(57)【要約】【課題】マルチユーザ通信におけるスループットの向上を図ること。【解決手段】基地局は、グルーピング部１６２と、ビームフォーミング部１６３とを有する。グルーピング部１６２は、移動局間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数の移動局同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成する。ビームフォーミング部１６３は、グルーピング部１６２によって形成された複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数の移動局に対する複数のビームを同時に形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、
移動局間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数の移動局同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成するグルーピング部と、
前記複数のアンテナ素子を用いて、前記複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数の移動局に対する複数のビームを同時に形成する形成部と、
を具備する基地局。
【請求項２】
複数の移動局からそれぞれ受信される複数の信号各々の到来方向を推定する推定部、をさらに具備し、
前記グルーピング部は、前記複数のアンテナ素子によって形成されるビームパターンと、移動局間での前記到来方向を表す角度の差とに基づいて、前記干渉度合を推定する、
請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記複数の信号各々の受信電力を測定する測定部、をさらに具備し、
前記グルーピング部は、前記ビームパターンと、前記角度の差と、移動局間での前記受信電力の差とに基づいて、前記干渉度合を推定する、
請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
基地局と複数の移動局とを有する通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数の移動局において、移動局間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数の移動局同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成し、
前記基地局が有する複数のアンテナ素子を用いて、前記複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数の移動局に対する複数のビームを同時に形成する、
通信システム。
【請求項５】
移動局間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数の移動局同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成し、
前記複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数の移動局に対する複数のビームを同時に形成する、
ビーム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局、通信システム及びビーム制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナ素子が配列されたアレイアンテナを用いて指向性ビーム（以下では単に「ビーム」と呼ぶことがある）を制御する技術が知られている。また、現在、例えば802.15.3c及び802.11ad等のような、ミリ波通信のいくつかの関連規格がある。
【０００３】
これらの関連規格において規定されているビーム制御では、基地局は、まず、いくつかの広いビームの中からＳＮＲ（Signal  power  to  Noise  power  Ratio）が最良のビームを選択し、次いで、選択した最良のビームをいくつかの狭いビームに分割し、分割後の狭いビームの中からＳＮＲが最良のビームを選択する。基地局は、このようなビームの分割と選択とを繰り返し行って、最終的に通信に使用するビームを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５４７２７５号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０３３６５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Principles  of  IEEE  802.15.3c:  Multi-Gigabit  Millimeter-Wave  Wireless  PAN,  IEEE  ICCCN  2009,  2009
【非特許文献２】IEEE  Std  802.11adTM-2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなビーム制御は、１つの基地局と同時に通信する移動局が１つである場合の通信（つまり、シングルユーザ通信）には適したものである一方で、１つの基地局が同時に通信する移動局が複数である場合の通信（つまり、マルチユーザ通信）には適さない。なぜなら、マルチユーザ通信では、移動局間での相互の干渉が発生するため、たとえＳＮＲが高くても、ＳＩＲ（Signal  power  to  Interference  power  Ratio）が低くなってしまうことがあるからである。よって、マルチユーザ通信の場合に、上記のようにＳＮＲに基づいてビームを制御するのでは、ＳＩＲが低いビームが形成されることがあるため、最適なビームを形成することが困難になる。最適なビームが形成されないと、スループットが低下する。
【０００７】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、マルチユーザ通信におけるスループットの向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の態様では、基地局は、複数のアンテナ素子と、グルーピング部と、形成部とを有する。前記グルーピング部は、移動局間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数の移動局同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成する。前記形成部は、前記複数のアンテナ素子を用いて、前記複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数の移動局に対する複数のビームを同時に形成する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の態様によれば、マルチユーザ通信におけるスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１の通信システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例１の基地局の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例１の接続スイッチによる接続例を示す図である。
【図４】図４は、実施例１のプロセッサの機能を示す図である。
【図５】図５は、実施例１の到来方向推定の説明に供する図である。
【図６】図６は、実施例１のビームパターンを示す図である。
【図７】図７は、実施例１のビームパターンテーブルを示す図である。
【図８】図８は、実施例１の基地局の動作の説明に供する図である。
【図９】図９は、実施例１の基地局の動作の説明に供する図である。
【図１０】図１０は、実施例１の基地局の処理の説明に供するフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施例２のプロセッサの機能を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２の基地局の動作の説明に供する図である。
【図１３】図１３は、実施例２の基地局の動作の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願が開示する基地局、通信システム及びビーム制御方法の実施例について、図面を参照して説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、開示の技術は、ミリ波通信に好適であるが、ミリ波通信以外の通信にも適用可能である。また、各実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
［実施例１］
＜通信システムの構成＞
図１は、実施例１の通信システムの構成を示す図である。図１において、通信システム１は、基地局（ＢＳ：Base  Station）１０と、移動局（ＭＳ：Mobile  Station）２０−１〜２０−６とを有する。図１では、一例として、６つのＭＳを挙げているが、通信システム１が有するＭＳの数は限定されない。以下では、ＭＳ２０−１〜２０−６を特に区別しない場合には、ＭＳ２０と総称することがある。
【００１３】
ＢＳ１０は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）が配列されたアレイアンテナを有し、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎを用いて、各ＭＳ２０に対するビームを形成する。
【００１４】
ここで、ＭＳ２０−１と、ＭＳ２０−３と、ＭＳ２０−５との間で、相互の干渉度合が閾値未満であるとする。また、ＭＳ２０−２と、ＭＳ２０−４と、ＭＳ２０−６との間で、相互の干渉度合が閾値未満であるとする。そこで、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−１と、ＭＳ２０−３と、ＭＳ２０−５とが同一グループにグルーピングされたグループＧ１を形成する。また、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−２と、ＭＳ２０−４と、ＭＳ２０−６とが同一グループにグルーピングされたグループＧ２を形成する。グループＧ１とグループＧ２とは異なるグループである。
【００１５】
そして、ＢＳ１０は、グループＧ１，Ｇ２の各グループ毎に、１つのグループに属する複数のＭＳ２０に対する複数のビームを同時に形成する。
【００１６】
すなわち、例えば、ＢＳ１０は、時刻ｔ１で、グループＧ１に属するＭＳ２０−１，ＭＳ２０−３，ＭＳ２０−５の各々に対する３つのビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を同時に形成し、時刻ｔ１と異なる時刻の時刻ｔ２で、グループＧ２に属するＭＳ２０−２，ＭＳ２０−４，ＭＳ２０−６の各々に対する３つのビームＢ４，Ｂ５，Ｂ６を同時に形成する。
【００１７】
また例えば、ＢＳ１０は、周波数ｆ１で、グループＧ１に属するＭＳ２０−１，ＭＳ２０−３，ＭＳ２０−５の各々に対する３つのビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を同時に形成し、周波数ｆ１と異なる周波数の周波数ｆ２で、グループＧ２に属するＭＳ２０−２，ＭＳ２０−４，ＭＳ２０−６の各々に対する３つのビームＢ４，Ｂ５，Ｂ６を同時に形成する。
【００１８】
＜基地局の構成＞
図２は、実施例１の基地局の構成を示す図である。図２において、ＢＳ１０は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎと、フェーズシフタ１２と、接続スイッチ１３と、アナログ処理部１４−１〜１４−Ｍ（Ｍは２以上かつＮ未満の整数）と、ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−Ｍと、プロセッサ１６と、メモリ１７とを有する。また、ＢＳ１０は、アナログ処理部１８−１〜１８−Ｎと、ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎとを有する。プロセッサ１６の一例として、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit），ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor），ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等が挙げられる。また、メモリ１７の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ，ＲＯＭ，フラッシュメモリ等が挙げられる。
【００１９】
アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは、直線上に一列に並べて配列され、アンテナアレイを形成する。各アンテナ素子間の間隔ｄは、例えば、送受信される電波の波長λの２分の１に設定される。
【００２０】
フェーズシフタ１２は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎを重み係数ｗa1〜ｗaNによって重み付けしてビームを形成する。このとき、フェーズシフタ１２は、プロセッサ１６から入力される重み係数ｗa1〜ｗaNを用いてビームを形成する。重み係数ｗan（ｎは１〜Ｎの整数）は、例えば以下の式（１）によって表すことができる。但し、式（１）において、ｅは自然対数の底、ｊは虚数単位、ｄはアンテナ素子間の間隔、λは電波の波長をそれぞれ示している。また、式（１）におけるθについては後述する。このような重み係数ｗa1〜ｗaNによってアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎを重み付けすることにより、各アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎにおいてθの方向へ放射する、または、θの方向から入射する電波の位相が揃うため、θの方向にビームが形成される。
【数１】
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【００２１】
接続スイッチ１３は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎとアナログ処理部１４−１〜１４−Ｍとを接続する。例えば、接続スイッチ１３は、図３に示すように、アナログ処理部１４−１と、アンテナ素子１１−１〜１１−３の３本のアンテナ素子とを接続し、アナログ処理部１４−Ｍと、アンテナ素子１１−（Ｎ−１），１１−Ｎの２本のアンテナ素子とを接続する。
【００２２】
図２に戻って、アナログ処理部１４−１〜１４−Ｍは、送信信号及び受信信号に対して所定のアナログ処理を施す。例えば、アナログ処理部１４−１〜１４−Ｍは、送信信号をアップコンバートして増幅したり、受信信号をダウンコンバートしたりする。
【００２３】
ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−Ｍは、送信信号及び受信信号に対してＤＡ変換またはＡＤ変換を実行する。すなわち、ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−Ｍは、プロセッサ１６から出力される送信信号をＤＡ変換し、得られたアナログ信号をアナログ処理部１４−１〜１４−Ｍへ出力する。また、ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−Ｍは、アナログ処理部１４−１〜１４−Ｍから出力される受信信号をＡＤ変換し、得られたデジタル信号をプロセッサ１６へ出力する。
【００２４】
アナログ処理部１８−１〜１８−Ｎは、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎからそれぞれ入力される受信信号に対して所定のアナログ処理を施す。例えば、アナログ処理部１８−１〜１８−Ｎは、受信信号をダウンコンバートする。
【００２５】
ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎは、受信信号に対してＡＤ変換を実行する。すなわち、ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎは、アナログ処理部１８−１〜１８−Ｎから出力される受信信号をＡＤ変換し、得られたデジタル信号をプロセッサ１６へ出力する。
【００２６】
プロセッサ１６は、ＭＳ２０からの受信信号の到来方向を推定することにより、各ＭＳ２０の位置を推定し、それぞれのＭＳ２０に対してビームを向けるための重み係数ｗa1〜ｗaNを算出する。このとき、プロセッサ１６は、ＭＳ２０間での相互の干渉度合を推定し、推定した干渉度合に基づいて、ＭＳ２０をグルーピングする。そして、プロセッサ１６は、ビームを形成するための重み係数をグループ毎に決定する。
【００２７】
例えば、プロセッサ１６は、図４に示すように、到来方向推定部１６１と、グルーピング部１６２と、ビームフォーミング部１６３と、データ処理部１６４とを有する。また、メモリ１７は、ビームパターンテーブル１７１を記憶する。
【００２８】
到来方向推定部１６１は、複数のＭＳ２０からそれぞれ受信される複数の信号各々の到来方向を推定する。到来方向推定部１６１には、ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎから、ＡＤ変換後の受信信号が入力される。到来方向推定部１６１は、図５に示すように、受信信号の到来方向を表す角度（つまり、到来角度）として、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの配列方向ｘに対して垂直な方向ｙと、受信信号の到来方向とが為す角度θを求める。すなわち、到来方向推定部１６１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎが並ぶ配列方向ｘに対して垂直な方向ｙを０度として、この方向ｙからの角度θを受信信号の到来方向として算出する。例えば、到来方向推定部１６１は、同一のＭＳ２０から送信され、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎにおいて互いに隣接する２つのアンテナ素子でそれぞれ受信された２つの信号間での受信遅延差から到来角度θを算出する。到来方向推定部１６１は、推定した各到来方向、つまり、各受信信号について算出した到来角度θをグルーピング部１６２及びビームフォーミング部１６３へ出力する。
【００２９】
グルーピング部１６２は、到来方向推定部１６１によって推定された到来方向に基づいてＭＳ２０間での相互の干渉度合を推定し、推定した干渉度合を用いて複数のＭＳ２０をグループ分けして複数のグループを形成する。例えば、グルーピング部１６２は、１つのＭＳ２０を基準ＭＳに設定し、基準ＭＳとの相互の干渉度合が閾値未満にあるＭＳ２０を基準ＭＳと同一グループに所属させる。そして、グルーピング部１６２は、順次基準ＭＳを設定し、すべてのＭＳ２０が何れかのグループに所属するまで、基準ＭＳと各ＭＳ２０との間の相互の干渉度合が閾値未満にあるか否かの判定を繰り返す。また、グルーピング部１６２は、グルーピングを行う際に、メモリ１７に記憶されたビームパターンテーブル１７１を用いてグルーピングを行う。グルーピング部１６２によって行われるグルーピング処理の詳細は後述する。グルーピング部１６２は、グルーピングの結果をビームフォーミング部１６３へ出力する。
【００３０】
ビームフォーミング部１６３は、グルーピング部１６２によって形成されたＭＳ２０の各グループについて、到来方向推定部１６１によって算出された到来角度θに基づいて、上式（１）に従って、重み係数ｗa1〜ｗaNを算出する。ビームフォーミング部１６３は、グループ毎に、各グループに属する複数のＭＳ２０の各々の方向を向くビームを形成するための重み係数ｗa1〜ｗaNを算出する。そして、ビームフォーミング部１６３は、算出した重み係数ｗa1〜ｗaNをフェーズシフタ１２へ出力する。
【００３１】
データ処理部１６４は、各ＭＳ２０宛てのデータを符号化及び変調して送信信号を生成したり、各ＭＳ２０から受信した受信信号を復調及び復号したりする。データ処理部１６４は、Ｍチャネル分の信号に対して処理を行うことが可能である。このとき、データ処理部１６４は、グルーピング部１６２によるグループ分けに従って、例えばグループ毎のＭＳ２０宛ての送信信号をまとめて生成しても良い。また、データ処理部１６４は、グルーピング部１６２によるグループ分けに従って、例えばグループ毎の各ＭＳ２０が基地局１０宛てに同時に信号を送信するようにスケジューリングをし、各ＭＳ２０へスケジューリング結果を通知する制御信号を生成しても良い。
【００３２】
＜グルーピング処理＞
次いで、グルーピング部１６２によるグルーピング処理について詳細に説明する。
【００３３】
図６は、実施例１のビームパターンを示す図である。図６には、０dBで正規化されたビームパターンを示す。また、図６には、一例として、到来角度が０度の方向に位置するＭＳ２０に対してメインビームが向けられた場合のビームパターンＢＰ１と、到来角度が３０度の方向に位置するＭＳ２０に対してメインビームが向けられた場合のビームパターンＢＰ２とを示す。ビームパターンＢＰ１とビームパターンＢＰ２とは同一の形状を為し、ビームパターンＢＰ２は、ビームパターンＢＰ１を図６上で右にシフトさせたものになっている。ビームパターンＢＰ１及びビームパターンＢＰ２は、重み係数ｗa1〜ｗaNによって重み付けされたアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎによって形成される。
【００３４】
ビームパターンＢＰ１においては、±３０度付近及び±５０度付近にヌルが存在している。よって、図６に示すように、ビームパターンＢＰ１のメインビームに対し、ビームパターンＢＰ２のメインビームの角度差が３０度であるときに、ビームパターンＢＰ１に対するビームパターンＢＰ２のＳＩＲが最大となる。ＳＩＲは、干渉度合を示す一つの指標であり、ＳＩＲがより大きくなるほど、干渉度合はより小さくなる。よって、ビームパターンＢＰ１のメインビームに対し、ビームパターンＢＰ２のメインビームの角度差が３０度であるときに、ビームパターンＢＰ２に対するビームパターンＢＰ１の干渉度合が最小となる。
【００３５】
そこで、図６に示すビームパターンＢＰ１におけるビームの強度［dB］と角度との対応関係を示すビームパターンテーブル１７１がメモリ１７に記憶されている。図７に、ビームパターンテーブル１７１の一例を示す。そして、グルーピング部１６２は、ビームパターンテーブル１７１を参照して、以下のようにして、ＭＳ２０に対するグルーピングを行う。
【００３６】
すなわち、グルーピング部１６２は、複数のＭＳ２０の中の１つのＭＳ２０を基準ＭＳに設定し、基準ＭＳの到来角度θSと、基準ＭＳ以外の１つのＭＳ２０（以下では「グルーピング対象ＭＳ」と呼ぶことがある）の到来角度θiとを到来方向推定部１６１から取得する。次いで、グルーピング部１６２は、到来角度θSと到来角度θiとの差の絶対値｜θS−θi｜を求める。但し、グルーピング部１６２は、例えば、小数点以下切り捨て、または、小数点以下切り上げにして、｜θS−θi｜を整数値として求める。
【００３７】
到来角度θSの方向に位置する基準ＭＳに対する、到来角度θｉの方向に位置するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲの大きさは、図６に示すビームパターンから明らかなように、到来角度θSと到来角度θiとの差に依存する。そこで、グルーピング部１６２は、以下の式（２）に従って、｜θS−θi｜に基づいてビームパターンテーブル１７１（図７）を参照することで、基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲを推定する。式（２）における｜θS−θi｜は図７における「角度」に対応し、式（２）における「Ｂｅａｍ」は図７における「ビーム」に対応する。よって例えば、｜θS−θi｜が１５度である場合は、ＳＩＲが２９.１dBと推定され、｜θS−θi｜が１０度である場合は、ＳＩＲが８.４dBと推定される。
【数２】
2017063369.tif 000004
【００３８】
次いで、グルーピング部１６２は、式（２）に従って推定したＳＩＲ（つまり、基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲ）が閾値以上であるか否かを判定する。そして、グルーピング部１６２は、式（２）に従って推定したＳＩＲが閾値以上であるときに、グルーピング対象ＭＳを基準ＭＳと同一グループに所属させる。｜θS−θi｜が１５度ではＳＩＲが２９.１dBと算出されるため、例えばＳＩＲの閾値が２０dBである場合は、グルーピング部１６２は、グルーピング対象ＭＳを基準ＭＳと同一グループに所属させる。また、｜θS−θi｜が１０度ではＳＩＲが８.４dBと算出されるため、例えばＳＩＲの閾値が２０dBである場合は、グルーピング部１６２は、グルーピング対象ＭＳを基準ＭＳと同一グループに所属させない。
【００３９】
ここで、上記のように、ＳＩＲは干渉度合を示す一つの指標であり、ＳＩＲがより大きくなるほど、干渉度合はより小さくなる。このため、上式（２）に従ってＳＩＲを推定することは、グルーピング対象ＭＳに対する基準ＭＳの干渉度合を推定することに相当する。また、上式（２）に従って推定したＳＩＲが閾値以上であるか否かを判定することは、グルーピング対象ＭＳに対する基準ＭＳの干渉度合が閾値未満であるか否かを判定することに相当する。よって、換言すれば、グルーピング部１６２は、グルーピング対象ＭＳに対する基準ＭＳの干渉度合が閾値未満であるときに、グルーピング対象ＭＳを基準ＭＳと同一グループに所属させる。なお、干渉度合の閾値は、ＳＩＲの閾値とは異なる値をとる。
【００４０】
グルーピング部１６２は、通信システム１に含まれるすべてのＭＳ２０を基準ＭＳ及びグルーピング対象ＭＳとして、上式（２）に従って推定したＳＩＲに基づいて、上記のようにして、ＭＳ２０に対するグルーピングを行う。よって、グルーピング部１６２によって形成される複数のグループの各々では、１つのグループに属するすべてのＭＳ２０について、ＭＳ２０間での相互のＳＩＲが閾値以上、つまり、ＭＳ２０間での相互の干渉度合が閾値未満となる。
【００４１】
＜基地局の動作＞
図８及び図９は、実施例１の基地局の動作の説明に供する図である。
【００４２】
図８及び図９に示すように、ＢＳ１０は、まず、ＭＳ２０−１〜２０−６の各々の到来角度θ１〜θ６を求める。ＢＳ１０は、ＭＳ２０−１〜２０−６の各々を基準ＭＳ及びグルーピング対象ＭＳに設定し、ＭＳ２０間での相互のＳＩＲを上式（２）に従って推定する。ここでは、ＭＳ２０−１、ＭＳ２０−３及びＭＳ２０−５相互でのＳＩＲが閾値以上となり、また、ＭＳ２０−２、ＭＳ２０−４及びＭＳ２０−６相互でのＳＩＲが閾値以上となったものとする。そこで、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−１、ＭＳ２０−３及びＭＳ２０−５を同一のグループＧ１に所属させる。また、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−２、ＭＳ２０−４及びＭＳ２０−６を同一のグループＧ２に所属させる。グループＧ１とグループＧ２とは異なるグループである。
【００４３】
そして、ＢＳ１０は、グループＧ１，Ｇ２の各グループ毎に、１つのグループに属する複数のＭＳ２０に対する複数のビームを同時に形成する。複数のＭＳに対して複数のビームを同時に形成して行われるマルチユーザ通信は「ＢＤＭＡ（Beam  Division  Multiple  Access）通信」と呼ばれることがある。
【００４４】
すなわち、例えば、ＢＳ１０は、時刻ｔ１で、図８に示すように、到来角度θ１，θ３，θ５に基づいて、グループＧ１に属するＭＳ２０−１，ＭＳ２０−３，ＭＳ２０−５の各々に対する３つのビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を同時に形成して、ＭＳ２０−１，ＭＳ２０−３，ＭＳ２０−５とＢＤＭＡ通信を行う。また、ＢＳ１０は、時刻ｔ１と異なる時刻の時刻ｔ２で、図９に示すように、到来角度θ２，θ４，θ６に基づいて、グループＧ２に属するＭＳ２０−２，ＭＳ２０−４，ＭＳ２０−６の各々に対する３つのビームＢ４，Ｂ５，Ｂ６を同時に形成して、ＭＳ２０−２，ＭＳ２０−４，ＭＳ２０−６とＢＤＭＡ通信を行う。ビームＢ１〜Ｂ６のそれぞれは、同一形状で、かつ、互いに方向が異なる複数のビームパターンにおける各メインビームである。
【００４５】
なお、ＢＳ１０は、時刻ｔ１，ｔ２の代わりに周波数ｆ１，ｆ２を用い、ＭＳ２０−１，ＭＳ２０−３，ＭＳ２０−５とのＢＤＭＡ通信を周波数ｆ１で行う一方で、ＭＳ２０−２，ＭＳ２０−４，ＭＳ２０−６とのＢＤＭＡ通信を周波数ｆ２で行っても良い。周波数ｆ１と周波数ｆ２とは異なる周波数である。
【００４６】
＜基地局の処理＞
図１０は、実施例１の基地局の処理の説明に供するフローチャートである。
【００４７】
ＢＳ１０が複数のＭＳ２０から送信された信号を受信すると、全ＭＳ２０からの受信信号の到来方向が推定される（ステップＳ１０１）。具体的には、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎによって受信された受信信号がアナログ処理部１４−１〜１４−Ｍによってダウンコンバートされ、ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−ＭによってＡＤ変換される。そして、得られたデジタルの受信信号は、プロセッサ１６の到来方向推定部１６１へ入力され、到来方向推定部１６１によって、各受信信号の到来方向が推定される。このとき、到来方向としては、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの配列方向に対して垂直な方向を０度とした角度（つまり、到来角度）が推定される。このようにして推定された到来角度θは、各ＭＳ２０の位置を示す角度である。
【００４８】
次いで、グルーピング部１６２によって、まだ所属するグループが決定していない何れかのＭＳ２０が基準ＭＳに設定される（ステップＳ１０２）。
【００４９】
次いで、グルーピング部１６２によって、基準ＭＳ以外のＭＳ２０であって、かつ、まだ所属するグループが決定していない何れかのＭＳ２０がグルーピング対象ＭＳとして選択される（ステップＳ１０３）。
【００５０】
次いで、グルーピング部１６２によって、基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲが推定される（ステップＳ１０４）。
【００５１】
次いで、グルーピング部１６２によって、ステップＳ１０４で推定されたＳＩＲが閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。
【００５２】
ステップＳ１０４で推定されたＳＩＲが閾値以上であるときは（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、グルーピング部１６２によって、グルーピング対象ＭＳは基準ＭＳと同一グループに所属させられる（ステップＳ１０６）。一方で、ステップＳ１０４で推定されたＳＩＲが閾値未満であるときは（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、グルーピング対象ＭＳが所属するグループは決定されず、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００５３】
次いで、グルーピング部１６２によって、所属グループが未決定のすべてのＭＳ２０がグルーピング対象ＭＳとして既に選択されたか否かが判定される（ステップＳ１０７）。この判定の結果、まだ選択されていないＭＳ２０がある場合には（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３へ戻り、グルーピング部１６２によって、未選択のＭＳ２０のうちの何れかのＭＳ２０がグルーピング対象ＭＳに選択され（ステップＳ１０３）、上記と同様に、グルーピング対象ＭＳが基準ＭＳと同一グループに所属するか否かの判定が行われる。
【００５４】
そして、すべてのＭＳ２０がグルーピング対象ＭＳとして選択済みとなると（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、すべてのＭＳ２０が何れかの基準ＭＳと同一グループに所属して全ＭＳ２０のグループ分けが完了したか否かがグルーピング部１６２によって判定される（ステップＳ１０８）。この判定の結果、何れのグループにも所属していないＭＳ２０が未だある場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、グルーピング部１６２によって、何れのグループにも所属していないＭＳ２０のうちの何れかのＭＳ２０が基準ＭＳに設定され（ステップＳ１０２）、上記と同様に、各ＭＳ２０が基準ＭＳと同一グループに所属するか否かの判定が行われる。
【００５５】
このようなグループ分けがグルーピング部１６２によって実行され、全ＭＳ２０に対するグルーピングが完了すると（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ビームフォーミング部１６３によって、グループ毎に、重み係数が算出される。そして、ビームフォーミング部１６３によって算出されたグループ毎の重み係数ｗa1〜ｗaNは、フェーズシフタ１２へ出力され、それぞれのアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに設定される。これにより、グループ毎に、１つのグループに属する複数のＭＳ２０に対する複数のビームが同時に形成される（ステップＳ１０９）。
【００５６】
以後、グループ毎にＢＳ１０とＭＳ２０との間で信号の送受信が行われ、それぞれのグループの信号の送受信が行われる際には、該当するグループの重み係数ｗa1〜ｗaNがフェーズシフタ１２に設定される。
【００５７】
以上のように、実施例１では、ＢＳ１０は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎと、グルーピング部１６２と、ビームフォーミング部１６３とを有する。グルーピング部１６２は、ＭＳ間での相互の干渉度合が閾値未満にある複数のＭＳ同士を同一グループにグルーピングした複数のグループを形成する。ビームフォーミング部１６３は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎを用いて、グルーピング部１６２によって形成された複数のグループの各グループ毎に、１つのグループに属する複数のＭＳに対する複数のビームを同時に形成する。
【００５８】
こうすることで、同一グループ内で同時に形成されるビーム間での干渉が抑制されるため、マルチユーザ通信におけるスループットの向上を図ることができる。
【００５９】
また、実施例１では、ＢＳ１０は、到来方向推定部１６１を有する。到来方向推定部１６１は、複数のＭＳからそれぞれ受信される複数の信号各々の到来方向を推定する。グルーピング部１６２は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎによって形成されるビームパターンと、ＭＳ間での到来方向を表す角度の差とに基づいて、干渉度合を推定する。
【００６０】
こうすることで、ＭＳ間での相互の干渉度合を簡易かつ正確に推定することができる。
【００６１】
［実施例２］
実施例１では、ＭＳ間での到来角度の差に基づいてＳＩＲを推定した。これに対し、実施例２では、ＭＳ間での到来角度の差と、ＢＳにおけるＭＳ間での受信電力の差に基づいてＳＩＲを推定する。
【００６２】
＜基地局の構成＞
実施例２では、例えば、プロセッサ１６は、図１１に示すように、到来方向推定部１６１と、グルーピング部１６５と、ビームフォーミング部１６３と、受信電力測定部１６６と、データ処理部１６４とを有する。
【００６３】
受信電力測定部１６６は、ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎから出力される受信信号の受信電力を測定する。受信電力測定部１６６は、複数のＭＳ２０からそれぞれ受信される複数の信号各々の受信電力を測定し、測定した受信電力をグルーピング部１６５へ出力する。
【００６４】
グルーピング部１６５は、到来方向推定部１６１によって推定された到来方向と、受信電力測定部１６６で測定された受信電力とに基づいてＭＳ２０間での相互の干渉度合を推定し、推定した干渉度合を用いて複数のＭＳ２０をグループ分けして複数のグループを形成する。
【００６５】
＜グルーピング処理＞
次いで、グルーピング部１６５によるグルーピング処理について詳細に説明する。
【００６６】
グルーピング部１６５は、実施例１のグルーピング部１６２と同様に、複数のＭＳ２０の中の１つのＭＳ２０を基準ＭＳに設定し、基準ＭＳの到来角度θSと、グルーピング対象ＭＳの到来角度θiとを到来方向推定部１６１から取得し、到来角度θSと到来角度θiとの差の絶対値｜θS−θi｜を求める。
【００６７】
また、グルーピング部１６５は、基準ＭＳからの受信信号の受信電力ＰSと、グルーピング対象ＭＳからの受信信号の受信電力Ｐiとを受信電力測定部１６６から取得し、受信電力ＰSと受信電力Ｐiとの差の絶対値｜ＰS−Ｐi｜を求める。
【００６８】
そして、グルーピング部１６５は、以下の式（３）に従って、到来角度θSの方向に位置する基準ＭＳに対する、到来角度θｉの方向に位置するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲを推定する。式（３）における右辺の第一項は、上式（２）における右辺の第一項と同一である。つまり、グルーピング部１６５は、｜θS−θi｜に対応するＳＩＲをビームパターンテーブル１７１（図７）から取得し、取得したＳＩＲから｜ＰS−Ｐi｜を減算することにより、基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲを推定する。これにより、ビームパターンテーブル１７１から取得されたＳＩＲは、｜ＰS−Ｐi｜によって補正される。
【数３】
2017063369.tif 000005
【００６９】
以降の処理は、実施例１と同様である。
【００７０】
基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲの大きさは、到来角度θSと到来角度θiとの差だけではなく、受信電力ＰSと受信電力Ｐiとの差にも依存する。すなわち、受信電力ＰSに対して受信電力Ｐiが大きいほど、基準ＭＳに対するグルーピング対象ＭＳのＳＩＲが大きくなる。よって、このように基準ＭＳとグルーピング対象ＭＳとの間の受信電力差を加味してＭＳ２０間での相互のＳＩＲを推定することにより、ＳＩＲの推定精度の向上を図ることができる。換言すれば、ＭＳ２０間での相互の干渉度合の推定精度の向上を図ることができる。
【００７１】
＜基地局の動作＞
図１２及び図１３は、実施例２の基地局の動作の説明に供する図である。
【００７２】
図１２及び図１３に示すように、実施例２では、ＢＳ１０は、まず、ＭＳ２０−１〜２０−６の各々の到来角度θ１〜θ６を求めるとともに、ＭＳ２０−１〜２０−６の各々の受信電力Ｐ１〜Ｐ６を測定する。ＢＳ１０は、ＭＳ２０−１〜２０−６の各々を基準ＭＳ及びグルーピング対象ＭＳに設定し、ＭＳ２０間での相互のＳＩＲを上式（３）に従って推定する。ここでは、実施例１と同様に、ＭＳ２０−１、ＭＳ２０−３及びＭＳ２０−５相互でのＳＩＲが閾値以上となり、また、ＭＳ２０−２、ＭＳ２０−４及びＭＳ２０−６相互でのＳＩＲが閾値以上となったものとする。そこで、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−１、ＭＳ２０−３及びＭＳ２０−５を同一のグループＧ１に所属させる。また、ＢＳ１０は、ＭＳ２０−２、ＭＳ２０−４及びＭＳ２０−６を同一のグループＧ２に所属させる。以降の動作は、実施例１と同一である。
【００７３】
以上のように、実施例２では、ＢＳ１０は、到来方向推定部１６１と、受信電力測定部１６６と、グルーピング部１６５とを有する。到来方向推定部１６１は、複数のＭＳからそれぞれ受信される複数の信号各々の到来方向を推定する。受信電力測定部１６６は、複数のＭＳからそれぞれ受信される複数の信号各々の受信電力を測定する。グルーピング部１６５は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎによって形成されるビームパターンと、ＭＳ間での到来方向を表す角度の差と、ＭＳ間での受信電力の差とに基づいて、干渉度合を推定する。
【００７４】
こうすることで、ＭＳ間での相互の干渉度合の推定精度の向上を図ることができる。
【００７５】
以上、実施例１，２について説明した。
【００７６】
なお、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎと、フェーズシフタ１２と、接続スイッチ１３と、アナログ処理部１４−１〜１４−Ｍ，１８−１〜１８−Ｎと、ＤＡ／ＡＤ変換部１５−１〜１５−Ｍと、ＡＤ変換部１９−１〜１９−Ｎとは、ハードウェアとして、無線通信モジュールにより実現することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  基地局
２０  移動局
１１−１〜１１−Ｎ  アンテナ素子
１２  フェーズシフタ
１３  接続スイッチ
１４−１〜１４−Ｍ，１８−１〜１８−Ｎ  アナログ処理部
１５−１〜１５−Ｍ  ＤＡ／ＡＤ変換部
１６  プロセッサ
１７  メモリ
１９−１〜１９−Ｎ  ＡＤ変換部  
１６１  到来方向推定部
１６２，１６５  グルーピング部
１６３  ビームフォーミング部
１６４  データ処理部
１６６  受信電力測定部
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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