(57)【要約】【課題】候補セル数が少なくセル間干渉の影響が少ないシステムの場合、候補セルで干渉を抑圧するよう協調制御を行い、候補セル数が多く、セル間干渉の影響が増大するシステムの場合、協調制御を行うセル数を任意に設定し、協調制御を行う通信システム及び通信方法を提供する。【解決手段】端末装置１ｘ−２は、干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置１ｘ−１に干渉情報を送信し、干渉情報を受信した基地局装置１ｘ−１は、干渉情報と、端末装置１ｘ−２と送受信する際に使用するストリーム数とを、複数の基地局装置１ｘ−１のうちの主基地局装置１０−１に対して通知し、主基地局装置１０−１は、ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、干渉情報と、合計ストリーム数と、合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調セル情報を決定し、協調セル情報に含まれるセルに属する基地局装置が協調制御を行うための送信ウェイトを算出する。【選択図】図６
2013243454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムであって、
前記端末装置は、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信し、
前記干渉情報を受信した基地局装置は、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知し、
前記主基地局装置は、前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記合計ストリーム数閾値は、前記主基地局装置の送信アンテナ数であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記合計ストリーム数閾値は、前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記主基地局装置で前記端末装置における受信ウェイトを想定した送信ウェイトを算出する場合に、前記合計ストリーム数閾値を前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和とすることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置に接続する端末装置で用いられる受信ウェイトを算出し、
前記端末装置は前記ウェイトを用いて復調することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数閾値以下の場合、前記協調セル情報に含まれるセルが選択され協調通信を行なうことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数閾値を超える場合、前記協調セル情報に含まれる前記セル内のストリーム数の和が、前記合計ストリーム数を超えないように前記複数の基地局装置のセルから一部のセルが選択され前記協調セル情報とすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項８】
前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセルにおける各端末装置の受信品質であり、
前記協調セル情報は、前記受信品質が悪いセルから順に選択されることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセル内の全ての伝搬路情報であり、
前記主基地局装置は、更に、前記干渉情報から前記協調セル情報を決定するための協調セル選択基準を決定し、前記協調セル選択基準に基づいて前記協調セル情報を決定することを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセル内の各端末装置における干渉電力の和であり、
前記協調セル情報は、前記干渉電力の和が大きい端末装置のセルから順に選択されることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のそれぞれにおける干渉電力の和であり、
前記協調セル情報は、各基地局装置における前記干渉電力の和が大きい順から選択されることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセルにおける干渉相関値であり、
前記協調セル情報は、前記干渉相関値が低いセルから順に選択されることを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれないセルの干渉情報に基づいて、前記協調セル情報に含まれるセルにて使用されるリソース割り当てと、前記協調セル情報に含まれないセルにて使用されるリソース割り当てとを決定することを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１４】
複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、
前記端末装置により、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信するステップと、
前記干渉情報を受信した基地局装置により、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知するステップと、
前記主基地局装置より前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出するステップとを備え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、通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの無線通信システムにおいて、都市及びその周辺地域には、複数の端末装置（以下、端末と称す）に無線通信サービスを提供するためのセル（通信サービスエリア）を構成する基地局装置（以下、基地局と称す）が配置されている。特に、無線通信システムでは、複数の基地局が配置されることで面的に広範囲をカバーするセルラー構成を成し、通信エリアの拡張が図られている。
【０００３】
次世代移動通信システムでは、マクロセル内にピコセル基地局やフェムトセル基地局のような小規模な基地局を配置し、マクロセル基地局に接続する端末を小規模な基地局にオフロード（負荷軽減又は負荷分散）することにより、マクロセル基地局のトラフィック負荷を小規模な基地局に分散させることが検討されている。しかし、小規模な基地局（例えば、ピコセル基地局）はマクロセル基地局よりも送信電力が低いため、マクロセル基地局からピコセル基地局へオフロードできる端末の数は限定され、ピコセル基地局の配置によるトラフィック分散の効果が十分に得られない。
【０００４】
そこで、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、ピコセル基地局からの受信電力にオフセットを与え、オフセットが与えられた受信電力に基づいて接続するセルを決定することで、ピコセル基地局の見かけ上のセル半径を増大させるＣＲＥ（Ｃｅｌｌ  Ｒａｎｇｅ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）が提案されている。これにより、特にマクロセルとピコセルとのセル境界に位置していた端末は、マクロセル基地局からピコセル基地局へ接続先を変更し、マクロセル基地局のトラフィック負荷をピコセル基地局に分散させている。
【０００５】
しかし、ＣＲＥの適用により、特にマクロセル基地局からピコセル基地局へ接続先を変更した端末は、マクロセル基地局からのセル間干渉を受ける。このとき、マクロセル基地局はピコセル基地局よりも送信電力が高いため、マクロセル基地局から受ける干渉は大きな干渉となる。また、マクロセル基地局に接続している他の端末は、ピコセル基地局の設置により、ピコセル基地局から干渉を受ける。
【０００６】
このようなセル間干渉の影響を低減する方法として、自セルの伝搬路変動だけでなく、他セルの伝搬路変動も考慮して、セル間で互いに干渉を与え合わないような協調制御技術が提案されている。このような協調制御技術の例としては、協調送信ビームフォーミング技術や協調送受信ビームフォーミング技術等が提案されている。
【０００７】
協調送信ビームフォーミング技術は、他セルとの間の伝搬路変動を基に、それらのセルに干渉を与えないような送信ウェイトを基地局で信号に乗算して伝送する技術である。このとき、適切な送信ウェイトを乗算して伝送することにより、他セルの端末へ与える干渉を抑圧することができる（非特許文献１）。尚、非特許文献１は、ＳＬＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｌｅａｋａｇｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）法による一例を表しているが、他にはＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）法等もある。
【０００８】
また、協調送受信ビームフォーミング技術は、干渉源となる複数の基地局から到来する干渉信号の等価伝搬路が、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、各基地局と各端末が協調して送信ウェイトと受信ウェイトを算出し、それらを用いた送受信を行う技術である。つまり、複数のセルの基地局と端末が協調して、互いに与えるセル間干渉を抑圧できるような送受信ウェイトをそれぞれ用いることにより、送受信装置が有する自由度を最大限に活用し、効率良く通信を行う技術である（非特許文献２）。非特許文献２は、ＩＡ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）法の例である。このように、セル間干渉の影響を受けるマルチセル環境おいて、協調制御技術を適用し、セル間干渉の影響を低減し、良好なスループットを得ることが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｎｏｒｉ  Ｈａｙａｓｈｉ，Ｍｅｇｕｍｉ  Ｋａｎｅｋｏ，Ｔａｋｅｓｈｉ  Ｆｕｊｉｉ，Ｈｉｄｅａｋｉ  Ｓａｋａｉ，Ｙｏｊｉ  Ｏｋａｄａ，”Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ａｎｄ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｗａｔｅｒ−Ｆｉｌｌｉｎｇ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＳＬＮＲ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ  ＰＩＭＲＣ，Ｓｅｐ．２００９
【非特許文献２】Ｋｒｉｓｈｉｎａ  Ｇｏｍａｄａｍ，Ｖｉｖｅｃｋ  Ｒ．Ｃａｄａｍｂｅ，Ｓｙｅｄ  Ａ．Ｊａｆａｒ，”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】
【００１０】
しかしながら、マクロセル内にさらに多くのピコセル基地局を設置し、より多くのトラフィック負荷をピコセルに分散させる場合、ピコセル数の増加に伴い、セル間干渉の影響が増大する。しかし、協調制御技術において、除去可能なセル間干渉は、送受信装置が有するアンテナ数、伝送するストリーム数等によって制限される。そのため、セル間干渉の影響が大きい場合には、協調制御技術を適用してもセル間干渉の影響を除去することができないため、システム全体のスループットの特性が劣化するという課題がある。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、候補セル数が多い場合であっても、セル間干渉の影響を抑圧できる協調制御を行う通信システム及び通信方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために本発明に係る通信システムの構成は、次の通りである。
【００１３】
本発明の通信システムは、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムであって、前記端末装置は、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信し、前記干渉情報を受信した基地局装置は、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知し、前記主基地局装置は、前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の通信システムにおいて、前記合計ストリーム数閾値は、前記主基地局装置の送信アンテナ数であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の通信システムにおいて、前記合計ストリーム数閾値は、前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の通信システムにおいて、前記主基地局装置で前記端末装置における受信ウェイトを想定した送信ウェイトを算出する場合に、前記合計ストリーム数閾値を前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和とすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の通信システムにおいて、前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置に接続する端末装置で用いられる受信ウェイトを算出し、前記端末装置は前記ウェイトを用いて復調することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の通信システムにおいて、前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数が閾値以下の場合、前記協調セル情報に含まれるセルが選択され、協調通信が行われることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の通信システムにおいて、前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数閾値を超える場合、前記協調セル情報に含まれる前記セル内のストリーム数の和が、前記合計ストリーム数を超えないように前記複数の基地局装置のセルから一部のセルが選択され前記協調セル情報とすることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の通信システムにおいて、前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセルにおける各端末装置の受信品質であり、前記協調セル情報は、前記受信品質が悪いセルから順に選択され、または、前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセル内の全ての伝搬路情報であり、前記主基地局装置は、更に、前記干渉情報から前記協調セル情報を決定するための協調セル選択基準を決定し、前記協調セル選択基準に基づいて前記協調セル情報を決定することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の通信システムにおいて、協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセル内の各端末装置における干渉電力の和であり、前記協調セル情報は、前記干渉電力の和が大きい端末装置のセルから順に選択されることを特徴とするものである。又は、前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のそれぞれにおける干渉電力の和であり、前記協調セル情報は、各基地局装置における前記干渉電力の和が大きい順から選択されることを特徴とするものである。又は、前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセルにおける干渉相関値であり、前記協調セル情報は、前記干渉相関値が低いセルから順に選択されることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の通信システムにおいて、前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれないセルの干渉情報に基づいて、前記協調セル情報に含まれるセルにて使用されるリソース割り当てと、前記協調セル情報に含まれないセルにて使用されるリソース割り当てとを決定することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の通信方法は、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、前記端末装置により、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信するステップと、前記干渉情報を受信した基地局装置により、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知するステップと、前記主基地局装置より、前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出するステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通信システムは、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムであって、前記端末装置は、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信し、前記干渉情報を受信した基地局装置は、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知し、前記主基地局装置は、前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出することで、候補セル数が少なくセル間干渉の影響が少ないシステムの場合、候補セルで干渉を抑圧するよう協調制御を行い、候補セル数が多く、セル間干渉の影響が増大するシステムの場合、協調制御を行うセル数を任意に設定することができ、また、閾値をシステムに適した値に設定することにより、協調制御による干渉抑圧効果を高めることができ、伝送特性を向上することができるという優れた効果を奏し得る。
【００２５】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記合計ストリーム数閾値は、前記主基地局装置の送信アンテナ数、又は、前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和であることで、合計ストリーム数閾値を柔軟に設定できるという優れた効果を奏し得る。
【００２６】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記主基地局装置で前記端末装置における受信ウェイトを想定した送信ウェイトを算出する場合に、前記合計ストリーム数閾値を前記主基地局装置の送信アンテナ数と前記端末装置の受信アンテナ数との和とすることで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００２７】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置に接続する端末装置で用いられる受信ウェイトを算出し、前記端末装置は前記ウェイトを用いて復調することで、端末装置から通知された受信品質に基づいて協調セルを決定することにより、端末装置の受信品質を考慮した協調制御ができ、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００２８】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数閾値以下の場合、前記協調セル情報に含まれるセルが選択され協調通信を行なうことで、協調セル及び非協調セルのリソース割り当てを異なる割り当てにすることで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００２９】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記合計ストリーム数が、前記合計ストリーム数閾値を超える場合、前記協調セル情報に含まれる前記セル内のストリーム数の和が、前記合計ストリーム数を超えないように前記複数の基地局装置のセルから一部のセルが選択され前記協調セル情報とすることで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００３０】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセルにおける各端末装置の受信品質であり、前記協調セル情報は、前記受信品質が悪いセルから順に選択され、または、前記干渉情報は、前記複数の基地局装置のセル内の全ての伝搬路情報であり、前記主基地局装置は、更に、前記干渉情報から前記協調セル情報を決定するための協調セル選択基準を決定し、前記協調セル選択基準に基づいて前記協調セル情報を決定することで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００３１】
本発明によれば、通信システムにおいて、協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセル内の各端末装置における干渉電力の和であり、前記協調セル情報は、前記干渉電力の和が大きい端末装置のセルから順に選択されることを特徴とするものである。又は、前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のそれぞれにおける干渉電力の和であり、前記協調セル情報は、各基地局装置における前記干渉電力の和が大きい順から選択されることを特徴とするものである。又は、前記協調セル選択基準は、前記複数の基地局装置のセルにおける干渉相関値であり、前記協調セル情報は、前記干渉相関値が低いセルから順に選択されることで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００３２】
本発明によれば、通信システムにおいて、前記主基地局装置は、前記協調セル情報に含まれないセルの干渉情報に基づいて、前記協調セル情報に含まれるセルにて使用されるリソース割り当てと、前記協調セル情報に含まれないセルにて使用されるリソース割り当てとを決定することで、セル間干渉の影響を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【００３３】
本発明によれば、通信方法は、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置のうちの少なくとも１つに接続する端末装置とを備え、前記複数の基地局装置が各基地局装置の接続可能範囲であるセルの全域或いは一部が互いに重複するように配置される通信システムにおける通信方法であって、前記端末装置により、前記セル内における干渉の状態を示す干渉情報を測定し、自らが接続する基地局装置に前記干渉情報を送信するステップと、前記干渉情報を受信した基地局装置により、前記干渉情報と、前記端末装置と送受信する際に使用するストリーム数とを、前記複数の基地局装置のうちの主基地局装置に対して通知するステップと、前記主基地局装置より、前記ストリーム数の和を表す合計ストリーム数を算出し、前記干渉情報と、前記合計ストリーム数と、予め内部に保持する合計ストリーム数閾値とに基づいて、協調制御を行う対象とするセルを示す協調セル情報を決定し、前記協調セル情報に含まれる前記セルに属する基地局装置が前記協調制御を行うための送信ウェイトを算出するステップとを備えることで、候補セル数が少なくセル間干渉の影響が少ないシステムの場合、候補セルで干渉を抑圧するよう協調制御を行い、候補セル数が多く、セル間干渉の影響が増大するシステムの場合、協調制御を行うセル数を任意に設定することができ、また、閾値をシステムに適した値に設定することにより、協調制御による干渉抑圧効果を高めることができ、伝送特性を向上することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る通信システムの別の構成を示す概略図である。
【図３】第１の実施形態に係る通信システムの基地局装置の構成を示す概略図である。
【図４】第１の実施形態に係る通信システムにおいて協調送受信ビームフォーミング技術を用いた送信ウェイトの算出方法を示すシーケンス図である。
【図５】第１の実施形態に係る通信システムの端末装置の構成を示す概略図である。
【図６】第１の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。
【図７】第１の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間の処理を示す中盤のシーケンス図である。
【図８】第２の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間において伝搬路情報に基づく協調セルの算出処理を示すシーケンス図である。
【図９】第２の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間において協調セルの算出処理を示す中盤のシーケンス図である。
【図１０】第２の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間において干渉の相関値に基づく協調セルの算出処理を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１の構成を示す概略図である。図１に示す通信システム１は、異なるセル半径の複数の基地局（マクロセル基地局、ピコセル基地局）を備えている。
【００３６】
図１に示すように、マクロセル基地局１０−１による広い領域をカバーするマクロセル１０内に、ピコセル基地局（１ｘ−１、ｘは任意の正整数；１０−１、１１−１、１２−１、１３−１）による狭い領域をカバーする４つのピコセル１１、１２、１３、１４で構成されている。
【００３７】
また、各セル内において基地局にはそれぞれ１台の端末装置（以下、端末と称す）（１０−２、１１−２、１２−２、１３−２、１４−２）が接続されており、端末１０−２（マクロ基地接続端末）はマクロセル基地局１０−１に接続されており、ピコセル端末１ｘ−２（１ｘ−２；１１−２、１２−２、１３−２、１４−２）はピコセル基地局１ｘ−１に接続されている。尚、第１の実施形態では、一例として、各基地局における送信アンテナ数ＮＴｘは４本、各端末における受信アンテナ数ＮＲｘは４本、各基地局から各端末へ伝送するストリーム数をそれぞれ１とする。
【００３８】
また、第１の実施形態では、端末から通知された受信品質に基づいて、セル間干渉の大きさが既定の受信レベル以上の強さで検知されるセル群（以下、候補セルと称す）のうち任意のセルを、協調制御の対象となるセル（以下、協調セルと称す）として選択し、協調制御を行う。
【００３９】
尚、第１の実施形態では、一例として図１の通信システム１を想定し以下に説明するが、セル間干渉を及ぼすマルチセル環境であればよい。したがって、図２のように同じセル半径のセル１５〜１９の一部のエリアが重複するよう構成されたシステム１ａであっても良い。図２に示す通信システム１ａは、同じセル半径の複数の基地局１ｘ−１（１５−１、１６−１、１７−１、１８−１、１９−１）と、各基地局１ｘ−１にそれぞれ接続する各端末（１５−２、１６−２、１７−２、１８−２、１９−２）とを備えている。
【００４０】
本実施形態において、図１では、セル１０〜１４、図２では、セル１５〜１９を候補セルとする。例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）では、候補セルを伝搬路推定用の参照信号（ＣＲＳ：Ｃｅｌｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ、あるいはＣＳＩ−ＲＳ：ＣＳＩ−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を用いて規定の受信レベル以上の強さで参照信号を受信したセル群としている。
【００４１】
また、本実施形態では、協調制御に必要な処理を集中制御局（マクロセル基地局；主基地局装置）で行う構成とし、一例として、マクロセル基地局１０−１を集中制御局とする。尚、集中制御局は、候補セルに含まれる他の基地局１１−１〜１４−１のいずれかより決定しても良いし、協調制御に必要な処理のみを行うための制御局を他に設置しても良い。
【００４２】
尚、本実施形態で対象とする協調制御技術は、協調送信ビームフォーミング技術及び協調送受信ビームフォーミング技術とし、協調送信ビームフォーミング技術の一例としてＺＦ法、協調送受信ビームフォーミング技術の一例としてＩＡ法を用いるが、これに限定されず、他の方式を用いても良い。また、光張り出し基地局（ＲＲＥ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ）、フェムトセル基地局、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く、セル数、基地局数、端末数、アンテナ数、ストリーム数等はこれに限定されない。さらに、本実施形態における各基地局は無線ネットワーク又は有線ネットワークで接続されており、基地局間で情報を共有する。ただし、一般的なフェムトセル基地局はインターネット経由でマクロセル基地局との情報のやり取りを行い、光張り出し基地局やピコセル基地局では、光ファイバや専用ネットワーク（例えば、３ＧＰＰにおいて規格化されているＬＴＥやＬＴＥ−Ａでは局間のインターフェースとしてＸ２と呼ばれるインターフェースが定義されている）経由でマクロセル基地局との情報のやり取りを行う。これらの通信システムの定義については、他の本実施形態においても同様である。
【００４３】
次に、第１の実施形態に係る通信システム１の基地局１ｘ−１（ｘは任意の正整数）の構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係る通信システム１の基地局１ｘ−１の概略構成を示すブロック図である。尚、基地局１ｘ−１は、マクロセル基地局及びピコセル基地局を含み、送信アンテナ数ＮＴｘは４とし、これらの基地局は同じ構成を成すものとする。
【００４４】
基地局装置（基地局）１ｘ−１は、図３に示すように、受信アンテナ１０１、無線部１０２、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）部１０３、受信部１０４、上位層１０５、符号部１０６、変調部１０７、送信ウェイト乗算部１０８、復調用参照信号生成部１０９、伝搬路推定用参照信号生成部１１０、制御信号生成部１１１、信号多重部１１２、ＩＦＦＴ部１１３−Ｎ（以下、Ｎは任意の正整数、図３ではＮ＝１〜４）、Ｄ／Ａ変換部１１４−Ｎ（Ｎ＝１〜４）、無線部１１５−Ｎ（Ｎ＝１〜４）、送信アンテナ１１６−Ｎ（Ｎ＝１〜４）を備える。尚、アンテナの数は、これに限定されず、何本のアンテナを備えるようにしてもよい。また、送信アンテナと受信アンテナを共用する構成としてもよい。
【００４５】
受信アンテナ１０１は、自身が接続する端末から送信された信号を受信し、無線部１０２へ出力する。無線部１０２は、受信アンテナ１０１から入力された受信信号を信号検出処理等のデジタル信号処理が可能な周波数帯へダウンコンバート（無線周波数変換）し、フィルタリング処理を行ない、ベースバンド信号を生成し、アナログ信号からデジタル信号に変換しＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）部１０３へ出力する。
【００４６】
Ａ／Ｄ部１０３は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、受信部１０４へ出力する。受信部１０４は、入力されたデジタル信号から、端末が測定した受信品質を上位層１０５へ出力する。さらに、候補セルの上位層１０５は、無線ネットワーク又は有線ネットワーク経由で端末から取得した受信品質をマクロ基地局（集中制御局）へ通知する。
【００４７】
上位層１０５は、ＯＳＩ参照モデルで定義された通信機能の階層のうち、物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ）よりも上位の機能の階層、例えば、データリンク層（例えば、ＭＡＣ（媒体アクセス制御：Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ））、ネットワーク層（例えば、ＲＲＣ（無線リソース制御：Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ））等のレイヤが該当する。
【００４８】
集中制御局において上位層１０５は、取得した受信品質に基づいて、協調制御の対象となるセル（協調セル）の情報（以下、協調セル情報と称す）とリソース割り当てを決定する。また、集中制御局において上位層１０５は、無線ネットワーク又は有線ネットワーク経由で、決定した協調セル情報を他の基地局へ通知する。さらに、各基地局は端末へ協調セル情報を送信する。
【００４９】
さらに、協調セルに含まれる基地局の上位層１０５は、無線ネットワーク又は有線ネットワーク経由で、端末から取得した伝搬路情報（伝搬路情報通知）を集中制御局へ通知する。
【００５０】
また、集中制御局の上位層１０５は、送信ウェイトを算出する。さらに、集中制御局の上位層１０５は、無線ネットワーク又は有線ネットワーク経由で、決定した送信ウェイトを協調セルに含まれる基地局へ通知する。
【００５１】
各基地局において上位層１０５は、リソース割り当てを制御信号生成部１１１へ出力し、送信ウェイトを送信ウェイト乗算部１０８及び復調用参照信号生成部１０９へ出力する。また、上位層１０５は、リソース割り当てを制御信号生成部１１１へ出力する。
【００５２】
符号部１０６は、上位層１０５から入力された送信ビット列を符号化（誤り訂正符号化）し、変調部１０７へ出力する。符号部１０６が誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化（ｔｕｒｂｏ  ｃｏｄｉｎｇ）、畳み込み符号化（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  ｃｏｄｉｎｇ）、低密度パリティ検査符号化（ｌｏｗ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒｉｔｙ  ｃｈｅｃｋ  ｃｏｄｉｎｇ；ＬＤＰＣ）等である。
【００５３】
変調部１０７は、符号化された送信ビット列をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の変調方式を用いて変調し、送信ウェイト乗算部１０８へ出力する。尚、変調部１０７は、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。
【００５４】
送信ウェイト乗算部１０８は、変調部１０７から入力された送信ビット列に、上位層１０５から入力された送信ウェイトを乗算し、信号多重部１１２へ出力する。
【００５５】
復調用参照信号生成部１０９は、復調用参照信号として、既知の参照信号に送信ウェイトを乗算し、信号多重部へ出力する。
【００５６】
伝搬路推定用参照信号生成部１１０は、伝搬路推定用参照信号として既知の参照信号を生成し、信号多重部へ出力する。
【００５７】
制御信号生成部１１１は、端末に通知する制御情報（リソース割り当てや変調方式、符号化率などの情報）を生成し、信号多重部１１２へ出力する。
【００５８】
信号多重部１１２は、送信ウェイト乗算後の送信データ信号に、復調用参照信号、伝搬路推定用参照信号、制御情報を多重し、ＩＦＦＴ部１１３−１〜１１３−４へ出力する。
【００５９】
ＩＦＦＴ部１１３−１〜１１３−４は、入力された周波数軸上の送信信号をＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；逆高速フーリエ変換）によって時間軸上の信号に変換し、Ｄ／Ａ部１１４−１〜１１４−４へ出力する。
【００６０】
Ｄ／Ａ部１１４−１〜１１４−４は、ＩＦＦＴ部１１３−１〜１１３−４から入力された信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換する。
【００６１】
無線部１１５−１〜１１５−４は、入力されたアナログ信号を無線周波数にアップコンバートし、送信アンテナを介して、端末へ送信する。
【００６２】
＜送信ウェイトの算出方法＞
次に、基地局（集中制御局）の送信ウェイト乗算部１０８におけるウェイトの算出方法について説明する。詳しくは、集中制御局は、協調セルの端末から取得した伝搬路情報に基づいて、協調制御を行うためのウェイトを算出する。算出方法として、協調送信ビームフォーミング技術における送信ウェイトの算出方法と、協調送受信ビームフォーミング技術における送受信ウェイトの算出方法とを以下に説明する。
【００６３】
始めに、協調送信ビームフォーミング技術における送信ウェイトｖｊの算出方法を説明する。
【００６４】
まず、以下の説明で扱う変数について説明する。協調セル数をＮｃとし、ｋ（ｋは任意の正整数、１≦ｋ≦Ｎｃ）とｊ（ｊは任意の正整数、１≦ｊ≦Ｎｃ）をセル番号とし、協調セルに含まれるセルを順に割り当てる。つまり、本実施形態において、協調セルがセル１０〜１３である場合、マクロセル１０のセル番号を１、ピコセル１１〜１３のセル番号をそれぞれ２〜４とする。
【００６５】
Ｈｋｊはセルｊの基地局とセルｋの端末との間の伝搬路情報、Ｈｊｋ’はセルｋの端末とセルｊの基地局との間の伝搬路情報を表している。また、ｖは送信ウェイト、ｕは受信ウェイトを表しており、Ｑは受信する干渉信号の共分散行列である。また、Ｐは送信電力、ｄは送信するストリーム数である。なお、以下ではセル毎に１つの送信ウェイトｖｊを算出するが、マルチキャリア伝送の場合は、サブキャリア毎に送信ウェイトを算出しても良い。
【００６６】
協調送信ビームフォーミング技術の一例としてＺＦ法の場合、式（１）のように、伝搬路情報を用いて、送信ウェイト乗算部１０８によって、セルｊの基地局における送信ウェイトｖｊを算出する。ここで、協調セルに含まれる端末数の合計をＮＵＥとし、本実施形態において協調セルがセル１０〜１３である場合、ＮＵＥは４となる。
【数１】
2013243454.tif 000003
【００６７】
次に、協調送受信ビームフォーミング技術における、ＩＡ法を用いた送受信ウェイトの算出方法を以下に説明する。本実施形態では、一例として、繰り返しアルゴリズムによる送受信ウェイトの算出方法を用いる。尚、繰り返し回数は、任意の値を設定することが可能であり、十分な繰り返し回数を与えることで、より多くのセル間干渉の影響を抑圧可能な送受信ウェイトを算出することができる。
【００６８】
図４は、ＩＡ法を用いた送受信ウェイトの算出方法の一例を示すシーケンス図である。
【００６９】
まず、ステップＳ３０１では、繰り返し回数のレジスタｎ（図示せず）を１に初期化する。次に、ステップＳ３０２では、レジスタｎの値が所定の繰り返し回数以下の間、ステップＳ３０２〜Ｓ３１０の処理を繰り返すための判定を行う。
【００７０】
ステップＳ３０３では、送信ウェイトｖｊに任意の初期値を設定する。
【００７１】
ステップＳ３０４では、以下に示す式（２）に基づいて、干渉の共分散行列Ｑｋを算出する。ここで式（２）において、上付きのＨは複素共役転置行列を表す。
【数２】
2013243454.tif 000004
【００７２】
ステップＳ３０５では、干渉の共分散行列Ｑｋを特異値分解し、ウェイトｕｋを算出する。ここで、干渉の共分散行列Ｑｋを特異値分解して得られる左特異ベクトルのうち、小さい特異値に対応するものをストリーム数分選択してウェイトｕｋとする。
【００７３】
ステップＳ３０６では、ｖｋ’＝ｕｋとし、Ｈｊｋ’＝ＨｋｊＨとする。続いて、ステップＳ３０７では、以下の式（３）に基づいて、干渉の共分散行列Ｑｊ’を算出する。
【数３】
2013243454.tif 000005
【００７４】
ステップＳ３０８では、干渉の共分散行列Ｑｊ’を特異値分解し、ウェイトｕｊ’を算出する。ステップＳ３０５と同様に、干渉の共分散行列Ｑｊ’を特異値分解して得られる左特異ベクトルのうち、小さい特異値に対応するものをストリーム数分選択してウェイトｕｊ’とする。
【００７５】
ステップＳ３０９では、ｖｊ＝ｕｊ’を代入する。さらに、ステップＳ３１０では、レジスタｎに１を加算し、ステップＳ３０２へ遷移する。
【００７６】
ステップＳ３０２では、レジスタｎの値と繰り返し回数を比較し、ステップＳ３０３〜Ｓ３１０の処理を予め指定した繰り返し回数行うと、ステップＳ３０２が「ＮＯ」となり、ステップＳ３１３に遷移する。
【００７７】
ステップＳ３１１では、得られたｖｋをセルｋの基地局における送信ウェイト、上記ウェイトｕｋをセルｋの端末における受信ウェイトとする。尚、本実施形態では、各セルにおける端末数を１台としているため、セル数と端末番号が一致しているが、１つのセルに複数の端末が存在する場合は、式（２）において、端末毎に干渉の共分散行列を算出し、受信ウェイトを算出する。
【００７８】
このように、図４のシーケンスでは、小さい特異値に対応するウェイト（干渉電力が小さくなるようなウェイト）を用いるようにウェイトを繰り返し更新していくため、予め決められた繰り返し回数後には、干渉の影響を抑圧することができるウェイトが得られる。このように得られた送受信ウェイトを用いることにより、複数のセルが協調して干渉の影響を抑圧することができる。ただし、上記算出方法は一例であり、この他の算出方法を用いてもよい。
【００７９】
また、ＩＡ法のような協調送受信ビームフォーミング技術の場合、集中制御局で送受信ウェイトを算出する。しかし、本実施形態では集中制御局が算出した受信ウェイトは使用せずに、端末で新たに受信ウェイトを算出する構成例としているが、端末は集中制御局が算出した受信ウェイトを用いても良い。この場合、集中制御局から協調セルに含まれる各基地局へ受信ウェイトを通知し、さらに各基地局は接続する端末へ通知し、端末は通知された受信ウェイトを用いる。
【００８０】
次に、第１の実施形態における端末装置（端末）１ｘ−２（ｘは任意の正整数）を説明する。図５に、第１の実施形態に係る端末の概略構成を示すブロック図を示す。尚、受信アンテナ数ＮＲｘは４とし、接続する基地局の関係なく、全ての端末で同じ構成とする。
【００８１】
図５に示すように、本実施形態における端末１ｘ−２は、受信アンテナ部２０１−１〜２０１−４、無線部２０２−１〜２０２−４、Ａ／Ｄ部２０３−１〜２０３−４、信号分離部２０５、受信ウェイト乗算部２０６、復調部２０７、復号部２０８、上位層２０９、伝搬路推定部２１０、受信ウェイト算出部２１１、送信部２１２、Ｄ／Ａ部２１３と、送信アンテナ部２１５を備える。尚、送信アンテナ数は１となっているが、これに限らず、何本のアンテナを備えるようにしても良い。また、送信アンテナと受信アンテナを共用する構成としても良い。
【００８２】
受信アンテナ部２０１−１〜２０１−４では、参照信号（復調用参照信号及び伝搬路推定用参照信号）、制御情報（リソース割り当てや変調方式、符号化率などの情報）、受信データ信号、協調セル情報が受信される。
【００８３】
受信アンテナ部２０１−１〜２０１−４では接続する基地局から送信された信号を受信し、無線部２０２−１〜２０２−４では、受信アンテナ部２０１−１〜２０１−４から入力された受信信号をデジタル信号処理が可能な周波数帯域にダウンコンバートしてベースバンド信号を生成する。
【００８４】
Ａ／Ｄ部２０３−１〜２０３−４は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＦＦＴ部２０４−１〜２０４−４へ出力する。ＦＦＴ部２０４−１〜２０４−４は、入力された信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；高速フーリエ変換）し、周波数軸上の信号に変換し、信号分離部へ出力する。
【００８５】
信号分離部２０５は、入力された信号から参照信号と制御情報を分離し、参照信号を伝搬路推定部２１０へ、受信データ信号及び制御信号を受信ウェイト乗算部２０６へ、協調セル情報は上位層２０９へ出力する。
【００８６】
伝搬路推定部２１０は、伝搬路推定用参照信号から伝搬路情報を推定し、送信部２１２へ出力する。また、伝搬路推定部２１０は、復調用参照信号から等価伝搬路情報を推定し、受信ウェイト算出部２１１へ出力する。ここで、等価伝搬路情報とは、基地局で乗算する送信ウェイトを考慮した等価的な伝搬路を表しており、復調用参照信号生成部１０９では送信ウェイトを考慮した復調用参照信号を生成しているため、この信号を受信することで等価伝搬路を得ることができる。
【００８７】
受信ウェイト算出部２１１では、伝搬路推定部から入力された等価伝搬路情報Ｈｋ”に基づいて、例えば、以下の式（４）のように受信ウェイトを算出する。ここで、σｎ２は端末における雑音の平均電力であり、Ｉは単位行列である。
【数４】
2013243454.tif 000006
【００８８】
式（４）はＭＭＳＥ（最小平均二乗誤差；Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）規範に基づいた受信ウェイトであるが、他の受信ウェイトを用いてもよい。また、受信ウェイト算出部２１０は、算出した受信ウェイトを受信ウェイト乗算部２０６へ出力する。
【００８９】
受信ウェイト乗算部２０６は、入力された受信データ信号に受信ウェイトを乗算し、復調部２０７へ出力する。このとき、制御情報（リソース割り当て）を参照し、各端末が使用しているリソースにおける受信データ信号に対して、受信ウェイトを乗算する。
【００９０】
復調部２０７は、制御情報（変調方式）に基づいて、入力された受信データ信号を復調し受信ビット列を得る。
【００９１】
復号部２０８では、制御情報（符号化率）に基づいて、復調部２０７から入力された受信ビット列を復調し復号ビット列を得る。
【００９２】
送信部２１２は伝搬路情報と受信品質を送信可能な形式に変換し、Ｄ／Ａ部２１３は、デジタル信号からアナログ信号に変換後、無線部２１４を経由して送信アンテナ部２１５から基地局１ｘ−１へ向けて送信する。
【００９３】
尚、第１の実施形態における受信品質は、周辺セルから到来する信号を各端末が受信した結果に基づき生成されるものとしているが、これに限らず、基地局間でやり取りする情報を基に生成しても良い。例えば、ＬＴＥシステムにおける、基地局間で基地局各々の送信電力がリソースブロック毎に高いか低いかを把握することができるＲＮＴＰ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）等の制御情報を用いても良い。ＲＮＴＰは、各セルのリソースブロック毎の送信電力を示す情報であるため、各基地局でこの情報を参照することにより、各セルの送信電力を把握することができる。送信電力が小さい値のセルは、隣接セルに干渉を与えないセル、大きい値のセルは隣接セルに干渉を与えるセルと決定することができる。また、各セルの位置関係が事前に把握されている場合には、その位置関係とＲＮＴＰを考慮することにより、リソースブロック毎の受信品質を生成することも可能である。
【００９４】
次に、第１の実施形態に係る通信システム１における基地局１ｘ−１と端末１ｘ−２間における処理について説明する。図６は、第１の実施形態に係る通信システム１（又は通信システム１ａ）の基地局１ｘ−１及び端末１ｘ−２間における処理を示すシーケンス図である。尚、該シーケンス図において同じ参照番号のステップは、同様の処理が並列に行われることを示す。
【００９５】
図６では、複数の基地局（基地局Ａ、基地局Ｂ、基地局Ｃ）と、複数の端末（端末ａ,端末ｂ、端末ｃ）とを備える通信システム１において協調制御を行う。基地局Ａは、集中制御局として協調制御を行うが、これに限定されず、他の基地局が行っても良い。
【００９６】
端末ａは基地局Ａに接続し、端末ｂは基地局Ｂに接続し、端末ｃは基地局Ｃに接続している。また、各基地局のセルは、協調セルに属するセルと、協調セルに属さないセルとに分けられ、さらに、協調セルに属するセルは、集中制御局に属するセル（集中制御局のセル半径）と、集中制御局に属さないセル（集中制御局以外の基地局のセル半径）とに分別される。
【００９７】
ステップＳ１０１において、集中制御局（基地局Ａ）は、候補セルに含まれる他の基地局（基地局Ｂ、基地局Ｃ）に対して、候補セルに含まれるセルを表す情報である候補セル情報（セルＩＤ等）を通知する。尚、図１では、マクロセル基地局１０−１がピコセル基地局１１−１〜１４−１へ、候補セル情報（例えば、セル１０〜１５のセルＩＤ）を通知する。さらに、各基地局１０−１〜１４−１は接続する端末（１０−２、１１−２、１２−２、１３−２、１４−２）へ候補セル情報を通知する。
【００９８】
ステップＳ１０２において、全ての端末（端末ａ,端末ｂ、端末ｃ）は、候補セルとの間の受信品質を測定する。ここで、受信品質とは、ＳＩＮＲ（信号対干渉及び雑音電力比：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）、等、セル間干渉に関する要素が含まれた数値を表す。
【００９９】
ステップＳ１０３において、端末（端末ａ,端末ｂ、端末ｃ）は、Ｓ１０１で測定した受信品質を、自らが接続する基地局へ通知する。さらに、集中制御局以外の基地局（基地局Ｂ、基地局Ｃ）は、端末（端末ｂ、端末ｃ）から受信した受信品質を集中制御局（基地局Ａ）へ通知する。
【０１００】
ステップＳ１０４において、集中制御局（基地局Ａ）は、図７に示す処理に基づいて協調制御を行う対象となるセルを決定する。処理は、図７のステップＳ２０１に移行する。
【０１０１】
図７に、第１の実施形態における協調セルを決定するための処理の一例を示す。図７において、ステップＳ２０２〜Ｓ２０３は協調セルの決定処理、ステップＳ２０４〜Ｓ２１０はリソース割り当て処理を表す。
【０１０２】
尚、閾値とは、１つのセルにおいて協調制御システムにおいて空間多重可能な最大のストリーム数を表し、集中制御局は任意の数を設定することができる構成とする。例えば、送信アンテナ数ＮＴｘとしてもよい。また、協調制御の方法毎に異なる値を設定してもよく、ＺＦ法の場合は送信アンテナ数ＮＴｘ、ＩＡ法の場合は送信アンテナ数ＮＴｘと受信アンテナ数ＮＲｘの和としてもよい。この場合、第１の実施形態では、ＺＦ法を用いた場合の閾値は４、ＩＡ法を用いた場合の閾値は８となる。また、シミュレーション結果等に基づいて設定してもよく、セル間干渉の大きさ、ストリーム数、アンテナ数、送信電力等を考慮した設定値としてもよい。第１の実施形態では、一例として、ＺＦ法を用いた場合の閾値を４、ＩＡ法を用いた場合の閾値を６とする。また、合計ストリーム数とは、全候補セルにおけるストリーム数の合計を表し、第１の実施形態では５（１ストリーム×５セル）である。なお、集中制御局は、他のセルに関する情報が必要な場合は、無線ネットワーク又は有線ネットワークを用いて他のセルからの情報を取得する。
【０１０３】
ステップＳ２０１では、集中制御局（基地局Ａ）の上位層１０５が合計ストリーム数と閾値とを比較し、合計ストリーム数が閾値以下の場合（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、ステップＳ２０２へ遷移する。一方、合計ストリーム数が閾値を超える場合（ステップＳ２０１のＮＯ）、ステップＳ２０３へ遷移する。第１の実施形態において、ＩＡ法を用いた場合、合計ストリーム数は５、閾値は６であるため、ステップＳ２０２へ遷移する。一方、ＺＦ法を用いた場合、合計ストリーム数は５、閾値は４であるため、ステップＳ２０３へ遷移する。
【０１０４】
ステップＳ２０２では、協調セルを候補セルとする。第１の実施形態においてＩＡ法を用いた場合、協調セル情報はセル１０〜１４となる。
【０１０５】
ステップＳ２０３では、各セルの受信品質を比較し、受信品質が悪い順に協調セルとする。ただし、このとき、協調セルとして選択したセルのストリーム数の合計が閾値を超えないようにする。第１の実施形態においてＺＦ法を用いた場合、例えば、セル１０〜１４の受信ＳＩＮＲがそれぞれ１[ｄＢ]、２[ｄＢ]、３[ｄＢ]、４[ｄＢ]、５[ｄＢ]の場合、受信ＳＩＮＲが低い（受信品質が悪い）順にセルを選択し、かつ、選択したセルのストリーム数の合計が閾値４を超えないようにする。つまり、協調セル情報は、セル１０、１１、１２、１３となる。なお、ここでは受信品質を電力の比[ｄＢ]としているが、電力値でもよい。尚、協調セル数がシステムで予め設定されている場合には、その設定値の数だけ協調セルの数が選択された段階で、セルの選択処理を終了する。例えば、システムで予め設定された協調セル数の最大値が３の場合、上述の例では１[ｄＢ]、２[ｄＢ]、３[ｄＢ]のセルを協調セルとし、協調セル情報はセル１０、１１，１２となる。この場合、決定した協調セル数が閾値４より少ないため、いずれか１つのセルのストリーム数を１ストリームから２ストリームへ変更し、ストリーム数の合計が４となるようにするための制御も可能であり、このような協調セル数とストリーム数の合計を閾値の中で柔軟に設定することも本発明に含まれる。
【０１０６】
ステップＳ２０４では、上位層１０５が協調セルが使用するリソースを同じリソース（例えば、周波数等）に割り当てる。つまり、第１の実施形態においてＺＦ法を用いた場合、セル１０、１１、１２、１３のリソースは同じとする。ここで、リソースとは、周波数や時間を表す。
【０１０７】
ステップＳ２０５では、ｃ（ｃは任意の正整数、１≦ｃ≦非協調セル数）を１に初期化し、非協調セルに含まれるセルの番号を順に割り当てる。ここで非協調セルとは、協調制御を行わないセルを表し、協調セル情報に含まれないセルである。第１の実施形態においてＺＦ法を用いた場合、非協調セルはセル１４、非協調セル数は１であり、ｃ＝１のときにセル１４のリソース割り当てを行う。
【０１０８】
ステップＳ２０６では、非協調セルの受信品質と予め設定した上限値とを比較し、非協調セルの受信品質が上限値以上の場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、ステップＳ２０７へ遷移する。一方、非協調セルの受信品質が上限値未満の場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、Ｓ２１０へ遷移する。つまり、非協調セルの受信品質が上限値以上とは、非協調セルの受信品質の方が上限値よりも品質が良いことを表しており、受信品質の数値自体を比較するものではない。尚、上限値は、予め集中制御局が設定する値であり、シミュレーション結果等に基づいて設定してもよい。第１の実施形態では、非協調セル（セル１４）の受信品質は５[ｄＢ]であり、上限値を３[ｄＢ]とすると、受信品質は上限値よりも品質が良いため、ステップＳ２０６はＹＥＳとなる。
【０１０９】
ステップＳ２０７では、非協調セルと協調セルとを同じリソースに割り当てる。つまり、全ての候補セルは同じリソース割り当てとなる。
【０１１０】
ステップＳ２０８では、非協調セルと協調セルとを異なるリソースに割り当てる。
【０１１１】
ステップＳ２０９では、ｃに１を加える。
【０１１２】
ステップＳ２１０では、ｃと非協調セル数とを比較し、ｃが非協調セル数以内に収まる場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ステップＳ２０６へ遷移する。一方、ｃが非協調セル数を超える場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、処理は、図６のステップ１０５に移行する。
【０１１３】
図６に戻り、ステップＳ１０５において、集中制御局（基地局Ａ）は、他のセルの基地局（基地局Ｂ、基地局Ｃ）へ協調セル情報を通知する。さらに、各基地局は接続する端末（端末ａ,端末ｂ、端末ｃ）へ協調セル情報を通知する。
【０１１４】
ステップＳ１０６において、協調セルに含まれる端末（図６の端末ａ、端末ｂ）（又は図１では１０−２〜１３−２）は、自身が接続する基地局との間の伝搬路情報及び協調セルの基地局との間の伝搬路情報を推定する。
【０１１５】
ステップＳ１０７において、非協調セルに含まれる端末ｃ（又は図１の１４−２）は、自身が接続する基地局Ｃ（又は図１の１４−１）との間の伝搬路情報を推定する。
【０１１６】
ステップＳ１０８において、全ての端末（端末ａ,端末ｂ、端末ｃ）は、自身が接続する基地局へ伝搬路情報を通知する。さらに、協調セルに含まれる基地局（基地局Ａ、基地局Ｂ）のうち集中制御局以外の基地局（基地局Ｂ）は、集中制御局へ伝搬路情報を通知する。
【０１１７】
ステップＳ１０９において、集中制御局（基地局Ａ）は、協調制御を行うためのウェイト（送信ウェイト）を算出する。
【０１１８】
ステップＳ１１０において、集中制御局は、協調セルに含まれる基地局（基地局Ｂ）へウェイトを通知する。
【０１１９】
ステップＳ１１１において、全ての基地局は送信処理を行う。このとき、協調セルに含まれるセルの基地局（基地局Ａ、基地局Ｂ）は協調制御を行う。一方、非協調セルに含まれるセルの基地局（基地局Ｃ）は協調制御を行わずに信号を伝送する。
【０１２０】
ステップＳ１１２において、各基地局は接続する各端末へデータを送信する。
【０１２１】
ステップＳ１１３において、各端末は受信処理を行う。さらに、各端末は受信処理を行なうため、ステップＳ１０２へ戻り、同様の受信品質の測定を行い、同様にステップＳ１０３へ遷移し、上記処理を繰り返す。
【０１２２】
以上のように、予め集中制御局が設定した閾値と、候補セル内の合計ストリーム数とを比較し、合計ストリーム数が閾値以下の場合は、全ての候補セルを協調セルとする。一方、合計ストリーム数が閾値を超える場合は、候補セルの中から任意のセルを選択し協調セルとする。
【０１２３】
このとき、集中制御局は、閾値として協調制御によって抑圧する干渉と所望ストリームの数に係る数値とを設定する。つまり、候補セル数が少なく、セル間干渉の影響が少ないシステムの場合は、候補セルで干渉を抑圧するよう協調制御を行う。一方、候補セル数が多く、セル間干渉の影響が増大するシステムの場合は、協調制御を行うセル数を任意に設定するような構成を成す。
【０１２４】
このように閾値をシステムに適した値に設定することで、協調制御による干渉抑圧効果を高めることができ、伝送特性が向上する。また、端末から通知された受信品質に基づいて協調セルを決定することにより、端末の受信品質を考慮した協調制御が可能となる。
【０１２５】
さらに、非協調セルの受信品質が予め設定した上限値よりも悪い場合には、非協調セルの基地局が他のセルの端末へ与える干渉の影響が大きいと考えられる。したがって、この場合に、協調セルと非協調セルのリソース割り当てを異なる割り当てにすることで、セル間干渉の影響を回避することができる。
【０１２６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、集中制御局は、各端末から通知された受信品質に基づいて、候補セルのうち、任意セル数のセルを協調セルとして選択し、協調セルを対象として協調制御を行っていた。第２の実施形態では、集中制御局は各端末から通知された伝搬路情報に基づいて、全ての候補セルにおけるセル間干渉に係る値を算出し、協調セルを決定する。尚、第２の実施形態におけるシステムの構成、基地局及び端末の構成は第１の実施形態と同様であり、以下に相違点のみを説明する。
【０１２７】
図８及び図９は、第２の実施形態に係る通信システムの基地局及び端末の処理を示すシーケンス図である。図８において、第１の実施形態（図６）とはＳ４０１、Ｓ４０２の処理が異なり、図９において、第１の実施形態（図６）とはＳ５０１、Ｓ５０３の処理が異なり、第１の実施形態と同じ符号の処理については第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１２８】
ステップＳ４０１において、候補セルに含まれる端末（図８の端末ａ,端末ｂ、端末ｃ、図１の１０−２〜１４−２）は、候補セルに含まれる基地局（図８の基地局Ａ、基地局Ｂ、基地局Ｃ、図１の１０−１〜１４−１）との間の伝搬路情報Ｈｊｋをそれぞれ独立に推定する。
【０１２９】
ステップＳ４０２において、候補セルに含まれる端末は、自身が接続する基地局へ伝搬路情報を通知する。さらに、集中制御局以外の基地局（基地局Ｂ、基地局Ｃ）は、集中制御局へ伝搬路情報を通知する。
【０１３０】
ステップＳ４０３において、集中制御局（基地局Ａ）は、図９に示す処理に基づいて協調制御を行う対象となるセルを決定する。処理は図９のステップＳ２０１に移行する。図９の処理では、伝搬路情報から干渉電力を算出し、干渉電力に基づいて協調セルを決定する。
【０１３１】
合計ストリーム数が閾値を超える場合（ステップＳ２０１のＮＯ）、ステップＳ５０１へ遷移する。ステップＳ５０１では、以下の式（５）のように、セル毎の与干渉電力の和Ｐｊを算出する。ここで、ｔｒ［Ａ］とは行列Ａの対角要素の和である。
【数５】
2013243454.tif 000007
【０１３２】
また、ステップＳ５０１では、以下の式（６）のように、セル毎の被干渉電力の和Ｐｋを算出してもよい。
【数６】
2013243454.tif 000008
【０１３３】
ステップＳ５０２では、式（５）もしくは式（６）で算出したセル毎の干渉電力を比較し、干渉電力が高い順に協調セルとする。ただし、このとき、協調セルとして選択したセルのストリーム数の合計が閾値を超えないようにする。第２の実施形態においてＺＦ法を用いた場合、例えば、セル１０〜１４の干渉電力がそれぞれセル１０の干渉電力Ｐ１＝５[ｄＢｍ]、セル１１の干渉電力Ｐ２＝４[ｄＢｍ]、セル１２の干渉電力Ｐ３＝３[ｄＢｍ]、セル１３の干渉電力Ｐ４＝２[ｄＢｍ]、セル１４の干渉電力Ｐ５＝１[ｄＢｍ]の場合、被干渉電力が高い順にセルを選択し、かつ、選択したセルのストリーム数の合計が閾値４を超えないようにする。つまり、協調セル情報はセル１０、１１、１２、１３となる。
【０１３４】
続いて、ステップＳ５０３では、非協調セルの干渉電力と予め設定した上限値とを比較し、非協調セルの干渉電力が上限値以下の場合（ステップＳ５０３のＹＥＳ）、Ｓ２０７へ遷移する。一方、非協調セルの受信品質が上限値を超える場合（ステップＳ５０３のＮＯ）、ステップＳ２０８へ遷移する。以下、第１の実施形態の図６の各ステップと同様の処理が行われる。
【０１３５】
また、図１０のように、干渉の相関値に基づいて協調セルを算出しても良い。図１０は、第２の実施形態に係る通信システムにおける基地局及び端末間で干渉の相関値に基づいて協調セルを算出する処理を示すシーケンス図である。
【０１３６】
図１０は、第２の実施形態に係る通信システムの基地局及び端末の処理を示す別のシーケンス図である。図１０において、第１の実施形態（図７）とはステップＳ６０１、Ｓ６０２の処理が異なり、第１の実施形態と同じ符号の処理については第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１３７】
ステップＳ６０１では、式（７）のように、干渉の相関Ｒを算出する。式（７）において、Ｅ［Ａ］は行列Ａのアンサンブル平均を表しており、干渉の相関Ｒの部分行列Ｒｋｊは、セルｊとセルｋの相関を表している。さらに、ステップＳ６０１では、セルｊとセルｋの相関Ｒｋｊ（ｋ≠ｊ）から相関値Ｒｋｊ（ｋ≠ｊ）を算出する。相関値Ｒｋｊの算出方法は、ｄｅｔ（Ｒｋｊ）、ｔｒ（Ｒｋｊ）等があり、ｄｅｔ（Ａ）とは行列Ａの行列式の値、ｔｒ（Ａ）とは行列Ａの対角要素の和である。このとき、ｄｅｔ（Ｒｋｊ）を用いた場合は相関値Ｒｋｊが大きいほどセルｊとセルｋの相関が低いことを表し、ｔｒ（Ｒｋｊ）を用いた場合は相関値Ｒｋｊが小さいほどセルｊとセルｋの相関が低いことを表す。
【数７】
2013243454.tif 000009
【０１３８】
ステップＳ６０２では、セルｊとセルｋの相関Ｒｋｊが低いセルから順に非協調セルとする。このとき、ステップＳ６０１においてｔｒ（Ｒｋｊ）によって相関値Ｒｋｊを算出したとすると、相関値Ｒｋｊ（ｋ≠ｊ）の値を比較し、相関値Ｒｋｊ（ｋ≠ｊ）が低いセルから順に非協調セルとする。ただし、このとき、協調セルとして選択したセルのストリーム数の合計が閾値を超えないようにする。具体的には、第２の実施形態の例では、セル１０とセル１１の相関値Ｒ１２、セル１０とセル１２の相関値Ｒ１３、セル１０とセル１３の相関値Ｒ１４、セル１０とセル１４の相関値Ｒ１５、セル１１とセル１２の相関値Ｒ２３、セル１１とセル１３の相関値Ｒ２４、セル１１とセル１４の相関値Ｒ２５、セル１２とセル１３の相関値Ｒ３４、セル１２とセル１４の相関値Ｒ３５、セル１３とセル１４の相関値Ｒ４５を比較し、相関値Ｒｋｊ（ｋ≠ｊ）が小さいセルを非協調セルとする。
【０１３９】
例えば、Ｒ４５の値が最も小さい場合、セル１３もしくはセル１４が非協調セルとなる。このとき、非協調セルを２セル選択する場合は、非協調セルはセル１３とセル１４となる。また、非協調セルを１セル選択する場合は、セル１３とセル１４に関係する他の相関値（Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ３４、Ｒ３５）を比較し、最も小さい相関値（例えばＲ３５とする）に含まれるセルを選択する。この場合、Ｒ３５はセル１２とセル１４の相関値であるため、非協調セルはセル１４とする。尚、ステップＳ６０１〜ステップ６０２は、セル間の干渉の相関が低い順に非協調セルとする方法であればよく、相関値の算出方法はこれに限定されない。
【０１４０】
第２の実施形態では、集中制御局は、端末から通知された伝搬路情報に基づいて、全ての候補セルにおけるセル間干渉に係る値を算出し、協調セルを決定する。このように、セル間干渉の値に基づいて協調セルを決定することにより、候補セル内の干渉の影響を考慮した協調制御が可能となり、伝送特性が向上する。
【０１４１】
以上のように、本実施形態では、候補セル数が少なくセル間干渉の影響が少ないシステムの場合は、候補セルで干渉を抑圧するよう協調制御を行う。一方、候補セル数が多く、セル間干渉の影響が増大するシステムの場合は、協調制御を行うセル数を任意に設定することができる。また、閾値をシステムに適した値に設定することにより、協調制御による干渉抑圧効果を高めることができ、伝送特性が向上する。また、端末から通知された受信品質に基づいて協調セルを決定することにより、端末の受信品質を考慮した協調制御が可能となる。さらに、非協調セルの受信品質が予め設定した上限値よりも高い場合には、非協調セルの基地局が他のセルの端末へ与える干渉の影響が大きいと考えられる。従って、この場合に、協調セル及び非協調セルのリソース割り当てを異なる割り当てにすることで、セル間干渉の影響を回避することができる。
【０１４２】
尚、本発明に係る端末装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【０１４３】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
【０１４４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１４５】
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特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４６】
１、１ａ  通信システム
１０、１１、１２、１３、１４  セル
１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１  基地局装置（基地局）
１０−２、１１−２、１２−２、１３−２、１４−２  端末装置（端末）
１０１  受信アンテナ
１０２  無線部
１０３  Ａ／Ｄ部
１０４  受信部
１０５  上位層
１０６  符号部
１０７  変調部
１０８  送信ウェイト乗算部
１０９  復調用参照信号生成部
１１０  伝搬路推定用参照信号生成部
１１１  制御信号生成部
１１２  信号多重部
１１３−Ｎ  ＩＦＦＴ部
１１４−Ｎ  Ｄ／Ａ変換部
１１５−Ｎ  無線部
１１６−Ｎ  送信アンテナ
２０１−１〜２０１−４  受信アンテナ部
２０２−１〜２０２−４  無線部
２０３−１〜２０３−４  Ａ／Ｄ部
２０５  信号分離部
２０６  受信ウェイト乗算部
２０７  復調部
２０８  復号部
２０９  上位層
２１０  伝搬路推定部
２１１  受信ウェイト算出部
２１２  送信部
２１３  Ｄ／Ａ部
２１４  無線部
２１５  送信アンテナ部
【図１】
2013243454.tif 000010
【図２】
2013243454.tif 000011
【図３】
2013243454.tif 000012
【図４】
2013243454.tif 000013
【図５】
2013243454.tif 000014
【図６】
2013243454.tif 000015
【図７】
2013243454.tif 000016
【図８】
2013243454.tif 000017
【図９】
2013243454.tif 000018
【図１０】
2013243454.tif 000019