JP5687326B2 - 無線通信システム、移動局、基地局及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、移動局、基地局及び無線通信方法 Download PDF

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Description

本出願は、日本国特許出願2010−160846号(2010年7月15日出願)の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
この発明は、無線通信システム、移動局、基地局及び無線通信方法に関する。
近年、移動体通信方式の標準化団体である3GPPにおいて、LTE(Long Term Evolution)に関する検討が進められている。特に、TDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式を採用するLTEでは、AAS(Adaptive Antenna System)の導入が検討されている。AASは、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナにおいて、各アンテナ素子の重み付けを伝搬環境に応じてアダプティブ制御して、電波の指向性を変えるようにしたものである。AASに対応したアダプティブアレイ基地局は、移動局から送信される参照信号(Reference Signal)に基づいて計算したアンテナウェイトをダウンリンク送信時に利用することで、所望の移動局へのビームフォーミングやヌルステアリング等の適応制御を行う。
図5に示すように、TDD方式を採用するLTEの通信フレームは10個のサブフレームから構成される。各サブフレームは、移動局から基地局へのアップリンク通信用のULサブフレーム、基地局から移動局へのダウンリンク通信用のDLサブフレーム、及び、サブフレーム内にアップリンク通信用のUL領域とダウンリンク通信用のDL領域とが存在するSpecialサブフレームに分類される(例えば、非特許文献1参照)。
AASでは、ULサブフレーム及びDLサブフレームのペア(対応関係)を規定し、基地局と移動局との間の通信は、当該ペアを利用して行うことが好ましい。これは、基地局は、ULサブフレームにおいて移動局から送信される参照信号を受信すると、当該参照信号から適切な送信ウェイトを計算することができるため、より効率的にDLサブフレームでのダウンリンク通信を行うことができるためである。
図6は、ULサブフレーム及びDLサブフレームのペアの詳細を示す図である。ULサブフレームであるサブフレーム2とDLサブフレームであるサブフレーム4とはペアになっており、リソースブロック(無線通信チャネル)RB6が共通の移動局に割り当てられている。ULサブフレームであるサブフレーム2には、参照信号を送信するためのシンボル(参照信号領域)として、DRS:Demodulation Reference SignalとSRS:Sounding Reference Signalとが存在する。DRSは移動局が基地局に送信するユーザデータと関連付けて送信される参照信号であり、SRSはユーザデータと関連付けることなく送信できる参照信号である。図6の場合、移動局にはULサブフレームであるサブフレーム2が割り当てられており、基地局に対するユーザデータの送信が行われるため、移動局はサブフレーム2のリソースブロックRB6のDRSを利用して基地局に参照信号を送信することができる。基地局は参照信号を受信すると、サブフレーム4のリソースブロックRB6について最適なアダプティブアレイ制御を行うことができる。
3GPP TS36.211(V8.7.0),"Physical Channels and Modulation", May 2009
従来のLTEでは、ULサブフレーム及びDLサブフレームのペアにおいて、同一周波数帯のリソースブロックが共通の移動局に割り当てられている場合に限り、移動局は基地局にアダプティブアレイ用の参照信号を送信することができる。しかし、一般的なパケット通信などでは、アップリンク通信よりもダウンリンク通信のデータ量の方が多い。そのため、ペアとなるULサブフレームとDLサブフレームにおいて、ダウンリンク通信のデータ量に応じてリソースブロックを対称に割当てると、送信データを含まない無駄なリソースブロックがULサブフレームで発生してしまう。一方で、ULサブフレームとDLサブフレームとの割当を非対称にして、移動局に対してULサブフレーム及びDLサブフレームがペアとなるよう割り当てない場合には、移動局は基地局にアダプティブアレイ用の参照信号を送信することができない。
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、DLサブフレームと対応するようにULサブフレームが割り当てられていない移動局が、適切な参照信号を送信することにより適切なAAS制御を実現可能な無線通信システム、移動局、基地局及び無線通信方法を提供することにある。
上述した諸課題を解決すべく、第1の発明による無線通信システムは、複数アンテナを有する基地局と、当該基地局に接続して無線通信を行う移動局と、を含む無線通信システムであって、前記基地局は、前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信し、前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出し、前記移動局は、前記情報を受信し、前記情報に基づき、自局に割り当てられた下り無線リソースと同一周波数帯の自局が割り当てられていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて、前記SRSを前記基地局に送信する、ことを特徴とするものである。
また、上述した諸課題を解決すべく、第2の発明による移動局は、複数アンテナを有する基地局と接続して無線通信を行う移動局であって、前記基地局から、前記基地局が割り当てた無線リソースの情報を受信し、前記情報に基づき、自局に割り当てられた下り無線リソースと同一周波数帯の自局が割り当てられていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて、SRS(Sounding Reference Signal)を前記基地局に送信する、ことを特徴とするものである。
また、上述した諸課題を解決すべく、第3の発明による基地局は、移動局と無線通信を行う、複数アンテナを有する基地局であって、前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信し、前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出し、前記SRSは、前記移動局によって、自局が前記移動局に割り当てた下り無線リソースと同一周波数帯の、自局が前記移動局に割り当てていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて送信される、ことを特徴とするものである。
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明を方法として実現させた第4の発明による無線通信方法は、複数アンテナを有する基地局と、当該基地局に接続して無線通信を行う移動局と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局が、前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの割当情報を前記移動局に送信するステップと、前記移動局が、前記情報を受信し、前記情報に基づき、自局に割り当てられた下り無線リソースと同一周波数帯の自局が割り当てられていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて、SRS(Sounding Reference Signal)を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記移動局からの前記SRSを受信し、前記SRSに基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出するステップと、を含むことを特徴とするものである。
また、本発明を方法として実現させた第5の発明による無線通信方法は、複数アンテナを有する基地局と接続して無線通信を行う移動局における無線通信方法であって、前記基地局から、前記基地局が割り当てた無線リソースの情報を受信するステップと、前記情報に基づき、自局に割り当てられた下り無線リソースと同一周波数帯の自局が割り当てられていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて、SRS(Sounding Reference Signal)を前記基地局に送信するステップと、を含むことを特徴とするものである。
また、本発明を方法として実現させた第6の発明による無線通信方法は、移動局と無線通信を行う、複数アンテナを有する基地局における無線通信方法であって、前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信するステップと、前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出するステップと、を含み、前記SRSは、前記移動局によって、自局が前記有働局に割り当てた下り無線リソースと同一周波数帯の、自局が前記移動局に割り当てていない上り無線リソースの参照信号領域を用いて送信される、ことを特徴とするものである。
本発明によれば、DLサブフレームと対応するようにULサブフレームが割り当てられていない移動局が、適切な参照信号を送信することにより適切なAAS制御を実現することが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る移動局の機能ブロック図である。 図3は、基地局及び移動局の動作フローチャートである。 図4は、本発明の一実施形態に係る参照信号の送信の一例を示す図である。 図5は、LTEにおける通信フレーム構成の一例を示す図である。 図6は、サブフレームのペアの詳細を示す図である。
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る無線通信システムは、基地局1と移動局100とを備えるものである。図1は、本発明の一実施形態に係る基地局1の機能ブロック図であり、図2は、本発明の一実施形態に係る移動局100の機能ブロック図である。
図1に示す基地局1は、TDD(時分割複信)方式のLTEを採用し、複数のアンテナを有するアダプティブアレイ基地局である。基地局1は、アレイアンテナANTと、無線通信部10(第1送受信部)と、ウェイト算出部21(算出部)及びウェイト付加部22を含むAAS処理部20と、ベースバンド処理部30と、スケジューラー40と、無線リソース割当部50とを有する。無線通信部10と、AAS処理部20と、ベースバンド処理部30とは、LTE方式に好適なインタフェース機器/回路から構成されるものである。スケジューラー40及び無線リソース割当部50はCPU等の好適なプロセッサから構成されるものであり、請求項の第1制御部に対応するものである。以下、各部の詳細について説明する。
無線通信部10は、受信系の処理として、アレイアンテナANTが受信した無線信号を搬送波の周波数からベースバンド周波数に変換し、生成した信号をウェイト算出部21に出力する。また、無線通信部10は、送信系の処理として、ウェイト付加部22からのベースバンド周波数の信号を搬送波の周波数へ変換し、アレイアンテナANTを通じて、アダプティブアレイ制御により移動局100に送信する。
AAS処理部20において、受信系のウェイト算出部21は、無線通信部10から入力された信号に適応信号処理を行いベースバンド部30へ出力する。具体的には、ウェイト算出部21は、適応信号処理として、ULサブフレームを通じて移動局100から送信される参照信号(Reference Signal)や他の既知情報を用いて、アレイアンテナANTのアンテナ素子毎に求まる位相情報などから、移動局100に対して高い送信利得を得られるように、当該ULサブフレームとペアとなるDLサブフレームに対する送信ウェイト(アンテナ素子毎の位相/振幅の重み付け)を算出する。一方、送信系のウェイト付加部22は、ベースバンド部30から入力された信号に、ウェイト算出部21で得られた送信ウェイトを加え、当該信号を無線通信部10に出力する。
ベースバンド処理部30は、受信系の処理として、ウェイト算出部21から入力された信号を復調し、復調結果を移動局ごとに分離してスケジューラー40に出力する。また、ベースバンド処理部30は、送信系の処理として、無線リソース割当部50から入力された移動局100への送信データや無線リソース(通信チャネル)の割当を示すリソースブロックマップ(RB−MAP)のシンボル列をウェイト付加部22に出力する。
スケジューラー40は、ベースバンド処理部30から入力される移動局毎の受信データから、リソースブロック(無線通信チャネル)を割り当てる移動局を設定する。具体的には、スケジューラー40は、各移動局から報告されるリソースブロック毎の受信信号品質、チャネル状態情報(CQI)、又は送信すべきデータ量に応じて、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する。
無線リソース割当部50は、スケジューラー40が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる。無線リソース割当部50は、無線リソースの割当後、割当て結果を移動局100に通知するためのリソースブロックマップ(RB−MAP)を作成する。このリソースブロックマップ(RB−MAP)はベースバンド処理部30、ウェイト付加部22を経て、無線通信部10から移動局100に送信される。
図2に示す移動局100は、無線通信部110(第2送受信部(送受信部))と、復調処理部120と、無線制御部130(第2制御部(制御部))と、変調処理部140とを有する。無線制御部130は、無線リソース割当判定部131と、SRS付加部132とを有する。無線通信部110と、復調処理部120と、変調処理部140とは、LTE方式に好適なインタフェース機器/回路から構成され、無線制御部130はCPU等の好適なプロセッサから構成されるものである。以下、各部の詳細について説明する。
無線通信部110は、基地局1との無線通信を行うものであり、基地局1から受信したデータを復調処理部120に供給し、変調処理部140から供給されたデータを基地局1に送信する。
復調処理部120は、基地局1からの受信データを復調し、無線制御部130に供給する。また、変調処理部140は、無線制御部から供給された基地局への送信データを変調し、無線通信部110に供給する。
無線制御部130では、無線リソース割当判定部131は、基地局1から無線リソースの割当を示すリソースブロックマップ(RB−MAP)を受信すると、自局への無線リソースの割当を判定する。具体的には、無線リソース割当判定部131は、自局にDLサブフレームが割り当てられている場合、ペアとなるULサブフレームにおいて、同一周波数帯のリソースブロックが自局に割り当てられているかを判定する。割り当てられたDLサブフレームとペアになるULサブフレームにおいて、同一周波数帯のリソースブロックが割り当てられていない場合、移動局100は、基地局1に対しAAS制御に必要な参照信号を送信することができない。このため、無線リソース割当判定部131は、SRS付加部132に対し、SRS付加の指示を出す。
SRS付加部132は、無線リソース割当判定部131からSRS付加の指示を受けると、自局に割当られたDLサブフレームとペアになるULサブフレームにおけるSRS(参照信号領域)を用いて、基地局に対して参照信号を送信する。図4は、SRS付加の一例を示す図である。図4では、ULサブフレームであるサブフレーム2とDLサブフレームであるサブフレーム4とはペアになっており、リソースブロックRB6のうち、DLサブフレームであるサブフレーム4は移動局100に割り当てられているが、ULサブフレームであるサブフレーム2は移動局100に割り当てられていない。この場合、SRS付加部132は、サブフレーム4とペアとなるサブフレーム2のリソースブロックRB6におけるSRS(参照信号領域)を用いて、基地局1に参照信号を送信する。なお、SRSの送信は、リソースブロック6が含まれればよく、例えば、リソースブロックRB6を中心として周波数方向に前後数リソースブロックを用いて送信してもよい。基地局1はこの参照信号を受信すると、サブフレーム4のリソースブロックRB6について最適なアダプティブアレイ制御を行うことができる。
図3は、基地局1及び移動局100の動作フローチャートである。基地局1では、スケジューラー40は、移動局毎の受信データから、リソースブロックを割り当てる移動局を設定するなどのスケジューリングを行う(ステップS101)。無線リソース割当部50は、スケジューラー40が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる(ステップS102)。無線リソース割当部50は、無線リソース割当後、割当て結果を移動局100に通知するためのリソースブロックマップ(RB−MAP)を作成し、移動局100に送信する(ステップS103)。
移動局100では、基地局1から無線リソースの割当を示すリソースブロックマップ(RB−MAP)を受信すると(ステップS201)、無線リソース割当判定部131は、自局への無線リソースの割当を判定する(ステップS202)。自局に割り当てられたDLサブフレームとペアになるULサブフレームにおいて同一周波数帯のリソースブロックが割り当てられていない場合、無線リソース割当判定部131は、SRS付加部132に対し、SRS付加の指示を出す。SRS付加部132は、無線リソース割当判定部131からSRS付加の指示を受けると、自局に割当られたDLサブフレームとペアになるULサブフレームにおける同一周波数帯のリソースブロックのSRSを用いて、基地局1に対して参照信号を送信する(ステップS203、S204)。
基地局1では、ULサブフレームにおいて移動局100からのSRSを受信すると(ステップS104)、ウェイト算出部21は、当該ULサブフレームとペアになるDLサブフレームに対して最適な送信ウェイトを算出することができる(ステップS105)。
本実施形態によれば、移動局100にULサブフレームとDLサブフレームとのペアが割り当てられていない場合、無線制御部130は、自局に割当られたDLサブフレームとペアになるULサブフレームのSRS等の参照信号領域を用いて、参照信号を基地局1に送信する。このため、基地局1は、移動局100から適切な参照信号を受信することができ、ダウンリンク通信で適切なAAS制御を行うことができる。特に、SRSはユーザデータと関連付けることなく送信できる参照信号であるため、アップリンクの物理チャネルを無駄に消費することなく、AAS用の参照信号を送信することができる。また、基地局1と移動局100との間で新たなメッセージ等を定義する必要も無い。なお、移動局100にアップリンク用のULサブフレームが割り当てられている場合には、移動局100は、SRSではなく、割り当てられたULサブフレームにおけるDRS(別の参照信号領域)を用いて参照信号を送信することができる。また、移動局100にアップリンク用のULサブフレームが割り当てられている場合であっても、ペアとなるDLサブフレームとの間が離れている場合には、移動局100は、割り当てられたULサブフレームにおけるDRS以外に、DLサブフレームに近いULサブフレームのSRSを用いて参照信号を送信しても良い。これにより、DLサブフレームの送信ウェイトをより適切に算出することができる。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、本実施例における、AASにおけるウェイトの算出及び付加を行うAAS処理部20の機能を、ベースバンド処理部30にもたせることも可能である。また、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
1 基地局
10 無線通信部
20 AAS処理部
21 ウェイト算出部
22 ウェイト付加部
30 ベースバンド処理部
40 スケジューラー
50 無線リソース割当部
100 移動局
110 無線通信部
120 復調処理部
130 無線制御部
131 無線リソース割当判定部
132 SRS付加部
140 変調処理部
ANT アレイアンテナ

Claims (6)

  1. 複数アンテナを有する基地局と、当該基地局に接続して無線通信を行う移動局と、を含む無線通信システムであって、
    前記基地局は、
    前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信し、
    前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出し、
    前記移動局は、
    前記情報を受信し、
    上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRSを用いて参照信号を前記基地局に送信する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 複数アンテナを有する基地局と接続して無線通信を行う移動局であって、
    前記基地局から、前記基地局が割り当てた無線リソースの情報を受信し、
    上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRS(Sounding Reference Signal)を用いて参照信号を前記基地局に送信する、
    ことを特徴とする移動局。
  3. 移動局と無線通信を行う、複数アンテナを有する基地局であって、
    前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信し、
    前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出し、
    前記移動局によって、上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRSが送信される、
    ことを特徴とする基地局。
  4. 複数アンテナを有する基地局と、当該基地局に接続して無線通信を行う移動局と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記基地局が、前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの割当情報を前記移動局に送信するステップと、
    前記移動局が、上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRS(Sounding Reference Signal)を用いて参照信号を前記基地局に送信するステップと、
    前記基地局が、前記移動局からの前記SRSを受信し、前記SRSに基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出するステップと、
    を含む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基地局と接続して無線通信を行う移動局における無線通信方法であって、
    前記基地局から、前記基地局が割り当てた無線リソースの情報を受信するステップと、
    上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRS(Sounding Reference Signal)を用いて参照信号を前記基地局に送信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線通信方法。
  6. 移動局と無線通信を行う、複数アンテナを有する基地局における無線通信方法であって、
    前記移動局に無線リソースを割り当て、前記割り当てた無線リソースの情報を前記移動局に送信するステップと、
    前記移動局からのSRS(Sounding Reference Signal)に基づいて、前記移動局に無線信号を送信する際のウェイトを算出するステップと、を含み、
    前記移動局によって、上り無線リソースが自局に割り当てられている場合であっても、前記割り当てられた上り無線リソースと自局に割り当てられた下り無線リソースとの間の周波数帯が離れている場合には、前記下り無線リソースの周波数帯に近い上り無線リソースのSRSが送信される、
    ことを特徴とする無線通信方法。


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