JP5603288B2 - 無線通信システム、無線通信方法および基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信方法および基地局装置に係り、セルラ無線通信システムにおいて、特に、アンテナリッチな基地局における送信電力制御又はチャネルの割当て等を行なうための無線通信システム、無線通信方法および基地局装置に関する。

１．セルラ無線通信システム
移動体無線通信では、面として広がるサービスエリア内で通信するため、セルラ方式が一般的である。セルラ方式では、複数の基地局をサービスエリア内に点在させ、各基地局がカバーするエリア（端末が通信可能なエリア）をつなぎ合わせることで、面的なカバーエリアを実現する。図１に、セルラ無線通信システムの構成を示す。図１に示すように、このシステムには、複数の基地局１と、複数の端末１０が存在する。端末１０−１、１０−２、１０−３、１０−４は、基地局１−１と無線通信を行なっている。各基地局１は、ネットワーク装置２０と接続することにより、有線の通信路が確保されている。図１では端末１０−１は、最も距離が近く良好な信号を受信できる基地局１−１と通信している。

各基地局１は、自局を認識させるための独自の認識信号であるリファレンス信号（あるいはプリアンブル信号）をそれぞれが送信している。リファレンス信号は、送信する信号系列、あるいは送信する時間、あるいは周波数、あるいは信号系列と時間と周波数の組み合わせにおいて、その地域においてユニークとなるように設計されている。各端末１０は、各基地局１が送信するユニークなリファレンス信号を受信し、それぞれの受信強度を測定して比較することで、自局と隣接する複数の基地局との無線状態を把握する。端末１０は、リファレンス信号の受信強度が最も強い基地局が最も距離が近い基地局であると判定する。最も受信強度の強い（すなわち、最も良好な受信状態となる）基地局が、現在接続している基地局から隣接している基地局に変わったと判断したときには、より良好な受信状態が期待できる基地局に接続を切り替えるハンドオーバが実施される。

図１には、基地局１−１に関して、下り回線の信号（基地局から端末への通信）Ａと、上り回線の信号（端末から基地局への通信）Ｂが記載されている。基地局１−１は、下り信号Ａを、基地局１−２は、下り信号Ｃを、それぞれ送信している。各信号は、同じ周波数、同じ時間に信号を送信しているため、下り信号Ａ、Ｃは、互いに干渉する可能性がある。

セル境界に位置する端末１０−１は、基地局１−１より希望信号Ａを受信するが、同時に基地局１−２から干渉波Ｃを受信してしまい、その影響も受ける。希望信号電力に対する干渉電力と雑音電力の比は、ＳＩＮＲ（Signal Interference and Noise Power Ratio）と呼ばれ、希望信号電力／（干渉電力＋雑音電力）で計算される。セル境界では、他セルからの干渉が強くなり、分母の支配項となるため、ＳＩＮＲが劣化し、高いスループットでの情報伝達が困難となる。
２．第４世代移動無線通信システム
近年、第４世代移動無線通信システム（ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）の技術開発が盛んである。ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄとしては、標準化団体３ＧＰＰで議論されているＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＩＥＥＥで議論されているＩＥＥＥ８０２.１６ｍがある。これらの通信方式では、従来の通信方式以上の周波数帯域を用いた広帯域伝送を実現し、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式を適用することにより、複数のサブキャリヤを複数のユーザで共有し、高い周波数利用効率を実現する。

また、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）で用いる基地局のアンテナとして最大８本、端末のアンテナとして最大４本のアンテナを具備することが議論されている。このようなアンテナリッチなシステムでは、複数のアンテナおよび周波数帯域を効果的に使用することにより、リンクバジェットを改善できる可能性がある。

ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄおよびＩＥＥＥ８０２.１６ｍは、基地局が４本のアンテナを具備している場合でも、標準上の基本動作は２本のアンテナで送信することとなっている。基地局は、ユーザの能力に応じて４本アンテナでの送信を行なう。
非特許文献１は、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準である。また、非特許文献２は、ＩＥＥＥ８０２.１６ｍの標準である。
３．関連技術
図２は、ベースバンド送信信号処理部を示す構成図である。図２は、標準化団体３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で議論されているＬＴＥ（Long Term Evolution）や、ＩＥＥＥで議論されているＩＥＥＥ８０２.１６ｍ等の無線通信方式で採用される、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭＡ方式のベースバンド送信信号処理部１００のブロック図を示している。基地局装置は、複数の端末（ユーザｉ〜ユーザｋ）との通信を行なっており、複数ユーザ向けの信号生成を行なう。

まず、チャネルエンコーダ部１０１は、入力されるユーザｉからユーザｋまでの複数のユーザの送信データに対して、伝搬路誤りに対する保護を行なう誤り訂正符号化を行なう。次に、変調部１０２は、誤り訂正符号化されたデータを変調信号に変換する。変調信号とは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのようにＩＱ信号平面上にコンスタレーションを持つ信号を指す。変換され生成された変調信号はＭＩＭＯエンコーダ部１０３に入力される。ＭＩＭＯエンコーダ部１０３は、順に並んだ変調信号を、複数のアンテナに分配する。

ＭＩＭＯエンコーダ部１０３の出力は、電力制御部１０４に入力される。電力制御部１０４は、図示されていないスケジューラで定められた電力の割当てに従い、各ユーザの送信電力を調整する。

電力制御部１０４で電力の制御がなされた信号は、リソースユニットマッパ部１０５に入力される。ここでは、スケジューラで定められた周波数リソース割当てに従い、各ユーザの信号をユーザ毎に割り当てられたリソースにマッピングする。リソースへのマッピングはアンテナ毎に行なわれ、アンテナ毎の周波数領域の情報はＩＦＦＴ（Inverse FFT）部１０６にて、時間領域の信号に変換される。得られた時間領域の信号は、ＣＰＩ（Cyclic Prefix Inserter）部１０７にて、ＣＰが付けられ、ベースバンド送信信号処理が完了する。

図３は、ＭＩＭＯエンコーダ部１０３の詳細を示す構成図である。図３では、アンテナを最大で４本使用する場合を示している。レイヤマッパ部１１０は、入力された変調信号を、順に複数のレイヤに分配する。４本のアンテナで送信する場合は４つのレイヤ（４つのアンテナポート）全てに信号を分配する。また、２本のアンテナで送信する場合は、予め定められた２つのアンテナポート（図の例では、アンテナポート０とアンテナポート１に対応する２つのレイヤ）に信号を分配する。レイヤマッパ部１１０の出力はプリコーダ部１１１に入力される。

プリコーダ部１１１は、入力信号に対して、規定の重みを掛ける操作を行なう。規定の重みとは、予め定められた複素数からなる重みで、レイヤマッパ部によって分配された各レイヤに対して個別の重みが掛けられる。規定の重みとして、複数の選択肢が用意されている。予め用意された重みの選択肢をコードブックと呼ぶ。コードブックは端末とも共有されている。

端末は、リファレンス信号（あるいはプリアンブル信号、ミッドアンブル信号、パイロット信号）を受信し、リファレンス信号にコードブックの重みを試験的に掛けてみて、受信ＳＩＮＲを計算し、コードブックのどの重みがＳＩＮＲとして最適であるかを判定基準に、端末にとって、適切な重みを判断する。端末は適切な重みを判断したら、その識別子を基地局にフィードバックする。基地局では、端末からの適切な重みを示す識別子のフィードバック情報を基に、識別子に対応した適切な重みを用いて、該当する端末への信号送信を行なう。このため、プリコーダ部１１１では、スケジューラ部からコードブックの識別子の情報を受け、それに該当する重みをメモリから引き出して各レイヤに分配された情報に掛ける動作が行なわれる。また、特定の端末との間では、フィードバック情報を用いずに、基地局と端末間で予め定められた重みを掛けてもよい。

プリコーダ部１１１は、４本のアンテナで送信する場合はアンテナポート０からアンテナポート３までで信号を出力し、２本のアンテナで送信する場合はアンテナポート０とアンテナポート１で信号を出力する。このため、全てのユーザが２本のアンテナで送信する場合、アンテナポート０とアンテナポート１に電力が集中し、アンテナ０とアンテナ１の送信アンプに対して大きな送信電力を出力できる送信アンプが必要になっていた。

図４は、電力制御の具体例として、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）における電力制御の例を示した図である。図の横軸は周波数、縦軸は各周波数領域における送信電力を表す。ＦＦＲは、図のように周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、特定の周波数では、送信出力を高め、ＳＩＮＲの分子である希望信号電力を高めることで、隣接する基地局からの干渉の影響を低減し、且つ、特定の周波数では、送信電力を弱め、ＳＩＮＲの分母である隣接基地局への干渉を低減することで、隣接局に接続するセル境界にある端末のスループットを改善するものである。例え特定の周波数で送信電力を弱めたとしても、その周波数を使って通信する端末が基地局付近にあれば、隣接する基地局からの干渉の影響は小さい。このように、隣接する基地局間で優先利用する周波数（以降、サブバンドと呼ぶ）を使い分けることで、セル間の干渉を低減する技術である。図のＦＦＲの例では、送信電力が高くなっているサブバンド１はセル境界に用いられ、送信電力が低くなっているサブバンド２および３はセル中心に用いられる。ＦＦＲでは、図のような送信電力の割当てを基準に、全てのサブバンドにおける送信電力を一定値下げる、送信電力が低くなっているサブバンドの送信電力をさらに抑える等のレベルで、送信電力を調整することができる。

ＦＦＲ技術ではサブバンドで送信電力に分散を持たせ、全周波数を総合した電力に制限を設けることで、総送信電力に制限を持たせた上でのサブバンド毎での送信電力に自由度を与えることができた。しかし、各サブバンドに注目して、アンテナ毎の送信電力を見ると、全てのアンテナは等しい電力で送信していた。アンテナ間でサブバンドの送信電力を個別に変化させることはできなかった。

3GPP TR36.912， 7.1章 Downlink spatial multiplexing IEEE802.16m D11， 16.3.6.1 Downlink MIMO architecture and data processing

基地局が４本のアンテナを具備しているものの、２本のアンテナでの送信が基本である場合、４本のアンテナのうち特定の２本のアンテナに電力が集中する。このため、特定のアンテナに対して大きな送信電力を出力できる送信アンプが必要になる。具体的には、４本のアンテナの送信電力の合計、すなわち基地局装置全体の最大送信出力が４０Ｗであるとしたとき、各アンテナの送信アンプの最大出力は、装置全体の最大出力を送信アンテナの本数で割った１０Ｗとすることが理想的である。そうすれば、各アンプの最大出力を低く抑えることが可能で、装置のコスト低減や装置の小型化につながる。しかし、上記の通り、標準上では、特定の２本のアンテナに電力が集中する。そのため、少なくとも特定の２本のアンテナに接続するアンプとして、２０Ｗ級の送信アンプが必要になってしまう。

一般的に、最大送信出力が高い送信アンプであるほど大型化する。基地局装置の低コスト化、小型化のためには、アンテナ間の送信電力に差がなく、且つ、できるだけ小さい最大出力のアンプを採用できる方法、基地局装置、あるいは無線通信システムが必要であった。

本発明は、上記課題を鑑み、複数あるアンテナへの電力配分において、周波数帯域における分布を使い、特定のアンテナに配分される電力が集中しないように分散させるアンテナ毎の送信電力制御について開示する。また、本発明により、基地局装置のコストを抑え、小型化が達成される。

本発明の第１の解決手段によると、複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムで、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう無線システムであって、周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドが複数ある場合に、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナが異なることを特徴とするアンテナ電力配分機能をもつ基地局装置からなる無線通信システムが提供される。

本発明の第２の解決手段によると、複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムにおいて、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう無線通信方法であって、周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドが複数ある場合に、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナが異なることようにアンテナ電力配分を行なうようにした無線通信方法が提供される。

本発明の第３の解決手段によると、複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムで、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう基地局装置であって、周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドが複数ある場合に、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナが異なるように送信電力を制御するプロセッサと、各サブバンド毎に上記プロセッサから与えられた送信電力に基づいて、送信電力が割り当てられたアンテナを用いて信号を送信する送信信号処理部とを備えた基地局装置が提供される。

本発明によれば、２本のアンテナでの送信が基本であるアンテナリッチなシステムにおいて、アンテナ毎の送信電力の均衡を保ち、特定のアンテナに送信電力が集中することなく信号送信を行なうことができる。

無線通信システムのブロック図である。 ベースバンド送信信号処理部のブロック図である。 ＭＩＭＯエンコーダ部のブロック図である。 ＦＦＲを説明する図である。 基地局装置のブロック図である。 ベースバンド信号処理部の送信部のブロック図である。 ＭＩＭＯエンコーダ部のブロック図である。 スケジューラ部が実行する送信電力割当て／周波数リソース割当ての動作を説明するフローチャートである。 周波数領域におけるアンテナ毎の送信電力量および周波数割当てについて説明する図である。 周波数領域におけるアンテナ毎の送信電力量および周波数割当てについて説明する図である。 アンテナ毎の送信電力割当て量と従来のアンテナ毎の送信電力割当て量の比較例について説明する図である。 スケジューラ部が実行する送信電力割当て／周波数リソース割当ての動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、実質同一部位には、同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。また、無線通信システムとして、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＩＥＥＥ８０２.１６ｍを説明するが、無線通信システムは、これらに限らない。

第４世代通信では、基地局および端末のアンテナ数が４本以上のものが提案されている。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＩＥＥＥ８０２.１６ｍは、基地局のアンテナとして最大８本のアンテナを具備し、端末のアンテナとして４本のアンテナを具備することが議論されている。ただし、標準上の基本動作は２本のアンテナで送信することとなっている。

実施例１では、こうした観点のもと、２本のアンテナでの送信が基本である場合において、複数のアンテナと周波数帯域を効果的に使用し、特定のアンテナへの電力集中を避け、アンテナ間の送信電力を均一化する。

図５を参照して、基地局装置を説明する。図５において、基地局装置１は、アンテナ２０１と、ＲＦ部２０２と、ベースバンド信号処理部２０３と、ＣＰＵ部２０４と、ＮＷ Ｉ／Ｆ部２０５と、メモリ２０６とから構成されている。ＣＰＵ部２０４は、スケジューラ部２０４１を含んでいる。

ＮＷ Ｉ／Ｆ部２０５は、ネットワーク網とのインターフェースをとる。ＣＰＵ部２０４は、基地局装置全体の制御を行なう。スケジューラ部２０４１は、ＣＰＵ部２０４に内蔵され、送信タイミング、送信ビーム、変調符号化方式、送信電力割当て／周波数リソース割当てを決定する。メモリ２０６は、送受信に必要な制御情報、およびネットワークから送信されてきた下りの信号を蓄積する。ベースバンド信号処理部２０３は、ベースバンドの信号処理を行なう。ＲＦ部２０２は、アナログ送受信信号とベースバンド信号間の変換処理を行なう。

図６を参照して、ベースバンド信号処理部２０３の送信部２０３１を説明する。図６において、ベースバンド信号処理部２０３の送信部２０３１は、チャネルエンコーダ部３０１と、変調部３０２と、ＭＩＭＯエンコーダ部３０３と、電力制御部３０４と、リソースユニットマッパ部３０５と、ＩＦＦＴ部３０６と、ＣＰＩ部３０７とから構成される。

チャネルエンコーダ部３０１は、ユーザｉからユーザｋまでの複数のユーザの送信データに対して誤り訂正符号化を行なう。変調部３０２は、変調処理を行なう。ＭＩＭＯエンコーダ部３０３は、ＭＩＭＯへの変換処理を行なう。電力制御部３０４は、送信電力を調整する。リソースユニットマッパ部３０５は、スケジューラ部２０４１で定められた周波数リソース割当てにしたがって、ユーザ毎に割り当てられたリソースへのマッピングを行なう。ＩＦＦＴ部３０６は、周波数領域の信号から時間領域の信号への変換処理を行なう。ＣＰＩ部３０７は、ＣＰを付加する。
なお、ＭＩＭＯエンコーダ部３０３、電力制御部３０４、リソースユニットマッパ部３０５、ＩＦＦＴ部３０６、ＣＰＩ部３０７の出力は、アンテナの数である４出力である。

図７を参照して、ＭＩＭＯエンコーダ部３０３の詳細を説明する。図７において、ＭＩＭＯエンコーダ部３０３は、レイヤマッパ部４００と、プリコーダ部４０１と、アンテナ選択部４０２とから構成される。

レイヤマッパ部４００は、直列の入力信号をＭＩＭＯの並列の信号に変換する。プリコーダ部４０１は、規定の重みを掛ける。アンテナ選択部４０２の詳細な動作については後述する。

図８を参照して、スケジューラ部２０４１の送信電力割当て／周波数リソース割当ての動作を説明する。図８において、スケジューラ部２０４１は、周波数帯域を複数のサブバンドに分割する（Ｓ１０１）。ここで、分割されたサブバンド数をＮｓｕｂｂａｎｄとする。スケジューラ部２０４１は、各サブバンドを２本のアンテナを用いて送信を行なうサブバンドと４本のアンテナを用いて送信を行なうサブバンドに分ける（Ｓ１０２）。

２アンテナ送信のサブバンドの数をＮｓｕｂｂａｎｄ−２、４アンテナ送信サブバンドの数をＮｓｕｂｂａｎｄ−４としたとき、スケジューラ部２０４１は、

で示す関係が成り立つようにサブバンド数を決定する。式２は、アンテナ間の送信電力を均一化させるために必要な式である。２アンテナ送信のサブバンドと４アンテナ送信のサブバンドの分け方は、周波数の低いサブバンドから順に４アンテナ送信のサブバンド、２アンテナ送信のサブバンドとする。

スケジューラ部２０４１は、２アンテナ送信のサブバンドにおいて、サブバンド毎に送信に用いる２本のアンテナを選択する（Ｓ１０３）。２アンテナ送信のサブバンドのうち、周波数の低い半分においてはアンテナ０とアンテナ１を選択し、残りの半分においてはアンテナ２とアンテナ３を選択することで、サブバンド毎に用いるアンテナを決定する。各サブバンドにおいて、選択されなかったアンテナは送信に用いられず、後述される電力の割当てが行なわれない。

スケジューラ部２０４１は、サブバンド毎に送信電力を割当てる（Ｓ１０４）。各アンテナにおける送信が行なわれるサブバンドの送信電力の総和をＴｘとし、２アンテナ送信のサブバンドにおける送信電力をＴｘ＿２とすると、スケジューラ部２０４１は、Ｔｘ＿２を

で定められた範囲になるように割当てる。式３の左辺は、Ｔｘを各アンテナにおいて送信が行なわれるサブバンドの総数で割った値、すなわち、各サブバンド毎の送信電力を等しくする場合の値を意味し、式３の右辺は、全周波数帯域において４本のアンテナで送信する場合の、各サブバンドに均等に割り当てられる電力を２本のアンテナに集中させたときの値を意味する。Ｔｘ＿２が決定すると、４アンテナ送信のサブバンドにおける送信電力Ｔｘ＿４は

の通り、一意に定まる。これらの送信電力は、システムの要求に応じて式３および式４が満たす範囲内で自由に変更することができる。

図９および図１０を参照して、基地局装置が４本のアンテナを具備している場合の周波数領域におけるアンテナ毎の送信電力量および周波数割当てを説明する。
図９は、Ｎｓｕｂｂａｎｄ＝４、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−２＝４、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−４＝０である場合を示している。図９において、サブバンドＡおよびサブバンドＢは、アンテナ０とアンテナ１を送信アンテナとして用いる２アンテナ送信のサブバンドである。一方、サブバンドＣおよびサブバンドＤは、アンテナ２とアンテナ３を送信アンテナとして用いる２アンテナ送信のサブバンドである。

図１０は、Ｎｓｕｂｂａｎｄ＝４、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−２＝２、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−４＝２である場合を示している。図１０において、サブバンドＡおよびサブバンドＢは、４アンテナ送信のサブバンドである。サブバンドＣは、アンテナ０とアンテナ１を送信アンテナとして用いる２アンテナ送信のサブバンドである。サブバンドＤは、アンテナ２とアンテナ３を送信アンテナとして用いる２アンテナ送信のサブバンドである。
図１０において、２アンテナ送信のアンテナ当たりの電力は、４アンテナ送信のアンテナ当たりの電力より、大きく設定する。

図１１を参照して、Ｎｓｕｂｂａｎｄ＝４、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−２＝４、Ｎｓｕｂｂａｎｄ−４＝０の場合における、アンテナ毎の送信電力割当て量を、従来のアンテナ毎の送信電力割当て量と比較して説明する。図１１（ａ）は従来の電力割当て、図１１（ｂ）は、実施例１の電力割当てを表す。図１１において、全アンテナの総送信電力を４０Ｗとすると、従来例ではサブバンド毎に送信に使用するアンテナを選択しないため、メインのアンテナであるアンテナ０とアンテナ１にそれぞれ２０Ｗの電力が集中する。この結果、これらのアンテナに２０Ｗ級の送信アンプが必要である。

一方、実施例１では、サブバンド毎に送信に使用するアンテナを選択するため、各アンテナの送信電力が均等に１０Ｗとなり、全てのアンテナに１０Ｗ級の送信アンプを適用することができる。

こうして周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、サブバンド毎に使用するアンテナを適切に選択することで、特定のアンテナに電力が集中することを避け、アンテナ毎の送信電力の均衡を保つことができる。また、基地局装置全体の最大送信出力が一定のとき、特定のアンテナの送信電力が大きくならないため、従来例と比較して同一リンクバジェットをより小さい平均電力の送信アンプで実現することができる。従って、基地局装置の小型化の面でも実施例１は格別の効果がある。

上記の操作で決定したサブバンド分割情報、サブバンド毎に用いるアンテナおよび送信電力割当て情報はメモリ２０６に格納される。なお、サブバンド内において複数のユーザの信号を同時に送信してもよい。これらの情報を用いて、複数ユーザの送信データを送信信号に加工する。以下では、実施例１の送信信号処理について説明する。

図５に戻って、まず、ＮＷ Ｉ／Ｆ部２０５は、ネットワークから送信されてきた下りの信号を受信する。受信した信号について、ＣＰＵ部２０４に接続されたメモリ２０６は、一旦蓄積する。ＣＰＵ２０４に内蔵されるスケジューラ部２０４１は、受信信号について、送信タイミング、送信ビーム、変調符号化方式、サブバンド分割情報、サブバンド毎に用いるアンテナおよび送信電力割当て、周波数リソース割当てを決定する。受信信号は、その決定にしたがって送信信号に加工される。

図６において、ＣＰＵ部２０４に接続されたメモリ２０６に蓄積されたユーザの送信データについて、チャネルエンコーダ部３０１は、誤り訂正符号化する。次に、変調部３０２は、誤り訂正符号化されたデータを変調信号に変換する。変調信号とは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのようにＩＱ信号平面上にコンスタレーションを持つ信号である。

図７において、変換され生成された変調信号について、ＭＩＭＯエンコーダ部３０３のレイヤマッパ部４００は、入力された変調信号を、順に複数のレイヤに分配する。４本のアンテナで送信する場合、レイヤマッパ部４００は、４つのレイヤ全てに分配する。２本のアンテナで送信する場合、レイヤマッパ部４００は、アンテナ０とアンテナ１に対応する２つのレイヤに信号を分配する。

レイヤマッパ部４００の出力は、プリコーダ部４０１に入力される。リコーダ部４０１は、入力信号に対して、規定の重みを掛ける操作を行なう。プリコーダ部４０１は、４本のアンテナで送信する場合、アンテナ０からアンテナ３までで信号を出力する。一方、２本のアンテナで送信する場合、リコーダ部４０１は、アンテナ０とアンテナ１で信号を出力する。

プリコーダ部４０１の出力はアンテナ選択部４０２に入力される。４アンテナ送信の場合、アンテナ選択部４０２は、入力信号を直接出力する。しかし、２アンテナ送信の場合、アンテナ選択部４０２は、スケジューラ部２０４１で決定されたユーザに割当てられている周波数リソースが属するサブバンドにおいて送信に用いるアンテナに入力信号を割り振る。入力信号をｓ０、ｓ１とし、出力信号をｘ０、ｘ１、ｘ２、ｘ３とすると、

のように、各アンテナに送信信号が分配される。ここで、ｓ０は本来アンテナ０から送信する予定であった信号、ｓ１は本来アンテナ１から送信する予定であった信号である。また、ｘ０はアンテナ０から送信する信号、ｘ１はアンテナ１から送信する信号、ｘ２はアンテナ２から送信する信号、ｘ３はアンテナ３から送信する信号である。出力信号が０のとき、そのアンテナからは信号を送信しないことを意味する。また、式５の（０，１）は、アンテナ０とアンテナ１から信号を送信することを意味する。

図６において、アンテナ選択部４０２の出力は、電力制御部３０４に入力される。電力制御部３０４は、入力された信号を、スケジューラ部２０４１で定められた、式３または式４で表される送信電力に調整する。電力制御部３０４で電力の制御がなされた信号は、リソースユニットマッパ部３０５に入力される。リソースユニットマッパ部３０５は、スケジューラ２０４１で定められた周波数リソース割当てに従い、各ユーザの信号をユーザ毎に割り当てられたリソースにマッピングする。リソースへのマッピングはアンテナ毎に行なわれる。アンテナ毎の周波数領域の情報について、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部３０６は、時間領域の信号に変換する。得られた時間領域の信号について、ＣＰＩ（Cyclic Prefix Inserter）部３０７は、ＣＰを付加して、図５のＲＦ部２０２にベースバンドの送信信号を送る。ＲＦ部２０２は、ベースバンド信号をＲＦ信号に変換し、アンテナ２０１から送信信号を発射する。

なお、図１０において、低周波側のサブバンドＡおよびサブバンドＢを４アンテナとして、低周波から高周波の順で４４２２（数字はアンテナ数）としている。しかし、これには特に意味はなく２４２４等でもよい。

実施例１によれば、２本のアンテナでの送信が基本であるアンテナリッチなシステムにおいて、アンテナ毎の送信電力の均衡を保ち、特定のアンテナに送信電力が集中することなく信号送信を行なうことができる。具体的には、基地局装置全体の最大送信出力が４０Ｗであるとしたとき、全てのアンテナは送信アンプの最大出力が１０Ｗで信号を送信することができる。また、実施例１によれば、その結果、基地局装置の小型化が実現できる。

図１２を参照して、実施例２のスケジューラ部２０４１の送信電力割当て／周波数リソース割当ての動作について説明する。なお、実施例２において、基地局装置の構成および送信信号処理は実施例１と等しい。

図１２において、ステップ２０１とステップ２０２は、図８のステップ１０１とステップ１０２の処理と同じである。
次に、スケジューラ部２０４１は、各アンテナにおいて、送信に用いる２アンテナ送信を行なう領域に属するサブバンドを選択する（Ｓ２０３）。具体的には、スケジューラ部２０４１は、アンテナ０とアンテナ１では２アンテナ送信を行なう領域のうち周波数の低い半分に属するサブバンドを選択し、アンテナ２とアンテナ３では残りの半分に属するサブバンドを選択することで、アンテナ毎に用いるサブバンドを決定する。各アンテナにおいて、選択されなかったサブバンドでは送信が行なわれず、後述される電力の割当てが行なわれない。
そして、スケジューラ部２０４１は、アンテナ毎に送信電力を割当てる（Ｓ２０４）。この処理は、図８のステップ１０４と同じである。

本発明のポイントは、リッチアンテナシステムにおいて、全アンテナを使わない周波数がある場合に、特定のアンテナを使わない状態にするのではなく、周波数に分割して、使わないアンテナを切り替え、全帯域で見た場合に、各アンテナの送信電力がほぼ等しくなるように制御する。これを実現するためのスケジューラの動作は、本発明の範疇である。

１…基地局装置、１０…移動端末、２０…コア装置、Ａ、Ｃ…下り送信信号、Ｂ…上り送信信号、２０１…アンテナ、２０２…ＲＦ部、２０３…ベースバンド部、２０４…ＣＰＵ部、２０５…ＮＷ／ＩＦ部、２０６…メモリ部、３０１…チャネルエンコーダ部、３０２…変調部、３０３…ＭＩＭＯエンコーダ部、３０４…電力制御部、３０５…リソースユニットマッパ部、３０６…ＩＦＦＴ部、３０７…ＣＰＩ部、４００…レイヤマッパ部、４０１…プリコーダ部、４０２…アンテナ選択部、２０４１…スケジューラ部。

Claims (6)

1. 複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムで、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう無線通信システムにおいて、
   前記基地局装置は、周波数帯域を、前記基地局装置がもつアンテナを全て用いて信号を送信する複数のサブバンドと前記基地局がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する複数のサブバンドとに分割し、
   前記基地局装置は、前記基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドについて、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナを選択し、
   前記基地局装置は、各サブバンドの送信電力を、各アンテナにおける全てのアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数と全体の半分のアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数とを基に決定し、全アンテナ送信のサブバンドの送信電力と一部アンテナ送信のサブバンドの送信電力とを異なるように調整することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記基地局装置は、サブバンドで用いるアンテナを選択する際に、複数のアンテナそれぞれが送信する送信電力が均等になるように制御することを特徴とする無線通信システム。
3. 複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムにおいて、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう無線通信方法において、
   前記基地局装置は、周波数帯域を、前記基地局装置がもつアンテナを全て用いて信号を送信する複数のサブバンドと前記基地局がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する複数のサブバンドとに分割し、
   前記基地局装置は、前記基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドについて、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナを選択し、
   前記基地局装置は、各サブバンドの送信電力を、各アンテナにおける全てのアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数と全体の半分のアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数とを基に決定し、全アンテナ送信のサブバンドの送信電力と一部アンテナ送信のサブバンドの送信電力とを異なるように調整することを特徴とする無線通信方法。
4. 請求項３に記載の無線通信方法であって、
   サブバンドで用いるアンテナを選択する際に、複数のアンテナそれぞれが送信する送信電力が均等になるように制御することを特徴とする無線通信方法。
5. 複数アンテナを有する複数の基地局装置をサービスエリア内に点在させてカバーエリアを実現する無線通信システムで、且つ、特定のサブバンドにおいて、該当基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する制御を行なう基地局装置において、
   周波数帯域を、前記基地局装置がもつアンテナを全て用いて信号を送信する複数のサブバンドと前記基地局がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信する複数のサブバンドとに分割し、前記基地局装置がもつアンテナ数よりも少ないアンテナを用いて信号を送信するサブバンドについて、それぞれのサブバンドで送信に用いるアンテナを選択し、各サブバンドの送信電力を、各アンテナにおける全てのアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数と全体の半分のアンテナを用いて送信を行なうサブバンドの数とを基に決定し、全アンテナ送信のサブバンドの送信電力と一部アンテナ送信のサブバンドの送信電力とを異なるように調整するプロセッサと、
   各サブバンド毎に上記プロセッサから与えられた送信電力に基づいて、送信電力が割り当てられたアンテナを用いて信号を送信する送信信号処理部と、を備えた基地局装置。
6. 請求項５に記載の基地局装置であって、
   前記プロセッサは、サブバンドで用いるアンテナを選択する際に、複数のアンテナそれぞれが送信する送信電力が均等になるように制御することを特徴とする基地局装置。

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