JP5830478B2 - 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）を利用可能な無線通信システムにおいて、無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。
従来、無線通信システムでは、様々な無線アクセス方式が用いられている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とも呼ばれるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）では、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が用いられる（例えば、非特許文献１）。
ＦＲＡ（Future Radio Access）などと呼ばれる将来の無線通信システムでは、受信側での干渉除去（Interference Cancellation）を前提する非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ：Non-Orthogonal Multiple Access）を用いた無線アクセス方式が検討されている。
かかる無線アクセス方式では、例えば、図１に示すように、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）によって割り当てられる同一の無線リソースに対して、受信ＳＩＮＲやパスロスなどが異なるユーザ端末の信号が重畳され、それぞれ、異なる送信電力で送信される。受信側では、他のユーザ端末の信号をキャンセルすることで、所望のユーザ端末の信号が抽出される。
ＮＯＭＡを用いた無線アクセス方式では、同一の無線リソースに対して複数のユーザ端末を多重できるので、周波数利用効率の向上が見込まれる。一方、将来の無線通信システムでは、飛躍的なトラヒック増大が見込まれるため、更なる周波数利用効率の向上が望まれる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）を利用可能な無線通信システムにおいて、周波数利用効率を向上可能な無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の無線通信方法は、無線基地局がユーザ端末に対する下り信号を送信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局が、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）とマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、前記ＮＯＭＡと開ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つを、前記ユーザ端末に対して設定する工程と、前記無線基地局が、設定された送信モードに基づいて、前記下り信号を送信する工程と、を有する。
本発明によれば、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）を利用可能な無線通信システムにおいて、周波数利用効率を向上させることができる。
種々の無線通信システムで用いられる無線アクセス方式の説明図である。 下りリンクにおけるＮＯＭＡの説明図である。 下りリンクにおけるＮＯＭＡ／ＭＩＭＯの説明図である。 本発明の第１態様に係るＮＯＭＡを用いた送信法の説明図である。 本発明の第１態様に係るＮＯＭＡを用いない送信法の説明図である。 本発明の第１態様に係る復調用参照信号の構成例を示す図である。 閉ループ型ビームフォーミングの説明図である。 開ループ型ビームフォーミングの説明図である。 推定用参照信号のマッピング例を示す図である。 本発明の第２態様に係る推定用参照信号のマッピング例を示す図である。 本発明の第２態様に係る無線通信方法を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る無線通信システムの概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の概略構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の概略構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末の機能構成の説明図である。
図２は、下りリンクにおける非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）の説明図である。図２では、無線基地局ＢＳによって形成されるセルの中央部（以下、セル中央部という）にユーザ端末ＵＥ１が位置し、当該セルの端部（以下、セル端部という）にユーザ端末ＵＥ２が位置する場合が示される。セル内のパスロスは、セル中央部からセル端部に向かうにつれて増加する。このため、図２に示すように、パスロスが大きいセル端部に位置するユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲ(Received Signal to Interference plus Noise Ratio)は、パスロスが小さいセル中央部に位置するユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲよりも低くなる。
ＮＯＭＡでは、受信ＳＩＮＲなどの干渉推定情報（後述）の相違に応じて送信電力を異ならせることで、同一の無線リソースに対して複数のユーザ端末ＵＥを多重する。例えば、図２では、受信ＳＩＮＲが異なるユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２に対する下り信号が同一の無線リソースに多重される。また、受信ＳＩＮＲが高いユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号が相対的に小さい送信電力で送信され、受信ＳＩＮＲが低いユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号が相対的に大きい送信電力で送信される。
また、ＮＯＭＡでは、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）により受信信号から干渉信号を除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。具体的には、自端末より受信ＳＩＮＲが低い他のユーザ端末に対する下り信号を除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。
例えば、図２において、ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲはユーザ端末ＵＥ１よりも低いので、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号より大きい送信電力で送信される。このため、ユーザ端末ＵＥ１は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号を干渉信号として受信してしまうが、当該干渉信号は、ＳＩＣにより適切に除去される。この結果、ユーザ端末ＵＥ１は、自端末に対する下り信号を抽出して適切に復号できる。
一方、ユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲはユーザ端末ＵＥ２よりも高いので、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号より小さい送信電力で送信される。このため、ユーザ端末ＵＥ２は、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号による干渉を無視でき、ＳＩＣによる干渉除去を行う必要はない。
このように、下りリンクにおいてＮＯＭＡを適用する場合、同一の無線リソースに対して、受信ＳＩＮＲが異なる複数のユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２を多重できるので、周波数利用効率を向上させることができる。一方、将来の無線通信システムでは、飛躍的なトラヒック増大が見込まれるため、更なる周波数利用効率の改善が望まれる。そこで、下りリンクにおいてＮＯＭＡに加えて多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple-Input and Multiple-Output）を適用することが検討されている。
図３は、下りリンクにおけるＮＯＭＡとマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法（以下、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯ）の説明図である。図３では、ユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２は、無線基地局ＢＳから同一方向で受信ＳＩＮＲ（ビームレベルＳＩＮＲ）が異なる位置に位置する。同様に、ユーザ端末ＵＥ３及びＵＥ４は、無線基地局ＢＳから同一方向で受信ＳＩＮＲが異なる位置に位置する。
ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯでは、異なる指向性を有する複数のビームにより複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号がそれぞれ送信される。また、各ビームにおいて、受信ＳＩＮＲが異なる複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が送信される。一方、受信側では、ＩＲＣ（Interference Rejection Combining）により干渉ビームを抑制することで、自端末に対するビームが抽出される。また、抽出されたビームからＳＩＣにより干渉信号を除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。
例えば、図３では、無線基地局ＢＳは、ビームＢ１により、ユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２に対する下り信号を送信する。ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲはユーザ端末ＵＥ１よりも低いので、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号よりも大きい送信電力で送信される。また、無線基地局ＢＳは、ビームＢ２により、ユーザ端末ＵＥ３及びＵＥ４に対する下り信号を送信する。ユーザ端末ＵＥ４の受信ＳＩＮＲはユーザ端末ＵＥ３よりも低いので、ユーザ端末ＵＥ４に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ３に対する下り信号よりも大きい送信電力で送信される。
図３において、ユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２は、ＩＲＣにより干渉ビーム（ここでは、ビームＢ２）を抑制して、自端末に対するビームＢ１を抽出する。また、ユーザ端末ＵＥ１は、ＳＩＣによりユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号を除去して、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号を抽出して復号する。なお、ユーザ端末ＵＥ２では、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号による干渉を無視できるため、ＳＩＣは省略される。
同様に、ユーザ端末ＵＥ３及びＵＥ４は、ＩＲＣにより干渉ビーム（ここでは、ビームＢ１）を抑制することで、自端末に対するビームＢ２を抽出する。また、ユーザ端末ＵＥ３は、ＳＩＣによりユーザ端末ＵＥ４に対する下り信号を除去して、ユーザ端末ＵＥ３に対する下り信号を抽出して復号する。なお、ユーザ端末ＵＥ４では、ユーザ端末ＵＥ３に対する下り信号による干渉を無視できるため、ＳＩＣは省略される。
このように、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯでは、無線基地局ＢＳからの複数のビームに対してそれぞれ異なるユーザ端末ＵＥが空間分割多重（ＳＤＭ）されるとともに、同一ビーム内に受信ＳＩＮＲが異なるユーザ端末ＵＥが非直交多重（ＮＯＭ）される。このため、同一の無線リソースに対してより多くのユーザ端末ＵＥを多重可能となり、周波数利用効率が向上する。
以上のように、下りリンクにおいてＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯを適用する場合、周波数利用効率の更なる向上が見込まれる。一方で、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯを適用する無線通信システムにおいても、種々の条件に応じて、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯ以外の送信法をサポートすることが望まれる。
図４及び図５を参照し、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯが適用される無線通信システムにおいて、サポートすべき種々の送信法を説明する。なお、図４及び図５では、無線基地局ＢＳが２送信アンテナを備える場合を示すが、送信アンテナ数はこれに限られない。
図４Ａでは、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯが示される。上述のように、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯでは、無線基地局ＢＳから送信される複数のビームに対して、異なるユーザ端末ＵＥに対する下り信号が空間多重される。また、同一のビーム内において、複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が非直交多重される。ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯでは、周波数利用効率が向上する。
また、図４Ｂでは、ＮＯＭＡとシングルユーザ多入力多出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法（以下、ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯと略する）が示される。ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯでは、図４Ｂに示すように、無線基地局ＢＳから送信される複数のビームに対して、同一のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が空間多重される。また、同一のビーム内において、複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が非直交多重される。ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯでは、複数のビーム（レイヤ）により同一のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が送信されるので、ピークレートが向上する。
また、図４Ｃでは、ＮＯＭＡと送信ダイバーシチとを用いた送信法（以下、ＮＯＭＡ／送信ダイバーシチと略する）が示される。ＮＯＭＡ／送信ダイバーシチでは、図４Ｂに示すように、複数のビームを用いずに、複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が非直交多重されて送信される。具体的には、ＳＴＢＣ（Space-Time Block Coding）やＳＴＴＣ（Space-Time Trellis Coding）を用いて、複数のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が時空間符号化され、異なる送信電力で送信される。ＮＯＭＡ／送信ダイバーシチは、ＭＩＭＯによるプリコーディングゲインが小さい環境下において有効である。
なお、送信ダイバーシチは、ユーザ端末ＵＥからのフィードバック情報を用いる閉ループ（ＣＬ）送信ダイバーシチと、ユーザ端末ＵＥからのフィードバック情報を用いない開ループ（ＯＬ）送信ダイバーシチとを含んでもよい。
また、非直交多重の対象となる複数のユーザ端末ＵＥが存在しない場合を想定し、図５に示すように、ＮＯＭＡを前提としない送信法をサポートすることも望まれる。
図５Ａでは、ＮＯＭＡを用いずにＳＵ−ＭＩＭＯを用いた送信法（以下、ＳＵ−ＭＩＭＯと略する）が示される。ＳＵ−ＭＩＭＯでは、図５Ａに示すように、無線基地局ＢＳから送信される複数のビームに対して、単一のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が空間多重される。ＳＵ−ＭＩＭＯは、ＮＯＭＡの対象となる他のユーザ端末ＵＥが存在しない場合に、有効である。
図５Ｂでは、閉ループ（ＣＬ）送信ダイバーシチ又は開ループ（ＯＬ）送信ダイバーシチを用いた送信法が示される。ＣＬ送信ダイバーシチ又はＯＬ送信ダイバーシチでは、図５Ｂに示すように、ＳＴＢＣやＳＴＴＣを用いて単一のユーザ端末ＵＥに対する下り信号が時空間符号化されて送信される。ＣＬ送信ダイバーシチやＯＬ送信ダイバーシチは、ＮＯＭＡの対象となる他のユーザ端末ＵＥが存在せず、ＭＩＭＯによるプリコーディングゲインが小さい環境下において有効である。
以上のように、下りリンクにおいてＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯが適用される無線通信システムでは、ＮＯＭＡを前提する送信法（例えば、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯ、ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯ、ＮＯＭＡ／ＣＬ送信ダイバーシチ、ＮＯＭＡ／ＯＬ送信ダイバーシチ）や、ＮＯＭＡを前提としない送信法（例えば、ＳＵ−ＭＩＭＯ、ＣＬ送信ダイバーシチ、ＯＬ送信ダイバーシチ）など、多様な送信法をサポートすることが望まれる。
しかしながら、下りリンクにおいてＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯが適用される無線通信システムにおいて、多様な送信法を動的にサポートしようとすると、制御負荷が増大する恐れがある。そこで、本発明者らは、複数の送信法をグループ化した送信モードを規定することで、制御負荷を増大せずに、多様な送信法をサポートするという着想を得て、本発明に至った。
以下、本発明に係る無線通信方法を詳細に説明する。なお、以下の本発明の第１態様及び第２態様に係る無線通信方法は、単独で用いられてもよいし、適宜組み合わせて用いられてもよい。また、以下において、干渉推定情報とは、受信ＳＩＮＲ、パスロス、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＳＮＲ、ＣＳＩ（Channel State Information）など、ユーザ端末ＵＥにおける干渉量やチャネル品質を示すどのような情報であってもよい。
（第１態様）
第１態様に係る無線通信方法では、無線基地局ＢＳは、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯを含む複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、ＮＯＭＡ／ＯＬ送信ダイバーシチを含む複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つをユーザ端末ＵＥに対して設定（configure）する。無線基地局ＢＳは、設定された送信モードに基づいて、下り信号を送信する。ユーザ端末ＵＥは、設定された送信モードを示す送信モード情報に基づいて、下り信号の受信処理（例えば、復調、復号など）を行う。
ここで、第１送信モードでグループ化される複数の送信法には、上述のＮＯＭＡ／ＭＩＭＯに加えて、ＣＬ送信ダイバーシチ（ＮＯＭＡを用いず、シングルユーザＣＬ送信ダイバーシチと呼ばれてもよい）、ＳＵ−ＭＩＭＯ（ＮＯＭＡを用いない）、ＮＯＭＡ／ＣＬ送信ダイバーシチ、ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯの少なくとも一つが含まれてもよい。
また、第２送信モードでグループ化される複数の送信法には、上述のＮＯＭＡ／ＯＬ送信ダイバーシチに加えて、ＯＬ送信ダイバーシチ（ＮＯＭＡ用いず、シングルユーザＯＬ送信ダイバーシチと呼ばれてもよい）、ＳＵ−ＭＩＭＯ（ＮＯＭＡを用いない）、ＮＯＭＡ／ＯＬ送信ダイバーシチ、ＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯの少なくとも一つが含まれてもよい。
なお、第１送信モード及び第２送信モードでそれぞれグループ化される送信法は、上記に限られない。また、第１送信モード及び第２送信モードの区別も上記に限られるものではない。例えば、ユーザ端末ＵＥからのフィードバック情報を要する送信法であるか否かによって、第１送信モード及び第２送信モードの送信法がグループ化されてもよい。また、ＭＩＭＯであるか、送信ダイバーシチであるかによって、第１送信モード及び第２送信モードの送信法がグループ化されてもよい。
第１態様に係る無線通信方法において、無線基地局ＢＳは、ユーザ端末ＵＥからの干渉推定情報に基づいて、複数の送信モードの一つをユーザ端末ＵＥに対して設定してもよい。また、無線基地局ＢＳは、ユーザ端末ＵＥからの干渉推定情報に基づいて、ユーザ端末ＵＥに設定される送信モードを切り替えてもよい。なお、送信モードの設定及び切り替えは、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）を用いて行われてもよい。これにより、送信モードを準静的（Semi-static）に切り替え可能となる。
また、無線基地局ＢＳは、ユーザ端末ＵＥからの干渉推定情報に基づいて、設定された送信モードでグループ化される複数の送信法のうち、ユーザ端末ＵＥに対する下り信号に適用される送信法を設定してもよい。また、無線基地局ＢＳは、ユーザ端末ＵＥからの干渉推定情報に基づいて、設定された送信モードにおいて、ユーザ端末ＵＥに対する下り信号に適用される送信法を切り替えてもよい。なお、送信法の設定及び切り替えは、上位レイヤシグナリングよりも下位レイヤのシグナリング（例えば、ＭＡＣシグナリング）や、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル（例えば、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel））を用いて行われてもよい。これにより、送信モード内の送信法を動的（Dynamic）に切り替え可能となる。
また、第１態様に係る無線通信方法において、上述の第１送信モード及び第２送信モードに基づいて送信される下り信号は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）であってもよい。
ここで、ＰＤＳＣＨの送信モードとしては、単一アンテナポートをサポートする送信モード１、送信ダイバーシチをサポートする送信モード２、開ループ空間多重をサポートする送信モード３、閉ループ空間多重をサポートする送信モード４、ＭＵ−ＭＩＭＯをサポートする送信モード５、単一レイヤの閉ループ空間多重をサポートする送信モード６、ユーザ端末ＵＥ固有の参照信号（例えば、ＤＭ−ＲＳ：Demodulation Reference Signal）を用いたレイヤ送信をサポートする送信モード７−９、ＣｏＭＰ（Coordinated Multipoint Transmission）をサポートする送信モード１０などが規定されている。
そこで、ＰＤＳＣＨの送信モードとして、上述の第１送信モード及び第２送信モードを追加して、ＮＯＭＡ／ＭＩＭＯによるＰＤＳＣＨの送信を実現してもよい。かかる場合、例えば、上述の第１送信モード、第２送信モードが、それぞれ送信モード１１、１２として規定されてもよい。
また、第１態様に係る無線通信方法において、第１送信モード及び第２送信モードでグループ化される各送信法では、ユーザ端末ＵＥ間で共通又は／及びレイヤ（ビーム）間で直交の参照信号が無線基地局ＢＳから送信されてもよい。図６を参照し、各送信法で送信される下り信号の復調に用いられる参照信号（以下、復調用参照信号という）を説明する。なお、図６では、横軸は無線リソース（時間、周波数）を示し、縦軸は送信電力を示す。また、図６では、復調用参照信号が、連続する２リソースエレメントに配置されるが、これに限られない。
図６Ａに示すように、１送信アンテナ（１Ｔｘ）によるＮＯＭＡを用いた送信法では、各ユーザ端末ＵＥ（ここでは、ユーザ端末ＵＥ１−ＵＥ３）に対する下り信号は、同じ無線リソースにおいて異なる送信電力で送信される。この場合、復調用参照信号として、各ユーザ端末ＵＥに共通のＤＭ−ＲＳ（Demodulation Reference Signal）を用いることができる。
また、図６Ｂに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、アンテナＴｘ１，Ｔｘ２）によるＳＵ−ＭＩＭＯでは、単一のユーザ端末ＵＥ（ここでは、ユーザ端末ＵＥ１）に対する複数（２）レイヤの下り信号が同じ無線リソースに多重される。この場合、復調用参照信号として、例えば、レイヤ間で直交するＤＭ−ＲＳを用いることができる。
また、図６Ｃに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、アンテナＴｘ１，Ｔｘ２）によるＮＯＭＡ／ＳＵ−ＭＩＭＯでは、各ユーザ端末ＵＥ（ここでは、ユーザ端末ＵＥ１−ＵＥ３）に対する複数（２）レイヤの下り信号が同じ無線リソースに多重される。ここで、ユーザ端末ＵＥに対する下り信号は、異なる送信電力で送信される。この場合、復調用参照信号として、例えば、同一レイヤ内のユーザ端末ＵＥ間で共通し、レイヤ間では直交するＤＭ−ＲＳを用いることができる。
また、図６Ｄに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２）によるＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯでは、各ユーザ端末ＵＥ（ここでは、ユーザ端末ＵＥ１−６）に対する下り信号が同じ無線リソースに多重される。同一レイヤ（ビーム）内では、各ユーザ端末ＵＥに対する下り信号が異なる送信電力で送信される。この場合、復調用参照信号として、例えば、同一レイヤ（ビーム）内のユーザ端末ＵＥ間で共通し、レイヤ（ビーム）間で直交するＤＭ−ＲＳを用いることができる。
このように、ユーザ端末ＵＥ間で共通の復調用参照信号が用いられる場合、各ユーザ端末ＵＥに対する下り信号の送信電力比が、無線基地局ＢＳから通知されてもよい。これにより、共通の復調用参照信号が用いられる場合であっても、各ユーザ端末ＵＥが、自端末に対する下り信号を適切に復調できる。なお、図６では、ユーザ端末ＵＥ間で共通の復調用参照信号を用いる場合を示したが、ユーザ端末ＵＥ固有の復調用参照信号が用いられてもよい。
以上の第１態様に係る無線通信方法によれば、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）を利用可能な無線通信システムにおいて、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯに対応した送信モードが規定されるので、周波数利用効率を向上させることができる。ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯを含む複数の送信法をグループ化した第１送信モードと、ＮＯＭＡ／開ループ送信ダイバーシチを含む複数の送信方法をグループ化した第２送信モードとが規定されるので、制御負荷を増大せずに、多様な送信法をサポートできる。
（第２態様）
第２態様に係る無線通信方法では、ユーザ端末ＵＥにおける干渉の推定に用いられる参照信号（以下、推定用参照信号という）の送信方法を詳述する。
図７及び図８を参照し、閉ループ（ＣＬ）型ビームフォーミングと開ループ（ＯＬ）型ビームフォーミングについて説明する。図７は、ＣＬ型ビームフォーミングの説明図である。図８は、ＯＬ型ビームフォーミングの説明図である。なお、ＯＬ型ビームフォーミングは、ランダムビームフォーミング、Opportunisticビームフォーミングなどと呼ばれてもよい。
図７Ａに示すように、ＣＬ型ビームフォーミングでは、タイミングＴ−Δにおいて、無線基地局ＢＳ１に接続するユーザ端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ２のビームフォーミング行列Ｍ２（Ｔ−Δ）に基づいて、無線基地局ＢＳ２から受ける干渉量を推定する。ユーザ端末ＵＥは、推定された干渉量を示す干渉推定情報（例えば、ＳＩＮＲ）と、当該干渉推定情報に対応するビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）とを、無線基地局ＢＳ１にフィードバックする。
図７Ｂに示すように、タイミングＴにおいて、無線基地局ＢＳ１は、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされたビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）を、チャネル行列Ｈ１に乗算して送信する。ここで、タイミングＴにおいて、ユーザ端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ２のビームフォーミング行列Ｍ２（Ｔ）を知らない。ＣＬ型ビームフォーミングでは、スケジューリング等の結果により、一般的に、タイミングＴ−Δ及びタイミングＴにおいて、無線基地局ＢＳで用いられるビームフォーミング行列Ｍ２（Ｔ−Δ）及びＭ２（Ｔ）は異なる。このため、タイミングＴ−Δ及びタイミングＴにおける干渉量の推定結果には、誤差が生じる恐れがある。
一方、ＯＬ型ビームフォーミングでは、各無線基地局ＢＳは、各時刻において、予め定められたビームフォーミング行列Ｍ又はランダムなビームフォーミング行列Ｍを、チャネル行列Ｈに乗算して送信する。すなわち、ＯＬ型ビームフォーミングでは、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされるビームフォーミング行列Ｍではなく、既知のビームフォーミング行列Ｍを用いる。
そこで、ＯＬ型ビームフォーミングでは、タイミングＴ−Δにおいて、タイミングＴ−Δよりも後のタイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ（Ｔ）を用いることで、タイミングＴ−Δ及びタイミングＴにおける干渉量の推定結果の誤差を軽減することが考えられる。
例えば、図８Ａでは、タイミングＴ−Δにおいて、無線基地局ＢＳ１及びＢＳ２は、それぞれ、タイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）及びＭ２（Ｔ）を、チャネル行列Ｈ１及びＨ２に乗算して送信する。無線基地局ＢＳ１に接続するユーザ端末ＵＥは、タイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ２（Ｔ）に基づいて、無線基地局ＢＳ２から受ける干渉量を推定する。ユーザ端末ＵＥは、推定された干渉量を示す干渉推定情報（例えば、ＳＩＮＲ）を、無線基地局ＢＳ１にフィードバックする。
また、図８Ｂに示すように、無線基地局ＢＳ１は、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされた干渉推定情報に基づいて、スケジューリングを行う。このように、タイミングＴ−Δにおいて、タイミングＴ−Δより後のタイミングＴのビームフォーミング行列Ｍ２（Ｔ）を用いることで、タイミングＴ−Δ及びタイミングＴにおける干渉量の推定誤差を軽減できる。
以上のように、第２態様に係る無線通信方法では、各無線基地局ＢＳは、推定用参照信号が送信されるタイミング（Ｔ−Δ）（第１タイミング）のビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ−Δ）及びＭ２（Ｔ−Δ）の代わりに、当該推定用参照信号による干渉推定情報に基づいて下り信号が送信されるタイミングＴ（第２タイミング）のビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）及びＭ２（Ｔ）を用いて、当該推定用参照信号を送信する。これにより、ユーザ端末ＵＥにおける干渉量の推定誤差を軽減できる。
ここで、ユーザ端末ＵＥにおいて推定される干渉推定情報について詳述する。なお、以下では、干渉推定情報が、ＳＩＮＲであるものとするが、これに限られない。
無線基地局ＢＳ１に接続するユーザ端末ＵＥの受信信号ベクトルｙは、下記式（１）で表わされる。
Figure 0005830478
 ここで、Ｈ１ｍ１，ｂは、１番目の無線基地局ＢＳ（ユーザ端末ＵＥが接続する無線基地局ＢＳ１）からのｂ番目のビームによる受信信号（すなわち、希望信号）を示す。また、Ｈｋｍｋ，ｂは、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ番目のビームによる受信信号（すなわち、干渉信号）を示す。また、Ｗは、雑音を示す。また、ｍｋ，ｂは、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ番目のビームのビームフォーミング行列である。
また、１番目の無線基地局ＢＳからのｂ番目のビーム（１，ｂ）を受信するときの受信フィルタベクトルをＶ１，ｂ（||Ｖ１，ｂ||＝１）とすると、ｂ番目のビーム（１，ｂ）の受信ＳＩＮＲは、下記式（２）で表わされる。
Figure 0005830478
 ここで、Ｒ１，ｂは、１番目の無線基地局ＢＳからのｂ番目のビームによる受信信号電力（すなわち、希望信号電力）を示す。また、Ｒｋ，ｂ’は、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ’番目のビームによる受信信号電力（すなわち、干渉信号電力）を示す。また、Ｎ０は、雑音電力である。
ところで、タイミングＴ−Δより後のタイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ（Ｔ）を用いてビームフォーミングされた推定用参照信号を送信する場合（図８参照）、当該推定用参照信号をどの無線リソースに配置（マッピング）するかが問題となる。
図９は、推定用参照信号の配置例の説明図である。例えば、図９では、無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３（セル１−３）から送信される推定用参照信号は、それぞれ、衝突しないリソースエレメントにマッピングされる。また、各無線基地局ＢＳ（セル）内において、異なるビームで送信される推定用参照信号は、異なるリソースエレメントにマッピングされる。このように、図９では、各ビームの干渉推定情報の推定（チャネル推定）に用いられる推定用参照信号が、セル内で直交してセル間で衝突しないように、配置される。
また、図９では、自セルの推定用参照信号は、他セルのデータ信号と衝突するようにマッピングされる。自セルの推定用参照信号のマッピング位置において他セルのデータ信号を配置しない完全直交化を行う場合、オーバヘッドが大きいためである。なお、他セルのデータ信号は、自セルの推定用参照信号とは異なるビームフォーミングが施されているため、ユーザ端末ＵＥは、自セルの推定用参照信号と他セルのデータ信号とを区別可能である。
また、図９において、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ’番目のビーム（ｋ，ｂ’）のｉ（ｉ＝１，…，Ｌ）番目のリソースエレメントにマッピングされる推定用参照信号をｐｋ，ｂ’，ｉとすると、当該推定用参照信号ｐｋ，ｂ’，ｉの受信フィルタリング後の受信信号ベクトルｙｋ，ｂ’（長さＬ）は、下記式（３）で表わされる。
Figure 0005830478
 ここで、｛ｐｋ，ｂ’，ｉ｝は独立である。また、||ｐｋ，ｂ’，ｉ||２＝Ｐｋ，ｂ’である。また、ｐｋ，ｂ’＝［ｐｋ，ｂ’，１，…，ｐｋ，ｂ’，Ｌ］Ｔである。また、他セルのデータ信号による干渉のため、雑音電力Ｎ０の代わりに、ｚｋ，ｂ’が考慮される。なお、ｚｋ，ｂ’は、下記式（４）で表わされる。
Figure 0005830478
また、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ’番目のビームによる干渉信号電力Ｒｋ，ｂ’は、下記式（５）で表わされる。
Figure 0005830478
しかしながら、図９に示すように、セル内で直交してセル間で衝突しないように推定用参照信号を配置する場合、以下の問題点がある。第１に、無線基地局ＢＳは、周辺セルにおいて推定用参照信号が配置される無線リソース（リソースエレメント）と、当該推定用参照信号系列を把握している必要がある。第２に、距離の離れた周辺セルからの干渉信号電力Ｒｋ，ｂ’の推定値には、大きな誤差が含まれる。第３に、周辺セルのデータ信号からの干渉が推定用参照信号に含まれるため、雑音電力Ｎ０の測定が困難となる。
そこで、第２態様に係る無線通信方法では、図１０に示すように、全セルの全ビームの推定用参照信号を同一の無線リソースに配置することで、上記問題点を解決する。図１０は、第２態様に係る無線通信方法における推定用参照信号の配置例の説明図である。
例えば、図１０では、全無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３（セル１−３）の全ビームの推定用参照信号が、同一のリソースエレメントにマッピングされる。図１０において、全無線基地局ＢＳの全ビームの推定用参照信号は、同一のリソースエレメントに符号分割多重される。かかる符号分割多重には、ＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列やＷＡＬＳＨ符号などが用いられてもよい。なお、図１０に示す配置は、全無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３が同期すること（セル間同期）が前提となる。
図１０において、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ’番目のビーム（ｋ，ｂ’）のｉ（ｉ＝１，…，Ｆ）番目のリソースエレメントにマッピングされる推定用参照信号をｑｋ，ｂ’，ｉとすると、当該推定用参照信号ｑｋ，ｂ’，ｉの受信フィルタリング後の受信信号ベクトルｙＯＬ（長さＦ）は、下記式（６）で表わされる。
Figure 0005830478
 ここで、｛ｑｋ，ｂ’，ｉ｝は独立である。また、Ｅｉ［ｑｋ，ｂ’，ｉ］＝０である。また、||ｑｋ，ｂ’，ｉ||２＝Ｐｋ，ｂ’である。また、ｑｋ，ｂ’＝［ｑｋ，ｂ’，１，…，ｑｋ，ｂ’，Ｆ］Ｔである。また、下記式（７）の関係が成り立つ。
Figure 0005830478
図１０において、ｑｋ，ｂ’，ｉがｉ間で平均０、ｋ，ｂ，ｉ間で独立（略直交）となるように設計される場合、Ｆが十分大きければ、同一のリソースエレメントに多重された推定用参照信号の総受信電力と雑音電力Ｎ０との和が、下記式（８）で表わされる。
Figure 0005830478
第２態様に係る無線通信方法において、タイミングＴ−Δより後のタイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍを用いてビームフォーミングされ、図１０に示すように同一の無線リソースに多重される推定用参照信号が用いられる場合、ユーザ端末ＵＥは、当該推定用参照信号に基づいて干渉推定情報を推定する（チャネル推定を行う）。かかる場合、ユーザ端末ＵＥは、当該推定用参照信号と、既存参照信号に基づいて、干渉推定情報（例えば、ＳＩＮＲ）を推定してもよい。
（１）既存参照信号を用いてＳＩＮＲを推定する場合
かかる場合、ユーザ端末ＵＥは、既存参照信号に基づいて希望信号電力を推定し、上述の推定用参照信号に基づいて干渉信号電力を推定してもよい。既存参照信号としては、例えば、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information-Reference Signal）などが用いられてもよい。１番目の無線基地局ＢＳからのｂ番目のビームのＳＩＮＲ１、ｂは、式（９）で表わされる。
Figure 0005830478
 式（９）の分子では、既存参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）の希望信号電力が表わされる。また、式（９）の分母では、式（８）で示される同一のリソースエレメントに多重された推定用参照信号の総受信電力と雑音電力Ｎ０との和から、既存参照信号の希望信号電力が減算される。これにより、図１０に示すように同一リソースに多重される推定用参照信号と、既存参照信号とに基づいて、ＳＩＮＲを推定できる。
（２）既存参照信号を用いずにＳＩＮＲを推定する場合
かかる場合、ユーザ端末ＵＥは、上述の推定用参照信号に基づいて、希望信号電力と干渉信号電力との双方を推定してもよい。推定用参照信号に基づいて推定される希望信号電力は、式（１０）で表わされる。
Figure 0005830478
或いは、推定用参照信号に基づいて推定される希望信号電力は、式（１１）で表わされてもよい。なお、式（１１）は、ユーザ端末ＵＥが、ｋ番目の無線基地局ＢＳからのｂ’番目のビームの推定用参照信号ｑｋ，ｂ’の少なくとも一つを既知である場合を想定したものである。かかる場合、デコリレータも可能である。
Figure 0005830478
図１１を参照し、第２態様に係る無線通信方法の動作を詳細に説明する。図１１は、第２態様に係る無線通信方法を示すフローチャートである。以下では、無線基地局ＢＳ１と当該無線基地局ＢＳ１に接続するユーザ端末ＵＥの動作を中心に説明する。なお、図１１では、推定用参照信号が、ＯＬ型ビームフォーミングによりビームフォーミング（プリコーディング）されて送信される。
図１１のステップＳ１０１において、無線基地局ＢＳ１は、タイミングＴ−Δ（第１タイミング）の次のタイミングＴ（第２タイミング）において下り信号（例えば、ＰＤＳＣＨ）の伝送に用いられるビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）（プリコーディング行列）を予め決定する。ここで、タイミングＴにおけるビームフォーミング行列は、予め定められていてもよいし、ランダムであってもよい。
ステップＳ１０２において、無線基地局ＢＳ１は、タイミングＴ−Δにおいて、次のタイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）を用いて、ビーム（ストリーム、レイヤ）数分の推定用参照信号をプリコーディングして送信する。同様に、周辺セルの各無線基地局ＢＳも、同様に、次のタイミングＴにおけるビームフォーミング行列Ｍ（Ｔ）を用いて、ビーム数分の推定用参照信号をプリコーディングして送信する。
また、ステップＳ１０２において、無線基地局ＢＳ１は、図１０に示すように、自局からの全ビームの推定用参照信号を、周辺セルの全ビームの推定用参照信号と同一の無線リソースにマッピングする。これにより、図９に示すように、自局からの推定用参照信号をセル内で直交しセル間で重複しないようにマッピングする場合と比べて、干渉量の推定精度を向上させることができる。
ステップＳ１０３において、ユーザ端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１からの各ビームについて干渉推定（チャネル推定）を行い、各ビーム（ストリーム、レイヤ）の干渉推定情報（例えば、ＳＩＮＲ）を無線基地局ＢＳ１にフィードバックする。ここで、ユーザ端末ＵＥは、式（９）に示されるように、既存参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）と上述の推定用参照信号とに基づいてＳＩＮＲを推定してもよい。或いは、ユーザ端末ＵＥは、式（１１）に示されるように、既存参照信号を用いずに、上述の推定用参照信号に基づいてＳＩＮＲを推定してもよい。
ステップＳ１０４において、無線基地局ＢＳ１は、ユーザ端末ＵＥからフィードバックされた各ビームの干渉推定情報に基づいて、各ビーム（ストリーム、レイヤ）に適切なユーザ端末ＵＥをスケジューリングする。例えば、無線基地局ＢＳ１は、各ビームのＳＩＮＲが最も高いユーザ端末ＵＥを選択して、各ビームに割り当てる。
ステップＳ１０５において、無線基地局ＢＳ１は、ステップＳ１０４によるスケジューリング結果に基づいて、今回のタイミングＴにおける下り信号（例えば、ＰＤＳＣＨ）をプリコーディングして送信する。
なお、ステップＳ１０５において、下り信号は、第１態様に係る無線通信方法において、ユーザ端末ＵＥに設定される送信モードに基づいて、送信されてもよい。また、かかる送信モードは、ステップＳ１０３でフィードバックされる干渉推定情報に基づいて準静的に変更されてもよい。また、送信モードでサポートされる複数の送信法も、ステップＳ１０３でフィードバックされる干渉推定情報に基づいて動的に変更されてもよい。
以上の第２態様に係る無線通信方法によれば、推定用参照信号による干渉推定情報に基づいて下り信号が送信されるタイミングＴのビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）及びＭ２（Ｔ）を用いてビームフォーミングされるとともに、周辺セルの全ビームの推定用参照信号と同一の無線リソースに多重されて、推定用参照信号が送信されるため、干渉推定情報の精度を向上できる。
以上の第２態様に係る無線通信方法は、無線基地局ＢＳがユーザ端末ＵＥに対する下り信号を送信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線基地局ＢＳにおいて、ユーザ端末ＵＥにおける干渉推定情報の推定に用いられる推定用参照信号を、周辺の無線基地局ＢＳと同一の無線リソースにマッピングする工程と、当該推定用参照信が送信される第１タイミングのビームフォーミング行列の代わりに、当該推定用参照信号による干渉推定情報に基づいて下り信号が送信される第２タイミングのビームフォーミング行列を用いて、当該推定用参照信号を送信する工程と、を有する。
（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述の無線通信方法（第１態様、第２態様を含む）が適用される。図１２−図１５を参照し、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成を説明する。
図１２に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１０（１０Ａ，１０Ｂ）、及び複数のユーザ端末２０（２０Ａ，２０Ｂ）を含んでいる。無線基地局１０は、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。各ユーザ端末２０は、セルＣ１，Ｃ２において無線基地局１０と通信を行うことができる。この無線通信システム１において、ユーザ端末２０は、移動端末でも良いし固定端末でもよい。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これらに限定されない。
無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクにＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が適用され、上りリンクにＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。この無線通信システム１の下りリンクには、必要に応じてＮＯＭＡが適用される。
ここで、図１２に示す無線通信システム１で用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネルとしてのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報などが伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator CHannel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。
上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control CHannel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨにより、下りリンクの干渉推定情報（ＣＱＩ、ＳＩＮＲなど）、送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ／ＤＴＸ）などが伝送される。
図１３は、本実施の形態に係る無線基地局の概略構成図である。無線基地局１０は、ビームフォーミングのための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。
下りリンクにおいて無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたユーザデータに対して、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理などを行い、各送受信部１０３に転送する。また、下りリンクの制御情報に対してチャネル符号化やＩＦＦＴ処理などの送信処理を行い、各送受信部１０３に転送する。
また、ベースバンド信号処理部１０４は、報知チャネルにより、ユーザ端末２０に対して、在圏セルにおける通信のための制御情報を通知する。在圏セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅などが含まれる。
各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１より送信する。
一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータは、各送受信アンテナ１０１で受信されてアンプ部１０２に入力される。アンプ部１０２は、各送受信アンテナ１０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部１０３に送る。増幅された無線周波数信号は、各送受信部１０３でベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。
ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ： Fast Fourier Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse Discrete Fourier Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理などを行い、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送する。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理、無線基地局１０の状態管理、無線リソースの管理などを行う。
図１４は、本実施の形態に係るユーザ端末の概略構成図である。ユーザ端末２０は、複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。
下りリンクのデータは、複数の送受信アンテナ２０１で受信されてアンプ部２０２に入力される。アンプ部２０２は、各送受信アンテナ２０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部２０３に送る。増幅された無線周波数信号は、各送受信部２０３でベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、入力されたベースバンド信号に対してＦＦＴ処理、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などが行われる。下りリンクのデータに含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータに含まれる報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
一方、上りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたユーザデータに対して、再送制御の送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）処理、ＩＦＦＴ処理などを行い、各送受信部２０３に転送する。各送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１より送信する。
次に、図１５を参照し、無線基地局１０及びユーザ端末２０の機能構成について詳述する。図１５は、本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末の機能構成図である。なお、図１５に示す機能構成は、ベースバンド信号処理部１０４、２０４などにより構成される。また、図１５では、構成の一部のみを示しているが、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
図１５に示すように、無線基地局１０は、スケジューリング部１１１、送信モード設定部１１２、下り制御情報（ＤＣＩ）生成部１１３、下りデータ生成部１１４、参照信号生成部１１５、プリコーディング部１１６を具備する。
スケジューリング部１１１は、ユーザ端末２０からの干渉推定情報に基づいて、スケジューリングを行う。上述のように、干渉推定情報は、受信ＳＩＮＲ、パスロス、ＣＱＩ、ＳＮＲ、ＣＳＩなど、ユーザ端末ＵＥにおける干渉量やチャネル品質を示すどのような情報であってもよい。具体的には、スケジューリング部１１１は、干渉推定情報に基づいて、空間多重又は及び非直交多重されるユーザ端末２０を決定して無線リソースを割り当てる。また、スケジューリング部１１１は、非直交多重されるユーザ端末２０の送信電力を決定してもよい。
送信モード設定部１１２（設定部）は、複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つを、ユーザ端末２０に対して設定（configure）する。また、送信モード設定部１１２は、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）を用いて、前記ユーザ端末に対して設定された送信モードを切り替える。また、送信モード設定部１１２は、上位レイヤシグナリングよりも下位レイヤのシグナリング（例えば、ＭＡＣシグナリング）又はＤＣＩを用いて、送信モードでグループ化される複数の送信法のうち下り信号に適用される送信法を切り替える。
なお、上述の通り、第１送信モード及び第２送信モードにおける送信法のグループ化は、ユーザ端末ＵＥからのフィードバック情報を要する送信法であるか否か（閉ループか、開ループか）によって行われてもよいし、ＭＩＭＯであるか送信ダイバーシチであるかによって行われてもよい。また、第１送信モード及び第２送信モードの双方に重複する送信法が含まれてもよい。
ＤＣＩ生成部１１３は、ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨで伝送される下り制御情報（ＤＣＩ）を生成して送信処理（例えば、符号化、変調、無線リソースへのマッピングなど）を行う。ＤＣＩには、ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨの割り当て情報などが含まれる。また、ＤＣＩには、非直交で多重された信号の受信処理に必要な各種の情報が含まれる。また、ＤＣＩには、ユーザ端末２０に設定（configure）される送信モード内での送信法の切り替え情報が含まれてもよい。
下りデータ生成部１１４は、ＰＤＳＣＨで伝送される下りユーザデータ及び上位レイヤ制御情報を生成し、送信モード設定部１１２によって設定される送信モードに基づいて送信処理（例えば、符号化、変調、無線リソースへのマッピングなど）を行う。上位レイヤ制御情報には、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）や、上位レイヤシグナリングよりも下位レイヤのシグナリング（例えば、ＭＡＣシグナリング）で伝送される制御情報が含まれる。また、上位レイヤ制御情報には、ユーザ端末ＵＥに対する送信モードの設定情報や切り替え情報が含まれてもよい。また、ＭＡＣシグナリングによる制御情報には、上述の送信法の切り替え情報が含まれも良い。
参照信号生成部１１５は、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal）、ＣＳＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳ（図６）、推定用参照信号（図１０）などの参照信号を生成して送信処理（例えば、符号化、変調、無線リソースへのマッピングなど）を行う。図６で説明したように、復調用参照信号として用いられるＤＭ−ＲＳは、ユーザ端末２０間で共通であってもよい。また、図１０で説明したように、推定用参照信号は、ユーザ端末２０における干渉推定情報の推定に用いられる参照信号であり、周辺の無線基地局１０及び全ビーム（ストリーム、レイヤ）間で同一の無線リソース（リソースエレメント）にマッピングされてもよい。
プリコーディング部１１６は、下りデータ生成部１１４から出力される下り信号と参照信号生成部１１５から出力される参照信号をプリコーディング（ビームフォーミング）して送信する。具体的には、プリコーディング部１１６は、下り信号に対応したビームフォーミング行列を用いてＤＭ−ＲＳをプリコーディングして送信する。
また、プリコーディング部１１６は、推定用参照信号が送信されるタイミングＴ−Δ（第１タイミング）におけるビームフォーミング行列Ｍ（Ｔ−Δ）の代わりに、該参照信号による干渉推定情報に基づいて下り信号が送信されるタイミング（第２タイミング）におけるビームフォーミング行列Ｍ（Ｔ）を用いて、推定用参照信号を送信する。
図１５に示すように、ユーザ端末２０は、干渉推定部２１１、ＤＣＩ受信処理部２１２、下りデータ受信処理部２１３、送信モード設定部２１４を備えている。
干渉推定部２１１は、無線基地局１０からの推定用参照信号に基づいて、干渉推定情報を推定する（チャネル推定を行う）。干渉推定部２１１は、式（９）に示されるように、当該推定用参照信号と、既存参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）に基づいて、干渉推定情報（例えば、ＳＩＮＲ）を推定してもよい。或いは、干渉推定部２１１は、式（１０）に示されるように、既存参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）を用いずに、推定用参照信号を用いて、干渉推定情報を推定してもよい。
ＤＣＩ受信処理部２１２は、無線基地局１０からのＤＣＩをブラインド復号して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。上述のように、ＤＣＩには、ユーザ端末２０に設定される送信モード内での送信法の切り替え情報が含まれてもよい。
下りデータ受信処理部２１３は、無線基地局１０からの下りデータ（上位レイヤ制御情報を含む）の受信処理（例えば、ＩＲＣ、ＳＩＣ、デマッピング、復調、復号など）を行う。ＩＲＣなどの線形フィルタリングにより、干渉ビームが除去されて、自端末に対するビームが抽出される。また、ＳＩＣにより、同一ビームに多重された他のユーザ端末２０に対する下り信号（干渉信号）が除去されて、自端末に対する下り信号が抽出される。
また、下りデータ受信処理部２１３は、ユーザ端末２０間で共通のＤＭ−ＲＳとユーザ端末２０間の送信電力比に基づいて、下りデータを復調してもよい。また、上述のように、上位レイヤ制御情報には、ユーザ端末２０に設定される送信モードの設定情報又は切り替え情報が含まれてもよい。
送信モード設定部２１４は、上述の送信モードの設定情報又は切り替え情報に基づいて、ユーザ端末ＵＥの送信モードを設定し、当該送信モードに基づいて下りデータの受信処理を行うよう、下りデータ受信処理部２１３を制御する。また、送信モード設定部２１４は、ユーザ端末２０に設定される送信モード内での送信法の切り替え情報に基づいて、送信法に応じた下りデータの受信処理を行うよう、下りデータ受信処理部２１３を制御してもよい。
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）を利用可能な無線通信システムにおいて、ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯに対応した送信モードが規定されるので、周波数利用効率を向上させることができる。ＮＯＭＡ／ＭＵ−ＭＩＭＯを含む複数の送信法をグループ化した第１送信モードと、ＮＯＭＡ／開ループ送信ダイバーシチを含む複数の送信方法をグループ化した第２送信モードとが規定されるので、制御負荷を増大せずに、多様な送信法をサポートできる（第１態様）。
また、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、推定用参照信号による干渉推定情報に基づいて下り信号が送信されるタイミングＴのビームフォーミング行列Ｍ１（Ｔ）及びＭ２（Ｔ）を用いてビームフォーミングされるとともに、周辺セルの全ビームの推定用参照信号と同一の無線リソースに多重されて、推定用参照信号が送信されるため、干渉推定情報の精度を向上できる（第２態様）。
本発明は、その趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施できる。つまり、本明細書の記載は、例示を目的とするものに過ぎず、本発明に対して制限を加えるものではない。
１ 無線通信システム
１０ 無線基地局
２０ ユーザ端末
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク
１０１ 送受信アンテナ
１０２ アンプ部
１０３ 送受信部
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ 呼処理部
１０６ 伝送路インターフェース
２０１ 送受信アンテナ
２０２ アンプ部
２０３ 送受信部
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ アプリケーション部
１１１ スケジューリング部
１１２ 送信モード設定部
１１３ ＤＣＩ生成部
１１４ 下りデータ生成部
１１５ 参照信号生成部
１１６ プリコーディング部
２１１ 干渉推定部
２１２ ＤＣＩ受信処理部
２１３ 下りデータ受信処理部
２１４ 送信モード設定部

Claims (10)

  1. ユーザ端末に対する下り信号を送信する無線基地局であって、
    非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）とマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、前記ＮＯＭＡと開ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つを、前記ユーザ端末に対して設定する設定部と、
    前記設定部によって設定される送信モードに基づいて、前記下り信号を送信する送信部と、を具備することを特徴とする無線基地局。
  2. 前記設定部は、上位レイヤシグナリングを用いて、前記ユーザ端末に対して設定された送信モードを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 前記設定部は、前記上位レイヤシグナリングよりも下位レイヤのシグナリング又は下り制御チャネルを用いて、前記送信モードでグループ化される複数の送信法のうち前記下り信号に適用される送信法を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
  4. 前記第１送信モードでは、前記ＮＯＭＡと前記ＭＵ−ＭＩＭＯを用いた送信法に加えて、前記ＮＯＭＡと閉ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法、前記ＮＯＭＡとシングルユーザ多入力多出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法、前記ＮＯＭＡを用いずに前記閉ループ送信ダイバーシチを用いた送信法、前記ＮＯＭＡを用いずに前記ＳＵ−ＭＩＭＯを用いた送信法、の少なくとも一つがグループ化されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線基地局。
  5. 前記第２送信モードでは、前記ＮＯＭＡと前記開ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法に加えて、前記ＮＯＭＡとシングルユーザ多入力多出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法、前記ＮＯＭＡを用いずに前記開ループ送信ダイバーシチを用いた送信法、前記ＮＯＭＡを用いずに前記ＳＵ−ＭＩＭＯを用いた送信法、の少なくとも一つがグループ化されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線基地局。
  6. 前記設定部は、前記ユーザ端末からの干渉推定情報に基づいて、前記複数の送信モードの一つを前記ユーザ端末に対して設定又は切り替え、
    前記送信部は、前記ユーザ端末における前記干渉推定情報の推定に用いられる参照信号をビームフォーミングして送信することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線基地局。
  7. 前記送信部は、前記参照信号が送信される第１タイミングにおけるビームフォーミング行列の代わりに、該参照信号による干渉推定情報に基づいて前記下り信号が送信される第２タイミングにおけるビームフォーミング行列を用いて、前記参照信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
  8. 前記送信部は、他の無線基地局から送信される参照信号と同一の無線リソースにマッピングして、前記参照信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
  9. 無線基地局から下り信号を受信するユーザ端末であって、
    非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）とマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、前記ＮＯＭＡと開ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つを示す送信モード情報を、前記無線基地局から受信する受信部と、
    前記送信モード情報が示す送信モードに基づいて、前記下り信号の受信処理を行う受信処理部と、を具備することを特徴とするユーザ端末。
  10. 無線基地局がユーザ端末に対する下り信号を送信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記無線基地局が、非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）とマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）とを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第１送信モードと、前記ＮＯＭＡと開ループ送信ダイバーシチとを用いた送信法を含む複数の送信法がグループ化される第２送信モードと、を含む複数の送信モードの一つを、前記ユーザ端末に対して設定する工程と、
    前記無線基地局が、設定された送信モードに基づいて、前記下り信号を送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。

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