(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置であって、
前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする第１の基地局装置。
【請求項２】
前記第１の基地局装置は、複数の送信ウェイトに関する情報を前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする請求項１記載の第１の基地局装置。
【請求項３】
端末装置より伝搬路推定用信号を受信し、前記受信した伝搬路推定用信号を基に、各端末装置との間の伝搬路の推定を行う伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部により推定された各端末装置との間の伝搬路に基づいて、前記第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置で用いる送信ウェイトを算出する送受信ウェイト算出部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の第１の基地局装置。
【請求項４】
カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置であって、
自局へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第１セルを制御する第１の基地局装置から取得し、取得した送信ウェイトに関する情報を前記端末装置へ通知することを特徴とする第２の基地局装置。
【請求項５】
カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置であって、
自端末が用いる送信ウェイトに関する情報を前記第１のセルを制御する第１の基地局装置において算出するために、前記第１の基地局装置へ伝搬路推定用信号を送信することを特徴とする端末装置。
【請求項６】
前記第１の基地局装置から通知された送信ウェイトに関する情報を用いて、前記第２の基地局装置へデータ信号を伝送することを特徴とする請求項５に記載の端末装置。
【請求項７】
カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムであって、
前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置から前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする通信システム。
【請求項８】
カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置の通信方法であって、
前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第２の基地局装置へ通知するステップを有することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置、端末装置、通信システム、通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゾーン半径の異なる複数のセルによって構成されるシステムにおいて、同一の周波数帯を用いて通信を行う場合には、それら異なるゾーン半径を有するセル間で生じるセル間干渉が大きな問題となる。例えば、ゾーン半径が大きく、広い範囲をカバーするマクロセルの中に、ゾーン半径が小さいピコセルやフェムトセルが存在するシステムにおいて、例えば、ピコセル基地局（ＰｅＮＢ：Ｐｉｃｏ  ｅＮｏｄｅＢ）やフェムトセル基地局（ＨｅＮＢ：Ｈｏｍｅ  ｅＮｏｄｅＢ）が、それぞれが収容する端末（ピコセル端末、フェムトセル端末）からの信号を受信する場合に、それらの信号は、マクロセル端末からの信号を受信するマクロセル基地局（ＭｅＮＢ：Ｍａｃｒｏ  ｅＮｏｄｅＢ）にとって干渉となる。特に、マクロセル内に多くのピコセルやフェムトセルが存在する場合には、ＭｅＮＢにおける受信特性が著しく劣化することがある。
【０００３】
このような問題に対し、１フェムトセルから受ける干渉の許容上限値をＭｅＮＢから各ＨｅＮＢに通知し、各ＨｅＮＢでは、ＭｅＮＢへ与える干渉が、通知された許容上限値を超えないように、収容するフェムトセル端末の送信電力を制御する方法が提案されている（下記非特許文献１参照）。非特許文献１では、このような送信電力制御を用いることにより、電源のオン／オフに伴ってフェムトセルの数が増減する状況においても、フェムトセル端末がＭｅＮＢへ与える干渉を一定かつ小さな値に保ちつつ、フェムトセルにおいてもある程度のスループットを達成できることが示されている。
【０００４】
また、同一周波数帯域を用いたマルチセルシステムにおける有効な干渉低減方法として、Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（以下、ＩＡと称する。）が提案されている（下記非特許文献２）。ＩＡは、干渉源となる複数の送信装置（例えば、基地局）から到来する干渉信号の等価伝搬路の向き（ベクトル）が、受信装置（例えば、端末）において受信信号に乗算する受信ウェイトに直交するように、各送信装置と各受信装置とが協調して送信ウェイトと受信ウェイトを算出し、送信ウェイトと受信ウェイトとを用いた送受信を行う技術であり、このような制御を行うことにより、受信装置において除去可能な数（自由度）以上の干渉信号が隣接セルから到来する場合にも、それらの干渉信号を除去し、受信信号から所望信号を高精度に抽出することが可能となる。ここでは、複数の基地局から到来する干渉信号が各セルの端末において除去可能となるように制御する場合を例としているが、逆に、複数セル内にそれぞれ位置する複数の端末から到来する干渉信号が各セルの基地局において除去できるように制御することも可能である。また、このような技術を、マクロセル内に複数のピコセルやフェムトセルが存在するシステムにおいて、それらゾーン半径の異なるセル間の干渉を低減するために用いることもできる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“屋内基地局を配置したＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける基地局間ネットワーク支援による上りリンク送信電力制御法” 、電子情報通信学会，信学技報，RCS2009-153，Nov. 2009.
【非特許文献２】“Approaching the Capacity of Wireless Networks through Distributed Interference Alignment”, IEEE GLOBECOM 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記非特許文献１において提案された技術では、ゾーン半径の大きいセル（マクロセル）へ与える干渉を一定値以下とするために、ゾーン半径の小さいセル（ピコセルやフェムトセル）の送信電力を低く設定する制御が行われる。このような場合には、ゾーン半径の小さいセルにおいて必ずしも十分な送信電力で伝送が行われないことから、それらのセルの受信特性が劣化し、システム全体のスループットが低下するという問題がある。
【０００７】
また、上記非特許文献２において提案された技術を用いる場合に、ＩＡを適用する対象となるセル数（所望のセルと干渉源となる全てのセルを合計した数であり、例えば、マクロセル、ピコセル、フェムトセルを合わせた数）が３以上となるシステムにおいては、受信装置において干渉を除去できるように制御するために、送信ウェイトと受信ウェイトを繰り返し演算によって求める必要があり、演算量が大幅に増加してしまう。
【０００８】
また、このようなゾーン半径の異なるセル間の干渉が発生することを避けるための方法として、ゾーン半径の大きいセルにおいて用いる周波数や時間と、ゾーン半径の小さいセルにおいて用いる周波数や時間を異なるものとする方法もあるが、その場合、周波数利用効率が著しく低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、ゾーン半径の大きいセル内に、ゾーン半径の小さいセルが複数存在するシステムにおいて、ゾーン半径の小さい複数のセルが、ゾーン半径の大きいセルに与える干渉を除去することができる送受信ウェイトを、少ない演算量で求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置であって、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする第１の基地局装置が提供される。
【００１１】
第１のセルに到来する干渉の等価伝搬路が第１のセルにおける受信ウェイトに直交するように、第２のセルで用いる送信ウェイトを第１の基地局装置が決定し、それぞれの第２の基地局装置に通知する。受信信号に受信ウェイトを乗算することにより、第２のセルから到来する干渉を除去することができ、第１のセル、第２のセルともに良好な特性を得ることができる。
【００１２】
前記第１の基地局装置は、複数の送信ウェイトに関する情報を前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする。第１の基地局装置は、受信した伝搬路推定用信号を基に、各端末装置との間の伝搬路の推定を行う伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部により推定された各端末装置との間の伝搬路に基づいて、前記第１の基地局装置自身で用いる受信ウェイトと、前記第１のセルの端末装置で用いる送信ウェイトと、前記第２のセルの端末装置で用いる送信ウェイトと、を算出する送受信ウェイト算出部と、を有することを特徴とする。前記送受信ウェイト算出部により算出された送受信ウェイトのうち、前記第１の基地局装置自身で用いる受信ウェイトと受信信号との乗算処理に基づいて所望信号を求める受信ウェイト乗算部を有することを特徴とする。受信ウェイト乗算部は、前記第２のセルの端末装置から到来する干渉の等価伝搬路が前記受信ウェイトに直交するように制御するための、前記第２のセルの各端末装置が用いる送信ウェイトを算出する。
【００１３】
また、本発明は、カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域
が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置であって、自局へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第１セルを制御する第１の基地局装置から取得し、取得した送信ウェイトに関する情報を前記端末装置へ通知することを特徴とする第２の基地局装置である。
【００１４】
また、本発明は、カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置であって、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置から通知された送信ウェイトを用いて、前記第２の基地局装置へデータ信号を伝送することを特徴とする端末装置である。
【００１５】
本発明は、カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムであって、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第１のセルを制御する前記第１の基地局装置から前記第２の基地局装置へ通知することを特徴とする通信システムである。
【００１６】
本発明の他の観点によれば、カバーする領域が広い第１のセルのカバー領域内に、カバーする領域が前記第１のセルよりも狭い第２のセルが１つ以上存在する通信システムにおける、前記第１のセルを制御する第１の基地局装置の通信方法であって、前記第２のセルを制御する第２の基地局装置へデータ信号を伝送する端末装置が用いる送信ウェイトに関する情報を、前記第２の基地局装置へ通知するステップを有することを特徴とする通信方法が提供される。
【００１７】
本発明は、上記の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであっても良いし、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明を用いることにより、ゾーン半径の大きいセル（カバーする領域が広いセル）内に、ゾーン半径の小さいセル（カバーする領域が狭いセル）が複数存在するシステムにおいて、ゾーン半径の小さい複数のセルが、ゾーン半径の大きいセルに与える干渉を除去することができる送受信ウェイトを、少ない演算量で求めることができる。また、ゾーン半径の小さいセルにおいて送信電力の抑圧等を行わないため、それらのセルにおける受信特性の劣化を防ぐこともできる。そして、全てのセルにおいて同一リソースを用いた同時通信が実現可能となるため、周波数利用効率に優れたシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態で対象とするシステムの一構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるＭｅＮＢ装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＰｅＮＢの装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における端末装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるＰｅＮＢの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】無線ＬＡＮを例として、第１の端末がＡＰへ、第２の端末が第３の端末へ、ＡＰが第３の端末へそれぞれ信号を送信している状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下において、本発明の実施の形態による通信技術について、図面を参照しながら説明を行う。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態では、まず、広い領域をカバーするマクロセルと、そのマクロセル内に狭い領域をカバーする複数のピコセルが存在し、それらの各セルにそれぞれ１つの端末が収容されているシステムにおいて、主にピコセル内の端末がマクロセルの基地局へ与える干渉を、マクロセルの基地局における線形ウェイトの乗算によって除去し易くするための送受信ウェイトの生成と、それらの送受信ウェイトを用いた信号の送受信について示す。なお、線形ウェイトを送信信号に乗算する処理はプリコーディングと呼ばれることもある。また、マクロセルにおける基地局装置はＭｅＮＢ、ピコセルにおける基地局装置はＰｅＮＢとも呼ばれる。さらに、ここでは一例としてマクロセルとピコセルを想定しているが、ゾーン半径の異なる複数のセルであり、片方のセルにおける所望信号が他のセルにとって干渉となるようなセルの組み合わせであればよく、光張り出し基地局（ＲＲＥ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ）、フェムトセル（ＨｅＮＢ）、ホットスポット、リレー局などで構成されるセルやゾーンを対象としてもよい。
【００２２】
図１は、本実施の形態で対象とするシステムの一構成例を示す。図１に示すように、本実施の形態では、１つのマクロセル内に４つのピコセル（ピコセル１〜４）が存在するシステムを例として説明を行う。ここで、マクロセル全体を制御するＭｅＮＢ１０は２本の受信アンテナを有し（下記図２参照）、マクロセル端末２０と通信を行っているものとする。また、ＭｅＮＢ１０が制御するマクロセル内には、それぞれピコセルを制御するＰｅＮＢ１１〜１４までが、互いにある程度だけ離れた位置に設置されている。これらのＰｅＮＢ１１〜１４までは、全て２本の受信アンテナを有しており（図３参照）、ＰｅＮＢ１１はピコセル端末２１と、ＰｅＮＢ１２はピコセル端末２２と、ＰｅＮＢ１３はピコセル端末２３と、ＰｅＮＢ１４はピコセル端末２４とそれぞれ通信を行っている。また、全ての端末（マクロセル端末２０、ピコセル端末２１〜２４まで）は、それぞれ２本の送信アンテナを有するものとする（図５参照）。
【００２３】
このような状況において、各セル（マクロセル、ピコセル）の上りリンク伝送に注目すると、図１に示すように、ＭｅＮＢ１０は、ピコセル端末２１〜２４から干渉を受けることとなる。ここで、ＭｅＮＢ１０は、マクロセル端末２０からの１つの所望信号とピコセル端末２１〜２４の４つの干渉信号の合計５つの信号を受信することとなるが、ＭｅＮＢ１０は受信アンテナを２本しか有していないため、これらの信号を分離して所望信号を抽出するための自由度が足りない状況となっている。
【００２４】
また、ピコセル間でも干渉が生じることも考えられるが、ＰｅＮＢはＭｅＮＢに比べて低い位置に設置され、あるピコセル内の端末と別のピコセルのＰｅＮＢが見通しとなることも少ないため、ピコセル間の干渉はそれほど大きくないものと考えられる。同様に、マクロセル端末がＰｅＮＢに与える干渉も小さいものと考えられる。そこで、本実施の形態では、複数のピコセル端末（ピコセル端末２１〜２４）がＭｅＮＢ１０へ与える干渉を、ＭｅＮＢ１０で除去し易くするための制御について説明する。
【００２５】
先に述べたように、図１に示す状況では、ＭｅＮＢ１０にはマクロセル端末２０からの１つの所望信号と、ピコセル端末２１〜２４までの４つの干渉信号の合計５つの信号と、が到来する。しかしながら、ＭｅＮＢ１０は受信アンテナを２本しか有しておらず、自由度は１、つまり除去可能な干渉の数は１であることから、これらの信号を分離して所望信号を抽出するための自由度が足りない状況となっている。このように自由度が１であるＭ
ｅＮＢ１０において、簡易な線形受信ウェイトを用いて４つの干渉信号を除去できるようにするためには、受信時の４つの干渉信号の等価伝搬路が全て受信ウェイトに直交するように制御する必要がある。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、ＭｅＮＢ１０がマクロセル端末２０からの所望信号を抽出するための受信ウェイトをまず算出し、決定した受信ウェイトに直交する等価伝搬路となるように、ピコセル端末２１〜２４が送信に用いる送信ウェイトを算出する。これらの算出は、マクロセル端末２０とＭｅＮＢ１０との間の伝搬路に関する情報と、ピコセル端末２１〜２４とＭｅＮＢ１０との間の伝搬路に関する情報を基にＭｅＮＢ１０において行われ、ピコセル端末２１〜２４が送信に用いる送信ウェイトは、ＭｅＮＢ１０から各ＰｅＮＢを経由して、それぞれのピコセル端末に通知される。
【００２７】
以下において、これらの送受信ウェイトの算出方法について具体的に説明する。まず、マクロセルにおけるマクロセル端末２０とＭｅＮＢ１０との間の伝搬路をＨＭ、ピコセル１におけるピコセル端末２１とＰｅＮＢ１１との間の伝搬路をＨＰ１、ピコセル２におけるピコセル端末２２とＰｅＮＢ１２との間の伝搬路をＨＰ２、ピコセル３におけるピコセル端末２３とＰｅＮＢ１３との間の伝搬路をＨＰ３、ピコセル４におけるピコセル端末２４とＰｅＮＢ１４との間の伝搬路をＨＰ４とする。また、ピコセル端末２１とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ１Ｍ、ピコセル端末２２とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ２Ｍ、ピコセル端末２３とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ３Ｍ、ピコセル端末２４とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ４Ｍとする。ここで、本実施の形態における各ｅＮＢ及び各端末はそれぞれ２本ずつのアンテナを有するため、上記の伝搬路は全て２行２列の行列となる。また、これらの伝搬路のうち、端末装置とＭｅＮＢ１０との間の伝搬路は、各セルにおけるデータ伝送に先だって、ＭｅＮＢ１０において把握されているものとし、伝搬路推定時とデータ伝送時との時間差に起因する伝搬路変動は無視できるものとする。
【００２８】
まず、ＭｅＮＢ１０は、マクロセル端末２０からのデータ伝送に用いる送受信ウェイトを算出する。但し、本実施の形態では、マクロセル端末２０は１ストリーム（ランクとも呼ばれる）のデータ伝送を行うものとする。このマクロセルにおける送受信ウェイトはどのような方法により算出してもよいが、ここでは一例として、伝搬路ＨＭを特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）して得られるベクトルを送受信ウェイトとして用いるものとする。この伝搬路ＨＭの特異値分解を式（１）に示す。
【００２９】
【数１】
0005897810.tif 000002
【００３０】
この式（１）において、ＵＭとＶＭはそれぞれ２行２列のユニタリ行列であり、ＤＭは正の実数を要素に持つ２行２列の対角行列である。また、ＶＭの右肩に付されているＨは、複素共役転置を示している。
【００３１】
式（１）のように伝搬路ＨＭの特異値分解の結果が表わされる場合、本実施の形態では、送信ウェイトとして、最大特異値に対応する右特異ベクトル、つまりＶＭの１列目のベクトルを用いるものとする。また、受信ウェイトとして、最大特異値に対応する左特異ベクトルの複素共役転置、つまりＵＭの１列目のベクトルの複素共役転置ベクトルを用いるものとする。ここで、ＵＭの１列目のベクトルをＵＭ１、ＶＭの１列目のベクトルをＶＭ１とすると、マクロセル端末２０において用いる送信ウェイトはＶＭ１、ＭｅＮＢ１０において用いる受信ウェイトはＵＭ１Ｈとなる。このような送受信ウェイトを用いる場合には、所望信号に対して、伝搬路ＨＭの最大特異値に対応するゲインが得られる伝送が行わ
れることとなる。
【００３２】
このように、ＭｅＮＢ１０は、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイトと自身が用いる受信ウェイトをまず算出し、算出した受信ウェイトを基に、各ピコセル内のピコセル端末で用いる送信ウェイトを算出する。ここで、各ピコセル端末からＭｅＮＢ１０へ到来するそれぞれの干渉の等価伝搬路が、先に算出した受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するような場合には、ＭｅＮＢ１０における受信信号に受信ウェイトＵＭ１Ｈを乗算することにより、干渉を除去しつつ所望信号を抽出することが可能となる。そこで、各ピコセル端末から到来する干渉の等価伝搬路が受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するように制御するための、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトを算出する。このために、まず、受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトルを求める。
【００３３】
ここで、受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトルの算出方法としては幾つかの方法があるが、最も簡易なものとしては、式（１）の結果を利用する方法がある。これは、式（１）のＵＭは２行２列のユニタリ行列であることから、１列目のベクトルと２列目のベクトルは直交関係となることに基づくものである。したがって、式（１）のＵＭの２列目のベクトルをＵＭ２とすると、受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトルをＵＭ２とすることができる。
【００３４】
また、このような方法ではなく、受信ウェイトＵＭ１Ｈを特異値分解した結果を用いて、受信ウェイトＵＭ１Ｈと直交するベクトルを求める方法を用いてもよい。ここで、受信ウェイトＵＭ１Ｈの特異値分解を式（２）に示す。
【００３５】
【数２】
0005897810.tif 000003
【００３６】
受信ウェイトＵＭ１Ｈは１行２列のベクトルであることから、式（２）において、ＵＭ１’は１、ＶＭ１’は２行２列のユニタリ行列となる。また、ＤＭ１’は正の実数とゼロを要素に持つ１行２列のベクトルとなる。このようにして得られたＶＭ１’の２つの列ベクトルのうち、２列目のベクトルを式（２）の両辺に右側から乗算すると、その乗算結果の右辺はゼロとなる。したがって、ＶＭ１’の２列目のベクトルをＶＭ１２’とすると、ＶＭ１２’は受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトルであるといえる。
【００３７】
このような方法により、受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトル（上記のＵＭ２やＶＭ１２’）が得られるため、次に、各ピコセル端末から到来する干渉の等価伝搬路が、そのベクトルになるような各ピコセル端末における送信ウェイトを算出する。これは、例えば、ピコセル端末２１について着目すると、以下の式（３）を満たす送信ウェイトＶＰ１を算出することにより行うことができる。但し、ここでは、受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するベクトルとしてＵＭ２を用いるものとする。
【００３８】
【数３】
0005897810.tif 000004
【００３９】
ここで、伝搬路行列ＨＰ１Ｍは２行２列の行列であり、その各要素はそれぞれ独立なガウス変数であるため、一般的に、ＨＰ１Ｍは逆行列を有するといえる。したがって、式（３）を満たす送信ウェイトＶＰ１は、ＶＰ１＝ＨＰ１Ｍ−１ＵＭ２より求めることができる。
【００４０】
これと同様に、ピコセル端末２２における送信ウェイトＶＰ２は、ＶＰ２＝ＨＰ２Ｍ−１ＵＭ２より求めることができる。また、ピコセル端末２３における送信ウェイトＶＰ３は、ＶＰ３＝ＨＰ３Ｍ−１ＵＭ２より、ピコセル端末２４における送信ウェイトＶＰ４は、ＶＰ４＝ＨＰ４Ｍ−１ＵＭ２より、それぞれ求めることができる。
【００４１】
このように求められた各送信ウェイトを送信データ信号に乗算して、各ピコセル端末から送信すると、それらの信号がＭｅＮＢ１０において受信される際の等価伝搬路は全てＵＭ２となる。この等価伝搬路ＵＭ２は、マクロセル端末２０からの信号をＭｅＮＢ１０が受信する際に用いる受信ウェイトＵＭ１Ｈに直交するため、これらの送受信ウェイトを用いることにより、マクロセル端末２０とピコセル端末２１〜２４とが同一リソースを用いて同時に伝送を行う場合にも、ＭｅＮＢ１０はピコセル端末から到来する干渉の影響を除去しつつ、マクロセル端末２０からの所望信号を抽出することが可能となる。
【００４２】
本実施の形態では、これら全てのウェイトはＭｅＮＢ１０において算出され、そのうちマクロセル端末２０が用いる送信ウェイトＶＭ１は、ＭｅＮＢ１０からマクロセル端末２０へ通知されるものとする。また、各ピコセル端末が用いる送信ウェイト（ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３，ＶＰ４）は、ＭｅＮＢ１０から各ＰｅＮＢへ有線ネットワーク経由で通知され、その後、各ＰｅＮＢからそれぞれが収容するピコセル端末へ通知されるものとする。ＭｅＮＢ１０において算出されたウェイトを、このように各端末装置に通知することにより、各端末装置におけるデータ伝送時に、それらの送信ウェイトを用いることができる。また、このような送信ウェイトの通知の際に、各ウェイトをそれぞれ量子化した情報を通知する構成としてもよい。
【００４３】
ここで、このような送受信ウェイトの算出を行うＭｅＮＢ１０の装置構成を図２に示す。図２に示すように、本実施の形態におけるＭｅＮＢ１０は、第１及び第２の受信アンテナ部３０−１、３０−２、第１及び第２の無線部３１−１、３１−２、無線部４１、第１及び第２のＡ／Ｄ部３２−１、３２−２、信号分離部３３、受信ウェイト乗算部３４、復調部３５、上位層３６、伝搬路推定部３７、送受信ウェイト算出部３８、送信部３９、Ｄ／Ａ部４０、送信アンテナ部４２から構成される。但し、本実施の形態におけるＭｅＮＢは、２本の受信アンテナを有し、上記のように、受信アンテナ部からＡ／Ｄ部までが２系統備えられているものとする。また、図２は、シングルキャリア伝送が行われる場合のＭｅＮＢの装置構成を示している。
【００４４】
図２に示すＭｅＮＢでは、先に述べたように、まず端末装置からのデータ伝送に先立って、各端末装置との間の伝搬路（ＨＭ、ＨＰ１Ｍ、ＨＰ２Ｍ、ＨＰ３Ｍ、ＨＰ４Ｍ）を推定するための既知の伝搬路推定用信号を受信する。但し、ここでは、各端末装置との間の伝搬路を推定するための伝搬路推定用信号は、データ信号とは多重されていないものとする。また、各端末装置からそれぞれ送信される伝搬路推定用信号は、時間領域等で直交しており、互いに干渉し合うことはないものとする。
【００４５】
この伝搬路推定用信号は、受信アンテナ部３０において受信され、無線部３１において無線周波数からアナログ／ディジタル変換可能な周波数へ周波数変換された後、Ａ／Ｄ部３２においてアナログ／ディジタル変換される。Ａ／Ｄ部３２においてディジタル信号に変換された伝搬路推定用信号は、信号分離部３３に入力される。信号分離部３３では、伝搬路推定に用いる信号とデータ信号とが多重されている場合には、それらの信号を分離する処理が行われるが、この場合の伝搬路推定用信号はデータ信号と多重されていないため、信号分離部３３では、伝搬路推定用信号を伝搬路推定部３７に出力する処理が行われることとなる。
【００４６】
伝搬路推定部３７では、受信した伝搬路推定用信号を基に、各端末装置との間の伝搬路の推定が行われる。この場合には、先に述べた、ＨＭ、ＨＰ１Ｍ、ＨＰ２Ｍ、ＨＰ３Ｍ、
ＨＰ４Ｍが推定される。このように推定された、各端末装置との間の伝搬路は、送受信ウェイト算出部３８に入力され、送受信ウェイト算出部３８では、入力されたそれらの伝搬路を基に、ＭｅＮＢ１０自身で用いる受信ウェイト、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイト、各ピコセル端末２１〜２４で用いる送信ウェイトが算出される。ここで、ＭｅＮＢ１０自身で用いる受信ウェイト（ＵＭ１Ｈ）とマクロセル端末２０で用いる送信ウェイト（ＶＭ１）は、先に述べたように、例えば、式（１）の演算を行うことにより算出することができる。また、各ピコセル端末２１〜２４で用いる送信ウェイト（ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３，ＶＰ４）は、例えば式（３）を基に、それぞれ求めることができる。このように算出された送受信ウェイトのうち、ＭｅＮＢ１０自身で用いる受信ウェイトは受信ウェイト乗算部３４へ、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイトは送信部３９へ、各ピコセル端末２１〜２４で用いる送信ウェイトは上位層３６へそれぞれ出力される。
受信ウェイト乗算部３４では、送受信ウェイト算出部３８から入力された受信ウェイトを、データ信号を受信した際に乗算するために、データ信号を受信するまで保持しておく。
【００４７】
また、送信部３９では、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイトをマクロセル端末２０に通知するために、送信ウェイトを送信可能な信号形式に変換する処理が行われる。送信部３９での処理後、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイトに関する情報は、Ｄ／Ａ部４０においてディジタル／アナログ変換され、無線部４１において無線送信可能な周波数に周波数変換された後、送信アンテナ部４２からマクロセル端末２０宛に送信される。但し、ここでは、送信アンテナ数を１としているが、これに限らず、複数の送信アンテナを用いる構成としてもよい。
【００４８】
また、上位層３６では、各ピコセル端末２１〜２４で用いる送信ウェイトを、有線ネットワークで接続された各ＰｅＮＢに通知するために、有線ネットワーク経由で送信可能な形式に変換する処理が行われる。そして、各ピコセル端末２１〜２４で用いる送信ウェイトに関する情報は、有線ネットワーク経由で各ＰｅＮＢに送信される。
【００４９】
このような処理により、マクロセル端末や各ピコセル端末との間の伝搬路を推定し、その伝搬路を基に送受信ウェイトを算出して、算出した送信ウェイトをそれぞれ通知することが可能となる。そして、それぞれが用いるべき送信ウェイトを通知された端末装置は、それらの送信ウェイトを送信データ信号に乗算して、同一リソースを用いたデータ伝送を行うこととなる。次に、このデータ信号を受信する場合のＭｅＮＢ１０の動作について示す。但し、本実施の形態における各端末装置からのデータ伝送は、復調用伝搬路推定信号とデータ信号が時間的に多重されたフォーマットにおいて行われるものとする。ここで、復調用伝搬路推定信号とは、受信側でデータ信号を復調する際に必要となる等価的な伝搬路を推定するための既知の信号であり、データ信号に乗算されるものと同じ送信ウェイトを乗算されて送信される。
【００５０】
各端末装置において、このようなデータ伝送が行われた場合、本実施の形態におけるＭｅＮＢ１０では、全ての端末装置から伝送された信号が受信される。但し、これらの信号のうち、ＭｅＮＢ１０にとっては、マクロセル端末２０から送信された信号が所望信号であり、その他のピコセル端末から送信された信号は干渉である。つまり、ＭｅＮＢ１０は、所望信号と干渉の混在した信号を受信することとなる。
【００５１】
ＭｅＮＢ１０は、このような信号を受信アンテナ部３０において受信した後、無線部３１において無線周波数からアナログ／ディジタル変換可能な周波数へ周波数変換し、Ａ／Ｄ部３２においてアナログ／ディジタル変換して、ディジタル信号を信号分離部３３に入力する。この受信信号は、先に述べたように、復調用伝搬路推定信号とデータ信号とが時間的に多重された信号であり、信号分離部３３において、復調用伝搬路推定信号とデータ信号が分離される。信号分離部３３において分離された復調用伝搬路推定信号は、伝搬路
推定部３７に入力され、データ信号は受信ウェイト乗算部３４に入力される。
【００５２】
伝搬路推定部３７では、データ信号に乗算されるものと同じ送信ウェイトが乗算された伝搬路推定信号を基に、受信信号の等価伝搬路を推定する。この等価伝搬路の推定は、自セルの端末、つまり、マクロセル端末２０から送信された所望信号に対してのみ行ってもよいし、他セルの端末、つまり、各ピコセル端末から送信された復調用伝搬路推定信号が所望信号の復調用伝搬路推定信号と干渉せずに受信できる場合には、それらの端末から送信された信号に対しても推定してよい。このような等価伝搬路の推定結果は、送受信ウェイト算出部３８に入力され、復調用伝搬路推定信号から推定された等価伝搬路を基に受信ウェイトの算出が行われる。
【００５３】
但し、この受信ウェイトの算出は、先に算出された受信ウェイトＵＭ１Ｈの算出時と伝搬路が大きく変動しているような状況において、最新の伝搬路に対応するために行われるものであり、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）基準等により算出することができる。ここで、マクロセル端末２０だけでなく、各ピコセル端末から送信された信号の等価伝搬路が推定できる場合における、ＭＭＳＥ基準の受信ウェイトは、式（４）のように表わすことができる。但し、ＨＭeq＝ＨＭＶＭ１，ＨＰ１eq＝ＨＰ１ＭＶＰ１，ＨＰ２eq＝ＨＰ２ＭＶＰ２，ＨＰ３eq＝ＨＰ３ＭＶＰ３，ＨＰ４eq＝ＨＰ４ＭＶＰ４であり、σ２は平均受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）の逆数または雑音の分散、Ｉは単位行列を表わしている。
【００５４】
【数４】
0005897810.tif 000005
【００５５】
このように、先に述べたＨＭ、ＨＰ１Ｍ、ＨＰ２Ｍ、ＨＰ３Ｍ、ＨＰ４Ｍの推定時と、実際のデータ伝送時の時間差に起因して、伝搬路が変動してしまうような状況においては、データ信号に多重されている復調用伝搬路推定信号を用いて等価伝搬路（ＨＭeq，ＨＰ１eq，ＨＰ２eq，ＨＰ３eq，ＨＰ４eq）を推定し、その推定結果を基に、式（４）を用いて新たに受信ウェイトを算出し直してもよい。
【００５６】
ここで、各ピコセル端末において自律的に算出された送信ウェイトを用いて伝送が行われるような場合には、ＭｅＮＢ１０に到来する干渉が全て完全に独立となるため、式（４）のような受信ウェイトを用いても良好な受信特性を得ることはできない。これに対して、本実施の形態では、各ピコセル端末において用いる送信ウェイトを、自身にとって都合の良いようにＭｅＮＢ１０が全て算出しているため、伝搬路の時間変動が無視できないような状況においても、式（４）を用いることにより、時間変動の影響を抑えることが可能となり、所望信号を高精度に抽出することが可能となる。また、式（４）とは異なり、自セルにおける等価伝搬路（ＨＭeq）のみを用いてＭＭＳＥ基準の受信ウェイトを算出して、用いるようにしてもよい。
【００５７】
また、このような状況とは異なり、ＨＭ、ＨＰ１Ｍ、ＨＰ２Ｍ、ＨＰ３Ｍ、ＨＰ４Ｍの推定時と、実際のデータ伝送時における伝搬路がほぼ同じであるような場合には、先に算出した受信ウェイトＵＭ１Ｈをそのまま用いることができる。このように、マクロセル端末２０や各ピコセル端末が用いる送信ウェイトの算出（式（１）、式（３））と同時に算出される受信ウェイトＵＭ１Ｈを用いる場合にも、式（４）に示すような受信ウェイトを新たに算出し直す場合にも、ピコセル端末から到来する干渉の影響を抑圧し、所望信号を抽出することができる。
【００５８】
このような所望信号の抽出は、受信ウェイト乗算部３４において行われる。受信ウェイ
ト乗算部３４では、受信ウェイトＵＭ１Ｈや式（４）に示すような受信ウェイトを受信データ信号に乗算することにより、干渉を抑圧し、所望信号を抽出する。そして、受信ウェイト乗算部３４で抽出されたデータ信号は、復調部３５において復調され、復調された情報データは上位層３６へ送られる。
【００５９】
以上のようなＭｅＮＢの構成とすることにより、マクロセル端末２０が用いる送信ウェイトだけでなく、ピコセル端末２１〜２４が用いる送信ウェイトも算出することができ、算出されたそれぞれの送信ウェイトを、マクロセル端末２０や、各ピコセル端末の通信相手となるＰｅＮＢへ通知することができる。そして、それらの送信ウェイトを用いた伝送が行われる場合に、各ピコセル端末から到来する干渉を抑圧し、所望信号となるマクロセル端末２０からの信号を抽出することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態におけるＰｅＮＢの装置構成を図３に示す。図３に示すように、本実施の形態におけるＰｅＮＢは、受信アンテナ部５０−１、５０−２、第１及び第２の無線部５１−１、５１−２、無線部６１、第１及び第２のＡ／Ｄ部５２−１、５２−２、信号分離部５３、受信ウェイト乗算部５４、復調部５５、上位層５６、伝搬路推定部５７、受信ウェイト算出部５８、送信部５９、Ｄ／Ａ部６０、送信アンテナ部６２から構成される。但し、本実施の形態におけるＰｅＮＢは、ＭｅＮＢと同様に、２本の受信アンテナを有し、受信アンテナ部５０からＡ／Ｄ部５２までが２系統備えられているものとする。また、図３は、シングルキャリア伝送が行われる場合のＰｅＮＢの装置構成を示している。
【００６１】
この図３に示すＰｅＮＢでは、まず端末装置からのデータ伝送に先立って、ＭｅＮＢにおいて算出された、ピコセル端末で用いる送信ウェイトに関する情報をＭｅＮＢから取得し、その情報を自身の通信相手先となるピコセル端末に通知する処理が行われる。この情報の取得は、有線ネットワークを経由して行われ、まず上位層５６に入力される。上位層５６に入力された送信ウェイトに関する情報は、次に送信部５９へ入力され、送信部５９において送信ウェイトを送信可能な信号形式に変換する処理が行われる。送信部５９での処理後、ピコセル端末で用いる送信ウェイトに関する情報は、Ｄ／Ａ部６０においてディジタル／アナログ変換され、無線部６１において無線送信可能な周波数に周波数変換された後、送信アンテナ部６２からピコセル端末宛に送信される。但し、ここでは、送信アンテナ数を１としているが、これに限らず、複数の送信アンテナを用いる構成としてもよい。
【００６２】
このような処理により、ＭｅＮＢにおいて算出された、ピコセル端末で用いる送信ウェイトに関する情報を取得し、それをピコセル端末へ通知することができる。そして、ピコセル端末では、通知された送信ウェイトを用いて、各ＰｅＮＢ宛にデータ伝送を行うこととなる。但し、これまでに述べたように、本実施の形態では、マクロセル端末２０とピコセル端末２１〜２４が同一リソースを用いて同時にデータ伝送を行うものとする。
【００６３】
このように伝送されたデータ信号を受信アンテナ部５０において受信したＰｅＮＢは、無線部５１において無線周波数からアナログ／ディジタル変換可能な周波数へ周波数変換し、Ａ／Ｄ部５２においてアナログ／ディジタル変換して、ディジタル信号を信号分離部５３に入力する。この受信信号は、ＭｅＮＢにおける受信信号と同様、復調用伝搬路推定信号とデータ信号が時間的に多重された信号であり、信号分離部５３において、復調用伝搬路推定信号とデータ信号が分離される。信号分離部５３において分離された復調用伝搬路推定信号は、伝搬路推定部５７に入力され、データ信号は受信ウェイト乗算部５４に入力される。
【００６４】
伝搬路推定部５７では、データ信号に乗算されるものと同じ送信ウェイトが乗算され、自セルの端末、つまり各ＰｅＮＢの通信相手先となるピコセル端末から送信された伝搬路
推定信号を基に、受信した所望信号の等価伝搬路を推定する。但し、他セル（マクロセル、ピコセル）から到来する干渉の受信レベルがある程度以上であり、それらの等価伝搬路が推定できる場合には、所望信号だけでなく干渉の等価伝搬路も推定する構成としてもよい。このような等価伝搬路の推定結果は、送受信ウェイト算出部３８（図２）に入力され、復調用伝搬路推定信号から推定された等価伝搬路を基に受信ウェイトの算出が行われる。この受信ウェイトは、各ＰｅＮＢの通信相手先となるピコセル端末から送信された所望信号に乗算されている等価伝搬路を補償するためのウェイトであり、例えばＰｅＮＢ１１において推定される等価伝搬路がＨＰ１ＶＰ１となる場合には、受信ウェイトは式（５）のように算出することができる。
【００６５】
【数５】
0005897810.tif 000006
【００６６】
この式（５）は、ＰｅＮＢの２つの受信アンテナで受信された信号を最大比合成する受信ウェイトであり、この受信ウェイトを用いることにより、位相を補償しつつ、良好な受信特性を得ることができる。ここで、受信信号の振幅も補償する場合には、上記受信ウェイトの乗算後の信号を等価伝搬路の絶対値の２乗で除算すればよい。
【００６７】
また、式（５）に示す受信ウェイトとは別に、ＭＭＳＥ基準により受信ウェイトを算出してもよい。ＭＭＳＥ基準により算出される受信ウェイトは式（６）のように表わすことができる。
【００６８】
【数６】
0005897810.tif 000007
【００６９】
式（５）や（６）のように算出された受信ウェイトは、受信ウェイト乗算部５４へ入力され、受信ウェイト乗算部５４では、その受信ウェイトを受信信号に乗算することにより、受信信号の等価伝搬路を補償し、所望のデータ信号を抽出する。そして、受信ウェイト乗算部５４で抽出されたデータ信号は、復調部５５において復調され、復調された情報データは上位層５６へ送られる。
【００７０】
以上のようなＰｅＮＢの構成とすることにより、ピコセル端末が用いる送信ウェイトをＭｅＮＢから取得し、それをピコセル端末に通知することができる。そして、ピコセル端末において、その送信ウェイトを用いたデータ伝送が行われる場合に、所望信号を抽出し、復調することができる。
【００７１】
また、本実施の形態における端末の装置構成を図４に示す。図４に示すように、本実施の形態における端末装置は、上位層７０、変調部７１、送信ウェイト乗算部７２、伝搬路推定用信号生成部７３、第１及び第２のＤ／Ａ部７４−１、７４−２、第１及び第２の無線部７５−１、７５−２、無線部７９、送信アンテナ部７６−１、７６−２、受信部７７、Ａ／Ｄ部７８、受信アンテナ部８０から構成される。ここで、本実施の形態では、ＭｅＮＢと通信を行うマクロセル端末と、ＰｅＮＢと通信を行うピコセル端末があるが、いずれの端末においても図４の構成は共通であるものとする。
【００７２】
図４に示す端末装置では、データ伝送に先立って、まずＭｅＮＢとの間の伝搬路（ＨＭ、ＨＰ１Ｍ、ＨＰ２Ｍ、ＨＰ３Ｍ、ＨＰ４Ｍ）をＭｅＮＢに推定させるための既知の伝搬路推定用信号を送信する。この伝搬路推定用信号は、伝搬路推定用信号生成部７３において生成され、Ｄ／Ａ部７４においてディジタル／アナログ変換された後に、無線部７５に
おいて無線送信可能な周波数へ周波数変換されて、送信アンテナ部７６から送信される。但し、この伝搬路推定用信号は、データ信号とは多重されておらず、また、複数の端末装置からそれぞれ送信される伝搬路推定用信号は、時間領域等で直交しており、互いに干渉し合うことはないものとする。
【００７３】
このように送信された伝搬路推定用信号は、ＭｅＮＢにおいて受信され、先に述べたように、受信された伝搬路推定用信号を基に、各端末装置とＭｅＮＢの間の伝搬路が推定され、そして、各端末装置でそれぞれ用いられる送信ウェイトが算出される。このＭｅＮＢで算出された各端末装置における送信ウェイトは、ＭｅＮＢから各端末装置に通知される。但し、本実施の形態では、マクロセル端末２０にはＭｅＮＢから直接、無線送信により通知され、ピコセル端末にはＰｅＮＢを経由して、ＰｅＮＢからピコセル端末に無線送信されて通知される。
【００７４】
ＭｅＮＢにおいて算出され、通知された送信ウェイトに関する情報は、受信アンテナ部８０において受信され、無線部７９において無線周波数からアナログ／ディジタル変換可能な周波数へ周波数変換された後、Ａ／Ｄ部７８においてアナログ／ディジタル変換されてディジタル信号となる。ディジタル信号に変換された送信ウェイトに関する情報は、次に受信部７７へ入力され、各端末装置で用いるべき送信ウェイトの形式にされた後に、送信ウェイト乗算部７２へ入力される。このような送信ウェイトを用いて、通信相手先となるそれぞれのｅＮＢへのデータ伝送が行われるが、それぞれ伝送するデータは上位層７０において生成され、変調部７１においてＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調方式により変調される。
【００７５】
このように変調されたデータ信号は、送信ウェイト乗算部７２へ入力され、受信部７７から入力された送信ウェイトと乗算される。但し、この送信ウェイト乗算部７２では、復調用伝搬路推定信号に対する送信ウェイトの乗算も行われ、データ信号と同じ送信ウェイトが乗算された伝搬路推定信号の生成が行われる。ここで、既知の復調用伝搬路推定信号は伝搬路推定用信号生成部７３において生成され、送信ウェイト乗算部７２に入力されて送信ウェイトと乗算される。本実施の形態では、このように生成された復調用伝搬路推定信号は、データ信号と時間的に多重され、Ｄ／Ａ部７４においてディジタル／アナログ変換された後、無線部７５において無線送信可能な周波数に周波数変換されて、送信アンテナ部７６から送信される。
【００７６】
このような端末の装置構成とすることにより、ＭｅＮＢとの間の伝搬路をＭｅＮＢに推定させるための伝搬路推定用信号を送信し、データ伝送時に用いるべき送信ウェイトを受信して、その送信ウェイトを用いたデータ伝送を行うことができる。各端末装置がそれぞれ用いる送信ウェイトは、ＭｅＮＢにおいて、ピコセル端末から到来する干渉を除去しつつ所望信号を抽出するために生成されたものであることから、それらの送信ウェイトを用いたデータ伝送を各端末装置が行うことにより、ピコセルから干渉が到来する状況においてもＭｅＮＢで所望信号を抽出することが可能となる。
【００７７】
ここで、本実施の形態では、ＭｅＮＢ、ＰｅＮＢの受信アンテナ数が２、端末装置の送信アンテナ数が２の場合の例について示したが、このようなアンテナ数に限らず、本実施の形態は適用可能である。例えば、ＭｅＮＢ、ＰｅＮＢの受信アンテナ数が４、端末装置の送信アンテナ数が２の場合や、ＭｅＮＢ、ＰｅＮＢの受信アンテナ数が４、端末装置の送信アンテナ数が４の場合にも、ＭｅＮＢが用いる受信ウェイトに直交した送信ウェイトを算出し、その送信ウェイトを各ピコセル端末に通知して、各ピコセル端末におけるデータ伝送に用いるように制御することができる。但し、ＭｅＮＢにおいてピコセル端末から到来する干渉を除去するための自由度が残っている、つまり、ＭｅＮＢにおける受信アンテナ数が、マクロセル端末から送信されるストリーム（ランク）数よりも多くなるように
、伝送ストリーム数を設定することが必要である。
【００７８】
また、本実施の形態では、ピコセルにおいて単一ピコセル端末がＰｅＮＢ宛にデータ伝送を行う場合について示したが、これに限らず、複数のピコセル端末がＰｅＮＢ宛にデータ伝送を行う構成としてもよい。このような場合には、１つのピコセル内の複数のピコセル端末との間の伝搬路をＭｅＮＢにおいて推定し、推定された伝搬路とＭｅＮＢにおいて用いる受信ウェイトを基に、式（３）により各ピコセル端末が用いる送信ウェイトを算出する。ここで、図１のピコセル１内にピコセル端末２１とピコセル端末２５との２つのピコセル端末が存在するような場合に、ピコセル端末２１とＭｅＮＢの間の伝搬路をＨＰ１１Ｍ、ピコセル端末２５とＭｅＮＢの間の伝搬路をＨＰ１２Ｍとすると、式（３）より、ピコセル端末２１が用いる送信ウェイトＶＰ１１はＶＰ１１＝ＨＰ１１Ｍ−１ＵＭ２、ピコセル端末２５が用いる送信ウェイトＶＰ１２はＶＰ１２＝ＨＰ１２Ｍ−１ＵＭ２のように算出することができる。
【００７９】
このように算出された送信ウェイトは、ＭｅＮＢからＰｅＮＢ１１を経由してピコセル端末２１とピコセル端末２５とにそれぞれ通知される。そして、各ピコセル端末において、それらの送信ウェイトを用いたデータ伝送が行われるが、２つの端末装置からそれぞれ異なる所望データ信号を受信するＰｅＮＢでは、それらの信号を分離して復調する必要がある。このため、受信ウェイトとして、例えば、［ＨＰ１１ＰＶＰ１１  ＨＰ１２ＰＶＰ１２］−１のようなウェイトが用いられることとなる。
【００８０】
このような構成とすることにより、ピコセルにおいて、複数のピコセル端末からＰｅＮＢ宛にデータ伝送が行われるマルチユーザＭＩＭＯ伝送が行われる場合にも対応することができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＭｅＮＢの受信アンテナ数−１＝マクロセルのストリーム数が成り立ち、ＭｅＮＢが有する自由度に余裕がない状況において、ピコセル端末で用いる送信ウェイトをＭｅＮＢで特定する構成について示した。これに対して、ＭｅＮＢの受信アンテナ数−１＞マクロセルのストリーム数が成り立ち、ＭｅＮＢが有する自由度に余裕がある場合には、ピコセル端末で用いる送信ウェイトの幾つかの候補を比較的簡易な方法で算出することができる。この送信ウェイトの候補は、いずれも、ＭｅＮＢが用いる受信ウェイトに直交するものであるため、どの送信ウェイトを用いても、ピコセル端末から到来する干渉をＭｅＮＢで除去することが可能となる。そのような場合には、ピコセル端末で送信に用いる送信ウェイトをＭｅＮＢにおいて特定するのではなく、ＭｅＮＢは送信ウェイトの幾つかの候補をＰｅＮＢに通知し、それらの候補の中から、ＰｅＮＢまたはピコセル端末が送信ウェイトを特定することもできる。本実施の形態では、このような構成について説明する。
【００８２】
ここで、本実施の形態では、ＭｅＮＢ、ＰｅＮＢの受信アンテナ数を４、端末装置の送信アンテナ数を４とし、マクロセルにおいては、マクロセル端末からＭｅＮＢ宛に１ストリームのデータ伝送が行われるものとする。また、各ピコセルにはそれぞれ１つずつのピコセル端末が存在し、それぞれのＰｅＮＢ宛に１ストリームのデータ伝送を行うものとする。このような場合において、第１の実施形態と同様に、マクロセルにおけるマクロセル端末２０とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＭ、ピコセル１におけるピコセル端末２１とＰｅＮＢ１１の間の伝搬路をＨＰ１、ピコセル２におけるピコセル端末２２とＰｅＮＢ１２の間の伝搬路をＨＰ２、ピコセル３におけるピコセル端末２３とＰｅＮＢ１３の間の伝搬路をＨＰ３、ピコセル４におけるピコセル端末２４とＰｅＮＢ１４の間の伝搬路をＨＰ４、ピコセル端末２１とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ１Ｍ、ピコセル端末２２とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ２Ｍ、ピコセル端末２３とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ３
Ｍ、ピコセル端末２４とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路をＨＰ４Ｍとすると、これらの伝搬路は全て４行４列の行列となる。
【００８３】
これらの伝搬路のうち、マクロセル端末２０とＭｅＮＢ１０の間の伝搬路ＨＭを基に、マクロセルにおいて用いられる送受信ウェイトが算出される。この送受信ウェイトの算出はどのような方法により行ってもよいが、ここでは第１の実施形態と同様に、式（１）に示す特異値分解により行うものとする。式（１）に示す特異値分解を４行４列の伝搬路ＨＭに対して行うと、ＵＭとＶＭはそれぞれ４行４列のユニタリ行列、ＤＭは正の実数を要素に持つ４行４列の対角行列となる。このＵＭがＵＭ＝［ＵＭ１  ＵＭ２  ＵＭ３  ＵＭ４］、ＶＭがＶＭ＝［ＶＭ１  ＶＭ２  ＶＭ３  ＶＭ４］と表わされる場合に、マクロセル端末２０で用いる送信ウェイトをＶＭ１、ＭｅＮＢ１０で用いる受信ウェイトをＵＭ１Ｈとすると、所望信号に対して、伝搬路ＨＭの最大特異値に対応するゲインが得られる伝送が行われることとなる。
【００８４】
このように算出されたＵＭはユニタリ行列であるため、各列はそれぞれ直交するベクトルとなっている。したがって、ＭｅＮＢ１０が受信ウェイトとしてＵＭ１Ｈを用いる場合には、ピコセル端末から到来する干渉の等価伝搬路がＵＭ２、ＵＭ３、ＵＭ４のいずれかとなっていれば、それらの干渉は受信ウェイトＵＭ１Ｈによって除去されることとなる。そこで、ＭｅＮＢ１０へ到来する干渉の等価伝搬路がＵＭ２、ＵＭ３、ＵＭ４のいずれかとなるように、各ピコセル端末における送信ウェイトを、式（３）を基に算出する。但し、第１の実施形態では、等価伝搬路の候補が１つ（式（３）のＵＭ２のみ）であったため式（３）は１つの式のみであったが、本実施の形態では、等価伝搬路の候補が３つ（ＵＭ２、ＵＭ３、ＵＭ４）あるため、以下の式（７）のように、３つの式が成り立つこととなる。
【００８５】
【数７】
0005897810.tif 000008
【００８６】
但し、この式（７）は、ピコセル１内のピコセル端末２１において用いられる送信ウェイトの候補（ＶＰ１１、ＶＰ１２、ＶＰ１３）と等価伝搬路の候補（ＵＭ２、ＵＭ３、ＵＭ４）の関係を表わす式である。この式（７）より、ＶＰ１１＝ＨＰ１Ｍ−１ＵＭ２、ＶＰ１２＝ＨＰ１Ｍ−１ＵＭ３、ＶＰ１３＝ＨＰ１Ｍ−１ＵＭ４のように解くことにより、ピコセル端末２１において用いられる送信ウェイトの候補を算出することができる。このような演算を各ピコセル端末から到来する干渉に対して行うことにより、全てのピコセル端末で用いられる送信ウェイトの候補をそれぞれ算出することが可能となる。
【００８７】
このように算出された送信ウェイトの候補のうち、いずれの送信ウェイトを用いるかをＭｅＮＢにおいて特定してもよいが、本実施の形態では、それらの候補を各ＰｅＮＢに通知し、いずれの送信ウェイトを用いるかを、各ＰｅＮＢにおいて特定するものとする。したがって、ＭｅＮＢにおいて式（７）を基に算出された、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトの候補は、有線ネットワークを通じてＭｅＮＢから各ＰｅＮＢへ通知される。具体的には、ＰｅＮＢ１１にはＶＰ１１、ＶＰ１２、ＶＰ１３、ＰｅＮＢ１２にはＶＰ２１、ＶＰ２２、ＶＰ２３、ＰｅＮＢ１３にはＶＰ３１、ＶＰ３２、ＶＰ３３、ＰｅＮＢ１４にはＶＰ４１、ＶＰ４２、ＶＰ４３というように、それぞれ３つずつの候補がＭｅＮＢから通知されることとなる。但し、ＶＰｍｎは、ピコセルｍ内のピコセル端末において用いられる送信ウェイトのｎ番目の候補を表わしている。
【００８８】
このように各ＰｅＮＢには、ピコセル端末が用いる送信ウェイトの候補がそれぞれ通知されるため、次に、それらの候補のうち、いずれの送信ウェイトを用いるかを特定する。これは、通知された送信ウェイトの候補のうち、ＰｅＮＢにおける受信品質が最も高くなる送信ウェイトを選択することにより行うものとする。例えば、ピコセル１においては、ピコセル端末２１とＰｅＮＢ１１の間の伝搬路ＨＰ１と、通知された送信ウェイトの候補（ＶＰ１１、ＶＰ１２、ＶＰ１３）の乗算結果のノルムを比較し、最大の値が得られる送信ウェイトを選択することとなる。これは、以下の式（８）を満たす送信ウェイトを選択することを意味する。
【００８９】
【数８】
0005897810.tif 000009
【００９０】
このような選択を各ＰｅＮＢにおいて行うことにより、各ピコセルにおける伝搬路を考慮して、各ＰｅＮＢにおいて良好な受信特性が得られるように、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトを特定することができる。そして、選択された送信ウェイトは、各ＰｅＮＢから各ピコセル端末に通知され、各ピコセル端末におけるデータ伝送に用いられることとなる。このような送信ウェイトを各ピコセル端末が用いることにより、ピコセル端末から到来する干渉をＭｅＮＢにおいて除去することができ、さらに、ピコセル内で良好な伝送特性を得ることができる。
【００９１】
ここで、本実施の形態におけるＭｅＮＢは、図２に示す構成とほぼ同じ構成で実現することができる。但し、受信アンテナ部３０〜Ａ／Ｄ部３２は４系統ほど（図示しないが、図２で受信アンテナ部３０〜Ａ／Ｄ部３２が２系統なのに対して、４系統になる）必要となる。また、第１の実施形態における送受信ウェイト算出部３８では、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトがそれぞれ１つずつ算出され、各ＰｅＮＢへ通知される構成となっているが、本実施の形態における送受信ウェイト算出部３８では、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトの候補がそれぞれ３つずつ算出され、有線ネットワークを経由して、それらの候補がＰｅＮＢへ通知される構成となる。
【００９２】
また、本実施の形態におけるＰｅＮＢは図５に示す構成となる。この図５に示すＰｅＮＢは、図３に示すＰｅＮＢとほぼ同じ構成であり、同じ処理が行われるブロックには、図３に付したものと同じ番号を付している。図５において、図３と異なる点は、まず、ＭｅＮＢから通知される送信ウェイトの候補が複数となることである。このように、ＭｅＮＢから通知された複数の送信ウェイトの候補は上位層５６に入力され、上位層５６から送受信ウェイト算出部９０に入力される。送受信ウェイト算出部９０では、伝搬路推定部５７から入力された伝搬路と、上位層５６から入力された送信ウェイトの候補を用いて、式（８）を満たす送信ウェイトの選択が行われる。そして、選択された送信ウェイトは送信部５９へ入力され、図３と同様の処理により、ピコセル端末へ通知される。また、送受信ウェイト算出部９０では、ピコセル端末からデータ伝送が行われる際に、式（５）や式（６）のような受信ウェイトの算出も行われ、所望信号の抽出に用いられる。
【００９３】
また、本実施の形態における端末装置は、図４に示す構成とほぼ同じ構成で実現することができる。但し、Ｄ／Ａ部７４〜送信アンテナ部７６は４系統ほど必要となる（図示しないが、図４でＤ／Ａ部７４〜送信アンテナ部７６が２系統なのに対して、４系統になる）。
【００９４】
以上のような装置構成とすることにより、各ピコセル端末で用いる送信ウェイトの候補をＭｅＮＢで算出してＰｅＮＢへ通知し、それらの候補の中から実際に用いられる送信ウェイトをＰｅＮＢにおいて特定することができる。そして、特定した送信ウェイトを各ピコセル端末へ通知し、その送信ウェイトを用いたデータ伝送を行うことができる。
ここで、本実施の形態では、ＭｅＮＢにおいて算出された送信ウェイトの候補の中から、実際に用いられる送信ウェイトをＰｅＮＢにおいて特定する構成について示したが、これとは異なり、送信ウェイトの特定は各ピコセル端末において行うようにしてもよい。この場合には、各ＰｅＮＢは、ＭｅＮＢから通知された送信ウェイトの候補をそのまま各ピコセル端末に通知することとなる。そして、ピコセル端末は、通知された送信ウェイトの候補の中から各々にとって都合のよい送信ウェイトを選択し、選択した送信ウェイトを用いたデータ伝送を行うこととなる。
【００９５】
また、本実施の形態では、１つのマクロセル端末からＭｅＮＢへ１ストリームのデータ伝送が行われる場合について示したが、複数のマクロセル端末から伝送が行われるようにしてもよい。例えば、マクロセル端末数を２とし、それぞれ１ストリームずつを伝送するものとすると、ＭｅＮＢでは、それら２ストリームをそれぞれ抽出するために、ＷＭＲＸ＝［ＷＭＲＸ１  ＷＭＲＸ２］Ｔというような受信ウェイトが用いられる。但し、ＷＭＲＸ１、ＷＭＲＸ２は、ｋを任意のスカラーとする場合に、ＷＭＲＸ１≠ｋＷＭＲＸ２を満たす４行１列の複素ベクトルである。
【００９６】
ＭｅＮＢでこのような受信ウェイトが用いられる場合には、その受信ウェイトに直交するようにピコセル端末から到来する干渉の等価伝搬路を制御することにより、ＭｅＮＢでは干渉の影響を除去して所望信号を抽出することができる。そこで、ＭｅＮＢでは、受信ウェイトＷＭＲＸに直交するベクトルをまず算出する必要があり、ここでは、ＷＭＲＸを特異値分解して、直交するベクトルを得るものとする。この特異値分解がＷＭＲＸ＝ＰＱＲのように表わされるとすると、４行４列のユニタリ行列Ｒ＝［Ｒ１  Ｒ２  Ｒ３  Ｒ４］のＲ３とＲ４はそれぞれＷＭＲＸに直交するベクトルとなる。但し、Ｐは２行２列のユニタリ行列、Ｑは２行２列の対角行列をそれぞれ表わしている。このように、受信ウェイトＷＭＲＸに直交する２つのベクトルを求めることができるため、この２つのベクトルを等価伝搬路の候補として式（７）に代入し、ピコセル端末において用いられる送信ウェイトの候補を２つ算出し、算出した送信ウェイトの候補をそれぞれＰｅＮＢに通知することとなる。
【００９７】
先に述べた例では、送信ウェイトの候補は各ＰｅＮＢに対してそれぞれ３つずつであったが、ここではそれぞれ２つずつとなっている。このように、ＭｅＮＢにおいて算出され、各ＰｅＮＢに通知される送信ウェイトの候補数は、マクロセルにおける伝送ストリーム数等によって変動することとなる。
【００９８】
また、ここでは、２つのマクロセル端末がそれぞれ１ストリームずつの伝送を行う場合について示したが、これとは異なり、１つのマクロセル端末が複数のストリームを伝送するものとしてもよい。この場合にも、伝送ストリーム数等によって送信ウェイトの候補数が変動するが、上記と同様の処理により、送信ウェイトの候補を算出し、各ＰｅＮＢに通知することができる。
【００９９】
さらに、第１の実施形態に記載のように、ピコセルにおいて、複数のピコセル端末からＰｅＮＢ宛にデータ伝送が行われるようにしてもよく、この場合には、ＰｅＮＢでは、ＭｅＮＢから通知された送信ウェイトの候補のうち、各ピコセル端末に適した送信ウェイトをそれぞれ選択することとなる。
【０１００】
以上の２つの実施形態では、シングルキャリア伝送を例として、ピコセル端末において用いる送信ウェイトをＭｅＮＢが算出する方法について示したが、本発明はシングルキャリア伝送に限らず、マルチキャリア伝送にも適用可能である。マルチキャリア伝送に適用する場合には、サブキャリア毎に送信ウェイトを算出するようにしてもよいし、幾つかの
サブキャリアをまとめた単位毎に送信ウェイトを算出するようにしてもよい。
【０１０１】
また、端末からｅＮＢへの伝送であるアップリンク伝送においては、送信信号のＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を低減するために、複数のサブキャリアを用いた、ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ  ＯＦＤＭと呼ばれるシングルキャリア伝送が採用されているシステムもある。このような伝送方式が用いられる場合には、ＰＡＰＲ特性が劣化してしまわないよう、各端末が送信に用いる全サブキャリアで共通の送信ウェイトを算出して用いるようにしてもよい。さらに、このような伝送方式を用いる場合に、式（３）や式（７）を基に算出した任意の送信ウェイトを乗算すると、送信信号のＰＡＰＲが増加してしまうことがあり、そのような場合には伝送特性が劣化することがある。
【０１０２】
但し、このような特性劣化は、ＭｅＮＢから離れた位置にあり、高い送信電力が必要な端末において生じるものであるため、ある程度低い送信電力を要する端末においてのみ、式（３）や式（７）を基に算出した任意の送信ウェイトを用いるようにしてもよい。また、システムによっては、ＰＡＰＲ特性が劣化しないように予め決められた幾つかの送信ウェイトの中から選択された送信ウェイトを用いることもあるが、高い送信電力が必要となる可能性の高いマクロセル端末においてのみ、そのような送信ウェイトを用い、ピコセル端末は式（３）や式（７）を基に算出した任意の送信ウェイトを用いるようにしてもよい。このような制御を行うことにより、各端末装置におけるＰＡＰＲ特性が劣化しないようにしつつ、ピコセル端末からＭｅＮＢに到来する干渉の等価伝搬路が、ＭｅＮＢにおいて用いる受信ウェイトに直交するようにし、ＭｅＮＢに到来する干渉を除去して所望信号を抽出することが可能となる。
【０１０３】
また、以上の実施形態では、ＭｅＮＢにおいて、自身が用いる受信ウェイトと、各ピコセル端末が用いる送信ウェイトを算出するものとしていたが、ＭｅＮＢやＰｅＮＢを制御する集中制御局がある場合には、その集中制御局においてそれらの送受信ウェイトを算出するようにしてもよい。ここで、集中制御局は、光ファイバ等の有線ネットワークでＭｅＮＢやＰｅＮＢと接続されているため、その有線ネットワークを経由して、伝搬路に関する情報を受け取り、それを基に送受信ウェイトを算出して、算出したウェイトを各ｅＮＢに通知することができる。
【０１０４】
さらに、以上の実施形態では、マクロセルの中に、ゾーン半径が小さいピコセルやフェムトセルが存在するシステムを対象としていたが、必ずしもこれに限らず、図６に示すような通信範囲が重複する無線通信システム等にも適用可能である。図６は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を例として、端末１００がＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ
Ｐｏｉｎｔ）１０４へ、端末１０１が端末１０２へ、ＡＰ１０５が端末１０３へそれぞれ信号を送信している状況を表わしている。ここで、ＡＰ１０４へは、端末１０１とＡＰ１０５から干渉が到来するものとする。このような場合に、上記の実施形態と同様に、ＡＰ１０４へ到来する干渉の等価伝搬路が、ＡＰ１０４において用いられる受信ウェイトに直交するように、端末１０１とＡＰ１０５で用いられる送信ウェイトを、ＡＰ１０４において決定し、それらをそれぞれ端末１０１とＡＰ１０５に通知するようにしてもよい。また、ここでは、ＡＰ１０４が他の装置で用いられる送信ウェイトを決定する例を示したが、ＡＰに限らず、端末において送信ウェイトを決定する構成としてもよい。このような構成は、無線ＬＡＮシステムだけでなく、比較的狭い領域に多数の送受信装置が混在するようなシステムにおいても有効である。例えば、家庭内の様々な電化製品がそれぞれ無線ネットワークで互いに接続されるような場合にも適用可能である。
【０１０５】
上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である
。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【０１０６】
また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１０７】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０１０８】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…ＭｅＮＢ、１１〜１４…ＰｅＮＢ、２０〜２４…端末、３０−１、２…アンテナ、３１−１、２…第１、第２の無線部、３２−１、２…第１、第２のＡ／Ｄ、３３…信号分離部、３４…受信ウェイト乗算部、３５…復調部、３６…上位層、３７…伝搬路
推定部、３８…送受信ウェイト算出部、３９…送信部、４０…Ｄ／Ａ部、４１…無線部、４２…送信アンテナ、５０−１、２…アンテナ、５１−１、２…第１、第２の無線部、５２−１、２…第１、第２のＡ／Ｄ、５３…信号分離部、５８…受信ウェイト乗算部、５５…復調部、５６…上位層、５７…伝搬路推定部、５８…送受信ウェイト算出部、５９…送信部、６０…Ｄ／Ａ部、６１…無線部、６２…送信アンテナ、７０…上位層、７１…変調部、７２…送信ウェイト乗算部、７３…伝搬路推定用信号生成部、７４−１、２…第１、第２Ｄ／Ａ、７５−１、２…第１、第２無線部、７６−１、２…アンテナ、７７…受信部、７８…Ａ／Ｄ、７９…無線部、８０…アンテナ、９０…送受信ウェイト算出部、１００〜１０３…端末、１０４〜１０５…ＡＰ。
【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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【図６】
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