以下、図面を参照して、本発明の各実施形態について説明する。尚、本実施形態では、MIMO通信システムにおいて同時に送信可能なストリーム数あるいはレイヤ数をランク(Rank)と呼称する。
始めに、本発明に用いられる無線通信システムについて説明する。本発明による無線通信システムは、1つ以上の制御局装置と1つ以上の端末とを備えていて、その間の無線通信を行う。1つの制御局装置は、1つ以上のセルを構成し、1つのセルに1つ以上の端末を収容できる。
図1に本発明に係る端末に適用される送信装置のブロック図の例を示す。ただし、説明を簡単にするため、本発明を説明するために必要となる最小限のブロックを示している。
図1では、C個のビット系列が入力されているが、これは異なる物理チャネルを同時にC個多重していることを意味する。入力されたビット系列に対し符号部101−1〜Cにおいて誤り訂正符号化が施された後、変調部102−1〜CにおいてPSK(Phase Shift Keying)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の変調が行われる。生成されたC個の変調信号はレイヤマッピング部103に入力され、指定されたランクPに応じてP個のレイヤにマッピングされる。各レイヤにおける出力は各々DFT部104−1〜Pに入力され、DFT(Discrete Fourier Transform)により周波数領域信号に変換される。プリコーディング部105は、T個のアンテナストリーム間でダイバーシチ効果をとれるようにプリコーディングを行う機能を有し、ランクPが端末の送信アンテナ本数Tを下回る場合にDFT部104〜1−Pから出力された周波数領域信号に対しプリコーディングが行われる。プリコーディング部105から出力された信号は、送信アンテナ毎に用意された周波数配置部106−1〜Tにより所定の周波数に配置される。配置される周波数の情報は、周波数配置検出部115より与えられる。
周波数配置検出部115は入力された制御情報から周波数配置を検出する機能を有し、制御情報は、受信アンテナ112で受信した制御局からの信号を無線部113でダウンコンバートした後、制御情報検出部114に入力し検出される。
周波数配置部106−1〜Tから出力される各送信アンテナに対応した信号は、IFFT部107−1〜Tにより時間信号に変換され、参照信号多重部108−1〜Tにおいて参照信号と多重される。そして、CP(Cyclic Prefix)挿入部109−1〜Tにおいてサイクリックプレフィックスが付加され、無線部110−1〜Tにおいて無線周波数にアップコンバートされた後、送信アンテナ111−1〜Tから送信される。ただし、CP挿入に際しては、参照信号の多重前に付加されても同様の動作が可能であるため、CP挿入部109−1〜Tは参照信号多重部108−1〜Tの前に配置されても良い。
図2は各実施形態に係る制御局に適用される受信装置のブロック図の例を示す。端末から送信された信号はR個の受信アンテナ201−1〜Rで受信された後、無線部202−1〜Rにおいてダウンコンバートされ、CP除去部203−1〜Rにおいてサイクリックプレフィックスを除去された後、参照信号分離部204−1〜Rへ入力される。ただし、CP除去に際しては、参照信号の分離が行われた後であっても同様の動作が可能であるため、CP除去部203−1〜Rは参照信号分離部204−1〜Rの後に配置されても良い。参照信号分離部204−1〜Rではデータ信号と参照信号の分離を行った後、データ信号はFFT部205−1〜Rに、参照信号は伝搬路状態推定部212に各々出力される。FFT部205−1〜Rに入力されたデータ信号はFFTにより周波数変換され周波数抽出部206−1〜Rにより所望の端末が割り当てられた周波数から信号が抽出される。受信アンテナ毎に抽出されたR個の周波数領域信号は、MIMO分離/合成部207において送信されたレイヤ毎に信号の復元・合成が行われ、P個のレイヤ毎にIDFT部208−1〜Pに入力され、IDFTにより時間領域信号に変換される。その後、レイヤデマッピング部209において多重されたC個の物理チャネル毎の分離が為された後、復調部210−1〜Cで復調を行い、復号部で誤り訂正が行われ、端末より送信されたデータのビット系列が獲得される。
一方、参照信号分離部204−1〜Rにおいて分離された参照信号は伝搬路状態推定部212に入力され、端末の各送信アンテナから制御局の各受信アンテナに伝送する上でのRB毎の受信品質(伝搬路情報)が測定される。得られる伝搬路情報は用いられる参照信号の種類により大きく2つの用途に種別される。DMRS(DeModulation Reference Signal)は受信信号の復調処理のために使用される参照信号であり、DMRSにより得られた伝搬路情報はMIMO分離部207に入力され、受信信号から各レイヤの信号を合成する際に使用される。一方でSRS(Sounding Reference Signal)は、アップリンクの伝送で使用するパラメータの決定に用いられる参照信号であり、SRSにより得られた伝搬路情報はスケジューリング部213に入力される。スケジューリング部213では入力された伝搬路情報に基づき、端末が伝送に使用するランクや周波数配置、変調および符号化に用いられるパラメータであるMCS(Modulation and Coding Scheme)等の決定が行われ、各種情報が制御情報として制御信号生成部214に入力される。制御信号生成部214では、入力された制御情報に誤り訂正符号化、変調等の処理を施し、制御信号を生成し無線部に入力する。無線部215に入力された信号は、アップコンバートされ、送信アンテナ216から端末へ送信される。またスケジューリング部213から出力される周波数配置情報はバッファ217に保管され、端末が当該制御情報を用いて伝送した信号を受信した際に、周波数配置抽出部216−1〜Rに入力することで、前記端末が使用した周波数の抽出を行うことができる。
[第1の実施形態]
第1の実施形態では、端末がSU−MIMOを行なう際のランクに応じて、伝送に使用する周波数位置の指定法を変更する形態について説明を行なう。
アップリンクで伝送を行う際、制御局は端末が出来る限り伝搬路利得の高い周波数を利用し、かつ複数の端末が同一の周波数を用いることで発生するユーザ間干渉を回避するように周波数位置のスケジューリングを行い、決定された周波数位置を各端末に通知する。この時、周波数位置の通知にはダウンリンクを用いられることから、できる限り情報量を低減することが望ましく、周波数位置の割当法等に応じて異なる指定法が想定される。
例えば、LTEのアップリンクでは、信号は周波数軸上で連続した帯域に配置されるため、12サブキャリアから構成されるRB(Resource Block)を割当の最小単位とし、割当帯域の先頭のRBインデックスと連続するRB数を指定するRIV(Resource Indication Value)と呼ばれる指定法により周波数位置の通知が可能である(以後、RIV法と呼ぶ)。図3ではRBインデックス#1〜#4に割り当てられた場合の例を示している。この場合、RIV法では割当情報として、先頭インデックスの#1と割当RB数の4という情報が端末に通知される。
一方で、信号を周波数軸上で離散した帯域に配置する場合、前記連続配置の場合の様な連続するRB数を通知するような周波数位置の指定方法はできないため、異なる指定法が用いられる。例えば、離散配置による周波数割当が可能なLTEのダウンリンクでは、割当単位毎に、信号を割り当てる帯域を1、割り当てない帯域を0としてビットマップにより指定する方法が採用されている(以後、ビットマップ法と呼ぶ)。ここで使用可能なRB全てをビットマップ法により指定した場合、情報量が膨大となるため、割当単位は1以上のRBをグループ化したRBG(RB Group)を用いることで情報量の抑圧が為される。図4にビットマップ法を用いた場合にRBGインデックス##1と##4に割り当てられた場合を示す。ただし、ここではRBGサイズ(1RBG当りのRB数)を2としている。この場合、ビットマップ法では割当情報として、01001という情報が通知される。
また、離散配置において、2分割や3分割等の限られた分割数のクラスタ化を行う場合には、各クラスタの両端の周波数位置をRB単位あるいはRBG単位で指定する方法も考えられる(以後、両端指定法と呼ぶ)。図5に分割数を2とした場合にRBGインデックス##0〜##1および##4に割り当てられた場合を示す。この場合、両端指定法では割当情報として、先頭インデックス1の##0と末尾インデックス1の##1および先頭インデックス2の##4と末尾インデックス2の##4という情報が通知される。
前述のように、周波数位置の指定については連続配置や離散配置、あるいはクラスタ化等により最適な指定法が異なる。ここでアップリンクのMIMOでは、端末の基地局からの距離や、送信電力等により変化する伝搬路の品質に応じて、連続配置や離散配置等、クラスタ化が使い分けられることが考えられる。一方で伝搬路の品質により変化するパラメータとしてMIMO通信に使用されるランクがある。よって本実施形態では、アップリンクのMIMOシステムにおいてランクにより前記複数の周波数位置の指定法を切り替える例を示す。ランクの決定に際しては、伝搬路行列の固有値や伝搬路の品質等により決定されるが、本実施形態は伝搬路の品質としてSNR(Signal to Noise power Ratio)に基づいて決定するものとして説明する。
図6は、SNRに対するランクを示す表である。図6においてX1からX3はSNRからランクを決定するための閾値であり、X1<X2<X3の関係を満たしているものとする。
図7は、ランクに対する周波数位置指定法を示す表の例である。図7ではランクが1および2であった場合には、RIV法が選択され、ランクが3および4であった場合には、ビットマップ法が選択される。この様な指定法の使い分けを行うことにより、SNRが低く高い送信電力が必要な端末は、連続配置に用いられるRIV法が使用され、SNRが高く良好な伝送特性が期待できる端末においては離散配置に用いられるビットマップ法が使用される。ただし、ここではランクに応じてRIV法とビットマップ法の切り替えを行っているが、ビットマップ法の代替として両端指定法が用いられても良いし、また3種類以上の周波数位置指定法がランクに応じて切り替えられても良い。
本実施形態の制御局におけるスケジューリング部の構成を図8に示す。伝搬路状態推定部212からの入力はスケジューリング部213内のランク情報決定部801および割当情報決定部803に入力される。ランク情報決定部801では、入力された各端末の伝搬路状態推定値に応じて、次のアップリンクの伝送機会に、各端末がどのランクで伝送を行うかの決定が行われる。ただし、ランクは1から送信アンテナ本数までのいずれかの値である。ランク情報決定部801の出力は周波数位置指定法決定部802、割当情報決定部803および制御情報生成部804に入力される。周波数位置指定法決定部802では入力されたランク情報により図7に示すようなテーブルから端末の周波数位置の指定法を決定し、割当情報決定部803に出力する。割当情報決定部803では、入力された各端末の伝搬路状態推定値、ランク情報、周波数位置指定法に応じて、各端末がアップリンク伝送に用いるRBあるいはRBGを決定し割当情報として制御情報生成部804に出力する。制御情報生成部804では、入力されたランク情報および割当情報、また図示しないプリコーディング行列を示す情報等から制御情報を生成し、制御信号生成部214およびバッファ217に入力する。
一方、本実施形態の端末における周波数配置検出部の構成を図9に示す。制御情報検出部から入力される制御情報はランク数情報検出部901および割当情報検出部902に入力され、それぞれランク数情報および割当情報を検出し周波数配置特定部903に入力される。この時点では、割当情報検出部902から与えられた割当情報に用いられている周波数位置指定法の判別ができない為、周波数配置特定部903は入力されたランク情報に基づいて周波数位置指定法の確認を行う。この時、確認するために図7に示されるようなテーブルを用いるが、テーブルは図8における周波数位置指定法決定部802と同一のものを用いることにより、制御局で使用された周波数位置指定法が正しく認識できる。確認された周波数位置指定法により割当情報から周波数配置の特定を行い、アンテナ毎の周波数配置部106−1〜Pにそれぞれ入力される。
前述の例では端末が実際に使用するランクに応じて周波数位置指定法を切り替える形態について示したが、伝送環境により、端末のランクが適応的に変更されるシステムにおいて周波数位置指定法が時間的に変更されることが望ましくない場合、周波数位置指定法は、当該端末が使用可能なランクの最大値に基づいて決定されても良い。この様な場合、周波数位置決定指定法の決定は図10に示すテーブルのように、最大ランクと周波数位置指定法が対応付けられたものが用いられる。図10では、端末が使用可能な最大ランクが1および2である場合はRIV法が用いられ、最大ランクが4である場合にはビットマップ法が用いられる。ランクの最大値は、制御局で受信された参照信号の情報から決定することが出来るが、その他制御局において利用可能な情報であればどのようなものが用いられても良い。
本実施形態では、伝搬路の状況に応じて連続配置や離散配置等の割当法が変化する場合において、MIMO通信におけるランクに応じて周波数位置指定法を変更することにより、周波数位置指定法を識別するための情報を通知することなく判別することが可能となる。
[第2の実施形態]
本実施形態では、シングルアンテナ送信モードとして端末を動作させるための方法について説明する。
LTE−Aでは、アップリンクに3つの伝送モードを定義することが検討されている。1つ目が、LTEとの後方互換性を維持する目的のRel−8シングルアンテナ送信モード、2つ目がClustered DFT−S−OFDMをサポートできるRel−10シングルアンテナ送信モード、3つ目が複数の送信アンテナを用いて送信を行うMIMO送信モードである。ここで、Rel−8はLTEと同じ通信方法をサポートし、Rel-10は、LTE及び新たに採用されるLTE−Aと同じ通信方法を用いるものとする。これらの伝送モードについて、無線送信する際の制御情報は、ダウンリンクのPDCCHを用いて各端末に通知される。
次に、LTE−Aの制御チャネルの受信方法について説明する。各端末は、ブラインドデコードという手法を用いて自端末宛の制御情報を検出する。PDCCHは、システム帯域幅の中の共通サーチスペース(CSS;Common Search Space)と呼ばれる伝送モード切り替えにより通信が切断されるのを防ぐ目的で全端末検出可能な周波数領域と、伝送モードに応じて各端末宛の制御情報を配置するユーザ固有サーチスペース(USSS;UE Specific Search Space)と呼ばれる周波数領域に配置される。
図11に、共通サーチスペースとユーザ固有サーチスペースの概念を示す。ここでは、システム帯域幅を20MHzとした場合を一例として説明する。この場合、サブキャリア数は1200であり、CCEの数を33して説明する。まず、周波数領域において、4サブキャリアを1REG(Resource Element Group)と定義し、9REGを1CCE(Control Channel Element)とする。つまり、1CCEは36サブキャリアから構成される。図11の1101は共通サーチスペースを示す周波数領域であり、システム帯域の先頭周波数から16CCEに配置される。図11の1102は、ユーザ固有サーチスペースを表わしており、どのCCEでも割り当てることができる。次に、それぞれのサーチスペースへのPDCCHの配置方法について示す。PDCCHはカバレッジを確保するために、所要品質に応じて符号化率を変更できるよう、割当帯域幅を変更するアグリゲーションレベルを設定することができる。図12に、アグリゲーションレベルを示す。制御局からの距離が近い場合には、アグリゲーションレベル1や2を使用することで、少ない無線リソースで制御情報を送信でき、制御局からの距離が遠い場合には、アグリゲーションレベル4や8など多くの無線リソースを使うことで低い符号化率で制御情報を通知することができ、カバレッジを確保することができる。
共通サーチスペースに配置される場合は、アグリゲーションレベル4か8が設定され、ユーザ固有サーチスペースに配置される場合には、所要品質に応じて任意のアグリゲーションレベルが選択され、アグリゲーションレベル毎、端末毎、サブフレーム毎にハッシュ関数で設定される値をPDCCHの配置の先頭位置とする。図13に、ユーザ固有サーチスペースの配置の概念を示す。アグリゲーションレベル1が1301、アグリゲーションレベル2が1302、アグリゲーションレベル4が1303、アグリゲーションレベル8が1304である。このとき、各アグリゲーションレベルでmod(i,L)=0となるCCEを先頭とする。ただし、iはCCE番号、Lはアグリゲーションレベル、modは剰余演算である。
このように配置されたPDCCHを、各端末は探索を行い、端末は制御情報のビット数の候補と全ての周波数候補を基に復号する。ビット数が同じ場合は、制御情報に含まれるフラグやユーザIDで識別する。これが背景技術でも説明したブラインドデコードである。このブラインドデコードの回数は伝送モードにより異なることが検討されており、上述のRel−8シングルアンテナ送信モード、Rel−10シングルアンテナ送信モードは44回、MIMO送信モードは60回とすることが検討されている。
これは、Rel−8およびRel−10シングルアンテナ送信モードは、同じ制御情報のビット数で通知しなければならず、Rel−10シングルアンテナ送信モードはRel−8と同じ制御情報量であることから、周波数配置に関する情報ビットの制約により、サポートできるクラスタ数が減ってしまうという問題がある。一方、MIMO送信モードでは、ブラインドデコードの回数が60回とシングルアンテナ送信モードよりも多いので、新たな制御情報を仕様化してもよいことを意味している。
一般に、Clustered DFT−S−OFDMは、サポートできるクラスタ数が多いほどスループットが高くなることは既に公知であり、Rel−10シングルアンテナ送信モードの制御情報によりスループットが低下する。しかし、MIMO送信モードでは、ブラインドデコードの回数が多いことから、サポート可能なクラスタ数も多いと考えられる。したがって、シングルアンテナ送信モードで運用させる際においても、MIMO送信モードで使用する制御情報を通知することができれば、多くのクラスタ数をサポートできるシングルアンテナ送信モードの端末が増え、システム全体の効率を改善することができる。
次に、MIMO送信モードでは、複数の送信アンテナで送信する際に、基地局で信号が同相で受信されるよう制御するプレコーダが定義されている。図14に、送信アンテナ数を2とした場合に使用されるプレコーディングのパラメータを示す。Number of Layers υは、空間多重される信号の数を示しており、υ=1の場合は、2本の送信アンテナに同じ信号が割り当てられ、υ=1のベクトルの中からアレイゲイン(ビームゲイン)の高くなるものを1つ選択し、送信信号に乗算されて送信されることになる。υ=2の場合は、単位行列であることから、それぞれのアンテナからそれぞれ異なる信号がそのまま送信される。ここで、レイヤ数1のコードブックインデックス4、5は一方の送信アンテナから何も送信しないことを意味している。これは本来、送信アンテナ間の減衰量が大きく異なる場合(AGI;Antenna Gain Imbalance)に適用されるべきものであるが、シングルアンテナ送信モードと実質同じであり、シングルアンテナ送信モードでこれを通知すれば、クラスタ数の多いシングルアンテナ送信モードを実現することができる。
図15に実施形態に係る端末に適用される送信装置のブロック図の一例を示す。受信アンテナ1510で受信された制御情報は、無線部1511によりベースバンド信号に変換され、PDCCH検出部1512により制御情報を得る。次に、制御情報検出部1514により制御情報に含まれるMCSや周波数割当情報など、それぞれの各種情報を検出する。このとき、まず、コードブックインデックス検出部1513において、端末にコードブックインデックス4、5があるかどうかを検出する。次に端末にコードブックインデックス4、5が存在していた場合には、存在していたか否かの情報を制御情報検出部1514に入力する。制御情報検出部1514では、コードブックインデックス4、5が存在していたか否かの情報を基に周波数割当に関する情報を検出し、周波数配置検出部1515により周波数割当を決定する。
本実施形態において、MIMO送信モードとシングルアンテナ送信モードは、周波数配置情報の情報源符号化方法が異なる可能性があるため、先にコードブックインデックスを検出し、その情報を基にビット列から周波数割当情報を検出する構成となっている。これらの制御情報を基に、端末は、ビット系列を符号部1501により誤り訂正符号化し、変調部1502により変調シンボルに変換される。次に、DFT部1503により周波数信号に変換され、周波数配置部1504により通知された周波数割当情報に基づき周波数に配置される。その後、IFFT部1505においてIFFTにより時間信号に変換され、参照信号多重部1506により参照信号を多重される。最後に、CP挿入部1507によりCPを挿入され、無線部1508において無線信号にアップコンバートされ、送信アンテナ1509から送信される。
図16に、制御局装置のスケジューリング部213の構成の一例を示す。スケジューリング部213は、伝搬路状態推定部212から入力された伝搬路状態に関する情報を基に、伝送モードに応じてコードブックインデックス決定部1601においてアンテナの一方を停波するコードブックを選択し、割当情報決定部1602において、割当情報を決定する。次に制御情報生成部1603においてコードブックインデックス決定部1601と割当情報決定部1602から出力された情報から制御情報を生成し、制御信号生成部214およびバッファ217へ入力する。
本実施形態のポイントは、シングルアンテナ送信であってコードブックインデックスを検出する手段を有し、コードブックインデックス4、5を用いて通知されることである。これにより、シングルアンテナ送信モードのサポートできるクラスタ数が多くなるため、スループットを高くすることができる。本発明は、送信アンテナ数は何本でもよく、全送信アンテナのうち、1本のみが送信されるコードブックインデックスを選択して端末装置にシングルアンテナ送信モードとして動作させるために通知することを特徴とする。
[第3の実施形態]
本実施形態では、端末がSU−MIMOを行なう際のランクに応じて、最小の割当RB数もしくはRBG数を変える方法について説明を行なう。
本実施形態に係る端末に適用される送信装置および制御局に適用される受信装置の構成は、図1および図2と同様である。端末がデータ送信に用いる周波数帯域は制御局のスケジューリング部213で決定され、スケジューリング部213は図17の構成となる。スケジューリング部213には、伝搬路状態推定部212より推定された伝搬路情報が入力され、この伝搬路情報はランク情報決定部801と割当情報決定部1702へ入力される。ランク情報決定部801では、第1の実施形態における図8と同様、各アンテナの伝搬路情報に基づき、アップリンクの伝送に用いるランクの決定を行う。ここで、ランクはスケジューリングを行う度に変更しても良いし、一定の周期で変更しても良い。決定されたランクは制御情報生成部803と割当情報決定部1702に入力される。割当情報決定部1702では、伝搬路情報とランクの情報が入力され、ランクに応じて最小の割当RB数もしくはRBG数を変更した上で、端末に割り当てる周波数位置の決定を行う。
一方、本実施形態の端末における周波数配置検出部115の構成を図18に示す。周波数配置検出部115は第1の実施形態における図9と同じブロック構成から成るが、周波数配置特定部903が周波数配置特定部1803である点で異なる。周波数配置特定部1803は入力されたランク情報に基づいて最小の割当RB数もしくはRBG数を決定する。ここで、最小の割当RB数もしくはRBG数の決定は制御局の割当情報決定部1702と同様の定義に基づいて行われることにより、正しく周波数配置の特定を行うことができる。
ここで、端末への周波数割り当ては、連続的な周波数帯域とし、周波数位置を図19の割当開始のRBと割り当てるRB数で基地局が端末に通知する例について説明する。この場合、割当開始のRBは全てのRBを示すことが可能であり、割り当てるRB数を1RB単位で指定可能となる。そのため、最小の割当RB数は1RBとなる。このような1RB単位で任意の周波数を割り当てることで、より伝搬路利得の高い周波数を選択して割り当てることが可能となる。一方で、伝搬路利得の高い端末は、より高いランクが選ばれるため、1RBあたりでより多くのデータ送信を可能とする。また、高いランクでのデータ伝送が必要な端末は、多くのデータを送信することが考えられる。よって、ランクが高いほど良好な伝搬路且つ、より多くのデータ伝送が必要であることから、図20に示される表のように最小の割当RB数を決定する。ただし、r1<r2<r3<r4とし、RBmin(1)< RBmin(2)< RBmin(3)< RBmin(4)を満たすものとする。上記の一例として、ランクriを2とし、その場合の最小の割当RB数RBmin(i)を4RBとすると、図19の割当開始RBがRB5の場合には、RB8までは必ず連続的に割当が行われることを意味する。ランクが1の場合には、最小の割当RB数RBmin(i)を2RBとする、もしくは従来と同様に1RBとするなど、最小の割当RB数を小さくする。
上記の例では、ランクriの割当RB数Nallocは、次式を満たす整数となる。
ただし、Nsys_rbは割当可能なRB数の合計とし、図19では合計のRB数である20となる。割当RB数Nallocは、ランクriに応じて、以下の様に制限しても良い。
ただし、mは1以上の整数とする。
なお、上記はNallocを決定する一例であり、ランクriの場合にRBmin(i)の整数倍に限定されるものではない。そのため、Nallocは次式を満たすRBgranularityの整数倍としても良い。
例えば、ランクriが2、最小の割当RB数RBmin(i)を4RBとし、RBgranularityを2RBとしても良い。
端末の使用する周波数位置の別の指定法として、1以上のRBをRBGとし、RBG単位で割当周波数位置を通知する例について説明する。従来のRBGを構成するRB数はシステム帯域幅、つまり割当可能なRB数により決定していた。しかしながら、より多くのデータを送信するランクの高い端末はより多くのRBを必要とすることから、RBGのサイズが大きくても良い。一方で、ランクの低い端末は、周波数の選択性が強く、RBGのサイズが小さいことが好ましい。そこで、ランクに応じて、図21に示される表のようにRBGサイズを決定する。ただし、r1<r2<r3<r4とし、RBGsize1<RBGsize2<RBGsize3<RBGsize4を満たすものとする。例えば、ランクが2の場合には、RBGを構成するRB数を4とし、ランクが1の場合にはRBGを構成するRB数を1とする。
本実施形態ではランクに応じて、最小の割当RB数もしくはRBGのサイズを変更し、ランクの低い端末は割当可能な最小サイズを小さくすることで、より周波数選択ダイバーシチ効果を得ることができ、スループットを改善できる。一方、より多くのデータ伝送を必要としているランクの高い端末は、少ない制御情報量で帯域割当が可能となり、オーバヘッドが減ることから、セル全体のスループットを向上することができる。
[第4の実施形態]
本実施形態では、端末がSU−MIMOを行なう際のランクに応じて、使用可能なRB数の上限値が異なる場合について説明を行なう。
本実施形態に係る端末に適用される送信装置および制御局に適用される受信装置の構成は、図1および図2と同様である。ただし、図1に示される周波数配置検出部115における機能、および図2に示されるスケジューリング部213における機能の一部が他の実施形態とは異なる。
本実施形態におけるスケジューリング部213の構成を図22に示す。図22は第3の実施形態における図17のスケジューリング部と同じブロックから構成されるが、割当情報決定部1702が割当情報決定部2202であり、異なる機能を有する。伝搬路状態推定部212からの入力は、スケジューリング部213内のランク情報決定部801に入力される。ランク情報決定部801では、入力された各端末の各送信アンテナの伝搬路状態推定値を用いて、次のアップリンクの伝送機会に、各端末がどのランクで伝送を行なうかの決定が行なわれる。ランクは1から送信アンテナ本数のいずれかの値である。ランク情報決定部801の出力は割当情報決定部2202および制御情報生成部803に入力される。割当情報決定部2202には、伝搬路状態推定部212から各送信アンテナにおけるRB毎の受信品質も入力される。割当情報決定部2202では、各送信アンテナにおけるRB毎の受信品質推定値とランク情報を用いて割当を決定する。割当基準については後述する。割当情報決定部2202の出力は、制御情報生成部803に入力される。制御情報生成部803では、入力されたランク情報と割当情報、また図示しないプリコーディング行列を示すPMI等を結合し制御情報を生成し、制御信号生成部214およびバッファ217に入力する。
ここで、LTEの上りリンクでは割当可能なRB数の最大値をNRB max,ULとして定義している。つまりLTEにおける割当情報決定部ではNRB max,ULを超えないように割当を決定する。そこで本実施形態では、割当可能なRB数の最大値をランク等によって制限を与える。例えば、ランクをR、使用送信アンテナ数をNtとした場合に、割当可能なRB数の最大値を次式のように定義する。
このように、割当可能なRB数の最大値に制限を与えることで、低ランクの時に最大値を下げるため、割当情報の情報量を削減することができる。また制限の方法は数式1だけには限定されず、NRB max,ULとRから割当可能なRB数が決定されればどのような方法でもよい。また、図23のように送受信で予め決められた表を用いて指定される形でもよい。
なお、割当可能なRB数の最大値はランク毎にすべて異なっている必要はない。例えば、図23で示しているようにランク3とランク4で同じ割当可能なRB数の最大値としてもよい。
上記では端末における最大割当数を制限する例について説明を行なったが、次に割当可能な周波数の範囲を限定する際の割当情報決定部の割当方法について図24を用いて説明を行なう。図24において数字のボックスは、システム帯域での割当単位(RBあるいはRBG)を表わしている。
本実施形態では、ランク情報決定部801から割当情報決定部2202に入力されたランクによって、割当可能な帯域が制限される。例えば、ある端末のランクが4であることが、ランク情報決定部801から割当情報決定部2202に通知された場合、図24に示すように、システム帯域全体が割当候補となる。したがって、割当はRB0〜RB19のすべてを用いることができる。なお、割当は離散的としてもよいし、連続的にすることも可能である。また、ランク情報決定部801からランクが3であることが通知された場合、図24の例では、ブロック0が割当対象となる。一方、ランク情報決定部801からランクが2であることが通知された場合、割当候補となるRBGを制限する。図24の例では、ランク2はシステム帯域幅の1/2にあたるブロック0(RB0〜RB9)までが割当対象となる。また図24で示すように、ブロックB(RB10〜RB19)を割当対象としてもよい。ブロックAとブロックBのいずれの範囲から割当を行なったのかを制御局から端末に通知することで、制御局はシステム帯域を有効に使用することができる。また通知を行なうのではなく、送受信で予め決められた方法で指定を行なってもよい。例えば、割り当てられたRB数が奇数である場合はブロックA、偶数である場合はブロックBとしたり、各端末に与えられるサイクリックシフトの値(LTEでは8つの値のうちいずれかが指定されることになっている)が偶数か奇数かなどで分けたりすることで、通知情報を浪費することなく使用ブロックの通知することが可能である。ランクが1である場合、図24の例ではブロック0〜ブロック3の4つのブロックの範囲で割当が行なわれることになる。図24に示すように、各ブロックのサイズは異なってもよいし、同じでもよい。なお図24ではランク1とランク2とランク3,4という3つの割当制限区分を設けたが、3つである必要はなく、4つそれぞれで異なる制限が行なわれてもよいし、ランク1とランク2〜4という2つの区分を設け、制限を行なってもよい。さらに図24でブロックAとブロックBは重複していないが、各ブロックの割当範囲の一部が重複してもよい。
本実施形態の制御局は、上記のようにランク情報に応じて、周波数割当に制限を与える。この情報は端末でも共有されており、端末の図1の周波数配置検出部115では、初めにランクを検出し、ランクに応じて、周波数割当情報のデコード法を変更する。本実施形態の端末における周波数配置検出部115の構成を図25に示す。周波数配置検出部115は第1の実施形態における図9と同じブロック構成から成るが、周波数配置特定部903が周波数配置特定部2503である点で異なる。周波数配置特定部2503は入力されたランク情報に基づいて割当可能なRB数の最大値の確認を行う。この時、確認は制御局の割当情報決定部2202と同様の定義に基づいて行われることにより、正しく周波数配置の特定を行うことができる。
本実施形態では、このようにランクに応じて割当範囲に制限をかける。このような処理を行なうことで、割当情報を制御局装置が端末装置に通知する際のオーバヘッドを削減することが可能となり、システムスループットを向上させることができる。
上記のそれぞれの実施形態においては、説明の都合上、基地局装置と移動局装置とが一対一の場合を例にとって説明したが、基地局装置および移動局装置は複数であっても良い。また、移動局装置とは、移動する端末に限らず、基地局装置や固定端末に移動局装置の機能を実装することなどにより実現しても良い。
[変形例]
また、以上説明したそれぞれの実施形態において、本発明に関わる端末および制御局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にRAMに蓄積され、その後、各種ROMやHDDに格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光記録媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁気記録媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末および制御局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるLSIとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず、ASIC、チップセット基板、専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。