JP2005295530A - 基地局、移動局端末、データ通信システム及びそれらの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基地局の通信セル間の干渉エリアにおいてもスループットが低下することのない基地局、移動局端末、データ通信システム及びそれらの制御プログラムを提供する。
【解決手段】基地局は、互いに直交する複数のサブチャネルのうちいずれかのサブチャネルを用いてパイロット信号を送信するとともに、他の基地局がパイロット信号を送信するのに用いるサブチャネルについては最小電力でデータを送信するようにサブチャネルの強度を制御する強度変換回路２を有する。移動局端末は、複数の基地局のそれぞれに対応したパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出回路９と、パイロット信号抽出回路９により抽出されたパイロット信号から、複数の基地局との間の伝搬係数Ｈを推定する伝搬係数推定回路１１と、伝搬係数推定回路１１が推定した伝搬係数Ｈから、複数の基地局から送信されたデータを推定するＭＬＳＥ回路１０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線データ通信において、データ伝送容量を向上させる基地局、移動局端末、データ通信システム及びそれらの制御プログラムに関する。

従来、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）を変調方式に用いた無線データ通信システムにおいて、各基地局がカバーするセル間の干渉対策として、周波数ホッピングを用いるものが知られている。（特許文献１）
しかし、周波数ホッピングを用いると干渉問題については解決できるものの、訂正可能なビットレートの範囲で干渉を許容するため、周波数のデータが衝突する確率を１／１００以下に抑える必要があった。このため、複数の基地局がカバーする通信セルの干渉エリアの領域において、スループットが低下するという問題があった。

また、干渉問題を移動局端末におけるアンテナの配置と伝搬路の伝搬係数を用いて解決する方法も知られている。（非特許文献１）
しかし、この方法では、移動局端末に任意の間隔で配置された複数のアンテナを設ける必要があり、それと同数の受信機を設ける必要があった。したがって、移動局端末の形状が大きくなるとともに、消費電力が大きくなるという問題もあった。
特開２００３−１１０５２９号公報 Young-Doo Kim, Inhyoung Kim, Jihoon Choi, Jae-Young Ahn, Lee, Y.H. 著，「Adaptive modulation for MIMO system with V-BLAST detection」，Vehicular Technology Conference, 2003. VTC 2003-Spring. The 57th IEEE Semiannual , Volume: 2 , April 22 - 25, 2003 Pages:1074 - 1078

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、基地局の通信セル間の干渉エリアにおいてもスループットが低下することのない基地局、移動局端末、データ通信システム及びそれらの制御プログラムを提供することにある。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、移動局端末とアンテナを用いて互いに直交する複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う基地局において、前記複数のサブチャネルのうちいずれかのサブチャネルを用いてパイロット信号を送信するとともに、他の基地局がパイロット信号を送信するのに用いるサブチャネルについては最小電力でデータを送信するようにサブチャネルの強度を制御する強度変換手段を有することを特徴とする基地局である。

また、請求項２に記載の発明は、前記アンテナが複数個のアンテナから構成され、当該複数個のアンテナを用いて空間分割多重方式によりデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１に記載の基地局である。

また、請求項３に記載の発明は、基地局とアンテナを用いて複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う移動局端末において、複数の基地局のそれぞれに対応したパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、前記パイロット信号抽出手段により抽出されたパイロット信号から、前記複数の基地局との間の伝搬係数を推定する伝搬係数推定手段と、前記伝搬係数推定手段が推定した伝搬係数から、前記複数の基地局から送信されたデータを推定する最尤系列推定手段とを有することを特徴とする移動局端末である。

また、請求項４に記載の発明は、前記複数の基地局から送信されるデータを受信するアンテナが１つであることを特徴とする請求項３に記載の移動局端末である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基地局と、請求項３又は４に記載の移動局端末とを有することを特徴とするデータ通信システムである。

また、請求項６に記載の発明は、前記基地局又は前記移動局端末が、サブチャネルの変調方式を多値化する多値化制御手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載のデータ通信システムである。

また、請求項７に記載の発明は、移動局端末とアンテナを用いて互いに直交する複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う基地局であり、強度変換手段を有する基地局を制御するための基地局制御プログラムであって、前記強度変換手段により前記複数のサブチャネルのうちいずれかのサブチャネルを用いてパイロット信号を送信するとともに、他の基地局がパイロット信号を送信するのに用いるサブチャネルについては最小電力でデータを送信するようにサブチャネルの強度を制御するステップをコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムである。

また、請求項８に記載の発明は、基地局とアンテナを用いて複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う移動局端末であり、パイロット信号抽出手段、伝搬係数推定手段、最尤系列推定手段を有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、前記パイロット信号抽出手段が抽出する複数の基地局のそれぞれに対応したパイロット信号を受信する第１のステップと、前記伝搬係数推定手段に対して前記第１のステップで受信したパイロット信号から、前記複数の基地局との間の伝搬係数を推定するように指示する第２のステップと、前記最尤系列推定手段に対して前記第２のステップで推定するように指示した伝搬係数から、前記複数の基地局から送信されたデータを推定するように指示する第３のステップとをコンピュータに実行させるための移動局端末制御プログラムである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の基地局制御プログラムと、請求項８に記載の移動局端末制御プログラムとをコンピュータに実行させるためのデータ通信システム制御プログラムである。

請求項１に記載の発明によれば、基地局に強度変換手段を設けたので、基地局が送信するパイロット信号が他の基地局が送信するサブチャネルと干渉することを防ぐことができる。

請求項２に記載の発明によれば、基地局に複数個のアンテナを設け、この複数個のアンテナを用いて空間分割多重方式によりデータの送受信を行うようにしたので、基地局においてデータを受信する場合において、通信品質を劣化させることなく、高いスループットを得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、移動局端末にパイロット信号抽出手段、伝搬係数推定手段、最尤系列推定手段を設けたので、基地局の通信セル間の干渉エリアに移動局端末が存在する場合においてもスループットが低下することを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、移動局端末において、複数の基地局から送信されるデータを受信するのに使用するアンテナを１つのアンテナで構成するようにしたので、移動局端末の省電力化及び小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の基地局と、請求項３又は４に記載のデータ移動局端末とを用いてデータ通信システムを構成したので、各基地局の通信セル間の干渉エリアにおいてもスループットが低下することのないデータ通信システムを提供することができる。

請求項６に記載の発明によれば、基地局又は移動局端末に、多値化制御手段を設けたので、サブチャネルのデータを多値化することにより、ＳＮ比に従いスループットを向上させるように制御することが可能となる。

図２は、本発明の実施形態によるデータ通信システムを示した概略図である。移動局端末Ｍが無線データ通信を行うために、移動局端末Ｍとデータの送受信をするのに使用される基地局Ｂ１〜Ｂ３が設置されている。通信セルＣ１は、移動局端末Ｍが通信セルＣ１の領域内に存在する場合に、移動局端末Ｍが基地局Ｂ１と無線データ通信が可能な範囲を示している。

また、通信セルＣ２は、移動局端末Ｍが通信セルＣ２の領域内に存在する場合に、移動局端末Ｍが基地局Ｂ２と無線データ通信が可能な範囲を示している。また、通信セルＣ３は、移動局端末Ｍが通信セルＣ３の領域内に存在する場合に、移動局端末Ｍが基地局Ｂ３と無線データ通信が可能な範囲を示している。

通信セルＣ１〜Ｃ３の周囲の領域にある通信セルＣ４、Ｃ５、・・・の領域にも、無線データ通信が可能なように、基地局（図示省略）がそれぞれ設置されている。基地局Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、・・・が、それぞれ通信セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、・・・の通信領域をカバーすることにより、移動局端末Ｍがどの領域にいても無線データ通信が可能となっている。

本実施形態では、同一周波数を用いたＯＦＤＭ方式を繰り返し用いて通信セルを構成することにより、移動局端末Ｍが通信セルＣ１〜Ｃ３の干渉エリアに存在する場合でも、伝搬係数Ｈ_１〜Ｈ_３が独立な基地局（Ｂ１〜Ｂ３）との通信を可能としている。

以下の説明では、移動局端末Ｍが通信セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の境界の点に存在する場合において、基地局Ｂ１〜Ｂ３からそれぞれデータを送受信する場合について説明する。
基地局Ｂ１が送信した信号Ｘ_１を移動局端末Ｍが受信する場合、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１間の通信経路などにより定まる伝搬係数Ｈ_１が掛かった値であるＨ_１×Ｘ_１という形で受信される。

また、基地局Ｂ２が送信した信号Ｘ_２を移動局端末Ｍが受信する場合、移動局端末Ｍと基地局Ｂ２間の通信経路などにより定まる伝搬係数Ｈ_２を乗算した値であるＨ_２×Ｘ_２という形で受信される。
また、基地局Ｂ３が送信した信号Ｘ_３を移動局端末Ｍが受信する場合、移動局端末Ｍと基地局Ｂ３間の通信経路などにより定まる伝搬係数Ｈ_３を乗算した値であるＨ_３×Ｘ_３という形で受信される。
よって、移動局端末Ｍが基地局Ｂ１〜Ｂ３から受信する受信信号ｒは、移動局端末Ｍが各基地局（Ｂ１〜Ｂ３）から受信する信号の総和として表すことができ、以下の（１）式のようになる。

ｒ＝Ｈ_１Ｘ_１＋Ｈ_２Ｘ_２＋Ｈ_３Ｘ_３ ・・・（１）

ただし、（１）式において、通信セルＣ１〜Ｃ３以外の領域である通信セルＣ４、Ｃ５、・・・の領域からの干渉は無視できるものとして計算している。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態によるデータ通信システムのデータ伝送方法を示す概略図である。横軸は周波数を表しており、縦軸は電力を表している。
図３（Ａ）〜（Ｃ）では、サブチャネルが１６個で構成されている場合について説明するが、サブチャネルの数は１６個に限定されるものではない。なお、以下では、図３（Ａ）のサブチャネル１０１〜１０８、図３（Ｂ）のサブチャネル２０１〜２０８、図３（Ｃ）のサブチャネル３０１〜３０８を用いて説明を行う。

図３（Ａ）は、基地局Ｂ１から送信される信号Ｘ_１の構成を示している。サブチャネル１０１は独立サブチャネルであり、基地局Ｂ１に固有のパイロット信号を最大電力で送信するのに使用される。また、サブチャネル１０２、１０３は最小電力サブチャネルである。最小電力サブチャネルでは、基地局Ｂ１以外の基地局Ｂ２及びＢ３がそれぞれパイロット信号を送信するサブチャネル（２０２、３０３）と相互に干渉しないように、最小電力に抑えられた状態で信号を送信している。
その他のサブチャネル１０４〜１０８については、基地局Ｂ２及びＢ３から送信されるパイロット信号と干渉しないことから、通信サブチャネルとしてデータの伝送用として使用される。

図３（Ｂ）は、基地局Ｂ２から送信される信号Ｘ_２の構成を示している。サブチャネル２０２は独立サブチャネルであり、基地局Ｂ２に固有のパイロット信号を最大電力で送信するのに使用される。また、サブチャネル２０１、２０３は最小電力サブチャネルである。最小電力サブチャネルでは、基地局Ｂ２以外の基地局Ｂ１及びＢ３がそれぞれパイロット信号を送信するサブチャネル（１０１、３０３）と相互に干渉しないように、最小電力に抑えられた状態で信号を送信している。
その他のサブチャネル２０４〜２０８については、基地局Ｂ２及びＢ３から送信されるパイロット信号と干渉しないことから、通信サブチャネルとしてデータの伝送用として使用される。

図３（Ｃ）は、基地局Ｂ３から送信される信号Ｘ_３の構成を示している。サブチャネル３０３は独立サブチャネルであり、基地局Ｂ３に固有のパイロット信号を最大電力で送信するのに使用される。また、サブチャネル３０１、３０２は最小電力サブチャネルである。最小電力サブチャネルでは、基地局Ｂ３以外の基地局Ｂ１及びＢ２がそれぞれパイロット信号を送信しているサブチャネル（１０１、２０２）と相互に干渉しないように、最小電力に抑えられた状態で信号を送信している。
その他のサブチャネル３０４〜３０８については、基地局Ｂ１及びＢ２から送信されているパイロット信号と干渉しないことから、通信サブチャネルとしてデータの伝送用として使用される。

ここで、図３（Ａ）〜（Ｃ）において、一番左のサブチャネル（１０１、２０１、３０１）に着目すると、移動局端末Ｍが基地局Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれから受信する信号Ｘ_１〜Ｘ_３を合成された受信信号ｒは前述の（１）式のように表すことができる。
しかし、今の場合、基地局Ｂ２及びＢ３からはサブチャネル２０１及び３０１は最小電力サブチャネルとして送信しているから無視できるものとして考えると、（１）式は、以下の（２）式のように近似することができる。

ｒ_１＝Ｈ_１Ｘ_１ ・・・（２）

ただし、ｒ_１は図３（Ａ）〜（Ｃ）において一番左のサブチャネル（１０１、２０１、３０１）の受信信号である。
移動局端末Ｍに、基地局Ｂ１が送信するパイロット信号の強度を記憶させておくことにより、基地局Ｂ１のパイロット信号の強度を信号Ｘ_１の値と推定することができる。信号Ｘ_１の値と、移動局端末Ｍが実際に受信した受信信号ｒ_１の値とから、（２）式により伝搬係数Ｈ_１を次の（３）式のように求めることができる。

Ｈ_１＝ｒ_１／Ｘ_１ ・・・（３）

同様の手法を用いることにより、基地局Ｂ２と移動局端末Ｍの間の伝搬係数Ｈ_２、及び、基地局Ｂ３と移動局端末Ｍの間の伝搬係数Ｈ_３も以下の（４）式、（５）式のように求めることができる。

Ｈ_２＝ｒ_２／Ｘ_２ ・・・（４）
Ｈ_３＝ｒ_３／Ｘ_３ ・・・（５）

ただし、ｒ_２は図３（Ａ）〜（Ｃ）において左から２番目のサブチャネル（１０２、２０２、３０２）の受信信号であり、ｒ_３は図３（Ａ）〜（Ｃ）において左から３番目のサブチャネル（１０３、２０３、３０３）の受信信号である。

次に、上記のようにして求めた、伝搬係数Ｈ_１〜Ｈ_３を用いて、図３（Ａ）〜（Ｃ）の通信サブチャネル（１０４〜１０８、２０４〜２０８、３０４〜３０８）から送信信号を求めるＭＬＳＥ（Maximum Likelihood Sequence Equalizers：最尤系列推定）の手法について説明する。
なお、ここでは各基地局から送信されるサブチャネルがＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４値デジタル位相変調）の場合、すなわち、各々のサブチャネルが４つの値を取る場合について説明する。

図３（Ａ）〜（Ｃ）において左から４番目のサブチャネルを例に挙げて説明する。左から４番目のサブチャネルの受信信号をｒ_４とすると、受信信号ｒ_４は以下の（６）式のように表すことができる。
ｒ_４＝Ｈ_１Ｘ_１＋Ｈ_２Ｘ_２＋Ｈ_３Ｘ_３ ・・・（６）
各基地局Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれがＱＰＳＫを用いて信号Ｘ１〜Ｘ３を送信する場合、信号Ｘ１〜Ｘ３がそれぞれ（１，１）、（−１，１）、（−１，−１）、（１，−１）の４つの値をとる。よって、全体としては、４×４×４＝６４通りの組み合わせとなる。
独立サブチャネル１０１、２０２、３０３を使用して推定した伝搬係数を＜Ｈ１＞、＜Ｈ２＞、＜Ｈ３＞として、６４通りの受信信号レプリカ＜ｒ＞を移動局端末Ｍ側において、以下の（７）式のように生成する。
＜ｒ＞＝＜Ｈ_１＞＜Ｘ_１＞＋＜Ｈ_２＞＜Ｘ_２＞＋＜Ｈ_３＞＜Ｘ_３＞ ・・・（７）
生成したレプリカ＜ｒ＞と、実際に移動局端末Ｍで受信した信号ｒとの誤差ｅを以下の（８）式のようにして求める。
ｅ＝｜ｒ−＜ｒ＞｜ ・・・（８）
誤差ｅが最小となる組み合わせ＜Ｘ_１＞、＜Ｘ_２＞、＜Ｘ_３＞を各基地局Ｂ１〜Ｂ３から送信された信号であると推定する。

なお、基地局Ｂ１は、他の基地局Ｂ２、Ｂ３がパイロット信号を送信するのに使用するサブチャネル１０２、１０３については、サブチャネルを最小電力に設定して、各基地局（Ｂ１〜Ｂ３）から送信されるサブチャネルが相互に干渉するのを防止している。しかし、基地局Ｂ１の近傍においては、基地局Ｂ２、Ｂ３からの距離が遠いため、移動局端末Ｍと基地局Ｂ２、Ｂ３の間での通信の品質が低下する。これを防止するために、最小電力サブチャネル１０２、１０３を使用して信号を伝送するようにして、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１との間で通信品質の向上させるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、各サブチャネルがＱＰＳＫにより４個の値を取るものとしたが、この値は４個に限定されるものではない。例えば、各サブチャネルが１６個の値を取るようにして、ＱＰＳＫの場合と同様のＭＬＳＥの手法を用いて、実際に移動局端末Ｍが受信した信号との誤差が最小となる信号を選択するようにしてもよい。このように、サブチャネルが取り得る値を増加させて多値化することにより、無線データ通信の品質を向上させることができる。

図１（Ａ）、（Ｂ）は、基地局Ｂから信号を送信して、移動局端末Ｍで信号を受信する場合のデータ通信システムの構成を示す図である。
図１（Ａ）は、基地局Ｂ１〜Ｂ３から信号を送信する場合の構成を示したブロック図である。ここでは、基地局Ｂ１から信号が送信される場合について説明する。
パイロット信号が強度変換回路２に入力される。Ｓ／Ｐ変換回路１では、基地局Ｂ１で生成されたシリアルデータがパラレルデータに変換された後、強度変換器２に出力される。

強度変換器２では、サブチャネル１０１（図３（Ａ））のパイロット信号、及び、サブチャネル１０４〜１０８（図３（Ａ））の信号が最大強度で出力される。また、基地局Ｂ２、Ｂ３のパイロット信号と干渉するサブチャネル１０２、１０３（図３（Ａ））の信号は、最小電力で出力される。強度変換器２から出力されたサブチャネル１０１〜１０８の信号は、ＩＤＦＴ回路３に出力される。ＩＤＦＴ回路３では、強度変換器２から出力された信号に対して逆離散フーリエ変換の処理が行われた後、ＧＩ付加回路４に出力される。

ＧＩ付加回路４では、マルチパス遅延によりサブチャネルが相互に干渉するのを防止するためにガードインターバルが付加された後、ＲＦ変調回路５に出力される。ＲＦ変調回路５では、ＧＩ付加回路４から入力されたベースバンド信号を無線周波数に変換した後、アンテナ（図示省略）から送信される。基地局Ｂ１から送信された信号Ｘ_１は、伝搬係数Ｈ_１が掛かった状態で移動局端末Ｍにおいて受信される。基地局Ｂ２及びＢ３でも基地局Ｂ１と同様の処理が行われ信号Ｘ_２、Ｘ_３が送信される。

図１（Ｂ）は、基地局Ｂ１〜Ｂ３から送信された信号を移動局端末Ｍで受信する場合構成を示したブロック図である。
ＲＦ復調回路６には、基地局Ｂ１〜Ｂ３からそれぞれ送信された信号Ｘ_１〜Ｘ_３が合成された受信信号ｒとして入力される。ＲＦ復調回路６では、受信された信号が無線周波数からベースバンド信号に変換されて、ＧＩ除去回路７に出力される。ＧＩ除去回路７では、マルチパス遅延によりサブチャネルが相互に干渉するのを防止するために付加されていたガードインターバルが除去され、ＤＦＴ回路８に出力される。

ＤＦＴ回路８では、ＧＩ除去回路７から入力された信号に対して、離散フーリエ変換の処理が行われた後、パイロット信号抽出回路９に出力される。パイロット信号抽出回路９では、ＤＦＴ回路８から出力された信号から、パイロット信号が抽出されて伝搬係数推定回路１１に出力されるとともに、通信サブチャネル１０４〜１０８（図３（Ａ））の信号がＭＬＳＥ回路１０に出力される。

伝搬係数推定回路１１では、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１〜Ｂ３それぞれの間の伝搬係数Ｈ_１〜Ｈ_３が推定され、ＭＬＳＥ回路１０に出力される。ＭＬＳＥ回路１０では、最尤系列推定の処理により、基地局Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれから送信された信号Ｘ_４〜Ｘ_８が推定され出力される。このような処理を行うことにより、移動局端末Ｍでは、基地局Ｂ１〜Ｂ３から送信された信号Ｘ_４〜Ｘ_８をそれぞれ独立した形で受け取ることができる。よって、移動局端末Ｍが受信する基地局Ｂの数の分だけデータ通信容量が増加する。

次に、図４は、移動局端末Ｍから信号を送信して、基地局Ｂ１〜Ｂ３で信号を受信する場合のデータ通信システムの構成を示す図である。
図４（Ａ）は、移動局端末Ｍから基地局Ｂ１〜Ｂ３へ信号を送信する場合の構成を示したブロック図である。移動局端末Ｍで生成された信号は、Ｓ／Ｐ変換回路６に入力される。Ｓ／Ｐ変換回路６では、移動局端末Ｍで生成された信号が、シリアルデータからパラレルデータに変換され、ＩＤＦＴ回路３に出力される。

ＩＤＦＴ回路３では、Ｓ／Ｐ変換回路１から出力された信号に対して逆離散フーリエ変換の処理が行われた後、ＧＩ付加回路４に出力される。ＧＩ付加回路４では、マルチパス遅延によりサブチャネルが相互に干渉するのを防止するためにガードインターバルが付加された後、ＲＦ変調回路５に出力される。ＲＦ変調回路５では、ＧＩ付加回路４から入力されたベースバンド信号を無線周波数に変換した後、アンテナ（図示省略）から送信される。

図４（Ｂ）は、移動局端末Ｍから送信された信号を、基地局Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・のいずれかの基地局Ｂにおいて受信する場合の構成を示したブロック図である。
移動局端末Ｍから送信された信号は基地局Ｂに設けられている複数のアンテナ（図示省略）で受信される。基地局Ｂの複数のアンテナで受信された信号はそれぞれＲＦ復調回路６に入力される。ＲＦ復調回路６では、受信信号が無線周波数からベースバンド信号に変換され、乗算器１２に出力される。

乗算器１２では、それぞれの乗算器１２に入力された信号に対して、それぞれ重み係数ω_１〜ω_ｎが乗算されて重み付けが行われ、アンテナの指向性が制御される。加算器１３に出力される。加算器１３では、乗算器１２からそれぞれ出力された信号の総和が計算された後、ＧＩ除去回路７に出力される。ＧＩ除去回路７では、マルチパス遅延によりサブチャネルが相互に干渉するのを防止するために用いられていたガードインターバルが除去された後、ＤＦＴ回路８に出力される。ＤＦＴ回路８では、ＧＩ除去回路７から入力された信号に対して、離散フーリエ変換の処理が行われた後、Ｐ／Ｓ変換回路１４に出力される。Ｐ／Ｓ変換回路１４では、ＤＦＴ回路８から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換する。これらの処理を行うことにより、移動局端末Ｍから送信された信号を基地局側で取得することができる。

図５は、本発明の実施形態による無線データ通信システムを用いた場合の効果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸のＣ／Ｉは、（基地局Ｂ１からの受信電力）／（基地局Ｂ２、Ｂ３からの受信電力）のことであり、希望波対干渉波比を表している。縦軸のＢＥＲは、誤り率特性を表しており、ＢＥＲの値が小さくなるほど通信品質が向上することを示している。
黒い記号(◆，▲，■）でプロットした曲線は、本発明の実施形態によるデータ通信システムを使用した場合の効果を示している。また、白い記号（□，△，□）でプロットした曲線は、本実施形態によるデータ通信システムを使用しない場合、すなわち、サブチャネルの強度に変化を持たせないで各基地局から信号を伝送した場合の誤り率特性の変化を表している。

また、菱形の記号（◆，◇）でプロットしてある点は、基地局Ｂ１と移動局端末Ｍの間での誤り率特性を表している。三角の記号（▲，△）でプロットしてある点は、基地局Ｂ２と移動局端末Ｍの間での誤り率特性を表している。四角の記号（■，□）でプロットしてある点は、基地局Ｂ３と移動局端末Ｍの間での誤り率特性を表している。

ここで、図５のグラフにおいて、Ｃ／Ｉ＝−３の直線と各曲線が交わる点は、図６における通信セルＣ１〜Ｃ３の交点Ｐでの各基地局Ｂ１〜Ｂ３との間での誤り率特性を表している。交点Ｐでは、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１〜Ｂ３までの距離がいずれも等しいため、基地局Ｂ１〜Ｂ３と移動局端末Ｍの間の誤り率特性はいずれもほぼ同じである。
図５のグラフの縦軸の通信品質（ＢＥＲ）の値は、大きくなるほど通信品質が劣化していることを表しているから、グラフに示した横軸Ｃ／Ｉ＝−８〜１２の範囲では、本発明の実施形態による無線データ通信システムを使用した方がデータの伝送品質が優れていることがわかる。

一方、図５のグラフにおいて、横軸の数値がＣ／Ｉ＝−３から増加するということは、図６において、移動局端末Ｍが通信セルＣ１〜Ｃ３の交点Ｐから、矢印Ｄ１の方向に移動して基地局Ｂ１に近づくということを表している。図５のグラフから分かるように、移動局端末Ｍは基地局Ｂ１に近づくため、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１間での通信品質は向上する。一方、移動局端末Ｍは基地局Ｂ２及びＢ３からは遠ざかっていくので、移動局端末Ｍと基地局Ｂ２及びＢ３間での通信品質は劣化していく。

移動局端末Ｍが基地局Ｂ１に近づくと、基地局Ｂ１〜Ｂ３から受信できていた信号が、基地局Ｂ２及びＢ３からは受信できなくなり、基地局Ｂ１からしか信号が受信できなくなる。このため、通信品質が劣化していまう。
ただし、移動局端末Ｍが基地局Ｂ１に近づくに従って、基地局Ｂ１からのＳＮ比は大きくなるので、ＱＰＳＫよりも更に多値化することにより、複数の基地局から受信する分のスループットを補うことができる。

逆に、図５のグラフにおいて、横軸の数値がＣ／Ｉ＝−３から減少するということは、図６において、移動局端末Ｍが通信セルＣ１〜Ｃ３の交点Ｐから矢印Ｄ２の方向に移動して基地局Ｂ１から遠ざかるということを表している。図５のグラフから分かるように、移動局端末Ｍは基地局Ｂ１から遠ざかるため、移動局端末Ｍと基地局Ｂ１の間での通信品質は劣化する。一方、移動局端末Ｍは基地局Ｂ２及びＢ３に近づいていくので、移動局端末Ｍと基地局Ｂ２及びＢ３間での通信品質は向上していく。

なお、本実施形態では、基地局の数が３つの場合（Ｂ１〜Ｂ３）について説明したが、基地局の数はこれに限定されるものではない。本実施形態によるデータ通信システムを用いれば、複数の基地局から信号を受信する場合であっても、移動局端末のアンテナの数を基地局数だけ設ける必要がなく、１つのアンテナで基地局数倍のスループットを得ることができる。また、設置するアンテナの数が１つでよいため、移動局端末を低消費電力で駆動することができるとともに、移動局端末を小型化することができる。

また、本実施形態では、基地局ＢにＳＤＭ（Space Division Multi-plex：空間分割多重方式）を用いて信号の受信を行っている。これにより、基地局において信号を受信する場合において、通信品質を劣化させることなく、高いスループットを得ることができる。
また、移動局端末Ｍが存在する位置によっては、各基地局Ｂの伝搬係数Ｈの相関が大きくなる場合がある。この場合には、基地局Ｍに複数のアンテナを設置して送受信する電波の位相や振幅を制御することにより、移動局端末Ｍに向けて指向性ビームを形成（ビームフォーミング）するようにしてもよい。これにより、各基地局Ｂの伝搬係数Ｈの相関を小さくするように制御することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態において、図１のＳ／Ｐ変換回路１、強度変換回路２、ＩＤＦＴ回路３、ＧＩ付加回路４、ＲＦ変調回路５、ＲＦ復調回路６、ＧＩ除去回路７、ＤＦＴ回路８、パイロット信号抽出回路９、ＭＬＳＥ回路１０、伝搬係数推定回路１１、図４の乗算器１２、加算器１３、Ｐ／Ｓ変換回路１４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより基地局Ｂ、移動局端末Ｍの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

大きな伝送容量が要求されるとともに、低消費電力及び小型化が要求される携帯電話などの分野に利用することができる。

基地局Ｂから移動局端末Ｍに信号を送信する場合について説明するためのブロック図である。 干渉エリアにおける移動局端末Ｍの基地局Ｂ１〜Ｂ３からの受信状態を示す概略図である。 本発明の実施形態による基地局が送信するサブチャネルの構成を示す概略図である。 移動局端末Ｍから基地局Ｂに信号を送信する場合について説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態による無線データ通信システムを用いた場合の効果を示すグラフである。 図５において本発明の実施形態を用いた場合の効果を説明する際に使用する参考図である。

符号の説明

１・・・Ｓ／Ｐ変換回路、２・・・強度変換回路、３・・・ＩＤＦＴ回路、４・・・ＧＩ付加回路、５・・・ＲＦ変調回路、６・・・ＲＦ復調回路、７・・・ＧＩ除去回路、８・・・ＤＦＴ回路、９・・・パイロット信号抽出回路、１０・・・ＭＬＳＥ回路、１１・・・伝搬係数推定回路、１２・・・乗算器、１３・・・加算器、１４・・・Ｐ／Ｓ変換回路、Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・）・・・基地局、Ｃ・・・通信セル、Ｈ（Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、・・・）・・・伝搬係数、Ｍ・・・移動局端末、Ｘ（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、・・・）・・・信号

Claims (9)

1. 移動局端末とアンテナを用いて互いに直交する複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う基地局において、
   前記複数のサブチャネルのうちいずれかのサブチャネルを用いてパイロット信号を送信するとともに、他の基地局がパイロット信号を送信するのに用いるサブチャネルについては最小電力でデータを送信するようにサブチャネルの強度を制御する強度変換手段を有することを特徴とする基地局。
2. 前記アンテナが複数個のアンテナから構成され、当該複数個のアンテナを用いて空間分割多重方式によりデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 基地局とアンテナを用いて複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う移動局端末において、
   複数の基地局のそれぞれに対応したパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
   前記パイロット信号抽出手段により抽出されたパイロット信号から、前記複数の基地局との間の伝搬係数を推定する伝搬係数推定手段と、
   前記伝搬係数推定手段が推定した伝搬係数から、前記複数の基地局から送信されたデータを推定する最尤系列推定手段と、
   を有することを特徴とする移動局端末。
4. 前記複数の基地局から送信されるデータを受信するアンテナが１つであることを特徴とする請求項３に記載の移動局端末。
5. 請求項１又は２に記載の基地局と、
   請求項３又は４に記載の移動局端末と、
   を有することを特徴とするデータ通信システム。
6. 前記基地局又は前記移動局端末が、サブチャネルの変調方式を多値化する多値化制御手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載のデータ通信システム。
7. 移動局端末とアンテナを用いて互いに直交する複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う基地局であり、強度変換手段を有する基地局を制御するための基地局制御プログラムであって、
   前記強度変換手段により前記複数のサブチャネルのうちいずれかのサブチャネルを用いてパイロット信号を送信するとともに、他の基地局がパイロット信号を送信するのに用いるサブチャネルについては最小電力でデータを送信するようにサブチャネルの強度を制御するステップをコンピュータに実行させるための基地局制御プログラム。
8. 基地局とアンテナを用いて複数のサブチャネルを使用したデータの送受信を行う移動局端末であり、パイロット信号抽出手段、伝搬係数推定手段、最尤系列推定手段を有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、
   前記パイロット信号抽出手段が抽出する複数の基地局のそれぞれに対応したパイロット信号を受信する第１のステップと、
   前記伝搬係数推定手段に対して前記第１のステップで受信したパイロット信号から、前記複数の基地局との間の伝搬係数を推定するように指示する第２のステップと、
   前記最尤系列推定手段に対して前記第２のステップで推定するように指示した伝搬係数から、前記複数の基地局から送信されたデータを推定するように指示する第３のステップと、
   をコンピュータに実行させるための移動局端末制御プログラム。
9. 請求項７に記載の基地局制御プログラムと、
   請求項８に記載の移動局端末制御プログラムと、
   をコンピュータに実行させるためのデータ通信システム制御プログラム。
   

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