JP2013201545A

JP2013201545A - 無線通信装置

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Publication number: JP2013201545A
Application number: JP2012067843A
Authority: JP
Inventors: Tsuguhide Aoki; 亜秀青木; Yasuhiko Tanabe; 康彦田邉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: US20130250872A1; US8879434B2; CN103326816A; JP5571116B2

Abstract

【課題】無線端末での受信品質を改善できる。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る無線通信装置は、計算部及び制御部を含む。計算部は、第１チャネルで受信する第１データ信号に対して乗算する第１重み係数に応じて第２重み係数を計算し、該第１チャネルで送信する第２データ信号に該第２重み係数を乗算する。制御部は、第２重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第２データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第１チャネルで送信すべき第１データ信号を保持していない場合に、該第１チャネルとは異なる第２チャネルで該第２データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第１チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御する。
【選択図】図２

Description

本開示は、無線通信に関する。

周波数利用効率の向上のため、例えば３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）のＬＴＥ（Long Term Evolution）や次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）やＷｉＭＡＸ（登録商標）など近年のセルラーシステムでは、隣接セルにおいて同一の周波数帯が繰り返し利用される。同一の周波数帯を利用する場合、セルエッジに存在する端末では干渉が生じうる。しかし、複数のアンテナを用いた信号処理であるＡＳＳ（Adaptive Antenna System）またはＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）などの技術を用いて、干渉を低減することができる。また、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を用いたシステムでは、端末から基地局へデータが送信されるアップリンクと基地局から端末へデータが送信されるダウンリンクとで同じ周波数帯を割り当てることができるので、アップリンクとダウンリンクとの可逆性が成り立つ。そこで、アップリンクの重み係数をダウンリンクでも用いることで、干渉低減をすることができる。

特開２０１０−５６７１４号公報特表２００２−５３０９９８号公報

しかし、ＬＴＥでのフレームフォーマットの仕様において、例えば、ダウンリンクには無線端末が受信すべきデータが存在するものの、アップリンクでは無線端末が無線基地局へ送信するデータが存在しない場合がある。この場合、無線端末は、アップリンクにおいて、無線端末がデータを無線基地局へ送信するデータチャネルとは異なる周波数である制御チャネルで、送達確認、すなわちＡＣＫ（acknowledgement）またはＮＡＣＫ（Negative-acknowledgement）のみに関する信号を送信する。そのため、ダウンリンクとアップリンクとで利用する周波数が異なる。利用する周波数が異なれば伝搬路も異なるので、ダウンリンクとアップリンクとで同じウェイトを適用することができずに干渉が発生し、受信信号が劣化してしまう。

本発明の一観点は、無線端末での受信品質を改善することができる無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る無線通信装置は、計算部及び制御部を含む。計算部は、第１チャネルで受信する第１データ信号に対して乗算する第１重み係数に応じて第２重み係数を計算し、該第１チャネルで送信する第２データ信号に該第２重み係数を乗算する。制御部は、第２重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第２データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第１チャネルで送信すべき第１データ信号を保持していない場合に、該第１チャネルとは異なる第２チャネルで該第２データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第１チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御する。

本実施形態に係る無線通信システムの概念図。第１の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図。アップリンクＡＳＳ部を示すブロック図。ダウンリンクＡＳＳ部を示すブロック図。ＬＴＥシステムのフレームフォーマットの一例を示す図。ＬＴＥシステムのフレームフォーマットに従うデータの送受信の一例を示すシーケンス図。無線リソース制御部の動作を示すフローチャート。第２の実施形態に係る無線通信装置の周波数割り当ての一例を示す図。第３の実施形態に係るＵｐｌｉｎｋｇｒａｎｔの送信タイミングを示す図。無線通信装置の構成例を示す図。従来のＬＴＥシステムのフレームフォーマットに従うデータの送受信の一例を示す概念図。

以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る無線通信装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行なうものとして、重ねての説明を省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態に係る無線通信システムの概念図について図１を参照して説明する。
無線通信システム１００は、無線通信装置として、無線基地局１０１、無線端末１０２、無線基地局１１１及び無線端末１１２を含む。
無線基地局１０１は、無線端末１０２を収容し、無線基地局１１１は、無線端末１１２を収容する。無線基地局１０１及び無線基地局１１１は、同一の周波数を用いて、それぞれの無線端末１０２及び無線端末１１２と無線通信を行なう。
図１の例では、無線基地局１０１のセル１０３と無線基地局１１１のセル１１３とが重複する領域に、無線端末１０２と無線端末１１２とが存在する。従って、同一の周波数帯を用いる場合は、互いに干渉する状態にあると仮定する。なお、本実施形態では、アップリンク（受信区間ともいう）は、無線端末から無線基地局へのデータ送信を示し、ダウンリンク（送信区間ともいう）は無線基地局から無線端末へのデータ送信を示す。

次に、本実施形態に係る無線通信装置である無線基地局のブロック図について図２を参照して説明する。
本実施形態に係る無線基地局１０１は、アンテナ２０１−１及びアンテナ２０１−２、無線受信部２０２−１及び無線受信部２０２−２、アップリンクＡＡＳ（Adaptive Antenna System）部２０３、復調部２０４、変調部２０５、ダウンリンクＡＳＳ部２０６（計算部ともいう）、無線送信部２０７−１及び無線送信部２０７−２及び無線リソース制御部２０８を含む。なお、無線基地局１１１は、無線基地局１０１と同様の構成であるため説明を省略する。

アンテナ２０１−１及びアンテナ２０１−２は、無線端末からの信号を受信し、アナログ信号である受信信号を得る。また、アンテナ２０１−１及びアンテナ２０１−２は、後述の無線送信部２０７−１及び無線送信部２０７−２からそれぞれアナログ信号である送信信号を受け取って、送信信号を無線端末へ送信する。
無線受信部２０２−１及び無線受信部２０２−２は、アンテナ２０１−１及びアンテナ２０１−２からそれぞれ受信信号を受け取り、受信信号に対して、ダウンコンバート、フィルタリング、増幅、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換などの一般的な処理を行い、デジタル受信信号を得る。

アップリンクＡＡＳ部２０３は、デジタル受信信号を受け取り、被干渉低減に関するＡＳＳ処理を行う。被干渉低減は、無線基地局１０１が通信相手以外の無線端末などから受ける干渉などの悪影響を低減することを指す。アップリンクＡＡＳ部２０３の詳細については、図３を参照して後述する。
復調部２０４は、アップリンクＡＡＳ部２０３から被干渉低減されたデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号を復調して受信ビット系列を得る。復調された受信ビット系列は、上位層（図示せず）に出力される。

変調部２０５は、上位層から送信すべきデータに関する送信ビット系列を受け取り、送信ビット系列を変調してデジタル送信信号を得る。
ダウンリンクＡＳＳ部２０６は、アップリンクＡＡＳ部２０３から重み係数を、変調部２０５からデジタル送信信号をそれぞれ受け取り、アップリンクＡＡＳ部２０３の重み係数に基づいて与干渉低減に関するＡＳＳ処理を行なう。与干渉低減は、無線基地局１０１が通信相手以外の無線端末に与える干渉などの悪影響を低減することを示す。ダウンリンクＡＳＳ部２０６の詳細については、図４を参照して後述する。
無線送信部２０７−１及び無線送信部２０７−２はそれぞれ、ダウンリンクＡＳＳ部２０６から与干渉低減されたデジタル送信信号を受け取り、ＤＡ（Digital-to-Analog）変換、増幅、アップコンバートなど一般的な処理を行い、送信信号を生成する。

無線リソース制御部２０８は、無線端末に対して、アップリンクとダウンリンクとで同一の周波数帯に属するリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）を利用するように、アップリンクＡＡＳ部２０３およびダウンリンクＡＳＳ部２０６を制御する。さらに、無線基地局１０１から無線端末１０２へ送信するデータ信号を有する場合かつ無線端末１０２から無線基地局１０１へ送信すべきデータ信号を保持していない場合に、アップリンクにおいて、制御チャネルでデータ信号に関する送達確認応答を送信させずに、データチャネルで信号を送信するように無線端末１０２へ指示する制御信号を生成する。無線リソース制御部２０８の動作については、図７を参照して後述する。ＬＴＥ規格によれば、無線端末１０２は、アップリンクにおいて送信すべきデータ信号がない場合、無線基地局１０１から受信されたデータ信号に対する送達確認応答は制御チャネルで送信を行う。一方、無線端末１０２は、アップリンクにおいて送信すべきデータ信号がある場合、無線基地局１０１から受信されたデータ信号に対する送達確認応答はデータ信号と多重されてデータチャネルで信号の送信を行う。

なお、図２に示す無線通信装置ではアンテナ２０１は２つであるが、これに限らず、３つ以上のアンテナを有してもよい。その場合、アンテナ２０１の数に応じて、無線受信部２０２と無線送信部２０７とを設ければよい。

次に、アップリンクＡＡＳ部２０３について図３のブロック図を参照して説明する。
アップリンクＡＡＳ部２０３は、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）部３０１−１及びＤＦＴ部３０１−２、ウェイト計算部３０２及びウェイト適用部３０３を含む。なお、ＤＦＴ部３０１は、無線受信部２０２の数に応じて設けられればよい。

ＤＦＴ部３０１−１及びＤＦＴ部３０１−２はそれぞれ、無線受信部２０２−１及び無線受信部２０２−２からデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号に対してＤＦＴを行ない、周波数軸上のデジタル受信信号に変換する。
ウェイト計算部３０２は、ＤＦＴ部３０１−１及びＤＦＴ部３０１−２からＤＦＴされたデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号のうちのリファレンス信号を用いて、伝搬路に関する重み係数を計算する。リファレンス信号は、無線基地局１０１で既知の信号である。
ウェイト適用部３０３は、ＤＦＴ部３０１−１及びＤＦＴ部３０１−２からＤＦＴされたデジタル受信信号を、ウェイト計算部３０２から重み係数をそれぞれ受け取る。ウェイト適用部３０３は、ＤＦＴされたデジタル受信信号に重み係数を乗算することで、アップリンクＡＳＳ処理が行われ、被干渉低減されたデジタル受信信号を算出する。

なお、デジタル受信信号に関して、必ずしもＤＦＴを行なった後にアップリンクＡＡＳ処理を適用する必要はないが、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムでは、周波数軸上での信号処理を前提としてシステムが設計される。そのため、本実施形態では、ＤＦＴを適用した周端数軸上での処理を説明する。

以下、具体的なウェイト計算処理及びウェイト適用処理について説明する。
アップリンクＡＡＳ部２０３のウェイト計算方法については、例えば、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範の手法がある。アンテナ２０１−１及びアンテナ２０１−２で受信した受信信号をそれぞれｘ_１及びｘ_２とし、これらをまとめたベクトルをｘ＝［ｘ_１，ｘ_２］^Ｔと仮定すれば、アップリンクＡＡＳの重み係数ｗ_ｒｘは（１）式により計算できる。なお、［］^Ｔは転置を示す。

ここで、Ｒ_ｘｘとｒ_ｘｒとは、リファレンス信号の相関行列と相関ベクトルであり、以下の（２）式及び（３）式のように計算できる。

ここで、ｄは伝搬路や雑音の影響を受けていないリファレンス信号、Ｅ（）はアンサンブル平均である。また、上付き「Ｈ」は複素転置を示し、上付き「＊」は複素共役を示す。なお、アンサンブル平均は実際には計算することが困難であるため、値の変動が少ない時間軸や周端数軸での平均を用いて代用すればよい。

上述のように計算された重み係数をデジタル受信信号に適用することにより、被干渉低減を実現することができる。

次に、ダウンリンクＡＡＳ部２０６について図４のブロック図を参照して説明する。
ダウンリンクＡＳＳ部２０６は、ウェイト計算部４０１、ウェイト適用部４０２、ＩＤＦＴ（Inverse DFT：逆離散フーリエ変換）部４０３−１及びＩＤＦＴ部４０３−２を含む。

ウェイト計算部４０１は、アップリンクＡＡＳ部２０３のウェイト計算部３０２から重み係数を受け取り、ダウンリンク用に補正された重み係数を計算する。アップリンクの重み係数からダウンリンクの重み係数を計算する最も簡単な方法としては、ダウンリンクの重み係数ｗ_ｔｘとアップリンクの重み係数ｗ_ｒｘとを同じ値とすることである。しかし、アップリンクとダウンリンクとの可逆性は成り立つが、受信側と送信側との内部の伝搬路の可逆性は成り立たないことが多い。よって、キャリブレーション処理などを行なってダウンリンク用の送信ウェイトに補正することが望ましい。

ウェイト適用部４０２は、変調部２０５からデジタル送信信号を、ウェイト計算部４０１からダウンリンク用の重み係数ｗ_ｔｘを受け取り、デジタル送信信号に重み係数ｗ_ｔｘを乗算する。具体的には、デジタル送信信号をｓ、無線送信部２０７−１及び無線送信部２０７−２に渡されるダウンリンクＡＳＳ処理後の与干渉低減された送信信号をｙ_１及びｙ_２とし、これらをまとめた信号ベクトルをｙ＝［ｙ_１，ｙ_２］^Ｔとすると、（４）式が成り立つ。

ここで、ｗ_ｔｘは送信ウェイトである。

ＩＤＦＴ部４０３−１及びＩＤＦＴ部４０３−２はそれぞれ、ウェイト適用部４０２から与干渉低減された送信信号を受け取り、与干渉低減された送信信号に対してＩＤＦＴを行なって、時間軸上のデジタル送信信号に変換する。

次に、ＬＴＥシステムのフレームフォーマットの一例について図５を参照して説明する。
図５は、フレームフォーマットの一部分を抽出したものであり、縦軸は周波数方向を示し、横軸は時間方向を示す。アップリンク（ＵＬ）５０１は、アップリンクのサブフレームを示し、ダウンリンク（ＤＬ）５０２は、ダウンリンクのサブフレームを示す。

ＵＬ５０１は、制御チャネル５０３及びデータチャネル５０４が含まれる。制御チャネル５０３は、ＵＬ５０１で利用される周波数帯域のうちの高周波側と低周波側との両端に制御チャネル５０３が配置され、それ以外の周波数帯域にはデータチャネル５０４がそれぞれ配置される。
一方、ＤＬ５０２では、時間軸での先頭に、利用される周波数帯域全体にわたる制御チャネル５０５が配置され、制御チャネル５０５の後に、周波数帯域全体でデータチャネル５０６がそれぞれ配置される。
また、破線で囲まれる領域はリソースブロック５０７である。アップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを割り当てることができれば、アップリンクで用いたＡＳＳの重み係数をダウンリンクにも適用することができる。これにより被干渉低減に加えて与干渉低減も行うことができる。

次に、本実施形態に係るＬＴＥシステムのフレームフォーマットに従うデータの送受信について図６のシーケンスを参照して説明する。上段は無線基地局１０１の時系列を示し、下段は無線端末１０２の時系列を示す。
ステップＳ６０１では、無線端末１０２が、アップリンクのデータチャネルで、ＢＳＲ（Buffer Status Report）を無線基地局１０１へ送信する。ＢＳＲは、無線端末１０２が無線基地局１０１へ送信すべきデータ（以下、ＵＬデータという）をどれほど保持しているかを示す。本実施形態では、無線端末１０２がＵＬデータを３つ保持する場合を想定する。
ステップＳ６０２では、無線基地局１０１が、ダウンリンクの制御チャネルで送信許可を無線端末１０２へ送信する。なお、ＬＴＥシステムでは、無線端末のアップリンクの送信指示は、全て無線基地局が行なう。つまり、無線端末への送信許可は、Ｕｐｌｉｎｋｇｒａｎｔと呼ばれる信号を用いて無線基地局が指示する。よって、どのタイミングで無線端末が基地局へ送信するかということは、無線基地局において予め把握される。

ステップＳ６０３では、無線端末１０２が、アップリンクのデータチャネルでＵＬデータを無線基地局１０１へ送信する。
ステップＳ６０４では、無線基地局１０１が、ダウンリンクの制御チャネルで、無線端末１０２からのＵＬデータを正しく受信し復号できたかどうかを示すＡＣＫ（acknowledgement）またはＮＡＣＫ（Negative-acknowledgement）と送信許可とを無線端末１０２へ送信する。さらに、無線基地局１０１は、ダウンリンクのデータチャネルで無線端末１０２へ送信すべきデータ（以下、ＤＬデータ）を無線端末１０２へ送信する。

ステップＳ６０５では、無線端末１０２が、アップリンクのデータチャネルで、無線基地局１０１からのＤＬデータを正しく受信し復号できたかどうかを示すＡＣＫまたはＮＡＣＫとＵＬデータとを無線基地局１０１へ送信する。
ステップＳ６０６では、ステップＳ６０４と同様に、無線基地局１０１が、ＵＬデータに関するＡＣＫまたはＮＡＣＫとＤＬデータとを無線基地局１０１へ送信する。

ステップＳ６０７では、ステップＳ６０５と同様に、無線端末１０２が、ＤＬデータに関するＡＣＫまたはＮＡＣＫとＵＬデータとを無線基地局１０１へ送信する。ここで、無線端末１０２は、送信すべきＵＬデータを全て送信し終えたとする。

ステップＳ６０８では、無線基地局１０１が、ステップＳ６０４、ステップＳ６０６と同様にダウンリンクのデータチャネルでＤＬデータを無線端末１０２へ送信する。ここで、無線基地局１０１は、ダウンリンクの制御チャネルで、ＵＬデータに関するＡＣＫまたはＮＡＣＫに加えて制御信号を無線端末１０２へ送信する。
制御信号は、ＵＬデータを送信すべきチャネルの指定と、ＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩ（Channel Quality Indicator）ｒｅｐｏｒｔの指示とを含む信号である。ＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔは、無線基地局１０１からのＵｐｌｉｎｋｇｒａｎｔに含まれ、指定されたサブフレームの期間経過後に、予め規定されたサブフレームにおけるデータチャネルであるＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）で送信されるＣＱＩである。ＣＱＩは、無線端末１０２が無線基地局１０１へデータを送信する際の、変調方式（ＱＰＳＫ、６４ＱＡＭなど）と誤り訂正の符号化率（１／４、７／８など）との組み合わせを示す指標である。なお、ここで無線端末１０２から送信される信号はＣＱＩに限らず、ダミーデータなど、アップリンクのデータチャネルで送信される任意の信号であればよい。

ステップＳ６０９では、無線端末１０２が、ＤＬデータに関するＡＣＫまたはＮＡＣＫとＣＱＩとを、アップリンクのデータチャネルで無線基地局１０１へ送信する。無線端末１０２がＣＱＩを送信することで、本来ＵＬデータがない場合はアップリンクの制御チャネルで送られるべきＡＣＫまたはＮＡＣＫに関しても、データチャネルで送信されることになる。

以下、ステップＳ６１０及びステップＳ６１１では、ステップＳ６０８及びステップＳ６０９と同様の処理を行う。上述のように、無線端末１０２からのＵＬデータがない場合でも、ＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔの指示に従い無線端末１０２がＣＱＩを送信することにより、アップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを利用することができる。これにより、周辺の無線基地局、本実施形態では無線基地局１１１に無線端末１０２の存在を認識させることができ、続くダウンリンクでの干渉を避けることができる。

次に、無線リソース制御部２０８の動作について図７のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ７０１では、ｋ番目（ｋは自然数）の無線端末１０２へのｎ番目（ｎは自然数）のアップリンクのサブフレームの割り当てを開始する。

ステップＳ７０２では、ｋ番目の無線端末１０２がＵＬデータを保持しているかどうかを判定する。ＵＬデータを保持しているかどうかは、無線端末１０２からのＢＳＲにより確認できる。無線端末１０２がＵＬデータを保持している場合は、ステップＳ７０３に進み、ＵＬデータを保持していない場合は、ステップＳ７０４に進む。

ステップＳ７０３では、ｎ番目のアップリンクのサブフレーム（データチャネル）における無線端末１０２からのデータ送信を許可する。言い換えると、無線基地局が無線端末に対してＵｐｌｉｎｋｇｒａｎｔを送信する。このとき、Ｕｐｌｉｎｋｇｒａｎｔに含まれるＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔは必ずしも有効にする必要はない。

ステップＳ７０４では、ｎ番目のアップリンクに続くダウンリンクのサブフレームで、ＤＬデータがあるかどうかを判定する。ＤＬデータがある場合、ステップＳ７０５に進み、ＤＬデータが無い場合、ステップＳ７０６へ進む。

ステップＳ７０５では、ＤＬデータがなければ、与干渉低減は不要であるため、Ｕｐｌｉｎｋｇｒａｎｔを送信しないように制御する。

ステップＳ７０６では、与干渉低減を有効にするため、Ｕｐｌｉｎｋｇｒａｎｔに含まれるＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔを有効にして、Ｕｐｌｉｎｋｇｒａｎｔを無線端末へ送信するように制御する。

ステップＳ７０７では、全ての無線端末についてアップリンクの割り当てが終了したかどうかを判定する。全ての無線端末についてアップリンクの割り当てが終了していれば、処理を終了し、アップリンクの割り当てが終了していなければ、ステップＳ７０２に戻り、同様の処理を繰り返す。以上で、無線リソース制御部２０８の動作を終了する。

以上に示した第１の実施形態によれば、無線基地局から無線端末へ送信するデータを有しかつ無線端末から無線基地局へ送信すべきデータがない場合に、制御信号（ＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔ）の指示を送信する。これにより、無線端末はアップリンクにおいて、制御チャネルで送達確認応答を送信せずに、データチャネルでＣＱＩを送信する。よって、アップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを利用できるので、周辺の無線基地局に無線端末の存在を認識させることができ、続くダウンリンクでの干渉を避けることができる。すなわち、与干渉低減を行うことができ、無線端末での受信品質を改善することができる無線通信装置を提供することを目的とする。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、無線端末が、無線基地局が形成するセル内のどの位置においても同じリソースブロックを利用することを前提としているが、第２の実施形態では、干渉しやすいエリアに応じて周波数割り当てを変更する。このようにすることで、周波数割り当ての自由度を増やし、端末の環境に応じた細かい制御を行うことができる。

第２の実施形態に係る周波数割り当ての一例について図８を参照して説明する。
図８は、無線基地局が形成するセルの領域に応じた周波数割り当てを示す。第１帯域８０１は、セル中心付近など干渉が少ない無線端末が存在する位置である領域Ａ（第１領域ともいう）に割り当てる周波数帯域である。第２帯域は、セルの外縁部付近であるセルエッジになど干渉が多い無線端末が存在する位置である領域Ｂ（第２領域ともいう）に割り当てる周波数帯域である。
無線端末において干渉が多いか少ないかの判定は、例えば、無線リソース制御部２０８が、無線端末から、干渉が起こる頻度、干渉による信号の劣化度合い、または干渉によるパケットロス確率に関する情報を受け取り、これらの値が閾値以下であるかどうかにより判定すればよい。無線リソース制御部２０８は、これらの値が閾値以下であれば干渉が少ないと判定し、値が閾値よりも大きければ干渉が多いと判定する。無線リソース制御部２０８は、判定結果に応じて、無線端末を領域Ａおよび領域Ｂに分類し、無線端末が存在する領域に応じてＤＬデータの送信を制御すればよい。

例えば、セル中心では、他の基地局が形成するセルである隣接セルから距離が離れているため、干渉を受ける確率が少ない。すなわち、領域Ａに存在する無線端末にはダウンリンクＡＳＳにより与干渉低減処理を行なう必要がない。よって、ダウンリンクでは、第１帯域８０１において複数のアンテナを用いたＭＩＭＯ送信をすることができ、より高速に通信を行うことができる。

一方、領域Ｂでは、無線端末が隣接セルから干渉を受ける可能性が高いため、第２帯域８０２においてアップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを用いる。これにより、被干渉低減と与干渉低減とを行なって、無線端末の受信性能の劣化を低減する。

なお、第２の実施形態では、領域Ａに対して低周波数帯域を含む第１帯域８０１を割り当て、領域Ｂに対して高周波帯域を含む第２帯域８０２を割り当てているが、割り当てる周波数帯域を逆にしてもよい。また、第２の実施形態では、２つの領域及び帯域に分類するが、これに限らず、３以上の領域及び帯域に分類してもよい。

以上に示した第２の実施形態によれば、セルエッジで干渉の多い無線端末には与干渉低減を行なうことで受信品質の劣化を低減し、セル中心で干渉の少ない無線端末にはＭＩＭＯ送信を行なうことでスループットを向上させる。このように、無線端末のセル内での位置に応じて周波数割り当てを変更することで、周波数割り当ての自由度を増やし、端末の環境に応じた細かい制御を行うことができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、ダウンリンクのサブフレームの前にアップリンクのサブフレームが時系列に沿って２つ以上連続で配置される場合、全てのアップリンクのサブフレームでＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔを送信する。しかし、ダウンリンクに対するＡＣＫ及びＮＡＣＫは１つのサブフレームのみを利用すれば送信できるデータ量であり、複数のサブフレームにまたがって送信する必要はなく、低消費電力の観点からも好ましくない。さらに、伝搬路の状態は刻々と変化するため、アップリンクにおける先頭のサブフレームとダウンリンク直前であるアップリンクの最後のサブフレームでは、伝搬路応答が変化する可能性が高い。
そこで、第３の実施形態では、ダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームでのみＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔを送信する。こうすることで、無線端末は、消費電力を抑えつつ、ダウンリンクのサブフレームを送信する際の伝搬路の状態に一番近い時点でＣＱＩを無線基地局に伝えることができ、与干渉低減が可能となる。

第３の実施形態に係る無線通信装置のＵｐｌｉｎｋｇｒａｎｔの送信信号について図９を参照して説明する。
図９に示すフレームフォーマットは、ＬＴＥシステムで規定されるフレームフォーマットの例である。上段のフレームフォーマット（ａ）では、アップリンクのサブフレームが２つ配置された後、ダウンリンクのサブフレームが２つ配置され、この配置順序を繰り返す。下段のフレームフォーマット（ｂ）では、アップリンクのサブフレームが３つ配置された後、ダウンリンクのサブフレームが１つ配置され、時系列に沿ってこの配置順序を繰り返す。
上述のようなフレームフォーマットにおいて、無線基地局は、無線端末がダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームでＣＱＩを基地局に送信するように、ＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔの指示を無線端末へ送信する。無線基地局では、上述のように、無線端末の送信タイミングを制御しているため、どのサブレームでＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔの指示を無線端末に送れば、ダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームで送信できるかを把握できる。よって、無線端末がダウンリンク直前のサブフレームでＣＱＩを送信するように、無線基地局はアップリンクでＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔの指示を無線端末に送信する。図９の例では、無線リソース制御部２０８が、（ａ）のフレームフォーマットであれば、アップリンク９０１のタイミングでＣＱＩを送信するように指示し、（ｂ）のフレームフォーマットであれば、アップリンク９０２のタイミングでＣＱＩを送信するように指示すればよい。

以上に示した第３の実施形態によれば、ダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームでのみＡｐｅｒｉｏｄｉｃＣＱＩｒｅｐｏｒｔを送信することで、無線端末は、消費電力を抑えつつ、干渉低減を行うことができる。

次に、本実施形態に係る無線通信装置の具体的な構成例について図１０を参照して説明する。

本実施形態に係る無線通信装置１０００は、アンテナ１００１、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１００２、フィルタ１００３及びフィルタ１０１２、ミキサ１００４及びミキサ１０１１、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１００５及びＶＧＡ１０１０、アナログデジタル（ＡＤ）変換器１００６、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１００７、ネットワークプロセッサ１００８、デジタルアナログ（ＤＡ）変換器１００９及び電力増幅器（ＰＡ）１０１３を含む。なお、図１０では、ＤＳＰ１００７及びネットワークプロセッサ１００８を除く要素がそれぞれ２つずつ含まれ、それぞれに枝番を付しているが、同様の動作を行うため要素ごとにまとめて説明する。また、図１０は、無線通信装置１０００がアンテナ１００１を２本含む例を示すが、無線通信装置１０００は３本以上のアンテナ１００１を含んでもよく、枝番が付されている各要素がアンテナの数と同数設けられればよい。

アンテナ１００１は、図２に示すアンテナと同様であり、受信処理の場合は、外部からの信号を受信して受信信号を得る。送信処理の場合は、ＰＡ１０１３から増幅された送信信号を受け取り、外部へ送信する。

ＬＮＡ１００２は、アンテナから受信信号を受け取り、受信信号を増幅する。
フィルタ１００３は、ＬＮＡ１００２から増幅された受信信号を受け取り、受信信号に対してフィルタ処理を行うことにより、不要な周波数を除去し、所望の周波数の信号を抽出する。
ミキサ１００４は、フィルタ１００３からフィルタ処理された受信信号を受け取り、ローカル発信器（図示せず）からのローカル信号とフィルタ処理された信号を乗算することにより、ダウンコンバージョンを行ない、ベースバンド受信信号を得る。
ＶＧＡ１００５は、ミキサ１００４からベースバンド受信信号を受け取り、ベースバンド受信信号を増幅する。
ＡＤ変換器１００６は、ＶＧＡ１００５からを増幅されたベースバンド受信信号を受け取り、アナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル受信信号を得る。

ＤＳＰ１００７は、ＡＤ変換器１００６からデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号を復調してビット系列を生成する。さらに、図２に示すような上述の無線通信装置（無線基地局１０１）の動作、例えば、被干渉低減処理、与干渉低減処理、制御信号の送信指示を行なう。
ネットワークプロセッサ１００８は、ＤＳＰ１００７からビット系列を受信して、外部のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）へ送信するための処理を行なう。また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔからビット系列によるデータを受信した場合は、後段のＤＳＰ１００７が処理可能な信号に変換する。

ＤＡ変換器１００９は、ＤＳＰ１００７からデジタル送信信号を受け取り、アナログ送信信号に変換し、ベースバンド送信信号を得る。
ＶＧＡ１０１０は、ＤＡ変換部１００９からベースバンド送信信号を受け取り、ベースバンド送信信号を増幅する。
ミキサ１０１１は、ＶＧＡ１０１０から増幅されたベースバンド送信信号を受け取り、ローカル発信器（図示せず）からのローカル信号とアナログ送信信号とを乗算することにより、アップコンバージョンを行ない、送信信号を得る。
フィルタ１０１２は、ミキサ１０１１から送信信号を受け取り、不要な周波数を除去し、所望の周波数の送信信号を得る。
ＰＡ１０１３は、フィルタ１０１２から所望の周波数の送信信号を受け取り、送信信号を増幅する。

上述したように、図１０に示す構成により、本実施形態に係る無線通信装置の動作を実現し、無線端末における受信性能の劣化を低減することができる。なお、図１０では、ＤＳＰ１００７とネットワークプロセッサ１００８とが分離されているが、１つのプロセッサであってもよい。

以下、従来の無線通信システムにおける、ＬＴＥフレームフォーマットを利用したデータ送受信について図１１を参照して説明する。
図１１の上段はフレームフォーマットを示し、下段はアップリンクＡＳＳとダウンリンクＡＳＳとの制御を示す概念図とを示す。また、下段の概念図中における括弧書きの数字は、フレームフォーマット中の括弧書きの数字と対応している。

フレームフォーマット中の破線で囲まれる領域１１０１は、リソースブロックであり、このリソースブロックのサブフレームを利用して、無線基地局１０１及び無線基地局１１１が被干渉低減と与干渉低減とを行なうと仮定する。また、無線端末１１２は、リソースブロック中の（１）及び（３）のサブフレームを利用してＵＬデータを無線基地局１１１へアップリンクのサブフレームで常に送信すると仮定する。一方、無線端末１０２は、（１）のサブフレームを利用してＵＬデータを無線基地局１０１へ送信した後、（３）のサブフレームで送信すべきＵＬデータが無くなると仮定する。

（１）の状態では、無線端末１０２及び無線端末１１２がそれぞれ、同一周波数、すなわち（１）のアップリンクのサブフレームを利用して、ＵＬデータを無線基地局１０１及び無線基地局１１１へ送信する。このとき、無線基地局１０１及び無線基地局１１１は、アップリンクＡＡＳにより、上述のＭＭＳＥ規範のウェイトを適用することで、ともに被干渉低減をすることができる。

（２）の状態では、無線基地局１０１及び無線基地局１１１がそれぞれ、（２）のダウンリンクのサブフレームを利用して、ＤＬデータを無線端末１０２及び無線端末１１２へ送信する。このとき、アップリンクで生成した重み係数をダウンリンクＡＡＳのウェイトに利用し与干渉低減を行なう。与干渉低減により、無線基地局１０１からの無線端末１１２への干渉を低減することができ、無線基地局１１１からの無線端末１０２への干渉を低減することができる。

（３）の状態では、端末１０２は無線基地局１０１へ送信すべきＵＬデータがないため、ＬＴＥシステムの規定により、ＤＬデータに関するＡＣＫまたはＮＡＣＫを制御チャネルで送信することになる。すなわち、（３）のサブフレームではデータが送信されないため、無線基地局１１１では無線端末１０２の存在が確認できない。よって、無線基地局１１１は、無線端末１０２が存在しないものとして伝搬路応答を算出するので、無線端末１０２からの干渉の可能性を考慮せずにウェイトを計算することになる。

（４）の状態では、（２）の状態と同様に、無線基地局１０１及び無線基地局１１１がそれぞれ、（４）のダウンリンクのサブフレームを利用して、無線端末１０２及び無線端末１１２へＤＬデータを送信する。この際、無線基地局１１１は、（３）のサブフレームにおける通信を行なった際に、無線端末１０２の存在を考慮していないので、無線端末１０２への与干渉低減を行なっていない。よって、アップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを利用できない。無線端末１０２では、無線基地局１１１からの無線端末１１２へのＤＬデータにより干渉を受け、本来受信すべき無線基地局１０１からのＤＬデータの受信性能が劣化してしまう。

本実施形態に係る無線通信装置によれば、（３）に示すリソースブロックのデータチャネルでＣＱＩのデータを送信するので、周辺の無線基地局に無線端末の存在を認識させることができ、与干渉低減を行うことができる。よって、受信端末の受信性能の劣化を低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００・・・無線通信システム、１０１，１１１・・・無線基地局、１０２，１１２・・・無線端末、１０３，１１３・・・セル、２０１−１，２０１−２，１００１−１，１００１−２・・・アンテナ、２０２−１，２０２−２・・・無線受信部、２０３・・・アップリンクＡＡＳ部、２０４・・・復調部、２０５・・・変調部、２０６・・・ダウンリンクＡＡＳ部、２０７−１，２０７−２・・・無線送信部、２０８・・・無線リソース制御部、３０１−１，３０１−２・・・ＤＦＴ部、３０２・・・ウェイト計算部、３０３・・・ウェイト適用部、４０１・・・ウェイト計算部、４０２・・・ウェイト適用部、４０３−１，４０３−２・・・ＩＤＦＴ部、５０１・・・アップリンク（ＵＬ）、５０２・・・ダウンリンク（ＤＬ）、５０３，５０５・・・制御チャネル、５０４，５０６・・・データチャネル、５０７・・・リソースブロック、８０１・・・第１帯域、８０２・・・第２帯域、９０１，９０２・・・アップリンク、１０００・・・無線通信装置、１００２−１，１００２−２・・・ＬＮＡ、１００３−１，１００３−２，１０１２−１，１０１２−２・・・フィルタ、１００４−１，１００４−２，１０１１−１，１０１１−２・・・ミキサ、１００５−１，１００５−２，１０１０−１，１０１０−２・・・ＶＧＡ，１００６−１，１００６−２・・・ＡＤ変換器、１００８・・・ネットワークプロセッサ、１００９−１，１００９−２・・・ＤＡ変換器、１１０１・・・領域。

Claims

第１チャネルで受信する第１データ信号に対して乗算する第１重み係数に応じて第２重み係数を計算し、該第１チャネルで送信する第２データ信号に第２重み係数を乗算する計算部と、
第２重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第２データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第１チャネルで送信すべき第１データ信号を保持していない場合に、該第１チャネルとは異なる第２チャネルで該第２データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第１チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
前記制御部は、予め規定されたサブフレームの前記第１チャネルにおいてチャネル品質に関する指標を送信させる指示を含む制御信号を該通信相手に送信するように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記第１チャネルと前記第２チャネルとは、異なる周波数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
前記制御部は、前記無線通信装置が形成する通信可能範囲を、干渉の度合いが閾値以下である位置を示す第１領域と、該干渉の度合いが該閾値よりも大きい位置を示す第２領域とに分割し、該第２領域に存在する通信相手に対して、前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記制御部は、受信で使用する受信区間の複数のサブフレームが送信で使用する送信区間のサブフレームよりも前の時間帯に連続して配置される場合、該送信区間のサブフレームの直前に配置される該受信区間のサブフレームでのみ、前記第１チャネルにおいて信号を送信させるように前記通信相手に指示することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の無線通信装置。
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した受信信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記受信信号から第１チャネルの周波数における受信信号を抽出する第１フィルタと、
前記第１チャネルにおける受信信号とローカル信号とを乗算し、ベースバンド受信信号を生成する第１ミキサと、
前記ベースバンド受信信号を増幅する第１利得増幅器と、
前記ベースバンド受信信号をアナログデジタル変換してデジタル受信信号を得るアナログデジタル変換部と、
受信処理において、前記デジタル受信信号に対して信号処理を行ない第１ビット系列を得、送信処理において、第２ビット系列に対して信号処理を行ないデジタル送信信号を得る第１信号処理部と、
前記第１ビット系列を外部ネットワークへ送信するための処理を行なう第２信号処理部と、
前記第２ビット系列をデジタルアナログ変換してベースバンド送信信号を得るデジタルアナログ変換部と、
前記ベースバンド送信信号を増幅する第２利得増幅器と、
前記ベースバンド送信信号と前記ローカル信号とを乗算し、送信信号を得る第２ミキサと、
前記送信信号から第１チャネルの周波数における送信信号を抽出する第２フィルタと、
前記抽出された送信信号を増幅する電力増幅器と、具備し、
前記第１信号処理部は、第１チャネルで受信する第１データ信号に対して乗算する第１重み係数に応じて第２重み係数を計算して、該第１チャネルで送信する第２データ信号に該第２重み係数を乗算し、第２重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第２データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第１チャネルで送信すべき第１データ信号を保持していない場合に、該第１チャネルとは異なる第２チャネルで該第２データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第１チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御することを特徴とする無線通信装置。