(57)【要約】【課題】ビームフォーミングの際に隣接セルの基地局からセル間干渉の抑制のために取得するユーザ情報を削減すること。【解決手段】第１の基地局１１が出力するビームと第２の基地局１２が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を記憶する記憶部２１と、干渉の強さが閾値Ｔｈより大きいビームの組み合わせを特定し、特定した組み合わせに含まれる第１の基地局１１のビームと第２の基地局１２のビームとに異なる無線リソースが割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する制御部２２とを有する、無線通信装置２０が提供される。【選択図】図１
2017143320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局が出力するビームと第２の基地局が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を記憶する記憶部と、
前記干渉の強さが閾値より大きい前記ビームの組み合わせを特定し、特定した組み合わせに含まれる前記第１の基地局のビームと前記第２の基地局のビームとに異なる無線リソースが割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する制御部と
を有する、無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ビームに対して割り当てられる前記無線リソースの情報を前記第１及び第２の基地局に通知する
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記干渉の強さが前記閾値より大きい前記ビームの組み合わせの数と、前記干渉の強さが前記閾値より大きくない前記ビームの組み合わせの数との比が一定値に近づくほど高い評価となる評価値に基づいて前記閾値を設定する
請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記干渉の強さに関する情報は、複数の移動局がそれぞれ前記第１及び第２の基地局から受けたビームの干渉の強さを表す第１の相関値を、当該複数の移動局について統計処理した第２の相関値を含む
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
第１の基地局と、第２の基地局と、無線通信装置とを含み、
前記無線通信装置は、
前記第１の基地局が出力するビームと前記第２の基地局が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を記憶する記憶部と、
前記干渉の強さが閾値より大きい前記ビームの組み合わせを特定し、特定した組み合わせに含まれる前記第１の基地局のビームと前記第２の基地局のビームとに異なる無線リソースが割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する制御部と
を有する、無線通信システム。
【請求項６】
第１の基地局が出力するビームと第２の基地局が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を取得し、
前記干渉の強さが閾値より大きい前記ビームの組み合わせを特定し、特定した組み合わせに含まれる前記第１の基地局のビームと前記第２の基地局のビームとに異なる無線リソースが割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する
ビーム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、及びビーム制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波通信のように高い周波数を利用する無線通信システムにおいては、伝搬損失を補償するため、ユーザ端末の方向にビームを絞って電力を集中させるビームフォーミングが行われる。ビームフォーミングを行うとユーザ端末がいる特定の方向にビームが絞り込まれるため、電力の高い部分が空間的に分離され、同じ空間にいるユーザ端末同士の干渉を抑制する効果が得られる。また、空間多重度の向上により周波数利用効率が高まる。
【０００３】
このように、ビームフォーミングを行うことで同じセル内にあるユーザ端末同士の干渉は低減できる。しかし、隣接セル間におけるビームの干渉（セル間干渉）は生じうる。セル間干渉への対策としては、隣接セルの基地局からユーザ端末の情報を得て、隣接セルのユーザ端末にＮＵＬＬ（電力が最小となるビームの方向）が向くようにビームを制御するＣＢ（Coordinated Beamforming）方式が提案されている。
【０００４】
なお、基地局付近に位置するユーザ端末に対しては送信電力を弱め、セル境界付近に位置するユーザ端末に対しては、隣接するビームエリアのユーザ端末間で周波数が異なるように周波数の割り当てを制御する技術が提案されている。また、衛星が出力するビームを介して無線端末が通信可能な地上の領域（ビームエリア）を複数設定し、隣接するビームエリアに異なる周波数帯を割り当てる衛星通信システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０９７４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＢ方式を適用する場合、ビームを制御する複数の基地局は、それぞれ隣接セルのユーザ端末に関するユーザ情報を利用する。例えば、各基地局は、隣接セルのユーザ端末にＮＵＬＬを向けるため、そのユーザ端末に関するチャネル情報を考慮してビームフォーミングウェイトを計算する。そのため、基地局間は高速な通信インターフェースで接続され、ビームフォーミングを実施する際に基地局間で隣接セルのユーザ情報が送受信される。
【０００７】
ＣＢ方式を適用することでセル間干渉が抑制されるが、ビームフォーミングの度に基地局間で行うユーザ情報の送受信やビームフォーミングウェイトの計算にかかる処理負担は小さくない。隣接セルのユーザ情報を利用しないビームフォーミングによってセル間干渉を抑制できれば、こうした処理負担の低減に寄与する。また、高速な通信インターフェースを省略できれば、システムの導入や運用管理にかかるコストの低減にも寄与する。
【０００８】
１つの側面によれば、本開示の目的は、ビームフォーミングの際に隣接セルの基地局からセル間干渉の抑制のために取得するユーザ情報を削減できる無線通信装置、無線通信システム、及びビーム制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様によれば、第１の基地局が出力するビームと第２の基地局が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を記憶する記憶部と、干渉の強さが閾値より大きいビームの組み合わせを特定し、特定した組み合わせに含まれる第１の基地局のビームと第２の基地局のビームとに異なる無線リソースが割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する制御部とを有する、無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ビームフォーミングの際に隣接セルの基地局からセル間干渉の抑制のために取得するユーザ情報を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【図２】第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【図３】ビームフォーミングとセル間干渉について説明するための図である。
【図４】第２実施形態に係る無線端末のハードウェアの一例を示した図である。
【図５】第２実施形態に係る基地局のハードウェアの一例を示した図である。
【図６】第２実施形態に係る制御局のハードウェアの一例を示した図である。
【図７】第２実施形態に係る無線端末が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図８】第２実施形態に係る基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図９】第２実施形態に係る協調制御情報の一例を示した図である。
【図１０】第２実施形態に係るリソース情報（基地局）の一例を示した図である。
【図１１】第２実施形態に係る制御局が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図１２】第２実施形態に係るグループ情報の一例を示した図である。
【図１３】第２実施形態に係るリソース情報（制御局）の一例を示した図である。
【図１４】第２実施形態に係る無線通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【図１５】第２実施形態に係る制御局が実施する隣接基地局の特定及び非干渉リソースセットの決定について説明するための図である。
【図１６】第２実施形態に係る制御局が実施するビームのグループ化に関する処理の流れを示した第１のフロー図である。
【図１７】第２実施形態に係る制御局が実施するビームのグループ化に関する処理の流れを示した第２のフロー図である。
【図１８】第２実施形態に係る基地局が実施するリソースの割当に関する処理の流れを示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１３】
＜１．第１実施形態＞
図１を参照しながら、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。図１に示した無線通信システム１は、第１実施形態に係る無線通信システムの一例である。
【００１４】
第１実施形態は、セル間干渉の抑制に効果のあるビームフォーミングを実現する技術に関する。ＣＢ方式では、隣接セルのユーザ端末に関するチャネル情報を用いて、そのユーザ端末にＮＵＬＬが向くようにビームフォーミングウェイトを計算し、ビームフォーミングによってセル間干渉を抑制する方法が採用されている。一方、第１実施形態は、ビームフォーミングの際に隣接セルのユーザ端末に関するチャネル情報を考慮することなくセル間干渉を抑制する方法を提供する。
【００１５】
上記の隣接セルとは、あるセルに対して位置的に隣り合う他のセルを意味する。但し、ここで言う隣接セルには、広いエリアをカバーするマクロセルの中にある、比較的狭いエリアをカバーするマイクロセルを含む。つまり、以下では、マクロセルと、そのマクロセル中にあるマイクロセルとの関係を、説明の都合上、セルの隣接と称する場合がある。
【００１６】
図１に示すように、無線通信システム１は、第１の基地局１１と、第２の基地局１２と、無線通信装置２０とを含む。第１の基地局１１及び第２の基地局１２は、通信回線５を介して無線通信装置２０に接続されている。
【００１７】
なお、説明の都合上、隣接する２つの基地局（第１の基地局１１、第２の基地局１２）を例に挙げて説明するが、無線通信システム１に含まれる基地局の数は３以上であってもよい。また、図１（Ａ）に示した第１のセル（Ｃｅｌｌ＃１）及び第２のセル（Ｃｅｌｌ＃２）が存在する場合を例に説明する。この例において、第１の基地局１１（ＢＳ＃１）はＣｅｌｌ＃１を形成する。第２の基地局１２（ＢＳ＃２）はＣｅｌｌ＃２を形成する。Ｃｅｌｌ＃１には２つの無線端末（ＵＥ＃１、ＵＥ＃２）が存在する。
【００１８】
第１の基地局１１は、ビームフォーミングを行う。例えば、第１の基地局１１は、複数のアンテナを有し、各アンテナから出力される電波の位相及び電力を制御することによりビームの指向性を切り替える。図１（Ａ）の例において、第１の基地局１１（ＢＳ＃１）は、向きの異なるビームＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２間でビームを切り替えることができる。なお、説明の都合上、切り替え可能なビームの数を２としているが、切り替え可能なビームの数は３以上であってもよい。
【００１９】
第２の基地局１２は、ビームフォーミングを行う。例えば、第２の基地局１２は、複数のアンテナを有し、各アンテナから出力される電波の位相及び電力を制御することによりビームの指向性を切り替える。図１（Ａ）の例において、第２の基地局１２（ＢＳ＃２）は、向きの異なるビームＢｍ＃２１、Ｂｍ＃２２間でビームを切り替えることができる。なお、説明の都合上、切り替え可能なビームの数を２としているが、切り替え可能なビームの数は３以上であってもよい。
【００２０】
無線通信装置２０は、記憶部２１及び制御部２２を有する。
記憶部２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性記憶装置、或いは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサである。但し、制御部２２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの電子回路であってもよい。制御部２２は、記憶部２１又は他のメモリに記憶されたプログラムを実行できる。
【００２１】
記憶部２１は、第１の基地局１１が出力するビームと第２の基地局１２が出力するビームとの間の干渉の強さに関する情報を記憶する。
例えば、上記の干渉の強さに関する情報は、図１（Ｂ）に示すように、無線端末毎に測定されたビーム間の干渉の強さを示す情報を含む。図１（Ｂ）の例では、ＵＥ＃１についてＢｍ＃１１とＢｍ＃２１との組み合わせに対応する干渉の強さは１０である。これは、ＢＳ＃１が出力したＢｍ＃１１と、ＢＳ＃２が出力したＢｍ＃２１とについて、ＵＥ＃１が測定した受信電力値に基づく干渉の強さが１０であることを示している。
【００２２】
同じビームの組み合わせでも測定する無線端末の位置が異なる場合、測定される干渉の強さは異なりうる。図１（Ｂ）の例では、ＢＳ＃１が出力したＢｍ＃１１と、ＢＳ＃２が出力したＢｍ＃２１とについて、ＵＥ＃２が測定した受信電力値に基づく干渉の強さは６である。なお、この例では、ＵＥ＃１、ＵＥ＃２について干渉の強さを個別に記載しているが、記憶部２１には、干渉の強さを示す値を無線端末について平均した平均値がビームの組み合わせに対応付けて格納されていてもよい。
【００２３】
制御部２２は、干渉の強さが閾値Ｔｈより大きいビームの組み合わせを特定する。閾値Ｔｈは、予め設定されて記憶部２１に格納されていてもよいし、特定される組み合わせの数に応じて適応的に設定されてもよい。例えば、閾値Ｔｈは、特定される組み合わせの数と残りの組み合わせの数との差が最小になるように設定されてもよい。
【００２４】
図１（Ｂ）の例では、閾値Ｔｈが５に設定され、干渉の強さの値を無線端末について平均した平均値が閾値Ｔｈより大きいビームの組み合わせ（Ｂｍ＃１１、Ｂｍ＃２１）が特定されている。このように、平均値と閾値Ｔｈとの比較に基づいてビームの組み合わせを特定する方法や、所定数（例えば１）以上の無線端末について干渉の強さが閾値Ｔｈより大きいビームの組み合わせを特定する方法などを適用することができる。
【００２５】
制御部２２は、特定した組み合わせに含まれる第１の基地局１１のビームと第２の基地局１２のビームとに異なる無線リソース（周波数、時間）が割り当てられるように当該無線リソースの割り当てを決定する。図１（Ｂ）の例ではＢｍ＃１１、Ｂｍ＃２１が特定されているから、図１（Ｃ）のように、Ｂｍ＃１１に無線リソースＲｓ＃１が割り当てられる場合、Ｂｍ＃２１にはＲｓ＃１とは異なる無線リソースＲｓ＃２が割り当てられる。
【００２６】
制御部２２は、ビームに対して割り当てられる無線リソースの情報を第１の基地局１１及び第２の基地局１２に通知する。例えば、図１（Ｃ）の例では、第１の基地局１１（ＢＳ＃１）に対し、ビームの組み合わせ（Ｂｍ＃１１、Ｂｍ＃２１）に含まれるＢＳ＃１のビームＢｍ＃１１の識別情報と、Ｂｍ＃１１に割り当てられた無線リソースＲｓ＃１の情報とが通知される。一方、第２の基地局１２（ＢＳ＃２）には、Ｂｍ＃２１の識別情報と、Ｂｍ＃２１に割り当てられた無線リソースＲｓ＃２の情報とが通知される。
【００２７】
上記の通知を既に受けている第１の基地局１１（ＢＳ＃１）は、ビームフォーミングに際してＢｍ＃１１を利用する場合、Ｂｍ＃１１を向ける無線端末にＲｓ＃１を割り当てる。他方、上記の通知を既に受けている第２の基地局１２（ＢＳ＃２）は、ビームフォーミングに際してＢｍ＃２１を利用する場合、Ｂｍ＃２１を向ける無線端末にＲｓ＃２を割り当てる。このような割り当て制御を行うことで、Ｂｍ＃１１、Ｂｍ＃２１が同時に使用される状況であってもビーム間の干渉が小さいため、セル間干渉を抑制できる。
【００２８】
上記のように、第１実施形態では、同じ無線リソースを使用した場合にセル間干渉の影響が強く出るビームの組み合わせを特定し、その組み合わせに含まれるビームが相互に異なる無線リソースを割り当てる。
【００２９】
上記によれば、各基地局はビーム毎に割り当てられている無線リソースを適切に利用することでセル間干渉を抑制する効果を得られる。つまり、隣接セルの基地局から隣接セルの無線端末に関するチャネル情報などを取得しなくてもセル間干渉を抑制することが可能になる。そのため、ビームフォーミングウェイトを計算する際に隣接セルのユーザ情報を考慮せずに済む上、基地局間で高速にユーザ情報を送受信せずに済む。その結果、処理負荷の低減や高速な通信インターフェースの設置・運用にかかるコストの低減などに寄与する。
【００３０】
以上、第１実施形態について説明した。
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、セル間干渉の抑制に効果のあるビームフォーミングを実現する技術に関し、ビームフォーミングの際に隣接セルのユーザ端末に関するチャネル情報を考慮することなくセル間干渉を抑制する。
【００３１】
［２−１．システム］
まず、図２を参照しながら、第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。図２は、第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。図２に示した無線通信システム５０は、第２実施形態に係る無線通信システムの一例である。
【００３２】
図２に示すように、無線通信システム５０は、無線端末１０１、１０２と、基地局２０１、２０２、２０３と、制御局３００とを含む。基地局２０１はセル７１を形成する。基地局２０２はセル７２を形成する。基地局２０３はセル７３を形成する。また、基地局２０１、２０２、２０３と、制御局３００とは通信回線で接続されている。
【００３３】
以下では、無線端末１０１をＵＥ＃１、無線端末１０２をＵＥ＃２と表記する場合がある。また、基地局２０１をＢＳ＃１、基地局２０２をＢＳ＃２、基地局２０３をＢＳ＃３と表記する場合がある。また、セル７１をＣｅｌｌ＃１、セル７２をＣｅｌｌ＃２、セル７３をＣｅｌｌ＃３と表記する場合がある。なお、図２の例では制御局３００を基地局とは異なるコンピュータの形状で表記しているが、制御局３００の機能を基地局に具備させることも可能である。
【００３４】
基地局２０１、２０２、２０３は、それぞれ複数のアンテナを有し、各アンテナから出力される電波の位相及び電力を制御することによりビームの指向性を切り替える。
例えば、無線端末１０１がセル７１にいる場合、基地局２０１は、複数のビームを切り替えながら参照信号（ＲＳ:Reference Signal）を送信し、無線端末１０１から最大の受信電力が測定されたビームの情報を受信する。そして、基地局２０１は、無線端末１０１から受信した情報が示すビームを利用して無線端末１０１にデータ信号を送信する。
【００３５】
基地局２０２は、セル７２にいる無線端末から受信したビームの情報に基づいてビームを選択し、選択したビームを利用して対象の無線端末にデータ信号を送信する。基地局２０３は、セル７３にいる無線端末から受信したビームの情報に基づいてビームを選択し、選択したビームを利用して対象の無線端末にデータ信号を送信する。
【００３６】
上記のように基地局２０１、２０２、２０３がそれぞれ独立に自身の位置するセル内の無線端末に向けてビームフォーミングを実施した場合、図３に示すように、セル間干渉が生じうる。図３は、ビームフォーミングとセル間干渉について説明するための図である。
【００３７】
図３（Ａ）は、基地局２０１（ＢＳ＃１）が、セル７１内にいる無線端末１０１（ＵＥ＃１）から最大の受信電力に対応するビーム（Ｂｍ＃１１）の情報を受信する様子を示している。図３（Ｂ）は、セル７１に隣接するセル７２に位置する基地局２０２（ＢＳ＃２）が、セル７２内にいる無線端末１０２（ＵＥ＃２）から最大の受信電力に対応するビーム（Ｂｍ＃２１）の情報を受信する様子を示している。
【００３８】
２つのビームＢｍ＃１１、Ｂｍ＃２１の干渉が強い場合、ビームフォーミングを実施しても所望の信号品質が得られないことがある。なお、この信号品質は、例えば、ＳＩＮＲ（Signal−to−Interference plus Noise power Ratio）で評価できる。そのため、第２実施形態は、図３（Ｃ）のように隣接セル間で強い干渉が生じるビームに異なる無線リソース（周波数、時間）を割り当てることでセル間干渉を抑制する技術を提供する。なお、第２実施形態の技術は、アナログビームフォーミング方式及びデジタルビームフォーミング方式のいずれにも適用可能である。
【００３９】
以上、無線通信システム５０について説明した。以下では、無線端末１０１、１０２、基地局２０１、２０２、２０３、及び制御局３００について、さらに説明する。
［２−２．ハードウェア］
まず、無線端末１０１、１０２、基地局２０１、２０２、２０３、及び制御局３００のハードウェアについて説明する。
【００４０】
（無線端末）
無線端末１０１が有する機能は、例えば、図４に例示したハードウェアを用いて実現できる。なお、無線端末１０２のハードウェアも無線端末１０１と同じである。図４は、第２実施形態に係る無線端末のハードウェアの一例を示した図である。
【００４１】
図４に示すように、無線端末１０１は、プロセッサ７０１、メモリ７０２、ベースバンド処理回路７０３、無線処理回路７０４、及びアンテナ７０５を有する。
プロセッサ７０１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの処理回路である。メモリ７０２は、ＲＡＭなどの揮発性記憶装置、或いは、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。ベースバンド処理回路７０３は、誤り訂正符号化・復号などのベースバンド信号に対する処理を実行する。
【００４２】
無線処理回路７０４は、ベースバンド処理回路７０３から出力されるベースバンド信号に基づき搬送波を変調してＲＦ（Radio Frequency）信号を生成し、アンテナ７０５からＲＦ信号を送信する。また、無線処理回路７０４は、アンテナ７０５から受信したＲＦ信号からベースバンド信号を復調してベースバンド処理回路７０３に入力する。なお、ベースバンド信号のＡＤ（Analog to Digital）・ＤＡ（Digital to Analog）変換は無線処理回路７０４が実施するものとする。図４の例では１本のアンテナ７０５が記載されているが、アンテナ数は２以上であってもよい。
【００４３】
（基地局）
基地局２０１が有する機能は、図５に例示したハードウェアを用いて実現できる。なお、基地局２０２、２０３のハードウェアも基地局２０１と同じである。図５は、第２実施形態に係る基地局のハードウェアの一例を示した図である。
【００４４】
図５に示すように、基地局２０１は、プロセッサ８０１、メモリ８０２、ベースバンド処理回路８０３、無線処理回路８０４、アンテナ群８０５、及びインターフェース回路８０６を有する。
【００４５】
プロセッサ８０１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの処理回路である。メモリ８０２は、ＲＡＭなどの揮発性記憶装置、或いは、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。ベースバンド処理回路８０３は、誤り訂正符号化・復号などのベースバンド信号に対する処理を実行する。
【００４６】
無線処理回路８０４は、ベースバンド処理回路８０３から出力されるベースバンド信号に基づき搬送波を変調してＲＦ（Radio Frequency）信号を生成し、アンテナ群８０５からＲＦ信号を送信する。また、無線処理回路８０４は、アンテナ群８０５から受信したＲＦ信号からベースバンド信号を復調してベースバンド処理回路８０３に入力する。なお、ベースバンド信号のＡＤ・ＤＡ変換は無線処理回路８０４が実施するものとする。アンテナ群８０５は複数のアンテナの集合である。
【００４７】
なお、デジタルビームフォーミング方式の場合、デジタルベースバンド信号の領域（ＤＡ変換の前段）でアンテナ毎に位相及び振幅の調整が行われるため、ビームを切り替える処理は主にベースバンド処理回路８０３が実行する。一方、アナログビームフォーミング方式の場合、アナログの移相器などを用いてアナログ領域で位相及び振幅の調整が行われるため、ビームを切り替える処理は主に無線処理回路８０４が実行する。第２実施形態の技術はいずれの方式にも適用可能である。
【００４８】
インターフェース回路８０６は、基地局２０２、２０３、及び制御局３００と通信するための通信インターフェースである。例えば、インターフェース回路８０６は、基地局間の通信に用いるバックボーンネットワークに接続される。
【００４９】
（制御局）
制御局３００が有する機能は、図６に例示したハードウェアを用いて実現できる。例えば、制御局３００が有する機能は、コンピュータプログラムを用いて図６に示すハードウェアを制御することにより実現されうる。図６は、第２実施形態に係る制御局のハードウェアの一例を示した図である。
【００５０】
図６に示すように、このハードウェアは、主に、ＣＰＵ９０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）９０４と、ＲＡＭ９０６と、ホストバス９０８と、ブリッジ９１０とを有する。さらに、このハードウェアは、外部バス９１２と、インターフェース９１４と、入力部９１６と、出力部９１８と、記憶部９２０と、ドライブ９２２と、接続ポート９２４と、通信部９２６とを有する。
【００５１】
ＣＰＵ９０２は、例えば、演算処理装置又は制御装置として機能し、ＲＯＭ９０４、ＲＡＭ９０６、記憶部９２０、又はリムーバブル記録媒体９２８に記録された各種プログラムに基づいて各構成要素の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０４は、ＣＰＵ９０２に読み込まれるプログラムや演算に用いるデータなどを格納する記憶装置の一例である。ＲＡＭ９０６には、例えば、ＣＰＵ９０２に読み込まれるプログラムや、そのプログラムを実行する際に変化する各種パラメータなどが一時的又は永続的に格納される。
【００５２】
これらの要素は、例えば、高速なデータ伝送が可能なホストバス９０８を介して相互に接続される。一方、ホストバス９０８は、例えば、ブリッジ９１０を介して比較的データ伝送速度が低速な外部バス９１２に接続される。入力部９１６としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド、ボタン、スイッチ、及びレバーなどが用いられる。
【００５３】
出力部９１８としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、又はＥＬＤ（Electro-Luminescence Display）などのディスプレイ装置が用いられる。また、出力部９１８としてプリンタなどが用いられることもある。
【００５４】
記憶部９２０は、各種のデータを格納するための装置である。記憶部９２０としては、例えば、ＨＤＤなどの磁気記憶デバイスが用いられる。また、記憶部９２０として、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＲＡＭディスクなどの半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイスなどが用いられてもよい。
【００５５】
ドライブ９２２は、着脱可能な記録媒体であるリムーバブル記録媒体９２８に記録された情報を読み出し、又はリムーバブル記録媒体９２８に情報を書き込む装置である。リムーバブル記録媒体９２８としては、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどが用いられる。
【００５６】
接続ポート９２４は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、ＲＳ−２３２Ｃポートなど、外部接続機器９３０を接続するためのポートである。外部接続機器９３０としては、例えば、プリンタや補助電源などがある。
【００５７】
通信部９２６は、ネットワークに接続するための通信デバイスである。通信部９２６としては、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Local Area Network）用の通信回路、光通信用の通信回路やルータ、或いは、基地局間を結ぶバックボーンネットワークへ接続するための通信インターフェースなどが用いられる。
【００５８】
以上、ハードウェアについて説明した。
［２−３．機能］
次に、無線端末１０１、１０２、基地局２０１、２０２、２０３、及び制御局３００の機能について説明する。
【００５９】
（無線端末）
まず、図７を参照しながら、無線端末１０１の機能について説明する。なお、無線端末１０２の機能も無線端末１０１と同様である。図７は、第２実施形態に係る無線端末が有する機能の一例を示したブロック図である。
【００６０】
図７に示すように、無線端末１０１は、ＲＳ受信部１１１と、電力測定部１１２と、電力値送信部１１３とを有する。
ＲＳ受信部１１１は、参照信号（ＲＳ）を受信する。電力測定部１１２は、ＲＳ受信部１１１が受信した参照信号の受信電力を測定する。電力値送信部１１３は、電力測定部１１２が測定した受信電力を自身がいるセルの基地局（例えば、セル７１の基地局２０１など）に送信する。
【００６１】
以下では、ＢＳ＃ｉ（ｉ＝１，２，３）が出力するｊ番目（ｊ＝１，２）のビームをＢｍ＃ｉｊと表記する。また、ビームＢｍ＃ｉｊで送信された参照信号のＵＥ＃ｋにおける受信電力をｒｉｊ（ｋ）（ｋ＝１，２）と表記する。
【００６２】
（基地局）
次に、図８を参照しながら、基地局２０１の機能について説明する。なお、基地局２０２、２０３の機能も基地局２０１と同様である（但し、各基地局に対応するセル及びビームのインデックスが異なる）。図８は、第２実施形態に係る基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。
【００６３】
図８に示すように、基地局２０１は、記憶部２１１と、ＢＦ制御部２１２と、相関行列生成部２１３と、データ送信部２１４とを有する。記憶部２１１の機能はメモリ８０２により実現可能である。ＢＦ制御部２１２、相関行列生成部２１３、及びデータ送信部２１４の機能は、主にプロセッサ８０１により実現可能である。
【００６４】
記憶部２１１には、協調制御情報２１１ａ及びリソース情報２１１ｂが格納される。
協調制御情報２１１ａは、例えば、後述するビームのグループ化に関する処理（図１４の処理）を開始する前に制御局３００から基地局２０１が受信し、記憶部２１１に格納される。協調制御情報２１１ａは、図９に示すように、基地局２０１、２０２、２０３がそれぞれビームを切り替えて出力するタイミングを示す情報である。図９は、第２実施形態に係る協調制御情報の一例を示した図である。図９の例では、期間Ｔｓ１にＢｍ＃１１、期間Ｔｓ２にＢｍ＃２１、期間Ｔｓ３にＢｍ＃３１、期間Ｔｓ４にＢｍ＃１２、期間Ｔｓ５にＢｍ＃２２、期間Ｔｓ６にＢｍ＃３２が設定されている。なお、この設定は一例であり、変更可能である。
【００６５】
リソース情報２１１ｂは、図１０に示すように、干渉の強いビームの組み合わせと、ビーム毎の割当リソースとを対応付ける情報である。図１０は、第２実施形態に係るリソース情報（基地局）の一例を示した図である。後述するように、干渉の強いビームの組み合わせに対し、ビーム間の干渉が抑制されるようにビーム毎に割当リソースが設定される。その設定内容のうち、自身（図１０の例ではＢＳ＃１）が利用するビームの割当リソースがリソース情報２１１ｂとして記憶部２１１に格納される。
【００６６】
ＢＦ制御部２１２は、各アンテナから出力される電波の位相及び電力を制御することでビームの指向性を制御する。例えば、デジタルビームフォーミング方式の場合、ＢＦ制御部２１２は、主にベースバンド処理回路８０３を制御してビームの向きを切り替える。一方、アナログビームフォーミング方式の場合、ＢＦ制御部２１２は、主に無線処理回路８０４を制御してビームの向きを切り替える。
【００６７】
相関行列生成部２１３は、協調ＲＳ送信部２１３ａと、電力値収集部２１３ｂと、相関値計算部２１３ｃとを有する。
協調ＲＳ送信部２１３ａは、協調制御情報２１１ａに基づいてビームを選択し、選択したビームで参照信号を送信する。例えば、協調ＲＳ送信部２１３ａは、図９に例示した協調制御情報２１１ａに基づき、期間Ｔｓ１にＢｍ＃１１で参照信号を送信し、期間Ｔｓ４にＢｍ＃１２で参照信号を送信する。
【００６８】
電力値収集部２１３ｂは、基地局２０１が位置するセル内の無線端末（例えば、ＵＥ＃ｋ；ｋ＝１，２）から、協調制御情報２１１ａに基づいて基地局２０１、２０２、２０３へ送信した参照信号の受信電力値（ｒｉｊ（ｋ））を受信する。なお、電力値収集部２１３ｂが受信した受信電力値は、下記の式（１）のようにベクトル形式で表現できる。なお、ｒｉ（ｋ）はベクトルである。
【００６９】
【数１】
2017143320.tif 000003
【００７０】
相関値計算部２１３ｃは、電力値収集部２１３ｂが受信した受信電力値を用いて、ビーム間における干渉の強さを示す相関値を計算する。相関値は、例えば、下記の式（２）で表現される行列Ｒ１２、Ｒ１３（相関行列）の各要素によって与えられる。相関値計算部２１３ｃは、計算した相関行列Ｒ１２、Ｒ１３を制御局３００に送信する。
【００７１】
【数２】
2017143320.tif 000004
【００７２】
なお、基地局２０１においては上記の式（２）に示す相関行列が計算されるが、基地局２０２では下記の式（３）に示す相関行列Ｒ２１、Ｒ２３が計算され、基地局２０３では下記の式（４）に示す相関行列Ｒ３１、Ｒ３２が計算される。相関行列Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２も制御局３００に送信される。
【００７３】
【数３】
2017143320.tif 000005
【００７４】
【数４】
2017143320.tif 000006
【００７５】
送信された相関行列Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２に基づいて制御局３００がビームに割り当てる無線リソースを決定する。そして、決定された無線リソースの情報が基地局２０１、２０２、２０３に通知される。相関行列生成部２１３は、制御局３００から通知された無線リソースの情報（リソース情報２１１ｂ）を記憶部２１１に格納する。リソース情報２１１ｂはデータ送信部２１４により利用される。
【００７６】
データ送信部２１４は、ユーザ選択部２１４ａと、ＲＳ送信部２１４ｂと、割当ビーム決定部２１４ｃと、リソース割当部２１４ｄとを有する。
ユーザ選択部２１４ａは、ラウンドロビン法などのスケジューリング方法でデータ信号の送信先となる無線端末を選択する。
ＲＳ送信部２１４ｂは、選択した無線端末に対し、ビームを切り替えながら参照信号を送信する。
割当ビーム決定部２１４ｃは、ユーザ選択部２１４ａが選択した無線端末から、ＲＳ送信部２１４ｂが送信した参照信号の受信電力値を示す情報を取得し、最大の受信電力値に対応するビームを該無線端末に割り当てる。
【００７７】
リソース割当部２１４ｄは、割当ビーム決定部２１４ｃが割り当てを決めたビームがリソース情報２１１ｂに含まれるかを確認する。該ビームがリソース情報２１１ｂに含まれる場合、リソース情報２１１ｂは、該ビームに割り当てられている無線リソースを上記無線端末に割り当てる。
【００７８】
一方、割当ビーム決定部２１４ｃが割り当てを決めたビームがリソース情報２１１ｂに含まれない場合、リソース割当部２１４ｄは、利用可能な任意の無線リソースを上記無線端末に割り当てる。データ送信部２１４は、選択した無線端末に対し、割当ビーム決定部２１４ｃが割り当てたビームで、リソース割当部２１４ｄが割り当てた無線リソースを用いてデータ信号を送信する。
【００７９】
（制御局）
次に、図１１を参照しながら、制御局３００の機能について説明する。図１１は、第２実施形態に係る制御局が有する機能の一例を示したブロック図である。
【００８０】
図１１に示すように、制御局３００は、記憶部３０１と、相関行列取得部３０２と、グループ化処理部３０３と、割当リソース決定部３０４と、制御情報提供部３０５とを有する。記憶部３０１の機能は、ＲＡＭ９０６や記憶部９２０などを用いて実現できる。相関行列取得部３０２、グループ化処理部３０３、割当リソース決定部３０４、及び制御情報提供部３０５の機能は、主にＣＰＵ９０２などを用いて実現できる。
【００８１】
記憶部３０１には、相関行列情報３０１ａ、グループ情報３０１ｂ、及びリソース情報３０１ｃが格納される。
相関行列情報３０１ａは、基地局２０１、２０２、２０３から受信した相関行列Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２を示す情報である。グループ情報３０１ｂは、図１２に示すように、干渉の強さに応じてビームの組み合わせをグループ化した結果を示す情報である。図１２は、第２実施形態に係るグループ情報の一例を示した図である。
【００８２】
図１２の例では、グループＧ＃１には、Ｂｍ＃１１とＢｍ＃２２の組み合わせ、及びＢｍ＃１２とＢｍ＃２１の組み合わせが属している。グループＧ＃２には、Ｂｍ＃１１とＢｍ＃３１の組み合わせが属している。グループＧ＃３には、Ｂｍ＃２２とＢｍ＃３１の組み合わせが属している。グループＧ＃４には、グループＧ＃１〜Ｇ＃３に属しないビームＢｍ＃３２が属している。グループ化の方法については後述する。
【００８３】
リソース情報３０１ｃは、図１３に示すように、各ビームに割り当てられる無線リソースの情報である。図１３は、第２実施形態に係るリソース情報（制御局）の一例を示した図である。図１３の例では、ＢＳ＃１のビームＢｍ＃１１及びＢｍ＃１２にＲｓ＃１、ＢＳ＃２のビームＢｍ＃２１及びＢｍ＃２２にＲｓ＃２、ＢＳ＃３のビームＢｍ＃３１にＲｓ＃３が対応付けられている。Ｂｍ＃３２は、Ｒｓ＃１〜Ｒｓ＃３のいずれの無線リソースも割り当て可能に設定されている。割当リソースの設定方法については後述する。
【００８４】
相関行列取得部３０２は、基地局２０１、２０２、２０３から相関行列を取得する。また、相関行列取得部３０２は、取得した相関行列のうち、インデックスの組み合わせが同じ相関行列（例えば、Ｒ１２とＲ２１）を平均し、平均した相関行列を生成する。また、グループ化処理部３０３は、平均した相関行列に基づいてビームをグループ化し、グループ情報３０１ｂを生成する。なお、平均した相関行列Ｑｍｎは、例えば、下記の式（５）で与えられる。
【００８５】
【数５】
2017143320.tif 000007
【００８６】
例えば、グループ化処理部３０３は、相関行列Ｑ１２の各要素を参照し、予め設定された閾値より値が大きい要素を特定する。そして、グループ化処理部３０３は、特定した要素に対応するビームの組み合わせをグループに含める。相関行列Ｑｍｎのｐ行ｑ列にある要素をＱｍｎ（ｐ，ｑ）と表記すると、相関行列Ｑ１２が下記の式（６）、閾値が６である場合、グループ化処理部３０３はＱ１２（１，１）、Ｑ１２（２，２）を特定する。
【００８７】
【数６】
2017143320.tif 000008
【００８８】
上記式（１）、式（２）、式（５）の定義から、Ｑ１２（１，１）はＢｍ＃１１とＢｍ＃２１との相関を示し、Ｑ１２（２，２）はＢｍ＃１２とＢｍ＃２２との相関を示す。また、Ｑ１２は、ＢＳ＃１のビームとＢＳ＃２のビームの組み合わせに対応する。そこで、グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃１とＢＳ＃２の組み合わせに対応するグループＧ＃１を生成する。そして、グループ化処理部３０３は、Ｂｍ＃１１とＢｍ＃２１の組み合わせ、及びＢｍ＃１２とＢｍ＃２２の組み合わせをグループＧ＃１に登録する。
【００８９】
Ｑ１３、Ｑ２３についても同様に、グループ化処理部３０３は、閾値より値が大きい要素を特定し、グループの生成及びグループへの登録を実施する。例えば、Ｑ１３について、グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃１とＢＳ＃３の組み合わせに対応するグループＧ＃２を生成し、Ｂｍ＃１１とＢｍ＃３１の組み合わせを登録する。また、グループ化処理部３０３は、Ｑ２３について、ＢＳ＃２とＢＳ＃３の組み合わせに対応するグループＧ＃３を生成し、Ｂｍ＃２２とＢｍ＃３１の組み合わせを登録する。
【００９０】
また、グループ化処理部３０３は、グループＧ＃１、Ｇ＃２、Ｇ＃３に含まれないビームを登録するグループＧ＃４を生成する。そして、グループ化処理部３０３は、グループＧ＃１、Ｇ＃２、Ｇ＃３に含まれないビームＢｍ＃３２を特定し、グループＧ＃４に登録する。この例では、図１２に示したグループ情報３０１ｂが得られる。
【００９１】
なお、平均した相関行列Ｑｍｎを利用する方法を示したが、相関行列Ｒｍｎの中でｍがｎより小さい相関行列Ｒｍｎ（ｍ＜ｎ）をＱｍｎの代わりに用いてグループ情報３０１ｂを生成してもよい（変形例）。また、あるビームが複数のグループに含まれる場合には、相関が大きい方のグループに含まれるようにしてもよい（変形例）。
【００９２】
割当リソース決定部３０４は、グループ情報３０１ｂに基づいて各ビームに対する割当リソースを決定する。このとき、割当リソース決定部３０４は、同じグループに属するビームのうち、異なる基地局のビームに異なる無線リソースが割り当てられるように割当リソースを決定する。
【００９３】
例えば、図１２に示したグループ情報３０１ｂの場合、グループＧ＃１には、ＢＳ＃１のビームＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２と、ＢＳ＃２のビームＢｍ＃２１、Ｂｍ＃２２とが含まれている。この場合、割当リソース決定部３０４は、ＢＳ＃１のビームＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２に対する割当リソースと、ＢＳ＃２のビームＢｍ＃２１、Ｂｍ＃２２に対する割当リソースとが異なるように割当リソースを決定する。
【００９４】
例えば、割当リソース決定部３０４は、Ｂｍ＃１１及びＢｍ＃１２にＲｓ＃１を割り当て、Ｂｍ＃２１及びＢｍ＃２２にＲｓ＃２を割り当てる。グループＧ＃２、Ｇ＃３についても同様に、割当リソース決定部３０４は割当リソースを決定する。このとき、割当リソース決定部３０４は、先に割当リソースを決定したビームがある場合、そのビームの割当リソースを基準に、当該ビームと組をなす他のビームに対する割当リソースを決定する。
【００９５】
また、割当リソース決定部３０４は、グループＧ＃４に含まれるビームの割当リソースを任意の無線リソース（例えば、グループＧ＃１−Ｇ＃３のビームに設定した割当リソースの全て）に設定する。この例では、図１３に示したリソース情報３０１ｃが得られる。
【００９６】
制御情報提供部３０５は、リソース情報３０１ｃに基づいて基地局２０１、２０２、２０３にそれぞれビームと割当リソースとの関係を示す情報を提供する。例えば、制御情報提供部３０５は、基地局２０１（ＢＳ＃１）に対し、ＢＳ＃１のビームＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２に関する割当リソースの情報（いずれもＲｓ＃１）を送信する。
【００９７】
また、制御情報提供部３０５は、基地局２０２（ＢＳ＃２）に対し、ＢＳ＃２のビームＢｍ＃２１、Ｂｍ＃２２に関する割当リソースの情報（いずれもＲｓ＃２）を送信する。また、制御情報提供部３０５は、基地局２０３（ＢＳ＃３）に対し、ＢＳ＃３のビームＢｍ＃３１に関する割当リソースの情報（Ｒｓ＃３）を送信する。
【００９８】
なお、制御情報提供部３０５は、任意の無線リソースが割り当てられたビーム（Ｂｍ＃３２）に関する割当リソースの情報（Ｒｓ＃１−Ｒｓ＃３）を送信してもよいし、送信しなくてもよい。また、上記のように、基地局２０１、２０２、２０３それぞれにビームに応じて割当リソースの情報を送信してもよいし、リソース情報３０１ｃを基地局２０１、２０２、２０３全てに提供してもよい（変形例）。
【００９９】
以上、無線端末１０１、１０２、基地局２０１、２０２、２０３、及び制御局３００の機能について説明した。
上記のように、干渉の強い隣接セル間のビームに対して互いに異なる無線リソースを割り当て、そのビームを使用する無線端末に当該無線リソースを割り当てることで、セル間干渉を抑制することができる。つまり、データ送信先の無線端末が使用するのに好適なビームが上記干渉の強いビームとして登録されているかを確認し、登録されている場合に、指定の割当リソースを使用することでセル間干渉を抑制できるのである。
【０１００】
従って、高速な通信インターフェースを通じて隣接セルの基地局から取得したチャネル情報を利用してセル間干渉を抑制するＣＢ方式などの方法に比べ、より簡易にセル間干渉を抑制することが可能になる。その結果、高速な通信インターフェースの設置や運営などにかかるコストの低減や、隣接セルのチャネル情報を考慮したビームフォーミングウェイトの計算処理にかかる負担の低減に寄与する。
【０１０１】
［２−４．処理の流れ］
次に、無線通信システム５０における処理の流れについて説明する。
（無線通信システムの動作）
図１４を参照する。図１４は、第２実施形態に係る無線通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【０１０２】
図１４の例は、ビームのグループ化に関する前段の処理と、ビーム毎に割り当てられた無線リソースの情報（リソース情報２１１ｂ）に基づく無線端末への無線リソースの割当制御に関する後段の処理とを含む。図１４には、説明の都合上、前段の処理（Ｓ１０１〜Ｓ１１６）と後段の処理（Ｓ１１７〜Ｓ１２０）とが連続して実行される処理シーケンスが記載されている。しかし、前段の処理は、予め設定されたタイミング（例えば、１日１回や１週間毎など）で実行されればよく、基地局がデータ信号を送信する度に実行されなくてもよい。
【０１０３】
（Ｓ１０１）基地局２０１の協調ＲＳ送信部２１３ａは、協調制御情報２１１ａ（図９を参照）に基づき、ビームＢｍ＃１１を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。基地局２０２も同様に、ビームＢｍ＃２１を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。基地局２０３も同様に、ビームＢｍ＃３１を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。
【０１０４】
（Ｓ１０２）無線端末１０１は、基地局２０１、２０２、２０３から送信された参照信号をＲＳ受信部１１１で受信し、受信電力値（ｒ１１（１）、ｒ２１（１）、ｒ３１（１））を電力測定部１１２で測定する。
【０１０５】
（Ｓ１０３）無線端末１０１は、電力値送信部１１３により、電力測定部１１２で測定した受信電力値（ｒ１１（１）、ｒ２１（１）、ｒ３１（１））を基地局２０１に送信する。なお、無線端末１０１は基地局２０１が形成するセル７１内にいるものとする。
【０１０６】
（Ｓ１０４）基地局２０１の協調ＲＳ送信部２１３ａは、協調制御情報２１１ａ（図９を参照）に基づき、ビームＢｍ＃１２を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。基地局２０２も同様に、ビームＢｍ＃２２を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。基地局２０３も同様に、ビームＢｍ＃３２を利用して参照信号（ＲＳ）を送信する。
【０１０７】
（Ｓ１０５）無線端末１０１は、基地局２０１、２０２、２０３から送信された参照信号をＲＳ受信部１１１で受信し、受信電力値（ｒ１２（１）、ｒ２２（１）、ｒ３２（１））を電力測定部１１２で測定する。
【０１０８】
（Ｓ１０６）無線端末１０１は、電力値送信部１１３により、電力測定部１１２で測定した受信電力値（ｒ１２（１）、ｒ２２（１）、ｒ３２（１））を基地局２０１に送信する。
【０１０９】
（Ｓ１０７）無線端末１０２（ＵＥ＃２）は、Ｓ１０２、Ｓ１０５と同様に、受信電力値（ｒ１１（２）、ｒ２１（２）、ｒ３１（２）、ｒ１２（２）、ｒ２２（２）、ｒ３２（２））を測定し、測定結果を基地局２０１に送信する。基地局２０１は、無線端末１０２で測定された受信電力値（ｒ１１（２）、ｒ２１（２）、ｒ３１（２）、ｒ１２（２）、ｒ２２（２）、ｒ３２（２））を受信する。なお、無線端末１０２は基地局２０１が形成するセル７１内にいるものとする。
【０１１０】
（Ｓ１０８、Ｓ１０９）基地局２０１は、相関値計算部２１３ｃにより、Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７で受信した受信電力値に基づいて、ビームの相関を示す相関値を要素に持つ相関行列Ｒ１２、Ｒ１３（上記の式（２）を参照）を計算する。そして、基地局２０１は、相関値計算部２１３ｃにより計算された相関行列Ｒ１２、Ｒ１３を制御局３００に送信する。
【０１１１】
（Ｓ１１０）Ｓ１０２、Ｓ１０５と同様に、基地局２０２が位置するセル７２にいる無線端末も基地局２０１、２０２、２０３から送信された参照信号（ＲＳ）の受信電力値を測定し、測定結果を基地局２０２に送信する。基地局２０２は、Ｓ１０８と同様に、受信した受信電力値に基づいて相関行列Ｒ２１、Ｒ２３（上記の式（３）を参照）を計算し、計算した相関行列Ｒ２１、Ｒ２３を制御局３００に送信する。
【０１１２】
（Ｓ１１１）Ｓ１０２、Ｓ１０５と同様に、基地局２０３が位置するセル７３にいる無線端末も基地局２０１、２０２、２０３から送信された参照信号（ＲＳ）の受信電力値を測定し、測定結果を基地局２０３に送信する。基地局２０３は、Ｓ１０８と同様に、受信した受信電力値に基づいて相関行列Ｒ３１、Ｒ３２（上記の式（４）を参照）を計算し、計算した相関行列Ｒ３１、Ｒ３２を制御局３００に送信する。
【０１１３】
（Ｓ１１２）制御局３００は、グループ化処理部３０３により、基地局２０１、２０２、２０３から取得した相関行列Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２に基づいてビームをグループ化し、グループ情報３０１ｂ（図１２を参照）を生成する。
【０１１４】
例えば、グループ化処理部３０３は、上記の式（５）に基づいて相関行列Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ２３（ＱｍｎはＲｍｎとＲｎｍの平均）を計算する。また、グループ化処理部３０３は、相関行列Ｑ１２に対応するグループＧ＃１を生成する。相関行列Ｑ１２は、基地局２０１、２０２（ＵＥ＃１、ＵＥ＃２）が出力するビームの組み合わせに対応する。つまり、グループＧ＃１は、基地局２０１、２０２の組み合わせに対応するグループである。
【０１１５】
また、グループ化処理部３０３は、相関行列Ｑ１２の各要素と閾値とを比較し、閾値より値が大きい要素に対応するビームの組み合わせをグループＧ＃１に含める。例えば、相関行列Ｑ１２の１行１列に位置する要素Ｑ１２（１，１）は、Ｂｍ＃１１とＢｍ＃２１の組み合わせに対応する。要素Ｑ１２（１，１）の値が閾値より大きい場合、グループ化処理部３０３は、Ｂｍ＃１１、Ｂｍ＃２１をグループＧ＃１に含める。
【０１１６】
同様に、グループ化処理部３０３は、相関行列Ｑ１３に対応するグループＧ＃２を生成し、相関行列Ｑ１３の各要素について閾値との比較を実施して、閾値より値が大きい要素に対応するビームの組み合わせをグループＧ＃２に含める。また、グループ化処理部３０３は、相関行列Ｑ２３に対応するグループＧ＃３を生成し、相関行列Ｑ２３の各要素について閾値との比較を実施して、閾値より値が大きい要素に対応するビームの組み合わせをグループＧ＃３に含める。
【０１１７】
また、グループ化処理部３０３は、グループＧ＃１〜Ｇ＃３に含まれないビームを登録するグループＧ＃４を生成する。そして、グループ化処理部３０３は、グループＧ＃１〜Ｇ＃３に含まれないビームを特定し、特定したビームをグループＧ＃４に含める。このような処理により、グループ化処理部３０３は、例えば、図１２に示すようなグループ情報３０１ｂを生成する。なお、上記の閾値は予め設定されていてもよいし、例えば、相関行列毎に、グループに含められる要素の数と残る要素の数との差が最小になるように設定されてもよい。
【０１１８】
（Ｓ１１３）制御局３００は、割当リソース決定部３０４により、グループ情報３０１ｂに基づいて各ビームに割り当てる無線リソース（割当リソース）を決定する。このとき、割当リソース決定部３０４は、同じグループに含まれるビームについて、異なる基地局のビームに異なる無線リソースが割り当てられるように割当リソースを決定する。
【０１１９】
例えば、図１２に示したグループ情報３０１ｂの場合、グループＧ＃１にＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２、Ｂｍ＃２１、Ｂｍ＃２２が含まれている。この場合、割当リソース決定部３０４は、基地局２０１（ＢＳ＃１）に対応するＢｍ＃１１、Ｂｍ＃１２の割当リソースと、基地局２０２（ＢＳ＃２）に対応するＢｍ＃２１、Ｂｍ＃２２の割当リソースとが異なるように割当リソースを決定する。
【０１２０】
例えば、割当リソース決定部３０４は、Ｂｍ＃１１、Ｂｍ＃１２の割当リソースをＲｓ＃１とし、Ｂｍ＃２１、Ｂｍ＃２２の割当リソースをＲｓ＃２とする（図１３を参照）。なお、両割当リソースは少なくとも周波数軸上又は時間軸上で異なればよい。
【０１２１】
（Ｓ１１４、Ｓ１１５、Ｓ１１６）制御局３００は、制御情報提供部３０５により、基地局２０１、２０２、２０３にビーム毎の割当リソースを示す情報（リソース情報）を送信する。このとき、制御情報提供部３０５は、リソース情報３０１ｃを基地局２０１、２０２、２０３に送信してもよいし、リソース情報３０１ｃの中から基地局毎に該当するビームの割当リソースを示す情報を送信してもよい。
【０１２２】
（Ｓ１１７）基地局２０１は、ユーザ選択部２１４ａにより、データ信号の送信先となる無線端末を選択する。例えば、ユーザ選択部２１４ａは、ラウンドロビン法などを用いてセル７１内にいる無線端末を選択する。なお、ここでは無線端末１０１が選択されたものとする。
【０１２３】
（Ｓ１１８）基地局２０１は、ＲＳ送信部２１４ｂにより、Ｓ１１７で選択された無線端末１０１に参照信号（ＲＳ）を送信し、無線端末１０１で測定された受信電力値を取得する。そして、基地局２０１は、割当ビーム決定部２１４ｃにより、取得された受信電力値に基づいて受信電力値が最大になるビームを選択し、無線端末１０１に割り当てるビームとして設定する。
【０１２４】
（Ｓ１１９）基地局２０１は、リソース割当部２１４ｄにより、制御局３００から受信したリソース情報３０１ｃ（図１０を参照）に基づいて無線端末１０１に割り当てる無線リソースを決定する。
【０１２５】
例えば、リソース割当部２１４ｄは、リソース情報３０１ｃを参照し、Ｓ１１８で選択されたビームがリソース情報３０１ｃに含まれるかを判定する。選択されたビームがリソース情報３０１ｃに含まれる場合、リソース割当部２１４ｄは、リソース情報３０１ｃに記載された割当リソースを無線端末１０１に割り当てる。一方、選択されたビームがリソース情報３０１ｃに含まれない場合、リソース割当部２１４ｄは、基地局２０１が利用可能な任意の無線リソースを無線端末１０１に割り当てる。
【０１２６】
（Ｓ１２０）基地局２０１は、Ｓ１１８で選択されたビーム及びＳ１１９で割り当てられた無線リソースを用いて無線端末１０１にデータ信号を送信する。Ｓ１２０の処理が完了すると、図１４に示した一連の処理は終了する。上記のように、隣接セル間で強い干渉が生じるビームにそれぞれ異なる無線リソースを割り当てておき、その割り当てに基づいて各無線端末に無線リソースを割り当てることで、隣接セルのチャネル情報を利用せずともセル間干渉を抑制することができる。
【０１２７】
（隣接基地局の特定と非干渉リソースセットの決定）
これまでは、説明の都合上、隣接する３つの基地局を含むシステムを例に説明を進めてきた。ここでは、より多くの基地局を含むシステムへ拡張することを想定し、図１５を参照しながら、隣接基地局の特定及び非干渉リソースセットの決定について説明する。
【０１２８】
ここで言う非干渉リソースセットとは、隣接セルに割り当てられる無線リソースが互いに異なるように各基地局に無線リソースを割り当てる場合の割当リソース（非干渉リソース）の集合である。図１５は、第２実施形態に係る制御局が実施する隣接基地局の特定及び非干渉リソースセットの決定について説明するための図である。
【０１２９】
図１５において、円は基地局を示し、円の内部に記載した番号は基地局を識別する識別番号を示す。例えば、内部に＃１と記載された円は基地局ＢＳ＃１を示す。図１５（Ａ）の例では、６つの基地局ＢＳ＃ｉ（ｉ＝１，２，…，６）が示されている。
【０１３０】
隣接する基地局の組み合わせは、基地局の配置からある程度主観的に決めることができる。例えば、各基地局の位置に対してボロノイ（Voronoi）分割した領域をその基地局が形成するセルと考え、セルが隣接する基地局を隣接する基地局と決めることができる。図１５（Ｂ）では、ＢＳ＃１とＢＳ＃２、ＢＳ＃１とＢＳ＃４、ＢＳ＃２とＢＳ＃３、ＢＳ＃２とＢＳ＃４、ＢＳ＃２とＢＳ＃６、ＢＳ＃３とＢＳ＃４、ＢＳ＃３とＢＳ＃５、ＢＳ＃３とＢＳ＃６、ＢＳ＃４とＢＳ＃５、及びＢＳ＃５とＢＳ＃６が隣接関係にある。
【０１３１】
隣接関係にある基地局に、相互に異なる無線リソース（非干渉リソース）を割り当てる方法としては、例えば、無線リソースＲｓ＃ｌ（ｌ＝１，…，Ｌ）の数を順に増やしながら非干渉リソースセットを探索する全探索の方法が適用できる。全探索の方法では、Ｌを増やしながら（無線リソース数）(基地局数-1)通りの組み合わせで割り当てを試して隣接基地局で同じ無線リソースを使用していない状態が得られるか確認する。なお、（基地局数−１）としているのは最初の割り当てを固定としてよいためである。
【０１３２】
但し、全探索の方法は基地局数が多くなるほど処理負荷が高くなるため、基地局数が多い場合にはグラフ彩色アルゴリズム（例えば、Welsh-Powellアルゴリズム）などを用いて非干渉リソースセットを決める方が好ましい。グラフ彩色アルゴリズムは、地図などの区画された複数の領域を持つグラフにおいて、隣り合う領域が異なる色となるように少ない色数で塗り分けるアルゴリズムである。
【０１３３】
このアルゴリズムを適用すると、例えば、図１５（Ｃ）に示すように各基地局を異なる色（図中では異なるハッチング）で塗り分けることができる。つまり、異なる色の基地局に異なる無線リソースを割り当てれば、隣接関係にある基地局に異なる無線リソース（非干渉リソース）を割り当てることができ、非干渉リソースセットが得られる。図１５（Ｃ）の例では、隣接しないＢＳ＃１とＢＳ＃３にＲｓ＃１、隣接しないＢＳ＃２とＢＳ＃５にＲｓ＃２、隣接しないＢＳ＃４とＢＳ＃６にＲｓ＃３が非干渉リソースとして割り当てられている。
【０１３４】
上記の割り当てに従って非干渉リソースを利用すればセル間干渉が抑圧される。以下では、無線リソースの割り当てに非干渉リソースセットを利用する例について説明する。
（ビームのグループ化）
これまでは、説明の都合上、各基地局が利用するビームの数を２として説明してきた。ここでは、図１６及び図１７を参照しながら、各基地局がＮ（Ｎは自然数）本のビームを利用できる場合におけるビームのグループ化に関する処理について説明する。なお、基地局間のビーム数が異なっていてもよい。この場合、後述するＳ２０２、Ｓ２０３のループが各基地局のビーム数に応じて変形される。
【０１３５】
なお、非干渉リソースセットを利用する場合、制御局３００ではビームをグループ化し、グループの情報を基地局２０１、２０２、２０３に提供する。また、基地局２０１、２０２、２０３は、グループの情報及び非干渉リソースセットに基づいて無線端末への無線リソースの割り当てを決定する。
【０１３６】
図１６は、第２実施形態に係る制御局が実施するビームのグループ化に関する処理の流れを示した第１のフロー図である。図１７は、第２実施形態に係る制御局が実施するビームのグループ化に関する処理の流れを示した第２のフロー図である。なお、図１６及び図１７は、相関行列Ｒｉｊに関する処理を示している。グループ化処理部３０３は、全てのｉ，ｊの組み合わせについて図１６及び図１７の処理を実行する。
【０１３７】
（Ｓ２０１、Ｓ２１２）グループ化処理部３０３は、パラメータＴｈをＴｈ１からＴｈ２まで固定のステップ値で変化させながらＳ２０２からＳ２１１までの処理を繰り返し実行する。Ｔｈは、グループに含めるビームを決めるために相関行列Ｒｉｊの要素と比較される閾値を示すパラメータである。Ｔｈ１は、閾値Ｔｈがとりうる範囲の下限値である。Ｔｈ２は、閾値Ｔｈがとりうる範囲の上限値である。Ｔｈ１、Ｔｈ２、固定のステップ値は予め設定される。繰り返し処理が終了すると、処理はＳ２１３へと進む。
【０１３８】
（Ｓ２０２、Ｓ２０８）グループ化処理部３０３は、パラメータｍを１からＮまで変化させながらＳ２０３からＳ２０７までの処理を繰り返し実行する。繰り返し処理が終了すると、処理はＳ２０９へと進む。
【０１３９】
（Ｓ２０３、Ｓ２０７）グループ化処理部３０３は、パラメータｎを１からＮまで変化させながらＳ２０４からＳ２０６までの処理を繰り返し実行する。繰り返し処理が終了すると、処理はＳ２０８へと進む。
【０１４０】
（Ｓ２０４）グループ化処理部３０３は、相関行列Ｒｉｊのｍ行ｎ列にある要素Ｒｉｊ（ｍ，ｎ）が閾値Ｔｈより大きいか否かを判定する。要素Ｒｉｊ（ｍ，ｎ）が閾値Ｔｈより大きい場合、処理はＳ２０５へと進む。一方、要素Ｒｉｊ（ｍ，ｎ）が閾値Ｔｈより大きくない場合、処理はＳ２０６へと進む。
【０１４１】
（Ｓ２０５）グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃ｉのビームＢｍ＃ｉｍをビームの集合Ｌｉｊに含める。また、グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃ｊのビームＢｍ＃ｊｎをビームの集合Ｌｊｉに含める。集合Ｌｉｊ、Ｌｊｉは、相関が強い（要素Ｒｉｊ（ｍ，ｎ）が閾値Ｔｈより大きい）ビームの集合である。Ｓ２０５の処理が完了すると、処理はＳ２０７へと進む。
【０１４２】
（Ｓ２０６）グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃ｉのビームＢｍ＃ｉｍをビームの集合Ｓｉｊに含める。また、グループ化処理部３０３は、ＢＳ＃ｊのビームＢｍ＃ｊｎをビームの集合Ｓｊｉに含める。集合Ｓｉｊ、Ｓｊｉは、相関が弱い（要素Ｒｉｊ（ｍ，ｎ）が閾値Ｔｈより大きくない）ビームの集合である。Ｓ２０６の処理が完了すると、処理はＳ２０７へと進む。
【０１４３】
（Ｓ２０９）グループ化処理部３０３は、下記の式（７）に基づいて評価値Ｅｉｊを計算する。但し、Ｎ［Ｘ］は集合Ｘに含まれるビームの数である。また、Ｎｂは非干渉リソースに用いることができるリソースの数（この例では全リソース数）である。評価値Ｅｉｊは、閾値Ｔｈより値が大きな要素の数と、閾値Ｔｈより値が大きくない要素の数とのバランスを評価する評価値である。これら２つの要素の数の比が所定の値に近づくほど評価値Ｅｉｊが小さくなる。なお、｜…｜は絶対値を表す。
【０１４４】
【数７】
2017143320.tif 000009
【０１４５】
（Ｓ２１０）グループ化処理部３０３は、閾値ＴｈがＴｈ１と等しいか、及び評価値ＥｉｊがパラメータＥｍより小さいかを判定する。閾値ＴｈがＴｈ１と等しいか、或いは、評価値ＥｉｊがパラメータＥｍより小さい場合、処理はＳ２１１へと進む。一方、閾値ＴｈがＴｈ１と等しくなく、かつ、評価値ＥｉｊがパラメータＥｍより小さくない場合、処理はＳ２１２へと進む。
【０１４６】
（Ｓ２１１）グループ化処理部３０３は、パラメータＥｍに評価値Ｅｉｊを設定する。また、グループ化処理部３０３は、候補閾値Ｔｈ０に閾値Ｔｈを設定する。また、グループ化処理部３０３は、候補グループＧ０に集合｛Ｌｉｊ，Ｌｊｉ｝を設定する。Ｓ２１１の処理が完了すると、処理はＳ２１２へと進む。
【０１４７】
（Ｓ２１３）グループ化処理部３０３は、相関行列Ｒｉｊに対応するグループＧｉｊに候補グループＧ０を設定する。なお、グループ化処理部３０３は、候補閾値Ｔｈ０を記憶部３０１に格納し、次にグループ化の処理を実行する際に利用してもよい。
【０１４８】
全ての相関行列ＲｉｊについてグループＧｉｊが得られた場合、グループ化処理部３０３は、グループＧｉｊの情報を各基地局に送信する。このとき、グループ化処理部３０３は、∪lＧｉｌ（但し、ｌ≠ｉ）の情報をＢＳ＃ｉ（ｉ＝１，２，…）に送信する。但し、∪は和集合を表す。Ｓ２１３の処理が終了すると、図１６及び図１７に示した一連の処理は終了する。
【０１４９】
なお、ここでは相関行列Ｒｉｊを用いてビームをグループ化したが、上記の式（５）に示した相関行列（平均）Ｑｉｊを用いてビームをグループ化してもよい。
（無線端末へのリソースの割り当て）
ここで、非干渉リソースセットを利用する場合の無線端末へのリソースの割当処理について説明する。図１８は、第２実施形態に係る基地局が実施するリソースの割り当てに関する処理の流れを示したフロー図である。なお、ＢＳ＃ｉにおける処理を例に説明する。また、ＢＳ＃ｉは、制御局３００から∪lＧｉｌの情報を受信済みであるとする。
【０１５０】
（Ｓ３０１）ユーザ選択部２１４ａは、ユーザインデックスｋをｍｏｄ（ｋ０＋１，Ｎｕ）に設定する。ｋ０は、前回のタイムスロットでＢＳ＃ｉが最後に選択した無線端末のユーザインデックスを示す。なお、ＮｕはＵＥ＃ｉのセル内にいる無線端末の数（ユーザ数）である。
【０１５１】
（Ｓ３０２）ユーザ選択部２１４ａは、Ｓ３０１で選択したユーザインデックスの無線端末（ＵＥ＃ｋ）を選択する。
（Ｓ３０３）割当ビーム決定部２１４ｃは、ＵＥ＃ｋ用のビーム（Ｂｍ＃ｉｑ）を特定する。例えば、割当ビーム決定部２１４ｃは、ＵＥ＃ｋにおける受信電力値が最大となるビームを特定する。
【０１５２】
（Ｓ３０４）リソース割当部２１４ｄは、Ｓ３０３で選択されたビームＢｍ＃ｉｑが∪lＧｉｌ（ｌ≠ｉ）に含まれるか否かを判定する。ビームＢｍ＃ｉｑが∪lＧｉｌに含まれる場合、処理はＳ３０５へと進む。一方、ビームＢｍ＃ｉｑが∪lＧｉｌに含まれない場合、処理はＳ３０６へと進む。
【０１５３】
（Ｓ３０５）リソース割当部２１４ｄは、ＵＥ＃ｉに設定された非干渉リソースを選択する。Ｓ３０５の処理が完了すると、処理はＳ３０７へと進む。
（Ｓ３０６）リソース割当部２１４ｄは、ＵＥ＃ｉに設定された非干渉リソース以外の利用可能な無線リソースを選択する。
【０１５４】
（Ｓ３０７）リソース割当部２１４ｄは、Ｓ３０５又はＳ３０６で選択した無線リソース（選択リソース）は未使用（他の無線端末に割り当てられていない）か否かを判定する。選択リソースが未使用の場合、処理はＳ３０８へと進む。一方、選択リソースが未使用でない場合、処理はＳ３０９へと進む。
【０１５５】
（Ｓ３０８）リソース割当部２１４ｄは、選択リソースをＵＥ＃ｋに割り当てる。
（Ｓ３０９）リソース割当部２１４ｄは、割り当て可能な全ての無線リソースを割り当て済みか否かを判定する。全ての無線リソースを割り当て済みの場合、図１８に示した一連の処理は終了する。一方、未割り当ての無線リソースがある場合、処理はＳ３１０へと進む。
【０１５６】
（Ｓ３１０）リソース割当部２１４ｄは、ユーザインデックスｋをｍｏｄ（ｋ＋１，Ｎｕ）に再設定する。なお、ｍｏｄはモジュロ演算を表す。また、ＮｕはＵＥ＃ｉのセル内にいる無線端末の数（ユーザ数）である。Ｓ３１０の処理が完了すると、処理はＳ３０２へと進む。
【０１５７】
上記のように、セル間で強い干渉が生じるビームのグループに基づき、そのグループに含まれるビームに非干渉リソースを割り当てることでセル間干渉を抑制することができる。また、各基地局は、制御局３００から既に得ているビームグループの情報を参照して非干渉リソースの割り当てを決定するため、ビームフォーミングの際に隣接セルからチャネル情報などを取得することなくセル間干渉を抑制することが可能になる。
【０１５８】
以上、第２実施形態について説明した。
【符号の説明】
【０１５９】
１  無線通信システム
５  通信回線
１１  第１の基地局
１２  第２の基地局
２０  無線通信装置
２１  記憶部
２２  制御部
Ｔｈ  閾値
【図１】
2017143320.tif 000010
【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】
2017143320.tif 000016
【図８】
2017143320.tif 000017
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017143320.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2017143320.tif 000025
【図１７】
2017143320.tif 000026
【図１８】
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