(57)【要約】  本発明は、上りリンクのマルチユーザMIMO伝送の受信品質を改善する無線装置及び無線通信方法を提供する。無線装置は、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算し、前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を無線端末毎に推定し、前記複数の無線端末のチャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算し前記複数の無線端末から送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択し、前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定し、前記複数の無線端末からの無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う。
2019093398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に前記第１ウェイトを乗算した信号を生成する第１ウェイト乗算部と、
前記第１ウェイトを乗算した前記信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定するチャネル推定部と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算するメトリック計算部と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを、前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択部と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて、信号検出に用いる第２ウェイトを決定する第２ウェイト生成部と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う信号検出部と、
を備える無線装置。
【請求項２】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記使用するビームに対応する前記チャネル応答を用いて算出した、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の信号対干渉雑音電力比に基づいて決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出した前記信号対干渉雑音電力比の中の最小値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される前記信号対干渉雑音電力比と、前記無線端末毎、前記無線端末の送信レイヤ毎に指定された変調方式・符号化率において所定の誤り率を達成するために必要な信号対干渉雑音電力比との差分値の中の最小値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項５】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の瞬時伝送レートを、前記複数の無線端末の全てについて、及び、各前記無線端末の全ての送信レイヤについて合計した値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項６】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される瞬時伝送レートを、各前記無線端末の平均伝送レートで正規化し、
さらに前記複数の無線端末の全てで合計した値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項７】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項８】
前記チャネル推定部から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部に出力する雑音パス除去部をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項９】
前記無線装置は、それぞれが少なくとも複数のアンテナと無線送受信部を含む複数の分散ユニットと、集中制御ユニットとを備え、
前記集中制御ユニットは、
少なくとも前記メトリック計算部と、前記第２ウェイト生成部と、前記信号検出部とを含み、
前記第１ウェイト乗算部は、各々の前記分散ユニットで受信した無線信号毎に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記メトリック計算部は、前記複数の分散ユニットに渡るビームの組み合わせ毎に前記所定のメトリックを計算すること、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１０】
前記無線端末に対して無線リソースを割当てるスケジューリングを行うスケジューラ部をさらに備え、
前記スケジューラ部は、前記メトリック計算部で計算される使用するビームの組み合わせ毎のメトリックに基づき、スケジューリングを行う無線端末の組み合わせを決定すること、
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１１】
前記ビーム選択部が選択するビームは、前記メトリック計算部で計算された前記所定のメトリックが最大となるビームを含むこと、
を特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１２】
無線装置の無線通信方法であって、
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定し、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算し、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択し、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定し、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行うこと、
を含む無線通信方法。
【請求項１３】
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算する処理と、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定する処理と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算する処理と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する処理と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定する処理と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う処理と、
を無線装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１４】
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算する処理と、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定する処理と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算する処理と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する処理と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定する処理と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１７−２１６８２５号（２０１７年１１月９日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、無線装置及び無線通信方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話向けの基地局や無線LAN（Local Area Network）アクセスポイントなどの無線装置は、高速通信を実現するために複数のアンテナを備えることが多い。このような複数のアンテナを用いた伝送技術の１つとして、各アンテナの送信信号又は受信信号の振幅や位相を調整することで、複数アンテナ全体としての指向性を制御するビームフォーミングと称される技術が存在する。【０００３】
ビームフォーミングとしては、アナログビームフォーミングとデジタルビームフォーミングがある。アナログビームフォーミングは、アンプや移相器を用いて無線周波数帯の信号の振幅や位相を調整する。デジタルビームフォーミングは、ウェイト（即ち、重み係数）の乗算により、ベースバンド帯の信号の振幅や位相を調整する。【０００４】
基地局等の無線装置は、例えば、デジタルビームフォーミングを用いることで、複数の端末（無線端末）の信号を空間的に多重するマルチユーザMIMO（Multiple Input Multiple Output）伝送を実現できる。【０００５】
特許文献１は、上りリンクのマルチユーザMIMOを用いた際の基地局で用いる受信ウェイトの生成方法を開示する。基地局では、例えば、最小平均二乗誤差（MMSE：Minimum Mean Square Error）規範により生成した受信ウェイトを用いることで、空間的に多重された複数の端末の信号から、個々の端末の信号を分離する信号検出が行われる。このとき、基地局の各アンテナで受信された受信信号が信号検出に用いられる。この受信信号には、各アンテナに接続された低雑音増幅器で発生した熱雑音が含まれる。【０００６】
非特許文献１は、基地局が超多素子のアンテナを備えた超多素子MIMO（Massive MIMO）伝送を対象とし、上りリンクで送信された参照信号を用いて上りリンクのチャネルを推定する方法を開示する。具体的には、基地局は、予め用意した複数の固定ウェイトを各アンテナの受信信号に適用することで、固定ウェイトに対応した複数のビームを形成する。基地局は、これら複数のビームを用いて、端末からの参照信号を受信し、その中で受信品質の良いビームを選択する。すなわち、基地局は、参照信号成分と比べて、熱雑音成分の割合が高く、信号対雑音電力比（Signal to Noise Ratio）が低いビームを除外する。これにより、基地局では、固定ビームを用いない場合と比べて、推定精度の良好なチャネル応答を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９００２８号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】吉岡翔平他、“2ステージチャネル推定を適用した5G低SHF帯Massive MIMOデジタルビームフォーミング方式の特性評価”、電子情報通信学会  技術報告RCS2016-238、2017年1月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下に関連技術の分析を与える。【００１０】
非特許文献１に開示されるように、超多素子MIMOの上りリンク伝送において、端末から基地局へ参照信号を送信する場合には、個々の端末の参照信号の到来方向に合致した固定ビームにより受信することで、受信レベルを向上できる。【００１１】
しかしながら、個々の端末（無線端末）から送信されるデータ信号を空間的に多重するマルチユーザMIMO伝送では、基地局等の無線装置は到来方向の異なる複数の無線端末の無線信号を同時に受信することが必要となる。【００１２】
このとき、基地局等の無線装置において、予め用意した全ての固定ビームにより受信すれば、いかなる到来方向からの無線信号も受信できる。【００１３】
しかしながら、基地局等の無線装置において、全ての固定ビームに含まれる熱雑音が信号検出に影響してしまう。このため、受信品質の改善は期待できない。【００１４】
一方で、基地局等の無線装置において、ある無線端末にとって受信レベルが高い固定ビームを用いて受信すると、該固定ビームが、別な無線端末にとっては、受信レベルの低い固定ビームに相当する、という可能性がある。【００１５】
基地局等の無線装置において、そのような固定ビーム（ある無線端末にとって受信レベルが高いが、別の無線端末にとっては、受信レベルが低い固定ビーム）を選択して、データ信号の信号検出を行えば、結果として、熱雑音成分を低減させることができず、最終的な受信品質を低下させることが懸念される。【００１６】
したがって、本発明は、上記の課題を鑑みて創案されたものであって、例えば上りリンクのマルチユーザMIMO伝送等、複数の無線端末から無線装置への伝送の受信品質を改善する無線装置及び無線通信方法、プログラ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】
【００１７】
本発明の第１の視点によれば、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に前記第１ウェイトを乗算した信号を生成する第１ウェイト乗算部と、前記第１ウェイトを乗算した前記信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定するチャネル推定部と、前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算するメトリック計算部と、前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを、前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択部と、前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて、信号検出に用いる第２ウェイトを決定する第２ウェイト生成部と、前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う信号検出部と、を備える無線装置が提供される。【００１８】
本発明の第２の視点によれば、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定し、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算し、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択し、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定し、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行うこと、を含む無線通信方法が提供される。【００１９】
本発明の第３の視点によれば、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算する処理と、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定する処理と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算する処理と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する処理と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定する処理と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明によれば、上記第３の視点に係るプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み出し可能な媒体（RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体）が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、例えば上りリンクのマルチユーザMIMO伝送等、複数の無線端末から無線装置への伝送の受信品質の改善に寄与することを可能とする無線装置及び無線通信方法、プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】例示的な第１の実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図３】例示的な第１の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図４】例示的な第１の実施形態に係る無線装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】例示的な第２の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図６】例示的な第２の実施形態に係る無線装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】例示的な第３の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図８】例示的な第３の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図９】例示的な第３の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】例示的な第４の実施形態に係る無線装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は例示的な実施形態を説明する図である。
【図１２】無線装置のコンピュータ装置での実装例を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。
【００２３】
図１を参照すると、一実施形態に係る無線装置１０は、第１ウェイト乗算部１０１と、チャネル推定部１０２と、メトリック計算部１０３と、ビーム選択部１０４と、第２ウェイト生成部１０５と、信号検出部１０６とを備える。
【００２４】
第１ウェイト乗算部１０１は、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、無線端末（不図示）から送信された参照信号に対応する無線信号に、第１ウェイトを乗算する。
【００２５】
チャネル推定部１０２は、第１ウェイトが乗算された信号を用いて、複数のビームの各々に対するチャネル応答を推定する。
【００２６】
メトリック計算部１０３は、空間多重して送信される無線端末の無線信号のチャネル応答を用いて、選択されるビームの組み合わせに対応するメトリックを計算する。ここで、メトリックは、空間的に多重して送信された無線端末のデータ信号に相当する無線信号を信号検出する際の受信品質に相当する値を用いる。
【００２７】
ビーム選択部１０４は、選択されたメトリックに基づき、無線端末のデータ信号に対応する無線信号の受信に用いるビームを選択する。
【００２８】
第２ウェイト生成部１０５は、選択されたビームに対応するチャネル応答を用いて、無線端末から送信されるデータ信号に相当する受信信号に対して適用する第２ウェイトを生成する。
【００２９】
信号検出部１０６は、選択されたビームに対応する受信信号に対して第２ウェイトを用いて信号検出を行う。
【００３０】
無線装置１０では、空間多重して送信される複数の無線端末の無線信号に対して、ビームの組み合わせ毎に、メトリックを計算する。ここで、無線装置１０は、受信品質に相当する値をメトリックに設定する。これにより、無線装置１０では、メトリックが大きいビームの組み合わせを選べば、当該複数の無線端末の無線信号を信号検出する際の受信品質を改善できる。したがって、無線装置１０では、予め用意した全てのビームを用いる場合と比べて、受信品質の改善に寄与しないビームを除外することで、熱雑音（内部雑音）の低減が期待できる。
【００３１】
一方で、ある無線端末にとっては受信レベルが高いが、別の無線端末にとって受信レベルが低いビームについては、そのビームが受信品質に与える影響をメトリックに基づいて判断することができる。
【００３２】
本発明の上記形態によれば、受信品質の改善に寄与する適切なビームを選択でき、上りリンクのマルチユーザMIMO伝送の受信品質を改善することができる。
【００３３】
以下に例示的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。  
【００３４】
［例示的な第１の実施形態］
例示的な第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。図２は、例示的な第１の実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。図２を参照すると、無線通信システム１は、無線装置２０と、端末３０−１〜３０−Ｋ（Ｋは正の整数、以下同じ）と、を含んで構成される。なお、以降の説明において、端末３０−１〜３０−Ｋを区別する特段の理由がない場合には、参照番号に枝番を付さず、単に「端末３０」と表記する。端末３０は、無線装置２０との間で無線通信を行う無線端末である（図１の説明で参照された無線端末に対応する。端末３０は、無線端末３０ともいう）。
【００３５】
また、無線通信システム１には、端末３０−１〜３０−Ｋにおいて、Ｋは１以上、少なくとも１台以上の端末３０が存在すればよい。また、端末３０に替えて、中継機能を有する中継装置が無線通信システムに含まれていても良い。  
【００３６】
無線装置２０は、基地局やアクセスポイントであり、複数のアンテナ２０１−１〜２０１−Ｎを備える（Ｎは２以上の整数、以下同じ）。各端末３０は、複数のアンテナ３０１−１〜３０１−Ｍを備える（Ｍは、例えば２以上の整数、以下同じ）。
【００３７】
なお、以降の説明において、アンテナ２０１−１〜２０１−Ｎを区別する特段の理由がない場合には、単に「アンテナ２０１」と表記する。同様に、アンテナ３０１−１〜３０１−Ｍを区別する特段の理由がない場合には、単に「アンテナ３０１」と表記する。
【００３８】
図２には、複数のアンテナ３０１を備えた端末３０が図示されているが、各端末３０は複数のアンテナ３０１を備えている必要も無い。各端末３０は、少なくとも１本以上のアンテナを備えていればよい（アンテナ３０１−１〜３０１−Ｍにおいて、Ｍ＝１の場合も含む）。さらに、図２では、各端末３０がＭ本のアンテナ３０１を備える場合を図示しているが、各端末３０が備えるアンテナの数も異なっていてもよい。
【００３９】
図３に、図２の無線装置２０の構成の一例を示す。図３を参照すると、無線装置２０は、アンテナ２０１と、無線送受信部２０２と、第１ウェイト乗算部２０３と、チャネル推定部２０４と、メトリック計算部２０５と、ビーム選択部２０６と、第２ウェイト生成部２０７と、信号検出部２０８とを含む。
【００４０】
アンテナ２０１は、端末３０が送信した無線信号を受信し、受信した信号を無線送受信部２０２へ出力する。ここで無線信号には、大別して参照信号とデータ信号がある。
【００４１】
端末３０が送信する参照信号は、無線装置２０において既知であるとする（送受信する参照信号に関する合意が無線装置２０と端末３０の間で存在する）。アンテナ２０１には、例えば、アンテナ素子を水平方向と垂直方向に配置した平面アレー構成を有するアンテナを用いることができる。
【００４２】
無線送受信部２０２は、アンテナ２０１から取得した無線信号（受信信号）をベースバンド信号に変換し、第１ウェイト乗算部２０３へ出力する。なお、無線通信方式によっては、無線送受信部２０２と第１ウェイト乗算部２０３との間で、タイミング検出、ＣＰ（Cyclic Prefix）の除去、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）などの処理を行う処理モジュールが含まれる。これらの処理（処理モジュール自体）は、本願の主題と直接の関連がなく、また公知のモジュールが実装可能であり、構成、処理は当業者にとって明らかであるため、図面には、図示されず、また本明細書では、その説明は省略する。
【００４３】
第１ウェイト乗算部２０３は、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有する（第１ウェイトが予め不図示の記憶装置（例えば半導体メモリ等）やレジスタ等に格納されている）。
【００４４】
第１ウェイト乗算部２０３は、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを、無線送受信部２０２から取得したベースバンド信号に乗算する。
【００４５】
その後、第１ウェイト乗算部２０３は、第１ウェイトを乗算した後の各ビームに対応する信号のうち、参照信号に相当する信号を、チャネル推定部２０４へ引き渡し、データ信号に相当する信号をビーム選択部２０６に引き渡す。
【００４６】
チャネル推定部２０４は、第１ウェイトが乗算された後の参照信号に相当する信号を用いて、複数のビームの各々に対するチャネル応答を推定する。
【００４７】
より具体的には、チャネル推定部２０４は、第１ウェイト乗算部２０３から取得した信号（第１ウェイトが乗算された信号）と、参照信号に基づき、各ビームに対応するチャネル応答を推定する。
【００４８】
その後、チャネル推定部２０４は、当該チャネル応答の推定値を、メトリック計算部２０５および第２ウェイト生成部２０７に引き渡す。
【００４９】
メトリック計算部２０５は、選択するビームの組み合わせ毎に、所定の計算方法でメトリックを計算する。メトリックの計算方法は後述する。
【００５０】
メトリックは、空間多重される複数の無線端末の無線信号を検出する際の受信品質に相当する値とする。ここで、空間多重される無線端末の数はＫ台とし、図示しないMAC（Media Access Control）スケジューラによって無線端末の指定（上りリンクの共有データチャネルを用いてデータを送信する無線端末の選択）が行われるものとする。
【００５１】
メトリック計算部２０５では、ビームの組み合わせ毎のメトリックをビーム選択部２０６に対して出力する。
【００５２】
ビーム選択部２０６は、メトリック計算部２０５からビームの組み合わせ毎のメトリックを入力として受ける。ビーム選択部２０６は、第１ウェイト乗算部２０３から第１ウェイトが乗算されたデータ信号を入力として受ける。
【００５３】
まず、ビーム選択部２０６は、メトリック計算部２０５から入力されたメトリックの中で最大値となるメトリックに相当するビームの組み合わせを、第２ウェイト生成部２０７に出力する。
【００５４】
また、ビーム選択部２０６は、第１ウェイト乗算部２０３から引き渡された第１ウェイトが乗算されたデータ信号のうち、例えば、メトリックが最大となるビームの組み合わせに含まれるデータ信号を信号検出部２０８に渡す。
【００５５】
第２ウェイト生成部２０７は、ビーム選択部２０６から受け取ったビームの組み合わせに対応するチャネル応答を用いて第２ウェイトを生成する。第２ウェイト生成部２０７は、生成した第２ウェイトを信号検出部２０８へ出力する。
【００５６】
信号検出部２０８は、第２ウェイト生成部２０７から出力された第２ウェイトを受ける。信号検出部２０８は、ビーム選択部２０６から受け渡された信号に対して第２ウェイトを乗算することで信号検出を行う。
【００５７】
信号検出部２０８は、信号検出の結果を不図示の復号器に受け渡す。復号器での復号結果に対して、不図示の上位レイヤの処理が実行される。なお、信号検出以降の処理は、本願の主題とは直接の関連がなく、この処理は、当業者にとって明らかなものである。このため、図示および説明を省略する。
【００５８】
次に、図３を参照して説明した例示的な第１の実施形態に係る無線装置２０の動作について説明する。図４は、例示的な第１の実施形態に係る無線装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ１０１において、アンテナ２０１は、端末３０が送信した、データ信号と参照信号を含む無線信号を受信する。その後、無線信号は無線送受信部２０２に入力され、ベースバンド信号に変換される。
【００６０】
ステップＳ１０２において、第１ウェイト乗算部２０３は、無線送受信部２０２から取得したベースバンド信号に対して、複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを乗算する。より具体的には、無線装置２０のＮ本のアンテナ２０１で受信したＮ個の信号を成分とするＮ次元受信信号ベクトル（ベースバンド受信信号のベクトル）を
2019093398.tif 000003
とし、Ｂ個のビームにおける第ｂビーム（1≦b≦B）に対応するＮ次元第１ウェイトベクトルを
2019093398.tif 000004
とすると、ステップＳ１０２における乗算処理は、次式（１）により表される。
2019093398.tif 000005
・・・（１）
【００６１】
式（１）において、肩のＨはエルミート転置（行列の各成分を複素共役で置き換え転置をとる：転置共役（transpose conjugate）ともいう）を表す。Ｎ次元行ベクトルaHbを1×Nの行列、Ｎ次元列ベクトルyをN×1の行列とみなすと、式（１）の演算結果は、各ベクトルの対応する要素同士の積を合計した1×1のスカラー値であり、内積ともいう。
【００６２】
式（１）の処理は、Ｂ本のビーム全てに関して行われる（b＝1,…,Bに対して式（１）の処理が実行される）。すなわち、次式（２）によって、第１ウェイト乗算後のＢ次元受信信号ベクトル
2019093398.tif 000006
を得る。
【００６３】
2019093398.tif 000007
・・・（２）
【００６４】
ただし、行列Ａは、Ｂ個のビームに対するＮ次元第１ウェイトベクトルａ1〜aBで構成されるN×Bの行列である。行列Ａは、次式（３）で定義される。
【００６５】
2019093398.tif 000008
・・・（３）
【００６６】
図１１（Ｂ）は、無線装置２０の第１ウェイト乗算部２０３における上式（１）、（２）を図式化したものである。式（２）の演算は、B×Nの行列(N×Bの行列Aの転置共役)とＮ次元の受信信号ベクトルy（N×1の行列）との乗算であり、乗算結果であるベクトルｙ~は、B×1の行列（すなわち、Ｂ次元の列ベクトル）となる。図１１（Ｂ）の無線装置２０において、第１ウェイト乗算部２０３のＢ本の出力は、式（２）のＢ次元の受信信号ベクトルｙ~の各成分y~1〜y~Bに対応する。
【００６７】
なお、第１ウェイトの詳細は後述する。
【００６８】
図４のステップＳ１０３において、チャネル推定部２０４は、第１ウェイトが乗算された後の信号と参照信号を用いて、Ｂ個のビームの各々に対応するチャネル応答を推定する。
【００６９】
具体的には、Ｋ台の端末３０のうち第ｋ端末３０−ｋの第ｍアンテナ３０１−ｍ（図１１（Ｂ））から送信された参照信号をxRSk,mとすると、第ｋ端末３０−ｋの第ｍアンテナ３０１−ｍに対する第ｂビームのチャネル応答qk,m,bは、次式（４）により推定される。
【００７０】
2019093398.tif 000009
・・・（４）
【００７１】
ここで、肩の*は複素共役を表し、｜｜はノルムを表す。受信した参照信号aHbyから送信された参照信号（既知信号）の成分を除去することで、チャネル応答が求められる。式（４）では、受信した参照信号aHbyを、参照信号（既知信号）xRSk,mの複素共役（xRSk,m）*で乗算し、参照信号（既知信号）xRSk,mのノルムの２乗で除算することで参照信号成分を除去し、チャネル応答を得ている。図１１（Ａ）は、第ｋ端末３０−ｋの第ｍアンテナ３０１−ｍ、第ｂビーム、無線装置２０、および、チャネル応答qk,m,b等を模式的に示している。
【００７２】
なお、本実施の形態は、式（４）以外のチャネル推定方法を用いても構わない。チャネル応答の推定値は、周波数方向や時間方向に対して、重み付け平均などの処理を行ってもよい。
【００７３】
さらに、図４のステップＳ１０２とステップＳ１０３は入れ替え可能である。即ち、各アンテナに対するチャネル応答を推定した後に、その推定値に対して第１ウェイトを乗算し、各ビームに対するチャネル応答を求めてもよい。
【００７４】
ステップＳ１０４において、メトリック計算部２０５は、選択するビームの組み合わせ毎に、所定の計算方法でメトリックを計算する。ここでメトリックは、空間多重される複数の無線端末の無線信号を検出する際の受信品質に相当する値とする。
【００７５】
Ｂ個のビームのうち、Ｂ’個（ただし、Ｂ以下の正の整数とする）のビームを選択するとき、B×B'のビーム選択行列Ｕを、以下の式（５）で定義する。
【００７６】
2019093398.tif 000010
・・・（５）
【００７７】
ここで、n(b’)はb’番目に選択するビーム番号を表し、b’≠ b’’に対して、
n(b’)≠n(b’’)
とする。
【００７８】
ベクトルuiは第i要素のみが１、それ以外の要素が０であるＢ次元単位ベクトルであり、次式（６）で定義する。
【００７９】
2019093398.tif 000011
・・・（６）
【００８０】
ここで、Ｔは転置を表す。
【００８１】
第１ウェイトを乗算した後のＢ次元受信信号ベクトル
2019093398.tif 000012
に対して、次式（７）に示すように、B×B'のビーム選択行列Ｕを複素共役転置したB'×Bの行列ＵHを乗算することで、ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトル
2019093398.tif 000013
を得る。
【００８２】
2019093398.tif 000014
・・・（７）
【００８３】
ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトル
2019093398.tif 000015
に対して、MMSE規範やZF（Zero Forcing）規範等で求めたウェイト
2019093398.tif 000016
を乗算した後の第ｋ端末、第ｌ送信レイヤの信号対雑音干渉電力（Signal to Interference plus Noise Ratio: SINR）（＝所望信号電力／（干渉信号電力＋雑音電力））：
2019093398.tif 000017
は、次式（８）で与えられる。式（８）において、分子は所望信号電力成分、分母は、干渉端末電力成分と雑音電力成分の和に相当する。
【００８４】
2019093398.tif 000018
・・・（８）
【００８５】
ここで、端末３０は、Ｍ本のアンテナを用いて、合計Ｌ送信レイヤ（ＬはＭ以下の正の整数）の空間多重送信を行うものとしている。
【００８６】
2019093398.tif 000019
は、第ｋ端末、第ｌ送信レイヤ（l=1,…,L）に対するＭ次元プリコーディングベクトルである。なお、図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）の第ｋ端末３０−ｋにおける、送信レイヤ１〜Ｌと、プリコーダ３０２で用いるプリコーディングベクトルｐk,lが模式的に示されている。
【００８７】
2019093398.tif 000020
は、第ｋ端末の第１ウェイト乗算後のチャネル応答qk,m,b（式（４））を、(b,m)要素(1≦b≦B, 1≦m≦M)とするB×M次元のチャネル行列である。
【００８８】
2019093398.tif 000021
はMMSE規範等で得られるＢ’次元ウェイトベクトル（第ｋ端末、第ｌ送信レイヤに対応するウェイトベクトル）である。式（８）の分子のwHk,lUHQkpk,lにおいて、Qkpk,lは、第ｋ端末にてＭ次元プリコーディングベクトルpk,lでプリコーディングされＭ個のアンテナから送信され無線伝送路を介して無線装置２０の第１ウェイトに対応するビームによって受信（第ｋ端末の第１ウェイト乗算後のチャネル応答から推定されるB×Mのチャネル行列Qkが無線伝送路と無線装置２０のビームを含む）された受信信号（Ｂ次元受信信号ベクトル）に対応させることができる。UHQkpk,lは、このＢ次元受信ベクトルにB×B'のビーム選択行列Ｕの転置共役UHを演算してビームを選択したＢ’次元の信号に対応し、これにMMSE規範等で得られるＢ’次元ウェイトベクトルwk,lのエルミート転置wk,lHを乗算することで、第ｋ端末の所望信号電力成分を得ている。
【００８９】
式（８）に示す通り、SINRの推定値はビーム選択行列Ｕに依存する。
【００９０】
以下では、式（８）のSINRを用いた具体的なメトリックについて説明する（ただし、以下に制限されない）。
【００９１】
［具体例１］
まず、１つ目のメトリックは、全Ｋ端末、全Ｌ送信レイヤのうち、最小のSINR:
2019093398.tif 000022
を用いるものである。送信レイヤはMIMO端末が空間多重送信できる信号系列の単位である。端末ではレイヤマッピングにおいて変調後のシンボルを複数の送信レイヤに振り分ける。
2019093398.tif 000023
・・・（９）
(1≦k≦K、1≦l≦L)
【００９２】
このメトリックが最大となるビーム選択行列Ｕを用いれば、全Ｋ端末、全Ｌ送信レイヤのうち、SINRが最も低い送信レイヤのSINRを改善できるビームを選択することができる。
【００９３】
［具体例２］
２つ目のメトリックでは、上位レイヤのMACスケジューラ（不図示）から、第ｋ端末、第ｌ送信レイヤの変調方式・符号化率（MCS、Modulation and Coding Schemes）MCSk,lが与えられることを想定している。このとき、所定のブロック誤り率（BLER:Block Error Rate）（例えば0.1や0.01）を満たすことができるSINRである
2019093398.tif 000024
と、
第ｋ端末、第ｌ送信レイヤのSINR
2019093398.tif 000025
との差をメトリックとする。このメトリックは、次式（１０）で表される。
【００９４】
2019093398.tif 000026
・・・（１０）
【００９５】
なお、上式（１０）では、各SINRの値に真値を用いる想定のため、SINRを除算した値としたが、各SINRをデシベル（dB）表記（対数表記）する場合には、
2019093398.tif 000027
と、
2019093398.tif 000028
との差分値を用いる。このメトリックが最大となるビーム選択行列Ｕを用いれば、送信レイヤ毎の変調方式・符号化率まで考慮した上で、ブロック誤りが最も発生しやすい送信レイヤのSINRを改善できるビームを選択することができる。
【００９６】
［具体例３］
３つ目のメトリックは、SINRを引数として瞬時伝送レートに変換する関数r()を用いて、全Ｋ端末、全Ｌ送信レイヤの合計瞬時伝送レートをメトリックとするもので、次式（１１）で表される。
【００９７】
2019093398.tif 000029
・・・（１１）
【００９８】
このメトリックが最大となるビーム選択行列Ｕを用いれば、全Ｋ端末、全Ｌ送信レイヤの瞬時伝送レートの合計値が最大となるビームを選択することができる。
【００９９】
［具体例４］
４つ目のメトリックは、プロポーショナル・フェアネス（PF: Proportional Fairness）規範に基づくものであり、次式（１２）とする。
【０１００】
2019093398.tif 000030
・・・（１２）
【０１０１】
ここで、Rkは第ｋ端末の全Ｌ送信レイヤ合計の移動平均スループットである。r()はSINRを引数として瞬時伝送レートに変換する関数である。
【０１０２】
PF規範では、各無線端末のＬ送信レイヤの瞬時スループットの合計値を移動平均スループットで除算した値を各無線端末のメトリックとし、そのメトリックを全Ｋ端末で合計したものを最終的なメトリックとして用いる。
【０１０３】
このメトリックが最大となるビーム選択行列Ｕを用いれば、移動平均スループットと比べて、瞬時スループットが大きい端末、送信レイヤが優先されるようにビームを選択することができる。
【０１０４】
［具体例５］
５つ目のメトリックは、より少ない計算量で計算可能なメトリックであり、ビーム毎の全無線端末の受信電力の合計値に基づくもので、次式（１３）で表される。
【０１０５】
2019093398.tif 000031
・・・（１３）
【０１０６】
ここで、gk,mはチャネル応答の二乗値を要素とするＢ次元受信電力ベクトルであり、ｅは全ての要素がｌであるＢ次元ベクトルであり、それぞれ次式（１４）、（１５）で定義される。
【０１０７】
2019093398.tif 000032
・・・（１４）
【０１０８】
2019093398.tif 000033
・・・（１５）
【０１０９】
また、σ2は、各受信アンテナに含まれる雑音電力に比例する係数とする。
【０１１０】
式（１３）の括弧内で計算されるベクトルは、受信品質の改善に寄与するビーム番号の要素は正の値をとり、受信品質の改善に寄与しないビーム番号の要素は負の値をとる。従って、括弧内で計算されるベクトルの要素の正負によって、ビームの選択有無を判断することと等価である。このメトリックを用いることで、ウェイト
2019093398.tif 000034
の計算を行わずに、受信品質の改善に有効なビームを判断できる。
【０１１１】
図４のステップＳ１０５では、ビーム選択部２０６において、上記のいずれかのメトリックを最大とするビームを選択する。
【０１１２】
ここで、選択したビームを抽出するためのビーム選択行列Ｕは、第２ウェイト生成部２０７に送られる。また、同じビーム選択行列Ｕを用いて、式（７）により、ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトルが信号検出部２０８に送られる。
【０１１３】
図４のステップＳ１０６では、第２ウェイト生成部２０７は、MMSE規範等により、ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトルに対する第２ウェイトを計算する。
【０１１４】
なお、この第２ウェイトは、図４のステップＳ１０４において、ビーム選択行列Ｕを決定する過程で求められたＢ’次元ウェイトベクトル
2019093398.tif 000035
と同一である。そのため、ステップＳ１０４で得られたウェイトを再利用することができる。
【０１１５】
図４のステップＳ１０７では、信号検出部２０８は、ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトルに対して、第２ウェイトを乗算することで信号検出を行う。
【０１１６】
続いて、第１ウェイトの詳細について説明する。なお、例示的な第１の実施形態では、無線装置２０を基準として端末３０の存在する位置は特定の領域に限定されているものとする。このような制限の下であれば、電波の到来する方向がある程度把握可能である。例示的な第１の実施形態では、上記条件の下、第１ウェイトが選定されているものとし、以下その詳細を説明する。
【０１１７】
第１ウェイトとしては、例えば、任意の２つのビーム間で互いに直交関係にあるウェイトを用いる。つまり、複数のビームは、任意の２つのビーム間で第１ウェイトが直交する。具体的には、任意のビーム番号b1、b2（b1≠b2）に対して、次式（１６）が成り立つウェイトを用いる。
【０１１８】
2019093398.tif 000036
・・・（１６）
【０１１９】
上式（１６）はビーム番号b1、b2の第１ウェイトベクトルab1、ab2の内積が０であることに対応する。このように直交関係が成り立つウェイトを第１ウェイトとして用いれば、少ないビーム数で広い範囲をカバーすることができる。
【０１２０】
ビーム間が互いに直交するウェイトとしては、例えば、DFT（Discrete Fourier Transform）行列が用いられる。つまり、第１ウェイトとして、DFT行列を用いることができる。
【０１２１】
ｎ次のDFT行列をＤの要素d(k,l)(k,l=1,…,n)は、例えば、
2019093398.tif 000037
で与えられる。ｊ2=-1である。
【０１２２】
アンテナ２０１が水平方向にNx個、垂直方向にNz個の素子を持つ平面アレー構成（N=Nx×Nz）の場合には、第１ウェイトの一例として、水平方向と垂直方向の各方向に対するDFT行列のクロネッカー積が用いられる。そのときの第ｂビームのＮ次元第１ウェイトベクトルabは、下記の式（１７）、（１８）により表される。
【０１２３】
2019093398.tif 000038
・・・（１７）
【０１２４】
2019093398.tif 000039
・・・（１８）
【０１２５】
ただし、ix(b)は0以上Nx未満の第ｂビームの水平方向のビーム番号であり、iz(b)は0以上Nz未満の第ｂビームの垂直方向のビーム番号である。
【０１２６】
Ｂ個のビーム間ではix(b)とiz(b)の組み合わせが重複しないようにする。
【０１２７】
このように、アンテナ２０１がアンテナ素子を水平方向と垂直方向に配置した平面アレー構成であれば、第１ウェイトとして、水平方向のDFT（Discrete Fourier Transform）行列と、垂直方向のDFT行列とのクロネッカー積を用いることができる。
【０１２８】
ix(b)とiz(b)の値は、例えば、端末３０の位置に応じて設定してもよい。そうすることで、端末３０による送信信号の到来が期待される方向にビームを向けるので、チャネル推定精度を改善できる。あるいは、ビーム毎に受信電力を測定し、統計的に受信電力の大きいix(b)とiz(b)の値を選択してもよい。
【０１２９】
式（１８）のウェイトは、下記の式（１９）のように一般化して表すことができる。
【０１３０】
2019093398.tif 000040
・・・（１９）
【０１３１】
上式において、λは波長で、dxとdzはそれぞれ水平方向と垂直方向のアンテナ素子間隔である。また、φとθは、それぞれ、基準のビーム（ix(b) = iz(b) = 0のビーム）のメインローブの方位角と天頂角である。
【０１３２】
つまり、式（１８）を用いた場合には、基準のビームのメインローブの方位角と天頂角はともに90度であるが、式（１９）を用いると、任意の方向に基準のビームのメインローブを設定できる。
【０１３３】
第１ウェイトの他の例として、互いに異なる複数のDFT行列の中から任意のウェイトを用いてもよい。例えば、水平方向と垂直方向のDFT行列の数をそれぞれFx個とFz個、つまり合計FxFz個のDFT行列を用いるとき、第１ウェイトは、式（１８）を次式（２０）に置き換えて表される。
【０１３４】
2019093398.tif 000041
・・・（２０）
【０１３５】
ただし、ix(b)は0以上FxNx未満、iz(b)は0以上FzNz未満である。なお、ix(b)をFxで割ったときの余りがfxとなるビームが、水平方向におけるfx番目のDFT行列に対応する。垂直方向に対しても同様である。
【０１３６】
第１ウェイトの他の例としては、特定の方向にメインローブを向けるウェイトが用いられる。方位角φb、天頂角θbにメインローブを向ける第ｂビームのＮ次元第１ウェイトベクトルabは、式（１７）と次式（２１）で表される。
【０１３７】
2019093398.tif 000042
・・・（２１）
【０１３８】
ここでφb、θbの値は、例えば端末３０の位置に応じて設定すればよい。あるいは、受信信号電力を測定し、統計的に受信電力の大きい方向を選択してもよい。
【０１３９】
アンテナ２０１が２偏波の平面アレー構成である場合（N=Nx×Nz×2）には、偏波ごとに独立にビームを形成すればよい。
【０１４０】
ここで、Ｎ次元第１ウェイトベクトルabの要素が、第１偏波のNx×Nz個のウェイト、第２偏波のNx×Nz個のウェイトの順に並んでいるとすると、第ｂビームが第１偏波に対応する場合には、第ｂビームのＮ次元第１ウェイトベクトルabは次式（２２）で表される。
【０１４１】
2019093398.tif 000043
・・・（２２）
【０１４２】
一方、第ｂビームが第２偏波に対応する場合には、第ｂビームのＮ次元第１ウェイトベクトルabは次式（２３）で表される。
【０１４３】
2019093398.tif 000044
・・・（２３）
【０１４４】
以上説明したように、例示的な第１の実施形態によれば、無線装置２０では、空間多重して送信されるＫ台の無線端末に対して、ビームの組み合わせ毎にメトリックを計算する。メトリックとしては、上記したように、例えば、
第２ウェイト乗算後のSINRの最小値M1(U)、
与えられた変調方式・符号率を所定のブロック誤り率で達成するために必要なSINRと  第２ウェイト乗算後のSINRとの差分値M2(U)、
瞬時レートの合計値M3(U)、
PFメトリックの合計値M4(U)、
ビーム毎の全無線端末の受信電力の合計値M5(U)
のいずれかに基づき決定する。
【０１４５】
これらのメトリックM1（U）〜M4（U）については、その値が最大となるビームを選択することで、受信品質の改善に寄与するビームを選択することができる。また、受信品質の改善に寄与せずに熱雑音を増加させるビームを除外することができる。上記メトリックM5（U）については、第２ウェイトの計算を行わずに、受信品質の改善に有効なビームを判別することができる。このため、複数の無線端末から無線装置への上りリンクのマルチユーザMIMO伝送の受信品質を改善できる。なお、本実施の形態では、第１ウェイト乗算部２０３は、無線送受信部２０２から出力されるベースバンド信号を入力としている。一方で、第１ウェイト乗算部２０３の処理は、アナログ信号に対しても可能であることから、同機能をアナログ回路として実装してもよい。
【０１４６】
［例示的な第２の実施形態］
続いて、例示的な第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。前記例示的な第１の実施形態では、適切なビームを選択することで、信号検出時における不要な熱雑音を抑制した。一方で例示的な第２の実施形態では、チャネル推定時における不要な熱雑音の影響を低減することが目的である。
【０１４７】
図５は、例示的な第２の実施形態における無線装置２０を表す。図３の無線装置２０と、同一のブロックについては説明を省略する。
【０１４８】
チャネル推定部２０４−１は、図３のチャネル推定部２０４と同様に、参照信号に相当する無線信号を用いて、ビーム毎のチャネル応答を推定する。図３のチャネル推定部２０４と異なる点は、チャネル応答の出力先である。図５のチャネル推定部２０４−１では、推定したチャネル応答を雑音パス除去部２０４−２に対して出力する。
【０１４９】
雑音パス除去部２０４−２では、入力されたチャネル応答のうち、電力レベルが所定の閾値以下のビームは、雑音成分が支配的と判断し、チャネル応答にゼロ（信号が含まれないことに相当する）を代入して、チャネル応答を更新する。
【０１５０】
一方で、雑音パス除去部２０４−２では、電力レベルが閾値以上であれば、参照信号が支配的であると判断し、チャネル推定部２０４−１から入力されたチャネル応答をそのまま用いる。以上の通りに更新されたチャネル応答は、メトリック計算部２０５および第２ウェイト生成部２０７の入力に用いられる。
【０１５１】
図６は、例示的な第２の実施形態に係る無線装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。以下では、図４のフローチャートと異なる動作のみを説明する。
【０１５２】
図６のステップＳ１０３−１では、チャネル推定部２０４−１は、図４のステップＳ１０３と同様にして、ビーム毎のチャネル応答を推定する。ただし、推定したチャネル応答に対して、次のステップＳ１０３−２において、雑音パス除去部２０４−２により雑音パス除去が行われる点が異なる。
【０１５３】
ステップＳ１０３−２では、雑音パス除去部２０４−２は、チャネル推定部２０４−１から入力されたチャネル応答のうち、電力レベルが所定の閾値以下のビームは、雑音成分が支配的であると判断し、チャネル応答にゼロを代入して、チャネル応答を更新する。一方で、雑音パス除去部２０４−２は、電力レベルが閾値以上であれば、参照信号が支配的であると判断し、入力されたチャネル応答を採用する。以上の通りに更新されたチャネル応答を用いて、ステップＳ１０４のメトリック計算や、ステップＳ１０６の第２ウェイトの生成が行われる。
【０１５４】
以上説明したように、例示的な第２の実施形態によれば、無線装置２０がビーム毎のチャネル推定を実施後に、雑音パス除去を行う点が特徴である。雑音パス除去を行うことで、チャネル推定時に含まれる熱雑音の影響を低減でき、メトリックの計算精度を向上し、また、第２ウェイトをより正確に求められる。
【０１５５】
［例示的な第３の実施形態］
続いて、例示的な第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。前記例示的な第１の実施形態、および、前記例示的な第２の実施形態では、基地局に相当する単一の無線装置が受信処理を行った。例示的な第３の実施形態では、無線装置を、分散ユニット（Distributed Unit）と、集中制御ユニット（Center Unit）に機能分割する。また、集中制御ユニットが複数の分散ユニットと接続されるCentralized-RAN（Radio Access Network）と称される形態を想定する。
【０１５６】
図７に、例示的な第３の実施形態における無線装置４０ａの構成例を示す。図７において、分散ユニット部５０ａ−１〜５０ａ−Ｊ（Ｊは２以上の整数）は、それぞれ異なる場所に設置される。分散ユニット部５０ａ−１〜５０ａ−Ｊは、集中制御ユニット部６０ａとはネットワークで接続されているものとする。これらのユニット間の接続方法は有線でも無線でもよく、インタフェースとしては例えばCPRI（Common Public Radio Interface）やイーサネット（登録商標）等の任意の方法が考えられる。
【０１５７】
図７の無線装置４０ａの構成では、各分散ユニット部５０ａはアンテナ２０１と無線送受信部２０２を含む。
【０１５８】
集中制御ユニット部６０ａは、第１ウェイト乗算部２０３、チャネル推定部２０４−１、雑音パス除去部２０４−２、メトリック計算部２０５、ビーム選択部２０６、第２ウェイト生成部２０７、信号検出部２０８を含む。
【０１５９】
分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの各々に含まれるアンテナ２０１と無線送受信部２０２は、例示的な第２の実施形態と同様の機能であるため説明を省略する。
【０１６０】
集中制御ユニット部６０ａでは、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの無線送受信部２０２の各々から受信信号が送られる。第１ウェイト乗算部２０３では、それぞれの分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの受信信号に対して、独立に第１ウェイトを乗算する。同様に、チャネル推定部２０４−１、雑音パス除去部２０４−２でも、分散ユニット部５０ａ毎にチャネル応答の推定と雑音パスの除去を行う。
【０１６１】
メトリック計算部２０５では、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jに対するメトリックを計算する。具体的には、式（９）〜（１３）の代わりに、次式（２４）〜（２８）をメトリックとする。
【０１６２】
2019093398.tif 000045
・・・（２４）
【０１６３】
2019093398.tif 000046
・・・（２５）
【０１６４】
2019093398.tif 000047
・・・（２６）
【０１６５】
2019093398.tif 000048
・・・（２７）
【０１６６】
2019093398.tif 000049
・・・（２８）
【０１６７】
ここで、Ｕjは、第j分散ユニット部５０ａ―jに対するビーム選択行列を表す。
【０１６８】
式（２４）および（２５）は、それぞれ、式（９）および（１０）のSINRを、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−JでのSINRの合計値に置き換えたことに相当する。
【０１６９】
式（２６）および（２７）は、式（１１）および（１２）の瞬時伝送レートを、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの瞬時伝送レートの合計値に置き換えたことに相当する。
【０１７０】
なお、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jを含めたこれらのメトリックは一例であり、例えば、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの受信信号全体を１つベクトルと見なして、メトリックを計算してもよい。
【０１７１】
また式（２８）は、式（１３）のメトリックを、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jで合計したことに相当する。式（２８）の場合にのみ、各分散ユニット部５０ａ毎にビーム選択行列Ｕjを決定しても等価となる。
【０１７２】
ビーム選択部２０６では、式（２４）〜（２８）のいずれかのメトリックを用いて、各分散ユニット部５０ａで用いるビーム選択行列Ｕjを決定する。
【０１７３】
第２ウェイト生成部２０７では、ビーム選択行列Ｕjを用いて分散ユニット部５０ａ毎に第２ウェイトを生成する。もしくは、第２ウェイト生成部２０７では、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの受信信号を一つのベクトルと見なして、受信信号ベクトル全体に対する第２ウェイトを生成してもよい。
【０１７４】
信号検出部２０８では、分散ユニット部５０ａ毎の第２ウェイトを用いて、分散ユニット部５０ａ毎に信号検出を行い、その結果を合成することで最終的な信号検出結果を得る。もしくは、信号検出部２０８では、Ｊ個の分散ユニット部５０ａ−1〜５０ａ−Jの受信信号を一つのベクトルと見なして、受信信号ベクトル全体に対する第２ウェイトを用いて信号検出を行ってもよい。
【０１７５】
以上説明したように、例示的な第３の実施形態によれば、無線装置が、分散ユニットと、集中制御ユニットの各部に機能分割され、集中制御ユニットが複数の分散ユニットと接続される形態を想定した。このとき、集中制御ユニットでは、複数の分散ユニットに跨るビームの組み合わせ毎に、ビーム選択のためのメトリックを計算する。このようにして、ビームを決定することで、複数の分散ユニット間で整合のとれたビームを選ぶことができ、より受信品質を向上できるビームを選択できるようになる。すなわち、分散ユニット毎に独立にビーム選択をする場合と比べて、受信品質を改善することができる。
【０１７６】
なお、図７は第３の例示的な実施形態を実現するための一例であり、この構成に制限されない。例えば、図８や図９に示すような構成であっても、同様の効果を得られる。図８の無線装置４０ｂの構成では、各分散ユニット部５０ｂは、アンテナ２０１、無線送受信部２０２、第１ウェイト乗算部２０３を含む。集中制御ユニット部６０ｂは、チャネル推定部２０４−１、雑音パス除去部２０４−２、メトリック計算部２０５、ビーム選択部２０６、第２ウェイト生成部２０７、信号検出部２０８を含む。図９の無線装置４０ｃの構成では、各分散ユニット部５０ｃは、アンテナ２０１、無線送受信部２０２、第１ウェイト乗算部２０３、チャネル推定部２０４−１、雑音パス除去部２０４−２、ビーム選択部２０６を含む。図９に示すように、集中制御ユニット部６０ｃは、複数の分散ユニット５０ｃに跨った処理を行うために、該集中制御ユニット部６０ｃには、メトリック計算部２０５、第２ウェイト生成部２０７、信号検出部２０８を配置する必要がある。
【０１７７】
［例示的な第４の実施形態］
続いて、例示的な第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。前記例示的な第１の実施形態ないし前記例示的な第３の実施形態では、選択するビームの組み合わせ毎にメトリックを計算し、信号検出時に受信品質を向上できるビームを選択した。一方で、例示的な第４の実施形態では、ビームの組み合わせ毎にメトリックを計算する点は同じであるが、その結果（ビームの組み合わせ毎のメトリック計算結果）に基づき、MACスケジューラが、空間多重させるユーザ（無線端末）を決定する点が異なる。
【０１７８】
図１０は、例示的な第４の実施形態における無線装置７０の構成例を示す。無線装置７０は、図５の無線装置２０の機能ブロックに加えて、下りリンク物理レイヤ処理部２２０と、MAC（Media Access Control）スケジューラ部２３０を追加した構成となっている。すなわち、図１０において、上りリンク物理レイヤ処理部２１０の第１ウェイト乗算部２０３、チャネル推定部２０４−１、雑音パス除去部２０４−２、メトリック計算部２０５、ビーム選択部２０６、第２ウェイト生成部２０７、信号検出部２０８は、それぞれ図５の各部２０３−２０８の構成に対応している。以下では、図５に含まれない機能についてのみ説明する。なお、無線装置７０は、全ての機能が一つの装置内に収容された構成として図示されているが、前記例示的な第３の実施形態のように、分散ユニット部と、集中制御ユニット部とに分かれていてもよい。
【０１７９】
MACスケジューラ部２３０は、無線端末に対して、無線リソースを割当てるスケジューリングを行う。スケジューリングでは、無線装置７０の管理下にあって、上りリンクのデータ送信が必要な無線端末（例えば図２の３０）の中から、複数の無線端末の組み合わせ毎にメトリックを計算する。メトリックとしては、式（９）から（１３）のいずれかのメトリックを用いる。MACスケジューラ部２３０では、例えば、メトリックが最大となる無線端末の組み合わせを採用する。
【０１８０】
下りリンク物理レイヤ処理部２２０は、MACスケジューラ部２３０から入力されるスケジューリング情報を、制御情報として無線端末（図２の３０）に送信する。本発明とは直接関係しないが、下りリンク物理レイヤ処理部２２０は、下りリンクのデータ信号の送信も担う。
【０１８１】
以上説明したように、例示的な第４の実施形態によれば、スケジューリングを行う無線端末の選択を、ビームの組み合わせ毎のメトリックに基づいて行う。
【０１８２】
ここで、スケジューリングされる無線端末（図２の３０）の組み合わせによって、伝送品質の向上が可能なビームの組み合わせが異なる。
【０１８３】
例示的な第４の実施形態では、ビームの組み合わせ毎のメトリックに基づいて、スケジューリングされる無線端末を選択することで、伝送品質を向上させることができる無線端末（図２の３０）とビームの組み合わせに応じたスケジューリングを可能としている。このため、例示的な第４の実施形態によれば、ビームの組み合わせを考慮しないスケジューリングと比べて伝送品質を向上できる。
【０１８４】
前記例示的な第１乃至第４の実施形態の無線装置２０、４０、７０の処理の少なくとも一部は、例えば図１２に模式的に示すように、プロセッサ装置４００に実装してもよい。図１２を参照すると、プロセッサ装置４００は、プロセッサ４０１、メモリ４０２と、通信インタフェース４０３を備えている。特に制限されないが、プロセッサ４０１は、ベースバンドプロセッサ等の通信用プロセッサや、DSP（Digital Signal Processor）等の信号処理用プロセッサであってもよい。メモリ４０２は、半導体メモリ（例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、又は、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)等）、HDD(Hard Disk Drive)、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の少なくともいずれかを含むでもよい。通信インタフェース４０３は、例えば図３において、無線送受信部２０２と通信接続し、無線送受信部２０２からベースバンド信号を受け取る構成としてもよい。メモリ４０２に、例えば、図３の無線装置２０の第１ウェイト乗算部２０３、チャネル推定部２０４、メトリック計算部２０５、ビーム選択部２０６、第２ウェイト生成部２０７、信号検出部２０８の各機能部、あるいは図５の雑音パス除去部２０４−２等の各機能部の一部又は全部を実現するプログラム及び必要なデータを記憶しておき、プロセッサ４０１が、該プログラムを読み出して実行することによって、前記各実施形態の無線装置２０（４０）等の機能の一部又は全部を実現するようにしてもよい。
【０１８５】
なお、引用した上記の特許文献１、非特許文献１等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各付記の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【０１８６】
上記した実施形態は以下のように付記される（ただし、以下に制限されない）。
【０１８７】
（付記１）
マルチユーザMIMO（MU-MIMO）対応の無線装置であって、
各無線端末の各々のアンテナに対応するビームのチャネル応答を推定するチャネル推定部と、
前記各チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算するメトリック計算部と
複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択部と、を備えた無線装置。
【０１８８】
（付記２）
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に前記第１ウェイトを乗算した信号を生成する第１ウェイト乗算部と、
前記第１ウェイトを乗算した前記信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定するチャネル推定部と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算するメトリック計算部と
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを、前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択部と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて、信号検出に用いる第２ウェイトを決定する第２ウェイト生成部と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う信号検出部と、
を備える無線装置。
【０１８９】
（付記３）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記使用するビームに対応する前記チャネル応答を用いて算出した、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の信号対干渉雑音電力比に基づいて決定すること、
を特徴とする付記１又は２に記載の無線装置。
【０１９０】
（付記４）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出した前記信号対干渉雑音電力比の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【０１９１】
（付記５）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される前記信号対干渉雑音電力比と、前記無線端末毎、前記無線端末の送信レイヤ毎に指定された変調方式・符号化率において所定の誤り率を達成するために必要な信号対干渉雑音電力比との差分値の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【０１９２】
（付記６）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の瞬時伝送レートを、前記複数の無線端末の全てについて、及び、各前記無線端末の全ての送信レイヤについて合計した値を用いること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【０１９３】
（付記７）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される瞬時伝送レートを、各前記無線端末の平均伝送レートで正規化し、
さらに前記複数の無線端末の全てで合計した値を用いること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【０１９４】
（付記８）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【０１９５】
（付記９）
前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部は、前記チャネル推定部が出力する複数のビームに対応したチャネル応答の中で、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答は用いないこと、
を特徴とする付記２に記載の無線装置。
【０１９６】
（付記１０）
前記チャネル推定部から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部に出力する雑音パス除去部をさらに備えたこと、
を特徴とする付記２乃至９のいずれかに記載の無線装置。
【０１９７】
（付記１１）
前記ビーム選択部は、前記メトリック計算部で計算された前記所定のメトリックが最大となるビームを選択すること、
を特徴とする付記４乃至７のいずれかに記載の無線装置。
【０１９８】
（付記１２）
前記無線装置は、それぞれが少なくとも複数のアンテナと無線送受信部を含む複数の分散ユニットと、集中制御ユニットとを備え、
前記集中制御ユニットは、
少なくとも前記メトリック計算部と、前記第２ウェイト生成部と、前記信号検出部とを含み、
前記第１ウェイト乗算部は、各々の前記分散ユニットで受信した無線信号毎に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記メトリック計算部は、前記複数の分散ユニットに渡るビームの組み合わせ毎に前記所定のメトリックを計算すること、
を特徴とする付記２乃至１１のいずれかに記載の無線装置。
【０１９９】
（付記１３）
各前記分散ユニットが、前記第１ウェイト乗算部をさらに備え、
前記集中制御ユニットが、前記チャネル推定部をさらに備えたこと、
を特徴とする付記１２に記載の無線装置。
【０２００】
（付記１４）
前記集中制御ユニットが、前記チャネル推定部から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部に出力する雑音パス除去部をさらに備えたこと、
を特徴とする付記１２に記載の無線装置。
【０２０１】
（付記１５）
各前記分散ユニットが、前記第１ウェイト乗算部、前記チャネル推定部、前記ビーム選択部をさらに備えたこと、
を特徴とする付記１２に記載の無線装置。
【０２０２】
（付記１６）
各前記分散ユニットが、前記チャネル推定部から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記集中制御ユニットの前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部に出力する雑音パス除去部をさらに備えたこと、
を特徴とする付記１２に記載の無線装置。
【０２０３】
（付記１７）
前記無線端末に対して無線リソースを割当てるスケジューリングを行うスケジューラ部をさらに備え、
前記スケジューラ部は、前記メトリック計算部で計算される使用するビームの組み合わせ毎のメトリックに基づき、スケジューリングを行う無線端末（同一の無線リソースを空間多重する無線端末）の組み合わせを決定すること、
を特徴とする付記１乃至１６のいずれかに記載の無線装置。
【０２０４】
（付記１８）
マルチユーザMIMO対応の無線装置による無線通信方法であって、
各無線端末の各々のアンテナに対応するビームのチャネル応答を推定し、
前記各チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算し、
複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する、無線通信方法。
【０２０５】
（付記１９）
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定し、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算し、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択し、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定し、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行うこと、
を含む無線通信方法。
【０２０６】
（付記２０）
前記所定のメトリックを、前記使用するビームに対応する前記チャネル応答を用いて算出した、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の信号対干渉雑音電力比に基づいて決定すること、
を特徴とする付記１９に記載の無線通信方法。
【０２０７】
（付記２１）
前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出した前記信号対干渉雑音電力比の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【０２０８】
（付記２２）
前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される前記信号対干渉雑音電力比と、前記無線端末毎、前記無線端末の送信レイヤ毎に指定された変調方式・符号化率において所定の誤り率を達成するために必要な信号対干渉雑音電力比との差分値の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【０２０９】
（付記２３）
前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の瞬時伝送レートを、前記複数の無線端末の全てについて、及び、各前記無線端末の全ての送信レイヤについて合計した値を用いること、
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【０２１０】
（付記２４）
前記所定のメトリックとして、前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される瞬時伝送レートを、各前記無線端末の平均伝送レートで正規化し、
さらに前記複数の無線端末の全てで合計した値を用いること
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【０２１１】
（付記２５）
前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【０２１２】
（付記２６）
複数のビームに対応したチャネル応答の中で、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答は用いないこと、
を特徴とする付記１９に記載の無線通信方法。
【０２１３】
（付記２７）
前記複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で出力すること、
を特徴とする付記１９乃至２６のいずれかに記載の無線通信方法。
【０２１４】
（付記２８）
前記計算された前記所定のメトリックが最大となるビームを選択すること、
を特徴とする付記２１乃至２４のいずれかに記載の無線通信方法。
【０２１５】
（付記２９）
前記使用するビームの組み合わせ毎のメトリックに基づき、スケジューリングを行う無線端末（同一の無線リソースを空間多重する無線端末）の組み合わせを決定すること、
を特徴とする付記１９乃至２８のいずれかに記載の無線通信方法。
【０２１６】
（付記３０）
マルチユーザMIMO対応の無線装置を構成するコンピュータに、
各無線端末の各々のアンテナに対応するビームのチャネル応答を推定する処理と、
前記各チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算する処理と、
複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する処理と、を実行させるプログラム。
【０２１７】
（付記３１）
無線装置を構成するコンピュータに、
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算する第１ウェイト乗算処理と、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定するチャネル推定処理と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算するメトリック計算処理と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択処理と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定する処理と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う信号検出処理と、
を実行させるプログラム。
【０２１８】
（付記３２）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックを、前記使用するビームに対応する前記チャネル応答を用いて算出した、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の信号対干渉雑音電力比に基づいて決定すること、
を特徴とする付記３１に記載のプログラム。
【０２１９】
（付記３３）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出した前記信号対干渉雑音電力比の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記３２に記載のプログラム。
【０２２０】
（付記３４）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される前記信号対干渉雑音電力比と、前記無線端末毎、前記無線端末の送信レイヤ毎に指定された変調方式・符号化率において所定の誤り率を達成するために必要な信号対干渉雑音電力比との差分値の中の最小値を用いること、
を特徴とする付記３２に記載のプログラム。
【０２２１】
（付記３５）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の瞬時伝送レートを、前記複数の無線端末の全てについて、及び、各前記無線端末の全ての送信レイヤについて合計した値を用いること、
を特徴とする付記３２に記載のプログラム。
【０２２２】
（付記３６）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックとして、前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される瞬時伝送レートを、各前記無線端末の平均伝送レートで正規化し、
さらに前記複数の無線端末の全てで合計した値を用いること
を特徴とする付記３２に記載のプログラム。
【０２２３】
（付記３７）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記３１に記載のプログラム。
【０２２４】
（付記３８）
前記メトリック計算処理、及び、前記第２ウェイト生成処理は、前記チャネル推定処理が出力する複数のビームに対応したチャネル応答の中で、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答は用いないこと、
を特徴とする付記３１に記載のプログラム。
【０２２５】
（付記３９）
前記チャネル推定処理から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記メトリック計算処理、及び、前記第２ウェイト生成処理に出力する雑音パス除去処理を、
さらに前記コンピュータに実行させること、
を特徴とする付記３１乃至３８のいずれかに記載のプログラム。
【０２２６】
（付記４０）
前記ビーム選択処理は、前記メトリック計算処理で計算された前記所定のメトリックが最大となるビームを選択すること、
を特徴とする付記３３乃至３６のいずれかに記載のプログラム。
【０２２７】
（付記４１）
それぞれが少なくとも複数のアンテナと無線送受信処理を含む複数の分散ユニットに接続される集中制御ユニットの前記第１ウェイト乗算処理は、各々の前記分散ユニットで受信した無線信号毎に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記集中制御ユニットの前記メトリック計算処理は、前記複数の分散ユニットに渡るビームの組み合わせ毎に前記所定のメトリックを計算すること、
を特徴とする付記３１乃至４０のいずれかに記載のプログラム。
【０２２８】
（付記４２）
前記無線端末に対して無線リソースの割当てるスケジューリングを行うスケジューラ処理であって、
前記スケジューラ処理は、前記メトリック計算処理で計算される使用するビームの組み合わせ毎のメトリックに基づきを用いて、スケジューリングを行う無線端末（同一の無線リソースを空間多重する無線端末）の組み合わせを決定するスケジューラ処理を、
さらに前記コンピュータに実行させること、
を特徴とする付記３１乃至４１のいずれかに記載のプログラム。
【符号の説明】
【０２２９】
１  無線通信システム
１０、２０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、７０  無線装置
３０−１〜３０−Ｋ  無線端末（端末）
５０ａ−１〜５０ａ−Ｊ、５０ｂ−１〜５０ｂ−Ｊ、５０ｃ−１〜５０ｃ−Ｊ  分散ユニット部
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  集中制御ユニット部
１０１、２０３  第１ウェイト乗算部
１０２、２０４、２０４−１  チャネル推定部
１０３、２０５  メトリック計算部
１０４、２０６  ビーム選択部
１０５、２０７  第２ウェイト生成部
１０６、２０８  信号検出部
２０１−１〜２０１−Ｎ、３０１−１〜３０１−Ｍ  アンテナ
２０２  無線送受信部
２０４−２  雑音パス除去部
２１０  上りリンク物理レイヤ処理部
２２０  下りリンク物理レイヤ処理部
２３０  ＭＡＣスケジューラ部
３０１−１〜３０−Ｍ  アンテナ
３０２  プリコーダ
４００  プロセッサ装置
４０１  プロセッサ
４０２  メモリ
４０３  通信インタフェース
【図１】
2019093398.tif 000050
【図２】
2019093398.tif 000051
【図３】
2019093398.tif 000052
【図４】
2019093398.tif 000053
【図５】
2019093398.tif 000054
【図６】
2019093398.tif 000055
【図７】
2019093398.tif 000056
【図８】
2019093398.tif 000057
【図９】
2019093398.tif 000058
【図１０】
2019093398.tif 000059
【図１１】
2019093398.tif 000060
【図１２】
2019093398.tif 000061
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月7日(2020.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に前記第１ウェイトを乗算した信号を生成する第１ウェイト乗算部と、
前記第１ウェイトを乗算した前記信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定するチャネル推定部と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に、所定のメトリックを計算するメトリック計算部と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して、信号検出を行う際に使用するビームを、前記所定のメトリックに基づいて選択するビーム選択部と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて、信号検出に用いる第２ウェイトを決定する第２ウェイト生成部と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う信号検出部と、
を備える無線装置。
【請求項２】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記使用するビームに対応する前記チャネル応答を用いて算出した、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の信号対干渉雑音電力比に基づいて決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出した前記信号対干渉雑音電力比の中の最小値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される前記信号対干渉雑音電力比と、前記無線端末毎、前記無線端末の送信レイヤ毎に指定された変調方式・符号化率において所定の誤り率を達成するために必要な信号対干渉雑音電力比との差分値の中の最小値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項５】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される、前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎の瞬時伝送レートを、前記複数の無線端末の全てについて、及び、各前記無線端末の全ての送信レイヤについて合計した値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項６】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックとして、前記信号対干渉雑音電力比を用いて算出される前記無線端末毎、且つ、前記無線端末の送信レイヤ毎に算出される瞬時伝送レートを、各前記無線端末の平均伝送レートで正規化し、
さらに前記複数の無線端末の全てで合計した値を用いること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項７】
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に基づき算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項８】
前記チャネル推定部から複数のビームに対応したチャネル応答を受け、受信レベルが予め定められた閾値に満たないチャネル応答を、信号を含まないチャネル応答に更新した上で、前記メトリック計算部、及び、前記第２ウェイト生成部に出力する雑音パス除去部をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項９】
前記無線装置は、それぞれが少なくとも複数のアンテナと無線送受信部を含む複数の分散ユニットと、集中制御ユニットとを備え、
前記集中制御ユニットは、
少なくとも前記メトリック計算部と、前記第２ウェイト生成部と、前記信号検出部とを含み、
前記第１ウェイト乗算部は、各々の前記分散ユニットで受信した無線信号毎に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記メトリック計算部は、前記複数の分散ユニットに渡るビームの組み合わせ毎に前記所定のメトリックを計算すること、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１０】
前記無線端末に対して無線リソースを割当てるスケジューリングを行うスケジューラ部をさらに備え、
前記スケジューラ部は、前記メトリック計算部で計算される使用するビームの組み合わせ毎のメトリックに基づき、スケジューリングを行う無線端末の組み合わせを決定すること、
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１１】
前記ビーム選択部が選択するビームは、前記メトリック計算部で計算された前記所定のメトリックが最大となるビームを含むこと、
を特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１２】
無線装置の無線通信方法であって、
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算し、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定し、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算し、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択し、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定し、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行うこと、
を含む無線通信方法。
【請求項１３】
複数のビームの各々に対応する第１ウェイトを有し、複数の無線端末から送信された参照信号に対応する受信信号に、前記第１ウェイトを乗算する処理と、
前記第１ウェイトが乗算された信号を用いて、前記複数のビームの各々に対するチャネル応答を前記無線端末毎に推定する処理と、
前記複数の無線端末に対して前記無線端末毎に推定された前記チャネル応答を用いて、使用するビームの組み合わせ毎に所定のメトリックを計算する処理と、
前記複数の無線端末からそれぞれ送信される無線信号が空間多重された受信信号に対して信号検出を行う際に使用するビームを前記所定のメトリックに基づいて選択する処理と、
前記選択したビームに対応する前記チャネル応答を用いて信号検出に用いる第２ウェイトを決定する処理と、
前記複数の無線端末からの前記無線信号が空間多重された前記受信信号に対して前記第２ウェイトを乗算して信号検出を行う処理と、
を無線装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ビーム選択後のＢ’次元受信信号ベクトル
2019093398.tif 000062
に対して、MMSE規範やZF（Zero Forcing）規範等で求めたウェイト
2019093398.tif 000063
を乗算した後の第ｋ端末、第ｌ送信レイヤの信号対雑音干渉電力比（Signal to Interference plus Noise Ratio: SINR）（＝所望信号電力／（干渉信号電力＋雑音電力））：
2019093398.tif 000064
は、次式（８）で与えられる。式（８）において、分子は所望信号電力成分、分母は、干渉端末電力成分と雑音電力成分の和に相当する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
雑音パス除去部２０４−２では、入力されたチャネル応答のうち、電力レベルが所定の閾値未満のビームは、雑音成分が支配的と判断し、チャネル応答にゼロ（信号が含まれないことに相当する）を代入して、チャネル応答を更新する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９４】
（付記８）
前記メトリック計算部は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に基づき算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記３に記載の無線装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１１】
（付記２５）
前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に基づき算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記２０に記載の無線通信方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２３】
（付記３７）
前記メトリック計算処理は、前記所定のメトリックを、前記無線端末のチャネル応答に基づき算出した受信電力を前記複数の無線端末の全てに亘って合計した値に基づき決定すること、
を特徴とする付記３１に記載のプログラム。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２９】
１  無線通信システム
１０、２０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、７０  無線装置
３０−１〜３０−Ｋ  無線端末（端末）
５０ａ−１〜５０ａ−Ｊ、５０ｂ−１〜５０ｂ−Ｊ、５０ｃ−１〜５０ｃ−Ｊ  分散ユニット部
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  集中制御ユニット部
１０１、２０３  第１ウェイト乗算部
１０２、２０４、２０４−１  チャネル推定部
１０３、２０５  メトリック計算部
１０４、２０６  ビーム選択部
１０５、２０７  第２ウェイト生成部
１０６、２０８  信号検出部
２０１−１〜２０１−Ｎ、３０１−１〜３０１−Ｍ  アンテナ
２０２  無線送受信部
２０４−２  雑音パス除去部
２１０  上りリンク物理レイヤ処理部
２２０  下りリンク物理レイヤ処理部
２３０  ＭＡＣスケジューラ部
３０２  プリコーダ
４００  プロセッサ装置
４０１  プロセッサ
４０２  メモリ
４０３  通信インタフェース
【国際調査報告】
2019093398.tif 000065
2019093398.tif 000066
2019093398.tif 000067
2019093398.tif 000068