WO2022168143A1 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

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WO2022168143A1
WO2022168143A1 PCT/JP2021/003665 JP2021003665W WO2022168143A1 WO 2022168143 A1 WO2022168143 A1 WO 2022168143A1 JP 2021003665 W JP2021003665 W JP 2021003665W WO 2022168143 A1 WO2022168143 A1 WO 2022168143A1
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stream
antenna
antennas
user terminals
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PCT/JP2021/003665
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拓人 新井
大誠 内田
辰彦 岩國
秀樹 和井
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日本電信電話株式会社
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    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
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    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
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    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method.
  • radio waves in the high frequency band are used for communication.
  • Future wireless systems for example, sixth-generation mobile communication systems
  • Non-Patent Document 1 a wireless communication system (distributed antenna system) that communicates using a plurality of distributed antennas has been studied.
  • Distributed antenna systems use multiple distributed antennas to support Single User MIMO (Single User - Multi-Input Multi-Output: SU-MIMO) and Multi-User MIMO (Multi User - Multi-Input Multi-Output: MU -MIMO) and These allow the distributed antenna system to improve communication capacity.
  • Single User MIMO Single User - Multi-Input Multi-Output: SU-MIMO
  • Multi-User MIMO Multi User - Multi-Input Multi-Output: MU -MIMO
  • Patent Document 1 in a wireless communication system including a base station (wireless communication device) using multi-user MIMO and a plurality of mobile stations (user terminals), based on each channel estimation value between the base station and each mobile station, Accordingly, a base station has been proposed that determines the number and parameters of streams sent to each mobile station.
  • a base station assigns the number of streams transmitted from an antenna to a mobile station to each mobile station by applying the Greedy method or the like to each channel estimation value. This makes it possible to improve the communication capacity.
  • One aspect of the present invention is a terminal selection unit that selects one or more user terminals, and a prediction that derives a predicted value of the interference amount of a group of streams transmitted from a plurality of antennas for the selected one or more user terminals a collection unit that collects received power values of beams of streams included in the stream group from the one or more selected user terminals when the predicted value of the amount of interference is less than a threshold, and the received power an antenna selection unit that selects the plurality of streams in descending order of values and selects the plurality of antennas associated with the plurality of selected streams; and a transmitter that transmits by beamforming using the antenna.
  • One aspect of the present invention is a wireless communication method executed by a wireless communication device, comprising: a terminal selection step of selecting one or more user terminals; a prediction step of deriving a predicted value of the amount of interference for a group of streams in the stream group, and if the predicted value of the amount of interference is less than a threshold, the received power value of the beam of the stream included in the stream group is set to the selected one or more an antenna selection step of selecting a plurality of the streams in order of decreasing received power value, and selecting a plurality of the antennas associated with the selected plurality of the streams; and a transmission step of transmitting the selected plurality of streams by beamforming using the selected plurality of antennas.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system in an embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of adding a stream to a group of spatially multiplexed streams in the embodiment
  • 4 is a sequence diagram showing an operation example of the wireless communication system in the embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the wireless communication system in the embodiment
  • 9 is a flowchart showing an example of operation of a wireless communication system in a modified example of the embodiment
  • 1 is a diagram illustrating an example hardware configuration of a wireless communication device in an embodiment
  • a wireless communication system is a system (distributed antenna system) that wirelessly communicates a stream (data sequence) using at least some of all distributed antennas.
  • a wireless communication system one stream per antenna is transmitted to a user terminal using one beam per antenna. Therefore, when multiple streams (stream groups) are allocated to a user terminal, the multiple allocated streams (beams) are transmitted from multiple antennas toward the user terminal.
  • the base station of the wireless communication system selects multiple antennas for transmitting multiple assigned streams from among all the distributed antennas.
  • the base station derives a predicted value of the amount of interference between streams transmitted from the selected multiple antennas using a predetermined statistical method based on the combination of the selected multiple antennas. Also, the base station determines whether the derived prediction value is less than a predetermined threshold before transmitting the stream.
  • the base station When it is determined that the predicted value of the amount of interference between streams is less than a predetermined threshold, the base station generates beams for each distributed antenna so that each user terminal can measure the received power value of the beams of the streams. Run a search.
  • the base station uses each antenna to transmit a power measurement signal beam to each user terminal in the communication area.
  • Each user terminal feeds back the maximum received power value of the beam of the power measurement signal transmitted from each antenna to the base station.
  • the base station collects the maximum received power value of the beam of the transmitted power measurement signal from each user terminal in the communication area. That is, the base station collects, from each user terminal in the communication area, the maximum received power value for each antenna that has transmitted the beam of the signal for power measurement.
  • the received power value of the beam of the power measurement signal transmitted from the antenna corresponds to the received power value of the beam of the stream transmitted from the same antenna. Note that the received power value is a simpler index than the channel estimation value (an index that does not require a high processing load).
  • the base station allocates one or more downlink streams to one or more selected user terminals within the range of the number of streams that can be simultaneously transmitted by the base station in response to an allocation request transmitted from a higher-level device.
  • the base station allocates the number of streams to one or more selected user terminals based on the collected received power values.
  • the base station may assign the number of streams to one or more selected user terminals based on the collected received power values.
  • the base station selects multiple antennas from among all distributed antennas, giving priority to antennas with a high signal-to-noise ratio of the stream.
  • all distributed antennas may be selected, or a part of all distributed antennas may be selected.
  • the base station uses high-frequency band radio waves (radio signals) transmitted from a plurality of selected antennas. and transmit the streams to one or more user terminals.
  • the wireless communication system performs beamforming to reduce the amount of interference between streams.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radio communication system 1.
  • the wireless communication system 1 is a system (distributed antenna system) that wirelessly communicates a stream using at least some of all distributed antennas.
  • a wireless communication system 1 includes a host device 2 , a base station 3 , multiple antennas 4 , and one or more user terminals 5 .
  • a plurality of antennas 4 protrude from the base station 3 and are distributed in the communication area.
  • the base station 3 and each antenna 4 are connected using, for example, optical fibers or coaxial cables.
  • Optical fibers may transmit optical signals between the base station 3 and each antenna 4 using analog RoF (Radio-over-Fiber).
  • the radio communication system 1 comprises 16 antennas 4 as an example.
  • Antenna 4 comprises a plurality of antenna elements.
  • the user terminal 5 is provided with one or more antenna elements.
  • the host device 2 is an information processing device, such as a server device. Host device 2 transmits stream (data series) candidates transmitted from antenna 4 to base station 3 .
  • the base station 3 centrally controls the operation of each distributed antenna 4 .
  • the base station 3 selects a plurality of antennas 4 from among all the distributed antennas 4 .
  • the base station 3 uses a plurality of selected antennas 4 to transmit spatially multiplexed stream groups 8 to one or more user terminals 5 .
  • the base station 3 uses a plurality of antenna elements provided in the antenna 4 to perform beamforming. This ensures gain in the high frequency band.
  • Both the base station 3 and the user terminal 5 may perform beamforming. Also, the host device 2 may acquire a plurality of streams from the base station 3 by uplink transmission.
  • the base station 3 performs at least one of single-user MIMO and multi-user MIMO.
  • a plurality of antennas 4 simultaneously transmit a group of spatially multiplexed streams 8 (a plurality of streams) to a plurality of user terminals 5 .
  • the base station 3 performs multi-user MIMO on the downlink.
  • multiple user terminals 5 may simultaneously transmit spatially multiplexed streams to multiple antennas 4 . In this way the base station 3 may perform multi-user MIMO for the uplink.
  • a plurality of antennas 4 simultaneously transmit a group of spatially multiplexed streams 9 (a plurality of streams) to a single user terminal 5 .
  • antenna 4-1 uses beam 6-1 to transmit stream 7-1 towards user terminal 5-1.
  • Antenna 4-3 uses beam 6-3 to transmit stream 7-3 towards user terminal 5-1.
  • the base station 3 implements single-user MIMO for the downlink.
  • a single user terminal 5 may simultaneously transmit spatially multiplexed streams to multiple antennas 4 . In this way the base station 3 may perform single-user MIMO for the uplink.
  • a stream group 8 is a multi-user MIMO stream group.
  • the upper limit of the number of streams 7 that can be simultaneously communicated in multiuser MIMO is determined based on a parameter representing the maximum number of layers in multiuser MIMO.
  • a stream group 9 is a single-user MIMO stream group. Note that the upper limit of the number of streams 7 that can be simultaneously communicated in single-user MIMO is determined based on a parameter representing the maximum number of layers in single-user MIMO.
  • the base station 3 includes a terminal selection unit 30, a prediction unit 31, a collection unit 32, an antenna selection unit 33, and a communication unit 34 (transmitting unit, receiving unit).
  • the terminal selection unit 30 acquires a plurality of stream identifiers from the host device 2 as a downlink stream allocation request.
  • the terminal selection unit 30 manages stream candidates to be assigned to the user terminal 5 with respect to the acquired stream identifiers. That is, the terminal selection unit 30 selects one or more user terminals 5 from a plurality of user terminals 5 in the communication area based on the stream identifier.
  • the terminal selection unit 30 selects the user terminal 5 based on a predetermined index such as a rank indicator (RI) and a predetermined scheduling process.
  • a predetermined index such as a rank indicator (RI) and a predetermined scheduling process.
  • the terminal selection unit 30 may select the user terminal 5 based on proportional fairness (PF) and predetermined scheduling processing.
  • PF proportional fairness
  • the terminal selection unit 30 may select the user terminals 5 in descending order of received power of the stream transmitted from the antenna 4 .
  • the terminal selection unit 30 may select user terminals 5 having similar reception power values of beams of streams transmitted from the antennas 4 .
  • the terminal selection unit 30 may select a plurality of user terminals 5 based on the positional relationship between the user terminals 5 so that the amount of interference between streams between the user terminals 5 is reduced. For example, the terminal selection unit 30 may select user terminals 5 separated from each other by a predetermined distance or more so that the amount of interference between streams between the user terminals 5 is reduced.
  • the terminal selection unit 30 may select user terminals 5 whose number is equal to or greater than the maximum number of layers of multi-user MIMO. For example, the terminal selection unit 30 may select user terminals 5 whose number is less than the maximum number of layers of multi-user MIMO.
  • the prediction unit 31 acquires data representing one or more selected user terminals 5 (for example, terminal identifiers) from the terminal selection unit 30 .
  • the prediction unit 31 derives a prediction value of the amount of interference between streams transmitted from the plurality of antennas 4 for one or more selected user terminals 5 .
  • the prediction unit 31 derives, for a single selected user terminal 5 , a predicted value of the amount of interference between streams of that user terminal 5 .
  • the prediction unit 31 derives a prediction value of the amount of interference between streams of the plurality of user terminals 5 selected for the plurality of user terminals 5 .
  • the prediction unit 31 determines whether or not the predicted value of the interference amount of the stream group is less than a predetermined threshold. Note that when it is determined that the predicted value of the interference amount of the stream group is equal to or greater than the predetermined threshold, the terminal selection unit 30 continues until it is determined that the predicted value of the interference amount of the stream group is less than the predetermined threshold.
  • the process of selecting the user terminal 5 may be redone.
  • the prediction unit 31 uses a predetermined statistical method based on the combination of multiple antennas 4 and multiple transmitted streams (beams) to derive a predicted value of the amount of interference between streams.
  • the prediction unit 31 uses a predetermined statistical method based on the positional relationship of the plurality of antennas 4 and the beam width corresponding to the number of antenna elements for each antenna 4 to derive a predicted value of the amount of interference between streams. good.
  • the terminal selection unit 30 may select the user terminal 5 based on these derived prediction values so that the amount of interference between streams is reduced.
  • the collection unit 32 collects power measurement signals transmitted from each antenna 4 that may transmit a stream to each selected user terminal 5.
  • the received power value of the beam is collected by feedback from each selected user terminal 5 or the like.
  • the antenna 4 that may transmit the stream is the antenna 4 pre-associated with the identifier of the acquired stream.
  • the received power value of the beam of the power measurement signal transmitted from the antenna 4 corresponds to the received power value of the beam of the stream transmitted from the same antenna 4 .
  • the antenna selection unit 33 selects a plurality of streams from the stream candidates in descending order of received power value of the stream beam. That is, the antenna selection unit 33 selects the stream that indicates the maximum received power value based on the correspondence between the antenna 4 and the stream 7 from among the stream candidates determined by the identifiers of the multiple streams acquired from the host device 2. choose with priority.
  • the antenna selection unit 33 selects the antenna 4 associated with the selected stream 7.
  • the antenna selection unit 33 avoids redundant selection of the antenna 4 (resource).
  • the antenna selection unit 33 excludes the later selected stream 7 from candidates for the stream 7 to be added to the stream group 8 to be spatially multiplexed.
  • the antenna selection unit 33 transmits the streams 7 until the number of streams 7 in the spatially multiplexed stream group 8 reaches the maximum value of the number of layers of multi-user MIMO, or until there are no remaining stream candidates. to select. In this manner, the antenna selector 33 determines allocation (distribution) of the stream 7 to each user terminal 5 .
  • the terminal selection unit 30 selects the user terminal 5 may be additionally selected, and the antenna selection unit 33 may add stream candidates addressed to the user terminal 5 to the stream group 8 .
  • the communication unit 34 (transmitting unit, receiving unit) requests the higher-level device 2 to transmit the plurality of selected streams downstream.
  • the communication unit 34 acquires the selected multiple streams from the host device 2 .
  • the communication unit 34 transmits the selected streams by beamforming using the selected antennas 4 .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of addition of a stream 7 to a spatially multiplexed stream group 8 (an example of allocation of streams to user terminals).
  • the selected user terminals 5 are, for example, a user terminal 5-1, a user terminal 5-2, and a user terminal 5-3.
  • the antenna selection unit 33 extracts the numbers (antenna numbers) of the antennas 4 that have the possibility of transmitting a stream to each user terminal 5 from among all the numbers of the distributed antennas 4 by the search process. . That is, the antenna selection unit 33 extracts the number of the antenna 4 associated with the stream candidate from among all the numbers of the antennas 4 distributed.
  • the received power value and the antenna number are associated with each other based on the result of a beam search performed in advance using the beam of the power measurement signal transmitted from each antenna 4.
  • stream candidates and antenna numbers are associated with each other, for example, based on the positional relationship between the user terminal 5 serving as the destination of the stream and the antenna 4 .
  • stream candidates and received power values are associated with each other based on the antenna numbers.
  • the antenna selection unit 33 selects, for example, an antenna 4-3 associated with the stream 7-3, an antenna 4-7 associated with the stream 7-7, and an antenna 4-7 associated with the stream 7-5. and the antenna 4-1 associated with the stream 7-1 are extracted from the plurality of distributed antennas 4.
  • the antenna selection unit 33 selects, for example, an antenna 4-6 associated with the stream 7-6, an antenna 4-5 associated with the stream 7-5, and an antenna 4-5 associated with the stream 7-7. and the antenna 4-4 associated with the stream 7-4 are extracted from the plurality of distributed antennas 4.
  • the antenna selection unit 33 selects, for example, an antenna 4-12 associated with the stream 7-12, an antenna 4-9 associated with the stream 7-9, and an antenna 4-9 associated with the stream 7-5. and the antenna 4-8 associated with the stream 7-8 are extracted from the plurality of distributed antennas 4.
  • the antenna selection unit 33 extracts the received power value of each selected user terminal 5 from among multiple received power values collected from multiple user terminals 5 .
  • the antenna selection unit 33 extracts the stream reception power values for four or less stream candidates for each user terminal 5 .
  • the maximum number of layers for single-user MIMO is 4. Therefore, the number of stream candidates is four for each user terminal 5 . Also, the maximum number of layers for multi-user MIMO is eight. Therefore, the antenna selection unit 33 adds eight or fewer streams selected from the stream candidates to the stream group 8 .
  • the antenna selection unit 33 adds stream candidates to the spatially multiplexed stream group 8 in descending order of associated received power values. Here, if there are a plurality of stream candidates indicating the same received power value, the antenna selection unit 33 may randomly select a stream from among those stream candidates. Further, the antenna selection unit 33 may preferentially select stream candidates for the user terminal 5 to which the number of allocated streams 7 is small from among those stream candidates.
  • the antenna selection unit 33 adds the stream 7-6 exhibiting the highest received power value "-73 dB" among the stream candidates to the stream group 8 to be spatially multiplexed. Further, the antenna selection unit 33 excludes the added stream 7-6 from stream candidates.
  • the antenna selection unit 33 adds the stream 7-3 exhibiting the second largest received power value "-74 dB" among the stream candidates to the stream group 8 to be spatially multiplexed.
  • the antenna selection unit 33 adds the stream 7-5 having the third largest received power value of “ ⁇ 75 dB” among the stream candidates to the stream group 8 to be spatially multiplexed.
  • the antenna selection unit 33 adds the stream 7-7 having the fourth largest received power value of “ ⁇ 76 dB” among the stream candidates to the stream group 8 to be spatially multiplexed.
  • the antenna selection unit 33 selects multiple antennas 4 for transmitting the multiple selected streams 7 from among all the antennas 4 in the communication area so as not to overlap. For example, the antenna selection unit 33 does not add the stream 7-7 having the fifth largest received power value of “ ⁇ 77 dB” among the stream candidates to the stream group 8 to be spatially multiplexed. This is because the antenna 4-7 associated with the stream 7-7 indicating the fifth largest received power value "-77 dB” is the stream indicating the fourth largest received power value "-76 dB" among stream candidates. This is because the antenna 4-7 associated with 7-7 has already been selected. When a stream candidate associated with the selected antenna 4 is selected, the antenna selection unit 33 does not add the stream candidate to the stream group 8, but excludes it from addition targets to the stream group 8. do.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing an operation example of the wireless communication system 1.
  • the host device 2 transmits the identifier of the stream addressed to the user terminal 5-n (n is an integer equal to or greater than 1) to the base station 3 as a stream allocation request (step S101).
  • the base station 3 selects one or more user terminals 5-n to which the stream is assigned based on the stream identifier (step S102).
  • the base station 3 derives a predicted value of the amount of interference between streams for one or more selected user terminals 5-n (step S103).
  • the base station 3 requests one or more selected user terminals 5-n to transmit the maximum received power value.
  • Each user terminal 5-n transmits the received power value of the beam transmitted from each antenna 4 to the base station 3 (step S104).
  • the base station 3 collects the maximum received power value of the beam transmitted from each antenna 4 from each user terminal 5-n (step S105).
  • the base station 3 searches for the antenna 4 associated with the candidate for the stream 7 to be spatially multiplexed (step S106).
  • the base station 3 gives priority to a stream with a large received power value, and selects multiple antennas 4 associated with multiple streams 7 (step S107).
  • the base station 3 requests transmission of multiple streams (step S108).
  • the host device 2 acquires transmission requests for a plurality of streams (step S109).
  • the host device 2 transmits the requested multiple streams to the base station 3 as multiple spatially multiplexed streams (step S110).
  • the base station 3 acquires a plurality of spatially multiplexed streams (step S111).
  • the base station 3 uses the selected multiple antennas 4 to transmit the spatially multiplexed stream group (multiple streams 7) to each user terminal 5-n (step S112).
  • Each user terminal 5-n acquires the stream 7 addressed to itself from the antenna 4 associated with the stream 7 (step S113).
  • the user terminal 5-n may transmit the uplink stream to the antenna 4 associated with the uplink stream (step S114).
  • the base station 3 acquires its uplink streams using selected antennas 4 .
  • the base station 3 transmits the uplink stream to the host device 2 (step S115).
  • the host device 2 acquires the uplink stream from the base station 3 (step S116).
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the wireless communication system 1 (a method of allocating streams to each user terminal 5).
  • the terminal selection unit 30 selects one or more user terminals 5 from a plurality of user terminals 5 in the communication area (step S201).
  • the prediction unit 31 derives a prediction value of the amount of interference between streams transmitted from the plurality of antennas 4 for one or more selected user terminals 5 .
  • the collection unit 32 determines whether or not the predicted value of the interference amount of the stream group is less than a predetermined threshold (Step S202a).
  • step S202a: NO the collection unit 32 returns the process to step S201.
  • step S202a: YES the collection unit 32 selects the The received power values of the selected beams are collected from one or more selected user terminals 5 (step S203).
  • the antenna selection unit 33 searches for the antenna 4 associated with the candidate for the stream 7 to be spatially multiplexed (step S204).
  • the antenna selection unit 33 selects the stream 7 from the candidates for the spatially multiplexed stream 7 in descending order of the received power value (step S205).
  • the antenna selection unit 33 determines whether or not the antenna 4-m associated with the selected stream 7-m (m is an integer equal to or greater than 1) has already been selected. That is, the antenna selection unit 33 determines whether or not the antenna 4-m associated with the selected stream 7-m is assigned for transmission of another stream (step S206).
  • the antenna selection unit 33 selects the antenna 4-m associated with the selected stream 7-m.
  • the selected antenna 4-m is selected as the antenna 4 for beam forming (step S207).
  • the antenna selector 33 adds the selected stream 7-m to the stream group 8 to be spatially multiplexed. For example, the antenna selection unit 33 adds the selected stream 7-m to the spatially multiplexed stream group 8 (step S208).
  • the antenna selection unit 33 excludes the stream 7-m added to the stream group 8 to be spatially multiplexed from the candidates for the stream 7 to be spatially multiplexed. For example, the antenna selection unit 33 excludes the stream 7-m added to the spatially multiplexed stream group 8 from the candidates for the spatially multiplexed stream 7 (step S209).
  • the antenna selection unit 33 determines whether or not the number of streams 7 added to the spatially multiplexed stream group 8 is less than the maximum number of layers of multi-user MIMO (eg, 8). That is, the antenna selection unit 33 determines whether or not it is possible to further add the stream 7 to the spatially multiplexed stream group 8 (step S210).
  • the antenna selection unit 33 When it is determined that the number of streams 7 added to the spatially multiplexed stream group 8 is equal to the maximum number of layers of multi-user MIMO (step S210: YES), the antenna selection unit 33 performs spatial multiplexing. Determine whether there are any remaining candidates for stream 7. That is, the antenna selection unit 33 determines whether or not the number of candidates for the stream 7 to be spatially multiplexed is 0 (step S211).
  • step S210 When it is determined that the number of streams 7 added to the spatially multiplexed stream group 8 is less than the maximum value of the number of layers of multi-user MIMO (step S210: NO), the antenna selection unit 33 terminates the process. .
  • step S211: YES When it is determined that there remains a candidate for spatially multiplexed stream 7 (step S211: YES), the antenna selection unit 33 returns the process to step S205. If it is determined that there are no remaining candidates for spatially multiplexed stream 7 (step S211: NO), antenna selection section 33 terminates the process.
  • step S206 When it is determined in step S206 that the antenna 4-m associated with the selected stream 7-m has already been selected (step S206: YES), the antenna selection unit 33 selects the selected stream 7-m. m is excluded from candidates for stream 7 to be spatially multiplexed (step S212). Moreover, the antenna selection part 33 returns a process to step S205.
  • the terminal selection unit 30 selects one or more user terminals 5 .
  • the prediction unit 31 derives a prediction value of the amount of interference between streams transmitted from the plurality of antennas 4 for one or more selected user terminals 5 .
  • the collection unit 32 collects the received power values of the beams 6 of the streams 7 included in the stream group 8 from one or more selected user terminals 5 when the predicted value of the interference amount of the stream group is less than the threshold.
  • the antenna selection unit 33 selects a plurality of streams 7 in descending order of beam reception power values of the streams.
  • the antenna selection unit 33 selects multiple antennas 4 associated with the multiple selected streams 7 .
  • the communication unit 34 transmits the selected streams 7 by beamforming using the selected antennas 4 .
  • the radio communication system can improve communication capacity while suppressing an increase in processing load without collecting channel estimation values between each antenna and each user terminal.
  • the received power value is a simpler index than the channel estimation value (an index that does not require a high processing load).
  • FIG. 5 is a flow chart showing an operation example of the wireless communication system 1 in the modified example of the embodiment. Step S201 shown in FIG. 5 is similar to step S201 shown in FIG.
  • the prediction unit 31 derives a prediction value of the interference amount of the stream group transmitted from the multiple antennas 4 for one or more selected user terminals 5 .
  • the collection unit 32 determines whether or not the predicted value of the interference amount of the stream group is less than a predetermined threshold (step S202b). When it is determined that the predicted value of the interference amount of the stream group is less than the predetermined threshold (step S202b: YES), the collection unit 32 advances the process to step S203.
  • the antenna selection unit 33 selects the allocation method that takes into consideration the interference amount between the streams, and uses the first implementation method. Assignment (allocation) of streams to the user terminals 5 is performed by a predetermined method different from the assignment method shown in the form. That is, the antenna selection unit 33 allocates the spatially multiplexed stream group 8 to the plurality of antennas 4 based on a predetermined condition so that the amount of interference between the streams is reduced (step S213). The antenna selection unit 33 terminates the processing.
  • the predetermined condition may be any condition as long as the amount of interference between streams is reduced.
  • the antenna selection unit 33 selects the spatial Multiplexed stream groups 8 are assigned to multiple antennas 4 . This makes it possible to improve the communication capacity while suppressing an increase in the processing load.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a wireless communication device according to the embodiment.
  • a processor 100 such as a CPU (Central Processing Unit) is a storage device having a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium) for some or all of the functional units of the base station 3 (wireless communication device). It is implemented as software by executing a program stored in 102 and memory 101 . The program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • Computer-readable recording media include portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROM (Read Only Memory), CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and storage such as hard disks built into computer systems. It is a non-temporary recording medium such as a device.
  • Some or all of the functional units of the wireless communication system 1 may use, for example, LSI (Large Scale Integrated circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), or FPGA (Field Programmable Gate Array). may be implemented using hardware including electronic circuits or circuitry.
  • LSI Large Scale Integrated circuit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the present invention is applicable to distributed antenna systems performing single-user MIMO (SU-MIMO) and multi-user MIMO (MU-MIMO).
  • SU-MIMO single-user MIMO
  • MU-MIMO multi-user MIMO

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Abstract

無線通信装置は、１以上のユーザ端末を選択する端末選択部と、選択された１以上のユーザ端末について、複数のアンテナから送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する予測部と、干渉量の予測値が閾値未満である場合、ストリーム群に含まれるストリームの受信電力値を、選択された１以上のユーザ端末から収集する収集部と、受信電力値が大きい順に複数のストリームを選択し、選択された複数のストリームに対応付けられた複数のアンテナを選択するアンテナ選択部と、選択された複数のストリームを、選択された複数のアンテナを用いてビームフォーミングによって送信する送信部とを備える。

Description

無線通信装置及び無線通信方法
　本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
　第５世代移動通信システム（５Ｇ）では、高周波数帯（ミリ波帯）の電波が通信に使用されている。将来の無線システム（例えば、第６世代移動通信システム）では、通信容量が向上するように、より広い帯域幅を確保可能な更に高い周波数帯の電波の使用が想定されている。
　一般に、高周波数帯の電波の伝搬損失は大きい。また、高周波数帯の電波の直進性は高い。そこで、通信エリアをカバーするために、分散配置された複数のアンテナを用いて通信する無線通信システム（分散アンテナシステム）が検討されている（非特許文献１参照）。
　分散アンテナシステムは、分散配置された複数のアンテナを用いて、シングルユーザＭＩＭＯ（Single User - Multi-Input Multi-Output : SU-MIMO）とマルチユーザＭＩＭＯ（Multi User - Multi-Input Multi-Output : MU-MIMO）とを実行する。これらによって、分散アンテナシステムは、通信容量を向上させることが可能である。
　特許文献１では、マルチユーザＭＩＭＯを用いる基地局（無線通信装置）と複数の移動局（ユーザ端末）とを備える無線通信システムにおいて、基地局と各移動局との間の各チャネル推定値に基づいて、各移動局に送信されるストリームの本数及びパラメータを決定する基地局が提案されている。特許文献１では、基地局は、各チャネル推定値に対してＧｒｅｅｄｙ法等を適用することによって、アンテナから移動局に送信されるストリームの本数を移動局ごとに割り当てる。これによって、通信容量を向上させることが可能である。
特開２０１７－１６３４９７号公報
株式会社ＮＴＴドコモ, "ドコモ６Ｇホワイトペーパー２．０版", 2020年7月
　高周波数帯の電波を通信に使用する無線通信システムでは、処理遅延の抑制とデバイス制御の簡易化との観点から、処理負荷の増大を抑制することが求められている。しかしながら、分散配置された全てのアンテナと各ユーザ端末との間の複数のチャネル推定値を基地局が収集することは、処理負荷の増大を抑制する観点から望ましくない。また、これら複数のチャネル推定値に基づいてユーザ端末に割り当てるストリームを制御することは、処理負荷の増大を抑制する観点から望ましくない。これらのように、処理負荷が増大した場合には、通信容量を向上させることができない場合がある。
　上記事情に鑑み、本発明は、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量を向上させることが可能である無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、１以上のユーザ端末を選択する端末選択部と、選択された前記１以上のユーザ端末について、複数のアンテナから送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する予測部と、前記干渉量の予測値が閾値未満である場合、前記ストリーム群に含まれるストリームのビームの受信電力値を、選択された前記１以上のユーザ端末から収集する収集部と、前記受信電力値が大きい順に複数の前記ストリームを選択し、選択された複数の前記ストリームに対応付けられた複数の前記アンテナを選択するアンテナ選択部と、選択された複数の前記ストリームを、選択された複数の前記アンテナを用いてビームフォーミングによって送信する送信部とを備える無線通信装置である。
　本発明の一態様は、無線通信装置が実行する無線通信方法であって、１以上のユーザ端末を選択する端末選択ステップと、選択された前記１以上のユーザ端末について、複数のアンテナから送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する予測ステップと、前記干渉量の予測値が閾値未満である場合、前記ストリーム群に含まれるストリームのビームの受信電力値を、選択された前記１以上のユーザ端末から収集する収集ステップと、前記受信電力値が大きい順に複数の前記ストリームを選択し、選択された複数の前記ストリームに対応付けられた複数の前記アンテナを選択するアンテナ選択ステップと、選択された複数の前記ストリームを、選択された複数の前記アンテナを用いてビームフォーミングによって送信する送信ステップとを含む無線通信方法である。
　本発明により、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量を向上させることが可能である。
実施形態における、無線通信システムの構成例を示す図である。 実施形態における、空間多重されるストリーム群へのストリームの追加例を示す図である。 実施形態における、無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 実施形態における、無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 実施形態の変形例における、無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 実施形態における、無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。
　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（概要）
　実施形態の無線通信システムは、分散配置された全てのアンテナのうちの少なくとも一部のアンテナを用いてストリーム（データ系列）を無線通信するシステム（分散アンテナシステム）である。無線通信システムでは、アンテナごとに１本のストリームが、そのアンテナごとに１本のビームを用いて、ユーザ端末に送信される。したがって、複数のストリーム（ストリーム群）がユーザ端末に割り当てられた場合には、そのユーザ端末に向けて、割り当てられた複数のストリーム（ビーム）が複数のアンテナから送信される。
　ここで、無線通信システムの基地局は、分散配置された全てのアンテナのうちから、割り当てられた複数のストリームを送信する複数のアンテナを選択する。基地局は、選択された複数のアンテナから送信されるストリーム同士の干渉量の予測値を、選択された複数のアンテナの組み合わせに基づく所定の統計手法を用いて導出する。また、基地局は、導出された予測値が所定の閾値未満であるか否かを、ストリームの送信前に判定する。
　ストリーム同士の干渉量の予測値が所定の閾値未満であると判定された場合、基地局は、各ユーザ端末がストリームのビームの受信電力値を測定できるように、分散配置されたアンテナごとにビームサーチを実行する。ここで、基地局は、通信エリアにおける各ユーザ端末に、各アンテナを用いて、電力測定用信号のビームを送信する。各ユーザ端末は、アンテナごとに送信された電力測定用信号のビームの最大受信電力値を、基地局にフィードバックする。基地局は、送信された電力測定用信号のビームの最大受信電力値を、通信エリアにおける各ユーザ端末から収集する。すなわち、基地局は、電力測定用信号のビームを送信したアンテナごとの最大受信電力値を、通信エリアにおける各ユーザ端末から収集する。アンテナから送信された電力測定用信号のビームの受信電力値は、その同じアンテナから送信されたストリームのビームの受信電力値に相当する。なお、受信電力値は、チャネル推定値よりも簡易な指標（処理負荷が高くない指標）である。
　基地局は、上位装置から送信された割り当て要求に応じて、ダウンリンクについて、基地局が同時送信可能なストリームの本数の範囲で、選択された１以上のユーザ端末に１以上のストリームを割り当てる。ここで、基地局は、収集された受信電力値に基づいて、選択された１以上のユーザ端末にストリームの本数を割り当てる。なお、基地局は、アップリンクについて、収集された受信電力値に基づいて、選択された１以上のユーザ端末にストリームの本数を割り当ててもよい。
　基地局は、ストリームの信号対雑音比（signal-to-noise ratio）が高くなるアンテナを優先して、分散配置された全てのアンテナのうちから複数のアンテナを選択する。ここで、分散配置された全てのアンテナが選択されてもよいし、分散配置された全てのアンテナのうちの一部が選択されてもよい。
　基地局は、ストリーム同士の干渉量の予測値が所定の閾値未満であると判定された場合、選択された複数のアンテナから送信される高周波数帯の電波（無線信号）を用いて、選択された１以上のユーザ端末にストリーム群を送信する。ここで、無線通信システムがビームフォーミングを実行することによって、ストリーム同士の干渉量が低減される。これらによって、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量を向上させることが可能である。
　（実施形態）
　図１は、無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、分散配置された全てのアンテナのうちの少なくとも一部のアンテナを用いてストリームを無線通信するシステム（分散アンテナシステム）である。無線通信システム１は、上位装置２と、基地局３と、複数のアンテナ４と、１以上のユーザ端末５とを備える。
　複数のアンテナ４（超分散アンテナ）は、基地局３から張り出して、通信エリアに分散配置される。基地局３と各アンテナ４との間は、例えば光ファイバ又は同軸ケーブルを用いて接続される。基地局３と各アンテナ４との間では、アナログＲｏＦ（Radio-over-Fiber）を用いて、光ファイバが光信号を伝送してもよい。図１では、無線通信システム１は、一例として１６個のアンテナ４を備える。アンテナ４は、複数のアンテナ素子を備える。また、ユーザ端末５は、１以上のアンテナ素子を備える。
　上位装置２は、情報処理装置であり、例えばサーバ装置である。上位装置２は、アンテナ４から送信されるストリーム（データ系列）の候補を、基地局３に送信する。
　基地局３は、分散配置された各アンテナ４の動作を集中制御する。基地局３は、分散配置された全てのアンテナ４のうちから、複数のアンテナ４を選択する。基地局３は、選択された複数のアンテナ４を用いて、空間多重されたストリーム群８を１以上のユーザ端末５に送信する。ここで、基地局３は、アンテナ４に備えられた複数のアンテナ素子を用いて、ビームフォーミングを実行する。これによって、高周波数帯における利得が確保される。
　なお、基地局３とユーザ端末５との両方が、ビームフォーミングを実行してもよい。また、上位装置２は、上り送信によって、複数のストリームを基地局３から取得してもよい。
　基地局３は、シングルユーザＭＩＭＯとマルチユーザＭＩＭＯとのうちの少なくとも一方を実行する。複数のアンテナ４は、空間多重されたストリーム群８（複数のストリーム）を、複数のユーザ端末５に向けて同時送信する。このようにして、基地局３は、ダウンリンクについて、マルチユーザＭＩＭＯを実行する。同様に、複数のユーザ端末５は、空間多重されたストリーム群を、複数のアンテナ４に向けて同時送信してもよい。このようにして、基地局３は、アップリンクについて、マルチユーザＭＩＭＯを実行してもよい。
　複数のアンテナ４は、空間多重されたストリーム群９（複数のストリーム）を、単一のユーザ端末５に向けて同時送信する。図１では、アンテナ４－１は、ビーム６－１を用いて、ストリーム７－１をユーザ端末５－１に向けて送信する。アンテナ４－３は、ビーム６－３を用いて、ストリーム７－３をユーザ端末５－１に向けて送信する。このようにして、基地局３は、ダウンリンクについて、シングルユーザＭＩＭＯを実行する。同様に、単一のユーザ端末５は、空間多重されたストリーム群を、複数のアンテナ４に向けて同時送信してもよい。このようにして、基地局３は、アップリンクについて、シングルユーザＭＩＭＯを実行してもよい。
　ストリーム群８は、マルチユーザＭＩＭＯのストリーム群である。なお、マルチユーザＭＩＭＯにおいて同時に通信可能なストリーム７の本数の上限は、マルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値を表すパラメータに基づいて定められる。
　ストリーム群９は、シングルユーザＭＩＭＯのストリーム群である。なお、シングルユーザＭＩＭＯにおいて同時に通信可能なストリーム７の本数の上限は、シングルユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値を表すパラメータに基づいて定められる。
　次に、基地局３の構成例について説明する。
　基地局３は、端末選択部３０と、予測部３１と、収集部３２と、アンテナ選択部３３と、通信部３４（送信部、受信部）とを備える。
　端末選択部３０は、ダウンリンクのストリームの割り当て要求として、複数のストリームの識別子を上位装置２から取得する。端末選択部３０は、取得された複数のストリームの識別子について、ユーザ端末５に割り当てられるストリームの候補を管理する。すなわち、端末選択部３０は、ストリームの識別子に基づいて、通信エリアにおける複数のユーザ端末５のうちから、１以上のユーザ端末５を選択する。
　例えば、端末選択部３０は、ランク指標（Rank Indicator : RI）等の所定指標と所定のスケジューリング処理とに基づいて、ユーザ端末５を選択する。例えば、端末選択部３０は、比例公平性（Proportional fairness : PF）と所定のスケジューリング処理とに基づいて、ユーザ端末５を選択してもよい。
　例えば、端末選択部３０は、アンテナ４から送信されたストリームの受信電力が高いユーザ端末５から順に、ユーザ端末５を選択してもよい。例えば、端末選択部３０は、アンテナ４から送信されたストリームのビームの受信電力値が類似するユーザ端末５同士を選択してもよい。
　例えば、端末選択部３０は、ユーザ端末５同士の間においてストリーム同士の干渉量が低減するように、ユーザ端末５同士の位置関係等に基づいて、複数のユーザ端末５を選択してもよい。例えば、端末選択部３０は、ユーザ端末５同士の間においてストリーム同士の干渉量が低減するように、所定距離以上に互いに離れているユーザ端末５同士を選択してもよい。
　例えば、端末選択部３０は、マルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値以上の個数のユーザ端末５を選択してもよい。例えば、端末選択部３０は、マルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値未満の個数のユーザ端末５を選択してもよい。
　予測部３１は、選択された１以上のユーザ端末５を表すデータ（例えば、端末の識別子）を、端末選択部３０から取得する。予測部３１は、選択された１以上のユーザ端末５について、複数のアンテナ４から送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する。例えば、予測部３１は、選択された単一のユーザ端末５について、そのユーザ端末５のストリーム同士の干渉量の予測値を導出する。例えば、予測部３１は、選択された複数のユーザ端末５について、それら複数のユーザ端末５のストリーム同士の干渉量の予測値を導出する。
　予測部３１は、ストリーム群の干渉量の予測値が所定の閾値未満であるか否かを判定する。なお、ストリーム群の干渉量の予測値が所定の閾値以上であると判定された場合、端末選択部３０は、ストリーム群の干渉量の予測値が所定の閾値未満であると判定されるまで、ユーザ端末５を選択する処理をやり直してもよい。
　予測部３１は、複数のアンテナ４と送信される複数のストリーム（ビーム）との組み合わせに基づく所定の統計手法を用いて、ストリーム同士の干渉量の予測値を導出する。予測部３１は、複数のアンテナ４の位置関係とアンテナ４ごとのアンテナ素子の個数に応じたビーム幅とに基づく所定の統計手法を用いて、ストリーム同士の干渉量の予測値を導出してもよい。
　なお、端末選択部３０は、これらの導出された予測値に基づいて、ストリーム同士の干渉量が少なくなるようにユーザ端末５を選択してもよい。
　干渉量の予測値が所定閾値未満であると判定された場合、収集部３２は、選択された各ユーザ端末５にストリームを送信する可能性のある各アンテナ４から送信された電力測定用信号のビームの受信電力値を、選択された各ユーザ端末５からのフィードバック等によって収集する。ストリームを送信する可能性のあるアンテナ４とは、取得されたストリームの識別子に予め対応付けられたアンテナ４である。なお、上述したように、アンテナ４から送信された電力測定用信号のビームの受信電力値は、その同じアンテナ４から送信されたストリームのビームの受信電力値に相当する。
　アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちから、ストリームのビームの受信電力値が大きい順に、複数のストリームを選択する。すなわち、アンテナ選択部３３は、上位装置２から取得された複数のストリームの識別子により定まるストリームの候補のうちから、アンテナ４とストリーム７との対応付けに基づいて、最大の受信電力値を示すストリームを優先して選択する。
　アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７に対応付けられたアンテナ４を選択する。ここで、アンテナ選択部３３は、アンテナ４（リソース）を重複して選択しないようにする。アンテナ選択部３３は、アンテナ４が重複して選択された場合には、後から選択されたストリーム７を、空間多重されるストリーム群８に追加されるストリーム７の候補から除外する。
　アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム群８におけるストリーム７の本数がマルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値に達するまで、又は、ストリームの候補の残りが無くなるまで、ストリーム７を送信するアンテナ４を選択する。このようにして、アンテナ選択部３３は、各ユーザ端末５へのストリーム７の割り当て（配分）を決定する。
　なお、空間多重されるストリーム群におけるストリームの本数がマルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値に達しておらず、かつ、ストリームの候補の残りが無くなった場合には、端末選択部３０がユーザ端末５を追加で選択し、そのユーザ端末５宛のストリームの候補をアンテナ選択部３３がストリーム群８に追加してもよい。
　通信部３４（送信部、受信部）は、選択された複数のストリームの下り送信を、上位装置２に要求する。通信部３４は、選択された複数のストリームを、上位装置２から取得する。通信部３４は、選択された複数のストリームを、選択された複数のアンテナ４を用いて、ビームフォーミングによって送信する。
　次に、アンテナ選択部３３の詳細について説明する。
　図２は、空間多重されるストリーム群８へのストリーム７の追加例（ユーザ端末へのストリームの割り当て例）を示す図である。図２では、選択されたユーザ端末５は、一例として、ユーザ端末５－１と、ユーザ端末５－２と、ユーザ端末５－３とである。
　アンテナ選択部３３は、各ユーザ端末５に向けてストリームを送信する可能性のあるアンテナ４の番号（アンテナ番号）を、検索処理によって、分散配置された全てのアンテナ４の番号のうちから抽出する。すなわち、アンテナ選択部３３は、ストリームの候補に対応付けられたアンテナ４の番号を、分散配置された全てのアンテナ４の番号のうちから抽出する。
　図２に示されたデータテーブルでは、各アンテナ４から送信された電力測定用信号のビームを用いて予め実行されたビームサーチの結果に基づいて、受信電力値とアンテナ番号とが対応付けられている。また、ストリームの候補とアンテナ番号とが、例えば、ストリームの宛先となっているユーザ端末５とアンテナ４との間の位置関係に基づいて対応付けられている。これによって、アンテナ番号に基づいて、ストリームの候補と受信電力値とが対応付けられている。
　アンテナ選択部３３は、ユーザ端末５－１について、一例として、ストリーム７－３に対応付けられたアンテナ４－３と、ストリーム７－７に対応付けられたアンテナ４－７と、ストリーム７－５に対応付けられたアンテナ４－５と、ストリーム７－１に対応付けられたアンテナ４－１とを、分散配置された複数のアンテナ４のうちから抽出する。
　アンテナ選択部３３は、ユーザ端末５－２について、一例として、ストリーム７－６に対応付けられたアンテナ４－６と、ストリーム７－５に対応付けられたアンテナ４－５と、ストリーム７－７に対応付けられたアンテナ４－７と、ストリーム７－４に対応付けられたアンテナ４－４とを、分散配置された複数のアンテナ４のうちから抽出する。
　アンテナ選択部３３は、ユーザ端末５－３について、一例として、ストリーム７－１２に対応付けられたアンテナ４－１２と、ストリーム７－９に対応付けられたアンテナ４－９と、ストリーム７－５に対応付けられたアンテナ４－５と、ストリーム７－８に対応付けられたアンテナ４－８とを、分散配置された複数のアンテナ４のうちから抽出する。
　アンテナ選択部３３は、選択された各ユーザ端末５の受信電力値を、複数のユーザ端末５から収集された複数の受信電力値のうちから抽出する。ここで、シングルユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値が４であることから、アンテナ選択部３３は、ユーザ端末５ごとに４本以下のストリームの候補について、ストリームの受信電力値を抽出する。
　このようにして図２では、データテーブルの形式で、「ストリームの候補」と「受信電力値」と「アンテナ番号」と「追加順」とが、選択されたユーザ端末５ごとに対応付けられている。
　図２では、シングルユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値は、４である。このため、ストリームの候補の数は、ユーザ端末５ごとに４個である。また、マルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値は、８である。このため、アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちから選択された８本以下のストリームを、ストリーム群８に追加する。
　アンテナ選択部３３は、対応付けられた受信電力値が大きい順に、空間多重されるストリーム群８にストリームの候補を追加する。ここで、同じ受信電力値を示すストリームの候補が複数存在する場合には、アンテナ選択部３３は、それらのストリームの候補のうちから、ストリームをランダムに選択してもよい。また、アンテナ選択部３３は、それらのストリームの候補のうちから、割り当てられたストリーム７の本数が少ないユーザ端末５のストリームの候補を優先して選択してもよい。
　アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちで１番目に大きい受信電力値「－７３ｄＢ」を示すストリーム７－６を、空間多重されるストリーム群８に追加する。また、アンテナ選択部３３は、追加されたストリーム７－６を、ストリームの候補から除外する。
　アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちで２番目に大きい受信電力値「－７４ｄＢ」を示すストリーム７－３を、空間多重されるストリーム群８に追加する。アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちで３番目に大きい受信電力値「－７５ｄＢ」を示すストリーム７－５を、空間多重されるストリーム群８に追加する。アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちで４番目に大きい受信電力値「－７６ｄＢ」を示すストリーム７－７を、空間多重されるストリーム群８に追加する。
　アンテナ選択部３３は、選択された複数のストリーム７を送信する複数のアンテナ４を、通信エリアにおける全てのアンテナ４のうちから重複しないように選択する。例えば、アンテナ選択部３３は、ストリームの候補のうちで５番目に大きい受信電力値「－７７ｄＢ」を示すストリーム７－７を、空間多重されるストリーム群８に追加しない。なぜなら、５番目に大きい受信電力値「－７７ｄＢ」を示すストリーム７－７に対応付けられたアンテナ４－７は、ストリームの候補のうちで４番目に大きい受信電力値「－７６ｄＢ」を示すストリーム７－７に対応付けられたアンテナ４－７として選択済だからである。選択済のアンテナ４に対応付けられたストリームの候補が選択された場合には、アンテナ選択部３３は、そのストリームの候補をストリーム群８に追加せずに、ストリーム群８への追加対象から除外する。
　図２では、受信電力値「－８３ｄＢ」を示すストリーム７－１がストリーム群８に追加された時点で、空間多重されるストリームの本数が、マルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値「８」に達する。このため、ストリームの候補のうちで残っている候補が今回選択されることなく、選択されたユーザ端末５へのストリーム７の割り当て処理は終了する。
　次に、無線通信システム１の動作例を説明する。
　図３は、無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。上位装置２は、ユーザ端末５－ｎ（ｎは１以上の整数）宛てのストリームの識別子を、ストリームの割り当て要求として基地局３に送信する（ステップＳ１０１）。基地局３は、ストリームの識別子に基づいて、ストリームが割り当てられる１以上のユーザ端末５－ｎを選択する（ステップＳ１０２）。基地局３は、選択された１以上のユーザ端末５－ｎについて、ストリーム同士の干渉量の予測値を導出する（ステップＳ１０３）。
　ストリーム同士の干渉量の予測値が閾値未満である場合、基地局３は、最大受信電力値の送信を、選択された１以上のユーザ端末５－ｎに要求する。各ユーザ端末５－ｎは、各アンテナ４から送信されたビームの受信電力値を、基地局３に送信する（ステップＳ１０４）。基地局３は、各アンテナ４から送信されたビームの最大受信電力値を、各ユーザ端末５－ｎから収集する（ステップＳ１０５）。
　基地局３は、空間多重されるストリーム７の候補に対応付けられたアンテナ４を検索する（ステップＳ１０６）。基地局３は、受信電力値が大きいストリームを優先し、複数のストリーム７に対応付けられた複数のアンテナ４を選択する（ステップＳ１０７）。
　基地局３は、複数のストリームの送信を要求する（ステップＳ１０８）。上位装置２は、複数のストリームの送信要求を取得する（ステップＳ１０９）。上位装置２は、要求された複数のストリームを、空間多重される複数のストリームとして、基地局３に送信する（ステップＳ１１０）。基地局３は、空間多重される複数のストリームを取得する（ステップＳ１１１）。
　基地局３は、選択された複数のアンテナ４を用いて、空間多重されたストリーム群（複数のストリーム７）を各ユーザ端末５－ｎに送信する（ステップＳ１１２）。各ユーザ端末５－ｎは、自端末宛てのストリーム７を、そのストリーム７に対応付けられたアンテナ４から取得する（ステップＳ１１３）。
　ユーザ端末５－ｎは、アップリンクのストリームを、そのアップリンクのストリームに対応付けられたアンテナ４に送信してもよい（ステップＳ１１４）。基地局３は、選択された複数のアンテナ４を用いて、そのアップリンクのストリームを取得する。基地局３は、アップリンクのストリームを、上位装置２に送信する（ステップＳ１１５）。上位装置２は、アップリンクのストリームを、基地局３から取得する（ステップＳ１１６）。
　図４は、無線通信システム１の動作例（各ユーザ端末５へのストリームの割り当て方法）を示すフローチャートである。端末選択部３０は、通信エリアにおける複数のユーザ端末５のうちから、１以上のユーザ端末５を選択する（ステップＳ２０１）。予測部３１は、選択された１以上のユーザ端末５について、複数のアンテナ４から送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する。収集部３２は、ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２ａ）。
　ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２０２ａ：ＮＯ）、収集部３２は、ステップＳ２０１に処理を戻す。ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２０２ａ：ＹＥＳ）、収集部３２は、分散配置された全てのアンテナ４に含まれている各アンテナ４から送信されたビームの受信電力値を、選択された１以上のユーザ端末５から収集する（ステップＳ２０３）。
　アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム７の候補に対応付けられたアンテナ４を検索する（ステップＳ２０４）。アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム７の候補のうちから、受信電力値が大きい順にストリーム７を選択する（ステップＳ２０５）。アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍ（ｍは１以上の整数）に対応付けられたアンテナ４－ｍが既に選択されているか否かを判定する。すなわち、アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍに対応付けられたアンテナ４－ｍが他のストリームの送信のために割り当てられているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
　選択されたストリーム７－ｍに対応付けられたアンテナ４－ｍが選択されていないと判定された場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍに対応付けられたアンテナ４－ｍを、ビームフォーミングを実行するアンテナ４として選択する（ステップＳ２０７）。アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍを、空間多重されるストリーム群８に追加する。例えば、アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍを、空間多重されるストリーム群８に追加する（ステップＳ２０８）。
　アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム群８に追加されたストリーム７－ｍを、空間多重されるストリーム７の候補から除外する。例えば、アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム群８に追加されたストリーム７－ｍを、空間多重されるストリーム７の候補から除外する（ステップＳ２０９）。
　アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム群８に追加されたストリーム７の本数がマルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値（例えば、８）未満であるか否かを判定する。すなわち、アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム群８にストリーム７を更に追加することが可能であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
　空間多重されるストリーム群８に追加されたストリーム７の本数とマルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値とが等しいと判定された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム７の候補が残っているか否かを判定する。すなわち、アンテナ選択部３３は、空間多重されるストリーム７の候補の個数が０であるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。
　空間多重されるストリーム群８に追加されたストリーム７の本数がマルチユーザＭＩＭＯのレイヤ数の最大値未満であると判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、アンテナ選択部３３は、処理を終了する。
　空間多重されるストリーム７の候補が残っていると判定された場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、アンテナ選択部３３は、ステップＳ２０５に処理を戻す。空間多重されるストリーム７の候補が残っていないと判定された場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、アンテナ選択部３３は、処理を終了する。
　ステップＳ２０６において、選択されたストリーム７－ｍに対応付けられたアンテナ４－ｍが既に選択されていると判定された場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、アンテナ選択部３３は、選択されたストリーム７－ｍを、空間多重されるストリーム７の候補から除外する（ステップＳ２１２）。また、アンテナ選択部３３は、ステップＳ２０５に処理を戻す。
　以上のように、端末選択部３０は、１以上のユーザ端末５を選択する。予測部３１は、選択された１以上のユーザ端末５について、複数のアンテナ４から送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する。収集部３２は、ストリーム群の干渉量の予測値が閾値未満である場合、ストリーム群８に含まれるストリーム７のビーム６の受信電力値を、選択された１以上のユーザ端末５から収集する。アンテナ選択部３３は、ストリームのビームの受信電力値が大きい順に、複数のストリーム７を選択する。アンテナ選択部３３は、選択された複数のストリーム７に対応付けられた複数のアンテナ４を選択する。通信部３４（送信部）は、選択された複数のストリーム７を、選択された複数のアンテナ４を用いてビームフォーミングによって送信する。
　これによって、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量（スループット）を向上させることが可能である。すなわち、無線通信システムは、各アンテナと各ユーザ端末との間のチャネル推定値を収集することなく、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量を向上させることが可能である。なお、受信電力値は、チャネル推定値よりも簡易な指標（処理負荷が高くない指標）である。
　（変形例）
　図５は、実施形態の変形例における、無線通信システム１の動作例を示すフローチャートである。図５に示されたステップＳ２０１は、図４に示されたステップＳ２０１と同様である。
　予測部３１は、選択された１以上のユーザ端末５について、複数のアンテナ４から送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する。収集部３２は、ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２ｂ）。ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２０２ｂ：ＹＥＳ）、収集部３２は、ステップＳ２０３に処理を進める。
　ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２０２ｂ：ＮＯ）、アンテナ選択部３３は、ストリーム同士の干渉量が考慮された割り当て方法であって、第１実施形態に示された割り当て方法とは異なる所定の方法によって、ユーザ端末５へのストリームの割り当て（配分）を実行する。すなわち、アンテナ選択部３３は、ストリーム同士の干渉量が低減されるように、所定条件に基づいて、空間多重されるストリーム群８を複数のアンテナ４に割り当てる（ステップＳ２１３）。アンテナ選択部３３は、処理を終了する。所定条件とは、ストリーム同士の干渉量が低減されるようになる条件であれば、どのような条件でもよい。
　以上のように、ストリーム群の干渉量の予測値が所定閾値以上であると判定された場合、アンテナ選択部３３は、ストリーム同士の干渉量が低減されるように、所定条件に基づいて、空間多重されるストリーム群８を複数のアンテナ４に割り当てる。これによって、処理負荷の増大を抑制した上で、通信容量を向上させることが可能である。
　（ハードウェア構成）
　図６は、実施形態における、無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。基地局３（無線通信装置）の各機能部のうちの一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ１００が、不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置１０２とメモリ１０１とに記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記録媒体である。
　無線通信システム１の各機能部の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　本発明は、シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）及びマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）を実行する分散アンテナシステムに適用可能である。
１…無線通信システム、２…上位装置、３…基地局、４…アンテナ、５…ユーザ端末、６…ビーム、７…ストリーム、８…ストリーム群、９…ストリーム群、３０…端末選択部、３１…予測部、３２…収集部、３３…アンテナ選択部、３４…通信部、１００…プロセッサ、１０１…メモリ、１０２…記憶装置

Claims (8)

  1. 　１以上のユーザ端末を選択する端末選択部と、
    　選択された前記１以上のユーザ端末について、複数のアンテナから送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する予測部と、
    　前記干渉量の予測値が閾値未満である場合、前記ストリーム群に含まれるストリームのビームの受信電力値を、選択された前記１以上のユーザ端末から収集する収集部と、
    　前記受信電力値が大きい順に複数の前記ストリームを選択し、選択された複数の前記ストリームに対応付けられた複数の前記アンテナを選択するアンテナ選択部と、
    　選択された複数の前記ストリームを、選択された複数の前記アンテナを用いてビームフォーミングによって送信する送信部と
    　を備える無線通信装置。
  2. 　前記予測部は、複数の前記アンテナと送信される複数の前記ストリームとの組み合わせに基づいて、前記ストリーム同士の干渉量の予測値を導出する、請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 　前記予測部は、複数の前記アンテナの位置関係と前記アンテナごとのアンテナ素子の個数に応じたビーム幅とに基づいて、前記ストリーム同士の干渉量の予測値を導出する、請求項１に記載の無線通信装置。
  4. 　前記端末選択部は、ランク指標と所定のスケジューリング処理とに基づいて、前記１以上のユーザ端末を選択する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  5. 　前記端末選択部は、比例公平性と所定のスケジューリング処理とに基づいて、前記１以上のユーザ端末を選択する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  6. 　前記端末選択部は、前記アンテナから送信された前記ストリームの受信電力が高いユーザ端末から順に、前記１以上のユーザ端末を選択する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  7. 　前記端末選択部は、前記アンテナから送信された前記ストリームのビームの受信電力値が類似する前記１以上のユーザ端末を選択する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
  8. 　無線通信装置が実行する無線通信方法であって、
    　１以上のユーザ端末を選択する端末選択ステップと、
    　選択された前記１以上のユーザ端末について、複数のアンテナから送信されるストリーム群の干渉量の予測値を導出する予測ステップと、
    　前記干渉量の予測値が閾値未満である場合、前記ストリーム群に含まれるストリームのビームの受信電力値を、選択された前記１以上のユーザ端末から収集する収集ステップと、
    　前記受信電力値が大きい順に複数の前記ストリームを選択し、選択された複数の前記ストリームに対応付けられた複数の前記アンテナを選択するアンテナ選択ステップと、
    　選択された複数の前記ストリームを、選択された複数の前記アンテナを用いてビームフォーミングによって送信する送信ステップと
    　を含む無線通信方法。
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