JPWO2016013446A1 - 無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用すること。周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、制御情報に含まれる周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、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および無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとして方式を用いている。

ＬＴＥのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている。ＬＴＥの後継システムを、たとえばＬＴＥアドバンストまたはＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」と記す）。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセル（たとえば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）が検討されている（非特許文献２）。ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間で同一周波数帯だけでなく、異なる周波数帯のキャリアを用いることも検討されている。

3GPP TS 36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2" 3GPP TR 36.814 "E-UTRA Further advancements for E-UTRA physical layer aspects"

スモールセルの課題として、スモールセルの設置条件やユーザ分布の偏りによりトラヒック分布に偏りが生じ、常に最適なエリアになっていないことが挙げられる。従来技術では、基地局間でアンテナビームフォーミングに関するバックホールシグナリングが規定されていないため、周辺基地局のビームパターンなどを考慮したビームフォーミング制御を行うことができなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用できる無線基地局および無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局は、周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用できる。

ＨｅｔＮｅｔの概念図である。 スモールセルの配置例を示す図である。 スモールセルの配置例を示す図である。 アンテナパターンの情報の概念図である。 デュアルコネクティビティの例を示す図である。 第１の制御方法を説明する図である。 第２の制御方法を説明する図である。 第３の制御方法を説明する図である。 第４の制御方法を説明する図である。 第５の制御方法を説明する図である。 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。 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。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ＨｅｔＮｅｔの概念図を示している。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルとスモールセルの少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルを形成する無線基地局であるマクロ基地局と、スモールセルを形成する無線基地局であるスモール基地局と、マクロ基地局およびスモール基地局と通信するユーザ端末と、を含んで構成される。

一般にユーザ分布やトラヒックは均一でなく、時間的あるいは場所的に変動する。そのため、マクロセル内に多数のスモールセルを配置する場合、場所に応じて密度や環境の異なる形態（Sparse and Dense）でスモールセルが配置されることが想定される。たとえば、ユーザ端末が多く集まる駅やショッピングモールなどではスモールセルの配置密度を高くし、ユーザ端末が集まらない場所ではスモールセルの配置密度を低くすることが考えられる。このようにトラヒックの急増に対して、低送信電力のスモールセルを高密度に配置することでキャパシティを増大させることができる。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセルでは、たとえば８００ＭＨｚや２ＧＨｚなどの相対的に低い周波数帯のキャリアが用いられる。低周波数帯キャリアを利用することにより、マクロセルは広いカバレッジを取りやすく、既存（Ｒｅｌ．８から１１）のユーザ端末も接続可能な周波数で運用することができる。これにより、マクロセルは、すべてのユーザ端末が常時接続するセルとして広範囲のエリアをカバーすることができる。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、スモールセルでは、たとえば３．５ＧＨｚなどの相対的に高い周波数帯のキャリアが用いられる。高周波数帯キャリアを利用することによりスモールセルは広帯域を利用できるため、ベストエフォート型においてデータの効率的なオフロードが可能となる。そのため、スモールセルは、高トラヒック領域のユーザ端末をオフロードするセルとして局所的に配置される。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間は、バックホールリンクを介して接続される。複数のスモールセル間についても、バックホールリンクを介して接続することが想定されている。マクロ基地局とスモール基地局間、あるいはスモール基地局間の接続は、光ファイバや非光ファイバ（Ｘ２インタフェース）などの有線接続で行うことが考えられる。

マクロセルレイヤは、コントロールプレーン（Control-plane）の接続を確立してカバレッジやモビリティを確保する。高密度スモールセルレイヤは、データに特化したユーザプレーン（User-plane）の接続を確立することでキャパシティを増大し、ユーザ端末のスループットを増大する。

図２は、スモールセルの配置例を示す図である。スモールセルの課題として、スモールセルの設置条件やユーザ分布の偏りによりトラヒック分布に偏りが生じ、常に最適なエリアになっていないことが挙げられる。既存技術による干渉対策として、チルト制御による干渉回避がある。しかし、スモールセルは設置に関する制約などから従来のマクロセルのようにセルプランニングされないので、不均一に配置されたスモールセルでのチルト制御は困難である。

図３に示すように、時間とともに変動するトラヒック分布に応じて、チルト制御によりエリアを調整し、また、アンテナのビームパターンや角度の制御により形状を調整することで、適応的にスモールセルのエリアを形成することが考えられる。従来技術では、基地局間でアンテナビームフォーミングに関するバックホールシグナリングが規定されていないため、周辺基地局のビームパターンなどを考慮したビームフォーミング制御を行うことができなかった。本発明者らは、時間または地理的に変動するトラヒックに応じて、基地局間でビームフォーミング制御を適用することでスループットを改善することを見出した。

適応的なエリア制御に関わる制御信号として、Ｘ２シグナリングを用いる。あるいは、制御信号として、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）／ＯＢＳＡＩ（Open Base Standard Architecture Initiative）またはＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）インタフェースを用いてもよい。ＣＰＲＩは、ＲＲＨ（Remote Radio Head）とＢＤＥ（Base station Digital processing Equipment）間のフロントホール（front haul）回線で送る情報に関するインタフェース仕様である。ＯＢＳＡＩは、基地局内部の機能ユニット間インタフェース仕様である。たとえば、ＢＤＥと有線側インタフェース間のインタフェース仕様などが挙げられる。ＯＡＭインタフェースは、保守監視用の装置をネットワーク装置間（基地局、コア装置）とのインタフェース仕様である。

適応的なエリア制御に関わる制御信号は、アンテナチルト、水平方向のビーム、送信電力、アンテナパターン、リソース利用率、平均スループット値などの情報を含んでいる。

アンテナチルトの情報には、チルトの角度情報の絶対値、チルトの角度情報の変動値（+２ ｄｅｇｒｅｅ、＋１ ｄｅｇｒｅｅ、−２ ｄｅｇｒｅｅ…）などが含まれる。

水平方向のビームの情報には、ビームの向きに関する角度情報の絶対値、ビームの向きに関する角度情報の変動値（+２ ｄｅｇｒｅｅ、＋１ ｄｅｇｒｅｅ、−２ ｄｅｇｒｅｅ…）、ビーム幅に関する角度情報の絶対値、ビーム幅に関する角度情報の変動値（+２ ｄｅｇｒｅｅ、＋１ ｄｅｇｒｅｅ、−２ ｄｅｇｒｅｅ…）などが含まれる。

アンテナパターンの情報は、チルト情報、水平方向のビーム方向およびビーム幅の情報、送信電力の情報の組み合わせである。アンテナパターンの情報として、たとえば「パターンＡ」には、チルト角４５°、ビーム方向１２０°、ビーム幅３０°、送信電力２０ｄＢｍなどの情報が含まれる。シグナリングするのは「パターンＡ」という情報のみで、この情報の中身は各基地局で事前設定（preconfigure）されている。

図４は、アンテナパターンの情報の概念図である。図４に示すように、チルト角度によってアンテナ利得の最大値が得られる角度は異なる。

平均スループット値は、見込平均スループット値または過去の平均スループット値を指す。

適応的なエリア制御に関わる制御信号は、基地局またはセル固有のシグナリングを想定しているが、ＵＥ ＩＤと括り付けてユーザ端末固有のシグナリングとしてもよい。たとえば、ＵＥ ＩＤ＃１はチルト角２０°、ＵＥ ＩＤ＃２はチルト角３０°としてもよい。

さらに制御信号の粒度はリソースブロック（ＲＢ）またはサブバンド（ＳＢ）単位としてもよい。また、サブフレーム（ＳＦ）や時間情報を加えてもよい。たとえば、サブフレーム＃０から４はチルト角２０°、サブフレーム＃５から１０はチルト角３０°としてもよい。

以下では、図５に示すように、異なる基地局間で異なる周波数（図５においてＦ１とＦ２）を束ねるデュアルコネクティビティ（Dual connectivity）の場合の制御を考える。デュアルコネクティビティが適用される場合、複数のスケジューラが独立して設けられ、当該複数のスケジューラ（たとえばマクロセル基地局ＭｅＮＢの有するスケジューラおよびスモールセル基地局ＳｅＮＢの有するスケジューラ）がそれぞれ管轄する１つ以上のセルのスケジューリングを制御する。

ユーザ端末ＵＥは、異周波または同周波測定により周波数帯Ｆ２のスモールセルのメジャメントレポート（ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality））をマクロセル基地局ＭｅＮＢに報告する。

（第１の制御方法）
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）およびユーザ端末数（バッファ量など）をみて、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角や、ビーム方向およびビーム幅を制御する。図６Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃３にトラヒックが集中している。

表１は、周辺基地局のトラヒック量に関する情報やアンテナビームパターンに関する情報を示している。このような情報をバックホールを介して基地局間で共有することで、トラヒックの変動や周辺基地局のビームパターンを考慮した、より適切なビームフォーミング制御が可能となる。

表１において太字のｘはサービングセルを示す。

表１に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのチルト角を深くし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのチルト角を浅くするよう制御する。これにより、無線基地局ｅＮＢ＃３の周辺セルにトラヒックを流すことができる（図６Ｂ参照）。

「チルト角を深くする」とは、たとえばチルト角を２０°から３０°に増大することを意味する。「チルト角を浅くする」とは、たとえばチルト角を２０°から１０°に減少することを意味する。

表１に示すような、チルト角Ｄｏｗｎ／ＵＰという情報は、上述したアンテナチルトの情報に含まれるチルトの角度情報の変動値に相当する。また、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、各スモールセル基地局ＳｅＮＢにチルトの角度情報の絶対値を通知してもよい。

また、表１に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのビーム方向を２７０ｄｅｇ、ビーム幅を１２０ｄｅｇとし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのビーム方向およびビーム幅を全方位とするように制御してもよい。

表１に示すような、ビーム方向およびビーム幅の情報は、上述した水平方向のビームの情報に含まれる、ビームの向きに関する角度情報の絶対値、ビーム幅に関する角度情報の絶対値に相当する。

（第２の制御方法）
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）およびユーザ端末数（バッファ量など）をみて、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角や、ビーム方向およびビーム幅を制御する。図７Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃３にトラヒックが集中している。

表２は、周辺基地局のトラヒック量に関する情報やアンテナビームパターンに関する情報を示している。このような情報をバックホールを介して基地局間で共有することで、トラヒックの変動や周辺基地局のビームパターンを考慮した、より適切なビームフォーミング制御が可能となる。

表２において太字のｘはサービングセルを示す。

表２に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、トラヒック量の多いスモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃３）のアンテナビームパターンのチルト角を浅くし、トラヒック量の少ない周辺スモールセル基地局ＳｅＮＢ（無線基地局ｅＮＢ＃１，＃２，＃４）のアンテナビームパターンのチルト角を深くするよう制御する。これにより、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）およびスループットを改善できる（図７Ｂ参照）。

（第３の制御方法）
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＲＳＲＰ（ＲＳＲＱ）、ユーザ端末数（バッファ量など）および位置情報（タイミングアドバンス タイプ１，２など）をみて、ユーザ端末集団の位置を特定し、各スモールセル基地局ＳｅＮＢのアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御してもよい。

図８Ａに示す例では、マクロセル基地局ＭｅＮＢがユーザ端末集団の位置を特定し、スモールセル基地局である無線基地局ｅＮＢ＃２のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御している。

図８Ｂに示す例では、図８Ａに示す例からユーザ端末集団の位置が変更されている。マクロセル基地局ＭｅＮＢがユーザ端末集団の位置を特定し、スモールセル基地局である無線基地局ｅＮＢ＃２のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅を制御している。

上記第１の制御方法から第３の制御方法の例では、マクロセル基地局ＭｅＮＢとスモールセル基地局ＳｅＮＢ間のやり取りを想定している。これに対して、キャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティが適用されないシングルコネクティビティでの無線基地局間またはスモール基地局同士のやり取りやキャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティが適用されているときのスモール基地局同士のやり取りを想定してもよい。

（第４の制御方法）
無線基地局ｅＮＢでトラヒックをみて自律的に制御を行い、制御の結果や未来の動作を各無線基地局ｅＮＢに通知してもよい。図９Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃１が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を深くすることを通知している。同様に、無線基地局ｅＮＢ＃３が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を浅くすることを通知している。無線基地局ｅＮＢ＃４が各無線基地局に自基地局のアンテナビームパターンのチルト角を深くすることを通知している。

このように周辺のアンテナビームパターンに関する情報に基づく制御により、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲおよびスループットを改善できる（図９Ｂ参照）。

（第５の制御方法）
無線基地局ｅＮＢでトラヒックをみて自律的に制御を行い、各無線基地局にどう制御してほしいかを通知してもよい。図１０Ａに示す例では、無線基地局ｅＮＢ＃１および＃４が、無線基地局ｅＮＢ＃３に対してアンテナビームパターンのチルト角を浅くする制御をするよう通知している。無線基地局ｅＮＢ＃３は、無線基地局ｅＮＢ＃１および＃４に対してアンテナビームパターンのチルト角を深くする制御をするよう通知している。

このような制御により、干渉を低減し高トラヒックエリアのＳＩＮＲおよびスループットを改善できる（図１０Ｂ参照）。

以上説明したように、周辺基地局のトラヒック量に関する情報や、アンテナビームパターンに関する情報などを、バックホールを介して基地局間で共有することにより、トラヒックに応じたビームフォーミング制御が可能となり、スループットを改善することができる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述のビームフォーミング制御を行う無線通信方法が適用される。

図１１は、本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。図１１に示すように、無線通信システム１は、複数の無線基地局１０（１１および１２）と、各無線基地局１０によって形成されるセル内にあり、各無線基地局１０と通信可能に構成された複数のユーザ端末２０と、を備えている。無線基地局１０は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。

図１１において、無線基地局１１は、たとえば相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局で構成され、マクロセルＣ１を形成する。無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有するスモール基地局で構成され、スモールセルＣ２を形成する。なお、無線基地局１１および１２の数は、図１１に示す数に限られない。

マクロセルＣ１およびスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、無線基地局１１および１２は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して互いに接続される。

無線基地局１１と無線基地局１２との間、無線基地局１１と他の無線基地局１１との間または無線基地局１２と他の無線基地局１２との間では、デュアルコネクティビティ（ＤＣ）またはキャリアアグリゲーション（ＣＡ）が適用される。

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いてもよい。ユーザ端末２０は、無線基地局１０を経由して他のユーザ端末２０と通信を実行できる。

上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced Physical Downlink Control Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System Information Block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。

図１２は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。図１２に示すように、無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部および受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インタフェース部１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインタフェース部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では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、たとえば、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、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り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。送受信部１０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、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。

送受信部１０３は、適応的なエリア制御に関わる基地局間での制御信号をバックホールシグナリングで送受信する。送受信部１０３は、ユーザ端末１０から送信されるメジャメントレポートを受信する。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インタフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。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。

インタフェース部１０６は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インタフェース部１０６は、所定のインタフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

図１３は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図１３に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、下り制御信号生成部３０２と、下りデータ信号生成部３０３と、マッピング部３０４と、デマッピング部３０５と、チャネル推定部３０６と、上り制御信号復号部３０７と、上りデータ信号復号部３０８と、判定部３０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。

制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。制御部３０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置を適用できる。

制御部３０１は、制御信号に含まれる周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する。

下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１により割り当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号とＥＰＤＣＣＨ信号の両方、またはいずれか一方）を生成する。具体的に、下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割り当て情報を通知する下りリンクアサインメントと、上りリンク信号の割り当て情報を通知する上りリンクグラントを生成する。下り制御信号生成部３０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。

下りデータ信号生成部３０３は、制御部３０１によりリソースへの割り当てが決定された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。下りデータ信号生成部３０３により生成されるデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩ等に基づいて決定された符号化率、変調方式に従って符号化処理、変調処理が行われる。

マッピング部３０４は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り制御信号生成部３０２で生成された下り制御信号と、下りデータ信号生成部３０３で生成された下りデータ信号の無線リソースへの割り当てを制御する。マッピング部３０４には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッピング回路またはマッパーを適用できる。

デマッピング部３０５は、ユーザ端末２０から送信された上りリンク信号をデマッピングして、上りリンク信号を分離する。チャネル推定部３０６は、デマッピング部３０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を上り制御信号復号部３０７、上りデータ信号復号部３０８に出力する。

上り制御信号復号部３０７は、上り制御チャネル（ＰＲＡＣＨ，ＰＵＣＣＨ）でユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。上りデータ信号復号部３０８は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０９へ出力する。判定部３０９は、上りデータ信号復号部３０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに結果を制御部３０１に出力する。

図１４は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。図１４に示すように、ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（送信部および受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。送受信部２０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。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１５は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１５に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、上り制御信号生成部４０２と、上りデータ信号生成部４０３と、マッピング部４０４と、デマッピング部４０５と、チャネル推定部４０６と、下り制御信号復号部４０７と、下りデータ信号復号部４０８と、判定部４０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（Ａ／Ｎ信号等）や上りデータ信号の生成を制御する。無線基地局から受信した下り制御信号は下り制御信号復号部４０７から出力され、再送制御判定結果は、判定部４０９から出力される。制御部４０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置が適用される。

上り制御信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。上りデータ信号生成部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。なお、制御部４０１は、無線基地局から通知される下り制御信号に上りリンクグラントが含まれている場合に、上りデータ信号生成部４０３に上りデータ信号の生成を指示する。上り制御信号生成部４０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。

マッピング部４０４は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り制御信号（送達確認信号等）と、上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割り当てを制御する。

デマッピング部４０５は、無線基地局１０から送信された下りリンク信号をデマッピングして、下りリンク信号を分離する。チャネル推定部４０６は、デマッピング部４０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を下り制御信号復号部４０７、下りデータ信号復号部４０８に出力する。

下り制御信号復号部４０７は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割り当て情報）を制御部４０１へ出力する。また、下り制御信号に送達確認信号をフィードバックするセルに関する情報や、ＲＦ調整の適用有無に関する情報が含まれている場合も、制御部４０１へ出力する。

下りデータ信号復号部４０８は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４０９へ出力する。判定部４０９は、下りデータ信号復号部４０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに、結果を制御部４０１に出力する。

本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

本出願は、２０１４年７月２３日出願の特願２０１４−１４９８８９に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (10)

1. 周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局であって、
   前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する送受信部と、
   前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する制御部と、を有することを特徴とする無線基地局。
2. 前記制御情報には、アンテナチルトおよび水平方向のビームに関する情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記制御情報には、アンテナチルト、水平方向のビーム、送信電力、アンテナパターン、リソース利用率、平均スループット値のいずれかの情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記制御部は、トラヒック量の多い無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を増大し、トラヒック量の少ない無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を減少するよう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。
5. 前記制御部は、トラヒック量の多い無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を減少し、トラヒック量の少ない無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角を増大するよう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。
6. 前記トラヒック情報には、ユーザ端末数およびユーザ端末の位置情報が含まれており、
   前記制御部は、前記ユーザ端末集団の位置を特定して、各無線基地局のアンテナビームパターンのチルト角、ビーム方向およびビーム幅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。
7. 前記制御部を有する無線基地局はマクロセル基地局であり、前記マクロセル基地局は各スモールセル基地局のアンテナビームパターンを制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無線基地局。
8. 前記制御部は、自基地局のアンテナビームパターンを制御し、
   前記送受信部は、前記制御の結果を前記周辺の無線基地局に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
9. 前記制御部は、前記周辺の無線基地局のアンテナビームパターンを制御し、
   前記送受信部は、前記制御の結果を前記周辺の無線基地局に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
10. 周辺の無線基地局とバックホールを介して制御情報の交換が可能な無線基地局の無線通信方法であって、
    前記制御情報をバックホールシグナリングで送受信する工程と、
    前記制御情報に含まれる前記周辺の無線基地局および自基地局のトラヒック情報およびアンテナビームフォーミングに関する情報に基づいて、前記周辺の無線基地局と自基地局の両方またはいずれか一方のアンテナビームパターンを制御する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
    

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