JP5345982B2 - Wireless communication system, partially coordinated transmission method, and aggregation station - Google Patents

Wireless communication system, partially coordinated transmission method, and aggregation station Download PDF

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Description

本発明は、複数の無線基地局を協調させて１以上の無線端末に対する信号を送信する無線通信システム、部分的協調送信方法及び集約局に関する。   The present invention relates to a wireless communication system, a partially coordinated transmission method, and an aggregation station that transmit a signal to one or more wireless terminals by coordinating a plurality of wireless base stations.

セルラ方式の移動無線通信システムでは、面的周波数利用効率を向上させるために、周波数繰返し回数を出来るだけ少なくすることが求められる。例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を用いた第３世代のセルラ方式では、隣接セルで同一周波数帯の電波を利用する１セル周波数繰返し（周波数繰返し回数＝１）が実現されている。   In a cellular mobile radio communication system, it is required to reduce the number of frequency repetitions as much as possible in order to improve the surface frequency utilization efficiency. For example, in the third-generation cellular system using a CDMA (Code Division Multiple Access) system, 1-cell frequency repetition (frequency repetition number = 1) using radio waves in the same frequency band in adjacent cells is realized.

一方、次世代のセルラ方式の下り回線では、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が有力である。このＯＦＤＭＡ方式を用いたセルラ方式において１セル周波数繰返しを用いる場合、隣接セル及び隣接セクタからの干渉が特性劣化の大きな原因となる。具体的には、隣接セル及び隣接セクタからの干渉電力の増加に伴いＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ―Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が低下するため、特にＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送を行う際にその効果を発揮することが難しくなる。   On the other hand, in the next generation cellular downlink, the OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) method is dominant. When the 1-cell frequency repetition is used in the cellular system using the OFDMA system, interference from adjacent cells and adjacent sectors is a major cause of characteristic deterioration. Specifically, SINR (Signal-to-Interference and Noise power Ratio) decreases as interference power from adjacent cells and adjacent sectors increases, and therefore, especially when performing MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) transmission. It becomes difficult to exert the effect.

したがって、ＯＦＤＭＡ方式でＭＩＭＯ伝送を行うセルラ方式において１セル周波数繰返しを用いる場合、ＭＩＭＯ伝送による著しいスループットの増大効果を得るためには、隣接セル及び隣接セクタからの干渉を回避する必要がある。   Therefore, when 1-cell frequency repetition is used in a cellular system that performs MIMO transmission in the OFDMA system, it is necessary to avoid interference from adjacent cells and adjacent sectors in order to obtain a significant throughput increase effect by MIMO transmission.

そこで、上述のような場合の干渉回避技術として、複数の無線基地局を協調させて１以上の無線端末に対して信号を同時送信する協調送信が注目されている。この協調送信によると、協調する複数の無線基地局のセル又はセクタの集合によって形成される協調クラスタ内の空間を直交化できるので、協調クラスタ内の干渉（すなわち、協調送信を行う無線基地局間の干渉）が回避される（例えば、非特許文献１及び非特許文献２）。   Thus, as an interference avoidance technique in the above-described case, attention has been focused on coordinated transmission in which a plurality of radio base stations are coordinated to simultaneously transmit signals to one or more radio terminals. According to this coordinated transmission, the space in the coordinated cluster formed by a set of cells or sectors of multiple coordinated radio base stations can be orthogonalized, so interference in the coordinated cluster (that is, between radio base stations performing coordinated transmission) (For example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

具体的には、非特許文献１に示された協調送信では、所定範囲に設置された複数の無線基地局が集約局に接続され、集約局が複数の無線基地局を協調させる。協調クラスタＣＬは、協調する複数の無線基地局のセルＣの集合によって形成される。協調クラスタＣＬ内では、マルチユーザＭＩＭＯ伝送により、複数の無線基地局による協調送信が行われる。このマルチユーザＭＩＭＯ伝送用のプリコーディング法を用いると、協調クラスタＣＬ内の空間を直交化できるので、協調クラスタＣＬ内の干渉を回避することが可能になり、ユーザスループットが改善される。   Specifically, in the coordinated transmission shown in Non-Patent Document 1, a plurality of radio base stations installed in a predetermined range are connected to the aggregation station, and the aggregation station coordinates the plurality of radio base stations. The cooperative cluster CL is formed by a set of cells C of a plurality of wireless base stations that cooperate. In the cooperative cluster CL, cooperative transmission by a plurality of radio base stations is performed by multi-user MIMO transmission. When this precoding method for multi-user MIMO transmission is used, the space in the cooperative cluster CL can be orthogonalized, so that interference in the cooperative cluster CL can be avoided and user throughput is improved.

また、非特許文献２に示された協調送信では、隣接する３つの無線基地局が集約局に接続され、集約局が３つの無線基地局１を協調させる。協調クラスタＣＬは、協調する３つの無線基地局の隣接３セクタによって形成される。さらに、協調クラスタＣＬを形成する隣接３セクタは、各無線基地局１のセクタアンテナからのビームが向き合うように構成されている。協調クラスタＣＬ内では、マルチユーザＭＩＭＯ伝送により、３つの無線基地局による協調送信が行われる。このマルチユーザＭＩＭＯ伝送用のプリコーディング方法を用いると、協調クラスタＣＬ内の空間を直交化できるので、協調クラスタＣＬ内の干渉を除去することが可能になり、ユーザスループット及びセルスループットが改善される。   Further, in the coordinated transmission shown in Non-Patent Document 2, three adjacent radio base stations are connected to the aggregation station, and the aggregation station coordinates the three radio base stations 1. The cooperative cluster CL is formed by three adjacent sectors of three wireless base stations that cooperate. Further, the three adjacent sectors forming the cooperative cluster CL are configured such that the beams from the sector antennas of the respective radio base stations 1 face each other. In the cooperative cluster CL, cooperative transmission by three radio base stations is performed by multi-user MIMO transmission. When this precoding method for multi-user MIMO transmission is used, the space in the cooperative cluster CL can be orthogonalized, so that interference in the cooperative cluster CL can be removed, and user throughput and cell throughput are improved. .

A.Benjebbour, M.Shirakabe, Y.Ohwatari, J.Hagiwara, and T.Ohya, “Evaluation of user throughput for MU-MIMO coordinated wireless networks,” IEEE PIMRC 2008, pp.1-5, Sept. 2008.A. Benjebbour, M. Shirakabe, Y. Ohwatari, J. Hagiwara, and T. Ohya, “Evaluation of user throughput for MU-MIMO coordinated wireless networks,” IEEE PIMRC 2008, pp.1-5, Sept. 2008. CMCC, “Downlink CoMP-MU-MIMO transmission schemes,” 3GPP RAN1 #56, R1-090922, Feb. 2009.CMCC, “Downlink CoMP-MU-MIMO transmission schemes,” 3GPP RAN1 # 56, R1-090922, Feb. 2009.

しかしながら、複数の無線基地局による協調送信を用いた上述の干渉回避技術では、協調クラスタ内の干渉（すなわち、協調送信を行う無線基地局間の干渉）を回避できるが、協調クラスタ外からの干渉（すなわち、協調送信を行う無線基地局以外からの干渉）を回避できないという問題点があった。   However, the above-described interference avoidance technique using coordinated transmission by a plurality of radio base stations can avoid interference within the coordinated cluster (that is, interference between radio base stations performing coordinated transmission), but interference from outside the coordinated cluster. There is a problem that (that is, interference from other than the radio base station performing coordinated transmission) cannot be avoided.

また、隣接する無線基地局間で互いに隣接するセクタ間では同一周波数領域で指向性ビームが向かい合わないように指向性パタンを割り当てることにより、クラスタ間の干渉を回避するクラスタ間干渉回避型の指向性パタンを採用することも考えられる。しかしながら、クラスタ間干渉回避型の指向性パタンを適用したのでは、クラスタ内において干渉しなくなるので、クラスタ内の協調（干渉重畳）効果が低いという問題があった。   In addition, inter-cluster interference avoidance directivity that avoids inter-cluster interference by assigning directivity patterns so that directional beams do not face each other in the same frequency region between adjacent radio base stations. It is possible to adopt a pattern. However, when the inter-cluster interference avoidance type directivity pattern is applied, there is no interference in the cluster, and there is a problem that the cooperation (interference superposition) effect in the cluster is low.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、クラスタ間干渉回避効果を高くできると共に、部分的にクラスタ内の干渉重畳効果を高くすることができる無線通信システム、部分的協調送信方法、集約局及び無線基地局を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can improve the inter-cluster interference avoidance effect and partially increase the interference superposition effect in the cluster, a partially coordinated transmission method, An object is to provide an aggregation station and a radio base station.

本発明の無線通信システムは、それぞれ複数のセクタからなるセルを形成する複数の無線基地局を備えた無線通信システムであり、前記複数の無線基地局から協調の中心となる協調対象無線基地局と当該協調対象無線基地局周囲の通常無線基地局とを決定する無線基地局決定部と、同一周波数領域では隣接セル間で指向性ビームが向き合わない干渉回避型の指向性パタンが、複数の周波数領域のそれぞれに対応して定められており、前記複数の通常無線基地局に対して周波数領域毎に前記干渉回避型の指向性パタンを割り当て、前記協調対象無線基地局に対して前記各干渉回避型の指向性パタンに対して同一周波数領域では指向性ビームが向き合う干渉重畳型の指向性パタンを割り当てる指向性パタン決定部と、を具備し、前記各通常無線基地局が前記干渉回避型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを送信し、前記協調対象無線基地局が協調する前記通常無線基地局と同一の時間スロットで前記干渉重畳型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを送信する、ことを特徴とする。   The radio communication system of the present invention is a radio communication system including a plurality of radio base stations each forming a cell composed of a plurality of sectors, and a cooperation target radio base station serving as a center of cooperation from the plurality of radio base stations and A radio base station determination unit that determines normal radio base stations around the target radio base station and an interference avoidance type directivity pattern in which a directional beam does not face between adjacent cells in the same frequency domain. Are assigned to each of the plurality of normal radio base stations for each frequency domain, and each interference avoidance type is assigned to the cooperation target radio base station. A directivity pattern determining unit that assigns an interference superimposition type directivity pattern in which a directional beam faces in the same frequency region. A station transmits a directional beam according to the interference avoidance directivity pattern, and directs according to the interference superimposition directivity pattern in the same time slot as the normal radio base station with which the cooperation target radio base station cooperates. Transmitting a sex beam.

この構成によれば、通常無線基地局に対して周波数領域毎に前記干渉回避型の指向性パタンを割り当て、前記協調対象無線基地局に対して前記各干渉回避型の指向性パタンに対して同一周波数領域では指向性ビームが向き合う干渉重畳型の指向性パタンを割り当てるので、協調対象無線基地局及びその周囲の通常無線基地局セルで構成されるクラスタを複数配置する通信エリアにおいて、クラスタ間の干渉回避効果を高くできると共に、部分的にクラスタ内の干渉重畳効果も高くでき、システム全体でのスループットを上げることができる。   According to this configuration, the interference avoidance directivity pattern is assigned to the normal radio base station for each frequency domain, and the same for each interference avoidance directivity pattern for the cooperation target radio base station. In the frequency domain, an interference superposition type directivity pattern in which directional beams face each other is assigned. Therefore, in a communication area in which a plurality of clusters composed of cooperation target radio base stations and surrounding normal radio base station cells are arranged, inter-cluster interference The avoidance effect can be enhanced, and the interference superposition effect within the cluster can be partially enhanced, and the throughput of the entire system can be increased.

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、前記無線基地局決定部は、前記無線基地局の要求変化に応じて、前記協調対象無線基地局をダイナミックに決定してもよいし、協調対象無線基地局を固定としても良い。協調対象無線基地局をダイナミックに決定することにより無線基地局の要求変化に柔軟に対応することができ、また協調対象無線基地局を固定とすれば指向性パタン決定までの処理を簡素化できる。   In the wireless communication system according to the present invention, the wireless base station determination unit may dynamically determine the cooperation target wireless base station according to a change in request of the wireless base station, The base station may be fixed. By dynamically determining the cooperation target radio base station, it is possible to flexibly cope with a change in request of the radio base station, and if the cooperation target radio base station is fixed, the process up to determining the directivity pattern can be simplified.

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、前記協調対象無線基地局及び前記通常無線基地局は、プリコーディングを行うマルチユーザＭＩＭＯ伝送又はセル間でビームフォーミングを協調するCoordinated Beamformingを用いて指向性ビームを形成する。   Further, the present invention is directed to the above-described radio communication system, wherein the cooperation target radio base station and the normal radio base station use directivity using multiuser MIMO transmission for precoding or coordinated beamforming for coordinating beamforming between cells. Form a beam.

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、前記複数の周波数領域は、ＯＦＤＭＡ方式の複数の周波数ブロックであり、前記協調対象無線基地局及び前記通常無線基地局に対して前記周波数ブロック毎に前記干渉回避型の指向性パタン及び干渉重畳型の指向性パタンが割り当てられる。   Further, the present invention is the above wireless communication system, wherein the plurality of frequency regions are a plurality of frequency blocks of an OFDMA scheme, and the cooperation target wireless base station and the normal wireless base station An interference avoidance directivity pattern and an interference superimposition directivity pattern are assigned.

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、前記指向性パタン決定部は、前記周波数領域に加えて時間領域のそれぞれに対応させて、前記干渉回避型の指向性パタン及び前記干渉重畳型の指向性パタンを割り当てる。   In the wireless communication system according to the present invention, the directivity pattern determination unit may correspond to each of the time domain and the interference avoidance directivity pattern and the interference superimposed directivity corresponding to each of the time domains. Assign sex patterns.

本発明によれば、クラスタ間干渉回避型の指向性パタンによる高いクラスタ間干渉回避効果を実現できると共に、部分的にクラスタ内の干渉重畳効果を高くすることができる。   According to the present invention, it is possible to achieve a high inter-cluster interference avoidance effect by the inter-cluster interference avoidance type directivity pattern, and to partially increase the interference superposition effect in the cluster.

本実施形態１に係る無線通信システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a wireless communication system according to a first embodiment. 本実施形態１に係る無線通信システムで形成される協調エリアを示す図である。It is a figure which shows the cooperation area formed with the radio | wireless communications system which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本実施形態１に係る指向性パタンを示す図である。It is a figure which shows the directivity pattern which concerns on this Embodiment 1. FIG. 干渉回避型の指向性パタンだけを割当てたビームパタンを示す図である。It is a figure which shows the beam pattern which allocated only the interference directivity directivity pattern. 干渉回避型の指向性パタン及び干渉重畳型の指向性パタンを割当てたビームパタンを示す図である。It is a figure which shows the beam pattern which allocated the directivity pattern of interference avoidance, and the directivity pattern of interference superimposition. 複数周波数の指向性パタンを組み合わせたクラスタパタンを示す図である。It is a figure which shows the cluster pattern which combined the directivity pattern of multiple frequencies. 通常無線基地局のビームパタンと周波数ブロックのマッピング例を示す図である。It is a figure which shows the example of a mapping of the beam pattern and frequency block of a normal radio base station. 協調対象無線基地局のビームパタンと周波数ブロックのマッピング例を示す図である。It is a figure which shows the example of mapping of the beam pattern of a cooperation object radio base station, and a frequency block. 本実施形態１に係る集約局の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of an aggregation station according to the first embodiment. FIG. 本実施形態１に係る無線基地局の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of a radio base station according to the first embodiment. FIG. 本実施形態１に係る無線通信システムのシーケンス図である。2 is a sequence diagram of the wireless communication system according to the first embodiment. FIG. ダイナミックスイッチを適用した場合の協調エリアを形成するクラスタ配置を示す図である。It is a figure which shows the cluster arrangement | positioning which forms the cooperation area at the time of applying a dynamic switch. スタティックスイッチを適用した場合の協調エリアを形成するクラスタ配置を示す図である。It is a figure which shows the cluster arrangement | positioning which forms the cooperation area at the time of applying a static switch. 周波数のスイッチ単位（粒度）を例示した図である。It is the figure which illustrated the switch unit (granularity) of the frequency. 通常無線基地局のビームパタンと周波数ブロックのマッピング例を示す図である。It is a figure which shows the example of a mapping of the beam pattern and frequency block of a normal radio base station. 協調対象無線基地局のビームパタンと周波数ブロックのマッピング例を示す図である。It is a figure which shows the example of mapping of the beam pattern of a cooperation object radio base station, and a frequency block. 本実施形態２に係る無線通信システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the radio | wireless communications system which concerns on this Embodiment 2. FIG. 本実施形態２に係る無線基地局の機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram of a radio base station according to the second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

＜本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。本実施形態の無線通信システムは、複数の無線基地局１０（１０−１乃至１０−７、…）と、複数の無線基地局１０と光ファイバ２０により接続される集約局３０と、集約局３０に接続されるネットワーク網４０とから構成されている。中央部に配置された無線基地局１０−１が形成する中央セルＣ−１と、中央の無線基地局１０−１を囲むように配置された他の複数の無線基地局１０−２乃至１０−７が中央セルＣ−１の周囲に隣接して形成する複数の隣接セルセルＣ−２乃至Ｃ−７とで、１つのクラスタＣＬを形成している。図１１、１２に示すように、複数セルの集合であるクラスタＣＬが二次元的に配置されて広域の通信エリアが形成される。本実施の形態は、クラスタ間の干渉抑圧を実現すると共に、クラスタ内の干渉重畳能力を実現する無線通信システムである。 <Overall Schematic Configuration of Radio Communication System According to this Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wireless communication system according to the present embodiment. The radio communication system according to the present embodiment includes a plurality of radio base stations 10 (10-1 to 10-7,...), An aggregation station 30 connected to the plurality of radio base stations 10 through an optical fiber 20, and an aggregation station 30. And a network 40 connected to the network. A central cell C-1 formed by the wireless base station 10-1 disposed in the center and a plurality of other wireless base stations 10-2 to 10- disposed so as to surround the central wireless base station 10-1. A plurality of adjacent cell cells C-2 to C-7 formed adjacent to the periphery of the central cell C-1 form one cluster CL. As shown in FIGS. 11 and 12, a cluster CL, which is a set of a plurality of cells, is two-dimensionally arranged to form a wide communication area. The present embodiment is a wireless communication system that realizes interference suppression between clusters and realizes interference superposition capability within the cluster.

図２（ａ）は、本実施形態に係る無線通信システムにおいて、クラスタ内に形成される部分的な協調エリアを示す図であり、図２（ｂ）は１セルのセクタ構成を示す図である。本実施形態では、１セルは６セクタＳ１乃至Ｓ６で構成されるが、セクタ構成は６セクタに限定されない。   FIG. 2A is a diagram showing a partial cooperation area formed in a cluster in the wireless communication system according to the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram showing a sector configuration of one cell. . In this embodiment, one cell is composed of six sectors S1 to S6, but the sector configuration is not limited to six sectors.

中央セルを形成している無線基地局１０−１が協調対象基地局となり、周辺の無線基地局１０−２〜１０−７が通常無線基地局となる。協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-２との間では、同一周波数領域（例えば、周波数ｆ１）で指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して干渉重畳可能な協調エリアＣＬ１を形成している。同様に、協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-４との間では、周波数ｆ１の指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して協調エリアＣＬ３を形成し、協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-６との間では、周波数ｆ１の指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して協調エリアＣＬ５を形成している。また、協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-３との間では、周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２の指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して協調エリアＣＬ２を形成している。同様に、協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-５との間では、周波数ｆ２の指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して協調エリアＣＬ４を形成し、協調対象基地局１０−１と通常無線基地局１０-７との間では、周波数ｆ２の指向性ビームを互いに向き合う向きで送信して協調エリアＣＬ６を形成している。   The radio base station 10-1 forming the central cell is a cooperation target base station, and the neighboring radio base stations 10-2 to 10-7 are normal radio base stations. Between the cooperation target base station 10-1 and the normal radio base station 10-2, a directional beam is transmitted in the same frequency region (for example, frequency f1) in a direction facing each other to form a cooperation area CL1 capable of interference superimposition. doing. Similarly, between the cooperation target base station 10-1 and the normal radio base station 10-4, directional beams of frequency f1 are transmitted in directions facing each other to form a cooperation area CL3, and the cooperation target base station 10- 1 and the normal radio base station 10-6 transmit the directional beams having the frequency f1 in the direction facing each other to form the cooperative area CL5. Moreover, between the cooperation object base station 10-1 and the normal radio base station 10-3, the directional beam of the frequency f2 different from the frequency f1 is transmitted in the direction which mutually faces, and the cooperation area CL2 is formed. Similarly, between the cooperation target base station 10-1 and the normal radio base station 10-5, the directional beams of the frequency f2 are transmitted in directions facing each other to form the cooperation area CL4, and the cooperation target base station 10- 1 and the normal radio base station 10-7 transmit the directional beams of the frequency f2 in the direction facing each other to form the cooperation area CL6.

協調エリアＣＬ１〜ＣＬ６では、マルチユーザＭＩＭＯ伝送により、無線基地局１０−１〜１０−７が、協調エリアＣＬ１〜ＣＬ６に在圏する無線端末５０に対する信号を同時送信する。このマルチユーザＭＩＭＯ伝送のプリコーディング方法としてＢＤ−ＺＦ法等を用いることができる。マルチユーザMIMOプリコーディングにより、協調エリアＣＬ１〜ＣＬ６の空間を直交化できるので、協調クラスタＣＬ１内で協調送信を行う無線基地局１０間の干渉を回避できる。マルチユーザＭＩＭＯ伝送に代えて、セル間でビームフォーミングを協調するCoordinated Beamformingを用いても良い。   In the cooperative areas CL1 to CL6, the radio base stations 10-1 to 10-7 simultaneously transmit signals to the wireless terminals 50 located in the cooperative areas CL1 to CL6 by multiuser MIMO transmission. The BD-ZF method or the like can be used as a precoding method for this multiuser MIMO transmission. By multi-user MIMO precoding, the space of the cooperative areas CL1 to CL6 can be orthogonalized, so that interference between the radio base stations 10 performing cooperative transmission in the cooperative cluster CL1 can be avoided. Instead of multi-user MIMO transmission, Coordinated Beamforming that coordinates beamforming between cells may be used.

本実施形態に係る無線通信システムでは、複数の指向性パタンの中から各クラスタに要求される干渉回避能力又は干渉重畳能力に対応して指向性パタンが無線基地局１０に割り当てられる。図３は、本実施形態の無線通信システムで用いられる指向性パタンを示す図である。指向性パタン１ａ、１ｂ（図３（１）（４））は、垂直方向を基準にして時計回りに３０度、１５０度、２７０度の方向にピークを持つ３つの指向性ビームから構成される。また、指向性パタン２ａ、２ｂ（図３（２）（３））は、垂直方向を基準にして反時計回りに３０度、１５０度、２７０度の方向にピークを持つ３つの指向性ビームから構成される。   In the radio communication system according to the present embodiment, a directivity pattern is assigned to the radio base station 10 corresponding to the interference avoidance capability or interference superposition capability required for each cluster from among a plurality of directivity patterns. FIG. 3 is a diagram showing a directivity pattern used in the wireless communication system of the present embodiment. The directivity patterns 1a and 1b (FIGS. 3 (1) and 4) are composed of three directional beams having peaks in directions of 30 degrees, 150 degrees, and 270 degrees clockwise with respect to the vertical direction. . The directivity patterns 2a and 2b (FIGS. 3 (2) and (3)) are obtained from three directional beams having peaks in directions of 30 degrees, 150 degrees, and 270 degrees counterclockwise with respect to the vertical direction. Composed.

図４（ａ）はクラスタを構成する各無線基地局１０−１〜１０−７に指向性パタン１ａを割当てた状態を示している。全ての無線基地局１０−１〜１０−７が指向性パタン１ａにしたがって例えば周波数ｆ１の指向性ビームを送信する場合、同一周波数領域（ｆ１）では隣接セル間で指向性ビームが向き合わないことになる。したがって、複数の無線基地局１０から同時送信される指向性ビームがクラスタ内（特にセルエッジ付近）及びクラスタ間で干渉することを回避できる。   FIG. 4A shows a state in which the directivity pattern 1a is assigned to each of the radio base stations 10-1 to 10-7 constituting the cluster. When all the radio base stations 10-1 to 10-7 transmit, for example, a directional beam having the frequency f1 according to the directional pattern 1a, the directional beams do not face each other between adjacent cells in the same frequency region (f1). Become. Therefore, it is possible to avoid interference of directional beams transmitted simultaneously from a plurality of radio base stations 10 within a cluster (particularly near the cell edge) and between clusters.

図４（ｂ）はクラスタを構成する各無線基地局１０−１〜１０−７に指向性パタン２ａを割当てた状態を示している。全ての無線基地局１０−１〜１０−７が指向性パタン２ａにしたがって例えば周波数ｆ２の指向性ビームを送信する場合、同一周波数領域（ｆ２）では隣接セル間で指向性ビームが向き合わないことになる。したがって、複数の無線基地局１０から同時送信される指向性ビームがクラスタ内（特にセルエッジ付近）及びクラスタ間で干渉することを回避できる。   FIG. 4B shows a state in which the directivity pattern 2a is assigned to each of the radio base stations 10-1 to 10-7 constituting the cluster. When all the radio base stations 10-1 to 10-7 transmit, for example, a directional beam having the frequency f2 according to the directional pattern 2a, the directional beams do not face each other between adjacent cells in the same frequency region (f2). Become. Therefore, it is possible to avoid interference of directional beams transmitted simultaneously from a plurality of radio base stations 10 within a cluster (particularly near the cell edge) and between clusters.

上記した通り、指向性パタン１ａ、２ａは、隣接セル間で指向性ビームが向き合わないように構成されており、指向性パタン１ａと指向性パタン２ａとでは異なる周波数領域に対応している。したがって、全ての無線基地局１０−１〜１０−７に指向性パタン１ａと指向性パタン２ａとを同時に割り当て、それぞれ該当周波数領域で指向性パタン１ａ及び指向性パタン２ａにしたがって指向性ビームを同時送信したとしても、高いクラスタ内及びクラスタ間の干渉回避能力を実現できる。図４では１クラスタ内の指向性パタンだけを例示しているが、隣接するクラスタを構成する他の無線基地局１０に対して指向性パタン１ａ及び指向性パタン２ａを割り当てることで、隣接するクラスタ間でも高いクラスタ間干渉回避能力を実現できる。本明細書では、指向性パタン１ａ及び指向性パタン２ａのことを干渉回避型指向性パタンと呼ぶこととする。   As described above, the directional patterns 1a and 2a are configured so that the directional beams do not face each other between adjacent cells, and the directional patterns 1a and the directional patterns 2a correspond to different frequency regions. Therefore, the directivity pattern 1a and the directivity pattern 2a are simultaneously assigned to all the radio base stations 10-1 to 10-7, and the directivity beams are simultaneously transmitted in the corresponding frequency domain according to the directivity pattern 1a and the directivity pattern 2a. Even if it is transmitted, a high interference avoidance capability within and between clusters can be realized. In FIG. 4, only the directivity pattern in one cluster is illustrated, but the adjacent cluster is assigned by assigning the directivity pattern 1a and the directivity pattern 2a to the other radio base stations 10 constituting the adjacent cluster. High inter-cluster interference avoidance capability can be realized even between. In this specification, the directivity pattern 1a and the directivity pattern 2a are referred to as interference avoidance directivity patterns.

本発明は、干渉回避型指向性パタンだけではクラスタ内干渉重畳能力が低下する不具合を補うために、干渉重畳能力が高いクラスタ内干渉重畳型の指向性パタンを部分的（具体的には、協調対象基地局１０−１）に適用する。   In the present invention, in order to compensate for the problem that the intra-cluster interference superimposition ability is reduced only by the interference avoidance directivity pattern, the intra-cluster interference superposition directivity pattern having a high interference superposition ability is partially (specifically, coordinated). Applies to target base station 10-1).

図４（ａ）に示すクラスタ間干渉回避型のセル／セクタ構成において、中央セルＣ−１を形成する協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタンを、指向性パタン１ａから６０度回転させる（フリッピング）。協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタン１ａだけをフリッピングすることにより、図５（ａ）に示すように、協調対象無線基地局１０−１とその周囲の幾つかの無線基地局（具体的には、通常無線基地局１０−３、１０−５、１０−７）との間で同一周波数領域（周波数ｆ１）で指向性ビームが向かい合う。すなわち、協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタンだけをフリッピングすることにより、クラスタ内の一部に干渉重畳効果の高い協調エリア（図２のＣＬ２、ＣＬ４、ＣＬ６）を形成することができる。同様に、図４（ｂ）に示すクラスタ間干渉回避型のセル／セクタ構成において、協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタン２ａだけをフリッピングすることにより、図５（ｂ）に示すように協調対象無線基地局１０−１といくつかの通常無線基地局１０−２、１０−４、１０−６との間で指向性ビーム（周波数ｆ２）が向かい合い、周波数領域ｆ２においてもクラスタ内の一部に干渉重畳効果の高い協調エリア（図２のＣＬ１、ＣＬ３、ＣＬ５）が形成されることになる。このように、周波数領域毎に協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタンだけをフリッピングすることにより、周波数領域毎に干渉重畳効果の高い協調エリアを形成できる。   In the inter-cluster interference avoidance type cell / sector configuration shown in FIG. 4A, the directivity pattern assigned to the cooperation target radio base station 10-1 forming the central cell C-1 is rotated by 60 degrees from the directivity pattern 1a. (Flipping). By flipping only the directivity pattern 1a assigned to the cooperation target wireless base station 10-1, as shown in FIG. 5A, the cooperation target wireless base station 10-1 and several wireless base stations around it ( Specifically, directional beams face each other in the same frequency region (frequency f1) with the normal radio base stations 10-3, 10-5, 10-7). That is, by flipping only the directivity pattern assigned to the cooperation target radio base station 10-1, it is possible to form a cooperation area (CL2, CL4, CL6 in FIG. 2) having a high interference superposition effect in a part of the cluster. it can. Similarly, in the inter-cluster interference avoidance type cell / sector configuration shown in FIG. 4 (b), only the directivity pattern 2a assigned to the cooperation target radio base station 10-1 is flipped, so as shown in FIG. 5 (b). As described above, the directional beams (frequency f2) face each other between the cooperation target radio base station 10-1 and some normal radio base stations 10-2, 10-4, and 10-6, and within the cluster also in the frequency domain f2. A cooperative area (CL1, CL3, CL5 in FIG. 2) having a high interference superimposing effect is formed in a part of. As described above, by flipping only the directivity pattern assigned to the cooperation target radio base station 10-1 for each frequency region, a cooperation area with a high interference superposition effect can be formed for each frequency region.

図４（ａ）に示すクラスタ間干渉回避型のセル／セクタ構成において、協調対象無線基地局１０−１に対して図３に示す指向性パタン２ｂ（指向性パタン１ａと同一周波数領域ｆ１で、かつ指向性ビームの方向が６０度回転）を割り当てることにより、協調対象無線基地局１０−１の指向性パタンだけをフリッピングした指向性パタンと同じパタンになる。同様に、図４（ｂ）に示すクラスタ間干渉回避型のセル／セクタ構成において、協調対象無線基地局１０−１に対して図３に示す指向性パタン１ｂを割り当てることにより、協調対象無線基地局１０−１の指向性パタン２ａだけをフリッピングした指向性パタンと同じになる。本明細書では、指向性パタン１ｂ及び指向性パタン２ｂのことを干渉重畳型指向性パタンと呼ぶこととする。   In the inter-cluster interference avoidance type cell / sector configuration shown in FIG. 4A, the directivity pattern 2b shown in FIG. 3 (with the same frequency region f1 as the directivity pattern 1a) for the cooperation target radio base station 10-1. And the direction of the directional beam is rotated by 60 degrees), the same pattern as the directional pattern obtained by flipping only the directional pattern of the cooperation target radio base station 10-1 is obtained. Similarly, in the inter-cluster interference avoidance type cell / sector configuration shown in FIG. 4B, by assigning the directivity pattern 1b shown in FIG. This is the same as the directivity pattern obtained by flipping only the directivity pattern 2a of the station 10-1. In this specification, the directivity pattern 1b and the directivity pattern 2b are referred to as interference superimposed directivity patterns.

図６に示すように、通常無線基地局１０−２〜１０−７に対して周波数領域毎に干渉回避型指向性パタン１ａ、２ａが割り当てられ、協調対象無線基地局１０−１に対して周波数領域毎に干渉重畳型指向性パタン１ｂ、２ｂが割り当てられる。これにより、クラスタ間では高い干渉回避効果を実現すると共に、協調対象無線基地局１０−１を中心とするクラスタ内では高い干渉重畳能力を実現できる。   As shown in FIG. 6, the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a are assigned to the normal radio base stations 10-2 to 10-7 for each frequency domain, and the frequency is set to the cooperation target radio base station 10-1. Interference superimposed directivity patterns 1b and 2b are assigned to each region. As a result, a high interference avoidance effect can be realized between the clusters, and a high interference superposition capability can be realized in the cluster centered on the cooperation target radio base station 10-1.

次に、協調対象無線基地局１０−１及び通常無線基地局１０−２〜１０−７の指向性パタンと複数の周波数領域とのマッピングについて説明する。   Next, mapping between the directivity patterns of the cooperation target radio base station 10-1 and the normal radio base stations 10-2 to 10-7 and a plurality of frequency regions will be described.

図７は、通常無線基地局１０−２〜１０−７の指向性パタンと周波数ブロックのマッピングの例が示されている。上記した通り、通常無線基地局１０−２〜１０−７に対しては干渉回避型指向性パタンである指向性パタン１ａまたは指向性パタン２ａが割り当てられる。無線通信システムのシステム帯域を複数の周波数ブロックに分割し、奇数周波数ブロック２ｎ＋１（ｎ＝０，１，２，・・・）に対応して指向性パタン１ａが定められ、偶数周波数ブロック２ｎ（ｎ＝１，２，・・・）に対応して指向性パタン２ａが定められている。周波数領域毎には時間軸方向で指向性パタンは固定である。ＯＦＤＭＡ方式では、システム帯域を複数の周波数ブロックに分割して周波数ブロック単位で周波数リソースを扱うことができる。無線通信システムがＯＦＤＭＡ方式を採用している場合は、図７，８に示す周波数ブロックをＯＦＤＭＡ方式の周波数ブロックに対応させても良い。   FIG. 7 shows an example of mapping of directivity patterns and frequency blocks of normal radio base stations 10-2 to 10-7. As described above, the directivity pattern 1a or the directivity pattern 2a which is an interference avoidance directivity pattern is assigned to the normal radio base stations 10-2 to 10-7. The system band of the wireless communication system is divided into a plurality of frequency blocks, and directivity patterns 1a are determined corresponding to odd frequency blocks 2n + 1 (n = 0, 1, 2,...), And even frequency blocks 2n (n = 1, 2, ...), the directivity pattern 2a is determined. The directivity pattern is fixed in the time axis direction for each frequency domain. In the OFDMA scheme, the system band can be divided into a plurality of frequency blocks, and frequency resources can be handled in frequency block units. When the wireless communication system adopts the OFDMA scheme, the frequency blocks shown in FIGS. 7 and 8 may correspond to the frequency blocks of the OFDMA scheme.

図８は協調対象無線基地局１０−１の指向性パタンと周波数ブロックのマッピングの例が示されている。上記した通り、協調対象無線基地局１０−１に対しては干渉重畳型指向性パタンである指向性パタン１ｂ、２ｂが割り当てられる。奇数周波数ブロック２ｎ＋１（ｎ＝０，１，２，・・・）に対応して指向性パタン２ｂが定められ、偶数周波数ブロック２ｎ（ｎ＝１，２，・・・）に対応して指向性パタン１ｂが定められている。協調対象無線基地局１０−１に関して奇数周波数ブロック２ｎ＋１に指向性パタン２ｂが割り当てられているのは、通常無線基地局１０−２〜１０−７に関して奇数周波数ブロック２ｎ＋１に指向性パタン１ａが割り当てられているからである（指向性パタン２ｂは指向性パタン１ａとの関係では干渉重畳能力を発揮できる）。同様に、協調対象無線基地局１０−１に関して偶数周波数ブロック２ｎに指向性パタン１ｂが割り当てられているのは、通常無線基地局１０−２〜１０−７に関して偶数周波数ブロック２ｎに指向性パタン２ａが割り当てられているからである（指向性パタン１ｂは指向性パタン２ａとの関係では干渉重畳能力を発揮できる）。周波数領域毎に時間軸方向で指向性パタンは固定である。   FIG. 8 shows an example of mapping between the directivity pattern and frequency block of the cooperation target radio base station 10-1. As described above, the directivity patterns 1b and 2b, which are interference superimposed directivity patterns, are assigned to the cooperation target radio base station 10-1. Directivity pattern 2b is determined corresponding to odd frequency block 2n + 1 (n = 0, 1, 2,...), And directivity corresponding to even frequency block 2n (n = 1, 2,...). Pattern 1b is defined. The directivity pattern 2b is assigned to the odd frequency block 2n + 1 with respect to the cooperation target radio base station 10-1. The directivity pattern 1a is assigned to the odd frequency block 2n + 1 with respect to the normal radio base stations 10-2 to 10-7. This is because the directivity pattern 2b can exhibit interference superposition ability in relation to the directivity pattern 1a. Similarly, the directivity pattern 1b is assigned to the even frequency block 2n with respect to the cooperation target radio base station 10-1. The directivity pattern 2a is assigned to the even frequency block 2n with respect to the normal radio base stations 10-2 to 10-7. (Directivity pattern 1b can exhibit interference superposition ability in relation to directivity pattern 2a). The directivity pattern is fixed in the time axis direction for each frequency domain.

このように、隣接する周波数ブロック間で干渉回避型指向性パタン１ａと２ａとを交互に切り替えると共に干渉重畳型指向性パタンパタン２ｂと１ｂとを交互に切り替えることにより、図６に示すクラスタ間干渉回避能力とラスタ内干渉重畳能力を同時に実現するクラスタパタンを構成できる。   As described above, the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a are alternately switched between adjacent frequency blocks, and the interference superimposed directivity patterns 2b and 1b are alternately switched, thereby preventing the intercluster interference shown in FIG. A cluster pattern that simultaneously realizes the capability and the intra-raster interference superposition capability can be configured.

＜本実施形態に係る無線通信システムの機能構成＞
次に、本実施形態に係る無線通信システムを構成する集約局３０及び各無線基地局１０の機能構成について説明する。図９Ａ、Ｂは、集約局３０及び各無線基地局１０の機能ブロック図である。本実施形態では、無線基地局１０の数をＭ、各無線基地局１０のアンテナ素子１１の数をＮｔ、無線端末５０の数をＮｕとする。 <Functional Configuration of Radio Communication System According to this Embodiment>
Next, the functional configuration of the aggregation station 30 and each radio base station 10 configuring the radio communication system according to the present embodiment will be described. 9A and 9B are functional block diagrams of the aggregation station 30 and each radio base station 10. In the present embodiment, the number of radio base stations 10 is M, the number of antenna elements 11 of each radio base station 10 is Nt, and the number of radio terminals 50 is Nu.

無線基地局決定部４１は、通信対象となる無線端末５０毎に、当該対象無線端末５０に対して送信データを送信する無線基地局１０を決定する。対象無線端末５０に対して複数の無線基地局１０から同時に協調送信する場合は複数の無線基地局１０が決定される。対象無線端末５０に対して同時送信する複数の無線基地局１０から協調の中心となる協調対象無線基地局１０−１と通常無線基地局１０−２〜１０−７とを決定する。協調対象無線基地局を決定するための方式は本発明では限定されない。システム設計段階または運用段階で定期的に協調対象無線基地局を決定して固定しても良いし、トラヒック量、基地局要求又は端末要求に基づいてダイナミックに決定しても良い。クラスタ中央の無線基地局１０−１を協調対象無線基地局として選択し、協調対象無線基地局１０−１の周囲に配置されて隣接セルを形成する無線基地局１０を通常無線基地局１０−２〜１０−７に選択する。なお、無線基地局決定部４１は、コアネットワーク側に配置しても良いし、集約局３０内に配置しても良い。   The radio base station determination unit 41 determines, for each radio terminal 50 that is a communication target, a radio base station 10 that transmits transmission data to the target radio terminal 50. When cooperative transmission is simultaneously performed from a plurality of radio base stations 10 to the target radio terminal 50, a plurality of radio base stations 10 are determined. The cooperation target radio base station 10-1 and the normal radio base stations 10-2 to 10-7 that are the center of the cooperation are determined from the plurality of radio base stations 10 that transmit simultaneously to the target radio terminal 50. A method for determining a cooperation target radio base station is not limited in the present invention. The cooperation target radio base station may be determined and fixed periodically at the system design stage or the operation stage, or may be determined dynamically based on the traffic volume, the base station request, or the terminal request. The radio base station 10-1 at the center of the cluster is selected as the cooperation target radio base station, and the radio base station 10 that is arranged around the cooperation target radio base station 10-1 and forms an adjacent cell is designated as the normal radio base station 10-2. Select from 10 to 7-7. The radio base station determination unit 41 may be arranged on the core network side or in the aggregation station 30.

集約局３０は、無線基地局決定部４１が決定した協調対象無線基地局１０−１に対して図８に示す干渉重畳型の指向性パタンを割り当て、通常無線基地局１０−２〜１０−７に対して図７に示す干渉回避型の指向性パタンを割り当てる。集約局３０は、指向性パタン選択部３１と、信号分配部３２と、同一送信タイミングで送信する無線端末数Ｎｕ個の変調部３３と、プリコーディング部３４と、無線基地局数Ｍ個の送信部３５とを具備する。   The aggregation station 30 assigns the interference superimposition type directivity pattern shown in FIG. 8 to the cooperation target radio base station 10-1 determined by the radio base station determination unit 41, and normal radio base stations 10-2 to 10-7. The interference avoidance type directivity pattern shown in FIG. The aggregation station 30 includes a directivity pattern selection unit 31, a signal distribution unit 32, a modulation unit 33 with Nu radio terminals that transmit at the same transmission timing, a precoding unit 34, and a transmission with M radio base stations. Part 35.

指向性パタン選択部３１は、通常無線基地局１０−２〜１０−７に対して周波数領域毎に干渉回避型指向性パタン１ａ又は２ａを選択して割り当て、協調対象無線基地局１０−１に対して周波数領域毎に干渉回避型指向性パタン１ａ又は２ａとの関係では干渉重畳能力を発揮する干渉重畳型指向性パタン２ｂ又は１ｂを選択して割り当てる。指向性パタン選択部３１は、このような通常無線基地局及び協調対象無線基地局に対応した指向性パタン割当てを実現するため、図７に示すように周波数領域毎に対応した干渉回避型指向性パタン１ａ、２ａと、図８に示すように周波数領域毎に対応した干渉重畳型指向性パタン２ｂ、１ｂを指向性パタン選択情報として不図示のメモリに予め保持している。通常無線基地局１０−２〜１０−７に対して周波数領域毎に割当てた干渉回避型指向性パタン１ａ、２ａからなる指向性パタン選択情報、並びに協調対象無線基地局１０−１に対して周波数領域毎に割当てた干渉重畳型指向性パタン２ｂ、１ｂからなる指向性パタン選択情報を、プリコーディング部３４へ入力する。   The directivity pattern selection unit 31 selects and assigns the interference avoidance directivity pattern 1a or 2a for each frequency domain to the normal radio base stations 10-2 to 10-7, and assigns them to the cooperation target radio base station 10-1. On the other hand, in the relationship with the interference avoidance directivity pattern 1a or 2a for each frequency region, the interference superimposition directivity pattern 2b or 1b that exhibits the interference superposition capability is selected and assigned. The directivity pattern selector 31 implements interference avoidance directivity corresponding to each frequency region as shown in FIG. 7 in order to realize directivity pattern allocation corresponding to the normal radio base station and the cooperation target radio base station. Patterns 1a and 2a and interference superimposed directivity patterns 2b and 1b corresponding to each frequency region as shown in FIG. 8 are held in advance in a memory (not shown) as directivity pattern selection information. Directivity pattern selection information composed of interference avoidance directivity patterns 1a and 2a assigned to the normal radio base stations 10-2 to 10-7 for each frequency domain, and a frequency for the cooperation target radio base station 10-1. Directivity pattern selection information including the interference superimposition directivity patterns 2b and 1b assigned to each region is input to the precoding unit.

信号分配部３２は、集約局３０配下の全無線基地局１０に接続される全無線端末５０−１乃至５０−Ｎｕに対するデータ信号を、ネットワーク網４０から受信し、ネットワーク網４０から受信したデータ信号を無線端末５０−１乃至５０−Ｎｕに分配する。信号分配部３２は、Ｎｕ個の無線端末毎に分配されたデータ信号を、第１変調部３３乃至第Ｎｕ変調部３３にそれぞれ入力する。   The signal distribution unit 32 receives data signals for all the radio terminals 50-1 to 50 -Nu connected to all the radio base stations 10 under the aggregation station 30 from the network network 40, and the data signals received from the network network 40. Are distributed to the wireless terminals 50-1 to 50-Nu. The signal distribution unit 32 inputs the data signal distributed for each of Nu wireless terminals to the first modulation unit 33 to the Nu modulation unit 33, respectively.

変調部３３は、符号化部３３１と、インタリーブ部３３２と、直並列変換部３３３と、サブキャリア数Ｌ及び送信ストリーム数Ｎｒ毎の信号変調部３３４（すなわち、サブキャリア数Ｌ×送信ストリーム数Ｎｒ個の信号変調部３３４）とを具備する。   The modulation unit 33 includes an encoding unit 331, an interleaving unit 332, a serial-parallel conversion unit 333, and a signal modulation unit 334 for each subcarrier number L and transmission stream number Nr (ie, subcarrier number L × transmission stream number Nr). Signal modulators 334).

符号化部３３１は、所定の符号化方法を用いて、信号分配部３２から入力されたデータ信号に対する符号化を行う。ここで、符号化方法としては、ターボ符号を用いても良いし、畳み込み符号を用いても良いし、ＬＤＰＣ符号を用いても良く、本発明は符号化方法に係わりなく実施可能である。符号化部３３１は、符号化が行われたデータ信号をインタリーブ部３３２に入力する。   The encoding unit 331 performs encoding on the data signal input from the signal distribution unit 32 using a predetermined encoding method. Here, as an encoding method, a turbo code may be used, a convolutional code may be used, or an LDPC code may be used, and the present invention can be implemented regardless of the encoding method. The encoding unit 331 inputs the encoded data signal to the interleaving unit 332.

インタリーブ部３３２は、符号化部３３１から入力されたデータ信号に対するインタリーブを行う。ここで、インタリーブ方法としては、いずれの方法を用いて良く、本発明はインタリーブ方法に係りなく実施可能である。インタリーブ部３３２は、インタリーブが行われたデータ信号を直並列変換部３３３に入力する。   The interleaving unit 332 performs interleaving on the data signal input from the encoding unit 331. Here, any method may be used as the interleaving method, and the present invention can be implemented regardless of the interleaving method. The interleaving unit 332 inputs the interleaved data signal to the serial / parallel conversion unit 333.

直並列変換部３３３は、インタリーブ部３３２から入力されたデータ信号系列を、サブキャリア数Ｌ及び送信ストリーム数Ｎｒ分のデータ信号に並列変換する。直並列変換部３３３は、サブキャリア数Ｌ毎及び送信ストリーム数Ｎｒ毎のデータ信号を、サブキャリア数Ｌ毎及び送信ストリーム数Ｎｒ毎に設けられた信号変調部３３４に入力する。   The serial / parallel conversion unit 333 converts the data signal sequence input from the interleaving unit 332 into data signals for the number of subcarriers L and the number of transmission streams Nr in parallel. The serial / parallel converter 333 inputs the data signal for each subcarrier number L and each transmission stream number Nr to the signal modulation unit 334 provided for each subcarrier number L and each transmission stream number Nr.

各信号変調部３３４は、直並列変換部３３３から入力されたデータ信号に対して多値変調を行う。ここで、変調多値数は、固定的であってもよいし、チャネルの状況に応じて適応的に変更されてもよい。各信号変調部３３４は、多値変調が行われたデータ信号をプリコーディング部３４に入力する。   Each signal modulation unit 334 performs multi-level modulation on the data signal input from the serial / parallel conversion unit 333. Here, the modulation multi-level number may be fixed or may be adaptively changed according to the channel condition. Each signal modulation unit 334 inputs a data signal subjected to multilevel modulation to the precoding unit 34.

プリコーディング部３４は、無線端末数Ｎｕ個の変調部３３の各信号変調部３３４から入力されたデータ信号に対して、プリコーディングを行う。プリコーディング部３４は、入力された指向性パタン選択情報に応じて協調可能なクラスタで（同一周波数で隣接セルのセクタとビームが向き合うセクタ）マルチユーザMIMO(BD-ZF, ZF等)・Coordinated Beamforming(CB)等による複数セル同時プリコーディグを選択し，そして指向性パタン選択情報に応じて干渉回避可能なセクタでは（同一周波数で隣接セルのセクタとビームが向き合わないセクタ）シングルセルMIMO・Beamforming等によるシングルセルプリコーディングを選択する。プリコーディング部３４は、入力されたデータ信号に対して、選択されたプリコーディング用の送信ウェイトを乗算し、集約局３０配下のＭ個の無線基地局１０の総アンテナ素子数Ｎｔ分のデータ信号（すなわち、無線基地局数Ｍ×各無線基地局１０のアンテナ素子数Ｎｔ分のデータ信号）を生成する。プリコーディング部３４で生成されたＭ×Ｎｔ個のデータ信号は、Ｍ個の無線基地局１０毎に設けられた第１送信部３５乃至第Ｍ送信部３５にそれぞれ入力する。   The precoding unit 34 performs precoding on the data signals input from the signal modulation units 334 of the modulation units 33 having the number of wireless terminals Nu. The precoding unit 34 is a cluster that can be coordinated according to the input directivity pattern selection information (sectors in which the beam of an adjacent cell and the beam face each other at the same frequency) multi-user MIMO (BD-ZF, ZF, etc.) In the sector where multiple cell simultaneous precoding by (CB) etc. is selected and interference can be avoided according to the directivity pattern selection information (sector where the beam of the adjacent cell sector does not face the same frequency) by single cell MIMO / Beamforming etc. Select single cell precoding. The precoding unit 34 multiplies the input data signal by the selected transmission weight for precoding, and the data signal for the total number of antenna elements Nt of the M radio base stations 10 under the aggregation station 30. (That is, the number of radio base stations M × data signals corresponding to the number of antenna elements Nt of each radio base station 10). The M × Nt data signals generated by the precoding unit 34 are respectively input to the first transmission unit 35 to the Mth transmission unit 35 provided for each of the M radio base stations 10.

送信部３５は、各無線基地局１０のアンテナ素子数Ｎｔ毎に、逆フーリエ変換部３５１と、並直列変換部３５２と、ガードインターバル挿入部３５３と、搬送波周波数変調部３５４と、電気−光変換部３５５とを具備する。   The transmission unit 35 includes an inverse Fourier transform unit 351, a parallel / serial conversion unit 352, a guard interval insertion unit 353, a carrier frequency modulation unit 354, and an electro-optical conversion for each antenna element number Nt of each radio base station 10. Part 355.

逆フーリエ変換部３５１は、プリコーディング部３４から入力されたデータ信号を周波数領域から時間領域に変換する。逆フーリエ変換部３５１は、時間領域に変換されたデータ信号を並直列変換部３５２に変換する。   The inverse Fourier transform unit 351 transforms the data signal input from the precoding unit 34 from the frequency domain to the time domain. The inverse Fourier transform unit 351 converts the data signal converted into the time domain into a parallel / serial conversion unit 352.

並直列変換部３５２は、逆フーリエ変換部３５１から入力された、サブキャリア数Ｌ及びアンテナ素子分のデータ信号系列をアンテナ素子数Ｎｔ分のデータ信号系列に直列変換する。並直列変換部３５２は、アンテナ素子数Ｎｔ毎のデータ信号系列を、アンテナ素子数Ｎｔ毎に設けられたガードインターバル挿入部３５３に入力する。   The parallel-serial conversion unit 352 serially converts the data signal sequence for the subcarrier number L and the antenna elements input from the inverse Fourier transform unit 351 into a data signal sequence for the antenna element number Nt. The parallel-serial converter 352 inputs a data signal sequence for each antenna element number Nt to a guard interval insertion unit 353 provided for each antenna element number Nt.

ガードインターバル挿入部３５３は、並直列変換部３５２から入力されたデータ信号系列に対してガードインターバルを挿入し、ガードインターバルが挿入されたデータ信号系列を搬送波周波数変調部３５４に入力する。   The guard interval insertion unit 353 inserts a guard interval into the data signal sequence input from the parallel / serial conversion unit 352, and inputs the data signal sequence into which the guard interval is inserted to the carrier frequency modulation unit 354.

搬送波周波数変調部３５４は、ガードインターバル挿入部３５３から入力されたデータ信号系列を搬送波周波数に変調し、変調されたデータ信号を電気−光変換部３５５に入力する。   The carrier frequency modulation unit 354 modulates the data signal sequence input from the guard interval insertion unit 353 to the carrier frequency, and inputs the modulated data signal to the electro-optical conversion unit 355.

電気−光変換部３５５は、搬送波周波数変調部３５４から入力されたデータ信号を電気信号から光信号に変調し、変調されたデータ信号を、光ファイバ２０を介して無線基地局１０に入力する。   The electro-optical conversion unit 355 modulates the data signal input from the carrier frequency modulation unit 354 from an electric signal to an optical signal, and inputs the modulated data signal to the radio base station 10 via the optical fiber 20.

≪本実施形態に係る無線基地局１０の機能構成≫
各無線基地局１０は、集約局３０に光ファイバ２０を介して接続されている。無線基地局１０は、Ｎｔ個のアンテナ素子１１と、Ｎｔ個のアンテナ素子１１にそれぞれ接続されるＮｔ個の光−電気変換部１２と、を具備する。 << Functional Configuration of Radio Base Station 10 According to the Present Embodiment >>
Each radio base station 10 is connected to the aggregation station 30 via the optical fiber 20. The radio base station 10 includes Nt antenna elements 11 and Nt optical-electrical converters 12 connected to the Nt antenna elements 11, respectively.

光−電気変換部１２は、集約局３０から光ファイバ２０を介して入力されたデータ信号を光信号から電気信号に復調し、復調されたデータ信号をアンテナ素子１１に入力する。アンテナ素子１１に入力されたデータ信号は、空間に放射される。   The optical-electrical converter 12 demodulates the data signal input from the aggregation station 30 via the optical fiber 20 from an optical signal to an electrical signal, and inputs the demodulated data signal to the antenna element 11. The data signal input to the antenna element 11 is radiated into space.

以上のように、集約局３０において各無線基地局１０の個々のアンテナ素子１１へ入力されるデータ信号を生成しており、プリコーディング部３４におけるプリコーディングによって各無線基地局１０から送信される指向性ビームの方向が制御される。たとえば、第１無線基地局が協調対象無線基地局である場合は、第１無線基地局の各アンテナ素子へ供給される送信データをプリコーディングして第１無線基地局から放射される指向性ビームが、干渉重畳型指向性パタン２ｂ、１ｂとなるように制御する。また第２無線基地局が通常無線基地局である場合は、第２無線基地局の各アンテナ素子へ供給される送信データをプリコーディングして第２無線基地局から放射される指向性ビームが、干渉回避型指向性パタン１ａ、２ａとなるように制御する。   As described above, the aggregation station 30 generates data signals to be input to the individual antenna elements 11 of each radio base station 10, and the directivity transmitted from each radio base station 10 by precoding in the precoding unit 34. The direction of the sex beam is controlled. For example, when the first radio base station is a cooperation target radio base station, a directional beam emitted from the first radio base station by precoding transmission data supplied to each antenna element of the first radio base station. Are controlled so as to be interference superimposed directivity patterns 2b and 1b. When the second radio base station is a normal radio base station, the directional beam emitted from the second radio base station by precoding the transmission data supplied to each antenna element of the second radio base station, The interference avoidance directivity patterns 1a and 2a are controlled.

＜本実施形態に係る無線通信システムの動作＞
次に、以上のように構成された無線通信システムにおける送信方法について説明する。図１０は、本実施形態に係る無線通信システムにおけるシーケンス図である。ここで、本シーケンス図では、無線基地局１０−１及び１０−２がクラスタ内に在圏する無線端末５０−１及び５０−２に対して信号を送信するものとする。 <Operation of Radio Communication System According to this Embodiment>
Next, a transmission method in the wireless communication system configured as described above will be described. FIG. 10 is a sequence diagram in the wireless communication system according to the present embodiment. Here, in this sequence diagram, it is assumed that the radio base stations 10-1 and 10-2 transmit signals to the radio terminals 50-1 and 50-2 located in the cluster.

集約局３０は、無線基地局１０−１及び１０−２に対してチャネル推定用の参照信号を送信する（ステップＳ１０１）。無線基地局１０−１は、自局に接続する無線端末５０−１及び５０−２（すなわち、協調エリアＣＬ１〜ＣＬ６に在圏する無線端末５０）に対して、集約局３０からの参照信号を送信する（ステップＳ１０２）。同様に、無線基地局１０−２は、自局に接続する無線端末５０−１及び５０−２に対して、集約局３０からの参照信号を送信する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。   The aggregation station 30 transmits a reference signal for channel estimation to the radio base stations 10-1 and 10-2 (step S101). The radio base station 10-1 transmits a reference signal from the aggregation station 30 to the radio terminals 50-1 and 50-2 (that is, the radio terminals 50 located in the cooperation areas CL1 to CL6) connected to the radio base station 10-1. Transmit (step S102). Similarly, the radio base station 10-2 transmits a reference signal from the aggregation station 30 to the radio terminals 50-1 and 50-2 connected to the radio station 10-2 (steps S103 and S104).

無線端末５０−１及び５０−２は、各無線基地局１０−１及び１０−２から受信した参照信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果であるチャネル情報を各無線基地局１０−１及び１０−２に送信する（ステップＳ１０５）。ここで、無線端末５０−１及び５０−２は、チャネル情報として、全周波数領域のチャネル推定結果を送信してもよいし、上り回線の逼迫を防ぐために、一部の周波数領域のチャネル推定結果を送信してもよい。   The radio terminals 50-1 and 50-2 perform channel estimation using the reference signals received from the radio base stations 10-1 and 10-2, and channel information that is a channel estimation result is transmitted to each radio base station 10-1. And 10-2 (step S105). Here, the radio terminals 50-1 and 50-2 may transmit the channel estimation result of the entire frequency domain as channel information, or the channel estimation result of a part of the frequency domain in order to prevent uplink congestion. May be sent.

各無線基地局１０−１及び１０−２は、無線端末５０−１及び５０−２から受信したチャネル情報をそれぞれ集約局３０に送信する（ステップＳ１０６）。集約局３０は、各無線基地局１０−１及び１０−２から受信したチャネル情報に基づいて、ＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディングを行い、プリコーディングが行われた無線端末５０−１及び５０−２宛てのデータ信号を無線基地局１０−１及び１０−２に送信する（ステップＳ１０７）。   Each of the radio base stations 10-1 and 10-2 transmits the channel information received from the radio terminals 50-1 and 50-2 to the aggregation station 30 (step S106). The aggregation station 30 performs precoding for MIMO transmission processing based on the channel information received from each of the radio base stations 10-1 and 10-2, and the radio terminals 50-1 and 50-2 on which precoding has been performed. The addressed data signal is transmitted to the radio base stations 10-1 and 10-2 (step S107).

ここで、図１に示すクラスタ内に無線端末５０−１及び５０−２が在圏していて、無線端末５０−１及び５０−２に対して複数の無線基地局１０−１及び１０−２が協調送信する場合の動作について説明する。無線基地局決定部４１又は上位システムがクラスタ内に在圏している無線端末５０−１及び５０−２に対して複数の無線基地局１０−１乃至１０−２から送信データを協調送信することを選択したものとしている。無線基地局決定部４１は、図１に示すクラスタで協調の中心となる協調対象無線基地局としてセル中央の無線基地局１０−１を選択し、通常無線基地局として周囲に配置された無線基地局１０−２を選択する。   Here, wireless terminals 50-1 and 50-2 are located in the cluster shown in FIG. 1, and a plurality of wireless base stations 10-1 and 10-2 are connected to the wireless terminals 50-1 and 50-2. The operation in the case of cooperative transmission is described. Coordinate transmission of transmission data from the plurality of radio base stations 10-1 to 10-2 to the radio terminals 50-1 and 50-2 in which the radio base station determination unit 41 or the host system is located in the cluster Is selected. The radio base station determination unit 41 selects the radio base station 10-1 at the center of the cell as the cooperation target radio base station that is the center of the cooperation in the cluster shown in FIG. Select station 10-2.

指向性パタン決定部３１は、通常無線基地局１０−２に対して干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａを割り当てる。奇数周波数ブロックに対して干渉回避型指向性パタン１ａを割り当て、偶数周波数ブロックに対して干渉回避型指向性パタン２ａを割り当てる。また、協調対象無線基地局１０−１に対して干渉重畳型指向性パタン１ｂ，２ｂを割り当てる（図７）。奇数周波数ブロックに対して干渉重畳型指向性パタン２ｂを割り当て、偶数周波数ブロックに対して干渉重畳型指向性パタン１ｂを割り当てる（図８）。   The directivity pattern determination unit 31 assigns the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a to the normal radio base station 10-2. The interference avoidance directivity pattern 1a is assigned to the odd frequency block, and the interference avoidance directivity pattern 2a is assigned to the even frequency block. Moreover, the interference superimposition type directivity patterns 1b and 2b are assigned to the cooperation target radio base station 10-1 (FIG. 7). The interference superimposed directivity pattern 2b is assigned to the odd frequency block, and the interference superimposed directivity pattern 1b is assigned to the even frequency block (FIG. 8).

クラスタ内に在圏している無線端末５０−１が協調対象無線基地局１０−１と通常無線基地局１０−２のセルエッジにいる場合、例えば集約局３０における第１送信部３５１が協調対象無線基地局１０−１の各アンテナ素子に対する信号を送信処理し、第２送信部３５２が通常無線基地局１０−２の各アンテナ素子に対する信号を送信処理する。 If the wireless terminal 50-1 that exists in the cluster is in a cell edge cooperative target radio base station 10-1 and a normal radio base station 10-2, for example, the first transmission unit 35 1 in the central station 30 is coordinated target and transmitting process signals to each antenna element of the radio base station 10-1, the second transmission unit 35 2 transmits processed signals for each antenna element of the ordinary radio base station 10-2.

プリコーディング部３４は、無線端末５０−１へ送信する送信データのうち協調対象無線基地局１０−１の送信データに対して周波数ブロック毎に干渉重畳型指向性パタン１ｂ，２ｂを適用してプリコーディングする。これにより、協調対象無線基地局１０−１の各アンテナ素子に対応した第１送信部３５１へ入力される各送信データは、図５（ａ）（ｂ）に示す指向性パタンとなるようにプリコーディングされた信号となる。また、プリコーディング部３４は、無線端末５０−１へ送信する送信データのうち通常無線基地局１０−２の送信データに対して周波数ブロック毎に干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａを適用してプリコーディングする。これにより、通常無線基地局１０−２の各アンテナ素子に対応した第２送信部３５２へ入力される各送信データは、図５（ａ）（ｂ）に示す指向性パタンとなるようにプリコーディングされた信号となる。 The precoding unit 34 applies the interference superimposed directivity patterns 1b and 2b for each frequency block to transmission data of the cooperation target radio base station 10-1 among transmission data to be transmitted to the radio terminal 50-1. Coding. Thus, the transmission data entered first to the transmission unit 35 1 corresponding to the respective antenna elements of the cooperative target radio base station 10-1, so that the directivity pattern shown in FIG. 5 (a) (b) This is a precoded signal. Further, the precoding unit 34 applies the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a for each frequency block to the transmission data of the normal radio base station 10-2 among the transmission data to be transmitted to the radio terminal 50-1. Precode. Thus, typically the transmission data entered second to the transmission unit 35 2 corresponding to the respective antenna elements of the radio base station 10-2, the pre so that directivity pattern shown in FIG. 5 (a) (b) This is a coded signal.

集約局３０の第１送信部３５１から協調対象無線基地局１０−１の各アンテナ素子に干渉重畳型指向性パタン１ｂ，２ｂとなるようにプリコーディングされた送信データが与えられ、協調対象無線基地局１０−１から干渉重畳型指向性パタン１ｂ，２ｂの指向性ビームが送信される。これと同時に、集約局３０の第２送信部３５２から通常無線基地局１０−２の各アンテナ素子に干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａとなるようにプリコーディングされた送信データが与えられ、通常無線基地局１０−２から干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａの指向性ビームが送信される。その結果、無線端末５０−１が存在する協調対象無線基地局１０−１と通常無線基地局１０−２のセルエッジ付近は、図２及び図６に示すように、同一周波数領域で指向性ビームが向かい合こととなり、高い干渉重畳効果を奏する。一方、通常無線基地局１０−２から隣接クラスタ方向に向けられる指向性ビームは干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａである。隣接クラスタにおいても無線基地局に対して干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａを適用していれば、高いクラスタ間干渉回避効果を期待できる。 First interference superposition type directional pattern 1b to each antenna element from the transmitting unit 35 1 cooperative target radio base station 10-1 of the central station 30, the pre-coded transmission data is given as a 2b, cooperative target radio The base station 10-1 transmits directional beams having interference directivity patterns 1b and 2b. At the same time, each antenna element to the interference avoidance type antenna pattern 1a ordinary radio base station 10-2 from the second transmitting portion 35 2 of the central station 30, the pre-coded transmission data is given such that 2a, Ordinary radio base station 10-2 transmits directional beams of interference avoidance directional patterns 1a and 2a. As a result, in the vicinity of the cell edge of the cooperation target radio base station 10-1 where the radio terminal 50-1 exists and the normal radio base station 10-2, as shown in FIGS. Facing each other, there is a high interference superposition effect. On the other hand, the directional beams directed from the normal radio base station 10-2 toward the adjacent cluster are the interference avoidance directional patterns 1a and 2a. If the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a are applied to the radio base station in the adjacent cluster, a high intercluster interference avoidance effect can be expected.

以上の無線通信システムにおいて、干渉重畳型の効果（ゲイン）が必要となるクラスタのみにおいて中央セルの協調対象無線基地局１０−１に割り当てる指向性パタンを干渉重畳型指向性パタン１ｂ，２ｂにスイッチする（以下、ダイナミックスイッチという）。干渉重畳型の効果（ゲイン）が必要ないと判断されるクラスタではクラスタ内の全ての無線基地局１０−１乃至１０−７に割り当てる指向性パタンを干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａにする。中央セルの指向性パタンを干渉重畳型にスイッチする前は、全てのセルにおいて図４（ａ）（ｂ）に示す干渉回避型指向性パタン１ａ，２ａが適用される。そして、干渉重畳型の効果（ゲイン）が必要となるクラスタが発生した時点で、当該クラスタの中央セルの指向性パタンを干渉重畳型にスイッチする。スイッチのオン／オフは無線基地局決定部４１が無線基地局１０からの要求を受けて判断する。たとえば、無線基地局１０からスループットの増大要求を受けたら、当該要求もとの無線基地局１０が属するクラスタの中央セルの指向性パタンを干渉重畳型にスイッチする。   In the above radio communication system, the directivity pattern assigned to the cooperation target radio base station 10-1 of the central cell is switched to the interference superposition type directivity patterns 1b and 2b only in the cluster that requires the interference superimposition type effect (gain). (Hereinafter referred to as dynamic switch). In a cluster in which it is determined that the interference superimposing effect (gain) is not necessary, the directivity patterns assigned to all the radio base stations 10-1 to 10-7 in the cluster are the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a. Before switching the directivity pattern of the central cell to the interference superposition type, the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a shown in FIGS. 4A and 4B are applied to all the cells. Then, when a cluster requiring an interference superimposing effect (gain) is generated, the directivity pattern of the central cell of the cluster is switched to the interference superimposing type. Whether the switch is on or off is determined by the radio base station determination unit 41 upon receiving a request from the radio base station 10. For example, when a request to increase the throughput is received from the radio base station 10, the directivity pattern of the central cell of the cluster to which the request radio base station 10 belongs is switched to the interference superposition type.

ダイナミックスイッチのためのスイッチトリガ基準は、スループットの増大要求以外であっても良い。たとえば、セルエッジユーザからのスループット改善であっても良いし、トラヒック量の増大による平均スループット増大の要求であっても良い。また、協調送信の効果を発揮するために必要なチャネルに関するフィードバック情報を増大してよいセルユーザの発生をトリガとしても良い。   The switch trigger criteria for the dynamic switch may be other than a request for increasing throughput. For example, it may be a throughput improvement from a cell edge user or a request for an increase in average throughput due to an increase in traffic volume. Moreover, it is good also considering the generation | occurrence | production of the cell user who may increase the feedback information regarding the channel required in order to exhibit the effect of cooperative transmission as a trigger.

図１１は、干渉回避型のセル／セクタ構成によるセル展開をベースラインにして、スループット向上が必要なセルのみ指向性パタンをスイッチしたセル構成の一例を示している（ダイナミックスイッチ）。スループット向上が必要なセルとその周辺セルとでクラスタを構成している。クラスタ間では必ず周波数領域毎に指向性ビームが向かい合わないように調整されている。クラスタ内では協調エリアが形成されるのでスループット向上が図られる。   FIG. 11 shows an example of a cell configuration in which the directivity pattern is switched only for the cells that need to improve the throughput based on the cell deployment by the interference avoidance type cell / sector configuration as a baseline (dynamic switch). A cluster is made up of cells that need to improve throughput and their surrounding cells. The directional beams are always adjusted between the clusters so as not to face each other in the frequency domain. Since a cooperative area is formed in the cluster, throughput can be improved.

図１２は通常無線基地局と協調対象無線基地局が固定されたセル構成の一例を示している。クラスタ毎に中央の無線基地局を固定的に協調対象無線基地局とし、そのクラスタ内の周辺基地局を固定的に通常無線基地局としている（スタティックスイッチ）。このように、クラスタ毎に中央の協調対象無線基地局と通常無線基地局とに対して指向性パタンの割当てを固定的にしても良い。   FIG. 12 shows an example of a cell configuration in which the normal radio base station and the cooperation target radio base station are fixed. For each cluster, a central radio base station is fixedly set as a cooperation target radio base station, and peripheral base stations in the cluster are fixedly set as normal radio base stations (static switch). In this manner, the allocation of directivity patterns may be fixed to the central cooperation target radio base station and the normal radio base station for each cluster.

周波数ブロック毎にダイナミックスイッチ及びスタティックスイッチのスイッチングが可能であるが、以上の説明では周波数のスイッチ単位（粒度）が周波数ブロックである。周波数毎のスイッチングの単位を任意のサイズにすることができる。たとえば、ＬＴＥでは、複数のコンポーネントキャリア（最大２０ＭHz)を組み合わせてシステム帯域を拡大する。図１３（ａ）に示すように、周波数のスイッチングの単位をコンポーネントキャリア単位としても良い。また、図１３（ｂ）に示すように、コンポーネントキャリアを複数の（例えば２つ）のサブバンドに分割して使用するが、周波数のスイッチングの単位をサブバンド単位としても良い。また、ＬＴＥでは周波数リソースをリソースブロックの単位でリソース割り当てするが、図１３（ｃ）（ｄ）に示すように周波数のスイッチングの単位をリソースブロック単位としても良い。なお、図１３（ｃ）に示すように２つのパタンを連続するリソースブロックに交互に割当てても良く、図１３（ｄ）に示すように同一のパタンを連続するリソースブロックに連続して割当てても良い。   Although switching of a dynamic switch and a static switch is possible for each frequency block, in the above description, a frequency switch unit (granularity) is a frequency block. The unit of switching for each frequency can be set to an arbitrary size. For example, in LTE, a system band is expanded by combining a plurality of component carriers (maximum 20 MHz). As shown in FIG. 13A, the frequency switching unit may be a component carrier unit. Further, as shown in FIG. 13B, the component carrier is divided into a plurality of (for example, two) subbands to be used, but the unit of frequency switching may be a subband unit. In LTE, frequency resources are allocated in units of resource blocks. However, as shown in FIGS. 13C and 13D, frequency switching units may be set as resource block units. Note that two patterns may be alternately assigned to consecutive resource blocks as shown in FIG. 13 (c), and the same pattern may be assigned continuously to consecutive resource blocks as shown in FIG. 13 (d). Also good.

また、指向性パタンを、周波数ブロック（周波数領域）毎及び時間スロット（時間領域）毎に定めることもできる。図１４には通常無線基地局の指向性パタンと周波数ブロックのマッピング例が示されており、図１５には協調対象基地局の指向性パタンと周波数ブロックのマッピング例が示されている。たとえば、クラスタにおけるトラヒック量に基づいて、周波数領域毎及び時間領域に異なる指向性パタンを定めることにより、無線通信システムにおけるスループットを向上させることが可能となる。   The directivity pattern can also be determined for each frequency block (frequency domain) and for each time slot (time domain). FIG. 14 shows an example of mapping between directivity patterns and frequency blocks of a normal radio base station, and FIG. 15 shows an example of mapping between directivity patterns and frequency blocks of a cooperation target base station. For example, it is possible to improve the throughput in the radio communication system by defining different directivity patterns for each frequency domain and time domain based on the traffic volume in the cluster.

上述の実施形態の無線通信システムでは、通信方式としてＯＦＤＭＡ方式を用いたが、通信方式として通信方式としてシングルキャリアＦＤＭＡ方式やＣＤＭＡ方式を用いてもよい。通信方式としてシングルキャリアＦＤＭＡ方式やＣＤＭＡ方式を用いる場合、指向性パタンを周波数ブロック毎に選択する代わりに、搬送波周波数毎に選択することによって、本発明を適用することが可能である。   In the wireless communication system of the above-described embodiment, the OFDMA method is used as the communication method, but a single carrier FDMA method or a CDMA method may be used as the communication method. When the single carrier FDMA method or the CDMA method is used as the communication method, the present invention can be applied by selecting the directivity pattern for each carrier frequency instead of selecting the directivity pattern for each frequency block.

また、上述の実施形態の協調送信方法においては、ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングを行うには、ＢＤ−ＺＦ法やＺｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ法や非線形プリコーディング、最小２乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などその他の方法を用いてプリコーディングを行ってもよい。   Further, in the coordinated transmission method of the above-described embodiment, in order to perform MU-MIMO precoding, BD-ZF method, Zero-Forcing method, non-linear precoding, minimum square error (MMSE), etc. Precoding may be performed using other methods.

以上の説明では、集約局におけるプリコーディング部でＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディングして無線基地局毎に指向性パタンの送信データを生成しているが、上記実施の形態１で説明した集約局の機能を無線基地局に搭載しても良い。   In the above description, the precoding unit in the aggregation station precodes for MIMO transmission processing and generates transmission data of the directivity pattern for each radio base station, but the aggregation station described in Embodiment 1 above The function may be installed in the radio base station.

図１６及び図１７は実施の形態２に係る無線通信システムを示す図であり、図１６は無線通信システムの概略構成図、図１７は各無線基地局の機能ブロックを示している。   16 and 17 are diagrams showing a radio communication system according to Embodiment 2, FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the radio communication system, and FIG. 17 shows functional blocks of each radio base station.

本実施形態２の無線通信システムは、各無線基地局が集約局からＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディングされた送信データを受け取るのではなく、各無線基地局がＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディング機能を備える。無線通信システムは、同一構成を有する複数の無線基地局１０（第１無線基地局から第Ｍ無線基地局）で構成されている。   In the radio communication system according to the second embodiment, each radio base station has a precoding function for MIMO transmission processing, instead of each radio base station receiving transmission data precoded for MIMO transmission processing from the aggregation station. . The radio communication system includes a plurality of radio base stations 10 (from the first radio base station to the Mth radio base station) having the same configuration.

無線基地局１０は、変調部３３、プリコーディング部３４、送信部３５を備えている。これら各構成要素は前述した集約局３０における対応する各機能要素と同一機能を有する。無線基地局１０は、通常は指向性パタンとして干渉回避型の指向性パタン１ａ，２ａが用いられ、協調の中心となる協調対象無線基地局となった場合に干渉回避型の指向性パタン１ａ，２ａから干渉重畳型の指向性パタン１ｂ，２ｂにスイッチする。指向性パタンスイッチ部３６は協調が必要であると判断された場合に指向性パタンを通常の指向性パタンである干渉回避型の指向性パタン１ａ，２ａから干渉重畳型の指向性パタン１ｂ，２ｂにスイッチする。協調対象無線基地局を中心としてクラスタを形成する隣接する無線基地局に対して指向性パタンスイッチ情報交換手段３７を介して指向性パタンを干渉重畳型の指向性パタン１ｂ，２ｂへスイッチする旨を通知する。また、クラスタを形成する複数の無線基地局１０−１から１０−７は、データ送信前に協調の対象となる無線基地局のセクタ情報、各無線基地局が接続端末である無線端末５０から受信したチャネル情報、協調送信の対象無線端末５０への送信データを、送信データ・チャネル情報交換手段３８を介して共有化する。   The radio base station 10 includes a modulation unit 33, a precoding unit 34, and a transmission unit 35. Each of these constituent elements has the same function as each corresponding functional element in the aggregation station 30 described above. The radio base station 10 normally uses interference avoidance directivity patterns 1a and 2a as directivity patterns. When the radio base station 10 becomes a cooperation target radio base station that is the center of cooperation, the interference avoidance directivity pattern 1a, 2a is switched to the interference superimposed directivity patterns 1b and 2b. When it is determined that cooperation is necessary, the directivity pattern switch unit 36 changes the directivity pattern from the interference avoidance directivity patterns 1a and 2a, which are normal directivity patterns, to the interference superimposed directivity patterns 1b and 2b. Switch to The fact that the directivity pattern is switched to the interference superposition type directivity patterns 1b and 2b via the directivity pattern switch information exchanging means 37 with respect to the adjacent radio base stations that form a cluster around the cooperation target radio base station. Notice. Further, the plurality of radio base stations 10-1 to 10-7 forming the cluster receive the sector information of the radio base station to be coordinated before data transmission, and each radio base station from the radio terminal 50 which is a connection terminal. The transmitted channel information and transmission data to the target wireless terminal 50 for cooperative transmission are shared via the transmission data / channel information exchanging means 38.

指向性パタンスイッチ部３６は、接続端末からの要求、送信データ・チャネル情報交換手段３８を介して共有している無線基地局のセクタ情報、チャネル情報等から指向性パタンスイッチの要否を判断することができる。また、指向性パタンスイッチ部３６は、隣接する無線基地局から指向性パタンスイッチ情報交換手段３７を介して隣接する無線基地局が干渉重畳型の指向性パタン１ｂ，２ｂにスイッチした旨の通知を受ければ、プリコーディング部３４でＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディングを行い、協調対象無線基地局との間で干渉重畳型の指向性パタンとなる送信データを送信する。また、自局も隣接局も干渉重畳型の指向性パタン１ｂ，２ｂにスイッチしなければ、プリコーディング部３４でＭＩＭＯ伝送処理用にプリコーディングを行い、通常の指向性パタンである干渉回避型の指向性パタン１ａ，２ａによる送信データを生成して送信する。   The directivity pattern switch unit 36 determines the necessity of the directivity pattern switch from the request from the connected terminal, the sector information of the radio base station shared via the transmission data / channel information exchanging means 38, the channel information, and the like. be able to. Further, the directivity pattern switch unit 36 notifies the adjacent radio base station via the directivity pattern switch information exchanging means 37 that the adjacent radio base station has switched to the interference superimposed directivity patterns 1b and 2b. If it is received, the precoding unit 34 performs precoding for the MIMO transmission processing, and transmits transmission data that becomes an interference superimposition type directivity pattern with the cooperation target radio base station. Also, if neither the local station nor the adjacent station switches to the interference superimposition type directivity patterns 1b and 2b, the precoding unit 34 performs precoding for the MIMO transmission processing, and the interference avoidance type which is a normal directivity pattern. Transmission data based on the directivity patterns 1a and 2a is generated and transmitted.

なお、指向性パタンスイッチ情報交換手段３７及び送信データ・チャネル情報交換手段３８は、全ての無線基地局１０が備えていても良いし、特定の無線基地局１０だけが備えていて他の無線基地局へ必要な情報を通知するようにしても良い。   The directivity pattern switch information exchanging means 37 and the transmission data / channel information exchanging means 38 may be provided in all the radio base stations 10 or only in a specific radio base station 10 and other radio base stations. Necessary information may be notified to the station.

１０…無線基地局、２０…光ファイバ、３０…集約局、４０…ネットワーク網、５０…無線端末、１１…アンテナ素子、１２…光−電気変換部、３１…指向性パタン選択部、３２…信号分配部、３３…変調部、３４…プリコーディング部、３５…送信部、３６…指向性パタンスイッチ部、３７…指向性パタンスイッチ情報交換手段、３８…送信データ・チャネル情報交換手段、４１…無線基地局決定部、３３１…符号化部、３３２…インタリーブ部、３３３…直並列変換部、３３４…信号変調部、３５１…逆フーリエ変換部、３５２…並直列変換部、３５３…ガードインターバル挿入部、３５４…搬送波周波数変調部、３５５…電気−光変換部、Ｃ、Ｃ１〜Ｃ７…セル、ＣＬ、ＣＬ１〜ＣＬ６…協調クラスタ、Ｓ１〜Ｓ６…セクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wireless base station, 20 ... Optical fiber, 30 ... Aggregation station, 40 ... Network network, 50 ... Wireless terminal, 11 ... Antenna element, 12 ... Optical-electricity conversion part, 31 ... Directional pattern selection part, 32 ... Signal Distribution unit 33 ... Modulation unit 34 34 Precoding unit 35 Transmission unit 36 Directional pattern switch information unit 37 Directional pattern switch information exchange unit 38 Transmission data / channel information exchange unit 41 Wireless Base station determination unit, 331 ... encoding unit, 332 ... interleave unit, 333 ... serial-parallel conversion unit, 334 ... signal modulation unit, 351 ... inverse Fourier transform unit, 352 ... parallel-serial conversion unit, 353 ... guard interval insertion unit, 354... Carrier frequency modulation unit, 355... Electro-optical conversion unit, C, C1 to C7... Cell, CL, CL1 to CL6.

Claims (9)

それぞれ複数のセクタからなるセルを形成する複数の無線基地局を備えた無線通信システムであり、
前記複数の無線基地局から協調の中心となる協調対象無線基地局と当該協調対象無線基地局周囲の通常無線基地局とを決定する無線基地局決定部と、
同一周波数領域では隣接セル間で指向性ビームが向き合わない干渉回避型の指向性パタンが、複数の周波数領域のそれぞれに対応して定められており、前記複数の通常無線基地局に対して周波数領域毎に前記干渉回避型の指向性パタンを割り当て、前記協調対象無線基地局に対して前記各干渉回避型の指向性パタンに対して同一周波数領域では指向性ビームが向き合う干渉重畳型の指向性パタンを割り当てる指向性パタン決定部と、を具備し、
前記各通常無線基地局が前記干渉回避型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを形成し、前記協調対象無線基地局が協調する前記通常無線基地局と同一の時間スロットで前記干渉重畳型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを形成し、前記協調対象無線基地局の指向性ビームと同一周波数で向き合う前記通常無線基地局の間に形成された前記指向性ビーム間で、マルチユーザＭＩＭＯ伝送によるセクタ間のデータ送信協調をする、ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system comprising a plurality of radio base stations each forming a cell composed of a plurality of sectors,
A radio base station determining unit that determines a cooperation target radio base station that is the center of cooperation from the plurality of radio base stations and a normal radio base station around the cooperation target radio base station;
Interference avoidance directivity patterns in which directional beams do not face each other between adjacent cells in the same frequency region are determined corresponding to each of the plurality of frequency regions. The interference avoidance type directivity pattern is assigned to each of the interference target directivity patterns, and the interference target directivity pattern in which the directivity beam faces in the same frequency region with respect to each interference avoidance type directivity pattern with respect to the cooperation target radio base station. A directivity pattern determination unit for assigning
Each normal radio base station forms a directional beam according to the interference avoidance type directivity pattern, and the interference superimposition type directivity in the same time slot as the normal radio base station with which the cooperation target radio base station cooperates A sector by multi-user MIMO transmission is formed between the directional beams formed between the normal radio base stations facing each other at the same frequency as the directional beam of the cooperation target radio base station. A wireless communication system characterized by coordinating data transmission between the two. 前記無線基地局決定部は、前記無線基地局の要求変化に応じて、前記協調対象無線基地局をダイナミックに決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the radio base station determination unit dynamically determines the cooperation target radio base station according to a change in request of the radio base station. 前記協調対象無線基地局は、固定であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the cooperation target radio base station is fixed. 前記協調対象無線基地局の指向性ビームと向き合う前記通常無線基地局の指向性ビーム間で、同時送信マルチユーザＭＩＭＯ伝送又はセル間でビームフォーミングを協調するCoordinated Beamformingを用いてデータの協調送信をする、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   Coordinate transmission of data using simultaneous transmission multi-user MIMO transmission or coordinated beamforming that coordinates beam forming between cells between the directional beams of the normal radio base stations facing the directional beams of the cooperation target radio base stations The wireless communication system according to claim 1. 前記複数の周波数領域は、ＯＦＤＭＡ方式の複数の周波数ブロックであり、前記協調対象無線基地局及び前記通常無線基地局に対して前記周波数ブロック毎に前記干渉回避型の指向性パタン及び干渉重畳型の指向性パタンが割り当てられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信システム。   The plurality of frequency regions are a plurality of frequency blocks of the OFDMA scheme, and the interference avoidance directivity pattern and the interference superposition type for each frequency block with respect to the cooperation target radio base station and the normal radio base station. 4. The radio communication system according to claim 1, wherein a directivity pattern is assigned. 前記指向性パタン決定部は、前記周波数領域に加えて時間領域のそれぞれに対応させて、前記干渉回避型の指向性パタン及び前記干渉重畳型の指向性パタンを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。   2. The directivity pattern determination unit assigns the interference avoidance directivity pattern and the interference superimposition directivity pattern in accordance with each of time domains in addition to the frequency domain. The wireless communication system according to 1. それぞれの通信エリアを複数のセクタで構成している複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおける部分的協調送信方法であり、
前記複数の無線基地局から協調の中心となる協調対象無線基地局と当該協調対象無線基地局周囲の通常無線基地局とを決定する工程と、
同一周波数領域では隣接セル間で指向性ビームが向き合わない干渉回避型の指向性パタンが、複数の周波数領域のそれぞれに対応して定められ、前記複数の通常無線基地局に対して周波数領域毎に前記干渉回避型の指向性パタンを割り当て、前記協調対象無線基地局に対して前記各干渉回避型の指向性パタンに対して同一周波数領域では指向性ビームが向き合う干渉重畳型の指向性パタンを割り当てる工程と、を具備し、
前記各通常無線基地局が前記干渉回避型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを形成し、前記協調対象無線基地局が協調する前記通常無線基地局と同一の時間スロットで前記干渉重畳型の指向性パタンにしたがって指向性ビームを形成する工程と、
前記協調対象無線基地局の指向性ビームと同一周波数で向き合う前記通常無線基地局の間に形成された前記指向性ビーム間で、マルチユーザＭＩＭＯ伝送によりセクタ間のデータ送信協調をする、ことを特徴とする部分的協調送信方法。 A partially coordinated transmission method in a wireless communication system comprising a plurality of wireless base stations, each communication area comprising a plurality of sectors,
Determining a cooperation target radio base station that is the center of cooperation from the plurality of radio base stations and a normal radio base station around the cooperation target radio base station; and
Interference avoidance directivity patterns in which directional beams do not face each other between adjacent cells in the same frequency region are determined corresponding to each of the plurality of frequency regions, and for each of the plurality of normal radio base stations for each frequency region. The interference avoidance type directivity pattern is allocated, and the interference superposition type directivity pattern in which directivity beams face each other in the same frequency region is allocated to the cooperation target radio base station with respect to each interference avoidance type directivity pattern. A process comprising:
Each normal radio base station forms a directional beam according to the interference avoidance type directivity pattern, and the interference superimposition type directivity in the same time slot as the normal radio base station with which the cooperation target radio base station cooperates Forming a directional beam according to the sexual pattern;
Coordinating data transmission between sectors by multi-user MIMO transmission between the directional beams formed between the normal radio base stations facing at the same frequency as the directional beam of the cooperation target radio base station. And a partially coordinated transmission method. それぞれ複数のセクタからなるセルを形成する複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおいて前記各無線基地局と接続される集約局であり、
前記複数の無線基地局から協調の中心となる協調対象無線基地局と当該協調対象無線基地局周囲の通常無線基地局とを決定する無線基地局決定部と、
同一周波数領域では隣接セル間で指向性ビームが向き合わない干渉回避型の指向性パタンが、複数の周波数領域のそれぞれに対応して定められており、前記複数の通常無線基地局に対して周波数領域毎に前記干渉回避型の指向性パタンを割り当て、前記協調対象無線基地局に対して前記各干渉回避型の指向性パタンに対して同一周波数領域では指向性ビームが向き合う干渉重畳型の指向性パタンを割り当てる指向性パタン決定部と、前記協調対象無線基地局に対して当該協調対象無線基地局が形成する指向性ビームが前記干渉重畳型の指向性パタンとなる送信データを送信し、前記通常無線基地局に対して当該通常無線基地局が形成する指向性ビームが前記干渉回避型の指向性パタンとなる送信データを送信する送信手段と、を具備したことを特徴とする集約局。 An aggregation station connected to each radio base station in a radio communication system comprising a plurality of radio base stations each forming a cell composed of a plurality of sectors,
A radio base station determining unit that determines a cooperation target radio base station that is the center of cooperation from the plurality of radio base stations and a normal radio base station around the cooperation target radio base station;
Interference avoidance directivity patterns in which directional beams do not face each other between adjacent cells in the same frequency region are determined corresponding to each of the plurality of frequency regions. The interference avoidance type directivity pattern is assigned to each of the interference target directivity patterns, and the interference target directivity pattern in which the directivity beam faces in the same frequency region with respect to each interference avoidance type directivity pattern with respect to the cooperation target radio base station. A directivity pattern determination unit for allocating the transmission data, and transmission data in which a directional beam formed by the cooperation target radio base station forms the interference superimposition type directivity pattern to the cooperation target radio base station. Transmission means for transmitting transmission data in which a directional beam formed by the normal radio base station forms the interference avoidance directional pattern with respect to the base station. Central station which is characterized. 通常の指向性パタンとして干渉回避型の指向性パタンが用いられ、協調の中心となる協調対象無線基地局となった場合に前記干渉回避型の指向性パタンから干渉重畳型の指向性パタンにスイッチする指向性パタンスイッチ部と、
前記指向性パタンスイッチ部が指向性パタンを前記干渉重畳型の指向性パタンにスイッチした場合、隣接する無線基地局に対して指向性ビームをスイッチする旨を通知する通知手段と、
データ送信前に協調の対象となる無線基地局のセクタとチャネル情報及び又は送信データを共有する共有手段と、
前記協調対象無線基地局となった場合に当該協調対象無線基地局の送信する指向性ビームと同一周波数で向き合う隣接する無線基地局の指向性ビームとの間が干渉重畳型の指向性パタンとなる送信データを送信し、通常の無線基地局である場合は当該通常無線基地局の送信する指向性ビームと同一周波数で向き合わない隣接する無線基地局の指向性ビームとの間が前記干渉回避型の指向性パタンとなる送信データを送信する送信手段と、
を具備したことを特徴とする無線基地局。

An interference avoidance type directivity pattern is used as a normal directivity pattern, and when the cooperation target radio base station becomes the center of cooperation, the interference avoidance type directivity pattern is switched to the interference superposition type directivity pattern. A directivity pattern switch to
When the directivity pattern switch unit switches the directivity pattern to the interference superimposition type directivity pattern, a notification means for notifying that the directional beam is switched to an adjacent radio base station;
A sharing means for sharing channel information and / or transmission data with a sector of a radio base station to be coordinated before data transmission;
When it becomes the cooperation target radio base station, an interference superimposed directivity pattern is formed between a directional beam transmitted by the cooperation target radio base station and a directional beam of an adjacent radio base station facing at the same frequency. Transmitting transmission data, and in the case of a normal radio base station, the directional beam transmitted by the normal radio base station and the directional beam of an adjacent radio base station that does not face each other at the same frequency A transmission means for transmitting transmission data serving as a directivity pattern;
A radio base station comprising:

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