WO2014125892A1 - 無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents

無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法 Download PDF

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WO2014125892A1
WO2014125892A1 PCT/JP2014/051447 JP2014051447W WO2014125892A1 WO 2014125892 A1 WO2014125892 A1 WO 2014125892A1 JP 2014051447 W JP2014051447 W JP 2014051447W WO 2014125892 A1 WO2014125892 A1 WO 2014125892A1
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user
power ratio
base station
candidate user
user terminal
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PCT/JP2014/051447
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アナス ベンジャブール
祥久 岸山
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station, a user terminal, a radio communication system, and a radio communication method.
  • LTE Long term evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • SIC Successessive Interference Cancellation
  • NOMA superimposes a plurality of information data series on the same radio resource. Therefore, it is considered that the use efficiency of radio resources can be further enhanced by combining NOMA with OFDMA.
  • the conventional NOMA is optimized for a communication environment having a relatively low processing capacity, it is not always effective in a future wireless communication system in which a high processing capacity is assumed.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a radio base station, a user terminal, a radio communication system, and a radio communication method having a new configuration capable of sufficiently increasing the utilization efficiency of radio resources. Objective.
  • the radio base station of the present invention includes a receiving unit that receives channel state information fed back from a plurality of user terminals, a plurality of candidate user sets that indicate user terminal candidates that are non-orthogonally multiplexed on an arbitrary radio resource, and From the plurality of power ratio sets indicating the transmission power ratio of the downlink signal addressed to the user terminal indicated by the candidate user set, the candidate user set and the power ratio set used for the transmission of the downlink signal based on the fed back channel state information, respectively
  • a radio base station a user terminal, a radio communication system, and a radio communication method having a new configuration that can sufficiently increase the use efficiency of radio resources.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration example of a wireless communication system to which NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) is applied.
  • FIG. 1 illustrates a cell formed by the radio base station BS.
  • a plurality of user terminals UE here, user terminals UE_1, UE_2, UE_3 are present.
  • downlink signals addressed to a plurality of user terminals UE can be non-orthogonally multiplexed on the same radio resource (frequency band, time slot) and transmitted with different transmission power (transmission power).
  • the transmission power is controlled. For example, the transmission power of the user terminal UE_1 having a high channel gain (large reception SINR and small path loss) is allocated small, and the transmission power of the user terminal UE_3 having a low channel gain (low reception SINR and large path loss) is allocated. Control is performed.
  • reception SINR reception SINR
  • path loss path loss
  • the user terminal UE_3 For example, at the location where the user terminal UE_3 is located, signals addressed to the user terminals UE_1 and UE_2 are sufficiently weakened. Accordingly, the user terminal UE_3 can receive a signal addressed to the user terminal ignoring interference caused by signals addressed to the user terminals UE_1 and UE_2. On the other hand, the signal addressed to the user terminals UE_2 and UE_3 is strong at the location where the user terminal UE_1 is located. Therefore, the user terminal UE_1 receives a signal addressed to the user terminals UE_2 and UE_3 in addition to a signal addressed to the own terminal.
  • signals addressed to each user terminal UE are multiplexed in an identifiable manner.
  • the user terminal UE_1 can decode and cancel signals addressed to the user terminals UE_2 and UE_3.
  • SIC Successessive Interference Cancellation
  • each user terminal UE appropriately separates and acquires a non-orthogonal-multiplexed signal addressed to itself.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the communication sequence of NOMA.
  • the radio base station BS transmits a downlink reference signal to each user terminal UE.
  • this reference signal for example, CSI-RS (Channel State Information Reference Signal), DM-RS (DeModulation Reference Signal), or the like can be used.
  • Each user terminal UE calculates a channel gain (for example, received SINR) based on the received reference signal, and feeds it back to the radio base station BS as channel state information (CSI: Channel State Information) (step ST11).
  • CSI Channel State Information
  • the radio base station BS performs a series of processes to be described later based on CSI fed back from each user terminal UE in order to determine a combination of user terminals UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing (steps ST12 to ST16). Specifically, a set of candidate user sets is selected from a plurality of candidate user sets (candidate user sets) indicating candidates for user terminals UE multiplexed in an arbitrary frequency band (subband).
  • the total number of candidate user sets for each subband corresponding to each transmission beam is N max as the maximum number of user terminals UE capable of non-orthogonal multiplexing, and M as the total number of user terminals UE existing in the coverage area of the transmission beam. Is represented by the following formula (1).
  • the radio base station BS selects one candidate user set from all candidate user sets represented by the equation (1) (Exhaustive search).
  • the radio base station BS calculates the transmission power allocated to the user terminal UE of each candidate user set based on the fed back CSI (step ST12).
  • the transmission power P k, b allocated to the k-th user terminal UE in the b-th subband is calculated by the following equation (2) based on fractional transmission power control (FTPC).
  • Equation (2) K represents the number of user terminals UE in each candidate user set, P b represents the transmission power of the b-th subband, and h k, b represents the target user terminal UE ( The square value of the channel coefficient of the k-th user terminal UE in the b-th subband is shown, and N k, b shows the noise observed in the target user terminal UE. That is, h k, b / N k, b corresponds to the channel gain of the target user terminal UE.
  • ⁇ in Expression (2) is a parameter for adjusting the allocation of transmission power to each user terminal UE, and is a fixed value.
  • the radio base station BS based on the following formula (3) including the calculated transmission power P k, b , SINR k, b (SINR for scheduling) of each user terminal UE assumed under the application of NOMA ) Is calculated (step ST13).
  • the radio base station BS compares the calculated SINR k, b of each user terminal UE with a table indicating a block error rate (BLER) of each MCS (Modulation and Coding Scheme) set. Ask for. Then, the instantaneous throughput R k, b of each user terminal UE for scheduling is calculated based on the following equation (4) (step ST14).
  • BLER block error rate
  • the radio base station BS applies the instantaneous throughput R k, b of each user terminal UE and the average throughput T k of each user terminal described later to the following formulas (5) and (6), and the candidate user set S j A scheduling metric MSj is calculated (step ST15).
  • the reason why the two types of scheduling metrics M Sj are calculated using the equations (5) and (6) is to make it easy to compare the characteristics of the candidate user sets S j .
  • t c represents a window size
  • W represents a weighting coefficient.
  • the radio base station BS selects a candidate user set S j that maximizes the scheduling metric M Sj in each subband (step ST16). Also, the radio base station BS non-orthogonally multiplexes the downlink signal addressed to each user terminal UE in each subband and transmits it with the transmission power of Equation (2) (step ST17). Further, based on these scheduling results, the average throughput T k of each user terminal UE is updated as shown in the following equation (8).
  • Each user terminal UE included in the candidate user set S j selected in the above process receives a signal addressed to the own terminal that is non-orthogonal-multiplexed to the same radio resource together with a signal addressed to another terminal (step ST17). Then, the signal addressed to the user terminal UE having a channel gain lower than that of the own terminal (reception SINR is small and path loss is large) is removed by SIC, and the signal addressed to the own terminal is separated. A signal addressed to the user terminal UE having a channel gain higher than that of the own terminal (the reception SINR is large and the path loss is small) is not greatly disturbed, and is ignored.
  • the transmission power of the downlink signal addressed to each user terminal UE is calculated based on Equation (2).
  • the allocation of transmission power to each user terminal UE is adjusted by a fixed value ⁇ . That is, in NOMA, transmission power is determined so as to be a power ratio determined in advance according to the channel gain of each user terminal UE.
  • the method of adjusting the transmission power of the downlink signal addressed to each user terminal UE with a fixed power ratio is suitable for a communication system with a relatively low processing capability.
  • the optimum power ratio of each user terminal UE varies according to the SNR difference between the user terminals UE. Since the SNR difference between each user terminal UE depends on the location (path loss, fading, etc.) of each user terminal UE, it is fixed as described above in a future wireless communication system in which high processing capability is expected. A method using a power ratio is not always effective in order to increase the utilization efficiency of radio resources.
  • the present inventors can sufficiently improve the use efficiency of radio resources in a future radio communication system if the radio communication system is configured so that the power ratio can be selected according to the communication environment of each user terminal UE. I thought it could be improved.
  • the present invention has been completed. That is, the essence of the present invention is that a plurality of power ratio sets indicating the transmission power ratio of the downlink signal addressed to each user terminal UE is prepared in advance, depending on the communication environment of each user terminal UE. It is to select a suitable power ratio set and adjust the transmission power ratio of the downlink signal.
  • the radio communication method according to the present embodiment will be described in detail.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining a communication sequence of the wireless communication method according to the present embodiment.
  • the radio base station BS transmits a downlink reference signal (CSI-RS, DM-RS, etc.) to each user terminal UE.
  • CSI-RS downlink reference signal
  • Each user terminal UE calculates a channel gain (for example, received SINR) based on the received reference signal, and feeds it back to the radio base station BS as channel state information (CSI) (step ST21).
  • CSI channel state information
  • the radio base station BS performs a series of processes to be described later on the basis of CSI fed back from each user terminal UE in order to determine a combination of user terminals UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing (steps ST22 to ST26).
  • a plurality of candidate user sets (candidate user set) indicating candidates for user terminals UE multiplexed in an arbitrary frequency band (subband), and a downlink addressed to the user terminal UE indicated by each candidate user set
  • a plurality of power ratio sets indicating the transmission power ratio of the signal are prepared (step ST22), and a candidate user set and a power ratio set are selected from a plurality of candidate user sets and a plurality of power ratio sets, respectively ( Steps ST23 to ST26).
  • the total number of candidate user sets and power ratio sets for each subband corresponding to each transmission beam is the maximum number of user terminals UE capable of non-orthogonal multiplexing, N max , and user terminals UE located within the coverage area of the transmission beam
  • N is the number of power ratio sets that can be taken when the number of non-orthogonally multiplexed user terminals UE is 2 to N max
  • N 2 to N Nmax is expressed by the following equation (9).
  • the radio base station BS selects one candidate user set and power ratio set combination from a plurality of candidate user set and power ratio set combinations represented by Equation (9) (Exhaustive search). .
  • a situation is assumed in which user terminals UE_1, UE_2, and UE_3 are within the coverage area of a transmission beam.
  • the maximum number of user terminals UE capable of non-orthogonal multiplexing is assumed to be 3.
  • the user terminal UE includes only a candidate user set (hereinafter referred to as [UE_1]) and the user terminal UE_2.
  • a candidate user set hereinafter referred to as [UE_2]
  • UE_3] a candidate user set consisting of only the user terminal UE_3
  • a candidate user set consisting of user terminals UE_1 and UE_2 (hereinafter referred to as [UE_1, UE_2]) and a candidate user set consisting of user terminals UE_2 and UE_3 (hereinafter referred to as [UE_2, UE_2). ])
  • a candidate user set (hereinafter referred to as [UE_3, UE_1]) including user terminals UE_3 and UE_1.
  • a candidate user set (hereinafter referred to as [UE_1, UE_2, UE_3]) including the user terminals UE_1, UE_2, and UE_3 is considered. That is, the total number of candidate user sets is seven.
  • the non-orthogonal multiplexing number of the user terminal UE is 1, it is not necessary to consider transmission power allocation among a plurality of user terminals UE. That is, one power ratio set is assumed for each of the three candidate user sets [UE_1], [UE_2], and [UE_3].
  • a power ratio set indicating transmission power allocation between two user terminals UE is represented by [P1, P2].
  • P1 + P2 P (total value of transmission power).
  • a power ratio set indicating a transmission power ratio of 1: 9 (hereinafter referred to as [0.1P, 0.9P])
  • a power ratio set indicating a transmission power ratio of 2: 8 (hereinafter referred to as [0.2P, 0. 8P])
  • a power ratio set hereinafter, [0.3P, 0.7P]
  • the order of the user terminals UE_2 and UE_1 is obtained. . Since a high transmission power is allocated to the user terminal UE having a low channel gain (a small received SINR and a large path loss), the candidate user set [UE_1, UE_2] and the power ratio set [0.1P, 0.9P] In the combination, the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.1P, and the transmission power P2 assigned to the user terminal UE_2 is 0.9P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.2P, and the transmission assigned to the user terminal UE_2.
  • the power P2 is 0.8P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 becomes 0.3P, and the transmission assigned to the user terminal UE_2.
  • the power P2 is 0.7P.
  • the transmission power P2 assigned to the user terminal UE_2 is 0.1P, and the transmission assigned to the user terminal UE_3.
  • the power P3 is 0.9P.
  • the transmission power P2 assigned to the user terminal UE_2 is 0.2P, and the transmission assigned to the user terminal UE_3.
  • the power P3 is 0.8P.
  • the transmission power P2 assigned to the user terminal UE_2 is 0.3P
  • the power P3 is 0.7P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.1P, and the transmission assigned to the user terminal UE_3.
  • the power P3 is 0.9P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.2P, and the transmission assigned to the user terminal UE_3.
  • the power P3 is 0.8P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 becomes 0.3P, and the transmission assigned to the user terminal UE_3.
  • the power P3 is 0.7P.
  • a power ratio set indicating transmission power allocation among the three user terminals UE is represented by [P1, P2, P3].
  • P1 + P2 + P3 P (total value of transmission power).
  • a power ratio set (hereinafter referred to as [0.1P, 0.2P, 0.7P]) indicating a transmission power ratio of 1: 2: 7
  • a power ratio set (hereinafter referred to as [0.1P, 0.2P, 0.7P]).
  • [0.1P, 0.3P, 0.6P]) and a power ratio set (hereinafter referred to as [0.1P, 0.4P, 0.5P]) showing a transmission power ratio of 1: 4: 5
  • [0.1P, 0.4P, 0.5P] a power ratio set showing a transmission power ratio of 1: 4: 5
  • the user terminals UE_1, UE_2, and UE_3 configuring the candidate user set [UE_1, UE_2, UE_3] are sorted in the order of decreasing channel gain (reception SINR is small, path loss is large), the user terminals UE_3, UE_2 , UE_1. Therefore, in the combination of the candidate user set [UE_1, UE_2, UE_3] and the power ratio set [0.1P, 0.2P, 0.7P], the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.1P, and the user The transmission power P2 assigned to the terminal UE_2 is 0.2P, and the transmission power P3 assigned to the user terminal UE_3 is 0.7P.
  • the transmission power P1 allocated to the user terminal UE_1 is 0.1P
  • the user The transmission power P2 assigned to the terminal UE_2 is 0.3P
  • the transmission power P3 assigned to the user terminal UE_3 is 0.6P.
  • the transmission power P1 assigned to the user terminal UE_1 is 0.1P
  • the user The transmission power P2 assigned to the terminal UE_2 is 0.4P
  • the transmission power P3 assigned to the user terminal UE_3 is 0.5P.
  • the transmission power of the downlink signal addressed to each user terminal UE is determined according to the combination of the candidate user set and the power ratio set. That is, the transmission power P k, b assigned to the kth user terminal UE in the bth subband is expressed as the following equation (10).
  • P b represents the transmission power of the b-th subband.
  • ⁇ k is a parameter for adjusting the allocation of transmission power to each user terminal UE, and corresponds to a power ratio set.
  • the radio base station BS uses the above-described transmission power P k, b determined according to the combination of the candidate user set and the power ratio set, and based on Equation (3), each user terminal UE assumed under the application of NOMA SINR k, b (SINR for scheduling) is calculated (step ST23).
  • the radio base station BS obtains the BLER by comparing the calculated SINR k, b of each user terminal UE with a table indicating the block error rate (BLER) of each MCS set. And based on Formula (4), the instantaneous throughput Rk, b of each user terminal UE for scheduling is calculated (step ST24).
  • the radio base station BS calculates the scheduling metric M Sj by applying the instantaneous throughput R k, b of each user terminal UE and the average throughput T k of each user terminal to the equations (5) and (6) (steps). ST25).
  • the radio base station BS selects a candidate user set and a power ratio set that maximize the scheduling metric MSj in each subband (step ST26). Further, the radio base station BS transmits a downlink signal to each user terminal UE with the transmission power of Expression (10) (step ST27). Furthermore, based on these scheduling results, the average throughput T k of each user terminal UE shown in Expression (8) is updated.
  • the user terminal UE included in the candidate user set selected by the above-described process receives a signal addressed to the user terminal that is non-orthogonal-multiplexed to the same radio resource together with a signal addressed to another terminal (step ST27). Then, the signal addressed to the user terminal UE having a channel gain lower than that of the own terminal (reception SINR is small and path loss is large) is removed by SIC, and the signal addressed to the own terminal is separated. A signal addressed to the user terminal UE having a channel gain higher than that of the own terminal (the reception SINR is large and the path loss is small) is not greatly disturbed, and is ignored.
  • each user terminal UE needs to select whether a signal addressed to another terminal is to be removed by SIC or to be ignored as noise without being removed by SIC.
  • Each user terminal UE can perform this selection if it can know the power ratio set used for non-orthogonal multiplexing and the transmission power assigned to the terminal itself. Therefore, the radio base station BS notifies each user terminal UE of these pieces of information.
  • the radio base station BS notifies each user terminal UE indicated by the selected candidate user set of information (common notification information) corresponding to the selected power ratio set. That is, the radio base station BS notifies information corresponding to the selected power ratio set to all user terminals UE that are non-orthogonal-multiplexed to each subband.
  • the radio base station BS notifies each user terminal UE indicated by the selected candidate user set of information (individual notification information) related to the transmission power of the downlink signal unique to each user terminal UE. That is, the radio base station BS notifies a certain user terminal UE of information related to the transmission power of the downlink signal transmitted to the user terminal UE.
  • notifications can be performed using, for example, higher layer signaling (RRC signaling or the like), signaling based on PDCCH control information, or the like.
  • the signaling based on the PDCCH control information is easy to notify for each subband and for each user terminal UE, and is suitable for this notification.
  • the common notification information and the individual notification information described above may be jointly encoded. For example, if the arrangement of the bit sequence of the power ratio set is changed so that the power ratio corresponding to the user terminal UE to be notified comes to the first bit, each user terminal UE has information on the transmission power of the signal addressed to the terminal, The selected power ratio set can be acquired together. Such joint encoding can reduce the overhead associated with notification. In addition, the aspect of joint encoding is not restricted to this.
  • the allocated power P desired to the desired user terminal UE is notified by PDCCH or higher layer signaling (for example, RRC signaling), and the total transmission power P is You may make it notify by upper layer signaling (for example, RRC signaling).
  • RRC signaling for example, RRC signaling
  • Each user terminal UE notified of these pieces of information removes, for example, signals addressed to the user terminal UE to which transmission power larger than that of the own terminal is assigned based on the notified information by SIC in descending order of transmission power.
  • a signal addressed to the user terminal UE to which transmission power smaller than that of the own terminal is assigned is ignored as noise without being removed by the SIC.
  • the radio base station BS Since a power ratio set suitable for the communication environment of the UE is selected, it is possible to sufficiently increase the use efficiency of radio resources in a radio communication system to which non-orthogonal multiplexing is applied. Further, in the radio communication method according to the present embodiment, the radio base station BS provides information (common notification information) corresponding to the power ratio set to each user terminal UE and a downlink signal specific to each user terminal UE. Therefore, each user terminal UE can appropriately receive a downlink signal addressed to itself by canceling a downlink signal addressed to another terminal.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of the radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system shown in FIG. 4 is a system including, for example, an LTE system or an LTE-A (LTE-Advanced) system.
  • This radio communication system may be called IMT-Advanced or 4G.
  • the radio communication system 1 includes a radio base station 10 (10A, 10B) and a plurality of user terminals 20 (20A, 20B) communicating with the radio base station 10.
  • the radio base station 10 is connected to the upper station apparatus 30, and the upper 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 device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single carrier transmission method that reduces interference between terminals by dividing a system band into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals using different bands.
  • NOMA is applied to the downlink of the wireless communication system 1 as necessary.
  • the downlink communication channel includes a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, PCFICH, PHICH, extended PDCCH).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • the uplink communication channel includes a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each user terminal 20 and a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) as an uplink control channel.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • User data and higher control information are transmitted by this PUSCH.
  • downlink channel quality information CQI: Channel Quality Indicator
  • ACK / NACK and the like are transmitted by PUCCH.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the radio base station according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 for beam forming, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and a transmission path interface 106. Yes.
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 in the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
  • the baseband signal processing unit 104 performs PDCP layer processing, user data division / combination, RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing such as RLC layer transmission processing, MAC ( Medium Access Control (retransmission control), for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, precoding processing, etc. Forward.
  • RLC Radio Link Control
  • MAC Medium Access Control (retransmission control)
  • HARQ transmission processing scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, precoding processing, etc. Forward.
  • transmission processing such as channel coding and IFFT processing is performed on the downlink control information, and the transmission information is transferred to each transmission / reception section 103.
  • the baseband signal processing unit 104 notifies the control information for communication in the serving cell to the user terminal 20 through the broadcast channel.
  • the information for communication in the serving cell includes, for example, the system bandwidth in the uplink or the downlink.
  • Each transmission / reception unit 103 converts the baseband signal output by precoding from the baseband signal processing unit 104 for each antenna to a radio frequency band.
  • the amplifier unit 102 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits it from the transmission / reception antenna 101.
  • each transmitting / receiving antenna 101 receives data transmitted from the user terminal 20 to the radio base station 10 via the uplink.
  • the amplifier unit 102 amplifies the radio frequency signal input from each transmission / reception antenna 101 and sends the amplified signal to each transmission / reception unit 103.
  • the amplified radio frequency signal is converted into a baseband signal by each transmitting / receiving unit 103 and input to the baseband signal processing unit 104.
  • the baseband signal processing unit 104 performs fast Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform) processing, inverse discrete Fourier transform (IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform) processing, error on user data included in the input baseband signal. Correction decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, PDCP layer reception processing, and the like are performed and transferred to the upper station apparatus 30 via the transmission path interface 106.
  • the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, state management of the radio base station 10, and radio resource management.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the 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.
  • Downlink data is received by a plurality of transmission / reception antennas 201 and input to an amplifier unit 202.
  • the amplifier unit 202 amplifies the radio frequency signal input from each transmission / reception antenna 201 and sends the amplified signal to each transmission / reception unit 203.
  • the amplified radio frequency signal is converted into a baseband signal by each transmission / reception unit 203 and input to the baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 performs FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like on the input baseband signal.
  • User data included in the downlink data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer.
  • broadcast information included in downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • 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, and discrete Fourier transform (DFT) processing on input user data. Then, IFFT processing and the like are performed and transferred to each transmitting / receiving unit 203.
  • Each transmitting / receiving 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 transmission / reception antenna 201.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a baseband signal processing unit included in the radio base station and the user terminal according to the present embodiment. 7 shows only a part of the configuration, it is assumed that the radio base station 10 and the user terminal 20 are provided with the necessary configuration without shortage.
  • the radio base station 10 includes a beam generator 301, a downlink control information generator 302, a downlink control information encoder / modulator 303, a downlink transmission data generator 304, and a downlink transmission data encoder / modulator. 305, a downlink reference signal generation unit 306, a downlink channel multiplexing unit 307, and a scheduling unit 308.
  • the beam generation unit 301 generates a plurality of transmission beams using arbitrary radio resources (frequency band, time slot).
  • a downlink signal addressed to the user terminal 20 selected by the scheduling unit 308 described later is non-orthogonally multiplexed on each transmission beam generated by the beam generation unit 301.
  • the downlink control information generation unit 302 generates user terminal specific (UE-specific) downlink control information (DCI) transmitted on the PDCCH.
  • the downlink control information unique to the user terminal includes DL assignment (DL assignment), which is PDSCH assignment information, and UL grant (UL grant), which is PUSCH assignment information.
  • the downlink control information includes control information for requesting CSI feedback to each user terminal 20, information necessary for reception processing of non-orthogonal multiplexed signals, and the like. That is, the radio base station 10 includes information corresponding to the power ratio set selected for non-orthogonal multiplexing (common notification information), and information related to the transmission power of the downlink signal unique to the user terminal 20 (individual notification information). Are notified to each user terminal 20 by PDCCH. However, these pieces of information may be included in higher control information notified by higher layer signaling (such as RRC signaling).
  • Downlink control information generated by the downlink control information generation unit 302 is input to the downlink control information encoding / modulation unit 303 as downlink control information transmitted on the PDCCH together with common control information common to the user terminals 20.
  • the downlink control information encoding / modulating section 303 performs channel encoding and modulation on the input downlink control information.
  • the modulated downlink control information is output to the downlink channel multiplexing unit 307.
  • the downlink transmission data generation unit 304 generates downlink user data for each user terminal 20. Downlink user data generated by the downlink transmission data generation unit 304 is input to the downlink transmission data encoding / modulation unit 305 as downlink transmission data transmitted on the PDSCH together with higher control information.
  • the downlink transmission data encoding / modulation section 305 performs channel encoding and modulation on the downlink transmission data for each user terminal 20.
  • the modulated downlink transmission data is output to downlink channel multiplexing section 307.
  • the downlink reference signal generation unit 306 generates downlink reference signals (CRS (Cell-specific Reference Signal), CSI-RS, DM-RS, etc.).
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • CSI-RS Cell-specific Reference Signal
  • DM-RS DM-RS
  • the generated downlink reference signal is output to the downlink channel multiplexing unit 307.
  • the downlink channel multiplexing unit 307 combines downlink control information, downlink reference signals, and downlink transmission data (including higher control information) to generate a downlink signal. Specifically, the downlink channel multiplexing unit 307 transmits downlink signals addressed to the plurality of user terminals 20 selected by the scheduling unit 308 with the selected transmission power according to the scheduling information notified from the scheduling unit 308. Thus, non-orthogonal multiplexing is performed on each transmission beam.
  • 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.
  • the scheduling unit 308 provides scheduling information for instructing radio resource allocation based on instruction information from the upper station apparatus 30 and CSI (CQI (Channel Quality Indicator), RI (Rank Indicator), etc.) from each user terminal 20. Generate. Specifically, the scheduling unit 308, based on the CSI fed back from the user terminal 20, a plurality of candidate user sets indicating candidates for the user terminal 20 to be non-orthogonally multiplexed in an arbitrary frequency band, and each candidate user set A candidate user set and a power ratio set used for non-orthogonal multiplexing are selected from a plurality of power ratio sets indicating the transmission power ratio of the downlink signal addressed to the user terminal 20 indicated by (steps ST22 to ST26 in FIG. 3).
  • CSI Channel Quality Indicator
  • RI Rank Indicator
  • the user terminal 20 includes a downlink control information reception unit 401, a channel estimation unit 402, a feedback unit 403, an interference removal unit 404, and a downlink transmission data reception unit 405.
  • the downlink signal transmitted from the radio base station 10 is received by the transmission / reception antenna 201 and transferred to the baseband signal processing unit 204 through cyclic prefix removal, fast Fourier transform processing, and the like.
  • the downlink signal is separated by the baseband signal processing unit 204 into downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and a downlink reference signal.
  • 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.
  • the downlink control information receiving unit 401 demodulates the downlink control information and outputs it to the channel estimation unit 402, the feedback unit 403, the interference removal unit 404, and the like.
  • channel estimation section 402 Upon receiving a CSI feedback request based on downlink control information, channel estimation section 402 performs channel estimation based on the received downlink reference signal, and calculates a channel gain.
  • CSI including information such as channel gain obtained by channel estimation is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.
  • the interference removing unit 404 removes interference between transmission beams using, for example, a linear filter.
  • the interference cancellation unit 404 is information corresponding to the power ratio set selected for non-orthogonal multiplexing (common notification information) and information related to the transmission power of the downlink signal unique to the user terminal 20 (individual notification information). Based on the above, interference due to signals addressed to other user terminals 20 is removed. Specifically, for example, signals addressed to the user terminal 20 to which transmission power higher than that of the terminal itself is assigned are removed by SIC in descending order of transmission power. On the other hand, a signal addressed to the user terminal 20 to which transmission power smaller than that of the own terminal is assigned is treated as noise and ignored without being canceled.
  • the radio base station 10 uses the power ratio set indicating the transmission power ratio of the downlink signal addressed to each user terminal 20 to Since a power ratio set suitable for the communication environment is selected, it is possible to sufficiently increase the utilization efficiency of radio resources. Also, in the radio communication system 1 according to the present embodiment, the radio base station 10 transmits information corresponding to the power ratio set (common notification information) to each user terminal 20 and a downlink unique to each user terminal 20. Since the information regarding the signal transmission power (individual notification information) is notified, each user terminal 20 can cancel the downlink signal addressed to the other terminal and appropriately receive the downlink signal addressed to itself.
  • the power ratio set common notification information

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Abstract

　無線リソースの利用効率を十分に高めることのできる新たな構成の無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法を提供すること。複数のユーザ端末が、無線基地局に対してチャネル状態情報をフィードバックし、無線基地局が、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、フィードバックされたチャネル状態情報に基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択し、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信し、選択された候補ユーザセットが受信する。

Description

無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法
　本発明は、無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法に関する。
　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。
　ところで、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）などと呼ばれる将来の無線通信システムでは、受信側での干渉除去を前提とする非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ（Non-Orthogonal　Multiple　Access））を応用した通信方式の採用が想定される。ＮＯＭＡでは、チャネルゲインの異なる複数のユーザ端末宛ての情報データ系列を、同じ無線リソース（周波数帯域、時間スロット）に重畳する。各情報データ系列は、チャネルゲインに応じて異なる送信パワー（送信電力）で送信されるので、各ユーザ端末は、ＳＩＣ（Successive　Interference　Cancellation）などで他端末宛ての信号をキャンセルし、自端末宛ての情報を適切に取得できる。
　上述のように、ＮＯＭＡでは、同じ無線リソースに複数の情報データ系列を重畳する。そのため、ＯＦＤＭＡにＮＯＭＡを組み合わせれば、無線リソースの利用効率をさらに高めることができると考えられる。しかしながら、従来のＮＯＭＡは、処理能力の比較的低い通信環境に最適化されているので、高い処理能力が想定される将来の無線通信システムにおいて必ずしも有効ではない。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、無線リソースの利用効率を十分に高めることのできる新たな構成の無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の無線基地局は、複数のユーザ端末からフィードバックされたチャネル状態情報を受信する受信部と、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、フィードバックされたチャネル状態情報に基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択するスケジューリング部と、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を、選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、無線リソースの利用効率を十分に高めることのできる新たな構成の無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法を提供できる。
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。 ＮＯＭＡの通信シーケンスを説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る無線通信方法の通信シーケンスを説明するためのフロー図である。 無線通信システムの構成例を示す模式図である。 無線基地局の構成例を示すブロック図である。 ユーザ端末の構成例を示すブロック図である。 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。
　図１は、ＮＯＭＡ（Non-Orthogonal　Multiple　Access）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では、無線基地局ＢＳにより形成されるセルを例示している。無線基地局ＢＳのカバレッジエリア内には、複数のユーザ端末ＵＥ（ここでは、ユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３）が在圏している。この無線通信システムは、複数のユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号を同じ無線リソース（周波数帯域、時間スロット）に非直交多重して異なる送信パワー（送信電力）で送信できる。
　図１に示す無線通信システムでは、例えば、ユーザ端末ＵＥのチャネルゲイン（代表的には、受信ＳＩＮＲ）、無線基地局ＢＳとユーザ端末ＵＥ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。例えば、チャネルゲインが高い（受信ＳＩＮＲが大きい、パスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ＿１の送信パワーを小さく割り当て、チャネルゲインが低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ＿３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。
　この送信パワー制御により、例えば、ユーザ端末ＵＥ＿３の在圏位置では、ユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２宛ての信号は十分に弱くなる。よって、ユーザ端末ＵＥ＿３は、ユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２宛ての信号による干渉を無視して自端末宛ての信号を受信できる。一方、ユーザ端末ＵＥ＿１の在圏位置において、ユーザ端末ＵＥ＿２，ＵＥ＿３宛ての信号は強い。そのため、ユーザ端末ＵＥ＿１は、自端末宛ての信号に加え、ユーザ端末ＵＥ＿２，ＵＥ＿３宛ての信号を受信する。
　ＮＯＭＡにおいて、各ユーザ端末ＵＥ宛ての信号は識別できる態様で多重されており、例えば、ユーザ端末ＵＥ＿１は、ユーザ端末ＵＥ＿２，ＵＥ＿３宛ての信号を復号してキャンセルすることができる。このようなＳＩＣ（Successive　Interference　Cancellation）受信により、各ユーザ端末ＵＥは、非直交多重された自端末宛ての信号を適切に分離して取得する。
　ここで、ＮＯＭＡの通信シーケンスを説明する。図２は、ＮＯＭＡの通信シーケンスを説明するためのフロー図である。まず、無線基地局ＢＳは、各ユーザ端末ＵＥに対して下りリンクの参照信号を送信する。この参照信号としては、例えば、ＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information　Reference　Signal）、ＤＭ－ＲＳ（DeModulation　Reference　Signal）などを用いることができる。各ユーザ端末ＵＥは、受信した参照信号に基づきチャネルゲイン（例えば、受信ＳＩＮＲ）を算出し、チャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）として無線基地局ＢＳにフィードバックする（ステップＳＴ１１）。
　無線基地局ＢＳは、非直交多重の対象となるユーザ端末ＵＥの組み合わせを決定するために、各ユーザ端末ＵＥからフィードバックされたＣＳＩに基づいて後述する一連の処理を行う（ステップＳＴ１２～ＳＴ１６）。具体的には、任意の周波数帯域（サブバンド）に多重されるユーザ端末ＵＥの候補を示す複数の候補ユーザセット（candidate　user　set）から、１組の候補ユーザセットを選択する。
　各送信ビームに対応するサブバンド毎の候補ユーザセットの総数は、非直交多重可能なユーザ端末ＵＥの最大数をＮｍａｘ、送信ビームのカバレッジエリア内に在圏するユーザ端末ＵＥの総数をＭとして、下記式（１）で表される。無線基地局ＢＳは、式（１）で表される全ての候補ユーザセットから１組の候補ユーザセットを選択する（全探索（Exhaustive　search））。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ユーザ端末ＵＥの組み合わせを決定するための一連の処理（ステップＳＴ１２～ＳＴ１６）について詳細に説明する。無線基地局ＢＳは、まず、フィードバックされたＣＳＩに基づいて、各候補ユーザセットのユーザ端末ＵＥに割り当てられる送信パワーを算出する（ステップＳＴ１２）。第ｂ番目のサブバンドにおいて第ｋ番目のユーザ端末ＵＥに割り当てられる送信パワーＰｋ，ｂは、フラクショナル送信パワー制御（ＦＴＰＣ：Fractional　Tx　Power　Control）に基づく下記式（２）で算出される。式（２）において、Ｋは、各候補ユーザセット内のユーザ端末ＵＥの数を示し、Ｐｂは、第ｂ番目のサブバンドの送信パワーを示し、ｈｋ，ｂは、対象ユーザ端末ＵＥ（第ｂ番目のサブバンドにおける第ｋ番目のユーザ端末ＵＥ）のチャネル係数の２乗値を示し、Ｎｋ，ｂは、対象ユーザ端末ＵＥで観測されるノイズを示す。すなわち、ｈｋ，ｂ／Ｎｋ，ｂは、対象ユーザ端末ＵＥのチャネルゲインに相当する。また、式（２）のαは、各ユーザ端末ＵＥへの送信パワーの割り当てを調整するためのパラメータであり、固定値となっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、無線基地局ＢＳは、算出された送信パワーＰｋ，ｂを含む下記式（３）に基づき、ＮＯＭＡの適用下で想定される各ユーザ端末ＵＥのＳＩＮＲｋ，ｂ（スケジューリング用のＳＩＮＲ）を算出する（ステップＳＴ１３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　その後、無線基地局ＢＳは、算出された各ユーザ端末ＵＥのＳＩＮＲｋ，ｂを、各ＭＣＳ（Modulation　and　Coding　Scheme）セットのブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block　Error　Rate）を示すテーブルに照らし合わせてＢＬＥＲを求める。そして、下記式（４）に基づき、スケジューリング用の各ユーザ端末ＵＥの瞬時スループットＲｋ，ｂを算出する（ステップＳＴ１４）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　無線基地局ＢＳは、下記式（５），（６）に、各ユーザ端末ＵＥの瞬時スループットＲｋ，ｂ、及び後述する各ユーザ端末の平均スループットＴｋを適用し、候補ユーザセットＳｊのスケジューリングメトリックＭＳｊを算出する（ステップＳＴ１５）。ここで、式（５），（６）を用いて２種類のスケジューリングメトリックＭＳｊを算出するのは、各候補ユーザセットＳｊの特性を容易に比較できるようにするためである。式（５），（６）において、ｔｃは、ウィンドウサイズを示し、Ｗは、重み付け係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に、無線基地局ＢＳは、下記式（７）で示すように、各サブバンドにおいてスケジューリングメトリックＭＳｊを最大化する候補ユーザセットＳｊを選択する（ステップＳＴ１６）。また、無線基地局ＢＳは、各サブバンドに各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号を非直交多重し、式（２）の送信パワーで送信する（ステップＳＴ１７）。さらに、これらのスケジューリング結果に基づき、下記式（８）で示すように、各ユーザ端末ＵＥの平均スループットＴｋを更新する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　上述の処理で選択された候補ユーザセットＳｊに含まれる各ユーザ端末ＵＥは、他端末宛ての信号と共に同じ無線リソースに非直交多重された自端末宛ての信号を受信する（ステップＳＴ１７）。そして、自端末よりチャネルゲインの低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号をＳＩＣで除去し、自端末宛ての信号を分離する。自端末よりチャネルゲインの高い（受信ＳＩＮＲが大きい、パスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、大きな妨げとならないので無視する。
　ところで、ＮＯＭＡでは、各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワーは式（２）に基づいて算出される。式（２）において、各ユーザ端末ＵＥへの送信パワーの割り当ては、固定値αによって調整されている。すなわち、ＮＯＭＡでは、各ユーザ端末ＵＥのチャネルゲインに応じてあらかじめ決められたパワーレシオ（power　ratio）となるように送信パワーが決定されている。このように、各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワーを固定されたパワーレシオで調整する方法は、処理能力の比較的低い通信システムに適している。
　しかしながら、各ユーザ端末ＵＥの最適なパワーレシオは、各ユーザ端末ＵＥ間のＳＮＲ差に応じて変動する。各ユーザ端末ＵＥ間のＳＮＲ差は、各ユーザ端末ＵＥの在圏位置（パスロスやフェージングなど）に依存するので、高い処理能力が予想される将来の無線通信システムにおいて、上述のような固定されたパワーレシオを用いる方法は、無線リソースの利用効率を高めるために必ずしも有効でない。
　この課題に対し、本発明者らは、各ユーザ端末ＵＥの通信環境に応じてパワーレシオを選択できるように無線通信システムを構成すれば、将来の無線通信システムにおいて無線リソースの利用効率を十分に高めることができるのではないかと考えた。そして、この考えに基づき本発明を完成させた。すなわち、本発明の骨子は、各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセット（power　ratio　set）をあらかじめ用意しておき、各ユーザ端末ＵＥの通信環境に応じて適したパワーレシオセットを選択して下りリンク信号の送信パワー比を調整することである。以下、本実施の形態に係る無線通信方法について詳細に説明する。
（無線通信方法）
　図３は、本実施の形態に係る無線通信方法の通信シーケンスを説明するためのフロー図である。まず、無線基地局ＢＳは、各ユーザ端末ＵＥに対して下りリンクの参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳなど）を送信する。各ユーザ端末ＵＥは、受信した参照信号に基づきチャネルゲイン（例えば、受信ＳＩＮＲ）を算出し、チャネル状態情報（ＣＳＩ）として無線基地局ＢＳにフィードバックする（ステップＳＴ２１）。
　無線基地局ＢＳは、非直交多重の対象となるユーザ端末ＵＥの組み合わせを決定するために、各ユーザ端末ＵＥからフィードバックされたＣＳＩに基づいて後述する一連の処理を行う（ステップＳＴ２２～ＳＴ２６）。具体的には、任意の周波数帯域（サブバンド）に多重されるユーザ端末ＵＥの候補を示す複数の候補ユーザセット（candidate　user　set）、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセット（power　ratio　set）を用意し（ステップＳＴ２２）、複数の候補ユーザセット及び複数のパワーレシオセットから、候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択する（ステップＳＴ２３～ＳＴ２６）。
　各送信ビームに対応するサブバンド毎の候補ユーザセット及びパワーレシオセットの組み合わせ総数は、非直交多重可能なユーザ端末ＵＥの最大数をＮｍａｘ、送信ビームのカバレッジエリア内に在圏するユーザ端末ＵＥの総数をＭ、非直交多重されるユーザ端末ＵＥの数が２～Ｎｍａｘの場合にそれぞれとり得るパワーレシオセットの組数をＮ２～ＮＮｍａｘとして、下記式（９）で表される。無線基地局ＢＳは、式（９）で表される複数の候補ユーザセット及びパワーレシオセットの組み合わせから、１組の候補ユーザセット及びパワーレシオセットの組み合わせを選択する（全探索（Exhaustive　search））。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　例えば、図１に示すように、送信ビームのカバレッジエリア内にユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３が在圏する状況を想定する。非直交多重可能なユーザ端末ＵＥの最大数を３とする。ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が１の場合、すなわち、ユーザ端末ＵＥが非直交多重されない場合には、ユーザ端末ＵＥ＿１のみでなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿１］）、ユーザ端末ＵＥ＿２のみでなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿２］）、及びユーザ端末ＵＥ＿３のみでなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿３］）が考えられる。
　ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が２の場合、ユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２でなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２］）、ユーザ端末ＵＥ＿２，ＵＥ＿３でなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］）、及びユーザ端末ＵＥ＿３，ＵＥ＿１でなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿３，ＵＥ＿１］）が考えられる。また、ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が３の場合、ユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３でなる候補ユーザセット（以下、［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］）が考えられる。すなわち、候補ユーザセットの総数は７通りである。
　ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が１の場合、複数のユーザ端末ＵＥ間における送信パワーの割り当てを考慮する必要はない。つまり、［ＵＥ＿１］，［ＵＥ＿２］，［ＵＥ＿３］の３通りの候補ユーザセットに対して想定されるパワーレシオセットは、各１通りとなる。
　ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が２の場合、２個のユーザ端末ＵＥ間における送信パワーの割り当てを考慮する必要がある。以下、２個のユーザ端末ＵＥ間における送信パワーの割り当てを示すパワーレシオセットを、［Ｐ１，Ｐ２］で表す。ここで、Ｐ１＋Ｐ２＝Ｐ（送信パワーの合計値）である。例えば、１：９の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．１Ｐ，０．９Ｐ］）、２：８の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．２Ｐ，０．８Ｐ］）、及び３：７の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．３Ｐ，０．７Ｐ］）が用意されているとする。
　図１の場合、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２］を構成するユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２を、チャネルゲインの低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）順にソートすると、ユーザ端末ＵＥ＿２，ＵＥ＿１の順序となる。チャネルゲインの低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥには、高い送信パワーを割り当てるので、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．９Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．９Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２］とパワーレシオセット［０．２Ｐ，０．８Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．２Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．８Ｐとなる。そして、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２］とパワーレシオセット［０．３Ｐ，０．７Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．３Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．７Ｐとなる。
　候補ユーザセット［ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］，［ＵＥ＿３，ＵＥ＿１］も同様である。すなわち、候補ユーザセット［ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．９Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．９Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．２Ｐ，０．８Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．２Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．８Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．３Ｐ，０．７Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．３Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．７Ｐとなる。
　また、候補ユーザセット［ＵＥ＿３，ＵＥ＿１］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．９Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．９Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿３，ＵＥ＿１］とパワーレシオセット［０．２Ｐ，０．８Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．２Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．８Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿３，ＵＥ＿１］とパワーレシオセット［０．３Ｐ，０．７Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．３Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．７Ｐとなる。
　ユーザ端末ＵＥの非直交多重数が３の場合、３個のユーザ端末ＵＥ間における送信パワーの割り当てを考慮する必要がある。以下、３個のユーザ端末ＵＥ間における送信パワーの割り当てを示すパワーレシオセットを、［Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３］で表す。ここで、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＝Ｐ（送信パワーの合計値）である。例えば、１：２：７の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．１Ｐ，０．２Ｐ，０．７Ｐ］）、１：３：６の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．１Ｐ，０．３Ｐ，０．６Ｐ］）、及び１：４：５の送信パワー比を示すパワーレシオセット（以下、［０．１Ｐ，０．４Ｐ，０．５Ｐ］）が用意されているとする。
　図１の場合、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］を構成するユーザ端末ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３を、チャネルゲインの低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）順にソートすると、ユーザ端末ＵＥ＿３，ＵＥ＿２，ＵＥ＿１の順序となる。よって、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．２Ｐ，０．７Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．２Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．７Ｐとなる。また、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．３Ｐ，０．６Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．３Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．６Ｐとなる。そして、候補ユーザセット［ＵＥ＿１，ＵＥ＿２，ＵＥ＿３］とパワーレシオセット［０．１Ｐ，０．４Ｐ，０．５Ｐ］との組み合わせにおいて、ユーザ端末ＵＥ＿１に割り当てられる送信パワーＰ１は０．１Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿２に割り当てられる送信パワーＰ２は０．４Ｐとなり、ユーザ端末ＵＥ＿３に割り当てられる送信パワーＰ３は０．５Ｐとなる。
　このように、候補ユーザセットとパワーレシオセットとの組み合わせに応じて各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワーは決定される。すなわち、第ｂ番目のサブバンドにおいて第ｋ番目のユーザ端末ＵＥに割り当てられる送信パワーＰｋ，ｂは、下記式（１０）のように表される。式（１０）において、Ｐｂは、第ｂ番目のサブバンドの送信パワーを示す。αｋは、各ユーザ端末ＵＥへの送信パワーの割り当てを調整するためのパラメータであり、パワーレシオセットに対応している。
　無線基地局ＢＳは、候補ユーザセットとパワーレシオセットとの組み合わせに応じて決まる上述の送信パワーＰｋ，ｂを用い、式（３）に基づき、ＮＯＭＡの適用下で想定される各ユーザ端末ＵＥのＳＩＮＲｋ，ｂ（スケジューリング用のＳＩＮＲ）を算出する（ステップＳＴ２３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　その後、無線基地局ＢＳは、算出された各ユーザ端末ＵＥのＳＩＮＲｋ，ｂを、各ＭＣＳセットのブロック誤り率（ＢＬＥＲ）を示すテーブルに照らし合わせてＢＬＥＲを求める。そして、式（４）に基づき、スケジューリング用の各ユーザ端末ＵＥの瞬時スループットＲｋ，ｂを算出する（ステップＳＴ２４）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　無線基地局ＢＳは、式（５），（６）に、各ユーザ端末ＵＥの瞬時スループットＲｋ，ｂ、及び各ユーザ端末の平均スループットＴｋを適用し、スケジューリングメトリックＭＳｊを算出する（ステップＳＴ２５）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　次に、無線基地局ＢＳは、式（７）で示すように、各サブバンドにおいてスケジューリングメトリックＭＳｊを最大化する候補ユーザセット及びパワーレシオセットを選択する（ステップＳＴ２６）。また、無線基地局ＢＳは、式（１０）の送信パワーで各ユーザ端末ＵＥに下りリンク信号を送信する（ステップＳＴ２７）。さらに、これらのスケジューリング結果に基づき、式（８）で示す各ユーザ端末ＵＥの平均スループットＴｋを更新する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　上述の処理で選択された候補ユーザセットに含まれるユーザ端末ＵＥは、他端末宛ての信号と共に同じ無線リソースに非直交多重された自端末宛ての信号を受信する（ステップＳＴ２７）。そして、自端末よりチャネルゲインの低い（受信ＳＩＮＲが小さい、パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号をＳＩＣで除去し、自端末宛ての信号を分離する。自端末よりチャネルゲインの高い（受信ＳＩＮＲが大きい、パスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、大きな妨げとならないので無視する。
　この無線通信方法において、各ユーザ端末ＵＥは、他端末宛ての信号をＳＩＣで除去するか、又はＳＩＣで除去せずノイズとみなして無視するかを選択する必要がある。各ユーザ端末ＵＥは、非直交多重に使用されたパワーレシオセットと、自端末に割り当てられた送信パワーとを知ることができれば、この選択を実行できる。そこで、無線基地局ＢＳは、これらの情報を各ユーザ端末ＵＥに対して通知する。
　具体的には、無線基地局ＢＳは、選択された候補ユーザセットによって示される各ユーザ端末ＵＥに対し、選択されたパワーレシオセットに対応する情報（共通通知情報）を通知する。すなわち、無線基地局ＢＳは、各サブバンドに非直交多重される全てのユーザ端末ＵＥに対し、選択されたパワーレシオセットに対応する情報を通知する。また、無線基地局ＢＳは、選択された候補ユーザセットによって示される各ユーザ端末ＵＥに対し、各ユーザ端末ＵＥに固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報（個別通知情報）を通知する。すなわち、無線基地局ＢＳは、あるユーザ端末ＵＥに対し、当該ユーザ端末ＵＥ宛てに送信される下りリンク信号の送信パワーに関する情報を通知する。
　これらの通知は、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うことができる。特に、ＰＤＣＣＨの制御情報によるシグナリングは、サブバンド毎、ユーザ端末ＵＥ毎の通知が容易であり、この通知に適している。なお、上述の共通通知情報及び個別通知情報は、ジョイントエンコーディング（joint　encoding）されても良い。例えば、通知対象となるユーザ端末ＵＥに対応するパワーレシオが先頭ビットにくるようパワーレシオセットのビット列の配列を変更すれば、各ユーザ端末ＵＥは、自端末宛ての信号の送信パワーに関する情報と、選択されたパワーレシオセットとをまとめて取得できる。このようなジョイントエンコーディングにより、通知に係るオーバヘッドを低減できる。なお、ジョイントエンコーディングの態様は、これに限られない。
　また、例えば、最大２個のユーザ端末ＵＥを多重する場合、所望のユーザ端末ＵＥへの割り当て電力ＰｄｅｓｉｒｅｄのみをＰＤＣＣＨや上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）などで通知し、総送信パワーＰを上位レイヤシグナリング(例えば、ＲＲＣシグナリング）で通知するようにしても良い。この場合、各ユーザ端末ＵＥでＰとＰｄｅｓｉｒｅｄが既知となるため、干渉となるユーザ端末ＵＥへの割り当て電力をＰ－Ｐｄｅｓｉｒｅｄで推定できる。
　これらの情報を通知された各ユーザ端末ＵＥは、通知された情報に基づき、例えば、自端末より大きい送信パワーが割り当てられたユーザ端末ＵＥ宛ての信号を、送信パワーの大きい順にＳＩＣで除去する。また、自端末より小さい送信パワーが割り当てられたユーザ端末ＵＥ宛ての信号をＳＩＣで除去せずノイズとして無視する。
　このように、本実施の形態に係る無線通信方法では、各ユーザ端末ＵＥ宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットが用意されており、無線基地局ＢＳが、各ユーザ端末ＵＥの通信環境に応じて適したパワーレシオセットを選択するので、非直交多重の適用される無線通信システムにおいて無線リソースの利用効率を十分に高めることができる。また、本実施の形態に係る無線通信方法では、無線基地局ＢＳは、各ユーザ端末ＵＥに対し、パワーレシオセットに対応する情報（共通通知情報）と、各ユーザ端末ＵＥに固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報（個別通知情報）とを通知するので、各ユーザ端末ＵＥは、他端末宛ての下りリンク信号をキャンセルして自端末宛ての下りリンク信号を適切に受信できる。
（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４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４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。
　図４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。この無線通信システム１において、ユーザ端末２０は、移動端末でも良いし固定端末でもよい。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これらに限定されない。
　無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクにＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用され、上りリンクにＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、この無線通信システム１の下りリンクには、必要に応じてＮＯＭＡが適用される。
　ここで、図４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。
　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。
　図５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、ビームフォーミングのための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。
　下りリンクにおいて無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたユーザデータに対して、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理などを行い、各送受信部１０３に転送する。また、下りリンクの制御情報に対してチャネル符号化やＩＦＦＴ処理などの送信処理を行い、各送受信部１０３に転送する。
　また、ベースバンド信号処理部１０４は、報知チャネルにより、ユーザ端末２０に対して、在圏セルにおける通信のための制御情報を通知する。在圏セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅などが含まれる。
　各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１より送信する。
　一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータは、各送受信アンテナ１０１で受信されてアンプ部１０２に入力される。アンプ部１０２は、各送受信アンテナ１０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部１０３に送る。増幅された無線周波数信号は、各送受信部１０３でベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ： Fast　Fourier　Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse　Discrete　Fourier　Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理などを行い、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送する。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理、無線基地局１０の状態管理、無線リソースの管理などを行う。
　図６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。
　下りリンクのデータは、複数の送受信アンテナ２０１で受信されてアンプ部２０２に入力される。アンプ部２０２は、各送受信アンテナ２０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部２０３に送る。増幅された無線周波数信号は、各送受信部２０３でベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、入力されたベースバンド信号に対してＦＦＴ処理、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などが行われる。下りリンクのデータに含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータに含まれる報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたユーザデータに対して、再送制御（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。
　図７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７では、構成の一部のみを示しているが、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
　図７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。
　ビーム生成部３０１は、任意の無線リソース（周波数帯域、時間スロット）を用いる複数の送信ビームを生成する。ビーム生成部３０１で生成される各送信ビームには、後述のスケジューリング部３０８で選択されたユーザ端末２０宛ての下りリンク信号が非直交多重される。
　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。また、この下り制御情報には、各ユーザ端末２０に対してＣＳＩのフィードバックを要求する制御情報や、非直交多重された信号の受信処理に必要な情報などが含まれる。すなわち、無線基地局１０は、非直交多重のために選択されたパワーレシオセットに対応する情報（共通通知情報）や、ユーザ端末２０に固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報（個別通知情報）などを、各ユーザ端末２０に対してＰＤＣＣＨで通知する。ただし、これらの情報は、ハイヤレイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリングなど)で通知される上位制御情報に含まれても良い。
　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２０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。
　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。
　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。
　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で選択された複数のユーザ端末２０宛ての下りリンク信号が、選択された送信パワーで送信されるように各送信ビームに非直交多重する。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。
　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、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。具体的には、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ＣＳＩに基づいて、任意の周波数帯域に非直交多重されるユーザ端末２０の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末２０宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、非直交多重に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットを選択する（図３のステップＳＴ２２～ＳＴ２６）。
　図７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。
　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で受信され、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。
　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。チャネル推定部４０２は、下り制御情報によるＣＳＩのフィードバック要求を受けると、受信した下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネルゲインを算出する。チャネル推定で得られたチャネルゲインなどの情報を含む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。
　干渉除去部４０４は、例えば、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、非直交多重のために選択されたパワーレシオセットに対応する情報（共通通知情報）や、ユーザ端末２０に固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報（個別通知情報）などに基づいて、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、例えば、自端末より大きい送信パワーが割り当てられたユーザ端末２０宛ての信号を、送信パワーの大きい順にＳＩＣで除去する。一方、自端末より小さい送信パワーが割り当てられたユーザ端末２０宛ての信号は、ノイズとして扱いキャンセルせずに無視する。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１では、無線基地局１０は、各ユーザ端末２０宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、各ユーザ端末２０の通信環境に応じて適したパワーレシオセットを選択するので、無線リソースの利用効率を十分に高めることができる。また、本実施の形態に係る無線通信システム１では、無線基地局１０は、各ユーザ端末２０に対し、パワーレシオセットに対応する情報（共通通知情報）と、各ユーザ端末２０に固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報（個別通知情報）とを通知するので、各ユーザ端末２０は、他端末宛ての下りリンク信号をキャンセルして自端末宛ての下りリンク信号を適切に受信できる。
　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。
　本出願は、２０１３年２月１２日出願の特願２０１３－０２４３３５に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。

Claims (9)

  1. 　複数のユーザ端末からフィードバックされたチャネル状態情報を受信する受信部と、
    　任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、フィードバックされたチャネル状態情報に基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択するスケジューリング部と、
    　選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信する送信部と、を備えたことを特徴とする無線基地局。
  2. 　前記スケジューリング部は、ユーザ端末からフィードバックされたチャネル状態情報に基づいて、
    　候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号をパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信する場合に各ユーザ端末において想定されるＳＩＮＲを、全ての候補ユーザセット及びパワーレシオセットの組に関して算出し、
    　算出されたＳＩＮＲに基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットを選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 　選択された候補ユーザセットによって示される各ユーザ端末に対し、選択されたパワーレシオセットに関する情報を通知することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
  4. 　選択された候補ユーザセットによって示される各ユーザ端末に対し、各ユーザ端末に固有の下りリンク信号の送信パワーに関する情報を通知することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
  5. 　無線基地局に対してチャネル状態情報をフィードバックするフィードバック部と、
    　フィードバックしたチャネル状態情報に基づき無線基地局で選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛てに選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信された下りリンク信号を受信する受信部と、を備えたことを特徴とするユーザ端末。
  6. 　複数のユーザ端末が、無線基地局に対してチャネル状態情報をフィードバックし、
    　無線基地局が、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、フィードバックされたチャネル状態情報に基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択し、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信し、
    　選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末が、無線基地局で選択された候補ユーザセットが示す複数のユーザ端末宛てに選択されたパワーレシオセットが示す送信パワー比で送信された下りリンク信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
  7. 　前記無線基地局は、下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択した後、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末に対して選択されたパワーレシオセットに関する情報を通知し、
    　前記選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末は、パワーレシオセットに関する情報に基づいて、自端末より大きなパワーで送信された他端末宛ての下りリンク信号をＳＩＣで除去し、自端末より小さなパワーで送信された他端末宛ての下りリンク信号をＳＩＣで除去せずにノイズとみなすことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
  8. 　複数のユーザ端末が、無線基地局に対してチャネル状態情報をフィードバックし、
    　無線基地局が、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の候補を示す複数の候補ユーザセット、及び各候補ユーザセットによって示されるユーザ端末宛ての下りリンク信号の送信パワー比を示す複数のパワーレシオセットから、フィードバックされたチャネル状態情報に基づき下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択し、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を選択されたパワーレシオセットによって示される送信パワー比で送信し、
    　選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末が、無線基地局で選択された候補ユーザセットが示す複数のユーザ端末宛てに選択されたパワーレシオセットが示す送信パワー比で送信された下りリンク信号を受信することを特徴とする無線通信方法。
  9. 　前記無線基地局は、下りリンク信号の送信に用いる候補ユーザセット及びパワーレシオセットをそれぞれ選択した後、選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末に対して選択されたパワーレシオセットに関する情報を通知し、
    　前記選択された候補ユーザセットによって示される複数のユーザ端末は、パワーレシオセットに関する情報に基づいて、自端末より大きなパワーで送信された他端末宛ての下りリンク信号をＳＩＣで除去し、自端末より小さなパワーで送信された他端末宛ての下りリンク信号をＳＩＣで除去せずにノイズとみなすことを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
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