WO2005114874A1

WO2005114874A1 - 無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置

Info

Publication number: WO2005114874A1
Application number: PCT/JP2005/007524
Authority: WO
Inventors: Takaaki Kishigami; Yoichi Nakagawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2005-12-01
Also published as: CN1957548A; EP1748579B1; EP1748579A4; CN102857289A; CN102857288A; JP2006005908A; CN102857289B; US20130201944A1; CN102122982B; CN102122982A; CN1957548B; CN102857288B; US20080008110A1; EP1748579A1; JP4663369B2; US8416748B2

Abstract

　空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を端末装置において除去できる無線通信システムを提供する。　基地局装置１は、同時接続する端末装置ＭＳｍに対し、個別データ送信を通知するとともに、同時接続する他の端末装置において使用する送信ビーム４に関する情報およびこの端末装置ＭＳｍで正規化した他端末装置で用いる信号電力を通知する。通知された情報を基に、各端末装置ＭＳｍは、ＳＩＮＲを最大化するウエイトとしてＭＭＳＥ（最小誤差自乗）規範により干渉除去ウエイトを算出し、得られた干渉除去ウエイトを受信信号に乗算することで、干渉成分を低減した後、送信される信号点配置の情報を基に最尤推定することで、空間多重伝送された信号を受信する。

Description

明細書

無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置

技術分野

[0001] 本発明は、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、無線通信の大容量化、高速化への要求が高まっており、有限な周波数資源の有効利用率を向上させる方法の研究が盛んである。その 1つの方法として、空間領域を利用する手法が注目を集めている。空間領域利用技術の 1つとして、ァダプティブアレーアンテナ（適応アンテナ）が知られている。このァダプティブアレーアンテナは、受信信号に乗算される重み付け係数を用いて、振幅と位

相を調整することにより、所望の方向から到来する信号を強く受信し、干渉波方向を抑圧する。これにより、同一チャネル間干渉を低減することができ、無線通信システムの通信容量を改善することができる。

[0003] また、別の空間領域利用技術として、伝搬路における空間的な直交性を利用し、同一時刻、同一周波数、同一符号の物理チャネルを用いて異なるデータ系列を、異なる端末装置に伝送する空間分割多元接続（SDMA: Space Division Multiple Access )技術、および同一の端末装置に伝送する空間多重（SDM : Space Division

Multiplexing )技術が知られている。 SDMA技術は、端末装置間の空間相関係数が所定値より小さい場合、利用可能であり、無線通信システムのスループットおよび同時ユーザ収容数を改善する (非特許文献 1参照)。

[0004] 一方、 SDM技術は、送信機及び受信機それぞれに複数のアンテナ素子を設けておき、アンテナ間の受信信号の相関性が低い伝搬環境下で SDM伝送を実現する（非特許文献 2参照)。この場合、送信機は、付属の複数のアンテナから、アンテナ素子毎に同一時刻、同一周波数、同一符号の物理チャネルを用いて異なるデータ系列を送信する。受信機は、付属の複数のアンテナによる受信信号力異なるデータ系列を基に分離'受信する。このように、空間多重チャネルを複数用いることで、多値変調を用いずに高速化を達成することができる。 SDM伝送を行う場合、十分な SZ N (信号対雑音比)条件の下、送受信機間に多数の散乱体が存在する環境では、送信機および受信機が同数のアンテナを備えると、アンテナ数に比例して通信容量が拡大可能である。

[0005] また、 SDMA技術と SDM技術を融合した技術として、マルチユーザ MIMO (

Multiple Input Multiple Output)技術が知られている（非特許文献 3参照）。このマルチューザ MIMO技術は、送信機側で、同時接続する端末装置のチャネル行列が既知である条件の下、空間多重伝送と指向性による空間分割多重アクセスを可能とする。なお、チャネル行列は、シングルアンテナのみを具備している端末装置では、チャネルベクトルとして表現される力ここでは、一般的なチャネル行列として扱われる。

[0006] 非特千文献 1 :T. Ohgane et al, A study on a channel allocation scheme with an adaptive array in SDMA", IEEE 47th VTC, vol. 2, 1997年， p. 725— 729 非特許文献 2 : G. J. Foschini, 'Layered space-time arcnitecture for wireless communication in a raaing environment when using multi-element antennas", Bell Labs Tech. J, Autumn 1996年， p. 41— 59

非特許文献 3 : Q. Spencer et al, ん ero- Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO channels", IEEE Trans. SP, Vol. 52, No. 2, 2004 年， p. 461 -471

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力しながら、上記従来の空間分割多元接続 (SDMA)を用いた無線通信システムでは、以下に掲げる問題があった。すなわち、 SDMA技術では、接続する端末装置への送信信号間の干渉を低減するために、送信側では、端末装置間を空間的に分離する送信ビームを形成する必要があるので、 FDD (Frequency Division Duplex ) 回線では、受信機からのチャネル推定値のフィードバック量を低減しなければならなかった。一方、 TDD (Time Division Duplex)回線では、十分に時間的に近い条件では、伝搬路の相対性力もチャネル推定値のフィードバックは不要である力通常、複数のアレーエレメントと高周波回路段に含まれる、受信および送信のブランチ間の偏差を補正するキャリブレーション回路が必要となる。また、異なる端末装置間の送信ビームが直交すると!/ヽぅ条件で伝送する場合、直交条件を優先して送信ビームを形成するので、アレー利得を損なうという問題があった。

[0008] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができる無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の基地局装置は、下りリンクにおいて端末装置と空間分割多元接続を行う基地局装置であって、前記端末装置に対し、当該端末装置とともに他の端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知手段と、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ゥエイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信手段と、を備えるものである。これにより、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、当該端末装置だけでなぐ空間分割多元接続時に同時に接続する他の端末装置に関する同時接続情報を通知することで、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができる。これにより、異なる端末装置に対する基地局装置からの送信ビーム間の干渉を許容することができるため、送信ビーム形成の自由度が増し、受信品質の向上およびシステム容量の改善が可能となる。

[0010] また、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、同時接続する前記端末装置への個別データ送信に用いる送信ウェイトを生成する送信ウェイト生成手段を有し、前記同時接続情報は、前記生成された送信ウェイトの情報を含むものとするまた、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、既知の複数の送信ゥェイト候補力選択したものを前記送信ウェイトとし、前記同時接続情報は、前記選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含むものとする。また、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォーマットに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号化率の少なくとも一つに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の基地局装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含むものとする。

[0011] 本発明の端末装置は、下りリンクにおいて基地局装置と空間分割多元接続を行う端末装置であって、前記基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信手段と、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去手段と、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去手段を通して受信する個別データ受信手段と、を備えるものである。

これにより、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、当該端末装置だけでなぐ空間分割多元接続時に同時に接続する他の端末装置に関する同時接続情報を受信することで、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができる。これにより、異なる端末装置に対する基地局装置からの送信ビーム間の干渉を許容することができるため、送信ビーム形成の自由度が増し、受信品質の向上およびシステム容量の改善が可能となる。

[0012] また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、複数アンテナを有する場合、前記干渉除去手段は、最小誤差二乗基準により受信ウェイトを生成し、前記個別データ受信手段は、自端末装置宛ての個別データ信号に対して前記受信ウェイトにより重み付けされた信号を、最尤推定に基づ、て受信することとする。

これにより、複数アンテナを有する場合に、受信ウェイトに基づいて、異なる端末装置に対する基地局装置からの送信信号の干渉を除去することが可能となる。

[0013] また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記干渉除去手段は、前記同時接続される他端末装置への干渉信号を含めた信号点候補を生成し、前記個別データ受信手段は、前記自端末装置宛ての個別データ信号を、前記生成された信号点候補を用い、最尤推定に基づ!、て受信するものとする。

これにより、他端末装置への干渉信号を含めた信号点候補に基づいて、異なる端末装置に対する基地局装置からの送信信号の干渉を除去することが可能となる。

[0014] また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記基地局装置により生成された同時接続する端末装置への個別データ送信に用いる送信ウェイトの情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記基地局装置により既知の複数の送信ウェイト候補から選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォーマットに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号化率の少なくとも一つに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記の端末装置であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含むものとする。

[0015] 本発明の無線通信システムは、基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記端末装置に対し、当該端末装置とともに他の端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知手段と、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信手段とを備え、前記端末装置は、前記基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信手段と、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去手段と、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去手段を通して受信する個別データ受信手段と、を備えるものである。

これにより、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、当該端末装置だけでなぐ空間分割多元接続時に同時に接続する他の端末装置に関する同時接続情報を通知することで、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができる。これにより、異なる端末装置に対する基地局装置からの送信ビーム間の干渉を許容することができるため、送信ビーム形成の自由度が増し、受信品質の向上およびシステム容量の改善が可能となる。

[0016] 本発明の無線通信方法は、基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、前記基地局装置において、前記端末装置に対し、自端末装置とともに他端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知ステップと、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信ステップとを有し、前記端末装置において、基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信ステップと、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去ステップと、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去ステップを経由して受信する個別データ受信ステップとを有するものである。

[0017] 本発明の無線通信方法は、基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、前記基地局装置において、前記端末装置に対し、自端末装置とともに他端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知ステップと、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信ステップとを有するものである。

[0018] 本発明の無線通信方法は、基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、前記端末装置において、基地局装置カゝら通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信ステップと、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去ステップと、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去ステップを経由して受信する個別データ受信ステップとを有するものである。

[0019] また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記基地局装置により生成された同時接続する端末装置への個別データ送信に用、る送信ウェイトの情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記基地局装置により既知の複数の送信ウェイト候補力選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォ一マットに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号ィ匕率の少なくとも一つに関する情報を含むものとする。

また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含むものとする。

[0020] また、本発明の一態様として、上記!/、ずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報通知ステップの前に、前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき当該端末装置に対する下りリンクの送信ウェイトを事前に通知するステップを有するものとする。

[0021] また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報通知ステップの前に、前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき当該端末装置に対する下りリンクの送信ウェイトを複数のウェイト候補力選択するステップと、前記選択された送信ウェイトを事前に基地局装置に通知するステップを有するものとする。

[0022] また、本発明の一態様として、上記の無線通信方法であって、前記送信ウェイト選択するステップは、伝搬チャネル状況の検出の結果得られるチャネルチャネル行列を特異値分解して得られる特異値に対し、特異値の大きい順に、それに対応する右特異ベクトルとの内積が最大となる送信ウェイト候補を、所定数選択するステップからなるちのとする。

[0023] また、本発明の一態様として、上記いずれかの無線通信方法であって、前記同時接続情報通知ステップの前に、前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき受信品質情報を基地局装置に通知するステップと、前記送信ウェイト及び前記受信品質情報を基に、下りリンクで空間分割多元接続する端末装置の割当を行うステップとを有するものとする。

[0024] また、本発明の一態様として、上記の無線通信方法であって、前記下りリンクで空間分割多元接続する端末装置の割当を行うステップは、優先割当された端末装置に対する送信ウェイトとの相関が所定値より低い送信ウェイトを用いて送信可能な端末装置が複数存在する場合、受信品質が最良の端末装置を選択して空間分割多元接続する端末装置として、割当てるステップであるものとする。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができる無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置を提供できる。その結果、基地局装置における指向性ビーム送信時に異なる端末装置間に対し干渉を許容する送信ビームの形成が可能となるため、送信アレーアンテナにおける空間的な自由度を通信品質の向上に用いることができ、送信アレー利得の向上等が図られ、ダウンリンクのシステム容量を改善できる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]第 1の実施形態における無線通信システムの概略的構成を示す図

[図 2]第 1の実施形態における基地局装置及び端末装置の構成を示す図

[図 3]基地局装置および第 m番目の端末装置間の通信処理手順を示す図

[図 4]アンテナ個別パイロット信号を含む基地局装置力もの送信信号のフレーム構成を示す図

[図 5]基地局送信ウェイトテーブルにより生成される指向性を示す特性図

[図 6]基地局装置 1におけるアレー構成に関する情報を予めリストイ匕したテーブルの図

[図 7]送信ウェイト候補選択処理手順を示すフローチャート

[図 8]端末装置の割当て処理手順を示すフローチャート

[図 9]SDMAあるいは SDMによる空間多重伝送を用いる場合のフレーム構成を示す図

[図 10]第 2の実施形態における基地局装置および異なる第 m番目の端末装置の処理手順を示す図

[図 11]第 3の実施形態における基地局装置および異なる第 m番目の端末装置の処理手順を示す図

符号の説明

[0027] 1 基地局装置

2 SDM対応端末装置

3 SDM未対応端末装置

4 送信ビーム

5 通信エリア 23 端末装置割当手段

24 個別データ送信手段

25 同時接続情報データ系列生成手段

42 受信品質検出手段

43 チャネル状況推定手段

44 送信ウェイト選定手段

45 制御情報生成手段

49 空間多重分離手段

50、 60 データ抽出手段

発明を実施するための最良の形態

[0028] (第 1の実施形態）

図 1は第 1の実施形態における無線通信システムの概略的構成を示す図である。本実施形態では、基地局装置力端末装置に向けての送信 (以下、ダウンリンクという）を行う際、空間分割多元接続（SDMA: Space Division Multiple Access)を用いた通信処理を示す。この無線通信システムは、基地局装置 1、およびこの基地局装置 1 の通信エリア 5内に存在する複数の端末装置 2a、 2b、 3a、 3b、 3cから構成される。基地局装置 1は、複数のアンテナ素子 la〜： Ldを有し、アレーアンテナ指向性を適応的に可変できる。基地局装置 1は、複数のアンテナ素子 la〜： Ldから、通信エリア 5内に存在する複数の端末装置 2a、 2b、 3a、 3b、 3cに対して、適した組合せの端末装置間で空間分割多元接続し、例えば複数の送信ビーム 4a、 4b、 4c、 4d (以下、送信ビーム 4と総称する）を発する。なお、端末装置 2a、 2b (以下、端末装置 2と総称する )は、同一の端末装置に対し複数の送信信号系列を空間的に多重する、いわゆる空間多重伝送に対応した複数の SDM (Space Division Multiplexing )対応端末装置である。端末装置 3a、 3b、 3c (以下、端末装置 3と総称する）は、 SDM伝送に未対応である複数の SDM未対応端末装置である。

[0029] なお、 SDM対応端末装置の数および SDM未対応端末装置の数は、これに限定されるものではない。また、送信ビームの数は通信環境に応じて適応的に変化するものであり、図 1においては、その一例が示されている。ここで、 SDM対応端末装置 2 および SDM未対応端末装置 3を混在させて番号付けしたものを、端末装置 MS と表現する。「m」は通信エリア 5内に存在する端末装置数 N 以下の自然数である。

ms

[0030] この無線通信システムは、通信エリア 5内において、通信可能な複数の SDM未対応端末装置 3および SDM対応端末装置 2が混在する状況下で、それらの空間分割多元接続が可能である。基地局装置 1は、多数の SDM対応端末装置 2および SDM 未対応端末装置 3からなる端末装置のうち、 SDM、 SDMA伝送の同時またはどちらか一方が可能である力否かを判定し、基地局装置 1のアンテナから複数の送信ビーム 4を形成することで、可能であると判定された SDM、 SDMA伝送を実現する。

[0031] 図 2は、基地局装置 1、 SDM対応端末装置 2および SDM未対応端末装置 3の構成を示す図である。図 2において、基地局装置 1は以下の構成力もなる。すなわち、高周波信号を受信及び送信する複数の基地局アンテナ 20、基地局アンテナ 20からの受信信号を復調及び復号処理する受信部 21、復号されたデータから、端末装置 MS から通知された制御情報を抽出する制御情報抽出手段 22、制御情報抽出手段 22からの出力に基づ、て、通信する端末装置の割当を行う端末装置割当手段 23 を有する。端末装置割当手段 23は、割り当てられた端末装置 MSの接続情報を個

k

別データ送信手段 24及び同時接続情報通知手段 25に出力する。ここで、 k= l〜s とする。

[0032] 個別データ送信手段 24は、端末装置割当手段 23で割り当てられた端末装置 MS

k に送信すべき個別データに対し、所定の送信フォーマットに基づき生成された送信データ系列 26— l〜sを、それぞれ対応するビーム形成部 27— l〜sにおいて送信ゥエイトを乗算後に出力する。同時接続情報通知手段 25は、割り当てられた端末装置の同時接続情報を通知させるためのデータ系列を生成する同時接続情報データ系列生成手段 28と、生成された同時接続情報データ系列を個別データ送信手段 24からの信号に多重化する多重化手段 29とを有してなる。送信部 30— l〜Ntは、多重化手段 29からのベースバンド信号をキャリア周波数帯の高周波信号に変換し、基地局アンテナ 20から出力させる。なお、図 2では、一例として 2つの端末装置 # 1、 # 2 に対し SDMA伝送する場合の構成（s = 2)を示す。また、多重化手段 29は、時間分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などを用いて同時接続情報データ系列を個別データ系列に多重化する。

[0033] 一方、 SDM対応端末装置 2— mは、基地局装置から高周波信号を受信する受信アンテナ 40— 1〜40—Ns (m)、受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する受信部 41— 1〜41— Ns (m)、受信したベースバンド信号または高周波信号を基に受信品質を検出する受信品質検出手段 42、チャネル状況としてチャネル行列を推定するチャネル状況推定手段 43、チャネル行列を基に適した送信ウェイトを選定する送信ウェイト選定手段 44を有する。また、受信品質検出手段 42の出力と送信ゥエイト選定手段 44の出力を基に、送信側に制御情報として通知するために所定フォ一マットのデータ系列を生成する制御情報生成手段 45、基地局装置 1に送信すべき個別データに対して、所定の送信フォーマットに基づき送信用の個別データ系列を生成する個別データ生成部 46を有する。また、ベースバンド信号である制御情報生成手段 45の出力及び個別データ生成部 46の出力をキャリア周波数帯の高周波信号に変換する送信部 47、高周波信号を出力する送信アンテナ 48、自端末装置あるいは他端末装置に対し空間多重されて送信された信号力所望の信号をチャネル状況推定手段 43の出力に基づいて分離受信する空間多重分離手段 49、空間多重分離手段 49から出力信号力も送信データを抽出するデータ抽出手段 50を有する。なお、 mは通信エリア 5内の SDM対応端末装置を一意にナンバリングしたものであり、所定値以下の自然数を表す。また、受信アンテナ 40と送信アンテナ 48は別のものとして扱っているが、同じアンテナを共有する構成でも良い。また、送信アンテナ及び送信部を複数備え、指向性送信を行う構成でも良い。

[0034] 次に、 SDM未対応端末装置 3の構成は、 SDM端末装置 2の構成に対し、空間多重分離手段 49を含まず、また、データ抽出手段 60の動作が異なる点を除き、 SDM 端末装置 2と同一であるので、その構成の説明は省略する。なお、受信アンテナ 40と送信アンテナ 48は別のものとして扱っている力同じアンテナを共有する構成でも良い。同様に受信アンテナ 40及び受信部 41は、図 2においては 1系統のみの構成を示しているが、複数の系統を設け、チャネル状況推定手段 43の出力に基づいて、それらの受信信号を選択あるいは合成するダイバーシチ受信を行う構成としてもょヽ。

[0035] 図 3は基地局装置 1および第 m番目の端末装置 MS 間の通信処理手順を示す図である。図 3には、基地局装置および端末装置間におけるフレーム同期およびシンポル同期が確立した後の動作が示されており、この同期確立の動作については省略する。

[0036] 基地局装置 1は、 N個の基地局アンテナ 20および送信部 30— l〜Ntを備えており、まず、それぞれの送信部から所定のシンボル数 Nからなる既知信号系列（以下、

P

アンテナ個別パイロット信号 AP (t) t 、う）を送信する (ステップ S1)。ここで、 kは基 k

地局装置 1におけるアンテナおよび送信部の番号であり、 k= l、 2、 · · ·、 Nである。また、 t= l、 · · ·、 Nである。なお、基地局装置 1のアンテナ数 Nが十分多い場合、

P t

あるいは SDMを行う場合の空間多重数が基地局装置 1のアンテナ数 Nよりも小さく制限されている場合、 N個のすべての送信部を用いる必要はなぐ一部のみを用いて、アンテナ個別パイロット信号を送信してもよい。

[0037] 図 4はアンテナ個別パイロット信号を含む基地局装置 1からの送信信号のフレーム構成を示す図である。フレーム内の送信信号は、アンテナ個別パイロット信号 30、ュ一ザ制御情報 31および個別データ系列 32から構成される。ユーザ制御情報 31〖こは、これに続く個別データ系列 32の送信先であるユーザ識別情報、個別データ系列 32を復調する際に必要な変調方式、符号ィ匕率などの制御情報が格納されている。

[0038] 図 4 (a)、 (b)、 (c)はアンテナ個別パイロット信号 30の異なる伝送フォーマットを示す。図 4 (a)では、アンテナ毎にアンテナ個別パイロット信号 30の送信タイミングをずらし、時分割で送信する。アンテナ個別パイロット信号 30には、同一のパターン、疑似ランダム符号等による互いに直交する符号系列が用いられる。図 4 (b)では、異なるアンテナ力互いに直交する符号系列を用いて符号分割多重で送信する。

[0039] また、時分割送信と符号分割送信を組み合わせた方式を適用することも可能である。すなわち、図 4 (c)のアンテナの糸且み合わせでは、同一時刻の時分割スロットを共有し、それぞれのアンテナ個別パイロット信号 30 (図中の Al、 A2)は互いに直交する符号系列を用いて、符号分割多重で送信される。これにより、基地局装置 1における、アンテナ数が多い場合の時分割送信のオーバヘッドを低減でき、また符号分割多重時の伝搬路における、直交性の低減を緩和することができる。

[0040] そして、通信エリア 5内に存在する端末装置 MSmは、基地局アンテナ毎に伝送されるアンテナ個別パイロット信号 AP (t)を、受信アンテナ 40及び受信部 41—1〜N k

sで受信した信号を用いて、チャネル状況推定手段 43におヽてチャネル推定値を算出する（図 3のステップ S2)。このチャネル推定値の算出について示す。通信エリア 5 内に存在する第 m番目の端末装置 MS は、 N (m)個のアンテナおよび N (m)個の

m s s

受信系を有しており、最大 N (m)個の空間多重チャネルを用いた SDM受信を可能

s

とする。

[0041] ここで、「m」は通信エリア 5内における端末装置数 N 以下の自然数である。第 m

ms

番目の SDM未対応端末装置 3は、 N (m) = 1となり、第 1番目の SDM対応端末装置

s

2は N (1) >1となる。第 k番目のアンテナ個別パイロット信号 AP (t)に対し、数式（1)

S k

に示すように、第 m番目の端末装置 MS における第 j番目のアンテナおよび受信系で受信した結果である r ^(m)(t)と (ただし、 j = l、 ·、Ν (m))、端末装置 MS の内部

j,k s m で生成した AP (t)のレプリカとの相関演算を行うことで、伝搬路のチャネル推定値 h k

m(j, k)を算出する。ここで、 *は複素共役を行う演算子である。

[0042] [数 1] h^m 4∑ΑΡ:(0ή … ( 1 )

[0043] また、得られたチャネル推定値 h^m(j, k)を、数式 (2)に示すように、第 j行 k列の要素とするチャネル行列として表す。ここで、第 m番目の SDM未対応端末装置 3においては、 N (m) =1と表現され、その場合のチャネル行列 H(m)は行ベクトルとなる。

s

[0044] [数 2] h^m{\,\) h^m(\,N_t)

(2,1) h^m(2,2) h^m(2,N_t)

H{m) ( 2 ) h^m(N_s(m),\) h^m(N_s(m),2) … h^m(N_s(m),N_t)

なお、複数回にわたるアンテナ個別パイロット信号 AP (t)の受信結果を保存し、平 k

均化処理を行ってもよぐその場合、端末装置の移動速度が十分小さいと、雑音の影響を低減でき、チャネル推定品質を高めることが可能となる。最終的に、第 m番目の端末装置 MS によるチャネル推定値は、合計 (アンテナ個別パイロット信号数 N ) X m t

(端末装置 MS のアンテナ数 N (m) )個算出される。

m s

[0046] 送信ウェイト選定手段 44は、算出されたチャネル推定値を用いて、各端末装置 M S において、送信ビーム候補から、最大 N (m)個の送信ビーム 4を選択する（図 3の m s

ステップ S3)。送信ビーム候補から選択する際、基地局装置 1および端末装置 MS の双方は、基地局装置力ゝらの所定の送信ウェイト候補 wを、基地局送信ウェイトテ一ブルとして予め共有しているものとする。ここで、 nは所定数 N以下の自然数であ

b

る。基地局送信ウェイトテーブルは、所定角度範囲力もなる通信エリア 5を、所定空間分解能でカバーする基地局装置 1における送信ウェイトのリストからなる。その要素数は、基地局送信アレー素子数 N X送信ウェイト候補数 Nの要素数カゝらなる。

t b

[0047] 図 5は基地局送信ウェイトテーブルにより生成される指向性を示すグラフによる特性図である。図 5には、基地局装置 1におけるアレー素子が無指向性であると仮定した場合の 0. 5波長間隔の 8素子等間隔直線アレーを有する場合の指向性が示されている。この場合、指向性は、空間分解能 10° 毎に通信エリア 5 (120° セクタ）を力バーする送信ウェイト候補力もなる。なお、基地局送信ウェイトテーブルを予め基地局装置 1および端末装置 MS の双方に共有させておく方法の他、基地局装置 1から、素子数、アンテナ素子間隔、配列 (直線、円形)、通信エリア 5の角度範囲 [ Θ s, Θ e]、および角度の分解能 Δ Θを、予め端末装置 MS に通知し、各端末装置 MS に

m m お!、て、基地局送信ウェイトテーブルを生成する方法であってもよ、。

[0048] 例えば、アレー配列が等間隔の場合 (ただし、素子数 N、素子間隔 d)、数式 (3)に示すような送信ウェイト Wを要素とする基地局送信ウェイトテーブルを作成することができる。

[0049] [数 3] 1

exp{ゾ '2κ ·1·δίη ( -(η-1)ΑΘ}ίλ}

W„二 ( 3 ) exp[/'2^ · (N— 1) ' sin{ -(«- 1)ΑΘ}/λ}

[0050] ここで、 nは、 {l+(0e— 0s)ZA 0 }の小数点以下を切り捨てた値以下の自然数である。この基地局送信ウェイトテーブルを生成するための情報の更新を、頻繁に行う必要はなぐ端末装置 MS の移動等に伴って、通信エリア 5内に新規位置を登録する場合等に同時に行えばよい。これにより、基地局装置 1から移動局装置への通知の必要が生じるが、基地局装置 1の構成を柔軟にすることができるという効果が得られる。

[0051] また、基地局装置 1におけるアレーアンテナの代表的な構成に関する情報を予めリストイ匕し、そのリスト番号を通知する方法でもよい。図 6は基地局装置 1におけるァレ一構成に関する情報を予めリストイ匕したテーブルの図である。各リスト番号には、素子数、素子配列、素子間隔、通信エリア 5における角度範囲、および送信ビーム 4の主ビーム間隔を示す角度分解能の情報が対応付けされている。このようなリストを導入することで、基地局装置 1から各端末装置 MS に通知する情報量を低減することができる。

[0052] また、別の方法として、アレー構成に関係なぐアレー素子毎に所定位相回転を与えるリストを共有する方法でもよい。また、別の方法として、チャネル推定値間の平均位相差を算出し、その値を通知する力所定の値で量子化した値を通知する方法でもよい。これにより、見通し伝搬環境下においては、等利得同相合成ビームを得ることができる。なお、送信ビーム候補は、基地局装置 1および端末装置 MS の双方において、基地局装置 1からの所定の送信ウェイト候補 wを基地局送信ウェイトテーブルとして、予め共有することを前提にしたが、端末装置 MS側から最適な送信ビーム 4の情報そのものを基地局装置に通知してもよい。この場合、通知する際の情報量は増加するが、通信品質を最適化することが可能となる。

[0053] 送信ビーム候補の選択は以下のように行う（図 3のステップ S3)。この送信ビーム候補の選択は、第 m番目の端末装置 MS における受信系の数 N (m)が値 1である場 m s

合と、値 2以上である場合とで、異なる動作を行う。それぞれの送信ビーム候補選択方法を示す。

[0054] )N (m)=lの場合

この場合、基地局送信ウェイトテーブルにおける送信ウェイト候補 Wから、受信電力が最大となる送信ウェイトを選択する。すなわち、数式 (4)を満たす最大の送信ゥエイト T (m)を選択する。：で、 nは所定数 N以下の自然数である。

[0055] [数 4]

T_n{m) = arg{w„ I max(| H(m)w_n |²)} (4 )

[0056] (j8)N (m)≥2の場合

s

図 7は送信ウェイト候補選択処理手順を示すフローチャートである。この場合、まず、端末装置 MS で得られたチャネル行列 H(m)を、数式 (5)に示すような特異値に分解する (ステップ S40)。

[0057] [数 5]

H

H(m) = U_mD_m V ( 5)

[0058] ここで、 Hは複素共役転置を示す演算子である。 D は、数式 (6)に示すように、 N ( m s m)行 N列の行列であり、その主対角成分に特異値が並ぶ。

[0059] [数 6]

そして、カウンタ ηに初期値 0を代入し (ステップ S41)、カウンタ ηを値 1インクリメントする（ステップ S42)。この後、 n=lである力否力、または n≥ 2の場合であって、特異値が所定値以上である力否かを判定する (ステップ S43)。この場合、 n= lであるので、ステップ S43で YESとなり、 1番目に大きな特異値に対応する右特異値行列の列ベクトルを選択する（ステップ S44)。さらに、数式（7)に示すように、チャネル行列の最大特異値に対応する右特異値行列 V の列ベクトル Vとの相関が最大である送 m 1

信ウェイト候補 _Wを第 1番目の送信ビーム Tとして選択する (ステップ S45)。ここで、 kは所定数 N以下の自然数である。

b

[0061] [数 7]

T (m) = arg{w_k \ max(w_A v„)} … ( 'つ

[0062] そして、 nが N (m)と一致する力否かを判定し (ステップ S46)、一致しな、場合、ス s

テツプ S42に戻って、カウンタ nを値 1インクリメントし、再度、送信ウェイト候補を選択する処理を行う。一方、ステップ S46で一致する場合、この送信ウェイト候補の選択処理を終了する。

[0063] また、 2回目以降のループの場合、すなわち n≥ 2の場合、ステップ S43で、特異値が所定値以上である力否かを判定する。所定値を下回る場合、有効な空間多重チャネルが得られな、伝搬環境であるとみなし、本送信ウェイト選択処理を終了する。一方、所定値以上の場合、ステップ S44で、 n番目に大きい特異値に対応する右特異値行列 V における列ベクトル Vを選択し、数式（7)に示すように、送信ウェイ m n

ト候補 Wから、選択された右特異ベクトル Vとの内積が最大の送信ウェイト候補 W を、第 n番目の送信ビーム Tとして選択する。ここで、所定値については、例えば、文献： I. 1 elatar, Capacity or multi- antenna Gaussianし hannels , European frans. Tel. , 10 (6) , 1999年， p. 585— 595 にお!/ヽて' |·青報力 ^開示されて! /、る Waterfilli ngの手法に基づき、決定することができる。

[0064] 次に、受信品質検出手段 43は、選択された送信ビーム 4で送信された場合の各端末装置 MS における受信品質を予測して推定する（図 3のステップ S4)。この受信品質としては、受信信号電力、 SIR (信号電力対干渉電力比)、 SNR (信号電力対雑音電力比)等が適用可能であり、ここでは、 SNRを用いた場合を示す。アンテナ個別パィロット信号 AP (t)を用いて SNRを評価する場合、数式 (8)に示すように、端末装置 MS における第 n番目の送信ビーム 4を用いた場合の SNRとして L (m)を算出する。

[0065] [数 8] )二 " ^V" ^] … （ 8 )

"、ノ No)

[0066] ここで、 N (m)は雑音電力を示し、数式（9)を用いて算出される。

[0067] [数 9]

N(m) ^ ∑∑∑1 (り ;) (0 - ( ) l² ( 9

Ns m)NtNp _;_, _k=] i

[0068] なお、 SIRを算出する場合、例えば端末装置 MS側でこの送信ビームを受信するために最大比合成ビームを形成して受信した場合、この送信ビームを除く送信ビームにより送信された信号に対する受信信号電力を干渉成分として考慮する。

[0069] 次に、制御情報生成手段 45は、送信ウェイト選定手段 44の出力及び受信品質検出手段 42の出力を基に制御情報を生成する。個別データ生成部 46は、端末装置固有のデータ信号に対し所定の伝送路符号化及び変調を施した信号を出力する。送信部 47は、制御情報生成手段 45の出力及び個別データ生成部 46の出力を基に、所定のフレームフォーマットの送信データ系列からなるベースバンド信号を形成したものを、帯域制限処理、増幅処理を施した高周波信号に変換して送信アンテナ 48 から送信する。

[0070] このように、各端末装置 MS により得られた N (m)個の送信ビーム T (m) (ただし

、n= l〜N (m) )および受信品質に関し、各端末装置 MS は、基地局装置 1に通

b m

知を行う（図 3のステップ 4A)。この場合、制御情報生成手段 45における制御情報として、送信ビーム通知は、基地局装置 1および端末装置 MS 間で互いに共有されている基地局送信ウェイトテーブル上の番号を用いる。これにより、送信ビーム番号のみの情報で済むので、送信ビーム通知の際の情報量を削減することができる。また、受信品質に関しても、適当な量子化が施された受信品質テーブルを基地局装置 1および端末装置 MS 間で共有し、その受信品質テーブル上の番号を用いて、受信品質の通知を行うことも可能である。これにより、所定の量子化ビット数だけの情報量に削減することが可能となる。

[0071] なお、受信品質に関する別の通知方法として、測定された受信品質に基づき、多値変調数および符号化率を対応付けた多値変調符号化率テーブルを、基地局装置 1および端末装置 MS 間で共有し、その多値変調符号ィヒ率テーブル上の番号を用いて、受信品質の通知を行うことも可能である。これにより、受信品質を通知する際の情報量を削減できる。

[0072] 一方、基地局装置 1側では、端末装置 MSからの送信された高周波信号を基地局アンテナ 20で受信し、受信部 21において、高周波信号に周波数変換処理を加えべースバンド信号とする。制御情報抽出手段 22は、受信されたベースバンド信号より、端末装置 MS から通知された制御情報を抽出する。

[0073] 端末装置割当手段 23は、各端末装置 MS からの送信ビーム通知を考慮し、通信すべき端末装置 MS の割当てを行う（図 3のステップ S5)。図 8は端末装置 MS の

m m 割当て処理手順を示すフローチャートである。まず、伝送すべきデータの QoS情報（許容遅延、要求レート等)の情報と、伝送品質情報を基に、所定のスケジューリング法を用いて、優先的に割当てられるべき端末装置 MS を決定する (ステップ S50)。ここで、スケジューリング手法として、受信 SIRに基づく高速パケットスケジューラである Maximum CIR法や、 Proportional fairness法等が提案されている。例えば、文献： A. Jalali, R. Padovani and R. Pankaj, "Data Throughput of CDMA- HDR a High Efficiency - High Data Rate Personal Communication Wireless System , IEEE VTC2000- Spring, May 2000年， p. 1854— 1858に、その情報が開示されている。

[0074] そして、端末装置 MS が送信ビーム通知を行ったビーム T (m)を用いて、送信ビ

m n

ーム 4を割当てる (ステップ S51)。ここで、 nは高々 N (m)以下の自然数である。また

s

、複数の送信ビーム 4が通知された場合、すなわち、 N (m) > 1の場合、異なるデー

s

タストリームを空間的に多重伝送 (SDM)することになる。

[0075] そして、割当てられた端末装置 MS の送信ビーム 4に対し、相関が低い送信ビーム通知を行った端末装置 MS が存在するか否かを判定する (ステップ S52)。すなわち、数式（10)に示すように、既に割当てられた送信ビーム T_n (m)と、第 1番目の端末装置 MS による送信ビーム通知 T (1)を基に、新たに割当てようとしている端末装置

m n

MS と既に割当てられた送信ビーム間の相互干渉量 I (m, 1)を算出し、相互干渉量 I (m, 1)が所定値以下であるか否かを判定する。

[0076] [数 10]

Ns(l) N

I( , l) = ∑P_nkM\ W^H T_k(0\² … 。）

[0077] ここで、 P (m， 1)は、送信ビーム T (m)を用いる送信電力と送信ビーム Τ (1)を用

n k n k いる場合の送信電力の比率である。 N

aは、既に割当てられた送信ビーム 4の合計の数を表す。ここでは、相互干渉量を見積もるために、小さい送信電力を分母にしたときの比率を算出する。

[0078] 相互干渉量 I (m, 1)が所定値以下である場合、それを割当て候補端末装置とする（ステップ S53)。割当て候補端末装置が複数存在する場合、そのうち受信品質が最大の端末装置 MS を割当てる。この割当て動作終了後、ステップ S52に戻って、同様の処理を繰り返し、接続する端末装置 MS を決定する。そして、ステップ S52で相関が低い送信ビーム通知を行った端末装置 MS が存在しなくなると、この処理を終了する。

[0079] なお、別の方法として、 SDMAを行う際、同時接続する上限の端末数を予め固定してもよい。これにより、無線通信システムにおいて得られるスループットには劣化が生じるが、同時接続可能な端末装置 MS を探索する際の演算量および接続までの

m

遅延を低減することができる。また、数式（10)における T (m) ^H'T (1)の項は、予め

n k

既知の所定の組み合わせでのみ存在するので、予め演算結果のテーブルを作成し、相互干渉量 I (m, 1)の所定値に、送信電力の比率 P (m, 1)を乗算した値以下とな n k

る送信ビーム 4を通知した端末装置 MS を選択する方法が適用可能である。これにより、同時接続可能な端末装置 MS を探索する際の演算量および接続までの遅延を低減することができる。

[0080] 同時接続情報通知手段 25は、接続する端末装置 MS を決定した後、これらの端末装置 MS に対し、個別データ送信を開始する旨を通知するとともに、 SDMAを行う場合、同時接続する他端末装置において使用する送信ビーム 4に関する情報、およびこの端末装置 MS で正規化した他端末装置で用いる信号電力を通知する（図 3 のステップ S5A)。このために、同時接続情報データ系列生成手段 28において、所定のフォーマットにより制御情報を生成し、多重化手段 29において、個別データ送信手段 24の出力データの多重化を行う。送信部 30は、多重化手段 29の出力であるベースバンド信号に対し、周波数変換、帯域制限処理、増幅処理を施して高周波信号に変換し、基地局アンテナ 20を介し送信する。また、多重化手段 29は、時間分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などを用いて同時接続情報データ系列を多重化する。

[0081] 個別データ送信手段 24は、一つあるいは複数の割り当てられた所定の端末装置への送信データに対し、所定の伝送路符号化、変調、インターリーブを施した送信データ系列 26を生成し、それらに対し、ビーム形成部 27において、予め通知された送信ビーム 4を形成する送信ウェイトを乗算して出力する。ここで、ある端末装置 MS に対して複数の送信ビーム 4が割当てられた場合、異なるデータストリームを空間的に多重伝送（SDM)することになる。また、別の方法として、これらの複数のデータストリームに対し、時空間符号化を施し、異なるビームを用いて送信してもよい。この場合、データレートは低減する力空間ダイバーシチ効果あるいは符号化利得により通信品質を改善することができる。

[0082] 図 9は SDMAあるいは SDMによる空間多重伝送を用いる場合のフレーム構成を示す図である。フレームは、パイロット信号 30、ユーザ制御情報 31および各端末装置 MS への個別データ系列 32から構成される。ユーザ制御情報 31には、ユーザ制御情報 31に指向性を送信しな、場合のフレーム構成（図 9 (a)参照）、およびユーザ制御情報 31に指向性を送信する場合のフレーム構成（図 9 (b)参照）の 2通りのフレーム構成が適用可能である。個別データ系列 32は、それぞれ割り当てられた異なる送信指向性を用いて伝送される。そして、これらの情報を基に、基地局装置 1からダゥンリンクで送信される端末装置 MS 毎の個別データ信号（図 3のステップ S 7)を、各端末装置 MS において、分離'受信するための他ユーザ干渉除去ウェイトを算出し（図 3のステップ S6)、端末装置 MS 毎に異なる個別データの受信処理を行う（図 3 のステップ S8)。

[0083] SDM対応端末装置 2— mの個別データの受信処理は以下のよう行われる。まず、受信アンテナ 40により、基地局装置 1からの高周波信号を受信する。受信部 41は受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。チャネル状況推定手段 43は、チャネル状況としてチャネル行列を推定する。空間多重分離手段 49は、自端末装置あるいは他端末装置に対し空間多重されて送信された信号力所望の信号をチャネル状況推定手段 43の出力に基づいて分離受信する。データ抽出手段 50は、空間多重分離手段 49の出力信号から送信データを抽出し、さらに復調処理、ディンタリーブ処理、伝送路誤り訂正符号化処理を行い送信データを復元する。また、 SDM未対応端末装置 3の個別データの受信処理は、 SDM端末装置 2の構成に対し、データ抽出手段 60の動作が異なる以外は SDM端末装置 2と同一である。

[0084] 次に、端末装置 MS における受信動作について、詳細な説明を行う。ここで、受信系の数が複数である場合と 1つである場合とに分けて示す。

[0085] ( α )端末装置 MS における受信系の数が複数である場合 (SDM対応端末装置 2 の空間多重分離手段 49の動作）

この場合、端末装置 MS が受信する信号 y (t)は、数式（11)に示すように表され m m

る。ここで、 tは時刻を表す。 y (t)は受信系の数 N (m)の要素数を持つ列ベクトルで m s

ある。 X (t)は N (m)個の要素を持つ端末装置 MS への送信データを表す列べタト m s m

ルである。 z (t)は端末装置 MS を除く端末装置 MSへの送信データを表し、 N (j) j 1 m ] s 個の要素を持つ列ベクトルである。また、 Pは基地局装置 1から通知される端末装置

] 1

MS の送信電力で正規化された、他端末装置 MSで送信ビーム T (j)を用いて送信 m ] 1

される信号電力を表す。数式（11)において、第 2項がこの端末装置 MS に対する干渉成分を表している。従って、この干渉成分を最小化、すなわち SINRを最大化するウェイトを MMSE (最小誤差自乗)規範により算出すると、数式（12)に示す干渉除去ウェイト G (m)が得られる。ここで、 Zは数式（13)で表される。

[0086] [数 11] y _m (,) = H(/w)[T, (,m)...T _m) (m)]x_m ( ) + Η(/«) [ T, (ゾ)…尸 (り T ,) )] ひ)

[0087] [数 12]

G(m) = [Ζ,Ζ, +a²iy (U(m)[T_](m)...T_mm)(m)]) ( 1 2 )

[0088] [数 13]

Nu

Z, 二∑H ( ) [ T】 ( … ^ T (川 ( 1 3 )

[0089] したがって、数式（14)に示すように、得られた干渉除去ウェイト G(m)を受信信号 y

(t)に乗算することで、干渉成分を低減した後、数式（15)に示すように、送信される m

信号点配置 S

kの情報を基に、最尤推定により検波することで、空間多重伝送された信号 s (t)を分離受信する。

[0090] [数 14] d_m{t) = G^H{m)y_m{t) … ( 1 4 ) [0091] [数 15] s_m(t) = arg I mm | d_m{t)~G^H^{m)[T,{m)...T_Ns{m){m)]s_k |²} … （ 1 5 )

[0092] (j8)端末装置 MS における受信系の数が 1つである場合 (SDM未対応端末装置 3のデータ抽出手段 60の動作）

この場合、端末装置 MS において、空間的な自由度を用いた干渉除去を行うことができないので、データ抽出手段 60においては、まず、数式（16)において、干渉成分を示す第 2項のうち最大の干渉成分を検出する。すなわち、数式（17)に示すように、他端末装置 MS への送信ビーム 4と自端末装置に対する送信ビーム 4の内積に送信電力比を乗算した値が最大となるものが最大の干渉成分となるので、その干渉成分となる信号点配置を考慮した最尤推定法を行う。つまり、数式（18)に示すような最尤推定により検波を行う。そして、検波された出力信号に対し、ディンタリーブ処理、伝送路誤り訂正符号化処理を行!、送信データを復元する。

[0093] [数 16]

(J, L) = arg{7,/ 1 max^T^ (m^Q))} … （ 1 6 )

[0094] [数 17] y_m {t) = Η(/η)Τ, (丄？）

«

(m)x_m ( + (m)P_JLT_L {J)z_JL (t)

[0095] [数 18] s_m (t) = arg min, | y_m (t) - {H^)^ (m)x_m (t) + H ( P_JtT_£ (J)z_JL (t)} \² - - ( 1 8 )

[0096] なお、別の方法として、基地局装置 1側で、数式（16)を求めた結果を通知する構成でもよい。これにより、端末装置 MS側の演算量を低減できるという効果が得られる。また、別の方法として、端末装置の受信 SINRが所定値を超えた場合だけ、端末装置 3において数式（18)による最尤推定に基づく干渉信号を含めた検波動作を行うようにしてもよい。

[0097] このような動作により、本実施形態では、 SDMA時に必要となる送信ビーム 4を決定する際、チャネル推定値あるいは送信ウェイトそのものをフィードバックする必要がなくなり、情報量を低減でき、その結果として伝送効率を高めることができる。また、フイードバックを介して送信ビーム 4を決定するので、基地局装置 1において、アレー系統間のハードウェアに起因する偏差の影響を取り除くためのキャリブレーション回路が不要になり、基地局装置 1の構成を簡易かつ低コストィ匕することができる。また、 SD MA時に同一チャネル干渉が存在する場合でも、端末装置 MSm側でこれらの干渉を低減する動作を行うので、アレー利得を損なうことなぐ送信ビーム 4の選択を行うことがでさる。

[0098] なお、本実施形態は、回線接続あるいはパケット伝送のいずれにおいても適用可能である。また、本実施形態において、接続する端末装置 MS における受信品質が一定となるような送信電力制御を加えてもよい。これは、端末装置 MS におえる受信品質として、例えば SIRなどの指標を測定し、それを基地局装置 1に通知し、これに基づき、基地局装置 1からの送信電力を制御することで達成できる。

[0099] また、上記第 1の実施形態では、送信ウェイト候補選択の動作時、数式 (4)または数式（7)を用いて相関が最大となる送信ビーム 4を選択して、るが、別の方法として、数式（19)または数式 (20)に示すように、相関が最小となる送信ビーム 4を、基地局装置 1に通知してもよい。これにより、基地局装置 1において、数式（11)を基に相関が低ヽ送信ビーム通知を行った端末装置 MS が存在するか否かを判定する動作を不要にすることができる。すなわち、特定のスケジューリング法に基づき、優先的に割当てらた端末装置 MS を通知してきた、相関が最小となる送信ビーム 4を、送信ビーム 4として選択してきた端末装置 MS を割り当て候補とすることで、数式（10)を用いた探索を不要にすることができる。

[0100] [数 19]

G m) - arg{w„ | min (| H(w)w„ |²)} … ( 1 9 )

n

[0101] [数 20]

GJm) = ar^{ v_k \ rmn( v_k v„)} … ( ^ 0 )

k

[0102] また、図 2の手順において、伝送する端末装置の割り当てから十分に短い期間に再度、同一の端末装置 MS が割り当てられる場合、端末装置 MS の移動が十分緩やかで、伝搬環境に変動が少ないとみなし、ステップ S1からステップ S4の手順を省略し、前回ステップ 4Aで通知された送信ビーム要求及び受信品質通知結果を用いる手順を適用してもよい。この場合、一時的に記憶する手段を基地局装置 1に設けることで、実現することができる。これにより、ステップ S1から S4の処理を省略することで、個別データ送信以外の時間を短縮することができ、その結果、個別データ送信効率を向上することができる。

[0103] (第 2の実施形態）

図 10は第 2の実施形態における基地局装置 1および異なる第 m番目の端末装置 MS の処理手順を示す図である。第 2の実施形態におけるこの処理は、前記第 1の実施形態における図 3に示す処理手順の一部を変更したものであるので、同一の処理には同一のステップ番号を付与し、ここでは前記第 1の実施形態と異なる処理についてだけ説明する。また、基地局装置 1、端末装置 2及び 3の構成は同一であるため、その構成の説明は省略する。なお、以下では、基地局装置 1および端末装置間のフレーム同期およびシンボル同期が確立した後の動作が示されており、同期確立の動作については省略する。

[0104] まず、基地局装置 1は、 N個の基地局アンテナ 20および送信部 30— l〜Ntを備えており、所定数 Nの相異なる送信ビーム Wを用いて、それぞれの送信部から所定シ d k

ンボル数 Nからなる既知信号系列（以下、ビーム個別パイロット信号 BP (t) )を送信

P k

する（ステップ S90)。ただし、 kは基地局装置 1における送信ビーム番号であり、 k= l 、 2、 · · ·、 Nである。また、 t= l、 · · ·、 Nである。

d P

[0105] ビーム個別パイロット信号 BP (t)は、図 4に示すアンテナ個別パイロット信号 30と k

同様のフレーム構成で送信される。つまり、図 4のアンテナ個別パイロット信号 30をビーム個別パイロット信号に置換したフレーム構成である。ここで、アンテナ個別パイ口ット信号 30はアンテナエレメントから個別に送信されるが、ビーム個別パイロット信号ではビーム毎に異なる個別パイロット信号が送信される点で異なる。なお、送信ビーム 4は、指向性のほぼ等しいアンテナに対し、送信ウェイトを乗算することで実現される力相異なる指向性を持つアンテナを複数用いることでも実現可能である。ここでは、前者の方法について送信ビーム 4を用いて説明するが、後者の方法についても同様に適用可能である。

[0106] そして、通信エリア 5内に存在する端末装置 MS は、基地局アンテナ毎に伝送されるビーム個別パイロット信号 BP (t)を、受信アンテナ 40及び受信部 41 l〜Nsで k

受信した信号を用いて、チャネル状況推定手段 43にお、てビーム毎のチャネル推定を行う（ステップ S91)。通信エリア 5内に存在する第 m番目の端末装置 MS は、 N (m)個のアンテナおよび N (m)個の受信系を備えており、最大 N (m)個の空間多重チャネルを SDM受信可能である。ここで、 mは通信エリア 5内における端末装置数 N 以下の自然数である。

ms

[0107] また、第 m番目の SDM未対応端末装置 3は N (m) = 1となり、第 1番目の SDM対

s

応端末装置 2は N (1) > 1と表現される。第 k番目のビーム個別パイロット信号 BP (t) k を、第 m番目の端末装置 MS における第 j番目のアンテナおよび受信系で受信した結果である r ^(m) (t)と (ただし、 j = l N (m) )、端末装置 MS の内部で生成し

j,k s m

たビーム個別パイロット信号 BP (t)のレプリカとの相関演算を行うことで、数式 (21) k

に示すように、伝搬路のチャネル推定値 h^m (j , k)を算出する。

[0108] [数 21] h^m k) … （ 2 1 )

[0109] なお、 *は複素共役演算子である。数式（22)に示すように、得られたチャネル推定値 h^m (j, k)を第 j行 k列の要素とするチャネル行列として表す。なお、 SDM未対応端末装置 3では、 N (m) = 1であるので、この場合のチャネル行列 H (m)は行べタト

s

ルとなる。

[0110] [数 22]

なお、複数回にわたるビーム個別パイロット信号 BP (t)の受信結果を保存し、平均 k

化処理を行ってもよぐこの場合、端末装置 MS の移動速度が十分小さい場合、雑音の影響を低減でき、チャネル推定品質を高めることができる。最終的に、第 m番目の端末装置 MS によるチャネル推定値は、合計 (ビーム個別パイロット信号数 N ) X (端末装置 MS のアンテナ数 N (m) )個算出される。

m s

[0112] そして、各端末装置 MS において、送信ウェイト選定手段 44は、算出されたチヤネル推定値を用いて送信ビーム候補から、最大 N (m)個の送信ビーム 4を選択する（ s

ステップ S92)。送信ビーム候補は、基地局装置 1および端末装置 MS の双方において、基地局からの所定の送信ウェイト候補 wを基地局送信ウェイトテーブルとして k

、前記第 1の実施形態と同様の方法により、予め共有しているものとする。ここで、 nは所定数 N以下の自然数である。

b

[0113] なお、送信ビーム候補は、基地局装置 1および端末装置 MS の双方において、基地局装置 1からの所定の送信ウェイト候補 wを基地局送信ウェイトテーブルとして、予め共有することを前提としたが、端末装置 MS側で最適な送信ビーム 4の情報そのものを基地局装置に通知してもよい。この場合、通知する際の情報量は増加する力通信品質を最適化することが可能となる。

[0114] ここで、ステップ S92における送信ビーム候補の選択では、第 m番目の端末装置 M S における受信系の数 N (m)が値 1である場合と 2以上の場合とで異なる動作を行 m s

う。それぞれの送信ビーム候補選択方法について示す。

[0115] ) N (m) = lの場合

この場合、基地局送信ウェイトテーブルの送信ウェイト候補 Wから、第 m番目の端 k

末装置 MS における受信電力、 SNR、 SIRまたは SINRが最大となる送信ウェイトを選択する。 SNRを選択指標とする場合、例えば、数式 (23)を満たすように、最大となる k=kを有する送信ウェイト T (m) =W を選択する。ここで、 kは所定数 N以下の

0 1 k o d 自然数である。また、 N (m)は、第 k番目の送信ウェイト候補 Wにおける受信雑音電 k k

力を示しており、数式（24)にしたがって算出される。

[0116] [数 23] k0 = arg{A: I max [^{| /Γ(} ) Ι _]} … ( 2 3 )

^{&X 1} .., N_k {m)

[0117] [数 24]

[0118] ( j8 ) Ns (m)≥2の場合

この場合、基地局送信ウェイトテーブルの送信ウェイト候補 Wから、第 m番目の端

k

末装置 MS における受信電力、 SNR、 SIRまたは SINRが最大となる送信ウェイトを選択する。第 m番目の端末装置 MS において、最大比合成を行う受信ビームにより得られる SNRを選択指標とする場合、例えば、数式 (25)を満たす評価関数 f (W )

m k を用いる。この評価関数 f (W )による、所定値を超える評価値の上位 N (m)個の送

m k s

信ウェイト T (m)を選択する。ここで、 nは所定数 N以下の自然数である。

n s

[0119] [数 25]

Ns{m)

二 ∑\ h ^m (j, k) \² … （ 2 5 )

[0120] 次に、各端末装置 MS において、受信品質検出手段 43は、選択された送信ビーム 4で送信された場合の受信品質を予測して推定する (ステップ S93)。受信品質としては、数式（25)で与えら得る最大比合成を行う受信ビームにより得られる SNRを用いてもよい。あるいは、最大比合成を行う受信ビームにより得られる干渉雑音電力の分散を見積もることで、 SIRあるいは SINRを適用してもょ、。

[0121] 次に、制御情報生成手段 45は、送信ウェイト選定手段 44の出力及び受信品質検出手段 42の出力を基に制御情報を生成する。個別データ生成部 46は、端末装置固有のデータ信号に対し所定の伝送路符号化及び変調を施した信号を出力する。送信部 47は、制御情報生成手段 45の出力及び個別データ生成部 46の出力を基に、所定のフレームフォーマットの送信データ系列からなるベースバンド信号を形成したものを、帯域制限処理、増幅処理を施した高周波信号に変換して送信アンテナ 48 から送信する。

[0122] このように、各端末装置 MS により得られた N (m)個の送信ビーム T (m) (ただし

m b n

b m

知を行う（ステップ S94)。この場合、制御情報生成手段 45における制御情報として、送信ビーム通知は、基地局装置 1および端末装置 MS 間で互いに共有されている基地局送信ウェイトテーブル上の番号を用いる。これにより、送信ビーム番号だけの情報で済むので、送信ビーム通知の際、情報量を削減できる。

[0123] また、受信品質に関し、適当な量子化が施された受信品質テーブルを、基地局装置 1および端末装置 MS 間で共有し、その受信品質テーブル上の番号を用いて、受信品質の通知を行うことも可能である。これにより、所定の量子化ビット数だけの情報量に削減できる。

[0124] なお、受信品質に関する別の通知方法として、測定された受信品質に基づき、多値変調数および符号化率を対応付けた多値変調符号化率テーブルを、基地局装置 1および端末装置 MS 間で共有し、その多値変調符号ィヒ率テーブル上の番号を用いて、受信品質の通知を行うことも可能である。これにより、受信品質を通知する際の情報量を削減できる。

[0125] そして、基地局装置 1は、端末装置 MS力の送信された高周波信号を基地局ァンテナ 20で受信し、受信部 21において、高周波信号に周波数変換処理を加えべ一スバンド信号とする。制御情報抽出手段 22は、受信されたベースバンド信号より、端末装置 MS から通知された制御情報を抽出する。

[0126] 端末装置割当手段 23は、各端末装置 MS からの送信ビーム通知を考慮し、通信すべき端末装置 MS の割当てを行う（ステップ S95)。なお、端末装置 MS の割当て

m m 処理は、前記第 1の実施形態と同様である。

[0127] 同時接続情報通知手段 25は、接続する端末装置 MS を決定した後、これらの端末装置 MS に対し、個別データ送信を開始する旨を通知するとともに、 SDMAを行う場合、同時接続する他端末装置 MS において使用する送信ビーム 4に関する情報、この端末装置 MS で正規化した他端末装置 MS で用いる信号電力を通知する（ステップ S96)。このために、同時接続情報データ系列生成手段 28において、所定のフォーマットにより制御情報を生成し、多重化手段 29において、個別データ送信手段 24の出力データを多重化する。送信部 30は、多重化手段 29の出力であるべースバンド信号に対し、周波数変換、帯域制限処理、増幅処理を施して高周波信号に変換し、基地局アンテナ 20を介し送信する。また、多重化手段 29は、時間分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などを用いて同時接続情報データ系列を多重化する。

[0128] 個別データ送信手段 24は、一つあるいは複数の割り当てられた所定の端末装置への送信データに対し、所定の伝送路符号化、変調、インターリーブを施した送信データ系列 26を生成し、それらに対し、ビーム形成部 27において、予め通知された送信ビーム 4を形成する送信ウェイトを乗算して出力する。ここで、ある端末装置 MS に対して複数の送信ビーム 4が割当てられた場合、異なるデータストリームを空間的に多重伝送（SDM)することになる。また、別の方法として、これらの複数のデータストリームに対して時空間符号ィ匕を施し、異なるビームを用いて送信してもよい。この場合、データレートは低減する力空間ダイバーシチ効果あるいは符号化利得により通信品質を改善することができる。

[0129] 前記第 1の実施形態で示したように、図 9には SDMAあるいは SDMによる空間多重伝送を用いる場合のフレーム構成が示されている。このフレームは、パイロット信号 30、ユーザ制御情報 31および各端末装置 MS への個別データ系列 32から構成される。ユーザ制御情報 31には、ユーザ制御情報 31に指向性を送信しない場合のフレーム構成（図 9 (a)参照）、およびユーザ制御情報 31に指向性を送信する場合のフレーム構成（図 9 (b)参照）の 2通りのフレーム構成が適用可能である。また、個別データ系列 32は、それぞれ割り当てられた異なる送信指向性を用いて伝送される。

[0130] これらの情報を基に、基地局装置 1からダウンリンクで送信される端末装置 MS 毎の個別データ信号を、各端末装置 MS において、分離'受信するための他ユーザ干渉除去ウェイトを算出し (ステップ S97)、個別データのビーム送信が行われると (ステップ S98)、移動端末装置 MS 毎に異なる個別データの受信処理を行う (ステップ S 99)。

[0131] SDM対応端末装置 2— mの個別データの受信処理は以下のよう行われる。まず、受信アンテナ 40により、基地局装置 1からの高周波信号を受信する。受信部 41は受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。チャネル状況推定手段 43は、チャネル状況としてチャネル行列を推定する。空間多重分離手段 49は、自端末装置あるいは他端末装置に対し空間多重されて送信された信号力所望の信号をチャネル状況推定手段 43の出力に基づいて分離受信する。データ抽出手段 50は、空間多重分離手段 49の出力信号から送信データを抽出し、さらに復調処理、ディンタリーブ処理、伝送路誤り訂正符号化処理を行い送信データを復元する。また、 SDM未対応端末装置 3の個別データの受信処理は、 SDM端末装置 2の構成に対し、データ抽出手段 60の動作が異なる以外は SDM端末装置 2と同一である。

[0132] 次に、端末装置 MS における受信動作について、詳細な説明を行う。ここで、受信系の数が複数である場合と 1つである場合とに分けて説明する。

[0133] ( α )端末装置 MS における受信系の数が複数である場合 (SDM対応端末装置 2 の空間多重分離手段 49の動作）

この場合、端末装置 MS が受信する信号 y (t)は、数式（26)に示すように表され m m

ルである。 z (t)は端末装置 MS を除く端末装置 MSへの送信データを表し、 N (j) j 1 m ] s 個の要素を持つ列ベクトルである。また、 Pは基地局装置 1から通知されるこの端末

] 1

装置 MS の送信電力で正規化した他端末装置 MSで送信ビーム T (j)を用いて送 m ] 1 信される信号電力を表す。また、 h (T (m) )は、数式（22)に示されるチャネル行列 m n

において、選択された送信ウェイト T (m)で送信された際のチャネル応答ベクトルを示しており、チャネル行列 Hにおける T (m)に対応する送信ビーム番目の列ベクトルを示す。

[0134] 数式（26)にお、て、第 2項はこの端末装置 MS に対する干渉成分を示して!/、る。

したがって、この干渉成分を最小化、すなわち SINRの最大化ウェイトを MMSE (最小誤差自乗)規範により算出すると、数式 (27)の干渉除去ウェイト G (m)が得られる。ここで、 Zは数式（28)で表される。

[0135] [数 26] y_m( = [K (T, (m)) ...h_m (T_mm) (m))]x_m (t) + X [P_flh_m (Ύ (j)) - . - ' (り/ ^ (T ) )) (?)

户

… ( 2 6 ) [0136] [数 27]

G(m) = [Ζ,Ζ^ + σ²\] ^χ (h^ {m))...h_m (T_Ns(m) (m))) · · · ( 2 7 )

[0137] [数 28]

Z, =∑ [P K (T, (J)) - - - P^K (Τ_½α) (7))] · · · ( 2 8 )

[0138] したがって、数式（14)に示すように、得られた干渉除去ウェイト G (m)を受信信号 y

信号点配置 Sの

k 情報を基に最尤推定により検波することで、空間多重伝送された信号 s (t)を分離受信する。

m

[0139] ( j8 )端末装置 MS における受信系の数が 1つである場合 (SDM未対応端末装置 3のデータ抽出手段 60の動作）

この場合、端末装置 MS において、空間的な自由度を用いた干渉除去を行うことができないので、データ抽出手段 60においては、まず、数式（26)において、干渉成分を示す第 2項のうち最大の干渉成分を検出する。すなわち、数式 (29)に示すように、他端末装置 MS への送信ビーム 4と自端末装置 MS に対する送信ビーム 4の

m m

内積に送信電力比を乗算した値が最大となるものが最大の干渉成分となるので、その干渉成分となる信号点配置を考慮した最尤推定法を行う。すなわち、数式 (30)に示す最尤推定により検波を行う。そして、検波された出力信号に対し、ディンタリーブ処理、伝送路誤り訂正符号化処理を行!、送信データを復元する。

[0140] なお、別の方法として、基地局装置 1側で、数式（29)にしたがって求めた結果を通知する構成でもよい。これにより、端末装置 MS側の演算量を低減できるという効果が得られる。また、別の方法として、端末装置 3で、受信 SINRが所定値を超えた場合のみ、端末装置 3において数式（30)による最尤推定に基づく干渉信号を含めた検波動作を行うようにしてもょヽ。

[0141] [数 29] (J, L) = ^rg m2ix{P_J1 T_l ^H (m)T_l U)} … （ 2 9 )

[0142] [数 30] ^) ^« (Τ,Ο » (り +∑ [ (T, ))…尸 ( ₍,〉 ( )] ） … 。） a K (T, (m))x_m ( + P_JLh_m (T, (J))z_JL (t)

[0143] [数 31] s_m (t) = arg min | y_m (0 - {h_m (T, (m))x_m (t) + P_JLh_m (T_L {J))z_JL )} |² … （ 3 1 )

[0144] このように、第 2の実施形態では、複数の相異なる送信ビーム毎にビーム個別パイロット信号を送信することでも、 SDMA時に必要となる送信ビーム 4を決定する際、チャネル推定値ある、は送信ウェイトそのものをフィードバックする必要がなくなり、情報量を低減できる。また、フィードバックを介して送信ビーム 4を決定するので、基地局装置 1において複数の基地局アンテナ 20で構成されるアレー系統間のハードゥエァに起因する偏差の影響を取り除くためのキャリブレーション回路が不要になり、基地局装置 1の構成を簡易かつ低コストィ匕することができる。また、 SDMA時に同一チャネル干渉が存在する場合でも、端末装置 MS側でそれらの干渉を低減する動作を行うので、アレー利得を損なうことなぐ送信ビーム 4の選択を行うことができる。

[0145] なお、第 2の実施形態は、回線接続およびパケット伝送のいずれにおいても適用可能である。また、第 2の実施形態において、接続する端末装置 MS における受信品質が一定となるような送信電力制御をカ卩えてもよい。これは、端末装置 MS における受信品質として、例えば SIRなどの指標を測定し、それを基地局装置 1に通知し、これに基づき基地局装置 1からの送信電力を制御することで達成できる。

[0146] また、第 2の実施形態では、送信ウェイト候補選択の動作時、数式 (23)または数式

(25)を用いて相関が最大となる送信ビーム 4を選択している力別の方法として、素数式 (32)または数式 (33)に示すように相関が最小となる送信ビーム 4を、基地局装置 1に通知してもよい。これにより、基地局装置 1において、数式（10)を基に相関が低い送信ビーム通知した端末装置 MS が存在するか否かを判定する処理を不要にできる。すなわち、特定のスケジューリング法に基づき、優先的に割当てらた端末装置 MS が通知してきた、相関が最小となる送信ビーム 4を、送信ビーム 4として選択してきた端末装置 MS を割り当て候補とすることで、数式（10)を用いた探索を不要にすることができる。

[0147] [数 32]

[0148] [数 33]

G„(m) = arg | min 7_ffl (^)} ( 3 3 )

[0149] また、図 10の手順において、伝送する端末装置の割り当て力も十分に短い期間に再度、同一の端末装置 MS が割り当てられる場合、端末装置 MS の移動が十分緩

m m

やかで、伝搬環境に変動が少ないとみなし、ステップ S90からステップ S94の手順を省略し、前回ステップ 94で通知された送信ビーム要求及び受信品質通知結果を用いる手順を適用してもよい。この場合、一時的に記憶する手段を基地局装置 1に設けることで、実現することができる。これにより、ステップ S90から S94の処理を省略することで、個別データ送信以外の時間を短縮することができ、その結果、個別データ送信効率を向上することができる。

[0150] (第 3の実施形態）

図 11は第 3の実施形態における基地局装置 1および異なる第 m番目の端末装置 MS の処理手順を示す図である。第 3の実施形態におけるこの処理は、前記第 2の実施形態における図 10に示す処理手順の一部を変更したものであるので、同一の処理には同一のステップ番号を付与し、ここでは前記第 2の実施形態と異なる処理についてだけ説明する。前記第 2の実施形態と異なる処理は、大きく 2つある。その 1つとして、前記第 2の実施形態では、ステップ S91でビーム毎のチャネル推定値を算出しているが、第 3の実施形態では、簡易的に、第 m番目の端末装置 MS における、それぞれの送信ビーム毎の受信品質として受信電力を推定し (ステップ S91A)、受信電力の上位を与える N (m)個の送信ビーム 4を要求する（ステップ S92)。

s

[0151] もう 1つとして、伝送する端末装置 MS を割当てた後 (ステップ S95)、個別データ送信の通知、信号電力比通知および同時接続他ユーザ送信ウェイト通知時における同時接続他ユーザ送信ウェイト通知では、ユーザ毎 (端末装置毎）に異なるパイ口ット系列信号力送信されるユーザ個別パイロット信号のビーム送信時に他ユーザ宛の個別パイロット信号の系列番号を通知する（ステップ S96A)。

[0152] この通知された情報に基づき、端末装置 MS において、基地局から送信されるュ一ザ個別パイロット信号のビーム送信信号に対し (ステップ S95A)、端末装置 MS において、自ユーザおよび他ユーザのチャネル推定を行うことで、数式（26)における第 1項に相当する同時接続される自ユーザ宛の送信ビーム 4によるチャネル推定ベクトル、および数式（26)における第 2項に相当する他ユーザ宛のチャネル推定べタトルを h (T (m) )を算出する (ステップ S97A)。この後、他ユーザ干渉除去ウェイ

m n

トを算出し (ステップ S97)、基地局装置 1における個別データのビーム送信が行われると (ステップ S98)、端末装置 MS における個別データ受信を行う (ステップ S99)。これらの処理は前記第 1の実施形態と同様である。

[0153] このように、第 3の実施形態では、簡易的に、第 m番目の端末装置 MS における、それぞれの送信ビーム毎の受信品質として受信電力を推定し、受信電力の上位を与える N (m)個の送信ビーム 4を要求することで、端末装置 MS における演算量を低 s m

減できる。また、正確な位相情報を算出する必要がなくなるので、ステップ S90において送信される、ビーム毎のパイロット信号の系列長を短くすることできる。

[0154] なお、図 11の手順において、伝送する端末装置の割り当て力十分に短い期間に再度、同一の端末装置 MS が割り当てられる場合、端末装置 MS の移動が十分緩

m m

[0155] 上述したように、本実施形態によれば、 SDMAにより無線通信を行う際に同時接続を行う端末装置に対し、基地局装置が他の同時接続ユーザに関する伝送情報を通知することにより、他ユーザ干渉信号を端末装置において除去することが可能となる。この結果、基地局装置における指向性ビームの送信時、異なる端末装置間に対して、干渉を許容する送信ビームの形成が可能となるので、送信アレーアンテナにおける空間的な自由度を通信品質の向上に用いることができる。したがって、送信ァレ一利得の向上を図ることができ、ダウンリンクのシステム容量を改善できる。また、基地局装置からの送信ビームを所定のマルチビームとし、その基地局送信ウェイトテーブルを端末装置および基地局装置間で共有することで、フィードバック情報量が削減されたフィードバック情報を介した送信指向性の制御を行うことができ、基地局装置におけるキャリブレーション回路を不要にすることができる。したがって、基地局装置の構成を簡略ィ匕することができ、低コストな基地局装置を提供できる。また、同時接続する端末装置が、空間多重伝送 (SDM)可能な端末装置と遭遇した場合、伝搬環境に応じて複数の送信ビームウェイトを割り当てることで、 SDMを行いながら SDMA を行うことが可能となる。したがって、本実施形態の無線通信システムでは、送信ビーム形成の自由度が増し、受信品質の向上およびシステム容量の改善が可能となる。このとき、無線通信システムにおけるフィードバック量を削減し、また、キヤリブレーション回路を不要とし、また、アレー利得を損なうことなぐ SDMA技術を適用することが可能である。

[0156] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2004年 5月 20日出願の日本特許出願 (特願 2004-150137)、 2005年 3月 28日出願の日本特許出願（特願 2005-092544)、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

本発明は、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う際、干渉信号となる同時接続を行う他の端末装置への送信信号を、端末装置において除去することができるという効果を有し、その結果、異なる端末装置に対する送信ビーム間の干渉を許容することでアレー利得等の通信品質の向上に寄与するビーム形成が可能となり、システム容量の改善が可能となる効果を有し、空間分割多元接続を用いて無線通信を行う無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 下りリンクにおいて端末装置と空間分割多元接続を行う基地局装置であって、前記端末装置に対し、当該端末装置とともに他の端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知手段と、

前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信手段と、

を備える基地局装置。

[2] 請求項 1記載の基地局装置であって、

同時接続する前記端末装置への個別データ送信に用いる送信ウェイトを生成する送信ウェイト生成手段を有し、

前記同時接続情報は、前記生成された送信ウェイトの情報を含む基地局装置。

[3] 請求項 1記載の基地局装置であって、

既知の複数の送信ウェイト候補カゝら選択したものを前記送信ウェイトとし、前記同時接続情報は、前記選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含む基地局装置。

[4] 請求項 1記載の基地局装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含む基地局装置

[5] 請求項 1記載の基地局装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォーマットに関する情報を含む基地局装置。

[6] 請求項 1記載の基地局装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号化率の少なくとも一つに関する情報を含む基地局装置。

[7] 請求項 1記載の基地局装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含む基地局装置。

[8] 下りリンクにおいて基地局装置と空間分割多元接続を行う端末装置であって、前記基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信手段と、

前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去手段と、

前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去手段を通して受信する個別データ受信手段と、

を備える端末装置。

[9] 請求項 8に記載の端末装置であって、

複数アンテナを有する場合、前記干渉除去手段は、最小誤差二乗基準により受信ウェイトを生成し、前記個別データ受信手段は、自端末装置宛ての個別データ信号に対して前記受信ウェイトにより重み付けされた信号を、最尤推定に基づいて受信する端末装置。

[10] 請求項 8に記載の端末装置であって、

前記干渉除去手段は、前記同時接続される他端末装置への干渉信号を含めた信号点候補を生成し、前記個別データ受信手段は、前記自端末装置宛ての個別データ信号を、前記生成された信号点候補を用い、最尤推定に基づいて受信する端末装置。

[11] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記基地局装置により生成された同時接続する端末装置への個別データ送信に用いる送信ウェイトの情報を含む端末装置。

[12] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記基地局装置により既知の複数の送信ウェイト候補から選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含む端末装置。

[13] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含む端末装置。

[14] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォーマットに関する情報を含む端末装置。

[15] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号化率の少なくとも一つに関する情報を含む端末装置。

[16] 請求項 8記載の端末装置であって、

前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含む端末装置。

[17] 基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信システムであって、

前記基地局装置は、

前記端末装置に対し、当該端末装置とともに他の端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知手段と、

前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信手段とを備え、

前記端末装置は、

前記基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信手段と、

を備える無線通信システム。

[18] 基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、

前記基地局装置において、前記端末装置に対し、自端末装置とともに他端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知ステップと、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信ステップとを有し、前記端末装置において、基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信ステップと、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去ステップと、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去ステップを経由して受信する個別データ受信ステップとを有する無線通信方法。

[19] 基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、

前記基地局装置において、前記端末装置に対し、自端末装置とともに他端末装置に関する同時接続情報を通知する同時接続情報通知ステップと、前記同時接続情報を通知した後、前記同時接続情報に基づき、前記端末装置それぞれに対応する送信ウェイトを用いて個別データ送信を行う個別データ送信ステップとを有する無線通信方法。

[20] 基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて空間分割多元接続を行う無線通信方法であって、

前記端末装置において、基地局装置から通知される、自端末装置とともに同時接続される他端末装置に関する同時接続情報を受信する同時接続情報受信ステップと、前記受信した同時接続情報を基に、前記同時接続される他端末装置への送信信号成分を低減する干渉除去ステップと、前記基地局装置から送信される自端末装置宛ての個別データ信号を、前記干渉除去ステップを経由して受信する個別データ受信ステップとを有する無線通信方法。

[21] 前記同時接続情報は、前記基地局装置により生成された同時接続する端末装置への個別データ送信に用いる送信ウェイトの情報を含む請求項 20記載の無線通信方法。

[22] 前記同時接続情報は、前記基地局装置により既知の複数の送信ウェイト候補から選択された送信ウェイトの識別番号の情報を含む請求項 20記載の無線通信方法。

[23] 前記同時接続情報は、前記端末装置に対する送信電力の情報を含む請求項 20 記載の無線通信方法。

[24] 前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される伝送フォーマットに関する情報を含む請求項 20記載の無線通信方法。

[25] 前記同時接続情報は、前記端末装置への前記個別データ送信の場合に使用される変調多値数、符号ィ匕率の少なくとも一つに関する情報を含む請求項 20記載の無線通信方法。

[26] 前記同時接続情報は、前記端末装置に送信されるユーザ個別パイロット信号系列の情報を含む請求項 20記載の無線通信方法。

[27] 前記同時接続情報通知ステップの前に、

前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき当該端末装置に対する下りリンクの送信ウェイトを事前に通知するステップを有する請求項 20記載の無線通信方法。

[28] 前記同時接続情報通知ステップの前に、

前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき当該端末装置に対する下りリンクの送信ウェイトを複数のゥエイト候補から選択するステップと、前記選択された送信ウェイトを事前に基地局装置に通知するステップを有する請求項 20記載の無線通信方法。

[29] 前記送信ウェイト選択するステップは、

伝搬チャネル状況の検出の結果得られるチャネルチャネル行列を特異値分解して得られる特異値に対し、特異値の大きい順に、それに対応する右特異ベクトルとの内積が最大となる送信ウェイト候補を、所定数選択するステップ力もなる請求項 28記載の無線通信方法。

[30] 前記同時接続情報通知ステップの前に、

前記端末装置が予め下りリンクの伝搬チャネル状況を検出するステップと、前記伝搬チャネル状況に基づき受信品質情報を基地局装置に通知するステップと、前記送信ウェイト及び前記受信品質情報を基に、下りリンクで空間分割多元接続する端末装置の割当を行うステップとを有する請求項 20記載の無線通信方法。

[31] 前記下りリンクで空間分割多元接続する端末装置の割当を行うステップは、優先割当された端末装置に対する送信ウェイトとの相関が所定値より低い送信ゥェイトを用いて送信可能な端末装置が複数存在する場合、受信品質が最良の端末装置を選択して空間分割多元接続する端末装置として、割当てるステップである請求項 30記載の無線通信方法。