WO2015107818A1 - 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 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system in a next generation mobile communication system.
- CDMA Code Division Multiple Access
- UMTS Universal Mobile Telecommunications System
- W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
- OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
- FRA Full Radio Access
- NOMA non-orthogonal multiple access
- downlink signals for a plurality of user terminals are superposed on the same radio resource allocated by OFDMA, and transmitted with different transmission power according to the channel gain of each user terminal.
- the user terminal on the receiving side separates signals for other user terminals by processing a downlink signal using a signal separation method such as successive interference cancellation (SIC), and extracts a signal for the user terminal. be able to.
- SIC successive interference cancellation
- transmission modulation (Fast TPC) is used in W-CDMA, and adaptive modulation and coding (AMC) is used to adaptively adjust the modulation method and coding rate in LTE. Is used.
- FRA transmission modulation
- MUPA Multi-User Power Allocation / AMC
- the present invention has been made in view of such points, and provides a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system capable of realizing non-orthogonal multiple access while suppressing a decrease in throughput. With the goal.
- a radio base station is a radio base station that transmits a downlink signal by applying non-orthogonal multiple access to a plurality of user terminals, and includes a user set to which non-orthogonal multiple access is applied.
- a scheduling unit that selects from a candidate user set and selects a combination of modulation and coding scheme and transmission power based on the combination of candidate transmission power, and a combination of modulation and coding scheme and transmission power selected by the scheduling unit, The scheduling unit determines whether or not it is included in a predefined combination, and controls the scheduling unit according to the determination result, and the user terminal included in the user set selected by the scheduling unit. Apply a combination of the selected modulation and coding scheme and transmission power to the downlink signal. And a transmission unit for signal for.
- non-orthogonal multiple access can be realized while suppressing a decrease in throughput.
- FIG. 2 is an explanatory diagram of NOMA and SIC in the downlink.
- FIG. 2 shows a case where the user terminal UE1 is located near the radio base station BS and the user terminal UE2 is located far from the radio base station BS within the coverage area of the radio base station BS.
- the path loss of the downlink signal from the radio base station BS to each user terminal UE increases as the distance from the radio base station BS increases. For this reason, the received SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) of the user terminal UE2 far from the radio base station BS is lower than the received SINR of the user terminal UE1 near the radio base station BS.
- SINR Signal to Interference plus Noise Ratio
- a plurality of user terminals UE are non-orthogonally multiplexed for the same radio resource by changing transmission power according to channel gain (for example, received SINR, RSRP (Reference Signal Received Power)) or path loss.
- channel gain for example, received SINR, RSRP (Reference Signal Received Power)
- path loss for example, path loss.
- downlink signals for the user terminals UE1 and UE2 are multiplexed on the same radio resource with different transmission powers.
- a relatively small transmission power is assigned to the downlink signal for the user terminal UE1 having a high reception SINR
- a relatively large transmission power is assigned to the downlink signal for the user terminal UE2 having a low reception SINR.
- the downlink signal for the terminal is extracted by removing the interference signal from the received signal by SIC, which is a successive interference canceller type signal separation method.
- SIC which is a successive interference canceller type signal separation method.
- the downlink signal for another terminal having higher transmission power than the own terminal non-orthogonally multiplexed on the same radio resource becomes an interference signal.
- the downlink signal for the own terminal is extracted by removing, from the received signal, the downlink signal for the other terminal having higher transmission power than the own terminal.
- the downlink signal for the user terminal UE2 is transmitted with larger transmission power than the downlink signal for the user terminal UE1.
- the user terminal UE1 close to the radio base station BS receives not only the downlink signal for the terminal itself but also the downlink signal for the user terminal UE2 non-orthogonally multiplexed on the same radio resource as an interference signal.
- the user terminal UE1 extracts and properly decodes the downlink signal for the user terminal by removing the downlink signal for the user terminal UE2 by SIC.
- the downlink signal for the user terminal UE1 is transmitted with a smaller transmission power than the downlink signal for the user terminal UE2. For this reason, since the user terminal UE2 far from the radio base station BS can ignore the interference due to the downlink signal with respect to the user terminal UE1 that is non-orthogonal-multiplexed to the same radio resource, the downlink signal to the own terminal without performing interference removal by SIC Are extracted and decrypted appropriately.
- NOMA when NOMA is applied in the downlink, since a plurality of user terminals UE1 and UE2 having different channel gains can be multiplexed with respect to the same radio resource, it is possible to improve frequency utilization efficiency.
- FIG. 3 is a flowchart for explaining NOMA transmission processing.
- each user terminal receives a reference signal from a radio base station (BS), and estimates a channel gain based on this reference signal.
- Each user terminal feeds back the channel gain to the radio base station (step ST01).
- CSI-RS Channel State Information Reference Signal
- DM-RS DeModulation Reference Signal
- CRS Cell-specific Reference Signal
- the radio base station selects one candidate user set (candidate user set) from all user terminals belonging to the coverage area for each subband (step ST02).
- the candidate user set indicates a combination of user terminal candidates that are non-orthogonal-multiplexed to subbands.
- the subband is a frequency band configured by a predetermined number of radio resources (for example, resource blocks (RB), etc.) continuous in the frequency direction.
- the number of radio resources for example, the number of RBs
- subband size constituting each subband and the number of subbands constituting the system band (wideband) depend on the size of the system band allocated to the user terminal. Can change.
- the total number of candidate user sets for each subband is expressed by the following equation (1), where M is the total number of user terminals belonging to the coverage area and N is the number of user terminals that are non-orthogonally multiplexed. It should be noted that the following series of calculation processes (steps ST03 to ST06) are performed for all candidate user sets (exhaustive search).
- the radio base station calculates the subband transmission power to be allocated to each user terminal in the candidate user set based on the channel gain fed back from each user terminal (step ST03).
- the radio base station calculates a subband SINR (SINR for scheduling) in each user terminal assumed under the application of non-orthogonal multiplexing (step ST04).
- the radio base station obtains a block error rate (BLER: Block Error Rate) of the MCS (Modulation and Coding Scheme) set from the calculated SINR, and calculates the throughput for subband scheduling in each user terminal ( Step ST05).
- BLER Block Error Rate
- the radio base station calculates a scheduling metric for the candidate user set from the instantaneous throughput and average throughput of each user terminal (step ST06).
- a scheduling metric for example, a PF (Proportional Fairness) scheduling metric is calculated.
- the PF scheduling metric M sj, b is expressed by the following equation (2), where T k is the average throughput and R k, b is the instantaneous throughput. Note that the PF scheduling metric M sj, b indicates that it is the PF scheduling metric of the jth candidate user set in the bth subband. Moreover, k has shown the kth user terminal in a candidate user set.
- the radio base station performs steps ST03 to ST06 for all candidate user sets, and selects a user set that maximizes the scheduling metric in the subband (step ST07). Then, the radio base station performs steps ST02 to ST07 for each subband, and selects a user set that maximizes the scheduling metric for each subband. In addition, the radio base station calculates an average SINR of the assigned subbands for the selected user set, and selects an MCS for each subband for each user terminal. Note that MCS may be selected in common for all subbands. A user set may be selected based on other scheduling metrics.
- the radio base station assigns the downlink signal for each user terminal constituting the user set to the same subband, and transmits the downlink signal to each user terminal by non-orthogonal multiplexing with different transmission power for each subband.
- the radio base station notifies each user terminal of information indicating the transmission power and / or MCS determined for each subband in a dynamic or semi-static manner.
- a downlink control channel (Physical Downlink Control Channel) or EPDCCH (Enhanced PDCCH)) as downlink control information (DCI: Downlink Control Information)
- DCI Downlink Control Information
- notification may be made by higher layer signaling such as RRC (Radio Resource Control) layer or MAC (Medium Access Control) layer.
- each user terminal selected as a user set by the radio base station receives not only a downlink signal for the terminal itself but also a downlink signal for other terminals that are non-orthogonally multiplexed on the same radio resource (step ST09). And each user terminal removes the downlink signal with respect to the other terminal whose channel gain is lower than that of its own terminal and whose transmission power is large by SIC, and extracts (separates) the signal for its own terminal. In this case, a downlink signal for another terminal having a higher channel gain than that of the own terminal and having a small transmission power is decoded as a signal to the own terminal without being removed as an interference signal.
- FTPA Fractional Transmission Power Allocation
- FTPC Fractional Transmission Power Control
- the transmission power of each user terminal allocated to the same radio resource based on the following equation (3) Is determined.
- P k, b is the transmission power of the b-th subband of the k (1 ⁇ k ⁇ K) -th user terminal.
- P b is the total transmission power of the b (1 ⁇ b ⁇ n) th subband.
- h k and b are channel coefficients of the b-th subband of the k-th user terminal.
- N k, b is the sum of interference from other cells and noise in the b th subband of the k th user terminal.
- equation (3) Indicates the channel gain in the b-th subband of the k-th user terminal.
- FSPA Full Search Power Allocation
- transmission power set transmission power set
- the transmission power of each user terminal allocated to the same radio resource is determined based on the transmission power set determined by the search.
- the element of the transmission power set may be a transmission power value of each user terminal, or a transmission power ratio of each user terminal to the total transmission power.
- FSPA may also be expressed using other names.
- FTPA and FSPA have the advantage that the degree of freedom of NOMA gain is high, but since it is necessary to notify each user terminal of information related to MCS and transmission power, the amount of information to be notified and the amount of calculation of scheduling are relatively large There is a problem. Further, since the combination of MCS and transmission power that increases the quality of the transmission signal (for example, EVM (Error Vector Magnitude) increases) is included in the candidate set, the combination of MCS and transmission power The robustness with respect to the quality degradation of the transmission signal which depends on becomes small.
- EVM Error Vector Magnitude
- the transmission power determination method according to the conventional NOMA transmission process cannot reduce the amount of information that needs to be notified to the user terminal without degrading the gain obtained by NOMA. There was a problem.
- the present inventors have allocated radio resources to the cell central user terminal as the MCS increases and to the cell edge user terminal as the MCS decreases. Found a high probability of allocation. Further, in the case of NOMA multiplexing, it has been found that the power distribution is smaller as the user terminal is located in the center of the cell, and the power distribution is larger as it is located at the cell edge.
- a large MCS means that an ideal communication throughput value that can be realized by the MCS is large.
- MCS index MCS index
- MCSP MCS and Power
- the MCSP set may be expressed using other names.
- the present inventors have come up with the present invention. Specifically, the present inventors have conceived that the candidates of MCSP sets that can be selected by the scheduler from all MCSP sets, that is, can be notified to the user terminal, are limited based on the above background. As a result, the amount of information to be notified to the user terminal can be reduced without degrading the NOMA gain.
- the present embodiment when scheduling is performed based on the channel gain fed back from the user terminal and the selected MCSP set is included in a predetermined MCSP set, scheduling is performed as it is. On the other hand, if it is not included in the predefined MCSP set, the MCSP set is excluded and a set that maximizes the scheduling metric is determined again.
- FSPA is used as a method for determining transmission power for each subband to be assigned to each user terminal, and a transmission power set is selected from a plurality of combinations of candidate transmission powers (candidate transmission power sets). It shall be.
- the transmission power determination method is not limited to this.
- FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of the operation according to the present embodiment. Steps ST01 to ST09 are the same as those in FIG.
- the radio base station selects a predetermined user set in step ST07 and selects an MCSP set for the user set.
- step ST21 it is determined whether the MCSP set selected in step ST07 is included in a predefined combination (predefined MCSP set). If it is included in the predefined MCSP set (YES in step ST21), the process proceeds to step ST08, and scheduling based on the determined MCSP set is applied to perform data transmission.
- step ST21-NO if it is not included in the predefined MCSP set (step ST21-NO), the combination of the selected user set and transmission power set is excluded from the selection candidates (step ST22), and the process returns to step ST07 again.
- a candidate transmission power set is stored for each candidate user set, and the selected candidate transmission power set is not selected in the future for the selected predetermined candidate user set.
- the radio base station can perform allocation to the user terminal using a pre-defined MCSP set, and can notify the user terminal of information related to the MCSP set.
- the MCSP set is limited assuming NOMA multiplexing.
- MCS1 represents the maximum MCS
- MCS5 represents the minimum MCS.
- the difference between the above values may be used.
- the candidate MCS and power value are not limited to these.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of the MCSP set defined in advance according to the present embodiment.
- set 1 to set 8 are shown as MCSP sets, and notification bits to user terminals representing each set and MCSP sets applicable to two user terminals (UE1 and UE2) constituting the user set are shown. It is shown.
- the notification bits related to the MCSP set are jointly encoded.
- the joint encoding may be performed for each subband or all subbands may be performed together.
- the MCSP set defined in advance in FIG. 5 has 3 notification bits and defines 8 MCSP sets, but is not limited to this configuration.
- the specified number of sets and the notification bit length may be increased or decreased, and other parameters may be associated with other than the MCSP set.
- Set 1 to set 3 have one user terminal to which transmission power is allocated and correspond to OMA.
- set 1 indicates OMA allocation for UE1 with MCS as MCS1 and transmission power as P.
- NOMA NOMA / OMA dynamic switching is not performed, it is not necessary to set a set indicating OMA as shown in set 1-set 3.
- set 4 there are two user terminals to which transmission power is allocated, and corresponds to NOMA.
- set 4 shows the allocation of NOMA with MCS of UE1 as MCS2 and transmission power P1, MCS of UE2 as MCS2 and transmission power (P-P1).
- regulated previously of FIG. 5 is the structure which collectively encodes all the user terminals (UE1, UE2), it is not restricted to the said structure.
- a correspondence relationship in which the MCSP set is jointly encoded for each user terminal may be held, and another information representing the MCSP set for each user terminal may be notified instead of the notification bit illustrated in FIG.
- FIG. 6 shows an example of changing the MCSP table according to the present embodiment.
- FIG. 6A shows the MCSP table at time 1.
- FIG. 6B shows an MCSP table at time 2 different from time 1.
- the MCSP table is changed semi-statically or in the long term, and information related to the MCSP table is changed to upper layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast signal, etc.). It may be used to notify the user terminal.
- the MCSP set selected by the scheduler is notified to a predetermined user terminal or user set using the dynamic or short-term PDCCH.
- the predetermined parameter included in the MCSP set is sufficient for the semi-static update (for example, when the possibility of using P1 is low) as in the set 4 in FIG.
- the number of MCSP table sets can be reduced.
- the amount of information related to the MCSP set to be notified to the UE can be greatly reduced.
- a MCSP set that is defined in advance as UE1 being a user terminal located at the center of the cell and UE2 being a user terminal located at the cell edge may be generated.
- step ST07 the MCSP set of UE1 is (MCS3, P2), and the MCSP set of UE2 is selected as (MCS5, P-P2).
- step ST21 it is determined that the above MCSP set is not included in the predefined MCSP set (step ST21-NO).
- step ST22 the user set (UE1, UE2) is excluded from the candidate user set and candidate transmission power set so as not to select a combination that makes the transmission power set (P2, P-P2).
- the user terminals UE1 and UE2 are selected as user sets
- the MCSP set of UE1 is (MCS3, P3)
- the MCSP set of UE2 is selected (MCS5, P-P3). Since it is determined that this MCSP set is included in the predefined MCSP set (step ST21-YES), the scheduling becomes valid and data transmission is performed.
- Notification of information related to the MCSP set from the radio base station to the user terminal can be performed using higher layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast information).
- higher layer signaling for example, RRC signaling, broadcast information.
- the amount of information related to transmission power can be reduced.
- the other transmission power can be obtained by taking a difference from the total transmission power P. it can.
- the transmission of the notification bit indicating the MCSP set can be performed using, for example, signaling by PDCCH / EPDCCH control information (DCI), higher layer signaling (for example, RRC signaling), or the like.
- DCI PDCCH / EPDCCH control information
- RRC signaling higher layer signaling
- Signaling by DCI is suitable for transmission of a notification bit because notification for each subband and each user terminal is easy.
- each user terminal determines which terminal of the user set the user terminal corresponds to based on the DM-RS port that the radio base station assigns to each user terminal.
- DM-RS DeModulation Reference Signal
- MIMO Multi Input Multi Output
- DM-RSs are transmitted using different DM-RS ports for each user terminal.
- the terminal using DM-RS port 1 is UE1, and the terminal using DM-RS port 2 May be determined to be UE2.
- the determination method of the user terminal is not limited to the above.
- the determination may be made based on information notified by the radio base station through higher layer signaling (for example, RRC signaling).
- the radio base station may explicitly notify each user terminal which terminal the user terminal corresponds to the SIC decoding process.
- the candidate MCSP sets that can be selected by the scheduler can be limited, and thus the amount of information to be notified to the user terminal is reduced without degrading the gain of NOMA. It becomes possible.
- the wireless communication method according to the present embodiment compares the MCSP set selected by the scheduler with a predefined MCSP set, and if they do not match, the user set selected from the candidate user set and the candidate transmission power set Since it is sufficient to exclude the transmission power set and execute the scheduling again, it can be realized without greatly changing the existing scheduler.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the wireless communication system according to the present embodiment.
- the radio communication system 1 illustrated in FIG. 7 is a system including, for example, an LTE system or an LTE-A (LTE-Advanced) system.
- This wireless communication system may be referred to as IMT-Advanced, or may be referred to as 4G or FRA (Future Radio Access).
- the radio communication system 1 shown in FIG. 7 includes a radio base station 10 (10A, 10B) and a plurality of user terminals 20 (20A, 20B) communicating with the radio base station 10.
- the radio base station 10 is connected to the upper station apparatus 30, and the upper station apparatus 30 is connected to the core network 40.
- Each user terminal 20 can communicate with the radio base station 10 in the cells C1 and C2.
- the upper station device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
- the wireless base stations 10 may be connected by wire (optical fiber, X2 interface, etc.) or wirelessly.
- the radio base station 10 may be a macro base station, an eNodeB (eNB), or the like that forms a macro cell, or a small base station, a micro base station, a pico base station, a femto base station, or a Home that forms a small cell. eNodeB, RRH (Remote Radio Head), etc. may be used. Further, the radio base station 10 may be referred to as a transmission / reception point.
- Each user terminal 20 is a terminal that supports various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
- NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
- SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
- OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
- NOMA is a multi-carrier transmission scheme that divides a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers, subbands, etc.) and performs non-orthogonal multiplexing of the signal of the user terminal 20 with different transmission power for each subband.
- This is a multicarrier transmission scheme in which a frequency band is divided into a plurality of subbands, and signals of the user terminal 20 are orthogonally multiplexed to each subband for communication.
- SC-FDMA is a single carrier that reduces interference between user terminals by dividing a system bandwidth into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of user terminals 20 using different bands. Transmission method.
- the downlink communication channel includes a downlink shared data channel (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20, a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, EPDCCH, PCFICH, PHICH, etc.), a broadcast channel (PBCH: Physical Broadcast Channel).
- PDSCH Downlink shared data channel
- PDSCH and PUSCH scheduling information is transmitted by PDCCH (Physical Downlink Control Channel) and EPDCCH (Enhanced PDCCH).
- the number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel).
- a delivery confirmation signal (for example, ACK / NACK) of HARQ (Hybrid ARQ) for PUSCH is transmitted by PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).
- the uplink communication channel includes an uplink shared channel (PUSCH) shared by each user terminal 20, an uplink control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel), a random access channel (PRACH: Physical Random Access). Channel). Uplink data and higher control information are transmitted by the PUSCH. Uplink control information such as downlink channel state information (CSI: Channel State Information) and ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
- PUSCH uplink shared channel
- PUCCH Physical Uplink Control Channel
- PRACH Physical Random Access
- Channel Physical Random Access
- Uplink data and higher control information are transmitted by the PUSCH.
- Uplink control information such as downlink channel state information (CSI: Channel State Information) and ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
- CSI Downlink channel state information
- ACK / NACK is transmitted by PUCCH or PUSCH.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the radio base station according to the present embodiment.
- the radio base station 10 includes a transmission / reception antenna 101, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and a transmission path interface 106.
- Downlink data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
- the baseband signal processing unit 104 performs PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer processing, downlink data division / combination, and RLC (Radio Link Control) layer transmission processing (for example, RLC retransmission) on the input downlink data.
- Control transmission processing includes MAC (Medium Access Control) retransmission control (for example, HARQ transmission processing), scheduling, transmission format selection, channel coding, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) processing, precoding processing, and transmission / reception
- MAC Medium Access Control
- HARQ transmission processing for example, HARQ transmission processing
- scheduling transmission format selection
- channel coding for example, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) processing
- precoding processing precoding processing
- transmission / reception section 103 The baseband signal processing unit 104 performs PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer processing, downlink data division / combination, and RLC (Radio Link Control) layer transmission processing (for example, RLC retransmission) on the input downlink
- Each transmission / reception unit 103 converts the baseband signal output by precoding from the baseband signal processing unit 104 for each antenna to a radio frequency band.
- the amplifier unit 102 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmission / reception antenna 101.
- each transmitting / receiving antenna 101 receives data transmitted from the user terminal 20 to the radio base station 10 via the uplink.
- the amplifier unit 102 amplifies the radio frequency signal input from each transmission / reception antenna 101 and sends the amplified signal to each transmission / reception unit 103.
- the amplified radio frequency signal is frequency-converted by each transmission / reception unit 103 to be converted into a baseband signal and input to the baseband signal processing unit 104.
- the baseband signal processing unit 104 performs fast Fourier transform (FFT) processing, inverse discrete Fourier transform (IDFT) processing, error on the upstream data included in the input baseband signal. Corrective decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, PDCP layer reception processing, and the like are performed and transferred to the upper station apparatus 30 via the transmission path interface 106.
- the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, state management of the radio base station 10, and radio resource management.
- FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the user terminal according to the present embodiment.
- the user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit 203, a baseband signal processing unit 204, and an application unit 205.
- the downlink signal is received by the plurality of transmission / reception antennas 201 and input to the amplifier unit 202.
- the amplifier unit 202 amplifies the radio frequency signal input from each transmission / reception antenna 201 and sends the amplified signal to each transmission / reception unit 203.
- the radio frequency signal is converted into a baseband signal by each transmission / reception unit 203 and input to the baseband signal processing unit 204.
- the baseband signal processing unit 204 performs FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like on the baseband signal.
- Downlink data included in the downlink signal is transferred to the application unit 205.
- the application unit 205 performs processing related to a layer higher than the physical layer and the MAC layer. Also, broadcast information of the downlink signal is transferred to the application unit 205.
- the uplink data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
- the baseband signal processing unit 204 performs retransmission control (for example, HARQ transmission processing), channel coding, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like on the input uplink data, and transfers the data to each transmission / reception unit 203.
- retransmission control for example, HARQ transmission processing
- channel coding for example, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like
- Each transmitting / receiving unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band.
- the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 201.
- FIG. 10 is a block diagram showing an example of a configuration of a baseband signal processing unit included in the radio base station according to the present embodiment.
- the baseband signal processing unit 104 includes a scheduling unit 301, a control unit 302, a downlink control information generation unit 303, a downlink control information encoding / modulation unit 304, a downlink transmission data generation unit 305, and downlink transmission data.
- the encoder / modulator 306 and the downlink channel multiplexer 307 are provided.
- the baseband signal processing unit 104 is assumed to have a necessary configuration without shortage.
- the scheduling unit 301 selects a combination (user set) of user terminals that are non-orthogonal-multiplexed to an arbitrary radio resource from a plurality of candidate user sets according to the channel gain of each user terminal 20.
- the scheduling unit 301 may be configured to select a user set that maximizes a PF (Proportional Fairness) scheduling metric in each subband.
- PF Proportional Fairness
- the channel gain included in the channel state information only needs to indicate the reception quality of the channel.
- the channel gain is not limited to information fed back from the user terminal. For example, a channel gain fed back to another radio base station may be acquired and used, or may be obtained from a channel gain fed back from a user terminal near the user terminal.
- the scheduling unit 301 selects the MCSP set based on the candidate transmission power set. Specifically, the scheduling unit 301 selects a transmission power combination (transmission power set) from a plurality of candidate transmission power sets for each user terminal 20 of the selected user set. Also, the scheduling section 301 determines a downlink data modulation scheme and coding rate (MCS) based on the selected transmission power set and channel gain. In addition, scheduling section 301 outputs an instruction for scheduling using the selected modulation scheme, coding rate, and transmission power set (MCSP set) to control section 302. These MCSP sets may be selected in units of subbands or may be selected in units of wide bands (a plurality of subbands). In addition, although it is preferable that a candidate user set and a candidate transmission power set are prescribed
- the control unit 302 determines whether or not the MCSP set input from the scheduling unit 301 is included in a predetermined MCSP set, and controls the scheduling unit 301 according to the determination result. Further, based on the determination, it can be determined whether or not the radio resource scheduling instruction input from the scheduling unit 301 is valid.
- the control unit 302 can validate the input scheduling instruction. In this case, the control unit 302 outputs the input from the scheduling unit 301 to the downlink control information generation unit 303, the downlink transmission data generation unit 305, and the downlink channel multiplexing unit 307.
- control unit 302 determines the combination of the user set and the transmission power set selected by the scheduling unit 301 when the determination result is false (the selected MCSP set is not included in the predefined MCSP set). Then, the scheduling unit 301 is controlled so as to be excluded from the combinations of candidate user sets and candidate transmission power sets that can be selected by the scheduling unit 301 and to select the MCSP set again.
- control unit 302 can be configured to invalidate the input scheduling instruction and not output the downlink control information generation unit 303, the downlink transmission data generation unit 305, and the downlink channel multiplexing unit 307.
- regulated previously is comprised from the several MCSP set linked
- the predetermined MCSP set is composed of an MCSP set indicating that the non-orthogonal multiple access (NOMA) is applied to the user terminal 20, but the MCSP set indicating that the orthogonal multiple access (OMA) is applied. May be included.
- the present invention is not limited to the above configuration, and a configuration in which a correspondence table (MCSP table) of a predetermined MCSP set, a candidate user set, a candidate transmission power set, and the like may be changed as appropriate. For example, it can be changed based on channel state information received from the user terminal 20.
- information related to the correspondence table (MCSP table), candidate user set, candidate transmission power set, and the like of the pre-defined MCSP set after the change is transmitted to the user terminal 20 in higher layer signaling (for example, RRC signaling, broadcast information, etc.) It is good also as a structure notified by lower layer signaling (for example, downlink control information (DCI) contained in PDCCH).
- DCI downlink control information
- control unit 302 updates the correspondence table (MCSP table) of the MCSP set defined in advance, notifies the user terminal 20 of information (for example, the MCSP table) regarding the updated MCSP set, and further performs scheduling.
- the MCSP set selected by the unit 301 may be controlled to be notified to the user terminal 20.
- the update frequency and notification frequency of the MCSP table be lower than the notification frequency of the MCSP set selected by the scheduling unit 301.
- the control unit 302 updates the MCSP set selected by the scheduling unit 301 at a predetermined time interval, notifies the user terminal 20 using lower layer signaling (DCI or the like), and notifies the MCSP table of the predetermined time.
- DCI lower layer signaling
- a configuration in which the update is performed at a time interval longer than the interval and the user terminal 20 is controlled to be notified using higher layer signaling (RRC signaling, broadcast signal, etc.) is preferable.
- control unit 302 performs semi-static notification of information on the P (transmission power) value with higher layer signaling for notification of the MCSP set to the user terminal 20, and stores information on the MCS set selected by the scheduling unit 301. It is good also as a structure which controls so that notification may be dynamically performed by lower layer signaling.
- the downlink control information generation unit 303 generates user terminal specific downlink control information (DCI) transmitted on the PDCCH or EPDCCH according to the scheduling instruction input from the control unit 302. Specifically, the downlink control information generation unit 303 generates DCI indicating the MCSP set selected by the scheduling unit 301.
- the downlink control information generated by the downlink control information generation unit 303 is output to the downlink control information encoding / modulation unit 304.
- the downlink control information unique to the user terminal includes DL assignment (DL assignment) that is PDSCH assignment information, UL grant (UL grant) that is PUSCH assignment information, and the like. Further, the downlink control information includes control information for requesting CSI feedback to each user terminal 20 and information necessary for reception processing of non-orthogonal multiplexed signals.
- the downlink control information generation unit 303 may be configured to include information related to the MCSP set selected by the scheduling unit 301 (information related to a combination of modulation and coding schemes and transmission power) in the downlink control information. Moreover, it is preferable that the information regarding the selected MCSP set is jointly encoded for the selected user set. This joint-encoded value may be a value associated with a predefined MCSP set. Note that this joint encoding may be performed for each subband, or may be performed for all subbands together.
- the downlink control information encoding / modulation section 304 performs channel encoding and modulation on the input downlink control information according to the MCS selected by the scheduling section 301.
- the modulated downlink control information is output to downlink channel multiplexing section 307.
- the downlink transmission data generation unit 305 generates downlink data for each user terminal 20 in accordance with the scheduling instruction input from the control unit 302.
- the downlink data generated by the downlink transmission data generation unit 305 is output to the downlink transmission data encoding / modulation unit 306 as downlink transmission data transmitted on the PDSCH together with higher control information.
- the downlink transmission data encoding / modulation section 306 performs channel encoding and modulation on the downlink transmission data for each user terminal 20 according to the MCS selected by the scheduling section 301.
- the modulated downlink transmission data is output to downlink channel multiplexing section 307.
- the downlink control information encoding / modulating section 304 and the downlink transmission data encoding / modulating section 306 may be configured to apply different MCSs.
- the downlink transmission data generation unit 305 may be configured to generate control information (upper layer control information) for higher layer signaling such as an RRC layer and a MAC layer.
- the higher layer control information may include information that is controlled semi-statically, such as a coding rate in wideband units, a total transmission power value for each subband, and an MCSP table.
- the downlink channel multiplexing unit 307 generates downlink signals by combining downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and downlink reference signals.
- CRS, CSI-RS, DM-RS, etc. can be used as the downlink reference signal.
- the downlink channel multiplexing unit 307 transmits downlink signals addressed to the plurality of user terminals 20 selected by the scheduling unit 301 with the selected transmission power according to the scheduling information output from the scheduling unit 301. Thus, non-orthogonal multiplexing is performed.
- the downlink signal generated by the downlink channel multiplexing unit 307 is transmitted toward the user terminal 20 through various transmission processes.
- scheduling information input to the downlink channel multiplexing unit 307 may be output from the control unit 302 or may be output from the scheduling unit 301.
- information on the validity / invalidity of scheduling may be output from the control unit 302 to the downlink channel multiplexing unit 307 according to the determination result of the control unit 302.
- FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a baseband signal processing unit included in the user terminal according to the present embodiment.
- the baseband signal processing unit 204 includes a downlink control information receiving unit 401, a channel estimation unit 402, a feedback unit 403, and a demodulation / decoding unit 404. Although only a part of the configuration is shown in FIG. 11, the baseband signal processing unit 204 is provided with a necessary configuration without a shortage.
- the downlink signal transmitted from the radio base station 10 is separated into downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and downlink reference signals through various reception processes.
- the downlink control information is input to the downlink control information reception unit 401, the downlink reference signal is input to the channel estimation unit 402, and the downlink transmission data is input to the demodulation / decoding unit 404.
- the downlink control information receiving unit 401 acquires the downlink control information and outputs the downlink control information to the channel estimation unit 402, the feedback unit 403, and the demodulation / decoding unit 404.
- the downlink control information receiving unit 401 notifies the demodulation / decoding unit 404 of the information.
- the channel estimation unit 402 acquires a channel gain by performing channel estimation based on the downlink reference signal, and outputs the channel gain to the feedback unit 403 and the demodulation / decoding unit 404.
- the feedback unit 403 transmits channel state information including the channel gain to the radio base station 10. Specifically, the feedback unit 403 transmits channel state information using an uplink shared channel (PUSCH) or an uplink control channel (PUCCH).
- PUSCH uplink shared channel
- PUCCH uplink control channel
- the demodulation / decoding unit 404 performs demodulation, decoding, interference removal (for example, SIC) and the like of the received downlink data signal (for example, PDSCH). Specifically, the demodulation / decoding unit 404 demodulates and decodes downlink data based on information associated with a predetermined MCSP set input from the downlink control information receiving unit 401.
- demodulation / decoding unit 404 demodulates and decodes downlink data based on information associated with a predetermined MCSP set input from the downlink control information receiving unit 401.
- the demodulation / decoding unit 404 selects an MCSP set corresponding to a value included in the acquired DCI (a value related to a pre-defined MCSP set), the transmission power indicated by the MCSP set, and the channel estimation unit 402 Based on the input channel gain, interference cancellation by SIC is performed.
- the demodulation / decoding unit 404 demodulates and demodulates downlink data based on the MCS indicated by the selected MCSP set.
- the information for example, MCSP table
- the predefined MCSP set included in the user terminal 20 may be appropriately updated based on the information.
- the control unit 302 determines whether or not the MCSP set selected by the scheduling unit 301 is included in a predefined MCSP set. Since it is sufficient to exclude the user set and transmission power set selected from the candidate transmission power set and execute scheduling again, the above effect can be enjoyed without greatly changing the scheduling unit 301. .
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Abstract
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。本発明の一実施形態に係る無線基地局は、複数のユーザ端末(20)に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部(301)と、スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じてスケジューリング部を制御する制御部(302)と、スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有する。
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 (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-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)など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リンク信号が重畳(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。受信側のユーザ端末は、下りリンク信号を逐次干渉キャンセラ(SIC:Successive Interference Cancellation)などの信号分離方法で処理することで、他のユーザ端末に対する信号を分離して、自端末に対する信号を抽出することができる。
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(Fast TPC)、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及び適応変調符号化(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、どのようにリンクアダプテーション(例えば、変調及び符号化方式(MCS:Modulation and Coding Scheme)、送信電力などの適応制御)を行うかをユーザ端末に対して通知する必要がある。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、適応制御に必要な情報の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。
本発明の一実施の形態に係る無線基地局は、複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有する。
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。
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))やパスロスなど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)などを用いてもよい。
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。ここで、サブバンドとは、周波数方向に連続する所定数の無線リソース(例えば、リソースブロック(RB)など)で構成される周波数帯域である。また、各サブバンドを構成する無線リソース数(例えば、RB数)(サブバンドサイズ)や、システム帯域(ワイドバンド)を構成するサブバンド数は、ユーザ端末に割り当てられるシステム帯域のサイズに応じて変更できる。
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(全検索(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Msj、bは、平均スループットをTk、瞬時スループットをRk、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Msj、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。また、無線基地局は、選択されたユーザセットについて、割り当てられたサブバンドの平均SINRを算出して、各ユーザ端末に対するサブバンド毎のMCSを選択する。なお、MCSは全サブバンドに共通して選択されてもよい。また、他のスケジューリングメトリックに基づいてユーザセットが選択されても良い。
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ST08)。また、無線基地局は、サブバンド毎に決定された送信電力及び/又はMCSを示す情報を、動的(dynamic)又は準静的(semi-static)に各ユーザ端末に通知する。動的に通知する場合、例えば、下り制御情報(DCI:Downlink Control Information)として下り制御チャネル(PDCCH(Physical Downlink Control Channel)又はEPDCCH(Enhanced PDCCH))により通知してもよい。また、準静的に通知する場合、RRC(Radio Resource Control)レイヤやMAC(Medium Access Control)レイヤなどの上位レイヤシグナリングにより通知されてもよい。
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ST09)。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、干渉信号のままとして除去されずに自端末への信号を復号する。
ところで、上述のようなNOMAの送信処理において、各ユーザ端末に割り当てるサブバンド毎の送信電力の決定方式が検討されている。FTPA(Fractional Transmission Power Allocation)は、各ユーザ端末のサブバンド毎のチャネルゲインの大きさに基づいて、送信電力を一意に決定する方式である。なお、FTPAは、FTPC(Fractional Transmission Power Control)と呼ばれても良く、他の呼称を用いて表現されても良い。
例えば、同一の無線リソースに割り当てられるユーザ端末数がK、サブバンド数がnである場合、FTPAでは、以下の式(3)に基づいて、同一の無線リソースに割り当てられる各ユーザ端末の送信電力が決定される。
ここで、Pk、bは、k(1≦k≦K)番目のユーザ端末のb番目のサブバンドの送信電力である。Pbは、b(1≦b≦n)番目のサブバンドの総送信電力である。hk、bは、k番目のユーザ端末のb番目のサブバンドのチャネル係数である。Nk、bは、k番目のユーザ端末のb番目のサブバンドにおける他のセルからの干渉と、雑音との和である。また、α(0≦α≦1)は、システム効率と公平性を制御するパラメータである。なお、α=0である場合、非直交多重されるユーザ端末間の送信電力は等しくなり、α→1である場合、チャネルゲインが低いユーザ端末に、より大きな送信電力が割り当てられる。
また、FSPA(Full Search Power Allocation)は、NOMAを適用するユーザの組み合わせに対して、各ユーザ端末のサブバンド毎のチャネルゲインの大きさに基づいて、複数の送信電力の組み合わせ(送信電力セット)を全検索(exhaustive search)する方式である。FSPAでは、検索により決定された送信電力セットに基づいて、同一の無線リソースに割り当てられる各ユーザ端末の送信電力が決定される。ここで、送信電力セットの要素は、各ユーザ端末の送信電力値であっても良いし、総送信電力に対する各ユーザ端末の送信電力比であっても良い。なお、FSPAも、他の呼称を用いて表現されても良い。
FTPAおよびFSPAは、NOMAのゲインの自由度が高いという利点を有するが、各ユーザ端末にMCS及び送信電力に関する情報を通知する必要があるため、通知する情報量やスケジューリングの演算量が比較的大きいという問題点がある。また、送信信号の品質が大きくなる(例えば、EVM(Error Vector Magnitude)が大きくなる)ようなMCS及び送信電力の組み合わせが候補セットに含まれるように構成されるため、MCS及び送信電力の組み合わせに依存するような送信信号の品質劣化に対するロバスト性が小さくなる。
ここで、通知する情報量を削減する観点から、決定されたMCS及び送信電力を、個別に通知するのではなく、ジョイント符号化(joint encoding)することが考えられる。しかしながら、ジョイント符号化を適用する場合であっても、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、MCS及び送信電力の組み合わせの数が増加することは避けられない。したがって、適応制御に必要な情報の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おそれがある。
以上からわかるように、従来のNOMA送信処理に係る送信電力の決定方式では、NOMAにより得られるゲインを劣化させずに、ユーザ端末に通知する必要のある情報量を低減することが実現できていないという課題があった。
そこで、本発明者らは、MCS及び送信電力とNOMAの割り当てとの関係を検討した結果、MCSが大きければ大きいほどセル中央ユーザ端末に、MCSが小さければ小さいほどセル端ユーザ端末に無線リソースを割り当てる確率が高いことを発見した。また、NOMA多重の場合、ユーザ端末がセル中央に位置するほど電力配分が小さく、セル端に位置するほど電力配分が大きいことを発見した。ここで、MCSが大きいとは、当該MCSによって実現され得る理想的な通信スループットの値が大きいことをいう。言い換えると、MCSが大きいとは、LTEシステムなどで規定されるMCS番号(MCS index)の値が大きいということでもある。以下、変調方式及び符号化率並びに送信電力の組み合わせを、MCSP(MCS and Power)セットと呼ぶ。なお、MCSPセットは、他の呼称を用いて表現されても良い。
これらの発見に基づいて、本発明者らは、本発明を想到するに至った。具体的には、本発明者らは、全てのMCSPセットからスケジューラが選択可能な、つまりユーザ端末に通知可能なMCSPセットの候補を、上記の背景を踏まえて限定することを着想した。これにより、NOMAのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態(以下、本実施の形態と呼ぶ)に係る無線通信方法を詳細に説明する。本実施の形態では、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きスケジューリングした結果、選択されたMCSPセットが予め規定されたMCSPセットに含まれる場合にはそのままスケジューリングを決行する。一方、予め規定されたMCSPセットに含まれない場合は、当該MCSPセットを除外して、再度スケジューリングメトリックを最大化するセットを決定する。
なお、本実施の形態では、各ユーザ端末に割り当てるサブバンド毎の送信電力の決定方式にFSPAを用いるものとし、複数の候補送信電力の組み合わせ(候補送信電力セット)の中から送信電力セットを選択するものとする。ただし、送信電力の決定方式は、これに限られない。
図4は、本実施の形態に係る動作のフローチャートを示す図である。ステップST01-ST09は図3と同じであるため、説明を省略する。
無線基地局は、ステップST07で所定のユーザセットを選択し、当該ユーザセットに対するMCSPセットを選択する。ステップST21では、ステップST07で選択したMCSPセットが、予め規定された組み合わせ(予め規定されたMCSPセット)に含まれるかを判定する。予め規定されたMCSPセットに含まれる場合(ステップST21-YES)、ステップST08に進み、決定されたMCSPセットに基づくスケジューリングを適用して、データ送信を実施する。
一方、予め規定されたMCSPセットに含まれない場合(ステップST21-NO)、選択したユーザセット及び送信電力セットの組み合わせを選択候補から除外して(ステップST22)、再度ステップST07に戻る。例えば、候補ユーザセット毎に候補送信電力セットを記憶しておき、選択した所定の候補ユーザセットに対して選択した候補送信電力セットを今後選択しないようにする処理を行う。これにより、予め規定されたMCSPセットのうち、スケジューリングメトリックをできるだけ大きくするMCSPセットを選択することが可能となる。なお、所定の条件に従って(例えば、所定の時間が経過したなど)、除外処理を全て又は一部解除する構成としても良い。また、スケジューリングの実行時には毎回除外処理を全て又は一部解除する構成としても良い。
予め規定されたMCSPセットの例について、以下で説明する。無線基地局は、予め規定されたMCSPセットを用いてユーザ端末に割り当てをすることができ、当該MCSPセットに関する情報をユーザ端末に通知することができる。ここでは、NOMA多重を前提として、MCSPセットを限定する場合を想定する。
なお、選択候補となるMCS及び送信電力の値は、それぞれ5つの値が規定されているものとする。例えば、候補となるMCSの値をMCS1-MCS5とすると、MCS1は(64QAM、3/4)、MCS2は(64QAM、1/2)、MCS3は(16QAM、3/4)、MCS4は(16QAM、1/2)、MCS5は(QPSK、3/4)を示す。この中では、MCS1が最大のMCSであり、MCS5が最小のMCSを表す。また、候補となる送信電力の値は、P(割り当て可能な総電力値)、P1(=0.2P)、P2(=0.3P)、P3(=0.4P)、P4(=0.5P)とする。なお、送信電力については、上記の値の差分を用いても良い。しかしながら、候補となるMCS及び電力値は、これらに限られない。
図5は、本実施の形態に係る予め規定されたMCSPセットの一例を示す図である。図5には、MCSPセットとしてセット1-セット8が示されるとともに、各セットを表すユーザ端末への通知ビットと、ユーザセットを構成する2つのユーザ端末(UE1、UE2)に適用可能なMCSPセットが示されている。
図5では、MCSPセットに関する通知ビットは、ジョイント符号化されている。当該ジョイント符号化は、サブバンド毎に行われても良いし、全サブバンドまとめて行われても良い。なお、図5の予め規定されたMCSPセットは、通知ビットが3ビットであり、8個のMCSPセットを規定するものであるが、当該構成に限られない。例えば、規定されるセット数及び通知ビット長が増減されていても良いし、MCSPセット以外に別のパラメータが関連付けられていても良い。
セット1-セット3は、送信電力を割り当てるユーザ端末が1つであり、OMAに相当する。例えば、セット1は、UE1に対して、MCSをMCS1として、送信電力をPとするOMAの割り当てを示す。なお、NOMAのみ適用する場合、つまりNOMA/OMAの動的スイッチングを行わない場合は、セット1-セット3に示すようなOMAを示すセットは設定不要である。
また、セット4-セット8は、送信電力を割り当てるユーザ端末が2つであり、NOMAに相当する。例えば、セット4は、UE1のMCSがMCS2かつ送信電力がP1、UE2のMCSがMCS2かつ送信電力が(P-P1)であるNOMAの割り当てを示す。
なお、図5の予め規定されたMCSPセットは、全ユーザ端末(UE1、UE2)をまとめてジョイント符号化する構成であるが、当該構成に限られない。例えば、ユーザ端末毎にMCSPセットをジョイント符号化した対応関係を保持し、図5に示す通知ビットの代わりに、ユーザ端末毎のMCSPセットを表す別の情報を通知する構成としても良い。
また、図5のようなMCSPセットの対応表(MCSPテーブル)を、常に固定とするのではなく、準静的(semi-static)に変更する構成としても良い。図6に、本実施の形態に係るMCSPテーブルを変更する一例を示す。図6Aは、時刻1におけるMCSPテーブルを示す。また、図6Bは、時刻1と異なる時刻2におけるMCSPテーブルを示す。本実施の形態においては、図6A及び図6Bのように、MCSPテーブルを準静的又は長期的に変更して、当該MCSPテーブルに関する情報を上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング、報知信号など)を用いてユーザ端末に通知しても良い。一方、スケジューラより選択されたMCSPセットは、動的(dynamic)又は短期的にPDCCHを用いて、所定のユーザ端末又はユーザセットに対して通知される。
図6のセット4のように、MCSPセットに含まれる所定のパラメータが、semi-staticな更新で十分な場合(例えば、P1の使用される可能性が低い場合)には、MCSPテーブルをsemi-staticに更新することで、MCSPテーブルのセット数を減らすことができる。これにより、UEに対して通知すべきMCSPセットに関する情報量を、大きく減らすことが可能となる。
また、MCSPセットに示されるユーザ端末が、どのような端末であるかを関連付けておいても良い。例えば、UE1はセル中央に位置するユーザ端末であり、UE2はセル端に位置するユーザ端末であるとして予め規定されたMCSPセットが生成されていても良い。
ここで、図5の予め規定されたMCSPセットを用いて、図4のフローチャートの処理の一例を説明する。この例では、ステップST07でユーザセットとしてユーザ端末UE1及びUE2が選択され、UE1のMCSPセットが(MCS3、P2)で、UE2のMCSPセットが(MCS5、P-P2)と選択されたとする。ステップST21の判定において、上記のMCSPセットは、予め規定されたMCSPセットに含まれないと判断される(ステップST21-NO)。
次に、ステップST22で、候補ユーザセット及び候補送信電力セットから、ユーザセット(UE1、UE2)が送信電力セット(P2、P-P2)となる組み合わせを選択しないように除外する。再びステップST07に戻り、ユーザセットとしてユーザ端末UE1及びUE2が選択され、UE1のMCSPセットが(MCS3、P3)で、UE2のMCSPセットが(MCS5、P-P3)と選択されたとする。このMCSPセットは、予め規定されたMCSPセットに含まれると判断されるため(ステップST21-YES)、スケジューリングは有効となり、データ送信が実施される。
無線基地局からユーザ端末へのMCSPセットに関する情報の通知は、上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング、報知情報)を用いて行うことができる。
また、複数のユーザ端末が多重されるMCSPセットの場合、送信電力に関する情報量を削減することができる。例えば、2つのユーザ端末が多重されるMCSPセットの場合、送信電力に関する情報は、片方のユーザ端末に対するもののみ通知すれば足りる。例えば、UE1及びUE2に対する送信電力がそれぞれPx及びPyであるとすれば、Py=P-Pxの関係があるため、Px及びPyのいずれかを通知すれば良い。ユーザ端末では、2つのユーザ端末に対するMCSPセットについて通知された送信電力が1つだけの場合、総送信電力Pから差分をとるように構成しておくことで、もう一方の送信電力を得ることができる。
また、MCSPセットを示す通知ビットの送信は、例えば、PDCCH/EPDCCHの制御情報(DCI)によるシグナリング、上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング)などを用いて行うことができる。DCI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ることから、通知ビットの送信に適している。
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、自端末がユーザセットのどの端末に該当するかを判断する。DM-RS(DeModulation Reference Signal)は、ユーザ端末がPDSCHの復調に必要な伝送路推定を行うことができるように、無線基地局により挿入される参照信号である。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DM-RS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、ユーザ端末の判断方法は、上記に限定されない。例えば、無線基地局が上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング)により通知した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SICの復号処理に関するどの端末に該当するかを通知しても良い。
以上のように、本実施の形態の無線通信方法によれば、スケジューラが選択できるMCSPセットの候補を限定できるため、NOMAのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減することが可能となる。また、本実施の形態の無線通信方法は、スケジューラが選択したMCSPセットと予め規定されたMCSPセットとを比較して、一致しない場合には候補ユーザセット及び候補送信電力セットから選択されたユーザセット及び送信電力セットを除外して再度スケジューリングを実行させれば足りるため、既存のスケジューラから大きく変更を加えることなく実現できる。
(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一例について、詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの一例について、詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図7は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。なお、図7に示す無線通信システム1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7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)などが含まれるが、これに限定されるものではない。また、無線基地局10間が有線接続(光ファイバ、X2インタフェースなど)又は無線接続されていても良い。
なお、無線基地局10は、マクロセルを形成するマクロ基地局、eNodeB(eNB)などであってもよいし、スモールセルを形成するスモール基地局、マイクロ基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、Home eNodeB、RRH(Remote Radio Head)などであってもよい。また、無線基地局10は、送受信ポイントと呼ばれていてもよい。各ユーザ端末20は、LTE、LTE-Aなど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。また、下りリンクにはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が適用されても良い。
NOMAは周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア、サブバンドなど)に分割し、サブバンド毎にユーザ端末20の信号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り、OFDMAは、周波数帯域を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドにユーザ端末20の信号を直交多重して通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC-FDMAは、システム帯域幅を端末毎に1つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数のユーザ端末20が互いに異なる帯域を用いることで、ユーザ端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、無線通信システム1で用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、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、EPDCCH、PCFICH、PHICHなど)、報知チャネル(PBCH:Physical Broadcast Channel)などを有する。PDSCHにより、下りデータ及び上位制御情報が伝送される。PDCCH(Physical Downlink Control Channel)、EPDCCH(Enhanced PDCCH)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(Physical Control Format Indicator Channel)により、PDCCHに用いるOFDMシンボル数が伝送される。PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)により、PUSCHに対するHARQ(Hybrid ARQ)の送達確認信号(例えば、ACK/NACK)が伝送される。
また、上りリンクの通信チャネルは、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)などを有する。PUSCHにより、上り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などの上り制御情報が伝送される。
図8は、本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。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に送信される下りデータは、上位局装置30から伝送路インタフェース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、入力された下りデータに対して、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの処理、下りデータの分割・結合、RLC(Radio Link Control)レイヤの送信処理(例えば、RLC再送制御の送信処理)、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などの送信処理を行い、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上りデータに対して、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理、逆離散フーリエ変換(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レイヤの受信処理などを行い、伝送路インタフェース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などの呼処理や、無線基地局10の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
図9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。
下りリンク信号は、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などが行われる。下りリンク信号に含まれる下りデータは、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を行う。また、下りリンク信号のうち、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、入力された上りデータに対して、再送制御(例えば、HARQの送信処理)、チャネル符号化、プリコーディング、DFT処理、IFFT処理などを行い、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10は、本実施の形態に係る無線基地局が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。図10に示すように、ベースバンド信号処理部104は、スケジューリング部301、制御部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、下りチャネル多重部307を備えている。なお、図10では、一部の構成のみを示しているが、ベースバンド信号処理部104は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
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端末の組み合わせ(ユーザセット)を複数の候補ユーザセットから選択する。スケジューリング部301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を選択するように構成しても良い。ユーザ端末20からフィードバックされたチャネルゲインなどのチャネル状態情報は、送受信部103で受信され、スケジューリング部301に入力される。
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、SNR、RSRP(Reference Signal Received Power)、RSSI(Received Signal Strength Indicator)、RSRQ(Reference Signal Received Quality)などでもよく、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、MCSPセットを候補送信電力セットに基づいて選択する。具体的には、スケジューリング部301は、選択したユーザセットの各ユーザ端末20に対して、送信電力の組み合わせ(送信電力セット)を複数の候補送信電力セットから選択する。また、スケジューリング部301は、選択した送信電力セット及びチャネルゲインに基づいて、下りデータの変調方式及び符号化率(MCS)を決定する。また、スケジューリング部301は、選択した変調方式、符号化率及び送信電力のセット(MCSPセット)を用いたスケジューリングの指示を制御部302に出力する。これらのMCSPセットは、サブバンド単位で選択されても良いし、ワイドバンド(複数のサブバンド)単位で選択されても良い。なお、候補ユーザセットや候補送信電力セットは、予め規定されていることが好ましいが、動的に変更する構成としても良い。
制御部302は、スケジューリング部301から入力されたMCSPセットが、予め規定されたMCSPセットに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じてスケジューリング部301を制御する。また、当該判定に基づいて、スケジューリング部301から入力された無線リソースのスケジューリングの指示を有効とするか否かを決定することができる。
例えば、制御部302は、判定結果が真である(選択されたMCSPセットが、予め規定されたMCSPセットに含まれる)場合に、入力されたスケジューリングの指示を有効とすることができる。この場合、制御部302は、スケジューリング部301からの入力を下り制御情報生成部303、下り送信データ生成部305及び下りチャネル多重部307に出力する。
また、制御部302は、判定結果が偽である(選択されたMCSPセットが、予め規定されたMCSPセットに含まれない)場合に、スケジューリング部301が選択したユーザセット及び送信電力セットの組み合わせを、スケジューリング部301が選択可能な候補ユーザセット及び候補送信電力セットの組み合わせから除外し、MCSPセットを改めて選択するようにスケジューリング部301の制御を行う。
なお、この場合、制御部302は、入力されたスケジューリングの指示を無効として、下り制御情報生成部303、下り送信データ生成部305及び下りチャネル多重部307に出力しない構成とすることができる。
なお、予め規定されたMCSPセットは、MCSが大きいほど送信電力が小さくなるように関連付けられた複数のMCSPセットから構成されることが好ましい。また、当該予め規定されたMCSPセットは、ユーザ端末20に非直交多元接続(NOMA)を適用することを示すMCSPセットから構成されるが、直交多元接続(OMA)を適用することを示すMCSPセットを含んでいても良い。
上記構成に限られず、予め規定されたMCSPセットの対応表(MCSPテーブル)、候補ユーザセット、候補送信電力セットなどを適宜変更する構成としても良い。例えばユーザ端末20から受信したチャネル状態情報に基づいて変更することができる。また、変更後の予め規定されたMCSPセットの対応表(MCSPテーブル)、候補ユーザセット、候補送信電力セットなどに関する情報を、ユーザ端末20に上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング、報知情報など)や下位レイヤシグナリング(例えば、PDCCHに含まれる下り制御情報(DCI))により通知する構成としても良い。
なお、制御部302は、予め規定されたMCSPセットの対応表(MCSPテーブル)を更新して、当該更新されたMCSPセットに関する情報(例えば、MCSPテーブル)をユーザ端末20に通知し、さらに、スケジューリング部301により選択されたMCSPセットをユーザ端末20に通知するように制御する構成としても良い。
ここで、MCSPテーブルの更新及び通知の頻度は、スケジューリング部301により選択されたMCSPセットの通知頻度よりも少ないことが好ましい。言い換えると、制御部302は、スケジューリング部301により選択されたMCSPセットを所定の時間間隔で更新してユーザ端末20に下位レイヤシグナリング(DCIなど)を用いて通知し、MCSPテーブルを上記所定の時間間隔より長い時間間隔で更新してユーザ端末20に上位レイヤシグナリング(RRCシグナリング、報知信号など)を用いて通知するように制御する構成が好ましい。
また、制御部302は、ユーザ端末20に対するMCSPセットの通知について、P(送信電力)値に関する情報の通知を上位レイヤシグナリングで準静的に行い、スケジューリング部301により選択されたMCSセットに関する情報の通知を下位レイヤシグナリングで動的に行うように制御する構成としても良い。
下り制御情報生成部303は、制御部302から入力されたスケジューリングの指示に従って、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。具体的には、下り制御情報生成部303は、スケジューリング部301が選択したMCSPセットを示すDCIを生成する。下り制御情報生成部303が生成した下り制御情報は、下り制御情報符号化・変調部304へと出力される。
ここで、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アサインメント(DL assignment)や、PUSCHの割り当て情報であるULグラント(UL grant)などが含まれる。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が含まれる。
また、下り制御情報生成部303は、スケジューリング部301が選択したMCSPセットに関する情報(変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報)を下り制御情報に含めるように構成されていても良い。また、当該選択したMCSPセットに関する情報は、選択したユーザセットについてジョイント符号化されていることが好ましい。このジョイント符号化された値は、予め規定されたMCSPセットに関連付けられた値であっても良い。なお、このジョイント符号化は、サブバンド毎に行われてもよいし、全サブバンドまとめて行われてもよい。
下り制御情報符号化・変調部304は、入力された下り制御情報を、スケジューリング部301が選択したMCSに従って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。
下り送信データ生成部305は、制御部302から入力されたスケジューリングの指示に従って、ユーザ端末20毎に下りデータを生成する。下り送信データ生成部305で生成された下りデータは、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306へ出力される。
下り送信データ符号化・変調部306は、各ユーザ端末20に対する下り送信データを、スケジューリング部301が選択したMCSに従ってチャネル符号化して変調する。変調後の下り送信データは、下りチャネル多重部307へと出力される。なお、下り制御情報符号化・変調部304と、下り送信データ符号化・変調部306とで、適用するMCSが異なる構成としても良い。
また、下り送信データ生成部305は、RRCレイヤやMACレイヤなどの上位レイヤシグナリング用の制御情報(上位レイヤ制御情報)を生成する構成としてもよい。当該上位レイヤ制御情報は、ワイドバンド単位の符号化率や、サブバンド毎の総送信電力値、MCSPテーブルなど、準静的(semi-static)に制御される情報を含んでもよい。
下りチャネル多重部307は、下り制御情報、下り送信データ(上位制御情報を含む)及び下り参照信号を合成して下りリンク信号を生成する。ここで、下り参照信号としては、CRS、CSI-RS、DM-RSなどを用いることができる。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が出力した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、選択された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。
なお、下りチャネル多重部307に入力されるスケジューリング情報は、制御部302から出力されても良いし、スケジューリング部301から出力されても良い。スケジューリング部301から出力される場合は、制御部302の判定結果に従って、スケジューリングの有効/無効に関する情報が制御部302から下りチャネル多重部307に出力されても良い。
図11は、本実施の形態に係るユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。図11に示すように、ベースバンド信号処理部204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、復調・復号部404を備えている。なお、図11では、一部の構成のみを示しているが、ベースバンド信号処理部204は、必要な構成を不足なく備えているものとする。
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、下り参照信号はチャネル推定部402に入力され、下り送信データは復調・復号部404に入力される。
下り制御情報受信部401は、下り制御情報を取得してチャネル推定部402、フィードバック部403、復調・復号部404に出力する。下り制御情報受信部401は、取得した下り制御情報に、予め規定されたMCSPセットに関する情報が含まれる場合には、当該情報を復調・復号部404に通知する。
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し、当該チャネルゲインをフィードバック部403及び復調・復号部404に出力する。
フィードバック部403は、チャネルゲインを含むチャネル状態情報を無線基地局10に送信する。具体的には、フィードバック部403は、上り共有チャネル(PUSCH)又は上り制御チャネル(PUCCH)を用いて、チャネル状態情報を送信する。
復調・復号部404は、受信された下りデータ信号(例えば、PDSCH)の復調、復号、干渉除去(例えば、SIC)などを行う。具体的には、復調・復号部404は、下り制御情報受信部401から入力された予め規定されたMCSPセットに関連付けられた情報に基づいて、下りデータを復調及び復号する。
例えば、復調・復号部404は、取得したDCIに含まれた値(予め規定されたMCSPセットに関する値)に対応するMCSPセットを選択し、当該MCSPセットが示す送信電力と、チャネル推定部402から入力されたチャネルゲインと、に基づいてSICによる干渉除去を行う。また、復調・復号部404は、上記選択したMCSPセットが示すMCSに基づいて下りデータを復調及び復調する。なお、下りデータに更新されたMCSPセットに関する情報(例えば、MCSPテーブル)が含まれる場合には、当該情報に基づいて、ユーザ端末20が有する予め規定されたMCSPセットを適宜更新しても良い。
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、スケジューラが選択できるMCSPセットの候補を限定できるため、NOMAのゲインを劣化させることなく、ユーザ端末に通知すべき情報量を低減するという効果を奏することができる。また、本実施の形態の無線通信システム1では、スケジューリング部301が選択したMCSPセットが予め規定されたMCSPセットに含まれるか否かを制御部302が判定し、一致しない場合には候補ユーザセット及び候補送信電力セットから選択されたユーザセット及び送信電力セットを除外して再度スケジューリングを実行させれば足りるため、スケジューリング部301には大きく変更を加えることなく、上記の効果を享受することができる。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。例えば、上述したMCSPセットの構成について適宜変更することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
本出願は、2014年1月17日出願の特願2014-006441に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
Claims (9)
- 複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局であって、
非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、
前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、
前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有することを特徴とする無線基地局。 - 前記制御部は、前記判定結果が偽である場合に、前記スケジューリング部が選択したユーザセット及び送信電力の組み合わせを、前記候補ユーザセット及び候補送信電力の組み合わせから除外し、ユーザセットと変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせとを再度選択するように前記スケジューリング部を制御することを特徴とする請求項1に記載の無線基地局。
- 前記予め規定された組み合わせは、変調及び符号化方式が大きいほど送信電力が小さくなるように関連付けられた変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせから構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線基地局。
- 前記制御部は、前記予め規定された組み合わせを更新し、
前記送信部は、更新した当該組み合わせに関する情報を、上位レイヤシグナリングにより前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線基地局。 - 前記送信部は、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を、下り制御チャネルにより前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線基地局。
- 前記予め規定された組み合わせは、ユーザ端末に直交多元接続を適用することを示す変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の無線基地局。
- 無線基地局から非直交多元接続が適用された下りリンク信号を受信するユーザ端末であって、
前記無線基地局から、前記下りリンク信号に適用される変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を下り制御チャネルで受信する受信部と、
前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報に基づいて前記下りリンク信号を復調する復調部と、を有し、
前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせは、予め規定された組み合わせに含まれることを特徴とするユーザ端末。 - 複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線基地局の無線通信方法であって、
非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択する選択工程と、
前記選択工程により選択された変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記選択工程を再度実施するように制御する制御工程と、
前記選択工程により選択されたユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記選択工程により選択された変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。 - 無線基地局が複数のユーザ端末に非直交多元接続を適用して下りリンク信号を送信する無線通信システムであって、
前記無線基地局は、非直交多元接続を適用するユーザセットを候補ユーザセットから選択し、変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを候補送信電力の組み合わせに基づいて選択するスケジューリング部と、
前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせが、予め規定された組み合わせに含まれるか否かを判定し、当該判定結果に応じて前記スケジューリング部を制御する制御部と、
前記スケジューリング部が選択したユーザセットに含まれるユーザ端末に、前記スケジューリング部が選択した変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせを適用して下りリンク信号を送信する送信部と、を有し、
前記ユーザ端末は、前記無線基地局から、前記下りリンク信号に適用される変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報を下り制御チャネルで受信する受信部と、
前記変調及び符号化方式並びに送信電力の組み合わせに関する情報に基づいて前記下りリンク信号を復調する復調部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
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