JP5706528B2 - 無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
次に、本実施の形態の無線通信システムを構成する無線基地局によって提供される垂直セクタ化ビーム形成及び垂直セクタ化ビームを用いたシグナリングについて説明する。
アレーアンテナ10上で1つのグループAを構成する全アンテナ素子11に入力する送信信号S1に対して、同一のウェイトW(W11、W12、W13、W14=1,1,1,1)を掛けてビーム形成する。これにより、垂直偏波アンテナ10aが送信信号S1に対応してビームV1を形成し、水平偏波アンテナ10bが送信信号S1に対応してビームH1を形成する。アレーアンテナ10全体が1アンテナブランチを構成するので、上記した通信タイプ1によって形成されるビームのように、最大のアンテナ利得で、かつ最小のビーム幅を有するビームV1,H1を形成することができる。本実施の形態の無線通信システムは、ビームV1,H1をセルエッジに向けて送信する。セルエッジに向けた同一チルト角を有するビームV1,H1が合成されたビームグループG1によって、2アンテナポート伝送が提供される。
LTE及びLTE−Aは、下り参照信号として、CRS(Cell-specific Reference Signal)、CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)、ユーザ固有のDM-RS(Demodulation Reference Signal)等を規定している。CRSは、全ての下りリンクサブフレームで送信され、下りリンクの周波数帯域全体にまたがって配置される。CRSは、下りリンクの同期検波用のチャネル推定に用いられる。CSI-RSは、チャネル情報測定用の参照信号であり、CSI (CQI, PMI, Rank数)の測定に用いられる。ユーザ固有のDM-RSは、個別のユーザ端末への下り共用チャネル(DL−SCH)伝送に割り当てられるリソースブロックで送信される。ユーザ固有のDM-RSは、下り共用チャネルの同期検波用チャネル推定に用いることができるユーザ固有の復調用の参照信号である。
ビーム選択方法1は、垂直セクタ化された複数のビームグループG1,G2を受信したユーザ端末が、すべてのCSI-RS(CSI-RS1、CSI-RS2)に対してCSIを返し、CSIフィードバックを受けた無線基地局がすべてのCSI-RSを考慮して、適切なビームを選択する。
ビーム選択方法2は、垂直セクタ化された複数のビームグループG1,G2を受信したユーザ端末が、品質の良いほうのビームグループに関するCSIとそのビームインデックスとを無線基地局へ通知する。これにより、CSIフィードバックのオーバヘッドを抑制できる。
ビーム選択方法3は、垂直セクタ化された複数のビームグループG1,G2を受信したユーザ端末が、各ビームグループの受信電力レベル、受信品質又はSINR(Signal-to-Interference and Noise power Ratio)の少なくとも1つを無線基地局へ通知する。受信電力レベルは、ユーザ端末で測定可能な基準信号受信電力(RSRP:Reference Signal Received Power)である。受信品質は、参照信号の品質を示す基準信号受信品質RSRQ(Reference Signal Received Quality)である。以下では、RSRPを用いてビーム選択するケースについて説明する。
ビーム選択方法4は、無線基地局がユーザ端末から送信された上りリンクの信号でどちらのビームグループ又はビームがよいか推定する。LTE,LTE−Aにおいて上り制御信号の送信用に規定しているPUCCH、上りのデータ(一部の制御信号を含む)送信用に規定されたPUSCHを上りリンクの信号として利用できる。
ミックスオペレーションは、垂直セクタ化ビームを形成してビームグループ毎に異なる参照信号を割り当てるオペレーション1と、既存ビームを形成してアンテナブランチ毎に異なる参照信号を割り当てるオペレーション2との双方を同時に有効にする。既存ビームは、1つのビームグループに含まれるチルト角、アンテナ利得、ビーム幅が同一である複数のビームに相当する。オペレーション1の下に複数ビームグループを形成すると共に、オペレーション2の下に1つ又は複数のビームを形成する。
図8は、無線基地局とユーザ端末との間の基本的なシーケンスを示す図である。
無線基地局は、アンテナ装置(アレーアンテナ10)から報知情報を送信している。LTE、LTE−Aは、ユーザ端末UEが接続すべきセルを検出するセルサーチに使用する同期信号(SS)、セルサーチ後に必要なシステム情報(SIB,MIB)を送信する物理報知チャネル(PBCH)を規定している。無線基地局は、アンテナ装置を通信タイプ1に対応した1アンテナブランチ構成の下で、同期信号(SS)、物理報知チャネル(PBCH)を送信する。すなわち、アレーアンテナ10内の4つのグループC1からC4に対して、同一のウェイトW(W11、W12、W13、W14=1,1,1,1)を掛けた送信信号S1を入力すると共に、同一のウェイトW(W21、W22、W23、W24=1,1,1,1)を掛けた送信信号S2を入力する。これにより、最大のアンテナ利得で、かつ最小のビーム幅のビームを形成することができる。セル接続を希望するユーザ端末UEは、必ず同期信号(SS)及び物理報知チャネル(PBCH)を受信する必要が有るので、同期信号(SS)及び物理報知チャネル(PBCH)はエリア内の全てをカバレッジとすることが求められるところ、通信タイプ1に対応したビーム形成は広いカバレッジに適している。
ユーザ端末UEは、通信タイプ1に対応したビーム形成は広いカバレッジであることから、エリア内のどこにいても同期信号(SS)、物理報知チャネル(PBCH)を受信できる。ユーザ端末UEは、受信した同期信号(SS)に基づいて、ネットワーク内のセルを発見して同期し、受信した物理報知チャネル(PBCH)を復号してシステム情報を獲得し、システム情報に基づいてセル(無線基地局)に接続する。そして、無線基地局を経由したコアネットワークとユーザ端末UEとの間で認証及び位置登録が行われる。
無線基地局は、セル接続されたユーザ端末UEに対してデータ通信を開始する。無線通信システムにおけるデータ通信は、下りリンクはPDSCHを介して行われ、上りリンクはPUSCHを介して行われる。本実施の形態の無線通信システムでは、データ通信開始直後のビーム選択前までは、下りリンクのデータ信号(PDSCH)、セル固有の参照信号(CRS、CSI-RS)、下り制御信号(PDCCH、PCHICH,PHICH)等の送信は、垂直セクタ化ビーム(チルト角を変えた複数のビームグループG1,G2)によって行われる(図3)。
ユーザ端末UEは、複数のビームグループG1,G2で送信された参照信号を元に通信品質情報を生成する。上記したビーム選択方法1がユーザ端末UEに適用される場合、ビーム選択方法1にしたがって全てのCSI-RS1、CSI-RS2に対してそれぞれCSIを生成し、全てのCSIをデータ信号(PUSCH)で随時通知する。また、ビーム選択方法2がユーザ端末UEに適用される場合は、複数の通信品質情報CSI1、CSI2の中から、特性の良い方のビームグループのCSI-RSを元に生成したCSIと、そのビームグループのビームインデックスとを無線基地局へ通知する。また、ビーム選択方法3がユーザ端末UEに適用される場合は、CSI-RS1、CSI-RS2を元に、各ビームグループ又はビームのRSRPを測定し、各ビームグループ又はビームのRSRPを無線基地局へ通知する。なお、ビーム選択方法4がユーザ端末UEに適用される場合は、ユーザ端末UEから無線基地局へCSIが通知されるが、このフィードバックCSIはビーム選択には考慮されない。
無線基地局は、ビーム選択方法1が適用されている場合は、ユーザ端末UEから通知される全てのビームグループに対する通信品質情報CSI1、CSI2に基づいて、そのユーザ端末UEのデータ信号(PDSCH)を送信するためのビームグループ(又はビーム)を選択する。また、ビーム選択方法2が適用されている場合は、ユーザ端末UEから通知される特性のよいほうのビームグループに対する通信品質情報CSI及びビームインデックスに基づいて、特性のよいほうのビームグループを、そのユーザ端末UEのデータ信号(PDSCH)を送信するためのビームグループ(又はビーム)として選択する。ビーム選択方法3が適用されている場合は、ユーザ端末UEから通知されるRSRPに基づいて、そのユーザ端末UEのデータ信号(PDSCH)を送信するためのビームグループ(又はビーム)を選択する。ビーム選択方法4が適用されている場合は、そのユーザ端末UEからの上りリンクの信号に基づいて、そのユーザ端末UEのデータ信号(PDSCH)を送信するためのビームグループ(又はビーム)を選択する。
データ通信終了したら、そのユーザ端末UEに割り当てていたリソースを開放する。
Claims (10)
- セルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナと、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、プリコーディングウェイトの各ウェイトをアンテナ素子のグループ毎に乗算するプリコーディング乗算部と、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第1のビームとセル中央側に向いた第2のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成するプリコーディングウェイト部と、
第1のビームと第2のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置するマッピング部と、を具備し、
第1のビーム及び第2のビームは、それぞれ、複数のビームが合成された第1のビームグループ及び第2のビームグループであり、
第1のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第1の参照信号を割り当て、第2のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第2の参照信号を割り当て、
前記ユーザ端末は、
第1のビームと第2のビームを受信する受信部と、
受信した第1のビーム及び第2のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定するチャネル品質測定部と、
第1及び第2のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部と、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする送信部と、を具備したことを特徴とする無線通信システム。 - 前記ユーザ端末において、
前記フィードバック信号生成部は、第1のビームと第2のビームから取り出されたそれぞれの参照信号を元に、第1のビームと第2のビームのそれぞれに対して通信品質フィードバック信号を生成し、
前記送信部は、第1のビームと第2のビームそれぞれの通信品質フィードバック信号を前記無線基地局にフィードバックし、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた第1のビームと第2のビームそれぞれの通信品質フィードバック信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記ユーザ端末において、
前記フィードバック信号生成部は、第1のビームと第2のビームの参照信号のうち特性の良いほうの参照信号を元に、通信品質フィードバック信号を生成し、
前記送信部は、特性の良いほうの参照信号を元に生成された通信品質フィードバック信号及び当該通信品質フィードバック信号の生成に用いられたビームのビームインデックスを前記無線基地局にフィードバックし、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた通信品質フィードバック信号及びビームインデックスを元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記ユーザ端末において、
前記チャネル品質測定部は、第1のビーム及び第2のビームの参照信号の受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも1つを測定し、
前記フィードバック信号生成部は、測定された受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも1つを含む通信品質フィードバック信号を生成し、
前記無線基地局は、
前記ユーザ端末からフィードバックされた受信電力、受信品質又はSINRの少なくとも1つを含む通信品質フィードバック信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記無線基地局は、
前記ユーザ端末から上りリンクを介して受信される上りリンクの信号を元に、前記ユーザ端末のデータ信号を送信するためのビームを選択するビーム選択部を、具備することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記ユーザ端末は、前記ビーム選択部によって選択されたビームを介して下りリンクの信号を受信すると共に、前記選択されたビームを形成して上りリンクの信号を送信し、
前記無線基地局は、前記選択されたビームを使用して前記ユーザ端末から送信された上りリンクの信号を受信する、ことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の無線通信システム。 - 前記無線基地局は、
少なくともセル端側に向いた第1のビームとセル中央側に向いた第2のビームを並列に形成する第1のオペレーションと、セル内の同一エリアに対して向けられた1つ又は複数のビームを形成する第2のオペレーションとの双方を有効にするミックスオペレーションを選択可能であることを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 無線接続したユーザ端末との間で信号を送受信する無線基地局であって、
一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナと、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、グループ毎にプリコーディングウェイトの各ウェイトを乗算するプリコーディング乗算部と、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第1のビームとセル中央側に向いた第2のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成するプリコーディングウェイト部と、
第1のビームと第2のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置するマッピング部と、を具備し、
第1のビーム及び第2のビームは、それぞれ、複数のビームが合成された第1のビームグループ及び第2のビームグループであり、
第1のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第1の参照信号を割り当て、第2のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第2の参照信号を割り当てることを特徴とする無線基地局。 - 無線基地局に無線接続するユーザ端末であって、
前記無線基地局が並列に形成するセル端側に向いた第1のビームとセル中央側に向いた第2のビームを受信する受信部と、
受信した第1のビーム及び第2のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定するチャネル品質測定部と、
第1及び第2のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部と、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックする送信部と、を具備し、
第1のビーム及び第2のビームは、それぞれ、複数のビームが合成された第1のビームグループ及び第2のビームグループであり、
第1のビームグループに含まれる複数のビームは、同一のリソースに配置される第1の参照信号を割り当てられ、第2のビームグループに含まれる複数のビームは、同一のリソースに配置される第2の参照信号を割り当てられることを特徴とするユーザ端末。 - セルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末との間で、信号を送受信する無線通信方法であって、
前記無線基地局が、一方向に配列された複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子が素子配列方向の複数グループに分割されたアレーアンテナを備え、
前記無線基地局において、
前記各アンテナ素子へ供給する信号に対して、グループ毎にプリコーディングウェイトの各ウェイトを乗算し、
前記アレーアンテナが少なくともセル端側に向いた第1のビームとセル中央側に向いた第2のビームを並列に形成するプリコーディングウェイトを生成し、
第1のビームと第2のビームにそれぞれ割り当てられた異なる参照信号を別々のリソースに配置し、
第1のビーム及び第2のビームは、それぞれ、複数のビームが合成された第1のビームグループ及び第2のビームグループであり、
第1のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第1の参照信号を割り当て、第2のビームグループに含まれる複数のビームに対して、同一のリソースに配置される第2の参照信号を割り当て、
前記ユーザ端末において、
第1のビームと第2のビームを受信し、
受信した第1のビーム及び第2のビームのそれぞれから参照信号を取り出してチャネル品質を測定し、
第1及び第2のビームの少なくとも一方のビームから測定されたチャネル品質を含む通信品質フィードバック信号を生成し、
生成した通信品質フィードバック信号を、上りリンクを介して前記無線基地局にフィードバックすることを特徴とする無線通信方法。
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