JP5111396B2 - 基地局装置、端末装置、閉ループ制御方法およびフィードバック方法 - Google Patents

基地局装置、端末装置、閉ループ制御方法およびフィードバック方法 Download PDF

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Description

本発明は、TDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式の通信システムに用いる基地局装置、端末装置、閉ループ制御方法およびフィードバック方法に関する。
第4世代移動通信(以下、「4G」という)システムにおいては、DL(ダウンリンク:Downlink)で最大100MHz帯域を使用して静止環境で1Gbps以上、移動環境で100Mbps以上の伝送レートを実現し、UL(アップリンク:Uplink)で最大40MHz帯域を使用して静止環境で300Mbps以上、移動環境で20Mbps以上の伝送レートを実現することが要求される。
上記のような高レート伝送を実現するデュプレックス方法としてTDD方式のほかにFDD(Frequency Division Duplex:周波数分割複信)方式があり、両者を比較すると次のようになる。TDD方式では、同じ周波数帯域で行われるDL送信とUL送信とを時間で切り換えるため、DL送信とUL送信との間の干渉を防ぐためのガードタイムを必要とする。これに対し、FDD方式では異なる周波数帯域でDL送信とUL送信とが行われるため、DL送信とUL送信との間の干渉を防ぐためのガードタイムが不要である。また、隣接チャネル干渉、レイテンシに関してもFDD方式の方がTDD方式より優れている。
一方、TDD方式では送受信で同じデバイスを使用できるのでFDD方式よりハードウェアコストが安くなる。また、FDD方式では各UE(User Equipment:ユーザ端末装置)に割り当てるDLチャネルまたはULチャネルはUE毎に固定となるのに対し、TDD方式ではトラフィック量に応じてUE毎に動的なDL/ULチャネル割り当てを行なうことが可能である。さらに、TDD方式ではDL送信およびUL送信を同じ周波数帯域で行なうため、すなわち、TDD方式ではDL帯域とUL帯域とが対称的であるため、例えばTDD方式のMIMO(Multi-Input-Multi-Output)システムでは、DL閉ループ制御に必要なDL−CSI(Down Link-Channel State Information:ダウンリンクチャネル状態情報)をUEからフィードバックすることなく、基地局(BS:Base Station)側で推定することができる。ここでDL−CSIとは、基地局から端末に対して信号を送信した場合に信号が伝播路より受ける振幅変動、位相変動の情報であり、下り回線の閉ループ制御処理に用いられる。具体的には、基地局装置は、DLとULとのチャネル可逆性に基づきUEからのULパイロットを用いてULチャネルサウンディングを行ってUL−CSIを推定し、推定されたUL−CSIをDL閉ループ制御用のDL−CSIとする。このように、TDD方式では、UEからのフィードバック量を抑えつつDL閉ループ制御を実現することができるため、システムのスループットを向上し、伝送レートを向上することができる。
図1は、TDD方式の通信システムで各UEに対しDL/ULチャネルを対称的に割り当てる様子を示す図である。
図1においては、DL帯域幅とUL帯域幅とが同じく20MHzであり、UE1〜5の5個のUEにDL/ULチャネルを割り当てる場合を例示する。図1に示すように、TDD方式の通信システムにおいて、各UEに割り当てるDLチャネルとULチャネルとは同じであり、すなわち対称的である。TDD方式の通信システムにおいては、DL送信とUL送信とを時間で切替え、DL送信とUL送信との間には互いの送信が干渉しないようにガードタイムが設けられる。DL−CSIとUL−CSIとの可逆性に基づき、基地局装置は受信したULパイロットを用いてULチャネルサウンディングを実施すればDL−CSIを取得することができる。このようなチャネルサウンディングによれば、DLチャネ
ル状態情報をフィードバックせず、送信電力制御またはビームフォーミングなどのDL閉ループ制御を行うことができる(非特許文献1参照)。
「3GPP RAN WG1 #44 Denver, USA」、Feb 13-17 2006年、「Uplink sounding for obtaining MIMO channel information at Node B in E-UTRA 13.1.2」
しかしながら、前述したように、4GシステムではDL帯域幅が最大100MHz、UL帯域幅が最大40MHzを想定しているので、4GシステムのTDD方式においてはDL送信およびUL送信のため各UEに割り当てるDL/ULチャネルは非対称となり、DL−CSIとUL−CSIとの可逆性が確保できず、ULチャネルサウンディングによりDL閉ループ制御を行うことができないという問題がある。
図2は、TDD方式の通信システムで各UEに対しDL/ULチャネルを非対称的に割り当てる様子を示す図である。
図2においては、DL帯域幅とULと帯域幅がそれぞれ100MHz、40MHzであり、UE1〜5の5個のUEにDL/ULチャネルを割り当てる場合を例示する。図2に示すように、DL帯域幅に比べUL帯域幅に限界があるため、UE1,2,5に対してはDLチャネルとULチャネルとして異なる帯域を割り当て、DL−CSIとUL−CSIとの可逆性が確保されない。また、UE3,4に対しては帯域が重畳するようにDLチャネルとULチャネルとを割り当て、DL−CSIとUL−CSIとの可逆性は確保されるものの、DLチャネルとULチャネルとは完全に一致してはいない。このようなTDDシステムにおいては、ULチャネルサウンディングを実施しても所望のDLチャネル状態情報が必ずしも得られなく、DL閉ループ制御用のDLチャネル状態情報をフィードバックしなければならないため、TDD方式の無線通信システムのスループットが低下し、伝送レートが低下してしまうという問題がある。4Gシステムにおいては、DL/ULチャネルが非対称的なTDD方式の通信システムが抱えているこのような問題の解決方法は検討されていない。
本発明の目的は、DL/ULチャネルが非対称的なTDD方式の無線通信システムにおいても、フィードバック情報量を抑えつつ、システムスループットを向上し、伝送レートを向上することができる基地局装置、端末装置、閉ループ制御方法およびフィードバック方法を提供することである。
本発明の一態様に係る基地局装置は、ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式の無線通信システムに用いられる基地局装置であって、複数の端末装置からのDL−CSIを受信する受信手段と、前記複数の端末装置のうち、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを割り当てられた特定の端末装置からのパイロットを用いてチャネルサウンディングを行ってUL−CSIを推定し、推定されたUL−CSIを閉ループ制御用の第1のDL−CSIとするチャネル推定手段と、前記特定の端末装置に割り当てられたダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの重畳しない帯域に含まれる第1の部分帯域のDL−CSIを用いて補間したDL−CSIを前記閉ループ制御用の第2のDL−CSIとする補間手段と、前記第1のDL−CSIと前記第2のDL−CSIとを用いて下り回線の前記閉ループ制御処理を行う制御手段と、を具備する構成を採る。
本発明の一態様に係る端末装置は、ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式の無線通信システムに用いられる端末装置であって、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを前記端末装置に割り当てられ、かつ、基地局装置からDL−CSIの要求情報が前記端末装置へ送信される場合に、一部の帯域を選択する選択手段と、前記一部の帯域のDL−CSIを前記基地局装置にフィードバックするフィードバック手段と、を具備する構成を採る。
本発明の一態様に係る閉ループ制御方法は、ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式の無線通信システムに用いられる閉ループ制御方法であって、複数の端末装置のうち、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを割り当てられた端末装置に対して、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとが重畳帯域においてはTDD方式で下り回線の閉ループ制御を行い、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの重畳しない帯域においてはFDD方式で前記下り回線の閉ループ制御を行うようにする。
本発明によれば、DL/ULチャネルが非対称的なTDD方式の無線通信システムにおいても、フィードバック情報量を抑えつつ、システムスループットを向上し、伝送レートを向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図3は、本発明の実施の形態1に係るTDD方式の無線通信システムにおけるDL/ULチャネルの割り当て方法を説明するための図である。
図3においては、DL帯域幅とUL帯域幅がそれぞれ100MHz、40MHzであり、UE1〜5の5個のUEにDL/ULチャネルを割り当てる場合を例示する。図3に示
すように、本実施の形態に係るTDD方式の無線通信システムにおいて、UE4,5のようにDL−CQI(Channel Quality Indicator)が高いユーザに対しては、DL閉ループ制御によるスループット改善が期待できるため一部帯域が重畳するようにDL/ULチャネルを割り当てる。これによってULチャネルサウンディングが可能となる。ここでDL−CQIとは、DLチャネルの受信品質を表すパラメータであり、適応変調、チャネル割り当てに用いられる。但し、DL帯域幅とUL帯域幅とが異なるため、図3に示すUE4,5に割り当てられるDL/ULチャネルにも重畳しない帯域が存在する。なお、トラフィックが非対称であるため、すべてのUEに対し対称的に帯域を割り当てることはできない。よって、UE1,2,3に対しては、帯域を重畳せずDL/ULチャネルを割り当てる。そして、このようなUEに対してはDL閉ループ制御を行わない。
図4は、本実施の形態に係る基地局においてDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する方法を説明するための図である。なお、図4に係るDL閉ループ制御は、図3に示したUE4またはUE5のように、一部帯域を重畳してDL/ULチャネルを割り当てられたUEに対するDL閉ループ制御であり、以下UE4を例にとって説明する。
図4においては、DL帯域およびUL帯域を分割した複数のRB(Resource Block)を示し、DL−CSIをH(f)関数で示す。なお、図4(A)は、UE4において基地局から送信されたDLパイロットを用いてチャネル推定を行い取得したDL−CSIを示す。図4(B)は、BSにおいてチャネルサウンディングおよび補間により取得したDL閉ループ制御用のDL−CSIを示す。具体的には、基地局は、DL/ULチャネルが重畳する帯域においては、UE4からのULパイロットを用いてULチャネルサウンディングを行って得られるUL−CSIをDL閉ループ制御用のDL−CSIとする。一方、基地局装置は、UE4に割り当てられたDL/ULチャネルが重畳しない帯域においては、UE4に対して一部のRBのDL−CSIをフィードバックするよう要求し、フィードバックされた部分的なDL−CSIに基づいて、DL−CSIがフィードバックされなかったRBにおけるDL−CSIを補間する。基地局装置は、部分的なDL−CSIおよび補間により得られたDL−CSIをDL閉ループ制御用のDL−CSIとする。
図5は、本実施の形態に係る基地局装置100の主要な構成を示すブロック図である。ここでは、基地局装置100がUE1〜5の5個のUEと通信を行う場合を例に挙げ、かかる場合、基地局装置100は、図3に示した方法で各UEにDL/ULチャネルを割り当て、図4に示した方法でDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する。
図5において、基地局装置100は、符号化部101、変調部102、復調部137、および復号部138を通信相手のUEの数だけ、すなわち5個ずつ備える。
各符号化部101および各変調部102は、各UE用送信データに対し符号化処理および変調処理を施し、得られる変調信号をUE割り当て部103に出力する。
UE割り当て部103は、後述のスケジューラ121から入力されるDL割り当て情報を用いて、各変調部102から入力される各UE用の変調信号を、各UEに割り当てられたDLチャネルにマッピングし、得られるDLデータ信号をDL閉ループ制御部104に出力する。ここで、スケジューラ121から入力されるDL割り当て情報に基づくUE割当の結果は図3に示す通りであり、すなわち、UE4,5に割り当てられたDL/ULチャネルの一部帯域は重畳する。
DL閉ループ制御部104は、後述の制御用DL−CSI取得部135から入力されるDL閉ループ制御用のDL−CSI情報を用いて、UE割り当て部103から入力されるDLデータ信号に対し送信電力制御、ビームフォーミングなどの閉ループ制御処理を行い
多重化部106に出力する。具体的には、異なる帯域のDL/ULチャネルが割り当てられたUE1,2,3に対してはDL閉ループ制御を行わず、一部帯域を重畳して割り当てられたUE4,5に対してDL閉ループ制御を行う。
DLパイロット生成部105は、DLパイロットを生成し、多重化部106に出力する。
多重化部106は、DLパイロット生成部105から入力されるDLパイロット、DL閉ループ制御部104で閉ループ制御処理が施されたDLデータ信号、スケジューラ121から入力されるDL割り当て情報、UL割り当て情報、およびDL−CSI要求情報を多重化し、得られる多重化信号をIFFT(逆高速フーリエ変換:Inverse Fast Fourier Transform)部107に出力する。
IFFT部107は、多重化部106から入力される多重化信号に対しIFFTを施し、得られる時間領域の多重化信号をCP(Cyclic Prefix)付加部108に出力する。
CP付加部108は、IFFT部107から入力される時間領域の多重化信号の先頭にその多重化信号の後端部分をCPとして付加し、スイッチ122に出力する。
スイッチ122は、基地局装置100が送信動作を行う際には、CP付加部108でCPが付加された時間領域の多重化信号をRF(Radio Frequency)部123に出力する一方、基地局装置100が受信動作を行う際には、RF部123から入力される受信信号をCP除去部131に出力する。
RF部123は、基地局装置100が送信動作を行う際には、スイッチ122から入力される時間領域の多重化信号に対しアップコンバートおよびA/D変換などの無線処理を施し、得られる送信信号をアンテナ124を介して送信する。一方、RF部123は、基地局装置100が受信動作を行う際には、アンテナ124を介して受信された受信信号に対し、ダウンコンバートおよびD/A変換などの無線処理を施し、スイッチ122に出力する。
CP除去部131は、スイッチ122から入力される受信信号の先頭に付加されているCPを除去し、CPが除去された受信信号をFFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)部132に出力する。
FFT部132は、CP除去部131でCPが除去された受信信号に対しFFT変換を施し、得られる周波数領域の受信信号を逆多重化部133に出力する。
逆多重化部133は、FFT部132で得られた周波数領域の受信信号に対し分離(逆多重化)処理を施し、DL−CQI、ULデータ信号、ULパイロット、およびDL−CSIを得る。そして、逆多重化部133は、DL−CQIをスケジューラ121に出力し、ULデータ信号をUE分離部136に出力し、ULパイロットをチャネル推定部134に出力し、DL−CSIを制御用DL−CSI取得部135に出力する。ここで、DL−CSIはUE4,5からフィードバックされた一部のRBのDL−CSIである。
チャネル推定部134は、逆多重化部133から入力されるULパイロットを用いてチャネル推定、すなわち、チャネルサウンディングを行い、得られるUL−CQIおよびUL−CSIをそれぞれスケジューラ121および制御用DL−CSI取得部135に出力する。
スケジューラ121は、逆多重化部133から入力されるDL−CQI、およびチャネル推定部134から入力されるUL−CQIを用いてDL割り当て情報、UL割り当て情報、およびDL−CSI要求情報を生成する。なお、スケジューラ121の詳細については後述する。
制御用DL−CSI取得部135は、チャネル推定部134から入力されるUL−CSI、および逆多重化部133から入力されるDL−CSIを用いてUE4,5に対するDL閉ループ制御用のDL−CSIを生成し、DL閉ループ制御部104に出力する。具体的には、制御用DL−CSI取得部135は、図4に示したように、UE4またはUE5に割り当てられたDL/ULチャネルが重畳する帯域においては、チャネル推定部134でULチャネルサウンディングによりUL−CSIを取得する。UE4またはUE5に割り当てられたDL/ULチャネルが重畳しない帯域においては、制御用DL−CSI取得部135は、逆多重化部133から入力される一部のRBのDL−CSIを用いて補間を行い、フィードバックされなかったRBのDL−CSIを取得する。制御用DL−CSI取得部135は、ULチャネルサウンディングにより得られたUL−CSIと、UE4またはUE5からフィードバックされたDL−CSIと、補間されたDL−CSIとのを合わせたものをDL閉ループ制御用のDL−CSIとして出力する。
UE分離部136は、スケジューラ121から入力されるUL割り当て情報を用いて、逆多重化部133から入力されるULデータ信号を各UEに対応するデータ信号に分離する。
各復調部137および各復号部138は、UE分離部136から入力される各UEに対応するデータ信号に対し復調処理および復号処理を施し、各UEからの受信データを得る。
図6は、スケジューラ121内部の主要な構成を示すブロック図である。
閉ループ制御可否判断部141は、逆多重化部133から入力される各UEのDL−CQIのレベルを判定し、DL−CQIレベルが所定の閾値以上であるUE(例えば図3に示したUE4,5)に対してはDL閉ループ制御が可能であると判断し、DL−CSI要求情報を多重化部106に出力する。また、閉ループ制御可否判断部141は、UE4,5に対し一部帯域を重畳するようなDL/ULチャネル割当を示す割り当て制御情報をDL割り当て部142、UL割り当て部143に出力する。
DL割り当て部142は、逆多重化部133から入力されるDL−CQIおよび閉ループ制御可否判断部141から入力される割り当て制御情報を用いて、RB単位でDLチャネルを各UEに割り当てる。また、DL割り当て部142は、DLチャネルのどのRBをどのUEに割り当てたかを示すDL割り当て情報をUE割り当て部103および多重化部106に出力する。
UL割り当て部143は、チャネル推定部134から入力されるUL−CQIおよび閉ループ制御可否判断部141から入力される割り当て制御情報を用いて、RB単位でULチャネルを各UEに割り当てる。また、UL割り当て部143は、ULチャネルのどのRBをどのUEに割り当てたかを示すUL割り当て情報をUE分離部136および多重化部106に出力する。
図7は、UEとして用いる本実施の形態に係る端末装置200の主要な構成を示すブロック図である。
符号化部201および変調部202は、送信データに対し符号化処理および変調処理を施し、得られる変調信号をRB割り当て部203に出力する。
RB割り当て部203は、変調部202から入力される変調信号を逆多重化部233から入力されるUL割り当て情報に基づきULチャネルの各RBに割り当て、得られるRB割り当て信号を多重化部205に出力する。
ULパイロット生成部204は、ULチャネル割り当てのためのULパイロットを生成し、多重化部205に出力する。
多重化部205は、ULパイロット生成部204から入力されるULパイロット、RB割り当て部203から入力されるRB割り当て信号、チャネル推定部234から入力されるDL−CQI、およびDL−CSI選択部235から入力される部分的なDL−CSIを多重化し、得られる多重化信号をIFFT部206に出力する。
IFFT部206は、多重化部205から入力される多重化信号に対しIFFTを施し、得られる時間領域の多重化信号をCP付加部207に出力する。
CP付加部207は、IFFT部206から入力される時間領域の多重化信号の先頭にその多重化信号の後端部分をCPとして付加し、スイッチ221に出力する。
スイッチ221は、端末装置200が送信動作を行う際には、CP付加部207でCPが付加された時間領域の多重化信号をRF部222に出力する一方、端末装置200が受信動作を行う際には、RF部222から入力される受信信号をCP除去部231に出力する。
RF部222は、端末装置200が送信動作を行う際には、スイッチ221から入力される多重化信号に対しアップコンバートおよびA/D変換などの無線処理を施し、得られる送信信号をアンテナ223を介して送信する。一方、RF部222は、端末装置200が受信動作を行う際には、アンテナ223を介して受信された受信信号に対し、ダウンコンバートおよびD/A変換などの無線処理を施し、スイッチ221に出力する。
CP除去部231は、スイッチ221から入力される受信信号の先頭に付加されているCPを除去し、CPが除去された受信信号をFFT部232に出力する。
FFT部232は、CP除去部231でCPが除去された受信信号に対しFFT変換を施し、周波数領域の受信信号を得る。
逆多重化部233は、FFT部232から入力される周波数領域の受信信号に対し分離処理を施し、データ信号、DLパイロット、DL割り当て情報、UL割り当て情報、およびDL−CSI要求情報を得る。そして、逆多重化部233は、DLパイロットをチャネル推定部234に出力し、データ信号およびDL割り当て情報をRB抽出部236に出力し、DL割り当て情報、UL割り当て情報、およびDL−CSI要求情報をDL−CSI選択部235に出力する。
チャネル推定部234は、逆多重化部233から入力されるDLパイロットを用いてチャネル推定を行い、得られるDL−CQIを多重化部205に、DL−CSIをDL−CSI選択部235に出力する。
DL−CSI選択部235は、逆多重化部233からCSI要求情報が入力される場合
、逆多重化部233から入力されるDL割り当て情報およびUL割り当て情報に基づき、RBを選択する。そして、DL−CSI選択部235は、チャネル推定部234から入力されるDL−CSIのうち、選択されたRBのDL−CSIを多重化部205に出力する。ここで、DL−CSI選択部235は、基地局装置100でDL−CSIの補間処理を行うときの補間精度が最も高くなるようにDL−CSIがフィードバックされるRBを選択する。
RB抽出部236は、逆多重化部233から入力されるデータ信号の中から、基地局装置100からの送信データから割り当てられたRBを、逆多重化部233から入力されるDL割り当て情報に基づき抽出し、復調部237に出力する。
復調部237および復号部238は、RB抽出部236で抽出されたRBにおけるデータ信号に対し復調処理および復号処理を施し、受信データを得る。
図8は、本実施の形態に係る基地局装置100および端末装置200の間のDL閉ループ制御処理に係る動作を示すシーケンス図である。なお、このシーケンスの説明では、基地局装置100をBSと略し、端末装置200をUEと略して示す。
まず、ステップ(ST)1010において、BSは、各UEにDLチャネルを割り当て、DLパイロットを各UEに送信する。
次いで、ST1020において、各UEはBSから送信されたDLパイロットを用いてDLチャネル推定を行ってDL−CQIを測定する。
次いで、ST1030において、各UEは、測定されたDL−CQIと、ULチャネル割り当て用のULパイロットとをBSに送信する。
次いで、ST1040において、BSは、各UEからフィードバックされるDL−CQIおよびULパイロットを用いて、各UEにDLチャネルおよびULチャネルを割り当てる。このステップにおいて、BSは、図3に示したようにDL−CQIが高くチャネルサウンディングによるDL閉ループ制御が可能なUEに対しは一部帯域を重畳してDL/ULチャネル割り当てを行う。
次いで、ST1050において、BSは各UEに各UE用送信データ、DLパイロット、DL割り当て情報、およびUL割り当て情報を送信し、さらにDL−CQIが高くチャネルサウンディングによるDL閉ループ制御が可能なUEにDL−CSI要求情報を送信する。
次いで、ST1060において、各UEはBSから送信されたDLパイロットを用いてDLチャネル推定を行い、DL−CQIを測定する。
次いで、ST1070においては、BSからDL−CSI要求情報が送信されたUEのみが閉ループ制御のためのDL−CSIを測定し、BSにおけるDL−CSIの補間効果が最も良くなるように、DL−CSIがフィードバックされるRBを選択する。
次いで、ST1080において、各UEはDL−CQI、送信データ、およびULパイロットをBSに送信する。また、このステップにおいて、BSからDL−CSI要求情報が送信されたUEは、ST1070で測定されたDL−CSIのうち、選択されたRBのDL−CSIをBSにフィードバックする。
次いで、ST1090において、BSは、DL閉ループ制御が可能なUEのみに対してDL閉ループ制御を行う。具体的には、BSは、DL/ULチャネルが重畳して割り当てられた帯域においてはチャネルサウンディングを行ってDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得し、そのほかの帯域においてはUEからフィードバックされた部分的なDL−CSIを用いて補間を行いDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する。
次いで、ST1100において、BSは、ST1090で取得したDL閉ループ制御用のDL−CSIを用いて送信電力制御またはビームフォーミングなどのDL閉ループ制御処理を行う。
次いで、ST1110において、BSは、DLパイロットと、閉ループ制御処理が施された送信データとを各UEに送信する。
このように、本実施の形態によれば、基地局装置は、DL閉ループ制御が可能な端末装置に対しては一部帯域を重畳してDL/ULチャネルを割り当て、このようなDL/ULチャネルが重畳する帯域においてはULパイロットを用いてチャネルサウンディング行いUL−CSIを取得する。また、DL閉ループ制御が可能な端末装置に割り当てられたDL/ULチャネルが重畳しない帯域については選択されたRBのみのDL−CSIを用いて、選択されなかったRBのDL−CSIを補間して、上記のUL−CSIと合わせてDL閉ループ制御用のDL−CSIとする。要するに、DL閉ループ制御が可能な端末装置において、DL/ULチャネルが重畳する帯域に対してはTDD方式でDL閉ループ制御を行い、DL/ULチャネルが重畳しない帯域に対してはFDD方式でDL閉ループ制御を行う。従って、DL閉ループ制御に用いるDL−CSIのフィードバック量を削減し、システムのスループットを向上することができる。
なお、本実施の形態では、DL−CQIが高く、チャネルサウンディングによるDL閉ループ制御が可能な帯域に対してDL/ULチャネルを重畳して割り当てる場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、図9に示すように、チャネル変動に応じてDL/ULチャネル割り当てを行っても良い。具体的には、基地局装置はチャネルの遅延プロファイルを用いて遅延スプレッドを導出してチャネル変動を測定する測定手段を具備し、チャネル変動が閾値以上の帯域に対しては、DL/ULチャネルを重畳して割り当て、チャネル変動が閾値より小さいチャネル帯域に対しては、DL/ULチャネルを重畳せず割り当て、さらにこの帯域のDL−CSIのフィードバックを要求すれば良い。
また、本実施の形態では、端末装置からフィードバックされるDL−CQI(図4参照)またはチャネル変動(図9参照)に応じてDL/ULチャネルを割り当てられた各端末装置に対してDL閉ループ制御処理を行う場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、予めDL/ULチャネルが割り当てられた各端末装置に対して本発明に係るDL閉ループ制御処理を行っても良い。
また、本実施の形態では、チャネルサウンディングによるDL閉ループ制御処理が不可能な帯域において、端末装置がRBを選択してDL−CSIを基地局装置にフィードバックする場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、このような帯域におけるすべてのRBのDL−CSIをフィードバックしても良く、または選択されるRBの数を適応的に変化させても良い。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係るTDD方式の無線通信システムにおけるDL/ULチャネルの割り当て方法は、本発明の実施の形態1に示したDL/ULチャネルの割り当て方法(図3参照)と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図10は、本実施の形態に係る基地局においてDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する方法を説明するための図である。なお、本実施の形態に係るDL閉ループ制御用のDL−CSIの取得方法は、実施の形態1に係る方法と基本的に同様であるため、2つの実施の形態に係る方法の相違点のみを説明する。
図10に示す方法は、UE4またはUE5においてDL−CSIがフィードバックされるRBを選択する際、DL/ULチャネルが重畳する帯域と、DL/ULチャネルが重畳しない帯域とが重なるRB(「オーバラップRB」と称す)を含めて選択し、さらに選択されたオーバラップRBを示すオーバラップRB情報を基地局にフィードバックするという点において、図4に示した方法と相違する。また、このオーバラップRBが含まれた複数のRBのDL−CSIをフィードバックされた基地局は、チャネルサウンディングにより得られたオーバラップRBのUL−CSIと、UE4またはUE5からフィードバックされたオーバラップRBのDL−CSIとを比較してチャネル可逆性を判定する。基地局は、比較の結果としてチャネル可逆性が成立すると判定する場合には、チャネルサウンディングにより得られたDL閉ループ制御用のDL−CSIと、補間により得られたDL閉ループ制御用のDL−CSIとを用いてDL閉ループ制御処理を行い、チャネル可逆性が成立しないと判定する場合には、補間により得られたDL閉ループ制御用のDL−CSIのみを用いてDL閉ループ制御処理を行う。
図11は、本実施の形態に係る基地局装置300の主要な構成を示すブロック図である。なお、基地局装置300は、実施の形態1に示した基地局装置100(図5参照)と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
基地局装置300は、チャネル可逆性判定部301をさらに具備する点において、基地局装置100と相違する。なお、基地局装置300の逆多重化部333、制御用DL−CSI取得部335は、基地局装置100の逆多重化部133、制御用DL−CSI取得部135と処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。
逆多重化部333は、分離処理によって、逆多重化部133よりさらにオーバラップRB情報を得てチャネル可逆性判定部301に出力する。
チャネル可逆性判定部301は、チャネル推定部134から入力されるUL−CSIおよび逆多重化部333から入力されるDL−CSIのうち、逆多重化部333から入力されるオーバラップRB情報が示すオーバラップRBに対応するものを比較してチャネル可逆性を判定し、判定結果を制御用DL−CSI取得部335に出力する。具体的には、チャネル推定部134から入力されるUL−CSIをHUL(f)と示し、逆多重化部333から入力されるDL−CSIをHDL(f)と示し、オーバラップRB情報が示すRBに対応するHUL(f)およびHDL(f)を、HUL(fOL)およびHDL(fOL)と示す場合、チャネル可逆性判定部301は、下記の式(1)に従って、DLチャネルとULチャネルとの相互相関ρ(0≦ρ≦1)を算出する。
Figure 0005111396
この式において、aij(fOL)およびbij(fOL)は、それぞれHUL(fOL)およびHDL(fOL)の要素を示し、Eは自乗和関数を示す。チャネル可逆性判定部301は、算出された相互相関ρが所定の閾値以上である場合には、チャネル可逆性が成立するという判定結果を制御用DL−CSI取得部335に出力し、相互相関ρが所定の閾値より小さい場合には、チャネル可逆性が成立しないという判定結果を制御用DL−CSI取得部335に出力する。
制御用DL−CSI取得部335は、チャネル可逆性判定部301から入力されるチャネル可逆性判定結果に基づき、チャネル可逆性が成立する場合には、チャネル推定部134でチャネルサウンディングにより得られたUL−CSIおよび補間により得られたDL−CSIをDL閉ループ制御用のDL−CSIとしてDL閉ループ制御部104に出力する。また、制御用DL−CSI取得部335は、チャネル可逆性判定部301から入力されるチャネル可逆性判定結果に基づき、チャネル可逆性が成立しない場合には、チャネル推定部134で補間により得られたDL−CSIのみをDL閉ループ制御用のDL−CSIとしてDL閉ループ制御部104に出力する。
本実施の形態に係るUEとして用いる端末装置の主要な構成は、実施の形態1に係る端末装置200と同様の基本的構成および動作を有するため、その説明を省略する。なお、本実施の形態に係る端末装置は、DL−CSI選択部235においてオーバラップRBを含めてRBを選択し、オーバラップRB情報をさらに多重化部205に出力する点のみにおいて、端末装置200と相違する。
図12は、本実施の形態に係る基地局装置300および端末装置200の間のDL閉ループ制御処理に係る動作を示すシーケンス図である。なお、この図に示すシーケンスは、図8に示したシーケンス(実施の形態1参照)と基本的に同様なステップを有しており、同一のステップには同一の符号を付し、その説明を省略する。
図12に示すシーケンスは、ST2010をさらに有する点において、図8に示したシーケンスと相違する。なお、図12に示すシーケンスのST2070は、図8に示したシーケンスのST1070と処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。
ST2070において、DL−CSI要求情報を受信したUEはオーバラップRBを含めてRBを選択し、選択されたオーバラップRBを示すオーバラップRB情報をさらに生成する点において図8に示したST1070と相違する。
ST2010において、BSは、チャネルサウンディングにより得られたオーバラップRBのUL−CSIと、UEからフィードバックされたオーバラップRBのDL−CSIとの相互相関を算出し、チャネル可逆性を判定する。
このように、本実施の形態によれば、基地局装置は、チャネルサウンディングにより得られたオーバラップRBのUL−CSIと、UEからフィードバックされたオーバラップRBのDL−CSIとの相互相関を算出してチャネル可逆性を判定する。これにより、チャネル可逆性が成立しない場合にチャネルサウンディングより得られたDL−CSIを用いてDL閉ループ制御を行うことを回避し、通信品質の劣化を抑えることができる。
なお、本実施の形態では、チャネル可逆性が成立しない場合には、補間により得られたDL−CSIのみを用いてDL閉ループ制御を行う場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、チャネル可逆性が成立しない場合には、DL閉ループ制御を
行わなくても良い。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る閉ループ制御方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る基地局装置と同様の機能を実現することができる。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されても良いし、一部または全てを含むように1チップ化されても良い。
また、ここではLSIとしたが、集積度の違いによって、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSI等と呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。LSI製造後に、プログラム化することが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術への適用等が可能性としてあり得る。
2006年12月28日出願の特願2006−355342の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明に係る基地局装置、端末装置、閉ループ制御方法およびフィードバック方法は、DL/ULチャネルが非対称的なTDD方式の無線通信システム等の用途に適用することができる。
従来のTDD方式の通信システムで各UEに対しDL/ULチャネルを対称的に割り当てる様子を示す図 従来のTDD方式の通信システムで各UEに対しDL/ULチャネルを非対称的に割り当てる様子を示す図 本発明の実施の形態1に係るTDD方式の無線通信システムにおけるDL/ULチャネルの割り当て方法を説明するための図 本発明の実施の形態1に係る基地局においてDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する方法を説明するための図 本発明の実施の形態1に係る基地局装置の主要な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係るスケジューラ内部の主要な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る端末装置の主要な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る基地局装置および端末装置の間のDL閉ループ制御処理に係る動作を示すシーケンス図 本発明の実施の形態1に係るDL/ULチャネルの割り当て方法のバリエーションを示す図 本発明の実施の形態2に係る基地局においてDL閉ループ制御用のDL−CSIを取得する方法を説明するための図 本発明の実施の形態2に係る基地局装置の主要な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態2に係る基地局装置および端末装置の間のDL閉ループ制御処理に係る動作を示すシーケンス図

Claims (7)

  1. ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式の無線通信システムに用いられる基地局装置であって、
    複数の端末装置からのDL−CSIを受信する受信手段と、
    前記複数の端末装置のうち、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを割り当てられた特定の端末装置からのパイロットを用いてチャネルサウンディングを行ってUL−CSIを推定し、推定されたUL−CSIを閉ループ制御用の第1のDL−CSIとするチャネル推定手段と、
    前記特定の端末装置に割り当てられたダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの重畳しない帯域に含まれる第1の部分帯域のDL−CSIを用いて補間したDL−CSIを前記閉ループ制御用の第2のDL−CSIとする補間手段と、
    前記第1のDL−CSIと前記第2のDL−CSIとを用いて下り回線の前記閉ループ制御処理を行う制御手段と、
    を具備する基地局装置。
  2. 前記受信手段は、さらにDL−CQIを受信し、
    前記特定の端末装置は、第1閾値以上のDL−CQIをフィードバックした端末装置であり、
    前記特定の端末装置に対して、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを割り当てる割当手段と、
    前記特定の端末装置に対して、前記第1の部分帯域のDL−CSIのフィードバックを要求する要求手段と、
    をさらに具備する請求項1記載の基地局装置。
  3. チャネルの遅延プロファイルを用いて遅延スプレッド導出してチャネル変動を測定する測定手段と、
    前記チャネル変動が第2閾値以上の帯域に、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルとを重畳して割り当てる割当手段と、
    前記チャネル変動が前記第2閾値より小さい帯域に含まれる前記第1の部分帯域のDL−CSIのフィードバックを要求する要求手段と、
    をさらに具備する請求項1記載の基地局装置。
  4. 前記特定の端末装置からさらにフィードバックされた、前記特定の端末装置に割り当てられたダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの重畳帯域に含まれる第2の部分帯域のDL−CSIと、前記推定されたUL−CSIのうち前記第2の部分帯域のUL−CSIと、の相互相関を算出してチャネル可逆性を判定する判定手段、
    をさらに具備し、
    前記制御手段は、前記相互相関が閾値以上である場合には、前記第1のDL−CSIと前記第2のDL−CSIとを用いて前記閉ループ制御処理を行い、前記相互相関が前記閾値より小さい場合には、前記第2のDL−CSIのみを用いて前記閉ループ制御処理を行う、
    請求項1記載の基地局装置。
  5. ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式の無線通信システムに用いられる端末装置であって、
    一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを前記端末装置に割り当てられ、かつ、基地局装置からDL−CSIの要求情報が前記端末装置へ送信される場合に、一部の帯域を選択する選択手段と、
    前記一部の帯域のDL−CSIを前記基地局装置にフィードバックするフィードバック手段と、
    を具備する端末装置。
  6. ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式における閉ループ制御方法であって、
    複数の端末装置からのDL−CSIを受信する受信工程と、
    前記複数の端末装置のうち、一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとを割り当てられた特定の端末装置からのパイロットを用いてチャネルサウンディングを行ってUL−CSIを推定し、推定されたUL−CSIを閉ループ制御用の第1のDL−CSIとする推定工程と、
    前記特定の端末装置に割り当てられたダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの重畳しない帯域に含まれる第1の部分帯域のDL−CSIを用いて補間したDL−CSIを前記閉ループ制御用の第2のDL−CSIとする補間工程と、
    前記第1のDL−CSIと前記第2のDL−CSIとを用いて下り回線の前記閉ループ制御処理を行う制御工程と、
    を有する閉ループ制御方法。
  7. ダウンリンクの帯域幅とアップリンクの帯域幅とが異なるTDD方式におけるフィードバック方法であって、
    一部帯域を重畳してダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとが端末装置に割り当てられ、かつ、基地局装置からDL−CSIの要求情報が前記端末装置へ送信される場合に、一部の帯域を選択する選択工程と、
    前記一部の帯域のDL−CSIを前記基地局装置にフィードバックするフィードバック工程と、
    を有するフィードバック方法。
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