WO2011108242A1 - 無線通信装置及びデータ再配置方法 - Google Patents

無線通信装置及びデータ再配置方法 Download PDF

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WO2011108242A1
WO2011108242A1 PCT/JP2011/001127 JP2011001127W WO2011108242A1 WO 2011108242 A1 WO2011108242 A1 WO 2011108242A1 JP 2011001127 W JP2011001127 W JP 2011001127W WO 2011108242 A1 WO2011108242 A1 WO 2011108242A1
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WO
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data
terminal
empty
wireless communication
resource block
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PCT/JP2011/001127
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木村　良平
岸上　高明
吉井　勇
今村　大地
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パナソニック株式会社
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    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H04L5/0005—Time-frequency
    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0032—Distributed allocation, i.e. involving a plurality of allocating devices, each making partial allocation
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication apparatus and a data rearrangement method for spatially multiplexing and transmitting a signal obtained by multiplexing a plurality of different data groups to a communication terminal.
  • the MU-MIMO scheme is a scheme in which a base station having a plurality of antennas communicates with a plurality of communication terminals having a plurality of antennas (hereinafter simply referred to as “terminals”). According to this scheme, the base station allocates resources to terminals and transmits different signals for each directivity to a plurality of terminals.
  • the base station performs channel adaptive scheduling.
  • a base station that performs channel adaptive scheduling basically allocates resources in the time direction and the frequency direction in units of blocks to terminals having good channel conditions.
  • a base station that employs the MU-MIMO scheme also allocates resources in the spatial direction in addition to the allocation of resources in the time direction and the frequency direction.
  • the data size transmitted from the base station to the terminal may be different for each terminal. Also, as described above, in channel adaptive scheduling, a terminal is selected according to the channel state. Therefore, the data sizes transmitted to a plurality of terminals to which communication opportunities are given do not always match. As a result, a resource allocated to a terminal having a small data size includes an empty resource block without actual data.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of data allocated to a logical resource block in the frequency direction, which is transmitted to each of two terminals by a base station adopting the MU-MIMO scheme.
  • four VRBs Virtual Resource Blocks
  • VRB is a data allocation unit before data arrangement, which will be described later.
  • the data size of the data transmitted to the terminal # 1 is four VRBs, but the data size of the data transmitted to the terminal # 2 is two VRBs.
  • an empty resource block is generated in the resource.
  • FIGS. 13A and 13B are diagrams illustrating an example of data transmitted to each terminal allocated to PRB (Physical Resource Block) in the time direction and the frequency direction.
  • FIG. 13A shows data transmitted to the terminal # 1
  • FIG. 13B shows data transmitted to the terminal # 2.
  • the data allocated to each VRB of each terminal is arranged on the PRB corresponding to the VRB in the frequency direction on a one-to-one basis for each terminal.
  • the PRB is a data allocation unit after data arrangement, and is composed of a plurality of frequency and time resource blocks. For example, as shown in FIG. 13B, it is composed of 18 subcarriers in the frequency direction and 6 symbols in the time direction. Also, when data is arranged on the PRB, pilot symbols are inserted at different positions for each terminal.
  • signal waveforms are distorted due to the influence of multipath fading on a propagation channel (hereinafter simply referred to as “channel”).
  • channel a propagation channel
  • the terminal In order for the terminal to correctly decode the signal transmitted from the base station, the terminal needs to estimate the channel and compensate the signal.
  • the base station transmits pilot symbols that are known to both the base station and the terminal. A plurality of pilot symbols are arranged in each PRB at equal intervals in the time direction or the frequency direction.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of data in which data of each terminal illustrated in FIGS. 13A and 13B is multiplexed.
  • a plurality of pilot symbols for each terminal to be multiplexed are arranged at equal intervals in the time direction or the frequency direction.
  • the channel estimation is performed by performing interpolation processing such as weighting and averaging on the channel fluctuation amount estimated using pilot symbols, and the channel of data existing between pilot symbols is represented by the resource element (Resource ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Element :) shown in FIG. This is an estimation process for each RE).
  • Patent Document 1 does not employ the MIMO method, and assumes communication with one terminal. Further, Patent Document 1 does not disclose an empty resource block.
  • the accuracy of channel estimation performed on the terminal side is better for data of resource elements close to pilot symbols in both time and frequency directions. In other words, the channel estimation accuracy decreases as the distance from the pilot symbol increases.
  • pilot symbols are inserted into all PRBs regardless of whether or not data is allocated to PRBs, as shown in FIGS. 13A and 13B and FIG.
  • data is not allocated to the two right PRBs (empty resource blocks), but pilot symbols are arranged at regular intervals in both directions of the frequency.
  • data to be transmitted to terminal # 2 is not allocated in the vicinity of the pilot symbols inserted in the two right PRBs. For this reason, some pilot symbols are not effectively utilized. That is, part of the opportunity to use the pilot symbol function is lost.
  • An object of the present invention is to provide a radio communication apparatus and a data rearrangement method that fully utilize the functions of all pilot symbols and improve error rate characteristics.
  • the present invention is a wireless communication apparatus for transmitting a signal obtained by multiplexing a plurality of data groups having different sizes to a communication terminal, and among the plurality of data groups to which a predetermined number of resource blocks in the time direction and the frequency direction are allocated, An empty resource block detection unit that detects empty resource blocks in a data group that does not use all the predetermined number of resource blocks, and a data group to which resources including empty resource blocks are allocated There is provided a radio communication apparatus comprising: a data rearrangement unit that rearranges a part thereof in the vicinity of a pilot symbol provided in the empty resource block.
  • the present invention is a data rearrangement method performed by a wireless communication apparatus that spatially multiplex-transmits a signal in which a plurality of data groups having different sizes are multiplexed to a communication terminal, and a predetermined number of resource blocks in the time direction and the frequency direction are allocated.
  • a predetermined number of resource blocks in the time direction and the frequency direction are allocated.
  • an empty resource block of a data group that does not use all the predetermined number of resource blocks is detected, and the data group to which a resource including the empty resource block is allocated is arranged in the resource block.
  • the radio communication apparatus and data relocation method according to the present invention can fully utilize the functions of all pilot symbols and improve the error rate characteristics.
  • the block diagram which shows the structure of the base station of 1st Embodiment. Diagram showing how to select data to be relocated The block diagram which shows the structure of the terminal of 1st Embodiment.
  • (A) And (b) is a figure which shows an example of the data transmitted to each terminal allocated to PRB after data rearrangement was performed.
  • (A) And (b) is a figure which shows the other example of the data transmitted to each terminal allocated to PRB after data rearrangement was performed, (a) is transmitted to terminal # 1
  • (B) is data transmitted to the terminal # 2.
  • the estimation accuracy of each channel, the interference from the channel of the terminal # 2 in the channel of the terminal # 1, and the terminal # 1 in the example shown in FIGS. Diagram showing SINR distribution FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the estimation accuracy of each channel, the interference from the channel of terminal # 2 in the channel of terminal # 1, and the SINR distribution of terminal # 1 in the example illustrated in FIG. 14 where data rearrangement is performed
  • the graph which shows the influence which the channel estimation precision according to the number of empty RBs of terminal # 2 and the power loss of control data have on SINR
  • the figure which shows the relationship of the signaling bit which shows the number of allocated resource blocks, the number of empty resource blocks, and a rearrangement pattern when the upper limit of a signaling bit is restrict
  • a communication system to be described below includes a base station having a plurality of antennas and a plurality of communication terminals (hereinafter simply referred to as “terminals”) having a plurality of antennas.
  • MU-MIMO MultiUser-MIMO
  • the base station allocates resources in blocks in the spatial direction in addition to the time direction and the frequency direction to terminals having good channel conditions, and transmits different signals for each directivity to a plurality of terminals.
  • the number of multiplexing in this communication system is two.
  • data to be transmitted to the terminal # 1 and data to be transmitted to the terminal # 2 are multiplexed in the signal transmitted from the base station to the terminal.
  • the data size transmitted to the terminal # 2 is smaller than the data size transmitted to the terminal # 1.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a base station according to the first embodiment.
  • the base station according to the first embodiment includes a scheduling unit 101, an empty resource block detection unit (empty RB detection unit) 103, a rearrangement pattern determination unit 105, a control data generation unit 107, , Control data encoding section 109, control data modulating section 111, encoding section 113, modulating section 115, data arranging section 117, data rearranging section 119, MIMO multiplexing section 121, and OFDM modulating section 123.
  • FB data demodulator feedback data demodulator
  • FB data decoder feedback data decoder
  • the scheduling unit 101 selects a terminal from which the base station transmits data, based on CQI (Channel Quality Information) included in feedback data transmitted from each terminal.
  • the scheduling unit 101 performs channel adaptive scheduling that allocates a communication opportunity to a terminal having a good channel SINR (Signal-to-Interference-and-Noise-power-Ratio) characteristic.
  • SINR Signal-to-Interference-and-Noise-power-Ratio
  • the empty RB detection unit 103 compares the data size to be transmitted to each terminal and detects the number of empty resource blocks (empty RBs) of each terminal.
  • An empty resource block is a resource block that does not include actual data.
  • the rearrangement pattern determination unit 105 rearranges the data allocated on the PRB (Physical Resource Block) based on the number of resource blocks allocated to the terminal # 2 and the number of empty resource blocks of the terminal # 2. (Relocation pattern) is determined.
  • the data to be rearranged in the rearrangement pattern determination unit 105 is preferentially selected from data of resource elements that are farthest from the pilot symbols in the time direction and the frequency direction.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for selecting data to be rearranged.
  • the interval between adjacent subcarriers is indicated by the symbol a.
  • the data to be rearranged is a distance of 3a.
  • the former resource element is selected with priority.
  • the rearrangement pattern determination unit 105 may select data to be rearranged according to the channel fluctuation situation in the time direction or the frequency direction, not limited to the distance in both the time and frequency directions. For example, when the channel variation in the frequency direction is larger than the channel variation in the time direction, the rearrangement pattern determination unit 105 preferentially selects from data of resource elements that are farthest from the pilot symbol in the frequency direction. On the contrary, when the channel variation in the time direction is larger than the channel variation in the frequency direction, the rearrangement pattern determination unit 105 preferentially selects from data of resource elements that are farthest from the pilot symbol in the time direction.
  • a channel correlation value between subcarriers may be used as an index when selecting data to be rearranged.
  • data arranged on a subcarrier having a small channel correlation value with a subcarrier on which a pilot symbol is arranged is preferentially selected.
  • the rearrangement pattern determination unit 105 tabulates the rearrangement patterns corresponding to each relationship and stores them in the memory.
  • the control data generation unit 107 includes information such as scheduled CQI, layer (information regarding the number of multiplexed data of MIMO, “2” in the present embodiment), MIMO transmission weight, rearrangement pattern, and the like. Generate control data.
  • the encoding unit 113 performs error correction encoding according to the encoding rate input from the control data generation unit 107.
  • Modulation section 115 digitally modulates the encoded data according to the modulation level input from control data generation section 107.
  • the data arrangement unit 117 arranges modulation data and pilot symbols for channel estimation at equal intervals in the time direction or the frequency direction in each PRB corresponding to VRB (Virtual Resource Block) in the frequency direction.
  • Data rearrangement section 119 rearranges a part of the actual data to be transmitted to terminal # 2 in the vicinity of the pilot symbol in the empty resource block according to the rearrangement pattern input from rearrangement pattern determination section 105. Note that the data rearrangement unit 119 does not perform rearrangement processing on the actual data transmitted to the terminal # 1. Details of the rearrangement performed by the data rearrangement unit 119 will be described later.
  • the MIMO multiplexing unit 121 multiplies data to be transmitted to each terminal by a MIMO transmission weight, and adds and multiplexes each data.
  • the OFDM modulation unit 123 performs inverse fast Fourier transform on the multiplexed data to generate an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulated signal.
  • the OFDM modulated signal is transmitted from the antenna to the terminal as transmission data.
  • the control data encoding unit 109 encodes the control data generated by the control data generating unit 107 at a predetermined encoding rate.
  • the control data modulator 111 digitally modulates the encoded control data at a predetermined modulation level.
  • the modulated coding control data is transmitted to the terminal through a dedicated control channel.
  • the FB data demodulator 125 demodulates the received feedback data.
  • the FB data decoding unit 127 decodes the demodulated feedback data and extracts the CQI of each terminal.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the terminal according to the first embodiment.
  • the terminal of the first embodiment includes an OFDM demodulator 201, a channel estimator 203, a channel quality measurer 205, a MIMO separator 207, a rearrangement data return unit 209, an allocation Data return unit 211, demodulation unit 213, decoding unit 215, feedback data generation unit (FB data generation unit) 217, feedback data encoding unit (FB data encoding unit) 219, and feedback data modulation unit (FB A data modulation unit) 221, a control data demodulation unit 223, and a control data decoding unit 225.
  • FB data generation unit feedback data generation unit
  • FB data encoding unit feedback data encoding unit
  • FB A data modulation unit feedback data modulation unit 221, a control data demodulation unit 223, and a control data decoding unit 225.
  • the OFDM demodulator 201 performs fast Fourier transform on the received data and outputs MIMO data in which the received data is converted in subcarrier units.
  • Channel estimation section 203 estimates the propagation channel of this terminal using pilot symbols.
  • Channel quality measurement section 205 estimates average SINR using pilot symbols.
  • the MIMO separation unit 207 multiplies or adds the same MIMO transmission weight as that of the base station to the MIMO data output from the OFDM demodulation unit 201, and separates the modulated data.
  • the MIMO transmission weight is input from control data decoding section 225.
  • the rearrangement data return unit 209 returns a part of the rearranged data of the terminal # 2 to the original position according to the rearrangement pattern input from the control data decoding unit 225. Since the data of terminal # 1 is not rearranged, the rearrangement data return unit 209 does not perform rearrangement return on the data of terminal # 1.
  • the arrangement data return unit 211 extracts data arranged on the PRB.
  • the demodulator 213 digitally demodulates the data extracted by the arrangement data return unit 211 and converts it into encoded data.
  • the decoding unit 215 performs error correction decoding to decode the encoded data.
  • the FB data generation unit 217 determines control data including information such as CQI and MIMO transmission weight of this terminal from the average SINR derived by the channel quality measurement unit 205.
  • the FB data encoding unit 219 encodes the control data generated by the FB data generation unit 217 at a predetermined encoding rate.
  • the FB data modulation unit 221 digitally modulates the encoding control data at a predetermined modulation level.
  • the control data demodulator 223 demodulates the received control data.
  • the control data decoding unit 225 decodes the demodulated reception control data.
  • the data placement unit 117 assigns the data shown in FIG. 12 assigned to the VRB to the PRB corresponding to the VRB in a one-to-one correspondence in the frequency direction, as shown in FIGS. 13 (a) and (b).
  • the data rearrangement unit 119 rearranges a part of the actual data to be transmitted to the terminal # 2 among the data shown in FIGS. 13A and 13B to the empty resource block.
  • 4A and 4B are diagrams illustrating an example of data transmitted to each terminal assigned to the PRB after data rearrangement is performed.
  • FIG. 4A shows data transmitted to the terminal # 1, which is not rearranged.
  • FIG. 4B shows data transmitted to the terminal # 2, which is rearranged.
  • the data rearrangement unit 119 rearranges a part of the actual data in the vicinity of the pilot symbol in the empty resource block shown in FIG. 13B. As described above, the data rearrangement unit 119 performs the rearrangement according to the rearrangement pattern input from the rearrangement pattern determination unit 105.
  • the rearrangement pattern determination unit 105 determines a pattern (relocation pattern) when the data rearrangement unit 119 rearranges data based on the number of allocated resource blocks and the number of empty resource blocks.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating another example of data transmitted to each terminal assigned to the PRB after data rearrangement is performed.
  • FIG. 5A shows data transmitted to the terminal # 1, which is not rearranged.
  • FIG. 5B shows data transmitted to the terminal # 2, which is rearranged.
  • an allocated resource block when an allocated resource block includes an empty resource block, a part of actual data is rearranged in the vicinity of a pilot symbol in the empty resource block. Therefore, in the terminal to which the actual data is transmitted, all pilot symbols inserted in the allocated resource block are effectively used for estimating the propagation channel of the terminal. As a result, the average SINR characteristic of the channel of terminal # 2 is improved, and the error rate characteristic is improved. Also, the SINR characteristic of terminal # 1 is leveled, and as a result, the error rate characteristic of terminal # 1 is improved.
  • the reason why the error rate characteristic of terminal # 2 is improved will be described.
  • the more data arranged near the pilot symbols in the data transmitted to the terminal the better the channel estimation accuracy.
  • the SINR is improved as the channel estimation accuracy is improved, and is improved as the interference from the channel of another multiplexed terminal is reduced (SINR ⁇ channel estimation accuracy / interference from the channel of another multiplexed terminal). .
  • the average SINR characteristic of terminal # 2 is greatly improved. Therefore, the error rate characteristic in the channel of terminal # 2 is improved.
  • an improvement in error rate characteristics due to the interleave effect is also expected.
  • real data to be rearranged is arranged near the pilot symbols. For this reason, as the number of empty resource blocks increases, the channel estimation accuracy improves and the average SINR characteristic is further improved.
  • FIG. 6 illustrates the estimation accuracy of each channel and the interference from the channel of the terminal # 2 in the channel of the terminal # 1 in the example illustrated in FIGS. 13A and 13B in which data rearrangement is not performed. It is a figure which shows distribution of SINR of terminal # 1. As indicated by a dotted line in FIG. 6, the estimation accuracy of each channel is high in the vicinity of the pilot symbol inserted in the PRB of each terminal, and decreases as the distance from the pilot symbol increases.
  • the SINR of terminal # 1 becomes a value corresponding to the channel estimation accuracy in the PRB corresponding to the data allocation resource block of terminal # 2, and becomes a constant value in the PRB corresponding to the empty resource block regardless of the channel estimation accuracy.
  • the SINR distribution characteristics differ depending on the resource block.
  • FIG. 7 shows the estimation accuracy of each channel, the interference from the channel of terminal # 2 in the channel of terminal # 1, and the SINR distribution of terminal # 1 in the example shown in FIG. FIG.
  • actual data is not allocated to resource elements that are far from pilot symbols and have low channel estimation accuracy. Therefore, the resource element at the same position in the channel of terminal # 1 does not receive interference from the channel of terminal # 2.
  • the resource element close to the pilot symbol receives interference.
  • the SINR of the resource element located far from the pilot symbol having relatively poor SINR is improved, and in the example shown in FIG. 6, near the pilot symbol having relatively good SINR.
  • the SINR of the resource element located at is degraded. For this reason, as shown by a thick line in FIG. 7, the SINR characteristic of the terminal # 1 is leveled.
  • the error correction code in the encoding unit 113 may be a random error correction code such as a turbo code.
  • a turbo code As the SINR of data input to the turbo decoder is leveled, that is, closer to a normal distribution, the coding gain can be further improved. Therefore, the error rate characteristic in the channel of terminal # 1 is improved.
  • the relocation pattern determination unit 105 provided in the base station shown in FIG. 1 includes the number of resource blocks allocated to the terminal # 2 (hereinafter simply referred to as “RB number”) and the number of empty resource blocks of the terminal # 2 (hereinafter simply referred to as “number of RBs”). Based on “the number of empty RBs”), the rearrangement pattern is determined.
  • the type of rearrangement pattern is represented by a predetermined number of signaling bits. Since the number of rearrangement patterns increases when the number of empty RBs is large, the number of signaling bits also increases. Data indicating the type of arrangement pattern is transmitted from the base station to terminal # 2 as part of the control data. Therefore, if the number of signaling bits of data indicating the type of arrangement pattern is large, the power required to transmit control data increases. That is, as the number of signaling bits increases, power loss increases and average SINR characteristics deteriorate.
  • FIG. 8 is a graph showing the influence of the channel estimation accuracy according to the number of empty RBs of terminal # 2 and the power loss of control data on the average SINR. As shown in FIG. 8, as the number of empty RBs increases, the average SINR improvement amount due to the improvement of channel estimation accuracy increases to a certain value, but reaches a peak when the number of empty RBs exceeds a predetermined value.
  • the optimum number of empty RBs is set such that the difference between the improvement gain and the degradation gain of the average SINR characteristic due to the increase in the number of empty RBs is maximized in the improvement direction.
  • the number of empty RBs is 8 or more, an improvement in the average SINR characteristic due to improvement in channel estimation accuracy cannot be expected. Therefore, by limiting the upper limit of signaling bits indicating the rearrangement pattern to 3 bits, power loss due to an increase in the number of signaling bits can be suppressed, and the average SINR characteristic can be improved.
  • the upper limit value of the signaling bit is a value (power of 2) determined for each system.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between signaling bits indicating the number of allocated resource blocks, the number of empty resource blocks, and the rearrangement pattern when the upper limit of signaling bits is limited to 3 bits. As shown in FIG. 9, even if the number of empty resource blocks is actually nine or more, the rearrangement pattern is expressed by signaling bits when the number of empty RBs is eight.
  • the granularity of the signaling bits indicating the rearrangement pattern described in the second embodiment is made constant, the number of signaling bits increases as the number of empty RBs increases.
  • the granularity of the signaling bit is equal to the unit (quantization unit) for quantizing the empty area in the resource. For example, when the granularity is 1, since the empty area is quantized in units of 1 RB, the number of signaling bits when there are 8 empty RBs is 3 bits. However, if there are 16 empty RBs, the number of signaling bits is 4, which exceeds the upper limit value of signaling bits described in the second embodiment.
  • the granularity (quantization unit) is set according to the number of empty RBs.
  • FIG. 10A and 10B show the relationship between the number of empty RBs and the granularity when the upper limit value of the number of signaling bits is 3.
  • FIG. 10A is a conceptual diagram when quantizing 8 empty RBs with a granularity of 1
  • FIG. 10B is a conceptual diagram when quantizing 16 empty RBs with a granularity of 2.
  • FIG. 10B when 16 empty RBs are quantized with a granularity of 1, the number of signaling bits becomes 4 bits and exceeds the upper limit. Therefore, in this embodiment, the number of signaling bits is suppressed to 3 bits by setting the unit for quantizing 16 empty RBs to 2 RBs and setting the granularity to 2.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the number of RBs of terminal # 2, the number of empty RBs, and signaling bits indicating a rearrangement pattern.
  • the granularity (quantization unit) of the signaling bits is set so as not to exceed the upper limit value of the signaling bits. For this reason, even if the number of empty RBs exceeds the optimum number of empty RBs that maximizes the improvement gain of the average SINR characteristic described in the second embodiment, the rearrangement pattern can be represented by the upper limit value of the signaling bits.
  • the multiplexing number is 2 has been described as an example, but the multiplexing number may be three or more.
  • the MU-MIMO scheme has been described as an example of the downlink transmission scheme.
  • a SU-MIMO (Single User-MIMO) scheme may be used.
  • the data multiplexed by the base station is a plurality of different data transmitted to one terminal via a plurality of propagation channels.
  • the pilot symbols of the terminals to be multiplexed are adjacent on the time axis or the frequency axis, but may be positioned adjacent to each other without being adjacent.
  • the number of pilot symbols of each terminal may be different. In this case, pilot symbols of a plurality of terminals exist in the vicinity of a certain pilot symbol, and pilot symbols of a plurality of terminals exist in the vicinity of a certain pilot symbol. You may not.
  • the base station may notify the number of RBs of terminal # 1 through the dedicated channel of terminal # 2. Since terminal # 2 can acquire the number of RBs of itself from the dedicated control channel, terminal # 2 acquires the number of RBs of terminal # 1 from the dedicated control channel addressed to itself, and calculates the difference to obtain the number of empty RBs. Because you can.
  • the base station may notify the number of RBs of terminal # 1 as control data. Since terminal # 2 can acquire its own number of RBs from the dedicated control channel, it can obtain the number of empty RBs by acquiring the number of RBs of terminal # 1 from the common control channel and calculating the difference. It is. Further, when this method is used, it is not necessary to consider additional signaling for an existing system.
  • the generation factor of the empty RB is limited to the difference in data size between terminals.
  • an empty RB occurs even in a situation where there is no terminal to which data is allocated. Even in such a case, the above-described data rearrangement can be applied.
  • each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. Although referred to as LSI here, it may be referred to as IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • the wireless communication apparatus according to the present invention is useful as a base station or the like that fully utilizes the functions of all pilot symbols.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

　サイズが異なる複数のデータ群を多重した信号を通信端末に伝送する無線通信装置は、時間方向及び周波数方向のリソースブロックが所定数割り当てられた複数のデータ群の内、所定数のリソースブロックを全て利用しないデータ群の空リソースブロックを検出する空リソースブロック検出部と、空リソースブロックを含むリソースが割り当てられたデータ群に対して、リソースブロックに配置されたデータの一部を、空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置するデータ再配置部とを具備する。全てのパイロットシンボルの機能を十分に活用し、誤り率特性を改善できる。

Description

無線通信装置及びデータ再配置方法
　本発明は、複数の異なるデータ群を多重した信号を通信端末に空間多重伝送する無線通信装置及びデータ再配置方法に関する。
　標準化団体３ＧＰＰ（The 3rd Generation Partnership Project）で規格化されているＬＴＥ－Ａ（Long Term Evolution Advanced）及びIEEE 802.16委員会で規格化されているIEEE 802.16m（次世代ＷｉＭＡＸ）では、下りリンクのＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送方式としてＭＵ－ＭＩＭＯ（MultiUser-MIMO）方式が検討されている。ＭＵ－ＭＩＭＯ方式とは、複数アンテナを有する基地局が、複数アンテナを有する複数の通信端末（以下、単に「端末」という）と通信する方式である。当該方式によれば、基地局は、端末へのリソースの配分を行って、指向性毎に異なる信号を複数の端末に送信する。
　基地局は、チャネル適応型スケジューリングを行う。チャネル適応型スケジューリングを行う基地局は、基本的にはチャネル状態の良い端末に、時間方向と周波数方向のリソースをブロック単位で割り当てる。また、ＭＵ－ＭＩＭＯ方式を採用する基地局は、時間方向と周波数方向のリソースの割り当てに加え、空間方向にもリソースも割り当てる。
　基地局から端末に送信されるデータサイズは、端末毎に異なる場合がある。また、上述したように、チャネル適応型スケジューリングでは、チャネル状態に応じて端末が選択される。したがって、通信機会が与えられた複数の端末にそれぞれ送信される各データサイズは必ずしも一致しない。その結果、データサイズの小さな端末に割り当てられたリソースには、実データのない空リソースブロックが含まれる。
　図１２は、ＭＵ－ＭＩＭＯ方式を採用した基地局が２つの端末の各々に送信する、周波数方向の論理リソースブロックに割り当てられたデータの一例を示す図である。図１２に示す例では、端末＃１及び端末＃２に、周波数方向のＶＲＢ（Virtual Resource Block）がそれぞれ４つ割り当てられている。ＶＲＢとは、後述するデータの配置前におけるデータの割当単位である。当該例では、端末＃１に送信するデータのデータサイズは４つのＶＲＢ分であるが、端末＃２に送信するデータのデータサイズは２つのＶＲＢ分である。このように、端末＃２に割り当てられた４つのＶＲＢの内、２つのＶＲＢには実データが含まれていないため、リソース中に空リソースブロックが発生する。なお、本明細書においては、当該空リソースブロックに、端末＃１，＃２以外の他の端末に送信するデータは割り当てないことを想定している。
　図１３（ａ）及び（ｂ）は、時間方向と周波数方向のＰＲＢ（Physical Resource Block）に割り当てられた各端末に送信されるデータの一例を示す図である。図１３（ａ）は、端末＃１に送信されるデータであり、図１３（ｂ）は、端末＃２に送信されるデータである。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、各端末の各ＶＲＢに割り当てられたデータは、端末毎に、周波数方向でＶＲＢと一対一に対応するＰＲＢ上に配置される。ＰＲＢとは、データの配置後におけるデータの割当単位であり、複数の周波数および時間のリソースブロックから構成されている。例えば、図１３（ｂ）に示すように、周波数方向に１８のサブキャリアと時間方向に６のシンボルとから構成されている。また、ＰＲＢ上にデータが配置されるとき、端末毎に異なる位置にパイロットシンボルが挿入される。
　無線移動通信では、伝搬チャネル（以下、単に「チャネル」という）上で、マルチパスフェージングの影響により信号波形に歪みが生じる。基地局から端末に送信される信号も同様である。基地局から送信された信号を端末が正しく復号するためには、端末がチャネルを推定し、信号を補償する必要がある。このチャネル推定のため、基地局は、基地局と端末の双方にとって既知のパイロットシンボルを送信する。なお、パイロットシンボルは、時間方向又は周波数方向に対して等間隔で各ＰＲＢ内に複数配置される。
　図１４は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示した各端末のデータが多重されたデータの一例を示す図である。図１４に示すように、多重される各端末のパイロットシンボルは、時間方向又は周波数方向に等間隔で複数配置されている。チャネル推定は、パイロットシンボルを用いて推定したチャネルの変動量に重み付けや平均化等の補間処理を施し、パイロットシンボルの間に存在するデータのチャネルを、図１４に示したリソースエレメント（Resource Element：RE）毎に推定する処理である。
　なお、特許文献１に開示されている技術は、ＭＩＭＯ方式を採用しておらず、一端末との通信を前提としている。また、特許文献１には、空リソースブロックに関する開示もない。
日本国特開２００７－１３５０２１号公報
　端末側で行われるチャネル推定の精度は、時間と周波数の両方向に対し、パイロットシンボルに近いリソースエレメントのデータ程良い。言い換えると、パイロットシンボルから離れる程、チャネル推定精度は低下する。但し、パイロットシンボルは、図１３（ａ）及び（ｂ）並びに図１４に示したように、ＰＲＢにデータが割り当てられているか否かにかかわらず、全てのＰＲＢに挿入される。図１３（ｂ）に示した例では、右側２つのＰＲＢ（空リソースブロック）にデータは割り当てられていないが、パイロットシンボルは、周波数の両方向に対して一定間隔で配置されている。しかし、右側２つのＰＲＢに挿入されたパイロットシンボルの近傍には、端末＃２に送信するデータが割り当てられていない。このため、パイロットシンボルの一部は有効活用されていない。すなわち、パイロットシンボルの機能を利用する機会を一部損失している。
　本発明の目的は、全てのパイロットシンボルの機能を十分に活用し、誤り率特性を改善する無線通信装置及びデータ再配置方法を提供することである。
　本発明は、サイズが異なる複数のデータ群を多重した信号を通信端末に伝送する無線通信装置であって、時間方向及び周波数方向のリソースブロックが所定数割り当てられた前記複数のデータ群の内、前記所定数のリソースブロックを全て利用しないデータ群の空リソースブロックを検出する空リソースブロック検出部と、空リソースブロックを含むリソースが割り当てられたデータ群に対して、リソースブロックに配置されたデータの一部を、前記空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置するデータ再配置部と、を具備する無線通信装置を提供する。
　本発明は、サイズが異なる複数のデータ群を多重した信号を通信端末に空間多重伝送する無線通信装置が行うデータ再配置方法であって、時間方向及び周波数方向のリソースブロックが所定数割り当てられた前記複数のデータ群の内、前記所定数のリソースブロックを全て利用しないデータ群の空リソースブロックを検出し、空リソースブロックを含むリソースが割り当てられたデータ群に対して、リソースブロックに配置されたデータの一部を、前記空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置するデータ再配置方法を提供する。
　本発明に係る無線通信装置及びデータ再配置方法によれば、全てのパイロットシンボルの機能を十分に活用し、誤り率特性を改善することができる。
第１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図 再配置の対象となるデータの選択方法を示す図 第１の実施形態の端末の構成を示すブロック図 （ａ）及び（ｂ）はデータの再配置が行われた後のＰＲＢに割り当てられた各端末に送信されるデータの一例を示す図 （ａ）及び（ｂ）はデータの再配置が行われた後のＰＲＢに割り当てられた各端末に送信されるデータの他の例を示す図であり、（ａ）は端末＃１に送信されるデータであり、（ｂ）は端末＃２に送信されるデータである。 データの再配置を行っていない図１３（ａ）及び（ｂ）に示した例の、各チャネルの推定精度と、端末＃１のチャネルにおける端末＃２のチャネルからの干渉と、端末＃１のＳＩＮＲの分布とを示す図 データの再配置を行う図１４に示した例の、各チャネルの推定精度と、端末＃１のチャネルにおける端末＃２のチャネルからの干渉と、端末＃１のＳＩＮＲの分布とを示す図 端末＃２の空ＲＢ数に応じたチャネル推定精度と制御データの電力損がＳＩＮＲに与える影響を示すグラフ シグナリングビットの上限が３ビットに制限された際の、割り当てられたリソースブロック数と空リソースブロック数と再配置パターンを示すシグナリングビットの関係を示す図 （ａ）及び（ｂ）はシグナリングビット数の上限値が３の場合の空ＲＢ数と粒度の関係を示し、（ａ）は８の空ＲＢを粒度１で量子化する際の概念図であり、（ｂ）は１６の空ＲＢを粒度２で量子化する際の概念図 端末＃２のＲＢ数と空ＲＢ数と再配置パターンを示すシグナリングビットの関係を示す図 ＭＵ－ＭＩＭＯ方式を採用した基地局が２つの端末の各々に送信する、周波数方向の論理リソースブロックに割り当てられたデータの一例を示す図 （ａ）及び（ｂ）は時間方向と周波数方向のＰＲＢに割り当てられた各端末に送信されるデータの一例を示す図であり、（ａ）は端末＃１に送信されるデータであり、（ｂ）は端末＃２に送信されるデータ 図１３（ａ）及び（ｂ）に示した各端末のデータが多重されたデータの一例を示す図
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下説明する通信システムは、複数アンテナを有する基地局と、複数アンテナを有する複数の通信端末（以下、単に「端末」という）とから構成され、下りリンクの伝送方式としてＭＵ－ＭＩＭＯ（MultiUser-MIMO）方式を採用している。したがって、基地局は、チャネル状態の良い端末に、時間方向と周波数方向に加え空間方向にもブロック単位でリソースを割り当てて、指向性毎に異なる信号を複数の端末に送信する。
　なお、本通信システムの多重数は２である。以下説明する実施形態では、基地局から端末に送信される信号には、端末＃１に送信するデータと端末＃２に送信するデータが多重されている。但し、端末＃２に送信するデータサイズは、端末＃１に送信するデータサイズよりも小さい。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態の基地局は、スケジューリング部１０１と、空リソースブロック検出部（空ＲＢ検出部）１０３と、再配置パターン決定部１０５と、制御データ生成部１０７と、制御データ符号化部１０９と、制御データ変調部１１１と、符号化部１１３と、変調部１１５と、データ配置部１１７と、データ再配置部１１９と、ＭＩＭＯ多重部１２１と、ＯＦＤＭ変調部１２３と、フィードバックデータ復調部（ＦＢデータ復調部）１２５と、フィードバックデータ復号部（ＦＢデータ復号部）１２７とを備える。
　スケジューリング部１０１は、各端末から送信されたフィードバックデータに含まれるＣＱＩ（Channel Quality Information）に基づいて、基地局がデータを送信する端末を選択する。なお、スケジューリング部１０１は、チャネルのＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio）特性が良い端末に通信機会を割り当てるチャネル適応型スケジューリングを行う。空ＲＢ検出部１０３は、各端末に送信するデータサイズを比較して、各端末の空リソースブロック（空ＲＢ）数を検出する。なお、空リソースブロックは、実データを含まないリソースブロックである。
　再配置パターン決定部１０５は、端末＃２に割り当てられたリソースブロック数及び端末＃２の空リソースブロック数に基づいて、ＰＲＢ（Physical Resource Block）上に割り当てられたデータを再配置する際のパターン（再配置パターン）を決定する。再配置パターン決定部１０５において再配置されるデータの対象としては、パイロットシンボルから時間方向及び周波数方向で最も離れたリソースエレメントのデータから優先的に選択される。
　図２は、再配置の対象となるデータの選択方法を示す図である。図２に示した例では、隣り合うサブキャリア間の間隔が符号ａによって示されている。図２に例として示された、パイロットシンボルから距離３ａ離れたリソースエレメントと、同パイロットシンボルから距離１．４１ａ離れたリソースエレメントを比較すると、再配置の対象となるデータとしては、距離３ａ離れた前者のリソースエレメントの方が優先して選択される。
　再配置パターン決定部１０５は、時間と周波数の両方向での距離に限らず、時間方向又は周波数方向のチャネル変動の状況に応じて再配置するデータを選択しても良い。例えば、周波数方向のチャネル変動が時間方向のチャネル変動と比較して大きいとき、再配置パターン決定部１０５は、パイロットシンボルから周波数方向で最も離れたリソースエレメントのデータから優先的に選択する。逆に、時間方向のチャネル変動が周波数方向のチャネル変動と比較して大きいとき、再配置パターン決定部１０５は、パイロットシンボルから時間方向で最も離れたリソースエレメントのデータから優先的に選択する。
　また、再配置するデータを選択する際の指標として、サブキャリア間のチャネル相関値が用いられても良い。この場合、パイロットシンボルが配置されているサブキャリアとのチャネル相関値が小さいサブキャリアに配置されているデータが優先して選択される。
　上述したように、再配置パターンは、リソースブロック数と空リソースブロック数の関係によって異なる。このため、再配置パターン決定部１０５は、各関係に対応する再配置パターンをテーブル化してメモリに記憶する。
　制御データ生成部１０７は、スケジューリングされた端末のＣＱＩ、レイヤ（ＭＩＭＯのデータ多重数に関する情報であって、本実施形態では「２」）、ＭＩＭＯ送信ウェイト及び再配置パターン等の情報から構成される制御データを生成する。符号化部１１３は、制御データ生成部１０７から入力される符号化率に従って、誤り訂正符号化を実施する。変調部１１５は、制御データ生成部１０７から入力される変調レベルに従って、符号化データをディジタル変調する。
　データ配置部１１７は、周波数方向でＶＲＢ（Virtual Resource Block）に対応する各ＰＲＢ内に、変調データ及びチャネル推定のためのパイロットシンボルを時間方向又は周波数方向に対して等間隔で配置する。データ再配置部１１９は、再配置パターン決定部１０５から入力される再配置パターンに従って、端末＃２に送信する実データの一部を空リソースブロック中のパイロットシンボルの近傍に再配置する。なお、データ再配置部１１９は、端末＃１に送信する実データに対しては再配置処理を行わない。データ再配置部１１９が行う再配置の詳細については後述する。
　ＭＩＭＯ多重部１２１は、各端末に送信するデータにＭＩＭＯ送信ウェイトを乗算し、各データを加算して多重する。ＯＦＤＭ変調部１２３は、多重されたデータを逆高速フーリエ変換して、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調信号を生成する。ＯＦＤＭ変調信号は、アンテナから送信データとして端末に送信される。
　制御データ符号化部１０９は、制御データ生成部１０７が生成した制御データを所定の符号化率で符号化する。制御データ変調部１１１は、符号化制御データを所定の変調レベルでディジタル変調する。変調された符号化制御データは、個別制御チャネルで端末に送信される。
　ＦＢデータ復調部１２５は、受信したフィードバックデータを復調する。ＦＢデータ復号部１２７は、復調したフィードバックデータを復号化し、各端末のＣＱＩを抽出する。
　図３は、第１の実施形態の端末の構成を示すブロック図である。図３に示すように、第１の実施形態の端末は、ＯＦＤＭ復調部２０１と、回線推定部２０３と、回線品質測定部２０５と、ＭＩＭＯ分離部２０７と、再配置データ戻し部２０９と、配置データ戻し部２１１と、復調部２１３と、復号部２１５と、フィードバックデータ生成部（ＦＢデータ生成部）２１７と、フィードバックデータ符号化部（ＦＢデータ符号化部）２１９と、フィードバックデータ変調部（ＦＢデータ変調部）２２１と、制御データ復調部２２３と、制御データ復号部２２５とを備える。
　ＯＦＤＭ復調部２０１は、受信したデータを高速フーリエ変換して、受信データがサブキャリア単位に変換されたＭＩＭＯデータを出力する。回線推定部２０３は、パイロットシンボルを用いて本端末の伝搬チャネルを推定する。回線品質測定部２０５は、パイロットシンボルを用いて平均ＳＩＮＲを推定する。
　ＭＩＭＯ分離部２０７は、ＯＦＤＭ復調部２０１から出力されたＭＩＭＯデータに基地局と同じＭＩＭＯ送信ウェイトを乗算又は加算して、変調データに分離する。なお、ＭＩＭＯ送信ウェイトは、制御データ復号部２２５から入力される。再配置データ戻し部２０９は、制御データ復号部２２５から入力される再配置パターンに従って、再配置された端末＃２のデータの一部を元の位置に戻す。なお、端末＃１のデータは再配置されていないため、再配置データ戻し部２０９は、端末＃１のデータに対して再配置戻しは行わない。配置データ戻し部２１１は、ＰＲＢ上に配置されたデータを抽出する。
　復調部２１３は、配置データ戻し部２１１が抽出したデータをディジタル復調して符号化データに変換する。復号部２１５は、誤り訂正復号を実施して符号化データを復号する。
　ＦＢデータ生成部２１７は、回線品質測定部２０５が導出した平均ＳＩＮＲから、本端末のＣＱＩ及びＭＩＭＯ送信ウェイト等の情報から構成される制御データを決定する。ＦＢデータ符号化部２１９は、ＦＢデータ生成部２１７が生成した制御データを所定の符号化率で符号化する。ＦＢデータ変調部２２１は、符号化制御データを所定の変調レベルでディジタル変調する。
　制御データ復調部２２３は、受信した制御データを復調する。制御データ復号部２２５は、復調された受信制御データを復号する。
　以下、図１に示した基地局のデータ再配置部１１９が行うデータの再配置について詳細に説明する。図１２に示した例と同様、端末＃１に送信するデータのデータサイズは４つのＶＲＢ分であり、端末＃２に送信するデータのデータサイズは２つのＶＲＢ分である場合について説明する。
　データ配置部１１７は、ＶＲＢに割り当てられた図１２に示すデータを、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すよう、周波数方向でＶＲＢと一対一に対応するＰＲＢに割り当てる。データ再配置部１１９は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示したデータの内、端末＃２に送信する実データの一部を空リソースブロックに再配置する。図４（ａ）及び（ｂ）は、データの再配置が行われた後のＰＲＢに割り当てられた各端末に送信されるデータの一例を示す図である。図４（ａ）は、端末＃１に送信されるデータであり、再配置されていない。図４（ｂ）は、端末＃２に送信されるデータであり、再配置されている。
　図４（ｂ）に示されているように、データ再配置部１１９は、図１３（ｂ）に示された空リソースブロック中のパイロットシンボルの近傍に実データの一部を再配置する。上述したように、データ再配置部１１９は、再配置パターン決定部１０５から入力される再配置パターンに従って、当該再配置を行う。再配置パターン決定部１０５は、割り当てられたリソースブロック数及び空リソースブロック数に基づいて、データ再配置部１１９がデータを再配置する際のパターン（再配置パターン）を決定する。
　再配置パターンは、割り当てられたリソースブロック数と空リソースブロック数の関係によって異なる。４つのリソースブロックに対して２つの空リソースブロックがある場合は、先に示した図１３（ｂ）から図４（ｂ）への再配置が行われる。また、４つのリソースブロックに対して３つの空リソースブロックがある場合は、先に示した図１３（ｂ）から図５（ｂ）への再配置が行われる。図５（ａ）及び（ｂ）は、データの再配置が行われた後のＰＲＢに割り当てられた各端末に送信されるデータの他の例を示す図である。図５（ａ）は、端末＃１に送信されるデータであり、再配置されていない。図５（ｂ）は、端末＃２に送信されるデータであり、再配置されている。
　以上説明したように、本実施形態では、割り当てられたリソースブロックに空リソースブロックが含まれる場合には、実データの一部が空リソースブロック中のパイロットシンボルの近傍に再配置される。したがって、当該実データが送信された端末では、割り当てられたリソースブロックに挿入された全てのパイロットシンボルが、当該端末の伝搬チャネルの推定のために有効活用される。その結果、端末＃２のチャネルの平均ＳＩＮＲ特性が改善され、誤り率特性が改善される。また、端末＃１のＳＩＮＲ特性が平準化され、その結果、端末＃１の誤り率特性が改善される。
　以下、端末＃２の誤り率特性が改善される理由について説明する。端末に送信されるデータの内、パイロットシンボルの近傍に配置されるデータが多い程、チャネル推定精度は向上する。ＳＩＮＲは、チャネル推定精度が良いほど改善され、かつ、多重された他の端末のチャネルからの干渉が低減するほど改善する（ＳＩＮＲ∝チャネル推定精度／多重された他の端末のチャネルからの干渉）。このため、端末＃２の平均ＳＩＮＲ特性は大幅に改善される。したがって、端末＃２のチャネルにおける誤り率特性が改善される。また、インターリーブ効果による誤り率特性の改善も期待される。なお、空リソースブロック数が多い程、再配置される実データがパイロットシンボルの近傍に配置される。このため、空リソースブロック数の多いほど、チャネル推定精度が向上し、平均ＳＩＮＲ特性がより一層改善される。
　次に、端末＃１の誤り率特性が改善される理由について説明する。まず、データの再配置を行わない例の平均ＳＩＮＲについて説明する。図６は、データの再配置を行っていない図１３（ａ）及び（ｂ）に示した例の、各チャネルの推定精度と、端末＃１のチャネルにおける端末＃２のチャネルからの干渉と、端末＃１のＳＩＮＲの分布とを示す図である。図６に点線で示されているように、各チャネルの推定精度は、各端末のＰＲＢに挿入されたパイロットシンボルの近傍で高く、パイロットシンボルから離れるに従って低下する。また、端末＃１のチャネルにおける端末＃２のチャネルからの干渉が一点鎖線で示されているように、当該干渉を示す値は、端末＃２のデータ割当リソースブロックに対応するＰＲＢでは高く、空リソースブロックに対応するＰＲＢでは小さい。その結果、端末＃１のＳＩＮＲは、端末＃２のデータ割当リソースブロックに対応するＰＲＢではチャネル推定精度に応じた値となり、空リソースブロックに対応するＰＲＢではチャネル推定精度にかかわらず一定値となる。このように、各端末に送信されるデータサイズが異なり、割り当てられたＰＲＢがデータ割当リソースブロックと空リソースブロックに二極化されている場合、ＳＩＮＲの分布特性はリソースブロックによって異なる。
　一方、図７は、データの再配置を行う図１４に示した例の、各チャネルの推定精度と、端末＃１のチャネルにおける端末＃２のチャネルからの干渉と、端末＃１のＳＩＮＲの分布とを示す図である。端末＃２のチャネルでは、パイロットシンボルから遠くチャネル推定精度が低いリソースエレメントには実データが割り当てられていない。したがって、端末＃１のチャネルにおける同位置のリソースエレメントは、端末＃２のチャネルからの干渉を受けない。一方、パイロットシンボルに近いリソースエレメントでは干渉は受ける。その結果、図６に示した例ではＳＩＮＲが相対的に良くないパイロットシンボルの遠くにあるリソースエレメントのＳＩＮＲが改善し、かつ、図６に示した例ではＳＩＮＲが相対的に良いパイロットシンボルの近くにあるリソースエレメントのＳＩＮＲが劣化する。このため、図７に太線で示すように、端末＃１のＳＩＮＲ特性が平準化する。
　なお、符号化部１１３における誤り訂正符号としてターボ符号といったランダム誤り訂正符号を対象としても良い。ターボ復号器に入力するデータのＳＩＮＲが平準化されているほど、すなわち正規分布に近いほど、符号化利得をより向上させることができる。したがって、端末＃１のチャネルにおける誤り率特性が改善される。
（第２の実施形態）
　図１に示した基地局が備える再配置パターン決定部１０５は、端末＃２に割り当てられたリソースブロック数（以下、単に「ＲＢ数」という）及び端末＃２の空リソースブロック数（以下、単に「空ＲＢ数」という）に基づいて、再配置パターンを決定する。再配置パターンの種類は、所定数のシグナリングビットによって表される。空ＲＢ数が多いと再配置パターンの種類が増すため、シグナリングビット数も増す。配置パターンの種類を示すデータは、制御データの一部として基地局から端末＃２に送信される。したがって、配置パターンの種類を示すデータのシグナリングビット数が多いと、制御データを送信するために要する電力が増大する。すなわち、シグナリングビット数が増すと電力損が増大し、平均ＳＩＮＲ特性が悪化する。
　一方、空ＲＢ数が多いと、パイロットシンボルの近傍に配置されるデータが増加する。このため、第１の実施形態で説明したように、空ＲＢ数が多いとチャネル推定精度が向上する。その結果、平均ＳＩＮＲ特性が改善され、誤り率特性が改善される。図８は、端末＃２の空ＲＢ数に応じたチャネル推定精度と制御データの電力損が平均ＳＩＮＲに与える影響を示すグラフである。図８に示すように、空ＲＢ数が増すにつれ、チャネル推定精度の向上による平均ＳＩＮＲ改善量は一定値まで増加するが、空ＲＢ数が所定値以上になると頭打ちとなる。
　したがって、第２の実施形態では、空ＲＢ数の増加による平均ＳＩＮＲ特性の改善利得と劣化利得の差が改善方向で最大となる最適な空ＲＢ数が設定される。図８に示した例によれば、空ＲＢ数が８以上では、チャネル推定精度の向上による平均ＳＩＮＲ特性の改善量増加が見込めないことが分かる。したがって、再配置パターンを示すシグナリングビットの上限を３ビットに制限することで、シグナリングビット数の増大による電力損を抑制し、平均ＳＩＮＲ特性を改善することができる。なお、シグナリングビットの上限値は、システム毎に決められた値（２のべき乗）を使用する。
　図９は、シグナリングビットの上限が３ビットに制限された際の、割り当てられたリソースブロック数と空リソースブロック数と再配置パターンを示すシグナリングビットの関係を示す図である。図９に示すように、空リソースブロック数が実際には９つ以上あっても、再配置パターンは空ＲＢ数が８つの場合のシグナリングビットによって表現される。
（第３の実施形態）
　第２の実施形態で説明した再配置パターンを示すシグナリングビットの粒度を一定にすると、空ＲＢ数が大きくなるに従いシグナリングビット数が増大する。なお、シグナリングビットの粒度は、リソース中の空領域を量子化する際の単位（量子化単位）に等しい。例えば、粒度を１のとき、空領域は１ＲＢ単位で量子化されるため、空ＲＢが８つある場合のシグナリングビット数は３ビットである。しかし、空ＲＢが１６つある場合、シグナリングビット数は４ビットとなり、第２の実施形態で説明したシグナリングビットの上限値を超えてしまう。第３の実施形態では、空ＲＢ数に応じて粒度（量子化単位）を設定する。
　図１０（ａ）及び（ｂ）は、シグナリングビット数の上限値が３の場合の空ＲＢ数と粒度の関係を示す。図１０（ａ）は、８の空ＲＢを粒度１で量子化する際の概念図であり、図１０（ｂ）は、１６の空ＲＢを粒度２で量子化する際の概念図である。図１０（ｂ）に示すように、１６の空ＲＢを粒度１で量子化するとシグナリングット数は４ビットとなり上限値を超えてしまう。したがって、本実施形態では、１６の空ＲＢを量子化する際の単位を２ＲＢとし、粒度を２に設定することによって、シグナリングビット数を３ビットに抑える。図１１は、端末＃２のＲＢ数と空ＲＢ数と再配置パターンを示すシグナリングビットの関係を示す図である。
　このように、第３の実施形態では、空ＲＢ数に応じて、シグナリングビットの上限値を超えないよう、シグナリングビットの粒度（量子化単位）が設定される。このため、空ＲＢ数が第２の実施形態で説明した平均ＳＩＮＲ特性の改善利得が最大となる最適な空ＲＢ数を超えても、シグナリングビットの上限値で再配置パターンを表すことができる。
　上記説明した実施形態では、多重数が２の場合を例に説明したが、多重数は３以上であっても良い。また、上記実施形態では、下りリンクの伝送方式としてＭＵ－ＭＩＭＯ方式を例に説明したが、例えば、ＳＵ－ＭＩＭＯ（SingleUser-MIMO）方式であっても良い。このとき、基地局で多重されるデータは、一端末に複数の伝搬チャネルを介して送信される複数の異なるデータである。また、上記実施形態では、多重される各端末のパイロットシンボルは、時間軸上又は周波数軸上で隣接しているが、隣接せず互いに近傍した位置にあっても良い。さらに、各端末のパイロットシンボルの数が異なっていてもよく、その場合、あるパイロットシンボルの近傍では複数の端末のパイロットシンボルが存在し、あるパイロットシンボルの近傍には複数の端末のパイロットシンボルが存在しない場合でもよい。
　また、基地局は、端末＃１のＲＢ数を端末＃２の個別チャネルで通知しても良い。端末＃２は、自分自身のＲＢ数を個別制御チャネルから取得できるため、端末＃１のＲＢ数を自分宛の個別制御チャネルから取得し、その差分を計算することにより、空ＲＢ数を求めることができるからである。
　また、共通制御チャネルを使用する場合、基地局は、端末＃１のＲＢ数を制御データとして通知すれば良い。端末＃２は、自分自身のＲＢ数を個別制御チャネルから取得できるため、端末＃１のＲＢ数を共通制御チャネルから取得し、その差分を計算することにより、空ＲＢ数を求めることができるからである。また、この方法を用いると既存のシステムに対して、追加するシグナリングを考えなくても良い。
　さらに、上記実施形態では、空ＲＢの発生要因を端末間のデータサイズの差異に限定して説明したが、例えば、データを割り当てる端末が存在しないという状況であっても空ＲＢが発生する。このような場合でも、上記説明したデータの再配置を適用可能である。
　上記各実施形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
　また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2010年3月3日出願の日本特許出願（特願2010-046773）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明に係る無線通信装置は、全てのパイロットシンボルの機能を十分に活用する基地局等として有用である。
１０１　スケジューリング部
１０３　空リソースブロック検出部（空ＲＢ検出部）
１０５　再配置パターン決定部
１０７　制御データ生成部
１０９　制御データ符号化部
１１１　制御データ変調部
１１３　符号化部
１１５　変調部
１１７　データ配置部
１１９　データ再配置部
１２１　ＭＩＭＯ多重部
１２３　ＯＦＤＭ変調部
１２５　フィードバックデータ復調部（ＦＢデータ復調部）
１２７　フィードバックデータ復号部（ＦＢデータ復号部）
２０１　ＯＦＤＭ復調部
２０３　回線推定部
２０５　回線品質測定部
２０７　ＭＩＭＯ分離部
２０９　再配置データ戻し部
２１１　配置データ戻し部
２１３　復調部
２１５　復号部
２１７　フィードバックデータ生成部（ＦＢデータ生成部）
２１９　フィードバックデータ符号化部（ＦＢデータ符号化部）
２２１　フィードバックデータ変調部（ＦＢデータ変調部）
２２３　制御データ復調部
２２５　制御データ復号部

Claims (9)

  1. 　サイズが異なる複数のデータ群を多重した信号を通信端末に伝送する無線通信装置であって、
    　時間方向及び周波数方向のリソースブロックが所定数割り当てられた前記複数のデータ群の内、前記所定数のリソースブロックを全て利用しないデータ群の空リソースブロックを検出する空リソースブロック検出部と、
    　空リソースブロックを含むリソースが割り当てられたデータ群に対して、リソースブロックに配置されたデータの一部を、前記空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置するデータ再配置部と、
    を具備する、無線通信装置。
  2. 　請求項１に記載の無線通信装置であって、
    　前記複数のデータ群の各々に割り当てられたリソースブロックの数と、前記空リソースブロック検出部が検出した空リソースブロックの数に応じて、データの再配置のパターンを決定する再配置パターン決定部を具備し、
    　前記データ再配置部は、前記再配置パターン決定部が決定したパターンに基づいてデータを再配置する、無線通信装置。
  3. 　請求項１に記載の無線通信装置であって、
    　前記パイロットシンボルは、前記所定数のリソースブロックの各々に、時間方向又は周波数方向に対して等間隔で配置され、
    　前記複数のデータ群の各々に割り当てられたパイロットシンボルは、時間方向及び周波数方向でそれぞれ近傍した位置に設けられる、無線通信装置。
  4. 　請求項３に記載の無線通信装置であって、
    　前記複数のデータ群の各々に割り当てられたパイロットシンボルは、時間方向及び周波数方向で隣接する、無線通信装置。
  5. 　請求項１に記載の無線通信装置であって、
    　前記データ再配置部は、リソースブロックに配置されたデータの内、当該リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルから時間方向及び周波数方向の少なくともいずれか一方で最も離れたデータから優先して、前記空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置する、無線通信装置。
  6. 　請求項２に記載の無線通信装置であって、
    　前記再配置パターンの種類を示すシグナリングビットの数は、空リソースブロックに配置されたパイロットシンボルを活用し、チャネル推定精度を向上させることによる平均ＳＩＮＲの改善と、シグナリングビット数の増加に基づく電力損が増大することによる平均ＳＩＮＲの劣化との差が最大となるビット数である、無線通信装置。
  7. 　請求項６に記載の無線通信装置であって、
    　前記再配置パターンの種類を示すシグナリングビットの粒度は、前記空リソースブロックの数に基づく再配置パターンの数に応じて変更される、無線通信装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
    　当該無線通信装置は、前記複数のデータ群を多重した信号を複数の通信端末に空間多重伝送し、
    　前記複数のデータ群の各々は、前記複数の通信端末の各々に送信されるデータである、無線通信装置。
  9. 　サイズが異なる複数のデータ群を多重した信号を通信端末に伝送する無線通信装置が行うデータ再配置方法であって、
    　時間方向及び周波数方向のリソースブロックが所定数割り当てられた前記複数のデータ群の内、前記所定数のリソースブロックを全て利用しないデータ群の空リソースブロックを検出し、
    　空リソースブロックを含むリソースが割り当てられたデータ群に対して、リソースブロックに配置されたデータの一部を、前記空リソースブロック中に設けられたパイロットシンボルの近傍に再配置する、データ再配置方法。
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