(57)【要約】【課題】基地局と端末装置との間に形成される複数の無線伝搬路において互いに高い相互相関を有する組合せが存在する場合でも、基地局に接続可能な端末装置の数を拡大することができる基地局、端末装置及び通信システムを提供する。【解決手段】指向性が互いに異なるビームを形成するアンテナを介して複数の端末装置それぞれと無線通信を行う無線送受信部と、自局と複数の端末装置との間の無線通信の環境情報を取得する環境情報取得部と、無線送受信部で送受信される端末装置からの受信信号及び端末装置への送信信号の少なくとも一方の信号について、環境情報取得部で取得された無線通信の環境情報に基づき、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の信号処理とＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う信号処理部とを備える。【選択図】図２
2018137669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信の基地局であって、
指向性が互いに異なる複数のビームを形成するアンテナを介して複数の端末装置それぞれと無線通信を行う無線送受信部と、
自局と前記複数の端末装置との間の無線通信の環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記無線送受信部で送受信される前記端末装置からの受信信号及び前記端末装置への送信信号の少なくとも一方の信号について、前記環境情報取得部で取得された前記無線通信の環境情報に基づき、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）方式の無線アクセスの信号処理とＮｏＭＡ（非直交多元接続）方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う信号処理部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
移動通信の基地局であって、
指向性が互いに異なる複数のビームを形成するアンテナを介して複数の端末装置それぞれと無線通信を行う無線送受信部と、
自局と前記複数の端末装置との間の無線通信の環境情報を取得する環境情報取得部と、
ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）方式の無線アクセスの信号処理を単独で行う第１信号処理部と、
ＮｏＭＡ（非直交多元接続）方式の無線アクセスの信号処理を単独で行う第２信号処理部と、
前記ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の無線アクセスの信号処理と前記ＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う第３信号処理部と、
前記無線通信の環境情報に基づいて、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部と前記第３信号処理部とを切り替えて前記無線送受信部に接続するように制御する切替制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項１又は２の基地局において、
前記無線通信の環境情報は、自局に接続している複数の接続端末装置の数及び識別情報と、該複数の接続端末装置それぞれとの間に形成される複数の伝搬路間の相互相関係数と、を含むことを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項３の基地局において、
前記環境情報取得部は、
前記無線送受信部で受信した受信信号に基づいて、自局に接続している複数の端末装置の数及び識別情報を取得する端末情報取得部と、
前記受信信号と、自局に接続している複数の端末装置の数及び識別情報とに基づいて該複数の端末装置との間の複数の伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、
前記複数の伝搬路推定値に基づいて、該複数の伝搬路間の相互相関係数の値を算出する相関係数計算部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項５】
請求項４の基地局において、
前記信号処理部又は前記第３信号処理部は、
前記複数の伝搬路間の相互相関係数の値に基づいて前記複数の端末装置を複数のグループに分ける端末グループ化処理を行い、前記複数の伝搬路推定値に基づいて前記複数のグループそれぞれのアンテナウェイトを制御して前記複数のグループそれぞれに対応する互いに異なる複数のビームを形成してグループ間の干渉を抑制するように前記ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の信号処理を行い、
前記複数のグループそれぞれについて、該グループ内の複数の端末装置それぞれに対応する複数の伝搬路推定値に基づいて該グループ内の複数の端末装置間の干渉を抑制するように前記ＮｏＭＡ方式の信号処理を行うことを特徴とする基地局。
【請求項６】
請求項５の基地局において、
前記端末グループ化処理では、前記複数の伝搬路間の相互相関係数の絶対値が事前に設定した閾値と同じまたはその閾値を超える端末装置同士を同一グループに分類することを特徴とする基地局。
【請求項７】
請求項５又は６の基地局において、
前記無線送受信部は、前記複数の端末装置それぞれから前記ＮｏＭＡ方式の信号処理により生成された送信信号を受信し、
前記信号処理部又は前記第３信号処理部は、前記複数の端末装置それぞれから受信した受信信号に基づいて、前記グループ間の干渉と前記グループ内の複数の端末装置間の干渉とを抑制した後の受信信号に対し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理を行うことを特徴とする基地局。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの基地局において、
前記端末装置からの上りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を生成して前記端末装置に送信し、又は、前記端末装置への下りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を前記端末装置から受信することを特徴とする基地局。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの基地局において、
前記端末装置からの上りリンクの通信における前記ＮｏＭＡ方式として、Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ(ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のいずれかに基づく方式を適用し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理に適用することを特徴とする基地局。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの基地局において、
前記アンテナは、アレイアンテナ、又は、複数本のオムニアンテナであることを特徴とする基地局。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの基地局と、前記基地局と無線通信を行う端末装置とを含む無線通信システム。
【請求項１２】
移動通信の基地局と無線通信を行う端末装置であって、
一又は複数のアンテナを介して前記基地局と無線通信を行う無線送受信部と、
送信データに対してＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する送信信号処理部と、
前記基地局での端末グループ化処理によって分けられた複数のグループのうち自端末装置が属する同グループ内の端末装置の情報を取得し、その同グループ内の端末装置の情報に基づいて、前記無線送受信部で受信した受信信号から自端末装置に対する信号を分離し、ＮｏＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する受信信号処理部と、
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項１３】
請求項１２の端末装置において、
前記基地局からの下り伝搬路を推定する下り伝搬路推定部を更に備え、
前記受信信号処理部は、前記下り伝搬路の推定結果に基づいて、前記同グループ内の端末装置の情報を取得することを特徴とする端末装置。
【請求項１４】
請求項１２の端末装置において、
前記受信信号処理部は、前記基地局から受信した制御情報又は報知情報に基づいて、前記同グループ内の端末装置の情報を取得することを特徴とする端末装置。
【請求項１５】
移動通信の基地局と無線通信を行う端末装置であって、
一又は複数のアンテナを介して前記基地局と無線通信を行う無線送受信部と、
送信データに対してＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する第１送信信号処理部と、
送信データに対してＯＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する第２送信信号処理部と、
前記基地局での端末グループ化処理によって分けられた複数のグループのうち自端末装置が属する同グループ内の端末装置の情報を取得し、その同グループ内の端末装置の情報に基づいて、前記無線送受信部で受信した受信信号から自端末装置に対する信号を分離し、ＮｏＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する第１受信信号処理部と、
前記無線送受信部で受信した受信信号から、ＯＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する第２受信信号処理部と、
前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行うように制御する切替制御部と、
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項１６】
請求項１５の端末装置において、
前記基地局からの下り伝搬路を推定する下り伝搬路推定部と、
前記下り伝搬路の推定結果に基づいて、前記基地局での信号処理の種別情報を検出する情報検出部と、を更に備え、
前記切替制御部は、前記情報検出部で検出した前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行うことを特徴とする端末装置。
【請求項１７】
請求項１５の端末装置において、
前記切替制御部は、前記基地局から受信した制御情報又は報知情報に含まれる前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行うことを特徴とする端末装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれかの端末装置において、
前記端末装置からの上りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を生成して前記基地局に送信し、又は、前記基地局からの下りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を前記基地局に送信することを特徴とする端末装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれかの端末装置において、
前記端末装置からの上りリンクの通信における前記ＮｏＭＡ方式として、Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ(ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のいずれかに基づく方式を適用し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理に適用することを特徴とする端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信の基地局、無線通信システム及び端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信システムにおける基地局と移動局などのユーザ側の端末装置（ＵＥ：ユーザ装置）との間の無線アクセス技術として、複数アンテナブランチを持つ基地局が同一周波数・同一時刻で複数の端末装置との間で無線伝送を行うＭＵ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯ技術が知られている（非特許文献１参照）。また、空間多元接続数の拡大を図った大規模のＭＵ−ＭＩＭＯ技術を適用可能とするためのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ技術が知られている（非特許文献２参照）。
【０００３】
また、各ユーザに異なる周波数、異なる時間あるいはタイムスロット、異なる拡散符号、異なるアンテナ指向性といった互いに直交または準直交した無線リソース、即ち直交チャネルを割り当てる直交多元接続（ＯＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）技術に対し、第５世代移動通信では、複数端末装置間に対する送受信信号について、各端末装置に割り当てられた無線リソースの一部または全体での相互干渉を許容した非直交多元接続を行うことで高密度な伝送を行う非直交多元接続（ＮｏＭＡ：Ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）技術が検討されている。前者の各端末装置に割り当てられた無線リソースの一部の相互干渉を許容するＮｏＭＡ技術（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ型  ＮｏＭＡ技術）の例として、拡散用リソースを部分的に用いた符号分割多重を用いて拡散率（直交チャネル数）を超える数の端末装置の多重化が可能な、ＬＤＳ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）やＳＣＭＡ（Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）等様々な提案がなされている（非特許文献３〜６参照）。後者の各端末装置に割り当てられた無線リソースの全体で相互干渉を許容するＮｏＭＡ技術（Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ型  ＮｏＭＡ技術）の例として、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）の適用を前提としたＮｏＭＡ技術であるＮＯＭＡ−ＳＩＣ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）等、様々な提案がなされている（非特許文献６〜９参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】西森健太郎，  “マルチユーザＭＩＭＯの基礎，”  コロナ社，  東京，Ｓｅｐ．  ２０１４
【非特許文献２】三菱電機,  "超大容量Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ伝送〜１６ビーム空間多重による２０Ｇｂｐｓ伝送の可能性検証〜，"［online］、平成２７年７月、［平成２９年２月２日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/tech/5g/NTTDOCOMO_5G_TBS_lecture19.pdf〉
【非特許文献３】岡本英二，國友啓祐，秋田英範，京拓磨，  “上りリンクにおけるＳＣＭＡ，  ＬＤＳとＯＦＤＭＡの伝送特性比較，”  信学技報，  ＲＣＳ２０１５−３６６，  Ｍａｒｃｈ  ２０１６
【非特許文献４】Ｂｉｃｈａｉ  Ｗａｎｇ，Ｋｕｎ  Ｗａｎｇ，Ｚｈａｏｈｕａ  Ｌｕ，Ｔｉａｎ  Ｘｅ，ａｎｄ  Ｊｉｎｇｕｏ  Ｑｕｏｎ，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  Ｓｔｕｄｙ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ５Ｇ，”ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ２０１５  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＢＭＳＢ），Ｇｈｅｎｔ，Ｂｅｌｇｉｕｍ，Ｊｕｎｅ  ２０１５．
【非特許文献５】Ｙｉｎｇｍｉｎ  Ｗａｎｇ，Ｂｉｎ  Ｒｅｎ，Ｓｈａｏｈｕｉ  Ｓｕｎ，Ｓｈａｏｌｉ  Ｋａｎｇ，ａｎｄ  Ｘｉｎｗｅｉ  Ｙｕｅ，“Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ５Ｇ，”Ｃｈｉｎａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．１３，Ｉｓｓｕｅ  Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  Ｎｏ．２，ｐｐ．５２−６６，Ｊａｎ  ２０１７
【非特許文献６】３ＧＰＰ  ＴＲ３８．８０２  Ｖ１．０．０，“Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）Ａｃｃｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ａｓｐｅｃｔｓ  （Ｒｅｌｅａｓｅ  １４），”平成２８年１１月，［平成２９年２月２日検索］インターネット〈ＵＲＬ：http://www.3gpp.org/ftp//Specs/archive/38_series/38.802/38802-100.zip〉
【非特許文献７】Ｑｕａｌｃｏｍｍ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，“Ｃａｎｄｉｄａｔｅ  ＮＲ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｃｈｅｍｅｓ，”Ｒ１−１６３５１０，３ＧＰＰ  ＴＳＧ−ＲＡＮ  ＷＧ１＃８４ｂ，Ｂｕｓａｎ，Ｋｏｒｅａ，Ａｐｒ．２０１６．
【非特許文献８】Ｋｕｓｕｍｅ  Ｋａｔｓｕｔｏｓｈｉ，Ｇｅｒｈａｒｄ  Ｂａｕｃｈ，ａｎｄ  Ｗｏｌｆｇａｎｇ  Ｕｔｓｈｉｃｋ，“ＩＤＭＡ  ｖｓ．ＣＤＭＡ：Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｔｗｏ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｃｈｅｍｅｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．１１，ｎｏ．１，ｐｐ．７８−８７，２０１２．
【非特許文献９】Ｋｅｎｉｃｈｉ  Ｈｉｇｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ａｎａｓｓ  Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，“Ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＮＯＭＡ）ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｆｕｔｕｒｅ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ，”ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．Ｅ９８−Ｂ，ｎｏ．３，ｐｐ．４０３−４１４，Ｍａｒｃｈ  ２０１５．
【非特許文献１０】大鐘武雄，小川恭孝，“わかりやすいＭＩＭＯシステム技術，”コロナ社，東京，Ｊｕｎｅ  ２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の移動通信システムにおいては基地局に接続する端末装置の数が増加する傾向がある。例えば、ＩＴＵ−Ｒ（国際電気通信連合の無線通信部門）、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）等で検討されている第５世代の移動通信システムでは、大量の低コストＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）デバイスの通信などを想定したｍＭＴＣ（Ｍａｓｓｉｖｅ  Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）が提案されている。このような大量の端末装置が基地局に接続する移動通信システムに、上記従来の無線アクセス技術の適用しようとすると、次のような課題がある。例えば、上記ＭＵ−ＭＩＭＯ技術では、一般的な線形処理を用いた場合、基地局と端末装置との間に形成される複数の伝搬路間で高い相互相関を有する組合せが存在する環境での性能劣化が著しい。また、上記非直交多元接続技術では、基地局と端末装置との間の直交伝搬路（直交チャネル）の数より極端に多い大量の端末装置が同時に基地局に接続して多重化することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る移動通信の基地局は、指向性が互いに異なる複数のビームを形成するアンテナを介して複数の端末装置それぞれと無線通信を行う無線送受信部と、自局と前記複数の端末装置との間の無線通信の環境情報を取得する環境情報取得部と、前記無線送受信部で送受信される前記端末装置からの受信信号及び前記端末装置への送信信号の少なくとも一方の信号について、前記環境情報取得部で取得された前記無線通信の環境情報に基づき、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）方式の無線アクセスの信号処理とＮｏＭＡ（非直交多元接続）方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う信号処理部と、を備える。
また、本発明の他の態様に係る移動通信の基地局は、指向性が互いに異なる複数のビームを形成するアンテナを介して複数の端末装置それぞれと無線通信を行う無線送受信部と、自局と前記複数の端末装置との間の無線通信の環境情報を取得する環境情報取得部と、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）方式の無線アクセスの信号処理を単独で行う第１信号処理部と、ＮｏＭＡ（非直交多元接続）方式の無線アクセスの信号処理を単独で行う第２信号処理部と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の無線アクセスの信号処理と前記ＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う第３信号処理部と、前記無線通信の環境情報に基づいて、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部と前記第３信号処理部とを切り替えて前記無線送受信部に接続するように制御する切替制御部と、を備える。
【０００７】
前記各態様の基地局において、前記無線通信の環境情報は、自局に接続している複数の接続端末装置の数及び識別情報と、該複数の接続端末装置それぞれとの間に形成される複数の伝搬路間の相互相関係数と、を含んでもよい。
ここで、前記環境情報取得部は、前記無線送受信部で受信した受信信号に基づいて、自局に接続している複数の端末装置の数及び識別情報を取得する端末情報取得部と、前記受信信号と、自局に接続している複数の端末装置の数及び識別情報とに基づいて該複数の端末装置との間の複数の伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、前記複数の伝搬路推定値に基づいて、該複数の伝搬路間の相互相関係数の値を算出する相関係数計算部と、を備えてもよい。
また、前記信号処理部又は前記第３信号処理部は、前記複数の伝搬路間の相互相関係数の値に基づいて前記複数の端末装置を複数のグループに分ける端末グループ化処理を行い、前記複数の伝搬路推定値に基づいて前記複数のグループそれぞれのアンテナウェイトを制御して前記複数のグループそれぞれに対応する互いに異なる複数のビームを形成してグループ間の干渉を抑制するように前記ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の信号処理を行い、前記複数のグループそれぞれについて、該グループ内の複数の端末装置それぞれに対応する複数の伝搬路推定値に基づいて該グループ内の複数の端末装置間の干渉を抑制するように前記ＮｏＭＡ方式の信号処理を行ってもよい。
また、前記端末グループ化処理では、前記複数の伝搬路間の相互相関係数の絶対値が事前に設定した閾値と同じまたはその閾値を超える端末装置同士を同一グループに分類してもよい。
また、前記無線送受信部は、前記複数の端末装置それぞれから前記ＮｏＭＡ方式の信号処理により生成された送信信号を受信し、前記信号処理部又は前記第３信号処理部は、前記複数の端末装置それぞれから受信した受信信号に基づいて、前記グループ間の干渉と前記グループ内の複数の端末装置間の干渉とを抑制した後の受信信号に対し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理を行ってもよい。
【０００８】
また、前記各態様の基地局において、前記端末装置からの上りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を生成して前記端末装置に送信し、又は、前記端末装置への下りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を前記端末装置から受信してもよい。
また、前記各態様の基地局において、前記端末装置からの上りリンクの伝送における前記ＮｏＭＡ方式として、Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ (ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のいずれかに基づく方式を適用し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理に適用してもよい。
前記各態様の基地局において、前記アンテナは、アレイアンテナ、又は、複数本のオムニアンテナであってよい。
【０００９】
また、本発明の更に他の態様に係る通信システムは、前記基地局のいずれかと、前記基地局と無線通信を行う端末装置とを含む。
【００１０】
また、本発明の更に他の態様に係る端末装置は、移動通信の基地局と無線通信を行う端末装置であって、一又は複数のアンテナを介して前記基地局と無線通信を行う無線送受信部と、送信データに対してＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する送信信号処理部と、前記基地局での端末グループ化処理によって分けられた複数のグループのうち自端末装置が属する同グループ内の端末装置の情報を取得し、その同グループ内の端末装置の情報に基づいて、前記無線送受信部で受信した受信信号から自端末装置に対する信号を分離し、ＮｏＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する受信信号処理部と、を備える。ここで、前記端末装置において、前記基地局からの下り伝搬路を推定する下り伝搬路推定部を更に備え、前記受信信号処理部は、前記下り伝搬路の推定結果に基づいて、前記同グループ内の端末装置の情報を取得してもよい。また、前記端末装置において、前記受信信号処理部は、前記基地局から受信した制御情報又は報知情報に基づいて、前記同グループ内の端末装置の情報を取得してもよい。
【００１１】
また、本発明の更に他の態様に係る端末装置は、移動通信の基地局と無線通信を行う端末装置であって、一又は複数のアンテナを介して前記基地局と無線通信を行う無線送受信部と、送信データに対してＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する第１送信信号処理部と、送信データに対してＯＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成する第２送信信号処理部と、前記基地局での端末グループ化処理によって分けられた複数のグループのうち自端末装置が属する同グループ内の端末装置の情報を取得し、その同グループ内の端末装置の情報に基づいて、前記無線送受信部で受信した受信信号から自端末装置に対する信号を分離し、ＮｏＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する第１受信信号処理部と、前記無線送受信部で受信した受信信号から、ＯＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する第２受信信号処理部と、前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行うように制御する切替制御部と、を備える。ここで、前記端末装置において、前記基地局からの下り伝搬路を推定する下り伝搬路推定部と、前記下り伝搬路の推定結果に基づいて、前記基地局での信号処理の種別情報を検出する情報検出部と、を更に備え、前記切替制御部は、前記情報検出部で検出した前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行ってよい。また、前記端末装置において、前記切替制御部は、前記基地局から受信した制御情報又は報知情報に含まれる前記基地局での信号処理の種別情報に基づいて、前記第１送信信号処理部と前記第２送信信号処理部との切替と、前記第１受信信号処理部と前記第２受信信号処理部との切替とを行ってもよい。
【００１２】
また、前記各態様の端末装置において、前記端末装置からの上りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号処理化が施された信号を生成して前記基地局に送信し、又は、前記基地局からの下りリンクの伝送に先立って前記ＮｏＭＡ方式の信号処理に適した符号化処理が施された信号を前記基地局に送信してもよい。また、前記各態様の端末装置において、前記端末装置からの上りリンクの伝送における前記ＮｏＭＡ方式として、Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ (ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のいずれかに基づく方式を適用し、前記ＮｏＭＡ方式の復調処理に適用してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基地局とその基地局に接続する複数の端末装置との間に形成される複数の無線伝搬路において、無線伝搬路間の相互相関が高い複数の端末装置がそれぞれ属するように分類された複数のグループについて、グループ間の端末装置にＭＵ−ＭＩＭＯ方式の信号処理を適用することによりグループ間の干渉を回避するとともに、グループ内の端末装置にＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を適用することによりグループ内の端末装置間の干渉を回避することができる。このように複数のグループ間の干渉を回避するとともに各グループ内の端末装置間の干渉を回避することができるので、基地局と端末装置との間に形成される複数の無線伝搬路が互いに高い相互相関を有する組合せを有する場合でも、基地局に接続可能な端末装置の数を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概念図。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線通信システムに用いる基地局の主要部の一構成例を示すブロック図。
【図３】本実施形態の基地局のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部の構成例を示すブロック図。
【図４】本実施形態の基地局のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部を構成する端末グループ化処理部における端末グルーピング処理の基本アルゴリズムの一例を示すフローチャート。
【図５】本実施形態の基地局と複数のグループそれぞれに属する端末装置との間の通信の一例を示す説明図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る無線通信システムに用いる基地局の主要部の構成例を示すブロック図。
【図７】条件Ａを満たす場合の基地局と端末装置との通信の様子を示す説明図。
【図８】条件Ｂを満たす場合の基地局と端末装置との通信の様子を示す説明図。
【図９】条件Ｃを満たす場合の基地局と端末装置との通信の様子を示す説明図。
【図１０】本実施形態の基地局でＮｏＭＡ単独信号処理又はＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理を行う場合の端末装置の構成例を示すブロック図。
【図１１】本実施形態の基地局側でＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理とＮｏＭＡ単独信号処理とＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理とを切り替えて行う場合の端末装置の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概念図である。通信システム１は、基地局１０と、基地局１０と通信可能な複数の端末装置２０（１）〜２０（１０）とを備える。基地局１０は、複数のアンテナ、複数素子のアンテナ、又はそれらの任意の組み合わせを有し、多重化された複数の端末装置２０（１）〜２０（１０）に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送受信することができる。例えば基地局１０側にＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ技術を用いる場合、多数の（例えば１００個以上の）アンテナ素子からなるアンテナを用いたビームフォーミングにより複数の端末装置２０（１）〜２０（１０）それぞれとの間で複数の送受信ビームを形成して多重化することができる。ここで、ビームフォーミングとは、複数のアンテナ素子それぞれにおける送受信号に対して振幅及び位相を制御することにより、送受信ビームの指向性及び形状を変更できる技術である。
【００１６】
基地局１０の無線通信エリアは、マクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル等の各種セルのいずれであってもよい。基地局１０は、マクロセル基地局であってもよいし、スモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」又は「フェムトセル基地局」とも呼ばれる。）であってもよい。マクロセル基地局は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域の基地局であり、「Ｍａｃｒｏ  ｅ−Ｎｏｄｅ  Ｂ」、「ＭｅＮＢ」等と呼ばれる場合もある。スモールセル基地局は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小容量の基地局である。スモールセル基地局は、「Ｓｍａｌｌ  ｅ−Ｎｏｄｅ  Ｂ」や「Ｓｍａｌｌ  ｅＮＢ」と呼ばれる場合もある。また、基地局の配置構成は、マクロセル内にスモールセル基地局が配置され、スモールセルの全体又は一部がマクロセルに含まれる異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の構成であってもよい。この構成は、ホットスポットエリアを中心にマクロセル上に多数のスモールセルを重ねて配置されるもので、オーバレイセル構成とも呼ばれる。
【００１７】
端末装置２０は、携帯電話、スマートフォン、ＰＨＳなどのユーザが携帯して使用可能な移動局（「ユーザ装置（ＵＥ）」又は「移動機」ともいう。）でもよいし、基地局１０と通信可能なものであれば、車両家電機器などの各種装置、器具、機械などに組み込まれた通信端末モジュールなどの端末装置であってもよい。また、端末装置２０は、第５世代の移動通信システムにおいて想定されているｍＭＴＣ（Ｍａｓｓｉｖｅ  Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）における大量の低コストＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）デバイスであってもよい。
【００１８】
なお、図１の例では、基地局１０の無線通信エリアであるセル１０Ａ内に、多重化された１０台の端末装置２０（１）〜２０（１０）が在圏している例を示しているが、セル１０Ａに在圏する多重化された端末装置の数は１１以上であってもよい。また、以下の説明において、複数の端末装置を区別しない構成例及び動作例の場合は端末装置２０として説明する。
【００１９】
特に、本実施形態の無線通信システムは、多数の端末装置（例えば低コストＩｏＴデバイス）２０が密集あるいは互いに近接している状態、すなわち基地局と複数の端末装置それぞれとの間に形成される複数の無線伝搬路において互いに高い相互相関を有する組合せが存在する状態で各端末装置２０が基地局１０と通信する場合に適する大量接続型（例えば５ＧのｍＭＴＣ）向けの超高密度（例えば１０６／ｋｍ２台程度の密度）多元接続型の無線通信システムである。
【００２０】
従来、無線通信システムにおける多元接続技術として、各端末装置（ユーザ装置）に対し互いに異なる周波数または時間または拡散符号を割り当てる周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）が適用されてきた。さらに、各端末装置（ユーザ装置）に異なる基地局アンテナ指向性を割り当てる空間分割多元接続方式（ＳＤＭＡ）もＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）等で用いられている。第４世代移動通信システムとして広く導入されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の多元接続技術としては、直交周波数分割多重伝送（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に基づく多元接続、すなわち直交周波数分割多元接続方式（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる方式が採用されているが、ＯＦＤＭＡは各端末装置（ユーザ装置）に異なる周波数を割り当てるという意味において、広義にはＦＤＭＡに分類される技術である。そのため、以降、特に断りがない限りＯＦＤＭＡはＦＤＭＡ技術に含まれる技術として説明する。
【００２１】
上記のＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＳＤＭＡの各多元接続方式は、互いに異なる周波数、時間、拡散符号、基地局アンテナ指向性、という互いに直交または準直交した無線リソースを各端末装置（ユーザ装置）に割り当てることから、これらの多元接続方式は直交多元接続（ＯＭＡ）技術として大まかに分類される。
【００２２】
なお、実際の無線システムでは単独の直交多元接続（ＯＭＡ）技術が用いられるのではなく、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＳＤＭＡといった各ＯＭＡ技術のうち、２つまたは３つの方式が併用されるハイブリッド型の方式、例えば、ＦＤＭＡとＴＤＭＡの組合せ、ＦＤＭＡとＴＤＭＡとＳＤＭＡの組合せ、といった複数のＯＭＡ技術が併用されている点に注意が必要である。
【００２３】
超高密度多元接続型の無線通信システムに、直交多元接続（ＯＭＡ技術）に分類されるＳＤＭＡの原理に基づき複数ユーザ装置の通信を同一周波数および同一タイミングで多重化するＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（例えば非特許文献１、２参照）を適用する場合、基地局アンテナの規模にほぼ比例して収容可能な端末装置の数（ユーザ数）を原理上増やすことが可能である。しかし、基地局と端末装置との間に形成される伝搬路の変動が大きい環境、すなわち基地局と端末装置との間に形成される複数の伝搬路間で高い相互相関を有する組合せが存在する環境での性能劣化が著しい。
【００２４】
また、超高密度多元接続型の無線通信システムに、各端末に割り当てられた無線リソースの一部または全体での相互干渉を許容した非直交多元接続（ＮｏＭＡ）技術（例えば非特許文献３〜９参照）を適用する場合、基地局アンテナの規模を拡大することなく収容可能な端末装置の数（ユーザ数）を増やすことが可能である。しかし、基地局と端末装置との間の直交伝搬路（直交チャネル）の数より極端に多い大量の端末装置が同時に基地局に接続して多重化することは困難である。例えば、直交伝搬路（直交チャネル）の数の１５０％程度の端末装置との間の過負荷伝送が現実的である。
【００２５】
本実施形態の無線通信システムでは、直交多元接続（ＯＭＡ）技術を用いて多重化するＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式と、各端末に割り当てられた無線リソースの一部または全体での相互干渉を許容した非直交多元接続（ＮｏＭＡ）技術とを組み合わせることにより、基地局と端末装置との間に形成される複数の無線伝搬路が互いに高い相互相関を有する組合せを有する場合でも、基地局に接続可能な端末装置の数を拡大することができるようにしている。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける基地局１０の主要部の構成例を示すブロック図である。図２において、基地局１０は、アンテナ１００と、無線送受信部１１０と、ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０と、環境情報取得部１３０とを備える。アンテナ１００は、複数のアンテナ素子１０１を有し、自セル１０Ａにおいて指向性が互いに異なる複数のビームを形成するように構成されている。アンテナ１００は複数本のオムニアンテナを用いて構成してもよい。無線送受信部１１０は、アンテナ１００を介して複数の端末装置２０それぞれと無線通信を行う。無線送受信部１１０は、例えば、送信信号及び受信信号を増幅する信号増幅部、送信信号及び受信信号の周波数を所定の周波数に変換する周波数変換部、無線信号経路切り換え部、送受共用部（ＤＵＰ：Duplexer）等を備える。
【００２７】
環境情報取得部１３０は、自局１０と複数の端末装置２０との間の無線通信の環境情報を取得する。無線通信の環境情報は、自局１０に接続しているアクティブな複数の接続端末装置（アクティブユーザ）２０の端末情報（例えば端末装置の数及び識別情報（ユーザＩＤ））と、自局１０と複数の接続端末装置２０それぞれとの間に形成される複数の伝搬路間の相互相関係数と、を含む。また、図２の構成例において、環境情報取得部１３０は、端末情報取得部（アクティブユーザ検出部）１３１と、伝搬路推定部１３２と、相関係数計算部１３３とを有する。端末情報取得部１３１は、無線送受信部１１０で受信した受信信号に基づいて、自局１０に接続している複数の端末装置２０の数及び識別情報を取得する。伝搬路推定部１３２は、無線送受信部１１０で受信した受信信号と、端末情報取得部（アクティブユーザ検出部）１３１で取得した自局１０に接続している複数の端末装置２０の端末情報（例えば端末装置の数及び識別情報（ユーザＩＤ））とに基づいて、複数の端末装置２０との間の複数の伝搬路推定値を算出する。相関係数計算部１３３は、複数の伝搬路推定値ｈに基づいて、複数の伝搬路間の相互相関係数（以下、「伝搬路相互相関係数」ともいう。）の値（「伝搬路相互相関値」ともいう。）を算出する。
【００２８】
例えば、ｉ番目の端末装置２０（ｉ）（ユーザ＃ｉ）の伝搬路推定値ｈｉと、ｊ番目の端末装置２０（ｊ）（ユーザ＃ｊ）の伝搬路推定値ｈｊとに基づいて、端末装置２０（ｉ）（ユーザ＃ｉ）と端末装置２０（ｊ）（ユーザ＃ｊ）との間の伝搬路相互相関係数ρｉ，ｊの値は、次式（１）で計算することができる。ここで、ｉ＝ｊのときの伝搬路相互相関係数ρｉ，ｊの値は１である。
【数１】
2018137669.tif 000003
【００２９】
また、基地局１０と複数の端末装置２０とを含む無線通信システム全体の伝搬路相互相関係数の行列Ｒは、次式（２）で表すことができる。式（２）中のＵは、基地局１０に接続している接続端末装置２０の数（ユーザ数）を示している。なお、式（２）中の上付き文字＊は複素共役、すなわち、ρｉ，ｊ+  は、ρｉ，ｊの複素共役を表す。
【数２】
2018137669.tif 000004
【００３０】
図３は、本実施形態の基地局１０のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０の一構成例を示すブロック図である。ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０は、無線送受信部１１０で送受信される端末装置２０からの受信信号及び端末装置２０への送信信号について、環境情報取得部１３０で取得された無線通信の環境情報に基づき、ＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＩＭＯ）方式の無線アクセスの信号処理とＮｏＭＡ（非直交多元接続）方式の無線アクセスの信号処理とを結合して行う。ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０は、端末グループ化処理部（グルーピング部）１２１と、ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２と、複数のＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）とを備える。
【００３１】
ここで、ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２における信号処理について説明する。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送はＯＦＤＭＡと組み合わせて用いられることが一般的であるため、ＯＦＤＭＡにおけるＯＦＤＭ信号サブキャリア毎にＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の処理が行われる。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送において基地局および端末装置（移動局）は、様々な既知の処理を適用できる。
【００３２】
下りリンクでは、基地局側で例えばブロック対角化あるいはＤｉｒｔｙ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｄｉｎｇと呼ばれる手法に基づき，ユーザ間干渉が低減されるように各送信アンテナへ各端末装置（ユーザ）間に対し互いに異なる送信重みを乗算あるいは干渉除去信号を各端末装置（ユーザ）の送信信号に重畳することで端末装置（ユーザ）間干渉を低減し、各端末装置では既知のＭＩＭＯ伝送の複数信号分離・検出技術を適用することで同一端末装置（ユーザ）内のストリーム間干渉の影響を除去する（例えば、非特許文献１）。
【００３３】
なお、下りリンクにおける端末装置（ユーザ）間干渉低減のために基地局側で行う送信処理は、基地局側の所要送信電力を増大させてしまうため、非特許文献１等で説明されているＴｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ法やＶｅｃｔｏｒ  Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ法のように基地局側で摂動ベクトルと呼ばれるオフセットベクトルを各端末装置（ユーザ）の送信信号へ与え、各端末装置の受信処理にこのオフセット分を戻す操作、すなわちモジュロ演算を行ってもよい。
【００３４】
一方、上りリンクでは、各端末装置からの送信された信号を基地局は既知のＭＩＭＯ伝送の複数信号分離・検出技術（例えば、非特許文献１０及びその文献で引用されている引用文献に記載の受信信号処理技術）を適用することで、各端末装置からの信号を分離・検出することできる。
【００３５】
次に、複数のＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）における信号処理技術について説明する。ＮｏＭＡを実現するための信号処理については、適用するＮｏＭＡ技術の種類、すなわちＬｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ (ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）、等の種類に応じて、適切な送信信号処理および受信信号処理をそれぞれ用いる必要がある。送信処理においては、ＮｏＭＡ処理毎に予め決められた手順で信号を生成すればよい。各ＮｏＭＡ技術の種類毎の具体的な送信信号処理および受信信号処理については、例えば非特許文献３〜非特許文献９とその引用文献に記載されている処理を適用する。その際、各端末宛の基地局側送信信号または各端末毎の送信信号の送信電力制御や互いに異なる送信信号波形の割当制御を含み受信側の処理量がなるべく軽減されるような符号化処理が施されることが望ましい。ただし、グループ間の干渉は、ＭＵ−ＭＩＭＯ処理によって空間領域で抑圧されているため、異なるグループ間で同一の無線リソース（周波数、時間、拡散処理）を再利用することができる。ＮｏＭＡ技術における送信側の処理は適用するＮｏＭＡ技術毎に固有の処理、例えばＳＣＭＡであれば、予め既定された多次元信号配置処理および拡散処理に基づくコードブックが生成されているので、同一グループ内の各端末に対し，互いに異なるコードブック（互いに異なる送信信号波形）を割り当てればよい。ＮｏＭＡ技術を実現するためには非直交多元接続に伴う干渉を抑圧しつつ希望信号を正しく検出できる受信信号処理が重要となる。この受信信号処理技術については、適用するＮｏＭＡ技術の種類、ＬＤＳ、ＳＣＭＡ、ＭＵＳＡ、ＰＤＭＡ、ＩＧＭＡ、ＲＳＭＡ、ＩＤＭＡ、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ等の種類に応じて、適切な処理を用いればよい。
【００３６】
図４は、本実施形態の基地局１０を構成するＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０の端末グループ化処理部１２１における端末グルーピング処理の基本アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。端末グループ化処理部１２１は、上記環境情報取得部１３０で取得した複数の接続端末装置（アクティブユーザ）２０の端末情報（例えば端末装置の数及び識別情報（ユーザＩＤ））と、上記相関係数計算部１３３で計算した複数の伝搬路間の相互相関係数の値とに基づいて、複数の端末装置２０を複数のグループ（例えば、本例ではＭ個のグループ）に分ける端末グループ化処理を行う。例えば、図４に示すように、まず、複数の伝搬路相互相関係数ρｉ，ｊそれぞれについて、伝搬路相互相関係数ρｉ，ｊの絶対値がある閾値ρｔｈｒを超える（すなわち｜ρｉ，ｊ｜＞ρｔｈｒを満たす）端末装置２０（ユーザ）同士をグループ化する（Ｓ４０１）。次に、グループ化したときに複数のグループに属することができる端末装置２０（ユーザ）については、伝搬路相互相関係数ρｉ，ｊの絶対値が高いほうのグループに分類する（Ｓ４０２）。
【００３７】
図５は、本実施形態の基地局１０と複数のグループ２００（１）〜２００（Ｍ）それぞれに属する端末装置との間の通信の一例を示す説明図である。基地局１０のＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２は、グループ間でＭＵ−ＭＩＭＯ技術を適用し、互いに伝搬路相互相関が低い異なる複数のグループ２００（１）〜２００（Ｍ）に対して、互いに指向性が異なる複数のビーム１０２（１）〜１０２（Ｍ）を形成することにより、グループ間干渉を低減する。例えば、上りリンクの通信の場合、ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２は、無線送受信部１１０で受信した複数の端末装置からの受信信号を、互いに伝搬路相互相関が低い異なる複数のグループに分離し、対応するＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）に振り分けるように処理する。また、下りリンクの通信の場合、ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２は、複数のＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）からグループ毎に受けた端末装置２０宛の送信信号を、グループ毎に互いに異なる指向性のビーム１０２（１）〜１０２（Ｍ）で送信するように処理する。
【００３８】
複数のＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）は、複数のグループ２００（１）〜２００（Ｍ）それぞれについて、上記伝搬路推定部１３２で推定した同一グループ内の端末装置２０に対する伝搬路推定値に基づいて、同一グループ内の端末装置２０をＮｏＭＡ技術で分離し、同一グループ内の端末装置２０間の干渉を低減する。例えば、上りリンクの通信の場合、ＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）は、ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２で分離されたビーム１０２（１）で受信されたグループ２００（１）の受信信号を、グループ２００（１）内の干渉を抑制しながら、グループ２００（１）に属する複数の端末装置２０それぞれに対応する複数の受信信号に分離して復調する。また、下りリンクの通信の場合、ＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）は、グループ２００（１）に属する複数の端末装置２０宛の送信信号を、ビーム１０２（１）で送信するようにＮｏＭＡ方式で変調してＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２に送る。
【００３９】
ここで、ＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）では、受信側でのＮｏＭＡ信号処理に適した符号化処理が施された信号を適用してもよい。この場合は、非直交多元接続に伴う相互干渉が存在する中で同時多重された複数の端末装置の信号を分離するため、例えばＳＣＭＡ等の方式では、コードブックと呼ばれる各端末装置に対して個別に与えらえる送信パターンの組合せ情報（非零信号のＩＱコンスタレーションおよび拡散処理において非零信号を送信するリソースの組合せのパターンに相当）に関する割当を実際のデータ送信に先立ち、端末装置毎に予め決める必要がある。このコードブックの割り当て情報を各端末装置が把握するために、上りリンクまたは下りリンクの通信に先立ち、基地局１０でコードブックの割り当て情報が含まれた制御信号を生成および送信し、端末装置２０がこの制御信号を復調および復号し、受信してもよい。このようにコードブック割り当てに関する制御情報を実際のデータ送信に先立ち送受信することにより、した上で、非直交多元接続に伴う相互干渉が存在する中で同時多重された複数の端末装置の信号を分離できるため、拡散率（直交チャネル数）を超える端末装置の数（ユーザ数）の多重が可能になる。
【００４０】
また、端末装置２０からの上りリンクの通信における複数のＮｏＭＡ信号処理部１２３（１）〜１２３（Ｍ）それぞれにおけるＮｏＭＡ方式の信号処理としては、Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ(ＬＤＳ）、Ｓｐａｒｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＳＣＭＡ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｓｈａｒｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ（ＭＵＳＡ）、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＰＤＭＡ）、Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｇｒｉｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＩＧＭＡ）、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＳＭＡ）、ＩＤＭＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＩＣ−ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のいずれかに基づく方式を適用してもよい（例えば、非特許文献３〜９参照）。
【００４１】
上りリンクのＮｏＭＡ方式の信号処理としては、例えばＬＤＳ又はＳＣＭＡに基づく方式が適する。ＬＤＳ及びＳＣＭＡの技術は、予め与えられたタイミング又は周波数で各端末装置（各ユーザ）の信号をラウンドロビンで重畳して送信し、受信側では、ＭＰＡ  （Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｐａｓｓｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）と呼ばれるＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）の復号と同一原理に基づく信号分離を行うことで伝送シンボル数に対する１００％以上のユーザ数の過負荷伝送を可能とする技術である。ＬＤＳ又はＳＣＭＡに基づく方式では、スパース性を有する行列を用いて符号多重化方式を定義することができる。この符号多重化方式の定義には、前述の基地局１０と端末装置２０との間で送受信されるスパースな信号を用いることができる。
【００４２】
上りリンクのＮｏＭＡ方式の信号処理として、ＬＤＳ又はＳＣＭＡに基づく方式を適用した場合は、制御情報のオーバヘッド及び制御ループ遅延が不要な多重技術であるため、ｍＭＴＣの通信のような小サイズの情報を低遅延のトラフィックで効率よく多重化できする通信に好適である。また、ＬＤＳの方式を適用した場合、端末装置間（ユーザ間）の非直交受信に起因するマルチアクセス干渉を分散化でき、受信器構成を簡略化できる。また、ＬＤＳのシンボルマッピング及び拡散を各端末装置間で互いに異なるコードワードの割り当てに置き換えて実現するＳＣＭＡの方式を採用した場合は、ＬＤＳに比べて良好な誤り率特性を実現できる。
【００４３】
以上、図２〜図５に示す実施形態によれば、セル１０Ａ内に在圏する多数の端末装置２０を、無線伝搬路間の相互相関が高い複数の端末装置２０がそれぞれ属するように分類された複数のグループ２００（１）〜２００（Ｍ）について、複数のグループ間の干渉を回避するとともに各グループ内の端末装置２０間の干渉を回避することができるので、基地局１０と端末装置２０との間に形成される複数の無線伝搬路が互いに高い相互相関を有する組合せを有する場合でも、基地局１０に接続可能な端末装置２０の数を拡大することができる。
【００４４】
図６は、本発明の他の実施形態に係る無線通信システムに用いる基地局１０の主要部の構成例を示すブロック図である。なお、図６の実施形態において、前述の図２〜図５と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図６において、基地局１０は、アンテナ１００と、無線送受信部１１０と、無線送受信部１１０で送受信される信号を処理する信号処理部１４０と、環境情報取得部１３０と、切替制御部１８０とを備える。信号処理部１４０は、第１信号処理部としてのＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０と、第２信号処理部としてのＮｏＭＡ単独信号処理部１６０と、第３信号処理としてのＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０と、信号処理経路切替部１７０とを備える。
【００４６】
ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０は、無線送受信部１１０で送受信される信号に対して、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式の無線アクセスの信号処理すなわち前述の図３のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０中のＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部１２２における信号処理のみを単独で行う。また、ＮｏＭＡ単独信号処理部１６０は、無線送受信部１１０で送受信される信号に対して、ＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理すなわち前述の図３のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０中のＮｏＭＡ信号処理部１２３における信号処理のみを単独で行う。また、ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０は、無線送受信部１１０で送受信される信号に対して、前述の図３のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０の全体と同様な信号処理を行う。
【００４７】
切替制御部１８０は、環境情報取得部１３０で取得した無線通信の環境情報に基づいて、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０とＮｏＭＡ単独信号処理部１６０とＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０とを切り替えて無線送受信部１１０に接続するように、信号処理経路切替部１７０を制御する。
【００４８】
基地局１０は、図６中の破線で示すように基地局モード情報生成部１９０を備えてもよい。基地局モード情報生成部１９０は、基地局１０での信号処理の種別情報（信号処理タイプ）を示す基地局モード情報を生成する。基地局モード情報は、切替制御部１８０でどの信号処理部の切り替えているかを示す情報、すなわち、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０とＮｏＭＡ単独信号処理部１６０とＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０とのうちどの信号処理部に切り替えているかを識別可能な情報である。この基地局モード情報は、無線送受信部１１０及びアンテナ１００を介して、例えば、制御情報又は報知情報の一部として各端末装置２０に通知される。
【００４９】
切替制御部１８０は、無線送受信部１１０で受信した受信信号と、端末情報取得部（アクティブユーザ検出部）１３１で取得した自局１０に接続している複数の端末装置２０の端末情報（例えば端末装置の数及び識別情報（ユーザＩＤ））と、相関係数計算部１３３で計算した伝搬路相互相関係数の値と、下記の表１の条件Ａ、条件Ｂ及び条件Ｃとに基づいて、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０とＮｏＭＡ単独信号処理部１６０とＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０とを切り替える。
【表１】
2018137669.tif 000005
【００５０】
図７、図８及び図１０はそれぞれ、条件Ａ、条件Ｂ及び条件Ｃを満たす場合の基地局１０と複数の端末装置２０との通信の様子を示す説明図である。
上記条件Ａを満たす場合、すなわち、自局に接続している接続端末装置の数（アクティブなユーザ数）が、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独でサポートする最大多重数以下の場合であり、かつ、全ての接続端末装置（アクティブなユーザ）について伝搬路の接続端末装置間（ユーザ間）の相互相関係数値が閾値以下である場合（端末装置（ユーザ）間の離隔が大きい場合）は、図７に示すようにＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０に切り替えられる。この場合、各端末装置（ユーザ）の伝搬路推定値に基づき、基地局１０のアンテナウェイトを制御し、指向性が互いに異なる複数のマルチビームを形成し、各マルチビームの指向性で端末装置間（ユーザ）間の干渉を低減する。また、図７の場合は、３つの信号処理部１５０、１６０、１２０の中で一番信号処理の負担が小さいＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０を選択するので、基地局の電力消費を低減することができる。
【００５１】
上記条件Ｂを満たす場合、すなわち、端末装置間（ユーザ間）の伝搬路相関が大きい組合せが存在しＭＵ−ＭＩＭＯでの信号分離が困難な場合（条件Ａ以外の場合）であり、かつ、接続端末装置２０の数（アクティブなユーザ数）がＮｏＭＡ単独でサポートする最大多重数以下である場合は、図８に示すようにＮｏＭＡ単独信号処理部１６０に切り替えられる。この場合、端末装置間（ユーザ間）の伝搬路相関が高いため、アンテナによるマルチビームの指向性で端末装置間（ユーザ間）の干渉を低減することができない。そのため、ＮｏＭＡ単独信号処理部１６０での信号処理により、端末装置間（ユーザ間）の干渉を低減している。
【００５２】
上記条件Ｃを満たす場合、すなわち、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独かつＮｏＭＡ単独でサポートできない端末装置（ユーザ）２０を同時接続させる必要がある場合、又は、ＭＵ−ＭＩＭＯ単独では全ての端末装置（ユーザ）２０の信号分離が困難となる場合は、図９に示すようにＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０に切り替えられる。この場合は、基地局１０と端末装置２０との間に形成される複数の無線伝搬路が互いに高い相互相関を有する組合せを有する場合でも、多数の端末装置２０が基地局に同時接続可能になる。
【００５３】
以上、図６〜９の実施形態によれば、基地局と端末装置との間に形成される複数の無線伝搬路が互いに高い相互相関を有する組合せを有する場合でも、基地局に接続可能な端末装置の数を拡大することができる。特に、図６〜９の実施形態によれば、上記条件Ａ、条件Ｂ、条件Ｃに基づいて信号処理部１５０、１６０、１２０を切り替えているので、基地局での負荷を抑制しつつ、端末装置（ユーザ）２０の数や密集度が変化した場合に多数の端末装置２０が基地局により確実に同時接続可能になる。
【００５４】
図１０は、本実施形態の基地局１０側でＮｏＭＡ単独信号処理又はＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理を行う場合の端末装置２０の構成例を示すブロック図である。図１０の端末装置２０は、前述の図２〜図５のＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理を行う基地局１０、又は、図６〜図９のＮｏＭＡ単独信号処理若しくはＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理を行う基地局１０と組み合わせて使用することができる。
【００５５】
図１０において、基地局１０は、アンテナ２０５と、無線送受信部２１０と、送信データに対してＮｏＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成するＮｏＭＡ送信信号生成部２２０と、ＮｏＭＡ方式の受信信号処理部としてのＮｏＭＡ受信号処理部２３０と、下り伝搬路推定部２４０とを備える。無線送受信部２１０は、例えば、送信信号及び受信信号を増幅する信号増幅部、送信信号及び受信信号の周波数を所定の周波数に変換する周波数変換部、無線信号経路切り換え部、送受共用部（ＤＵＰ：Duplexer）等を備える。
【００５６】
ＮｏＭＡ送信信号生成部２２０は、誤り訂正符号化後の送信ユーザデータに対して、拡散用リソースを部分的に用いた符号多重を用いるＮｏＭＡ方式の信号処理を行うことにより、ＮｏＭＡ方式の送信信号を生成する。前述のように上りリンクのＮｏＭＡ方式の信号処理としては、例えばＬＤＳ又はＳＣＭＡに基づく方式が適する。
【００５７】
ＮｏＭＡ単独信号処理時又はＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理時において、グループ間干渉は基地局のアンテナの指向性で低減できるため、グループ間干渉の抑圧機能は端末装置側で必須でない。一方、下りリンクのグループ内干渉は基地局側で除去できないため、端末装置側でグループ内干渉を抑圧する必要がある。そこで、ＮｏＭＡ受信号処理部２３０は、下りリンクの受信信号に含まれるグループ内干渉を抑圧し、受信信号から自装置に対する信号を分離して受信ユーザデータ系列を得る。
【００５８】
ＮｏＭＡ受信号処理部２３０は、基地局１０での端末グループ化処理によって分けられた複数のグループ２００（１）〜２００（Ｍ）のうち自端末装置２０が属する同グループ内の端末装置の情報を取得し、その同グループ内の端末装置の情報に基づいて、無線送受信部で受信した受信信号から自端末装置２０に対する信号を分離し、ＮｏＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する。
【００５９】
図１０の例において、ＮｏＭＡ受信号処理部２３０は、下りリンクＮｏＭＡグループ内端末情報取得部２３１と、ＮｏＭＡ複数信号分離部２３２とを有する。下りリンクＮｏＭＡグループ内端末情報取得部２３１は、下り伝搬路推定部２４０での伝搬路推定結果に基づいて、干渉となっている他の接続端末装置の端末情報（例えば端末装置の数及び識別情報（ユーザＩＤ））を取得する。端末情報は、干渉となっている他の端末装置（ユーザ）における送信方法の情報を含んでもよい。なお、端末情報は、端末装置２０がブラインドで検出してもよいが、基地局１０から送信される制御チャネルの制御情報又は報知情報に基づいて、制御情報又は報知情報で通知された端末情報を取得してもよい。この場合は、端末装置２０の処理負荷を軽減できる。
【００６０】
ＮｏＭＡ複数信号分離部２３２は、下り伝搬路推定部２４０で推定された下り伝搬路推定値と、下りリンクＮｏＭＡグループ内端末情報取得部２３１で取得した同一グループ内の端末情報とに基づいて、ＮｏＭＡ方式で多重化された同一グループ内の複数の端末装置宛の信号を分離し、自装置宛のユーザデータを、受信ユーザデータ系列として出力する。
【００６１】
なお、ＮｏＭＡ受信号処理部２３０は、ＮｏＭＡ単独信号処理時の場合、単一のグループとみなして、すなわち、すべての端末装置（ユーザ）が同一グループに属するとみなして処理する。また、ＮｏＭＡ受信号処理部２３０での処理は、ＮｏＭＡ受信信号の誤り訂正復号処理と連接・連携させてもよい。
【００６２】
図１１は、本実施形態の基地局１０側でＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理とＮｏＭＡ単独信号処理とＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理とを切り替えて行う場合の端末装置２０の構成例を示すブロック図である。図１１の端末装置２０は、前述の図６〜図９の基地局１０と組み合わせて使用することができる。なお、図１１において、図１０と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
図１１において、端末装置２０は、第１送信信号処理部としてのＮｏＭＡ送信信号生成部２２０と、第２送信信号処理部としてのＯＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）送信信号生成部２２５と、第１受信号処理部としてのＮｏＭＡ受信号処理部２３０と、第２受信号処理部としてのＯＭＡ受信信号処理部２３５とを備える。また、端末装置２０は、無線送受信部２１０及び下り伝搬路推定部２４０のほか、送受信信号経路を切り換える信号経路切替部２５０，２５５と、情報検出部としての基地局モード情報検出部２６０と、切替制御部２７０とを備える。
【００６４】
ＯＭＡ受信信号処理部２３５では、既知の直交多元接続（ＯＭＡ）方式に適合した受信処理を用いて、自身の信号を検出する。多元接続方式としてＦＤＭＡを用いていれば既知のＦＤＭＡ信号の受信処理、ＴＤＭＡを用いていれば既知のＴＤＭＡ信号の受信処理、ＣＤＭＡを用いていれば既知のＣＤＭＡ信号の受信処理、ＳＤＭＡが適用されていれば既知のＳＤＭＡ信号の受信処理を用いて自身の信号を検出する。
【００６５】
ＯＭＡ送信信号生成部２２５は、送信データに対してＯＭＡ方式の無線アクセスの信号処理を行って送信信号を生成し、ＯＭＡ受信信号処理部２３５は無線送受信部２１０で受信した受信信号からＯＭＡ方式の復調処理により受信データを復元する。ここで、ＯＭＡ方式は、各端末装置（ユーザ）に異なる周波数、異なる時間あるいはタイムスロット、異なる拡散符号、異なるアンテナ指向性といった直交チャネルを割り当てる方式である。
【００６６】
基地局モード情報検出部２６０は、下り伝搬路推定部２４０で推定した下り伝搬路の推定結果に基づいて、基地局１０での信号処理の種別情報としての基地局モード情報を検出する。基地局モード情報は、基地局１０での信号処理の種別情報（信号処理タイプ）を識別する情報であり
例えば前述の図６〜９の基地局１０における次の３つの基地局モードを識別する情報である。
基地局モード１：ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部１５０で処理するモード
基地局モード２：ＮｏＭＡ単独信号処理部１６０で処理するモード
基地局モード３：ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部１２０で処理するモード
【００６７】
切替制御部２７０は、次のように基地局モード情報検出部２６０で検出した基地局モード情報に基づいて送信信号生成部及び受信信号処理部を切り替えるように、信号経路切替部２５０，２５５を制御する。
例えば、基地局モード１の場合は、ＯＭＡ送信信号生成部２２５及びＯＭＡ受信信号処理部２３５で処理するように信号経路を切り替える。ＯＭＡ送信信号生成部２２５は、ＮｏＭＡ処理を施さないＯＭＡ送信信号を生成する。また、基地局モード１の場合、グループ間干渉及びユーザ間干渉は基地局側で抑圧できるため、ＯＭＡ受信信号処理部２３５は、通常のＯＭＡ方式の処理を適用して受信信号を処理する。
【００６８】
また、基地局モード２及び基地局モード３の場合は、ＮｏＭＡ送信信号生成部２２０及びＮｏＭＡ受信号処理部２３０で処理するように信号経路を切り替える。ＮｏＭＡ送信信号生成部２２０は、ＮｏＭＡ処理を施す場合の送信信号を生成する。また、基地局モード２、３の場合、グループ間干渉は基地局側で抑圧できるがユーザ間干渉を基地局側で抑圧できないため、ＮｏＭＡ受信号処理部２３０は、ＮｏＭＡ方式の受信処理を適用する。
【００６９】
本実施形態において、基地局モード情報は、基地局１０から送信される制御チャネルの制御情報又は報知情報に基づいて取得しているため、端末装置２０の処理負荷を軽減できる。
【００７０】
なお、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のチャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。
【００７１】
また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、基地局及び端末装置（ユーザ装置、移動局、移動機）の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
【００７２】
ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
【００７３】
また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
【００７４】
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
【符号の説明】
【００７５】
１０  基地局
２０  端末装置
１００  アンテナ
１０１  アンテナ素子
１０２（１）〜１０２（Ｍ）  アンテナ指向性のビーム
１１０  無線送受信部
１２０  ＭＵ−ＭＩＭＯ・ＮｏＭＡ結合信号処理部
１２１  端末グループ化処理部
１２２  ＭＵ−ＭＩＭＯ信号処理部
１２３（１）〜１２３（Ｍ）  ＮｏＭＡ信号処理部
１３０  環境情報取得部
１３１  端末情報取得部（アクティブユーザ検出部）
１３２  伝搬路推定部
１３３  相関係数計算部
１４０  信号処理部
１５０  ＭＵ−ＭＩＭＯ単独信号処理部
１６０  ＮｏＭＡ単独信号処理部
１７０  信号処理経路切替部
１８０  切替制御部
１９０  基地局モード情報生成部
２００（１）〜２００（Ｍ）  端末装置のグループ
２０５  アンテナ
２１０  無線送受信部
２４０  下り伝送路推定部
２２０  ＮｏＭＡ送信信号生成部
２２５  ＯＭＡ送信信号生成部
２３０  ＮｏＭＡ受信処理部
２３５  ＯＭＡ受信処理部
２７１、２７２  送受信経路切替部
２８０  切替制御部
２９０  基地局モード情報検出部
【図１】
2018137669.tif 000006
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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