JP2012015691A

JP2012015691A - 無線基地局、及び無線基地局によるアンテナ選択方法

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Publication number: JP2012015691A
Application number: JP2010148706A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Fujii; 正明藤井
Original assignee: Samsung Yokohama Research Institute
Current assignee: Samsung R&D Institute Japan Co Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】上り回線におけるセル間干渉を抑制して伝送特性を向上させること。
【解決手段】自セル内に設置された複数の自セル内アンテナ、及び、前記自セルと前記隣接セルとの境界付近に設置された隣接セル内アンテナ、に接続され、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナにより、前記自セル内に存在するユーザ端末から受信した上り回線用参照信号を用いてチャネル推定し、推定されたチャネル応答を周波数領域に変換し、周波数領域のチャネル応答に基づいて前記各自セル内アンテナ及び前記各隣接セル内アンテナに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出し、チャネル利得が大きい順に、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナをランク付けし、上位にランク付けされた所定数のアンテナを前記ユーザ端末から信号を受信するための受信アンテナセットに設定する、無線基地局が提供される。
【選択図】図８

Description

本発明は、無線基地局、及び無線基地局によるアンテナ選択方法に関する。特に、本発明は、分散アンテナを利用した移動無線通信システムにおける上り回線マルチユーザＭＩＭＯ受信方式に関し、セル間干渉対策技術に関する。

無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送（ＭＩＭＯ；ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。

しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、参照信号を用いて推定される。また、推定されたチャネル行列を用いて信号を検出する方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅｄＥｒｒｏｒ）検波方式やＭＬＤ（ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式を用いる方法が知られている。

最近では、複数の無線端末に向けて無線基地局に設置された複数のアンテナにより信号を送信して空間多重させ、受信して各信号を分離することにより、システム全体のスループットを向上させるマルチユーザＭＩＭＯシステムが利用されつつある。また、１つのセル内に複数のアンテナを分散して配置し、これら複数のアンテナを用いて無線基地局と無線端末との間で無線通信を実現する分散アンテナ無線アクセスシステム（以下、分散アンテナシステム）の利用が企図されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

また、分散アンテナシステムに関し、下記の非特許文献１には、分散アンテナシステムの上り回線にＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式を適用して隣接セル間における干渉を抑制する技術が開示されている。特に、下記の非特許文献１には、時間領域処理によるアンテナ選択方法が開示されている。この方法を適用すると、受信時の逆拡散により隣接セル間の干渉を抑制することが可能になる。

特開２００９−２４６９７４号公報

P. Chen, R. Cheng, and W. Wu, "Antennadynamic selection strategies in CDMA distributed antenna systems," Proc. Sarnoff Symposium on Advances in Wired and WirelessCommunications, pp.1-4, April 2005.

しかしながら、ＣＤＭＡ方式を適用した分散アンテナシステムにおいては、信号検出の処理及びアンテナ選択の処理が時間領域において実行されていたため、伝送速度が高速になるにつれてチャネルの周波数選択性の影響が大きくなってしまうという問題がある。つまり、上記の非特許文献１に記載された方式を適用した場合、各周波数又は各周波数ブロックについては必ずしも最適なアンテナセットが選択されないという問題がある。また、ＣＤＭＡ方式を適用した場合、受信時の逆拡散によって隣接セル間の干渉が抑制されるものの、信号を拡散することにより伝送帯域が大きくなったり、シングルキャリア伝送に比べて伝送速度が低下してしまったりするという問題がある。

このように、分散アンテナシステムにＣＤＭＡ方式を適用する場合には、いくつかの問題が存在する。そのため、シングルキャリア伝送方式に基づく分散アンテナシステムにおいて隣接セル間の干渉を抑制する技術が求められている。シングルキャリア伝送方式（例えば、H.G. Myung and D.J. Goodman, “Single Carrier
FDMA: A new air interface for long term evolution,”
John Wiley & Sons, Ltd., 2008.を参照）の場合、ＣＤＭＡ方式のような信号の拡散は行われてない。そのため、シングルキャリア伝送方式は高速伝送に適している。

しかしながら、シングルキャリア伝送方式を単純に分散アンテナシステムに適用した場合、ＣＤＭＡ方式のように隣接セル間の干渉を抑制する効果は望めない。そのため、隣接セルに近い位置にアンテナが配置される分散アンテナシステムにシングルキャリア伝送方式を適用すると、隣接セル間の干渉により伝送特性が大幅に劣化してしまうという問題がある。そのため、分散アンテナシステムにおいて伝送速度やスループットを向上させるには、シングルキャリア伝送方式を分散アンテナシステムに適用した場合に隣接セル間の干渉を抑制する方法の実現が必要になる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、シングルキャリア伝送方式を適用した分散アンテナシステムにおいて隣接セル間の干渉を抑制することが可能な、新規かつ改良された無線基地局、及び無線基地局によるアンテナ選択方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、自セル内に設置された複数の自セル内アンテナ、及び、前記自セルと前記隣接セルとの境界付近に設置された隣接セル内アンテナ、に接続された無線基地局であって、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナにより、前記自セル内に存在するユーザ端末から受信した上り回線用参照信号を用いてチャネル推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された時間領域のチャネル応答を周波数領域のチャネル応答に変換する時間・周波数変換部と、前記時間・周波数変換部による変換で得られた周波数領域のチャネル応答に基づいて前記各自セル内アンテナ及び前記各隣接セル内アンテナに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出するアンテナ毎チャネル利得算出部と、前記アンテナ毎チャネル利得算出部により算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナをランク付けするアンテナランキング部と、前記アンテナランキング部により周波数毎又は周波数ブロック毎に上位にランク付けされた所定数のアンテナを前記ユーザ端末から信号を受信するための受信アンテナセットに設定する受信アンテナ設定部と、を備える、無線基地局が提供される。

このように、上記の無線基地局は、自セル内アンテナに加えて隣接セル内アンテナにも接続されている。そのため、上記の無線基地局は、隣接セル内アンテナを介して受信した上り参照信号に基づいて自セル内ユーザと隣接セル内アンテナとの間のチャネル特性を検出することができる。そのため、上記のチャネル推定部は、自セル内アンテナのみならず、隣接セル内アンテナと各ユーザとの間のチャネル応答を推定することができる。

また、上記の無線基地局は、時間・周波数変換部によりチャネル応答を周波数領域に変換する。そして、上記の無線基地局は、上記のアンテナ毎チャネル利得算出部により、周波数領域に変換されたチャネル応答を用いてアンテナ毎のチャネル利得を算出する。このとき、隣接セル内アンテナに関するチャネル応答も算出される。チャネル応答を算出すると、上記の無線基地局は、アンテナランキング部により、チャネル利得が大きい順にアンテナをランク付けし、受信アンテナ設定部により受信アンテナセットを設定する。

なお、受信アンテナセットには、隣接セルアンテナが含まれる場合がある。例えば、ユーザ端末がセル境界付近に位置する場合、そのユーザ端末に対して設定される受信アンテナセットには、隣接セル内アンテナが含まれる可能性が高い。このように、チャネル利得の大きな隣接セル内アンテナを利用できるようにすることで、自セル内アンテナのみを利用していた従来の分散アンテナシステムに比べて伝送特性を向上させることができる。また、周波数領域のチャネル応答を用いてチャネル利得が評価されることにより、チャネルの周波数選択性に応じた好適な受信アンテナセットを選択することが可能になる。

また、上記の無線基地局は、前記受信アンテナ設定部により設定された受信アンテナセットを用いて前記ユーザ端末とは異なる他のユーザ端末から受信した上り回線用参照信号に基づいて当該他のユーザ端末に関するチャネル応答を推定する干渉チャネル推定部と、前記干渉チャネル推定部により推定された前記他のユーザ端末に関するチャネル応答に基づいて前記受信アンテナセットに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出する干渉チャネル利得算出部と、前記干渉チャネル利得算出部により算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記他のユーザ端末をランク付けする他ユーザランキング部と、前記他ユーザランキング部により上位にランク付けされた他のユーザ端末を空間分離すべき干渉ユーザ端末セットに設定する干渉ユーザ端末設定部と、をさらに備えていてもよい。

かかる構成により、所定の信号分離アルゴリズムを用いて隣接セルのユーザを空間分離することが可能になるため、隣接セルから受けるセル間干渉の影響を効果的に抑圧することが可能になる。また、自セル内の全ユーザ端末を空間分離するのではなく、干渉の大きいユーザを空間分離するように構成することで、伝搬減衰の効果で干渉をあまり与えないユーザを空間分離の対象から外すことが可能になり、信号分離アルゴリズムで分離すべきユーザ数が減り、効率的に信号をユーザ毎に分離することが可能になる。特に、セル境界付近に位置するユーザ数が多い場合には、効果的に干渉を抑制することができる。

また、前記干渉ユーザ端末セットは、前記隣接セル内に位置する他のユーザ端末を含むように構成されていてもよい。かかる構成により、効果的にセル間干渉を抑制することが可能になる。

また、上記の無線基地局は、前記干渉ユーザ端末設定部により設定された干渉ユーザ端末セットに含まれる個々の他のユーザ端末から受信した信号と、前記ユーザ端末から受信した信号とを分離する信号分離部と、ｋ＝１〜Ｎについて、前記受信アンテナ設定部により第ｋのユーザ端末から信号を受信するための第ｋの受信アンテナセットが設定され、前記干渉ユーザ端末設定部により第ｋのユーザ端末との間で空間分離すべき第ｋの干渉ユーザ端末セットが設定され、第ｍの干渉ユーザ端末セット（ｍ≠ｋ）に当該第ｋのユーザ端末が含まれる場合に、当該第ｋのユーザ端末セットについて前記信号分離部により分離された、第ｋのユーザ端末から受信した信号と、前記第ｍのユーザ端末セットについて前記信号分離部により分離された、当該第ｋのユーザ端末から受信した信号とを合成する信号合成部と、をさらに備えていてもよい。

このように、他ユーザに関する信号を分離する際に選択された干渉ユーザ端末セットに自ユーザが含まれる場合、干渉ユーザの信号として分離された自ユーザの信号を利用することで、伝送特性をより向上させることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、自セル内に設置された複数の自セル内アンテナ、及び、前記自セルと前記隣接セルとの境界付近に設置された隣接セル内アンテナ、に接続された無線基地局によるアンテナ選択方法であって、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナにより、前記自セル内に存在するユーザ端末から受信した上り回線用参照信号を用いてチャネル推定するチャネル推定ステップと、前記チャネル推定ステップで推定された時間領域のチャネル応答を周波数領域のチャネル応答に変換する時間・周波数変換ステップと、前記時間・周波数変換ステップにおける変換で得られた周波数領域のチャネル応答に基づいて前記各自セル内アンテナ及び前記各隣接セル内アンテナに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出するアンテナ毎チャネル利得算出ステップと、前記アンテナ毎チャネル利得算出ステップで算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナをランク付けするアンテナランキングステップと、前記アンテナランキングステップで周波数毎又は周波数ブロック毎に上位にランク付けされた所定数のアンテナを前記ユーザ端末から信号を受信するための受信アンテナセットとして選択する受信アンテナ選択ステップと、を含む、無線基地局によるアンテナ選択方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、シングルキャリア伝送方式を適用した分散アンテナシステムにおいて隣接セル間の干渉を抑制することが可能になる。

従来のシングルキャリア伝送方式に係るユーザ端末の構成について説明するための説明図である。シングルキャリア伝送方式に係る変調信号のフォーマットについて説明するための説明図である。従来のシングルキャリア伝送方式に係る基地局の構成について説明するための説明図である。マルチセル構成について説明するための説明図である。個々のセルにおける分散アンテナ配置について説明するための説明図である。本発明の一実施形態に係る基地局に接続される分散アンテナ群について説明するための説明図である。同実施形態に係るユーザ端末の構成について説明するための説明図である。同実施形態に係る基地局の構成について説明するための説明図である。同実施形態に係るアンテナセットの選択方法について説明するための説明図である。同実施形態に係るユーザセットの選択方法について説明するための説明図である。

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、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［説明の流れについて］
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１〜図３を参照しながら、シングルキャリア伝送方式を適用した分散アンテナシステムを構成するユーザ端末１０及び基地局２０の構成について説明する。この中で、図４、図５を参照しながら、分散アンテナシステムを構成するマルチセルの構成及び分散アンテナの配置について説明する。

次いで、図６を参照しながら、本実施形態に係る基地局２００に接続される分散アンテナの構成について説明する。次いで、図７を参照しながら、本実施形態に係るユーザ端末１００の構成について説明する。次いで、図８を参照しながら、本実施形態に係る基地局２００の構成について説明する。この中で、図９を参照しながら、本実施形態に係るアンテナ選択方法について説明する。さらに、図１０を参照しながら、本実施形態に係るユーザ選択方法について説明する。

＜シングルキャリア伝送方式＞
本発明の実施形態について説明するに先立ち、シングルキャリア伝送方式（例えば、H.G. Myung and D.J. Goodman, “Single Carrier
FDMA: A new air interface for long term evolution,”
John Wiley & Sons, Ltd., 2008.を参照）について簡単に説明する。

［ユーザ端末１０の構成］
まず、図１を参照しながら、シングルキャリア伝送方式に係るユーザ端末１０の構成について説明する。図１は、シングルキャリア伝送方式に係るユーザ端末１０の構成について説明するための説明図である。

図１に示すように、ユーザ端末１０は、主に、誤り訂正符号化部１１と、変調マッピング部１２と、サイクリック・プリフィックス付加部１３と、アンテナ１４とにより構成される。

まず、送信データが誤り訂正符号化部１１に入力される。送信データが入力されると、誤り訂正符号化部１１は、入力された送信データに誤り訂正符号化の処理を施す。誤り訂正符号化の処理が施された送信データは、変調マッピング部１２に入力される。送信データが入力されると、変調マッピング部１２は、入力された送信データを変調マッピングし、Ｎ_Ｓシンボルにより構成される変調シンボルを生成する。変調マッピング部１２により生成された変調シンボルは、サイクリック・プリフィックス付加部１３に入力される。

変調シンボルが入力されると、サイクリック・プリフィックス付加部１３は、図２に示すように、変調シンボルの後尾にあるＮ_ＣＰシンボルをコピーし、サイクリック・プリフィックスとして変調シンボルの先頭に付加する。このように、サイクリック・プリフィックスを変調シンボルの先頭に付加することで、変調シンボルが伝搬路において受けるチャネル応答が巡回行列となるため、周波数選択性フェージングを周波数領域で補償することが可能になる。このようにしてサイクリック・プリフィックス付加部１３によりサイクリック・プリフィックスが付加された変調シンボルは、アンテナ１４を介して基地局２０に送信される。

以上、シングルキャリア伝送方式に係るユーザ端末１０の構成について説明した。

［基地局２０の構成］
次に、図３を参照しながら、シングルキャリア伝送方式に基づく分散アンテナシステムの基地局２０の構成について説明する。図３は、シングルキャリア伝送方式に基づく分散アンテナシステムの基地局２０の構成について説明するための説明図である。但し、ここではセルの概念について言及せず、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける基地局２０としての機能について説明することにする。

図３に示すように、基地局２０は、主に、複数のアンテナ２１と、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２２と、時間領域チャネル推定部２３と、周波数領域チャネル行列変換部２４と、ＭＩＭＯ検出重み行列計算部２５と、周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６と、ＩＦＦＴ部２７と、誤り訂正復号部２８とにより構成される。なお、図３の例では、ユーザ数Ｎ_Ｕ＝２、アンテナ２１の本数Ｎ_Ｒ＝２の場合を想定している。

まず、基地局２０は、複数のユーザ端末１０から送信された信号を複数のアンテナ２１により受信する。複数のアンテナ２１により受信された信号（以下、受信信号系列）は、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２２、及び時間領域チャネル推定部２３に入力される。受信信号系列が入力されると、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２２は、入力された受信信号系列からサイクリック・プリフィックスを取り除いた後、残りのＮ_ＳシンボルにＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施して受信信号系列を周波数領域のシンボル列に変換する。そして、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２２による変換で得られたシンボル列は、周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６に入力される。

一方、時間領域チャネル推定部２３に受信信号系列が入力されると、時間領域チャネル推定部２３は、入力された受信信号系列からユーザ端末１０とアンテナ２１との各組み合わせに対応するチャネル応答を推定する。時間領域チャネル推定部２３により推定されたチャネル応答は、周波数領域チャネル行列変換部２４に入力される。チャネル応答が入力されると、周波数領域チャネル行列変換部２４は、入力されたチャネル応答を周波数領域のチャネル対角行列（Ｎ_Ｓ行Ｎ_Ｓ列）に変換する。周波数領域チャネル行列変換部２４による変換で得られたチャネル対角行列は、ＭＩＭＯ検出重み行列計算部２５に入力される。

チャネル対角行列が入力されると、ＭＩＭＯ検出重み行列計算部２５は、各周波数についてユーザ毎に信号を分離するためのＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）重み係数行列（Ｎ_Ｕ行Ｎ_Ｒ列）を算出する。なお、このＭＭＳＥ重み係数行列の算出方法については、例えば、A. Paulraj, R. Nabar, and D. Gore, “Introduction
to space-time wireless communications,” Cambridge
University Press, 2003を参照されたい。ＭＩＭＯ検出重み行列計算部２５により算出されたＭＭＳＥ重み係数行列は、周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６に入力される。

上記の通り、周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６には、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２２から周波数領域に変換されたシンボル列が入力され、ＭＩＭＯ検出重み行列計算部２５からＭＭＳＥ重み係数行列が入力される。これらシンボル列及びＭＭＳＥ重み係数行列が入力されると、周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６は、入力されたシンボル列により構成される受信信号ベクトルを、入力されたＭＭＳＥ重み係数行列に乗積し、各ユーザ端末１０が送信した信号に対応する信号成分（以下、ユーザ信号）を検出する。周波数領域ＭＩＭＯ信号検出部２６により検出された各ユーザのユーザ信号は、ＩＦＦＴ部２７に入力される。

ユーザ信号が入力されると、ＩＦＦＴ部２７は、入力されたユーザ信号にＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ）を施して時間領域のユーザ信号を生成する。ＩＦＦＴ部２７により生成された時間領域のユーザ信号は、誤り訂正復号部２８に入力される。時間領域のユーザ信号が入力されると、誤り訂正復号部２８は、入力されたユーザ信号に誤り訂正復号を施して各ユーザにより送信された送信データを復元し、再生データとして出力する。

以上、基地局２０の構成について説明した。ここで説明した基地局２０の構成を分散アンテナシステムに適用する場合、アンテナ２１が分散アンテナに対応し、ユーザ端末１０が自セル内のユーザに対応する。例えば、図４に示すようなマルチセル構成において、基地局２０がセル＃１に位置するならば、セル＃１内の分散アンテナが基地局２０のアンテナ２１に対応する。なお、各セルの分散アンテナは、図５（Ｎ_Ｒ＝１９の場合）のように配置される。

セル＃１に存在するユーザ端末１０にとっては、他のセルに存在するユーザ端末１０が上り回線において干渉源となる。特に、セル境界の付近に位置するユーザ端末１０は、隣接セルに存在するユーザ端末１０から干渉を受けやすい。また、セル境界の付近に位置するユーザ端末１０は、セルの中心付近に位置するユーザに比べて有効に利用できる分散アンテナの数が少なくなる。そのため、セル境界付近のユーザ端末１０に対する伝送特性は、セル中心付近のユーザ端末１０に対する伝送特性よりも低くなる。そこで、セル境界付近のユーザに対する伝送特性を向上させるための工夫が求められている。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について説明する。

［分散アンテナの構成］
まず、図６を参照しながら、本実施形態に係る分散アンテナの構成について説明する。図６は、本実施形態に係る分散アンテナの構成について説明するための説明図である。なお、ここではセル＃１に注目する。

上記の通り、一般的な分散アンテナシステムにおいては、隣接セル間の干渉による影響や分散アンテナの非効率な利用形態に起因して、セル境界付近に位置するユーザの伝送特性が劣化してしまうという問題があった。そこで、本実施形態においては、図６に示すように、セル＃１の分散アンテナとして、セル境界付近に配置された隣接セル（セル＃２〜＃７）の分散アンテナを利用する。つまり、セル＃１の基地局２００には、セル＃１の分散アンテナと隣接セル（セル＃２〜＃７）の分散アンテナが光ファイバなどで接続される。このような構成にすることにより、セル境界付近に配置された分散アンテナを有効に利用することが可能になる。以下、図６のような分散アンテナの構成を前提として説明を進める。

［ユーザ端末１００の構成］
ここで、図７を参照しながら、本実施形態に係るユーザ端末１００の構成について説明する。図７は、本実施形態に係るユーザ端末１００の構成について説明するための説明図である。なお、本実施形態に係るユーザ端末１００は、非拡散系の無線伝送方式として、シングルキャリア伝送方式を採用している。

図７に示すように、ユーザ端末１００は、主に、誤り訂正符号化部１０１と、変調マッピング部１０２と、サイクリック・プリフィックス付加部１０３と、アンテナ１０４とにより構成される。

まず、送信データが誤り訂正符号化部１０１に入力される。送信データが入力されると、誤り訂正符号化部１０１は、入力された送信データに誤り訂正符号化の処理を施す。誤り訂正符号化の処理が施された送信データは、変調マッピング部１０２に入力される。送信データが入力されると、変調マッピング部１０２は、入力された送信データを変調マッピングし、Ｎ_Ｓシンボルにより構成される変調シンボルを生成する。変調マッピング部１０２により生成された変調シンボルは、サイクリック・プリフィックス付加部１０３に入力される。

変調シンボルが入力されると、サイクリック・プリフィックス付加部１０３は、図２に示すように、変調シンボルの後尾にあるＮ_ＣＰシンボルをコピーし、サイクリック・プリフィックスとして変調シンボルの先頭に付加する。このように、サイクリック・プリフィックスを変調シンボルの先頭に付加することで、変調シンボルが伝搬路において受けるチャネル応答が巡回行列となるため、周波数選択性フェージングを周波数領域で補償することが可能になる。このようにしてサイクリック・プリフィックス付加部１０３によりサイクリック・プリフィックスが付加された変調シンボルは、アンテナ１０４を介して基地局２００に送信される。

以上、本実施形態に係るユーザ端末１００の構成について説明した。

［基地局２００の構成］
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係る基地局２００の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る基地局２００の構成について説明するための説明図である。なお、自セル内には、シングルキャリア伝送を同時に実行するＮ_Ｕユーザが存在しているものとする。

図８に示すように、基地局２００は、主に、複数のアンテナ２０１と、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２０２と、周波数領域チャネル行列変換部２０３と、アンテナサブセット選択部２０４と、干渉ユーザセット選択部２０５と、ＭＭＳＥ重みベクトル計算部２０６と、ユーザ信号検出部２０７と、ＩＦＦＴ部２０８と、誤り訂正復号部２０９と、信号合成部２１０とにより構成される。

まず、基地局２００は、複数のユーザ端末１００から送信された信号を複数のアンテナ２０１により受信する。複数のアンテナ２０１により受信された信号（以下、受信信号系列）は、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２０２に入力される。受信信号系列が入力されると、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２０２は、入力された受信信号系列からサイクリック・プリフィックスを取り除いた後、残りのＮ_ＳシンボルにＦＦＴを施して受信信号系列を周波数領域のシンボル列に変換する。そして、−ＣＰ＋ＦＦＴ部２０２による変換で得られたシンボル列は、アンテナサブセット選択部２０４に入力される。

また、基地局２００は、チャネル推定部（非図示）により、各ユーザ端末１００から受信した上り回線参照信号に基づいて時間領域又は周波数領域におけるチャネル応答を推定する。但し、以下の説明においては、時間領域で推定されたチャネル応答（ｈ_ｊＵ，ｍ）を利用するものとする。このチャネル応答は、周波数領域チャネル行列変換部２０３に入力される。各ユーザのチャネル応答が入力されると、周波数領域チャネル行列変換部２０３は、入力されたチャネル応答を周波数領域における等価チャネル応答へと変換する。周波数領域チャネル行列変換部２０３による変換で得られた等価チャネル応答は、アンテナサブセット選択部２０４、及び干渉ユーザセット選択部２０５に入力される。

各ユーザに対応する等価チャネル応答が入力されると、アンテナサブセット選択部２０４は、入力された等価チャネル応答に基づき、自セル内に存在するユーザ毎に、各周波数においてチャネル利得が最も大きくなるＮＲ本のアンテナ２０１の組（以下、アンテナサブセット）を選択する。ここで図９を参照する。図９は、本実施形態に係るアンテナサブセットの選択方法を模式的に示した説明図である。また、図９の例は、セル＃１の基地局２００によるアンテナサブセットの選択方法を示したものである。

図９の例では、ユーザ＃１に関して、セル＃１内のアンテナ＃１、＃２、＃３、＃８、＃１３、＃１４、セル＃２内のアンテナ＃１１、＃１８、セル＃７内のアンテナ＃１６がアンテナサブセットとして選択されている。さらに、ユーザ＃２に関して、セル＃１内のアンテナ＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃７、＃１０、＃１１、＃１７がアンテナサブセットとして選択されている。先に述べたように、本実施形態の場合、セル＃１の基地局２００には隣接セルの分散アンテナも接続されている。そのため、ユーザ＃１のようにユーザ端末１００がセル境界付近に位置する場合には、隣接セルのアンテナがアンテナサブセットとして選択され得る。

上記の通り、ユーザ毎に選択されるアンテナサブセットは、各ユーザについて周波数毎に推定されたチャネル応答に基づくチャネル利得に応じて選択される。そのため、本実施形態に係るアンテナサブセットの選択には、ユーザ端末１００から各アンテナ２０１までの距離に依存した伝搬減衰、チャネルの長区間変動（シャドウイング）、チャネルの短区間変動（フェージング）による影響が考慮されている。また、周波数毎のチャネル利得に応じてアンテナサブセットが選択されるため、チャネルの周波数選択性による影響も考慮される。このように、本実施形態に係るアンテナサブセットの選択方法によれば、ユーザの位置やチャネル状況の変化により生じる様々な影響が考慮されるため、こうした変化に応じた好適なアンテナサブセットを選択することが可能になる。

再び図８を参照する。上記のようにしてアンテナサブセット選択部２０４により各ユーザについて周波数毎に選択されたアンテナサブセットの情報は、干渉ユーザセット選択部２０５、及びユーザ信号検出部２０７に入力される。アンテナサブセットの情報が入力されると、干渉ユーザセット選択部２０５は、各アンテナサブセットについて干渉ユーザ（当該アンテナサブセットに対応するユーザ以外のユーザ）の組（以下、干渉ユーザセット；干渉ユーザ数Ｎ_Ｖ−１）を選択する。干渉ユーザセット選択部２０５は、周波数領域チャネル行列変換部２０３から入力されたチャネル応答に基づき、各アンテナサブセットにおいてチャネル利得が最も大きい干渉ユーザセットを選択する。

ここで図１０を参照する。図１０は、本実施形態に係る干渉ユーザセットの選択方法を模式的に示した説明図である。また、図１０の例は、セル＃１の基地局２００による干渉ユーザセットの選択方法を示したものである。図１０の例では、ユーザ＃１に対応するアンテナサブセットについて、セル＃１内に位置するユーザ＃２、＃３、＃４、セル＃２内に位置するユーザ＃５、セル＃７内に位置するユーザ＃６が干渉ユーザセットとして選択されている。図１０のように、注目するユーザ（ユーザ＃１）がセル境界付近に位置している場合や干渉ユーザ数（Ｎ_Ｖ−１）が大きい場合、干渉ユーザセットには、隣接セルのユーザが含まれることがある。また、チャネルの周波数選択性などが影響することにより、ユーザ毎、周波数毎に干渉ユーザセットは異なる。

再び図８を参照する。上記のようにして干渉ユーザセット選択部２０５により選択された干渉ユーザセットの情報は、ＭＭＳＥ重みベクトル計算部２０６に入力される。また、ＭＭＳＥ重みベクトル計算部２０６には、各ユーザについて周波数毎に選択されたアンテナサブセットの情報も入力される。まず、ＭＭＳＥ重みベクトル計算部２０６は、自ユーザのアンテナサブセットについて、自ユーザと当該アンテナサブセットに対応する干渉ユーザセットにより構成されるユーザセットに対するチャネル行列を決定し、当該チャネル行列に基づいてＮ_Ｖ行Ｎ_Ｒ列のＭＭＳＥ重み係数行列を算出する。

さらに、ＭＭＳＥ重みベクトル計算部２０６は、算出したＭＭＳＥ重み係数行列から、自ユーザのユーザ信号を検出し、干渉ユーザのユーザ信号を抑圧するためのウェイトベクトルを生成する。なお、このウェイトベクトルとＮ_Ｒ次元の受信信号ベクトル（対象のアンテナサブセットで受信された受信信号系列）との内積がユーザ信号となる。ＭＭＳＥベクトル計算部２０６により生成されたウェイトベクトルは、ユーザ信号検出部２０７に入力される。

ウェイトベクトルが入力されると、ユーザ信号検出部２０７は、入力されたウェイトベクトルを受信信号ベクトルに乗積してユーザ信号を検出する。なお、ユーザ信号検出部２０７は、ユーザ毎、周波数毎のユーザ信号を検出する。ユーザ信号検出部２０７により検出されたユーザ信号は、ＩＦＦＴ部２０８に入力される。あるユーザに関する周波数毎のユーザ信号が入力されると、ＩＦＦＴ部２０８は、全周波数領域のユーザ信号を用いてＩＦＦＴを実行し、時間領域のユーザ信号を算出する。ＩＦＦＴ部２０８により算出された時間領域のユーザ信号は、誤り訂正復号部２０９又は信号合成部２１０に入力される。

ユーザ信号が入力されると、誤り訂正復号部２０９は、対数尤度比を計算し、その計算結果を用いてユーザ信号に対して誤り訂正を施す。そして、誤り訂正復号部２０９は、誤り訂正を施して得られた再生データを出力する。

ここで、ユーザ信号、アンテナサブセット、干渉ユーザセット等の関係について説明を補足する。いま、一例として、自セル内に位置するユーザＡに注目する。基地局２００においては、ユーザＡに対するチャネル利得が最大となるアンテナサブセット（以下、アンテナサブセットＡ）が周波数毎に選択される。また、アンテナサブセットＡに関してユーザＡに干渉を与える干渉ユーザセット（以下、干渉ユーザセットＡ）が周波数毎に選択される。そして、このアンテナサブセットＡ、干渉ユーザセットＡに関してウェイトベクトルが算出され、そのウェイトベクトルを用いてユーザＡのユーザ信号が受信信号（アンテナサブセットＡで受信した受信信号）から分離される。

但し、アンテナサブセットＡ、干渉ユーザセットＡに関して算出可能なウェイトベクトルは、ユーザＡのユーザ信号を受信信号から分離するものだけではない。例えば、干渉ユーザセットＡに含まれる干渉ユーザのユーザ信号を分離するウェイトベクトルも算出可能である。従って、ユーザ信号検出部２０７により、この干渉ユーザ（例えば、ユーザＢ）のユーザ信号も受信信号から分離することもできる。同様に、ユーザＢについて選択された干渉ユーザセットＢに干渉ユーザとしてユーザＡが含まれる場合、干渉ユーザのユーザ信号としてユーザＡのユーザ信号を得ることができる。

このような場合、干渉ユーザセットＡに関して得られたユーザＡのユーザ信号、及び干渉ユーザセットＢに関して干渉ユーザのユーザ信号として得られたユーザＡのユーザ信号は、時間領域のユーザ信号に変換された後で信号合成部２１０により合成される。このとき、信号合成部２１０は、各ユーザ信号の信号電力対雑音電力比に応じた重み付けを各ユーザ信号に施してから両ユーザ信号を合成する。そして、信号合成部２１０により合成されたユーザＡのユーザ信号は、誤り訂正復号部２０９に入力され、誤り訂正が施された後で再生データとして出力される。このように、アンテナサブセットを選択する際に注目したユーザと、他のユーザに関する干渉ユーザセットとの関係に応じて、ユーザ信号の合成処理が行われる。

以上、本実施形態に係る基地局２００の構成について説明した。

［効果］
上記の通り、本実施形態に係る分散アンテナシステムは、シングルキャリア伝送を前提としている。また、本実施形態においては、基地局２００における信号検出処理の一部（アンテナサブセットの選択、干渉ユーザセットの選択、ウェイトベクトルの算出等）が周波数領域において（周波数毎、周波数ブロック毎に）実施されるように構成されている。そのため、チャネルの周波数選択性により伝送特性が各周波数において異なる状況においても、チャネルの状況に応じたアンテナ及び干渉ユーザの選択を行うことができる。

また、セル境界付近に配置された隣接セルの分散アンテナも基地局２００に接続し、アンテナサブセットを選択する際に、これらの分散アンテナを候補に含めることで、ユーザがセル境界付近に位置している場合にも、そのユーザに対してチャネル利得が大きい分散アンテナをより多く選択することが可能になり、伝送特性の向上に寄与する。また、干渉ユーザセットを選択する際に、セル境界付近に位置する隣接セルのユーザを干渉ユーザの候補に含めることで、干渉電力の大きい隣接セルの干渉ユーザをＭＭＳＥアルゴリズムに基づいて効果的に分離することが可能になる。

また、自セル内の他ユーザに対する干渉ユーザセットに自ユーザが含まれている場合、他ユーザの信号検出を実施する際に、干渉ユーザのユーザ信号として自ユーザのユーザ信号が得られるため、これを自ユーザの信号検出で得られたユーザ信号に合成することにより、伝送特性をさらに向上させることが可能になる。

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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。

１００ユーザ端末
１０１誤り訂正符号化部
１０２変調マッピング部
１０３サイクリック・プリフィックス付加部
１０４アンテナ
２００基地局
２０１アンテナ
２０２ −ＣＰ＋ＦＦＴ部
２０３周波数領域チャネル行列変換部
２０４アンテナサブセット選択部
２０５干渉ユーザセット選択部
２０６ＭＭＳＥ重みベクトル計算部
２０７ユーザ信号検出部
２０８ＩＦＦＴ部
２０９誤り訂正復号部
２１０信号合成部

Claims

自セル内に設置された複数の自セル内アンテナ、及び、前記自セルと前記隣接セルとの境界付近に設置された隣接セル内アンテナ、に接続された無線基地局であって、
前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナにより、前記自セル内に存在するユーザ端末から受信した上り回線用参照信号を用いてチャネル推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された時間領域のチャネル応答を周波数領域のチャネル応答に変換する時間・周波数変換部と、
前記時間・周波数変換部による変換で得られた周波数領域のチャネル応答に基づいて前記各自セル内アンテナ及び前記各隣接セル内アンテナに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出するアンテナ毎チャネル利得算出部と、
前記アンテナ毎チャネル利得算出部により算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナをランク付けするアンテナランキング部と、
前記アンテナランキング部により周波数毎又は周波数ブロック毎に上位にランク付けされた所定数のアンテナを前記ユーザ端末から信号を受信するための受信アンテナセットに設定する受信アンテナ設定部と、
を備える
ことを特徴とする、無線基地局。
前記受信アンテナ設定部により設定された受信アンテナセットを用いて前記ユーザ端末とは異なる他のユーザ端末から受信した上り回線用参照信号に基づいて当該他のユーザ端末に関するチャネル応答を推定する干渉チャネル推定部と、
前記干渉チャネル推定部により推定された前記他のユーザ端末に関するチャネル応答に基づいて前記受信アンテナセットに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出する干渉チャネル利得算出部と、
前記干渉チャネル利得算出部により算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記他のユーザ端末をランク付けする他ユーザランキング部と、
前記他ユーザランキング部により上位にランク付けされた他のユーザ端末を空間分離すべき干渉ユーザ端末セットに設定する干渉ユーザ端末設定部と、
をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の無線基地局。
前記干渉ユーザ端末セットは、前記隣接セル内に位置する他のユーザ端末を含む
ことを特徴とする、請求項２に記載の無線基地局。
前記干渉ユーザ端末設定部により設定された干渉ユーザ端末セットに含まれる個々の他のユーザ端末から受信した信号と、前記ユーザ端末から受信した信号とを分離する信号分離部と、
ｋ＝１〜Ｎについて、前記受信アンテナ設定部により第ｋのユーザ端末から信号を受信するための第ｋの受信アンテナセットが設定され、前記干渉ユーザ端末設定部により第ｋのユーザ端末との間で空間分離すべき第ｋの干渉ユーザ端末セットが設定され、第ｍの干渉ユーザ端末セット（ｍ≠ｋ）に当該第ｋのユーザ端末が含まれる場合に、当該第ｋのユーザ端末セットについて前記信号分離部により分離された、第ｋのユーザ端末から受信した信号と、前記第ｍのユーザ端末セットについて前記信号分離部により分離された、当該第ｋのユーザ端末から受信した信号とを合成する信号合成部と、
をさらに備える
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の無線基地局。
自セル内に設置された複数の自セル内アンテナ、及び、前記自セルと前記隣接セルとの境界付近に設置された隣接セル内アンテナ、に接続された無線基地局によるアンテナ選択方法であって、
前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナにより、前記自セル内に存在するユーザ端末から受信した上り回線用参照信号を用いてチャネル推定するチャネル推定ステップと、
前記チャネル推定ステップで推定された時間領域のチャネル応答を周波数領域のチャネル応答に変換する時間・周波数変換ステップと、
前記時間・周波数変換ステップにおける変換で得られた周波数領域のチャネル応答に基づいて前記各自セル内アンテナ及び前記各隣接セル内アンテナに対する周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得を算出するアンテナ毎チャネル利得算出ステップと、
前記アンテナ毎チャネル利得算出ステップで算出された周波数毎又は周波数ブロック毎のチャネル利得が大きい順に、前記自セル内アンテナ及び前記隣接セル内アンテナをランク付けするアンテナランキングステップと、
前記アンテナランキングステップで周波数毎又は周波数ブロック毎に上位にランク付けされた所定数のアンテナを前記ユーザ端末から信号を受信するための受信アンテナセットとして選択する受信アンテナ選択ステップと、
を含む
ことを特徴とする、無線基地局によるアンテナ選択方法。