JP6852341B2 - 送信制御装置及び送信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信制御装置及び送信制御方法に関する。

近年、同一の無線リソースを用いて複数のユーザ端末装置（User Equipment：以下「ＵＥ」という）宛ての信号を空間多重するＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi User-Multiple Input Multiple Output）がキャパシティを増大する技術として注目されている。一般に、送信アンテナと多重されるＵＥとの間のチャネル情報を用いて、Ｚｅｒｏ−ＦｏｒｃｉｎｇやＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）と呼ばれる手法によって送信ウェイトを算出し、送信ウェイトを送信信号に乗算することによりＵＥ間の干渉が低減される。すなわち、送信ウェイトを送信信号に乗算することにより、各ＵＥ宛ての信号を送信するためのビームが形成され、１つのＵＥ宛ての信号のビームにおいては、他のＵＥの方向に利得が小さいヌルが向けられる。

しかし、多重されるＵＥの組み合わせによっては、送信ウェイトを送信信号に乗算してもＵＥ相互にヌルが向けられず、特性が大幅に劣化することがある。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、多重されるＵＥの組み合わせを適切に決定するのが好ましい。

多重されるＵＥの組み合わせを決定する手法としては、可能性のあるすべてのＵＥの組み合わせに対して送信ウェイト計算及び受信品質推定を実施し、所定のメトリック値が最大となる組み合わせを選択するものがある。このような方法では、ＵＥの数が多い場合にはＵＥの組み合わせの数が膨大になり、非現実的な演算量が要求される。そこで、メトリック値が増加する範囲でＵＥを１つずつ追加することにより、多重されるＵＥの組み合わせを決定する際の演算量を低減することが考えられている。

具体的には、例えば新たに追加されるＵＥ＃ｉの受信品質γ_i ^MUは下記の式（１）によって算出される。

式（１）において、γ_i ^SUは他のＵＥからの干渉がない場合のＵＥ＃ｉにおける受信品質を示し、ｕはＵＥ＃ｉ追加時に既に多重されることが決定しているＵＥの集合を示す。また、ｈ_iはＵＥ＃ｉと各送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルであり、ＵＥ＃ｉと送信アンテナ＃ｊの間のチャネル応答をｈ_i,jとすると、ｈ_iは下記のように表される行列である。
ｈ_i＝［ｈ_i,1 ｈ_i,2 … ｈ_{i, Ntx}］

ただし、Ｎ_txは送信アンテナ数を示す。なお、上式（１）において、ｈ^Hは行列ｈのエルミート転置を表し、｜・｜は絶対値又は集合サイズを表し、||・||はノルムを表す記号である。

上式（１）の受信品質からＵＥ＃ｉを追加した場合のメトリック値が算出され、ＵＥ＃ｉを追加することによってメトリック値が増加する場合には、多重されるＵＥの組み合わせにＵＥ＃ｉが追加されることになる。

特開２０１０−１９３１８９号公報 特開２００９−２７８２３８号公報

Jingxiu Liu 他 "A Low Complexity Capacity-Greedy User Selection Scheme for Zero-Forcing Beamforming", Vehicular Technology Conference, 2009. VTC Spring 2009. ２００９年４月 瀬山崇志 他 「5G 超高密度分散アンテナシステムにおける協調無線リソース制御アルゴリズムの検討 〜Joint Transmission Multi-User MIMO伝送方式の性能評価〜」 信学技報, vol. 115, no. 472, ２０１６年３月 式田潤 他 「超多素子アンテナシステムにおける低演算量マルチユーザＭＩＭＯスケジューリング方式の特性評価」 信学技報, vol. 115, no. 472, ２０１６年３月

しかしながら、上記のように１つずつＵＥを追加していく場合にも、十分に演算量が低減されないという問題がある。すなわち、例えば上式（１）には、新たに追加されるＵＥ＃ｉのチャネル応答ベクトルｈ_iと、既に多重されることが決定している各ＵＥのチャネル応答ベクトルｈ_kとを乗算する処理が含まれる。ここで、ＵＥ＃ｉがｍ番目に追加されるＵＥであり、既に多重されることが決定しているＵＥの数｜ｕ｜が（ｍ−１）であるものとすると、ＵＥ＃ｉの追加の有無を決定する際には４・Ｎ_tx・（ｍ−１）回の実数乗算が行われる。この実数乗算の回数は、送信アンテナ数Ｎ_txや多重されるＵＥの数が大きくなると多くなり、演算量の増大が無視できないものとなる。そして、演算量が増大する結果、回路規模も増大してしまう。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、信号が空間多重されるＵＥの組み合わせを決定する際の演算量を低減することができる送信制御装置及び送信制御方法を提供することを目的とする。

本願が開示する送信制御装置は、１つの態様において、複数の端末装置の中から同時に信号送信先となる端末装置群を決定する送信制御装置であって、前記複数の端末装置それぞれにおける受信電力に対応する受信電力ベクトルを算出する算出部と、既に前記端末装置群に属すると決定されている第１の端末装置の受信電力ベクトルの和である合計ベクトルと、新たに前記端末装置群に追加される候補の第２の端末装置の受信電力ベクトルとの内積に基づいて、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加するか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定に従って決定された端末装置群へ送信される送信信号を生成する生成部とを有する。

本願が開示する送信制御装置及び送信制御方法の１つの態様によれば、信号が空間多重されるＵＥの組み合わせを決定する際の演算量を低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るベースバンド処理装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る送信方法を示すフロー図である。 図４は、実施の形態１に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。 図５は、実施の形態１に係るメトリック算出処理を示すフロー図である。 図６は、実施の形態３に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。 図７は、実施の形態３に係るメトリック算出処理を示すフロー図である。 図８は、実施の形態４に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。 図９は、実施の形態５に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。

以下、本願が開示する送信制御装置及び送信制御方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、無線通信システムは、ベースバンド処理装置１００と複数のＲＲＨ（Remote Radio Head）２００とを有する。

ベースバンド処理装置１００は、ＲＲＨ２００から図示しないＵＥ宛てに送信する送信信号を生成し、生成した送信信号を各ＲＲＨ２００から送信する。このとき、ベースバンド処理装置１００は、各ＲＲＨ２００の送信アンテナから同時に同一周波数で送信される信号の宛先となるＵＥの組み合わせを決定する。すなわち、ベースバンド処理装置１００は、空間多重される信号の宛先となるＵＥの組み合わせ（以下「ＵＥ集合」という）を決定し、ＵＥ集合に対して送信される信号に送信ウェイトを乗算してＲＲＨ２００へ出力する。ベースバンド処理装置１００は、各ＵＥにおける受信電力のベクトル（以下「受信電力ベクトル」という）を用いて、ＵＥ集合に追加するＵＥを逐次的に決定する。このように受信電力ベクトルを用いた演算を行うことにより、ベースバンド処理装置１００は、ＵＥ集合を決定する際の演算量を低減することができる。ベースバンド処理装置１００の具体的な構成及び動作については、後に詳述する。

ＲＲＨ２００は、それぞれベースバンド処理装置１００と接続し、１本の送信アンテナを備える。そして、ＲＲＨ２００は、ベースバンド処理装置１００から送信された送信信号を送信アンテナから無線送信する。また、ＲＲＨ２００は、図示しないＵＥから既知の参照信号を含む信号を受信し、ベースバンド処理装置１００へ送信する。

図２は、実施の形態１に係るベースバンド処理装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示すベースバンド処理装置１００は、ネットワークインタフェース部（以下「ネットワークＩＦ部」と略記する）１１０、プロセッサ１２０、メモリ１３０及び複数の送受信インタフェース部（以下「送受信ＩＦ部」と略記する）１４０を有する。

ネットワークＩＦ部１１０は、例えば基幹ネットワークのゲートウェイ装置など上位装置に接続するインタフェースである。

プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、メモリ１３０を利用して種々の処理を実行する。具体的には、プロセッサ１２０は、上りチャネル推定部１２１、電力ベクトル算出部１２２、ＵＥ集合決定部１２３、合計ベクトル保持部１２４、送信信号生成部１２５、送信ウェイト算出部１２６及び送信ウェイト乗算部１２７を有する。

上りチャネル推定部１２１は、それぞれ送受信ＩＦ部１４０に接続されており、送受信ＩＦ部１４０によって受信されたＵＥからの受信信号を用いて、各ＵＥからＲＲＨ２００へ向かう上りチャネルのチャネル推定を実行する。具体的には、上りチャネル推定部１２１は、受信信号に含まれる例えばＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）又はＳＲＳ（Sounding Reference Signal）などの参照信号を用いて、ＵＥとＲＲＨ２００の送信アンテナとの組み合わせごとに上りチャネルのチャネル推定値を求める。換言すれば、上りチャネル推定部１２１は、ＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊとの間の上りチャネルのチャネル推定値ｈ'_i,jを算出する。

電力ベクトル算出部１２２は、各ＵＥにおける複数のＲＲＨ２００からの受信電力を示す受信電力ベクトルを算出する。具体的には、電力ベクトル算出部１２２は、まず上りチャネルのチャネル推定値に基づいて、ＲＲＨ２００の送信アンテナからＵＥへ向かう下りチャネルのチャネル推定値を求める。すなわち、電力ベクトル算出部１２２は、下記の式（２）によってＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊとの間の下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jを算出する。

ただし、式（２）において、Ｐ_TPはＲＲＨ＃ｊの送信電力を示し、Ｐ_UEはＵＥ＃ｉの送信電力を示す。なお、式（２）によって下りチャネルにチャネル推定値が算出可能なのは、無線通信システムにおいて上りチャネルと下りチャネルが対称性を有するＴＤＤ（Time Division Duplex）が採用される場合である。ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）が採用される無線通信システムにおいては、電力ベクトル算出部１２２は、例えば各ＵＥから報告される下りチャネルのチャネル推定値を取得しても良い。

そして、電力ベクトル算出部１２２は、下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jの絶対値の２乗を、ＵＥ＃ｉにおけるＲＲＨ＃ｊからの受信電力ｐ_i,jとし、ＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iを下記の式（３）のように算出する。

ただし、式（３）において、Ｎ_TPはＲＲＨ２００の数を示し、本実施の形態においては、各ＲＲＨ２００が１つずつ送信アンテナを有するため、送信アンテナの数に等しい。

ＵＥ集合決定部１２３は、電力ベクトル算出部１２２によって算出されるＵＥごとの受信電力ベクトルを用いて、空間多重される信号の宛先となるＵＥの組み合わせ（ＵＥ集合）を決定する。すなわち、ＵＥ集合決定部１２３は、既に多重されることが決定しているＵＥの受信電力ベクトルと新たに追加されるＵＥの受信電力ベクトルとの内積に応じたＵＥごとの受信ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を算出し、ＵＥごとの受信ＳＩＮＲから新たにＵＥを追加した場合のスループットを示すメトリックを算出する。そして、ＵＥ集合決定部１２３は、メトリックを最大にするＵＥの組み合わせをＵＥ集合と決定する。

具体的には、ＵＥ集合決定部１２３は、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルの和である合計ベクトルを合計ベクトル保持部１２４から取得し、合計ベクトルとＵＥ集合への追加候補のＵＥの受信電力ベクトルとの内積に応じたＵＥごとの受信ＳＩＮＲを算出する。そして、ＵＥ集合決定部１２３は、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合にＵＥごとの受信ＳＩＮＲから求められるメトリックが増大するか否かを判定し、メトリックが増大する場合には、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加すると決定する。このように、ＵＥ集合決定部１２３は、受信電力ベクトルの内積を用いた演算により、メトリックを最大にするＵＥ集合を決定する。なお、ＵＥ集合決定部１２３によるＵＥ集合決定処理及びメトリック算出処理については、後に詳述する。

合計ベクトル保持部１２４は、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルを加算して得られる合計ベクトルを保持する。そして、合計ベクトル保持部１２４は、ＵＥ集合決定部１２３によって新たなＵＥがＵＥ集合に追加される度に、追加されるＵＥの受信電力ベクトルを合計ベクトルに加算して合計ベクトルを更新する。また、合計ベクトル保持部１２４は、ＵＥ集合決定部１２３によるＵＥ集合決定処理の際に、必要に応じて合計ベクトルをＵＥ集合決定部１２３へ出力する。

送信信号生成部１２５は、ＲＲＨ２００から各ＵＥへ送信される送信信号を生成する。すなわち、送信信号生成部１２５は、各ＵＥ宛ての送信データを符号化及び変調することにより、送信信号を生成する。

送信ウェイト算出部１２６は、ＵＥ集合決定部１２３によって決定されたＵＥ集合に属する各ＵＥのチャネル推定値を連結して連結チャネル行列を生成し、連結チャネル行列に基づいて送信ウェイトを算出する。

送信ウェイト乗算部１２７は、送信信号生成部１２５によって生成された送信信号に送信ウェイト算出部１２６によって生成された送信ウェイトを乗算する。そして、送信ウェイト乗算部１２７は、送信ウェイト乗算後の送信信号を送受信ＩＦ部１４０から各ＲＲＨ２００へ送信する。

メモリ１３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１２０による処理に用いられる種々の情報を記憶する。

送受信ＩＦ部１４０は、それぞれＲＲＨ２００と接続され、プロセッサ１２０によって生成された送信信号をＲＲＨ２００に対して送信したり、ＵＥからＲＲＨ２００によって受信された受信信号をＲＲＨ２００から受信したりする。

次いで、上記のように構成されたベースバンド処理装置１００による送信方法について、図３に示すフロー図を参照しながら説明する。

図示しないＵＥは、それぞれＲＲＨ２００に対して、参照信号を含む信号を送信しており、この信号はＲＲＨ２００によって受信される。そして、ＲＲＨ２００における受信信号は、ＲＲＨ２００からベースバンド処理装置１００へ送信され、それぞれのＲＲＨ２００に接続された送受信ＩＦ部１４０によって受信される（ステップＳ１０１）。

送受信ＩＦ部１４０によって信号が受信されると、それぞれのＵＥとＲＲＨ２００との間の上りチャネルのチャネル推定値が上りチャネル推定部１２１によって求められる（ステップＳ１０２）。すなわち、受信信号に含まれる参照信号が用いられることにより、ＵＥとＲＲＨ２００の組み合わせごとに上りチャネルのチャネル推定値が求められる。

求められたチャネル推定値は、電力ベクトル算出部１２２へ出力され、電力ベクトル算出部１２２によって、ＵＥごとに各ＲＲＨ２００からの受信電力を示す受信電力ベクトルが算出される（ステップＳ１０３）。すなわち、ＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊの間の上りチャネルのチャネル推定値ｈ'_i,jから、ＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊの間の下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jが算出され、チャネル推定値ｈ_i,jからＵＥ＃ｉにおけるＲＲＨ＃ｊからの受信電力ｐ_i,jが求められる。そして、ＵＥ＃ｉについて、Ｎ_TP個のすべてのＲＲＨ２００からの受信電力が上式（３）のように並べられることにより、ＵＥ＃ｉに関する受信電力ベクトルｐ_iが算出される。

ＵＥごとの受信電力ベクトルは、各ＵＥにおける全ＲＲＨ２００からの受信電力を示しており、受信電力ベクトルが直交するＵＥ間では伝搬路の相関が低く、互いに与える干渉が小さい。したがって、受信電力ベクトルが直交に近いＵＥをＵＥ集合として組み合わせることにより、ＵＥ集合に属するＵＥに対する信号を空間多重してもＵＥ間の干渉を抑制することが可能である。そこで、ＵＥ集合決定部１２３によって、受信電力ベクトルの内積に基づくＵＥ集合の決定が実行される（ステップＳ１０４）。

具体的には、ＵＥ集合決定部１２３によって、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルの和である合計ベクトルが取得され、合計ベクトルとＵＥ集合への追加候補であるＵＥの受信電力ベクトルとの内積に応じた受信ＳＩＮＲが算出される。この受信ＳＩＮＲは、合計ベクトルと受信電力ベクトルが直交に近く内積が０に近いほど大きい値となる。そして、ＵＥ集合決定部１２３によって、ＵＥごとの受信ＳＩＮＲに基づいて、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される。追加候補のＵＥが追加される前よりもメトリックが増大する場合には、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加することが決定される。

このように、受信電力ベクトルの内積に基づくメトリックが大きくなるように、逐次的にＵＥをＵＥ集合に追加していき、メトリックを最大にするＵＥ集合が決定される。そして、決定されたＵＥ集合に属するＵＥに関するチャネル推定値を連結した連結チャネル行列に基づいて、ＵＥ集合の各ＵＥへ信号を送信する際の送信ウェイトが送信ウェイト算出部１２６によって算出される（ステップＳ１０５）。

具体的には、ＵＥ集合に属する｜ｕ｜個のＵＥのチャネル推定値から得られる連結チャネル行列Ｈは、例えば以下のようになる。

そして、連結チャネル行列Ｈを用いた送信ウェイトＷは、例えば以下のようにして求められる。
Ｗ＝Ｈ^H（ＨＨ^H）^-1Ｄ

ここで、行列Ｄは送信ウェイトＷの電力を調整するための対角行列であり、行列Ｈ^H（ＨＨ^H）^-1のｎ列目の列ベクトルをｗ_tmp,nとし、各ＲＲＨ２００の下りチャネルの送信電力の合計をＰ_totalとすると、行列Ｄを以下のように表すことができる。

ただし、diag｛｝は対角行列の対角成分を示す。このようにして、ＵＥ集合が決定されると、ＵＥ集合に属するＵＥのチャネル推定値を連結した連結チャネル行列から送信ウェイトが算出される。

一方、送信信号生成部１２５によって、ＵＥ集合に属する各ＵＥ宛ての送信信号が生成される（ステップＳ１０６）。すなわち、ＵＥ集合に属する各ＵＥ宛ての送信データが符号化及び変調されて送信信号が生成される。そして、送信ウェイト乗算部１２７によって、送信信号に送信ウェイトが乗算され（ステップＳ１０７）、送信ウェイト乗算後の送信信号が送受信ＩＦ部１４０からＲＲＨ２００それぞれへ送信される（ステップＳ１０８）。

送信信号は、ＲＲＨ２００から同時に同一周波数で無線送信され、ＵＥ集合に属する各ＵＥによって受信される。このとき、送信信号に送信ウェイトが乗算されているため、各ＵＥにおいては、他のＵＥ宛ての信号による干渉が抑制されている。上記のように算出された送信ウェイトを用いた場合のＵＥ＃ｋにおける実際の受信ＳＩＮＲγ^MCS _u(k)は、ＵＥ＃ｋにおける雑音電力をＮ_u(k)とすると、以下の式（４）によって求められる。

なお、送信信号生成部１２５によって送信信号が生成される際には、上式（４）の受信ＳＩＮＲに基づいて、各ＵＥ宛ての送信データの符号化率及び変調方式が決定されても良い。

次に、実施の形態１に係るＵＥ集合決定処理について、図４に示すフロー図を参照しながら具体的に説明する。図４に示すＵＥ集合決定処理は、主に電力ベクトル算出部１２２、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によって実行される。

まず、上りチャネルのチャネル推定値から、電力ベクトル算出部１２２によって、各ＵＥにおける受信電力ベクトルが算出される（ステップＳ２０１）。ＴＤＤを採用する無線通信システムにおいては、上式（２）によって、上りチャネルのチャネル推定値を下りチャネルのチャネル推定値に変換することができる。このため、電力ベクトル算出部１２２によって、ＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊの上りチャネルのチャネル推定値ｈ'_i,jから下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jが得られる。なお、ＦＤＤを採用する無線通信システムにおいては、各ＵＥから報告される下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jが電力ベクトル算出部１２２によって取得されても良い。

下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,jが得られると、このチャネル推定値ｈ_i,jの絶対値が２乗されることにより、ＵＥ＃ｉにおけるＲＲＨ＃ｊからの受信電力ｐ_i,jが求められる。そして、受信電力ｐ_i,jに基づいて、上式（３）で示したＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iが算出される。また、ＵＥ集合決定部１２３によって、受信電力ｐ_i,jに基づいて、他のＵＥからの干渉を考慮しない場合のＵＥ＃ｉにおける受信ＳＩＮＲ（以下「単独ＳＩＮＲ」という）が算出される（ステップＳ２０２）。すなわち、以下の式（５）によって、ＵＥ＃ｉ以外のＵＥ宛ての信号がない場合の単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出される。

ただし、式（５）において、Ｎ_iはＵＥ＃ｉにおける雑音電力を示し、例えばＵＥ＃ｉによって測定されて報告された値やあらかじめ定められた設定値などを用いることができる。このようにＵＥ＃ｉに関して、受信電力ベクトルｐ_i及び単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出されると、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されたか否かが判定され（ステップＳ２０３）、未算出のＵＥがある場合には（ステップＳ２０３Ｎｏ）、受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲの算出が繰り返される。

そして、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されると（ステップＳ２０３Ｙｅｓ）、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によって、合計ベクトル、ＵＥ集合及び最大メトリックが初期化される（ステップＳ２０４）。すなわち、空間多重される信号の宛先となるＵＥの組み合わせであるＵＥ集合が空集合とされ、ＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルの和である合計ベクトルが零ベクトルに初期化される。また、スループットに基づいて算出されるメトリックの最大値である最大メトリックが０に初期化される。

各パラメータの初期化後、各ＵＥをＵＥ集合に追加した場合のメトリックが算出され、ＵＥ追加前よりもメトリックが増大するＵＥがある場合には、このＵＥをＵＥ集合に追加する処理が繰り返される。具体的には、ＵＥ集合決定部１２３によって、まだＵＥ集合に追加されていない１つのＵＥが選択され（ステップＳ２０５）、選択されたＵＥがＵＥ集合への追加候補となる。そして、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される（ステップＳ２０６）。メトリックの算出にあたっては、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルの和である合計ベクトルと追加候補のＵＥの受信電力ベクトルとの内積を用いて、各ＵＥの受信ＳＩＮＲが算出される。そして、受信ＳＩＮＲに基づいて、追加候補のＵＥを追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される。なお、メトリック算出処理については、後に詳述する。

追加候補のＵＥを追加した場合のメトリックが算出されると、算出されたメトリックと最大メトリックとが比較される（ステップＳ２０７）。この比較の結果、算出されたメトリックの方が大きい場合には（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、算出されたメトリックが新たな最大メトリックになる（ステップＳ２０８）。一方、算出されたメトリックが最大メトリック以下の場合には（ステップＳ２０７Ｎｏ）、最大メトリックは更新されない。

このようにして、１つの追加候補のＵＥが選択された場合のメトリックの算出が完了すると、まだＵＥ集合に追加されていないＵＥがすべて選択済みであるか否かが判断される（ステップＳ２０９）。この判断の結果、まだ選択されていないＵＥがある場合には（ステップＳ２０９Ｎｏ）、再びＵＥ集合に未追加のＵＥが１つ選択され（ステップＳ２０５）、メトリックの算出及び最大メトリックの更新が実行される（ステップＳ２０６〜Ｓ２０８）。

そして、ＵＥ集合に未追加のすべてのＵＥが１つずつ追加候補として選択され、メトリックの算出が完了すると（ステップＳ２０９Ｙｅｓ）、追加候補として選択されたＵＥの中に最大メトリックを更新させたＵＥがあるか否かが判定される（ステップＳ２１０）。すなわち、いずれかの追加候補のＵＥを追加した場合に算出されたメトリックが最大メトリックとなっている場合には、この最大メトリックに対応するＵＥをＵＥ集合に追加することによってメトリックが増大する。このため、追加候補として選択されたＵＥの中に、最大メトリックの更新に寄与したＵＥが含まれるか否かが判定され、含まれない場合には（ステップＳ２１０Ｎｏ）、新たにＵＥが追加されることなく現状のＵＥ集合が最終的なＵＥ集合に決定される。

一方、追加候補として選択されたＵＥの中に、最大メトリックの更新に寄与したＵＥが含まれる場合には（ステップＳ２１０Ｙｅｓ）、現在の最大メトリックに対応するＵＥがＵＥ集合に追加される。すなわち、最大メトリックの更新に寄与したＵＥが複数ある場合でも、メトリックを最大にする１つのＵＥが新たにＵＥ集合に追加される。そして、ＵＥ集合の更新に伴って、ＵＥ集合に属するＵＥの受信電力ベクトルの和である合計ベクトルが更新され（ステップＳ２１１）、更新後の合計ベクトルが合計ベクトル保持部１２４によって保持される。

ＵＥ集合に新たにＵＥが追加されると、ＵＥ集合決定部１２３によって、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達したか否かが判定される（ステップＳ２１２）。ここでの所定数は、最大でも送信アンテナ数に等しいＲＲＨ２００の数Ｎ_TPである。この判定の結果、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していれば（ステップＳ２１２Ｙｅｓ）、現状のＵＥ集合が最終的なＵＥ集合に決定される。また、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していなければ（ステップＳ２１２Ｎｏ）、再度ＵＥ集合に未追加のＵＥが１つずつ選択されて、メトリックを増大させるＵＥがあるか否かの判定が繰り返される（ステップＳ２０５〜Ｓ２１０）。

このように、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力の合計ベクトルとＵＥ集合への追加候補のＵＥの受信電力ベクトルとの内積に基づくメトリックを算出し、メトリックを増大させる追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加していく。このため、メトリックを最大にするＵＥ集合を決定することができ、スループットを向上することができる。また、メトリックの算出に際して、チャネル応答ベクトルの乗算ではなく、受信電力ベクトルの乗算が実行される。受信電力ベクトルは、実数値を要素とするベクトルであるとともに、合計ベクトルと受信電力ベクトルの内積を算出する際には、受信電力ベクトルの要素数に等しい回数の実数乗算が実行される。この結果、チャネル応答ベクトルの乗算によってメトリックを算出する場合と比較して、メトリック算出のための演算量を低減することができる。

次に、実施の形態１に係るメトリック算出処理について、図５に示すフロー図を参照して具体的に説明する。以下のメトリック算出処理は、ＵＥ集合決定部１２３によって、１つの追加候補のＵＥが選択された場合に実行される。

まず、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合の追加候補のＵＥにおける受信ＳＩＮＲが算出される（ステップＳ３０１）。ここでは、上式（５）で示した単独ＳＩＮＲγ^SU _iではなく、新たに追加されるＵＥ＃ｉについて、ＵＥ集合に属するＵＥ間での干渉を考慮した受信ＳＩＮＲγ^MU _iが下記の式（６）によって算出される。

ただし、式（６）において、｜ｕ｜は既にＵＥ集合に属するＵＥの数を示し、ｐ_sumは合計ベクトルを示す。また、ｐ_i ^Tは受信電力ベクトルｐ_iの転置ベクトルを示す。式（６）から明らかなように、合計ベクトルｐ_sumとＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iとの内積が０に近いほど、ＵＥ＃ｉにおける受信ＳＩＮＲγ^MU _iが大きくなる。つまり、合計ベクトルｐ_sumと追加候補のＵＥの受信電力ベクトルｐ_iとが直交に近いほど、追加候補のＵＥにおける受信品質が高い。

追加候補のＵＥにおける受信ＳＩＮＲγ^MU _iが算出されると、この受信ＳＩＮＲγ^MU _iが瞬時スループットに換算される（ステップＳ３０２）。具体的には、例えばシャノン容量などの関数によって、受信ＳＩＮＲγ^MU _iが瞬時スループットに換算される。なお、受信ＳＩＮＲγ^MU _iの瞬時スループットへの換算は、受信ＳＩＮＲと瞬時スループットをあらかじめ対応付けて記憶する所定のテーブルなどを用いて行われても良い。

そして、追加候補のＵＥの瞬時スループットと平均スループットとの比が追加候補のＵＥに関するメトリックとして算出される（ステップＳ３０３）。すなわち、追加候補のＵＥに関するメトリックＭ_iは、下記の式（７）によって算出される。

ただし、式（７）において、Ｔ（）は受信ＳＩＮＲを瞬時スループットに換算する関数であり、ｔ_iは追加候補のＵＥに関する平均スループットを示す。平均スループットは、所定の時間単位におけるスループットの平均であり、ＵＥ集合に属する頻度が高いＵＥほど高頻度で信号を受信可能であることから、平均スループットが高くなる。具体的には、平均スループットｔ_iは、例えばサブフレームなどの時間単位ごとに、下記の式（８）によって算出される。

ただし、式（８）において、αは時間単位ごとの忘却係数であり０より大きく１未満の値である。また、γ^MCS _iは当該時間単位におけるＵＥ＃ｉの実際の受信ＳＩＮＲを示し、上式（４）と同様にして算出される。したがって、ＵＥ＃ｉの平均スループットは、当該時間単位においてＵＥ＃ｉがＵＥ集合に属していれば、直前の時間単位における平均スループットに忘却係数を乗算した値に当該時間単位における実際の受信ＳＩＮＲに応じたスループットを加算した値となる。

一方、既にＵＥ集合に属するＵＥについても、それぞれ追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合のメトリックが算出される。すなわち、まず追加候補のＵＥが選択された時点で既にＵＥ集合に属する１つのＵＥが選択される（ステップＳ３０４）。そして、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合の選択されたＵＥにおける受信ＳＩＮＲが算出される（ステップＳ３０５）。具体的には、既にＵＥ集合に属するＵＥ＃ｋについて、ＵＥ集合に属するＵＥ間での干渉を考慮した受信ＳＩＮＲγ^MU _kが下記の式（９）によって算出される。

ただし、式（９）において、γ^SU _u(k)はＵＥ＃ｋの単独ＳＩＮＲを示し、ｐ_u(k)はＵＥ＃ｋの受信電力ベクトルを示す。式（９）から明らかなように、ＵＥ＃ｋ以外のＵＥの受信電力ベクトルの和とＵＥ＃ｋの受信電力ベクトルとの内積が０に近いほど、ＵＥ＃ｋにおける受信ＳＩＮＲγ^MU _kが大きくなる。つまり、ＵＥ＃ｋ以外のＵＥの受信電力ベクトルの和とＵＥ＃ｋの受信電力ベクトルとが直交に近いほど、ＵＥ＃ｋにおける受信品質が高い。

ＵＥ＃ｋにおける受信ＳＩＮＲγ^MU _kが算出されると、この受信ＳＩＮＲγ^MU _kが瞬時スループットに換算される（ステップＳ３０６）。具体的には、例えばシャノン容量などの関数によって、受信ＳＩＮＲγ^MU _kが瞬時スループットに換算される。

そして、ＵＥ＃ｋの瞬時スループットと平均スループットとの比がＵＥ＃ｋに関するメトリックとして算出される（ステップＳ３０７）。すなわち、ＵＥ＃ｋに関するメトリックＭ_u(k)は、下記の式（１０）によって算出される。

ただし、式（１０）において、ｔ_u(k)はＵＥ＃ｋに関する平均スループットを示し、上式（８）と同様にして求められる。このようにしてＵＥ＃ｋに関するメトリックが算出されると、既にＵＥ集合に属するすべてのＵＥについてメトリックの算出が完了したか否かが判定される（ステップＳ３０８）。この判定の結果、メトリックが未算出のＵＥがある場合には（ステップＳ３０８Ｎｏ）、該当するＵＥが１つ選択され、メトリックの算出が繰り返される（ステップＳ３０４〜Ｓ３０７）。

そして、追加候補のＵＥ及び既にＵＥ集合に属するすべてのＵＥについてメトリックが算出されると（ステップＳ３０８Ｙｅｓ）、これらのメトリックが合計されることにより、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加する場合のメトリックが算出される（ステップＳ３０９）。上述したように、このメトリックが最大メトリックよりも大きい場合には、最大メトリックが更新され、すべてのＵＥを追加候補とした後の最終的な最大メトリックに対応するＵＥがＵＥ集合に追加される。

以上のように、本実施の形態によれば、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力の合計ベクトルと新たな追加候補のＵＥの受信電力ベクトルとの内積に基づくメトリックを算出し、メトリックを増大させる追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加する。このため、ＵＥ集合を決定するためのメトリックの算出に際して、実数値を要素とする受信電力ベクトルの乗算を実行すればよく、実数乗算の回数を削減して演算量を低減することができる。

なお、上記実施の形態１においては、既にＵＥ集合に属するＵＥのスループット比と追加候補のＵＥのスループット比とを合計したメトリックが最大になるようにＵＥ集合を決定した。しかしながら、ＵＥ集合の決定に用いられるメトリックとしては、例えば追加候補のＵＥのスループット比そのものを用いても良い。すなわち、上式（７）で示したメトリックＭ_iを最大にする追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加しても良い。こうすることにより、既にＵＥ集合に属するＵＥに関するメトリックの算出が不要となり、さらに演算量を低減することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、ＲＲＨそれぞれが複数の送信アンテナを備え、ＲＲＨごとにビームが形成される点である。

実施の形態２に係る無線通信システム及びベースバンド処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、ＲＲＨがそれぞれ複数の送信アンテナを備えており、送受信ビームを形成する点が実施の形態１とは異なる。すなわち、例えばＲＲＨ＃ｊがＭ_j本の送信アンテナを備えており、Ｌ_j種類の送受信ビームを形成するものとする。そして、ＲＲＨ＃ｊがＬ_j種類の送受信ビームのうち第ｌ番目の送受信ビームを形成する際の送受信ウェイトをｂ_j,lとし、送受信ウェイトｂ_j,lが設定されている際のＵＥ＃ｉとＲＲＨ＃ｊの間の上りチャネルのチャネル推定値をｈ'_i,j,lとする。この場合、電力ベクトル算出部１２２が算出する下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,j,lは、下記の式（１１）のようになる。

このとき、電力ベクトル算出部１２２が算出するＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iは、下記の式（１２）のようになる。

式（１２）において、受信電力ｐ_i,j,lとしては、下りチャネルのチャネル推定値ｈ_i,j,lの絶対値の２乗を用いることができる。また、ＵＥ＃ｉ以外のＵＥ宛ての信号がない場合の単独ＳＩＮＲγ^SU _iは、以下の式（１３）によって算出される。

実施の形態２においては、上記の受信電力ベクトルｐ_i及び単独ＳＩＮＲγ^SU _iを用いて、実施の形態１と同様に式（７）、（１０）のメトリックが算出される。そして、実施の形態１と同様に、これらのメトリックの合計が最大になるように、ＵＥ集合が決定される。

ＵＥ集合が決定されると、ＵＥ集合に属するＵＥの連結チャネル行列に基づいて、送信ウェイトが算出される。本実施の形態に係る連結チャネル行列Ｈは、例えば以下のようになる。

そして、連結チャネル行列Ｈを用いた送信ウェイトＷは、例えば以下のようにして求められる。
Ｗ＝ＢＨ^H（ＨＨ^H）^-1Ｄ

ここで、行列Ｂは各ＲＲＨの送受信ウェイトｂ_j,lを連結した行列Ｂ_jを用いて、以下のように表すことができる。

ただし、行列Ｂの対角成分の行列Ｂ_jは、以下に示すものである。
Ｂ_j＝［ｂ_j,1 ｂ_j,2 … ｂ_j,Lj］

以上のように、本実施の形態によれば、ＲＲＨがそれぞれ送受信ビームを形成する場合でも、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信電力の合計ベクトルと新たな追加候補のＵＥの受信電力ベクトルとの内積に基づくメトリックを算出し、メトリックを増大させる追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加する。このため、複数の送信アンテナを備えるＲＲＨが送受信ビームを形成する場合でも、実数乗算の回数を削減して演算量を低減することができる。

なお、上記実施の形態２において、各ＲＲＨにおける送受信ウェイトｂ_j,lを乗算する前の送信アンテナごとのチャネルが既知である場合には、連結チャネル行列Ｈ'及び送信ウェイトＷを下記のようにしても良い。

Ｗ＝Ｈ'^H（Ｈ'Ｈ'^H）^-1Ｄ
上記において、ｈ'_i,j,mはＲＲＨ＃ｊの送信アンテナ＃ｍとＵＥ＃ｉとの間の下りチャネルのチャネル推定値を示す。

（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、既にＵＥ集合に属するＵＥと新たな追加候補のＵＥとの相関の平均値である平均相関値を求め、平均相関値を用いてメトリックを算出することで、さらに演算量を低減する点である。

実施の形態３に係る無線通信システム及びベースバンド処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、電力ベクトル算出部１２２、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によるＵＥ集合決定処理が実施の形態１とは異なる。

図６は、実施の形態３に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。図６において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

まず、上りチャネルのチャネル推定値から、電力ベクトル算出部１２２によって、各ＵＥにおける受信電力ベクトルが算出される（ステップＳ２０１）。すなわち、受信電力ｐ_i,jに基づいて、上式（３）で示したＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iが算出される。また、ＵＥ集合決定部１２３によって、受信電力ｐ_i,jに基づいて、上式（５）で示した単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出される。このようにＵＥ＃ｉに関して、受信電力ベクトルｐ_i及び単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出されると、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されたか否かが判定され（ステップＳ２０３）、未算出のＵＥがある場合には（ステップＳ２０３Ｎｏ）、受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲの算出が繰り返される。

そして、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されると（ステップＳ２０３Ｙｅｓ）、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によって、合計ベクトル、ＵＥ集合及び最大メトリックが初期化される（ステップＳ２０４）。

各パラメータの初期化後、各ＵＥをＵＥ集合に追加した場合のメトリックが算出され、ＵＥ追加前よりも最大メトリックを増大させるＵＥがある場合には、このＵＥをＵＥ集合に追加する処理が繰り返される。具体的には、ＵＥ集合決定部１２３によって、まだＵＥ集合に追加されていない１つのＵＥが選択され（ステップＳ２０５）、選択されたＵＥがＵＥ集合への追加候補となる。そして、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される（ステップＳ４０１）。メトリックの算出にあたっては、既にＵＥ集合に属するＵＥと追加候補のＵＥとの相関の平均値である平均相関値が算出され、平均相関値を用いて各ＵＥの受信ＳＩＮＲが算出される。そして、受信ＳＩＮＲに基づいて、追加候補のＵＥを追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される。なお、メトリック算出処理については、後に詳述する。

追加候補のＵＥを追加した場合のメトリックが算出されると、算出されたメトリックと最大メトリックとが比較される（ステップＳ２０７）。この比較の結果、算出されたメトリックの方が大きい場合には（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、算出されたメトリックが新たな最大メトリックになる（ステップＳ２０８）。また、今回１つの追加候補のＵＥがＵＥ集合に追加された後、さらに他のＵＥがＵＥ集合に追加される場合に備えて、新たな最大メトリックに対応する平均相関値を保持しておく（ステップＳ４０２）。一方、算出されたメトリックが最大メトリック以下の場合には（ステップＳ２０７Ｎｏ）、最大メトリックは更新されない。

このようにして、１つの追加候補のＵＥが選択された場合のメトリックの算出が完了すると、まだＵＥ集合に追加されていないＵＥがすべて選択済みであるか否かが判断される（ステップＳ２０９）。この判断の結果、まだ選択されていないＵＥがある場合には（ステップＳ２０９Ｎｏ）、再びＵＥ集合に未追加のＵＥが１つ選択され（ステップＳ２０５）、メトリックの算出及び最大メトリックの更新が実行される（ステップＳ２０６〜Ｓ２０８）。

そして、ＵＥ集合に未追加のすべてのＵＥが１つずつ追加候補として選択され、メトリックの算出が完了すると（ステップＳ２０９Ｙｅｓ）、追加候補として選択されたＵＥの中に最大メトリックを更新させたＵＥがあるか否かが判定される（ステップＳ２１０）。この判定の結果、最大メトリックを更新させたＵＥがない場合には（ステップＳ２１０Ｎｏ）、新たにＵＥが追加されることなく現状のＵＥ集合が最終的なＵＥ集合に決定される。また、最大メトリックを更新させたＵＥがある場合には（ステップＳ２１０Ｙｅｓ）、メトリックを最大にする１つのＵＥが新たにＵＥ集合に追加され、合計ベクトルが更新される（ステップＳ２１１）。

ＵＥ集合に新たにＵＥが追加されると、ＵＥ集合決定部１２３によって、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達したか否かが判定される（ステップＳ２１２）。この判定の結果、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していれば（ステップＳ２１２Ｙｅｓ）、現状のＵＥ集合が最終的なＵＥ集合に決定される。また、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していなければ（ステップＳ２１２Ｎｏ）、再度ＵＥ集合に未追加のＵＥが１つずつ選択されて、メトリックを増大させるＵＥがあるか否かの判定が繰り返される（ステップＳ２０５〜Ｓ２１０）。

次に、実施の形態３に係るメトリック算出処理について、図７に示すフロー図を参照して具体的に説明する。以下のメトリック算出処理は、ＵＥ集合決定部１２３によって、１つの追加候補のＵＥが選択された場合に実行される。

まず、既にＵＥ集合に属するＵＥと追加候補のＵＥとの平均相関値が算出される（ステップＳ５０１）。平均相関値は、複数のＵＥの受信電力ベクトルの相関度合いを示す指標であり、例えば既にＵＥ集合に属するＵＥと追加候補のＵＥ＃ｉとの平均相関値Ｃ_iは、以下の式（１４）によって定義される。

つまり、平均相関値は、上式（６）、（９）における受信電力ベクトルの内積部分の平均に相当する。式（１４）においては、既にＵＥ集合に属する｜ｕ｜個のＵＥと追加候補のＵＥ＃ｉとに関する受信電力ベクトルの内積部分が平均されている。

ところで、ＵＥ集合に｜ｕ｜個目のＵＥが追加された前回のＵＥ追加時における平均相関値をＣ（ｍ−１）とすると、この平均相関値Ｃ（ｍ−１）は以下の式（１５）のように表すことができる。

したがって、式（１５）を用いて式（１４）を表すと、以下の式（１６）が得られる。

そこで、平均相関値が算出される際には、前回のＵＥ追加時の平均相関値が用いられて、上式（１６）による演算が実行される。式（１６）においては、合計ベクトルと受信電力ベクトルの内積を算出するために、受信電力ベクトルの要素数に等しい回数の実数乗算が実行される。

そして、平均相関値が用いられることにより、既にＵＥ集合に属するＵＥと追加候補のＵＥとのそれぞれにおける受信ＳＩＮＲが算出される（ステップＳ５０２）。ここでは、平均相関値Ｃ_iを用いることにより、ＵＥ＃ｉが既にＵＥ集合に属するＵＥであっても追加候補のＵＥであっても、下記の式（１７）によって受信ＳＩＮＲγ^MU _iが算出される。

このように、実施の形態３においては、平均相関値Ｃ_iを算出しておくことにより、既にＵＥ集合に属するＵＥと追加候補のＵＥとを区別することなく受信ＳＩＮＲを算出することができる。すなわち、すべてのＵＥに関する受信ＳＩＮＲの算出を共通化することができる。また、式（１７）から明らかなように、平均相関値Ｃ_iを一度算出しておけば、受信ＳＩＮＲを算出する際にはベクトルの乗算が不要となる。結果として、演算量をさらに低減することができる。

ＵＥ＃ｉにおける受信ＳＩＮＲγ^MU _iが算出されると、この受信ＳＩＮＲγ^MU _iが瞬時スループットに換算される（ステップＳ５０３）。具体的には、例えばシャノン容量などの関数によって、受信ＳＩＮＲγ^MU _iが瞬時スループットに換算される。

そして、ＵＥ＃ｉの瞬時スループットと平均スループットとの比がＵＥ＃ｉに関するメトリックとして算出される（ステップＳ５０４）。すなわち、ＵＥ＃ｉに関するメトリックＭ_iは、実施の形態１と同様に、上式（７）によって算出される。このようにしてＵＥ＃ｉに関するメトリックが算出されると、既にＵＥ集合に属するＵＥ及び追加候補のＵＥを含むすべてのＵＥについてメトリックの算出が完了したか否かが判定される（ステップＳ５０５）。この判定の結果、メトリックが未算出のＵＥがある場合には（ステップＳ５０５Ｎｏ）、該当するＵＥが１つ選択され、メトリックの算出が繰り返される（ステップＳ５０２〜Ｓ５０４）。

そして、すべてのＵＥについてメトリックが算出されると（ステップＳ５０５Ｙｅｓ）、これらのメトリックが合計されることにより、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加する場合のメトリックが算出される（ステップＳ５０６）。実施の形態１と同様に、このメトリックが最大メトリックよりも大きい場合には、最大メトリックが更新され、すべてのＵＥを追加候補とした後の最終的な最大メトリックに対応するＵＥがＵＥ集合に追加される。

以上のように、本実施の形態によれば、既にＵＥ集合に属するＵＥと新たな追加候補のＵＥとの平均相関値を算出し、平均相関値を用いて各ＵＥの受信品質及びメトリックを算出する。このため、すべてのＵＥに関するメトリックの算出を共通化することができるとともに、メトリック算出の際にはベクトルの乗算が不要となり、演算量を低減することができる。

なお、上記実施の形態３においては、追加候補のＵＥについても平均相関値を用いた式（１７）によって受信ＳＩＮＲを算出するものとしたが、追加候補のＵＥに関しては実施の形態１と同様に式（６）によって受信ＳＩＮＲを算出しても良い。この場合でも、既にＵＥ集合に属するＵＥの受信ＳＩＮＲを平均相関値を用いて算出することにより、演算量の低減を図ることができる。

（実施の形態４）
実施の形態４の特徴は、異なる指標で段階的にＵＥ集合を決定し、スループットをより大きくする点である。

実施の形態４に係る無線通信システム及びベースバンド処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、電力ベクトル算出部１２２、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によるＵＥ集合決定処理が実施の形態１とは異なる。

図８は、実施の形態４に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。図８に示すように、実施の形態４においては、３段階でＵＥ集合が決定される。すなわち、第１段階では、例えば各ＵＥの単独ＳＩＮＲを用いた第１メトリックが大きいＵＥが抽出される（ステップＳ６０１）。具体的には、それぞれのＵＥの単独ＳＩＮＲγ^SU _iを用いた第１メトリックＭ_i ⁽¹⁾が下記の式によって算出され、第１メトリックＭ_i ⁽¹⁾が大きいＵＥから順にＮ_MU1個のＵＥが抽出される。

次に、第２段階では、第１段階で抽出されたＮ_MU1個のＵＥを対象として、実施の形態１と同様のメトリックを大きくするＵＥが抽出される（ステップＳ６０２）。すなわち、各ＵＥの受信電力ベクトルを用いることによって演算が簡易化された第２メトリックを指標として、第２メトリックを大きくするＵＥがＮ_MU2個抽出される。

この第２段階では、第２メトリックを用いたＵＥの抽出を繰り返し実行しても良い。すなわち、１回目に抽出されたＮ_MU2個のＵＥを除外して、２回目の第２メトリックを用いたＵＥの抽出を実行することにより、さらにＮ_MU2個のＵＥを抽出する。以下、このようなＵＥの抽出を例えばＴ回繰り返すことにより、Ｎ_MU2×Ｔ個のＵＥが抽出される。

そして、第３段階では、第２段階で抽出されたＮ_MU2個又はＮ_MU2×Ｔ個のＵＥを対象として、例えば上式（１）を用いた受信ＳＩＮＲが算出され、この受信ＳＩＮＲに基づくメトリックを最大にするＵＥ集合が決定される（ステップＳ６０３）。すなわち、第２段階で抽出されたＵＥについて、チャネル応答ベクトルを用いた受信ＳＩＮＲ及び詳細な第３メトリックを指標として、第３メトリックを最大にするＵＥ集合が決定される。

この第３段階では、例えば第２段階でのＵＥの追加順序と同じ順序でＵＥ集合にＵＥを追加していき、ＵＥが追加される度に第３メトリックを算出し、第３メトリックが最大になった時点のＵＥ集合を最終的なＵＥ集合としても良い。また、第２段階においてＮ_MU2×Ｔ個のＵＥが抽出された場合は、それぞれのＮ_MU2個のＵＥの組に対して第３メトリックを用いたＵＥ集合の決定を実行し、第３メトリックが最大となった組のＵＥ集合を最終的なＵＥ集合としても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、簡易なメトリックから詳細なメトリックまでを段階的に用いてＵＥ集合を決定するため、簡易なメトリックによって少ない演算量でＵＥを絞り込むことができるとともに、詳細なメトリックによって確実にスループットを増大させるＵＥ集合を決定することができる。

（実施の形態５）
実施の形態５の特徴は、ＵＥ集合に新たなＵＥが追加される度に最大メトリックを初期化し、ＵＥ集合に属するＵＥの数を固定する点である。

上述した実施の形態４の第２段階においては、実施の形態１と同様のメトリックを用いてＮ_MU2個のＵＥが抽出されるものとした。しかしながら、実施の形態１では、すべてのＵＥが追加候補として選択された結果、最大メトリックの更新に寄与したＵＥがない場合には、ＵＥ集合にＵＥが追加されることがない。したがって、ＵＥ集合に属するＵＥの数は固定的ではなく、ＵＥ集合に追加してもメトリックを増大させるＵＥがなくなった時点でＵＥ集合が決定される。そこで、実施の形態５では、１つのＵＥがＵＥ集合に追加される度に最大メトリックを初期化することにより、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数になるまでは、最大メトリックに対応するＵＥが１つずつＵＥ集合に追加されるようにする。

実施の形態５に係る無線通信システム及びベースバンド処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、電力ベクトル算出部１２２、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によるＵＥ集合決定処理が実施の形態１とは異なる。

図９は、実施の形態５に係るＵＥ集合決定処理を示すフロー図である。図９において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

まず、上りチャネルのチャネル推定値から、電力ベクトル算出部１２２によって、各ＵＥにおける受信電力ベクトルが算出される（ステップＳ２０１）。すなわち、受信電力ｐ_i,jに基づいて、上式（３）で示したＵＥ＃ｉの受信電力ベクトルｐ_iが算出される。また、ＵＥ集合決定部１２３によって、受信電力ｐ_i,jに基づいて、上式（５）で示した単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出される。このようにＵＥ＃ｉに関して、受信電力ベクトルｐ_i及び単独ＳＩＮＲγ^SU _iが算出されると、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されたか否かが判定され（ステップＳ２０３）、未算出のＵＥがある場合には（ステップＳ２０３Ｎｏ）、受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲの算出が繰り返される。

そして、すべてのＵＥについて受信電力ベクトル及び単独ＳＩＮＲが算出されると（ステップＳ２０３Ｙｅｓ）、ＵＥ集合決定部１２３及び合計ベクトル保持部１２４によって、合計ベクトル及びＵＥ集合が初期化される（ステップＳ７０１）。また、最大メトリックも初期化される（ステップＳ７０２）。

各パラメータの初期化後、各ＵＥをＵＥ集合に追加した場合のメトリックが算出され、メトリックを最大にするＵＥをＵＥ集合に追加する処理が繰り返される。具体的には、ＵＥ集合決定部１２３によって、まだＵＥ集合に追加されていない１つのＵＥが選択され（ステップＳ２０５）、選択されたＵＥがＵＥ集合への追加候補となる。そして、追加候補のＵＥをＵＥ集合に追加した場合のスループットに対応するメトリックが算出される（ステップＳ２０６）。

追加候補のＵＥを追加した場合のメトリックが算出されると、算出されたメトリックと最大メトリックとが比較される（ステップＳ２０７）。この比較の結果、算出されたメトリックの方が大きい場合には（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、算出されたメトリックが新たな最大メトリックになる（ステップＳ２０８）。一方、算出されたメトリックが最大メトリック以下の場合には（ステップＳ２０７Ｎｏ）、最大メトリックは更新されない。

このようにして、１つの追加候補のＵＥが選択された場合のメトリックの算出が完了すると、まだＵＥ集合に追加されていないＵＥがすべて選択済みであるか否かが判断される（ステップＳ２０９）。この判断の結果、まだ選択されていないＵＥがある場合には（ステップＳ２０９Ｎｏ）、再びＵＥ集合に未追加のＵＥが１つ選択され（ステップＳ２０５）、メトリックの算出及び最大メトリックの更新が実行される（ステップＳ２０６〜Ｓ２０８）。

そして、ＵＥ集合に未追加のすべてのＵＥが１つずつ追加候補として選択され、メトリックの算出が完了すると（ステップＳ２０９Ｙｅｓ）、この時点での最大メトリックに対応する１つのＵＥが新たにＵＥ集合に追加され、合計ベクトルが更新される（ステップＳ２１１）。

ＵＥ集合に新たにＵＥが追加されると、ＵＥ集合決定部１２３によって、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達したか否かが判定される（ステップＳ２１２）。この判定の結果、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していれば（ステップＳ２１２Ｙｅｓ）、現状のＵＥ集合が最終的なＵＥ集合に決定される。また、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に到達していなければ（ステップＳ２１２Ｎｏ）、最大メトリックが初期化される（ステップＳ７０２）。すなわち、ＵＥ集合に１つのＵＥが追加されると、最大メトリックが初期化され、次に追加候補のＵＥが選択された場合には、この追加候補のＵＥが必ず最大メトリックの更新に寄与することになる。結果として、ＵＥ集合に属するＵＥの数が所定数に達するまでは、最大メトリックに対応するＵＥが１つずつＵＥ集合に追加され、ＵＥ集合に属するＵＥの数を所定数と等しくすることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ＵＥ集合にＵＥが追加される度に最大メトリックを初期化し、再度メトリックを最大にするＵＥをＵＥ集合に追加していくため、ＵＥ集合に属するＵＥの数を所定数と等しくすることができる。

１１０ ネットワークＩＦ部
１２０ プロセッサ
１２１ 上りチャネル推定部
１２２ 電力ベクトル算出部
１２３ ＵＥ集合決定部
１２４ 合計ベクトル保持部
１２５ 送信信号生成部
１２６ 送信ウェイト算出部
１２７ 送信ウェイト乗算部
１３０ メモリ
１４０ 送受信ＩＦ部

Claims (9)

1. 複数の端末装置の中から同時に信号送信先となる端末装置群を決定する送信制御装置であって、
   前記複数の端末装置それぞれにおける受信電力に対応する受信電力ベクトルを算出する算出部と、
   既に前記端末装置群に属すると決定されている第１の端末装置の受信電力ベクトルの和である合計ベクトルと、新たに前記端末装置群に追加される候補の第２の端末装置の受信電力ベクトルとの内積に基づいて、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部による判定に従って決定された端末装置群へ送信される送信信号を生成する生成部と
   を有することを特徴とする送信制御装置。
2. 前記判定部は、
   複数の第１の端末装置の受信電力ベクトルを加算して得られる合計ベクトルと、前記第２の端末装置の受信電力ベクトルとの内積に基づいて、スループットを示すメトリックを算出し、
   算出されたメトリックが前記第１の端末装置及び前記第２の端末装置のうち前記第１の端末装置のみの受信電力ベクトルに基づいて算出されたメトリックよりも大きい場合に、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加すると判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
3. 前記判定部によって前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加すると判定された場合に、前記第１の端末装置の受信電力ベクトルに前記第２の端末装置の受信電力ベクトルを加算して得られる合計ベクトルを保持する保持部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
4. 前記判定部は、
   前記第１の端末装置及び前記第２の端末装置について受信電力ベクトルの内積が小さいほど大きくなるメトリックを算出し、
   算出されたメトリックが前記第１の端末装置及び前記第２の端末装置のうち前記第１の端末装置のみについてのメトリックよりも大きい場合に、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加すると判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
5. 前記判定部は、
   複数の第１の端末装置の受信電力ベクトルと前記第２の端末装置の受信電力ベクトルとを加算して得られるベクトルから、１つの第１の端末装置の受信電力ベクトルを減算して得られるベクトルと、前記１つの第１の端末装置の受信電力ベクトルとの内積にさらに基づいて、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
6. 前記判定部は、
   複数の第１の端末装置の受信電力ベクトルの互いの相関度合いを示す平均相関値を用いて、前記複数の第１の端末装置及び前記第２の端末装置の受信電力ベクトルの平均相関値を算出し、
   算出された平均相関値に基づいて、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加するか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
7. 前記算出部は、
   干渉が無い場合の信号の受信品質に基づいて選択された複数の端末装置それぞれにおける受信電力に対応する受信電力ベクトルを算出することを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
8. 前記生成部は、
   前記判定部による判定に従って決定された端末装置群に含まれる端末装置のうち、チャネル応答行列を用いて算出される受信品質に基づいて選択された複数の端末装置へ送信される送信信号を生成することを特徴とする請求項１記載の送信制御装置。
9. 複数の端末装置の中から同時に信号送信先となる端末装置群を決定する送信制御方法であって、
   前記複数の端末装置それぞれにおける受信電力に対応する受信電力ベクトルを算出し、
   既に前記端末装置群に属すると決定されている第１の端末装置の受信電力ベクトルの和である合計ベクトルと、新たに前記端末装置群に追加される候補の第２の端末装置の受信電力ベクトルとの内積に基づいて、前記第２の端末装置を前記端末装置群に追加するか否かを判定し、
   判定に従って決定された端末装置群へ送信される送信信号を生成する
   処理を有することを特徴とする送信制御方法。

Images