JP6364159B2

JP6364159B2 - 無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システム

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Application number: JP2013135757A
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Inventors: アナスベンジャブール; 祥久岸山
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Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
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Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。

従来、無線通信システムでは、様々な無線通信方式が用いられている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とも呼ばれるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が用いられる（例えば、非特許文献１）。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

ところで、図１に示すように、Ｗ−ＣＤＭＡやＬＴＥの後継としてＦＲＡ（Future Radio Access）等と呼ばれる無線通信方式が検討されている。ＦＲＡでは、下りリンクの無線リソースの割当方式として、ＯＦＤＭＡに加えて受信側での干渉除去（Interference Cancellation）を前提とする非直交多元接続（ＮＯＭＡ：Non-Orthogonal Multiple Access）を用いることが想定される。

ＦＲＡにおいては、ＯＦＤＭＡによって割り当てられる同一の無線リソースに対して、複数のユーザ端末に対する下り信号が重畳（superpose）され、各ユーザ端末のチャネルゲインに応じて異なる送信電力で送信される。受信側では、他のユーザ端末に対する下り信号を逐次干渉キャンセラ（ＳＩＣ：Successive Interference Cancellation）等でキャンセルすることで、自端末に対する下り信号が適切に抽出される。

また、各無線通信方式におけるリンクアダプテーションとして、Ｗ−ＣＤＭＡでは送信電力制御（ＦａｓｔＴＰＣ）、ＬＴＥでは変調方式と符号化率とを適応的に調整する適応変調符号化（ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding）が用いられている。ＦＲＡでは多ユーザに対する送信電力割当と適応変調符号化（ＭＵＰＡ：Multi-User Power Allocation／ＡＭＣ）を用いることが検討されている。

ＮＯＭＡを用いる場合には、ユーザ端末は自端末宛ての情報を適切に取得するために、各ユーザ端末の電力割り当て情報に基づいて、受信信号の復号順やＳＩＣの適用の有無を判断することができる。しかしながら、同一の無線リソースに対して非直交多重されるユーザ端末数が増加すると、無線基地局からユーザ端末への電力割り当て情報の通知にかかる通信オーバヘッドが増加するため、スループットが低下する。このため、スループットの低下を抑制しつつ非直交多重を実現するための方法が求められている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるユーザ端末は、複数のユーザ端末に対して重畳して送信された下り信号と、前記複数のユーザ端末に対して同じビット数で通知されるＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報と、を受信する受信部と、前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報に基づいて、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号する干渉除去部と、を具備し、前記干渉除去部は、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）ポートによって各ユーザ端末を判断することを特徴とする。

本発明によれば、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる。

様々な無線通信システムで用いられる無線アクセス方式の説明図である。下りリンクにおけるＮＯＭＡ（非直交多元接続）及びＳＩＣ（逐次干渉キャンセラ）の説明図である。ＮＯＭＡの送信処理のフローチャートを示す図である。第１の態様に係る処理のフローチャートを示す図である。第１の態様に係る非直交多重される最大ユーザ端末数が２の場合の共通の復号パターンを示す図である。第１の態様に係る非直交多重される最大ユーザ端末数が３の場合の共通の復号パターンを示す図である。第２の態様に係る処理のフローチャートを示す図である。第２の態様に係る非直交多重される最大ユーザ端末数が２の場合の個別の復号パターンを示す図である。第２の態様に係る非直交多重される最大ユーザ端末数が３の場合の個別の復号パターンを示す図である。実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。実施の形態に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。

図２は、下りリンクにおけるＮＯＭＡ及びＳＩＣの説明図である。図２には、無線基地局ＢＳのカバレッジエリア内で、無線基地局ＢＳの近辺にユーザ端末ＵＥ１が位置し、無線基地局ＢＳの遠方にユーザ端末ＵＥ２が位置する場合が示されている。無線基地局ＢＳから各ユーザ端末ＵＥへの下り信号のパスロスは、無線基地局ＢＳから離れると共に増加する。このため、無線基地局ＢＳから遠いユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）は、無線基地局ＢＳの近くのユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲよりも低くなる。

ＮＯＭＡでは、チャネルゲイン（例えば、受信ＳＩＮＲ、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）等）やパスロス等に応じて送信電力を異ならせることで、同一の無線リソースに対して複数のユーザ端末ＵＥが非直交多重される。例えば、図２では、ユーザ端末ＵＥ１、ＵＥ２に対する下り信号が異なる送信電力で同一の無線リソースに多重される。受信ＳＩＮＲが高いユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号には相対的に小さい送信電力が割り当てられ、受信ＳＩＮＲが低いユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号には相対的に大きな送信電力が割り当てられる。

また、ＮＯＭＡでは、逐次干渉キャンセラ型の信号分離法であるＳＩＣにより受信信号から干渉信号を除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。自端末に対する下り信号にとっては、同一無線リソースに非直交多重された自端末よりも送信電力が大きな他端末に対する下り信号が干渉信号になる。このため、自端末よりも送信電力の大きな他端末に対する下り信号をＳＩＣによって受信信号から除去することで、自端末に対する下り信号が抽出される。

例えば、図２において、ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲは、ユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲよりも低いので、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号より大きな送信電力で送信される。このため、無線基地局ＢＳに近いユーザ端末ＵＥ１は、自端末に対する下り信号だけでなく、同一の無線リソースに非直交多重されたユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号を干渉信号として受信する。ユーザ端末ＵＥ１は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号をＳＩＣにより除去することで、自端末に対する下り信号を抽出して適切に復号する。

一方で、ユーザ端末ＵＥ１の受信ＳＩＮＲは、ユーザ端末ＵＥ２の受信ＳＩＮＲよりも高いので、ユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号は、ユーザ端末ＵＥ２に対する下り信号よりも小さな送信電力で送信される。このため、無線基地局ＢＳから遠いユーザ端末ＵＥ２は、同一無線リソースに非直交多重されたユーザ端末ＵＥ１に対する下り信号による干渉を無視できるため、ＳＩＣによる干渉除去を行うことなく、自端末に対する下り信号を抽出して適切に復号する。

このように、下りリンクにおいてＮＯＭＡを適用する場合、同一の無線リソースに対して、チャネルゲインが異なる複数のユーザ端末ＵＥ１及びＵＥ２を多重できるので、周波数利用効率を向上させることができる。

ここで、ＮＯＭＡの送信処理について説明する。図３は、ＮＯＭＡの送信処理を説明するためのフローチャートである。まず、各ユーザ端末（ＵＥ）は、無線基地局（ＢＳ）から参照信号を受信して、この参照信号に基づいてチャネルゲインを推定する。そして、各ユーザ端末は、チャネルゲインを無線基地局にフィードバックする（ステップＳＴ０１）。なお、参照信号としては、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information Reference Signal）、ＤＭ−ＲＳ（DeModulation Reference Signal）、ＣＲＳ（Cell-Specific Reference Signal）等を用いてもよい。

次に、無線基地局は、サブバンド毎にカバレッジエリア内に属する全ユーザ端末から１組の候補ユーザセット（candidate user set）を選択する（ステップＳＴ０２）。候補ユーザセットとは、サブバンドに非直交多重されるユーザ端末の候補の組み合わせを示している。サブバンド毎の候補ユーザセットの総数は、カバレッジエリア内に属するユーザ端末の総数をＭ、非直交多重されるユーザ端末数をＮとして、下記式（１）で表わされる。なお、以下の一連の演算処理（ステップＳＴ０３−ＳＴ０６）は、全ての候補ユーザセットに対して実施される（全探索（Exhaustive search））。

次に、無線基地局は、各ユーザ端末からフィードバックされたチャネルゲインに基づいて、候補ユーザセットの各ユーザ端末に割り当てるサブバンドの送信電力を算出する（ステップＳＴ０３）。次に、無線基地局は、算出された送信電力に基づいて、非直交多重の適用下で想定される各ユーザ端末におけるサブバンドのＳＩＮＲ（スケジューリング用のＳＩＮＲ）を算出する（ステップＳＴ０４）。次に、無線基地局は、算出されたＳＩＮＲからＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットのブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block Error Rate）を求め、各ユーザ端末におけるサブバンドのスケジューリング用のスループットを算出する（ステップＳＴ０５）。

次に、無線基地局は、各ユーザ端末の瞬時スループットと平均スループットとから、候補ユーザセットのスケジューリングメトリックを算出する（ステップＳＴ０６）。スケジューリングメトリックとしては、例えば、ＰＦ（Proportional Fairness）スケジューリングメトリックを算出する。ＰＦスケジューリングメトリックＭ_ｓｊ,ｂは、平均スループットをＴ_ｋ、瞬時スループットをＲ_ｋ、ｂとして、下記式（２）で表わされる。なお、ＰＦスケジューリングメトリックＭ_ｓｊ,ｂは、ｂ番目のサブバンドにおけるｊ番目の候補ユーザセットのＰＦスケジューリングメトリックであることを示している。また、ｋは、候補ユーザセット内のｋ番目のユーザ端末を示している。

無線基地局は、ステップＳＴ０３−ＳＴ０６を全ての候補ユーザセットについて行い、サブバンドにおいてスケジューリングメトリックを最大化するユーザセットを選択する（ステップＳＴ０７）。そして、無線基地局は、ステップＳＴ０２−ＳＴ０７をサブバンド毎に行い、各サブバンドについてスケジューリングメトリックを最大化するユーザセットを選択する。

次に、無線基地局は、割り当てられたサブバンドの平均ＳＩＮＲを算出して（ステップＳＴ０８）、割り当てられたサブバンドの各ユーザ端末に対して共通ＭＣＳを選択する（ステップＳＴ０９）。次に、無線基地局は、ユーザセットを構成する各ユーザ端末に対する下り信号を同一のサブバンドに割り当て、各ユーザ端末に対してサブバンド毎に異なる送信電力で下り信号を非直交多重して送信する（ステップＳＴ１０）。

次に、無線基地局にユーザセットとして選択された各ユーザ端末は、自端末に対する下り信号だけでなく、同一の無線リソースに非直交多重された他端末に対する下り信号を受信する（ステップＳＴ１１）。そして、各ユーザ端末は、自端末よりもチャネルゲインが低く、送信電力が大きな他端末に対する下り信号をＳＩＣで除去し、自端末に対する信号を抽出（分離）する。この場合、自端末よりもチャネルゲインが高く、送信電力の小さな他端末に対する下り信号については、干渉信号にならないため無視される。

ところで、ＮＯＭＡでは、各ユーザ端末は、受信信号に含まれる参照信号からチャネルゲインや信号電力を測定し、これらに基づいて受信信号の復号パターン（復号順及び／又はＳＩＣの適用の有無）を判断することができる。しかしながら、測定に基づく判断では、測定に失敗すると誤った復号パターンを用いてしまい、受信性能が劣化する恐れがある。また、復号パターンの判断は、各ユーザ端末宛ての信号の電力割り当て情報（例えば、ステップＳＴ０３で算出された送信電力）を無線基地局がユーザ端末に通知して、当該電力割り当て情報に基づいて行うことができる。例えば、送信電力の大小により各ユーザ端末向けの信号をＳＩＣで除去するか否かを決定することができる。しかしながら、同一の無線リソースに対して非直交多重されるユーザ端末数が増加すると、電力割り当て情報の通知にかかる通信オーバヘッドが増加するため、スループットが低下するという問題が生じる。

ＮＯＭＡを用いた通信において、無線基地局から電力割り当て情報を通知する場合に通信オーバヘッドが大きくなるという上述の課題に対し、本発明者らは、各ユーザ端末に対して復号パターンを示す情報を通知する構成であれば、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができるのではないかと考え、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、非直交多元接続信号の復号順及び／又はＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報が規定された複数の復号パターンを予め用意しておき、各ユーザ端末の通信環境に応じて適した復号パターンを選択して、各ユーザ端末に送信する。

（第１の態様）
以下、本実施の形態の第１の態様について説明する。第１の態様では、無線基地局は、同一の無線リソースに信号が非直交多重される各ユーザ端末に対して、共通の復号パターンを示す情報を送信する。また、第１の態様においては、複数の復号パターンは、各ユーザ端末の復号順が一意に特定されるように構成されている。さらに、各ユーザ端末は、同一の無線リソースに信号が非直交多重されるユーザ端末を判断することができるように構成されている。

図４は、第１の態様に係る動作のフローチャートを示す図である。まず、無線基地局は、各ユーザ端末のチャネル状態情報に基づいて各ユーザ端末に共通の復号パターンを選択する（ステップＳＴ２１）。復号パターンとしては、非直交多元接続信号の復号順及び／又はＳＩＣの適用の有無に関する情報が少なくとも規定されている。例えば、ユーザ端末をＵＥ１、ＵＥ２とした際に、復号順として１番目の復号にＵＥ１が、２番目の復号にＵＥ２が指定されている場合には、ＵＥ１向けの信号を復号した後ＵＥ２向けの信号を復号する。なお、復号パターンは、チャネル状態情報自体ではなく、チャネル状態情報やチャネルゲインを用いて求められた情報に基づいて選択しても良い。例えば、復号パターンは各ユーザ端末宛ての信号の送信電力等に基づいて選択することができる。

図５は、非直交多重される最大ユーザ端末数が２の場合の復号パターンを示す図である。図５には、４個の復号パターン（パターン１−４）が示されている。復号順に「ＮＯＮＥ」が示されている場合は、何も復号しないことを示し、例えばパターン１では、ＵＥ１の復号のみを行う。パターン３では、ＵＥ２の復号を行った後でＵＥ１の復号を行う。なお、図５は復号パターンの構成の一例であり、異なる復号パターンの構成であっても良い。

復号パターンには、復号順又はＳＩＣの適用の有無に関する情報を明示的に含まず、当該情報を復号パターンの情報及び／又は復号パターン以外の情報からユーザ端末が判断する構成とすることができる。本実施の形態では、復号パターンには、非直交多元接続信号の復号順が示されており、ＳＩＣの適用の有無は復号順から判断する。具体的には、復号パターンが示す復号順に自端末のみが含まれる場合（例えば、図５のパターン１、２）には、ユーザ端末はＳＩＣを適用せず、復号順に自端末でない他端末が含まれる場合（例えば、図５のパターン３、４）には、他端末の信号の復号後にＳＩＣを適用する。

一方で、復号パターンにはユーザ端末がＳＩＣの適用の有無に関する情報のみを含むとし、復号順をユーザ端末が判断する構成としても良い。例えば、ＵＥ１が図５のパターン３に基づいて受信信号の干渉除去及び復号を行っている際に、無線基地局がＳＩＣの適用を無しとする情報をＵＥ１に送信した場合には、ＵＥ１は自端末に対する信号のみを復号すれば良いので、パターン１を使用するように判断することができる。

なお、本実施の形態では、無線基地局と各ユーザ端末は、同じ復号パターンを参照できるように構成されている。具体的には、無線基地局及びユーザ端末それぞれの記憶領域に、同じ複数の復号パターンに関する情報が予め保持されていても良い。また、無線基地局及びユーザ端末は、復号パターンを変更し、変更した復号パターンに関する情報を互いに通知することにより、適宜同じ復号パターンを参照できるようにしても良い。

次に、各ユーザ端末に対して、選択した共通の復号パターンを示す情報を送信する（ステップＳＴ２２）。上述の図２の場合には、図５のパターン３を示す情報を各ユーザ端末に共通して送信する。当該情報は、ビット列として送信しても良い。例えば、図５に示す４つの復号パターンが規定されている場合は、選択した復号パターンを示す情報を２ｂｉｔのビット列で表すことができ、当該ビット列のいずれかを送信することができる。また、情報の送信は、例えば、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced PDCCH、拡張ＰＤＣＣＨ）の制御情報によるシグナリング、及び上位レイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリング等)を用いて行うことができる。特に、ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨの制御情報によるシグナリングは、サブバンド毎、ユーザ端末毎の通知が容易であり、この通知に適している。なお、ステップＳＴ２２の情報送信に付随して、各ユーザ端末への送信電力に関する情報（例えば、送信電力比等）を送信しても良い。

最後に、各ユーザ端末は、無線基地局から送信された、特定の復号パターンを示す情報を受信する（ステップＳＴ２３）。各ユーザ端末は、当該情報を用いて、無線基地局が選択した復号パターンにより示された復号順及びＳＩＣの適用の有無に応じて受信信号の干渉除去及び復号を行う。

第１の態様においては、図４に示すフローチャートによる処理は、図３のステップＳＴ０１で各ユーザ端末のチャネル状態の関係が変化した（特定端末のチャネル状態が改善した等）場合に実施する。ただし、これに限られるものではなく、例えば同一の無線リソースで非直交多重されるユーザ端末数が増減した場合や、ユーザ端末に対する送信電力を変更した場合や、復号パターンをユーザ端末に送信してから所定の時間経過後に当該処理を行うことができる。

なお、本実施の形態では、各ユーザ端末は、無線基地局が各ユーザ端末に割り当てるＤＭ−ＲＳポートによってユーザ端末を判断する。ＤＭ−ＲＳ（DeModulation Reference Signal）は、ユーザ端末が復調のために必要な伝送路推定を行うことができるように、無線基地局がＰＤＳＣＨでの送信の際に挿入する信号である。特に、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送においては、ユーザ端末毎に異なるＤＭ−ＲＳポートを用いてＤＭ−ＲＳが送信されることが考えられる。例えば、ＤＭ−ＲＳポートとしてＤＭ−ＲＳポート１及びポート２の２つが利用可能である場合、ＤＭ−ＲＳポート１を使用する端末はＵＥ１であり、ＤＭ−ＲＳポート２を使用する端末はＵＥ２であると判断しても良い。ただし、ユーザ端末の判断はこれに限定されない。例えば、無線基地局からの各ユーザ端末への送信電力に関する情報（送信電力比等）を上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング)を用いて通知し、該情報に基づいて判断しても良い。さらに、無線基地局が各ユーザ端末に対して、明示的に各ユーザ端末が復号パターン中のどの端末に該当するかを通知しても良い。

図２の場合を例に、第１の態様の動作を説明する。図２の場合、各ユーザ端末に対して図５に示されるパターン３が選択される（ステップＳＴ２１）。そして、パターン３を示す情報が各ＵＥに共通して通知され（ステップＳＴ２２）、各ＵＥは当該情報を受信する（ステップＳＴ２３）。この場合、ＵＥ１は、１番目の復号としてＵＥ２が示されているため、まずＵＥ２宛ての信号を復号する。次に、ＵＥ２は自端末ではないため、ＵＥ２宛ての信号をＳＩＣにより除去する。最後に、ＳＩＣを適用した信号からＵＥ１宛ての信号を復号する。一方ＵＥ２は、１番目の復号がＵＥ２（自端末）であるため、ＵＥ２宛ての信号を復号する。２番目の復号としてＵＥ１が示されているが、既に自端末宛ての信号が復号されているため、処理は行わない。つまり、ＵＥ２は、ＵＥ１宛ての信号をノイズとして無視したことになる。

図６は、非直交多重される最大ユーザ端末数が３の場合の復号パターンを示す図である。図６には、１５個の復号パターン（パターン１−１５）が示されており、復号パターンを示す情報は４ｂｉｔのビット列で表すことができる。なお、図５及び図６では、複数の復号パターンを示す情報はそれぞれ同じビット数からなる例を示したが、異なるビット列から構成されても良い。例えば、図６において、パターン１−３を２ｂｉｔのビット列で表し、パターン４−１５を４ｂｉｔのビット列でそれぞれ表すと、パターン１−３を通知する場合の情報量を削減することができる。

以上のように、本実施の形態の第１の態様に係る無線基地局によれば、各ユーザ端末に共通の復号パターンを示す通信量の小さい情報に基づいて信号の復号順及びＳＩＣの有無を判断できるので、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる。

（第２の態様）
以下、本実施の形態の第２の態様について説明する。第２の態様では、無線基地局は、同一の無線リソースに信号が非直交多重される各ユーザ端末に対して、ユーザ端末毎に個別に規定された復号パターンを示す情報を送信する。上述の第１の態様では、復号パターンにおいて各ユーザ端末の復号順が一意に特定されていたが、第２の態様では、複数の復号パターンは、少なくとも復号パターンを受信したユーザ端末の復号順が特定されるように構成されている。以下、第２の態様について第１の態様との相違点に関して主に説明する。

図７は、第２の態様に係る動作のフローチャートを示す図である。まず、無線基地局は、各ユーザ端末のチャネル状態情報に基づいて各ユーザ端末の復号パターンを個別に選択する（ステップＳＴ３１）。第２の態様においては、複数の復号パターンは、ユーザ端末毎に個別に規定されるように構成される。

図８は、非直交多重される最大ユーザ端末数が２の場合の復号パターンを示す図であり、２個の復号パターン（パターン１、２）が示されている。ここで、ＵＥｄは最終的に受信信号を適切に復号したい所望のユーザ端末（ＵＥ−ｄｅｓｉｒｅｄ）のことであり、つまり当該復号パターンを受信したユーザ端末自身を示している。一方、ＵＥｎは非所望のユーザ端末（ＵＥ−ｎｏｎ−ｄｅｓｉｒｅｄ）のことであり、つまり同一の無線リソースに信号が非直交多重されるユーザ端末のうち、当該復号パターンを受信したユーザ端末以外のユーザ端末を示している。なお、図８の復号パターンを示す情報は、１ｂｉｔで表すことができる。

次に、各ユーザ端末に対して、選択した個別の復号パターンを示す情報を送信する（ステップＳＴ３２）。最後に、各ユーザ端末は、無線基地局から送信された、特定の復号パターンを示す情報を受信する（ステップＳＴ３３）。

図２の場合を例に、第２の態様の動作を説明する。図２の場合、ＵＥ１に対して図８のパターン２が選択され、ＵＥ２に対して図８のパターン１が選択される（ステップＳＴ３１）。そして、パターン２を示す情報がＵＥ１に、パターン１を示す情報がＵＥ２に通知され（ステップＳＴ３２）、各ＵＥは各々に対する情報を受信する（ステップＳＴ３３）。パターン２が通知されたＵＥ１においては、１番目の復号がＵＥｎであり、ＵＥ１にとってＵＥｎはＵＥ２であるため、ＵＥ２宛ての信号がまず復号され、ＳＩＣにより除去される。その後、２番目の復号は自端末であるＵＥｄであるため、ＳＩＣを適用した信号からＵＥ１宛ての信号を復号する。一方、パターン１が通知されたＵＥ２においては、１番目の復号が自端末であるＵＥｄであるため、ＵＥ２を復号する。２番目の復号としてはＮＯＮＥとなっているため、処理は行わない。

図９は、非直交多重される最大ユーザ端末数が３の場合の復号パターンを示す図である。図９には、５個の復号パターン（パターン１−５）が示されており、復号パターンを示す情報は３ｂｉｔのビット列で表すことができる。ここで、ＵＥｎ１及びＵＥｎ２は、それぞれ非所望のユーザ端末を示している。このように非所望のユーザ端末が複数存在する場合、各ＵＥｎの判別は、例えば基地局が割り当てたＤＭ−ＲＳポートによって行っても良い。また、個別の参照信号の強度を測定し、最も弱い信号をＵＥｄ宛てとし、残りの信号を強い順にＵＥｎ１宛て、ＵＥｎ２宛て、…と判断しても良い。図５及び図８、並びに図６及び図９を比較して分かるように、第２の態様では、第１の態様に比べて、同じ最大ユーザ端末数の場合に復号パターンを示す情報の情報量を削減することができる。

以上のように、本実施の形態の第２の態様に係る無線基地局によれば、さらに少ない通知情報を利用できるため、スループットの低下をより好適に抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる。

（無線通信システムの構成例）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述した非直交多元接続用の復号パターンの通知方法が適用される。

図１０は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図１０に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム又はＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥアドバンスト（LTE-Advanced））システムが包含されるシステムである。この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、又はＦＲＡ（Future Radio Access）と呼ばれても良い。

図１０に示す無線通信システム１は、無線基地局１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、この無線基地局１０と通信する複数のユーザ端末２０（２０Ａ、２０Ｂ）とを含んでいる。無線基地局１０は、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０に接続される。各ユーザ端末２０は、セルＣ１、Ｃ２において無線基地局１０と通信を行うことができる。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

なお、無線基地局１０は、マクロセルを形成するｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）であってもよいし、スモールセルを形成するＲＲＨ（Remote Radio Head）、フェムト基地局、ピコ基地局等のいずれであってもよい。また、無線基地局１０は、送受信ポイント等と呼ばれていてもよい。各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ等の各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）及びＮＯＭＡ（Non-Orthogonal Multiple Access）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が適用される。ＯＦＤＭＡは、送信帯域をサブバンドに分割してユーザ端末２０を直交多重するマルチキャリア伝送方式であり、ＮＯＭＡはサブバンド毎にユーザ端末２０を異なる送信電力で非直交多重するマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、周波数方向の連続した無線リソースにユーザ端末２０を割り当てるシングルキャリア伝送方式である。

また、無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel））、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator CHannel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control CHannel））、報知チャネル（ＰＢＣＨ（Physical Broadcast CHannel））等が用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報が伝送される。ＰＣＦＩＣＨにより、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨにより、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫが伝送される。

また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ(Physical Uplink Shared CHannel)）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ(Physical Uplink Control CHannel)）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ(Physical Random Access CHannel)）等が用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨにより、下りリンクのチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel State Information）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ等が伝送される。

図１１は、本実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。無線基地局１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたユーザデータに対して、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理等のＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理を行い、各送受信部１０３に転送する。また、下りリンクの制御データに対して、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理を行い、各送受信部１０３に転送する。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータについては、各送受信アンテナ１０１で受信されてアンプ部１０２に入力される。アンプ部１０２は、各送受信アンテナ１０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部１０３に送る。増幅された無線周波数信号は、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４は、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理を行い、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送する。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理等を行う。

図１２は、本実施の形態に係るユーザ端末の構成例を示すブロック図である。ユーザ端末２０は、複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。

下りリンクのデータは、複数の送受信アンテナ２０１で受信されてアンプ部２０２に入力される。アンプ部２０２は、各送受信アンテナ２０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部２０３に送る。無線周波数信号は、各送受信部２０３でベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、ベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等が行われる。下りリンクのデータに含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたユーザデータに対して、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ（ＨｙｂｒｉｄＡＲＱ））の送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等を行い、各送受信部２０３に転送する。各送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

図１３は、本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。なお、図１３では、一部の構成のみを示しているが、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、必要な構成を不足なく備えているものとする。

図１３に示すように、無線基地局１０は、スケジューリング部（選択部）３０１、下り制御情報生成部３０２、下り制御情報符号化・変調部３０３、下り送信データ生成部３０４、下り送信データ符号化・変調部３０５、下り参照信号生成部３０６、下りチャネル多重部３０７を備えている。

スケジューリング部３０１は、各ユーザ端末２０のチャネルゲインに応じて、任意の無線リソースに非直交多重されるユーザセットを決定する。ユーザセットとしては、例えば、各サブバンドにおいてＰＦ（Proportional Fairness）スケジューリングメトリックを最大化するユーザセットが選択される。ユーザ端末２０からフィードバックされたチャネル状態情報は送受信部１０３（図１１参照）で受信され、スケジューリング部３０１で利用される。なお、チャネル状態情報に含まれるチャネルゲインは、チャネルの受信品質を示すものであればよく、ＣＱＩ、受信ＳＩＮＲ、ＲＳＲＰでもよく、また瞬時値でもよいし、長期平均値でもよい。また、チャネルゲインは、ユーザ端末からフィードバックされた情報に限られない。例えば、他の無線基地局にフィードバックされたチャネルゲインを取得して用いても良いし、当該ユーザ端末の近傍のユーザ端末からフィードバックされたチャネルゲインから求められても良い。そして、スケジューリング部３０１は、無線リソース毎に非直交多重されるユーザ端末２０の各々に対して、送信電力を割り当てる。また、スケジューリング部３０１は、ユーザ端末２０からのチャネル状態情報に基づいて、下りデータの符号化率及び変調方式を決定する。

また、スケジューリング部３０１は、同一のユーザセットとして選択された各ユーザ端末２０に対して、チャネル状態情報に基づいて各ユーザ端末２０に適した復号パターンを選択する。第１の態様においては、各ユーザ端末２０の復号順が一意に特定されるように構成された複数の復号パターンから、各ユーザ端末２０に共通の復号パターンを選択する。ＤＭ−ＲＳポートを各ユーザ端末２０の位置又はチャネルゲインに応じて固定的に割り当てるようスケジューリングすることにより、各ユーザ端末２０を特定しても良い。また、第２の態様においては、少なくとも復号パターンを受信したユーザ端末２０の復号順が特定されるように構成された複数の復号パターンから、各ユーザ端末２０に個別の復号パターンを選択する。

下り制御情報生成部３０２は、ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨで伝送されるユーザ端末固有の下り制御情報（ＤＣＩ）を生成する。下り制御情報は、下り制御情報符号化・変調部３０３へと出力される。下り制御情報符号化・変調部３０３は、下り制御情報をチャネル符号化して変調する。変調後の下り制御情報は、下りチャネル多重部３０７へと出力される。

ユーザ端末固有の下り制御情報には、ＰＤＳＣＨの割り当て情報であるＤＬアサイメント（DL assignment）や、ＰＵＳＣＨの割り当て情報であるＵＬグラント（UL grant）等が含まれる。また、下り制御情報には、各ユーザ端末２０に対してＣＳＩのフィードバックを要求する制御情報や、非直交多重された信号の受信処理に必要な情報等が含まれる。例えば、下り制御情報に各ユーザ端末２０に共通又は個別の復号パターンに関する情報が含まれてもよいし、各ユーザ端末２０への送信電力に関する情報（送信電力比等）が含まれていても良い。ただし、復号パターンや送信電力に関する情報は、ハイヤレイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリング等)で通知される上位制御情報に含まれてもよい。

下り送信データ生成部３０４は、ユーザ端末２０毎に下りユーザデータを生成する。下り送信データ生成部３０４で生成された下りユーザデータは、上位制御情報と共に、ＰＤＳＣＨで伝送される下り送信データとして下り送信データ符号化・変調部３０５へ出力される。下り送信データ符号化・変調部３０５は、各ユーザ端末２０に対する下り送信データをチャネル符号化して変調する。下り送信データは、下りチャネル多重部３０７へと出力される。

下り参照信号生成部３０６は、下り参照信号（ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ、ＤＭ−ＲＳ等）を生成する。下り参照信号は、下りチャネル多重部３０７へと出力される。

下りチャネル多重部３０７は、下り制御情報、下り参照信号、下り送信データ（上位制御情報を含む）を合成して下りリンク信号を生成する。具体的には、下りチャネル多重部３０７は、スケジューリング部３０１から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部３０１で選択された複数のユーザ端末２０宛ての下りリンク信号が、所定の送信電力で送信されるように非直交多重する。下りチャネル多重部３０７で生成された下りリンク信号は、各種送信処理を経てユーザ端末２０に向けて送信される。

一方、ユーザ端末２０は、下り制御情報受信部４０１、チャネル推定部４０２、フィードバック部４０３、干渉除去部４０４、下り送信データ受信部４０５を備えている。無線基地局１０から送信された下りリンク信号は、各種受信処理を経て下り制御情報、下り送信データ（上位制御情報を含む）、下り参照信号に分離される。下り制御情報は下り制御情報受信部４０１に入力され、下り送信データは干渉除去部４０４を介して下り送信データ受信部４０５に入力され、下り参照信号はチャネル推定部４０２に入力される。下り制御情報受信部４０１は、下り制御情報を復調してチャネル推定部４０２、フィードバック部４０３、干渉除去部４０４等に出力する。

チャネル推定部４０２は、下り参照信号に基づいてチャネル推定してチャネルゲインを取得する。チャネル推定で得られたチャネルゲインは、チャネル状態情報に含まれてフィードバック部４０３を通じて無線基地局１０にフィードバックされる。上記したように、無線基地局１０においてチャネル状態情報に基づいて各ユーザ端末２０に適した復号パターンが選択される。第１の態様においては、各ユーザ端末２０の復号順が一意に特定されるように構成された複数の復号パターンから、各ユーザ端末２０に共通の復号パターンを選択する。また、干渉除去部４０４で利用される復号パターン中のＵＥの特定は、ＤＭ−ＲＳポートの割り当てから判断しても良い。

干渉除去部４０４は、無線基地局から送信された復号パターンを示す情報に基づいて、信号の復号順及びＳＩＣの有無を判断し、ＳＩＣを行う場合は選択された復号順にしたがって他端末に割り当てられた下り信号による干渉を除去する。また、各ユーザ端末２０に対する無線基地局１０の送信電力及び／又は送信電力比に関する情報を受信した場合には、当該情報を干渉除去に利用することができる。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、各ユーザ端末に対して復号パターンを示す情報を通知する構成であれば、スループットの低下を抑制しつつ非直交多元接続を実現することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるキャリア数、キャリアの帯域幅、シグナリング方法、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。

１無線通信システム
１０無線基地局
２０ユーザ端末
１０３送受信部（送信部）
１０４ベースバンド信号処理部
２０３送受信部（受信部）
２０４ベースバンド信号処理部
３０１スケジューリング部（選択部）
３０２下り制御情報生成部
３０３下り制御情報符号化・変調部
３０４下り送信データ生成部
３０５下り送信データ符号化・変調部
３０６下り参照信号生成部
４０１下り制御情報受信部
４０２チャネル推定部
４０３フィードバック部
４０４干渉除去部
４０５下り送信データ受信部

Claims

複数のユーザ端末に対して重畳して送信された下り信号と、前記複数のユーザ端末に対して同じビット数で通知されるＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報と、を受信する受信部と、
前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報に基づいて、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号する干渉除去部と、を具備し、
前記干渉除去部は、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）ポートによって各ユーザ端末を判断することを特徴とするユーザ端末。
前記干渉除去部は、前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報及び前記ＤＭＲＳポートに基づいて、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号することを特徴とする請求項１記載のユーザ端末。
前記送信部は、前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）又はＥＰＤＣＣＨ（Enhanced PDCCH）を用いて送信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
複数のユーザ端末に対して重畳して送信された下り信号を送信する送信部と、
各ユーザ端末に異なるＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）ポートを割り当てるスケジューリング部と、を具備し、
前記送信部は、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号するためのＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報を各ユーザ端末に対して同じビット数で通知することを特徴とする無線基地局。
複数のユーザ端末に対して重畳して送信された下り信号と、前記複数のユーザ端末に対して同じビット数で通知されるＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報と、を受信するステップと、
前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報に基づいて、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号するステップと、
ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）ポートによって各ユーザ端末を判断するステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。
ユーザ端末を有する無線通信システムであって、
前記ユーザ端末は、複数のユーザ端末に対して重畳して送信された下り信号と、前記複数のユーザ端末に対して同じビット数で通知されるＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の適用の有無に関する情報と、を受信する受信部と、
前記ＳＩＣの適用の有無に関する情報に基づいて、前記下り信号から自端末宛ての信号を復号する干渉除去部と、を具備し、
前記干渉除去部は、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）ポートによって各ユーザ端末を判断することを特徴とする無線通信システム。