WO2014181441A1 - 通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法 - Google Patents

通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a base station, a mobile station, and a reception quality measurement method.
  • Cooperative communication is a technique in which a plurality of points (base stations or antennas) cooperate to communicate with one or more mobile stations. For example, in downlink cooperative communication, the same data is transmitted from a plurality of points to one terminal. This downlink cooperative communication improves the gain due to the spatial diversity effect, so that the reception quality is improved in the mobile station located at the cell edge.
  • the cooperative communication in LTE-A is called CoMP (Coordinated Multi-Point) communication.
  • a cell related to the coordinated communication that is, a coordinated cell
  • the measurement processing in the mobile station and the measurement result notification information from the mobile station to the base station increase. For this reason, a small number of cells are selected as candidate cells in advance.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • candidate cells are selected using RSRP measured using CRS (Cell-specific Reference Signal), and a set of candidate cells (CRM (CoMP Resource Management) set) is configured.
  • a “cell” is defined based on the “communication area” and “channel frequency” of one base station.
  • the “communication area” may be the entire area (hereinafter, sometimes referred to as “range area”) where radio waves transmitted from the base station reach, or a divided area (so-called sector) in which the range area is divided. It may be.
  • the “channel frequency” is a unit of frequency used by the base station for communication, and is defined based on the center frequency and the bandwidth.
  • LTE-A Rel.12 it is considered to perform three-dimensional beamforming by adding vertical beamforming to horizontal beamforming in transmission of a base station.
  • a base station that performs beamforming transmission forms a transmission beam for a mobile station using a plurality of antennas.
  • the mobile station measures RSRP using one reference signal transmitted from one of the plurality of antennas
  • the RSRP is lower than the reception power of the data signal transmitted by beamforming.
  • the candidate cell is selected using RSRP of one reference signal transmitted from one antenna
  • the candidate cell is selected based on reception power different from that at the time of actual data signal transmission. Therefore, there is a problem that the gain of cooperative communication is reduced.
  • the gain is further improved as compared with the beam forming in one of the horizontal direction and the vertical direction (that is, two-dimensional beam forming), this problem becomes more remarkable.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and in the case of applying beamforming to cooperative communication, a communication system, a base station, a mobile station, and The object is to provide a reception quality measurement method.
  • the communication system includes a base station having a plurality of antennas spaced apart from each other, and a mobile station.
  • the base station maps a plurality of reference signals that can be separated from each other to the plurality of antennas and transmits them.
  • the mobile station uses the plurality of received reference signals to measure reception quality in consideration of gain of beam forming transmission performed by the base station using the plurality of antennas.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an antenna arrangement according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a reception quality measurement mode according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the base station.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the mobile
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system according to the first embodiment.
  • a communication system 1 includes base stations N1 to N7 and a mobile station U1.
  • the base station N1 is a base station that manages the cells C11 to C13.
  • base stations N2 to N7 are base stations that manage cells C21 to C23, cells C31 to C33, cells C41 to C43, cells C51 to C53, cells C61 to C63, and cells C71 to C73, respectively.
  • the mobile station U1 is located at the cell edge of the cell C41, and the cell C41 is the serving cell of the mobile station U1 (the cell in which the mobile station U1 is registered). Further, FIG. 1 shows a state in which downlink cooperative communication is performed with respect to the mobile station U1 using the cell C13 and the cell C23 together with the cell C41 which is the serving cell of the mobile station U1. Therefore, the cell C13 and the cell C23 are cooperative cells.
  • the base stations N1 to N7 are connected to each other through a wired communication path.
  • the base stations N1 to N7 may be connected via an upper station, or may be directly connected without going through an upper station.
  • the base stations N1 to N7 are directly connected to each other using the X2 interface.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the base station according to the first embodiment.
  • a base station 100 includes a transmission processing unit 101, a precoding unit 102, a mapping unit 103, a reference signal generation unit 104, radio transmission units 105-1 to 105-N, and antennas 106-1 to 106-1. 106-N.
  • the antennas 106-1 to 106-N are arranged apart from each other.
  • the base station 100 also includes an antenna 107, a radio reception unit 108, a reception processing unit 109, a communication control unit 110, and a network IF (interface) 111.
  • the base station 100 corresponds to the base station N4 that manages the serving cell C41 of FIG.
  • the transmission processing unit 101 performs a predetermined transmission process on the user data and the control data input from the communication control unit 110, that is, performs encoding, modulation, and the like to form a baseband signal.
  • the signal is output to precoding section 102.
  • the precoding unit 102 multiplies the baseband signal by the precoding vector, and outputs the baseband signal after the precoding vector multiplication to the mapping unit 103.
  • the baseband signal is weighted for beamforming transmission by multiplication of the precoding vector. Therefore, beamforming transmission is performed by transmitting a signal weighted by the precoding vector from any one of the antennas 106-1 to 106-N.
  • the reference signal generation unit 104 generates a plurality of reference signals orthogonal to each other as a plurality of reference signals separable from each other, and outputs the generated plurality of reference signals to the mapping unit 103.
  • the plurality of reference signals are assigned to communication resources unique to each cell.
  • Mapping section 103 maps the baseband signal after precoding vector multiplication to any of a plurality of antennas used for beamforming transmission among antennas 106-1 to 106-N. That is, mapping section 103 outputs the baseband signal after precoding vector multiplication to radio transmission section corresponding to the antenna used for beamforming transmission among radio transmission sections 105-1 to 105-N. Further, mapping section 103 maps a plurality of reference signals to any one of antennas 106-1 to 106-N, and maps the mapped antennas of radio transmission sections 105-1 to 105-N. A reference signal is output to the wireless transmission unit corresponding to. Note that the antenna used for beamforming transmission and the antenna used for reference signal transmission may be the same or different.
  • Radio transmission sections 105-1 to 105-N perform predetermined radio transmission processing, that is, digital-analog conversion, up-conversion, etc., on the baseband signal and reference signal input from mapping section 103 to form radio signals. To do. Radio transmitting sections 105-1 to 105-N transmit the formed radio signals via antennas 106-1 to 106-N.
  • the wireless reception unit 108 performs predetermined wireless reception processing, that is, down-conversion, analog-digital conversion, and the like on the wireless signal received via the antenna 107 to form a base bend signal, and receives the formed baseband signal The data is output to the processing unit 109.
  • the reception processing unit 109 performs predetermined reception processing, that is, demodulation, decoding, and the like on the base bend signal to acquire reception data, and outputs the acquired reception data to the communication control unit 110 and a subsequent functional unit.
  • the reception data includes reception quality information notified from the mobile station 200 described later.
  • the communication control unit 110 extracts (acquires) reception quality information from reception data.
  • the reception quality information includes a cell identifier to indicate which cell the reception quality information belongs to. Therefore, the communication control unit 110 selects candidate cells based on the extracted (acquired) received quality information. For example, the communication control unit 110 selects a predetermined number of cells as candidate cells in descending order of reception quality.
  • the communication control unit 110 notifies other base stations that manage the candidate cells of the selection result of the candidate cells, that is, the set of candidate cells, via the network IF 111. Further, the communication control unit 110 allocates a reference signal for each cell to a communication resource unique to each cell, and outputs allocation resource information indicating to which communication resource the reference signal for each cell is allocated to the mapping unit 103.
  • the mapping unit 103 maps the plurality of reference signals input from the reference signal generation unit 104 to communication resources according to the allocated resource information. Further, the communication control unit 110 outputs the allocation resource information to the transmission processing unit 101 as control data in order to notify the mobile station 200 described later of the allocation resource information.
  • one unit of communication resource is defined by one unit of time and one unit of frequency, and may be called RE (Resource Element).
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the first embodiment.
  • a mobile station 200 includes an antenna 201, a radio reception unit 202, a reception processing unit 203, a reference signal acquisition unit 204, a reception quality measurement unit 205, a transmission processing unit 206, and a radio transmission unit 207.
  • the mobile station 200 corresponds to the mobile station U1 in FIG.
  • the radio reception unit 202 performs a predetermined radio reception process, that is, down-conversion, analog-digital conversion, etc., on a radio signal received via the antenna 201 to form a base bend signal, and receives the formed baseband signal
  • the data is output to the processing unit 203 and the reference signal acquisition unit 204.
  • the reception processing unit 203 performs predetermined reception processing, that is, demodulation, decoding, and the like on the base bend signal to acquire reception data, and outputs the acquired reception data to the reference signal acquisition unit 204 and a subsequent function unit.
  • the received data includes allocation resource information notified from the base station 100.
  • the reference signal acquisition unit 204 extracts (acquires) allocation resource information from the received data, acquires a plurality of reference signals from the baseband signal according to the extracted (acquired) allocation resource information, and receives the acquired plurality of reference signals as reception quality Output to the measurement unit 205.
  • the reference signal acquisition unit 204 determines which cell the acquired reference signal belongs to based on the allocated resource information. Can do. Therefore, the reference signal acquisition unit 204 adds a cell identifier to the acquired reference signal and outputs it to the reception quality measurement unit 205.
  • the reception quality measurement unit 205 uses the plurality of reference signals input from the reference signal acquisition unit 204 to measure reception quality in consideration of the gain of beamforming transmission performed by the base station 100.
  • Reception quality measurement section 205 outputs reception quality information to transmission processing section 206 in order to notify base station 100 of reception quality information including the measurement result and cell identifier.
  • the reception quality measurement unit 205 measures RSRP as the reception quality.
  • the transmission processing unit 206 forms a baseband signal by performing predetermined transmission processing, that is, encoding, modulation, and the like on the user data and the reception quality information input from the reception quality measurement unit 205.
  • the baseband signal is output to the wireless transmission unit 207.
  • the wireless transmission unit 207 performs predetermined wireless transmission processing, that is, digital-analog conversion, up-conversion, and the like on the baseband signal to form a wireless signal, and transmits the formed wireless signal via the antenna 201. Thereby, the reception quality information is notified to the base station 100.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the first embodiment.
  • the base station 100 includes a total of 16 antennas, for example, 4 in the vertical direction and 4 in the horizontal direction, and can perform three-dimensional beamforming transmission on user data and control data. That is, the base station 100 can change the beam direction both in the vertical direction and in the horizontal direction.
  • the reference signal generation unit 104 generates four reference signals p1, p2, p3, and p4 that are orthogonal to each other.
  • the mapping unit 103 maps the reference signal p1 to the antenna A1, the reference signal p2 to the antenna A13, the reference signal p3 to the antenna A4, and the reference signal p4 to the antenna A16.
  • the mobile station 200 uses the reference signals p1 to p4 mapped as shown in FIG. 4, the mobile station 200 measures the reception quality as follows.
  • Reception quality measuring section 205 first obtains channel estimation vector H ⁇ shown in equation (1).
  • h 1 ⁇ represents a channel estimation value based on the reference signal p1
  • h 2 ⁇ to h 4 ⁇ represent channel estimation values based on the reference signals p2 to p4, respectively. That is, h 1 ⁇ to h 4 ⁇ correspond to the antennas A1, A13, A4, and A16 to which the reference signals p1 to p4 are mapped, respectively.
  • reception quality measurement section 205 obtains channel correlation matrix R on base station 100 side according to equation (2).
  • the channel correlation matrix R corresponds to a correlation matrix between the antennas A1, A13, A4, A16.
  • H ⁇ H represents a Hermitian matrix of H ⁇
  • "*" represents a complex conjugate
  • " ⁇ >” represents a time average over a fixed time.
  • the reception quality measurement unit 205 obtains a beamforming weight vector W according to Equation (3).
  • the calculation of the weight vector W corresponds to the estimation of the precoding vector used in the base station 100.
  • eig (R) represents calculating an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the matrix R (that is, the maximum eigenvector). That is, W corresponding to the maximum gain obtained by the three-dimensional beam forming performed by the base station 100 is calculated by Expression (3).
  • reception quality measuring section 205 determines the P BF is RSRP.
  • W H represents a Hermitian matrix of W.
  • the calculation formula of P BF include WW H.
  • This W is a weight vector W for beam forming. Therefore, the reception quality measurement unit 205 obtains P BF according to the equation (4), whereby the reception quality can be measured in consideration of the gain of the three-dimensional beam forming transmission performed by the base station 100.
  • the base station 100 maps and transmits a plurality of reference signals that can be separated from each other to a plurality of antennas that are separated from each other.
  • the mobile station 200 measures the reception quality taking into account the gain of the beamforming transmission performed by the base station 100 using a plurality of received reference signals, and notifies the base station 100 of the reception quality.
  • the reception quality measured by the mobile station 200 takes into account the gain of beamforming transmission, so that when receiving beamforming for cooperative communication, the optimum reception quality for selecting candidate cells can be measured. .
  • the base station 100 since the reception quality taking into account the gain of beam forming transmission is notified to the base station 100, the base station 100 does not apply beam forming transmission to the reference signal, and is the same as at the time of actual data signal transmission.
  • Candidate cell selection can be performed based on the reception quality. Therefore, the base station 100 can select an optimal candidate cell, and as a result, it is possible to prevent a decrease in cooperative communication gain.
  • the base station 100 maps a plurality of reference signals to a plurality of antennas that are separated from each other in the vertical direction and the horizontal direction, and the mobile station 200 receives reception quality that takes into account the gain of three-dimensional beamforming transmission. Measure. Thereby, when applying three-dimensional beam forming to cooperative communication, it is possible to measure the reception quality optimum for selection of candidate cells.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the second embodiment.
  • the horizontal antenna interval is set so that the four antennas arranged in the horizontal direction are uncorrelated with each other. Accordingly, it is possible to perform two-dimensional beamforming transmission in the vertical direction and spatial multiplexing transmission or diversity transmission by precoding in the horizontal direction with respect to user data and control data.
  • the base station 100 can change the beam direction only in the vertical direction.
  • the mapping unit 103 maps the reference signal p1 to the antenna A1 and the reference signal p2 to the antenna A4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an antenna arrangement according to the second embodiment. That is, the antenna A1 and the antenna A4 are spaced apart by a distance d in the vertical direction. Therefore, when the transmission beam is radiated in a direction inclined by an angle ⁇ from the vertical direction, the delay time t 2 of the antenna A1 with respect to the antenna A4 and the phase difference ⁇ between the reference signals in the antenna A1 and the antenna A4 It is represented by (5).
  • c is the speed of light and f is the frequency.
  • the mobile station 200 uses the reference signals p1 and p2 mapped as shown in FIG. 5, the mobile station 200 measures the reception quality as follows.
  • the reference signals r1 and r2 acquired by the reference signal acquisition unit 204 are expressed as Expression (6).
  • the reference signal r1 corresponds to the reference signal p1
  • the reference signal r2 corresponds to the reference signal p2.
  • h 1 represents a channel estimation value based on the reference signal p1
  • h 2 represents a channel estimation value based on the reference signal p2
  • n 1 and n 2 represent noise.
  • the reception quality measurement unit 205 obtains an average complex correlation value between r1 and r2 shown in Expression (7). As shown in Expression (7), this average complex correlation value can be approximately regarded as a phase difference between the reference signals p1 and p2. That is, the phase difference between the reference signals p1 and p2 is estimated by Expression (7).
  • reception quality measuring section 205 determines the P BF is RSRP. That is, the reception quality measuring unit 205, a reference signal r1, r2 acquired by the reference signal acquisition unit 204 obtains the P BF from the average complex correlation value between r1 and r2.
  • the calculation formula of P BF includes a phase difference between the reference signal p1, p2.
  • This phase difference corresponds to an average complex correlation value as shown in Expression (7). That is, in Equation (8), uncorrelated noises are added together to suppress the noise, and the desired signal is added in phase. For this reason, the reception quality measurement unit 205 obtains P BF according to the equation (8), whereby the reception quality can be measured in consideration of the gain of two-dimensional beam forming transmission in the vertical direction performed by the base station 100.
  • the base station 100 maps a plurality of reference signals to a plurality of antennas that are separated from each other in the vertical direction, and the mobile station 200 takes into account the gain of two-dimensional beamforming transmission in the vertical direction. Measure the received quality. Thereby, when applying two-dimensional beam forming in the vertical direction to cooperative communication, it is possible to measure the reception quality optimum for selection of candidate cells.
  • Example 3 ⁇ Configuration example of base station>
  • the configuration example of the base station of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the communication control unit 110 performs the following processing in addition to the processing in the first embodiment. That is, the communication control unit 110 outputs information indicating a measurement method of reception quality for each cell (hereinafter also referred to as “measurement method instruction information”) to the transmission processing unit 101 as control data together with allocation resource information. .
  • the communication control unit 110 selects one of the modes 0, 1, and 2 shown in FIG. 7 for each cell as measurement method instruction information for the cell managed by the base station 100 and each candidate cell.
  • Select FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a reception quality measurement mode according to the third embodiment.
  • Mode 0 is a mode that is selected when beamforming transmission is not performed, and is a mode that instructs to measure RSRP without adding gain due to beamforming as in the past.
  • Mode 1 is a mode selected when three-dimensional beamforming transmission is performed, and is a mode instructing to measure RSRP by the maximum eigenvector calculation as described in the first embodiment.
  • Mode 2 is a mode that is selected when vertical two-dimensional beamforming transmission is performed, and is a mode that instructs to measure RSRP by the average complex correlation value calculation as described in the second embodiment. That is, base station 100 selects one of modes 0 to 2 according to the type of beamforming transmission. These modes can be determined based on the transmission antenna configuration of each cell.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a mobile station according to the third embodiment.
  • the mobile station 300 includes a reception quality measurement unit 301.
  • Reception quality measuring section 301 extracts (acquires) measurement method instruction information for each cell from received data, and switches the reception quality measurement method according to the extracted (acquired) measurement method instruction information. That is, when the measurement method instruction information is mode 0, reception quality measurement section 301 measures RSRP without taking into account gain due to beamforming as before. Further, when the measurement method instruction information is mode 1, the reception quality measurement unit 301 measures RSRP by the maximum eigenvector calculation as described in the first embodiment.
  • the reception quality measurement unit 301 measures RSRP by the average complex correlation value calculation as described in the second embodiment. That is, the mobile station 300 can measure the reception quality by an optimum measurement method according to the type of beamforming transmission of the base station 100.
  • the base station 100 instructs the mobile station 300 on the reception quality measurement method according to the type of beamforming transmission.
  • the mobile station 300 measures the reception quality according to the measurement method instructed from the base station 100.
  • the processing amount in the mobile station 300 is small compared to the measurement by the maximum eigenvector calculation.
  • the processing amount in the mobile station 300 is further smaller than the measurement based on the average complex correlation value calculation. Therefore, the processing amount and power consumption in the mobile station 300 can be reduced by switching the reception quality measurement method according to the type of beamforming transmission.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of reference signal mapping according to the fourth embodiment.
  • the antenna configuration shown in FIG. 9 is the same as that in FIG. 4 (Example 1).
  • the reference signal generation unit 104 generates two reference signals p1 and p2 that are orthogonal to each other.
  • the mapping unit 103 maps the reference signal p1 to the antenna A13 and the reference signal p2 to the antenna A4.
  • the mobile station 200 uses the reference signals p1 and p2 mapped as shown in FIG. 9, the mobile station 200 measures the reception quality as follows.
  • the reference signals r1 and r2 acquired by the reference signal acquisition unit 204 are expressed as Expression (9).
  • the reference signal r1 corresponds to the reference signal p1
  • the reference signal r2 corresponds to the reference signal p2.
  • h 2, c represents a component correlated with h 1 in the channel estimation value based on the reference signal p2
  • h 2 u is correlated with h 1 in the channel estimation value based on the reference signal p2. Represents a component without.
  • the reception quality measurement unit 205 obtains an average complex correlation value between r1 and r2 shown in Expression (10). As shown in Expression (10), this average complex correlation value can be approximately regarded as a phase difference between the reference signals p1 and p2. That is, the phase difference between the reference signals p1 and p2 is estimated by Expression (10).
  • reception quality measuring section 205 similarly to Example 2, according to equation (8), determine the P BF is RSRP.
  • the RSRP can be measured by the average complex correlation value calculation as in the second embodiment. Therefore, when the base station 100 performs three-dimensional beamforming transmission, it is possible to reduce the processing amount and power consumption related to the RSRP measurement compared to the first embodiment (that is, the RSRP measurement by the maximum eigenvector calculation).
  • the base station 100 and the mobile stations 200 and 300 do not necessarily need to be physically configured as illustrated.
  • the specific form of distribution / integration of each unit is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be configured.
  • various processing functions performed in the base station 100 and the mobile stations 200 and 300 are performed on a CPU (Central Processing Unit) (or a microcomputer such as an MPU (Micro Processing Unit) or MCU (Micro Controller Unit)). All or some of them may be executed.
  • various processing functions may be executed in whole or in any part on a program that is analyzed and executed by a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU) or on hardware based on wired logic. Good.
  • the base station 100 and the mobile stations 200 and 300 can be realized by the following hardware configuration, for example.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the base station.
  • the base station 10 includes a network IF 11, a processor 12, a memory 13, an RF (Radio Frequency) circuit 14, and antennas 15-1 to 15-N.
  • the processor 12 include a CPU, a DSP (Digital Signal Processor), and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the memory 13 include a RAM (Random Access Memory) such as SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, and the like.
  • the various processing functions performed in the base station 100 may be realized by the processor 12 executing programs stored in various memories such as a nonvolatile storage medium. That is, a program corresponding to each process executed by the transmission processing unit 101, the precoding unit 102, the mapping unit 103, the reference signal generation unit 104, the reception processing unit 109, and the communication control unit 110 is stored in the memory 13. And each program may be executed by the processor 12.
  • the network IF 111 is realized by the network IF 11.
  • the wireless transmission units 105-1 to 105-N and the wireless reception unit 108 are realized by the RF circuit 14.
  • the antennas 106-1 to 106-N are realized by the antennas 15-1 to 15-N.
  • the antenna 107 is realized by the antenna 16.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the mobile station. As shown in FIG. 11, the mobile station 20 includes an antenna 21, an RF circuit 22, a processor 23, and a memory 24.
  • Examples of the processor 23 include a CPU, DSP, FPGA, and the like.
  • Examples of the memory 24 include RAM such as SDRAM, ROM, flash memory, and the like.
  • the various processing functions performed in the mobile stations 200 and 300 may be realized by the processor 23 executing programs stored in various memories such as a nonvolatile storage medium. That is, a program corresponding to each process executed by the reception processing unit 203, the reference signal acquisition unit 204, the reception quality measurement units 205 and 301, and the transmission processing unit 206 is stored in the memory 24, and each program is stored in the processor. 23 may be executed. Further, the wireless reception unit 202 and the wireless transmission unit 207 are realized by the RF circuit 22. The antenna 201 is realized by the antenna 21.
  • each antenna is described as a physical antenna.
  • the disclosed technology can be applied to a logical antenna such as an antenna port.

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Abstract

　協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる通信システム。通信システム（１）において、基地局（Ｎ４）は、互いに離間した複数のアンテナを有し、互いに分離可能な複数の参照信号を複数のアンテナにマッピングして送信し、移動局（Ｕ１）は、受信した複数の参照信号を用いて、基地局（Ｎ４）により複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。

Description

通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法
　本発明は、通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法に関する。
　３ＧＰＰ（3rd　Generation　Partnership　Project）のＬＴＥ－Ａ（Long　Term　Evolution-Advanced）では、セル端に位置する移動局の受信品質を改善するための手法として、複数セルによる「協調通信」技術が検討されている。協調通信は、複数のポイント（基地局またはアンテナ）が協調して、１つまたは複数の移動局と通信を行う技術である。例えば、下りリンクの協調通信では、複数のポイントから同一のデータが１つの端末に送信される。この下りリンクの協調通信により、空間ダイバーシチ効果による利得向上が図られるため、セル端に位置する移動局では受信品質が改善される。ＬＴＥ－Ａにおける協調通信は、ＣｏＭＰ（Coordinated　Multi-Point）通信と呼ばれる。
　ここで、移動局周辺のすべてのセルを協調通信の候補セル（以下では単に「候補セル」と呼ぶことがある）とすると、協調通信に関わるセル（つまり、協調セル）を候補セルから選択するにあたり、移動局における測定処理、及び、移動局から基地局への測定結果通知情報が大きくなる。このため、予め少数のセルを候補セルとして選択することが行われる。候補セルの選択方法として、各セルにおいて移動局へ送信される参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Reference　Signal　Received　Power）を用いるものがある。ＬＴＥ－Ａ　Ｒｅｌ.１１では、ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）を用いて測定したＲＳＲＰを用いて候補セルが選択されて候補セルの組（ＣＲＭ（CoMP　Resource　Management）セット）が構成される。
　なお、「セル」は、１つの基地局の「通信エリア」と「チャネル周波数」とに基づいて規定される。「通信エリア」とは、基地局から送信された電波が到達するエリア（以下では「射程エリア」と呼ぶことがある）の全体でもよいし、射程エリアが分割された分割エリア（所謂、セクタ）であってもよい。また、「チャネル周波数」とは、基地局が通信に使用する周波数の一単位であり、中心周波数と帯域幅とに基づいて規定される。
　また、ＬＴＥ－Ａ　Ｒｅｌ.１２では、基地局の送信において、水平方向のビームフォーミングに鉛直方向のビームフォーミングを加えた３次元ビームフォーミングを行うことが検討されている。
特開２０１２－１３５０５１号公報
Distributed　Robust　Multicell　Coordinated　Beamforming　With　Imperfect　CSI:An　ADMM　Approach;　Chao　Shen,　Tsung-Hui　Chang,　Member,　IEEE,　Kun-Yu　Wang,　Zhengding　Qiu,　and　Chong-Yung　Chi,　Senior　Member,　IEEE;　IEEE　TRANSACTIONS　ON　SIGNAL　PROCESSING,　VOL.60,　NO.6,　JUNE　2012 MIMO　OFDM　with　ST　Coding　and　Beamforming　Adapted　to　Partial　CSI;　Pengfei　Xia,　Shengli　Zhou,　and　Georgios　B.　Giannakis1,　Dept.　of　Electrical　and　Computer　Engr.,　University　of　Minnesota　200　Union　St.　SE,　Minneapolis,　MN　55455;　2003　Conference　on　Information　Sciences　and　Systems,　The　Johns　Hopkins　University,　March　12-14,　2003
　ビームフォーミング送信を行う基地局は、複数のアンテナを使用して移動局に対する送信ビームを形成する。これに対し、これら複数のアンテナのうちの１つのアンテナから送信された１つの参照信号を用いて移動局がＲＳＲＰを測定すると、そのＲＳＲＰは、ビームフォーミング送信されるデータ信号の受信電力よりも低いものになる。ここで、協調通信にビームフォーミングを適用する場合が想定される。この場合に、１つのアンテナから送信された１つの参照信号のＲＳＲＰを用いて候補セルの選択を行うと、実際のデータ信号の送信時と異なる受信電力に基づいて候補セルの選択が行われてしまうため、協調通信の利得が低下してしまうという課題がある。３次元ビームフォーミングでは、水平方向または鉛直方向のいずれか一方向のビームフォーミング（つまり、２次元ビームフォーミング）に比べ、さらに利得の向上が図られるため、この課題はより顕著になる。
　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる、通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法を提供することを目的とする。
　開示の態様では、通信システムは、互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と、移動局と、を具備する。前記基地局は、互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングして送信する。前記移動局は、受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。
　開示の態様によれば、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。
図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。 図２は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。 図３は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。 図４は、実施例１の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図５は、実施例２の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図６は、実施例２のアンテナ配置の一例を示す図である。 図７は、実施例３の受信品質測定モードの一例を示す図である。 図８は、実施例３の移動局の一例を示すブロック図である。 図９は、実施例４の参照信号のマッピングの一例を示す図である。 図１０は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。 図１１は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。
　以下に、本願の開示する通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示する通信システム、基地局、移動局、及び受信品質測定方法が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では、一例として、通信システムがＬＴＥシステム及びＬＴＥ－Ａシステムである場合について説明するが、これに限定されるものではない。
　［実施例１］
　＜通信システムの概要＞
　図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。図１において、通信システム１は、基地局Ｎ１～Ｎ７と、移動局Ｕ１とを有する。
　基地局Ｎ１は、セルＣ１１～Ｃ１３を管理する基地局である。同様に、基地局Ｎ２～Ｎ７は、それぞれセルＣ２１～Ｃ２３、セルＣ３１～Ｃ３３、セルＣ４１～Ｃ４３、セルＣ５１～Ｃ５３、セルＣ６１～Ｃ６３、セルＣ７１～Ｃ７３を管理する基地局である。
　ここでは、移動局Ｕ１がセルＣ４１のセル端に位置しており、セルＣ４１が移動局Ｕ１のサービングセル（移動局Ｕ１が登録されているセル）となる。また、図１には、移動局Ｕ１のサービングセルであるセルＣ４１とともに、セルＣ１３及びセルＣ２３を用いて移動局Ｕ１に対して下りリンクの協調通信を行う様子が示されている。よって、セルＣ１３及びセルＣ２３が協調セルとなる。
　また、基地局Ｎ１～Ｎ７は、有線の通信経路で互いに接続されている。基地局Ｎ１～Ｎ７は、上位局を介して接続されていてもよく、また、上位局を介さずに直接接続されていてもよい。例えば、基地局Ｎ１～Ｎ７は、Ｘ２インタフェースを用いて互いに直接接続される。
　＜基地局の構成例＞
　図２は、実施例１の基地局の一例を示すブロック図である。図２において、基地局１００は、送信処理部１０１と、プリコーディング部１０２と、マッピング部１０３と、参照信号生成部１０４と、無線送信部１０５－１～１０５－Ｎと、アンテナ１０６－１～１０６－Ｎとを有する。アンテナ１０６－１～１０６－Ｎは互いに離間して配置される。また、基地局１００は、アンテナ１０７と、無線受信部１０８と、受信処理部１０９と、通信制御部１１０と、ネットワークＩＦ（インタフェース）１１１とを有する。基地局１００は、図１のサービングセルＣ４１を管理する基地局Ｎ４に相当する。
　送信処理部１０１は、ユーザデータ、及び、通信制御部１１０から入力される制御データに対し、所定の送信処理、つまり、符号化、変調等を施してベースバンド信号を形成し、形成したベースバンド信号をプリコーディング部１０２に出力する。
　プリコーディング部１０２は、ベースバンド信号に対しプリコーディングベクトルを乗算し、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号をマッピング部１０３に出力する。プリコーディングベクトルの乗算により、ベースバンド信号にビームフォーミング送信の重み付けがなされる。よって、プリコーディングベクトルで重み付けした信号をアンテナ１０６－１～１０６－Ｎのうちのいずれか複数のアンテナから送信することで、ビームフォーミング送信がなされる。
　参照信号生成部１０４は、互いに分離可能な複数の参照信号として、互いに直交する複数の参照信号を生成し、生成した複数の参照信号をマッピング部１０３に出力する。これら複数の参照信号は、セル毎に固有の通信リソースに割り当てられる。
　マッピング部１０３は、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号を、アンテナ１０６－１～１０６－Ｎのうち、ビームフォーミング送信に用いるいずれか複数のアンテナにマッピングする。すなわち、マッピング部１０３は、プリコーディングベクトル乗算後のベースバンド信号を、無線送信部１０５－１～１０５－Ｎのうち、ビームフォーミング送信に用いるアンテナに対応する無線送信部に出力する。また、マッピング部１０３は、複数の参照信号を、アンテナ１０６－１～１０６－Ｎのうちのいずれか複数のアンテナにそれぞれマッピングし、無線送信部１０５－１～１０５－Ｎのうち、マッピングしたアンテナに対応する無線送信部に参照信号を出力する。なお、ビームフォーミング送信に用いるアンテナと、参照信号の送信に用いるアンテナとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　無線送信部１０５－１～１０５－Ｎは、マッピング部１０３から入力されるベースバンド信号及び参照信号に対し、所定の無線送信処理、つまり、デジタルアナログ変換、アップコンバート等を施して無線信号を形成する。無線送信部１０５－１～１０５－Ｎは、形成した無線信号をアンテナ１０６－１～１０６－Ｎを介して送信する。
　無線受信部１０８は、アンテナ１０７を介して受信した無線信号に対し、所定の無線受信処理、つまり、ダウンコンバート、アナログデジタル変換等を施してベースベンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を受信処理部１０９に出力する。
　受信処理部１０９は、ベースベンド信号に対し、所定の受信処理、つまり、復調、復号等を施して受信データを取得し、取得した受信データを通信制御部１１０及び後段の機能部に出力する。受信データには、後述する移動局２００から通知された受信品質情報が含まれている。
　通信制御部１１０は、受信品質情報を受信データから抽出（取得）する。受信品質情報には、その受信品質情報がどのセルのものかを示すためにセル識別子が含まれている。そこで、通信制御部１１０は、抽出（取得）した受信品質情報に基づいて、候補セルを選択する。例えば、通信制御部１１０は、受信品質が高い順に所定の数のセルを候補セルとして選択する。通信制御部１１０は、候補セルを管理する他の基地局に、候補セルの選択結果、つまり、候補セルの組を、ネットワークＩＦ１１１を介して通知する。また、通信制御部１１０は、セル毎の参照信号を各セルに固有の通信リソースに割り当て、セル毎の参照信号をどの通信リソースに割り当てたかを示す割当リソース情報をマッピング部１０３に出力する。マッピング部１０３は、参照信号生成部１０４から入力される複数の参照信号を割当リソース情報に従って通信リソースにマッピングする。また、通信制御部１１０は、割当リソース情報を後述する移動局２００に通知するために、割当リソース情報を制御データとして送信処理部１０１に出力する。例えば、通信リソースの１単位は、１単位の時間と１単位の周波数とで規定され、ＲＥ（Resource　Element）と呼ばれることがある。
　＜移動局の構成例＞
　図３は、実施例１の移動局の一例を示すブロック図である。図３において、移動局２００は、アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、受信処理部２０３と、参照信号取得部２０４と、受信品質測定部２０５と、送信処理部２０６と、無線送信部２０７とを有する。移動局２００は、図１の移動局Ｕ１に相当する。
　無線受信部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した無線信号に対し、所定の無線受信処理、つまり、ダウンコンバート、アナログデジタル変換等を施してベースベンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を受信処理部２０３及び参照信号取得部２０４に出力する。
　受信処理部２０３は、ベースベンド信号に対し、所定の受信処理、つまり、復調、復号等を施して受信データを取得し、取得した受信データを参照信号取得部２０４及び後段の機能部に出力する。受信データには、基地局１００から通知された割当リソース情報が含まれている。
　参照信号取得部２０４は、受信データから割当リソース情報を抽出（取得）し、抽出（取得）した割当リソース情報に従ってベースバンド信号から複数の参照信号を取得し、取得した複数の参照信号を受信品質測定部２０５に出力する。上記のように、セル毎の参照信号はセル毎に固有の通信リソースに割り当てられているため、割当リソース情報によって、参照信号取得部２０４は、取得した参照信号がどのセルのものか判断することができる。そこで、参照信号取得部２０４は、取得した参照信号にセル識別子を付加して受信品質測定部２０５に出力する。
　受信品質測定部２０５は、参照信号取得部２０４から入力される複数の参照信号を用いて、基地局１００により行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。受信品質測定部２０５は、測定結果及びセル識別子を含む受信品質情報を基地局１００に通知するために、受信品質情報を送信処理部２０６に出力する。例えば、受信品質測定部２０５は、受信品質として、ＲＳＲＰを測定する。
　送信処理部２０６は、ユーザデータ、及び、受信品質測定部２０５から入力される受信品質情報に対し、所定の送信処理、つまり、符号化、変調等を施してベースバンド信号を形成し、形成したベースバンド信号を無線送信部２０７に出力する。
　無線送信部２０７は、ベースバンド信号に対し、所定の無線送信処理、つまり、デジタルアナログ変換、アップコンバート等を施して無線信号を形成し、形成した無線信号をアンテナ２０１を介して送信する。これにより、受信品質情報が基地局１００に通知される。
　＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
　図４は、実施例１の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図４において、アンテナＡ１～Ａ１６は、基地局１００のアンテナ１０６－１～１０６－Ｎに相当し、よって、ここではＮ＝１６である。すなわち、基地局１００は、例えば、鉛直方向に４本、水平方向に４本の合計１６本のアンテナを備え、ユーザデータ及び制御データに対し、３次元ビームフォーミング送信を行うことが可能である。すなわち、基地局１００は、鉛直方向及び水平方向の双方でビーム方向を変化可能である。また、参照信号生成部１０４は、互いに直交する４つの参照信号ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ,ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ,ｓ,-ｓ），ｐ３＝（-ｓ,-ｓ,ｓ,ｓ），ｐ４＝（ｓ,-ｓ,-ｓ,ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１に、参照信号ｐ２をアンテナＡ１３に、参照信号ｐ３をアンテナＡ４に、参照信号ｐ４をアンテナＡ１６に、それぞれマッピングする。
　図４に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１～ｐ４を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。
　受信品質測定部２０５は、まず、式（１）に示すチャネル推定ベクトルＨ＾を求める。式（１）において、ｈ１＾は参照信号ｐ１に基づくチャネル推定値を表し、同様に、ｈ２＾～ｈ４＾は、参照信号ｐ２～ｐ４にそれぞれ基づくチャネル推定値を表す。つまり、ｈ１＾～ｈ４＾はそれぞれ、参照信号ｐ１～ｐ４がそれぞれマッピングされたアンテナＡ１，Ａ１３，Ａ４，Ａ１６に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次いで、受信品質測定部２０５は、式（２）に従って、基地局１００側のチャネル相関行列Ｒを求める。チャネル相関行列Ｒは、アンテナＡ１，Ａ１３，Ａ４，Ａ１６間での相関行列に相当する。式（２）において、Ｈ＾ＨはＨ＾のエルミート行列、“*”は複素共役、“<　>”は一定時間での時間平均を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次いで、受信品質測定部２０５は、式（３）に従って、ビームフォーミングの重みベクトルＷを求める。この重みベクトルＷの算出は、基地局１００で用いられる上記のプリコーディングベクトルの推定に相当する。式（３）において、“ｅｉｇ（Ｒ）”は、行列Ｒの最大固有値に対応する固有ベクトル（つまり、最大固有ベクトル）を算出することを表す。つまり、式（３）によって、基地局１００が行う３次元ビームフォーミングにより得られる最大利得に対応するＷが算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　そして、受信品質測定部２０５は、式（４）に従って、ＲＳＲＰであるＰＢＦを求める。式（４）において、ＷＨはＷのエルミート行列を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式（４）に示すように、ＰＢＦの算出式にはＷＷＨが含まれる。このＷは、ビームフォーミングの重みベクトルＷである。よって、受信品質測定部２０５が式（４）に従ってＰＢＦを求めることにより、基地局１００により行われる３次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定することができる。
　以上のように、実施例１では、基地局１００は、互いに分離可能な複数の参照信号を、互いに離間した複数のアンテナにマッピングして送信する。移動局２００は、受信した複数の参照信号を用いて、基地局１００により行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定して基地局１００に通知する。これにより、移動局２００により測定される受信品質は、ビームフォーミング送信の利得を加味したものになるため、協調通信にビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。また、ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質が基地局１００に通知されるため、基地局１００は、参照信号に対しビームフォーミング送信を適用することなく、実際のデータ信号の送信時と同様の受信品質に基づいて候補セルの選択を行うことができる。よって、基地局１００では最適な候補セルを選択することができ、その結果、協調通信の利得の低下を防ぐことができる。
　また、実施例１では、基地局１００は、鉛直方向及び水平方向に互いに離間した複数のアンテナに複数の参照信号をマッピングし、移動局２００は、３次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。これにより、協調通信に３次元ビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。
　［実施例２］
　＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
　図５は、実施例２の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図５において、アンテナＡ１～Ａ１６は、基地局１００のアンテナ１０６－１～１０６－Ｎに相当し、よって、ここではＮ＝１６である。すなわち、基地局１００は、例えば、鉛直方向に４本、水平方向に４本の合計１６本のアンテナを備える。また、ここでは、水平方向に配置される４本のアンテナが互いに無相関となるように、水平方向のアンテナ間隔が広く設定される。従って、ユーザデータ及び制御データに対し、鉛直方向では２次元ビームフォーミング送信、及び、水平方向では、プリコーディングによる空間多重伝送またはダイバーシチ伝送を行うことが可能である。つまり、基地局１００は、鉛直方向でのみビーム方向を変化可能である。また、参照信号生成部１０４は、互いに直交する２つの参照信号ｐ１，ｐ２を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１に、参照信号ｐ２をアンテナＡ４に、それぞれマッピングする。
　アンテナＡ１と、アンテナＡ４とは、図６に示す配置関係を採る。図６は、実施例２のアンテナ配置の一例を示す図である。すなわち、アンテナＡ１と、アンテナＡ４とは、鉛直方向で距離ｄだけ離間して配置される。よって、送信ビームを鉛直上方向から角度θだけ傾けた方向に放射する場合、アンテナＡ４に対するアンテナＡ１の遅延時間ｔ２、及び、アンテナＡ１とアンテナＡ４とにおける参照信号間の位相差φは、式（５）で表される。式（５）においてｃは光速、ｆは周波数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図５に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１，ｐ２を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。
　参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２は、式（６）のように表される。参照信号ｒ１は参照信号ｐ１に対応し、参照信号ｒ２は参照信号ｐ２に対応する。式（６）において、ｈ１は参照信号ｐ１に基づくチャネル推定値、ｈ２は参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値、ｎ１，ｎ２は雑音を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　受信品質測定部２０５は、式（７）に示す、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値を求める。式（７）に示すように、この平均複素相関値は、近似的に参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差と見なすことができる。つまり、式（７）により、参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が推定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　そして、受信品質測定部２０５は、式（８）に従って、ＲＳＲＰであるＰＢＦを求める。つまり、受信品質測定部２０５は、参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２と、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値とからＰＢＦを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　式（８）に示すように、ＰＢＦの算出式には参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が含まれる。また、この位相差は、式（７）に示すような平均複素相関値に相当する。つまり式（８）では、互いに無相関な雑音同士が加算されて雑音が抑圧されるとともに、希望信号が同相加算されることになる。このため、受信品質測定部２０５が式（８）に従ってＰＢＦを求めることにより、基地局１００により行われる鉛直方向での２次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定することができる。
　以上のように、実施例２では、基地局１００は、鉛直方向に互いに離間した複数のアンテナに複数の参照信号をマッピングし、移動局２００は、鉛直方向の２次元ビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する。これにより、協調通信に鉛直方向の２次元ビームフォーミングを適用する場合に、候補セルの選択に最適な受信品質を測定できる。
　［実施例３］
　＜基地局の構成例＞
　実施例３の基地局の構成例は実施例１と同様である。但し、通信制御部１１０は、実施例１の処理に加えて、さらに以下の処理を行う。すなわち、通信制御部１１０は、セル毎の受信品質の測定方法を指示する情報（以下では「測定方法指示情報」と呼ぶことがある）を割当リソース情報とともに制御データとして送信処理部１０１に出力する。
　例えば、通信制御部１１０は、基地局１００が管理するセル、及び、各候補セルについての測定方法指示情報として、図７に示すモード０，１，２のうちのいずれか一つのモードをセル毎に選択する。図７は、実施例３の受信品質測定モードの一例を示す図である。モード０は、ビームフォーミング送信が行われないときに選択されるモードであり、従来通りビームフォーミングによる利得を加味せずにＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。モード１は、３次元ビームフォーミング送信が行われるときに選択されるモードであり、実施例１で説明したような最大固有ベクトル演算によりＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。モード２は、鉛直方向の２次元ビームフォーミング送信が行われるときに選択されるモードであり、実施例２で説明したような平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定することを指示するモードである。つまり、基地局１００は、ビームフォーミング送信の種別に応じて、モード０～２のいずれかのモードを選択する。これらのモードは、各セルの送信アンテナ構成に基づいて決めることができる。
　＜移動局の構成例＞
　図８は、実施例３の移動局の一例を示すブロック図である。図３において、移動局３００は、受信品質測定部３０１を有する。受信品質測定部３０１は、受信データからセル毎の測定方法指示情報を抽出（取得）し、抽出（取得）した測定方法指示情報に従って、受信品質の測定方法を切り替える。すなわち、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード０である場合は、従来通りビームフォーミングによる利得を加味せずにＲＳＲＰを測定する。また、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード１である場合は、実施例１で説明したような最大固有ベクトル演算によりＲＳＲＰを測定する。また、受信品質測定部３０１は、測定方法指示情報がモード２である場合は、実施例２で説明したような平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定する。つまり、移動局３００では、基地局１００のビームフォーミング送信の種別に応じた最適な測定方法で受信品質を測定することができる。
　以上のように、実施例３では、基地局１００は、ビームフォーミング送信の種別に応じて、受信品質の測定方法を移動局３００に指示する。移動局３００は、基地局１００から指示された測定方法に従って、受信品質を測定する。平均複素相関値演算による測定では、最大固有ベクトル演算による測定に比べて、移動局３００での処理量が小さい。また、ビームフォーミングによる利得を加味しない従来通りのＲＳＲＰの測定では、平均複素相関値演算による測定に比べて、移動局３００での処理量がさらに小さい。よって、ビームフォーミング送信の種別に応じて受信品質の測定方法を切り替えることで、移動局３００における処理量及び消費電力を削減することができる。
　［実施例４］
　＜参照信号のマッピング例及び受信品質の測定例＞
　図９は、実施例４の参照信号のマッピングの一例を示す図である。図９に示すアンテナ構成は、図４（実施例１）と同様である。但し、実施例４では、参照信号生成部１０４は、互いに直交する２つの参照信号ｐ１，ｐ２を生成する。例えば、参照信号生成部１０４は、各参照信号の直交パターンを、ｐ１＝（ｓ,ｓ），ｐ２＝（ｓ,-ｓ）とする。マッピング部１０３は、例えば、参照信号ｐ１をアンテナＡ１３に、参照信号ｐ２をアンテナＡ４に、それぞれマッピングする。
　図９に示すようにしてマッピングされた参照信号ｐ１，ｐ２を用いて、移動局２００は、以下のようにして受信品質を測定する。
　参照信号取得部２０４で取得される参照信号ｒ１，ｒ２は、式（９）のように表される。参照信号ｒ１は参照信号ｐ１に対応し、参照信号ｒ２は参照信号ｐ２に対応する。式（９）において、ｈ２,ｃは参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値のうちｈ１と相関がある成分を表し、ｈ２,ｕは参照信号ｐ２に基づくチャネル推定値のうちｈ１と相関がない成分を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　受信品質測定部２０５は、式（１０）に示す、ｒ１とｒ２との間の平均複素相関値を求める。式（１０）に示すように、この平均複素相関値は、近似的に参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差と見なすことができる。つまり、式（１０）により、参照信号ｐ１，ｐ２間の位相差が推定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　そして、受信品質測定部２０５は、実施例２と同様、式（８）に従って、ＲＳＲＰであるＰＢＦを求める。
　以上のように、実施例４では、基地局１００が３次元ビームフォーミング送信を行う場合でも、実施例２と同様に、平均複素相関値演算によりＲＳＲＰを測定することができる。よって、基地局１００が３次元ビームフォーミング送信を行う場合に、ＲＳＲＰの測定に関する処理量及び消費電力を、実施例１（つまり、最大固有ベクトル演算によるＲＳＲＰの測定）よりも削減することができる。
　［他の実施例］
　［１］基地局１００及び移動局２００，３００は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
　さらに、基地局１００及び移動局２００，３００で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）（または、ＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）、ＭＣＵ（Micro　Controller　Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（または、ＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、またはワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。
　［２］基地局１００及び移動局２００，３００は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
　図１０は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、基地局１０は、ネットワークＩＦ１１と、プロセッサ１２と、メモリ１３と、ＲＦ（Radio　Frequency）回路１４と、アンテナ１５－１～１５－Ｎとを有する。プロセッサ１２の一例として、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等が挙げられる。また、メモリ１３の一例として、ＳＤＲＡＭ（Synchronous　Dynamic　Random　Access　Memory）等のＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
　そして、基地局１００で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサ１２で実行することによって実現してもよい。すなわち、送信処理部１０１と、プリコーディング部１０２と、マッピング部１０３と、参照信号生成部１０４と、受信処理部１０９と、通信制御部１１０とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１３に記憶され、各プログラムがプロセッサ１２で実行されてもよい。また、ネットワークＩＦ１１１は、ネットワークＩＦ１１によって実現される。また、無線送信部１０５－１～１０５－Ｎと、無線受信部１０８とは、ＲＦ回路１４によって実現される。アンテナ１０６－１～１０６－Ｎは、アンテナ１５－１～１５－Ｎによって実現される。アンテナ１０７は、アンテナ１６によって実現される。
　図１１は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。図１１に示すように、移動局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ回路２２と、プロセッサ２３と、メモリ２４とを有する。
　プロセッサ２３の一例として、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等が挙げられる。また、メモリ２４の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。
　そして、移動局２００，３００で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサ２３で実行することによって実現してもよい。すなわち、受信処理部２０３と、参照信号取得部２０４と、受信品質測定部２０５，３０１と、送信処理部２０６とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２４に記憶され、各プログラムがプロセッサ２３で実行されてもよい。また、無線受信部２０２と、無線送信部２０７とは、ＲＦ回路２２によって実現される。また、アンテナ２０１は、アンテナ２１によって実現される。
　［３］実施例１～４では、各アンテナを物理的なアンテナとして説明したが、開示の技術はアンテナポートのような論理的なアンテナにも同様に適用可能である。
１　通信システム
Ｎ１～Ｎ７，１００　基地局
１０１，２０６　送信処理部
１０２　プリコーディング部
１０３　マッピング部
１０４　参照信号生成部
１０５－１～１０５－Ｎ，２０７　無線送信部
１０６－１～１０６－Ｎ，１０７，２０１　アンテナ
１０８，２０２　無線受信部
１０９，２０３　受信処理部
１１０　通信制御部
１１１　ネットワークＩＦ
２００，３００　移動局
２０４　参照信号取得部
２０５　受信品質測定部

Claims (8)

  1. 　互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と、移動局と、を具備する通信システムであって、
    　前記基地局は、互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングして送信し、
    　前記移動局は、受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定して前記基地局に通知する、
    　通信システム。
  2. 　前記複数のアンテナは、鉛直方向及び水平方向に互いに離間した複数のアンテナであり、
    　前記移動局は、前記鉛直方向及び前記水平方向の双方でビーム方向が変化可能な前記ビームフォーミング送信の利得を加味した前記受信品質を測定する、
    　請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記複数のアンテナは、鉛直方向に互いに離間した複数のアンテナであり、
    　前記移動局は、前記鉛直方向でビーム方向が変化可能な前記ビームフォーミング送信の利得を加味した前記受信品質を測定する、
    　請求項１に記載の通信システム。
  4. 　前記基地局は、前記ビームフォーミング送信の種別に応じて、前記受信品質の測定方法を前記移動局に指示する、
    　請求項１に記載の通信システム。
  5. 　前記基地局は、前記移動局から通知された前記受信品質に基づいて、協調通信の候補セルを選択する、
    　請求項１に記載の通信システム。
  6. 　互いに離間した複数のアンテナと、
    　互いに分離可能な複数の参照信号を前記複数のアンテナにマッピングする
    マッピング部と、
    　マッピングされた前記複数の参照信号を前記複数のアンテナを介して送信する送信部と、
    　前記複数の参照信号を用いて移動局により測定された受信品質であって、前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した前記受信品質の通知を前記移動局から受信する受信部と、
    　前記移動局から通知された前記受信品質に基づいて、協調候補セルを選択する選択部と、　
    　を具備する基地局。
  7. 　互いに離間した複数のアンテナを有する基地局と通信する移動局であって、
    　前記複数のアンテナにマッピングされた、互いに分離可能な複数の参照信号を受信する受信部と、
    　受信された前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する測定部と、
    　測定された前記受信品質を前記基地局に通知する通知部と、
    　を具備する移動局。
  8. 　基地局が有する互いに離間した複数のアンテナにマッピングされた、互いに分離可能な複数の参照信号を受信し、
    　受信した前記複数の参照信号を用いて、前記基地局により前記複数のアンテナを用いて行われるビームフォーミング送信の利得を加味した受信品質を測定する、
    　受信品質測定方法。
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