JP5484304B2 - 無線基地局装置及び通信条件決定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線基地局装置及び通信条件決定方法に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)で規定されているLTE(Long Term Evolution)方式、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)で規定されているIEEE802.16e方式、及び、その後継システムであるIEEE802.16m方式では、無線通信端末(以下「無線端末」とも呼ぶ)から基地局へフィードバックされるCQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Indicator)等に基づいて、リンクアダプテーションを行うことができる。
下記特許文献1には、LTE方式においてMIMO(Multi-Input Multi-Output)方式が適用されている場合に適切なリンクアダプテーションを行うための技術が紹介されている。
特開2010−212856号公報
さて、無線端末のユーザが例えば自宅に滞在する時間帯では、無線端末の移動は無い(静止状態)、又は、その移動速度は非常に低い(準静止状態)。また、自宅において無線端末を用いた通信を行う場所は居間、自室等の限られた場所であることが多い。
このため、特許文献1に記載された技術のように高速移動を考慮した送信ウェイト・ランク制御、及び、リンクアダプテーション制御は、自宅滞在時のような静止状態及び準静止状態に対しては必ずしも好適であるとは言えない。
また、特許文献1に記載の技術は、フィードバック情報を送信するためのアップリンク無線リソースの消費や、それに伴う移動端末の送信電力消費が大きいと考えられる。
本発明は、無線端末が静止状態及び準静止状態にある場合にも好適な通信状態を提供しうる技術に関する。
本発明の一態様に係る無線基地局装置は、通信相手となる無線端末からの上り信号を受信する受信部と、前記無線端末への下り信号を送信する送信部と、前記下り信号の送信条件を決定する処理部とを備え、前記処理部は、前記無線端末からフィードバックされ前記受信部を介して取得した送信ウェイト情報及びランク情報に基づいて、前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報の内容の組み合わせによって分類される複数の組み合わせのそれぞれについて、発生頻度を求める頻度取得処理と、前記頻度取得処理で求めた前記発生頻度を用いて前記発生頻度の現在値を更新する更新処理と、前記更新処理によって取得された前記発生頻度の前記現在値に応じて、前記下り信号を送信する際の送信ウェイト情報及びランク情報を決定する送信条件決定処理とを行う。
上記の一態様によれば、無線端末からフィードバックされた送信ウェイト情報及びランク情報をそれらの内容の組み合わせで以て分類し、各組み合わせごとに発生頻度を求める。このため、通信環境を詳細に分析可能である。また、発生頻度の現在値の更新により、最新の通信環境に追従可能である。そのように詳細に分析された最新の通信環境に応じて、無線端末へ信号を送信する際の送信ウェイト情報及びランク情報を決定するので、無線端末の状態(静止状態等)に依らず好適な通信状態を得ることができる。
実施の形態1に係る無線基地局装置が適用された通信システムを概説する模式図である。 実施の形態1に係る無線基地局装置の機能構成を例示するブロック図である。 実施の形態1に係る無線基地局装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態3に係る無線基地局装置の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態1.
本発明に係る無線基地局装置を具体的に説明する前に、当該無線基地局装置が適用される通信システムを図1の模式図を参照して概説する。
図1には、本発明に係る無線基地局装置としてフェムトセル基地局10が例示され、当該フェムトセル基地局10が一般住宅に設置されている場合が例示されている。図1の例では、フェムトセル基地局10は、移動端末である無線端末11A,11Bを通信相手として無線通信を行うと共に、上位装置群12を通信相手として有線通信する。
なお、以下では、無線端末11A,11Bを区別せずに単に「無線端末11」と呼ぶ場合もある。また、無線端末11の台数は、ここで例示する2台に限定されるものではない。
また、本発明に係る無線基地局装置はフェムトセル基地局10に限定されるものではない。また、フェムトセル基地局10の設置場所は一般住宅に限定されるものではない。
また、図1には、フェムトセル基地局10が1階居間に在り、無線端末11A,11Bが2階洋室P,Qにそれぞれ在り、上位装置群12がフェムトセル基地局10が設置されている住宅の外部(例えば通信会社の構内)に在る場合が例示されているが、これらの所在は当該例示に限定されるものではない。
また、各種要素の形状は図示の例に限定されるものではない。
図2は、フェムトセル基地局10の機能構成を例示するブロック図である。図2の例では、フェムトセル基地局10は、ユーザ情報登録部101と、処理部102と、上り信号受信部111と、下り信号送信部112とを含んでいる。
ユーザ情報登録部101は、フェムトセル基地局10を定常的に使用する無線端末11A,11Bに関する情報を保存する。
具体的には、上位装置群12は、ユーザの契約情報に基づき、フェムトセル基地局10とフェムトセル基地局10を定常的に使用する無線端末11A,11Bとを関連付けて予め登録しており、その登録情報を(より具体的には当該登録情報を伝達するための信号を)フェムトセル基地局10へ送信する。無線端末11A,11Bの登録情報を受け取ったフェムトセル基地局10はその取得情報をユーザ情報登録部101内に保存する。
ここで、無線端末11A,11Bの登録情報は、例えば無線端末11A,11Bのそれぞれに固有なIDを含んだリストとして構成可能である。なお、無線端末11に固有なIDとは、無線端末11のUSIM(Universal Subscriber Identity Module;汎用加入者識別モジュール)カード識別子、MAC(Media Access Control)アドレス等、移動体通信システム内で無線端末11を一意に特定できるIDを指す。
また、ユーザ情報登録部101は、フェムトセル基地局10と無線端末11A,11Bとの間で使用される無線チャネルIDと、無線端末11の固有IDとの対応関係に関する情報を保存している。
具体的には、フェムトセル基地局10を介して無線端末11と上位装置群12との間で通信を開始する際に、フェムトセル基地局10と無線端末11との間で使用される無線チャネルIDと無線端末11の固有IDとの対応関係に関する上記情報が(より具体的には当該情報を伝達するための信号が)、上位装置群12からフェムトセル基地局10へ送信される。信号を受け取ったフェムトセル基地局10はその取得情報をユーザ情報登録部101内に保存する。
なお、フェムトセル基地局10内で無線チャネルIDと無線端末11の固有IDとの対応関係を管理している場合は、当該対応関係情報を上位装置群12からフェムトセル基地局10へ送信しなくても構わない。
上り信号受信部111は、無線端末11から送信される上り無線信号を受信する。また、上り信号受信部111は、当該受信信号に対して、予め採用された所定の手法を施して、受信信号から上りフィードバック情報を取り出す。
上りフィードバック情報は、無線回線の品質・伝搬環境を表現した情報であり、無線基地局から無線端末へ送信する下り信号の送信条件を決定するのに利用される。上りフィードバック情報として、例えば、CINR(Carrier to Interference Ratio)と、MIMO(Multi-Input Multi-Output)通信時の送信ウェイト情報(コードブック情報、コードブック変動情報、送信相関行列情報等)と、ランク情報とが、フェムトセル基地局10へ通知される。
なお、一般に、CINRは「CQI」と表記され、MIMO通信時の送信ウェイト情報は「PMI」と表記され、ランク情報は「RI」(Rank Indication)と表記される場合もあるため、以降ではこれらの表記も用いることにする。
上り信号受信部111は、CQI,PMI,RIを処理部102へ渡す。
処理部102は、ユーザ情報登録部101から無線端末11A,11BのID情報を取得し、又、上り信号受信部111からCQI,PMI,RIを取得して、これらの情報に基づいて所定の処理を行う。なお、当該所定処理は無線端末11ごとに行われる。
当該所定処理には、PMI(すなわち送信ウェイト情報)及びRI(すなわちランク情報)の受信回数を、PMIの内容とRIの内容の組み合わせ別に、カウントする処理が含まれる。例えば、PMIの内容がPMI1,PMI2のいずれかを採り、RIの内容がRI1,RI2のいずれかを採る場合、PMIとRIの組み合わせは{PMI1,RI1},{PMI2,RI1},{PMI1,RI2},{PMI2,RI2}の4組に分類され、当該4組のそれぞれについて無線端末11からの報告回数がカウントされる。なお、PMIとRIの内容別の組み合わせを「PMI/RI組」とも呼ぶことにする。
また、処理部102が行う上記所定処理には、PMI/RI組が報告される上りフィードバック回数の総数をカウントする処理が含まれる。なお、当該カウント総数は後の処理で母数として利用される。
また、処理部102が行う上記所定処理には、以下に説明する周期処理S100が含まれる。図3に周期処理S100を例示するフローチャートを示す。
周期処理S100は、予め設定された時間周期(例えば1分周期)で起動される。フェムトセル基地局10は時計機能(換言すれば計時機能)を例えば処理部102に有しており、この機能を利用することによって周期処理S100を起動可能である。なお、時計機能の利用は周期処理S100の起動に限定されるものではない。
周期処理S100が起動されると、ステップS101として、今回の起動が、規定の時刻の後の1回目の起動であるか否かが判定される。ここで、規定時刻は、任意に設定可能であり、例えば毎時00分(1時間毎)等に設定される。ステップS101での判定結果に応じて、次にステップS102又はステップS104が実行される。
ステップS102は、上記ステップS101において今回の起動が規定時刻後の1回目の起動であると判定された場合に実行される。ステップS102では、当該ステップS102の実行時点で保有している上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値(いずれも後述の処理によって計算される)を、前回の規定時刻に関する情報として保存する。
ここで、後述の説明から明らかとなるが、上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値は、各PMI/RI組の発生頻度を求める際に利用される(後述のステップS106参照)。このため、上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値を、各PMI/RI組の発生頻度を導出可能な情報として、例えば発生頻度関連情報と呼んでも良い。
ステップS101,S102によれば規定時刻ごとに上記発生頻度関連情報の現在値(換言すれば最新値)が保存されるが、実質的には各PMI/RI組の発生頻度の現在値が保存されると言える。
ステップS102の後、ステップS103において、過去に保存された上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値を読み込む。ステップS101,S103によれば、規定時刻ごとに、上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値の過去値が読み出される。なお、実質的には各PMI/RI組の発生頻度の過去値を読み出すことに相当する。
ここでは、上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値が1日分保存されているものとし、ステップS103では、前日付けの情報のうちで今回読み出す際の規定時刻と同時刻の情報として保存されている上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値を読み出す。そして、読み出した上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値を、これらの現在値に上書き設定する。これにより、読み出した上りフィードバック回数平均値及び各PMI/RI組の受信回数平均値を、初期値として、後続のステップS105が実行される。
なお、ステップS102,S103に関し、上りフィードバック回数平均値、及び、各PMI/RI組の受信回数平均値を、例えば1週間分を保存するようにしても良い。この例によれば、例えば、前週の同じ曜日の同じ時刻の情報を読み出して利用することも可能である。
ステップS104は、上記ステップS101において今回の起動が規定時刻後の1回目の起動ではないと判定された場合、又は、上記ステップS103の後に、実行される。ステップS104では、上りフィードバック回数、及び、各PMI/RI組の受信回数について、周期処理S100の前回起動時からの回数をカウントする。
その後、ステップS104でのカウント値と、既に保存している上りフィードバック回数平均値、及び、各PMI/RIの組の受信回数平均値を用いて、各平均値を更新する(ステップS105)。平均値の更新は例えば、次式(1)のように忘却係数を用いて行っても良い。
Figure 0005484304
ステップS105において上りフィードバック回数平均値、及び、各PMI/RI組の受信回数平均値を更新した後、各PMI/RI組の受信回数平均値を上りフィードバック回数平均値で除算することによって、各PMI/RI組の発生頻度を求める(ステップS106)。
なお、上記のようにステップS105によって各PMI/RI組の発生頻度が求められ、又、ステップS104,S105によって当該発生頻度が更新される。
その後、複数のPMI/RI組のうちで発生頻度が、予め規定された閾値Aを超えるPMI/RI組が存在するか否かを判定する(ステップS107)。
ステップS107の上記条件を満たすPMI/RI組が存在しない場合、上りフィードバックの頻度を通常の頻度(換言すれば、予め規定された所定頻度)に設定すると共に、下り信号の送信時のPMI/RIを無線端末11からフィードバックされるPMI/RIに従って変化させる(追従させる)(ステップS108)。このような通信条件を「モード1」と呼ぶこととする。
他方、ステップS107の上記条件を満たすPMI/RI組が存在する場合、ステップS109において、複数のPMI/RI組のうちで発生頻度が、予め規定された閾値B(B>A)を超えるPMI/RI組が存在するか否かを判定する。
ステップS109の上記条件を満たすPMI/RI組が存在しない場合、上りフィードバック頻度を予め規定された頻度(例えば上記の通常の頻度の百分の1の値)に減少させる一方、下り送信時のPMI/RIは、上記モード1と同様に、無線端末11からフィードバックされるPMI/RIに従って変化させる(ステップS110)。このような通信条件を「モード2」と呼ぶこととする。
他方、ステップS109の上記条件を満たすPMI/RI組が存在する場合、上りフィードバック頻度を予め規定された頻度(例えばモード2と同じ値)に減少させると共に、下り送信のPMI/RIをステップS109の上記条件を満たすPMI/RI組に固定する(ステップS111)。このような通信条件を「モード3」と呼ぶこととする。
ここで、無線端末11が静止状態又は準静止状態にある場合、無線端末11とフェムトセル基地局10との間の通信環境(換言すれば通信状態)は比較的安定しているので、特定のPMI/RI組又はこれの近傍のPMI/RI組に発生頻度が集中する。これに対し、無線端末11が移動している場合、無線端末11とフェムトセル基地局10との間の通信環境は変動するので、発生頻度の集中度合いが低くなる。
かかる点に鑑み、上記ステップS107,S109では2つの閾値A,Bを使って発生頻度を検証することにより、無線端末11がどのような状態にあるかを3段階で評価する。すなわち上記3つのモードの例では、モード3が静止状態に対応し、モード2が準静止状態に対応し、モード1が移動状態に対応する。但し、モードの数が3つに限定されるものではない。
上記ステップS107〜S111によれば、ステップS105,106で取得された発生頻度の現在値に応じて、無線端末11へ信号を送信する際のPMI/RI組が決定される。
処理部102は、下り送信時のPMI/RI組が確定した後は、CQIの値に従って送信ストリーム毎で又は送信ストリーム共通で適応変調処理を行い、MCS(Modulation and Coding Scheme)レベルを決定し、下り送信部112に下り送信条件の情報、より具体的にはPMI/RI/MCSレベル情報を通知する。
下り送信部112は、処理部102から通知された下り送信条件情報に基づいて、無線端末11への下り無線信号を送信する。
なお、フェムトセル基地局10による上記各種機能は、ハードウェア、ソフトウェア(換言すればマイクロコンピュータによるプログラム処理)、又は、こられの組み合わせによって実現可能である。また、上記での各種情報の保存や読み出しは、半導体メモリやハードディスク等を利用して実現可能である。
上記周期処理S100によれば、無線端末11からフィードバックされた各PMI/RI組ごとにその発生頻度を求める(上記ステップS106参照)。このため、無線端末11から順次送られるPMIとRIを組み合わせることなく、又、PMI及びRIの瞬時値のみを順次利用する場合に比べて、通信環境を詳細に分析可能である。また、発生頻度の現在値の更新により(上記ステップS104,S105参照)、最新の通信環境に追従可能である。そのように詳細に分析された最新の通信環境に応じて、無線端末11へ下り信号を送信する際の送信ウェイト情報及びランク情報を決定するので(上記ステップS107〜S111参照)、無線端末11の状態(静止状態等)に依らず好適な通信状態を得ることができる。
また、上記モード3では下り送信のPMI/RI組を固定する。このため、PMI/RI組の値の変化が少なくなるので、フェムトセル基地局10において、CQI情報の平均化精度を上げる効果も期待できる。
また、上記ステップS101〜S103によれば、実質的に各PMI/RI組の発生頻度の保存及び読み出しが行われ、かかる情報の保存及び読み出しは規定時刻ごとに行われる。したがって、各PMI/RI組の発生頻度が規定時間単位で管理される。このため、ユーザの生活パターン(換言すればある時刻に滞在する場所(部屋)の確率)に応じた無線端末11の状態(静止状態等)に基づいて、フェムトセル基地局10から無線端末11への下り信号のPMI/RIを制御することができる。
また、上記モード1〜3の例によれば、処理部102は無線端末11に対して、発生頻度の現在値に応じて、上りフィードバックの頻度(従ってPMI及びRIのフィードバック頻度)を制御する。かかる制御によれば、例えば、フィードバック情報を送信するためのアップリンク無線リソースの消費や、それに伴う無線端末11の送信電力消費を抑えることができる。
なお、無線端末11の台数は1台でも複数台でも良いが、無線端末11が複数台の場合に上記のように無線端末11A,11Bごとに上記各種処理を行うことによって、各無線端末11A,11Bのそれぞれについて上記各種効果を得ることができる。
実施の形態2.
実施の形態1で説明した各PMI/RI組の発生頻度を求める処理を、特性が近い(換言すれば内容が予め規定された範囲内にある)PMI/RI組どうしをグルーピングし、そのグループ単位で上記発生頻度を求めるように変形しても構わない。
この場合、例えば、各グループ内で最大の発生頻度を示すPMI/RI組をそのグループの代表のPMI/RI組として扱うと共に、各グループに属する全てのPMI/RI組の発生頻度を合計した値を上記グループ代表のPMI/RI組の発生頻度として扱うことによって、各グループ代表のPMI/RI組に対してステップS107以降の処理を行えば良い。
無線端末11からフィードバックされるPMIとRIの内容の組み合わせが多数ある場合、無線端末11側で選択されるPMI又はRIが僅かに変化しただけでも、異なる組み合わせに対して発生頻度がカウントされることになる。このため、PMI/RI組の発生頻度の傾向を把握しづらくなる場合が生じうる。
これに対し、上記グルーピングによって、発生頻度の傾向を顕在化させることが可能になる。これにより、上記モード1〜3が頻繁に遷移するのを回避することができる。
実施の形態3.
実施の形態3では、処理部102に追加可能な機能を、図4のフローチャートを参照して説明する。なお、図4に記載の処理S200は、MCSレベルを決定した後の処理を説明するものである。
当該処理S200では、まず、各無線端末11の現在の通信条件が上記モード1であるか否かを判定する(ステップS201)。ステップS201においてモード1であると判定された場合には当該処理S200を終了する。他方、モード1以外であると判定された場合、現在の下り送信伝送効率を計算する(ステップS202)。伝送効率は例えば次式(2)によって計算可能である。
Figure 0005484304
なお、式(2)に関し、例えば無線端末11に対して複数のサブバンドを割り当てて複数のMCSレベルで送信を行う場合、割り当てるサブバンド数に比例して伝送効率を平均化しても良い。
ここで、上記モード2又はモード3への遷移時(ステップS109〜S111参照)に、伝送効率を予め計算しておく。その上で、当該遷移時の伝送効率に関して、例えば次式(3)によって伝送効率の変化量を計算する(ステップS203)。
Figure 0005484304
そして、ステップS203で計算された伝送効率変化量が、予め規定された閾値Cを下回るか否かを判定し(ステップS204)、下回る場合には処理S200を終了し、下回らない場合には通信条件をモード1に遷移させる(ステップS205)。
なお、処理S200は例えば、周期的に起動しても構わないし、無線端末11に対するMCSレベルを決定する毎に実施しても構わない。
上記ステップS202〜S204によれば、無線端末11に対する伝送効率の低下が検出される。例えば無線端末を持っているユーザが移動することによって、伝送効率は低下する。伝送効率の低下が検出された場合には、上記処理S100(図3参照)によって決定されたモードには関わらず、モード1への遷移が実行される。モード1によれば、既述のように、下り信号の送信時のPMI/RIを無線端末11からフィードバックされるPMI/RIに従って変化させる(追従させる)。つまり、無線端末11が移動している場合に適したモードに切り替えられる。このように、伝送効率の低下に伴って、その現状に即した通信を適用するので、伝送効率の更なる低下を防ぐことができる。
10 フェムトセル基地局(無線基地局装置)、11,11A,11B 無線端末、102 処理部、111 上り信号受信部、112 下り信号送信部。

Claims (7)

  1. 通信相手となる無線端末からの上り信号を受信する受信部と、
    前記無線端末への下り信号を送信する送信部と、
    前記下り信号の送信条件を決定する処理部と
    を備え、
    前記処理部は、
    前記無線端末からフィードバックされ前記受信部を介して取得した送信ウェイト情報及びランク情報に基づいて、前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報の内容の組み合わせによって分類される複数の組み合わせのそれぞれについて、発生頻度を求める頻度取得処理と、
    前記頻度取得処理で求めた前記発生頻度を用いて前記発生頻度の現在値を更新する更新処理と、
    前記更新処理によって取得された前記発生頻度の前記現在値に応じて、前記下り信号を送信する際の送信ウェイト情報及びランク情報を決定する送信条件決定処理と
    を行う無線基地局装置。
  2. 請求項1に記載の無線基地局装置であって、
    前記処理部は、前記頻度取得処理では、前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報についての前記複数の組み合わせをグルーピングし、グループ単位で前記発生頻度を求める、無線基地局装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の無線基地局装置であって、
    前記処理部は、前記更新処理によって取得された前記発生頻度の前記現在値に応じて、前記無線端末に対して前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報のフィードバックの頻度を制御するフィードバック頻度制御処理を更に行う、無線基地局装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のうちのいずれか1項に記載の無線基地局装置であって、
    前記処理部は、
    前記発生頻度の前記現在値を、予め設定された規定時刻ごとに保存する保存処理と、
    過去に保存された前記発生頻度を前記規定時刻ごとに読み出す読み出し処理と
    を更に行い、
    前記読み出し処理では、読み出す時刻と同じ時刻の情報として保存されている前記発生頻度を読み出し、読み出した前記発生頻度を前記現在値の初期値に設定する、
    無線基地局装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のうちのいずれか1項に記載の無線基地局装置であって、
    前記処理部は、
    前記無線端末に対する伝送効率の低下を検出する伝送効率検出処理と、
    前記伝送効率検出処理で前記伝送効率の低下が検出された場合には、前記送信条件決定処理による決定結果に関わらず、前記無線端末からフィードバックされる前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報に応じて、前記無線端末へ信号を送信する際の前記送信ウェイト情報及び先記ランク情報を決定する別の送信条件決定処理と
    を更に行う無線基地局装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれか1項に記載の無線基地局装置であって、
    前記処理部は、前記無線端末が複数台の場合に、前記無線端末ごとに、前記処理のそれぞれを行う、無基地局装置。
  7. (a)通信相手となる無線端末からフィードバックされる送信ウェイト情報及びランク情報を取得するステップと、
    (b)前記ステップ(a)で取得した前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報に基づいて、前記送信ウェイト情報及び前記ランク情報の内容の組み合わせによって分類される複数の組み合わせのそれぞれについて、発生頻度を求めるステップと、
    (c)前記ステップ(b)で求めた前記発生頻度を用いて前記発生頻度の現在値を更新するステップと、
    (d)前記ステップ(c)によって取得された前記発生頻度の前記現在値に応じて、前記無線端末へ信号を送信する際の送信ウェイト情報及びランク情報を決定するステップと
    を備える通信条件決定方法。
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