阅读说明：本技术 下位无线基站、上位无线基站及无线基站系统 (Lower radio base station, upper radio base station, and radio base station system ) 是由 西本浩 平明德 内田繁 于 2017-06-27 设计创作，主要内容包括：本发明的下位基站(20)具备：CSI取得部(221),其取得表示与1个以上的移动终端之间的传输路径状态的传输路径信息；下位调度器部(21),其向上位基站(10)发送传输路径信息,根据由上位无线基站通知的从所述1个以上的移动终端中选择出的移动终端即发送目的地终端、以及发送目的地终端的数据传输速度,来决定发送目的地终端的信号流数及调制编码方式；以及MU-MIMO信号处理部(222),其针对移动终端进行多用户多输入多输出(Multi User-Multiple Input Multiple Output)预编码。(A lower base station (20) of the present invention is provided with: a CSI acquisition unit (221) that acquires transmission channel information indicating the transmission channel state with 1 or more mobile terminals; a lower scheduler unit (21) that transmits channel information to the upper base station (10), and determines the number of signal streams and modulation and coding scheme of the transmission destination terminal based on the transmission destination terminal, which is a mobile terminal selected from the 1 or more mobile terminals notified by the upper radio base station, and the data transmission rate of the transmission destination terminal; and an MU-MIMO signal processing unit (222) that performs Multi-User-Multiple Input Multiple Output (Multiple Output) precoding for the mobile terminal.)

下位无线基站、上位无线基站及无线基站系统

技术领域

本发明涉及应用多用户多输入多输出(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)方式的无线通信系统中的下位无线基站、上位无线基站及无线基站系统。

背景技术

近年来，应用了第五代移动体通信系统的技术的研究以及面向第五代移动体通信系统的标准化的活动日益活跃。设想移动体通信系统的通信量在2020年达到2010年的1000倍以上。因此，为了实现能够通过确保较宽的频率宽度来增加传输量的第五代移动体通信系统，对有效利用无线资源及提高传输效率的关注不断提高。

作为第五代移动体通信系统的有效利用无线资源及提高传输效率的方法的一例，举出非专利文献1所记载的技术。在非专利文献1中，作为以有限的频带实现高速传输的无线通信系统，公开了如下的多用户MIMO(MU(Multi-User)-MIMO)系统，该多用户MIMO(MU(Multi-User)-MIMO)系统将空间分割多元连接(SDMA：Space Division Multiple Access)方式应用于在发送机接收机双方设置有多个天线的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统。MU-MIMO系统是如下系统：包括具备多个天线的基站和具备多个天线的多个终端，基站在相同的无线频带中向多个终端同时进行传输。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Hiroshi Nishimoto，Akinori Taira，Hiroki Iura，ShigeruUchida，Akihiro Okazaki，Atsushi Okamura，“Nonlinear Block Multi-DiagonalizationPrecoding for High SHF Wide-band Massive MIMO in 5G”，Proc.IEEE PIMRC 2016，pp.667-673，Sept.2016.

发明内容

发明要解决的问题

但是，在第五代移动体通信中，预计利用比以往的移动体通信、即***移动体通信以前更高的频带的电波。当频率变高时，电波的直进性变强，相对于传播距离的衰减变大。高频率的电波在碰到大厦等建筑物时被遮挡，并且，能够以1个基站可接收的方式进行发送的传播距离变短，因此，在第五代移动体通信中，1个基站覆盖的通信区域、即小区比以往小，预计基站的数量比***移动体通信以前增加。因此，期望以简单的结构实现形成各小区的基站、即能够与移动终端无线连接的基站。因此，设想抑制能够与移动终端无线连接的基站所实施的处理的负荷成为问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到一种能够抑制可与移动终端无线连接的基站中的处理负荷的下位无线基站。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，实现目的，本发明的下位无线基站具备：取得部，其取得表示与1个以上的移动终端之间的传输路径状态的传输路径信息；调度器部，其向上位无线基站发送传输路径信息，根据由上位无线基站通知的从1个以上的移动终端中选择出的移动终端即发送目的地终端、以及发送目的地终端的数据传输速度，来决定发送目的地终端的信号流数及调制编码方式；以及信号处理部，其对移动终端进行多用户多输入多输出(MultiUser-Multiple Input Multiple Output)预编码。

发明的效果

本发明的下位无线基站起到能够抑制可与移动终端无线连接的基站中的处理负荷这样的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1的无线基站系统的结构例的图。

图2是示出实施方式1的上位基站的结构例的图。

图3是示出实施方式1的下位基站的结构例的图。

图4是示出实施方式1的控制电路的结构例的图。

图5是示出实施方式2的无线基站系统的结构例的图。

图6是示出实施方式2的下位基站的结构例的图。

图7是示出实施方式2的RRH的结构例的图。

具体实施方式

以下，根据附图对下位无线基站、上位无线基站及无线基站系统详细进行说明。此外，并不通过该实施方式来限定本发明。

实施方式1.

图1是示出实施方式1的无线基站系统的结构例的图。无线基站系统100具备上位基站10和下位基站20-1～20-M(M为1以上的整数)。上位基站10进行后述的上位调度。在不区分下位基站20-1～20-M而示出时，适当称为下位基站20。下位基站20进行后述的下位调度。

无线基站系统100与MBH(Mobile Back Haul)连接，在与MBH之间进行数据的收发。MBH是将设置有SGSN(Serving General-packet-radio-service Support Node)等上位网络装置的站点之间与基站连接的网络。SGSN是构成移动终端的核心网络的节点之一，进行分组通信时的用户的认证、IP(Internet Protocol)地址等信息的控制。

在无线基站系统100具备的各下位基站20所形成的小区中存在有移动终端90-1-1～移动终端90-M-K_M。在下位基站20-m(m是1≤m≤M的整数)所形成的小区中存在有K_m(K_m是1以上的整数)台移动终端90-m-1～90-m-K_m。各终端的下行链路数据、即从基站朝向终端的方向的通信的数据从MBH向无线基站系统100输入，从无线基站系统100向各终端发送。本实施方式的无线基站系统100应用MU-MIMO方式。

这里，对通常的MU-MIMO系统进行说明。在MU-MIMO系统的下行链路(以下称为MU-MIMO下行链路)中，从基站向各终端同时发送信号。此外，上行链路在本发明中为MU-MIMO方式的对象外。

MU-MIMO下行链路的通信性能较大地取决于基站与终端之间的传输路径状态。因此，基站需要决定进行MU-MIMO下行链路的传输的终端的组合、在下行链路中向各终端传输的信号流数即秩数(RI：Rank Indicator)、各信号流的调制方式、以及作为纠错编码方式的MCS(Modulation and Coding Scheme)。这是因为，需要根据传输路径状态来决定RI和MCS。信号流是指基站向各终端传输的空间复用信号序列。此外，RI是表示在IEEE802.11n、LTE-Advanced等标准中使用的信号流数的指标，MCS是表示信号流数、数据速率等的组合的指标。

基站使用决定出的MCS的调制方式和纠错编码方式，来决定数据传输速度。决定进行MU-MIMO下行链路的传输的终端的组合、在下行链路中向各终端传输的信号流数RI、以及各信号流的MCS的处理通常被称为调度，进行调度的处理部通常被称为调度器。

此外，基站具备CSI取得部，该CSI取得部取得调度所需的表示各个终端的传输路径状态的传输路径信息，即，CSI(Channel State Information)。这里，CSI是指以复数表现出基站天线端口与终端天线端口之间的MIMO传输路径矩阵的信息，但不限于此，例如也可以以实数表现出传输路径矩阵的信息。

基站通过使用从终端向基站发送的上行链路的信号对CSI进行估计，能够取得各终端的CSI。基站取得各终端的CSI的方法不限于此，例如，也可以采用从终端侧向基站反馈在终端侧估计出的CSI估计值的方法。

在基站中，根据由调度器决定出的信息，进行MU-MIMO下行链路用的无线信号处理，即，MU-MIMO信号处理，从基站具备的多个天线发送MU-MIMO下行链路的信号。作为MU-MIMO信号处理，举出预编码，在该预编码中，针对对朝向各终端的数据信号进行纠错编码及一次调制而生成的多个信号流，对全部终端进行空间复用化。但是，不限于预编码，MU-MIMO信号处理只要是实现MU-MIMO下行链路的无线信号处理即可，可以为任意的处理。

在目前为止说明的通常的MU-MIMO系统中，基站未被分层，但在本实施方式的无线基站系统100中，将通常的MU-MIMO系统的基站的调度器的功能分配给上位基站10和下位基站20。即，将通常的MU-MIMO系统的基站的调度器划分为上位基站10的上位调度器部12和下位基站20的下位调度器部21。通常的MU-MIMO系统的基站所具备的CSI取得部配备在下位基站20中。由下位基站20进行MU-MIMO信号处理。此外，后述本实施方式的上位基站10及下位基站20的详细说明。

图2是示出本实施方式1的上位基站10的结构例的图。上位基站10具有资源控制部11。资源控制部11具有与M台下位基站20分别对应的M个上位调度器部12-1～12-M。在不区分示出上位调度器部12-1～12-M时，适当称为上位调度器部12。

上位调度器部12-m从K_m台移动终端中选定实际进行数据传输的L_m(L_m是1以上K_m以下的整数)台移动终端。选定的方法为，考虑从下位基站20-m通知的K_m台终端容量指标或CSI、以及从MBH输入的针对K_m台移动终端的数据传输速度或数据传输量的请求值(或数据传输用的待机缓冲量(waiting buffer amounts))来进行选定。此外，上位调度器部12-m决定各移动终端的数据传输速度或数据传输量。将该处理称为上位调度。此外，各移动终端的终端容量指标是实数标量(real scalar quantity)，详细后述。

上位调度器部12-m将选定出的发送目的地终端和各发送目的地终端的请求数据传输速度通知给下位基站20-m。此外，发送目的地终端是由上位调度器部12-m选定出的L_m台移动终端。作为上位调度的具体的算法，例如具有如下方法：上位调度器部12-m从K_m台移动终端中的成为所需要的终端容量指标以上的移动终端中，从数据传输请求值大的终端开始依次选定L_m台发送目的地终端。关于选定出的发送目的地终端的请求数据传输速度，能够使用不超过该发送目的地终端的终端容量指标的数据传输速度中的最大的数据传输速度，但不限于此。

图3是示出本实施方式1的下位基站20的结构例的图。这里，以M台下位基站20中的下位基站20-m为例进行说明。下位基站20-1～20-M全部为相同的结构。下位基站20-m具备的天线的数量为T_m(T_m为1以上的整数)，在下位基站20-m形成的小区中存在的移动终端数为K_m。

下位基站20-m具备下位调度器部21、无线基带信号处理部22、无线RF(RadioFrequency)信号处理部23、以及T_m根天线24-1～24-T_m。无线基带信号处理部22具备CSI取得部221和MU-MIMO信号处理部222。此外，将CSI取得部221也简称为取得部。将MU-MIMO信号处理部222也简称为信号处理部。将无线RF信号处理部23也简称为无线信号处理部。

CSI取得部221通过从移动终端90-m-1～90-m-K_m的下位基站20-m的上行链路信号进行估计来取得CSI，向下位调度器部21输入该CSI。关于估计方法，没有特别限定，可以采用通常的方法。MU-MIMO信号处理部222生成由上位调度器部12选定出的L_m台发送目的地终端的MU-MIMO下行链路用基带信号。无线RF信号处理部23将MU-MIMO下行链路用基带信号转换成无线RF频率的无线信号。天线24-1～24-T_m向各发送目的地终端送出无线RF信号。

下位调度器部21将从CSI取得部221输入的K_m台终端的CSI作为终端的传输路径能力而将值抽象化，即转换成单一的实数标量，使得上位调度器部12-m容易处理。传输路径能力表示能够对该终端进行下行链路传输的数据容量。通常能够根据传输路径信息来计算传输路径能力。今后预想终端数及天线数增加，由此，传输路径信息自身的信息量增加，当发送传输路径信息自身时，存在线路紧迫的可能性。当代替传输路径信息自身而使用表示能够向终端进行下行链路传输的数据容量的单一的实数标量时，能够抑制线路的紧迫。下位调度器部21将转换成单一的实数标量的作为CSI的终端容量指标向上位调度器部12发送。此外，下位调度器部21也能够不向上位调度器部12发送终端容量指标，而发送CSI。

作为能够表现CSI的特征的即能够抽象化的标量，举出MIMO传输容量。MIMO传输容量也被称为通信容量、信道容量或Shannon容量。

在本实施方式中，向MIMO传输容量取入参数α_m(0≤α_m≤1)、β_m(0≤β_m≤1)，作为终端容量指标进行定义。在将下位基站20-m与移动终端90-m-j(1≤j≤K_m)之间的无线RF频率f下的CSI、即MIMO传输路径矩阵设为H_m，j(f)(矩阵大小：行数为移动终端90-m-j的接收天线数，列数为T_m)时，下位调度器部21通过下述的数式来计算移动终端90-m-j的终端容量指标C_m，j(f)。无线RF频率是被决定了由下位基站20-m使用的无线频率。此外，在本说明书中，在数学式中，以粗体字表示示出矩阵的字符，但在正文中以通常字符表示。

[式1]

这里，P_m(f)是从下位基站20-m发送的无线RF频率f下的发送功率，B_m(f)是预编码矩阵(矩阵大小：行数为T_m，列数为总秩数)，Ω_j(f)是根据移动终端90-m-j的被干扰成分的传输路径信息而求出的协方差矩阵(将移动终端90-m-j的接收天线端口数作为矩阵阶数的埃尔米特矩阵)，σ² _j是移动终端90-m-j的热噪声功率，I是将移动终端90-m-j的接收天线端口数作为矩阵阶数的单位矩阵。终端容量指标C_m，j(f)成为表示能够向终端传输的数据速度的指标。

B_m(f)是通过预编码方法而决定的矩阵，例如是非专利文献1所记载的块对角化法(Block Diagonalization)、块复用对角化法(Block Multi-diagonalization)等中的预编码矩阵。B_m，j(f)是B_m(f)的部分矩阵，是面向移动终端90-m-j的预编码部分矩阵(矩阵大小：行数为T_m，列数为移动终端90-m-j的接收天线端口数)。Ω_j(f)例如能够通过以下的式(2)来计算。Ω_j(f)是从根据应用了面向全部移动终端的预编码矩阵B_m(f)时的CSI求出的接收相关矩阵中除去根据应用了面向移动终端90-m-j的预编码部分矩阵B_m，j(f)时的CSI求出的接收相关矩阵成分而得到的。σ² _j例如预先由终端计测而求出。

[式2]

α_m及β_m是根据下位基站20-m的请求条件而决定的固定系数。当增大α_m时，终端容量指标接近作为理想值的MIMO传输容量值。当减小α_m时，估计终端容量指标低于作为理想值的MIMO传输容量值。此外，当增大β_m时，强烈地反映出干扰的影响，当减小β_m时，估计干扰的影响较低。

在下位基站20向上位基站10通知CSI的情况下，需要将CSI按照每个终端向上位基站10通知与MIMO传输路径矩阵H_m，j(f)的矩阵要素数对应的量，但通过式(1)将CSI抽象化为作为实数标量的C_m，j(f)，由此，能够将与该通知相关的信息传输量削减为(H_m，j(f)的矩阵要素数×2)分之1。例如，当将移动终端90-m-j的接收天线端口数设为4、将下位基站20-m的天线端口数设为N_m＝16时，通过本抽象化(将CSI转换成单一的实数标量)，从而与直接通知CSI(复数矩阵)的情况相比，能够将信息传输量削减为1/128。

下位调度器部21针对从上位基站10的上位调度器部12-m通知的L_m台发送目的地终端，根据一并通知的各发送目的地终端的请求数据传输速度，来决定各发送目的地终端的RI和MCS。将该处理过程称为下位调度。此外，下位调度也可以说是根据发送目的地终端、以及发送目的地终端的数据传输速度，来决定发送目的地终端的信号流数及调制编码方式的调度器，其中，该发送目的地终端是从由上位基站10通知的所述1个以上的移动终端中选择出的移动终端。

示例具体的下位调度方法。作为第1个例子，从所通知的请求数据传输速度小的终端开始依次决定RI和MCS，使得满足请求数据传输速度。此时，将RI设为该发送目的地终端能够接收的流数中的尽可能小的值，将全部L_m终端的RI的总数不超过下位基站20-m的天线端口数N_m作为制约条件。这样，针对各发送目的地终端，依次决定出RI和MCS。

作为下位调度方法的第2个例子，估计针对L_m台发送目的地终端应用了MU-MIMO预编码时的各发送目的地终端的各流的SNR(Signal-to-Noise power Ratio)或SINR(Signal-to-Interference-and-Noise power Ratio)，针对各发送目的地终端决定RI和MCS，使得满足请求数据传输速度。这里示例出2个下位调度方法，但不限于此，也可以使用其他的下位调度算法。

在MU-MIMO信号处理部222中，进行MU-MIMO预编码，但预编码方法没有限制，也可以进行以块对角化为代表的线形预编码，还可以进行以THP(Tomlinson HarashimaPrecoding)为代表的非线形预编码。在应用非线形预编码的情况下，在下位调度器部21中，也决定L_m台发送目的地终端的顺序。作为决定该顺序的规范，例如举出设为终端容量指标的大小的顺序、设为从下位基站20观察的终端的角度的顺序、设为终端间的位置关系在地理上从近到远的顺序或从远到近的顺序、设为终端的移动速度的顺序等，但不限于此。

对实施方式1的无线基站系统100的硬件结构进行说明。通过进行各处理的电子电路即处理电路来实现资源控制部11、上位调度器部12、下位调度器部21、无线基带信号处理部22、CSI取得部221及MU-MIMO信号处理部222。无线RF信号处理部23是发送机及接收机。

本处理电路可以是专用的硬件，也可以是具备存储器及执行存储于存储器的程序的CPU(Central Processing Unit，中央运算装置)的控制电路。这里，存储器例如对应于RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪速存储器等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、光盘等。该控制电路例如成为图4所示的结构的控制电路400。在处理电路是专用的硬件的情况下，处理电路例如是ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)或者将它们组合而得到的电路。

如图4所示，控制电路400具备作为CPU的处理器400a、以及存储器400b。在由图4所示的控制电路400实现的情况下，通过由处理器400a读出并执行存储于存储器400b的与各处理对应的程序来实现。此外，存储器400b也作为处理器400a实施的各处理中的暂时存储器来使用。

在***移动体通信中，以一个基站进行如下处理：决定进行MU-MIMO下行链路的传输的终端的组合、在下行链路中向各终端传输的信号流数RI、以及各信号流的MCS。在第五代移动体通信中，由于使用比***移动体通信高的频率的电波，因此，预计形成各小区的基站数增加。因此，期望以简易的结构实现各基站，因此，抑制各基站中的处理负荷成为问题。在本实施方式中，将在***移动体通信中由1台基站进行的处理划分为由上位基站10和下位基站20进行。详细而言，上位基站10进行决定进行MU-MIMO下行链路的传输的终端的组合的处理，下位基站20进行决定在下行链路中向各终端传输的信号流数RI和各信号流的MCS的处理。这样，通过上位基站10和下位基站20分担地实施在***移动体通信中由1台基站进行的处理，由此来分散处理的负荷。由此，能够抑制形成各小区的基站即下位基站20中的处理负荷。

此外，在上位调度器部12中，从K台终端选定L台，决定各终端的数据传输速度，在下位调度器部21中，针对L台终端决定RI和MCS。通过在上位调度器部12与下位调度器部21之间的信息通知中使用作为实数标量的终端容量指标，与通知CSI的情况相比，能够削减信息传输量。

实施方式2.

图5是示出实施方式2的无线基站系统的结构例的图。无线基站系统100与无线基站系统100a的不同在于，构成无线基站系统100的下位基站20的无线RF信号处理部23与天线24作为多个RRH(Remote Radio Head)30而独立，成为位于下位基站20a的外部的结构。省略共同部分，以不同的部分为中心进行说明。RRH30是进行无线信号的收发的无线装置。

实施方式1中的下位基站20-m在本实施方式中被分离为下位基站20a-m和U_m(U_m为1以上的整数)台RRH30-m-1～30-m-U_m。这里，RRH30-m-u_m(u_m为1以上U_m以下的整数)具有V_m(V_m为1以上T_m以下的整数)根天线32-m-1～32-m-V_m，V_m的总和与在实施方式1中叙述的T_m一致(T_m＝Σ_mV_m)。以下，RRH30-m-1～30-m-U_m分别具有同样的结构。当不区分示出RRH30-m-1～30-m-U_m时，记载为RRH30。

图6是示出实施方式2的下位基站20a的结构例的图。下位基站20a由下位调度器部21和无线基带信号处理部22构成，各部实现与实施方式1中的下位调度器部21和无线基带信号处理部22相同的功能。将由无线基带信号处理部22生成的无线基带信号向外部的RRH30输出。

图7是示出实施方式2的RRH30的结构例的图。RRH30具备无线RF信号处理部31和V(V为1以上的整数)个天线32-1～32-V。无线RF信号处理部31从下位基站20a接受无线基带信号并转换成无线RF信号，从天线32-1～32-V送出。

如上所述，在本实施方式中，基于实施方式1，叙述了天线32-1～天线32-V作为RRH30而位于下位基站20a的外部的结构，即分散天线的方式。在RRH30位于下位基站20a的外部的结构中，也得到与实施方式1相同的效果，并且通过采用分散天线的方式，还能够一并得到提高电波难以从室外基站进来的建筑物内等室内环境中的移动通信系统的区域品质的效果。

以上的实施方式所示的结构示出本发明内容的一例，也能够与其他公知技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围内也能够省略或变更结构的一部分。

标号说明

10上位基站，11资源控制部，12-1～12-M上位调度器部，20-1～20-M下位基站，21下位调度器部，22无线基带信号处理部，221CSI取得部，222MU-MIMO信号处理部，23无线RF信号处理部，24-1～24-T_m，32-1～32-V天线，30-m-1～30-m-U_m RRH，90-1-1～90-M-K_M移动终端，100，100a无线基站系统。