特許 7583302 無線通信装置及び無線通信方法

(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】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】無線通信装置及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0452 20170101AFI20241107BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0452 100

H04W16/28 130

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022579168

(86)(22)【出願日】2021-02-02

(86)【国際出願番号】 JP2021003665

(87)【国際公開番号】W WO2022168143

(87)【国際公開日】2022-08-11

【審査請求日】2023-06-09

(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】新井 拓人

(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】和井 秀樹

【審査官】竹内 亨

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０４０００１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６６１４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１１２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１３３１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０２－７／１２

Ｈ０４Ｌ １／０２－１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記端末選択部は、ユーザ端末同士の間において前記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前記ユーザ端末同士を選択する、
無線通信装置。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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
を含み、
前記端末選択ステップは、ユーザ端末同士の間において前記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前記ユーザ端末同士を選択することを含む、
無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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）。

【0004】

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。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１６３４９７号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】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

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

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。

【0009】

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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

（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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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）。

【0060】

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）。

【0061】

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）。

【0062】

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）。

【0063】

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）。

【0064】

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）。

【0065】

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）。

【0066】

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）。

【0067】

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）。

【0068】

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）。

【0069】

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）。

【0070】

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）。

【0071】

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）。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

（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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

（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。

【0082】

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。

【0083】

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】

【0084】

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。

【符号の説明】

【0085】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】