マルチセル・マルチアンテナ協調送受信の基礎

摘要

携帯電話のような複数の基地局を面的に配置するセルラシステムでは，異なる基地局がカバーするセル間の干渉がシステム性能の制限となっている.CDMAに基づく第3世代移動通信システムやOFDMAに基づくLTEやWiMAXのような第3.9世代システムでは，拡散符号や強力なチャネル符号の適用によりセル間で同一周波数を用いることを可能とし，従来のセル間の周波数繰り返しに比較してセル平均の伝送レートを増大することに成功したが，一般にセル端近傍のユーザの伝送レートは他セル干渉により基地局近傍に比較して大きく減少する.近年，この間題を改善するためにマルチセル・マルチアンテナ協調送受信の検討が盛んに行われている.マルチセル・マルチアンテナ協調送受信の特徴は，各ユーザと各基地局間のチャネル状態情報に応じて，基地局間で協調して，（1）スケジューリング（時間，周波数，空間リソースの割り当て），（2）送信電九（3）基地局内および基地局間のマルチアンテナを用いたビームフォーミングを制御することにある.このような制御により，マルチセル・マルチアンテナ協調送受信では，他セル干渉を軽減・回避したり干渉リンクを伝送品質を改善する有効リンクに変換することができる.本チュートリアル講演では，特に大容量化が重要となる下りリンクに焦点を絞って，マルチセル・マルチアンテナ協調送受信の基礎と最近の研究動向を解説する.%The interference between cells covered by the different base stations is a major obstacle to the system performance enhancement in the cellular system such as mobile communication systems. The 3rd generation mobile communication systems based on CDMA and 3.9 generation systems based on OFDMA such as LTE and WiMAX have achieved an universal frequency reuse among cells by utilizing a spreading operation or powerful channel coding, and increase the average cell throughput compared to the conventional systems relying on frequency reuse partitioning between cells. However, the throughput of the users near the cell edge is in general largely degraded compared to that of the cell-interior users due to the severe inter-cell interference. To solve the problem, recently the coordinated multipoint transmission technique has been proposed and studied extensively. The coordinated multipoint transmission mitigates the inter-cell interference and/or makes full use of interference link (the link between the user and neighbor base station) to improve the transmission performance. To achieve this, in the coordinated multipoint transmission, multiple neighbor base stations collaboratively perform (1) scheduling (allocation of time, frequency, space resources to users), (2) power control, and (3) beamforming using multiple antennas at the base stations, taking into account the instantaneous link condition between the users and multiple coordinated base stations. In this tutorial, we overview the fundamentals of coordinated multipoint transmission techniques and recent advances focusing on the downlink transmission.