JP6234726B2 - 基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代の通信システムに適用可能な基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））も検討され、仕様化されている。

また、将来の無線通信システムにおいては、各基地局装置が地理的に離れた位置に複数のアンテナ装置（例えば、アンテナポート）を具備したＲＲＨ（Remote Radio Head）システムの適用が検討されている（図１参照）。ＲＲＨシステム（分散アンテナシステムとも呼ぶ）では、図１に示すように、各セルにおいてそれぞれ複数の分散アンテナ（アンテナポート）が分散して設けられている。

例えば、ＲＲＨシステムでは、各アンテナポートをそれぞれ一つのアンテナから構成し、各アンテナポートを地理的に離れた位置に配置する。これにより、各セルに在圏するユーザ端末は、複数の送信アンテナポートの中で近接するアンテナポートとデータの送受信を行うことが可能となるため、セル端に位置する場合であっても伝播損失（パスロス）を抑制することが可能となる。

3GPP TS 36.300 "Evolved UTRA and Evolved UTRAN Overall description"

上述したように、ＲＲＨシステムを適用する場合、一般に、各セルに在圏するユーザ端末は、それぞれ受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）が最も高いアンテナポートに接続しようとする。例えば、各ユーザ端末は、分散して配置されたアンテナポートの中で距離が最も近いアンテナポートに接続する。

しかし、複数のセルが隣接して配置されるネットワーク（マルチセルラーネットワーク）構成では、あるアンテナポートから送信された信号が、隣接セルのユーザ端末に対して干渉となるおそれがある。他のユーザ端末（例えば、隣接セルのユーザ端末）への干渉が大きくなると、システム全体としてのスループットが低下するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数セルを有する環境（マルチセルラー環境）下でＲＲＨシステムを適用する場合に、システム全体のスループットが低下することを抑制することができる基地局、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。

本発明の基地局は、各セルにそれぞれ複数のアンテナポートが分散して配置されるＲＲＨシステムにおける基地局であって、各ユーザ端末が接続するアンテナポートを各ユーザ端末が在圏するセルのアンテナポートから選択する選択部と、アンテナポートの送信電力を制御する電力設定部と、を有し、前記選択部及び前記電力設定部は、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）とアンテナポートの送信電力について所定条件を設定し、複数セルのユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように、各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択すると共に、各アンテナポートの送信電力を制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数セルを有する環境（マルチセルラー環境）下でＲＲＨシステムを適用する場合に、各ユーザ端末のＳＩＮＲの中で最も低いＳＩＮＲを最大化することでシステム全体のスループットが低下することを抑制することができる。

ＲＲＨ（分散アンテナ）システムの一例を示す図である。 本実施の形態で適用するマルチセルラー環境におけるＲＲＨ（分散アンテナ）システムの一例を示す図である。 マルチセルラー環境におけるＲＲＨシステムにおける隣接セル間の干渉を説明するための図である。 各ユーザ端末に対するアンテナポートの割当て及びアンテナポートの送信電力の設定方法の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係る基地局の動作方法の一例を説明するための図である。 本実施の形態に係る基地局の動作において適用可能なアルゴリズムの一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

まず、本実施の形態において適用可能なＲＲＨシステムについて図２を参照して説明する。なお、図２は、マルチセルラー環境で適用するＲＲＨシステムの一例であり、本実施の形態では、１クラスタ当たりのセル数、各セルのアンテナポート（ＡＰ）数等はこれに限られない。

図２は、３つのセル（Ｃｅｌｌ）が１つのクラスタを形成し、各セルにそれぞれ４個のアンテナポート（分散アンテナ）が設けられた場合を示している。各セルを形成する無線基地局（ＢＳ）と当該セルに配置される分散アンテナは光ファイバ等のバックホールリンクを介して接続した構成とすることができる。なお、無線基地局が分散アンテナと同じ周波数を利用するアンテナ（アンテナポート）を備えた構成としてもよい。この場合には、各セルにおけるアンテナポート数が５個となる。

図２に示すＲＲＨシステムは、セルの中央のみに無線基地局を配置して信号の送受信を行うネットワーク構成と異なり、アンテナポートがカバレッジ全体にわたって分散して配置される。このため、ユーザ端末（ＵＥ）がセル端に位置する場合であっても、ユーザ端末はいずれかのアンテナポートに近接する位置に配置される。

ところで、図２に示すようなＲＲＨシステムでは、通常、各セルのユーザ端末は、受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）が最も高くなるアンテナポートに接続する。例えば、図３に示す場合、セル１（Ｃｅｌｌ１）に在圏するユーザ端末１（ＵＥ１）は、セル１に配置された複数のアンテナポートの中で最も受信品質が高い（例えば、距離が最も近い）アンテナポート１（ＡＰ１）へ接続する。

例えば、受信品質として以下の式（１）を用いて算出されたＳＩＮＲを用い、当該ＳＩＮＲが最も高くなるアンテナポートに各ユーザ端末が接続するように制御する。

しかし、図３に示すように、ユーザ端末１がＳＩＮＲの最も高くなるアンテナポート１（ＡＰ１）に接続する場合、アンテナポート１からユーザ端末１に対して送信される信号が、セル２（Ｃｅｌｌ２）に在圏するユーザ端末２に対して大きな干渉となるおそれがある。このように、各ユーザ端末がＳＩＮＲの最も高いアンテナポートに接続する場合であっても、隣接セルのユーザ端末に対する干渉源となり、結果的にシステム全体のスループットが低下してしまう。

一方で、本発明者等は、図３に示す場合に、ユーザ端末１（ＵＥ１）をＳＩＮＲの最も高いアンテナポート１ではなく、隣接セルのユーザ端末２（ＵＥ２）への干渉が小さいアンテナポート２（ＡＰ２）に接続させることにより、ユーザ端末１の受信品質は多少低下するがシステム全体のスループットを向上できることを見出した。このように、本発明者等は、マルチセルラーＲＲＨシステムにおいて、各ユーザ端末にとってＳＩＮＲが最も高くなるアンテナポートを選択することは、クラスタ全体（例えば、隣接セル）を考慮した際に必ずしも最適な選択になるとは限らないことを見出した。

そこで、本発明者等は、マルチセルラー環境のＲＲＨシステムにおいて、各ユーザ端末をＳＩＮＲの最も高いアンテナポートに接続させるのではなく、複数のユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように、各ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択すると共に、当該アンテナポートの送信電力を制御することを着想した。複数のユーザ端末のＳＩＮＲの中で最も低いＳＩＮＲの値が最大となるように（ｍａｘ−ｍｉｎｉ）、各ユーザ端末に対するアンテナポートの選択及び送信電力の制御を行うことにより、隣接セルも含めた複数のユーザ端末に対して最低限の品質を保証することが可能となる。

具体的には、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ、各アンテナポート当たりの送信電力値、各ユーザ端末に対するアンテナポートの送信電力値等についてそれぞれ所定条件を設定する。そして、所定条件を満たすように各ユーザ端末が接続するアンテナポートと当該アンテナポートの送信電力を連帯して（jointly）制御する。つまり、基地局は、線形計画法（linear programming method）を用いて、各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択すると共に、当該アンテナポートの送信電力を制御する。なお、アンテナポートの選択及び送信電力制御は、所定周期毎に行ってもよいし、通信環境の変化（スループットの低下）に基づいて行うことも可能である。

以下に、各ユーザ端末が接続するアンテナポートの選択方法と、当該アンテナポートの送信電力方法について説明する。なお、以下の説明では、各セルにそれぞれ複数のユーザ端末が在圏し、各ユーザ端末がそれぞれ１つのアンテナ（single antenna）を具備すると共に、在圏セルの１つのアンテナポートに接続するシナリオを想定する。このシナリオでは、各セルにおけるユーザ端末の同期手順を簡略化することが可能となる。もちろん、本実施の形態が適用可能な構成は必ずしもこれに限られない。

また、各セルに在圏する複数のユーザ端末は、同一のリソースブロックに同時に割当て可能となっている。また、各ユーザデータは、在圏するセルでのみ利用可能であり、異なるセル間でのユーザデータ交換を考慮に入れない場合を想定する。もちろん、本実施の形態はこれに限られない。

＜アンテナポート選択方法＞
基地局は、クラスタ内の各ユーザ端末がそれぞれ接続するアンテナポートを選択する。なお、本実施の形態における基地局は、クラスタを形成する各セルの無線基地局における情報を集約する基地局であればよい。例えば、各セルの無線基地局の中で代表となる無線基地局、又は各無線基地局と接続された集約局を基地局とすることができる。

基地局は、所定条件の下、各セル（例えば、セルｍ）の送信電力の合計がそれぞれ最小となるように、各ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択する。所定条件としては、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）、各アンテナポート当たりの送信電力値、各ユーザ端末に対するアンテナポートの送信電力値についてそれぞれ条件を設定する。例えば、各ユーザ端末におけるＳＩＮＲが所定ＳＩＮＲ（ターゲットＳＩＮＲ（ｔ））以上、各アンテナポートのユーザ端末に対する送信電力の合計が所定値（例えば、アンテナポート当たりの最大送信電力Ｐ）以下、且つ、各ユーザ端末に対する各アンテナポートの送信電力の合計が所定値（例えば、最大送信電力Ｐ）以下、となる条件を設定することができる。

例えば、基地局は、以下の式（２）を利用して、ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択する。

上記式（２）において、||ｐ_im||は、ユーザ端末ｉに対するサービングセルｍの各アンテナポートの送信電力の総和に相当する。式（２）では、各ユーザ端末におけるＳＩＮＲがターゲットＳＩＮＲ（ｔ）以上（条件１）、各アンテナポートのユーザ端末に対する送信電力の合計が所定値以下（条件２）、且つ、各ユーザ端末に対する各アンテナポートの送信電力の合計が所定値以下（条件３）を仮定した線形計画法（linear programming method）を利用する。

図４Ａに、上記式（２）を用いる際に、各ユーザ端末に対するアンテナポート選択の概念図を示す。図４Ａでは、横方向にアンテナポート（Ｍ）、縦方向にユーザ端末（Ｋ）が設定されており、ここでは、アンテナポート数が３、ユーザ端末数が４と想定する場合を示している。

基地局は、各アンテナポートのユーザ端末に対する送信電力の合計が所定値以下（条件２）、且つ、各ユーザ端末に対する各アンテナポートの送信電力の合計が所定値以下（条件３）、となるように各アンテナポートの送信電力を仮定する。そして、ユーザ端末毎に、送信電力が最も高くなる（ＳＩＮＲが最も高くなる）アンテナポートを選択する。図４Ａでは、ユーザ端末１〜４に対して、それぞれアンテナポート２、１、２、３（ベクトルｐ１２、ｐ２１、ｐ３２、ｐ４３）を選択する場合を示している。

このように、基地局は、上記式（２）を利用して、各セルのユーザ端末に対して在圏するセルの特定のアンテナポートを選択することができる。

＜アンテナポート送信電力設定方法＞
次に、基地局は、ユーザ端末毎に、選択したアンテナポートの送信電力を制御する。具体的には、選択したベクトルｐ＝[ｐ１２、ｐ２１、ｐ３２、ｐ４３]の各要素が所定値（例えば、最大送信電力Ｐ）以下となるようにアンテナポートの送信電力を制御する。

基地局は、例えば、以下の式（３）を利用して、ユーザ端末が接続するアンテナポートの送信電力を制御する（図４Ｂ参照）。

以上のように、本実施の形態では、各ユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲが最大となるように、上記式（２）、（３）で規定された条件（線形計画法）を利用して、各ユーザ端末が接続するアンテナポートと当該アンテナポートの送信電力を連帯して（jointly）制御する。これにより、複数セルで構成されるネットワーク環境においてＲＲＨシステムを適用する場合であっても、隣接セルへの干渉を低減し、クラスタ内のユーザ端末に対して最低限の品質を保証すること（ｍａｘ−ｍｉｎｉ）が可能となる。

なお、本実施の形態において、システムで達成可能なターゲットＳＩＮＲ（ｔ）の最大値を規定するために、二分検索法（bisection search method）を適用することができる。例えば、ターゲットＳＩＮＲ（ｔ）として、まずＳＩＮＲの最大値（ｔ_max）と最小値（ｔ_min）の平均値（ｔ＝（ｔ_min＋ｔ_max）／２）を設定する。最小値（ｔ_min）は、例えば０とすることができる。そして、設定したターゲットＳＩＮＲ（ｔ）を用いて上記式（２）、（３）で規定された条件（線形計画法）に基づいて計算を行い、実現可能であるか否か（ｔが適切であるか否か）判断する。実現可能である場合にはさらに二分法を用いてｔの値を増加させ、実現不可能である場合にはｔの値を減少させて計算を繰り返して行う。これにより、最適なターゲットＳＩＮＲ（Ｍａｘ ＳＩＮＲ）を見つけると共に、ユーザ端末に対するアンテナポートの選択及び当該アンテナポートの送信電力制御を適切に行うことができる。

（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について、詳細に説明する。

図５は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図５に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ等が包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を適用することができる。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）と呼ばれても良い。

図５に示す無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成する無線基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置された複数のアンテナポート（分散アンテナ）１２ａ〜１２ｃとを備えている。また、無線通信システム１は、上記図１に示したように複数のセルで１クラスタが構成されている（マルチセルラーＲＲＨシステム）。各ユーザ端末２０は、在圏するセルに配置されたアンテナポート（例えば、１つのアンテナポート）に接続して、信号の送受信を行う構成とすることができる。

無線基地局１１とアンテナポート１２間は、有線接続（Optical fiber等）で接続されている。

無線基地局１１は、上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。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、これに限定されるものではない。また、各アンテナポート１２は、無線基地局１１を介して上位局装置に接続されており、各アンテナポート１２におけるスケジューリング制御は無線基地局１１（又は、各無線基地局１１を集約する集約局）で行うことができる。

なお、無線基地局１１は、ｅＮｏｄｅＢ、マクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。また、アンテナポート１２は、局所的なカバレッジを有するアンテナ装置であり、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、分散アンテナ、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。

各セルを形成する無線基地局１１は、それぞれ集約局として機能する基地局に接続された構成とすることができる。あるいは、クラスタを形成する各セルの無線基地局の中で、代表となる無線基地局を設けて当該無線基地局に情報を集約する構成としてもよい。また、各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ等の各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

本実施の形態の無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）を適用することができる。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、システム帯域幅を端末毎に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。なお、本実施の形態は、マルチセルラーＲＲＨシステムを適用するシステムであれば適用することが可能である。

ここで、図５に示す無線通信システムで用いられる通信チャネルの一例について説明する。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ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、拡張ＰＤＣＣＨ）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およびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。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。また、拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送されてもよい。このＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重される。

上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上りデータチャネルとしての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により、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、送達確認信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）等が伝送される。なお、以下の説明では、無線基地局１２がＴＤＤを適用する場合について説明する。

また、下りリンクにおいては、参照信号（例えば、セル固有参照信号（ＣＲＳ：Cell specific Reference Signal）、ユーザ固有の復調用参照信号（ＤＭ−ＲＳ）、チャネル状態測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information-Reference Signal）等）が送信され、各ユーザ端末は当該参照信号を利用して受信電力測定や受信処理を行う。また、上りリンクにおいては、移動端末装置（ＵＥ：User Equipment）からチャネル品質測定用のＳＲＳ（Sounding Reference Signal）が送信され、無線基地局は当該ＳＲＳに基づいて上りリンクのチャネル品質を測定することができる。

図６は、本実施の形態に係る基地局１０（例えば、代表無線基地局１１）の全体構成図である。無線基地局１０は、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。

下りリンクにより無線基地局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。また、各アンテナポート１２との情報のやり取りも伝送路インターフェース１０６を介して行うことができる。

ベースバンド信号処理部１０４では、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が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下りリンクの制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

また、ベースバンド信号処理部１０４は、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング、報知情報等）により、ユーザ端末２０に対して、当該セルにおける通信のための制御情報を通知する。当該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等が含まれる。また、各ユーザ端末が接続するアンテナポートに関する情報を、上位レイヤシグナリングによりユーザ端末２０に通知することも可能である。

送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から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により送信する。

一方、上りリンクによりユーザ端末２０から基地局１０に送信されるデータについては、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されて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では、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、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図７は、本実施の形態に係る基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。なお、図７においては、本実施の形態で特に関連のある機能構成図を主に示しているが、基地局１０は、通信に必要な他の機能構成も備えている。

図７に示すように、基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、スケジューラ（制御部）３０１と、ＳＩＮＲ取得部３０２と、アンテナポート（ＡＰ）送信電力設定部３０３及びアンテナポート（ＡＰ）選択部３０４を具備するアンテナポート制御部３０５と、ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６と、アンテナポート（ＡＰ）選択情報生成部３０７と、を含んで構成されている。

スケジューラ（制御部）３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りデータ信号、ＰＤＣＣＨ及び／又は拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）で伝送される下り制御信号、下り参照信号等のスケジューリングを制御する。また、スケジューラ３０１は、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末に通知される。

具体的に、スケジューラ３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報（例えば、ＣＱＩ、ＲＩなどを含むＣＳＩ）に基づいて、無線リソースの割り当てを行う。また、スケジューラ３０１は、複数のアンテナポート１２における送受信信号のスケジューリングも行う。

ＳＩＮＲ取得部３０２は、各ユーザ端末（例えば、クラスタ内のユーザ端末）のＳＩＮＲに関する情報を取得する。例えば、ＳＩＮＲ取得部３０２は、上記式（１）を利用して算出された各ユーザ端末のＳＩＮＲに関する情報を取得する。ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６は、アンテナポート制御部３０５で必要となるターゲットＳＩＮＲを設定する。例えば、ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６は、二分検索法（bisection search method）を適用してターゲットＳＩＮＲ（ｔ）を設定し、アンテナポート制御部３０５に出力する。なお、ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６の機能をアンテナポート制御部３０５に設けてもよい。

アンテナポート制御部３０５は、アンテナポート選択部３０４及びアンテナポート送信電力設定部３０３を用いて、複数のユーザ端末のＳＩＮＲの中で最も低いＳＩＮＲの値を最大とする（ｍａｘ−ｍｉｎｉ）ように、各ユーザ端末に対してアンテナポートを選択すると共にアンテナポートの送信電力を制御する。

アンテナポート選択部３０４は、所定条件の下、各セル（例えば、セルｍ）の送信電力の合計がそれぞれ最小となるように、各ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択する。所定条件としては、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）、各アンテナポートのユーザ端末に対する送信電力の合計値、各ユーザ端末に対する各アンテナポートの送信電力の合計値についてそれぞれ条件を設定する。例えば、アンテナポート選択部３０４は、上述した式（２）を利用して、ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択する（上記図４Ａ参照）。

アンテナポート送信電力設定部３０３は、ユーザ端末毎に、選択したアンテナポートの送信電力を制御する。例えば、アンテナポート送信電力設定部３０３は、上述した式（３）を利用して、ユーザ端末が接続するアンテナポートの送信電力を制御する（上記図４Ｂ参照）。

図８にアンテナポート制御部３０５における動作の一例を示す。なお、図８Ａは、ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６とアンテナポート制御部３０５における動作手順を示すフローチャート図に相当し、図８Ｂは、適用するアルゴリズムの一例に相当する。なお、図８Ｂにおける（２）、（３）は、それぞれ上記式（２）、式（３）に相当する。

まず、ターゲットＳＩＮＲ設定部３０６は、ターゲットＳＩＮＲ（ｔ）として、ＳＩＮＲの最大値（ｔ_max）と最小値（ｔ_min）の平均値（ｔ＝（ｔ_min＋ｔ_max）／２）を設定する（Ｓｔｅｐ１１）。そして、アンテナポート制御部３０５は、当該ターゲットＳＩＮＲ（ｔ）を用いて上記式（２）、式（３）で規定された条件（線形計画法）に基づいた計算を行い（Ｓｔｅｐ１２）、実現可能であるか否か（ｔが適切であるか否か）判断する（Ｓｔｅｐ１３）。アンテナポート制御部３０５は、実現可能である場合には二分法を用いてｔの値を増加させ、実現不可能である場合にはｔの値を減少させて計算を繰り返して行う。これにより、最適なターゲットＳＩＮＲ（Ｍａｘ ＳＩＮＲ）を見つけることができる。

アンテナポート制御部３０５は、各ユーザ端末がそれぞれ１つのサービングＡＰ（接続ＡＰ）のみ有しているか判断する（Ｓｔｅｐ１４）。各ユーザ端末に１つのサービングＡＰが割当てられている場合には、Ｓｔｅｐ１３で設定した各ユーザ端末のＡＰと各ＡＰの送信電力を用いて通信を行う。一方で、各ユーザ端末に１つのサービングＡＰが割当てられていない場合には、再度最適化処理を行ってユーザ端末毎に最も送信電力が高くなるアンテナポートを選択する（Ｓｔｅｐ１５）。

上述の動作で各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択したアンテナポート選択部３０４は、各ユーザ端末に対して選択したアンテナポートに関する情報をスケジューラ３０１、アンテナポート選択情報生成部３０７に出力する。

アンテナポート選択情報生成部３０７は、アンテナポート選択部３０４から出力された情報に基づいて、各ユーザ端末に対応するＡＰに関する情報を生成する。なお、アンテナポート選択情報生成部３０７で生成された情報は、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）や下り制御情報に含めて各ユーザ端末に通知することができる。

図９は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（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については、送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータは、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等を行う。また、下りリンクのデータの内、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については、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では、再送制御（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて送受信部２０３に転送される。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により送信する。

図１０は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１０に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、アンテナポート（ＡＰ）選択部４０１と、受信電力測定部４０２と、フィードバック制御部４０３と、上り情報生成部４０４と、を少なくとも有している。なお、上述したように、ベースバンド信号処理部２０４は、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等を行う機能部も有している。

アンテナポート選択部４０１は、無線基地局１１から通知されるアンテナポート選択情報に基づいて、在圏するセルに配置された複数のアンテナポートの中から接続用のアンテナポート（例えば、１つのＡＰ）を選択する。

受信電力測定部４０２は、各アンテナポートから送信される下りリンク信号（例えば、参照信号）の受信電力（ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ等）を測定する。受信電力測定部４０２は、測定した受信電力に関する情報を上り制御情報生成部４０４を介して無線基地局へフィードバックすることができる。あるいは、ユーザ端末側で、受信電力に基づいてＳＩＮＲを算出して当該ＳＩＮＲに関する情報をフィードバックしてもよい。

フィードバック制御部４０３は、アンテナポート選択部４０１から出力される情報に基づいて、フィードバック先のアンテナポートを特定すると共に、送達確認信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）の生成、ＰＵＣＣＨリソースへの割当て、フィードバックタイミング等を制御する。上り情報生成部４０４は、フィードバック制御部４０３からの指示に基づいて、上りリンク信号を生成する。上り制御情報生成部４０４で生成された上りリンク信号は、送受信部２０３を介してアンテナポート選択部４０１で選択されたアンテナポートに対して送信される。

このように、基地局が、複数のユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように、各ユーザ端末が接続するＡＰを選択し、当該ユーザ端末が通知されたＡＰに関する情報に基づいて、特定のＡＰと送受信を行うことにより、システム全体のスループットが低下することを抑制することができる。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明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することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

１…無線通信システム
１０…基地局
１１…無線基地局
１２、１２ａ〜１２ｃ…アンテナポート
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
３０１…スケジューラ（制御部）
３０２…ＳＩＮＲ取得部
３０３…アンテナポート送信電力設定部
３０４…アンテナポート選択部
３０５…アンテナポート制御部
３０６…ターゲットＳＩＮＲ設定部
３０７…アンテナポート選択情報生成部
４０１…アンテナポート選択部
４０２…受信電力測定部
４０３…フィードバック制御部
４０４…上り情報生成部

Claims (9)

1. 各セルにそれぞれ複数のアンテナポートが分散して配置されるＲＲＨシステムにおける基地局であって、
   各ユーザ端末が接続するアンテナポートを各ユーザ端末が在圏するセルのアンテナポートから選択する選択部と、アンテナポートの送信電力を制御する電力設定部と、を有し、
   前記選択部及び前記電力設定部は、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）とアンテナポートの送信電力について所定条件を設定し、複数セルのユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように、各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択すると共に、各アンテナポートの送信電力を制御することを特徴とする基地局。
2. 前記選択部は、各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）、各アンテナポートのユーザ端末に対する送信電力の合計値、各ユーザ端末に対する各アンテナポートの送信電力の合計値についてそれぞれ所定条件を設定して、各セルの送信電力の合計がそれぞれ最小となるように、各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記選択部は、以下の式（２）を利用して各ユーザ端末が接続するアンテナポートを選択することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
   

   
4. 前記電力設定部は、ユーザ端末毎に選択されたアンテナポートの送信電力が所定値以下となるように各アンテナポートの送信電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
5. 前記電力設定部は、以下の式（３）を利用してアンテナポートの送信電力を制御することを特徴とする請求項４に記載の基地局。
   

   
6. 各ユーザ端末は１つのアンテナを具備し、前記選択部は、各ユーザ端末に対して１つのアンテナポートを割当て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基地局。
7. 複数のセルで１つのクラスタが構成され、異なるセル間でユーザデータの交換を行わないことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の基地局。
8. 各セルにそれぞれ複数のアンテナポートが分散して配置されるＲＲＨシステムにおけるユーザ端末であって、
   在圏するセルの無線基地局から通知されるアンテナポート選択情報に基づいて、在圏するセルに配置された複数のアンテナポートの中から接続用のアンテナポートを１つ選択する選択部と、選択したアンテナポートと信号の送受信を行う送受信部と、を有し、
   前記接続用のアンテナポートは、複数セルに在圏する複数のユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように選択されたアンテナポートであることを特徴とするユーザ端末。
9. 各セルにそれぞれ複数のアンテナポートが分散して配置されるＲＲＨシステムにおける無線通信方法であって、
   各ユーザ端末が接続するアンテナポートを各ユーザ端末が在圏するセルのアンテナポートから選択すると共に、アンテナポートの送信電力を制御する工程を有し、
   各ユーザ端末のターゲットＳＩＮＲ（ｔ）とアンテナポートの送信電力について所定条件を設定して、複数のセルのユーザ端末のＳＩＮＲの中で最小となるＳＩＮＲの値が最大となるように、各ユーザ端末に対するアンテナポートを選択すると共に、各アンテナポートの送信電力を制御することを特徴とする無線通信方法。

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