WO2015107818A1 - 無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システム - Google Patents

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

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WO2015107818A1
WO2015107818A1 PCT/JP2014/083072 JP2014083072W WO2015107818A1 WO 2015107818 A1 WO2015107818 A1 WO 2015107818A1 JP 2014083072 W JP2014083072 W JP 2014083072W WO 2015107818 A1 WO2015107818 A1 WO 2015107818A1
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combination
transmission power
modulation
user terminal
base station
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PCT/JP2014/083072
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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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    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/121—Wireless traffic scheduling for groups of terminals or users

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system in a next generation mobile communication system.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • FRA Full Radio Access
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • downlink signals for a plurality of user terminals are superposed on the same radio resource allocated by OFDMA, and transmitted with different transmission power according to the channel gain of each user terminal.
  • the user terminal on the receiving side separates signals for other user terminals by processing a downlink signal using a signal separation method such as successive interference cancellation (SIC), and extracts a signal for the user terminal. be able to.
  • SIC successive interference cancellation
  • transmission modulation (Fast TPC) is used in W-CDMA, and adaptive modulation and coding (AMC) is used to adaptively adjust the modulation method and coding rate in LTE. Is used.
  • FRA transmission modulation
  • MUPA Multi-User Power Allocation / AMC
  • the present invention has been made in view of such points, and provides a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system capable of realizing non-orthogonal multiple access while suppressing a decrease in throughput. With the goal.
  • a radio base station is a radio base station that transmits a downlink signal by applying non-orthogonal multiple access to a plurality of user terminals, and includes a user set to which non-orthogonal multiple access is applied.
  • a scheduling unit that selects from a candidate user set and selects a combination of modulation and coding scheme and transmission power based on the combination of candidate transmission power, and a combination of modulation and coding scheme and transmission power selected by the scheduling unit, The scheduling unit determines whether or not it is included in a predefined combination, and controls the scheduling unit according to the determination result, and the user terminal included in the user set selected by the scheduling unit. Apply a combination of the selected modulation and coding scheme and transmission power to the downlink signal. And a transmission unit for signal for.
  • non-orthogonal multiple access can be realized while suppressing a decrease in throughput.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of NOMA and SIC in the downlink.
  • FIG. 2 shows a case where the user terminal UE1 is located near the radio base station BS and the user terminal UE2 is located far from the radio base station BS within the coverage area of the radio base station BS.
  • the path loss of the downlink signal from the radio base station BS to each user terminal UE increases as the distance from the radio base station BS increases. For this reason, the received SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) of the user terminal UE2 far from the radio base station BS is lower than the received SINR of the user terminal UE1 near the radio base station BS.
  • SINR Signal to Interference plus Noise Ratio
  • a plurality of user terminals UE are non-orthogonally multiplexed for the same radio resource by changing transmission power according to channel gain (for example, received SINR, RSRP (Reference Signal Received Power)) or path loss.
  • channel gain for example, received SINR, RSRP (Reference Signal Received Power)
  • path loss for example, path loss.
  • downlink signals for the user terminals UE1 and UE2 are multiplexed on the same radio resource with different transmission powers.
  • a relatively small transmission power is assigned to the downlink signal for the user terminal UE1 having a high reception SINR
  • a relatively large transmission power is assigned to the downlink signal for the user terminal UE2 having a low reception SINR.
  • the downlink signal for the terminal is extracted by removing the interference signal from the received signal by SIC, which is a successive interference canceller type signal separation method.
  • SIC which is a successive interference canceller type signal separation method.
  • the downlink signal for another terminal having higher transmission power than the own terminal non-orthogonally multiplexed on the same radio resource becomes an interference signal.
  • the downlink signal for the own terminal is extracted by removing, from the received signal, the downlink signal for the other terminal having higher transmission power than the own terminal.
  • the downlink signal for the user terminal UE2 is transmitted with larger transmission power than the downlink signal for the user terminal UE1.
  • the user terminal UE1 close to the radio base station BS receives not only the downlink signal for the terminal itself but also the downlink signal for the user terminal UE2 non-orthogonally multiplexed on the same radio resource as an interference signal.
  • the user terminal UE1 extracts and properly decodes the downlink signal for the user terminal by removing the downlink signal for the user terminal UE2 by SIC.
  • the downlink signal for the user terminal UE1 is transmitted with a smaller transmission power than the downlink signal for the user terminal UE2. For this reason, since the user terminal UE2 far from the radio base station BS can ignore the interference due to the downlink signal with respect to the user terminal UE1 that is non-orthogonal-multiplexed to the same radio resource, the downlink signal to the own terminal without performing interference removal by SIC Are extracted and decrypted appropriately.
  • NOMA when NOMA is applied in the downlink, since a plurality of user terminals UE1 and UE2 having different channel gains can be multiplexed with respect to the same radio resource, it is possible to improve frequency utilization efficiency.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining NOMA transmission processing.
  • each user terminal receives a reference signal from a radio base station (BS), and estimates a channel gain based on this reference signal.
  • Each user terminal feeds back the channel gain to the radio base station (step ST01).
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • DM-RS DeModulation Reference Signal
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • the radio base station selects one candidate user set (candidate user set) from all user terminals belonging to the coverage area for each subband (step ST02).
  • the candidate user set indicates a combination of user terminal candidates that are non-orthogonal-multiplexed to subbands.
  • the subband is a frequency band configured by a predetermined number of radio resources (for example, resource blocks (RB), etc.) continuous in the frequency direction.
  • the number of radio resources for example, the number of RBs
  • subband size constituting each subband and the number of subbands constituting the system band (wideband) depend on the size of the system band allocated to the user terminal. Can change.
  • the total number of candidate user sets for each subband is expressed by the following equation (1), where M is the total number of user terminals belonging to the coverage area and N is the number of user terminals that are non-orthogonally multiplexed. It should be noted that the following series of calculation processes (steps ST03 to ST06) are performed for all candidate user sets (exhaustive search).
  • the radio base station calculates the subband transmission power to be allocated to each user terminal in the candidate user set based on the channel gain fed back from each user terminal (step ST03).
  • the radio base station calculates a subband SINR (SINR for scheduling) in each user terminal assumed under the application of non-orthogonal multiplexing (step ST04).
  • the radio base station obtains a block error rate (BLER: Block Error Rate) of the MCS (Modulation and Coding Scheme) set from the calculated SINR, and calculates the throughput for subband scheduling in each user terminal ( Step ST05).
  • BLER Block Error Rate
  • the radio base station calculates a scheduling metric for the candidate user set from the instantaneous throughput and average throughput of each user terminal (step ST06).
  • a scheduling metric for example, a PF (Proportional Fairness) scheduling metric is calculated.
  • the PF scheduling metric M sj, b is expressed by the following equation (2), where T k is the average throughput and R k, b is the instantaneous throughput. Note that the PF scheduling metric M sj, b indicates that it is the PF scheduling metric of the jth candidate user set in the bth subband. Moreover, k has shown the kth user terminal in a candidate user set.
  • the radio base station performs steps ST03 to ST06 for all candidate user sets, and selects a user set that maximizes the scheduling metric in the subband (step ST07). Then, the radio base station performs steps ST02 to ST07 for each subband, and selects a user set that maximizes the scheduling metric for each subband. In addition, the radio base station calculates an average SINR of the assigned subbands for the selected user set, and selects an MCS for each subband for each user terminal. Note that MCS may be selected in common for all subbands. A user set may be selected based on other scheduling metrics.
  • the radio base station assigns the downlink signal for each user terminal constituting the user set to the same subband, and transmits the downlink signal to each user terminal by non-orthogonal multiplexing with different transmission power for each subband.
  • the radio base station notifies each user terminal of information indicating the transmission power and / or MCS determined for each subband in a dynamic or semi-static manner.
  • a downlink control channel (Physical Downlink Control Channel) or EPDCCH (Enhanced PDCCH)) as downlink control information (DCI: Downlink Control Information)
  • DCI Downlink Control Information
  • notification may be made by higher layer signaling such as RRC (Radio Resource Control) layer or MAC (Medium Access Control) layer.
  • each user terminal selected as a user set by the radio base station receives not only a downlink signal for the terminal itself but also a downlink signal for other terminals that are non-orthogonally multiplexed on the same radio resource (step ST09). And each user terminal removes the downlink signal with respect to the other terminal whose channel gain is lower than that of its own terminal and whose transmission power is large by SIC, and extracts (separates) the signal for its own terminal. In this case, a downlink signal for another terminal having a higher channel gain than that of the own terminal and having a small transmission power is decoded as a signal to the own terminal without being removed as an interference signal.
  • FTPA Fractional Transmission Power Allocation
  • FTPC Fractional Transmission Power Control
  • the transmission power of each user terminal allocated to the same radio resource based on the following equation (3) Is determined.
  • P k, b is the transmission power of the b-th subband of the k (1 ⁇ k ⁇ K) -th user terminal.
  • P b is the total transmission power of the b (1 ⁇ b ⁇ n) th subband.
  • h k and b are channel coefficients of the b-th subband of the k-th user terminal.
  • N k, b is the sum of interference from other cells and noise in the b th subband of the k th user terminal.
  • equation (3) Indicates the channel gain in the b-th subband of the k-th user terminal.
  • FSPA Full Search Power Allocation
  • transmission power set transmission power set
  • the transmission power of each user terminal allocated to the same radio resource is determined based on the transmission power set determined by the search.
  • the element of the transmission power set may be a transmission power value of each user terminal, or a transmission power ratio of each user terminal to the total transmission power.
  • FSPA may also be expressed using other names.
  • FTPA and FSPA have the advantage that the degree of freedom of NOMA gain is high, but since it is necessary to notify each user terminal of information related to MCS and transmission power, the amount of information to be notified and the amount of calculation of scheduling are relatively large There is a problem. Further, since the combination of MCS and transmission power that increases the quality of the transmission signal (for example, EVM (Error Vector Magnitude) increases) is included in the candidate set, the combination of MCS and transmission power The robustness with respect to the quality degradation of the transmission signal which depends on becomes small.
  • EVM Error Vector Magnitude
  • the transmission power determination method according to the conventional NOMA transmission process cannot reduce the amount of information that needs to be notified to the user terminal without degrading the gain obtained by NOMA. There was a problem.
  • the present inventors have allocated radio resources to the cell central user terminal as the MCS increases and to the cell edge user terminal as the MCS decreases. Found a high probability of allocation. Further, in the case of NOMA multiplexing, it has been found that the power distribution is smaller as the user terminal is located in the center of the cell, and the power distribution is larger as it is located at the cell edge.
  • a large MCS means that an ideal communication throughput value that can be realized by the MCS is large.
  • MCS index MCS index
  • MCSP MCS and Power
  • the MCSP set may be expressed using other names.
  • the present inventors have come up with the present invention. Specifically, the present inventors have conceived that the candidates of MCSP sets that can be selected by the scheduler from all MCSP sets, that is, can be notified to the user terminal, are limited based on the above background. As a result, the amount of information to be notified to the user terminal can be reduced without degrading the NOMA gain.
  • the present embodiment when scheduling is performed based on the channel gain fed back from the user terminal and the selected MCSP set is included in a predetermined MCSP set, scheduling is performed as it is. On the other hand, if it is not included in the predefined MCSP set, the MCSP set is excluded and a set that maximizes the scheduling metric is determined again.
  • FSPA is used as a method for determining transmission power for each subband to be assigned to each user terminal, and a transmission power set is selected from a plurality of combinations of candidate transmission powers (candidate transmission power sets). It shall be.
  • the transmission power determination method is not limited to this.
  • FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of the operation according to the present embodiment. Steps ST01 to ST09 are the same as those in FIG.
  • the radio base station selects a predetermined user set in step ST07 and selects an MCSP set for the user set.
  • step ST21 it is determined whether the MCSP set selected in step ST07 is included in a predefined combination (predefined MCSP set). If it is included in the predefined MCSP set (YES in step ST21), the process proceeds to step ST08, and scheduling based on the determined MCSP set is applied to perform data transmission.
  • step ST21-NO if it is not included in the predefined MCSP set (step ST21-NO), the combination of the selected user set and transmission power set is excluded from the selection candidates (step ST22), and the process returns to step ST07 again.
  • a candidate transmission power set is stored for each candidate user set, and the selected candidate transmission power set is not selected in the future for the selected predetermined candidate user set.
  • the radio base station can perform allocation to the user terminal using a pre-defined MCSP set, and can notify the user terminal of information related to the MCSP set.
  • the MCSP set is limited assuming NOMA multiplexing.
  • MCS1 represents the maximum MCS
  • MCS5 represents the minimum MCS.
  • the difference between the above values may be used.
  • the candidate MCS and power value are not limited to these.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the MCSP set defined in advance according to the present embodiment.
  • set 1 to set 8 are shown as MCSP sets, and notification bits to user terminals representing each set and MCSP sets applicable to two user terminals (UE1 and UE2) constituting the user set are shown. It is shown.
  • the notification bits related to the MCSP set are jointly encoded.
  • the joint encoding may be performed for each subband or all subbands may be performed together.
  • the MCSP set defined in advance in FIG. 5 has 3 notification bits and defines 8 MCSP sets, but is not limited to this configuration.
  • the specified number of sets and the notification bit length may be increased or decreased, and other parameters may be associated with other than the MCSP set.
  • Set 1 to set 3 have one user terminal to which transmission power is allocated and correspond to OMA.
  • set 1 indicates OMA allocation for UE1 with MCS as MCS1 and transmission power as P.
  • NOMA NOMA / OMA dynamic switching is not performed, it is not necessary to set a set indicating OMA as shown in set 1-set 3.
  • set 4 there are two user terminals to which transmission power is allocated, and corresponds to NOMA.
  • set 4 shows the allocation of NOMA with MCS of UE1 as MCS2 and transmission power P1, MCS of UE2 as MCS2 and transmission power (P-P1).
  • regulated previously of FIG. 5 is the structure which collectively encodes all the user terminals (UE1, UE2), it is not restricted to the said structure.
  • a correspondence relationship in which the MCSP set is jointly encoded for each user terminal may be held, and another information representing the MCSP set for each user terminal may be notified instead of the notification bit illustrated in FIG.
  • FIG. 6 shows an example of changing the MCSP table according to the present embodiment.
  • FIG. 6A shows the MCSP table at time 1.
  • FIG. 6B shows an MCSP table at time 2 different from time 1.
  • the MCSP table is changed semi-statically or in the long term, and information related to the MCSP table is changed to upper layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast signal, etc.). It may be used to notify the user terminal.
  • the MCSP set selected by the scheduler is notified to a predetermined user terminal or user set using the dynamic or short-term PDCCH.
  • the predetermined parameter included in the MCSP set is sufficient for the semi-static update (for example, when the possibility of using P1 is low) as in the set 4 in FIG.
  • the number of MCSP table sets can be reduced.
  • the amount of information related to the MCSP set to be notified to the UE can be greatly reduced.
  • a MCSP set that is defined in advance as UE1 being a user terminal located at the center of the cell and UE2 being a user terminal located at the cell edge may be generated.
  • step ST07 the MCSP set of UE1 is (MCS3, P2), and the MCSP set of UE2 is selected as (MCS5, P-P2).
  • step ST21 it is determined that the above MCSP set is not included in the predefined MCSP set (step ST21-NO).
  • step ST22 the user set (UE1, UE2) is excluded from the candidate user set and candidate transmission power set so as not to select a combination that makes the transmission power set (P2, P-P2).
  • the user terminals UE1 and UE2 are selected as user sets
  • the MCSP set of UE1 is (MCS3, P3)
  • the MCSP set of UE2 is selected (MCS5, P-P3). Since it is determined that this MCSP set is included in the predefined MCSP set (step ST21-YES), the scheduling becomes valid and data transmission is performed.
  • Notification of information related to the MCSP set from the radio base station to the user terminal can be performed using higher layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast information).
  • higher layer signaling for example, RRC signaling, broadcast information.
  • the amount of information related to transmission power can be reduced.
  • the other transmission power can be obtained by taking a difference from the total transmission power P. it can.
  • the transmission of the notification bit indicating the MCSP set can be performed using, for example, signaling by PDCCH / EPDCCH control information (DCI), higher layer signaling (for example, RRC signaling), or the like.
  • DCI PDCCH / EPDCCH control information
  • RRC signaling higher layer signaling
  • Signaling by DCI is suitable for transmission of a notification bit because notification for each subband and each user terminal is easy.
  • each user terminal determines which terminal of the user set the user terminal corresponds to based on the DM-RS port that the radio base station assigns to each user terminal.
  • DM-RS DeModulation Reference Signal
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • DM-RSs are transmitted using different DM-RS ports for each user terminal.
  • the terminal using DM-RS port 1 is UE1, and the terminal using DM-RS port 2 May be determined to be UE2.
  • the determination method of the user terminal is not limited to the above.
  • the determination may be made based on information notified by the radio base station through higher layer signaling (for example, RRC signaling).
  • the radio base station may explicitly notify each user terminal which terminal the user terminal corresponds to the SIC decoding process.
  • the candidate MCSP sets that can be selected by the scheduler can be limited, and thus the amount of information to be notified to the user terminal is reduced without degrading the gain of NOMA. It becomes possible.
  • the wireless communication method according to the present embodiment compares the MCSP set selected by the scheduler with a predefined MCSP set, and if they do not match, the user set selected from the candidate user set and the candidate transmission power set Since it is sufficient to exclude the transmission power set and execute the scheduling again, it can be realized without greatly changing the existing scheduler.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system 1 illustrated in FIG. 7 is a system including, for example, an LTE system or an LTE-A (LTE-Advanced) system.
  • This wireless communication system may be referred to as IMT-Advanced, or may be referred to as 4G or FRA (Future Radio Access).
  • the radio communication system 1 shown in FIG. 7 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 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.
  • the wireless base stations 10 may be connected by wire (optical fiber, X2 interface, etc.) or wirelessly.
  • the radio base station 10 may be a macro base station, an eNodeB (eNB), or the like that forms a macro cell, or a small base station, a micro base station, a pico base station, a femto base station, or a Home that forms a small cell. eNodeB, RRH (Remote Radio Head), etc. may be used. Further, the radio base station 10 may be referred to as a transmission / reception point.
  • Each user terminal 20 is a terminal that supports various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • NOMA is a multi-carrier transmission scheme that divides a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers, subbands, etc.) and performs non-orthogonal multiplexing of the signal of the user terminal 20 with different transmission power for each subband.
  • This is a multicarrier transmission scheme in which a frequency band is divided into a plurality of subbands, and signals of the user terminal 20 are orthogonally multiplexed to each subband for communication.
  • SC-FDMA is a single carrier that reduces interference between user terminals by dividing a system bandwidth into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of user terminals 20 using different bands. Transmission method.
  • the downlink communication channel includes a downlink shared data channel (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20, a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, EPDCCH, PCFICH, PHICH, etc.), a broadcast channel (PBCH: Physical Broadcast Channel).
  • PDSCH Downlink shared data channel
  • PDSCH and PUSCH scheduling information is transmitted by PDCCH (Physical Downlink Control Channel) and EPDCCH (Enhanced PDCCH).
  • the number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel).
  • a delivery confirmation signal (for example, ACK / NACK) of HARQ (Hybrid ARQ) for PUSCH is transmitted by PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).
  • the uplink communication channel includes an uplink shared channel (PUSCH) shared by each user terminal 20, an uplink control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel), a random access channel (PRACH: Physical Random Access). Channel). Uplink data and higher control information are transmitted by the PUSCH. Uplink control information such as downlink channel state information (CSI: Channel State Information) and ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
  • PUSCH uplink shared channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • PRACH Physical Random Access
  • Channel Physical Random Access
  • Uplink data and higher control information are transmitted by the PUSCH.
  • Uplink control information such as downlink channel state information (CSI: Channel State Information) and ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
  • CSI Downlink channel state information
  • ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the radio base station according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a transmission / reception antenna 101, 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.
  • Downlink data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via 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 (Packet Data Convergence Protocol) layer processing, downlink data division / combination, and RLC (Radio Link Control) layer transmission processing (for example, RLC retransmission) on the input downlink data.
  • Control transmission processing includes MAC (Medium Access Control) retransmission control (for example, HARQ transmission processing), scheduling, transmission format selection, channel coding, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) processing, precoding processing, and transmission / reception
  • MAC Medium Access Control
  • HARQ transmission processing for example, HARQ transmission processing
  • scheduling transmission format selection
  • channel coding for example, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) processing
  • precoding processing precoding processing
  • transmission / reception section 103 The baseband signal processing unit 104 performs PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer processing, downlink data division / combination, and RLC (Radio Link Control) layer transmission processing (for example, RLC retransmission) on the input 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 the amplified signal using 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 frequency-converted by each transmission / reception unit 103 to be converted into a baseband signal and input to the baseband signal processing unit 104.
  • the baseband signal processing unit 104 performs fast Fourier transform (FFT) processing, inverse discrete Fourier transform (IDFT) processing, error on the upstream data included in the input baseband signal. Corrective 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. 9 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.
  • the downlink signal is received by the plurality of transmission / reception antennas 201 and input to the amplifier unit 202.
  • the amplifier unit 202 amplifies the radio frequency signal input from each transmission / reception antenna 201 and sends the amplified signal to each transmission / reception unit 203.
  • the 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 baseband signal.
  • Downlink data included in the downlink signal is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to a layer higher than the physical layer and the MAC layer. Also, broadcast information of the downlink signal is transferred to the application unit 205.
  • the uplink data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 performs retransmission control (for example, HARQ transmission processing), channel coding, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like on the input uplink data, and transfers the data to each transmission / reception unit 203.
  • retransmission control for example, HARQ transmission processing
  • channel coding for example, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like
  • Each transmitting / receiving unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band.
  • the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 201.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of a configuration of a baseband signal processing unit included in the radio base station according to the present embodiment.
  • the baseband signal processing unit 104 includes a scheduling unit 301, a control unit 302, a downlink control information generation unit 303, a downlink control information encoding / modulation unit 304, a downlink transmission data generation unit 305, and downlink transmission data.
  • the encoder / modulator 306 and the downlink channel multiplexer 307 are provided.
  • the baseband signal processing unit 104 is assumed to have a necessary configuration without shortage.
  • the scheduling unit 301 selects a combination (user set) of user terminals that are non-orthogonal-multiplexed to an arbitrary radio resource from a plurality of candidate user sets according to the channel gain of each user terminal 20.
  • the scheduling unit 301 may be configured to select a user set that maximizes a PF (Proportional Fairness) scheduling metric in each subband.
  • PF Proportional Fairness
  • the channel gain included in the channel state information only needs to indicate the reception quality of the channel.
  • the channel gain is not limited to information fed back from the user terminal. For example, a channel gain fed back to another radio base station may be acquired and used, or may be obtained from a channel gain fed back from a user terminal near the user terminal.
  • the scheduling unit 301 selects the MCSP set based on the candidate transmission power set. Specifically, the scheduling unit 301 selects a transmission power combination (transmission power set) from a plurality of candidate transmission power sets for each user terminal 20 of the selected user set. Also, the scheduling section 301 determines a downlink data modulation scheme and coding rate (MCS) based on the selected transmission power set and channel gain. In addition, scheduling section 301 outputs an instruction for scheduling using the selected modulation scheme, coding rate, and transmission power set (MCSP set) to control section 302. These MCSP sets may be selected in units of subbands or may be selected in units of wide bands (a plurality of subbands). In addition, although it is preferable that a candidate user set and a candidate transmission power set are prescribed
  • the control unit 302 determines whether or not the MCSP set input from the scheduling unit 301 is included in a predetermined MCSP set, and controls the scheduling unit 301 according to the determination result. Further, based on the determination, it can be determined whether or not the radio resource scheduling instruction input from the scheduling unit 301 is valid.
  • the control unit 302 can validate the input scheduling instruction. In this case, the control unit 302 outputs the input from the scheduling unit 301 to the downlink control information generation unit 303, the downlink transmission data generation unit 305, and the downlink channel multiplexing unit 307.
  • control unit 302 determines the combination of the user set and the transmission power set selected by the scheduling unit 301 when the determination result is false (the selected MCSP set is not included in the predefined MCSP set). Then, the scheduling unit 301 is controlled so as to be excluded from the combinations of candidate user sets and candidate transmission power sets that can be selected by the scheduling unit 301 and to select the MCSP set again.
  • control unit 302 can be configured to invalidate the input scheduling instruction and not output the downlink control information generation unit 303, the downlink transmission data generation unit 305, and the downlink channel multiplexing unit 307.
  • regulated previously is comprised from the several MCSP set linked
  • the predetermined MCSP set is composed of an MCSP set indicating that the non-orthogonal multiple access (NOMA) is applied to the user terminal 20, but the MCSP set indicating that the orthogonal multiple access (OMA) is applied. May be included.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and a configuration in which a correspondence table (MCSP table) of a predetermined MCSP set, a candidate user set, a candidate transmission power set, and the like may be changed as appropriate. For example, it can be changed based on channel state information received from the user terminal 20.
  • information related to the correspondence table (MCSP table), candidate user set, candidate transmission power set, and the like of the pre-defined MCSP set after the change is transmitted to the user terminal 20 in higher layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast information, etc.) It is good also as a structure notified by lower layer signaling (for example, downlink control information (DCI) contained in PDCCH).
  • DCI downlink control information
  • control unit 302 updates the correspondence table (MCSP table) of the MCSP set defined in advance, notifies the user terminal 20 of information (for example, the MCSP table) regarding the updated MCSP set, and further performs scheduling.
  • the MCSP set selected by the unit 301 may be controlled to be notified to the user terminal 20.
  • the update frequency and notification frequency of the MCSP table be lower than the notification frequency of the MCSP set selected by the scheduling unit 301.
  • the control unit 302 updates the MCSP set selected by the scheduling unit 301 at a predetermined time interval, notifies the user terminal 20 using lower layer signaling (DCI or the like), and notifies the MCSP table of the predetermined time.
  • DCI lower layer signaling
  • a configuration in which the update is performed at a time interval longer than the interval and the user terminal 20 is controlled to be notified using higher layer signaling (RRC signaling, broadcast signal, etc.) is preferable.
  • control unit 302 performs semi-static notification of information on the P (transmission power) value with higher layer signaling for notification of the MCSP set to the user terminal 20, and stores information on the MCS set selected by the scheduling unit 301. It is good also as a structure which controls so that notification may be dynamically performed by lower layer signaling.
  • the downlink control information generation unit 303 generates user terminal specific downlink control information (DCI) transmitted on the PDCCH or EPDCCH according to the scheduling instruction input from the control unit 302. Specifically, the downlink control information generation unit 303 generates DCI indicating the MCSP set selected by the scheduling unit 301.
  • the downlink control information generated by the downlink control information generation unit 303 is output to the downlink control information encoding / modulation unit 304.
  • the downlink control information unique to the user terminal includes DL assignment (DL assignment) that is PDSCH assignment information, UL grant (UL grant) that is PUSCH assignment information, and the like. Further, the downlink control information includes control information for requesting CSI feedback to each user terminal 20 and information necessary for reception processing of non-orthogonal multiplexed signals.
  • the downlink control information generation unit 303 may be configured to include information related to the MCSP set selected by the scheduling unit 301 (information related to a combination of modulation and coding schemes and transmission power) in the downlink control information. Moreover, it is preferable that the information regarding the selected MCSP set is jointly encoded for the selected user set. This joint-encoded value may be a value associated with a predefined MCSP set. Note that this joint encoding may be performed for each subband, or may be performed for all subbands together.
  • the downlink control information encoding / modulation section 304 performs channel encoding and modulation on the input downlink control information according to the MCS selected by the scheduling section 301.
  • the modulated downlink control information is output to downlink channel multiplexing section 307.
  • the downlink transmission data generation unit 305 generates downlink data for each user terminal 20 in accordance with the scheduling instruction input from the control unit 302.
  • the downlink data generated by the downlink transmission data generation unit 305 is output to the downlink transmission data encoding / modulation unit 306 as downlink transmission data transmitted on the PDSCH together with higher control information.
  • the downlink transmission data encoding / modulation section 306 performs channel encoding and modulation on the downlink transmission data for each user terminal 20 according to the MCS selected by the scheduling section 301.
  • the modulated downlink transmission data is output to downlink channel multiplexing section 307.
  • the downlink control information encoding / modulating section 304 and the downlink transmission data encoding / modulating section 306 may be configured to apply different MCSs.
  • the downlink transmission data generation unit 305 may be configured to generate control information (upper layer control information) for higher layer signaling such as an RRC layer and a MAC layer.
  • the higher layer control information may include information that is controlled semi-statically, such as a coding rate in wideband units, a total transmission power value for each subband, and an MCSP table.
  • the downlink channel multiplexing unit 307 generates downlink signals by combining downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and downlink reference signals.
  • CRS, CSI-RS, DM-RS, etc. can be used as the downlink reference signal.
  • the downlink channel multiplexing unit 307 transmits downlink signals addressed to the plurality of user terminals 20 selected by the scheduling unit 301 with the selected transmission power according to the scheduling information output from the scheduling unit 301. Thus, non-orthogonal multiplexing is performed.
  • the downlink signal generated by the downlink channel multiplexing unit 307 is transmitted toward the user terminal 20 through various transmission processes.
  • scheduling information input to the downlink channel multiplexing unit 307 may be output from the control unit 302 or may be output from the scheduling unit 301.
  • information on the validity / invalidity of scheduling may be output from the control unit 302 to the downlink channel multiplexing unit 307 according to the determination result of the control unit 302.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a baseband signal processing unit included in the user terminal according to the present embodiment.
  • the baseband signal processing unit 204 includes a downlink control information receiving unit 401, a channel estimation unit 402, a feedback unit 403, and a demodulation / decoding unit 404. Although only a part of the configuration is shown in FIG. 11, the baseband signal processing unit 204 is provided with a necessary configuration without a shortage.
  • the downlink signal transmitted from the radio base station 10 is separated into downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and downlink reference signals through various reception processes.
  • the downlink control information is input to the downlink control information reception unit 401, the downlink reference signal is input to the channel estimation unit 402, and the downlink transmission data is input to the demodulation / decoding unit 404.
  • the downlink control information receiving unit 401 acquires the downlink control information and outputs the downlink control information to the channel estimation unit 402, the feedback unit 403, and the demodulation / decoding unit 404.
  • the downlink control information receiving unit 401 notifies the demodulation / decoding unit 404 of the information.
  • the channel estimation unit 402 acquires a channel gain by performing channel estimation based on the downlink reference signal, and outputs the channel gain to the feedback unit 403 and the demodulation / decoding unit 404.
  • the feedback unit 403 transmits channel state information including the channel gain to the radio base station 10. Specifically, the feedback unit 403 transmits channel state information using an uplink shared channel (PUSCH) or an uplink control channel (PUCCH).
  • PUSCH uplink shared channel
  • PUCCH uplink control channel
  • the demodulation / decoding unit 404 performs demodulation, decoding, interference removal (for example, SIC) and the like of the received downlink data signal (for example, PDSCH). Specifically, the demodulation / decoding unit 404 demodulates and decodes downlink data based on information associated with a predetermined MCSP set input from the downlink control information receiving unit 401.
  • demodulation / decoding unit 404 demodulates and decodes downlink data based on information associated with a predetermined MCSP set input from the downlink control information receiving unit 401.
  • the demodulation / decoding unit 404 selects an MCSP set corresponding to a value included in the acquired DCI (a value related to a pre-defined MCSP set), the transmission power indicated by the MCSP set, and the channel estimation unit 402 Based on the input channel gain, interference cancellation by SIC is performed.
  • the demodulation / decoding unit 404 demodulates and demodulates downlink data based on the MCS indicated by the selected MCSP set.
  • the information for example, MCSP table
  • the predefined MCSP set included in the user terminal 20 may be appropriately updated based on the information.
  • the control unit 302 determines whether or not the MCSP set selected by the scheduling unit 301 is included in a predefined MCSP set. Since it is sufficient to exclude the user set and transmission power set selected from the candidate transmission power set and execute scheduling again, the above effect can be enjoyed without greatly changing the scheduling unit 301. .

Landscapes

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Abstract

　スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現すること。本発明の一実施形態に係る無線基地局は、複数のユーザ端末（２０）に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部（３０１）と、スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じてスケジューリング部を制御する制御部（３０２）と、スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有する。

Description

無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システム
　本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。
　従来、無線通信システムでは、様々な無線通信方式が用いられている。例えば、Ｗ－ＣＤＭＡ（Wideband　Code　Division　Multiple　Access）とも呼ばれるＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code　Division　Multiple　Access）が用いられる。また、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）では、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）が用いられる（例えば、非特許文献１）。
　ところで、図１に示すように、Ｗ－ＣＤＭＡやＬＴＥの後継としてＦＲＡ（Future　Radio　Access）などと呼ばれる無線通信方式が検討されている。ＦＲＡでは、下りリンクの無線リソースの割当方式として、ＯＦＤＭＡに加えて受信側での干渉除去（interference　cancellation）を前提とする非直交多元接続（ＮＯＭＡ：Non-Orthogonal　Multiple　Access）を用いることが想定される。
　ＦＲＡにおいては、ＯＦＤＭＡによって割り当てられる同一の無線リソースに対して、複数のユーザ端末に対する下りリンク信号が重畳（superpose）され、各ユーザ端末のチャネルゲインに応じて異なる送信電力で送信される。受信側のユーザ端末は、下りリンク信号を逐次干渉キャンセラ（ＳＩＣ：Successive　Interference　Cancellation）などの信号分離方法で処理することで、他のユーザ端末に対する信号を分離して、自端末に対する信号を抽出することができる。
　また、各無線通信方式におけるリンクアダプテーションとして、Ｗ－ＣＤＭＡでは送信電力制御（Ｆａｓｔ　ＴＰＣ）、ＬＴＥでは変調方式と符号化率とを適応的に調整する適応変調符号化（ＡＭＣ：Adaptive　Modulation　and　Coding）が用いられている。ＦＲＡでは多ユーザに対する送信電力割当及び適応変調符号化（ＭＵＰＡ：Multi-User　Power　Allocation／ＡＭＣ）を用いることが検討されている。
　ＮＯＭＡを用いる場合には、どのようにリンクアダプテーション（例えば、変調及び符号化方式（ＭＣＳ：Modulation　and　Coding　Scheme）、送信電力などの適応制御）を行うかをユーザ端末に対して通知する必要がある。しかしながら、同一の無線リソースに対して非直交多重されるユーザ端末数が増加すると、適応制御に必要な情報の通信オーバヘッドが増加するため、スループットが低下する。このため、スループットの低下を抑制しつつ非直交多重を実現するための方法が求められている。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システムを提供することを目的とする。
　本発明の一実施の形態に係る無線基地局は、複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有する。
　本発明によれば、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる。
様々な無線通信システムで用いられる無線アクセス方式の説明図である。 下りリンクにおけるＮＯＭＡ（非直交多元接続）及びＳＩＣ（逐次干渉キャンセラ）の説明図である。 ＮＯＭＡの送信処理のフローチャートを示す図である。 本実施の形態に係るＮＯＭＡ送信処理のフローチャートを示す図である。 本実施の形態に係る予め規定されたＭＣＳＰセットの一例を示す図である。 本実施の形態に係るＭＣＳＰテーブルを変更する一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る無線基地局が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係るユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。
　図２は、下りリンクにおけるＮＯＭＡ及びＳＩＣの説明図である。図２には、無線基地局ＢＳのカバレッジエリア内で、無線基地局ＢＳの近辺にユーザ端末ＵＥ１が位置し、無線基地局ＢＳの遠方にユーザ端末ＵＥ２が位置する場合が示されている。無線基地局ＢＳから各ユーザ端末ＵＥへの下り信号のパスロスは、無線基地局ＢＳから離れると共に増加する。このため、無線基地局ＢＳから遠いユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲ（Signal　to　Interference　plus　Noise　Ratio）は、無線基地局ＢＳの近くのユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲよりも低くなる。
　ＮＯＭＡでは、チャネルゲイン（例えば、受信ＳＩＮＲ、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power））やパスロスなどに応じて送信電力を異ならせることで、同一の無線リソースに対して複数のユーザ端末ＵＥが非直交多重される。例えば、図２では、ユーザ端末ＵＥ１、ＵＥ２に対する下り信号が異なる送信電力で同一の無線リソースに多重される。受信ＳＩＮＲが高いユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号には相対的に小さい送信電力が割り当てられ、受信ＳＩＮＲが低いユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号には相対的に大きな送信電力が割り当てられる。
　また、ＮＯＭＡでは、逐次干渉キャンセラ型の信号分離法であるＳＩＣにより受信信号から干渉信号を除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。自端末に対する下り信号にとっては、同一無線リソースに非直交多重された自端末よりも送信電力が大きな他端末に対する下り信号が干渉信号になる。このため、自端末よりも送信電力の大きな他端末に対する下り信号をＳＩＣによって受信信号から除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。
　例えば、図２において、ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲは、ユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲよりも低いので、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号より大きな送信電力で送信される。このため、無線基地局ＢＳに近いユーザ端末ＵＥ１は、自端末に対する下り信号だけでなく、同一の無線リソースに非直交多重されたユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号を干渉信号として受信する。ユーザ端末ＵＥ１は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号をＳＩＣにより除去することで、自端末に対する下り信号を抽出して適切に復号する。
　一方で、ユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲは、ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲよりも高いので、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号よりも小さな送信電力で送信される。このため、無線基地局ＢＳから遠いユーザ端末ＵＥ２は、同一無線リソースに非直交多重されたユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号による干渉を無視できるため、ＳＩＣによる干渉除去を行うことなく、自端末に対する下り信号を抽出して適切に復号する。
　このように、下りリンクにおいてＮＯＭＡを適用する場合、同一の無線リソースに対して、チャネルゲインが異なる複数のユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２を多重できるので、周波数利用効率を向上させることができる。
　ここで、ＮＯＭＡの送信処理について説明する。図３は、ＮＯＭＡの送信処理を説明するためのフローチャートである。まず、各ユーザ端末（ＵＥ）は、無線基地局（ＢＳ）から参照信号を受信して、この参照信号に基づいてチャネルゲインを推定する。そして、各ユーザ端末は、チャネルゲインを無線基地局にフィードバックする（ステップＳＴ０１）。なお、参照信号としては、ＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information　Reference　Signal）、ＤＭ－ＲＳ（DeModulation　Reference　Signal）、ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）などを用いてもよい。
　次に、無線基地局は、サブバンド毎にカバレッジエリア内に属する全ユーザ端末から１組の候補ユーザセット（candidate　user　set）を選択する（ステップＳＴ０２）。候補ユーザセットとは、サブバンドに非直交多重されるユーザ端末の候補の組み合わせを示している。ここで、サブバンドとは、周波数方向に連続する所定数の無線リソース（例えば、リソースブロック（ＲＢ）など）で構成される周波数帯域である。また、各サブバンドを構成する無線リソース数（例えば、ＲＢ数）（サブバンドサイズ）や、システム帯域（ワイドバンド）を構成するサブバンド数は、ユーザ端末に割り当てられるシステム帯域のサイズに応じて変更できる。
　サブバンド毎の候補ユーザセットの総数は、カバレッジエリア内に属するユーザ端末の総数をＭ、非直交多重されるユーザ端末数をＮとして、下記式（１）で表わされる。なお、以下の一連の演算処理（ステップＳＴ０３－ＳＴ０６）は、全ての候補ユーザセットに対して実施される（全検索（exhaustive　search））。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、無線基地局は、各ユーザ端末からフィードバックされたチャネルゲインに基づいて、候補ユーザセットの各ユーザ端末に割り当てるサブバンドの送信電力を算出する（ステップＳＴ０３）。次に、無線基地局は、算出された送信電力に基づいて、非直交多重の適用下で想定される各ユーザ端末におけるサブバンドのＳＩＮＲ（スケジューリング用のＳＩＮＲ）を算出する（ステップＳＴ０４）。次に、無線基地局は、算出されたＳＩＮＲからＭＣＳ（Modulation　and　Coding　Scheme）セットのブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block　Error　Rate）を求め、各ユーザ端末におけるサブバンドのスケジューリング用のスループットを算出する（ステップＳＴ０５）。
　次に、無線基地局は、各ユーザ端末の瞬時スループットと平均スループットとから、候補ユーザセットのスケジューリングメトリックを算出する（ステップＳＴ０６）。スケジューリングメトリックとしては、例えば、ＰＦ（Proportional　Fairness）スケジューリングメトリックを算出する。ＰＦスケジューリングメトリックＭｓｊ、ｂは、平均スループットをＴｋ、瞬時スループットをＲｋ、ｂとして、下記式（２）で表わされる。なお、ＰＦスケジューリングメトリックＭｓｊ、ｂは、ｂ番目のサブバンドにおけるｊ番目の候補ユーザセットのＰＦスケジューリングメトリックであることを示している。また、ｋは、候補ユーザセット内のｋ番目のユーザ端末を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　無線基地局は、ステップＳＴ０３－ＳＴ０６を全ての候補ユーザセットについて行い、サブバンドにおいてスケジューリングメトリックを最大化するユーザセットを選択する（ステップＳＴ０７）。そして、無線基地局は、ステップＳＴ０２－ＳＴ０７をサブバンド毎に行い、各サブバンドについてスケジューリングメトリックを最大化するユーザセットを選択する。また、無線基地局は、選択されたユーザセットについて、割り当てられたサブバンドの平均ＳＩＮＲを算出して、各ユーザ端末に対するサブバンド毎のＭＣＳを選択する。なお、ＭＣＳは全サブバンドに共通して選択されてもよい。また、他のスケジューリングメトリックに基づいてユーザセットが選択されても良い。
　次に、無線基地局は、ユーザセットを構成する各ユーザ端末に対する下り信号を同一のサブバンドに割り当て、各ユーザ端末に対してサブバンド毎に異なる送信電力で下り信号を非直交多重して送信する（ステップＳＴ０８）。また、無線基地局は、サブバンド毎に決定された送信電力及び／又はＭＣＳを示す情報を、動的（dynamic）又は準静的（semi-static）に各ユーザ端末に通知する。動的に通知する場合、例えば、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）として下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）又はＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　PDCCH））により通知してもよい。また、準静的に通知する場合、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）レイヤやＭＡＣ（Medium　Access　Control）レイヤなどの上位レイヤシグナリングにより通知されてもよい。
　次に、無線基地局にユーザセットとして選択された各ユーザ端末は、自端末に対する下り信号だけでなく、同一の無線リソースに非直交多重された他端末に対する下り信号を受信する（ステップＳＴ０９）。そして、各ユーザ端末は、自端末よりもチャネルゲインが低く、送信電力が大きな他端末に対する下り信号をＳＩＣで除去し、自端末に対する信号を抽出（分離）する。この場合、自端末よりもチャネルゲインが高く、送信電力の小さな他端末に対する下り信号については、干渉信号のままとして除去されずに自端末への信号を復号する。
　ところで、上述のようなＮＯＭＡの送信処理において、各ユーザ端末に割り当てるサブバンド毎の送信電力の決定方式が検討されている。ＦＴＰＡ（Fractional　Transmission　Power　Allocation）は、各ユーザ端末のサブバンド毎のチャネルゲインの大きさに基づいて、送信電力を一意に決定する方式である。なお、ＦＴＰＡは、ＦＴＰＣ（Fractional　Transmission　Power　Control）と呼ばれても良く、他の呼称を用いて表現されても良い。
　例えば、同一の無線リソースに割り当てられるユーザ端末数がＫ、サブバンド数がｎである場合、ＦＴＰＡでは、以下の式（３）に基づいて、同一の無線リソースに割り当てられる各ユーザ端末の送信電力が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、Ｐｋ、ｂは、ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）番目のユーザ端末のｂ番目のサブバンドの送信電力である。Ｐｂは、ｂ（１≦ｂ≦ｎ）番目のサブバンドの総送信電力である。ｈｋ、ｂは、ｋ番目のユーザ端末のｂ番目のサブバンドのチャネル係数である。Ｎｋ、ｂは、ｋ番目のユーザ端末のｂ番目のサブバンドにおける他のセルからの干渉と、雑音との和である。また、α（０≦α≦１）は、システム効率と公平性を制御するパラメータである。なお、α＝０である場合、非直交多重されるユーザ端末間の送信電力は等しくなり、α→１である場合、チャネルゲインが低いユーザ端末に、より大きな送信電力が割り当てられる。
　なお、式（３）において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 は、ｋ番目のユーザ端末のｂ番目のサブバンドにおけるチャネルゲインを示す。
　また、ＦＳＰＡ（Full　Search　Power　Allocation）は、ＮＯＭＡを適用するユーザの組み合わせに対して、各ユーザ端末のサブバンド毎のチャネルゲインの大きさに基づいて、複数の送信電力の組み合わせ（送信電力セット）を全検索（exhaustive　search）する方式である。ＦＳＰＡでは、検索により決定された送信電力セットに基づいて、同一の無線リソースに割り当てられる各ユーザ端末の送信電力が決定される。ここで、送信電力セットの要素は、各ユーザ端末の送信電力値であっても良いし、総送信電力に対する各ユーザ端末の送信電力比であっても良い。なお、ＦＳＰＡも、他の呼称を用いて表現されても良い。
　ＦＴＰＡおよびＦＳＰＡは、ＮＯＭＡのゲインの自由度が高いという利点を有するが、各ユーザ端末にＭＣＳ及び送信電力に関する情報を通知する必要があるため、通知する情報量やスケジューリングの演算量が比較的大きいという問題点がある。また、送信信号の品質が大きくなる（例えば、ＥＶＭ（Error　Vector　Magnitude）が大きくなる）ようなＭＣＳ及び送信電力の組み合わせが候補セットに含まれるように構成されるため、ＭＣＳ及び送信電力の組み合わせに依存するような送信信号の品質劣化に対するロバスト性が小さくなる。
　ここで、通知する情報量を削減する観点から、決定されたＭＣＳ及び送信電力を、個別に通知するのではなく、ジョイント符号化（joint　encoding）することが考えられる。しかしながら、ジョイント符号化を適用する場合であっても、同一の無線リソースに対して非直交多重されるユーザ端末数が増加すると、ＭＣＳ及び送信電力の組み合わせの数が増加することは避けられない。したがって、適応制御に必要な情報の通信オーバヘッドが増加するため、スループットが低下するおそれがある。
　以上からわかるように、従来のＮＯＭＡ送信処理に係る送信電力の決定方式では、ＮＯＭＡにより得られるゲインを劣化させずに、ユーザ端末に通知する必要のある情報量を低減することが実現できていないという課題があった。
　そこで、本発明者らは、ＭＣＳ及び送信電力とＮＯＭＡの割り当てとの関係を検討した結果、ＭＣＳが大きければ大きいほどセル中央ユーザ端末に、ＭＣＳが小さければ小さいほどセル端ユーザ端末に無線リソースを割り当てる確率が高いことを発見した。また、ＮＯＭＡ多重の場合、ユーザ端末がセル中央に位置するほど電力配分が小さく、セル端に位置するほど電力配分が大きいことを発見した。ここで、ＭＣＳが大きいとは、当該ＭＣＳによって実現され得る理想的な通信スループットの値が大きいことをいう。言い換えると、ＭＣＳが大きいとは、ＬＴＥシステムなどで規定されるＭＣＳ番号（MCS　index）の値が大きいということでもある。以下、変調方式及び符号化率並びに送信電力の組み合わせを、ＭＣＳＰ（MCS　and　Power）セットと呼ぶ。なお、ＭＣＳＰセットは、他の呼称を用いて表現されても良い。
　これらの発見に基づいて、本発明者らは、本発明を想到するに至った。具体的には、本発明者らは、全てのＭＣＳＰセットからスケジューラが選択可能な、つまりユーザ端末に通知可能なＭＣＳＰセットの候補を、上記の背景を踏まえて限定することを着想した。これにより、ＮＯＭＡのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減することが可能となる。
　以下、本発明の一実施の形態（以下、本実施の形態と呼ぶ）に係る無線通信方法を詳細に説明する。本実施の形態では、ユーザ端末からフィードバックされたチャネルゲインに基づきスケジューリングした結果、選択されたＭＣＳＰセットが予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれる場合にはそのままスケジューリングを決行する。一方、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれない場合は、当該ＭＣＳＰセットを除外して、再度スケジューリングメトリックを最大化するセットを決定する。
　なお、本実施の形態では、各ユーザ端末に割り当てるサブバンド毎の送信電力の決定方式にＦＳＰＡを用いるものとし、複数の候補送信電力の組み合わせ（候補送信電力セット）の中から送信電力セットを選択するものとする。ただし、送信電力の決定方式は、これに限られない。
　図４は、本実施の形態に係る動作のフローチャートを示す図である。ステップＳＴ０１－ＳＴ０９は図３と同じであるため、説明を省略する。
　無線基地局は、ステップＳＴ０７で所定のユーザセットを選択し、当該ユーザセットに対するＭＣＳＰセットを選択する。ステップＳＴ２１では、ステップＳＴ０７で選択したＭＣＳＰセットが、予め規定された組み合わせ（予め規定されたＭＣＳＰセット）に含まれるかを判定する。予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれる場合（ステップＳＴ２１－ＹＥＳ）、ステップＳＴ０８に進み、決定されたＭＣＳＰセットに基づくスケジューリングを適用して、データ送信を実施する。
　一方、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれない場合（ステップＳＴ２１－ＮＯ）、選択したユーザセット及び送信電力セットの組み合わせを選択候補から除外して（ステップＳＴ２２）、再度ステップＳＴ０７に戻る。例えば、候補ユーザセット毎に候補送信電力セットを記憶しておき、選択した所定の候補ユーザセットに対して選択した候補送信電力セットを今後選択しないようにする処理を行う。これにより、予め規定されたＭＣＳＰセットのうち、スケジューリングメトリックをできるだけ大きくするＭＣＳＰセットを選択することが可能となる。なお、所定の条件に従って（例えば、所定の時間が経過したなど）、除外処理を全て又は一部解除する構成としても良い。また、スケジューリングの実行時には毎回除外処理を全て又は一部解除する構成としても良い。
　予め規定されたＭＣＳＰセットの例について、以下で説明する。無線基地局は、予め規定されたＭＣＳＰセットを用いてユーザ端末に割り当てをすることができ、当該ＭＣＳＰセットに関する情報をユーザ端末に通知することができる。ここでは、ＮＯＭＡ多重を前提として、ＭＣＳＰセットを限定する場合を想定する。
　なお、選択候補となるＭＣＳ及び送信電力の値は、それぞれ５つの値が規定されているものとする。例えば、候補となるＭＣＳの値をＭＣＳ１－ＭＣＳ５とすると、ＭＣＳ１は（６４ＱＡＭ、３／４）、ＭＣＳ２は（６４ＱＡＭ、１／２）、ＭＣＳ３は（１６ＱＡＭ、３／４）、ＭＣＳ４は（１６ＱＡＭ、１／２）、ＭＣＳ５は（ＱＰＳＫ、３／４）を示す。この中では、ＭＣＳ１が最大のＭＣＳであり、ＭＣＳ５が最小のＭＣＳを表す。また、候補となる送信電力の値は、Ｐ（割り当て可能な総電力値）、Ｐ１（＝０．２Ｐ）、Ｐ２（＝０．３Ｐ）、Ｐ３（＝０．４Ｐ）、Ｐ４（＝０．５Ｐ）とする。なお、送信電力については、上記の値の差分を用いても良い。しかしながら、候補となるＭＣＳ及び電力値は、これらに限られない。
　図５は、本実施の形態に係る予め規定されたＭＣＳＰセットの一例を示す図である。図５には、ＭＣＳＰセットとしてセット１－セット８が示されるとともに、各セットを表すユーザ端末への通知ビットと、ユーザセットを構成する２つのユーザ端末（ＵＥ１、ＵＥ２）に適用可能なＭＣＳＰセットが示されている。
　図５では、ＭＣＳＰセットに関する通知ビットは、ジョイント符号化されている。当該ジョイント符号化は、サブバンド毎に行われても良いし、全サブバンドまとめて行われても良い。なお、図５の予め規定されたＭＣＳＰセットは、通知ビットが３ビットであり、８個のＭＣＳＰセットを規定するものであるが、当該構成に限られない。例えば、規定されるセット数及び通知ビット長が増減されていても良いし、ＭＣＳＰセット以外に別のパラメータが関連付けられていても良い。
　セット１－セット３は、送信電力を割り当てるユーザ端末が１つであり、ＯＭＡに相当する。例えば、セット１は、ＵＥ１に対して、ＭＣＳをＭＣＳ１として、送信電力をＰとするＯＭＡの割り当てを示す。なお、ＮＯＭＡのみ適用する場合、つまりＮＯＭＡ／ＯＭＡの動的スイッチングを行わない場合は、セット１－セット３に示すようなＯＭＡを示すセットは設定不要である。
　また、セット４－セット８は、送信電力を割り当てるユーザ端末が２つであり、ＮＯＭＡに相当する。例えば、セット４は、ＵＥ１のＭＣＳがＭＣＳ２かつ送信電力がＰ１、ＵＥ２のＭＣＳがＭＣＳ２かつ送信電力が（Ｐ－Ｐ１）であるＮＯＭＡの割り当てを示す。
　なお、図５の予め規定されたＭＣＳＰセットは、全ユーザ端末（ＵＥ１、ＵＥ２）をまとめてジョイント符号化する構成であるが、当該構成に限られない。例えば、ユーザ端末毎にＭＣＳＰセットをジョイント符号化した対応関係を保持し、図５に示す通知ビットの代わりに、ユーザ端末毎のＭＣＳＰセットを表す別の情報を通知する構成としても良い。
　また、図５のようなＭＣＳＰセットの対応表（ＭＣＳＰテーブル）を、常に固定とするのではなく、準静的（semi-static）に変更する構成としても良い。図６に、本実施の形態に係るＭＣＳＰテーブルを変更する一例を示す。図６Ａは、時刻１におけるＭＣＳＰテーブルを示す。また、図６Ｂは、時刻１と異なる時刻２におけるＭＣＳＰテーブルを示す。本実施の形態においては、図６Ａ及び図６Ｂのように、ＭＣＳＰテーブルを準静的又は長期的に変更して、当該ＭＣＳＰテーブルに関する情報を上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング、報知信号など）を用いてユーザ端末に通知しても良い。一方、スケジューラより選択されたＭＣＳＰセットは、動的(dynamic)又は短期的にＰＤＣＣＨを用いて、所定のユーザ端末又はユーザセットに対して通知される。
　図６のセット４のように、ＭＣＳＰセットに含まれる所定のパラメータが、semi-staticな更新で十分な場合（例えば、Ｐ１の使用される可能性が低い場合）には、ＭＣＳＰテーブルをsemi-staticに更新することで、ＭＣＳＰテーブルのセット数を減らすことができる。これにより、ＵＥに対して通知すべきＭＣＳＰセットに関する情報量を、大きく減らすことが可能となる。
　また、ＭＣＳＰセットに示されるユーザ端末が、どのような端末であるかを関連付けておいても良い。例えば、ＵＥ１はセル中央に位置するユーザ端末であり、ＵＥ２はセル端に位置するユーザ端末であるとして予め規定されたＭＣＳＰセットが生成されていても良い。
　ここで、図５の予め規定されたＭＣＳＰセットを用いて、図４のフローチャートの処理の一例を説明する。この例では、ステップＳＴ０７でユーザセットとしてユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２が選択され、ＵＥ１のＭＣＳＰセットが（ＭＣＳ３、Ｐ２）で、ＵＥ２のＭＣＳＰセットが（ＭＣＳ５、Ｐ－Ｐ２）と選択されたとする。ステップＳＴ２１の判定において、上記のＭＣＳＰセットは、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれないと判断される（ステップＳＴ２１－ＮＯ）。
　次に、ステップＳＴ２２で、候補ユーザセット及び候補送信電力セットから、ユーザセット（ＵＥ１、ＵＥ２）が送信電力セット（Ｐ２、Ｐ－Ｐ２）となる組み合わせを選択しないように除外する。再びステップＳＴ０７に戻り、ユーザセットとしてユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２が選択され、ＵＥ１のＭＣＳＰセットが（ＭＣＳ３、Ｐ３）で、ＵＥ２のＭＣＳＰセットが（ＭＣＳ５、Ｐ－Ｐ３）と選択されたとする。このＭＣＳＰセットは、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれると判断されるため（ステップＳＴ２１－ＹＥＳ）、スケジューリングは有効となり、データ送信が実施される。
　無線基地局からユーザ端末へのＭＣＳＰセットに関する情報の通知は、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング、報知情報）を用いて行うことができる。
　また、複数のユーザ端末が多重されるＭＣＳＰセットの場合、送信電力に関する情報量を削減することができる。例えば、２つのユーザ端末が多重されるＭＣＳＰセットの場合、送信電力に関する情報は、片方のユーザ端末に対するもののみ通知すれば足りる。例えば、ＵＥ１及びＵＥ２に対する送信電力がそれぞれＰｘ及びＰｙであるとすれば、Ｐｙ＝Ｐ－Ｐｘの関係があるため、Ｐｘ及びＰｙのいずれかを通知すれば良い。ユーザ端末では、２つのユーザ端末に対するＭＣＳＰセットについて通知された送信電力が１つだけの場合、総送信電力Ｐから差分をとるように構成しておくことで、もう一方の送信電力を得ることができる。
　また、ＭＣＳＰセットを示す通知ビットの送信は、例えば、ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨの制御情報（ＤＣＩ）によるシグナリング、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）などを用いて行うことができる。ＤＣＩによるシグナリングは、サブバンド毎、ユーザ端末毎の通知が容易であることから、通知ビットの送信に適している。
　なお、本実施の形態では、各ユーザ端末は、無線基地局が各ユーザ端末に割り当てるＤＭ－ＲＳポートによって、自端末がユーザセットのどの端末に該当するかを判断する。ＤＭ－ＲＳ（DeModulation　Reference　Signal）は、ユーザ端末がＰＤＳＣＨの復調に必要な伝送路推定を行うことができるように、無線基地局により挿入される参照信号である。特に、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multi　Input　Multi　Output）伝送においては、ユーザ端末毎に異なるＤＭ－ＲＳポートを用いてＤＭ－ＲＳが送信されることが考えられる。例えば、ＤＭ－ＲＳポートとしてＤＭ－ＲＳポート１及びＤＭ－ＲＳポート２の２つが利用可能である場合、ＤＭ－ＲＳポート１を使用する端末はＵＥ１であり、ＤＭ－ＲＳポート２を使用する端末はＵＥ２であると判断しても良い。
　ただし、ユーザ端末の判断方法は、上記に限定されない。例えば、無線基地局が上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング)により通知した情報に基づいて判断しても良い。さらに、無線基地局が各ユーザ端末に対して、明示的に各ユーザ端末がＳＩＣの復号処理に関するどの端末に該当するかを通知しても良い。
　以上のように、本実施の形態の無線通信方法によれば、スケジューラが選択できるＭＣＳＰセットの候補を限定できるため、ＮＯＭＡのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減することが可能となる。また、本実施の形態の無線通信方法は、スケジューラが選択したＭＣＳＰセットと予め規定されたＭＣＳＰセットとを比較して、一致しない場合には候補ユーザセット及び候補送信電力セットから選択されたユーザセット及び送信電力セットを除外して再度スケジューリングを実行させれば足りるため、既存のスケジューラから大きく変更を加えることなく実現できる。
（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一例について、詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図７は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。なお、図７に示す無線通信システム１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、又はＦＲＡ（Future　Radio　Access）と呼ばれても良い。
　図７に示す無線通信システム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に接続される。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。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）などが含まれるが、これに限定されるものではない。また、無線基地局１０間が有線接続（光ファイバ、Ｘ２インタフェースなど）又は無線接続されていても良い。
　なお、無線基地局１０は、マクロセルを形成するマクロ基地局、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などであってもよいし、スモールセルを形成するスモール基地局、マイクロ基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ　ｅＮｏｄｅＢ、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）などであってもよい。また、無線基地局１０は、送受信ポイントと呼ばれていてもよい。各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。
　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、下りリンクについてはＮＯＭＡ（Non-Orthogonal　Multiple　Access）が適用され、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用される。また、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用されても良い。
　ＮＯＭＡは周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア、サブバンドなど）に分割し、サブバンド毎にユーザ端末２０の信号を異なる送信電力で非直交多重するマルチキャリア伝送方式であり、ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドにユーザ端末２０の信号を直交多重して通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数のユーザ端末２０が互いに異なる帯域を用いることで、ユーザ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。
　ここで、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で共有される下り共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨなど）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical　Broadcast　Channel）などを有する。ＰＤＳＣＨにより、下りデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　PDCCH）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報が伝送される。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（Hybrid　ARQ）の送達確認信号（例えば、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が伝送される。
　また、上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical　Uplink　Shared　Channel)、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical　Uplink　Control　Channel）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）などを有する。ＰＵＳＣＨにより、上りデータや上位制御情報が伝送される。ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨにより、下りリンクのチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどの上り制御情報が伝送される。
　図８は、本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。無線基地局１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インタフェース１０６とを備えている。
　下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信される下りデータは、上位局装置３０から伝送路インタフェース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、入力された下りデータに対して、ＰＤＣＰ（Packet　Data　Convergence　Protocol）レイヤの処理、下りデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）レイヤの送信処理（例えば、ＲＬＣ再送制御の送信処理）、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、ＩＦＦＴ（Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理を行い、各送受信部１０３に転送する。また、下りリンクの制御データに対して、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理を行い、各送受信部１０３に転送する。
　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により送信する。
　一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータについては、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で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたベースバンド信号に含まれる上りデータに対して、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や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
　図９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。
　下りリンク信号は、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。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、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。下りリンク信号に含まれる下りデータは、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を行う。また、下りリンク信号のうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４は、入力された上りデータに対して、再送制御（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ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により送信する。
　図１０は、本実施の形態に係る無線基地局が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、ベースバンド信号処理部１０４は、スケジューリング部３０１、制御部３０２、下り制御情報生成部３０３、下り制御情報符号化・変調部３０４、下り送信データ生成部３０５、下り送信データ符号化・変調部３０６、下りチャネル多重部３０７を備えている。なお、図１０では、一部の構成のみを示しているが、ベースバンド信号処理部１０４は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
　スケジューリング部３０１は、各ユーザ端末２０のチャネルゲインに応じて、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザ端末の組み合わせ（ユーザセット）を複数の候補ユーザセットから選択する。スケジューリング部３０１は、例えば、各サブバンドにおいてＰＦ（Proportional　Fairness）スケジューリングメトリックを最大化するユーザセットを選択するように構成しても良い。ユーザ端末２０からフィードバックされたチャネルゲインなどのチャネル状態情報は、送受信部１０３で受信され、スケジューリング部３０１に入力される。
　なお、チャネル状態情報に含まれるチャネルゲインは、チャネルの受信品質を示すものであればよく、ＣＱＩ、受信ＳＩＮＲ、ＳＮＲ、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）、ＲＳＳＩ（Received　Signal　Strength　Indicator）、ＲＳＲＱ（Reference　Signal　Received　Quality）などでもよく、また瞬時値でもよいし、長期平均値でもよい。また、チャネルゲインは、ユーザ端末からフィードバックされた情報に限られない。例えば、他の無線基地局にフィードバックされたチャネルゲインを取得して用いても良いし、当該ユーザ端末の近傍のユーザ端末からフィードバックされたチャネルゲインから求められても良い。
　そして、スケジューリング部３０１は、ＭＣＳＰセットを候補送信電力セットに基づいて選択する。具体的には、スケジューリング部３０１は、選択したユーザセットの各ユーザ端末２０に対して、送信電力の組み合わせ（送信電力セット）を複数の候補送信電力セットから選択する。また、スケジューリング部３０１は、選択した送信電力セット及びチャネルゲインに基づいて、下りデータの変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）を決定する。また、スケジューリング部３０１は、選択した変調方式、符号化率及び送信電力のセット（ＭＣＳＰセット）を用いたスケジューリングの指示を制御部３０２に出力する。これらのＭＣＳＰセットは、サブバンド単位で選択されても良いし、ワイドバンド（複数のサブバンド）単位で選択されても良い。なお、候補ユーザセットや候補送信電力セットは、予め規定されていることが好ましいが、動的に変更する構成としても良い。
　制御部３０２は、スケジューリング部３０１から入力されたＭＣＳＰセットが、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じてスケジューリング部３０１を制御する。また、当該判定に基づいて、スケジューリング部３０１から入力された無線リソースのスケジューリングの指示を有効とするか否かを決定することができる。
　例えば、制御部３０２は、判定結果が真である（選択されたＭＣＳＰセットが、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれる）場合に、入力されたスケジューリングの指示を有効とすることができる。この場合、制御部３０２は、スケジューリング部３０１からの入力を下り制御情報生成部３０３、下り送信データ生成部３０５及び下りチャネル多重部３０７に出力する。
　また、制御部３０２は、判定結果が偽である（選択されたＭＣＳＰセットが、予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれない）場合に、スケジューリング部３０１が選択したユーザセット及び送信電力セットの組み合わせを、スケジューリング部３０１が選択可能な候補ユーザセット及び候補送信電力セットの組み合わせから除外し、ＭＣＳＰセットを改めて選択するようにスケジューリング部３０１の制御を行う。
　なお、この場合、制御部３０２は、入力されたスケジューリングの指示を無効として、下り制御情報生成部３０３、下り送信データ生成部３０５及び下りチャネル多重部３０７に出力しない構成とすることができる。
　なお、予め規定されたＭＣＳＰセットは、ＭＣＳが大きいほど送信電力が小さくなるように関連付けられた複数のＭＣＳＰセットから構成されることが好ましい。また、当該予め規定されたＭＣＳＰセットは、ユーザ端末２０に非直交多元接続（ＮＯＭＡ）を適用することを示すＭＣＳＰセットから構成されるが、直交多元接続（ＯＭＡ）を適用することを示すＭＣＳＰセットを含んでいても良い。
　上記構成に限られず、予め規定されたＭＣＳＰセットの対応表（ＭＣＳＰテーブル）、候補ユーザセット、候補送信電力セットなどを適宜変更する構成としても良い。例えばユーザ端末２０から受信したチャネル状態情報に基づいて変更することができる。また、変更後の予め規定されたＭＣＳＰセットの対応表（ＭＣＳＰテーブル）、候補ユーザセット、候補送信電力セットなどに関する情報を、ユーザ端末２０に上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング、報知情報など）や下位レイヤシグナリング（例えば、ＰＤＣＣＨに含まれる下り制御情報（ＤＣＩ））により通知する構成としても良い。
　なお、制御部３０２は、予め規定されたＭＣＳＰセットの対応表（ＭＣＳＰテーブル）を更新して、当該更新されたＭＣＳＰセットに関する情報（例えば、ＭＣＳＰテーブル）をユーザ端末２０に通知し、さらに、スケジューリング部３０１により選択されたＭＣＳＰセットをユーザ端末２０に通知するように制御する構成としても良い。
　ここで、ＭＣＳＰテーブルの更新及び通知の頻度は、スケジューリング部３０１により選択されたＭＣＳＰセットの通知頻度よりも少ないことが好ましい。言い換えると、制御部３０２は、スケジューリング部３０１により選択されたＭＣＳＰセットを所定の時間間隔で更新してユーザ端末２０に下位レイヤシグナリング（ＤＣＩなど）を用いて通知し、ＭＣＳＰテーブルを上記所定の時間間隔より長い時間間隔で更新してユーザ端末２０に上位レイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリング、報知信号など）を用いて通知するように制御する構成が好ましい。
　また、制御部３０２は、ユーザ端末２０に対するＭＣＳＰセットの通知について、Ｐ（送信電力）値に関する情報の通知を上位レイヤシグナリングで準静的に行い、スケジューリング部３０１により選択されたＭＣＳセットに関する情報の通知を下位レイヤシグナリングで動的に行うように制御する構成としても良い。
　下り制御情報生成部３０３は、制御部３０２から入力されたスケジューリングの指示に従って、ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨで伝送されるユーザ端末固有の下り制御情報（ＤＣＩ）を生成する。具体的には、下り制御情報生成部３０３は、スケジューリング部３０１が選択したＭＣＳＰセットを示すＤＣＩを生成する。下り制御情報生成部３０３が生成した下り制御情報は、下り制御情報符号化・変調部３０４へと出力される。
　ここで、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アサインメント（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、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が含まれる。
　また、下り制御情報生成部３０３は、スケジューリング部３０１が選択したＭＣＳＰセットに関する情報（変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報）を下り制御情報に含めるように構成されていても良い。また、当該選択したＭＣＳＰセットに関する情報は、選択したユーザセットについてジョイント符号化されていることが好ましい。このジョイント符号化された値は、予め規定されたＭＣＳＰセットに関連付けられた値であっても良い。なお、このジョイント符号化は、サブバンド毎に行われてもよいし、全サブバンドまとめて行われてもよい。
　下り制御情報符号化・変調部３０４は、入力された下り制御情報を、スケジューリング部３０１が選択したＭＣＳに従ってチャネル符号化して変調する。変調後の下り制御情報は、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３０５は、制御部３０２から入力されたスケジューリングの指示に従って、ユーザ端末２０毎に下りデータを生成する。下り送信データ生成部３０５で生成された下りデータは、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３０６へ出力される。
　下り送信データ符号化・変調部３０６は、各ユーザ端末２０に対する下り送信データを、スケジューリング部３０１が選択したＭＣＳに従ってチャネル符号化して変調する。変調後の下り送信データは、下りチャネル多重部３０７へと出力される。なお、下り制御情報符号化・変調部３０４と、下り送信データ符号化・変調部３０６とで、適用するＭＣＳが異なる構成としても良い。
　また、下り送信データ生成部３０５は、ＲＲＣレイヤやＭＡＣレイヤなどの上位レイヤシグナリング用の制御情報（上位レイヤ制御情報）を生成する構成としてもよい。当該上位レイヤ制御情報は、ワイドバンド単位の符号化率や、サブバンド毎の総送信電力値、ＭＣＳＰテーブルなど、準静的（semi-static）に制御される情報を含んでもよい。
　下りチャネル多重部３０７は、下り制御情報、下り送信データ（上位制御情報を含む）及び下り参照信号を合成して下りリンク信号を生成する。ここで、下り参照信号としては、ＣＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳなどを用いることができる。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３０１が出力したスケジューリング情報に従い、スケジューリング部３０１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、選択された送信電力で送信されるように非直交多重する。下りチャネル多重部３０７で生成された下りリンク信号は、各種送信処理を経てユーザ端末２０に向けて送信される。
　なお、下りチャネル多重部３０７に入力されるスケジューリング情報は、制御部３０２から出力されても良いし、スケジューリング部３０１から出力されても良い。スケジューリング部３０１から出力される場合は、制御部３０２の判定結果に従って、スケジューリングの有効／無効に関する情報が制御部３０２から下りチャネル多重部３０７に出力されても良い。
　図１１は、本実施の形態に係るユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、ベースバンド信号処理部２０４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、復調・復号部４０４を備えている。なお、図１１では、一部の構成のみを示しているが、ベースバンド信号処理部２０４は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
　無線基地局１０から送信された下りリンク信号は、各種受信処理を経て下り制御情報、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、下り参照信号はチャネル推定部４０２に入力され、下り送信データは復調・復号部４０４に入力される。
　下り制御情報受信部４０１は、下り制御情報を取得してチャネル推定部４０２、フィードバック部４０３、復調・復号部４０４に出力する。下り制御情報受信部４０１は、取得した下り制御情報に、予め規定されたＭＣＳＰセットに関する情報が含まれる場合には、当該情報を復調・復号部４０４に通知する。
　チャネル推定部４０２は、下り参照信号に基づいてチャネル推定してチャネルゲインを取得し、当該チャネルゲインをフィードバック部４０３及び復調・復号部４０４に出力する。
　フィードバック部４０３は、チャネルゲインを含むチャネル状態情報を無線基地局１０に送信する。具体的には、フィードバック部４０３は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）又は上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）を用いて、チャネル状態情報を送信する。
　復調・復号部４０４は、受信された下りデータ信号（例えば、ＰＤＳＣＨ）の復調、復号、干渉除去（例えば、ＳＩＣ）などを行う。具体的には、復調・復号部４０４は、下り制御情報受信部４０１から入力された予め規定されたＭＣＳＰセットに関連付けられた情報に基づいて、下りデータを復調及び復号する。
　例えば、復調・復号部４０４は、取得したＤＣＩに含まれた値（予め規定されたＭＣＳＰセットに関する値）に対応するＭＣＳＰセットを選択し、当該ＭＣＳＰセットが示す送信電力と、チャネル推定部４０２から入力されたチャネルゲインと、に基づいてＳＩＣによる干渉除去を行う。また、復調・復号部４０４は、上記選択したＭＣＳＰセットが示すＭＣＳに基づいて下りデータを復調及び復調する。なお、下りデータに更新されたＭＣＳＰセットに関する情報（例えば、ＭＣＳＰテーブル）が含まれる場合には、当該情報に基づいて、ユーザ端末２０が有する予め規定されたＭＣＳＰセットを適宜更新しても良い。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、スケジューラが選択できるＭＣＳＰセットの候補を限定できるため、ＮＯＭＡのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減するという効果を奏することができる。また、本実施の形態の無線通信システム１では、スケジューリング部３０１が選択したＭＣＳＰセットが予め規定されたＭＣＳＰセットに含まれるか否かを制御部３０２が判定し、一致しない場合には候補ユーザセット及び候補送信電力セットから選択されたユーザセット及び送信電力セットを除外して再度スケジューリングを実行させれば足りるため、スケジューリング部３０１には大きく変更を加えることなく、上記の効果を享受することができる。
　以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。例えば、上述したＭＣＳＰセットの構成について適宜変更することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
　本出願は、２０１４年１月１７日出願の特願２０１４－００６４４１に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (9)

  1. 　複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、
    　非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、
    　前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、
    　前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有することを特徴とする無線基地局。
  2. 　前記制御部は、前記判定結果が偽である場合に、前記スケジューリング部が選択したユーザセット及び送信電力の組み合わせを、前記候補ユーザセット及び候補送信電力の組み合わせから除外し、ユーザセットと変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせとを再度選択するように前記スケジューリング部を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 　前記予め規定された組み合わせは、変調及び符号化方式が大きいほど送信電力が小さくなるように関連付けられた変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
  4. 　前記制御部は、前記予め規定された組み合わせを更新し、
    　前記送信部は、更新した当該組み合わせに関する情報を、上位レイヤシグナリングにより前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
  5. 　前記送信部は、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を、下り制御チャネルにより前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
  6. 　前記予め規定された組み合わせは、ユーザ端末に直交多元接続を適用することを示す変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
  7. 　無線基地局から非直交多元接続が適用された下りリンク信号を受信するユーザ端末であって、
    　前記無線基地局から、前記下りリンク信号に適用される変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を下り制御チャネルで受信する受信部と、
    　前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報に基づいて前記下りリンク信号を復調する復調部と、を有し、
    　前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせは、予め規定された組み合わせに含まれることを特徴とするユーザ端末。
  8. 　複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局の無線通信方法であって、
    　非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択する選択工程と、
    　前記選択工程により選択された変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記選択工程を再度実施するように制御する制御工程と、
    　前記選択工程により選択されたユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記選択工程により選択された変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
  9. 　無線基地局が複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線通信システムであって、
    　前記無線基地局は、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、
    　前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、
    　前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有し、
    　前記ユーザ端末は、前記無線基地局から、前記下りリンク信号に適用される変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を下り制御チャネルで受信する受信部と、
    　前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報に基づいて前記下りリンク信号を復調する復調部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
     
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