特許 7397379 ユーザ間直交度推定方法及び基地局

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】ユーザ間直交度推定方法及び基地局

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0452 20170101AFI20231206BHJP

   H04B 7/024 20170101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0452 110

H04B7/024

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022545259

(86)(22)【出願日】2020-08-31

(86)【国際出願番号】 JP2020032899

(87)【国際公開番号】W WO2022044328

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-12-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内田 大誠

(72)【発明者】

【氏名】岩國 辰彦

(72)【発明者】

【氏名】黄 俊翔

(72)【発明者】

【氏名】和井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】北 直樹

(72)【発明者】

【氏名】鬼沢 武

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１９９１３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０８１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６１１５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０４５２

Ｈ０４Ｂ ７／０２４

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局が複数の場所に設置された複数の分散アンテナを備え、複数のユーザ局と同時無線伝送する分散アンテナシステムにおけるユーザ間直交度推定方法であって、
前記複数の分散アンテナの設置位置と、前記複数の分散アンテナの無線伝送相手の各ユーザ局へのビーム方向と、前記各ユーザ局のアンテナ高とに基づいて、前記各ユーザ局の位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置推定ステップにおいて推定された前記各ユーザ局の位置と、前記複数の分散アンテナの設置位置とに基づいて干渉電波方向を推定する干渉方向推定ステップと、
前記ビーム方向と、前記干渉電波方向との角度差を算出することにより各ユーザ局間の直交度を推定する角度差算出ステップと、
を有するユーザ間直交度推定方法。

【請求項2】

前記角度差算出ステップにおいて、前記複数のユーザ局から前記同時無線伝送数分のユーザ局の組を選択し、前記同時無線伝送数分のユーザ局の組に含まれる２局のユーザ局の全組み合わせについて各ユーザ局２局間の前記ビーム方向と前記干渉電波方向の角度差を各々算出し、
算出された前記各角度差の統計量に基づく評価値を算出する評価値算出ステップと、
算出された前記評価値に基づいてユーザ局間直交度が閾値以上となるユーザ局の組を選択する選択ステップをさらに有する、
請求項１に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項3】

前記角度差算出ステップにおいて、前記複数のユーザ局から前記同時無線伝送を行う候補となるユーザ局を選択し、選択したユーザ局間について、各ユーザ局２局間の前記ビーム方向と前記干渉電波方向の角度差を各々算出し、
算出された前記各角度差の統計量に基づく評価値を算出する評価値算出ステップと、
算出された前記評価値に基づいてユーザ局の組を１局ずつ選択する選択ステップをさらに有する、
請求項１に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項4】

前記選択ステップにおいて、前記ユーザ局の組の１局目となるユーザ局をランダムに選択する、
請求項３に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項5】

前記選択ステップにおいて、前記ユーザ局の組の１局目となるユーザ局として受信電波強度が閾値以上となるユーザ局を選択する、
請求項３に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項6】

前記選択ステップにおいて、前記基地局の分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数を所定の閾値未満で選択する、
請求項２から５のいずれか一項に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項7】

前記選択ステップにおいて、選択したユーザ局の組み合わせで、前記ビーム方向と前記干渉電波方向の角度差がある閾値を下回った場合には、再度ユーザ局の選択を行う、
請求項３から６のいずれか一項に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項8】

前記評価値算出ステップにおいて、前記評価値を前記各角度差の平均値とする、
請求項２から７のいずれか一項に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項9】

前記評価値算出ステップにおいて、前記評価値を前記各角度差の最小値とする、
請求項２から７のいずれか一項に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項10】

前記選択ステップにおいて、前記ユーザ局の選択を所定の回数繰り返して実施して、マルチユーザ伝送用ユーザ局の組み合わせを複数選択する、
請求項２から９のいずれか一項に記載のユーザ間直交度推定方法。

【請求項11】

基地局が複数の場所に設置された複数の分散アンテナを備え、複数のユーザ局と同時無線伝送する分散アンテナシステムにおける基地局であって、
前記複数の分散アンテナの設置位置と、前記複数の分散アンテナの無線伝送相手の各ユーザ局へのビーム方向と、前記各ユーザ局のアンテナ高とに基づいて、前記各ユーザ局の位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部において推定された前記各ユーザ局の位置と、前記複数の分散アンテナの設置位置とに基づいて干渉電波方向を推定する干渉方向推定部と、
前記ビーム方向と、前記干渉電波方向との角度差を算出することにより各ユーザ局間の直交度を推定する角度差算出部と、
を備える基地局。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザ間直交度推定方法及び基地局に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタルサイネージ、パブリックビューイング、エレクトロニック・スポーツ（以下「ｅスポーツ」という。）の普及により、４ｋ／８ｋ映像やＡＲ（Augmented Reality）／ＶＲ（Virtual Reality）データなどの大容量ストリーム転送のニーズが顕在化している。さらに、ビッグデータを用いたＡＩ（Artificial Intelligence）解析や車の自動運転の普及により、地図データ、映像データ及びセンサデータ等のストレージデータの大容量データ転送のニーズも顕在化している。

【0003】

大容量データ転送の対象となる端末が、サイネージディスプレイやビューイングディスプレイ等の固定端末だけでなく、スマートフォンやタブレット等のユーザ端末、車や列車等の移動体に設置された移動端末まで広がっている。これら端末に対してもこのような大容量転送が提供できる大容量高速無線通信の実現が望まれる。

【0004】

このような大容量高速無線通信としては、ミリ波帯やテラヘルツ波帯などの高周波数帯を活用する分散アンテナシステムが注目されている。ミリ波帯やテラヘルツ帯は１ＧＨｚ以上の信号帯域が確保でき、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）の低ＣＮＲ（carrier‐noise ratio）環境でも動作する変復調方式でも１Ｇｂｐｓ以上のギガビットワイヤレスを達成できることや、６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）や２５６ＱＡＭの多値変調と空間多重伝送するＭＩＭＯ技術を組み合わせると１００Ｇｂｐｓ以上の超高速無線伝送できるポテンシャルを秘めている。

【0005】

しかしながら、高周波数帯は、回折損失が大きいため、マイクロ波帯以下の低周波数帯と異なり、電波伝搬路間に人体や建物などの遮蔽物が存在する見通し外環境では、送信局から受信局まで電波が到達せず、無線伝送が難しい。このような見通し外環境での対策として、分散アンテナシステムが有効な手段である。分散アンテナシステムは、１つの基地局から多数の分散アンテナを張出し、各々を異なる場所に配置することにより、各端末に対して複数の方向から電波を送受信できるシステムである。これにより、各端末は、複数の分散アンテナのいずれかの分散アンテナと見通しが取れれば基地局と見通し通信が可能となる。そのため、超高速無線伝送を実現する高周波数帯を遮蔽環境や移動環境でも活用することが可能となる。

【0006】

一方、分散アンテナシステムでは、基地局が複数個の分散アンテナを備えることから、マルチユーザ伝送も可能であり、１ユーザの超高速化だけでなく、同時ユーザ伝送数を増やすことによる超大容量化も実現できる。ただし、マルチユーザ伝送時の無線品質は、ユーザ間干渉に依存する。そのため、各ユーザ間の直交度を推定し、直交度の高いユーザ局組を適切に選択することが必要である。例えば、分散アンテナシステムの配下にユーザ数が２００局存在し、マルチユーザ伝送数を４局、すなわち、同時に４ユーザと同時無線伝送したいとする。この場合、２００局の中から４局を選択した場合の無線品質は、選択した４局のユーザの互いのユーザ直交度に依存し、直交度が大きいほどユーザ間干渉が少なくなる。従って、２００局から４局の選び方が、マルチユーザ伝送時の無線品質に大きく起因する。そして、適切な４局を選ぶためには、２００局のユーザの各ユーザ間の直交度を類推できることが必要である。

【0007】

各ユーザ間の直交度を推定する方法の一つとして、全ユーザのＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Out）チャネルから、各ユーザ間の直交度を推定する方法（以下「第１の推定方法」という。）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。全ユーザのＭＩＭＯチャネルとは、基地局が備える全分散アンテナと、分散アンテナシステムの配下にある全ユーザ局のアンテナとの間の全組み合わせの伝搬チャネルである。例えば、基地局が備える各分散アンテナ数をＭとし、各分散アンテナの番号を♯１，２，３,…,Ｍとする。ユーザ局数をＮとし、各ユーザ局の番号を♯１,♯２,♯３,…,♯Ｎとし、簡単のために各ユーザ局が備えるアンテナを１個とする。この場合、基地局の各分散アンテナから各ユーザ局への下り回線での全ユーザのＭＩＭＯチャネルは、下記の式（１）のようにＮ行Ｍ列の行列Ｈで表される。

【0008】

【数1】

【0009】

式（１）においてｒ_１，ｒ_２，…，ｒ_Ｎはユーザ局♯１，♯２，♯３，…，♯Ｎの受信信号を表し、ｔ_１，ｔ_２，…，ｔ_Ｍは基地局の各分散アンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯Ｍからの送信信号を表し、ｈ_ｉｊは、基地局の分散アンテナ♯ｊからユーザ局♯ｉ間の伝搬チャネルを表す。この場合、この伝搬チャネルＨが推定できれば、ユーザ局♯ａとユーザ局♯ｂ（１≦ａ，ｂ≦Ｎ，ａ≠ｂ）間の直交度は、ＭＩＭＯチャネルＨの中のユーザ局♯ａ，♯ｂに対応する行ベクトルＶ_♯ａ，Ｖ_♯ｂの直交度から推定することができる。行ベクトルＶ_♯ａ及びＶ_♯ｂは、式（２）のように表される。

【0010】

【数2】

【0011】

例えば、Ｖ_♯ａ，Ｖ_♯ｂのなす角度θ_ａｂを以下の式（３）により算出し、角度θ_ａｂが９０度に近いほど直交度が高いと推定することができる。

【0012】

【数3】

【0013】

式（３）において、（Ｖ_♯ａ・Ｖ_♯ｂ）はＶ_♯ａとＶ_♯ｂとの内積値を表し、（｜Ｖ_♯ａ｜｜Ｖ_♯ｂ｜）はＶ_♯ａとＶ_♯ｂとの２次のノルムを表す。

【0014】

この推定方法は、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨが推定できることが前提である。ただし、高周波数帯の場合、この推定のためのオーバーヘッドが大きくなるケースが２点考えられる。

【0015】

１点目は、高周波数帯の場合、電波伝搬減衰が大きいため長距離無線伝送するためには、システム利得を向上させるためにアンテナ利得の大きい指向性アンテナを使用する必要があることに起因する。

【0016】

指向性アンテナを使用するケースとしては、以下の（ｉ）及び（ｉｉ）が代表例として考えられる。
ケース（ｉ）：ユーザ局は無指向性アンテナ、基地局の分散アンテナは全て指向性アンテナ。
各ユーザ局は基地局の全分散アンテナを無線伝送。
基地局の全分散アンテナはあるユーザ局と無線伝送する時、そのユーザ局へビーム方向を向ける。

【0017】

ケース（ｉｉ）：ユーザ局、基地局の分散アンテナとも指向性アンテナ。
各ユーザ局は基地局の全分散アンテナのうち、受信感度が最も大きい分散アンテナとのみ無線伝送。
各ユーザ局とその無線伝送相手の分散アンテナは互いにビーム方向を向ける。

【0018】

指向性アンテナを用いた場合の全ユーザのＭＩＭＯチャネルについて、ケース（ｉ）を一例として考える。指向性アンテナのビーム方向が異なると、電波の放射方向により受信強度が変わるため、伝搬チャネルを指向性アンテナの指向性利得を含めたものと考えると、伝搬チャネルはビーム方向毎に変わる。従って、ケース（ｉ）において、式（１）は、各ユーザ局♯ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）に対応する基地局の全分散アンテナのビーム方向組ごとに以下の式（４）のように表される。

【0019】

【数4】

【0020】

式（４）において行列Ｂ^ｉは、その第ｍ行ｎ列成分が基地局の分散アンテナ♯ｍのビーム方向がユーザ局♯ｉを向いているときのユーザ局♯ｎ方向の指向性利得を示すM行N列の行列である。この行列Ｂ^ｉがユーザ局♯ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）ごとに存在し、その結果、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨ^ｉもユーザ局ごとに存在する。ユーザ局♯ｉとユーザ局♯ｊが同時無線伝送する場合の伝搬チャネルは、ＭＩＭＯチャネルＨ^ｉとＨ^ｊの重ね合わせのＨ^ｉ＋Ｈ^ｊとなり、両ユーザ間の直交度は、Ｈ^ｉ＋Ｈ^ｊに対して、式（３）の算出を行うこととなる。従って、任意のユーザ間の直交度を算出するためには、全ユーザ分のＭＩＭＯチャネルＨ^ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）を全て取得する必要がある。

【0021】

なお、この全ユーザ分のＭＩＭＯチャネルＨ^ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）の推定は、下り方向の場合、各基地局の分散アンテナ毎に、かつ、各ユーザへのビーム方向毎にパイロット信号を送信する必要がある。従って、分散アンテナ数×ユーザ数分のパイロット信号を時分割で送信する必要がある。一方、基地局の分散アンテナが無指向性アンテナの場合、式（１）の伝搬チャネルＨを推定するだけで良く、分散アンテナ数分だけのパイロット信号の送信だけで済む。例えば、分散アンテナ数１６、ユーザ数２００の場合、指向性アンテナを使わない場合は１６個のパイロット信号を時分割送信すれば良いだけに対して、指向性アンテナを使う場合は、１６×２００＝３２００個のパイロット信号を時分割で送信する必要があり、必要なパイロット送信が大幅に増える。

【0022】

なお、実際の無線伝送に必要なＭＩＭＯチャネルは、分散アンテナ数×マルチユーザ伝送数分必要だが、マルチユーザ伝送数が仮に分散アンテナ数と同じ１６だとしても、その推定に必要なパイロット数が１６×１６＝２５６個だけを時分割送信すれば良い。よって、ユーザ選択のために必要な全ユーザ分のＭＩＭＯチャネルＨ^ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）に要するパイロット信号は、マルチユーザ伝送数よりも全ユーザ数が多い場合、その分だけマルチユーザ伝送によりも大きくなる。

【0023】

以上のように、高周波数帯の場合、長距離伝送のために指向性アンテナを使う必要があり、指向性アンテナを使う場合に、任意のユーザ間直交度を算出するためには全ユーザ分の全ユーザ分のＭＩＭＯチャネルＨ^ｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）を推定する必要がある。そのためには、分散アンテナ数×ユーザ数分のパイロット送信が必要であり、マルチユーザ伝送時に必要なパイロット送信（分散アンテナ数×マルチユーザ伝送数）よりも多い。特にユーザ数が大幅に増えた場合、この差が大きくなり、伝送効率が大きく劣化する。

【0024】

次に、高周波数帯の場合に、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨの推定のオーバーヘッドが大きくなるケースの２点目を説明する。
２点目は、高周波数帯の場合、指向性アンテナだけでなく、遮蔽損失も大きいため、電波がある特定方向のみ放射、到来することに起因している。

【0025】

高周波数帯は建物や人などの遮蔽損失・回折損失が大きいため、これら遮蔽物が存在する方向からの電波は、見通し方向よりも著しく減衰する。見通し方向が複数あった場合にも、ユーザ局が指向性アンテナを使う場合は、ビーム方向以外の電波は指向性パターンにより減衰するため、見通し方向の電波だけを送受信すれば十分である。従って、ユーザ局が指向性アンテナを使い、かつ周辺が遮蔽環境の場合は、見通しが取れた分散アンテナ１局だけと無線伝送すれば十分である。これは前述するケース（ｉｉ）に該当する。

【0026】

他ユーザ局からの干渉電波も、疎の到来方向がビーム方向以外や遮蔽環境方向な大きく減衰するため、その干渉電波が影響する可能性は著しく低い。従って、システム利得向上やユーザ間干渉軽減のためのpre-coding/post-codingが不要であり、無線信号伝送用に全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨを推定すること自体が不要である。従って、ユーザ直交度のために式（３）を算出するには、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨの推定を、無線信号伝送とは別に行なわなくてはいけない。しかも、その推定には全ユーザ数分以上のパイロット信号の時分割送信が必要となるため、大きなオーバーヘッドとなり、伝送効率が劣化する。

【0027】

以上から、高周波数帯の場合、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨの推定には大きなオーバーヘッドが発生し、伝送効率が劣化する問題があった。そのためにユーザ間直交度の推定は、式（３）のような全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨから算出する方法では無く、全ユーザのＭＩＭＯチャネルHが不要な方法が望ましい。

【0028】

一方、基地局が分散アンテナ数１個、すなわちアンテナが１箇所設置の場合、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨに使わず、各ユーザ局へのビーム方向の角度差からユーザ間直交度を推定する方法（以下「第２の推定方法」という。）が知られている（非特許文献２参照）。

【0029】

基地局アンテナが１箇所設置の場合、高周波数帯でマルチユーザ伝送する時には、同一アンテナからユーザ局毎に異なるビームを向け、そのビームを同時伝送する。この場合、基地局アンテナから干渉ユーザ局への干渉電波方向は、無線伝送相手のユーザ局のビーム方向と他ユーザ局のビーム方向の角度差と一致する。この角度差が大きいほど指向性利得パターンにより干渉電波が小さくなるため、ユーザ間直交度が向上する。従って、各ビームの角度差により、ユーザ間直交度が推定可能である。

【0030】

しかしながら、これを異なる場所へ複数アンテナを設置する分散アンテナの場合に適用する場合、各ユーザ局の無線伝送相手の分散アンテナが異なる。そのため、各ユーザ局へのビーム方向の起点が異なる。従って、各分散アンテナから干渉ユーザ局への干渉電波方向と、無線伝送相手のユーザ局のビーム方向と他ユーザ局のビーム方向の角度差は一致しない。

【0031】

以上の概略を図示したものを図１６及び図１７に示す。図１６には、基地局１と、２台のユーザ局２－１～２－２を備える無線で総システムにおいて、ユーザ局２－１～２－２が同じ分散アンテナ３と無線伝送を行う構成を示している。図１７は、基地局１と、２台のユーザ局２－１～２－２を備える無線で総システムにおいて、ユーザ局２－１～２－２が異なる分散アンテナ４及び５と無線伝送を行う構成を示している。

【0032】

図１６に示す構成の場合、分散アンテナ３のユーザ局２－１へのビーム方向Ｖ_１から見て、ユーザ局２－２への干渉電波方向とビーム方向Ｖ_２の角度差は、両者の起点が一致するため同じである。

【0033】

一方、図１７に示す構成の場合、ユーザ局２－１とユーザ局２－２が基地局の分散アンテナ４と分散アンテナ５と各々無線伝送を行うものとし、分散アンテナ４及び５のユーザ局２－１，２－２方向へのビーム方向をビーム方向Ｖ_１，Ｖ_２とする。分散アンテナ４から見たユーザ局２－２の干渉電波方向は、図１７で示すように、ビーム方向Ｖ_１と分散アンテナ４とユーザ局２－２の方向の角度差となる。

【0034】

一方、ビーム方向Ｖ_１とビーム方向Ｖ_２の角度差は、図１７で示すとおり、起点が異なるため、起点を合わせてからの角度差となる。このように、両者は、ビーム方向Ｖ_１と比較する相手が、干渉電波方向の場合は分散アンテナ４からみたユーザ局２－２の方向であり、ビーム方向の角度差の場合は起点が分散アンテナ５からみたユーザ局２－２の方向であるため、起点が異なるため一致しない。これから、ビーム方向の角度差はユーザ局間の干渉電波方向、すなわち指向性アンテナを使う場合の干渉量を反映しないため、ビーム方向からユーザ間直交度を推定することは困難である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0035】

【文献】Bo Zhou, Baoming Bai, Ying Li, Daqing Gu, Yajuan Luo, “Chordal distance-based user selection algorithm for the multiuser ＭＩＭＯ downlink with perfect or practical CSIT”, IEEE AINA 2011, pp.77-82, Mar. 2011.

【文献】宮崎寛之、須山聡、奥山達樹、増野淳、奥村幸彦、“ハイブリッドビームフォーミングを用いる高ＳＨＦ帯マルチユーザＭａｓｓｉｖｅ－ＭＩＭＯにおけるユーザ選択アルゴリズム”, 信学技報RCS2016-308, 2017年3月.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0036】

以上のように、非特許文献１に示す第１の推定方法では、全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨの取得に必要なパイロット信号がユーザ数に比例するため、伝送効率が劣化する問題がある。非特許文献２に示す第２の推定方法では、分散アンテナの場合、各ビーム方向の角度差が干渉電波方向と一致しないため、ユーザ間直交度を反映しておらず、ユーザ間直交度をより正確に推定することができない。このように、従来では、マルチユーザ伝送時のユーザ間直交度を推定する場合に、伝送効率が劣化してしまったり、基地局の分散アンテナ数が制限されてしまうという問題があった。

【0037】

上記事情に鑑み、本発明は、マルチユーザ伝送時のユーザ間直交度を推定する場合に、伝送効率の劣化を抑制するとともに、基地局の分散アンテナ数が複数局であってもユーザ間直交度を推定することができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0038】

本発明の一態様は、基地局が複数の場所に設置された複数の分散アンテナを備え、複数のユーザ局と同時無線伝送する分散アンテナシステムにおけるユーザ間直交度推定方法であって、前記複数の分散アンテナの設置位置と、前記複数の分散アンテナの無線伝送相手の各ユーザ局へのビーム方向と、前記各ユーザ局のアンテナ高とに基づいて、前記各ユーザ局の位置を推定する位置推定ステップと、前記位置推定ステップにおいて推定された前記各ユーザ局の位置と、前記複数の分散アンテナの設置位置とに基づいて干渉電波方向を推定する干渉方向推定ステップと、前記ビーム方向と、前記干渉電波方向との角度差を算出することにより各ユーザ局間の直交度を推定する角度差算出ステップと、を有するユーザ間直交度推定方法である。

【0039】

本発明の一態様は、基地局が複数の場所に設置された複数の分散アンテナを備え、複数のユーザ局と同時無線伝送する分散アンテナシステムにおける基地局であって、前記複数の分散アンテナの設置位置と、前記複数の分散アンテナの無線伝送相手の各ユーザ局へのビーム方向と、前記各ユーザ局のアンテナ高とに基づいて、前記各ユーザ局の位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部において推定された前記各ユーザ局の位置と、前記複数の分散アンテナの設置位置とに基づいて干渉電波方向を推定する干渉方向推定部と、前記ビーム方向と、前記干渉電波方向との角度差を算出することにより各ユーザ局間の直交度を推定する角度差算出部と、を備える基地局である。

【発明の効果】

【0040】

本発明により、マルチユーザ伝送時のユーザ間直交度を推定する場合に、伝送効率の劣化を抑制するとともに、基地局の分散アンテナ数が複数局であってもユーザ間直交度を推定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】第１の実施形態における分散アンテナシステムの構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図3】第１の実施形態における基地局が行うユーザ間直交度推定処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】ユーザ局が３台備えられている場合の分散アンテナシステムの構成を示す図である。

【図5】第２の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図6】第２の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】第３の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図8】第３の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図9】第４の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図10】第４の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】第５の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図12】第５の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図13】第５の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理を第４の実施形態適用した場合のユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図14】第６の実施形態における基地局の構成を示す図である。

【図15】第６の実施形態における基地局が行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図16】従来のユーザ間直交度の推定方法を説明するための図である。

【図17】従来のユーザ間直交度の推定方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（概要）
本発明の分散アンテナシステムにおける基地局は、マルチユーザ伝送時に、ユーザ間直交度の高いユーザ局の組を適切に選択するために、非特許文献１のようにオーバーヘッドが大きく伝送効率の劣化する全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨを推定することなく、非特許文献２のように、分散アンテナ数を１個に限定することなく、ユーザ間直交度を推定する。具体的には、基地局は、非特許文献２における基地局アンテナのビーム方向だけでなく、ユーザ局の位置を推定することにより、複数の分散アンテナを備える分散アンテナシステムであって、干渉電波方向を算出することを可能とし、ユーザ間直交度を類推する。

【0043】

ユーザ局の位置及び干渉電波方向の算出は以下のように行う。高周波数帯の特徴を鑑み、基地局の分散アンテナは、長距離伝送のために指向性アンテナを使用し、かつ遮蔽損失・回折損失が大きいため、各ユーザ局とは見通し環境で無線伝送する可能性が高い。この特徴を活かして、各分散アンテナのビーム方向を無線伝送相手のユーザ局の存在方向とみなし、かつ、各ユーザ局のアンテナ高が類推できるとして、基地局は、ビーム方向とユーザ局のアンテナ高一定の平面との交点を各ユーザ局位置と推定する。そして、基地局は、無線伝送相手のユーザ局方向をビーム方向とし、他ユーザ局の方向を、類推したユーザ局位置から求め、角度差を算出する。角度差は、角度差を算出する２つのベクトルの起点が同じ分散アンテナの位置となっているため干渉電波方向と等価となり、この角度差をユーザ間直交度として類推することが可能となる。

【0044】

類推した他ユーザ局の位置が正しければ、算出された角度差は、基地局が備える分散アンテナの指向性アンテナのビーム中心からのずれそのもの、すなわち干渉電波方向と一致する。そのため、角度差が大きいほど、指向性利得が小さくなり、他ユーザ局へ与える干渉電波が減衰するため、ユーザ間直交度を反映した量となる。類推した他ユーザ局の位置の正しさは、ユーザ局のアンテナ高が類推できることと、分散アンテナのビーム方向に無線伝送相手のユーザ局が実際に存在するかどうかに依存する。

【0045】

前者については、例えば屋内環境などにおいては人が使用する端末高は床面から０～１．５ｍ程度であり、屋外環境においても、道路や歩道や広場などサービスエリアがある程度水平なエリアではあれば人が使用する端末高は地面高から０～１．５ｍ程度と類推可能である。後者についても、先述したとおり、高周波数帯は遮蔽損失・回折損失が大きいため、見通し環境での電波伝搬が支配的であり、反射波が生じたとしても、基地局の分散アンテナを周辺に遮蔽物が無い環境に設置すれば、ユーザ局周辺の遮蔽物からの反射波が支配的であり、この場合、分散アンテナから見たユーザ局方向は、見通し波方向とその反射波方向はほぼ同じである。よって、分散アンテナのビーム方向と無線伝送相手のユーザ局の存在方向が一致するケースは多いと考えられる。

【0046】

上述した方法により本発明では、各分散アンテナの位置、ビーム方向、ユーザ局のアンテナ高（高さ一定の仮定）に基づいて、ユーザ間直交度を推定する。そのため、従来の第１の推定方法のように全ユーザのＭＩＭＯチャネルＨの推定は不要であり、従来の第２の推定方法のように分散アンテナ数が１局以外の複数局であっても、ユーザ間直交度を推定することが可能になる。以下の説明では、第１の実施形態において上述した方法によりユーザ間直交度を推定する具体的な構成を示し、第２の実施形態～第６の実施形態においてマルチユーザ伝送時のユーザの選択方法について説明する。

【0047】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における分散アンテナシステム１００の構成を示す図である。分散アンテナシステム１００は、基地局１０と、複数のユーザ局２０－１～２０－２とを備える。図１では、分散アンテナシステム１００においてユーザ局２０が２局備えられる構成を示しているが、ユーザ局２０は３局以上備えられてもよい。

【0048】

基地局１０は、ユーザ局２０－１～２０－２との間でマルチユーザ伝送による通信を行う。基地局１０は、複数の分散アンテナ１１－１～１１－ｋ（ｋは２以上の整数）を備える。図１では、基地局１０が、分散アンテナ１１を２局（分散アンテナ１１－１～１１－２）備える構成を示している。分散アンテナ１１－１～１１－２のそれぞれは、異なる場所に配置される。

【0049】

ユーザ局２０－１～２０－２は、分散アンテナ１１を介して基地局１０との間で通信を行う。ユーザ局は、例えばスマートフォン、タブレット端末及び携帯電話等の情報処理装置である。各分散アンテナ１１とユーザ局２０の無線伝送は、上述したケース（ｉｉ）の形態で行うものとして説明する。すなわち、各ユーザ局２０は、基地局１０の全分散アンテナ１１－１～１１－２から送信される電波の受信強度が最も大きい分散アンテナ１１の１局とのみ無線伝送するものとする。

【0050】

一例として、以下の説明では、分散アンテナ１１－１とユーザ局２０－１、分散アンテナ１１－２とユーザ局２０－２の組が無線伝送するものとする。まず具体的な説明を行うにあたり、以下のように定義する。
分散アンテナ１１－１及び１１－２の位置をそれぞれＹ_１，Ｙ_２
分散アンテナ１１－１，１１－２の無線伝送相手のユーザ局２０－１，２０－２へのビーム方向をそれぞれＶ_１１，Ｖ_２２
ユーザ局２０－１及び２０－２の推定位置をそれぞれＸ_１’，Ｘ_２’

【0051】

図２は、第１の実施形態における基地局１０の構成を示す図である。基地局１０は、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２及び記憶部１３を備える。
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２は、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３の機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0052】

位置推定部１２１は、各分散アンテナ１１の設置位置と、分散アンテナ１１の無線伝送相手の各ユーザ局２０へのビーム方向と、各ユーザ局のアンテナ高とに基づいて、各ユーザ局２０－１，２０－２の位置を推定する。

【0053】

干渉方向推定部１２２は、位置推定部１２１によって推定されたユーザ局２０の位置と、分散アンテナ１１の位置とに基づいて干渉電波方向を推定する。具体的には、干渉方向推定部１２２は、分散アンテナ１１－１において、干渉を与える（下り回線）及び干渉を受ける（上り回線）ユーザ局２０－２に対してその干渉電波方向Ｉ_１２を分散アンテナ１１－１の位置Ｙ_１とユーザ局２０－２の推定位置Ｘ_２’とに基づいて推定する。干渉方向推定部１２２は、分散アンテナ１１－２において、干渉を与える（下り回線）及び干渉を受ける（上り回線）ユーザ局２０－１に対してその干渉電波方向Ｉ_２１を分散アンテナ１１－２の位置Ｙ_２とユーザ局２０－１の推定位置Ｘ_１’とに基づいて推定する。

【0054】

角度差算出部１２３は、ビーム方向と、干渉方向推定部１２２によって推定された干渉電波方向とに基づいて、角度差を算出する。具体的には、角度差算出部１２３は、ビーム方向Ｖ_１１とユーザ局２０－２の干渉電波方向Ｉ_１２とに基づいて、分散アンテナ１１－１の位置Ｙ_１からみたユーザ局２０－１の方向とユーザ局２０－２の方向の角度差θ_１２を算出する。

【0055】

角度差θ_１２は、ユーザ局２０－１のユーザ局２０－２に対するユーザ直交度を表す。すなわち、角度差θ_１２を推定することによってユーザ局２０－１のユーザ局２０－２に対するユーザ直交度を推定することができる。逆に、角度差θ_２１は、ユーザ局２０－２のユーザ局２０－１に対するユーザ直交度を表す。すなわち、角度差θ_２１を推定することによってユーザ局２０－２のユーザ局２０－１に対するユーザ直交度を推定することができる。

【0056】

記憶部１３は、アンテナ情報１３１及び角度差情報１３２を記憶する。記憶部１３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などのうち１つ以上により構成されている。

【0057】

アンテナ情報１３１は、分散アンテナ１１に関する情報である。アンテナ情報１３１は、例えば分散アンテナ１１の設置位置Ｙ_１，Ｙ_２の情報含む。なお、アンテナ情報１３１には、ビーム方向の情報が取得された場合には、分散アンテナ１１毎にビーム方向の情報が含まれてもよいし、無線伝送相手のユーザ局２０－１，２０－２の情報が含まれていてもよい。

【0058】

角度差情報１３２は、角度差算出部１２３によって算出された角度差の情報である。

【0059】

図３は、第１の実施形態における基地局１０が行うユーザ間直交度推定処理の流れを示すフローチャートである。図３の処理は、基地局１０がマルチユーザ伝送を行う前に実行される。
位置推定部１２１は、各ユーザ局２０－１，２０－２の位置を推定する（ステップＳ１０１）。その準備として、各分散アンテナ１１－１，１１－２のビーム方向の直線式を以下の式（５）により定める。

【0060】

【数5】

【0061】

式（５）においてＹ_１，Ｙ_２は分散アンテナ１１－１，１１－２の位置を表し、Ｖ_１１，Ｖ_２２は分散アンテナ１１－１，１１－２の無線伝送相手のユーザ局２０－１，２０－２へのビーム方向を表し、ｔ_１、ｔ_２は各直線式の媒介変数を表す。

【0062】

ビーム方向を取得する方法は、アナログビームフォーミングであれば、ビームＩＤなどのビーム識別子とビーム方向を予め１対１対応させておき、無線伝送時に使用したビーム識別子を取得するような方法で取得してもよい。アナログセクタビームであれば、基地局１０は、同じくセクタＩＤなどのセクタ識別子とセクタ方向を予め１対１対応させておき、無線伝送時に使用したセクタ識別子を取得するような方法でビーム方向を取得してもよい。デジタルビームフォーミングであれば、基地局１０は、pre-codingパターンとビーム方向を予め１対１対応させておき、無線伝送時に使用したpre-codingパターンを取得する方法ビーム方向を取得してもよい。基地局１０は、複数の固定指向性ビームのサブアンテナを１か所に備え、各サブアンテナとビーム方向を１対１対応させておき、無線伝送時に使用したサブアンテナ情報を取得してもよい。複数のビーム方向を実現でき、無線伝送時にどのビーム方向を使ったかの情報を取得できるような方法であれば何でも良い。

【0063】

分散アンテナ１１－１，１１－２のビーム方向Ｖ_１１，Ｖ_２２は、IEEE802.11adや5G New Radio(NR)のような高周波数帯無線においては、ユーザ局２０－１，２０－２に対して最も受信強度が大きくなるように選択される。そのため、ユーザ局２０－１，２０－２は、分散アンテナ１１－１，１１－２の位置Ｙ_１，Ｙ_２から見て、式（５）の直線方向にビーム幅の誤差はあるとは言え、おおよそ存在する。

【0064】

次に、ユーザ局２０－１，２０－２のアンテナ高をｈと仮定する。例えば、屋内環境ならば床面高、屋外環境ならば地面高がその一例であり、おおよそのユーザ局が同じ平面内に存在する場合はこの仮定は妥当性がある。その時、ユーザ局２０－１，２０－２の位置は、高さの座標軸をｚ軸とすると、ｚ＝ｈ平面上に存在する。この時、ユーザ局２０－１，２０－２の位置Ｘ１，Ｘ２は、式（５）の直線式と平面ｚ＝ｈの交点から推定できる。この推定位置をＸ_１’，Ｘ_２’とする。例えば、Ｙ_１，Ｙ_２，Ｖ_１１，Ｖ_２２の３次元ベクトル成分を式（６）とおくと、Ｘ_１’，Ｘ_２’の３次元ベクトル成分は以下の式（６）のようになる。

【0065】

【数6】

【0066】

干渉方向推定部１２２は、分散アンテナ１１－１において、干渉を与える（下り回線）及び干渉を受ける（上り回線）ユーザ局２０－２に対してその干渉電波方向Ｉ_１２を、分散アンテナ１１－１の位置Ｙ_１とユーザ局２０－２の推定位置Ｘ_２’から以下の式（７）により求める（ステップＳ１０２）。

【0067】

【数7】

【0068】

そして、角度差算出部１２３は、分散アンテナ１１－１の位置Ｙ_１からみたユーザ局２０－１の方向とユーザ局２０－２の方向の角度差θ_１２を、ビーム方向Ｖ_１１とユーザ局２０－２の干渉電波方向Ｉ_１２から以下の式（８）に基づいて算出する（ステップＳ１０３）。

【0069】

【数8】

【0070】

式（８）において（Ｖ_１１・Ｉ_１２）はＶ_１１とＩ_１２との内積値を表し、（|Ｖ_１１|、|Ｉ_１２|）は２次元ノルムを表す。この角度差θ_１２は、分散アンテナ１１－１のビーム方向の中心から、ユーザ局２０－２の方向の角度差に相当し、分散アンテナ１１－１の指向性アンテナがユーザ局２０－２の方向の指向性利得を反映する。すなわち、この角度差が０度であればユーザ局２０－２の方向はビーム方向中心そのものであり、４５度であればビームの中心方向から４５度ずれた指向性利得がユーザ局２０－２へのアンテナ利得となり、分散アンテナ１１－１がユーザ局２０－２へ与える干渉量（下り回線）、またはユーザ局２０－２から受ける干渉量（上り回線）を反映する。

【0071】

同様にして、分散アンテナ１１－２の位置Ｙ_２からみたユーザ局２０－２の方向とユーザ局２０－１の方向の角度差θ_２１は、分散アンテナ１１－２において干渉を与える及び受けるユーザ局２０－１に対してその干渉電波方向Ｉ_２１＝Ｘ’－Ｙ_２と、ビーム方向Ｖ_２２から以下の式（９）に基づいて算出することができる。

【0072】

【数9】

【0073】

同様に、この角度差θ_２１は、分散アンテナ１１－２がユーザ局２０－１へ与える干渉量（下り回線）及びユーザ局２０－１から受ける干渉量（上り回線）を反映する。
以上のように、角度差θ_１２、θ_２１（以下「ユーザ局２局間の角度差」という。）は、ユーザ局２０－１とユーザ局２０－２間の上り回線、下り回線のユーザ干渉量を反映する。すなわち、ユーザ局２０－１とユーザ局２０－２のユーザ間直交度を反映し、ユーザ間直交度を推定することが可能である。

【0074】

以上のように構成された分散アンテナシステム１００によれば、各分散アンテナ１１の設置位置、分散アンテナ１１のビーム方向及び各ユーザ局２０のアンテナ高に基づいて、各ユーザ局２０の位置を推定し、推定した各ユーザ局２０の位置から干渉方向を推定し、分散アンテナ１１のビーム方向と干渉方向の角度差に基づいてユーザ間直交度を推定することができる。このように、分散アンテナシステム１００では、従来の第１の推定方法のように、オーバーヘッドが大きく伝送効率が劣化する全ユーザのＭＩＭＯチャネルを推定する必要がない。さらに、複数の分散アンテナ１１を備える場合であってもよい、ユーザ間直交度を推定することが可能となる。そのため、マルチユーザ伝送時のユーザ間直交度を推定する場合に、伝送効率の劣化を抑制するとともに、基地局の分散アンテナ数が複数局であってもユーザ間直交度を推定することが可能になる。

【0075】

第１の実施形態の変形例について説明する。
上記の実施形態では、分散アンテナシステム１００に分散アンテナ１１が２局、ユーザ局２０が２局備えられる構成を示したが、分散アンテナ１１が３局（分散アンテナ１１－１～１１－３）、ユーザ局２０が３局（ユーザ局２０－１～２０－３）を備えられる場合も上述した処理と同様の処理を行うことによって、ユーザ間直交度を推定することができる。図４を用いて具体的に説明する。

【0076】

図４は、ユーザ局が３台備えられている場合の分散アンテナシステム１００の構成を示す図である。分散アンテナシステム１００は、基地局１０と、複数のユーザ局２０－１～２０－３とを備える。図４における基地局１０は分散アンテナ１１を３局備える。分散アンテナ１１－１，１１－２，１１－３の無線伝送相手をユーザ局２０－１，２０－２，２０－３とする。前述と同じ通り、まず位置推定部１２１は、分散アンテナ１１－１，１１－２，１１－３の位置Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３とビーム方向Ｖ_１１，Ｖ_２２，Ｖ_３３からビーム方向の各直線式を以下の式（１０）のように定める。

【0077】

【数10】

【0078】

位置推定部１２１は、式（１０）により得られる直線式と、ユーザ局２０－１，２０－２，２０－３のアンテナ高ｘ＝ｈ平面上の交点からユーザ局２０－１，２０－２，２０－３の推定位置Ｘ_１’，Ｘ_２’，Ｘ_３’を算出する。そして、干渉方向推定部１２２は、分散アンテナ１１－１において、干渉を与えるまたは干渉を受けるユーザ局２０－２、ユーザ局２０－３の干渉電波方向Ｉ_１２、Ｉ_１３を前述と同様に以下の式（１１）から算出する。

【0079】

【数11】

【0080】

そして、アンテナ情報１３１は、分散アンテナ１１－１のビーム方向Ｖ_１１とＩ_１２、Ｉ_１３の角度差θ_１２、θ_１３を以下の式（１２）に基づいて算出する。

【0081】

【数12】

【0082】

角度差θ_１２、θ_１３は、前述と同様に、分散アンテナ１１－１がユーザ局２０－２， ♯３へ与える干渉量（下り回線）、またはユーザ局２０－２，２０－３から受ける干渉量（上り回線）を反映する。式（１０）～（１２）と同様に、分散アンテナ１１－２のビーム方向Ｖ_２２と、分散アンテナ#において干渉を与える及び干渉を受けるユーザ局２０－１，２０－３への干渉電波方向Ｉ_２１、Ｉ_２３の角度差θ_２１、θ_２３、分散アンテナ１１－３のビーム方向Ｖ_３３と、分散アンテナ１１－３において干渉を与える及び干渉を受けるユーザ局２０－１，２０－２への干渉電波方向Ｉ_３１、Ｉ_３２の角度差θ_３１、θ_３２を算出することが可能である。

【0083】

以上より、角度差θ_１２、θ_１３、θ_２１、θ_２３、θ_３１、θ_３２は、ユーザ局２０－１とユーザ局２０－２とユーザ局２０－３間の上り回線、下り回線のユーザ干渉量を反映する。すなわち、ユーザ局２０－１とユーザ局２０－２とユーザ局２０－３間のユーザ間直交度を反映し、ユーザ間直交度が推定可能である。

【0084】

以上、分散アンテナ局数２局、３局、ユーザ局数２局、３局の場合の発明の実施形態を説明したが、分散アンテナ局数が４局以上、ユーザ局数が４局以上、また、分散アンテナ局数とユーザ局数が同じ局数でない場合にも、前述と同様に各分散アンテナのビーム方向と干渉電波方向の角度差を算出することが可能であり、ユーザ間直交度を推定することが可能である。

【0085】

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態におけるユーザ局２０－１と２０－２との２局間の角度差を用いて、全ユーザ局２０からマルチユーザ伝送数分のユーザ局組を選択する実施形態である。具体的には、全ユーザ局２０からマルチユーザ伝送数分を選択するユーザ局２０の組の全組み合わせについて、ユーザ局２局間の角度差を計算し、その角度差に基づき、最適なユーザ局を選択する方法である。すなわち、全組み合わせの角度差を全検索して最適なユーザ局を選択する方法である。

【0086】

図５は、第２の実施形態における基地局１０ａの構成を示す図である。基地局１０ａは、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２ａ及び記憶部１３ａを備える。
制御部１２ａは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２ａは、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３ａ、評価値算出部１２４、判定部１２５及び選択部１２６の機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0087】

制御部１２ａは、角度差算出部１２３に代えて角度差算出部１２３ａを備える点、評価値算出部１２４、判定部１２５及び選択部１２６を新たに備える点で制御部１２と構成が異なる。制御部１２ａは、他の構成については制御部１２と同様である。そのため、制御部１２ａ全体の説明は省略し、角度差算出部１２３ａ、評価値算出部１２４、判定部１２５及び選択部１２６について説明する。

【0088】

角度差算出部１２３ａは、ユーザ局２０選択の全組み合わせについて、各ユーザ局２局間のビーム方向と干渉電波方向の角度差をそれぞれ算出する。
評価値算出部１２４は、角度差算出部１２３によって推定された各角度差の統計量に基づく評価値を算出する。

【0089】

判定部１２５は、評価値算出部１２４によって算出された評価値に基づく判定を行う。例えば、判定部１２５は、評価値算出部１２４によって新たに算出された評価値（以下「現評価値」という。）と、既に評価値算出部１２４によって算出された評価値（以下「過去評価値」という。）とを比較して、現評価値が最大であるか否かを判定する。

【0090】

選択部１２６は、評価値算出部１２４によって算出された評価値に基づいて、ユーザ局間直交度が閾値以上のユーザ局組を、マルチユーザ伝送を行うユーザ局組として選択する。例えば、選択部１２６は、ユーザ局間直交度が最も高いユーザ局組を選択する。ユーザ局間直交度が最も高いということは、評価値が最も高いということである。

【0091】

記憶部１３ａは、アンテナ情報１３１、角度差情報１３２及び評価値情報１３３を記憶する。記憶部１３ａは、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうち１つ以上により構成されている。
評価値情報１３３は、評価値算出部１２４によって算出された評価値の情報である。なお、評価値情報１３３として、記憶部１３ａに記録されるのは値が最大となった評価値の情報である。評価値情報１３３には、ユーザ局の組み合わせの情報が対応付けられてもよい。

【0092】

図６は、第２の実施形態における基地局１０ａが行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。全ユーザ局数をＮ局、マルチユーザ伝送数をＳ局とする（Ｓ≦Ｎとする）。
まず選択部１２６は、全ユーザ局Ｎ局からマルチユーザ伝送数分のＳ局の１組をランダムに選択する（ステップＳ２０１）。角度差算出部１２３ａは、選択部１２６が選択したＳ局のユーザ局組に対して、２局の全組み合わせについて、前述のユーザ局２局間の角度差を算出する（ステップＳ２０２）。

【0093】

評価値算出部１２４は、角度差算出部１２３ａによって算出された全角度差に基づいて評価値を算出する（ステップＳ２０３）。評価値としては、全角度差の平均値が用いられてもよいし、全角度差の最小値が用いられてもよい。その他、全角度差の統計的な大きさを示すものであれば、本評価値としてはいずれが用いられてもよい。

【0094】

評価値として平均値を用いた場合、全角度差の平均値は、全角度差の中の１部に特異な値、例えば、著しく大きな値、または小さな値などがあった場合でも、この特異な値引っ張られることなく、角度差全体を評価できるものであり、全角度差の代表的な値として評価指針に用いることができる。

【0095】

評価値として最小値を用いた場合、全角度差の最小値は、対象とするユーザ局２局間の全組み合わせの角度差の中から最小値を用いるものであり、選択したユーザ局組の中から干渉が最も大きいユーザ局２局間の干渉量を反映するものである。従って、本発明を評価指針として用いると、干渉の最悪値を評価指針として用いることと等価となり、この角度差の最小値の最大となるユーザ局組を選択することは、この干渉の最悪値を最も抑えるユーザ局組を選択することが可能となる。従って、無線品質の最小値の底上げするようなユーザ選択が可能となる。

【0096】

判定部１２５は、評価値情報１３３を参照し、評価値算出部１２４によって算出された評価値（現評価値）が、これまで選択したＳ局のユーザ局組の評価値（過去評価値）の中で最大値であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

【0097】

現評価値が最大値である場合（ステップＳ２０４－ＹＥＳ）、判定部１２５は現評価値とそのユーザ局組を評価値情報１３３として記録する（ステップＳ２０５）。なお、処理開始時には、記憶部１３ａには評価値情報１３３が記録されていない。この場合、判定部１２５は、現評価値が最大値であると判定する。
一方、現評価値が最大値ではない場合（ステップＳ２０４－ＮＯ）、基地局１０ａはステップＳ２０５の処理を実行せずに、ステップＳ２０６の処理を行う。

【0098】

基地局１０ａは、ステップＳ２０２からステップＳ２０５までの処理（ステップＳ２０４の処理がＮＯの場合には、ステップＳ２０５の処理は行わなくてよい）を、全ユーザ局Ｎ局からＳ局のユーザ局組の全組み合わせについて行う。そのため、判定部１２５は、全てのＳ局のユーザ局組に対してステップＳ２０２からステップＳ２０５までの処理行ったか否かを判定する（ステップＳ２０６）。

【0099】

全てのＳ局のユーザ局組に対してステップＳ２０２からステップＳ２０５までの処理を行った場合（ステップＳ２０６－ＹＥＳ）、選択部１２６は評価値情報１３３に記録されているＳ局のユーザ局組を最終的なマルチユーザ伝送数Ｓ局のユーザ局組として選択する（ステップＳ２０７）。
一方、全てのＳ局のユーザ局組に対してステップＳ２０２からステップＳ２０５までの処理行っていない場合（ステップＳ２０６－ＮＯ）、選択部１２６は全ユーザ局から別のＳ局のユーザ局を選択する（ステップＳ２０８）。例えば、選択部１２６は、未選択のＳ局のユーザ局を選択する。

【0100】

なお、本実施形態例は、全ユーザ局からマルチユーザ伝送数分を選択するユーザ局組の全組み合わせの角度差を全検索する手法の実施形態の一例を示したが、全検索する方法であればその他の実施形態でも構わない。

【0101】

以上のように構成された第２の実施形態における分散アンテナシステム１００によれば、ユーザ局２局間の角度差を評価指針として、全ユーザ局からマルチユーザ伝送数分だけユーザ選択する方法を実現する。本発明により、高周波数帯の分散アンテナシステムにおいて、マルチユーザ伝送時に、伝送効率を劣化させることなく、分散アンテナが複数個ある場合でも、ユーザ間直交度が高い適切なユーザ局を選択することが可能となる。

【0102】

（第３の実施形態）
第２の実施形態におけるユーザ選択方法では、全ユーザ局Ｎ局からマルチユーザ伝送数Ｓ局の全選択のユーザ局組（_ＮＣ_Ｓ通り）全てにおいて、ユーザ局２局間の角度差（_ＳＣ_２通り）を算出して、_ＳＣ_２通りの全角度差から統計値に該当する評価値を計算し、その最大のユーザ局組を選択していた。すなわち、ユーザ局２局間の角度差の計算を合計_ＮＣ_Ｓ×_ＳＣ_２回行う必要があった。この計算回数は、全ユーザ局数Ｎまたはマルチユーザ伝送数Sが大きくなると膨大になる。例えば、全ユーザ局数が２００局、マルチユーザ伝送数が４局の時、_２００Ｃ_４×_４Ｃ_２＝３８８，１０９，７００回の計算回数が必要となる。

【0103】

そこで、第３の実施形態は、計算回数を削減することを目的とした実施形態である。具体的には、第３の実施形態では、マルチユーザ伝送数Ｓに対して、Ｓ局全部を１回で選択するのではなく、１局ずつ選択していく。そして、新規に１局選択する時は、選択済みのユーザ局とユーザ局２局間の角度差が最も大きいユーザ局を選択していく。

【0104】

図７は、第３の実施形態における基地局１０ｂの構成を示す図である。基地局１０ｂは、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２ｂ及び記憶部１３ｂを備える。
制御部１２ｂは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２は、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３、評価値算出部１２４、判定部１２５及び選択部１２６ｂの機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0105】

制御部１２ｂは、選択部１２６に代えて選択部１２６ｂを備える点で制御部１２と構成が異なる。制御部１２ｂは、他の構成については制御部１２と同様である。そのため、制御部１２ｂ全体の説明は省略し、選択部１２６ｂについて説明する。

【0106】

判定部１２５ｂは、第２の実施形態のようにＳ局全部を１回で選択するのではなく、ユーザ局２０を１局ずつ選択する。

【0107】

記憶部１３ｂは、アンテナ情報１３１、角度差情報１３２、評価値情報１３３、選択ユーザ局リスト１３４及び残ユーザ局リスト１３５を記憶する。記憶部１３ｂは、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうち１つ以上により構成されている。
選択ユーザ局リスト１３４は、マルチユーザ伝送時に既に選択されたユーザ局２０の情報が登録されたリストである。
残ユーザ局リスト１３５は、マルチユーザ伝送時に未選択のユーザ局２０の情報が登録されたリストである。

【0108】

図８は、第３の実施形態における基地局１０ｂが行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。第３の実施形態では、図８の処理開始時には、初期状態として選択ユーザ局リスト１３４をゼロ、残ユーザ局リスト１３５に全ユーザ局２０の情報が登録されている。
選択部１２６ｂは、残ユーザ局リスト１３５から最初の１局を選択する（ステップＳ３０１）。最初の１局目の選択方法として、選択部１２６は、ランダムに選択してもよいし、受信電波強度が一番大きいユーザ局２０を選択してもよい。

【0109】

最初の１局目の選択方法としてランダムに選択することは、最初の１局目の選択が偏りを持たないようにすることができる。最終的に選択したユーザ局がマルチユーザ伝送した時のユーザ間干渉、すなわち無線品質が、この最初の１局目の選択依存性が強く、かつ、その最適な選択が分からない場合に、最初の１局目の選択に偏りを持たせないよう、均一に選択することが可能である。

【0110】

最初の１局目の選択方法として受信電波強度が最も大きいユーザ局２０を最初の１局目に選択することは、本マルチユーザ伝送時にこの干渉耐性の高いユーザ局を必ず組み入れることが可能となり、本マルチユーザ伝送の無線品質を向上させる効果がある。

【0111】

選択部１２６ｂは、最初に選択したユーザ局２０の情報を選択ユーザリスト１３４に追加し、残ユーザ局リスト１３５から削除することによって選択ユーザリスト１３４及び残ユーザ局リスト１３５を更新する（ステップＳ３０２）。選択部１２６ｂは、選択ユーザ局リスト１３４のユーザ局２０について既に選択されたとみなして、残ユーザ局リスト１３５に登録されているユーザ局２０の中から次に選択するユーザ局を１局仮選択する（ステップＳ３０３）。以下、仮選択されたユーザ局２０を仮選択ユーザ局記載する。

【0112】

角度差算出部１２３は、仮選択ユーザ局と、選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局２０とのユーザ局２局間の角度差を算出する（ステップＳ３０４）。なお、選択ユーザ局リスト１３４にユーザ局が１局しか登録されていない場合、角度差算出部１２３は、その１局に対して、複数局登録されている場合には各ユーザ局２０に対して、ユーザ局２局間の角度差を算出する。角度差算出部１２３は、この処理を選択ユーザ局リスト１３４に登録されている全ユーザ局２０に対して行う。

【0113】

その後、評価値算出部１２４は、角度差算出部１２３によって算出された全角度差の統計量に基づき評価値を算出する（ステップＳ３０５）。判定部１２５は、評価値情報１３３を参照し、評価値算出部１２４によって算出された評価値（現評価値）が、これまで選択したＳ局のユーザ局組の評価値（過去評価値）の中で最大値であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

【0114】

現評価値が最大値である場合（ステップＳ３０６－ＹＥＳ）、判定部１２５は現評価値と仮選択ユーザ局の情報とを評価値情報１３３として記録する（ステップＳ３０７）。なお、処理開始時には、記憶部１３ａには評価値情報１３３が記録されていない。この場合、判定部１２５は、現評価値が最大値であると判定する。
の仮選択ユーザ局を記録する
一方で、現評価値が最大値ではない場合（ステップＳ３０６－ＮＯ）、基地局１０ｂはステップＳ３０７の処理を実行せずに、ステップＳ３０８の処理を実行する。

【0115】

基地局１０ｂは、ステップＳ３０４からステップＳ３０７までの処理（ステップＳ３０６の処理がＮＯの場合には、ステップＳ３０７の処理は行わなくてよい）を、残ユーザ局リスト１３５に登録されている全ユーザ局２０に対して行う。そのため、判定部１２５は、残ユーザ局リスト１３５に登録されている全ユーザ局２０に対してステップＳ３０４からステップＳ３０７までの処理を行った否かを判定する（ステップＳ３０８）。

【0116】

残ユーザ局リスト１３５に登録されている全ユーザ局２０に対してステップＳ３０４からステップＳ３０７までの処理を行っていない場合（ステップＳ３０８－ＮＯ）、選択部１２６ｂは残ユーザ局リスト１３５に登録されているユーザ局２０の中から未実施のユーザ局２０を１局仮選択する（ステップＳ３０９）。そして、仮選択されたユーザ局２０に対して、基地局１０ｂはステップＳ３０４からステップＳ３０７までの処理を実行する。

【0117】

残ユーザ局リスト１３５に登録されている全ユーザ局２０に対してステップＳ３０４からステップＳ３０７までの処理行った場合（ステップＳ３０８－ＹＥＳ）、選択部１２６ｂは評価値が最大の仮選択ユーザ局２０を新規選択ユーザ局として、選択ユーザ局リスト１３４に追加し、残ユーザ局リスト１３５から削除することによって選択ユーザリスト１３４及び残ユーザ局リスト１３５を更新する（ステップＳ３１０）。

【0118】

その後、判定部１２５は、選択ユーザ局リスト１３４に基づいて、マルチユーザ伝送数の条件を満たすか否か判定する（ステップＳ３１１）。マルチユーザ伝送数の条件は、例えば選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局数がマルチユーザ伝送数Ｓ局と同じになることである。

【0119】

マルチユーザ伝送数の条件が満たされた場合（ステップＳ３１１－ＹＥＳ）、選択部１２６ｂは選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局２０を最終的なマルチユーザ伝送数Ｓ局のユーザ局組として選択する（ステップＳ３１２）。
一方、マルチユーザ伝送数の条件が満たされていない場合（ステップＳ３１１－ＮＯ）、すなわち選択ユーザ局リスト１３４のユーザ局数がマルチユーザ伝送数Ｓ局より少ない場合、１０ｂはステップＳ３０３以降の処理を実行する。

【0120】

以上のように構成された第３の実施形態における分散アンテナシステム１００によれば、全ユーザ局数Ｎ局からマルチユーザ伝送数Ｓ局の全組み合わせについて、ユーザ局２局間の角度差を算出する必要は無く、１局ずつ選択していく。そのため、第２の実施形態では、ｎＣｓ×ｎＣｓ回の角度差の算出が必要だったのに対し、本手法では１局目は０回、２局目は（Ｎ－１）回、３局目２×（Ｎ－２）、４局目は３×（Ｎ－３）、・・・回だけの角度差の算出で済む。例えば、全ユーザ局数を２００局、マルチユーザ伝送数４局とすると、第２の実施形態では、_２００Ｃ_４×_４Ｃ_２＝３８８，１０９，７００回の角度差の算出が必要に対して、本手法では、（２００－１）＋２×（２００－１）＋３×（２００－２）＝１，１９４回だけの角度差の算出で済む。そのため、計算回数を削減することができる。

【0121】

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数を制限する実施形態である。第４の実施形態の説明では、第３の実施形態をベースに説明するが、第２の実施形態にも適用可能である。

【0122】

図９は、第４の実施形態における基地局１０ｃの構成を示す図である。基地局１０ｃは、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２ｃ及び記憶部１３ｂを備える。
制御部１２ｃは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２ｃは、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３、評価値算出部１２４、判定部１２５ｃ及び選択部１２６ｃの機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0123】

制御部１２ｃは、判定部１２５及び選択部１２６ｂに代えて判定部１２５ｃ及び選択部１２６ｃを備える点で制御部１２ｂと構成が異なる。制御部１２ｃは、他の構成については制御部１２ｂと同様である。そのため、制御部１２ｃ全体の説明は省略し、判定部１２５ｃ及び選択部１２６ｃについて説明する。

【0124】

判定部１２５ｃは、判定部１２５と同様の処理を行う。さらに、判定部１２５ｃは、無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを考慮した判定を行う。
選択部１２６ｃは、選択部１２６ｂと同様の処理を行う。さらに、選択部１２６ｃは、残ユーザ局リスト１３５中からユーザ局を１局選択する時に、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを考慮して仮選択を行う。

【0125】

図１０は、第４の実施形態における基地局１０ｃが行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。図１０において、図８に示す第３の実施形態と同様の処理については図８と同様の符号を付して説明を省略する。分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数をＡとする。
ステップＳ３０２の処理後、選択部１２６ｃは、残ユーザ局リスト１３５から上限数Ａに基づいてユーザ局２０を１局仮選択する（ステップＳ４０１）。具体的には、選択部１２６ｃは、選択ユーザ局リスト１３４のＡ局以上のユーザ局と無線伝送相手となっている分散アンテナ１１を抽出し、抽出した分散アンテナ１１を無線伝送相手としているユーザ局２０以外からユーザ局２０を１局仮選択する。これにより、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手とするユーザ局２０をＡ局以下に制限することができる。

【0126】

その後、ステップＳ３０４からステップＳ３１０までの処理が実行される。次に、選択ユーザ局リスト１３４にユーザ局２０が１局追加された後、判定部１２５ｃは選択ユーザ局リスト１３４にさらに１局追加するか否かを判定する（ステップＳ４０２）。このように、第４の実施形態では、選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局数がマルチユーザ伝送数に達したか否か以外に、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを考慮した判定を行う。

【0127】

具体的には、判定部１２５ｃは、残ユーザ局リスト１３５に登録されているユーザ局２０のうち、選択ユーザ局リスト１３４に登録されている（Ａ－１局）以下のユーザ局２０と無線伝送相手となっている分散アンテナ１１を無線伝送相手としているユーザ局２０があるか否かの判定を行う。ユーザ局２０がない場合（ステップＳ４０２－ＮＯ）、残ユーザ局リスト１３５に登録されているどのユーザ局２０を選択しても、選択したユーザ局２０の無線伝送相手の分散アンテナ１１は、無線伝送相手となるユーザ局２０がＡ局より多くなる。すなわち、判定部１２５ｃは、ユーザ局数の条件を満たしていないと判定する。従って、選択ユーザ局リスト１３４数のユーザ局数がマルチユーザ伝送数を満たさなくても、基地局１０ｃはステップＳ３１２の処理を実行する。
一方、ユーザ局２０がある場合（ステップＳ４０２－ＮＯ）、基地局１０ｃはステップＳ３１１の処理を実行する。

【0128】

以上のように構成された第４の実施形態における分散アンテナシステム１００によれば、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを満たす範囲で、請求項3記載の発明の実施形態例と同じ処理を進めることができる。

【0129】

また、第２の実施形態についても、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを満たす範囲で進めることは同様にできる。例えば、全ユーザ局Ｎ局からマルチユーザ伝送数Ｓ局を選択する時に、同じ分散アンテナを無線伝送相手とするユーザ局数が（Ａ＋１）局以上となるユーザ局２０は選択しないようにする制限を設けることが考えられる。その他、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数の上限数Ａを満たす範囲で、請求項2記載の発明の実施形態例と同じ処理が進められるフローであれば他のフローでも構わない。

【0130】

なお、同じ分散アンテナを無線伝送相手とするユーザ局２０間は、下り回線の場合、干渉を与える側と無線伝送相手が同じ分散アンテナ１１となるため、無線伝送距離と干渉距離は同じになり、干渉量の軽減要素は指向性アンテナの指向性利得だけとなる。従って、異なる分散アンテナを無線伝送相手とするユーザ局間と比較して、ユーザ局２局間の角度差が同じだとしても干渉量が大きくなる可能性が高い。本発明は、分散アンテナ１局あたりの無線伝送相手のユーザ局数に上限数Ａを設けることにより、同じ分散アンテナを無線伝送相手とするユーザ局をＡ局以下に抑えながらマルチユーザ伝送時のユーザ局を選択することを可能とする。例えば、Ａ＝１局と設定した場合、同じ分散アンテナ１１の２局以上のユーザ局２０とマルチユーザ伝送することを防ぐことができ、上記の干渉量が大きくなる可能性を回避することができる。

【0131】

（第５の実施形態）
最終的に選択したユーザ局の組が、残ユーザ局リスト１３５から最初の１局目の選択によって変わる可能性がある。従って、この最初の１局目の選択によっては、選択したユーザ局組のどれか２局のユーザ局２局間の角度差が小さくなる可能性が否定できない。第５の実施形態では、この事象を回避するための実施形態である。具体的には、選択したユーザ局組のどれか２局のユーザ局２局間の角度差が閾値未満の場合に、一部の処理を再度やり直す手法である。例えば、角度差に閾値Ｂを設定し、角度差がこの閾値Ｂを下回った時に一部の処理を再度やり直す手法である。

【0132】

図１１は、第５の実施形態における基地局１０ｄの構成を示す図である。基地局１０ｄは、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２ｄ及び記憶部１３ｄを備える。
制御部１２ｄは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２ｄは、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３、評価値算出部１２４、判定部１２５ｄ及び選択部１２６ｄの機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0133】

制御部１２ｄは、選択部１２６に代えて選択部１２６ｂを備える点で制御部１２ｂと構成が異なる。制御部１２ｄは、他の構成については制御部１２ｂと同様である。そのため、制御部１２ｄ全体の説明は省略し、選択部１２６ｂについて説明する。

【0134】

選択部１２６ｂは、選択部１２６ｂと同様の処理を行う。さらに、選択部１２６ｄは、選択したユーザ局組のどれか２局のユーザ局２局間の角度差が閾値未満の場合に、再度選択を行う。

【0135】

記憶部１３ｄは、アンテナ情報１３１、角度差情報１３２、評価値情報１３３ｄ、選択ユーザ局リスト１３４及び残ユーザ局リスト１３５を記憶する。記憶部１３ｃは、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうち１つ以上により構成されている。

【0136】

評価値情報１３３ｄは、評価値情報１３３と同様の情報に加えて、全角度差の最小値の情報を含む。

【0137】

図１２は、第５の実施形態における基地局１０ｃが行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。図１２において、図８に示す第３の実施形態と同様の処理については図８と同様の符号を付して説明を省略する。
ステップＳ３０６の処理において現評価値が最大値である場合（ステップＳ３０６－ＹＥＳ）、判定部１２５は現評価値と仮選択ユーザ局の情報とを評価値情報１３３として記録する。さらに、判定部１２５は、全角度差の最小値も評価値情報１３３として記録する（ステップＳ５０１）。全角度差の最小値は、現仮選択ユーザ局２０と選択ユーザ局リスト１３４に登録されている全ユーザ局２０に対して、ユーザ局２局間の角度差を算出するがその中の最小値である。

【0138】

すなわち、選択部１２６ｄが、評価値が最大の仮選択ユーザ局２０を新規選択ユーザ局として、選択ユーザ局リスト１３４に追加し、残ユーザ局リスト１３５から削除する際に、ステップＤ５０１で記録していた全角度差の最小値もここで記録する（ステップＳ５０２）。

【0139】

判定部１２５は、選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局数がマルチユーザ伝送数に達したか否か判定する（ステップＳ５０３）。ユーザ局数がマルチユーザ伝送数に達していない場合（ステップＳ５０３－ＮＯ）、基地局１０ｄはステップＳ３０３以降の処理を実行する。
一方、ユーザ局数がマルチユーザ伝送数に達した場合（ステップＳ５０３－ＹＥＳ）、判定部１２５は選択ユーザ局リスト１３４の各ユーザ局２０において、全角度差の最小値と閾値とを比較する。その結果、判定部１２５は、全角度差の最小値が閾値を下回るユーザ局があるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。全角度差の最小値が全て閾値を上回っている場合（ステップＳ５０４－ＮＯ）、基地局１０ｄはステップＳ３１２の処理を実行する。

【0140】

一方、全角度差の最小値が閾値を下回るユーザ局２０が１局でもあった場合（ステップＳ５０４－ＹＥＳ）、判定部１２５は選択ユーザ局リスト１３４のユーザ局組と各ユーザ局の全角度差の最小値を記録する（ステップＳ５０５）。すなわち、残ユーザ局リスト１３５の最初の１局の選択を変えて、ステップＳ３０３からやり直す処理になる。ただし、このやり直し処理の最初の１局の選択について、全ユーザ局に行った場合は、処理を終了しなくてはならないため、ここで、その判定処理を行う。すなわち、判定部１２５は残ユーザ局から最初の１局を選択する処理を全ユーザ局に対して行ったか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

【0141】

全ユーザ局に対して行った場合（ステップＳ５０６－ＹＥＳ）、残ユーザ局リスト１３５から最初の１局の選択を全ユーザ局行った場合であり、どのユーザ局を最初に選択しても角度差の最小値が閾値を下回ることができなかった場合である。この場合、選択部１２６ｄはユーザ局組とその角度差の最小値に中から、最も角度差の最小値が最大となるユーザ局２０の組を選択ユーザ局リスト１３４に最終的に追加する（ステップＳ５０７）。

【0142】

一方、全ユーザ局に対して行っていない場合（ステップＳ５０６－ＮＯ）、選択部１２６ｄは選択ユーザ局リスト１３４及び残ユーザ局リスト１３５を初期状態に戻すためには、選択ユーザ局リスト１３４に登録されているユーザ局２０の情報を全削除し、残ユーザ局リスト１３５に全ユーザ局２０の情報を追加する（ステップＳ５０８）。その後、選択部１２６ｄは残ユーザ局から最初の１局を選択するが、これまでの選択と違う選択をするために、１局目として選択していないユーザ局２０を最初に選択する（ステップＳ５０９）。

【0143】

なお、全角度差の最小値が閾値を下回っているか否かの判定を、選択ユーザ局リスト１３４のユーザ局を追加するタイミングで行わずに、選択ユーザ局リスト１３４のユーザ局数がマルチユーザ伝送数に達したタイミングで行う理由は、どのユーザ局２０を最初に選択しても、全角度差の最小値が閾値を下回る可能性があるため、最初に選択したどのユーザ局２０に対しても、マルチユーザ伝送数に達するユーザ局組を記録しておく必要があるためである。

【0144】

上記の実施形態では、第３の実施形態を例に説明したが、第４の実施形態においても適用可能である。
図１３は、第５の実施形態における基地局１０ｃが行うユーザ局選択処理を第４の実施形態適用した場合のユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。図１３において、図１０に示す第４の実施形態と同様の処理については図１０と同様の符号を付して説明を省略する。
図１３において、図１２におけるステップＳ３０３の処理がステップＳ４０１の処理に代わり、ステップＳ５０２の処理の後にステップＳ４０２の処理が実行されるのみが図１２に示す処理との差異である。

【0145】

以上のように構成された第５の実施形態における分散アンテナシステム１００によれば、ユーザ局２局間の角度差に予め閾値を設定し、全角度差の最小値が閾値を下回るまでは、残ユーザ局リスト１３５の最初の１局の選択を全て試行することが可能となる。残ユーザ局リスト１３５の最初の１局の選択をどのユーザ局２０を選択しても、全角度差の最小値が閾値を下回らない場合にも、全角度差の最小値が最大とユーザ局組を選択する。このように、選択されたユーザ局組が、残ユーザ局リスト１３５の最初の１局の選択に依存される要素を取り除くことが可能となる。

【0146】

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、上記の第２の実施形態から第５の実施形態のユーザ選択方法を繰り返し用いて、マルチユーザ伝送時のユーザ割当を繰り返し、システム全体の全ユーザ局に対して、定められた上限までマルチユーザ伝送を割り当てる手法である。なお、ここでは、一例として第２の実施形態においてのユーザ選択方法を繰り返し用いた場合について説明する。

【0147】

図１４は、第６の実施形態における基地局１０ｅの構成を示す図である。基地局１０ａは、分散アンテナ１１－１～１１－２、制御部１２ｅ及び記憶部１３ｅを備える。
制御部１２ｅは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部１２ｅは、プログラムを実行することによって、位置推定部１２１、干渉方向推定部１２２、角度差算出部１２３、評価値算出部１２４、判定部１２５ｅ及び選択部１２６ｅの機能を実現する。これらの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0148】

制御部１２ｅは、判定部１２５及び選択部１２６に代えて判定部１２５ｅ及び選択部１２６ｅを備える点で制御部１２ａと構成が異なる。制御部１２ｅは、他の構成については制御部１２ａと同様である。そのため、制御部１２ｅ全体の説明は省略し、判定部１２５ｅ及び選択部１２６ｅについて説明する。

【0149】

判定部１２５ｅは、判定部１２５と同様の処理を行う。さらに、判定部１２５ｅは、ユーザ局２０の割当が上限数Ｃに達したか否かを判定する。
選択部１２６ｅは、選択部１２６と同様の処理を行う。選択部１２６ｅは、ユーザ局数の上限数Ｃまでユーザ局２０の選択を行う。

【0150】

記憶部１３ｅは、アンテナ情報１３１、角度差情報１３２、評価値情報１３３、割当済みユーザ局リスト１３６及び未割当ユーザ局リスト１３７を記憶する。記憶部１３ａは、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうち１つ以上により構成されている。
割当済みユーザ局リスト１３６は、マルチユーザ伝送ユーザとして割当済みのユーザ局２０の情報が登録されたリストである。
未割当ユーザ局リスト１３７は、マルチユーザ伝送ユーザとして未割当のユーザ局２０の情報が登録されたリストである。

【0151】

図１５は、第６の実施形態における基地局１０ｅが行うユーザ局選択処理の流れを示すフローチャートである。第６の実施形態では、図１５の処理開始時には、初期状態として割当済みユーザ局リスト１３６をゼロ、未割当ユーザ局リスト１３７に全ユーザ局２０の情報が登録されている。図１５において、図６と同様の処理については図６と同様の符号を付して説明を省略する。

【0152】

ステップＳ２０７の処理後、選択部１２６ｅは、取得したマルチユーザ伝送時のユーザ選択組みの情報を割当済みユーザ局リスト１３６に追加し、ユーザ選択組みの情報を未割当ユーザ局リスト１３７から削除する（ステップＳ７０１）。

【0153】

基地局１０ｅは、システム全体の全ユーザ局２０に対して、定められた上限数Ｃまで、マルチユーザ伝送時のユーザ局組を割り当てるまでこの処理を繰り返す。判定部１２５ｅは、割当済みユーザ局リスト１３６のユーザ局数が上限数Ｃに達したか否かを判定する（ステップＳ７０２）。ユーザ局数が上限数Ｃに達した場合（ステップＳ７０２－ＹＥＳ）、基地局１０ｅは図１５の処理を終了する。

【0154】

一方、ユーザ局数が上限数Ｃに達していない場合（ステップＳ７０２－ＮＯ）、選択部１２６ｅは他のユーザ局の組み合わせを選択する（ステップＳ７０３）。例えば、上限数Ｃをシステム全体の全ユーザ局数そのものに設定すると、図１５の全フローにより、システム全体の全ユーザ局数にマルチユーザ伝送時のユーザ局組が割り当てられる。これは、システム全体の全ユーザ局へのリソース割り当ての一つとして、マルチユーザ伝送用のタイムスロットが複数割り当てられた時に、全ユーザ局にこのマルチユーザ伝送用タイムスロットを割り当てていく処理となる。例えば、システム全体の全ユーザ局数を２００、マルチユーザ伝送数を４とすると、最小５０個のマルチユーザ伝送用タイムスロットで全ユーザ局のリソース割り当てを行う。

【0155】

以上のように構成された第６の実施形態における分散アンテナシステム１００によれば、同一タイムスロットに割り当てられるユーザ局組について、互いにユーザ局間直交度の高いユーザ局組を選択することが可能になる。従って、ユーザ間干渉が低いマルチユーザ伝送が可能となり、無線容量を向上することが可能となる。

【0156】

上限数Ｃをシステム全体の全ユーザ局数より小さく設定した場合は、全ユーザ局の１部はマルチユーザ伝送、１部はシングルユーザ伝送など、ユーザ局ごとに優先度を変えた無線伝送が可能であり、その場合でも、本発明により、マルチユーザ伝送時にはユーザ間直交度の高いユーザ局組を選択することが可能であり、ユーザ間干渉が低いマルチユーザ伝送を可能とする。

【0157】

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。

【0158】

上述した実施形態における基地局１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。また、当該プログラムをインターネット等のネットワークを通して提供するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ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のことをいう。

【0159】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0160】

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。

【産業上の利用可能性】

【0161】

本発明は、分散アンテナシステムにおけるマルチユーザ伝送時のユーザ間直交度を推定する技術に適用できる。

【符号の説明】

【0162】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ…基地局， ２０－１～２０－ｋ…ユーザ局， １１－１～１１－３…分散アンテナ， ２１－１～２１－２…アンテナ， １２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…制御部， １３、１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ…記憶部， １２１…位置推定部， １２２…干渉方向推定部， １２３、１２３ａ…角度差算出部， １２４…評価値算出部， １２５、１２５ｃ、１２５ｅ…判定部， １２６、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ、１２６ｅ…選択部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】