JP6212574B2 - 基地局装置、無線通信システム、および通信方法 - Google Patents

Description

無線通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットを物理的に張り出し、分散局として用いる構成が検討されている。本発明は複数の分散局とそれらを制御する中央局間の通信方式に関するものである。
本願は、２０１４年２月６日に日本へ出願された特願２０１４−０２１１５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

無線通信システム、とりわけ移動体通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットを物理的に張り出し、分散局として用いる構成が検討されている。ここで、アンテナユニットは伝送インタフェースと無線送受信機及びアンテナを搭載するユニットのことを言う。分散局を張り出した基地局は、中央局として複数の分散局を制御する機能を担う。中央局と分散局間の通信を行う通信方式においては、中央局と分散局の機能分配が異なる２つのシステム構成が検討されている。

１つはＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎと呼ばれる。このシステム構成は、図１に示すように、中央局１０にアンテナユニットを除く物理層機能及びデータリンク層以上の機能を搭載し、アンテナユニットのみを搭載した分散局２０を張り出すシステム構成となっている。もう１つはＰａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎと呼ばれる。このシステム構成は、図２に示すように、中央局１０にデータリンク層以上の機能を搭載し、アンテナユニットを含む物理層機能を搭載した分散局２０を張り出すシステム構成となっている。また、Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎの構成で、図３のように物理層機能の一部を中央局１０に残す構成も検討されている。

現在、より多く利用されているシステム構成はＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎであり、この構成における中央局１０と分散局２０間の通信方式には、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に代表されるようなデジタルＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）技術を用いたものが利用されている。

一方、移動体通信システムにおいて１つの基地局がカバーするエリアをセルと呼び、移動局がセルの端の領域に達した時に、所望の基地局から送信されている無線信号と隣の基地局から送信されている無線信号とが干渉して基地局と移動局間の伝送速度が著しく低下するという現象が問題になっている。こうしたセル間の信号干渉の問題を解決する手段として、図４及び図５に示すように隣接する基地局同士（図４）または中央局１０と分散局２０または分散局２０同士（図５）がセル９２の端に位置する端末３０（移動局）に対して互いに連携して通信を行うＣｏＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）技術が検討されている。なお、図４及び図５において、参照符号９１はコアネットワークである。また、アップリンクにおけるＣｏＭＰの実現手法の１つとして、異なる基地局で信号を受信して信号品質を改善するＪＲ（Ｊｏｉｎｔ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）があり、この場合、連携して信号を受信する複数の基地局はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送の受信アンテナとみなすことができる。この時、信号を送信する端末の数が１の場合のＭＩＭＯ伝送をＳＵ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと呼び、同時に複数の端末が信号を送信する場合のＭＩＭＯ伝送をＭＵ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと呼ぶ（例えば、非特許文献１参照。）。

ＭＩＭＯ伝送における信号分離の手法には、受信信号から推定したチャネル情報に基づいて生成した受信ウェイト行列による行列演算で信号を分離するＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）や逐次的に品質の良い信号から分離していくＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）、最尤判定法とも呼ばれ、送信信号の全組み合わせと受信信号を比較して判別するＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）などがある（例えば、非特許文献２参照。）。ＭＬＤにおいては、硬判定を用いた受信処理と軟判定を用いた受信処理がある。硬判定では、ＭＬＤの出力として、推定した送信信号に対応する符号語が出力されるが、軟判定では推定した送信信号のビット毎の尤度情報が出力される（例えば、非特許文献３及び４参照。）。また、ＭＬＤの処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局におけるＭＬＤの処理において演算量を削減する手法が検討されている（例えば、非特許文献３参照。）。

Ｆｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲによるＣｏＭＰを行う場合の信号伝送の流れを図６に示す。図６では連携する分散局数が２で、２つの分散局２０に１つずつアンテナ２１が備えられているが、連携する分散局数は２に限定しなくてもよく、１つの分散局２０に備えられるアンテナ数は複数でもよい。また、図６では信号を送信する端末数を１、端末３０のアンテナ数を２としているが、信号を送信する端末３０は複数でもよく、端末のアンテナ数は２に限定しなくてもよい。端末３０の２本のアンテナ３１からそれぞれ送信信号ｓ_１，ｓ_２が送信され、要素ｈ_ｉｊ（ｉ＝１，２， ｊ＝１，２）のチャネル行列Ｈで表現される無線伝送路を経由して、分散局＃１と分散局＃２のそれぞれのアンテナ２１に受信信号ｒ_１，ｒ_２として受信される。この時、受信信号には、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）受信部２２におけるＲＦ信号の受信過程において雑音ｎ_１，ｎ_２が付加される。これらの送信信号、チャネル行列、受信信号、雑音の関係はベクトルおよび行列を用いて次の式（１）で表される。

各分散局２０で受信した受信信号は、例えばＣＰＲＩ信号への変換のような信号変換が信号変換部２３で行われた後、中央局１０へ伝送される。中央局１０では、伝送された信号に対して信号変換部１１で信号変換が行われ、それぞれの分散局２０で受信した受信信号ｒ_１，ｒ_２をもとにＭＩＭＯの信号分離処理がＭＩＭＯ信号分離部１３で行われる。ＭＩＭＯの信号分離処理として、例えばＭＬＤを用いる。送信信号ｓ_１，ｓ_２がともにＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調されているとすると、ＭＬＤによるＭＩＭＯの信号分離では、まず次の式（２）〜式（５）で表される４つの送信信号ベクトル候補ｓ_ｃ１，ｓ_ｃ２，ｓ_ｃ３，ｓ_ｃ４と受信信号ｒ_１，ｒ_２からチャネル推定部１２におけるチャネル推定で推定したチャネル行列Ｈ_ｅを積算し、次の式（６）〜式（９）で表される受信レプリカｒ_ｃ１，ｒ_ｃ２，ｒ_ｃ３，ｒ_ｃ４を生成する。

これらの受信レプリカと式（１）で表される受信信号ｒとの２乗ユークリッド距離を次の式（１０）〜式（１３）のように計算し、２乗ユークリッド距離が最も小さい受信レプリカに対応する送信信号ベクトル候補を推定送信信号として判定する。

最後に、判定された送信信号は対応する符号語ｃ_１，ｃ_２として出力された後、復号部１４において復号処理が行われ、データリンク層のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能部１５にビット系列ｂ_１，ｂ_２として引き渡される。ここで、中央局１０における信号変換の後に、受信信号に対してＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、送信信号ベクトル候補は必ずしも式（２）〜式（５）のような複素数平面上のマッピングに限定する必要はなく、他のマッピングを行ってもよい。また、以上のようなＭＬＤの処理は硬判定を用いた受信処理であるが、軟判定を用いた受信処理を用いて尤度情報を出力する構成でもよい。この場合は、出力した尤度情報を例えばターボ復号器のような軟入力復号器に入力して復号処理を行った上でビット系列として出力する。

しかし、このようなＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成における信号伝送では、受信信号ｒ_１，ｒ_２に対してサンプリングおよび量子化を行った信号の伝送を行うため、分散局−中央局間の伝送容量が非常に大きくなるという課題がある。例えば、ＣＰＲＩを信号伝送に用いた場合、７５Ｍｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の伝送速度で無線区間の通信を行う場合、分散局−中央局間に必要な伝送速度は約１６倍の１２２８Ｍｂｐｓとなる。

一方で、Ｆｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成と比較して、中央局１０と分散局２０の間で必要とされる伝送容量を小さくすることができるＰａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行う場合の信号伝送を図７に示す。図６と同様に、図７においても連携する分散局数は２に限定しなくてもよく、また１つの分散局２０に備えられるアンテナ数は複数でもよい。また、信号を送信する端末３０は複数でもよく、端末３０のアンテナ数は２に限定しなくてもよい。

Ｆｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎでは中央局１０で行われている復号の処理が、各分散局の復号部２６で行われている。Ｐａｒｔｉａｌ ＣｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎではＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎとは異なり、中央局１０−分散局２０間を伝送するデータは復号が行われた後のビット系列ｂ_１，ｂ_２となる。中央局１０−分散局２０間で伝送されるデータが無線信号に対してサンプリングおよび量子化を行った信号のデータではなく復号後のビット系列のデータになるので、中央局１０−分散局２０間の伝送容量はＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎの場合に比べて大幅に小さくなる。しかし、Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎでは物理層の機能が分散しているため、図７に示すように受信信号ｒ_１，ｒ_２の両方を用いて行うＭＩＭＯの信号分離、すなわちＣｏＭＰがＭＩＭＯ信号分離部２５ではできないという課題がある。また、図７の構成の場合、各分散局２０のチャネル推定部２４で推定できるチャネル情報は、分散局＃１ではｈ_ｅ１１、ｈ_ｅ１２のみとなり、分散局＃２ではｈ_ｅ２１、ｈ_ｅ２２のみとなる。なお、分散局におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。

"Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，２００９，ｐｐ．２４−２６ "マルチアンテナ無線伝送技術 その３ ＭＩＭＯ多重法における信号分離技術"、ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．１、ｐｐ．６６−７５ "システム要求に応じたＭＩＭＯ用受信アルゴリズム"、東芝レビュー、Ｖｏｌ．６１、Ｎｏ．４、ｐｐ．４０−４３ "ブロードバンドパケット無線アクセス１Ｇｂｉｔ／ｓパケット信号伝送実験特集 実験装置と技術概要"、ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．２、ｐｐ．６−１５

前記課題を解決するために、本発明は、Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成であってもアップリンクのＣｏＭＰを行うことの可能な基地局装置、無線通信システム及び通信方法の提供を目的とする。

本発明では、Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成において、各分散局で取得できる受信信号およびチャネル情報のみを用いて各分散局で尤度算出を行い、尤度算出によって得られた尤度情報もしくは対数尤度比の情報を中央局で集めて合成することにより、物理層の機能が分散しているＰａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎにおいても、アップリンクのＣｏＭＰが実現できるようにする。

具体的には、本発明に係る基地局装置は、
１以上のアンテナを備えた２以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備える基地局装置であって、
前記分散局装置に備わる前記アンテナは、１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号を受信し、
前記分散局装置は、
前記分散局装置に備わる前記アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記分散局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部の推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号に含まれる各送信信号の尤度を前記分散局装置に備わる前記アンテナごとに算出する尤度算出部と、
前記尤度算出部の算出した尤度情報を前記中央局装置に送信する局間送信部と、を備え、
前記中央局装置は、
前記局間送信部の送信した各尤度情報を受信する局間受信部と、
前記局間受信部の受信した前記尤度情報を合成し、合成後の尤度情報を用いて、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を出力する信号分離部と、
を備える。

本発明に係る基地局装置では、
前記尤度算出部は、前記送信信号の変調方式によって定められる送信信号ベクトル候補ごとに、前記チャネル情報を用いて受信レプリカを算出し、前記送信信号ベクトル候補ごとの前記受信レプリカと前記受信信号との２乗ユークリッド距離を前記受信信号の尤度として算出し、
前記信号分離部は、前記局間受信部の受信した前記２乗ユークリッド距離を前記送信信号ベクトル候補ごとに合成し、合成後の値が最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を選択することで、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する符号語を出力してもよい。

本発明に係る基地局装置では、
前記尤度算出部は、前記チャネル情報を用いて軟判定を行うことで各送信信号に対応するビットの対数尤度比を前記受信信号の尤度として算出し、
前記信号分離部は、前記局間受信部の受信した前記ビットの前記対数尤度比を前記送信信号ごとに合成し、各送信信号に対応する合成後の値を出力してもよい。

具体的には、本発明に係る無線通信システムは、
本発明に係る基地局装置と、
前記無線端末と
を備える。

具体的には、本発明に係る通信方法は、
１以上のアンテナを備えた２以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備えた基地局装置における通信方法であって、
１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された各送信信号を前記分散局装置に備わる各アンテナが受信すると、前記分散局装置が、受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記基地局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手順と、
前記分散局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号に含まれる各送信信号の尤度を前記分散局装置に備わる前記アンテナごとに算出し、算出した各受信信号の尤度を前記中央局装置へ送信する尤度算出手順と、
前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した尤度情報を合成し、合成後の尤度情報を用いて、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を出力する信号分離手順と、
を有する。

本発明に係る通信方法では、
前記尤度算出手順において、前記分散局装置が、前記送信信号の変調方式によって定められる送信信号ベクトル候補ごとに、前記チャネル情報を用いて受信レプリカを算出し、前記送信信号ベクトル候補ごとの前記受信レプリカと前記受信信号との２乗ユークリッド距離を前記受信信号の尤度として算出して前記中央局装置へ送信し、
前記信号分離手順において、前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した前記２乗ユークリッド距離を前記送信信号ベクトル候補ごとに合成し、合成後の値が最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を選択することで、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する符号語を出力してもよい。

本発明に係る通信方法では、
前記尤度算出手順において、前記分散局装置が、前記チャネル情報を用いて軟判定を行うことで各送信信号に対応するビットの対数尤度比を前記受信信号の尤度として算出して前記中央局装置へ送信し、
前記信号分離手順において、前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した前記ビットの前記対数尤度比を前記送信信号ごとに合成し、各送信信号に対応する合成後の値を出力してもよい。

現在広く利用されているＦｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎではなく、本発明を適用したＰａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎで中央局−分散局間の信号伝送を行うことで、アップリンクのＣｏＭＰを行うことが可能になる。

本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第１例を示す。 本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第２例を示す。 本発明に関連する中央局と分散局間の通信を行うシステム構成の第３例を示す。 基地局同士が連携する場合のＣｏＭＰの実現手法の一例を示す。 中央局と分散局が連携する場合のＣｏＭＰの実現手法の一例を示す。 Ｆｕｌｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行うシステム構成の一例を示す。 Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎのシステム構成でＪＲを用いたＣｏＭＰを行うシステム構成の一例を示す。 実施形態１に係る無線通信システムの一例を示す。 実施形態２に係る無線通信システムの一例を示す。 実施形態３に係る無線通信システムの一例を示す。 実施形態４に係る無線通信システムの一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図８に、実施形態１に係る無線通信システムの一例を示す。本実施形態に係る無線通信システムは、中央局装置として機能する中央局１０と、分散局装置として機能する分散局２０と、無線端末として機能する端末３０と、を備える。端末３０が複数の分散局２０へＣｏＭＰの信号伝送を行う。この場合は、図３で示したように、中央局に物理層機能の一部が残る構成となる。

本実施形態に係る無線通信システムは、１以上のアンテナを備えた端末３０（無線端末）を有する。図８では、一例として、無線端末数が１でありかつアンテナ数が２である場合を示す。本実施形態に係る無線通信システムは、１以上のアンテナを備えた２以上の分散局２０を備える。図８では、一例として、アンテナ数が１であり装置数が２である場合を示す。なお、図８では端末３０の数を１、端末３０のアンテナ数を２、連携する分散局２０の数を２、各分散局２０のアンテナ数を１としているが、これらの数を限定する必要はない。

本実施形態では、分散局２０がＭＬＤによる受信処理を行う。中央局１０は、局間受信部として機能する信号変換部１１と、信号分離部として機能する尤度合成検出部１７と、復号部１４と、ＭＡＣ機能部１５を備える。分散局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ受信部２２と、局間送信部として機能する信号変換部２３と、チャネル推定部２４と、尤度算出部として機能する分散ＭＬＤ尤度算出部２９とを備える。端末３０は、送信機能部（不図示）と、アンテナ３１を備える。

本実施形態に係る通信方法では、チャネル推定手順と、尤度算出手順と、信号分離手順と、を順に行う。
チャネル推定手順では、分散局２０が送信信号ｓ_１及びｓ_２を受信し、受信信号ｒ_１及びｒ_２を用いてアンテナ３１とアンテナ２１の間のチャネル情報を推定する。本実施形態では、分散局＃１のＲＦ受信部２２は、送信信号ｓ_１及びｓ_２を受信して受信信号ｒ_１を出力する。分散局＃１のチャネル推定部２４は、受信信号ｒ_１を用いてチャネル情報ｈ_ｅ１１、ｈ_ｅ１２を推定する。分散局＃２のＲＦ受信部２２は、送信信号ｓ_１及びｓ_２を受信して受信信号ｒ_２を出力する。分散局＃２のチャネル推定部２４は、受信信号ｒ_２を用いてチャネル情報ｈ_ｅ２１、ｈ_ｅ２２を推定する。

尤度算出手順では、分散局２０が推定したチャネル情報を用いて、受信信号に含まれる各送信信号の尤度をアンテナ２１ごとに算出する。本実施形態では、分散局＃１の分散ＭＬＤ尤度算出部２９が２乗ユークリッド距離Ｍ_１ｅ（ここでのｅは１から２乗ユークリッド距離の数までの整数）を算出し、尤度情報として出力する。そして、分散局＃１の信号変換部２３が、２乗ユークリッド距離の情報Ｍ_１ｅを信号変換部１１へ送信する。一方、分散局＃２の分散ＭＬＤ尤度算出部２９が２乗ユークリッド距離Ｍ_2ｅを算出し、尤度情報として出力する。そして、分散局＃２の信号変換部２３が、２乗ユークリッド距離の情報Ｍ_2ｅを信号変換部１１へ送信する。

信号分離手順では、尤度合成検出部１７が、分散局２０から送信された尤度情報を合成し、合成後の尤度情報を用いて、端末３０から送信された各送信信号ｓ_１及びｓ_２に対応する信号を出力する。本実施形態では、分散局＃１に接続された信号変換部１１が２乗ユークリッド距離Ｍ_１ｅを受信し、分散局＃２に接続された信号変換部１１が２乗ユークリッド距離Ｍ_2ｅを受信する。そして、尤度合成検出部１７が、２乗ユークリッド距離Ｍ_１ｅ，Ｍ_2ｅを合成し、合成後の尤度情報を用いて最尤判定を行うことで、送信信号ｓ_１，ｓ_２に対応する符号語ｃ_１，ｃ_２を出力する。

端末３０から送信された送信信号ｓ_１，ｓ_２は式（１）で表わされるようなＭＩＭＯ伝送を経て、分散局＃１のＲＦ受信部２２では次の式（１４）で表される受信信号ｒ_１が受信され、分散局＃２のＲＦ受信部２２では次の式（１５）で表される受信信号ｒ_２が受信される。

分散局＃１のチャネル推定部２４は、式（１４）に基づき、受信信号ｒ_１を用いてチャネル情報ｈ_ｅ１１，ｈ_ｅ１２を推定することができる。分散局＃２のチャネル推定部２４も、分散局＃１と同様に、式（１５）に基づき、受信信号ｒ_２を用いてチャネル情報ｈ_ｅ２１，ｈ_ｅ２２を推定することができる。具体的には、送信信号ｓ_１，ｓ_２に既知の信号系列を挿入し、無線伝送によってチャネル変動を受けて受信された当該信号系列との差分を計算することでチャネル情報を推定する。

分散局＃１に注目すると、分散ＭＬＤ尤度算出部２９において、受信信号ｒ_１に対して分散ＭＬＤの処理が行われる。送信信号ｓ_１，ｓ_２がともにＢＰＳＫで変調されているとすると、分散ＭＬＤでは、まず式（２）〜式（５）で表される４つの送信信号ベクトル候補ｓ_ｃ１，ｓ_ｃ２，ｓ_ｃ３，ｓ_ｃ４を受信信号ｒ_１から推定した次の式（１６）で表されるチャネルベクトルｈ_ｅ１と積算し、

次の式（１７）〜式（２０）で表される受信レプリカｒ_１ｃ１，ｒ_１ｃ２，ｒ_１ｃ３，ｒ_１ｃ４を生成する。

従来のＭＬＤと同様に、これらの受信レプリカと式（１４）で表される受信信号ｒ_１との２乗ユークリッド距離Ｍ_１ｅ（ここでのｅは１から４の整数）を次の式（２１）〜式（２４）のように計算する。

その後、信号変換部２３は、これらの２乗ユークリッド距離の情報を中央局１０に送信する。分散局＃２においても同様の処理が行われ、２乗ユークリッド距離Ｍ_２ｅが中央局１０に送信される。中央局１０は、各分散局２０から集められた２乗ユークリッド距離を尤度合成検出部１７において送信信号ベクトル候補毎に合成し、次の式（２５）から式（２８）で表されるような合成尤度Ｍ_ｅを求める。

次に、尤度合成検出部１７における尤度合成検出の処理の続きとして、これら合成尤度の値のうち、最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を推定送信信号として判定する。その後、判定された送信信号ｓ_１，ｓ_２に対応する符号語ｃ_１，ｃ_２が尤度合成検出部１７から出力され、それぞれ復号部１４において復号処理が行われた後、ＭＡＣ機能部１５にビット系列ｂ_１，ｂ_２として引き渡される。具体的には、推定した送信信号ｓ_１の変調シンボルが示すビットもしくはビット列がｃ_１として得られ、推定した送信信号ｓ_２の変調シンボルが示すビットもしくはビット列がｃ_２として得られる。これにより、送信信号ｓ_１，ｓ_２がＭＩＭＯ伝送の信号であっても、受信信号を送信信号ごとに分離することができる。ＭＡＣ機能部１５は、ビット系列ｂ_１及びｂ_２を用いてデータリンク層のＭＡＣ処理を行う。ＭＡＣ処理には、例えば誤りを含んだ信号の再送を要求する処理がある。

なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換には既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、中央局１０−分散局２０間で伝送する２乗ユークリッド距離の情報は、特定のビット数で量子化を行い、情報量を削減してもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、分散ＭＬＤ尤度算出部２９の処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加し、それに伴って中央局１０−分散局２０間で伝送される情報量も増大するため、各分散局２０での分散ＭＬＤ尤度算出の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。

（実施形態２）
実施形態１の手法を用いる場合において、実施形態２のように、端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数を任意の数にしてもよい。図９に実施形態２におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。ここでは端末数をＫ、端末ｋ（ｋは１からＫまでの整数）のアンテナ数をＬ_ｋ，分散局数をＭ、分散局ｍ（ｍは１からＭまでの整数）のアンテナ数をＮ_ｍとしている。なお、図９では、各ＲＦ受信部における雑音の付加を省略している。

各分散局２０では分散ＭＬＤ尤度算出部２９の処理により、全ての送信信号ベクトル候補に対応する２乗ユークリッド距離が求められる。例えば、分散局＃１ではＭ_１ｅ（ここでのｅは１から２乗ユークリッド距離の数までの整数）が求まり、分散局＃ＭではＭ_Ｍｅが求まる。２乗ユークリッド距離の数は全端末の合計送信アンテナ数と変調多値数に依存する。全ての分散局２０から集められた２乗ユークリッド距離は中央局１０における尤度合成検出部１７の処理において、送信信号ベクトル候補毎に合成され、最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を推定送信信号として判定する。その後、判定された送信信号に対応する符号語ｃ_ｉｊ（ｉは１からＫまでの整数、ｊは１からＬ_ｉまでの整数）が出力され、それぞれ復号部１４にて復号処理が行われた後、ＭＡＣ機能部１５にビット系列ｂ_ｉｊとして引き渡される。

なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換には既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、中央局１０−分散局間２０で伝送する２乗ユークリッド距離の情報は、特定のビット数で量子化を行い、情報量を削減してもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、分散ＭＬＤ尤度算出部２９の処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加し、それに伴って中央局１０−分散局２０間で伝送される情報量も増大するため、各分散局２０での分散ＭＬＤ尤度算出の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。

（実施形態３）
実施形態１とは異なり、実施形態３のように、各分散局２０で軟判定を用いた受信処理を行うことで送信信号のビット毎の対数尤度比を算出し、出力される対数尤度比の情報を中央局１０に送信し、中央局１０において各分散局２０から集めた対数尤度比の情報を合成した上で、合成した対数尤度比をもとに軟入力復号器を用いた復号処理によってビット系列を検出してもよい。図１０に実施形態３におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。分散局２０は、アンテナ２１と、ＲＦ受信部２２と、チャネル推定部２４と、尤度算出部として機能する軟出力分散ＭＬＤ部２８と、局間送信部として機能する信号変換部２３を備える。中央局１０は、局間受信部として機能する信号変換部１１と、信号分離部として機能するＬＬＲ（Ｌｏｇ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ）合成部１８と、復号部１４と、ＭＡＣ機能部１５を備える。この場合においても、図３で示したように、中央局１０に物理層機能の一部が残る構成となる。

本実施形態に係る通信方法は、尤度算出手順において、チャネル情報を用いて軟判定を行うことで各送信信号に対応するビットの対数尤度比を受信信号の尤度として算出する。分散局＃１の軟出力分散ＭＬＤ部２８は、尤度情報として、送信信号ｓ_１に対応するビットの対数尤度比Ｒ_１１と送信信号ｓ_２に対応するビットの対数尤度比Ｒ_１２を算出する。分散局＃２の軟出力分散ＭＬＤ部２８は、尤度情報として、送信信号ｓ_１に対応するビットの対数尤度比Ｒ_２１と送信信号ｓ_２に対応するビットの対数尤度比Ｒ_２２を算出する。

分散局＃１では軟出力分散ＭＬＤ部２８の処理によって送信信号ｓ_１，ｓ_２に対応するビットの対数尤度比Ｒ_１１，Ｒ_１２を尤度情報として出力する。ここで、軟出力ＭＬＤの具体的な処理方法例の１つは、まず、受信信号との２乗ユークリッド距離が最も小さい最近傍受信レプリカを特定し、次に、最近傍受信レプリカに対応するビット列のうち、あるビットを反転させたビット系列に対応する受信レプリカの中で、受信信号との２乗ユークリッド距離が最も小さい受信レプリカを特定する。特定した２つの受信レプリカと受信信号との２乗ユークリッド距離をそれぞれ計算し、それらの差が対数尤度比として得られる。信号変換部２３は、対数尤度比Ｒ_１１、Ｒ_１２を中央局１０へ送信する。

なお、送信信号の変調多値数が増えると、送信信号の表すビット数も増えるため対数尤度比の情報の数も増えることになる。例えば、送信信号ｓ_１，ｓ_２が両方共ＢＰＳＫで変調されている場合は、上記のように対数尤度比の情報の数は２つとなるが、ＱＰＳＫで変調されている場合は、ビット数は合計４ビットとなるため、対数尤度比の情報の数も４つとなる。実施形態３では、これらの対数尤度比Ｒ_１１、Ｒ_１２の情報を中央局１０に送信する。分散局＃２においても同様の処理が行われ、対数尤度比Ｒ_２１、Ｒ_２２の情報が中央局１０に送信される。中央局１０では、各分散局２０から集められた対数尤度比をＬＬＲ合成部１８の処理において送信信号ベクトル候補毎に合成し、次の式（２９）及び式（３０）で表される合成対数尤度比Ｒ_１及びＲ_２を求める。

その後、これらの合成対数尤度比Ｒ_１及びＲ_２をもとに、ターボ復号器のような軟判定入力復号器を用いた復号部１４による復号処理が行われ、ＭＡＣ機能部１５にビット系列ｂ_１，ｂ_２として引き渡される。これにより、送信信号ｓ_１，ｓ_２がＭＩＭＯ伝送の信号であっても、受信信号を送信信号ごとに分離することができる。ＭＡＣ機能部１５は、ビット系列ｂ_１及びｂ_２を用いてデータリンク層のＭＡＣ処理を行う。

なお、中央局１０−分散局２０間の信号伝送に用いる信号変換には既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、中央局１０−分散局２０間で伝送する対数尤度比の情報は、特定のビット数で量子化を行い、情報量を削減してもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、軟出力分散ＭＬＤ部２８の処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局での軟出力分散ＭＬＤ部２８の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。

（実施形態４）
実施形態３の手法を用いる場合において、実施形態４のように、端末数、各端末のアンテナ数、分散局数、各分散局のアンテナ数を任意の数にしてもよい。図１１に実施形態４におけるＣｏＭＰの信号伝送を示す。ここでは端末数をＫ、端末ｋ（ｋは１からＫまでの整数）のアンテナ数をＬ_ｋ，分散局数をＭ、分散局ｍ（ｍは１からＭまでの整数）のアンテナ数をＮ_ｍとしている。なお、図１１では、各ＲＦ受信部における雑音の付加を省略している。

各分散局では軟出力分散ＭＬＤの処理により、全ての送信信号ベクトル候補に対応する対数尤度比の情報が求められる。例えば、分散局＃１ではＲ_１ｉｊ（ｉは１からＫまでの整数、ｊは１からＬ_ｉまでの整数）が求まり、分散局＃ＭではＲ_Ｍｉｊが求まる。全ての分散局から集められた対数尤度比の情報は中央局１０における対数尤度比の合成処理において、送信信号ベクトル候補毎に合成され、合成した対数尤度比Ｒ_ｉｊ（ｉは１からＫまでの整数、ｊは１からＬ_ｉまでの整数）として出力される。最後に、それぞれの合成した対数尤度比をもとに軟入力復号器を用いた復号処理が復号部１４で行われた後、ＭＡＣ機能部１５にビット系列ｂ_ｉｊとして引き渡される。

なお、中央局１０−分散局２０の信号伝送に用いる信号変換には既存のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。また、中央局１０−分散局２０間で伝送する対数尤度比の情報は、特定のビット数で量子化を行い、情報量を削減してもよい。また、各分散局２０におけるＲＦ受信の後に、受信信号に対してＯＦＤＭなどのようなマルチキャリア信号の受信を行うための処理が行われる場合もある。また、軟出力分散ＭＬＤ部２８の処理では、変調多値数と送信アンテナ数に従って、送信信号ベクトル候補の数が指数関数的に増加するため、各分散局での軟出力分散ＭＬＤ部２８の処理において演算量を削減する手法を用いてもよい。また、分散ＭＬＤの代わりにＭＭＳＥやＳＩＣなどの処理と軟判定復調を用いて対数尤度比を得ても良い。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０：中央局
１１：信号変換部
１２：チャネル推定部
１３：ＭＩＭＯ信号分離部
１４：復号部
１５：ＭＡＣ機能部
１７：尤度合成検出部
１８：ＬＬＲ合成部
２０：分散局
２１：アンテナ
２２：ＲＦ受信部
２３：信号変換部
２４：チャネル推定部
２５：ＭＩＭＯ信号分離部
２６：復号部
２８：軟出力分散ＭＬＤ部
２９：分散ＭＬＤ尤度算出部
３０：端末
３１：アンテナ
９１：コアネットワーク
９２：セル

Claims (7)

1. １以上のアンテナを備えた２以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備える基地局装置であって、
   前記分散局装置に備わる前記アンテナは、１以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された送信信号を受信し、
   前記分散局装置は、
   前記分散局装置に備わる前記アンテナの受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記分散局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定部と、
   前記チャネル推定部の推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号に含まれる各送信信号の尤度を前記分散局装置に備わる前記アンテナごとに算出する尤度算出部と、
   前記尤度算出部の算出した尤度情報を前記中央局装置に送信する局間送信部と、を備え、
   前記中央局装置は、
   前記局間送信部の送信した各尤度情報を受信する局間受信部と、
   前記局間受信部の受信した前記尤度情報を合成し、合成後の尤度情報を用いて、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を出力する信号分離部と、
   を備える基地局装置。
2. 請求項１に記載の基地局装置であって、
   前記尤度算出部は、前記送信信号の変調方式によって定められる送信信号ベクトル候補ごとに、前記チャネル情報を用いて受信レプリカを算出し、前記送信信号ベクトル候補ごとの前記受信レプリカと前記受信信号との２乗ユークリッド距離を前記受信信号の尤度として算出し、
   前記信号分離部は、前記局間受信部の受信した前記２乗ユークリッド距離を前記送信信号ベクトル候補ごとに合成し、合成後の値が最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を選択することで、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する符号語を出力する
   基地局装置。
3. 請求項１に記載の基地局装置であって、
   前記尤度算出部は、前記チャネル情報を用いて軟判定を行うことで各送信信号に対応するビットの対数尤度比を前記受信信号の尤度として算出し、
   前記信号分離部は、前記局間受信部の受信した前記ビットの前記対数尤度比を前記送信信号ごとに合成し、各送信信号に対応する合成後の値を出力する
   基地局装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局装置と、
   前記無線端末と
   を備える無線通信システム。
5. １以上のアンテナを備えた２以上の分散局装置と、前記分散局装置のそれぞれと伝送路を介して接続される中央局装置とを備えた基地局装置における通信方法であって、
   １以上のアンテナを有する１以上の無線端末から無線送信された各送信信号を前記分散局装置に備わる各アンテナが受信すると、前記分散局装置が、受信した受信信号を用いて、前記無線端末の前記アンテナと前記基地局装置の前記アンテナの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手順と、
   前記分散局装置が、推定した前記チャネル情報を用いて、前記受信信号に含まれる各送信信号の尤度を前記分散局装置に備わる前記アンテナごとに算出し、算出した各受信信号の尤度を前記中央局装置へ送信する尤度算出手順と、
   前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した尤度情報を合成し、合成後の尤度情報を用いて、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する信号を出力する信号分離手順と、
   を有する通信方法。
6. 請求項５に記載の通信方法であって、
   前記尤度算出手順において、前記分散局装置が、前記送信信号の変調方式によって定められる送信信号ベクトル候補ごとに、前記チャネル情報を用いて受信レプリカを算出し、前記送信信号ベクトル候補ごとの前記受信レプリカと前記受信信号との２乗ユークリッド距離を前記受信信号の尤度として算出して前記中央局装置へ送信し、
   前記信号分離手順において、前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した前記２乗ユークリッド距離を前記送信信号ベクトル候補ごとに合成し、合成後の値が最も小さい合成尤度に対応する送信信号ベクトル候補を選択することで、前記無線端末から送信された各送信信号に対応する符号語を出力する
   通信方法。
7. 請求項５に記載の通信方法であって、
   前記尤度算出手順において、前記分散局装置が、前記チャネル情報を用いて軟判定を行うことで各送信信号に対応するビットの対数尤度比を前記受信信号の尤度として算出して前記中央局装置へ送信し、
   前記信号分離手順において、前記中央局装置が、前記分散局装置から受信した前記ビットの前記対数尤度比を前記送信信号ごとに合成し、各送信信号に対応する合成後の値を出力する
   通信方法。

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