JP2011259241A - 基地局間連携ｍｉｍｏ伝送方法及び基地局装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】移動局装置から連携する全ての基地局装置にＣＳＩがフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制すること。
【解決手段】基地局装置ＢＳ２は、複数の移動局装置ＭＳ（ＭＳ１、ＭＳ２）からフィードバックされるＣＳＩの有無に応じて他の基地局装置ＢＳ１と連携して信号を送信する連携対象の移動局装置ＭＳ２及び特定の基地局装置（ＢＳ１）から信号を送信する非連携対象の移動局装置ＭＳ１を判定し、上記チャネル状態情報に基づいて連携対象及び非連携対象の移動局装置ＭＳに送信する信号に対するプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の基地局装置間で連携して複数の移動局装置にＭＩＭＯ伝送を行う基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法及び基地局装置に関する。
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long Term Evolution）が検討されている。
第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。また、ＬＴＥ仕様の最大送信アンテナ数である４アンテナを、８アンテナまで拡張することが予定されている。
また、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、複数の送受信アンテナを用いて、複数の異なる送信情報系列を同一時刻・同一周波数において送信する空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）技術が利用されている。受信機側で送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。
このようなＭＩＭＯシステムが適用されたセルラーシステムにおいては、信号雑音電力比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）の高いセル中心部分に位置する移動局装置に対してはＳＤＭの効果により高い伝送容量を実現できる。しかしながら、セルエッジにおいては、ＳＮＲの低下や他セルからの干渉の増加などの影響によりＳＤＭの効果を十分に発揮することができない。一方、送受信アンテナの数が増大すればＳＤＭにおける伝送容量を増大することができる。しかしながら、基地局装置や移動局装置に設置できるアンテナ数には限界があり、アンテナ数の増加に伴う伝送容量の増大にも限界がある。
ＬＴＥ−Ａ方式のシステムにおいては、このような問題を解決する技術として、基地局装置間で連携してＭＩＭＯ伝送を行う基地局連携ＭＩＭＯや、異なる送信アンテナからの送信情報系列を異なるユーザに送信するマルチユーザＭＩＭＯが検討されている。例えば、下りリンクの基地局間連携マルチユーザＭＩＭＯにおいては、基地局装置で瞬時の複素フェージング変動を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel State Information）に基づいて、ブロック対角化に基づくプリコーディングを行うことで移動局装置間の干渉を除去（ヌリング）することができる。
下りリンクの基地局間連携マルチユーザＭＩＭＯにおけるブロック対角化に基づくプリコーディングは、それぞれの移動局装置が、連携する全ての基地局装置に対してＣＳＩをフィードバックすることで実現される。しかしながら、セル内の移動局装置の位置によっては、ＣＳＩが連携する全ての基地局装置にフィードバックされない事態が発生し得る。このようにＣＳＩが全ての基地局装置にフィードバックされない場合には、適切に移動局装置間の干渉を除去することができず、伝送容量が低減されてしまうという問題がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、移動局装置から連携する全ての基地局装置にチャネル状態情報がフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制することができる基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法及び基地局装置を提供することを目的とする。
本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法は、複数の基地局装置間で連携して複数の移動局装置にＭＩＭＯ伝送を行う基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法であって、前記複数の移動局装置からチャネル状態情報を前記複数の基地局装置に取得するステップと、前記チャネル状態情報の有無に応じて前記複数の基地局装置で連携して信号を送信する連携対象の移動局装置及び特定の基地局装置から信号を送信する非連携対象の移動局装置を判定するステップと、前記チャネル状態情報に基づいて前記連携対象及び非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とする。
この方法によれば、移動局装置から取得されるチャネル状態情報の有無に応じて連携対象及び非連携対象の移動局装置が判定され、これらの連携対象及び非連携対象の移動局装置宛ての送信信号に対するプリコーディングウェイトがチャネル状態情報に基づいて生成されることから、連携対象及び非連携対象の移動局装置に対する信号送信の有無及びこれらの信号間の干渉状態を制御でき、これに応じて伝送容量を改善することができるので、移動局装置から連携する全ての基地局装置にチャネル状態情報がフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
本発明の基地局装置は、他の基地局装置と連携して複数の移動局装置にＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置であって、前記複数の移動局装置からチャネル状態情報を受信する受信部と、前記チャネル状態情報の有無に応じて前記他の基地局装置と連携して信号を送信する連携対象の移動局装置及び特定の基地局装置から信号を送信する非連携対象の移動局装置を判定する判定部と、前記チャネル状態情報に基づいて前記連携対象及び非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトを生成するウェイト生成部とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、移動局装置から取得されるチャネル状態情報の有無に応じて連携対象及び非連携対象の移動局装置が判定され、これらの連携対象及び非連携対象の移動局装置宛ての送信信号に対するプリコーディングウェイトがチャネル状態情報に基づいて生成されることから、連携対象及び非連携対象の移動局装置に対する信号送信の有無及びこれらの信号間の干渉状態を制御でき、これに応じて伝送容量を改善することができるので、移動局装置から連携する全ての基地局装置にチャネル状態情報がフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
本発明によれば、移動局装置から連携する全ての基地局装置にチャネル状態情報がフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
本発明の一実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法が適用される移動通信システムの説明図である。 上記実施の形態に係る移動通信システムの移動局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る移動通信システムの基地局装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法における移動局装置の伝送容量と、その他の伝送方法における移動局装置の伝送容量との比較に用いる伝送系モデルを示す図である。 上記実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法と比較した伝送方法を示す図である。 ある送信電力が与えられた時に合計容量を最大化した場合の各伝送方法の平均合計容量を示す図である。 ある送信電力が与えられた時に合計容量を最大化した場合の各伝送方法の１移動局装置当たりの平均伝送容量を示す図である。 合計容量を最大にする規範における、伝送方法を適応的に切り替えた際の選択確率を示す図である。 各移動局装置が所要の伝送容量を得るための各伝送方法のΔに対する所要平均総送信電力を示す図である。 図９に示すΔに対する各伝送方法の１移動局装置当たりの所要平均総送信電力を示す図である。 所要総送信電力を最小にする規範における、伝送方法を適応的に切り替えた際のΔに対する選択確率を示す図である。
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法が適用される移動通信システムについて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法が適用される移動通信システムの説明図である。なお、図１に示す移動通信システムにおいては、互いに隣接する２つのセルＣ（Ｃ１、Ｃ２）に設置された基地局装置ＢＳ（ＢＳ１、ＢＳ２）と、セルＣ１、Ｃ２内に位置する移動局装置ＭＳ（ＭＳ１、ＭＳ２）とを示している。
図１に示す移動通信システム１においては、基地局装置ＢＳ１と、基地局装置ＢＳ２との間で連携して移動局装置ＭＳ１、ＭＳ２に対するＭＩＭＯ伝送（基地局間連携マルチユーザＭＩＭＯ伝送）が可能に構成されている。移動局装置ＭＳ１、ＭＳ２は、瞬時の複素フェージング変動を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ）を測定し、このＣＳＩを基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２に対してフィードバックする機能を有する。一方、基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２は、移動局装置ＭＳ１、ＭＳ２からフィードバックされるＣＳＩに基づいて、ブロック対角化に基づくプリコーディングを行うことで移動局装置ＭＳ１、ＭＳ２間の干渉を除去（ヌリング）しながら情報伝送を行う機能を有する。
しかしながら、移動局装置ＭＳと基地局装置ＢＳとの距離が大きい場合、移動局装置ＭＳにおいては、ＣＳＩを正確に測定することができず、ＣＳＩを基地局装置ＢＳにフィードバックすることができない事態が発生し得る。図１においては、移動局装置ＭＳ１と基地局装置ＢＳ２との間でこのような事態が発生する場合について示している。すなわち、図１において、移動局装置ＭＳ１は、セルＣ１を管理する基地局装置ＢＳ１付近に位置しており、基地局装置ＢＳ２との距離が非常に大きくなっている。このため、移動局装置ＭＳ１は、正確なＣＳＩの測定及びフィードバックが困難となる。この場合、移動局装置ＭＳ１は、基地局装置ＢＳ２に対して平均パスロスをフィードバックし得るものの、ＣＳＩをフィードバックできない事態が想定される。
このような状況において、ブロック対角化に基づくプリコーディングを適用するためには、正確にＣＳＩがフィードバックされている基地局装置ＢＳ１のみを用いて情報伝送を行うことが考えられる。しかしながら、基地局装置ＢＳ１のみを用いて情報伝送を行う場合には、ＭＩＭＯチャネルの自由度が減少してしまい、基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２を用いて情報伝送を行う場合よりも極端に伝送容量が低減されてしまう。本発明者は、このように基地局間連携マルチユーザＭＩＭＯにおいて、一部の移動局装置ＭＳからのＣＳＩがフィードバックされない場合にＭＩＭＯチャネルの自由度が減少し、伝送容量が低減されてしまう点に着目し、本発明をするに至ったものである。
すなわち、本発明に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法においては、複数の移動局装置ＭＳからフィードバックされるＣＳＩの有無に応じて複数の基地局装置ＢＳで連携して信号を送信する連携対象の移動局装置ＭＳ及び特定の基地局装置ＢＳから信号を送信する非連携対象の移動局装置ＭＳを判定し、これらの連携対象及び非連携対象の移動局装置ＭＳ宛ての送信信号に対するプリコーディングウェイトをＣＳＩに基づいて生成する。これにより、連携対象及び非連携対象の移動局装置ＭＳに対する信号送信の有無及びこれらの信号間の干渉状態を制御でき、これに応じて伝送容量を改善することができるので、移動局装置ＭＳから連携する全ての基地局装置ＢＳにＣＳＩがフィードバックされない場合においても、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
より具体的には、連携対象及び非連携対象の移動局装置ＭＳに対する信号送信の有無及びこれらの信号間の干渉状態を制御することで、ＣＳＩがフィードバックされない一部の移動局装置ＭＳ間の干渉を許容する一方、ＣＳＩがフィードバックされた移動局装置ＭＳ間の干渉をブロック対角化に基づくプリコーディング（以下、適宜「部分的非直交ブロック対角化に基づくプリコ−ディング」という）により除去する。これにより、上述したように、ＣＳＩがフィードバックされている基地局装置ＢＳ１のみを用いて情報伝送を行う場合と比較して、ＭＩＭＯチャネルの自由度を確保することができ、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
以下、図１に示す移動通信システムに示す基地局装置ＢＳ及び移動局装置ＭＳの配置例を用いて、本発明に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法について説明する。なお、以下においては、説明の便宜上、基地局装置ＢＳ１付近に位置して基地局装置ＢＳ１のみにＣＳＩをフィードバックできた移動局装置ＭＳ１を適宜「セル内部ＭＳ」と呼び、セルＣ１、Ｃ２のセルエッジ付近に位置して基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２にＣＳＩをフィードバックできた移動局装置ＭＳ２を適宜「セル端ＭＳ」と呼ぶものとする。なお、これらのセル内部ＭＳは、上述した非連携対象の移動局装置ＭＳを構成し、セル端ＭＳは、上述した連携対象の移動局装置ＭＳを構成する。図１においては、セル内部ＭＳ及びセル端ＭＳをそれぞれ１つずつ示しているが、これらは複数のセル内部ＭＳ及びセル端ＭＳの代表として示している。
図１に示す移動通信システムにおいて、セル内部ＭＳの数を「ＮＬ」とし、セル端ＭＳの数を「ＮＣ」とする。また、各基地局装置ＢＳ当たりの送信アンテナ数を「Ｎｔｘ」とし、各移動局装置ＭＳ当たりの受信アンテナ数を「Ｎｒｘ」とする。このように定義した場合、図１に示す移動通信システムにおけるチャネル行列は、（式１）のように表せる。
（式１）
Figure 2011259241
ここで、「？」の行列成分は、ＣＳＩのフィードバックができなかった部分を示す。また、「ＨＬ，１ （１）」は、１番目のセル内部ＭＳと基地局装置ＢＳ１間における大きさがＮｒｘ×Ｎｔｘのチャネル行列であり、「ＨＬ，ｏｔｈｅｒｓ （１）」は、１番目以外のセル内部ＭＳと基地局装置ＢＳ１間における大きさが（ＮＬ−ＮＣ）Ｎｒｘ×Ｎｔｘのチャネル行列である。さらに、「ＨＣ，１ （ｂ）」は、１番目のセル端ＭＳと基地局装置ＢＳｂ（ｂ＝１，２）間における大きさがＮｒｘ×Ｎｔｘのチャネル行列であり、「ＨＣ，ｏｔｈｅｒｓ （ｂ）」は、１番目以外のセル端ＭＳと基地局装置ＢＳｂ（ｂ＝１，２）間における大きさが（ＮＣ−１）Ｎｒｘ×Ｎｔｘのチャネル行列である。
このようなチャネル行列で示されるＭＩＭＯチャネルに対して、本発明に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法においては、以下に示す３つの指針に基づき、プリコーディング行列（プリコーディングウェイト）を定める。
（１）基地局装置ＢＳ２からセル内部ＭＳに対する干渉を許容する。
（２）上記指針（１）に該当するセル内部ＭＳ以外の移動局装置ＭＳ間の干渉をブロック対角化により除去する。
（３）基地局装置ＢＳ２は、セル内部ＭＳに対するプリコーディングを定めることができないため、セル内部ＭＳに対する信号は基地局装置ＢＳ１のみから送信する。
まず、本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法におけるセル内部ＭＳに対するプリコーディング行列の生成法について説明する。ここで、１番目のセル内部ＭＳにおける大きさが２Ｎｔｘ×Ｎｒｘのプリコーディング行列ＭＬ，１を（式２）のように定義する。
（式２）
Figure 2011259241
（式２）において、「ＭＬ，１ （ｂ）」は、基地局装置ＢＳｂ（ｂ＝１，２）が１番目のセル内部ＭＳに用いる、大きさがＮｔｘ×Ｎｒｘのプリコーディング行列である。この場合、本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法において、「ＭＬ，１ （２）」については、基地局装置ＢＳ１のみから信号送信を行うため（指針（３））、（式３）が成り立つ。
（式３）
Figure 2011259241
一方、「ＭＬ，１ （１）」については、セル内部ＭＳ以外の移動局装置ＭＳ間の干渉をブロック対角化により除去するため（指針２）、（式４）に示す「Ｈ(〜)Ｌ，１ （１）」を特異値分解することにより得られるヌルスペースにより決定される。
（式４）
Figure 2011259241
このような処理を他のセル内部ＭＳ（図１に不図示）にも適用することで、全てのセル内部ＭＳに対するプリコーディング行列が決定される。このように全てのセル内部ＭＳに対するプリコーディング行列を決定することにより、セル内部ＭＳに対しては、当該セル内部ＭＳ以外の移動局装置ＭＳ（すなわち、セル端ＭＳ）への干渉を除去しつつ、基地局装置ＢＳ１のみから信号送信を行うことが可能となる。
次に、本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法におけるセル端ＭＳに対するプリコーディング行列の生成法について説明する。ここで、１番目のセル端ＭＳにおける大きさが２Ｎｔｘ×Ｎｒｘのプリコーディング行列ＭＣ，１を（式５）のように定義する。
（式５）
Figure 2011259241
（式５）において、「ＭＣ，１ （ｂ）」は、基地局装置ＢＳｂ（ｂ＝１，２）が１番目のセル端ＭＳに用いる、大きさがＮｔｘ×Ｎｒｘのプリコーディング行列である。この場合、本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法において、「ＭＣ，１ （１）」については、指針（２）より，基地局装置ＢＳ１から送信される１番目のセル端ＭＳ宛の送信信号がセル内部ＭＳに干渉を与えないように決定される。つまり、「ＭＣ，１ （１）」は、（式６）に示す「Ｈ(〜)Ｃ，１ （１）」を特異値分解することにより得られるヌルスペースにより決定される。
（式６）
Figure 2011259241
（式６）に基づいて、「ＭＣ，１ （１）」が決定された後、「ＭＣ，１ （２）」が決定される。本発明の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法において、「ＭＣ，１ （２）」については、（指針２）よりセル端ＭＳ間の干渉を除去するように（式７）により求められる。
（式７）
Figure 2011259241
ここで、「（ＨＣ，ｏｔｈｅｒｓ （２））−」は、「ＨＣ，ｏｔｈｅｒｓ （２）」のムーア・ペンローズの一般逆行列である。
このような処理を他のセル端ＭＳ（図１に不図示）にも適用することで、全てのセル端ＭＳに対するプリコーディング行列が決定される。このように全てのセル端ＭＳに対するプリコーディング行列を決定することにより、セル端ＭＳに対しては、セル内部ＭＳに対する送信信号に干渉を与えず、且つ、セル端ＭＳ間の干渉を除去しながら、基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から信号送信を行うことが可能となる。
これらのように決定したプリコーディング行列に基づいてセル内部ＭＳ及びセル端ＭＳに対して送信信号を送信する場合には、基地局装置ＢＳ２からセル内部ＭＳに対する干渉は発生するものの、セル内部ＭＳに対しては基地局装置ＢＳ１から信号が送信され、セル端ＭＳに対しては基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から信号が送信されることから、ＣＳＩがフィードバックされている基地局装置ＢＳ１のみを用いて情報伝送を行う場合と比較して、ＭＩＭＯチャネルの自由度を確保することができ、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
しかも、セル内部ＭＳに対して基地局装置ＢＳ１から信号送信を行う際には、セル端ＭＳへの干渉が除去されており、セル端ＭＳに対して基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から信号送信を行う際には、セル内部ＭＳに対する送信信号に干渉を与えず、且つ、セル端ＭＳ間の干渉が除去されている。このため、これらの送信信号間の干渉に起因する伝送容量の低減を効果的に抑制することが可能となる。
次に、図２、図３を参照しながら、移動通信システム１が有する移動局装置（ＭＳ）１０及び基地局装置（ＢＳ）２０の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る移動局装置１０の構成を示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る基地局装置２０の構成を示すブロック図である。なお、図２及び図３に示す移動局装置１０及び基地局装置２０の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の移動局装置及び基地局装置が有する構成は備えているものとする。
まず、図２を参照しながら、移動局装置１０の構成について説明する。図２に示す移動局装置１０は、図１に示すセル内部ＭＳ（ＭＳ１）及びセル端ＭＳ（ＭＳ２）に対応するものである。
図２に示す移動局装置１０において、基地局装置２０から送出された送信信号は、アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、不図示の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）にてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号復調部１０３に出力される。
データチャネル信号復調部１０３は、ＦＦＴ部から入力された受信信号を、例えば、最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、基地局装置２０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離され、移動局装置１０のユーザ（ここでは、ユーザｋとする）に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部１０４は、ＦＦＴ部から出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号復調部１０３及び後述するチャネル情報測定部１０７に通知する。データチャネル信号復調部１０３においては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。
制御チャネル信号復調部１０５は、ＦＦＴ部から出力された制御チャネル信号（ＰＤＣＣＨ）を復調する。そして、その制御チャネル信号に含まれる制御情報をデータチャネル信号復調部１０３に通知する。データチャネル信号復調部１０３においては、制御チャネル信号復調部１０５からの通知内容に基づいて、抽出されたユーザｋに関する受信信号を復調する。なお、データチャネル信号復調部１０３による復調処理に先だって、抽出されたユーザｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻されているものとする。データチャネル信号復調部１０３で復調されたユーザｋに関する受信信号は、チャネル復号部１０６に出力される。そして、チャネル復号部１０６にてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃ｋが再生される。
チャネル情報測定部１０７は、チャネル推定部１０４から通知されたチャネル状態からチャネル情報を測定する。具体的には、チャネル情報測定部１０７は、チャネル推定部１０４から通知されたチャネル状態に基づいてＣＳＩを測定し、これをフィードバック制御信号生成部１０８に通知する。また、チャネル情報測定部１０７は、特定の基地局装置２０との間でＣＳＩを正確に測定できない場合には、その旨をフィードバック制御信号生成部１０８に通知する。なお、ここでは移動局装置１０のチャネル情報測定部１０７からＣＳＩを正確に測定できない旨を通知する場合について説明するが、ＣＳＩを測定できない場合の処理についてはこれに限定されるものではない。例えば、ＣＳＩが測定できない基地局装置２０に対しては予めＣＳＩを測定しないように基地局装置２０から移動局装置１０に通知するような構成としても良い。
フィードバック制御信号生成部１０８においては、チャネル情報測定部１０７から通知されたＣＳＩに基づいて、これらを基地局装置２０にフィードバックする制御信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を生成する。また、ＣＳＩを測定できなかった旨の通知を受けた場合には、フィードバックしないか、特定の基地局装置２０に対する平均パスロスをフィードバックする制御信号を生成してもよい。フィードバック制御信号生成部１０８で生成された制御信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９に出力される。
一方、上位レイヤから送出されたユーザ＃ｋに関する送信データ＃ｋは、チャネル符号化部１１０によりチャネル符号化された後、データ変調部１１１にてデータ変調される。データ変調部１１１にてデータ変調された送信データ＃ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部１１２に出力される。
サブキャリアマッピング部１１２においては、送信データ＃ｋを、基地局装置２０から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部１１２は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号＃ｋを、送信データ＃ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃ｋがプリコーディング乗算部１１３に出力される。
プリコーディング乗算部１１３は、チャネル情報測定部１０７で測定されたＣＳＩに対応するプリコーディングウェイトに基づいて、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ毎に送信データ＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部１１３により位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９に出力される。
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃ｋと、フィードバック制御信号生成部１０８により生成された制御信号とを合成し、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０９により生成された送信信号は、不図示の逆高速フーリエ変換部にて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＲＦ送信回路１１４＃１〜１１４＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１１４＃１〜１１４＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎを介してアンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎに出力され、受信アンテナＲＸ＃１〜ＲＸ＃Ｎから上りリンクで基地局装置２０に送出される。
図２に示す移動局装置１０が図１に示すセル端ＭＳである場合には、双方の基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２に対して測定したＣＳＩを含む制御信号が送信されることとなる。一方、図２に示す移動局装置１０が図１に示すセル内部ＭＳである場合には、基地局装置ＢＳ１に対して測定したＣＳＩを含む制御信号を送信する一方、基地局装置ＢＳ２に対して、平均パスロスを含む制御信号が送信されることとなる。
次に、図３を参照しながら、基地局装置２０の構成について説明する。図３においては、互いに連携する基地局装置２０Ａ、基地局装置２０Ｂを示している。図３に示す基地局装置２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ図１に示す基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２に対応するものである。なお、これらの基地局装置２０Ａ、２０Ｂは、共通する構成を有している。このため、以下においては、基地局装置２０Ａを用いてその構成を説明し、基地局装置２０Ｂの説明を省略する。
図３に示す基地局装置２０Ａにおいて、スケジューラ２０１は、後述するチャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋから与えられるチャネル推定値、並びに、後述するチャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから与えられるチャネル状態情報（ＣＳＩ）に基づいて多重するユーザ数（多重ユーザ数）を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割り当て内容（スケジューリング情報）を決定し、ユーザ＃１〜＃ｋに対する送信データ＃１〜＃ｋを対応するチャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋに送出する。
送信データ＃１〜＃ｋは、チャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋに出力され、データ変調される。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するチャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。データ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋでデータ変調された送信データ＃１〜＃ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部２０４に出力される。
参照信号生成部２０５＃１〜２０５＃ｋは、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋ用のデータチャネル復調用の個別参照信号（UE specific RS）を生成する。参照信号生成部２０５＃１〜２０５＃ｋにより生成された個別参照信号は、サブキャリアマッピング部２０４に出力される。
サブキャリアマッピング部２０４においては、送信データ＃１〜＃ｋを、スケジューラ２０１から与えられるスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃１〜＃ｋがプリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋに出力される。
プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋは、後述するプリコーディングウェイト生成部２１７から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎ毎に送信データ＃１〜＃ｋを位相及び／又は振幅シフトする（プリコーディングによるアンテナＴＸ＃１〜＃Ｎの重み付け）。プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋにより位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７に出力される。
制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋは、スケジューラ２０１からの多重ユーザ数に基づいて制御信号（ＰＤＣＣＨ）を生成する。制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋにより生成された各ＰＤＣＣＨは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７に出力される。
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃ｋと、制御信号生成部２０８＃１〜２０８＃ｋにより生成された各ＰＤＣＣＨとを合成し、送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０７により生成された送信信号は、不図示の逆高速フーリエ変換部にて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＲＦ送信回路２０９＃１〜２０９＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路２０９＃１〜２０９＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２１０＃１〜２１０＃Ｎを介して送信アンテナＴＸ＃１〜ＴＸ＃Ｎに出力され、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎから下りリンクで移動局装置１０に送出される。
一方、移動局装置１０から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナＴＸ＃１〜＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２１０＃１〜２１０＃Ｎにて送信経路と受信経路とに電気的に分離された後、ＲＦ受信回路２１１＃１〜２１１＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路２１１＃１〜２１１＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に変換する周波数変換処理が施された後、不図示の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）にてフーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換される。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋに出力される。
データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋは、ＦＦＴ部から入力された受信信号を、例えば、最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）信号分離法により分離する。これにより、移動局装置１０から到来した受信信号は、ユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号に分離される。チャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋは、ＦＦＴ部から出力された受信信号に含まれるリファレンス信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態をデータチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋ及び制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋに通知する。データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋにおいては、通知されたチャネル状態に基づいて、受信信号を上述したＭＬＤ信号分離法により分離する。
データチャネル信号分離部２１２＃１〜２１２＃ｋにより分離されたユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、不図示のデータ復調部でデータ復調される。そして、チャネル復号部２１５＃１〜２１５＃ｋにてチャネル復号処理が施されることで送信信号＃１〜送信信号＃ｋが再生される。
制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋは、ＦＦＴ部から入力された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＤＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋは、それぞれユーザ＃１〜ユーザ＃ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。この際、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋにおいては、チャネル推定部２１３＃１〜２１３＃ｋから通知されたチャネル状態に基づいて制御チャネル信号を復調する。制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋにより復調された各制御チャネル信号は、チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋに出力される。
チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋは、制御チャネル信号復調部２１４＃１〜２１４＃ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）に含まれる情報からチャネルに関する情報（チャネル情報）を再生する。チャネル情報には、例えば、ＰＤＣＣＨで通知されるＣＳＩなどのフィードバック情報が含まれる。チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋにより再生されたＣＳＩは、プリコーディングウェイト生成部２１７及びスケジューラ２０１に出力される。さらに、このＣＳＩに基づいて特定されるチャネル符号化率及び変調方式が、それぞれデータ変調部２０３＃１〜２０３＃ｋ、チャネル符号化部２０２＃１〜２０２＃ｋに出力される。なお、ＣＳＩなどのフィードバック情報を含む制御チャネル信号を処理するチャネル情報再生部２１６を含む受信系列は、複数の移動局装置１０からチャネル状態情報を受信する受信部を構成する。
プリコーディングウェイト生成部２１７は、チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから入力されたＣＳＩと、連携する基地局装置２０Ｂのプリコーディングウェイト生成部２１７から入力されるＣＳＩ、あるいはウェイト情報とに基づいて、送信データ＃１〜＃ｋに対する位相及び／又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。プリコーディングウェイト生成部２１７で生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部２０６＃１〜２０６＃ｋに出力され、送信データ＃１〜送信データ＃ｋのプリコーディングに利用される。
この場合、プリコーディングウェイト生成部２１７は、上述した（１）〜（３）の指針に従ってプリコーディングウェイトを生成する（プリコーディング行列を決定する）。具体的には、ＣＳＩの有無に応じて他の基地局装置２０Ｂと連携して信号を送信するセル端ＭＳである移動局装置１０及び特定の基地局装置２０から信号を送信するセル内部ＭＳである移動局装置１０を判定する。そして、セル内部ＭＳである移動局装置１０に対しては、当該セル内部ＭＳ以外の移動局装置１０間の干渉を除去する一方、セル端ＭＳである移動局装置１０に対しては、セル内部ＭＳである移動局装置１０に干渉を与えず、且つ、セル端ＭＳである移動局装置１０間の干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成する。
なお、このプリコーディングウェイト生成部２１７は、ＣＳＩの有無に応じてセル端ＭＳ及びセル内部ＭＳを判定する判定部を構成すると共に、これらのセル端ＭＳ及びセル内部ＭＳ宛ての送信信号に対するプリコーディングウェイトを生成するウェイト生成部を構成する。
同様に、基地局装置２０Ｂのプリコーディングウェイト生成部２１７は、チャネル情報再生部２１６＃１〜２１６＃ｋから入力されたＣＳＩと、基地局装置２０Ａのプリコーディングウェイト生成部２１７から入力されるＣＳＩとに基づいて、セル内部ＭＳである移動局装置１０に対しては、当該セル内部ＭＳ以外の移動局装置１０間の干渉を除去する一方、セル端ＭＳである移動局装置１０に対しては、セル内部ＭＳである移動局装置１０に干渉を与えず、且つ、セル端ＭＳである移動局装置１０間の干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成する。
このように基地局装置２０Ａ、２０Ｂにおいては、移動局装置１０から到来するＣＳＩを共用し、これらのＣＳＩに基づいて送信データ＃１〜＃ｋに対する所望のプリコーディングウェイトを生成することから、セル内部ＭＳである移動局装置１０に対しては、当該セル内部ＭＳ以外の移動局装置１０間の干渉を除去しつつ、基地局装置２０Ａ（ＢＳ１）のみから信号送信を行うことが可能となる。一方、セル端ＭＳである移動局装置１０に対しては、セル内部ＭＳである移動局装置１０に干渉を与えず、且つ、セル端ＭＳである移動局装置１０間の干渉を除去しながら、基地局装置２０Ａ（ＢＳ１）、基地局装置２０Ｂ（ＢＳ２）から信号送信を行うことが可能となる。この結果、基地局装置ＢＳ２からセル内部ＭＳに対する干渉は発生するものの、セル内部ＭＳに対しては基地局装置ＢＳ１から信号が送信され、セル端ＭＳに対しては基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から信号が送信されることから、ＣＳＩがフィードバックされている基地局装置ＢＳ１のみを用いて情報伝送を行う場合と比較して、ＭＩＭＯチャネルの自由度を確保することができ、伝送容量の低減を抑制することが可能となる。
（実施例）
次に、本実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法における移動局装置ＭＳ（セル内部ＭＳ、セル端ＭＳ）の伝送容量と、その他の伝送方法における移動局装置ＭＳ（セル内部ＭＳ、セル端ＭＳ）の伝送容量との比較結果について説明する。以下においては、説明の便宜上、図１に示す移動局装置ＭＳ（セル内部ＭＳ、セル端ＭＳ）、基地局装置ＢＳ（ＢＳ１、ＢＳ２）の例を用いて説明する。ここで、上述したように決定される１番目のセル内部ＭＳ、１番目のセル端ＭＳに対するプリコーディング行列を含む等価チャネル行列「ＢＬ，１」、「ＢＣ，１」は、それぞれ（式８）、（式９）で表わされる。
（式８）
Figure 2011259241
（式９）
Figure 2011259241
この場合において、「λＣ，１，ｌ」、「ｐＣ，１，ｌ」（１≦ｌ≦Ｎｒｘ）を、それぞれ１番目のセル端ＭＳにおける等価チャネル行列ＢＣ，１のｌ番目のストリームの特異値及び割り当て電力とすると、セル端ＭＳの伝送容量は、（式１０）により表わされる。
（式１０）
Figure 2011259241
ここで、「Ｎ０」は、雑音電力を示している。このようにセル端ＭＳの伝送容量ＣＣ，１については、干渉等の影響を受けないことから、（式１０）に基づいて、基地局装置２０において正確に推定することができる。
一方、セル内部ＭＳの伝送容量は、干渉の影響により基地局装置２０において正確には推定することができない。しかしながら、「λＬ，１，ｌ」、「ｐＬ，１，ｌ」（１≦ｌ≦Ｎｒｘ）を、それぞれ１番目のセル内部ＭＳにおける等価チャネル行列ＢＬ，１のｌ番目のストリームの特異値及び割り当て電力とすると、セル内部ＭＳの伝送容量は、（式１１）により推定される。
（式１１）
Figure 2011259241
ここで、「ＧＬ，１ （２）」は、基地局装置ＢＳ２と１番目のセル内部ＭＳとの間の平均パスロスを示し、「ＰＣ （２）」は、基地局装置ＢＳ２から全てのセル端ＭＳに対する合計送信電力を示している。
以下に示す比較結果おいては、（式１０）、（式１１）を用いて、注水定理に基づく電力割り当てを行った。なお、（式１０）は、基地局装置ＢＳにおける注水定理の時のみに使用し、セル内部ＭＳの実際の伝送容量は、セル内部ＭＳと基地局装置ＢＳとの間のチャネル行列を用いて正確に測定した。
図４は、本実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法における移動局装置ＭＳの伝送容量と、その他の伝送方法における移動局装置ＭＳの伝送容量との比較に用いる伝送系モデルを示す図である。図４に示す伝送系モデルにおいては、セル内部ＭＳ数を１、セル端ＭＳ数を３とした。また、送信アンテナ数を８、受信アンテナ数を２とした。さらに、セル端ＭＳを、双方の基地局装置ＢＳから等距離の位置であるセル端に固定し、セル内部ＭＳを、基地局装置ＢＳ１に近い方向にΔだけずれた位置に配置した。なお、Δには、セル半径で正規化した値を用いている。さらに、距離の−３．７６乗則に基づく距離減衰を平均的なパスロスとした。さらに、全送受信アンテナ間のフェージングとして、独立なレイリー変動を仮定している。さらに、送信電力は、１アンテナ送受信時にセル端での平均ＳＮＲ（signal-to-noise ratio）が０ｄＢとなる値で正規化している。
ここでは、本発明に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法（以下、適宜「非直交ＳＤＭ」という）と、図５に示す他の３つの伝送方法とを比較している。
（１）連携なし（No cooperation）：この場合、常に基地局装置ＢＳ１のみを用いて全ての移動局装置ＭＳに対してブロック対角化を用いたＭＩＭＯ伝送を行う。
（２）ＴＤＭ(time division multiplexing)：この場合、１つ目の時間スロットでは双方の基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から全てのセル端ＭＳに対してブロック対角化を用いた連携ＭＩＭＯ伝送を行う。２つ目の時間スロットでは基地局装置ＢＳ１からのみ全てのセル内部ＭＳに対してブロック対角化を用いたＭＩＭＯ伝送を行う。従って、２つの時間スロット間で他の伝送方法と同様に全ての移動局装置ＭＳに対して伝送を行うことになる。
（３）非直交ＳＤＭ（Partial non-orthogonal）：この場合、上述した部分的非直交ブロック対角化に基づくプリコ−ディングを用いて常に双方の基地局装置ＢＳ１、ＢＳ２から全ての移動局装置ＭＳに対して伝送を行う。
なお、チャネル状態は、２つの時間スロット内では一定であり、２時間スロット間では独立に変化するものと仮定した。また、上述した３つの伝送方法に加えて、全ての移動局装置ＭＳのＣＳＩが完全にフィードバックされた場合における、ブロック対角化を適用した基地局間連携マルチユーザＭＩＭＯ伝送（図５に示すPerfect CSI）も併せて評価した。
また、チャネル状態により上述した３つの伝送方法を適応的に切り替えた場合の特性も評価した。伝送方法を切り替える規範として、ある送信電力が与えられた時の合計容量を最大にする規範と、各移動局装置ＭＳが所要の伝送容量を得るための所要総送信電力を最小にする規範とを用いた。
まず、ある送信電力が与えられた時に合計容量を最大化した場合の各伝送方法の比較結果について説明する。図６にΔに対する各伝送方法の平均合計容量を示し、図７にこのときのΔに対する各伝送方法の１移動局装置ＭＳ当たりの平均伝送容量を示す。送信電力は、１アンテナ送受信時にセル端での平均ＳＮＲが０ｄＢとなる値を用いている。連携を行わない場合の合計容量は、他の全伝送方法に比較して劣化していることが分かる。これは、基地局装置ＢＳを連携しないことによるＭＩＭＯチャネルの自由度の減少によるものである。非直交ＳＤＭは、ＴＤＭに比較して、Δが０．４より小さいとき及び０．６より大きいときに合計容量を増大できている。
この理由を図７から考察する。図７に示すように、ＴＤＭの場合、セル端ＭＳの伝送容量は、Δの値によらず一定であるが、非直交ＳＤＭのセル端ＭＳの伝送容量は、Δが小さい領域において４つの伝送方法の中で最大である。これは、非直交ＳＤＭはセル内部ＭＳに対する干渉の許容によりＭＩＭＯチャネルの自由度が増大するため、最大のダイバーシチ利得を得るからである。なお、Δが増大するに従ってセル端ＭＳの伝送容量が劣化するのは、セル端ＭＳに割り当てられる送信電力の減少によるものである。
一方、非直交ＳＤＭにおけるセル内部ＭＳの伝送容量は、Δが小さいときにＴＤＭと比較して劣化している。これは、基地局装置ＢＳ２からのセル端ＭＳ宛の送信信号がセル内部ＭＳへの干渉となり、これがセル内部ＭＳの伝送品質を劣化させているためである。しかし、Δが増大するにつれて、非直交ＳＤＭは、ＴＤＭと比較してセル内部ＭＳの伝送容量が増大している。これは、ＴＤＭが１つの時間スロットを用いてセル内部ＭＳに対して信号を送信しているのに対し、非直交ＳＤＭが常に全ての移動局装置ＭＳに対して信号を送信しており、また、基地局装置ＢＳ２とセル内部ＭＳとの間のパスロスの増大により、非直交ＳＤＭにおけるセル端ＭＳからセル内部ＭＳへのＭＳ間の干渉が十分に抑圧されるためである。その結果、非直交ＳＤＭは、Δが小さいときはＴＤＭよりもセル端ＭＳによるダイバーシチ利得が大きいため合計容量が増大する。一方、Δが十分大きいときは移動局装置ＭＳ間の干渉によるセル内部ＭＳの伝送容量の劣化がパスロスの増大により軽減されるため合計容量が増大すると考えられる。
また、Δが０．２から０．８において伝送方法の適応的な切り替えによりさらなる伝送容量の増大がみられる。これは、この範囲では非直交ＳＤＭとＴＤＭとは比較的に同程度の平均合計容量を達成しているため、瞬時のチャネル状態に応じて伝送方法を切り替えることにより伝送方式間のダイバーシチが働くためと考えられる。図８に合計容量を最大にする規範における、伝送方法を適応的に切り替えた際のΔに対する選択確率を示す。図８より、Δが０．３から０．７の間において非直交ＳＤＭとＴＤＭとの選択確率が同程度であることが確認できる。
次に、各移動局装置ＭＳが所要の伝送容量を得るための所要平均総送信電力を比較する。所要の伝送容量は、全ての移動局装置ＭＳで共通とし、１ｂ／ｓ／Ｈｚに設定した。図９にΔに対する各伝送方法の所要平均総送信電力を、図１０にこのときのΔに対する各伝送方法の１移動局装置ＭＳ当たりの所要平均総送信電力を示す。連携を行わない場合の所要送信電力は、他の伝送方法と比較して大幅に増大している。これは、基地局装置ＢＳを連携しないことにより、ＭＩＭＯチャネルの自由度が減少しているためである。非直交ＳＤＭは、ＴＤＭと比較してΔが０．４より小さいときに所要送信電力が増大している。これは、セル端ＭＳからセル内部ＭＳへの干渉によりセル内部ＭＳの所要送信電力が増加しているからである。このことは図１０のΔが小さい領域を見れば明らかである。
しかし、Δが増加すると、非直交ＳＤＭは、ＴＤＭに比較して所要総送信電力が低減できている。これは、非直交ＳＤＭは、セル内部ＭＳに対する干渉の許容によりＭＩＭＯチャネルの自由度が増大するため、最大のダイバーシチ利得を得るためである。このため、図１０に示すように、セル端ＭＳの所要送信電力が低減できる。また、Δが増加すると、非直交ＳＤＭは、セル内部ＭＳの所要送信電力が大幅に低減できている。これは、基地局装置ＢＳ２とセル内部ＭＳとの間のパスロスの増大により、非直交ＳＤＭにおけるセル端ＭＳからセル内部ＭＳへの移動局装置ＭＳ間の干渉は十分に抑圧されるためである。つまり、Δが増加するにつれて、セル端ＭＳに対するダイバーシチ利得とパスロスの増加によるセル内部ＭＳの移動局装置ＭＳ間の干渉の抑圧により、非直交ＳＤＭはＴＤＭよりも所要総送信電力を効果的に低減できる。また、Δが０．４よりも大きいとき、非直交ＳＤＭは、完全なＣＳＩを有する場合におけるブロック対角化を適用した伝送方法よりも所要総送信電力を低減できている。これは、非直交ＳＤＭは完全なＣＳＩを有する場合のブロック対角化と比較して、移動局装置ＭＳ間の干渉制限が軽減されているためである。つまり、受信信号電力を増大させるようにプリコーディングを選択する自由度が増大したためである。
図１１に所要総送信電力を最小にする規範における、伝送方法を適応的に切り替えた際のΔに対する選択確率を示す。図１１より、非直交ＳＤＭは、Δが０．３５よりも大きいときに、３つの伝送方法の中で選択確率が最大となることが分かる。実際には、Δが大きいときに瞬時ＣＳＩのフィードバックが行えない場合があると考えられるため、非直交ＳＤＭは、現実的な状況において有用な伝送方法であるといえる。
以上説明したように、本実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法においては、ＣＳＩの一部が不明な移動局装置ＭＳ間の干渉を許容し、その他の移動局装置ＭＳ間の干渉はブロック対角化を用いて除去（ヌリング）することで、ＭＩＭＯチャネルの自由度を増大させている。上述した比較結果から、本実施の形態に係る基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法は、ＭＩＭＯチャネルの自由度をより活用できるため、完全直交性を確保する場合に比較してシステム性能を改善することができる。実際には、Δが大きいときに瞬時ＣＳＩのフィードバックが行えない場合があると考えられるため、極めて有用な伝送方法である。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
例えば、上記実施の形態においては、基地局装置２０Ａ、２０Ｂの双方のプリコーディングウェイト生成部２１７でセル内部ＭＳ及びセル端ＭＳに対するプリコーディングウェイトを生成する場合について説明しているが、基地局装置２０の構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、特定の基地局装置２０（例えば、基地局装置２０Ａ）のみにプリコーディングウェイトを生成する機能を持たせ、他の基地局装置２０（例えば、基地局装置２０Ｂ）におけるプリコーディングウェイトを生成し、これを通知するようにしても良い。
１ 移動通信システム
１０、ＭＳ 移動局装置
１０１ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
１０２ ＲＦ受信回路
１０３ データチャネル信号復調部
１０４ チャネル推定部
１０５ 制御チャネル信号復調部
１０６ チャネル復号部
１０７ チャネル情報測定部
１０８ フィードバック制御信号生成部
１０９ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１１０ チャネル符号化部
１１１ データ変調部
１１２ サブキャリアマッピング部
１１３ プリコーディング乗算部
１１４ ＲＦ送信回路
２０Ａ、２０Ｂ、ＢＳ 基地局装置
２０１ スケジューラ
２０２ チャネル符号化部
２０３ データ変調部
２０４ サブキャリアマッピング部
２０５ 参照信号生成部
２０６ プリコーディング乗算部
２０７ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０８ 制御信号生成部
２０９ ＲＦ送信回路
２１０ デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
２１１ ＲＦ受信回路
２１２ データチャネル信号復調部
２１３ チャネル推定部
２１４ 制御チャネル信号復調部
２１５ チャネル復号部
２１６ チャネル情報再生部
２１７ プリコーディングウェイト生成部

Claims (9)

  1. 複数の基地局装置間で連携して複数の移動局装置にＭＩＭＯ伝送を行う基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法であって、
    前記複数の移動局装置からチャネル状態情報を前記複数の基地局装置で取得するステップと、前記チャネル状態情報の有無に応じて前記複数の基地局装置で連携して信号を送信する連携対象の移動局装置及び特定の基地局装置から信号を送信する非連携対象の移動局装置を判定するステップと、前記チャネル状態情報に基づいて前記連携対象及び非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトを生成するステップとを具備することを特徴とする基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  2. 前記非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトとして、前記特定の基地局装置のみから前記非連携対象の移動局装置に信号を送信すると共に、前記連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項１記載の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  3. 前記連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉をブロック対角化により除去することを特徴とする請求項２記載の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  4. 前記連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトとして、前記特定の基地局装置から前記非連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉を除去すると共に、前記特定の基地局装置以外の基地局装置から前記連携対象の移動局装置に送信する信号間の干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項２記載の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  5. 前記非連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉をブロック対角化により除去すると共に、前記連携対象の移動局装置に送信する信号間の干渉をムーアペンローズ逆行列を用いて除去することを特徴とする請求項４記載の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  6. 前記複数の基地局装置の全てに前記チャネル状態情報をフィードバックする移動局装置を前記連携対象の移動局装置と判定する一方、前記特定の基地局装置のみに前記チャネル状態情報をフィードバックする移動局装置を前記非連携対象の移動局装置と判定することを特徴とする請求項１記載の基地局間連携ＭＩＭＯ伝送方法。
  7. 他の基地局装置と連携して複数の移動局装置にＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置であって、
    前記複数の移動局装置からチャネル状態情報を受信する受信部と、前記チャネル状態情報の有無に応じて前記他の基地局装置と連携して信号を送信する連携対象の移動局装置及び特定の基地局装置から信号を送信する非連携対象の移動局装置を判定する判定部と、前記チャネル状態情報に基づいて前記連携対象及び非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトを生成するウェイト生成部とを具備することを特徴とする基地局装置。
  8. 前記ウェイト生成部は、前記非連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトとして、前記特定の基地局装置のみから前記非連携対象の移動局装置に信号を送信すると共に、前記連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項７記載の基地局装置。
  9. 前記ウェイト生成部は、前記連携対象の移動局装置に送信する信号に対するプリコーディングウェイトとして、前記特定の基地局装置から前記連携対象の移動局装置に送信する信号への干渉を除去すると共に、前記特定の基地局装置以外の基地局装置から前記連携対象の移動局装置に送信する信号間の干渉を除去するプリコーディングウェイトを生成することを特徴とする請求項７記載の基地局装置。
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