移動通信システム、基地局装置及び移動局装置
【課題】LTE標準のRE配置のもとで複数基地局協調MIMO送信を実施するときのセル固有参照信号による干渉の影響を軽減する。
【解決手段】マスター基地局とスレーブ基地局とで、各基地局のアンテナから送信されるセル固有参照信号が配置されるリソースエレメント（RE）が異なっている。スレーブ基地局は、協調MIMO送信においてマスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自局においてセル固有参照信号の送信又はヌルとすべきREに当たるデータシンボルを、マスター基地局においてセル固有信号が挿入されるREと同じREに移動させて送信する。移動局は、セル固有参照信号のパターンが既知であることを利用してセル固有参照信号による干渉を高精度に除去することができる。
【解決手段】マスター基地局とスレーブ基地局とで、各基地局のアンテナから送信されるセル固有参照信号が配置されるリソースエレメント（RE）が異なっている。スレーブ基地局は、協調MIMO送信においてマスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自局においてセル固有参照信号の送信又はヌルとすべきREに当たるデータシンボルを、マスター基地局においてセル固有信号が挿入されるREと同じREに移動させて送信する。移動局は、セル固有参照信号のパターンが既知であることを利用してセル固有参照信号による干渉を高精度に除去することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いた移動通信システム、基地局装置及び移動局装置に関し、特に、下りリンクにおける複数基地局間協調送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
3GPP LTE-Advanced において、複数基地局協調送受信技術（CoMP: Coordinated Multi-Point transmission and reception）が検討されている。CoMP技術の一つとして、複数基地局のアンテナを仮想的な大規模アレーアンテナとみなして、セル端ユーザのチャネル容量を拡大させる複数基地局協調MIMO伝送方式がある。
この複数基地局協調MIMO伝送方式の実現例として、SFN（Single Frequency Network：単一周波数ネットワーク）に基づく手法が知られている。この方法によれば、異なる基地局から同一の無線リソースを用いて同一の情報が送信され、ガード区間内に受信機に到達した同一の情報が合成されることにより希望波信号受信電力を大きくすることができる。
【０００３】
図５を参照して、複数基地局協調MIMO伝送の一例について説明する。この図において、１はマスター基地局（Master BS）、２は前記マスター基地局と協調して送信を行うスレーブ基地局（Slave BS）、３は移動局（UE）である。図示するように、マスター基地局１、スレーブ基地局２及び移動局３は、いずれも複数のアンテナを備えている。そして、基地局１、２は、移動局３における基地局１、２から送信される信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル（GI）内に収まるように同期制御されているものとする。
【０００４】
移動局における受信SINRが低いときには、図５の（ａ）に示すように、単一ランク送信が選択され、同一のサブストリーム＃０がマスター基地局１とスレーブ基地局２にまたがるプレコーディング又はSFNにより移動局３に向けて送信される。マスター基地局１から送信されたデータとスレーブ基地局２から送信されたデータは同一ガードインターバル内に移動局３に到達するため、合成されて復調されるため、受信品質を向上することができる。
受信SINRが高いときは、図５の（ｂ）に示すように、２ランク送信とされる。この場合は、マスター基地局１は移動局３に向けて第１のサブストリーム＃０を送信し、スレーブ基地局２は移動局３に向けて前記第１のサブストリーム＃０とは異なる第２のサブストリーム＃１を送信する。このように、受信SINRが高いときは、複数基地局間で互いに異なるサブストリームを送信し、移動局でそれらを分離し検出することにより、スループットを向上させることができる。
【０００５】
3GPP LTE標準（Rel.8）の下りリンクでは、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が採用されている。下りリンクの無線フレームは１０サブフレームから構成されており、各サブフレームは２タイムスロットから構成されている。１タイムスロットは0.5[ms]であり、１サブフレームは１[ms]、１無線フレームは10[ms]となる。１タイムスロットあたり複数のOFDMシンボルが含まれており、オプション１の場合は１タイムスロットに７OFDMシンボル、オプション２の場合は１タイムスロットに６OFDMシンボル、イプション３の場合は１タイムスロットに３OFDMシンボル含まれている。１ユーザへの無線リソースの割当ては、１[ms]（１サブフレーム）×１８０kHz（12サブキャリア）のリソースブロック（RB）を基本単位として行われる。
【０００６】
下りリンクには、リファレンスシグナル（Reference signal：RS）、プライマリ（第１）同期シグナル（Primary synchronization signal：PSS）、セカンダリ（第２）同期シグナル（Secondary synchronization signal：SSS）、PBCH（Physical Broadcast Channel：報知チャネル）、PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel：制御チャネル構成指示チャネル）、PDCCH（Physical Downlink Control Channel：下り制御チャネル）、PHICH（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel：ハイブリッドARQ指示チャネル）、PDSCH（Physical Downlink Shared Channel：下り共有チャネル）、及び、PMCH（Physical Multicast Channel：マルチキャストチャネル）の各物理チャネルが含まれている。
【０００７】
リファレンスシグナル（RS）は、移動局に既知の送信電力と位相で送信される信号であり、同期検波や無線リンク制御、スケジューリング、セルサーチ、ハンドオーバ等のための無線伝送路状態の測定に用いられる。リファレンスシグナルの配置については、後述する。
プライマリ同期シグナル（PSS）とセカンダリ同期シグナル（SSS）は、移動局が接続すべき基地局を検出するセルサーチに用いられる信号である。プライマリ同期シグナルはスロット＃１と＃１１の最後尾のOFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２ダブキャリ分とされている。セカンダリ同期シグナルはスロット＃１と＃１１の最後尾から２番目のOFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２サブキャリア分とされている。
PBCHはシステム固有及びセル固有の制御情報を報知するためのチャネルであり、サブフレーム＃１のスロット＃２の先頭４OFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２サブキャリア分とされている。
PCFICHは、PDSCH及びPUSCH（上り共有チャネル）に付随してレイヤ１／レイヤ２の制御を行うPDCCHに用いられるOFDMシンボル数を示す。
PDCCHは、PDSCH及びPUSCHのスケジューラによる割当情報や変調法、符号化率等のフォーマット情報を示す。
PHICHは、PUSCHに対するハイブリッドARQのACK又はNAK情報を伝送する。
PCFICH、PHICH及びPDCCHは、各サブフレームの先頭の１〜３OFDMシンボルに多重される。
PMCHは、複数セルにまたがるMBMS伝送に用いられる。なお、PMCHはLTE Rel.8ではサポートされない。PMCHは、PDSCHを伝送するサブフレームと時間多重される。
【０００８】
セル固有参照信号（CS-RS）は前述したリファレンスシグナルであり、全帯域に拡散されて配置される。基地局が複数の送信アンテナを備えているときには、該送信アンテナごとに各送信アンテナに固有のCS-RSが送信される。これにより、基地局の各送信アンテナと移動局の受信アンテナとの間のチャネル情報を取得することができる。
CS-RSはリソースブロック内に全体的に分散配置されており、CS-RSがマッピングされるサブキャリアの位置はセルＩＤに応じて全体的にシフト、すなわち、セルＩＤに応じて異なる周波数シフト（マッピングするサブキャリアの全体の周波数方向シフト）が行われるようになされている。また、CS-RSにはセル固有の拡散信号によるスクランブルがかけられている。
【０００９】
基地局が単一の送信アンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて、図６を参照して説明する。なお，以下では，OFDMのガードインターバルとして，Extended Cyclic Prefix仕様が適用された場合について例示する。
図６の（ａ）はセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）の場合、（ｂ）はセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）の場合、（ｃ）はセルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）の場合、（ｄ）はセルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）の場合、（ｅ）はセルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）の場合、（ｆ）はセルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）の場合における単一の送信アンテナ（Antenna port #0）から送信されるCS-RSのマッピング状態を示す図である。これらの図において、横軸が時間、縦軸が周波数を示しており、１サブフレーム（２タイムスロット）と１２サブキャリアからなる１リソースブロックが示されている。この図に示した例は、前述したオプション２の場合とされており、１タイムスロットが６個のマスに分割されている。すなわち、横方向の各マスは１OFDMシンボルに対応する。また、縦方向の各マスは１サブキャリアに対応する。１OFDMシンボル×１サブキャリアの各マスをリソースエレメント（RE）とよぶ。
【００１０】
図６の（ａ）〜（ｆ）において、左下がりのハッチングが付されているリソースエレメントは、各基地局から送信されるCS-RSを示している。
図示するように、CS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルと後ろから３番目のOFDMシンボルに必ずマッピングされている。また、CS-RSは６サブキャリアごとに挿入されており、その挿入されるサブキャリアの位置はセルＩＤに応じてシフトするようにされている。
【００１１】
すなわち、セルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）となるセルの基地局からのCS-RSは、図６の（ａ）に示すように、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける先頭のサブキャリアと第７番目のサブキャリア、及び、各タイムスロットの第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目のサブキャリアと第１０番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。また、（ｂ）に示すように、セルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）となるセルの基地局からのCS-RSは、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおいては第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリアに、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおいては、第５番目のサブキャリアと第１１番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。
【００１２】
以下同様に、セルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｃ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第３番目と第９番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１２番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｄ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目と第１０番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第１番目と第７番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｅ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１１番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目と第８番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｆ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第６番目のサブキャリアと第１２番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第３番目のサブキャリアと第９番目のサブキャリアにおいて送信される。
【００１３】
セルＩＤの６を法とする剰余が同じ数となるセルの基地局からは同一のタイミングで同一のサブキャリアを用いてCS-RSが送信されることとなるが、CS-RSは各セルに関連づけられた符号を用いてスクランブルがかけられているので、復調することができる。
なお、図６においてはオプション２の場合を示しており、上述のように、先頭から第４番目のOFDMシンボルが後ろから３番目のOFDMシンボルとなっているが、オプション１の場合には１タイムスロットに７OFDMシンボルが含まれているため、先頭から第５番目のOFDMシンボルが後ろから第３番目のOFDMシンボルとなり、CS-RSは、先頭のOFDMシンボルのタイミングと先頭から第５番目のOFDMシンボルのタイミングに挿入されることとなる。
このように、各基地局からCS-RSが、定められたタイミングで、そのセルのセルＩＤに応じて決定されるサブキャリアにマッピングされて送信される。
【００１４】
基地局に複数の送信アンテナが設けられているときは送信アンテナに固有のCS-RSが、同一セル内のCS-RSが互いに干渉しないように周波数軸及び時間軸上にマッピングされて、すなわち、周波数軸・時間軸上に直交配置されて、各送信アンテナから送信される。前述の場合と同様に、CS-RSは、セルＩＤに応じて異なる周波数シフトとスクランブリングがかけられている。
図７Ａ〜図７Ｆを参照して、基地局に第１のアンテナ（Antenna port #0）と第２のアンテナ（Antenna port #1）の２本のアンテナが設けられている場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明する。以下では，OFDMのガードインターバルとして，Extended Cyclic Prefix仕様が適用された場合について例示する。
【００１５】
図７ＡはセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示し、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す。ここで、左下がりのハッチングは第１のアンテナからのCS-RSが送信されるリソースエレメント、右下がりのハッチングは第２のアンテナからのCS-RSが送信されるリソースエレメント、ヌル（Null）はそのアンテナから信号が送信されないことを示している。
【００１６】
図７Ａの（ａ）に示すように、第１のアンテナからのCS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける先頭のサブキャリアと第７番目のサブキャリア、及び、各タイムスロットの第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目のサブキャリアと第１０番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。また、（ｂ）に示すように、第２のアンテナからのCS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目と第１０番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルの第１番目と第７番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。
そして、図示されているように、第１のアンテナからそのCS-RSが送信されるタイミング及びサブキャリアについては第２のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされ、第２のアンテナからそのCS-RSが送信されるタイミング及びサブキャリアについては第１のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされている。このように、同一セル内のCS-RSは互いに干渉しないようにマッピングされている。
【００１７】
図７Ｂは、セルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RS、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示している。
図７Ｂ（ａ）に示すように、第１のアンテナからのCS-RSは、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１１番目のサブキャリアにおいて送信され、第２のアンテナからのCS-RSは第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目のサブキャリアと第１１番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリアにおいて送信される。そして、一方のアンテナにおいてCS-RSが送信されているタイミング及びサブキャリアにおいては他方のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされている。
このように、セルＩＤの６を法とする剰余が１の場合には、前記図７Ａに示した６を法とする剰余が０の場合に対して、サブキャリア周波数が１ずつシフトしたサブキャリアを用いて、各アンテナからのCS-RSが互いに干渉しないようにマッピングされて送信される。
【００１８】
図７Ｃは、セルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RS、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示している。この図に示すように、剰余が２のセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは、図７Ｂに示した剰余が１の場合に対してサブキャリア周波数が１ずつシフトしたサブキャリアを用いてCS-RSが互いに干渉しないように送信される。
【００１９】
同様に、セルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｅの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｆの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信される。
このように、基地局に２本のアンテナが設けられたときには、各アンテナからそのアンテナに対応するCS-RSが互いに干渉しないように送信される。
【００２０】
3GPP LTE Rel.8の物理レイヤ仕様については、非特許文献１〜３に記載されている。3GPP LTE-Advancedについては、非特許文献４及び５に記載されている。
また、低受信SINR環境においても高精度なチャネル推定値を得る手法として、参照信号(Reference Signal)が含まれるサブキャリアのチャネル応答をIDFTで時間領域に変換し，干渉雑音成分を除去することで高精度なチャネル推定結果を得る，時間領域チャネル推定法などが知られている（非特許文献６）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】3GPP TS36.211 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation", March 2009.
【非特許文献２】3GPP TS36.212 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding", March 2009.
【非特許文献３】3GPP TS36.213 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures", March 2009.
【非特許文献４】3GPP TR36.913 V9.0.0, "Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced)", Dec. 2009.
【非特許文献５】3GPP TR36.814 V9.0.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Further advancements for E-UTRA physical layer aspects", Dec. 2009.
【非特許文献６】鹿山 英則、平松 勝彦、本間 光一、“sinc関数レプリカを用いた広帯域OFDM通信用高精度チャネル推定方式の検討” 電子情報通信学会技術報告RCS2007-70, Aug. 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
複数基地局協調送受信技術（CoMP）は、LTE-Advanced Rel.10では標準化項目から除外されたが、2011年より検討が開始されるRel.11において標準化検討項目に含まれる見込みである。
LTE-Advanced Rel.11で複数基地局協調MIMO伝送を実現するにあたって、スムーズなシステムマイグレーションを実現するためには、LTE-Advanced Rel.10と同様、LTE Rel.8 との後方互換性（Backward Compatibility）が必須と考えられる。
LTE標準（Rel.8）端末とLTE-Advanced CoMP対応端末を共存させるためには、下りリンクのチャネル推定用信号であるセル固有参照信号（CS-RS）はLTE Rel.8と同じ構成という制約の中で実現しなければならない。
しかし、複数基地局協調MIMO伝送方式において、3GPP LTE Rel.8仕様と同じ下り物理共有チャネル（PDSCH）及びセル固有参照信号（CS-RS）に対するリソースエレメントマッピングルールを適用した場合、セル固有参照信号（CS-RS）の挿入位置が複数基地局間で異なるため、協調セル（隣接セル）からのCS-RSとPDSCHが互いに干渉し、複数基地局協調MIMO伝送 (協調MIMO伝送) における複数信号分離・合成を正確に実現することができないという問題点がある。
【００２３】
図８を参照して、協調MIMO伝送を行う２基地局がLTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合について説明する。ここでは、マスター基地局（Master BS）のセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）であり、スレーブ基地局（Slave BS）のセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）であるとしている。
図８の（ａ）はマスター基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図であり、（ｂ）はスレーブ基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図である。
【００２４】
図８の（ａ）は、マスター基地局のセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）の場合におけるマスター基地局の第１アンテナ（Master BS Antenna Port #0）及び第２アンテナ（Master BS Antenna Port #1）から送信されるデータのマッピングを示しており、前記図７Ａに示したものと同様である。また、図８の（ｂ）はスレーブ基地局のセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）の場合におけるスレーブ基地局の第１アンテナ（Slave BS Antenna Port #0）及び第２アンテナ（Slave BS Antenna Port #1）から送信されるデータのマッピングを示す図であり、前記図７Ｂに示したものと同様である。
【００２５】
ただし、図８には、CS-RS及びヌル（Null）以外のデータのマッピングについても記載している。各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおけるCS-RS又はヌル以外のサブキャリアは、図示するように、PDCCH（下り制御チャネル）とされている。また、第１番目のタイムスロット（スロット＃０）における第２、第３OFDMシンボルは、第１OFDMシンボルに多重されるPCFICH（制御チャネル構成指示チャネル）を介して送信されるCFI（Control Format Indicator）の値（１〜３）によって該当するOFDMシンボルがPDCCHとして使用される。CS-RS、ヌルおよびその他の物理チャネルによって用いられないリソースエレメントは、PDSCH（下り共有チャネル）である。
【００２６】
図８の（ａ）に示すマスター基地局の第１及び第２アンテナから送信されるCS-RSの位置と、（ｂ）に示すスレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信されるCS-RSの位置を比較すると、マスター基地局とスレーブ基地局のCS-RSとPDSCH（又はPDCCH）が同じリソースエレメントにマッピングされることとなり、干渉が発生することがわかる。
例えば、第１番目のサブキャリアにおける第１番目のタイムスロット（スロット＃０）の第１OFDMシンボルは、マスター基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、マスター基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナからはそれぞれPDCCHが送信されている。また、第２番目のサブキャリアにおけるスロット＃０の第１OFDMシンボルは、スレーブ基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、スレーブ基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、マスター基地局の第１及び第２アンテナからはPDCCHが送信されている。
また、第１番目のサブキャリアにおける第２番目のタイムスロット（スロット＃１）の第１OFDMシンボルは、マスター基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、マスター基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナからはPDSCHが送信される。さらに、第２番目のサブキャリアにおけるスロット＃１の第１OFDMシンボルは、スレーブ基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、スレーブ基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、マスター基地局の第１及び第２アンテナからはPDSCHが送信されている。
【００２７】
このように、LTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合、協調セル間でセルＩＤが異なるためCS-RSが挿入されるサブキャリア周波数が異なることとなり、協調セル間のCS-RSとPDSCH又はPDCCHが干渉することとなる。
このため、特に、前記図５（ａ）に示した単一ランクの協調MIMO伝送を行う場合、PDSCHが隣接する協調セルのCS-RSと干渉するタイミングでは、通常の信号検出法、例えば、最大比合成（MRC：Maximum Ratio Combining）に基づくSFBC復号を適用することができないという問題がある。
【００２８】
そこで本発明は、複数基地局協調MIMO伝送を適用したときに、協調送信を行うセルからのセル固有参照信号（CS-RS）による干渉の影響を軽減することができる移動通信システム、基地局装置及び移動局装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の移動通信システムは、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされており、マスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行うスレーブ基地局は、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信するようになされており、移動局は、チャネル推定値と前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンに基づいて前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去して、前記データシンボルを復号するようになされているものである。
【００３０】
また、本発明の基地局装置は、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける基地局装置であって、自基地局がマスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行う場合に、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信する手段を有するものである。
【００３１】
さらに、本発明の移動局装置は、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける移動局装置であって、チャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンとを用いてマスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるセル固有参照信号による干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去する手段と、前記干渉成分が除去された受信信号を用いてデータシンボルを復号する手段とを有するものである。
【発明の効果】
【００３２】
このような本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置によれば、複数基地局協調MIMO伝送の適用時に、協調セルのセル固有参照信号（CS-RS）による下り共有チャネル（PDSCH）などへの干渉の影響を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局とスレーブ基地局から送信される信号の一例を示す図である。
【図２】本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局とスレーブ基地局から送信される信号の他の例を示す図である。
【図３】本発明の移動通信システムにおける基地局側の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の移動通信システムにおける移動局の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】複数基地局協調MIMO伝送の一例について説明するための図であり、（ａ）は単一ランク送信の様子、（ｂ）は２ランク送信の様子を示す図である。
【図６】基地局が単一の送信アンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明するための図であり、（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、セルＩＤの６を法とする剰余が０〜５の場合を示す図である。
【図７Ａ】基地局が２本のアンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明するための図であり、セルＩＤの６を法とする剰余が０であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｂ】セルＩＤの６を法とする剰余が１であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｃ】セルＩＤの６を法とする剰余が２であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｄ】セルＩＤの６を法とする剰余が３であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｅ】セルＩＤの６を法とする剰余が４であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｆ】セルＩＤの６を法とする剰余が５であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図８】協調MIMO伝送を行う２基地局がLTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合について説明するための図であり、（ａ）はマスター基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例、（ｂ）はスレーブ基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
はじめに、本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置における基本的な考え方について説明する。
本発明の移動通信システムは、前記LTE Rel.8と同様に、セル固有参照信号（CS-RS）が時間軸及び周波数軸上に分散して配置されるOFDM又はOFDMAを用いる無線アクセスシステムの下りリンクを対象としている。そして、複数の基地局（マスター基地局及びスレーブ基地局）は、GPS等を用いて高精度に同期しており、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されているものとする。
【００３５】
前記CS-RSは、基地局側でセルごとに異なるスクランブリングをかけることができるものとされている。ただし、スクランブリングパターンはセルＩＤによって一意に決まるものとされている。
また、前記CS-RSを基地局側で配置するサブキャリア周波数をセルごとに変更できるようになされている。ただし、CS-RSが配置されるサブキャリア周波数はセルＩＤによって一意に決定されるようになされている。
マスター基地局と該マスター基地局と協調して送信を行うスレーブ基地局（通常は隣接セルの基地局）は互いに異なるサブキャリア周波数にCS-RSがマッピングされるようにセルＩＤが設定されているものとする。すなわち、隣接するセルは異なるセルＩＤが設定されているものとする。
移動局において、マスター基地局だけでなくスレーブ基地局についても、CS-RSの送信パターンは既知であるものとする。これは、スレーブ基地局のセルＩＤ情報の取得により実現することができる。
また、移動局側において、時間領域チャネル推定法などの干渉雑音抑圧効果を有するチャネル推定法の適用により、低受信SINR環境においても高精度なチャネル推定値が得られているものとする。
【００３６】
このような前提の下で、本発明の移動通信システムでは、スレーブ基地局において、協調送信の際、マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、そのスレーブ基地局においてCS-RSが挿入されるリソースエレメント（RE）に配置されるデータシンボルを、マスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させてマッピングするようにしている。これにより、マスター基地局から送信されるCS-RS及びスレーブ基地局から送信されるCS-RSが同じリソースエレメントを用いて送信されたデータシンボルに対する干渉成分となるが、本発明の移動通信システムにおける移動局では、チャネル推定値と、既知の協調セルのCS-RS、すなわち、マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のCS-RSの送信パターンとを用いてマスター基地局とスレーブ基地局から送信されるCS-RSによる干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたCS-RSによる干渉成分を除去するようにしている。そして、この干渉成分が除去された受信信号を用いて、MMSE（Minimum Mean Square Error：最小平均２乗誤差）法等のアルゴリズムを適用して信号を復調し、軟判定出力を得て送信されたデータシンボルを再生する。
【００３７】
このように、本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置によれば、セルＩＤごとにセル固有参照信号（CS-RS）が配置されるサブキャリア周波数がシフトするシステムにおいて、複数基地局協調MIMO伝送方式を実施するときに、スレーブ基地局のCS-RSが配置されるリソースエレメント位置で送信すべきデータシンボルを、対応するマスター基地局のCS-RSが配置されるリソースエレメント位置で送信し、受信側（移動局）で、チャネル推定値とスレーブ基地局から送信されるCS-RSの送信パターンが既知であることを利用して、干渉成分となるスレーブ基地局からのCS-RSを除去して、受信したデータシンボルを復調するようにしたものである。
これにより、セルＩＤごとにCS-RSが配置される周波数がシフトするシステムにおいて複数基地局協調MIMO伝送による信号送信を行うときに、CS-RSによる干渉の影響を軽減することができるようになる。
【００３８】
具体例を用いて説明する。
前記図５に示した複数基地局協調MIMO伝送システムと同様に、各基地局及び移動局は２本のアンテナを備え、通信品質が低い（低受信SINR）のときには単一ランク送信を行い、通信品質が良い（高受信SINR）ときには２ランク送信を行うものとする。ここで、低受信SINRのときには、基地局側で行われるプリコーディングはSFBC（space frequency block coding：空間周波数ブロック符号化）方式が用いられるものとして説明する。なお、SFBCは3GPPにより規定されている。SFBC方式では、第１アンテナポートから連続するデータシンボルｃi,jとｃi,j+1が隣接するサブキャリアに配置されて送信され、第２アンテナポートから、−ｃi,j+1*とｃi,j*（＊は複素共役）が同じ隣接するサブキャリアに配置されて送信される。
【００３９】
前述のように、LTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合、協調セル間でセルＩＤが異なるためCS-RSが挿入されるサブキャリア周波数が異なることとなり、協調セル間のCS-RSとPDSCH又はPDCCHが干渉するという問題点がある。
図１を参照して、上記問題点を解消するために本発明において採用されている方式について説明する。
図１は、本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局と該マスター基地局とランク数１の協調MIMO送信を行うスレーブ基地局の両基地局から送信される信号の一例を示す図である。（ａ）はマスター基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｂ）はマスター基地局の第２アンテナから送信される信号、（ｃ）はスレーブ基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｄ）はスレーブ基地局の第２アンテナから送信される信号を示している。なお、ここでは、煩雑さを避けるために、ｋ1〜ｋ6で示す６サブキャリア、３OFDMシンボル分の信号のみを示している。また、各基地局はそれぞれ２本の送信アンテナを備えているものとする。そして、両基地局が、ＳＦＢＣ方式でプリコーディングされたデータを送信する場合について説明する。
【００４０】
図１に示す例では、マスター基地局が属するセルのセルＩＤが０（セルＩＤの６を法とする剰余が０）であり、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤが１（セルＩＤの６を法とする剰余が１）であるとされている。
図１の（ａ）に示すように、前記図７Ａと同様に、第１番目のサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングに、マスター基地局の第１アンテナはそのCS-RS（ｒ0(M)（ｋ1））を送信し、第２アンテナはヌル状態とされる。
そして、SFBC方式に従い、サブキャリアｋ2とサブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングで、マスター基地局の第１アンテナはデータシンボルｃ1,1とｃ1,2を送信し、第２アンテナはデータシンボル−ｃ1,2*とｃ1,1*を送信する。第４番目のサブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルにマスター基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(M)（ｋ4））を送信する。サブキャリアｋ5とｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングで、マスター基地局の第１アンテナはデータシンボルｃ2,1とｃ2,2を送信し、第２アンテナはデータシンボル−ｃ2,2*とｃ2,1*を送信する。
【００４１】
スレーブ基地局はセルＩＤの６を法とする剰余が１であるため、前記図７Ｂに示したように、第２のサブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナはそのCS-RS（ｒ0(S)（ｋ2））を送信し、第２アンテナはヌル状態とされる。また、第５サブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ5））を送信する。このようにマッピングすることが、LTE Rel.8との互換性を保つために必要とされる。
【００４２】
MIMOの協調送信のためには、スレーブ基地局はマスター基地局と同じ周波数かつ同じタイミングで同一のデータシンボルを送信することが必要となるが、上述のようにCSーRSの送信タイミング及びヌルのタイミングは規定されているため、それらのタイミングではマスター基地局と同じデータシンボルを送信することができない。
例えば、サブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングは、マスター基地局の第１アンテナ及び第２アンテナはそれぞれデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を送信しており、複数基地局連携によるSFBCを実行するためには、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからもそれぞれ同じデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を送信する必要があるが、CS-RSを送信すべきリソースエレメント又はヌルのリソースエレメントであるため、それらのデータシンボルを送信することができない。また、サブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングは、マスター基地局の第１アンテナ及び第２アンテナはそれぞれデータシンボルｃ2,1及び−ｃ2,2*を送信しており、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからも同じデータシンボルを送信する必要があるが、CS-RSを送信するリソースエレメント又はヌル状態とされるリソースエレメントとされているため、それらのデータシンボルを送信することができない。なお、図示するように、その他のリソースエレメントにおいては、スレーブ基地局はマスター基地局と同じデータシンボルを送信することができる。
【００４３】
そこで、本発明では、スレーブ基地局側で、そのスレーブ基地局のCS-RS挿入位置及びヌルの位置のリソースエレメントで送信すべきデータシンボルを、マスター基地局のCS-RSが送信されるリソースエレメントへ移動させて送信するようにしている。
すなわち、スレーブ基地局は、スレーブ基地局の第１アンテナがそのCS-RSであるｒ0(S)（ｋ2）を送信し、第２アンテナがヌル状態とされるサブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングで送信すべきデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を、マスター基地局の第１アンテナがそのCS-RSを送信し、第２アンテナがヌル状態とされるサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングで、第１アンテナ及び第２アンテナから送信する。また、スレーブ基地局の第１アンテナがヌルとされ、第２アンテナがそのCS-RSであるｒ1(S)（ｋ5）を送信するサブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングで送信すべきデータシンボルｃ2,1及び−ｃ2,2*を、マスター基地局の第１アンテナがヌル状態とされ、第２アンテナがそのCS-RSであるｒ1(M)（ｋ4）を送信するサブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルのタイミングで第１アンテナ及び第２アンテナから送信する。
【００４４】
このように、本発明では、単一ランクの複数基地局協調MIMO送信を行うときに、スレーブ基地局においてCS-RSが挿入されるリソースエレメント又はヌル状態とされるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルは、マスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させて送信するようにしている。なお、その他のリソースエレメントでは、マスター基地局とスレーブ基地局とで同じデータシンボルが送信される。
【００４５】
図１の（ａ）に示すマスター基地局の第１アンテナから送信された信号は、ｈi0(M)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｂ）に示すマスター基地局の第２アンテナから送信された信号はｈi1(M)（ｋ）の伝搬路を通って移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｃ）に示すスレーブ基地局の第１アンテナから送信された信号はｈi0(S)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｄ）に示すスレーブ基地局の第２アンテナから送信された信号はｈi1(S)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達する。
【００４６】
移動局MSでは、協調送信を行うマスター基地局の第１及び第２アンテナ、並びに、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号を受信し、チャネル推定値と既知の隣接セルのCS-RSの送信パターン情報を用いて、スレーブ基地局から送信されるCS-RSによる干渉成分のレプリカを生成し、受信信号から除去する。そして、干渉信号が除去された受信信号を用いて、MMSE等のアルゴリズムを適用して信号を復調し、軟判定出力を得て送信信号を復号する。
【００４７】
図１において破線で囲んだ四角内、すなわち、サブキャリアｋ1〜ｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号の復調について説明する。
移動局MSにおける受信アンテナ数をＮr本とする。マスター基地局の第１及び第２アンテナとスレーブ基地局の第１及び第２アンテナから前記図１の（ａ）〜（ｄ）破線で囲んだ四角内の信号が送信されたときの移動局における受信信号は、つぎのように表される。
第１番目のサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号ベクトルは、次の数１により表される。
【数１】
ここで、ｘi（ｋj）は移動局の第i+1本目の受信アンテナにおけるサブキャリアｋjの受信信号、ｈi,0(M)（ｋj）はマスター基地局の第１アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,1(M)（ｋj）はマスター基地局の第２アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,0(S)（ｋj）はスレーブ基地局の第１アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,1(S)（ｋj）はスレーブ基地局の第２アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｎi（ｋj）は移動局の第i+1本目の受信アンテナにおけるサブキャリアｋjの周波数における受信機雑音である。
【００４８】
第２番目のサブキャリアｋ2における受信信号ベクトルは、次の数２により表される。
【数２】
【００４９】
第３番目のサブキャリアｋ3における受信信号ベクトルは、次の数３により表される。
【数３】
【００５０】
第４番目のサブキャリアｋ4における受信信号ベクトルは、次の数４により表される。
【数４】
【００５１】
第５番目のサブキャリアｋ5における受信信号ベクトルは、次の数５により表される。
【数５】
【００５２】
第６番目のサブキャリアｋ6における受信信号ベクトルは、次の数６により表される。
【数６】
【００５３】
サブキャリアｋ1〜ｋ3に関する前記数１〜数３をまとめると、次の数７が得られる。
【数７】
【００５４】
ここで、マスター基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）及びスレーブ基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(S)（ｋ2）は、いずれも既知である。すなわち、移動局はセルサーチ時にセルＩＤの情報を取得しており、そのセルＩＤに基づいて各セルの基地局から送信されるセル固有参照信号のパターンを知ることができ、該CS-RSに基づいて推定したチャネル応答値を推定し、該推定したチャネル応答値と既知のCS-RSの送信パターンを用いて、隣接セルのCS-RSによる干渉成分のレプリカを作成し、受信信号から除去することができる。
したがって、前記数７は次の数８となる。
【数８】
【００５５】
数８における左辺のｘ0（ｋ1）−ｈ0,0(M)（ｋ1）ｒ0(M)（ｋ1）は、受信信号ｘ0（ｋ1）から、チャネル応答の推定値ｈ0,0(M)（ｋ1）とCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）の積、すなわち干渉成分のレプリカｈ0,0(M)（ｋ1）ｒ0(M)（ｋ1）を除去した受信信号を表している。サブキャリアｋ1に関する他の受信信号及びサブキャリアｋ2に関する受信信号からも、同様に干渉成分が除去されている。
【００５６】
【数９】
のMMSE（Minimum Mean Square Error：最小平均２乗誤差）法に基づく軟判定出力ｃ〜1は、次式で求めることができる。
【数１０】
ここで、σ2は協調セルからの干渉成分を除去した後の雑音電力である。
【００５７】
同様に、サブキャリアｋ4〜ｋ6に関する前記数４ないし数６は次の数１１のようにまとめることができる。
【数１１】
【００５８】
そして、前述と同様にCS-RSによる干渉成分を除去することができ、数１１は数１２となる。
【数１２】
【００５９】
【数１３】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜2は、次式で求めることができる。
【数１４】
数１０及び数１４で得られた軟判定出力に基づいてデータシンボルを復号する。
【００６０】
上述した例は、マスター基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余が０、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余１で、マスター基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアとスレーブ基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアのずれ量が１の場合であった。
次に、マスター基地局のセルのセルＩＤの６を法とする剰余が０、スレーブ基地局のセルのセルＩＤの６を法とする剰余が２で、マスター基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアとスレーブ基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアの周波数差が２サブキャリア周波数である例について図２を参照して説明する。
図２の（ａ）はマスター基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｂ）はマスター基地局の第２アンテナから送信される信号、（ｃ）はスレーブ基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｄ）はスレーブ基地局の第２アンテナから送信される信号を示している。
図２の（ａ）と（ｂ）のマスター基地局の第１及び第２アンテナから送信される信号は、前記図１の（ａ）及び（ｂ）と同じである。
【００６１】
スレーブ基地局はセルＩＤの６を法とする剰余が２であるため、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからは、前記図７Ｃの（ａ）及び（ｂ）に示したマッピングにしたがって信号が送信される。
すなわち、スレーブ基地局の第１アンテナは、図２の（ｃ）に示すように、第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングでそのCS-RS（ｒ0(S)（ｋ3））を送信し、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングでヌル状態とされる。また、スレーブ基地局の第２アンテナは、図２の（ｄ）に示すように、第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングでヌル状態とされ、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングでそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ6））を送信する。
【００６２】
前記第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングは、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスター基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ1,2が送信されるとともにマスター基地局の第２アンテナからデータシンボルｃ1,1*が送信されるタイミングであり、マスター基地局と協調MIMO送信するスレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからも同じデータシンボルｃ1,2及びｃ1,1*を送信する必要があるが、スレーブ基地局の第１アンテナはそのCS-RSを送信し、第２アンテナはヌル状態とされなければならないため、データシンボルｃ1,2及びｃ1,1*を送信することができない。そこで、本発明では、マスター基地局の第１アンテナがそのCS-RSを送信し、第２アンテナがヌル状態とされる第１サブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ1,2を送信し、第２アンテナからデータシンボルｃ1,1*を送信するようにしている。
【００６３】
同様に、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングは、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスター基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ2,2が送信され、第２アンテナからデータシンボルｃ2,1*が送信されるタイミングであり、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからもそれぞれ同じデータシンボルｃ2,2及びｃ2,1*を送信する必要があるが、スレーブ基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ6））を送信しなければならないため、データシンボルｃ2,2及びｃ2,1*を送信することができない。そこで、本発明では、マスター基地局の第１アンテナがヌル状態とされ、第２アンテナがそのCS-RS（ｒ1(M)（ｋ4））を送信する第４サブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ2,2を送信し、第２アンテナからデータシンボルｃ2,1*を送信するようにしている。
【００６４】
このように、マスター基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余と、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余の差が２の場合も、前記図１に示した場合と同様に、LTE Rel.8によりスレーブ基地局の各アンテナがそのCS-RSの送信又はヌル状態とされることが規定されているリソースエレメントに当たるために送信できないデータシンボルをマスター基地局のアンテナからそのCS-RSを送信するリソースエレメントに送信するようにしている。
マスター基地局の属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余と、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余の差が１及び２以外の場合についても、同様に、スレーブ基地局のアンテナがCS-RSの送信又はヌル状態とされるリソースエレメントに協調MIMOのために送信すべきデータシンボルをマスター基地局のアンテナがCS-RSの送信又はヌル状態とされるリソースエレメントに送信する。
【００６５】
そして、図１の場合と同様に、マスター基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号は、それぞれの伝搬路を介して移動局の受信アンテナに到達し、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号もそれぞれの伝搬路を介して移動局の受信アンテナに到達する。
【００６６】
図２において破線で囲んだ四角内、すなわち、サブキャリアｋ1〜ｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号の復調について説明する。
第１サブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号ベクトルは次の数１５により表わされる。
【数１５】
【００６７】
第２サブキャリアｋ2における受信信号ベクトルは次の数１６により表わされる。
【数１６】
【００６８】
第３サブキャリアｋ3における受信信号ベクトルは次の数１７により表わされる。
【数１７】
【００６９】
第４サブキャリアｋ4における受信信号ベクトルは次の数１８により表わされる。
【数１８】
【００７０】
第５サブキャリアｋ5における受信信号ベクトルは次の数１９により表わされる。
【数１９】
【００７１】
第６サブキャリアｋ6における受信信号ベクトルは次の数２０により表わされる。
【数２０】
【００７２】
第１サブキャリアｋ1〜第３サブキャリアｋ3の受信信号ベクトルを示す数１５〜数１７をまとめると、次の数２１となる。
【数２１】
【００７３】
前述の場合と同様に、マスター基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）及びスレーブ基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(S)（ｋ3）は、いずれも既知であり、推定したチャネル応答値と該既知のCS-RSの送信パターンに基づいて隣接セルのCS-RSによる干渉成分のレプリカを作成し受信信号から除去することにより、前記数２１は次の数２２となる。
【数２２】
【００７４】
【数２３】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜1は、次の数２４により求めることができる。
【数２４】
【００７５】
第４サブキャリアｋ4〜第６サブキャリアｋ6の受信信号ベクトルを示す数１８〜数２０をまとめると、次の数２５となる。
【数２５】
【００７６】
この式についても、マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるCS-RSは既知であることから前述と同様にCS-RSによる干渉成分を除去することができ、数２５は数２６となる。
【数２６】
【００７７】
【数２７】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜2は、次の数２８で求めることができる。
【数２８】
このようにして得られた軟判定出力を用いて受信信号を復号することができる。
【００７８】
次に、本発明の移動通信システムにおける基地局側装置の構成及び移動局の構成について説明する。なお、ここでは、２つの基地局が存在する場合について示しているが、３以上の基地局が存在する場合も同様に構成することができる。
図３は、本発明の移動通信システムにおける基地局側の構成の一例を示すブロック図である。なお、本発明の移動通信システムは、基本的に、１つの基地局に複数の移動局が通信できるシステムを想定しているが、図３には、１つの移動局との通信に必要な要素のみを示している。また、本発明は下りリンク伝送（基地局→移動局）に関する発明であるため、上りリンク伝送（移動局→基地局）に関連するブロックは省略している。
【００７９】
図３において、１０は第１の基地局、３０は第２の基地局、５０は基地局制御装置である。第１の基地局１０及び第２の基地局３０は一方がマスター基地局となり他方がスレーブ基地局となる。第１の基地局１０及び第２の基地局３０は、ネットワークを介して相互に接続されているとともに、基地局制御装置５０に接続されている。第１の基地局１０と第２の基地局３０は同一の構成とされている。ここでは、各基地局１０、３０は、それぞれ、複数Ｎt本の送受信アンテナを備えているものとするが、各基地局に設けられる送受信アンテナの数は、同数である必要はなく、任意の数とすることができる。また、図中、第１の基地局１０及び第２の基地局３０において、破線で示されたブロックは、複数ランク送信の場合に使用されるブロックである。
【００８０】
第１の基地局１０において、送信されるユーザデータはバッファ１１を介してランクアダプテーション部１２に入力される。ランクアダプテーション部１２は、バッファ１１からのユーザデータを、スケジューラ１７により指示されるランク数に対応する数のサブストリームに分割し、サブストリーム対応に設けられたチャネルエンコーダ１３に入力し、誤り訂正符号化を行う。チャネルエンコーダ１３で誤り訂正符号化されたデータはインターリーバ１４においてインターリーブされた後、Ｉ／Ｑマッピング部１５で複素シンボルに変換され、プリコーダ１６でプリコーディング行列を乗積されて、送信アンテナ対応に設けられたマルチプレクサ１８−１〜１８−Ｎtに入力される。マルチプレクサ１８−１〜１８−Ｎtにおいて、それぞれセル固有参照信号（CS-RS）号及び制御信号が多重され、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）１９−１〜１９−Ｎtで並列信号に変換された後、逆高速フーリエ変換（IFFT）部２０−１〜２０−Ｎtで逆フーリエ変換され、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）２１−１〜２１−Ｎtで直列信号に変換される。各並直列変換器２１−１〜２１−Ｎtの出力信号は、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２２−１〜２２−Ｎtでガードインターバルに相当するサイクリックプレフィックスが付加された後、図示しない混合器で搬送周波数に周波数変換され、図示しない電力増幅器で電力増幅されてアンテナ２３−１〜２３−Ｎtから送信される。
【００８１】
MIMO／OFDMベースのシステムの多くは、ランクアダプテーションが適用される。例えば、LTEで標準化されている２×２ open-loop MIMOでは、単一ランク送信と２ランク送信の２つのモードにそれぞれ対応する、SFBC（space-frequency block coding）を用いる送信ダイバーシティとSDM（space division multiplexing）という２つのモードを適応的に切替える。
前記ランクアダプテーション部１２は、前記スケジューラ１７により単一ランク送信が指示されたときは、ユーザデータに対してSFBC符号化を行い、２ランク送信が指示されたときはユーザデータを２サブストリームに分割して空間多重を行うため、誤り訂正符号化を行うためチャネルエンコーダ１３と破線で示したチャネルエンコーダに入力する。
【００８２】
第２の基地局３０も、バッファ３１、ランクアダプテーション部３２、チャネルエンコーダ３３、インターリーバ３４、Ｉ／Ｑマッピング部３５、プリコーダ３６、スケジューラ３７、マルチプレクサ３８−１〜３８−Ｎt、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）３９−１〜３９−Ｎt、逆高速フーリエ変換（IFFT）部４０−１〜４０−Ｎt、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）４１−１〜４１−Ｎt、ＣＰ付加部４２−１〜４２−Ｎt、及び、アンテナ４２−１〜４２−Ｎtを備えており、前記第１の基地局１０と同様に構成されている。
【００８３】
基地局制御装置５０は、複数の基地局間の同期と協調スケジューリングを制御するものである。この基地局制御装置５０は、前記複数の基地局が接続されたネットワーク上に配置されていてもよいし、あるいは、いずれかの基地局の内部に配置されていてもよい。
LTEでは各移動局は、在圏する基地局に対して測定報告（Measurement Report）を送信することができる。そこで、例えば、移動局が自セルのセルＩＤとRSPP（Reference Signal Received Power：無線品質）及び隣接セルのセルＩＤとRSPPを含む測定報告を自セル基地局に送信するようにさせ、各基地局が受信した測定報告を基地局制御装置５０に送信する。これにより、基地局制御装置５０は、セル端移動局の存在とそのセル端移動局の所属する自セル基地局と周辺セル基地局の情報及び受信品質の情報を取得することができる。基地局制御装置５０は、このようにして得た情報に基づいて、複数基地局協調MIMO伝送を行うか否か、及び、図５の（ａ）に示した単一ランク送信で行うか同図（ｂ）に示した２ランク送信で行うかを決定し、自セル基地局（マスター基地局）と該マスター基地局と協調してMIMO伝送を行う周辺セル基地局（スレーブ基地局）のスケジューラ１７及び３７を制御する。例えば、受信SINRが低いときには、図５の（ａ）に示した単一ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行うために、マスター基地局１０とスレーブ基地局３０が同じサブストリームStream#0を送信するように制御するとともに、スケジューラ１７及び３７に対してSFBCプリコーディングを指示する。また、受信SINRが高いときには、図５の（ｂ）に示した２ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行うために、マスター基地局１０がサブストリームStream#0を送信し、スレーブ基地局３０がサブストリームStream#1を送信するように制御する。
【００８４】
単一ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行う場合、スレーブ基地局３０のスケジューラ３７は、前記図１の（ｃ）、（ｄ）又は前記図２の（ｃ）、（ｄ）に記載された処理を実行する。すなわち、マスター基地局１０と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局３０においてCS-RSが挿入されるリソースエレメントに配置されるデータシンボルをマスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させる処理を行う。
【００８５】
図４は、本発明の移動通信システムにおける移動局６０の構成の一例を示すブロック図である。本発明は下りリンク伝送（基地局→移動局）に関する発明であるため、上りリンク伝送（移動局→基地局）に関連するブロックの記載は省略している。
図示するように、移動局６０は、複数Ｎr本の受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrを有している。各受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrで受信された信号は、それぞれに対応して設けられた信号受信部６２−１〜６２−Ｎrに入力される。各信号受信部６２−１〜６２−Ｎrは同一の構成とされている。
【００８６】
各信号受信部６２−１〜６２−Ｎrにおいて、対応する受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrで受信された信号は、低雑音増幅器LNA８１−１〜８１−Ｎrで増幅された後、ダウンコンバータＤ／Ｃ８２−１〜８２−Ｎrで搬送波周波数の信号と乗算されてベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器８３−１〜８３−Ｎrに入力される。Ａ／Ｄ変換器８３−１〜８３−Ｎrでデジタルデータに変換された受信信号は、図示しないサイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去部でＣＰを除去された後、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）８４−１〜８４−Ｎrに入力されるとともに、FFTタイミング検出部６３に入力される。
直並列変換器８４−１〜８４−Ｎrは、それぞれ対応する受信アンテナからのＣＰが除去された受信信号を並列信号に変換し、それぞれ対応して設けられた高速フーリエ変換（FFT）部８５−１〜８５−Ｎrに出力する。
【００８７】
FFTタイミング検出部６３は、受信信号に含まれるプライマリ同期シグナル（PSS）とセカンダリ同期シグナル（SSS）に基づきOFDMシンボルの受信タイミングを検出する。前記FFT部８５−１〜８５−Ｎrは、このFFTタイミング検出部６３で検出された受信タイミングに基づいてそれぞれの入力信号をサブキャリアごとの信号に変換する。
各FFT部８５−１〜８５−Ｎrの出力信号は、それぞれに対応して設けられたCS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrに入力されるとともにマスター基地局及びスレーブ基地局との間のチャネル推定を行うチャネル推定部６４に入力される。
【００８８】
前記FFTタイミング検出部６３によるタイミング検出時にマスター基地局とスレーブ基地局のセルＩＤの情報が取得されており、移動局にはマスター基地局とスレーブ基地局の各アンテナから送信されるCS-RSのパターンが既知となっている。チャネル推定部６４は、前記FFT部８５−１〜８５−Ｎrから出力される受信アンテナごとサブキャリアごとの受信信号から、その中に含まれてマスター基地局及びスレーブ基地局のCS-RSを検出し、マスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナと自移動局の各受信アンテナ間の伝搬路の状態を示すチャネル情報の推定値を取得する。
【００８９】
CS-RSレプリカ生成部６５は、チャネル推定部６４から出力されるチャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナから送信されるCS-RSのパターンに基づいてマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナからのCS-RSの受信信号のレプリカを生成し、対応する前記CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrに供給する。
CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrは、それぞれの受信信号から前記CS-RSレプリカ生成部６５により生成された対応するCS-RSの受信信号のレプリカを減算する。これにより、データシンボルと同じリソースエレメントにマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナから送信されてデータシンボルに対する干渉となっていたCS-RSの信号が除去される。この処理は、前記数８、数１２、数２２及び数２６における左辺の行列の成分における引き算に対応する。
【００９０】
CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrからの出力信号は、信号検出及びLLR（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）生成部６８に入力されるとともに、マスター基地局のチャネル推定部６６に入力される。
マスター基地局のチャネル推定部６６は、マスター基地局の各送信アンテナと移動局の各受信アンテナの間のチャネル推定値を算出する。下りリンクレイヤ１（L１）／レイヤ２L２）制御情報デコード部６７は、チャネル推定部６６からのチャネル推定値を用いて、PDCCHを復調し、信号検出及びLLR生成部６８に供給する。
信号検出及びLLR生成部６８は、下りリンクＬ１／Ｌ２制御情報デコード部６７で復調されたPDCCHに基づいて、自局に対応するサブキャリアのPDSCHの信号の復調をMMSE法に基づいて行う。
【００９１】
信号検出及びLLR生成部６８で復調された信号は並直列変換器（Ｐ／Ｓ）６９でシリアル信号に変換された後、チャネル復号器７０で誤り訂正復号処理されて出力される。
なお、ランク数が２以上の場合には、図中破線で示すように、前記信号検出及びLLR生成部６８からランク数に対応する系列の信号が出力され、それぞれの系列に対応する並直列変換器（Ｐ／Ｓ）６９でシリアル信号に変換された後、それぞれの系列に対応するチャネル復号器７０で誤り訂正復号処理されて、各系列のチャネル復号器７０からの出力が並直列変換器（Ｐ／Ｓ）７１でシリアル信号に変換されて出力される。
【符号の説明】
【００９２】
１：マスター基地局、２：スレーブ基地局、３：移動局、１０，３０：基地局、１１，３１：バッファ、１２，３２：ランクアダプテーション部、１３，３３：チャネルエンコーダ、１４，３４：インターリーバ、１５，３５：Ｉ／Ｑマッピッング部、１６，３６：プリコーダ、１７，３７：スケジューラ、１８−１〜１８−Ｎt，３８−１〜３８−Ｎt：マルチプレクサ、１９−１〜１９−Ｎt，３９−１〜３９−Ｎt：直並列変換器、２０−１〜２０−Ｎt，４０−１〜４０−Ｎt：逆高速フーリエ変換部、２１−１〜２１−Ｎt，４１−１〜４１−Ｎt：並直列変換器、２２−１〜２２−Ｎt，４２−１〜４２−Ｎt：ＣＰ付加部、２３−１〜２３−Ｎt，４３−１〜４３−Ｎt：アンテナ、５０：基地局制御装置、６０：移動局、６０：移動局、６１−１〜６１−Ｎr：アンテナ、６２−１〜６２−Ｎr：信号受信部、６３：FFTタイミング検出部、６４：チャネル推定部、６５：CS-RSレプリカ生成部、６６：チャネル推定部、６７：下りリンクレイヤ１／レイヤ２制御情報デコード部、６８：信号検出及びLLR生成部、６９：並直列変換器、７０：チャネル復号器、７１：並直列変換器、８１−１〜８１−Ｎr：低雑音増幅器、８２−１〜８２−Ｎr：ダウンコンバータ、８３−１〜８３−Ｎr：Ａ／Ｄ変換器、８４−１〜８４−Ｎr：直並列変換器、８５−１〜８５−Ｎr：高速フーリエ変換部、８６−１〜８６−Ｎr：CS-RS干渉除去部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いた移動通信システム、基地局装置及び移動局装置に関し、特に、下りリンクにおける複数基地局間協調送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
3GPP LTE-Advanced において、複数基地局協調送受信技術（CoMP: Coordinated Multi-Point transmission and reception）が検討されている。CoMP技術の一つとして、複数基地局のアンテナを仮想的な大規模アレーアンテナとみなして、セル端ユーザのチャネル容量を拡大させる複数基地局協調MIMO伝送方式がある。
この複数基地局協調MIMO伝送方式の実現例として、SFN（Single Frequency Network：単一周波数ネットワーク）に基づく手法が知られている。この方法によれば、異なる基地局から同一の無線リソースを用いて同一の情報が送信され、ガード区間内に受信機に到達した同一の情報が合成されることにより希望波信号受信電力を大きくすることができる。
【０００３】
図５を参照して、複数基地局協調MIMO伝送の一例について説明する。この図において、１はマスター基地局（Master BS）、２は前記マスター基地局と協調して送信を行うスレーブ基地局（Slave BS）、３は移動局（UE）である。図示するように、マスター基地局１、スレーブ基地局２及び移動局３は、いずれも複数のアンテナを備えている。そして、基地局１、２は、移動局３における基地局１、２から送信される信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル（GI）内に収まるように同期制御されているものとする。
【０００４】
移動局における受信SINRが低いときには、図５の（ａ）に示すように、単一ランク送信が選択され、同一のサブストリーム＃０がマスター基地局１とスレーブ基地局２にまたがるプレコーディング又はSFNにより移動局３に向けて送信される。マスター基地局１から送信されたデータとスレーブ基地局２から送信されたデータは同一ガードインターバル内に移動局３に到達するため、合成されて復調されるため、受信品質を向上することができる。
受信SINRが高いときは、図５の（ｂ）に示すように、２ランク送信とされる。この場合は、マスター基地局１は移動局３に向けて第１のサブストリーム＃０を送信し、スレーブ基地局２は移動局３に向けて前記第１のサブストリーム＃０とは異なる第２のサブストリーム＃１を送信する。このように、受信SINRが高いときは、複数基地局間で互いに異なるサブストリームを送信し、移動局でそれらを分離し検出することにより、スループットを向上させることができる。
【０００５】
3GPP LTE標準（Rel.8）の下りリンクでは、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が採用されている。下りリンクの無線フレームは１０サブフレームから構成されており、各サブフレームは２タイムスロットから構成されている。１タイムスロットは0.5[ms]であり、１サブフレームは１[ms]、１無線フレームは10[ms]となる。１タイムスロットあたり複数のOFDMシンボルが含まれており、オプション１の場合は１タイムスロットに７OFDMシンボル、オプション２の場合は１タイムスロットに６OFDMシンボル、イプション３の場合は１タイムスロットに３OFDMシンボル含まれている。１ユーザへの無線リソースの割当ては、１[ms]（１サブフレーム）×１８０kHz（12サブキャリア）のリソースブロック（RB）を基本単位として行われる。
【０００６】
下りリンクには、リファレンスシグナル（Reference signal：RS）、プライマリ（第１）同期シグナル（Primary synchronization signal：PSS）、セカンダリ（第２）同期シグナル（Secondary synchronization signal：SSS）、PBCH（Physical Broadcast Channel：報知チャネル）、PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel：制御チャネル構成指示チャネル）、PDCCH（Physical Downlink Control Channel：下り制御チャネル）、PHICH（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel：ハイブリッドARQ指示チャネル）、PDSCH（Physical Downlink Shared Channel：下り共有チャネル）、及び、PMCH（Physical Multicast Channel：マルチキャストチャネル）の各物理チャネルが含まれている。
【０００７】
リファレンスシグナル（RS）は、移動局に既知の送信電力と位相で送信される信号であり、同期検波や無線リンク制御、スケジューリング、セルサーチ、ハンドオーバ等のための無線伝送路状態の測定に用いられる。リファレンスシグナルの配置については、後述する。
プライマリ同期シグナル（PSS）とセカンダリ同期シグナル（SSS）は、移動局が接続すべき基地局を検出するセルサーチに用いられる信号である。プライマリ同期シグナルはスロット＃１と＃１１の最後尾のOFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２ダブキャリ分とされている。セカンダリ同期シグナルはスロット＃１と＃１１の最後尾から２番目のOFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２サブキャリア分とされている。
PBCHはシステム固有及びセル固有の制御情報を報知するためのチャネルであり、サブフレーム＃１のスロット＃２の先頭４OFDMシンボルに多重され、帯域幅は中心帯域の７２サブキャリア分とされている。
PCFICHは、PDSCH及びPUSCH（上り共有チャネル）に付随してレイヤ１／レイヤ２の制御を行うPDCCHに用いられるOFDMシンボル数を示す。
PDCCHは、PDSCH及びPUSCHのスケジューラによる割当情報や変調法、符号化率等のフォーマット情報を示す。
PHICHは、PUSCHに対するハイブリッドARQのACK又はNAK情報を伝送する。
PCFICH、PHICH及びPDCCHは、各サブフレームの先頭の１〜３OFDMシンボルに多重される。
PMCHは、複数セルにまたがるMBMS伝送に用いられる。なお、PMCHはLTE Rel.8ではサポートされない。PMCHは、PDSCHを伝送するサブフレームと時間多重される。
【０００８】
セル固有参照信号（CS-RS）は前述したリファレンスシグナルであり、全帯域に拡散されて配置される。基地局が複数の送信アンテナを備えているときには、該送信アンテナごとに各送信アンテナに固有のCS-RSが送信される。これにより、基地局の各送信アンテナと移動局の受信アンテナとの間のチャネル情報を取得することができる。
CS-RSはリソースブロック内に全体的に分散配置されており、CS-RSがマッピングされるサブキャリアの位置はセルＩＤに応じて全体的にシフト、すなわち、セルＩＤに応じて異なる周波数シフト（マッピングするサブキャリアの全体の周波数方向シフト）が行われるようになされている。また、CS-RSにはセル固有の拡散信号によるスクランブルがかけられている。
【０００９】
基地局が単一の送信アンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて、図６を参照して説明する。なお，以下では，OFDMのガードインターバルとして，Extended Cyclic Prefix仕様が適用された場合について例示する。
図６の（ａ）はセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）の場合、（ｂ）はセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）の場合、（ｃ）はセルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）の場合、（ｄ）はセルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）の場合、（ｅ）はセルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）の場合、（ｆ）はセルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）の場合における単一の送信アンテナ（Antenna port #0）から送信されるCS-RSのマッピング状態を示す図である。これらの図において、横軸が時間、縦軸が周波数を示しており、１サブフレーム（２タイムスロット）と１２サブキャリアからなる１リソースブロックが示されている。この図に示した例は、前述したオプション２の場合とされており、１タイムスロットが６個のマスに分割されている。すなわち、横方向の各マスは１OFDMシンボルに対応する。また、縦方向の各マスは１サブキャリアに対応する。１OFDMシンボル×１サブキャリアの各マスをリソースエレメント（RE）とよぶ。
【００１０】
図６の（ａ）〜（ｆ）において、左下がりのハッチングが付されているリソースエレメントは、各基地局から送信されるCS-RSを示している。
図示するように、CS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルと後ろから３番目のOFDMシンボルに必ずマッピングされている。また、CS-RSは６サブキャリアごとに挿入されており、その挿入されるサブキャリアの位置はセルＩＤに応じてシフトするようにされている。
【００１１】
すなわち、セルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）となるセルの基地局からのCS-RSは、図６の（ａ）に示すように、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける先頭のサブキャリアと第７番目のサブキャリア、及び、各タイムスロットの第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目のサブキャリアと第１０番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。また、（ｂ）に示すように、セルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）となるセルの基地局からのCS-RSは、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおいては第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリアに、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおいては、第５番目のサブキャリアと第１１番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。
【００１２】
以下同様に、セルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｃ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第３番目と第９番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１２番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｄ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目と第１０番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第１番目と第７番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｅ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１１番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目と第８番目のサブキャリアにおいて送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）となるセルの基地局からのCS-RSは（ｆ）に示すように、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第６番目のサブキャリアと第１２番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第３番目のサブキャリアと第９番目のサブキャリアにおいて送信される。
【００１３】
セルＩＤの６を法とする剰余が同じ数となるセルの基地局からは同一のタイミングで同一のサブキャリアを用いてCS-RSが送信されることとなるが、CS-RSは各セルに関連づけられた符号を用いてスクランブルがかけられているので、復調することができる。
なお、図６においてはオプション２の場合を示しており、上述のように、先頭から第４番目のOFDMシンボルが後ろから３番目のOFDMシンボルとなっているが、オプション１の場合には１タイムスロットに７OFDMシンボルが含まれているため、先頭から第５番目のOFDMシンボルが後ろから第３番目のOFDMシンボルとなり、CS-RSは、先頭のOFDMシンボルのタイミングと先頭から第５番目のOFDMシンボルのタイミングに挿入されることとなる。
このように、各基地局からCS-RSが、定められたタイミングで、そのセルのセルＩＤに応じて決定されるサブキャリアにマッピングされて送信される。
【００１４】
基地局に複数の送信アンテナが設けられているときは送信アンテナに固有のCS-RSが、同一セル内のCS-RSが互いに干渉しないように周波数軸及び時間軸上にマッピングされて、すなわち、周波数軸・時間軸上に直交配置されて、各送信アンテナから送信される。前述の場合と同様に、CS-RSは、セルＩＤに応じて異なる周波数シフトとスクランブリングがかけられている。
図７Ａ〜図７Ｆを参照して、基地局に第１のアンテナ（Antenna port #0）と第２のアンテナ（Antenna port #1）の２本のアンテナが設けられている場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明する。以下では，OFDMのガードインターバルとして，Extended Cyclic Prefix仕様が適用された場合について例示する。
【００１５】
図７ＡはセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示し、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す。ここで、左下がりのハッチングは第１のアンテナからのCS-RSが送信されるリソースエレメント、右下がりのハッチングは第２のアンテナからのCS-RSが送信されるリソースエレメント、ヌル（Null）はそのアンテナから信号が送信されないことを示している。
【００１６】
図７Ａの（ａ）に示すように、第１のアンテナからのCS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける先頭のサブキャリアと第７番目のサブキャリア、及び、各タイムスロットの第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目のサブキャリアと第１０番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。また、（ｂ）に示すように、第２のアンテナからのCS-RSは、各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第４番目と第１０番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルの第１番目と第７番目のサブキャリアにマッピングされて送信される。
そして、図示されているように、第１のアンテナからそのCS-RSが送信されるタイミング及びサブキャリアについては第２のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされ、第２のアンテナからそのCS-RSが送信されるタイミング及びサブキャリアについては第１のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされている。このように、同一セル内のCS-RSは互いに干渉しないようにマッピングされている。
【００１７】
図７Ｂは、セルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RS、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示している。
図７Ｂ（ａ）に示すように、第１のアンテナからのCS-RSは、第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目と第１１番目のサブキャリアにおいて送信され、第２のアンテナからのCS-RSは第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第５番目のサブキャリアと第１１番目のサブキャリア、及び、第４番目のOFDMシンボルのタイミングにおける第２番目のサブキャリアと第８番目のサブキャリアにおいて送信される。そして、一方のアンテナにおいてCS-RSが送信されているタイミング及びサブキャリアにおいては他方のアンテナは信号が送信されないヌル状態とされている。
このように、セルＩＤの６を法とする剰余が１の場合には、前記図７Ａに示した６を法とする剰余が０の場合に対して、サブキャリア周波数が１ずつシフトしたサブキャリアを用いて、各アンテナからのCS-RSが互いに干渉しないようにマッピングされて送信される。
【００１８】
図７Ｃは、セルＩＤの６を法とする剰余が２（mod(Cell_ID,6)=2）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示す図であり、（ａ）は第１のアンテナから送信されるCS-RS、（ｂ）は第２のアンテナから送信されるCS-RSの配置を示している。この図に示すように、剰余が２のセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは、図７Ｂに示した剰余が１の場合に対してサブキャリア周波数が１ずつシフトしたサブキャリアを用いてCS-RSが互いに干渉しないように送信される。
【００１９】
同様に、セルＩＤの６を法とする剰余が３（mod(Cell_ID,6)=3）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が４（mod(Cell_ID,6)=4）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｅの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信され、セルＩＤの６を法とする剰余が５（mod(Cell_ID,6)=5）となるセルの基地局に設けられた２本のアンテナからは図７Ｆの（ａ）及び（ｂ）に示すように配置されたCS-RSが送信される。
このように、基地局に２本のアンテナが設けられたときには、各アンテナからそのアンテナに対応するCS-RSが互いに干渉しないように送信される。
【００２０】
3GPP LTE Rel.8の物理レイヤ仕様については、非特許文献１〜３に記載されている。3GPP LTE-Advancedについては、非特許文献４及び５に記載されている。
また、低受信SINR環境においても高精度なチャネル推定値を得る手法として、参照信号(Reference Signal)が含まれるサブキャリアのチャネル応答をIDFTで時間領域に変換し，干渉雑音成分を除去することで高精度なチャネル推定結果を得る，時間領域チャネル推定法などが知られている（非特許文献６）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】3GPP TS36.211 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation", March 2009.
【非特許文献２】3GPP TS36.212 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding", March 2009.
【非特許文献３】3GPP TS36.213 V8.6.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures", March 2009.
【非特許文献４】3GPP TR36.913 V9.0.0, "Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced)", Dec. 2009.
【非特許文献５】3GPP TR36.814 V9.0.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Further advancements for E-UTRA physical layer aspects", Dec. 2009.
【非特許文献６】鹿山 英則、平松 勝彦、本間 光一、“sinc関数レプリカを用いた広帯域OFDM通信用高精度チャネル推定方式の検討” 電子情報通信学会技術報告RCS2007-70, Aug. 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
複数基地局協調送受信技術（CoMP）は、LTE-Advanced Rel.10では標準化項目から除外されたが、2011年より検討が開始されるRel.11において標準化検討項目に含まれる見込みである。
LTE-Advanced Rel.11で複数基地局協調MIMO伝送を実現するにあたって、スムーズなシステムマイグレーションを実現するためには、LTE-Advanced Rel.10と同様、LTE Rel.8 との後方互換性（Backward Compatibility）が必須と考えられる。
LTE標準（Rel.8）端末とLTE-Advanced CoMP対応端末を共存させるためには、下りリンクのチャネル推定用信号であるセル固有参照信号（CS-RS）はLTE Rel.8と同じ構成という制約の中で実現しなければならない。
しかし、複数基地局協調MIMO伝送方式において、3GPP LTE Rel.8仕様と同じ下り物理共有チャネル（PDSCH）及びセル固有参照信号（CS-RS）に対するリソースエレメントマッピングルールを適用した場合、セル固有参照信号（CS-RS）の挿入位置が複数基地局間で異なるため、協調セル（隣接セル）からのCS-RSとPDSCHが互いに干渉し、複数基地局協調MIMO伝送 (協調MIMO伝送) における複数信号分離・合成を正確に実現することができないという問題点がある。
【００２３】
図８を参照して、協調MIMO伝送を行う２基地局がLTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合について説明する。ここでは、マスター基地局（Master BS）のセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）であり、スレーブ基地局（Slave BS）のセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）であるとしている。
図８の（ａ）はマスター基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図であり、（ｂ）はスレーブ基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図である。
【００２４】
図８の（ａ）は、マスター基地局のセルＩＤの６を法とする剰余が０（mod(Cell_ID,6)=0）の場合におけるマスター基地局の第１アンテナ（Master BS Antenna Port #0）及び第２アンテナ（Master BS Antenna Port #1）から送信されるデータのマッピングを示しており、前記図７Ａに示したものと同様である。また、図８の（ｂ）はスレーブ基地局のセルＩＤの６を法とする剰余が１（mod(Cell_ID,6)=1）の場合におけるスレーブ基地局の第１アンテナ（Slave BS Antenna Port #0）及び第２アンテナ（Slave BS Antenna Port #1）から送信されるデータのマッピングを示す図であり、前記図７Ｂに示したものと同様である。
【００２５】
ただし、図８には、CS-RS及びヌル（Null）以外のデータのマッピングについても記載している。各タイムスロットの第１番目のOFDMシンボルのタイミングにおけるCS-RS又はヌル以外のサブキャリアは、図示するように、PDCCH（下り制御チャネル）とされている。また、第１番目のタイムスロット（スロット＃０）における第２、第３OFDMシンボルは、第１OFDMシンボルに多重されるPCFICH（制御チャネル構成指示チャネル）を介して送信されるCFI（Control Format Indicator）の値（１〜３）によって該当するOFDMシンボルがPDCCHとして使用される。CS-RS、ヌルおよびその他の物理チャネルによって用いられないリソースエレメントは、PDSCH（下り共有チャネル）である。
【００２６】
図８の（ａ）に示すマスター基地局の第１及び第２アンテナから送信されるCS-RSの位置と、（ｂ）に示すスレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信されるCS-RSの位置を比較すると、マスター基地局とスレーブ基地局のCS-RSとPDSCH（又はPDCCH）が同じリソースエレメントにマッピングされることとなり、干渉が発生することがわかる。
例えば、第１番目のサブキャリアにおける第１番目のタイムスロット（スロット＃０）の第１OFDMシンボルは、マスター基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、マスター基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナからはそれぞれPDCCHが送信されている。また、第２番目のサブキャリアにおけるスロット＃０の第１OFDMシンボルは、スレーブ基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、スレーブ基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、マスター基地局の第１及び第２アンテナからはPDCCHが送信されている。
また、第１番目のサブキャリアにおける第２番目のタイムスロット（スロット＃１）の第１OFDMシンボルは、マスター基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、マスター基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナからはPDSCHが送信される。さらに、第２番目のサブキャリアにおけるスロット＃１の第１OFDMシンボルは、スレーブ基地局の第１アンテナからそのCS-RSが送信され、スレーブ基地局の第２アンテナはヌル状態とされるが、マスター基地局の第１及び第２アンテナからはPDSCHが送信されている。
【００２７】
このように、LTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合、協調セル間でセルＩＤが異なるためCS-RSが挿入されるサブキャリア周波数が異なることとなり、協調セル間のCS-RSとPDSCH又はPDCCHが干渉することとなる。
このため、特に、前記図５（ａ）に示した単一ランクの協調MIMO伝送を行う場合、PDSCHが隣接する協調セルのCS-RSと干渉するタイミングでは、通常の信号検出法、例えば、最大比合成（MRC：Maximum Ratio Combining）に基づくSFBC復号を適用することができないという問題がある。
【００２８】
そこで本発明は、複数基地局協調MIMO伝送を適用したときに、協調送信を行うセルからのセル固有参照信号（CS-RS）による干渉の影響を軽減することができる移動通信システム、基地局装置及び移動局装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の移動通信システムは、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされており、マスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行うスレーブ基地局は、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信するようになされており、移動局は、チャネル推定値と前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンに基づいて前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去して、前記データシンボルを復号するようになされているものである。
【００３０】
また、本発明の基地局装置は、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける基地局装置であって、自基地局がマスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行う場合に、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信する手段を有するものである。
【００３１】
さらに、本発明の移動局装置は、複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける移動局装置であって、チャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンとを用いてマスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるセル固有参照信号による干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去する手段と、前記干渉成分が除去された受信信号を用いてデータシンボルを復号する手段とを有するものである。
【発明の効果】
【００３２】
このような本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置によれば、複数基地局協調MIMO伝送の適用時に、協調セルのセル固有参照信号（CS-RS）による下り共有チャネル（PDSCH）などへの干渉の影響を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局とスレーブ基地局から送信される信号の一例を示す図である。
【図２】本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局とスレーブ基地局から送信される信号の他の例を示す図である。
【図３】本発明の移動通信システムにおける基地局側の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の移動通信システムにおける移動局の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】複数基地局協調MIMO伝送の一例について説明するための図であり、（ａ）は単一ランク送信の様子、（ｂ）は２ランク送信の様子を示す図である。
【図６】基地局が単一の送信アンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明するための図であり、（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、セルＩＤの６を法とする剰余が０〜５の場合を示す図である。
【図７Ａ】基地局が２本のアンテナを有する場合におけるLTE Rel.8標準のCS-RSのマッピングについて説明するための図であり、セルＩＤの６を法とする剰余が０であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｂ】セルＩＤの６を法とする剰余が１であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｃ】セルＩＤの６を法とする剰余が２であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｄ】セルＩＤの６を法とする剰余が３であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｅ】セルＩＤの６を法とする剰余が４であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図７Ｆ】セルＩＤの６を法とする剰余が５であるときの、（ａ）第１のアンテナから送信されるCS-RSのマッピング、及び、（ｂ）第２のアンテナから送信されるCS-RSのマッピングを示す図である。
【図８】協調MIMO伝送を行う２基地局がLTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合について説明するための図であり、（ａ）はマスター基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例、（ｂ）はスレーブ基地局から下りリンクで伝送される情報のマッピングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
はじめに、本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置における基本的な考え方について説明する。
本発明の移動通信システムは、前記LTE Rel.8と同様に、セル固有参照信号（CS-RS）が時間軸及び周波数軸上に分散して配置されるOFDM又はOFDMAを用いる無線アクセスシステムの下りリンクを対象としている。そして、複数の基地局（マスター基地局及びスレーブ基地局）は、GPS等を用いて高精度に同期しており、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されているものとする。
【００３５】
前記CS-RSは、基地局側でセルごとに異なるスクランブリングをかけることができるものとされている。ただし、スクランブリングパターンはセルＩＤによって一意に決まるものとされている。
また、前記CS-RSを基地局側で配置するサブキャリア周波数をセルごとに変更できるようになされている。ただし、CS-RSが配置されるサブキャリア周波数はセルＩＤによって一意に決定されるようになされている。
マスター基地局と該マスター基地局と協調して送信を行うスレーブ基地局（通常は隣接セルの基地局）は互いに異なるサブキャリア周波数にCS-RSがマッピングされるようにセルＩＤが設定されているものとする。すなわち、隣接するセルは異なるセルＩＤが設定されているものとする。
移動局において、マスター基地局だけでなくスレーブ基地局についても、CS-RSの送信パターンは既知であるものとする。これは、スレーブ基地局のセルＩＤ情報の取得により実現することができる。
また、移動局側において、時間領域チャネル推定法などの干渉雑音抑圧効果を有するチャネル推定法の適用により、低受信SINR環境においても高精度なチャネル推定値が得られているものとする。
【００３６】
このような前提の下で、本発明の移動通信システムでは、スレーブ基地局において、協調送信の際、マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、そのスレーブ基地局においてCS-RSが挿入されるリソースエレメント（RE）に配置されるデータシンボルを、マスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させてマッピングするようにしている。これにより、マスター基地局から送信されるCS-RS及びスレーブ基地局から送信されるCS-RSが同じリソースエレメントを用いて送信されたデータシンボルに対する干渉成分となるが、本発明の移動通信システムにおける移動局では、チャネル推定値と、既知の協調セルのCS-RS、すなわち、マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のCS-RSの送信パターンとを用いてマスター基地局とスレーブ基地局から送信されるCS-RSによる干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたCS-RSによる干渉成分を除去するようにしている。そして、この干渉成分が除去された受信信号を用いて、MMSE（Minimum Mean Square Error：最小平均２乗誤差）法等のアルゴリズムを適用して信号を復調し、軟判定出力を得て送信されたデータシンボルを再生する。
【００３７】
このように、本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置によれば、セルＩＤごとにセル固有参照信号（CS-RS）が配置されるサブキャリア周波数がシフトするシステムにおいて、複数基地局協調MIMO伝送方式を実施するときに、スレーブ基地局のCS-RSが配置されるリソースエレメント位置で送信すべきデータシンボルを、対応するマスター基地局のCS-RSが配置されるリソースエレメント位置で送信し、受信側（移動局）で、チャネル推定値とスレーブ基地局から送信されるCS-RSの送信パターンが既知であることを利用して、干渉成分となるスレーブ基地局からのCS-RSを除去して、受信したデータシンボルを復調するようにしたものである。
これにより、セルＩＤごとにCS-RSが配置される周波数がシフトするシステムにおいて複数基地局協調MIMO伝送による信号送信を行うときに、CS-RSによる干渉の影響を軽減することができるようになる。
【００３８】
具体例を用いて説明する。
前記図５に示した複数基地局協調MIMO伝送システムと同様に、各基地局及び移動局は２本のアンテナを備え、通信品質が低い（低受信SINR）のときには単一ランク送信を行い、通信品質が良い（高受信SINR）ときには２ランク送信を行うものとする。ここで、低受信SINRのときには、基地局側で行われるプリコーディングはSFBC（space frequency block coding：空間周波数ブロック符号化）方式が用いられるものとして説明する。なお、SFBCは3GPPにより規定されている。SFBC方式では、第１アンテナポートから連続するデータシンボルｃi,jとｃi,j+1が隣接するサブキャリアに配置されて送信され、第２アンテナポートから、−ｃi,j+1*とｃi,j*（＊は複素共役）が同じ隣接するサブキャリアに配置されて送信される。
【００３９】
前述のように、LTE Rel.8標準のリソースエレメントマッピングを適用した場合、協調セル間でセルＩＤが異なるためCS-RSが挿入されるサブキャリア周波数が異なることとなり、協調セル間のCS-RSとPDSCH又はPDCCHが干渉するという問題点がある。
図１を参照して、上記問題点を解消するために本発明において採用されている方式について説明する。
図１は、本発明の移動通信システムにおいて、マスター基地局と該マスター基地局とランク数１の協調MIMO送信を行うスレーブ基地局の両基地局から送信される信号の一例を示す図である。（ａ）はマスター基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｂ）はマスター基地局の第２アンテナから送信される信号、（ｃ）はスレーブ基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｄ）はスレーブ基地局の第２アンテナから送信される信号を示している。なお、ここでは、煩雑さを避けるために、ｋ1〜ｋ6で示す６サブキャリア、３OFDMシンボル分の信号のみを示している。また、各基地局はそれぞれ２本の送信アンテナを備えているものとする。そして、両基地局が、ＳＦＢＣ方式でプリコーディングされたデータを送信する場合について説明する。
【００４０】
図１に示す例では、マスター基地局が属するセルのセルＩＤが０（セルＩＤの６を法とする剰余が０）であり、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤが１（セルＩＤの６を法とする剰余が１）であるとされている。
図１の（ａ）に示すように、前記図７Ａと同様に、第１番目のサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングに、マスター基地局の第１アンテナはそのCS-RS（ｒ0(M)（ｋ1））を送信し、第２アンテナはヌル状態とされる。
そして、SFBC方式に従い、サブキャリアｋ2とサブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングで、マスター基地局の第１アンテナはデータシンボルｃ1,1とｃ1,2を送信し、第２アンテナはデータシンボル−ｃ1,2*とｃ1,1*を送信する。第４番目のサブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルにマスター基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(M)（ｋ4））を送信する。サブキャリアｋ5とｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングで、マスター基地局の第１アンテナはデータシンボルｃ2,1とｃ2,2を送信し、第２アンテナはデータシンボル−ｃ2,2*とｃ2,1*を送信する。
【００４１】
スレーブ基地局はセルＩＤの６を法とする剰余が１であるため、前記図７Ｂに示したように、第２のサブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナはそのCS-RS（ｒ0(S)（ｋ2））を送信し、第２アンテナはヌル状態とされる。また、第５サブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ5））を送信する。このようにマッピングすることが、LTE Rel.8との互換性を保つために必要とされる。
【００４２】
MIMOの協調送信のためには、スレーブ基地局はマスター基地局と同じ周波数かつ同じタイミングで同一のデータシンボルを送信することが必要となるが、上述のようにCSーRSの送信タイミング及びヌルのタイミングは規定されているため、それらのタイミングではマスター基地局と同じデータシンボルを送信することができない。
例えば、サブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングは、マスター基地局の第１アンテナ及び第２アンテナはそれぞれデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を送信しており、複数基地局連携によるSFBCを実行するためには、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからもそれぞれ同じデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を送信する必要があるが、CS-RSを送信すべきリソースエレメント又はヌルのリソースエレメントであるため、それらのデータシンボルを送信することができない。また、サブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングは、マスター基地局の第１アンテナ及び第２アンテナはそれぞれデータシンボルｃ2,1及び−ｃ2,2*を送信しており、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからも同じデータシンボルを送信する必要があるが、CS-RSを送信するリソースエレメント又はヌル状態とされるリソースエレメントとされているため、それらのデータシンボルを送信することができない。なお、図示するように、その他のリソースエレメントにおいては、スレーブ基地局はマスター基地局と同じデータシンボルを送信することができる。
【００４３】
そこで、本発明では、スレーブ基地局側で、そのスレーブ基地局のCS-RS挿入位置及びヌルの位置のリソースエレメントで送信すべきデータシンボルを、マスター基地局のCS-RSが送信されるリソースエレメントへ移動させて送信するようにしている。
すなわち、スレーブ基地局は、スレーブ基地局の第１アンテナがそのCS-RSであるｒ0(S)（ｋ2）を送信し、第２アンテナがヌル状態とされるサブキャリアｋ2の第１OFDMシンボルのタイミングで送信すべきデータシンボルｃ1,1及び−ｃ1,2*を、マスター基地局の第１アンテナがそのCS-RSを送信し、第２アンテナがヌル状態とされるサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングで、第１アンテナ及び第２アンテナから送信する。また、スレーブ基地局の第１アンテナがヌルとされ、第２アンテナがそのCS-RSであるｒ1(S)（ｋ5）を送信するサブキャリアｋ5の第１OFDMシンボルのタイミングで送信すべきデータシンボルｃ2,1及び−ｃ2,2*を、マスター基地局の第１アンテナがヌル状態とされ、第２アンテナがそのCS-RSであるｒ1(M)（ｋ4）を送信するサブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルのタイミングで第１アンテナ及び第２アンテナから送信する。
【００４４】
このように、本発明では、単一ランクの複数基地局協調MIMO送信を行うときに、スレーブ基地局においてCS-RSが挿入されるリソースエレメント又はヌル状態とされるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルは、マスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させて送信するようにしている。なお、その他のリソースエレメントでは、マスター基地局とスレーブ基地局とで同じデータシンボルが送信される。
【００４５】
図１の（ａ）に示すマスター基地局の第１アンテナから送信された信号は、ｈi0(M)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｂ）に示すマスター基地局の第２アンテナから送信された信号はｈi1(M)（ｋ）の伝搬路を通って移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｃ）に示すスレーブ基地局の第１アンテナから送信された信号はｈi0(S)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達し、（ｄ）に示すスレーブ基地局の第２アンテナから送信された信号はｈi1(S)（ｋ）のチャネル応答値を有する伝搬路を介して移動局MSの受信アンテナに到達する。
【００４６】
移動局MSでは、協調送信を行うマスター基地局の第１及び第２アンテナ、並びに、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号を受信し、チャネル推定値と既知の隣接セルのCS-RSの送信パターン情報を用いて、スレーブ基地局から送信されるCS-RSによる干渉成分のレプリカを生成し、受信信号から除去する。そして、干渉信号が除去された受信信号を用いて、MMSE等のアルゴリズムを適用して信号を復調し、軟判定出力を得て送信信号を復号する。
【００４７】
図１において破線で囲んだ四角内、すなわち、サブキャリアｋ1〜ｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号の復調について説明する。
移動局MSにおける受信アンテナ数をＮr本とする。マスター基地局の第１及び第２アンテナとスレーブ基地局の第１及び第２アンテナから前記図１の（ａ）〜（ｄ）破線で囲んだ四角内の信号が送信されたときの移動局における受信信号は、つぎのように表される。
第１番目のサブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号ベクトルは、次の数１により表される。
【数１】
ここで、ｘi（ｋj）は移動局の第i+1本目の受信アンテナにおけるサブキャリアｋjの受信信号、ｈi,0(M)（ｋj）はマスター基地局の第１アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,1(M)（ｋj）はマスター基地局の第２アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,0(S)（ｋj）はスレーブ基地局の第１アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｈi,1(S)（ｋj）はスレーブ基地局の第２アンテナから移動局の第i+1本目の受信アンテナまでのサブキャリアｋjの周波数におけるチャネル応答値、ｎi（ｋj）は移動局の第i+1本目の受信アンテナにおけるサブキャリアｋjの周波数における受信機雑音である。
【００４８】
第２番目のサブキャリアｋ2における受信信号ベクトルは、次の数２により表される。
【数２】
【００４９】
第３番目のサブキャリアｋ3における受信信号ベクトルは、次の数３により表される。
【数３】
【００５０】
第４番目のサブキャリアｋ4における受信信号ベクトルは、次の数４により表される。
【数４】
【００５１】
第５番目のサブキャリアｋ5における受信信号ベクトルは、次の数５により表される。
【数５】
【００５２】
第６番目のサブキャリアｋ6における受信信号ベクトルは、次の数６により表される。
【数６】
【００５３】
サブキャリアｋ1〜ｋ3に関する前記数１〜数３をまとめると、次の数７が得られる。
【数７】
【００５４】
ここで、マスター基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）及びスレーブ基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(S)（ｋ2）は、いずれも既知である。すなわち、移動局はセルサーチ時にセルＩＤの情報を取得しており、そのセルＩＤに基づいて各セルの基地局から送信されるセル固有参照信号のパターンを知ることができ、該CS-RSに基づいて推定したチャネル応答値を推定し、該推定したチャネル応答値と既知のCS-RSの送信パターンを用いて、隣接セルのCS-RSによる干渉成分のレプリカを作成し、受信信号から除去することができる。
したがって、前記数７は次の数８となる。
【数８】
【００５５】
数８における左辺のｘ0（ｋ1）−ｈ0,0(M)（ｋ1）ｒ0(M)（ｋ1）は、受信信号ｘ0（ｋ1）から、チャネル応答の推定値ｈ0,0(M)（ｋ1）とCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）の積、すなわち干渉成分のレプリカｈ0,0(M)（ｋ1）ｒ0(M)（ｋ1）を除去した受信信号を表している。サブキャリアｋ1に関する他の受信信号及びサブキャリアｋ2に関する受信信号からも、同様に干渉成分が除去されている。
【００５６】
【数９】
のMMSE（Minimum Mean Square Error：最小平均２乗誤差）法に基づく軟判定出力ｃ〜1は、次式で求めることができる。
【数１０】
ここで、σ2は協調セルからの干渉成分を除去した後の雑音電力である。
【００５７】
同様に、サブキャリアｋ4〜ｋ6に関する前記数４ないし数６は次の数１１のようにまとめることができる。
【数１１】
【００５８】
そして、前述と同様にCS-RSによる干渉成分を除去することができ、数１１は数１２となる。
【数１２】
【００５９】
【数１３】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜2は、次式で求めることができる。
【数１４】
数１０及び数１４で得られた軟判定出力に基づいてデータシンボルを復号する。
【００６０】
上述した例は、マスター基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余が０、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余１で、マスター基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアとスレーブ基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアのずれ量が１の場合であった。
次に、マスター基地局のセルのセルＩＤの６を法とする剰余が０、スレーブ基地局のセルのセルＩＤの６を法とする剰余が２で、マスター基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアとスレーブ基地局からCS-RSが送信されるサブキャリアの周波数差が２サブキャリア周波数である例について図２を参照して説明する。
図２の（ａ）はマスター基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｂ）はマスター基地局の第２アンテナから送信される信号、（ｃ）はスレーブ基地局の第１アンテナから送信される信号、（ｄ）はスレーブ基地局の第２アンテナから送信される信号を示している。
図２の（ａ）と（ｂ）のマスター基地局の第１及び第２アンテナから送信される信号は、前記図１の（ａ）及び（ｂ）と同じである。
【００６１】
スレーブ基地局はセルＩＤの６を法とする剰余が２であるため、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからは、前記図７Ｃの（ａ）及び（ｂ）に示したマッピングにしたがって信号が送信される。
すなわち、スレーブ基地局の第１アンテナは、図２の（ｃ）に示すように、第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングでそのCS-RS（ｒ0(S)（ｋ3））を送信し、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングでヌル状態とされる。また、スレーブ基地局の第２アンテナは、図２の（ｄ）に示すように、第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングでヌル状態とされ、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングでそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ6））を送信する。
【００６２】
前記第３サブキャリアｋ3の第１OFDMシンボルのタイミングは、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスター基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ1,2が送信されるとともにマスター基地局の第２アンテナからデータシンボルｃ1,1*が送信されるタイミングであり、マスター基地局と協調MIMO送信するスレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからも同じデータシンボルｃ1,2及びｃ1,1*を送信する必要があるが、スレーブ基地局の第１アンテナはそのCS-RSを送信し、第２アンテナはヌル状態とされなければならないため、データシンボルｃ1,2及びｃ1,1*を送信することができない。そこで、本発明では、マスター基地局の第１アンテナがそのCS-RSを送信し、第２アンテナがヌル状態とされる第１サブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ1,2を送信し、第２アンテナからデータシンボルｃ1,1*を送信するようにしている。
【００６３】
同様に、第６サブキャリアｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングは、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスター基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ2,2が送信され、第２アンテナからデータシンボルｃ2,1*が送信されるタイミングであり、スレーブ基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからもそれぞれ同じデータシンボルｃ2,2及びｃ2,1*を送信する必要があるが、スレーブ基地局の第１アンテナはヌル状態とされ、第２アンテナはそのCS-RS（ｒ1(S)（ｋ6））を送信しなければならないため、データシンボルｃ2,2及びｃ2,1*を送信することができない。そこで、本発明では、マスター基地局の第１アンテナがヌル状態とされ、第２アンテナがそのCS-RS（ｒ1(M)（ｋ4））を送信する第４サブキャリアｋ4の第１OFDMシンボルのタイミングで、スレーブ基地局の第１アンテナからデータシンボルｃ2,2を送信し、第２アンテナからデータシンボルｃ2,1*を送信するようにしている。
【００６４】
このように、マスター基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余と、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余の差が２の場合も、前記図１に示した場合と同様に、LTE Rel.8によりスレーブ基地局の各アンテナがそのCS-RSの送信又はヌル状態とされることが規定されているリソースエレメントに当たるために送信できないデータシンボルをマスター基地局のアンテナからそのCS-RSを送信するリソースエレメントに送信するようにしている。
マスター基地局の属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余と、スレーブ基地局が属するセルのセルＩＤの６を法とする剰余の差が１及び２以外の場合についても、同様に、スレーブ基地局のアンテナがCS-RSの送信又はヌル状態とされるリソースエレメントに協調MIMOのために送信すべきデータシンボルをマスター基地局のアンテナがCS-RSの送信又はヌル状態とされるリソースエレメントに送信する。
【００６５】
そして、図１の場合と同様に、マスター基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号は、それぞれの伝搬路を介して移動局の受信アンテナに到達し、スレーブ基地局の第１及び第２アンテナから送信された信号もそれぞれの伝搬路を介して移動局の受信アンテナに到達する。
【００６６】
図２において破線で囲んだ四角内、すなわち、サブキャリアｋ1〜ｋ6の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号の復調について説明する。
第１サブキャリアｋ1の第１OFDMシンボルのタイミングにおける受信信号ベクトルは次の数１５により表わされる。
【数１５】
【００６７】
第２サブキャリアｋ2における受信信号ベクトルは次の数１６により表わされる。
【数１６】
【００６８】
第３サブキャリアｋ3における受信信号ベクトルは次の数１７により表わされる。
【数１７】
【００６９】
第４サブキャリアｋ4における受信信号ベクトルは次の数１８により表わされる。
【数１８】
【００７０】
第５サブキャリアｋ5における受信信号ベクトルは次の数１９により表わされる。
【数１９】
【００７１】
第６サブキャリアｋ6における受信信号ベクトルは次の数２０により表わされる。
【数２０】
【００７２】
第１サブキャリアｋ1〜第３サブキャリアｋ3の受信信号ベクトルを示す数１５〜数１７をまとめると、次の数２１となる。
【数２１】
【００７３】
前述の場合と同様に、マスター基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(M)（ｋ1）及びスレーブ基地局の第１アンテナから送信されるCS-RSであるｒ0(S)（ｋ3）は、いずれも既知であり、推定したチャネル応答値と該既知のCS-RSの送信パターンに基づいて隣接セルのCS-RSによる干渉成分のレプリカを作成し受信信号から除去することにより、前記数２１は次の数２２となる。
【数２２】
【００７４】
【数２３】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜1は、次の数２４により求めることができる。
【数２４】
【００７５】
第４サブキャリアｋ4〜第６サブキャリアｋ6の受信信号ベクトルを示す数１８〜数２０をまとめると、次の数２５となる。
【数２５】
【００７６】
この式についても、マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるCS-RSは既知であることから前述と同様にCS-RSによる干渉成分を除去することができ、数２５は数２６となる。
【数２６】
【００７７】
【数２７】
のMMSEに基づく軟判定出力ｃ〜2は、次の数２８で求めることができる。
【数２８】
このようにして得られた軟判定出力を用いて受信信号を復号することができる。
【００７８】
次に、本発明の移動通信システムにおける基地局側装置の構成及び移動局の構成について説明する。なお、ここでは、２つの基地局が存在する場合について示しているが、３以上の基地局が存在する場合も同様に構成することができる。
図３は、本発明の移動通信システムにおける基地局側の構成の一例を示すブロック図である。なお、本発明の移動通信システムは、基本的に、１つの基地局に複数の移動局が通信できるシステムを想定しているが、図３には、１つの移動局との通信に必要な要素のみを示している。また、本発明は下りリンク伝送（基地局→移動局）に関する発明であるため、上りリンク伝送（移動局→基地局）に関連するブロックは省略している。
【００７９】
図３において、１０は第１の基地局、３０は第２の基地局、５０は基地局制御装置である。第１の基地局１０及び第２の基地局３０は一方がマスター基地局となり他方がスレーブ基地局となる。第１の基地局１０及び第２の基地局３０は、ネットワークを介して相互に接続されているとともに、基地局制御装置５０に接続されている。第１の基地局１０と第２の基地局３０は同一の構成とされている。ここでは、各基地局１０、３０は、それぞれ、複数Ｎt本の送受信アンテナを備えているものとするが、各基地局に設けられる送受信アンテナの数は、同数である必要はなく、任意の数とすることができる。また、図中、第１の基地局１０及び第２の基地局３０において、破線で示されたブロックは、複数ランク送信の場合に使用されるブロックである。
【００８０】
第１の基地局１０において、送信されるユーザデータはバッファ１１を介してランクアダプテーション部１２に入力される。ランクアダプテーション部１２は、バッファ１１からのユーザデータを、スケジューラ１７により指示されるランク数に対応する数のサブストリームに分割し、サブストリーム対応に設けられたチャネルエンコーダ１３に入力し、誤り訂正符号化を行う。チャネルエンコーダ１３で誤り訂正符号化されたデータはインターリーバ１４においてインターリーブされた後、Ｉ／Ｑマッピング部１５で複素シンボルに変換され、プリコーダ１６でプリコーディング行列を乗積されて、送信アンテナ対応に設けられたマルチプレクサ１８−１〜１８−Ｎtに入力される。マルチプレクサ１８−１〜１８−Ｎtにおいて、それぞれセル固有参照信号（CS-RS）号及び制御信号が多重され、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）１９−１〜１９−Ｎtで並列信号に変換された後、逆高速フーリエ変換（IFFT）部２０−１〜２０−Ｎtで逆フーリエ変換され、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）２１−１〜２１−Ｎtで直列信号に変換される。各並直列変換器２１−１〜２１−Ｎtの出力信号は、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２２−１〜２２−Ｎtでガードインターバルに相当するサイクリックプレフィックスが付加された後、図示しない混合器で搬送周波数に周波数変換され、図示しない電力増幅器で電力増幅されてアンテナ２３−１〜２３−Ｎtから送信される。
【００８１】
MIMO／OFDMベースのシステムの多くは、ランクアダプテーションが適用される。例えば、LTEで標準化されている２×２ open-loop MIMOでは、単一ランク送信と２ランク送信の２つのモードにそれぞれ対応する、SFBC（space-frequency block coding）を用いる送信ダイバーシティとSDM（space division multiplexing）という２つのモードを適応的に切替える。
前記ランクアダプテーション部１２は、前記スケジューラ１７により単一ランク送信が指示されたときは、ユーザデータに対してSFBC符号化を行い、２ランク送信が指示されたときはユーザデータを２サブストリームに分割して空間多重を行うため、誤り訂正符号化を行うためチャネルエンコーダ１３と破線で示したチャネルエンコーダに入力する。
【００８２】
第２の基地局３０も、バッファ３１、ランクアダプテーション部３２、チャネルエンコーダ３３、インターリーバ３４、Ｉ／Ｑマッピング部３５、プリコーダ３６、スケジューラ３７、マルチプレクサ３８−１〜３８−Ｎt、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）３９−１〜３９−Ｎt、逆高速フーリエ変換（IFFT）部４０−１〜４０−Ｎt、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）４１−１〜４１−Ｎt、ＣＰ付加部４２−１〜４２−Ｎt、及び、アンテナ４２−１〜４２−Ｎtを備えており、前記第１の基地局１０と同様に構成されている。
【００８３】
基地局制御装置５０は、複数の基地局間の同期と協調スケジューリングを制御するものである。この基地局制御装置５０は、前記複数の基地局が接続されたネットワーク上に配置されていてもよいし、あるいは、いずれかの基地局の内部に配置されていてもよい。
LTEでは各移動局は、在圏する基地局に対して測定報告（Measurement Report）を送信することができる。そこで、例えば、移動局が自セルのセルＩＤとRSPP（Reference Signal Received Power：無線品質）及び隣接セルのセルＩＤとRSPPを含む測定報告を自セル基地局に送信するようにさせ、各基地局が受信した測定報告を基地局制御装置５０に送信する。これにより、基地局制御装置５０は、セル端移動局の存在とそのセル端移動局の所属する自セル基地局と周辺セル基地局の情報及び受信品質の情報を取得することができる。基地局制御装置５０は、このようにして得た情報に基づいて、複数基地局協調MIMO伝送を行うか否か、及び、図５の（ａ）に示した単一ランク送信で行うか同図（ｂ）に示した２ランク送信で行うかを決定し、自セル基地局（マスター基地局）と該マスター基地局と協調してMIMO伝送を行う周辺セル基地局（スレーブ基地局）のスケジューラ１７及び３７を制御する。例えば、受信SINRが低いときには、図５の（ａ）に示した単一ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行うために、マスター基地局１０とスレーブ基地局３０が同じサブストリームStream#0を送信するように制御するとともに、スケジューラ１７及び３７に対してSFBCプリコーディングを指示する。また、受信SINRが高いときには、図５の（ｂ）に示した２ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行うために、マスター基地局１０がサブストリームStream#0を送信し、スレーブ基地局３０がサブストリームStream#1を送信するように制御する。
【００８４】
単一ランクの複数基地局協調MIMO伝送を行う場合、スレーブ基地局３０のスケジューラ３７は、前記図１の（ｃ）、（ｄ）又は前記図２の（ｃ）、（ｄ）に記載された処理を実行する。すなわち、マスター基地局１０と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局３０においてCS-RSが挿入されるリソースエレメントに配置されるデータシンボルをマスター基地局のCS-RSが挿入されるリソースエレメントに移動させる処理を行う。
【００８５】
図４は、本発明の移動通信システムにおける移動局６０の構成の一例を示すブロック図である。本発明は下りリンク伝送（基地局→移動局）に関する発明であるため、上りリンク伝送（移動局→基地局）に関連するブロックの記載は省略している。
図示するように、移動局６０は、複数Ｎr本の受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrを有している。各受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrで受信された信号は、それぞれに対応して設けられた信号受信部６２−１〜６２−Ｎrに入力される。各信号受信部６２−１〜６２−Ｎrは同一の構成とされている。
【００８６】
各信号受信部６２−１〜６２−Ｎrにおいて、対応する受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎrで受信された信号は、低雑音増幅器LNA８１−１〜８１−Ｎrで増幅された後、ダウンコンバータＤ／Ｃ８２−１〜８２−Ｎrで搬送波周波数の信号と乗算されてベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器８３−１〜８３−Ｎrに入力される。Ａ／Ｄ変換器８３−１〜８３−Ｎrでデジタルデータに変換された受信信号は、図示しないサイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去部でＣＰを除去された後、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）８４−１〜８４−Ｎrに入力されるとともに、FFTタイミング検出部６３に入力される。
直並列変換器８４−１〜８４−Ｎrは、それぞれ対応する受信アンテナからのＣＰが除去された受信信号を並列信号に変換し、それぞれ対応して設けられた高速フーリエ変換（FFT）部８５−１〜８５−Ｎrに出力する。
【００８７】
FFTタイミング検出部６３は、受信信号に含まれるプライマリ同期シグナル（PSS）とセカンダリ同期シグナル（SSS）に基づきOFDMシンボルの受信タイミングを検出する。前記FFT部８５−１〜８５−Ｎrは、このFFTタイミング検出部６３で検出された受信タイミングに基づいてそれぞれの入力信号をサブキャリアごとの信号に変換する。
各FFT部８５−１〜８５−Ｎrの出力信号は、それぞれに対応して設けられたCS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrに入力されるとともにマスター基地局及びスレーブ基地局との間のチャネル推定を行うチャネル推定部６４に入力される。
【００８８】
前記FFTタイミング検出部６３によるタイミング検出時にマスター基地局とスレーブ基地局のセルＩＤの情報が取得されており、移動局にはマスター基地局とスレーブ基地局の各アンテナから送信されるCS-RSのパターンが既知となっている。チャネル推定部６４は、前記FFT部８５−１〜８５−Ｎrから出力される受信アンテナごとサブキャリアごとの受信信号から、その中に含まれてマスター基地局及びスレーブ基地局のCS-RSを検出し、マスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナと自移動局の各受信アンテナ間の伝搬路の状態を示すチャネル情報の推定値を取得する。
【００８９】
CS-RSレプリカ生成部６５は、チャネル推定部６４から出力されるチャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナから送信されるCS-RSのパターンに基づいてマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナからのCS-RSの受信信号のレプリカを生成し、対応する前記CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrに供給する。
CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrは、それぞれの受信信号から前記CS-RSレプリカ生成部６５により生成された対応するCS-RSの受信信号のレプリカを減算する。これにより、データシンボルと同じリソースエレメントにマスター基地局及びスレーブ基地局の各アンテナから送信されてデータシンボルに対する干渉となっていたCS-RSの信号が除去される。この処理は、前記数８、数１２、数２２及び数２６における左辺の行列の成分における引き算に対応する。
【００９０】
CS-RS干渉除去部８６−１〜８６−Ｎrからの出力信号は、信号検出及びLLR（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）生成部６８に入力されるとともに、マスター基地局のチャネル推定部６６に入力される。
マスター基地局のチャネル推定部６６は、マスター基地局の各送信アンテナと移動局の各受信アンテナの間のチャネル推定値を算出する。下りリンクレイヤ１（L１）／レイヤ２L２）制御情報デコード部６７は、チャネル推定部６６からのチャネル推定値を用いて、PDCCHを復調し、信号検出及びLLR生成部６８に供給する。
信号検出及びLLR生成部６８は、下りリンクＬ１／Ｌ２制御情報デコード部６７で復調されたPDCCHに基づいて、自局に対応するサブキャリアのPDSCHの信号の復調をMMSE法に基づいて行う。
【００９１】
信号検出及びLLR生成部６８で復調された信号は並直列変換器（Ｐ／Ｓ）６９でシリアル信号に変換された後、チャネル復号器７０で誤り訂正復号処理されて出力される。
なお、ランク数が２以上の場合には、図中破線で示すように、前記信号検出及びLLR生成部６８からランク数に対応する系列の信号が出力され、それぞれの系列に対応する並直列変換器（Ｐ／Ｓ）６９でシリアル信号に変換された後、それぞれの系列に対応するチャネル復号器７０で誤り訂正復号処理されて、各系列のチャネル復号器７０からの出力が並直列変換器（Ｐ／Ｓ）７１でシリアル信号に変換されて出力される。
【符号の説明】
【００９２】
１：マスター基地局、２：スレーブ基地局、３：移動局、１０，３０：基地局、１１，３１：バッファ、１２，３２：ランクアダプテーション部、１３，３３：チャネルエンコーダ、１４，３４：インターリーバ、１５，３５：Ｉ／Ｑマッピッング部、１６，３６：プリコーダ、１７，３７：スケジューラ、１８−１〜１８−Ｎt，３８−１〜３８−Ｎt：マルチプレクサ、１９−１〜１９−Ｎt，３９−１〜３９−Ｎt：直並列変換器、２０−１〜２０−Ｎt，４０−１〜４０−Ｎt：逆高速フーリエ変換部、２１−１〜２１−Ｎt，４１−１〜４１−Ｎt：並直列変換器、２２−１〜２２−Ｎt，４２−１〜４２−Ｎt：ＣＰ付加部、２３−１〜２３−Ｎt，４３−１〜４３−Ｎt：アンテナ、５０：基地局制御装置、６０：移動局、６０：移動局、６１−１〜６１−Ｎr：アンテナ、６２−１〜６２−Ｎr：信号受信部、６３：FFTタイミング検出部、６４：チャネル推定部、６５：CS-RSレプリカ生成部、６６：チャネル推定部、６７：下りリンクレイヤ１／レイヤ２制御情報デコード部、６８：信号検出及びLLR生成部、６９：並直列変換器、７０：チャネル復号器、７１：並直列変換器、８１−１〜８１−Ｎr：低雑音増幅器、８２−１〜８２−Ｎr：ダウンコンバータ、８３−１〜８３−Ｎr：Ａ／Ｄ変換器、８４−１〜８４−Ｎr：直並列変換器、８５−１〜８５−Ｎr：高速フーリエ変換部、８６−１〜８６−Ｎr：CS-RS干渉除去部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、
セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされており、
マスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行うスレーブ基地局は、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信するようになされており、
移動局は、チャネル推定値と前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンに基づいて前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去して、前記データシンボルを復号するようになされていることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける基地局装置であって、
自基地局がマスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行う場合に、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信する手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける移動局装置であって、
チャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンとを用いてマスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるセル固有参照信号による干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去する手段と、
前記干渉成分が除去された受信信号を用いてデータシンボルを復号する手段と
を有することを特徴とする前記移動通信システムにおける移動局装置。
【請求項１】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、
セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされており、
マスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行うスレーブ基地局は、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、スレーブ基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信するようになされており、
移動局は、チャネル推定値と前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンに基づいて前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去して、前記データシンボルを復号するようになされていることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける基地局装置であって、
自基地局がマスター基地局と協調してＭＩＭＯ伝送を行う場合に、前記マスター基地局と同じマッピングルールでデータシンボルを配置させたときに、自基地局においてセル固有参照信号が挿入されるリソースエレメントと同じリソースエレメントに配置されるデータシンボルを、前記マスター基地局のセル固有参照信号が送信されるリソースエレメントと同じリソースエレメントを用いて送信する手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
複数の基地局と移動局がOFDMにより通信を行う移動通信システムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、セル固有参照信号が時間軸及び周波数軸上に分散して配置され、セル固有参照信号が配置されるサブキャリアの位置がセルＩＤに応じて決定されるようになされている移動通信システムにおける移動局装置であって、
チャネル推定値とマスター基地局及びスレーブ基地局から送信される既知のセル固有参照信号の送信パターンとを用いてマスター基地局及びスレーブ基地局から送信されるセル固有参照信号による干渉成分のレプリカを生成し、該生成したレプリカを受信信号から減算することにより、前記マスター基地局及びスレーブ基地局から送信されたセル固有参照信号による干渉成分を除去する手段と、
前記干渉成分が除去された受信信号を用いてデータシンボルを復号する手段と
を有することを特徴とする前記移動通信システムにおける移動局装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９５８２７（Ｐ２０１２−１９５８２７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９１６９（Ｐ２０１１−５９１６９）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１４４０６８４）ソフトバンクモバイル株式会社 (654)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１４４０６８４）ソフトバンクモバイル株式会社 (654)
【Ｆターム（参考）】
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