CN102668662A - 基站装置及通信方法 - Google Patents
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Abstract
一种以多输入多输出（ＭＩＭＯ）方式与多个移动台进行无线通信的基站装置。该基站装置具有：调度器，其根据与相邻小区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或者，将移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信网络中的基站装置及通信方法。
背景技术
伴随着无线通信网络中的移动台的增加，寻求在宽广的区域中实现高吞吐量的技术。
图1示出是无线通信网络10的结构例的图。下面以上行链路为例进行说明，但是下行链路也是同样的。如图1所示，在无线通信网络10的小区1、2中分别配置无线基站ＢＳ1、ＢＳ2。ＢＳ1、ＢＳ2通过接收从其小区内的移动台ＭＳ1～4发送的无线信号而进行通信。
为了增加无线基站与移动台之间的吞吐量，寻求频率利用效率的提高。例如，在3ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴项目）正在进行标准化的ＬＴＥ（Long Term Evolution，长期演进）中，采用了ＭＩＭＯ（Multi-InputMulti-Output，多输入多输出）技术。
ＭＩＭＯ是指发送侧使用同一频带从多根发送天线空间复用地发送不同信息，接收侧通过多根接收天线接收发送信号。发送信号通过多条路径被接收。考虑各路径的传输路径状态来解调接收信号，由此可以提高吞吐量。
ＭＩＭＯ技术中有单用户ＭＩＭＯ和多用户ＭＩＭＯ。图2Ａ是说明单用户ＭＩＭＯ的图。如图2Ａ所示，各移动台ＭＳ1～ＭＳ2具有多根天线，利用同一频率向基站ＢＳ1发送不同数据。
图2Ｂ是说明多用户ＭＩＭＯ的图。多用户ＭＩＭＯ中，如图2Ｂ所示，不同的移动台ＭＳ1～ＭＳ4利用同一频率发送信号，在基站ＢＳ1中，利用多根天线进行接收，由此能够进行ＭＩＭＯ通信。关于多用户ＭＩＭＯ，即使移动台侧的天线为一个也可以应用，可以预期频率利用效率的提高。
图3是示出多用户ＭＩＭＯ中的频带ｆ和发送功率Ｐ的图。该例表示上行链路中的2×2多用户ＭＩＭＯ的情况。同一小区（例如小区1）内不同移动台（例如ＭＳ1、ＭＳ2）利用同一频带通过不同的流（例如流＃1、流＃2）进行发送，提高了频率利用效率，增大了吞吐量。
另一方面，在考虑与相邻小区之间的干扰的情况下，寻求提高处于小区的边缘附近的移动台的吞吐量的技术。作为该目的的有效技术，有ＦＦＲ（Fractional FrequencyReuse，部分頻率重用）技术。ＦＦＲ技术是如下的技术：向小区边缘附近的移动台分配与相邻小区不同的频带，由此来防止与相邻小区之间的干扰，使小区边缘附近的移动台的吞吐量增加。
图4是示出无线通信网络20的空间结构的图。无线通信网络20被分割为相邻小区1和小区2，在各小区分别配置了无线基站ＢＳ1和ＢＳ2。另外，多个移动台ＭＳ1、ＭＳ2、...处于小区1中，ＭＳ1处于小区边缘区域，ＭＳ2处于ＢＳ1的附近区域。同样，多个移动台ＭＳ3、ＭＳ4、...处于小区2中，ＭＳ3处于小区边缘区域，ＭＳ4处于ＢＳ2的附近区域。
在将ＦＦＲ直接应用于该无线通信网络20的情况下，向处于边缘区域的ＭＳ1和ＭＳ3分配不同的频带，由此可以降低相邻小区1与小区2之间的干扰。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007－214993号公报
专利文献2:日本特开2008－61250号公报
发明内容
发明所要解决的问题
移动台整体的吞吐量与处于小区边缘附近的移动台的吞吐量形成折衷的关系。
在多小区环境中，当应用多用户ＭＩＭＯ技术时，频率利用效率增加，另一方面，由于多个移动台采用同一频带而导致的小区间干扰也增加。从而，信号干扰噪声比（ＳＩＮＲ:Signal Interference Noise Ratio）降低，因此，存在以下问题：与小区孤立的环境比，移动台的吞吐量显著降低。
为了解决该问题，也可以应用考虑了针对小区边缘附近的移动台的干扰的技术即ＦＦＲ。但是，在应用多用户ＭＩＭＯ的情况下，由于各扇区内多个移动台使用相同频带进行通信，因此干扰变大，通过在相邻小区间错开分配给小区边缘附近的移动台的频带所带来的干扰抑制效果降低。因此，也不能获得吞吐量提高的效果。因此，将多用户ＭＩＭＯ与ＦＦＲ组合无法获得满意的效果。
本发明目的在于，提供无线通信网络中的基站装置及无线通信方法，通过在应用了多用户ＭＩＭＯ的情况下考虑与相邻小区之间的干扰，不仅可以提高小区整体的移动台的吞吐量，还可以提高小区边缘附近的移动台的吞吐量。
解决问题的手段
根据一种实施方式的基站装置，是一种以多输入多输出（ＭＩＭＯ）方式与多个移动台进行无线通信的基站装置，该基站装置具有：调度器，其根据与相邻小区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或者，将移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
根据另一实施方式的通信方法，是一种多个移动台与基站装置以多输入多输出（ＭＩＭＯ）方式进行无线通信的通信方法，该所述通信方法包含以下步骤：测定步骤，在所述多个移动台中测定与相邻小区的干扰电平；分配步骤，在所述基站装置中，根据所述干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或者，将移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
发明的效果
在应用了多用户ＭＩＭＯ的情况下考虑与相邻小区之间的干扰，不仅可以提高小区整体的移动台的吞吐量，还可以提高小区边缘附近的移动台的吞吐量。
附图说明
图1是示出无线通信网络的结构例的图。
图2A是说明单用户ＭＩＭＯ的图。
图2B是说明多用户ＭＩＭＯ的图。
图3是示出多用户ＭＩＭＯ中的频带和发送功率的图。
图4是无线通信网络的空间结构的示图。
图5是基于一个实施方式的各小区中的流的结构的示图。
图6是基于一个实施方式的无线基站装置的结构例的示图。
图7是基于一个实施方式的移动台装置的结构例的示图。
图8是示出基于一个实施方式的通信方法的流程图。
图9是示出图8的步骤806的详细情况的流程图。
标号说明
100无线基站装置
102接收天线
104信号分离部
106数据信道解码部
108控制信道解码部
110上行链路调度器
112下行链路调度器
114其他小区干扰接收部
116控制信道生成部
118数据信道生成部
120信号复用部
122发送天线
150核心网
200移动台装置
202接收天线
204信号分离部
206数据信道解码部
208数据处理部
210控制信道解码部
212其他小区干扰测定部
214ＣＱＩ生成部
216控制信道生成部
218数据信道生成部
220信号复用部
222发送天线
具体实施方式
参照附图详细说明本发明的实施例。
在一个实施方式中，通过变更多用户ＭＩＭＯ的流结构来解决应用了多用户ＭＩＭＯ时与相邻小区的干扰的问题。
图5是基于一个实施方式的各小区中的流结构，即频带ｆ和发送功率Ｐ之间的关系示图。如图5所示，ＭＳ1和ＭＳ2处于小区1中。另外，ＭＳ3和ＭＳ4处于与小区1相邻的小区2中。
本实施例中，如图5所示，在小区1中，与其他小区（例如小区2）之间的干扰小（即ＳＩＮＲ大）的移动台即ＭＳ2被分配到流＃2。另外，与其他小区之间的干扰大（即ＳＩＮＲ小）的移动台即ＭＳ1被分配到流＃1。同样，在小区2中，与其他小区（例如小区1）之间的干扰小（即ＳＩＮＲ大）的移动台即ＭＳ4被分配到流＃2。另外，与其他小区之间的干扰大（即ＳＩＮＲ小）的移动台即ＭＳ3被分配到流＃1。
这样，通过将与其他小区之间的干扰小的移动台仅分配到流＃2，可以降低由于应用ＭＩＭＯ技术而导致的与其他小区之间的干扰的增加。因此，可以增加处于小区周边区域的移动台的吞吐量。
另外，在各小区中，在流＃1中使用了整个频带，而在流＃2中仅使用了部分频带。而且，在流＃2中使用的频带在相邻小区间不同。
这样，通过限制在流＃2中使用的频带，可以减轻伴随着ＭＩＭＯ技术的应用而导致的干扰量的增加，而且通过使要使用的频带错开，可以使干扰增加对吞吐量减少的影响分散。
在上述实施例中，使在流＃2中使用的频带与相邻小区错开，但是在小区由多个扇区构成的情况下，也可以使频带在相邻扇区间错开。
图6是示出基于一个实施方式的无线基站装置100的结构例的图。在无线基站装置100中，从移动台（例如图7所示移动台装置200）发送的信号由接收天线102接收，分离为数据信号、控制信号以及其他小区干扰信号。数据信号由数据信道（ＣＨ）解码部106解码，被发送给上层的核心网150。另一方面，控制信号由控制信道（ＣＨ）解码部108解码，被发送给无线基站装置100内的上行链路调度器110/下行链路调度器112。另外，表示移动台侧测定的其他小区干扰量的其他小区干扰信号由其他小区干扰接收部114处理，被发送给上行链路调度器110/下行链路调度器112。在上行链路调度器110中，对上行链路中的资源分配及发送功率等进行调度，在下行链路调度器112中，对下行链路中的资源分配及发送功率等进行调度。根据调度的结果，控制信道（ＣＨ）生成部116生成控制信号。另外，在下行链路中，根据调度的结果，数据信道（ＣＨ）生成部118生成使用了来自核心网150的信号的数据信号。所生成的控制信号和数据信号由信号复用部120复用，通过发送天线122发送出去。
另外，图6中，为了易于理解说明，分开示出了接收天线102和发送天线122。但是，并不一定需要分开接收天线和发送天线，在实际的无线基站装置中可利用收发共用天线。
图7是基于一个实施方式的移动台装置200的结构例示图。在移动台装置200中，从基站（例如图6所示的无线基站装置100）发送的信号由接收天线202接收，由信号分离部204分离为数据信号和控制信号。数据信号是移动台装置200中的应用的数据，由数据信道（ＣＨ）解码部206解码，由数据处理部208使用。控制信号由控制信道解码部210解码，用于数据信道（ＣＨ）解码部206进行的数据解码等中。另外，其他小区干扰测定部212根据由控制信道（ＣＨ）解码部210解码后的控制信号，测定下行链路中的ＳＩＲ，并发送至ＣＱＩ生成部214。ＣＱＩ生成部214根据其他小区干扰测定部212测定出的ＳＩＲ生成ＣＱＩ。生成的ＣＱＩ由控制信道（ＣＨ）生成部216转换为控制信号。来自数据处理部208的数据由数据信道（ＣＨ）生成部218转换为数据信号。生成的控制信号和数据信号由信号复用部220复用，通过发送天线222发送出去。
另外，图7中，为了易于理解说明，分开示出了接收天线202和发送天线222。但是，并非一定需要分开接收天线和发送天线，在实际的无线基站装置中可利用收发共用天线。
图8是基于一个实施方式的通信方法的流程图。该通信方法可以由例如图6所示的无线基站装置100的上行链路调度器110来执行。
首先，处理接收数据，根据信号内的ＣＲＣ检查ＡＣＫ／ＮＡＣＫ而确定是否进行重传（步骤802）。接着，检查有无来自移动台的发送数据及有无重传数据而判断是否有新数据（步骤804）。然后，以有重传或新数据的移动台作为对象进行频率分配（步骤806）。该步骤将参照图9进一步详细说明。接着，进行发送功率控制、ＭＣＳ（Modulation and channel Coding Scheme，调制编码方案）的控制（步骤808，810），将发送数据发送（812）。
图9是示出图8的步骤806的详细情况的流程图。
首先，对流＃1进行分配。在各频带中，测定各个移动台的瞬时数据速率及平均数据速率（步骤902）。然后，选择瞬时数据速率与平均数据速率之比的值最大的移动台（步骤904），分配到流＃1的相应频带（步骤906）。针对整个频带反复进行步骤902～906。
接着，进行针对流＃2的分配。首先，以要使用的带域与相邻小区不重叠的方式分割要用于流＃2的频带（步骤908）。接着，在基站侧取得每个移动台的其他小区干扰量（步骤910），判断测定值是否为阈值以下（步骤912），仅将阈值以下的移动台作为选择对象（步骤914）。这里，测定值也可以是处于其他小区的移动台的合计干扰量。关于测定，由于能够在移动台侧计算与各基站间的路径损耗，对移动台进行通信的基站通知该值，因此使用该值进行测定。测定作为对象的每个移动台的各频带中的瞬时数据速率（步骤916），选择瞬时数据速率为最大的移动台（步骤918），分配到流＃2的频带（步骤920）。针对整个频带反复进行步骤908～920。
上述的实施例中，将测定值与阈值进行比较，但是也可以仅将测定值最小的移动台作为选择对象。
接着，说明实施例与现有技术的仿真的比较结果。仿真在表1所示条件下进行。表1Ａ、1Ｂ表示仿真各个要素。
[表1A]
[表1B]
上述仿真结果如表2所示。
[表2]
| 平均(Mbps) | 覆盖(Mbps) | |
| MIMO | 7.224 | 0.090 |
| SIMO | 5.381 | 0.134 |
| 实施方式 | 6.392 | 0.139 |
根据仿真结果可以知道以下内容。即，在现有的ＭＩＭＯ中，平均（移动台整体的平均吞吐量）增加，但另一方面覆盖（小区边缘附近的移动台的平均吞吐量）与ＳＩＭＯ比，显著减少。与此相对，在实施例中，获得了基于ＭＩＭＯ的平均增加而不减少覆盖的效果，能够抑制干扰量的增加并且提高频率利用效率。
以上详述了实施例，但是不限于特定的实施例，可以在权利要求记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形及变更。另外，以上说明了流的复用数最大为2的情况，但是本发明的流的最大复用数不限于2。
Claims (10)
1.一种以多输入多输出（ＭＩＭＯ）方式与多个移动台进行无线通信的基站装置，其特征在于，所述基站装置具有：
调度器，其根据与相邻小区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或者，将移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
2.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
在所述相邻小区中，当以ＭＩＭＯ方式与多个移动台进行无线通信的基站装置根据与相邻的其他小区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第3流或分配到所述第1频带所包含的第3频带上的第4流时，所述第2频带不同于所述第3频带。
3.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
当小区被分割为多个扇区时，所述调度器根据与相邻扇区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或将移动台分配到所述第1频带所包含的因扇区而异的频带上的流。
4.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
所述调度器将与相邻小区的干扰电平在阈值以下或者与相邻小区的干扰电平最小的移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
5.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
所述干扰电平是与处于相邻小区的移动台的合计干扰电平。
6.一种多个移动台与基站装置以多输入多输出（ＭＩＭＯ）方式进行无线通信的通信方法，其特征在于，所述通信方法包含以下步骤：
测定步骤，在所述多个移动台中测定与相邻小区的干扰电平；
分配步骤，在所述基站装置中，根据所述干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或者，将移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
7.根据权利要求6所述的通信方法，其中，
在所述相邻小区中，当以ＭＩＭＯ方式与多个移动台进行无线通信的基站装置根据与相邻的其他小区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第3流或分配到所述第1频带所包含的第3频带上的第4流时，所述第2频带不同于所述第3频带。
8.根据权利要求6所述的通信方法，其中，
当小区被分割为多个扇区时，根据与相邻扇区的干扰电平，将移动台分配到第1频带上的第1流，或将移动台分配到所述第1频带所包含的因扇区而异的频带上的流。
9.根据权利要求6所述的通信方法，其中，
所述分配步骤中，将与相邻小区的干扰电平在阈值以下或者与相邻小区的干扰电平最小的移动台分配到所述第1频带所包含的第2频带上的第2流。
10.根据权利要求6所述的通信方法，其中，
所述干扰电平是与处于相邻小区的移动台的合计干扰电平。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120912 |