WO2016013446A1 - 無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

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radio base
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antenna beam
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和晃 武田
英之 諸我
安部田　貞行
高橋　秀明
ウリ アンダルマワンティ ハプサリ
陳　嵐
健吾 柳生
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    • H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station and a radio communication method in a next-generation mobile communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE advanced or LTE enhancement
  • a small cell for example, a pico cell, a femto cell, etc.
  • a macro cell having a wide coverage area of a radius of several kilometers.
  • Heterogeneous Network is being studied (Non-Patent Document 2).
  • HetNet use of carriers in different frequency bands as well as in the same frequency band between a macro cell (macro base station) and a small cell (small base station) is also under consideration.
  • E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • Stage 2 3GPP TR 36.814 “E-UTRA further advancements for E-UTRA physical layer aspects”
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a radio base station and a radio communication method capable of applying beamforming control between base stations in accordance with time or geographically varying traffic.
  • the radio base station of the present invention is a radio base station capable of exchanging control information with a neighboring radio base station via a backhaul, and a transmission / reception unit that transmits and receives the control information by backhaul signaling, and the control information Control for controlling the antenna beam pattern of the surrounding radio base station and / or the own base station based on the traffic information of the neighboring radio base station and the own base station and information on the antenna beam forming included in And a portion.
  • beam forming control can be applied between base stations in accordance with time or geographically varying traffic.
  • HetNet HetNet
  • positioning of a small cell It is a figure which shows the example of arrangement
  • information of an antenna pattern It is a figure which shows the example of dual connectivity.
  • 1st control method It is a figure explaining the 2nd control method.
  • 3rd control method It is a figure explaining the 4th control method.
  • 5th control method It is a figure which shows an example of schematic structure of the radio
  • FIG. 1 shows a conceptual diagram of HetNet.
  • HetNet is a wireless communication system in which at least a part of a macro cell and a small cell are geographically overlapped.
  • the HetNet includes a macro base station that is a radio base station that forms a macro cell, a small base station that is a radio base station that forms a small cell, and a user terminal that communicates with the macro base station and the small base station. Is done.
  • the user distribution and traffic are not uniform and vary with time or place. Therefore, when a large number of small cells are arranged in a macro cell, it is assumed that the small cells are arranged in a form (Sparse and Dense) having different densities and environments depending on the location. For example, it is conceivable that the arrangement density of small cells is increased at stations or shopping malls where many user terminals are gathered, and the arrangement density of small cells is lowered at places where user terminals are not gathered. Thus, the capacity can be increased by arranging small cells with low transmission power at a high density in response to the rapid increase in traffic.
  • a carrier in a relatively low frequency band such as 800 MHz or 2 GHz is used in the macro cell.
  • the macro cell can easily have a wide coverage and can be operated at a frequency that can be connected to existing user terminals (Rel. 8 to 11). Thereby, the macro cell can cover a wide area as a cell to which all user terminals are always connected.
  • a carrier in a relatively high frequency band such as 3.5 GHz is used in a small cell. Since a small cell can use a wide band by using a high frequency band carrier, data can be efficiently offloaded in a best effort type. Therefore, a small cell is locally arrange
  • a macro cell (macro base station) and a small cell (small base station) are connected via a backhaul link. It is assumed that a plurality of small cells are connected via a backhaul link.
  • the connection between the macro base station and the small base station or between the small base stations may be performed by a wired connection such as an optical fiber or a non-optical fiber (X2 interface).
  • the macro cell layer establishes a control-plane connection to ensure coverage and mobility.
  • the high-density small cell layer increases the capacity by establishing a user-plane connection specialized for data, and increases the throughput of the user terminal.
  • FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of small cells.
  • the problem of small cells is that traffic distribution is biased due to small cell installation conditions and user distribution bias, and is not always the optimal area.
  • As a countermeasure against interference by existing technology there is interference avoidance by tilt control.
  • tilt control is difficult with small cells that are unevenly arranged.
  • the area of the small cell is adaptively adjusted by adjusting the area by tilt control according to the traffic distribution that varies with time, and by adjusting the shape by controlling the beam pattern and angle of the antenna. Can be considered.
  • backhaul signaling related to antenna beam forming is not defined between base stations, it is impossible to perform beam forming control in consideration of beam patterns of neighboring base stations.
  • the inventors have found that throughput is improved by applying beamforming control between base stations in response to time or geographically varying traffic.
  • X2 signaling is used as a control signal related to adaptive area control.
  • a CPRI Common Public Radio Interface
  • OBSAI Open Base Standard Architecture Initiative
  • OAM Operaation Administration and Maintenance
  • CPRI is an interface specification related to information to be sent through a front haul line between RRH (Remote Radio Head) and BDE (Base station Digital processing Equipment).
  • OBSAI is an interface specification between functional units inside a base station. For example, an interface specification between the BDE and the wired interface can be cited.
  • the OAM interface is an interface specification between a maintenance monitoring device between network devices (base station, core device).
  • the control signal related to adaptive area control includes information such as antenna tilt, horizontal beam, transmission power, antenna pattern, resource utilization, and average throughput value.
  • the antenna tilt information includes absolute values of tilt angle information, fluctuation values of tilt angle information (+2 degree, +1 degree, -2 degree, etc.).
  • the horizontal beam information includes the absolute value of the angle information related to the beam direction, the fluctuation value of the angle information related to the beam direction (+2 degree, +1 degree, -2 degree ...), and the absolute value of the angle information related to the beam width. , Fluctuation values of angle information related to the beam width (+2 degree, +1 degree, -2 degree, etc.) are included.
  • the antenna pattern information is a combination of tilt information, horizontal beam direction and beam width information, and transmission power information.
  • “pattern A” includes information such as a tilt angle of 45 °, a beam direction of 120 °, a beam width of 30 °, and a transmission power of 20 dBm. Only the information “pattern A” is signaled, and the contents of this information are preconfigured at each base station.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of antenna pattern information. As shown in FIG. 4, the angle at which the maximum value of the antenna gain is obtained differs depending on the tilt angle.
  • the average throughput value refers to the expected average throughput value or the past average throughput value.
  • the control signal related to adaptive area control is assumed to be signaling specific to the base station or cell, but may be tied to the UE ID to be signaling specific to the user terminal.
  • UE ID # 1 may have a tilt angle of 20 °
  • UE ID # 2 may have a tilt angle of 30 °.
  • the granularity of the control signal may be a resource block (RB) or subband (SB) unit.
  • RB resource block
  • SB subband
  • subframe (SF) and time information may be added.
  • subframes # 0 to # 4 may have a tilt angle of 20 °
  • subframes # 5 to 10 may have a tilt angle of 30 °.
  • the control in the case of dual connectivity in which different frequencies (F1 and F2 in FIG. 5) are bundled between different base stations will be considered.
  • a plurality of schedulers are provided independently, and the plurality of schedulers (for example, the scheduler possessed by the macro cell base station MeNB and the scheduler possessed by the small cell base station SeNB) each have one or more cells Control the scheduling of
  • the user terminal UE reports a small cell measurement report (RSRP (Reference Signal Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality)) to the macro cell base station MeNB by different frequency or same frequency measurement.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality
  • the macro cell base station MeNB controls the tilt angle, the beam direction, and the beam width of the antenna beam pattern of each small cell base station SeNB in view of RSRP (RSRQ) and the number of user terminals (buffer amount and the like).
  • RSRQ RSRP
  • buffer amount and the like traffic is concentrated on the radio base station eNB # 3.
  • Table 1 shows information related to the traffic volume of surrounding base stations and information related to antenna beam patterns.
  • the macro cell base station MeNB increases the tilt angle of the antenna beam pattern of the small cell base station SeNB (radio base station eNB # 3) with a large amount of traffic, and the surrounding small cell base station with a small amount of traffic. Control is performed so that the tilt angle of the antenna beam pattern of the SeNB (radio base stations eNB # 1, # 2, # 4) is shallow. As a result, traffic can flow to the neighboring cells of the radio base station eNB # 3 (see FIG. 6B).
  • To increase the tilt angle means, for example, increasing the tilt angle from 20 ° to 30 °.
  • Reducing the tilt angle means, for example, decreasing the tilt angle from 20 ° to 10 °.
  • the macro cell base station MeNB may notify each small cell base station SeNB of the absolute value of the tilt angle information.
  • the macro cell base station MeNB sets the beam direction of the antenna beam pattern of the small cell base station SeNB (radio base station eNB # 3) with a large traffic volume to 270 deg and the beam width to 120 deg. Control may be performed so that the beam direction and the beam width of the antenna beam pattern of the surrounding small cell base station SeNB (radio base stations eNB # 1, # 2, # 4) with a small amount of omnidirectional are set.
  • the information on the beam direction and the beam width as shown in Table 1 corresponds to the absolute value of the angle information related to the beam direction and the absolute value of the angle information related to the beam width, which are included in the above-described horizontal beam information.
  • the macro cell base station MeNB controls the tilt angle, the beam direction, and the beam width of the antenna beam pattern of each small cell base station SeNB in view of RSRP (RSRQ) and the number of user terminals (buffer amount and the like).
  • RSRP RSRP
  • buffer amount and the like traffic is concentrated on the radio base station eNB # 3.
  • Table 2 shows information on the traffic volume of surrounding base stations and information on antenna beam patterns.
  • the macro cell base station MeNB reduces the tilt angle of the antenna beam pattern of the small cell base station SeNB (radio base station eNB # 3) with a large traffic volume and has a small traffic volume. Control is performed to increase the tilt angle of the antenna beam pattern of the SeNB (radio base stations eNB # 1, # 2, # 4). Thereby, interference can be reduced and SINR (Signal-to-Interference plus Noise power Ratio) and throughput in a high traffic area can be improved (see FIG. 7B).
  • SINR Signal-to-Interference plus Noise power Ratio
  • the macro cell base station MeNB identifies the position of the user terminal group by looking at the RSRP (RSRQ), the number of user terminals (buffer amount, etc.) and the position information (timing advance type 1, 2, etc.), and for each small cell base station SeNB The tilt angle, beam direction and beam width of the antenna beam pattern may be controlled.
  • the macro cell base station MeNB specifies the position of the user terminal group, and controls the tilt angle, beam direction, and beam width of the antenna beam pattern of the radio base station eNB # 2 that is the small cell base station. Yes.
  • the macro cell base station MeNB identifies the position of the user terminal group, and controls the tilt angle, beam direction, and beam width of the antenna beam pattern of the radio base station eNB # 2, which is a small cell base station.
  • the exchange between the macro cell base station MeNB and the small cell base station SeNB is assumed.
  • the radio base station eNB may autonomously control the traffic while viewing the traffic, and notify each radio base station eNB of the control result or future operation.
  • the radio base station eNB # 1 notifies each radio base station that the tilt angle of the antenna beam pattern of the own base station is to be increased.
  • the radio base station eNB # 3 notifies each radio base station that the tilt angle of the antenna beam pattern of the own base station is to be reduced.
  • the radio base station eNB # 4 notifies each radio base station that the tilt angle of the antenna beam pattern of the own base station is to be increased.
  • control based on the information about the antenna beam pattern in the surroundings can reduce interference and improve SINR and throughput in a high traffic area (see FIG. 9B).
  • the radio base station eNB may perform control autonomously by looking at traffic, and notify each radio base station how to control.
  • the radio base stations eNB # 1 and # 4 notify the radio base station eNB # 3 to perform control to reduce the tilt angle of the antenna beam pattern.
  • the radio base station eNB # 3 notifies the radio base stations eNB # 1 and # 4 to perform control to increase the tilt angle of the antenna beam pattern.
  • Such control can reduce interference and improve SINR and throughput in a high traffic area (see FIG. 10B).
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an example of a radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system 1 is in a cell formed by a plurality of radio base stations 10 (11 and 12) and each radio base station 10, and is configured to be able to communicate with each radio base station 10.
  • Each of the radio base stations 10 is connected to the higher station apparatus 30 and connected to the core network 40 via the higher station apparatus 30.
  • the radio base station 11 is composed of, for example, a macro base station having a relatively wide coverage, and forms a macro cell C1.
  • the radio base station 12 is configured by a small base station having local coverage, and forms a small cell C2.
  • the number of radio base stations 11 and 12 is not limited to the number shown in FIG.
  • the same frequency band may be used, or different frequency bands may be used.
  • the radio base stations 11 and 12 are connected to each other via an inter-base station interface (for example, optical fiber, X2 interface).
  • the user terminal 20 is a terminal that supports various communication methods such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • the user terminal 20 can execute communication with other user terminals 20 via the radio base station 10.
  • the upper station apparatus 30 includes, for example, an access gateway apparatus, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • a downlink shared channel (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20, a downlink control channel (PDCCH: Physical Downlink Control Channel, EPDCCH: Enhanced Physical Downlink Control Channel). ), A broadcast channel (PBCH) or the like is used.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • EPDCCH Enhanced Physical Downlink Control Channel
  • PBCH broadcast channel
  • DCI Downlink control information
  • an uplink shared channel (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) shared by each user terminal 20, an uplink control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel), or the like is used as an uplink channel.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • User data and higher layer control information are transmitted by PUSCH.
  • FIG. 12 is an overall configuration diagram of the radio base station 10 according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 for MIMO transmission, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit (transmission unit and reception unit) 103, a baseband signal processing unit 104, A call processing unit 105 and an interface unit 106 are provided.
  • User 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 interface unit 106.
  • the baseband signal processing unit 104 performs PDCP layer processing, user data division / combination, RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse
  • Each transmission / reception unit 103 converts the downlink signal output from the baseband signal processing unit 104 by precoding 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.
  • the transmitter / receiver 103, a transmitter / receiver, a transmitter / receiver circuit, or a transmitter / receiver described based on common recognition in the technical field according to the present invention can be applied.
  • the radio frequency signal received by each transmitting / receiving antenna 101 is amplified by the amplifier unit 102, frequency-converted by each transmitting / receiving unit 103, converted into a baseband signal, and sent to the baseband signal processing unit 104. Entered.
  • the transmission / reception unit 103 transmits / receives a control signal between base stations related to adaptive area control by backhaul signaling.
  • the transmission / reception unit 103 receives a measurement report transmitted from the user terminal 10.
  • the baseband signal processing unit 104 performs FFT processing, IDFT processing, error correction decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing on user data included in the input uplink signal.
  • the data is transferred to the higher station apparatus 30 via the interface unit 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.
  • the interface unit 106 transmits / receives a signal (backhaul signaling) to / from an adjacent radio base station via an inter-base station interface (for example, optical fiber, X2 interface). Alternatively, the interface unit 106 transmits and receives signals to and from the higher station apparatus 30 via a predetermined interface.
  • a signal backhaul signaling
  • inter-base station interface for example, optical fiber, X2 interface
  • FIG. 13 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 according to the present embodiment.
  • the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 includes a control unit 301, a downlink control signal generation unit 302, a downlink data signal generation unit 303, a mapping unit 304, and a demapping unit. 305, a channel estimation unit 306, an uplink control signal decoding unit 307, an uplink data signal decoding unit 308, and a determination unit 309 are included.
  • the control unit 301 controls scheduling of downlink user data transmitted on the PDSCH, downlink control information transmitted on both or either of the PDCCH and the extended PDCCH (EPDCCH), downlink reference signals, and the like. In addition, the control unit 301 also performs scheduling control (allocation control) of RA preambles transmitted on the PRACH, uplink data transmitted on the PUSCH, uplink control information transmitted on the PUCCH or PUSCH, and uplink reference signals. Information related to allocation control of uplink signals (uplink control signals, uplink user data) is notified to the user terminal 20 using downlink control signals (DCI).
  • DCI downlink control signals
  • the control unit 301 controls allocation of radio resources to the downlink signal and the uplink signal based on the instruction information from the higher station apparatus 30 and the feedback information from each user terminal 20. That is, the control unit 301 has a function as a scheduler. A controller, a control circuit, or a control device described based on common recognition in the technical field according to the present invention can be applied to the control unit 301.
  • the control unit 301 Based on the traffic information of the surrounding radio base station and its own base station and the information related to antenna beam forming included in the control signal, the control unit 301 receives the antenna beam of the surrounding radio base station and / or its own base station. Control the pattern.
  • the downlink control signal generation unit 302 generates a downlink control signal (both PDCCH signal and EPDCCH signal or one of them) whose assignment is determined by the control unit 301. Specifically, the downlink control signal generation unit 302 receives a downlink assignment for notifying downlink signal allocation information and an uplink grant for notifying uplink signal allocation information based on an instruction from the control unit 301. Generate. A signal generator or a signal generation circuit described based on common recognition in the technical field according to the present invention can be applied to the downlink control signal generation unit 302.
  • the downlink data signal generation unit 303 generates a downlink data signal (PDSCH signal) determined to be allocated to resources by the control unit 301.
  • the data signal generated by the downlink data signal generation unit 303 is subjected to an encoding process and a modulation process according to an encoding rate and a modulation scheme determined based on CSI from each user terminal 20 or the like.
  • the mapping unit 304 allocates the downlink control signal generated by the downlink control signal generation unit 302 and the downlink data signal generated by the downlink data signal generation unit 303 to radio resources. Control.
  • a mapping circuit or mapper described based on common recognition in the technical field according to the present invention can be applied to the mapping unit 304.
  • the demapping unit 305 demaps the uplink signal transmitted from the user terminal 20 and separates the uplink signal.
  • Channel estimation section 306 estimates the channel state from the reference signal included in the received signal separated by demapping section 305, and outputs the estimated channel state to uplink control signal decoding section 307 and uplink data signal decoding section 308.
  • the uplink control signal decoding unit 307 decodes a feedback signal (such as a delivery confirmation signal) transmitted from the user terminal through the uplink control channel (PRACH, PUCCH) and outputs the decoded signal to the control unit 301.
  • Uplink data signal decoding section 308 decodes the uplink data signal transmitted from the user terminal through the uplink shared channel (PUSCH), and outputs the decoded signal to determination section 309.
  • the determination unit 309 performs retransmission control determination (A / N determination) based on the decoding result of the uplink data signal decoding unit 308 and outputs the result to the control unit 301.
  • FIG. 14 is an overall configuration diagram of the user terminal 20 according to the present embodiment.
  • the user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201 for MIMO transmission, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit (transmission unit and reception unit) 203, a baseband signal processing unit 204, an application Unit 205.
  • radio frequency signals received by a plurality of transmission / reception antennas 201 are each amplified by an amplifier unit 202, converted in frequency by a transmission / reception unit 203, and converted into a baseband signal.
  • the baseband signal is subjected to FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like by the baseband signal processing unit 204.
  • downlink user data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer.
  • broadcast information in the downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • the transmitter / receiver 203 may be a transmitter / receiver, a transmitter / receiver circuit, or a transmitter / receiver described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 retransmission control (HARQ: Hybrid ARQ) transmission processing, channel coding, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like are performed and transferred to each transmission / reception unit 203.
  • the transmission / reception unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band. Thereafter, the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmission / reception antenna 201.
  • FIG. 15 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20.
  • the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20 includes a control unit 401, an uplink control signal generation unit 402, an uplink data signal generation unit 403, a mapping unit 404, and a demapping unit 405.
  • the control unit 401 determines the uplink control signal (A / N signal, etc.) and the uplink data signal. Control generation.
  • the downlink control signal received from the radio base station is output from the downlink control signal decoding unit 407, and the retransmission control determination result is output from the determination unit 409.
  • a controller, a control circuit, or a control device described based on common recognition in the technical field according to the present invention is applied to the control unit 401.
  • the uplink control signal generation unit 402 generates an uplink control signal (feedback signal such as a delivery confirmation signal or channel state information (CSI)) based on an instruction from the control unit 401.
  • Uplink data signal generation section 403 generates an uplink data signal based on an instruction from control section 401.
  • the control unit 401 instructs the uplink data signal generation unit 403 to generate an uplink data signal when the downlink grant is included in the downlink control signal notified from the radio base station.
  • a signal generator or a signal generation circuit described based on common recognition in the technical field according to the present invention can be applied to the uplink control signal generation unit 402.
  • the mapping unit 404 controls allocation of uplink control signals (delivery confirmation signals and the like) and uplink data signals to radio resources (PUCCH, PUSCH) based on an instruction from the control unit 401.
  • the demapping unit 405 demaps the downlink signal transmitted from the radio base station 10 and separates the downlink signal.
  • Channel estimation section 406 estimates the channel state from the reference signal included in the received signal separated by demapping section 405, and outputs the estimated channel state to downlink control signal decoding section 407 and downlink data signal decoding section 408.
  • the downlink control signal decoding unit 407 decodes the downlink control signal (PDCCH signal) transmitted on the downlink control channel (PDCCH), and outputs scheduling information (allocation information to uplink resources) to the control unit 401.
  • the downlink control signal includes information on a cell that feeds back a delivery confirmation signal and information on whether or not RF adjustment is applied, the downlink control signal is also output to the control unit 401.
  • the downlink data signal decoding unit 408 decodes the downlink data signal transmitted through the downlink shared channel (PDSCH), and outputs the decoded signal to the determination unit 409.
  • the determination unit 409 performs retransmission control determination (A / N determination) based on the decoding result of the downlink data signal decoding unit 408 and outputs the result to the control unit 401.

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Abstract

　時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用すること。周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、制御情報に含まれる周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、を有する。

Description

無線基地局および無線通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局および無線通信方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long　Term　Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとして方式を用いている。
　ＬＴＥのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている。ＬＴＥの後継システムを、たとえばＬＴＥアドバンストまたはＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ－Ａ」と記す）。
　ＬＴＥ－Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセル（たとえば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）が検討されている（非特許文献２）。ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間で同一周波数帯だけでなく、異なる周波数帯のキャリアを用いることも検討されている。
　スモールセルの課題として、スモールセルの設置条件やユーザ分布の偏りによりトラヒック分布に偏りが生じ、常に最適なエリアになっていないことが挙げられる。従来技術では、基地局間でアンテナビームフォーミングに関するバックホールシグナリングが規定されていないため、周辺基地局のビームパターンなどを考慮したビームフォーミング制御を行うことができなかった。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用できる無線基地局および無線通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の無線基地局は、周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用できる。
ＨｅｔＮｅｔの概念図である。 スモールセルの配置例を示す図である。 スモールセルの配置例を示す図である。 アンテナパターンの情報の概念図である。 デュアルコネクティビティの例を示す図である。 第１の制御方法を説明する図である。 第２の制御方法を説明する図である。 第３の制御方法を説明する図である。 第４の制御方法を説明する図である。 第５の制御方法を説明する図である。 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図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 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図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、ＨｅｔＮｅｔの概念図を示している。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルとスモールセルの少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルを形成する無線基地局であるマクロ基地局と、スモールセルを形成する無線基地局であるスモール基地局と、マクロ基地局およびスモール基地局と通信するユーザ端末と、を含んで構成される。
　一般にユーザ分布やトラヒックは均一でなく、時間的あるいは場所的に変動する。そのため、マクロセル内に多数のスモールセルを配置する場合、場所に応じて密度や環境の異なる形態（Sparse　and　Dense）でスモールセルが配置されることが想定される。たとえば、ユーザ端末が多く集まる駅やショッピングモールなどではスモールセルの配置密度を高くし、ユーザ端末が集まらない場所ではスモールセルの配置密度を低くすることが考えられる。このようにトラヒックの急増に対して、低送信電力のスモールセルを高密度に配置することでキャパシティを増大させることができる。
　図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセルでは、たとえば８００ＭＨｚや２ＧＨｚなどの相対的に低い周波数帯のキャリアが用いられる。低周波数帯キャリアを利用することにより、マクロセルは広いカバレッジを取りやすく、既存（Ｒｅｌ．８から１１）のユーザ端末も接続可能な周波数で運用することができる。これにより、マクロセルは、すべてのユーザ端末が常時接続するセルとして広範囲のエリアをカバーすることができる。
　図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、スモールセルでは、たとえば３．５ＧＨｚなどの相対的に高い周波数帯のキャリアが用いられる。高周波数帯キャリアを利用することによりスモールセルは広帯域を利用できるため、ベストエフォート型においてデータの効率的なオフロードが可能となる。そのため、スモールセルは、高トラヒック領域のユーザ端末をオフロードするセルとして局所的に配置される。
　図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間は、バックホールリンクを介して接続される。複数のスモールセル間についても、バックホールリンクを介して接続することが想定されている。マクロ基地局とスモール基地局間、あるいはスモール基地局間の接続は、光ファイバや非光ファイバ（Ｘ２インタフェース）などの有線接続で行うことが考えられる。
　マクロセルレイヤは、コントロールプレーン（Control-plane）の接続を確立してカバレッジやモビリティを確保する。高密度スモールセルレイヤは、データに特化したユーザプレーン（User-plane）の接続を確立することでキャパシティを増大し、ユーザ端末のスループットを増大する。
　図２は、スモールセルの配置例を示す図である。スモールセルの課題として、スモールセルの設置条件やユーザ分布の偏りによりトラヒック分布に偏りが生じ、常に最適なエリアになっていないことが挙げられる。既存技術による干渉対策として、チルト制御による干渉回避がある。しかし、スモールセルは設置に関する制約などから従来のマクロセルのようにセルプランニングされないので、不均一に配置されたスモールセルでのチルト制御は困難である。
　図３に示すように、時間とともに変動するトラヒック分布に応じて、チルト制御によりエリアを調整し、また、アンテナのビームパターンや角度の制御により形状を調整することで、適応的にスモールセルのエリアを形成することが考えられる。従来技術では、基地局間でアンテナビームフォーミングに関するバックホールシグナリングが規定されていないため、周辺基地局のビームパターンなどを考慮したビームフォーミング制御を行うことができなかった。本発明者らは、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用することでスループットを改善することを見出した。
　適応的なエリア制御に関わる制御信号として、Ｘ２シグナリングを用いる。あるいは、制御信号として、ＣＰＲＩ（Common　Public　Radio　Interface）／ＯＢＳＡＩ（Open　Base　Standard　Architecture　Initiative）またはＯＡＭ（Operation　Administration　and　Maintenance）インタフェースを用いてもよい。ＣＰＲＩは、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）とＢＤＥ（Base　station　Digital　processing　Equipment）間のフロントホール（front　haul）回線で送る情報に関するインタフェース仕様である。ＯＢＳＡＩは、基地局内部の機能ユニット間インタフェース仕様である。たとえば、ＢＤＥと有線側インタフェース間のインタフェース仕様などが挙げられる。ＯＡＭインタフェースは、保守監視用の装置をネットワーク装置間（基地局、コア装置）とのインタフェース仕様である。
　適応的なエリア制御に関わる制御信号は、アンテナチルト、水平方向のビーム、送信電力、アンテナパターン、リソース利用率、平均スループット値などの情報を含んでいる。
　アンテナチルトの情報には、チルトの角度情報の絶対値、チルトの角度情報の変動値（+２　ｄｅｇｒｅｅ、＋１　ｄｅｇｒｅｅ、－２　ｄｅｇｒｅｅ…）などが含まれる。
　水平方向のビームの情報には、ビームの向きに関する角度情報の絶対値、ビームの向きに関する角度情報の変動値（+２　ｄｅｇｒｅｅ、＋１　ｄｅｇｒｅｅ、－２　ｄｅｇｒｅｅ…）、ビーム幅に関する角度情報の絶対値、ビーム幅に関する角度情報の変動値（+２　ｄｅｇｒｅｅ、＋１　ｄｅｇｒｅｅ、－２　ｄｅｇｒｅｅ…）などが含まれる。
　アンテナパターンの情報は、チルト情報、水平方向のビーム方向およびビーム幅の情報、送信電力の情報の組み合わせである。アンテナパターンの情報として、たとえば「パターンＡ」には、チルト角４５°、ビーム方向１２０°、ビーム幅３０°、送信電力２０ｄＢｍなどの情報が含まれる。シグナリングするのは「パターンＡ」という情報のみで、この情報の中身は各基地局で事前設定（preconfigure）されている。
　図４は、アンテナパターンの情報の概念図である。図４に示すように、チルト角度によってアンテナ利得の最大値が得られる角度は異なる。
　平均スループット値は、見込平均スループット値または過去の平均スループット値を指す。
　適応的なエリア制御に関わる制御信号は、基地局またはセル固有のシグナリングを想定しているが、ＵＥ　ＩＤと括り付けてユーザ端末固有のシグナリングとしてもよい。たとえば、ＵＥ　ＩＤ＃１はチルト角２０°、ＵＥ　ＩＤ＃２はチルト角３０°としてもよい。
　さらに制御信号の粒度はリソースブロック（ＲＢ）またはサブバンド（ＳＢ）単位としてもよい。また、サブフレーム（ＳＦ）や時間情報を加えてもよい。たとえば、サブフレーム＃０から４はチルト角２０°、サブフレーム＃５から１０はチルト角３０°としてもよい。
　以下では、図５に示すように、異なる基地局間で異なる周波数（図５においてＦ１とＦ２）を束ねるデュアルコネクティビティ（Dual　connectivity）の場合の制御を考える。デュアルコネクティビティが適用される場合、複数のスケジューラが独立して設けられ、当該複数のスケジューラ（たとえばマクロセル基地局ＭｅＮＢの有するスケジューラおよびスモールセル基地局ＳｅＮＢの有するスケジューラ）がそれぞれ管轄する１つ以上のセルのスケジューリングを制御する。
　ユーザ端末ＵＥは、異周波または同周波測定により周波数帯Ｆ２のスモールセルのメジャメントレポート（ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）、ＲＳＲＱ（Reference　Signal　Received　Quality））をマクロセル基地局ＭｅＮＢに報告する。
（第１の制御方法）
　マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）およびユーザ端末数（バッファ量など）をみて、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角や、ビーム方向およびビーム幅を制御する。図６Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃３にトラヒックが集中している。
　表１は、周辺基地局のトラヒック量に関する情報やアンテナビームパターンに関する情報を示している。このような情報をバックホールを介して基地局間で共有することで、トラヒックの変動や周辺基地局のビームパターンを考慮した、より適切なビームフォーミング制御が可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１において太字のｘはサービングセルを示す。
　表１に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのチルト角を深くし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのチルト角を浅くするよう制御する。これにより、無線基地局ｅＮＢ＃３の周辺セルにトラヒックを流すことができる（図６Ｂ参照）。
　「チルト角を深くする」とは、たとえばチルト角を２０°から３０°に増大することを意味する。「チルト角を浅くする」とは、たとえばチルト角を２０°から１０°に減少することを意味する。
　表１に示すような、チルト角Ｄｏｗｎ／ＵＰという情報は、上述したアンテナチルトの情報に含まれるチルトの角度情報の変動値に相当する。また、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、各スモールセル基地局ＳｅＮＢにチルトの角度情報の絶対値を通知してもよい。
　また、表１に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのビーム方向を２７０ｄｅｇ、ビーム幅を１２０ｄｅｇとし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのビーム方向およびビーム幅を全方位とするように制御してもよい。
　表１に示すような、ビーム方向およびビーム幅の情報は、上述した水平方向のビームの情報に含まれる、ビームの向きに関する角度情報の絶対値、ビーム幅に関する角度情報の絶対値に相当する。
（第２の制御方法）
　マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）およびユーザ端末数（バッファ量など）をみて、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角や、ビーム方向およびビーム幅を制御する。図７Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃３にトラヒックが集中している。
　表２は、周辺基地局のトラヒック量に関する情報やアンテナビームパターンに関する情報を示している。このような情報をバックホールを介して基地局間で共有することで、トラヒックの変動や周辺基地局のビームパターンを考慮した、より適切なビームフォーミング制御が可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　表２において太字のｘはサービングセルを示す。
　表２に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのチルト角を浅くし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのチルト角を深くするよう制御する。これにより、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲ（Signal-to-Interference　plus　Noise　power　Ratio）およびスループットを改善できる（図７Ｂ参照）。
（第３の制御方法）
　マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）、ユーザ端末数（バッファ量など）および位置情報（タイミングアドバンス　タイプ１，２など）をみて、ユーザ端末集団の位置を特定し、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御してもよい。
　図８Ａに示す例では、マクロセル基地局ＭｅＮＢがユーザ端末集団の位置を特定し、スモールセル基地局である無線基地局ｅＮＢ＃２のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御している。
　図８Ｂに示す例では、図８Ａに示す例からユーザ端末集団の位置が変更されている。マクロセル基地局ＭｅＮＢがユーザ端末集団の位置を特定し、スモールセル基地局である無線基地局ｅＮＢ＃２のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御している。
　上記第１の制御方法から第３の制御方法の例では、マクロセル基地局ＭｅＮＢとスモールセル基地局ＳｅＮＢ間のやり取りを想定している。これに対して、キャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティが適用されないシングルコネクティビティでの無線基地局間またはスモール基地局同士のやり取りやキャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティが適用されているときのスモール基地局同士のやり取りを想定してもよい。
（第４の制御方法）
　無線基地局ｅＮＢでトラヒックをみて自律的に制御を行い、制御の結果や未来の動作を各無線基地局ｅＮＢに通知してもよい。図９Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃１が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を深くすることを通知している。同様に、無線基地局ｅＮＢ＃３が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を浅くすることを通知している。無線基地局ｅＮＢ＃４が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を深くすることを通知している。
　このように周辺のアンテナビームパターンに関する情報に基づく制御により、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲおよびスループットを改善できる（図９Ｂ参照）。
（第５の制御方法）
　無線基地局ｅＮＢでトラヒックをみて自律的に制御を行い、各無線基地局にどう制御してほしいかを通知してもよい。図１０Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃１および＃４が、無線基地局ｅＮＢ＃３に対してアンテナビームパターンのチルト角を浅くする制御をするよう通知している。無線基地局ｅＮＢ＃３は、無線基地局ｅＮＢ＃１および＃４に対してアンテナビームパターンのチルト角を深くする制御をするよう通知している。
　このような制御により、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲおよびスループットを改善できる（図１０Ｂ参照）。
　以上説明したように、周辺基地局のトラヒック量に関する情報や、アンテナビームパターンに関する情報などを、バックホールを介して基地局間で共有することにより、トラヒックに応じたビームフォーミング制御が可能となり、スループットを改善することができる。
（無線通信システムの構成）
　以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述のビームフォーミング制御を行う無線通信方法が適用される。
　図１１は、本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。図１１に示すように、無線通信システム１は、複数の無線基地局１０（１１および１２）と、各無線基地局１０によって形成されるセル内にあり、各無線基地局１０と通信可能に構成された複数のユーザ端末２０と、を備えている。無線基地局１０は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。
　図１１において、無線基地局１１は、たとえば相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局で構成され、マクロセルＣ１を形成する。無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有するスモール基地局で構成され、スモールセルＣ２を形成する。なお、無線基地局１１および１２の数は、図１１に示す数に限られない。
　マクロセルＣ１およびスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、無線基地局１１および１２は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して互いに接続される。
　無線基地局１１と無線基地局１２との間、無線基地局１１と他の無線基地局１１との間または無線基地局１２と他の無線基地局１２との間では、デュアルコネクティビティ（ＤＣ）またはキャリアアグリゲーション（ＣＡ）が適用される。
　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いてもよい。ユーザ端末２０は、無線基地局１０を経由して他のユーザ端末２０と通信を実行できる。
　上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。
　無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical　Downlink　Control　Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System　Information　Block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。
　無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、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）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。
　図１２は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。図１２に示すように、無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部および受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インタフェース部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に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインタフェース部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では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。
　各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り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。送受信部１０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。
　一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、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。
　送受信部１０３は、適応的なエリア制御に関わる基地局間での制御信号をバックホールシグナリングで送受信する。送受信部１０３は、ユーザ端末１０から送信されるメジャメントレポートを受信する。
　ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インタフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。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。
　インタフェース部１０６は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インタフェース部１０６は、所定のインタフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。
　図１３は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図１３に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、下り制御信号生成部３０２と、下りデータ信号生成部３０３と、マッピング部３０４と、デマッピング部３０５と、チャネル推定部３０６と、上り制御信号復号部３０７と、上りデータ信号復号部３０８と、判定部３０９と、を少なくとも含んで構成されている。
　制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。
　制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。制御部３０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置を適用できる。
　制御部３０１は、制御信号に含まれる周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する。
　下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１により割り当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号とＥＰＤＣＣＨ信号の両方、またはいずれか一方）を生成する。具体的に、下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割り当て情報を通知する下りリンクアサインメントと、上りリンク信号の割り当て情報を通知する上りリンクグラントを生成する。下り制御信号生成部３０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。
　下りデータ信号生成部３０３は、制御部３０１によりリソースへの割り当てが決定された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。下りデータ信号生成部３０３により生成されるデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩ等に基づいて決定された符号化率、変調方式に従って符号化処理、変調処理が行われる。
　マッピング部３０４は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り制御信号生成部３０２で生成された下り制御信号と、下りデータ信号生成部３０３で生成された下りデータ信号の無線リソースへの割り当てを制御する。マッピング部３０４には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッピング回路またはマッパーを適用できる。
　デマッピング部３０５は、ユーザ端末２０から送信された上りリンク信号をデマッピングして、上りリンク信号を分離する。チャネル推定部３０６は、デマッピング部３０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を上り制御信号復号部３０７、上りデータ信号復号部３０８に出力する。
　上り制御信号復号部３０７は、上り制御チャネル（ＰＲＡＣＨ，ＰＵＣＣＨ）でユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。上りデータ信号復号部３０８は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０９へ出力する。判定部３０９は、上りデータ信号復号部３０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに結果を制御部３０１に出力する。
　図１４は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。図１４に示すように、ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（送信部および受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。
　下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。送受信部２０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。
　一方、上りリンクのユーザデータについては、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では、再送制御（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。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１５は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１５に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、上り制御信号生成部４０２と、上りデータ信号生成部４０３と、マッピング部４０４と、デマッピング部４０５と、チャネル推定部４０６と、下り制御信号復号部４０７と、下りデータ信号復号部４０８と、判定部４０９と、を少なくとも含んで構成されている。
　制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（Ａ／Ｎ信号等）や上りデータ信号の生成を制御する。無線基地局から受信した下り制御信号は下り制御信号復号部４０７から出力され、再送制御判定結果は、判定部４０９から出力される。制御部４０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置が適用される。
　上り制御信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。上りデータ信号生成部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。なお、制御部４０１は、無線基地局から通知される下り制御信号に上りリンクグラントが含まれている場合に、上りデータ信号生成部４０３に上りデータ信号の生成を指示する。上り制御信号生成部４０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。
　マッピング部４０４は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り制御信号（送達確認信号等）と、上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割り当てを制御する。
　デマッピング部４０５は、無線基地局１０から送信された下りリンク信号をデマッピングして、下りリンク信号を分離する。チャネル推定部４０６は、デマッピング部４０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を下り制御信号復号部４０７、下りデータ信号復号部４０８に出力する。
　下り制御信号復号部４０７は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割り当て情報）を制御部４０１へ出力する。また、下り制御信号に送達確認信号をフィードバックするセルに関する情報や、ＲＦ調整の適用有無に関する情報が含まれている場合も、制御部４０１へ出力する。
　下りデータ信号復号部４０８は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４０９へ出力する。判定部４０９は、下りデータ信号復号部４０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに、結果を制御部４０１に出力する。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
　本出願は、２０１４年７月２３日出願の特願２０１４－１４９８８９に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
 

Claims (10)

  1. 　周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、
    　前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、
    　前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、を有することを特徴とする無線基地局。
  2. 　前記制御情報には、アンテナチルトおよび水平方向のビームに関する情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 　前記制御情報には、アンテナチルト、水平方向のビーム、送信電力、アンテナパターン、リソース利用率、平均スループット値のいずれかの情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  4. 　前記制御部は、トラヒック量の多い無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を増大し、トラヒック量の少ない無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を減少するよう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。
  5. 　前記制御部は、トラヒック量の多い無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を減少し、トラヒック量の少ない無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を増大するよう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。
  6. 　前記トラヒック情報には、ユーザ端末数およびユーザ端末の位置情報が含まれており、
    　前記制御部は、前記ユーザ端末集団の位置を特定して、各無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅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。
  7. 　前記制御部を有する無線基地局はマクロセル基地局であり、前記マクロセル基地局は各スモールセル基地局のアンテナビームパターンを制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無線基地局。
  8. 　前記制御部は、自基地局のアンテナビームパターンを制御し、
    　前記送受信部は、前記制御の結果を前記周辺の無線基地局に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  9. 　前記制御部は、前記周辺の無線基地局のアンテナビームパターンを制御し、
    　前記送受信部は、前記制御の結果を前記周辺の無線基地局に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  10. 　周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局の無線通信方法であって、
    　前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する工程と、
    　前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
     
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