(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルにそれぞれ１以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して通信を行う無線通信方法であって、
同一セル内および異なるセル間における前記基地局と前記端末局の間のチャネル情報を取得する第１のステップと、
前記第１のステップで取得したチャネル情報を、第ｉセル内の基地局と第ｊセル内の端末局との間のチャネル行列Ｈ'i,jとして管理する第２のステップと、
同一セル内の前記基地局と前記端末局間での受信ウエイト行列Ｗ'i,iを、前記チャネル行列に基づいて取得し、前記チャネル行列に対して、
Ｇi,j ＝Ｗ'i,i Ｈ'i,j（Ｗ'j,j Ｈ'j,j)-1
なる行列Ｇi,j を取得する第３のステップと、
第ｉセルにおける受信情報をＲi としたときに、前記受信ウエイト行列Ｗ'i,iとの乗算により第ｉセルにおける０次の推定信号Ｓi[0]＝Ｗ'i,iＲi を取得する第４のステップと、
第ｉセルと同一周波数チャネルを用いて通信を行う周辺のセルの全てまたは一部において算出されたｊ≠ｉなる第ｊセルにおける第ａ次の推定信号Ｓj[a]を取得する第５のステップと、
前記推定信号Ｓj[a]と前記行列Ｇi,j の積算結果を所定のｊに対して総和を取り、かつその結果を前記推定信号Ｓi[0]から減算することで第ｉセルにおける第ａ＋１次の推定信号をＳi[a+1]を算出する第６のステップを繰り返し実施して推定信号を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
複数のセルにそれぞれ１以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して請求項１に記載の無線通信方法により通信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基地局が同一周波数チャネルを用いて信号送信を行う屋外の無線アクセスシステムにおいて、各基地局が協調的に信号伝送を行うための無線通信方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域のインターネット接続サービスを提供するために光回線の普及が進んでいる。しかし、光回線の敷設には大きなコストがかかり、ある程度まとまったユーザ数を見込めなければ敷設が難しい。そこで、設備コストを抑えて広帯域のインターネット接続サービスを提供するために、ユーザに一番近いところ（ラスト１ホップ）で無線回線を利用する方法が検討されている。
【０００３】
このラスト１ホップの無線回線としては、ネットワーク側の基地局とユーザ宅側の端末局間で見通しがなくても通信可能なマイクロ波帯を用いることが理想である。しかし、周波数資源が枯渇しつつある現状では、マイクロ波帯においてひとつの事業者が多数の周波数チャネルを独占することは難しい。一方、広域のサービスエリアをひとつの基地局でカバーすることは困難であるため、面的にサービスエリアを広げる場合には、ひとつの基地局が円形状にセルと呼ばれるサービスエリアをカバーし、そのセルを連続的に敷き詰めることで対処してきた。この際、隣接するセルが同一周波数チャネルを用いると、一般的にはセル間干渉が発生し、特性が大幅に劣化する。通常、このような問題を解決するためには、複数の周波数チャネルを用い、周波数の繰り返し割り当てを行うことで、同一周波数チャネルのセルの間隔を隔離していた。
【０００４】
このように、複数の周波数チャネルの繰り返し割り当てにより、同一周波数チャネルのセル間の相互干渉を抑圧することは可能であるが、利用可能な周波数チャネルが少ない場合には、必ずしも十分なレベルまで干渉を抑圧しきることはできない。このような問題を解決するための方法としては、非特許文献１に記載されているような、セル間の相互の干渉を抑圧するためのセル間干渉キャンセラを利用する方法が提案されている。
【０００５】
図３は、セル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す。
図３において、101 は制御局、102-1 〜102-5 はリモート基地局、103-1 〜103-5 は端末局、104-1 〜104-5 は同一周波数チャネルを用いるセル、105 は有線伝送路を表す。同一周波数を用いるセル104-1 〜104-5 は、複数周波数チャネルの繰り返し利用などにより、それぞれのセルはある程度の距離が隔離されている。ここには着目した周波数チャネルのセル以外は記載していないが、実際にはその他の周波数チャネルを利用するセルが存在する。各セル104-1 〜104-5 に設置されるリモート基地局102-1 〜102-5 は、有線伝送路105 を介して制御局101 と接続される。制御局101 は、各リモート基地局102-1 〜102-5 とその配下の端末局103-1 〜103-5 との無線通信を一括して管理し、各種信号処理を行う。
【０００６】
リモート基地局102-1 〜102-5 および端末局103-1 〜103-5 は、図中では複数のアンテナを備え、各セル104-1 〜104-5 毎にＭＩＭＯチャネルを構成するように図示しているが、それぞれがアンテナ１本ずつのＳＩＳＯチャネルを構成しても構わない。さらに、セル内にそれぞれ複数のリモート基地局を備え、全体として複数本のアンテナを備える構成でもよい。さらに、端末局103-1 〜103-5 もセル内に複数局存在し、同時刻に同一周波数チャネルを用いて同時並行的に通信を行うマルチユーザＭＩＭＯ通信を実現する構成でもよい。
【０００７】
制御局101 は、各リモート基地局102-1 〜102-5 および各端末局103-1 〜103-5 との間のＭＩＭＯチャネルのチャネル情報を何らかの方法で取得可能であるとする。このチャネル情報の取得方法は、様々な文献で議論されている一般的な技術なので、ここではチャネル情報が既知であるとして詳細は省略する。
【０００８】
次に、無線通信システムにおける全体のチャネル行列Ｈall を以下のように定義する。
【数１】
0005456638.tif 000002
【０００９】
ここで、Ｎは無線通信システムを構成する同一周波数チャネルを用いるセルの総数を表す。さらに、チャネル行列Ｈall を構成する各成分Ｈi,j は、それ自体が行列を構成している。例えば、図５の例であれば５つのセルにより構成されているのでＮ＝５であり、対角成分であるＨ1,1 、Ｈ2,2 、…、Ｈ5,5 はそれぞれ、セル104-1 〜104-5 の中の各基地局102-1 〜102-5 と各端末局103-1 〜103-5 との間のＭＩＭＯチャネルを表している。また、非対角成分であるｉ≠ｊに対するＨi,j は、第ｊセル内の基地局102-j から第ｉセルの端末局103-i への干渉に相当するチャネル行列を表す。なお、この行列Ｈi,j は通信相手となる端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与して標記すべきであるが、ある瞬間に通信を行う対象となる端末のみに着目し、ここでは説明の都合上、端末局に相当する添え字を省略している。
【００１０】
ここで、非対角項の行列のノルムが対角項の行列のノルムよりも十分に小さい場合、すなわち以下の条件が成り立つとき、干渉キャンセラが有効に機能する。
【数２】
0005456638.tif 000003
【００１１】
以下の説明を進めるにあたり、チャネル行列Ｈall の対角項のみを抜き出して他をゼロ挿入した行列Ｈd と、非対角項のみを抜き出して対角項をゼロ挿入した行列Ｈndとを以下のように定義する。
【数３】
0005456638.tif 000004
【００１２】
さらに、第ｉセルにおいて必要に応じてリモート基地局が送信信号に乗算する送信ウエイトをＷi,i としたとき、この部分行列を対角項に配置した全体の送信ウエイト行列を以下のように定義する。
【数４】
0005456638.tif 000005
【００１３】
同様に、第ｉセルでのリモート基地局からの送信情報をＳi 、第ｉセルの端末局において受信される信号をＲi 、第ｉセルの端末局における雑音信号をｎi とおくと、全体としては以下のように表すことができる。
【数５】
0005456638.tif 000006
【００１４】
式(10)の信号Ｔとは、送信情報に対して送信ウエイトを乗算した信号で、送信側から実際に送信されるプリコーディングされた信号と位置づけられる。ここで、送信ウエイト行列Ｗi,i は、自分のセル以外のセルからの干渉を無視して算出した送信ウエイトとなっているので、式(6) ではセル間干渉信号が混在した状態になっている。非特許文献１に記載の干渉キャンセラでは、この他セルからの干渉信号の総和が端末局においてどのように受信されるかを推定し、この推定した信号の逆符号の信号のレプリカをリモート基地局において生成し、これをもとの信号に加算して送信することとしている。干渉レプリカ信号を考慮した具体的な送信信号Ｔ′は以下の式で与えられる。
【数６】
0005456638.tif 000007
【００１５】
ここで、式(11)は、先の送信ウエイトＷの代わりに以下の換算送信ウエイトＷ′を算出し、送信情報Ｓに対しＷ′を乗算することで送信信号を求めることと理解できる。
【数７】
0005456638.tif 000008
【００１６】
図４は、従来の無線通信方法におけるダウンリンクの送信信号算出処理手順を示す。図４(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図４(b) は実際の送信処理を行う前段の送信信号算出準備処理、図４(c) は各ビット列を送信する際のシンボル単位での送信信号算出処理をそれぞれ表す。
【００１７】
図４(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると（S101）、チャネル情報を取得し（S102）、それを式(3) および式(4) の部分チャネル行列Ｈi,j として記録し（S103）、処理を終了する（S104）。本来、部分チャネル行列Ｈi,j は端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。
【００１８】
図４(b) において、送信機会を得て処理を開始すると（S111）、通信相手の端末局を選択し（S112）、メモリに記憶された当該端末局に関連した部分チャネル行列Ｈi,j を読み出す（S113）。さらに、対角成分の部分チャネル行列Ｈi,i に対する送信ウエイトＷi,i を算出する（S114）。ここでの送信ウエイトは、例えばＭＩＭＯ伝送における固有モード伝送のための送信ウエイトであったり、マルチユーザＭＩＭＯにおける端末局間干渉抑圧のためのヌル形成用の送信ウエイトであったり、如何なるものであっても構わない。また、特に送信ウエイトを定めずに、単なる単位行列を用いても構わない。この場合、送信ウエイトの算出処理（S114）は実効的には意味を持たない。次に、この送信ウエイトＷi,i を対角成分とした送信ウエイトＷに対して式(12)で示す換算送信ウエイトＷ′を算出し（S115) 、処理を終了する（S116）。
【００１９】
図４(c) において、実際にビット列に基づいたプリコーディングを行った送信信号の算出処理として処理を開始すると（S121）、送信情報Ｓを入力し（S122）、式(11)に従い送信情報Ｓに換算送信ウエイトＷ′を乗算し、送信信号Ｔ′を算出し（S123）、処理を終了して送信信号Ｔ′を決定する（S124）。なお、送信情報Ｓは、各セル毎の成分を式(7) により合成した信号ベクトルとして処理を行う。
【００２０】
ここで、この干渉キャンセラが有効に機能するためには式(2) の条件を満たさなければならず、もともと少ない周波数チャネルで繰り返しを行っていた場合には、十分にセル間干渉を抑圧することができなかった。
【００２１】
そこで、式(2) の条件が不十分な環境では、さらに干渉レプリカ信号の推定精度を高めることが有効である。先の式(11)で示した干渉信号をキャンセルするためのレプリカ信号は、このレプリカ信号を求める対象のセルに対して干渉源となりうる隣接セルからの干渉信号を無視し、単独のセルのみを考慮した場合の送信信号を前提として求めていた。これを拡張すれば、隣接する干渉源となりうるセルから式(11)で与えられる信号が送信されたことを前提に、その信号をキャンセルするためのレプリカ信号を再度算出し、その信号を減算することで近似の精度を高めることが可能となる。この場合の干渉レプリカ信号を考慮した具体的な送信信号Ｔ″は以下の式で与えられる。
【数８】
0005456638.tif 000009
【００２２】
なお、一般的に、Ｎ×Ｎの行列同士の乗算には、Ｎ3 の乗算回数が必要となる。非特許文献１にも記載されているように、全体としてのサービスエリアが広域になり、エリア全体でのリモート基地局のアンテナ数が増えるに従い、Ｎ3 に比例して乗算回数が膨大化する。すなわち、近似の精度を高めることは可能であるが、全体の行列Ｈall のサイズが増大した環境での適用は、回路規模が増大し、また演算の負荷が増大するために非現実的であった。
【００２３】
以上のダウンリンクでの信号処理に対し、アップリンクでの信号処理を簡単に説明する。アップリンクでは、各端末局側では周辺セルのリモート基地局との間のチャネル情報も十分に把握できておらず、さらには複数のセルに存在する各端末局はそれぞれ協調して通信を行うことが困難であるため、各リモート基地局において相互のセル間の与／被干渉を抑圧するような協調伝送は不可能である。
【００２４】
したがって、アップリンクにおける各セルの送信情報を式(7) と同様に定義するならば、特殊な送信ウエイトを乗算することなしに全ての端末局が信号を送信することになるために、式(6) は以下のように書き直すことができる。
【数９】
0005456638.tif 000010
【００２５】
ここで、Ｈ'allとは、アップリンクに相当する全体のチャネル行列である。この行列のサイズが非常に大きいことを考慮すれば、通常のＭＩＭＯ通信において良好な特性を示す最大尤度検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）法の適用は不可能である。したがって、ＺＦ（Zero Forcing）法、最小自乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error ）法などを利用した信号処理が前提となる。この中で最も簡単なＺＦ法の場合の処理内容を以下に説明する。
【００２６】
まず、行列Ｈ'allがサイズＮ×Ｍの行列とすると、送信信号系統数Ｍよりも受信アンテナの総数Ｎの方が大きくないと信号分離ができないため、必然的にＮ≧Ｍの関係が成り立つ。Ｎ＝Ｍであれば、式(14)に対し行列Ｈ'allの逆行列を左側より乗算することにより信号検出処理が可能である。しかし、一般にはＮ＝Ｍとは限らないので、行列Ｈ'allそのものには逆行列が存在するとは限らない。この場合、行列Ｈ'allの擬似逆行列である行列
（Ｈ'allH Ｈ'all)-1Ｈ'allH 
を用いる。ここで、行列Ｈ'allH Ｈ'allはサイズＭ×Ｍの正方行列であり、行列Ｈ'allのランクがＭであれば、行列Ｈ'allH Ｈ'allには逆行列が一般的に存在する。そこで式(14)に対し、擬似逆行列を左側より乗算すると、以下の式が得られる。
【数１０】
0005456638.tif 000011
【００２７】
右辺の第２項は雑音ベクトルｎの各成分を擬似逆行列のウエイトで合成した信号になっており、一般的には送信情報Ｓの大きさよりも十分に小さく、この結果に対して硬判定ないしは軟判定（誤り訂正処理を伴う）処理を行って求めた信号をもとに、端末局側にて送信した送信情報を推定（受信信号の検出）処理を行うことになる。
【００２８】
図５は、従来の無線通信方法におけるアップリンクの受信信号推定処理手順を示す。図５(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図５(b) は受信信号推定処理の前段の準備処理、図５(c) はデータの各ビット列を受信した際のシンボル単位での受信信号推定処理をそれぞれ表す。
【００２９】
図５(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると（S131）、チャネル情報を取得し（S132）、それを部分チャネル行列Ｈ'i,jとして記録し（S133）、処理を終了する（S134）。本来、部分チャネル行列Ｈ'i,jは端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。
【００３０】
次に、図５(b) において、データ受信により処理を開始すると（S141）、各セルにてチャネル情報を取得し（S142）、さらに図５(a) で取得したセル間の部分行列Ｈ'i,jを読み出し（S143）、それらを合成して全体の行列Ｈ'allを作成する（S144）。この全体のチャネル行列に対し、式(15)により擬似逆行列を算出し（S145）、処理を終了し（S146）、受信したデータに後続する情報（ビット列）の受信信号推定処理を引き続き行う。
【００３１】
一般的に、受信するデータの先頭領域にはチャネル推定用のプリアンブル信号が付与されているため、処理S142において部分チャネル行列の対角項に相当するところの、着目したセル内の端末から送信され、このセル内の基地局にて受信される際の部分チャネル行列Ｈ'i,iは取得可能である。しかし、非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jについてはそのシステムに依存し、必ずしも取得できるとは限らない。図５(b) の説明では、非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jについては、図５(a) にて説明したように実際のデータ受信とは別の機会に取得し、図５(a) の処理S133で記録した情報を処理S143で読み出して用いる場合を例にとって説明した。ただし、もしデータ受信時に非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jも取得可能であれば、図５(a) に記載の一連の処理は省略可能であり、処理S142の中で対角項、非対角項の全てを取得し、処理S143は省略することになる。
【００３２】
次に、図５(c) において、データのビット列をシンボル単位で受信信号推定処理を開始すると（S151）、シンボル単位の第ｉセルの受信信号をＲi を全セルで取得し（S152）、式(15)に従い擬似逆行列を全体の受信信号ベクトルＲの左側より乗算し、推定信号Ｓを算出し（S153）、受信信号推定処理を終了する (S154) 。
【００３３】
なお、雑音成分等による推定誤差を抑圧するために、処理S153には信号の硬判定処理、誤り訂正を含む軟判定処理などが含まれるが、これらは一般的な技術であるためここでは説明を省略する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】丸田一輝他、「マルチユーザMIMO分散アンテナシステムにおけるクラスタ間干渉キャンセラを用いた周波数利用効率改善効果」、信学技報RCS2009-231 、 pp.139-144 、2010年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
非特許文献１に記載の干渉キャンセラはダウンリンクに関する信号処理のみに関する技術であり、アップリンクの信号処理については言及がなかった。多数の端末局が送信する信号を受信して信号処理を行うこと自体は原理的には可能であるが、ここでは先に説明した式(15)のように、行列に対する行列の乗算や逆行列演算を伴う。この行列は、全てのサービスエリアに関する行列全体で構成されるため、非常に大きなサイズとなる。例えば、 100×100 のサイズであれば、その行列の乗算や逆行列演算にはそれぞれ 106回の乗算が必要となる。実際にはそれ以上の行列サイズとなることも一般的であり、膨大な演算量を処理するためには非現実的な回路規模のハードウエアを想定するか、ないしは処理遅延が膨大となるソフトウエア的な処理が避けられない。
【００３６】
本発明は、現実的な演算量、現実的な回路規模において実現可能なアップリンクにおける干渉キャンセラ技術を確立し、さらに周波数繰り返しを行う周波数チャネル数を抑えて周波数リソースを有効に活用することができる無線通信方法および無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明は、複数のセルにそれぞれ１以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して通信を行う無線通信方法であって、同一セル内および異なるセル間における基地局と端末局の間のチャネル情報を取得する第１のステップと、第１のステップで取得したチャネル情報を、第ｉセル内の基地局と第ｊセル内の端末局との間のチャネル行列Ｈ'i,jとして管理する第２のステップと、同一セル内の基地局と端末局間での受信ウエイト行列Ｗ'i,iを、チャネル行列に基づいて取得し、チャネル行列に対して、
Ｇi,j ＝Ｗ'i,i Ｈ'i,j（Ｗ'j,j Ｈ'j,j)-1
なる行列Ｇi,j を取得する第３のステップと、第ｉセルにおける受信情報をＲi としたときに、受信ウエイト行列Ｗ'i,iとの乗算により第ｉセルにおける０次の推定信号Ｓi[0]を取得する第４のステップと、第ｉセルと同一周波数チャネルを用いて通信を行う周辺のセルの全てまたは一部において算出されたｊ≠ｉなる第ｊセルにおける第ａ次の推定信号Ｓj[a]を取得する第５のステップと、推定信号Ｓj[a]と行列Ｇi,j の積算結果を所定のｊに対して総和を取り、かつその結果を推定信号Ｓi[0]から減算することで第ｉセルにおける第ａ＋１次の推定信号をＳi[a+1]を算出する第６のステップを繰り返し実施して推定信号を生成することを特徴とする。
【００３８】
従来方式とは、第３のステップ、第４のステップ、第５のステップ、繰り返し実施する第６のステップを実施する点で異なる。これにより、全体行列Ｈ'allの行列サイズが非常に大きい場合でも、各ａの値に対して共通の小規模行列である行列Ｇi,j を用いながら、第ａ次の推定信号Ｓi[a]を漸化式で算出することにより、演算量を抑えながら高次の推定信号の解を取得することが可能になる。
【００３９】
また、複数のセルにそれぞれ１以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して上記の無線通信方法により通信を行う構成である。
【００４０】
これにより、サービスエリア全体の処理をひとつの基地局または制御局に集約することなく、複数の設備に分散させることで、個々の設備の回路規模を抑え、現実的な回路構成とするための方法を与えることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、同一周波数チャネルを用いる周辺のセルからの相互の与／被干渉が存在する環境で、多数の端末局が送信した信号を複数のリモート基地局が受信するアップリンクにおいて、多数のリモート基地局のアンテナの受信信号に対する信号処理により、周辺のセルからの相互の与／被干渉を抑圧し、信号対干渉電力比（ＳＩＲ：Signal to Interference Ratio）を改善した状態で通信を行うことができる。この結果、周波数繰り返しを行う際に必要となる周波数チャネル数を抑え、周波数資源を有効に活用することが可能になる。
【００４２】
さらに、従来技術では、非現実的な規模の膨大な演算量を伴う干渉キャンセラの信号処理に対して、本発明では必要となる演算量を大幅に抑圧可能である。
【００４３】
また、信号処理自体はひとつの制御局に全て集約する必要はなく、分散的な制御局または基地局において処理を実行可能であり、この結果、個別の制御局または基地局の演算量をサービスエリア全体のセルの数に依存しない、現実的な演算量に抑えることが可能になり、極限的には超広域のサービスエリアへの拡張が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の無線通信方法における受信信号推定処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例におけるセル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】セル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す図である。
【図４】従来の無線通信方法におけるダウンリンクの送信信号算出処理手順を示すフローチャートである。る。
【図５】従来の無線通信方法におけるアップリンクの受信信号推定処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
初めに、本発明の原理について説明する。
ここで、アップリンクに関するチャネル行列を再定義する。
【数１１】
0005456638.tif 000012
【００４６】
ここで、式(19)のＷ’の各項におけるＷ'i,iは、式(17)のＨ'i,iに対する受信ウエイトであり、例えばＺＦ法であれば
Ｗ'i,i＝Ｈ'i,i-1
または
Ｗ'i,i＝（Ｈ'i,iH Ｈ'i,i)-1Ｈ'i,iH 
で与えられる。また、最小自乗平均誤差（ＭＭＳＥ）基準のウエイトなど、他の如何なる方法により算出して構わない。この行列を式(14)の両辺の左側より乗算する。
【数１２】
0005456638.tif 000013
【００４７】
さらに、以下のように演算を進める。
【数１３】
0005456638.tif 000014
【００４８】
ここで式(20)の右辺第３項の雑音項を無視すれば、以下のような関係式が求まる。
【数１４】
0005456638.tif 000015
【００４９】
これを各行毎に分けて記述すれば、第ｉ行は以下の関係式となる。
【数１５】
0005456638.tif 000016
【００５０】
ここで、左辺のＳi に乗算されているＷ'i,iＨ'i,iは対角行列である。これは、受信信号に受信ウエイトを乗算したＷ'i,iＲi から干渉成分である信号を推定して減算することで、セル間干渉のない場合の信号に関する情報（式(24)の左辺）が求まることを意味している。全てのｉ，ｊに対し式(24)が成立する送信情報Ｓi を求めることができれば、それは送信情報Ｓの近似解とみなすことができる。そこで、以下の処理を行う。
【数１６】
0005456638.tif 000017
【００５１】
式(27)は送信情報Ｓi[a]に関する漸化式となっており、初期値を式(25)で与えた後、繰り返し演算を行えば、式(2) の条件式が満たされている場合には収束解をもつことになる。以下に、本発明の実施例について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００５２】
図１は、本発明の無線通信方法における受信信号推定処理手順を示す。図１(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図１(b) は受信信号推定処理を行う前段の準備処理、図１(c) はデータの各ビット列を受信した際のシンボル単位での受信信号推定処理をそれぞれ表す。
【００５３】
図１(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると（S1）、チャネル情報を取得し（S2）、それを式(16)の部分チャネル行列Ｈ'i,jとして記録し（S3）、処理を終了する（S4）。本来、部分チャネル行列Ｈ'i,jは端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。
【００５４】
図１(b) において、データを受信して処理を開始すると（S11)、着目したセル内の通信相手とする端末局とのチャネル情報を取得し（S12)、部分チャネル行列Ｈ'i,iとして管理する（S13)。さらに、同一セル内の基地局と端末局間での受信ウエイト行列Ｗ'i,iを部分チャネル行列Ｈ'i,iに基づいて取得し、式(26)に従って行列Ｇi,j を算出し（S14)、処理を終了する（S15)。そして、受信したデータに後続する情報（ビット列）の受信信号推定処理を引き続き行う。
【００５５】
ここで、図５における従来技術でも同様の説明をしたが、受信するデータの先頭領域にはチャネル推定用のプリアンブル信号が付与されているため、処理S12 において部分チャネル行列の対角項に相当するところの、着目したセル内の端末から送信されこのセル内の基地局にて受信される際の部分チャネル行列Ｈ'i,iは取得可能である。しかし、非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jについてはそのシステムに依存し、必ずしも取得できるとは限らない。図1(b)での説明では、非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jについては、図１(a) にて説明したように実際のデータ受信とは別の機会に取得し、図１(a) の処理S3で記録した情報を処理S13 で読み出して用いる場合を例にとって説明した。ただし、もしデータ受信時に非対角項に相当する部分チャネル行列Ｈ'i,jも取得可能であれば、図１(a) に記載の一連の処理は省略可能であり、処理S12 の中で対角項、非対角項の全てを取得し、処理S13 は省略することになる。
【００５６】
図１(c) において、データのビット列をシンボル単位で受信し、受信信号推定処理を開始すると（S21)、シンボル単位の第ｉセルの受信信号をＲi とし（S22)、式(25)に従って着目したセルの０次の信号検出処理によりＳj[0]を算出する（S23)。次にカウンタ値ａをゼロにリセットし（S24)、周辺セルの信号Ｓi[a]を取得し（S25)、式(27)に従いａ＋１の着目したセルの推定信号Ｓi[a+1]を算出する（S26)。さらに、カウンタ値ａに１加算し（S27)、所定のしきい値ｂを超えるか否かを判断する（S28)。ステップS28 にてYes の場合、処理を終了してｂ次の推定信号Ｓi[b]を決定する（S29)。一方、ステップS28 にてNoの場合はステップS25 に戻り、ステップS25 からステップS28 の処理を繰り返し実行する。
【００５７】
なお、処理S29 では信号の推定処理が完了としているが、当然ながら雑音成分等による推定誤差を抑圧するために、信号の硬判定処理、誤り訂正を含む軟判定処理などが含まれることがあるが、これらの処理は一般的な技術であるためここでは説明を省略する。
【００５８】
ここで、ステップS25 について補足すると、ここでいう周辺のセルとは、式(27)のΣで総和をとる対象のセルであり、具体的には相互の与／被干渉が無視できない所定のレベル以上のセルである。この条件は、通常は置局設計において決まるため、固定的に設定されていることが一般的であるが、逐次干渉の度合いを調査し、その時点で干渉が無視できないセルを動的に管理しても構わない。また、ａ次の近似解として得られた推定信号Ｓi[a]のみを近接セル同士で情報交換すればよいので、相互に通知する情報量は限定的である。
【００５９】
また、ステップS25 からステップS28 の処理をハードウェア上に回路を構成して繰り返し実行する際には、同一の回路を繰り返し利用することになるため、演算回数という意味では演算量は多少増加するが、回路規模はステップS25 からステップS28 の処理の繰り返し回数には依存せず、一定の回路規模のままとすることができる。
【００６０】
図２は、本発明の実施例におけるセル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す。
【００６１】
図２において、1-1 〜1-2 は制御局、2-1 〜2-5 はリモート基地局、3-1 〜3-5 は端末局、4-1 〜4-5 は同一周波数チャネルを用いるセル、5-1 〜5-3 は有線伝送路を表す。
【００６２】
本実施例構成と図３に示す従来構成が異なるところは、全てのセル4-1 〜4-5 内のリモート基地局2-1 〜2-5 が単一の制御局に接続されているのではなく、分散した複数の制御局1-1 〜1-2 のいずれかひとつに有線伝送路5-1 〜5-2 を介して接続され、さらに分散した複数の制御局1-1 〜1-2 の間も有線伝送路5-3 を介して接続されている点である。
【００６３】
例えば、着目するセル4-1 において、相互に与／被干渉が無視できないセルがセル4-2 とセル4-5 であったとする。この場合、セル4-1 内のリモート基地局2-1 が接続された制御局1-1 では、セル4-1 内およびセル4-1 とセル4-2 ／セル4-5 との間のチャネル情報を取得し、式(26)に示した行列Ｇi,j を算出する。さらに、実際に信号を受信する際には、式(28)におけるＳi[a]を、セル4-2 のリモート基地局2-2 が接続された制御局1-1 （実際は同一の制御局であるので、情報の伝送は不要）およびセル4-5 のリモート基地局2-5 が接続された制御局1-2 から取得する（図１(c) のステップS25 ）。図１(c) のステップS25 〜S28 の処理を繰り返しながらこの情報交換を繰り返し、最終的にセル4-1 の推定信号Ｓi[a]を決定する。
【００６４】
例えば、着目するセル4-4 において、相互に与／被干渉が無視できないセルがセル4-3 とセル4-5 であったとする。この場合、これらのセルは全て共通の制御局1-2 に接続しているので、制御局1-1 と制御局1-2 の間の有線伝送路5-3 にて情報交換は不要のように見えるが、実際には、全てのセルにおける送信信号の算出処理は同時並行的に行われるため、いずれかのセルにおいて必要となる情報は有線伝送路5-3 を介して交換し、それらを共有する。
【００６５】
なお、以上の実施例では制御局が複数存在する場合について説明を行ったが、本発明の原理で説明を行った式(26)および式(27)の処理を実施すれば、必ずしも制御局は複数である必要はない。あくまでも、ひとつの制御局で集中的に信号処理を行っていた従来方式に対し、本発明によれば必要な情報交換のみを行えば、分散的に複数の制御局に信号処理を分散させることが可能になり、かつ、その制御局毎の演算量を少なく抑えることが可能になるため、結果的に実現可能な回路規模に抑えることが可能となる。
【００６６】
また、図１(c) におけるステップS25 からステップS28 の処理について、ループを繰り返すことになるが、ハードウエア的にはループ毎に個別の回路を実装しても、同一回路を繰り返し利用してもどちらでも構わない。
【００６７】
さらに、以上の説明の中で部分チャネル行列Ｈ'i,jは行列として説明を行っていたが、単なるスカラー量も１×１の行列として理解すれば、必ずしも行列である必要はなく、部分チャネル行列Ｈ'i,jがスカラー量である場合にも拡張可能である。またこの場合、受信ウエイトＷi,i も１×１の行列とみなすことが可能であり、この場合の受信ウエイトＷ' i,i の算出処理とは、伝搬路上で発生する信号の減衰と位相の回転量に相当するスカラー量のＨ'i,iの逆数をＷ'i,iに設定する処理とみなすことができる。また、部分チャネル行列Ｈ'i,jはベクトルであっても、これを１×ｍ（ｍは２以上の整数）の行列と理解すれば、同様の拡張は可能である。
【００６８】
したがって、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６９】
1-1 〜1-2   制御局
2-1 〜2-5   リモート基地局
3-1 〜3-5   端末局
4-1 〜4-5   同一周波数チャネルを用いるセル
5-1 〜5-3   有線伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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