JP6586736B2 - 制御装置、協調パターン選択方法、及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、協調パターン選択方法、及び無線通信システムに関する。

現在、携帯電話システムや無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線通信システムが広く利用されている。また、無線通信の分野では、通信速度や通信容量を更に向上させるべく、次世代の通信技術について継続的な議論が行われている。例えば、標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）ではＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格や、ＬＴＥをベースとしたＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）と呼ばれる通信規格の標準化が完了若しくは検討されている。

このような無線通信に関する技術の一つとして、協調多地点送受信（Coordinated Multi-Point transmission and reception、以下、「協調通信」又は「ＣｏＭＰ」と称する場合がある）がある。協調通信は、例えば、複数の基地局が協調して一つの移動局と無線通信を行う技術である。ある基地局のセル範囲（又は「サービス提供範囲」）と他の基地局のセル範囲が重複した範囲に位置する移動局に対して協調通信が行われることで、協調通信が行われない場合と比較して、当該移動局におけるスループットの改善を図り、通信性能の向上を図ることができる。

このような協調通信に関する技術として、例えば、以下のようなものがある。すなわち、全ユーザに対し協調停止パターンの全てのＰＦ（Proportional Fairness）メトリックを協調スケジューラが計算する。そして、協調スケジューラが各協調パターンでＰＦメトリックが最大となるユーザをセクタ毎に計算して当該ユーザのＰＦメトリックの和が最大となる協調パターンを選択する。なお、ＰＦメトリックは、例えば、平均スループットに対する瞬時スループットの比である。

また、協調通信を行う場合のスループットが、協調通信を行わない場合の各基地局に対するスループットの合計値よりも大きい場合、基地局間協調通信が有効であるとする技術がある。

さらに、マルチサイト接続を行うユーザ端末のリソースの割当頻度を、シングルサイト接続を行うユーザ端末のリソースの割当頻度に対して、１／（マルチサイト接続の連携基地局数）とする技術がある。

この技術によれば、セル境界に位置するユーザ端末のスループットを向上させ、及びセルラ移動通信システムのトータルスループットの低下を抑制させることできる、とされる。

さらに、端末からの要求通信速度に基づいて、通信モード（１つの基地局と１つの端末のみが通信を行うモードや基地局制御局によって複数の基地局を連携させて複数の端末と同時通信を行うモードなど）を切り替えるようにした技術もある。

この技術によれば、端末が要求する通信速度を満たしつつ、フィードバック量を削減できる、とされる。

さらに、集中制御局において、基地局装置毎のスループットの実測値の和や積と既定値とを比較し、その比較結果に応じて基地局装置に従属する端末数などの通信パラメータを決定するようにした技術もある。

この技術によれば、干渉源が近隣に存在し干渉信号が生じている無線通信システムにおいて無線通信の効率を向上させることができる、とされる。

さらに、選択対象セルと選択対象ユーザとが加えられた場合の協調伝送グループの総スループットは選択対象セルが加えられていない場合の協調伝送グループと選択対象セルとのスループットの和より大きいとき、当該セルと当該ユーザを協調伝送グループに加える技術もある。

この技術によれば、協調伝送に加えられるセルおよびユーザを動的に決定し、スーパーセルのスループットを最大化できるマルチセル協調方法を提供できる、とされる。

緒方 大吾 他、"セルラ移動通信における複数基地局間協調送信制御に関する検討"、信学技法IEICE Technical Report RCS2011-16(2011-4) 長手 厚史 他、"［チュートリアル講演］複数基地局間協調制御のフィールドにおける基礎実証実験"、信学技法 IECE Technical Report RCS2011-170, SR2011-74,ANS2011-48,USN2011-50(2011-10)

特開２０１１−１４２３７５号公報 特開２０１３−９３８７９号公報 特開２０１４−１７８００号公報 特開２０１０−２４６１１４号公報

しかし、上述した、協調スケジューラがＰＦメトリックを計算して協調パターンを選択する技術は、例えば、協調スケジューラが協調停止パターンや協調パターンの全てのパターンの各々について全ユーザのＰＦメトリックを計算する場合がある。この場合、当該技術では、基地局の個数が増大すると協調パターン数も増大し、パターン数が増大するとそれに応じてＰＦメトリックの計算量も膨大なものとなる。

上述した協調通信を行う場合のスループットと協調通信を行わない場合のスループットを比較する技術については、２つのスループットを比較して協調通信が有効か否かを判別しており、どのようにしてＰＦメトリックの計算量を抑制できるかについては議論されていない。

また、上述した、マルチサイト接続を行うユーザ端末のリソースの割当頻度を設定する技術や、端末からの要求通信速度に基づいて通信モードを切り替える技術についても、ＰＦメトリックの計算量を抑制することについては何も議論されていない。

さらに、上述した、通信パラメータを決定する技術や協調伝送グループにセルとユーザを動的に加える技術についても、ＰＦメトリックの計算量を抑制することについては何も議論されておらず、このような課題を解決することは困難である。

そこで、一開示は、計算量を抑制するようにした制御装置、協調パターン選択方法、及び無線通信システムを提供することにある。

一開示は、制御装置において、第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う第２の割合を算出する比率算出部と、複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択する協調パターン選択部とを備える。

一開示によれば、計算量を抑制するようにした制御装置、協調パターン選択方法、及び無線通信システムを提供することができる。

図１は無線通信システムの構成例を表す図である。 図２は無線通信システムの構成例を表す図である。 図３は集中制御局と基地局の構成例を表す図である。 図４は移動局の構成例を表す図である。 図５は無線通信システム全体の動作例を表すシーケンス図である。 図６は実施比率算出処理の動作例を表すフローチャートである。 図７は割合算出処理の動作例を表すフローチャートである。 図８は協調パターン選択処理の動作例を表すフローチャートである。 図９は計算量の例を表す図である。 図１０は協調パターン選択処理の動作例を表すフローチャートである。 図１１（Ａ）は実施比率の例、図１１（Ｂ）から図１１（Ｅ）は協調パターンの例、図１１（Ｆ）は無線リソースの割当率の例を夫々表す図である。 図１２は送信パターンの例を表す図である。 図１３は実施比率の算出処理の動作例を表すフローチャートである。 図１４は割合算出処理の動作例を表すフローチャートである。 図１５は協調パターン選択処理の動作例を表すフローチャートである。 図１６（Ａ）から図１６（Ｇ）は計算量の例を表す図である。 図１７は集中制御局のハードウェア構成例を表す図である。 図１８は基地局のハードウェア構成例を表す図である。 図１９は移動局のハードウェア構成例を表す図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態における無線通信システム１０の構成例を表している。

無線通信システム１０は、制御装置１００と第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２を備える。

第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２は、例えば、移動局装置と無線通信を行う無線通信装置である。例えば、第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２は、自局のサービス提供範囲に在圏する移動局装置に対して無線通信を行うことで、通話サービスなど種々のサービスを提供できる。第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２は、例えば、移動局装置との間の無線区間における第１及び第２の品質情報を制御装置へ夫々送信する。

制御装置１００は、比率算出部１１０と協調パターン選択部１２０を備える。

比率算出部１１０は、第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、第１の割合と第２の割合を算出する。第１の割合は第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２が協調して無線通信を行う割合であり、第２の割合は第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２が協調することなく第１の基地局装置２００−１が無線通信を行う割合である。

協調パターン選択部１２０は、複数の期間において、第１及び第２の割合に基づいて第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択する。協調パターン選択部１２０は、選択した協調パターンを第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２へ送信する。期間は、例えば、サブフレーム期間であり、第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２においてスケジューリングを行うスケジューリング期間でもある。

第１及び第２の基地局装置２００−１，２００−２は協調パターンを受信する。協調パターンを受信した第１の基地局装置２００−１は、例えば、協調パターンに従って、第２の基地局装置２００−２と協調して移動局装置と無線通信を行ったり、第２の基地局装置２００−２と協調することなく単独で移動局装置と無線通信を行う。

このように本第１の実施の形態においては、制御装置１００において第１及び第２の割合を予め算出し、複数の期間に亘って同一の第１及び第２の割合を使用し、当該第１及び第２の割合に基づいて協調パターンを選択するようにしている。

従って、本第１の実施の形態では、各期間においては第１及び第２の割合の算出処理が行われずに協調パターンの選択処理が行われており、各期間において算出処理と選択処理が行われる場合と比較して、計算量の削減を図ることができる。

［第２の実施の形態］
次に第２の実施の形態について説明する。

＜無線通信システムの構成例＞
無線通信システムの構成例について説明する。図２は無線通信システム１０の構成例を表す図である。無線通信システム１０は、集中制御局装置（又は制御装置、以下では「集中制御局」と称する場合がある）１００、複数の基地局装置（以下、「基地局」と称する場合がある）２００−１，２００−２、及び移動局装置（以下、「移動局」と称する場合がある）３００−１，３００−２を備える。

集中制御局１００は複数の基地局２００−１，２００−２を制御する。本第２の実施の形態においては、集中制御局１００は、複数の基地局２００−１，２００−２から送信された品質情報を受信し、品質情報に基づいて協調パターンを決定し、決定した協調パターンに関する情報を複数の基地局２００−１，２００−２へ通知する。

協調パターンは、例えば、複数の基地局２００−１，２００−２がどのように協調通信を行うかについてのパターンを示している。例えば、図１１（Ｂ）から図１１（Ｅ）は協調パターンの例を示している。これらの図に示すように、「Ｐａｔｔｅｒｎ＃１」は３つの基地局が協調通信を行わない場合の協調パターンの例を表し、「Ｐａｔｔｅｒｎ＃２」では２つの基地局が協調通信を行い、残りの１つの基地局が協調通信を行わない協調パターンの例を示している。例えば、協調パターンは各基地局２００−１，２００−２について協調通信を行うか又は協調通信を行わないかを表している。協調パターンには、例えば、図１１（Ｂ）に示すように協調通信を行わない場合のパターンが含まれてもよい。

図２に戻り、各基地局２００−１，２００−２は、例えば、自局のサービス提供範囲において移動局３００−１，３００−２と無線通信を行い、通話サービスやＷｅｂ閲覧サービスなど、様々なサービスを提供する無線通信装置である。各基地局２００−１，２００−２は集中制御局１００から通知された協調パターンに関する情報に従って、他の基地局２００−２，２００−１と共に協調通信を行って移動局３００−１，３００−２と無線通信を行う。或いは、各基地局２００−１，２００−２は協調パターンに関する情報に従って、協調通信を行うことなく、単独で移動局３００−１，３００−２と無線通信を行う。

協調通信の種類としては、例えば、ＪＴ（Joint Processing）方式やＣＢ／ＣＳ（Coordinated Beam Forming/Coordinated Scheduling）方式などがある。例えば、ＪＴ方式は複数のポイントから同時にデータが送信される方式であり、ＣＢ／ＣＳ方式はデータの送信は１つの基地局２００−１から行われるがビームフォーミングとスケジューリングの決定は複数の基地局２００−１，２００−２が協調して行う方式である。本第２の実施の形態においては協調通信の方式はどのようなものであって良い。

移動局３００−１，３００−２は、例えば、フィーチャーフォン、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ゲーム装置などの無線通信装置である。移動局３００−１，３００−２は、各基地局２００−１，２００−２のサービス提供範囲において、各基地局２００−１，２００−１と無線通信を行うことで種々のサービスの提供を受けることができる。また、移動局３００−１が複数の基地局２００−１，２００−２による協調通信により無線通信を行うことで、協調通信が行われない場合と比較して、スループットが改善され、通信性能の向上を図ることができる。

なお、集中制御局１００に接続される基地局２００−１，２００−２は３台以上あってもよいし、各基地局２００−１，２００−２と無線通信を行う移動局３００−１，３００−２も複数台あってもよい。

また、本第２の実施の形態において、各基地局２００−１，２００−２を「セル」、又は各基地局２００−１，２００−２と各基地局２００−１，２００−２のサービス提供範囲をまとめて「セル」と称する場合がある。或いは、各基地局２００−１，２００−２のサービス提供範囲を「セル範囲」と称する場合もある。さらに、本第２の実施の形態において、移動局３００を「ユーザ」と称する場合もある。

さらに、基地局２００−１，２００−２は基地局２００、移動局３００−１，３００−２を移動局３００と称する場合がある。

次に、無線通信システム１０に含まれる集中制御局１００、基地局２００、及び移動局３００の各構成例について説明する。

＜集中制御局と基地局の構成例＞
図３は集中制御局１００と基地局２００の各構成例を表している。図３において、基地局２００−１はベースバンドユニット部（以下では、「ベースバンドユニット」と称する場合がある）２１０−１とＲＲＨ部（Remote Radio Head）２２０−１、及びアンテナ２３０−１１，２３０−１２を含む。また、基地局２００−２はベースバンドユニット２１０−２とＲＲＨ部２２０−２、及びアンテナ２３０−２１，２３０−２２を含む。図３では、このような基地局２００−１〜２００−ｎ（ｎは２以上の整数）がｎ個存在する例を表している。

図３では１つのベースバンドユニット２１０−１に対して１つのＲＲＨ部２２０−１が接続される例を表しているが、１つのベースバンドユニット２１０−１に対して複数のＲＲＨ部２２０−１〜２２０−ｎが接続されてもよい。

また、各ベースバンドユニット２１０−１〜２１０−ｎと各ＲＲＨ部２２０−１〜２２０−１は、例えば数ｍから数ｋｍなど、物理的に距離の離れた位置に設置されてもよい。

集中制御局１００は、単独及び協調比率算出部（以下、「比率算出部」と称する場合がある）１１０と協調パターン選択部１２０を備える。

比率算出部１１０は、各基地局２００−１〜２００−ｎから送信された品質情報を受信し、品質情報に基づいて、複数の基地局２００−１〜２００−ｎが協調通信を行う場合の実施比率と、複数の基地局２００−１〜２００−ｎが協調通信を行わない場合の実施比率を算出する。

協調通信を行う場合の実施比率とは、例えば、基地局２００−１が他の基地局２００−２と協調して移動局３００と無線通信を行う場合に基地局２００−１，２００−２に属する全移動局３００に割り当てる無線リソースの割当率を表している。例えば、複数の基地局２００について協調通信を行う場合と行わない場合とを合わせて移動局３００に割り当てる無線リソースを「１」とすると、協調通信を行う場合の実施比率は、そのうちどれくらいの無線リソースを協調通信に割り当てるのか示す比率を表している。

一方、協調通信を行わない場合の実施比率とは、例えば、基地局２００−１が他の基地局２００−２と協調することなく移動局３００と単独で無線通信を行う場合に基地局２００−１に属する全移動局３００に割り当てる無線リソースの割当率を表している。例えば、協調通信を行わない場合の実施比率は、複数の基地局２００について協調通信を行う場合と行わない場合とを合わせた移動局３００に割り当てる無線リソースを「１」とすると、そのうちどれくらい協調通信を行わない場合の無線リソースとして割り当てるかを表している。

なお、移動局３００が基地局２００−１に「属する」とは、例えば、移動局３００が基地局２００−１のセル範囲内に在圏する、ということである。移動局３００が基地局２００−１に属することを、例えば、移動局３００が基地局２００−１配下となっていると称する場合もある。

比率算出部１１０における実施比率の算出処理の詳細は動作例において説明する。

協調パターン選択部１２０は、比率算出部１１０から出力された２つの実施比率に関する情報を受け取り、２つの実施比率に基づいて協調パターンを選択する。協調パターン選択部１２０は、例えば、２つの実施比率についてＰＦ（Proportional Fairness）メトリックを算出し、算出したＰＦメトリックに基づいて協調パターンを選択する。ＰＦメトリックは、例えば、平均的な値に対する瞬時的な値の比を表す。ここでは、ＰＦメトリックは、例えば、平均的な実施比率に対する瞬時的な実施比率の比を表している。協調パターン選択部１２０における協調パターン選択処理の詳細は動作例において説明する。協調パターン選択部１２０は、選択した協調パターンに関する情報を基地局２００へ送信する。

ベースバンドユニット２１０−１は、データ生成部２０１、誤り訂正符号化部２０２、変調部２０３、セル共通ＲＳ（Reference Signal）生成部２０４、移動局固有ＲＳ生成部２０５、ＣＳＩ（Channel State Information）−ＲＳ生成部２０６、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７を備える。また、ベースバンドユニット２１０−１は、チャネル多重部２０８、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier）部２０９、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１１、Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２、及びスケジューラ部（以下、「スケジューラ」と称する場合がある）２１５を備える。

データ生成部２０１は、スケジューラ２１５から出力されたスケジューリング結果を受け取り、当該スケジューリング結果に従って、指示された移動局３００宛のデータを生成する。データ生成部２０１は生成したデータを誤り訂正符号化部２０２へ出力する。

誤り訂正符号化部２０２は、スケジューラ２１５から出力されたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）情報を受け取り、データ生成部２０１から出力されたデータに対して、当該ＭＣＳ情報により指示された符号化率で誤り訂正符号化（以下、「符号化」と称する場合がある）処理を施す。誤り訂正符号化部２０２は、符号化処理された符号化データを変調部２０３へ出力する。

変調部２０３は、スケジューラ２１５から出力されたＭＣＳ情報を受け取り、誤り訂正符号化部２０２から出力された符号化データに対して、当該ＭＣＳ情報により指示された変調方式で変調処理を施す。変調部２０３は変調処理された変調後のデータをチャネル多重部２０８へ出力する。

セル共通ＲＳ生成部２０４は、セル共通ＲＳ信号を生成する。セル共通ＲＳ信号は、例えば、移動局３００においてデータを復調するためのチャネル推定等に用いられる参照信号である。

移動局固有ＲＳ生成部２０５は、移動局固有ＲＳ信号を生成する。移動局固有ＲＳ信号は、例えば、セル固有の報知チャネルを復調するためのチャネル推定等に用いられる参照信号である。セル共通ＲＳ信号と移動局固有ＲＳ信号を「復調用ＲＳ信号」と称する場合がある。

ＣＳＩ−ＲＳ生成部２０６は、ＣＳＩ−ＲＳ信号を生成する。ＣＳＩ−ＲＳ信号は、例えば、移動局３００において、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）、ＲＩ（Rank Indicator）、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）を推定するために用いられる参照信号である。ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩ、ＲＳＲＰなどを、例えば、チャネル品質情報と称する場合がある。移動局３００ではＣＳＩ−ＲＳ信号に基づいてチャネル品質情報を推定（又は測定）し、推定したチャネル品質情報をＣＳＩレポートとして基地局２００へ送信する。

Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７は、スケジューラ２１５から出力された各移動局３００についてのＭＣＳ情報とスケジューリング結果とを含む制御信号を生成する。Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７は、生成した制御信号をチャネル多重部２０８へ出力する。

チャネル多重部２０８は、以下の５の信号を多重化する。すなわち、変調部２０３から出力されたデータ、セル共通ＲＳ生成部２０４から出力されたセル共通ＲＳ信号、移動局固有ＲＳ生成部２０５から出力された移動局固有ＲＳ信号、ＣＳＩ−ＲＳ生成部２０６から出力されたＣＳＩ−ＲＳ信号、及び制御信号である。チャネル多重部２０８は、多重化した多重化信号をＩＦＦＴ部２０９へ出力する。

ＩＦＦＴ部２０９は、多重化信号に対してＩＦＦＴ処理を施して有効シンボルを生成し、生成した有効シンボルをＣＰ付加部２１１へ出力する。

ＣＰ付加部２１１は、有効シンボルに対してＣＰを付加してＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルを生成する。ＣＰ付加部２１１は生成したＯＦＤＭシンボルをＲＲＨ部２２０−１へ出力する。

Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２は、ＲＲＨ部２２０−１から出力されたベースバンド信号に対して、復調処理や誤り訂正復号化処理を施して、移動局３００から送信された品質情報を抽出する。Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２は抽出した品質情報を集中制御局１００の比率算出部１１０へ出力する。

スケジューラ２１５は、集中制御局１００の協調パターン選択部１２０から出力された協調パターンに関する情報に基づいて、移動局３００に対して無線リソースを割り当てる。スケジューラ２１５は、協調通信を行う場合、他の基地局２００−２のベースバンドユニット２１０−２のスケジューラと協調して無線リソースを割り当ててもよい。スケジューラ２１５は、例えば、無線リソースの割当結果をスケジューリング結果としてデータ生成部２０１やＤｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７へ出力する。

また、スケジューラ２１５は、移動局３００との間で無線通信を行う場合の符号化率や変調方式などを決定し、決定した符号化率や変調方式を含むＭＣＳ情報を生成する。スケジューラ２１５は生成したＭＣＳ情報を誤り訂正符号化部２０２や変調部２０３、Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２へ出力する。

なお、他のベースバンドユニット２１０−２〜２１０−ｎはベースバンドユニット２１０−１と同一構成のため説明を省略する。

ＲＲＨ部２２０−１は、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部２２１−１とＵｐｌｉｎｋ無線処理部２２２−１を備える。

Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部２２１−１は、ＣＰ付加部２１１から出力されたＯＦＤＭシンボルに対して、無線帯域への周波数変換処理（アップコンバート）やＤ／Ａ（Digital/Analogue）変換処理などを施して、無線信号を生成する。Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部２２１−１は、生成した無線信号をアンテナ２３０−１１へ出力する。

アンテナ２３０−１１は無線信号を移動局３００へ送信する。基地局２００から移動局３００への通信方向を、下り（Downlink）通信と称する場合がある。

アンテナ２３０−１２は移動局３００から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号をＵｐｌｉｎｋ無線処理部２２２−１へ出力する。移動局３００から基地局２００への通信方向を、上り（Uplink）通信と称する場合がある。

Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部２２２−１は、アンテナ２３０−１２から出力された無線信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理や周波数変換処理（ダウンコンバート）を行い、ベースバンド帯域のベースバンド信号を生成する。Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部２２２−１は、生成したベースバンド信号をＵｐｌｉｎｋ受信部２１２へ出力する。

なお、他のＲＲＨ部２２０−ｎもＲＲＨ部２２０−１と同一構成であり、アンテナ２３０−ｎ１，２３０−ｎ２もアンテナ２３０−１１，２３０−１２と夫々同一構成となっている。

＜移動局の構成例＞
次に移動局３００の構成例を説明する。図４は移動局３００の構成例を表す図である。

移動局３００は、アンテナ３０１、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部３０２、ＣＰ除去部３０３、ＦＦＴ部３０４、チャネルデマップ部３０５、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６、チャネル推定部３０７、ＣＳＩ推定部３０８を備える。また、移動局３００は、復調部３０９、誤り訂正復号部３１０、Ａｃｋ／Ｎａｃｋ生成部３１１、Ｕｐｌｉｎｋ送信部３１２、Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部３１３、及びアンテナ３１４を備える。

アンテナ３０１は、基地局２００から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号をＤｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部３０２へ出力する。

Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部３０２は、無線信号に対してＡ／Ｄ変換処理や周波数変換処理（ダウンコンバート）を行ってＯＦＤＭシンボルを抽出し、抽出したＯＦＤＭシンボルをＣＰ除去部３０３へ出力する。

ＣＰ除去部３０３は、ＯＦＤＭシンボルに対してＣＰを除去して有効シンボルを得て、当該有効シンボルをＦＦＴ部３０４へ出力する。

ＦＦＴ部３０４は、有効シンボルに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）処理を施して、多重化信号を抽出し、抽出した多重化信号をチャネルデマップ部３０５へ出力する。

チャネルデマップ部３０５は、多重化信号からデータ信号、復調用ＲＳ信号、ＣＳＩ−ＲＳ信号、及び制御信号を分離する。チャネルデマップ部３０５は、データ信号を復調部３０９、制御信号をＤｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６、復調用ＲＳ信号をチャネル推定部３０７、ＣＳＩ−ＲＳ信号をＣＳＩ推定部３０８へ出力する。

Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６は、チャネル推定部３０７から出力されたチャネル推定値を用いて制御信号を復調し、制御信号からＭＣＳ情報とスケジューリング結果を抽出する。Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６は抽出したＭＣＳ情報とスケジューリング結果とを復調部３０９へ出力する。また、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６はＭＣＳ情報を誤り訂正復号部３１０へ出力する。

チャネル推定部３０７は、復調長ＲＳ信号を用いてチャネル推定を行う。チャネル推定部３０７はチャネル推定により得たチャネル推定値をＤｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６と復調部３０９へ出力する。

ＣＳＩ推定部３０８は、ＣＳＩ−ＲＳ信号を用いて、チャネル品質（ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩ、ＲＳＲＰなど）を推定し、推定した結果をチャネル品質情報（又はＣＳＩ情報）としてＵｐｌｉｎｋ送信部３１２へ出力する。チャネル品質は、例えば、下り通信方向のチャネル品質となっている。

復調部３０９は、チャネル推定値を用い、また、ＭＣＳ情報やスケジューリング結果に従って、自局宛のデータを復調する。

誤り訂正復号部３１０は、ＭＣＳ情報に従って、復調部３０９から出力されたデータに対して誤り訂正復号処理を施して、データを復号化する。

Ａｃｋ／Ｎａｃｋ生成部３１１は、データの復調及び誤り訂正復号に成功した場合はＡｃｋ信号、失敗した場合はＮａｃｋ信号を夫々生成する。Ａｃｋ／Ｎａｃｋ生成部３１１は、生成したＡｃｋ信号又はＮａｃｋ信号をＵｐｌｉｎｋ送信部３１２へ出力する。

Ｕｐｌｉｎｋ送信部３１２は、ＣＳＩ情報、Ａｃｋ信号又はＮａｃｋ信号、及びユーザデータに対して、誤り訂正符号化処理や変調処理を施し、ＯＦＤＭシンボルを生成する。Ｕｐｌｉｎｋ送信部３１２は生成したＯＦＤＭシンボルをＵｐｌｉｎｋ無線処理部３１３へ出力する。

Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部３１３は、ＯＦＤＭシンボルに対して、無線周波数帯域への周波数変換処理（アップコンバート）やＤ／Ａ変換処理を施して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ３１４へ出力する。アンテナ３１４は無線信号を基地局２００へ送信する。

＜動作例＞
次に無線通信システム１０における動作例について説明する。動作例は以下の順番に従って説明する。

＜１．無線通信システム全体の動作例＞
＜１．１ 実施比率の算出処理＞
＜１．２ 協調パターンの選択処理＞
＜１．３ 効果＞
＜２．その他の動作例＞
＜１．無線通信システム全体の動作例＞
図５は無線通信システム１０全体の動作例を表す。図５において「Ｃｅｌｌ＃１」は基地局２００−１、「Ｃｅｌｌ＃２」は基地局２００−２を夫々表している。

各基地局２００−１，２００−２は、移動局３００で測定されたＲＳＲＰ情報を受信すると、受信したＲＳＲＰ情報を集中制御局１００へ送信する（Ｓ１０，Ｓ１１）。

集中制御局１００は、ＲＳＲＰ情報に基づいて、基地局２００−１が基地局２００−２と協調して無線通信を行う場合の実施比率と、基地局２００−１が協調することなく無線通信を行う場合の実施比率の２つの実施比率（又は最適協調比率）を算出する（Ｓ１２）。例えば、比率算出部１１０が実施比率の算出処理を行う。その詳細については、＜１．２ 実施比率の算出処理＞において説明する。

次に、集中制御局１００は、実施比率に基づいて協調パターン（又は協調セル）を選択する（Ｓ１３）。例えば、協調パターン選択部１２０が協調パターンの選択処理を行う。その詳細は、＜１．３ 協調パターンの選択処理＞において説明する。図５の例では、集中制御局１００は２つの基地局２００−１，２００−２については協調通信を行うことなく単独で無線通信を行う協調パターンを選択している。

次に、集中制御局１００は、選択した協調パターンに関する情報を各基地局２００−１，２００−２へ通知する（Ｓ１５，Ｓ１６）。図５の例では、集中制御局１００は協調通信を行わずに単独で無線通信を行うことを示す協調パターンに関する情報を各基地局２００−１，２００−２へ送信している。

基地局２００−１は、協調パターンに関する情報を受信すると、ユーザ選択処理を行う（Ｓ１７）。例えば、スケジューラ２１５は基地局２００−１に属するユーザの中からＰＦメトリックが最大のユーザを選択する。その詳細については、＜１．２ 協調パターンの選択処理＞において説明することにする。

次に、基地局２００−１は、ユーザ選択処理で選択したユーザに対してデータを送信する（Ｓ１８）。例えば、スケジューラ２１５は選択したユーザに対して無線リソースの割当てやＭＣＳを決定するなどしてデータの送信を行う。

一方、基地局２００−２においても協調パターンに関する情報を受信すると、ユーザ選択処理を行う（Ｓ１９）。この場合も、例えば、基地局２００−２のスケジューラ２１５は基地局２００−２に属するユーザの中からＰＦメトリックが最大のユーザを選択する。そして、基地局２００−２は、ユーザ選択処理で選択したユーザに対してデータを送信する（Ｓ２０）。

図５の例では、集中制御局１００は「サブフレーム＃１」においては協調通信を行わない例を表し、「サブフレーム＃１」の次にサブフレーム期間である「サブフレーム＃２」においては協調通信を行う場合の例を表している。

この場合、集中制御局１００は、協調パターン選択処理を行うことで、２つの基地局２００−１，２００−２について共に協調通信を行う協調パターンを選択する（Ｓ２１）。そして、集中制御局１００は、選択した協調パターンに関する情報を２つの基地局２００−１，２００−２へ送信する（Ｓ２２，２３）。

基地局２００−１は、協調パターンに関する情報を受信すると、ユーザ選択処理を行う（Ｓ２４）。この場合、スケジューラ２１５は、例えば、２つの基地局２００−１，２００−２に属するユーザの中からＰＦメトリックが最大のユーザを選択する。この選択処理についても、＜１．２ 協調パターンの選択処理＞において説明する。

次に、基地局２００−１は、ＭＡＣ処理結果を基地局２００−２へ通知する（Ｓ２５）。そして、２つの基地局２００−１，２００−２は端末３００に対して協調通信を行う（Ｓ２６，Ｓ２７）。

＜１．１実施比率の算出処理＞
次に、実施比率の算出処理（Ｓ１２）について説明する。図６及び図７は実施比率の算出処理の動作例を表すフローチャートである。

なお、以下に示す動作例において数式を用いて処理が行われる場合がある。例えば、このような数式は比率算出部１１０の内部メモリに記憶されており、比率算出部１１０は内部メモリから数式を読み出して数式に値を代入するなどの処理を行い、その処理結果を内部メモリに記憶するなどにより、処理が行われるものとする。

比率算出部１１０は処理を開始すると（Ｓ１２）、ＲＳＲＰ情報に基づいて期待スループットR_n,m，R_n,m,lを算出する（Ｓ１２１）。

期待スループットR_n,mは、ｍ番目の基地局２００（例えば基地局２００−１）から協調通信無しで無線通信が行われた場合のユーザｎにおいて得られる期待スループットを表す。「期待スループット」としているのは、例えば、ユーザｎが無線リソースの全帯域を占有して無線通信を行った場合に得られるスループットとしているからである。

また、期待スループットR_n,m,lは、ｍ番目の基地局２００とｌ番目の基地局２００（例えば基地局２００−２）が協調通信することでユーザｎにおいて得られる期待スループットを表している。

比率算出部１１０は、例えば、以下のようにして期待スループットR_n,m，R_n,m,lを算出する。すなわち、ユーザｎから報告されるｍ番目の基地局２００に対する受信電力情報をP_n,m（例えば図５のＳ１０）、ユーザｎから報告されるｌ番目の基地局２００に対する受信電力情報をP_n,l（例えば図５のＳ１１）とすると、受信品質SINR_n.m、SINR_n,m,lを以下の式により算出する。

ここで、受信品質SINR_n.mは、ユーザｎがｍ番目の基地局２００から協調送信無しで無線通信を行う場合にユーザｎにおいて得られる受信品質を表す。また、受信品質SINR_n,m,lは、ｍ番目とｌ番目の基地局２００による協調通信で無線通信を行う場合にユーザｎにおいて得られる受信品質を表す。ただし、式（１）（２）において、N_thは雑音成分、分母の第２項は対象とする基地局２００以外の基地局からの受信電力の総和を夫々表している。

そして、比率算出部１１０は、シャノンの定理（又はシャノン・ハートレーの定理）を用いて、式（１）及び式（２）で得られた受信品質SINR_n,m，SINR_n,m,lから、期待スループットR_n,m，R_n,m,lを夫々算出する。具体的には比率算出部１１０は以下の式（３）及び式（４）を用いる。

ここで、Ｗはデータ信号の帯域幅、αはシャノンの定理からの劣化を表す係数であり、例えば「２．０」である。

なお、移動局３００側で位相が合うように協調セル間でコヒーレント送信した場合、受信電力は振幅合成されるため、ＳＩＮＲは以下の式（５）により算出される。比率算出部１１０は式（５）の計算結果を式（４）に代入することで期待スループットR_n,m,lを算出してもよい。

比率算出部１１０は、期待スループットR_n,m，R_n,m,lを計算すると（Ｓ１２１）、２つの割合P_n,m、P_n,m,lを算出する（Ｓ１２２）。

割合P_n,mは、例えば、ユーザｎがｍ番目の基地局２００と協調通信無しで無線通信を行う割合を示す。また、割合P_n,m,lは、例えば、ユーザｎがｍ番目とｌ番目の基地局２００による協調通信で無線通信を行う割合を示す。

言い換えると、割合P_n,mは、例えば、ユーザｎが協調通信無しでｍ番目の基地局２００と無線通信を行う場合にユーザｎがｍ番目の基地局２００から割り当てる無線リソースの割当率を表している。また、割合P_n,m,lは、例えば、ユーザｎがｍ番目の基地局２００がｌ番目の基地局２００と協調通信を行う場合にユーザｎがｍ番目とｌ番目の基地局２００から割り当てられる無線リソースの割当率を表している。例えば、２つの割合P_n,m，P_n,m,lの総和は「１」である。

比率算出部１１０は、例えば、以下のようにして２つの割合P_n,m，P_n,m,lを算出する。すなわち、比率算出部１１０は、以下の式（６）で表されるＰＦユーティリティの最大化問題を解くことで、２つP_n,m，P_n,m,lを算出する。

式（７）から式（９）は式（６）を解く場合の条件を表している。比率算出部１１０は、式（６）を解くことで、以下の式（１０）及び式（１１）で示された割合P_n,m、P_n,m,lを得る。

式（６）から式（１１）における記号について説明すると、eNBは基地局２００全体の集合、UEはユーザ全体の集合を表す。また、eNB(n)はユーザｎの協調セル候補の集合、UE(m)はｍ番目の基地局２００を協調セル候補に含むＵＥ（User Equipment、又は移動局３００）の集合、UE(m,l)はｍ番目とｌ番目の２つの基地局２００を協調セル候補に含むＵＥの集合を表している。さらに、α(m)はｍ番目の基地局２００が協調通信を行う割合を示す。ここで、例えば、協調セル候補とは協調通信を行う基地局２００の候補のことであり、協調セルとは協調通信を行う基地局２００のことである。

協調セル候補の集合eNB(n)は、ユーザｎが通信を行う可能性のある基地局２００で、受信電力の測定が可能な基地局としておけば良い。又は、受信電力の高い順に決められた数の基地局が選択されても良い。

以上、式（１０）と式（１１）で示される割合P_n,m，P_n,m,lの算出方法（図６のＳ１２２）について述べた。具体的には、例えば、図７に示すフローチャートにより算出可能である。

すなわち、比率算出部１１０は、２つの割合P_n,m，P_n,m,lを算出する処理を開始すると（Ｓ１２２０）、割合P_n,m，P_n,m,lとα(m)とを以下のように初期化する（Ｓ１２２１）。

次に、比率算出部１１０は、式（７）及び式（１０）に対して注水定理を用いて、ユーザｎが協調通信無しで無線通信を行う割合P_n,mとμ_mを更新する（Ｓ１２２２）。

注水定理は、例えば、総電力が一定の複数のストリーム（又はチャネル）があった場合、各ストリームに対してどのように電力を割り当てれば通信容量が最大になるという定理である。注水定理によれば、良好なストリームに閾値より大きい電力を割り当て、劣悪なストリームには閾値より小さい電力を割り当てることで通信容量が最大となる、とされる。なお、数（１０）の右辺の「μ_m」は、注水定理における高さを表す変数を表している。

次に、比率算出部１１０は、式（１１）から、ユーザｎが協調通信で無線通信を行う割合P_n,m,lを更新する（Ｓ１２２３）。例えば、μ_mは式（１０）で算出されており、μ_lも他の基地局に対する式（１０）の計算により既に算出されているため、式（１１）の第１式から、割合P_n,m,lは算出可能である。

次に、比率算出部１１０は、式（８）からα(m)を更新する（Ｓ１２２４）。例えば、比率算出部１１０は、式（１０）により各ユーザの協調通信を行う割合P_n,m,lを算出しているため、この計算をｍ番目とｌ番目の基地局２００に属する全ユーザに対して行うことで、α(m)を算出することができる。

そして、比率算出部１１０は割合P_n,m，P_n,m,lの算出処理を終了する（Ｓ１２２５）。

図６に戻り、次に、比率算出部１１０は２つの割合P_n,m，P_n,m,lから、ユーザｎの協調セルを決定する（Ｓ１２３）。例えば、以下のようにして協調セルを決定してもよい。

すなわち、比率算出部１１０は、算出された割合P_n,m，P_n,m,lの中で最も高い値を示すP_n,m'又はP_n,m',l'を選択する。最も高い値を示すものが割合P_n,m'の場合、ユーザｎはｍ’番目の基地局２００と協調通信を行わないことを決定する。一方、最も高い値を示すものが割合P_n,m',l'の場合、ユーザｎはｍ’番目の基地局２００とｌ’番目の基地局２００で協調通信を行うことを決定する。

協調セルの選択は、後段のＳ１３やＳ２１（図５）においても行われるが、Ｓ１３やＳ２１では、基地局２００に属する全ユーザの実施比率（又は全ユーザに割り当てる無線リソースの割当率）に基づいて協調セルが選択される。最終的には、Ｓ１３やＳ２１により協調セルが選択されるため、本処理（Ｓ１２３）はなくてもよい。

図６に戻り、次に、比率算出部１１０は、２つの割合P_n,m，P_n,m,lに基づいて実施比率（又は「協調パターン実施比率」、以下では「実施比率」と称する場合がある）O_m，O_m,lを夫々算出する（Ｓ１２４）。比率算出部１１０は、例えば、以下の式（１２）を用いて実施比率O_m，O_m,lを算出する。

そして、比率算出部１１０は一連の処理を終了する（Ｓ１２５）。比率算出部１１０は、算出した２つの実施比率O_m，O_m,lを協調パターン選択部１２０へ出力する。

＜１．２ 協調パターンの選択処理＞
次に、協調パターンの選択処理（図５のＳ１３，Ｓ２１）の動作例について説明する。図８は協調パターン選択処理の動作例を表すフローチャートである。

なお、以下の動作例においても、協調パターン選択部１２０は数式を用いて処理を行う場合がある。例えば、数式は協調パターン選択部１２０の内部メモリに記憶されており、協調パターン選択部１２０は内部メモリから数式や値などを読み出して、数式に値を代入するなどの処理を行い、その結果を内部メモリに記憶することで処理が行われてもよい。

協調パターン選択部１２０は、協調パターン選択処理を開始すると（Ｓ１３）、変数ｍについて初期化する（Ｓ１３１）。変数ｍは、例えば、セル番号を表している。協調パターン選択部１２０は、「ｍ＝１」とすることで初期化する。

次に、協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍは選択可能であるか否かを判定する（Ｓ１３２）。選択された基地局２００を選択不可とすることで、協調通信を行う又は行わないことの決定が１つの基地局２００に対して２重に行われないようにしている。例えば、協調パターン選択部１２０は内部メモリに記憶したフラグ情報に基づいて判別してもよい。

協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍは選択可能と判別したとき（Ｓ１３２でＹＥＳ）、実施比率O_m，O_m,lに基づいてＰＦメトリックM_m，M_m,lを算出する（Ｓ１３３）。協調パターン選択部１２０は、例えば、以下の式を用いて算出する。

式（１３）において、

は、例えば、協調通信を行わない場合の平均実施比率と協調通信を行う場合の平均実施比率を夫々表している。

協調パターン選択部１２０は、協調時間ｎ＋１のときに選択された場合「１」、そうでない場合「０」となる変数Aⁿと、忘却変数βとを用いて、以下の式（１４）により式（１３）を計算する。

次に、協調パターン選択部１２０は、算出したメトリックM_mが最大か否かを判別する（Ｓ１３４）。すなわち、協調パターン選択部１２０は、例えば、メトリックM_mの方がメトリックM_m,lよりも大きいか否かを判定している。

協調パターン選択部１２０は、算出したメトリックM_mが最大ではないとき（Ｓ１３４でＮＯ）、ｍ番目とｌ番目の基地局２００は協調通信を行うと決定し、ｌ番目の基地局２００については選択不可とする（Ｓ１３５）。算出したメトリックM_mが最大ではないとき、すなわち、メトリックM_mよりも大きい値のメトリックM_m,lが存在するとき、協調パターン選択部１２０ではｍ番目とｌ番目の基地局２００で協調通信を行うことを決定している。

他方、協調パターン選択部１２０は、算出したメトリックM_mが最大のとき（Ｓ１３４でＹＥＳ）、ｍ番目の基地局２００は協調通信を行わないことを決定する（Ｓ１３６）。

協調パターン選択部１２０は、Ｓ１３５とＳ１３６により協調パターンを決定している。協調パターン選択部１２０は、決定した協調パターンに関する情報を内部メモリなどに記憶してもよい。

次に、協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍについて全セル数よりも小さいか否かを判別する（Ｓ１３７）。協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍが全セル数よりも小さいとき（Ｓ１３７）、セル番号ｍを１つインクリメントして（Ｓ１３９）、Ｓ１３２の処理へ移行する。協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍについても内部メモリに記憶するなどして処理を行うようにしてもよい。

一方、協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍが全セル以上の場合（Ｓ１３７でＮＯ）、全てのセルについて協調パターンを決定したことになるため、一連の処理を終了する（Ｓ１３８）。

また、協調パターン選択部１２０は、セル番号ｍが選択不可のとき（Ｓ１３２でＮＯ）、セル番号が全セル数より小さいか否かを判別する（Ｓ１３７）。

以上のようにして協調パターン選択部１２０は協調パターンを選択し、決定した協調パターンに関する情報を各基地局２００−１，２００−２へ通知する（図５のＳ１５，Ｓ２２）。

各基地局２００−１，２００−２は協調パターンに関する情報を受信すると、ユーザ選択処理を行う（Ｓ１７，Ｓ１９，Ｓ２４）。例えば、ユーザ選択処理においても数式を用いて処理が行われる場合がある。例えば、このような数式はスケジューラ２１５の内部メモリなどに保持されており、スケジューラ２１５は内部メモリから数式を読み出して値を代入するなどして計算を行い、計算結果を内部メモリに保持することにより処理が行われてもよい。

協調パターンの選択については、協調通信を行わない場合のユーザ選択処理（Ｓ１７，Ｓ１９）と、協調通信を行う場合のユーザ選択処理（Ｓ２４）の２つの場合がある。

協調通信を行わない場合のユーザ選択処理（Ｓ１７，Ｓ１９）は、例えば、以下となる。すなわち、基地局２００−１のスケジューラ２１５は、以下の式（１５）と式（１７）を用いて、当該基地局２００−１に属する全ユーザのＰＦメトリックのうちＰＦメトリックが最大のユーザＵＥ（以下、「最大ユーザＵＥ」と称する場合がある）を算出する。また、基地局２００−２のスケジューラ２１５は、以下の式（１６）と式（１７）を用いて、当該基地局２００−２に属する全ユーザのＰＦメトリックのうち最大ユーザＵＥを算出する。

式（１５）におけるR_jは、例えば、ｍ番目の基地局２００（例えば基地局２００−１）から送信された無線信号を希望波とした場合の瞬時のスループットを表し、式（３）により算出されたものである。また、式（１６）におけるR_jは、例えば、ｌ番目の基地局２００（例えば基地局２００−２）から送信された無線信号を希望波とした場合の瞬時のスループットを表し、式（３）により算出されたものである。

また、式（１５）の分母は、例えば、ｍ番目の基地局２００から送信された無線信号を希望波とした場合の平均スループットを表している。スケジューラ２１５は、例えば、以下の式を用いて平均スループットを算出する。

式（１７）において、変数Bⁿは時間ｎ＋１のときに選択された場合に「１」、そうでない場合に「０」になる変数を表し、βは忘却係数を表している。

例えば、スループット期待値（式（３））は比率算出部１１０で算出され、協調パターン選択部１２０を経由して、協調パターンに関する情報とともに送信される。従って、各基地局２００−１，２００−２のスケジューラ２１５は式（１５）から式（１７）を用いて、ＰＦメトリックが最大の最大ユーザＵＥを算出できる。

他方、スケジューラ２１５は、協調通信を行う場合、以下の式を用いて、ＰＦメトリックが最大のユーザＵＥを選択する。

式（１８）におけるR_jは、例えば、ｍ番目とｌ番目の基地局２００の双方から送信された無線信号を希望波とした場合の瞬時のスループットを表している。式（１８）におけるR_jは、例えば、式（４）により比率算出部１１０により算出されたものであり、この場合も、比率算出部１１０から協調パターン決定部１２０を経由して、スケジューラ２１５が受け取ることが可能である。

＜１．３ 効果＞
次に本第２の実施の形態における効果について説明する。図９は協調送信を行うクラスタサイズに応じたＰＦメトリックの計算量の例を表している。

図９において、「クラスタサイズ」は、例えば、協調通信を行う場合に選択可能な基地局２００の個数を表している。また、「協調なし」は、例えば、協調通信を行わない場合のＰＦメトリックの計算量を表している。さらに、「協調あり」は、例えば、全ての協調パターンについての全ユーザに対してＰＦメトリックの計算が行われる場合の計算量を表している。「協調なし」と「協調あり」のいずれの場合も、例えば、サブフレーム期間毎にこのような計算が行われるものとする。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、クラスタサイズが「２」における「協調あり」の場合のＰＦメトリックの計算量の例を表している。

「協調あり」でクラスタサイズが「２」の場合、協調パターンの数は図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように２つある。そして、各協調パターン内には１つ又は２つの基地局２００が存在する。各基地局２００に属する全ユーザ数を「Ｎ」とすると、協調通信を行わない場合では、２つの基地局に属する全ユーザのＰＦメトリックが計算されるため「２Ｎ」となる。協調通信を行う場合もその計算量は「２Ｎ」となる。従って、「協調あり」でクラスタサイズが「２」の場合におけるＰＦメトリックの計算量は「４Ｎ」となる。

図１６（Ｃ）から図１６（Ｇ）は、クラスタサイズが「３」における「協調あり」の場合のＰＦメトリックの計算量を表している。この場合のＰＦメトリックの計算量は「１２Ｎ」となる。この場合、点線で示すセルは重複した計算を行うため、計算量にはカウントされていない。

クラスタサイズが「４」における「協調あり」の場合の計算方法については図示されていないが、クラスタサイズが「２」や「３」の場合と同様に計算すると、計算量は「３２Ｎ」となる。図９には、クラスタサイズが「５」以降の「協調あり」の場合の計算量も示されている。図９に示すように「協調あり」の場合はクラスタサイズが増えるにつれて、ＰＦメトリックの計算量が膨大になっている例を表している。

他方、図９における「協調あり（実施例２）」は、本第２の実施の形態における計算量を表している。例えば、クラスタサイズが「２」における「協調あり（実施例２）」の場合のＰＦメトリックの計算量は「２Ｎ」となっている。その理由は、例えば、以下である。

すなわち、図５に示すように集中制御局１００では実施比率の算出処理（Ｓ１２）を行う。実施比率の算出は、例えば、ＲＳＲＰを受信した場合（Ｓ１０，Ｓ１１）など、ユーザ分布の変動毎に算出される処理である。実施比率の算出は、例えば、サブフレーム期間毎に行われる処理ではく、サブフレーム期間よりも長い期間で算出されるものである。従って、実施比率の算出はＰＦメトリックの計算量にはカウントされていない。

他方、図５に示すように、協調パターンの選択処理（Ｓ１３，Ｓ２１）はサブフレーム期間毎に行われるが、簡単な処理であることから計算量としてカウントされていない。その理由は、例えば、以下である。

すなわち、協調パターン選択処理（Ｓ１３，Ｓ２１）において、ＰＦメトリックM_n，M_m,lの計算に用いる式（１３）は、実施比率O_m，O_m,lがそのまま用いられており、ユーザｎに依存しないものとなっている。従って、ＰＦメトリックの計算量としてはカウントされていない。

よって、本第２の実施の形態においては、ＰＦメトリックの計算量は、サブフレーム毎に行われるユーザ選択処理（Ｓ１７，Ｓ１９，Ｓ２４）でのＰＦメトリックの計算量をカウントすればよい。

ユーザ選択処理に際して、基地局２００−１は、例えば、式（１５）を用いて最大ユーザＵＥを選択しており（Ｓ１７）、その計算量は基地局２００−１に属する全ユーザ数である「Ｎ」となる。基地局２００−２についても、同様にＰＦメトリックの計算量は「Ｎ」となる。従って、「サブフレーム＃１」の期間における計算量は「２Ｎ」となる。

以下、同様にして「協調あり（実施例２）」の場合でクラスタサイズ「３」について計算すると計算量は「３Ｎ」、クラスタサイズ「４」について計算すると「４Ｎ」となる。

従って、本第２の実施の形態においては、クラスタサイズが「２」の場合の計算量は図９に示すように「２Ｎ」となる。クラスタサイズが「３」や「４」の場合も同様に計算すると「３Ｎ」や「４Ｎ」となる。

このように、本第２の実施の形態においては、集中制御局１００において実施比率を予め算出し、複数の期間（例えば、複数のサブフレーム期間）に亘って同一の実施比率を使用し、当該実施比率に基づいて協調パターンを選択するようにしている。

これにより、例えば、全協調パターンについて全ユーザのＰＦメトリックがスケジューリング期間毎に計算される場合（例えば、図９の「協調あり」）と比較して、本第２の実施の形態（例えば、図９の「協調あり（実施例２）」）は計算量の抑制を図ることができる。

＜２．その他の動作例＞
次に、本第２の実施の形態におけるその他の動作例について説明する。上述した協調パターンの選択（Ｓ１３）に際して、図８に示すように、集中制御局１００はセル番号１から順番に協調パターンを選択するようにする例を説明した。例えば、集中制御局１００が全協調パターンについてのＰＦメトリックを計算し、最大のＰＦメトリックとなっている協調パターンを選択するようにしてもよい。

図１０はこのような場合の協調パターンの選択処理の動作例を表すフローチャートである。この場合も各処理において数式を用いた処理が行われる場合がある。例えば、このような数式は協調パターン選択部１２０の内部メモリなどに記憶されており、協調パターン選択部１２０は数式を適宜読み出して、数式に値を代入するなどの処理を行い、処理結果を内部メモリに記憶することで処理が行われてもよい。

協調パターン選択部１２０は、処理を開始すると（Ｓ１３）、実施比率のＰＦメトリックM_m，M_m,lを算出する（Ｓ１４１，Ｓ１４２）。協調パターン選択部１２０は、例えば、式（１３）を用いて実施比率のＰＦメトリックM_m，M_m,lを算出する。

次に、協調パターン選択部１２０は、算出したＰＦメトリックの中から最大メトリックとなる協調パターンを検索し、検索した協調パターンで実施することを決定する（Ｓ１４３）。例えば、実施比率のＰＦメトリックM_m，M_m,lは基地局２００毎の値となっている。協調パターン選択部１２０は、実施比率のＰＦメトリックをM_m，M_m,lを加算するなどして協調パターン毎のＰＦのメトリックを計算し、最大のＰＦメトリックとなっている協調パターンを選択する。

次に、協調パターン選択部１２０は、実施することを決定した協調パターンに含まれる基地局２００について選択不可として（Ｓ１４４）、他に選択可能な基地局がなくなるまで処理を繰り返す（Ｓ１４５でＹＥＳ）。例えば、協調パターン選択部１２０は内部メモリにフラグ情報を記憶するなどで当該基地局２００を選択不可にするようにしてもよい。

協調パターン選択部１２０は、協調パターンとして選択可能な基地局２００がなくなると（Ｓ１４５でＮＯ）、協調パターン選択処理を終了し（Ｓ１４６）、選択した協調パターンに関する情報を各基地局２００へ通知する（図５のＳ１５，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２３）。

また、本第２の実施の形態におけるその他の動作例として、例えば、以下の動作例もある。すなわち、上述した協調パターンの選択（Ｓ１３）について、協調パターン選択部１２０は、実施比率のＰＦメトリックM_m，M_m,lを算出することなく、実施比率O_m，O_m,lを用いて協調パターンを選択するようにしてもよい。以下、具体例で説明する。

図１１（Ａ）は実施比率O_m，O_m,lの例を表している。また、図１１（Ｂ）〜図１１（Ｅ）は協調パターンの例、図１１（Ｆ）は各協調パターンの実施比率（又は無線リソース割当率）の例を表している。これらの図を用いて協調パターンがどのように選択されるかについて説明する。

協調パターンの実施比率（又は無線リソースの割当率）について、「Ｐａｔｔｅｒｎ＃１」，「Ｐａｔｔｅｒｎ＃２」，「Ｐａｔｔｅｒｎ＃３」，「Ｐａｔｔｅｒｎ＃４」の各実施比率をC₁，C₂，C₃，C₄とすると、
O₁=C₁+C₃ ・・・(19)
O₂=C₁+C₄ ・・・(20)
O₃=C₁+C₂ ・・・(21)
O_1,2=C₂ ・・・(22)
O_2,3=C₃ ・・・(23)
O_1,3=C₄ ・・・(24)
となる。

協調パターン選択部１２０は、式（１９）から式（２４）までの連立方程式を解くことで、C₁=0.1，C₂=0.2，C₃=0.3，C₄=0.4を得る。すなわち、協調パターン選択部１２０は、各協調パターンを実施する無線リソースについて１サブフレーム内において「１０％」，「２０％」，「３０％」，「４０％」の比率とすることで協調パターンを選択している。

本動作例においては、ＰＦメトリックM_m，M_m,lの算出が行われないため、ＰＦメトリックM_m，M_m,lの算出が行われる場合と比較して、計算量が少なくなり、更に計算量の抑制を図ることができる。

［第３の実施の形態］
次に第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、更に、ビームパターン（又は送信パターン、以下では「送信パターン」と称する場合がある）が含まれる例である。

図１２は送信パターンの例を表す図である。図１２に示すように、各基地局２００−１，２００−２には指向性を有する各アンテナ２３０−１，２３０−２を夫々有している。

集中制御局１００は、基地局２００−１においてチルト角が所定角度より浅く、基地局２００−２においてチルト角が所定角度より深い送信パターンである送信パターンＰ（１）と、その逆である送信パターンＰ（２）を時間的に交互に切り替えるよう制御できる。

すなわち、集中制御局１００は、送信パターンの切り替えを指示する制御信号を基地局２００−１，２００−２へ送信する。一方、各基地局２００−１，２００−２では、当該制御信号に従って各アンテナ２３０−１，２３０−２のチルト角を切り替える。このような切り替えにより、送信パターンＰ（１）と送信パターンＰ（２）を時間的に交互に切り替えることができる。

本第３の実施の形態の無線通信システム１０では、例えば、２つの送信パターンＰ（１），Ｐ（２）のうちいずれの送信パターンを選択し、選択した送信パターンを使用した協調パターンを選択する。

なお、送信パターンとは、例えば、各アンテナ２３０−１，２３０−２が無線信号を異なる方向に送信する際の各方向を表している。

図１３及び図１４は本第３の実施の形態における実施比率の算出処理（図５のＳ１２）の動作例を表すフローチャートである。なお、図１３及び図１４に示す各動作において数式を用いた処理が行われる場合がある。このような数式は、例えば、比率算出部１１０の内部メモリなどに記憶されており、処理の際に比率算出部１１０が内部メモリから適宜数式を読み出して、値を数式に代入するなどの処理を行い、その結果を内部メモリに記憶することで処理が行われてもよい。

本第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、集中制御局１００が各基地局２００−１，２００−２からＲＳＲＰ情報を受信して（図５のＳ１０，Ｓ１１）、実施比率の算出処理を行う（Ｓ１２）。

図１３に示すように、比率算出部１１０は処理を開始すると（Ｓ１２）、ＲＳＲＰ情報から期待スループットR_n,m,s，R_n,m,l,sを算出する。比率算出部１１０は以下の数式を用いて算出する。

ここで、SINR_n,m,sとR_n,m,sは、例えば、ユーザｎがｍ番目の基地局２００と協調通信を行うことなく送信パターンｓで無線通信を行った場合に得られるＳＩＮＲと期待スループットを夫々表している。また、SINR_n,m,s,lとR_n,m,l,sは、例えば、ユーザｎがｍ番目とｌ番目の基地局２００の協調通信により送信パターンｓで無線通信を行った場合に得られるＳＩＮＲと期待スループットを夫々表している。さらに、P_n,m,sは、ユーザｎから報告されたｍ番目の基地局２００が送信パターンｓで無線通信を行った場合の受信電力報告値（例えばＲＳＲＰ情報）を夫々表している。

式（２５）と式（２６）は協調通信を行わない場合の期待スループットR_n,m,sの算出式であり、式（２７）と式（２８）は協調通信を行う場合の期待スループットR_n,m,l,sの算出式である。また、式（２９）は、移動局３００において位相が合うように協調セル間でコヒーレント送信した場合のＳＩＮＲであり、式（２９）の結果を式（２８）に代入させることでこのような場合の期待スループットR_n,m,l,sが得られる。式（２９）は第２の実施の形態における式（５）に対応するる。

次に、比率算出部１１０は、２つの割合P_n,m,s，P_n,m,l,sを算出する（Ｓ１５２）。割合P_n,m,sは、例えば、ユーザｎがｍ番目の基地局２００と送信パターンｓで協調通信無しで無線通信を行う割合を示す。割合P_n,m,sは、例えば、ユーザｎがｍ番目の基地局２００から送信パターンｓにより協調通信を行うことなく無線通信を行う場合にｍ番目の基地局２００から割り当てられる無線リソースの割当率であってもよい。

また、割合P_n,m,l,sは、例えば、ユーザｎがｍ番目とｌ番目の基地局２００と送信パターンｓにより協調通信で無線通信を行う割合を示す。割合P_n,m,sは、例えば、ｍ番目とｌ番目の基地局２００が送信パターンｓにより協調通信を行う場合にユーザｎがｍ番目とｌ番目の基地局２００から割り当てられる無線リソースの割当率であってもよい。

本第３の実施の形態においても、比率算出部１１０は、以下の数式で示されるＰＦユーティリィティの最大化問題を解くことで、割合P_n,m,s，P_n,m,l,sを算出する。

式（３０）から式（３７）において、eNBは基地局２００全体の集合、UEはユーザ全体の集合、eNB(n)はユーザｎの送信セル候補の集合、UE(m)はｍ番目の基地局２００を送信セル候補に含むＵＥ全体の集合を表している。また、UE(m,l)はｍ番目とｌ番目の基地局２００を送信セル候補に含むＵＥ全体の集合、ｓは送信パターンＰ（１），Ｐ（２）に相当する送信パターンの番号を表している。さらに、α(m,s)は送信パターンがｓであるときのｍ番目の基地局２００が協調通信を行う割合（又は無線リソースの割当率）、β(s)は基地局２００全体の送信パターンがｓである割合（又は無線リソースの割当率）を夫々表している。

なお、ユーザｎの送信セル候補の集合eNB(n)は、ユーザｎと通信を行う可能性のある基地局２００で、受信電力を測定可能な基地局の全てとしておけば良い。又は、集合eNB(n)には、受信電力の高い順から決められた数だけの基地局２００が選択されても良い。

２つの割合P_n,m,s，P_n,m,l,sの算出は、例えば、図１４に示されるフローチャートにより行われる。すなわち、比率算出部１１０は、算出処理を開始すると（Ｓ１５２）、４つの割合P_n,m,s，P_n,m,l,s，α(m,s)，β(s)を初期化する（Ｓ１５２１）。例えば、比率算出部１１０は、以下のようにして初期化する。

なお、N_ptnは送信パターンの総数を表している。

次に、比率算出部１１０は、式（３１）と式（３５）に対して注水定理を用いて、ユーザｎが送信パターンｓで協調通信を行わないで無線通信を行う割合P_n,m,sと変数μ_m,sを更新する（Ｓ１５２２）。

次に、比率算出部１１０は、式（３６）を用いて、ユーザｎが送信パターンｓで協調通信を行う割合P_n,m,l,sを更新する（Ｓ１５２４）。

次に、比率算出部１１０は式（３２）を用いて、割合α(m,s)を更新する（Ｓ１５２４）。

次に、比率算出部１１０は、変数μ_m,sを更新する（Ｓ１５２５）。比率算出部１１０は、以下の式を用いて変数μ_m,sを更新する。

ただし、

である。

次に、比率算出部１１０は、式（３５）と式（３６）を用いて、２つの割合P_n,m,s，P_n,m,l,sを夫々更新する（Ｓ１５２６）。例えば、比率算出部１１０は、Ｓ１５２５で算出した変数μ_m,sを用いて２つの割合P_n,m,s，P_n,m,l,sを更新する。

次に、比率算出部１１０は、送信パターンがｓとなる割合β(s)を更新する（Ｓ１５２７）。比率算出部１１０は、以下の式を用いて割合β(s)を更新する。

そして、比率算出部１１０は算出処理を終了する（Ｓ１５２８）。

以上の処理により、例えば、送信パターンｓに対する無線リソース割当率β(s)が算出される。また、各基地局２００において送信パターンｓで協調通信を行う場合の無線リソースの割当率α(m,s)が算出可能となる。更に、各基地局２００において送信パターンｓで協調通信を行わないで無線通信を行う場合の無線リソースの割当率（１−α(m,s)）も算出可能となる。

図１３に戻り、次に、比率算出部１１０は、割合P_n,m,s，P_n,m,l,sに基づいて実施比率O_m(s)，O_m,l(s)を夫々算出する（Ｓ１５３）。比率算出部１１０は、例えば、以下の式を用いて実施比率O_m(s)，O_m,l(s)を算出する。

式（４０）において、O_m(s)は、例えば、ｍ番目の基地局２００において協調通信を行うことなく送信パターンｓで無線通信を行う割合（又は無線リソースの割当率）を表している。また、O_m,l(s)は、例えば、ｍ番目とｌ番目の基地局２００において送信パターンｓで協調通信を行う割合（又は無線リソースの割当率）を表している。

そして、比率算出部１１０は実施比率の算出処理（図５のＳ１２）を終了する（Ｓ１５４）。比率算出部１１０は、算出した２つの実施比率O_m(s)，O_m,l(s)を協調パターン選択部１２０へ出力する。

次に、協調パターン選択部１２０は協調パターン選択処理（図５のＳ１３）を行う。図１５は協調パターン選択処理の動作例を表すフローチャートである。協調パターン選択部１２０は、第２の実施の形態と同様に、例えば、スケジューリング周期（例えばサブフレーム期間）毎に協調パターン選択処理を行う。

協調パターン選択部１２０は、処理を開始すると（Ｓ１３）、各送信パターンについてのＰＦメトリックM'_sを算出し、送信パターンｓを選択する（Ｓ１６１）。例えば、協調パターン選択部１２０は、以下の式（４１）に従ってＰＦメトリックM'_sを算出する。

例えば、協調パターン選択部１２０は、算出したM'_sのうち最大のＰＦメトリックを有する送信パターンｓを基地局２００における送信パターンとして選択（又は決定）する。協調パターン選択部１２０は、送信パターンｓが選択された場合に「１」、そうでない場合に「０」となる変数A'ⁿ(s)と、忘却係数β’とを用いて、平均割当率

を以下の式（４２）に従って更新する。

以降の処理は第２の実施の形態と同様である。ただし、実施比率のＰＦメトリックの計算について、第２の実施の形態における式（１３）と式（１４）は以下の式（４３）と式（４４）に夫々置き換えられる。また、式（１８）も以下の式（４５）に置き換えられる。

なお、式（４５）において、UE(m,l,s)は送信パターンｓにおいてｍ番目とｌ番目の基地局２００の協調通信により通信を行うＵＥの集合を表している。また、式（４５）における平均スループットは式（１７）を用いてもよい。

本第３の実施の形態においても、無線通信システム１０においては、集中制御局１００において実施比率を算出している。そして、無線通信システム１０においては、算出した実施比率を複数の周期（例えば、サブフレーム期間）に亘って利用して、各周期で同一の実施比率に基づいて協調パターンを選択するようにしている。

従って、本第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、各周期で全協調パターンについて全ユーザのＰＦメトリックを計算する場合（例えば、図９の「協調あり」）と比較して、計算量の抑制を図ることができる。

なお、本第３の実施の形態においても、例えば図１０に示すように、比率算出部１１０が全協調パターンについての実施比率についてのＰＦメトリックを計算し、最大のＰＦメトリックとなる協調パターンを選択するようにしてもよい。

また、本第３の実施の形態においても、例えば、図１１（Ａ）から図１１（Ｆ）に示すように、協調パターン選択部１２０が実施比率のＰＦメトリックM_m，M_m,lを算出することなく、実施比率O_m，O_m,lを用いて協調パターンを選択するようにしてもよい。

［その他の実施の形態］
図１７は集中制御局１００のハードウェア構成例を表す図である。集中制御局１００は、ネットワークインタフェースモジュール１４１、メモリ１４２、及びプロセッサ１４３を備える。

プロセッサ１４３はメモリ１４２に記憶されたプログラムを読み出して当該プログラムを実行することで、比率算出部１１０と協調パターン選択部１２０の機能を実行することができる。プロセッサ１４３は、例えば、第２の実施の形態における比率算出部１１０と協調パターン選択部１２０に対応する。

ネットワークインタフェースモジュール１４１は、例えば、集中制御局１００が基地局２００と通信を行うためのインタフェースモジュールである。

なお、メモリ１４２は、例えば、第２の実施の形態における比率算出部１１０や協調パターン選択部１２０の内部メモリに対応する。

図１８は基地局２００−１〜２００−ｎのハードウェア構成例を表す図である。ベースバンドユニット２１０−１は、内部インタフェースモジュール２４０、ネットワークインタフェースモジュール２４１、メモリ２４２、及びプロセッサ２４３を備える。

プロセッサ２４３は、メモリ２４２に記憶されたプログラムを読み出して当該プログラムを実行することで、データ生成部２０１、誤り訂正符号化部２０２、変調部２０３、チャネル多重部２０８、ＩＦＦＴ部２０９、ＣＰ付加部２１１の機能を実行する。また、プロセッサ２４３は、当該プログラムを実行することで、セル共通ＲＳ生成部２０４、移動局固有ＲＳ生成部２０５、ＣＳＩ−ＲＳ生成部２０６、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７、Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２、及びスケジューラ２１５の機能を実行する。

プロセッサ２４３は、例えば、データ生成部２０１、誤り訂正符号化部２０２、変調部２０３、チャネル多重部２０８、ＩＦＦＴ部２０９、ＣＰ付加部２１１に対応する。また、プロセッサ２４３は、セル共通ＲＳ生成部２０４、移動局固有ＲＳ生成部２０５、ＣＳＩ−ＲＳ生成部２０６、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号生成部２０７、Ｕｐｌｉｎｋ受信部２１２、及びスケジューラ２１５に対応する。

内部インタフェースモジュール２４０は、例えば、光ケーブルを介して接続されたＲＲＨ部２２０−１〜２２０−ｎと通信を行うためのインタフェースモジュールである。内部インタフェースモジュール２４０で取り扱うインタフェースとして、例えば、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）などがある。

また、ネットワークインタフェースモジュール２４１は、例えば、各基地局２００−１〜２００−ｎが集中制御局１００と通信を行うためのインタフェースモジュールである。

ＲＲＨ部２２０−１は、無線通信モジュール２５０−１を備える。無線通信モジュール２５０−１は、例えば、第２の実施の形態におけるＤｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部２２１−１、Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部２２２−１、及びアンテナ２３０−１１，２３０−１２に対応する。

また、メモリ２４２は、例えば、第２の実施の形態におけるスケジューラ２１５の内部メモリに対応する。

なお、ＲＲＨ部２２０−２〜２２０−ｎも、ＲＲＨ部２２０−１と同一構成となっている。

図１９は移動局３００のハードウェア構成を表す図である。移動局３００は、無線通信モジュール３４１、メモリ３４２、及びプロセッサ３４３を備える。

プロセッサ３４３は、メモリ３４２に記憶されたプログラムを読み出して当該プログラムを実行することで、第２の実施の形態におけるＣＰ除去部３０３、ＦＦＴ部３０４、チャネルデマップ部３０５、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６の機能を実行する。また、プロセッサ３４３は、当該プログラムを実行することで、チャネル推定部３０７、ＣＳＩ推定部３０８、復調部３０９、誤り訂正復号部３１０、Ａｃｋ／Ｎａｃｋ生成部３１１、Ｕｐｌｉｎｋ送信部３１２の機能を実行する。

プロセッサ３４３は、例えば、第２の実施の形態におけるＣＰ除去部３０３、ＦＦＴ部３０４、チャネルデマップ部３０５、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ制御信号復調復号部３０６に対応する。また、プロセッサ３４３は、例えば、第２の実施の形態におけるチャネル推定部３０７、ＣＳＩ推定部３０８、復調部３０９、誤り訂正復号部３１０、Ａｃｋ／Ｎａｃｋ生成部３１１、Ｕｐｌｉｎｋ送信部３１２に対応する。

無線通信モジュール３４１は、例えば、第２の実施の形態におけるアンテナ３０１，３１４、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ無線処理部３０２、Ｕｐｌｉｎｋ無線処理部３１３に対応する。

各プロセッサ１４３，２４３，３４３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Processing Unit）、コントローラなどであってもよい。

また、上述した第２及び第３の実施の形態において、集中制御局１００は基地局２００の外部にあるものとして説明した。集中制御局１００は、基地局２００の内部に設けられてもよい。この場合、例えば、集中制御局１００の比率算出部１１０と協調パターン選択部１２０は、ベースバンドユニット２１０−１〜２１０−ｎ内に設けられてもよい。この場合、基地局２００が制御装置となり、例えば、図３全体が基地局２００又は制御装置１００となる。

さらに、上述した第２及び第２の実施の形態において、品質情報として下り通信方向の品質情報を例にして説明した。例えば、品質情報は上り通信方向の品質情報でもよい。この場合、基地局２００は端末２００から送信された参照信号に基づいて品質を推定し、推定した品質情報を制御装置１００へ送信する。制御装置１００はこの品質情報に基づいて協調パターンの選択などの処理を行えば良い。

以上まとめると付記のようになる。

（付記１）
第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う第２の割合を算出する比率算出部と、
複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択する協調パターン選択部と
を備えることを特徴とする制御装置。

（付記２）
前記第１の割合は第１の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調して無線通信を行う割合であり、前記第２の割合は第２の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調することなく前記第１の基地局装置と無線通信を行う割合であることを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記３）
前記第１の割合は第１に移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調して無線通信を行う場合に前記第１及び第２の基地局装置から割り当てられる無線リソースの割当率であり、前記第２の割合は第２の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調することなく前記第１の基地局装置と無線通信を行う場合に前記第１の基地局装置から割り当てられる無線リソースの割当率であることを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記４）
前記第１の割合は前記第１及び第２の基地局装置が協調して前記第１及び第２の基地局装置配下の全移動局装置と無線通信を行う割合であり、前記第２の割合は前記第１及び第２の基地局装置と協調することなく前記第１の基地局装置が前記第１の基地局装置配下の全移動局装置と無線通信を行う割合であることを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記５）
前記第１の割合は前記第１及び第２の基地局装置が前記第１及び第２の基地局装置配下の全移動局装置と協調して無線通信を行う場合において前記第１及び第２の基地局装置が当該全移動局装置に割り当てる無線リソースの割当率であり、前記第２の割合は前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が前記第１の基地局装置配下の全移動局装置と無線通信を行う場合において前記第１の基地局装置が当該全移動局装置に割り当てる無線リソースの割当率であることを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記６）
前記比率算出部は、前記複数の期間における各期間より長い期間で前記第１及び第２の割合を算出することを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記７）
前記複数の期間における各期間はサブフレーム期間であることを特徴とする付記６記載の制御装置。

（付記８）
前記比率算出部は、前記第１及び第２の品質情報に基づいて、第１の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調して無線通信を行う場合に得られる第１のスループットと、第２の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調することなく第１の基地局装置と無線通信を行う場合に得られる第２のスループットとを算出し、算出した前記第１及び第２のスループットに基づいて、前記第１及び第２の割合を夫々算出することを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記９）
前記比率算出部は、前記第１及び第２の品質情報に基づいて、ＰＦ（Proportional ）ユーティリティの最大化問題を解くことで、前記第１及び第２の割合を算出することを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記１０）
前記協調パターン選択部は、前記第１の割合の平均に対する前記第１の割合と前記第２の割合の平均に対する前記第２の割合とに基づいて、前記協調パターンを選択することを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記１１）
前記比率算出部は、前記第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が無線信号を送信する方向を示す送信パターンの各々について前記第１及び第２の割合を算出し、
前記協調パターン選択部は、前記送信パターン毎の第１及び第２の割合に基づいて前記協調パターンを選択することを特徴とする付記１記載の制御装置。

（付記１２）
前記比率算出部は、前記送信パターンで無線通信が行われる第３の割合を算出し、
前記協調パターン選択部は、前記第１乃至第３の割合に基づいて、前記協調パターンを選択することを特徴とする付記１１記載の制御装置。

（付記１３）
前記協調パターン選択部は、前記第１の割合の平均に対する前記第１の割合、前記第２の割合の平均に対する前記第２の割合、及び前記第３の割合の平均に対する第３の割合に基づいて、前記協調パターンを選択することを特徴とする付記１２記載の制御装置。

（付記１４）
比率算出部と協調パターン選択部を有する制御装置における協調パターン選択方法であって、
前記比率算出部により、第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う第２の割合を算出し、
前記協調パターン選択部により、複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択する
ことを特徴とする協調パターン選択方法。

（付記１５）
第１及び第２の基地局装置と、
制御装置と
を備える無線通信システムにおいて、
前記制御装置は、
第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う第２の割合を算出する比率算出部と、
複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択し、選択した協調パターンを前記第１及び第２の基地局装置へ送信する協調パターン選択部とを備え、
前記第１及び第２の基地局装置は前記協調パターンを受信することを特徴とする無線通信システム。

（付記１６）
第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく無線通信を行う第２の割合を算出し、複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択するコントローラと
を備えることを特徴とする制御装置。

（付記１７）
移動局装置と無線通信を行う基地局装置であって、
前記移動局装置から送信された第１の品質情報と、他の基地局装置から送信された第２の品質情報に基づいて、前記基地局装置と前記他の基地局装置とが協調して無線通信を行う第１の割合と、前記基地局装置と前記他の基地局装置とが協調することなく前記基地局装置が無線通信を行う第２の割合を算出する比率算出部と、
複数の期間において、前記第１及び第２の割合に基づいて前記第１及び第２の基地局装置について協調通信を行う又は行わないかを示す協調パターンを選択する協調パターン選択部と
を備えることを特徴とする基地局装置。

１０：無線通信システム １００：集中制御局（制御装置）
１１０：単独及び協調比率算出部 １２０：協調パターン選択部
１４２：メモリ １４３：プロセッサ
２００（２００−１〜２００−ｎ）：基地局装置
２１０−１〜２１０−ｎ：ベースバンドユニット部
２１５：スケジューラ部 ２２０−１〜２２０−ｎ：ＲＲＨ部
２４２：メモリ ２４３：プロセッサ
３００（３００−１，３００−２）：移動局装置
２２１−１ アンテナ

Claims (7)

1. 第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う場合の第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う場合の第２の割合を算出する比率算出部と、
   複数の期間に亘って同一の前記第１及び第２の割合を用いて前記第１及び第２の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第１の実施比率と、前記第１の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第２の実施比率とをそれぞれ算出し、前記算出した実施比率を用いて第１及び第２のＰＦ（Proportional Fairness）メトリックをそれぞれ計算し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリックより大きい場合、前記第１及び前記第２の基地局装置での協調通信を行う協調パターンを選択し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリック以下である場合、前記第１及び前記第２の基地局装置が協調することなく、前記第１の基地局装置が無線通信を行う協調パターンを選択する協調パターン選択部と
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記第１の実施比率は第１の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調して無線通信を行う場合に前記第１及び第２の基地局装置から割り当てられる無線リソースの割当率であり、前記第２の実施比率は第２の移動局装置が前記第１及び第２の基地局装置と協調することなく前記第１の基地局装置と無線通信を行う場合に前記第１の基地局装置から割り当てられる無線リソースの割当率であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記第１の実施比率は前記第１及び第２の基地局装置が前記第１及び第２の基地局装置配下の全移動局装置と協調して無線通信を行う場合において前記第１及び第２の基地局装置が当該全移動局装置に割り当てる無線リソースの割当率であり、前記第２の実施比率は前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が前記第１の基地局装置配下の全移動局装置と無線通信を行う場合において前記第１の基地局装置が当該全移動局装置に割り当てる無線リソースの割当率であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
4. 前記協調パターン選択部は、前記第１の実施比率の平均に対する前記第１の実施比率と前記第２の実施比率の平均に対する前記第２の実施比率とをそれぞれ用いて計算した前記第１のＰＦメトリックと前記第２のＰＦメトリックとに基づいて、前記協調パターンを選択することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
5. 前記協調パターン選択部は、前記第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が無線信号を送信する方向を示す送信パターンの各々について前記第１及び第２の実施比率を算出し、前記送信パターン毎の第１及び第２の実施比率をそれぞれ用いて計算した前記第１及び第２のＰＦメトリックに基づいて前記協調パターンを選択することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
6. 比率算出部と協調パターン選択部を有する制御装置における協調パターン選択方法であって、
   前記比率算出部により、第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う場合の第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う場合の第２の割合を算出し、
   前記協調パターン選択部により、複数の期間に亘って同一の前記第１及び第２の割合を用いて前記第１及び第２の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第１の実施比率と、前記第１の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第２の実施比率とをそれぞれ算出し、前記算出した実施比率を用いて第１及び第２のＰＦ（Proportional Fairness）メトリックをそれぞれ計算し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリックより大きい場合、前記第１及び前記第２の基地局装置での協調通信を行う協調パターンを選択し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリック以下である場合、前記第１及び前記第２の基地局装置が協調することなく、前記第１の基地局装置が無線通信を行う協調パターンを選択する
   ことを特徴とする協調パターン選択方法。
7. 第１及び第２の基地局装置と、
   制御装置と
   を備える無線通信システムにおいて、
   前記制御装置は、
   第１及び第２の基地局装置から夫々送信された第１及び第２の品質情報に基づいて、前記第１及び第２の基地局装置が協調して無線通信を行う場合の第１の割合と、前記第１及び第２の基地局装置が協調することなく前記第１の基地局装置が無線通信を行う場合の第２の割合を算出する比率算出部と、
   複数の期間に亘って同一の前記第１及び第２の割合を用いて前記第１及び第２の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第１の実施比率と、前記第１の基地局装置が割り当てる無線リソースに関する比率である第２の実施比率とをそれぞれ算出し、前記算出した実施比率を用いて第１及び第２のＰＦ（Proportional Fairness）メトリックをそれぞれ計算し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリックより大きい場合、前記第１及び前記第２の基地局装置での協調通信を行う協調パターンを選択し、前記第１のＰＦメトリックが前記第２のＰＦメトリック以下である場合、前記第１及び前記第２の基地局装置が協調することなく、前記第１の基地局装置が無線通信を行う協調パターンを選択し、選択した協調パターンを前記第１及び第２の基地局装置へ送信する協調パターン選択部とを備え、
   前記第１及び第２の基地局装置は前記協調パターンを受信することを特徴とする無線通信システム。

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