JP2009200824A - 基地局、無線端末、無線通信方法および通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチユーザ環境ランダムビームフォーミング方式において、少ない計算量で大きなチャネル容量を達成する。
【解決手段】本発明の一態様としての無線通信方法は、複数のビームでパイロット信号を送信し、前記無線端末毎に各前記ビームの前記受信状態値を受信し、前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせたビーム組毎に各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算し、前記ビーム組毎に前記受信品質情報に基づき各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択し、前記ビーム組毎に各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成し、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組との複数のペアのうちの１つを選択し、選択されたペアにしたがって各無線端末に対しビームを形成しデータを送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて無線通信を行う基地局、無線端末、無線通信方法および通信プログラムに関わり、たとえばスケジューリングを行う基地局に関する。

既存の無線通信を高速化する伝送方式として、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを用いて通信を行うMIMO（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる伝送方式が提案されている。MIMO伝送方式は、複数の送信アンテナから独立なストリームを同一周波数で多重化して送信し、受信装置では混信ストリームを空間フィルタリングまたは最尤判定により分離する。MIMO伝送方式の1つに、ビームフォーミング方式がある。

ビームフォーミング方式ではビームを形成して通信することにより、空間的に多重化（SDMA, Spatial Division Multiple Access）を行うことができ、同時に複数のユーザ端末と通信を行うことができる。ビームフォーミング方式では通常、各ユーザ端末からフィードバックされた送受信機アンテナ間の伝搬路応答に基づきビームを形成するが、フィードバックする情報量が多いため、フィードバックに要する時間が長くなり、全体のスループットが低下する問題がある。

ユーザ端末がフィードバックする情報量を低減する方式の1つに、ランダムビームフォーミング方式がある。ランダムビームフォーミング方式では、送受信機アンテナ間の伝搬路応答は用いず、基地局がランダムに形成したビームで通信を行う。このときユーザ端末がフィードバックする情報は、送受信機アンテナ間の伝搬路応答ではなく、基地局が形成したビームで送信される既知信号の受信状態の情報である。これによりフィードバック量を大幅に低減しつつも、ユーザ端末数が多い環境ではビームと整合のとれた適切なユーザ選択を行うことで高い伝送特性が得られる（例えば非特許文献1）。

マルチユーザ環境でのランダムビームフォーミング方式では、基地局はユーザ端末からのフィードバック情報（基地局が形成したビームで送信される既知信号の受信状態の情報）に基づき、使用するビームおよび使用するビームに割り当てるユーザ端末を選択する。これをスケジューリングと呼び、スケジューリングにはチャネル容量を最大にする選択を行うことが要求される。

スケジューリング方法の1つである最適スケジューリング方法では、全てのビームの組み合わせ毎に各ビームを割り当てるユーザ端末の組み合わせについてチャネル容量を計算し、チャネル容量を最大化する、ビームとユーザ端末との組み合わせを選択する。しかしながら最適スケジューリング方法では、全探索を行うために計算量が膨大となり、ユーザ数やビーム数の増加に伴い計算量は指数的に増加する。スケジューリングに要する時間は計算量に比例するため、計算量が多いことは全体のスループットを低下させる要因となる。そこで計算量を低減したスケジューリング方法が提案されており、そのうちの1つであるGreedy方法では、ある1ビームに割り当てるユーザ端末を選択すると、これに他のビームとユーザ端末を加えていく手法をとることで計算量を抑えている（非特許文献2）。しかしこの方式では、計算量は抑えられるものの、チャネル容量が最適スケジューリング方法に比べて大きく低下する問題があった。
M. Sharif and B. Hassibi, "On the capacity of MIMO broadcast channel with partial side information," IEEE Trans. Information Theory, Vol. 51, no. 2, pp. 506-522, Feb. 2005. Vicario, J.L. Bosisio, R. Spagnolini, U. Carles Anton-Haro, "Adaptive Beam Selection Techniques for Opportunistic Beamforming," in Proc. PIMRC, Sep. 2004.

本発明は、マルチユーザ環境ランダムビームフォーミング方式において、少ない計算量で大きなチャネル容量を達成可能な基地局、無線端末、無線通信方法および通信プログラムを提供する。

本発明の一態様としての基地局は、
複数の無線端末と通信する基地局であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成手段と、
各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算手段と、
前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択手段と、
前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成手段と、
各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択手段と、
選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成手段と、
各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信手段と、
を備える。

本発明の一態様としての無線通信方法は、
複数の無線端末と通信する基地局において実行する無線通信方法であって、
複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成ステップと、
各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算ステップと、
前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択ステップと、
前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成ステップと、
各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択ステップと、
選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成ステップと、
各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信ステップと、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様としての通信プログラムは、
複数の無線端末と通信する基地局において実行する通信プログラムであって、
複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成ステップと、
各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算ステップと、
前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択ステップと、
前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成ステップと、
各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択ステップと、
選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成ステップと、
各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信ステップと、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様としての無線端末は、
複数の他の無線端末と通信する無線端末であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
各前記他の無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成手段と、
各前記他の無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記他の無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算手段と、
前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択手段と、
前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成手段と、
各前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択手段と、
選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成手段と、
各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明により、マルチユーザ環境ランダムビームフォーミング方式において、少ない計算量で大きなチャネル容量を達成できる。

以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るランダムビームフォーミングMIMOシステムの構成図である。

このMIMOシステムは、基地局10と、複数のユーザ端末20とを備える。

基地局10は、デジタル信号処理部110、アナログ回路部120、N_t本のアンテナ130を備える。デジタル信号処理部110の詳細構成を図４に示す。デジタル信号処理部110はデータ信号送信処理部111、フィードバック信号受信処理部112、およびスケジューリング部113を有する。

ユーザ端末20は、デジタル信号処理部210、アナログ回路部220、N_r本のアンテナ230を備える。ユーザ端末20毎にアンテナ数は異なっても良い。ユーザ端末20におけるデジタル信号処理部210の詳細構成を図５に示す。デジタル信号処理部210はデータ信号受信処理部211、およびフィードバック信号送信処理部212を有する。

図３は、ランダムビームフォーミングMIMOシステムにおいて基地局10が各ユーザ端末20にデータを送信するまでに基地局10および各ユーザ端末20で行われる一連の処理の流れを示すフローチャートである。以下、図３のフローチャートに基づいて、基地局10内の各要素の動作および各ユーザ端末20内の各要素の動作について説明する。本フローチャートの処理は大きく、伝搬路情報取得過程Ａ１と、スケジューリング過程Ａ２と、ユーザデータ送信過程Ａ３とからなる。

（伝搬路情報取得過程Ａ１）
基地局10のデータ信号送信処理部111は、ユーザデータを送信する前に、アンテナN_t本を用いて形成されるN_t個のビームにより既知の情報信号（パイロット信号）を送信する（Ｓ１１）。図２には２個のビームをランダムに形成してパイロット信号を送信する例が示される。データ信号送信処理部111は、複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成手段と、複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段とを備える。基地局10から送信されるN_t次元信号ベクトルをxとすると、xは次式（1）で表される。

であり、sはN_t次元パイロット信号ベクトル、W_tはsに乗算されるN_t×N_tの送信ウェイト行列である。今、全ユーザ端末の総数がKであるとする。各ユーザ端末20は基地局10から送信されたパイロット信号を受信する（Ｓ１２）このとき、k番目（1≦k≦K）のユーザ端末20において受信されるN_r次元信号ベクトルをy^(k)とすると、y^(k)は次式（2）で表される。

であり、H^(k)は基地局10とk番目のユーザ端末20との送受信機アンテナ間の伝搬路応答を要素とするN_r×N_t次元伝搬路行列、W_r ^(k)は受信装置で受信信号に乗算されるN_r×N_rの受信ウェイト行列である。n^(k)は、各要素がユーザ端末20に含まれるアナログ回路220の雑音を表すN_r次元雑音ベクトルである。前記受信ウェイト行列W_r ^(k)は、例えば、ユーザ端末から見た実効伝搬路行列

として一般逆行列を乗じるZF法や、最小二乗誤差を最小にするMMSE法といった空間フィルタリングを行う方法の他に、次式のように伝搬路行列を特異値分解して得られる左特異行列を用いる最大比合成法もある。

受信ウェイト行列の生成にはこれらの方法以外のいかなる手法を用いても良い。

ユーザ端末20は、N_r本のアンテナ230により受信された受信信号y^(k)をアナログ回路220により処理してデジタル信号としデジタル信号処理部210に通知する。アナログ回路220は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル（A/D）変換器、フィルタを含む一般的な構成を有し、したがって詳細な説明は省略する。

データ信号受信処理部211は、アナログ回路220から通知されたデジタル信号を復調および復号する。そして、式（2）中のパイロット信号s（既知信号）を利用して、ユーザ端末は各ビームに対する受信状態を推定することにより、フィードバック情報として受信状態ベクトルを生成する（Ｓ１３）。つまり、k番目のユーザ端末の各ビームに対する受信状態はN_t次元ベクトルg^(k)として次式（4）で表される。

ここで、g^(k) _bはk番目のユーザ端末のb番目のビームに対する受信電力を表す。尚、

は送信装置のb番目のアンテナとk番目のユーザ端末のi番目のアンテナ間の実効チャネル応答を表す。受信状態としては、式（4）で計算される受信電力に限定されず、フィードバック量が大きくならないものであれば、他のいかなる指標を算出しても良い。

ユーザ端末のデータ信号受信処理部211は、このようにフィードバック情報として、受信状態ベクトルg^(k)を算出すると、これをフィードバック信号送信処理部212に通知する。ただし、フィードバック情報は式（4）で算出される受信状態ベクトルg^(k)でなくてもよく、式（4）において二乗の処理を行わない受信状態ベクトルg^(k)であっても、実効チャネル応答であっても良い。

フィードバック信号送信処理部212は、データ信号処理部211から通知された受信状態ベクトルg^(k)を情報信号として用いて符号化および変調を行うことによりフィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を、アンテナ230を介して基地局10に送信する（Ｓ１４）。したがって、ユーザ端末からのフィードバック信号には、当該ユーザ端末の各ビームに対する受信状態の情報が含まれる。

ただし、あるユーザ端末がいずれかのビームに対して受信状態が悪い場合には、当該あるユーザ端末は、当該ビームに対する受信状態の情報をフィードバックしなくても良く、また、いずれのビームに対しても受信状態が悪い場合には、当該ユーザ端末はフィードバック自体を行わなくても良い。フィードバック信号に適用する符号化方式および変調方式は、基地局側で復号および復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。

基地局10は、ユーザ端末20からのフィードバック信号を受信し、これをアナログ回路120により処理してデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をフィードバック信号受信処理部112に通知する（Ｓ１５）。アナログ回路120は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル（A/D）変換器、フィルタを含む一般的な構成であり、したがって詳細な説明は省略する。

フィードバック信号受信処理部112は、アナログ回路120から通知されたデジタル信号を復調および復号し、各ユーザ端末の受信状態ベクトルg^(k)の情報を得る。なお復調および復号の方法は本発明の本質に影響を与えないため詳細な説明を省略する。受信信号処理部112は、各ユーザ端末の受信状態ベクトルg^(k)をスケジューリング部113に通知する。

（スケジューリング過程Ａ２）
スケジューリング部113は、受信信号処理部112から通知された各ユーザ端末の各ビームに対する受信状態ベクトルg^(k)（1≦k≦K）から、各ユーザ端末のビーム毎の受信状態を示した受信状態テーブルを生成する。そして、この受信状態テーブルを用いてスケジューリングを行うことによりスケジューリング情報を生成する（Ｓ１６）。Ｋは上述したとおりユーザ端末の総数を表す。受信状態テーブルの一例を図７に示す。

ここでスケジューリングとは、基地局10が、使用ビームおよび各使用ビームに割り当てるユーザ端末を決定することである。スケジューリングでは、できるだけ少ない計算量でかつチャネル容量を最大化するように、使用ビームの選択および各使用ビームに割り当てるユーザ端末の選択を行う。ただし、必ずしもパイロット信号を送信した全てのビームを使用する必要はない。また、1ユーザ端末に割り当てるビーム数は1ビームのみに限定しても、複数のビームを割り当てても良い。スケジューリング過程の詳細は後述する。

スケジューリング部113は、スケジューリングの結果として、使用ビームと、各使用ビームに割り当てるユーザ端末と、割り当てるユーザ端末に対するビームの受信品質（後述）とを含むスケジューリング情報を取得する。スケジューリング部113は、取得したスケジューリング情報をデータ信号送信処理部111に通知する。

（ユーザデータ送信過程Ａ３）
データ信号送信処理部111は、スケジューリング部113から通知されたスケジューリング情報（使用ビームと、各使用ビームに割り当てるユーザ端末と、使用ビームに割り当てられたユーザ端末の受信品質）に基づき、上位レイヤから送られてくる情報信号を各ビームのストリームに割り当て、送信する処理を行う（Ｓ１７）。データ信号送信処理部111は、スケジューリング情報に基づき、各ユーザ端末に各々の使用ビームを形成する第２のビーム形成手段と、各ユーザ端末（選択端末）宛のデータを各ユーザ端末に対して形成されたビーム（選択ビーム）で送信するデータ送信手段とを備える。

具体的には、データ信号送信処理部111は、スケジューリングにより選択された各ユーザ端末へのデータを、当該ユーザ端末の受信品質に見合った符号化率および変調方式により符号化および変調し、各ユーザ端末へのビームを形成するためのウェイトを乗算する。本発明における符号化方式・変調方式は、受信装置が復号および復調できる方式であればいかなる方式を用いても良い。データ信号送信処理部111は、各ユーザ端末に対して生成した変調信号と、ウェイトとを用いて、アンテナ130毎のデジタル信号を生成する。データ信号送信処理部111は、アンテナ130毎に生成したデジタル信号をアナログ回路120に送る。

アナログ回路120は、データ信号送信処理部111から受けたデジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を各アンテナ130を介して各ユーザ端末に送信する。アナログ回路120は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル（A/D）変換器、フィルタを含む一般的な構成であり、したがって詳細な説明は省略する。

以下、スケジューリング部113により行うスケジューリング方法について具体的に説明する。説明の簡単のため、基地局の送信アンテナ数N_t=3、ユーザ端末の受信アンテナ数N_r =1、ユーザ端末数K=4の場合について説明する。

図６は、本実施形態に係るスケジューリングの手順を示すフローチャートである。なお、スケジューリング部113は、K台のユーザ端末からのフィードバック情報（各ユーザ端末に対する各ビームの受信状態の情報）から、図７に示した受信状態テーブルをあらかじめ作成しているものとする。

（１）使用ビーム数m=1とする（Ｓ２１）。

（２）N_t（=3）個のビームの中からm個のビームを選択する場合の全てのビーム組み合わせについて、各ユーザ端末の各ビームに対する受信品質を計算する（Ｓ２２）。つまり、スケジューリング部113は、１つ以上のビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成手段と、ビーム組毎に、各ユーザ端末の各ビームに対する受信品質を計算する受信品質計算手段を備える。

ここでk番目のユーザ端末の、b番目のビームに対する受信品質SINR^(k) _bは、フィードバック情報から得られた受信状態ベクトルg^(k)の要素を用いて次式（5）で表される。

である。
ここで、σは雑音電力の分散、P_tは総送信電力を表す。また、Bは使用するビームの集合を表し、例えばB={1,4}とは、1番目のビームと4番目のビームを使用することを示す。

スケジューリング部113は、それぞれの計算結果を要素として含む受信品質テーブルを作成する。受信品質テーブルの一例を図８に示す。本フローチャートの１回目のループではｍ＝１であるため、図８（Ａ）に示す３つのテーブルが作成され、２回目および３回目のループでは、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すテーブルがそれぞれ作成される。受信品質テーブルは、各使用ビーム数mに対して_NtC_m個作成される。以下、受信品質の具体的な計算例を示す。

図８（Ａ）（ｍ＝１）のビーム３では、受信品質（ユーザ３、ビーム３）は２．５である。ビームが１本のとき、干渉がないため、図７の受信状態テーブルの受信状態（ユーザ３、ビーム３）＝２．５がそのまま受信品質となる。ただしここでは、雑音電力が受信状態の電力に比べて十分に小さく０とみなしている。

図８（Ｂ）（ｍ＝２）のビーム１およびビーム３の組では、受信品質（ユーザ３、ビーム３）は０．７である。これは、図７の受信状態テーブルを参照して、
受信状態（ユーザ３、ビーム３）／｛Ｎ＋受信状態（ユーザ３、ビーム１）｝＝２．５／｛Ｎ＋３．５｝≒０．７
として計算できる。ただしＮは雑音電力で受信状態の電力に比べて十分に小さく０とみなしている。

また、図８（Ｃ）（ｍ＝３）に示す、ビーム１、ビーム２およびビーム３の組では受信品質（ユーザ３、ビーム３）は０．５である。これは、
受信状態（ユーザ３、ビーム３）／｛Ｎ＋受信状態（ユーザ３、ビーム１）＋受信状態（ユーザ３、ビーム２）｝＝２．５／｛Ｎ＋３．５＋１．８｝≒０．５
として計算できる。ただしＮは雑音電力で受信状態の電力に比べて十分に小さく０とみなしている。

ここでは、受信品質として式（5）からSINRを計算したが、ユーザ端末のビームに対する受信特性を比較できるものであれば他の規範（たとえばＳＩＲ。上記計算例ではＮ＝０とみなしたためＳＩＲを求めていることに他ならない）ならびに計算式を用いても良い。

（３）受信品質テーブル毎に、各ビームに割り当てるユーザ端末の候補を、受信品質をもとに絞り込む（Ｓ２３）。具体的には、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示した受信品質テーブルの各縦列において値が大きい順に、複数のユーザ端末を候補として残す。スケジューリング部113は、ビーム組毎に、各ビームを割り当てるユーザ端末候補を複数選択する候補選択手段を備える。たとえば図８（Ａ）〜図８（Ｃ）において受信品質の大きい２つのユーザ端末候補を選択する場合、斜線で示されたユーザ端末候補が、ビーム毎に選択される。

ただし、絞り込みで残す候補数は、固定数であっても、使用ビーム数であっても、予め決められた所要値（第２の閾値）を満たす全てであっても、その他のいかなる数でも良い。

また、例えば受信品質の良いユーザ端末が多く存在するビームについては、絞り込み残す候補数は他のビームよりも多くしても良い。すなわち、第３の閾値を満たす受信品質値をもつ無線端末数に応じて決まる候補数の無線端末を選択するようにしてもよい。

またはユーザ端末の受信品質の平均あるいは総和が大きいビームに対しては、絞り込み残す候補数は他のビームよりも多くしても良い。すなわち、ユーザ端末の受信品質の平均または総和に応じて決まる候補数の無線端末を選択するようにしてもよい。

またビーム毎に候補数を変動させても良い。さらに、例えばあるときのスケジューリングでは受信品質の良いユーザ端末が多く存在した場合には、絞り込みで残す候補数はそれ以前よりも多くしても良い。スケジューリングを行う毎に状況に応じて候補数を変動させても良い。

（４）ステップ（３）において各ビームに割り当てる候補として絞り込まれたユーザ端末を対象に、使用ビームの各組み合わせについて、各使用ビームに割り当てるユーザ端末の組み合わせQを探索する（Ｓ２４）。スケジューリング部113は、ビーム組毎に、各ビームに割り当てるユーザ端末候補の端末組を複数生成する端末組生成手段を備える。

たとえば、図８（Ｃ）の例では、（ビーム１、ビーム２、ビーム３）に対して、（ユーザ１、ユーザ２、ユーザ４）、（ユーザ３、ユーザ１、ユーザ２）、（ユーザ３、ユーザ１、ユーザ４）、（ユーザ３、ユーザ２、ユーザ４）の４つの組が見つかる。すなわち、{(1,1),(2,2),(3,4)},{(1,3),(2,1),(3,2)},{(1,3),(2,1),(3,4)},{(1,3),(2,2),(3,4)}の４つのＱが見つかる。ここで例えば{(1,1),(2,2),(3,4}とは、1番目のビームに1番目のユーザ端末を割り当て、2番目のビームに2番目のユーザ端末を割り当て、3番目のビームに4番目のユーザ端末を割り当てるということである。ただし１台のユーザ端末につき１本のビームのみを割り当てることを前提としている。

また図８（Ｂ）（ｍ＝２）におけるビーム１およびビーム３の組の例では、（ビーム１、ビーム３）に対して、（ユーザ１、ユーザ２）、（ユーザ１、ユーザ４）、（ユーザ３、ユーザ２）、（ユーザ３、ユーザ４）の４つの組が見つかる。すなわち、{(1,1),(3,2)}, {(1,1),(3,4)}, {(1,3),(3,2)}, {(1,3),(3,4)},の４つのＱが見つかる。

また図８（Ａ）（ｍ＝１）におけるビーム３の例では、ビーム３に対して、ユーザ２と、ユーザ４との２つが見つかる。すなわち、{(3,2)}, {(3,4)}の２つのＱが見つかる。

このようにしてＱを探索したら、見つけた各Qのチャネル容量を計算する（Ｓ２４）。スケジューリング部113は、ユーザ端末の組み合わせＱのチャネル容量を計算するチャネル容量計算手段を備える。以下、チャネル容量の計算方法について説明する。

まず、受信品質SINR^(k) _bを用いてk番目のユーザ端末がb番目のビームに対して得られる個別チャネル容量R^(k) _bは、次式（6）により表される。

次に、ビームを複数使用する場合のチャネル容量C_Qは次式（7）で表される。

Qは、上述したように、使用ビームとユーザ端末との１つの組み合わせを示し、例えばQ={(1,3),(3,2)}とは、1番目のビームに3番目のユーザ端末を割り当て、3番目のビームに2番目のユーザ端末を割り当てるということである。

チャネル容量の算出法については式（7）を用いる以外にも、組み合わせ毎に得られる総計を比較できるものであればいかなる計算方法を用いてチャネル容量を計算しても良い。

M個のビーム使用時の全ての組み合わせQについてチャネル容量を計算したら、最大のチャネル容量となる組み合わせQ_mと、このときのチャネル容量C_mと、Q_mに含まれる各ユーザ端末の個別チャネル容量の集合D_mとを記録する（Ｓ２５）。

（５）使用ビーム数mを1ずつ増やし、ステップ（２）〜（４）を、使用ビーム数mが基地局アンテナ数N_t（=3）となるまで繰り返す（Ｓ２６）。このとき、打ち切り条件を設け、条件を満たしたときはそれ以降の繰り返しを行わず次のステップ（６）に移っても良い。打ち切り条件は例えばC_m<C_m-1であっても、他のいかなる条件であっても良い。

（６）ステップ（２）〜（５）で得られたチャネル容量C_m（1≦m≦N_t）を比較し、チャネル容量が最大となるときの、Q_m（使用ビームおよび各使用ビームに割り当てるユーザ端末の組み合わせ）と、D_m（各使用ビームに割り当てられたユーザ端末の個別チャネル容量）とをスケジューリング結果として記憶する（Ｓ２７）。チャネル容量が最大のときのQ_mとD_mでなく、チャネル容量が閾値以上であるQ_mとD_mをスケジューリング結果として記憶してもよい。閾値スケジューリング部113は、チャネル容量が最も大きいまたは閾値以上となる、ビーム組と端末組とのペアを選択するペア選択手段を備える。

ここで、本発明者らは、本実施形態のスケジューリング方法の優位性を明確にするために、最適スケジューリング方法、本実施形態のスケジューリング方法、およびGreedy方法によるスケジューリング方法でそれぞれシミュレーションを行った。各方法で計算機シミュレーションを行った結果に基づいて生成したグラフを図９に示す。なお、ＳＮＲ＝０ｄＢでは各方法のグラフが重なって示されており、ＳＮＲ＝１０ｄＢおよびＳＮＲ＝２０ｄＢでは、最適スケジューリング方法と本実施形態のスケジューリング方法のグラフが重なって示されている。

横軸はユーザ端末数Kを表し、縦軸はスケジューリングの結果として得られたチャネル容量を表す。基地局10のアンテナ数N_t=3、ユーザ端末20のアンテナ数N_r =1、伝搬路の発生モデルをi.i.dとした。いずれの方法においてもユーザダイバーシチ効果により、ユーザ端末の増加とともにチャネル容量が増加している。また、Greedy方法がSNR（信号対雑音電力比）の増加に伴い最適スケジューリング方法から性能が劣化しているのに対し、本実施形態でのスケジューリング方法ではSNRの増加に関わらず、最適スケジューリング方法と同等もしくはこれに近い特性が得られていることがわかる。

さらに本発明者らは、本実施形態のスケジューリング方法の優位性を明確にするために、最適スケジューリング方法と本実施形態のスケジューリング方法とで、組み合わせ探索回数（チャネル容量を計算するＱの個数）を比較した。この結果を図１０に示す。ただし、基地局10のアンテナ数N_t=3、ユーザ端末20のアンテナ数N_r =1、伝搬路の発生モデルをi.i.dとした。また本実施形態のスケジューリングで用いる絞り込み端末候補数は使用ビーム数に等しいとした。さらに、ユーザ端末数は、１０、２０、５０、１００の４通りに設定して比較した。

図１０から理解されるように、最適スケジューリング方法では組み合わせ探索回数がユーザ端末数の増加に伴い指数的に増加しているのに対し、本実施形態でのスケジューリング方法では、組み合わせ探索回数はユーザ端末数に依存しない。したがって、本実施形態でのスケジューリング方法により、組み合わせ探索回数、すなわち計算量を大きく低減できる。よって図９のシミュレーション結果と合わせて、少ない計算量で大きなチャネル容量を得るスケジューリング（使用ビームと各使用ビームに割り当てるユーザ端末の選択）が実行可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、使用ビームに割り当てるユーザ端末の候補を、使用ビームに対する受信品質に基づき絞り込むことにより、ユーザ端末数が増加しても組み合わせ探索回数が膨大になることを防ぐことができる。このようにして、計算量を低減しつつ、チャネル容量を大きくするスケジューリング（使用ビームの選択および各使用ビームに割り当てるユーザ端末の選択）が可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、スケジューリング時に、ユーザ端末間の空間相関の情報を利用することで、さらなる計算量の削減を図ることにある。

すなわち、空間相関の高いユーザ端末同士を同時に選択することは、互いに高い干渉を与え合う可能性が高く、そのような組み合わせでは高いチャネル容量が達成される可能性は低い。そこで、ユーザ端末の空間相関の情報を利用することで、ユーザ端末の伝搬路の類似の度合いを推定し、高いチャネル容量を達成すると推測されるユーザ端末の組み合わせに絞って探索を行う。このようにして、第１の実施形態よりも、さらなる計算量の削減を図る。

以下に本実施形態における具体的なスケジューリング方法を説明する。説明の簡単のため、送信アンテナ数N_t=3、受信アンテナ数N_r =1、ユーザ端末数K=4の場合について説明を行う。

図１１は、本実施形態に係るスケジューリングの手順を示すフローチャートである。なお、スケジューリング部113は、K台のユーザ端末からのフィードバック情報（各ユーザ端末に対する各ビームの受信状態の情報）から、あらかじめ図７に示した受信状態テーブルを作成しているものとする。

（１）ユーザ端末間の空間相関を計算する（Ｓ３１）。i番目とj番目のユーザ端末の空間相関値Z_i,jは各ユーザ端末の各ビームに対する受信状態を要素とする受信状態ベクトルg⁽ⁱ⁾、g^(j)により、次式（8）を用いて計算することができる。スケジューリング部113は、２つのユーザ端末からなる端末ペア毎に、２つのユーザ端末間の空間相関値を計算する相関値計算手段を備える。

空間相関の算出方法は式（8）に限定されず、ユーザ端末間の空間的な関係の指標が得られるのであれば別のいかなる算出方法を用いても良い。計算した空間相関値Z_i,jは、各々を要素とする空間相関テーブル（図示せず）に格納される。また、全体の空間相関値E_Zを例えば次式（9）により算出することで、全体の空間相関の度合いを知ることができる。スケジューリング部113は、端末ペア毎に計算された空間相関値に基づき、ユーザ端末全体の全体空間相関値を計算する全体相関値計算手段を備える。

このときの計算方法はユーザ端末全体の空間相関の大きさを計ることができれば、式（9）でなく、他のいかなる計算方法を用いても良い。

このようにして得られたE_Zの値に基づき、最大探索多重数N_t0（1≦N_t0≦N_t）を決定する。最大探索多重数N_t0とは、以降のステップにおいて最良な組み合わせを探索する際の最大の使用ビーム数である。E_Zの結果から全体の空間相関が高いと判断されれば、多重数を増加させても高いチャネル容量は得られにくい可能性が高いためN_t0は小さな値に設定し、逆に全体の空間相関が低い場合には多重数を増加させることで高いチャネル容量が得られる可能性が高いためN_t0は大きな値に設定する。

（２）使用ビーム数m=1とする（Ｓ３２）。

（３）N_t（=3）個のビームの中からm個のビームを選択する場合の全ての組み合わせについて、各ユーザ端末の各ビームに対する受信品質を計算する（Ｓ３３）。受信品質は、第１の実施形態と同様に、受信状態テーブルに基づき、たとえば式（5）により計算する。そして、それぞれの計算結果を要素とする受信品質テーブル（図８参照）を作成する。

（４）受信品質テーブル毎に、各ビームに割り当てるユーザ端末の候補を、受信品質をもとに、絞り込む（Ｓ３４）。この詳細は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

（５）ステップ（４）において各ビームに割り当てるユーザ端末の候補として絞り込まれたユーザ端末を対象に、使用ビームの各組み合わせについて、各使用ビームに割り当てるユーザ端末の組み合わせQを探索する（Ｓ３５）。このとき、ステップ（１）で計算したユーザ端末間の空間相関Z_i,jを参照し、この値が高い（たとえば第４の閾値以上の）ユーザ端末の組み合わせは除外する。除外後、各Qについて、チャネル容量を、第１の実施形態と同様にして、たとえば式（6）に基づき計算する。mビーム使用時の全ての組み合わせQについてチャネル容量を計算したら、最大のチャネル容量となる組み合わせQ_m、このときのチャネル容量C_m、Q_mに含まれる各ユーザ端末の個別チャネル容量D_mを記録する（Ｓ３６）。

（６）使用ビーム数mを1ずつ増やし、以上のステップ（３）〜（５）を、使用ビーム数mが最大探索多重数N_t0（1≦N_t0≦N_t (=3)）となるまで繰り返す（Ｓ３７、Ｓ３８）。つまり、ステップ（１）の全体の空間相関値E_Zが大きい場合には、少ないビーム数だけを対象にスケジューリングを行う。このとき、打ち切り条件を設け、条件を満たすとそれ以降の繰り返しを行わず次のステップ（７）に移るようにしてもよい。打ち切り条件は例えばC_m<C_m-1であっても、他のいかなる条件であっても良い。

（７）使用ビーム数mが1からN_t0までのそれぞれで得られた最大のチャネル容量C_mを比較し、チャネル容量が最大となるときの、Q_m（使用ビームおよび各使用ビームに割り当てるユーザ端末の組み合わせ）とD_m（各使用ビームに割り当てられたユーザ端末のチャネル容量）をスケジューリング結果として記憶する（Ｓ３９）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ユーザ端末間の空間相関値を利用して最大探索多重数N_t0を設けるとともに、空間相関の高いユーザ端末同士を含む組み合わせを探索の対象から除外することにより、組み合わせ探索の量をさらに削減することができる。

第１および第２の実施形態の説明では、基地局と複数のユーザ端末間の通信について説明したが、本発明は、あるユーザ端末と、他の複数のユーザ端末間でランダムビームフォーミング方式を適用したＭＩＭＯ伝送方式による通信を行う場合も有効である。このときは、当該あるユーザ端末に、第１および第２の実施形態で説明した基地局の機能を搭載させればよい。

なお、以上に説明した各実施形態における基地局およびユーザ端末は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、基地局におけるデジタル信号処理部、フィードバック信号受信処理部、スケジューリング部、データ信号送信処理部等、ならびに、ユーザ端末における、デジタル信号処理部、データ信号受信処理部、フィードバック信号送信処理部は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、基地局およびユーザ端末は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態にかかる無線通信システムのブロック図。 ランダムビームフォーミング方式を適用したMIMO伝送方式の概念図。 ランダムビームフォーミング方式でデータを送信するまでに行う処理の一連の流れを示すフローチャート。 基地局のデジタル信号処理部の構成を示すブロック図。 ユーザ端末のデジタル信号処理部の構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係るスケジューリング手順を示すフローチャート。 受信状態テーブルの一例を示す図。 受信品質テーブルの一例を示す図。 複数のスケジューリング方式間でチャネル容量を比較して示した図。 本発明の第１のスケジューリング方法により得られる計算量削減効果を示す図。 第２の実施形態に係るスケジューリング手順を示すフローチャート。

符号の説明

10・・・基地局
110・・・デジタル信号処理部
111・・・データ信号送信処理部
112・・・フィードバック信号受信処理部
113・・・スケジューリング部
120・・・アナログ回路
130・・・アンテナ
20・・・ユーザ端末
210・・・デジタル信号処理部
211・・・データ信号受信処理部
212・・・フィードバック信号送信処理部
220・・・アナログ回路
230・・・アンテナ

Claims (15)

1. 複数の無線端末と通信する基地局であって、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
   前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
   各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
   前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成手段と、
   各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算手段と、
   前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択手段と、
   前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成手段と、
   各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択手段と、
   選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成手段と、
   各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信手段と、
   を備えた基地局。
2. 前記複数のペア毎に、前記ペアに対応する前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、チャネル容量を計算するチャネル容量計算手段をさらに備え、
   前記ペア選択手段は、最も高いまたは閾値以上のチャネル容量をもつペアを選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記受信品質情報計算手段は、前記受信品質値として、SINR（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音電力比）を計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 前記受信品質情報計算手段は、前記受信品質値として、SIR（Signal to Interference Ratio：信号対干渉電力比）を計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
5. 前記候補選択手段は、前記ビーム毎にそれぞれ同一の候補数を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基地局。
6. 前記候補選択手段は、前記ビーム毎に、前記第１のビーム形成手段により形成するビーム数と同数の候補数を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基地局。
7. 前記候補選択手段は、第２の閾値を満たす受信品質値をもつ無線端末を前記ビーム毎に選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基地局。
8. 前記候補選択手段は、前記ビーム毎に、第３の閾値を満たす受信品質値をもつ無線端末数に応じて決まる候補数の無線端末を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基地局。
9. 前記候補選択手段は、前記ビーム毎に、前記複数の無線端末の受信品質値の平均値または総和に応じて決まる候補数の無線端末を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基地局。
10. ２つの無線端末からなる端末ペア毎に、前記２つの無線端末間の空間相関値を計算する相関値計算手段をさらに備え、
    前記端末組生成手段は、第４の閾値を下回る前記空間相関値を有する前記端末ペアを含まないように前記端末組を生成することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基地局。
11. ２つの無線端末からなる端末ペア毎に、前記２つの無線端末間の空間相関値を計算する相関値計算手段と、
    前記端末ペア毎に計算された空間相関値に基づき、無線端末全体の全体空間相関値を計算する全体相関値計算手段と、をさらに備え、
    前記ビーム組生成手段は、前記全体空間相関値に応じたビーム数以下のビームからなる前記ビーム組を生成することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基地局。
12. 複数の無線端末と通信する基地局において実行する無線通信方法であって、
    複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
    前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
    各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
    前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成ステップと、
    各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算ステップと、
    前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択ステップと、
    前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成ステップと、
    各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択ステップと、
    選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成ステップと、
    各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信ステップと、
    を備えたことを特徴とする無線通信方法。
13. 複数の無線端末と通信する基地局において実行する通信プログラムであって、
    複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
    前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
    各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
    前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成ステップと、
    各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算ステップと、
    前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択ステップと、
    前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成ステップと、
    各前記ビーム組の受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択ステップと、
    選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成ステップと、
    各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信ステップと、
    を備えたことを特徴とする通信プログラム。
14. 複数の他の無線端末と通信する無線端末であって、
    複数のアンテナと、
    前記複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
    前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
    各前記他の無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
    前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成手段と、
    各前記他の無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記他の無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算手段と、
    前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択手段と、
    前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成手段と、
    各前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択手段と、
    選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成手段と、
    各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信手段と、
    を備えた無線端末。
15. 複数の他の無線端末と通信する無線端末において実行する通信プログラムであって、
    複数のアンテナを用いて複数のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
    前記複数のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
    各前記他の無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
    前記複数のビームのうち１つ以上の前記ビームを組み合わせることにより複数のビーム組を生成するビーム組生成ステップと、
    各前記他の無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記ビーム組毎に、各前記ビームに対する各前記他の無線端末の受信品質値を表した受信品質情報を計算する受信品質情報計算ステップと、
    前記ビーム組毎に、前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、各前記ビームを割り当てる無線端末候補をそれぞれ複数選択する候補選択ステップと、
    前記ビーム組毎に、各前記ビームに割り当てる無線端末候補の端末組を複数生成する端末組生成ステップと、
    各前記ビーム組の前記受信品質情報に基づき、前記端末組と前記端末組に対応する前記ビーム組とからなる複数のペアのうちの１つを選択するペア選択ステップと、
    選択されたペアにおける前記端末組の各選択端末に対し、前記選択されたペアにおける前記ビーム組の各選択ビームをそれぞれ形成する第２のビーム形成ステップと、
    各前記選択端末宛のデータを各前記選択端末に対して形成された選択ビームで送信するデータ送信ステップと、
    を備えた通信プログラム。

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