JP6372567B2 - 通信システム、基地局及び基地局制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、基地局及び基地局制御方法に関する。

最近、送信電力が大きく、大きなカバーエリアを形成する「マクロ基地局」の配下に、送信電力が小さく、小さなカバーエリアを形成する「ピコ基地局」を配置したＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）と呼ばれる通信システムについての検討が行われている。各基地局が形成するカバーエリアは、セルまたはセクタと呼ばれることがある。ＨｅｔＮｅｔでは、マクロ基地局のトラヒックをピコ基地局へとオフロードすることができるため、通信速度の向上を図ることが可能となる。

ユーザ端末（User Equipment：ＵＥ）における上りリンクの送信電力は、上りリンクのパスロスに応じて決定される。つまり、上りリンクのパスロスが大きいほど、上りリンクの送信電力が大きくなる。上記のようにＨｅｔＮｅｔでは、マクロ基地局のカバーエリアの大きさと、ピコ基地局のカバーエリアの大きさとが異なる。このため、ピコ基地局のカバーエリアの端（以下では「セルエッジ」と呼ぶことがある）に位置するユーザ端末の送信電力と、マクロ基地局のセルエッジに位置するユーザ端末の送信電力との間に大きな差が生じる。よって、ピコ基地局のカバーエリア内に位置するユーザ端末は、マクロ基地局のセルエッジに位置するユーザ端末から大きな干渉を受けることになる。以下では、ピコ基地局のカバーエリア内に位置してピコ基地局と接続中のユーザ端末を「ピコＵＥ」と呼ぶことがある。また、マクロ基地局のカバーエリア内に位置してマクロ基地局と接続中のユーザ端末を「マクロＵＥ」と呼ぶことがある。

このような干渉の影響を軽減する技術として、ＩＲＣ（Interference Reject Combining）受信と呼ばれる受信技術がある。ＩＲＣでは、平均的な干渉雑音電力を用いたＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）受信ウェイトＷ^Ｈ（式（１））を用いるのではなく、干渉信号の相関行列を用いた受信ウェイトＷ^Ｈ（式（２））を受信信号に乗算することで干渉の影響を軽減する。式（１），（２）において、「ｈ_ｐ」はピコ基地局とピコ基地局に接続しているユーザ端末との間のチャネル推定値、「σ_Ｉ」は平均干渉雑音電力、「Ｉ」は単位行列、「Ｒ_Ｉ」は雑音電力を含む干渉信号の相関行列、「ｙ_ｐ」はピコ基地局における受信信号、「ｓ_ｐ」はピコ基地局に接続しているユーザ端末の参照信号を表す。また、「Ｘ^Ｈ」は行列Ｘの共役転置、「Ｅ［ ］」はアンサンブル平均を表す。

特開２０１２―１５６７９８号公報

ここで、希望信号の数と干渉信号の数との合計数が受信アンテナの数以下であるときに、ＩＲＣ受信において希望信号に対してビームを向け、かつ、干渉信号に対してヌルを向けて、干渉を回避することができる。よって、干渉信号の数が「受信アンテナ数−希望信号数」より大きくなると、干渉を回避しきれず受信品質が劣化する。上りリンクと下りリンクとで異なる周波数帯を用いるＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の通信システムでＩＲＣ受信を行うピコ基地局では、「希望信号数」は「ピコＵＥの送信ストリーム数」に相当し、「干渉信号数」は「マクロＵＥの送信ストリーム数」に相当する。よって、マクロ基地局とマクロＵＥとの間においてＭＵ−ＭＩＭＯ（Multiuser Multiple Input Multiple Output）通信が行われる場合等には、ピコ基地局における干渉信号数が大きくなり、ピコ基地局において、干渉信号数が「受信アンテナ数−希望信号数」より大きくなってしまい受信品質が劣化することがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、干渉を回避して受信品質の劣化を防止することを目的とする。

開示の態様では、通信システムは、第一カバーエリアを形成する第一基地局と、前記第一カバーエリアと異なる第二カバーエリアを形成し、かつ、前記第一基地局が使用する無線リソースと同一の無線リソースを使用する第二基地局とを有する。前記第二基地局は、前記無線リソースにおいて、前記第二基地局での割当ストリーム数を決定する。また、前記第二基地局は、前記第二基地局が有する受信アンテナの数と、前記割当ストリーム数とに基づいて、前記無線リソースにおいて、前記第二基地局が除去可能な干渉信号数を算出する。また、前記第二基地局は、前記無線リソースにおける前記干渉信号数を前記第一基地局へ通知する。前記第一基地局は、前記無線リソースにおいて、前記干渉信号数を上限として、前記第一基地局での割当ストリーム数を決定する。

開示の態様によれば、干渉を回避して受信品質の劣化を防止することを目的とする。

図１は、実施例１の通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施例１の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。 図３は、実施例１の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図４は、実施例１の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図５は、実施例１の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図６は、実施例１のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図７は、実施例１のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図８は、実施例２の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。 図９は、実施例２の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１０は、実施例２の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１１は、実施例２の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１２は、実施例２のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１３は、実施例２のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１４は、実施例３の通信システムの構成の一例を示す図である。 図１５は、実施例３の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。 図１６は、実施例３の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１７は、実施例３の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１８は、実施例３の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図１９は、実施例３の通信システムの動作例の説明に供する図である。 図２０は、実施例３のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２１は、実施例３のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２２は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する通信システム、基地局及び基地局制御方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示する通信システム、基地局及び基地局制御方法が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［実施例１］
＜通信システムの構成＞
図１は、実施例１の通信システムの構成の一例を示す図である。以下では、マクロＵＥを「ＭＵＥ」と表記し、ピコＵＥを「ＰＵＥ」と表記することがある。図１に示す通信システム１は、マクロ基地局ＢＳ１と、ピコ基地局ＢＳ２と、ＭＵＥ＃１〜＃４と、ＰＵＥ＃１〜＃４とを有する。通信システム１は、ＦＤＤ方式の通信システムである。マクロ基地局ＢＳ１はカバーエリアＡ１を形成する。ピコ基地局ＢＳ２は、カバーエリアＡ１より小さいカバーエリアＡ２を形成する。マクロ基地局ＢＳ１とピコ基地局ＢＳ２とは、Ｘ２インタフェース等を用いて接続されて情報交換が可能であり、協調動作が可能である。また図１では、ＭＵＥ＃１及びＭＵＥ＃２のそれぞれがマクロ基地局ＢＳ１とＳＩＭＯ（Single Input Multiple Output）通信を行い、ＰＵＥ＃１及びＰＵＥ＃２のそれぞれがピコ基地局ＢＳ２とＳＩＭＯ通信を行う場合を一例として示す。また図１では、ＭＵＥ＃３とＭＵＥ＃４とがマクロ基地局ＢＳ１とＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行い、ＰＵＥ＃３とＰＵＥ＃４とがピコ基地局ＢＳ２とＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行う場合を一例として示す。

以下では、ＭＵＥ＃１〜＃４を区別しない場合には、ＭＵＥと総称し、ＰＵＥ＃１〜＃４を区別しない場合には、ＰＵＥと総称することがある。また、図１では４台のＭＵＥ及び４台のＰＵＥを一例として挙げているが、ＭＵＥ及びＰＵＥの台数は限定されない。

＜通信システムの処理シーケンス＞
図２は、実施例１の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。

マクロ基地局ＢＳ１とＭＵＥとが接続中、及び、ピコ基地局ＢＳ２とＰＵＥとが接続中にある状態において、ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する（ステップＳ１１）。ピコ基地局ＢＳ２は、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２の双方が使用可能な上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する。ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数は、ＰＵＥに割り当てられる上りリンクの送信ストリーム数である。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数を算出する（ステップＳ１２）。ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数とに基づいて、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、除去可能な干渉信号数を算出する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、受信アンテナ数から割当ストリーム数を引いた数を、除去可能な干渉信号数として算出する。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、ステップＳ１２で算出した干渉信号数をマクロ基地局ＢＳ１へ通知する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３の通知を受けたマクロ基地局ＢＳ１は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、ステップＳ１２で算出された干渉信号数を上限として、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を決定する（ステップＳ１４）。マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数は、ＭＵＥに割り当てられる上りリンクの送信ストリーム数である。

＜通信システムの動作＞
図３，４，５は、実施例１の通信システムの動作例の説明に供する図である。図３，４，５において、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３の各々は、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２の双方が使用可能な上りリンクの無線周波数リソースである。つまり、マクロ基地局ＢＳ１とピコ基地局ＢＳ２とは、同一の所定の無線周波数リソースを使用する。

まず、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定する。「ｉ」は、無線周波数リソースの番号を表し、ここでは＃１，＃２，＃３にそれぞれ相当する１，２，３である。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、図３に示すように、無線周波数リソース＃１の割当ストリーム数Ａ_ｐ（１）を「２」に決定し、無線周波数リソース＃２の割当ストリーム数Ａ_ｐ（２）を「１」に決定し、無線周波数リソース＃３の割当ストリーム数Ａ_ｐ（３）を「１」に決定する。ピコ基地局ＢＳ２は、決定した割当ストリーム数を更新するまで、各無線周波数リソースのストリーム数が割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）に一致するように、毎サブフレーム、上りリンクの送信ストリームの各ＰＵＥに対する割当を行う。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１にＰＵＥ＃３とＰＵＥ＃４とを同時に割り当ててＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行う一方で、ＳＩＭＯ通信を行うＰＵＥ＃１，＃２を無線周波数リソース＃２，＃３にそれぞれ割り当てる。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、式（３）に従って、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）を算出する。式（３）において、「Ｎ_ｐ」は、ピコ基地局ＢＳ２の受信アンテナ数を表す。

よって例えば、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数が図３に示すようになり、かつ、「Ｎ_ｐ＝２」である場合は、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数は、図４に示すようになる。つまり、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃２，＃３では、それぞれ１つの干渉信号を除去可能である一方で、無線周波数リソース＃１では、干渉信号を除去可能でない。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）をマクロ基地局ＢＳ１へ通知する。

Ｂ_ｐ（ｉ）の通知を受けたマクロ基地局ＢＳ１は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、Ｂ_ｐ（ｉ）を上限として、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を決定する。例えば、マクロ基地局ＢＳ１は、式（４）に従って、Ａ_ｍ（ｉ）を決定する。よって、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数は図５に示すようになる。

そして、マクロ基地局ＢＳ１は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３のそれぞれにおいて、割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）に一致するように、上りリンクの送信ストリームの各ＭＵＥに対する割当を行う。例えば、マクロ基地局ＢＳ１は、割当ストリーム数が「０」である無線周波数リソース＃１にはＭＵＥを割り当てず、割当ストリーム数がそれぞれ「１」である無線周波数リソース＃２，＃３には、ＳＩＭＯ通信を行うＭＵＥ＃１，＃２をそれぞれ割り当てる。または、マクロ基地局ＢＳ１は、ＭＵＥ＃３，＃４を無線周波数リソース＃２，＃３にそれぞれ割り当てる場合には、ＭＵＥ＃３，＃４との通信を、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信からＳＩＭＯ通信に変更する。

＜ピコ基地局の構成＞
図６は、実施例１のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すピコ基地局１０は、図１に示すピコ基地局ＢＳ２に相当する。

図６において、ピコ基地局１０は、アンテナ部１０１と、デュプレクサ１０２と、ＲＦ（Radio Frequency）受信部１０３と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１０４と、デマッピング部１０５と、チャネル推定部１０６と、相関行列推定部１０７とを有する。また、ピコ基地局１０は、ウェイト算出部１０８と、ＩＲＣ部１０９と、受信処理部１１０と、チャネル推定部１１１と、送信ストリーム数決定部１１２と、スケジューリング部１１３と、割当ストリーム数決定部１１４と、干渉信号数算出部１１５とを有する。また、ピコ基地局１０は、通知信号送信部１１６と、送信処理部１１７と、ＲＦ送信部１１８とを有する。

アンテナ部１０１は、複数のアンテナから形成される。ピコ基地局１０はデュプレクサ１０２を有するため、アンテナ部１０１を形成する複数のアンテナは、受信アンテナ及び送信アンテナとして機能する。よって、これらの複数のアンテナの数は、受信アンテナ数または送信アンテナ数に相当する。

ＲＦ受信部１０３は、ＰＵＥから送信されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を、アンテナ部１０１とデュプレクサ１０２とを介して受信する。ＲＦ受信部１０３は、受信したＯＦＤＭ信号に対してダウンコンバート、アナログディジタル変換等の受信無線処理を行ってベースバンドのＯＦＤＭ信号を得てＦＦＴ部１０４へ出力する。このベースバンドのＯＦＤＭ信号にはＣＰ（Cyclic Prefix）が付加されている。

ＦＦＴ部１０４は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号からＣＰを除去し、ＣＰ除去後のＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ処理を施してＯＦＤＭ信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域信号をデマッピング部１０５へ出力する。

デマッピング部１０５は、周波数領域信号からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）信号、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）及びＳＲＳ（Sounding Reference Signal）を抽出する。デマッピング部１０５は、ＰＵＳＣＨ信号をＩＲＣ部１０９へ出力し、ＤＭＲＳをチャネル推定部１０６及び相関行列推定部１０７へ出力し、ＳＲＳをチャネル推定部１１１へ出力する。

チャネル推定部１０６は、ＤＭＲＳを用いて上りリンクのチャネル推定を行い、チャネル推定結果をウェイト算出部１０８及び相関行列推定部１０７へ出力する。

相関行列推定部１０７は、チャネル推定部１０６でのチャネル推定結果を用いて、式（２）に示す相関行列Ｒ_Ｉを推定してウェイト算出部１０８へ出力する。

ウェイト算出部１０８は、チャネル推定部１０６でのチャネル推定結果と、相関行列Ｒ_Ｉとを用いて、式（２）に示す受信ウェイトＷ^Ｈを算出してＩＲＣ部１０９へ出力する。

ＩＲＣ部１０９は、式（２）に示す受信ウェイトＷ^ＨをＰＵＳＣＨ信号に乗算することで、ＰＵＳＣＨ信号に対してＩＲＣを行い、ＩＲＣ後のＰＵＳＣＨ信号を受信処理部１１０へ出力する。

受信処理部１１０は、ＩＲＣ後のＰＵＳＣＨ信号に対して復調処理及び復号処理を施してＵＥデータを得る。このＵＥデータは、各ＰＵＥから送信されたデータである。

チャネル推定部１１１は、ＳＲＳを用いて上りリンクのチャネル推定を行い、チャネル推定結果を送信ストリーム数決定部１１２へ出力する。

送信ストリーム数決定部１１２は、チャネル推定部１１１でのチャネル推定結果を用いて、各ＰＵＥに最適な送信ストリーム数を決定してスケジューリング部１１３へ出力する。送信ストリーム数決定部１１２が決定する送信ストリーム数は、上りリンクのＰＵＳＣＨにおいて各ＰＵＥに最適なストリーム数である。

割当ストリーム数決定部１１４は、ピコ基地局１０での割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定してスケジューリング部１１３及び干渉信号数算出部１１５へ出力する。

干渉信号数算出部１１５は、ピコ基地局１０での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）を算出し、Ｂ_ｐ（ｉ）を示す通知信号を形成し、形成した通知信号を通知信号送信部１１６へ出力する。

通知信号送信部１１６は、Ｂ_ｐ（ｉ）を示す通知信号をマクロ基地局ＢＳ１へ送信する。

スケジューリング部１１３は、送信ストリーム数決定部１１２で決定された送信ストリーム数と、割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）とに従って、上りリンクの無線周波数リソースのスケジューリングを行う。すなわち、スケジューリング部１１３は、送信ストリーム数決定部１１２で決定された送信ストリーム数を割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）に従って各無線周波数リソースに配分しながら、上りリンクの送信ストリームの各ＰＵＥに対する割当を行う。スケジューリング部１１３は、スケジューリング結果を示す制御信号を形成し、形成した制御信号を送信処理部１１７へ出力する。

送信処理部１１７は、スケジューリング部１１３から入力された制御信号に対して符号化処理及び変調処理を施し、変調処理後の制御信号をＲＦ送信部１１８へ出力する。

ＲＦ送信部１１８は、送信処理部１１７から入力された制御信号に対して、ディジタルアナログ変換、アップコンバート等の送信無線処理を行い、送信無線処理後の制御信号を、デュプレクサ１０２とアンテナ部１０１とを介してＰＵＥへ送信する。

＜マクロ基地局の構成＞
図７は、実施例１のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図７に示すマクロ基地局２０は、図１に示すマクロ基地局ＢＳ１に相当する。

図７において、マクロ基地局２０は、アンテナ部２０１と、デュプレクサ２０２と、ＲＦ受信部２０３と、ＦＦＴ部２０４と、デマッピング部２０５と、チャネル推定部２０６と、ウェイト算出部２０７とを有する。また、マクロ基地局２０は、等化部２０８と、受信処理部２０９と、チャネル推定部２１０と、送信ストリーム数決定部２１１と、スケジューリング部２１２と、割当ストリーム数決定部２１４と、通知信号受信部２１３とを有する。また、マクロ基地局２０は、送信処理部２１５と、ＲＦ送信部２１６とを有する。

アンテナ部２０１は、複数のアンテナから形成される。マクロ基地局２０はデュプレクサ２０２を有するため、アンテナ部２０１を形成する複数のアンテナは、受信アンテナ及び送信アンテナとして機能する。よって、これらの複数のアンテナの数は、受信アンテナ数または送信アンテナ数に相当する。

ＲＦ受信部２０３は、ＭＵＥから送信されたＯＦＤＭ信号を、アンテナ部２０１とデュプレクサ２０２とを介して受信する。ＲＦ受信部２０３は、受信したＯＦＤＭ信号に対してダウンコンバート、アナログディジタル変換等の受信無線処理を行ってベースバンドのＯＦＤＭ信号を得てＦＦＴ部２０４へ出力する。このベースバンドのＯＦＤＭ信号にはＣＰが付加されている。

ＦＦＴ部２０４は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号からＣＰを除去し、ＣＰ除去後のＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ処理を施してＯＦＤＭ信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域信号をデマッピング部２０５へ出力する。

デマッピング部２０５は、周波数領域信号からＰＵＳＣＨ信号、ＤＭＲＳ及びＳＲＳを抽出する。デマッピング部２０５は、ＰＵＳＣＨ信号を等化部２０８へ出力し、ＤＭＲＳをチャネル推定部２０６へ出力し、ＳＲＳをチャネル推定部２１０へ出力する。

チャネル推定部２０６は、ＤＭＲＳを用いて上りリンクのチャネル推定を行い、チャネル推定結果をウェイト算出部２０７へ出力する。

ウェイト算出部２０７は、チャネル推定部２０６でのチャネル推定結果を用いて、式（１）に示す受信ウェイトＷ^Ｈを算出して等化部２０８へ出力する。

等化部２０８は、式（１）に示す受信ウェイトＷ^ＨをＰＵＳＣＨ信号に乗算することで、ＰＵＳＣＨ信号に対してＭＭＳＥを用いた等化処理を行い、等化処理後のＰＵＳＣＨ信号を受信処理部２０９へ出力する。

受信処理部２０９は、等化処理後のＰＵＳＣＨ信号に対して復調処理及び復号処理を施してＵＥデータを得る。このＵＥデータは、各ＭＵＥから送信されたデータである。

チャネル推定部２１０は、ＳＲＳを用いて上りリンクのチャネル推定を行い、チャネル推定結果を送信ストリーム数決定部２１１へ出力する。

送信ストリーム数決定部２１１は、チャネル推定部２１０でのチャネル推定結果を用いて、各ＭＵＥに最適な送信ストリーム数を決定してスケジューリング部２１２へ出力する。送信ストリーム数決定部２１１が決定する送信ストリーム数は、上りリンクのＰＵＳＣＨにおいて各ＭＵＥに最適なストリーム数である。

通知信号受信部２１３は、ピコ基地局ＢＳ２から送信された通知信号を受信して割当ストリーム数決定部２１４へ出力する。この通知信号には、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）が示されている。

割当ストリーム数決定部２１４は、ピコ基地局ＢＳ２からの通知信号に示されたＢ_ｐ（ｉ）を上限として、マクロ基地局２０での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を決定してスケジューリング部２１２へ出力する。

スケジューリング部２１２は、送信ストリーム数決定部２１１で決定された送信ストリーム数と、割当ストリーム数決定部２１４で決定された割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）とに従って、上りリンクの無線周波数リソースのスケジューリングを行う。すなわち、スケジューリング部２１２は、送信ストリーム数決定部２１１で決定された送信ストリーム数を割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）に従って各無線周波数リソースに配分しながら、上りリンクの送信ストリームの各ＭＵＥに対する割当を行う。スケジューリング部２１２は、スケジューリング結果を示す制御信号を形成し、形成した制御信号を送信処理部２１５へ出力する。

送信処理部２１５は、スケジューリング部２１２から入力された制御信号に対して符号化処理及び変調処理を施し、変調処理後の制御信号をＲＦ送信部２１６へ出力する。

ＲＦ送信部２１６は、送信処理部２１５から入力された制御信号に対して、ディジタルアナログ変換、アップコンバート等の送信無線処理を行い、送信無線処理後の制御信号を、デュプレクサ２０２とアンテナ部２０１とを介してＭＵＥへ送信する。

以上のように、実施例１では、通信システム１は、マクロ基地局ＢＳ１と、ピコ基地局ＢＳ２とを有する。マクロ基地局ＢＳ１は、カバーエリアＡ１を形成する。ピコ基地局ＢＳ２は、カバーエリアＡ１より小さいカバーエリアＡ２を形成する。マクロ基地局ＢＳ１とピコ基地局ＢＳ２とは、同一の所定の無線リソースを使用する。ピコ基地局ＢＳ２は、所定の無線リソースにおいて、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する。また、ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、決定した割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、ピコ基地局ＢＳ２が除去可能な干渉信号数を算出する。また、ピコ基地局ＢＳ２は、所定の無線リソースにおける除去可能な干渉信号数をマクロ基地局ＢＳ１へ通知する。マクロ基地局ＢＳ１は、所定の無線リソースにおいて、ピコ基地局ＢＳ２が除去可能な干渉信号数を上限として、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を決定する。

また、基地局１０は、基地局２０が形成するカバーエリアＡ１より小さいカバーエリアＡ２を形成する。基地局１０と基地局２０とは、同一の所定の無線リソースを使用する。基地局１０は、複数の受信アンテナとして機能するアンテナ部１０１と、割当ストリーム数決定部１１４と、干渉信号数算出部１１５と、通知信号送信部１１６とを有する。割当ストリーム数決定部１１４は、所定の無線リソースにおいて、自局での割当ストリーム数を決定する。干渉信号数算出部１１５は、自局が有する複数の受信アンテナの数と、自局での割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、自局が除去可能な干渉信号数を算出する。通知信号送信部１１６は、所定の無線リソースにおける除去可能な干渉信号数の通知を基地局２０へ送信する。

また、基地局２０は、基地局１０が形成するカバーエリアＡ２より大きいカバーエリアＡ１を形成する。基地局２０と基地局１０とは、同一の所定の無線リソースを使用する。基地局２０は、通知信号受信部２１３と、割当ストリーム数決定部２１４とを有する。通知信号受信部２１３は、所定の無線リソースにおいて基地局１０が算出した、基地局１０が除去可能な干渉信号数の通知を受信する。割当ストリーム数決定部２１４は、所定の無線リソースにおいて、基地局１０が除去可能な干渉信号数を上限として、自局での割当ストリーム数を決定する。

こうすることで、ピコ基地局ＢＳ２（基地局１０）では、干渉信号数を「受信アンテナ数−希望信号数」以下に保つことができるため、ＩＲＣを用いてすべての干渉信号を確実に除去できる。よって、ピコ基地局ＢＳ２では、マクロ基地局ＢＳ１での通信からの干渉を回避して受信品質の劣化を防止することができる。

［実施例２］
＜通信システムの構成＞
実施例２の通信システムの構成は、実施例１（図１）と同一であるため、説明を省略する。

＜通信システムの処理シーケンス＞
図８は、実施例２の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。

マクロ基地局ＢＳ１とＭＵＥとが接続中、及び、ピコ基地局ＢＳ２とＰＵＥとが接続中にある状態において、マクロ基地局ＢＳ１は、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を決定する（ステップＳ２１）。マクロ基地局ＢＳ１は、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２の双方が使用可能な上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を決定する。マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数は、ＭＵＥに割り当てられる上りリンクの送信ストリーム数である。

次いで、マクロ基地局ＢＳ１は、ステップＳ２１で決定した割当ストリーム数をピコ基地局ＢＳ２へ通知する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２の通知を受けたピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、ピコ基地局ＢＳ２での「割当可能なストリーム数」を算出する（ステップＳ２３）。ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数とに基づいて、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、割当可能なストリーム数を算出する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、受信アンテナ数から、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を引いた数を、割当可能なストリーム数として算出する。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、ステップＳ２３で算出した割当可能なストリーム数を上限として、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する（ステップＳ２４）。ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数は、ＰＵＥに割り当てられる上りリンクの送信ストリーム数である。

＜通信システムの動作＞
図９，１０，１１は、実施例２の通信システムの動作例の説明に供する図である。図９，１０，１１において、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３の各々は、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２の双方が使用可能な上りリンクの無線周波数リソースである。

まず、マクロ基地局ＢＳ１は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を決定する。「ｉ」は、無線周波数リソースの番号を表し、ここでは＃１，＃２，＃３にそれぞれ相当する１，２，３である。例えば、マクロ基地局ＢＳ１は、図９に示すように、無線周波数リソース＃１の割当ストリーム数Ａ_ｍ（１）を「２」に決定し、無線周波数リソース＃２の割当ストリーム数Ａ_ｍ（２）を「１」に決定し、無線周波数リソース＃３の割当ストリーム数Ａ_ｍ（３）を「１」に決定する。マクロ基地局ＢＳ１は、決定した割当ストリーム数を更新するまで、各無線周波数リソースのストリーム数が割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）に一致するように、毎サブフレーム、上りリンクの送信ストリームの各ＭＵＥに対する割当を行う。例えば、マクロ基地局ＢＳ１は、無線周波数リソース＃１にＭＵＥ＃３とＭＵＥ＃４とを同時に割り当ててＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行う一方で、ＳＩＭＯ通信を行うＭＵＥ＃１，＃２を無線周波数リソース＃２，＃３にそれぞれ割り当てる。

次いで、マクロ基地局ＢＳ１は、割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）をピコ基地局ＢＳ２へ通知する。

Ａ_ｍ（ｉ）の通知を受けたピコ基地局ＢＳ２は、式（５）に従って、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、ピコ基地局ＢＳ２での割当可能なストリーム数Ｃ_ｐ（ｉ）を算出する。式（５）において、「Ｎ_ｐ」は、ピコ基地局ＢＳ２の受信アンテナ数を表す。

よって例えば、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数が図９に示すようになり、かつ、「Ｎ_ｐ＝２」である場合は、ピコ基地局ＢＳ２での割当可能なストリーム数は、図１０に示すようになる。つまり、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃２，＃３には、それぞれ１つの上りリンクのストリームを割当可能である一方で、無線周波数リソース＃１には、上りリンクのストリームを割当可能でない。

そして、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、Ｃ_ｐ（ｉ）を上限として、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、式（６）に従って、Ａ_ｐ（ｉ）を決定する。よって、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数は図１１に示すようになる。

そして、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３のそれぞれにおいて、割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）に一致するように、上りリンクの送信ストリームの各ＰＵＥに対する割当を行う。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、割当ストリーム数が「０」である無線周波数リソース＃１にはＰＵＥを割り当てず、割当ストリーム数がそれぞれ「１」である無線周波数リソース＃２，＃３には、ＳＩＭＯ通信を行うＰＵＥ＃１，＃２をそれぞれ割り当てる。または、ピコ基地局ＢＳ２は、ＰＵＥ＃３，＃４を無線周波数リソース＃２，＃３にそれぞれ割り当てる場合には、ＰＵＥ＃３，＃４との通信を、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信からＳＩＭＯ通信に変更する。

＜マクロ基地局の構成＞
図１２は、実施例２のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図１２に示すマクロ基地局４０は、図１に示すマクロ基地局ＢＳ１に相当する。

図１２において、マクロ基地局４０は、アンテナ部２０１と、デュプレクサ２０２と、ＲＦ受信部２０３と、ＦＦＴ部２０４と、デマッピング部２０５と、チャネル推定部２０６と、ウェイト算出部２０７とを有する。また、マクロ基地局４０は、等化部２０８と、受信処理部２０９と、チャネル推定部２１０と、送信ストリーム数決定部２１１と、スケジューリング部２１２と、割当ストリーム数決定部４０１と、通知信号送信部４０２とを有する。また、マクロ基地局２０は、送信処理部２１５と、ＲＦ送信部２１６とを有する。

割当ストリーム数決定部４０１は、マクロ基地局２０での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を決定してスケジューリング部２１２へ出力する。また、割当ストリーム数決定部４０１は、決定した割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を示す通知信号を形成し、形成した通知信号を通知信号送信部４０２へ出力する。

通知信号送信部４０２は、Ａ_ｍ（ｉ）を示す通知信号をピコ基地局ＢＳ２へ送信する。

＜ピコ基地局の構成＞
図１３は、実施例２のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図１３に示すピコ基地局３０は、図１に示すピコ基地局ＢＳ２に相当する。

図１３において、ピコ基地局３０は、アンテナ部１０１と、デュプレクサ１０２と、ＲＦ受信部１０３と、ＦＦＴ部１０４と、デマッピング部１０５と、チャネル推定部１０６と、相関行列推定部１０７とを有する。また、ピコ基地局３０は、ウェイト算出部１０８と、ＩＲＣ部１０９と、受信処理部１１０と、チャネル推定部１１１と、送信ストリーム数決定部１１２と、スケジューリング部１１３と、割当可能ストリーム数算出部３０２と、割当ストリーム数決定部３０３とを有する。また、ピコ基地局３０は、通知信号受信部３０１と、送信処理部１１７と、ＲＦ送信部１１８とを有する。

通知信号受信部３０１は、マクロ基地局ＢＳ１から送信された通知信号を受信して割当可能ストリーム数算出部３０２へ出力する。この通知信号には、マクロ基地局４０での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）が示されている。

割当可能ストリーム数算出部３０２は、ピコ基地局１０での割当可能なストリーム数Ｃ_ｐ（ｉ）を算出して割当ストリーム数決定部３０３へ出力する。

割当ストリーム数決定部３０３は、割当可能なストリーム数Ｃ_ｐ（ｉ）を上限として、ピコ基地局１０での割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定してスケジューリング部１１３へ出力する。

以上のように、実施例２では、通信システム１は、マクロ基地局ＢＳ１と、ピコ基地局ＢＳ２とを有する。マクロ基地局ＢＳ１は、カバーエリアＡ１を形成する。ピコ基地局ＢＳ２は、カバーエリアＡ１より小さいカバーエリアＡ２を形成する。マクロ基地局ＢＳ１とピコ基地局ＢＳ２とは、同一の所定の無線リソースを使用する。マクロ基地局ＢＳ１は、所定の無線リソースにおいて、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を決定する。また、マクロ基地局ＢＳ１は、決定した割当ストリーム数をピコ基地局ＢＳ２へ通知する。ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、ピコ基地局ＢＳ２での割当可能なストリーム数を算出する。また、ピコ基地局ＢＳ２は、所定の無線リソースにおいて、算出した割当可能なストリーム数を上限として、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する。

また、基地局４０は、基地局３０が形成するカバーエリアＡ２より大きいカバーエリアＡ１を形成する。基地局４０と基地局３０とは、同一の所定の無線リソースを使用する。基地局４０は、割当ストリーム数決定部４０１と、通知信号送信部４０２とを有する。割当ストリーム数決定部４０１は、所定の無線リソースにおいて、自局での割当ストリーム数を決定する。通知信号送信部４０２は、自局での割当ストリーム数の通知を基地局３０へ送信する。

また、基地局３０は、基地局４０が形成するカバーエリアＡ１より小さいカバーエリアＡ２を形成する。基地局３０と基地局４０とは、同一の所定の無線リソースを使用する。基地局３０は、複数の受信アンテナとして機能するアンテナ部１０１と、通知信号受信部３０１と、割当可能ストリーム数算出部３０２と、割当ストリーム数決定部３０３とを有する。通知信号受信部３０１は、所定の無線リソースにおいて基地局４０が決定した、基地局４０での割当ストリーム数の通知を受信する。割当可能ストリーム数算出部３０２は、自局が有する複数の受信アンテナの数と、基地局４０での割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、自局での割当可能なストリーム数を算出する。割当ストリーム数決定部３０３は、所定の無線リソースにおいて、割当可能なストリーム数を上限として、自局での割当ストリーム数を決定する。

こうすることで、ピコ基地局ＢＳ２（基地局３０）では、干渉信号数を「受信アンテナ数−希望信号数」以下に保つことができるため、ＩＲＣを用いてすべての干渉信号を確実に除去できる。よって、ピコ基地局ＢＳ２では、マクロ基地局ＢＳ１での通信からの干渉を回避して受信品質の劣化を防止することができる。

［実施例３］
＜通信システムの構成＞
図１４は、実施例３の通信システムの構成の一例を示す図である。図１４に示す通信システム２は、図１に示す通信システム１に加えて、さらに、ＯＵＥ＃１とＯＵＥ＃２とを有する。ＯＵＥ＃１，＃２は、協調動作の機能を有しない基地局、または、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２との協調動作の対象外の基地局と接続中のユーザ端末である。以下では、ＯＵＥ＃１，＃２を区別しない場合には、ＯＵＥと総称することがある。通信システム２では、ピコ基地局ＢＳ２は、ＭＵＥからの送信ストリームによる干渉に加え、さらに、ＯＵＥからの送信ストリームによる干渉を受ける。なお、図１４では２台のＯＵＥを一例として挙げているが、ＯＵＥの台数は限定されない。

＜通信システムの処理シーケンス＞
図１５は、実施例３の通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。図１５において、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理は実施例２（図８）と同一であるため説明を省略する。

ステップＳ２２の通知を受けたピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、干渉信号の相関行列を推定後、相関行列を用いて干渉ランク数を算出する（ステップＳ３１）。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２がＯＵＥから受ける干渉信号（以下では「協調外干渉信号」と呼ぶことがある）の数を算出する（ステップＳ３２）。ピコ基地局ＢＳ２は、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数と、干渉ランク数とに基づいて、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、協調外干渉信号数を算出する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、協調外干渉信号数から、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数を引いた数を、協調外干渉数として算出する。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、実施例１と同様にして、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数を決定する（ステップＳ１１）。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数を算出する（ステップＳ３４）。ピコ基地局ＢＳ２は、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数と、協調外干渉数とに基づいて、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、除去可能な干渉信号数を算出する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、上りリンクの複数の無線周波数リソース毎に、受信アンテナ数から、割当ストリーム数と協調外干渉数とを引いた数を、除去可能な干渉信号数として算出する。

これ以降のステップＳ１３，Ｓ１４の処理は実施例１と同一であるため説明を省略する。

＜通信システムの動作＞
図１６，１７，１８，１９は、実施例３の通信システムの動作例の説明に供する図である。図１６，１７，１８，１９において、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３の各々は、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２の双方が使用可能な上りリンクの無線周波数リソースである。

マクロ基地局ＢＳ１における割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）の決定、及び、ピコ基地局ＢＳ２への割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）の通知については実施例２と同一であるため説明を省略する。

Ａ_ｍ（ｉ）の通知を受けたピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、式（７），（８）に従って、干渉信号の相関行列Ｒ_Ｉ（ｉ）を推定後、式（９）に従って、干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（ｉ）を算出する。

まず、ピコ基地局ＢＳ２は、式（７）に従って、干渉信号の相関行列Ｒ_Ｉ（ｉ）を推定する。式（７）において、「ｙ_ｐ（ｉ）」は、無線周波数リソース＃ｉにおける受信信号を表す。「ｈ_ｐ（ｉ）」は、無線周波数リソース＃ｉに割り当てたＰＵＥとピコ基地局ＢＳ２との間のチャネル推定値を表す。「ｓ_ｐ（ｉ）」は、無線周波数リソース＃ｉに割り当てたＰＵＥの参照信号を表す。参照信号として、例えばＤＭＲＳを用いることができる。「Ｅ［ ］」はアンサンブル平均を表す。

式（７）の相関行列Ｒ_Ｉ（ｉ）は、特異値分解により式（８）によって表すことができる。式（８）において、「Ｕ」及び「Ｖ」はユニタリ行列を表す。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、式（８）に示す特異値λ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を用いて、式（９）に従って、干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（ｉ）を算出する。式（９）において、Ｎ_ｐは、ピコ基地局ＢＳ２の受信アンテナ数を表す。Ｔは干渉とみなすか否かを調節するためのパラメータである。「Ｈ（ｘ）」は、ｘが０以上の場合に１、ｘが０未満の場合に０となる階段関数である。干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（ｉ）は、無線周波数リソース＃ｉ毎の、トータルの干渉信号数に相当する。ここでは、例えば、図１６に示すように、干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（１）は「３」、干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（２）は「２」、干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（３）は「３」と算出されたものとする。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、式（１０）に従って、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、協調外干渉信号数Ｎ_Ｉｐｏ（ｉ）を算出する。

よって例えば、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数が図９に示すようになり、かつ、ピコ基地局ＢＳ２での干渉ランク数が図１６に示すようになる場合は、ピコ基地局ＢＳ２での協調外干渉信号数は、図１７に示すようになる。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定する。例えば、ピコ基地局ＢＳ２は、実施例１と同様に、図３に示すように、無線周波数リソース＃１の割当ストリーム数Ａ_ｐ（１）を「２」に決定し、無線周波数リソース＃２の割当ストリーム数Ａ_ｐ（２）を「１」に決定し、無線周波数リソース＃３の割当ストリーム数Ａ_ｐ（３）を「１」に決定する。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、式（１１）に従って、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３毎に、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）を算出する。式（１１）において、「Ｎ_ｐ」は、ピコ基地局ＢＳ２の受信アンテナ数を表す。

よって例えば、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数が図３に示すようになり、ピコ基地局ＢＳ２での協調外干渉信号数が図１７になり、かつ、「Ｎ_ｐ＝４」である場合は、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数は、図１８に示すようになる。つまり、ピコ基地局ＢＳ２は、無線周波数リソース＃１，＃３では、それぞれ１つの干渉信号を除去可能である一方で、無線周波数リソース＃２では、２つの干渉信号を除去可能である。

次いで、ピコ基地局ＢＳ２は、除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）をマクロ基地局ＢＳ１へ通知する。

Ｂ_ｐ（ｉ）の通知を受けたマクロ基地局ＢＳ１の動作は実施例１と同様であり、例えば、マクロ基地局ＢＳ１は、式（４）に従って、Ａ_ｍ（ｉ）を決定する。よって、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数は、マクロ基地局ＢＳ１が当初決定した図３に示すものから、図１９に示すものに更新される。そして、マクロ基地局ＢＳ１は、無線周波数リソース＃１，＃２，＃３のそれぞれにおいて、図９に示す割当ストリーム数に一致するように、上りリンクの送信ストリームの各ＭＵＥに対する割当を行う。

＜マクロ基地局の構成＞
図２０は、実施例３のマクロ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２０に示すマクロ基地局６０は、図１４に示すマクロ基地局ＢＳ１に相当する。

図２０において、マクロ基地局６０は、アンテナ部２０１と、デュプレクサ２０２と、ＲＦ受信部２０３と、ＦＦＴ部２０４と、デマッピング部２０５と、チャネル推定部２０６と、ウェイト算出部２０７とを有する。また、マクロ基地局６０は、等化部２０８と、受信処理部２０９と、チャネル推定部２１０と、送信ストリーム数決定部２１１と、スケジューリング部２１２と、割当ストリーム数決定部６０１と、通知信号送信部４０２と、通知信号受信部２１３とを有する。また、マクロ基地局２０は、送信処理部２１５と、ＲＦ送信部２１６とを有する。

通知信号受信部２１３は、ピコ基地局ＢＳ２から送信された通知信号を受信して割当ストリーム数決定部６０１へ出力する。この通知信号には、ピコ基地局ＢＳ２での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）が示されている。

割当ストリーム数決定部６０１は、ピコ基地局ＢＳ２からの通知信号に示されたＢ_ｐ（ｉ）を上限として、マクロ基地局６０での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を決定してスケジューリング部２１２へ出力する。また、割当ストリーム数決定部４０１は、決定した割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）を示す通知信号を形成し、形成した通知信号を通知信号送信部４０２へ出力する。

＜ピコ基地局の構成＞
図２１は、実施例３のピコ基地局の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２１に示すピコ基地局５０は、図１４に示すピコ基地局ＢＳ２に相当する。

図２１において、ピコ基地局５０は、アンテナ部１０１と、デュプレクサ１０２と、ＲＦ受信部１０３と、ＦＦＴ部１０４と、デマッピング部１０５と、チャネル推定部１０６と、相関行列推定部５０１と、干渉ランク数推定部５０２とを有する。また、ピコ基地局５０は、ウェイト算出部１０８と、ＩＲＣ部１０９と、受信処理部１１０と、チャネル推定部１１１と、送信ストリーム数決定部１１２と、スケジューリング部１１３と、割当ストリーム数決定部１１４と、干渉信号数算出部５０３とを有する。また、ピコ基地局５０は、通知信号送信部１１６と、通知信号受信部３０１と、送信処理部１１７と、ＲＦ送信部１１８とを有する。

相関行列推定部５０１は、チャネル推定部１０６でのチャネル推定結果を用いて、式（７），（８）に示す相関行列Ｒ_Ｉ（ｉ）を推定し、相関行列Ｒ_Ｉ（ｉ）をウェイト算出部１０８へ出力し、特異値λ_ｉを干渉ランク数推定部５０２へ出力する。

干渉ランク数推定部５０２は、特異値λ_ｉを用いて、式（９）に示す干渉ランク数Ｎ_Ｉｐ（ｉ）を推定して干渉信号数算出部５０３へ出力する。

割当ストリーム数決定部１１４は、ピコ基地局５０での割当ストリーム数Ａ_ｐ（ｉ）を決定してスケジューリング部１１３及び干渉信号数算出部５０３へ出力する。

通知信号受信部３０１は、マクロ基地局ＢＳ１から送信された通知信号を受信して干渉信号数算出部５０３へ出力する。この通知信号には、マクロ基地局４０での割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）が示されている。

干渉信号数算出部５０３は、まず、式（１０）に示す協調外干渉信号数Ｎ_Ｉｐｏ（ｉ）を算出する。次いで、干渉信号数算出部５０３は、式（１１）に従って、ピコ基地局５０での除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ（ｉ）を算出する。そして、干渉信号数算出部５０３は、Ｂ_ｐ（ｉ）を示す通知信号を形成し、形成した通知信号を通知信号送信部１１６へ出力する。

以上のように、実施例３では、通信システム２において、ピコ基地局ＢＳ２は、干渉信号の相関行列を用いて干渉ランク数を推定する。また、ピコ基地局ＢＳ２は、推定した干渉ランク数と、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数と、ピコ基地局ＢＳ２が有する受信アンテナの数と、ピコ基地局ＢＳ２での割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、ピコ基地局ＢＳ２が除去可能な干渉信号数を算出する。

また、基地局５０は、干渉ランク数推定部５０２と、干渉信号数算出部５０３とを有する。干渉ランク数推定部５０２は、干渉信号の相関行列を用いて干渉ランク数を推定する。干渉信号算出部５０３は、推定された干渉ランク数と、マクロ基地局ＢＳ１での割当ストリーム数と、自局が有する受信アンテナの数と、自局での割当ストリーム数とに基づいて、所定の無線リソースにおいて、自局が除去可能な干渉信号数を算出する。

こうすることで、ピコ基地局ＢＳ２（基地局５０）では、協調動作の機能を有しない基地局、または、マクロ基地局ＢＳ１及びピコ基地局ＢＳ２との協調動作の対象外の基地局と接続中のユーザ端末から干渉を受ける場合でも、干渉信号数を「受信アンテナ数−希望信号数」以下に保つことができる。

［他の実施例］
［１］実施例１において、ピコ基地局ＢＳ２と協調動作が可能なマクロ基地局が複数存在する場合は、ピコ基地局ＢＳ２から各マクロ基地局＃ｋへ通知する除去可能な干渉信号数Ｂ_ｐ,ｋ（ｉ）は式（１２）を満たすように設定するのが好ましい。式（１２）において、「Ｎ_Ｍ」は、マクロ基地局の数を表す。

［２］実施例１において、ＭＵＥとピコ基地局ＢＳ２との間の距離が大きく、ＭＵＥからピコ基地局ＢＳ２へのパスロスが閾値以上となるときは、ピコ基地局ＢＳ２への干渉が小さいとみなして、無線周波数リソース＃１にＰＵＥを割り当ててもよい。

［３］実施例１において、ＭＵＥとピコ基地局ＢＳ２との間のチャネル情報が既知である場合は、所定の条件を満たすときに、無線周波数リソース＃２，＃３においてマルチユーザ多重を行ってもよい。所定の条件とは、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信のマルチユーザからピコ基地局２０への干渉信号の行列Ｈ_ｉｍｕ（式（１３））のランク数が「１」になることである。式（１３）において、「ｈ_Ｉｘ」は、ｘ番目のマルチユーザとピコ基地局２０との間のチャネル行列を表す。なお、ランク数の推定は、式（９）に従って行うとよい。

［４］実施例１においてピコ基地局２０への干渉信号数を減少させるには、マクロ基地局ＢＳ１とＭＵＥとの間のＭＩＭＯ通信のストリーム数を減少させてもよい。

［５］実施例２において、ＰＵＥを割り当てる無線周波数リソースが限定されている場合は、その限定された無線周波数リソースのみを対象として、割当ストリーム数Ａ_ｍ（ｉ）をピコ基地局２０へ通知してもよい。

［６］実施例１において、ピコ基地局ＢＳ２と協調動作が可能なマクロ基地局が複数存在する場合は、式（５）に代えて式（１４）を用いて、ピコ基地局ＢＳ２での割当可能なストリーム数Ｃ_ｐ（ｉ）を算出するのが好ましい。式（１４）において、「Ｎ_Ｍ」は、マクロ基地局の数を表し、「Ａ_ｍ,ｋ（ｉ）」は、マクロ基地局＃ｋでの割当ストリーム数を表す。

［７］実施例３において、干渉ランク数の推定を複数回（Ｔ_ａｖｅ回）行って、式（１５）に従って、平均の干渉ランク数を求めてよい。式（１５）において、「Ｎ_Ｉｐ,ｊ」は、式（９）に従ってｊ回目に推定した干渉ランク数を表す。

［８］実施例１〜３では、無線リソースの一例として周波数リソースを挙げた。すなわち、実施例１〜３では、無線リソースが周波数で規定されていた。しかし、開示の技術は、無線リソースが時間で規定される通信システムにも適用可能である。つまり、開示の技術は、上りリンクと下りリンクとで異なる単位時間を用いるＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の通信システムにも適用可能である。

［９］実施例１〜３では、一例として、通信システム１が、マクロ基地局ＢＳ１と、ピコ基地局ＢＳ２とを有する場合について説明した。しかし、図１，１４に示すＢＳ１及びＢＳ２の双方がマクロ基地局である通信システム、または、図１，１４に示すＢＳ１及びＢＳ２の双方がピコ基地局である通信システムにも、開示の技術を適用可能である。つまり、開示の技術は、カバーエリアＡ１の大きさとカバーエリアＡ２の大きさとが異なる通信システムだけでなく、カバーエリアＡ１の大きさとカバーエリアＡ２の大きさとが同一の通信システムにも適用可能である。つまり、カバーエリアＡ１とカバーエリアＡ２とは互いに異なるカバーエリアであればよい。

［１０］実施例１〜３の基地局１０，２０，３０，４０，５０，６０は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。図２２は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図２２に示すように、基地局１０，２０，３０，４０，５０，６０は、ハードウェアの構成要素として、プロセッサ１０ａと、メモリ１０ｂと、無線通信モジュール１０ｃと、ネットワークインタフェースモジュール１０ｄとを有する。プロセッサ１０ａの一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＤＳＰ（Digital Signal Processor），ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。また、基地局１０，２０，３０，４０，５０，６０は、プロセッサ１０ａと周辺回路とを含むＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）を有してもよい。メモリ１０ｂの一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ，ＲＯＭ，フラッシュメモリ等が挙げられる。

アンテナ部１０１，２０１と、デュプレクサ１０２，２０２と、ＲＦ受信部１０３，２０３と、ＲＦ送信部１１８，２１６とは、無線通信モジュール１０ｃにより実現される。通知信号送信部１１６，４０２と、通知信号受信部２１３，３０１とは、ネットワークインタフェースモジュール１０ｄにより実現される。ＦＦＴ部１０４，２０４と、デマッピング部１０５，２０５と、チャネル推定部１０６，１１１，２０６，２１０と、相関行列推定部１０７，５０１と、干渉ランク数推定部５０２とは、プロセッサ１０ａにより実現される。また、ウェイト算出部１０８，２０７と、ＩＲＣ部１０９と、等化部２０８と、受信処理部１１０，２０９とは、プロセッサ１０ａにより実現される。また、送信ストリーム数決定部１１２，２１１と、スケジューリング部１１３，２１２と、送信処理部１１７，２１５とは、プロセッサ１０ａにより実現される。また、割当ストリーム数決定部１１４，２１４，３０３，４０１，６０１と、干渉信号数算出部１１５，５０３と、割当可能ストリーム数算出部３０２とは、プロセッサ１０ａにより実現される。

１，２ 通信システム
ＢＳ１，２０，４０，６０ マクロ基地局
ＢＳ２，１０，３０，５０ ピコ基地局
ＭＵＥ，ＰＵＥ，ＯＵＥ ユーザ端末
１０１，２０１ アンテナ部
１０２，２０２ デュプレクサ
１０３，２０３ ＲＦ受信部
１０４，２０４ ＦＦＴ部
１０５，２０５ デマッピング部
１０６，１１１，２０６，２１０ チャネル推定部
１０７，５０１ 相関行列推定部
１０８，２０７ ウェイト算出部
１０９ ＩＲＣ部
１１０，２０９ 受信処理部
１１２，２１１ 送信ストリーム数決定部
１１３，２１２ スケジューリング部
１１４，２１４，３０３，４０１，６０１ 割当ストリーム数決定部
１１５，５０３ 干渉信号数算出部
１１６，４０２ 通知信号送信部
１１７，２１５ 送信処理部
１１８，２１６ ＲＦ送信部
２０８ 等化部
２１３，３０１ 通知信号受信部
３０２ 割当可能ストリーム数算出部
５０２ 干渉ランク数推定部

Claims (3)

1. 第一カバーエリアを形成する第一基地局と、
   前記第一カバーエリアと異なる第二カバーエリアを形成し、かつ、前記第一基地局が使用する無線リソースと同一の無線リソースを使用する第二基地局と、
   を具備する通信システムであって、
   前記第二基地局は、
   前記無線リソースにおいて、前記第二基地局での割当ストリーム数を決定し、
   干渉信号の相関行列を用いて干渉ランク数を推定し、
   前記干渉ランク数と、前記第一基地局での割当ストリーム数と、前記第二基地局が有する受信アンテナの数と、前記第二基地局での前記割当ストリーム数とに基づいて、前記無線リソースにおいて、前記第二基地局が除去可能な干渉信号数を算出し、
   前記無線リソースにおける前記干渉信号数を前記第一基地局へ通知し、
   前記第一基地局は、
   前記無線リソースにおいて、前記干渉信号数を上限として、前記第一基地局での割当ストリーム数を決定する、
   通信システム。
2. 他の基地局が形成する第一カバーエリアと異なる第二カバーエリアを形成し、かつ、前記他の基地局が使用する無線リソースと同一の無線リソースを使用する基地局であって、
   複数の受信アンテナと、
   前記無線リソースにおいて、自局での割当ストリーム数を決定する決定部と、
   干渉信号の相関行列を用いて干渉ランク数を推定する推定部と、
   前記干渉ランク数と、前記他の基地局での割当ストリーム数と、前記複数の受信アンテナの数と、自局での前記割当ストリーム数とに基づいて、前記無線リソースにおいて、自局が除去可能な干渉信号数を算出する算出部と、
   前記無線リソースにおける前記干渉信号数の通知を前記他の基地局へ送信する送信部と、
   を具備する基地局。
3. 第一基地局が形成する第一カバーエリアと異なる第二カバーエリアを形成し、かつ、前記第一基地局が使用する無線リソースと同一の無線リソースを使用する第二基地局から前記第一基地局に対して行われる基地局制御方法であって、
   前記無線リソースにおいて、前記第二基地局での割当ストリーム数を決定し、
   干渉信号の相関行列を用いて干渉ランク数を推定し、
   前記干渉ランク数と、前記第一基地局での割当ストリーム数と、前記第二基地局が有する複数の受信アンテナの数と、前記第二基地局での前記割当ストリーム数とに基づいて、前記無線リソースにおいて、前記第二基地局が除去可能な干渉信号数を算出し、
   前記無線リソースにおける前記干渉信号数の通知を前記第二基地局から前記第一基地局へ送信することによって、前記第一基地局での、前記無線リソースにおける割当ストリーム数を制御する、
   基地局制御方法。

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