関する情報を当然に含めることができる。
変調部1104−1〜1104−Sは、入力されたスクランブル後のコードワードをデータ変調シンボルにマッピングする。なお、データ変調処理は、前記MCSの変調多値数に基づいて行われる。なお、変調部1104−1〜1104−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。このインターリーブパターンに関する情報を、前記制御情報に当然に含めることができる。
レイヤマッピング部1105は、変調部1104−1乃至1104−Sから入力されたデータ変調シンボルを空間多重のためにレイヤマッピングする。レイヤマッピング数は、上位レイヤ1101が決定した各端末装置のランク数に従う。例えば、LTE等では最大で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。
参照信号生成部1107は、参照信号を生成し、プレコーディングを行う参照信号をプレコーディング部1106へ出力する。プレコーディングを行う参照信号とは、例えば、復調用参照信号(DM−RS:DeModulation Reference Signal)である。また、参照信号生成部1107は、プレコーディングしない参照信号をリソースマッピング部1109−1〜1109−Tへ出力する。プレコーディングしない参照信号とは、例えば、セル固有参照信号(CRS:Cell Specific Reference Signal)、あるいは測定用参照信号(CSI−RS:CSI−Reference Signal)である。
プレコーディング部1106は、前記レイヤマッピング部1106の出力に対して、上位レイヤ1101が決定した前記プレコーディングマトリックスを乗算し、各送信アンテナポートの信号を生成する。前記プレコーディングマトリックスは、端末装置毎に決めることができる。
なお、基地局装置1100−1は前記プレコーディングを省略することもできる。この場合、前記レイヤマッピング部1106の出力は、リソースマッピング部1109−1〜1109−Tへ直接入力される。
制御信号生成部1108は、上位レイヤ1101から入力された制御情報を用いて各端末装置に送信する制御チャネルを生成する。前記制御チャネルとして、例えば、PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)、EPDCCH(Enhance Physical Downlink Control CHannel)、RRC(Radio Resource Control:無線リソース制御)シグナリング等を用いることができる。RRCシグナリングは、PBCH、PDSCHに含まれているL3層の制御信号であり、PDCCHと比較して、送信できる情報量が多く、誤りに強いものの、頻繁には送信しないシグナリングである。また、前記制御信号生成部1108は、同期信号、報知チャネルを生成する。
制御信号生成部1108は、前記復調用制御情報を含む制御チャネルを生成する。また、制御信号生成部1108は、前記補助制御情報を含む制御チャネルを生成する。
リソースマッピング部1109−1〜1109−Tは、プレコーディング部106の出力、参照信号、制御チャネル等を前記スケジューリングに従ってリソースにマッピングする。リソースマッピング部1109−1〜1109−Tは、基地局装置1100−1が送信する端末装置に従って区分けされる。
また、リソースマッピング部1109−1〜1109−Tは、前記ポート番号情報に基づいて定められたリソースに、参照信号をマッピングすることができる。
リソースマッピング部1109−1〜1109−Tの出力は、OFDM(直交周波数分割多重:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号生成部1110−1〜1110−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1111−1〜1111−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1112−1〜1112−Tから送信される。
なお、基地局装置1100−2は、同様の構成を備えることができる。基地局装置1100−2において、TDDの送信フレームフォーマット(例えば図19)に基づいたスケジューリングに基づいて、リンクデータ信号チャネル、制御チャネル、参照信号等がマッピングされる。また、当該送信フレームフォーマットに基づいたタイミングで上りリンク信号及び下りリンク信号が送信される。
図21は、本実施形態における端末装置1200−1の構成を示す概略ブロック図である。端末装置1200−1は、干渉抑圧機能を有する端末装置である。端末装置1200−1は、受信アンテナ部1201−1〜1201−R、受信部1202−1〜1202−R(受信ステップ)、CP除去部1203−1〜1203−R(CP除去ステップ)、FFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)部1204−1〜1204−R(FFTステップ)、チャネル推定部1205(チャネル推定ステップ)、信号検出部1206(信号検出ステップ)、制御信号検出部1207(制御信号検出ステップ)、復調部1208−1〜1208−D(復調ステップ)、デスクランブル部1209−1〜1209−D(デスクランブルステップ)、復号部1210−1〜1210−D(復号ステップ)、IDFT部1212−1〜1212−D、上位レイヤ1211(上位レイヤステップ)、参照信号生成部1230(参照信号生成ステップ)、上りリンク信号生成部1231(上りリンク信号生成ステップ)、送信部1232−1〜1232−T(送信ステップ)、送信アンテナ1233−1〜1233−Tを備える。また、端末装置1200−1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。なお、Rは受信アンテナ数を表す。また、送信アンテナ数はTとしており、基地局装置1100−1と同じ本数としているが、本発明はこれに限らず、端末装置と基地局装置のアンテナ本数は異なってよい。ただし、Dは、自局宛信号の空間多重数と干渉信号の空間多重数の合計のストリーム数である。例えば、図16、17では、基地局装置1100−1のレイヤマッピング部1105の出力の系列数(空間多重数)と基地局装置1200−1のレイヤマッピング部1105の出力の系列数又は端末装置1200−2の上りリンク信号生成部1231の空間多重数の合計となる。
受信部1202−1乃至1202−Rは、受信アンテナ部1201−1乃至1201−Rを介して、基地局装置1100−1が送信アンテナ1112−1乃至1112−Tから送信した信号を受信する。また、受信部1202−1乃至1202−Rは、受信アンテナ部1201−1乃至1201−Rを介して、基地局装置100−2が送信した下りリンク信号又は端末装置1200−2が送信した上りリンク信号を受信する。すなわち、受信部1202−1にとって、基地局装置1100−1が送信した信号は所望信号となり、基地局装置1100−2と端末装置1200−2との間の上りリンク信号及び下りリンク信号が干渉信号となる。この後者の信号がセル間干渉となる。
また、受信部1202−1乃至1202−Rは、受信信号に対して受信周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。受信部1202−1〜1202−Rの出力は、CP除去部1203−1〜1203−Rでサイクリックプレフィックスの除去が行われ、FFT部1204−1〜1204−Rで時間周波数変換が行われる。
チャネル推定部1205は、CRS、CSI−RS、DM−RS、SRS等の参照信号を用いて、チャネル推定を行う。チャネル推定部1205は、基地局装置1100−1の信号のチャネル推定値を算出する。また、チャネル推定部1205は、基地局装置1100−2が送信した下りリンク信号又は端末装置1200−2が送信した上りリンクのチャネル推定値を算出することができる。ここで、チャネル推定部1205は、当該推定に際し、復調用制御情報、補助制御情報に含まれるポート番号情報を用いることもできる。また、チャネル推定部1205は、当該推定に際し、補助制御情報に含まれる複信方式、送信フレームフォーマット情報に関する情報を用いることができる。これにより、チャネル推定部1205は、上りリンクの参照信号か下りリンクの参照信号かの区別を判断しつつ、チャネル推定に用いる参照信号のリソース、符号系列を、知ることができる。
制御信号検出部1207は、時間周波数変換後の信号に含まれる制御チャネルを抽出し、復調用制御情報、補助制御情報を取得する(図18のSS108)。制御信号検出部1207は、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる情報であって、端末装置1200−1を構成する各部位の機能を実現するために必要な情報を、各部位に通知する。例えば、制御信号検出部1207は、補助制御情報に含まれる隣接セルの基地局装置の送信フレームフォーマットに関する情報を抽出し、信号検出部1206に入力する。これにより、信号検出部206は、基地局装置1100−2と端末装置1200−2間の上りリンク信号及び下りリンク信号の変調方式、伝送方式等に合わせて受信信号レプリカを生成することができるため(詳細は後述)、隣接セルの伝送方式に合わせて適切に干渉除去することができる。また、制御信号検出部1207は、補助制御情報に含まれる隣接セルの基地局装置の送信フレームフォーマットに関する情報を抽出し、IDFT部1212−1〜1212−Sに入力する。これにより、IDFT部1212−1〜1212−Sは、基地局装置1100−2と端末装置1200−2間の上りリンク信号及び下りリンク信号の伝送方式に合わせてIDFT処理の要否を判断することができるため、隣接セルの伝送方式に合わせて適切に干渉除去することができる。
制御信号検出部1207が出力する前記送信フレームフォーマットに関する情報は、送信フレームフォーマット番号とすることができる。これにより、信号検出部1206は、この送信フレームフォーマット番号から、送信フレームの上りリンク信号割当てリソースと下りリンク信号割当てリソースを把握することができる。
また、制御信号検出部1207が出力する前記送信フレームフォーマットに関する情報は、送信フレームフォーマットのビットマップとすることができる。これにより、信号検出部1206は、そのビットマップ自体から送信フレームの上りリンク信号割当てリソースと下りリンク信号割当てリソースを把握することができる。
また、これにより、信号検出部1206は、そのビットマップ自体から送信フレームの上りリンク信号割当てリソースと下りリンク信号割当てリソースを把握することができる。
送信フレームフォーマットに関する情報は、送信フレームフォーマットのうち上りリンク信号に関する情報又は下りリンク信号に関する情報とすることができる。これにより、信号検出部1206は、送信フレームの上りリンク信号割当てリソースと下りリンク信号割当てリソースを把握することができる。
信号検出部1206は、自局宛に送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。また、信号検出部1206は、自局宛以外に送信されたデータ信号チャネル及び制御チャネルを検出する。ここで、信号検出部1206は、当該検出に際し、制御信号検出部1207が出力する前記送信フレームフォーマットを示す情報を用いることができる。信号検出部1206は、当該検出に際し、報知チャネルに含まれる基地局装置1100−1の前記送信フレームフォーマットを示す情報を用いることができる。また、信号検出部1206は、当該検出に際し、前記チャネル推定値、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるランク数を示す情報を用いることができる。また、信号検出部1206は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれる送信モード情報を用いることができる。また、信号検出部1206は、当該検出に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるスケジューリング情報を用いることができる。また、信号検出部1206は、復号部1210−1乃至1210−Dからフィードバックされる復号結果を信号検出に用いることができる。
IDFT部1212−1〜1212−Dは、信号検出部1206から入力された信号が、DFT−Spread OFDM(Single Carrier−FDMA)である場合、その信号に対してIDFT処理を行う。一方、信号検出部1206から入力された信号が、例えば、OFDMAである場合、その信号に対しては、IDFT処理はされず、信号検出部1206の出力信号は、復調部1208−1〜1208−Dに直接入力される。
IDFT部1212−1〜1212−Sは、当該検出に際し、制御信号検出部207が出力する前記送信フレームフォーマットを示す情報を用いることができる。例えば、上りリンク信号がDFT-Spread OFDMである場合、前記送信フレームフォーマットを示す情報から上りリンク信号か否かを判断し、IDFT処理を実行するか否かを判断する。
信号検出部1206から出力される信号が自局宛の信号である場合又は自局宛以外の下りリンク信号である場合、当該信号は、IDFT部1212−1〜1212−DでのIDFT処理がスキップされ、復調部1208−1〜1208−Dに入力される。
復調部1208−1〜1208−Dは、IDFT部1212−1〜1212−D又は信号検出部206から入力された信号に対して復調処理を行い、ビット対数尤度比(LLR:Log Likelihood Ratio)を算出する。復調部1208−1〜1208−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報等を用いることができる。
デスクランブル部1209−1〜1209−Dは、基地局装置で行われ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算出する。デスクランブル部1209−1〜1209−Sは、前記復調用制御情報、補助制御情報を用いることができる。
復号部1210−1〜1210−Dは、コードワードのビット対数尤度比(復調後のビット対数尤度比)に対して誤り訂正復号を行い、自局宛に送信された情報データ及び各種制御データ(端末能力情報要求、伝搬路品質情報等通知要求等)の復号後のビット対数尤度比を算出し、上位レイヤ1211へ出力する。なお、上位レイヤ1211は、前記復調処理、デスクランブル及び復号処理のための制御情報(自局及び他局に施されたMCS情報等)を各部に通知することができる。ここで、復号部1210−1〜1210−Sは、復調処理に際し、前記復調用制御情報、補助制御情報に含まれるMCS情報を用いることができる。
また、復号部1210−1〜1210−Dは、コードワードのビット対数尤度比(復調後のビット対数尤度比)に対して誤り訂正復号を行い、自局宛以外に送信された情報データ及び各種制御データの復号後のビット対数尤度比を算出する。そして、復号部1210−1〜1210−Dは、自局宛又は自局宛以外の前記復号後のビット対数尤度比を信号検出部206にフィードバックすることができる。また、復号部1210−1〜1210−Dは、復号後のビット対数尤度比を硬判定したビット列を上位レイヤ1211や信号検出部1206へ出力してもよい。
上位レイヤ1211は、端末能力情報要求に対して、自局の端末能力情報を上りリンク信号生成部1231へ出力する。上位レイヤ1211は、伝搬路品質情報等通知要求に対して、伝搬路品質情報等を上りリンク信号生成部1231へ出力する。また、上位レイヤ1211は、復号部1210−1〜1210−Sが出力する情報データを取得する。
端末装置1200−1は、信号を送信する機能も有する。参照信号生成部1230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1231は、前記端末能力情報、伝搬路品質情報等を含む上りリンク信号を生成する。前記は、当該通信システムの伝送方式(例えば、SC−FDMAシンボルやOFDMAシンボルで構成された信号)に沿って変調される。上りリンク信号生成部1231の出力は、送信部1232−1〜1232−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1233−1〜1233−Tから送信される。
図22は、本実施形態における信号検出部1206の構成を示す概略ブロック図の一例である。図22の信号検出部1206は、干渉除去機能として、逐次型干渉キャンセラ(SIC;Successive Interference Cancellation)を備える場合のブロックである。信号検出部1206は、レプリカ生成部1251(レプリカ生成ステップ)、干渉除去部1252(干渉除去ステップ)、MIMO分離部1253(MIMO分離ステップ)から構成される。
レプリカ生成部1251は、チャネル推定部1205から入力されたチャネル推定値及び復号部1210−1〜1210−Sから入力されたLLRを用いて受信信号レプリカを生成する。受信信号レプリカとしては、端末装置1200−1が受信信号した信号のうち、当該端末装置1200−1にとって干渉となる信号のレプリカである。例えば、図16では、端末装置1200−2が送信した信号rr12−uが該当する。例えば、図17では、基地局装置1100−2が送信した信号rr22−dが該当する。干渉除去部1252は、FFT部1204−1〜1204−Rから入力された信号から前記受信信号レプリカを減算し、その結果を復調部1208−1〜1208−Sに出力する。なお、レプリカ生成部1251は、MIMO信号を受信した場合、アンテナ間干渉を除去するためのレプリカを受信信号レプリカに含めることができる。
ここで、端末装置1200−1の信号検出部1206に入力される第kサブキャリアにおける信号R(k)は、次式となる。ただし、Dについて、例えば、図16、17では、基地局装置1100−1のレイヤマッピング部1105の出力S(k)の系列数(空間多重数)と基地局装置1200−1のレイヤマッピング部1105の出力S(k)の系列数又は端末装置1200−2の上りリンク信号生成部1231の空間多重数の合計となる。また、行列Hは、プレコーディングを含む等価チャネル行列である。また、受信信号に含まれるDFT−Spread OFDMの信号については、行列Hは、IDFT処理を含む等価チャネル行列である。また、N(k)は雑音であり、Tは転置行列を表す。
干渉除去部1252はレプリカ生成部1251で生成した受信信号レプリカ(ストリームレプリカ)をFFT部の出力信号から減算する。i回目の繰り返し処理時において、n番目のストリーム(nは1・・・、D)を減算するときの干渉除去部の出力信号をR〜n、i(k)は以下の式となる。
ただし、R(k)はFFT出力、R^n、i(k)はi回目の繰り返し処理におけるn番目に除去するストリームの受信信号レプリカ、kはサブキャリアインデックスを示す。なお、R^1、0(k)=0となる。
干渉レプリカR^n、i(k)は、復号部1210−1〜1210−Sが出力するLLRを用いて生成したデータ変調シンボルレプリカとチャネル推定部1205が推定したチャネル推定値を用いて生成される。例えば、n番目のストリームの信号検出を行う場合、ストリーム1〜ストリーム(n−1)およびストリーム(n+1)〜ストリームDの受信信号レプリカを生成する。詳細には、i回目の繰り返し処理時において、i回目の繰り返し処理に生成したストリーム1〜ストリーム(n−1)のシンボルレプリカとi−1回目の繰り返し処理に生成したストリーム(n+1)〜ストリームDのシンボルレプリカとチャネル推定値を用いて干渉レプリカを生成する。i回目の繰り返し処理時におけるn番目のストリームに対する受信レプリカ生成部の出力信号をR^n、i(k)は以下の式となる。
ただし、Hu(k)はストリームuのチャネル推定値、S^u、i(k)はストリームuに対するi回目の繰り返し処理において生成した変調シンボルレプリカである。なお、i=0の場合(初回処理)、0回目の繰り返し処理ですでに生成したストリーム1〜ストリーム(n−1)のシンボルレプリカのみとチャネル推定値から受信信号レプリカを生成する。
図23は、本実施形態におけるレプリカ生成部1251の構成を示す概略ブロック図の一例である。レプリカ生成部1251は、スクランブル部1271−1〜1271−D(スクランブルステップ)、シンボルレプリカ生成部1272−1〜1272−D(シンボルレプリカ生成ステップ)、レイヤマッピング部1273(レイヤマッピングステップ)、プレコーディング部1274−1〜1274−U(プレコーディングステップ)、上りリンクレプリカ生成部1275(上りリンクレプリカ生成ステップ)、下りリンクレプリカ生成部1276(下りリンクレプリカ生成ステップ)を備える。また、レプリカ生成部1251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。
スクランブル部1271−1〜1271−Dは、復号部1210−1〜1210−Dの出力に対して、各基地局装置のセルIDに基づいたスクランブルを行う。
シンボルレプリカ生成部1272−1〜1272−Dは、スクランブル部1271−1〜1271−Dからの出力を用いて、QPSK変調、16QAM変調等のデータ変調シンボルレプリカを生成する。変調シンボルレプリカ生成部の処理を、QPSK変調を例にして説明する。QPSK変調シンボルを構成するビットのLLRをλ(b0)、λ(b1)とすると、QPSKの変調シンボルのレプリカは
で与えられる。ただしjは虚数を表す。なお、16QAM等の他の変調においても、同様にシンボルレプリカを生成することが可能である。また、硬判定ビット列が入力された場合には、基地局装置で施した処理と同様に、誤り訂正符号化や変調を行って生成されたレプリカを用いることもできる。
レイヤマッピング部1273は、シンボルレプリカ生成部1272−1〜1272−Dから入力されたデータ変調シンボルを空間多重のためにレイヤマッピングする。レイヤマッピング数は、上位レイヤ1101が決定した各端末装置のランク数に従う。
プレコーディング部1274−1〜1274−Uは、前記レイヤマッピング部1273の出力に対して、自局宛信号及び自局宛以外の信号に施されたプレコーディングに基づいたプレコーディングマトリックスを乗算し、各送信アンテナポートの信号を生成する。Uはユーザ数である。図16又は図17の場合、U=2となる。例えば、図16、図17の場合、プレコーディング部1274−1〜1274−Uは、基地局装置1100−1及び基地局装置1100−2又は端末装置1200−2が施したプレコーディングに基づいたプレコーディングマトリックスを乗算し、各送信アンテナポートの信号を生成する。なお、チャネル推定おいて、プリコーディングを含んだ等価チャネルが推定されている場合(例えば、DMRSを用いてチャネル推定した場合)、プリコーディングマトリックスを乗算する処理は省略することができる。
上りリンクレプリカ生成部1275(第1の受信信号レプリカ生成部)は、プレコーディング部1274−1〜1274−Uの出力信号のうち、上りリンク信号についてものとチャネル推定部1205から出力されたチャネル推定値から上りリンク信号の受信信号レプリカを生成する。例えば、図16における端末装置1200−2が送信した上りリンク信号(rr12−u)を生成する。この場合、前記チャネル推定値(行列H)は、IDFT処理を含む等価チャネル行列である。
下りリンクレプリカ生成部1276(第2の受信信号レプリカ生成部)は、プレコーディング部1274−1〜1274−Uの出力信号のうち下りリンク信号についてのものとチャネル推定部1205から出力されたチャネル推定値から、上りリンク信号の受信信号レプリカを生成する。例えば、基地局装置1100−1が送信した下りリンク信号(rr11−d)及び図17における基地局装置1100−2が送信した下りリンク信号(rr22−d)を生成する。
図22に戻り、MIMO分離部1253は、チャネル推定部1205の出力であるチャネル推定値を用いて、干渉除去部1252の出力に対して空間多重(MIMO)された信号のストリームの分離を行う。分離方法は、最尤検出(例えば、MLD;Maxmum Likihood Detection)によりストリームのデータ信号を再現する方法を適用することができる。また、干渉除去部1252の出力に対するMMSE重み等を算出し、算出した重みを干渉除去部1252の出力に対して乗算する等の分離方法を用いることができる。
例えば、MIMO分離部1253は、干渉除去部1252がn番目のストリームを減算した後の出力信号に対して、ZF基準、MMSE基準に基づいた重み係数WZF,n(k)、WMMSE,n(k)を乗算することでストリームを分離することができる。
を用いることができる。ただし、Hは行列の複素共役転置、−1は逆行列、σ2は干渉除去残差と雑音の分散、IRはR×Rの単位行列を表す。
また、繰り返し逐次型干渉キャンセラにおける初回処理(i=0)の場合のHn(k)は、
である。繰り返し逐次型干渉キャンセラにおける繰り返し処理(i>0)の場合のHn(k)は、
となる。
図24は、本実施形態における信号検出部1206の構成を示す別の概略ブロック図の一例である。図24の信号検出部1206は、レプリカ生成部255、干渉除去部1256、MIMO分離部1257から構成される。以下、図7と異なる処理を有する部位を主に説明する。図24は、MMSE−IRC(MMSE−Interference Rejection Combining)と逐次型干渉キャンセラを用いる例である。
NUEを端末装置の数、mを検出の対象とする端末装置のインデックスとし、式(3)の行列H(k)及び式(4)の行列S(k)をそれぞれ次式のように定義する。
ここで、行列Hm(k)は、端末装置1200−mのk番目のサブキャリアにおけるプレコーディングを含む等価チャネル行列である。また、Sm(k)は、端末装置1200−mのk番目のサブキャリアにおける所望信号である。
レプリカ生成部1255は、チャネル推定部1205から入力されるチャネル推定値及び復号部1210−1〜1210−Dから入力されたLLRまたは硬判定ビットを用いて受信信号レプリカを生成する。
干渉除去部1256は、レプリカ生成部1255で生成した受信信号レプリカをFFT部の出力信号から減算する。
MIMO分離部1257は、チャネル推定部1205から入力されるH(k)を用いて、受信ウェイトWIRC,m(k)を算出する。例えば、次式を用いる。
ここで、行列RICIは、検出対象外の干渉(セル間干渉、干渉除去残差も含む)及び雑音の共分散行列、Aは検出対象かつ未検出の端末装置のインデックスの集合である。
また、MIMO分離部1257は、信号検出部1206に入力されるR(k)に受信ウェイトWIRC,m(k)を乗算し、Sm(k)を推定する。
ここで、端末装置のシステムにおける図24の処理の流れを説明する。例えば、端末装置1200−1において、S1(k)を所望信号として検出する場合、図24の信号検出部1206は、以下の処理を行う。
初回処理(i=0)では、干渉除去部1256は、干渉除去を行わない。MIMO分離部1257は、S3(k)を推定し、復調部1208−1〜1208−DへS3(k)を出力する。その後、S3(k)は、復調及び復号される。レプリカ生成部1255は、復号部1210−1〜1210−Dから入力されるLLRまたは硬判定ビット列を用いて、S3(k)に関する受信信号レプリカを生成する。
i=1では、干渉除去部1256は、レプリカ生成部1255から入力されたS3(k)に関する受信信号レプリカをFFT部の出力信号から減算する。MIMO検出部1257は、干渉除去部1256の出力信号からS2(k)を推定する。
最終回の処理(i=2)では、干渉除去部1256は、R(k)からレプリカ生成部255から入力されたS3(k)に関する受信信号レプリカ及びS2(k)に関する受信信号レプリカをFFT部の出力信号から減算する。MIMO分離部1257は、干渉除去部1256の出力信号からS1(k)を推定する。
このように、図24の信号検出部1206は、最終回以外の処理において、受信信号から端末装置1200−mに関する干渉成分を逐次的に減算する。また、最終回の処理において、受信信号から全ての干渉信号を減算し所望信号を推定する。なお、本実施形態では、干渉成分を減算する順序をS3(k)、S2(k)の順としたが、これに限定されず、S2(k)、S3(k)の順でもよい。
なお、上述の式は干渉キャンセラの一例であり、干渉キャンセラの種類、重みの算出方法によらず、干渉キャンセラを適用した端末装置に本発明を適用することができる。
以上のように、本実施形態の通信システムでは、端末装置は、隣接セルの送信フレームフォーマットに関する情報の通知を受ける。このため、端末装置は、この送信フレームフォーマットに関する情報を用いてセル間干渉を抑圧できる。このため、異なる複信方式が混在する通信システムにおいて、ユーザ間干渉を抑圧し、周波数利用効率を向上させることができる。
(第5の実施形態)
本実施形態は、TDDを用いる基地局装置が隣接基地局装置として存在する場合である。例えば、図16及び図17において、基地局装置1100−1及び基地局装置1100−2がともにTDDにより端末装置1200−1及び端末装置1200−2と接続する場合である。基地局装置1100−1及び基地局装置1100−2は、上りリンク信号が割当てられるリソースと下りリンク信号が割当てられるリソースの割合が異なるTDDの送信フレームフォーマットを用いることができる(例えば、基地局装置1100−1は図19の送信フォーマット番号(1)が適用され、基地局装置1100−2は図19の送信フォーマット番号(3)が適用される場合)。以下、第4の実施形態と異なる点について主に説明する。
本実施形態では、図18のSS101において、基地局装置1100−1は、報知チャネルに、送信フレームフォーマットに関する情報を含めることができる。基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、図19の送信フレームフォーマット番号とすることができる。前記基地局装置1100−2は、送信フレームフォーマットに関する情報を、図19の送信フレームフォーマットのビットマップとすることができる。
本実施形態では、図18のSS106、SS107において、基地局装置1100−1は、前記制御チャネルに、隣接基地局装置1100−2に関する情報(補助制御情報)を含めることができる。基地局装置1100−1は、この補助制御情報に隣接基地局装置1100−2の送信フレームフォーマットに関する情報を含めることができる。基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、隣接基地局装置1100−2の送信フレームフォーマット番号とすることができる。基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、自局の送信フレームフォーマット番号と隣接基地局装置100−2の送信フレームフォーマット番号の差分とすることができる。
前記基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、送信フレームフォーマットのビットマップとすることができる。前記基地局装置1100−1は、前記ビットマップを、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームが上りリンクに割当られるか下りリンクに割当られるかの情報とすることができる。また、前記基地局装置1100−1は、前記ビットマップを、自局の送信フレームフォーマットとビットマップと隣接基地局装置1100−2の送信フレームフォーマットのビットマップの差分とすることができる。
また、基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、送信フレームフォーマットを構成するサブフレームのうち、上りリンク信号が割り当てられたサブフレーム又は下りリンク信号が割り当てられたサブフレームの何れかの情報とすることができる。また、基地局装置1100−1は、送信フレームフォーマットに関する情報を、リソース割当ての異なるサブフレーム(例えば、自局の送信フレームフォーマットのサブフレームでは上りリンクが割り当てられ、隣接基地局装置の送信フレームフォーマットのサブフレームでは下りリンクが割り当てられた場合)の伝送情報(が割り当てられたサブフレーム又は下りリンク信号が割り当てられたサブフレームの何れかの情報)とすることができる。
本実施形態では、図18のSS108において、端末装置1200−1は、通知を受けた復調用制御情報、前記送信フレームフォーマットに関する情報を含む補助制御情報を用いて、自局宛のデータ信号を検出する。
以上のように、本実施形態では、TDDの複信方式を用いた複数の基地局装置で構成される通信システムにおいて、端末装置は、隣接セルの送信フレームフォーマットに関する情報の通知を受ける。このため、端末装置は、リソース割当てが異なることを考慮して、セル間干渉を抑圧でき、当該通信システムの周波数利用効率を向上させることができる。
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よい。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、例えば、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、その他生活機器等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。