(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局装置が、協調通信で少なくとも一つの移動局装置と通信を行なう通信システムに適用される基地局装置であって、
協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう基地局間通信部と、
他の基地局装置と協調して移動局装置との通信に使用される信号と、他の基地局装置と協調せずに移動局装置と通信に使用される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう制御情報決定部と、を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記一部の周波数に重複して割り当てられた信号の数よりも、少ない数のアンテナで信号を受信することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記他の基地局装置で協調して受信される前記移動局装置の信号を、前記他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項４】
前記一部の周波数に重複して割り当てられた信号を、他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項５】
前記制御情報決定部は、他の基地局装置において、協調して移動局装置との通信に使用される信号と、協調せずに移動局装置との通信に使用される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して移動局装置との通信に使用される信号と、協調せずに移動局装置との通信に使用される信号とが周波数領域で直交するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項６】
前記制御情報決定部は、他の基地局装置において、協調して移動局装置との通信に使用される信号と、協調せずに移動局装置との通信に使用される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して移動局装置との通信に使用される信号と、協調せずに移動局装置との通信に使用される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項７】
前記移動局装置で所定の受信品質を満たすことができる送信電力のパラメータを算出すると共に、前記算出したパラメータを他の基地局装置との間で共有し、
すべての基地局装置で算出された前記パラメータの最大値を前記移動局装置に通知することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項８】
前記移動局装置で所定の受信品質を満たすことができる送信電力のパラメータを算出すると共に、前記算出したパラメータを他の基地局装置との間で共有し、
すべての基地局装置で算出された前記パラメータの平均値を前記移動局装置に通知することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項９】
複数のアンテナを有する移動局装置から受信した伝搬路推定用信号に基づいて、前記各アンテナの周波数応答を算出すると共に、前記算出した周波数応答を他の基地局装置との間で共有し、
前記算出した周波数応答に基づいてＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）が最大となるようにプリコーディングを決定することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項１０】
複数のアンテナを有する移動局装置から受信した伝搬路推定用信号に基づいて、前記各アンテナの周波数応答を算出すると共に、前記算出した周波数応答を他の基地局装置との間で共有し、
前記算出した周波数応答に基づいて、キャパシティが最大となるようにプリコーディングを決定することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項１１】
複数の基地局装置が、協調通信で少なくとも一つの移動局装置と通信を行なう通信システムに適用される基地局装置のプログラムであって、
協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう処理と、
他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
基地局装置に実装されることにより、前記基地局装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう機能と、
他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう機能と、の一連の機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項１３】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基地局装置で割り当てられた周波数帯域を用いて、複数の基地局装置と協調通信を行なうことを特徴とする移動局装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基地局装置と、
請求項１３記載の移動局装置と、から構成されることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置が、複数の移動局装置から送信された信号を受信する際、他の基地局装置と協調通信を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第４世代の携帯電話機の無線通信システムとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムをより発展させたＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、IMT-Aなどとも称する）の標準化が行なわれている。
【０００３】
ＬＴＥ−Ａシステムでは、カバレッジを改善する技術として、下り回線と上り回線の協調通信が検討されている（非特許文献１参照）。協調通信は、基地局と移動局間のデータ送受信時に、複数の基地局が協調してデータ送信を行なうもしくは受信を行なう技術である。特に上り回線の協調通信では、移動局が伝送する信号を複数の基地局で受信し、それぞれ基地局で受信した信号を合成することにより、伝送特性を改善できる。複数の基地局で受信した信号の共有は、光ファイバなどの有線通信により行なわれる。
【０００４】
図２１は、上り回線における協調通信（複数地点受信、Coordinated Multi-Point reception：CoMP）を適用したシステムを示す概略図である。図２１に示すシステムでは、基地局ｅＮＢ３とｅＮＢ４が存在し、これらの基地局は光ファイバを介して受信データ等を共有可能である。また、いずれかの基地局と通信する移動局ＵＥ５〜７が存在する。移動局ＵＥ５〜７は、同期信号などにより最も受信電力の高いもしくは信号対雑音・干渉電力比（SINR：Signal to Interference plus Noise Ratio）の高い基地局と接続する。
【０００５】
図２１に示す通信システムでは、移動局ＵＥ５とＵＥ６はそれぞれ基地局ｅＮＢ３とｅＮＢ４に接続している。一方、移動局ＵＥ７は、基地局ｅＮＢ３とｅＮＢ４が協調通信を行なっており、基地局ｅＮＢ３とｅＮＢ４の両方と接続する。ただし、移動局ＵＥ７は、必ずしも協調通信する基地局すべてを把握する必要はなく、移動局がデータ送信に用いるパラメータを制御情報として特定の基地局のみから受信しても良い。
【０００６】
協調通信を行なう基地局と接続する移動局がデータ伝送に用いる周波数帯域は、一般的に協調する基地局すべての周波数帯域の使用状況によって決められる。つまり、各基地局で接続されている移動局の帯域割当は周波数軸上で直交するように決定する。そのため、図２１に示す例において、基地局ｅＮＢ３は移動局ＵＥ５とＵＥ７とがデータ伝送に用いる周波数帯域が直交するように帯域割当を決定する。他方、基地局ｅＮＢ４は、移動局ＵＥ６とＵＥ７がデータ伝送に用いる周波数帯域が直交するように帯域割当を決定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】NTT DOCOMO, R1-110248,“Views for Rel. 11 CoMP”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、基地局間で協調通信を行なう無線通信システムでは、各基地局で接続されている移動局の帯域割当を周波数軸上で直交するように決定する。しかしながら、上り回線の協調通信では協調する基地局の数だけ周波数リソースを使用するため、周波数リソースが逼迫する問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、上り回線における協調通信で必要とされる周波数リソースを削減する基地局装置、プログラム、集積回路、移動局装置および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】
【００１０】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の基地局装置は、複数の基地局装置が、協調通信で少なくとも一つの移動局装置と通信を行なう通信システムに適用される基地局装置であって、協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう基地局間通信部と、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう制御情報決定部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このように、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうので、協調通信を行なう場合に、すべての基地局装置で直交性を保持する必要が無くなり、協調通信を行なう通信システムの効率的な周波数の使用が可能となる。これにより、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００１２】
（２）また、本発明の基地局装置は、前記一部の周波数に重複して割り当てられた信号の数よりも、少ない数のアンテナで信号を受信することを特徴とする。
【００１３】
このように、一部の周波数に重複して割り当てられた信号の数よりも、少ない数のアンテナで信号を受信するので、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００１４】
（３）また、本発明の基地局装置は、前記他の基地局装置で協調して受信される前記移動局装置の信号を、前記他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうことを特徴とする。
【００１５】
このように、他の基地局装置で協調して受信される移動局装置の信号を、他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうので、重複することにより生ずるユーザ間干渉を除去することができ、伝送特性への影響を少なくし、スループットを改善させることが可能となる。
【００１６】
（４）また、本発明の基地局装置は、前記一部の周波数に重複して割り当てられた信号を、他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうことを特徴とする。
【００１７】
このように、一部の周波数に重複して割り当てられた信号を、他の基地局装置との間で共有してキャンセル処理を行なうので、重複することにより生ずるユーザ間干渉を除去することができ、伝送特性への影響を少なくし、スループットを改善させることが可能となる。
【００１８】
（５）また、本発明の基地局装置において、前記制御情報決定部は、他の基地局装置において、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが周波数領域で直交するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうことを特徴とする。
【００１９】
このように、他の基地局装置において、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが周波数領域で直交するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうので、ユーザ間干渉を除去することが可能となり、伝送特性への影響を少なくし、スループットを改善させることが可能となる。
【００２０】
（６）また、本発明の基地局装置において、前記制御情報決定部は、他の基地局装置において、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうことを特徴とする。
【００２１】
このように、他の基地局装置において、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てが行なわれる場合、協調して受信される信号と、協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうので、ユーザ間干渉を除去することが可能となり、伝送特性への影響を少なくし、スループットを改善させることが可能となる。
【００２２】
（７）また、本発明の基地局装置は、前記移動局装置で所定の受信品質を満たすことができる送信電力のパラメータを算出すると共に、前記算出したパラメータを他の基地局装置との間で共有し、すべての基地局装置で算出された前記パラメータの最大値を前記移動局装置に通知することを特徴とする。
【００２３】
このように、すべての基地局装置で算出されたパラメータの最大値を前記移動局装置に通知するので、協調通信が行なわれる移動局装置と協調通信が行なわれない移動局装置の周波数領域における帯域割り当てが重複する場合に、各基地局装置において所定の受信品質を満たすことが可能となり、スループットを改善させることが可能となる。
【００２４】
（８）また、本発明の基地局装置は、前記移動局装置で所定の受信品質を満たすことができる送信電力のパラメータを算出すると共に、前記算出したパラメータを他の基地局装置との間で共有し、すべての基地局装置で算出された前記パラメータの平均値を前記移動局装置に通知することを特徴とする。
【００２５】
このように、すべての基地局装置で算出された前記パラメータの平均値を前記移動局装置に通知するので、協調通信が行なわれる移動局装置と協調通信が行なわれない移動局装置の周波数領域における帯域割り当てが重複する場合に、各基地局装置において所定の受信品質を満たすことが可能となり、スループットを改善させることが可能となる。
【００２６】
（９）また、本発明の基地局装置は、複数のアンテナを有する移動局装置から受信した伝搬路推定用信号に基づいて、前記各アンテナの周波数応答を算出すると共に、前記算出した周波数応答を他の基地局装置との間で共有し、前記算出した周波数応答に基づいてＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）が最大となるようにプリコーディングを決定することを特徴とする。
【００２７】
このように、算出した周波数応答に基づいてＳＩＮＲが最大となるようにプリコーディングを決定するので、協調通信が行なわれる移動局装置と協調通信が行なわれない移動局装置の周波数領域における帯域割り当てが重複する場合に、各基地局装置において所定の受信品質を満たすことが可能となり、スループットを改善させることが可能となる。
【００２８】
（１０）また、本発明の基地局装置は、複数のアンテナを有する移動局装置から受信した伝搬路推定用信号に基づいて、前記各アンテナの周波数応答を算出すると共に、前記算出した周波数応答を他の基地局装置との間で共有し、前記算出した周波数応答に基づいて、キャパシティが最大となるようにプリコーディングを決定することを特徴とする。
【００２９】
このように、算出した周波数応答に基づいて、キャパシティが最大となるようにプリコーディングを決定するので、協調通信が行なわれる移動局装置と協調通信が行なわれない移動局装置の周波数領域における帯域割り当てが重複する場合に、各基地局装置において所定の受信品質を満たすことが可能となり、スループットを改善させることが可能となる。
【００３０】
（１１）また、本発明のプログラムは、複数の基地局装置が、協調通信で少なくとも一つの移動局装置と通信を行なう通信システムに適用される基地局装置のプログラムであって、協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう処理と、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３１】
このように、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうので、協調通信を行なう場合に、すべての基地局装置で直交性を保持する必要が無くなり、協調通信を行なう通信システムの効率的な周波数の使用が可能となる。これにより、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
（１２）また、本発明の集積回路は、基地局装置に実装されることにより、前記基地局装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、協調通信を行なう際に他の基地局装置と通信を行なう機能と、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、前記移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なう機能と、の一連の機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴とする。
【００３３】
このように、他の基地局装置で協調して受信される信号と、他の基地局装置で協調せずに受信される信号とが一部の周波数で重複するように、移動局装置が通信に用いる帯域の割り当てを行なうので、協調通信を行なう場合に、すべての基地局装置で直交性を保持する必要が無くなり、協調通信を行なう通信システムの効率的な周波数の使用が可能となる。これにより、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００３４】
（１３）また、本発明の移動局装置は、上記（１）から（１０）のいずれかに記載の基地局装置で割り当てられた周波数帯域を用いて、複数の基地局装置と協調通信を行なうことを特徴とする。
【００３５】
この構成により、協調通信を行なう場合に、すべての基地局装置で直交性を保持する必要が無くなり、協調通信を行なう通信システムの効率的な周波数の使用が可能となる。これにより、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００３６】
（１４）また、本発明の通信システムは、上記（１）から（１０）のいずれかに記載の基地局装置と、（１３）記載の移動局装置と、から構成されることを特徴とする。
【００３７】
この構成により、協調通信を行なう場合に、すべての基地局装置で直交性を保持する必要が無くなり、協調通信を行なう通信システムの効率的な周波数の使用が可能となる。これにより、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、複数の移動局から送信された信号を受信する際、他の基地局と協調通信を行なう無線通信システムにおいて、上り回線における協調通信の周波数利用効率やスループットの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る上り回線における協調通信を適用した通信システムを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る移動局の構成例を示すブロック図である。
【図３】信号の割り当て方法を示す図である。
【図４】信号の割り当て方法を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る、１本の受信アンテナを有する基地局の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る受信部の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る受信信号復調部の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る他の基地局の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態において、協調通信を行なう場合の周波数領域における帯域割当の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態において、協調通信を行なう場合の周波数領域における帯域割当の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る基地局において移動局への帯域割当を決定する動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る図１１の変形例として基地局において帯域割当を決定する一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る図１１の変形例として基地局ｅＮＢ１において帯域割当を決定する一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る図１１のフローチャートに基づいて動作する移動局、基地局および他の基地局の動作を示すシーケンスチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る移動局の構成例を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る基地局の構成例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る移動局の構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る基地局の構成例を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る受信信号復調部の構成を示すブロック図である。
【図２１】従来のシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、データ伝送を行なう送信装置を移動局とし、データを受信する受信装置を基地局とする伝送（アップリンク）について説明する。また、基地局装置を、単に基地局と呼称し、移動局装置を移動局と呼称することもある。
【００４１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る上り回線における協調通信を適用した通信システムを示す概略図である。図１に示す通信システムでは、基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２が存在し、これらの基地局は光ファイバを介して受信データ等を共有可能である。また、いずれかの基地局と通信する移動局ＵＥ１〜３が存在する。移動局ＵＥ１〜３は、同期信号などにより最も受信電力の高いもしくは信号対雑音・干渉電力比（SINR）の高い基地局と接続する。
【００４２】
図１に示す通信システムでは、移動局ＵＥ１とＵＥ２はそれぞれ基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２に接続している。一方、基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２とは協調通信を行なっており、移動局ＵＥ３は、基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２の両方と接続する。ただし、移動局ＵＥ３は、必ずしも協調通信する基地局すべてを把握する必要はなく、移動局がデータ送信に用いるパラメータを制御情報として特定の基地局のみから受信しても良い。
【００４３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの構成例を示すブロック図である。ただし、図２では、説明に不要な構成は省略している。図２に示す例では、移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの数がｍである。移動局ＵＥ１〜ＵＥｍは、図１の移動局ＵＥ１〜ＵＥ３と同様に基地局へのデータ伝送を行なう。
【００４４】
また、図２では移動局のアンテナ数を１本としているが、複数のアンテナを送受信に用い、送信ダイバーシチやＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を行なっても良い。ここで、アンテナ数とは物理的なアンテナの数に限らず、アンテナポート数としても良い。アンテナポートとは、物理的に同一にみなせる構成の複数のアンテナ群を指す。各移動局のデータ伝送処理は同一であり、例として移動局ＵＥ１を説明する。
【００４５】
移動局ＵＥ１では、基地局から通知された移動局ＵＥ１用の制御情報を制御情報受信部１０９が受信する。制御情報には、データ伝送に用いる周波数割当情報や変調多値数、符号化率、符号化方法に関する情報などが含まれる。ここで、協調通信を行なう場合には、特定の基地局からのみ制御情報を受信しても良いし、複数の基地局から同一の制御情報を受信しても良い。制御情報受信部１０９は、受信した制御情報に含まれる符号化率や符号化方法の情報を符号部１０１に入力し、変調多値数の情報を変調部１０２に入力し、周波数割当情報を周波数マッピング部１０４に入力する。
【００４６】
符号部１０１は、入力されたデータビットに対し、誤り訂正符号であるターボ符号やＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号などの符号化を施す。符号部１０１で施す誤り訂正符号化方法は、送受信で予め決められていても良いし、制御情報として通知されても良い。符号部１０１は、さらに制御情報として通知された符号化率の情報を基にパンクチャを行ない、生成した符号ビットを変調部１０２へ出力する。
【００４７】
変調部１０２は、符号ビットに対してＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying；四相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation；16直交振幅変調）や６４ＱＡＭなどの変調のうち、制御情報受信部１０９から入力された変調多値数に相当する変調を行なう。変調部１０２から出力された変調シンボルは、ＦＦＴ部１０３で時間領域から周波数領域のデータ信号に変換された後、周波数マッピング部１０４へ出力される。
【００４８】
周波数マッピング部１０４は、入力された周波数領域のデータ信号に対し、制御情報受信部１０９から通知された周波数割当情報に基づいて、信号の割り当てを行なう。図３および図４は、信号の割り当て方法を示す図である。ここで、連続的な周波数に割り当てるＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing、SC-FDMAとも称される）では、図３のようにシングルキャリアスペクトルを割り当てる。
【００４９】
一方、離散的な周波数に割り当てるＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭでは、図４の一例に示すように信号を割り当てる。ＩＦＦＴ部１０５は、周波数マッピング部１０４から出力された信号を時間領域の信号に変換する。参照信号多重部１０６は、時間領域において送信信号に対して送受信機で既知である参照信号を多重し、送信フレームを構成する処理を行なう。図２に示す例では、送信フレームを時間領域で参照信号を多重して構成しているが、周波数領域で参照信号を多重して構成しても良い。
【００５０】
送信処理部１０７は、参照信号が多重された信号にＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィックス）を挿入し、Ｄ／Ａ（Digital／Analog；ディジタル／アナログ）変換でアナログの信号に変換した後に無線周波数にアップコンバートする。ＰＡ（Power Amplifier）は、アップコンバートされた信号を増幅し、増幅された信号は送信アンテナ１０８から送信される。移動局ＵＥ２〜ＵＥｍも同様の処理でデータ送信を行なう。
【００５１】
次に、基地局ｅＮＢ１の構成を説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る、１本の受信アンテナを有する基地局ｅＮＢ１の構成例を示すブロック図である。なお、基地局は、複数の受信アンテナを有していても良い。基地局ｅＮＢ１では、複数の移動局からの信号をアンテナ２０１で受信し、受信部２０２へ入力する。基地局ｅＮＢ１と接続している移動局として、協調通信が行なわれる移動局と協調通信を行なわれない移動局が混在する場合を一例として説明する。
【００５２】
アンテナ２０１から入力された信号は受信部２０２に入力される。図６は、本発明の第１の実施形態に係る受信部２０２の構成例を示すブロック図である。受信処理部４０１は、入力された信号をベースバンド周波数にダウンコンバートする。そして、ダウンコンバートされた信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換し、ディジタル信号からサイクリックプレフィックスを除去する。
【００５３】
参照信号分離部４０２は、受信処理部４０１から出力された信号を参照信号とデータ信号に分離し、参照信号は伝搬路推定部２１４へ、データ信号はＦＦＴ部４０３へ出力する。ＦＦＴ部４０３は、参照信号分離部４０２によって分離されたデータ信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、周波数デマッピング部２０３へ出力する。
【００５４】
一方、伝搬路推定部２１４は、参照信号により、伝搬路特性（周波数応答）を推定し、推定した伝搬路特性を受信信号復調部２０５−１〜２０５−ｎ、制御情報決定部２１６に出力する。なお、参照信号は、送受信装置では既知であり、受信部２０２から入力される。ｎは、基地局にデータを送信したユーザ（移動局）の数を示す。また、制御情報決定部２１６は、伝搬路推定部２１４で得られた伝搬路特性により、各移動局について協調通信を行なうか否かの判別を行なう。さらに、協調通信が行なわれる移動局と判別した場合には、協調通信を行なう他の基地局と該当する移動局との間の伝搬路特性を要求通知する。協調通信が行なわれる移動局の伝搬路特性を、協調通信を行なう他の基地局より受信後、それぞれの基地局の制御情報決定部２１６は移動局の帯域割当や符号化率、変調方式などのデータ送信に必要な制御情報を決定する。制御情報決定部２１６における他の基地局との通信は、図５には図示していないが、基地局間通信部２２０を介して行なわれるものとする。ただし、別の方法で情報共有しても良いものとする。そして、次回の伝送機会のための制御情報として移動局に通知する。また、制御情報決定部２１６において、協調通信が行なわれる移動局の帯域割当は、協調通信を行なう他の基地局にも通知される。これらの決定された制御情報は、基地局で次回の受信信号処理を行なう際必要であり、次回のデータの受信まで保持される。制御情報決定部２１６は、決定された帯域割当情報を周波数デマッピング部２０３へ出力する。
【００５５】
周波数デマッピング部２０３は、周波数割当情報に基づき、連続的もしくは離散的に割り当てられた周波数領域の信号をユーザ（移動局）毎に抽出する。なお、周波数割当情報は、基地局から複数の移動局に制御情報として通知されたものを用いる。
【００５６】
抽出された各ユーザの信号は、ソフトキャンセラ部２０４−１〜２０４−ｎにそれぞれ入力される。ソフトキャンセラ部２０４−１〜２０４−ｎは、各復号部により得られた復号ビットから各レプリカ生成部で生成された周波数領域のレプリカをキャンセルする。キャンセル処理の詳細は、後述する。ただし、１回目のソフトキャンセラの処理では、復号部２１０−１〜２１０−ｎから得られる情報がないため、何もしない。
【００５７】
受信信号復調部２０５−１〜２０５−ｎは、ソフトキャンセルが施された信号から時間領域のＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）を得る。図７は、本発明の第１の実施形態に係る受信信号復調部２０５−１の構成例を示すブロック図である。各受信信号復調部の処理は同一であるため、受信信号復調部２０５−１を例として図７を用いて説明をする。
【００５８】
受信信号復調部２０５−１では、ソフトキャンセルが施された信号が等化部５０１に入力される。等化部５０１は、ソフトキャンセルが施された信号に対し無線伝搬路の歪みを補償する等化処理を行ない、ＩＦＦＴ部５０２に出力する。ここで、等化処理は、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）重みやＺＦ（Zero Forcing）重み等を乗算するなどことである。等化処理は、伝搬路推定部２１４から入力された伝搬路特性を用いて行なわれる。
【００５９】
ＩＦＦＴ部５０２は、等化部５０１から入力された信号を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。復調部５０３は、移動局へ制御情報として通知された変調多値数を記憶しており、変調多値数の情報を基にシンボルを復調する。復調されたビットは、合成部２０６−１に出力される。
【００６０】
合成部２０６−１〜２０６−ｎは、協調通信が行なわれるユーザに関して、基地局ｅＮＢ１の受信信号から得られたＬＬＲと、他の基地局ｅＮＢ２の受信信号から得られたＬＬＲとを合成する。本実施形態では、他の基地局ｅＮＢ２から入力されるＬＬＲは、光ファイバなどで共有される。また、協調通信が行なわれない移動局に関しては、このＬＬＲは０である。これらの処理の詳細は、後述する。
【００６１】
合成部２０６−１〜２０６−ｎの出力は、復号部２１０−１〜２１０−ｎにそれぞれ入力される。復号部２１０−１〜２１０−ｎは、各移動局へ制御情報として通知された符号化率の情報を基に、誤り訂正復号を施す。そして、復号部２１０−１〜２１０−ｎは、誤り訂正復号後にデータビットを出力する。復号結果は、ターボ等化処理を行なう場合、レプリカ生成部２１１−１〜２１１−ｎに出力される。
【００６２】
レプリカ生成部２１１−１〜２１１−ｎは、復号ビットを用いてシンボルレプリカを生成し、周波数信号に変換することで、周波数領域のレプリカを生成する。レプリカ生成部２１１−１〜２１１−ｎの出力は、それぞれソフトキャンセラ部２０４−１〜２０４−ｎへ入力される。また、これらの周波数領域のレプリカは、ＩＵＩ抽出部２１８に出力される。
【００６３】
以上の処理を繰り返すことで、移動局から送信されたデータの受信処理を行なう。この繰り返し処理は、たとえば巡回冗長検査（CRC: Cyclic Redundancy Check）で誤りが検出されなくなるか、予め決められている繰り返し回数の上限まで行なう。
【００６４】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る他の基地局ｅＮＢ２の構成例を示すブロック図である。他の基地局ｅＮＢ２の構成は、図８に示す通り、基地局ｅＮＢ１の構成と同様のため、説明を省略する。なお、基地局ｅＮＢ２の各部３０１〜３２０は、基地局ｅＮＢ１の各部２０１〜２２０に相当する。
【００６５】
図９は、本発明の第１の実施形態において、協調通信を行なう場合の周波数領域における帯域割当の一例を示す図である。図９に示す例では、移動局ＵＥ１〜ＵＥ３に対しては、協調通信が行なわれず、移動局ＵＥ１〜ＵＥ３は、基地局ｅＮＢ１またはｅＮＢ２に接続している。一方、移動局ＵＥ４に対しては、基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２で協調通信が行なわれる。
【００６６】
この場合、協調通信が行なわれる移動局ＵＥ４の帯域割当が他の移動局の帯域割当と完全に直交するようにするためには、同一基地局に接続するすべて移動局が同一の帯域を使用しないように割当の帯域幅を制限する必要があり、伝送できるデータビット数が少なくなる。そのため、協調通信が行なわれる移動局ＵＥ４は、周波数領域での直交性を崩す割当を許容する。その結果、協調通信が行なわれる移動局ＵＥ４は、図９に示すように移動局ＵＥ２とＵＥ３との割当が重複し、ユーザ間干渉が生じる。
【００６７】
図９の帯域割当を行なった場合の基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２の受信処理について、説明する。図５に示す基地局ｅＮＢ１では、ユーザ間干渉の生じる割当がないため、ＩＵＩ抽出部２１８の出力はすべて０となる。一方、レプリカ生成部２１１−１〜２１１−ｎは、復号結果からシンボル間干渉成分をキャンセルするためにレプリカを生成する。そして、レプリカ生成部２１１−１〜２１１−ｎは、生成されたレプリカをソフトキャンセラ部２０４−１〜２０４−ｎに入力する。
【００６８】
受信信号復調部２０５−１〜２０５−ｎは、ソフトキャンセル後の信号から、ユーザ数分のＬＬＲを生成し、協調通信が行なわれる移動局ＵＥ４のＬＬＲのみを基地局間通信部２２０に入力する。協調通信が行なわれない移動局ＵＥ１〜ＵＥ３のＬＬＲはすべて０とする。ただし、セル間干渉などの除去の目的で協調通信が行なわれない移動局のＬＬＲを基地局間通信部２２０に入力しても良い。以降の基地局ｅＮＢ１の受信処理は、前述の通りである。
【００６９】
一方、図８に示す基地局ｅＮＢ２では、協調通信が行なわれている移動局ＵＥ４のＬＬＲが基地局間通信部２２０から入力される。そして、合成部３０６−１〜３０６−ｎのうち移動局ＵＥ４の受信プロセスに該当する合成部へ入力される。基地局ｅＮＢ２は、移動局ＵＥ４のＬＬＲの合成後、復号部３１０−１〜３１０−ｎ、レプリカ生成部３１１−１〜３１１−ｎを介し、移動局ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４の周波数領域のソフトレプリカを生成する。
【００７０】
これらのソフトレプリカは、各々のソフトキャンセラ部３０４−１〜３０４−ｎ（ソフトキャンセラ部３０４−１〜３０４−ｎを合わせてソフトキャンセラ部３０４とも表す）とＩＵＩ抽出部３１８とに入力される。ＩＵＩ抽出部３１８では、重複したスペクトルによるユーザ間干渉を除去するために、重複したスペクトルのソフトレプリカのみを抽出する。例えば、図９に示す移動局ＵＥ３の受信プロセスのソフトキャンセラ部３０４に入力されるユーザ間干渉のソフトレプリカであれば、一部重複している移動局ＵＥ４のソフトレプリカからＩＵＩ成分を抽出することで生成される。
【００７１】
上記の実施形態では、基地局間通信により共有されたＬＬＲを合成に用いているが、ソフトキャンセルに用いても良い。例えば、図９に示す移動局ＵＥ２とＵＥ３のユーザ間干渉のように移動局ＵＥ４によるユーザ間干渉をソフトキャンセラで除去することに用いることができる。
【００７２】
図１０は、本発明の第１の実施形態において、協調通信を行なう場合の周波数領域における帯域割当の一例を示す図である。図９の一例では、基地局ｅＮＢ２で直交性を崩した帯域割当を行なっているが、図１０に示すように基地局ｅＮＢ１でも直交性を崩した帯域割当を行なっても良い。また、簡単のため、各移動局の割り当てを連続的な帯域割当としているが、離散的な帯域割当としても良い。また、上記の例では、協調通信を基地局間で行なっているが、Ｉｎｔｒａ−ｓｉｔｅの協調通信によりセクタ間で協調通信を行なっても良い。
【００７３】
次に、本実施形態の基地局ｅＮＢ１における移動局ＵＥ１〜ＵＥｍへの帯域割当を決定する一例について説明する。まず、基地局ｅＮＢ１と通信するすべての移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの帯域割当が周波数領域で直交する図９のような場合について図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の第１の実施形態に係る基地局ｅＮＢ１において移動局ＵＥ１〜ＵＥｍへの帯域割当を決定する動作を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、基地局ｅＮＢ１で、移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの参照信号が伝搬路推定部２１４に入力される（ステップＳ０）。伝搬路推定部２１４は、入力された参照信号から移動局毎の伝搬路特性を推定する（ステップＳ１）。制御情報決定部２１６は、推定された移動局毎の伝搬路特性に基づいて、移動局毎に協調通信が行なわれるか否かを判別する（ステップＳ２）。協調通信されるか否かの判定は、たとえば推定した伝搬路特性のすべてもしくは一部を用いて、平均のＳＮＲを算出し、予め決められている閾値と比較することで行なうことができる。その場合には、平均のＳＮＲが閾値を下回る移動局のみ協調通信が行なわれると判断できる。
【００７５】
次に、基地局ｅＮＢ１は、他の基地局ｅＮＢ２へ協調通信が行なわれる移動局の情報を通知するとともに、協調通信が行なわれる移動局について他の基地局ｅＮＢ２で推定された伝搬路特性の要求通知を行なう（ステップＳ３）。そして、他の基地局ｅＮＢ２で推定した協調通信が行なわれる移動局の伝搬路特性を受信し（ステップＳ４）、すべての移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの帯域割当が周波数領域で直交するように決定する（ステップＳ５）。
【００７６】
なお、協調通信が行なわれない移動局に対しては、ステップＳ１で推定した伝搬路特性を基に帯域割当を決定し、協調通信が行なわれる移動局に対しては、ステップＳ１での推定した伝搬路特性とステップＳ４で受信した伝搬路特性の両方よりキャパシティが最大となるように決定する。また、ステップＳ５において、協調通信が行なわれる移動局を協調通信が行なわれない移動局と周波数領域で非直交に割り当てることで図１０の帯域割当も可能となる。
【００７７】
帯域割当の決定後、協調通信が行なわれる移動局の帯域割当を、他の基地局ｅＮＢ２でも受信処理できるように、通知する（ステップＳ６）。また、他の基地局ｅＮＢ２でも協調通信が行なわれる移動局の帯域割当は、協調通信が行なわれない移動局の帯域割当を考慮せずに決定する。その結果、協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局の帯域割当は非直交の帯域割当となる。ただし、協調通信が行なわれない移動局間では周波数領域で直交するように決定する。そして、すべての移動局ＵＥ１〜ＵＥｍへステップＳ５で決定した帯域割当を通知して（ステップＳ７）、一連の動作を終了する。
【００７８】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る図１１の変形例として基地局ｅＮＢ１において帯域割当を決定する一例を示すフローチャートである。図１２に示す例は、図９に示す帯域割当を行なう場合に対応しており、図１２は、基地局ｅＮＢ１が、協調通信が行なわれる移動局の帯域割当を決定する動作を示している。ステップＳ１０〜Ｓ１２は、図１１に示すステップＳ０〜Ｓ２と同様である。その後、基地局ｅＮＢ１は、すべての移動局の帯域割当が周波数領域で直交するように決定する（ステップＳ１３）。ここで、図１２の変形例では、図１１のフローチャートで行った他の基地局ｅＮＢ２で推定された伝搬路特性の要求を行なわない。そのため、基地局ｅＮＢ１で推定された伝搬路特性のみから帯域割当を決定する。協調通信が行なわれる移動局の帯域割当を他の基地局ｅＮＢ２へ通知する（ステップＳ１４）。
【００７９】
ただし、他の基地局ｅＮＢ２で協調通信が行なわれる移動局の帯域割当と協調通信が行なわれない移動局の帯域割当とは重複を許容される。そのため、他の基地局ｅＮＢ２での帯域割当は協調通信が行なわれる移動局の帯域割当を考慮することなく決定できる。よって、他の基地局ｅＮＢ２では協調通信が行なわれる移動局の帯域割当が通知される前であっても協調通信が行なわれない移動局の帯域割当を決定できる。
【００８０】
ステップＳ１５は、図１１に示すステップＳ７と同様である。上記の例では、協調通信が行なわれる移動局の帯域割当の決定を他の基地局で推定した伝搬路特性を用いずに行なうが、他の基地局で推定した伝搬路特性を使用して行なっても良い。
【００８１】
図１３は、本発明の第１の実施形態に係る図１１の変形例として基地局ｅＮＢ１において帯域割当を決定する一例を示すフローチャートである。図１３に示す例では、図１０に示すような帯域割当を決定する。ステップＳ２０〜Ｓ２２は、図１１に示すステップＳ０〜Ｓ２と同様であり、協調通信が行なわれない移動局について推定した伝搬路特性に基づいて周波数領域で直交するように帯域割当を決定する（ステップＳ２３）。次に、協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局の周波数領域での重複を許容し、協調通信が行なわれない移動局の帯域割当を決定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２５〜Ｓ２６は図１１に示すステップＳ６〜Ｓ７と同様である。
【００８２】
図１４は、本発明の第１の実施形態に係る図１１のフローチャートに基づいて動作する移動局ＵＥ１、基地局ｅＮＢ１および他の基地局ｅＮＢ２の動作を示すシーケンスチャートである。移動局ＵＥ１は、参照信号を基地局ｅＮＢ１へ送信する（ステップＳ１０１）。基地局ｅＮＢ１と協調通信する他の基地局ｅＮＢ２への参照信号を送信するタイミングは同一でも良いし、異なっても良い。基地局ｅＮＢ１では、参照信号から移動局の伝搬路特性を推定し、他の基地局ｅＮＢ２へ推定結果の通知を行なう。また、基地局ｅＮＢ１は、他の基地局ｅＮＢ２へ協調通信が行なわれる移動局の情報を通知するとともに、協調通信が行なわれる移動局について他の基地局ｅＮＢ２で推定された伝搬路特性の要求通知を行なう（ステップＳ１０３）。続いて、基地局ｅＮＢ１は、他の基地局ｅＮＢ２で推定した協調通信が行なわれる移動局の伝搬路特性を受信する（ステップＳ１０５）。基地局ｅＮＢ１では、推定した伝搬路特性と他の基地局ｅＮＢ２で推定された伝搬路特性により、協調通信する移動局ＵＥ１の帯域割当を決定する。決定した帯域割当は、協調通信する他の基地局ｅＮＢ２と移動局ＵＥ１へ通知される（ステップＳ１０７）。移動局ＵＥ１は、通知された帯域割当に基づき、データ伝送を行なう（ステップＳ１０９）。伝送されたデータは、基地局ｅＮＢ１と他の基地局ｅＮＢ２で受信され、ＬＬＲを共有することで合成処理を行ない、受信される（ステップＳ１１１）。
【００８３】
本実施形態では、基地局の受信アンテナ本数が１であり、同時に少なくとも一部の周波数を重複して使用する移動局の数が２である場合について説明したが、本発明の適用は、このような場合に限定されない。基地局の受信アンテナ本数がＴＲＸ（＞１）であり、同時に少なくとも一部の周波数を重複して使用する移動局の数がＴＲＸ＋１以上である場合でも良い。例えば、ＴＲＸ＝２で、協調通信が行なわれる移動局が３以上の場合には、協調通信が行なわれる移動局を他の移動局の割当と独立して決定する。その結果、複数の協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局が重複した周波数を使用することとなり、３以上の移動局が少なくとも一部の周波数を重複して使用することとなる。
【００８４】
以上のように、本実施形態を適用することで協調通信を行なう場合に、すべての基地局で移動局の帯域割当の直交性を保持する必要がなくなる。その結果、協調通信を行なう無線通信システムの効率的な周波数の使用が可能になり、周波数利用効率を向上させることができる。また、帯域割当が重複することにより生じるユーザ間干渉も受信処理でキャンセルするため、伝送特性への影響が少なくなり、スループットを改善できる。
【００８５】
［第２の実施形態］
次に、協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局の周波数領域における帯域割当が重複する場合に、協調通信を行なう基地局間で送信電力のパラメータを決定する一例について説明する。
【００８６】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの構成例を示すブロック図である。本実施形態では、上記の実施形態と同様に図９もしくは図１０に示す割り当てが行なわれる。移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの構成は基本的に上記の実施形態と同様となるが、図１５に示すように制御情報受信部６０９と送信処理部６０７が異なる。各移動局での送信処理は同一であるため、図１５を用いて、上記の実施形態と異なる点のみを説明する。
【００８７】
制御情報受信部６０９では、データ伝送に用いる周波数割当情報や変調多値数、符号化率、符号化方法に加えて、送信電力に関するパラメータを含む制御情報を受信する。送信電力に関するパラメータは、送信処理部６０７に入力され、電力増幅器（Power Amplifier、PA）で送信電力を増幅する際に用いられる。
【００８８】
ここで、ダイナミックスケジューリングを適用する場合において、移動局がデータ伝送に用いる送信電力ＰＰＵＳＣＨ（ｉ）は、次式で決定される。
【数１】
0005972543.tif 000002
【００８９】
ただし、ｍｉｎは｛｝内で小さい値を選択する関数である。ＰＣＭＡＸは、移動局の許容される最大送信電力であり、ＭＰＵＳＣＨ（ｉ）はｉ番目のサブフレームで割り当てられたＲＢ数、ＰＯ＿ＰＵＳＣＨは１ＲＢあたりの名目上の目標受信電力、αはセル固有のパラメータ、ＰＬはパスロス、ΔＴＦ（ｉ）は変調多値数や符号化率によるパラメータ、ｆ（ｉ）は閉ループ制御を行なうために基地局から移動局に通知されるパラメータ、ｉはサブフレームの番号である。
【００９０】
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る、複数の移動局より送信されたデータを受信する基地局ｅＮＢ１の構成例を示すブロック図である。基地局ｅＮＢ１について上記の実施形態と異なる点のみ説明する。伝搬路推定部２１４は、分離された参照信号から移動局毎の伝搬路特性を算出する。制御情報決定部７１６は、各移動局が１ＲＢあたりの名目上の目標受信電力を満たすように、式（１）のＰＯ＿ＰＵＳＣＨに相当するパラメータＰＯ＿ｅＮＢ１を決定する。
【００９１】
協調通信が行なわれない移動局の送信電力に関するパラメータは、他の制御情報の変調方式、符号化率、帯域割当などと一緒に制御情報として移動局にそのまま通知する。ただし、送信電力に関するパラメータは、他の制御情報と別のタイミングで通知しても良い。一方、協調通信が行なわれる移動局の送信電力に関するパラメータは、基地局間通信部７２０を介し、他の基地局ｅＮＢ２へ通知する。そのため、制御情報決定部７１６には、他の基地局ｅＮＢ２の制御情報決定部３１６で算出された送信電力のパラメータＰＯ＿ｅＮＢ２が入力される。
【００９２】
ここで、本実施形態におけるＰＯ＿ＰＵＳＣＨの決定方法を説明する。基地局ｅＮＢ１は、ＰＯ＿ＰＵＳＣＨにより移動局が所要品質を満たすように設定する必要があるため、協調通信を行なうすべての基地局ｅＮＢ１、ｅＮＢ２で１ＲＢあたりの名目上の目標受信電力品質を満たすように次式で決定する。
【数２】
0005972543.tif 000003
ただし、ｍａｘは｛｝内で大きい値を選択する関数である。
【００９３】
しかし、式（２）による送信電力のパラメータの決定方法では、必要以上に送信電力が高くなり、協調通信を行なわない基地局へ干渉が大きくなる場合がある。そのため、変形例として、ＰＯ＿ｅＮＢ１とＰＯ＿ｅＮＢ２の平均値を用いるようにしても良い。また、別の変形例として、複数の基地局間で重みづけを行ない、平均値としても良い。例えば、次式を用いるような例である。
【数３】
0005972543.tif 000004
ただし、α＋β＝１を満たすものとする。
【００９４】
以上のように、本実施形態を適用することにより、協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局の周波数領域における帯域割当が重複する場合に、各基地局で所定の受信品質を満たすことができ、スループットを改善できる。
【００９５】
［第３の実施形態］
次に、協調通信が行なわれる移動局の周波数領域における帯域割当と協調通信が行なわれない移動局の周波数領域における帯域割当とが重複する場合に、協調通信が行なわれる移動局がマルチアンテナ伝送で用いるプリコーディングの決定方法に特徴を有する一例について説明する。
【００９６】
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る、複数のアンテナを有する移動局によるデータ伝送時に、協調通信が適用される場合の通信システムを示す概略図である。図１７に示す例では、移動局ＵＥ３の送信アンテナ数は２本であり、移動局が複数のアンテナによるデータ伝送を行なっている。基地局ｅＮＢ１とｅＮＢ２は、各々受信したデータを光ファイバ等で共有し、合成を行なうことで信号検出する。また、協調通信を行なう場合の周波数領域における帯域割当は、上記の実施形態と同様に非直交である。
【００９７】
図１８は、本発明の第３の実施形態に係る移動局ＵＥ１〜ＵＥｍの構成例を示すブロック図である。図１８に示す構成例では、送信アンテナが２本であるが、３本以上であっても良い。移動局ＵＥ１〜ＵＥｍでは、符号部８０１が送信データビットを符号化し、得られた符号ビットをＳ／Ｐ部８０２に入力する。Ｓ／Ｐ部８０２は、符号ビットを送信アンテナ数分の送信ビット列に並び変え、それぞれ変調部８０３−１、８０３−２に入力する。
【００９８】
各変調部８０３−１、８０３−２は、複数の符号ビット列に変調を施す。それぞれのＦＦＴ部８０４−１、８０４−２は、変調を施された符号ビット列を周波数領域の信号に変換し、プリコーディング部８０５に入力する。プリコーディング部８０５は、ＦＦＴ部８０４−１、８０４−２からの入力に対して、基地局から通知されたプリコーディングマトリックス（ＰＭ）を乗算する。
【００９９】
ここで、移動局で適用するＰＭの候補は予め送受信装置間で決められており、インデックス化されている。そのため、基地局では、ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）と呼ばれる制御情報により、インデックスを移動局に通知する。周波数マッピング部８０６−１、８０６−２から送信処理部８０９−１、８０９−２までの処理は、上記の実施形態と同様のため、説明を省略する。アンテナ８１０−１、８１０−２からは同一時間・周波数で信号が送信される。
【０１００】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る基地局ｅＮＢ１の構成例を示すブロック図である。図１９に示す構成例では、受信アンテナを２本としているが、３本以上であってもよい。基地局ｅＮＢ１は、アンテナ９０１−１、９０１−２で信号を受信し、得られた受信信号を受信処理部９０２−１、９０２−２に入力する。受信処理部９０２−１、９０２−２の処理は上記の実施形態と同様である。分離された参照信号は、伝搬路推定部９１４に入力され、データ信号は周波数デマッピング部９０３に入力される。
【０１０１】
伝搬路推定部９１４は、各送受信アンテナ間の伝搬路特性（周波数応答）を推定し、制御情報決定部９１６に入力する。制御情報決定部９１６は、その伝搬路特性からそれぞれの移動局の帯域割当や符号化率、変調方式などのデータ送信に必要な制御情報を決定する。決定された制御情報と制御情報決定部９１６に入力された伝搬路特性は、プリコーディング決定部９１８にも入力される。プリコーディング決定部９１８は、入力された伝搬路特性を用いて、後述の方法によりプリコーディングを決定し、他の制御情報と同一タイミングもしくは異なるタイミングで移動局に通知する。なお、用いられる伝搬路特性は、伝搬路推定部９１４と他の基地局の伝搬路推定部で推定されたものである。
【０１０２】
周波数デマッピング部９０３は、各アンテナで受信した信号をユーザ毎の帯域割当情報に基づいて分離し、ソフトキャンセラ部９０４−１〜９０４−ｎに入力する。ソフトキャンセラ部９０４−１〜９０４−ｎは、複数のアンテナで受信した信号に対して上記の実施形態と同様の処理を行ない、出力をそれぞれ受信信号復調部９０５−１〜９０５−ｎに入力する。
【０１０３】
図２０は、本発明の第３の実施形態に係る受信信号復調部９０５−１〜９０５−ｎの構成を示すブロック図である。受信信号復調部９０５−１〜９０５−ｎのそれぞれの構成は同一であるため、図２０を用いて受信信号復調部９０５−１の説明をする。複数のアンテナで受信した信号がソフトキャンセラ部９０４−１から信号分離部１００１に入力される。信号分離部１００１は、受信アンテナ毎に空間多重されている信号に対してＭＭＳＥ重みを乗算することで空間フィルタリングを行ない、送信アンテナ毎の信号に分離する。
【０１０４】
ＩＦＦＴ部１００２−１、１００２−２は、分離された信号をそれぞれ時間領域の信号に変換する。復調部１００３−１、１００３−２は、入力された時間領域の信号を用いて符号ビットのＬＬＲを算出する。Ｐ／Ｓ部１００４は、復調部１００３−１、１００３−２から出力されたＬＬＲを符号部８０１で得られた１つの符号ビットの順に並び換える。
【０１０５】
Ｐ／Ｓ部１００４より出力されたＬＬＲは、合成部９０６−１へ入力される。合成部９０６−１〜９０６−ｎと復号部９０７−１〜９０７−ｎは、上記の実施形態と同様の処理を行ない、レプリカ生成部９０８−１〜９０８−ｎに復号ビットを入力する。レプリカ生成部９０８−１〜９０８−ｎは、入力された符号ビットに対し、移動局で施したＳ／Ｐ部８０２と同様の処理を行なう。以降は、上記の実施形態と同様である。
【０１０６】
基地局のプリコーディング決定部９１８の処理について説明する。基地局のプリコーディング決定部９１８では、各基地局で得られた伝搬路特性が入力される。ｉ番目の基地局のｋ番目の周波数の伝搬路特性は次式で表わされる。
【０１０７】
【数４】
0005972543.tif 000005
ただし、Ｎｔは送信アンテナ数、Ｎｒは受信アンテナ数とする。
【０１０８】
また、すべての基地局で得られた周波数応答は、以下の通りである。
【０１０９】
【数５】
0005972543.tif 000006
ただし、Ｌは協調通信を行なう基地局数である。
【０１１０】
移動局で乗算するＰＭをＰとすると、等価伝搬路Ｈ’は次式になる。
【０１１１】
【数６】
0005972543.tif 000007
【０１１２】
よって、等化後の信号Ｒｅｑは、次式となる。
【０１１３】
【数７】
0005972543.tif 000008
ただし、ｗＭＭＳＥはＭＭＳＥ重みであり、Ｓは送信信号、ｎはノイズである。よって、等価振幅利得μは、次式で得られる。
【０１１４】
【数８】
0005972543.tif 000009
【０１１５】
ただし、Ｐはプリコーディングマトリックスで、Ｎｔ行ＮＲＡＮＫ列の行列であり、ＮＲＡＮＫは送信信号の数（ランク数、レイヤ数、ストリーム数とも呼ばれる）である。そのため、送信アンテナ２本で同一の信号を送信する際には、Ｐは２行１列の行列となり、送信アンテナ２本で異なる信号を送信する際には、Ｐは２行２列の正方行列となる。
【０１１６】
得られた等価振幅利得μはＮＲＡＮＫ行ＮＲＡＮＫ列の行列であり、対角成分を抽出したベクトルμ’は以下の通りである。
【０１１７】
【数９】
0005972543.tif 000010
ただし、μ（ｉ）はｉ番目のストリームの等価振幅利得を示す。
【０１１８】
移動局の各アンテナで同一の信号を送信する場合には、ランク数が１であり、等価振幅利得μ（０）が最大となるようにプリコーディングマトリックスＰを決定すれば良い。
【０１１９】
一方、各アンテナで異なる信号を送信する場合には、アンテナ毎のＳＩＮＲを算出する必要があり、ｉ番目のストリームのＳＩＮＲγ（ｉ）は次式で与えられる。
【０１２０】
【数１０】
0005972543.tif 000011
【０１２１】
そして、例えば、次式が最大となるようにプリコーディングマトリックスＰを決定する。
【０１２２】
【数１１】
0005972543.tif 000012
【０１２３】
あるいは、キャパシティを示す式（１２）が最大となるようにプリコーディングマトリックスＰを決定しても良い。
【０１２４】
【数１２】
0005972543.tif 000013
【０１２５】
以上のように、本実施形態を適用することにより、協調通信が行なわれる移動局と協調通信が行なわれない移動局の周波数領域における帯域割当が重複する場合に、各基地局で所定の受信品質を満たすことができ、スループットを改善できる。
【０１２６】
本発明に関わる移動局装置および基地局装置で動作するプログラムは、上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
【０１２７】
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
【０１２８】
また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１２９】
以上では、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述しているが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３０】
ＵＥ１〜ＵＥｍ  移動局
１０１  符号部
１０２  変調部
１０３  ＦＦＴ部
１０４  周波数マッピング部
１０５  ＩＦＦＴ部
１０６  参照信号多重部
１０７  送信処理部
１０８  送信アンテナ
１０９  制御情報受信部
ｅＮＢ１〜ｅＮＢ４  基地局
２０１  アンテナ
２０２  受信部
２０３  周波数デマッピング部
２０４−１〜２０４−ｎ  ソフトキャンセラ部
２０５−１〜２０５−ｎ  受信信号復調部
２０６−１〜２０６−ｎ  合成部
２１０−１〜２１０−ｎ  復号部
２１１−１〜２１１−ｎ  レプリカ生成部
２１４  伝搬路推定部
２１６  制御情報決定部
２１８  ＩＵＩ抽出部
２２０  基地局間通信部
３０１  アンテナ
３０２  受信部
３０３  周波数デマッピング部
３０４−１〜３０４−ｎ  ソフトキャンセラ部
３０５−１〜３０５−ｎ  受信信号復調部
３０６−１〜３０６−ｎ  合成部
３１０−１〜３１０−ｎ  復号部
３１１−１〜３１１−ｎ  レプリカ生成部
３１４  伝搬路推定部
３１６  制御情報決定部
３１８  ＩＵＩ抽出部
３２０  基地局間通信部
４０１  受信処理部
４０２  参照信号分離部
４０３  ＦＦＴ部
５０１  等化部
５０２  ＩＦＦＴ部
５０３  復調部
６０７  送信処理部
６０９  制御情報受信部
７１６  制御情報決定部
７２０  基地局間通信部
８０１  符号部
８０２  Ｓ／Ｐ部
８０３−１、８０３−２  変調部
８０４−１、８０４−２  ＦＦＴ部
８０５  プリコーディング部
８０６−１、８０６−２  周波数マッピング部
８０７−１、８０７−２  ＩＦＦＴ部
８０８−１、８０８−２  参照信号多重部
８０９−１、８０９−２  送信処理部
８１０−１、８１０−２  アンテナ
９０１−１、９０１−２  アンテナ
９０２−１、９０２−２  受信処理部
９０３  周波数デマッピング部
９０４−１〜９０４−ｎ  ソフトキャンセラ部
９０５−１〜９０５−ｎ  受信信号復調部
９０６−１〜９０６−ｎ  合成部
９０７−１〜９０７−ｎ  復号部
９０８−１〜９０８−ｎ  レプリカ生成部
９１０  ＩＵＩ抽出部
９１４  伝搬路推定部
９１６  制御情報決定部
９１８  プリコーディング決定部
１００１  信号分離部
１００２−１、１００２−２  ＩＦＦＴ部
１００３−１、１００３−２  復調部
１００４  Ｐ／Ｓ部
【図１】
0005972543.tif 000014
【図２】
0005972543.tif 000015
【図３】
0005972543.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005972543.tif 000021
【図９】
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【図１０】
0005972543.tif 000023
【図１１】
0005972543.tif 000024
【図１２】
0005972543.tif 000025
【図１３】
0005972543.tif 000026
【図１４】
0005972543.tif 000027
【図１５】
0005972543.tif 000028
【図１６】
0005972543.tif 000029
【図１７】
0005972543.tif 000030
【図１８】
0005972543.tif 000031
【図１９】
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【図２０】
0005972543.tif 000033
【図２１】
0005972543.tif 000034