WO2010137666A1 - 無線通信システム、無線端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

　無線通信システム１は、無線端末ＵＥと、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて無線信号ＲＳ１を無線端末ＵＥに送信する無線基地局ＢＳ１と、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて、無線信号ＲＳ１と同一の周波数及び同一の時間で無線信号ＲＳ２を無線端末ＵＥに送信する無線基地局ＢＳ２とを有する。無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを行う時間間隔は、無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ２へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い。

Description

無線通信システム、無線端末及び無線通信方法

　本発明は、基地局間協調ＭＩＭＯ通信が適用される無線通信システム、無線端末及び無線通信方法に関する。

　従来、無線通信システムにおいて周波数利用効率を向上可能な技術の１つとして、無線信号の送信側及び受信側がそれぞれ複数本のアンテナを用い、同一の周波数及び同一の時間で複数の信号系列を伝送するＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信が知られている。

　ＭＩＭＯ通信の性能を発揮させるためには、無線伝搬路の状況に応じて適応的に送信制御を行う必要がある。このため、ＭＩＭＯ通信が導入される無線通信システムにおいては、閉ループ制御が導入されている。具体的には、無線信号の受信側が、無線伝搬路の特性（以下、伝搬路特性）に応じた伝搬路情報を生成し、当該伝搬路情報を送信側にフィードバックする。特に、上下リンクにおける伝搬路特性の相関が無いＦＤＤ方式の無線通信システムでは、伝搬路情報のフィードバックが必須となる。

　近年では、ＭＩＭＯ通信を発展させた技術として、複数の無線基地局が同一の周波数及び同一の時間で１つの無線端末と通信する基地局間協調ＭＩＭＯ通信（“マルチセル協調送受信”とも呼ばれる）が注目されている（例えば、特許文献１参照）。基地局間協調ＭＩＭＯ通信によれば、複数の無線基地局それぞれのアンテナを利用することで、ＭＩＭＯ通信に使用可能なアンテナの本数を増大させることができ、従来のＭＩＭＯ通信よりも伝送速度の向上や受信品質の改善を図ることができる。

特表２００８－５２３６６５号公報

　しかしながら、基地局間協調ＭＩＭＯ通信において閉ループ制御を行う場合には、無線端末から複数の無線基地局それぞれにフィードバックを行うことになり、従来のＭＩＭＯ通信と比較して、フィードバックに伴うオーバヘッドが大きくなる。すなわち、無線端末と複数の無線基地局それぞれとの間にフィードバック用の制御チャネルを設定することで、アップリンクにおける無線リソースの消費量が大きくなってしまう。

　あるいは、複数の無線基地局のうち一の無線基地局との間にのみフィードバック用の制御チャネルを設定し、基地局間通信を利用して当該一の無線基地局から他の無線基地局へフィードバックを転送することで、フィードバックに伴うオーバヘッドを低減できる。しかし、一の無線基地局から他の無線基地局へフィードバックを転送する場合には、転送遅延の影響によりフィードバックが間に合わなくなり、基地局間協調ＭＩＭＯ通信が正常に機能しないおそれがある。

　そこで、本発明は、基地局間協調ＭＩＭＯ通信を正常に機能させつつ、フィードバックに伴うオーバヘッドを低減できる無線通信システム、無線端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、無線端末（無線端末ＵＥ）と、前記無線端末からのフィードバックに応じて第１無線信号（無線信号ＲＳ１）を前記無線端末に送信する第１無線基地局（無線基地局ＢＳ１）と、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号（無線信号ＲＳ２）を前記無線端末に送信する第２無線基地局（無線基地局ＢＳ２）とを有し、前記無線端末が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記無線端末が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い無線通信システム（無線通信システム１）であることを要旨とする。

　本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第１送信アンテナウェイト（送信アンテナウェイト１）を更新し、前記第２無線基地局は、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第２無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第２送信アンテナウェイト（送信アンテナウェイト２）を更新し、前記第１無線基地局が前記第１送信アンテナウェイトを更新する時間間隔は、前記第２無線基地局が前記第２送信アンテナウェイトを更新する時間間隔よりも長いことを要旨とする。

　本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１無線基地局から前記無線端末までの伝搬路特性に応じた第１伝搬路情報（伝播路情報１）と、前記第２無線基地局から前記無線端末までの伝搬路特性に応じた第２伝搬路情報（伝播路情報２）とに基づくフィードバックを前記第２無線基地局に対して行うことを要旨とする。

　本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１伝搬路情報を基準として前記第２伝搬路情報を正規化し、前記正規化された第２伝搬路情報を前記第２無線基地局にフィードバックすることを要旨とする。

　本発明の第５の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１伝搬路情報及び前記第２伝搬路情報を前記第２無線基地局にフィードバックし、前記第２無線基地局は、前記無線端末からフィードバックされた前記第１伝搬路情報を基準として、前記無線端末からフィードバックされた前記第２伝搬路情報を正規化し、前記正規化された第２伝搬路情報に応じて前記第２無線信号を送信することを要旨とする。

　本発明の第６の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記第１伝搬路情報は、前記第１無線基地局の各送信アンテナと前記無線端末の各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す情報であり、前記第２伝搬路情報は、前記第２無線基地局の各送信アンテナと前記無線端末の各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す情報であることを要旨とする。

　本発明の第７の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記第１伝搬路情報は、前記第１無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第１送信アンテナウェイト（送信アンテナウェイト１）、又は、前記第１送信アンテナウェイトを示すインデックスであり、前記第２伝搬路情報は、前記第２無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第２送信アンテナウェイト（送信アンテナウェイト２）、又は、前記第２送信アンテナウェイトを示すインデックスであることを要旨とする。

　本発明の第８の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末から遠くに位置する無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第９の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも処理性能が高い無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第１０の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも処理性能が低い無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第１１の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末との間の伝搬路変動が小さい無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第１２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末との間の伝搬路損失が大きい無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第１３の特徴は、第１無線基地局（無線基地局ＢＳ１）から第１無線信号（無線信号ＲＳ１）を受信し、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号（無線信号ＲＳ２）を第２無線基地局（無線基地局ＢＳ２）から受信する受信部（受信部１２１）と、前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局へのフィードバックを送信する送信部（送信部１２２）とを有し、前記送信部が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記送信部が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い無線端末（無線端末ＵＥ）であることを要旨とする。

　本発明の第１４の特徴は、無線端末（無線端末ＵＥ）からのフィードバックに応じて第１無線信号（無線信号ＲＳ１）を前記無線端末に送信する第１無線基地局（無線基地局ＢＳ１）と、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号（無線信号ＲＳ２）を前記無線端末に送信する第２無線基地局（無線基地局ＢＳ２）とを有し、前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔を、前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長くするよう前記無線端末に指示する無線通信システムであることを要旨とする。

　本発明の第１５の特徴は、無線端末（無線端末ＵＥ）からのフィードバックに応じて第１無線基地局（無線基地局ＢＳ１）が第１無線信号を前記無線端末に送信するステップと、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線基地局（無線基地局ＢＳ２）が第２無線信号を前記無線端末に送信するステップとを有し、前記無線端末が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記無線端末が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長いことを要旨とする。

　本発明の特徴によれば、基地局間協調ＭＩＭＯ通信を正常に機能させつつ、フィードバックに伴うオーバヘッドを低減できる無線通信システム、無線端末及び無線通信方法を提供できる。

本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る無線基地局（第１無線基地局）の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る無線基地局（第２無線基地局）の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る正規化部によって実行される正規化処理について説明するための図である（その１）。 本発明の第１実施形態に係る正規化部によって実行される正規化処理について説明するための図である（その２）。 本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る無線基地局（第２無線基地局）の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

　次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態、第２実施形態、その他の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

　［第１実施形態］
　第１実施形態においては、（１）無線通信システムの構成、（２）正規化処理、（３）基地局選択処理、（４）無線通信システムの動作、（５）第１実施形態の効果について説明する。

　（１）無線通信システムの構成
　まず、（１．１）全体概略構成、（１．２）無線端末ＵＥの構成、（１．３）無線基地局ＢＳ１の構成、（１．４）無線基地局ＢＳ２の構成について説明する。

　（１．１）全体概略構成
　図１は、基地局間協調ＭＩＭＯ通信（マルチセル協調送受信又は複数地点協調送受信（ＣｏＭＰ））が導入された無線通信システム１の概略構成図である。

　無線通信システム１は、例えば第４世代（４Ｇ）携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有している。無線通信システム１には、複信方式としてＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式が採用されている。以下においては、主にダウンリンクにおける基地局間協調ＭＩＭＯ通信について説明する。

　図１に示すように、無線通信システム１は、無線基地局ＢＳ１（第１無線基地局）、無線基地局ＢＳ２（第２無線基地局）、無線端末ＵＥ、及び制御装置１１を有する。無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１によって形成されるセルＣ１と、無線基地局ＢＳ２によって形成されるセルＣ２との重複部分に位置している。

　無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２は、マクロセル基地局であってもよく、フェムトセル基地局であってもよい。フェムトセル基地局とは、主に屋内に設置される小型の無線基地局である。

　無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２は、有線通信網であるバックホールネットワーク１０を介して互いに接続されている。制御装置１１は、バックホールネットワーク１０に設けられ、バックホールネットワーク１０を介して無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２を制御する。ただし、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２は、制御装置１１を介さずに、直接的に基地局間通信を行うことができる。

　無線通信システム１における基地局間協調ＭＩＭＯ通信には、閉ループ制御が導入されている。

　無線基地局ＢＳ１は、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて無線信号ＲＳ１（第１無線信号）を無線端末ＵＥに送信する。無線基地局ＢＳ２は、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて、無線信号ＲＳ１と同一の周波数及び同一の時間で無線信号ＲＳ２（第２無線信号）を無線端末ＵＥに送信する。

　無線基地局ＢＳ１は、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて送信信号の重み付け処理（“プリコーディング”と呼ばれる）を行い、重み付け後の送信信号を含む無線信号ＲＳ１を送信する。当該重み付け処理により、送信信号（無線信号ＲＳ１）の位相や振幅が無線基地局ＢＳ１の送信アンテナ毎に制御される。

　同様に、無線基地局ＢＳ２は、無線端末ＵＥからのフィードバックに応じて送信信号の重み付け処理を行い、重み付け後の送信信号に対応する無線信号ＲＳ２を送信する。当該重み付け処理により、送信信号（無線信号ＲＳ２）の位相や振幅が無線基地局ＢＳ２の送信アンテナ毎に制御される。

　ここで、無線基地局ＢＳ１が送信する無線信号ＲＳ１に含まれる送信信号系列（“ストリーム”とも呼ばれる）と、無線基地局ＢＳ２が送信する無線信号ＲＳ２に含まれる送信信号系列とは、同じものであっても、異なるものであってもよい。

　無線信号ＲＳ１に含まれる送信信号系列と無線信号ＲＳ２に含まれる送信信号系列とが同じである場合（シングルストリーム伝送時）には、ダイバーシチ効果により受信品質が改善される。図１に示すように、無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２のセル端に位置しているようなケースでは、シングルストリーム伝送により受信品質を改善させることが好ましい。

　無線信号ＲＳ１に含まれる送信信号系列と無線信号ＲＳ２に含まれる送信信号系列とが異なる場合（マルチストリーム伝送時）には伝送速度が向上する。無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２が例えばフェムトセル基地局であり、無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２の近くに位置しているようなケースでは、マルチストリーム伝送により伝送速度を向上させることが好ましい。

　無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを行う時間間隔（以下、フィードバック間隔１）は、無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ２へのフィードバックを行う時間間隔（以下、フィードバック間隔２）よりも長い。フィードバック間隔１は、例えばフィードバック間隔２の整数倍である。

　本実施形態では、一例として、無線端末ＵＥが、各フレームで無線基地局ＢＳ２へのフィードバックを行い、複数フレームに１回の割合で無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを行うものとする。

　このようにして、無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを適宜省略する。以下においては、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックが適宜省略される場合について説明するが、フィードバックが適宜省略される無線基地局は選択可能である。フィードバックが適宜省略される無線基地局の選択方法については後述する。

　無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを省略している期間（以下、フィードバック省略期間）において、無線基地局ＢＳ１から無線端末ＵＥまでの伝搬路特性に応じた伝播路情報１（第１伝搬路情報）と、無線基地局ＢＳ２から無線端末ＵＥまでの伝搬路特性に応じた伝播路情報２（第２伝搬路情報）とに基づくフィードバックを無線基地局ＢＳ２に対して行う。伝搬路特性とは、無線信号が無線伝搬路を通過する際に受ける減衰量、位相回転量、遅延量等のパラメータを意味する。

　（１．２）無線端末ＵＥの構成
　図２は、無線端末ＵＥの構成を示すブロック図である。

　なお、以下においては、本発明との関連がある部分について主に説明する。したがって、無線端末ＵＥは、図示しない或いは説明を省略した構成（電源部など）を備える場合があることに留意されたい。

　図２に示すように、無線端末ＵＥは、複数本のアンテナ１１１、送受信部１２０、制御部１３０、及び記憶部１４０を有する。図２の例では無線端末ＵＥが複数本のアンテナ１１１を有しているが、必ずしも複数本である必要はなく、１本のアンテナ１１１のみであってもよい。

　送受信部１２０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成される。制御部１３０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、無線端末ＵＥが具備する各種の機能を制御する。記憶部１４０は、例えばメモリを用いて構成され、無線端末ＵＥの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。

　送受信部１２０は、受信部１２１及び送信部１２２を有する。制御部１３０は、伝搬路情報生成部１３１及び正規化部１３２を有する。

　受信部１２１は、無線基地局ＢＳ１から無線信号ＲＳ１を受信するとともに、無線基地局ＢＳ２から無線信号ＲＳ２を受信する。なお、シングルストリーム伝送時等には、受信部１２１は、無線信号ＲＳ１及び無線信号ＲＳ２を同位相で受信することが好ましい。

　伝搬路情報生成部１３１は、受信部１２１が受信した無線信号ＲＳ１に含まれる参照信号（パイロット信号）等を用いて、無線基地局ＢＳ１の各送信アンテナと無線端末ＵＥの各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す伝搬路推定値（以下、伝搬路推定値１）を算出する処理（いわゆる、チャネル推定）を行う。

　伝搬路情報生成部１３１は、受信部１２１が受信した無線信号ＲＳ２に含まれる参照信号（パイロット信号）等を用いて、無線基地局ＢＳ２の各送信アンテナと無線端末ＵＥの各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す伝搬路推定値（以下、伝搬路推定値２）を算出する処理を行う。

　伝搬路情報生成部１３１は、伝搬路推定値１に基づいて、無線基地局ＢＳ１にフィードバックする情報である伝播路情報１を生成する。伝搬路推定値１を伝播路情報１とする場合に限らず、伝播路情報１が、無線基地局ＢＳ１における重み付け処理（すなわち、無線信号ＲＳ１の位相又は振幅の少なくとも一方の制御）に用いられる送信アンテナウェイト１、又は、当該送信アンテナウェイト１を示すインデックス（“ＰＭＩ(Pre-coding Matrix Index)”と呼ばれる）であってもよい。

　伝搬路情報生成部１３１は、伝搬路推定値２に基づいて、無線基地局ＢＳ２にフィードバックする情報である伝播路情報２を生成する。伝搬路推定値２を伝播路情報２とする場合に限らず、伝播路情報２が、無線基地局ＢＳ２における重み付け処理（すなわち、無線信号ＲＳ２の位相又は振幅の少なくとも一方の制御）に用いられる送信アンテナウェイト２、又は、当該送信アンテナウェイト２を示すインデックスであってもよい。

　正規化部１３２は、フィードバック省略期間において、伝播路情報１を基準として伝播路情報２を正規化する。正規化処理の詳細については後述する。

　送信部１２２は、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックをフィードバック間隔１で送信し、無線基地局ＢＳ２へのフィードバックをフィードバック間隔２で送信する。また、送信部１２２は、フィードバック省略期間において、正規化部１３２によって正規化された伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２へフィードバックする。

　（１．３）無線基地局ＢＳ１の構成
　図３は、無線基地局ＢＳ１の構成を示すブロック図である。

　図３に示すように、無線基地局ＢＳ１は、複数本のアンテナ２１１、送受信部２２０、制御部２３０、記憶部２４０、及び有線通信部２５０を有する。図３の例では無線基地局ＢＳ１が複数本のアンテナ２１１を有しているが、必ずしも複数本である必要はなく、１本のアンテナ２１１のみであってもよい。

　送受信部２２０は、例えばＲＦ回路やＢＢ回路等を用いて構成される。制御部２３０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、無線基地局ＢＳ１が具備する各種の機能を制御する。記憶部２４０は、例えばメモリを用いて構成され、無線基地局ＢＳ１の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部２５０は、バックホールネットワーク１０を介して無線基地局ＢＳ２及び制御装置１１と通信する。

　送受信部２２０は、受信部２２１及び送信部２２２を有する。制御部２３０は、ウェイト制御部２３１を有する。

　受信部２２１は、無線端末ＵＥから伝播路情報１がフィードバックされる場合に、当該フィードバックされる伝播路情報１を受信する。

　ウェイト制御部２３１は、無線信号ＲＳ１の送信に用いられる送信アンテナウェイト１を制御する。受信部２２１が伝播路情報１を受信した場合、ウェイト制御部２３１は、当該伝播路情報１に応じて送信アンテナウェイト１を更新し、更新した送信アンテナウェイト１を送信部２２２に通知する。

　受信部２２１が伝播路情報１を受信しない期間、すなわちフィードバック省略期間において、ウェイト制御部２３１は、送信アンテナウェイト１を更新せずに、それまで用いていた送信アンテナウェイト１を送信部２２２に通知する。

　送信部２２２は、ウェイト制御部２３１から通知された送信アンテナウェイト１を用いて送信信号を重み付け（プリコーディング）し、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ１を送信する。

　（１．４）無線基地局ＢＳ２の構成
　図４は、無線基地局ＢＳ２の構成を示すブロック図である。

　図４に示すように、無線基地局ＢＳ２は、複数本のアンテナ３１１、送受信部３２０、制御部３３０、記憶部３４０、及び有線通信部３５０を有する。図４の例では無線基地局ＢＳ２が複数本のアンテナ２１１を有しているが、必ずしも複数本である必要はなく、１本のアンテナ２１１のみであってもよい。

　送受信部３２０は、例えばＲＦ回路やＢＢ回路等を用いて構成される。制御部３３０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、無線基地局ＢＳ２が具備する各種の機能を制御する。記憶部３４０は、例えばメモリを用いて構成され、無線基地局ＢＳ２の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部３５０は、バックホールネットワーク１０を介して無線基地局ＢＳ１及び制御装置１１と通信する。

　送受信部３２０は、受信部３２１及び送信部３２２を有する。制御部３３０は、ウェイト制御部３３１を有する。

　受信部３２１は、無線端末ＵＥからフィードバックされる伝播路情報２を受信する。受信部３２１が受信する伝播路情報２は、正規化されている場合と正規化されていない場合とがある。

　ウェイト制御部３３１は、無線信号ＲＳ２の送信に用いられる送信アンテナウェイト２を制御する。ウェイト制御部３３１は、受信部３２１が受信した伝播路情報２に応じて送信アンテナウェイト２を更新し、更新した送信アンテナウェイト２を送信部３２２に通知する。

　送信部３２２は、ウェイト制御部３３１から通知された送信アンテナウェイト２を用いて送信信号を重み付け（プリコーディング）し、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ２を送信する。

　（２）正規化処理
　次に、図５及び図６を参照して、正規化部１３２によって実行される正規化処理について説明する。まず、伝播路情報１が伝搬路推定値１であり、伝播路情報２が伝搬路推定値２である場合について説明する。

　伝搬路推定値は、各アンテナ毎（送受信アンテナの組み合わせ毎）に値を持つが、それらの相対関係が維持されれば値自体を変化させても、受信側で適切に処理（信号分離等）できる。例えば、図５（ａ）に示す伝搬路推定値１ (a, b)及び伝搬路推定値２ (c, d)に対して、図５（ｂ）に示すように、(a x e, b x e, c x e, d x e)のように全伝搬路推定値に定数ｅを乗算して変換しても、伝搬路推定値１及び伝搬路推定値２の位相の関係が維持され、同位相の関係が保たれるため、特に問題はない。

　そこで、図６（ａ）に示すように、伝搬路推定値１ (a)及び伝搬路推定値２(b, c, d)それぞれフィードバックが必要であったものを、図６（ｂ）に示すように、伝搬路推定値１で伝搬路推定値２を除算する。具体的には、伝搬路推定値１ (a / a) = (1)及び伝搬路推定値２ (b / a, c / a, d / a)と除算により正規化することで、伝搬路推定値１を仮想的に常に(1)固定とすることができ、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを不要とすることができる。

　この例では、伝搬路推定値１で伝搬路推定値２を除算する正規化を行っているが、伝搬路推定値１及び伝搬路推定値２の相対関係が維持される計算方法であれば他の正規化方法であってもよく、例えば伝搬路推定値２から伝搬路推定値１を減算することで正規化してもよい。

　また、伝播路情報１が送信アンテナウェイト１又はそのインデックスであり、伝播路情報２が送信アンテナウェイト２又はそのインデックスである場合には、上記の処理に加え、例えば、送信アンテナウェイト２の候補（“コードブック”と呼ばれる）の中から、正規化された伝搬路推定値２に対応する送信アンテナウェイト２を選択し、選択された送信アンテナウェイト２又はそのインデックスが無線基地局ＢＳ２にフィードバックされる。

　あるいは、送信アンテナウェイト２のインデックス（ここでは、“ＰＭＩ”と称する）のリスト（コードブック）の中から最適なＰＭＩを選択するための方法として、次のような方法を採用してもよい。具体的には、伝搬路推定値１及び伝搬路推定値２に基づいて、リスト中のＰＭＩを用いた場合の受信ＳＮＲをＰＭＩ毎に計算し、計算された各受信ＳＮＲのうちで最大の受信ＳＮＲに対応するＰＭＩを最適なＰＭＩとして選択する。リスト中のＰＭＩが少ない場合には、このような方法が効果的である。当該方法を採用する場合、正規化部１３２は、伝搬路推定値１及び伝搬路推定値２に基づいて、無線基地局ＢＳ１が固定送信をしたと仮定した条件下で、受信ＳＮＲが最大となるＰＭＩを無線基地局ＢＳ２にフィードバックすべきＰＭＩとして選択（探索）する。

　なお、上記の例では、無線基地局ＢＳ１の送信アンテナが１本であるが、複数本である場合にも同様の処理が適用できる。

　（３）基地局選択処理
　次に、フィードバックが適宜省略される無線基地局（無線基地局ＢＳ１）を選択する処理である基地局選択処理について説明する。基地局選択処理は、無線端末ＵＥ、無線基地局ＢＳ１、無線基地局ＢＳ２、及び制御装置１１の何れが実行してもよい。

　基地局選択処理としては、例えば次の選択方法１～５の何れかが使用できる。ただし、選択方法１～５の何れかを固定的に用いる場合に限らず、無線端末ＵＥ、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２の状況等に応じて、選択方法１～５を適宜切り替えて使用してもよい。

　（選択方法１）
　選択方法１においては、無線端末ＵＥから遠くに位置する無線基地局を無線基地局ＢＳ１として選択し、無線端末ＵＥから近くに位置する無線基地局を無線基地局ＢＳ２として選択する。これにより、無線端末ＵＥは、無線端末ＵＥから近くに位置する無線基地局ＢＳ２へのフィードバックを常時行い、無線端末ＵＥから遠くに位置する無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを適宜省略することになり、フィードバック用の送信電力を低減でき、与干渉量を低減できる。無線端末ＵＥの電池残量が少ない場合等には選択方法１が好ましい。なお、選択方法１においては、無線端末ＵＥと無線基地局ＢＳ１との間の距離、及び無線端末ＵＥと無線基地局ＢＳ２との間の距離の情報が必要となるが、無線端末ＵＥに設けられるＧＰＳ等を利用して距離の情報を得ることができる。

　（選択方法２）
　選択方法２においては、処理性能が高い無線基地局（具体的には、マクロセル基地局）を無線基地局ＢＳ１として選択し、処理性能が低い無線基地局（具体的には、フェムトセル基地局）を無線基地局ＢＳ２として選択する。通常、フェムトセル基地局は、無線端末ＵＥの近くに存在するため、無線端末ＵＥは、無線端末ＵＥから近くに位置する無線基地局ＢＳ２（フェムトセル基地局）へのフィードバックを常時行い、無線端末ＵＥから遠くに位置する無線基地局ＢＳ１（マクロセル基地局）へのフィードバックを適宜省略する。例えば無線端末ＵＥにＧＰＳ等が設けられていない場合には、選択方法２が有効である。

　（選択方法３）
　選択方法３においては、処理性能が低い無線基地局（具体的には、フェムトセル基地局）を無線基地局ＢＳ１として選択し、処理性能が高い無線基地局（具体的には、マクロセル基地局）を無線基地局ＢＳ２として選択する。処理性能が低い無線基地局にウェイト固定の一定送信を実行させ、処理性能が高い無線基地局にマルチアンテナのマルチストリーム送信をさせることで、高速な伝送速度を得ることができるため、選択方法３は、高速な伝送速度が要求される場合や、無線端末ＵＥの電池残量が多い場合に有効である。

　（選択方法４）
　選択方法４においては、無線端末ＵＥとの間の伝搬路変動が小さい無線基地局を無線基地局ＢＳ１として選択し、無線端末ＵＥとの間の伝搬路変動が大きい無線基地局を無線基地局ＢＳ２として選択する。これは、無線基地局ＢＳ１はウェイト固定の一定送信となるため、伝搬路変動が小さいことが好ましいからである。各無線基地局との間の伝搬路変動に大きな差がある場合には、選択方法４が有効である。

　（選択方法５）
　選択方法５においては、無線端末ＵＥとの間の伝搬路損失が大きい無線基地局を無線基地局ＢＳ１として選択し、無線端末ＵＥとの間の伝搬路損失が小さい無線基地局を無線基地局ＢＳ２として選択する。伝搬路損失は、無線基地局における送信電力と、無線端末ＵＥにおける受信電力との差として計算され、端末・基地局間の距離を反映している。このため、無線端末ＵＥは、無線端末ＵＥから近くに位置する無線基地局ＢＳ２へのフィードバックを常時行い、無線端末ＵＥから遠くに位置する無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを適宜省略することができる。伝搬路損失は、送信電力制御等の他の用途に使用され、容易に得ることができるため、選択方法５によれば既存のシステム構成を有効に活用できる。

　（４）無線通信システムの動作
　次に、図７を参照して、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作について説明する。

　基地局間協調ＭＩＭＯ通信が開始されると、ステップＳ１１において、上記の（３）基地局選択処理で説明した処理により、フィードバックが適宜省略される無線基地局ＢＳ１が選択される。フィードバックが適宜省略される無線基地局ＢＳ１を無線端末ＵＥ以外の装置（無線基地局ＢＳ１、無線基地局ＢＳ２、制御装置１１）が選択した場合には、当該装置は、無線基地局ＢＳ１への伝播路情報１のフィードバックを適宜省略するよう無線端末ＵＥに指示する。

　無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを行うべきタイミングである場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ステップＳ１３において無線端末ＵＥの送信部１２２は、伝播路情報１を無線基地局ＢＳ１にフィードバックし、伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２にフィードバックする。無線基地局ＢＳ１の受信部２２１は、伝播路情報１を受信する。無線基地局ＢＳ２の受信部３２１は、伝播路情報２を受信する。

　ステップＳ１４において、無線基地局ＢＳ１の送信部２２２は、受信部２２１が受信した伝播路情報１に応じてウェイト制御部２３１が更新した送信アンテナウェイト１を用いて無線信号ＲＳ１を無線端末ＵＥに送信する。無線基地局ＢＳ２の送信部３２２は、受信部３２１が受信した伝播路情報２に応じてウェイト制御部３３１が更新した送信アンテナウェイト２を用いて無線信号ＲＳ２を無線端末ＵＥに送信する。

　一方、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを省略すべきタイミングである場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、ステップＳ１５において無線端末ＵＥの正規化部１３２は、上記の（２）正規化処理で説明した処理により、伝播路情報１を基準として伝播路情報２を正規化する。

　ステップＳ１６において、無線端末ＵＥの送信部１２２は、無線基地局ＢＳ１への伝播路情報１のフィードバックを省略するとともに、正規化部１３２によって正規化された伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２へフィードバックする。無線基地局ＢＳ２の受信部３２１は、正規化された伝播路情報２を受信する。無線基地局ＢＳ２のウェイト制御部３３１は、受信部３２１が受信した伝播路情報２に応じて更新した送信アンテナウェイト２を送信部３２２に通知する。

　ステップＳ１７において、無線基地局ＢＳ２の送信部３２２は、ウェイト制御部３３１から通知された更新後の送信アンテナウェイト２を用いて送信信号を重み付けし、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ２を送信する。また、無線基地局ＢＳ１の送信部２２２は、更新されていない送信アンテナウェイト１を用いて送信信号を重み付けし、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ１を送信する。

　（５）第１実施形態の効果
　無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを適宜省略する。これにより、フィードバックに伴うオーバヘッドを低減できる。すなわち、フィードバック省略期間においては、無線端末ＵＥが無線基地局ＢＳ２との間にのみフィードバック用の制御チャネルを設定すればよいため、アップリンクにおける無線リソースの消費量が削減される。

　第１実施形態では、無線端末ＵＥは、フィードバック省略期間において、伝播路情報１を基準として伝播路情報２を正規化し、正規化された伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２にフィードバックする。これにより、無線基地局ＢＳ２は、伝播路情報１との相対関係が維持された伝播路情報２に応じて無線信号ＲＳ２を送信するため、フィードバック省略期間においても、基地局間協調ＭＩＭＯ通信を正常に機能させることができる。

　［第２実施形態］
　第１実施形態においては無線端末ＵＥが伝搬路情報の正規化を行っていたが、第２実施形態では、無線基地局ＢＳ２が伝搬路情報の正規化を行う。以下において、（１）無線通信システムの構成、（２）無線通信システムの動作、（３）第２実施形態の効果について説明する。ただし、第１実施形態と異なる点を説明する。

　（１）無線通信システムの構成
　図８は、第２実施形態に係る無線端末ＵＥの構成を示すブロック図である。図９は、第２実施形態に係る無線基地局ＢＳ２の構成を示すブロック図である。

　図８に示すように、無線端末ＵＥは、第１実施形態で説明した正規化部１３２を有していない。一方、図９に示すように、無線基地局ＢＳ２は、第１実施形態で説明した正規化部１３２と同様の機能を有する正規化部３３２を有している。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

　（２）無線通信システムの動作
　次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る無線通信システム１の動作について説明する。ただし、ステップＳ２１～Ｓ２４の処理は第１実施形態と同様であるため、ステップＳ２５～Ｓ２７の処理について説明する。

　ステップＳ２５において、無線端末ＵＥの伝搬路情報生成部１３１は、伝播路情報１及び伝播路情報２を生成する。そして、無線端末ＵＥの送信部１２２は、無線基地局ＢＳ１への伝播路情報１のフィードバックを省略するとともに、伝搬路情報生成部１３１によって生成された伝播路情報１及び伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２へフィードバックする。無線基地局ＢＳ２の受信部３２１は、フィードバックされた伝播路情報１及び伝播路情報２を受信する。

　ステップＳ２６において、無線基地局ＢＳ２の正規化部３３２は、第１実施形態における（２）正規化処理で説明した処理と同様の処理により、伝播路情報１を基準として伝播路情報２を正規化する。無線基地局ＢＳ２のウェイト制御部３３１は、正規化部３３２によって正規化された伝播路情報２に応じて更新された送信アンテナウェイト２を送信部３２２に通知する。

　ステップＳ２７において、無線基地局ＢＳ２の送信部３２２は、ウェイト制御部３３１から通知された更新後の送信アンテナウェイト２を用いて送信信号を重み付けし、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ２を送信する。また、無線基地局ＢＳ１の送信部２２２は、更新されていない送信アンテナウェイト１を用いて送信信号を重み付けし、重み付けされた送信信号を含む無線信号ＲＳ１を一定送信する。

　（３）第２実施形態の効果
　第２実施形態では、フィードバック省略期間において無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ１へのフィードバックを省略するとともに、伝播路情報１及び伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２にフィードバックし、無線基地局ＢＳ２は、無線端末ＵＥからフィードバックされた伝播路情報１を基準として、無線端末ＵＥからフィードバックされた伝播路情報２を正規化し、正規化された伝播路情報２に応じて送信アンテナウェイト２を更新する。

　これにより、フィードバック省略期間において無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＳ２との間にのみフィードバック用の制御チャネルを設定すればよいため、アップリンクにおける無線リソースの消費量が削減される。また、無線基地局ＢＳ２は、伝播路情報１との相対関係が維持された伝播路情報２に応じて無線信号ＲＳ２を送信するため、フィードバック省略期間においても、基地局間協調ＭＩＭＯ通信を正常に機能させることができる。

　［その他の実施形態］
　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

　上述した実施形態では、フィードバックされる伝搬路情報が伝搬路推定値、送信アンテナウェイト、又はそのインデックスであったが、これらに限らず、伝搬路推定値に基づいて計算される、未来の伝搬路特性を示す伝搬路予測値であってもよい。

　上述した第２実施形態においては、無線基地局ＢＳ２に伝播路情報１及び伝播路情報２がフィードバックされているため、伝播路情報１及び伝播路情報２を無線基地局ＢＳ２から無線基地局ＢＳ１に転送した上で、フィードバックが適宜省略される無線基地局を無線基地局ＢＳ１から無線基地局ＢＳ２に切り替えるといったことも可能である。

　このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

　なお、日本国特許出願第２００９－１２８１６９号（２００９年５月２７日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

　以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線端末及び無線通信方法によれば、基地局間協調ＭＩＭＯ通信を正常に機能させつつ、フィードバックに伴うオーバヘッドを低減できるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims (15)

1. 　無線端末と、
   　前記無線端末からのフィードバックに応じて第１無線信号を前記無線端末に送信する第１無線基地局と、
   　前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号を前記無線端末に送信する第２無線基地局と
   を有し、
   　前記無線端末が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記無線端末が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い無線通信システム。
2. 　前記第１無線基地局は、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第１送信アンテナウェイトを更新し、
   　前記第２無線基地局は、前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第２無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第２送信アンテナウェイトを更新し、
   　前記第１無線基地局が前記第１送信アンテナウェイトを更新する時間間隔は、前記第２無線基地局が前記第２送信アンテナウェイトを更新する時間間隔よりも長い請求項１に記載の無線通信システム。
3. 　前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１無線基地局から前記無線端末までの伝搬路特性に応じた第１伝搬路情報と、前記第２無線基地局から前記無線端末までの伝搬路特性に応じた第２伝搬路情報とに基づくフィードバックを前記第２無線基地局に対して行う請求項１に記載の無線通信システム。
4. 　前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１伝搬路情報を基準として前記第２伝搬路情報を正規化し、前記正規化された第２伝搬路情報を前記第２無線基地局にフィードバックする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 　前記無線端末は、前記第１無線基地局へのフィードバックを省略している期間において、前記第１伝搬路情報及び前記第２伝搬路情報を前記第２無線基地局にフィードバックし、
   　前記第２無線基地局は、前記無線端末からフィードバックされた前記第１伝搬路情報を基準として、前記無線端末からフィードバックされた前記第２伝搬路情報を正規化し、前記正規化された第２伝搬路情報に応じて前記第２無線信号を送信する請求項３に記載の無線通信システム。
6. 　前記第１伝搬路情報は、前記第１無線基地局の各送信アンテナと前記無線端末の各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す情報であり、
   　前記第２伝搬路情報は、前記第２無線基地局の各送信アンテナと前記無線端末の各受信アンテナとの間の伝搬路特性を示す情報である請求項３に記載の無線通信システム。
7. 　前記第１伝搬路情報は、前記第１無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第１送信アンテナウェイト、又は、前記第１送信アンテナウェイトを示すインデックスであり、
   　前記第２伝搬路情報は、前記第２無線信号の位相又は振幅の少なくとも一方の制御に用いられる第２送信アンテナウェイト、又は、前記第２送信アンテナウェイトを示すインデックスである請求項３に記載の無線通信システム。
8. 　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末から遠くに位置する無線基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
9. 　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも処理性能が高い無線基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
10. 　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも処理性能が低い無線基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
11. 　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末との間の伝搬路変動が小さい無線基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
12. 　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局よりも、前記無線端末との間の伝搬路損失が大きい無線基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
13. 　第１無線基地局から第１無線信号を受信し、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号を第２無線基地局から受信する受信部と、
    　前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局へのフィードバックを送信する送信部と
    を有し、
    　前記送信部が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記送信部が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い無線端末。
14. 　無線端末からのフィードバックに応じて第１無線信号を前記無線端末に送信する第１無線基地局と、
    　前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線信号を前記無線端末に送信する第２無線基地局と
    を有し、
    　前記第１無線基地局又は前記第２無線基地局は、前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔を、前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長くするよう前記無線端末に指示する無線通信システム。
15. 　無線端末からのフィードバックに応じて第１無線基地局が第１無線信号を前記無線端末に送信するステップと、
    　前記無線端末からのフィードバックに応じて、前記第１無線信号と同一の周波数及び同一の時間で第２無線基地局が第２無線信号を前記無線端末に送信するステップと
    を有し、
    　前記無線端末が前記第１無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔は、前記無線端末が前記第２無線基地局へのフィードバックを行う時間間隔よりも長い無線通信方法。

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