(57)【要約】【課題】総送信電力を増大させることなく、ビット誤り率特性を向上させることができる無線通信システムを提供する。【解決手段】複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムにおいて、基地局は、複数の端末を伝送損失に基づいて漏洩元端末である第１端末群と漏洩先端末である第２端末群とに分類し、第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームを第１端末群の端末に対して形成するとともに、第２端末群の端末に対する下り信号のビームを形成する。第１端末群の端末は、基地局から自端末への下り信号を復号する。第２端末群の端末は、基地局から第１端末群の端末への漏洩による干渉信号の伝達関数を推定して、基地局から第１端末群の端末に対する下り信号を復号し、受信信号全体から復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、基地局から自端末への下り信号を復号する。【選択図】図１
2011044940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数の端末のうち、漏洩元端末として第１端末群の要素とする第１手順と、
前記複数の端末のうち、前記第１端末群に属さない端末を漏洩先端末として第２端末群の要素とする第２手順と、
前記第１端末群の端末での受信電力が規定値以上であり、かつ、前記第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームであって、自基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号のビームを第１下り信号のビームとして形成する第３手順と、
自基地局から前記第２端末群の端末に対する下り信号のビームを第２下り信号のビームとして形成する第４手順と、
を実行し、
前記第１端末群の端末は、
前記基地局から前記第１端末群の端末に送信される前記第１下り信号のビームを受信し、当該受信した前記第１下り信号のビームに基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末への下り信号を復号する第５手順、
を実行し、
前記第２端末群の端末は、
希望信号の伝達関数を推定するとともに、前記基地局から前記第１端末群の端末への前記第１下り信号のビームの漏洩による干渉信号である前記第１端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第１伝達関数として推定する第６手順と、
受信信号全体において、前記推定した第１伝達関数に基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号を復号する第７手順と、
前記受信信号全体から前記復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、前記基地局から前記第２端末群の端末への下り信号を復号する第８手順と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、
前記複数の端末のうちの端末である第１端末に対して形成する下り信号のビームを形成する場合、
前記複数の端末のうち最も受信電力の小さな端末を前記漏洩元端末である前記第１端末群の要素に追加する第９手順と、
前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１０手順と、
を実行した後、
前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１１手順と、
第１１手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１２手順と、
前記複数の端末のうち、前記第１端末群および前記第２端末群に属さない端末の中で、前記漏洩元端末より受信電力が大きく、もっとも受信電力の小さい端末を新たな漏洩元端末として、前記第１端末群の要素に追加する第１３手順と、
前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１４手順と、
を実行した後、
前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１５手順と、
前記第１５手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１６手順と、
前記第１端末群のすべての端末について前記第１２手順から前記第１６手順の手順を繰り返す第１７手順と、
全ての前記漏洩元端末に対して形成する下り信号のビームと、全ての前記漏洩先端末に対して形成する下り信号のビームとを用いて、送信ウエイト行列を構成する第１８手順と、
前記構成した送信ウエイト行列を所要の全送信電力で正規化する第１９手順と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局は、
前記複数の端末のうちの全ての端末において、順番に選択された端末を前記漏洩元端末として、前記第１手順と前記第２手順と前記第３手順と前記第４手順とを実行してビームを形成する第１７手順と、
前記漏洩元端末の端末と前記漏洩先端末の端末との総当たりにより、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩元端末と前記漏洩先端末との組を選択する第１８手順と、
前記第１８手順で選択した漏洩元と漏洩先との組とに基づいて、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１９手順と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局は、
前記複数の端末のそれぞれの信号対干渉雑音比が等しくなる送信ウエイトを用いて、前記複数の端末のそれぞれに対して送信する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法であって、
前記基地局は、
前記複数の端末のうち、漏洩元端末として第１端末群の要素とする第１手順と、
前記複数の端末のうち、前記第１端末群に属さない端末を漏洩先端末として第２端末群の要素とする第２手順と、
前記第１端末群の端末での受信電力が規定値以上であり、かつ、前記第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームであって、自基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号のビームを第１下り信号のビームとして形成する第３手順と、
自基地局から前記第２端末群の端末に対する下り信号のビームを第２下り信号のビームとして形成する第４手順と、
を実行し、
前記第１端末群の端末は、
前記基地局から前記第１端末群の端末に送信される前記第１下り信号のビームを受信し、当該受信した前記第１下り信号のビームに基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末への下り信号を復号する第５手順、
を実行し、
前記第２端末群の端末は、
希望信号の伝達関数を推定するとともに、前記基地局から前記第１端末群の端末への前記第１下り信号のビームの漏洩による干渉信号である前記第１端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第１伝達関数として推定する第６手順と、
受信信号全体において、前記推定した第１伝達関数に基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号を復号する第７手順と、
前記受信信号全体から前記復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、前記基地局から前記第２端末群の端末への下り信号を復号する第８手順と、
を実行することを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
前記基地局は、
前記複数の端末のうちの端末である第１端末に対して形成する下り信号のビームを形成する場合、
前記複数の端末のうち最も受信電力の小さな端末を前記漏洩元端末である前記第１端末群の要素に追加する第９手順と、
前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１０手順と、
を実行した後、
前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１１手順と、
第１１手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１２手順と、
前記複数の端末のうち、前記第１端末群および前記第２端末群に属さない端末の中で、前記漏洩元端末より受信電力が大きく、もっとも受信電力の小さい端末を新たな漏洩元端末として、前記第１端末群の要素に追加する第１３手順と、
前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１４手順と、
を実行した後、
前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１５手順と、
前記第１５手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１６手順と、
前記第１端末群のすべての端末について前記第１２手順から前記第１６手順の手順を繰り返す第１７手順と、
全ての前記漏洩元端末に対して形成する下り信号のビームと、全ての前記漏洩先端末に対して形成する下り信号のビームとを用いて、送信ウエイト行列を構成する第１８手順と、
前記構成した送信ウエイト行列を所要の全送信電力で正規化する第１９手順と、
を実行することを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記基地局は、
前記複数の端末のうちの全ての端末において、順番に選択された端末を前記漏洩元端末として、前記第１手順と前記第２手順と前記第３手順と前記第４手順とを実行してビームを形成する第１７手順と、
前記漏洩元端末の端末と前記漏洩先端末の端末との総当たりにより、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩元端末と前記漏洩先端末との組を選択する第１８手順と、
前記第１８手順で選択した漏洩元と漏洩先との組とに基づいて、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１９手順と、
を実行することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記基地局は、
前記複数の端末のそれぞれの信号対干渉雑音比が等しくなる送信ウエイトを用いて、前記複数の端末のそれぞれに対して送信する、
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを有するアクセスポイント（基地局）と、少なくても２端末の存在する空間分割多重アクセス無線通信システムの下りリンクからなる、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）ダウンリンクにおける送信ビームフォーミング技術、および、端末の復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、マルチユーザＭＩＭＯ技術が提案されている（非特許文献１）。マルチユーザＭＩＭＯは、アクセスポイント側に多数のアンテナ素子をもたせるとともに、端末側は比較的少数のアンテナ素子をもたせ、アクセスポイントと複数の端末とで同時に仮想的なＭＩＭＯチャネルを形成するものである。
【０００３】
マルチユーザＭＩＭＯは、仮想的な大規模なＭＩＭＯを形成することにより、小型の端末化（端末におけるアンテナ素子数の少数化）を考えた場合におけるシステムの全通信容量を増大させることができる技術として注目されているものである。
【０００４】
従来のマルチユーザＭＩＭＯダウンリンクにおける送信BF(Beam Forming:ビーム形成)法としてBD（Block Diagonalization:ブロック対角化）法がある（非特許文献２）。
BD法は、自端末以外の全ての端末の全受信アンテナに対してヌルを形成するＺＦ(Zero Forcing:ゼロフォーシング)規範の送信ビーム形成法である。また、ＭＭＳＥ（Maximum Mean Square Error:最小二乗法）法に基づいた種々のビーム形成法も考案されている。ＭＭＳＥ法に基づくビーム形成法は、自端末以外の全ての端末の全受信アンテナに対してヌルを形成するのではなく、一定量の漏洩を許容する。
従来のマルチユーザＭＩＳＯダウンリンクにおける送信ＢＦとしては、ＺＦ法に基づくＣＩ（Ｃｈａnnel Inversion）法や、ＭＭＳＥに基づくＲＣＩ（Regularized Channel Inversion）法が知られいる（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Q. H. Spencer, et al., ”An Introduction to the Multi-User MIMO Downlink,” IEEE Commun. Magazine, pp. 60-67, Oct. 2004.
【非特許文献２】Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt, “Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,” IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, issue 2, Feb. 2004.
【非特許文献３】Christian B. Peel, et al.,”A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication-Part I: Channel Inversion and Regularization,” IEEE TRANS. COM., VOL. 53, NO. 1, JAN. 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＺＦ法に基づくＢＦは、ある端末対の空間相関が高い場合、総送信電力を一定とすると、端末対の希望ビームが抑圧される。そのため、ビット誤り率（BER：Bit Error Rate）が増加する問題がある。
【０００７】
またMMSE規範の送信BFもあるが、一定の低量の漏洩しか許容しないため、希望端末への受信電力を所望値とするために、ＢＤ法と同じく送信電力を一定とすると希望端末の希望ビームが抑圧されるという問題がある。なお、これらの従来技術では、端末は、希望チャネルのみを推定して、希望信号のみを復号する。
【０００８】
このように、従来の方法においては、総送信電力を増大させることなく、ビット誤り率特性を向上させることが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、総送信電力を増大させることなく、ビット誤り率特性を向上させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムであって、前記基地局は、前記複数の端末のうち、漏洩元端末として第１端末群の要素とする第１手順と、前記複数の端末のうち、前記第１端末群に属さない端末を漏洩先端末として第２端末群の要素とする第２手順と、前記第１端末群の端末での受信電力が規定値以上であり、かつ、前記第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームであって、自基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号のビームを第１下り信号のビームとして形成する第３手順と、自基地局から前記第２端末群の端末に対する下り信号のビームを第２下り信号のビームとして形成する第４手順と、を実行し、前記第１端末群の端末は、前記基地局から前記第１端末群の端末に送信される前記第１下り信号のビームを受信し、当該受信した前記第１下り信号のビームに基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末への下り信号を復号する第５手順、を実行し、前記第２端末群の端末は、希望信号の伝達関数を推定するとともに、前記基地局から前記第１端末群の端末への前記第１下り信号のビームの漏洩による干渉信号である前記第１端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第１伝達関数として推定する第６手順と、受信信号全体において、前記推定した第１伝達関数に基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号を復号する第７手順と、前記受信信号全体から前記復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、前記基地局から前記第２端末群の端末への下り信号を復号する第８手順と、を有することを特徴とする無線通信システムである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のうちの端末である第１端末に対して形成する下り信号のビームを形成する場合、前記複数の端末のうち最も受信電力の小さな端末を前記漏洩元端末である前記第１端末群の要素に追加する第９手順と、前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１０手順と、を実行した後、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１１手順と、第１１手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１２手順と、前記複数の端末のうち、前記第１端末群および前記第２端末群に属さない端末の中で、前記漏洩元端末より受信電力が大きく、もっとも受信電力の小さい端末を新たな漏洩元端末として、前記第１端末群の要素に追加する第１３手順と、前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１４手順と、を実行した後、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１５手順と、前記第１５手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１６手順と、前記第１端末群のすべての端末について前記第１２手順から前記第１６手順の手順を繰り返す第１７手順と、全ての前記漏洩元端末に対して形成する下り信号のビームと、全ての前記漏洩先端末に対して形成する下り信号のビームとを用いて、送信ウエイト行列を構成する第１８手順と、前記構成した送信ウエイト行列を所要の全送信電力で正規化する第１９手順と、を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のうちの全ての端末において、順番に選択された端末を前記漏洩元端末として、前記第１手順と前記第２手順と前記第３手順と前記第４手順とを実行してビームを形成する第１７手順と、前記漏洩元端末の端末と前記漏洩先端末の端末との総当たりにより、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩元端末と前記漏洩先端末との組を選択する第１８手順と、前記第１８手順で選択した漏洩元と漏洩先との組とに基づいて、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１９手順と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システムである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のそれぞれの信号対干渉雑音比が等しくなる送信ウエイトを用いて、前記複数の端末のそれぞれに対して送信する、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システムである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法であって、前記基地局は、前記複数の端末のうち、漏洩元端末として第１端末群の要素とする第１手順と、前記複数の端末のうち、前記第１端末群に属さない端末を漏洩先端末として第２端末群の要素とする第２手順と、前記第１端末群の端末での受信電力が規定値以上であり、かつ、前記第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームであって、自基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号のビームを第１下り信号のビームとして形成する第３手順と、自基地局から前記第２端末群の端末に対する下り信号のビームを第２下り信号のビームとして形成する第４手順と、を実行し、前記第１端末群の端末は、前記基地局から前記第１端末群の端末に送信される前記第１下り信号のビームを受信し、当該受信した前記第１下り信号のビームに基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末への下り信号を復号する第５手順、を実行し、前記第２端末群の端末は、希望信号の伝達関数を推定するとともに、前記基地局から前記第１端末群の端末への前記第１下り信号のビームの漏洩による干渉信号である前記第１端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第１伝達関数として推定する第６手順と、受信信号全体において、前記推定した第１伝達関数に基づいて、前記基地局から前記第１端末群の端末に対する下り信号を復号する第７手順と、前記受信信号全体から前記復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、前記基地局から前記第２端末群の端末への下り信号を復号する第８手順と、を実行することを特徴とする無線通信方法である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のうちの端末である第１端末に対して形成する下り信号のビームを形成する場合、前記複数の端末のうち最も受信電力の小さな端末を前記漏洩元端末である前記第１端末群の要素に追加する第９手順と、前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１０手順と、を実行した後、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１１手順と、第１１手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１２手順と、前記複数の端末のうち、前記第１端末群および前記第２端末群に属さない端末の中で、前記漏洩元端末より受信電力が大きく、もっとも受信電力の小さい端末を新たな漏洩元端末として、前記第１端末群の要素に追加する第１３手順と、前記第１端末に対して形成する下り信号のビームが漏洩するすべての端末を、前記漏洩先端末とする第１４手順と、を実行した後、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１５手順と、前記第１５手順で求めたビームの送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩先端末を選択する第１６手順と、前記第１端末群のすべての端末について前記第１２手順から前記第１６手順の手順を繰り返す第１７手順と、全ての前記漏洩元端末に対して形成する下り信号のビームと、全ての前記漏洩先端末に対して形成する下り信号のビームとを用いて、送信ウエイト行列を構成する第１８手順と、前記構成した送信ウエイト行列を所要の全送信電力で正規化する第１９手順と、を実行することを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のうちの全ての端末において、順番に選択された端末を前記漏洩元端末として、前記第１手順と前記第２手順と前記第３手順と前記第４手順とを実行してビームを形成する第１７手順と、前記漏洩元端末の端末と前記漏洩先端末の端末との総当たりにより、送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが最も小さくなるような前記漏洩元端末と前記漏洩先端末との組を選択する第１８手順と、前記第１８手順で選択した漏洩元と漏洩先との組とに基づいて、前記第３手順と前記第４手順とを実行する第１９手順と、を実行することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線通信方法である。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記基地局は、前記複数の端末のそれぞれの信号対干渉雑音比が等しくなる送信ウエイトを用いて、前記複数の端末のそれぞれに対して送信する、ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信方法である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、総送信電力を増大させることなく、ビット誤り率特性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態によるBER特性と従来技術によるBER特性とを示すグラフである。
【図３】本実施形態において、基地局が、漏洩先端末と漏洩元端末とを選択する場合の動作を示す第１のフローチャートである。
【図４】本実施形態において、基地局が、漏洩先端末と漏洩元端末とを選択する場合の動作を示す第２のフローチャートである。
【図５】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第１例を示す構成図である。
【図６】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第２例を示す構成図である。
【図７】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第３例を示す構成図である。
【図８】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第４例を示す構成図である。
【図９】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第５例を示す構成図である。
【図１０】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第６例を示す構成図である。
【図１１】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第７例を示す構成図である。
【図１２】複雑な漏洩が生じる場合に、本実施形態よる基地局が形成するビームの第８例を示す構成図である。
【図１３】従来技術による基地局が形成するビームを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示す概略ブロック図である。なお、以降の図において、対応する構成については同一の符号を付け、その説明を省略する。
【００２１】
まず、この図１を参照しながら本発明の概念を説明する。図１は、端末のアンテナ素子数および伝送ストリーム数が１の場合で、２端末が存在する場合である。ある瞬時のチャネルにおいて、当該２端末の空間相関が高いとする。
【００２２】
この場合、図１３に示すように、自端末以外の全ての端末の全受信アンテナに対してヌルを形成するＺＦ(Zero Forcing:ゼロフォーシング)規範の送信ビーム形成法を用いると、端末１に対するビームは端末２に対してヌルを向けなければならない。よって、空間相関が高いことによる制約条件が厳しいために、端末１に対するビームは抑圧されてしまう。そのため、ビームの送信電力を一定値にするとBER特性が劣化するという問題が生じる。
【００２３】
一方、本実施形態においては、基地局は、端末１に対してMRC（Maximal Ratio Combining:最大比合成）ビーム形成を行なう。そのとき、端末２に対して大きな電力が漏洩してしまうため、端末２にとって、干渉信号が端末２に対する希望信号よりも大きくなってしまうこともありえる。
【００２４】
しかし、端末１と２の間に遠近差が存在している場合は、端末１の漏洩干渉信号が端末２に対する希望信号よりも大きくなる確率は高くなる。なお、「端末１と２の間に遠近差が存在している場合」とは、基地局から端末１までの距離と、基地局から端末２までの距離との差が、基準となる距離よりも大きいことである。この基準となる距離とは、予め定められている距離であってもよい。
【００２５】
このように、端末１と２の間に遠近差が存在している場合は、端末２は、干渉チャネルまで推定して、最初に干渉信号を復号して、受信信号より干渉信号レプリカを差引くことにより、希望信号のみが残留する確率が高まり、希望信号を正確に復号できる確率が高まる。
【００２６】
このようにした場合、端末２の復号処理計算負荷は高くなるが、端末１のビーム形成の制約条件が緩まったことにより、端末１の受信電力が一定値である場合、送信ビーム列ベクトルのフロベニウスノルムを小さくできる。特に端末１が遠くに存在する場合、本発明の方法の効果が発揮できる可能性が大きい。なお、ここでいう「フロベニウスノルムが小さい」とは、総送信電力が小さいということに相当する。
【００２７】
一方、基地局は、端末２に対しては、ＺＦ法を用いて送信することにより、端末１は、希望信号を通常と同じく復号できる。尚、ＺＦ法を用いなくても、端末２に対するビームの電力が小さい場合、MMSE法などの他のビームフォーミング法であっても、端末１の復号に大きな支障をきたすことは無い場合もありえる。
【００２８】
以上の動作により、端末１および端末２共に正確に復号が可能であり、かつ、正規化前送信ビーム行列のフロベニウスノルムを小さくできる。なお、全送信電力を一定とするために送信ビーム行列を正規化する必要があるが、正規化前送信ビーム行列のフロベニウスノルムを小さくすることができる。すなわち、総送信電力を小さくすることができる。そのために、総送信電力を一定とすると、希望ビーム電力を増大し、BER特性を改善できる。
【００２９】
以上の方法によるBER特性の改善量を、計算機シミュレーションにより説明する。図２がシミュレーション結果を表しており、この図２より、確かに効果があることがわかる。
【００３０】
ここで、図２の条件は、遠近差のある二つの端末の平均電力差が２０ｄBであり、チャネルがi.i.d.であるときに、本発明の方法を用いた時のBER特性を、従来方式の場合とともに示している。この図２において、点線のBER特性は、従来方式を表しており、実線のBER特性は、本実施形態による方法を表している。二つの線は、遠近差のある二つの端末のBERに対応している。なお、図の横軸は送信SNR(Signal to Noise Ratio)であり、縦軸はBERの平均である。この図からBER=10-2において、約７ｄBの送信SNRゲインが得られていることがわかる。
【００３１】
図１の例では、二つの端末しか考慮しなかったので、受信電力の大小により漏洩元と漏洩先の端末を峻別できたが、N端末（ここでNは、２以上の任意の自然数）が存在する場合、漏洩元と漏洩先の端末を選択する操作が重要になる。
【００３２】
次に、本実施形態の無線通信システムによる基地局と端末との、一例としての構成について説明する。この無線通信システムは、複数のアンテナを有する基地局から複数の端末へ下りリンクにより無線通信する。
【００３３】
基地局は、次の第１手順から第４手順を実行する。
第１手順では、基地局は、複数の端末のうち、複数の端末へのビームを形成する前における当該複数の端末のそれぞれの伝送損失および空間相関に基づいて漏洩元端末として第１端末群の要素に追加する。
第２手順では、基地局は、複数の端末のうち、第１端末群に属さない端末を漏洩先端末として第２端末群の要素に追加する。
【００３４】
このようにして、基地局は、複数の端末を伝送損失と空間相関に基づいて漏洩元端末である第１端末群と漏洩先端末である第２端末群とに分類する。ここで、伝送損失は、複数の端末と自基地局との距離に基づいている。よって、この分類において、基地局は、端末間に遠近差に基づいて、複数の端末を漏洩元端末である第１端末群と漏洩先端末である第２端末群とに分類していることになる。
【００３５】
第３手順では、基地局は、第１端末群の端末での受信電力が規定値以上であり、かつ、第２端末群の端末へのビームの漏洩を許容する下り信号のビームであって、自基地局から第１端末群の端末に対する下り信号のビームを第１下り信号のビームとして形成する。
第４手順では、基地局は、自基地局から第２端末群の端末に対する下り信号のビームを第２下り信号のビームとして形成する。
【００３６】
第１端末群の端末は、基地局から第１端末群の端末に送信される第１下り信号のビームを受信し、当該受信した第１下り信号のビームに基づいて、基地局から第１端末群の端末への下り信号を復号する第５手順、を実行する。
【００３７】
第２端末群の端末は、次の、第６手順から第８手順を実行する。
第６手順では、第２端末群の端末は、希望信号の伝達関数を推定するとともに、基地局から第１端末群の端末への第１下り信号のビームの漏洩による干渉信号である第１端末群の端末に対する下り信号の伝達関数を第１伝達関数として推定する。
【００３８】
第７手順では、第２端末群の端末は、受信信号全体において、推定した第１伝達関数に基づいて、基地局から第１端末群の端末に対する下り信号を復号する。
第８手順では、第２端末群の端末は、受信信号全体から復号した下り信号を差引いた残留受信信号に基づいて、基地局から第２端末群の端末への下り信号を復号する。
【００３９】
次に図３のフローチャートを用いて、基地局が、漏洩先端末と漏洩元端末とを選択する場合の動作について詳細に説明する。なお、この図３では、端末数はNであるマルチユーザMISO（Multiple Input Single Output）の場合であり、各端末が一本のアンテナを具備しているものとする。
【００４０】
基地局は、たとえば、端末に対して形成する下り信号のビームを変更する場合に、最初に、ビーム形成前（ビームを変更する前）の受信電力で端末を昇順にオーダーリングする（ステップＳ３０１）。ここで、ビーム形成前の受信電力とは、チャネル行列のうち各端末に対応する行ベクトルのフロベニウスノルムのことである。また、i番目に受信電力の弱い端末をORDER(i)と表す。
【００４１】
次に、変数iを１に設定し、集合A,Bを空集合に設定する（ステップＳ３０２）。次に、ORDER(i)の端末を端末ａとし（ステップＳ３０３）、端末ａが集合Bの一要素であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の判定において、端末ａが集合Bの一要素である場合には、変数iを、i=i+1とインクリメントして（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０３に処理を戻す。一方、ステップＳ３０４の判定において、端末ａが集合Bの一要素でない場合には、変数jを、j=i+1に設定して（ステップＳ３０６）、ORDER(j)の端末をb’とする（ステップＳ３０７）。
【００４２】
次に、端末b’が集合Bの一要素であるか否かを判定し（ステップＳ３０８）、端末b’が集合Bの一要素である場合には、変数jを、j=j+1とインクリメントして（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０７からの処理を繰り返す。
【００４３】
一方、ステップＳ３０８の判定において、端末b’が集合Bの一要素でない場合には、端末ａのビーム形成を行う（ステップＳ３１０）。その時、端末b’には閾値以上の漏洩を許容して、端末ａに一定の電力の希望ビームが向くように、送信ビームフォーミングを行う。その時の送信ウエイト列ベクトルをw(j)とする。ビーム形成の規範としては、MRC、ZF、または、MMSEなどが用いられる。そして、送信ウエイト列ベクトルw(j)のフロベニウスノルムを、Norm(j)と表す。
【００４４】
次に、変数jの値と端末数Nの値とを比較し（ステップＳ３１１）、変数jの値と端末数Nの値とが一致しない場合には、ステップＳ３０９からの処理を繰り返す。一方、ステップＳ３１１の比較において、変数jの値と端末数Nの値とが一致する場合には、フロベニウスノルムNorm(j)を最小とするjを、変数bとする（ステップＳ３１２）。
【００４５】
次に、フロベニウスノルムNorm(b)が、従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さいか否かを判定する（ステップＳ３１３）。なお、従来のビーム形成法とは、すべての他の端末を考慮にいれた、ＭＲＣ、ＺＦ、または、ＭＭＥＳＥ法による形成方法である。
【００４６】
このステップＳ３１３の判定において、フロベニウスノルムNorm(b)が、従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さい場合には、送信ウエイト列ベクトルw(j)を送信ウエイト行列Wの端末ａに対応する列ベクトルに設定して、集合Aに要素aを含め、集合Bに要素ｂを含める（ステップＳ３１４）。一方、ステップＳ３１３の判定において、フロベニウスノルムNorm(b)が、従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さい場合には、処理を後述するステップＳ３１７に進める。
【００４７】
ステップＳ３１３に続いて、次に、変数iを、i=i+1とインクリメントする（ステップＳ３１６）。次に、変数iの値と端末数Nの値とを比較し（ステップＳ３１７）、ステップＳ３１７の比較において、変数iの値と端末数Nの値とが一致しない場合には、ステップＳ４０３からの処理を繰り返す。一方、ステップＳ３１７の比較において、変数iの値と端末数Nの値とが一致する場合には、集合Ｂの端末に対して従来の送信ビーム形成を実行し、送信ウエイト列ベクトルwを求め、集合Ａの送信ウエイト列ベクトルと合成して送信ウエイト列行列を求める（ステップＳ３１８）。
【００４８】
以上の方法は、マルチユーザMISOの場合であったが、マルチユーザMIMOの場合は、BDなどのマルチユーザMIMOに適したビーム形成法を行えば、マルチユーザMISOの場合と同様に扱える。しかし、一般にマルチユーザMIMOの場合は、種々の状況が想定されるので、各々の状況に合わせて制御がおこなわれる。このことについては、後ほど後述する。
【００４９】
次に、図４を用いて、基地局の動作の一例について説明する。
【００５０】
最初に、ビーム形成前の受信電力で端末を昇順にオーダーリングする（ステップＳ４０１）。ここで、ビーム形成前の受信電力とは、チャネル行列の行ベクトルのフロベニウスノルムのことである。また、i番目に受信電力の弱い端末をORDER(i)と表す。
【００５１】
次に、変数iを１に設定し、集合A,Bを空集合に設定する（ステップＳ４０２）。次に、ORDER(i)の端末を端末ａとし（ステップＳ４０３）、変数jをj=i+1に設定して（ステップＳ４０４）、ORDER(j)の端末をb’とする（ステップＳ４０５）。
【００５２】
次に、端末ａのビーム形成を行う（ステップＳ４０６）。その時、端末b’には閾値以上の漏洩を許容して、端末ａに一定の電力の希望ビームが向くように送信ビームフォーミングを行う。その時の送信ウエイト列ベクトルをw(j)とする。ビーム形成の規範としては、MRC、ZF、または、MMSEなどが用いられる。そして送信ウエイト列ベクトルw(j)のフロベニウスノルムを、Norm(j)と表す。
【００５３】
次に、フロベニウスノルムNorm(b)が、従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さいか否かを判定する（ステップＳ４０７）。
【００５４】
このステップＳ４０７の判定において、フロベニウスノルムNorm(j)が従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さい場合には、端末aを指標とする集合Ａ(a)に、要素(ORDER(j),w(j),Norm(j))を追加する（ステップＳ４０８）。
【００５５】
次に、変数jの値と端末数Nの値とを比較し（ステップＳ４０９）、変数jの値と端末数Nとが一致する場合（j=Nの場合）には、集合Ａ(a)に従来のビーム形成法で求めた送信ウエイト列ベクトルwと、そのノルムNormを用いて要素(0,w,Norm)を追加する（ステップＳ４１０）。
【００５６】
上述したステップＳ４０７の判定において、フロベニウスノルムNorm(j)が従来のビーム形成法の送信ウエイト列ベクトルのフロベニウスノルムより小さくない場合には、変数jをj=j+1とインクリメントして（ステップＳ４１０）、ステップＳ４０５に処理を戻す。
【００５７】
また、上述したステップＳ４０９の比較において、変数jの値と端末数Nの値とが一致しない場合（j≠Nの場合）には、上述したステップＳ４１０にて、変数jをj=j+1とインクリメントして、ステップＳ４０５に処理を戻す。
【００５８】
上述したステップＳ４１１に続いて、変数iをi=i+１とインクリメントする（ステップＳ４１２）。次に、変数jの値と端末数Nとが一致するか否かを判定し（ステップＳ４１３）、変数jの値と端末数Nとが一致しない場合（j≠Nの場合）には、上述したステップＳ４０３に処理を戻す。
【００５９】
一方、このステップＳ４１３の判定で、変数jの値と端末数Nとが一致する場合（j＝Nの場合）には、漏洩元端末ａと漏洩先端末bの組み合わせ、および、漏洩先でも漏洩元でもない端末cの組み合わせを総当たりで求め（ステップＳ４１４）、正規化前の送信ウエイト行列のフロベニウスノルムが最も小さくなるような漏洩元端末ａと漏洩先端末bの組を選択する（ステップＳ４１５、Ｓ４１６）。
【００６０】
すなわち、このステップＳ４１４において、端末の組み合わせ{ai,bi}もしくは、{ci}を一要素とする集合Bを総当たりで求める。この選択ルールとして、ai≠bj≠ckであり、かつ、全端末=∪(ai,bj,ck )であり、かつ、(∀i,j,k)であり、かつ、(bi,w_0,Norm_0)である端末を、Ａ(ai)の一要素とする。
【００６１】
また、ステップＳ４１５とＳ４１６とにおいて、A(ai)の要素(bi,w_ai,Norm_ai)のw_aiを端末aiの送信ウエイト列ベクトルとして用い、A(ck)の要素(0,w_ck,Norm_ck)のw_ckを端末ckの送信ウエイト列ベクトルとして用い、A(bj)の要素(0,w_bj,Norm_bj)のw_bjを端末bjの送信ウエイト列ベクトルとして用いる。そして、w_ai,w_bj,w_ckから構成される送信ウエイト行列Ｗのフロベニウスノルムを計算し、最も小さな値をとる(ai ,bj, ck )の組み合わせを選択する。
【００６２】
そして、基地局は、ステップＳ４１６に続いて、漏洩元端末ａを端末群Ａの端末、漏洩先端末bの端末群Ｂの端末とみなし、図３のステップＳ３１０からＳ３１８と同様の処理を実行して、漏洩元端末ａを端末群Ａの端末と漏洩先端末bの端末群Ｂの端末とに対してのビームを形成する。
【００６３】
図１から図４までの説明においては、単純な漏洩法を想定して記してきたが、複雑な漏洩において、基地局のビームの形成も考えられる。次に、図５から図１２を用いて、複雑な漏洩が生じる場合に、基地局が形成するビームの例について説明する。
【００６４】
図５は、端末のアンテナ素子数および伝送ストリーム数がそれぞれ２の場合で、２端末が存在する場合である。この場合でも、基地局は、端末１の２ストリームに対してはMRC送信ビーム形成を行い、端末２の２ストリームには、BD法でビーム形成を行う。端末２は、自端末２に漏洩してくる端末１のビームが十分に大きい時、干渉チャネルを推定してMMSE規範などの線形復号を行なうことにより、干渉ストリームの正確な復号結果を干渉信号レプリカとして得ることができる。そして、端末２は、干渉信号レプリカを自端末２の受信信号から差引き、希望チャネルの推定結果を用いて残留受信信号から端末２の希望信号を線形復号することが出来る。
【００６５】
図６は、基地局が、端末１に対してMRC送信ビーム形成を行なったとき、漏洩干渉量が大きい端末が複数存在した場合（この場合、端末２と３）、当該漏洩干渉量が大きい複数の端末である複数漏洩許容先端末も干渉チャネルをそれぞれ推定して干渉信号を干渉信号レプリカとして復号する。そして、複数漏洩許容先端末は、自端末で復号した干渉信号レプリカを自端末が受信した受信信号から差引いて、推定希望チャネルを用いて、自端末の希望信号を復号することが出来る。なお、本実施例を実現するためには、端末２と３の漏洩干渉信号が希望信号と比較して十分大きな必要がある。
【００６６】
図７は、図６の実施例と同じであるが、端末受信アンテナ素子数、ストリーム数が複数（この場合２）の場合である。この場合も、図６の場合と同様にして、複数漏洩許容先端末は、自端末で復号した干渉信号レプリカを自端末が受信した受信信号から差引いて、推定希望チャネルを用いて、自端末の希望信号を復号することが出来る。
【００６７】
図８は、漏洩端末（端末部分集合ＴＡに属する端末）の数が２の場合である。この場合、上述した本実施形態において、基地局により漏洩端末として選択される端末１，２は、所望送信電力が大きな端末である。そのため、基地局から漏洩端末１へのMRC送信ビームが、他の漏洩端末２に対して漏洩すると、漏洩端末１の干渉信号は他の漏洩端末２の希望信号に比べて大きくはならない。そのため、漏洩端末２は、干渉信号を正確に復号できず、希望信号も正確に復号できない。よって、漏洩端末１は、他の漏洩端末２に対してヌルを向けるZF法を用いて送信する必要があることになる。
【００６８】
しかし、この場合においても、漏洩許容先端末３に対しては、漏洩を許容し、ZF法では存在を考慮しない。それで、端末３にとっては、干渉信号が希望信号よりも十分に大きくなるので、干渉信号を抽出でき、希望信号の正確な復号が可能である。また、端末３は２本のアンテナを具備しているため、漏洩端末１，２からの２ストリームの干渉波を復号できるのである。なお、漏洩端末１の送信ビーム形成法として、MMSE規範でも良い場合がある。
【００６９】
図９は漏洩許容先端末（端末部分集合ＴＢに属する端末）の数が２の場合である。この場合、上述した本実施形態において、基地局は、漏洩端末１，２のことを考慮し、漏洩許容先端末は考慮せずに、漏洩端末１，２に対してZF法またはMMSE法により、漏洩端末１，２の端末に対してそれぞれ１ストリームを伝送する。
【００７０】
この場合、漏洩許容先端末３，４にとっては、２ストリームが干渉源になるが、それぞれの漏洩許容先端末３，４は、２本のアンテナ素子を有しているため、干渉信号が十分に大きければ、干渉信号レプリカから先に復号して差引き、残留信号から希望信号を復号する。これにより、漏洩許容先端末３，４は、正確な希望信号の復号が可能である。
【００７１】
図１０は、図９の方法では収容できない端末５である収容不可端末が存在する場合である。この収容不可端末とは、端末集合ＴＣに属する端末であり、干渉信号が希望信号に対して十分に大きくない、または、具備しているアンテナ素子数が干渉ストリーム数より少ない端末である。
【００７２】
この場合、基地局は、収容不可端末である端末５に対してもヌルを向けるZF法のビーム形成を漏洩端末が実行することにより、全端末の正確な復号が可能となる。但し、収容不可端末である端末５は干渉信号まで復号して、干渉信号レプリカを差引き、希望信号を復号する動作はせずに希望信号を、そのまま復号する。
【００７３】
図１１は、２端末（端末１と２）が存在して、端末１のアンテナが２本、端末２のアンテナが1本であるときに、基地局は、端末１の１ストリームにはMRC送信ビーム形成を行い、別のストリームには端末２にヌルを向けるZF法を行なう場合である。
【００７４】
この場合、端末２は、端末１にヌルを向けるZF法のビーム形成を行なう。端末１は希望信号のみで、かつ２本のアンテナを有しているので、２ストリームを復号できる。端末２も、端末１の１ストリームが干渉となるが、干渉の大きさが大きいため、干渉信号を復号して干渉信号レプリカを差し引き、希望信号１ストリームを復号できる。よって、計３本のストリームを伝送できる。この場合、基地局は、端末１の１ストリームにMRCを利用しているため、送信電力を削減できる効果がある。
【００７５】
図１２は、２端末（端末１と２）が存在し、端末１のアンテナが２本であり、端末２のアンテナが２本であるときに、基地局は、端末１の１ストリームにはMRC送信ビーム形成を行い、別のストリームには端末２にヌルを向けるZF法を行なう場合である。
【００７６】
この場合、端末２は、端末１にヌルを向けるZF法のビーム形成を行なう。端末１は希望信号のみで、かつ２本のアンテナを有しているので、２ストリームを復号できる。端末２も端末１の１ストリームが干渉となるが、干渉の大きさが大きいため、干渉信号を復号して干渉信号レプリカを差し引き、希望信号１ストリームを復号できる。よって、計３本のストリームを伝送できる。この場合、端末１の１ストリームにMRCを利用しているため、送信電力を削減できる効果がある。
【００７７】
なお、この図１２の本例で、図５の例と異なるのは、端末数が２で、各端末が具備しているアンテナの構成も同じであるが、図５では、２ストリーム共にMRC送信ビーム形成を行うのであるが、図１２では、端末１の１ストリームはMRC送信ビーム形成を行い、別のストリームには端末２にヌルを向けるZF法を行なうことである。この理由は、一つのストリームの端末２に対する漏洩干渉ストリームの受信電力が希望ストリームに対して、十分大きくすることが出来ないため、端末２に対する漏洩干渉ストリームにならないように端末２にヌルを向けるZF法を行なうのである。
【００７８】
以上、図１から図１２を用いて詳細に説明してきたが、本実施形態は、基地局は、端末部分集合ＴＡに属する端末に対して、端末部分集合ＴＢに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行する。そして、端末部分集合ＴＢの端末は、干渉信号を先に復号して受信信号から干渉信号レプリカを差引き、残留受信信号から希望信号を復号することができる。また、基地局は、端末部分集合ＴＡの端末に対しては他の端末からの干渉が十分に小さくなるように送信ビーム形成を行なっているので、端末部分集合ＴＡは、通常の希望信号の復号を行なうことができる。
【００７９】
上述した本実施形態による効果は、基地局による端末部分集合ＴＡの端末に対する送信ビーム形成の制約条件を緩めることにより、基地局における、送信電力を小さく出来ることにある。たとえば、他の端末に干渉を与えないという従来の送信ビーム形成法で送信する場合、大きな送信電力が必要な端末群を端末部分集合ＴＡに設定し、小さな送信電力しか必要としない端末群を端末部分集合ＴＢに設定する。これにより、端末部分集合ＴＡに属する端末が、端末部分集合ＴＢに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行することが可能となり、また、端末部分集合ＴＡの端末の送信ビーム形成の制約条件を緩めることによる送信電力削減効果も大きい。
【００８０】
本発明では、チャネル状態により送信ビーム形成を適応的に行なうが、通常、所望送信電力の大きさが十分に異なるという状態の確率を高めるためには、端末間に遠近差が存在するという条件が必要である。また、この条件の下で、端末部分集合ＴＡに属する端末が、端末部分集合ＴＢに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行するためには、端末部分集合ＴＡに属する干渉元端末と端末部分集合ＴＢに属する干渉先端末との空間相関が高い必要がある。
【００８１】
なお、空間相関は、ＬＯＳ（Line Of Sight）環境においては物理的配置が決まれば値も決まるのであるが、マルチパスリッチなＮＬＯＳ（Non Line of Sight）環境においては値が時間により変化する可能性がある。たとえば、ある瞬間においては、空間相関が高く、別の瞬間においては、空間相関が低い状態が生じる可能性があり、端末部分集合ＴＡとＴＢに属する端末の組み合わせは瞬時で変化する可能性がある。それで、ある端末は常に端末部分集合ＴＢに属しているとは限らず、ある瞬間では、端末部分集合ＴＣに属すこともありえる。この端末部分集合ＴＣとは、端末部分集合ＴＡに属することも出来ず、端末部分集合ＴＢに属することも出来ない端末である。
【００８２】
このような場合において、基地局は、端末部分集合ＴＡの端末に対して送信ビーム形成を実行する場合、この端末部分集合ＴＣに対しては、干渉とならないように送信ビーム形成を実行しなければならない。
また、端末部分集合ＴＢに属する端末集合は、空間相関が時々刻々変化するので、自端末が端末部分集合ＴＢに属しているか否かは、端末自らが判断しなければならない。なお、端末部分集合ＴＢに属している端末は、干渉チャネルを推定する時に、他の端末からの大きな干渉が存在するか否かを判断すれば、自端末が端末部分集合ＴＢに属しているか否かを判断できる。
【００８３】
今まで、具体的な実施例について述べてきたのであるが、これらの実施例に共通しているルールが存在する。一つのルールは、端末部分集合ＴＢの各端末の具備しているアンテナ数よりも、当該端末への干渉信号ストリーム数が同じか、小さいことである。このルールは、干渉信号の正確な復号をするために必要な条件である。更に、端末部分集合ＴＢの各端末の具備しているアンテナ数よりも、当該端末への希望信号ストリーム数が同じか、小さいことも必要である。このルールは、希望信号の正確な復号をするために必要な条件である。更に、干渉信号が希望信号よりも十分大きい必要がある。このルールは、干渉信号が希望信号の存在下において、正確な復号をするために必要な条件である。なお、本発明による端末部分集合ＴＢの各端末の干渉信号は、端末部分集合ＴＡのストリームの漏洩した信号ストリームである。
【００８４】
更に端末部分集合ＴＡ・ＴＣに関してのルールは、干渉信号が希望信号に比べて十分に小さいことである。このルールは希望信号を正確に復号するために必要な条件である。
【００８５】
次に、各端末のＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）が等しくなるように制御された送信ウエイトを用いて、各端末に送信する方法について説明する。この実現方法の一例について、以下に詳細に説明する。
【００８６】
基地局は、最初に２以上の複数端末を、２端末の組に分割する。この場合、複数端末の数が奇数の場合は、１端末が残されることになる。次に基地局は、それぞれの２端末の組に対して、各端末が同じSINRとなるように送信ウエイトを決定する。実際には、図３または図４を用いて説明したようにして、基地局は送信ウエイトを決定する。
次に、基地局は、決定した送信ウエイトを用いた場合において、漏洩元となる遠方の端末１から近傍の端末２に漏洩する漏洩電力Ｒ２１と、遠方の端末への希望信号電力Ｒ１１とを、遠方の端末に割り当てる電力Ｐ１の一次関数として算出する。
また、基地局は、同様に、決定した送信ウエイトを用いた場合において、近傍の端末２の希望信号電力Ｒ２２と、端末１に与える干渉信号電力Ｒ１２とを、近傍の端末に割り当てる電力Ｐ２の一次関数として算出し、次の式（１）と式（２）とが成立するようにＰ１とＰ２を決める。なお、ここで、雑音電力をＮとする。
【００８７】
Ｒ１１／Ｎ＝ｍｉｎ（Ｒ２２／Ｎ，  Ｒ２１／（Ｎ＋Ｒ２２））  ・・・  （式１）
Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２  ・・・  （式２）
【００８８】
ここで、希望信号電力Ｒ１１＝ｋ１１・Ｐ１、漏洩電力Ｒ２１＝ｋ２１・Ｐ１、希望信号電力Ｒ２２＝ｋ２２・Ｐ２、干渉信号電力Ｒ１２＝ｋ１２・Ｐ２である。また、係数ｋ１１，ｋ１２，ｋ２２，ｋ２１は、各端末に割り当てられる電力が１であるときの、図３または図４を用いて説明したビーム形成実行時の受信電力係数である。なお、Ｐは、２端末に割り当てられる総送信電力を表している。
【００８９】
以上のようにして総送信電力を各端末に割り当てられる電力Ｐ１，Ｐ２を分割すると、端末１，２でほぼ同じＢＥＲ特性が得られる。たとえば、端末数が４である場合には、２端末の二組Ａ，Ｂに分け、それぞれの組に電力ＰＡとＰＢを割り当てる。ここで、総送信電力Ｐ＿ｔｏｔａｌ＝ＰＡ＋ＰＢが成立する。そして、組Ａ、Ｂの２端末に総送信電力をＰＡ、ＰＢとして、既述の方法で電力を分配する。組Ａ，Ｂの２端末のＢＥＲ特性は、ほぼ同一になると考えられるが、組が異なるとＢＥＲ特性は一般に異なる。そこで、電力ＰＡ，ＰＢを総送信電力Ｐ＿ｔｏｔａｌ＝ＰＡ＋ＰＢの条件下で微調整を行い、組Ａ，Ｂの４端末のＳＩＮＲ（ＢＥＲ特性）がほぼ同じになるようにする。たとえば、基地局は、以下の式を逐次的に実行すればよい。
【００９０】
PA=PA-PA/m  ・・・  （式３）
PB=PB+PA/m  ・・・  （式４）
（組AのSINRが大きい場合。）
【００９１】
PA=PA+PB/m  ・・・  （式５）
PB=PB-PB/m  ・・・  （式６）
（組BのSINRが大きい場合。）
【００９２】
このmは正整数である。基地局は、上記の式（３）から式（６）を実行して、SINRを求め、SINRが同じになるように逐次的に調整する。
【００９３】
なお、たとえば、６端末の場合には、漏洩を許容する量が大きいため、基地局は、６端末をA,B,Cの三組にして、送信電力PA,PB,PCで分配する可能性がある。この場合、基地局は、まずAとBで上述した動作を実行し、次にCとの調整を行い、必要ならA,Bの電力分配操作を繰り返して、逐次的に上記の式（３）から式（６）の処理を実行し、６端末が同じSINRになるようにすればよい。
【００９４】
なお、図２に示したように、本実施形態によるBER特性のシミュレーション結果においては、基地局は、各端末のＳＩＮＲが等しくなるように制御された送信ウエイトを用いて、各端末に送信している。この図２に示すシミュレーション結果により、基地局は、各端末のＳＩＮＲが等しくなるように制御された送信ウエイトを用いて、各端末に送信することにより、２端末のBER特性が同じとなることがわかる。
【００９５】
＜効果＞
以上説明したように、本発明は、端末部分集合ＴＡに属する端末が、端末部分集合ＴＢに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行し、端末部分集合ＴＢの端末は、干渉信号を先に復号して受信信号から干渉信号レプリカを差引き、残留受信信号から希望信号を復号することを特徴とする。端末部分集合ＴＡに対しては他の端末からの干渉が十分に小さくなるように送信ビーム形成を行なうので、通常の希望信号の復号を行なう。
【００９６】
そして、本発明の効果は、端末部分集合ＴＡの端末の送信ビーム形成の制約条件を緩めることにより、送信電力を小さく出来ることにある。特に、大きな送信電力が必要な端末群を端末部分集合ＴＡに設定し、小さな送信電力しか必要としない端末群を端末部分集合ＴＢに設定することにより、端末部分集合ＴＡに属する端末が、端末部分集合ＴＢに対して十分大きな干渉となるように送信ビーム形成を実行することが可能となり、また、端末部分集合ＴＡの端末の送信ビーム形成の制約条件を緩めることによる送信電力削減効果も大きいのである。
【００９７】
＜ポイント＞
本発明のポイントは、干渉信号を先に復号し、受信信号から干渉信号レプリカを差引いて、残留受信信号から希望信号を復号することが可能な端末が存在する場合に、当該端末部分集合ＴＢに属する端末には、干渉信号が希望信号よりも十分大きくなるように送信ビーム形成を実行することにより、送信電力を削減することが可能になる点にある。
【００９８】
また、干渉信号が希望信号よりも十分大きくなる確率を高めるためには、端末間で遠近差が存在することが必要である。それで、本発明の効果を高めるためには、端末間で遠近差が存在することが必要である。そして、ＡＰからの距離が遠い端末が近い端末に対して干渉源となるので、より大きな所望送信電力が必要なＡＰからの距離が遠い端末の制約条件を緩めることができるので、本発明の効果は大きく発現するのも本発明のポイントである。
【００９９】
このように、本発明は、送信電力が一定でBERを小さくするために考案された方法であり、干渉チャネルまで推定して干渉信号も復号して干渉信号レプリカ差引き、残余の受信信号から希望信号を復号する。そして、干渉信号が存在しても希望信号の復号が可能となることに着目し、多量の電力が当該端末に漏洩しても復号できることを利用して、送信ビーム形成の制約条件を緩和して、送信ビーム電力を小さくすることにより、正規化後の希望ビームの受信電力を大きくしてBER特性を向上することを狙った方法である。特に、端末間の空間相関が高い場合に特に効果が有るのが特徴的である。
【０１００】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、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含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１、２、３、４、５…端末、ＡＰ…基地局
【図１】
2011044940.tif 000003
【図２】
2011044940.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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