[go: up one dir, main page]

WO2014104117A1 - 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

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 Download PDF

Info

Publication number
WO2014104117A1
WO2014104117A1 PCT/JP2013/084713 JP2013084713W WO2014104117A1 WO 2014104117 A1 WO2014104117 A1 WO 2014104117A1 JP 2013084713 W JP2013084713 W JP 2013084713W WO 2014104117 A1 WO2014104117 A1 WO 2014104117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
downlink
base station
user terminal
user terminals
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/084713
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
アナス ベンジャブール
祥久 岸山
健一 樋口
Original Assignee
株式会社Ｎｔｔドコモ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ｎｔｔドコモ filed Critical 株式会社Ｎｔｔドコモ
Priority to EP13869145.6A priority Critical patent/EP2941037A4/en
Priority to US14/655,526 priority patent/US20150349866A1/en
Publication of WO2014104117A1 publication Critical patent/WO2014104117A1/ja
Priority to US15/613,788 priority patent/US10530446B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0632—Channel quality parameters, e.g. channel quality indicator [CQI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H04L25/0228—Channel estimation using sounding signals with direct estimation from sounding signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/10—Scheduling measurement reports ; Arrangements for measurement reports
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03891—Spatial equalizers
    • H04L25/03898—Spatial equalizers codebook-based design

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system.
  • LTE Long term evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • MIMO Multiple Input Multiple Multiple Output
  • a plurality of information data sequences are transmitted through different paths using the same radio resource, so that high throughput and system capacity by space division multiplexing can be realized.
  • the throughput and system capacity realized by the above-described MIMO transmission depend on the number of information data series transmitted in parallel. Therefore, if the number of information data series transmitted in parallel is increased by increasing the number of antennas related to transmission and reception, the throughput and system capacity can be increased. However, with this method, the system configuration becomes complex as the number of antennas increases, so there is a limit to the realizable throughput and system capacity.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a radio base station, a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system having a new configuration capable of increasing throughput and system capacity. .
  • the radio base station of the present invention includes a beam generation unit that generates a plurality of transmission beams, a downlink reference signal generation unit that generates a downlink reference signal specific to each transmission beam, and feedback of channel state information to the user terminal.
  • a downlink control information generating unit that generates the requested downlink control information, a scheduling unit that determines a plurality of user terminals that are non-orthogonally multiplexed for each transmission beam based on the fed back channel state information, and a determination result of the scheduling unit
  • a downlink channel multiplexing unit that non-orthogonally multiplexes downlink signals addressed to the plurality of determined user terminals to each of a plurality of transmission beams.
  • a radio base station a user terminal, a radio communication method, and a radio communication system having a new configuration capable of increasing throughput and system capacity.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration example of a wireless communication system to which MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmission is applied.
  • the radio communication system illustrated in FIG. 1 includes a radio base station eNB # 1 (eNB: eNodeB) having a plurality of transmission antennas.
  • eNB # 1 eNB: eNodeB
  • UE # 1 User Equipment
  • FIG. 1C UE # 1
  • UE # 1A, UE # 1B, UE # 1C User Equipment
  • different data series are transmitted in parallel from the plurality of antennas of the radio base station eNB # 1 to the plurality of user terminals UE # 1. That is, a plurality of information data sequences are transmitted using the same radio resource on different routes.
  • a single user MIMO (SU-MIMO) transmission in which a plurality of information data sequences are transmitted in parallel to a single user terminal UE # 1, and a plurality of information data sequences in different user terminals
  • MU-MIMO Multiple User MIMO
  • the throughput and system capacity of a wireless communication system to which MIMO transmission is applied depend on the number of information data series transmitted in parallel. That is, if the number of information data sequences transmitted in parallel is increased by increasing the number of antennas of the radio base station eNB # 1 and the user terminal UE # 1, the throughput and system capacity of the radio communication system can be increased. it can. However, if the number of information data sequences transmitted in parallel increases, the system configuration required for transmission / reception becomes complicated. In the future, the throughput will be different from the above-mentioned MIMO transmission space division multiplexing (spatial dimension multiplexing). And it is necessary to increase the system capacity.
  • non-orthogonal access also called non-orthogonal multiplexing, power division multiplexing, power dimension multiplexing, etc.
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration example of a wireless communication system to which NOMA is applied.
  • the cell which radio base station eNB # 2 forms is illustrated.
  • a plurality of user terminals UE # 2 (here, user terminals UE # 2A, UE # 2B, UE # 2C) are arranged in the coverage area of the radio base station eNB # 2.
  • downlink data signals are transmitted with different transmission powers from a transmission antenna of the radio base station eNB # 2 to a plurality of user terminals UE # 2.
  • transmission is performed according to the received SINR of the user terminal UE # 2 or the path loss (propagation loss, path loss) between the radio base station eNB # 2 and the user terminal UE # 2.
  • Power is controlled. Specifically, control is performed such that the transmission power of the user terminal UE # 2A having a large received SINR (small path loss) is allocated small and the transmission power of the user terminal UE # 2C having a small reception SINR (large path loss) is allocated. Done.
  • signals addressed to the user terminals UE # 2A and UE # 2B are sufficiently weak at the location where the user terminal UE # 2C is located. Therefore, the user terminal UE # 2C can decode the signal addressed to itself by regarding the interference caused by the signals addressed to the user terminals UE # 2A and UE # 2B to be small.
  • the signals addressed to the user terminals UE # 2B and UE # 2C are strong at the location where the user terminal UE # 2A is located. Therefore, user terminal UE # 2A receives signals addressed to user terminals UE # 2B and UE # 2C in addition to signals addressed to the user terminal UE # 2A.
  • NOMA signals addressed to each user terminal UE # 2 are multiplexed in an identifiable manner.
  • the user terminal UE # 2A decodes signals addressed to the user terminals UE # 2B and UE # 2C by SIC (Successive Interference Cancellation), and then separates the signals addressed to the user terminal UE # 2A.
  • SIC Successessive Interference Cancellation
  • the signal strength received by the user terminal UE # 1 varies depending on the applied precoder, so the superiority or inferiority of the channel state cannot be uniquely determined. Therefore, there is a possibility that a signal addressed to another user terminal UE # 1 that causes interference cannot be decoded and removed only by controlling the transmission power. That is, in MIMO transmission, the downlink communication channel cannot be handled as a Degraded BC (Degraded Broadcast Channel), so the superiority or inferiority of the channel state cannot be determined uniquely, and the application of the above-described SIC is difficult.
  • Degraded BC Degraded Broadcast Channel
  • precoding for example, THP (Tomlinson Harashima Precoding)
  • DPC Dense Paper Coding
  • the present inventors apply a non-orthogonal multiplexing (NOMA) to a system configuration that can handle a downlink communication channel as a Degraded BC in MIMO transmission using a plurality of transmission / reception antennas.
  • NOMA non-orthogonal multiplexing
  • a system configuration capable of handling a downlink communication channel as a Degraded BC for example, a system configuration to which opportunistic beamforming is applied can be considered.
  • Opportunistic beamforming may be referred to as random beamforming.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of a wireless communication system to which opportunistic beam forming is applied.
  • the wireless communication system illustrated in FIG. 3A includes a wireless base station eNB # 3 that generates transmission beams B1, B2, and B3 having a predetermined pattern or a random pattern.
  • the plurality of transmission beams B1, B2, and B3 generated by the radio base station eNB # 3 are orthogonal to each other, for example.
  • interference between transmission beams can be removed by a linear filter IRC (Interference Rejection Combining) receiver or the like.
  • IRC Interference Rejection Combining
  • the transmission beams B1, B2, and B3 are generated using radio resources (frequency bands and time slots) of a predetermined pattern or a random pattern.
  • radio resources frequency bands and time slots
  • a plurality of transmission beams may be generated using radio resources of a predetermined pattern, and therefore one transmission beam may be generated at an arbitrary timing (time slot).
  • a plurality of user terminals UE # 3 are arranged in the coverage areas of the transmission beams B1, B2, and B3, respectively. Each user terminal UE # 3 performs channel estimation based on the beam-specific downlink reference signals transmitted by the transmission beams B1, B2, and B3, and transmits channel quality information (CQI: Channel Quality Indicator) to the radio base station eNB # 3. ) Feedback.
  • the radio base station eNB # 3 selects the user terminal UE # 3 having the highest CQI among the transmission beams B1, B2, and B3, and performs downlink data transmission.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of user terminals and the average throughput.
  • Op. BF Opportunistic BeamForming
  • the user terminal UE # 3 having the highest CQI in the coverage area of each of the transmission beams B1, B2, and B3 generated in an arbitrary pattern To transmit downlink data.
  • the existence probability of the user terminal UE # 3 with good channel quality also increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the MIMO transmission described above (Coherent BF: Coherent BeamForming) High throughput can be realized.
  • the communication channel can be handled as a Degraded BC by removing interference between the transmission beams B1, B2, and B3 with a linear filter. Therefore, the affinity for SIC is high, and interference can be appropriately removed even when non-orthogonal multiplexing is applied. Therefore, in the present invention, non-orthogonal multiplexing is applied to this opportunistic beamforming.
  • the present invention will be described below.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless communication system illustrated in FIG. 5A includes a wireless base station eNB # 5 that generates N transmission beams Beam # 1 to Beam # N having a predetermined pattern or a random pattern.
  • N transmission beams Beam # 1 to Beam # N generated by the radio base station eNB # 5 are orthogonal to each other.
  • the transmission beams Beam # 1 to Beam # N are generated using a predetermined pattern or a random pattern of wireless resources (frequency band, time slot).
  • a plurality of user terminals UE # 5 are arranged in the coverage areas of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, respectively.
  • the radio base station eNB # 5 transmits, to a plurality of user terminals UE # 5, a downlink reference signal (CSI-RS (Channel State Information Reference Signal), DM-RS) unique to each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N. DeModulation Reference Signal) etc.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a radio resource configuration of a downlink reference signal transmitted from a radio base station, and illustrates a case where four transmission beams Beam # 1 to Beam # 4 are generated simultaneously. As shown in FIG.
  • the downlink reference signal specific to each transmission beam is multiplexed, for example, in the PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) region of each resource block (RB).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • RB resource block
  • Each user terminal UE # 5 performs channel estimation based on the beam-specific downlink reference signal transmitted by each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N, and sends channel quality information (CQI) to the radio base station eNB # 5. provide feedback.
  • the radio base station eNB # 5 determines a set of a plurality of user terminals UE # 5 that are non-orthogonal-multiplexed to the transmission beams Beam # 1 to Beam # N based on the fed back CQI. Note that information fed back from each user terminal UE # 5 is not limited to channel quality information (CQI). At least channel state information (CSI) indicating the channel state may be fed back.
  • CQI channel quality information
  • CSI channel state information
  • a set of a plurality of user terminals UE # 5 that are non-orthogonally multiplexed is determined based on an arbitrary scheduling metric such that an index value for user terminal selection such as a sum rate is maximized.
  • an arbitrary scheduling metric such that an index value for user terminal selection such as a sum rate is maximized.
  • the interference of all the users i satisfying h i, b / N i, b ⁇ h k, b / N k, b can be removed by the SIC of the user k, so that the throughput of the user k R (sic) (k) is represented by the following formula (1).
  • a plurality of user terminals UE that are non-orthogonally multiplexed are solved by solving the optimal power allocation problem expressed by the following equations (2) and (3).
  • # 5 set can be determined.
  • K indicates the total number of user terminals
  • B indicates the total number of transmission beams
  • P indicates the total value of transmission power.
  • the radio base station eNB # 5 transmits each of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N.
  • the downlink signal addressed to the corresponding user terminal UE # 5 is non-orthogonal-multiplexed by superposition coding. That is, signals addressed to a plurality of user terminals UE # 5 are multiplexed on the same radio resource (frequency band, time slot) by changing transmission power.
  • the user terminal # 5 is notified of information on the other user terminal # 5 that is necessary for interference removal by the SIC.
  • downlink signals corresponding to a set of a plurality of user terminals UE # 5 of the transmission beams Beam # 1 to Beam # N are non-orthogonally multiplexed.
  • downlink signals addressed to user terminals UE # 5A, UE # 5B, and UE # 5C are non-orthogonally multiplexed in the frequency band f1 of the transmission beam Beam # 1.
  • downlink signals addressed to user terminals UE # 5H, UE # 5I, and UE # 5J are non-orthogonally multiplexed in the frequency band f1 of the transmission beam Beam # N.
  • FIG. 5B shows a radio resource configuration (orthogonal / non-orthogonal hybrid multi-access) that combines orthogonal multiplexing using frequency bands f1 and f2 and non-orthogonal multiplexing.
  • non-orthogonal multiplexing is used in all frequency bands. Only may be applied.
  • the transmission power of the non-orthogonal multiplexed signal is determined based on the fed back CQI (or CSI). For example, as shown in FIG. 5B, the radio base station eNB # 5 minimizes the transmission power of the user terminal UE # 5A having the largest received SINR (the smallest path loss) in the transmission beam Beam # 1, and the most received SINR. The transmission power of the small user terminal UE # 5C (maximum path loss) is maximized.
  • the radio base station eNB # 5 minimizes the transmission power of the user terminal UE # 5H having the largest received SINR (smallest path loss) in the transmission beam Beam # N, and has the smallest received SINR (largest path loss). ) Maximize the transmission power of the user terminal UE # 5J.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a situation where a downlink signal transmitted by non-orthogonal multiplexing is received by each user terminal.
  • the received SINR of the user terminal UE # 7B is smaller than the received SINR of the user terminal UE # 7A.
  • the path loss between the radio base station eNB # 7 and the user terminal UE # 7B is larger than the path loss between the radio base station eNB # 7 and the user terminal UE # 7A.
  • the radio base station eNB # 7 sets the transmission power of the user terminal UE # 7A having a large received SINR (small path loss) to be smaller than the transmission power of the user terminal UE # 7B having a small received SINR (large path loss). is doing.
  • the signal addressed to user terminal UE # 7A is sufficiently weak. Therefore, the user terminal UE # 7B can decode the signal addressed to the user terminal UE # 7B on the assumption that the interference due to the signal addressed to the user terminal UE # 7A is small. On the other hand, the signal addressed to the user terminal UE # 7B is strong at the location where the user terminal UE # 7A is located. Therefore, user terminal UE # 7A receives the signal addressed to user terminal UE # 7B in addition to the signal addressed to the terminal itself.
  • Signals addressed to user terminals UE # 7A and UE # 7B are multiplexed in such a manner that they can be identified. For this reason, user terminal UE # 7A removes the signal addressed to user terminal UE # 7B by SIC and separates the signal addressed to the user terminal UE # 7A. As a result, the user terminal UE # 7A can decode a signal addressed to the own terminal. The same applies to user terminals UE # 7C and UE # 7D. That is, the user terminal UE # 7D decodes the signal addressed to the user terminal UE # 7D on the assumption that the interference due to the signal addressed to the user terminal UE # 7C is small. On the other hand, the user terminal UE # 7C removes the signal addressed to the user terminal UE # 7D by SIC, separates the signal addressed to the user terminal UE # 7C, and decodes it.
  • the SIC described above is applied to signal removal addressed to the user terminal UE whose transmission path state is worse than that of the own terminal (the reception SINR is small or the path loss is large). Since the signal addressed to the user terminal UE whose transmission path state is worse than that of the own terminal is transmitted with higher power than the signal addressed to the own terminal, it can be correctly decoded in the own terminal. Therefore, such interference due to the signal addressed to the user terminal UE is appropriately removed by the SIC. On the other hand, since the signal addressed to the user terminal UE whose transmission path is better than the own terminal is transmitted with lower power than the signal addressed to the own terminal, interference can be ignored.
  • the transmission signal vector x is expressed by the following equation (4).
  • B represents the total number of transmission beams
  • m b represents a beam vector of b-th transmission beam (precoder)
  • P b u is transmitted to the b-th transmission u th user terminal superimposed coded beam
  • the power (transmission power) is indicated
  • s b, u indicates a signal to the u th user terminal which is superimposed and encoded on the b th transmission beam.
  • P b ′ represents the transmission power of the b-th transmission beam
  • P represents the total value of the transmission power of all the transmission beams.
  • the received signal vector y b, u of the u-th user terminal that is superimposed on the b-th transmission beam is expressed by the following equation (6).
  • H b, u represents the channel matrix of the u th user terminal superimposed on the b th transmission beam
  • w b, u represents the u th user terminal superimposed on the b th transmission beam.
  • a noise interference vector is shown.
  • the received signal vector y ⁇ b , u after filtering of the u-th user terminal, which is superimposed on the b-th transmission beam is expressed by the following equation (7).
  • v H b, u represents a reception filter vector of the u th user terminal that is superimposed on the b th transmission beam.
  • Equation (8) is an equivalent channel expression of the above equation (7).
  • w to b and u indicate power noise to the u-th user terminal that is superimposed on the b-th transmission beam.
  • g b, u is represented by the following formula (9).
  • the downlink communication channel can be regarded as a Degraded BC. Therefore, in the wireless communication system of the present embodiment, interference within each transmission beam can be appropriately suppressed by the reception SIC.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a transmission method supported by the wireless communication method of the present embodiment.
  • FIG. 8A shows an example of SU-MIMO transmission
  • FIG. 8B shows an example of transmission diversity.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a radio resource configuration of a demodulation reference signal (DM-RS) transmitted from a radio base station.
  • DM-RS demodulation reference signal
  • the horizontal axis represents radio resources (time and frequency), and the vertical axis represents transmission power.
  • FIG. 9A when NOMA is applied to a transmission beam by one transmission antenna, signals addressed to each user terminal UE # 9 are transmitted with different power in the same radio resource.
  • a DM-RS common to each user terminal UE # 9 can be used as a reference signal for demodulation. Also, as shown in FIG.
  • a plurality of transmission antennas here, two transmission antennas TX1 and TX2
  • Information data series layers
  • DM-RS orthogonal between layers can be used as a reference signal for demodulation.
  • each user terminal UE # Multiple (two) information data series (layers) addressed to 9 are multiplexed on the same radio resource.
  • the signal addressed to user terminal UE # 9 is transmitted with different power.
  • a DM-RS common to user terminals in the same layer and orthogonal between layers can be used as a reference signal for demodulation.
  • each user terminal UE # When NOMA is applied to MU-MIMO transmission using transmission beams by a plurality of transmission antennas (here, two transmission antennas TX1 and TX2), each user terminal UE # The signal addressed to 9 is multiplexed on the same radio resource. Within the same transmission beam, signals addressed to each user terminal # 9 are transmitted with different powers. In this case, for example, a DM-RS that is common to the user terminal UE # 9 in the same transmission beam and is orthogonal between the transmission beams can be used as a demodulation reference signal. In this way, when a common DM-RS configuration is applied between user terminals, the ratio of transmission power addressed to each user terminal is notified. Although a case where a common DM-RS configuration is applied between user terminals is shown here, a configuration may be adopted in which individual DM-RSs are transmitted for each user terminal.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a control flow on the radio base station side.
  • the radio base station eNB first determines a beam vector (precoder) of a transmission beam used for data transmission (step ST11). For example, when two transmission antennas are used, two orthogonal beam vectors are randomly generated. Then, using the transmission beam precoded by each beam vector, a downlink reference signal specific to each transmission beam is transmitted to the user terminal UE (step ST12).
  • a beam vector precoder
  • the radio base station eNB requests all user terminals UE to feed back the CQI based on the downlink reference signal transmitted with each transmission beam (step ST13). For example, the radio base station eNB instructs the user terminal UE to feed back only CQI (corresponding to SINR). In this case, the overhead associated with feedback can be reduced.
  • the information fed back is not limited to CQI. At least the CSI indicating the channel state may be fed back. In this feedback, interference from other cells (other radio base stations eNB) is considered.
  • the radio base station eNB When the CQI is fed back from the user terminal UE, the radio base station eNB performs scheduling of each transmission beam based on the fed back CQI, and determines the user terminal UE to perform non-orthogonal multiplexing (step ST14). That is, the radio base station eNB selects a user terminal UE that is a target of frequency scheduling, and determines a user terminal UE that is a target of non-orthogonal multiplexing. The determination of the user terminal UE to be subjected to non-orthogonal multiplexing is performed based on the scheduling metric described above, for example.
  • the radio base station eNB After that, the radio base station eNB generates a transmission signal based on the scheduling information and the information of the user terminal that performs non-orthogonal multiplexing, and performs non-orthogonal multiplexing on each transmission beam for transmission (step ST15). Also, the radio base station eNB notifies each user terminal UE of information of other user terminals UE that are non-orthogonal-multiplexed to the same transmission beam (step ST16). This notification is performed using, for example, higher layer signaling (RRC signaling or the like), signaling based on PDCCH control information, or the like.
  • RRC signaling higher layer signaling
  • FIG. 11 is a flowchart showing a control flow on the user terminal side.
  • the user terminal UE receives the downlink reference signal transmitted by each transmission beam (step ST21), calculates the CQI, and feeds back to the radio base station eNB (step ST22).
  • the information fed back may be CSI indicating the channel state.
  • the user terminal UE receives the transmission signal transmitted from the radio base station eNB together with the control information (step ST23), and other users that are non-orthogonally multiplexed on the information addressed to the own terminal and the same transmission beam as the own terminal Information destined for the terminal UE is acquired (step ST24). Moreover, the user terminal UE estimates the CSI information of the own terminal by channel estimation (step ST25). The user terminal UE estimates CSI information of the other user terminal UE based on the notified reference signal of the other user terminal UE (step ST25).
  • the user terminal UE removes interference between transmission beams using a linear filter such as MMSE or IRC (step ST26).
  • a linear filter such as MMSE or IRC
  • IRC interleukin-activated Radio Resource Control
  • MMSE linear filter
  • IRC interleukin-activated Radio Resource Control
  • SIC signal removal addressed to the user terminal UE whose transmission path state is worse than that of the own terminal (the reception SINR is small or the path loss is large).
  • the signal addressed to the user terminal UE whose transmission path state is worse than that of the own terminal is transmitted with higher power than the signal addressed to the own terminal, it can be correctly decoded in the own terminal. Therefore, such interference due to the signal addressed to the user terminal UE is appropriately removed by the SIC.
  • the signal addressed to the user terminal UE in which the state of the transmission path is better than that of the terminal itself is transmitted with lower power than the signal addressed to the terminal itself, interference can be ignored.
  • the user data addressed to the user terminal is demodulated (step ST28).
  • non-orthogonal multiplexing is applied to opportunistic beam forming that can realize system characteristics equivalent to MIMO transmission, so that throughput and system capacity can be further increased. it can.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of the radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system shown in FIG. 12 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 Beyond IMT-Advanced or Beyond 4G.
  • the radio communication system 1 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 user terminal 20 may be a mobile terminal or a fixed terminal.
  • 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.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single carrier transmission method that reduces interference between terminals by dividing a system band into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals using different bands. .
  • the downlink communication channel includes a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, PCFICH, PHICH, extended PDCCH).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • the uplink communication channel includes a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each user terminal 20 and a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) as an uplink control channel.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • User data and higher control information are transmitted by this PUSCH.
  • downlink channel quality information CQI: Channel Quality Indicator
  • ACK / NACK and the like are transmitted by PUCCH.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of the radio base station according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 for opportunistic beamforming, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, a transmission path interface 106, It has.
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 in the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
  • the input user data is subjected to PDCP layer processing, user data division / combination, RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing such as RLC layer transmission processing, MAC ( Medium Access Control (retransmission control), for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, precoding processing, and transfer to each transceiver 103 To do.
  • RLC Radio Link Control
  • MAC Medium Access Control
  • HARQ transmission processing scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, precoding processing, and transfer to each transceiver 103 To do.
  • transmission processing such as channel coding and IFFT processing is performed on the downlink control information, and the transmission information is transferred to each transmission / reception section 103.
  • the baseband signal processing unit 104 notifies the control information for communication in the serving cell to the user terminal 20 through the broadcast channel.
  • the information for communication in the serving cell includes, for example, the system bandwidth in the uplink or the 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 it from 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 converted into a baseband signal by each transmitting / receiving unit 103 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: Inverse Discrete Fourier Transform) processing, error on user data included in the input baseband signal. Corrective decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing 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. 14 is a block diagram showing 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.
  • Downlink data is received by a plurality of transmission / reception antennas 201 and input to an 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 amplified 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 input baseband signal.
  • User data included in the downlink data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer.
  • broadcast information included in downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 performs retransmission control (H-ARQ (Hybrid ARQ)) transmission processing, channel coding, precoding, and discrete Fourier transform (DFT) processing on the input user data. Then, IFFT processing and the like are performed and transferred to each transmitting / receiving unit 203.
  • Each transmitting / receiving unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band. Thereafter, the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits it from the transmission / reception antenna 201.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a baseband signal processing unit included in the radio base station and the user terminal according to the present embodiment. Although only a part of the configuration is shown in FIG. 15, the radio base station 10 and the user terminal 20 are provided with the necessary configuration without shortage.
  • the radio base station 10 includes a beam generator 301, a downlink control information generator 302, a downlink control information encoder / modulator 303, a downlink transmission data generator 304, and a downlink transmission data encoder / modulator. 305, a downlink reference signal generation unit 306, a downlink channel multiplexing unit 307, and a scheduling unit 308.
  • the beam generation unit 301 generates a plurality of transmission beams orthogonal to each other using radio resources (frequency band, time slot) of a predetermined pattern or a random pattern.
  • the downlink control information generation unit 302 generates user terminal specific (UE-specific) downlink control information (DCI) transmitted on the PDCCH.
  • the downlink control information unique to the user terminal includes DL assignment (DL assignment), which is PDSCH assignment information, and UL grant (UL grant), which is PUSCH assignment information.
  • the downlink control information includes control information for requesting CQI (or CSI) feedback to each user terminal 20.
  • Downlink control information generated by the downlink control information generation unit 302 is input to the downlink control information encoding / modulation unit 303 as downlink control information transmitted on the PDCCH together with common control information common to user terminals.
  • the downlink control information encoding / modulating section 303 performs channel encoding and modulation on the input downlink control information.
  • the modulated downlink control information is output to the downlink channel multiplexing unit 307.
  • the downlink transmission data generation unit 304 generates downlink user data for each user terminal 20. Downlink user data generated by the downlink transmission data generation unit 304 is input to the downlink transmission data encoding / modulation unit 305 as downlink transmission data transmitted on the PDSCH together with higher control information.
  • the downlink transmission data encoding / modulation section 305 performs channel encoding and modulation on the downlink transmission data for each user terminal 20.
  • the modulated downlink transmission data is output to downlink channel multiplexing section 307.
  • the downlink reference signal generation unit 306 generates downlink reference signals (CRS (Cell-specific Reference Signal), CSI-RS, DM-RS, etc.).
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • CSI-RS Cell-specific Reference Signal
  • DM-RS DM-RS
  • the generated downlink reference signal is output to the downlink channel multiplexing unit 307.
  • CQI or CSI
  • a CSI-RS specific to each transmission beam is used.
  • the downlink channel multiplexing unit 307 combines downlink control information, downlink reference signals, and downlink transmission data (including higher control information) to generate a downlink signal (transmission signal). Specifically, the downlink channel multiplexing unit 307 performs non-orthogonal multiplexing of the downlink signal for each transmission beam to the plurality of user terminals 20 determined by the scheduling unit 308 according to the scheduling information notified from the scheduling unit 308. To do.
  • the downlink signal generated by the downlink channel multiplexing unit 307 is transferred to the transmission / reception unit 103 through inverse fast Fourier transform processing, precoding processing, and the like.
  • the scheduling unit 308 is a radio resource for downlink transmission data and downlink control information based on instruction information from the upper station apparatus 30 and CSI (CQI (Channel Quality Indicator), RI (Rank Indicator), etc.) from each user terminal 20. Scheduling information for instructing the allocation of the Also, the scheduling section 308 determines a plurality of user terminals UE to be non-orthogonal multiplexed for each transmission beam based on the fed back CQI (or CSI).
  • CQI Channel Quality Indicator
  • RI Rank Indicator
  • a beam vector (precoder) of a transmission beam used for data transmission is determined by the beam generation unit 301.
  • the downlink reference signal for example, CSI-RS
  • unique to the transmission beam generated by the downlink reference signal generation unit 306 is transmitted to the user terminal 20 using a transmission beam corresponding to each beam vector.
  • control information requesting CQI (or CSI) feedback is generated by the downlink control information generation unit 302 and transmitted to all user terminals 20.
  • the scheduling unit 308 When CQI (or CSI) is fed back from each user terminal 20, the scheduling unit 308 performs scheduling of each transmission beam based on the fed back CQI, and determines the user terminal 20 to perform non-orthogonal multiplexing. Also, the downlink channel multiplexing unit 307 non-orthogonally multiplexes downlink signals for each transmission beam to the plurality of user terminals 20 determined by the scheduling unit 308 according to the scheduling information notified from the scheduling unit 308. In addition, the radio base station 10 notifies each user terminal 20 of information regarding other user terminals 20 that are non-orthogonal-multiplexed to the same transmission beam.
  • the user terminal 20 includes a downlink control information reception unit 401, a channel estimation unit 402, a feedback unit 403, an interference removal unit 404, and a downlink transmission data reception unit 405.
  • the downlink signal transmitted from the radio base station 10 is received by the transmission / reception antenna 201 and transferred to the baseband signal processing unit 204 through cyclic prefix removal, fast Fourier transform processing, and the like.
  • the downlink signal is separated by the baseband signal processing unit 204 into downlink control information, downlink transmission data (including higher control information), and a downlink reference signal.
  • the downlink control information is input to the downlink control information reception unit 401, the downlink transmission data is input to the downlink transmission data reception unit 405, and the downlink reference signal is input to the channel estimation unit 402.
  • the downlink control information receiving unit 401 demodulates the downlink control information and outputs it to the channel estimation unit 402, the feedback unit 403, the interference removal unit 404, and the like.
  • channel estimation section 402 receives a CQI (or CSI) feedback request from downlink control information
  • channel estimation section 402 performs channel estimation based on a transmission beam-specific downlink reference signal (such as CSI-RS), and measures CQI (or CSI). To do.
  • the CQI (or CSI) obtained by the channel estimation is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.
  • the interference removing unit 404 removes interference between transmission beams using a linear filter. Moreover, the interference removal part 404 removes the interference by the signal addressed to the other user terminal 20 from the downlink signal addressed to the plurality of user terminals 20 non-orthogonally multiplexed for each transmission beam. Specifically, based on the information of the own terminal and the other user terminal 20 notified by the higher control information, the downlink signal addressed to the other user terminal 20 that has been non-orthogonally multiplexed is removed to address the own terminal. Separate downlink signals. The downlink transmission data reception unit 405 demodulates downlink transmission data based on the downlink signal addressed to the separated terminal.
  • the channel estimation unit 402 determines the CQI (or CSI) based on the downlink reference signal transmitted by each transmission beam. calculate.
  • the calculated CQI (or CSI) is fed back to the radio base station 10 through the feedback unit 403.
  • the user terminal 20 acquires, for example, information addressed to itself and information addressed to another user terminal 20 by using the higher control information. Specifically, the user terminal 20 acquires information indicating interference between transmission beams and information related to other user terminals 20 that are non-orthogonally multiplexed. Based on this information, the interference removal unit 404 removes interference between transmission beams using a linear filter such as MMSE and IRC, and also eliminates interference caused by signals destined for other user terminals that are non-orthogonally multiplexed on the same transmission beam. Remove with SIC. SIC is applied to signal removal addressed to a user terminal UE whose transmission path state is worse than that of its own terminal (received SINR is small or path loss is large). After removing interference due to signals addressed to other user terminals UE, the downlink transmission data receiving section 405 demodulates downlink transmission data addressed to the own terminal.
  • a linear filter such as MMSE and IRC
  • the wireless communication system 1 since non-orthogonal multiplexing is applied to opportunistic beam forming that can realize system characteristics equivalent to MIMO transmission, throughput and system capacity can be reduced. It can be further increased.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　スループット及びシステム容量を高めることのできる新たな構成の無線基地局、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。無線基地局が、複数の送信ビームに固有の下り参照信号を送信し、複数のユーザ端末が、下り参照信号を用いたチャネル推定で得られるチャネル状態情報を前記無線基地局にフィードバックし、前記無線基地局が、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定し、複数の送信ビームのそれぞれに前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を非直交多重し、前記決定された複数のユーザ端末が、送信ビーム間の干渉を線形フィルタにより除去した後、各送信ビームに非直交多重された下りリンク信号から、自端末宛ての下りリンク信号を復調する。

Description

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
　本発明は、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。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）の高速化、低遅延化などを目的としたロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long　Term　Evolution）の仕様が策定された（非特許文献１）。ＬＴＥでは、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとする通信方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとする通信方式を用いている。
　また、ＬＴＥでは、同じ無線リソース（周波数帯域、時間スロット）を用いて複数の送信アンテナから異なる情報データ系列を並列送信するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送が採用されている。このＭＩＭＯ伝送は、同じ無線リソースを用いて異なる経路で複数の情報データ系列を送信するので、空間分割多重による高いスループット及びシステム容量を実現できる。
　ところで、上述のＭＩＭＯ伝送で実現されるスループット及びシステム容量は、並列送信される情報データ系列の数に依存する。そのため、送受信に係るアンテナ数を増やすなどして、並列送信される情報データ系列の数を増加させれば、スループット及びシステム容量を高めることができる。しかしながら、この方法では、アンテナ数の増大と共にシステム構成は複雑化されてしまうので、実現可能なスループット及びシステム容量には限界がある。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スループット及びシステム容量を高めることのできる新たな構成の無線基地局、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。
　本発明の無線基地局は、複数の送信ビームを生成するビーム生成部と、各送信ビームに固有の下り参照信号を生成する下り参照信号生成部と、ユーザ端末に対してチャネル状態情報のフィードバックを要求する下り制御情報を生成する下り制御情報生成部と、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定するスケジューリング部と、前記スケジューリング部の決定結果に従い、複数の送信ビームのそれぞれに前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を非直交多重する下りチャネル多重部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、スループット及びシステム容量を高めることのできる新たな構成の無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システムを提供できる。
ＭＩＭＯ伝送が適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。 ＮＯＭＡが適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。 オポチュニスティックビームフォーミングが適用された無線通信システムの構成例を示す模式図である。 ユーザ端末の数と、平均スループットとの関係を示すグラフである。 本実施の形態に係る無線通信方式について説明するための模式図である。 無線基地局から送信される下り参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図である。 非直交多重で送信された下りリンク信号が各ユーザ端末で受信される様子を説明するための模式図である。 本実施の形態の無線通信方式でサポートされる伝送方式の例を示す模式図である。 無線基地局から送信される復調用参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図である。 無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。 ユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。 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。 本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。
　図１は、ＭＩＭＯ（Multiple　Input　Multiple　Output）伝送が適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。図１に示す無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する無線基地局ｅＮＢ＃１（ｅＮＢ：eNodeB）を備えている。無線基地局ｅＮＢ＃１のカバレッジエリア内には、複数のユーザ端末ＵＥ＃１（ＵＥ：User　Equipment）（ここでは、ユーザ端末ＵＥ＃１Ａ，ＵＥ＃１Ｂ，ＵＥ＃１Ｃ）が在圏している。
　この無線通信システムでは、無線基地局ｅＮＢ＃１の複数のアンテナから複数のユーザ端末ＵＥ＃１に対して異なるデータ系列が並列送信される。すなわち、同じ無線リソースを異なる経路で用いて複数の情報データ系列が送信される。ＭＩＭＯ伝送の態様としては、複数の情報データ系列を単一のユーザ端末ＵＥ＃１宛てに並列送信するシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ：Single　User　MIMO）伝送と、複数の情報データ系列を異なるユーザ端末ＵＥ＃１宛てに並列送信するマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ：Multiple　User　MIMO）伝送とがある。図１では、マルチユーザＭＩＭＯ伝送が適用される場合を示している。
　ＭＩＭＯ伝送が適用される無線通信システムのスループット及びシステム容量は、並列送信される情報データ系列の数に依存する。つまり、無線基地局ｅＮＢ＃１及びユーザ端末ＵＥ＃１のアンテナ数を増やすなどして、並列送信される情報データ系列の数を増加させれば、無線通信システムのスループット及びシステム容量を高めることができる。しかしながら、並列送信される情報データ系列の数を増やすと、送受信に必要なシステム構成は複雑化するので、将来的には、上記ＭＩＭＯ伝送の空間分割多重（空間次元多重）とは異なるアプローチでスループット及びシステム容量を高める必要がある。
　例えば、下りリンクの送信パワー（送信電力）をユーザ端末ＵＥ＃１毎に異ならせる非直交アクセス（非直交多重、電力分割多重、電力次元多重などとも呼ばれる）を適用することで、無線通信システムのスループット及びシステム容量をさらに高めることができる。そこで、受信側の干渉除去を前提とした非直交アクセスであるＮＯＭＡ（Non-Orthogonal　Multiple　Access）を検討した。
　図２は、ＮＯＭＡが適用された無線通信システムの基本的な構成例を示す模式図である。図２では、無線基地局ｅＮＢ＃２が形成するセルを例示している。無線基地局ｅＮＢ＃２のカバレッジエリア内には、複数のユーザ端末ＵＥ＃２（ここでは、ユーザ端末ＵＥ＃２Ａ，ＵＥ＃２Ｂ，ＵＥ＃２Ｃ）が配置されている。この無線通信システムでは、無線基地局ｅＮＢ＃２の送信アンテナから複数のユーザ端末ＵＥ＃２に対して異なる送信パワーで下りリンクのデータ信号が送信される。
　図２に示す無線通信システムでは、例えば、ユーザ端末ＵＥ＃２の受信ＳＩＮＲや、無線基地局ｅＮＢ＃２とユーザ端末ＵＥ＃２との間のパスロス（伝搬損失、経路損失）などに応じて送信パワーが制御される。具体的には、受信ＳＩＮＲが大きい（パスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ＃２Ａの送信パワーを小さく割り当て、受信ＳＩＮＲが小さい（パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ＃２Ｃの送信パワーを大きく割り当てるような制御が行われる。
　このような送信パワーの割り当てを行った場合、ユーザ端末ＵＥ＃２Ｃの在圏位置では、ユーザ端末ＵＥ＃２Ａ，ＵＥ＃２Ｂ宛ての信号は十分に弱くなる。よって、ユーザ端末ＵＥ＃２Ｃは、ユーザ端末ＵＥ＃２Ａ，ＵＥ＃２Ｂ宛ての信号による干渉を小さくみなすことで自端末宛ての信号を復号できる。一方、ユーザ端末ＵＥ＃２Ａの在圏位置において、ユーザ端末ＵＥ＃２Ｂ，ＵＥ＃２Ｃ宛ての信号は強い。そのため、ユーザ端末ＵＥ＃２Ａは、自端末宛ての信号に加え、ユーザ端末ＵＥ＃２Ｂ，ＵＥ＃２Ｃ宛ての信号を受信する。
　ＮＯＭＡにおいて、各ユーザ端末ＵＥ＃２宛ての信号は、識別できる態様で多重されている。ユーザ端末ＵＥ＃２Ａは、ＳＩＣ（Successive　Interference　Cancellation）でユーザ端末ＵＥ＃２Ｂ，ＵＥ＃２Ｃ宛ての信号を復号してから、自端末宛ての信号を分離する。このＮＯＭＡを応用し、複数のユーザ端末ＵＥ＃２宛ての信号を同じ無線リソース（周波数帯域、時間スロット）に異なる送信パワーで多重（非直交多重）すれば、スループット及びシステム容量をさらに高めることができると考えられる。
　ここで、ＮＯＭＡに用いられるＳＩＣとＭＩＭＯ伝送との親和性を考える。例えば、図１に示すシステム構成において、無線基地局ｅＮＢ＃１とユーザ端末ＵＥ＃１Ａとの間のチャネル状態を表すチャネル行列をｈ１＝［１００　９９］、無線基地局ｅＮＢ＃１とユーザ端末ＵＥ＃１Ｂとの間のチャネル状態を表すチャネル行列をｈ２＝［１　－１］とする。プリコーダｍ２＝［１　－１］Ｔを用いてプリコーディングする場合、ｈ１・ｍ２＝１＜ｈ２・ｍ２＝２となるので、ユーザ端末ＵＥ＃１Ａの受信信号強度は、ユーザ端末ＵＥ＃１Ｂの受信信号強度より小さくなる。一方、プリコーダｍ２＝［１　１］Ｔを用いてプリコーディングする場合、ｈ１・ｍ２＝１９９＞ｈ２・ｍ２＝０となるので、ユーザ端末ＵＥ＃１Ａの受信信号強度は、ユーザ端末ＵＥ＃１Ｂの受信信号強度より大きくなる。
　このように、ＭＩＭＯ伝送では、適用されるプリコーダに応じてユーザ端末ＵＥ＃１の受信する信号強度は変動するので、チャネル状態の優劣を一意に決定することができない。よって、送信パワーの制御だけでは、干渉となる他のユーザ端末ＵＥ＃１宛ての信号を復号、除去できない恐れがある。すなわち、ＭＩＭＯ伝送では、下りリンク通信チャネルをＤｅｇｒａｄｅｄ　ＢＣ（Degraded　Broadcast　Channel）として扱うことができないので、チャネル状態の優劣を一意に決定できず、上述したＳＩＣの適用は困難である。
　上述の問題は、ＤＰＣ（Dirty　Paper　Coding）によるプリコーディング（例えば、ＴＨＰ（Tomlinson　Harashima　Precoding））を適用すれば解消できる。しかしながら、その場合、システム構成は複雑化してしまう。また、ＤＰＣによるプリコーディングは、フィードバックされるチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）の品質に敏感なので、チャネル推定精度の低下やフィードバック誤りなどの影響を受けて通信品質が低下し易くなるという問題もある。
　これらの課題に対し、本発明者らは、複数の送受信アンテナを用いるＭＩＭＯ伝送において下りリンクの通信チャネルをＤｅｇｒａｄｅｄ　ＢＣとして扱うことのできるシステム構成に非直交多重（ＮＯＭＡ）を適用すれば、構成を複雑化することなくスループット及びシステム容量を高めることができるのではないかと考えた。下りリンクの通信チャネルをＤｅｇｒａｄｅｄ　ＢＣとして扱うことのできるシステム構成としては、例えば、オポチュニスティックビームフォーミング（opportunistic　beamforming）の適用されたシステム構成などが考えられる。なお、オポチュニスティックビームフォーミングは、ランダムビームフォーミング（random　beamforming）と呼ばれても良い。
　図３は、オポチュニスティックビームフォーミングが適用された無線通信システムの構成例を示す模式図である。図３Ａに示す無線通信システムは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を生成する無線基地局ｅＮＢ＃３を備えている。無線基地局ｅＮＢ＃３で生成される複数の送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、例えば、互いに直交されている。ただし、受信側において、線形フィルタのＩＲＣ（Interference　Rejection　Combining）受信機などにより送信ビーム間の干渉を除去できるので、完全に直交させなくとも良い。このオポチュニスティックビームフォーミングでは、図３Ｂに示すように、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース（周波数帯域、時間スロット）を用いて各送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３が生成される。なお、オポチュニスティックビームフォーミングでは、所定パターンの無線リソースを用いて複数の送信ビームが生成されれば良いので、任意のタイミング（時間スロット）において生成される送信ビーム数は１つでも良い。
　送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３のカバレッジエリアには、それぞれ複数のユーザ端末ＵＥ＃３が配置されている。各ユーザ端末ＵＥ＃３は、各送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３で送信されるビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、無線基地局ｅＮＢ＃３にチャネル品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）をフィードバックする。無線基地局ｅＮＢ＃３は、各送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３で最もＣＱＩの高いユーザ端末ＵＥ＃３を選択して下りリンクのデータ送信を行う。
　図４は、ユーザ端末の数と、平均スループットとの関係を示すグラフである。オポチュニスティックビームフォーミング（Ｏｐｐ．ＢＦ：Opportunistic　BeamForming）では、上述のように、任意のパターンで生成される各送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３のカバレッジエリア内において、ＣＱＩの最も高いユーザ端末ＵＥ＃３を選択して下りリンクのデータ送信を行う。各カバレッジエリア内のユーザ端末ＵＥ＃３の数が増えるとチャネル品質の良いユーザ端末ＵＥ＃３の存在確率も高くなるので、図４に示すように、上述したＭＩＭＯ伝送（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ＢＦ：Coherent　BeamForming）と遜色のない高スループットを実現できる。
　このオポチュニスティックビームフォーミングでは、例えば、線形フィルタで各送信ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３間の干渉を除去することにより、通信チャネルをＤｅｇｒａｄｅｄ　ＢＣとして扱うことができるようになる。そのため、ＳＩＣに対する親和性は高く、非直交多重を適用しても干渉を適切に除去可能である。そこで、本発明では、このオポチュニスティックビームフォーミングに非直交多重を適用する。以下、本発明について説明する。
　図５は、本実施の形態に係る無線通信方式について説明するための模式図である。図５Ａに示す無線通信システムは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンのＮ個の送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎを生成する無線基地局ｅＮＢ＃５を備えている。無線基地局ｅＮＢ＃５で生成されるＮ個の送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎは、互いに直交されている。この無線通信システムでは、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース（周波数帯域、時間スロット）を用いて各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎが生成される。
　送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎのカバレッジエリアには、それぞれ複数のユーザ端末ＵＥ＃５が配置されている。無線基地局ｅＮＢ＃５は、複数のユーザ端末ＵＥ＃５に対し、各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎに固有の下り参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information　Reference　Signal）、ＤＭ－ＲＳ（DeModulation　Reference　Signal）など）を送信する。図６は、無線基地局から送信される下り参照信号の無線リソース構成の例を示す模式図であり、４個の送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃４が同時に生成される場合を示している。図６に示すように、各送信ビームに固有の下り参照信号は、例えば、各リソースブロック（ＲＢ）のＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）領域に多重される。各送信ビーム内の複数のユーザ端末ＵＥ＃５宛ての参照信号の多重方法としては、従来の非直交アクセス多重に適した参照信号の多重方法を適用すれば良い。
　各ユーザ端末ＵＥ＃５は、各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎで送信されるビーム固有の下り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、無線基地局ｅＮＢ＃５にチャネル品質情報（ＣＱＩ）をフィードバックする。無線基地局ｅＮＢ＃５は、フィードバックされたＣＱＩに基づいて、各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎに非直交多重される複数のユーザ端末ＵＥ＃５のセットを決定する。なお、各ユーザ端末ＵＥ＃５からフィードバックされる情報は、チャネル品質情報（ＣＱＩ）に限定されない。少なくとも、チャネル状態を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）がフィードバックされれば良い。
　非直交多重される複数のユーザ端末ＵＥ＃５のセットは、総和レートなどのユーザ端末選択用の指標値が最大化されるように、任意のスケジューリングメトリックに基づいて決定される。例えば、任意の周波数ブロックｂでは、ユーザｋのＳＩＣによってｈｉ，ｂ／Ｎｉ，ｂ＜ｈｋ，ｂ／Ｎｋ，ｂを満たす全てのユーザｉの干渉を除去できるので、ユーザｋのスループットＲ（ｓｉｃ）（ｋ）は下記式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ワーストユーザスループット（最小スループット）を最大化するスケジューリングを行う場合、下記式（２），（３）で表される最適電力の割り当て問題を解決することで、非直交多重される複数のユーザ端末ＵＥ＃５のセットを決定できる。Ｋは、ユーザ端末数の総数を示し、Ｂは、送信ビームの総数を示し、Ｐは、送信電力の合計値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎに非直交多重される複数のユーザ端末ＵＥ＃５のセットが決定されると、無線基地局ｅＮＢ＃５は、送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎのそれぞれに、対応するユーザ端末ＵＥ＃５宛ての下りリンク信号を重畳符号化により非直交多重する。すなわち、複数のユーザ端末ＵＥ＃５宛ての信号を、送信パワーを変えて同じ無線リソース（周波数帯域、時間スロット）に多重する。また、各ユーザ端末＃５に対し、ＳＩＣによる干渉除去の際に必要となる他のユーザ端末＃５の情報を通知する。
　図５Ｂに示すように、一部の周波数帯域ｆ１には、各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎの複数のユーザ端末ＵＥ＃５のセットに対応する下りリンク信号が非直交多重される。例えば、図５Ｂでは、送信ビームＢｅａｍ＃１の周波数帯域ｆ１にユーザ端末ＵＥ＃５Ａ，ＵＥ＃５Ｂ，ＵＥ＃５Ｃ宛ての下りリンク信号が非直交多重されている。また、送信ビームＢｅａｍ＃Ｎの周波数帯域ｆ１にユーザ端末ＵＥ＃５Ｈ，ＵＥ＃５Ｉ，ＵＥ＃５Ｊ宛ての下りリンク信号が非直交多重されている。
　なお、各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎの周波数帯域ｆ２には、他の信号（下りリンク信号又は上りリンク信号）が多重されている。このように、図５Ｂでは、周波数帯域ｆ１，ｆ２による直交多重と、非直交多重とを組み合わせた無線リソース構成（直交／非直交ハイブリッドマルチアクセス）を示しているが、全周波数帯域において非直交多重のみが適用されても良い。
　各送信ビームＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎにおいて、非直交多重される信号の送信パワーは、フィードバックされたＣＱＩ（又はＣＳＩ）に基づいて決定される。例えば、無線基地局ｅＮＢ＃５は、図５Ｂに示すように、送信ビームＢｅａｍ＃１において受信ＳＩＮＲが最も大きい（パスロスが最も小さい）ユーザ端末ＵＥ＃５Ａの送信パワーを最小とし、受信ＳＩＮＲが最も小さい（パスロスが最も大きい）ユーザ端末ＵＥ＃５Ｃの送信パワーを最大とする。また、無線基地局ｅＮＢ＃５は、送信ビームＢｅａｍ＃Ｎにおいて受信ＳＩＮＲが最も大きい（パスロスが最も小さい）ユーザ端末ＵＥ＃５Ｈ，の送信パワーを最小とし、受信ＳＩＮＲが最も小さい（パスロスが最も大きい）ユーザ端末ＵＥ＃５Ｊの送信パワーを最大とする。
　図７は、非直交多重で送信された下りリンク信号が各ユーザ端末で受信される様子を説明するための模式図である。図７において、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂの受信ＳＩＮＲは、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａの受信ＳＩＮＲより小さくなっている。または、無線基地局ｅＮＢ＃７とユーザ端末ＵＥ＃７Ｂとの間のパスロスは、無線基地局ｅＮＢ＃７とユーザ端末ＵＥ＃７Ａとの間のパスロスより大きくなっている。このため、無線基地局ｅＮＢ＃７は、受信ＳＩＮＲが大きい（パスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ＃７Ａの送信パワーを、受信ＳＩＮＲが小さい（パスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂの送信パワーより小さく設定している。
　ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂの在圏位置では、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａ宛ての信号は十分に弱くなる。よって、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂは、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａ宛ての信号による干渉が小さいものとして自端末宛ての信号を復号できる。一方、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａの在圏位置において、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂ宛ての信号は強い。そのため、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａは、自端末宛ての信号に加え、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂ宛ての信号を受信する。
　ユーザ端末ＵＥ＃７Ａ，ＵＥ＃７Ｂ宛ての信号は、それぞれ識別できる態様で多重されている。このため、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａは、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｂ宛ての信号をＳＩＣにより除去して自端末宛ての信号を分離する。その結果、ユーザ端末ＵＥ＃７Ａは、自端末宛ての信号を復号できる。ユーザ端末ＵＥ＃７Ｃ，ＵＥ＃７Ｄについても同様である。すなわち、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｄは、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｃ宛ての信号による干渉が小さいとみなして自端末宛ての信号を復号する。一方、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｃは、ユーザ端末ＵＥ＃７Ｄ宛ての信号をＳＩＣにより除去して自端末宛ての信号を分離し、復号する。
　上述のＳＩＣは、自端末より伝送路の状態が悪い（受信ＳＩＮＲが小さい、又はパスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号除去に適用される。自端末より伝送路の状態が悪いユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、自端末宛ての信号より高パワーで送信されるので、自端末において正しく復号できる。よって、このようなユーザ端末ＵＥ宛ての信号による干渉は、ＳＩＣにより適切に除去される。一方、自端末より伝送路の状態が良いユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、自端末宛ての信号より低パワーで送信されるので、干渉は無視できる。
　このように構成された本実施の形態の無線通信方式において、送信信号ベクトルｘは下記式（４）で表される。Ｂは送信ビームの総数を示し、ｍｂはｂ番目の送信ビームのビームベクトル（プリコーダ）を示し、Ｐｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末への送信電力（送信パワー）を示し、ｓｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末への信号を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、下記式（５）が成り立つ。Ｐｂ´はｂ番目の送信ビームの送信電力を示し、Ｐは全ての送信ビームの送信電力の合計値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、ｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末の受信信号ベクトルｙｂ，ｕは、下記式（６）で表される。Ｈｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末のチャネル行列を示し、ｗｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末への雑音干渉ベクトルを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　送信ビーム間の干渉は、ＳＩＣではなく受信線形フィルタリングで抑圧できる。これを考慮すると、ｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末のフィルタリング後の受信信号ベクトルｙ~ｂ，ｕは、下記式（７）で表される。ｖＨ ｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末の受信フィルタベクトルを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　下記式（８）は上記式（７）の等価チャネル表現である。ｗ~ｂ，ｕはｂ番目の送信ビームに重畳符号化されたｕ番目のユーザ端末への電力雑音を示す。ｇｂ，ｕは、下記式（９）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 上記式（８）により、下りリンクの通信チャネルをＤｅｇｒａｄｅｄ　ＢＣとみなせることが分かる。よって、本実施の形態の無線通信方式では、各送信ビーム内での干渉を、受信ＳＩＣで適切に抑制できる。
　本実施の形態の無線通信方式では、上述のように、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送に対してＮＯＭＡが適用されるが、他の伝送方式もサポートされている。図８は、本実施の形態の無線通信方式でサポートされる伝送方式の例を示す模式図である。図８Ａは、ＳＵ－ＭＩＭＯ伝送の例を示し、図８Ｂは、送信ダイバーシティの例を示している。無線通信システムに図８ＡのＳＵ－ＭＩＭＯ伝送をサポートさせることで、ピークレートを高めることができる。また、プリコーディングゲインの小さい適用環境などにおいては、図８Ｂの送信ダイバーシティが有効である。
　図９は、無線基地局から送信される復調用参照信号（ＤＭ－ＲＳ）の無線リソース構成の例を示す模式図である。図９Ａ～図９Ｄにおいて、横軸は無線リソース（時間、周波数）を表し、縦軸は送信電力を表す。図９Ａに示すように、１本の送信アンテナによる送信ビームにＮＯＭＡが適用される場合には、各ユーザ端末ＵＥ＃９宛ての信号は、同じ無線リソースにおいて異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、各ユーザ端末ＵＥ＃９に共通のＤＭ－ＲＳを用いることができる。また、図９Ｂに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、２本の送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２）による送信ビームを用いるＳＵ－ＭＩＭＯ伝送においては、ユーザ端末ＵＥ＃９Ａ宛ての複数（２つ）の情報データ系列（レイヤ）が同じ無線リソースに多重される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、レイヤ間で直交するＤＭ－ＲＳを用いることができる。
　一方、図９Ｃに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、２本の送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２）による送信ビームを用いるＳＵ－ＭＩＭＯ伝送にＮＯＭＡが適用される場合には、各ユーザ端末ＵＥ＃９宛ての複数（２つ）の情報データ系列（レイヤ）が同じ無線リソースに多重される。ここで、ユーザ端末ＵＥ＃９宛ての信号は、異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、同一レイヤ内のユーザ端末に共通し、レイヤ間では直交するＤＭ－ＲＳを用いることができる。
　さらに、図９Ｄに示すように、複数の送信アンテナ（ここでは、２本の送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２）による送信ビームを用いるＭＵ－ＭＩＭＯ伝送にＮＯＭＡが適用される場合には、各ユーザ端末ＵＥ＃９宛ての信号が同じ無線リソースに多重される。同一の送信ビーム内においては、各ユーザ端末＃９宛ての信号が異なる電力で送信される。この場合、復調用の参照信号として、例えば、同一送信ビーム内のユーザ端末ＵＥ＃９に共通し、送信ビーム間では直交するＤＭ－ＲＳを用いることができる。このようにユーザ端末間で共通のＤＭ－ＲＳ構成が適用される場合には、各ユーザ端末宛ての送信電力の比が通知される。なお、ここでは、ユーザ端末間で共通のＤＭ－ＲＳ構成が適用される場合を示したが、ユーザ端末毎に個別のＤＭ－ＲＳを送信する構成としても良い。
　本実施の形態の無線通信方式の制御フローを説明する。図１０は、無線基地局側の制御フローを示すフロー図である。無線基地局ｅＮＢは、まず、データ送信に用いる送信ビームのビームベクトル（プリコーダ）を決定する（ステップＳＴ１１）。例えば、２本の送信アンテナを用いる場合には、直交する２個のビームベクトルをランダムに生成する。そして、各ビームベクトルでプリコーディングされた送信ビームを用いて、各送信ビームに固有の下り参照信号をユーザ端末ＵＥに送信する（ステップＳＴ１２）。
　次に、無線基地局ｅＮＢは、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいてＣＱＩをフィードバックするように全てのユーザ端末ＵＥに要求する（ステップＳＴ１３）。例えば、無線基地局ｅＮＢは、ＣＱＩ（ＳＩＮＲに相当）のみをフィードバックするようユーザ端末ＵＥに指示する。この場合、フィードバックに係るオーバヘッドを低減できる。ただし、フィードバックされる情報は、ＣＱＩに限定されない。少なくとも、チャネル状態を示すＣＳＩがフィードバックされれば良い。なお、このフィードバックでは、他セル（他の無線基地局ｅＮＢ）からの干渉が考慮される。
　ユーザ端末ＵＥからＣＱＩをフィードバックされると、無線基地局ｅＮＢは、フィードバックされたＣＱＩに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末ＵＥを決定する（ステップＳＴ１４）。すなわち、無線基地局ｅＮＢは、周波数スケジューリングの対象となるユーザ端末ＵＥを選択し、非直交多重の対象となるユーザ端末ＵＥを決定する。非直交多重の対象となるユーザ端末ＵＥの決定は、例えば、上述したスケジューリングメトリックに基づいて行われる。
　その後、無線基地局ｅＮＢは、スケジューリング情報及び非直交多重するユーザ端末の情報に基づき送信信号を生成し、各送信ビームに非直交多重して送信する（ステップＳＴ１５）。また、無線基地局ｅＮＢは、各ユーザ端末ＵＥに対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末ＵＥの情報を通知する（ステップＳＴ１６）。この通知は、例えば、ハイヤレイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリングなど)、ＰＤＣＣＨの制御情報によるシグナリングなどを用いて行われる。
　図１１は、ユーザ端末側の制御フローを示すフロー図である。ユーザ端末ＵＥは、各送信ビームで送信された下り参照信号を受信し（ステップＳＴ２１）、ＣＱＩを算出して無線基地局ｅＮＢにフィードバックする（ステップＳＴ２２）。なお、フィードバックされる情報は、チャネル状態を示すＣＳＩであれば良い。
　その後、ユーザ端末ＵＥは、無線基地局ｅＮＢから送信される送信信号を制御情報と共に受信し（ステップＳＴ２３）、自端末宛ての情報と、自端末と同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末ＵＥ宛ての情報とを取得する（ステップＳＴ２４）。また、ユーザ端末ＵＥは、チャネル推定により自端末のＣＳＩ情報を推定する（ステップＳＴ２５）。ユーザ端末ＵＥは、通知された他のユーザ端末ＵＥの参照信号に基づいて他のユーザ端末ＵＥのＣＳＩ情報を推定する（ステップＳＴ２５）。
　その後、ユーザ端末ＵＥは、ＭＭＳＥ、ＩＲＣなどの線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去する（ステップＳＴ２６）。例えば、２本の受信アンテナを用いる構成では、線形フィルタのＩＲＣ受信機又はＭＭＳＥ受信機を用いて送信ビーム間の干渉を除去する。次に、同じ送信ビームに非直交多重された他のユーザ端末宛ての信号による干渉をＳＩＣにより除去する（ステップＳＴ２７）。ここで、ＳＩＣは、自端末より伝送路の状態が悪い（受信ＳＩＮＲが小さい、又はパスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号除去に適用される。自端末より伝送路の状態が悪いユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、自端末宛ての信号より高パワーで送信されるので、自端末において正しく復号できる。よって、このようなユーザ端末ＵＥ宛ての信号による干渉は、ＳＩＣにより適切に除去される。一方、自端末より伝送路の状態が良い（受信ＳＩＮＲが大きい、又はパスロスが小さい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号は、自端末宛ての信号より低パワーで送信されるので、干渉は無視できる。他のユーザ端末ＵＥ宛ての信号による干渉を除去した後には、自端末宛てのユーザデータを復調する（ステップＳＴ２８）。
　このように、本実施の形態に係る無線通信方式では、ＭＩＭＯ伝送と同等のシステム特性を実現できるオポチュニスティックビームフォーミングに対して非直交多重を適用するので、スループット及びシステム容量をさらに高めることができる。
　以下、本実施の形態に係る無線通信システムの詳細を説明する。図１２は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す模式図である。なお、図１２に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム、又はＬＴＥ－Ａ（ＬＴＥアドバンスト（LTE-Advanced））システムが包含されるシステムである。この無線通信システムは、Ｂｅｙｏｎｄ　ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、Ｂｅｙｏｎｄ　４Ｇと呼ばれても良い。
　図１２に示すように、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と接続される。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。この、ユーザ端末２０は、移動端末でも良いし固定端末でもよい。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されない。
　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ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクにＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピング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、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、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、図１２に示す無線通信システム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ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、拡張ＰＤＣＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報などが伝送される。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のＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。
　上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクのチャネル品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫなどが伝送される。
　図１３は、本実施の形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。無線基地局１０は、オポチュニスティックビームフォーミング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１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。
　下りリンクにおいて無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、入力されたユーザデータに対して、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、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、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を行い、各送受信部１０３に転送する。また、下りリンクの制御情報に対してチャネル符号化やＩＦＦＴ処理などの送信処理を行い、各送受信部１０３に転送する。
　また、ベースバンド信号処理部１０４は、報知チャネルにより、ユーザ端末２０に対して、在圏セルにおける通信のための制御情報を通知する。在圏セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅などが含まれる。
　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では、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、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レイヤの受信処理を行い、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送する。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理、無線基地局１０の状態管理、無線リソースの管理などを行う。
　図１４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。
　下りリンクのデータは、複数の送受信アンテナ２０１で受信されてアンプ部２０２に入力される。アンプ部２０２は、各送受信アンテナ２０１から入力される無線周波数信号を増幅して各送受信部２０３に送る。増幅された無線周波数信号は、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、入力された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。下りリンクのデータに含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータに含まれる報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りリンクのユーザデータは、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、入力されたユーザデータに対して、再送制御（Ｈ－ＡＲＱ　（Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ））の送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete　Fourier　Transform）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より送信する。
　図１５は、本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末が有するベースバンド信号処理部の構成例を示すブロック図である。なお、図１５では、構成の一部のみを示しているが、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、必要な構成を不足なく備えている。
　図１５に示すように、無線基地局１０は、ビーム生成部３０１、下り制御情報生成部３０２、下り制御情報符号化・変調部３０３、下り送信データ生成部３０４、下り送信データ符号化・変調部３０５、下り参照信号生成部３０６、下りチャネル多重部３０７、スケジューリング部３０８を備えている。
　ビーム生成部３０１は、あらかじめ決められたパターン、又はランダムなパターンの無線リソース（周波数帯域、時間スロット）を用いて、互いに直交する複数の送信ビームを生成する。
　下り制御情報生成部３０２は、ＰＤＣＣＨで伝送されるユーザ端末固有（UE-specific）の下り制御情報（ＤＣＩ）を生成する。ユーザ端末固有の下り制御情報には、ＰＤＳＣＨの割り当て情報であるＤＬアサイメント（DL　assignment）や、ＰＵＳＣＨの割り当て情報であるＵＬグラント（UL　grant）などが含まれる。また、この下り制御情報には、各ユーザ端末２０に対してＣＱＩ（又はＣＳＩ）のフィードバックを要求する制御情報が含まれている。
　下り制御情報生成部３０２で生成された下り制御情報は、ユーザ端末に共通の共通制御情報と共に、ＰＤＣＣＨで伝送される下り制御情報として下り制御情報符号化・変調部３０３に入力される。下り制御情報符号化・変調部３０３は、入力された下り制御情報をチャネル符号化して変調する。変調された下り制御情報は、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３０４は、ユーザ端末２０毎に下りユーザデータを生成する。下り送信データ生成部３０４で生成された下りユーザデータは、上位制御情報と共に、ＰＤＳＣＨで伝送される下り送信データとして下り送信データ符号化・変調部３０５に入力される。下り送信データ符号化・変調部３０５は、各ユーザ端末２０に対する下り送信データをチャネル符号化して変調する。変調された下り送信データは、下りチャネル多重部３０７へと出力される。
　下り参照信号生成部３０６は、下り参照信号（ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳなど）を生成する。生成された下り参照信号は、下りチャネル多重部３０７へと出力される。なお、ＣＱＩ（又はＣＳＩ）の測定には、例えば、各送信ビームに固有のＣＳＩ－ＲＳなどが用いられる。
　下りチャネル多重部３０７は、下り制御情報、下り参照信号、下り送信データ（上位制御情報を含む）を合成して下りリンク信号（送信信号）を生成する。具体的には、下りチャネル多重部３０７は、スケジューリング部３０８から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部３０８において決定された複数のユーザ端末２０に対して、下りリンク信号を送信ビーム毎に非直交多重する。下りチャネル多重部３０７で生成された下りリンク信号は、逆高速フーリエ変換処理、プリコーディング処理などを経て、送受信部１０３へと転送される。
　スケジューリング部３０８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ＣＳＩ（ＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator）、ＲＩ（Rank　Indicator）など）に基づいて、下り送信データや下り制御情報に対する無線リソースの割り当てを指示するスケジューリング情報を生成する。また、スケジューリング部３０８は、フィードバックされたＣＱＩ（又はＣＳＩ）に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末ＵＥを決定する。
　この無線基地局１０では、データ送信に用いられる送信ビームのビームベクトル（プリコーダ）がビーム生成部３０１で決定される。下り参照信号生成部３０６で生成された送信ビーム固有の下り参照信号（例えば、ＣＳＩ－ＲＳ）は、各ビームベクトルに対応する送信ビームでユーザ端末２０に送信される。また、ＣＱＩ（又はＣＳＩ）のフィードバックを要求する制御情報が下り制御情報生成部３０２で生成され、全てのユーザ端末２０に送信される。
　各ユーザ端末２０からＣＱＩ（又はＣＳＩ）をフィードバックされると、スケジューリング部３０８は、フィードバックされたＣＱＩに基づいて各送信ビームのスケジューリングを行い、非直交多重するユーザ端末２０を決定する。また、下りチャネル多重部３０７は、スケジューリング部３０８から通知されるスケジューリング情報に従い、スケジューリング部３０８で決定された複数のユーザ端末２０に対して、下りリンク信号を送信ビーム毎に非直交多重する。また、無線基地局１０は、各ユーザ端末２０に対して、同じ送信ビームに非直交多重される他のユーザ端末２０に関する情報を通知する。
　図１５に示すように、ユーザ端末２０は、下り制御情報受信部４０１、チャネル推定部４０２、フィードバック部４０３、干渉除去部４０４、下り送信データ受信部４０５を備えている。
　無線基地局１０から送出された下りリンク信号は、送受信アンテナ２０１により受信され、サイクリックプリフィクスの除去、高速フーリエ変換処理などを経て、ベースバンド信号処理部２０４へと転送される。下りリンク信号は、ベースバンド信号処理部２０４で下り制御情報、下り送信データ（上位制御情報を含む）、下り参照信号に分離される。下り制御情報は下り制御情報受信部４０１に入力され、下り送信データは下り送信データ受信部４０５に入力され、下り参照信号はチャネル推定部４０２に入力される。
　下り制御情報受信部４０１は、下り制御情報を復調し、チャネル推定部４０２、フィードバック部４０３、干渉除去部４０４などに出力する。チャネル推定部４０２は、下り制御情報によりＣＱＩ（又はＣＳＩ）のフィードバック要求を受けると、送信ビーム固有の下り参照信号（ＣＳＩ－ＲＳなど）に基づいてチャネル推定を行い、ＣＱＩ（又はＣＳＩ）を測定する。チャネル推定で得られたＣＱＩ（又はＣＳＩ）はフィードバック部４０３を通じて無線基地局１０にフィードバックされる。
　干渉除去部４０４は、線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去する。また、干渉除去部４０４は、送信ビーム毎に非直交多重された複数のユーザ端末２０宛ての下りリンク信号から、他のユーザ端末２０宛ての信号による干渉を除去する。具体的には、上位制御情報などで通知された自端末及び他のユーザ端末２０の情報に基づき、非直交多重された他のユーザ端末２０宛ての下りリンク信号を除去することで自端末宛ての下りリンク信号を分離する。下り送信データ受信部４０５は、分離された自端末宛ての下りリンク信号に基づいて、下り送信データを復調する。
　このユーザ端末２０では、下り制御情報受信部４０１がＣＱＩ（又はＣＳＩ）のフィードバック要求を受けると、チャネル推定部４０２は、各送信ビームで送信された下り参照信号に基づいてＣＱＩ（又はＣＳＩ）を算出する。算出されたＣＱＩ（又はＣＳＩ）は、フィードバック部４０３を通じて無線基地局１０にフィードバックされる。
　ユーザ端末２０は、例えば、上位制御情報により、自端末宛ての情報と、他のユーザ端末２０宛ての情報とを取得する。具体的には、ユーザ端末２０は、送信ビーム間の干渉を示す情報、及び非直交多重される他のユーザ端末２０に関する情報を取得する。この情報に基づき、干渉除去部４０４は、ＭＭＳＥ、ＩＲＣなどの線形フィルタを用いて送信ビーム間の干渉を除去すると共に、同じ送信ビームに非直交多重された他のユーザ端末宛ての信号による干渉をＳＩＣで除去する。ＳＩＣは、自端末より伝送路の状態が悪い（受信ＳＩＮＲが小さい、又はパスロスが大きい）ユーザ端末ＵＥ宛ての信号除去に適用される。他のユーザ端末ＵＥ宛ての信号による干渉を除去した後には、下り送信データ受信部４０５は、自端末宛ての下り送信データを復調する。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、ＭＩＭＯ伝送と同等のシステム特性を実現できるオポチュニスティックビームフォーミングに対して非直交多重を適用するので、スループット及びシステム容量をさらに高めることができる。
　本発明は、そ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できる。つまり、本明細書の記載は、例示を目的とするものに過ぎず、本発明に対して制限を加えるものではない。
　本出願は、２０１２年１２月２８日出願の特願２０１２－２８８１６７に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。

Claims (8)

  1. 　複数の送信ビームを生成するビーム生成部と、
    　各送信ビームに固有の下り参照信号を生成する下り参照信号生成部と、
    　ユーザ端末に対してチャネル状態情報のフィードバックを要求する下り制御情報を生成する下り制御情報生成部と、
    　フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定するスケジューリング部と、
    　前記スケジューリング部の決定結果に従い、複数の送信ビームのそれぞれに前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を非直交多重する下りチャネル多重部と、を備えたことを特徴とする無線基地局。
  2. 　前記下りチャネル多重部は、前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を、同一送信ビームにおいて異なる送信パワーで送信されるように多重することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 　前記スケジューリング部は、下りリンクの最小スループットが最大となるように、送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  4. 　前記チャネル状態情報は、チャネル品質情報であることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  5. 　前記ビーム生成部は、所定のプリコーディング行列に基づいて複数の送信ビームを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  6. 　複数の送信ビームに固有の下り参照信号を用いてチャネル推定を行うチャネル推定部と、
    　無線基地局に対してチャネル推定で得られるチャネル状態情報をフィードバックするフィードバック部と、
    　フィードバックしたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号から、送信ビーム間の干渉を線形フィルタより除去した後、同一の送信ビームに非直交多重されている他端末宛ての下りリンク信号を除去する干渉除去部と、を備えたことを特徴とするユーザ端末。
  7. 　無線基地局が、複数の送信ビームに固有の下り参照信号を送信し、
    　複数のユーザ端末が、送信ビーム毎に下り参照信号を用いたチャネル推定で得られるチャネル状態情報を前記無線基地局にフィードバックし、
    　前記無線基地局が、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定し、複数の送信ビームのそれぞれに前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を非直交多重し、
    　前記決定された複数のユーザ端末が、送信ビーム間の干渉を線形フィルタにより除去した後、各送信ビームに非直交多重された下りリンク信号から、他端末宛ての下りリンク信号を除去することを特徴とする無線通信方法。
  8. 　無線基地局が、複数の送信ビームに固有の下り参照信号を送信し、
    　複数のユーザ端末が、送信ビーム毎に下り参照信号を用いたチャネル推定で得られるチャネル状態情報を前記無線基地局にフィードバックし、
    　前記無線基地局が、フィードバックされたチャネル状態情報に基づいて送信ビーム毎に非直交多重される複数のユーザ端末を決定し、複数の送信ビームのそれぞれに前記決定された複数のユーザ端末宛ての下りリンク信号を非直交多重し、
    　前記決定された複数のユーザ端末が、送信ビーム間の干渉を線形フィルタにより除去した後、各送信ビームに非直交多重された下りリンク信号から、他端末宛ての下りリンク信号を除去することを特徴とする無線通信システム。
     
PCT/JP2013/084713 2012-12-28 2013-12-25 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 WO2014104117A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13869145.6A EP2941037A4 (en) 2012-12-28 2013-12-25 WIRELESS BASE STATION, USER DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION PROCESS AND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM
US14/655,526 US20150349866A1 (en) 2012-12-28 2013-12-25 Radio base station, user terminal, radio communication method and radio communication system
US15/613,788 US10530446B2 (en) 2012-12-28 2017-06-05 Radio base station, user terminal, radio communication method and radio communication system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012288167A JP2014131202A (ja) 2012-12-28 2012-12-28 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
JP2012-288167 2012-12-28

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/655,526 A-371-Of-International US20150349866A1 (en) 2012-12-28 2013-12-25 Radio base station, user terminal, radio communication method and radio communication system
US15/613,788 Continuation US10530446B2 (en) 2012-12-28 2017-06-05 Radio base station, user terminal, radio communication method and radio communication system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014104117A1 true WO2014104117A1 (ja) 2014-07-03

Family

ID=51021195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/084713 WO2014104117A1 (ja) 2012-12-28 2013-12-25 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

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20150349866A1 (ja)
EP (2) EP3249964A1 (ja)
JP (1) JP2014131202A (ja)
WO (1) WO2014104117A1 (ja)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016013457A1 (ja) * 2014-07-22 2016-01-28 株式会社Ｎｔｔドコモ 基地局およびユーザ装置
WO2016069162A1 (en) * 2014-10-27 2016-05-06 Qualcomm Incorporated Reference signal and transmit power ratio design for non-orthogonal transmissions
JP2016115976A (ja) * 2014-12-11 2016-06-23 ソニー株式会社 通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法及び無線通信方法
WO2016160358A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 Qualcomm Incorporated Channel feedback design for frequency selective channels
WO2016165098A1 (zh) * 2015-04-16 2016-10-20 富士通株式会社 基于非正交多址技术的信息传输方法、装置和系统
WO2016175535A1 (ko) * 2015-04-29 2016-11-03 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 이를 수행하는 장치
CN106576013A (zh) * 2014-08-21 2017-04-19 株式会社Ntt都科摩 基站、用户装置以及无线通信系统
EP3193471A4 (en) * 2014-09-11 2017-08-02 Ntt Docomo, Inc. Base station, user device, and wireless communication system
EP3286862A4 (en) * 2015-05-12 2018-07-04 MediaTek Inc. Channel state feedback enhancement in downlink multiuser superposition transmission
EP3280080A4 (en) * 2015-03-31 2018-12-05 Sony Corporation Device
CN109997316A (zh) * 2016-12-02 2019-07-09 夏普株式会社 基站装置、通信系统、波束控制方法以及程序
WO2020088246A1 (zh) * 2018-10-30 2020-05-07 大唐移动通信设备有限公司 一种发射功率的分配方法和装置
CN111886812A (zh) * 2018-03-23 2020-11-03 株式会社Ntt都科摩 基站以及基站的发送方法
CN114641018A (zh) * 2022-04-26 2022-06-17 东南大学 一种ris辅助的d2d通信系统及其性能优化方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015041941A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 株式会社Ｎｔｔドコモ 無線基地局、中継局及び無線通信方法
CN111818651A (zh) * 2014-04-09 2020-10-23 Idac控股公司 由wtru执行的控制信令的方法及wtru
WO2016023227A1 (zh) * 2014-08-15 2016-02-18 富士通株式会社 资源配置方法、装置以及通信系统
US9882623B2 (en) 2014-09-18 2018-01-30 Qualcomm Incorporated Dual thread feedback design for non-orthogonal channels
US10123315B2 (en) * 2014-10-15 2018-11-06 Asustek Computer Inc. Method and apparatus for enhancing channel capacity and spectral efficiency in a wireless communication system
US10117120B2 (en) * 2014-10-28 2018-10-30 Qualcomm Incorporated Channel feedback for non-orthogonal multiple access systems
US10326560B2 (en) 2014-11-03 2019-06-18 Lg Electronics Inc. Data buffering method and apparatus for hybrid automatic repeat request in wireless access system supporting non-orthogonal multiple access scheme
US10396930B2 (en) 2014-11-04 2019-08-27 Lg Electronics Inc. NOMA scheme data receiving method and user equipment
WO2016080051A1 (ja) * 2014-11-21 2016-05-26 ソニー株式会社 装置
KR101614793B1 (ko) * 2015-01-06 2016-04-25 한국과학기술원 무선 백홀망 네트워크에서의 트래픽 처리를 위한 스케줄링 방법 및 장치
CN106033986B (zh) * 2015-03-19 2020-02-04 电信科学技术研究院 一种大规模数模混合天线及信道状态信息反馈方法和装置
US10039030B2 (en) * 2015-04-22 2018-07-31 Lg Electronics Inc. Method for transmitting and receiving signals in wireless communication system, and device for performing same
SG11201708833PA (en) * 2015-05-14 2017-12-28 Sony Corp Device, method, and program
WO2016185530A1 (ja) 2015-05-15 2016-11-24 富士通株式会社 無線通信システム、無線基地局装置、端末装置、及び無線通信方法
JPWO2016190215A1 (ja) * 2015-05-22 2018-05-24 株式会社Ｎｔｔドコモ ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法
JP2019024148A (ja) * 2015-12-02 2019-02-14 シャープ株式会社 通信装置および通信方法
KR102391724B1 (ko) * 2015-12-18 2022-04-28 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법
US10141986B2 (en) 2016-04-14 2018-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for transmitting and receiving signal through beamforming in communication system
WO2017195281A1 (ja) * 2016-05-10 2017-11-16 富士通株式会社 無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法
US10205571B2 (en) * 2016-06-16 2019-02-12 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for performing communication based on hybrid beamforming in wireless communication system
WO2018063059A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and apparatuses for handling of retransmission feedback
CN111511011B (zh) * 2016-11-03 2024-04-23 华为技术有限公司 无线通信方法和装置
JP6809538B2 (ja) * 2017-01-05 2021-01-06 日本電気株式会社 基地局、及び方法
JP6522025B2 (ja) * 2017-02-23 2019-05-29 ソフトバンク株式会社 基地局及び無線通信システム
WO2019069234A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-11 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) INDICATION OF PUCCH RESOURCE FOR CSI AND HARQ FEEDBACK
JP2019118039A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 富士通株式会社 基地局装置、スケジューリング方法、及び無線通信システム
JP2019125831A (ja) 2018-01-11 2019-07-25 富士通株式会社 基地局装置及び割当方法
US10327123B1 (en) * 2018-04-06 2019-06-18 University Of South Florida System and method for machine-to-machine communication in an internet-of-things network
CN112118598B (zh) * 2019-06-20 2022-04-15 大唐移动通信设备有限公司 一种信道数据的处理方法及通信设备
CN110913413B (zh) * 2019-12-16 2021-04-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于环境反向散射网络的分层多址接入方法
CN113271597B (zh) * 2021-04-15 2023-02-07 广东工业大学 可重构智能表面辅助非正交多址接入的安全通信优化方法
CN115037394B (zh) * 2022-05-11 2023-07-28 南京邮电大学 基于GSIC的多RISs辅助的NOMA系统设计方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011115421A2 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for providing channel state information-reference signal (csi-rs) configuration information in a wireless communication system supporting multiple antennas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5366494B2 (ja) * 2007-10-10 2013-12-11 パナソニック株式会社 マルチキャリア送信装置
KR101481549B1 (ko) * 2008-09-18 2015-01-13 엘지전자 주식회사 다중사용자 ｍｉｍｏ에서 전송 전력값 전달 및 확인 방법
JP5198480B2 (ja) * 2009-06-23 2013-05-15 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 無線基地局装置及び移動局装置、無線通信方法
WO2011011566A2 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for obtaining demodulation reference signal port index information
US8948109B2 (en) * 2009-11-08 2015-02-03 Lg Electronics Inc. Method and a base station for controlling downlink transmission power, and a method and a user equipment for receiving a PDSCH
KR20120007345A (ko) * 2010-07-14 2012-01-20 아주대학교산학협력단 통신 시스템에서의 신호 전송장치 및 방법
US8976770B2 (en) * 2010-07-27 2015-03-10 Lg Electronics Inc. Method and device whereby base station allocates nodes to terminal in a semi-static fashion in multi-node system
JP5869836B2 (ja) * 2011-05-20 2016-02-24 株式会社Ｎｔｔドコモ 受信装置、送信装置及び無線通信方法
US8990284B2 (en) * 2011-09-02 2015-03-24 Avatekh, Inc. Method and apparatus for signal filtering and for improving properties of electronic devices
US8848560B2 (en) * 2011-11-04 2014-09-30 Blackberry Limited Apparatus and method for adaptive transmission during almost blank subframes in a wireless communication network

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011115421A2 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for providing channel state information-reference signal (csi-rs) configuration information in a wireless communication system supporting multiple antennas

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT: "Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN", 3GPP TR 25.913
KEN'ICHI HIGUCHI ET AL.: "MIMO Kudari Link Cellular ni Okeru Random Beam Forming to Beam-nai SIC o Mochiita Hichokko Tagen Setsuzokuho", IEICE TECHNICAL REPORT. RCS, vol. 112, no. 132, 12 July 2012 (2012-07-12), pages 85 - 90, XP008179575 *
See also references of EP2941037A4
SHUN TOMIDA ET AL.: "Non-orthogonal access with SIC in cellular downlink for user fairness enhancement", INTELLIGENT SIGNAL PROCESSING AND COMMUNICATIONS SYSTEMS (ISPACS), 2011 INTERNATIONAL SYMPOSIUM, December 2011 (2011-12-01), pages 1 - 6, XP032114760 *

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10014968B2 (en) 2014-07-22 2018-07-03 Ntt Docomo, Inc. Base station and user equipment
WO2016013457A1 (ja) * 2014-07-22 2016-01-28 株式会社Ｎｔｔドコモ 基地局およびユーザ装置
CN106576013A (zh) * 2014-08-21 2017-04-19 株式会社Ntt都科摩 基站、用户装置以及无线通信系统
US10356727B2 (en) 2014-09-11 2019-07-16 Ntt Docomo, Inc. User equipment and radio base station
EP3193471A4 (en) * 2014-09-11 2017-08-02 Ntt Docomo, Inc. Base station, user device, and wireless communication system
WO2016069162A1 (en) * 2014-10-27 2016-05-06 Qualcomm Incorporated Reference signal and transmit power ratio design for non-orthogonal transmissions
US11075732B2 (en) 2014-10-27 2021-07-27 Qualcomm Incorporated Reference signal and transmit power ratio design for non-orthogonal transmissions
CN107005318B (zh) * 2014-10-27 2021-02-26 高通股份有限公司 用于非正交传输的参考信号和发射功率比设计
US10411856B2 (en) 2014-10-27 2019-09-10 Qualcomm Incorporated Reference signal and transmit power ratio design for non-orthogonal transmissions
CN107005318A (zh) * 2014-10-27 2017-08-01 高通股份有限公司 用于非正交传输的参考信号和发射功率比设计
US10136468B2 (en) 2014-12-11 2018-11-20 Sony Corporation Communication control device, radio communication device, communication control method, and radio communication method
US10499450B2 (en) 2014-12-11 2019-12-03 Sony Corporation Communication control device, radio communication device, communication control method, and radio communication method
JP2016115976A (ja) * 2014-12-11 2016-06-23 ソニー株式会社 通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法及び無線通信方法
US11006477B2 (en) 2014-12-11 2021-05-11 Sony Corporation Communication control device, radio communication device, communication control method, and radio communication method
US9780847B2 (en) 2015-03-27 2017-10-03 Qualcomm Incorporated Channel feedback design for frequency selective channels
JP2018511254A (ja) * 2015-03-27 2018-04-19 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 周波数選択性チャネルのためのチャネルフィードバック設計
WO2016160358A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 Qualcomm Incorporated Channel feedback design for frequency selective channels
EP3280080A4 (en) * 2015-03-31 2018-12-05 Sony Corporation Device
AU2016242223B2 (en) * 2015-03-31 2019-09-12 Sony Corporation Device
WO2016165098A1 (zh) * 2015-04-16 2016-10-20 富士通株式会社 基于非正交多址技术的信息传输方法、装置和系统
CN107409390A (zh) * 2015-04-16 2017-11-28 富士通株式会社 基于非正交多址技术的信息传输方法、装置和系统
WO2016175535A1 (ko) * 2015-04-29 2016-11-03 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 이를 수행하는 장치
EP3286862A4 (en) * 2015-05-12 2018-07-04 MediaTek Inc. Channel state feedback enhancement in downlink multiuser superposition transmission
CN109997316A (zh) * 2016-12-02 2019-07-09 夏普株式会社 基站装置、通信系统、波束控制方法以及程序
CN109997316B (zh) * 2016-12-02 2022-05-03 夏普株式会社 基站装置、通信系统、波束控制方法以及计算机可读取的记录介质
CN111886812A (zh) * 2018-03-23 2020-11-03 株式会社Ntt都科摩 基站以及基站的发送方法
CN111886812B (zh) * 2018-03-23 2024-03-15 株式会社Ntt都科摩 基站以及基站的发送方法
WO2020088246A1 (zh) * 2018-10-30 2020-05-07 大唐移动通信设备有限公司 一种发射功率的分配方法和装置
CN114641018A (zh) * 2022-04-26 2022-06-17 东南大学 一种ris辅助的d2d通信系统及其性能优化方法
CN114641018B (zh) * 2022-04-26 2024-02-09 东南大学 一种ris辅助的d2d通信系统及其性能优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20170272139A1 (en) 2017-09-21
US20150349866A1 (en) 2015-12-03
JP2014131202A (ja) 2014-07-10
EP2941037A4 (en) 2016-10-05
US10530446B2 (en) 2020-01-07
EP2941037A1 (en) 2015-11-04
EP3249964A1 (en) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014104117A1 (ja) 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
WO2014104114A1 (ja) 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
JP5830478B2 (ja) 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法
JP5875540B2 (ja) 無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム、及び無線通信方法
US10470173B2 (en) Radio base station, user terminal and radio communication method
EP2916585B1 (en) Transmission and reception of reference signals in a wireless communication system comprising a plurality of base stations
US9634808B2 (en) Radio communication system, radio communication method, user terminal and radio base station
JP5421299B2 (ja) 移動端末装置、無線基地局装置、及び無線通信方法
JP5554799B2 (ja) 無線基地局装置、ユーザ端末、無線通信システム及び無線通信方法
EP2487953A1 (en) Wireless base station device, mobile terminal device and wireless communication method
US20160142193A1 (en) Radio base station, user terminal, radio communication method and radio communication system
JP6364206B2 (ja) 無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法
US9882694B2 (en) Radio base station, user terminal, radio communication system and radio communication method
JPWO2016163499A1 (ja) 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法
JP6989368B2 (ja) 基地局、端末、及び無線通信方法
JP6523377B2 (ja) ユーザ端末、無線基地局、及び無線通信方法
JP6243386B2 (ja) ユーザ端末

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13869145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14655526

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013869145

Country of ref document: EP