JP6523377B2 - User terminal, wireless base station, and wireless communication method - Google Patents

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本発明は、ユーザ端末、無線基地局、及び無線通信方法に関する。   The present invention relates to a user terminal, a radio base station, and a radio communication method.

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)の高速化、低遅延化などを目的としたロングタームエボリューション(LTE:Long Term Evolution)の仕様が策定された(非特許文献1)。LTEでは、下り回線(下りリンク)にOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)をベースとする通信方式を用い、上り回線(上りリンク)にSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)をベースとする通信方式を用いている。   A specification of Long Term Evolution (LTE) has been formulated for the purpose of speeding up and reducing the delay of Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) (Non-Patent Document 1). In LTE, a communication system based on orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) is used for downlink (downlink), and communication based on single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) for uplink (uplink). The method is used.

また、LTEでは、同じ無線リソース(周波数帯域、時間スロット)を用いて複数の送信アンテナから異なる情報データ系列を並列送信するMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送が採用されている。このMIMO伝送は、同じ無線リソースを用いて異なる経路で複数の情報データ系列を送信するので、空間分割多重による高いスループット及びシステム容量を実現できる。   Further, in LTE, Multiple Input Multiple Output (MIMO) transmission is adopted in which different information data sequences are transmitted in parallel from a plurality of transmission antennas using the same radio resource (frequency band, time slot). Since this MIMO transmission transmits a plurality of information data sequences on different routes using the same radio resource, high throughput and system capacity can be realized by space division multiplexing.

3GPP TR 25.913“Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN”3GPP TR 25.913 "Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

ところで、上述のMIMO伝送で実現されるスループット及びシステム容量は、並列送信される情報データ系列の数に依存する。そのため、送受信に係るアンテナ数を増やすなどして、並列送信される情報データ系列の数を増加させれば、スループット及びシステム容量を高めることができる。しかしながら、この方法では、アンテナ数の増大と共にシステム構成は複雑化されてしまうので、実現可能なスループット及びシステム容量には限界がある。   By the way, the throughput and the system capacity realized by the above-mentioned MIMO transmission depend on the number of information data sequences transmitted in parallel. Therefore, if the number of information data sequences to be transmitted in parallel is increased by, for example, increasing the number of antennas involved in transmission and reception, it is possible to increase throughput and system capacity. However, in this method, the system configuration is complicated as the number of antennas increases, so that the achievable throughput and system capacity are limited.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スループット及びシステム容量を高めることのできる新たな構成のユーザ端末、無線基地局、及び無線通信方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the foregoing, and it is an object of the present invention to provide a user terminal, a radio base station, and a radio communication method of a new configuration that can increase throughput and system capacity.

一実施の形態に係るユーザ端末は、所定レイヤにおいて、自端末を含む複数のユーザ端末それぞれに対する信号を、異なる電力を用いて多重た信号と、前記所定レイヤにおいて異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す情報であって、前記所定レイヤにおける異なる電力の比に関する制御情報と、を受信する受信部と、受信部により受信された信号から自端末宛ての信号を、前記制御情報に基づいて復号する信号処理部とを備えることを特徴とする。 A user terminal according to an embodiment applies a signal in which signals for each of a plurality of user terminals including the own terminal are multiplexed using different powers in a predetermined layer, and multiplexing using different powers in the predetermined layer is applied is information indicating that it has been, the control information for different power ratios of the predetermined layer, and a receiver for receiving a signal addressed to the own terminal from the signal received by front Symbol receiving unit, the control information And a signal processing unit for decoding based on the

本発明によれば、スループット及びシステム容量を高めることのできる新たな構成のユーザ端末、無線基地局、及び無線通信方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a user terminal, a radio base station, and a radio communication method of a new configuration that can increase throughput and system capacity.

MIMO伝送が適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic structural example of the radio | wireless communications system with which MIMO transmission was applied. NOMAが適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic structural example of the radio | wireless communications system to which NOMA was applied. オポチュニスティックビームフォーミングが適用された無線通信システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the radio | wireless communications system with which opportunistic beam forming was applied. ユーザ端末の数と、平均スループットとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the number of user terminals and an average throughput. 第1の態様に係る無線通信方式について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the radio | wireless communication system which concerns on a 1st aspect. 無線基地局から送信される下り参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a radio | wireless resource structure of the downlink reference signal transmitted from a radio | wireless base station. 非直交多重で送信された下りリンク信号が各ユーザ端末で受信される様子を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a mode that the downlink signal transmitted by non-orthogonal multiplexing was received by each user terminal. 本実施の形態の無線通信方式でサポートされる伝送方式の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the transmission system supported by the radio | wireless communication system of this Embodiment. 無線基地局から送信される復調用参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a radio | wireless resource structure of the reference signal for demodulation transmitted from a radio | wireless base station. 第1の態様に係る無線通信方式において無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by the side of a wireless base station in the radio | wireless communication system which concerns on a 1st aspect. 第1の態様に係る無線通信方式においてユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by the side of a user terminal in the radio | wireless communication system which concerns on a 1st aspect. 第2の態様に係る無線通信方式において無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by the side of a wireless base station in the radio | wireless communication system which concerns on a 2nd aspect. 第2の態様に係る無線通信方式においてユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by the side of a user terminal in the radio | wireless communication system which concerns on a 2nd aspect. 無線通信システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of a radio | wireless communications system. 無線基地局の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a wireless base station. ユーザ端末の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a user terminal. 無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the baseband signal processing part which a wireless base station and a user terminal have.

図1は、MIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送が適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。図1に示す無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する無線基地局eNB#1(eNB:eNodeB)を備えている。無線基地局eNB#1のカバレッジエリア内には、複数のユーザ端末UE#1(UE:User Equipment)(ここでは、ユーザ端末UE#1A,UE#1B,UE#1C)が在圏している。   FIG. 1 is a schematic view showing a basic configuration example of a wireless communication system to which MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmission is applied. The wireless communication system illustrated in FIG. 1 includes a wireless base station eNB # 1 (eNB: eNodeB) having a plurality of transmission antennas. In the coverage area of the radio base station eNB # 1, a plurality of user terminals UE # 1 (UE: User Equipment) (here, user terminals UE # 1A, UE # 1B, UE # 1C) are present .

この無線通信システムでは、無線基地局eNB#1の複数のアンテナから複数のユーザ端末UE#1に対して異なるデータ系列が並列送信される。すなわち、同じ無線リソースを異なる経路で用いて複数の情報データ系列が送信される。MIMO伝送の態様としては、複数の情報データ系列を単一のユーザ端末UE#1宛てに並列送信するシングルユーザMIMO(SU−MIMO:Single User MIMO)伝送と、複数の情報データ系列を異なるユーザ端末UE#1宛てに並列送信するマルチユーザMIMO(MU−MIMO:Multiple User MIMO)伝送とがある。図1では、マルチユーザMIMO伝送が適用される場合を示している。   In this radio communication system, different data sequences are transmitted in parallel from a plurality of antennas of the radio base station eNB # 1 to a plurality of user terminals UE # 1. That is, a plurality of information data sequences are transmitted using the same radio resource in different routes. As an aspect of MIMO transmission, single-user MIMO (SU-MIMO: Single User MIMO) transmission in which a plurality of information data sequences are transmitted in parallel to a single user terminal UE # 1 and a user terminal having a plurality of information data sequences different There is multi-user MIMO (MU-MIMO: Multiple User MIMO) transmission that transmits in parallel to UE # 1. FIG. 1 shows the case where multi-user MIMO transmission is applied.

MIMO伝送が適用される無線通信システムのスループット及びシステム容量は、並列送信される情報データ系列の数に依存する。つまり、無線基地局eNB#1及びユーザ端末UE#1のアンテナ数を増やすなどして、並列送信される情報データ系列の数を増加させれば、無線通信システムのスループット及びシステム容量を高めることができる。しかしながら、並列送信される情報データ系列の数を増やすと、送受信に必要なシステム構成は複雑化するので、将来的には、上記MIMO伝送の空間分割多重(空間次元多重)とは異なるアプローチでスループット及びシステム容量を高める必要がある。   The throughput and system capacity of a wireless communication system to which MIMO transmission is applied depend on the number of information data sequences transmitted in parallel. That is, if the number of information data sequences transmitted in parallel is increased by increasing the number of antennas of the radio base station eNB # 1 and the user terminal UE # 1, the throughput and system capacity of the radio communication system can be increased. it can. However, increasing the number of information data sequences transmitted in parallel complicates the system configuration required for transmission and reception, and in the future, throughput will be different in an approach different from space division multiplexing (spatial dimension multiplexing) of the above-mentioned MIMO transmission. And system capacity needs to be increased.

例えば、下りリンクの送信パワー(送信電力)をユーザ端末UE#1毎に異ならせる非直交アクセス(非直交多重、電力分割多重、電力次元多重などとも呼ばれる)を適用することで、無線通信システムのスループット及びシステム容量をさらに高めることができる。そこで、受信側の干渉除去を前提とした非直交アクセスであるNOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)を検討した。   For example, by applying non-orthogonal access (also called non-orthogonal multiplexing, power division multiplexing, power dimension multiplexing, etc.) in which downlink transmission power (transmission power) is made different for each user terminal UE # 1, Throughput and system capacity can be further increased. Therefore, we examined NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access), which is non-orthogonal access on the premise of interference cancellation on the receiving side.

図2は、NOMAが適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。図2では、無線基地局eNB#2の形成するセルを例示している。無線基地局eNB#2のカバレッジエリア内には、複数のユーザ端末UE#2(ここでは、ユーザ端末UE#2A,UE#2B,UE#2C)が配置されている。この無線通信システムでは、無線基地局eNB#2の送信アンテナから複数のユーザ端末UE#2に対して異なる送信パワーで下りリンクのデータ信号が送信される。   FIG. 2 is a schematic view showing a basic configuration example of a wireless communication system to which NOMA is applied. In FIG. 2, a cell formed by the radio base station eNB # 2 is illustrated. In the coverage area of the radio base station eNB # 2, a plurality of user terminals UE # 2 (here, user terminals UE # 2A, UE # 2B, UE # 2C) are arranged. In this radio communication system, downlink data signals are transmitted from the transmission antenna of the radio base station eNB # 2 to the plurality of user terminals UE # 2 with different transmission powers.

図2に示す無線通信システムでは、例えば、ユーザ端末UE#2の受信SINRや、無線基地局eNB#2とユーザ端末UE#2との間のパスロス(伝搬損失、経路損失)などに応じて送信パワーが制御される。具体的には、受信SINRが大きい(パスロスが小さい)ユーザ端末UE#2Aの送信パワーを小さく割り当て、受信SINRが小さい(パスロスが大きい)ユーザ端末UE#2Cの送信パワーを大きく割り当てるような制御が行われる。   In the wireless communication system shown in FIG. 2, for example, transmission is performed according to the reception SINR of the user terminal UE # 2, path loss (propagation loss, path loss) between the radio base station eNB # 2 and the user terminal UE # 2, etc. Power is controlled. Specifically, control is performed such that transmission power of user terminal UE # 2A having large reception SINR (small path loss) is allocated small and transmission power of user terminal UE # 2C having small reception SINR (large path loss) is allocated large. To be done.

このような送信パワーの割り当てを行った場合、ユーザ端末UE#2Cの在圏位置では、ユーザ端末UE#2A,UE#2B宛ての信号は十分に弱くなる。よって、ユーザ端末UE#2Cは、ユーザ端末UE#2A,UE#2B宛ての信号による干渉を小さくみなすことで自端末宛ての信号を復号できる。一方、ユーザ端末UE#2Aの在圏位置において、ユーザ端末UE#2B,UE#2C宛ての信号は強い。そのため、ユーザ端末UE#2Aは、自端末宛ての信号に加え、ユーザ端末UE#2B,UE#2C宛ての信号を受信する。   When such transmission power assignment is performed, the signals addressed to the user terminals UE # 2A and UE # 2B become sufficiently weak at the located position of the user terminal UE # 2C. Therefore, user terminal UE # 2C can decode the signal addressed to an own terminal by considering interference with the signal addressed to user terminal UE # 2A, UE # 2B small. On the other hand, at the location in which the user terminal UE # 2A is located, the signals addressed to the user terminal UE # 2B and UE # 2C are strong. Therefore, user terminal UE # 2A receives the signal addressed to user terminal UE # 2B and UE # 2C in addition to the signal addressed to an own terminal.

NOMAにおいて、各ユーザ端末UE#2宛ての信号は、識別できる態様で多重されている。ユーザ端末UE#2Aは、SIC(Successive Interference Cancellation)でユーザ端末UE#2B,UE#2C宛ての信号を復号してから、自端末宛ての信号を分離する。このNOMAを応用し、複数のユーザ端末UE#2宛ての信号を同じ無線リソース(周波数帯域、時間スロット)に異なる送信パワーで多重(非直交多重)すれば、スループット及びシステム容量をさらに高めることができると考えられる。   In NOMA, the signal addressed to each user terminal UE # 2 is multiplexed in an identifiable manner. The user terminal UE # 2A decodes the signal addressed to the user terminal UE # 2B and UE # 2C by SIC (Successive Interference Cancellation), and then separates the signal addressed to the own terminal. Throughput and system capacity can be further increased by applying the NOMA and multiplexing (non-orthogonal multiplexing) signals addressed to a plurality of user terminals UE # 2 to the same radio resource (frequency band, time slot) with different transmission powers It is considered possible.

ここで、NOMAに用いられるSICとMIMO伝送との親和性を考える。例えば、図1に示すシステム構成において、無線基地局eNB#1とユーザ端末UE#1Aとの間のチャネル状態を表すチャネル行列をh=[100 99]、無線基地局eNB#1とユーザ端末UE#1Bとの間のチャネル状態を表すチャネル行列をh=[1 −1]とする。プリコーダm=[1 −1]を用いてプリコーディングする場合、h・m=1<h・m=2となるので、ユーザ端末UE#1Aの受信信号強度は、ユーザ端末UE#1Bの受信信号強度より小さくなる。一方、プリコーダm=[1 1]を用いてプリコーディングする場合、h・m=199>h・m=0となるので、ユーザ端末UE#1Aの受信信号強度は、ユーザ端末UE#1Bの受信信号強度より大きくなる。 Here, the affinity between SIC used for NOMA and MIMO transmission is considered. For example, in the system configuration shown in FIG. 1, the channel matrix representing the channel state between the radio base station eNB # 1 and the user terminal UE # 1A is h 1 = [100 99], the radio base station eNB # 1 and the user terminal Let h 2 = [1 −1] be the channel matrix representing the channel condition with UE # 1 B. When precoding using precoder m 2 = [1 −1] T , h 1 · m 2 = 1 <h 2 · m 2 = 2 holds, and therefore the received signal strength of user terminal UE # 1A is the user terminal It becomes smaller than the received signal strength of UE # 1B. On the other hand, when precoding using precoder m 2 = [1 1] T , h 1 · m 2 = 199> h 2 · m 2 = 0, and therefore the received signal strength of user terminal UE # 1A is the user It becomes larger than the received signal strength of the terminal UE # 1B.

このように、MIMO伝送では、適用されるプリコーダに応じてユーザ端末UE#1の受信する信号強度は変動するので、チャネル状態の優劣を一意に決定することができない。よって、送信パワーの制御だけでは、干渉となる他のユーザ端末UE#1宛ての信号を復号、除去できない恐れがある。すなわち、MIMO伝送では、下りリンク通信チャネルをDegraded BC(Degraded Broadcast Channel)として扱うことができないので、チャネル状態の優劣を一意に決定できず、上述したSICの適用は困難である。   As described above, in MIMO transmission, the signal strength received by the user terminal UE # 1 fluctuates according to the applied precoder, and thus the superiority or inferiority of the channel state can not be uniquely determined. Therefore, there is a possibility that the signal addressed to the other user terminal UE # 1 that causes interference can not be decoded and removed only by the control of the transmission power. That is, in the MIMO transmission, since the downlink communication channel can not be treated as a Degraded Broadcast Channel (BC), the superiority or inferiority of the channel state can not be uniquely determined, and the application of the above SIC is difficult.

上述の問題は、DPC(Dirty Paper Coding)によるプリコーディング(例えば、THP(Tomlinson Harashima Precoding))を適用すれば解消できる。しかしながら、その場合、システム構成は複雑化してしまう。また、DPCによるプリコーディングは、フィードバックされるチャネル状態情報(CSI:Channel State Information)の品質に敏感なので、チャネル推定精度の低下やフィードバック誤りなどの影響を受けて通信品質が低下し易くなるという問題もある。   The above-mentioned problems can be solved by applying precoding by DPC (Dirty Paper Coding) (for example, THP (Tomlinson Harashima Precoding)). However, in that case, the system configuration is complicated. Moreover, since precoding by DPC is sensitive to the quality of channel state information (CSI: Channel State Information) to be fed back, there is a problem that communication quality is likely to be deteriorated due to the deterioration of channel estimation accuracy or feedback error. There is also.

これらの課題に対し、本発明者らは、複数の送受信アンテナを用いるMIMO伝送において下りリンクの通信チャネルをDegraded BCとして扱うことのできるシステム構成に非直交多重(NOMA)を適用すれば、構成を複雑化することなくスループット及びシステム容量を高めることができるのではないかと考えた。下りリンクの通信チャネルをDegraded BCとして扱うことのできるシステム構成としては、例えば、オポチュニスティックビームフォーミング(opportunistic beamforming)の適用されたシステム構成などが考えられる。なお、オポチュニスティックビームフォーミングは、ランダムビームフォーミング(random beamforming)と呼ばれても良い。   To solve these problems, the present inventors apply non-orthogonal multiplexing (NOMA) to a system configuration capable of treating the downlink communication channel as Degraded BC in MIMO transmission using a plurality of transmitting and receiving antennas, We thought that throughput and system capacity could be increased without complication. As a system configuration capable of treating the downlink communication channel as Degraded BC, for example, a system configuration to which opportunistic beamforming is applied can be considered. Opportunistic beamforming may be called random beamforming.

図3は、オポチュニスティックビームフォーミングが適用された無線通信システムの構成例を示す模式図である。図3Aに示す無線通信システムは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの送信ビームB1,B2,B3を生成する無線基地局eNB#3を備えている。無線基地局eNB#3で生成される複数の送信ビームB1,B2,B3は、例えば、互いに直交されている。ただし、受信側において、線形フィルタのIRC(Interference Rejection Combining)受信機などにより送信ビーム間の干渉を除去できるので、完全に直交させなくとも良い。このオポチュニスティックビームフォーミングでは、図3Bに示すように、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース(周波数帯域、時間スロット)を用いて各送信ビームB1,B2,B3が生成される。なお、オポチュニスティックビームフォーミングでは、所定パターンの無線リソースを用いて複数の送信ビームが生成されれば良いので、任意のタイミング(時間スロット)において生成される送信ビーム数は1つでも良い。   FIG. 3 is a schematic view showing a configuration example of a wireless communication system to which opportunistic beamforming is applied. The wireless communication system illustrated in FIG. 3A includes a wireless base station eNB # 3 that generates transmission beams B1, B2, and B3 of a predetermined pattern or a random pattern. The plurality of transmission beams B1, B2, and B3 generated by the radio base station eNB # 3 are, for example, orthogonal to one another. However, since interference between transmission beams can be removed on the reception side by an IR (Interference Rejection Combining) receiver of a linear filter, etc., it is not necessary to make the beams completely orthogonal. In this opportunistic beamforming, as shown in FIG. 3B, transmission beams B1, B2, and B3 are generated using radio resources (frequency bands, time slots) of a predetermined pattern or a random pattern. . Note that in opportunistic beamforming, a plurality of transmission beams may be generated using a predetermined pattern of radio resources, so the number of transmission beams generated at any timing (time slot) may be one.

送信ビームB1,B2,B3のカバレッジエリアには、それぞれ複数のユーザ端末UE#3が配置されている。各ユーザ端末UE#3は、各送信ビームB1,B2,B3で送信されるビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、無線基地局eNB#3にチャネル品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)をフィードバックする。無線基地局eNB#3は、各送信ビームB1,B2,B3で最もCQIの高いユーザ端末UE#3を選択して下りリンクのデータ送信を行う。   A plurality of user terminals UE # 3 are arranged in the coverage areas of the transmission beams B1, B2, and B3, respectively. Each user terminal UE # 3 performs channel estimation based on the beam-specific downlink reference signal transmitted by each of the transmission beams B1, B2, and B3, and transmits the channel quality information (CQI: Channel Quality Indicator) to the radio base station eNB # 3. Feedback). The radio base station eNB # 3 performs downlink data transmission by selecting the user terminal UE # 3 with the highest CQI in each of the transmission beams B1, B2, and B3.

図4は、ユーザ端末の数と、平均スループットとの関係を示すグラフである。オポチュニスティックビームフォーミング(Opp.BF:Opportunistic BeamForming)では、上述のように、任意のパターンで生成される各送信ビームB1,B2,B3のカバレッジエリア内において、CQIの最も高いユーザ端末UE#3を選択して下りリンクのデータ送信を行う。各カバレッジエリア内のユーザ端末UE#3の数が増えるとチャネル品質の良いユーザ端末UE#3の存在確率も高くなるので、図4に示すように、上述したMIMO伝送(Coherent BF:Coherent BeamForming)と遜色のない高スループットを実現できる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of user terminals and the average throughput. In opportunistic beamforming (Opp.BF: Opportunistic BeamForming), as described above, the user terminal UE # 3 with the highest CQI is within the coverage area of each of the transmission beams B1, B2, and B3 generated in an arbitrary pattern. To perform downlink data transmission. When the number of user terminals UE # 3 in each coverage area increases, the existence probability of user terminals UE # 3 with good channel quality also increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the above-mentioned MIMO transmission (Coherent BF: Coherent Beam Forming) It is possible to achieve high throughput comparable to

このオポチュニスティックビームフォーミングでは、例えば、線形フィルタで各送信ビームB1,B2,B3間の干渉を除去することにより、通信チャネルをDegraded BCとして扱うことができるようになる。そのため、SICに対する親和性は高く、非直交多重を適用しても干渉を適切に除去可能である。そこで、本発明では、このオポチュニスティックビームフォーミングに非直交多重を適用する。以下、本発明の各態様について説明する。   In this opportunistic beamforming, for example, the communication channel can be treated as Degraded BC by removing interference between each of the transmission beams B1, B2, and B3 with a linear filter. Therefore, the affinity to SIC is high and interference can be appropriately removed even by applying non-orthogonal multiplexing. Therefore, in the present invention, non-orthogonal multiplexing is applied to this opportunistic beamforming. Hereinafter, each aspect of the present invention will be described.

(第1の態様)
オポチュニスティックビームフォーミングに非直交多重(NOMA)を適用した無線通信方式の第1の態様について説明する。図5は、第1の態様に係る無線通信方式について説明するための模式図である。
(First aspect)
A first aspect of a wireless communication scheme in which non-orthogonal multiplexing (NOMA) is applied to opportunistic beam forming will be described. FIG. 5 is a schematic view for explaining the wireless communication system according to the first aspect.

図5Aに示す無線通信システムは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンのN個の送信ビームBeam#1〜Beam#Nを生成する無線基地局eNB#5を備えている。無線基地局eNB#5で生成されるN個の送信ビームBeam#1〜Beam#Nは、互いに直交されている。この無線通信システムでは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース(周波数帯域、時間スロット)を用いて各送信ビームBeam#1〜Beam#Nが生成される。   The wireless communication system illustrated in FIG. 5A includes a wireless base station eNB # 5 that generates N transmission beams Beam # 1 to Beam # N of a predetermined pattern or a random pattern. The N transmission beams Beam # 1 to Beam # N generated by the radio base station eNB # 5 are orthogonal to one another. In this wireless communication system, transmission beams Beam # 1 to Beam # N are generated using radio resources (frequency bands, time slots) of a predetermined pattern or a random pattern.

送信ビームBeam#1〜Beam#Nのカバレッジエリアには、それぞれ複数のユーザ端末UE#5が配置されている。無線基地局eNB#5は、複数のユーザ端末UE#5に対し、各送信ビームBeam#1〜Beam#Nに固有の下り参照信号(CSI−RS(Channel State Information Reference Signal)、DM−RS(DeModulation Reference Signal)など)を送信する。図6は、無線基地局から送信される下り参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図であり、4個の送信ビームBeam#1〜Beam#4が同時に生成される場合を示している。図6に示すように、各送信ビームに固有の下り参照信号は、例えば、各リソースブロック(RB)のPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)領域に多重される。各送信ビーム内の複数のユーザ端末UE#5宛ての参照信号の多重方法としては、従来の非直交アクセス多重に適した参照信号の多重方法を適用すれば良い。   A plurality of user terminals UE # 5 are arranged in the coverage areas of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, respectively. The radio base station eNB # 5 is a downlink reference signal (CSI-RS (Channel State Information Reference Signal), DM-RS (CSI-RS) specific to each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N for a plurality of user terminals UE # 5. Send DeModulation Reference Signal) etc.). FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the radio resource configuration of the downlink reference signal transmitted from the radio base station, and shows the case where four transmission beams Beam # 1 to Beam # 4 are generated simultaneously. As shown in FIG. 6, the downlink reference signal specific to each transmission beam is multiplexed, for example, in a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) region of each resource block (RB). As a method of multiplexing reference signals addressed to a plurality of user terminals UE # 5 in each transmission beam, a method of multiplexing reference signals suitable for conventional non-orthogonal access multiplexing may be applied.

各ユーザ端末UE#5は、各送信ビームBeam#1〜Beam#Nで送信されるビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、無線基地局eNB#5にチャネル品質情報(CQI)をフィードバックする。無線基地局eNB#5は、フィードバックされたCQIに基づいて、各送信ビームBeam#1〜Beam#Nに非直交多重される複数のユーザ端末UE#5のセットを決定する。なお、各ユーザ端末UE#5からフィードバックされる情報は、チャネル品質情報(CQI)に限定されない。少なくとも、チャネル状態を示すチャネル状態情報(CSI)がフィードバックされれば良い。   Each user terminal UE # 5 performs channel estimation based on the beam-specific downlink reference signal transmitted by each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, and transmits channel quality information (CQI) to the radio base station eNB # 5. give feedback. The radio base station eNB # 5 determines a set of multiple user terminals UE # 5 to be non-orthogonally multiplexed to each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N based on the fed back CQI. In addition, the information fed back from each user terminal UE # 5 is not limited to channel quality information (CQI). At least, channel state information (CSI) indicating a channel state may be fed back.

非直交多重される複数のユーザ端末UE#5のセットは、総和レートなどのユーザ端末選択用の指標値が最大化されるように、任意のスケジューリングメトリックに基づいて決定される。例えば、任意の周波数ブロックbでは、ユーザkのSICによってhi,b/Ni,b<hk,b/Nk,bを満たす全てのユーザiの干渉を除去できるので、ユーザkのスループットR(sic)(k)は下記式(1)で表される。

Figure 0006523377
A set of user terminals UE # 5 to be non-orthogonally multiplexed is determined based on an arbitrary scheduling metric such that an index value for user terminal selection such as a sum rate is maximized. For example, in an arbitrary frequency block b, since the interference of all users i satisfying h i, b / N i, b <h k, b / N k, b can be eliminated by the SIC of user k, the throughput of user k R (sic) (k) is represented by the following formula (1).
Figure 0006523377

ワーストユーザスループット(最小スループット)を最大化するスケジューリングを行う場合、下記式(2),(3)で表される最適電力の割り当て問題を解決することで、非直交多重される複数のユーザ端末UE#5のセットを決定できる。Kは、ユーザ端末数の総数を示し、Bは、送信ビームの総数を示し、Pは、送信電力の合計値を示す。

Figure 0006523377
Figure 0006523377
When scheduling is performed to maximize the worst user throughput (minimum throughput), a plurality of user terminals UE non-orthogonally multiplexed are solved by solving the optimal power allocation problem represented by the following equations (2) and (3) You can decide the set of # 5. K indicates the total number of user terminals, B indicates the total number of transmission beams, and P indicates the total value of transmission power.
Figure 0006523377
Figure 0006523377

各送信ビームBeam#1〜Beam#Nに非直交多重される複数のユーザ端末UE#5のセットが決定されると、無線基地局eNB#5は、送信ビームBeam#1〜Beam#Nのそれぞれに、対応するユーザ端末UE#5宛ての下りリンク信号を重畳符号化により非直交多重する。すなわち、複数のユーザ端末UE#5宛ての信号を、送信パワーを変えて同じ無線リソース(周波数帯域、時間スロット)に多重する。また、各ユーザ端末#5に対し、SICによる干渉除去の際に必要となる他のユーザ端末#5の情報を通知する。   When a set of a plurality of user terminals UE # 5 to be non-orthogonally multiplexed into transmission beams Beam # 1 to Beam # N is determined, the radio base station eNB # 5 transmits each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N. Then, the downlink signal addressed to the corresponding user terminal UE # 5 is non-orthogonally multiplexed by superposition coding. That is, the signals addressed to a plurality of user terminals UE # 5 are multiplexed in the same radio resource (frequency band, time slot) while changing the transmission power. Further, information on other user terminals # 5 necessary for interference removal by SIC is notified to each user terminal # 5.

図5Bに示すように、一部の周波数帯域f1には、各送信ビームBeam#1〜Beam#Nの複数のユーザ端末UE#5のセットに対応する下りリンク信号が非直交多重される。例えば、図5Bでは、送信ビームBeam#1の周波数帯域f1にユーザ端末UE#5A,UE#5B,UE#5C宛ての下りリンク信号が非直交多重されている。また、送信ビームBeam#Nの周波数帯域f1にユーザ端末UE#5H,UE#5I,UE#5J宛ての下りリンク信号が非直交多重されている。   As shown to FIG. 5B, the downlink signal corresponding to the set of several user terminal UE # 5 of each transmission beam Beam # 1-Beam # N is non-orthogonally multiplexed by the one part frequency band f1. For example, in FIG. 5B, downlink signals addressed to user terminals UE # 5A, UE # 5B, and UE # 5C are non-orthogonally multiplexed in frequency band f1 of transmission beam Beam # 1. Further, downlink signals addressed to user terminals UE # 5H, UE # 5I, and UE # 5J are non-orthogonally multiplexed in frequency band f1 of transmission beam Beam # N.

なお、各送信ビームBeam#1〜Beam#Nの周波数帯域f2には、他の信号(下りリンク信号又は上りリンク信号)が多重されている。このように、図5Bでは、周波数帯域f1,f2による直交多重と、非直交多重とを組み合わせた無線リソース構成(直交/非直交ハイブリッドマルチアクセス)を示しているが、全周波数帯域において非直交多重のみが適用されても良い。   In the frequency band f2 of each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, another signal (downlink signal or uplink signal) is multiplexed. Thus, FIG. 5B shows a radio resource configuration (orthogonal / non-orthogonal hybrid multiple access) combining orthogonal multiplexing by frequency bands f1 and f2 and non-orthogonal multiplexing, but non-orthogonal multiplexing in all frequency bands Only may be applied.

各送信ビームBeam#1〜Beam#Nにおいて、非直交多重される信号の送信パワーは、フィードバックされたCQI(又はCSI)に基づいて決定される。例えば、無線基地局eNB#5は、図5Bに示すように、送信ビームBeam#1において受信SINRが最も大きい(パスロスが最も小さい)ユーザ端末UE#5Aの送信パワーを最小とし、受信SINRが最も小さい(パスロスが最も大きい)ユーザ端末UE#5Cの送信パワーを最大とする。また、無線基地局eNB#5は、送信ビームBeam#Nにおいて受信SINRが最も大きい(パスロスが最も小さい)ユーザ端末UE#5H,の送信パワーを最小とし、受信SINRが最も小さい(パスロスが最も大きい)ユーザ端末UE#5Jの送信パワーを最大とする。   In each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, the transmission power of the signal to be non-orthogonally multiplexed is determined based on the feedback CQI (or CSI). For example, as shown in FIG. 5B, the radio base station eNB # 5 minimizes the transmission power of the user terminal UE # 5A having the largest received SINR (the smallest path loss) in the transmission beam Beam # 1, and the received SINR is the largest. The transmission power of the small (largest path loss) user terminal UE # 5C is maximized. Also, the radio base station eNB # 5 minimizes the transmission power of the user terminal UE # 5H with the largest received SINR (the smallest path loss) in the transmission beam Beam # N, and the smallest received SINR (the largest path loss). ) The transmission power of the user terminal UE # 5J is maximized.

図7は、非直交多重で送信された下りリンク信号が各ユーザ端末で受信される様子を説明するための模式図である。図7において、ユーザ端末UE#7Bの受信SINRは、ユーザ端末UE#7Aの受信SINRより小さくなっている。または、無線基地局eNB#7とユーザ端末UE#7Bとの間のパスロスは、無線基地局eNB#7とユーザ端末UE#7Aとの間のパスロスより大きくなっている。このため、無線基地局eNB#7は、受信SINRが大きい(パスロスが小さい)ユーザ端末UE#7Aの送信パワーを、受信SINRが小さい(パスロスが大きい)ユーザ端末UE#7Bの送信パワーより小さく設定している。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining how downlink signals transmitted by non-orthogonal multiplexing are received by each user terminal. In FIG. 7, the reception SINR of the user terminal UE # 7B is smaller than the reception SINR of the user terminal UE # 7A. Alternatively, the path loss between the radio base station eNB # 7 and the user terminal UE # 7B is larger than the path loss between the radio base station eNB # 7 and the user terminal UE # 7A. Therefore, the radio base station eNB # 7 sets the transmission power of the user terminal UE # 7A having a large reception SINR (small path loss) smaller than the transmission power of the user terminal UE # 7B having a small reception SINR (large path loss) doing.

ユーザ端末UE#7Bの在圏位置では、ユーザ端末UE#7A宛ての信号は十分に弱くなる。よって、ユーザ端末UE#7Bは、ユーザ端末UE#7A宛ての信号による干渉を受けずに自端末宛ての信号を復号できる。一方、ユーザ端末UE#7Aの在圏位置において、ユーザ端末UE#7B宛ての信号は強い。そのため、ユーザ端末UE#7Aは、自端末宛ての信号に加え、ユーザ端末UE#7B宛ての信号を受信する。   At the location where the user terminal UE # 7B is located, the signal addressed to the user terminal UE # 7A is sufficiently weak. Therefore, user terminal UE # 7B can decode the signal addressed to an own terminal, without receiving interference by the signal addressed to user terminal UE # 7A. On the other hand, at the located position of the user terminal UE # 7A, the signal addressed to the user terminal UE # 7B is strong. Therefore, user terminal UE # 7A receives the signal addressed to user terminal UE # 7B in addition to the signal addressed to the own terminal.

ユーザ端末UE#7A,UE#7B宛ての信号は、それぞれ識別できる態様で多重されている。このため、ユーザ端末UE#7Aは、ユーザ端末UE#7B宛ての信号をSICにより除去して自端末宛ての信号を分離する。その結果、ユーザ端末UE#7Aは、自端末宛ての信号を復号できる。ユーザ端末UE#7C,UE#7Dについても同様である。すなわち、ユーザ端末UE#7Dは、ユーザ端末UE#7C宛ての信号による干渉が小さいとみなして自端末宛ての信号を復号する。一方、ユーザ端末UE#7Cは、ユーザ端末UE#7D宛ての信号をSICにより除去して自端末宛ての信号を分離し、復号する。   Signals directed to user terminals UE # 7A and UE # 7B are multiplexed in such a manner that they can be identified. Therefore, the user terminal UE # 7A removes the signal addressed to the user terminal UE # 7B by SIC and separates the signal addressed to the own terminal. As a result, the user terminal UE # 7A can decode the signal addressed to the own terminal. The same applies to the user terminals UE # 7C and UE # 7D. That is, user terminal UE # 7D deems that the interference due to the signal addressed to user terminal UE # 7C is small, and decodes the signal addressed to itself. On the other hand, user terminal UE # 7C removes the signal addressed to user terminal UE # 7D by SIC, separates the signal addressed to the own terminal, and decodes it.

上述のSICは、自端末より伝送路の状態が悪い(受信SINRが小さい、又はパスロスが大きい)ユーザ端末UE宛ての信号除去に適用される。自端末より伝送路の状態が悪いユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より高パワーで送信されるので、自端末において正しく復号できる。よって、このようなユーザ端末UE宛ての信号による干渉は、SICにより適切に除去される。一方、自端末より伝送路の状態が良いユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より低パワーで送信されるので、干渉は無視できる。   The above-described SIC is applied to signal removal addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is worse (the received SINR is smaller or the path loss is larger) than the own terminal. The signal addressed to the user terminal UE whose transmission path status is worse than that of the own terminal is transmitted with higher power than the signal addressed to the own terminal, so that the own terminal can correctly decode. Therefore, such interference due to the signal for the user terminal UE is appropriately removed by the SIC. On the other hand, since the signal addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is better than the own terminal is transmitted with lower power than the signal addressed to the own terminal, the interference can be ignored.

このように構成された本態様の無線通信方式において、送信信号ベクトルxは下記式(4)で表される。Bは送信ビームの総数を示し、mはb番目の送信ビームのビームベクトル(プリコーダ)を示し、Pb,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末への送信電力(送信パワー)を示し、sb,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末への信号を示す。

Figure 0006523377
In the wireless communication system of this aspect configured as described above, the transmission signal vector x is represented by the following equation (4). B indicates the total number of transmission beams, m b indicates the beam vector (precoder) of the b-th transmission beam, and P b, u indicates the transmission to the u-th user terminal that is superposition coded on the b-th transmission beam Power (transmission power) is shown, and s b, u is a signal to the u-th user terminal which is superimposed and encoded on the b-th transmission beam.
Figure 0006523377

また、下記式(5)が成り立つ。Pb´はb番目の送信ビームの送信電力を示し、Pは全ての送信ビームの送信電力の合計値を示す。

Figure 0006523377
Further, the following equation (5) holds. P b ′ indicates the transmission power of the b-th transmission beam, and P indicates the sum of transmission powers of all the transmission beams.
Figure 0006523377

また、b番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末の受信信号ベクトルyb,uは、下記式(6)で表される。Hb,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末のチャネル行列を示し、wb,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末への雑音干渉ベクトルを示す。

Figure 0006523377
Further, the reception signal vector y b, u of the u-th user terminal which is superposition-coded on the b-th transmission beam is expressed by the following equation (6). H b, u denotes the channel matrix of the u-th user terminal superimposed and encoded in the b-th transmit beam, and w b, u denotes the u-th user terminal superimposed and encoded in the b-th transmit beam Indicates a noise interference vector.
Figure 0006523377

送信ビーム間の干渉は、SICではなく受信線形フィルタリングで抑圧できる。これを考慮すると、b番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末のフィルタリング後の受信信号ベクトルy~b,uは、下記式(7)で表される。v b,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末の受信フィルタベクトルを示す。

Figure 0006523377
Interference between transmit beams can be suppressed by receive linear filtering instead of SIC. Taking this into consideration, the received signal vector y ̃b, u after filtering of the u-th user terminal that has been convolutionally encoded into the b-th transmission beam is expressed by the following equation (7). v H b, u denotes a reception filter vector of the u-th user terminal which is superposition coded on the b-th transmission beam.
Figure 0006523377

下記式(8)は上記式(7)の等価チャネル表現である。w~b,uはb番目の送信ビームに重畳符号化されたu番目のユーザ端末への電力雑音を示す。gb,uは、下記式(9)で表される。

Figure 0006523377
Figure 0006523377
The following equation (8) is an equivalent channel expression of the above equation (7). w b b, u denote power noise to the u-th user terminal which is superposition coded on the b-th transmission beam. g b, u is represented by the following formula (9).
Figure 0006523377
Figure 0006523377

上記式(8)により、下りリンクの通信チャネルをDegraded BCとみなせることが分かる。よって、本態様の無線通信方式では、各送信ビーム内での干渉を、受信SICで適切に抑制できる。  It can be understood from the above equation (8) that the downlink communication channel can be regarded as Degraded BC. Therefore, in the wireless communication system of this aspect, interference in each transmission beam can be appropriately suppressed by the reception SIC.

本実施の形態の無線通信方式では、上述のように、MU−MIMO伝送に対してNOMAが適用されるが、他の伝送方式もサポートされている。図8は、本実施の形態の無線通信方式でサポートされる伝送方式の例を示す模式図である。図8Aは、SU−MIMO伝送の例を示し、図8Bは、送信ダイバーシティの例を示している。無線通信システムに図8AのSU−MIMO伝送をサポートさせることで、ピークレートを高めることができる。また、プリコーディングゲインの小さい適用環境などにおいては、図8Bの送信ダイバーシティが有効である。   In the radio communication system according to the present embodiment, as described above, NOMA is applied to MU-MIMO transmission, but other transmission systems are also supported. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a transmission scheme supported by the wireless communication scheme of this embodiment. FIG. 8A shows an example of SU-MIMO transmission, and FIG. 8B shows an example of transmit diversity. Peak rates can be increased by having the wireless communication system support the SU-MIMO transmission of FIG. 8A. In addition, in an application environment where the precoding gain is small, the transmission diversity in FIG. 8B is effective.

図9は、無線基地局から送信される復調用参照信号(DM−RS)の無線リソース構成の例を示す模式図である。図9A〜図9Dにおいて、横軸は無線リソース(時間、周波数)を表し、縦軸は送信電力を表す。図9Aに示すように、1本の送信アンテナによる送信ビームにNOMAが適用される場合には、各ユーザ端末UE#9宛ての信号は、同じ無線リソースにおいて異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、各ユーザ端末UE#9に共通のDM−RSを用いることができる。また、図9Bに示すように、複数の送信アンテナ(ここでは、2本の送信アンテナTX1,TX2)による送信ビームを用いるSU−MIMO伝送においては、ユーザ端末UE#9A宛ての複数(2つ)の情報データ系列(レイヤ)が同じ無線リソースに多重される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、レイヤ間で直交するDM−RSを用いることができる。   FIG. 9 is a schematic view showing an example of a radio resource configuration of a demodulation reference signal (DM-RS) transmitted from the radio base station. 9A to 9D, the horizontal axis represents radio resources (time, frequency), and the vertical axis represents transmission power. As shown to FIG. 9A, when NOMA is applied to the transmission beam by one transmission antenna, the signal addressed to each user terminal UE # 9 is transmitted by different power in the same radio | wireless resource. In this case, for example, a DM-RS common to each user terminal UE # 9 can be used as a reference signal for demodulation. Further, as shown in FIG. 9B, in SU-MIMO transmission using transmission beams by a plurality of transmission antennas (here, two transmission antennas TX1 and TX2), a plurality (two) addressed to user terminal UE # 9A Information data sequences (layers) are multiplexed to the same radio resource. In this case, for example, DM-RSs orthogonal to one another can be used as reference signals for demodulation.

一方、図9Cに示すように、複数の送信アンテナ(ここでは、2本の送信アンテナTX1,TX2)による送信ビームを用いるSU−MIMO伝送にNOMAが適用される場合には、各ユーザ端末UE#9宛ての複数(2つ)の情報データ系列(レイヤ)が同じ無線リソースに多重される。ここで、ユーザ端末UE#9宛ての信号は、異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、同一レイヤ内のユーザ端末に共通し、レイヤ間では直交するDM−RSを用いることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 9C, when NOMA is applied to SU-MIMO transmission using transmission beams from a plurality of transmission antennas (here, two transmission antennas TX1 and TX2), each user terminal UE # A plurality of (two) information data sequences (layers) addressed to 9 are multiplexed to the same radio resource. Here, the signal addressed to the user terminal UE # 9 is transmitted with different powers. In this case, as the reference signal for demodulation, for example, DM-RSs that are common to user terminals in the same layer and are orthogonal between layers can be used.

さらに、図9Dに示すように、複数の送信アンテナ(ここでは、2本の送信アンテナTX1,TX2)による送信ビームを用いるMU−MIMO伝送にNOMAが適用される場合には、各ユーザ端末UE#9宛ての信号が同じ無線リソースに多重される。同一の送信ビーム内においては、各ユーザ端末#9宛ての信号が異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、同一送信ビーム内のユーザ端末UE#9に共通し、送信ビーム間では直交するDM−RSを用いることができる。このようにユーザ端末間で共通のDM−RS構成が適用される場合には、各ユーザ端末宛ての送信電力の比が通知される。なお、ここでは、ユーザ端末間で共通のDM−RS構成が適用される場合を示したが、ユーザ端末毎に個別のDM−RSを送信する構成としても良い。   Furthermore, as shown in FIG. 9D, when NOMA is applied to MU-MIMO transmission using transmission beams by a plurality of transmission antennas (here, two transmission antennas TX1 and TX2), each user terminal UE # Signals addressed to 9 are multiplexed to the same radio resource. In the same transmission beam, signals addressed to each user terminal # 9 are transmitted at different powers. In this case, as the reference signal for demodulation, for example, DM-RSs that are common to the user terminals UE # 9 in the same transmission beam and are orthogonal between the transmission beams can be used. As described above, when the common DM-RS configuration is applied between user terminals, the ratio of transmission power for each user terminal is notified. In addition, although the case where common DM-RS structure was applied between user terminals was shown here, it is good also as a structure which transmits separate DM-RS for every user terminal.

本態様の無線通信方式の制御フローを説明する。図10は、無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。無線基地局eNBは、まず、データ送信に用いる送信ビームのビームベクトル(プリコーダ)を決定する(ステップST11)。例えば、2本の送信アンテナを用いる場合には、直交する2個のビームベクトルをランダムに生成する。そして、各ビームベクトルでプリコーディングされた送信ビームを用いて、各送信ビームに固有の下り参照信号をユーザ端末UEに送信する(ステップST12)。   The control flow of the wireless communication system of this aspect will be described. FIG. 10 is a flow chart showing a control flow on the radio base station side. The radio base station eNB first determines a beam vector (precoder) of a transmission beam used for data transmission (step ST11). For example, when using two transmit antennas, two orthogonal beam vectors are randomly generated. Then, a downlink reference signal specific to each transmission beam is transmitted to the user terminal UE using the transmission beam precoded with each beam vector (step ST12).

次に、無線基地局eNBは、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいてCQIをフィードバックするように全てのユーザ端末UEに要求する(ステップST13)。例えば、無線基地局eNBは、CQI(SINRに相当)のみをフィードバックするようユーザ端末UEに指示する。この場合、フィードバックに係るオーバヘッドを低減できる。ただし、フィードバックされる情報は、CQIに限定されない。少なくとも、チャネル状態を示すCSIがフィードバックされれば良い。なお、このフィードバックでは、他セル(他の無線基地局eNB)からの干渉が考慮される。   Next, the radio base station eNB requests all user terminals UE to feed back CQI based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam (step ST13). For example, the radio base station eNB instructs the user terminal UE to feed back only the CQI (corresponding to SINR). In this case, overhead associated with feedback can be reduced. However, the information to be fed back is not limited to CQI. At least CSI indicating a channel state may be fed back. In addition, in this feedback, the interference from another cell (another radio base station eNB) is considered.

ユーザ端末UEからCQIをフィードバックされると、無線基地局eNBは、フィードバックされたCQIに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末UEを決定する(ステップST14)。すなわち、無線基地局eNBは、周波数スケジューリングの対象となるユーザ端末UEを選択し、非直交多重の対象となるユーザ端末UEを決定する。非直交多重の対象となるユーザ端末UEの決定は、例えば、上述したスケジューリングメトリックに基づいて行われる。   When CQI is fed back from the user terminal UE, the radio base station eNB performs scheduling of each transmission beam based on the fed back CQI, and determines the user terminal UE to perform non-orthogonal multiplexing (step ST14). That is, the radio base station eNB selects a user terminal UE to be subjected to frequency scheduling, and determines a user terminal UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing. The determination of the user terminal UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing is performed, for example, based on the above-described scheduling metric.

その後、無線基地局eNBは、スケジューリング情報及び非直交多重するユーザ端末の情報に基づき送信信号を生成し、各送信ビームに非直交多重して送信する(ステップST15)。また、無線基地局eNBは、各ユーザ端末UEに対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末UEの情報を通知する(ステップST16)。この通知は、例えば、ハイヤレイヤシグナリング(RRCシグナリングなど)、PDCCHの制御情報によるシグナリングなどを用いて行われる。   Thereafter, the radio base station eNB generates a transmission signal based on the scheduling information and the information of the user terminal to be non-orthogonally multiplexed, and non-orthogonally multiplexes each transmission beam and transmits (S15). In addition, the radio base station eNB notifies each user terminal UE of information of another user terminal UE to be non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam (step ST16). This notification is performed, for example, using higher layer signaling (such as RRC signaling), signaling based on control information of PDCCH, or the like.

図11は、ユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。ユーザ端末UEは、各送信ビームで送信された下り参照信号を受信し(ステップST21)、CQIを算出して無線基地局eNBにフィードバックする(ステップST22)。なお、フィードバックされる情報は、チャネル状態を示すCSIであれば良い。   FIG. 11 is a flowchart showing the control flow on the user terminal side. The user terminal UE receives the downlink reference signal transmitted by each transmission beam (step ST21), calculates CQI, and feeds it back to the radio base station eNB (step ST22). The information to be fed back may be CSI indicating a channel state.

その後、ユーザ端末UEは、無線基地局eNBから送信される送信信号を制御情報と共に受信し(ステップST23)、自端末宛ての情報と、自端末と同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末UE宛ての情報とを取得する(ステップST24)。また、ユーザ端末UEは、チャネル推定により自端末のCSI情報を推定する(ステップST25)。ユーザ端末UEは、通知された他のユーザ端末UEの参照信号に基づいて他のユーザ端末UEのCSI情報を推定する(ステップST25)。   Thereafter, the user terminal UE receives the transmission signal transmitted from the radio base station eNB together with the control information (step ST23), and the information directed to the own terminal and another user to be non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam as the own terminal The information addressed to the terminal UE is acquired (step ST24). Also, the user terminal UE estimates CSI information of its own terminal by channel estimation (step ST25). The user terminal UE estimates CSI information of the other user terminal UE based on the notified reference signal of the other user terminal UE (step ST25).

その後、ユーザ端末UEは、MMSE、IRCなどの線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去する(ステップST26)。例えば、2本の受信アンテナを用いる構成では、線形フィルタのIRC受信機又はMMSE受信機を用いて送信ビーム間の干渉を除去する。次に、同じ送信ビームに非直交多重された他のユーザ端末宛ての信号による干渉をSICにより除去する(ステップST27)。ここで、SICは、自端末より伝送路の状態が悪い(受信SINRが小さい、又はパスロスが大きい)ユーザ端末UE宛ての信号除去に適用される。自端末より伝送路の状態が悪いユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より高パワーで送信されるので、自端末において正しく復号できる。よって、このようなユーザ端末UE宛ての信号による干渉は、SICにより適切に除去される。一方、自端末より伝送路の状態が良い(受信SINRが大きい、又はパスロスが小さい)ユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より低パワーで送信されるので、干渉は無視できる。他のユーザ端末UE宛ての信号による干渉を除去した後には、自端末宛てのユーザデータを復調する(ステップST28)。   Thereafter, the user terminal UE removes interference between transmission beams using linear filters such as MMSE and IRC (step ST26). For example, in a configuration using two receive antennas, an IRC receiver or an MMSE receiver with a linear filter is used to remove interference between the transmit beams. Next, the interference due to the signal for another user terminal non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam is eliminated by SIC (step ST27). Here, SIC is applied to signal removal addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is worse (the received SINR is smaller or the path loss is larger) than the own terminal. The signal addressed to the user terminal UE whose transmission path status is worse than that of the own terminal is transmitted with higher power than the signal addressed to the own terminal, so that the own terminal can correctly decode. Therefore, such interference due to the signal for the user terminal UE is appropriately removed by the SIC. On the other hand, since the signal addressed to the user terminal UE whose transmission path is better than the own terminal (the reception SINR is large or the path loss is smaller) is transmitted with lower power than the signal addressed to the own terminal, interference can be ignored. After removing the interference due to the signal for another user terminal UE, the user data for the own terminal is demodulated (step ST28).

このように、本態様に係る無線通信方式では、MIMO伝送と同等のシステム特性を実現できるオポチュニスティックビームフォーミングに対して非直交多重を適用するので、スループット及びシステム容量をさらに高めることができる。   As described above, in the wireless communication system according to this aspect, non-orthogonal multiplexing is applied to opportunistic beamforming capable of achieving system characteristics equivalent to MIMO transmission, so that throughput and system capacity can be further enhanced.

(第2の態様)
本態様では、オポチュニスティックビームフォーミングに非直交多重(NOMA)を適用した無線通信方式の第2の態様について説明する。なお、本態様の多くの部分は第1の態様と共通している。よって、本態様では、主に相違点について説明する。
(Second aspect)
In this aspect, a second aspect of a wireless communication system in which non-orthogonal multiplexing (NOMA) is applied to opportunistic beam forming will be described. Note that many parts of this aspect are common to the first aspect. Therefore, in this aspect, differences are mainly described.

本態様に係る無線通信方式では、粗いチャネル状態情報をフィードバックする第1ステージと、精度の高いチャネル状態情報をフィードバックする第2ステージとを用いる。図12は、無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。無線基地局eNBは、まず、データ送信に用いる送信ビームのビームベクトル(プリコーダ)を決定する(ステップST31)。そして、各ビームベクトルでプリコーディングされた送信ビームを用いて、各送信ビームに固有の下り参照信号をユーザ端末UEに送信する(ステップST32)。   The wireless communication system according to this aspect uses a first stage that feeds back coarse channel state information and a second stage that feeds back accurate channel state information. FIG. 12 is a flow chart showing a control flow on the radio base station side. The radio base station eNB first determines a beam vector (precoder) of a transmission beam used for data transmission (step ST31). Then, a downlink reference signal specific to each transmission beam is transmitted to the user terminal UE using the transmission beam precoded with each beam vector (step ST32).

次に、無線基地局eNBは、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいて粗いCSI(Coarse CSI)をフィードバックするように全てのユーザ端末UEに要求する(ステップST33)。すなわち、無線基地局eNBは、チャネル推定結果を少ないビット数で量子化したCSIをユーザ端末UEにフィードバックさせる。粗いCSIとしては、例えば、CQI(SINRに相当)を用いることができる。フィードバックされる粗いCSIは、少ないビット数で量子化されているので、オーバヘッドを低減できる。なお、このフィードバックでは、他セル(他の無線基地局eNB)からの干渉が考慮される。   Next, the radio base station eNB requests all user terminals UE to feed back coarse CSI (Coarse CSI) based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam (step ST33). That is, the radio base station eNB feeds back CSI obtained by quantizing the channel estimation result with a small number of bits to the user terminal UE. As coarse CSI, for example, CQI (corresponding to SINR) can be used. The coarse CSI fed back is quantized with a small number of bits, so overhead can be reduced. In addition, in this feedback, the interference from another cell (another radio base station eNB) is considered.

その後、無線基地局eNBは、精度の高いCSIをフィードバックさせる複数のユーザ端末UEを選択する(ステップST34)。この選択は、ユーザ端末UEからフィードバックされた粗いCSIに基づいて行われる。具体的には、各送信ビームにおいて非直交多重の対象となり得る複数のユーザ端末UEを選択する。粗いCSIのフィードバックを要求するステップ(ステップST33)と、精度の高いCSIをフィードバックさせる複数のユーザ端末UEを選択するステップ(ステップST34)とで、本態様に係る無線通信方式の第1ステージ(無線基地局側)が構成されている。   After that, the radio base station eNB selects a plurality of user terminals UE to which CSI with high accuracy is to be fed back (step ST34). This selection is made based on the coarse CSI fed back from the user terminal UE. Specifically, a plurality of user terminals UE that can be targets of non-orthogonal multiplexing in each transmission beam are selected. In the step of requesting coarse CSI feedback (step ST33) and the step of selecting a plurality of user terminals UE to which accurate CSI is fed back (step ST34), the first stage of the wireless communication scheme according to this aspect (wireless Base station side is configured.

第1ステージが終了すると、無線基地局eNBは、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいて精度の高いCSI(Fine CSI)をフィードバックするように、上述のステップで選択されたユーザ端末UEに要求する(ステップST35)。すなわち、無線基地局eNBは、粗いCSIより多いビット数で量子化したCSIをユーザ端末UEにフィードバックさせる。精度の高いCSIとしては、例えば、多くのビット数で量子化されたSINRなどを用いることができる。   When the first stage is finished, the radio base station eNB uses the user terminal UE selected in the above step to feed back a high-precision CSI (Fine CSI) based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam. Request (step ST35). That is, the radio base station eNB feeds back the CSI quantized by the number of bits larger than the coarse CSI to the user terminal UE. For example, SINR quantized with many bits can be used as CSI with high accuracy.

次に、無線基地局eNBは、フィードバックされた精度の高いCSIに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末UEを決定する(ステップST36)。すなわち、無線基地局eNBは、精度の高いCSIに基づいて、周波数スケジューリングの対象となるユーザ端末UEを選択し、非直交多重の対象となるユーザ端末UEを決定する。非直交多重の対象となるユーザ端末UEの決定は、例えば、上述したスケジューリングメトリックに基づいて行われる。ここでは、精度の高いCSIに基づいてスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末UEを決定するので、通信品質を十分に高めることができる。精度の高いCSIのフィードバックを要求するステップ(ステップST35)と、スケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末UEを決定するステップ(ステップST36)とで、本態様に係る無線通信方式の第2ステージ(無線基地局側)が構成される。   Next, the radio base station eNB performs scheduling of each transmission beam based on the highly accurate CSI that is fed back, and determines a user terminal UE to perform non-orthogonal multiplexing (step ST36). That is, the radio base station eNB selects a user terminal UE to be subjected to frequency scheduling based on high accuracy CSI, and determines a user terminal UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing. The determination of the user terminal UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing is performed, for example, based on the above-described scheduling metric. Here, since scheduling is performed based on high-precision CSI to determine non-orthogonal multiplexing user terminals UE, communication quality can be sufficiently improved. In the step of requesting CSI feedback with high accuracy (step ST35) and the step of performing scheduling to determine non-orthogonal multiplexing user terminals UE (step ST36), the second stage of the wireless communication scheme according to this aspect The radio base station side is configured.

その後、無線基地局eNBは、スケジューリング情報及び非直交多重するユーザ端末の情報に基づき送信信号を生成し、各送信ビームに非直交多重して送信する(ステップST37)。また、無線基地局eNBは、各ユーザ端末UEに対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末UEの情報を通知する(ステップST38)。この通知は、例えば、ハイヤレイヤシグナリング(RRCシグナリングなど)、PDCCHの制御情報によるシグナリングなどを用いて行われる。例えば、ハイヤレイヤシグナリング(RRC)またはPDCCHの制御情報によるシグナリングなどを用いて行われる。   After that, the radio base station eNB generates a transmission signal based on the scheduling information and the information of the user terminal to be non-orthogonally multiplexed, and non-orthogonally multiplexes each transmission beam and transmits it (step ST37). Also, the radio base station eNB notifies each user terminal UE of information of another user terminal UE to be non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam (step ST38). This notification is performed, for example, using higher layer signaling (such as RRC signaling), signaling based on control information of PDCCH, or the like. For example, it is performed using signaling by higher layer signaling (RRC) or control information of PDCCH.

図13は、ユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。ユーザ端末UEは、各送信ビームで送信された下り参照信号を受信し(ステップST41)、粗いCSIを算出して無線基地局eNBにフィードバックする(ステップST42)。すなわち、ユーザ端末UEは、チャネル推定結果を少ないビット数で量子化したCSIを無線基地局eNBにフィードバックする。このステップ(ステップST42)により、本態様に係る無線通信方式の第1ステージ(ユーザ端末側)が構成されている。   FIG. 13 is a flowchart showing the control flow on the user terminal side. The user terminal UE receives the downlink reference signal transmitted by each transmission beam (step ST41), calculates coarse CSI, and feeds it back to the radio base station eNB (step ST42). That is, the user terminal UE feeds back CSI obtained by quantizing the channel estimation result with a small number of bits to the radio base station eNB. By this step (step ST42), the first stage (user terminal side) of the wireless communication system according to this aspect is configured.

その後、無線基地局eNBから精度の高いCSIのフィードバック要求があると、ユーザ端末UEは、精度の高いCSIを無線基地局eNBにフィードバックする(ステップST43)。すなわち、ユーザ端末UEは、粗いCSIより多いビット数で量子化したCSIを無線基地局eNBにフィードバックする。このステップ(ステップST43)により本態様に係る無線通信方式の第2ステージ(ユーザ端末側)が構成されている。   After that, when there is a request for feedback of CSI with high accuracy from the radio base station eNB, the user terminal UE feeds back CSI with high accuracy to the radio base station eNB (step ST43). That is, the user terminal UE feeds back the CSI quantized by the number of bits larger than the coarse CSI to the radio base station eNB. The second stage (user terminal side) of the wireless communication system according to this aspect is configured by this step (step ST43).

その後、ユーザ端末UEは、無線基地局eNBから送信される送信信号を制御情報と共に受信し(ステップST44)、自端末宛ての情報と、自端末と同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末UE宛ての情報とを取得する(ステップST45)。また、ユーザ端末UEは、チャネル推定により自端末のCSI情報を推定する(ステップST46)。なお、ユーザ端末UEは、通知された他のユーザ端末UEの参照信号に基づいて他のユーザ端末UEのCSI情報を推定する(ステップST46)。   Thereafter, the user terminal UE receives the transmission signal transmitted from the radio base station eNB together with the control information (step ST44), and the information directed to the own terminal and another user to be non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam as the own terminal The information addressed to the terminal UE is acquired (step ST45). Also, the user terminal UE estimates CSI information of its own terminal by channel estimation (step ST46). The user terminal UE estimates CSI information of the other user terminal UE based on the notified reference signal of the other user terminal UE (step ST46).

その後、ユーザ端末UEは、MMSE、IRCなどの線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去する(ステップST47)。例えば、2本の受信アンテナを用いる構成では、IRC受信機を用いて送信ビーム間の干渉を除去する。次に、同じ送信ビームに非直交多重された他のユーザ端末宛ての信号による干渉をSICにより除去する(ステップST48)。ここで、SICは、自端末より伝送路の状態が悪い(受信SINRが小さい、又はパスロスが大きい)ユーザ端末UE宛ての信号除去に適用される。自端末より伝送路の状態が悪いユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より高パワーで送信されるので、自端末において正しく復号できる。よって、このようなユーザ端末UE宛ての信号による干渉は、SICにより適切に除去される。一方、自端末より伝送路の状態が良い(受信SINRが大きい、又はパスロスが小さい)ユーザ端末UE宛ての信号は、自端末宛ての信号より低パワーで送信されるので、干渉は無視できる。他のユーザ端末UE宛ての信号による干渉を除去した後には、自端末宛てのユーザデータを復調する(ステップST49)。   Thereafter, the user terminal UE removes interference between transmission beams using linear filters such as MMSE and IRC (step ST47). For example, in a configuration using two receive antennas, an IRC receiver is used to eliminate interference between the transmit beams. Next, the interference due to the signal for another user terminal non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam is eliminated by SIC (step ST48). Here, SIC is applied to signal removal addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is worse (the received SINR is smaller or the path loss is larger) than the own terminal. The signal addressed to the user terminal UE whose transmission path status is worse than that of the own terminal is transmitted with higher power than the signal addressed to the own terminal, so that the own terminal can correctly decode. Therefore, such interference due to the signal for the user terminal UE is appropriately removed by the SIC. On the other hand, since the signal addressed to the user terminal UE whose transmission path is better than the own terminal (the reception SINR is large or the path loss is smaller) is transmitted with lower power than the signal addressed to the own terminal, interference can be ignored. After removing the interference due to the signal for another user terminal UE, the user data for the own terminal is demodulated (step ST49).

このように、本態様に係る無線通信方式では、第1ステージにおいて粗いCSIをフィードバックさせ、非直交多重の対象となり得る複数のユーザ端末UEを選択した上で、第2ステージにおいて精度の高いCSIをフィードバックさせ、スケジューリングを行い非直交多重の対象となるユーザ端末を決定するので、高い通信品質を維持しながらフィードバックに係るオーバヘッドを抑制できる。   As described above, in the wireless communication method according to this aspect, coarse CSI is fed back in the first stage, and after selecting a plurality of user terminals UE that can be targets for non-orthogonal multiplexing, high precision CSI is calculated in the second stage. Since feedback and scheduling are performed to determine user terminals to be subjected to non-orthogonal multiplexing, overhead associated with feedback can be suppressed while maintaining high communication quality.

(無線通信システムの構成例)
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの詳細を説明する。図14は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す模式図である。なお、図14に示す無線通信システムは、例えば、LTEシステム、又はLTE−A(LTEアドバンスト(LTE-Advanced))システムが包含されるシステムである。この無線通信システムは、IMT−Advancedと呼ばれても良いし、4Gと呼ばれても良い。
(Example of configuration of wireless communication system)
The details of the radio communication system according to the present embodiment will be described below. FIG. 14 is a schematic view showing a configuration example of a wireless communication system according to the present embodiment. The wireless communication system illustrated in FIG. 14 is a system including, for example, an LTE system or an LTE-A (LTE-Advanced) system. This wireless communication system may be called IMT-Advanced or may be called 4G.

図14に示すように、無線通信システム1は、無線基地局10(10A,10B)と、この無線基地局10と通信する複数のユーザ端末20(20A,20B)とを含んでいる。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、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、これに限定されない。   As shown in FIG. 14, the wireless communication system 1 includes a wireless base station 10 (10A, 10B) and a plurality of user terminals 20 (20A, 20B) communicating with the wireless base station 10. The radio base station 10 is connected to the higher station apparatus 30, and the higher station apparatus 30 is connected to the core network 40. Each user terminal 20 can communicate with the radio base station 10 in the cells C1 and C2. The user terminal 20 may be a mobile terminal or a fixed terminal. The upper station apparatus 30 includes, for example, an access gateway apparatus, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.

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(直交周波数分割多元接続)が適用され、上りリンクにSC−FDMA(シングルキャリア−周波数分割多元接続)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。   In the radio communication system 1, as the radio access scheme, OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) is applied to the downlink, and SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) is applied to the uplink. OFDMA is a multicarrier transmission scheme in which a frequency band is divided into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and data is mapped to each subcarrier to perform communication. SC-FDMA is a single carrier transmission scheme that divides the system band into bands consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals use different bands to reduce interference between the terminals. .

ここで、図14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。   Here, communication channels used in the wireless communication system 1 shown in FIG. 14 will be described. The downlink communication channel has a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, PCFICH, PHICH, enhanced PDCCH). User data and higher control information are transmitted by PDSCH. Scheduling information etc. of PDSCH and PUSCH are transmitted by PDCCH (Physical Downlink Control Channel). The number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel). The HARQ ACK / NACK for the PUSCH is transmitted by the PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).

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、下りリンクのチャネル品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)、ACK/NACKなどが伝送される。   The uplink communication channel has a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each user terminal 20, and a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) which is an uplink control channel. User data and higher control information are transmitted by this PUSCH. Also, downlink channel quality information (CQI: Channel Quality Indicator), ACK / NACK and the like are transmitted by the PUCCH.

図15は、本実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。無線基地局10は、オポチュニスティック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。   FIG. 15 is a block diagram showing an example of configuration of a radio base station according to the present embodiment. The wireless base station 10 includes a plurality of transmit / receive antennas 101 for opportunistic beamforming, an amplifier unit 102, a transmit / receive unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and a transmission path interface 106. Is equipped.

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。   User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 in downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.

ベースバンド信号処理部104では、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。   The baseband signal processing unit 104 performs RLC layer transmission processing such as processing of the PDCP layer, division / combination of user data, transmission processing of RLC (Radio Link Control) retransmission control, and MAC (for the input user data). Medium Access Control Retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, precoding processing, and transfer to each transmission / reception unit 103 Do. Also, transmission processing such as channel coding and IFFT processing is performed on downlink control information, and the transmission processing is performed to each transmission / reception unit 103.

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。   Also, the baseband signal processing unit 104 notifies the user terminal 20 of control information for communication in the serving cell by means of a broadcast channel. The information for communication in the serving cell includes, for example, uplink or downlink system bandwidth and the like.

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。   Each transmission / reception unit 103 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 104 for each antenna into a radio frequency band. The amplifier unit 102 amplifies the frequency converted radio frequency signal and transmits it from the transmitting and receiving antenna 101.

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。   On the other hand, data transmitted from the user terminal 20 to the radio base station 10 by uplink is received by each transmitting and receiving antenna 101 and input to the amplifier unit 102. The amplifier unit 102 amplifies the radio frequency signal input from each transmitting and receiving antenna 101 and sends the amplified signal to each transmitting and receiving unit 103. The amplified radio frequency signal is converted into a baseband signal by each transmission / reception unit 103, and is input to the baseband signal processing unit 104.

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、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等の呼処理、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。   The baseband signal processing unit 104 performs Fast Fourier Transform (FFT) processing, Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) processing, and error on user data included in the input baseband signal. It performs correction decoding, reception processing of MAC retransmission control, reception processing of the RLC layer, and PDCP layer, and transfers it to the higher station apparatus 30 via the transmission path interface 106. The call processing unit 105 performs call processing such as setting and release of a communication channel, status management of the radio base station 10, management of radio resources, and the like.

図16は、本実施の形態に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。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。   FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a user terminal according to the present embodiment. The user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit 203, a baseband signal processing unit 204, and an application unit 205.

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。   Downlink data is received by the plurality of transmission / reception antennas 201 and input to the amplifier unit 202. The amplifier unit 202 amplifies the radio frequency signal input from each transmitting and receiving antenna 201 and sends it to each transmitting and receiving unit 203. The amplified radio frequency signal is converted to a baseband signal by each transmission / reception unit 203, and is input to the baseband signal processing unit 204. The baseband signal processing unit 204 performs reception processing of FFT processing, error correction decoding, retransmission control, and the like on the input baseband signal. User data included in downlink data is transferred to the application unit 205. The application unit 205 performs processing on a layer higher than the physical layer and the MAC layer. Also, broadcast information included in downlink data is also transferred to the application unit 205.

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では、入力されたユーザデータに対して、再送制御(H−ARQ (Hybrid ARQ))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。   On the other hand, uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204. The baseband signal processing unit 204 performs retransmission control (H-ARQ (Hybrid ARQ)) transmission processing, channel coding, precoding, discrete Fourier transform (DFT) processing on input user data. , IFFT processing, etc., and transfer to each transmission / reception unit 203. Each transmission / reception unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band. Thereafter, the amplifier unit 202 amplifies the frequency converted radio frequency signal and transmits it from the transmitting / receiving antenna 201.

図17は、本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。なお、図17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。   FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of a baseband signal processing unit included in the radio base station and the user terminal according to the present embodiment. Although only a part of the configuration is shown in FIG. 17, the radio base station 10 and the user terminal 20 are equipped with the necessary components without a shortage.

図17に示すように、無線基地局10は、ビーム生成部301、下り制御情報生成部302、下り制御情報符号化・変調部303、下り送信データ生成部304、下り送信データ符号化・変調部305、下り参照信号生成部306、下りチャネル多重部307、スケジューリング部308を備えている。   As shown in FIG. 17, the radio base station 10 includes a beam generation unit 301, a downlink control information generation unit 302, a downlink control information coding / modulation unit 303, a downlink transmission data generation unit 304, and a downlink transmission data coding / modulation unit. A downlink reference signal generation unit 306, a downlink channel multiplexing unit 307, and a scheduling unit 308 are provided.

ビーム生成部301は、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース(周波数帯域、時間スロット)を用いて、互いに直交する複数の送信ビームを生成する。   The beam generation unit 301 generates a plurality of transmission beams orthogonal to each other using radio resources (frequency bands, time slots) of a predetermined pattern or a random pattern.

下り制御情報生成部302は、PDCCHで伝送されるユーザ端末固有(UE-specific)の下り制御情報(DCI)を生成する。ユーザ端末固有の下り制御情報には、PDSCHの割り当て情報であるDLアサイメント(DL assignment)や、PUSCHの割り当て情報であるULグラント(UL grant)などが含まれる。第1の態様が適用される場合、この下り制御情報には、各ユーザ端末20に対してCQI(又はCSI)のフィードバックを要求する制御情報が含まれる。また、第2の態様が適用される場合、この下り制御情報には、各ユーザ端末20に対して粗いCSIのフィードバックを要求する制御情報、及び精度の高いCSIのフィードバックを要求する制御情報が含まれる。   The downlink control information generation unit 302 generates downlink control information (DCI) specific to user terminals (UE-specific) transmitted by PDCCH. The downlink control information specific to the user terminal includes a DL assignment (DL assignment) that is PDSCH allocation information, a UL grant (UL grant) that is PUSCH allocation information, and the like. When the first aspect is applied, the downlink control information includes control information that requests each user terminal 20 to feedback CQI (or CSI). Also, when the second aspect is applied, this downlink control information includes control information that requests coarse CSI feedback to each user terminal 20, and control information that requires accurate CSI feedback. Be

下り制御情報生成部302で生成された下り制御情報は、ユーザ端末に共通の共通制御情報と共に、PDCCHで伝送される下り制御情報として下り制御情報符号化・変調部303に入力される。下り制御情報符号化・変調部303は、入力された下り制御情報をチャネル符号化して変調する。変調された下り制御情報は、下りチャネル多重部307へと出力される。   The downlink control information generated by the downlink control information generation unit 302 is input to the downlink control information coding / modulation unit 303 as the downlink control information transmitted on the PDCCH together with the common control information common to the user terminals. The downlink control information coding / modulation unit 303 performs channel coding and modulation on the input downlink control information. The modulated downlink control information is output to the downlink channel multiplexing unit 307.

下り送信データ生成部304は、ユーザ端末20毎に下りユーザデータを生成する。下り送信データ生成部304で生成された下りユーザデータは、上位制御情報と共に、PDSCHで伝送される下り送信データとして下り送信データ符号化・変調部305に入力される。下り送信データ符号化・変調部305は、各ユーザ端末20に対する下り送信データをチャネル符号化して変調する。変調された下り送信データは、下りチャネル多重部307へと出力される。   The downlink transmission data generation unit 304 generates downlink user data for each user terminal 20. The downlink user data generated by the downlink transmission data generation unit 304 is input to the downlink transmission data coding / modulation unit 305 as downlink transmission data to be transmitted on the PDSCH, together with higher control information. The downlink transmission data encoding / modulation unit 305 channel encodes and modulates downlink transmission data for each user terminal 20. The modulated downlink transmission data is output to the downlink channel multiplexing unit 307.

下り参照信号生成部306は、下り参照信号(CRS(Cell-specific Reference Signal)、CSI−RS、DM−RSなど)を生成する。生成された下り参照信号は、下りチャネル多重部307へと出力される。なお、CQI(又はCSI)の測定には、例えば、各送信ビームに固有のCSI−RSなどが用いられる。   The downlink reference signal generation unit 306 generates downlink reference signals (CRS (Cell-specific Reference Signal, CSI-RS, DM-RS, etc.)). The generated downlink reference signal is output to the downlink channel multiplexing unit 307. Note that, for example, CSI-RS or the like specific to each transmission beam is used to measure CQI (or CSI).

下りチャネル多重部307は、下り制御情報、下り参照信号、下り送信データ(上位制御情報を含む)を合成して下りリンク信号(送信信号)を生成する。具体的には、下りチャネル多重部307は、スケジューリング部308から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部308において決定された複数のユーザ端末20に対して、下りリンク信号を送信ビーム毎に非直交多重する。下りチャネル多重部307で生成された下りリンク信号は、逆高速フーリエ変換処理、プリコーディング処理などを経て、送受信部103へと転送される。   The downlink channel multiplexing unit 307 combines the downlink control information, the downlink reference signal, and the downlink transmission data (including higher control information) to generate a downlink signal (transmission signal). Specifically, downlink channel multiplexing section 307 performs non-orthogonal multiplexing for each transmission beam of downlink signals for a plurality of user terminals 20 determined in scheduling section 308 according to the scheduling information notified from scheduling section 308. Do. The downlink signal generated by the downlink channel multiplexing unit 307 is transferred to the transmission / reception unit 103 through inverse fast Fourier transform processing, precoding processing, and the like.

スケジューリング部308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CSI(CQI(Channel Quality Indicator)、RI(Rank Indicator)など)に基づいて、下り送信データや下り制御情報に対する無線リソースの割り当てを指示するスケジューリング情報を生成する。また、スケジューリング部308は、フィードバックされたCQI(又はCSI)に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末UEを決定する。例えば、第1の態様が適用される場合、スケジューリング部308は、ユーザ端末20からフィードバックされたCQI(又はCSI)に基づいて、各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末20を決定する。一方、第2の態様が適用される場合、スケジューリング部308は、フィードバックされた粗いCSIに基づいて精度の高いCSIをフィードバックさせる複数のユーザ端末20を選択する。また、スケジューリング部308は、フィードバックされた精度の高いCSIに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末20を決定する。   Scheduling section 308 is a radio resource for downlink transmission data and downlink control information based on instruction information from higher station apparatus 30 and CSI from each user terminal 20 (CQI (Channel Quality Indicator), RI (Rank Indicator), etc.). Generate scheduling information that instructs assignment of Also, the scheduling unit 308 determines, based on the feedback CQI (or CSI), a plurality of user terminals UE to be non-orthogonally multiplexed for each transmission beam. For example, when the first aspect is applied, the scheduling unit 308 schedules each transmission beam based on the CQI (or CSI) fed back from the user terminal 20, and determines the user terminal 20 to be non-orthogonally multiplexed. Do. On the other hand, when the second aspect is applied, the scheduling unit 308 selects a plurality of user terminals 20 to which CSI with high accuracy is to be fed back based on the coarse CSI fed back. Also, the scheduling unit 308 performs scheduling of each transmission beam based on the highly accurate CSI fed back, and determines the user terminal 20 to be non-orthogonally multiplexed.

この無線基地局10では、データ送信に用いられる送信ビームのビームベクトル(プリコーダ)がビーム生成部301で決定される。下り参照信号生成部306で生成された送信ビーム固有の下り参照信号(例えば、CSI−RS)は、各ビームベクトルに対応する送信ビームでユーザ端末20に送信される。第1の態様が適用される場合には、CQI(又はCSI)のフィードバックを要求する制御情報が下り制御情報生成部302で生成され、全てのユーザ端末20に送信される。第2の態様が適用される場合には、粗いCSIのフィードバックを要求する制御情報が下り制御情報生成部302で生成され、全てのユーザ端末20に送信される。   In the radio base station 10, a beam generation unit 301 determines a beam vector (precoder) of a transmission beam used for data transmission. The downlink reference signal (for example, CSI-RS) specific to the transmission beam generated by the downlink reference signal generation unit 306 is transmitted to the user terminal 20 by the transmission beam corresponding to each beam vector. When the first aspect is applied, control information requesting feedback of CQI (or CSI) is generated by downlink control information generation section 302 and transmitted to all user terminals 20. When the second aspect is applied, control information that requests coarse CSI feedback is generated by the downlink control information generation unit 302 and transmitted to all user terminals 20.

第1の態様が適用される場合において、各ユーザ端末20からCQI(又はCSI)をフィードバックされると、スケジューリング部308は、フィードバックされたCQIに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末20を決定する。また、下りチャネル多重部307は、スケジューリング部308から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部308で決定された複数のユーザ端末20に対して、下りリンク信号を送信ビーム毎に非直交多重する。また、無線基地局10は、各ユーザ端末20に対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末20に関する情報を通知する。   In the case where the first aspect is applied, when CQI (or CSI) is fed back from each user terminal 20, scheduling section 308 performs scheduling of each transmission beam based on the feedback CQI, and performs non-orthogonal multiplexing. The user terminal 20 to be determined is determined. Also, the downlink channel multiplexing unit 307 non-orthogonally multiplexes downlink signals for each of the plurality of user terminals 20 determined by the scheduling unit 308 according to the scheduling information notified from the scheduling unit 308. Also, the radio base station 10 notifies each user terminal 20 of information on another user terminal 20 that is non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam.

一方、第2の態様が適用される場合には、スケジューリング部308は、フィードバックされた粗いCSIに基づいて精度の高いCSIをフィードバックさせる複数のユーザ端末20を選択する。また、精度の高いCSIのフィードバックを要求する制御情報が下り制御情報生成部302で生成され、選択されたユーザ端末20に送信される。その後、スケジューリング部308は、フィードバックされた精度の高いCSIに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末20を決定する。また、下りチャネル多重部307は、スケジューリング部308から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部308で決定された複数のユーザ端末20に対して、下りリンク信号を送信ビーム毎に非直交多重する。また、無線基地局10は、各ユーザ端末20に対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末20に関する情報を通知する。   On the other hand, when the second aspect is applied, the scheduling unit 308 selects a plurality of user terminals 20 to which CSI with high accuracy is to be fed back based on the coarse CSI fed back. Also, control information that requests CSI feedback with high accuracy is generated by the downlink control information generation unit 302 and transmitted to the selected user terminal 20. Thereafter, the scheduling unit 308 performs scheduling of each transmission beam based on the highly accurate CSI fed back, and determines the user terminal 20 to be non-orthogonally multiplexed. Also, the downlink channel multiplexing unit 307 non-orthogonally multiplexes downlink signals for each of the plurality of user terminals 20 determined by the scheduling unit 308 according to the scheduling information notified from the scheduling unit 308. Also, the radio base station 10 notifies each user terminal 20 of information on another user terminal 20 that is non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam.

図17に示すように、ユーザ端末20は、下り制御情報受信部401、チャネル推定部402、フィードバック部403、干渉除去部404、下り送信データ受信部405を備えている。   As shown in FIG. 17, the user terminal 20 includes a downlink control information receiving unit 401, a channel estimating unit 402, a feedback unit 403, an interference removing unit 404, and a downlink transmission data receiving unit 405.

無線基地局10から送出された下りリンク信号は、送受信アンテナ201により受信され、サイクリックプリフィクスの除去、高速フーリエ変換処理などを経て、ベースバンド信号処理部204へと転送される。下りリンク信号は、ベースバンド信号処理部204で下り制御情報、下り送信データ(上位制御情報を含む)、下り参照信号に分離される。下り制御情報は下り制御情報受信部401に入力され、下り送信データは下り送信データ受信部405に入力され、下り参照信号はチャネル推定部402に入力される。   The downlink signal transmitted from the radio base station 10 is received by the transmission / reception antenna 201, removed from the cyclic prefix, subjected to fast Fourier transform processing, and the like, and transferred to the baseband signal processing unit 204. The downlink signal is separated into downlink control information, downlink transmission data (including higher-order control information), and downlink reference signal by the baseband signal processing unit 204. The downlink control information is input to the downlink control information reception unit 401, the downlink transmission data is input to the downlink transmission data reception unit 405, and the downlink reference signal is input to the channel estimation unit 402.

下り制御情報受信部401は、下り制御情報を復調し、チャネル推定部402、フィードバック部403、干渉除去部404などに出力する。第1の態様が適用される場合、チャネル推定部402は、下り制御情報によりCQI(又はCSI)のフィードバック要求を受けると、送信ビーム固有の下り参照信号(CSI−RSなど)に基づいてチャネル推定を行い、CQI(又はCSI)を測定する。チャネル推定で得られたCQI(又はCSI)はフィードバック部403を通じて無線基地局10にフィードバックされる。   The downlink control information receiving unit 401 demodulates the downlink control information and outputs the downlink control information to the channel estimation unit 402, the feedback unit 403, the interference removal unit 404, and the like. When the first aspect is applied, channel estimation section 402 performs channel estimation based on a transmission beam specific downlink reference signal (such as CSI-RS) when a CQI (or CSI) feedback request is received by downlink control information. To measure CQI (or CSI). The CQI (or CSI) obtained by channel estimation is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.

一方、第2の態様が適用される場合、チャネル推定部402は、下り制御情報により粗いCSIのフィードバック要求を受けると、送信ビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、粗いCSIを測定する。また、チャネル推定部402は、下り制御情報により精度の高いCSIのフィードバック要求を受けると、送信ビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、精度の高いCSIを測定する。チャネル推定で得られ粗いCSI及び精度の高いCSIはフィードバック部403を通じて無線基地局10にフィードバックされる。   On the other hand, when the second aspect is applied, channel estimation section 402 performs channel estimation based on the downlink reference signal specific to the transmission beam when receiving a coarse CSI feedback request according to the downlink control information, and measures coarse CSI. Do. Further, when the channel estimation unit 402 receives a CSI feedback request with high accuracy based on downlink control information, the channel estimation unit 402 performs channel estimation based on a downlink reference signal specific to a transmission beam, and measures CSI with high accuracy. The coarse CSI and accurate CSI obtained by channel estimation are fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.

干渉除去部404は、線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去する。また、干渉除去部404は、送信ビーム毎に非直交多重された複数のユーザ端末20宛ての下りリンク信号から、他のユーザ端末20宛ての信号による干渉を除去する。具体的には、上位制御情報などで通知された自端末及び他のユーザ端末20の情報に基づき、非直交多重された他のユーザ端末20宛ての下りリンク信号を除去することで自端末宛ての下りリンク信号を分離する。下り送信データ受信部405は、分離された自端末宛ての下りリンク信号に基づいて、下り送信データを復調する。   The interference removal unit 404 removes interference between transmission beams using a linear filter. Further, the interference removal unit 404 removes interference due to signals addressed to other user terminals 20 from the downlink signals addressed to a plurality of user terminals 20 non-orthogonally multiplexed for each transmission beam. Specifically, based on the information of the own terminal and other user terminals 20 notified by higher-order control information etc., the non-orthogonally multiplexed downlink signal addressed to the other user terminal 20 is removed to address the own terminal. Separate the downlink signal. The downlink transmission data reception unit 405 demodulates the downlink transmission data based on the separated downlink signal addressed to the own terminal.

このユーザ端末20では、第1の態様が適用される場合に下り制御情報受信部401がCQI(又はCSI)のフィードバック要求を受けると、チャネル推定部402は、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいてCQI(又はCSI)を算出する。算出されたCQI(又はCSI)は、フィードバック部403を通じて無線基地局10にフィードバックされる。   In the user terminal 20, when the downlink control information receiving unit 401 receives a CQI (or CSI) feedback request when the first aspect is applied, the channel estimation unit 402 performs downlink reference transmitted in each transmission beam. Calculate CQI (or CSI) based on the signal. The calculated CQI (or CSI) is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.

一方、第2の態様が適用される場合に下り制御情報受信部401が粗いCSIのフィードバック要求を受けると、チャネル推定部402は、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいて粗いCSIを算出する。算出された粗いCSIは、フィードバック部403を通じて無線基地局10にフィードバックされる。また、下り制御情報受信部401が精度の高いCSIのフィードバック要求を受けると、チャネル推定部402は、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいて精度の高いCSIを算出する。算出された精度の高いCSIは、フィードバック部403を通じて無線基地局10にフィードバックされる。   On the other hand, when downlink control information receiving section 401 receives a feedback request of coarse CSI when the second aspect is applied, channel estimation section 402 performs coarse CSI based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam. calculate. The calculated coarse CSI is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403. Also, when the downlink control information receiving unit 401 receives a highly accurate CSI feedback request, the channel estimation unit 402 calculates the highly accurate CSI based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam. The calculated CSI with high accuracy is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.

ユーザ端末20は、例えば、上位制御情報により、自端末宛ての情報と、他のユーザ端末20宛ての情報とを取得する。具体的には、ユーザ端末20は、送信ビーム間の干渉を示す情報、及び非直交多重される他のユーザ端末20に関する情報を取得する。この情報に基づき、干渉除去部404は、MMSE、IRCなどの線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去すると共に、同じ送信ビームに非直交多重された他のユーザ端末宛ての信号による干渉をSICで除去する。SICは、自端末より伝送路の状態が悪い(受信SINRが小さい、又はパスロスが大きい)ユーザ端末UE宛ての信号除去に適用される。他のユーザ端末UE宛ての信号による干渉を除去した後には、下り送信データ受信部405は、自端末宛ての下り送信データを復調する。   The user terminal 20 acquires, for example, the information addressed to the own terminal and the information addressed to the other user terminal 20 based on the higher-level control information. Specifically, the user terminal 20 acquires information indicating interference between transmission beams and information on other user terminals 20 to be non-orthogonally multiplexed. Based on this information, the interference removal unit 404 removes interference between transmission beams using a linear filter such as MMSE, IRC, etc., and causes interference due to signals for other user terminals non-orthogonally multiplexed in the same transmission beam. Remove with SIC. SIC is applied to signal removal for the user terminal UE addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is worse (the received SINR is smaller or the path loss is larger) than the own terminal. After removing the interference due to the signal to the other user terminal UE, the downlink transmission data reception unit 405 demodulates the downlink transmission data to the own terminal.

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、MIMO伝送と同等のシステム特性を実現できるオポチュニスティックビームフォーミングに対して非直交多重を適用するので、スループット及びシステム容量をさらに高めることができる。   As described above, according to the wireless communication system 1 according to the present embodiment, non-orthogonal multiplexing is applied to opportunistic beamforming that can realize system characteristics equivalent to MIMO transmission, so throughput and system capacity can be reduced. It can be further enhanced.

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。   The present invention can be embodied as modifications and alterations without departing from the spirit and scope of the invention. That is, the description in the present specification is for the purpose of illustration only, and does not limit the present invention.

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
301 ビーム生成部
302 下り制御情報生成部
303 下り制御情報符号化・変調部
304 下り送信データ生成部
305 下り送信データ符号化・変調部
306 下り参照信号生成部
307 下りチャネル多重部
308 スケジューリング部
401 下り制御情報受信部
402 チャネル推定部
403 フィードバック部
404 干渉除去部
405 下り送信データ受信部
1 wireless communication system 10 wireless base station 20 user terminal 30 upper station apparatus 40 core network 101 transmit / receive antenna 102 amplifier unit 103 transmit / receive unit 104 baseband signal processing unit 105 call processing unit 106 transmission path interface 201 transmit / receive antenna 202 amplifier unit 203 transmit / receive unit 204 baseband signal processing unit 205 application unit 301 beam generation unit 302 downlink control information generation unit 303 downlink control information encoding / modulation unit 304 downlink transmission data generation unit 305 downlink transmission data encoding / modulation unit 306 downlink reference signal generation unit 307 Downlink channel multiplexing unit 308 scheduling unit 401 downlink control information reception unit 402 channel estimation unit 403 feedback unit 404 interference removal unit 405 downlink transmission data reception unit

Claims (7)

所定レイヤにおいて、自端末を含む複数のユーザ端末それぞれに対する信号を、異なる電力を用いて多重た信号と、前記所定レイヤにおいて異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す情報であって、前記所定レイヤにおける異なる電力の比に関する制御情報と、を受信する受信部と、
受信部により受信された信号から自端末宛ての信号を、前記制御情報に基づいて復号する信号処理部と、を備えることを特徴とするユーザ端末。
A signal in which signals for each of a plurality of user terminals including the own terminal are multiplexed using different powers in a predetermined layer, and information indicating that multiplexing using different powers is applied in the predetermined layer, A receiver for receiving control information on different power ratios in the predetermined layer;
User terminal, characterized in that it comprises a signal addressed to the own terminal from the received signal, and a signal processing unit for decoding on the basis of the control information by the pre-Symbol receiver.
前記複数のユーザ端末それぞれに対する信号は、セル固有の参照信号(CRS)を共通にして含むことを特徴とする請求項1に記載のユーザ端末。 The user terminal according to claim 1, wherein the signal for each of the plurality of user terminals includes a cell-specific reference signal (CRS) in common. 所定レイヤにおいて、自端末を含む複数のユーザ端末それぞれに対する信号を、異なる電力を用いて多重た信号であって、セル固有の参照信号(CRS)を共通して含んだ信号と、前記所定レイヤにおいて異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す制御情報と、を受信する受信部と、
受信部により受信された信号から自端末宛ての信号を、前記制御情報に基づいて復号する信号処理部と、を備えることを特徴とするユーザ端末。
In certain layer, a signal for each of the plurality of user terminals including the own terminal, a multiplexed signal using a different power, a signal containing common cell-specific reference signals (CRS), the predetermined layer A receiver for receiving control information indicating that multiplexing using different powers has been applied in
User terminal, characterized in that it comprises a signal addressed to the own terminal from the received signal, and a signal processing unit for decoding on the basis of the control information by the pre-Symbol receiver.
レイヤにおいて、複数のユーザ端末それぞれに対する信号を異なる電力を用いて多重する多重部と、
前記異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す情報であって、前記異なる電力の比に関する制御情報をレイヤ毎に生成する生成部と、
前記多重された信号を送信し、前記制御情報を送信する送信部と、を備えることを特徴とする無線基地局。
In the layer, and a multiplexing unit for multiplexing using a signal for each of a plurality of user terminals, different power,
A generation unit configured to generate, for each layer, control information on the ratio of the different powers, which is information indicating that multiplexing using the different powers is applied;
The transmitted multiplexed with signals, the radio base station, characterized in that it comprises a transmitting section that transmits the control information.
レイヤにおいて、複数のユーザ端末それぞれに対する信号を異なる電力を用いて多重する、ここで前記送信信号はセル固有の参照信号(CRS)を共通して含む、多重部と、
前記異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す制御情報をレイヤ毎に生成する生成部と、
前記多重された信号を送信し、前記制御情報を送信する送信部と、を備えることを特徴とする無線基地局。
In the layer, the signal for each of the plurality of user terminals are multiplexed using different power, wherein the transmission signal comprises common cell-specific reference signals (CRS), a multiplexing unit,
A generation unit that generates control information for each layer indicating that multiplexing using different powers is applied;
The transmitted multiplexed with signals, the radio base station, characterized in that it comprises a transmitting section that transmits the control information.
所定レイヤにおいて、自端末を含む複数のユーザ端末それぞれに対する信号を、異なる電力を用いて多重た信号を受信する工程と、
前記所定レイヤにおいて異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す情報であって、前記所定レイヤにおける異なる電力の比に関する制御情報を受信する工程と、
信号を受信する工程で受信された信号から自端末宛ての信号を、前記制御情報に基づいて復号する工程と、を有することを特徴とする、ユーザ端末の無線通信方法。
In certain layer, comprising: receiving a multiplexed signal of the signal for each of the plurality of user terminals including own terminal, using a different power,
Receiving information indicating that multiplexing with different powers has been applied in the predetermined layer, the control information regarding the ratio of the different powers in the predetermined layer;
The signal addressed to the own terminal from the signal received by the step of receiving a pre-SL signal, characterized in that it and a step of decoding on the basis of the control information, the wireless communication method of a user terminal.
所定レイヤにおいて、自端末を含む複数のユーザ端末それぞれに対する信号を、異なる電力を用いて多重た信号であって、セル固有の参照信号(CRS)を共通して含んだ信号を受信する工程と、
前記所定レイヤにおいて異なる電力を用いた多重が適用されたことを示す制御情報を受信する工程と、
信号を受信する工程で受信された信号から自端末宛ての信号を、前記制御情報に基づいて復号する工程と、を有することを特徴とする、ユーザ端末の無線通信方法。
In certain layer, a signal for each of the plurality of user terminals including the own terminal, a multiplexed signal using a different power, comprising: receiving a signal including common cell-specific reference signals (CRS) ,
Receiving control information indicating that multiplexing with different powers has been applied in the predetermined layer;
The signal addressed to the own terminal from the signal received by the step of receiving a pre-SL signal, characterized in that it and a step of decoding on the basis of the control information, the wireless communication method of a user terminal.
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