JP5858573B2 - 基地局装置 - Google Patents
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Description
このように、LTE−Aシステムでは、直交アクセス方式が検討されている。
しかしながら、非直交アクセス方式において、従来技術に係るリンクアダプテーションを用いると、スループットや周波数利用効率の低下を招く場合があった。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この図において、通信システムは、I個の移動局装置UEi(i=1、2、・・・I)及び基地局装置eNBを具備する。
基地局装置eNBは、少なくとも2以上の移動局装置UEi間で、一部を重複させて周波数帯域を割り当てる場合がある。つまり、基地局装置eNBは、移動局装置UE1〜UEIの少なくとも2個に対して、少なくとも一部の周波数帯域が重複した帯域割当(非直交アクセス方式)を許容する。なお、基地局装置eNBは、直交アクセス方式及び非直交アクセス方式の双方を用いても良い。
非直交アクセス方式の場合、基地局装置eNBは、各移動局装置UEiについて、割り当てた周波数帯域の重複率Ri overに基づいてMCS(Modulation and Coding Scheme)を決定する。なお、MCSとは、変調方式及び符号化率に対応付けられた情報である。ただし、本発明はこれに限らず、MCSは、トランスポートブロックサイズ(又は個数)のような情報ビット数と変調方式、帯域幅の組み合わせと対応付けられていても良い。移動局装置UEi各々は、基地局装置eNBが割り当てた周波数帯域及び基地局装置eNBが決定したMCSを用いて、信号を送信する。
符号P22が示す割当は、複数の移動局装置UE1、2間で非直交アクセス方式の伝送を行う場合の帯域割当を示す。この場合には、複数の移動局装置UE1、UE2間では、同一時刻に少なくとも一部の同一周波数帯域が割り当てられる。例えば、符号r221、r222、r223を付した周波数帯域は、UE1とUE2に対して、同一時刻に重複して割り当てられた帯域である。
図3は、本実施形態に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。
(ステップS101)基地局装置eNBは、各移動局装置UEiの伝搬路特性情報Hiを推定する。また、基地局装置eNBは、推定した伝搬路特性より移動局装置UE1〜UEIの帯域割当を決定し、決定した帯域割当に基づいて、各移動局装置UEiにおける周波数帯域の重複率Ri over(単に重複率Ri overともいう)を算出する。その後、ステップS102へ進む。
(ステップS102)基地局装置eNBは、ステップS101で算出した重複率Ri overに基づいて、移動局装置UEiにおけるIUI(ユーザ間干渉)の除去残差Δi,j IUIを決定する。その後、ステップS103へ進む。
(ステップS104)基地局装置eNBは、ステップS103で算出した等化後伝搬路wiHiバーに基づいて、各移動局装置UEiについての送信電力対雑音比(Es/N0;伝送品質)を算出する。その後、ステップS105へ進む。
(ステップS105)基地局装置eNBは、ステップS104で算出したEs/N0に基づいて、各移動局装置UEiについてのMCSを決定する。
図4は、本実施形態に係る伝送レート決定部21の構成の一例を示す概略ブロック図である。この図において、伝送レート決定部21は、重複率算出部210、IUI残差情報記憶部211、IUI残差決定部212、等化後伝搬路算出部213、品質算出部214、MCS決定部215、及び送信パラメータ出力部216を含んで構成される。
IUI残差情報記憶部211は、重複率Roverと除去残差ΔIUIが対応付けられたIUI残差テーブル(図5、図6)を記憶する。
なお、本実施形態では、IUI残差決定部212は、移動局装置UEiの重複率Ri overによりIUI除去残差Δi,j IUIを決定しているが、本発明はこれに限らず、移動局装置UEiと重複した周波数帯域を使用する移動局装置UEjの重複率Rj overによりIUI除去残差Δi,j IUIを決定しても良い。その場合は、IUI除去残差Δi,j IUIは移動局装置UEj毎に異なる値に決定される場合もある。
IUI残差決定部212は、選択した除去残差Δi,j IUIを等化後伝搬路算出部213へ出力する。
また、wiHiバーは、等化を行った場合における伝搬路特性情報に相当する。また、σ2は、加法性白色ガウス雑音の電力であり、Iは単位行列である。XHは、Xのエルミート行列を表す。なお、本実施形態における等化後伝搬路算出部213は、Δi ISIに「1」を代入する。等化後伝搬路算出部213は、算出した等化後伝搬路wiHiバーを、品質算出部214へ出力する。
品質算出部214は、算出したγi及びδiに基づいて、次式(4)を用いて等価振幅利得μiを算出する。
品質算出部214は、算出した等価振幅利得μiに基づいて、次式(5)を用いて、移動局装置UEiのEs/N0を算出する。
MCS決定部215は、各移動局装置UEiについて、品質算出部214から入力されたEs/N0に基づいてMCSを決定する。具体的には、MCS決定部215は、Es/N0とMCSが対応付けられたMCSテーブルを予め記憶する。なお、Es/N0とMCSの対応関係は、例えば、AWGNチャネルでFER(Frame Error Rate)=0.1を満たすような関係である。ここで、Es/N0とMCSの対応関係は、FER=0.1を満たす関係としたが、本発明はこれに限らず、FERが他の値を満たす関係でも良いし、FER以外の関係でも良い。なお、Es/N0とMCSの対応関係は、Es/N0が高いほど、つまり、受信品質が高いほど、変調方式の多値数が高くなり、また、符号化率も高くなる関係である。
MCS決定部215は、記憶されているMCSテーブルを用いて、品質算出部214から入力された移動局装置UEiのEs/N0に対応付けられたMCSを選択することで、移動局装置UEiのMCSを決定する。MCS決定部215は、決定した各移動局装置UEiのMCSを、送信パラメータ出力部216へ出力する。
この図において、「Om−1」以上で「Om」より低い重複率Roverに対して「dm」が対付けられている。例えば、「O1」より低い重複率Roverに対して「d1」が対応付けられ、「O1」以上で「O2」より低い重複率Roverに対して「d2」が対応付けられている。ここで、0≦Om−1<Om≦1、0≦dm−1<dm≦1を満たす。すなわち、重複率Roverと除去残差ΔIUIの関係は、重複率Roverが低いほど除去残差が小さくなり、重複率Roverが高いほど除去残差が大きくなる関係である。
例えば、図6では、「0.3」より低い重複率Roverに対して「0.2」が対応付けられ、「0.3」以上で「0.5」より低い重複率Roverに対して「0.6」が対応付けられている。ただし、本発明は、この対応付けに限られない。
図7は、本実施形態に係る移動局装置UEiの構成の一例を示す概略ブロック図である。なお、図7では、移動局装置UE1の構成のみを表すが、移動局装置UE2〜UEI各々が持つ構成は移動局装置UE1と同じである。また、移動局装置UEiは、図7に示す構成の他、一般の移動局装置が有する構成を備える。また、図7では、移動局装置UEiは、アンテナ数を1本としているが、本発明はこれに限らず、複数のアンテナを送受信に用い、送信ダイバーシチやMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送を行っても良い。ここで、アンテナ数とは物理的なアンテナの数に限らず、アンテナポート数としても良いし、レイヤ数であっても良い。このアンテナポートは、複数のアンテナがあることを受信装置側で認識する必要がない構成であれば、アンテナポート数を1とされる。
符号部101は、制御情報受信部109から入力された符号化率を示す情報に基づいて、符号化を施したデータビットに対してパンクチャを行うことで、符号ビットを生成する。符号部101は、生成した符号ビットを変調部102へ出力する。
DFT部103は、変調部102から入力された変調シンボルを離散フーリエ変換することで、時間領域から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号を周波数マッピング部104へ出力する。
IFFT部105は、周波数マッピング部104から入力された信号を逆高速フーリエ変換することで、周波数領域から時間領域の信号(データ信号)に変換する。IFFT部105は、変換後のデータ信号を、参照信号多重部106へ出力する。
参照信号多重部106は、時間領域において、送受信機で既知である参照信号をIFFT部105から入力されたデータ信号に多重することで、送信フレームを構成する処理を行う。ただし、本発明はこれに限らず、移動局装置UEiは、周波数領域において、参照信号を多重することで、送信フレームを構成する処理を行っても良い。参照信号多重部106は、参照信号を多重した信号を送信処理部107へ出力する。
図8は、本実施形態に係る基地局装置eNBの構成の一例を示す概略ブロック図である。この図は、1本の受信アンテナを有する基地局装置eNBの構成例を示すが、本発明はこれに限らず、基地局装置eNBは、複数の受信アンテナを有していても良い。
繰返等化部T1は、残差算出部221−1〜221−I、ソフトキャンセラ部222−1〜222−I、等化部223−1〜223−I、IDFT(Inverse Discrete Fourier transformation)部224−1〜224−I、合成部225−1〜225−I、復調部226−1〜226−I、復号部227−1〜227−I、レプリカ生成部228−1〜228−I、DFT部229−1〜229−I、伝搬路乗算部230−1〜230−I、IUI抽出部231−1〜231−Iを含んで構成される。なお、繰返等化部T1の処理は、予め定められた処理単位(例えば、1回の伝送機会で伝送する信号単位やDFTを行う信号単位)の信号に対して、繰り返し行われる(繰り返し等化処理又はターボ等化処理とも称する)。また、繰返等化部T1の処理は、SICによる受信処理であっても良い。
参照信号分離部203は、受信処理部202から入力された信号を、参照信号(SRS)とデータ信号に分離する。参照信号分離部203は、分離した参照信号を伝搬路推定部204へ出力し、分離したデータ信号をFFT部208へ出力する。
割当決定部205は、伝搬路推定部204から入力された伝搬路特性情報H1〜Hiに基づいて、各移動局装置UE1〜UEIの帯域割当を決定する。ここで、割当決定部205は、非直交アクセス方式の帯域割当を許容する(図2参照)。割当決定部205は、決定した帯域割当を示す情報(帯域割当情報)、及び、伝搬路特性情報Hiを伝送レート決定部21へ出力する。
制御情報送信部207は、制御情報生成部206から入力された制御情報を、次回の伝送機会のために移動局装置UE1〜UEIへ通知する。これらの制御情報は、基地局装置eNB(例えば、制御情報生成部206)によって、次回の伝送機会まで保持され、次回の伝送機会の信号処理を行う際に用いられる。
デマッピング部209は、制御情報生成部206から入力された帯域割当情報に基づいて、各移動局装置UEiに割り当てた帯域の信号を抽出する。なお、この帯域割当情報は、基地局装置eNBから複数の移動局装置UE1〜Iに通知された制御情報に含まれる帯域割当情報と同等のものである。デマッピング部209は、移動局装置UEiに割り当てた帯域から抽出した信号を、ソフトキャンセラ部222−iへ出力する。
残差算出部221−iは、決定した平均所望信号値si、sj、後述するレプリカ生成部228−iから入力された時間レプリカ、及び、制御情報生成部206から入力された帯域割当情報に基づいて、シンボル間干渉(ISI:Inter Symbol Interference)の除去残差Δi ISI及びユーザ間干渉(IUI;Inter−User Interference)の除去残差Δi,j IUIを算出する。具体的には、残差算出部221−iは、次式(6)、(7)を用いて除去残差Δi ISI及びΔi,j IUIを算出する。ここで、残差算出部221−iは、式(7)を用いて除去残差Δi,j IUIを算出する。ただし、移動局装置UEiと重複した周波数帯域を割り当てられていない移動局装置UEjの除去残差Δi,j IUIは、「0」となる。
また、信号sj IUIは、移動局装置UEiに対してユーザ間干渉を及ぼす移動局装置UEjの平均所望信号値である。また、信号sj IUIハットは、移動局装置UEjの時間レプリカを表す。
残差算出部221−iは、算出した移動局装置UEiについての除去残差Δi ISI及びΔi,j IUIを等化部223−iへ出力する。
ここで、移動局装置UEiの周波数レプリカとは、基地局装置eNBが移動局装置UEiから受信した信号に対応するレプリカである。また、移動局装置UEiのIUI周波数レプリカとは、基地局装置eNBが移動局装置UEjから受信した信号のうち、移動局装置UEiに対してユーザ間干渉を及ぼす信号のみを抽出した信号のレプリカである。なお、何れのレプリカも周波数領域のレプリカである。移動局装置UEiの周波数レプリカとIUI周波数レプリカは、それぞれ、次式(8)、(9)で表される。
合成部225−iは、レプリカ生成部228−iから入力された時間レプリカに基づいて、式(12)を用いてδiを算出する。
合成部225−iは、算出したδi、等化部223−iから入力されたγi、レプリカ生成部228−iから入力された時間レプリカに基づいて、IDFT部224−iから入力された信号(FHwiRiチルダ)から次式(13)で表される信号ziを生成する。つまり、合成部225−iは、IDFT部224−iから入力された信号に対して、ソフトキャンセラ部222−iでキャンセルした所望信号を加算する。
合成部225−iは、算出した信号zを復調部226−iへ出力する。
DFT部229−iは、レプリカ生成部228−iから入力された移動局装置UEiの時間レプリカを離散フーリエ変換することで、時間領域から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号を伝搬路乗算部230−iへ出力する。
IUI抽出部231−iは、制御情報生成部206から入力された帯域割当情報に基づいて、伝搬路乗算部230−iから入力された周波数レプリカから、移動局装置UEiと移動局装置UEjとで重複して割り当てられた周波数帯域の周波数レプリカ(移動局装置UEjのIUI周波数レプリカ)を抽出する。IUI抽出部231−iは、抽出した移動局装置UEjのIUI周波数レプリカを、ソフトキャンセラ部222−jへ出力する。
これにより、通信システムは、非直交アクセス方式の場合でも、移動局装置UEjと重複する周波数帯域での影響を考慮したMCSを決定できる。例えば、通信システムは、MCSの決定時に必要以上にIUIを考慮して伝送レートの低いMCSとすることやIUIを考慮せずに所要品質を満たせない伝送レートの高いMCSとすることがなくなり、適切な伝送レートのMCSを決定できる。よって、通信システムは、受信処理に繰り返し等化を用いる非直交アクセス方式を用いる場合でも、リンクアダプテーションを適切に行うことができ、周波数利用効率もしくはスループットを向上できる。
図10は、重複率Ri overの最大値を30%とした場合の図である。この図は、例えば、除去残差Δi,j IUIが「0.4」の場合は、除去残差Δi,j IUIが「0.2」や「1.0」の場合と比較して、Es/N0が「6」以上でスループットが高いことを表す。
つまり、重複率Ri overに応じて、スループットが高い除去残差Δi,j IUIの値が異なる。よって、重複率Ri overによって除去残差Δi,j IUIを変えることで、スループット特性を改善できる。本実施形態では、基地局装置eNBは、重複率Ri overに基づいて除去残差ΔIUIを算出するので、スループット特性を改善できる。
以下、変形例1について説明をする。なお、変形例1に係る通信システムは図1と同じであり、移動局装置UEiの構成の一例は図7と同じである。
図11は、本変形例に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。変形例1に係るMCS決定処理(図11)と第1の実施形態に係るMCS決定処理(図3)とを比較すると、ステップS202、S203の処理が異なる。その他の処理は、図3と同じであるので、説明を省略する。
(ステップS203)基地局装置eNBは、ステップS101で決定した帯域割当、推定した伝搬路特性情報Hi、ステップS102で決定した除去残差Δi,j IUI、及び、ステップS202で決定した除去残差Δi ISIに基づいて、等化後伝搬路wiHiバーを算出する。その後、ステップS104へ進む。
変形例1に係る基地局装置eNBは、第1の実施形態にかかる基地局装置eNB(図8)の伝送レート決定部21に代えて、伝送レート決定部21aを備えるものである。
図12は、変形例1に係る伝送レート決定部21aの構成の一例を示す概略ブロック図である。伝送レート決定部21a(図12)と伝送レート決定部21(図4)とを比較すると、ISI残差情報記憶部211a、ISI残差決定部212a、等価後伝搬路算出部213aが異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
ISI残差決定部212aは、各移動局装置UEiについて、重複率算出部210から入力された重複率Ri overに基づいて、除去残差Δi ISIを決定する。具体的には、ISI残差決定部212aは、ISI残差情報記憶部211aが記憶するISI残差テーブルから、重複率算出部210から入力された重複率Ri overに対応付けられた除去残差ΔISI(移動局装置UEiについてのΔISIをΔi ISIで表す)を選択する。ISI残差決定部212aは、選択した除去残差Δi ISIを等化後伝搬路算出部213aへ出力する。
等化後伝搬路算出部213aは、算出した等化後伝搬路wiHiバーを、品質算出部214へ出力する。
この図において、「O’m−1」以上で「O’m」より低い重複率Roverに対して「d’m」が対付けられている。ここで、0≦O’m−1<O’m≦1、0≦d’m−1<d’m≦1を満たす。すなわち、重複率Roverと除去残差ΔISIの関係は、重複率Roverが低いほど除去残差が小さくなり、重複率Roverが高いほど除去残差が大きくなる関係である。例えば、図13では、「O’1」より低い重複率Roverに対して「d’1」が対応付けられ、「O’1」以上で「O’2」より低い重複率Roverに対して「d2」が対応付けられている。
これにより、例えば、通信システムは、MCSの決定時に必要以上にIUI及びISIを考慮して伝送レートの低いMCSとすることやIUI及びISIを考慮せずに所要品質を満たせない伝送レートの高いMCSとすることがなくなり、適切な伝送レートのMCSを決定できる。よって、通信システムは、受信処理に繰り返し等化を用いる非直交アクセス方式を用いる場合でも、リンクアダプテーションを適切に行うことができ、周波数利用効率もしくはスループットを向上できる。
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。なお、第2の実施形態に係る通信システムは図1と同じであり、移動局装置UEiの構成の一例は図7と同じである。
図14は、本発明の第2の実施形態に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。
(ステップS302)基地局装置eNBは、ステップS301で決定した帯域割当に基づいて、等化後伝搬路wiHiバーを算出する。その後、ステップS303へ進む。
(ステップS304)基地局装置eNBは、ステップS301で算出した重複率Ri over及びステップS303で算出したMCS基づいて、移動局装置UEiにおける除去残差Δi,j IUIを決定する。その後、ステップS305へ進む。
(ステップS306)基地局装置eNBは、ステップS305で算出した等化後伝搬路wiHiバーに基づいて、各移動局装置UEiについてのEs/N0を算出する。その後、ステップS307へ進む。
(ステップS307)基地局装置eNBは、ステップS306で算出したEs/N0に基づいて、各移動局装置UEiのMCS(第2MCSと称する)を決定する。なお、基地局装置eNBは、移動局装置UEiの第2MCSを示す情報を含む制御情報を、移動局装置UEiへ通知する。基地局装置eNBと移動局装置UEiとは、第2MCSに対応する変調方式及び符号化率で通信を行う。
本実施形態に係る基地局装置eNBは、第1の実施形態にかかる基地局装置eNB(図8)の伝送レート決定部21に代えて、伝送レート決定部21bを備えるものである。
図15は、本実施形態に係る伝送レート決定部21bの構成の一例を示す概略ブロック図である。伝送レート決定部21b(図15)と伝送レート決定部21(図4)とを比較すると、第1等化後伝搬路算出部217b、第1品質算出部218b、第1MCS決定部219b、IUI残差情報記憶部211b、IUI残差決定部212bが異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
第1等化後伝搬路算出部217bは、算出した等化後伝搬路wiHiバーを、第1品質算出部218bへ出力する。
第1MCS決定部219bは、各移動局装置UEiについて、第1品質算出部218bから入力されたEs/N0に基づいてMCS(第1MCS)を決定する。第1MCS決定部219bは、決定した各移動局装置UEiの第1MCSを、IUI残差決定部212bへ出力する。
具体的には、IUI残差決定部212bは、IUI残差情報記憶部211bが記憶するIUI残差テーブルのうち、第1MCS決定部219bから入力された第1MCSのIUI残差テーブルを読み出す。IUI残差決定部212bは、読み出したIUI残差テーブルから、重複率算出部210から入力された重複率Ri overに対応付けられた除去残差Δi,j IUIを選択する。
IUI残差決定部212bは、決定した除去残差Δi,j IUIを等化後伝搬路算出部213へ出力する。この場合、MCS決定部215は、IUI残差決定部212bが決定した除去残差Δi,j IUIに基づいて、MCS(第2MCS)を決定することとなる。MCS決定部215は、決定した第2MCSを移動局装置UEiのMCSとして、送信パラメータ出力部216へ出力する。
この図において、「Om−1」以上で「Om」より低い重複率Roverに対して「dm+mm」が対付けられている。例えば、「O1」より低い重複率Roverに対して「d1+m1」が対応付けられ、「O1」以上で「O2」より低い重複率Roverに対して「d2+m2」が対応付けられている。
これにより、例えば、通信システムは、MCSの決定時に必要以上にIUIを考慮して伝送レートの低いMCSとすることやIUIを考慮せずに所要品質を満たせない伝送レートの高いMCSとすることがなくなり、適切な伝送レートのMCSを決定できる。さらに、通信システムは、変調方式によるターボ等化の干渉除去能力の劣化分もMCSの決定に反映できる。よって、通信システムは、受信処理に繰り返し等化を用いる非直交アクセス方式を用いる場合でも、リンクアダプテーションを適切に行うことができ、周波数利用効率もしくはスループットを向上できる。
以下、変形例2について説明をする。なお、変形例2に係る通信システムは図1と同じであり、移動局装置UEiの構成の一例は図7と同じである。
図17は、変形例2に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。変形例2に係るMCS決定処理(図17)と第2の実施形態に係るMCS決定処理(図13)とを比較すると、ステップS404、S405の処理が異なる。その他の処理は、図13と同じであるので、説明を省略する。
(ステップS405)基地局装置eNBは、ステップS101で決定した帯域割当、推定した伝搬路特性情報Hi、ステップS304で決定した除去残差Δi,j IUI、及び、ステップS404で決定した除去残差Δi ISIに基づいて、等化後伝搬路wiHiバーを算出する。その後、ステップS306へ進む。
変形例2に係る基地局装置eNBは、第1の実施形態にかかる基地局装置eNB(図8)の伝送レート決定部21に代えて、伝送レート決定部21cを備えるものである。
図18は、本変形例に係る伝送レート決定部21cの構成の一例を示す概略ブロック図である。伝送レート決定部21c(図18)と伝送レート決定部21b(図15)とを比較すると、ISI残差情報記憶部211c、ISI残差決定部212c、等価後伝搬路算出部213aが異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は第2の実施形態と同じであるので、第2の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
具体的には、ISI残差決定部212cは、ISI残差情報記憶部211cが記憶するISI残差テーブルのうち、第1MCS決定部219bから入力された第1MCSのISI残差テーブルを読み出す。ISI残差決定部212cは、読み出したISI残差テーブルから、重複率算出部210から入力された重複率Ri overに対応付けられた除去残差Δi ISIを選択する。
ISI残差決定部212cは、決定した除去残差Δi ISIを等化後伝搬路算出部213aへ出力する。
この場合、MCS決定部215は、IUI残差決定部212bが決定した除去残差Δi,j IUI及びにISI残差決定部212cが決定した除去残差Δi ISI基づいて、MCS(第2MCS)を決定することとなる。MCS決定部215は、決定した第2MCSを移動局装置UEiのMCSとして、送信パラメータ出力部216へ出力する。
この図において、「O’m−1」以上で「O’m」より低い重複率Roverに対して「d’m+m’m」が対付けられている。例えば、「O’1」より低い重複率Roverに対して「d’1+m’1」が対応付けられ、「O’1」以上で「O’2」より低い重複率Roverに対して「d’2+m’2」が対応付けられている。
これにより、例えば、通信システムは、MCSの決定時に必要以上にIUI及びISIを考慮して伝送レートの低いMCSとすることやIUI及びISIを考慮せずに所要品質を満たせない伝送レートの高いMCSとすることがなくなり、適切な伝送レートのMCSを決定できる。よって、通信システムは、受信処理に繰り返し等化を用いる非直交アクセス方式を用いる場合でも、リンクアダプテーションを適切に行うことができ、周波数利用効率もしくはスループットを向上できる。
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。なお、第2の実施形態に係る通信システムは図1と同じである。
図20は、本発明の第3の実施形態に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。
その後、ステップS502へ進む。
(ステップS502)基地局装置eNBは、各移動局装置UEiにおける重複率Ri overを算出する。その後、ステップS503へ進む。
(ステップS502)基地局装置eNB及び移動局装置UEiは、ステップS502で算出された重複率Ri overに基づいて、MCS(第2MCSと称する)を決定する。
図21は、本実施形態に係る移動局装置UEiの構成の一例を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る移動局装置UEi(図21)と第1の実施形態に係る移動局装置UEi(図7)とを比較すると、MCS決定部11dが異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
MCS決定部11dには、制御情報受信部109から、基地局装置eNBから通知された制御情報が入力される。MCS決定部11dは、この制御情報に含まれる自装置のMCS(第1MCSとも称する)を示す情報(第1MCS指標Ii MCSとも称する)、及び、重複率情報に基づいて、自装置が用いるMCSを決定する。
MCS決定部11dは、決定したMCSに対応する符号化率を示す情報を符号部101へ出力し、決定したMCSに対応する変調方式を示す情報を変調部102へ出力する。符号部101はMCS決定部11dから入力された情報が示す符号化率でデータビットに符号化を施し、変調部102はMCS決定部11dから入力された情報が示す変調方式で符号ビットに変調を施す。
MCS変換情報記憶部112dは、第1MCS変換テーブル(図23)及び第2MCS変換テーブル(図24)を記憶する。
符号変調設定部113dは、非直交アクセス方式の場合、つまり、後述する重複率取得部115から入力された重複率情報が示す重複率Roverが「0」でない場合には、MCS変換情報記憶部112dが記憶する第2MCS変換テーブルに基づいて、後述する第2MCS決定部116dから入力された第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を符号化率及び変調方式に変換する。
符号変調設定部113dは、変換後の符号化率を示す情報を符号部101へ出力し、変換後の変調方式を示す情報を変調部102へ出力する。
第2MCS決定部116dは、重複率取得部115dから入力された重複率情報に基づいて、第1MCS指標の修正値Ii OVERを生成する。なお、第2MCS決定部116dは、修正値Ii OVERと重複率情報との対応情報を予め記憶し、この対応情報に基づいて修正値Ii OVERを生成する。第2MCS決定部116dは、MCS値記憶部114dが記憶する第1指標Ii MCSを、算出した修正値Ii OVERで修正することで、第2MCS指標を生成する。例えば、第2MCS決定部116dは、第1指標Ii MCSから修正値Ii OVERを差し引いた第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を算出する。
第2MCS決定部116dは、生成した第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を、符号変調設定部113dへ出力する。
例えば、図23では、MCS指標「0」に変調多値数「2」及びTBS指標「0」が対応けられ、MCS指標「1」に変調多値数「2」及びTBS指標「1」が対応けられている。また、図23では、MCS指標「10」に変調多値数「4」及びTBS指標「9」が対応けられている。
なお、符号変調設定部113dは、第1MCS指標Ii MCSと第1MCS変換テーブルのMCS指標とを比較し、変調多値数及びTBS指標に変換することで、第1MCS指標Ii MCSを符号化率及び変調方式に変換する。
図24は、MCS指標が大きくなるほど、変調多値数が高くなり、また、TBS指標が大きくなることを表す。つまり、MCS指標は、変調多値数の増加関数及びTBS指標の少なくとも1つの増加関数で表される。
なお、符号変調設定部113dは、第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)と第2MCS変換テーブルのMCS指標とを比較し、変調多値数及びTBS指標に変換することで、第1MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を符号化率及び変調方式に変換する。
なお、図23と図24では、第1MCS変換テーブルと第2MCS変換テーブルが同じテーブルである場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第1MCS変換テーブルと第2MCS変換テーブルは、MCS指標、変調多値数、TBS指標のいずれかの関係が異なっていても良い。
図25は、本実施形態に係る基地局装置eNBの構成の一例を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る基地局装置eNB(図25)と第1の実施形態に係る基地局装置eNB(図8)とを比較すると、伝送レート決定部21d及びMCS設定部24dが異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
MCS設定部24dには、制御情報生成部206から入力された第1MCS指標Ii MCS及び重複率情報に基づいて、第2MCS決定部116dと同様の処理を行うことで、各移動局装置UEiが用いる第2MCS(第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)が示すMCSと同じもの)を決定する。MCS設定部24dは、決定した移動局装置UEiのMCSに対応する変調方式を示す情報を復調部226−iへ出力し、決定した移動局装置UEiのMCSに対応する符号化率を示す情報を復号部227−iへ出力する。
復調部226−iはMCS設定部24dから入力された情報が示す変調方式に基づいて復調を施し、復号部227−iはMCS設定部24dから入力された情報が示す符号化率でデータビットに復号化を施す。
等化後伝搬路算出部213dは、割当決定部205から入力された帯域割当情報及び等化後伝搬路wiHiバーに基づいて式(1)を用いて、各移動局装置UEiについての等化後伝搬路wiHiバーを算出する。ここで、等化後伝搬路算出部213dは、式(1)において、除去残差Δi,j IUI及びΔi ISIに「1」を代入する。
送信パラメータ出力部216dは、重複率情報生成部210dから入力された帯域割当情報、MCS決定部215から入力された各移動局装置UEiのMCS(第1MCS)を示す情報(第1MCS指標Ii MCS)、及び、割当決定部205から入力された帯域割当情報を、制御情報生成部206へ出力する。なお、この重複率情報の信号は、例えば、制御チャネルに配置され、移動局装置UEiに通知される。
MCS変換情報記憶部242dは、第1MCS変換テーブル(図23)及び第2MCS変換テーブル(図24)を記憶する。
符号変調設定部243dは、非直交アクセス方式の場合、つまり、後述する重複率取得部245dから入力された重複率情報が示す重複率Ri overが「0」でない場合には、MCS変換情報記憶部242dが記憶する第2MCS変換テーブルに基づいて、後述する第2MCS決定部246dから入力された第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を符号化率及び変調方式に変換する。
符号変調設定部243dは、変換後の各移動局装置UE1〜UEIの符号化率を示す情報を、それぞれ復調部226−1〜226−I及びレプリカ生成部228−1〜228−Iへ出力する。符号変調設定部113dは、変換後の各移動局装置UE1〜UEIの変調方式を示す情報を、それぞれ復号部227−1〜227−I及びレプリカ生成部228−1〜228−Iへ出力する。
第2MCS決定部246dは、重複率取得部245dから入力された重複率情報に基づいて、第1MCS指標の修正値Ii OVERを生成する。なお、第2MCS決定部246dは、修正値Ii OVERと重複率情報との対応情報を予め記憶し、この対応情報に基づいて修正値Ii OVERを生成する。この対応情報は移動局装置UEiのものと同じである。
第2MCS決定部246dは、MCS値記憶部244dが記憶する第1指標Ii MCSを、算出した修正値Ii OVERで修正することで、第2MCS指標を生成する。例えば、第2MCS決定部246dは、第1指標Ii MCSから修正値Ii OVERを差し引いた第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を算出する。
第2MCS決定部246dは、生成した第2MCS指標(Ii MCS−Ii OVER)を、符号変調設定部243dへ出力する。
これにより、例えば、通信システムは、MCSの決定時に必要以上にIUI及びISIを考慮して伝送レートの低いMCSとすることやIUI及びISIを考慮せずに所要品質を満たせない伝送レートの高いMCSとすることがなくなり、適切な伝送レートのMCSを決定できる。よって、通信システムは、受信処理に繰り返し等化を用いる非直交アクセス方式を用いる場合でも、リンクアダプテーションを適切に行うことができ、周波数利用効率もしくはスループットを向上できる。
図28の場合には、基地局装置eNBは、第1MCS指標と重複率情報を異なるタイミングで送信できるので、他の移動局装置UEj(j≠i)の帯域割当を開始又は変更した場合に、移動局装置UEiに重複率情報を柔軟なタイミングで通知できる。これにより、移動局装置UEiは、柔軟にMCSを変更でき、スループットや周波数利用効率、又は受信品質を向上できる。なお、重複率情報の送信タイミングは、予め定められた時間間隔であってもよく、例えば、タイマーを用いても良い。
また、上記第2、3の実施形態及び変形例2では、基地局装置eNBは、第1MCSを決定し、第1MCSに基づいて除去残差Δi,j IUI及び除去残差Δi ISIの少なくとも一方を決定する場合について説明をした。しかし、本発明はこれに限らず、基地局装置eNBは、変調方式又は符号化率の一方を決定し、変調方式又は符号化率の一方に基づいて除去残差Δi,j IUI及び除去残差Δi ISIの少なくとも一方を決定しても良い。
以下、図面を参照しながら本発明の第4の実施形態について詳しく説明する。なお、第4の実施形態に係る通信システムは図1と同じであり、移動局装置UEiの構成の一例は図7と同じである。
図29は、本発明の第4の実施形態に係るMCS決定処理の一例を表すフローチャートである。後述する伝送レート決定部21eが、このMCS決定処理を行う。本実施形態に係るMCS決定処理(図29)と第2の実施形態に係るMCS決定処理(図17)とを比較すると、ステップS302からS303は同様であり、ステップS302の前のステップ601の処理と、ステップS303に続くステップS604以降の処理が異なる。その他の処理(ステップS302〜S303)は、図17と同じであるので、説明を省略する。
(ステップS604)基地局装置eNBは、ステップS303あるいは後述するステップS606で決定された全移動局のMCSと伝搬路推定値により、各移動局からの受信信号にターボ等化(繰り返し等化)を行った後の相互情報量を算出する。相互情報量の算出方法は、後述する。その後、ステップS605へ進む。
(ステップS605)基地局装置eNBは、ステップS604で算出された全移動局からの受信信号に対するターボ等化後の相互情報量が「1」であるか否かを判定する。全ての相互情報量が「1」の場合には、ステップS606へ進み、移動局の受信信号を正しく復調できないことを意味する相互情報量が「1」より小さい場合はステップS607へ進む。ここで、相互情報量が「1」より小さいかの判断は、一部の移動局の受信信号のみが相互情報量が「1」より小さい場合でもステップS607へ進むものとする。ただし、相互情報量の判定の閾値は本例に限らず、相互情報量が「1」より小さい移動局が一定数以下である場合にはステップS606へ進むものとしても良い。また、別の例として、相互情報量の閾値を「1」より小さい値としても良い。例えば、「0.95」より小さいか否かで判定行うなどである。
このステップS606において、伝送レートを高いMCSに変更する特定の移動局UEkの決定方法としては、ステップS604で算出する相互情報量がより少ないターボ等化の繰り返し回数で「1」になる移動局や等化後のEs/N0が高い移動局を優先的にUEkとするなどがある。また、MCSを変更するUEkは1つの移動局である必要はなく、上記のUEkの決定方法で同一の優先順位の複数の移動局のMCSを伝送レートの高いMCSへ変更しても良い。その他の例として、上記のUEkの決定方法で優先順位が上位となる複数の移動局のMCSを伝送レートの高いMCSへ変更しても良い。UEkのMCSの変更を行った後、再度ステップS604に進み、更新されたMCSを用いた場合の相互情報量の算出を行う。
(ステップS607)基地局装置eNBは、相互情報量により全移動局の受信信号の少なくとも一部が正しく検出できないと判定した場合(S605−No)、ステップS606で記憶された全移動局の受信信号が正しく検出できると判定された全移動局のMCSを取得し、出力する。具体的には、全移動局からの受信信号に対するターボ等化後の相互情報量が「1」となる直近のMCSを取得する。
(ステップS608)基地局装置eNBは、ステップS607で取得した全移動局のMCSを移動局に通知するMCSに決定する。
(ステップS701)ターボ等化の繰り返し回数を示すSを「1」に初期化する。
(ステップS702)ISIの除去残差Δi ISIとIUIの除去残差Δi,j IUIに「1」を代入する。
(ステップS703)基地局装置eNBは、各移動局装置UEiの伝搬路特性情報Hiと除去残差であるΔi ISIとΔi,j IUIと式(1)を用いて、等化後の伝搬路利得を算出する。ここで、算出された等化後の伝搬路利得には、ISIやIUIの干渉が考慮された値が得られる。
(ステップS704)ステップS703で算出した等化後の伝搬路利得より、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)を用いて等化後のEs/N0を算出する。さらに、図31に示す変調方式毎(BPSK、QPSK、16QAM、64QAM)の等化後のEs/N0と、等化器の出力相互情報量(mutual information)との関係を参照して、等化器の出力相互情報量を算出する。すなわち、まず、選択されているMCSが示す変調方式に基づき、Es/N0と、等化器の出力相互情報量との関係を示すグラフを選択する。次に、算出したEs/N0に対応する等化器の出力相互情報量を、該選択したグラフを参照して、求める。なお、この図31は、AWGN(Additive White Gaussian Noise)チャネルにおける復調後のLLRより算出した相互情報量を示したものである。このようにEs/N0から相互情報量を算出することは、図31の変調方式毎の特性を予めテーブル化、もしくは近似式を求めておくことで可能である。
(ステップS706)ステップS705で取得したEXIT特性と、ステップS704にて算出した等化器の出力相互情報量とにより復号器の出力相互情報量を算出する。具体的には、等化器の出力相互情報量を、復号器の入力相互情報量としたときに、EXIT特性が示す出力相互情報量を、復号器の出力相互情報量とする。
(ステップS707)ターボ等化の繰り返し回数をインクリメントする。
(ステップS708)ターボ等化の繰り返し回数が上限のSMAXを超えているか否かの判定を行う。ターボ等化の繰り返し回数の上限まで処理を行った場合は、ステップS706で得られた各移動局の出力相互情報量が、各移動局におけるターボ等化を行った後の相互情報量に相当するため、出力する。一方、ターボ等化の繰り返し回数が上限となっていない場合には、ステップS709に進む。
算出した全移動局のLLRにより、式(6)と式(7)を用いて、ISIの除去残差Δi ISIとIUIの除去残差Δi,j IUIを求める。ステップS703に進み、これらの除去残差により、再度等化後の伝搬路の算出を行う。
以上の処理を行うことで、全移動局の受信信号のターボ等化後の相互情報量を算出する。
本実施形態に係る基地局装置eNBは、第2の実施形態にかかる基地局装置eNB(図15)の伝送レート決定部21bに代えて、伝送レート決定部21eを備えるものである。
図33は、本実施形態に係る伝送レート決定部21eの構成の一例を示す概略ブロック図である。伝送レート決定部21eは、等化後伝搬路算出部217b、品質算出部218b、第1MCS決定部219b、相互情報量算出部254e、信号検出判定部255e、第2MCS決定部256e、送信パラメータ出力部216を含んで構成される。図33において、図15と同様の部分には同一の符号(216、217b〜219b)を付し、説明を省略する。伝送レート決定部21eは、割当決定部205より帯域割当情報及び伝搬路推定値が入力される。また、これらの情報は、等化後伝搬路算出部217b、相互情報量算出部254eへ入力される。また、帯域割当情報は送信パラメータ出力部216にも入力される。等化後伝搬路算出部217bから第1MCS決定部219bまでの信号処理は、第2の実施形態と同じであるので、説明を省略する。第1MCS決定部219bにより決定された全移動局UEのMCSは、相互情報量算出部254eと第2MCS決定部256eに入力される。
除去残差算出部266eは、式(14)、(15)でLLRを算出する。さらに、除去残差算出部266eは、算出したLLRより式(6)と式(7)を用いて、ISIの除去残差Δi ISIとIUIの除去残差Δi,j IUIを算出し、等化後伝搬路算出部261eへ入力する。すなわち、除去残差算出部266eは、図30のステップS709の処理を行う。
以下、図面を参照しながら本発明の第5の実施形態について詳しく説明する。なお、第5の実施形態に係る通信システムは図1と同じである。
図37は、本実施形態に係るUEiの構成の一例を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る移動局装置UEi(図37)と第1の実施形態に係る移動局装置UEi(図7)とを比較すると、DFT部103と周波数マッピング部104との間にクリッピング部810が追加されている点が異なる。しかし、他の構成要素(符号101〜109)が持つ機能は第1、2の実施形態と同じであるので、第1、2の実施形態と同じ機能の説明は省略する。クリッピング部810は、DFT部103より周波数領域の信号が入力され、この周波数領域の信号の一部をゼロに置き換えて出力する。これは、周波数領域の信号の一部(ゼロに置き換えた部分)を送信しないことを意味する。クリッピング部810から出力された信号は、周波数マッピング部104へ入力される。図38にクリッピング部810の入力信号と出力信号の一例を示す。P23は、クリッピング部810への入力信号であり、P24はクリッピング部810からの出力信号である。同図に示すように、クリッピング部810は一部の周波数領域の信号を欠落させる処理である。また、本実施形態では、複数の移動局UE1〜UEIが直交アクセス方式であるものとして説明するが、非直交アクセス方式にも適用可能である。
図39は、本実施形態に係る基地局装置eNBの構成を示す概略ブロック図である。基地局装置eNBは、アンテナ201、受信処理部202、参照信号分離部203、伝搬路推定部204、割当決定部205、制御情報生成部206、制御情報送信部207、FFT部208、デマッピング部209、残差算出部221−1〜221−I、ソフトキャンセラ部222−1〜222−I、等化部223−1〜223−I、IDFT部224−1〜224−I、合成部225−1〜225−I、復調部226−1〜226−I、復号部227−1〜227−I、レプリカ生成部228−1〜228−I、DFT部229−1〜229−I、伝搬路乗算部230−1〜230−I、伝送レート決定部21f、MCS設定部24d、クリッピング部820−1〜820−Iを含んで構成される。本実施形態に係る基地局装置eNBは、第1の実施形態にかかる基地局装置eNB(図8)の伝送レート決定部21に代えて、伝送レート決定部21fを備えるものである。さらに、DFT部229−1〜229−Iと伝搬路乗算部230−1〜230−Iとの間にクリッピング820−1〜820−Iが追加になっている。しかし、他の構成要素(符号201〜209、221−1〜230−1、・・・221−I〜230−I、24d)が持つ機能は第1、2の実施形態と同じであるので、第1、2の実施形態と同じ機能の説明は省略する。クリッピング部820−iは、DFT部229−iから入力された信号に対して、移動局装置UEiのクリッピング部と同様の周波数領域の信号の一部をゼロにする処理を施し、伝搬路乗算部230−iに入力する。
また、重複率に代えて、非重複率や非重複率帯域幅を用いても良い。ここで、移動局装置UEiにおける非重複率とは、(他の移動局装置UEj(i=1〜I、j≠i)と重複しないで割り当てられた移動局装置UEiの周波数帯域の帯域幅の合計値)/(移動局装置UEiに割り当てられた周波数帯域の帯域幅の合計値)である。また、移動局装置UEiにおける非重複率帯域幅とは、他の移動局装置UEj(i=1〜I、j≠i)と重複しないで割り当てられた移動局装置UEiの周波数帯域の帯域幅の合計値である。これらの場合、基地局装置eNBは、非重複率や非重複率帯域幅が広いほど多値数の高い変調方式に決定し、また、高い符号化率に決定する。
上記の重複率、非重複率、重複帯域幅、非重複帯域幅は、予め定められた周波数帯域(例えば、システム帯域、バンド、要素キャリア)毎に算出されても良い。
なお、上記において、基地局装置eNBがターボ等化処理を行う場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基地局装置eNBは、SIC(Successive Interference Cancellation)処理を行っても良い。また例えば、基地局装置eNBは、繰り返し等化処理の種類(ターボ等化、SIC等)に応じて、異なる対応付けのIUI残差テーブル、ISI残差テーブルを用いて、除去残差Δi,j IUIや除去残差Δi ISI、MCSを決定しても良い。また、基地局装置eNBは、繰り返し等化処理の種類に応じて、重複率Ri overに対応する除去残差Δi,j IUIやΔi ISIの値を修正しても良い。
また、上記各実施形態において、基地局装置eNBは、移動局装置UEiとUEjの帯域が全く同一に割り当てられる場合は、上記のMCS決定処理以外の処理によってMCSを決定してもよい。つまり、基地局装置eNBは、例えば、マルチユーザMIMOの場合には他の処理でMCSを決定し、それ以外の場合には上記のMCS決定処理を行っても良い。また例えば、第2MCS決定部116d及び第2MCS決定部246は、マルチユーザMIMOの場合には他の処理で第2MCSを決定して、それ以外の場合には上記の処理を行っても良い。
また、上述した実施形態に係る基地局装置eNB及び移動局装置UEiの一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現しても良い。基地局装置eNB及び移動局装置UEiの各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
Claims (9)
- 複数の送信装置の周波数帯域の割当に基づいて送信方式を決定する基地局装置であって、
第1の送信装置の周波数帯域の割当と、当該周波数帯域と一部が重複する周波数帯域を使用する第2の送信装置の少なくとも1つに割り当てられた周波数帯域とより決まる重複情報に基づいて、受信装置による等化を行った場合における伝送品質を算出し、算出した伝送品質を示す情報に基づいて前記第1の送信装置の変調方式及び符号化率の少なくとも一方を決定する基地局装置。 - 前記重複情報は、前記第1の送信装置に割り当てられた周波数帯域の大きさと前記重複する周波数帯域との比率であることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
- 前記重複情報は、前記重複する周波数帯域の有無であることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
- 前記重複情報に基づいて、受信装置によって繰り返し等化を行った場合における等化重みを算出し、算出した等化重みに基づいて前記伝送品質を算出する請求項1に記載の基地局装置。
- 前記重複情報に基づいて、受信装置によって繰り返し等化を行った場合における干渉除去残差を算出し、算出した干渉除去残差に基づいて前記等化重みを算出する請求項4に記載の基地局装置。
- 受信装置によって繰り返し等化以外の等化を行った場合における等化重みを算出し、算出した等化重みに基づいて前記第1の送信装置の変調方式及び符号化率の少なくとも一方を決定し、決定した変調方式及び符号化率の少なくとも一方と前記重複情報に基づいて受信装置による等化を行った場合における等化重みを算出する請求項1、請求項4、請求項5のいずれか一項に記載の基地局装置。
- ユーザ間干渉の干渉除去残差を算出する請求項5に記載の基地局装置。
- シンボル間干渉の干渉除去残差を算出する請求項5に記載の基地局装置。
- 前記第1の送信装置に割り当てられた周波数帯域と、前記第2の送信装置の少なくとも1つに割り当てられた周波数帯域とに基づき算出した相互情報量であって、受信装置によって繰り返し等化を行った後の相互情報量に基づいて、前記第1の送信装置の変調方式及び符号化率の少なくとも一方を決定する請求項1に記載の基地局装置。
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