JP5667014B2 - 無線通信システム、基地局、無線端末、及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、上り参照信号を取り扱う無線通信システム、基地局、無線端末、及び通信制御方法に関する。

３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において仕様が策定されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に準拠する無線通信システム（以下、「ＬＴＥシステム」と称する）は、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式及びＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の両複信方式をサポートしている。

ＴＤＤ方式のＬＴＥシステム（以下、「ＴＤ−ＬＴＥシステム」と称する）では、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）やＸＧＰ（ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｌａｔｆｏｒｍ）と同様に、アレイアンテナを用いたアダプティブアレイ制御を基地局に導入することが検討されている。

アダプティブアレイ制御は、自局配下の無線端末に対して当該アレイアンテナの指向性パターンのピークを向けるビームフォーミングと、他の基地局配下の無線端末に対して指向性パターンのヌルを向けるヌルステアリングと、を含む。

ＰＨＳやＸＧＰでは、無線端末から基地局への上りデータの送信に使用される周波数帯と、当該基地局から当該無線端末への下りデータの送信に使用する周波数帯とを同じにする仕様であるため、基地局は、上りデータに基づいてアンテナウェイトを算出し、当該アンテナウェイトを下りデータの送信に適用することでアダプティブアレイ制御を実現している。

また、ＬＴＥシステムでは、無線端末が、上りデータの送信とは別に、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）と称される上り参照信号を基地局に送信するよう規定されている（例えば非特許文献１参照）。基地局は、無線端末から受信するＳＲＳに基づいて、周波数毎の上り伝搬路品質を推定する。

さらに、ＬＴＥシステムでは、２つの無線端末が同一周波数帯でＳＲＳを送信しても各ＳＲＳを周波数分割多重できるように、基地局が、無線端末の通信開始時に、偶数サブキャリアを用いてＳＲＳを構成するか、奇数サブキャリアを用いてＳＲＳを構成するかを、当該無線端末に対して指定できるよう規定されている。

３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１１ Ｖ８．７．０ "Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ", ＭＡＹ ２００９

ＴＤ−ＬＴＥシステムは、ＰＨＳやＸＧＰとは異なり、上りデータの送信に使用される無線リソースと、下りデータの送信に使用する無線リソースとで周波数を同じにする仕様ではないため、上りデータに代えて、上述したＳＲＳを利用してアダプティブアレイ制御を実現することが想定される。

具体的には、基地局は、自局配下の第１の無線端末から受信する第１のＳＲＳ及び他の基地局配下の第２の無線端末から受信する第２のＳＲＳに基づいて、第１の無線端末に対して指向性パターンのピークを向け、且つ第２の無線端末に対して指向性パターンのヌルを向けるためのアンテナウェイトを算出した後、第１のＳＲＳを受信する周波数帯において、当該アンテナウェイトを適用して第１の無線端末への下りデータを送信する。

このように、基地局は、自局配下の無線端末からＳＲＳを受信する周波数帯と同じ周波数帯を使用して第１の無線端末への下りデータを送信することで、ＴＤ−ＬＴＥシステムにおいてもアダプティブアレイ制御（ビームフォーミング、ヌルステアリング）を実現できる。

しかしながら、現行のＬＴＥの仕様では、ＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンが２つ（偶数サブキャリア、奇数サブキャリア）しか存在しないため、基地局に接続する無線端末の数が増加した場合には、当該基地局配下の複数の無線端末が同一の周波数帯において同一のサブキャリア配置パターンでＳＲＳを送信せざるを得ないケースが生じると考えられる。

このようなケースでは、ＳＲＳを周波数分割多重することができず、アダプティブアレイ制御（特に、ヌルステアリング）が良好に機能しなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、ＳＲＳを構成するサブキャリアを動的に変更できる無線通信システム、基地局、無線端末、及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

本発明に係る無線通信システムの特徴は、基地局（ｅＮＢ１００−１）と、サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を前記基地局に送信する無線端末（ＵＥ１）と、を有し、前記基地局は、前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信し、前記無線端末は、前記基地局との通信中に、前記基地局からの前記変更指示を受信すると、当該受信した変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更することを要旨とする。

本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上述した特徴において、前記変更指示は、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの間隔を指定する情報を含むことを要旨とする。

本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上述した特徴において、前記基地局は、当該基地局に接続する無線端末の数に応じて、前記配置パターンを決定することを要旨とする。

本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上述した特徴において、前記基地局は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子Ａ１〜ＡＮ）を有し、前記基地局は、前記無線端末からの前記上り参照信号を受信すると、前記無線端末から受信した前記上り参照信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子毎のアンテナウェイトを算出し、前記基地局は、前記上り参照信号を受信する周波数帯と重複する周波数帯において、前記算出したアンテナウェイトを用いて下りデータを前記無線端末に送信することを要旨とする。

本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上述した特徴において、前記基地局に隣接する他の基地局（ｅＮＢ１００−２）をさらに有し、前記基地局は、変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を前記他の基地局に送信することを要旨とする。

本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上述した特徴において、前記他の基地局は、前記変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を受信すると、当該他の基地局に接続する他の無線端末（ＵＥ２）に対し、当該他の無線端末が送信する上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを前記変更後のサブキャリアの配置パターンに合わせて変更するための変更指示を送信することを要旨とする。

本発明に係る基地局の特徴は、サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を無線端末から受信する基地局であって、前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信する送信部（無線送信部１３０、制御部１４０）を有することを要旨とする。

本発明に係る無線端末の特徴は、サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を基地局に送信する無線端末であって、前記基地局との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記基地局から受信する受信部（無線受信部２１０）と、前記基地局から受信した前記変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するよう制御する制御部（制御部２３０）と、を有することを要旨とする。

本発明に係る通信制御方法の特徴は、基地局と、サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を前記基地局に送信する無線端末と、を有する無線通信システムにおける通信制御方法であって、前記基地局が、前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信するステップと、前記無線端末が、前記基地局との通信中に、前記基地局からの前記変更指示を受信すると、当該受信した変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するステップと、を有することを要旨とする。

本発明によれば、ＳＲＳを構成するサブキャリアを動的に変更できる無線通信システム、基地局、無線端末、及び通信制御方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システム（ＴＤ−ＬＴＥシステム）の構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムで使用される無線フレームの構成図である。 ２つ刻みのサブキャリアで上り参照信号（ＳＲＳ）を構成する場合を説明するための図である。 ３つ刻みのサブキャリアで上り参照信号を構成する場合を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る基地局（ｅＮＢ）のブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線端末（ＵＥ）のブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作シーケンス図である。

図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の実施形態に係る図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

図１は、本実施形態に係るＴＤ−ＬＴＥシステム１０の構成図である。ＴＤ−ＬＴＥシステム１０は、複信方式としてＴＤＤ方式が採用されるとともに、下り（ＤＬ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）の無線通信にはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上り（ＵＬ：Ｕｐｌｉｎｋ）の無線通信にはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が採用される。

図１に示すように、本実施形態に係るＴＤ−ＬＴＥシステム１０は、基地局（ｅＮＢ：ｅｖｏｌｖｅｄ ＮｏｄｅＢ）１００−１と、ｅＮＢ１００−１に隣接して設置されているｅＮＢ１００−２と、ｅＮＢ１００−１配下の無線端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１−１と、ｅＮＢ１００−１配下のＵＥ１−２と、ｅＮＢ１００−２配下のＵＥ２−１と、を有する。

なお、ｅＮＢ１００−１配下のＵＥ１を２つ図示しているが、実際には、より多くの数のＵＥ１（ＵＥ１−３、ＵＥ１−４、…）がｅＮＢ１００−１配下にあるとする。また、ｅＮＢ１００−２配下のＵＥ２−１を１つ図示しているが、実際には、より多くの数のＵＥ２（ＵＥ２−２、ＵＥ２−３、…）がｅＮＢ１００−２配下にあるとする。

各ＵＥ１は、ｅＮＢ１００−１によって形成されるセルをサービングセルとしており、ｅＮＢ１００−１によって無線リソースが割り当てられる。各ＵＥ２は、ｅＮＢ１００−２によって形成されるセルをサービングセルとしており、ｅＮＢ１００−２によって無線リソースが割り当てられる。なお、無線リソースは、１２個の連続するサブキャリアからなるリソースブロック（ＲＢ）を１単位として割り当てられる。

各ＵＥ１及び各ＵＥ２は、所定の周期でＳＲＳを送信する。ＳＲＳは、上りの伝搬路品質を推定するための既知信号系列である。ＳＲＳの送信には、周波数ホッピング方式が適用される。すなわち、ＳＲＳの送信周期毎に当該ＳＲＳの送信周波数帯が切り替えられる。本実施形態においてＳＲＳは、上り参照信号に相当する。

ＴＤ−ＬＴＥシステム１０は、アレイアンテナを用いたアダプティブアレイ制御が各ｅＮＢ１００に導入されている。

ｅＮＢ１００−１は、ｅＮＢ１００−１配下の各ＵＥ１から受信するＳＲＳに基づいてアンテナウェイトを算出することで、各ＵＥ１に対してアレイアンテナの指向性パターンのピークを向けるビームフォーミングを行う。また、ｅＮＢ１００−１は、ｅＮＢ１００−２配下の各ＵＥ２から受信するＳＲＳに基づいてアンテナウェイトを算出することで、各ＵＥ２に対してアレイアンテナの指向性パターンのヌルを向けるヌルステアリングを行う。

同様にして、ｅＮＢ１００−２は、ｅＮＢ１００−２配下の各ＵＥ２から受信するＳＲＳに基づいてアンテナウェイトを算出することで、各ＵＥ２に対してアレイアンテナの指向性パターンのピークを向けるビームフォーミングを行う。また、ｅＮＢ１００−２は、ｅＮＢ１００−１配下の各ＵＥ１から受信するＳＲＳに基づいてアンテナウェイトを算出することで、各ＵＥ１に対してアレイアンテナの指向性パターンのヌルを向けるヌルステアリングを行う。

次に、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０で使用される無線フレームの構成を説明する。図２は、当該無線フレームの構成図である。なお、仕様上、ＴＤＤ方式の無線フレーム構成（すなわち、サブフレームの構成パターン）は７パターン定められているが、本実施形態では、その中の１パターンを例に説明する。

図２に示すように、１個の無線フレームは、時間軸上で１０個のサブフレームによって構成される。各サブフレームは、時間軸上で１４個のシンボルによって構成され、１ｍｓｅｃの時間長である。また、各サブフレームは、周波数軸上で１００個程度のＲＢによって構成される。

サブフレーム＃０、サブフレーム＃４、サブフレーム＃５、サブフレーム＃９のそれぞれは、下り専用のサブフレームである。下り専用のサブフレームは、時間軸上で、先頭部分がＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）リソースとして使用される制御領域であり、残りの部分がＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）リソースとして使用されるデータ領域である。

サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８のそれぞれは、上り専用のサブフレームである。上り専用のサブフレームは、周波数軸上で、両端部分がＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）リソースとして使用される制御領域であり、残りの部分（中央部分）がＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）リソースとして使用されるデータ領域である。

サブフレーム＃１、サブフレーム＃６のそれぞれは、上りと下りとの切り替えのための特別サブフレームである。特別サブフレームは、下りパイロット時間スロット（ＤｗＰＴＳ）と、ガード期間（ＧＰ）と、上りパイロット時間スロット（ＵｐＰＴＳ）と、を含む。なお、仕様上、特別サブフレームの構成（すなわち、特別サブフレームにおけるＤｗＰＴＳ，ＧＰ，ＵｐＰＴＳのシンボル数）は複数パターン定められているが、本実施形態では、その中の１パターンを例に説明する。

特別サブフレームにおいて、ＤｗＰＴＳは１シンボル目から１１シンボル目までであり、ＧＰは１２シンボル目であり、ＵｐＰＴＳは１３及び１４シンボル目である。また、本実施形態では、ｅＮＢ１００は、ＵｐＰＴＳに含まれる各ＳＲＳリソースを配下の各ＵＥに割り当てる。すなわち、各ＵＥはＵｐＰＴＳにおいてＳＲＳを送信する。

次に、ＳＲＳを構成するサブキャリアについて説明する。図３は、現行仕様におけるＳＲＳを構成するサブキャリアを説明するための図である。

図３に示すように、現行仕様におけるＳＲＳは、偶数サブキャリアと奇数サブキャリアとに分けて櫛の歯状に使用可能であり、同一の周波数帯で２ＵＥを周波数分割多重できる。ここでは、偶数サブキャリアをｋｔｃ＝０と表記し、奇数サブキャリアをｋｔｃ＝１と表記している。現行仕様では、ｅＮＢ１００は、ＵＥとの通信開始時に、ｋｔｃ＝０又はｋｔｃ＝１を当該ＵＥに対して指定する。

ｅＮＢ１００からｋｔｃ＝０が指定されたＵＥは、ＲＢにおける０番目、２番目、４番目、６番目、８番目、１０番目の各サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳを送信する。これに対し、ｅＮＢ１００からｋｔｃ＝１が設定されたＵＥは、ＲＢにおける１番目、３番目、５番目、７番目、９番目、１１番目の各サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳを送信する。

本実施形態では、ｅＮＢ１００は、ＵＥとの通信開始中においても、サブキャリア配置パターンを変更できる。詳細には、偶数、奇数の２パターンのサブキャリア配置パターンに限らず、３つ刻みや、４つ刻みといったように、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を変更できる。

図４は、３つ刻みのサブキャリアでＳＲＳを構成する場合を説明するための図である。

図４に示すように、３つ刻みのサブキャリアでＳＲＳを構成する場合、３パターンのサブキャリア配置パターンを実現できるため、同一の周波数帯で３ＵＥを周波数分割多重できる。

ｅＮＢ１００からパターン１が指定されたＵＥは、ＲＢにおける０番目、３番目、６番目、９番目の各サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳを送信する。

また、ｅＮＢ１００からパターン２が指定されたＵＥは、ＲＢにおける１番目、４番目、７番目、１０番目の各サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳを送信する。

さらに、ｅＮＢ１００からパターン３が指定されたＵＥは、ＲＢにおける２番目、５番目、８番目、１１番目の各サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳを送信する。

次に、ｅＮＢ１００の構成を説明する。図５は、ｅＮＢ１００−１のブロック図である。ｅＮＢ１００−２はｅＮＢ１００−１と同様に構成されるため、各ｅＮＢを代表してｅＮＢ１００−１の構成を説明する。

図５に示すように、ｅＮＢ１００−１は、複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮと、無線受信部１１０と、ウェイト算出部１２０と、無線送信部１３０と、制御部１４０と、記憶部１５０と、ネットワーク通信部１６０と、を有する。

複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮは、アレイアンテナを構成し、無線信号の送受信に使用される。

無線受信部１１０は、複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮ毎に、上りデータ及びＳＲＳを含む受信信号が入力される。無線受信部１１０は、当該受信信号に含まれるＳＲＳをウェイト算出部１２０に出力し、ウェイト算出部１２０によって算出されたアンテナウェイトが入力される。無線受信部１１０は、複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮ毎の受信信号に対してアンテナウェイトを乗算した後に合成する重み付け処理を行い、重み付け後の受信信号を制御部１４０に出力する。また、無線受信部１１０は、受信信号の増幅や、無線周波数（ＲＦ）からベースバンド（ＢＢ）への受信信号の変換（ダウンコンバート）、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式に対応する復調処理等を行う。

ウェイト算出部１２０は、無線受信部１１０からＳＲＳが入力され、複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮ毎のアンテナウェイトを算出する。ウェイト算出部１２０は、ＵＥ１からのＳＲＳとＵＥ２からのＳＲＳとに基づいて、ＵＥ１に対してピークを向けＵＥ２に対してヌルを向けるためのアンテナウェイトを算出し、当該アンテナウェイトを無線受信部１１０及び無線送信部１３０に出力する。

無線送信部１３０は、制御部１４０から下りデータを含む送信信号が入力され、ウェイト算出部１２０からアンテナウェイトが入力される。無線送信部１３０は、送信信号を複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮ毎に分配し、各送信信号に対してアンテナウェイトを乗算する重み付け処理を行い、重み付け後の送信信号を複数のアンテナ素子Ａ１〜ＡＮに出力する。また、無線送信部１３０は、送信信号の増幅や、ＢＢからＲＦへの送信信号の変換（アップコンバート）、ＯＦＤＭＡ方式に対応する変調処理等を行う。

制御部１４０は、ｅＮＢ１００−１の各種の機能を制御する。制御部１４０は、各ＵＥ１に対する無線リソース割り当てを行う。詳細には、制御部１４０は、ＳＲＳ送信用のＳＲＳリソースと、上り制御データ送信用のＰＵＣＣＨリソースと、上りユーザデータ送信用のＰＵＳＣＨリソースと、下り制御データ送信用のＰＤＣＣＨリソースと、下りユーザデータ送信用のＰＤＳＣＨリソースと、を各ＵＥ１に割り当てる。ＳＲＳリソース、ＰＵＣＣＨリソース、ＰＵＳＣＨリソース、ＰＤＣＣＨリソース、ＰＤＳＣＨリソースのそれぞれは、１又は複数のＲＢにより構成される。

制御部１４０は、ＰＵＣＣＨリソース、ＰＵＳＣＨリソース、ＰＤＣＣＨリソース、ＰＤＳＣＨリソースについては、サブフレーム毎に、ＵＥ１への割り当てを行い、ＰＵＳＣＨリソース及びＰＤＳＣＨリソースの割り当て結果を示す割り当て情報をＰＤＣＣＨ上で当該ＵＥ１に送信するよう無線送信部１３０を制御する。

これに対し、ＳＲＳリソースについては、仕様上、サブフレーム毎の割り当て変更ができないため、制御部１４０は、割り当てを設定又は変更する必要が生じた場合に限り、割り当てパラメータを含むＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージをＵＥ１に送信するよう無線送信部１３０を制御する。

ＳＲＳリソースの割り当てパラメータは、ＳＲＳ帯域幅、ＳＲＳ送信周期、ホッピング開始周波数帯、ＳＲＳ送信可能周波数帯などを含む。

さらに、本実施形態では、当該割り当てパラメータは、上述したサブキャリア配置パターンを指定するためのサブキャリア配置情報を含む。サブキャリア配置情報は、ＳＲＳを構成する最初のサブキャリア番号を示す情報と、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔（刻み）を示す情報（例えば、２つ刻み、３つ刻み、又は４つ刻みなど）と、を含んでもよい。例えば、図３に示したｋｔｃ＝０を指定する場合、“サブキャリア番号０”から“２つ刻みのサブキャリア”によってＳＲＳを構成するよう指定する。また、図４に示したパターン１を指定する場合、“サブキャリア番号０”から“３つ刻みのサブキャリア”によってＳＲＳを構成するよう指定する。

また、制御部１４０は、ＵＥ１毎に、当該ＵＥ１に割り当てたＳＲＳリソースと周波数軸上で重複するＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。ここで、「重複する」とは、ＳＲＳリソースの周波数帯とＰＤＳＣＨリソースの周波数帯とを同一にする場合に限らず、ＳＲＳリソースの周波数帯の少なくとも一部とＰＤＳＣＨリソースの周波数帯の少なくとも一部とを重複させる場合も含むが、本実施形態では、ＳＲＳリソースの周波数帯とＰＤＳＣＨリソースの周波数帯とを同一にするケースを説明する。

記憶部１５０は、制御部１４０における制御に用いられる各種の情報を記憶する。ネットワーク通信部１６０は、コアネットワーク（ＥＰＣ：Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）との通信や隣接ｅＮＢとの基地局間通信を行う。なお、ＬＴＥにおける基地局間通信インターフェイスは、Ｘ２インターフェイスと称される。

次に、ＵＥの構成を説明する。図６は、ＵＥ１のブロック図である。ＵＥ２はＵＥ１と同様に構成されるため、各ＵＥを代表してＵＥ１の構成を説明する。

図６に示すように、ＵＥ１は、アンテナＡと、無線受信部２１０と、無線送信部２２０と、制御部２３０と、記憶部２４０と、を有する。

アンテナＡは、無線信号の送受信に使用される。なお、ＵＥ１は、複数のアンテナ素子からなるアンテナＡを有してもよい。

無線受信部２１０は、受信信号の増幅や、無線周波数（ＲＦ）帯からベースバンド（ＢＢ）への受信信号の変換（ダウンコンバート）、ＯＦＤＭＡ方式に対応する復調処理等を行う。無線送信部２２０は、制御部２３０から下りデータを含む送信信号が入力され、送信信号の増幅や、ＢＢからＲＦへの送信信号の変換（アップコンバート）、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式に対応する変調処理等を行う。

制御部２３０は、ＵＥ１の各種の機能を制御する。制御部２３０は、ＳＲＳ割り当てパラメータを含むＲＲＣメッセージを無線受信部２１０が受信すると、当該ＳＲＳ割り当てパラメータに含まれる各パラメータを設定（記憶部２４０に記憶）する。そして、制御部２３０は、設定した各パラメータに従ってＳＲＳを送信するよう無線送信部２２０を制御する。

また、制御部２３０は、ＰＵＳＣＨリソース及びＰＤＳＣＨリソースの割り当て結果を示す割り当て情報を無線受信部２１０が受信すると、当該割り当て情報によって示されるＰＵＳＣＨリソース及びＰＤＳＣＨリソースを使用してデータ送受信を行うよう無線受信部２１０及び無線送信部２２０を制御する。

記憶部２４０は、制御部２３０における制御に用いられる各種の情報を記憶する。

次に、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０の動作を説明する。以下においては、ｅＮＢ１００−１が配下の各ＵＥ１に対してリソース割り当てを行う動作を説明する。

図７は、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０の動作を説明するための図である。

図７に示すように、ｅＮＢ１００−１にはＵＥ１−１、ＵＥ１−２の３ＵＥが接続されており、ｅＮＢ１００−２にはＵＥ２−１、ＵＥ２−２が接続されている。

ＵＥ１−１及びＵＥ２−１は、下りで使用する周波数帯は同一であり、且つ、偶数サブキャリアで構成されるＳＲＳを送信している。また、ＵＥ１−２及びＵＥ２−２は、下りで使用する周波数帯は同一であり、且つ、奇数サブキャリアで構成されるＳＲＳを送信している。

ｅＮＢ１００−１は、偶数サブキャリアで構成されるＳＲＳをＵＥ１−１及びＵＥ２−１のそれぞれから受信し、当該ＳＲＳに基づいて、ＵＥ１−１に対してピークを向け、ＵＥ２−１に対してヌルを向ける。ｅＮＢ１００−２は、偶数サブキャリアで構成されるＳＲＳをＵＥ１−１及びＵＥ２−１のそれぞれから受信し、当該ＳＲＳに基づいて、ＵＥ１−１に対してヌルを向け、ＵＥ２−１に対してピークを向ける。これにより、ＵＥ１−１及びＵＥ２−１における下りの干渉が回避される。

同様に、ｅＮＢ１００−１は、奇数サブキャリアで構成されるＳＲＳをＵＥ１−２及びＵＥ２−２のそれぞれから受信し、当該ＳＲＳに基づいて、ＵＥ１−２に対してピークを向け、ＵＥ２−２に対してヌルを向ける。ｅＮＢ１００−２は、奇数サブキャリアで構成されるＳＲＳをＵＥ１−２及びＵＥ２−２のそれぞれから受信し、当該ＳＲＳに基づいて、ＵＥ１−２に対してヌルを向け、ＵＥ２−２に対してピークを向ける。これにより、ＵＥ１−２及びＵＥ２−２における下りの干渉が回避される。

このような状況下で、ｅＮＢ１００−１にＵＥ１−３が新たに接続され、ｅＮＢ１００−２にＵＥ２−３が新たに接続されたとする。また、ＵＥ１−３及びＵＥ２−３は、下りで同一の周波数帯を使用するものとする。

上記の例では、ＵＥ１−１及びＵＥ２−１が偶数サブキャリアを、ＵＥ１−２及びＵＥ２−２が奇数サブキャリアを使用しているため、ＵＥ１−３及びＵＥ２−３は偶奇のどちらのサブキャリアを使用しても他のＵＥと重なることになる。仮に偶数サブキャリアを使用したとすると、ｅＮＢ１００−１は、ＵＥ１−１に送信を行う際に、ＵＥ２−１以外にも、ＵＥ２−３に対してもヌルを向けてしまう。あるいは、奇数サブキャリアを使用したとすると、ｅＮＢ１００−１は、ＵＥ１−２に送信を行う際に、ＵＥ２−２以外にも、ＵＥ２−３に対してもヌルを向けてしまう。ヌルを向ける方向が多いほどヌルステアリングの性能が低下してしまうため、このような状況は好ましくない。

よって、本実施形態では、ｅＮＢ１００−１は、接続するＵＥ１の増加に応じて、ＳＲＳ配置パターンを変更すると決定する。詳細には、接続するＵＥ１の増加に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を広げることを決定する。例えば、ｅＮＢ１００−１は、ＵＥ１−１、ＵＥ１−２、及びＵＥ１−３においてサブキャリアが重複しないように、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更することを決定する。そして、変更先のサブキャリア配置パターンをＵＥ１−１、ＵＥ１−２、及びＵＥ１−３に通知する。

また、ｅＮＢ１００−１は、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更する旨をｅＮＢ１００−２に通知する。ｅＮＢ１００−２は、ｅＮＢ１００−１からの通知に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更することを決定して、変更先のサブキャリア配置パターンをＵＥ２−１、ＵＥ２−２、及びＵＥ２−３に通知する。

その結果、例えば、ＵＥ１−１及びＵＥ２−１が図４に示すパターン１を使用し、ＵＥ１−２及びＵＥ２−２が図４に示すパターン２を使用し、ＵＥ１−３及びＵＥ２−３が図４に示すパターン３を使用することになる。これにより、無駄なヌルステアリングの発生を抑止できる。

次に、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０の動作シーケンスを説明する。図８は、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０の動作シーケンスを説明するためのシーケンス図である。ここでは、図７に示す通信環境下での動作例を説明する。

図８に示すように、ステップＳ１１−１において、ｅＮＢ１００−１は、偶数サブキャリア（ｋｔｃ＝０）を指定する情報を、初期設定指示メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ１−１に送信する。ＵＥ１−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる、偶数サブキャリアを指定する情報を記憶する。また、ｅＮＢ１００−１は、奇数サブキャリア（ｋｔｃ＝１）を指定する情報をＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ１−２に送信する。ＵＥ１−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる、奇数サブキャリアを指定する情報を記憶する。ステップＳ１２−１において、ＵＥ１−１及びＵＥ１−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに対する応答メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢ１００−１に送信する。そして、ステップＳ１３−１において、ＵＥ１−１及びＵＥ１−２は、ｅＮＢ１００−１との通信を開始する。

ステップＳ１１−２において、ｅＮＢ１００−２は、偶数サブキャリア（ｋｔｃ＝０）を指定する情報を、初期設定指示メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ２−１に送信する。ＵＥ２−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる、偶数サブキャリアを指定する情報を記憶する。また、ｅＮＢ１００−２は、奇数サブキャリア（ｋｔｃ＝１）を指定する情報をＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ２−２に送信する。ＵＥ２−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる、奇数サブキャリアを指定する情報を記憶する。ステップＳ１２−２において、ＵＥ２−１及びＵＥ２−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに対する応答メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢ１００−２に送信する。そして、ステップＳ１３−２において、ＵＥ２−１及びＵＥ２−２は、ｅＮＢ１００−２との通信を開始する。

ステップＳ１４において、ＵＥ１−３は、ｅＮＢ１００−１に接続するための接続要求をｅＮＢ１００−１に送信する。ｅＮＢ１００−１は、ＵＥ１−３からの接続要求を受信する。

ステップＳ１５において、ｅＮＢ１００−１は、ＳＲＳ配置パターンを変更すると決定する。詳細には、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更することを決定する。

ステップＳ１６において、ｅＮＢ１００−１は、図４に示すパターン１を指定する情報を、設定変更指示メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ１−１に送信する。ＵＥ１−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる当該パターン１を指定する情報を記憶する。また、ｅＮＢ１００−１は、図４に示すパターン２を指定する情報をＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ１−２に送信する。ＵＥ１−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる当該パターン２を指定する情報を記憶する。

ステップＳ１７において、ｅＮＢ１００−１は、図４に示すパターン３を指定する情報を、初期設定指示メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ１−３に送信する。ＵＥ１−３は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる当該パターン３を指定する情報を記憶する。

ステップＳ１８において、ＵＥ１−１及びＵＥ１−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに対する応答メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢ１００−１に送信する。ｅＮＢ１００−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信する。

ステップＳ１９において、ＵＥ１−３は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに対する応答メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢ１００−１に送信する。ｅＮＢ１００−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信する。そして、ステップＳ２０において、ＵＥ１−３は、ｅＮＢ１００−１との通信を開始する。

ステップＳ２１において、ｅＮＢ１００−１は、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更する旨のＳＲＳサブキャリア変更通知をＸ２インターフェイス上でｅＮＢ１００−２に送信する。ｅＮＢ１００−２は、ｅＮＢ１００−１からのＳＲＳサブキャリア変更通知をＸ２インターフェイス上で受信する。

ステップＳ２２において、ｅＮＢ１００−２は、ＳＲＳ配置パターンを変更すると決定する。詳細には、ｅＮＢ１００−１に合わせて、ＳＲＳを構成するサブキャリアを２刻みから３刻みに変更することを決定する。

ステップＳ２３において、ｅＮＢ１００−２は、図４に示すパターン１を指定する情報を、設定変更指示メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ２−１に送信する。ＵＥ２−１は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる当該パターン１を指定する情報を記憶する。また、ｅＮＢ１００−２は、図４に示すパターン２を指定する情報をＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含めてＵＥ２−２に送信する。ＵＥ２−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる当該パターン２を指定する情報を記憶する。

ステップＳ２４において、ＵＥ２−１及びＵＥ２−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに対する応答メッセージであるＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢ１００−２に送信する。ｅＮＢ１００−２は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信する。

以上説明したように、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０は、ｅＮＢ１００−１と、サブキャリアを用いて構成されるＳＲＳをｅＮＢ１００−１へ送信するＵＥ１と、を有する。ｅＮＢ１００−１は、ＵＥ１との通信中に、ＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示をＵＥ１に送信する。ＵＥ１は、ｅＮＢ１００−１との通信中に、ｅＮＢ１００−１からの変更指示を受信すると、当該受信した変更指示に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンを変更する。これにより、ＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンを動的に変更できるため、ｅＮＢ１００−１に接続するＵＥ１の数が増加してもＳＲＳを周波数分割多重できる。その結果、アダプティブアレイ制御を良好に機能させることができる。

本実施形態では、変更指示は、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を指定する情報を含む。ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を指定可能とすることで、ＳＲＳの周波数分割多重数を任意に調整できるようになる。

本実施形態では、ｅＮＢ１００−１は、当該ｅＮＢ１００−１に接続するＵＥ１の数に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンを決定する。これにより、現在の通信状況に適応したサブキャリア配置パターンを実現できる。

本実施形態では、ｅＮＢ１００−１は、変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を隣接するｅＮＢ１００−２に送信する。ｅＮＢ１００−２は、変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を受信すると、ｅＮＢ１００−２に接続するＵＥ２に対し、ＵＥ２が送信するＳＲＳを構成するサブキャリアの配置パターンを変更後のサブキャリアの配置パターンに合わせて変更するための変更指示を送信する。これにより、相互に隣接するｅＮＢ１００−１及びｅＮＢ１００−２においてサブキャリア配置パターンを合わせることができる。

上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、ｅＮＢ１００に接続するＵＥの数の増加に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を広げる一例を説明した。しかしながら、ｅＮＢ１００に接続するＵＥの数の減少に応じて、ＳＲＳを構成するサブキャリアの間隔を狭めてもよい。

上述した実施形態では、ＳＲＳを構成するサブキャリアを離散的に設定する一例を説明したが、ＳＲＳを構成するサブキャリアを連続的に設定してもよい。例えば、各ＲＢ内の０番目〜３番目のサブキャリアをパターン１とし、各ＲＢ内の４番目〜７番目のサブキャリアをパターン２とし、各ＲＢ内の８番目〜１１番目のサブキャリアをパターン３とすることで、３ＵＥを周波数分割多重することができる。

上述した実施形態では、ＴＤ−ＬＴＥシステム１０に対して本発明を適用する一例を説明したが、他のシステムに対して本発明を適用してもよい。また、アダプティブアレイ制御を行うシステムに限らず、アダプティブアレイ制御を行わないシステムに対して本発明を適用してもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。

Ａ１〜ＡＮ…アンテナ素子、１，２…ＵＥ、１０…ＬＴＥシステム、１００…ｅＮＢ、１１０…無線受信部、１２０…ウェイト算出部、１３０…無線送信部、１４０…制御部、１５０…記憶部、１６０…ネットワーク通信部、２１０…無線受信部、２２０…無線送信部、２３０…制御部、２４０…記憶部

Claims (9)

1. 基地局と、
   サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を前記基地局に送信する無線端末と、を有し、
   前記基地局は、前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信し、
   前記無線端末は、前記基地局との通信中に、前記基地局からの前記変更指示を受信すると、当該受信した変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記変更指示は、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの間隔を指定する情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記基地局は、当該基地局に接続する無線端末の数に応じて、前記配置パターンを決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、複数のアンテナ素子を有し、
   前記基地局は、前記無線端末からの前記上り参照信号を受信すると、前記無線端末から受信した前記上り参照信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子毎のアンテナウェイトを算出し、
   前記基地局は、前記上り参照信号を受信する周波数帯と重複する周波数帯において、前記算出したアンテナウェイトを用いて下りデータを前記無線端末に送信する、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信システム。
5. 前記基地局に隣接する他の基地局をさらに有し、
   前記基地局は、変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を前記他の基地局に送信する、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の無線通信システム。
6. 前記他の基地局は、前記変更後のサブキャリアの配置パターンを示す情報を受信すると、当該他の基地局に接続する他の無線端末に対し、当該他の無線端末が送信する上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを前記変更後のサブキャリアの配置パターンに合わせて変更するための変更指示を送信する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を無線端末から受信する基地局であって、
   前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信する送信部を有する、
   ことを特徴とする基地局。
8. サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を基地局に送信する無線端末であって、
   前記基地局との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記基地局から受信する受信部と、
   前記基地局から受信した前記変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するよう制御する制御部と、
   を有することを特徴とする無線端末。
9. 基地局と、サブキャリアを用いて構成される上り参照信号を前記基地局に送信する無線端末と、を有する無線通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記基地局が、前記無線端末との通信中に、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するための変更指示を前記無線端末に送信するステップと、
   前記無線端末が、前記基地局との通信中に、前記基地局からの前記変更指示を受信すると、当該受信した変更指示に応じて、前記上り参照信号を構成するサブキャリアの配置パターンを変更するステップと、
   を有することを特徴とする通信制御方法。

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