WO2007111266A1

WO2007111266A1 - 無線通信端末装置及び無線通信基地局装置

Info

Publication number: WO2007111266A1
Application number: PCT/JP2007/056069
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Imai; Masayuki Hoshino; Yasuaki Yuda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-10-04
Also published as: JPWO2007111266A1; EP1988653A1; US20090291702A1; JP4898786B2

Abstract

　干渉抑圧能力が低くても、Multi-User MIMOシステムに収容される無線通信端末装置及び無線通信基地局装置を提供する。スケジューラ部（１０２）は、非ＭＩＭＯＵＥからフィードバックされたビーム組合せ情報と、他のＭＩＭＯＵＥからフィードバックされたビーム情報及びＣＱＩとに基づいて、非ＭＩＭＯＵＥに空間リソースを割り当て、残りのリソースを他のＭＩＭＯＵＥに割り当てる。ビームウェイト生成部（１０４）は、ビーム組合せ情報に基づいて、ウェイトを生成し、送信ビーム形成部（１０５）は、変調部（１０３－１、１０３－２）から出力された各ストリームにウェイトを乗算して、送信ビームを形成する。

Description

明細書

無線通信端末装置及び無線通信基地局装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信端末装置及び無線通信基地局装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯電話機等に代表される無線セルラシステムにおヽては、サービス形態が多様ィ匕し、音声データのみならず、静止画像、動画像等の大容量データを伝送することが要求される。これに対して、高い周波数利用効率を実現する MIMO (Multi-I nput Multi-Output)システムの研究が盛んに行われて、る。

[0003] 次世代セルラシステムの標準化 3GPP LTE (Long Term Evolution)にお!/、ては、下り 100Mbpsのピークレートが要求されており、これを実現する技術として MIMOシステムが導入される。 MIMOシステムにおける空間多重方式としては、 SDM (空間分割多重：別称 Single- User MIMO)と SDMA (空間分割多重アクセス：別称 Multト U ser MIMO)の使用が検討されて、る。

[0004] Single-User MIMOは空間リソース割り当てを単一ユーザに限定するもので、ピークレートの向上が期待できる。 Single-User MIMOでは、時間軸、周波数軸でユーザ多重を行うので、空間軸でのユーザ干渉がない。一方、 MultHJser MIMOは空間リソースを複数のユーザに割り当てることによってマルチユーザダイバーシチ利得が得られるので、セクタ（セル)スループットの向上が期待できる。特に、セル半径が大きいとき、スループットは大きく改善する。 Single- User MIMOに対して平均セクタスループットを最大 15%改善し、セルエッジユーザスループットを最大 87%改善すると、うシミュレーシヨン結果も報告されて、る。

[0005] ここで、 2つのアンテナを備えた基地局（以下、「BS」 t 、う）と、 2つのアンテナを備えた移動局（以下、「UE」 t\、う）が 3ユーザ (UE1〜3)存在する場合の MultHJser MIMOシステムの概略図を図 1に示す (非特許文献 1参照)。

[0006] 図 1にお!/、て、各 UEは BSの各アンテナから送信された直交パイロットシンボルを受信し、 CQI ( = SINR)を計算する。その後、各 UEは BSのアンテナ毎の CQI (i, j) を BSにフィードバックする。ここで、 iはユーザ番号（i= l〜3)、 jは BSのアンテナ番号 (j = l, 2)を表す。

[0007] BSのスケジューラ部では、各 UEよりフィードバックされた CQI (i, j)を基にアンテナ毎に CQIの良いユーザを割り当て、 Multi-User MIMO通信を行う。図 1では、アンテナ 1に対して UE 1が、アンテナ 2に対して UE3がそれぞれ割り当てられてヽる。

非特許文献 1 : Texas Instruments, 3GPP TSG RAN WGl #42bis Rl- 051056, "Throu ghput comparison of single user and multi user MIMO for Downlink OFDMA E— UTR A", San Diego, USA, 10 - 14 October, 2005

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しかしながら、上記の Multi-User MIMOでは、他ユーザ干渉を除去する必要があるので、 UEは信号分離能力（アンテナ数 2以上で ZF, MMSE等の機能）を備えていなければならない。したがって、アンテナ数が 1本、あるいは信号分離能力を備えない非 MIMO UE、すなわち、干渉抑圧能力が低い端末は、受信 SNRが良くても他ユーザ干渉により受信 SINRが劣化するので、 Multi-User MIMOシステムに収容できないという問題がある。

[0009] 本発明の目的は、干渉抑圧能力が低くても、 Multi-User MIMOシステムに収容される無線通信端末装置及び無線通信基地局装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明の無線通信端末装置は、無線通信基地局装置から送信されたパイロット信号を受信する受信手段と、前記パイロット信号を用いてチャネル推定を行い、チヤネル推定値を求めるチャネル推定手段と、前記無線通信基地局装置が形成する複数のビーム情報を有し、前記チャネル推定値から求まる受信品質が最大となる所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せを決定し、決定したビームの組合せを前記無線通信基地局装置にフィードバックするビーム組合せ決定手段と、を具備する構成を採る。

[0011] 本発明の無線通信基地局装置は、複数のビームを形成するビーム形成手段と、無線通信端末装置力もフィードバックされた所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せ情報、および、他の無線通信端末装置力もフィードバックされた所望のビーム情報に基づいて、無線通信端末装置を空間リソースに割り当てる割り当て手段と、空間リソースに割り当てた無線通信端末装置からフィードバックされたビーム情報に基づ、て、前記ビーム形成手段を制御するビームウェイトを生成するビームウェイト生成手段と、を具備する構成を採る。

[0012] 本発明の送信ビーム形成方法は、無線通信基地局装置が形成する複数のビーム情報に基づいて、受信品質が最大となる所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せを決定し、決定したビームの組合せを無線通信端末装置から前記無線通信基地局装置にフィードバックする工程と、フィードバックされた前記ビームの組合せに基づ!/、て、前記無線通信端末装置及び前記他のユーザに送信ビームを形成する工程と、を具備するようにした。発明の効果

[0013] 本発明によれば、干渉抑圧能力が低!、無線通信端末装置を Multi- User MIMOシステムに収容することができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]非特許文献 1に開示の Multi-User MIMOシステムの概略図

[図 2]Multi-User MIMOシステムの通信態様を示す概念図

[図 3]図 2に示した BSの構成を示すブロック図

[図 4]図 3に示したビームウェイト生成部が有するビーム糸且合せ情報のウェイトテープルを示す図

[図 5]図 3に示したスケジューラ部の動作を示すフロー図

[図 6]図 2に示した非 MIMO UEの構成を示すブロック図

[図 7]図 6に示したビーム組合せ決定部の内部構成を示すブロック図

[図 8]3つの送信ビームウェイトによって形成される送信ビームの利得 (ゲイン）と信号の到来方向との関係を示す図

[図 9]図 2に示した MIMO UEの構成を示すブロック図

[図 10]図 2に示した BS、非 MIMO UE、 MIMO UEの動作を示すシーケンス図 [図 11]送信ビームが形成される様子を示す概念図 [図 12]本発明の実施の形態 2に係る UEの構成を示すブロック図

[図 13]図 12に示したビーム情報決定部における動作を示すフロー図

[図 14]本発明の実施の形態 2に係る UEと BS間の動作を示すシーケンス図

[図 15]本発明の実施の形態 3に係る BSの構成を示すブロック図

[図 16]図 15に示した端末性能決定部が有する端末性能テーブルを示す図

[図 17]図 15に示した端末性能決定部が有するセル内端末性能決定テーブルを示す図

[図 18]本発明の実施の形態 3に係る UEの構成を示すブロック図

[図 19]図 18に示したビーム情報決定部における動作を示すフロー図

[図 20]本発明の実施の形態 3に係る UEと BS間の動作を示すシーケンス図発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

[0016] (実施の形態 1)

本発明の実施の形態 1では、図 2に示すように、 BSのアンテナ数を 2とし、この BS のセル内に収容される UE数を 3とする。また、 3つの UEのうち、 1つはアンテナ数 1 の非 MIMO UEとし、残りの 2つはアンテナ数 2の MIMO UEとする。また、 BSは送信ビームを形成し、このビームの情報 (ビーム情報）は BSと UEとにおいて共有されるものとする。

[0017] 図 3は、図 2に示した BSの構成を示すブロック図である。この図において、送信バッファ部 101— 1は、非 MIMO UE用の送信データを蓄積し、蓄積した送信データをスケジユーラ部 102に出力する。送信バッファ部 101— 2, 101 - 3は、 UE1用の送信データ、 UE2用の送信データをそれぞれ蓄積し、蓄積した送信データをスケジユーラ部 102に出力する。

[0018] スケジューラ部 102には、非 MIMO UEから後述するビーム組合せ情報及び非 MI MO用 CQIと、 UE1及び UE2から所望ビーム情報と各 UE用 CQIとがフィードバックされる。スケジューラ部 102は、フィードバックされた情報に基づいて、空間リソースへのユーザ割り当てを行ヽ、割り当てたユーザの送信データをそれぞれユーザストリーム 1、 2として変調部 103— 1、 103— 2に出力する。また、スケジューラ部 102は各ュ一ザストリームに対応する CQIも変調部 103— 1, 103— 2に出力する。さらに、ビーム情報をビームウェイト生成部 104に出力する。

[0019] 変調部 103— 1, 103— 2は、スケジューラ部 102から出力された CQIから変調方式及び符号化率（MCS : Modulation and Coding Scheme)を決定し、決定した変調方式及び符号ィ匕率によって、スケジューラ部 102から出力されたユーザストリームの変調及び符号化を行う。変調及び符号化されたユーザストリームは送信ビーム形成部 1 05に出力される。

[0020] ビームウェイト生成部 104は、 BSと各 UEとの間で共有しているウェイトテーブルを備え、スケジューラ部 102から出力されたビーム情報に対応するビームウェイトをゥェイトテーブル力も読み出し、読み出したビームウェイトを送信ビーム形成部 105に出力する。ここで、例えば、 BS—UE間で共有している送信ビームが 3つであるとし、各送信ビームに対応するウェイトベクトルを w , w , wと表すとすると、ビーム組合せ情

1 2 3

報 B のウェイトテーブルは図 4のように表すことができる。

comb

[0021] 図 4より、例えば、 B = 1の場合、非 MIMO UEの所望ビームのウェイトベクトル comb

が w、マルチユーザ通信の対象となる MIMO UEの所望ビームのウェイトベクトルが wとなり、各ウェイト w ,wがストリームインデックス情報と併せて送信ビーム形成部 10

2 1 2

5に出力される。

[0022] また、セル内に非 MIMO UEが存在しない場合、各 UEのビーム情報 B はウェイ

UEi トを表すので、ストリームインデックス情報と併せて送信ビーム形成部 105に出力される。

[0023] 送信ビーム形成部 105は、変調部 103— 1, 103— 2から出力されたユーザストリームに対して、ビームウェイト生成部 104から出力されたビームウェイトによるウェイト乗算を行い、送信ビームを形成する。ウェイト乗算されたユーザストリームは RF部 107 - 1, 107— 2に出力される。ここで、変調部 103— 1, 103— 2から出力されたユーザストリームをそれぞれ S , Sとし、 RF部 107— 1, 107— 2に出力されるウェイト乗算

1 2

後のストリームをそれぞれ X , Xとし、ビームウェイト生成部 104から出力されるビームウェイトを [w , w ]とおくと、 x , χは次式（1)のように表すことができる。

1 2 1 2

[数 1]

[0024] ノィロット生成部 106は、ノィロット信号を生成し、生成したパイロット信号を RF部 1

07 - 1, 107— 2にそれぞれ出力する。

[0025] RF部 107— 1, 107— 2は、送信ビーム形成部 105から出力されたユーザストリーム及びパイロット生成部 106から出力されたパイロット信号にアップコンバート等の所定の無線送信処理を行って、アンテナ 108— 1, 108— 2から送信する。

[0026] 次に、上述したスケジューラ部 102の動作について図 5を用いて説明する。ここでは

、非 MIMO UEからフィードバックされるビーム組合せ情報を B 、 CQIを CQI comb nonMI と表す。さらに、ビーム組合せ情報について非 MIMO UEの所望ビームを B (

MO comb nonMIMO)、 MIMO UEの所望ビームを B (MIMO)と表す。また、 UE1, UE2 comb

力もフィードバックされる所望ビーム情報を B (i= l, 2)、CQIを CQI (i= l, 2)と

UEi UEi 表す。

[0027] 図 5において、ステップ（以下「ST」という） 401では、非 MIMO UEがセル内に存在する力否かを確認する。なお、各 UEは BSと同期する際に、自端末が MIMO UE か非 MIMO UEかを示す端末情報を BSに通知しているため、 BSではセル内に非 MIMO UEが存在するか否かを確認することができる。非 MIMO UEが存在する場合には ST402に移行し、非 MIMO UEが存在しない場合には ST404に移行する。

[0028] ST402では、非 MIMO UEは MIMO UEに対して優先的にビームを割り当てられるので、スケジューラ部 102は、ストリーム 1用 CQIとして非 MIMO UEの CQIである CQI を割り当て、ユーザストリーム 1に送信バッファ部 101— 1から出力され nonMIMO

た非 MIMO UEデータを割り当てる。また、ビームウェイト生成部 104に出力するビーム情報を非 MIMO UE力もフィードバックされたビーム組合せ情報 B とする。

comb

[0029] ST403では、 BSが割り当てることのできるユーザ数は 2であるから、もう 1つの空間リソースを UE1または UE2に割り当てることになる。このとき、非 MIMO UEが通知する MIMO UEの所望ビーム情報 B (MIMO)と各 UEの所望ビーム情報 B とがー致し、かつ、 CQI が最大の UEに対してもう 1つの空間リソースを割り当てる。

[0030] 例えば、 B (MIMO) =B 、 B (MIMO)≠B である場合、もう 1つの空間リソースに UEIを割り当てることになり、ユーザストリーム 2に送信バッファ部 101— 2 力も出力された UE1用データが割り当てられ、ストリーム 2用 CQI = CQI となる。なお、ビーム組合せ情報と一致する MIMO UEの所望ビームは必ず存在するものとする。また、セル内のユーザ数が多ぐ B (MIMO) =B を満たすユーザが多数いる場合は、その中で CQI が最大のユーザが選択される。

[0031] 一方、 ST404では、非 MIMO UEがセル内に存在しないので、各 UEからフィードバックされる CQI情報 CQI に基づいて、 CQIの大きさが 1番目と 2番目の UEがそれぞれストリーム 1, 2に割り当てられる。

[0032] ST405では、ビームウェイト生成部 104に出力されるビーム情報は B となる。例えば、 UEI, UE2がそれぞれストリーム 1 , 2に割り当てられる場合、ビームウェイト生成部 104に出力されるビーム情報は B , B である。

[0033] なお、本実施の形態では、非 MIMO UE数を 1としている力セル内に複数の非 M IMO UEが存在する場合、スケジューラ部 102は複数の非 MIMO UEの中で CQI が最大のものに 1ストリームを割り当てる。

[0034] 図 6は、図 2に示した非 MIMO UEの構成を示すブロック図である。この図において、 RF部 502は、図 3に示した BS力も送信された信号をアンテナ 501を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート等の所定の無線受信処理を行う。無線受信処理した信号のうち、データ部分は復調部 505に出力され、パイロット信号はチャネル推定部 503に出力される。

[0035] チャネル推定部 503は、 RF部 502から出力されたパイロット信号を用いてチャネル推定を行ヽ、推定した値をチャネル推定情報としてビーム組合せ決定部 504に出力する。

[0036] ビーム組合せ決定部 504は、チャネル推定部 503から出力されたチャネル推定情報と、 BS—UE間で共有しているビーム情報とを用いて、ビーム糸且合せ情報及び CQ Iを算出する。ビーム組合せ情報及び CQIは図 2に示した BSにフィードバックされる。また、 1フレーム前に算出した CQIが復調部 505に出力される。なお、ビーム組合せ決定部 504の詳細については後述する。

[0037] 復調部 505は、ビーム組合せ決定部 504から出力された CQIから変調方式及び符号化率 (MCS)を求め、求めた変調方式及び符号化率を用いて、 RF部 502から出力されたデータ部分の復調及び復号処理を行!ヽ、受信データを取得する。

[0038] 図 7は、ビーム組合せ決定部 504の内部構成を示すブロック図である。この図において、受信 SINR算出部 510は、チャネル推定部 503から出力されたチャネル推定情報と BS—UE間で共有しているビーム情報とから各送信ビームを用いた場合の受信 SINRを算出する。受信 SINR算出部 510は、図 4に示したウェイトテーブルを備えているものとする。ここで、チャネル推定情報を H、雑音電力を Nとすると、各ビーム組合せ時（B = 1〜6のそれぞれに対応）の SINRi (i= 1〜6)は以下の式（2)〜（7)

comb

で表すことができる。

[数 2]

[数 3]

[数 4]

SI肌 ( 4 )

[数 5]

[数 6]

[数 7]

SINR₆ = ₃ ( 7 )

このように算出された SINRi (i= 1〜6)は CQI決定部 511に出力される。 CQI決定部 511は、受信 SINR算出部 510から出力された SINRの最大値を検出し、検出した SINRを CQIとして BSにフィードバックする。また、 SINRが最大となるときのビーム組合せ情報も BSにフィードバックする。 BSにフィードバックする CQIを CQ I とすると、 CQI は次式（8)のように表すことができる。

ηοηΜΙΜΟ ηοηΜΙΜΟ

[数 8]

CQI nonMIMO =

( 8 )

[0040] ここで、ビーム組合せ決定部 504におけるビーム組合せ決定方法について図 8を用いて説明する。図 8は、 3つの送信ビームウェイトによって形成される送信ビームの利得 (ゲイン）と信号の到来方向との関係を示す図である。図 8において、実線は送信ビームウェイト w ,点線は送信ビームウェイト w ,一点鎖線は送信ビームウェイト w

1 2 3 によって形成される送信ビームをそれぞれ示す。

[0041] 今、非 MIMO UE用信号の到来方向が約 140° であるとすると、非 MIMO UEの送信ビームウェイトを w、 MIMO UE用の送信ビームウェイトを wとしたとき、 SIR, すなわち SINRが最大となる。このときの SINRが CQIとして BSにフィードバックされる。また、ビーム組合せは [w , w ]であるから、図 4と対応させると B = 2が BS

1 3 comb

フィードバックされる。

[0042] 図 9は、図 2に示した MIMO UEの構成を示すブロック図である。この図において、 RF部 802—1, 802— 2は、図 3に示した BS力ら送信された信号をアンテナ 801— 1 , 801— 2を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート等の所定の無線受信処理を行う。無線受信処理した信号のうち、データ部分は干渉除去部 804に出力され、ノィロット信号はチャネル推定部 803に出力される。

[0043] チャネル推定部 803は、 RF部 802— 1, 802— 2から出力されたパイロット信号を用 Vヽてチャネル推定を行ヽ、推定した値をチャネル推定情報として干渉除去部 804及び CQI算出部 805に出力する。

[0044] 干渉除去部 804は、チャネル推定部 803から出力されたチャネル推定情報カゝら ZF , MMSE等のウェイトを求め、求めたウェイトを RF部 802— 1, 802— 2力ら出力されたデータ部分に乗算することにより他ユーザ干渉を抑圧し、希望信号を取り出す。他ユーザ干渉が抑圧された信号は復調部 806に出力される。

[0045] CQI算出部 805は、チャネル推定部 803から出力されたチャネル推定情報と、 BS —UE間で共有しているビーム情報とを用いて、所望ビーム情報と CQIを算出する。具体的には、各送信ビームを用いた場合の CQIを算出し、算出した CQIの最大値と、このときの送信ビームを所望ビーム情報として BSにフィードバックする。また、 1フレーム前の CQIは復調部 806に出力される。

[0046] 復調部 806は、 CQI算出部 805から出力された CQIから変調方式及び符号ィ匕率（ MCS)を求め、求めた変調方式及び符号化率を用いて、干渉除去部 804から出力された信号の復調及び復号処理を行!、、受信データを取得する。

[0047] 次に、図 2に示した BS、非 MIMO UE、 MIMO UEの動作について図 10を参照して説明する。 BSは、 BSのアンテナ間で直交したパイロット信号を各 UEに送信し、各 UEは、受信したパイロット信号を用いてチャネル推定値を取得する。各 UEは BS と共有しているビーム情報とチャネル推定値とから CQI (受信 SINR)を算出する。

[0048] ここで、 MIMO UEは、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補のうち、 CQI最大となる送信ビームを所望ビーム情報として決定し、このときの CQIと所望ビーム情報とを BSへフィードバックする。

[0049] 一方、非 MIMO UEは、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補とマルチユーザ通信の対象となる MIMO UEの送信ビーム候補とより、受信 SIRまたは SINRが最大となる送信ビームと MIMO UEの送信ビームとをビーム組合せ情報として決定し、このときの CQIとビーム組合せ情報とを BSへフィードバックする。

[0050] BSは、スケジューラ部 102において、空間リソースを割り当てるユーザを決定する。

具体的には、各 UEからフィードバックされた情報に基づいて、非 MIMO UEがマルチューザ通信の対象となる MIMO UEに指定したビーム情報と同じ送信ビームを所望している MIMO UEとして UElを選択するものとする。 BSは、非 MIMO UEと UE 1とが所望するビームによりマルチビームを形成し、それぞれの UEに対して下りデータを送信する。

[0051] このようにして形成された送信ビームは、図 11に示すようになる。図 11からも分かるように、非 MIMO UEへの干渉量は削減され、非 MIMO UEを Multi- User MIMOシステムに収容することができる。一方、 UE1は MIMO UEであり、信号分離処理能力を備えているので、 UE1への干渉が削減されなくても UE1の受信品質には影響がない。仮に、 UE1への干渉も削減されれば、 UE1の CQIが改善し、 MCSレベルを上げることができるので、スループットを向上させることができる。

[0052] このように実施の形態 1によれば、非 MIMO UEの所望ビームを MIMO UEに対して優先的に割り当て、非 MIMO UEがマルチユーザ通信の対象となる他の MIM O UEへビームを指定することにより、非 MIMO UEはマルチユーザ通信を行う他の MIMO UEからの干渉を軽減することができるので、 Multi-User MIMOシステムに非 MIMO UEを収容することができる。これにより、 Multi- User MIMOシステムに収容可能な端末数が増加するので、マルチユーザダイバーシチ利得が増加し、システムスループットを向上させることができる。また、 UE側でビームを選択するため、各ビームを使用した場合の受信状態を UEから BSに報告することにより、干渉量を考慮したリンクァダプテーシヨンを実現することができる。

[0053] (実施の形態 2) 実施の形態 1では、非 MIMO UEが MIMO UEに対して優先的にビームを割り当てられる場合について説明した力本発明の実施の形態 2では、複数の MIMO UE のうちチャネル相関の高い MIMO UEに優先的にビームを割り当てる場合について説明する。

[0054] 本実施の形態では、 BS及び UEのアンテナ数をそれぞれ 2とし、この BSのセル内に収容される UE数を 3 (UE1〜3)とする。また、 BSは送信ビームを形成し、このビームの情報 (ビーム情報）は BSと UEとにおいて共有されるものとする。

[0055] 図 12は、本発明の実施の形態 2に係る UEの構成を示すブロック図である。図 12が図 9と異なる点は、相関検出部 1101を追加したことと、 CQI算出部 805をビーム情報決定部 1102に変更したことである。

[0056] 図 12において、相関検出部 1101は、チャネル推定部 803から出力されたチヤネル推定情報を用いて、チャネル相関を検出し、検出したチャネル相関情報をビーム情報決定部 1102に出力する。ここで、チャネル推定情報を H、チャネル相関情報をとおくと、 pは以下の式（9)によって表すことができる。

[数 9]

なお、 E[ ]はアンサンブル平均を表し、 h , h は MIMOチャネル行列 Hの要素を表す。ただし、 h ≠ である。

[0057] ビーム情報決定部 1102は、チャネル推定部 803から出力されたチャネル推定情報、相関検出部 1101から出力されたチャネル相関情報、ビーム情報に基づいて、 C QIを算出し、算出した CQIを復調部 806に出力すると共に、 BSにフィードバックする。また、所望ビーム情報またはビーム組合せ情報を生成し、 BSにフィードバックする。なお、ビーム情報決定部 1102はビーム組合せ決定手段として機能する。

[0058] 次に、ビーム情報決定部 1102における動作について図 13を用いて説明する。図 13において、 ST1201では、チャネル相関情報 pが所定の閾値 Td以上であるか否かが判定され、チャネル相関情報 pが閾値 Td以上であれば、 ST1202へ移行し、チャネル相関情報 pが閾値 Td未満であれば、 ST1204へ移行する。

[0059] ST1202では、ビーム情報内の送信ビーム候補と、他ユーザの送信ビーム候補とから、受信 SINRが最大となる送信ビームの組合せをビーム組合せ情報として決定し、 ST1203では、ビーム組合せ情報と CQI=max(SINR)とを出力する。

[0060] 一方、チャネル相関情報 pが閾値 Td未満の場合、 ST1204では、ビーム情報内の送信ビーム候補から、 CQI最大となる送信ビームを所望ビームとして決定し、 ST1 205では、所望ビーム情報と最大 CQIとを出力する。

[0061] 次に、本発明の実施の形態 2に係る UEと BS間の動作について図 14を参照して説明する。 BSは、 BSのアンテナ間で直交したパイロット信号を各 UEに送信し、各 UE は、受信したパイロット信号を用いてチャネル推定値を取得する。また、各 UEは、チャネル推定値力もチャネル相関を検出する。さら〖こ、各 UEは BSと共有しているビーム情報とチャネル推定情報とから CQI (受信 SINR)を算出する。ただし、チャネル相関情報によって CQIの算出方法が異なる。

[0062] UE1と UE2はチャネル相関が低いと仮定すると、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補のうち、 CQI最大となる送信ビームを所望ビーム情報として決定し、このときの CQIと所望ビーム情報とを BSへフィードバックする。

[0063] 一方、 UE3はチャネル相関が高いと仮定すると、 UE3はビーム割り当てを他ユーザに対して優先して行われるものとみなされるので、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補と他ユーザの送信ビーム候補とより、受信 SIRまたは SINRが最大となる送信ビームと MIMO UEの送信ビームとをビーム組合せ情報として決定し、このときの C QIとビーム組合せ情報とを BSへフィードバックする。

[0064] BSは、スケジューラ部 102において、空間リソースを割り当てるユーザを決定する。

具体的には、各 UE力もフィードバックされた情報に基づいて、チャネル相関の高い UE3が他ユーザに指定したビーム情報と同じ送信ビームを所望している他ユーザとして UE1を選択するものとする。 BSは、 UE3と UE1とが所望するビームによりマルチビームを形成し、それぞれの UEに対して下りデータを送信する。

[0065] このように実施の形態 2によれば、チャネル相関の高い MIMO UEの所望ビームをチャネル相関の低い MIMO UEに対して優先的に割り当てることにより、高いチヤネル相関によって受信 SINRが劣化していた MIMO UEの他ユーザからの干渉を軽減することができるので、受信 SINRを改善することができ、システムスループットを向上させることができる。

[0066] なお、本実施の形態では、チャネル相関の高いユーザ数を 1としている力セル内にチャネル相関が高いユーザが複数存在する場合、 BSのスケジューラ部 102はその中で CQIが最大のものに 1ストリームを割り当てる。

[0067] (実施の形態 3)

実施の开態 2では、複数の MIMO UEのうちチャネル相関の高い MIMO UEに優先的にビームを割り当てる場合について説明したが、本発明の実施の形態 3では、複数の MIMO UEのうち信号分離処理能力の低い MIMO UEに優先的にビームを割り当てる場合について説明する。

[0068] 本実施の形態では、 BS及び UEのアンテナ数をそれぞれ 2とし、この BSのセル内に収容される UE数を 3 (UE1〜3)とする。また、 BSは送信ビームを形成し、このビームの情報 (ビーム情報）は BSと UEとにおいて共有されるものとする。

[0069] 図 15は、本発明の実施の形態 3に係る BSの構成を示すブロック図である。図 15が図 3と異なる点は、端末性能決定部 1401を追加したことである。

[0070] 図 15において、端末性能決定部 1401は、各 UEから UEの端末性能 (信号分離能力）情報を取得し、セル内で最も高い端末性能に基づいて、 UEが端末性能を判断する基準となるセル内端末性能情報を算出し、算出したセル内端末性能情報を各 U Eに送信する。

[0071] 端末性能決定部 1401は、例えば、図 16に示すような端末性能テーブルを各 UEと共有しているものとする。図 16において、 ZFは Zero Forcing法を用いた信号分離処理を、 MMSEは最小二乗誤差法を用いた信号分離処理を、 SICは V— BALSTのような逐次干渉キャンセラを用いた信号分離処理を、 MLDは最尤推定法を用いた信号分離処理をそれぞれ示す。また、インデックスが大きいほど信号分離能力は高くなる。

[0072] 端末性能決定部 1401は、これらのインデックス情報が端末性能情報 Rc として各 UE力報告され、図 17に示すセル内端末性能決定テーブルに基づいて、報告された端末性能情報 Rc カゝらセル内端末性能情報 Beを決定する。

UEi

[0073] 図 17に示すように、セル内で最も信号分離能力が高い端末が MLD端末 (Rc =

UEi

4)である場合、 MMSE処理が行えるかどうかが各 UEの端末性能を判断する基準（ Be = 2)となる。セル内で最も信号分離能力が高、端末が SIC端末 (Rc = 3)であ

UEi

る場合も基準は同じである。

[0074] また、セル内で最も信号分離能力が高い端末が MMSE端末 (Rc = 2)である場

UEi

合、 ZF処理が行えるかどうかが各 UEの端末性能を判断する基準 (Bc = 1)となる。

[0075] さらに、セル内に ZF端末 (Rc = 1)しか存在しない場合、端末の性能差は見られ

UEi

ないので、 Be = 0として各 UEが自身の端末性能を判断しないようにする。

[0076] なお、本実施の形態では、端末性能を 4段階に分けて示した力図 16に示したもの以外の受信処理を導入し、さらに端末性能の段階を増やしてもよい。また、セル内端末性能の決定も端末性能の段階に応じて柔軟に設定することができる。

[0077] 図 18は、本発明の実施の形態 3に係る UEの構成を示すブロック図である。図 18が図 12と異なる点は、相関検出部 1101を削除し、ビーム情報決定部 1102をビーム情報決定部 1701に変更したことである。

[0078] ビーム情報決定部 1701は、 BSから送信されたセル内端末性能情報 Beに基づいて、自端末の端末性能を判断し、自端末の端末性能に応じて、 CQIを算出し、算出した CQIを復調部 806に出力すると共に、 BSにフィードバックする。また、所望ビーム情報またはビーム組合せ情報を生成し、 BSにフィードバックする。なお、ビーム情報決定部 1701はビーム組合せ決定手段として機能する。

[0079] 次に、ビーム情報決定部 1701における動作について図 19を用いて説明する。ただし、図 19が図 13と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図 19において、 ST1801では、自端末の端末性能情報 Rc 力 ¾S力も送信され

UEi

たセル内端末性能情報 Be以下であるか否かが判定される。例えば、 Bc = 2-CRc

UEI

=4であれば、 UEIは信号分離能力が高い端末と判断され、 Bc = 2で Rc = 2で

UE3 あれば、 UE3は信号分離能力が低い端末と判断される。端末性能情報 Rc がセル

UEi 内端末性能情報 Be以下であれば、 ST1202へ移行し、端末性能情報 Rc がセル内端末性能情報 Beを超えれば、 ST1204へ移行する。

[0080] 次に、本発明の実施の形態 3に係る UEと BS間の動作について図 20を参照して説明する。 BSは、各 UEの信号分離能力を把握するため、各 UEに対して端末性能の通知を要求する。これに対して、各 UEは信号分離能力を BSに通知する。

[0081] BSは、各 UEから通知された信号分離能力に基づいて、セル内における各 UEが信号分離能力を判断する基準となる情報として、セル内端末性能情報を全 UEに報知する。各 UEは報知されたセル内端末性能情報に基づいて、自端末の信号分離能力を判断する。ここでは、 UE1及び UE2が信号分離能力の高い UE、 UE3が信号分離能力の低い UEと判断されるものとする。

[0082] そして、 BSは、 BSのアンテナ間で直交したパイロット信号を各 UEに送信し、各 UE は、受信したパイロット信号を用いてチャネル推定値を取得する。また、各 UEは BSと共有しているビーム情報とチャネル推定情報とから CQI (受信 SINR)を算出する。ただし、各 UEの信号分離能力によって CQIの算出方法が異なる。

[0083] UE1と UE2は信号分離能力が高いと仮定しているので、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補のうち、 CQI最大となる送信ビームを所望ビーム情報として決定し、このときの CQIと所望ビーム情報とを BSへフィードバックする。

[0084] 一方、 UE3は信号分離能力が低いと仮定しているので、 UE3はビーム割り当てを他ユーザに対して優先して行われるものとみなされるので、ビーム情報に含まれる送信ビーム候補と他ユーザの送信ビーム候補とより、受信 SIRまたは SINRが最大となる送信ビームと MIMO UEの送信ビームとをビーム組合せ情報として決定し、このときの CQIとビーム組合せ情報とを BSへフィードバックする。

[0085] BSは、スケジューラ部 102において、空間リソースを割り当てるユーザを決定する。

[0086] このように実施の形態 3によれば、セル内において相対的に信号分離能力の低い UEの所望ビームを信号分離能力の高い UEに対して優先的に割り当てることにより、信号分離能力の低、UEは他ユーザからの干渉を軽減することができる。

[0087] なお、本実施の形態では、信号分離能力の低い端末数を 1としているが、セル内に信号分離能力の低い端末が複数存在する場合、 BSのスケジューラ部 102はその中で CQIが最大のものに 1ストリームを割り当てる。

[0088] 上記各実施の形態では、本発明をノヽードウエアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

[0089] また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように 1チップィ匕されてもよい。ここでは、 LSIとした力集積度の違いにより、

IC、システム LSI、スーパー LSI、ウルトラ LSIと呼称されることもある。

[0090] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Progra mmable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギユラブル'プロセッサーを利用してもよい。

[0091] さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術により LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

[0092] 上記実施の形態における基地局（BS)は、 Node Bと表されることがある。

[0093] 2006年 3月 24曰出願の特願 2006— 083897の曰本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

[0094] 本発明にかかる無線通信端末装置及び無線通信基地局装置は、干渉抑圧能力が低い無線通信端末装置を MultHJser MIMOシステムに収容することができ、 Multi-U ser MIMOシステムに適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 無線通信基地局装置から送信されたパイロット信号を受信する受信手段と、

前記ノィロット信号を用いてチャネル推定を行、、チャネル推定値を求めるチヤネル推定手段と、

前記無線通信基地局装置が形成する複数のビーム情報を有し、前記チャネル推定値力求まる受信品質が最大となる所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せを決定し、決定したビームの組合せを前記無線通信基地局装置にフィードバックするビーム組合せ決定手段と、

を具備する無線通信端末装置。

[2] 前記チャネル推定値を用いてチャネル相関を検出する相関検出手段を具備し、前記ビーム組合せ決定手段は、前記チャネル相関が所定の閾値以上となる場合、前記ビームの組合せを決定する請求項 1に記載の無線通信端末装置。

[3] 前記ビーム組合せ決定手段は、自端末装置の信号分離能力がセル内の他の端末装置に対して相対的に低、場合、前記ビームの組合せを決定する請求項 1に記載の無線通信端末装置。

[4] ZFまたは MMSEの信号分離能力を有する干渉除去手段を具備する請求項 3に記載の無線通信端末装置。

[5] 複数のビームを形成するビーム形成手段と、

無線通信端末装置力もフィードバックされた所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せ情報、および、他の無線通信端末装置からフィードバックされた所望のビーム情報に基づいて、無線通信端末装置を空間リソースに割り当てる割り当て手段と、

空間リソースに割り当てた無線通信端末装置力もフィードバックされたビーム情報に基づ、て、前記ビーム形成手段を制御するビームウェイトを生成するビームウェイト生成手段と、

を具備する無線通信基地局装置。

[6] 無線通信基地局装置が形成する複数のビーム情報に基づいて、受信品質が最大となる所望のビームと、マルチユーザ通信の対象となる他のユーザに向けるビームとの組合せを決定し、決定したビームの組合せを無線通信端末装置から前記無線通信基地局装置にフィードバックする工程と、

フィードバックされた前記ビームの組合せに基づ V、て、前記無線通信端末装置及び前記他のユーザに送信ビームを形成する工程と、

を具備する送信ビーム形成方法。