JP2012520583A

JP2012520583A - 多地点協調送信用のアンテナ選択のためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2012520583A
Application number: JP2011536698A
Authority: JP
Inventors: チョードリーサヤンタン; コッシュネビスアーマッド
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: MX2011009392A; JP5364793B2; EP2406985A1; WO2010103898A1; US20100232336A1; CN102349330A

Abstract

個々の協調基地局で選択される可能性のある異なるアンテナ数での、複数の基地局からユーザ装置（ＵＥ）へのデータ送信方法が記載されている。また、個々の協調基地局で選択される可能性のある異なるアンテナ数での、ＵＥから複数の基地局へのデータ送信方法も記載されている。

Description

本発明は、概して無線通信に関する。より詳細には、本発明は、セルラーネットワークにおける多地点協調送信用のアンテナ選択に関する。

セルラーネットワークは、固定の送信機として各々機能する多数の無線セル（または、単にセル）で構成されている無線ネットワークである。ここで、当該固定の送信機は、セルサイトまたは基地局として知られている。これらのセルは、一つのセルのエリアより広いエリアに亘る無線受信地域を提供するために、異なるエリアを網羅するように使用される。セルラーネットワークは、セルとして各々機能する１組の固定のメイントランシーバーと、ネットワークユーザへサービスを提供する１組の分散型のトランシーバー（常にではないが、一般には携帯電話機）とを含む。

セルラーネットワークのための規格を開発しようとする多数の規格機構がある。そのような規格機構の一例は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：3rd Generation Partnership Project）である。３ＧＰＰＬＴＥ（Long Term Evolution）は、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）規格を改善し、将来の技術進化に対処するために、３ＧＰＰ内のプロジェクトに与えられた名称である。３ＧＰＰＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、現在、３ＧＰＰＬＴＥの強化版として、３ＧＰＰにより規格化されている。

ＣｏＭＰ（Coordinated multiple point transmission/reception：多地点協調送信／受信）は、３ＧＰＰＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの性能を改善するための有望な技術の一つであると考えられている。ＣｏＭＰの主な構想は、複数の基地局からユーザ装置（ＵＥ）へ情報を送信し、その結果、ＵＥでの多重送信の結合能力により、ＵＥでより良好な信号品質を得るというものである。

提案された結合の一形式は、複数の基地局が同一の信号をＵＥに送信するといった送信のようなＭＢＳＦＮ（Multicast Broadcast Single Frequency Network）であった。ＭＢＳＦＮの主な構想は、複数の基地局から同一データを送信することである。受信側のＵＥで受信した信号は、個々の基地局からＵＥへの個々のチャネルの合計であるように見える。本発明は、多地点協調送信／受信に関連するこのＭＢＳＦＮ送信スキームの改善に関するものである。

多地点協調送信／受信のための方法が開示されている。ユーザ装置（ＵＥ）は、複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する。上記ＵＥは、上記選択に関して、上記複数の協調基地局に通知する。上記ＵＥは、異なる協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局から同時にダウンリンクデータを受信する。

上記ＵＥは、上記異なる協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局へ同時にアップリンクデータを送信してもよい。

上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、上記個々の協調基地局からのチャネルを推定する推定ステップと、上記チャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成する結合ステップと、を含んでもよい。上記チャネルを結合して、上記改善された結合チャネルを形成する結合ステップは、上記複数の協調基地局とは異なる送信アンテナの組み合わせに対して、性能指標を算出する算出ステップを含んでもよい。

上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、上記複数の協調基地局の重ね合わせられたチャネルを推定する推定ステップを含んでもよい。

上記複数の協調基地局に通知する通知ステップは、上記複数の協調基地局へアンテナ選択インデックスをフィードバックして、上記個々の協調基地局に、使用のための上記送信アンテナを選択させるフィードバックステップを含んでもよい。

上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、異なる指標を使用して、上記複数の協調基地局にて使用される設定モードを推定することにより、上記ＵＥにて観測される結合チャネルを改善する使用ステップを含んでもよい。上記指標は、容量、ダイバーシティゲイン、および特異値の少なくとも一つを含んでもよい。

複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択することに加え、上記ＵＥは、上記ＵＥにより使用される受信アンテナ数を選択してもよい。

また、多地点協調送信／受信のための方法が開示されている。基地局は、ユーザ装置（ＵＥ）から受信した情報に基づき、上記基地局により使用される送信アンテナ数を選択する。上記基地局は、上記基地局、および一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥへ、ダウンリンクデータを送信する。

上記基地局は、上記基地局、および上記一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥから、アップリンクデータを受信してもよい。

上記基地局は、上記ＵＥから上記基地局へのチャネルを推定して、改善された結合チャネルを形成してもよい。上記ＵＥから上記基地局への個々のチャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成してもよい。上記異なる数の受信アンテナの上記選択は、上記基地局における有効な結合チャネルを改善してもよい。異なる指標を使用して、上記協調基地局において使用される設定モードを決定することにより、上記基地局において観測される結合チャネルを改善してもよい。

アンテナの組み合わせの検索範囲、および、アンテナ選択フィードバックオーバーヘッドの低減は、上記検索範囲を実用的な組み合わせに制限することにより低減されてもよい。

また、多地点協調送信／受信のために構成されたユーザ装置（ＵＥ）が開示されている。上記ＵＥは、プロセッサと、上記プロセッサとの電子通信におけるメモリと、上記メモリ内に保存された命令とを含む。上記命令は、複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択することを実行できる。また、上記命令は、上記選択に関して、上記複数の協調基地局に通知することを実行できる。また、上記命令は、異なる協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局から同時にダウンリンクデータを受信することを実行できる。

また、多地点協調送信／受信のために構成された基地局が開示されている。上記基地局は、プロセッサと、上記プロセッサとの電子通信におけるメモリと、上記メモリ内に保存された命令とを含む。上記命令は、ユーザ装置（ＵＥ）から受信した情報に基づき、上記基地局により使用される送信アンテナ数を選択することを実行できる。また、上記命令は、上記基地局、および一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥへ、ダウンリンクデータを送信することを実行できる。

上述および本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて、本発明の以下の詳細な記載を考慮した上で、より明白に理解されるであろう。

ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおけるダウンリンクジョイント処理（joint processing）ＣｏＭＰ（多地点協調送信／受信）を示す図である。多地点協調送信用アンテナの選択方法を示す図である。図２の方法が実行可能なシステムを示す図である。図２の方法が実行可能な他のシステムであって、最大特異値が利用される場合のシステムを示す図である。図２の方法が実行可能な他のシステムであって、ＵＥが、異なるアンテナ選択に対応する結合チャネルを算出する場合のシステムを示す図である。図５のシステムで実行可能な、協調多地点送信用アンテナのより詳細な選択方法を示す図である。本明細書に記載されたアンテナ選択方法が、アップリンク上のＣｏＭＰに対して実行可能である場合のシステムを示す図である。中継器を利用するシステムであって、本明細書に記載されたアンテナ選択方法が、アップリンク上のＣｏＭＰに対して実行可能である場合のシステムを示す図である。通信装置で利用される種々のコンポーネントを示す図である。

この開示では、個々の協調基地局で、送信アンテナ数をすばやく選択することによりＭＢＳＦＮ送信の構想を改善する結果、更なる性能の改善が図られている。実際には、以前のＭＢＳＦＮスキームにより観測される通常の合計チャネルよりも良好な新たなＭＢＳＦＮ結合チャネルを生成する。

図１は、ＵＥ１０４へ、ダウンリンクデータを同時に送信する第１基地局１０２ａおよび第２基地局１０２ｂを含む複数の基地局１０２を示す。これは、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおけるダウンリンクジョイント処理ＣｏＭＰ（多地点協調送信／受信）と称される。第１基地局１０２ａおよび第２基地局１０２ｂは、協調基地局１０２と称されてもよい。これに関して、協調基地局１０２は、同一データを、ＵＥ１０４へ同時に送信する基地局１０２である。

ＣｏＭＰセル（それぞれ、セル^（１）およびセル^（２）としての基地局１０２ａおよび１０２ｂ）の総数がＢで、各々Ｎ_ｔ個の送信アンテナを装備していると仮定する。受信機（ＵＥ１０４）は、Ｎ_ｒ個の受信アンテナを有すると仮定する。ＣｏＭＰセルｂ（ｂ＝１，２…Ｂ）とＵＥ_ｉとの間のベースバンドチャネルマトリクスを、Ｈ_ｉ（ｂ）（Ｎ_ｒ×Ｎ_ｔ）で示す。Ｗ_ｋ（ｂ）を、Ｎ_ｔ×Ｌ_ｋサイズであるセルｂのプリコーディングマトリクスとする。ここで、Ｌ_ｋは、ＵＥ_ｋの通信レイヤの数である。

ＭＢＳＦＮにおいて、プリコーディングは、以下の式で示される。

ここで、ｘ_ｋはダウンリンクデータ、ｎ_ｋはノイズ成分、Ｗ_ｋは全てのＣｏＭＰセルに対する共通プリコーディングマトリクスである。これらのカラムは、複合チャネルのＬ_ｋ最大特異値に対応するＬ_ｋ右特異ベクトルである。当該複合チャネルは、以下のように示される。

そして、√Ｐ_ｂは、ＣｏｍＰセルｂからの各層における電力である。

ＭＢＳＦＮプリコーディングに伴う問題の一つは、（２つの協調基地局１０２を有し、）基地局１０２から受信機への個々のチャネル（Ｈ１およびＨ２）が良好な場合でさえ、結合チャネル（Ｈ１＋Ｈ２）は良好ではない可能性があるということである。それゆえ、我々は、最良の結合チャネルＨ１'＋Ｈ２'を選択するために、協調点の各々でのアンテナ選択の使用を提案する。ここで、Ｈ１'＋Ｈ２'は、個々の協調基地局１０２でアンテナのサブセットを選択することにより選ばれる。

図２は、多地点協調送信用アンテナの選択方法２００を示す。ＵＥ１０４は、個々の協調ノード（例えば、基地局１０２）からのチャネルを計測する（例えば、推定する）（２０６）。ＵＥ１０４は、異なる性能指標（例えば、容量、ＢＥＲ等）を用いて、送信ノードとは異なるアンテナの組み合わせを用いることにより、最良の結合チャネルを演算する（２０８）。ＵＥ１０４は、プリコーディングマトリクスインデックスと共に、協調ノードの各々で用いられるアンテナ選択を決定するモードをフィードバックする（２１０）。ＵＥからのフィードバックに基づき、個々の協調ノードは、それらの送信アンテナおよびプリコーディングマトリクスを選択する（２１２）。

例１
ここでは、図３に関して、一例を考察する。２つの協調基地局３０２、すなわち第１基地局３０２ａおよび第２基地局３０２ｂ、があると考える。第１基地局３０２ａは、第１送信アンテナ３１４ａおよび第２送信アンテナ３１４ｂを有する。同様に、第２基地局３０２ｂは、第１送信アンテナ３１４ｃおよび第２送信アンテナ３１４ｄを有する。ＵＥ３０４は、第１受信アンテナ３１６ａおよび第２受信アンテナ３１６ｂを有する。

第１基地局３０２ａからＵＥ３０４へのチャネルＨ１３１８ａが、次式
Ｈ１＝［ａｂ；ｃｄ］（２）
で与えられると仮定する。ここで、ａは、第１送信アンテナ３１４ａから第１受信アンテナ３１６ａへのチャネルゲインである。ｂは、第２送信アンテナ３１４ｂから第１受信アンテナ３１６ａへのチャネルゲインである。ｃは、第１送信アンテナ３１４ａから第２受信アンテナ３１６ｂへのチャネルゲインである。そして、ｄは、第２送信アンテナ３１４ｂから第２受信アンテナ３１６ｂへのチャネルゲインである。

また、第２基地局３０２ｂからＵＥ３０４へのチャネルＨ２３１８ｂが、次式
Ｈ２＝［ｅｆ；ｇｈ］（３）
で与えられると仮定する。ここで、ｅは、第１送信アンテナ３１４ｃから第１受信アンテナ３１６ａへのチャネルゲインである。ｆは、第２送信アンテナ３１４ｄから第１受信アンテナ３１６ａへのチャネルゲインである。ｇは、第１送信アンテナ３１４ｃから第２受信アンテナ３１６ｂへのチャネルゲインである。そして、ｈは、第２送信アンテナ３１４ｄから第２受信アンテナ３１６ｂへのチャネルゲインである。

従って、通常のＭＢＳＦＮ送信スキームを用いて、受信機での結合（または重ね合わせられた）チャネルは、次式
Ｈ＝Ｈ１＋Ｈ２＝［ａ＋ｅｂ＋ｆ；ｃ＋ｇｄ＋ｈ］（４）
で与えられる。

しかしながら、そのような結合チャネルは、個々のチャネルＨ１３１８ａもしくはＨ２３１８ｂ、またはＨ１３１８ａとＨ２３１８ｂとの他の組み合わせより悪化する可能性がある。個々の協調基地局３０２で異なる数のアンテナ３１４を用いることにより、異なる結合チャネルが受信機で観測されることになり、そして、受信機は、協調基地局３０２でアンテナ３１４の最適な組み合わせを選ぶことができる。アンテナ３１４の可能な組み合わせのいくつかの例が以下に挙げられる。

一つの可能性としては、第１基地局３０２ａから両方のアンテナ３１４ａ、３１４ｂを選択し、第２基地局３０２ｂから一つのアンテナ（第１アンテナ３１４ｃまたは第２アンテナ３１４ｄ）を選択し、そして、ＵＥ３０４で２つのアンテナ３１６ａ、３１６ｂを選択することが挙げられる。例えば、
モード１
Ｈ’＝［ａ＋ｅｂ；ｃ＋ｇｄ］（５）
または、
モード２
Ｈ’＝［ａｂ＋ｆ；ｃｄ＋ｈ］（６）。

別の可能性としては、第１基地局３０２ａから一つのアンテナ（第１アンテナ３１４ａまたは第２アンテナ３１４ｂ）を選択し、第２基地局３０２ｂで両方のアンテナ３１４ｃ、３１４ｄを選択し、そして、ＵＥ３０４で２つのアンテナ３１６ａ、３１６ｂを選択することが挙げられる。例えば、
モード３
Ｈ’＝［ａ＋ｅｆ；ｃ＋ｇｈ］（７）
または、
モード４
Ｈ’＝［ｅｂ＋ｆ；ｇｄ＋ｈ］（８）。

別の可能性としては、第１基地局３０２ａから両方のアンテナ３１４ａ、３１４ｂを選択し、そして、第２基地局３０２ｂからどのアンテナも選択しないことが挙げられる。

モード５
Ｈ’＝Ｈ１（９）。

ＵＥ３０４は、個々のチャネルＨ１３１８ａおよびＨ２３１８ｂを計測した後、個々の基地局３０２用として使用されるアンテナモード選択をフィードバックする。例えば、上記例において、第１基地局３０２ａから２つのアンテナ３１４ａ、３１４ｂを選択し、第２基地局３０２ｂから第１アンテナ３１４ｃを選択することにより得られた結合チャネルが、最良の結合チャネルを導く場合、ＵＥ３０４は、『モード１』を協調基地局３０２へフィードバックする（通知する）。異なるモード３２２は、ＵＥ３０４の参照テーブル３２４により予め定義できる。

例２
ここでは、図４を参照して、別例を考察する。再度、２つの協調基地局４０２、すなわち第１基地局４０２ａおよび第２基地局４０２ｂ、があると仮定する。第１基地局４０２ａは、第１送信アンテナ４１４ａおよび第２送信アンテナ４１４ｂを有する。同様に、第２基地局４０２ｂは、第１送信アンテナ４１４ｃおよび第２送信アンテナ４１４ｄを有する。ＵＥ４０４は、第１受信アンテナ４１６ａおよび第２受信アンテナ４１６ｂを有する。また、第１基地局４０２ａからＵＥ４０４への第１チャネルＨ１４１８ａと、第２基地局４０２ｂからＵＥ４０４への第２チャネルＨ２４１８ｂとが示されている。

この例では、結合チャネル４２６の最大特異値４２８を得るためのアンテナ選択の使用を実証する。最大特異値４２８は、主要固有モード（dominant eigenmode）送信におけるアレイゲインの計測値であり、チャネルが受信機で分かるときには最大ダイバーシティゲインを抽出する方法である。

平均０かつ標準偏差１のガウス分布から選択された個々のエントリを有する２つの実マトリクスを考える。
以下の式である場合、Ａの最大特異値は、１．４８９３である。

以下の式である場合、Ｂの最大特異値は、２．０６６８である。

Ａ＋Ｂの合計は、次式で与えられる。

このとき、最大特異値は、２．７７６５であり、ＡおよびＢのそれぞれの最大特異値より大きい。

しかしながら、第１チャネルＨ１４１８ａを表すＡと、第２チャネルＨ２４１８ｂを表すＢとを仮定すると、第１基地局４０２ａから２つのアンテナ４１４ａ、４１４ｂを選択し、そして、第２基地局４０２ｂから第１アンテナ４１４ｃを選択することにより、結合チャネルは、次式で与えられる。

このときの最大特異値は、２．９６２７であり、直接加算したチャネルＡ＋Ｂの最大特異値よりも大きい。従って、性能指標が最大特異値４２８である場合、このモード４２２は、第１基地局４０２ａから２つのアンテナ４１４ａ、４１４ｂを使用し、そして第２基地局４０２ｂから第１アンテナ４１４ｃを使用することにより、好適なＭＢＳＦＮ送信モード４２２になる。

ＵＥ４０４は、生じうる異なるモード４２２に対応する複数の最大特異値４２８を算出してもよい（例えば、第１結合チャネル４２６ａが第１最大特異値４２８ａを有する第１モード４２２ａ、第２結合チャネル４２６ｂが第２最大特異値４２８ｂを有する第２モード４２２ｂ等）。その後、最も高い最大特異値４２８を有する結合チャネル４２６を提供するモード４２２が選択され、そして、基地局４０２へフィードバックされてもよい。

異なる指標が、アンテナモード選択のために用いられてもよい。この異なる指標は、結合チャネル４２６の容量、結合チャネル４２６の行列式、結合チャネル４２６のノルム、結合チャネル４２６の条件数、等を含むが、これに限定されるものでない。

上記記載は、協調基地局４０２からＵＥ４０４へのダウンリンクチャネルに対するものである一方、同様の分析は、ＵＥ４０４から基地局４０２へのアップリンクチャネル（アップリンクデータ）に対しても適用される。この場合、第１基地局４０４ａは、第１および第２受信アンテナを有し、そして、第２基地局４０２ｂは、第１および第２受信アンテナを有する。ＵＥ４０４は、第１および第２送信アンテナを有する。ＵＥ４０４は、アップリンクデータを、第１基地局４０４ａおよび第２基地局４０４ｂへ同時に送信する。

例３
ここでは、図５および図６に関連して、別例を考察する。図５で示されたシステムを仮定する。このシステムでは、第１基地局５０２ａが、２つの送信アンテナ５１４ａ、５１４ｂを有し、第２基地局５０２ｂが、２つの送信アンテナ５１４ｃ、５１４ｄを有し、そして、ＵＥ５０４は、２つの受信アンテナ５１６ａ、５１６ｂを有する。それゆえ、第１基地局５０２ａおよび第２基地局５０２ｂとＵＥ４０４との間のチャネルは、２×２マトリクスであるＨ１５１８ａおよびＨ２５１８ｂである。

図６は、送信アンテナ５１４を選択するためにＵＥ５０４で実行される処理手順を示す。ＵＥ５０４は、Ｈ１５１８ａおよびＨ２５１８ｂを計測する（例えば、推定する）（６３０）。ＵＥ５０４は、基地局５０２でのアンテナ選択に各々対応する結合チャネル５２６ａ〜ｉ（以下の式（１４）から（２２）で表される）を算出する（６３２）。

Ｇ１＝αＨ１＋βＨ２（１４）
式（１４）では、第１基地局５０２ａおよび第２基地局５０２ｂは、同一の信号を送信する、当該基地局の全てのアンテナ５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄを用いると仮定している。

Ｇ２＝αＨ１＋βＨ２（１）（１５）
式（１５）では、第１基地局５０２ａは、その送信アンテナ５１４ａ、５１４ｂの両方を用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第２送信アンテナ５１４ｄでなく、その第１送信アンテナ５１４ｃを用いると仮定している。Ｈ２（１）は、Ｈ１５１８ａの第１カラムである。

Ｇ３＝αＨ１＋βＨ２（２）（１６）
式（１６）では、第１基地局５０２ａは、その送信アンテナ５１４ａ、５１４ｂの両方を用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第１送信アンテナ５１４ｃでなく、その第２送信アンテナ５１４ｄを用いると仮定している。

Ｇ４＝αＨ２＋βＨ１（１）（１７）
式（１７）では、第２基地局５０２ｂは、その送信アンテナ５１４ｃ、５１４ｄの両方を用い、そして、第１基地局５０２ａは、その第２送信アンテナ５１４ｂでなく、その第１送信アンテナ５１４ａを用いると仮定している。

Ｇ５＝αＨ２＋βＨ１（２）（１８）
式（１８）では、第２基地局５０２ｂは、その送信アンテナ５１４ｃ、５１４ｄの両方を用い、そして、第１基地局５０２ａは、その第１送信アンテナ５１４ａでなく、その第２送信アンテナ５１４ｂを用いると仮定している。

Ｇ６＝αＨ１（１）＋βＨ２（１）（１９）
式（１９）では、第１基地局５０２ａは、その第２送信アンテナ５１４ｂでなく、その第１送信アンテナ５１４ａを用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第２送信アンテナ５１４ｄでなく、その第１送信アンテナ５１４ｃを用いると仮定している。

Ｇ７＝αＨ１（１）＋βＨ２（２）（２０）
式（２０）では、第１基地局５０２ａは、その第２送信アンテナ５１４ｂでなく、その第１送信アンテナ５１４ａを用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第１送信アンテナ５１４ｃでなく、その第２送信アンテナ５１４ｄを用いると仮定している。

Ｇ８＝αＨ１（２）＋βＨ２（１）（２１）
式（２１）では、第１基地局５０２ａは、その第１送信アンテナ５１４ａでなく、その第２送信アンテナ５１４ｂを用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第２送信アンテナ５１４ｄでなく、その第１送信アンテナ５１４ｃを用いると仮定している。

Ｇ９＝αＨ１（２）＋βＨ２（２）（２２）
式（２２）では、第１基地局５０２ａは、その第１送信アンテナ５１４ａでなく、その第２送信アンテナ５１４ｂを用い、そして、第２基地局５０２ｂは、その第１送信アンテナ５１４ｃでなく、その第２送信アンテナ５１４ｄを用いると仮定している。

式（１４）から（２２）における記号αおよびβは、送信アンテナ５１４にわたる電力配分を表している。例えば、電力が２つの送信アンテナ５１４間で同等に配分される場合、α＝１／２である。同様に、送信アンテナ５１４一つのみが用いられる場合、α＝１である。より複雑な設定においては、個々のアンテナポートの電力の制限と同様に、総電力の制限が満たされる限り、送信アンテナ５１４間でのあらゆる電力の配分が可能である。

ＵＥ５０４は、生じうる結合チャネル５２６ａ〜ｉの各々によりサポートされる達成可能なレート（すなわち、容量５４８ａ〜ｉ）を算出する（６３４）。つまり、ＵＥ５０４は、次式
Ｃ_ｉ＝ｌｏｇ_２（ｄｅｔ（Ｉ＋Ｐ_ｔｘＧ_ｉＧ_ｉ ^＊））（２３）
を演算する。ここで、Ｉは恒等行列、Ｐ_ｔｘは、第１基地局５０２ａおよび第２基地局５０２ｂでの送信電力、そして、ｉ＝１，２…９は、上述した９個の結合チャネル５２６ａ〜ｉのうちの一つのインデックス５５０ａ〜ｉである。

ＵＥ５０４は、生じうる結合チャネル５２６ａ〜ｉを比較し（６３６）、そして、最大容量Ｃ_ｉ５４８を有するインデックス（ｉ）５５０を選択する（６３８）。８個の組み合わせに対して組み合わせ数を減少させ、インデックス（ｉ）５５０は、３ビットを用いて、基地局５０２へフィードバックすることにより送信される（６４０）。

Ｎ_ｔ個の送信アンテナを含む全数検索は、２＾（Ｎ_ｔ）個の可能な組み合わせを含む。しかしながら、協調基地局５０２の各々から少なくとも一つのアンテナを確実に選択し、かつ、協調基地局５０２から少なくとも合計Ｎ_ｒ個のアンテナを確実に選択することにより、検索空間（検索範囲）を縮小することができる。別の可能な組み合わせは、協調基地局５０２の各々から少なくともＮ_ｒ個のアンテナを選択することによるものである。上述の例において、１６個の検索可能の組み合わせがあったが、検索空間は、９個の意味のある（つまり、実用的である）組み合わせに減少した。

プリコーディングマトリクス５５４は、等価チャネルＧ_ｉ上で特異値分解を行うことにより得られ（６４２）、そして、既存の技術を用いて有限コードブックにマップされる（６４４）。両方の基地局５０２により用いられる共通プリコーディングマトリクス／ベクトル５５４のインデックスは、フィードバックを用いて返送される（６４６）。基地局５０２ａ、５０２ｂは、ＵＥ５０４により決定されたアンテナ選択と共に、対応するプリコーディングマトリクス５５４ａ、５５４ｂを用いる。

ここでは、図７に関連して、別例を考察する。この例は、アップリンク上のＣｏＭＰに関するものである。再度、２つの協調基地局７０２、すなわち第１基地局７０２ａおよび第２基地局７０２ｂ、があると仮定する。第１基地局７０２ａは、第１受信アンテナ７１６ａおよび第２受信アンテナ７１６ｂを有する。第２基地局７０２ｂは、第１受信アンテナ７１６ｃおよび第２受信アンテナ７１６ｄを有する。ＵＥ７０４は、第１送信アンテナ７１４ａおよび第２送信アンテナ７１４ｂを有する。

この方法において、ＵＥ７０４は、（アップリンクデータを表す）ｘを、第１基地局７０２ａおよび第２基地局７０２ｂへ同時に送信する。ＵＥ７０４から第１基地局７０２ａへのチャネルは、Ｈ１７１８ａであり、そして、ＵＥ７０４から第２基地局７０２ｂへのチャネルは、Ｈ２７１８ｂである。第２基地局７０２ｂは、受信した信号ｙ２＝Ｈ２^＊ｘを、Ｈ２と共に第１基地局７０２ａへ送信する（簡単のため、ノイズの影響は無視している）。第１基地局７０２ａは、ｙ２をｙ１（＝Ｈ１^＊ｘ）に結合し、ｙ＝ｙ１＋ｙ２＝（Ｈ１＋Ｈ２）^＊ｘを得る。これは、ダウンリンクの場合と同様のシナリオである。結合チャネルＨ１＋Ｈ２に基づき、第１基地局７０２ａは、第２基地局７０２ｂ用として用いられるアンテナ７１６をフィードバックし、そしてまた、第１基地局７０２ａ用として用いられるアンテナ７１６を決定する。

それゆえ、ダウンリンクでのように、異なる数のアンテナ７１４、７１６が、基地局７０２およびＵＥ７０４で使用されてもよい。例えば、一つの可能性としては、第１基地局７０２ａで両方の受信アンテナ７１６ａ、７１６ｂを選択し、第２基地局７０２ｂで一つの受信アンテナ（第１受信アンテナ７１６ｃまたは第２受信アンテナ７１６ｄ）を選択し、そして、ＵＥ７０４で両方の送信アンテナ７１４ａ、７１４ｂを選択することが挙げられる。別の可能性としては、第１基地局７０２ａで一つの受信アンテナ（第１受信アンテナ７１６ａまたは第２受信アンテナ７１６ｂ）を、第２基地局７０２ｂで両方の受信アンテナ７１６ｃ、７１６ｄを、そして、ＵＥ７０４で両方の送信アンテナ７１４ａ、７１４ｂを選択することが挙げられる。多数の他の可能性も同様に存在する。

図８は、中継器８５６を用いたアップリンク上でのＣｏＭＰスキームを示す。このスキームにおいて、ＵＥ８０４は、第１中継器８５６ａおよび第２中継器８５６ｂへアップリンクデータを送信する。そして、中継器８５６ａ、８５６ｂは、基地局８０２へその情報を中継する。基地局８０２において中継器８５６ａ、８５６ｂから受信した信号は、ｙ＝Ｈ１^＊ｘ＋Ｈ２^＊ｘで与えられる。ここで、Ｈ１８１８ａは、第１中継器８５６ａから基地局８０２へのチャネルであり、そして、Ｈ２８１８ｂは、第２中継器８５６ｂから基地局８０２へのチャネルである。従って、基地局８０２は、基地局８０２で結合チャネルを最適化するために、中継ノード８５６で選択されるアンテナ８１６ａ、８１６ｂ、８１６ｃ、８１６ｄを選択できる。

本明細書で開示された方法は、３ＧＰＰＬＴＥと同様のシステムにおいて実行できる。用語『３ＧＰＰＬＴＥと同様のシステム』は、３ＧＰＰＬＴＥ規格、３ＧＰＰＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格等に従って動作するあらゆる無線通信システムを含む。

本明細書で開示された方法を用いて複数の協調基地局からＵＥへ送信されるデータは、３ＧＰＰＬＴＥと同様のシステムにおけるダウンリンク共用データであってもよい。用語『ダウンリンク共用データ』は、複数のＵＥで共用されるダウンリンクチャネル上で送信されるデータを称する。

本明細書で開示された方法を用いてＵＥから複数の協調基地局へ送信されるデータは、中継器を利用する３ＧＰＰＬＴＥと同様のシステムを含む、３ＧＰＰＬＴＥと同様のシステムにおけるアップリンク共用データであってもよい。用語『アップリンク共用データ』は、複数のＵＥで共用されるアップリンクチャネル上で送信されるデータを称する。

図９は、通信装置９０２で利用される種々のコンポーネントを示す。通信装置９０２は、ＵＥまたは基地局であってもよい。通信装置９０２は、通信装置９０２の動作を制御するプロセッサ９０６を含む。また、プロセッサ９０６は、ＣＰＵと称されてもよい。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の両方、または、情報を保存可能なあらゆるタイプのデバイスを含むメモリ９０８は、命令９０７ａおよびデータ９０９ａをプロセッサ９０６へ供給する。また、メモリ９０８の一部は、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含んでもよい。また、命令９０７ａおよびデータ９０９ａは、プロセッサ９０６中に存在していてもよい。また、プロセッサ９０６へとロードされた命令９０７ａは、プロセッサ９０６による実行のためにロードされたメモリ９０８からの命令９０７ａを含んでもよい。

また、通信装置９０２は、データの送受信を可能にするために、送信機９１０および受信機９１２を含むハウジングを含んでもよい。送信機９１０および受信機９１２は、トランシーバー９２０へと結合されてもよい。アンテナ９１８は、ハウジングに付属し、そして、トランシーバー９２０へ電気的に連結される。また、追加のアンテナが用いられてもよい。

通信装置９０２の種々のコンポーネントは、データバスに加え、電力バス、制御信号バス、および、ステータス信号バスを含むことが可能なバスシステム９２６によって共に接続されている。しかしながら、明快にするために、種々のバスは、バスシステム９２６として図９に示されている。また、通信装置９０２は、信号処理において用いられるデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）９１４を含んでもよい。また、通信装置９０２は、通信装置９０２の機能へのユーザアクセスを提供する通信インターフェース９２４を含んでもよい。図９で示された通信装置９０２は、特定のコンポーネントのリストではなく、機能ブロック図である。

例えば、上記機能ブロック図は、多地点協調送信／受信のために構成されたユーザ装置を含むことができる。上記ユーザ装置は、複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択部（プロセッサ９０６）と、上記選択に関して、上記複数の協調基地局に通知する通知部（送信機９１０）と、異なる個々の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々から、同時にダウンリンクデータを受信する受信部（受信機９１２）と、を備えることができる。

上記ユーザ装置は、上記異なる個々の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々へ、同時にアップリンクデータを送信する送信部（送信機９１０）を更に備えることができる。

また、上記選択部は、上記個々の協調基地局からのチャネルを推定し、かつ、上記チャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成する。また、上記通知部は、上記複数の協調基地局へアンテナ選択インデックスをフィードバックして、上記個々の協調基地局に、使用のための上記送信アンテナを選択させる。また、上記選択部は、異なる指標を使用して、上記複数の協調基地局にて使用されるアンテナ選択を推定することにより、上記ＵＥにて観測される結合チャネルを改善する。

例えば、上記機能ブロック図は、多地点協調送信／受信のために構成された基地局を含むことができる。上記基地局は、ユーザ装置（ＵＥ）から受信した情報に基づき、上記基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択部（プロセッサ９０６）と、上記基地局、および一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥへ、ダウンリンクデータを送信する送信部（送信機９１０）と、を備えることができる。

上記基地局は、上記基地局、および上記一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥから、アップリンクデータを受信する受信部（受信機９１２）を更に含むことができる。上記基地局は、上記ＵＥから上記基地局へのチャネルを推定して、改善された結合チャネルを形成する推定部（プロセッサ９０６）を更に含むことができる。また、上記推定部は、異なる指標を使用して、上記一つ以上の他の協調基地局で使用されるアンテナ選択を推定することにより、上記基地局にて観測される結合チャネルを改善する。

本明細書で用いられるように、用語『ユーザ装置』は、セルラーネットワークなどの無線通信ネットワーク上の音声および／またはデータ通信用として使用される電子デバイスを表す。ユーザ装置の例は、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯機器、無線モデム、ノート型パソコン、パソコン等を含む。あるいは、ユーザ装置は、アクセス端末、モバイル端末、モバイル局、加入者局、リモート局、ユーザ端末、端末、加入者ユニット、モバイルデバイス、無線デバイス等と称されてもよい。

用語『基地局』は、固定局に設置され、かつ、ＵＥと通信するために使用される無線通信局を表す。あるいは、基地局は、アクセスポイント、ＮｏｄｅＢ、進化型ＮｏｄｅＢ等と称されてもよい。

用語『決定する』は、広く様々な動作を包含している。したがって、『決定する』は、算出する、演算する、処理する、導出する、調査する、検索する（例えば、テーブル、データベース、または、その他のデータ構造を検索する）、確認する等の動作を包含し得る。同様に、『決定する』は、受信する（例えば、情報を受信する）、アクセスする（例えば、メモリ内のデータにアクセスする）等の動作を包含し得る。同様に、『決定する』は、解決する、選び出す、選択する、規定する等の動作を包含し得る。

用語『〜に基づき』は、特に明記されていない限り、『〜のみに基づき』ということを意味している訳ではない。換言すれば、用語『〜に基づき』は、『〜のみに基づき』および『少なくとも〜に基づき』の両方を表している。

用語『プロセッサ』は、汎用プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシン等を包含するように広く解釈されるべきである。状況によっては、『プロセッサ』が、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、プログラマブル論理回路（ＰＬＤ）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）等を指すこともある。用語『プロセッサ』は、複数の処理デバイスを組み合わせたもの（例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと接続されている１つ以上のマイクロプロセッサ、その他の構成）を指してもよい。

用語『メモリ』は、電子情報を記憶することが可能なあらゆる電子部品を包含するように広く解釈されるべきである。用語『メモリ』は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、イレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、エレクトリカリーイレーサブルＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学データ記憶装置、レジスタ等といった、プロセッサが読み込み可能な各種媒体のことを指してもよい。プロセッサがメモリからの情報の読み取りおよび／またはメモリへの情報の書き込みを実行できる場合、メモリは、プロセッサと電気的に通信可能であると言える。メモリは、プロセッサに統合されていてもよく、この場合も、プロセッサと電気的に通信可能であると言える。

用語『命令』および『コード』は、コンピュータ読み取り可能なあらゆる種類のステートメントを含むように広く解釈されるべきである。例えば、用語『命令』および『コード』は、１つ以上のプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数、処理手順等を指してもよい。用語『命令』および『コード』は、単一のコンピュータ読み取り可能なステートメント、または多数のコンピュータ読み取り可能なステートメント群であってもよい。

本明細書に記載の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで実装されていてもよい。ソフトウェアで実装されている場合、機能は、コンピュータ読み取り可能な媒体に１つ以上の命令群として記憶されていてもよい。用語『コンピュータ読み取り可能な媒体』は、コンピュータによりアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を指している。例えば、これに限らず、『コンピュータ読み取り可能な媒体』は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭあるいはその他の光学ディスク記憶装置、または、磁気ディスク記憶装置あるいはその他の磁気ストレージ装置であってもよい。または、『コンピュータ読み取り可能な媒体』は、所望のプログラムコードを、命令群あるいはデータ構造群の形式で保持または格納するために使用可能で、かつコンピュータがアクセス可能な他のどんな媒体であってもよい。本明細書で用いられるディスク（disk and disc）としては、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光学ディスク、ＤＶＤ（digital versatile disc）、フロッピー（登録商標）ディスク、および、ブルーレイディスク（登録商標）が挙げられる。ここで、ディスク（disk）は、一般に、磁気的にデータを再生するものである一方、ディスク（disc）は、一般に、レーザで光学的にデータを再生するものである。

ソフトウェアまたは命令群は、伝送媒体を通じて伝送されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または、赤外線、無線およびマイクロ波といった無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、その他のリモートソースから送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または、赤外線、無線およびマイクロ波といった無線技術が伝送媒体の定義に含まれる。

本明細書で開示した方法は、記載された方法を実現するための１つ以上のステップまたは動作を含んでいる。上記方法のステップおよび／または動作は、特許請求の範囲から逸脱しない範囲で、互いに入れ替え可能である。換言すれば、上記に記載された方法が適切に機能するために、ステップまたは動作が特定の順序となっている必要がなければ、特定のステップおよび／または動作の順序、および／またはその使用は、特許請求の範囲から逸脱しない限り変更してもよい。

請求項は、上述した形態および構成そのものに限定されないものであると理解されるべきである。特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、本明細書に記載したシステム、方法および装置の構成と、それらの動作と細部とに対して、様々な変更、変化および変形例を与えることができる。

Claims

多地点協調送信／受信のための方法であって、
上記方法は、ユーザ装置（ＵＥ）により実行され、
複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップと、
上記選択に関して、上記複数の協調基地局に通知する通知ステップと、
異なる個々の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々から、同時にダウンリンクデータを受信する受信ステップと、を含むことを特徴とする方法。
上記異なる個々の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々へ、同時にアップリンクデータを送信する送信ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、
上記個々の協調基地局からのチャネルを推定する推定ステップと、
上記チャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成する結合ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記チャネルを結合して、上記改善された結合チャネルを形成する結合ステップは、上記複数の協調基地局とは異なる送信アンテナの組み合わせに対して、性能指標を算出する算出ステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、上記複数の協調基地局の重ね合わせられたチャネルを推定する推定ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記複数の協調基地局に通知する通知ステップは、上記複数の協調基地局へアンテナ選択インデックスをフィードバックして、上記個々の協調基地局に、使用のための上記送信アンテナを選択させるフィードバックステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記ダウンリンクデータは、第３世代パートナーシッププロジェクトロングタームエボリューション（３ＧＰＰＬＴＥ）規格、または、Ａｄｖａｎｃｅｄ規格システムにおけるダウンリンク共用データであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップは、異なる指標を使用して、上記複数の協調基地局にて使用されるアンテナ数を決定することにより、上記ＵＥにて観測される結合チャネルを改善する使用ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記指標は、容量、ダイバーシティゲイン、および特異値の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
上記ＵＥにより使用される受信アンテナ数を選択する選択ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
多地点協調送信／受信のための方法であって、
上記方法は、基地局により実行され、
ユーザ装置（ＵＥ）から受信した情報に基づき、上記基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択ステップと、
上記基地局、および一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥへ、ダウンリンクデータを送信する送信ステップと、を含むことを特徴とする方法。
上記基地局、および上記一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥから、アップリンクデータを受信する受信ステップを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
上記ＵＥから上記基地局へのチャネルを推定して、改善された結合チャネルを形成する推定ステップを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
上記ＵＥから上記基地局への個々のチャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成する結合ステップを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
上記異なる数の受信アンテナの上記選択は、上記基地局における有効な結合チャネルを改善することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
送信アンテナの組み合わせの検索範囲を縮小する縮小ステップを更に含み、
上記検索範囲を実用的な組み合わせに制限することにより、アンテナ選択フィードバックオーバーヘッドを低減することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
上記アップリンクデータは、中継器を利用する、第３世代パートナーシッププロジェクトロングタームエボリューション（３ＧＰＰＬＴＥ）規格、または、Ａｄｖａｎｃｅｄ規格システムにおけるアップリンク共用データであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
異なる指標を使用して、上記一つ以上の協調基地局において使用されるアンテナ数を決定することにより、上記基地局において観測される結合チャネルを改善する使用ステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
多地点協調送信／受信のために構成されたユーザ装置（ＵＥ）であって、
複数の協調基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択部と、
上記選択に関して、上記複数の協調基地局に通知する通知部と、
異なる個々の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々から、同時にダウンリンクデータを受信する受信部と、を備えることを特徴とするユーザ装置。
上記異なる個々の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記複数の協調基地局のうちの個々の協調基地局の各々へ、同時にアップリンクデータを送信する送信部を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載のユーザ装置。
上記選択部は、上記個々の協調基地局からのチャネルを推定し、かつ、上記チャネルを結合して、改善された結合チャネルを形成することを特徴とする請求項１９に記載のユーザ装置。
上記通知部は、上記複数の協調基地局へアンテナ選択インデックスをフィードバックして、上記個々の協調基地局に、使用のための上記送信アンテナを選択させることを特徴とする請求項１９に記載のユーザ装置。
上記選択部は、異なる指標を使用して、上記複数の協調基地局にて使用されるアンテナ数を決定することにより、上記ＵＥにて観測される結合チャネルを改善することを特徴とする請求項１９に記載のユーザ装置。
多地点協調送信／受信のために構成された基地局であって、
ユーザ装置（ＵＥ）から受信した情報に基づき、上記基地局により使用される送信アンテナ数を選択する選択部と、
上記基地局、および一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の送信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥへ、ダウンリンクデータを送信する送信部と、を備えることを特徴とする基地局。
上記基地局、および上記一つ以上の他の協調基地局において、異なる数の受信アンテナが選択されるとき、上記一つ以上の他の協調基地局と同時に上記ＵＥから、アップリンクデータを受信する受信部を更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
上記ＵＥから上記基地局へのチャネルを推定して、改善された結合チャネルを形成する推定部を更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
上記推定部は、異なる指標を使用して、上記一つ以上の他の協調基地局で使用されるアンテナ数を決定することにより、上記基地局にて観測される結合チャネルを改善することを特徴とする請求項２５に記載の基地局。