JP5516721B2 - 無線通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数基地局を有する無線通信システムに関し、特に、複数の基地局が連携して1以上の無線通信端末とのデータ伝送を行う無線通信システムに関する。
無線通信においては、セルエッジにいる無線通信端末は、所属基地局からの所望波電力の距離減衰、隣接基地局からの干渉波の影響によりSINR（Signal to Interference and Noise Ratio）が劣化し充分なユーザレートが得られない。この問題を解決し、セルエッジ無線通信端末のユーザレートを改善する技術として基地局同士が連携して無線通信端末とのデータ伝送を行う基地局連携技術が知られている。第3．9世代の無線通信システムとして世界で広く採用が決まっている3GPP（3rd Generation Partnership Project） LTE（Long Term Evolution）（非特許文献1及び2）の後継であり、第4世代の無線通信システムの1候補でもあるLTE-A（Long Term Evolution-Advanced）（非特許文献3）においても基地局連携技術は標準に盛り込まれる見込みである。
3GPPにおいては、基地局連携技術をCoordinated Scheduling、Joint Processingの2種に分類し検討を進めている。Coordinated Schedulingは、各基地局がBF（Beam Forming）を用いて送信信号に強い指向性を持たせ、隣接する基地局同士で信号が重ならないようにする事で干渉を回避し、SINRを改善する技術である。一方、Joint Processingは、1端末が同時に複数の基地局とデータ伝送を行う事で伝送レートを改善する技術である。複数の基地局と同時にデータ伝送を行う際の伝送方式は、複数の基地局が同一の信号を送信し端末での所望信号電力を改善するサイトダイバーシチと、複数の基地局が持つ複数のアンテナを用いてMIMO伝送を行うマルチポイントMIMOがある。 ここではマルチポイントMIMOの動作を、SU伝送（Single User伝送：1つの無線通信端末を選択しその無線通信端末に対してデータ伝送を行う。）、MU-MIMO伝送（Multi User-MIMO伝送：MIMOを応用して複数の無線通信端末に対してデータ伝送を行う。）に分類して説明する。尚、以降の説明においては、無線リソースの多重方式としてLTEのダウンリンク（下り）で採用されているOFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を前提としているが、本願明細書では、OFDMAに限らずTDMA（Time Division Multiple Access）、CDMA（Code Division Multiple Access ）など他の多重方式に対しても適用可能である。
SU伝送においては、無線通信端末は自身が所属する基地局及び、隣接する基地局からのパイロット信号を受信し、チャネル推定を行う。さらに、チャネル推定結果に基づき、マルチポイントMIMO伝送を利用した際のチャネルの品質、MIMOのランク数、希望するプレコーディング行列を計算する。無線通信端末は、これらのうち少なくとも1つとさらに連携伝送に参加する基地局のリストをアップリンク（上り）の制御信号を用いて所属する基地局に送信する。これらを受信した基地局は基地局連携における無線リソースの割当てを担う連携スケジューラ部にこれらの情報を通知する。連携スケジューラ部はこれらの情報に基づき、最適な無線通信端末、データ伝送方式、利用するサブキャリア等を選び、その結果を連携伝送する基地局に通知する。尚、最適な無線通信端末はOFDMAのサブキャリア毎に別々に選ぶ事も可能である。例えば、基地局1，2と無線通信端末1，2の間でネットワークMIMO伝送を行う際に、サブキャリア1〜12においては両基地局が無線通信端末1に対してマルチポイントMIMO通信を行い、サブキャリア13〜24においては両基地局が無線通信端末2に対してマルチポイントMIMO通信を行うといった利用も考えられる。
SU伝送におけるマルチポイントMIMO伝送方式としては、（1）無線通信端末からのプレコーディング行列の指定を必要としないOpen-Loop MIMO伝送を行い、無線通信端末は通常のMIMOと同様にMMSE（Minimum Mean Square Error）やMLD（Maximum Likelihood Detection）などで受信を行う。（2）E-SDM（Eigen Space Division Multiplexing）などのClosed-Loop MIMO伝送を利用する。（3）STTD（Space Time Transmit Diversity）などを用いた送信ダイバーシチなどが利用可能である。いずれの場合においても、無線通信端末への伝送の前に、連携伝送を行う基地局同士での必要なデータ交換を行ったうえで各基地局は各方式に基づいた信号を生成し、対象の無線通信端末に送信する。無線通信端末は基地局が選択した方式に基づいて信号の復号を行い、データを受信する。上記（1）〜（3）のいずれの方式においても、マルチポイントMIMO伝送の対象となった無線通信端末は、連携に参加する基地局からは干渉の代わりに自身の所望信号を受信する事になるので、チャネル容量が大きく改善する。
一方、MU-MIMO伝送においても、1無線通信端末伝送と同様に、無線通信端末は自身が所属する基地局及び、隣接する基地局からのパイロット信号を受信し、チャネル推定を行う。さらに、チャネル推定結果に基づき、マルチポイントMIMO伝送を利用した際のチャネルの品質、MIMOのランク数、希望するプレコーディング行列、複数基地局とのチャネル行列を計算する。無線通信端末は、これらのうち少なくとも1つとさらに連携伝送に参加する基地局のリストをアップリンクの制御信号を用いて所属する基地局に送信する。これらを受信した基地局は基地局連携における無線リソースの割当てを担う連携スケジューラ部にこれらの情報を通知する。連携スケジューラ部はこれらの情報に基づき、最適な無線通信端末の組合せ、データ伝送方式、利用するサブキャリア等を選び、その結果を連携伝送する基地局に通知する。尚、最適な無線通信端末の組合せはOFDMAのサブキャリア毎に別々に選ぶ事も可能である。例えば、基地局1，2と無線通信端末1，2，3の間でネットワークMIMO伝送を行う際に、サブキャリア1〜12においては両基地局が無線通信端末1，2に対してネットワークMIMO通信を行い、サブキャリア13〜24においては両基地局が無線通信端末2，3に対してネットワークMIMO通信を行うといった利用も考えられる。
MU-MIMO伝送におけるマルチポイントMIMO伝送方式としては、（1）送信側でチャネル行列の逆行列によるプレコーディングを行うZF（Zero Forcing）方式を利用する（非特許文献4）。（2）干渉信号に関する情報の活用によりチャネル容量を改善するDPC（Dirty Paper Coding）を利用する。などが考えられる。ZFは単純な原理で実現が可能だが、チャネル行列の逆行列によっては送信電力の上限を超える増幅が必要になりチャネル容量が劣化する問題がある。一方、DPCはチャネル容量の点ではZFより優れるが、計算量が多いという問題がある。そこで、DPCの実現方式の一つとして、LQ分解を用いる方式が知られている。この方式では、チャネル行列を下三角行列とユニタリ行列の積に分解し、送信側で下三角行列に基づいた事前等化処理とユニタリ行列のエルミート転置によるプレコーディングを施す。この手順は現実に実装可能な計算量であり、またプレコーディングにはユニタリ行列を用いるので、ZFの時のような信号振幅の極端な増幅は生じない。この結果、無線通信端末においては隣接セルからの干渉がキャンセルされるのでチャネル容量が改善する。
3GPP TS36.201 v8.1.0(2007-11) 3GPP TS36.211，TS36.212，TS36.212 v8.4.0(2008-9) 3GPP TR36.814 V0.0.1(2008-9) Laurence Mailaender, "Indoor Network MIMO Performance with Regularized Zero-Forcing Transmission", IEEE ISSSTA 2008, pp.124-128, '08/8
一般に無線通信端末は、自身の所属する基地局との間のチャネル品質を基地局に通知する制御信号を定期的に送信している。また、MIMO伝送を行う際にはMIMOのランク数、希望するプレコーディング行列のインデックスも送信する必要がある。これらに加え、基地局同士が連携してデータ伝送を行うために、各無線通信端末は、連携伝送を行った際のチャネルの品質、MIMOのランク数、希望するプレコーディング行列のインデックスをアップリンクの無線リソースを用いて定期的に基地局に送信しなければならない。さらに複数無線通信端末への伝送を行う際には、無線通信端末と連携伝送に参加する全基地局との間のチャネル行列もアップリンクの無線リソースを用いて基地局に送信しなければならない。この様に、各無線通信端末は上述した連携に必要な情報を基地局に送信する為にアップリンクの無線リソースを消費する。従って、基地局に所属する無線通信端末が増えれば増えるほど、連携に必要な情報伝送に用いるアップリンク無線リソースの消費が増え、結果としてアップリンクのユーザデータ伝送に使用できる無線リソースが圧迫される。
また、連携したデータ伝送を行うために、基地局同士が無線リソース割当てに要する計算量が増大する、すなわち連携スケジューラ部の処理量が増大する。例として、1リソースブロックへの無線リソース割当てを考える。ここで、リソースブロックとは無線リソース割当てに用いられる単位の事であり、連続したサブキャリアの集合であるとする。連携を用いない単一基地局によるデータ伝送においては、SU伝送であれば最適な無線通信端末を、MU-MIMO伝送であれば最適な無線通信端末の組合せを、基地局に所属する無線通信端末の中から選択すればよい。一方、基地局同士が連携したデータ伝送においては、連携に参加する複数の基地局に所属する全無線通信端末の中から、最適な無線通信端末もしくはその組合せを選択しなければならない。さらに、連携に参加する基地局の組合せや、前述した連携方式のいずれを採用するかなどの組合せも複数有り、単一基地局における無線リソース割当てに比べ、連携伝送における無線リソース割当ての複雑さは激増する。さらに、現実的にはリソースブロックは多数存在するので（例えば、LTEにおけるリソースブロックの最大数は110である。）、無線リソース割当ては複雑となる。
上記課題の少なくとも一を解決するために、本発明の一態様である無線通信システムは、第一の基地局と、有線ネットワークで接続される第二の基地局と、
一つの基地局からデータ伝送される単一データ伝送と、複数の基地局から連携してデータ伝送される連携データ伝送と、の少なくとも一方を行う無線通信端末と、を備え、基地局は、連携データ伝送が可能な場合を示す条件を無線通信端末に通知し、無線通信端末は、伝搬路の通信品質がその条件に合致した場合は、連携データ伝送の必要な情報を基地局に送信する、という構成とした。
ここで、条件とは、例えば、伝搬路の通信品質がある閾値未満であることである。
本発明の一態様によると、連携データ伝送に必要な情報に、通信リソース余計に使用されなく、それ以外のユーザデータの伝送にリソースを割り当てることができる。
無線通信端末が閾値を参照して連携情報を送信するまでのシーケンス図である。 無線通信システムを示すネットワーク構成図である。 基地局の装置構成例を示す図である。 無線通信端末の装置構成例を示す図である。 ゲートウェイ装置の構成例を示す図である。 局内スケジューラのフロー（スケジューリング要請受理時）を示す図である。 局内スケジューラのフロー（連携スケジューリング要請受理時）を示す図である。 基地局内の制御信号処理部のフロー（単一伝送情報受信時）を示す図である。 基地局内の制御信号処理部のフロー（リソース割当結果受理時）を示す図である。 基地局内の制御信号処理部のフロー（リソース割当要求受信時）を示す図である。 基地局内の制御信号処理部のフロー（連携情報通知信号受信時）を示す図である。 基地局内のデータ信号処理部のフロー（リソース割当結果受理時）を示す図である。 基地局内のデータ信号処理部のフロー（ユーザデータ受信時）を示す図である。 端末内の制御信号処理部のフロー（リソース割当信号受信時）を示す図である。 端末内の制御信号処理部のフロー（閾値通知信号受信時）を示す図である。 連携スケジューラ部のフローを示す図である。 閾値通知信号のパケットフォーマットを示す図である。 リソース割当て信号のパケットフォーマットを示す図である。 連携情報通知信号のパケットフォーマットを示す図である。 連携情報通知信号のパケットフォーマット（MU-MIMO用）を示す図である。 MU-MIMOによる連携伝送のシーケンスを示す図である。 SU伝送を用いた連携伝送のシーケンスを示す図である。 Coordinated Schedulingによるシーケンスを示す図である。 連携情報通知信号に拡散を用いた際のシーケンスを示す図である。 閾値通知信号のオプション部のパケットフォーマット例を示す図である。 実施例1において、連携無線通信端末率を変化させた時に、1無線通信端末あたりが1回のフィードバックで利用するビット数がどう変化するかを表したグラフである。 連携無線通信端末率を変化させた時に、1無線通信端末あたりが1回のフィードバックで利用するアップリンクの無線リソース帯域をビットで表したグラフである。 連携スケジューリングに用いるデータベースを示す図である。 CQI分布テーブルを示す図である。 あるBackhaul回線が利用不可の時のネットワーク構成図を示す図である。
以降の実施例は、3GPP LTEを参考にダウンリンクデータ伝送における多重方式にはOFDMAを、アップリンクデータ伝送における多重方式にはSC-FDMA（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）を利用する事を前提にしているが、本発明の適用範囲はこれらの方式を用いた無線通信システムに限定される事はなく、CDMA、TDMAをはじめとした他の多重通信方式にも適用可能である。
本実施例では、無線通信端末が定期的に送信してくる単一基地局伝送で必要になる情報（以降、単一伝送情報と記載する。）を基に、基地同士が連携したデータ伝送（以降、連携伝送と記述する。）有無の閾値を決定し、その結果を無線通信端末に通知する際のシーケンスを説明する。尚、連携伝送有無の閾値の決定に当たって、無線通信端末が送信してくる連携伝送に必要な情報（以降、連携情報と記載する。）の総計が既定の値を超えないように決定する処理についても説明する。
シーケンスの説明の前に、まず全体のネットワーク構成及び、基地局と無線通信端末のブロック図を説明する。
図2は、本実施例の無線通信システムに相当するネットワーク構成を示す。無線通信システムには、複数の基地局100が配置されそれぞれセルを構成し、さらに各基地局100に所属する無線通信端末200がセル内に点在している。また、各基地局100はゲートウェイ装置2を介してコアネットワーク1と接続している。基地局100とゲートウェイ装置2の間は光ファイバ等を用いて有線接続されているものとする（ただし、基地局100とゲートウェイ装置2間の接続が無線であっても本実施例の適用を妨げない）。また、ゲートウェイ装置2は、連携伝送における無線リソース割当てを担う連携スケジューラ部190を有し、各基地局100は連携スケジューラ部との通信IF（Interface）を備えているものとする。尚、以降の説明において連携スケジューラ部190はゲートウェイ装置2内に配置されているものとして説明を行うが、連携スケジューラ部190は個別の装置として別個設置する事や、いずれかの基地局100内に設置する事も可能であり、いずれにしても本実施例の適用を妨げない。
図3は、基地局100の装置構成例を示す図である。ゲートウェイ装置2から受信した無線通信端末200宛のユーザデータは、データ信号処理部101のバッファに蓄積され、無線リソースが割当てられ次第、信号送信部110に転送される。一方、信号受信部120からデータ信号処理部101に転送されてきたユーザデータは、ゲートウェイ装置2を介してコアネットワーク1に転送される。また、基地局100と無線通信端末200間の制御信号も必要に応じて制御信号処理部102が、信号送信部110、信号受信部120を介して送信、受信する。また局内スケジューラ105は、単一基地局伝送に関する無線リソース割当てを司り、データ信号処理部101と制御信号処理部102からの情報に基づきスケジューリングを行い、結果を通知する。さらに、連携伝送を実現する為に、局内スケジューラ105は連携スケジューラ部190との間のインターフェースである連携スケジューラ部IF（Interface）106を備え、データ信号処理部101は連携伝送を行う他の基地局100との間のインターフェースである連携基地局IF107を備えている。
信号送信部110は、データ信号処理部101からのデータ信号あるいは制御信号処理部102からの制御信号を受理したら、まず信号生成部111によって誤り訂正符号化、変調、プレコーディングなどの処理を行い各アンテナから送信するシンボルを生成する。サブキャリアマップ部112は、このシンボルをいずれかのOFDMAシンボル内のいずれかのサブキャリアに割振る。次にパイロット挿入部113は、無線通信端末200がダウンリンクのチャネル推定に用いる為のパイロットシンボルを適切な位置に挿入する。最後にOFDM変調器114がIDFT（Inverse Discrete Fourier Transform）処理やCP（Cyclic Prefix）の挿入を施しベースバンドOFDM信号を出力する。信号送信部110が出力したベースバンドOFDM信号はRF処理部103に送られ、それぞれ独立にデジタル-アナログ変換、アップコンバート、増幅処理を施されアンテナ104から無線通信端末200に向けて送信される。
一方、無線通信端末200からの信号をアンテナ104が受信した場合、RF処理部103は、増幅処理、ダウンコンバート、アナログ-デジタル変換処理を施しSC-FDMA復調器124に送る。SC-FDMA復調器124は、CPの除去、DFT処理、SC-FDM受信用のIDFT処理を行い、その出力のうちパイロット信号部分をチャネル推定部131に送り、それ以外をMIMO受信機123に送る。チャネル推定部131は、パイロット信号を基にアップリンクのチャネル推定を行い、推定されたチャネル行列をMIMO受信機123及びCQI/PMI/RI計算部132に送る。MIMO受信機123は、このチャネル行列を基にSC-FDMA復調器124の出力に対してMMSEやMLDを用いたMIMO受信処理を行いレイヤ毎の出力をそれぞれ逆サブキャリアマップ部122に送る。
逆サブキャリアマップ部122は、無線通信端末200内のサブキャリアマップ部212で施された処理の逆の処理を行い、受信シンボル系列を出力する。この出力に対して信号復号部121は、復調、誤り訂正復号処理を行い、その結果得られた信号のうちユーザデータ信号はデータ信号処理部101に、制御信号を制御信号処理部102に送る。また、CQI/PMI/RI計算部132は、チャネル行列に基づき、アップリンクのCQI（Channel Quality Indication：チャネル品質）、PMI（Precoding Matrix Indicator：無線通信端末が希望するプレコーディング行列）、RI（Rank Indication：MIMO伝送時のランク）を計算し、制御信号処理部102に通知する。通知されたCQIやPMIやRIは、制御信号処理部102で保持されるか、制御信号処理部102が参照可能なメモリで保持される。
基地局100内の局内スケジューラ105と制御信号処理部102とデータ信号処理部101の動作フローをそれぞれ図6、図7、図8を用いて説明する。
図6Aは局内スケジューラ105が制御信号処理部102あるいはデータ信号処理部101からのスケジューリング要請（図7C：342、図8B：362）を受理した時の動作フローである。局内スケジューラ105は、スケジューリング要請を受理すると（図6A：301）、局内スケジューラ105は、まずそれがダウンリンク、アップリンクのいずれのスケジューリング要請かを判断する（302）。ダウンリンクのスケジューリング要請であるならば、局内スケジューラ105は、連携伝送を行うか否かの判断を行う（303）。具体的には、該当無線通信端末200の連携情報が取得済みであり、連携無しでは必要なQoS（Quality of Service：サービス品質）が満足できない時に、連携伝送を行うと判断する。この判断結果によって今後の動作が分岐する（304）。連携伝送が必要であると判断したならば、局内スケジューラ105は、連携スケジューラ部IF106を介して、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する（305）。その後、局内スケジューラ105は、連携スケジューラ部190からの連携スケジューリング結果（図10：410）を受理したら（306）、局内スケジューラ105は、その結果を制御信号処理部102、データ信号処理部101に通知し（308、309）、処理を終了する（310）。一方、連携伝送が不要であると判断したのであれば（304でNo）、局内スケジューラ105は、受信するデータ情報（例えばデータ量、QoSなど）とダウンリンクのCQI、PMI、RIに基づき、単一基地局伝送による無線リソース割当てを行う（307）。
そして、局内スケジューラ105は、307で無線リソース割当て結果を制御信号処理部102、データ信号処理部101に通知し（308、309）、処理を終了する（310）。一方、302においてアップリンクのスケジューリング要請であったならば、局内スケジューラ105は、受信するデータ情報（例えばQoSなど）とアップリンクのCQI、PMI、RIに基づき、単一基地局伝送による無線リソース割当てを行い（307）、結果を制御信号処理部102、データ信号処理部101に通知し（308、309）、処理を終了する（310）。
図6Bは、局内スケジューラ105が、連携スケジューラ部190が通知してきた（図10：410）連携スケジューリング結果を受理した時の動作フローである。局内スケジューラ105は、連携スケジューリング結果を受理すると（図6B：311）、その結果を制御信号処理部102、データ信号処理部101に通知し（312、313）、処理を終了する（314）。なお、図6Aは、自らの基地局で連携伝送を行うと判断し連携スケジューリング要請を行った場合に、連携スケジューリング結果を受理しているが（305，306）、図6Bは、他の基地局からの連携データ転送を要請された場合に、連携スケジューリング結果を受理する例（313）である。
図7Aは、基地局の制御信号処理部102が、無線通信端末200からの単一伝送情報を受信した際の動作フローである。制御信号処理部102は、単一伝送情報を受信すると（321）、その中に含まれる単一伝送におけるCQI値を取り出す。尚、CQIとしては、全バンドの品質を示すWideband CQIやサブバンド毎のCQIを示すサブバンドCQI等があるが、以降の説明ではWideband CQIを対象にし、それを単にCQIと記述するものとする。そして、制御信号処理部102は、そのCQI値に基づき自身が所持するCQI分布テーブルを更新する（322）。
ここでCQI分布テーブルとは図20に示したテーブルである。このテーブルは、基地局100に所属する無線通信端末200のCQI値のヒストグラムを示しており、CQI値（561）毎の無線通信端末数（562）を示している。このCQI分布テーブルは、制御信号処理部102に、保持されているか、制御信号処理部102自身が参照可能な、メモリ等の記憶媒体に保持されている。
つまり、図7Aの322では、制御信号処理部102が、受信したCQI値に該当する端末数を1増加させ、CQI分布テーブルを更新する。
次に、制御信号処理部102は、CQI分布テーブルを参照し、「CQI<連携伝送閾値」を満たす無線通信端末200の数があらかじめ設定された既定値を超えているかを判定する（323）。具体的には、CQI値（561）の値がiである無線通信端末数（562）をn(i)とすると、「Σ_{i=0：閾値}n(i)>既定値」が成立するか否かを判定する。尚、ここでいう既定値は連携情報伝送に割り当てられるアップリンクの無線リソース量や、許容可能な干渉量を基に事前に決定されている。この結果が超えていれば（323のYes）、これは、連携伝送情報通知信号を送信してくる無線通信端末200の数が過剰でありアップリンクの無線リソースが圧迫される事を意味する。従って、これを回避するために制御信号処理部102は、「CQI<連携伝送閾値」を満たす無線通信端末200の数があらかじめ設定された既定値を超えないように連携伝送閾値の値を減少させる（324）。具体的には、「Σ_{i=0：I}n(i)<既定値」を満足する最大のIを連携伝送閾値の値とする。一方、323の判定結果が否（No）であるならば、これは連携伝送情報通知信号に必要なアップリンクの無線リソースに余裕があることを意味する。従って、この場合は制御信号処理部102は、連携伝送閾値の値を増加させることで、連携伝送情報通知信号を送信する無線通信端末の数を増やす（325）。尚、必ずしも増やす必要はなく現状を維持してもよい。そして、連携伝送閾値が更新されたのであれば（326）、その更新されたことを端末に周知するために、制御信号処理部102は、閾値通知信号を無線通信端末200に送信して（327）、処理を終了する（328）。一方、連携伝送閾値が更新されてなければ閾値通知信号の送信を行うことなく処理を終了する。
なお、図7では、端末に送信する閾値を、CQI分布テーブルを参照して決定しているが、それ以外の決定方法に決定されたものであってもよいし、外部からの入力により設定されたものでもよい。
図7Bは、制御信号処理部102が局内スケジューラリソース割当て結果（図6A：308、図6B：312）を受理した時の動作フローである。リソース割当て結果を受理すると（331）、制御信号処理部102は、リソース割当て結果で指定された全ての無線通信端末に対して以下の処理を繰り返す（332）。まず、制御信号処理部102は、該当の無線通信端末200に対して無線リソースが割当てられたのか検査し（333）、そうであるならばリソース割当て信号を生成する（334）。ここでリソース割当て信号とは、無線通信端末200に対して割当てられた無線リソースを通知する為の信号であり、そのパケットフォーマットは後で図11Bを用いて後述する。一方、制御信号処理部102は、リソースが割当てられなかった無線通信端末200に対しては次の送信タイミングまでデータ伝送を保留する（335）。次の送信タイミングは、LTEであれば、例えば次のサブフレーム送信時などが考えられる。以上の処理を全無線通信端末に対して繰返しそれが終了したならば（336）、生成したリソース割当て信号を送信し（337）、処理を終了する（338）。
図7Cは、制御信号処理部102が無線通信端末200からのリソース割当て要求信号を受信した（341）時の動作フローである。この時は、局内スケジューラ105に対してアップリンクのスケジューリングを要請し（342）、処理を終了する（343）。
図7Dは、制御信号処理部102が、無線通信端末200が送信した（図9B 385）連携情報通知信号を受信した時のフローである。これを受信した（346）制御信号処理部102は、保持する連携情報を更新し（347）、処理を終了する（348）。連携情報通知信号のフォーマット等の詳細については後で、図12を用いて説明する。
図8Aは、基地局のデータ信号処理部101が局内スケジューラからリソース割当て結果（図6A：309、図6B：313）を受理した時の動作フローである。リソース割当て結果を受理したら（351）、まずデータ信号処理部101は、そのリソース割当てがダウンリンクのものかアップリンクのものかを判断する（352）。ダウンリンクのものであればさらに、データ信号処理部101は、連携伝送を行うかどうかの判断を行い（353）、連携伝送するのであれば連携伝送に参加する他の基地局100との間で必要なユーザデータの交換を行う（354）。その後は連携する、しないに関わらず、データ信号処理部101は、データ信号処理部101内のバッファから必要なデータを信号送信部110に転送し（355）、処理を終了する（357）。一方、リソース割当てがアップリンクのものであれば、データ信号処理部101は、データ受信に備え、バッファの確保を行う（356）。
図8Bは、データ信号処理部101が、ゲートウェイ装置2から無線通信端末200宛のユーザデータを受信した時の動作フローである。ユーザデータを受信すると（361）、局内スケジューラ105に対してダウンリンクのスケジューリングを要請し（362）、処理を終了する（363）。
次に、図4を用いて無線通信端末200の装置構成図を説明する。無線通信端末200内のMAC（Medium Access Control）層などの上位層が生成したユーザデータはデータ信号処理部201のバッファに蓄積され、無線リソースが割当てられ次第、信号送信部210に転送される。一方、信号受信部220からデータ信号処理部201に転送されてきたユーザデータは上位層に渡される。また、基地局100と無線通信端末200間の制御信号も必要に応じて制御信号処理部202が信号送信部210、信号受信部220を介して送信、受信する。
信号送信部210は、データ信号処理部201からのデータ信号あるいは制御信号処理部202からの制御信号を受理したら、まず信号生成部211は、誤り訂正符号化、変調、プレコーディングなどの処理を行い各アンテナから送信するシンボルを生成する。サブキャリアマップ部212は、出力されたシンボルをいずれかのSC-FDMAシンボル内のいずれかのサブキャリアに割振る。次にパイロット挿入部213は、基地局100がアップリンクのチャネル推定に用いる為のパイロットシンボルを適切な位置に挿入する。
最後にSC-FDMA変調器214が、SC-FDMA用のDFT処理やIDFT処理やCPの挿入を施しベースバンドSC-FDMA信号を出力する。信号送信部210が、出力したベースバンドSC-FDMA信号をRF処理部203に送り、RF処理部203は、ベースバンドSC-FDMA信号を、それぞれ独立にデジタル-アナログ変換、アップコンバート、増幅処理を施しアンテナ204から基地局100に向けて送信する。
一方、基地局100からの信号をアンテナ204が受信した場合、RF処理部203は、その信号に増幅処理、ダウンコンバート、アナログ-デジタル変換処理を施しOFDM復調器224に送る。OFDM復調器224は、CPの除去、DFT処理を行い、その出力のうちパイロット信号部分をチャネル推定部231に送り、それ以外をMIMO受信機223に送る。チャネル推定部231は、パイロット信号を基にダウンリンクのチャネル推定を行い、推定されたチャネル行列をMIMO受信機223及びCQI/PMI/RI計算部232に送る。
MIMO受信機223は、このチャネル行列を基にOFDM復調器224の出力に対してMMSEやMLDを用いたMIMO受信処理を行いレイヤ毎の出力をそれぞれ逆サブキャリアマップ部222に送る。逆サブキャリアマップ部222は、基地局100内のサブキャリアマップ部112で施された処理の逆の処理を行い、受信シンボル系列を出力する。この出力に対して信号復号部221は、復調、誤り訂正復号処理を行い、その結果得られた信号をユーザデータ信号はデータ信号処理部201に制御信号は制御信号処理部202に送る。また、CQI/PMI/RI計算部232は、チャネル行列に基づき、ダウンリンクのCQI、PMI、RIを計算し、制御信号処理部202に通知する。
CQI、PMI，RIや基地局から送信される閾値通知信号に含まれる閾値は、制御信号処理部202自身で保持されるか、制御信号処理部202が参照可能なメモリで保持される。
図9Aは、無線通信端末200内の制御信号処理部202が、基地局100が送信したリソース割当て信号（図7B：337）を受信した時の動作フローである。リソース割当て信号を受信したら（371）、それがダウンリンク、アップリンクのいずれのリソース割当てかを判断する（372）。ダウンリンクのものであればデータ信号処理部201にデータ受信に備える指令を出し（373）、アップリンクのものであればデータ信号処理部201にデータ送信を要請し（374）、処理を終了する（375）。
図9Bは、制御信号処理部202が、基地局100が送信した（図7A：327）閾値通知信号を受信した時の動作フローである。閾値通知信号を受信したら（381）、制御信号処理部202は、この信号内に含まれる連携伝送閾値を取り出し（382）、無線通信端末自身のCQIと通知された連携伝送閾値を比較する（383）。この結果、制御信号処理部202は、無線通信端末自身のCQIの方が連携伝送閾値より小さければ、無線通信端末自身は連携情報を基地局に送信する資格があると判断する。従って、制御信号処理部202は、連携情報を送信する為のアップリンクリソースを要求し（384）、割り当てられたリソースを用いて連携情報通知信号を送信する（385）。一方、382の比較の結果、自身のCQIが連携伝送閾値以上であれば、無線通信端末自身は連携情報を基地局に送信する資格がないと判断し、そのまま処理を終了する（386）。
図9Bでは、制御信号処理部202が、閾値通知信号を受信したときではなく、無線通信端末の任意のタイミングで、382，383の処理、つまり、自身のCQIと閾値とを比較し、連携要否の判断を行ってもよい。例えば、自身のCQIを再取得した場合、アップリンクのリソースの使用が少ないという情報を取得した場合などのタイミングで、連携要否の判断を行ってもよい。また、閾値は、基地局から受信したものでなくてもよく、あらかじめ無線通信端末に保持されていてもよい。
次に図5、図10を用いて連携スケジューラ部190について説明する。図5に示すとおり、連携スケジューラ部190は、ゲートウェイ装置2内に構成され、IF191も有する。そして、そのＩＦ191と基地局100内の連携スケジューラIF106を介して、局内スケジューラと有線接続されている）。図2や図5では、基地局100とゲートウェイ装置2は有線接続されているが、無線を用いても構わない。また、本実施例では、連携スケジューラ部190をゲートウェイ装置2に構成しているが、ゲートウェイ装置2以外で、複数の基地局の連携を制御する装置に構成したり、複数の基地局のいずれかの代表基地局に構成してもよい。
図19は、連携スケジューラ部190が無線リソース割当てを行う際に参照とするデータベースの一例である。本データベースには、551で指定される無線通信端末200に対する、ユーザデータの到着時刻552、そのデータ量553、連携伝送をした際の瞬時スループット554、平均スループット555が格納されている。連携スケジューラ190は、データ到着時刻552とデータ量553に基づき、データが必要な無線リソース量を計算し、連携瞬時スループット554と平均スループット555に基づき各無線通信端末200の優先度を決定する。優先度の決定方法としては、連携瞬時スループット554を平均スループット555で除算した値が大きい無線通信端末200を選択するProportional Fairnessなどを利用する方法が考えられる。尚、図19に示したデータベースは一例であり、本データベースは他の構成をとってもよい。
図10は、連携スケジューラ部190が、局内スケジューラ105が要請してきた（図6A：305）連携スケジューリング要請を受理した時の動作フローである。連携スケジューラ部190は、連携スケジューリング要請を受理すると（401）、まず優先度の高い無線通信端末200を1つ以上選択する（402）。この選択の方式は、前述の通り図19のデータベースを用いたProportional Fairnessなどを利用する。以降の処理を連携が必要な全ての無線通信端末に対して繰り返す（403）。まず、連携スケジューラ部190は、MU-MIMO伝送が可能かどうか判断し（404）、可能であるならばMU-MIMO伝送による無線リソースを割当てる（407）。MU-MIMO伝送が不可であるならば、連携スケジューラ部190は、SU伝送での無線リソース割当てが可能かどうか判断し（405）、可能であるならばSU伝送での無線リソースを割当てる（406）。以上の処理が完了した場合、あるいは、該当する無線通信端末200に無線リソースが割当てられなかった場合、連携スケジューラ部190は、その無線通信端末200への無線リソース割当てを諦め、次に優先度の高い無線通信端末200を1つ以上選択する（408）。そして、連携スケジューラ部190は、該当する無線通信端末200に対する処理が完了するか、割当て可能な無線リソースがなくなるまで上記の処理を繰返す（409）。この繰返しが終了したら、前記の無線リソース割当て結果を、連携スケジューラ部190は、連携スケジューリング結果として局内スケジューラ105に通知し（410）、処理を終了する（411）。尚、本連携スケジューラ動作190の動作フローは一例であり、他のスケジューリング規範に基づいていてもよい。
次に、図11、12を用いて、基地局同士が連携したデータ伝送を行う為に必要なパケットのフォーマットを説明する。図11Aは、基地局100が無線通信端末200に送信する閾値通知信号のパケットフォーマットである。このパケットフォーマットにより、基地局同士が連携したデータ伝送を行うための条件が規定される。フォーマットの識別子501は、他の制御信号との区別の為に用いる。閾値種別502は、本信号に格納されている閾値の種別を指定する為に用いる。ここでいう種別としては、Wideband CQIやサブバンドCQIなどが例に挙げられる。閾値503に、連携伝送閾値が格納される。連携伝送閾値は、たとえば、図7Aのフローにより決定されるものである。なお、本実施例では、CQI分布に基づいて閾値が決定、更新されるものとして説明したが、CQI分布に基づかず、あらかじめで決められた値を設定してもよい。
オプション504はその他の拡張に利用可能なフィールドである。
図11Bは、連携スケジューラ部190によって連携伝送用の無線リソースが割当てられた無線通信端末200に対して、基地局100が無線リソース割当ての結果を通知する信号（リソース割当て信号）のパケットフォーマットである。フォーマットの識別子521は、他の制御信号との区別の為に用いる。割当てリソースブロック指定522は、該当の無線通信端末200宛に、基地局同士が連携してデータ伝送を行う為のダウンリンクのリソースブロックの位置を指定する。尚、この場合のリソースブロックとは連続する複数のOFDMAシンボルとそれらOFDMAシンボル内の複数の連続するサブキャリアの事であり、ダウンリンクの無線リソース割当ての単位として利用される。電力制御523は、電力制御に関するフィールドである。HARQ情報524は、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)伝送におけるプロセス番号を通知する。トランスポートブロック別情報525は、送信するトランスポートブロック数分存在するフィールドで、トランスポートブロック毎のMCS525-1と、HARQの新規送信か否かを区別する新規HARQビット525-2が含まれる。
連携情報526には、連携伝送を行う基地局、連携伝送に用いる伝送方式などを格納する。プレコーディング情報527には、連携伝送に用いるプレコーディング行列のインデックス、あるいは量子化された値を格納する。
図12は、無線通信端末200が基地局100を経由して連携スケジューラ部190に送信する連携情報通知信号のパケットフォーマットであり、図12AはOpen-Loop MIMO用のものを、図12BはMU-MIMO用のものを示している。これらのパケットフォーマットに従う連携情報通知信号には、連携するために必要な情報が含まれている。
まず、図12Aのパケットフォーマットの各フィールドを説明する。連携方式531は、連携伝送に用いる伝送方式を指定するフィールドである。連携基地局セット532は、連携に用いる基地局100のセットを通知する。連携用Wideband CQI533は、連携方式531で指定した連携伝送を行った際の、全OFDMAサブキャリアでのCQIを通知する。サブバンド別情報534は、サブバンドの数だけ存在し、連携伝送を行った際のサブバンド毎のCQIを格納する連携用サブバンドCQI534-1と、連携伝送を行った際のサブバンド毎のRIを格納する連携用サブバンドRI534-2からなる。
次に図12Bのパケットフォーマットの各フィールドを説明する。連携方式541は、連携伝送に用いる伝送方式を指定するフィールドである。連携基地局セット542は、連携に用いる基地局のセットを通知する。連携用Wideband CQI543は、連携方式541で指定した連携伝送を行った際の、全OFDMAサブキャリアでのCQIを通知する。サブバンド別情報544は、サブバンドの数だけ存在し、連携基地局セット542で指定した基地局100と無線通信端末200との間の伝播行列を量子化した値を格納するフィールドである伝播行列544-1を含む。
次に、図1と図13を用いて、MU-MIMO伝送による基地局同士が連携したデータ伝送のシーケンスを説明する。本シーケンスが開始するまでに、全無線通信端末200-1〜200-6は、同期信号を解析し、基地局100-1及び100-2の両基地局との同期情報やセルIDなど、両基地局とのデータ伝送に必要な情報を取得しているものとする。ここで、無線通信端末200-1、200-2、200-3は基地局100-1のセルに所属し、無線通信端末200-4、200-5、200-6は基地局100-2のセルに所属しているものとする。基地局100-1、100-2は、それぞれ定期的にパイロット信号を送信しており（601-1、601-2）、各無線通信端末はそれらをモニタリングし両基地局100-1、100-2からのチャネル行列を計算する。このチャネル行列の計算にあたり、自身が所属していない基地局（例えば、無線通信端末200-1にとっては、基地局100-2）からの干渉成分が邪魔になる事があるが、これに対しては、何らかの手段で回避する。ここで、公知の回避手段の例としては、ある基地局がパイロット信号を送信するリソースでは、他の基地局はデータ送信を控える、パイロットに拡散処理を施したうえで無線通信端末が逆拡散を施しSINRを向上する、といた手段が知られており、いずれを用いてもよい。
各無線通信端末は、上記で計算したチャネル行列を基に、自身が所属する基地局による単一基地局伝送を行った際の、CQI/PMI/RIを計算し、その結果を単一伝送情報として制御信号用のチャネルを用いて所属基地局にフィードバックする（602-1〜602-6）。これを受信した基地局101、102は図7Aのフローに従い、閾値通知信号を生成し無線通信端末に送信する（603-1、603-2）。これを受信した無線通信端末200-1〜200-6は、図9Bのフローに従い、閾値通知信号内に含まれる連携伝送閾値（図11A：503）と自身のCQIを比較し、連携情報通知信号を送信するか否かを決定する。
以降、無線通信端末200-3、200-5の2つが連携情報通知信号を送信する事になったものとする。無線通信端末200-3、200-5は、連携情報通知信号を送信する為に、それぞれ基地局100-1、100-2にアップリンクのリソースを要求し（604-3、604-5）、これを受けた基地局100-1、100-2は図7Cに従いアップリンクリソースの割り当てを行う（605-3、605-5）。この後、無線通信端末200-3、200-5は、割り当てられたリソースを用いて連携情報通知信号（図12Bのフォーマットを利用）を基地局100-1、100-2にフィードバックする（606-3、606-5）。
図13は図1のシーケンス後に、基地局に無線通信端末宛のユーザデータがゲートウェイ装置2から届いてから、実際にMU-MIMO伝送による連携伝送を行うまでのシーケンスである。図1のシーケンスにおいて基地局100-1、100-2は、それぞれ無線通信端末200-3、200-5の連携情報を取得しているので、これら2無線通信端末に対しては連携伝送を、それ以外の無線通信端末に対しては単一基地局伝送を施す事を試みる。まず、基地局100-1に無線通信端末200-1、200-2、200-3宛のユーザデータが届き（611-1）、基地局100-2に無線通信端末200-4、200-5、200-6宛のユーザデータが届く（611-2）。これを受けて、各基地局の局内スケジューラ105は、無線通信端末200-1、200-2、200-4、200-6に対して、それぞれ、単一基地局伝送によるスケジューリングを行う。ただし、この時、連携基地局IF107を通して、隣接基地局同士と、ビームの形成パターンなどBF（Beam Forming）用ビームに関する情報を交換し合い（612）スケジューリングに利用しても良い。
一方、基地局100-1、100-2は、無線通信端末200-3、200-5に対して連携伝送を行う為に、連携スケジューラ部IF106を通し、連携スケジューラ部190に連携スケジューリングを要請する（613-1、613-2）。連携スケジューラ部190はこの要請を受理すると、図10のフローに従い、無線通信端末200-3、200-5に連携伝送による無線リソースを割当て、その結果を基地局100-1、100-2に通知する（614-1、614-2）。これを受けた基地局100-1、100-2は互いに連携基地局IF107を通して、指定された連携伝送を行うのに必要なユーザデータの交換を行う（615）。その後、基地局は無線通信端末に対してリソース割り当て信号と共に、ユーザデータの送信を行う。具体的には、基地局100-1は、無線通信端末200-1、200-2に対しては単一基地局伝送によるユーザデータ送信を行い（616-1、616-2）、基地局100-2は、無線通信端末200-4、200-6に対しては単一基地局伝送によるユーザデータ送信を行う（616-4、616-6）。さらに、基地局100-1、基地局100-2は、MU-MIMOを用いて線通信端末200-3、200-5に対して連携伝送によるユーザデータ送信を行う（617）。これを受信した無線通信端末200-1〜200-6はリソース割当て信号に従い、ユーザデータの受信処理を行う。その後、無線通信端末200-1〜200-3は基地局100-1に、無線通信端末200-4〜200-6は基地局100-2に、受信の結果を示すACK信号を返信する（618-1〜618-6）。
この結果、連携伝送を必要とする無線通信端末200-3、200-5のみが連携情報を基地局にフィードバックする事で連携伝送が可能になる。従って、全無線通信端末が連携情報をフィードバックする場合に比べアップリンクの無線リソースが節約でき、その分が他のアップリンクのユーザデータの伝送に利用できる。
また、連携スケジューラ部190は、無線通信端末200-3、200-5に対してのみ連携スケジューラ処理を行えばよいので、単一基地局伝送スケジューリングに比べ計算量が多い連携スケジューリングの処理量を減らす事ができる。
図18は、本実施例を適用した際に、全無線通信端末200に対する連携伝送を行う無線通信端末200の割合（以降、連携無線通信端末率と記述する）により、無線通信端末1つあたりが送信するフィードバック量がどう変化するか示すグラフである。図18Aは、図12Aの連携情報通知信号のパケットフォーマットに基づき、連携無線通信端末率を変化させた時に、1無線通信端末あたりが1回のフィードバックで利用するビット数がどう変化するかを表したグラフである。ただし、連携方式と連携基地局セット（図12A：531、532）を併せて4ビット、連携用Wideband CQI（同533）を4ビット、連携用サブバンドCQIと連携用RI（同534-1、534-2）を併せて3ビットとしている。図18A中の901、902、903、904が、それぞれサブバンド数が5、13、21、28の結果を示している。連携無線通信端末率が1.0の時が本実施例を適用しない時の結果と等しくなり、本実施例を適用する事でフィードバックビット数が低減している事が確認できる。
図18Bは、図12Bの連携情報通知信号のパケットフォーマットに基づき、連携無線通信端末率を変化させた時に、1無線通信端末あたりが1回のフィードバックで利用するアップリンクの無線リソース帯域をビットで表したグラフである。ただし、連携方式と連携基地局セット（図12B：541、542）を併せて4ビット、連携用Wideband CQI（同543）を4ビット、チャネル行列（544-1）を12（6×2）ビットとしている。図21(b)中の911、912、913、914が、それぞれサブバンド数が5、13、21、28の結果を示している。連携無線通信端末率が1.0の時が本実施例を適用しない時の結果と等しくなり、本実施例を適用する事でフィードバックビット数が低減している事が確認できる。
以上説明したとおり、本実施例では、各無線通信端末は、単一基地局伝送に必要な情報をあるタイミングで基地局に送信するが、連携伝送に必要な情報はそのタイミングでは送信しない。各基地局は、無線通信端末から集めた単一伝送に必要な情報を基に、無線通信端末が連携伝送に必要な情報をフィードバックするか否かを判断するのに用いる閾値を決定する。この閾値は、連携伝送に必要な情報のフィードバックによりアップリンクの無線リソースが圧迫される事が無い様に基地局が動的に変更する。決定された閾値は、基地局が無線通信端末に通知する。これを受信した無線通信端末は自身の通信品質とこの閾値を比較し、通信品質が閾値より劣っているならば、自身は連携伝送に参加する資格があると判断し、連携伝送に必要な情報をフィードバックする。逆に、自身の通信品質が閾値を超えていれば、連携伝送に必要な情報のフィードバックは行わず、結果、単一基地局によるデータ伝送を受けることになる。
本実施例によると、全部の無線通信端末が定期的に連携伝送に必要な情報を基地局に送信する必要がなくなり、単一伝送では十分な通信品質が確保できない無線通信端末すなわち連携伝送を必要としている無線通信端末が連携伝送に必要な情報を基地局に送信する事になる。また基地局が閾値を適切に設定する事によって、連携に必要な情報をフィードバックしてくる無線通信端末の数を制御する事ができる。従って、連携情報送信によるアップリンクの無線リソース使用量が低減し、ユーザデータのアップリンク伝送に利用できる無線リソース量が増える効果がある。
また、連携スケジューラ部は、全無線通信端末に対して無線リソース割当て処理を行うのではなく、連携伝送が必要な無線通信端末に対して連携伝送による無線リソース割当てを行えば良いので、連携スケジューリングに伴う処理量の増大が軽減できる効果がある。
本実施例では、図14を用いて、SU伝送による基地局同士が連携したデータ伝送のシーケンスを説明する。図14のシーケンスに先立ち、基地局100-1、100-2は、実施例1と同様に、図1のシーケンスに従って、無線通信端末200-3、200-5からの連携情報通知信号を取得しているものとする。その後の図14における、基地局100-1、100-2へのユーザデータ到達（611-1、611-2）、BF用ビーム情報交換（612）、連携スケジューラ部190に連携スケジュール要請する（613-1、613-2）ところまでは、実施例1と同様である。
本実施例では、連携スケジューリングの結果、無線通信端末200-3に対して基地局100-1、100-2がSU伝送による連携伝送を行い、無線通信端末200-5に対するデータ送信をあきらめる（実際には、次の送信タイミングまで保留する。）決定を下し、その旨を基地局100-1、100-2に通知したものとする（621-1、621-2）。これを受けて、基地局100-1は、基地局100-2に対して無線通信端末200-3のユーザデータを転送する（622）。さらに実施例1と全く同様に、基地局100-1は無線通信端末200-1、200-2に、基地局100-2は無線通信端末200-4、200-6に対して、リソース割当て信号とユーザデータを単一基地局伝送にて送信する（616-1、616-2、616-4、616-6）。さらに、基地局100-1、100-2はSU伝送による連携伝送で無線通信端末200-3宛にユーザデータの送信を行う（623）。その後、無線通信端末200-1〜200-3は基地局100-1に受信の結果を示すACK信号を返信し（618-1〜618-3）、無線通信端末200-4、200-6は基地局100-2に受信の結果を示すACK信号を返信する（618-4、618-6）。
この結果、実施例1と同様に、限定された無線通信端末のみが連携情報をフィードバックするのでアップリンクの無線リソースが節約できる。
また、連携スケジューリングに要する処理量を減らす事ができる。
また、無線通信端末200-5は次の送信タイミングまでリソース割当てが先送りされてしまうが、無線通信端末200-3は2つの基地局100-1、100-2を占有できる為、無線通信端末200-3の立場からは、連携伝送におけるスループット向上量が実施例1より高まる。
本実施例では、図15を用いて、Coordinated Schedulingの一例として、基地局同士が連携したBFを利用した際のシーケンスを説明する。図15のシーケンスに先立ち、図1のシーケンスに従って、基地局100-1、100-2は、無線通信端末200-3、200-5から連携情報を取得しているものとする。ただし、ここでは、連携情報として各無線通信端末が希望するビームパターンを取得しているものとする。すなわち、無線通信端末200-3は、所属基地局である基地局100-1の信号成分を最大化するビームの候補と、干渉基地局である基地局100-2の信号成分を最小化するビームの候補を連携情報通知信号にて基地局100-1に通知している。同様に、無線通信端末200-5は、所属基地局である基地局100-2の信号成分を最大化するビームの候補と、干渉基地局である基地局100-1の信号成分を最小化するビームの候補を連携情報通知信号にて基地局100-2に通知している。基地局100-1、100-2はこれらの情報を添えて連携スケジューリング機能190に連携スケジューリング要請を行う（図15：631-1、631-2）。これを受けた連携スケジューラ部190は、最適なビームパターンを決定し、それを連携スケジューリング結果として、両基地局に通知する（632-1、632-2）。実施例1、2は、Joint Processingによる連携伝送であったので、この後、両基地局間でのデータ交換が必要であったが、本実施例では原則不要である。無線通信端末200-1、200-2、200-4、200-6宛のデータ伝送は前実施例と同様に通常に単一基地局伝送により行う（616-1、616-2、616-4、616-6）。さらに、基地局100-1は無線通信端末200-3宛に632-1で指定されたビームパターンでデータ送信を行い（633-3）、基地局100-2は無線通信端末200-5宛に632-2で指定されたビームパターンでデータ送信を行う（633-5）。これらのデータを受信した無線通信端末はそれぞれ所属する基地局にACKを返信する（618-1〜618-6）。
この結果Joint Processingの時と同様に、限定された無線通信端末のみがCoordinated Schedulingに必要なフィードバックを行うのでアップリンクの無線リソースが節約できると同時に、連携スケジューリングに要する処理量を減らす事ができる。またJoint Processingとは異なり、信号生成が単純で且つ基地局間でのユーザデータ伝送が不要であるので、最大スループットの観点からはJoint Processingに劣るものの、Backhaulの通信量や信号処理量の点からは優れている。
本実施例では、図16を用いて、無線通信端末が基地局に連携情報通知信号を送信する時に、その都度基地局にアップリンクリソースを要求する（図1のシーケンス）のではなく、予め確保されたリソースにて拡散符号を用いて多重化するシーケンスを示す。無線通信端末が基地局からのパイロットを受信し（図16：601-1、601-2）、それを基に単一伝送情報を基地局にフィードバックし（602-1〜602-6）、それを受信した基地局が閾値通知信号を伝送する（603-1、603-2）ところまでは図1と同様である。無線通信端末はその後、基地局にアップリンクリソース帯域の確保を要求することなく、連携情報に対して拡散を施したうえで決められた無線リソースを用いて、連携情報通知信号を送信する（641-3、641-5）。これを受信した、基地局は適宜逆拡散を行い、基の信号を抽出する。
この結果、連携情報通知信号をフィードバックする際に、アップリンクリソース要求の為の信号が削減できる。
本実施例では、閾値通知信号にて連携伝送閾値を無線通信端末に送信する際に、基地局自身が連携を希望する他の基地局の候補を無線通信端末に通知する方法について説明する。
本実施例においては、図11Aに示した閾値通知信号のオプションフィールド504に、図17に示すフォーマットを格納する。図17のフィールド591は、閾値通知信号を送信する基地局が連携を希望する他の基地局のリストを格納する。592は連携を希望する1つ目の基地局（基地局xxと呼ぶ）に関する詳細情報を格納するフィールである。具体的には、基地局xxのセルにおける無線通信端末の量（混雑量）を示すフィールド（592-1）、自基地局と基地局xxの間のBackhaul回線のスループットや混雑量を示すフィールド（592-2）、基地局xxにおけるscheduling負荷の状況を示すフィールド（592-3）を含むものとする。593は、連携を希望する2つ目の基地局（基地局xxと呼ぶ）に関する詳細情報を格納するフィールであり、基地局xxのものと同様なフィールド（593-1、593-2、593-3）を含む。以降、必要な基地局の数だけ本フィールドが繰り返される。
図21に示すように、基地局100-1と基地局100-3の間のBackhaul回線のみが使用が困難である（なんらかの理由で回線が混雑したりしているなど）ケースを考える。この場合、基地局100-1は閾値通知信号の591のフィールドにて、連携希望基地局として基地局100-2のみを格納する。同様に基地局100-3は基地局100-2のみを格納する。一方、基地局100-2は591のフィールドにて、連携希望基地局として基地局100-1、100-3の両者を格納する。この結果、基地局100-1に所属する無線通信端末は、基地局100-2との連携情報のみをフィードバックし、基地局100-3に所属する端末は基地局100-2との連携情報のみをフィードバックする。一方、基地局100-2に所属する端末は基地局100-1、100-3両者との連携情報をフィードバックするようになる。
本実施例によると、基地局が無線通信端末に対して、いずれの基地局との連携情報のフィードバックを希望するかを伝える事ができる。前述までの実施例では、例えばBackhaul回線などの事情で基地局100-1と基地局100-3は連携不可能であるような状況であるにも関わらず、基地局100-1に所属する無線通信端末が基地局100-3との連携情報をフィードバックする問題が生じるが、本実施例によりこれを回避する事ができ、アップリンクの無線リソースの有効利用が可能となる。
以上の種々説明した実施例は、3GPP団体によるLTE及びLTE―Advancedで規定される通信方式に従った基地局連携伝送に関する例を用いて説明したが、それに限られず、他の団体によるWiMAX規格等の通信方式での基地局連携伝送にも適用してもよい。
1：コアネットワーク
2：ゲートウェイ装置
100：基地局
190：連携スケジューラ部
200：無線通信端末

Claims (22)

  1. 無線通信システムであって、
    第一の基地局と、
    有線ネットワークで前記第一の基地局と接続される第二の基地局と、
    前記第一の基地局からデータ伝送される単一データ伝送と、前記第一の基地局及び前記第二の基地局から連携してデータ伝送される連携データ伝送と、の少なくとも一方を選択する無線通信端末と、を備え、
    前記第一の基地局は、
    連携データ伝送が必要な場合を示す条件を前記無線通信端末に通知する条件通知部を有し、
    前記無線通信端末は、
    前記無線通信端末と前記第一の基地局との伝搬路の通信品質と、前記条件とを比較する比較部と、
    前記比較結果に基づいて、連携データ伝送に必要な情報を送信する連携通知部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
  2. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記条件は、前記連携データ伝送が可能な伝搬路の通信品質の閾値を含み、
    前記比較部は、前記無線通信端末と前記第一の基地局との伝搬路の通信品質と、前記条件に含まれる伝搬路の品質の閾値と、を比較し、
    前記連携通知部は、前記比較結果に基づいて前記連携データ伝送に必要な情報を送信する、ことを特徴とする無線通信システム。
  3. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記伝搬路の通信品質が、閾値未満である場合に、前記連携データ伝送に必要な情報を送信する、ことを特徴とする無線通信システム。
  4. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記条件通知部は、前記条件を複数の前記無線通信端末に一斉通知する、ことを特徴とする無線通信システム。
  5. 請求項4記載の無線通信システムであって、
    前記条件通知部は、前記条件を複数の前記無線通信端末にブロードキャストもしくはマルチキャスト送信による一斉通知することを特徴とする無線通信システム。
  6. 請求項2記載の無線通信システムであって、
    前記伝搬路の通信品質の閾値は、CQIの閾値である、ことを特徴とする無線通信システム。
  7. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記無線通信端末は、前記連携データ伝送に必要な情報を送信するための通信リソースの割当て要求を前記第一の基地局に送信し、
    前記第一の基地局は、リソースを前記無線通信端末に割当て、
    前記連携通知部は、割り当てられたリソースを用いて、前記連携データ伝送に必要な情報を送信する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  8. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記連携通知部は、
    あらかじめ決められた共通のリソースを用いて前記連携データ伝送に必要な情報を送信する、ことを特徴とする無線通信システム。
  9. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記条件通知部は、複数の前記第二の基地局のうち、前記第一の基地局が連携する第二の基地局の指定を含む条件を通知し、
    前記連携通知部は、前記指定された前記第二の基地局から選択した基地局を含む前記連携データ伝送に必要な情報を前記第一の基地局に通知する、ことを特徴とする無線通信システム。
  10. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記連携データ伝送に必要な情報は、チャネル行列もしくは連携方式を利用した際のチャネル品質、MIMOのランク数、及び希望するプレコーディング行列の少なくとも一つを含むことを特徴とする無線通信システム。
  11. 請求項1記載の無線通信システムであって、
    前記無線通信端末は、
    前記第一の基地局との前記単一データ伝送に必要な単一データ伝送情報を前記第一の基地局に送信し、
    前記第一の基地局は、
    前記単一データ伝送情報を受信し、
    前記単一データ伝送情報に基づいて、前記条件を設定する条件設定部、とを有することを特徴とする無線通信システム。
  12. 請求項11記載の無線通信システムであって、
    前記単一データ伝送情報は、前記第一の基地局と前記無線通信端末との間の伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報であって、
    前記条件設定部は、複数の前記無線通信端末からの、前記伝搬路状態情報に基づいて、前記条件を更新し、
    前記条件通知部は、更新された条件を前記無線通信端末に通知する、ことを特徴とする無線通信システム。
  13. 無線通信端末へデータ伝送を行う第一の基地局であって、
    第二の基地局と連携して、前記無線通信端末にデータ伝送を行う連携データ伝送を行うか否かを判断するための、前記第一の基地局と前記無線通信端末との間の伝搬路の通信品質の閾値を決定する閾値決定部と、
    前記無線通信端末に前記閾値を通知する閾値通知部と、
    前記無線通信端末から、連携データ伝送の要求を受けた場合、連携データ伝送を行う連携データ伝送処理部と、を有することを特徴とする第一の基地局。
  14. 請求項13記載の第一の基地局であって、
    前記閾値決定部は、
    前記無線通信端末と前記第一の基地局との間の伝搬路の状態を示す伝搬路状態値を受信し、
    前記伝搬路状態値に基づいて前記閾値を決定する、ことを特徴とする第一の基地局。
  15. 請求項14記載の第一の基地局であって、
    前記閾値は、無線通信端末と前記第一の基地局との間の伝搬路の状態を示す値の閾値であって、
    前記閾値決定部は、
    複数の前記無線通信端末から受信する前記伝搬路状態値を参照し、前記閾値未満の伝搬路状態値の端末が、所定の数に達した場合は、閾値を減少させ、
    前記閾値未満の伝搬路状態値の端末が、所定の数に達しない場合は、閾値を増加させ、閾値を更新し、
    前記閾値通知部は、更新された閾値を前記無線通信端末に通知する、
    ことを特徴とする第一の基地局。
  16. 請求項13記載の第一の基地局であって、
    前記閾値通知部は、さらに、複数の前記第二の基地局のうち、前記第一の基地局が連携する第二の基地局の指定を通知し、
    前記連携データ伝送の要求には、指定された前記第二の基地局の選択を含み、
    前記連携データ伝送処理部は、前記選択に従って基地局と連携データ伝送を行う、ことを特徴とする第一の基地局。
  17. 請求項15記載の第一の基地局であって、
    前記閾値及び前記伝搬路状態値は、CQIであることを特徴とする第一の基地局。
  18. 基地局からデータ伝送可能な無線通信端末であって、
    前記基地局と前記無線通信端末との間の伝搬路の状態を示す伝搬路状態値を保持する保持部と、
    前記基地局から所定の閾値を受信する受信部と、
    前記伝搬路状態値と前記閾値に基づいて他の基地局と連携したデータ伝送を行うよう要求する連携通知情報を、前記基地局に送信する連携通知部と、を有することを特徴とする無線通信端末。
  19. 請求項18記載の無線通信端末であって、
    前記連携通知部は、前記伝搬路状態値が閾値より小さい場合に、前記連携通知情報を前記基地局に送信する、ことを特徴とする無線通信端末。
  20. 請求項18記載の無線通信端末であって、
    前記連携通知部は、
    前記連携通知情報を送信するためのリソース割当て要求を前記基地局に送り、
    前記基地局から割り当てられたリソースを用いて連携情報を送信する、ことを特徴とする無線通信端末。
  21. 請求項18記載の無線通信端末であって、
    前記連携通知部は、
    前記基地局から、連携したデータ伝送を行うための前記他の基地局の指定を含む連携基地局指定情報を受信し、
    前記連携通知情報に、前記指定された基地局から選択された基地局を含めて前記の基地局に通知する、ことを特徴とする無線通信端末。
  22. 請求項18記載の無線通信端末であって、
    前記閾値および前記伝搬路状態値は、CQIであることを特徴とする無線通信端末。
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