(57)【要約】【課題】複数基地局協調MU-MIMOにおける送信ウェイトの制御方法を提供する。【解決手段】２つの基地局が２つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、送信信号に送信ウェイトを掛ける送信ウェイト制御方法であって、第１基地局が第１移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信し、第２基地局が第２移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信するステップと、２つの基地局がそれぞれの送信信号を生成するステップと、受信したチャネル情報に基づいて、それぞれの基地局が送信ウェイトを生成するステップと、基地局間伝送路を介して、第１基地局は第２基地局の送信信号を受信し、第２基地局は第１基地局の送信信号を受信するステップと、２つの基地局が、それぞれ送信信号に送信ウェイトを掛けるステップと、２つの基地局がそれぞれ送信ウェイトの掛けられた送信信号を送信するステップと、を有する。【選択図】図３
2017139684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基地局と第２基地局からなる２つの基地局が第１移動局と第２移動局からなる２つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記２つの基地局が、それぞれの送信信号に送信ウェイトを掛ける送信ウェイト制御方法であって、
前記第１基地局が、前記第１移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信し、前記第２基地局が、前記第２移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信するステップと、
前記２つの基地局が、それぞれの送信信号を生成するステップと、
前記受信したチャネル情報に基づいて、前記第１基地局が送信ウェイト
【数１】
2017139684.tif 000026
を生成し、前記第２基地局が送信ウェイト
【数２】
2017139684.tif 000027
を生成するステップであって、Hxyは基地局yと移動局xとの間のチャネル情報であり、H+はチャネル情報の疑似逆行列であり、Iは単位行列であるステップと、
基地局間伝送路を介して、前記第１基地局は、前記第２基地局で前記生成された送信信号を受信し、前記第２基地局は、前記第１基地局で前記生成された送信信号を受信するステップと、
前記２つの基地局が、それぞれ、前記生成した送信信号と前記受信した送信信号に前記送信ウェイトを掛けるステップと、
前記２つの基地局が、それぞれ前記送信ウェイトが掛けられた送信信号を送信するステップと、
を有する、送信ウェイト制御方法。
【請求項２】
前記第１基地局と前記第２基地局、及び前記第１移動局と前記第２移動局が、同数のMIMOアンテナを有する場合、前記第１基地局が生成する送信ウェイトは、
【数３】
2017139684.tif 000028
であり、前記第２基地局が生成する送信ウェイトは、
【数４】
2017139684.tif 000029
であり、H-1はチャネル情報の逆行列である、請求項１に記載の送信ウェイト制御方法。
【請求項３】
前記第１基地局と前記第２基地局のそれぞれのMIMOアンテナから送信される信号の送信電力が１となるよう、前記第１基地局と前記第２基地局で生成される送信ウェイトをノルムで正規化するステップを更に有する、請求項１または２に記載の送信ウェイト制御方法。
【請求項４】
第１基地局と第２基地局からなる２つの基地局が第１移動局と第２移動局からなる２つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記２つの基地局が、複数の送信ウェイト制御方法の中から１つの送信ウェイト制御方法を選択する方法であって、
前記第１基地局が、前記第１移動局までの第１距離を測定するステップと、
前記第２基地局が、前記第２移動局までの第２距離を測定するステップと、
前記第１距離と前記第２距離が所定のしきい値より小さい場合、前記２つの基地局が、前記第１基地局の送信ウェイトが、
【数５】
2017139684.tif 000030
であり、前記第２基地局の送信ウェイトが、
【数６】
2017139684.tif 000031
であり、Hxyは基地局yと移動局xとの間のチャネル情報であり、H+はチャネル情報の疑似逆行列であり、Iは単位行列である送信ウェイト制御方法を選択するステップと、
を有する、送信ウェイト制御方法の選択方法。
【請求項５】
前記第１距離と前記第２距離の少なくとも１つが前記所定のしきい値より大きい場合、前記２つの基地局が、前記選択された送信ウェイト制御方法とは異なる送信ウェイト制御方法を選択するステップをさらに有する、請求項４に記載の送信ウェイト制御方法の選択方法。
【請求項６】
前記異なる送信ウェイト制御方法は、ブロック対角化法、ＺＦベース送信ウェイト制御法、ＭＭＳＥベース送信ウェイト制御法を含む、請求項５に記載の送信ウェイト制御方法の選択方法。
【請求項７】
前記第１基地局が前記第１移動局から受信する第１レベル差及び前記第２基地局が前記第２移動局から受信する第２レベル差と所定の第２しきい値との比較より、前記複数の送信ウェイト制御方法の中から１つの送信ウェイト制御方法を選択し、
前記第１レベル差は、前記第１移動局で受信される前記第１基地局からの信号受信レベルと前記第２基地局からの信号受信レベルとの差であり、前記第２レベル差は、前記第２移動局で受信される前記第２基地局からの信号受信レベルと前記第１基地局からの信号受信レベルとの差である、請求項４に記載の送信ウェイト制御方法の選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチユーザMIMO（MU-MIMO）システムにおける送信ウェイトの制御方法に関し、特に複数基地局協調MU-MIMOにおける送信ウェイトの制御方法及び送信ウェイト制御方法の選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の送信及び受信に複数のアンテナを用いて、複数のデータを空間的に多重して通信を行うMIMO（Multiple-Input Multiple-Output）伝送が実現されている。MIMO伝送には、１移動局に対するピークデータレートの増大を目的としたシングルユーザMIMO（SU-MIMO）と複数の移動局に対するスループット増大を目的としたMU-MIMOがある。
【０００３】
MU-MIMOは、主に、１つ又は複数の基地局が複数の移動局に対して信号を同時に送信するダウンリンクMU-MIMOとして利用される。ダウンリンクMU-MIMOとして、１つの基地局から複数の移動局に信号送信する単一基地局MU-MIMOと、複数の基地局が複数の移動局に信号送信する複数基地局協調MU-MIMOが想定される。
【０００４】
MU-MIMOでは、複数の移動局に対して、同一周波数かつ同一時間の無線リソースを用いてMIMO伝送を行う。このため、移動局間において干渉が発生する。移動局間の干渉は、信号伝送特性の低下の原因となるため、移動局間の干渉を抑制することが重要となる。移動局間の干渉を抑制する手段として、基地局側における送信ウェイト制御（指向性制御）が必要である。送信ウェイト制御では、受信側において移動局間干渉が低減されるようなウェイトが予め送信信号に掛けられる。このようなウェイトは、基地局−移動局間のチャネル情報に基づいて設定される。複信方式がFDDの場合、チャネル情報は移動局において測定されて、移動局から基地局にフィードバック情報としてフィードバックされる。一方、TDDの場合、移動局からのアップリンク信号を基地局が測定することでチャネル情報を得ることができる。
【０００５】
送信ウェイト制御法の１つとして、ブロック対角化法がある。ブロック対角化法では、チャネル情報行列に送信ウェイトを掛けたコンポジットチャネルの非対角ブロックが０となるような送信ウェイトを予め生成する。ブロック対角化法の例として非特許文献１がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Quentin H. Spencer, et al., “Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels”, IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, Vol. 52, No. 2, pp. 461-471, Feb. 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数基地局協調MU-MIMOは、セル境界付近など伝搬路のSNRが低い場所にいる移動局に対するスループット改善を主な目的とする。複数基地局協調MU-MIMOにおける移動局間干渉抑制として、ブロック対角化法を用いた送信ウェイト制御方法を適用することができる。ブロック対角化法において、コンポジットチャネルの非対角ブロックが０となる送信ウェイトを生成する。このような送信ウェイトを生成するために、複数基地局協調MU-MIMOを行う基地局間で送信ウェイトの一部を共有する必要がある。即ち、１つの基地局で生成された送信ウェイト情報が、他の基地局に伝送されて、他の基地局で使用される。送信ウェイトの基地局間共有は、Zero Forcing（ZF）ベース送信ウェイト制御やMinimum Mean Square Error（MMSE）ベース送信ウェイト制御など、その他の一般的なウェイト生成アルゴリズムでも同様である。
【０００８】
しかし、基地局間での情報伝送は、無線伝搬路での情報伝送に比べ、伝送遅延が大きい。このため、複数基地局協調MU-MIMOにおいて送信ウェイト情報を基地局間で伝送する際にも、大きな遅延が発生する。送信ウェイトは、チャネル情報に基づき生成される。１つの基地局で生成された送信ウェイトが、伝送遅延時間を伴って他の基地局に伝送され、その送信ウェイトを考慮した信号が送信されるとき、チャネル状態が大きく変動している可能性がある。チャネル状態が変動している場合、送信ウェイト制御は有効に動作せず、特性の劣化を引き起こす。
【０００９】
本発明は、複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、基地局間で送信ウェイトの共有を必要としない送信ウェイト制御方法を提案することを目的とする。
【００１０】
また、複数基地局協調MU-MIMOでは、ブロック対角化法など、本発明による送信ウェイト制御方法以外の方法が存在する。これらの送信ウェイト制御方法は、アルゴリズムの複雑性や処理時間などの他、送信先移動局の位置により、各々特性が異なる。このため、送信ウェイト制御方法を適応的に選択することは、システムスループットの向上となる。
【００１１】
更に、本発明は、複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、複数の送信ウェイト制御方法の中から、移動局の位置に応じて、１つの送信ウェイト制御方法を選択する送信ウェイト制御方法の選択方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１基地局と第２基地局からなる２つの基地局が第１移動局と第２移動局からなる２つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記２つの基地局が、それぞれの送信信号に送信ウェイトを掛ける送信ウェイト制御方法であって、前記第１基地局が、前記第１移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信し、前記第２基地局が、前記第２移動局からフィードバック情報としてチャネル情報を受信するステップと、前記２つの基地局が、それぞれの送信信号を生成するステップと、前記受信したチャネル情報に基づいて、前記第１基地局が送信ウェイト
【数１】
2017139684.tif 000003
を生成し、前記第２基地局が送信ウェイト
【数２】
2017139684.tif 000004
を生成するステップであって、Hxyは基地局yと移動局xとの間のチャネル情報であり、H+はチャネル情報の疑似逆行列であり、Iは単位行列であるステップと、基地局間伝送路を介して、前記第１基地局は、前記第２基地局で前記生成された送信信号を受信し、前記第２基地局は、前記第１基地局で前記生成された送信信号を受信するステップと、前記２つの基地局が、それぞれ、前記生成した送信信号と前記受信した送信信号に前記送信ウェイトを掛けるステップと、前記２つの基地局が、それぞれ前記送信ウェイトが掛けられた送信信号を送信するステップと、を有する。
【００１３】
更に、本発明は、第１基地局と第２基地局からなる２つの基地局が第１移動局と第２移動局からなる２つの移動局に対して信号を送信する複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、前記２つの基地局が、複数の送信ウェイト制御方法の中から１つの送信ウェイト制御方法を選択する方法であって、前記第１基地局が、前記第１移動局までの第１距離を測定するステップと、前記第２基地局が、前記第２移動局までの第２距離を測定するステップと、前記第１距離と前記第２距離が所定のしきい値より小さい場合、前記２つの基地局が、前記第１基地局の送信ウェイトが、
【数３】
2017139684.tif 000005
であり、前記第２基地局の送信ウェイトが、
【数４】
2017139684.tif 000006
であり、Hxyは基地局yと移動局xとの間のチャネル情報であり、H+はチャネル情報の疑似逆行列であり、Iは単位行列である送信ウェイト制御方法を選択するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
複数基地局協調MU-MIMOの送信ウェイト制御において、基地局間で送信ウェイトの共有を必要としないため、基地局間伝送遅延による特性劣化を抑制することができる。
【００１５】
移動局位置に応じて、適切な送信ウェイト制御方法を選択することで、より高いスループット特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】複数基地局協調MU-MIMOシステムを説明する図である。
【図２】複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、ブロック対角化法による送信ウェイト制御を説明する図である。
【図３】複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、本発明による送信ウェイト制御を説明する図である。
【図４】本発明による送信ウェイト制御方法のフローチャートを示す図である。
【図５】複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、送信ウェイト制御方法の適応的な選択を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下図面を参照して、複数基地局協調MU-MIMOにおける送信ウェイトの制御方法について説明する。しかしながら、本発明が、図面又は以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１８】
複数基地局協調MU-MIMOシステムの簡単な例を図１に示す。図１において、参照番号11は複数基地局協調MU-MIMOシステムである。ここでは、２つの基地局が２つの移動局との間でMIMO通信を行うものとする。参照番号12は１つの基地局（BS#1）、13はBS#1（12）のMIMO用アンテナ#1、14はBS#1（12）のMIMO用アンテナ#2、15は他の１つの基地局（BS#2）、16はBS#2（15）のMIMO用アンテナ#3、17はBS#2（15）のMIMO用アンテナ#4を表す。また、参照番号18は１つの移動局（MS#1）、19はMS#1（18）のMIMO用アンテナ、20は他の１つの移動局（MS#2）、21はMS#2（20）のMIMO用アンテナを表す。
【００１９】
図１に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムは１つの例であり、基地局数や移動局数、あるいは各アンテナ数などを多様に設定することができる。
【００２０】
図１において、２つの基地局BS#1（12）、BS#2（15）と２つの移動局MS#1（18）、MS#2（20）は、それぞれ、２つのMIMO用アンテナを備えるとする。BS#1（12）のMIMO用アンテナ#1（13）、#2（14）からは、信号s(1)が送信され、BS#2（15）のMIMO用アンテナ#3（16）、#4（17）からは、信号s(2)が送信される。BS#1（12）からの信号s(1)は、チャネル情報H11の伝搬路を通してMS#1（18）で受信され、チャネル情報H21の伝搬路を通してMS#2（20）で受信される。また、BS#2（15）からの信号s(2)は、チャネル情報H12の伝搬路を通してMS#1（18）で受信され、チャネル情報H22の伝搬路を通してMS#2（20）で受信される。
【００２１】
図１に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムにおいて、送信ウェイト制御を行わない場合、受信信号ベクトルyは、次式で表される。
【数５】
2017139684.tif 000007
ここで、Hは伝搬路のチャネル行列で、
【数６】
2017139684.tif 000008
と表され、送信信号ベクトルs、雑音信号ベクトルnは、それぞれ、
【数７】
2017139684.tif 000009
【数８】
2017139684.tif 000010
と表される。
【００２２】
式(1)に示されるように、MS#1（18）で受信される信号には、移動局間干渉成分H12s(2)が存在し、MS#2（20）で受信される信号には、移動局間干渉成分H21s(1)が存在する。このような移動局間干渉成分は、受信信号のSINR（Signal-to-Interference+Noise Ratio）を低下させる。
【００２３】
移動局間干渉を抑制するため、基地局において、送信信号に予め送信ウェイトをかけて送信する送信ウェイト制御を行う。ブロック対角化法による送信ウェイト制御を適用した複数基地局協調MU-MIMOシステムの例を図２に示す。
【００２４】
図２において、参照番号31は、送信ウェイト制御を適用する複数基地局協調MU-MIMOシステムである。ここでは、２つの基地局が２つの移動局との間でMIMO通信を行うものとする。参照番号32は１つの基地局（BS#1）、33は送信部、34はウェイト制御部、35はBS#1（32）のMIMO用アンテナ#1、36はBS#1（32）のMIMO用アンテナ#2、37は他の１つの基地局（BS#2）、38は送信部、39はウェイト制御部、40はBS#2（37）のMIMO用アンテナ#3、41はBS#2（37）のMIMO用アンテナ#4を表す。また、参照番号42は１つの移動局（MS#1）、43はMS#1（42）のMIMO用アンテナ、44は他の１つの移動局（MS#2）、45はMS#2（44）のMIMO用アンテナを表す。
【００２５】
図２に示される複数基地局協調MU-MIMOシステムは１つの例であり、基地局数や移動局数、あるいは各アンテナ数などを多様に設定することができる。
【００２６】
図２において、２つの基地局BS#1（32）、BS#2（37）と２つの移動局MS#1（42）、MS#2（44）は、それぞれ、２つのMIMO用アンテナを備えるとする。BS#1（32）の送信部33で生成された信号s(1)は、ウェイト制御部34で送信ウェイト制御され、MIMO用アンテナ#1（35）、#2（36）から送信され、BS#2（37）の送信部38で生成された信号s(2)は、ウェイト制御部39で送信ウェイト制御され、MIMO用アンテナ#3（40）、#4（41）から送信される。BS#1（32）から送信された信号は、チャネル情報H11の伝搬路を通してMS#1（42）で受信され、チャネル情報H21の伝搬路を通してMS#2（44）で受信される。また、BS#2（37）から送信された信号は、チャネル情報H12の伝搬路を通してMS#1（42）で受信され、チャネル情報H22の伝搬路を通してMS#2（44）で受信される。
【００２７】
送信ウェイト制御を行うことにより移動局間干渉を抑制する。送信ウェイト制御が理想的に行われると、BS#1（32）及びBS#2（37）からそれぞれチャネル情報H21及びH22の伝搬路を通してMS#2（44）で受信される信号成分s(1)を0とすることができる。また、BS#1（32）及びBS#2（37）からチャネル情報H11及びH12の伝搬路を通してMS#1（42）で受信される信号成分s(2)を0とすることができる。
【００２８】
ブロック対角化法による送信ウェイト制御について、以下に説明する。コンポジットチャネルHWBDの非対角ブロックが0となるような送信ウェイトWBDを予め生成する。
【数９】
2017139684.tif 000011
コンポジットチャネルHWBDは、
【数１０】
2017139684.tif 000012
と表され、非対角ブロックH1W2及びH2W1が0となるように送信ウェイトが決定される。
【００２９】
送信信号に送信ウェイトWBDをかけて送信すると、受信信号ベクトルは、
【数１１】
2017139684.tif 000013
となり、移動局間干渉成分を除去することができる。
【００３０】
しかし、ウェイト生成の精度が劣化すると、移動局間干渉成分を完全に除去することはできずに、干渉成分が残ってしまう。例えば、移動局で測定されたチャネル情報がフィードバックされる場合、移動局におけるチャネル推定精度が低いとき、正確なウェイト生成ができない。また、フィードバック可能な情報量は制限されるため、チャネル情報の量子化精度もウェイト生成精度に影響する。さらに、周波数軸、時間軸でのウェイト制御粒度が粗い場合、ウェイトは、周波数選択性フェージングやチャネルの時間変動に正確に追従できない。また、チャネル情報をフィードバックする場合において、フィードバック遅延が大きいとき、ウェイト制御時にチャネル状態が変動しているため、生成されたウェイトが適切に反映されず、移動局間干渉が生じてしまう。
【００３１】
更に、複数基地局協調MU-MIMOにおいては、基地局間で送信ウェイト情報を伝送する際の伝送遅延の影響を受ける。複数基地局協調MU-MIMOにおいて、ブロック対角化法などの方法による送信ウェイト制御を行う場合、一部の送信ウェイトを基地局間で共有する必要がある。１つの基地局で生成された送信ウェイトが、他の基地局に伝送されるときに伝送遅延を受ける。この遅延は、例えば、10 msとなり、上記のフィードバック遅延より、はるかに大きな遅延となる。このような遅延は、送信ウェイト制御における特性を大きく劣化させる。なお、基地局間情報伝送における遅延時間は、無線通信システム、基地局間情報伝送の伝送経路などに依存する。
【００３２】
ブロック対角化法における送信ウェイトの基地局間共有について以下に説明する。コンポジットチャネルHWBDは、式(6)から、
【数１２】
2017139684.tif 000014
と表せる。
【００３３】
ブロック対角化法において、非対角化成分が0となるように送信ウェイトが決められる。即ち、
【数１３】
2017139684.tif 000015
となる。従って、送信ウェイトW21、W22は、チャネル情報H11、H12を用いて生成されることになる。図２に示されるように、チャネル情報H11、H12は、MS#1（42）で測定される。同様に、送信ウェイトW11、W12は、チャネル情報H21、H22を用いて生成され、チャネル情報H21、H22は、MS#2（44）で測定される。
【００３４】
MS#1（42）で測定されたチャネル情報H11、H12は、フィードバックチャネル46を介してBS#1（32）に伝送される。BS#1（32）では、チャネル情報H11、H12に基づき、送信ウェイトW21、W22が生成される。同様に、MS#2（44）で測定されたチャネル情報H21、H22は、フィードバックチャネル47を介してBS#2（37）に伝送される。BS#2（37）では、チャネル情報H21、H22に基づき、送信ウェイトW11、W12が生成される。
【００３５】
各基地局から送信されるウェイト制御された送信信号は、
【数１４】
2017139684.tif 000016
となる。BS#1（32）において、s(1)、W21は、BS#1（32）で生成され、s(2)、W11は、BS#2（37）から伝送される。即ち、送信信号s(2)と送信ウェイトW11を両基地局で共有する。一方、BS#2（37）において、s(2)、W12は、BS#2（37）で生成され、s(1)、W22は、BS#1（32）から伝送される。即ち、送信信号s(1)と送信ウェイトW22を両基地局で共有する。これらの情報は、図２において、基地局間伝送路48を通して伝送される。
【００３６】
上記のように、送信ウェイト制御方法において、基地局間で送信ウェイト情報を共有する場合、基地局間伝送路48において大きな伝送遅延を伴い、送信ウェイト制御の特性を劣化させる。このため、複数基地局協調MU-MIMOに送信ウェイト制御を適用するとき、基地局間情報伝送における伝送遅延の影響を受けないよう、基地局間での送信ウェイト情報の共有を必要としない送信ウェイト制御法を提案する。
【００３７】
提案方法において、送信ウェイトを次のように設定する。
【数１５】
2017139684.tif 000017
コンポジットチャネルHWCANは、式(11)から、
【数１６】
2017139684.tif 000018
となり、非対角項が0となる。受信信号ベクトルyは、
【数１７】
2017139684.tif 000019
となり、移動局間干渉を0とすることができる。
【００３８】
各基地局から送信される送信ウェイト制御された信号は、
【数１８】
2017139684.tif 000020
となる。BS#1（32）において、送信信号s(1)はその送信部33で生成され、チャネル情報H11、H12はフィードバックチャネル46を通じてMS#1（42）から伝送されるため、送信信号s(2)のみがBS#2（37）から通知される。同様に、BS#2（37）において、送信信号s(2)はその送信部38で生成され、チャネル情報H21、H22はフィードバックチャネル47を通じてMS#2（44）から伝送されるため、送信信号s(1)のみがBS#1（32）から通知される。従って、送信ウェイト情報を基地局間で共有する必要はない。図３に示すように、基地局間伝送路48を通して、BS#1（32）からBS#2（37）に送信信号s(1)が伝送され、BS#2（37）からBS#1（32）に送信信号s(2)が伝送される。
【００３９】
本発明の基地局側における処理のフローチャートを図４に示す。S51において、移動局よりフィードバックチャネルを通して伝送される伝搬路チャネル情報を受信する。このフィードバック情報は、その基地局に在圏する移動局より伝送される。即ち、基地局BS#1（32）において、そのセル内にいる移動局MS#1（42）からフィードバック情報が伝送される。MS#1（42）では、BS#1（32）から送信された信号が受けるチャネル情報H11とBS#2（37）から送信された信号が受けるチャネル情報H12とを測定することができ、H11とH12をフィードバックする。また、基地局BS#2（37）において、そのセル内にいる移動局MS#2（44）からフィードバック情報が伝送される。MS#2（44）では、BS#2（37）から送信された信号が受けるチャネル情報H22とBS#1（32）から送信された信号が受けるチャネル情報H21とを測定することができ、H21とH22をフィードバックする。
【００４０】
S52において、フィードバックされたチャネル情報を用いて、式(11)に示される送信ウェイトを作成する。S53において、送信信号を基地局間で共有する。即ち、BS#1（32）においては、BS#2（37）に送信信号s(1)を伝送すると共に、BS#2（37）から送信信号s(2)を受信する。S54において、送信信号に送信ウェイトを掛けて、基地局から送信する送信ウェイト制御された送信信号を生成する。これは、式(14)で示される。S55において、送信ウェイト制御された信号を送信する。
【００４１】
MIMO用アンテナ数について、以下に説明する。図３に示すシステムにおいて、各基地局、移動局のMIMO用アンテナ数を２とした。即ち、１つの基地局と１つの移動局において、２×２ MIMO通信を行うものと想定した。しかし、アンテナ数はこれに限定されるものではなく、その他本数とすることもできる。この場合、送信側と受信側でアンテナ本数が異なることが考えられる。このとき、チャネル情報は正方行列とはならない。式(11)に示される送信ウェイトにおいて、チャネル行列の逆行列H-1を生成することができなくなる。
【００４２】
チャネル情報が正方行列でない場合、逆行列を疑似逆行列（または、一般化逆行列）H+として求めることができる。この場合、送信ウェイトは次のように示される。
【数１９】
2017139684.tif 000021
【００４３】
また、本発明は、複数基地局協調MU-MIMOに適用されるものとして説明したが、単一基地局MU-MIMOに適用することも可能である。例えば、１基地局がMIMO用アンテナ#1〜#4を有し、アンテナ#1、#2がMS#1向け信号を送信し、アンテナ#3、#4がMS#2向け信号を送信する。このような場合でも、式(11)または(15)で示される送信ウェイトを同様に適用することができる。
【００４４】
また、提案方法による送信ウェイトを適用したとき、ウェイト行列の非対角化項の電力が増加してしまう。このため、アンテナ毎に電力の正規化を行うことで、電力増加を抑制する。アンテナ毎に正規化を行うために、基地局間で情報を共有する必要はない。簡単のため２×２行列の送信ウェイトを次のように表すと、
【数２０】
2017139684.tif 000022
電力の正規化を以下のように行う。
【数２１】
2017139684.tif 000023
このように、各アンテナの送信電力が１となるように、アンテナ毎のノルムで正規化を行うことで、電力の増加を抑えることができる。
【００４５】
提案方法による送信ウェイト制御では、移動局が基地局近傍に位置する際に良好な特性（即ち、高いスループット）が得られる傾向にある。移動局が基地局に近づく程、即ち、協調通信を行う隣接基地局から離れる程、隣接基地局からの干渉が小さくなり、送信ウェイトにおける非対角項成分が小さくなる。この結果、希望信号成分の比率が大きくなり、スループット改善効果が大きくなる。
【００４６】
図５に提案方法による送信ウェイト制御を適用した場合とブロック対角化法による送信ウェイト制御を適用した場合でのスループット特性の簡単な例を示す。２つの基地局BS#1とBS#2との間で複数基地局協調MU-MIMOが行われるとする。移動局MS#1は基地局BS#1のセル内にいて、基地局BS#1近傍の位置から基地局BS#2の方向に移動するとする。図５のグラフの横軸は移動局MS#1の位置であり、基地局BS#1近傍から基地局BS#1とBS#2の間のセル境界の位置までを示す。移動局MS#2は、基地局BS#2のセル内にいて、固定されているとする。縦軸は２つの移動局MS#1とMS#2との合計スループットを表す。提案方法による送信ウェイト制御を適用した場合、移動局の位置によるスループット変動が大きくなる。特に、基地局近傍で高いスループットが得られている。逆にセル境界付近ではスループットが低下している。
【００４７】
図５に示すような特性は、セルの大きさや無線信号の伝搬特性など、複数基地局協調MU-MIMOを行う２つの基地局がある環境により異なる。このような特性が予めわかっているとすると、移動局位置に応じて送信ウェイト制御方法を適応的に選択することが可能となる。図５において、移動局が位置Ａより外側（即ち、セル境界に近い側）にある場合、ブロック対角化法による送信ウェイト制御を選択することで、提案方法による送信ウェイト制御より高いスループットが得られる。一方、移動局が位置Ａより内側（即ち、基地局に近い位置）にある場合、提案方法による送信ウェイト制御法を適用することで、より高いスループットが得られる。
【００４８】
基地局は、移動局が位置Ａの内側にいるか外側にいるかを判定し、判定結果に応じて送信ウェイト制御方法を切替えることで、より高いスループットを得ることができる。更に、３以上の送信ウェイト制御法を適用する場合には、２以上の切替え位置を考慮することができる。
【００４９】
複数基地局協調MU-MIMOを行うシステムは、シミュレーション又は実測などの手段を用いて、基地局毎に、提案方法、ブロック対角化法を含む複数の送信ウェイト制御方法によるスループット特性を取得する。得られたスループット特性から、移動局位置に応じた最適な送信ウェイト制御方法及びその切替え位置を決定する。決定した切替え位置と送信ウェイト制御方法をテーブルなどの形式で記憶する。表１に、移動局の基地局からの距離に応じた送信ウェイト制御方法の選択テーブルの例を示す。
【表１】
2017139684.tif 000024
【００５０】
表１では、MS#1とBS#1との距離、及びMS#2とBS#2との距離により、送信ウェイト制御方法を選択するものとした。適用可能な送信ウェイト制御方法は、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類を仮定している。この送信ウェイト制御方法は、提案方式、ブロック対角化法、ＺＦベース送信ウェイト制御法、ＭＭＳＥベース送信ウェイト制御法などを含む。上記のように、提案方法は、移動局が基地局近傍にあるとき高いスループットが得られているという性質を持つことから、表１において、方法Ａとして選択することができる。
【００５１】
表１においては、距離を10 mごとに設定したが、これに限定されるものではない。セルの大きさ（基地局からセル境界までの距離）、移動局位置の測定精度、選択できる送信ウェイト制御方法の種類、テーブルとして記録可能なメモリ量などに応じて設定することができる。
【００５２】
また、移動局と基地局との間の距離の代わりに、移動局が受ける基地局からの信号電力のレベル差を用いることもできる。例えば、信号電力レベル差を、MS#1において（BS#1から信号電力レベル−BS#2から信号電力レベル）とし、MS#2において（BS#2から信号電力レベル−BS#1から信号電力レベル）とすることができる。表２に、信号電力レベル差に応じた送信ウェイト制御方法の選択テーブルの例を示す。
【表２】
2017139684.tif 000025
【００５３】
表２において、基地局間の信号電力レベル差が大きいほど、基地局に近い位置となる。信号電力レベル差が0 dBの位置をセル境界とすることができる。表１と同様に、信号電力レベルの範囲、間隔は、任意に設定することができる。
【００５４】
表１、２に示したテーブルは、１つの例であり、その他の方法によりテーブルを作成することができる。
【図１】
2017139684.tif 000032
【図２】
2017139684.tif 000033
【図３】
2017139684.tif 000034
【図４】
2017139684.tif 000035
【図５】
2017139684.tif 000036