JP2009212560A - 基地局、通信プログラム及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】使用ビーム数を適切に設定することで、計算量を削減しつつも大きなチャネル容量が得られるようなスケジューリングを可能とする。
【解決手段】本発明の一態様としての基地局は、複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとを元に使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、各前記無線端末の各々からフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う基地局、通信プログラム及び無線通信システムに関わり、特にスケジューリングを行う基地局に関する。

既存の無線通信を高速化することができる伝送方式として、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを用いて通信を行うMIMO（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる伝送方式が提案されている。MIMO伝送方式は、複数の送信アンテナから独立なストリームを同一時間・同一周波数で多重化して送信し、受信端末では混信したストリームを空間フィルタリングまたは最尤判定により分離する技術である。

MIMO伝送方式の1つに、送信ビームフォーミング方式と呼ばれる伝送方式がある。送信ビームフォーミング方式では、ビームを形成して伝送を行うことにより空間的に複数のユーザを多重化することができ、同一時間・同一周波数で複数のユーザと通信を行うことができる。このようなMIMO通信システムは、一般にマルチユーザMIMOシステムまたはSDMA（Spatial Division Multiple Access）システムと呼ばれる。マルチユーザMIMOシステムでは、通常、各ユーザからフィードバックされた送受信機アンテナ間の伝搬路応答に基づきビームを形成するが、フィードバックする情報量が多いため、フィードバック時間または帯域幅が大きくなり、システム全体のスループットが低下してしまう。

ユーザがフィードバックする情報量を低減できる方式の1つに、ランダムビームフォーミング方式と呼ばれる方式がある（例えば非特許文献1）。ランダムビームフォーミング方式では、送受信機アンテナ間の伝搬路応答をもとに形成したビームで伝送を行うのではなく、基地局がランダムに形成したビームで伝送を行う。ランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムでは、ユーザがフィードバックする情報は、送受信機アンテナ間の伝搬路応答ではなく、基地局が任意に形成したビームに対する受信ゲインまたは割り当て希望ビーム番号などである。従って伝搬路応答をフィードバックするよりもフィードバック量が大幅に低減でき、基地局でビームに割り当てるユーザを適切に選択するスケジューリングを行うことで高い伝送特性が得られる。
M. Sharif and B. Hassibi, "On the capacity of MIMO broadcast channel with partial side information," IEEE Trans. Information Theory, Vol. 51, no. 2, pp. 506-522, Feb. 2005. Vicario, J.L. Bosisio, R. Spagnolini, U. Carles Anton-Haro, "Adaptive Beam Selection Techniques for Opportunistic Beamforming," in Proc. PIMRC, Sep. 2006. Zhengang Pan, Lan Chen, "Complexity-reduced Adaptive Opportunistic Spatial Division Multiple Access for Downlink with Close-loop Control," IWCMC, pp.159-164, 2006

マルチユーザ環境でのランダムビームフォーミング方式では、基地局はユーザからのフィードバック情報（たとえば受信ゲインまたは割り当て希望ビーム番号など）に基づき、使用するビーム及び使用するビームに割り当てるユーザを選択する。これをスケジューリングと呼び、スケジューリングにはチャネル容量をできるだけ大きくする選択を行うことが要求される。各ユーザから受信ゲインがフィードバックされる場合のスケジューリングには、全探索方法またはGreedy法と呼ばれる方法がある（非特許文献2）。これらの方法は最良のチャネル容量が得られるように使用するビーム及び使用するビームに割り当てるユーザを選択する。この際、使用ビーム数までパラメータとして探索を行うため計算量が膨大になるという問題がある。使用ビーム数を限定してスケジューリングを行った場合、計算量は削減できるが、適切な使用ビーム数を設定しなければ大きな（たとえば最良の）チャネル容量が得られなくなってしまう。

さらに、事前に使用ビーム数が決まっており、各ユーザから割り当て希望ビーム番号がフィードバックされるような場合のスケジューリングには、割り当て希望ビーム番号の整合がとれるユーザ同士を選択する（非特許文献３）。この場合、使用ビーム数の設定によっては大きなチャネル容量が得られなくなるという問題がある。

このため、ランダムビームフォーミング方式を用いるマルチユーザMIMOシステムにおいて、スケジューリングで計算量を削減しつつ大きなチャネル容量を得るためには予め設定する使用ビーム数を適切に決定する必要がある。

本発明は、使用ビーム数を適切に設定することで、計算量を削減しつつも大きなチャネル容量が得られるようなスケジューリングを可能とした基地局、通信プログラム及び無線通信システムを提供する。

本発明の一態様としての基地局は、
複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信する基地局であって、
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備える。

本発明の一態様としての通信プログラムは、
複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信するコンピュータに実行させるための通信プログラムであって、
前記複数のアンテナを用いてＭ個のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定ステップと、
前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知ステップと、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信ステップと、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第２のビーム形成ステップと、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末にそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
を備える。

本発明の一態様としての無線通信システムは、
複数の無線端末と、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末と通信する基地局とを備えた無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、
前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、
前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
を備え、
各前記無線端末は、
前記基地局から前記M個の各ビームで送信されたパイロット信号を受信するパイロット信号受信手段と、
前記基地局から前記使用ビーム数Ｌの通知を受ける使用ビーム数受信手段と、
前記パイロット信号受信手段により受信した各パイロット信号と、前記使用ビーム数Ｌとに基づき前記フィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
前記フィードバック情報を前記基地局に送信するフィードバック情報送信手段と、
を備える。

本発明によれば、使用ビーム数を適切に設定することで、計算量を削減しつつも大きなチャネル容量が得られるようなスケジューリングが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第1の実施形態）
図1はランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムの構成例を示す図である。

このマルチユーザMIMOシステムは、送信装置（基地局）10と、複数の受信装置20（ユーザ端末）を含む。

基地局10は、デジタル信号処理部102、N_t個の無線部101、N_t本のアンテナ103を備える。デジタル信号処理部102の詳細構成を図3に示す。デジタル信号処理部102はデータ信号送信処理部1021、スケジューリング部1022、フィードバック信号受信処理部1024を有する。

複数のユーザ端末20は、それぞれデジタル信号処理部202、無線部201、単一アンテナ203を備える。デジタル信号処理部202の詳細構成を図4に示す。デジタル信号処理部202はデータ信号受信処理部2021、フィードバック信号送信処理部2022を有する。

図5はランダムビームフォーミング方式を用いたマルチユーザMIMOシステムにおいて基地局10が各ユーザ端末20にデータを送信するまでに基地局10及び各ユーザ端末20で行われる一連の処理の流れを示すフローチャートである。図6は本発明のマルチユーザMIMOシステムが用いるスロット構造の一例である。

図5に示す通り、マルチユーザMIMOシステムで行われる処理フローは、伝搬路情報取得過程Ａ１、スケジューリング過程Ａ２、ユーザデータ送信過程Ａ３の順で行われる。また、図6に示したスロット構造は、図5の各過程に対応して、伝搬路情報推定時間帯と、伝搬路情報フィードバック時間帯と、データ送信時間帯とを含む。これらの時間帯はシステムの要求に応じて設定することができる。ここではスロット構造の詳細な説明は省略する。

以下、図5のフローチャートの処理フローについて詳細に説明する。ただし、本実施形態では、基地局が、ビーム候補数Ｍと、ユーザ総数（データ通信を行う対象となるユーザ端末数）とに応じて使用ビーム数L（≦M）を予め決定しており、決定した使用ビーム数Ｌを各ユーザ端末に予め通知しているものとする。これは本実施形態の大きな特徴の１つである。ユーザ総数に応じて使用ビーム数Lを決定する理由および具体的な決定方法については後に詳しく述べる。

（伝搬路情報取得過程Ａ１）
基地局10は、データ信号を送信する前に、アンテナN_t本を用いてM (M<N_t)個の送信ビーム候補により各ユーザ端末20にパイロット信号（既知信号）を送信する（Ｓ１１）。図2には２個のビームをランダムに形成してパイロット信号を送信する例が示される。データ信号送信処理部1021は、複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、Ｍ個のビームでパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段とを備える。

基地局10から送信されるN_t次元の複素送信信号ベクトル

は次式（1）で表される。

但し、sはＭ次元の情報信号ベクトルである。Ｗは情報信号ベクトルsに乗算されるN_t×M次元の複素送信ウェイト行列であり、複素送信ウェイトベクトル

から構成される。なお、C^Nt×1はN_t行×１列の複素数の集合を示し、w_mはN_t行×１列の複素数の集合の１つである。ここで複素送信ウェイト行列Ｗは、任意の行列の特異値分解により得られる右特異行列を用いてもよいし、任意の行列に対してGram-Schmidt直交化を適用させた行列を用いてもよい。また、コードブック（Codebook）として予め用意されたウェイトを選択して用いてもよい。本発明における複素送信ウェイト行列Ｗの生成法は上記に制限されるものではない。また、複素送信ウェイト行列Ｗは、スロット毎に異なるものを用いても良いし、伝搬路時間変動などに応じて複数スロットに跨いで同一のものを用いてもよい。

各ユーザ端末20は基地局10から送信されたパイロット信号を受信する（Ｓ１２）。今、ユーザ総数がＫであるとすると、このときｋ番目（１<k<K）番目のユーザ端末20において受信されるN_r次元の複素受信信号ベクトル

は次式（２）で表される。

h_kは基地局10とｋ番目のユーザ端末20との送受信機アンテナ間の伝搬路応答を要素とするN_t次元の伝搬路応答ベクトルであり、伝搬路応答ベクトル

のi番目の要素h_k,iは、基地局10の第i番目アンテナ103とユーザ端末20のアンテナ203間の伝搬路応答特性を示す。n_kは各要素がｋ番目のユーザ端末20に含まれる無線部201における雑音を表す。

ｋ番目のユーザ端末20では、アンテナ203を介して受信した受信信号y_kを、無線部201により処理してデジタル信号としデジタル信号処理部202に通知する。受信処理を行う際の無線部201は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル（A/D）変換器、フィルタを含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。

データ信号受信処理部2021では、無線部201から通知されたデジタル信号を復調・復号する。伝搬路情報取得過程Ａ１では、式（2）中の情報信号ベクトルｓは既知であるため、ユーザ端末は各ビームに対する受信状態を測定することができる。k番目のユーザ端末の各ビームに対する受信状態はM次元のベクトル

として次式（3）で表される。

ここで、g_k,mはｋ番目ユーザ端末のｍ番目ビームに対する受信電力を表す。本実施形態では各ビームの受信状態として受信電力を用いたが、受信電力に限定されるものではなく、各ビームの受信状態を把握できるものであれば他のいかなる規範を用いても良い。

データ信号受信処理部2021では上記のようにして各ビームについて受信状態を測定することにより受信状態ベクトルg_kを算出する。各ユーザ端末で受信状態ベクトルg_kを算出したら、基地局10からあらかじめ通知された上記使用ビーム数Lに従ってSINR（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音電力比）が最大となるビームの組み合わせを以下のステップにて導出する。データ信号受信処理部2021は、基地局10から使用ビーム数Ｌの通知を受ける使用ビーム数受信手段を含んでいる。

（１）ユーザkにとって受信ゲインが最大となるビームの番号d_kを決定する

（２）ユーザkにとって受信ゲインが最小となるL-1個のビームの番号の集合P_kを決定する

（３）前記ステップ（１）、（２）で決定したビーム番号に従いSINR_kを計算する

データ信号受信処理部2021は、前記ステップ（１）〜（３）に従ってd_k、P_k、SINR_kをフィードバック情報として生成し（Ｓ１３）、生成したフィードバック情報をフィードバック信号送信処理部2022に通知する。d_kは、ユーザ端末ｋにとって自分に割り当てて欲しいビームの番号に相当し、P_kは、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号に相当する。d_k、P_kの情報は希望使用情報に相当し、SINR_kは受信品質情報に相当する。ただし受信品質情報はSINRに限定されず、受信品質を示すものであれば他の規範（たとえばSIR（Signal to Interference Ratio：信号対干渉電力比））を用いてもよい。

フィードバック信号送信処理部2022ではデータ信号受信処理部2021から通知された上記フィードバック情報を情報信号として符号化、変調することにより、フィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を基地局10宛てに送信する（Ｓ１４）。フィードバック信号に適用する符号化方式・変調方式は、基地局10で復号・復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。

基地局10はユーザ端末20からのフィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号を、無線部101により処理してデジタル信号とし、このデジタル信号をフィードバック信号受信処理部（フィードバック受信手段）1024に通知する（Ｓ１５）。無線部101は、低雑音増幅器、周波数変換器、アナログデジタル（A/D）変換器、フィルタを含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。

フィードバック信号受信処理部1024では、無線部101から通知されたデジタル信号を復調・復号し、d_k、P_k、SINR_kの情報を得る。このときの復調・復号の方法は本発明の本質に影響を与えないため詳細な説明は省略する。フィードバック信号受信処理部1024は、各ユーザ端末のd_k、P_k、SINR_kをスケジューリング部1022に通知する。

（スケジューリング過程Ａ２）
スケジューリング部（スケジューリング手段）1022では、フィードバック受信信号処理部1024より通知された前記フィードバック情報（d_k、P_k、SINR_k）及び上位レイヤより通知されるユーザ総数情報1023に基づきスケジューリングを行う（Ｓ１６）。

ユーザ総数情報（端末数情報）1023は、基地局のカバーエリアに存在するユーザ総数（データ通信を行う対象となるユーザ端末数）を示す。基地局は、カバーエリアに存在するユーザ端末との間で認証を行い、これにより基地局はユーザ総数を把握する。ユーザ総数情報1023はたとえば上位レイヤからスケジューリング部1022に与えられる。基地局は、ユーザ総数情報1023を記憶する記憶手段を備えていてもよい。

ここでスケジューリングとは、基地局10が、使用ビーム及び各使用ビームに割り当てるユーザ端末を決定することを指す。スケジューリング過程の詳細は後述する。スケジューリング部1022によるスケジューリングの結果として、使用ビームと、各使用ビームへ割り当てられるユーザ端末

とが得られ、これらをスケジューリング情報として、データ信号送信処理部1021に通知する。この際、選択されたユーザ端末のSINRも、スケジューリング情報に含めて、データ信号送信処理部1021に通知してもよい。

（データ送信過程Ａ３）
データ信号送信処理部1021では、スケジューリング部1022より通知されたスケジューリング情報（使用ビーム、各使用ビームに割り当てるユーザ、使用ビームに割り当てられたユーザ端末のSINR）に基づき、上位レイヤから送られてくる情報信号（ユーザデータ）を各ビームのストリームに割り当てるよう送信する処理を行う（Ｓ１７）。データ信号送信処理部1021は、スケジューリングにより決定された各ユーザ端末に、スケジューリングにより決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、各ユーザ端末に対して形成されたビームで各ユーザ端末宛のデータを送信するデータ送信手段とを備える。

具体的には、データ信号送信処理部1021においてスケジューリングにより選択されたユーザの情報信号に対し、符号化及び変調を行い、さらに送信ビームを形成するためのウェイトを乗算することにより、デジタル信号を生成する。このときデータ信号送信処理部1021は、スケジューリング情報に示される各ユーザ端末の受信品質を基として符号化率及び変調方式を決定してもよい。本発明における符号化方式・変調方式は、ユーザ端末が復号・復調できる方式であればいかなる方式を用いても良い。ウェイト乗算後のデジタル信号は無線部101に通知される。

無線部101は、主としてデータ信号送信処理部1021から通知されたデジタル信号をアナログ信号に変換する処理を行い、アナログ信号をアンテナ103を介して送信する。無線部101は、フィルタ、デジタルアナログ変換器、電力増幅器を含む一般的な構成であるため、詳細な説明は省略する。

（スケジューリング説明）
基地局10のスケジューリング部1022では、各ユーザ端末からのフィードバック情報をもとにチャネル容量が最大化されるユーザ端末を決定する。

チャネル容量を最大化するユーザの組み合わせをU_optとした場合、U_optは次式のように表される。

つまり、ユーザ端末ｋにとって自分に割り当てて欲しいビームの番号d_kと、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号P_kとの整合が取れるユーザ組み合わせのうち、チャネル容量が最大化されるユーザ組み合わせを、U_optとして選択する。

ユーザ総数に対してビーム候補数Mが多い場合、またはユーザ総数Kが少ない場合は、整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率が小さくなる。整合の取れるユーザ組み合わせが存在しない場合、基地局10のスケジューリング部1022は使用ビーム数を減らし（あるいは増やして）スケジューリングを行う。ただしこの場合、使用ビーム数Lを想定して計算されたフィードバック情報（d_k、P_k、SINR_k）を基にスケジューリングを行うため、使用ビーム数を減らした場合において大きなチャネル容量を得るスケジューリングを実行することは難しい。

このような不完全性のあるスケジューリングを実行することをできるだけ少なくするためには、使用ビーム数Lを適応的に制御することにより整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率を上げることが対策として考えられる。

例えばビーム候補数M=10においては、使用ビーム数L=3の場合よりも、使用ビーム数L=2の場合の方が整合の取れるユーザ組み合わせが存在する確率が上がり、不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性を低くできる。

しかし例えばユーザ総数が少ないような場合は、もともとユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が低い。それにも関わらずスケジューリングでは整合の取れるユーザ端末同士を空間多重するような選択が行われるため、大きなチャネル容量を得ることは難しい。一方、また、ユーザ端末が多い場合には、ユーザ間干渉が小さくなるビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が高くなる。それにも関わらず整合の取れる組み合わせが存在する確率を上げるために使用ビーム数Lが小さく設定されている場合、マルチユーザダイバーシチゲインの効果を十分に得られず、最良のチャネル容量を得ることは難しい。

このように、基地局が使用ビーム数L(≦M)を予め決定しており、ユーザ端末側でも使用ビーム数Lが既知であるシステムにおいて最適な使用ビーム数Lの設定はシステム性能を左右する重要な課題である。

そこで本実施形態では、基地局で使用するビーム候補数M(≦N_t)と、ユーザ総数Kとの関係から使用ビーム数Lを決定し、決定した使用ビーム数Lを用いることを特徴としている。

図7は基地局の送信アンテナ数3、ユーザ端末の受信アンテナ数1、ビーム候補数3の場合において使用ビーム数L=1,2,3に限定した場合のユーザ総数K対チャネル容量特性を示す。この特性グラフは、本発明者らにより独自に行ったシミュレーションの結果に基づき作成したものである。

図7に示すように、ユーザ総数1〜10では使用ビーム数1が、ユーザ総数11〜1500では使用ビーム数2が、ユーザ総数1501以上では使用ビーム数3が、より大きな総チャネル容量が得られる傾向にあることがわかる。

したがって本実施形態で挙げたシステムにおいて、ユーザ総数Kによって使用ビーム数Lを決定することにより、不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性が小さくなり、且つ大きなチャネル容量を得ることができることが理解される。

このように、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を決定するため、スケジューリング部1022は、ビーム候補数毎に、ユーザ総数と使用ビーム数との関係をテーブルデータとしてあらかじめ保持し、ビーム候補数Ｍとユーザ総数Ｋとに基づきテーブルデータを参照することにより使用ビーム数Ｌを決定し、決定した使用ビーム数Ｌを各ユーザ端末に通知する。

テーブルデータの代わりに、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を求める関数を保持してもよい。また、ビーム候補数、ユーザ総数および使用ビーム数を対応付けた対応情報であれば、テーブルデータおよび関数と異なるものを用いてもよい。対応情報は、ビーム候補数毎にあらかじめ取得した、（１）使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性、（２）使用ビーム数毎のユーザ総数対SINR（信号対干渉雑音電力比) 特性、（３）使用ビーム数毎のユーザ総数対SIR（信号対干渉電力比)特性に基づき作成することが好ましい。

スケジューリング部は、対応情報（たとえばテーブル、関数）を記憶する記憶手段と、ビーム候補数とユーザ総数情報1023とに基づき、上記対応情報を参照して使用ビーム数Ｌを決定するビーム数決定手段と、決定した使用ビーム数Ｌを各ユーザ端末に通知する通知手段とを含んでいる。

決定した使用ビーム数Ｌの通知の際には、図8に示す、プリアンブル部、制御信号部、データ部から成る一般的なフレーム構成を用いることができる。基地局10はユーザ総数Kにより決定した使用ビーム数Lをフレームの制御信号部を用いてユーザ端末へ通知する。これにより各ユーザ端末におけるデータ信号受信処理部2021は、最適な使用ビーム数Lを知ることが可能となる。各ユーザ端末は、通知された使用ビーム数Lと、基地局から受信したパイロット信号に基づき、割り当て希望ビーム番号d_kと、他のユーザ端末に割り当てて欲しいビームの番号P_kと、SINR_kとを算出する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ビーム候補数（パイロット信号を送信するビームを形成する個数、すなわち第１のビーム形成手段により形成するビーム数）と、ユーザ総数とに応じて使用ビーム数Lを決定することで不完全性のあるスケジューリングを実行する可能性が小さくなり、且つ大きなチャネル容量を得ることができる。

以上、本実施形態ではユーザ端末のアンテナ数を1本として説明したが、N_r本の場合にはＫ×N_r台のユーザ端末が存在するとして扱うことで本発明は問題なく適用することが可能である。すなわち通信対象となる複数の無線端末の台数を、各無線端末のアンテナ数の合計数として扱えばよい。また、本説明はシングルキャリアシステムを前提に説明を行ったが、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)またはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)などのマルチキャリアシステムにおいてもサブキャリア毎に本実施形態で説明した方法を適用することが可能である
（第２の実施形態）
本実施形態における基地局及びユーザ端末の構成は図1、図3、図4と同様であり、伝搬路情報取得過程Ａ１からユーザデータ送信過程Ａ３までの一連のフローも図5と同様である。またスロット構造も図6と同様である。本実施形態が第1の実施形態と異なる主な点は、使用ビーム数Ｌが前もって決定されていない点と、各ユーザ端末からフィードバックされる情報が、全ビーム候補に対する受信状態を表すベクトルg_kである点である。以下、本実施形態について詳細に説明する。

（伝搬路情報取得過程Ａ１）
基地局10のデータ信号送信処理部1021は、データ信号を送信する前に、アンテナN_t本を用いて形成されるM (M<N_t)個の送信ビーム候補により、各ユーザ端末20にパイロット信号（既知信号）を送信する（Ｓ１１）。各ユーザ端末20は基地局10から送信されたパイロット信号を受信する（Ｓ１２）。このとき、k番目（１<k<K）のユーザ端末20において受信されるN_r次元の複素受信信号ベクトル

は前述の式（２）で表される。

ユーザ端末20におけるデータ信号受信処理部2021では各ビームについて受信状態を測定することにより受信状態ベクトルg_kをフィードバック情報として算出する（Ｓ１３）。ｋ番目のユーザの各ビームに対する受信状態はM次元のベクトル

として前述の式（3）で表される。

データ信号受信処理部2021は、算出したフィードバック情報（受信状態ベクトルg_k）をフィードバック信号送信処理部2022に通知する。このとき、フィードバック情報は式（3）で算出される受信状態ベクトルg_kでなくてもよく、実効チャネル応答であっても良い。

フィードバック信号送信処理部2022では、データ信号受信処理部2021から通知されたフィードバック情報（受信状態ベクトルg_k）を情報信号として符号化、変調することにより、フィードバック信号を生成し、生成したフィードバック信号を基地局10宛てに送信する（Ｓ１４）。つまり、ユーザ端末からのフィードバック信号には、当該ユーザ端末の各ビームに対する受信状態の情報が含まれる。しかし、いずれのビームに対しても受信状態が悪い場合には、当該ユーザ端末はフィードバック自体を行わない、としても良い。フィードバック信号に適用する符号化方式・変調方式は、基地局10で復号・復調が可能であればいかなる方式を用いても良い。

基地局10はユーザ端末20からのフィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号を、無線部101により処理してデジタル信号とし、このデジタル信号をフィードバック信号受信処理部1024に通知する（Ｓ１５）。

フィードバック信号受信処理部1024では、無線部101から通知されたデジタル信号を復調・復号し、受信状態ベクトルg_kの情報を得る。このときの復調・復号の方法は本発明の本質に影響を与えないため詳細な説明は省略する。フィードバック信号受信処理部1024は、各ユーザ端末の受信状態ベクトルg_kをスケジューリング部1022に通知する。

（スケジューリング過程Ａ２）
スケジューリング部1022では、フィードバック信号受信処理部1024より通知された各ユーザ端末の各ビームに対する受信状態ベクトルg_k（１<k<K）、及び上位レイヤより通知されるユーザ総数情報1023に基づきスケジューリングを行う（Ｓ１６）。このとき、必ずしも前記の伝搬路情報取得過程Ａ１で用いたM個のビームをユーザデータ送信過程Ａ３で使用するようにスケジューリングするのではなく、チャネル容量をできるだけ最大化するように使用ビーム数L（１≦Ｌ≦Ｍ）を選定することもスケジューリングに含まれる。スケジューリング過程Ａ２の詳細は後述する。スケジューリング部1022によるスケジューリングの結果として、使用ビーム及び各使用ビームに割り当てるユーザと、受信品質（たとえばSINR）の情報が得られ、これらをスケジューリング情報として、データ信号送信処理部1021に通知する。

（データ送信過程Ａ３）
データ信号送信処理部1021では、スケジューリング部1022より通知されたスケジューリング情報（使用ビーム、各使用ビームに割り当てるユーザ、使用ビームに割り当てられたユーザ端末の受信品質）に基づき、上位レイヤから送られてくる情報信号（ユーザデータ）を各ビームのストリームに割り当てるよう送信する処理を行う（Ｓ１７）。処理内容は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

（スケジューリング説明）
k番目ユーザ端末の、ｍ番目のビームに対する受信品質SINR_k,mは、フィードバック情報から得られた受信状態ベクトルg_kの要素g_k,mを用いて次式（8）で表される。

である。ここで、N₀は雑音電力を表す。また、Bは使用するビームの集合を表し、例えばB={1,4}とは、1番目ビームを形成するウェイトw₁と4番目ビームを形成するウェイトw₄を使用することを示す。また、|B|は集合Bの要素総数であり、B={1,4}の場合、|B|=2である。前記受信品質SINR_k,mを用いてｋ番目ユーザがｍ番目ビームに対して得られるチャネル容量Ｒ_k,mは、次式（9）により表される。

また、総チャネル容量C_Qは次式（10）で表される。

ここでQとは、k番目のユーザ端末に割り当てるｍ番目ビームの組み合わせ（k,m）の集合を表し、例えば

とは、1番目のユーザ端末に3番目のビームを割り当て、3番目のユーザ端末に2番目のビームを割り当てる組み合わせの集合を示す。

総チャネル容量C_Qを最大にする組み合わせＱを選択する方法として全探索方式またはGreedy方式が一般的に知られている。これらのスケジューリング方式では、使用ビーム数Lをパラメータとして探索を行って大きなチャネル容量が得られる、ビームとユーザ端末との組み合わせを決定する。そのため、ビーム候補数Mが増えるとスケジューリング過程における計算量が膨大になってしまうという問題がある。使用ビーム数を限定して探索することで計算量は削減可能であるが、限定した使用ビーム数が適切ではない場合、チャネル容量は大きく低下してしまう。

そこで本実施形態では、ビーム候補数Mとユーザ総数Kに応じて探索を行う使用ビーム数Lを決定し、決定した使用ビーム数Lで探索を行うことで、少ない計算量で大きなチャネル容量を得ることを特徴とする。以下、これについて詳細に説明する。

送信ビーム候補数Mに対してユーザ総数Kが相対的に少ない場合は、ユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が低い。その結果、使用ビーム数Lを大きくするとユーザ間干渉の影響によって高いチャネル容量は期待できなくなる。一方、送信ビーム候補数Mに対してユーザ総数Ｋが相対的に多い場合は、ユーザ間干渉が小さくなるようなビーム及びユーザ端末の組み合わせが存在する確率が高くなる。その結果、使用ビーム数Lを大きくしても高いチャネル容量が期待できる。従って、基地局で使用するビーム候補数Mが決まっていれば、ユーザ総数Kに応じて最良の使用ビーム数Lを決定することができる。

図９は基地局の送信アンテナ数を3、ユーザ端末の受信アンテナ数を1、使用ビーム候補数を3とした場合において、使用ビーム数L=1,2,3に限定した場合のユーザ総数対チャネル容量特性例を示す。この特性グラフは、本発明者らにより独自に行ったシミュレーションの結果に基づき作成したものである。

図９に示すように、ユーザ総数1〜10では使用ビーム数1が、ユーザ総数11〜1000では使用ビーム数2が、ユーザ総数1001以上では使用ビーム数3が大きな総チャネル容量が得られる傾向にあることがわかる。

このように、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を決定するため、スケジューリング部1022は、ビーム候補数毎に、ユーザ総数と使用ビーム数との関係をテーブルデータとしてあらかじめ保持し、ビーム候補数Ｍとユーザ総数Ｋとに基づきテーブルデータを参照することにより使用ビーム数Ｌを決定する。このようにして決定した使用ビーム数Lだけの探索を行うことで計算量が大幅に削減でき、且つ最良のチャネル容量を得ることができる。

テーブルデータの代わりに、ビーム候補数とユーザ総数とから使用ビーム数を求める関数を保持してもよい。また、ビーム候補数、ユーザ総数および使用ビーム数を対応付けた対応情報であれば、テーブルデータおよび関数と異なるものを用いてもよい。対応情報は、ビーム候補数毎にあらかじめ取得した、（１）使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性、（２）使用ビーム数毎のユーザ総数対SINR（信号対干渉雑音電力比) 特性、（３）使用ビーム数毎のユーザ総数対SIR（信号対干渉電力比)特性に基づき作成することが好ましい。

ここで、図９の例で挙げたユーザ総数K=10の場合のように、使用ビーム数1または使用ビーム数2のどちらかがより大きなチャネル容量が得られるかが確実でないときは、使用ビーム数1と使用ビーム数2の両方でスケジューリングを行うことで確実に大きなチャネル容量が得られるようにしてもよい。この場合でも高いチャネル容量が期待できない使用ビーム数3の場合についてはスケジューリングを行わないため依然として計算量は削減できる。

また、本実施形態は、スケジューリング方式として全探索方式またはGreedy方式だけに適用できるのではなく、他のスケジューリング方式を用いても構わない。いずれのスケジューリング方式においてもユーザ総数に対する最良の使用ビーム数を予め調べておくことで、スケジューリング過程において最良の使用ビーム数のみの探索を行って、計算量を低減しつつチャネル容量の最大化を図ることが可能である。

以上、本実施形態ではユーザ端末のアンテナ数を1本として説明したが、N_r本の場合にはＫ×N_r台のユーザ端末が存在するとして扱うことで本発明は問題なく適用することが可能である。すなわち通信対象となる複数の無線端末の台数を、各無線端末のアンテナ数の合計数として扱えばよい。また、本説明はシングルキャリアシステムを前提に説明を行ったが、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)またはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)などのマルチキャリアシステムにおいてもサブキャリア毎に本実施形態で説明した方法を適用することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、基地局がビーム候補数とユーザ総数に基づいて、使用ビーム数を決定することにより、スケジューリング実行の際に、決定した使用ビーム数だけの探索を行えばよく、これにより計算量を大幅に削減できるとともに、大きなチャネル容量を得ることができる。

なお、以上に説明した各実施形態における基地局およびユーザ端末は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、基地局におけるデジタル信号処理部、無線部、フィードバック信号受信処理部、スケジューリング部、データ信号送信処理部等、ならびに、ユーザ端末における、デジタル信号処理部、無線部、データ信号受信処理部、フィードバック信号送信処理部は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、基地局およびユーザ端末は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。

なお、本発明は上記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、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態にかかる無線通信システムのブロック構成図。 ランダムビームフォーミング方式を適用したMIMO伝送方式の概念図。 基地局（送信装置）におけるデジタル信号処理部の構成を示すブロック図。 ユーザ端末（受信装置）におけるデジタル信号処理部の構成を示すブロック図。 ランダムビームフォーミング方式におけるデータ送信までの処理の流れを示すフローチャート。 スロット構造の一例を示す図。 第２の実施形態において使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性を示す一例の図。 フレームフォーマットの一例を示す図。 第１の実施形態において使用ビーム数毎のユーザ総数対チャネル容量特性を示す一例の図。

符号の説明

10・・・送信装置（基地局）
101・・・送信装置における無線部
102・・・送信装置におけるデジタル信号処理部
1021・・・データ信号送信処理部
1022・・・スケジューリング部
1023・・・ユーザ総数情報
1024・・・フィードバック信号受信処理部
20・・・受信装置（ユーザ端末）
201・・・受信装置における無線部
202・・・受信装置におけるデジタル信号処理部
2021・・・データ信号受信処理部
2022・・・フィードバック信号送信処理部

Claims (23)

1. 複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信する基地局であって、
   前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
   前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
   通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、
   前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
   各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
   各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
   前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、
   前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
   を備えた基地局。
2. ビーム候補数と、通信対象となる無線端末の台数と、前記使用ビーム数とを対応づけた対応情報を記憶した記憶部さらに備え、
   前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Ｍと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Ｌを決定することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対チャネル容量特性に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
4. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SINR（信号対干渉雑音電力比)に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
5. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SIR（信号対干渉電力比)に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
6. 前記フィードバック情報は、
   前記無線端末が使用を希望するＨ（Ｈは１以上の整数）個の第１のビームと、前記無線端末が他の無線端末による使用を希望するＬ−Ｈ個の第２のビームとを示した希望使用情報と、
   前記第１のビームを前記無線端末により使用し前記Ｌ−Ｈ個の第２のビームが前記他の無線端末に使用されたときに得られる前記無線端末の受信品質を示した受信品質情報と、
   を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基地局。
7. 前記スケジューリング手段は、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる各前記無線端末の前記希望使用情報が整合するように前記スケジューリングを行うことを特徴とする請求項６に記載の基地局。
8. 前記スケジューリング手段は、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる各前記無線端末の前記希望使用情報が整合するようなスケジューリングができないとき、前記使用ビーム数Ｌを所定数増加または減少して再度前記スケジューリングを行うことを特徴とする請求項７に記載の基地局。
9. 前記データ送信手段は、
   前記決定された各前記無線端末から受信された前記フィードバック情報から求まる、各前記無線端末への割り当てビームに対する受信品質に基づき、各前記無線端末宛のデータの符号化率及び変調方式を決定し、
   各決定した符号化率及び変調方式により各前記無線端末宛のデータを符号化及び変調する
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基地局。
10. 複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信する基地局であって、
    前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
    前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
    各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信手段と、
    通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、
    各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
    前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、
    前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
    を備えた基地局。
11. ビーム候補数と、通信対象となる無線端末の台数と、前記使用ビーム数とを対応づけた対応情報を記憶した記憶手段をさらに備え、
    前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Ｍと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Ｌを決定することを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
12. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対チャネル容量特性に基づくことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
13. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SINR（信号対干渉雑音電力比)に基づくことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
14. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SIR（信号対干渉電力比)に基づくことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
15. 前記データ送信手段は、
    前記決定された各前記無線端末から受信された前記複数のビームの受信状態値から求まる、各前記無線端末への割り当てビームに対する受信品質に基づき、各前記無線端末宛のデータの符号化率及び変調方式を決定し、
    各決定した符号化率及び変調方式により各前記無線端末宛のデータを符号化及び変調する
    ことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の基地局。
16. 複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信するコンピュータに実行させるための通信プログラムであって、
    前記複数のアンテナを用いてＭ個のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
    前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
    通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定ステップと、
    前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知ステップと、
    各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信ステップと、
    各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
    前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第２のビーム形成ステップと、
    前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末にそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
    を備えた通信プログラム。
17. 複数のアンテナを用いて、複数の無線端末と通信するコンピュータに実行させるための通信プログラムであって、
    前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成ステップと、
    前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信ステップと、
    各前記無線端末から各前記ビームの受信状態値を受信する受信状態値受信ステップと、
    通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、前記パイロット信号を送信したビーム数以下の使用ビーム数Ｌを決定するビーム数決定ステップと、
    各前記無線端末から受信した各前記ビームの受信状態値に基づき、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリングステップと、
    前記スケジューリングステップにより決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリングステップにより決定されたビームを形成する第２のビーム形成ステップと、
    前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信ステップと、
    を備えた通信プログラム。
18. 複数の無線端末と、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末と通信する基地局とを備えた無線通信システムであって、
    前記基地局は、
    前記複数のアンテナを用いてビーム候補数Ｍ個のビームを形成する第１のビーム形成手段と、
    前記Ｍ個のビームの各々でパイロット信号を送信するパイロット信号送信手段と、
    通信対象となる前記複数の無線端末の台数と、前記ビーム候補数Ｍとに基づき、使用ビーム数Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の整数）を決定するビーム数決定手段と、
    前記使用ビーム数Ｌを前記複数の無線端末に通知する通知手段と、
    各前記無線端末の各々から、前記M個の各ビームで送信したパイロット信号と前記使用ビーム数Ｌとに基づくフィードバック情報を受信するフィードバック受信手段と、
    各前記無線端末から受信したフィードバック情報に基づきスケジューリングを行うことにより、前記Ｌ個の使用ビームと、前記Ｌ個の使用ビームを割り当てる無線端末とを決定するスケジューリング手段と、
    前記スケジューリング手段により決定された各前記無線端末に対し前記スケジューリング手段により決定されたビームを形成する第２のビーム形成手段と、
    前記決定された各無線端末に対し形成されたビームにより前記決定された各無線端末に対しそれぞれデータを送信するデータ送信手段と、
    を備え、
    各前記無線端末は、
    前記基地局から前記M個の各ビームで送信されたパイロット信号を受信するパイロット信号受信手段と、
    前記基地局から前記使用ビーム数Ｌの通知を受ける使用ビーム数受信手段と、
    前記パイロット信号受信手段により受信した各パイロット信号と、前記使用ビーム数Ｌとに基づき前記フィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
    前記フィードバック情報を前記基地局に送信するフィードバック情報送信手段と、
    を備えた無線通信システム。
19. 前記基地局は、ビーム候補数と、通信対象となる無線端末の台数と、前記使用ビーム数とを対応づけた対応情報を記憶した記憶手段をさらに備え、
    前記基地局における前記ビーム数決定手段は、前記ビーム候補数Ｍと前記通信対象となる前記複数の無線端末の台数とに基づき前記対応情報を参照することにより前記使用ビーム数Ｌを決定することを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
20. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対チャネル容量特性に基づくことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
21. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SINR（信号対干渉雑音電力比)に基づくことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
22. 前記対応情報は、ビーム候補数毎に予め取得した、使用ビーム数毎の無線端末数対SIR（信号対干渉電力比)に基づくことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
23. 前記無線端末における前記フィードバック情報生成手段は、前記フィードバック情報として、
    前記無線端末が使用を希望するＨ（Ｈは１以上の整数）個の第１のビームと、前記無線端末が他の無線端末による使用を希望するＬ−Ｈ個の第２のビームとを示した希望使用情報と、
    前記第１のビームを前記無線端末により使用し前記Ｌ−Ｈ個の第２のビームが前記他の無線端末に使用されたときに得られる前記無線端末の受信品質を示した受信品質情報と、
    を生成することを特徴とする請求項１８ないし２２のいずれか一項に記載の無線通信システム。

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