JP2009159585A - 異種無線通信システム間における干渉抑圧方法、基地局連携干渉抑圧システム及び移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】同一周波数帯を用いる異種の第１及び第２の無線システムが共存する場合に、第１の無線通信システムの基地局から第２の無線通信システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、第１の無線通信システムの基地局と端末との間の通信を可能とすること。
【解決手段】異種の無線通信システムの無線局（衛星システム地上局ＥＳ）の近傍に設けられたセンサ局１５０によって複数の基地局１１０、１２０、１３０、１４０からの受信レベルを測定し、任意の２つの基地局を組み合わせてその複素振幅を測定結果に基づいて制御することで無線局ＥＳの位置にヌル点を形成し、かつ、前記組み合わせとは異なる任意の２つの基地局を組み合わせてその複素振幅を測定結果に基づいて制御することで無線局ＥＳの位置にヌル点を形成するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムである第１及び第２の無線通信システム間における、前記第１の無線通信システムから前記第２の無線通信システムに与える干渉を抑圧することで、異種のシステム間での周波数共用を可能とする技術に関する。

高速伝送を行う移動体通信システム（例えば携帯電話システム）においては、広い無線通信周波数帯域幅が必要となる。よって、このような移動体通信システムを構築する場合には、広い周波数帯域を確保する必要がある。

一般的に、移動体通信においては、端末が移動することが前提となっているため、マイクロ波帯以下の周波数帯が候補となる。ところが、マイクロ波帯以下の周波数は、一般的に既に固定マイクロ波通信システムや衛星通信システムのような既存のシステムに使用されている場合が多い。従って、広い周波数帯域を確保するためには、これらの既存の無線通信システムに干渉を与えないようにシステムを構成しなければならない。

複数システムが共存する周波数帯域の例としては、例えば２．４５ＧＨｚ帯に代表されるＩＳＭバンドが挙げられる。この周波数帯では、一般的にキャリアセンスが用いられる。共存する他の無線通信システムが所望の周波数帯を使用していないことがキャリアセンスによって判明されれば、当該システムでその周波数帯を用いて無線通信を行うことができる。

しかし、携帯電話システムにおいては、常時かつ面的にサービスを提供することが必要なため、ＩＳＭバンドのように時間的に周波数帯域を共有することはできない。また、ＴＤＭＡと、ＣＤＭＡも互いに異種のシステムであるため導入は困難である。

これらのことより、アンテナ指向性を用いた空間多重（ＳＤＭＡ）は、こうした異種のシステム間における周波数共用技術の有力な候補である。

例えば、ＳＦＮ（Single Frequency Network）ＯＦＤＭシステムと呼ばれる複数の基地局が単一周波数を用いる移動体通信システムと、衛星通信システムとが同一周波数帯域で共存する場合について説明する。なお、以下の説明では、移動体通信システムの端末をＭＳと呼び、衛星システム地球局をＥＳと呼ぶこともある。

衛星システム地球局ＥＳでは、パラボラアンテナ等の高利得開口面アンテナが衛星に向けられる。実際には、衛星方向に鋭いビーム（通常半値角２〜３°程度）が向けられる。他の方向では、サイドローブ又はヌル指向性により、ビームのピーク方向に比して、受信レベルが５０ｄＢ程度減衰される。

この衛星通信システムと同一周波数にて、衛星通信システムとは異種のシステムである携帯電話システム等の移動体通信システムを運用した場合を考える。移動体通信システムの基地局は、現在の技術を用いる場合、例えば、オムニ指向性、又は１２０°、９０°等のセクタ指向性にて送信する。

しかし、このような指向性送信技術を用いて、衛星システム地球局ＥＳを避けた方向に指向性送信を行ったとしても、衛星システム地球局ＥＳにおける衛星からの受信電力は非常に小さいので、移動体通信システムの基地局からの干渉は大きな問題となる。前述のように、衛星システム地球局ＥＳでは、ビーム方向以外は低い利得となるように設計されているが、宇宙局からの受信信号強度は非常に低いため、サイドローブ方向に移動体通信システムの基地局があった場合でも、この基地局からの信号が干渉となる。

そこで、移動体通信システムの基地局において、衛星システム地球局ＥＳで使用される所定のサブキャリアに対して、アダプティブアレイアンテナ制御又は基地局間で振幅・位相重み付けを行うことで、衛星システム地球局ＥＳが使用している帯域への干渉電力を所定値以下とするヌル点制御を行うこと、つまり干渉軽減のためにＳＤＭＡ技術を適用することが考えられる。

なお、ここまでの説明では、衛星通信システムが代替できる他の通信システムが無い点で典型的な例のため、移動体通信システムと共存する無線通信システムの例として衛星通信システムを挙げたが、他の異種の無線通信システム間でも同様のことが考えられる。

従来のＳＤＭＡとしては、例えば、特許文献１に記載された、アンテナの指向性制御方式がある。特許文献１では、端末からの接続要求信号に基づき端末の方向を求め、この方向に対して不要輻射を含む電波エリアが存在しないヌル点を向けることで、通信を可能とする方法が開示されている。

図１３に、特許文献１で開示されているＳＤＭＡ無線基地局の構成を示し、図１４に、指向性制御の様子を示す。ＳＤＭＡ無線基地局１は、アレイアンテナ２によって受信された端末Ｚからの接続要求信号をアダプティブアレイ１４及びパラメータ推定器１５に供給する。パラメータ推定器１５は、アダプティブアレイ１４の出力とアンテナ２から供給された信号とに基づいて、端末Ｚの方向の情報を検出する。検出結果は、メモリ１６に一時記憶される。

次に、既に指向性エリアを設けている端末Ａからの信号がアレイアンテナ２によって受信され、信号合成器１７に供給される。信号合成器１７は端末Ａの信号とメモリ１６に記憶されている端末Ｚの情報とを合成し、端末Ａに対する指向性エリアを変更することなく、端末Ｚの方向に対し電波が存在しないアンテナ指向性のヌル点を向ける。

このように、特許文献１においては、同一システム内の各端末に対する干渉を回避するために、アレイアンテナのヌル点を制御するＳＤＭＡ技術が開示されている。

また、他のＳＤＭＡ技術として、偏在アンテナの例が非特許文献１で開示されている。非特許文献１においては、サービスエリア内に遍在配置されている無線基地局と中央制御局とがRadio-on-Fiberリンクで接続された遍在アンテナシステムが開示されている。そして、遍在アンテナシステムの下りリンクにおいて、同一周波数信号の空間多重を実現するプレ重み付け複局同時送信方式が提案されている。

非特許文献１で提案されている方式は、上りリンクで得られる伝搬路パラメータ推定値に基づいて、各受信端末の信号対干渉電力比が受信時に最大となるように制御局で最適なプレ重み付けを行った信号を、複数の無線基地局から同時送信するようになされている。これにより、受信端末側で特別な信号処理を行うことなく、空間多重を実現している。また、この技術では、光ファイバで接続されたＲＦヘッドによって、ネットワーク負荷を軽減できる。

非特許文献１には、図１５に示すように、４つの基地局ＢＳ１〜ＢＳ４で４つの移動端末ＭＴ１〜ＭＴ４に対して、ヌル点制御を行うことで、他局干渉を抑圧する例が示されている。図１５の例では、各移動端末ＭＴ１〜ＭＴ４の移動局点におけるチャネル推定結果に基づいて、４つ基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の送信複素振幅を決定することにより、移動端末ＭＴ２、ＭＴ３、ＭＴ４に対してはヌル点が向けられ受信電力が極小とされ、移動端末ＭＴ１に対してのみ所望信号が送信されるようになっている。

このように、非特許文献１においては、同一システム内の各端末に対する干渉を回避するために、前記各端末と同一システムの複数基地局によって端末位置のヌル点を制御するＳＤＭＡ技術が開示されている。
特許第３２２９８５７号 「アンテナの指向性制御方法」 電子情報通信学会 無線通信システム信学技報 RCS2002, Vol.102 No.86,p.p.7-12, May.2002.「プレ重み付け複局同時送信による遍在アンテナシステムのダウンリンクにおける同一周波数空間多重の提案」 H. Zhang and H. Dai, "Cochannel Interference Mitigation and Cooperative Processing in Downlink Multicell Multiuser MIMO Networks," EURASIP J. Wirel. Commun. Netw., vol. 2004, no. 2, pp. 222-235, 2004

しかしながら、上記従来技術はいずれも同一システム内での干渉抑圧を前提としており、ヌル点の制御は基地局と同一システムである移動端末局からの即時的なフィードバック情報（例えばチャネル推定結果）に基づいて行われる。

一方、例えば、上述した移動体通信システムと衛星通信システムに代表される異種の無線通信システムが共存する場合には、互いに異種のシステムであるため、移動体通信システムの基地局と衛星システム地球局ＥＳとの間で例えば通信品質情報等が交換されることは無い。このため、非特許文献１に示される方式を用いようとしても、移動体通信システムの基地局は、衛星システム地球局ＥＳからのチャネル推定情報を得られないので、衛星システム地球局ＥＳにヌル点を形成しつつ、移動体通信システム内の所望の端末との通信を確立するための正確な演算を行うことは困難である。

また、特許文献１に示される方法においては、基地局が１つのエリアをカバーすることを前提としているため、基地局が衛星システム地球局ＥＳにヌル点を向けた場合、その方向にＭＳが存在すると、基地局とＭＳ間での送受信が不可能となるという課題があった。

本発明は、かかる点を考慮してなされたものであり、同一周波数帯を用いる異種の第１及び第２の無線システムが共存する場合に、第１の無線通信システムの基地局から第２の無線通信システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、第１の無線通信システムの基地局と端末との間の通信を可能とすることで、システム間での周波数共用を可能とする、異種無線通信システム間における干渉抑圧方法、基地局連携干渉抑圧システム及び移動通信システムを提供する。

本発明の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法の一つの態様は、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムである第１及び第２の無線通信システム間における、前記第１の無線通信システムから前記第２の無線通信システムに与える干渉を抑圧する異種無線通信システム間における干渉抑圧方法であって、前記第２の無線通信システムの無線局の近傍に設けられたセンサ局によって、前記第１の無線通信システムの複数の基地局からの受信レベルを測定し、前記複数の基地局の中の任意の２つの基地局を組み合わせ、組み合わせられた基地局の送信信号の複素振幅を前記測定結果に基づいて制御することで、前記第２の無線通信システムの無線局の位置にヌル点を形成し、前記組み合わせとは異なる任意の２つの基地局を組み合わせ、組み合わせられた基地局の送信信号の複素振幅を前記測定結果に基づいて制御することで、前記第２の無線通信システムの無線局の位置にヌル点を形成する。

本発明の基地局連携干渉抑圧システムの一つの態様は、互いに連携して、異種の無線通信システムの無線局の位置に、ヌル点を形成する第１の基地局群と、互いに連携して、前記異種の無線通信システムの無線局の位置に、前記第１の基地局群とは異なるヌル点を形成する第２の基地局群と、を具備する構成を採る。

本発明の移動体通信システムの一つの態様は、複数の基地局と、異種のシステムの無線局の近傍に設置されたセンサ局と、を有し、前記複数の基地局は、それぞれ、ＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ信号形成手段と、形成されたＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御する複素振幅制御手段と、前記センサ局に間欠的にパイロット信号を送信するパイロット信号間欠送信手段と、前記センサ局からのフィードバック情報を基に、異種のシステムの無線局の位置においてヌル点が形成されるような前記複素振幅を決定するヌル形成振幅決定手段と、を有し、前記センサ局は、前記複数の基地局のパイロット信号間欠送信手段から送信されたパイロット信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、前記レベル測定結果を前記複数の基地局にフィードバックするレベル情報送信手段と、を有し、前記複数の基地局のうち第１の組み合わせの複数基地局の前記パイロット信号間欠送信手段から第１の期間に同時にパイロット信号が送信され、前記複数の基地局のうち第２の組み合わせの複数基地局の前記パイロット信号間欠送信手段から第２の期間に同時にパイロット信号が送信される、構成を採る。

本発明の干渉抑圧方法の一つの態様は、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムである第１及び第２の無線通信システム間における、前記第１の無線通信システムから前記第２の無線通信システムに与える干渉を抑圧する異種無線通信システム間における干渉抑圧方法であって、前記第１の無線通信システムの基地局は、複数の基地局が連携して、前記第１の無線通信システムの端末に同時に信号を送信するものであり、前記第１の無線通信システムの前記端末が、前記連携した複数の基地局からの受信信号に基づいて、前記連携した複数の基地局との間の第１のチャネル推定値を求めるステップと、前記第２の無線通信システムの無線局の近傍に設けられたセンサ局が、当該無線局の受信点における第２のチャネル推定値を求めるステップと、前記連携した複数の基地局が、前記第１及び第２のチャネル推定値に基づいて前記連携した複数の基地局の送信信号の複素振幅を制御することで、前記第２の無線通信システムの前記無線局の位置にヌル点を形成しかつ前記第１の無線通信システムの前記端末との間の通信容量を増大させるステップと、を含む。

本発明の基地局連携干渉抑圧システムの一つの態様は、互いに同一時間に同一の周波数を用いて信号を送信する基地局群を有し、前記基地局群は、互いに連携して送信信号の複素振幅を制御することで、前記基地局群とは異種の無線通信システムの前記無線局の位置にヌル点を形成しかつ前記基地局群と同一の無線通信システムの前記端末との間の通信容量を増大させる。

本発明によれば、例えば移動体通信システムと衛星通信システムのように、同一周波数帯を用いる異種の第１及び第２の無線システムが共存する場合に、第１の無線通信システムの基地局から第２の無線通信システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、第１の無線通信システムの基地局と端末との間の通信を、第１の無線通信のサービス範囲に制限を与えることなく行うことができる。よって、例えば既に衛星通信システムの無線局が設置されているエリアでも、新たに衛星通信システムと同一周波数帯域を用いる移動体通信システムを設置することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムとして、移動体通信システムと衛星通信システムとを共存させる場合を例にとって説明する。

図１に、本実施の形態の基地局連携干渉抑圧システムの構成を示す。なお、図１では、図を簡単化するために、本発明に関わる要部のみが示され、その他の部分は省略されている。基地局連携干渉抑圧システム１００は、複数の基地局１１０、１２０、１３０、１４０と、センサ局１５０とを有する。基地局１１０、１２０、１３０、１４０は、移動体通信システム（例えば携帯電話システム）の基地局である。センサ局１５０は、図２に示すように、衛星通信システムの衛星システム地球局ＥＳの近傍に設けられている。

各基地局１１０、１２０、１３０、１４０は、ＯＦＤＭ信号形成部１１２、１２２、１３２、１４２で形成したＯＦＤＭ信号を複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１に送出する。複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１は、ＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御する。実際上、複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１は、所定のサブキャリアに対して位相重み付けを行うことで、複素振幅を制御する。複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１によって複素振幅が制御されたＯＦＤＭ信号は、下り回線の個別チャネル（ＤＬ−ＤＣＨ）の信号として、送信アンテナ１１６、１２６、１３６、１４６から送信される。

因みに、本実施の形態の移動体通信システム（基地局連携干渉抑圧システム１００に相当する）は、ＳＦＮ（Single Frequency Network）−ＯＦＤＭシステムを前提としており、基地局１１０、１２０、１３０、１４０の間で同一周波数にて同一のＯＦＤＭ信号を生成する。各基地局１１０、１２０、１３０、１４０から送出されたＯＦＤＭ信号は、同一信号であるため、当該移動体通信システムの移動端末受信点では互いに干渉波となる。しかし、ＳＦＮ−ＯＦＤＭシステムでは、各基地局１１０、１２０、１３０、１４０からのＯＦＤＭ信号の移動端末への到達時間差がガードインターバル内に収まっていれば、周波数選択性フェージング信号が受信されたものと見なすことができるので、移動端末は、インタリーブや誤り訂正処理が施されたＯＦＤＭ信号を復調することができる。

また、各基地局１１０、１２０、１３０、１４０は、パイロット信号間欠送信部１１３、１２３、１３３、１４３を有する。パイロット信号間欠送信部１１３、１２３、１３３、１４３は間欠的なパイロット信号を形成し、このパイロット信号は下り回線の報知チャネル（ＤＬ−ＢＣＨ）の信号としてＯＦＤＭ送信される。

具体的には、基地局１１０のパイロット信号間欠送信部１１３と、基地局１２０のパイロット信号間欠送信部１２３とで、特定の同一のタイミングで、等電力のパイロット信号を送信する。このとき、基地局１１０の送信パイロットの位相に対して、基地局１２０の送信パイロットの位相が０°から３６０°まで連続的又は離散的に変化するパイロット信号を生成する。

基地局１２０と基地局１３０の間でも同様に、特定の同一のタイミングで、等電力のパイロット信号を、位相をスイープさせながら送信する。基地局１３０と基地局１４０の間でも同様に、特定の同一のタイミングで、等電力のパイロット信号を、位相をスイープさせながら送信する。

このように、本実施の形態の場合、複数の基地局１１０、１２０、１３０、１４０のうちの任意の２つの基地局の組み合わせで、順次、同一のタイミングで、等電力のパイロット信号が、位相をスイープされながら送信される。

センサ局１５０は、受信アンテナ１５７で、基地局１１０、１２０、１３０、１４０から送信されたパイロット信号を受信する。因みに、センサ局１５０においては、バンドパスフィルタ等を用いることにより、衛星システム地球局ＥＳの受信周波数のみの信号を受信する。

センサ局１５０は、任意の２つの基地局から同時送信されたパイロット信号の合成信号の受信電界強度の変化を、複数基地局レベル測定部１５１によって測定する。実際には、複数基地局レベル測定部１５１は、期間Ｔ１では、基地局１１０、１２０から同時送信され位相が変化させられたパイロット信号の合成受信電界強度の変化を測定し、期間Ｔ２では、基地局１２０、１３０から同時送信され位相が変化させられたパイロット信号の合成受信電界強度の変化を測定し、期間Ｔ３では、基地局１３０、１４０から同時送信され位相が変化させられたパイロット信号の合成受信電界強度の変化を測定する。

複数基地局レベル測定部１５１により得られた受信レベル情報は、レベル情報送信部１５２及び送信アンテナ１５６を介して、全ての基地局１１０、１２０、１３０、１４０に無線にてフィードバックされる。

このレベル情報は、基地局１１０、１２０、１３０、１４０において、受信アンテナ１１７、１２７、１３７、１４７で受信され、レベル情報受信部１１４、１２４、１３４、１４４で各基地局１１０、１２０、１３０、１４０に関連するレベル情報が抽出される。ヌル形成振幅決定部１１５、１２５、１３５、１４５は、レベル情報に基づいてセンサ局１５０においてヌル点（合成レベルが最小となる点）が形成される位相を判別し、この位相に対応した複素振幅を決定する。決定された複素振幅の情報は、複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１に送出される。各複素振幅制御部１１１、１２１、１３１、１４１は、ＯＦＤＭ信号の複素振幅をヌル形成振幅決定部１１５、１２５、１３５、１４５によって決定された複素振幅に制御する。以降、通常の移動体通信システムのサービスがその複素振幅を用いて行われる。

ここで、典型的な例として、センサ局１５０が、各基地局１１０、１２０、１３０、１４０から等距離にあった場合について説明する。この場合には、空間の伝搬損失が同じであるため、同時送信された基地局１１０と基地局１２０のパイロット信号は、基地局１１０のパイロット信号に対して基地局１２０のパイロット信号の位相が反転すなわち位相差１８０°のときに、センサ局１５０での受信電力が０となる。基地局１２０と基地局１３０、基地局１３０と基地局１４０の組み合わせにおいても同様である。

基地局とセンサ局間の距離が等しく無い場合には、両者の受信信号強度が異なるため受信電力が０となる点（ヌル点）は存在しないが、パイロット信号の位相の変化に応じて、合成レベルが最小となる点が存在する。本実施の形態では、この最小の合成レベルをヌル点と判別する。

図２に、本実施の形態による基地局連携干渉抑圧システム１００における、ヌル点制御動作の１例を示す。図２において、曲線２０１は基地局１１０と基地局１２０との連携により形成された第１のヌル点の集合を示し、曲線２０２は基地局１２０と基地局１３０との連携により形成された第２のヌル点の集合を示し、曲線２０３は基地局１３０と基地局１４０との連携により形成された第３のヌル点の集合を示す。

ここで、複数の基地局により移動体通信システムのエリアが構成されている場合、基地局からの送信信号がエリア内に存在している衛星システム地球局ＥＳに干渉を与えてしまう。本実施の形態では、複数基地局１１０、１２０、１３０、１４０が連携してヌル点を作ることにより、衛星システム地球局ＥＳへの干渉を軽減又は抑圧する。

なお、図２からも分かるように、本実施の形態では、センサ局１５０を、衛星システム地球局ＥＳと同じ位置に設置している。例えば衛星システム地球局ＥＳがある程度の大きさを持つパラボラアンテナのような開口面アンテナを有する場合においては、一次放射器の近傍に設置するとよい。また、センサ局１５０は、衛星システム地球局ＥＳと同じ位置に恒常的に設置してもよく、または、基地局の送信信号の複素振幅を決める際に一時的に設置してもよい。

以下に、複数基地局１１０、１２０、１３０、１４０が連携して衛星システム地球局ＥＳの使用帯域にヌル点を向ける動作を詳細に説明する。

図２において、基地局１１０、１２０の２局によって衛星システム地球局ＥＳの方向に方向ヌル点が形成される。このヌル点の集合２０１は、基地局１１０、１２０に設けられた複素振幅設定部１１１、１２１によって複素振幅がそれぞれ複素振幅ａ１、ａ２に設定されることにより、基地局１１０、１２０から衛星システム地球局ＥＳを見込んだ角度全体に形成される。

また、基地局１２０、１３０の２局によって衛星システム地球局ＥＳの方向に方向ヌル点が形成される。このヌル点の集合２０２は、基地局１２０、１３０に設けられた複素振幅設定部１２１、１３１によって複素振幅がそれぞれ複素振幅ｂ１、ｂ２に設定されることにより、基地局１２０、１３０から衛星システム地球局ＥＳを見込んだ角度全体に形成される。

これらの動作により、基地局１１０、１２０の連携によって形成されるヌル点の集合２０１と、基地局１２０、１３０の連携によって形成されるヌル点の集合２０２との交点が衛星システム地球局ＥＳの設置地点となるので、その地点が基地局１１０、１２０、１３０からの受信信号強度が最も弱い場所となる。

また、基地局１３０、１４０についても同様で、基地局１３０、１４０の２局によって衛星システム地球局ＥＳの方向に方向ヌル点が形成される。このヌル点の集合２０３は、基地局１３０、１４０に設けられた複素振幅設定部１３１、１４１によって複素振幅がそれぞれ複素振幅ｃ１、ｃ２に設定されることにより、基地局１３０、１４０から衛星システム地球局ＥＳを見込んだ角度全体に形成される。基地局１３０、１４０の連携によって形成されるヌル点の集合２０３は、ヌル点の集合２０１及びヌル点の集合２０２と衛星システム地球局ＥＳの設置地点で交差するので、その地点が基地局１１０、１２０、１３０、１４０からの受信信号強度が最も弱い場所となる。

このような基地局連携を行うことで、干渉を抑制したい所望ポイント（衛星システム地球局ＥＳの設置地点）での受信信号レベルを最も小さくしつつ、それ以外のエリアでヌルが発生する場所率を軽減できるようになる。この結果、衛星システム地球局ＥＳが存在する地点での受信レベルを最も小さくして衛星システム地球局ＥＳへの干渉を抑制しつつ、その地点以外のエリアでの受信レベルを確保できる。よって、衛星システム地球局ＥＳが存在する地点以外に存在する移動端末と基地局１１０、１２０、１３０、１４０との通信は確保できる。

例えば、移動端末が衛星システム地球局ＥＳの設置地点を除くヌル点の集合２０１の位置に存在する場合、基地局１１０、１２０からの受信レベルは小さいが、他の基地局１３０、１４０からの受信レベルは確保されるので、通信が確保される。つまり、衛星システム地球局ＥＳの設置地点を除いた場所では、ある組の基地局によってヌル点が形成されていたとしても、他の組の基地局からの信号はヌル点とが形成されていなので、基地局からの信号を受信できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、異種の無線通信システムの無線局（例えば衛星システム地球局ＥＳ）の近傍に設けられたセンサ局１５０によって複数の基地局１１０、１２０、１３０、１４０からの受信レベルを測定し、任意の２つの基地局を組み合わせてその複素振幅を測定結果に基づいて制御することで無線局ＥＳの位置にヌル点を形成し、かつ、前記組み合わせとは異なる任意の２つの基地局を組み合わせてその複素振幅を測定結果に基づいて制御することで無線局ＥＳの位置にヌル点を形成するようにした。

このように、組み合わせが異なる複数の基地局群を形成し、各基地局群で複数の基地局が連携して干渉抑制地点を含む位置にヌルを形成したことにより、干渉抑制地点では複数のヌル点が重なり合うので干渉が抑制され、かつその他の地点では受信レベルが確保される。この結果、異種の無線通信システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムにおける基地局と端末との間の通信を確保できる。

なお、本実施の形態においては、互いに隣同士の基地局を連携させてヌルを形成する場合について述べたが、ヌルの幅が衛星システム地球局ＥＳの物理的大きさに比して小さくならない限り、連携する基地局は任意に選んでよい。また、当然、連携する基地局の総数は４つに限らない。

また、本実施の形態においては、各基地局１１０、１２０、１３０、１４０に、同一周波数、同一信号のＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ信号形成部１１２、１２２、１３２、１４２を設けた場合について述べたが、１つの基地局でのみＯＦＤＭ信号を形成し、それを有線又は無線によって他の基地局に送信し、各基地局はその信号を再送信する構成にしてもよい。

また、本実施の形態においては、レベル情報送信部１５２によってレベル情報を全ての基地局１１０、１２０、１３０、１４０に無線にてフィードバックした場合について述べたが、電話回線やインターネット等の有線にてフィードバックしてもよい。

また、本実施の形態においては、センサ局１５０の受信アンテナ１５７は、センサ局１５０に新たに備えられているが、これに限らず、センサ局は、衛星システム地球局ＥＳのアンテナで受信された信号を用いて、複数基地局からの受信レベルを測定してもよい。

さらに、本実施の形態において、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムの例として、移動体通信システムと衛星通信システムとを例に挙げて説明したが、他の異種のシステム間でも同様に実施できる。

（実施の形態２）
図３に、本発明の実施の形態２による基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す。本実施の形態の基地局連携干渉抑圧システムでは、衛星システム地球局ＥＳの近傍に複数のセンサ局３０１、３０２、３０３、３０４が設置されている。各基地局１１０、１２０、１３０、１４０及びセンサ局３０１〜３０４の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

センサ局３０１〜３０４は、衛星システム地球局ＥＳにできるだけ近接された状態で設置される。本実施の形態の例では、干渉を与える基地局は４局であり、センサ局は４局設置されると仮定して説明する。

センサ局３０１は、基地局１１０、１２０からのパイロット信号を受信する。基地局１１０、１２０は、センサ局３０１からのフィードバック情報に基づいて、センサ局３０１の位置で、ヌル点が形成されるように複素振幅ａ１、ａ２を調整する。

センサ局３０２は、基地局１２０、１３０からのパイロット信号を受信する。基地局１２０、１３０は、センサ局３０２からのフィードバック情報に基づいて、センサ局３０２の位置で、ヌル点が形成されるように複素振幅ｂ１、ｂ２を調整する。

センサ局３０３は、基地局１３０、１４０からのパイロット信号を受信する。基地局１３０、１４０は、センサ局３０３からのフィードバック情報に基づいて、センサ局３０３の位置で、ヌル点が形成されるように複素振幅ｃ１、ｃ２を調整する。

センサ局３０４は、基地局１４０、１１０からのパイロット信号を受信する。基地局１４０、１１０は、センサ局３０４からのフィードバック情報に基づいて、センサ局３０４の位置で、ヌル点が形成されるように複素振幅ｄ１、ｄ２を調整する。

これらの結果から、センサ局３０１〜３０４の近傍では、ヌル点に近いレベルの受信電界領域が形成されるので、衛星システム地球局ＥＳの周辺では干渉電力が軽減される。

かかる構成によれば、衛星システム地球局ＥＳは、単一ヌルの幅で干渉が抑圧されるのでなく、複数ヌル点付近のサイドローブのレベルで干渉が抑圧される。この結果、衛星システム地球局ＥＳの大きさが波長に比して大きい場合においても干渉を軽減できるようになる。

（実施の形態３）
図４に、本発明の実施の形態３による基地局連携干渉抑圧システムの基地局の構成例を示す。本実施の形態では、基地局１１０に張り出し基地局４１０が結合されている。張り出し基地局４１０は、複素振幅制御部４１１と、送信アンテナ４１６とを有する。本実施の形態の場合、張り出し基地局４１０は、既存の基地局１１０に有線又は無線で結合され、基地局１１０によって形成されたＯＦＤＭ信号に対して複素振幅の制御のみを行う。

図５に、本実施の形態の基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す。基地局１１０には張り出し基地局４１０が接続され、基地局１２０には張り出し基地局４２０が接続されている。なお、張り出し基地局４２０の構成は、図４に示した張り出し基地局４１０の構成と同様である。

張り出し基地局４１０、４２０は、それぞれ、基地局１１０、１２０の近くに設置される。第１の例として、張り出し基地局４１０、４２０は、それぞれ、結合された基地局１１０、１２０と逆相の信号を送信する。また、第２の例として、張り出し基地局４１０、４２０は、次に示す方法により、ヌル点の集合の交点を衛星システム地球局ＥＳの近傍に形成することで、衛星システム地球局ＥＳへの干渉レベルを抑圧する。

前記第２の例について、図６を用いて説明する。図６は、距離方向のヌル点の特性を示す図である。図６（ａ）に、基地局１１０と、張り出し基地局４１０と、センサ局１５０の配置の例を示す。図６（ｂ）に、センサ局１５０の配置に応じた受信レベルの変化の例を示す。

図６（ａ）のように、基地局１１０と張り出し基地局４１０とを結んだ線と、その線に対するセンサ局１５０からの法線の交点を０としたとき、交点０と基地局１１０の距離をａａ、交点０と張り出し基地局４１０の距離をｂｂ、交点０とセンサ局１５０の距離をｃｃとする。

周波数を５ＧＨｚ、ａａ＝２５０ｍ、ｂｂ＝２４５ｍとし、基地局１１０と張り出し基地局４１０から等振幅、等位相のＯＦＤＭ信号を送信した場合の、距離減衰を考慮しない、センサ局１５０における受信レベルの変化を、次式により求めると、図６（ｂ）に示すような受信レベル特性曲線６０１が得られる。

なお式（１）は、大地反射による２波モデルの伝搬式から求められる。受信レベル特性曲線６０１に示されるようにｃｃが増大するに従い、ヌル点の間隔は増大し、この例においては位置６０２でヌルが最大となる。張り出し基地局４１０の位置は自由に設定できるので、衛星システム地球局ＥＳの物理的大きさがこのヌル幅に収まるようにａａ、ｂｂを設定すればよい。

図７は、複数の衛星システム地球局ＥＳ１、ＥＳ２が基地局エリア内に設置されている場合の張り出し基地局の配置例を示したものである。同図に示されるように、複数の衛星システム地球局ＥＳ１、ＥＳ２がエリア内に設置されて場合でも、張り出し基地局４１０、４２０を適宜設置することにより、衛星システム地球局ＥＳ１、ＥＳ２への干渉を軽減することができる。

例えば、図７の場合には、連携群１を構成する基地局１１０、１２０及び張り出し基地局４２０がセンサ局１５０−１からのフィードバック情報を基に、実施の形態１で説明したような連携を行うことで、衛星システム地球局ＥＳ１への干渉を抑制した通信を行う。同様に、連携群２を構成する基地局１３０、１４０及び張り出し基地局４１０がセンサ局１５０−２からのフィードバック情報を基に、実施の形態１で説明したような連携を行うことで、衛星システム地球局ＥＳ２への干渉を抑制した通信を行う。

以上のように、本実施の形態によれば、張り出し基地局を設けたことにより、距離方向のヌル幅を自由に設定できるので、衛星システム地球局ＥＳの物理的大きさを考慮した干渉回避が可能となる。

（実施の形態４）
ところで、移動体通信システム（例えば携帯電話システム）の基地局は一般に、携帯電話サービスエリアが最適になる位置に設置されるので、他システムの端末局（例えば衛星システム地球局）の配置によって、基地局の設置位置が制約を受けることは最小限にすることが望ましい。しかしながら、基地局の位置が、他システムの端末局に近接する場合においては、近接した基地局は出力電力を小さくする必要があり、その結果、周波数の利用効率が低下する。

また、実施の形態１で提示した方法によれば、衛星システム地球局への干渉が最小となるように、移動体通信システムの基地局からの送信が制御されるが、このとき移動体通信システムにおける通信容量が必ずしも最大となるような送信制御がなされるわけではない。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に異種のシステムである衛星通信システムに与える干渉を抑圧するといった効果に加えて、移動体通信システムの通信容量の低下を低減できる（換言すれば、移動通信サービスを高品位で維持することができる）方法及び構成を提示する。

本実施の形態では、移動体通信システムが、マルチアンテナ通信及びマルチキャリア通信を行うシステムであることを前提する。また、本実施の形態では、移動体通信システムが、マルチアンテナ通信としてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）通信を採用しており、マルチキャリア通信としてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信を採用しているシステムである場合、つまりＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信を行う場合を例に説明する。

また、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、移動体通信システムの複数の基地局が連携して同一周波数にて同一のＯＦＤＭ信号を生成する、いわゆるＳＦＮ−ＯＦＤＭシステムを採用した通信を行う場合を前提に説明する。

図８及び図９を用いて、本実施の形態の基地局連携干渉抑圧システムの構成を説明する。先ず、図８を用いて、システムの概要を説明する。図８には、移動体通信システムの基地局５１０、５２０、５３０と、移動体通信システムの移動端末６１０、６２０、６３０と、衛星システムの宇宙局ＳＡＴと、衛星システム地球局ＥＳと、センサ局７００とが示されている。

基地局５１０、５２０、５３０は、複数のアンテナを有し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号を送信するようになっている。加えて、基地局５１０、５２０、５３０は、互いに連携することでＳＦＮ（Single Frequency Network）−ＯＦＤＭシステムを構築している。

移動端末６１０、６２０、６３０は、基地局５１０、５２０、５３０から送信された信号をＭＩＭＯ受信するようになっている。なお、本実施の形態では、基地局５１０、５２０、５３０及び移動端末６１０、６２０、６３０が複数のアンテナを有する場合について説明するが、基地局５１０、５２０、５３０及び移動端末６１０、６２０、６３０は、１本のアンテナのみを有していてもよい。

センサ局７００は、衛星システム地球局ＥＳの近傍に設けられている。なお、センサ局７００は、衛星システム地上局ＥＳの異種通信システム受信器８００（図９）内に配置されていても。また、センサ局７００は、図９に示すように、衛星システム地球局ＥＳのアンテナ８０１によって受信された信号を用いてもよく、または、センサ局７００用の独立のアンテナを衛星システム地球局ＥＳの近傍に設けて、そのアンテナによって受信された信号を用いてもよい。

図９に、基地局５１０、５２０、５３０、移動端末６１０、６２０及びセンサ局７００の構成を示す。なお、図９では、図を簡単化するために、本発明に関わる要部のみが示され、その他の部分は省略されている。また、図８の移動端末６３０は、移動端末６１０、６２０と同様の構成のため省略されている。

各基地局５１０、５２０、５３０は、下り回線の個別チャネル（ＤＬ−ＤＣＨ）で送信するデータを情報信号生成部５１３−１、５２３−１、５３３−１によって生成し、報知チャネル（ＤＬ−ＢＣＨ）で送信するパイロット信号をパイロットチャネル生成部５１３−２、５２３−２、５３３−２によって生成する。ＯＦＤＭ信号形成部５１２、５２２、５３２は、生成されたこれらの信号が所定のサブキャリアにマッピングされたＯＦＤＭ信号を生成し、生成したＯＦＤＭ信号を複素振幅制御部５１１、５２１、５３１に送出する。ここで、ＯＦＤＭ信号形成部５１２は、複数アンテナ分のＯＦＤＭ信号を形成する。ＯＦＤＭ信号形成部５２２、５３２も同様に、複数アンテナ分のＯＦＤＭ信号を形成する。

複素振幅制御部５１１によって複素振幅が制御された複数系統のＯＦＤＭ信号は、それぞれ、送信アンテナ部５１６に設けられた複数のアンテナに供給される。同様に、複素振幅制御部５２１によって複素振幅が制御された複数系統のＯＦＤＭ信号は、それぞれ、送信アンテナ部５２６に設けられた複数のアンテナに供給される。同様に、複素振幅制御部５３１によって複素振幅が制御された複数系統のＯＦＤＭ信号は、それぞれ、送信アンテナ部５３６に設けられた複数のアンテナに供給される。このようにして、基地局５１０、５２０、５３０は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信を行う。

かかる構成に加えて、基地局５１０は、チャネル推定情報受信部５１４と、複数基地局振幅決定部５１５とを有する。チャネル推定情報受信部５１４は、センサ局７００、移動端末６１０、６２０、………から上り回線（ＵＬ）で送信されたチャネル推定情報を受信アンテナ５１７を介して受信し、このチャネル推定情報を複数基地局振幅決定部５１５に送出する。複数基地局振幅決定部５１５によって決定された基地局毎の複素振幅値は、ケーブル等を介して各基地局５２０、５３０に送出される。なお、複数基地局振幅決定部５１５による複素振幅の決定処理については後述する。

なお、本実施の形態では、チャネル推定情報受信部５１４は基地局５１０のみに搭載され、受信したチャネル推定情報をケーブル等を介して他の基地局５２０、５３０へ通知する場合について述べるが、他の基地局５２０、５３０それぞれにチャネル推定情報受信部を設けて、受信したチャネル推定情報を用いて、それぞれの基地局５２０、５３０に設けた複数基地局振幅決定部にて複素振幅制御部５２１、５３１で用いる複素振幅値を決定してもよい。

移動端末６１０、６２０は、それぞれ、複数基地局チャネル推定部６１１、６２１と、チャネル行列送信部６１２、６２２とを有する。複数基地局チャネル推定部６１１、６２１は、各基地局５１０、５２０、５３０から送信されたパイロット信号の受信状態に基づいて、複数基地局の複数アンテナと自局の複数アンテナとの間のチャネル推定行列を求める。また、複数基地局チャネル推定部６１１、６２１は、宇宙局ＳＡＴから送信された信号の受信状態に基づいて、宇宙局ＳＡＴと自局の複数アンテナとの間のチャネル推定行列を求める。

すなわち、複数基地局チャネル推定部６１１は、基地局５１０の複数アンテナと自局のアンテナ６１３との間のチャネル推定行列と、基地局５２０の複数アンテナと自局のアンテナ６１３との間のチャネル推定行列と、基地局５３０の複数アンテナと自局のアンテナ６１３との間のチャネル推定行列と、宇宙局ＳＡＴと自局のアンテナ６１３との間のチャネル推定行列とからなる複数基地局チャネル推定行列を求める。

同様に、複数基地局チャネル推定部６２１は、基地局５１０の複数アンテナと自局のアンテナ６２３との間のチャネル推定行列と、基地局５２０の複数アンテナと自局のアンテナ６２３との間のチャネル推定行列と、基地局５３０の複数アンテナと自局のアンテナ６２３との間のチャネル推定行列と、宇宙局ＳＡＴと自局のアンテナ６２３との間のチャネル推定値とからなる複数基地局チャネル推定行列を求める。

なお、宇宙局ＳＡＴとの間のチャネル推定値は、本実施の形態では、必ずしも必要な情報ではないため省略してもよい。

複数基地局チャネル推定部６１１で求められた複数基地局チャネル推定行列は、チャネル行列送信部６１２によって基地局５１０が受信可能な信号に変換され、アンテナ６１４を介して基地局５１０に送信される。同様に、複数基地局チャネル推定部６２１で求められた複数基地局チャネル推定行列は、チャネル行列送信部６２２によって基地局５１０が受信可能な信号に変換され、アンテナ６２４を介して基地局５１０に送信される。

センサ局７００は、干渉チャネル行列推定部７０１と、干渉チャネル行列送信部７０２とを有する。センサ局７００は、衛星システム地球局ＥＳのアンテナ８０１で受信された信号を干渉チャネル行列推定部７０１に入力する。干渉チャネル行列推定部７０１は、各基地局５１０、５２０、５３０から送信されたパイロット信号に基づいて、基地局５１０の複数アンテナと衛星システム地球局ＥＳのアンテナ８０１との間のチャネル推定行列と、基地局５２０の複数アンテナとアンテナ８０１との間のチャネル推定行列と、基地局５３０の複数アンテナとアンテナ８０１との間のチャネル推定行列とを、干渉チャネル行列として求める。

干渉チャネル行列推定部７０１によって求められた、複数基地局との間の干渉チャネル行列は、干渉チャネル行列送信部７０２によって基地局５１０が受信可能な信号に変換され、アンテナ７０４を介して基地局５１０に送信される。なお、干渉チャネル行列推定部７０１によって求められた干渉チャネル推定行列は、電話回線等のケーブルによって異種通信システム（すなわち衛星通信システム）受信器８００や干渉チャネル行列送信部から有線を介して基地局５１０に伝送されてもよい。また、センサ局７００は、衛星システム地球局ＥＳと同じ位置に恒常的に設置してもよく、または、基地局の送信信号の複素振幅を決める際に一時的に設置してもよい。

このようにして、基地局５１０には、移動端末と基地局との間のチャネル推定行列、衛星システム地球局と基地局との間の干渉チャネル推定行列が通知される。基地局５１０のチャネル推定情報受信部５１４は、これらのチャネル推定情報を受信し復調して、複数基地局振幅決定部５１５に送出する。

ここで、上述のようにして基地局５１０に収集されるチャネル推定情報は、次式のようなチャネル推定行列として表すことができる。

なお、式（２）において、Ｈ_ＵＢは基地局と移動端末との間のチャネル（ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)チャネル）推定行列、Ｈ_ＥＢは基地局と衛星システム地球局との間の干渉チャネル（ＭＩＭＯチャネル）推定行列、ｈ_ＵＳは宇宙局と移動端末との間の干渉チャネル（ＳＩＭＯ（Single Input Multiple Output）チャネル）、ｈ_ＥＳは宇宙局と衛星システム地球局との間のチャネル（ＳＩＭＯ（Single Input Multiple Output）チャネル）を表す。ｈ_ＥＳで、衛星システム地球局を複数チャネルとして定義しているのは衛星システム地球局を単一数に限定しないためである。なお、ｈ_ＵＳと、ｈ_ＥＳは全体の干渉関係を分かり易くするための要素であり、本発明には必要の無い要素である。

式（２）のチャネル推定行列を用いることにより、移動体通信システムと衛星通信システムにおける、送信信号と受信信号の関係は、次式のように表すことができる。

なお、式（３）において、ｙ_Ｕは移動端末の受信信号ベクトル、ｙ_Ｅは衛星システム地球局の受信信号ベクトル、ｘ_Ｂは基地局の送信ベクトル、ｘ_Ｓは衛星の送信ベクトルを示す。

ここで、基地局の送信ベクトルｘ_Ｂは、複数の基地局５１０、５２０、５３０の複素振幅制御部５１１、５２１、５３１おいて、複素振幅制御前の送信信号ｓに重みベクトルＴを乗ずることにより得られる。つまり、送信ベクトルｘ_Ｂは、次式のように表すことができる。

ここで、重みベクトルＴは、次式のように表すことができる。

なお、式（５）において、Ｎ_Ｂは基地局数、Ｎ_Ｔは基地局アンテナ数、Ｎ_Ｕは移動端末数、Ｌ_ｕはｕ番目の移動端末に送信するストリーム数を示す。

複数基地局振幅決定部５１５において、具体的に式（５）の重みベクトルＴを決定する際には、平均周波数効率を最大化すると言う観点と、予め定められた通信容量を確保するサービスエリアを最大化すると言う観点が存在する。

本実施の形態の複数基地局振幅決定部５１５は、平均周波数効率を最大化する重みベクトルＴを決定することにより、又は通信容量を確保するサービスエリアを最大化する重みベクトルＴを決定することにより、基地局５１０、５２０、５３０と移動端末６１０、６２０との間の通信容量を増大させるようになっている。加えて、本実施の形態の複数基地局振幅決定部５１５は、重みベクトルＴとして、衛星システム地球局ＥＳの位置（すなわちセンサ局７００の位置）への与干渉を最小化するものを決定するようになっている。つまり、複数基地局振幅決定部５１５は、衛星システム地球局ＥＳへの与干渉を最小化しつつ、移動端末６１０、６２０との間の通信容量を増大させる重みベクトルＴを決定するようになっている。

後述するが、重みベクトルＴを決定するにあたっては、先ず、衛星システム地球局ＥＳへの与干渉を最小化するものを選定し、これを拘束条件として、移動端末６１０、６２０との間の通信容量を最大化するものを最終的な重みベクトルＴとして決定するようになっている。

ここで、平均周波数効率を最大化するためには、式（６）及び式（７）の拘束条件の下に、式（８）を最大化すればよい。

なお、Ｈ_ＥＢ，ｅはＨ_ＥＢのｅ行目、Ｉ_{ＥＢ，ｌｉｍ，ｅ}はｅ番目の衛星システム地球局における干渉の上限値、Ｒ_ｕは移動端末の周波数利用効率、Ｐ_ｐ（Ｔ）は電力の拘束関数、Ｐ_{ｌｉｍ，ｐ}は送信電力の上限値を示す。電力の拘束関数Ｐ_ｐ（Ｔ）は、重みベクトルＴに関して、総電力又は基地局毎の電力又はアンテナ毎の電力の上限値を定めるものである。総電力の上限値を決める場合には、ｐの値は１である。基地局毎の電力の上限値を定める場合にはｐ＝１，２，………，Ｎ_Ｂとなり、アンテナ毎の電力の上限値を定める場合にはｐ＝１，２，………，Ｎ_ＴＮ_Ｂとなる。

一方、予め定められた通信容量を確保するエリアを最大とするためには、式（９）及び式（１０）の拘束条件の下に、式（１１）の値を最大化すればよい。

なお、Ｚ（Ｔ，ｓ）は周波数利用効率が所望の値以上になるときは１、ならないときは０となる関数、Ｎは試験測定ポイントの総数を示す。

ここで、式（７）と式（１０）については、現実的に想定される拘束条件としては、例えば、総電力で上限値が決定されている場合、基地局毎の電力の上限値が決定されている場合、アンテナ毎の電力の上限値が決定されている場合が考えられる。これらの場合には、上記の式（７）及び式（１０）を、以下に示すような具体的なＴの関数式とすることができる。

すなわち、総電力で上限値が決定されている場合には、上記の式（７）及び式（１０）を、次式の関係式とすることができる。なお、Ｔｒ（ＴＴ^Ｈ）はＴＴ^Ｈのトレース（対角要素の和）、Ｐ_ｔｏｔは総電力の上限値である。

また、基地局毎の電力の上限値が決定されている場合には、上記の式（７）及び式（１０）を、次式の関係式とすることができる。なお、Ｔ^［ｐ］はＴの中で基地局ｐに相当する列を選択した行列、Ｐ_{ｂａｓｅ，ｐ}は基地局毎の電力の上限値である。

また、アンテナ毎の電力の上限値が決められている場合には、上記の式（７）及び式（１０）を、次式の関係式とすることができる。なお、Ｔ^｛ｐ｝はＴの中でアンテナｐに相当する列を選択したベクトル、Ｐ_{ａｎｔ，ｐ}はアンテナ毎の電力の上限値である。

複数基地局振幅決定部５１５は、上記拘束条件の下で、式（８）又は式（１１）を最大化する重みベクトルＴを求める。

図１０に、複数基地局振幅決定部５１５による重みベクトルＴの決定方法の例を示す。複数基地局振幅決定部５１５は、図１０に示す演算を行うことで、衛星システム地球局ＥＳへの与干渉を最小化しつつ、移動端末６１０、６２０との間の通信容量を増大させる重みベクトルＴを決定することができる。

複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１０で処理を開始すると、続くステップＳＴ１１において、チャネル推定情報受信部５１４から、基地局５１０、５２０、５３０と移動端末６１０、６２０との間のチャネル行列Ｈ_ＵＢと、基地局５１０、５２０、５３０と衛星システム地球局ＥＳとの間の干渉チャネル行列Ｈ_ＥＢとを取得する。

複数基地局振幅決定部５１５は、続くステップＳＴ１２において、次式によってヌル空間行列Ｑ_ｏｒｔｈを算出する。

ここで、ｎｕｌｌ（Ｈ_ＥＢ）はＨ_ＥＢのヌル空間行列を示す。このＱ_ｏｒｔｈがＨ_ＥＢをヌルにする重み付けＴを決定する拘束条件となる。

次に、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１３において、次式によってＱ_ｎｕｌｌを算出する。

ここで、^Ｈは複素共役転置を示す。

次に、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１４において、次式により、Ｑ_ｎｕｌｌで送信電力の最も大きくなる行を検索し、Ｑ_ｎｕｌｌを指定要素を正規化することでＱ_ｆｕｌｌを算出する。

ここで、Ｑ_ｎｕｌｌ ^｛ｐ｝はＱ_ｎｕｌｌのｐ行目、すなわち送信電力の大きいアンテナ番号をを示す。

式（２０）で求めたＱ_ｆｕｌｌは式（１９）に示すようにでＱ_ｏｒｔｈ始まる重みベクトルであるため、複素振幅制御部５１１、５２１、５３１にて送信信号に乗ずれば、衛星システム地球局ＥＳからのチャネル行列Ｈ_ＥＢにヌルを与えて与干渉を抑圧（最小化）することができる。ただし、本実施の形態では、衛星システム地球局ＥＳへの与干渉を抑圧（最小化）するだけでなく、移動端末６１０、６２０との間の通信容量を増大させるために、以下の処理を続ける。

すなわち、複数基地局振幅決定部５１５は、先ずステップＳＴ１５において、次式によりＨ_ｎｕｌｌを算出する。

次に、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１６において、ウエイトＶを算出する。ウエイトＶの演算には、例えば非特許文献２などに記述されている任意の基地局連携マルチユーザーＭＩＭＯ方式を適用すればよい。例えば、ＺＦ（Zero-Forcing）にて演算を行う場合、次式に基づいてＨ_ｎｕｌｌの疑似逆行列をウエイトとするＶを求める。

次に、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１７において、次式によりＧを算出する。

このＧを複素振幅制御部５１１、５２１、５３１にて送信信号に乗ずれば、移動端末からのチャネル行列Ｈ_ＵＢによりＨ_ＵＢ・Ｇが単位行列となることで移動端末６１０、６２０との間の通信容量を増大させることができるが、次式により、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１８において、送信電力が既定値を超えないように、調整係数Ωを算出する。すなわち、基地局あたりの電力が規定値以下になるように、あるいは、アンテナあたりの電力が規定値以下になるように調整するための係数Ωを求める。

次に、複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ１９において、次式により調整係数Ωによって電力調整された重みベクトルＴを算出し、ステップＳＴ２０で重みベクトル算出処理を終了する。

なお、ヌル形成の際に（衛星システム地球局ＥＳへの与干渉を最小化する際に）、ヌルレベルに何ｄＢｍ以下という拘束を与えてヌル深度を緩和すれば、各基地局のウエイト生成の値の範囲が広がるので、その値を端末容量を増加させるために使うこともできる。

基地局５１０、５２０、５３０は、このようにして求められた重みベクトルＴを用いて、送信するＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御することで、衛星地球局に対する与干渉を最小化し、かつ各移動端末に対する通信容量を最大化することができる。

このように、本実施の形態によれば、衛星地球局ＥＳの近傍にセンサ局７００を設置し、センサ局７００により得られたチャネル推定値（干渉チャネル）と、移動端末からフィードバックされたチャネル推定値とを組み合わせ行列として用いて、各基地局での複素振幅制御に用いる重みベクトルＴを算出したことにより、衛星地球局に対する干渉を抑制しつつ、移動端末に対する通信容量が確保できる。

なお、本実施の形態において、互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムの例として、移動体通信システムと衛星通信システムとを例に挙げて説明したが、他の異種のシステム間でも同様に実施できる。

（実施の形態５）
図１１は本発明の実施の形態５の処理を示す図である。実施の形態５は実施の形態４の一つの変形であり、図１０と同様の処理は、図１０と同一の番号を付してその説明を省略する。

複数基地局振幅決定部５１５は、ステップＳＴ２１において、式（２５）、式（２６）及び式（２７）の演算を行うことで、Ｈ_ＵＢのヌル空間行列Ｑ_Ｅと、Ｑ_Ｅのヌル空間行列Ｑ_Ｕとを求め、さらにそれらからヌル空間Ｑを求める。

ステップＳＴ２２では、前式で求めたヌル空間ＱとステップＳＴ−１１で取得したＨ_ＵＢ、Ｈ_ＥＢを用いて、次式の下三角ブロック行列を満たす要素Ｌ_ｕ、Ｌ_Ｅ、Ｌ_ＥＢを求める。

ステップＳＴ２３では、Ｌ_Ｕに乗じた場合に、通信容量を最大化するウエイトＶ_Ｕを求める。ここでは、ＺＦを例にとり、次式の疑似逆行列に基づきウエイトＶ_Ｕを求める。

同様にステップＳＴ２４では、Ｌ_Ｅに乗じた場合に、通信容量を最大化するウエイトＶ_Ｅを求める。ここでは、ＺＦを例にとり、次式の疑似逆行列に基づきウエイトＶ_Ｅを求める。なお、ウエイトＶ_Ｅは最終的にＤＰＣ(Dirty paper cording)により消失するのでどのような値でもよい。なお、ＤＰＣの詳細は、例えば非特許文献２に記載されている。

ステップＳＴ２５では、送信重みベクトルＧを決定する。ここでは、[Ｈ_ＵＢ Ｈ_ＥＢ]^Ｔに乗算じた場合に、[Ｌ_ＵＶ_Ｕ ０]^ＴとなるＤＰＣを用いて、次式の演算を行う。

この結果はＨ_ＥＢにヌルを与えるために、実施の形態４のようにアンテナ数による自由度を割当てる必要が無いことを意味し、全ての自由度を移動端末の通信容量の最大化のために利用することができる。

（実施の形態６）
図１２は本発明の実施の形態６の構成を示す図である。図１２においては、実施の形態４及び実施の形態５の構成に加えて張り出し基地局９００が備えられている。そして、本実施の形態では、基地局５１０が他の基地局５２０、５３０と連携する代わりに、張り出し基地局９００と連携した送信を行うようになっている。なお、基地局５２０、５３０と連携することに加えて、張り出し基地局９００とも連携してもよい。

張り出し基地局９００は、複素振幅制御部９０１と送信アンテナ９０２とを有する。本実施の形態では、基地局５１０と張り出し基地局９００からの送信信号が、衛星地球局ＥＳにおいて干渉がゼロになるように、複素振幅制御部５１１、９０１が制御される。

張り出し基地局９００は、光ケーブル等で基地局５１０に接続されることにより、基地局５１０からの無線周波数信号が張り出し基地局９００に伝送される。

ここで、実施の形態４に示した基地局連携による干渉抑圧時の移動通信システム通信容量の計算値と、本実施の形態による干渉抑圧時の移動通信システム通信容量の計算値とを比較する。

衛星地球局が４つの基地局から等距離の点に有る場合には、それぞれの基地局からの送信電力はほぼ一定となり、位相の制御のみにより干渉抑圧がなされるために通信容量の劣化は少ない。また、各基地局からの送信電力が規定値内であるエリア内に衛星地球局が存在する場合も、基地局の連携により干渉抑圧を行うことができる。

一方、衛星地球局が基地局のどれかの近傍に設置されていてかつ各基地局からの送信電力が規定値内であるエリア外に衛星地球局が存在する場合、実施の形態４に示した構成では、その近傍基地局は干渉を軽減するために送信出力を下げる必要があるので、その分だけ通信容量が低下する。これに対して、本実施の形態の構成を用いれば、張り出し基地局９００によって、干渉抑圧がなされるので、通信容量が低下しない。

以上より、本実施の形態においては、移動体通信システムの特定の基地局の近傍かつ各基地局からの送信電力が規定値内であるエリア外に衛星地球局が存在する場合には、張り出し基地局が移動体通信システムの特定の基地局の送信信号の複素振幅を可変することで、特定の基地局と張り出し基地局が連携して干渉抑圧を行う。

一方、移動体通信システムの複数の基地局から等距離、または各基地局からの送信電力が規定値内であるエリア内に衛星地球局が存在する場合には、複数の基地局の複素振幅を可変することで、複数の基地局が連携して干渉抑圧を行う。

これにより、本実施の形態によれば、衛星システム地球局が移動体通信システムの基地局の近傍に設置された場合にも、移動体通信システムの通信容量を低下させることなく、衛星システム地上局への干渉を抑圧することが可能となる。

本発明にかかる異種無線通信システム間における干渉抑圧方法、基地局連携干渉抑圧システム及び移動通信システムは、例えば、同一周波数を共用する移動通信システムと衛星通信システムを共存する場合に有用である。

本発明の実施の形態１に係る基地局連携干渉抑圧システムの構成を示すブロック図 実施の形態１による基地局連携干渉抑圧システムにおける、ヌル点制御動作の１例を示す図 実施の形態２による基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す図 実施の形態３による基地局連携干渉抑圧システムの基地局の構成例を示す図 実施の形態３による基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す図 図６（ａ）は基地局と張り出し基地局とセンサ局の配置の例を示す図、図６（ｂ）はセンサ局の配置に応じた受信レベルの変化を示す特性図 複数の衛星システム地球局が基地局エリア内に設置されている場合の、張り出し基地局の配置例を示す図 実施の形態４による基地局連携干渉抑圧システムの概要を示す図 実施の形態４による基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す図 複数基地局振幅決定部による重みベクトルＴの決定方法例を示すフローチャート 複数基地局振幅決定部による重みベクトルＴの決定方法例を示すフローチャート 実施の形態６による基地局連携干渉抑圧システムの構成例を示す図 特許文献１で開示されたＳＤＭＡ無線基地局の構成を示すブロック図 図１３のＳＤＭＡ無線基地局による指向性制御の様子を示す図 非特許文献１で開示された、複数の基地局による複数の移動端末に対するヌル点制御の様子を示す図

符号の説明

１００ 基地局連携干渉抑圧システム
１１０、１２０、１３０、１４０、５１０、５２０、５３０ 基地局
１１１、１２１、１３１、１４１、４１１、５１１、５２１、５３１、９０１ 複素振幅制御部
１１２、１２２、１３２、１４２ ＯＦＤＭ信号形成部
１１３、１２３、１３３、１４３ パイロット信号間欠送信部
１１４、１２４、１３４、１４４ レベル情報受信部
１１５、１２５、１３５、１４５ ヌル形成振幅決定部
１５０、３０１〜３０４、７００ センサ局
１５１ 複数基地局レベル測定部
１５２ レベル情報送信部
４１０、４２０、９００ 張り出し基地局
５１４ チャネル推定情報受信部
５１５ 複数基地局振幅決定部
６１０、６２０、６３０ 移動端末
６１１、６２１ 複数基地局チャネル推定部
７０１ 干渉チャネル推定部
ＥＳ 衛星システム地球局

Claims (16)

1. 互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムである第１及び第２の無線通信システム間における、前記第１の無線通信システムから前記第２の無線通信システムに与える干渉を抑圧する異種無線通信システム間における干渉抑圧方法であって、
   前記第２の無線通信システムの無線局の近傍に設けられたセンサ局によって、前記第１の無線通信システムの複数の基地局からの受信レベルを測定し、
   前記複数の基地局の中の任意の２つの基地局を組み合わせ、組み合わせられた基地局の送信信号の複素振幅を前記測定結果に基づいて制御することで、前記第２の無線通信システムの無線局の位置にヌル点を形成し、
   前記組み合わせとは異なる任意の２つの基地局を組み合わせ、組み合わせられた基地局の送信信号の複素振幅を前記測定結果に基づいて制御することで、前記第２の無線通信システムの無線局の位置にヌル点を形成する、
   異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
2. 前記第１の無線通信システムの前記複数の基地局は、移動体通信システムの基地局であり、
   前記第２の無線通信システムの前記無線局は、衛星通信システム地球局である、
   請求項１に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
3. 互いに連携して、異種の無線通信システムの無線局の位置に、ヌル点を形成する第１の基地局群と、
   互いに連携して、前記異種の無線通信システムの無線局の位置に、前記第１の基地局群とは異なるヌル点を形成する第２の基地局群と、
   を具備する基地局連携干渉抑圧システム。
4. 前記異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられ、前記第１及び第２の基地局群からの受信レベルを測定するセンサ局を、さらに具備し、
   前記第１及び第２の基地局群は、前記センサ局の測定結果に基づいて、前記ヌル点を形成する、
   請求項３に記載の基地局連携干渉抑圧システム。
5. 前記第１及び第２の基地局群を構成する基地局は、移動体通信システムの基地局であり、
   前記異種の無線通信システムの前記無線局は、衛星通信システム地球局である、
   請求項３又は請求項４に記載の基地局連携干渉抑圧システム。
6. さらに、前記基地局に結合された張り出し基地局を具備し、
   前記基地局と前記張り出し基地局とが連携して、ヌル点を形成する、
   請求項３から請求項５のいずれかに記載の基地局連携干渉抑圧システム。
7. 複数の基地局と、
   前記複数の基地局とは異種の無線通信システムの無線局の近傍に設置されたセンサ局と、
   を有し、
   前記複数の基地局は、それぞれ、
   ＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ信号形成手段と、
   形成されたＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御する複素振幅制御手段と、
   前記センサ局に間欠的にパイロット信号を送信するパイロット信号間欠送信手段と、
   前記センサ局からのフィードバック情報を基に、異種のシステムの無線局の位置においてヌル点が形成されるような前記複素振幅を決定するヌル形成振幅決定手段と、
   を有し、
   前記センサ局は、
   前記複数の基地局のパイロット信号間欠送信手段から送信されたパイロット信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、
   前記レベル測定結果を前記複数の基地局にフィードバックするレベル情報送信手段と、
   を有し、
   前記複数の基地局のうち第１の組み合わせの複数基地局の前記パイロット信号間欠送信手段から第１の期間に同時にパイロット信号が送信され、前記複数の基地局のうち第２の組み合わせの複数基地局の前記パイロット信号間欠送信手段から第２の期間に同時にパイロット信号が送信される、
   移動体通信システム。
8. 互いに同一周波数帯域を用いる異種の無線通信システムである第１及び第２の無線通信システム間における、前記第１の無線通信システムから前記第２の無線通信システムに与える干渉を抑圧する異種無線通信システム間における干渉抑圧方法であって、
   前記第１の無線通信システムの基地局は、複数の基地局が連携して、前記第１の無線通信システムの端末に同時に信号を送信するものであり、
   前記第１の無線通信システムの前記端末が、前記連携した複数の基地局からの受信信号に基づいて、前記連携した複数の基地局との間の第１のチャネル推定値を求めるステップと、
   前記第２の無線通信システムの無線局の近傍に設けられたセンサ局が、当該無線局の受信点における第２のチャネル推定値を求めるステップと、
   前記連携した複数の基地局が、前記第１及び第２のチャネル推定値に基づいて前記連携した複数の基地局の送信信号の複素振幅を制御することで、前記第２の無線通信システムの前記無線局の位置にヌル点を形成しかつ前記第１の無線通信システムの前記端末との間の通信容量を増大させるステップと、
   を含む異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
9. 前記連携する複数の基地局の総数は、前記第１のチャネル推定値をフィードバックする前記第１の無線通信システムの端末数と、前記第２のチャネル推定値をフィードバックする前記センサ局との和以上である、
   請求項８に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
10. ＤＰＣを用いることで前記連携する複数の基地局の総数は、前記第１のチャネル推定値をフィードバックする前記第１の無線通信システムの端末数と同数である、
    請求項８に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
11. 前記連携する複数の基地局のうちの少なくとも一つは、張り出し基地局に結合され、
    前記張り出し基地局は、前記結合された基地局と同一の信号を、複素振幅を制御して送信する、
    請求項８に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
12. 前記センサ局は、前記第２の無線通信システムの前記無線局から分配された受信信号に基づいて、前記第２のチャネル推定値を求める、
    請求項８に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
13. 前記第１の無線通信システムの前記複数の基地局及び前記端末は、移動体通信システムの基地局及び端末であり、
    前記第２の無線通信システムの前記無線局は、衛星通信システム地球局である、
    請求項８に記載の異種無線通信システム間における干渉抑圧方法。
14. 互いに同一時間に同一の周波数を用いて信号を送信する基地局群を有し、
    前記基地局群は、互いに連携して送信信号の複素振幅を制御することで、前記基地局群とは異種の無線通信システムの前記無線局の位置にヌル点を形成しかつ前記基地局群と同一の無線通信システムの前記端末との間の通信容量を増大させる、
    基地局連携干渉抑圧システム。
15. 前記基地局群とは異種の無線通信システムの前記無線局の位置にヌル点を形成しかつ前記基地局群と同一の無線通信システムの前記端末との間の通信容量を増大させるために、
    前記基地局群の中の少なくとも１つの基地局は、
    前記基地局群と同一の無線通信システムの端末からフィードバックされた前記基地局群との間の第１のチャネル推定値と、前記基地局群とは異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられたセンサ局からフィードバックされた第２のチャネル推定値とに基づいて、前記基地局群を構成する各基地局の複素振幅を決定する、
    請求項１４に記載の基地局連携干渉抑圧システム。
16. 複数の基地局と、
    前記基地局からの信号を受信する移動端末と、
    前記複数の基地局とは異種の無線通信システムの無線局の近傍に設置されたセンサ局と、
    を有し、
    前記複数の基地局は、それぞれ、
    ＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ信号形成手段と、
    形成されたＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御する複素振幅制御手段と、
    前記センサ局に間欠的にパイロット信号を送信するパイロット信号間欠送信手段と、
    を有し、
    前記移動端末は、
    前記複数の基地局のパイロット信号間欠送信手段から送信されたパイロット信号に基づいて、前記複数の基地局との間の第１のチャネル推定値を求める複数基地局チャネル推定手段と、
    前記第１のチャネル推定値を前記複数の基地局のうちの少なくとも１つにフィードバックする送信手段と、
    を有し、
    前記センサ局は、
    前記複数の基地局のパイロット信号間欠送信手段から送信されたパイロット信号に基づいて、前記複数の基地局との間の第２のチャネル推定値を求める複数基地局チャネル推定手段と、
    前記第２のチャネル推定値を前記複数の基地局のうちの少なくとも１つにフィードバックする送信手段と、
    を有し、
    前記複数の基地局のうちの少なくとも１つは、
    前記移動端末及び前記センサ局からフィードバックされた前記第１及び第２のチャネル推定値を受信するチャネル推定情報受信手段と、
    前記第１及び第２のチャネル推定値に基づいて、前記異種の無線通信システムの前記無線局では与干渉が最小となりかつ前記移動端末との間の通信容量が最大となる、前記各基地局の複素振幅を決定する複数基地局振幅決定手段と、
    を有し、
    前記複数基地局の前記複素振幅制御手段は、
    前記複数基地局振幅決定手段によって決定された前記複素振幅に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号の複素振幅を制御する、
    移動体通信システム。

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