JP5355301B2 - 無線通信システム、無線通信基地局、および無線通信方法 - Google Patents
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Description
BD法は、自端末以外の全ての端末の全受信アンテナに対してヌルを形成するZF(Zero Forcing:ゼロフォーシング)規範の送信ビーム形成法である。また、MMSE(Maximum Mean Square Error:最小二乗法)法に基づいた種々のビーム形成法も考案されている。MMSE法に基づくビーム形成法は、自端末以外の全ての端末の全受信アンテナに対してヌルを形成するのではなく、一定量の漏洩を許容する。
従来のマルチユーザMISOダウンリンクにおける送信BFとしては、ZF法に基づくCI(Channel Inversion)法や、MMSEに基づくRCI(Regularized Channel Inversion)法が知られいる(非特許文献3)。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の無線通信システムにおいて、前記第2の形成手段は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する場合に、前記一方の端末群に属する端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に電力を抑えた下り信号のビームを形成することを特徴とする無線通信システムである。
また、請求項6に記載の発明は、複数のアンテナを有し、複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信基地局であって、前記複数の端末に対するビームの送信ウエイト行列ベクトルのフロベニウスノルムが最小となるように、前記複数の端末を2種類の端末群に分類する分類手段と、一方の端末群に属する端末へ送信する場合は、他方の端末群に属する全部または一部の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームを形成する第1の形成手段と、前記他方の端末群に属する端末へ送信する場合は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する第2の形成手段とを有することを特徴とする無線通信基地局である。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の無線通信方法において、前記基地局は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する場合に、前記一方の端末群に属する端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に電力を抑えた下り信号のビームを形成することを特徴とする無線通信方法である。
また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の無線通信方法において、前記基地局は、前記第10手順において、前記いずれにも属さない端末以外の端末に、当該端末が復号可能である程度に漏洩の少ないビームを形成する場合に、前記いずれにも属さない端末以外のすべての端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記いずれにも属さない端末以外の端末が復号可能である程度に電力を抑えたビームを形成することを特徴とする無線通信方法である。
第1手順では、基地局は、複数の端末のうち、複数の端末へのビームを形成する前における当該複数の端末のそれぞれの伝送損失および空間相関に基づいて漏洩元端末として第1端末群の要素に追加する。
第2手順では、基地局は、複数の端末のうち、第1端末群に属さない端末を漏洩先端末として第2端末群の要素に追加する。
第4手順では、基地局は、自基地局から第2端末群の端末に対する下り信号のビームを第2下り信号のビームとして形成する。
第6手順では、第2端末群の端末は、希望信号の伝達関数を推定するとともに、基地局から第1端末群の端末への第1下り信号のビームの漏洩による干渉信号である第1端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第1伝達関数として推定する。
第8手順では、第2端末群の端末は、受信信号全体から復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、基地局から第2端末群の端末への下り信号を復号する。
また、端末部分集合TBに属する端末集合は、空間相関が時々刻々変化するので、自端末が端末部分集合TBに属しているか否かは、端末自らが判断しなければならない。なお、端末部分集合TBに属している端末は、干渉チャネルを推定する時に、他の端末からの大きな干渉が存在するか否かを判断すれば、自端末が端末部分集合TBに属しているか否かを判断できる。
次に、基地局は、決定した送信ウエイトを用いた場合において、漏洩元となる遠方の端末1から近傍の端末2に漏洩する漏洩電力R21と、遠方の端末への希望信号電力R11とを、遠方の端末に割り当てる電力P1の一次関数として算出する。
また、基地局は、同様に、決定した送信ウエイトを用いた場合において、近傍の端末2の希望信号電力R22と、端末1に与える干渉信号電力R12とを、近傍の端末に割り当てる電力P2の一次関数として算出し、次の式(1)と式(2)とが成立するようにP1とP2を決める。なお、ここで、雑音電力をNとする。
P=P1+P2 ・・・ (式2)
PB=PB+PA/m ・・・ (式4)
(組AのSINRが大きい場合。)
PB=PB-PB/m ・・・ (式6)
(組BのSINRが大きい場合。)
以上説明したように、本発明は、端末部分集合TAに属する端末が、端末部分集合TBに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行し、端末部分集合TBの端末は、干渉信号を先に復号して受信信号から干渉信号レプリカを差引き、残留受信信号から希望信号を復号することを特徴とする。端末部分集合TAに対しては他の端末からの干渉が十分に小さくなるように送信ビーム形成を行なうので、通常の希望信号の復号を行なう。
本発明のポイントは、干渉信号を先に復号し、受信信号から干渉信号レプリカを差引いて、残留受信信号から希望信号を復号することが可能な端末が存在する場合に、当該端末部分集合TBに属する端末には、干渉信号が希望信号よりも十分大きくなるように送信ビーム形成を実行することにより、送信電力を削減することが可能になる点にある。
Claims (12)
- 複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数の端末に対するビームの送信ウエイト行列ベクトルのフロベニウスノルムが最小となるように、前記複数の端末を2種類の端末群に分類する分類手段と、
一方の端末群に属する端末へ送信する場合は、他方の端末群に属する全部または一部の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームを形成する第1の形成手段と、
前記他方の端末群に属する端末へ送信する場合は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する第2の形成手段と
を有し、
前記一方の端末群に属する端末は、
前記基地局が送信した希望信号のチャネル推定結果に基づいて自端末宛ての信号を復号する第1の復号手段
を有し、
前記他方の端末群に属する端末は、
基地局が他の端末宛てに送信した干渉信号のチャネル推定結果に基づいて前記他の端末に宛てた信号を復号する干渉検出手段と、
受信信号から前記復号した信号を差し引くことで、自端末宛ての信号を復号する第2の復号手段と
を有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記第2の形成手段は、
前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する場合に、前記一方の端末群に属する端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に電力を抑えた下り信号のビームを形成する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1または請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
前記分類手段は、
端末の前記分類をチャネルごとに行うことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記分類手段は、
すべての端末をビーム形成前の受信電力、または互いの端末との空間相関に基づいて順序付けするオーダーリング手段と、
前記順序付けにおいて先頭の第1端末を前記一方の端末群に分類する第1の分類手段と、
前記第1端末以外の端末へのビームの漏洩を許容し、受信電力が一定となるように前記第1端末に対してビームを形成した時に、送信電力が最小となる第2端末を前記他方の端末群に分類する第2の分類手段と
を有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項4に記載の無線通信システムにおいて、
前記分類手段は、
送信ウエイトを、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが一定値となるように正規化することを特徴とする無線通信システム。 - 複数のアンテナを有し、複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信基地局であって、
前記複数の端末に対するビームの送信ウエイト行列ベクトルのフロベニウスノルムが最小となるように、前記複数の端末を2種類の端末群に分類する分類手段と、
一方の端末群に属する端末へ送信する場合は、他方の端末群に属する全部または一部の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームを形成する第1の形成手段と、
前記他方の端末群に属する端末へ送信する場合は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する第2の形成手段と
を有することを特徴とする無線通信基地局。 - 複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信方法であって、
前記基地局は、
前記複数の端末に対するビームの送信ウエイト行列ベクトルのフロベニウスノルムが最小となるように、前記複数の端末を2種類の端末群に分類し、
一方の端末群に属する端末へ送信する場合は、他方の端末群に属する全部または一部の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームを形成し、
他方の端末群に属する端末へ送信する場合は、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成し、
前記一方の端末群に属する端末は、
前記基地局が送信した希望信号のチャネル推定結果に基づいて自端末宛ての信号を復号し、
他方の端末群に属する端末は、
基地局が他の端末宛てに送信した干渉信号のチャネル推定結果に基づいて前記他の端末に宛てた信号を干渉検出により復号し、
受信信号から前記復号した信号を差し引くことで、自端末宛ての信号を復号する
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項7に記載の無線通信方法において、
前記基地局は、
前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に漏洩の少ない下り信号のビームを形成する場合に、前記一方の端末群に属する端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記一方の端末群に属する端末が復号可能である程度に電力を抑えた下り信号のビームを形成する
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項7または8に記載の無線通信方法において、
前記基地局は、
端末の前記分類をチャネルごとに行う
ことを特徴とする無線通信方法。 - 複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信方法であって、
前記基地局は、
すべての端末から構成される端末群である第1集合に含まれる前記端末を、ある規則に基づいて順序付けするオーダリングを行う第1手順と、
端末群である第2集合および端末群である第3集合を空集合に設定する第2手順と、
前記第1集合に含まれる前記端末のうち、前記オーダリングによる順序が最も若い端末を第1端末とする第3手順と、
前記第1端末を前記第2集合に加える第4手順と、
前記第1端末に対してビームを形成するとともに、前記第1端末以外の端末への漏洩を無視して当該ビームの形成を行った場合、受信電力が一定の制約条件下で送信電力を最小化できる端末を第2端末とする第5手順と、
前記第2端末以外の他の端末にヌルを向けるか、または、当該他の端末が復号可能である程度に少量の電力しか伝送しないように前記第2端末にビームを形成する第6手順と、
前記第2端末を前記第3集合に加える第7手順と、
前記第2集合および前記第3集合のいずれにも属さない端末群を前記第1集合にする第8手順と、
前記第3手順から前記第8手順までを繰り返し実行することにより端末群を前記第2集合または前記第3集合のいずれかに分類する第9手順と、
前記分類の結果、前記第2集合および前記第3集合のいずれにも属さない端末の数がゼロになった場合には、前記第1端末に対して前記第5手順において形成されたビームを、前記第2端末に対して前記第6手順において形成されたビームをそれぞれ送信し、前記第2集合および前記第3集合のいずれにも属さない端末の数が1になった場合には、前記いずれにも属さない端末にビームを形成し、前記いずれにも属さない端末以外の端末に、当該端末が復号可能である程度に漏洩の少ないビームを形成するとともに、前記第1端末に対して前記第5手順において形成されたビームを、前記第2端末に対して前記第6手順において形成されたビームをそれぞれ送信する第10手順と
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 請求項10に記載の無線通信方法において、
前記基地局は、
前記第10手順において、前記いずれにも属さない端末以外の端末に、当該端末が復号可能である程度に漏洩の少ないビームを形成する場合に、前記いずれにも属さない端末以外のすべての端末に対してヌルを向ける、もしくは、前記いずれにも属さない端末以外の端末が復号可能である程度に電力を抑えたビームを形成する
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項7から11のいずれか一項に記載の無線通信方法において、
前記基地局は、
送信ウエイトを、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが一定値となるように正規化する
ことを特徴とする無線通信方法。
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