JP2018117274A - 無線基地局、無線通信システム、無線通信方法、及び無線端末 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】異なる複数の第1のプリコーディングPrCに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトRxWに関する情報を記憶し、複数の第1のプリコーディングPrCをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号をアンテナ11、12から送信し、無線端末21、22から複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、受信品質に関する情報に基づいて無線端末21、22から少なくとも1つを選択し、選択された無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、無線リソースの割り当てをその無線端末に通知し、その無線端末から送信される上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトRxWをそれぞれ適用して受信する無線基地局10が提供される。
【選択図】図1
Description
図1を参照しながら、第1実施形態について説明する。第1実施形態は、ハイブリッドBFを実施する無線基地局がデータ送信時に用いるプリコーディングの決定に際して利用する情報を効率的に取得する方法に関する。図1は、第1実施形態に係る無線基地局の一例を示した図である。なお、図1に示した無線基地局10は、第1実施形態に係る無線基地局の一例である。
記憶部13は、異なる複数の第1のプリコーディングPrCに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトRxWに関する情報を記憶する。なお、送信BFは、第1のプリコーディングPrCの一例である。受信BFに用いるアナログBF行列の要素は、受信ウェイトRxWの一例である。
<2.第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、ハイブリッドBFを実施する基地局がExplicit CSIを効率的に取得し、通信負荷を低減しつつ、データの送受信に用いる好適なアナログBF行列Wを決定する方法に関する。
以下、第2実施形態に係る無線通信システムについて説明する。
(無線通信システムの例)
図2は、第2実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
(ハードウェア)
ここで、基地局100及び端末2001、…、200Uのハードウェアについて説明する。図3は、第2実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。図4は、第2実施形態に係る端末の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
図3に示すように、基地局100は、メモリ101、プロセッサ102、NIF(Network Interface)回路103、無線回路104、及びアンテナ群105を有する。
図4に示すように、端末2001は、メモリ201、プロセッサ202、無線回路203、及びアンテナ204を有する。なお、端末2002、…、200Uの機能は、図4に例示した端末2001と同じハードウェアを用いて実現されうる。そのため、端末2002、…、200Uのハードウェアについては詳細な説明を省略する。
ここで、図5から図7の例を参照しながら、無線回路104で実施されるアナログBFの仕組みについて説明する。
アナログBFの方式には、フルアレイ方式及びサブアレイ方式がある。フルアレイ方式は、図5に示すように、n個のアンテナ素子の全て(図5の例ではnX×nY個のアンテナ素子)を利用してビームを形成する方式である。
一方、サブアレイ方式は、図6に示すように、n個のアンテナ素子をL個のブロック(サブアレイ)に分割(図6の例ではpX×pYサイズのサブアレイに分割)し、サブアレイ毎にビームを形成する方式である。サブアレイ方式のアナログBF部141b(アナログBFを実現する無線回路104の要素)は、図6に示すように、n個の可変移相器Ps11、…、PsLp(p=px×py)を有する。
ここで、図7を参照しながら、アナログBFウェイトについて説明する。
図7の例では、Y−Z平面上にn個(nV行nH列)のアンテナ素子が配置されている。また、n個のアンテナ素子は、それぞれY方向にdH、Z方向にdVの間隔で配置されている。n個のアンテナ素子を利用して方位角φ、天頂角θの方向にビームを向ける場合、k行l列(k=1,…,nV、l=1,…,nH)の位置にあるアンテナ素子に設定されるアナログBFウェイトwklは、下記の式(2)で与えられる。
さて、第2実施形態に係る無線通信システムでは、上記のアナログBFに加え、デジタルプリコーディングを実施するハイブリッドBFが採用される。そこで、ハイブリッドBFについて、図8及び図9を参照しながら、さらに説明する。
図8に示すように、上記の送信機は、デジタル領域の処理を実行する要素として、プリコーディング部121、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部1221、…、122L、及びCP(Cyclic Prefix)付加部(+CP)1231、…、123Lを有する。
図9に示すように、上記の受信機は、デジタル領域の処理を実行する要素として、CP除去部(−CP)1241、…、124L、FFT部1251、…、125L、及びポストコーディング部126を有する。
ビーム探索の方法としては、例えば、方位角φ及び天頂角θ(図7を参照)で規定されるビーム方向を多数用意しておき、そのビーム方向に対応するアナログBFベクトル(上記の式(3)を参照)を切替えながら受信品質を測定する方法(比較例)がある。比較例では、端末からフィードバックされる受信品質の高いビーム方向に対応するアナログBFベクトルの組(アナログBF行列W)が選択され、そのアナログBF行列Wを適用して送信されるDL参照信号を用いて各端末によりCSI推定が実施される。
(S51−S56)基地局は、アナログBFベクトルw01を用いてDL参照信号(DL RS)を端末#1、…、#Uの全てに送信する。DL参照信号を受信した端末#1、…、#Uは、それぞれDL参照信号の受信電力を検出する(Implicit CSI推定)。同様に、アナログBFベクトルw02、…、w0Nについて、DL参照信号が基地局から端末#1、…、#Uの全てに送信され、端末#1、…、#Uの全てでImplicit CSI推定の処理が実行される。
(S58)基地局は、端末#1、…、#UからフィードバックされるImplicit CSI推定の結果に基づいてアナログBF行列Wを確定させる。例えば、基地局は、受信電力が高い順にL個のアナログBFベクトルを選択し、選択されたL個のアナログBFベクトルでアナログBF行列Wを形成する。
(S60−S62)端末#1、…、#Uのそれぞれは、基地局から受信されるDL参照信号に基づいてチャネル推定を実施し、Explicit CSIの推定値を算出する(Explicit CSI推定)。そして、端末#1、…、#Uのそれぞれは、Explicit CSIの推定値を基地局にフィードバックする。
[2−2.機能及び処理の流れ]
以下では、上記の仕組みを実現する基地局100及び端末2001、…、200Uの機能及び処理の流れについて、さらに説明する。
まず、図13を参照する。図13は、第2実施形態に係る基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。なお、図8及び図9を参照しながら既に説明した機能については重複説明を避けるために同じ符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
(Phase#1)
DL参照信号生成部182は、端末2001、…、200UによるImplicit CSI推定に用いるDL参照信号を生成する。DL参照信号生成部182により生成されたDL参照信号は、チャネル多重部181に入力される。チャネル多重部181は、入力されるDL参照信号をサブキャリアにマッピングする。チャネル多重部181の出力は、IFFT部1221、…、122Lに入力される。
基地局100は、端末2001、…、200UからImplicit CSIの情報を含むフィードバック信号を受信する。なお、フィードバック信号の受信時に受信BFが実施されるように設定されていてもよい。復調部187は、端末2001、…、200Uから受信されたフィードバック信号を復調し、端末2001、…、200Uのそれぞれで得られたImplicit CSIの情報を取得する。復調部187により取得されたImplicit CSIの情報は、UL参照信号割り当て部188に入力される。
次に、図14を参照する。図14は、第2実施形態に係る端末が有する機能の一例を示したブロック図である。なお、ここでは説明の都合上、端末2001の機能を例に説明するが、端末2002、…、200Uの機能も端末2001と同様である。
(Phase#1)
端末2001は、アナログBFベクトルv1、…、vMのそれぞれが適用された複数のDL参照信号(RF信号)をアンテナ204から受信する。ダウンコンバータ211は、アンテナ204を介して入力されるDL参照信号をベースバンドのアナログ信号に変換する。ダウンコンバータ211の出力は、ADC212に入力される。ADC212は、入力されるアナログ信号をデジタル信号(OFDMシンボル)に変換する。
基地局100により端末2001に対して無線リソースが割り当てられ、UP参照信号の送信を要求するDL制御信号が送信された場合、端末2001は、アンテナ204を介してDL制御信号を受信する。DL制御信号(RF信号)は、ベースバンドのデジタル信号に変換されて復調部216に入力される。復調部216は、DL制御信号を復調し、端末2001に対する無線リソースの割り当てを示す情報(割り当て情報)を抽出する。
(処理シーケンス)
次に、図15を参照しながら、ビーム探索及びCSI推定に係る処理の流れについて説明する。この説明の中で、図16を参照しながら、リソースの割り当てについて述べる。
次に、図17及び図18を参照しながら、基地局100の動作について、さらに説明する。図17は、第2実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第1のフロー図である。図18は、第2実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示した第2のフロー図である。
例えば、基地局100のメモリ101には、方位角φ及び天頂角θにより規定されるビーム方向(図7を参照)に関する情報が格納されている。ビーム方向は、例えば、予め設定された方位角φの集合{0、10、…、180}(単位:deg.)及び天頂角θの集合{0、10、…、180}(単位:deg.)の組に基づいて制御される。アナログBFベクトルはビーム方向に対応する。アナログBFベクトルが疎粒度であるとは、ビーム方向の分布が疎であることを意味する。つまり、ビーム方向を規定する方位角φ及び天頂角θの角度間隔が大きいとき、アナログBFベクトルの粒度が疎であると称する。
例えば、基地局100のメモリ101には、疎粒度のアナログBFベクトルv1、…、vMに関する情報と共に、密粒度のアナログBFベクトルに関する情報が格納されている。疎粒度のアナログBFベクトルv1、…、vMに対応するビーム方向の方位角φ及び天頂角θが10°間隔で規定されている場合、密粒度のアナログBFベクトルに対応するビーム方向は、例えば、10°未満の間隔(例えば、5°間隔)で規定される。なお、角度間隔を示す情報だけがメモリ101に格納されていてもよい。
ここで、図19及び図20を参照しながら、リソース割り当てに関する処理(上記のS125の処理に相当)の流れについて、さらに説明する。
次に、図21を参照しながら、端末2001、…、200Uの動作について説明する。図21は、第2実施形態に係る端末が実行する処理の流れを示したフロー図である。なお、ここでは説明の都合上、端末2001の動作を例に説明を進める。端末2002、…、200Uの動作も端末2001と同様である。
[2−3.変形例]
ここで、第2実施形態の変形例について説明する。
これまではExplicit CSI推定用にUL参照信号を送信する端末を選択し、Explicit CSI推定後にデータの伝送先となる端末を選択する方法を例に説明を進めてきた。ここで説明する変形例(変形例#1)では、図22に示すように、Implicit CSIに基づいてデータの伝送先となる端末を選択し、選択した端末にExplicit CSI推定用のUL参照信号を送信させる方法を導入する。
(変形例#2:RRH分散配置)
これまでの説明では1つの基地局100が1つの地点で形成するビームについてビーム探索を実施する方法について説明してきた。上述した第2実施形態の技術は、RRH(Remote Radio Head)を地理的に分散配置して多地点でビームを形成する無線通信システム(変形例#2)に対しても同様に適用可能である。
(変形例#3:参照テーブル)
さて、UL参照信号に対する無線リソースの割り当て方法(リソース割り当て)としては、例えば、図20のように基地局100が動的に決定する方法などがある。但し、第2実施形態の技術を適用するにあたり、リソース割り当てはこれに限定されない。
(その他の変形例)
上記の変形例に加え、以下のような変形も可能である。
例えば、Phase#1で基地局がアナログBFベクトルを適用したDL参照信号を送信しているときに、端末が受信BFを実施して受信電力が最大となるアナログBFベクトル(受信ウェイトに相当)を選択するように変形することができる。この場合、フィードバック信号の送信やUL参照信号の送信のときに、各端末で選択されたアナログBFベクトルを利用して送信BFを実施するように変形されうる。また、データ信号の受信時に、各端末で選択されたアナログBFベクトルを利用して受信BFを実施するように変形されうる。
11、12 アンテナ
13 記憶部
13a BF情報
14 制御部
15 送受信部
21、22 無線端末
PrC 第1のプリコーディング
RxW 受信ウェイト
Claims (8)
- 異なる複数の第1のプリコーディングに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトに関する情報を記憶する記憶部と、
前記複数の第1のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を複数のアンテナから送信し、複数の無線端末から前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、
前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも1つの無線端末を選択し、選択された前記少なくとも1つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、前記無線リソースの割り当てを前記少なくとも1つの無線端末に通知し、前記少なくとも1つの無線端末から送信される前記上りリンク参照信号に前記複数の受信ウェイトをそれぞれ適用して受信する制御部と
を有する、無線基地局。 - 前記複数の第1のプリコーディングは、送信電力の指向性を互いに異なる方向に向け、
前記複数の受信ウェイトは、受信感度の指向性を互いに異なる方向に向け、
前記複数の受信ウェイトに対応する指向方向の分布は、前記複数の第1のプリコーディングに対応する指向方向の分布よりも密に設定される
請求項1に記載の無線基地局。 - 前記無線基地局と前記複数の無線端末とは時分割復信方式で無線通信し、
前記制御部は、前記複数の受信ウェイトを前記上りリンク参照信号に適用して得られる複数の受信信号の受信品質に基づいて前記複数の受信ウェイトから少なくとも1つの受信ウェイトを選択し、選択した前記少なくとも1つの受信ウェイトを第2のプリコーディングとしてデータ送信時に適用する
請求項1又は2に記載の無線基地局。 - 前記複数の無線端末は、前記無線基地局が管理するエリア及び前記エリアに隣接する隣接エリア内の所定範囲にいる無線端末の集合である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線基地局。 - 前記制御部は、
選択された前記少なくとも1つの受信ウェイトと、前記少なくとも1つの受信ウェイトを前記上りリンク参照信号に適用して得られる受信信号の集合とに基づいて無線伝搬路に関する情報を生成し、
前記無線伝搬路に関する情報に基づいてデータストリーム間の干渉を抑制する第3のプリコーディングを生成し、
データ送信時に前記第2のプリコーディング及び前記第3のプリコーディングを適用する
請求項3に記載の無線基地局。 - 無線基地局と複数の無線端末とを含む無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
異なる複数のプリコーディングに関する情報及び異なる複数の受信ウェイトに関する情報を記憶する記憶部と、
前記複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を送信し、前記複数の無線端末から前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を受信し、
前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも1つの無線端末を選択し、選択された前記少なくとも1つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てを決定し、前記無線リソースの割り当てを前記少なくとも1つの無線端末に通知し、前記少なくとも1つの無線端末から送信される前記上りリンク参照信号に前記複数の受信ウェイトをそれぞれ適用して受信する制御部と
を有し、
前記複数の無線端末のそれぞれは、
前記複数の下りリンク参照信号を受信し、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を前記無線基地局に送信し、前記無線基地局から通知される前記無線リソースの割り当てに基づいて前記上りリンク参照信号を前記無線基地局に送信する送受信部
を有する、無線通信システム。 - 無線基地局と複数の無線端末とによる無線通信方法であって、
前記無線基地局により、異なる複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号が送信され、
前記複数の無線端末のそれぞれにより、前記複数の下りリンク参照信号が受信され、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報が前記無線基地局に送信され、
前記無線基地局により、前記複数の無線端末から前記受信品質に関する情報が受信され、前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末から少なくとも1つの無線端末が選択され、選択された前記少なくとも1つの無線端末に上りリンク参照信号を送信させるように無線リソースの割り当てが決定され、前記無線リソースの割り当てが前記少なくとも1つの無線端末に通知され、
前記少なくとも1つの無線端末により、前記上りリンク参照信号が前記無線基地局に送信され、
前記無線基地局により、前記上りリンク参照信号に複数の受信ウェイトがそれぞれ適用されて受信される
無線通信方法。 - 無線基地局と無線通信する複数の無線端末に含まれる無線端末であって、
異なる複数のプリコーディングをそれぞれ適用して得られる複数の下りリンク参照信号を前記無線基地局から受信し、前記複数の下りリンク参照信号の受信品質に関する情報を前記無線基地局に送信し、
前記無線基地局が前記複数の無線端末から受信する前記受信品質に関する情報に基づいて前記複数の無線端末の中から選択される少なくとも1つの無線端末が、上りリンク参照信号を送信するように決定される無線リソースの割り当てに関する通知を受け付け、
前記無線リソースの割り当てに基づいて前記上りリンク参照信号を前記無線基地局に送信する送受信部
を有する、無線端末。
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