JP5378145B2 - 基地局装置及び基地局装置の通信制御方法 - Google Patents

基地局装置及び基地局装置の通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、基地局装置及び基地局装置の通信制御方法に関する。
移動体通信システムにおける基地局装置は、周波数及び時間等で規定される無線チャネルのそれぞれの通信品質に基づいて、当該無線チャネルの一部を移動局装置との通信に使用される通信チャネルに割り当て、さらに該通信チャネルでの通信における変調方式を決定する。そして基地局装置は、通信チャネル及び変調方式を移動局装置に通知する。この様な移動体通信システムの規格として、例えば非特許文献1には次世代PHS規格が開示されている。
現在、SVD(Singular Value Decomposition:特異値分解)方式のMIMO(Multi Input Multi Output)通信を移動体通信システムに適用する技術が検討されている。MIMO通信により、基地局装置と移動局装置との間の無線空間において空間ストリームが形成され、通信チャネルあたりの伝送容量を増加させることができる。
ここで基地局装置は、通信環境に適した通信を行うために、通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの数及び変調方式を通信環境に応じて変化させることが望ましい。例えば低雑音等の良好な環境では伝送速度が高い通信(空間ストリーム数が大きく、変調度が高い通信)を行い、劣悪な環境では伝送速度が低いが誤りの少ない通信(空間ストリーム数が小さく、変調度が低い通信)を行うことで、通信環境に適した通信が実行される。
本発明の目的の一つは、MIMO方式に対応する移動局装置との通信を行う基地局装置及び基地局装置の通信制御方法であって、空間ストリームの数及び変調方式を変化させて移動局装置と通信を行う基地局装置及び基地局装置の通信制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る基地局装置は、MIMO方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置であって、前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定手段と、前記空間ストリーム決定手段により決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定手段と、前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知手段と、を有する。
本発明によれば、基地局装置は、通信チャネル、空間ストリームの数、及び変調方式を決定して移動局装置に通知することにより、移動局装置と、通信チャネル、空間ストリームの数、及び変調方式を変化させた通信を行う。
また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネル決定手段により前記次通信チャネルのそれぞれについて決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの変調方式をそれぞれ示す該空間ストリームの数と同数の変調方式情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信する。
この態様によれば、空間ストリームのそれぞれの変調方式が移動局装置に通知される。
また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段により送信される制御情報は、空間ストリーム数の最大数と同数の変調方式情報を含みうるデータサイズを有する、前記変調方式情報が組み込まれる変調方式通知領域を有し、前記変調方式通知領域は、前記空間ストリーム数が前記空間ストリーム数の最大数より小さい場合、前記変調方式情報と、予め定められるデータと、を含む。
この態様によれば、変調方式通知領域が送信されることにより、空間ストリームのそれぞれの変調方式及び空間ストリームの数が移動局装置に通知される。
また、本発明の一態様では、前記空間ストリーム数の最大数は、前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される前記空間ストリームの数のうちの最大数であり、前記制御情報通知手段により前記移動局装置に通知される。
この態様によれば、空間ストリーム数の最大数が移動局装置に通知され、変調方式通知領域のデータサイズは、通知される最大数と同数の変調方式を含みうるサイズであればよい。
また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段は、前記変調方式情報を、該変調方式情報が対応する次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの数に基づいて決定される変調方式で変調する。
この態様によれば、変調方式情報の情報量に応じて、変調方式情報の変調方式が決定され、例えば変調方式情報の情報量が大きい場合には変調レートが高い変調方式で変調方式が変調される。
また、本発明の一態様では、前記次通信チャネルのそれぞれについて前記変調方式決定手段により決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせは、変調方式の予め定められる組み合わせの1つであり、前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせを示す情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信する。
この態様によれば、制御情報通知手段により送信される、変調方式を示す情報(変調方式情報)は、変調方式の組み合わせを示し、例えば変調方式の組み合わせの数が少なく抑えられる場合、変調方式情報の情報量が低減される。
また、本発明に係る基地局装置の制御方法は、MIMO方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置における通信制御方法であって、前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定ステップと、前記空間ストリーム決定ステップにおいて決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定ステップと、前記次通信チャネル決定ステップにおいて決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知ステップと、を有する。
本実施形態に係る基地局装置を含む移動体通信システムを示す図である。 本実施形態に係る基地局装置を含む移動体通信システムにおける無線チャネル構成を示す図である。 本実施形態に係る特異値スレッシュレベルの概念を示す図である。 各PRUにおける空間ストリーム数の決定結果の一例の一部を示す図である。 本実施形態にかかる基地局装置による通信における変調方式を示す表である。 本実施形態に係るPHYヘッダの構成を示す図である。 本実施形態に係るPHYヘッダの構成を示す図である。 本実施形態に係る基地局装置におけるMIMO通信に対応する移動局装置との通信の制御動作を示すフローチャートである。
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態(以下、実施形態という)について、図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る基地局装置100を含む移動体通信システム300を示す図である。基地局装置100は、移動局装置200と通信を行う。
基地局装置100及び移動局装置200は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多重)及びTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多重)方式による通信を行う。
また、移動体通信システム300において、基地局装置100は、SVD等のMIMO方式による通信(以下、MIMO通信と記載する)を、MIMO通信に対応する移動局装置200と行うことができる。なお、基地局装置100は、MIMO通信に対応していない移動局装置とは、MIMO通信を行わない。
基地局装置100は複数のアンテナ180,182,184,186を有する。移動局装置200は複数のアンテナを有し、MIMO通信に対応する。基地局装置100は、移動局装置200と、MIMO通信を行う。MIMO通信では、送信側の装置(基地局装置100)は、送信データを分割して複数の分割データを生成し、これら分割データを、分割データと同数の送信信号を用いて同時に送信する。受信側の装置(移動局装置200)は、送信された分割データを受信し、これらの分割データを結合して受信データを生成する。MIMO通信においては1つの送信信号が伝搬する伝搬路を空間ストリームと呼び、各空間ストリームにおける伝送速度が等しい場合、送信される伝送速度の最大値は、(1つの空間ストリームにおける伝送速度)×(空間ストリーム数)と表現される。なお、基地局装置100と移動局装置200との間においては、形成可能な空間ストリームの数は1,2,4のいずれかである。
本実施形態では、基地局装置100は、移動局装置200と、SVD(Singular Value Decomposition:特異値分解)方式によるMIMO通信を行うものとする。SVD方式とは、基地局装置100のアンテナ180,182,184,186と移動局装置200との間の伝搬路特性を特異値分解して得られる直交伝搬路特性を利用して通信を行う方式である。
図2は、基地局装置100を含む移動体通信システム300における無線チャネル構成を示す図である。移動体通信システム300では、所定時間幅のTDMAフレーム(5ms)が上りサブフレーム(2.5ms)と下りサブフレーム(2.5ms)とに区分され、図2に示すように、さらに各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット(ここではSch1〜Sch18)が規定されている。基地局装置100が移動局装置200に割り当てる無線チャネルの最小単位はPRU(Physical Resource Unit)と呼ばれ、各PRUは、タイムスロット(Slot1〜Slot4)のいずれかと、サブチャネル(ここではSch1〜Sch18)のいずれかと、に属する。そして、全72のPRUは、1から始まる連続するPRU番号(1,2,3,…,72)で識別されるよう定められている。
これら72のPRUのうち、特定のサブチャネル(ここではSch1)に属する4つのPRU(PRU1〜PRU4)については、1以上の移動局装置200に共用されるCCH(Common Channel:共通チャネル)として用いられる。一方、他の68のPRU(PRU5〜PRU72)については、各移動局装置200に個別に割り当てられるICH(Individual Channel:個別チャネル)として用いられる。ICHには、各移動局装置200に原則1つ割り当てられ制御情報の伝送に用いられるANCH(Anchor Channel)、各移動局装置200に通信チャネルとして1つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるEXCH(Extra Channel)等が含まれる、なお、基地局装置100は、移動局装置200にICHとして割り当てるPRU(特にEXCH)を1フレーム毎に変更することができる。
基地局装置100は、制御部120、変復調部140、送受信部160、及びアンテナ180,182,184,186を含む。
制御部120はCPUの一機能として実現され、基地局装置100の動作を制御する。制御部120は、メッセージ解析部122、キャリアセンス部124、空間ストリーム数決定部126、割り当てPRU決定部128、伝搬路特性推定部130、メッセージ生成部132、及び記憶部134を含む。そして制御部120は、基地局装置100と移動局装置200との通信で使用されるPRU(割り当てPRU)及び割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームの数を決定し、割り当てPRU及び空間ストリームの数を示す情報を変復調部140、送受信部160を介して送信する。また制御部120は、割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームのそれぞれにおける通信での変調方式を決定し、変調方式を示す情報を変復調部140、送受信部160を介して送信する。制御部120の詳細は後述する。
変復調部140はCPUの一機能として実現され、制御部120から入力される送信データに対し、割り当てPRU決定部128により決定される変調方式に基づくシンボルマッピング、直並列変換、逆離散フーリエ変換、及び並直列変換等の処理を行い、生成されるデジタル信号を送受信部160に出力する。また、変復調部140は、送受信部160から入力されるデジタル信号に対し直並列変換、離散フーリエ変換、及び並直列変換、復号処理等の処理を行い、生成される受信データを制御部120に出力する。
送受信部160は半導体回路からなり、変復調部140から入力される信号に対しD/A変換処理、アップコンバート処理、及び増幅処理等を行いアンテナ180,182,184,186へそれぞれ出力する。また、送受信部160は、アンテナ180,182,184,186からそれぞれ入力される信号に対し増幅処理、ダウンコンバート処理、及びA/D変換処理等を行い、変復調部140へ出力する。
アンテナ180,182,184,186は、送受信部160からそれぞれ入力される信号を電波として送信する。また、アンテナ180,182,184,186は、電波を受信して送受信部160へそれぞれ出力する。
制御部120の動作を以下に詳細に述べる。制御部120のメッセージ解析部122は、変復調部140から入力される受信データから、PRUの割り当てを要求する所定の信号(PRU割り当て要求)を検出する。メッセージ解析部122は、PRU割り当て要求を検出すると、制御部120のキャリアセンス部124に対しキャリアセンス実行要求を出力し、空間ストリーム数決定部126に対し空間ストリーム数決定要求を出力する。
制御部120のキャリアセンス部124は、メッセージ解析部122からキャリアセンス実行要求が入力されると、PRUのそれぞれにおける干渉が生じる可能性のある信号の信号電力を検出し、検出結果(キャリアセンス結果)を空間ストリーム数決定部126に出力する。
伝搬路特性推定部130は、変復調部140において離散フーリエ変換により得られる複素シンボル列を、各空間ストリームに対応する信号成分に分離する際に必要となる、移動局装置200との間の伝搬路特性を推定する。具体的には、基地局装置100に接続中の移動局装置200が有する複数のアンテナからそれぞれ送信される複数のトレーニングシンボル(所定の既知信号)とそれらの複数のトレーニングシンボルの送信に応じてアンテナ180,182,184,186でそれぞれ受信される信号と、に基づき、移動局装置200に現フレームで割り当てられている通信チャネル(以下「現通信チャネル」という)のそれぞれについて、移動局装置200との間の伝搬路特性を推定する。SVD−MIMO方式では、この伝搬路特性が、N行M列(Mは移動局装置200が有するアンテナの数(ここでは4とする)、Nは基地局装置100が有するアンテナの数(ここでは4))のチャネル行列Hで表される。
制御部120の空間ストリーム数決定部126は、メッセージ解析部122からの空間ストリーム数決定要求及びキャリアセンス部124からのキャリアセンス結果を取得した場合、キャリアセンス結果、移動局装置200のMIMO通信への対応の有無、通信状況(SNR、RSSI等)、ユーザークラス及びQoS、PF(Proportional Fairness)値を基に、移動局装置200との通信に用いられる空間ストリームの数(空間ストリーム数)と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する。図5は、本実施形態にかかる基地局装置100による通信における変調方式を示す表である。なお、図5に示されるシグナルシンボルについては後述する。
空間ストリーム数決定部126は、まず、例えば通信開始時に、移動局装置200のMIMO通信への対応の有無を把握する。空間ストリーム数決定部126は、例えば移動局装置200のプロトコルレベルから、移動局装置200が複数の空間ストリームによるMIMO通信が可能な装置か判断する。このプロトコルレベルとは、移動局装置200が準拠しているプロトコルバージョンを示しており、移動局装置200との通信開始時に移動局装置200から通知されるものである。
ここで移動局装置200が複数の空間ストリームによるMIMO通信に対応していないことを示すプロトコルバージョン1準拠であれば空間ストリーム数決定部126は決定する空間ストリーム数を1に固定するとともに、キャリアセンス結果から各PRUに設定可能な変調方式を決定する。プロトコルバージョン2準拠であれば、空間ストリーム数を一旦1と設定して通信を開始し、以降、以下の処理で逐次空間ストリーム数を決定する。
空間ストリーム数決定部126による、空間ストリーム数を決定する処理を以下に説明する。空間ストリーム数決定部126は、通信開始時には空間ストリーム数を1と決定したうえで、キャリアセンス結果に基づいて後述する割り当てPRU決定部128により決定されるPRUを用いて移動局装置200との通信を開始する。伝搬路特性推定部130は、最初の通信フレーム(1フレーム目)において移動局装置200から送信された各通信チャネル(EXCH)のトレーニングシンボルを受信し、受信された信号を基にチャネル行列Hを生成し、空間ストリーム数決定部126は、このチャネル行列Hを基に次の通信フレーム(2フレーム目)において用いられる(後続する通信において用いられる)各通信チャネル(EXCH)の空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。以降、空間ストリーム数決定部126は、ある通信フレームについて伝搬路特性推定部130により生成されたチャネル行列Hを基に、次の通信フレームにおいて用いられる(後続する通信において用いられる)空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。
チャネル行列Hからの空間ストリームの数及び変調方式の決定処理を以下に説明する。空間ストリーム数決定部126は、伝搬路特性推定部130により生成されるN行M列(4行4列)のチャネル行列Hを特異値分解し、特異値λ〜λを対角成分に持つN行M列(4行4列)の対角行列Σを生成する(H=UΣV、U:M行M列のユニタリ行列、V:N行N列のユニタリ行列、V:Vの複素共役転置)。この特異値λ〜λは、それぞれ接続中の移動局装置200との間に形成されうる第1〜第4の空間ストリームの伝送容量(伝送路の太さ)に相当し、λ≧λ≧λ≧λ≧0という関係が成立する。
さらに、空間ストリーム数決定部126は、この特異値λ〜λと、記憶部134に記憶される特異値の閾値と、の比較結果に基づいて、接続中の移動局装置200との間に形成可能な空間ストリームの数と、その空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。図3は、本実施形態に係る特異値スレッシュレベルの概念を示す図である。図3は、記憶部134に記憶されている、変調方式と、その変調方式を適用するために要する閾値の閾値と、の対応関係の一例を示す。例えば図3に示す例では、空間ストリーム数決定部126は、閾値δ(伝送効率が最低の変調方式であるBPSKを適用するために必要な特異値の閾値)以上である特異値の数を、移動局装置200との間に形成可能な空間ストリームの数として判定する。BPSKすら適用できない空間ストリームでは、データを伝送することができないからである。そして、接続中の移動局装置200との間に形成可能な空間ストリームの数と、その形成可能な空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式を決定する。図4は、接続中の移動局装置200が現在割り当てられているPRUに対して決定された、形成可能な空間ストリームの数を示す図である。空間ストリーム数決定部126は、接続中の移動局装置200との間に形成可能な空間ストリームの数と、その形成可能な空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式に関する情報を、割り当てPRU決定部128に出力する。
制御部120の割り当てPRU決定部128は、空間ストリーム数決定部126により決定された空間ストリーム数と当該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式に関する情報を取得すると、当該情報と、ユーザクラス、QoS(Quality of Service)、及びPF(Proportional Fairness)値等を基に、72個のPRUの少なくとも一部を、空間ストリーム数決定部126により決定された数(空間ストリーム数)の空間ストリームでの送信に使用される割り当てPRU(通信チャネル及び次通信チャネル)と決定し、さらに各割り当てPRUにおいて形成される各空間ストリームにおいて適用される変調方式を決定し、これらの決定結果をメッセージ生成部132に出力する。なお、通信開始時には空間ストリーム数は前述のとおり1であり、割り当てPRU及び変調方式はキャリアセンス部124によるキャリアセンスの結果等に基づいて決定される。ここでユーザクラスとは、移動局装置200に対して設定されているサービス内容で、ユーザクラスから最大伝送速度が決定される。QoSとは、送信されるデータの種類を基に優先順位を付けたPRUの割り当て方法である。PF値とは、基地局装置100と通信を行う複数の移動局装置間でPRUの割り当ての偏りを示す数値である。
制御部120のメッセージ生成部132は、割り当てPRU決定部128で決定される割り当てPRUと、当該割り当てPRUにおいて形成される空間ストリーム数と、各空間ストリームで適用される変調方式と、を移動局装置200に通知する。
制御部120のメッセージ生成部132は、割り当てPRU決定部128で決定される割り当てPRUのそれぞれにおいて形成される空間ストリーム数のうち最大の数(空間ストリーム数の最大数)を示す情報と、割り当てPRU決定部128で決定される割り当てPRUを示す情報と、を含むPHYヘッダ600を生成し、ANCHで送信されるデータに組み込んで変復調部140に出力することで、このPHYヘッダ600を移動局装置200に送信する。
図6は、本実施形態に係るANCHで送信されるPHYヘッダ600の構成を示す図である。図6において、括弧で示される数値は各データのビット数を示す。PHYヘッダ600において、MAPはPRUのそれぞれの割り当てを示す領域であり、STは空間ストリーム数の最大数を示す領域である。MAPではそれぞれのビットが1つのPRUの割り当ての有無を示し(割り当て有り:1、割り当て無し:0)、MAP領域はPRUの個数と同数のビットからなり、本実施形態では72ビットからなる。STは2ビットからなり、“00”は空間ストリーム数の最大数が1であることを、“01”は空間ストリーム数の最大数が2であることを、“10”は空間ストリーム数の最大数が4であることを、それぞれ示す。
メッセージ生成部132は、PHYヘッダ600のMAP及びSTを、割り当てPRU決定部128により決定された割り当てPRUと、割り当てPRUのそれぞれにおいて形成される空間ストリーム数のうちの最大数を基に生成する。そして、メッセージ生成部132は、生成されたPHYヘッダ600を変復調部140に出力することで、移動局装置200に送信する。移動局装置200は、このPHYヘッダ600により、割り当てPRU及び割り当てPRUのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの最大数(すなわち後述するPHYヘッダ700により示される変調方式の数の最大数)を認識する。
また、制御部120のメッセージ生成部132は、割り当てPRU決定部128において決定された変調方式を示す情報を含むPHYヘッダ700を生成し、EXCHで送信されるデータに組み込んで変復調部140に出力することで、このPHYヘッダ700を移動局装置200に送信する。
図7は、本実施形態に係るEXCHで送信されるPHYヘッダ700の構成を示す図である。PHYヘッダにおいて、変調方式通知領域702は、このPHYヘッダ700が送信される割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームの、それぞれの変調方式を示すデータであるMI(MI1〜MI4)が組み込まれる領域であり、具体的には図5に示されるシグナルシンボルが組み込まれる。MIの領域としては、PHYヘッダ600のSTにより示される空間ストリームの最大数と同数のMIを含みうるデータサイズを有する領域(図における表現では16ビット)が確保され、当該EXCH(PRU)において形成される空間ストリームの数が空間ストリームの最大数より小さい場合には、空いた領域に“1111”等の、変調方式を示すシグナルシンボルのいずれとも異なる、予め定められるデータが組み込まれる。よって空間ストリームの数は、変調方式通知領域702において“1111”でないMIの数によって移動局装置200に通知される。図7はEXCHにおいて形成される空間ストリームの数が4の場合のPHYヘッダ700を示す。
メッセージ生成部132は、PHYヘッダ700のMIを、割り当てPRU決定部128により決定された変調方式を基に生成する。そして、メッセージ生成部132は、生成されたPHYヘッダ700を変復調部140に出力することで、移動局装置200に送信する。移動局装置200は、このPHYヘッダ700により、該PHYヘッダ700が送信される割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームの、それぞれの変調方式を認識する。
次に、基地局装置100の通信制御動作をフローチャートを用いて説明する。図8は、本実施形態に係る基地局装置100におけるMIMO通信に対応する移動局装置200との通信の制御動作を示すフローチャートである。
まず、基地局装置100のメッセージ解析部122は、移動局装置200から受信されたデータからPRU割り当て要求を検出すると(S800)、キャリアセンス部124にキャリアセンス実行要求を出力し、空間ストリーム数決定部126に空間ストリーム数決定要求を出力する(S801)。キャリアセンスの結果は後述するS803において使用されるため、キャリアセンス部124は、それまでにキャリアセンスを実行する。
次に、空間ストリーム数決定部126は、移動局装置200のプロトコルバージョンが2であり移動局装置200がMIMO通信に対応することを確認する(S802)と、キャリアセンス部124によるキャリアセンス処理の結果に基づいて割り当て可能なPRUを決定し、当該割り当て可能なPRUの空間ストリーム数を1と設定するとともに各PRUに設定可能な変調方式を決定する(S803)。
次に、割り当てPRU決定部128は、空間ストリーム数決定部126において決定された空間ストリーム数及びキャリアセンス部124におけるキャリアセンス処理の結果等を基に、移動局装置200との通信へのPRUの割り当て及び変調方式の決定を行う(S804)。ここで決定されるPRU及び変調方式は、S803で決定されたPRU及び変調方式でもよいし、S803での決定内容に加えて、移動局装置200のユーザクラス、QoS(Quality of Service)、及びPF(Proportional Fairness)値等を考慮して決定されてもよい。決定されたPRU及び変調方式は移動局装置200に通知される。
次に、基地局装置100はS804において決定されたPRU及び変調方式により移動局装置200から送信されたPRUトレーニングシンボルに応じた信号を受信する(S805)。基地局装置100の伝搬路特性推定部130は、受信された信号から現在割り当てられている各PRUの伝搬路特性を推定する(S806)。そして、空間ストリーム数決定部126は、伝搬路特性推定部130により推定された伝搬路特性から、それぞれのPRUについて特異値を算出し、当該特異値から該PRUにおいて形成可能な空間ストリームの数と、各空間ストリームで設定可能な変調方式を決定する(S807)。
次に、割り当てPRU決定部128は、S807において決定された空間ストリームの数及び各空間ストリームに設定可能な変調方式を基に、移動局装置200との通信へのPRUの割り当て、及び割り当てPRUのそれぞれについて、該割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームのそれぞれにおける変調方式を決定する(S808)。ここで決定されるPRU及び変調方式は、S804と同様に、S807で決定されたPRU及び変調方式でもよいし、S807での決定内容に加えて、移動局装置200のユーザクラス、QoS(Quality of Service)、及びPF(Proportional Fairness)値等を考慮して決定されてもよい。
次に、メッセージ生成部132は、空間ストリーム数決定部126により決定された空間ストリーム数のうち最大の数を示すST及び割り当てPRU決定部128により決定されたPRUを示すMAPを含むPHYヘッダ600、及び割り当てPRU決定部128により決定された変調方式を示す変調方式通知領域702を含むPHYヘッダ700を生成する(S809)。
次に、メッセージ生成部132は、PHYヘッダ600を含む、ANCHにおける送信データと、PHYヘッダ700を含む、EXCHにおける送信データと、を変復調部140に出力することで、PHYヘッダ600及びPHYヘッダ700を移動局装置200に送信する(S810)。以上で基地局装置100の通信制御動作は終了する。
以上の構成により、MIMO方式に対応する移動局装置200との通信を行う基地局装置100は、空間ストリームの数及び変調方式を変化させて移動局装置200と通信を行う。
なお、上記実施形態では、空間ストリーム数の最大の数及び割り当てPRUがPHYヘッダ600によって通知され、割り当てPRUにおける空間ストリーム数と各空間ストリームの変調方式がPHYヘッダ700によって通知される構成が示されたが、これらの情報がメッセージ生成部132によって移動局装置200に通知される構成であれば他の構成でもよい。
また、上記実施形態では、変調方式通知領域702のデータは、対応する割り当てPRUにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式をそれぞれ示すMIを組み合わせて構成されているが、空間ストリームのそれぞれの変調方式を示すビット列から厚生されていれば他の構成でもよい。例えば変調方式の組み合わせが予め定められる組み合わせの1つである(全ての組み合わせが選択されることがない)場合には、選択されうる変調方式の組み合わせをそれぞれ示すシグナルシンボルを予め規定し、このシグナルシンボルによって変調方式を通知する構成とすることで、変調方式を通知する情報のデータサイズを圧縮してもよい。
例えばSVD方式では、複数の空間ストリームが形成される場合、前述のとおり特異値にはλ≧λ≧λ≧λ≧0の関係が成立し、各空間ストリームの変調度においては、2つ目の空間ストリームの変調度は1つ目の空間ストリームの変調度以下(図5において上方向、すなわち1つ目の空間ストリームの変調方式がBPSK2/3の場合には2つ目の空間ストリームの変調方式は、BPSK2/3、BPSK1/2のいずれか)、同様に3つ目の空間ストリームの変調度は2つ目の空間ストリームの変調度以下、4つ目の空間ストリームの変調度は3つ目の空間ストリームの変調度以下、という関係が成立するため、実際に選択されうる組み合わせを示すだけのシグナルシンボルを予め規定すれば、変調方式を示すための情報のビット数は上記実施形態に示される16ビットより削減される。
さらに、選択する組み合わせを限定する規則を予め定義して組み合わせ数を削減してMIのビット数を削減してもよい。例えば4つの空間ストリームが形成される場合に、「それぞれの変調方式が“QPSK−QPSK−QPSK−QPSK”と選択されうる通信状況においても、“QPSK−QPSK−QPSK−BPSK”とする」等と規則を定義することで組み合わせ数を削減して変調方式を示すための情報のビット数を削減してもよい。
また、変調方式通知領域702の変調方式が空間ストリームの数に基づいて決定される構成としてもよい。変調方式通知領域702の変調方式をBPSKからQPSKにすれば、変調方式通知領域702の変調後のシンボル数は半分になる。よって例えば、空間ストリームの数が2以上の場合等、変調方式をBPSKからQPSKとする等、変調方式通知領域702の変調方式が空間ストリームの数に基づいて決定される構成としてもよい。
また、上記実施形態では割り当てPRUのそれぞれについて空間ストリームの数が決定される構成が示されたが、全ての割り当てPRUの空間ストリームの数が同一の値に決定される構成としてもよい。すなわち、空間ストリームの数を特定の値に固定し、形成可能な空間ストリームの数がこの特定の値以上であるPRUが通信に割り当てられる構成としてもよい。この場合、上記実施形態で示された“1111”のような予め定められるデータを組み込む構成は不要であり、変調方式通知領域702の全てが変調方式の通知に使用される。
また、上記実施形態では空間ストリームの数に関係なく同一形式のPHYヘッダ600を生成する構成が示されたが、本発明はこれに限定されず、割り当てPRUの少なくとも1つにおける空間ストリームが複数である場合には上記実施形態に示す形式にPHYヘッダ600を生成し、全ての割り当てPRUにおける空間ストリームが単一である場合にはMAPのみを含む(STを含まない)PHYヘッダを生成する構成としてもよい。
100 基地局装置、120 制御部、122 メッセージ解析部、124 キャリアセンス部、126 空間ストリーム数決定部、128 割り当てPRU決定部、130 伝搬路特性推定部、132 メッセージ生成部、134 記憶部、140 変復調部、160 送受信部、180,182,184,186 アンテナ、200 移動局装置、300 移動体通信システム、600,700 PHYヘッダ、702 変調方式通知領域。

Claims (3)

  1. MIMO方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置であって、
    前記通信チャネルの制御情報は、空間ストリーム数の最大の数を示す情報を含み、
    前記通信チャネルにより通信される通信データは、前記空間ストリームの変調方式を示す変調方式通知データを含み、
    前記通信データに含まれる前記変調方式通知データの個数は、可変であり前記空間ストリーム数の最大の数に応じたものであって、
    前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数が決定されたとき、
    前記決定された空間ストリームの数が前記空間ストリーム数の最大の数を示す情報に設定された前記制御情報と、それぞれの空間ストリーム毎に決定された変調方式が前記変調方式通知データに設定された前記通信データと、を前記移動局装置に通知する制御部
    を有することを特徴とする基地局装置。
  2. 請求項1に記載の基地局装置において、
    前記変調方式通知データの変調方式が空間ストリームの数に基づいて決定されることを特徴とする基地局装置。
  3. MIMO方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置における通信制御方法であって、
    前記通信チャネルの制御情報は、空間ストリーム数の最大の数を示す情報を含み、
    前記通信チャネルにより通信される通信データは、前記空間ストリームの変調方式を示す変調方式通知データを含み、
    前記通信データに含まれる前記変調方式通知データの個数は、可変であり前記空間ストリーム数の最大の数に応じたものであって、
    前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数が決定されたとき、
    前記決定された空間ストリームの数が前記空間ストリーム数の最大の数を示す情報に設定された前記制御情報と、それぞれの空間ストリーム毎に決定された変調方式が前記変調方式通知データに設定された前記通信データと、を前記移動局装置に通知するステップ
    を有することを特徴とする通信制御方法。
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