JP2014135529A - 基地局装置、通信システム、送信方法及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セル間干渉を抑えつつ、周波数利用効率を向上させることを可能とする基地局装置、通信システム、送信方法及び通信方法を提供すること。
【解決手段】 基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける１つの通信エリアにおける基地局である第１の基地局装置であって、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、基地局装置、通信システム、送信方法及び通信方法に関する。

携帯電話などの無線通信システムにおいて、都市及びその周辺地域には、複数の端末に無線通信サービスを提供するためのセル（通信サービスエリア）を構成する基地局装置が配置されている。特に、無線通信システムでは、複数の基地局装置が配置されたセルラー構成を成し、通信エリアの拡張が図られている。

近年における通信システムの高速化やトラフィックの増大に伴い、システム全体としてのスループットを一層向上することが要求されている。スループットを向上する方法として、マクロセル基地局が構成するマクロセルの範囲の一部又は全部と、マクロセル基地局より送信電力が小さい小電力基地局（ピコセル基地局、フェムトセル基地局等）のセルの範囲とを重複するように、複数の基地局装置を配置させ、各端末を各基地局装置に分散（負荷分散）させる異種ネットワーク（ヘテロジーニアス・ネットワーク）を構築する技術が提案されている（非特許文献１）。

Ｒ１−０９４２２４、３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ１ ＃５８ｂｉｓ Ｍｉｙａｚａｋｉ、Ｊａｐａｎ、１２−１６ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００９

移動通信システムの多元接続方式の一つとしてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）があり、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ）のＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｌｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）などに採用されている。ＯＦＤＭＡでは、所定の周波数帯域や時間区間から構成される領域（リソース）を割り当て単位として、端末のデータが割り当てられる。このとき、各端末は周波数毎に受信品質が異なる。基地局はスケジューリングと呼ばれる処理を用いて、各端末に受信品質の良いリソースを割当てる。このようにすることで、スループットを向上させることができる。

しかしながら、複数のセルが存在するマルチセル環境では、異なるセル間でリソース割り当てが重複するため、セル間干渉が生じる場合がある。特にヘテロジーニアス・ネットワークにおける小電力基地局に接続している端末の場合、マクロセル基地局から受けるセル間干渉が大きくなるという問題がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、セル間干渉を抑えつつ、周波数利用効率を向上させることを可能とする基地局装置、通信システム、送信方法及び通信方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明に係る基地局装置、通信システム、送信方法及び通信方法の構成は、次の通りである。

本発明の第１の基地局装置は、基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける１つの通信エリアにおける基地局である第１の基地局装置であって、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記送信重みは参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値から求めることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記複数の基地局装置のうち、少なくとも１つの基地局装置は、他の基地局装置とは参照信号の配置が異なることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記送信重みは、前記複数のサブキャリアのうち１つのサブキャリアのチャネル推定値から求めることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記複数の基地局装置のうち、少なくとも１つの基地局装置に対しては、他の基地局装置とは異なるサブキャリアのチャネル推定値を用いて前記送信重みを求めることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記送信重みは、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値の平均値から求めることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記複数のサブキャリアはユーザ割り当て単位と同じであることを特徴とする。

また、本発明の第１の基地局装置において、前記複数のサブキャリアはリソースブロック単位と同じであることを特徴とする。

また、本発明の通信システムは、基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムであって、前記複数の基地局装置のうち少なくとも１つは、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記端末装置は、前記複数の基地局装置との間のチャネル推定値を求め、該チャネル推定値は少なくとも１つの前記基地局装置に対しては他の基地局装置とは異なるサブキャリアのチャネル推定値を含んでおり、前記チャネル推定値を自身が属する通信エリアの基地局装置に通知し、
前記基地局装置は、前記端末装置から通知された前記チャネル推定値を用いて前記送信重みを求めること、を特徴とする。

また、本発明の送信方法は、基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける１つの通信エリアにおける基地局である第１の基地局装置における送信方法であって、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする。

また、本発明の通信方法は、基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける通信方法であって、前記複数の基地局装置のうち少なくとも１つは、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局間で協調してセル間干渉を抑圧する場合において、複数のサブキャリアで同じ重みを用いることで、セル間干渉を抑圧しつつ、周波数利用効率を向上させることができる。

第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る通信システムの基地局装置及び端末装置間の処理を示すシーケンス図である。 第１の実施形態に係る基地局装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る端末装置の構成を示す概略図である。 第２の実施形態に係る参照信号の配置例を示す図である。 第５の実施形態に係る参照信号の配置例を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態における通信システムは、基地局（送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、ｅＮｏｄｅＢ）および端末（端末装置、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、ＵＥ）を備える。

図１は本実施形態における通信システムの構成を示す概略図である。本実施形態における通信システムは、複数の基地局装置１００−１、１００−２、端末装置１０１、１０２を備えている。

基地局装置１００−１（マクロセル基地局、第１の基地局ともいう）のカバレッジ１００−１ａ（マクロセル）と、基地局装置１００−１よりも送信電力が小さい小電力基地局（ピコセル基地局、フェムトセル基地局、スモールセル基地局、第２の基地局ともいう）である基地局装置１００−２のカバレッジ１００−２ａ（ピコセル、フェムトセル、スモールセル等）とが重複するように各基地局が配置されている。カバレッジとは、基地局装置が移動局装置と接続可能な範囲（通信エリア）をいう。なお、以下では、マクロセル基地局と小電力基地局でマルチセルを構成している例を説明するが、本発明はこれに限らず、マクロセル基地局のみでマルチセルを構成しても良いし、小電力基地局のみでマルチセルを構成しても良い。

なお、図１には１つの小電力基地局（基地局装置１００−２）のみ記載しているが、本発明はこれに限らず、基地局装置１００−１のカバレッジ内に複数の小電力基地局が配置される場合も本発明に含まれる。また、図１には小電力基地局に１つの端末装置のみ記載しているが、本発明はこれに限らず、複数の端末が小電力基地局に接続する場合も本発明に含まれる。

なお、小電力基地局が複数ある場合、小電力基地局毎に送信電力が異なっていても良い。また、マクロセル基地局と小電力基地局は送信電力での区別のみならず、既にサービスインしている方式をサポートする後方互換性のあるセルと、新しく定義される後方互換性のないセルとで区別しても良い。

また、小電力基地局間でサービスする方式（通信システムのバージョン、オプション等）が異なっていてもよい。

また、本発明は、マルチセル環境であれば適用することができ、セル数、基地局の数、端末の数、セルの種類（例えば、マクロセル、ピコセル、フェムトセル、スモールセル等）、基地局の種類等は本実施形態に限定されない。また、図１には、スモールセルがマクロセル内に完全にオーバーラップしているが、部分的にオーバーラップしてもよいし、オーバーラップしていなくても良い。

本実施形態では、複数の基地局で協調してセル間干渉を抑圧する例を示す。

図２は、本実施形態に係る通信システムの基地局装置が送信重み係数及び／又は受信重み係数を算出し、データ伝送を行う動作例を示すシーケンス図である。

基地局装置（基地局装置１００−１及び１００−２）は、それぞれ所定の時間間隔で定期的に同期信号や参照信号を端末装置２００−１に対して送信する（ステップｓ２０１、ｓ２０２）。端末装置１０１は、通信可能で待ち受けている状態（アイドル状態）にある。

なお、同期信号は、複数の種類が存在する場合もあり、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、プライマリ同期チャネル（プライマリＳＣＨ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）とセカンダリ同期チャネル（セカンダリＳＣＨ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）の２種類がある。端末装置１０１は、プライマリＳＣＨでセクタＩＤを検出し、セカンダリＳＣＨでセルＩＤを検出し各セルを判断する。

端末装置１０１は、電源投入された後、同期信号を用いて通信に利用可能なセル（セルＩＤ）を検出する処理（セルサーチ）を開始する（ステップｓ２０３）。

端末装置１０１は、検出したセルＩＤに基づき選択した基地局装置（この例の場合、基地局装置１００−１）に接続要求する（ステップｓ２０４）。接続要求を受けた基地局装置１００−１は端末装置１０１との接続完了する（ＡＣＫ信号を送信する）。

また、基地局装置１００−１は、自身の現在の通信量（自己のセル内で接続する他の端末装置との総通信量）や、端末装置１０１の周辺基地局からの受信電力などを考慮して、接続基地局を決定する（ステップｓ２０５）。この場合では、接続基地局を基地局１００−２に決定するものとする。

基地局装置１００−１は基地局装置１００−２に協調通信要求を行ない（ステップｓ２０６）、また、基地局装置１００−１は端末装置１０１に接続基地局を通知する（ステップｓ２０７）。

端末装置１０１は基地局装置１００−２に対して接続要求を行う（ステップｓ２０８）。また、端末装置１０１は基地局装置１００−２に対してチャネル状態を表すＣＱＩ（チャネル品質情報：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を通知する（ステップｓ２０９）。チャネル状態には、変調符号化方式（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）のランク数を決定するための情報、基地局装置１００−２を含む周辺基地局装置と端末装置１０１との間のチャネル推定値を含む。基地局装置１００−２は、端末装置から通知されたＣＱＩに基づいて、スケジューリング、ＭＣＳ（変調符号化方式：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）やＭＩＭＯのランク数などを決定する（ステップｓ２１０）。また、基地局装置１００−２は、端末装置１０１と基地局装置１００−２との間のチャネル情報を基地局装置１００−１に通知し（ステップｓ２１１）、基地局間でチャネルを共有する。

基地局装置１００−１は、前記チャネル情報を用いて基地局装置１００−１、１００−２で用いるセル間干渉を抑圧する送信重みを算出し、基地局装置１００−１は基地局装置１００−２に送信重みを通知する（ステップｓ２１２）。また、必要であれば端末装置１０１で用いる受信重みを求め、端末装置１０１に受信重みを通知する（ステップｓ２１３）。

基地局装置１００−２は通知された送信重みを用いてプレコーディングを行い（ステップｓ２１４）、端末装置１０１宛のデータ信号を送信する（ステップｓ２１５）。基地局装置１００−１は求めた送信重みを用いてセル間干渉を抑圧しながら、信号を送信する（ステップｓ２１６）。

図３は、本実施形態における基地局装置１００−１の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置１００−１は上位レイヤ３０１、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓ、スクランブル部３０３−１〜３０３−Ｓ、変調部３０４−１〜３０４−Ｓ、レイヤマッピング部３０５、重み生成部３０６、プレコーディング部３０７、参照信号生成部３０８、リソースマッピング部３０９−１〜３０９−Ｔ、ＯＦＤＭ信号生成部３１０−１〜３１０−Ｔ、送信部３１１−１〜３１１−Ｔ、送信アンテナ３１２−１〜３１２−Ｔ、受信アンテナ３１３−１〜３１３−Ｒ、受信部３１４−１〜３１４−Ｒ、報告情報検出部３１５を備える。なお、図中に出てくるＳ、Ｔ、Ｒはそれぞれ、ストリーム数、送信アンテナ数、受信アンテナ数を表す。なお、上記基地局装置１００−１の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路を有する。

上位レイヤ３０１は、ＯＳＩ参照モデルで定義された通信機能の階層のうち、物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）よりも上位の機能の階層、例えば、ＭＡＣ（媒体アクセス制御：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、データリンク層、ネットワーク層等である。また、上位レイヤ３０１は、基地局装置１００−１を構成する各部位が、機能を発揮するために必要なその他のパラメータも通知する。

符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、上位レイヤ３０１から入力された情報データに対して、誤り訂正符号化を行ない、符号化ビット（コードワードともいう）を生成する。また、情報データは、例えば、通話に伴う音声信号、撮影した画像を表す静止画像又は動画像信号、文字メッセージ等である。符号化部３０２−１〜３０２−Ｓが誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化（Ｔｕｒｂｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、畳み込み符号化（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｉｎｇ）、低密度パリティ検査符号化（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｉｎｇ；ＬＤＰＣ）等である。

なお、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列の符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行ってもよい。また、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓは、誤り訂正符号化したデータ系列を並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。

スクランブル部３０３−１〜３０３−Ｓは、符号化部３０２−１〜３０２−Ｓから入力されるコードワードに対して、それぞれセルＩＤに基づいたスクランブルを行う。

スクランブルされたコードワードは、変調部３０４−１〜３０４−Ｓにおいて、変調シンボルにマッピングされる。変調部３０４−１〜３０４−Ｓが行う変調処理は、例えば、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；２相位相変調）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；４相位相変調）、Ｍ−ＱＡＭ（Ｍ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｍ値直交振幅変調、例えば、Ｍ＝１６、６４、２５６、１０２４、４０９６）などである。尚、変調部３０４−１〜３０４−Ｓは、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。

変調シンボルは、レイヤマッピング部３０５において、空間多重のためにレイヤマッピングされる。例えば、ＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）では最大で８レイヤまでサポートされており、１つのコードワードは最大で４レイヤにマッピングされる。

レイヤマッピング部３０５の出力は、プレコーディング部３０７で、重み生成部３０６で生成されるセル間干渉を抑圧する送信重みを用いてプレコーディングされ、各送信アンテナポートの信号が生成される。なお、一部の参照信号、例えばＤＭ−ＲＳ（復調用参照信号：ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）は、復調するデータ信号と同じプレコーディングされてもよい。

参照信号生成部３０８は参照信号を生成して、プレコーディングが必要な参照信号をプレコーディング部３０７に、プレコーディングしない参照信号をリソースマッピング部３０９−１〜３０９−Ｔに出力する。リソースマッピング部３０９−１〜３０９−Ｔは、プレコーディング部３０７の出力や参照信号などを割り当てられたリソースにマッピングする。リソースとは、時間と周波数で定義される割り当て単位であり、例えば、３ＧＰＰでは、１ＯＦＤＭシンボルと１サブキャリアで定義されるリソースエレメントと、１４ＯＦＤＭシンボルと１２サブキャリアで定義されるリソースブロックなどがある。また、リソースブロックはユーザ配置の最小単位である。

リソースマッピング部３０９−１〜３０９−Ｔの出力は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号生成部３１０−１〜３１０−Ｔで、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の挿入が行われ、送信部３１１−１〜３１１−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ３１２−１〜３１２−Ｔから送信される。

基地局装置１００−１は、信号を受信する機能も有する。受信アンテナ３１３−１〜３１３−Ｒは、端末１０１からの信号を受信し、受信部３１３−１〜３１３−Ｒで、周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。報告情報検出部３１５は、端末からフィードバックされたＣＱＩなどスケジューリングやランク数、ＭＣＳ決定に必要な情報や、送受信重み生成に用いるチャネル情報を求める。

なお、基地局装置１００−２は、プレコーディングに基地局装置１００−１から通知された送信重みを用いることが基地局装置１００−１と異なる。従って、基地局装置１００−２の説明は省略する。なお、基地局装置１００−２で送受信重みを生成することも可能である。例えば、協調する全ての基地局装置でチャネル情報を共有し、各々の基地局で送受信重みを求めればよい。

図４は端末装置１０１の構成を示す概略ブロック図である。端末装置１０１は、受信アンテナ４０１−１〜４０１−Ｒ、受信部４０２−１〜４０２−Ｒ、ＣＰ除去部４０３−１〜４０３−Ｒ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４０４−１〜４０４−Ｒ、チャネル推定部４０５、信号検出部４０６、復調部４０７−１〜４０７−Ｓ、デスクランブル部４０８−１〜４０８−Ｓ、復号部４０９−１〜４０９−Ｓ、上位レイヤ４１０、参照信号生成部４１１、上りリンク信号生成部４１２、送信部４１３−１〜４１３−Ｔ、送信アンテナ４１４−１〜４１４−Ｔを備える。また、端末装置１０１の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図示せず）を有する。なお、Ｒは受信アンテナ数を表す。また、送信アンテナ数はＴとしており、基地局装置１００−１と同じ本数としているが、本発明はこれに限らず、端末装置と基地局装置のアンテナ本数は異なって良い。

端末装置１０１は、基地局装置１００−１からの信号を受信する場合と、基地局装置１００−２からの信号を受信する場合がある。端末装置１０１は、受信アンテナ４０１−１〜４０１−Ｒで信号を受信し、受信部４０２−１〜４０２−Ｒで周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。受信部４０２−１〜４０２−Ｒの出力は、ＣＰ除去部４０３−１〜４０３−Ｒでサイクリックプレフィックスの除去が行われ、ＦＦＴ部４０４−１〜４０４−Ｒで時間周波数変換が行われる。チャネル推定部４０５は、ＤＭ−ＲＳを用いてチャネル推定値を求める。ＤＭ−ＲＳがプレコーディングされている場合は、プレコーディングを含んだチャネル推定値が求まる。信号検出部４０６は、基地局装置１００−１から通知された受信重みを用いてセル間干渉抑圧を行う。なお、当該受信重みは、基地局装置１００−２が通知することもできる。この場合、基地局装置１００−１はバックホール回線を用いて当該受信重みを基地局装置１００−２に通知する。そして、チャネル推定値と受信重みを用いてＭＩＭＯ分離が行われる。なお、送信重みのみでセル間干渉抑圧を行う場合は、受信重みでセル間干渉抑圧は行われない。信号検出部４０６の出力は、復調部４０７−１〜４０７−Ｓで復調処理を行なってビット対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）に変換される。デスクランブル部４０８−１〜４０８−Ｓは基地局装置で行われたスクランブルを解き、コードワードのビット対数尤度比を求める。復号部４０９−１〜４０９−Ｓはコードワードのビット対数尤度比に対して誤り訂正復号を行い、自己宛に送信された情報データを求め、上位レイヤ４１０に出力する。

端末装置１０１は信号を送信する機能も有する。参照信号生成部４１１は、上りリンク用の参照信号を生成する。上りリンク信号生成部４１２は、上位レイヤから得られる情報データや上りリンク信号を生成するためのパラメータ等や、参照信号生成部４１１から得られる参照信号から上りリンク信号を生成する。上りリンク信号はＳＣ−ＦＤＭＡシンボルやＯＦＤＭＡシンボルで構成された信号である。上りリンク信号生成部４１２の出力は、送信部４１３−１〜４１３−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ４１４−１〜４１４−Ｔから送信される。

次に、図３の重み生成部３０６における送受信重みの算出方法を説明する。本実施形態は、ＯＦＤＭＡでの通信を想定している。ＯＦＤＭＡではサブキャリア毎に送受信重みを求めることが好適であるが、サブキャリア数の多い通信システムでは、サブキャリア毎に送受信重みを求めると、演算量と、重みを端末装置に通知する情報量が増加する。そこで、本実施形態では、サブキャリア毎に重みを求めるのではなく、複数のサブキャリア（Ｎ_ｓｕｂ個のサブキャリア）で１つの重みを求める。例えば、第１サブキャリアから第４サブキャリアに対して、各々のサブキャリアで同じ重みを用いてプレコーディングを行う。リソースブロック毎に一つの重みを求める場合、Ｎ_ｓｕｂはリソースブロックのサブキャリア数１２となる。

第ｐ端末装置におけるＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアのうち第ｋサブキャリアの受信信号Ｒ_ｐ（ｋ）を次式（１）のように表す。

なお、Ｈ_ｐｑ（ｋ）は第ｋサブキャリアにおける第ｑ基地局と第ｐ端末装置との間のＲ行Ｔ列のチャネル行列である。またＶ_ｐはＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアで共通の送信重みを表すＴ行Ｓ列の行列、Ｓ_ｐ（ｋ）は第ｐ端末装置宛の第ｋサブキャリアの次元Ｓの送信信号ベクトル、ｎ_ｐ（ｋ）は第ｐ端末装置における第ｋサブキャリアの次元Ｒの雑音ベクトルを表す。また、Ｎ_Ｔｘは基地局数を表す。

まず、ゼロフォーシング（ＺＦ：Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）基準のセル間干渉抑圧重みの求め方を説明する。ここでは、送信重みと受信重みを規定回数繰り返し求め、最終的に得られたものを送受信重みとする場合を説明する。式（２）、（４）は、第ｎ繰り返しにおけるＮ_ｓｕｂサブキャリアのセル間干渉の和を表す。なお、ｎは自然数である。

式（３）は式（２）を固有値分解したものである。Ｄ^{（ｎ−１）}は固有値を対角要素に持つＲ行Ｒ列の対角行列であり、Ｃ^{（ｎ−１）}は、固有値に対応する固有ベクトルを列ベクトルに持つＲ行Ｒ列のユニタリ行列である。第ｎ繰り返しの受信重みＵ_ｐ ^（ｎ）は、小さい方からストリーム数個の固有値に対応する固有ベクトルとする。つまり、Ｃ^{（ｎ−１）}の一部がＵ_ｐ ^（ｎ）となり、Ｒ行Ｓ列の行列となる。ここで求めた第ｐ端末装置におけるＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアで共通の受信重みＵ_ｐ ^（ｎ）を用いて式（４）を求める。式（５）は式（４）を固有値分解したものである。Ｄ^ｒｎは固有値を対角要素に持つＴ行Ｔ列の対角行列であり、Ｃ^ｒｎは、固有値に対応する固有ベクトルを列ベクトルに持つＴ行Ｔ列のユニタリ行列である。第ｎ繰り返しの第ｑ基地局装置におけるＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアで共通の送信重みＶ_ｑ ^（ｎ）は、小さい方からストリーム数個の固有値に対応する固有ベクトルとする。つまり、Ｃ^ｒ（ｎ）の一部がＶ_ｑ ^（ｎ）となり、Ｔ行Ｓ列の行列となる。このように、規定回数になるまで、送信重みと受信重みを交互に求めていき、最終的に得られた送受信重みをセル間干渉に用いる。なお、Ｖ_ｑ ^（０）は受信重みがわからないため、任意に求めることができる。ただし、Ｖ_ｑ ^（０）によって、同じ回数を繰り返した場合の送受信重みの性能が変わるので、良い重み、例えば、自セル内のＳＮＲが最大となるもの等を用いることが好適である。

次にＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ：最小平均２乗誤差）基準のセル間干渉抑圧重みの求め方を説明する。これは、Ｎ_ｓｕｂ個のサブキャリア全体のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を最大にするような重みである。第ｐ端末装置における第ｎ繰り返しの所望信号電力と干渉雑音電力を次式（６）、（７）に示す。

従ってＳＩＮＲは式（８）のようになる。

式（８）のＳＩＮＲを最大とするＵ_ｐ ^（ｎ）は次式（９）の大きい方からストリーム数個の固有値に対応する固有ベクトルとなる。これは、ＺＦ基準の場合と同様に、式（１０）に示す固有値分解を行なって求めることができる。

同様に、次のようにＶ_ｑ ^（ｎ）を求めることができる。第ｑ基地局装置における第ｎ繰り返しの所望信号電力と干渉雑音電力はそれぞれ式（１１）、（１２）のようになる。

Ｕ_ｐ ^（ｎ）の場合と同様にＳＩＮＲを最大とするＶ_ｑ ^（ｎ）は、次式（１３）の大きい方からストリーム数個の固有値に対応する固有ベクトルとして求めることができる。これも式（１４）のように式（１３）を固有値分解して求めることができる。

規定回数になるまで、送信重みと受信重みを交互に求めていき、最終的に得られた送受信重みをセル間干渉に用いる。

上記の２つの重みは、送信重みと受信重みの両方でセル間干渉を抑圧する重みである。次に、送信重みのみでセル間干渉を抑圧する場合を説明する。この重みも、複数のサブキャリア全体のセル間干渉を抑圧するように重みを求める。なお、求めるのは送信重みだけであるので、繰り返して重みを求める必要はない。次式（１５）、（１６）はそれぞれ所望信号電力、干渉雑音電力である。

従って、送信重みは次式（１７）の大きい方からストリーム数個の固有値に対応する固有ベクトルで求めることができる。これも、上述の送受信重みの場合と同様に、式（１７）を式（１８）のように固有値分解して求めることができる。

このように本実施形態では、送信重み及び／又は受信重みを用いてセル間干渉を抑圧するようにした。また、基地局装置は、複数サブキャリアで共通の重みを用いることで、演算量を低減できる。また、基地局装置は、重みを端末装置に通知する場合、重み通知に必要な情報量も削減することができる。従って、周波数利用効率を向上させることができる。
（第２の実施形態）

第１の実施形態は、複数のサブキャリアの全てのチャネルを用いて送受信重みを求めていた。本実施形態では、複数サブキャリア内の一部のサブキャリアのチャネルを用いて送受信重みを求める場合を説明する。

端末装置が基地局装置にチャネル情報をフィードバックする場合、端末装置でチャネル推定を行う必要がある。復調用の重みを求める場合、復調用参照信号を用いてチャネル推定する必要がある。復調用参照信号は、全てのサブキャリアに配置されていない場合がある。図５は、ＤＭ−ＲＳの周波数配置例を示す。右上にハッチングしたリソースにＤＭ−ＲＳが配置されている。全てのサブキャリアにおけるチャネル情報をフィードバックするには、ＤＭ−ＲＳが配置されているリソースのチャネル推定値を補間して、ＤＭ−ＲＳが配置されていないサブキャリアのチャネル推定値を求めればよい。

しかしながら、全てのサブキャリアのチャネル推定値をフィードバックすると、精度の高い重みを求めることができるが、フィードバック情報量が増加する。従って、本実施形態では、参照信号の配置に基づいて、チャネルフィードバックを行う。このようにすると、フィードバック情報量を削減できるのみならず、重み通知情報量も削減することができる。本実施形態では、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値をフィードバックする。この場合の送受信重みは、全サブキャリアではなく一部のサブキャリアについて求めるように式（２）、（４）を次式（１９）、（２０）のように変更することで、第１の実施形態と同様に求めることができる。

なお、Ｇ_ｒｅｆは参照信号が配置されたサブキャリアを表す。また、同様の変更を式（６）、（７）、（１１）、（１２）、（１５）、（１６）に行うことでＭＭＳＥ型等の送受信重みを求めることができる。
（第３の実施形態）

本実施形態は、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値から１つを選択し、このチャネル推定値をフィードバックする。フィードバックするサブキャリアとしては、参照信号が配置されたいずれかのサブキャリアを選択することができる。また、真ん中のサブキャリアを選択すれば、周波数選択性による影響が、端のサブキャリアよりも抑えられるため好適である。Ｎ_ｓｕｂの中の１つのサブキャリアをｋ_１とすると、式（２）、（４）を次式（２１）、（２２）のように変更することで、第１の実施形態と同様に求めることができる。

なお、同様の変更を式（６）、（７）、（１１）、（１２）、（１５）、（１６）に行うことでＭＭＳＥ型等の送受信重みを求めることができる。

このように、本実施形態では、１サブキャリアにおけるチャネル推定値から求めた重みをＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアで共通の重みとした。このため、重み計算に係る演算量や、チャネルフィードバックや重み通知に係る情報量を低減することができる。なお、本実施形態では、各基地局装置で選択するサブキャリアを同じとして説明したが、本発明はこれに限らず、基地局装置毎に任意のサブキャリアを選択してもよい。例えば、Ｎ_ｓｕｂ個のサブキャリアの中で最大電力となるチャネル推定値を選択することもできる。これは、最大のセル間干渉にヌルを形成することや、自セルの最大ゲインにビームを向けることができる。
（第４の実施形態）

本実施形態は、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値を平均し、このチャネル推定値の平均値をフィードバックする。チャネル推定値の平均値をＨ＾_ｐｑとし、式（２）、（４）を次式（２３）、（２４）のように変更することで、第１の実施形態と同様に求めることができる。

なお、同様の変更を式（６）、（７）、（１１）、（１２）、（１５）、（１６）に行うことでＭＭＳＥ型等の送受信重みを求めることができる。

このように、本実施形態では、複数サブキャリアにおけるチャネル推定値の平均値から求めた重みをＮ_ｓｕｂ個のサブキャリアで共通の重みとした。このため、重み計算に係る演算量や、チャネルフィードバックや重み通知に係る情報量を低減することができる。
（第５の実施形態）

第２から第４の実施形態では、各基地局装置が参照信号を同じ位置（サブキャリア）に配置する場合の例であった。本実施形態では、各基地局装置で異なる位置に参照信号がある場合について説明する。

各基地局装置からのチャネル推定値を精度よく求めるためには、参照信号のセル間干渉を回避もしくは低減する必要がある。図６は、参照信号配置の例を示す図である。仮に、２つの基地局装置（基地局装置１と基地局装置２）があるとする。図６に示すように、基地局装置１が参照信号を配置するサブキャリアでは基地局装置２ではキャリアホール（送信電力が０または送信電力が小さいサブキャリア）とし、基地局装置２が参照信号を配置するサブキャリアでは基地局装置１ではキャリアホールとすれば参照信号のセル間干渉を回避することができる。ただし、基地局装置毎に参照信号の位置は異なってしまう。なお、各基地局装置で、同じ参照信号配置の場合、参照信号を時間方向にコード多重（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＣＤＭ）すれば、セル間干渉を抑圧することができる。なお、図６は、各基地局装置で参照信号の配置が異なる例であるが、本発明はこれに限らない。例えば、一部の参照信号は各基地局装置で同じ配置とし、残りの参照信号は各基地局装置で異なる配置とすることも可能である。また、各基地局装置で、Ｎ_ｓｕｂに配置される参照信号数が異なっていても良い。

参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値から送受信重みを求める場合について説明する。ＺＦ基準の場合は、式（２）、（４）を次式（２５）、（２６）のように変更することで可能となる。

なお、Ｇ_ｒｅｆ ^ｑは第ｑ基地局装置の参照信号配置を表す。つまり、基地局装置毎の参照信号配置からセル間干渉を求めている。また、同様の変更を式（６）、（７）、（１１）、（１２）、（１５）、（１６）に行うことでＭＭＳＥ型等の送受信重みを求めることができる。

次に、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値から１つを選択する場合を説明する。ＺＦ基準の場合は、式（２）、（４）を次式（２７）、（２８）のように変更することで可能となる。

ただし、ｋ_ｑは第ｑ基地局装置で選択したＮ_ｓｕｂ個の中の１つのサブキャリアを表す。また、同様の変更を式（６）、（７）、（１１）、（１２）、（１５）、（１６）に行うことでＭＭＳＥ型等の送受信重みを求めることができる。

このように本実施形態では、各基地局装置で異なる配置の参照信号があった場合でも、セル間干渉を抑圧できる技術を示した。従って、各基地局装置の参照信号配置に関わらず、セル間干渉を抑圧できるようになった。

なお、上記第１から第５の実施形態では、送受信重みを求める際に、Ｎ_ｓｕｂ個のサブキャリアのうち、全サブキャリアのチャネル推定値を用いる場合、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値を用いる場合、１つのサブキャリアのチャネル推定値を用いる場合、チャネル推定値の平均値を用いる場合について説明したが、これらは基地局装置毎に任意に選択することができる。例えば、第１から第４の基地局装置があるとして、第１の基地局装置に対しては全サブキャリアのチャネル推定値を用い、第２の基地局装置に対しては参照信号が配置されたサブキャリアのチャネルを用い、第３の基地局装置に対しては１つのサブキャリアのチャネル推定値を用い、第４の基地局装置に対してはチャネル推定値の平均値を用いる、ことも可能である。

また、上記第１から第５の実施形態では、端末装置から基地局装置にチャネルをフィードバックするＦＤＤ（周波数分割複信：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）の場合で説明したが、本発明はこれに限らず、ＴＤＤ（時間分割複信：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）の場合も適用可能である。ＴＤＤの場合、端末装置から基地局装置にチャネルのフィードバックは必要なく、基地局装置でチャネル推定すればよい。

なお、本発明に係る基地局装置及び移動局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、通信システムや基地局や端末や通信方法に用いて好適である。

１００−１、１００−２ 基地局装置
１０１、１０２ 端末装置
３０１、４１０ 上位レイヤ
３０２−１、３０２−Ｓ 符号化部
３０３−１、３０３−Ｓ スクランブル部
３０４−１、３０４−Ｓ 変調部
３０５ レイヤマッピング部
３０６ 重み生成部
３０７ プレコーディング部
３０８、４１１ 参照信号生成部
３０９−１、３０９−Ｔ リソースマッピング部
３１０−１、３１０−Ｔ ＯＦＭＤ信号生成部
３１１−１、３１１−Ｔ、４１３−１、４１３−Ｔ 送信部
３１２−１、３１２−Ｔ、４１４−１、４１４−Ｔ 送信アンテナ
３１３−１、３１３−Ｒ、４０１−１、４０１−Ｒ 受信アンテナ
３１４−１、３１４−Ｒ、４０２−１、４０２−Ｒ 受信部
３１５ 報告情報検出部
４０３−１、４０３−Ｒ ＣＰ除去部
４０４−１、４０４−Ｒ ＦＦＴ部
４０５ チャネル推定部
４０６ 信号検出部
４０７−１、４０７−Ｓ 復調部
４０８−１、４０８−Ｓ デスクランブル部
４０９−１、４０９−Ｓ 復号部
４１２ 上りリンク信号生成部

Claims (14)

1. 基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける１つの通信エリアにおける基地局である第１の基地局装置であって、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする第１の基地局装置。
2. 前記送信重みは参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値から求めることを特徴とする請求項１に記載の第１の基地局装置。
3. 前記複数の基地局装置のうち、少なくとも１つの基地局装置は、他の基地局装置とは参照信号の配置が異なることを特徴とする請求項２に記載の第１の基地局装置。
4. 前記送信重みは、前記複数のサブキャリアのうち１つのサブキャリアのチャネル推定値から求めることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の第１の基地局装置。
5. 前記複数の基地局装置のうち、少なくとも１つの基地局装置に対しては、他の基地局装置とは異なるサブキャリアのチャネル推定値を用いて前記送信重みを求めることを特徴とする請求項４に記載の第１の基地局装置。
6. 前記送信重みは、参照信号が配置されたサブキャリアのチャネル推定値の平均値から求めることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の第１の基地局装置。
7. 前記複数のサブキャリアはユーザ割り当て単位と同じであることを特徴とする請求項１に記載の第１の基地局装置。
8. 前記複数のサブキャリアはリソースブロック単位と同じであることを特徴とする請求項１に記載の第１の基地局装置。
9. 前記複数のサブキャリアとして３つ以上のサブキャリアがある場合、両端のサブキャリアを除いたサブキャリアのうち１つのサブキャリアのチャネル推定値を用いて、前記送信重みを求めることを特徴とする請求項４に記載の第１の基地局装置。
10. 基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムであって、前記複数の基地局装置のうち少なくとも１つは、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする通信システム。
11. 前記基地局装置は、送信重みでプレコーディングしたデータ信号を前記端末装置に送信し、
    前記端末装置は、前記基地局装置から送信された信号を受信し、前記送信重みに対応する受信重みを用いて復調すること
    を特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
12. 前記端末装置は、前記複数の基地局装置との間のチャネル推定値を求め、該チャネル推定値は少なくとも１つの前記基地局装置に対しては他の基地局装置とは異なるサブキャリアのチャネル推定値を含んでおり、前記チャネル推定値を自身が属する通信エリアの基地局装置に通知し、
    前記基地局装置は、前記端末装置から通知された前記チャネル推定値を用いて前記送信重みを求めること、
    を特徴とする請求項１０に記載に通信システム。
13. 基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける１つの通信エリアにおける基地局である第１の基地局装置における送信方法であって、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする送信方法。
14. 基地局装置と少なくとも１つの端末装置とが複数のリソースを用いて通信を行う通信エリアが複数存在し、前記複数の通信エリアが隣接または重複し合う通信システムにおける通信方法であって、前記複数の基地局装置のうち少なくとも１つは、前記複数のリソースのうち同じリソースに割り当てられている前記端末装置に対する前記複数の基地局装置における送信重みを算出し、該送信重みは、複数のサブキャリアで同じ重みであることを特徴とする通信方法。