無線局及び無線装置
【課題】周波数共用に適した帯域をスケジュール可能な無線局を提供する。
【解決手段】無線局１００は、第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する。無線局１００は、第１の帯域において無線局１００が使用する第１のトレーニングシンボルと第１の帯域において第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、第１の帯域を第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部１４３を具備する。
【解決手段】無線局１００は、第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する。無線局１００は、第１の帯域において無線局１００が使用する第１のトレーニングシンボルと第１の帯域において第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、第１の帯域を第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部１４３を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、隣接無線局との帯域の共用に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セルラシステムなどの無線通信システムに関してアダプティブアレイアンテナ技術が考案されている。アダプティブアレイアンテナ技術は、無線通信装置に備えられた複数のアンテナに関して信号処理を行い、これら複数のアンテナの指向性を適応制御するものである。特許文献１は、アダプティブアレイアンテナ技術を用いて、いわゆるヌルステアリングを実現することを開示している。ヌルステアリングは、隣接する基地局同士が所望信号の方向への指向性を高め、干渉信号の方向への指向性を低くすることを目的とする。即ち、ヌルステアリングを適切に行うことにより、隣接する基地局同士が、干渉による受信性能の劣化を回避しつつ同一の周波数（帯域）を共用できる。但し、例えば所望信号の方向と干渉信号の方向が近い場合、所望信号及び干渉信号の分離が困難となるので、周波数共用に適さない。故に、複数の帯域を持つ無線システムにおいて周波数共用を実行するためには、適切な帯域を決定するためのスケジューリングが重要である。
【０００３】
非特許文献１などに記載の時分割複信（ＴＤＤ）システムは、アップリンクとダウンリンクとで同一の周波数を使用する。即ち、ＴＤＤシステムにおいて、アップリンクの伝搬路とダウンリンクの伝搬路が同一であると仮定できる。故に、特許文献１に記載されているように、基地局は無線端末からの接続要求時にアップリンクの受信信号を用いて帯域をスケジューリングできる。一般に、地理的に離れた複数の無線端末から基地局への複数の伝搬路は互いに異なる傾向にあるので、基地局はスケジューリング対象の無線端末と地理的に離れた無線端末が使用する帯域を隣接基地局と共用することを決定する。或いは、基地局は、帯域を使用する無線端末が地理的に遠くにあって、かつ、当該基地局に接続を要求する無線端末が地理的に近くにあれば、この帯域における干渉電力は相対的に小さくなるので、この帯域を共用することを決定する。
【０００４】
ところで、非特許文献１に記載されているシステムにおいて、データの先頭に既知信号であるトレーニングシンボルが配置される。基地局は、このトレーニングシンボルを用いてヌルステアリングを実行できる。トレーニングシンボルは、基地局ＩＤによって一意に決定されるトレーニング系列に含まれる。非特許文献２は、トレーニングシンボルを用いたヌルステアリングについて記載している。
【０００５】
非特許文献２及び非特許文献３は、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）方式のヌルステアリングを記載している。ＭＭＳＥ方式のヌルステアリングは、所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの相関を利用して実現される。基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルと相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行うことにより、ヌルを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６６６７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ARIB STD-T95 OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System(Next Generation PHS) Version 1.3
【非特許文献２】M.Hirakara, T.Yamamoto, Y.Okada, and M.Sugimoto, "Development of Interference Cancellation Method using Adaptive Array Antenna for Uplink OFDMA in Mobile WiMAX," IEEE 69th Vehicular Technology Conference, pp. 1-5, Jun 2009.
【非特許文献３】菊間信良「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＭＭＳＥ方式のヌルステアリングを実行する基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルと相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行う。故に、例えば所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関が高ければ、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われない。即ち、ヌルステアリングを適切に行うためには、所望信号と干渉信号との間のトレーニングシンボルの相関が低いことも重要である。
【０００９】
従来、基地局は、伝搬路情報に基づいて共用する帯域を決定しており、帯域において当該基地局及び隣接基地局が使用するトレーニングシンボル間の相関を考慮していない。故に、スケジュールされた帯域が共用された場合に、所望信号と干渉信号との間でトレーニングシンボルが類似してヌルステアリングが適切に行われないおそれがある。
【００１０】
従って、本発明の一観点は、周波数共用に適した帯域をスケジュール可能な無線局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る無線局は、第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する無線局において、前記第１の帯域において前記無線局が使用する第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部を具備する。
【００１２】
本発明の他の態様に係る無線装置は、互いに隣接する第１の無線部と第２の無線部を介して、複数の帯域を用いて通信する無線装置であって、前記複数の帯域のうち第１の帯域において前記第１の無線部を介して送信される第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第２の無線部を介して送信される第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線部と前記第２の無線部とで共用することを決定するスケジューリング部を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一観点によれば、周波数共用に適した帯域をスケジュール可能な無線局を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る無線局を含む無線システムの説明図。
【図２】図１の無線システムにおいて利用可能なサブチャネルを示す図。
【図３】図１の無線システムにおけるヌルステアリングの説明図。
【図４】図１の無線システムにおけるヌルステアリングの説明図。
【図５】次世代ＰＨＳシステムのリソースユニットを示す図。
【図６】トレーニングシンボル間の相互相関値を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る無線局を示すブロック図。
【図８】図７のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図９】図７のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態に係る無線局を示すブロック図。
【図１１】図１０のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図１２】図１０のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。尚、以降の説明は、非特許文献１に記載の次世代ＰＨＳシステムを前提としている。但し、各実施形態に係る無線局は、この次世代ＰＨＳシステム以外の無線システムに適宜応用できる。以降の説明において、「無線局」の用語は、「基地局」の用語と同様の意味で使用される。「トレーニングシンボル（系列、信号）」は、「プリアンブル信号」と同様の意味で使用される。即ち、「トレーニングシンボル」などは、非特許文献１に記載されるような、データの先頭に配置される既知信号を指す。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線局を含む無線システムの一例を示している。図１の無線システムは、無線局１０１、無線局１０２、無線端末１０、無線端末２０及び無線端末３０を含む。図１において、無線局１０１及び無線局１０２を中心とする円は、夫々のセルを示している。無線局１０１及び無線局１０２は、地理的に隣接しているとする。尚、無線システム内の無線局の数は２つに限定されず、無線局の数が３つ以上の場合にも以降の説明は容易に拡張できる。
【００１７】
図１の無線システムは、図２に示すように、周波数が分かれている２つのサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂを利用可能である。尚、サブチャネルの数は３以上であっても勿論よい。各サブチャネルは、２４個のサブキャリアを含む。無線端末１０はサブチャネルＳＣＨ−Ａを使用して無線局１０１と通信しており、無線端末２０はサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用して無線局１０１と通信している。無線端末３０は、いずれの無線局とも通信していない。
【００１８】
以下、無線端末３０が本実施形態に係る無線局１０２に接続要求を送信する場合について、既存のスケジューリング手法を考察する。無線局１０２は、接続要求を受信すると、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを無線端末３０に割り当てるか（即ち、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを無線局１０１と共用するか）を決定するためのスケジューリングを行う。非特許文献１に記載の次世代ＰＨＳシステムは、アンカーチャネルと呼ばれる制御チャネルを用いて接続要求の送信、サブチャネル（厳密には、サブチャネルの中の特定の時間スロット）の割り当てなどを行う。即ち、無線端末３０は、無線局１０２からサブチャネルを割り当てられた後に、そのサブチャネル（サブチャネルＳＣＨ−ＡまたはサブチャネルＳＣＨ−Ｂ）を使用してデータを送信できる。故に、無線局１０２は、サブチャネルＳＣＨ−ＡまたはサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用した場合の無線端末３０と無線局１０２との間の伝搬路情報を事前（スケジューリング前）に知ることはできない。一方、無線局１０２は、サブチャネルＳＣＨ−Ａにおける無線端末１０からの干渉電力及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末２０からの干渉電力を知ることはできる。例えば、一方のサブチャネルにおける干渉電力が他方のサブチャネルにおける干渉電力に比べて十分に低ければ、無線局１０２が上記一方のサブチャネルを無線端末３０に割り当てることが望ましいと考えられる。尚、非特許文献２には、無線端末が各サブチャネルにおける干渉電力を基地局にフィードバックする手法が記載されており、無線局１０２がこのフィードバック値をスケジューリングに利用することも考えられる。
【００１９】
また、無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの信号を用いて、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０との間の伝搬路情報（例えば、伝搬路の複素応答）を予測することもできる。アンカーチャネルとサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂとが近ければ、無線局１０２はアンカーチャネルにおける無線端末３０との間の伝搬路情報をサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０との間の伝搬路情報として代用できる。即ち、無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０との間の伝搬路情報と、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末１０及び無線端末２０との間の伝搬路情報との間の相関を夫々演算し、相関の低いサブチャネルを無線端末３０に割り当ててもよい。このようにサブチャネルを割り当てれば、無線端末３０が受ける干渉を低減し、良好な受信性能を達成できる。
【００２０】
また、非特許文献３に記載のＤＯＡ（Direction of Arrival）が伝搬路情報として使用されることもある。無線局１０２は、無線端末１０、無線端末２０及び無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを複数のアンテナを用いて推定する。尚、ＤＯＡは、伝搬路の複素応答に比べて周波数依存性が低いことが知られている。無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡとして代用できる。無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを、無線端末１０及び無線端末２０からの受信信号のＤＯＡと夫々比較し、角度差の大きいＤＯＡに対応するサブチャネルを無線端末３０に割り当ててもよい。このようにサブチャネルを割り当てれば、無線局１０１及び無線局１０２によるヌルステアリングが容易となり、良好な受信品質を達成できる。
【００２１】
以上のように、干渉電力の大きさ、伝搬路の複素応答の相関、ＤＯＡの相関などの伝搬路情報に基づいて無線局１０２が無線端末３０に割り当てるサブチャネルを決定するためのスケジューリング手法が知られている。ところで、例えば図１に示すように、無線端末１０及び無線端末２０と無線局１２０との間の距離が同程度であれば、これら無線端末１０及び無線端末２０からの干渉電力も同程度であると考えられる。また、無線局１０２から無線端末１０及び無線端末３０を見たときの角度差と、無線局１０２から無線端末２０及び無線端末３０を見たときの角度差が同程度であれば、例えば図３及び図４に示すように、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを選択した場合にもヌルステアリングが可能であると考えられる。図３の例では、無線局１０２は無線端末３０とサブチャネルＳＣＨ−Ａを使用して通信を行い、無線端末１０にヌルを向けている。図４の例では、無線局１０２は無線端末３０とサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用して通信を行い、無線端末２０にヌルを向けている。伝搬路情報のみに基づいてスケジューリングを行うならば、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂの間に有意差がないので、いずれも選択される可能性がある。ところで、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおいて使用されるトレーニンシンボルは異なる。即ち、一方のサブチャネルを使用する場合における隣接無線局との間のトレーニングシンボルの相関が、他方のサブチャネルを使用する場合における隣接無線局との間のトレーニングシンボルの相関に比べて高いかもしれない。トレーニングシンボル間の相関が高いサブチャネルを選択すると、無線局１０２は所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとを区別できず、ヌルステアリングを適切に実行できないおそれがある。
【００２２】
以下、本実施形態に係る無線局が行うヌルステアリングについて数式を用いて説明する。尚、このヌルステアリングの手法は、非特許文献３を参考にしている。また、無線システムは、非特許文献１記載の次世代ＰＨＳシステムを前提としている。また、各数式において各信号はいずれもベースバンドで表現されている。
【００２３】
図３に示すように、無線端末１０及び無線端末３０が同一のサブチャネルＳＣＨ−Ａを共用する場合に、無線局１０２の受信信号を以下のように定義する。尚、特に断りのない限り、数式において小文字の太文字は縦ベクトルを表し、大文字の太文字は行列を表し、それ以外はスカラーを表す。
【数１】
【００２４】
上式において、Ｎは無線局１０２のアンテナ数を表しており、以降の説明においてＮ＝２と仮定する。更に、無線局１０１及び無線局１０２が、サブチャネルＳＣＨ−Ａにおいて使用するトレーニングシンボルを以下のように定義する。
【数２】
【００２５】
上式において、ｘ１０１は無線局１０１が使用するトレーニングシンボルを表し、ｘ１０２は無線局１０２が使用するトレーニングシンボルを表す。また、無線端末１０及び無線端末３０と無線局１０２との間の伝搬路行列を以下のように定義する。
【数３】
【００２６】
上式において、ｈ１１は無線端末１０から無線局１０２の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ１２は無線端末２０から無線局１０２の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ２１は無線端末１０から無線局１０２の第２のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ２２は無線端末３０から無線局１０２の第２のアンテナまでの伝搬路応答を夫々表す。トレーニングシンボル期間における無線局１０２の受信信号は、次の数式（１）で表される。
【数４】
【００２７】
数式（１）において、ベクトルｎは無線局１０２における雑音ベクトルを表しており、第１のアンテナにおける雑音成分ｎ１及び第２のアンテナにおける雑音成分ｎ２を用いて以下のように定義できる。
【数５】
【００２８】
非特許文献３によれば、無線局１０２がＭＭＳＥ規範を用いて，無線端末３０に指向性を向けつつ，無線局１０１に接続する無線端末１０に対してヌルステアリングを行うために、次の数式（２）に示すウェイトベクトルｗを使用する。
【数６】
【００２９】
数式（２）において、Ｒｙｙは受信信号の相関行列を示しており、ｒｙｄは受信信号と所望信号との相関ベクトルを示している。受信信号の相関行列Ｒｙｙは次の数式（３）に書き換えることができる。
【数７】
【００３０】
数式（３）において、Ｅ（）はアンサンブル平均を表している。雑音成分と受信信号成分との相関は零とみなすことができる。また、アンサンブル区間において、伝搬路（伝搬路応答）が変わらないと仮定すれば、数式（３）は次の数式（４）に書き換えることができる。
【数８】
【００３１】
数式（４）において、Ｒｘｘは送信信号（トレーニングシンボル期間において、トレーニングシンボル）の相関行列を示しており、理想的には単位行列となる。また、σｎ２は雑音の分散を表しており、Ｉはアンテナ数と同じサイズの単位行列を表している。また、受信信号と所望信号との相関ｒｙｄは、次の数式（５）で表される。
【数９】
【００３２】
数式（５）において、ｄは所望信号（所望トレーニングシンボル）を表しており、“・”はベクトルとスカラーとの積を表す演算子である。無線局１０２に関して所望信号ｄは、トレーニングシンボルｘ１０２である。数式（５）においても所望信号と雑音成分との間の相関は零とみなすことができるので、数式（５）は次の数式（６）に書き換えることができる。
【数１０】
【００３３】
アンサンブル平均を算出する区間において、無線局１０１及び無線局１０２が使用するトレーニングシンボルが無相関であるならば、ｒｘｄは次のように表される。
【数１１】
【００３４】
即ち、上記条件下において、ｒｙｄは次のように表される。
【数１２】
【００３５】
数式（２）において、行列Ｒｙｙ−１は受信信号に含まれる各成分にヌルを向ける効果があり、行列ｒｙｄはその各成分に利得を向ける効果があることが知られている。行列ｒｙｄが上式に一致するならば、無線局１０２は無線端末３０からの所望信号に対する指向性を高めつつ、無線端末１０からの干渉信号に対してヌルを向けることができる。即ち、無線局１０２は、所望信号及び干渉信号を分離できる。一方、基地局１０１のトレーニングシンボルｘ１０１と所望のトレーニングシンボルｘ１０２との間の相関が高くなるほど、行列ｒｙｄの各成分に干渉信号の伝搬路応答に関する成分が加算されるので、無線局１０２は所望信号及び干渉信号を分離することが困難となる。
【００３６】
以下、上記ヌルステアリング手法を次世代ＰＨＳシステムへ適用する場合について、具体的に説明する。図５は、次世代ＰＨＳシステムのリソースユニットを例示している。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数（サブキャリア）を表している。次世代ＰＨＳシステムを含むＯＦＤＭシステムは、サブキャリア毎に等化を行う。本システムは、サブキャリアにつき１つのトレーニングシンボルのみが割り当てられている。故に、数式（４）及び数式（６）におけるアンサンブル平均は、非特許文献２に記載されるように、周波数方向（サブキャリア方向）の平均で代用してもよい。周波数方向に配置されるトレーニングシンボルの相関を隣接セル（隣接基地局）間で低く抑えることが、ヌルステアリングを適切に行うために重要である。
【００３７】
非特許文献１によれば、次世代ＰＨＳシステムにおけるトレーニングシンボルは、基地局ＩＤ（ＢＳＩＤ）によって一意に決定される。具体的には、ＢＳＩＤの下位５ビットをＡ、Ａの次の上位の５ビットをＢとすると、トレーニングシンボルの番号は、次の数式（７）で表される。
【数１３】
【００３８】
数式（７）において、ｘｔはcore-sequence numberと呼ばれる１２種類の系列を表し、ｙｔ（ｍ）はoffset value numberと呼ばれるサブチャネルｍにおける位相回転量を表す。また、ｎは総サブチャネル数を表す。例えば、ｎ＝９個のサブチャネルが使用されるシステムにおいて、無線局１０１のＢＳＩＤが「８８」の場合、core-sequence number＝１であり、offset value number＝４である。また、無線局１０２のＢＳＩＤが「９８」の場合、core-sequence number＝３であり、offset value number＝５である。サブチャネルＳＣＨ−Ａのサブチャネル番号＝４であるときに、無線局１０１が使用する２４個のトレーニングシンボル（即ち、トレーニング系列ｔ１０１，ＳＣＨ−Ａ）は、非特許文献１によれば、次のように表される。
【数１４】
【００３９】
同様に、無線局１０２が使用するトレーニング系列ｔ１０１，ＳＣＨ−Ｂは、非特許文献１によれば、次のように表される。
【数１５】
【００４０】
各サブキャリアに割り当てられたトレーニングシンボル間の相関が低ければ、適切なヌルステアリングが可能となる。本実施形態では、トレーニングシンボル間の相関を周波数方向で平均化して評価する。ここで、次世代ＰＨＳシステムにおいて、ガードインターバルは３．３３μsecであるので、マルチパスの最大遅延時間を考慮するとスペクトルのヌルの周期は３０３ｋＨｚとなる。サブキャリア間隔は３７．５ｋＨｚであるので、伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリアの数は３から５程度である。故に、以降の説明では、３サブキャリア分のトレーニングシンボルの相互相関値を評価する。図６は、サブチャネルＳＣＨ−Ａを使用した場合のトレーニングシンボル間の相互相関値（実線）と、サブチャネルＳＣＨ−Ｂ（サブチャネル番号＝７）を使用した場合のトレーニングシンボル間の相互相関値（破線）を夫々示している。前述の「アンサンブル平均を周波数方向の平均で代用すること」とは、例えば図６の相関の値をサブキャリア方向に平均化した値をアンサンブル平均の代わりに相関の評価規範とすることである。図６によれば、サブチャネルＳＣＨ−Ａを使用する場合に無線局１０１及び無線局１０２の使用するトレーニングシンボル間の相関は比較的高い。特に、図６において相互相関値が最大値「６」になると３サブキャリアのトレーニングシンボルが一致するので、所望信号及び干渉信号の分離は困難である。一方、図６によれば、サブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用する場合に無線局１０１及び無線局１０２の使用するトレーニングシンボル間の相関は比較的低い。具体的には、図６において、サブチャネルＳＣＨ−Ｂに対応する相互相関値は、いずれのサブキャリアにおいてもサブチャネルＳＣＨ−Ａに対応する相互相関値の高々２／３程度である。故に、伝搬路情報に基づく評価が同程度であれば、サブチャネルＳＣＨ−ＡよりもサブチャネルＳＣＨ−Ｂの方が周波数共用に適しており、良好な受信品質を期待できる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、トレーニングシンボル間の相関は、ヌルステアリングを適切に行うための重要なパラメータである。故に、本実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関を考慮して周波数共用に適した帯域をスケジュールする。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態に係る無線局１００は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０を有する。ベースバンド信号処理部１２０は、受信信号処理部１３０及び送信信号処理部１４０を有する。
【００４３】
尚、図７は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０の現実の地理的な配置を必ずしも反映していない。例えば、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０は、地理的に離れて配置され、信号伝送のための光ファイバなどによって接続されてもよい。また、複数の無線部１１０に対応する複数のベースバンド信号処理部１２０が１箇所に集約されてもよい。例えば、複数の無線部１１０に対応する複数のベースバンド信号処理部１２０を１つの無線装置（信号処理装置）に集約させることが可能である。この場合、複数のベースバンド処理部１２０の間で重複する機能部を統合させてもよい。例えば、無線装置は、各実施形態に係るスケジューリングを複数の無線部１１０に対して実行するスケジューリング部を備えてもよい。以降の説明において、無線局１００の地理的な位置は、無線部１１０の地理的な位置（無線信号を実際に送受信する位置）に基本的に一致する。
【００４４】
無線部１１０は、複数のアンテナからのＲＦ帯の受信信号を調整（低雑音増幅、フィルタリング、ダウンコンバートなど）し、ベースバンドの受信信号を得る。無線部１１０は、ベースバンドの受信信号を受信信号処理部１３０に入力する。また、無線部１１０は、送信信号処理部１４０からのベースバンドの送信信号を調整（アップコンバート、フィルタリング、電力増幅など）し、ＲＦ帯の送信信号を得る。無線部１１０は、ＲＦ帯の送信信号を複数のアンテナから送信する。尚、複数のアンテナは、無線部１１０に含まれると解釈されてもよいし、無線部１１０に含まれないと解釈されてもよい。
【００４５】
受信信号処理部１３０は、受信ベースバンド信号をアナログ−デジタル変換し、復調して受信データを得る。受信信号処理部１３０は、受信データを図示しないデータ処理部に入力する。また、受信信号処理部１３０は、干渉電力、ＤＯＡなどの伝搬路情報を解析し、送信信号処理部１４０に通知する。
【００４６】
送信信号処理部１４０は、メモリ１４１、相関演算部１４２、スケジューリング部１４３、無線パケット生成部１４４及びアレイ信号処理部１４５を有する。尚、送信信号処理部１４０の一部の構成要素が、送信信号処理部１４０の外部に存在しても勿論よい。図面に示される構成要素の区分けは、例示であって限定でない。
【００４７】
メモリ１４１は、無線局１００及び隣接無線局のトレーニング系列またはトレーニングシンボルを保存する。隣接無線局のトレーニング系列は、隣接無線局のＢＳＩＤから生成可能である。隣接無線局のＢＳＩＤは、当該隣接無線局または無線局１００の設置時にメモリ１４１などに書き込まれてもよいし、受信信号処理部１３０が隣接無線局の送信信号または隣接無線局と通信する無線端末の送信信号に基づいて推定してもよい。相関演算部１４２は、無線局１００及び隣接無線局が同一帯域で使用するトレーニングシンボル間の相関を演算する。スケジューリング部１４３は、相関演算部１４２からの相関に基づいて、接続を要求する無線端末に割り当てる帯域を決定する。尚、スケジューリング部１４３の具体的な処理は後述する。また、スケジューリング部１４３は、受信信号処理部１３０からの伝搬路情報も上記帯域を決定するために参酌してもよい。
【００４８】
無線パケット生成部１４４は、スケジューリング部１４３によるスケジューリング結果（例えば、サブチャネルの割り当て）を示すデータ、その他の送信データを無線端末に送信するための無線パケットを生成する。アレイ信号処理部１４５は、受信信号処理部１３０からの伝搬路情報に基づくアダプティブアレイ信号処理を無線パケットに対して行う。アレイ信号処理部１４５は、ベースバンドの送信信号を無線部１１０に入力する。
【００４９】
以下、図８及び図９を用いてスケジューリング部１４３の処理を説明する。図８の処理によって、スケジューリング部１４３は複数の利用可能な帯域（第１の帯域及び第２の帯域）から共用に適した１つの帯域を決定できる。尚、第１の帯域及び第２の帯域は、無線局１００の隣接無線局が既に使用していると仮定する。
【００５０】
スケジューリング部１４３は、第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。例えば、スケジューリング部１４３は、第１の帯域及び第２の帯域における干渉電力が所定値以下であれば、両者が周波数共用可能であると判定してもよい。第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能であれば、処理はステップＳ２０２に進む。一方、第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能でなければ、処理は終了する。
【００５１】
ステップＳ２０２において、スケジューリング部１４３は、第１の帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の第１の相関と、第２の帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の第２の相関とを読み込む。具体的には、相関演算部１４２がメモリ１４１から必要なトレーニングシンボルを読み出し、第１の相関及び第２の相関を演算する。尚、第１の相関及び第２の相関は、対象サブチャネルに含まれる複数のサブキャリアにおける相関の平均値であってもよいし、複数のサブキャリアにおける相関の最小値、最大値または中央値などであってもよい。
【００５２】
スケジューリング部１４３は、ステップＳ２０２において読み込んだ第１の相関及び第２の相関を比較する（ステップＳ２０３）。第１の相関が第２の相関未満であれば処理はステップＳ２０４に進み、第１の相関が第２の相関以上であれば処理はステップＳ２０５に進む。
【００５３】
ステップＳ２０４において、スケジューリング部１４３は第１の帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。ステップＳ２０５において、スケジューリング部１４３は第２の帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。
【００５４】
図８の処理によれば、無線局１００は、複数の利用可能な帯域のうち、トレーニングシンボル間の相関の最も低い帯域で周波数共用を行うことができる。トレーニングシンボル間の相関が低ければ、無線局１００は所望信号及び干渉信号を容易に分離できるので、良好な受信品質を期待できる。即ち、図８の処理は、複数の利用可能な帯域からトレーニングシンボル間の相関を最小化する帯域で周波数共用を行う場合に役立つ。一方、トレーニングシンボル間の相関を最小化することが要求されない場合には、図８の処理を図９の処理に置き換えてもよい。図９の処理は、所定の基準を満たす対象帯域で周波数共用を行う場合に役立つ。
【００５５】
スケジューリング部１４３は、対象帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の相関を読み込む（ステップＳ２１１）。尚、ステップＳ２１１において読み込まれる相関は、対象サブチャネルに含まれる複数のサブキャリアにおける相関の平均値であってもよいし、複数のサブキャリアにおける相関の最小値、最大値または中央値などであってもよい。
【００５６】
スケジューリング部１４３は、ステップＳ２１１において読み込んだ相関を第１の閾値と比較する（ステップＳ２１２）。第１の閾値は、周波数共用に適した帯域を弁別するための基準値であり、設計的または実験的に導出可能である。尚、スケジューリング部１４３は、利用可能な帯域のいずれに関しても相関が第１の閾値以上であるならば、周波数共用を行わないことを決定してもよい。相関が第１の閾値より低ければ処理はステップＳ２１３に進み、相関が第１の閾値以上であれば処理は終了する。ステップＳ２１３において、スケジューリング部１４３は対象帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。
【００５７】
図８または図９などの処理の結果、無線端末に割り当てるサブチャネルが決定すると、無線パケット生成部１４４はこのサブチャネルを示すデータに基づいて無線パケットを生成する。また、無線局１００が無線端末との制御チャネル（アンカーチャネルなど）においてアダプティブアレイ信号処理を用いた指向性受信を行っているならば、そのアダプティブアレイ信号処理のウェイトをアレイ信号処理部１４５に利用させて上記無線パケットの指向性送信を行ってもよい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る無線局は、対象帯域において当該無線局及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の相関の高低に基づいて、当該対象帯域の周波数共用の適否を判定する。従って、本実施形態に係る無線局によれば、ヌルステアリングを実行しやすい帯域をスケジュールできる。尚、本実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関と併せて伝搬路情報に基づいてスケジュールを行ってもよいし、トレーニングシンボル間の相関のみに基づいてスケジュールを行ってもよい。また、本実施形態に係る無線局は、伝搬路情報を従来よりも簡易に推定し、スケジューリングに利用してもよい。
【００５９】
尚、トレーニングシンボル間の相関は、無線局１００及び隣接無線局のＢＳＩＤが決まっていれば演算可能である。故に、各サブチャネルにおけるトレーニングシンボル間の相関値などのスケジューリングに有用な情報を予め導出してメモリ１４１またはその他の記憶手段に保存しておいてもよい。スケジューリング部１４３がスケジュール時にこの予め導出された情報を参照すれば、相関演算部１４２による相関演算処理などを省略できる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図１０に示すように、本発明の第２の実施形態に係る無線局３００は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部３２０を有する。以下の説明では、図１０において図７と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。前述の第１の実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関が低い帯域で周波数共用を行う一方、相関の高い帯域で周波数共用を行わない。しかしながら、帯域の不使用は、リソースの利用効率の観点からすると好ましくない。本実施形態に係る無線局は、周波数共用に適さない帯域を利用していわゆる協力通信を行う。
【００６１】
ベースバンド信号処理部３２０は、受信信号処理部１３０及び送信信号処理部３４０を有する。送信信号処理部３４０は、メモリ１４１、相関演算部１４２、スケジューリング部３４３、無線パケット生成部３４４及びアレイ信号処理部３４５を有する。
【００６２】
以下、図１１及び図１２を用いてスケジューリング部３４３の処理を説明する。図１１及び図１２の処理は、図８及び図９の処理の変形である。以下の説明では、図１１及び図１２において図８及び図９と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。
【００６３】
図１１の処理は、図８の処理においてステップＳ２０６及びステップＳ２０７が夫々追加されている。ステップＳ２０６において、スケジューリング部３４３は第２の帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。ステップＳ２０７において、スケジューリング部３４３は第１の帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。尚、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７は、図１１と異なる順序で実行されてもよい。
【００６４】
図１２の処理は、図８の処理においてステップＳ２１４及びステップＳ２１５が追加されている。ステップＳ２１４において、スケジューリング部３４３は、ステップＳ２１１において読み込んだ相関を第２の閾値と比較する。第２の閾値は、前述の第１の閾値と同一であってもよいし、第１の閾値より大きくてもよい。尚、第２の閾値が第１の閾値と同一であるならば、ステップＳ２１４は省略されてもよい。相関が第２の閾値以上であるならば処理はステップＳ２１５に進み、相関が第２の閾値未満であるならば処理は終了する。ステップＳ２１５において、スケジューリング部３４３は対象帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。尚、ステップＳ２１４及びステップＳ２１５は、図１２と異なる順序で実行されてもよい。
【００６５】
協力通信では、複数の無線局が１つの端末に同時に同一のデータを送信する。即ち、無線局３００は、隣接無線局と同時に同一の送信データを、当該隣接無線局に接続する無線端末に送信する。協力通信は、セル端付近における無線端末の所望電力の改善に有用であることが知られている。無線パケット生成部３４４は、協力通信時には、隣接無線局と接続する無線端末への送信データに基づいて無線パケットを生成する。アレイ信号処理部３４５は、協力通信時には、隣接無線局と独立して処理を行ってもよいが、隣接無線局と共同で処理を行ってもよい。具体的には、アレイ信号処理部３４５は、無線局３００及び隣接無線局の両方のアンテナを１つの無線局のアンテナとみなして指向性送信のためのウェイトを計算してもよい。尚、協力通信時には、無線局３００は隣接無線局と同一のトレーニングシンボルを使用する。従って、隣接無線局に接続する無線端末は、協力通信への移行後も何ら処理を変更することなく、受信性能を改善できる。また、両無線局が同一のトレーニングシンボルを使用するので、両無線局間のトレーニングシンボルの相関は問題とならない。
【００６６】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る無線局は、対象帯域が周波数共用に適さない場合には、当該対象帯域で協力通信を行うことを決定する。従って、本実施形態に係る無線局によれば、周波数共用に適さない帯域を効率的に活用して隣接無線局に接続する無線端末の受信性能を改善できる。即ち、本実施形態に係る無線局によれば、エリア全体のスループットを向上できる。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る無線局は、前述の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る無線局において利用可能な第１の閾値（及び第２の閾値）を特定の条件に応じて制御する。
【００６８】
例えば、本実施形態に係る無線局は、セル半径に応じて第１の閾値を制御してもよい。セル半径が短い場合、無線局間の距離が短く、隣接セルからの干渉電力が大きくなりやすい。従って、周波数共用のための第１の閾値を低くすることにより、周波数共用時の無線端末の受信品質を改善させることが望ましい。一方、セル半径が長い場合、無線局間の距離が長く、隣接セルからの干渉電力が小さくなりやすい。従って、周波数共用のための第１の閾値を高くすることにより、積極的に周波数共用を行って、より多くの無線端末を接続させることが望ましい。
【００６９】
また、本実施形態に係る無線局は、セル内のトラフィックに応じて第１の閾値を制御してもよい。セル内のトラフィックが多い場合、無線局がサポート可能な無線端末数を増大させる必要がある。従って、第１の閾値を高くすることにより、無線局がサポート可能な無線端末数を増大させることが望ましい。
【００７０】
また、第１の閾値は、時間スロット毎に制御されてもよい。例えば、ある時間スロットにおいて第１の閾値を高く設定したり、別の時間スロットにおいて第１の閾値を低く設定したりしてもよい。この制御は、例えばトラフィック量、無線システムのオペレータの設定などに基づいて行われる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係る無線局は、前述の第１の閾値（及び第２の閾値）を特定の条件に応じて制御している。従って、本実施形態に係る無線局によれば、周波数共用（または協力通信）を当該無線局の状況に合わせて積極的または消極的に行うことができる。
【００７２】
尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００７３】
例えば、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供することも可能である。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０，２０，３０・・・無線端末
１００，１０１，１０２，３００・・・無線局
１１０・・・無線部
１２０，３２０・・・ベースバンド信号処理部
１３０・・・受信信号処理部
１４０，３４０・・・送信信号処理部
１４１・・・メモリ
１４２・・・相関演算部
１４３，３４３・・・スケジューリング部
１４４，３４４・・・無線パケット生成部
１４５，３４５・・・アレイ信号処理部
【技術分野】
【０００１】
本開示は、隣接無線局との帯域の共用に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セルラシステムなどの無線通信システムに関してアダプティブアレイアンテナ技術が考案されている。アダプティブアレイアンテナ技術は、無線通信装置に備えられた複数のアンテナに関して信号処理を行い、これら複数のアンテナの指向性を適応制御するものである。特許文献１は、アダプティブアレイアンテナ技術を用いて、いわゆるヌルステアリングを実現することを開示している。ヌルステアリングは、隣接する基地局同士が所望信号の方向への指向性を高め、干渉信号の方向への指向性を低くすることを目的とする。即ち、ヌルステアリングを適切に行うことにより、隣接する基地局同士が、干渉による受信性能の劣化を回避しつつ同一の周波数（帯域）を共用できる。但し、例えば所望信号の方向と干渉信号の方向が近い場合、所望信号及び干渉信号の分離が困難となるので、周波数共用に適さない。故に、複数の帯域を持つ無線システムにおいて周波数共用を実行するためには、適切な帯域を決定するためのスケジューリングが重要である。
【０００３】
非特許文献１などに記載の時分割複信（ＴＤＤ）システムは、アップリンクとダウンリンクとで同一の周波数を使用する。即ち、ＴＤＤシステムにおいて、アップリンクの伝搬路とダウンリンクの伝搬路が同一であると仮定できる。故に、特許文献１に記載されているように、基地局は無線端末からの接続要求時にアップリンクの受信信号を用いて帯域をスケジューリングできる。一般に、地理的に離れた複数の無線端末から基地局への複数の伝搬路は互いに異なる傾向にあるので、基地局はスケジューリング対象の無線端末と地理的に離れた無線端末が使用する帯域を隣接基地局と共用することを決定する。或いは、基地局は、帯域を使用する無線端末が地理的に遠くにあって、かつ、当該基地局に接続を要求する無線端末が地理的に近くにあれば、この帯域における干渉電力は相対的に小さくなるので、この帯域を共用することを決定する。
【０００４】
ところで、非特許文献１に記載されているシステムにおいて、データの先頭に既知信号であるトレーニングシンボルが配置される。基地局は、このトレーニングシンボルを用いてヌルステアリングを実行できる。トレーニングシンボルは、基地局ＩＤによって一意に決定されるトレーニング系列に含まれる。非特許文献２は、トレーニングシンボルを用いたヌルステアリングについて記載している。
【０００５】
非特許文献２及び非特許文献３は、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）方式のヌルステアリングを記載している。ＭＭＳＥ方式のヌルステアリングは、所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの相関を利用して実現される。基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルと相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行うことにより、ヌルを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６６６７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ARIB STD-T95 OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System(Next Generation PHS) Version 1.3
【非特許文献２】M.Hirakara, T.Yamamoto, Y.Okada, and M.Sugimoto, "Development of Interference Cancellation Method using Adaptive Array Antenna for Uplink OFDMA in Mobile WiMAX," IEEE 69th Vehicular Technology Conference, pp. 1-5, Jun 2009.
【非特許文献３】菊間信良「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＭＭＳＥ方式のヌルステアリングを実行する基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルと相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行う。故に、例えば所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関が高ければ、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われない。即ち、ヌルステアリングを適切に行うためには、所望信号と干渉信号との間のトレーニングシンボルの相関が低いことも重要である。
【０００９】
従来、基地局は、伝搬路情報に基づいて共用する帯域を決定しており、帯域において当該基地局及び隣接基地局が使用するトレーニングシンボル間の相関を考慮していない。故に、スケジュールされた帯域が共用された場合に、所望信号と干渉信号との間でトレーニングシンボルが類似してヌルステアリングが適切に行われないおそれがある。
【００１０】
従って、本発明の一観点は、周波数共用に適した帯域をスケジュール可能な無線局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る無線局は、第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する無線局において、前記第１の帯域において前記無線局が使用する第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部を具備する。
【００１２】
本発明の他の態様に係る無線装置は、互いに隣接する第１の無線部と第２の無線部を介して、複数の帯域を用いて通信する無線装置であって、前記複数の帯域のうち第１の帯域において前記第１の無線部を介して送信される第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第２の無線部を介して送信される第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線部と前記第２の無線部とで共用することを決定するスケジューリング部を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一観点によれば、周波数共用に適した帯域をスケジュール可能な無線局を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る無線局を含む無線システムの説明図。
【図２】図１の無線システムにおいて利用可能なサブチャネルを示す図。
【図３】図１の無線システムにおけるヌルステアリングの説明図。
【図４】図１の無線システムにおけるヌルステアリングの説明図。
【図５】次世代ＰＨＳシステムのリソースユニットを示す図。
【図６】トレーニングシンボル間の相互相関値を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る無線局を示すブロック図。
【図８】図７のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図９】図７のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態に係る無線局を示すブロック図。
【図１１】図１０のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【図１２】図１０のスケジューリング部による処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。尚、以降の説明は、非特許文献１に記載の次世代ＰＨＳシステムを前提としている。但し、各実施形態に係る無線局は、この次世代ＰＨＳシステム以外の無線システムに適宜応用できる。以降の説明において、「無線局」の用語は、「基地局」の用語と同様の意味で使用される。「トレーニングシンボル（系列、信号）」は、「プリアンブル信号」と同様の意味で使用される。即ち、「トレーニングシンボル」などは、非特許文献１に記載されるような、データの先頭に配置される既知信号を指す。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線局を含む無線システムの一例を示している。図１の無線システムは、無線局１０１、無線局１０２、無線端末１０、無線端末２０及び無線端末３０を含む。図１において、無線局１０１及び無線局１０２を中心とする円は、夫々のセルを示している。無線局１０１及び無線局１０２は、地理的に隣接しているとする。尚、無線システム内の無線局の数は２つに限定されず、無線局の数が３つ以上の場合にも以降の説明は容易に拡張できる。
【００１７】
図１の無線システムは、図２に示すように、周波数が分かれている２つのサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂを利用可能である。尚、サブチャネルの数は３以上であっても勿論よい。各サブチャネルは、２４個のサブキャリアを含む。無線端末１０はサブチャネルＳＣＨ−Ａを使用して無線局１０１と通信しており、無線端末２０はサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用して無線局１０１と通信している。無線端末３０は、いずれの無線局とも通信していない。
【００１８】
以下、無線端末３０が本実施形態に係る無線局１０２に接続要求を送信する場合について、既存のスケジューリング手法を考察する。無線局１０２は、接続要求を受信すると、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを無線端末３０に割り当てるか（即ち、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを無線局１０１と共用するか）を決定するためのスケジューリングを行う。非特許文献１に記載の次世代ＰＨＳシステムは、アンカーチャネルと呼ばれる制御チャネルを用いて接続要求の送信、サブチャネル（厳密には、サブチャネルの中の特定の時間スロット）の割り当てなどを行う。即ち、無線端末３０は、無線局１０２からサブチャネルを割り当てられた後に、そのサブチャネル（サブチャネルＳＣＨ−ＡまたはサブチャネルＳＣＨ−Ｂ）を使用してデータを送信できる。故に、無線局１０２は、サブチャネルＳＣＨ−ＡまたはサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用した場合の無線端末３０と無線局１０２との間の伝搬路情報を事前（スケジューリング前）に知ることはできない。一方、無線局１０２は、サブチャネルＳＣＨ−Ａにおける無線端末１０からの干渉電力及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末２０からの干渉電力を知ることはできる。例えば、一方のサブチャネルにおける干渉電力が他方のサブチャネルにおける干渉電力に比べて十分に低ければ、無線局１０２が上記一方のサブチャネルを無線端末３０に割り当てることが望ましいと考えられる。尚、非特許文献２には、無線端末が各サブチャネルにおける干渉電力を基地局にフィードバックする手法が記載されており、無線局１０２がこのフィードバック値をスケジューリングに利用することも考えられる。
【００１９】
また、無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの信号を用いて、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０との間の伝搬路情報（例えば、伝搬路の複素応答）を予測することもできる。アンカーチャネルとサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂとが近ければ、無線局１０２はアンカーチャネルにおける無線端末３０との間の伝搬路情報をサブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０との間の伝搬路情報として代用できる。即ち、無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０との間の伝搬路情報と、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末１０及び無線端末２０との間の伝搬路情報との間の相関を夫々演算し、相関の低いサブチャネルを無線端末３０に割り当ててもよい。このようにサブチャネルを割り当てれば、無線端末３０が受ける干渉を低減し、良好な受信性能を達成できる。
【００２０】
また、非特許文献３に記載のＤＯＡ（Direction of Arrival）が伝搬路情報として使用されることもある。無線局１０２は、無線端末１０、無線端末２０及び無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを複数のアンテナを用いて推定する。尚、ＤＯＡは、伝搬路の複素応答に比べて周波数依存性が低いことが知られている。無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡとして代用できる。無線局１０２は、アンカーチャネルにおける無線端末３０からの受信信号のＤＯＡを、無線端末１０及び無線端末２０からの受信信号のＤＯＡと夫々比較し、角度差の大きいＤＯＡに対応するサブチャネルを無線端末３０に割り当ててもよい。このようにサブチャネルを割り当てれば、無線局１０１及び無線局１０２によるヌルステアリングが容易となり、良好な受信品質を達成できる。
【００２１】
以上のように、干渉電力の大きさ、伝搬路の複素応答の相関、ＤＯＡの相関などの伝搬路情報に基づいて無線局１０２が無線端末３０に割り当てるサブチャネルを決定するためのスケジューリング手法が知られている。ところで、例えば図１に示すように、無線端末１０及び無線端末２０と無線局１２０との間の距離が同程度であれば、これら無線端末１０及び無線端末２０からの干渉電力も同程度であると考えられる。また、無線局１０２から無線端末１０及び無線端末３０を見たときの角度差と、無線局１０２から無線端末２０及び無線端末３０を見たときの角度差が同程度であれば、例えば図３及び図４に示すように、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂのいずれを選択した場合にもヌルステアリングが可能であると考えられる。図３の例では、無線局１０２は無線端末３０とサブチャネルＳＣＨ−Ａを使用して通信を行い、無線端末１０にヌルを向けている。図４の例では、無線局１０２は無線端末３０とサブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用して通信を行い、無線端末２０にヌルを向けている。伝搬路情報のみに基づいてスケジューリングを行うならば、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂの間に有意差がないので、いずれも選択される可能性がある。ところで、サブチャネルＳＣＨ−Ａ及びサブチャネルＳＣＨ−Ｂにおいて使用されるトレーニンシンボルは異なる。即ち、一方のサブチャネルを使用する場合における隣接無線局との間のトレーニングシンボルの相関が、他方のサブチャネルを使用する場合における隣接無線局との間のトレーニングシンボルの相関に比べて高いかもしれない。トレーニングシンボル間の相関が高いサブチャネルを選択すると、無線局１０２は所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとを区別できず、ヌルステアリングを適切に実行できないおそれがある。
【００２２】
以下、本実施形態に係る無線局が行うヌルステアリングについて数式を用いて説明する。尚、このヌルステアリングの手法は、非特許文献３を参考にしている。また、無線システムは、非特許文献１記載の次世代ＰＨＳシステムを前提としている。また、各数式において各信号はいずれもベースバンドで表現されている。
【００２３】
図３に示すように、無線端末１０及び無線端末３０が同一のサブチャネルＳＣＨ−Ａを共用する場合に、無線局１０２の受信信号を以下のように定義する。尚、特に断りのない限り、数式において小文字の太文字は縦ベクトルを表し、大文字の太文字は行列を表し、それ以外はスカラーを表す。
【数１】
【００２４】
上式において、Ｎは無線局１０２のアンテナ数を表しており、以降の説明においてＮ＝２と仮定する。更に、無線局１０１及び無線局１０２が、サブチャネルＳＣＨ−Ａにおいて使用するトレーニングシンボルを以下のように定義する。
【数２】
【００２５】
上式において、ｘ１０１は無線局１０１が使用するトレーニングシンボルを表し、ｘ１０２は無線局１０２が使用するトレーニングシンボルを表す。また、無線端末１０及び無線端末３０と無線局１０２との間の伝搬路行列を以下のように定義する。
【数３】
【００２６】
上式において、ｈ１１は無線端末１０から無線局１０２の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ１２は無線端末２０から無線局１０２の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ２１は無線端末１０から無線局１０２の第２のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ２２は無線端末３０から無線局１０２の第２のアンテナまでの伝搬路応答を夫々表す。トレーニングシンボル期間における無線局１０２の受信信号は、次の数式（１）で表される。
【数４】
【００２７】
数式（１）において、ベクトルｎは無線局１０２における雑音ベクトルを表しており、第１のアンテナにおける雑音成分ｎ１及び第２のアンテナにおける雑音成分ｎ２を用いて以下のように定義できる。
【数５】
【００２８】
非特許文献３によれば、無線局１０２がＭＭＳＥ規範を用いて，無線端末３０に指向性を向けつつ，無線局１０１に接続する無線端末１０に対してヌルステアリングを行うために、次の数式（２）に示すウェイトベクトルｗを使用する。
【数６】
【００２９】
数式（２）において、Ｒｙｙは受信信号の相関行列を示しており、ｒｙｄは受信信号と所望信号との相関ベクトルを示している。受信信号の相関行列Ｒｙｙは次の数式（３）に書き換えることができる。
【数７】
【００３０】
数式（３）において、Ｅ（）はアンサンブル平均を表している。雑音成分と受信信号成分との相関は零とみなすことができる。また、アンサンブル区間において、伝搬路（伝搬路応答）が変わらないと仮定すれば、数式（３）は次の数式（４）に書き換えることができる。
【数８】
【００３１】
数式（４）において、Ｒｘｘは送信信号（トレーニングシンボル期間において、トレーニングシンボル）の相関行列を示しており、理想的には単位行列となる。また、σｎ２は雑音の分散を表しており、Ｉはアンテナ数と同じサイズの単位行列を表している。また、受信信号と所望信号との相関ｒｙｄは、次の数式（５）で表される。
【数９】
【００３２】
数式（５）において、ｄは所望信号（所望トレーニングシンボル）を表しており、“・”はベクトルとスカラーとの積を表す演算子である。無線局１０２に関して所望信号ｄは、トレーニングシンボルｘ１０２である。数式（５）においても所望信号と雑音成分との間の相関は零とみなすことができるので、数式（５）は次の数式（６）に書き換えることができる。
【数１０】
【００３３】
アンサンブル平均を算出する区間において、無線局１０１及び無線局１０２が使用するトレーニングシンボルが無相関であるならば、ｒｘｄは次のように表される。
【数１１】
【００３４】
即ち、上記条件下において、ｒｙｄは次のように表される。
【数１２】
【００３５】
数式（２）において、行列Ｒｙｙ−１は受信信号に含まれる各成分にヌルを向ける効果があり、行列ｒｙｄはその各成分に利得を向ける効果があることが知られている。行列ｒｙｄが上式に一致するならば、無線局１０２は無線端末３０からの所望信号に対する指向性を高めつつ、無線端末１０からの干渉信号に対してヌルを向けることができる。即ち、無線局１０２は、所望信号及び干渉信号を分離できる。一方、基地局１０１のトレーニングシンボルｘ１０１と所望のトレーニングシンボルｘ１０２との間の相関が高くなるほど、行列ｒｙｄの各成分に干渉信号の伝搬路応答に関する成分が加算されるので、無線局１０２は所望信号及び干渉信号を分離することが困難となる。
【００３６】
以下、上記ヌルステアリング手法を次世代ＰＨＳシステムへ適用する場合について、具体的に説明する。図５は、次世代ＰＨＳシステムのリソースユニットを例示している。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数（サブキャリア）を表している。次世代ＰＨＳシステムを含むＯＦＤＭシステムは、サブキャリア毎に等化を行う。本システムは、サブキャリアにつき１つのトレーニングシンボルのみが割り当てられている。故に、数式（４）及び数式（６）におけるアンサンブル平均は、非特許文献２に記載されるように、周波数方向（サブキャリア方向）の平均で代用してもよい。周波数方向に配置されるトレーニングシンボルの相関を隣接セル（隣接基地局）間で低く抑えることが、ヌルステアリングを適切に行うために重要である。
【００３７】
非特許文献１によれば、次世代ＰＨＳシステムにおけるトレーニングシンボルは、基地局ＩＤ（ＢＳＩＤ）によって一意に決定される。具体的には、ＢＳＩＤの下位５ビットをＡ、Ａの次の上位の５ビットをＢとすると、トレーニングシンボルの番号は、次の数式（７）で表される。
【数１３】
【００３８】
数式（７）において、ｘｔはcore-sequence numberと呼ばれる１２種類の系列を表し、ｙｔ（ｍ）はoffset value numberと呼ばれるサブチャネルｍにおける位相回転量を表す。また、ｎは総サブチャネル数を表す。例えば、ｎ＝９個のサブチャネルが使用されるシステムにおいて、無線局１０１のＢＳＩＤが「８８」の場合、core-sequence number＝１であり、offset value number＝４である。また、無線局１０２のＢＳＩＤが「９８」の場合、core-sequence number＝３であり、offset value number＝５である。サブチャネルＳＣＨ−Ａのサブチャネル番号＝４であるときに、無線局１０１が使用する２４個のトレーニングシンボル（即ち、トレーニング系列ｔ１０１，ＳＣＨ−Ａ）は、非特許文献１によれば、次のように表される。
【数１４】
【００３９】
同様に、無線局１０２が使用するトレーニング系列ｔ１０１，ＳＣＨ−Ｂは、非特許文献１によれば、次のように表される。
【数１５】
【００４０】
各サブキャリアに割り当てられたトレーニングシンボル間の相関が低ければ、適切なヌルステアリングが可能となる。本実施形態では、トレーニングシンボル間の相関を周波数方向で平均化して評価する。ここで、次世代ＰＨＳシステムにおいて、ガードインターバルは３．３３μsecであるので、マルチパスの最大遅延時間を考慮するとスペクトルのヌルの周期は３０３ｋＨｚとなる。サブキャリア間隔は３７．５ｋＨｚであるので、伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリアの数は３から５程度である。故に、以降の説明では、３サブキャリア分のトレーニングシンボルの相互相関値を評価する。図６は、サブチャネルＳＣＨ−Ａを使用した場合のトレーニングシンボル間の相互相関値（実線）と、サブチャネルＳＣＨ−Ｂ（サブチャネル番号＝７）を使用した場合のトレーニングシンボル間の相互相関値（破線）を夫々示している。前述の「アンサンブル平均を周波数方向の平均で代用すること」とは、例えば図６の相関の値をサブキャリア方向に平均化した値をアンサンブル平均の代わりに相関の評価規範とすることである。図６によれば、サブチャネルＳＣＨ−Ａを使用する場合に無線局１０１及び無線局１０２の使用するトレーニングシンボル間の相関は比較的高い。特に、図６において相互相関値が最大値「６」になると３サブキャリアのトレーニングシンボルが一致するので、所望信号及び干渉信号の分離は困難である。一方、図６によれば、サブチャネルＳＣＨ−Ｂを使用する場合に無線局１０１及び無線局１０２の使用するトレーニングシンボル間の相関は比較的低い。具体的には、図６において、サブチャネルＳＣＨ−Ｂに対応する相互相関値は、いずれのサブキャリアにおいてもサブチャネルＳＣＨ−Ａに対応する相互相関値の高々２／３程度である。故に、伝搬路情報に基づく評価が同程度であれば、サブチャネルＳＣＨ−ＡよりもサブチャネルＳＣＨ−Ｂの方が周波数共用に適しており、良好な受信品質を期待できる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、トレーニングシンボル間の相関は、ヌルステアリングを適切に行うための重要なパラメータである。故に、本実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関を考慮して周波数共用に適した帯域をスケジュールする。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態に係る無線局１００は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０を有する。ベースバンド信号処理部１２０は、受信信号処理部１３０及び送信信号処理部１４０を有する。
【００４３】
尚、図７は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０の現実の地理的な配置を必ずしも反映していない。例えば、無線部１１０及びベースバンド信号処理部１２０は、地理的に離れて配置され、信号伝送のための光ファイバなどによって接続されてもよい。また、複数の無線部１１０に対応する複数のベースバンド信号処理部１２０が１箇所に集約されてもよい。例えば、複数の無線部１１０に対応する複数のベースバンド信号処理部１２０を１つの無線装置（信号処理装置）に集約させることが可能である。この場合、複数のベースバンド処理部１２０の間で重複する機能部を統合させてもよい。例えば、無線装置は、各実施形態に係るスケジューリングを複数の無線部１１０に対して実行するスケジューリング部を備えてもよい。以降の説明において、無線局１００の地理的な位置は、無線部１１０の地理的な位置（無線信号を実際に送受信する位置）に基本的に一致する。
【００４４】
無線部１１０は、複数のアンテナからのＲＦ帯の受信信号を調整（低雑音増幅、フィルタリング、ダウンコンバートなど）し、ベースバンドの受信信号を得る。無線部１１０は、ベースバンドの受信信号を受信信号処理部１３０に入力する。また、無線部１１０は、送信信号処理部１４０からのベースバンドの送信信号を調整（アップコンバート、フィルタリング、電力増幅など）し、ＲＦ帯の送信信号を得る。無線部１１０は、ＲＦ帯の送信信号を複数のアンテナから送信する。尚、複数のアンテナは、無線部１１０に含まれると解釈されてもよいし、無線部１１０に含まれないと解釈されてもよい。
【００４５】
受信信号処理部１３０は、受信ベースバンド信号をアナログ−デジタル変換し、復調して受信データを得る。受信信号処理部１３０は、受信データを図示しないデータ処理部に入力する。また、受信信号処理部１３０は、干渉電力、ＤＯＡなどの伝搬路情報を解析し、送信信号処理部１４０に通知する。
【００４６】
送信信号処理部１４０は、メモリ１４１、相関演算部１４２、スケジューリング部１４３、無線パケット生成部１４４及びアレイ信号処理部１４５を有する。尚、送信信号処理部１４０の一部の構成要素が、送信信号処理部１４０の外部に存在しても勿論よい。図面に示される構成要素の区分けは、例示であって限定でない。
【００４７】
メモリ１４１は、無線局１００及び隣接無線局のトレーニング系列またはトレーニングシンボルを保存する。隣接無線局のトレーニング系列は、隣接無線局のＢＳＩＤから生成可能である。隣接無線局のＢＳＩＤは、当該隣接無線局または無線局１００の設置時にメモリ１４１などに書き込まれてもよいし、受信信号処理部１３０が隣接無線局の送信信号または隣接無線局と通信する無線端末の送信信号に基づいて推定してもよい。相関演算部１４２は、無線局１００及び隣接無線局が同一帯域で使用するトレーニングシンボル間の相関を演算する。スケジューリング部１４３は、相関演算部１４２からの相関に基づいて、接続を要求する無線端末に割り当てる帯域を決定する。尚、スケジューリング部１４３の具体的な処理は後述する。また、スケジューリング部１４３は、受信信号処理部１３０からの伝搬路情報も上記帯域を決定するために参酌してもよい。
【００４８】
無線パケット生成部１４４は、スケジューリング部１４３によるスケジューリング結果（例えば、サブチャネルの割り当て）を示すデータ、その他の送信データを無線端末に送信するための無線パケットを生成する。アレイ信号処理部１４５は、受信信号処理部１３０からの伝搬路情報に基づくアダプティブアレイ信号処理を無線パケットに対して行う。アレイ信号処理部１４５は、ベースバンドの送信信号を無線部１１０に入力する。
【００４９】
以下、図８及び図９を用いてスケジューリング部１４３の処理を説明する。図８の処理によって、スケジューリング部１４３は複数の利用可能な帯域（第１の帯域及び第２の帯域）から共用に適した１つの帯域を決定できる。尚、第１の帯域及び第２の帯域は、無線局１００の隣接無線局が既に使用していると仮定する。
【００５０】
スケジューリング部１４３は、第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。例えば、スケジューリング部１４３は、第１の帯域及び第２の帯域における干渉電力が所定値以下であれば、両者が周波数共用可能であると判定してもよい。第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能であれば、処理はステップＳ２０２に進む。一方、第１の帯域及び第２の帯域が周波数共用可能でなければ、処理は終了する。
【００５１】
ステップＳ２０２において、スケジューリング部１４３は、第１の帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の第１の相関と、第２の帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の第２の相関とを読み込む。具体的には、相関演算部１４２がメモリ１４１から必要なトレーニングシンボルを読み出し、第１の相関及び第２の相関を演算する。尚、第１の相関及び第２の相関は、対象サブチャネルに含まれる複数のサブキャリアにおける相関の平均値であってもよいし、複数のサブキャリアにおける相関の最小値、最大値または中央値などであってもよい。
【００５２】
スケジューリング部１４３は、ステップＳ２０２において読み込んだ第１の相関及び第２の相関を比較する（ステップＳ２０３）。第１の相関が第２の相関未満であれば処理はステップＳ２０４に進み、第１の相関が第２の相関以上であれば処理はステップＳ２０５に進む。
【００５３】
ステップＳ２０４において、スケジューリング部１４３は第１の帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。ステップＳ２０５において、スケジューリング部１４３は第２の帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。
【００５４】
図８の処理によれば、無線局１００は、複数の利用可能な帯域のうち、トレーニングシンボル間の相関の最も低い帯域で周波数共用を行うことができる。トレーニングシンボル間の相関が低ければ、無線局１００は所望信号及び干渉信号を容易に分離できるので、良好な受信品質を期待できる。即ち、図８の処理は、複数の利用可能な帯域からトレーニングシンボル間の相関を最小化する帯域で周波数共用を行う場合に役立つ。一方、トレーニングシンボル間の相関を最小化することが要求されない場合には、図８の処理を図９の処理に置き換えてもよい。図９の処理は、所定の基準を満たす対象帯域で周波数共用を行う場合に役立つ。
【００５５】
スケジューリング部１４３は、対象帯域において無線局１００及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の相関を読み込む（ステップＳ２１１）。尚、ステップＳ２１１において読み込まれる相関は、対象サブチャネルに含まれる複数のサブキャリアにおける相関の平均値であってもよいし、複数のサブキャリアにおける相関の最小値、最大値または中央値などであってもよい。
【００５６】
スケジューリング部１４３は、ステップＳ２１１において読み込んだ相関を第１の閾値と比較する（ステップＳ２１２）。第１の閾値は、周波数共用に適した帯域を弁別するための基準値であり、設計的または実験的に導出可能である。尚、スケジューリング部１４３は、利用可能な帯域のいずれに関しても相関が第１の閾値以上であるならば、周波数共用を行わないことを決定してもよい。相関が第１の閾値より低ければ処理はステップＳ２１３に進み、相関が第１の閾値以上であれば処理は終了する。ステップＳ２１３において、スケジューリング部１４３は対象帯域で周波数共用を行うことを決定し、処理は終了する。
【００５７】
図８または図９などの処理の結果、無線端末に割り当てるサブチャネルが決定すると、無線パケット生成部１４４はこのサブチャネルを示すデータに基づいて無線パケットを生成する。また、無線局１００が無線端末との制御チャネル（アンカーチャネルなど）においてアダプティブアレイ信号処理を用いた指向性受信を行っているならば、そのアダプティブアレイ信号処理のウェイトをアレイ信号処理部１４５に利用させて上記無線パケットの指向性送信を行ってもよい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る無線局は、対象帯域において当該無線局及び隣接無線局が使用するトレーニングシンボル間の相関の高低に基づいて、当該対象帯域の周波数共用の適否を判定する。従って、本実施形態に係る無線局によれば、ヌルステアリングを実行しやすい帯域をスケジュールできる。尚、本実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関と併せて伝搬路情報に基づいてスケジュールを行ってもよいし、トレーニングシンボル間の相関のみに基づいてスケジュールを行ってもよい。また、本実施形態に係る無線局は、伝搬路情報を従来よりも簡易に推定し、スケジューリングに利用してもよい。
【００５９】
尚、トレーニングシンボル間の相関は、無線局１００及び隣接無線局のＢＳＩＤが決まっていれば演算可能である。故に、各サブチャネルにおけるトレーニングシンボル間の相関値などのスケジューリングに有用な情報を予め導出してメモリ１４１またはその他の記憶手段に保存しておいてもよい。スケジューリング部１４３がスケジュール時にこの予め導出された情報を参照すれば、相関演算部１４２による相関演算処理などを省略できる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図１０に示すように、本発明の第２の実施形態に係る無線局３００は、無線部１１０及びベースバンド信号処理部３２０を有する。以下の説明では、図１０において図７と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。前述の第１の実施形態に係る無線局は、トレーニングシンボル間の相関が低い帯域で周波数共用を行う一方、相関の高い帯域で周波数共用を行わない。しかしながら、帯域の不使用は、リソースの利用効率の観点からすると好ましくない。本実施形態に係る無線局は、周波数共用に適さない帯域を利用していわゆる協力通信を行う。
【００６１】
ベースバンド信号処理部３２０は、受信信号処理部１３０及び送信信号処理部３４０を有する。送信信号処理部３４０は、メモリ１４１、相関演算部１４２、スケジューリング部３４３、無線パケット生成部３４４及びアレイ信号処理部３４５を有する。
【００６２】
以下、図１１及び図１２を用いてスケジューリング部３４３の処理を説明する。図１１及び図１２の処理は、図８及び図９の処理の変形である。以下の説明では、図１１及び図１２において図８及び図９と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。
【００６３】
図１１の処理は、図８の処理においてステップＳ２０６及びステップＳ２０７が夫々追加されている。ステップＳ２０６において、スケジューリング部３４３は第２の帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。ステップＳ２０７において、スケジューリング部３４３は第１の帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。尚、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７は、図１１と異なる順序で実行されてもよい。
【００６４】
図１２の処理は、図８の処理においてステップＳ２１４及びステップＳ２１５が追加されている。ステップＳ２１４において、スケジューリング部３４３は、ステップＳ２１１において読み込んだ相関を第２の閾値と比較する。第２の閾値は、前述の第１の閾値と同一であってもよいし、第１の閾値より大きくてもよい。尚、第２の閾値が第１の閾値と同一であるならば、ステップＳ２１４は省略されてもよい。相関が第２の閾値以上であるならば処理はステップＳ２１５に進み、相関が第２の閾値未満であるならば処理は終了する。ステップＳ２１５において、スケジューリング部３４３は対象帯域で協力通信を行うことを決定し、処理は終了する。尚、ステップＳ２１４及びステップＳ２１５は、図１２と異なる順序で実行されてもよい。
【００６５】
協力通信では、複数の無線局が１つの端末に同時に同一のデータを送信する。即ち、無線局３００は、隣接無線局と同時に同一の送信データを、当該隣接無線局に接続する無線端末に送信する。協力通信は、セル端付近における無線端末の所望電力の改善に有用であることが知られている。無線パケット生成部３４４は、協力通信時には、隣接無線局と接続する無線端末への送信データに基づいて無線パケットを生成する。アレイ信号処理部３４５は、協力通信時には、隣接無線局と独立して処理を行ってもよいが、隣接無線局と共同で処理を行ってもよい。具体的には、アレイ信号処理部３４５は、無線局３００及び隣接無線局の両方のアンテナを１つの無線局のアンテナとみなして指向性送信のためのウェイトを計算してもよい。尚、協力通信時には、無線局３００は隣接無線局と同一のトレーニングシンボルを使用する。従って、隣接無線局に接続する無線端末は、協力通信への移行後も何ら処理を変更することなく、受信性能を改善できる。また、両無線局が同一のトレーニングシンボルを使用するので、両無線局間のトレーニングシンボルの相関は問題とならない。
【００６６】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る無線局は、対象帯域が周波数共用に適さない場合には、当該対象帯域で協力通信を行うことを決定する。従って、本実施形態に係る無線局によれば、周波数共用に適さない帯域を効率的に活用して隣接無線局に接続する無線端末の受信性能を改善できる。即ち、本実施形態に係る無線局によれば、エリア全体のスループットを向上できる。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る無線局は、前述の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る無線局において利用可能な第１の閾値（及び第２の閾値）を特定の条件に応じて制御する。
【００６８】
例えば、本実施形態に係る無線局は、セル半径に応じて第１の閾値を制御してもよい。セル半径が短い場合、無線局間の距離が短く、隣接セルからの干渉電力が大きくなりやすい。従って、周波数共用のための第１の閾値を低くすることにより、周波数共用時の無線端末の受信品質を改善させることが望ましい。一方、セル半径が長い場合、無線局間の距離が長く、隣接セルからの干渉電力が小さくなりやすい。従って、周波数共用のための第１の閾値を高くすることにより、積極的に周波数共用を行って、より多くの無線端末を接続させることが望ましい。
【００６９】
また、本実施形態に係る無線局は、セル内のトラフィックに応じて第１の閾値を制御してもよい。セル内のトラフィックが多い場合、無線局がサポート可能な無線端末数を増大させる必要がある。従って、第１の閾値を高くすることにより、無線局がサポート可能な無線端末数を増大させることが望ましい。
【００７０】
また、第１の閾値は、時間スロット毎に制御されてもよい。例えば、ある時間スロットにおいて第１の閾値を高く設定したり、別の時間スロットにおいて第１の閾値を低く設定したりしてもよい。この制御は、例えばトラフィック量、無線システムのオペレータの設定などに基づいて行われる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係る無線局は、前述の第１の閾値（及び第２の閾値）を特定の条件に応じて制御している。従って、本実施形態に係る無線局によれば、周波数共用（または協力通信）を当該無線局の状況に合わせて積極的または消極的に行うことができる。
【００７２】
尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００７３】
例えば、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供することも可能である。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０，２０，３０・・・無線端末
１００，１０１，１０２，３００・・・無線局
１１０・・・無線部
１２０，３２０・・・ベースバンド信号処理部
１３０・・・受信信号処理部
１４０，３４０・・・送信信号処理部
１４１・・・メモリ
１４２・・・相関演算部
１４３，３４３・・・スケジューリング部
１４４，３４４・・・無線パケット生成部
１４５，３４５・・・アレイ信号処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する無線局において、
前記第１の帯域において前記無線局が使用する第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部
を具備する無線局。
【請求項２】
前記第１の閾値は、前記第１の無線局が第２の無線端末との通信に使用する第２の帯域において前記無線局が使用する第３のトレーニングシンボルと前記第２の帯域において前記第１の無線局が使用する第４のトレーニングシンボルとの間の第２の相関に等しく、
前記スケジューリング部は、前記第１の相関が前記第１の閾値以上であれば前記第２の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定する、
請求項１記載の無線局。
【請求項３】
前記スケジューリング部は、前記第１の相関が前記第１の閾値以上である第２の閾値以上であれば、前記第１の帯域において前記第１の無線局と協力通信を行うことを決定する、請求項１記載の無線局。
【請求項４】
前記第１の閾値は、前記無線局のセル半径が長いほど高く設定される、請求項１記載の無線局。
【請求項５】
前記第１の閾値は、前記無線局のセル内のトラフィックが多いほど高くなるように設定される、請求項１記載の無線局。
【請求項６】
互いに隣接する第１の無線部と第２の無線部を介して、複数の帯域を用いて通信する無線装置であって、
前記複数の帯域のうち第１の帯域において前記第１の無線部を介して送信される第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第２の無線部を介して送信される第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線部と前記第２の無線部とで共用することを決定するスケジューリング部
を具備する無線装置。
【請求項１】
第１の帯域を使用して第１の無線端末と通信する第１の無線局と地理的に隣接する無線局において、
前記第１の帯域において前記無線局が使用する第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第１の無線局が使用する第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定するスケジューリング部
を具備する無線局。
【請求項２】
前記第１の閾値は、前記第１の無線局が第２の無線端末との通信に使用する第２の帯域において前記無線局が使用する第３のトレーニングシンボルと前記第２の帯域において前記第１の無線局が使用する第４のトレーニングシンボルとの間の第２の相関に等しく、
前記スケジューリング部は、前記第１の相関が前記第１の閾値以上であれば前記第２の帯域を前記第１の無線局と共用することを決定する、
請求項１記載の無線局。
【請求項３】
前記スケジューリング部は、前記第１の相関が前記第１の閾値以上である第２の閾値以上であれば、前記第１の帯域において前記第１の無線局と協力通信を行うことを決定する、請求項１記載の無線局。
【請求項４】
前記第１の閾値は、前記無線局のセル半径が長いほど高く設定される、請求項１記載の無線局。
【請求項５】
前記第１の閾値は、前記無線局のセル内のトラフィックが多いほど高くなるように設定される、請求項１記載の無線局。
【請求項６】
互いに隣接する第１の無線部と第２の無線部を介して、複数の帯域を用いて通信する無線装置であって、
前記複数の帯域のうち第１の帯域において前記第１の無線部を介して送信される第１のトレーニングシンボルと前記第１の帯域において前記第２の無線部を介して送信される第２のトレーニングシンボルとの間の第１の相関が第１の閾値未満であれば、前記第１の帯域を前記第１の無線部と前記第２の無線部とで共用することを決定するスケジューリング部
を具備する無線装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１９３３８９（Ｐ２０１１−１９３３８９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９８２３（Ｐ２０１０−５９８２３）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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