JP5720283B2 - 端末装置、フィードバック制御方法、基地局、ペアリング制御方法、プログラム及び無線通信システム - Google Patents

端末装置、フィードバック制御方法、基地局、ペアリング制御方法、プログラム及び無線通信システム Download PDF

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Description

本発明は、端末装置、フィードバック制御方法、基地局、ペアリング制御方法、プログラム及び無線通信システムに関する。
ＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution−Advanced）に代表される第４世代（４Ｇ）のセルラ通信技術の標準化において、ＳＵ−ＭＩＭＯ（Single User−Multiple Input Multiple Output）を発展させたＭＵ−ＭＩＭＯ（Multiple User−Multiple Input Multiple Output）が注目されている。ＭＵ−ＭＩＭＯは、複数のユーザの通信を空間的に多重して同じ帯域で同時に行うことを可能とする技術であり、通信のスループットを大きく向上させるものとして期待されている（例えば、下記非特許文献１参照）。
ＳＵ−ＭＩＭＯは、第３．９世代のセルラ通信技術とも呼ばれるＬＴＥ（Long Term Evolution）において利用されている。ＳＵ−ＭＩＭＯでは、基地局は、ダウンリンク送信のプリコーディングの際に使用すべき送信重みを、個々の移動局との間のチャネルに応じて選択する。しかし、基地局単独では移動局との間のチャネルを知ることができないため、移動局から基地局へチャネルに関するフィードバックが行われる。ＬＴＥにおいて使用され得るフィードバック方式の１つは、Implicit Feedback（暗黙的フィードバック）方式である。Implicit Feedback方式では、予め所定の数の送信重みが用意される。そして、移動局において基地局からのリファレンス信号を用いて推定されるチャネルに最も適合する（最も大きい受信電力を達成する）１つの送信重みのインデックスが、移動局から基地局へフィードバックされる。
"3GPP TR 36.814 V9.0.0 (2010-03)", 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), Further advancements for E-UTRA physical layer aspects (Release 9)
ＭＵ−ＭＩＭＯでは、空間的に多重される複数のユーザをどのように選択するか、即ち空間多重のためのペアリングの問題が生じる。例えば、送信重みＶ１が最適であるユーザＵ１と、送信重みＶ２が最適であるユーザＵ２とを空間多重した場合に、ユーザＵ１へのダウンリンク送信とユーザＵ２へのダウンリンク送信とが互いに干渉する可能性がある。干渉の大きさは、送信重みの組合せのみから予測し得るものではなく、ユーザ間の位置関係及びユーザの周囲の通信環境など、様々な条件の影響を受ける。しかし、ＳＵ−ＭＩＭＯのImplicit Feedback方式のように１つの移動局から１つの送信重みをフィードバックするのみでは、ペアリングの自由度がなく、干渉を抑制するような柔軟なペアリグを行うことは困難である。従って、より基地局が柔軟にペアリングを決定することを可能とするフィードバック方式が提供されることが望ましい。
そこで、本発明は、ＭＵ−ＭＩＭＯのためのペアリングを柔軟に決定することを可能とする、端末装置、フィードバック制御方法、基地局、ペアリング制御方法、プログラム及び無線通信システムを提供しようとするものである。
本発明のある実施形態によれば、基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、上記基地局との間のチャネルを推定する推定部と、上記推定部による推定結果に応じて、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、上記選択部により選択される送信重みの上記基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、を備え、上記フィードバック制御部は、上記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを上記基地局へフィードバックする、端末装置が提供される。
また、上記フィードバック制御部は、上記基地局に属するアクティブな端末装置の数に応じて決定される数の送信重みを、上記基地局へフィードバックしてもよい。
また、上記端末装置は、上記基地局から上記アクティブな端末装置の数を示すフィードバック制御情報を受信する無線通信部、をさらに備え、上記フィードバック制御部は、上記フィードバック制御情報を用いて、上記基地局に属するアクティブな端末装置の数に応じた送信重みの数を決定してもよい。
また、上記端末装置は、上記アクティブな端末装置の数に応じて上記基地局により決定される送信重みの数を示すフィードバック制御情報を受信する無線通信部、をさらに備え、上記フィードバック制御部は、上記フィードバック制御情報により示される数の送信重みを上記基地局へフィードバックしてもよい。
また、上記端末装置は、他の端末装置から上記基地局へフィードバックされる送信重みであって、上記基地局から当該他の端末装置への第２のダウンリンク送信と上記チャネル上で空間多重される第１のダウンリンク送信のために望ましい送信重みを指定するフィードバック制御情報を受信する無線通信部、をさらに備え、上記フィードバック制御部は、上記選択部により選択された送信重みが上記フィードバック制御情報により示される送信重みに含まれる場合に、上記選択部により選択された送信重みを上記基地局へフィードバックしてもよい。
また、上記選択部は、上記チャネル上でのダウンリンク送信の所定の品質基準を満たす２つ以上の送信重みが存在する場合に、当該２つ以上の送信重みを選択してもよい。
また、上記端末装置は、サービング基地局である第１の基地局から第１のチャネル上で無線通信サービスを提供され、上記推定部は、隣接セルの第２の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、上記第２の基地局との間の第２のチャネルを推定し、上記選択部は、上記推定部による推定結果に応じて、上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを選択し、上記フィードバック制御部は、上記選択部により選択された送信重みを上記第１の基地局を介して上記第２の基地局へフィードバックしてもよい。
また、上記選択部は、上記第１のチャネル上でのダウンリンク送信の品質に関するパラメータに応じて決定される数の、上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを選択してもよい。
また、上記パラメータは、上記第１の基地局と上記端末装置との間の距離、又は上記第１のチャネル上でのダウンリンク送信の受信電力、ＳＩＮＲ若しくは伝送遅延を含んでもよい。
また、上記選択部は、上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信の品質に関するパラメータに応じて決定される数の、上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを選択してもよい。
また、上記パラメータは、上記第２の基地局と上記端末装置との間の距離、又は上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信の受信電力、ＳＩＮＲ若しくは伝送遅延を含んでもよい。
また、上記選択部は、上記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい第１の種類の送信重みと上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい第２の種類の送信重みとを選択可能であり、上記第１のチャネル上でのダウンリンク送信が上記第１の基地局により他のダウンリンク送信と空間多重されない場合には、上記第１の種類の送信重みは１つのみフィードバックされてもよい。
また、上記選択部は、上記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい第１の種類の送信重みと上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい第２の種類の送信重みとを選択可能であり、上記第２のチャネル上でのダウンリンク送信が上記第２の基地局により他のダウンリンク送信と空間多重されない場合には、上記第２の種類の送信重みは１つのみフィードバックされてもよい。
また、本発明の別の実施形態によれば、端末装置において基地局へのフィードバックを制御するためのフィードバック制御方法であって、上記基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、上記基地局との間のチャネルを推定するステップと、上記チャネルの推定結果に応じて、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択するステップと、選択された送信重みを上記基地局へフィードバックするステップと、を含み、２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みが上記基地局へフィードバックされる、フィードバック制御方法が提供される。
また、本発明の別の実施形態によれば、端末装置を制御するコンピュータを、基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、上記基地局との間のチャネルを推定する推定部と、上記推定部による推定結果に応じて、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、上記選択部により選択される送信重みの上記基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、として機能させるためのプログラムであって、上記フィードバック制御部は、上記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを上記基地局へフィードバックする、プログラムが提供される。
また、本発明の別の実施形態によれば、端末装置へリファレンス信号を送信する無線通信部と、上記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、上記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するフィードバック取得部と、上記フィードバック取得部により取得される上記フィードバックを用いて、上記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、を備え、上記ペアリング制御部は、上記フィードバック取得部により上記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、上記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、上記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択する、基地局が提供される。
また、本発明の別の実施形態によれば、基地局において端末装置からのフィードバックに基づいて端末装置間のペアリングを制御するためのペアリング制御方法であって、端末装置へリファレンス信号を送信するステップと、上記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、上記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するステップと、取得された上記フィードバックを用いて、上記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを決定するステップと、上記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、上記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、上記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択するステップと、を含むペアリング制御方法が提供される。
また、本発明の別の実施形態によれば、端末装置へリファレンス信号を送信する無線通信部を備える基地局を制御するコンピュータを、上記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、上記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するフィードバック取得部と、上記フィードバック取得部により取得される上記フィードバックを用いて、上記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、として機能させるためのプログラムであって、上記ペアリング制御部は、上記フィードバック取得部により上記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、上記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、上記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択する、プログラムが提供される。
また、本発明の別の実施形態によれば、端末装置と基地局とを含む無線通信システムであって、上記端末装置は、上記基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、上記基地局との間のチャネルを推定する推定部と、上記推定部による推定結果に応じて、上記チャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、上記選択部により選択される送信重みの上記基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、を備え、上記フィードバック制御部は、上記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを上記基地局へフィードバックし、上記基地局は、上記端末装置へ上記リファレンス信号を送信する無線通信部と、上記端末装置からの上記フィードバックを取得するフィードバック取得部と、上記フィードバック取得部により取得される上記フィードバックを用いて、上記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、を備える、無線通信システムが提供される。
以上説明したように、本発明に係る端末装置、フィードバック制御方法、基地局、ペアリング制御方法、プログラム及び無線通信システムによれば、ＭＵ−ＭＩＭＯのためのペアリングを柔軟に決定することが可能となる。
第１の実施形態に係るセルラ通信システムの概要を示す説明図である。 図１に例示したシステムにおいて基地局と移動局との間で交換される情報について説明するための説明図である。 第１の実施形態に係るフィードバック情報の一例を示す説明図である。 第１の実施形態に係るフィードバック制御情報の一例を示す説明図である。 第１の実施形態に係る移動局の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る基地局の構成の一例を示すブロック図である。 フィードバック情報に基づくペアリングの一例について説明するための説明図である。 第１の実施形態に係るフィードバック制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 図８に示した送信重み選択処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るセルラ通信システムの概要を示す説明図である。 第２の実施形態に係るフィードバック情報の一例を示す説明図である。 第２の実施形態に係るフィードバック制御情報の一例を示す説明図である。 第２の実施形態に係る移動局の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る基地局の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るフィードバック制御処理の流れの一例を示すシーケンス図の前半部である。 第２の実施形態に係るフィードバック制御処理の流れの一例を示すシーケンス図の後半部である。 図１６に示した送信重み選択処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。
また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．関連技術の説明
１−１．フィードバック方式の種類
１−２．送信重みの種類
１−３．ＣｏＭＰ（Coordinated MultiPoint）
２．第１の実施形態
２−１．システムの概要
２−２．移動局の構成例
２−３．基地局の構成例
２−４．処理の流れの例
２−５．第１の実施形態のまとめ
３．第２の実施形態
３−１．システムの概要
３−２．移動局の構成例
３−３．基地局の構成例
３−４．処理の流れの例
３−５．第２の実施形態のまとめ
＜１．関連技術の説明＞
まず、本明細書で開示する技術に関連するいくつかの技術について説明する。
［１−１．フィードバック方式の種類］
ＬＴＥにおいてＳＵ−ＭＩＭＯを実現するために使用可能なフィードバック方式は、Explicit Feedback方式、SRS(Sounding Reference Symbol)-based Feedback方式、及び上述したImplicit Feedback方式の３つである。このうち、Explicit Feedback（明示的フィードバック）方式は、移動局において基地局からのリファレンス信号を用いて推定されるチャネルの伝達関数そのものを、移動局が基地局へフィードバックする方式である。SRS-based Feedback方式は、基地局が移動局からのリファレンス信号を用いてアップリンクチャネルを推定し、推定されたアップリンクチャネルの伝達関数からダウンリンクチャネルの伝達関数を導出する方式である。
これに対し、Implicit Feedback方式は、予めインデックスを付与された所定の数の送信重みのうち、移動局において推定されるダウンリンクチャネルに最も適合する送信重みのインデックスを、移動局が基地局へフィードバックする方式である。例えば、移動局において基地局からのリファレンス信号を用いて推定されるチャネルの伝達関数をＨとする。また、予め用意されるＮ個（例えば、Ｎ＝１６）の送信重みをそれぞれＶＸ（Ｘはインデックスを表す。Ｘ＝１，２，…，Ｎ）とする。そうすると、移動局は、各送信重みを用いた場合に期待される受信電力の大きさを、伝達関数Ｈと送信重みＶＸとの積から計算することができる。そして、移動局は、期待される受信電力が最も大きい送信重みＶＸmaxのインデックスＸｍａｘを基地局へフィードバックする。その結果、基地局による当該移動局へのダウンリンク送信に際して、送信重みＶＸmaxを使用してデータ信号をプリコーディングすることが可能となる。
Implicit Feedback方式は、Explicit Feedback方式と比較して、移動局から基地局へフィードバックされる情報量が少ない、即ちシグナリングのオーバヘッドが小さい方式である。また、Implicit Feedback方式は、SRS-based Feedback方式で要求されるような移動局によるリファレンス信号の送信を要しない。本明細書で開示する技術は、このようにオーバヘッドが小さく簡易に実装可能なImplicit Feedback方式を、ＭＵ−ＭＩＭＯのペアリングのためのフィードバック方式として拡張したものと言うことができる。
［１−２．送信重みの種類］
ＬＴＥ−Ａの標準仕様では、ＭＩＭＯのプリコーディングにおいて、２段階の送信重みが使用される。第１段階の送信重みは、基地局を基準とした方向により複数の移動局を空間的に分離するための、指向性を実現する送信重みである。例えば、１つのセルは、それぞれ１２０度の角度を有する３つのセクタに分割され、さらに各セクタは４方向のビームでカバーされ得る。第２段階の送信重みは、基地局と各移動局との間の通信経路上の信号の位相を調整して受信電力を最大化するための、無指向性を有する送信重みである。第２段階の送信重みは、第１段階の送信重みと比較して、より狭い周波数領域をカバーする。また、第２段階の送信重みは、より高い頻度で更新され得る。
例えば、第１段階の送信重みをＷ１とすると、基準アンテナからｋ番目のアンテナへの距離ｄｋ、信号波長λ、及びビームの方向θを用いて、送信重みＷ１は次のように表現され得る：
Figure 0005720283
第２段階の送信重みは、複数の位相回転ベクトルの候補から選択される位相回転ベクトルを各行に有する行列の形式をとり得る。第２段階の送信重みＷ２の２つの例を次に示す：
Figure 0005720283
基地局から送信されるデータ信号をＳとすると、移動局において観測される受信信号Ｒは、Ｒ＝ＨＷ１Ｗ２Ｓ、又はＲ＝ＨＷ２Ｗ１Ｓによって与えられる。本明細書では、説明の簡明さのために、これら２通りの送信重みを互いに区別しない。以下の説明において、送信重みＶは、Ｖ＝Ｗ１Ｗ２またはＶ＝Ｗ２Ｗ１を意味するものと理解されてよい。実際の送信重みＶの候補の数は、第１段階の送信重みＷ１の候補の数と第２段階の送信重みＷ２の候補の数との積に相当し得る。
［１−３．ＣｏＭＰ（Coordinated MultiPoint）］
ＣｏＭＰ（多地点協調）は、特にセルエッジ付近に位置する移動局の特性を改善するために用いられ得る技術である。ＣｏＭＰは、主にJoint Processing（結合処理）及びCoordinated Scheduling and/or Beamforming（協調スケジューリング及び／又はビームフォーミング）という２つのアイディアを含む。
Joint Processingは、ダウンリンクにおいて複数の基地局が同時に１つの移動局へデータを送信し、又はアップリンクにおいて１つの移動局が複数の基地局へ同時にデータを送信することを指す。複数の基地局がデータの送受信を担うことで、アンテナ利得が向上され、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio：信号対干渉及び雑音比）が改善される。ダウンリンクのJoint Processingのためのデータの分配、及びアップリンクのJoint Processingのためのデータの結合は、基地局間のバックホールリンクを介して行われる。データの結合は、復号済みのビットの段階、復号前のソフトビットの段階、及びデマッピング前の段階のいずれで行われてもよい（後方の段階でデータが結合される方が、処理すべきデータ量は増えるものの、性能は向上され得る）。
Coordinated Scheduling and/or Beamformingは、隣接する基地局間で協調的にスケジューリング及び／又はビームフォーミングを行うことを指す。スケジューリングとは、主に移動局へのリソースブロックの割当ての決定を意味する。スケジューラは、通常は各基地局のＭＡＣ（Media Access Control）層に実装される。従って、隣接する基地局のスケジューラが互いに協調することで、複数の移動局のトラフィック間の干渉を抑制するようにスケジューリング及び／又はビームの指向性を調整することができる。
ＣｏＭＰは、ＭＵ−ＭＩＭＯと組合せて活用される可能性を有する。即ち、例えば、あるセルにおいて他の移動局と空間多重される移動局へのダウンリンク送信が、隣接セルからのダウンリンク送信とJoint Processingによって結合され得る。また、その際に隣接する基地局間でスケジューリングが調整され得る。後に説明する第２の実施形態は、このようなＭＵ−ＭＩＭＯとＣｏＭＰとの組合せに焦点を当てている。
＜２．第１の実施形態＞
［２−１．システムの概要］
（１）システム構成例
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセルラ通信システム１の概要を示す説明図である。図１を参照すると、セルラ通信システム１は、複数の移動局１００ａ〜１００ｃ及び基地局２００を含む。なお、これ以降の説明において、複数の移動局１００ａ〜１００ｃを互いに区別する必要のない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略することにより、これらを移動局１００と総称する。その他の要素についても同様とする。
移動局１００は、典型的には、ＵＥ（User Equipment）とも呼ばれる端末装置である。移動局１００は、基地局２００との間のダウンリンクチャネル上で基地局２００から送信される無線信号を受信し、及び基地局２００との間のアップリンクチャネル上で基地局２００へ無線信号を送信する。移動局１００は、基地局２００と他の端末装置との間で無線信号を中継するリレーノードとして動作してもよい。
基地局２００は、ＢＴＳ（Base Transceiver Station）又はｅＮｏｄｅＢとも呼ばれる通信装置である。基地局２００は、セルＣ１内に位置する移動局１００へセルラ通信サービスを提供する。即ち、図１の例において、基地局２００は、移動局１００ａ、１００ｂ及び１００ｃにとってのサービング基地局である。移動局１００による通信は、典型的には、基地局２００のＭＡＣ層に実装されるスケジューラによってスケジューリングされる。ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａにおいては、スケジューリングは、時間方向で７つのＯＦＤＭシンボル、周波数方向で１２本のサブキャリアを含む１つのリソースブロックを単位として行われる。そして、ＭＵ−ＭＩＭＯの場合には、１つのリソースブロックに複数の移動局１００がスケジューリングされ得る。
図１の例では、例えば、移動局１００ａへのダウンリンク送信Ｄａ、移動局１００ｂへのダウンリンク送信Ｄｂ及び移動局１００ｃへのダウンリンク送信Ｄｃの任意の組合せが、１つのリソースブロック内で空間多重され得る。ペアリングとは、基地局２００が実際にどの移動局とどの移動局とを空間多重するかを決定することをいう。ペアリングに際しては、互いに空間多重される無線信号間の干渉がより少ないことが重要である。干渉の大きさは、個々の移動局１００のために使用される送信重みに加えて、移動局１００の周囲の通信環境（例えば、場所に応じた雑音の強さ、反射波の存在）、及び移動局１００間の位置関係などの要因に依存する。従って、本実施形態では、基地局２００は、干渉のより少ない最適なペアリングを決定するために、個々の移動局１００におけるチャネルの推定結果を活用する。
基地局２００が個々の移動局１００におけるチャネルの推定結果を活用するための仕組みとして、上述したImplicit Feedback方式は、シグナリングのオーバヘッドが小さく簡易に実装可能である点で有益である。しかし、既存のImplicit Feedback方式では、移動局１００にとって最も望ましい１つの送信重みのインデックスのみが、基地局２００へフィードバックされる。これに対し、本実施形態では、第一に、移動局１００にとって望ましい複数の送信重みが存在する場合に、それら複数の送信重みのインデックスを移動局１００から基地局２００へフィードバックさせる。それにより、基地局２００によるペアリングの組合せの選択の幅が広げられる。また、第二に、ある移動局１００にとってペアリングの相手の送信重みとして望ましい送信重みのインデックスを、当該移動局１００から基地局２００へフィードバックさせる。それにより、基地局２００がある移動局１００とペアリングさせることの望ましい他の移動局１００をより的確に判断することが可能となる。
このような新たなフィードバックの仕組みは、図２に簡略的に示したシグナリングにより支援される。即ち、基地局２００は、各移動局１００へフィードバック制御情報ＳＩＧを提供する。フィードバック制御情報ＳＩＧは、本実施形態において必須ではないものの、主にフィードバックの有効性を維持しながらオーバヘッドを低減するために導入される。そして、各移動局１００は、基地局２００へフィードバック情報ＦＢを送信する。
（２）フィードバック情報の例
図３は、本実施形態に係るフィードバック情報の一例を示す説明図である。図３を参照すると、一例としてのフィードバック情報ＦＢは、所望インデックス及び所望ペアインデックスという２通りの情報を含む。
所望インデックスとは、当該フィードバック情報ＦＢを生成する移動局１００にとって、基地局２００から自装置へのダウンリンク送信の際に使用されることが望ましい１つ以上の送信重みのインデックスである。図３の例では、フィードバック情報ＦＢに３つの所望インデックスＶ３、Ｖ５及びＶ７が含まれている（実際には、添え字３、５及び７がインデックスを表す）。所望インデックスに含まれる個々のインデックスは、順位を有する。第１位の所望インデックスは、予め用意されるＮ個の送信重みのうち期待される受信電力を最大化する送信重みのインデックスである。第１位の所望インデックスは、既存のImplicit Feedback方式においてもフィードバックされる。第２位の所望インデックスは、期待される受信電力の２番目に大きい送信重みのインデックスである。第３位の所望インデックスは、期待される受信電力の３番目に大きい送信重みのインデックスである。これら送信重みの順位は、移動局１００において推定されるチャネルの伝達関数Ｈを用いて導かれ得る。
所望ペアインデックスとは、フィードバック情報ＦＢを生成する移動局１００にとって、ペアリングされる他の移動局１００へのダウンリンク送信の際に使用されることが望ましい送信重みのインデックスである。図３の例では、フィードバック情報ＦＢに３つの所望ペアインデックスＶ８、Ｖ１１及びＶ２が含まれている（実際には、添え字８、１１及び２がインデックスを表す）。所望ペアインデックスに含まれる個々のインデックスもまた、順位を有する。第１位の所望ペアインデックスは、予め用意されるＮ個の送信重みのうち予測される干渉電力を最小化する送信重みのインデックスである。第２位の所望ペアインデックスは、予測される干渉電力の２番目に小さい送信重みのインデックスである。第３位の所望インデックスは、予測される干渉電力の３番目に小さい送信重みのインデックスである。これら送信重みの順位もまた、移動局１００において推定されるチャネルの伝達関数Ｈを用いて導かれ得る。
（３）フィードバック制御情報の例
図４は、本実施形態に係るフィードバック制御情報の一例を示す説明図である。図４を参照すると、一例としてのフィードバック制御情報ＳＩＧは、インデックス数制御情報、品質基準、及びインデックス指定情報という３通りの情報を含み得る。
インデックス数制御情報とは、移動局１００が基地局２００へフィードバックすべき所望インデックス及び所望ペアインデックスの数を制御するための情報である。インデックス数制御情報は、フィードバックすべきインデックスの数そのものを表す情報であってもよい。その代わりに、インデックス数制御情報は、例えば、基地局２００に属するアクティブな（即ち、アイドルモードではなく接続モードである）移動局の数を表す情報であってもよい。
品質基準とは、フィードバックされるインデックスに対応する送信重みが満たすべき通信品質についての基準を指定する情報である。品質基準は、受信電力に関する閾値を表す情報であってもよい。また、品質基準は、ＳＩＮＲに関する閾値を表す情報であってもよい。例えば、移動局１００は、３つの所望インデックスをフィードバックすべき場合であっても、品質基準を満たすと予測される（例えば、閾値を上回る受信電力を期待できる）送信重みが２つしか存在しないときは、当該２つの送信重みのインデックスのみを所望インデックスとしてフィードバックし得る。また、例えば、移動局１００は、３つの所望ペアインデックスをフィードバックすべき場合であっても、品質基準を満たすと予測される（例えば、予測される干渉電力が閾値を下回る）送信重みが２つしか存在しないときは、当該２つの送信重みのインデックスのみを所望ペアインデックスとしてフィードバックし得る。
インデックス指定情報は、特定のインデックスを所望インデックスとしてフィードバックする移動局１００を探し求めるための情報である。典型的には、インデックス指定情報は、ある移動局１００から基地局２００へフィードバックされた所望ペアインデックスを含み、基地局２００からブロードキャストされ得る。自らの所望インデックスがインデックス指定情報に一致しない移動局１００は、フィードバックを停止又は延期することで、無駄なシグナリングを回避してもよい。
なお、図３及び図４に例示した情報の一部は、フィードバック情報又はフィードバック制御情報に含まれなくてもよい。また、他の追加的な情報がフィードバック情報又はフィードバック制御情報に含まれてもよい。さらに、フィードバック制御情報の一部は、基地局２００から提供される代わりに、移動局１００内の記憶媒体に予め記憶されていてもよい。
このようなフィードバック情報及びフィードバック制御情報を送信し又は受信する移動局１００及び基地局２００の構成について、次節より詳細に説明する。
［２−２．移動局の構成例］
図５は、本実施形態に係る移動局１００の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照すると、移動局１００は、無線通信部１１０、信号処理部１２０、推定部１３０、メモリ１４０、選択部１５０及びフィードバック制御部１６０を備える。
（無線通信部）
無線通信部１１０は、移動局１００が基地局２００との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。無線通信部１１０は、ＭＩＭＯ通信のための複数のアンテナ（図示せず）及びＲＦ（Radio Frequency）回路を有する。無線通信部１１０は、例えば、基地局２００から送信される無線信号を複数のアンテナを介して受信し、受信信号の増幅、周波数変換及びＡＤ（Analogue-to-Digital）変換を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号のＤＡ（Digital-to-Analogue）変換、周波数変換及び増幅を行い、複数のアンテナを介して無線信号を基地局２００へ送信する。
無線通信部１１０により受信される信号は、データ信号ＤＡＴＡ、リファレンス信号ＲＥＦ、及びフィードバック制御情報ＳＩＧを搬送する制御信号を含む。また、無線通信部１１０により送信される信号は、データ信号ＤＡＴＡ、及びフィードバック情報ＦＢを搬送する制御信号を含む。
（信号処理部）
信号処理部１２０は、無線通信部１１０から入力される受信信号の等化、復調及び復号、並びに無線通信部１１０へ出力される送信信号の符号化及び変調を行うための信号処理回路を有する。信号処理部１２０による受信信号の等化は、推定部１３０により推定されるチャネルの伝達関数に基づいて行われてよい。信号処理部１２０は、例えば、上位レイヤの処理を実現するプロセッサ（図示せず）と接続される。そして、信号処理部１２０は、復調及び復号した受信信号に含まれるデータを上位レイヤへ出力する。また、信号処理部１２０は、上位レイヤから入力されるデータを含む送信信号を符号化及び変調する。
（推定部）
推定部１３０は、無線通信部１１０により基地局２００から受信されるリファレンス信号を用いて、基地局２００との間のチャネルを推定する。例えば、推定部１３０は、既知の信号のシーケンスに対する受信されたリファレンス信号のシーケンスの位相及び振幅の歪みを評価することにより、基地局２００との間のチャネルの伝達関数Ｈを推定する。そして、推定部１３０は、チャネル推定の結果として、チャネルの伝達関数Ｈを信号処理部１２０及び選択部１５０へ出力する。
（メモリ）
メモリ１４０は、移動局１００によるフィードバックの制御のために用いられるデータ及びプログラムを記憶する記憶媒体である。例えば、メモリ１４０は、予めインデックスを付与された所定の数の送信重みを記憶している。これら送信重みは、移動局１００へのダウンリンク送信の際に使用される送信重みの候補である。また、メモリ１４０は、無線通信部１１０により受信されるフィードバック制御情報を記憶する。
（選択部）
選択部１５０は、推定部１３０による推定結果に応じて、基地局２００との間のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、上述した所望インデックスのための送信重みとして選択する。また、選択部１５０は、推定部１３０による推定結果に応じて、上記チャネル上での自装置へのダウンリンク送信とペアリングされる他の移動局へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、上述した所望ペアインデックスのための送信重みとして選択する。
より具体的には、選択部１５０は、まず、推定部１３０から入力されるチャネルの伝達関数Ｈを用いて、メモリ１４０に記憶されている送信重みの候補ごとに受信電力の大きさを算出する。また、選択部１５０は、基地局２００へフィードバックすべき所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２を認識する。そして、選択部１５０は、算出した受信電力が大きい順に、Ｎ１個の送信重みを、所望インデックスのための送信重みとして選択する。また、選択部１５０は、算出した受信電力が小さい順に、Ｎ２個の送信重みを、所望ペアインデックスのための送信重みとして選択する。
なお、選択部１５０は、フィードバック制御情報により指定され得る品質基準を満たさない送信重みを、それぞれの選択結果から除外し得る。即ち、選択部１５０は、例えば、指定された基準を満たす受信電力又はＳＩＮＲを達成可能な送信重みがＮ１よりも少ないＮ１´個しか存在しなければ、Ｎ１´個の送信重みのみを所望インデックスのための送信重みとして選択してよい。また、選択部１５０は、例えば、指定された基準を満たす干渉電力又はＳＩＮＲを生じさせる送信重みがＮ２よりも少ないＮ２´個しか存在しなければ、Ｎ２´個の送信重みのみを所望ペアインデックスのための送信重みとして選択してよい。このように、所定の品質基準に適合する送信重みのみをフィードバックの対象とすることで、フィードバック情報に基づくペアリングの結果として生じる干渉の大きさを一定のレベル以下に抑えることができる。
選択部１５０は、このように選択される送信重みのインデックスを、それぞれフィードバック制御部１６０へ出力する。
（フィードバック制御部）
フィードバック制御部１６０は、選択部１５０により選択される送信重みの基地局２００へのフィードバックを制御する。
より具体的には、フィードバック制御部１６０は、まず、フィードバック制御情報に含まれるインデックス数制御情報に基づいて、基地局２００へフィードバックすべき所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２を決定する。典型的には、Ｎ１は１以上の整数である。Ｎ１が２以上であれば、所定の品質基準を満たす２つ以上の送信重みのインデックスが、所望インデックスとしてフィードバックされ得る。また、Ｎ２はゼロ以上の整数である。Ｎ２が１以上であれば、所定の品質基準を満たす１つ以上の送信重みのインデックスが、所望ペアインデックスとしてフィードバックされ得る。これらはいずれも、既存のImplicit Feedback方式と異なる点である。
例えば、フィードバックすべき所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２は、基地局２００のセル内のアクティブな移動局の数に応じて決定されてよい。ここでカウントされる移動局１００は、少なくともＭＵ−ＭＩＭＯのケイパビリティを有する移動局である。例えば、移動局当たりのフィードバックされるインデックス数が同じであれば、アクティブな移動局が多いほどペアリングの自由度（例えば、組合せの候補の数）は高まる。従って、アクティブな移動局がより多いほどフィードバックされるインデックス数を少なくすることで、ペアリングの自由度を一定のレベル以上に維持しながらオーバヘッドの増大を抑えることができる。フィードバック制御情報にアクティブな端末数が含まれる場合には、フィードバック制御部１６０は、当該アクティブな端末数に応じて、フィードバックすべきインデックス数（所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２の一方又は双方）を決定し得る。その代わりに、フィードバックすべきインデックス数を基地局２００が決定する場合には、フィードバック制御部１６０は、基地局２００により決定されるインデックス数を、フィードバック制御情報を参照することにより認識し得る。
フィードバック制御部１６０は、上述したように決定した数の（又はそれよりも少ない）所望インデックス及び所望ペアインデックスを選択部１５０に選択させる。そして、フィードバック制御部１６０は、選択された所望インデックス及び所望ペアインデックスを含むフィードバック制御情報を生成し、生成したフィードバック制御情報を無線通信部１１０を介して基地局２００へ送信する。
また、フィードバック制御部１６０は、選択部１５０により選択された所望インデックスがフィードバック制御情報のインデックス指定情報により示されるインデックスに含まれる場合に、当該選択された送信重みを基地局２００へフィードバックしてもよい。インデックス指定情報は、上述したように、他の移動局１００から基地局２００へフィードバックされた所望ペアインデックスを示し得る。このように、他の移動局１００とのペアリングが成立する見込みを有するフィードバック情報のみをフィードバックするという受動的なフィードバックモードで移動局１００が動作可能とすることで、無駄なシグナリングを回避してオーバヘッドを低減することができる。なお、能動的なフィードバックモードにおいては、フィードバック制御部１６０は、インデックス指定情報に関わらず自らの所望インデックス及び所望ペアインデックスを基地局２００へフィードバックしてよい。
［２−３．基地局の構成例］
図６は、本実施形態に係る基地局２００の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、基地局２００は、無線通信部２１０、信号処理部２２０、インタフェース部２３０、フィードバック取得部２４０、ペアリング制御部２５０及びスケジューリング部２６０を備える。
（無線通信部）
無線通信部２１０は、基地局２００が複数の移動局１００との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。無線通信部２１０は、ＭＩＭＯ通信のための複数のアンテナ（図示せず）及びＲＦ回路を有する。無線通信部２１０は、例えば、移動局１００から送信されるアップリンク信号を複数のアンテナを介して受信し、受信信号の増幅、周波数変換及びＡＤ変換を行う。また、無線通信部２１０は、ダウンリンク信号のＤＡ変換、周波数変換及び増幅を行い、複数のアンテナを介してダウンリンク信号を移動局１００へ送信する。
無線通信部２１０により受信されるアップリンク信号は、データ信号ＤＡＴＡ、及びフィードバック情報ＦＢを搬送する制御信号を含む。また、無線通信部２１０により送信されるダウンリンク信号は、データ信号ＤＡＴＡ、リファレンス信号ＲＥＦ、及びフィードバック制御情報ＳＩＧを搬送する制御信号を含む。
（信号処理部）
信号処理部２２０は、無線通信部２１０から入力される受信信号の等化、復調及び復号、並びに無線通信部２１０へ出力される送信信号の符号化及び変調を行うための信号処理回路を有する。信号処理部２２０は、各移動局１００へのダウンリンク送信に際して、対応する送信重みを用いてダウンリンク信号をプリコーディングする。ある移動局１００のためのプリコーディングにおいてどの送信重みを使用すべきかは、当該移動局１００からのフィードバック情報に基づいて決定される。ＭＵ−ＭＩＭＯのペアリングの対象である移動局１００についての送信重みは、ペアリング制御部２５０によるペアリングの結果として特定され得る。一方、ペアリングの対象でない移動局１００についての送信重みは、当該移動局１００からフィードバックされる第１位の所望インデックスの送信重みである。
（インタフェース部）
インタフェース部２３０は、基地局２００が他の基地局との間で通信するためのＸ２インタフェース、及び基地局２００が上位ノードとの間で通信するためのＳ１インタフェースなどの通信インタフェース群を含む。基地局間の通信リンクは、バックホールリンクとも呼ばれる。例えば、異なるセルに属する移動局間で送受信されるデータ信号は、それぞれのサービング基地局の間のバックホールリンクを介して転送され得る。インタフェース部２３０の各通信インタフェースは、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線通信インタフェースであってもよい。
（フィードバック取得部）
フィードバック取得部２４０は、移動局１００から受信され信号処理部２２０により復号されるフィードバック情報を取得する。フィードバック取得部２４０により取得されるフィードバック情報は、図３に例示したような所望インデックス及び所望ペアインデックスを含む。そして、フィードバック取得部２４０は、取得したフィードバック情報をペアリング制御部２５０へ出力する。
（ペアリング制御部）
ペアリング制御部２５０は、フィードバック取得部２４０により取得されるフィードバック情報を用いて、複数の移動局１００の空間多重のためのペアリングを制御する。本実施形態において、フィードバック取得部２４０により取得されるフィードバック情報は、２つ以上の送信重みを指定する所望インデックスを含み得る。その場合、ペアリング制御部２５０は、指定された２つ以上の送信重みから、当該フィードバック情報を送信した移動局１００のために使用すべき送信重みを選択する。また、フィードバック取得部２４０により取得されるフィードバック情報は、上述した所望ペアインデックスを含み得る。そして、ペアリング制御部２５０は、複数の移動局１００からのフィードバック情報を考慮に入れて、空間多重される複数の移動局１００へのダウンリンク送信の間の干渉がより小さくなるように、移動局１００のペアリングを決定する。
図７は、フィードバック情報に基づくペアリング制御部２５０によるペアリングの一例について説明するための説明図である。
図７を参照すると、移動局１００ａから基地局２００へフィードバックされたフィードバック情報ＦＢａ、移動局１００ｂから基地局２００へフィードバックされたフィードバック情報ＦＢｂ及び移動局１００ｃから基地局２００へフィードバックされたフィードバック情報ＦＢｃが示されている。フィードバック情報ＦＢａの所望インデックスはＶ３及びＶ５、所望ペアインデックスはＶ８及びＶ１１を含む。フィードバック情報ＦＢｂの所望インデックスはＶ１及びＶ５、所望ペアインデックスはＶ２及びＶ９を含む。フィードバック情報ＦＢｃの所望インデックスはＶ３及びＶ８、所望ペアインデックスはＶ５及びＶ２を含む。
図７の例において、既存のImplicit Feedback方式のように、仮に第１位の所望インデックスのみが各移動局１００から基地局２００へフィードバックされるとする。すると、ペアリング制御部２５０は、移動局１００ａのために送信重みＶ３、移動局１００ｂのために送信重みＶ１、移動局１００ｃのために送信重みＶ３をそれぞれ選択することしかできない。すると、同じ送信重みが適用される移動局同士をペアリングすることはできないため、選択可能なＭＵ−ＭＩＭＯのペアリングは、移動局１００ａと移動局１００ｂとの組合せ、及び移動局１００ｂと移動局１００ｃとの組合せの２つのみである。しかし、移動局１００ａ及び移動局１００ｃのいずれを移動局１００ｂと組合せたとしても、移動局１００ａ又は移動局１００ｃの送信重みＶ３が引き起こす移動局１００ｂへの干渉電力は小さくない（これは、フィードバック情報ＦＢｂの所望ペアインデックスに送信重みＶ３が含まれないことから理解される）。同様に、移動局１００ｂの送信重みＶ１が引き起こす移動局１００ａ又は移動局１００ｃへの干渉電力も小さくない（これは、フィードバック情報ＦＢａ及びＦＢｃの所望ペアインデックスに送信重みＶ１が含まれないことから理解される）。従って、このようなペアリングがシステム全体として最適ではない可能性がある。
これに対し、本実施形態では、複数の所望インデックスが基地局２００へフィードバックされることで、ペアリングにおける選択の余地が広げられる。即ち、ペアリング制御部２５０は、例えば、移動局１００ａのために送信重みＶ３（又はＶ５）を選択すると共に移動局１００ｃのために送信重みＶ８（又はＶ３）を選択することで、移動局１００ａ及び移動局１００ｃをペアリングすることができる。
さらに、本実施形態では、ペアリング制御部２５０は、所望ペアインデックスに基づいて、ある移動局１００のためにどの送信重みを選択すれば他の移動局１００への干渉を抑制することができるかを的確に判断することができる。図７の例では、フィードバック情報ＦＢａの所望ペアインデックスにＶ８が含まれている。また、フィードバック情報ＦＢｃの所望ペアインデックスにＶ５が含まれている。従って、ペアリング制御部２５０は、移動局１００ａのために送信重みＶ５、移動局１００ｃのために送信重みＶ８をそれぞれ選択した上で、移動局１００ａ及び移動局１００ｃをペアリングする。それにより、移動局１００ａ及び移動局１００ｃをペアリングした場合に生じる干渉電力を抑制することができる。
ペアリング制御部２５０は、このようにペアリングを決定すると、決定したペアリングをスケジューリング部２６０へ通知する。
また、ペアリング制御部２５０は、図４に例示したフィードバック制御情報の移動局１００への送信も制御する。
例えば、ペアリング制御部２５０は、移動局１００が基地局２００へフィードバックすべき所望インデックス又は所望ペアインデックスの数を制御するためのインデックス数制御情報を生成する。インデックス数制御情報は、例えば、基地局２００に属するアクティブな移動局の数を表す情報であってもよい。ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａにおいては、基地局２００は、各移動局についてのＲＲＣ（Radio Resource Control）モードを参照することにより、各移動局がアクティブか否かを識別することができる。ＲＲＣモードは、“RRC_Idle”及び“RRC_Connected”のいずれかである。このうち、“RRC_Connected”である移動局が、アクティブな移動局である。ペアリング制御部２５０は、認識したアクティブな移動局の数に応じて、さらにフィードバックすべきインデックス数を決定してもよい。その場合には、インデックス数制御情報は、ペアリング制御部２５０により決定されるインデックス数そのものを表し得る。
また、ペアリング制御部２５０は、所望インデックス又は所望ペアインデックスに対応する送信重みが満たすべき品質基準を指定する情報を生成する。所望インデックスのための品質基準は、受信電力又はＳＩＮＲに関する閾値であってよい。また、品質基準は、所望ペアインデックスについては、干渉電力又はＳＩＮＲに関する閾値であってよい。これら品質基準を満たさない所望インデックス又は所望ペアインデックスは、移動局１００によりフィードバック情報から除外され得る。
また、ペアリング制御部２５０は、ある移動局１００からフィードバックされた所望ペアインデックスを指定するインデックス指定情報を生成する。インデックス指定情報は、所望ペアインデックスをフィードバックした移動局１００とのペアリングの相手となる移動局１００を探し求めるために、基地局２００のセル内へブロードキャストされ得る。
（スケジューリング部）
スケジューリング部２６０は、典型的には、基地局２００のＭＡＣ層に実装されるスケジューラである。スケジューリング部２６０は、ペアリング制御部２５０により互いにペアリングされた複数の移動局１００を、同じリソースブロックにスケジューリングする。これら複数の移動局１００へのダウンリンク送信は、ＭＵ−ＭＩＭＯによって空間多重される。また、スケジューリング部２６０は、ペアリングされなかった移動局１００を単独のリソースブロックにスケジューリングする。これら移動局１００へのダウンリンク送信は、ＳＵ−ＭＩＭＯによって行われ得る。スケジューリング部２６０により決定されたリソースの割当てを示すスケジューリング情報もまた、基地局２００のセル内へブロードキャストされ得る。
［２−４．処理の流れの例］
（１）全体的な流れ
図８は、本実施形態に係るセルラ通信システム１におけるフィードバック制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは説明の簡明さの目的から１つの移動局１００のみを示しているが、実際には複数の移動局１００が処理に関与する。
図８を参照すると、まず、基地局２００のペアリング制御部２５０は、基地局２００に属するアクティブな移動局の数を認識する（ステップＳ１０２）。ここで認識されるアクティブな移動局の数とは、例えば、基地局２００のセル内に位置するＭＵ−ＭＩＭＯのケイパビリティを有する移動局１００のうち、ＲＲＣモードが“RRC_Connected”である移動局１００の数に相当し得る。
次に、ペアリング制御部２５０は、フィードバック制御情報を生成する（ステップＳ１０４）。ここで生成されるフィードバック制御情報は、図４に例示したインデックス数制御情報、品質基準及びインデックス指定情報のうち少なくとも１つを含む。
次に、基地局２００の無線通信部２１０は、ペアリング制御部２５０により生成されたフィードバック制御情報を移動局１００へ送信する（ステップＳ１１２）。フィードバック制御情報は、周期的に送信されてもよく、又は何らかのトリガに応じて１回若しくは数回のみ送信されてもよい。また、フィードバック制御情報は、例えばブロードキャストチャネル上でブロードキャストされてもよく、又は個々の移動局１００へユニキャスト若しくはマルチキャストされてもよい。
また、基地局２００の無線通信部２１０は、リファレンス信号を移動局１００へ送信する（ステップＳ１１４）。リファレンス信号は、典型的には、通信リソース内の所定の位置のシンボルを利用して送信され得る。移動局１００は、リファレンス信号の位置を知っており、それによりリファレンス信号を受信することができる。
次に、移動局１００の推定部１３０は、無線通信部１１０により基地局２００から受信されるリファレンス信号を用いて、基地局２００との間のチャネルを推定する（ステップＳ１２２）。そして、推定部１３０は、推定したチャネルの伝達関数を選択部１５０へ出力する。
次に、選択部１５０は、送信重み選択処理を行う（ステップＳ１２４）。本実施形態では、選択部１５０は、送信重み選択処理において、推定部１３０による推定結果に応じて、所望インデックスのための送信重みと所望ペアインデックスのための送信重みとを選択する。
次に、フィードバック制御部１６０は、選択部１５０により送信重みが選択されると、フィードバック情報を生成する（ステップＳ１２６）。フィードバック情報は、図３に例示したような所望インデックスと所望ペアインデックスとを含む。
そして、移動局１００の無線通信部１１０は、フィードバック制御部１６０により生成されたフィードバック情報を基地局２００へ送信する（ステップＳ１３２）。フィードバック情報は、基地局２００の無線通信部２１０により受信され、フィードバック取得部２４０により取得される。なお、実際には、複数の移動局１００からフィードバック情報が基地局２００へフィードバックされる。
次に、基地局２００のペアリング制御部２５０は、取得されたフィードバック情報に基づいて、ＭＵ−ＭＩＭＯのためのペアリングを決定する（ステップＳ１４２）。ペアリングは、図７を用いて説明した通り、ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて空間多重されるダウンリンク送信の間の干渉を抑制するように決定される。
次に、スケジューリング部２６０は、ペアリング制御部２５０によるペアリングの結果に基づいて、各移動局１００のための通信をスケジューリングする（ステップＳ１４４）。
そして、基地局２００の無線通信部２１０から移動局１００へ、スケジューリング情報が送信される（ステップＳ１５２）。移動局１００は、かかるスケジューリング情報を受信することにより、自装置を宛て先とするダウンリンクのデータ信号がどのリソースブロック上で送信されるのかを知ることができる。
その後、スケジューリング部２６０によるスケジューリングの結果に従って、基地局２００の無線通信部２１０から各移動局１００へデータ信号が送信される（ステップＳ１５４）。
（２）送信重み選択処理の流れ
図９は、図８に示したステップＳ１２４における選択部１５０による送信重み選択処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図９を参照すると、まず、選択部１５０は、フィードバック制御情報を用いて決定され得るフィードバックすべき送信重みの数Ｎ１及びＮ２を認識する（ステップＳ１６２）。Ｎ１はフィードバックすべき所望インデックスの上限数、Ｎ２はフィードバックすべき所望ペアインデックスの上限数にそれぞれ相当する。
次に、選択部１５０は、送信重みの候補ごとに、予測される受信電力の大きさを算出する（ステップＳ１６４）。予測される受信電力の大きさは、例えば、推定部１３０により推定されたチャネルＨとメモリ１４０に予め記憶されている各送信重みＶＸとの積から導かれ得る。
次に、選択部１５０は、ステップＳ１６４において算出した受信電力の大きさの順に、送信重みの候補を並び替える（ステップＳ１６６）。ここでは、選択部１５０は、受信電力のより大きい送信重みの候補をより上位に並び替えるものとする。
次に、選択部１５０は、上位のＮ１個の送信重みを、自装置へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ１６８）。ここで選択される送信重みのインデックスは、所望インデックスに含められ得るインデックスである。
また、選択部１５０は、下位のＮ２個の送信重みを、ペアへのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ１７０）。ここで選択される送信重みのインデックスは、所望ペアインデックスに含められ得るインデックスである。
次に、選択部１５０は、ステップＳ１６８及びステップＳ１７０において選択した送信重みのうち、フィードバック制御情報により指定され得る所定の品質基準を満たさない送信重みを、選択から除外する（ステップＳ１７２）。その結果、移動局１００から基地局２００へのフィードバックの対象となる送信重みが最終的に決定される。
［２−５．第１の実施形態のまとめ］
ここまで、図１〜図９を用いて、第１の実施形態について説明した。本実施形態によれば、移動局１００によりチャネルの推定結果に応じて２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みが所望インデックスとして移動局１００から基地局２００へフィードバックされる。従って、基地局２００によるＭＵ−ＭＩＭＯのためのペアリングにおける選択の余地が広げられる。
また、本実施形態によれば、ＭＵ−ＭＩＭＯで互いに空間多重されるペアのために望ましい送信重みが、所望ペアインデックスとして移動局１００から基地局２００へフィードバックされる。従って、基地局２００は、ある移動局１００のためにどの送信重みを選択すればＭＵ−ＭＩＭＯのペアへの干渉を抑制することができるかを、所望ペアインデックスに基づいてより的確に判断することができる。なお、基地局２００は、所望ペアインデックスを用いることなく、他の情報（例えば、インデックスの組合せ及び移動局１００の位置など）に基づいてペアリングを決定してもよい。
また、本実施形態によれば、移動局１００から基地局２００へフィードバックされる送信重みの数は、アクティブな移動局の数に応じて動的に決定される。従って、例えばアクティブな移動局がより多いほどフィードバックされるインデックス数を少なくするというように、ペアリングの自由度を一定のレベル以上に維持しながらオーバヘッドの増大を抑えることができる。
また、本実施形態によれば、ある移動局１００から基地局２００へフィードバックされた所望ペアインデックスが、フィードバック制御情報として他の移動局１００へ通知される。そして、受動的なフィードバックモードにおいて、当該フィードバック制御情報を受信した移動局１００は、ペアリングが成立する見込みを有するフィードバック情報のみを基地局２００へフィードバックする。それにより、無駄なシグナリングが回避され、通信のオーバヘッドが低減される。
また、本実施形態によれば、移動局１００から基地局２００へフィードバックされる送信重みは、ダウンリンク送信の所定の品質基準を満たすか否かに応じてフィルタリングされる。それにより、フィードバック情報に基づくペアリングの結果として生じる干渉の大きさを、期待される範囲内に抑制することができる。
＜３．第２の実施形態＞
［３−１．システムの概要］
以下に説明する第２の実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯに加えてＣｏＭＰが利用される状況におけるフィードバックに焦点が当てられる。
（１）システム構成例
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るセルラ通信システム２の概要を示す説明図である。図１０を参照すると、セルラ通信システム２は、複数の基地局４００ａ〜４００ｃ及び複数の移動局３００ａ〜３００ｆを含む。基地局４００ａは、移動局３００ａ〜３００ｃのサービング基地局である。基地局４００ｂは、移動局３００ｅ及び３００ｆのサービング基地局である。
移動局３００ａは、基地局４００ａのセルＣ２と基地局４００ｂのセルＣ３とが重複するセルエッジ付近の領域に位置し、２つの基地局４００ａ及び４００ｂの双方からの信号を受信することができる。従って、ＣｏＭＰのJoint Processingを活用することで、移動局３００ａの特性を改善することができる。図１０には、基地局４００ａから移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ１と基地局４００ｂから移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ２とがJoint Processingを活用して同時に行われ得ることが示されている。
さらに、基地局４００ａは、移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ１と移動局３００ｂへのダウンリンク送信Ｄｂ又は移動局３００ｃへのダウンリンク送信Ｄｃとをペアリングすることができる。また、基地局４００ｂは、移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ２と移動局３００ｅへのダウンリンク送信Ｄｅ又は移動局３００ｆへのダウンリンク送信Ｄｆとをペアリングすることができる。このようなペアリングは、ＭＵ−ＭＩＭＯとＣｏＭＰとの併用を意味する。ＭＵ−ＭＩＭＯとＣｏＭＰとが併用される場合には、第１の実施形態において説明したフィードバック情報を、以下に述べるようにさらに拡張することが有益である。
（２）フィードバック情報の例
図１１は、本実施形態に係るフィードバック情報の一例を示す説明図である。図１１を参照すると、フィードバック情報ＦＢは、サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶ及び隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲを含む。サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶは、所望インデックス及び所望ペアインデックスを有する。隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲもまた、所望インデックス及び所望ペアインデックスを有する。
サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶは、図３に例示した第１の実施形態に係るフィードバック情報ＦＢと同様の情報であってよい。図１０のシナリオにおいて、サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶは、例えば移動局３００ａからサービング基地局である基地局４００ａへ送信され、基地局４００ａにより利用される。一方、隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲは、例えば移動局３００ａから基地局４００ａへ送信され、さらに基地局４００ａから基地局４００ｂへバックホールリンク上で転送される。そして、隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲは、基地局４００ｂにより利用される。
隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲに含まれる所望インデックスは、隣接セルの基地局から移動局へのダウンリンク送信（例えば、基地局４００ｂから移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ２）のために望ましい送信重みのインデックスである。即ち、当該所望インデックスは、サービング基地局からのダウンリンク送信とＣｏＭＰによって結合される隣接基地局からのダウンリンク送信のプリコーディングに際して使用することが望まれる送信重みを表す。
隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲに含まれる所望ペアインデックスは、隣接セルの基地局から移動局へのダウンリンク送信と空間多重される他の移動局へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みのインデックスである。例えば、基地局４００ｂから移動局３００ａへのダウンリンク送信Ｄａ２と空間多重されるダウンリンク送信Ｄｅ又はダウンリンク送信Ｄｆの送信重みとして移動局３００ａにとって望ましい送信重みが、移動局３００ａからの隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲの所望ペアインデックスにより示される。
これら隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲに含まれる所望インデックス及び所望ペアインデックスは、隣接セルの基地局４００からのリファレンス信号を用いて移動局３００において推定される隣接セルの基地局４００との間のチャネルの伝達関数を用いて導かれ得る。
（３）フィードバック制御情報の例
図１２は、本実施形態に係るフィードバック制御情報の一例を示す説明図である。図１２を参照すると、一例としてのフィードバック制御情報ＳＩＧは、第１の実施形態と同様、インデックス数制御情報、品質基準、及びインデックス指定情報という３通りの情報を含み得る。
本実施形態においても、インデックス数制御情報は、（１）フィードバックすべきインデックスの数そのものを表す情報、又は（２）アクティブな移動局の数を表す情報を含み得る。これら情報は、サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶ及び隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲの双方の所望インデックス及び所望ペアインデックスの数を制御するために用いられ得る。
また、本実施形態において、インデックス数制御情報は、（３）サービングセルに関する品質関連パラメータ、又は（４）隣接セルに関する品質関連パラメータを含み得る。これらパラメータは、移動局３００が基地局４００へフィードバックすべき隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲの所望インデックス及び所望ペアインデックスの数を制御するために用いられる。
サービングセルに関する品質関連パラメータとは、サービング基地局と移動局との間のチャネル上でのダウンリンク送信の品質に関するパラメータである。当該パラメータは、例えば、サービング基地局と移動局との間の距離であってよい。サービング基地局と移動局との間の距離が大きいほど（即ち、移動局がセルエッジに近いほど）、ＣｏＭＰを利用することで移動局が享受する利得は大きくなる。従って、サービング基地局と移動局との間の距離が大きい場合には、隣接セルの基地局へフィードバックされるインデックスの数を増やして隣接セルによるペアリングの自由度を高めることが、ＣｏＭＰの品質を向上させるために有益である。また、サービング基地局と移動局との間の距離の代わりに、サービング基地局と移動局との間のチャネル上でのダウンリンク送信の受信電力、ＳＩＮＲ又は伝送遅延が使用されてもよい。ダウンリンク送信の受信電力及びＳＩＮＲは、移動局により測定され、サービング基地局へ報告され得る。また、伝送遅延は、タイミングアドバンスの値としてサービング基地局により測定され得る。サービング基地局と移動局との間の距離は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて測定されてもよく、又は経路損失若しくは伝送遅延から算出されてもよい。
隣接セルに関する品質関連パラメータとは、隣接セルの基地局（以下、隣接基地局という）と移動局との間のチャネル上でのダウンリンク送信の品質に関するパラメータである。当該パラメータは、例えば、隣接基地局と移動局との間の距離であってよい。隣接基地局と移動局との間の距離が小さいほど、ＣｏＭＰを利用することで移動局が享受する利得は大きくなる。従って、隣接基地局と移動局との間の距離が小さい場合には、隣接セルの基地局へフィードバックされるインデックスの数を増やして隣接セルによるペアリングの自由度を高めることが、ＣｏＭＰの品質を向上させるために有益である。また、隣接基地局と移動局との間の距離の代わりに、隣接基地局と移動局との間のチャネル上でのダウンリンク送信の受信電力、ＳＩＮＲ又は伝送遅延が使用されてもよい。サービングセルに関する品質関連パラメータと隣接セルに関する品質関連パラメータとが相違する点の１つは、隣接セルに関する品質関連パラメータが隣接セルごとに変化し得ることである。従って、隣接セルに関する品質関連パラメータが用いられる場合には、移動局３００から第１の隣接基地局及び第２の隣接基地局へそれぞれフィードバックされるインデックスの数は、必ずしも同じではない。
品質基準とは、第１の実施形態と同様、フィードバックされるインデックスに対応する送信重みが満たすべき通信品質についての基準を指定する情報である。但し、本実施形態において、サービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶに含まれる品質基準と、隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲに含まれる品質基準とは、互いに異なる基準値を有していてもよい。
なお、図１１及び図１２に例示した情報の一部は、フィードバック情報又はフィードバック制御情報に含まれなくてもよい。また、他の追加的な情報がフィードバック情報又はフィードバック制御情報に含まれてもよい。さらに、フィードバック制御情報の一部は、基地局４００から提供される代わりに、移動局３００内の記憶媒体に予め記憶されていてもよい。
［３−２．移動局の構成例］
図１３は、本実施形態に係る移動局３００の構成の一例を示すブロック図である。図１３を参照すると、移動局３００は、無線通信部３１０、信号処理部１２０、推定部３３０、メモリ１４０、選択部３５０及びフィードバック制御部３６０を備える。
（無線通信部）
無線通信部３１０は、移動局３００が基地局４００との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。無線通信部３１０は、ＭＩＭＯ通信のための複数のアンテナ（図示せず）及びＲＦ回路を有する。無線通信部３１０は、例えば、基地局４００から送信される無線信号を複数のアンテナを介して受信し、受信信号の増幅、周波数変換及びＡＤ変換を行う。また、無線通信部３１０は、送信信号のＤＡ変換、周波数変換及び増幅を行い、複数のアンテナを介して無線信号を基地局４００へ送信する。
無線通信部３１０により受信される信号は、データ信号ＤＡＴＡ、サービングセルからのリファレンス信号ＲＥＦ＿ＳＲＶ、隣接セルからのリファレンス信号ＲＥＦ＿ＮＢＲ、及びフィードバック制御情報ＳＩＧを搬送する制御信号を含む。また、無線通信部３１０により送信される信号は、データ信号ＤＡＴＡ、並びにサービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶ及び隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲを搬送する制御信号を含む。
（推定部）
推定部３３０は、無線通信部３１０により受信されるサービングセルからのリファレンス信号ＲＥＦ＿ＳＲＶを用いて、サービング基地局との間のチャネルを推定する。また、推定部３３０は、無線通信部３１０により受信される隣接セルからのリファレンス信号ＲＥＦ＿ＮＢＲを用いて、隣接基地局との間のチャネルを推定する。そして、推定部３３０は、チャネル推定の結果として、２つのチャネルの伝達関数を選択部３５０へ出力する。
（選択部）
選択部３５０は、推定部３３０による推定結果に応じて、４種類の送信重みを選択し得る。第１の種類の送信重みは、サービング基地局との間のチャネル上での自装置へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みである。第１の種類の送信重みのインデックスは、サービングセル向けのフィードバックの所望インデックスに含まれ得る。第２の種類の送信重みは、サービング基地局から自装置へのダウンリンク送信と空間多重される他の移動局へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みである。第２の種類の送信重みのインデックスは、サービングセル向けのフィードバックの所望ペアインデックスに含まれ得る。第３の種類の送信重みは、隣接基地局との間のチャネル上での自装置へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みである。第３の種類の送信重みのインデックスは、隣接セル向けのフィードバックの所望インデックスに含まれ得る。第４の種類の送信重みは、隣接基地局から自装置へのダウンリンク送信と空間多重される他の移動局へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みである。第４の種類の送信重みのインデックスは、隣接セル向けのフィードバックの所望ペアインデックスに含まれ得る。
選択部３５０は、送信重みの選択の前に、サービングセル向けのフィードバックとしてフィードバックすべき所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２を認識する。また、選択部３５０は、隣接セル向けのフィードバックとしてフィードバックすべき所望インデックスの数Ｍ１及び所望ペアインデックスの数Ｍ２を認識する。隣接セル向けの所望インデックスの数Ｍ１及び所望ペアインデックスの数Ｍ２は、上述したように、フィードバック制御情報のサービングセルに関する品質関連パラメータ、又は隣接セルに関する品質関連パラメータに応じて決定され得る。
なお、選択部３５０は、第１の実施形態に係る移動局１００の選択部１５０と同様、フィードバック制御情報により指定され得る品質基準を満たさない送信重みを、それぞれの選択結果から除外してよい。
選択部３５０は、このように選択される送信重みのインデックスを、それぞれフィードバック制御部３６０へ出力する。
（フィードバック制御部）
フィードバック制御部３６０は、選択部３５０により選択される送信重みの基地局４００へのフィードバックを制御する。サービングセル向けのフィードバックは、サービング基地局へ送信され、サービング基地局により利用される。一方、隣接セル向けのフィードバックは、サービング基地局から隣接基地局へ転送され、隣接基地局により利用され得る。
より具体的には、フィードバック制御部３６０は、まず、フィードバック制御情報に含まれるインデックス数制御情報に基づいて、基地局４００へフィードバックすべきインデックスの上限数Ｎ１、Ｎ２、Ｍ１及びＭ２を決定する。典型的には、Ｎ１は１以上の整数である。一方、Ｎ２、Ｍ１及びＭ２はゼロ以上の整数であってよい。
例えば、サービングセル向けのフィードバックとしてフィードバックすべき所望インデックスの数Ｎ１及び所望ペアインデックスの数Ｎ２は、サービングセル内のアクティブな移動局の数に応じて決定されてよい。また、隣接セル向けのフィードバックとしてフィードバックすべき所望インデックスの数Ｍ１及び所望ペアインデックスの数Ｍ２は、隣接セル内のアクティブな移動局の数に応じて決定されてよい。アクティブな移動局がより多いほどフィードバックされるインデックス数を少なくすることで、ペアリングの自由度を一定のレベル以上に維持しながらオーバヘッドの増大を抑えることができる。
また、例えば、サービングセルにおいて自装置へのダウンリンク送信が他のダウンリンク送信と空間多重されない場合（即ち、サービングセルではＳＵ−ＭＩＭＯの場合）には、フィードバック制御情報は、Ｎ１＝１及びＮ２＝０を示し得る。同様に、隣接セルにおいて自装置へのダウンリンク送信が他のダウンリンク送信と空間多重されない場合（即ち、隣接セルではＳＵ−ＭＩＭＯの場合）には、フィードバック制御情報は、Ｍ１＝１及びＭ２＝０を示し得る。これらの場合には、第１位の所望インデックスのみをフィードバックする既存のImplicit Feedback方式をセルごとに適用することで、フィードバックに伴うオーバヘッドの増大を抑えることができる。
フィードバック制御部３６０は、上述したように決定した数の（又はそれよりも少ない）４種類の送信重みを選択部３５０に選択させる。そして、フィードバック制御部３６０は、選択された送信重みのインデックスを含むフィードバック制御情報を生成し、生成したフィードバック制御情報を無線通信部３１０を介して基地局４００へ送信する。
なお、フィードバック制御部３６０は、ＣｏＭＰが行われない（即ち、隣接基地局から自装置へのダウンリンク送信が行われない）場合にも、ＣｏＭＰが行われると仮定した場合の隣接セル向けの所望ペアインデックスをフィードバックしてよい。このようなフィードバックは、セル間干渉の回避のために行われ得る。即ち、上述したＭＵ−ＭＩＭＯ及びＣｏＭＰのための隣接セル向けの所望ペアインデックスのフィードバックの仕組みを、セル間干渉の回避のために流用することができる。隣接基地局は、かかるフィードバックを取得すると、フィードバックされた所望ペアインデックスに対応する送信重みを用いた他の移動局へのダウンリンク送信を、フィードバック元の移動局３００へのサービング基地局からのダウンリンク送信と同じリソースブロックに優先的にスケジューリングする。それにより、フィードバック元の移動局３００において観測されるセル間干渉を抑制しながら、リソースを効率的に使用することができる。なお、この場合、隣接セル向けの所望インデックスのフィードバックは省略されてよい。
［３−３．基地局の構成例］
図１４は、本実施形態に係る基地局４００の構成の一例を示すブロック図である。図１４を参照すると、基地局４００は、無線通信部４１０、信号処理部２２０、インタフェース部４３０、フィードバック取得部４４０、ペアリング制御部４５０及びスケジューリング部２６０を備える。
（無線通信部）
無線通信部４１０は、基地局４００が複数の移動局３００との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。無線通信部４１０は、ＭＩＭＯ通信のための複数のアンテナ（図示せず）及びＲＦ回路を有する。無線通信部４１０は、例えば、移動局３００から送信されるアップリンク信号を複数のアンテナを介して受信し、受信信号の増幅、周波数変換及びＡＤ変換を行う。また、無線通信部３２０は、ダウンリンク信号のＤＡ変換、周波数変換及び増幅を行い、複数のアンテナを介してダウンリンク信号を移動局３００へ送信する。
無線通信部４１０により受信されるアップリンク信号は、データ信号ＤＡＴＡ、並びにサービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶ及び隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲを搬送する制御信号を含む。また、無線通信部４１０により送信されるダウンリンク信号は、データ信号ＤＡＴＡ、リファレンス信号ＲＥＦ、及びフィードバック制御情報ＳＩＧを搬送する制御信号を含む。
（インタフェース部）
インタフェース部４３０は、基地局４００が他の基地局との間で通信するためのＸ２インタフェース、及び基地局４００が上位ノードとの間で通信するためのＳ１インタフェースなどの通信インタフェース群を含む。例えば、異なるセルに属する移動局間で送受信されるデータ信号は、Ｘ２インタフェースにより実現されるバックホールリンクを介して転送され得る。また、隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲは、バックホールリンクを介してサービング基地局から隣接基地局へ転送され得る。インタフェース部４３０の各通信インタフェースは、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線通信インタフェースであってもよい。
（フィードバック取得部）
フィードバック取得部４４０は、移動局３００から受信され信号処理部２２０により復号されるサービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶを取得する。また、フィードバック取得部４４０は、他の基地局４００から自装置宛てに転送されインタフェース部４３０を介して受信される（自装置が隣接基地局である場合の）隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲを取得する。そして、フィードバック取得部４４０は、取得したフィードバック情報をペアリング制御部４５０へ出力する。
（ペアリング制御部）
ペアリング制御部４５０は、フィードバック取得部４４０により取得されるフィードバック情報を用いて、複数の移動局３００の空間多重のためのペアリングを制御する。本実施形態では、フィードバック取得部４４０により取得されるフィードバック情報は、隣接セル内の移動局３００へのダウンリンク送信のために望ましい１つ以上の送信重みを指定する所望インデックスを含み得る（当該移動局３００から見れば、自装置が隣接基地局である）。その場合、ペアリング制御部４５０は、指定された１つ以上の送信重みから、当該移動局３００へのＣｏＭＰによるダウンリンク送信の際に使用すべき送信重みを選択する。また、フィードバック取得部４４０により取得されるフィードバック情報は、隣接セル内の移動局３００へのダウンリンク送信と空間多重される他のダウンリンク送信のために望ましい１つ以上の送信重みを指定する所望ペアインデックスを含み得る。ペアリング制御部４５０は、これらフィードバック情報を考慮に入れて、ＣｏＭＰの対象となる移動局３００へのダウンリンク送信と他のダウンリンク送信との間の干渉がより小さくなるようにペアリングを決定する。そして、ペアリング制御部４５０は、ペアリングを決定すると、決定したペアリングをスケジューリング部２６０へ出力する。
また、ペアリング制御部４５０は、図１２に例示したフィードバック制御情報の移動局３００への送信も制御する。
例えば、ペアリング制御部４５０は、移動局３００が基地局４００へフィードバックすべき所望インデックス又は所望ペアインデックスの数を制御するためのインデックス数制御情報を生成する。インデックス数制御情報は、例えば、基地局４００に属するアクティブな移動局の数を表す情報であってもよい。また、インデックス数制御情報は、アクティブな移動局の数に応じて決定されるインデックス数Ｎ１、Ｎ２、Ｍ１又はＭ２を表す情報であってもよい。また、インデックス数制御情報は、上述したサービングセルに関する品質関連パラメータ、又は隣接セルに関する品質関連パラメータであってもよい。さらに、ペアリング制御部４５０は、送信重みが満たすべき品質基準を指定する情報を生成する。そして、ペアリング制御部４５０は、これら情報を含むフィードバック制御情報を、無線通信部４１０から各移動局３００へ送信する。
［３−４．処理の流れの例］
（１）全体的な流れ
図１５及び図１６は、本実施形態に係るセルラ通信システム２におけるフィードバック制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。ここでは、基地局４００ａは移動局３００のサービング基地局であり、基地局４００ｂは隣接基地局であるものとする。なお、説明の簡明さの目的から１つの移動局３００のみを示しているが、実際には複数の移動局３００が処理に関与する。また、複数の隣接基地局が処理に関与してもよい。
図１５を参照すると、まず、基地局４００ａのペアリング制御部４５０は、基地局４００ａに属するアクティブな移動局の数を認識する（ステップＳ２０２）。また、基地局４００ｂのペアリング制御部４５０は、基地局４００ｂに属するアクティブな移動局の数を認識する（ステップＳ２０３）。これらステップＳ２０２及びステップＳ２０３で認識された情報は、基地局間でバックホールリンクを介して交換される（ステップＳ２０４）。
次に、基地局４００ａのペアリング制御部４５０は、フィードバック制御情報を生成する（ステップＳ２０６）。ここで生成されるフィードバック制御情報は、図１２に例示したインデックス数制御情報、品質基準及びインデックス指定情報のうち少なくとも１つを含む。
次に、基地局４００ａの無線通信部４１０は、ペアリング制御部４５０により生成されたフィードバック制御情報を移動局３００へ送信する（ステップＳ２１２）。
また、基地局４００ａの無線通信部４１０は、リファレンス信号を移動局３００へ送信する（ステップＳ２１４）。基地局４００ｂの無線通信部４１０もまた、リファレンス信号を移動局３００へ送信する（ステップＳ２１５）。
次に、移動局３００の推定部３３０は、基地局４００ａから受信されるリファレンス信号を用いて、サービング基地局である基地局４００ａとの間のチャネルを推定する。また、移動局３００の推定部３３０は、基地局４００ｂから受信されるリファレンス信号を用いて、隣接基地局である基地局４００ｂとの間のチャネルを推定する。（ステップＳ２２２）。そして、推定部３３０は、それぞれ推定したチャネルの伝達関数を選択部３５０へ出力する。
次に、選択部３５０は、送信重み選択処理を行う（ステップＳ２２４）。本実施形態では、選択部３５０は、送信重み選択処理において、推定部３３０による推定結果に応じて、サービングセル向けの所望インデックス及び所望ペアインデックスのための送信重みと、隣接セル向けの所望インデックス及び所望ペアインデックスのための送信重みとを選択する。
次に、フィードバック制御部３６０は、選択部３５０により送信重みが選択されると、フィードバック情報を生成する（ステップＳ２２６）。フィードバック情報は、図１１に例示したようなサービングセル向けのフィードバックＦＢ＿ＳＲＶと隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲとを含む。
そして、移動局３００の無線通信部３１０は、フィードバック制御部３６０により生成されたフィードバック情報を基地局４００ａへ送信する（ステップＳ２３２）。フィードバック情報は、基地局４００ａの無線通信部４１０により受信される。なお、実際には、複数の移動局３００からフィードバック情報が基地局４００ａへフィードバックされる。
次に、図１６を参照すると、隣接セル向けのフィードバックＦＢ＿ＮＢＲが基地局４００ａから基地局４００ｂへインタフェース部４３０を介して転送される（ステップＳ２３３）。それにより、基地局４００ｂは、移動局３００を対象としたＣｏＭＰが要求されていることを認識する。
次に、基地局４００ａのペアリング制御部４５０は、移動局３００にとってのサービングセル内のペアリングを決定する（ステップＳ２４２）。そして、スケジューリング部２６０は、ペアリング制御部４５０によるペアリングの結果に基づいて、スケジューリングを行う（ステップＳ２４４）。
同様に、基地局４００ｂのペアリング制御部４５０は、移動局３００にとっての隣接セル内のペアリングを決定する（ステップＳ２４３）。そして、スケジューリング部２６０は、ペアリング制御部４５０によるペアリングの結果に基づいて、スケジューリングを行う（ステップＳ２４５）。
次に、基地局４００ａと基地局４００ｂとの間で、スケジューリング情報が交換される（ステップＳ２５０）。それにより、Coordinated Scheduling and/or Beamformingが基地局４００ａと基地局４００ｂとの間で実行され得る。また、結合送信されるデータが、基地局４００ａと基地局４００ｂとの間で分配され得る。
そして、基地局４００ａの無線通信部４１０から移動局３００へ、スケジューリング情報が送信される（ステップＳ２５２）。移動局３００は、かかるスケジューリング情報を受信することにより、自装置を宛て先とするデータ信号がＣｏＭＰによって送信されることを認識する。
その後、同じリソースブロックを用いて、基地局４００ａの無線通信部４１０及び基地局４００ｂの無線通信部４１０から移動局３００へデータ信号が送信される（ステップＳ２５４，Ｓ２５５）。
（２）送信重み選択処理の流れ
図１７は、図１５に示したステップＳ２２４における選択部３５０による送信重み選択処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図１７を参照すると、まず、選択部３５０は、フィードバック制御情報を用いて決定され得るフィードバックすべき送信重みの数Ｎ１、Ｎ２、Ｍ１及びＭ２を認識する（ステップＳ２６２）。
次に、選択部３５０は、送信重みの候補ごとに、予測される受信電力の大きさをそれぞれサービングセル及び隣接セルについて算出する（ステップＳ２６４）。これ以降、ステップＳ２６６〜Ｓ２７２はサービングセルについての処理である。また、ステップＳ２７４〜Ｓ２８０は隣接セルについての処理である。
ステップＳ２６６では、選択部３５０は、ステップＳ２６４において算出したサービングセルについての受信電力の大きさの順に、送信重みの候補を並び替える（ステップＳ２６６）。次に、選択部３５０は、上位のＮ１個の送信重みを、サービング基地局から自装置へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ２６８）。また、選択部３５０は、下位のＮ２個の送信重みを、サービング基地局からペアへのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ２７０）。次に、選択部３５０は、ステップＳ２６８及びステップＳ２７０において選択した送信重みのうち所定の品質基準を満たさない送信重みを、選択から除外する（ステップＳ２７２）。その結果、サービングセル向けのフィードバックの対象となる送信重みが最終的に決定される。
ステップＳ２７４では、選択部３５０は、ステップＳ２６４において算出した隣接セルについての受信電力の大きさの順に、送信重みの候補を並び替える（ステップＳ２７４）。次に、選択部３５０は、上位のＭ１個の送信重みを、隣接基地局から自装置へのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ２７６）。また、選択部３５０は、下位のＭ２個の送信重みを、隣接基地局からペアへのダウンリンク送信のために望ましい送信重みとして選択する（ステップＳ２７８）。次に、選択部３５０は、ステップＳ２７６及びステップＳ２７８において選択した送信重みのうち所定の品質基準を満たさない送信重みを、選択から除外する（ステップＳ２８０）。その結果、隣接セル向けのフィードバックの対象となる送信重みが最終的に決定される。
なお、ＣｏＭＰに複数の隣接基地局が関与する場合には、ステップＳ２７４〜Ｓ２８０の処理は隣接基地局の数だけ繰り返されてよい。
［３−５．第２の実施形態のまとめ］
ここまで、図１０〜図１７を用いて、第２の実施形態について説明した。本実施形態によれば、隣接セルの基地局との間のチャネルの推定結果に応じて選択される送信重みが、隣接セル向けの所望インデックスとして移動局３００から基地局４００へフィードバックされる。従って、複数の基地局４００から移動局３００へＣｏＭＰによるダウンリンク送信が行われる場合に、隣接セルの基地局４００にとってのペアリングにおける選択の余地が広げられる。また、隣接セル向けのフィードバックがサービング基地局を介して行われるため、既存のImplicit Feedback方式と比較して上述した仕組みの実装の複雑さが過剰に高まることがない、
また、本実施形態によれば、隣接セルにおいて互いに空間多重されるペアのために望ましい送信重みが、隣接セル向けの所望ペアインデックスとして移動局３００から基地局４００へフィードバックされる。従って、隣接セルの基地局は、ＣｏＭＰの対象の移動局３００とペアリングされる移動局のためにどの送信重みを選択すれば干渉を抑制することができるかをより的確に判断することができる。
また、本実施形態によれば、隣接セル向けのフィードバックに含まれる所望インデックス及び所望ペアインデックスの数は、サービングセル又は隣接セルのダウンリンク送信の品質に関するパラメータに応じて決定され得る。これは、こうしたパラメータから判断されるＣｏＭＰのニーズの大きさに応じて、フィードバックされるインデックス数が制御され得ることを意味する。それにより、過剰なフィードバックを回避してオーバヘッドの増大を抑えることができる。
なお、本明細書において説明した各装置による一連の制御処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、実行時にＲＡＭ（Random Access Memory）に読み込まれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサにより実行される。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１，２ セルラ通信システム（無線通信システム）
１００，３００ 移動局（端末装置）
１１０，３１０ 無線通信部
１３０，３３０ 推定部
１５０，３５０ 選択部
１６０，３６０ フィードバック制御部
２００，４００ 基地局
２１０，４１０ 無線通信部
２４０，４４０ フィードバック取得部
２５０，４５０ ペアリング制御部
ＳＩＧ フィードバック制御情報
ＦＢ フィードバック情報

Claims (15)

  1. サービング基地局である第１の基地局から無線通信サービスを提供される端末装置であって、
    前記第１の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第１の基地局との間の第１のチャネルを推定し、隣接セルの第２の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第２の基地局との間の第２のチャネルを推定する推定部と、
    前記推定部による推定結果に応じて、前記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重み及び前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、
    前記選択部により選択される送信重みの前記第１の基地局及び前記第２の基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、
    を備え、
    前記フィードバック制御部は、前記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを前記第１の基地局又は前記第２の基地局へフィードバックし、
    前記第２の基地局へフィードバックされる送信重みの数は、前記第１の基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記第２の基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    端末装置。
  2. 前記フィードバック制御部は、前記第１の基地局に属するアクティブな端末装置の数に応じて決定される数の送信重みを、前記第１の基地局へフィードバックする、請求項１に記載の端末装置。
  3. 前記端末装置は、前記第１の基地局から前記アクティブな端末装置の数を示すフィードバック制御情報を受信する無線通信部、をさらに備え、
    前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御情報を用いて、前記第１の基地局に属するアクティブな端末装置の数に応じた送信重みの数を決定する、
    請求項２に記載の端末装置。
  4. 前記端末装置は、前記アクティブな端末装置の数に応じて前記第１の基地局により決定される送信重みの数を示すフィードバック制御情報を受信する無線通信部、をさらに備え、
    前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御情報により示される数の送信重みを前記第１の基地局へフィードバックする、
    請求項２に記載の端末装置。
  5. 前記端末装置は、
    他の端末装置から前記第１の基地局へフィードバックされる送信重みであって、前記第１の基地局から当該他の端末装置への第２のダウンリンク送信と前記第１のチャネル上で空間多重される第１のダウンリンク送信のために望ましい送信重みを指定するフィードバック制御情報を受信する無線通信部、
    をさらに備え、
    前記フィードバック制御部は、前記選択部により選択された前記第１のダウンリンク送信のための送信重みが前記フィードバック制御情報により示される送信重みに含まれる場合に、前記選択部により選択された前記第１のダウンリンク送信のための送信重みを前記第１の基地局へフィードバックする、
    請求項１に記載の端末装置。
  6. 前記選択部は、各チャネル上でのダウンリンク送信の所定の品質基準を満たす２つ以上の送信重みが存在する場合に、当該２つ以上の送信重みを選択する、請求項１に記載の端末装置。
  7. 前記第１の基地局と前記端末装置との間の前記距離は、測位システムを用いて測定され、又は経路損失若しくは伝送遅延から算出される、請求項１に記載の端末装置。
  8. 前記第１のチャネル上でのダウンリンク送信が前記第１の基地局により他のダウンリンク送信と空間多重されない場合には、前記第１のチャネルのための送信重みは１つのみフィードバックされる、
    請求項１に記載の端末装置。
  9. 前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信が前記第２の基地局により他のダウンリンク送信と空間多重されない場合には、前記第２のチャネルのための送信重みは１つのみフィードバックされる、
    請求項１に記載の端末装置。
  10. サービング基地局である第１の基地局から無線通信サービスを提供される端末装置において、前記第１の基地局及び隣接セルの第２の基地局へのフィードバックを制御するためのフィードバック制御方法であって、
    前記第１の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第１の基地局との間の第１のチャネルを推定するステップと、
    前記第２の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第２の基地局との間の第２のチャネルを推定するステップと、
    前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの推定結果に応じて、前記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重み及び前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択するステップと、
    選択された送信重みを前記第１の基地局及び前記第２の基地局へフィードバックするステップと、
    を含み、
    ２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みが前記第１の基地局又は前記第２の基地局へフィードバックされ、
    前記第２の基地局へフィードバックされる送信重みの数は、前記第１の基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記第２の基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    フィードバック制御方法。
  11. サービング基地局である第１の基地局から無線通信サービスを提供される端末装置を制御するコンピュータを、
    前記第１の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第１の基地局との間の第１のチャネルを推定し、隣接セルの第２の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第２の基地局との間の第２のチャネルを推定する推定部と、
    前記推定部による推定結果に応じて、前記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重み及び前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、
    前記選択部により選択される送信重みの前記第１の基地局及び前記第２の基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、
    として機能させるためのプログラムであって、
    前記フィードバック制御部は、前記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを前記第１の基地局又は前記第２の基地局へフィードバックし、
    前記第２の基地局へフィードバックされる送信重みの数は、前記第１の基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記第２の基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    プログラム。
  12. 第１のチャネル上で端末装置へサービング基地局から無線通信サービスが提供されるサービングセルの隣接セルの基地局であって、
    前記端末装置へ第２のチャネル上でリファレンス信号を送信する無線通信部と、
    前記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、前記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するフィードバック取得部と、
    前記フィードバック取得部により取得される前記フィードバックを用いて、前記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、
    を備え、
    前記ペアリング制御部は、前記フィードバック取得部により前記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、前記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、前記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択し、
    前記端末装置からフィードバックされる前記第２のチャネルのための送信重みの数は、前記サービング基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    基地局。
  13. 第１のチャネル上で端末装置へサービング基地局から無線通信サービスが提供されるサービングセルの隣接セルの基地局において前記端末装置からのフィードバックに基づいて端末装置間のペアリングを制御するためのペアリング制御方法であって、
    前記端末装置へ第２のチャネル上でリファレンス信号を送信するステップと、
    前記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、前記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するステップと、
    取得された前記フィードバックを用いて、前記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを決定するステップと、
    前記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、前記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、前記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択するステップと、
    を含み、
    前記端末装置からフィードバックされる前記第２のチャネルのための送信重みの数は、前記サービング基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    ペアリング制御方法。
  14. 第１のチャネル上で端末装置へサービング基地局から無線通信サービスが提供されるサービングセルの隣接セルの基地局であり、前記端末装置へ第２のチャネル上でリファレンス信号を送信する無線通信部を備える当該基地局、を制御するコンピュータを、
    前記リファレンス信号を用いたチャネルの推定結果に応じて、前記端末装置により複数の送信重みの候補から選択される、前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みについてのフィードバックを取得するフィードバック取得部と、
    前記フィードバック取得部により取得される前記フィードバックを用いて、前記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、
    として機能させるためのプログラムであって、
    前記ペアリング制御部は、前記フィードバック取得部により前記端末装置から２つ以上の送信重みについてのフィードバックが取得された場合には、前記端末装置と他の端末装置とをペアリングした場合に生じる干渉がより小さくなるように、前記端末装置のために使用すべき送信重みを当該２つ以上の送信重みから選択し、
    前記端末装置からフィードバックされる前記第２のチャネルのための送信重みの数は、前記サービング基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    プログラム。
  15. 端末装置と、サービングセルにおいて前記端末装置へ無線通信サービスを提供するサービング基地局である第１の基地局と、隣接セルの第２の基地局とを含む無線通信システムであって、
    前記端末装置は、
    前記第１の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第１の基地局との間の第１のチャネルを推定し、前記第２の基地局から送信されるリファレンス信号を用いて、前記第２の基地局との間の第２のチャネルを推定する推定部と、
    前記推定部による推定結果に応じて、前記第１のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重み及び前記第２のチャネル上でのダウンリンク送信のために望ましい送信重みを、複数の送信重みの候補から選択する選択部と、
    前記選択部により選択される送信重みの前第１の記基地局及び前記第２の基地局へのフィードバックを制御するフィードバック制御部と、
    を備え、
    前記フィードバック制御部は、前記選択部により２つ以上の送信重みが選択された場合には、選択された当該２つ以上の送信重みを前記第１の基地局又は前記第２の基地局へフィードバックし、
    前記第２の基地局は、
    前記端末装置へ前記リファレンス信号を送信する無線通信部と、
    前記端末装置からの前記フィードバックを取得するフィードバック取得部と、
    前記フィードバック取得部により取得される前記フィードバックを用いて、前記端末装置と他の端末装置との空間多重のためのペアリングを制御するペアリング制御部と、
    を備え、
    前記端末装置からフィードバックされる前記第２のチャネルのための送信重みの数は、前記第１の基地局と前記端末装置との間の距離が大きいほど、又は前記第２の基地局と前記端末装置との間の距離が小さいほど、より多く設定される、
    無線通信システム。
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