無線通信システム、干渉回避方法、中継局、及び無線通信端末
【課題】ヘテロジーニアスネットワークにおいて、端末側に大きな負担をかけることなく、効率的にシステム間の同一チャネル間干渉を回避する。
【解決手段】第１のセルと通信する端末は、第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、第１の基地局との間の第１の伝達関数と、第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定する。第２のセルからの干渉のあるデータ区間において、第１の基地局から端末に対し、中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、中継局において、第２のセルからの干渉信号を受信する。第２のセルからの干渉のないデータ区間において、第１の基地局から端末に対して、第２の所望信号を送信するとともに、中継局から端末に対し、干渉信号に関する干渉情報を送信する。端末において、受信信号と、干渉情報と、第１及び第２の伝達関数とに基づいて、第２の所望信号を推定する。
【解決手段】第１のセルと通信する端末は、第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、第１の基地局との間の第１の伝達関数と、第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定する。第２のセルからの干渉のあるデータ区間において、第１の基地局から端末に対し、中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、中継局において、第２のセルからの干渉信号を受信する。第２のセルからの干渉のないデータ区間において、第１の基地局から端末に対して、第２の所望信号を送信するとともに、中継局から端末に対し、干渉信号に関する干渉情報を送信する。端末において、受信信号と、干渉情報と、第１及び第２の伝達関数とに基づいて、第２の所望信号を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロジーニアスネットワークのような、異なるサイズのサービスエリアのシステムが混在する環境下において、システム間の同一チャネル間干渉の影響を回避する技術に関し、特に、そのような干渉回避方法と、無線通信システム、中継局及び無線通信端末の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、図１に示すようなヘテロジーニアスネットワークが注目されている（たとえば、非特許文献１参照）。図１は、セルラーシステムにおける適用例を示している。通常のセルラーシステムでは、数百メートルから数キロメートル程度のサービスエリアを対象としたマクロセル１０１といった通信エリアが採用されている。一方、単位周波数あたりの通信容量を向上させるため、小セル化が進められており、数十メートルから百メートル程度のサービスエリアを対象とするピコセル２０１を、マクロセル１０１内に配置する手法が採用されている。屋内用のシステムとしてフェムトセル３０１が配置されることもある。また、サービスエリアの拡張と品質向上のために中継局１０５が用いられることもある。
【０００３】
ヘテロジーニアスネットワークに限らず、一般に無線通信ネットワークでは、エリア端（セル端）での干渉が問題となる。また、一般に、下り回線のほうが上り回線よりもデータサイズが大きいことから、端末側での干渉が深刻になる。
【０００４】
干渉を除去する手段として、アレイアンテナを用いたゼロフォーシング（ＺＦ：Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Square）法が一般に知られている（たとえば、非特許文献２参照）。これらの方法を応用して、干渉信号に対して伝播チャネルの推定を行なうことにより、周辺セルからの干渉波を除去することができる。
【０００５】
図２にゼロフォーシングを用いた場合の干渉除去を示す。図２において、ｈSi、ｈIi（i=1〜2）はそれぞれ、所望信号局と受信局の間のチャネル応答と、干渉局と受信局の間のチャネル応答を表わす。所望信号をＳ、干渉信号をＩとすると、移動端末ＭＳのアンテナ＃１、＃２で受信される信号ｘ１、ｘ２は、以下の式で与えられる。
【０００６】
【数１】
ここで、ｎは熱雑音を表わす。式（１）、（２）を行列化すると以下の式で表される。
【０００７】
【数２】
式（３）において、雑音電力を無視すると、以下の式で干渉信号を推定できる。
【０００８】
【数３】
ここで、
【０００９】
【数４】
はそれぞれ所望信号の推定値と干渉信号の推定値である。以後、本明細書において上添え字（ハット）は、推定値を表わすものとする。式（４）により、ＺＦ法に基づいて所望信号を復元できることがわかる。このとき、干渉信号は完全に除去される。
【００１０】
しかし、ＳＮＲが低くなるようなゾーン端では、干渉除去を行うことによるゼロフォーシング（ＺＦ）法の特性が大きく劣化することが知られている（たとえば、非特許文献３参照）。これは、式（３）から式（４）を導くにあたり、雑音電力が無視されているが、信号数が多くなると、実際は雑音の電力が無視できなくなるためである。
【００１１】
また、端末側に非線形演算処理を適用するＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）も検討されている（たとえば、上記の非特許文献２参照）。しかし、この方法では、変調方式が多値化すると指数関数的に計算量が増大する。干渉信号が多値変調を使って送信している場合、端末がこの変調方式の判定と多値変調を考慮したＭＬＤを行わなければならず、端末側に大きな負担がかかる。基本的に、端末は低消費電力で動作できることが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】丹野ほか，IMT-Advancedにおけるヘテロジーニアスネットワーク、信学技報、RCS2009-317,２０１０年３月
【非特許文献２】大鐘、MIMOシステムの基礎と要素技術，アンテナ・伝播における設計・解析手法ワークショップ，W２９，３９
【非特許文献３】西森ほか，屋内実環境における送信選択ダイバーシチを用いたMIMO-ZF構成の効果，電子情報通信学会ソサエティ大会予稿，B-1-243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ヘテロジーニアスネットワークに視点を戻すと、上述したゾーン端での干渉除去特性の劣化や、端末での演算負荷の増大に加えて、同一空間に配置される異なるエリアサイズのシステム間での同一チャネル間干渉が問題となる。また、マクロセル１０１、ピコセル２０１、フェムトセル３０１では、それぞれ送信電力が異なるため、干渉量の影響がそれぞれ異なるという問題も生じる。
【００１４】
図３Ａ及び図３Ｂは、ピコセル２０１もしくはフェムトセル３０１を、マクロセル１０１と共存させた場合に想定される干渉の影響を示す図である。図３Ａは、ピコセル２０１がマクロセルの端末（Ｍ−ＵＥ）１２０の近くに位置する場合に、ピコセル２０１がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）１２０に与える干渉の影響を示す。マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）１２０がマクロセルの基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０と通信している間に、ピコセルの基地局（Ｐ−ＢＳ）２１０からの干渉波ｉが到来する例である。この場合の干渉の低減を課題１とする。
【００１５】
図３Ｂでは、ピコセル２０１で通信中のピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０から受ける干渉の影響が問題となる。基地局は一般に端末装置よりも大きな送信電力で信号を送ることが知られている。これは、ピコセル２０１あるいはフェムトセル（図１参照）で通信している端末装置が、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０からの干渉波ｉを受ける蓋然性が高いことを示している。この場合の干渉の低減を課題２とする。
【００１６】
課題１及び課題２の解決に際しては、ゾーン端での干渉除去による特性劣化と、端末への負担軽減も考慮する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明は、ヘテロジーニアスネットワークにおいて、端末側の負荷をできるだけ軽くしながら異なるシステム間の同一チャネル間干渉を回避する手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、通常はサービスエリアの向上に用いている中継局を、干渉回避の手段として利用する。
【００１９】
第１の態様では、効率的に干渉を回避することのできる無線通信システムを提供する。無線通信システムは、第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルに配置された中継局と、前記第１のセルと通信する無線通信端末と、を含み、
前記無線通信端末は、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で、第１の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局は、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は、前記第２のセルからの前記干渉信号に関する干渉情報を前記無線通信端末に送信し、
前記無線通信端末は、前記第２の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数に基づいて、前記第２の所望信号を推定する。
【００２０】
このシステムでは、中継局を利用することによって、無線通信端末における干渉を効果的に回避することができる。
【００２１】
第２の態様では、無線通信システムにおける干渉回避方法を提供する。この方法は、
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局とを含む無線通信システムにおいて、前記第１のセルと通信する無線通信端末で、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対し、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、前記中継局において、前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対して、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を送信するとともに、前記中継局から前記無線通信端末に対し、前記干渉信号に関する干渉情報を送信し、
前記無線通信端末において、前記第２の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定する。
【００２２】
第３の態様では、第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる中継局を提供する。中継局は第１のセルで用いられ、
前記第２のセルから、データ区間で干渉信号を受信する受信部と、
前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を用いて、前記第２のセルと当該中継局の間の伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記推定された伝達関数と、前記データ区間における受信信号とに基づいて、前記干渉信号を推定する干渉信号推定部と、
前記推定した干渉信号を、前記第１のセルと通信する無線通信端末に送信する送信部と
を備える。
【００２３】
第４の態様では、第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる無線通信端末を提供する。無線通信端末は、
前記第１のセルからのプリアンブル信号と、前記第２のセルからのプリアンブル信号を受信する第１の受信部と、
前記第１のセルからの前記プリアンブル信号を用いて前記第１のセルとの間の第１伝達関数を推定し、前記第２のセルからの前記プリアンブル信号を用いて、前記第２のセルとの間の第２伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記第２のセルからの干渉のある第１の時間に、前記第１のセルからの第１の所望信号と、第２のセルからの干渉信号を受信する第２の受信部と、
前記第２のセルからの干渉のない第２の時間に、前記第１のセルからの第２の所望信号と、前記第１のセルに配置された中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報とを受信する第３の受信部と、
前記第２の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定し、前記第１の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて前記第１の所望信号を推定する信号推定部と
を備える。
【００２４】
良好な構成例では、無線通信端末は、前記中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報を復号する干渉復号部、をさらに有する。干渉復号部は、前記第１の伝達関数の第２の伝達関数に対する比率をゼロに近似して前記干渉を推定する。
【発明の効果】
【００２５】
上記の手法及び構成により、ヘテロジーニアスネットワークで、端末側に大きな負担をかけることなく、システム間の同一チャネル間干渉を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ヘテロジーニアスネットワークの例を示す図である。
【図２】ゼロフォーシング（ＺＦ）法による干渉除去方法を説明するための図である。
【図３Ａ】ヘテロジーニアスネットワークにおいて解決すべき課題１を示す図である。
【図３Ｂ】ヘテロジーニアスネットワークにおいて解決すべき課題２を示す図である。
【図４】本願発明が適用されるヘテロジーニアスネットワークの構成例を示す図である。
【図５】実施例の干渉回避手順を示すフローチャートである。
【図６】マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）とピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）の送信タイミングの一例を示す図である。
【図７】伝達関数推定のための信号送信区間の設定例を示す図である。
【図８】手順２の動作を詳細に示すシーケンス図である。
【図９】実施例の無線通信システムにおいて、送信タイミングｔ＝ｔ１のときの通信状態を示す概略図である。
【図１０】実施例の無線通信システムにおいて、送信タイミングｔ＝ｔ２のときの通信状態を示す概略図である。
【図１１Ａ】手順３〜８の動作を示すシーケンス図である。
【図１１Ｂ】各局の送受信タイミングを示す図である。
【図１２】マクロセル端末における干渉複合による信号処理を説明するための図である。
【図１３】実施例の干渉回避方法の効果を示すグラフである。
【図１４】マクロセル基地局からピコセル端末への干渉回避を行う場合の基地局間の送信タイミングの一例を示す図である。
【図１５】実施例で用いる中継局の概略構成図である。
【図１６】実施例で用いる無線通信端末の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、具体的な実施の形態を説明する。本発明は、図３Ａに示す課題１と、図３Ｂに示す課題２のいずれにも適用可能であるが、以下では、課題１の状況を例にとって説明する。
【００２８】
図４は、本発明が適用される無線通信システム１の概略図である。無線通信システム１では、第１の無線基地局であるマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が提供するマクロセル１１と、第２の無線基地局であるピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が提供するピコセル４１とが、空間的に重なって配置されている。マクロセル１１では、エリアカバレッジの拡張と品質向上のために、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が用いられている。図４では図示の便宜上、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の最近傍に位置するマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０だけが描かれているが、マクロセル１１内には複数のマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）（以下、適宜単に「中継局（Ｍ−ＲＳ）」と称する）３０が配置されている。
【００２９】
マクロセル１１には、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と通信をすることのできる無線通信端末（以下、「マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）」と称する）２０が存在する。他方、マクロセル１１と空間的に重なるピコセル４１には、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０と通信をすることのできる無線通信端末（以下、「ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）」と称する）５０が存在する。
【００３０】
マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、下りリンクでマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）４０からデータや制御信号等の所望波を受信する。このとき、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０でも同じ通信チャネルを用いてピコセル４１内のピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０にデータや制御信号等を送信する状況が起こり得る。この場合、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が送信する信号は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって干渉波となる。ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉波は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の近傍に位置するマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０にも到達する。
【００３１】
中継局（Ｍ−ＲＳ）３０はエリア拡張と通信品質向上のため、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の近傍で用いられるところ、実施例では、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が干渉局から受ける干渉波を、積極的に無線通信端末（図３Ａの場合はＭ−ＵＥ２０）のための干渉回避手段として利用する。
【００３２】
図５は、実施例の干渉回避方法の手順を説明するためのフローチャートである。以下、順に具体的な手順を説明する。
＜手順１＞
手順１では、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０がピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉を受けたことを、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）に通知する。この通知を受けて、実施例の干渉回避方法は動作する。
【００３３】
たとえば、図４の状態で、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０がピコセル４１の近傍で、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの信号を受信中とする。このとき、ピコセル４１内でピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０への下りデータ送信が発生した場合、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が伝送する下りリンクの信号は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって干渉波ｉとなる。
【００３４】
図６は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の送信タイミングの一例を示す図である。この例では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０は周波数分割多重（ＦＤＤ）方式で、周波数チャネルｆ１を使用して常に下りリンクの送信を行なっている。他方、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は時間分割多重（ＴＤＤ）方式で、周波数チャネルｆ１を上りリンクの通信と下りリンクの通信に分けて使用している。一例として、区間ｔ１を送信（下りリンク通信）に使用し、区間ｔ２を受信（上りリンク通信）に使用している。マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）からの下りリンクの干渉が問題となるのは、区間ｔ１である。
＜手順２＞
手順２では、干渉波のプリアンブル区間を利用して、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０とマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の各々において、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数を推定する。また、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０のそれぞれにおいて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数を推定する。この処理を図７及び図８を参照して、具体的に説明する。
【００３５】
図７は、無線通信システム１の通信フレームの構成例を示す図、図８は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ２０）、及びピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の動作を示すシーケンス図である。
【００３６】
図７に示すように、信号は周期的に送信される。通信信号の先頭には、プリアンブルあるいはユニークワードと呼ばれる信号区間が設けられ、それに引き続いて、データ区間が設定される。プリアンブルやユニークワードは、基地局と移動端末との間で同期確立するためのフレーム同期信号である。このような信号は、一般にトレーニング信号と呼ばれ、システムによって決まっている固有の信号である。手順２では、干渉信号のプリアンブル区間（トレーニング信号間を発生させる区間）を推定し、この区間を利用してチャネル推定を行なう。
【００３７】
図７の例では、干渉信号のプリアンブル区間は、区間１〜３に分けられる。区間１ではマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの送信はなく、干渉信号においてのみプリアンブルが送信されている。区間２は、干渉波のプリアンブル区間であるとともに、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０へのプリアンブル区間となる。区間３は、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０へのプリアンブル区間と重なる。
【００３８】
このように信号送信区間が設定されている場合、実施例の無線通信システム１での区間１〜３における各通信局の動作は以下の（ａ）〜（ｅ）のようになる。
（ａ）区間１では、Ｍ−ＢＳ１０は送信を行なわず、Ｍ−ＲＳ３０は受信状態にある。
（ｂ）区間２では、Ｍ−ＢＳ１０はプリアンブル送信を行ない、Ｍ−ＲＳ３０は受信状態にある。
（ｃ）区間３では、Ｍ−ＢＳ１０は送信を行なわず、Ｍ−ＲＳ３０はプリアンブルを送信する。
（ｄ）マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は常に受信している。
（ｅ）ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は常に送信している。
【００３９】
図８のシーケンス図を参照して、手順２の具体的な処理を説明する。干渉信号は、区間１〜３のすべてにわたって到来するため、まずプリアンブル区間１で、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０と、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０のそれぞれで、干渉局であるピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数を推定する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。
【００４０】
具体的には、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、自端末で実際に受信される受信信号ｘP1,UEと、区間１での干渉波のトレーニング信号ｉP1とに基づいて、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数ｈPUを推定する（Ｓ１０２）。中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、自局で実際に受信される受信信号ｘP1,RSと、区間１の干渉波のトレーニング信号ｉP1とに基づいて、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）との間の伝播関数ｈPRを推定する。このときの処理は、以下の式（５）、（６）で表わされる。
【００４１】
【数５】
式中の上添え字〜（ハット）は推定値を表わし、実際の値と区別するために添えられている。また、n_{*} (*は下添え字)は雑音を表すが、伝播関数を推定する際、受信信号に対し十分小さいため，ここではこの項については無視をしている。以下も同様である。
【００４２】
区間１ではマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの信号送信はなく、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉プリアンブル信号ｉp1を用いて、それぞれ式（５）、式（６）からピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間のチャネル応答を推定する。
【００４３】
次に、区間２では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのプリアンブル送信があるため（Ｓ１０３）、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と自端末との間の伝達関数ｈBUを推定する（Ｓ１０６）。伝達関数ｈBUは、区間２での受信信号ｘP2と、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのトレーニング信号ＳPを用いて推定する。ただし、この区間では、ピコセル４１からの干渉信号も含まれるので（Ｓ１０５）、式（７）に示すように、区間１での推定結果（ピコセルとの間の伝播関数）
【００４４】
【数６】
と、区間２で受信した干渉トレーニング信号ｉP2（Ｓ１０５）とを用いることで、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間の伝達関数を推定する（Ｓ１０６）。
【００４５】
【数７】
他方、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０も、区間２でマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのプリアンブル信号ＳPと、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉プリアンブル信号ｉP2を受信するので、同様に区間１の推定結果を用いて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数推定する（Ｓ１０４）。Ｍ−ＢＳ１０とＭ−ＲＳ３０は、基地局と中継局の関係なので、両者の間の伝達関数はあらかじめ推定可能であり、この変動も小さいので、Ｓ１０４での推定は必須ではないが、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０においても定期的に無線環境を推定するのが望ましい。
【００４６】
次に、区間３では、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にプリアンブル信号Ｓpを送信するので（Ｓ１０７）、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、自端末での受信信号ｘp3と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からのトレーニング信号Ｓpを用いて、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数ｈRUを推定する（Ｓ１０９）。ただし、この区間ではピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉信号も含まれるので（Ｓ１０８）、区間１での推定結果（ピコセルとの間の伝播関数）の
【００４７】
【数８】
と、区間３で受信した干渉トレーニング信号ｉp3とを用いることで、次式（８）から、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数を推定する。
【００４８】
【数９】
このようにして、手順２では、干渉波のプリアンブル区間を利用して、P-BS→M-UEの伝達関数、P-BS→M-RSの伝達関数、M-BS→M-UEの伝達関数、及びM-BS→M-RSの伝達関数を推定する。
【００４９】
なお、手順２の処理を実行するタイミングとしては、最悪、図６のｔ１の範囲内で行なうことも可能であるが、ｔ１以前の任意のタイミングで行なうものとする。
＜手順３＞
手順３は、次の手順４とともに、図６の時間ｔ＝ｔ１で行なわれる。図９は、時間ｔ＝ｔ１で行なわれる手順３を説明するための図である。時間ｔ＝ｔ１において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０での受信信号がゼロになるような指向性で、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対して信号Ｓ１を送信する。これにより、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、時間ｔ１ではもっぱらピコセル４１からの干渉信号ｉを受信することになり、後述する干渉信号の推定精度が向上する。他方、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望波Ｓ１の他に、ピコセル４１からの干渉波ｉを受信する。このときの具体的な処理を、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して説明する。
【００５０】
図１１Ａは、時間ｔ＝ｔ１及びこれに引き続く時間ｔ＝ｔ２での各局の動作を示すシーケンス図である。図１１Ｂは、時間ｔ１とｔ２におけるマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の送受信タイミングを示す図である。
【００５１】
図１１Ａに示すように、手順２でプリアンブル区間を利用した伝達関数の推定を行なった後で、時間ｔ＝ｔ１において、マクロセル基地局Ｍ−ＢＳ１０は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０に対してヌルとなるように、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に信号Ｓ１を送信する（Ｓ２０１）。ヌル制御は、図８のＳ１０４で推定したマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０間の伝達関数を用いて所望の指向性を生成することができる。あるいは、あらかじめマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が用意した中継局３０との間の伝達関数を用いて、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０における受信信号がゼロとなるような指向性を生成してもよい。
【００５２】
ｔ＝ｔ１では、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０もまた下りリンクで信号（データ区間）を送信しており、これがマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対する干渉信号ｉとなる（Ｓ２０２）。したがって、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０で受信される信号は、所望信号Ｓ１と干渉信号ｉの合成信号となる（Ｓ２０３）。データ区間におけるｔ＝ｔ１でのマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号ｘU, t1は、次式（９）で表わされる。
【００５３】
【数１０】
このとき、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、もっぱらピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉信号ｉを受信しているので、データ区間でのｔ＝ｔ１における中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の受信信号ｘR, t1は、次式（１０）で表わされる。
【００５４】
【数１１】
＜手順４＞
手順４では、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が、式（１０）により求めたデータ区間での受信信号と、手順２で得られたピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数
【００５５】
【数１２】
を用いて、データ区間の干渉信号を推定する（Ｓ２０５）。推定される干渉信号は式（１１）で表わされる。
【００５６】
【数１３】
＜手順５＞
手順５以降は、図１０に示すように、データ区間の干渉信号の到来がないｔ＝ｔ２での手順となる。手順５では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に所望信号Ｓ２を送信するとともに、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が、推定した干渉信号をマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に送信する。干渉のない時間ｔ２で、干渉が生じていた時間ｔ１の干渉情報（推定された干渉）をマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に送信する理由は、後述するように、時間ｔ１で受信した所望信号Ｓ１の推定を精度よく行なうためである。
【００５７】
図１１Ａを参照すると、時間ｔ＝ｔ２において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０はマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対し、ｔ＝ｔ１に送信した信号Ｓ１と異なる信号Ｓ２を送信する（Ｓ２０６）。このときの送信は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０における受信がゼロとなるような指向性で行われてもよいし、ヌル制御なしで送信されてもよい。
【００５８】
他方、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対して、時間ｔ＝ｔ１で推定した干渉情報（式１１で表わされる干渉信号）を送信する（Ｓ２０７）。したがって、時間ｔ２でマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０において受信される信号は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望信号Ｓ２と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からの干渉信号（ｉ）との合成信号となる（Ｓ２０８）。
＜手順６＞
手順６では、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、ｔ＝ｔ２における受信信号（Ｓ２０８での受信信号）と、手順２で推定した伝達関数に基づいて、干渉信号を推定する。ｔ＝ｔ２でのマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号は、次式（１２）で表わされる。
【００５９】
【数１４】
ここで、実施例では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間とでは、ＳＮＲが大きく異なることを利用する。上述のように、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は通信エリアを拡大するために使用され、無線通信端末の近傍に位置していることが予想される（無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）は最も近くに位置する中継局（Ｍ−ＲＳ）を選択する）。その場合、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０への信号のＳＮＲは、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０への信号のＳＮＲよりもはるかに大きくなると考えられる。すなわち、
SNR(M-RS→ M-UE) >> SNR(M-BS→ M-UE)
の関係が成り立つ。
【００６０】
式（１２）で表わされるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０での受信信号の両辺を、手順２で推定した中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数（式（８）で表わされる伝達関数）
【００６１】
【数１５】
で除算すると、次式（１２）'になる。
【００６２】
【数１６】
ここで、干渉信号のプリアンブル区間で推定された中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数（図８のＳ１０９参照）の推定精度はきわめて高いから、ｔ＝ｔ２における実際の伝達関数ｈRUと、プリアンブル区間での推定値とは近似し、式（１２）'の右辺の第２項、すなわち干渉成分ｉの係数は、ほぼ１となる。
【００６３】
他方、式（１２）'の右辺の第１項、すなわち所望信号Ｓ２の係数については、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対するマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０との位置関係から、
｜ｈRU｜>>｜ｈBU｜， ｜ｈRU｜>>｜ｎU,t2｜
の関係が成り立つ。ここで、｜ｈRU｜は中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数の絶対値、｜ｈBU｜はマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数の絶対値である。この結果、式（１２）'の右辺の第２項（所望信号Ｓ２）の係数と第３項は０に近似する。
【００６４】
したがって、式（１２）'から、次式（１３）で表わされる干渉信号が推定される。
【００６５】
【数１７】
この処理は、図１１Ａのシーケンス図のＳ２０９に対応する。
【００６６】
このように、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０において、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からの干渉情報がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望信号Ｓ２と比較してきわめて大きい場合に、干渉信号のみを復号することができる。この手法の効果を図１２に示す。
【００６７】
図１２は、干渉信号を復号したときのＳＩＲ（信号対干渉比）の関数としてのビットレートを示すグラフである。マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間の平均ＳＮＲを２０ｄＢとしてシミュレーションを行なった。図１２から明らかなように、干渉信号を復号すると、ＳＩＲ［ｄＢ］が負の領域になればなるほど高いビットレートを得ることができる。
＜手順７＞
手順７では、ｔ＝ｔ２におけるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号から、手順６で推定した干渉信号を差し引き、手順２で推定した伝達関数を用いて、所望信号Ｓ２を推定する。
【００６８】
より具体的には、手順６で推定した式（１３）の干渉信号
【００６９】
【数１８】
と、式（１２）で表わされるｔ＝ｔ２での受信信号ｘU, t2と、手順２で得たチャネル情報
【００７０】
【数１９】
に基づいて、ｔ＝ｔ２にマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が送信した所望信号Ｓ２を、次式（１４）により推定することができる。
【００７１】
【数２０】
この処理は、図１１Ａのシーケンス図のＳ２１０に対応する。
＜手順８＞
手順８では、ｔ＝ｔ１におけるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）の受信信号から、手順６で推定した干渉信号を差し引き、手順２で推定した伝達関数を用いて、所望信号Ｓ１を推定する。
【００７２】
すなわち、式（１３）の干渉信号
【００７３】
【数２１】
と、式（９）で表わされる受信信号ｘU, t1と、手順２で得たチャネル情報
【００７４】
【数２２】
に基づいて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０がｔ＝ｔ１に送った信号Ｓ１を次式（１５）により推定することができる。
【００７５】
【数２３】
このように、実施例の手法によれば、中継局を積極的に干渉回避に利用することで、無線通信端末のアンテナに高度な機能を持たせることなく、所望信号を推定することができる。
【００７６】
なお、図３Ｂに示す課題２、すなわち、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０がピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）２１０と通信中にマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０からの下りリンク送信データが発生下場合に、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０に与える干渉を回避する場合にも、上述した手順１〜８を適用することができる。
【００７７】
すなわち、図４と図５を参照するならば、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉を感知したときに、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉があったことを、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０と、ピコセル４１内の中継局（不図示）に通知する。
【００７８】
ピコセル４１内の中継局は、たとえば、ピコセル４１内で現在通信していない無線端末装置を中継局として利用してもよいし、あらかじめピコセル４１内に固定の中継局を配置しておいてもよい。ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０からの干渉検知の通知をトリガとして手順２〜８が実行される。
【００７９】
図１４は、この場合のマクロセル基地局とピコセル基地局の送信タイミングの一例を示す図である。図１４の例では、マクロセル基地局もピコセル基地局もＦＤＤで動作している。マクロセル基地局は、データ区間の時間ｔ１の後の時間ｔ２において、一時的に送信を停止する。この干渉のない時間ｔ２で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０にピコセル基地局からの時間ｔ２での所望信号Ｓ２と、時間ｔ１での所望信号Ｓ１とを推定させる。
【００８０】
手順２で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０と、ピコセル中継局（不図示）は、ｔ=ｔ１以前の任意の時間において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）からの干渉信号のプリアンブル区間を利用して、必要なチャネルの伝達関数を推定しておく。
【００８１】
手順３では、時間ｔ＝ｔ１において、図４のピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は、ピコセル中継局（不図示）に信号が届かない指向性でピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０に信号Ｓ１（データ区間）を送信する。このときピコセル中継局は、もっぱらマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉波を受信している。手順４で、ピコセル中継局は、受信した干渉信号と、手順２で推定したマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数を用いて、干渉信号を推定する。
【００８２】
手順５で、干渉波が到来しない時間ｔ＝ｔ２において（図１１Ａ、図１１Ｂ参照）、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０はピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０に信号Ｓ２を送信するとともに、ピコセル中継局（不図示）からピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０へ、手順４で推定した干渉情報（マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉信号）を送信する。したがって、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０は、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）５０からの所望信号Ｓ２と、中継局からの干渉信号ｉとを受信する。
【００８３】
手順６で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０は、手順５（ｔ＝ｔ２）の受信信号と、手順２で推定した伝達関数を用いて、干渉信号ｉを推定する。この推定は、図１１Ａを参照して説明したのと同様に、手順４のデータ区間で中継局によって推定された干渉信号の推定精度が極めて高いことと（ピコセル基地局は中継局に対するヌル制御の下にピコセル端末に信号Ｓ１を送っている）、ピコセル中継局とピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０との間の伝達関数がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０との間の伝達関数と比較して非常に大きいこと、を利用している。
【００８４】
手順７では、ｔ＝ｔ２における受信信号から手順６で推定した干渉信号を差し引いて、手順２の伝達関数を用い、ｔ＝ｔ２の所望信号Ｓ２を推定する。さらに、手順８で、ｔ＝ｔ１における受信信号から手順６で推定した干渉信号を差し引いて、手順２の伝達関数を用い、ｔ＝ｔ１の所望信号Ｓ１を推定する。
【００８５】
このようにして、ヘテロジーニアスネットワークのように異なるサイズのサービスエリアが空間的に重なり合う状態でチャネル間干渉が生じた場合でも、中継局を利用することによって、無線通信端末の負担を増大することなく、干渉を回避することができる。
【００８６】
なお、図１４のような送信タイミングは、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の間で連携することによって、実現可能である。ピコセル４１では、マクロセル１１からの干渉のないｔ２を利用して中継局から干渉情報を受信し、精度良く所望信号Ｓ２を推定するとともに、干渉のある時間ｔ＝ｔ１での所望信号Ｓ１をも推定することができる。
【００８７】
図１５は、実施例で用いる中継局、たとえばマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の概略構成図である。この図では、フィルタリング部、増幅部、周波数変換部、符号化／復号化部、変調／復調部など、発明と関係のない構成要素は省略してある。
【００８８】
中継局３０は、受信部３１、伝達関数推定部３２、送信部３３、及び干渉信号推定部３４を有する。受信部３１は、中継局３０が所属するマクロセルと空間的に重なる異なる種類のセル（ピコセル）からの干渉信号を受信する。伝達関数推定部は、干渉局（ピコセル）からの干渉信号のプリアンブル区間を用いて、ピコセルと中継局３０の間の伝達関数を推定する。受信部３１はまた、もっぱらピコセルからの干渉信号を受ける時間ｔ１に、ピコセルからデータ区間における干渉信号を受信する。干渉信号推定部３４は、データ区間における受信信号と、先に推定した伝達関数とに基づいて、干渉信号を推定する。送信部３３は、ピコセルからの干渉のない時間ｔ２に、推定した干渉信号を、マクロセルと通信している端末（Ｍ−ＵＥ）１０に送信する。
【００８９】
このように、中継局３０は、ｔ１で受けた干渉信号の推定結果を、干渉のない時間ｔ２において、干渉情報として無線通信端末に送信することによって、無線通信端末における所望信号の推定を容易かつ正確にする。
【００９０】
図１６は、実施例で用いる無線通信端末、たとえばマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の概略構成図である。この図でも、発明に関係ない構成要素は省略してある。
【００９１】
無線通信端末２０は、受信部２１、伝達関数推定部２２、送信部２３、干渉復号部２４、及び信号推定部２５を有する。受信部２１は、第１〜第３の受信部を含む。第１の受信部は、無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）が通信するマクロセル（第１のセル）からのプリアンブル信号と、ピコセル（第２のセル）からのプリアンブル信号を受信する。第２の受信部は、ピコセルからの干渉がある第１の時間（データ区間）に、マクロセルから送信される第１の所望信号（Ｓ１）と、ピコセルからの干渉信号を受信する。第３の受信部は、ピコセルからの干渉のない第２の時間（データ区間）に、マクロセルから送信される第２の所望信号（Ｓ２）と、マクロセルに配置された中継局（Ｍ−ＲＳ）から送信されるピコセルについての干渉情報を受信する。
【００９２】
伝達関数推定部２３は、マクロセルからのプリアンブル信号を用いてマクロセル（マクロセル基地局Ｍ−ＢＳ）との間の第１伝達関数を推定し、ピコセルからのプリアンブル信号を用いて、ピコセル（ピコセル基地局Ｐ−ＢＳ）との間の第２伝達関数を推定する。
【００９３】
信号推定部２５は、第２の時間における受信信号と、中継局（Ｍ−ＲＳ）からの干渉情報と、第１及び第２の伝達関数とに基づいて、第２の所望信号Ｓ２を推定する。また、第１の時間における受信信号と、中継局（Ｍ−ＲＳ）からの干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて第１の所望信号Ｓ１を推定する。
【００９４】
このように、無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、近傍に位置する中継局（Ｍ−ＲＳ）から干渉局（Ｐ−ＢＳ）の干渉情報を受け取ることによって、演算量を極端に増大させることなく、正確に所望信号を推定することができる。
【００９５】
干渉復号部２４は、図１２と関連して説明したように、マクロセル基地局との間の第１の伝達関数に比較して、中継局との間の第２の伝達関数が極めて大きいことを利用して、干渉情報を推定する。また、少なくとも第１の所望信号は、マクロセルから中継局での受信信号がゼロになるような指向性で送信された信号である。
【００９６】
このように、ヘテロジーニアスネットワークで、図１５の構成を有する中継局（Ｍ−ＲＳ）３０を利用することによって、無線通信端末での干渉回避を容易にすることができる。また、図１６の構成を有する無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）２０を用いることによって、受信信号と、中継局からの干渉情報と、あらかじめ推定した（たとえばプリアンブル区間を利用して）伝達関数を用いて、精度良く所望信号を推定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
ヘテロジーニアスネットワークでの干渉回避に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）
１１ マクロセル
２０ マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）
２１ 受信部
２２ 送信部
２３ 伝達関数推定部
２４ 干渉復号部
２５ 信号推定部
３０ マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）
３１ 受信部
３２ 伝達関数推定部
３３ 送信部
３４ 干渉信号推定部
４０ ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）
４１ ピコセル
５０ ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロジーニアスネットワークのような、異なるサイズのサービスエリアのシステムが混在する環境下において、システム間の同一チャネル間干渉の影響を回避する技術に関し、特に、そのような干渉回避方法と、無線通信システム、中継局及び無線通信端末の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、図１に示すようなヘテロジーニアスネットワークが注目されている（たとえば、非特許文献１参照）。図１は、セルラーシステムにおける適用例を示している。通常のセルラーシステムでは、数百メートルから数キロメートル程度のサービスエリアを対象としたマクロセル１０１といった通信エリアが採用されている。一方、単位周波数あたりの通信容量を向上させるため、小セル化が進められており、数十メートルから百メートル程度のサービスエリアを対象とするピコセル２０１を、マクロセル１０１内に配置する手法が採用されている。屋内用のシステムとしてフェムトセル３０１が配置されることもある。また、サービスエリアの拡張と品質向上のために中継局１０５が用いられることもある。
【０００３】
ヘテロジーニアスネットワークに限らず、一般に無線通信ネットワークでは、エリア端（セル端）での干渉が問題となる。また、一般に、下り回線のほうが上り回線よりもデータサイズが大きいことから、端末側での干渉が深刻になる。
【０００４】
干渉を除去する手段として、アレイアンテナを用いたゼロフォーシング（ＺＦ：Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Square）法が一般に知られている（たとえば、非特許文献２参照）。これらの方法を応用して、干渉信号に対して伝播チャネルの推定を行なうことにより、周辺セルからの干渉波を除去することができる。
【０００５】
図２にゼロフォーシングを用いた場合の干渉除去を示す。図２において、ｈSi、ｈIi（i=1〜2）はそれぞれ、所望信号局と受信局の間のチャネル応答と、干渉局と受信局の間のチャネル応答を表わす。所望信号をＳ、干渉信号をＩとすると、移動端末ＭＳのアンテナ＃１、＃２で受信される信号ｘ１、ｘ２は、以下の式で与えられる。
【０００６】
【数１】
ここで、ｎは熱雑音を表わす。式（１）、（２）を行列化すると以下の式で表される。
【０００７】
【数２】
式（３）において、雑音電力を無視すると、以下の式で干渉信号を推定できる。
【０００８】
【数３】
ここで、
【０００９】
【数４】
はそれぞれ所望信号の推定値と干渉信号の推定値である。以後、本明細書において上添え字（ハット）は、推定値を表わすものとする。式（４）により、ＺＦ法に基づいて所望信号を復元できることがわかる。このとき、干渉信号は完全に除去される。
【００１０】
しかし、ＳＮＲが低くなるようなゾーン端では、干渉除去を行うことによるゼロフォーシング（ＺＦ）法の特性が大きく劣化することが知られている（たとえば、非特許文献３参照）。これは、式（３）から式（４）を導くにあたり、雑音電力が無視されているが、信号数が多くなると、実際は雑音の電力が無視できなくなるためである。
【００１１】
また、端末側に非線形演算処理を適用するＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）も検討されている（たとえば、上記の非特許文献２参照）。しかし、この方法では、変調方式が多値化すると指数関数的に計算量が増大する。干渉信号が多値変調を使って送信している場合、端末がこの変調方式の判定と多値変調を考慮したＭＬＤを行わなければならず、端末側に大きな負担がかかる。基本的に、端末は低消費電力で動作できることが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】丹野ほか，IMT-Advancedにおけるヘテロジーニアスネットワーク、信学技報、RCS2009-317,２０１０年３月
【非特許文献２】大鐘、MIMOシステムの基礎と要素技術，アンテナ・伝播における設計・解析手法ワークショップ，W２９，３９
【非特許文献３】西森ほか，屋内実環境における送信選択ダイバーシチを用いたMIMO-ZF構成の効果，電子情報通信学会ソサエティ大会予稿，B-1-243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ヘテロジーニアスネットワークに視点を戻すと、上述したゾーン端での干渉除去特性の劣化や、端末での演算負荷の増大に加えて、同一空間に配置される異なるエリアサイズのシステム間での同一チャネル間干渉が問題となる。また、マクロセル１０１、ピコセル２０１、フェムトセル３０１では、それぞれ送信電力が異なるため、干渉量の影響がそれぞれ異なるという問題も生じる。
【００１４】
図３Ａ及び図３Ｂは、ピコセル２０１もしくはフェムトセル３０１を、マクロセル１０１と共存させた場合に想定される干渉の影響を示す図である。図３Ａは、ピコセル２０１がマクロセルの端末（Ｍ−ＵＥ）１２０の近くに位置する場合に、ピコセル２０１がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）１２０に与える干渉の影響を示す。マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）１２０がマクロセルの基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０と通信している間に、ピコセルの基地局（Ｐ−ＢＳ）２１０からの干渉波ｉが到来する例である。この場合の干渉の低減を課題１とする。
【００１５】
図３Ｂでは、ピコセル２０１で通信中のピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０から受ける干渉の影響が問題となる。基地局は一般に端末装置よりも大きな送信電力で信号を送ることが知られている。これは、ピコセル２０１あるいはフェムトセル（図１参照）で通信している端末装置が、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０からの干渉波ｉを受ける蓋然性が高いことを示している。この場合の干渉の低減を課題２とする。
【００１６】
課題１及び課題２の解決に際しては、ゾーン端での干渉除去による特性劣化と、端末への負担軽減も考慮する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明は、ヘテロジーニアスネットワークにおいて、端末側の負荷をできるだけ軽くしながら異なるシステム間の同一チャネル間干渉を回避する手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、通常はサービスエリアの向上に用いている中継局を、干渉回避の手段として利用する。
【００１９】
第１の態様では、効率的に干渉を回避することのできる無線通信システムを提供する。無線通信システムは、第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルに配置された中継局と、前記第１のセルと通信する無線通信端末と、を含み、
前記無線通信端末は、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で、第１の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局は、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は、前記第２のセルからの前記干渉信号に関する干渉情報を前記無線通信端末に送信し、
前記無線通信端末は、前記第２の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数に基づいて、前記第２の所望信号を推定する。
【００２０】
このシステムでは、中継局を利用することによって、無線通信端末における干渉を効果的に回避することができる。
【００２１】
第２の態様では、無線通信システムにおける干渉回避方法を提供する。この方法は、
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局とを含む無線通信システムにおいて、前記第１のセルと通信する無線通信端末で、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対し、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、前記中継局において、前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対して、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を送信するとともに、前記中継局から前記無線通信端末に対し、前記干渉信号に関する干渉情報を送信し、
前記無線通信端末において、前記第２の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定する。
【００２２】
第３の態様では、第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる中継局を提供する。中継局は第１のセルで用いられ、
前記第２のセルから、データ区間で干渉信号を受信する受信部と、
前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を用いて、前記第２のセルと当該中継局の間の伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記推定された伝達関数と、前記データ区間における受信信号とに基づいて、前記干渉信号を推定する干渉信号推定部と、
前記推定した干渉信号を、前記第１のセルと通信する無線通信端末に送信する送信部と
を備える。
【００２３】
第４の態様では、第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる無線通信端末を提供する。無線通信端末は、
前記第１のセルからのプリアンブル信号と、前記第２のセルからのプリアンブル信号を受信する第１の受信部と、
前記第１のセルからの前記プリアンブル信号を用いて前記第１のセルとの間の第１伝達関数を推定し、前記第２のセルからの前記プリアンブル信号を用いて、前記第２のセルとの間の第２伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記第２のセルからの干渉のある第１の時間に、前記第１のセルからの第１の所望信号と、第２のセルからの干渉信号を受信する第２の受信部と、
前記第２のセルからの干渉のない第２の時間に、前記第１のセルからの第２の所望信号と、前記第１のセルに配置された中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報とを受信する第３の受信部と、
前記第２の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定し、前記第１の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて前記第１の所望信号を推定する信号推定部と
を備える。
【００２４】
良好な構成例では、無線通信端末は、前記中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報を復号する干渉復号部、をさらに有する。干渉復号部は、前記第１の伝達関数の第２の伝達関数に対する比率をゼロに近似して前記干渉を推定する。
【発明の効果】
【００２５】
上記の手法及び構成により、ヘテロジーニアスネットワークで、端末側に大きな負担をかけることなく、システム間の同一チャネル間干渉を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ヘテロジーニアスネットワークの例を示す図である。
【図２】ゼロフォーシング（ＺＦ）法による干渉除去方法を説明するための図である。
【図３Ａ】ヘテロジーニアスネットワークにおいて解決すべき課題１を示す図である。
【図３Ｂ】ヘテロジーニアスネットワークにおいて解決すべき課題２を示す図である。
【図４】本願発明が適用されるヘテロジーニアスネットワークの構成例を示す図である。
【図５】実施例の干渉回避手順を示すフローチャートである。
【図６】マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）とピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）の送信タイミングの一例を示す図である。
【図７】伝達関数推定のための信号送信区間の設定例を示す図である。
【図８】手順２の動作を詳細に示すシーケンス図である。
【図９】実施例の無線通信システムにおいて、送信タイミングｔ＝ｔ１のときの通信状態を示す概略図である。
【図１０】実施例の無線通信システムにおいて、送信タイミングｔ＝ｔ２のときの通信状態を示す概略図である。
【図１１Ａ】手順３〜８の動作を示すシーケンス図である。
【図１１Ｂ】各局の送受信タイミングを示す図である。
【図１２】マクロセル端末における干渉複合による信号処理を説明するための図である。
【図１３】実施例の干渉回避方法の効果を示すグラフである。
【図１４】マクロセル基地局からピコセル端末への干渉回避を行う場合の基地局間の送信タイミングの一例を示す図である。
【図１５】実施例で用いる中継局の概略構成図である。
【図１６】実施例で用いる無線通信端末の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、具体的な実施の形態を説明する。本発明は、図３Ａに示す課題１と、図３Ｂに示す課題２のいずれにも適用可能であるが、以下では、課題１の状況を例にとって説明する。
【００２８】
図４は、本発明が適用される無線通信システム１の概略図である。無線通信システム１では、第１の無線基地局であるマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が提供するマクロセル１１と、第２の無線基地局であるピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が提供するピコセル４１とが、空間的に重なって配置されている。マクロセル１１では、エリアカバレッジの拡張と品質向上のために、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が用いられている。図４では図示の便宜上、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の最近傍に位置するマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０だけが描かれているが、マクロセル１１内には複数のマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）（以下、適宜単に「中継局（Ｍ−ＲＳ）」と称する）３０が配置されている。
【００２９】
マクロセル１１には、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と通信をすることのできる無線通信端末（以下、「マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）」と称する）２０が存在する。他方、マクロセル１１と空間的に重なるピコセル４１には、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０と通信をすることのできる無線通信端末（以下、「ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）」と称する）５０が存在する。
【００３０】
マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、下りリンクでマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）４０からデータや制御信号等の所望波を受信する。このとき、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０でも同じ通信チャネルを用いてピコセル４１内のピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０にデータや制御信号等を送信する状況が起こり得る。この場合、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が送信する信号は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって干渉波となる。ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉波は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の近傍に位置するマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０にも到達する。
【００３１】
中継局（Ｍ−ＲＳ）３０はエリア拡張と通信品質向上のため、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の近傍で用いられるところ、実施例では、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が干渉局から受ける干渉波を、積極的に無線通信端末（図３Ａの場合はＭ−ＵＥ２０）のための干渉回避手段として利用する。
【００３２】
図５は、実施例の干渉回避方法の手順を説明するためのフローチャートである。以下、順に具体的な手順を説明する。
＜手順１＞
手順１では、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０がピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉を受けたことを、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）に通知する。この通知を受けて、実施例の干渉回避方法は動作する。
【００３３】
たとえば、図４の状態で、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０がピコセル４１の近傍で、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの信号を受信中とする。このとき、ピコセル４１内でピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０への下りデータ送信が発生した場合、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０が伝送する下りリンクの信号は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって干渉波ｉとなる。
【００３４】
図６は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の送信タイミングの一例を示す図である。この例では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０は周波数分割多重（ＦＤＤ）方式で、周波数チャネルｆ１を使用して常に下りリンクの送信を行なっている。他方、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は時間分割多重（ＴＤＤ）方式で、周波数チャネルｆ１を上りリンクの通信と下りリンクの通信に分けて使用している。一例として、区間ｔ１を送信（下りリンク通信）に使用し、区間ｔ２を受信（上りリンク通信）に使用している。マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にとって、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）からの下りリンクの干渉が問題となるのは、区間ｔ１である。
＜手順２＞
手順２では、干渉波のプリアンブル区間を利用して、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０とマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の各々において、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数を推定する。また、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０のそれぞれにおいて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数を推定する。この処理を図７及び図８を参照して、具体的に説明する。
【００３５】
図７は、無線通信システム１の通信フレームの構成例を示す図、図８は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ２０）、及びピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の動作を示すシーケンス図である。
【００３６】
図７に示すように、信号は周期的に送信される。通信信号の先頭には、プリアンブルあるいはユニークワードと呼ばれる信号区間が設けられ、それに引き続いて、データ区間が設定される。プリアンブルやユニークワードは、基地局と移動端末との間で同期確立するためのフレーム同期信号である。このような信号は、一般にトレーニング信号と呼ばれ、システムによって決まっている固有の信号である。手順２では、干渉信号のプリアンブル区間（トレーニング信号間を発生させる区間）を推定し、この区間を利用してチャネル推定を行なう。
【００３７】
図７の例では、干渉信号のプリアンブル区間は、区間１〜３に分けられる。区間１ではマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの送信はなく、干渉信号においてのみプリアンブルが送信されている。区間２は、干渉波のプリアンブル区間であるとともに、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０へのプリアンブル区間となる。区間３は、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０へのプリアンブル区間と重なる。
【００３８】
このように信号送信区間が設定されている場合、実施例の無線通信システム１での区間１〜３における各通信局の動作は以下の（ａ）〜（ｅ）のようになる。
（ａ）区間１では、Ｍ−ＢＳ１０は送信を行なわず、Ｍ−ＲＳ３０は受信状態にある。
（ｂ）区間２では、Ｍ−ＢＳ１０はプリアンブル送信を行ない、Ｍ−ＲＳ３０は受信状態にある。
（ｃ）区間３では、Ｍ−ＢＳ１０は送信を行なわず、Ｍ−ＲＳ３０はプリアンブルを送信する。
（ｄ）マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は常に受信している。
（ｅ）ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は常に送信している。
【００３９】
図８のシーケンス図を参照して、手順２の具体的な処理を説明する。干渉信号は、区間１〜３のすべてにわたって到来するため、まずプリアンブル区間１で、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０と、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０のそれぞれで、干渉局であるピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数を推定する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。
【００４０】
具体的には、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、自端末で実際に受信される受信信号ｘP1,UEと、区間１での干渉波のトレーニング信号ｉP1とに基づいて、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数ｈPUを推定する（Ｓ１０２）。中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、自局で実際に受信される受信信号ｘP1,RSと、区間１の干渉波のトレーニング信号ｉP1とに基づいて、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）との間の伝播関数ｈPRを推定する。このときの処理は、以下の式（５）、（６）で表わされる。
【００４１】
【数５】
式中の上添え字〜（ハット）は推定値を表わし、実際の値と区別するために添えられている。また、n_{*} (*は下添え字)は雑音を表すが、伝播関数を推定する際、受信信号に対し十分小さいため，ここではこの項については無視をしている。以下も同様である。
【００４２】
区間１ではマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの信号送信はなく、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉プリアンブル信号ｉp1を用いて、それぞれ式（５）、式（６）からピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間のチャネル応答を推定する。
【００４３】
次に、区間２では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのプリアンブル送信があるため（Ｓ１０３）、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と自端末との間の伝達関数ｈBUを推定する（Ｓ１０６）。伝達関数ｈBUは、区間２での受信信号ｘP2と、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのトレーニング信号ＳPを用いて推定する。ただし、この区間では、ピコセル４１からの干渉信号も含まれるので（Ｓ１０５）、式（７）に示すように、区間１での推定結果（ピコセルとの間の伝播関数）
【００４４】
【数６】
と、区間２で受信した干渉トレーニング信号ｉP2（Ｓ１０５）とを用いることで、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間の伝達関数を推定する（Ｓ１０６）。
【００４５】
【数７】
他方、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０も、区間２でマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からのプリアンブル信号ＳPと、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉プリアンブル信号ｉP2を受信するので、同様に区間１の推定結果を用いて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数推定する（Ｓ１０４）。Ｍ−ＢＳ１０とＭ−ＲＳ３０は、基地局と中継局の関係なので、両者の間の伝達関数はあらかじめ推定可能であり、この変動も小さいので、Ｓ１０４での推定は必須ではないが、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０においても定期的に無線環境を推定するのが望ましい。
【００４６】
次に、区間３では、マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０にプリアンブル信号Ｓpを送信するので（Ｓ１０７）、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、自端末での受信信号ｘp3と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からのトレーニング信号Ｓpを用いて、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数ｈRUを推定する（Ｓ１０９）。ただし、この区間ではピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉信号も含まれるので（Ｓ１０８）、区間１での推定結果（ピコセルとの間の伝播関数）の
【００４７】
【数８】
と、区間３で受信した干渉トレーニング信号ｉp3とを用いることで、次式（８）から、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数を推定する。
【００４８】
【数９】
このようにして、手順２では、干渉波のプリアンブル区間を利用して、P-BS→M-UEの伝達関数、P-BS→M-RSの伝達関数、M-BS→M-UEの伝達関数、及びM-BS→M-RSの伝達関数を推定する。
【００４９】
なお、手順２の処理を実行するタイミングとしては、最悪、図６のｔ１の範囲内で行なうことも可能であるが、ｔ１以前の任意のタイミングで行なうものとする。
＜手順３＞
手順３は、次の手順４とともに、図６の時間ｔ＝ｔ１で行なわれる。図９は、時間ｔ＝ｔ１で行なわれる手順３を説明するための図である。時間ｔ＝ｔ１において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０での受信信号がゼロになるような指向性で、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対して信号Ｓ１を送信する。これにより、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、時間ｔ１ではもっぱらピコセル４１からの干渉信号ｉを受信することになり、後述する干渉信号の推定精度が向上する。他方、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望波Ｓ１の他に、ピコセル４１からの干渉波ｉを受信する。このときの具体的な処理を、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して説明する。
【００５０】
図１１Ａは、時間ｔ＝ｔ１及びこれに引き続く時間ｔ＝ｔ２での各局の動作を示すシーケンス図である。図１１Ｂは、時間ｔ１とｔ２におけるマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の送受信タイミングを示す図である。
【００５１】
図１１Ａに示すように、手順２でプリアンブル区間を利用した伝達関数の推定を行なった後で、時間ｔ＝ｔ１において、マクロセル基地局Ｍ−ＢＳ１０は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０に対してヌルとなるように、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に信号Ｓ１を送信する（Ｓ２０１）。ヌル制御は、図８のＳ１０４で推定したマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０間の伝達関数を用いて所望の指向性を生成することができる。あるいは、あらかじめマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が用意した中継局３０との間の伝達関数を用いて、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０における受信信号がゼロとなるような指向性を生成してもよい。
【００５２】
ｔ＝ｔ１では、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０もまた下りリンクで信号（データ区間）を送信しており、これがマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対する干渉信号ｉとなる（Ｓ２０２）。したがって、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０で受信される信号は、所望信号Ｓ１と干渉信号ｉの合成信号となる（Ｓ２０３）。データ区間におけるｔ＝ｔ１でのマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号ｘU, t1は、次式（９）で表わされる。
【００５３】
【数１０】
このとき、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、もっぱらピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０からの干渉信号ｉを受信しているので、データ区間でのｔ＝ｔ１における中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の受信信号ｘR, t1は、次式（１０）で表わされる。
【００５４】
【数１１】
＜手順４＞
手順４では、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が、式（１０）により求めたデータ区間での受信信号と、手順２で得られたピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０との間の伝達関数
【００５５】
【数１２】
を用いて、データ区間の干渉信号を推定する（Ｓ２０５）。推定される干渉信号は式（１１）で表わされる。
【００５６】
【数１３】
＜手順５＞
手順５以降は、図１０に示すように、データ区間の干渉信号の到来がないｔ＝ｔ２での手順となる。手順５では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０がマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に所望信号Ｓ２を送信するとともに、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０が、推定した干渉信号をマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に送信する。干渉のない時間ｔ２で、干渉が生じていた時間ｔ１の干渉情報（推定された干渉）をマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に送信する理由は、後述するように、時間ｔ１で受信した所望信号Ｓ１の推定を精度よく行なうためである。
【００５７】
図１１Ａを参照すると、時間ｔ＝ｔ２において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０はマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対し、ｔ＝ｔ１に送信した信号Ｓ１と異なる信号Ｓ２を送信する（Ｓ２０６）。このときの送信は、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０における受信がゼロとなるような指向性で行われてもよいし、ヌル制御なしで送信されてもよい。
【００５８】
他方、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対して、時間ｔ＝ｔ１で推定した干渉情報（式１１で表わされる干渉信号）を送信する（Ｓ２０７）。したがって、時間ｔ２でマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０において受信される信号は、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望信号Ｓ２と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からの干渉信号（ｉ）との合成信号となる（Ｓ２０８）。
＜手順６＞
手順６では、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、ｔ＝ｔ２における受信信号（Ｓ２０８での受信信号）と、手順２で推定した伝達関数に基づいて、干渉信号を推定する。ｔ＝ｔ２でのマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号は、次式（１２）で表わされる。
【００５９】
【数１４】
ここで、実施例では、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間と、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間とでは、ＳＮＲが大きく異なることを利用する。上述のように、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０は通信エリアを拡大するために使用され、無線通信端末の近傍に位置していることが予想される（無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）は最も近くに位置する中継局（Ｍ−ＲＳ）を選択する）。その場合、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０への信号のＳＮＲは、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０への信号のＳＮＲよりもはるかに大きくなると考えられる。すなわち、
SNR(M-RS→ M-UE) >> SNR(M-BS→ M-UE)
の関係が成り立つ。
【００６０】
式（１２）で表わされるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０での受信信号の両辺を、手順２で推定した中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数（式（８）で表わされる伝達関数）
【００６１】
【数１５】
で除算すると、次式（１２）'になる。
【００６２】
【数１６】
ここで、干渉信号のプリアンブル区間で推定された中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数（図８のＳ１０９参照）の推定精度はきわめて高いから、ｔ＝ｔ２における実際の伝達関数ｈRUと、プリアンブル区間での推定値とは近似し、式（１２）'の右辺の第２項、すなわち干渉成分ｉの係数は、ほぼ１となる。
【００６３】
他方、式（１２）'の右辺の第１項、すなわち所望信号Ｓ２の係数については、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０に対するマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と中継局（Ｍ−ＲＳ）３０との位置関係から、
｜ｈRU｜>>｜ｈBU｜， ｜ｈRU｜>>｜ｎU,t2｜
の関係が成り立つ。ここで、｜ｈRU｜は中継局（Ｍ−ＲＳ）３０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数の絶対値、｜ｈBU｜はマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０との間の伝達関数の絶対値である。この結果、式（１２）'の右辺の第２項（所望信号Ｓ２）の係数と第３項は０に近似する。
【００６４】
したがって、式（１２）'から、次式（１３）で表わされる干渉信号が推定される。
【００６５】
【数１７】
この処理は、図１１Ａのシーケンス図のＳ２０９に対応する。
【００６６】
このように、マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０において、中継局（Ｍ−ＲＳ）３０からの干渉情報がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの所望信号Ｓ２と比較してきわめて大きい場合に、干渉信号のみを復号することができる。この手法の効果を図１２に示す。
【００６７】
図１２は、干渉信号を復号したときのＳＩＲ（信号対干渉比）の関数としてのビットレートを示すグラフである。マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の間の平均ＳＮＲを２０ｄＢとしてシミュレーションを行なった。図１２から明らかなように、干渉信号を復号すると、ＳＩＲ［ｄＢ］が負の領域になればなるほど高いビットレートを得ることができる。
＜手順７＞
手順７では、ｔ＝ｔ２におけるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の受信信号から、手順６で推定した干渉信号を差し引き、手順２で推定した伝達関数を用いて、所望信号Ｓ２を推定する。
【００６８】
より具体的には、手順６で推定した式（１３）の干渉信号
【００６９】
【数１８】
と、式（１２）で表わされるｔ＝ｔ２での受信信号ｘU, t2と、手順２で得たチャネル情報
【００７０】
【数１９】
に基づいて、ｔ＝ｔ２にマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０が送信した所望信号Ｓ２を、次式（１４）により推定することができる。
【００７１】
【数２０】
この処理は、図１１Ａのシーケンス図のＳ２１０に対応する。
＜手順８＞
手順８では、ｔ＝ｔ１におけるマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）の受信信号から、手順６で推定した干渉信号を差し引き、手順２で推定した伝達関数を用いて、所望信号Ｓ１を推定する。
【００７２】
すなわち、式（１３）の干渉信号
【００７３】
【数２１】
と、式（９）で表わされる受信信号ｘU, t1と、手順２で得たチャネル情報
【００７４】
【数２２】
に基づいて、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０がｔ＝ｔ１に送った信号Ｓ１を次式（１５）により推定することができる。
【００７５】
【数２３】
このように、実施例の手法によれば、中継局を積極的に干渉回避に利用することで、無線通信端末のアンテナに高度な機能を持たせることなく、所望信号を推定することができる。
【００７６】
なお、図３Ｂに示す課題２、すなわち、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０がピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）２１０と通信中にマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１１０からの下りリンク送信データが発生下場合に、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）２２０に与える干渉を回避する場合にも、上述した手順１〜８を適用することができる。
【００７７】
すなわち、図４と図５を参照するならば、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉を感知したときに、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉があったことを、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０と、ピコセル４１内の中継局（不図示）に通知する。
【００７８】
ピコセル４１内の中継局は、たとえば、ピコセル４１内で現在通信していない無線端末装置を中継局として利用してもよいし、あらかじめピコセル４１内に固定の中継局を配置しておいてもよい。ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０からの干渉検知の通知をトリガとして手順２〜８が実行される。
【００７９】
図１４は、この場合のマクロセル基地局とピコセル基地局の送信タイミングの一例を示す図である。図１４の例では、マクロセル基地局もピコセル基地局もＦＤＤで動作している。マクロセル基地局は、データ区間の時間ｔ１の後の時間ｔ２において、一時的に送信を停止する。この干渉のない時間ｔ２で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０にピコセル基地局からの時間ｔ２での所望信号Ｓ２と、時間ｔ１での所望信号Ｓ１とを推定させる。
【００８０】
手順２で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０と、ピコセル中継局（不図示）は、ｔ=ｔ１以前の任意の時間において、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）からの干渉信号のプリアンブル区間を利用して、必要なチャネルの伝達関数を推定しておく。
【００８１】
手順３では、時間ｔ＝ｔ１において、図４のピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０は、ピコセル中継局（不図示）に信号が届かない指向性でピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０に信号Ｓ１（データ区間）を送信する。このときピコセル中継局は、もっぱらマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉波を受信している。手順４で、ピコセル中継局は、受信した干渉信号と、手順２で推定したマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０との間の伝達関数を用いて、干渉信号を推定する。
【００８２】
手順５で、干渉波が到来しない時間ｔ＝ｔ２において（図１１Ａ、図１１Ｂ参照）、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０はピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０に信号Ｓ２を送信するとともに、ピコセル中継局（不図示）からピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０へ、手順４で推定した干渉情報（マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０からの干渉信号）を送信する。したがって、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０は、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）５０からの所望信号Ｓ２と、中継局からの干渉信号ｉとを受信する。
【００８３】
手順６で、ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０は、手順５（ｔ＝ｔ２）の受信信号と、手順２で推定した伝達関数を用いて、干渉信号ｉを推定する。この推定は、図１１Ａを参照して説明したのと同様に、手順４のデータ区間で中継局によって推定された干渉信号の推定精度が極めて高いことと（ピコセル基地局は中継局に対するヌル制御の下にピコセル端末に信号Ｓ１を送っている）、ピコセル中継局とピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０との間の伝達関数がマクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０とピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）５０との間の伝達関数と比較して非常に大きいこと、を利用している。
【００８４】
手順７では、ｔ＝ｔ２における受信信号から手順６で推定した干渉信号を差し引いて、手順２の伝達関数を用い、ｔ＝ｔ２の所望信号Ｓ２を推定する。さらに、手順８で、ｔ＝ｔ１における受信信号から手順６で推定した干渉信号を差し引いて、手順２の伝達関数を用い、ｔ＝ｔ１の所望信号Ｓ１を推定する。
【００８５】
このようにして、ヘテロジーニアスネットワークのように異なるサイズのサービスエリアが空間的に重なり合う状態でチャネル間干渉が生じた場合でも、中継局を利用することによって、無線通信端末の負担を増大することなく、干渉を回避することができる。
【００８６】
なお、図１４のような送信タイミングは、マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）１０と、ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）４０の間で連携することによって、実現可能である。ピコセル４１では、マクロセル１１からの干渉のないｔ２を利用して中継局から干渉情報を受信し、精度良く所望信号Ｓ２を推定するとともに、干渉のある時間ｔ＝ｔ１での所望信号Ｓ１をも推定することができる。
【００８７】
図１５は、実施例で用いる中継局、たとえばマクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）３０の概略構成図である。この図では、フィルタリング部、増幅部、周波数変換部、符号化／復号化部、変調／復調部など、発明と関係のない構成要素は省略してある。
【００８８】
中継局３０は、受信部３１、伝達関数推定部３２、送信部３３、及び干渉信号推定部３４を有する。受信部３１は、中継局３０が所属するマクロセルと空間的に重なる異なる種類のセル（ピコセル）からの干渉信号を受信する。伝達関数推定部は、干渉局（ピコセル）からの干渉信号のプリアンブル区間を用いて、ピコセルと中継局３０の間の伝達関数を推定する。受信部３１はまた、もっぱらピコセルからの干渉信号を受ける時間ｔ１に、ピコセルからデータ区間における干渉信号を受信する。干渉信号推定部３４は、データ区間における受信信号と、先に推定した伝達関数とに基づいて、干渉信号を推定する。送信部３３は、ピコセルからの干渉のない時間ｔ２に、推定した干渉信号を、マクロセルと通信している端末（Ｍ−ＵＥ）１０に送信する。
【００８９】
このように、中継局３０は、ｔ１で受けた干渉信号の推定結果を、干渉のない時間ｔ２において、干渉情報として無線通信端末に送信することによって、無線通信端末における所望信号の推定を容易かつ正確にする。
【００９０】
図１６は、実施例で用いる無線通信端末、たとえばマクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）２０の概略構成図である。この図でも、発明に関係ない構成要素は省略してある。
【００９１】
無線通信端末２０は、受信部２１、伝達関数推定部２２、送信部２３、干渉復号部２４、及び信号推定部２５を有する。受信部２１は、第１〜第３の受信部を含む。第１の受信部は、無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）が通信するマクロセル（第１のセル）からのプリアンブル信号と、ピコセル（第２のセル）からのプリアンブル信号を受信する。第２の受信部は、ピコセルからの干渉がある第１の時間（データ区間）に、マクロセルから送信される第１の所望信号（Ｓ１）と、ピコセルからの干渉信号を受信する。第３の受信部は、ピコセルからの干渉のない第２の時間（データ区間）に、マクロセルから送信される第２の所望信号（Ｓ２）と、マクロセルに配置された中継局（Ｍ−ＲＳ）から送信されるピコセルについての干渉情報を受信する。
【００９２】
伝達関数推定部２３は、マクロセルからのプリアンブル信号を用いてマクロセル（マクロセル基地局Ｍ−ＢＳ）との間の第１伝達関数を推定し、ピコセルからのプリアンブル信号を用いて、ピコセル（ピコセル基地局Ｐ−ＢＳ）との間の第２伝達関数を推定する。
【００９３】
信号推定部２５は、第２の時間における受信信号と、中継局（Ｍ−ＲＳ）からの干渉情報と、第１及び第２の伝達関数とに基づいて、第２の所望信号Ｓ２を推定する。また、第１の時間における受信信号と、中継局（Ｍ−ＲＳ）からの干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて第１の所望信号Ｓ１を推定する。
【００９４】
このように、無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）２０は、近傍に位置する中継局（Ｍ−ＲＳ）から干渉局（Ｐ−ＢＳ）の干渉情報を受け取ることによって、演算量を極端に増大させることなく、正確に所望信号を推定することができる。
【００９５】
干渉復号部２４は、図１２と関連して説明したように、マクロセル基地局との間の第１の伝達関数に比較して、中継局との間の第２の伝達関数が極めて大きいことを利用して、干渉情報を推定する。また、少なくとも第１の所望信号は、マクロセルから中継局での受信信号がゼロになるような指向性で送信された信号である。
【００９６】
このように、ヘテロジーニアスネットワークで、図１５の構成を有する中継局（Ｍ−ＲＳ）３０を利用することによって、無線通信端末での干渉回避を容易にすることができる。また、図１６の構成を有する無線通信端末（Ｍ−ＵＥ）２０を用いることによって、受信信号と、中継局からの干渉情報と、あらかじめ推定した（たとえばプリアンブル区間を利用して）伝達関数を用いて、精度良く所望信号を推定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
ヘテロジーニアスネットワークでの干渉回避に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ マクロセル基地局（Ｍ−ＢＳ）
１１ マクロセル
２０ マクロセル端末（Ｍ−ＵＥ）
２１ 受信部
２２ 送信部
２３ 伝達関数推定部
２４ 干渉復号部
２５ 信号推定部
３０ マクロセル中継局（Ｍ−ＲＳ）
３１ 受信部
３２ 伝達関数推定部
３３ 送信部
３４ 干渉信号推定部
４０ ピコセル基地局（Ｐ−ＢＳ）
４１ ピコセル
５０ ピコセル端末（Ｐ−ＵＥ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局と、前記第１のセルと通信する無線通信端末と、を含む無線通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で、第１の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局は、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は、前記第２のセルからの前記干渉信号に関する干渉情報を前記無線通信端末に送信し、
前記無線通信端末は、前記第２の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数に基づいて、前記第２の所望信号を推定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の時間において、前記無線通信端末は、前記第１の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数を用いて、前記第１の所望信号を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記プリアンブル区間において、前記中継局は、前記第２のセルとの間の第３の伝達関数を推定し、
前記第２の時間において、前記中継局は、前記第１の時間に当該中継局で受信した受信信号と、前記第３の伝達関数とに基づいて前記干渉情報を生成し、前記無線通信端末に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
無線通信システムにおける干渉回避方法であって、
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局とを含む無線通信システムにおいて、前記第１のセルと通信する無線通信端末で、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対し、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、前記中継局において、前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対して、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を送信するとともに、前記中継局から前記無線通信端末に対し、前記干渉信号に関する干渉情報を送信し、
前記無線通信端末において、前記第２の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定する、
ことを特徴とする干渉回避方法。
【請求項５】
前記無線通信端末において、前記第１の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数を用いて、前記第１の所望信号を推定する
工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の干渉回避方法。
【請求項６】
前記中継局において、前記プリアンブル区間を利用して、前記第２のセルとの間の第３の伝達関数を推定し、
前記第３の伝達関数と、当該中継局で第１の時間に受信した受信信号とに基づいて前記干渉情報を生成し、前記無線通信端末に送信する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の干渉回避方法。
【請求項７】
第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムにおいて、前記第１のセルで用いられる中継局であって、
前記第２のセルから、データ区間で干渉信号を受信する受信部と、
前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を用いて、前記第２のセルと当該中継局の間の伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記推定された伝達関数と、前記データ区間における受信信号とに基づいて、前記干渉信号を推定する干渉信号推定部と、
前記推定した干渉信号を、前記第１のセルと通信する無線通信端末に送信する送信部と
を備えることを特徴とする中継局。
【請求項８】
第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる無線通信端末であって、
前記第１のセルからのプリアンブル信号と、前記第２のセルからのプリアンブル信号を受信する第１の受信部と、
前記第１のセルからの前記プリアンブル信号を用いて前記第１のセルとの間の第１伝達関数を推定し、前記第２のセルからの前記プリアンブル信号を用いて、前記第２のセルとの間の第２伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記第２のセルからの干渉のある第１の時間に、前記第１のセルからの第１の所望信号と、第２のセルからの干渉信号を受信する第２の受信部と、
前記第２のセルからの干渉のない第２の時間に、前記第１のセルからの第２の所望信号と、前記第１のセルに配置された中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報とを受信する第３の受信部と、
前記第２の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定し、前記第１の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて前記第１の所望信号を推定する信号推定部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項９】
前記中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報を復号する干渉復号部、
をさらに有し、
前記干渉復号部は、前記第１の伝達関数の第２の伝達関数に対する比率をゼロに近似して前記干渉を推定することを特徴とする請求項８に記載の無線通信端末。
【請求項１０】
前記送信局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で前記第１のセルから送信された前記第１の所望信号を受信することを特徴とする請求項８または９に記載の無線通信端末。
【請求項１】
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局と、前記第１のセルと通信する無線通信端末と、を含む無線通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で、第１の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局は、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を前記無線通信端末に送信するとともに、前記中継局は、前記第２のセルからの前記干渉信号に関する干渉情報を前記無線通信端末に送信し、
前記無線通信端末は、前記第２の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数に基づいて、前記第２の所望信号を推定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の時間において、前記無線通信端末は、前記第１の時間における受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数を用いて、前記第１の所望信号を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記プリアンブル区間において、前記中継局は、前記第２のセルとの間の第３の伝達関数を推定し、
前記第２の時間において、前記中継局は、前記第１の時間に当該中継局で受信した受信信号と、前記第３の伝達関数とに基づいて前記干渉情報を生成し、前記無線通信端末に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
無線通信システムにおける干渉回避方法であって、
第１のセルを提供する第１の無線基地局と、前記第１のセルと空間的に重なる異なる種類の第２のセルと、前記第１のセルで用いられる中継局とを含む無線通信システムにおいて、前記第１のセルと通信する無線通信端末で、前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を利用して、前記第１の無線基地局との間の第１の伝達関数と、前記第２のセルとの間の第２の伝達関数を推定し、
前記第２のセルからの干渉のあるデータ区間の第１の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対し、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で第１の所望信号を送信するとともに、前記中継局において、前記第２のセルからの干渉信号を受信し、
前記第２のセルからの干渉のないデータ区間の第２の時間において、前記第１の無線基地局から前記無線通信端末に対して、前記第１の所望信号と異なる第２の所望信号を送信するとともに、前記中継局から前記無線通信端末に対し、前記干渉信号に関する干渉情報を送信し、
前記無線通信端末において、前記第２の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定する、
ことを特徴とする干渉回避方法。
【請求項５】
前記無線通信端末において、前記第１の時間での受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数を用いて、前記第１の所望信号を推定する
工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の干渉回避方法。
【請求項６】
前記中継局において、前記プリアンブル区間を利用して、前記第２のセルとの間の第３の伝達関数を推定し、
前記第３の伝達関数と、当該中継局で第１の時間に受信した受信信号とに基づいて前記干渉情報を生成し、前記無線通信端末に送信する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の干渉回避方法。
【請求項７】
第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムにおいて、前記第１のセルで用いられる中継局であって、
前記第２のセルから、データ区間で干渉信号を受信する受信部と、
前記第２のセルからの信号のプリアンブル区間を用いて、前記第２のセルと当該中継局の間の伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記推定された伝達関数と、前記データ区間における受信信号とに基づいて、前記干渉信号を推定する干渉信号推定部と、
前記推定した干渉信号を、前記第１のセルと通信する無線通信端末に送信する送信部と
を備えることを特徴とする中継局。
【請求項８】
第１のセルと、前記第１のセルと異なる種類の第２のセルが空間的に重なって配置される無線通信システムで用いられる無線通信端末であって、
前記第１のセルからのプリアンブル信号と、前記第２のセルからのプリアンブル信号を受信する第１の受信部と、
前記第１のセルからの前記プリアンブル信号を用いて前記第１のセルとの間の第１伝達関数を推定し、前記第２のセルからの前記プリアンブル信号を用いて、前記第２のセルとの間の第２伝達関数を推定する伝達関数推定部と、
前記第２のセルからの干渉のある第１の時間に、前記第１のセルからの第１の所望信号と、第２のセルからの干渉信号を受信する第２の受信部と、
前記第２のセルからの干渉のない第２の時間に、前記第１のセルからの第２の所望信号と、前記第１のセルに配置された中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報とを受信する第３の受信部と、
前記第２の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて、前記第２の所望信号を推定し、前記第１の時間の受信信号と、前記干渉情報と、前記第１及び第２の伝達関数とに基づいて前記第１の所望信号を推定する信号推定部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項９】
前記中継局から送信される前記第２のセルについての干渉情報を復号する干渉復号部、
をさらに有し、
前記干渉復号部は、前記第１の伝達関数の第２の伝達関数に対する比率をゼロに近似して前記干渉を推定することを特徴とする請求項８に記載の無線通信端末。
【請求項１０】
前記送信局は、前記中継局での受信信号がゼロになるような指向性で前記第１のセルから送信された前記第１の所望信号を受信することを特徴とする請求項８または９に記載の無線通信端末。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１８２５９３（Ｐ２０１２−１８２５９３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３１４７（Ｐ２０１１−４３１４７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
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