JP5602652B2 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置および通信方法に関し、特に、送信信号の空間多重化が可能な通信装置および、そのような通信装置の通信方法に関する。

ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access）、次世代ＰＨＳ(Personal Handy-Phone System)、およびＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、スループットおよび周波数利用効率の向上を狙いとして、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）が用いられている。

ＭＩＭＯ通信方式には、ＳＴＣ（Space-Time Coding：時空間符号化）方式と、ＳＭ(Spatial Multiplex：空間多重)方式（たとえば、特許文献１を参照）とがある。

ＳＴＣ方式では、通信装置は、１つの信号ストリームを、時間と空間（アンテナ）についてある規則に基づいて配列し（つまり符号化して）、符号化された信号ストリームを複数のアンテナから送信する。一方、ＳＭ方式では、通信装置は、複数の信号ストリームを複数のアンテナから同一周波数で多重送信する。

また、エラーレートなどの無線性能によって、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）およびＭＩＭＯ方式の切替えが行なわれるが。ＳＭ方式での通信は不安定になりやすいため、一般には、ＳＭ方式への切替えはマージンを持った状態で行なわれる。

すなわち、一般に、通信装置は、初期状態では、ＳＴＣ方式を用い、無線性能が良好になるにつれて、ＭＣＳのレベルを上げていく。ＳＴＣ方式で最大スループットが出せるＭＣＳまで達した後、さらに無線性能が良くなった場合に、ＳＭ方式に切替える。

特開２００９−２７３１８６号公報

ところで、環境要因やアンテナの配置などの伝搬路の状況によって、ＳＭ方式の性能が変化し、ＳＭ方式とＳＴＣ方式の最適な切替ポイントは、一定ではなく状況に応じて変化する。すなわち、ＳＴＣ方式で最大スループットが出せるＭＣＳよりも低いレベルのＭＣＳでＳＭ方式に切替えた方が、周波数利用効率が上がる場合がある。

それゆえに、本発明の目的は、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる通信装置および通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、複数のアンテナと、設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を変調する変調部と、設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を符号化する符号化部と、設定されたＭＩＭＯ通信方式が非空間多重方式の場合に、送信信号の１つのデータストリームを非空間多重方式で符号化し、設定されたＭＩＭＯ通信方式が空間多重方式の場合に、送信信号の複数のデータストリームを空間多重する送信部と、通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得する通信品質管理部と、通信相手の他の通信装置への空間多重方式での通信の適格性を判定する判定部と、取得した通信品質が良好なほど、変調方式および符号化レートおよびＭＩＭＯ通信方式で定められる通信レベルを増加させる設定部とを備える。非空間多重方式での通信レベルは空間多重方式での通信レベルよりも低く、各ＭＩＭＯ通信方式において、変調方式および符号化レートのレベルが高いほど通信レベルが高い。設定部は、非空間多重方式から空間多重方式への通信レベルの切替える際の、切替え前の変調方式および符号化レートのレベルおよび切替え後の変調方式および符号化レートのレベルを、判定部で判定された空間多重方式での通信の適格性に応じて、異ならせる。

本発明によれば、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。 第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 （ａ）は、ＳＭ方式が適している場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。（ｂ）は、ＳＭ方式の適否が通常の場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。（ｃ）は、ＳＭ方式が適していない場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。 （ａ）は、第１切替テーブルの例を表わす図である。（ｂ）は、第２切替テーブルの例を表わす図である。（ｃ）は、第３切替テーブルの例を表わす図である。 図５は、第１の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。 第１の実施形態の無線基地局における１フレームごとの通信レベルの切替え動作の手順を表わすフローチャートである。 第１の実施形態の変形例１の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。 第１の実施形態の変形例２の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 ＳＭ方式の適否に関連するＣＩＮＲとＰＥＲの関係を表わす図である。 エラーテーブルの例を表わす図である。 第２の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の変形例の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。 第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 無線端末のＳＭ適格性テーブルの例を表わす図である。 自装置のＳＭ適格性テーブルの例を表わす図である。 第３の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。

図１を参照して、この無線通信システムは、第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３ａ〜３ｎとを備える。第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３−１〜３−ｎとの間は、時空間符号化方式に、または空間多重化方式で信号が伝送される。第１の通信装置２として、たとえば、無線基地局とし、第２の通信装置３−１〜３−ｎとして、たとえば無線端末とすることができる。無線基地局は、ｎ個の無線端末のうちの複数個と同時に通信が可能である。

（構成）
図２は、第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１を参照して、この無線基地局は、ＷｉＭＡＸの通信方式で動作する基地局であって、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部１４とを備える。

送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio Frequency)部２０とを備える。

サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、複数のアンテナを組み合わせてデータ送受信の帯域を広げる無線通信方式であるＭＩＭＯ通信方式で、信号を送信する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４によるＭＩＭＯ通信方式は、ＳＴＣ方式とＳＭ方式が選択的に切替えられる。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、ＳＴＣ方式では、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、ＳＭ方式では、複数のデータストリームを空間多重化する。

ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル）に変換する。

ＣＰ付加部２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

ＭＡＣ層処理部１４は、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、通信品質管理部２８と、ＳＭ適性判定部４２と、切替テーブル記憶部３７と、設定部３１と、ユーザデータ送信管理部３４と、符号化部３３と、変調部３２とを備える。

復調部２５は、無線端末からのアップリンク信号を復調する。
復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。

ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末から受信したユーザデータを管理する。
通信品質管理部２８は、定期的に通信相手の無線端末から、その無線端末での受信信号（つまりダウンリンク信号）のＰＥＲ（Packet Error Rate：パケットエラーレート）と、ダウンリンク信号のＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波レベル対干渉・雑音比）、あるいはこれらを代替できる情報の通知受ける。ＰＥＲは、受信したパケットのうち、エラーのあるパケットのある割合を表わす。ＣＩＮＲは、搬送波電力を干渉信号電力と雑音電力の和で除算した値で表わされる。

端末要求部４３は、通信中の無線端末に対して、複数のアンテナからサウンディング信号を継続送信するように指示する。

（ＭＩＭＯ通信方式の切替え）
図３（ａ）は、ＳＭ方式が適している場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。

図３（ａ）において、ＭＣＳは、変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＡＱＡＭなど）と符号化率（１／２、２／３、３／４など）を規定するものである。

本明細書では、スループットが高いＭＣＳをレベルが高いＭＣＳと記載し、スループットが低いＭＣＳをレベルが低いＭＣＳと記載する。

ＳＭ方式が適している場合には、ＳＴＣ方式からＳＭ方式の切替は、ＭＣＳのレベルが低いポイントである１６ＱＡＭ １／２で行なわれる。「ＳＴＣ、１６ＱＡＭ １／２」のスループットが２（bit/symbol)であり、切替え前後でスループットが急激に変化しないように、切替え後のＳＭ方式のＭＣＳは、スループットが３（bit/symbol)であるＱＰＳＫ １／４とする。

図３（ｂ）は、ＳＭ方式の適否が通常の場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。

ＳＭ方式の適否が通常の場合には、ＳＴＣ方式からＳＭ方式の切替は、ＭＣＳのレベルが中間のポイントである１６ＱＡＭ ３／４で行なわれる。「ＳＴＣ、１６ＱＡＭ ３／４」のスループットが３（bit/symbol)であり、切替え前後でスループットが急激に変化しないように、切替え後のＳＭ方式のＭＣＳは、スループットが４（bit/symbol)である１６ＱＡＭ １／２とする。

図３（ｃ）は、ＳＭ方式が適していない場合のＭＩＭＯ通信方式の切替ポイントを説明するための図である。

ＳＭ方式が適していない場合には、ＳＴＣ方式からＳＭ方式の切替は、ＭＣＳのレベルが高いポイントである６４ＱＡＭ ５／６で行なわれる。「ＳＴＣ、６４ＱＡＭ ５／６」のスループットが５（bit/symbol)であり、切替え前後でスループットが急激に変化しないように、切替え後のＳＭ方式のＭＣＳは、スループットが６（bit/symbol)である１６ＱＡＭ ３／４とする。

切替テーブル記憶部３７４２は、第１切替テーブル、第２切替テーブル、および第３切替テーブルを記憶する。

各切替テーブルは、通信レベルと、通信レベルを増加させるときの所要ＣＩＮＲの範囲を定めた切替えテーブルを記憶する。本明細書では、通信レベルは、ＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳによって定まる値とする。通信レベルの値を増加する場合に、本明細書では、「通信レベルを上げる（増加させる）」と記載し、通信レベルの値を減少する場合に、本明細書では、「通信レベルを下げる（減少させる）」と記載する。

図４（ａ）は、第１切替テーブルの例を表わす図である。
第１切替テーブルは、図３（ａ）で説明した伝搬路状況が良好な場合の切替ポイントでＭＩＭＯ通信方式が切替わるテーブルである。

図４（ａ）を参照して、たとえば、通信レベルが「１」は、ＭＩＭＯ通信方式が「ＳＴＣ方式」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」である。通信レベルが「９」は、ＭＩＭＯ通信方式が「ＳＭ方式」であり、ＭＣＳが「６４ＱＡＭ ５／６」である。この第１切替テーブルでは、たとえば、現在の通信レベルが「１」の場合、取得したＣＩＮＲがｘ１以上ｘ２未満の場合には、通信レベルが「２」に切替えられる。

図４（ｂ）は、第２切替テーブルの例を表わす図である。
第２切替テーブルは、図３（ｂ）で説明した伝搬路状況が中間の場合の切替ポイントでＭＩＭＯ通信方式が切替わるテーブルである。

図４（ｃ）は、第３切替テーブルの例を表わす図である。
第３切替テーブルは、図３（ｃ）で説明した伝搬路状況が劣悪な場合の切替ポイントでＭＩＭＯ通信方式が切替わるテーブルである。

ＳＭ適性判定部４２は、無線端末の一方のアンテナから送信されるサウンディングゾーンの複数個のサブキャリア（たとえば連続する４つのサブキャリア）で送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルと、無線端末の他方のアンテナからのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアで伝送されるサウンディング信号の受信応答ベクトルとを算出する。

第１のアンテナ１０で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ１（ｔ）、および第２のアンテナ１１で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ２（ｔ）は、無線端末のアンテナ（１）から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ１（ｔ）と、無線端末のアンテナ（２）から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ２（ｔ）と、無線端末のアンテナ（１）からのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１（＝[h11,h21]^T）と、無線端末のアンテナ（２）からのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２（＝[h12,h22]^T）を用いて、次の式（１）、（２）で表わされる。

X1(t)=h11×S1(t)+h12×S2(t)+N1(t) ・・・ （１）
X2(t)=h21×S1(t)+h22×S2(t)+N2(t) ・・・ （２）
ただし、Ｎ１（ｔ）は、第１のアンテナ１０で受信した受信信号Ｘ１（ｔ）に含まれるノイズ成分であり、Ｎ２（ｔ）は、第２のアンテナ１１で受信した受信信号Ｘ２（ｔ）に含まれるノイズ成分である。

ＳＭ適性判定部４２は、次の式（３）、（４）に従って、受信応答ベクトルＨ１と、受信応答ベクトルＨ２を算出する。

H1=[h11,h21]^T=[E[X1(t)U1^*(t)], E[X2(t)U1^*(t)]]^T ・・・ （３）
H2=[h12,h22]^T=[E[X1(t)U2^*(t)], E[X2(t)U2^*(t)]]^T ・・・ （４）
ここで、Ｕ１（ｔ）は、無線基地局２で保持しているＳ１（ｔ）と同一の信号であり、Ｕ２（ｔ）は、無線基地局２保持しているＳ２（ｔ）と同一の信号である。Ｕ１^*（ｔ）は、Ｕ１（ｔ）の複素共役であり、Ｕ２^*（ｔ）は、Ｕ２（ｔ）の複素共役である。Ｅ（Ｘ）は、Ｘのアンサンブル平均（時間平均）を表わす。また、ベクトルＡに対してＡ^Tは、ベクトルＡの転置を表わす。

ＳＭ適性判定部４２は、受信応答ベクトルＨ１と、受信応答ベクトルＨ２とに基づいて、次の式（５）に従って、無線端末の一方のアンテナから送信されるサウンディング信号と、無線端末の他方のアンテナから送信されるサウンディング信号との空間相関値ＳＲを、以下の式（５）で算出する。

ＳＲ=｜(H1・H2)｜/(｜H1｜×｜H2｜） ・・・ （５）
ＳＭ適性判定部４２は、空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ１未満の場合には、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部４２は、空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して第２切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部４２は、空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ２以上の場合には、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。

上記のように設定する理由について説明する。
空間相関値ＳＲが小さくなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが異なっていたり、距離が離れていたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信が適しているからである。

逆に空間相関値ＳＲが大きくなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが同じであったり、距離が近接していたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信は適していないからである。

設定部３１は、選択された第１切替テーブル、第２切替テーブル、または第２切替テーブルを参照して、測定したＣＩＮＲが、現在の通信レベルよりも高い通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲に含まれるような場合には、所要ＣＩＮＲの範囲に含まれる通信レベルへアップさせる。また、設定部３１は、測定したＰＥＲが閾値（たとえば１０％）以上の場合には、通信レベルをダウンさせる。

ユーザデータ送信管理部３４は、無線端末へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部３３は、ＭＣＳ設定部３１から指示されるＭＣＳの符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。ＭＣＳは、変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＡＱＡＭなど）と符号化率（１／２、２／３、３／４など）を規定する。

変調部３２は、ＭＣＳ設定部３１から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末へのダウンリンク信号を変調する。

切替通知部３６は、ＭＣＳ設定部３１で通信レベルが切替えられた無線端末に対して、ダウンリンク信号のＭＣＳを通知する信号を出力する。

（テーブル選択動作）
図５は、第１の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図５を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ２０１）。
端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を継続送信するように指示する（ステップＳ２０２）。

次に、端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を受信する（ステップＳ２０３）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、ステップＳ２０２で受信した複数のサウンディング信号の受信応答ベクトルを算出する（ステップＳ２０４）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、複数の受信応答ベクトルに基づいて、無線端末の複数のアンテナから送信されるサウンディング信号の空間相関値ＳＲを算出する（ステップＳ２０５）。

空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ１未満の場合には（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ２０７）。

空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には（ステップＳ２０６でＮＯ、ステップＳ２０８でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して第２切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第２切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ２０９）。

空間相関値ＳＲが閾値ＴＨ２以上の場合には（ステップＳ２０６でＮＯ、ステップＳ２０８でＮＯ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ２１０）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ２１１でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ２１２）、ステップＳ２０２に戻る。

（通信レベルの切替え動作）
図６は、第１の実施形態の無線基地局における１フレームごとの通信レベルの切替え動作の手順を表わすフローチャートである。

図６を参照して、設定部３１は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ１００）。
次に、通信品質管理部２８は、上りサブフレームに含まれている、ユーザｉの無線端末でのダウンリンク信号のＰＥＲおよびＣＩＮＲを取得する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。

設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式であり（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合（すなわち、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルに属するＣＩＮＲの範囲よりも大きい場合）であり（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてアップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式の場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＭ方式に切替え、ＭＣＳを切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ１０８）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式であり（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合であり（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてアップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式の場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＴＣ方式に維持し、ＭＣＳを切替テーブルに基づいてアップさせる（ステップＳ１１０）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式であり（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合（すなわち、取得したＰＥＲが閾値（たとえば１０％）以上の場合）には（ステップＳ１０４でＮＯ、ステップＳ１１１でＹＥＳ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＴＣ方式に維持し、ＭＣＳを切替テーブルに基づいてダウンさせる（ステップＳ１１２）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式であり（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップもダウンも不可能な場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＴＣ方式に維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１１３）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式であり（ステップＳ１０３でＮＯ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合で（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＴＣ方式の場合には（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＴＣ方式に切替え、ＭＣＳを切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ１１８）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式であり（ステップＳ１０３でＮＯ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合であり（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、かつ切替テーブルにおいてダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式の場合には（ステップＳ１１５でＮＯ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＭ方式に維持し、ＭＣＳを切替テーブルに基づいてダウンさせる（ステップＳ１１９）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式であり（ステップＳ１０３でＮＯ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合には（ステップＳ１１４でＮＯ、ステップＳ１２０でＹＥＳ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＭ方式に維持し、ＭＣＳを切替テーブルに基づいてアップさせる（ステップＳ１２１）。

一方、設定部３１は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＳＭ方式であり（ステップＳ１０３でＮＯ）、かつ切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップもダウンも不可能な場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式をＳＭ方式に維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１２２）。

次に、設定部３１は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ１２３でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ１２４）、ステップＳ１０１に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線端末からのサウンディング信号の受信応答ベクトルの空間相関値に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

［第１の実施形態の変形例１］
この変形例では、ＳＭ適性判定部４２は、第１の実施形態と同様にして、受信応答ベクトルＨ１と、受信応答ベクトルＨ２を算出する。

ＳＭ適性判定部４２は、次の式（６）に従って、受信応答ベクトルＨ１の大きさと、受信応答ベクトルＨ２の大きさの差ＰＤを算出する。

PD＝｜｜H1｜−｜H2｜｜ ・・・ （６）
ＳＭ適性判定部４２は、受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ１未満の場合には、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。

ＳＭ適性判定部４２は、受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して第２切替テーブルを選択させる。

ＳＭ適性判定部４２は、受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ２以上の場合には、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して第３切替テーブルを選択させる。

上記のように設定する理由について説明する。
受信応答ベクトル間の大きさの差が小さくなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが異なっていたり、距離が離れていたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信が適しているからである。

逆に、受信応答ベクトル間の大きさの差が大きくなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが同じであったり、距離が近接していたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信は適していないからである。

（テーブル選択動作）
図７は、第１の実施形態の変形例１の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図７を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ３０１）。
端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を継続送信するように指示する（ステップＳ３０２）。

次に、端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を受信する（ステップＳ３０３）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、ステップＳ３０２で受信した複数のサウンディング信号の受信応答ベクトルを算出する（ステップＳ３０４）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、複数の受信応答ベクトルの大きさの差ＰＤを算出する（ステップＳ２０５）。

受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ１未満の場合には（ステップＳ３０６でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ３０７）。

受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には（ステップＳ３０６でＮＯ、ステップＳ３０８でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して第２切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第２切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ３０９）。

受信応答ベクトル間の大きさの差ＰＤが閾値ＴＨ２以上の場合には（ステップＳ３０６でＮＯ、ステップＳ３０８でＮＯ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ３１０）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ３１１でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ３１２）、ステップＳ３０２に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線端末からのサウンディング信号の受信応答ベクトルの大きさの差に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

［第１の実施形態の変形例２］
この変形例では、ＳＭ適性判定部４２は、第１の実施形態と同様にして、受信応答ベクトルＨ１と、受信応答ベクトルＨ２を算出する。

ＳＭ適性判定部４２は、受信応答ベクトルＨ１と、受信応答ベクトルＨ２とで構成される伝搬路行列Ｒ＝（Ｈ１、Ｈ２）の相関行列Ｒ^HＲの固有値を算出する。ただし、行列Ｒに対してＲ^Hは、行列Ｒの共役転置行列を表わす。

ＳＭ適性判定部４２は、閾値ＴＨ１（たとえば固有値の有意性を表わす値）以上の固有値が３個以上存在する場合には、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。

ＳＭ適性判定部４２は、閾値ＴＨ１以上の固有値が２個存在する場合には、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して、第２切替テーブルを選択させる。

ＳＭ適性判定部４２は、閾値ＴＨ１以上の固有値が１個以下の場合には、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。

上記のように設定する理由について説明する。
伝搬路行列の相関行列の固有値のうち、有意な固有値の数が多くなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが異なっていたり、距離が離れていたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信が適しているからである。

逆に、伝搬路行列の相関行列の固有値のうち、有意な固有値の数が小さくなるのは、無線端末のアンテナ（１）と無線端末のアンテナ（２）の向きが同じであったり、距離が近接していたりしていることに起因すると考えられる。このようなアンテナを有する無線端末に対しては、ＳＭ方式での通信は適していないからである。

（テーブル選択動作）
図８は、第１の実施形態の変形例２の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図８を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ４０１）。
端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を継続送信するように指示する（ステップＳ４０２）。

次に、端末要求部４３は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末の複数のアンテナからサウンディング信号を受信する（ステップＳ４０３）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、ステップＳ２０２で受信した複数のサウンディング信号の受信応答ベクトルを算出する（ステップＳ４０４）。

次に、ＳＭ適性判定部４２は、複数の受信応答ベクトルで構成される伝搬路行列の相関行列の固有値を算出する（ステップＳ４０５）。

閾値ＴＨ１以上の固有値が３個以上存在する場合には（ステップＳ４０６でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ４０７）。

閾値ＴＨ１以上の固有値が２個存在する場合には（ステップＳ４０６でＮＯ、ステップＳ４０８でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して、第２切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第２切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ４０９）。

閾値ＴＨ１以上の固有値が１個以下の場合には（ステップＳ４０６でＮＯ、ステップＳ４０８でＮＯ）、ＳＭ適性判定部４２は、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ４１０）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ４１１でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ４１２）、ステップＳ４０２に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線端末からのサウンディング信号の受信応答ベクトルからなる伝搬路行例の相関行列の固有値に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

［第２の実施形態］
（構成）
図９は、第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

この無線基地局が、図２の無線基地局と相違する点は、ＳＭ適性判定部の機能と、エラーテーブル記憶部４１が追加され、端末要求部４３は含まない点である。

（ＣＩＮＲとＰＥＲの関係）
図１０は、ＳＭ方式の適否に関連するＣＩＮＲとＰＥＲの関係を表わす図である。

図１０は、ＳＭ方式での通信で行なわれた実験結果を表わす図である。ＳＭ方式での通信中に、ＰＥＲとＣＩＮＲとを取得し、そのときのＳＭ方式の適格性を判断する。その結果をグラフ化したものが図１０のグラフである。ＳＭ方式の適格性は、たとえば単位時間当りの伝送量であるスループットなどに基づいて判断することができる。

たとえば、ＣＩＮＲがＡのときには、ＰＥＲが閾値ＴＨ１（Ａ）未満のときには、ＳＭ方式が適している状態であり、ＰＥＲが閾値ＴＨ１（Ａ）以上かつ閾値ＴＨ２（Ａ）未満の場合には、ＳＭ方式の適否が通常の状態であり、ＰＥＲが閾値ＴＨ２（Ａ）以上のときには、ＳＭ方式が適していない状態である。

エラーテーブル記憶部４１は、エラーテーブルを記憶する。エラーテーブルは、上記の実験によって得られた結果に基づいて作成されたものである。

図１１は、エラーテーブルの例を表わす図である。
図１１に示すように、エラーテーブルは、ＣＩＮＲに対応して、ＳＭ方式の適否が適している状態と通常状態の限界を表わすＰＥＲの閾値ＴＨ１と、ＳＭ方式の適否が通常状態と適していない状態の限界を表わすＰＥＲの閾値ＴＨ２とを定める。閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２とは、図１０で説明した実験から得られた値が用いられる。

ＳＭ適性判定部１４２は、通信品質管理部２８が取得したＣＩＮＲに対応する閾値ＴＨ１および閾値ＴＨ２の値をエラーテーブルから読出す。ＳＭ適性判定部１４２は、通信品質管理部２８が取得したＰＥＲが閾値ＴＨ１未満の場合には、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部１４２は、取得したＰＥＲが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には、ＳＭ方式の適否が通常と判断し、設定部３１に対して、第２切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部１４２は、取得したＰＥＲが閾値ＴＨ２以上の場合には、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。

（動作）
図１２は、第２の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図１２を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ５０１）。
設定部３１は、ＭＩＭＯ通信方式を一時的に所定の時間だけＳＭ方式に切替える（ステップＳ５０２）。

次に、通信品質管理部２８は、上りサブフレームに含まれている、ユーザｉの無線端末でのダウンリンク信号のＰＥＲおよびＣＩＮＲを取得する（ステップＳ５０４）。

ＳＭ適性判定部１４２は、取得したＣＩＮＲに対応する閾値ＴＨ１および閾値ＴＨ２の値をエラーテーブルから読出す（ステップＳ５０５）。

取得したＰＥＲが閾値ＴＨ１未満の場合には（ステップＳ５０６でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部１４２は、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ５０７）。

取得したＰＥＲが閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には（ステップＳ５０６でＮＯ、ステップＳ５０８でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部１４２は、ＳＭ方式の適否が通常であると判断し、設定部３１に対して第２切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第２切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ５０９）。

取得したＰＥＲが閾値ＴＨ２以上の場合には（ステップＳ５０６でＮＯ、ステップＳ５０８でＮＯ）、ＳＭ適性判定部１４２は、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して第３切替テーブルを選択させる、設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ４１０）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ５１１でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０２に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、ＳＭ方式で送信した信号を無線端末で受信した信号のＣＩＮＲとＰＥＲの関係に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

なお、本発明の実施形態では、ＳＭ方式で送信した信号を無線端末で受信した信号のＣＩＮＲとＰＥＲの関係に基づいてＳＭ方式の適否を判断したが、ＰＥＲに代えて、ＰＥＲに代替可能な指標値（たとえば、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）のＮＡＣＫ応答発生率）を用いることとしてもよい。

［第２の実施形態の変形例］
この変形例では、通信品質管理部２８は、無線端末からＲＩ（Rank Indicator)を受信する。ＲＩは、無線基地局から無線端末への通信の好ましい多重度を表わす。

ＳＭ適性判定部１４２は、受信したＲＩで示される好ましい多重度が閾値（たとえば２）以上の場合には、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部１４２は、受信したＲＩで示される好ましい多重度が閾値ＴＨ（たとえば２）未満の場合には、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して第３切替テーブルを選択させる。

（動作）
図１３は、第２の実施形態の変形例の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図１３を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ６０１）。
通信品質管理部２８は、上りサブフレームに含まれている、ユーザｉの無線端末からのＲＩを受信する（ステップＳ６０３）。

受信したＲＩで示される好ましい多重度がＴＨ以上の場合には（ステップＳ６０４でＹＥＳ）、ＳＭ適性判定部１４２は、ＳＭ方式が適していると判断し、設定部３１に対して第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ６０５）。

受信したＲＩで示される好ましい多重度がＴＨ未満の場合には（ステップＳ６０４でＮＯ）は、ＳＭ適性判定部１４２は、ＳＭ方式が適していないと判断し、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ６０６）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ６０７でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ６０８）、ステップＳ６０２に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線端末から送信されるＲＩ（Rank Indicator)に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

［第３の実施形態］
（構成）
図１４は、第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

この無線基地局が、図２の無線基地局と相違する点は、ＳＭ適性判定部２４２の機能である。また、この無線基地局は、端末要求部４３は含まず、適格性テーブル記憶部５１を備える。

適格性テーブル記憶部５１は、無線端末のＳＭ適格性テーブルと、自装置のＳＭ適格性テーブルとを記憶する。

無線端末のＳＭ適格性テーブルは、無線端末のアンテナ本数、無線端末のアンテナの利得差、および無線端末の過去のＳＭでの通信実績に基づいて、ＳＭ適格性を定める。

図１５は、無線端末のＳＭ適格性テーブルの例を表わす図である。
図１５に示すように、この無線端末のＳＭ適格性テーブルでは、無線端末のアンテナ本数がＸ１本以上であり、かつ無線端末のアンテナの利得差の最大値がＹ１［ｄＢ］以下でり、かつＳＭでの過去の通信実績が全通信（ＳＭでの通信とＳＴＣでの通信）の５０％以上の条件に該当するときに、無線端末がＳＭ方式に適していると定められる。

また、、無線端末のアンテナ本数がＸ２本以下であり、かつ無線端末のアンテナの利得差の最大値がＹ２［ｄＢ］以上であり、ＳＭでの過去の通信実績が全通信（ＳＭでの通信とＳＴＣでの通信）の２０％以下の条件に該当するときに、無線端末がＳＭ方式に適していないと定められる。通信実績を採用したのは、ＳＭ方式に適さない場合には、ＳＭ方式に移行したとしても、ＰＥＲが大きくなり、ＳＴＣ方式に戻るので、ＳＴＣ方式での通信の実績が多く、ＳＭ方式での通信実績が少なくなるからである。

無線端末のアンテナ本数と無線端末のアンテナの利得差の条件が上記以外の場合には、無線端末がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない通常の端末であると定められる。

自装置のＳＭ適格性テーブルは、自装置の設置場所に基づいて、ＳＭ適格性を定める。
図１６は、自装置のＳＭ適格性テーブルの例を表わす図である。

図１６に示すように、この自装置のＳＭ適格性テーブルでは、自装置の設置場所が屋内であり、かつ他の最も近い基地局からの距離がＹ１（ｋｍ）以上であり、かつ自装置の設置場所が道路、線路の近傍、または車両でないという条件に該当するときに、自装置の設置場所がＳＭ方式に適していると定められる。

また、自装置の設置場所が屋外であり、かつ他の最も近い基地局からの距離がＹ２（ｋｍ）以下であり、かつ自装置の設置場所が道路、線路の近傍、または車両であるという条件に該当する場合には、自装置の設置場所がＳＭ方式に適していないと定められる。

自装置の設置場所の条件が上記以外の場合には、自装置の設置場所がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない通常の設置場所であると定められる。

ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末の適格性テーブルを参照して、無線端末のＳＭ方式の適否を判断し、自装置の適格性テーブルを参照して、自装置の設置場所のＳＭ方式の適否を判断する。

ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末の適格性テーブルを参照して、無線端末がＳＭ方式に適した端末であると判断した場合には、設定部３１に対して、第１切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末の適格性テーブルを参照して、無線端末がＳＭ方式に適さない端末であると判断した場合には、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部２４２は、自装置の適格性テーブルを参照して、自装置の設置場所がＳＭ方式に適する場所であると判断した場合には、設定部３１に対して、第１切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部２４２は、自装置の適格性テーブルを参照して、自装置の設置場所がＳＭ方式に適さない場所であると判断した場合には、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない通常の端末であると判断した場合、または自局の設置場所がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない場所であると判断した場合には、設定部３１に対して、第２切替テーブルを選択させる。

（動作）
図１７は、第３の実施形態の無線基地局における切替テーブル選択処理の手順を表わすフローチャートである。ここで、通信中のユーザには、ユーザ番号が１から順番に付与されているものとする。

図１７を参照して、ユーザ番号ｉが１に設定される（ステップＳ７０１）。
ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末の適格性テーブルを参照して、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末がＳＭ方式に適した端末であると判断した場合には（ステップＳ７０２でＹＥＳ）、設定部３１に対して、第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ７０３）。

ＳＭ適性判定部２４２は、無線端末の適格性テーブルを参照して、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末がＳＭ方式に適さない端末であると判断した場合には（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ７０５）。

ＳＭ適性判定部２４２は、自装置の適格性テーブルを参照して、自装置の設置場所がＳＭ方式に適する場所であると判断した場合には（ステップＳ７０６でＹＥＳ）、設定部３１に対して、第１切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第１切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ７０７）。

ＳＭ適性判定部２４２は、自装置の適格性テーブルを参照して、自装置の設置場所がＳＭ方式に適さない場所であると判断した場合には（ステップＳ７０８でＹＥＳ）、設定部３１に対して、第３切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第３切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ７０７）。

ＳＭ適性判定部２４２は、ユーザ番号ｉのユーザの無線端末がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない通常の端末であると判断した場合、または自局の設置場所がＳＭ方式に対して特に適性および不適性がない場所であると判断した場合（ステップＳ７０２、Ｓ７０４、Ｓ７０６、Ｓ７０８でＮＯ）、設定部３１に対して、第２切替テーブルを選択させる。設定部３１は、第２切替テーブルに基づいて、通信レベルを切替える（ステップＳ７１０）。

ユーザ番号ｉが通信中のユーザ総数に達していない場合には（ステップＳ７１１でＮＯ）、ｉが１だけインクリメントされて（ステップＳ７１２）、ステップＳ７０２に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線端末の装置自体の特性、自装置の設置場所に基づいてＳＭ方式の適否を判断することによって、伝搬路の状況に応じて最適な切替えポイントで、ＭＩＭＯ方式を切替えることができる。

(変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。

（１） サウンディング信号
本発明の第１の実施形態では、無線端末からのサウンディング信号の受信応答ベクトルを求めたが、サウンディング信号に代えて、無線端末からのユーザデータの信号の受信応答ベクトルを求めることとしてもよい。

（２） 無線端末のＳＭ適格性
本発明の第３の実施形態では、無線端末のアンテナ本数、無線端末のアンテナの利得差、および無線端末の過去のＳＭでの通信実績の３つの条件に基づいて、無線端末のＳＭ適格性を定めることとしたが、これらのうちの１つの条件、または２つの条件の任意の組合せによって、無線端末のＳＭ適格性を定めることとしてもよい。

（３） 無線基地局の設置場所のＳＭ適格性
本発明の実施形態では、無線基地局の設置場所が屋内か屋外か、他の最も近い基地局からの距離、自装置の設置場所が道路、線路の近傍、または車両であるかどうかの３つの条件に基づいて、無線基地局の設置場所のＳＭ適格性を定めることとしたが、これらのうちの１つの条件、または２つの条件の任意の組合せによって、無線基地局の設置場所のＳＭ適格性を定めることとしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２，９７，９８ 無線基地局、３ａ〜３Ｎ 無線端末、１０，１１ アンテナ、１５，２０ ＲＦ部、１６ ＣＰ除去部、１７ ＦＦＴ部、１８，２３ サブキャリア配置部、２１ ＣＰ付加部、２２ ＩＦＦＴ部、２４ マルチアンテナ送信信号処理部、２５ 復調部、２６ 復号部、２７ ユーザデータ受信管理部、２８ 通信品質管理部、３１ 設定部、３２ 変調部、３３ 符号化部、３４ ユーザデータ送信管理部、３６ 切替通知部、３７ 切替テーブル記憶部、４１ エラーテーブル記憶部、４２，１４２，２４２ ＳＭ適性判定部、４３ 端末要求部、５１ 適格性テーブル記憶部。

Claims (12)

1. 複数のアンテナと、
   設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を変調する変調部と、
   設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を符号化する符号化部と、
   設定されたＭＩＭＯ通信方式が非空間多重方式の場合に、送信信号の１つのデータストリームを非空間多重方式で符号化し、設定されたＭＩＭＯ通信方式が空間多重方式の場合に、送信信号の複数のデータストリームを空間多重する送信部と、
   通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得する通信品質管理部と、
   通信相手の他の通信装置への空間多重方式での通信の適格性を判定する判定部と、
   前記取得した通信品質が良好なほど、変調方式および符号化レートおよびＭＩＭＯ通信方式で定められる通信レベルを増加させる設定部とを備え、非空間多重方式での通信レベルは空間多重方式での通信レベルよりも低く、各ＭＩＭＯ通信方式において、変調方式および符号化レートのレベルが高いほど通信レベルが高く、
   前記設定部は、非空間多重方式から空間多重方式への通信レベルの切替える際の、切替え前の変調方式および符号化レートのレベルおよび切替え後の変調方式および符号化レートのレベルを、前記判定部で判定された空間多重方式での通信の適格性に応じて、異ならせる、通信装置。
2. 前記設定部は、前記空間多重方式での通信が適していると判定された場合には、非空間多重方式での通信レベルから空間多重方式での通信レベルへの切替えを、前記非空間多重方式で第１レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルと前記空間多重方式で第２レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルとの間で行ない、
   前記空間多重方式での通信が適していないと判定された場合には、非空間多重方式での通信レベルから空間多重方式での通信レベルへの切替えを、前記非空間多重方式で前記第１レベルよりも高い第３レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルと前記空間多重方式で前記第２レベルよりも高い第４レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルとの間で行なう、請求項１記載の通信装置。
3. 前記設定部は、前記取得した通信品質が悪いほど、前記通信レベルを減少させ、
   前記設定部は、前記空間多重方式での通信が適していると判定された場合には、空間多重方式での通信レベルから非空間多重方式での通信レベルへの切替えを、前記空間多重方式で前記第２レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルと前記非空間多重方式で前記第１レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルとの間で行ない、
   前記空間多重方式での通信が適していないと判定された場合には、空間多重方式での通信レベルから非空間多重方式ででの通信レベルへの切替えを、前記空間多重方式で前記第４レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルと前記非空間多重方式でで前記第３レベルの変調方式および符号化レートの通信レベルとの間で行なう、請求項２記載の通信装置。
4. 前記非空間多重方式は、時空間符号化方式である、請求項３記載の通信装置。
5. 前記判定部は、前記他の通信装置の複数のアンテナからの信号の受信応答ベクトルの空間相関値が閾値未満のときには、前記閾値以上のときよりも前記空間多重方式での通信が適していると判定する、請求項４記載の通信装置。
6. 前記判定部は、前記他の通信装置の複数のアンテナからの信号の受信応答ベクトルの大きさの差が閾値未満のときには、前記閾値以上のときよりも前記空間多重方式での通信が適していると判定する、請求項４記載の通信装置。
7. 前記判定部は、前記他の通信装置の複数のアンテナからの信号の受信応答ベクトルからなる伝搬行列の相関行列の固有値の数が閾値以上のときには、前記閾値未満のときよりも前記空間多重方式での通信が適していると判定する、請求項４記載の通信装置。
8. 搬送波レベル対干渉・雑音比に対応して、空間多重方式の適否の限界を表わすパケットエラーレートの限界点を定めた情報を記憶する記憶部と、
   前記判定部は、前記情報に基づいて、取得した搬送波レベル対干渉・雑音比に対応するパケットエラーレートの限界点を読出して、取得したパケットエラーレートが前記読み出したパケットエラーレートの限界点未満のときには、前記読み出したパケットエラーレートの限界点以上のときよりも空間多重方式での通信が適していると判定する、請求項４記載の通信装置。
9. 前記通信品質管理部は、前記他の通信装置からデータストリームの好ましい多重度を表わす識別子を受信し、
   前記判定部は、前記受信した識別子で表わされる前記データストリームの好ましい多重度が多いときには、少ないときよりも前記空間多重方式での通信が適していると判定する、請求項４記載の通信装置。
10. 前記判定部は、通信相手の他の通信装置のアンテナの本数、複数のアンテナ利得の差の、および／または空間多重方式での通信の過去の実績に基づいて、前記空間多重方式の通信の適格性を判定する、請求項４記載の通信装置。
11. 前記判定部は、自装置の設置場所に基づいて、前記空間多重方式の通信の適格性を判定する、請求項４記載の通信装置。
12. 複数のアンテナを備えた通信装置の通信方法であって、
    通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得するステップと、
    通信相手の他の通信装置への空間多重方式での通信の適格性を判定するステップと、
    前記取得した通信品質が良好なほど、変調方式および符号化レートおよびＭＩＭＯ通信方式で定められる通信レベルを増加させる設定ステップとを備え、非空間多重方式での通信レベルは空間多重方式での通信レベルよりも低く、各ＭＩＭＯ通信方式において、変調方式および符号化レートのレベルが高いほど通信レベルが高く、
    前記設定ステップは、非空間多重方式から空間多重方式への通信レベルの切替える際の、切替え前の変調方式および符号化レートのレベルおよび切替え後の変調方式および符号化レートのレベルを、前記判定するステップで判定された空間多重方式での通信の適格性に応じて、異ならせ、
    前記通信方法は、さらに、
    設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を変調するステップと
    設定された変調方式および符号化レートに従って、送信信号を符号化するステップと、
    設定されたＭＩＭＯ通信方式が非空間多重方式の場合に、送信信号の１つのデータストリームを非空間多重方式で符号化し、設定されたＭＩＭＯ通信方式が空間多重方式の場合に、送信信号の複数のデータストリームを空間多重するステップとを備えた通信方法。

Images