(57)【要約】【課題】分散アンテナ無線アクセスシステムにマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）方式を適用する際に隣接セル間の干渉を抑制して通信品質を向上させることが可能な無線通信方法を提供すること。【解決手段】セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを有する無線基地局が、時分割複信により信号を送信する信号送信ステップを含み、前記信号送信ステップでは、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号を送信する、無線通信方法が提供される。【選択図】図１１
2010278809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル内に分散して配置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを用いて時分割複信により信号を送信する信号送信部と、
を備え、
前記信号送信部は、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数のアンテナから同一の下り参照信号を送信することを特徴とする、無線基地局。
【請求項２】
前記信号送信部は、隣接セルで信号が割り当てられていない時間・周波数空間内の位置に前記下り参照信号を割り当てて送信すると共に、前記隣接セルで下り参照信号が割り当てられている時間・周波数空間内の位置に信号を割り当てないことを特徴とする、請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを用いて時分割複信で信号を送信する無線基地局により、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号が送信された場合に、当該下り参照信号を複数の端末アンテナで受信する信号受信部と、
前記信号受信部で受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定部と、
前記チャネルベクトル推定部で推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミング部と、
前記ビームフォーミング部によりビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信部と、
を備えることを特徴とする、無線端末。
【請求項４】
前記信号送信部は、隣接セル間で前記上り参照信号の送信に用いるサブキャリアが異なるように周波数分割多元接続を用いて前記上り参照信号を送信することを特徴とする、請求項３に記載の無線端末。
【請求項５】
前記信号送信部は、他のセルと同一のサブキャリアを用いて前記上り参照信号を送信する場合に前記他のセルで送受信される上り参照信号との間に相互相関特性を持つ信号系列を用いて前記上り参照信号を送信することを特徴とする、請求項４に記載の無線端末。
【請求項６】
前記信号送信部は、同一セル内に存在する他の無線端末が自己相関特性を持つ信号系列を用いて上り参照信号を同時に送信する場合に、当該信号系列をサイクリックシフトさせた信号系列を用いて前記上り参照信号を符号分割多元接続により送信することを特徴とする、請求項５に記載の無線端末。
【請求項７】
前記信号送信部は、同一セル内に存在する他の無線端末と同時に上り参照信号を送信する場合に、前記他の無線端末が上り参照信号の送信に用いるサブキャリアと異なるサブキャリアを用いて前記上り参照信号を周波数分割多元接続により送信することを特徴とする、請求項５に記載の無線端末。
【請求項８】
セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナ、及び前記複数の基地局アンテナを用いて時分割複信により信号を送信する信号送信部を備え、前記信号送信部を用いて、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号を送信する無線基地局と、
複数の端末アンテナ、前記無線基地局の信号送信部から送信された下り参照信号を前記複数の端末アンテナで受信する信号受信部、前記信号受信部で受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定部、前記チャネルベクトル推定部で推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミング部、及び、前記ビームフォーミング部によりビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信部を備える無線端末と、
を含むことを特徴とする、分散アンテナ無線アクセスシステム。
【請求項９】
セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを有する無線基地局が、時分割複信により信号を送信する信号送信ステップを含み、
前記信号送信ステップでは、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号を送信することを特徴とする、無線通信方法。
【請求項１０】
セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを用いて時分割複信で信号を送信する無線基地局により、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号が送信された場合に、複数の端末アンテナを有する無線端末が、
前記複数の端末アンテナで前記下り参照信号を受信する信号受信ステップと、
前記信号受信ステップで受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定ステップと、
前記チャネルベクトル推定ステップで推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミングステップと、
前記ビームフォーミングステップでビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信ステップと、
を含むことを特徴とする、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、無線端末、分散アンテナ無線アクセスシステム、及び無線通信方法に関する。特に、分散アンテナ無線アクセスシステムにおける参照信号の構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。
【０００３】
しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、参照信号を用いて推定される。また、推定されたチャネル行列を用いて信号を検出する方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）検波方式やＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式を用いる方法が知られている。
【０００４】
最近では、複数の無線端末に向けて無線基地局に設置された複数のアンテナにより信号を送信して空間多重させ、受信して各信号を分離することにより、システム全体のスループットを向上させるマルチユーザＭＩＭＯシステムが利用されつつある。また、１つのセル内に複数のアンテナを分散して配置し、これら複数のアンテナを用いて無線基地局と無線端末との間で無線通信を実現する分散アンテナ無線アクセスシステムの利用が企図されている。しかしながら、セル内に広くアンテナが分散配置された分散アンテナ無線アクセスシステムにＭＩＭＯシステムの技術を適用しようとする場合、同一セル内又は他セル内に存在する他ユーザの影響が問題となる。
【０００５】
例えば、下記の非特許文献１には、周波数分割複信を前提とするマルチユーザＭＩＭＯシステムで用いられるチャネルベクトル量子化方法、及びその帰還方法が記載されている（図１、図２を参照）。特に、同文献には、複数の送信アンテナ間で互いに直交する下り参照信号を送信データに多重して送信し、受信側でＯＦＤＭ信号から取り出した下り参照信号に基づいてチャネル行列を推定する方法が記載されている。しかし、この方法は、送信アンテナの本数が多くなると、１つのフレームに占める下り参照信号の割合が増えてしまい、フレーム効率が低下してしまうという問題がある（図６を参照）。
【０００６】
また、下記の非特許文献２には、１本の基地局アンテナがセルの中心に存在する場合の各セルに対する下り参照信号割り当て方法が記載されている（図３を参照）。特に、この方法は、隣接セルで利用する下り参照信号が互いに干渉しないように、時間−周波数空間における下り参照信号の割り当て位置をシフトさせるというものである。但し、同文献の方法は、各セルの中心に１本の基地局アンテナが設けられていることを前提としている。この前提が存在すると、隣接セルから受ける干渉の影響が信号の距離減衰により小さく抑えられる。なお、隣接セルからの干渉を受けてデータ部分に生じる誤りは、誤り訂正符号を用いて正しく復号される。
【０００７】
また、下記の非特許文献３には、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を循環シフトして生成された複数のデータ系列を生成し、これらのデータ系列を利用して複数の信号を送信する技術が開示されている（図４、図５を参照）。なお、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、完全な自己相関特性を持つため、循環シフトして生成されたデータ系列は、シフト前のデータ系列と完全な相互相関特性を持つ。
【０００８】
そのため、１つのＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を循環シフトすることにより、相互相関特性を持つ複数のデータ系列を生成することが可能になる。同文献には、このようなＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列の特性を利用し、異なるセル間では異なる種類のデータ系列を利用し、同一セル内では同じ種類のデータ系列から循環シフトして得られる複数のデータ系列を利用するという方法が提案されている。さらに、同文献においては、同一セル内で分散ＦＤＭＡ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を利用する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｄ．  Ｌｏｖｅ，  Ｒ．  Ｈｅａｔｈ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｓｔｒｏｈｍｅｒ，  “Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．４９，  ｎｏ．１０，  ｐｐ．２７３５−２７４７，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００３．
【非特許文献２】Ｅ．  Ｄａｈｌｍａｎ，  Ｓ．  Ｐａｒｋｖａｌｌ，  Ｊ．  Ｓｋｏｌｄ，  ａｎｄ  Ｐ．  Ｂｅｍｉｎｇ，  “３Ｇ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：  ＨＳＰＡ  ａｎｄ  ＬＴＥ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ，”  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，  ２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，  ２００８．
【非特許文献３】川村、岸山、樋口、佐和橋，  “シングルキャリアＦＤＭＡを用いるＥｖｏｌｖｅｄ  ＵＴＲＡ上りリンクにおけるＦＤＭＡとＣＤＭＡを併用する直交パイロットチャネル，”  電子情報通信学会  無線通信システム研究会  信学技報ＲＣＳ２００６−１０４，  ｐｐ．２６９−２７４，  ２００６年７月．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの方法を組み合わせ、分散アンテナ無線アクセスシステムにおいてマルチユーザＭＩＭＯシステムを構築しようとすると、次のような問題が生じる。
【００１１】
まず、上記の非特許文献１に記載の方法を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用しようとすると、送信アンテナ間で下り参照信号を互いに直交させる必要が生じ、利用する送信アンテナの数だけ下り参照信号を送信することが求められる。そのため、分散アンテナ無線アクセスシステムのように多数の送信アンテナを用いて信号を送信するシステム構成の場合、１つのフレームに占める下り参照信号の割合が大きくなり、フレーム効率が著しく劣化してしまう（図６を参照）。また、フレーム効率を向上させるために送信アンテナ１本当たりの参照信号数を減少させるとチャネル推定精度が劣化してしまう。さらに、同文献の方法では、受信側でチャネルベクトルの量子化を行うが、この技術を分散アンテナ無線アクセスシステムに用いるとチャネルベクトルの次元数が大きくなり、送信側に帰還すべき量子化インデックスのビット数が増大してしまう。
【００１２】
また、上記の非特許文献２に記載の方法を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用しようとすると、セル境界の近傍に配置されている基地局アンテナから送信される参照信号の電力干渉が隣接セル内のユーザにまで及んでしまう。つまり、基地局アンテナがセルの中心に１本だけ配置されたシステム構成の場合には信号の距離減衰により、隣接セルの影響が抑制されていた。しかし、複数の基地局アンテナがセル内に満遍なく分散配置されている場合、セル境界の近傍にも基地局アンテナが配置されることになるため、単純に同文献の方法を適用しようとしても、隣接セルとの間の電力干渉により通信品質が劣化してしまう。たとえ、上記の非特許文献３に記載の方法を用いたとしても、隣接セルからの電力干渉を受けることに変わりなく、抜本的な通信品質の改善には至らない。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、分散アンテナ無線アクセスシステムにおける通信品質を向上させることが可能な、新規かつ改良された無線基地局、無線端末、分散アンテナ無線アクセスシステム、及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、セル内に分散して配置された複数のアンテナと、前記複数のアンテナを用いて時分割複信により信号を送信する信号送信部と、を備え、前記信号送信部は、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数のアンテナから同一の下り参照信号を送信する、無線基地局が提供される。このように、本発明に係るシステムにおいては、上り回線と下り回線とで同じ周波数を利用するために時分割複信を前提とする。そして、基地局アンテナ間で共通の下り参照信号を用いることにより、下り参照信号が無線リソースに占める割合を低減させることが可能になり、フレーム効率が向上する。
【００１５】
また、前記信号送信部は、隣接セルで信号が割り当てられていない時間・周波数空間内の位置に前記下り参照信号を割り当てて送信すると共に、前記隣接セルで下り参照信号が割り当てられている時間・周波数空間内の位置に信号を割り当てないように構成されていてもよい。このように、隣接セルで下り参照信号の送信に利用されている無線リソースブロック（時間・周波数空間の位置）を開放することで、隣接セル間で下り参照信号の干渉による伝送品質の劣化を防止することができる。なお、隣接セルよりも遠いセルの影響は、干渉波の距離減衰により抑制される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを用いて時分割複信で信号を送信する無線基地局により、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号が送信された場合に、当該下り参照信号を複数の端末アンテナで受信する信号受信部と、前記信号受信部で受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定部と、前記チャネルベクトル推定部で推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミング部と、前記ビームフォーミング部によりビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信部と、を備える、無線端末が提供される。このように、下り参照信号から推定されるチャネル推定値を用いて上り参照信号にビームフォーミングを施すことで、チャネル利得の大きいチャネル方向にビームを向けることが可能になり、上り参照信号の受信電力を増大させることが可能になる。
【００１７】
また、前記信号送信部は、隣接セル間で前記上り参照信号の送信に用いるサブキャリアが異なるように周波数分割多元接続を用いて前記上り参照信号を送信するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、隣接セル間の上り参照信号による干渉の影響を抑制することが可能になる。
【００１８】
また、前記信号送信部は、他のセルと同一のサブキャリアを用いて前記上り参照信号を送信する場合に前記他のセルで送受信される上り参照信号との間に相互相関特性を持つ信号系列を用いて前記上り参照信号を送信するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、隣接セル間の上り参照信号による干渉の影響を抑制することが可能になる。
【００１９】
また、前記信号送信部は、同一セル内に存在する他の無線端末が自己相関特性を持つ信号系列を用いて上り参照信号を同時に送信する場合に、当該信号系列をサイクリックシフトさせた信号系列を用いて前記上り参照信号を符号分割多元接続により送信するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、同一セル内のユーザ間でも上り参照信号の干渉効果を抑制することが可能になり、スループットの向上に寄与する。
【００２０】
また、前記信号送信部は、同一セル内に存在する他の無線端末と同時に上り参照信号を送信する場合に、前記他の無線端末が上り参照信号の送信に用いるサブキャリアと異なるサブキャリアを用いて前記上り参照信号を周波数分割多元接続により送信するように構成されていてもよい。このように構成することで、同一セル内のユーザ間でも上り参照信号の干渉効果を抑制することが可能になり、スループットの向上に寄与する。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナ、及び前記複数の基地局アンテナを用いて時分割複信により信号を送信する信号送信部を備え、前記信号送信部を用いて、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号を送信する無線基地局と、複数の端末アンテナ、前記無線基地局の信号送信部から送信された下り参照信号を前記複数の端末アンテナで受信する信号受信部、前記信号受信部で受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定部、前記チャネルベクトル推定部で推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミング部、及び、前記ビームフォーミング部によりビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信部を備える無線端末と、を含む、分散アンテナ無線アクセスシステムが提供される。
【００２２】
このように、本発明に係るシステムにおいては、上り回線と下り回線とで同じ周波数を利用するために時分割複信を前提とする。そして、基地局アンテナ間で共通の下り参照信号を用いることにより、下り参照信号が無線リソースに占める割合を低減させることが可能になり、フレーム効率が向上する。さらに、下り参照信号から推定されるチャネル推定値を用いて上り参照信号にビームフォーミングを施すことで、チャネル利得の大きいチャネル方向にビームを向けることが可能になり、上り参照信号の受信電力を増大させることが可能になる。その結果、通信品質が格段に向上する。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを有する無線基地局が、時分割複信により信号を送信する信号送信ステップを含み、前記信号送信ステップでは、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号を送信する、無線通信方法が提供される。このように、本発明に係る無線通信方法においては、上り回線と下り回線とで同じ周波数を利用するために時分割複信を前提とする。そして、基地局アンテナ間で共通の下り参照信号を用いることにより、下り参照信号が無線リソースに占める割合を低減させることが可能になり、フレーム効率が向上する。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、セル内に分散して配置された複数の基地局アンテナを用いて時分割複信で信号を送信する無線基地局により、前記時分割複信の下り回線において同一セル内に配置された前記複数の基地局アンテナから同一の下り参照信号が送信された場合に、複数の端末アンテナを有する無線端末が、前記複数の端末アンテナで前記下り参照信号を受信する信号受信ステップと、前記信号受信ステップで受信された下り参照信号に基づいてチャネルベクトルを推定するチャネルベクトル推定ステップと、前記チャネルベクトル推定ステップで推定されたチャネルベクトルを用いて前記時分割複信の上り参照信号に対するビームフォーミングウェイトを算出し、当該ビームフォーミングウェイトを用いて前記上り参照信号にビームフォーミングを施すビームフォーミングステップと、前記ビームフォーミングステップでビームフォーミングが施された上り参照信号を前記複数の端末アンテナから送信する信号送信ステップと、を含む、無線通信方法が提供される。
【００２５】
このように、本発明に係る無線通信方法においては、上り回線と下り回線とで同じ周波数を利用するために時分割複信を前提とする。そして、基地局アンテナ間で共通の下り参照信号を用いることにより、下り参照信号が無線リソースに占める割合を低減させることが可能になり、フレーム効率が向上する。さらに、下り参照信号から推定されるチャネル推定値を用いて上り参照信号にビームフォーミングを施すことで、チャネル利得の大きいチャネル方向にビームを向けることが可能になり、上り参照信号の受信電力を増大させることが可能になる。その結果、通信品質が格段に向上する。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、分散アンテナ無線アクセスシステムにおける通信品質を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】マルチユーザＭＩＭＯシステムに係る従来の無線基地局の一構成例（従来例１）を示す説明図である。
【図２】マルチユーザＭＩＭＯシステムに係る従来のユーザ端末の一構成例（従来例１）を示す説明図である。
【図３】無線基地局の基地局アンテナをセルの中心に設置する場合における従来の下り参照信号の割り当て例（従来例２）を示す説明図である。
【図４】Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を用いて上り参照信号を生成する無線基地局側の従来構成の一例（従来例２）を示す説明図である。
【図５】Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を用いて上り参照信号を送信する従来システムにおけるサブキャリアマッピング方法の一例（従来例３）を示す説明図である。
【図６】従来例１を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用した場合に生じる問題点を示す説明図である。
【図７】従来例２を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用した場合に生じる問題点を示す説明図である。
【図８】従来例３を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用した場合に生じる問題点を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る無線基地局の機能構成例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係る下り参照信号の割り当て方法、及び基地局アンテナの分布形態を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る下り参照信号の割り当て方法、及びセルの分布を示す説明図である。
【図１２】同実施形態に係るユーザ端末の機能構成例を示す説明図である。
【図１３】同実施形態に係る各セルへの上り参照信号割り当て方法の一例を示す説明図である。
【図１４】同実施形態に係る各ユーザへの上り参照信号割り当て方法の一例を示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係る各ユーザへの上り参照信号割り当て方法の一例を示す説明図である。
【図１６】同実施形態に係る無線基地局の機能構成例を示す説明図である。
【図１７】同実施形態に係るユーザ端末の機能構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
［課題の整理］
まず、本発明の一実施形態に係る技術について詳細な説明をするに先立ち、同実施形態が解決しようとする課題について簡単に纏める。同実施形態に係る技術は、分散アンテナ無線アクセスシステムにマルチユーザＭＩＭＯシステムの技術を適用するに当たり、チャネル推定に用いる参照信号を極力劣化させずに送信する技術に関する。そこで、ここでは図１〜図８を参照しながら、従来のマルチユーザＭＩＭＯシステムの構成例、従来の分散アンテナ無線アクセスシステムの構成例、及び、データ系列の相互相関特性を利用した従来の符号分割多重方式の構成例について簡単に説明し、同実施形態において解決しようとする具体的な課題について述べる。
【００３０】
（従来例１）
まず、図１を参照する。図１には、従来のマルチユーザＭＩＭＯシステムにおける無線基地局１０の機能構成例が記載されている。図１に示すように、無線基地局１０は、主に、送信データ生成部１２、アンテナ間直交セル固有参照信号多重部１４、ＯＦＤＭ部１６、及び量子化チャネルベクトル復元部１８を有する。また、無線基地局１０は、複数の基地局アンテナ（＃１〜＃ＮＴ）を有し、周波数分割複信（ＦＤＤ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）により信号を送信する。ここでは参照信号の送信方法に着目して説明することにする。
【００３１】
まず、送信データ生成部１２は、ユーザ端末２０に送信すべき送信データを生成する。送信データ生成部１２で生成された送信データは、アンテナ間直交セル固有参照信号多重部１４に入力される。アンテナ間直交セル固有参照信号多重部１４では、ＮＴ本の基地局アンテナ間で直交する下り参照信号が生成される。そして、送信データが入力されると、アンテナ間直交セル固有参照信号多重部１４は、送信データ生成部１２で生成された送信データに下り参照信号を多重して送信フレームを生成する。
【００３２】
アンテナ間直交セル固有参照信号多重部１４で生成された送信フレームは、各基地局アンテナに対応するＯＦＤＭ部１６に入力される。ＯＦＤＭ部１６は、送信フレームを直並列変換し、並列化されたビット列を互いに直交する複数のサブキャリア信号に変換した後、そのサブキャリア信号に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ；Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施してＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ部１６で生成されたＯＦＤＭ信号は、それぞれ対応する基地局アンテナから送信される。
【００３３】
次に、図２を参照する。図２には、従来のマルチユーザＭＩＭＯシステムにおけるユーザ端末２０の機能構成例が記載されている。図２に示すように、ユーザ端末２０は、主に、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２２、チャネル行列推定部２４、及びアンテナ合成チャネルベクトル量子化部２６を有する。また、ユーザ端末２０は、複数の端末アンテナ（＃１〜＃ｎＲ）を有し、当該複数の端末アンテナを用いて無線基地局１０により送信されたＯＦＤＭ信号を受信する。複数の端末アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号は、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２２に入力される。
【００３４】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２２は、入力されたＯＦＤＭ信号にガードインターバルが付加されている場合には、そのガードインターバルを除去する。さらに、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２２は、ＯＦＤＭ信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施してサブキャリア信号に変換する。ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２２における変換処理の出力は、チャネル行列推定部２４に入力される。なお、図２は、ｍ番目のサブキャリアに注目する形で記載されており、他のサブキャリアに関する記載を省略している。但し、他のサブキャリアについても、ｍ番目のサブキャリアと同じ処理が施される。
【００３５】
サブキャリア信号が入力されると、チャネル行列推定部２４は、入力されたサブキャリア信号に多重された下り参照信号を用いてチャネル行列を推定する。チャネル行列推定部２４で推定されたチャネル行列は、アンテナ合成チャネルベクトル量子化部２６に入力される。アンテナ合成チャネルベクトル量子化部２６では、入力されたチャネル行列を構成する各チャネルベクトルを量子化する。このとき、アンテナ合成チャネルベクトル量子化部２６は、予め生成されている量子化ベクトルの情報が格納されたコードブックを用いて上記のチャネル行列をベクトル量子化する。アンテナ合成チャネルベクトル量子化部２６によりベクトル量子化されたチャネル行列の情報は、各チャネルベクトルの量子化ベクトルを表すコードブックインデックスの形で上り回線を通じて無線基地局１０に帰還される。
【００３６】
上り回線を通じて各ユーザ端末２０から無線基地局１０に帰還されたコードブックインデックスは、複数の基地局アンテナにより受信され、無線基地局１０が有する量子化チャネルベクトル復元部１８（図１を参照）に入力される。コードブックインデックスが入力されると、量子化チャネルベクトル復元部１８は、コードブックを参照し、コードブックインデックスから各ユーザ端末２０で推定されたチャネルベクトルに対応する量子化ベクトルを復元する。このようにして量子化チャネルベクトル復元部１８により復元された量子化ベクトルは、送信フレームを同時に送信するユーザの組み合わせを選択したり、送信ビームフォーミングウェイトの計算したりするために利用される。
【００３７】
このように、従来のマルチユーザＭＩＭＯシステムにおいては、下り回線のチャネル状態を推定し、その推定結果を利用して最適なユーザ選択及びビームフォーミングが行われていた。そして、ユーザ端末２０から無線基地局１０へチャネル推定結果の情報を効率的に帰還するため、チャネルベクトルの量子化技術が用いられてきた。このようなマルチユーザＭＩＭＯシステムの技術は、多くの場合、Ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＣＡＳ）を対象としている。そのため、想定している基地局アンテナの本数は４本程度である。このように基地局アンテナの本数が少ない場合、基地局アンテナ間で直交する参照信号を送信する際に生じるオーバーヘッドの大きさ、利用するコードブックの大きさ、コードブックインデックスを帰還する際の帰還ビット数は実用範囲内に収まる。
【００３８】
しかしながら、図６に示すように、分散アンテナ無線アクセスシステムの場合、基地局アンテナの本数は非常に多い。図６の例では１９本の基地局アンテナが１つのセル内に配置されている。このような場合、１９本の基地局アンテナ間で互いに信号が干渉しないように送信する必要がある。そのため、図６に示すように、多くの無線リソースが参照信号により消費されてしまい、フレーム効率が著しく劣化してしまう。もちろん、基地局アンテナ１本当たりの参照信号数を減少させると、受信側におけるチャネル推定精度が低下してしまう。また、基地局アンテナの本数が増えるとチャネルベクトルの次元数が大きくなるため、各ユーザ端末２０から無線基地局１０へ帰還されるビット数が増加してしまう。このように、従来のマルチユーザＭＩＭＯシステムに係る技術を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用するには何らかの工夫が必要になるのである。
【００３９】
（従来例２）
次に、図３を参照する。図３は、１本の基地局アンテナがセルの中心に配置された無線アクセスシステムにおける従来の下り参照信号の割り当て方法を示す説明図である。このシステムでは、隣接セルで使用される下り参照信号が干渉しないように、隣接セルで下り参照信号が割り当てられている時間・周波数空間内の位置に自セルの下り参照信号が割り当てられている場合、自セル又は隣接セルの割り当て位置をシフトさせる。図３に例示したシステム構成の場合、基地局アンテナがセルの中心に位置するため、隣接セルの信号が比較的大きな距離減衰を受け、隣接セルから受ける干渉の影響が比較的小さくて済む。また、送信フレームに含まれるデータ部分への干渉波による影響は、誤り訂正符号を用いて取り除くことが可能である。
【００４０】
しかしながら、このシステム構成の場合、干渉波の影響が距離減衰により低減されることが前提とされており、図７に示すように、セル境界の近傍にまで基地局アンテナが配置されている分散アンテナ無線アクセスシステムには適さない。分散アンテナ無線アクセスシステムの場合、セル境界の近傍に位置するユーザは隣接セルの基地局アンテナから送信された下り参照信号による干渉電力の影響を大きく受けてしまい、そのユーザの通信品質が著しく劣化してしまう。そのため、このような通信品質の劣化を防止することが可能な何らかの工夫が必要になる。
【００４１】
（従来例３）
次に、図４を参照する。図４には、ＣＡＺＡＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｚｅｒｏ  ａｕｔｏ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）の一種であるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を発生させ、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列の特性を利用して符号分割多重を実現する無線基地局の構成例が記載されている。また、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、（系列長−１）の数の系列を生成できる。さらに、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、完全な自己相関特性を有するので循環シフト（ｃｙｃｌｉｃ  ｓｈｉｆｔ）した系列が元の系列と完全な相互相関特性を有する。そのため、１つの系列から複数の系列を生成することが可能である。
【００４２】
複数のＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、それぞれ系列インデックス（ｉｎｄｅｘ）により区別される。また、同一の系列番号に属するＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を循環シフトして得られる系列は、それぞれ循環シフト量を示すシフトインデックス（ｓｈｉｆｔ  ｉｎｄｅｘ）により区別される。図４に例示する無線基地局においては、まず、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列生成部３２により、ある系列インデックスに属するＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が生成される。次いで、循環シフト部３４により、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列生成部３２で生成されたＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が循環シフトされ、複数の系列が生成される。
【００４３】
次いで、サブキャリアマッピング部３６により、各サブキャリアに各系列がマッピングされる。このとき、サブキャリアマッピング部３６は、各セル内のユーザを多重するため、図５に例示するように櫛の歯状にスペクトラムを配置した分散ＦＤＭＡ信号を生成する。このとき、各ユーザに割り当てられるスペクトラムの形状は、そのスペクトラムの位相（ｃｏｍｂ  ｉｎｄｅｘ）により区別される。従って、サブキャリアマッピング部３６では、ユーザ毎に系列インデックス、シフトインデックス、位相が指定され、その組み合わせに応じて各サブキャリアに系列が割り当てられる。
【００４４】
また、図５の例では、異なるセルは異なる系列インデックスで区別され、同一セル内のユーザはシフトインデックスで区別される。さらに、同一セル内では、シフトインデックスによる区別と、スペクトラムの位相による区別とが併用される。系列インデックスによる区別は、異なる系列インデックスの系列間における相互相関特性が必ずしも十分でないために完全とは言えない。しかし、干渉波の距離減衰があるため、自セルの無線基地局から発信された参照信号が隣接セルに与える影響は小さい。そのため、系列インデックスが異なるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列をセル間の干渉除去に用いることで効果が期待できる。なお、サブキャリアマッピング部３６でマッピング処理が施されたサブキャリア信号は、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部３８でＯＦＤＭ信号に変換されて送信される。
【００４５】
しかし、この技術は、図５に示すように、セルの中心に基地局アンテナを配置し、隣接セルからの干渉波が距離減衰することを前提としている。そのため、この技術を分散アンテナ無線アクセスシステムに適用しようとした場合、図８に示すように、セル境界の近傍に位置するユーザ端末により送信された上り参照信号が隣接セルの基地局アンテナによる影響を受けてしまう。特に、分散アンテナ無線アクセスシステムにおいて隣接セルの干渉波が距離減衰することは期待できないため、上り参照信号の劣化がチャネル推定精度の著しい低下を招いてしまう。その結果、通信品質の大幅な劣化を引き起こしてしまう。
【００４６】
以上説明した従来方式の問題点を解決するのが、後述する実施形態の技術である。
【００４７】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、分散アンテナ無線アクセスシステムにおいて、隣接セルから受ける干渉の影響により参照信号の伝送品質が劣化するのを抑制し、チャネル推定精度を向上させ、結果として通信品質の向上させる技術に関する。以下では、本実施形態に係る無線基地局１００、及びユーザ端末２００の機能構成について説明すると共に、下り参照信号及び上り参照信号の構成方法について説明する。
【００４８】
［システム構成］
本実施形態に係る分散アンテナ無線アクセスシステムは、図９に示す無線基地局１００、及び図１２に示すユーザ端末２００により構成される。また、無線基地局１００とユーザ端末２００との間は時分割複信（ＴＤＤ；Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）により通信が行われる。また、本実施形態においては、同一セル内の全ての基地局アンテナで共通の下り参照信号が用いられる。
【００４９】
まず、図９を参照する。図９に示すように、無線基地局１００は、主に、送信データ生成部１０８と、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０と、ＯＦＤＭ部１１２と、チャネルベクトル評価部１１４とを有する。また、無線基地局１００は、複数の基地局アンテナを有する。そして、ＯＦＤＭ部１１２は、基地局アンテナ毎に設けられる。
【００５０】
まず、送信データ生成部１０８は、ユーザ端末２００に送信すべき送信データを生成する。送信データ生成部１０８で生成された送信データは、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０に入力される。アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０では、ＮＴ本の基地局アンテナ間で共通の下り参照信号が生成される。そして、送信データが入力されると、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０は、送信データ生成部１０８で生成された送信データに下り参照信号を多重して送信フレームを生成する。上記の通り、本実施形態においては、全ての基地局アンテナから同一の下り参照信号が送信される。つまり、同一のセル内では、同一の下り参照信号が共通して利用されることになる。
【００５１】
アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０で生成された送信フレームは、各基地局アンテナに対応するＯＦＤＭ部１１２に入力される。ＯＦＤＭ部１１２は、送信フレームを直並列変換し、並列化されたビット列を互いに直交する複数のサブキャリア信号に変換した後、そのサブキャリア信号に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を施してＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ部１１２で生成されたＯＦＤＭ信号は、それぞれ対応する基地局アンテナから送信される。
【００５２】
次に、図１２を参照する。図１２に示すように、ユーザ端末２００は、主に、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２と、チャネルベクトル推定部２０４と、送信ウェイトベクトル算出部２０６と、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８と、送信ビームフォーミング部２１０と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２とを有する。また、ユーザ端末２００は、複数の端末アンテナ（＃１〜＃ｎＲ）を有し、当該複数の端末アンテナを用いて無線基地局１００により送信されたＯＦＤＭ信号を受信する。複数の端末アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号は、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２に入力される。なお、図１２に記載されたＳＷは、送信経路と受信経路とを切り替えるためのスイッチである。
【００５３】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２は、入力されたＯＦＤＭ信号にガードインターバルが付加されている場合に、そのガードインターバルを除去する。さらに、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２は、ＯＦＤＭ信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施してサブキャリア信号に変換する。ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２における変換処理の出力は、チャネルベクトル推定部２０４に入力される。なお、図１２は、ｍ番目のサブキャリアに注目する形で記載されており、他のサブキャリアに関する記載を省略している。但し、他のサブキャリアについても、ｍ番目のサブキャリアと同じ処理が施される。
【００５４】
サブキャリア信号が入力されると、チャネルベクトル推定部２０４は、入力されたサブキャリア信号に多重された下り参照信号を用いてチャネルベクトルを推定する。本実施形態の場合、基地局アンテナ間で共通の下り参照信号が用いられているため、セル内の全基地局アンテナのチャネル応答が合成された形でチャネル応答が得られる。また、端末アンテナがｎＲ本存在するため、複数のサブキャリア信号から成るリソースブロック（図１０のＳｙｍｂｏｌ  ｍａｐｐｉｎｇを参照）についてｎＲ次元のチャネルベクトルが得られる。このようにしてチャネルベクトル推定部２０４で推定された各チャネルベクトルは、送信ウェイトベクトル算出部２０６に入力される。
【００５５】
チャネルベクトルが入力されると、送信ウェイトベクトル算出部２０６は、入力されたチャネルベクトルの複素共役を算出し、さらに電力正規化を施して上り参照信号用のビームフォーミングウェイトベクトル（以下、送信ウェイトベクトル）を生成する。送信ウェイトベクトル算出部２０６で算出された送信ウェイトベクトルは、送信ビームフォーミング部２１０に入力される。送信ビームフォーミング部２１０には、さらにＳｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８から上り参照信号が入力される。Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８では、上り参照信号としてＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が生成される。そして、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８で生成されたＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、上り参照信号として送信ビームフォーミング部２１０に入力される。
【００５６】
送信ビームフォーミング部２１０は、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８から入力された上り参照信号に対し、送信ウェイトベクトル算出部２０６から入力された送信ウェイトベクトルを乗積する。送信ビームフォーミング部２１０による乗積演算の出力は、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２に入力される。ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２では、送信ビームフォーミング部２１０による乗積演算の出力に逆フーリエ変換が施され、ガードインターバルが付加されて分散ＦＤＭＡ信号が生成される。そして、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２で生成された分散ＦＤＭＡ信号（上り参照信号）は、複数の端末アンテナを介して時分割複信により無線基地局１００に送信される。
【００５７】
再び図９を参照する。各ユーザ端末２００から送信された上り参照信号は、無線基地局１００が有する複数の基地局アンテナを介して受信される。基地局アンテナを介して受信された上り参照信号は、チャネルベクトル評価部１１４に入力される。チャネルベクトル評価部１１４では、複数のユーザ端末２００から受信した上り参照信号をユーザ毎に分離し、周波数方向に沿ってリソースブロック毎のチャネル推定を行う。チャネルベクトル評価部１１４によるチャネル推定で得られたチャネルベクトルは、ユーザ選択や、下り回線用の送信ビームフォーミングウェイトを算出するために利用される。
【００５８】
以上、本実施形態に係る分散アンテナ無線アクセスシステムの全体的なシステム構成について説明した。以下では、上記の無線基地局１００、及びユーザ端末２００が有する更なる技術的特徴について説明する。
【００５９】
［下り参照信号の構成方法］
ここでは、下り参照信号の送信方法に関する本実施形態の特徴的な技術的構成について説明する。先に述べた通り、本実施形態においては、時分割複信による通信が前提となる。そのため、上り回線と下り回線とで同じ周波数を利用して参照信号を送信することが可能になる。また、時分割複信の下り回線においては全基地局アンテナに共通の下り参照信号が用いられる。そのため、基地局アンテナの本数が増加してもフレーム効率を低下させずに済む。その結果、図６に示した従来例１の問題点が解決される。
【００６０】
また、本実施形態においては、図１１に示すように、隣接セルにおいて時間・周波数空間（無線リソース）の異なる位置に下り参照信号が割り当てられる。さらに、本実施形態においては、隣接セルで下り参照信号が割り当てられている時間・周波数空間の位置に一切信号を割り当てないように構成される。このような構成にすることで、隣接セルで下り参照信号が割り当てられて時間及びサブキャリアには何も送信されないため、隣接セルから干渉波の影響を受けずに済むようになる。その結果、図７に示した従来例２の問題点が解決される。
【００６１】
［上り参照信号の構成方法］
次に、上り参照信号の送信方法に関する本実施形態の特徴的な技術的構成について説明する。先に述べた通り、本実施形態においては、ユーザ端末２００が複数の端末アンテナを有しており、複数の端末アンテナで受信した下り参照信号を利用してチャネル推定を行う。さらに、ユーザ端末２００は、そのチャネル推定値から上り参照信号用のビームフォーミングウェイトベクトルを算出し、そのビームフォーミングウェイトベクトルを用いての上り参照信号にビームフォーミングを施す。このようにして上り参照信号にビームフォーミングを施すことで、そのユーザ端末２００が位置するセル内でチャネル利得が大きい基地局アンテナの方向に利得が得られるため、実効的なチャネル利得が増大する。
【００６２】
また、本実施形態においては、図１３に示すように、複数の隣接セルから成るクラスタ（例えば、図１３のＣｅｌｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎにおけるセル１、２、３、４）内の各セル内ユーザに対し、サブキャリアの位相が異なる上り参照信号を割り当てる。さらに、本実施形態においては、他セルのセル内ユーザに割り当てている位相には上り参照信号を割り当てないように構成する。つまり、上り回線においては、各ユーザ端末２００から送信される上り参照信号を隣接セル感で異なるサブキャリアに割り当てて周波数分割多元接続することとする。このような構成により、隣接セル間の干渉を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、図１４に示すように、同一セル内のユーザについて、同じサブキャリア位相の上り参照信号に相互相関特性に優れる複数の系列を割り当てることで符号多重する。なお、この符号多重を行う代わりに、図１５に示すようにセル内ユーザ用にサブキャリア位相をさらに分割し、異なるユーザに異なるサブキャリア位相が割り当てられるようにして多重する構成も考えられる。このような構成にすることで、従来例３の利点を生かしつつ、隣接セル間の干渉を抑制して上り参照信号の伝送品質を向上させ、結果として無線基地局１００とユーザ端末２００との間の通信品質を向上させることが可能になる。
【００６４】
また、本実施形態においては、図１２に示したように、下り参照信号から得られたチャネル推定値を用いて送信ビームフォーミングウェイトベクトルを算出し、その送信ビームフォーミングウェイトベクトルを用いて上り参照信号にビームフォーミングを施す。このように、上り参照信号にビームフォーミングを施すことで、その上り参照信号は、ユーザ端末２００の位置するセル内の基地局アンテナの中でチャネル利得が大きいアンテナ方向に利得が得られるようになり、自セル内の基地局アンテナにおける上り参照信号の受信電力が増大する。その結果、実効チャネル利得が増大する。
【００６５】
以上、本実施形態に係る技術的構成について説明した。次に、より具体的な無線基地局１００、及びユーザ端末２００の構成について説明する。
【００６６】
［具体的な構成例］
ここでは、図１６、図１７を参照しながら、本実施形態に係る無線基地局１００、及びユーザ端末２００の具体的な構成例について説明する。図１６は、本実施形態に係る無線基地局１００の具体的な構成例を示す説明図である。また、図１７は、本実施形態に係るユーザ端末２００の具体的な構成例を示す説明図である。
【００６７】
まず、図１６を参照する。図１６に示すように、無線基地局１００は、ユーザ選択部１０２と、ＡＭＣ部１０４と、ユーザ別参照信号多重部１０６と、送信ビームフォーミング部１０９と、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０と、ＯＦＤＭ部１１２と、チャネルベクトル評価部１１４とを有する。
【００６８】
まず、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０において、ＮＴ本の基地局アンテナ間で共通の下り参照信号が生成される。そして、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０は、送信データに下り参照信号を多重して送信フレームを生成する。アンテナ共通セル固有参照信号多重部１１０で生成された送信フレームは、各基地局アンテナに対応するＯＦＤＭ部１１２に入力される。ＯＦＤＭ部１１２は、送信フレームを直並列変換し、並列化されたビット列を互いに直交する複数のサブキャリア信号に変換した後、そのサブキャリア信号に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を施してＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ部１１２で生成されたＯＦＤＭ信号は、それぞれ対応する基地局アンテナから送信される。
【００６９】
次に、図１７を参照する。図１７に示すように、ユーザ端末２００は、主に、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２と、チャネルベクトル推定部２０４と、送信ウェイトベクトル算出部２０６と、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８と、送信ビームフォーミング部２１０と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２とを有する。さらに、ユーザ端末２００は、ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４と、ＭＭＳＥウェイト算出部２１６と、Ｐｏｓｔ−ＭＭＳＥ用ＳＩＮＲ推定部２１８と、ＭＣＳ選択部２２０と、受信ビームフォーミング部２２２と、ターボ復号部２２４とを有する。
【００７０】
また、ユーザ端末２００は、複数の端末アンテナ（＃１〜＃ｎＲ）を有し、当該複数の端末アンテナを用いて無線基地局１００により送信されたＯＦＤＭ信号を受信する。複数の端末アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号は、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２に入力される。なお、図１７に記載されたＳＷは、送信経路と受信経路とを切り替えるためのスイッチである。ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２は、入力されたＯＦＤＭ信号にガードインターバルが付加されている場合に、そのガードインターバルを除去する。さらに、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２は、ＯＦＤＭ信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施してサブキャリア信号に変換する。
【００７１】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２における変換処理の出力は、チャネルベクトル推定部２０４に入力される。なお、図１７は、ｍ番目のサブキャリアに注目する形で記載されており、他のサブキャリアに関する記載を省略している。但し、他のサブキャリアについても、ｍ番目のサブキャリアと同じ処理が施される。サブキャリア信号が入力されると、チャネルベクトル推定部２０４は、入力されたサブキャリア信号に多重された下り参照信号を用いてチャネルベクトルを推定する。このようにしてチャネルベクトル推定部２０４で推定された各チャネルベクトルは、送信ウェイトベクトル算出部２０６に入力される。
【００７２】
チャネルベクトルが入力されると、送信ウェイトベクトル算出部２０６は、入力されたチャネルベクトルの複素共役を算出し、さらに電力正規化を施して上り参照信号用のビームフォーミングウェイトベクトル（送信ウェイトベクトル）を生成する。送信ウェイトベクトル算出部２０６で算出された送信ウェイトベクトルは、送信ビームフォーミング部２１０に入力される。送信ビームフォーミング部２１０には、さらにＳｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８から上り参照信号が入力される。
【００７３】
Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８では、上り参照信号としてＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が生成される。Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、自己相関特性に優れた系列の一例である。また、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を循環シフトして得られる複数の系列は、相互相関特性に優れた系列の一例である。Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８は、上り参照信号としてＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を生成する際、自セルと同じサブキャリアが利用される他セルが存在する場合に、他セルと異なる系列インデックスを持つ系列を上り参照信号に利用する。さらに、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８は、同一セル内のユーザ毎に異なるシフトインデックスを持つ系列を上り参照信号として生成する。そして、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８で生成されたＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、上り参照信号として送信ビームフォーミング部２１０に入力される。
【００７４】
送信ビームフォーミング部２１０は、Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部２０８から入力された上り参照信号に対し、送信ウェイトベクトル算出部２０６から入力された送信ウェイトベクトルを乗積する。送信ビームフォーミング部２１０による乗積演算の出力は、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２に入力される。ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２では、送信ビームフォーミング部２１０による乗積演算の出力に逆フーリエ変換が施され、ガードインターバルが付加されて分散ＦＤＭＡ信号が生成される。そして、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２１２で生成された分散ＦＤＭＡ信号（上り参照信号）は、複数の端末アンテナを介して時分割複信により無線基地局１００に送信される。
【００７５】
再び図１６を参照する。各ユーザ端末２００から送信された上り参照信号は、無線基地局１００が有する複数の基地局アンテナを介して受信される。基地局アンテナを介して受信された上り参照信号は、チャネルベクトル評価部１１４に入力される。チャネルベクトル評価部１１４では、複数のユーザ端末２００から受信した上り参照信号をユーザ毎に分離し、周波数方向に沿ってリソースブロック毎のチャネル推定を行う。チャネルベクトル評価部１１４によるチャネル推定で得られたチャネルベクトルは、ユーザ選択部１０２、及び送信ビームフォーミング部１０９に入力される。
【００７６】
チャネルベクトルが入力されると、ユーザ選択部１０２は、入力されたチャネルベクトルを用いて、下り送信ビームフォーミング後のデータ伝送スループットが最大となるように、複数のユーザ端末２００（＃１〜＃Ｋ）の中からＮＵ台のユーザ端末２００を選択する。ユーザ選択部１０２により選択されたユーザ端末２００の情報は、送信ビームフォーミング部１０９に入力される。送信ビームフォーミング部１０９では、ユーザ選択部１０２により選択されたユーザ端末２００の組み合わせに対する送信ビームフォーミングウェイト行列を算出する。
【００７７】
また、送信ビームフォーミング部１０９には、ユーザ別参照信号多重部１０６により生成されたユーザ毎に固有の下り参照信号が入力される。ユーザ別参照信号多重部１０６で生成される下り参照信号は、アンテナ共通セル固有参照信号多重部１０６で生成される下り参照信号とは異なり、ユーザ選択部１０２で選択されたユーザ毎に生成された固有の下り参照信号である。そこで、送信ビームフォーミング部１０９は、算出した送信ビームフォーミング行列を用いてユーザ毎に固有の下り参照信号に送信ビームフォーミングを施し、ＯＦＤＭ部１１２を介して複数の基地局アンテナから送信する。
【００７８】
再び図１７を参照する。無線基地局１００から送信されたＯＦＤＭ信号は、ユーザ端末２００が備える複数の端末アンテナで受信され、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２でサブキャリア信号に変換され、ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４に入力される。ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４では、自ユーザに向けて送信されたユーザ固有の下り参照信号、及び他ユーザに向けて送信されたユーザ固有の下り参照信号から、ビームフォーミング後のチャネル行列が推定される。ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４で推定されたチャネル行列は、ＭＭＳＥウェイト算出部２１６に入力される。
【００７９】
ＭＭＳＥウェイト算出部２１６では、入力されたチャネル行列からチャネル推定値の推定精度不足及びチャネル時変動によるユーザ間干渉を除去するためのＭＭＳＥ受信ビームフォーミングウェイトベクトルを算出する。ＭＭＳＥウェイト算出部２１６で算出されたＭＭＳＥ受信ビームフォーミングウェイトベクトルは、Ｐｏｓｔ−ＭＭＳＥ用ＳＩＮＲ推定部２１８に入力され、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミング後のＳＩＮＲが推定される。
【００８０】
Ｐｏｓｔ−ＭＭＳＥ用ＳＩＮＲ推定部２１８で推定されたＳＩＮＲは、ＭＣＳ選択部２２０に入力される。ＭＣＳ選択部２２０では、入力されたＳＩＮＲの値から、誤り無く復号可能であり、かつ、最大の伝送速度を達成することが可能なＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｄｉｎｇ  ｓｅｔ（ＭＣＳ）が選択される。そして、ＭＣＳ選択部２２０で選択されたＭＣＳインデックスは、無線基地局１００へ帰還される。
【００８１】
再び図１６を参照する。各ユーザ端末２００から帰還されたＭＣＳインデックスは、ＡＭＣ部１０４に入力される。そして、ＡＭＣ部１０４では、入力されたＭＣＳインデックスに基づいて送信データに誤り訂正符号化及び変調マッピングが施され、送信ビームフォーミング部１０９に入力される。なお、ＡＭＣは、Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇの略である。また、誤り訂正符号としては、例えば、Ｔｕｒｂｏ符号が用いられる。送信ビームフォーミング部１０９は、ＡＭＣ部１０４で誤り訂正符号化及び変調マッピングが施された送信データに送信ビームフォーミングを施し、ＯＦＤＭ部１１２を介して複数の基地局アンテナからＯＦＤＭ信号を送信する。
【００８２】
再び図１７を参照する。無線基地局１００から受信したＯＦＤＭ信号は、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２によりサブキャリア信号に変換され、ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４、及び受信ビームフォーミング部２２２に入力される。ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４では、再び自ユーザ向けのユーザ固有参照信号、及び他ユーザ向けのユーザ固有参照信号からビームフォーミング後のチャネル行列が推定される。そして、ビームフォーミングチャネル行列推定部２１４で推定されたチャネル行列はＭＭＳＥウェイト算出部２１６に入力される。
【００８３】
ＭＭＳＥウェイト算出部２１６では、入力されたチャネル行列を用いてＭＭＳＥ受信ビームフォーミングウェイトベクトルが算出され、受信ビームフォーミング部２２２に入力される。受信ビームフォーミング部２２２では、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０２から入力されたサブキャリア信号に対し、ＭＭＳＥウェイト算出部２１６で算出されたＭＭＳＥ受信ビームフォーミングウェイトベクトルが乗積され、受信ビームフォーミングが施される。そして、受信ビームフォーミング部２２２の出力は、ターボ復号部２２４に入力される。ターボ復号部２２４では変調デマッピング及びＴｕｒｂｏ復号が行われ、データストリームが再生される。
【００８４】
以上、本実施形態に係る具体的なシステム構成について説明した。上記のように、下り参照信号及び上り参照信号を構成することで、隣接セル間の干渉を抑制することが可能になり、分散アンテナ無線アクセスシステムにおける通信品質を向上させることができる。より詳細に述べる。本実施形態では、分散アンテナ無線アクセスシステムにおいて時分割複信を基にした伝送効率の良い上り参照信号と下り参照信号を構成することができる。その結果、隣接セル間干渉が軽減される。さらに、ビームフォーミングによりチャネル利得の大きなチャネルを形成することができるため、この参照信号により得られるチャネル推定値を用いて分散アンテナ無線アクセスシステムによるデータ伝送用マルチユーザＭＩＭＯ送信ビームフォーミング及び受信ビームフォーミングを行なうことにより、更に伝送特性を向上させることが可能になる。
【００８５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８６】
１０    無線基地局
１２    送信データ生成部
１４    アンテナ間直交セル固有参照信号多重部
１６    ＯＦＤＭ部
１８    量子化チャネルベクトル復元部
２０    ユーザ端末
２２    ＧＩ除去＆ＦＦＴ部
２４    チャネル行列推定部
２６    アンテナ合成チャネルベクトル量子化部
３２    Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列生成部
３４    循環シフト部
３６    サブキャリアマッピング部
３８    ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部
１００    無線基地局
１０２    ユーザ選択部
１０４    ＡＭＣ部
１０６    ユーザ別参照信号多重部
１０８    送信データ生成部
１０９    送信ビームフォーミング部
１１０    アンテナ共通セル固有参照信号多重部
１１２    ＯＦＤＭ部
１１４    チャネルベクトル評価部
２００    ユーザ端末
２０２    ＧＩ除去＆ＦＦＴ部
２０４    チャネルベクトル推定部
２０６    送信ウェイトベクトル算出部
２０８    Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参照信号生成部
２１０    送信ビームフォーミング部
２１２    ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部
２１４    ビームフォーミングチャネル行列推定部
２１６    ＭＭＳＥウェイト算出部
２１８    Ｐｏｓｔ−ＭＭＳＥ用ＳＩＮＲ推定部
２２０    ＭＣＳ選択部
２２２    受信ビームフォーミング部
２２４    ターボ復号部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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