(57)【要約】  基地局装置は、１以上のアンテナを備えた１以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備える。前記分散局装置に備わる前記アンテナは、１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号を受信する。前記分散局装置は、前記分散局装置に備わる前記アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記分散局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部の推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号の最尤判定を行うことで前記送信信号に対応する受信信号を検出する受信信号処理部と、前記受信信号処理部の検出した各信号を復号する復号部と、前記復号部の復号した各信号を前記中央局装置に送信する局間送信部と、を備える。前記中央局装置は、前記局間送信部の送信した各信号を受信する局間受信部と、前記チャネル推定部から前記チャネル情報を取得し、取得した前記チャネル情報に基づいて、前記局間受信部の受信した各信号のなかから、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を選択する信号選択部とを備える。
2015119031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のアンテナを備えた１以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備える基地局装置であって、
前記分散局装置に備わる前記アンテナは、１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号を受信し、
前記分散局装置は、
前記分散局装置に備わる前記アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記分散局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部の推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号の最尤判定を行うことで前記送信信号に対応する受信信号を検出する受信信号処理部と、
前記受信信号処理部の検出した各信号を復号する復号部と、
前記復号部の復号した各信号を前記中央局装置に送信する局間送信部と、を備え、
前記中央局装置は、
前記局間送信部の送信した各信号を受信する局間受信部と、
前記チャネル推定部から前記チャネル情報を取得し、取得した前記チャネル情報に基づいて、前記局間受信部の受信した各信号のなかから、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を選択する信号選択部と、を備える
基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局装置であって、
前記受信信号処理部は、前記最尤判定において硬判定出力を用いた前記受信信号の検出を行い、各送信信号に対応する符号語を出力し、
前記復号部は、前記受信信号処理部から出力された各符号語をビット系列に復号する基地局装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局装置であって、
前記受信信号処理部は、前記最尤判定において軟判定出力を用いた前記受信信号の検出を行い、各送信信号に対応するビットの対数尤度比を出力し、
前記復号部は、前記受信信号処理部から出力された各対数尤度比をビット系列に復号する
基地局装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局装置であって、
前記信号選択部は、取得した前記チャネル情報に基づいて、前記無線端末の各アンテナと前記基地局装置の各アンテナの間の各伝搬ロスを求め、共通の送信信号のうちの伝搬ロスが最小のものを当該送信信号に対応する受信信号として選択する
基地局装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基地局装置と、
前記無線端末と
を備える無線通信システム。
【請求項６】
１以上のアンテナを備えた１以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とから構成される基地局装置における通信方法であって、
１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号のそれぞれを前記分散局装置の各アンテナが受信すると、前記分散局装置が、前記分散局装置の各アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記基地局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手順と、
前記分散局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号の最尤判定を行うことで前記送信信号に対応する受信信号を検出し、検出した各信号を復号する受信信号処理手順と、
前記中央局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、検出した各信号のなかから、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を選択する信号選択手順と、
を有する通信方法。
【請求項７】
請求項６に記載の通信方法であって、
前記受信信号処理手順において、前記分散局装置が、前記最尤判定として硬判定出力を用いて各送信信号に対応する符号語を検出し、各符号語をビット系列に復号する通信方法。
【請求項８】
請求項６に記載の通信方法であって、
前記受信信号処理手順において、前記分散局装置が、前記最尤判定として軟判定出力を用いて各送信信号に対応するビットの対数尤度比を検出し、各対数尤度比をビット系列に復号する通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無線通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットを物理的に張り出し、分散局として用いる構成が検討されている。本発明は複数の分散局とそれらを制御する中央局間の通信方式に関するものである。
本願は、２０１４年２月６日に日本へ出願された特願２０１４−０２１１５５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システム、とりわけ移動体通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットを物理的に張り出し、分散局として用いる構成が検討されている。ここで、アンテナユニットは伝送インタフェースと無線送受信機及びアンテナを搭載するユニットのことを言う。分散局を張り出した基地局は、中央局として複数の分散局を制御する機能を担う。中央局と分散局間の通信を行う通信方式においては、中央局と分散局の機能分配が異なる２つのシステム構成が検討されている。【０００３】
１つはＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎと呼ばれる。このシステム構成は、図１に示すように、中央局１０にアンテナユニットを除く物理層機能及びデータリンク層以上の機能を搭載し、アンテナユニットのみを搭載した分散局２０を張り出すシステム構成となっている。もう１つはＰａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎと呼ばれる。このシステム構成は、図２に示すように、中央局１０にデータリンク層以上の機能を搭載し、アンテナユニットを含む物理層機能を搭載した分散局２０を張り出すシステム構成となっている。また、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎの構成で、図３のように物理層機能の一部を中央局１０に残す構成も検討されている。【０００４】
現在、より多く利用されているシステム構成はＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎであり、この構成における中央局１０と分散局２０間の通信方式には、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に代表されるようなデジタルＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ  ｏｖｅｒ  Ｆｉｂｅｒ）技術を用いたものが利用されている。【０００５】
一方、移動体通信システムにおいて１つの基地局がカバーするエリアをセルと呼び、移動局がセルの端の領域に達した時に、所望の基地局から送信されている無線信号と隣の基地局から送信されている無線信号とが干渉して基地局と移動局間の伝送速度が著しく低下するという現象が問題になっている。こうしたセル間の信号干渉の問題を解決する手段として、図４及び図５に示すように隣接する基地局同士（図４）または中央局１０と分散局２０または分散局２０同士（図５）がセル９２の端に位置する端末３０（移動局）に対して互いに連携して通信を行うＣｏＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）技術が検討されている。なお、図４及び図５において、参照符号９１はコアネットワークである。また、アップリンクにおけるＣｏＭＰの実現手法の１つとして、異なる基地局で信号を受信して信号品質を改善するＪＲ（Ｊｏｉｎｔ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）があり、この場合、連携して信号を受信する複数の基地局はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送の受信アンテナとみなすことができる。この時、信号を送信する端末の数が１の場合のＭＩＭＯ伝送をＳＵ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと呼び、同時に複数の端末が信号を送信する場合のＭＩＭＯ伝送をＭＵ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと呼ぶ（例えば、非特許文献１参照。）。【０００６】
ＭＩＭＯ伝送における信号分離の手法には、受信信号から推定したチャネル情報に基づいて生成した受信ウェイト行列による行列演算で信号を分離するＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）や逐次的に品質の良い信号から分離していくＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）、最尤判定法とも呼ばれ、送信信号の全組み合わせと受信信号を比較して判別するＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）などがある（例えば、非特許文献２参照。）。ＭＬＤにおいては、硬判定を用いた受信処理と軟判定を用いた受信処理がある。硬判定では、ＭＬＤの出力として、推定した送信信号に対応する符号語が出力されるが、軟判定では推定した送信信号のビット毎の尤度情報が出力される（例えば、非特許文献３及び４参照。）。また、ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局におけるＭＬＤの処理において演算量を削減する手法が検討されている（例えば、非特許文献３参照。）。【０００７】
Ｆｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲによるＣｏＭＰを行う場合の信号伝送の流れを図６に示す。図６では連携する分散局数が２で、２つの分散局２０に１つずつアンテナ２１が備えられているが、連携する分散局数は２に限定しなくてもよく、１つの分散局２０に備えられるアンテナ数は複数でもよい。また、図６では信号を送信する端末数を１、端末３０のアンテナ数を２としているが、信号を送信する端末３０は複数でもよく、端末のアンテナ数は２に限定しなくてもよい。端末３０の２本のアンテナ３１からそれぞれ送信信号ｓ１，ｓ２が送信され、要素ｈｉｊ（ｉ＝１，２，  ｊ＝１，２）のチャネル行列Ｈで表現される無線伝送路を経由して、分散局＃１と分散局＃２のそれぞれのアンテナ２１に受信信号ｒ１，ｒ２として受信される。この時、受信信号には、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）受信部２２におけるＲＦ信号の受信過程において雑音ｎ１，ｎ２が付加される。これらの送信信号、チャネル行列、受信信号、雑音の関係はベクトルおよび行列を用いて次の式（１）で表される。
【数１】
2015119031.tif 000003
【０００８】
各分散局２０で受信した受信信号は、例えばＣＰＲＩ信号への変換のような信号変換が信号変換部２３で行われた後、中央局１０へ伝送される。中央局１０では、伝送された信号に対して信号変換部１１で信号変換が行われ、それぞれの分散局２０で受信した受信信号ｒ１，ｒ２をもとにＭＩＭＯの信号分離処理がＭＩＭＯ信号分離部１３で行われる。ＭＩＭＯの信号分離処理として、例えばＭＬＤを用いる。送信信号ｓ１，ｓ２がともにＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）で変調されているとすると、ＭＬＤによるＭＩＭＯの信号分離では、まず次の式（２）〜式（５）で表される４つの送信信号ベクトル候補ｓｃ１，ｓｃ２，ｓｃ３，ｓｃ４と受信信号ｒ１，ｒ２からチャネル推定部１２におけるチャネル推定で推定したチャネル行列Ｈｅを積算し、次の式（６）〜式（９）で表される受信レプリカｒｃ１，ｒｃ２，ｒｃ３，ｒｃ４を生成する。【０００９】
【数２】
2015119031.tif 000004
【数３】
2015119031.tif 000005
【数４】
2015119031.tif 000006
【数５】
2015119031.tif 000007
【００１０】
【数６】
2015119031.tif 000008
【数７】
2015119031.tif 000009
【数８】
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【数９】
2015119031.tif 000011
【００１１】
これらの受信レプリカと式（１）で表される受信信号ｒとの２乗ユークリッド距離を次の式（１０）〜式（１３）のように計算し、２乗ユークリッド距離が最も小さい受信レプリカに対応する送信信号ベクトル候補を推定送信信号として判定する。【００１２】
【数１０】
2015119031.tif 000012
【数１１】
2015119031.tif 000013
【数１２】
2015119031.tif 000014
【数１３】
2015119031.tif 000015
【００１３】
最後に、判定された送信信号は対応する符号語ｃ１，ｃ２として出力された後、復号部１４において復号処理が行われ、データリンク層のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能部１５にビット系列ｂ１，ｂ２として引き渡される。ここで、中央局１０における信号変換の後に、受信信号に対してＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、送信信号ベクトル候補は必ずしも式（２）〜式（５）のような複素数平面上のマッピングに限定する必要はなく、他のマッピングを行ってもよい。また、以上のようなＭＬＤの処理は硬判定を用いた受信処理であるが、軟判定を用いた受信処理を用いて尤度情報を出力する構成でもよい。この場合は、出力した尤度情報を例えばターボ復号器のような軟入力復号器に入力して復号処理を行った上でビット系列として出力する。【００１４】
しかし、このようなＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成における信号伝送では、受信信号ｒ１，ｒ２に対してサンプリングおよび量子化を行った信号の伝送を行うため、分散局−中央局間の伝送容量が非常に大きくなるという課題がある。例えば、ＣＰＲＩを信号伝送に用いた場合、７５Ｍｂｐｓ（ｂｉｔ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）の伝送速度で無線区間の通信を行う場合、分散局−中央局間に必要な伝送速度は約１６倍の１２２８Ｍｂｐｓとなる。【００１５】
一方で、Ｆｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成と比較して、中央局１０と分散局２０の間で必要とされる伝送容量を小さくすることができるＰａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行う場合の信号伝送を図７に示す。図６と同様に、図７においても連携する分散局数は２に限定しなくてもよく、また１つの分散局２０に備えられるアンテナ数は複数でもよい。また、信号を送信する端末３０は複数でもよく、端末３０のアンテナ数は２に限定しなくてもよい。【００１６】
Ｆｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎでは中央局１０で行われている復号の処理が、各分散局の復号部２６で行われている。Ｐａｒｔｉａｌ  ＣｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎではＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎとは異なり、中央局１０−分散局２０間を伝送するデータは復号が行われた後のビット系列ｂ１，ｂ２となる。中央局１０−分散局２０間で伝送されるデータが無線信号に対してサンプリングおよび量子化を行った信号のデータではなく復号後のビット系列のデータになるので、中央局１０−分散局２０間の伝送容量はＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎの場合に比べて大幅に小さくなる。しかし、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎでは物理層の機能が分散しているため、図７に示すように受信信号ｒ１，ｒ２の両方を用いて行うＭＩＭＯの信号分離、すなわちＣｏＭＰがＭＩＭＯ信号分離部２５ではできないという課題がある。また、図７の構成の場合、各分散局２０のチャネル推定部２４で推定できるチャネル情報は、分散局＃１ではｈｅ１１、ｈｅ１２のみとなり、分散局＃２ではｈｅ２１、ｈｅ２２のみとなる。なお、分散局におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】“Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，２００９，ｐｐ．２４−２６
【非特許文献２】“マルチアンテナ無線伝送技術  その３  ＭＩＭＯ多重法における信号分離技術”、ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．１、ｐｐ．６６−７５
【非特許文献３】“システム要求に応じたＭＩＭＯ用受信アルゴリズム”、東芝レビュー、Ｖｏｌ．６１、Ｎｏ．４、ｐｐ．４０−４３
【非特許文献４】“ブロードバンドパケット無線アクセス１Ｇｂｉｔ／ｓパケット信号伝送実験特集  実験装置と技術概要”、ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．２、ｐｐ．６−１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前記課題を解決するために、本発明は、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成であってもアップリンクのＣｏＭＰを行うことの可能な基地局装置、無線通信システム及び通信方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成において、各分散局で取得できる受信信号およびチャネル情報のみを用いて各分散局でＭＬＤを行い、さらに、中央局において、チャネル情報から得られる各アンテナ間の伝搬ロスに基づいて、各分散局から集めた信号から選択を行う。これにより、物理層の機能が分散していてもアップリンクのＣｏＭＰが実現できるようにする。【００２０】
具体的には、本発明に係る基地局装置は、
１以上のアンテナを備えた１以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備える基地局装置であって、
前記分散局装置に備わる前記アンテナは、１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号を受信し、
前記分散局装置は、
前記分散局装置に備わる前記アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記分散局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部の推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号の最尤判定を行うことで前記送信信号に対応する受信信号を検出する受信信号処理部と、
前記受信信号処理部の検出した各信号を復号する復号部と、
前記復号部の復号した各信号を前記中央局装置に送信する局間送信部と、を備え、
前記中央局装置は、
前記局間送信部の送信した各信号を受信する局間受信部と、
前記チャネル推定部から前記チャネル情報を取得し、取得した前記チャネル情報に基づいて、前記局間受信部の受信した各信号のなかから、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を選択する信号選択部と、を備える。【００２１】
本発明に係る基地局装置では、
前記受信信号処理部は、前記最尤判定において硬判定出力を用いた前記受信信号の検出を行い、各送信信号に対応する符号語を出力し、
前記復号部は、前記受信信号処理部から出力された各符号語をビット系列に復号してもよい。【００２２】
本発明に係る基地局装置では、
前記受信信号処理部は、前記最尤判定において軟判定出力を用いた前記受信信号の検出を行い、各送信信号に対応するビットの対数尤度比を出力し、
前記復号部は、前記受信信号処理部から出力された各対数尤度比をビット系列に復号してもよい。【００２３】
本発明に係る基地局装置では、前記信号選択部は、取得した前記チャネル情報に基づいて、前記無線端末の各アンテナと前記基地局装置の各アンテナの間の各伝搬ロスを求め、共通の送信信号のうちの伝搬ロスが最小のものを当該送信信号に対応する受信信号として選択してもよい。【００２４】
具体的には、本発明に係る無線通信システムは、
本発明に係る基地局装置と、
前記無線端末と
を備える。【００２５】
具体的には、本発明に係る通信方法は、
１以上のアンテナを備えた１以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とから構成される基地局装置における通信方法であって、
１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号のそれぞれを前記分散局装置の各アンテナが受信すると、前記分散局装置が、前記分散局装置の各アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記基地局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手順と、
前記分散局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号の最尤判定を行うことで前記の送信信号に対応する受信信号を検出し、検出した各信号を復号する受信信号処理手順と、
前記中央局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、検出した各信号のなかから、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を選択する信号選択手順と、
を有する。【００２６】
本発明に係る通信方法では、前記受信信号処理手順において、前記分散局装置が、前記最尤判定として硬判定出力を用いて各送信信号に対応する符号語を検出し、各符号語をビット系列に復号してもよい。【００２７】
本発明に係る通信方法では、前記受信信号処理手順において、前記分散局装置が、前記最尤判定として軟判定出力を用いて各送信信号に対応するビットの対数尤度比を検出し、各対数尤度比をビット系列に復号してもよい。【００２８】
なお、上記各特徴は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２９】
現在広く利用されているＦｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎではなく、本発明を適用したＰａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎで中央局−分散局間の信号伝送を行うことで、アップリンクのＣｏＭＰを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第１例を示す。
【図２】本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第２例を示す。
【図３】本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第３例を示す。
【図４】基地局同士が連携する場合のＣｏＭＰの実現手法の一例を示す。
【図５】中央局と分散局が連携する場合のＣｏＭＰの実現手法の一例を示す。
【図６】Ｆｕｌｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行うシステム構成の一例を示す。
【図７】Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行うシステム構成の一例を示す。
【図８】実施形態１に係る無線通信システムの一例を示す。
【図９】実施形態２に係る無線通信システムの一例を示す。
【図１０】実施形態３に係る無線通信システムの一例を示す。
【図１１】実施形態４に係る無線通信システムの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３２】
（実施形態１）
図８に、実施形態１に係る無線通信システムの一例を示す。本実施形態に係る無線通信システムは、中央局装置として機能する中央局１０と、分散局装置として機能する分散局２０と、無線端末として機能する端末３０と、を備える。端末３０が複数の分散局２０へＣｏＭＰの信号伝送を行う。
【００３３】
本実施形態に係る無線通信システムは、１以上のアンテナを備えた端末３０（無線端末）を有する。図８では、一例として、無線端末数が１でありかつアンテナ数が２である場合を示す。本実施形態に係る無線通信システムは、１以上のアンテナを備えた１以上の分散局２０を備える。図８では、一例として、アンテナ数が１であり装置数が２である場合を示す。なお、図８では端末３０の数を１、各端末３０に備わるアンテナ数を２、連携する分散局２０の数を２、各分散局２０に備わるアンテナ数を１としているが、これらの数を限定する必要はない。
【００３４】
本実施形態では、分散局２０が硬判定を用いて受信処理を行う。中央局１０は、局間受信部として機能する信号変換部１１と、信号選択部１６と、ＭＡＣ機能部１５を備える。分散局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ受信部２２と、チャネル推定部２４と、受信信号処理部として機能する分散ＭＬＤ部２７と、復号部２６と、局間送信部として機能する信号変換部２３を備える。端末３０は、送信機能部（不図示）と、アンテナ３１を備える。
【００３５】
本実施形態に係る通信方法は、チャネル推定手順と、受信信号処理手順と、信号選択手順と、を順に行う。
チャネル推定手順では、分散局２０が送信信号ｓ１及びｓ２を受信し、受信信号を用いてアンテナ３１とアンテナ２１の間のチャネル情報を推定する。本実施形態では、分散局＃１のＲＦ受信部２２は、送信信号ｓ１及びｓ２を受信して受信信号ｒ１を出力する。分散局＃１のチャネル推定部２４は、受信信号ｒ１を用いてチャネル情報ｈｅ１１、ｈｅ１２を推定する。分散局＃２のＲＦ受信部２２は、送信信号ｓ１及びｓ２を受信して受信信号ｒ２を出力する。分散局＃２のチャネル推定部２４は、受信信号ｒ２を用いてチャネル情報ｈｅ２１、ｈｅ２２を推定する。
【００３６】
受信信号処理手順では、分散局２０が推定したチャネル情報を用いて、受信信号の最尤判定を行うことで送信信号に対応する受信信号を検出し、検出した各信号を復号する。本実施形態では、分散局＃１の分散ＭＬＤ部２７は、最尤判定として硬判定出力を用いて送信信号ｓ１に対応する符号語ｃ１１と送信信号ｓ２に対応する符号語ｃ１２を検出する。そして、分散局＃１の復号部２６は、各符号語ｃ１１及びｃ１２をビット系列ｂ１１，ｂ１２に復号する。分散局＃２の分散ＭＬＤ部２７は、最尤判定として硬判定出力を用いて送信信号ｓ１に対応する符号語ｃ２１と送信信号ｓ２に対応する符号語ｃ２２を検出する。そして、分散局＃２の復号部２６は、各符号語ｃ２１及びｃ２２をビット系列ｂ２１，ｂ２２に復号する。
【００３７】
信号選択手順では、中央局１０において、分散局２０の推定したチャネル情報を用いて、検出した各信号のなかから、各送信信号ｓ１及びｓ２に対応する信号を選択する。本実施形態では、チャネル情報ｈｅ１１，ｈｅ１２，ｈｅ２１，ｈｅ２２を用いて、ビット系列ｂ１１，ｂ１２，ｂ２１，ｂ２２のなかから、送信信号ｓ１に対応するビット系列ｂ１１を選択し、送信信号ｓ２に対応するビット系列ｂ２２を選択する。
【００３８】
端末３０から送信された送信信号ｓ１，ｓ２は式（１）で表わされるようなＭＩＭＯ伝送を経て、分散局＃１のＲＦ受信部２２では次の式（１４）で表される受信信号ｒ１が受信され、分散局＃２のＲＦ受信部２２では次の式（１５）で表されるｒ２がそれぞれ受信される。
【数１４】
2015119031.tif 000016
【数１５】
2015119031.tif 000017
【００３９】
分散局＃１のチャネル推定部２４は、式（１４）に基づき、受信信号ｒ１を用いてチャネル情報ｈｅ１１，ｈｅ１２を推定することができる。分散局＃２のチャネル推定部２４も、分散局＃１と同様に、式（１５）に基づき、受信信号ｒ２を用いてチャネル情報ｈｅ２１，ｈｅ２２を推定することができる。具体的には、送信信号ｓ１，ｓ２に既知の信号系列を挿入し、無線伝送によってチャネル変動を受けて受信された当該信号系列との差分を計算することでチャネル情報を推定する。
【００４０】
分散局＃１に注目すると、分散ＭＬＤ部２７において、受信信号ｒ１に対して分散ＭＬＤの処理が行われる。送信信号ｓ１，ｓ２がともにＢＰＳＫで変調されているとすると、分散ＭＬＤでは、まず式（２）〜式（５）で表される４つの送信信号ベクトル候補ｓｃ１，ｓｃ２，ｓｃ３，ｓｃ４を受信信号ｒ１から推定した次の式（１６）で表されるチャネルベクトルｈｅ１と積算し、次の式（１７）〜式（２０）で表される受信レプリカｒ１ｃ１，ｒ１ｃ２，ｒ１ｃ３，ｒ１ｃ４を生成する。
【００４１】
【数１６】
2015119031.tif 000018
【数１７】
2015119031.tif 000019
【数１８】
2015119031.tif 000020
【数１９】
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【数２０】
2015119031.tif 000022
【００４２】
従来のＭＬＤと同様に、これらの受信レプリカと式（１４）で表される受信信号ｒ１との２乗ユークリッド距離Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を次の式（２１）〜式（２４）のように計算し、２乗ユークリッド距離が最も小さい受信レプリカに対応する送信信号ベクトル候補を推定送信信号として判定する。
【数２１】
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【数２２】
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【数２３】
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【数２４】
2015119031.tif 000026
【００４３】
以上の処理により、分散局＃１の分散ＭＬＤ部２７は、硬判定を用いた受信処理を行い、送信信号ｓ１，ｓ２に対応する符号語ｃ１１，ｃ１２を得る。具体的には、推定した送信信号ｓ１の変調シンボルが示すビットもしくはビット列がｃ１１として得られ、推定した送信信号ｓ２の変調シンボルが示すビットもしくはビット列がｃ１２として得られる。そして、復号部２６において符号語ｃ１１，ｃ１２からビット系列ｂ１１，ｂ１２への復号処理が行われた後、信号変換部２３における信号変換を経て、ビット系列ｂ１１，ｂ１２として中央局１０に伝送される。復号処理としては、例えば、受信したビット系列のビットの遷移を観測し、最も送信された確率の高いビット系列を決定する手法がある。また、分散局＃２においても同様の処理が行われ、分散ＭＬＤ部２７における分散ＭＬＤの処理で符号語ｃ２１，ｃ２２が得られ、復号部２６において符号語ｃ２１，ｃ２２からビット系列ｂ２１，ｂ２２への復号処理が行われた後、信号変換部２３における信号変換を経てビット系列ｂ２１，ｂ２２として中央局１０に伝送される。
【００４４】
中央局１０では、送信信号ｓ１，ｓ２に対応する２種類のビット系列が集められる。そこで、信号選択部１６が、送信信号ｓ１，ｓ２に対応する２種類のビット系列のなかから、送信信号ｓ１及びｓ２に対応する信号を選択し、例えばビット系列ｂ１１及びｂ２２を出力し、それ以外の信号を破棄する。これにより、送信信号ｓ１，ｓ２が式（１）で表わされるようなＭＩＭＯ伝送の信号であっても、受信信号を送信信号ごとに分離することができる。ＭＡＣ機能部１５は、ビット系列ｂ１１及びｂ２２を用いてデータリンク層のＭＡＣ処理を行う。ＭＡＣ処理には、例えば誤りを含んだ信号の再送を要求する処理がある。
【００４５】
ここで、信号選択処理は、分散局２０のチャネル推定部２４からフィードバックされるチャネル情報から得られる各アンテナ間の伝搬ロスに基づいて、アンテナ間の伝搬ロスの小さなビット系列を選択する。例えばｂ１１及びｂ２２を選択する。この場合は、チャネル情報ｈｅ１１から求められる送信信号ｓ１を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ１を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスがチャネル情報ｈｅ２１から求められる送信信号ｓ１を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ２を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスよりも小さく、チャネル情報ｈｅ２２から求められる送信信号ｓ２を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ２を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスがチャネル情報ｈｅ１２から求められる送信信号ｓ２を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ１を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスよりも小さい場合の処理に相当する。伝搬ロスによっては、分散局＃１から受信したビット系列ｂ１１，ｂ１２の両方を選択し、分散局＃２から受信したビット系列ｂ２１，ｂ２２の両方を破棄することも考えられる。
【００４６】
なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換部１１及び信号変換部２３における信号変換には、既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、分散ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局２０での分散ＭＬＤ部２７の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。
【００４７】
（実施形態２）
実施形態１の手法を用いる場合において、実施形態２のように、端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数を任意の数にしてもよい。図９に実施形態２におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。ここでは端末数をＫ、端末ｋ（ｋは１からＫまでの整数）のアンテナ数をＬｋ，分散局数をＭ、分散局ｍ（ｍは１からＭまでの整数）のアンテナ数をＮｍとしている。なお、図９では、各ＲＦ受信部における雑音の付加を省略している。
【００４８】
各分散局２０の分散ＭＬＤ部２７は、実施形態１と同様の処理により、全ての端末３０の全てのアンテナ３１から送信された送信信号に対応する符号語を得る。例えば、分散局＃１ではｃ１ｉｊ（ｉは１からＫまでの整数、ｊは１からＬｉまでの整数）の符号語が得られ、分散局＃ＭではｃＭｉｊの符号語が得られる。これらの符号語は復号部２６において符号語ｃ１ｉｊとｃＭｉｊからビット系列ｂ１ｉｊとｂＭｉｊへの復号処理が行われ、信号変換を経てビット系列ｂ１ｉｊとｂＭｉｊとして中央局１０に伝送される。
【００４９】
その後、中央局１０の信号選択部１６は、チャネル推定部２４からフィードバックされるチャネル情報から得られる各アンテナ間の伝搬ロスに基づいて、各送信信号に対応するビット系列ｂｓｉｊの選択を行い、選択されたビット系列ｂｓｉｊを出力する。端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数が任意である場合は、ある端末３０のあるアンテナ３１と各分散局２０の全てのアンテナ２１の間の伝搬ロスを足しあわせた値を比較し、合計の伝搬ロスが最も小さい分散局２０から届いたビット系列を選択し、それ以外のビット系列を破棄する。別のアンテナについても同様の処理を行う。
【００５０】
なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換部１１及び信号変換部２３における信号変換には、既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、分散ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局２０での分散ＭＬＤ部２７の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。また、分散ＭＬＤの代わりにＭＭＳＥやＳＩＣなどの処理と硬判定復調を用いて符号語を得ても良い。
【００５１】
（実施形態３）
実施形態１とは異なり、実施形態３のように、各分散局２０で軟判定を用いた受信処理を行うことで送信信号のビット毎の尤度を推定し、出力された尤度情報から軟入力復号器を用いた復号処理によってビット系列を検出してもよい。図１０に実施形態３におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。分散局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ受信部２２と、チャネル推定部２４と、受信信号処理部として機能する軟出力分散ＭＬＤ部２８と、復号部２６と、局間送信部として機能する信号変換部２３を備える。
【００５２】
本実施形態に係る通信方法の受信信号処理手順において、分散局＃１の軟出力分散ＭＬＤ部２８は、最尤判定として軟判定出力を用いて、送信信号ｓ１に対応するビットの対数尤度比Ｒ１１と送信信号ｓ２に対応するビットの対数尤度比Ｒ１２を検出する。そして、分散局＃１の復号部２６は、各対数尤度比Ｒ１１及びＲ１２をビット系列ｂ１１，ｂ１２に復号する。分散局＃２の軟出力分散ＭＬＤ部２８は、最尤判定として軟判定出力を用いて、送信信号ｓ１に対応するビットの対数尤度比Ｒ２１と送信信号ｓ２に対応するビットの対数尤度比Ｒ２２を検出する。そして、分散局＃２の復号部２６は、各対数尤度比Ｒ２１及びＲ２２をビット系列ｂ２１，ｂ２２に復号する。
【００５３】
分散局＃１の軟出力分散ＭＬＤ部２８は、軟出力分散ＭＬＤの処理によって送信信号ｓ１，ｓ２に対応するビットの対数尤度比Ｒ１１、Ｒ１２を尤度情報として出力する。ここで、軟出力ＭＬＤの具体的な処理方法例の１つは、まず、受信信号との２乗ユークリッド距離が最も小さい最近傍受信レプリカを特定し、次に、最近傍受信レプリカに対応するビット列のうち、あるビットを反転させたビット系列に対応する受信レプリカの中で、受信信号との２乗ユークリッド距離が最も小さい受信レプリカを特定する。特定した２つの受信レプリカと受信信号との２乗ユークリッド距離をそれぞれ計算し、それらの差が対数尤度比として得られる。
【００５４】
復号部２６は、対数尤度比Ｒ１１、Ｒ１２を、ターボ復号器のような軟判定入力復号器を用いてビット系列ｂ１１，ｂ１２に復号する。
信号変換部２３は、ビット系列ｂ１１，ｂ１２を中央局１０へ送信する。
【００５５】
なお、送信信号の変調多値数が増えると、送信信号の表すビット数も増えるため対数尤度比の数も増えることになる。例えば、送信信号ｓ１，ｓ２が両方共ＢＰＳＫで変調されている場合は、上記のように対数尤度比の情報の数は２つとなるが、ＱＰＳＫで変調されている場合は、ビット数は合計４ビットとなるため、対数尤度比の情報の数も４つとなる。分散局＃１の復号部２６は、得られた対数尤度比Ｒ１１、Ｒ１２をもとにビット系列ｂ１１，ｂ１２への軟入力復号処理を行い、出力されたビット系列ｂ１１，ｂ１２は信号変換部２３における信号変換を経て中央局１０に伝送される。また、分散局＃２においても同様の処理が行われ、軟出力分散ＭＬＤの処理で対数尤度比Ｒ２１，Ｒ２２が得られ、それらをもとに復号処理が行われ、出力されたビット系列ｂ２１，ｂ２２は信号変換を経て中央局１０に伝送される。
【００５６】
中央局１０では、送信信号ｓ１，ｓ２に対応する２種類のビット系列が集められ、分散局２０からフィードバックされるチャネル情報に基づき、２種類のビット系列のなかから送信信号ｓ１及びｓ２に対応する信号を選択し、例えばｂ１１とｂ２２を出力し、それ以外の信号を破棄する。この場合は、チャネル情報ｈｅ１１から求められる送信信号ｓ１を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ１を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスがチャネル情報ｈｅ２１から求められる送信信号ｓ１を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ２を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスよりも小さく、チャネル情報ｈｅ２２から求められる送信信号ｓ２を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ２を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスがチャネル情報ｈｅ１２から求められる送信信号ｓ２を送信したアンテナ３１と受信信号ｒ１を受信したアンテナ２１との間の伝搬ロスよりも小さい場合の処理に相当する。伝搬ロスによっては、分散局＃１から受信したビット系列ｂ１１，ｂ１２の両方を選択し、分散局＃２から受信したビット系列ｂ２１，ｂ２２の両方を破棄することも考えられる。
【００５７】
なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換には既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、各分散局におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、軟出力分散ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局での軟出力分散ＭＬＤの処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。
【００５８】
（実施形態４）
実施形態３の手法を用いる場合において、実施形態４のように、端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数を任意の数にしてもよい。図１１に実施形態４におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。ここでは端末数をＫ、端末ｋ（ｋは１からＫまでの整数）のアンテナ数をＬｋ，分散局数をＭ、分散局ｍ（ｍは１からＭまでの整数）のアンテナ数をＮｍとしている。なお、図１１では、各ＲＦ受信部における雑音の付加を省略している。
【００５９】
各分散局２０では軟出力分散ＭＬＤ部２８の軟出力分散ＭＬＤの処理により、全ての端末３０の全てのアンテナ３１から送信された送信信号のビットに対応する対数尤度比が得られる。例えば、分散局＃１ではＲ１ｉｊ（ｉは１からＫまでの整数、ｊは１からＬｉまでの整数）の対数尤度比が得られ、分散局＃ＭではＲＭｉｊの情報が得られる。復号部２６は、これらの対数尤度比をもとにビット系列ｂ１ｉｊ〜ｂＭｉｊへの軟入力復号器による復号処理を行う。復号部２６から出力されたビット系列ｂ１ｉｊ〜ｂＭｉｊは信号変換部２３における信号変換を経て中央局１０に伝送される。
【００６０】
その後、中央局１０の信号選択部１６は、チャネル推定部２４からフィードバックされるチャネル情報に基づいて、各送信信号に対応するビット系列ｂｓｉｊを選択し、選択されたビット系列ｂｓｉｊを出力する。端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数が任意である場合は、ある端末３０のあるアンテナ３１と各分散局２０の全てのアンテナ２１の間の伝搬ロスを足しあわせた値を比較し、合計の伝搬ロスが最も小さい分散局２０から届いたビット系列を選択し、それ以外のビット系列を破棄する。別のアンテナ３１についても同様の処理を行う。
【００６１】
なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換部１１及び信号変換部２３における信号変換には、既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、軟出力分散ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局での軟出力分散ＭＬＤの処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。また、分散ＭＬＤの代わりにＭＭＳＥやＳＩＣなどの処理と軟判定復調を用いて対数尤度比を得ても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０：中央局
１１：信号変換部
１２：チャネル推定部
１３：ＭＩＭＯ信号分離部
１４：復号部
１５：ＭＡＣ機能部
１６：信号選択部
２０：分散局
２１：アンテナ
２２：ＲＦ受信部
２３：信号変換部
２４：チャネル推定部
２５：ＭＩＭＯ信号分離部
２６：復号部
２７：分散ＭＬＤ部
２８：軟出力分散ＭＬＤ部
３０：端末
３１：アンテナ
９１：コアネットワーク
９２：セル
【図１】
2015119031.tif 000027
【図２】
2015119031.tif 000028
【図３】
2015119031.tif 000029
【図４】
2015119031.tif 000030
【図５】
2015119031.tif 000031
【図６】
2015119031.tif 000032
【図７】
2015119031.tif 000033
【図８】
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【図９】
2015119031.tif 000035
【図１０】
2015119031.tif 000036
【図１１】
2015119031.tif 000037
【国際調査報告】
2015119031.tif 000038
2015119031.tif 000039
2015119031.tif 000040
2015119031.tif 000041