JP2006080648A - 無線ネットワーク装置及び無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 MIMO端末装置にむけて付加した遅延波成分の影響による非MIMO端末装置の受信チャネルの受信品質および共通高速パケットチャネル用の品質測定精度の劣化を抑制できるようにすること。
【解決手段】 MPD対応端末判定部422は、共通パケットチャネル接続要求している端末装置が意図的に付加した遅延成分との組み合わせで時空間符号を形成して高い変調多値数の信号を伝送するマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置であるか否かを判定する。共通パケットチャネル接続指示部423は、接続要求しているマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300との共通パケットチャネル接続を指示する。拡散率変更指示部424は、接続要求している端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300である場合に、非MIMO端末装置200に対して耐干渉能力を向上させるように拡散率の変更を指示する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)端末装置と非MIMO端末装置とが混在する無線通信システムに使用される無線ネットワーク装置及び無線通信方法に関する。
従来、DS−CDMA方式にて下り共通パケットチャネルを用いる伝送システムで、送受信側に複数のアンテナを備えることでMIMO伝送路を形成し、高い最大伝送速度を実現する通信方式が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
非特許文献1記載の通信方式は、具体的には、MIMOにおけるMPD(Multi-path diversity)の技術を適用し、意図的に付加した遅延成分との組み合わせで時空間符号を形成して、高い変調多値数の信号を安定した品質で伝送することを可能とする。このMPDの構成により、MIMO端末装置で観測されるフェージングがダイバーシチ効果を得られにくい環境(遅延波なし、あるいはアンテナ間で相関が大きい)で改善効果が大きい。
3GPP−RAN−R1−040186(Nortel),"Rate controlled MPD",Feb.2004
しかしながら、非特許文献1記載の通信方式を用いた無線通信システムにおいては、MIMO端末装置における性能改善を実現するために、MPD(マルチパスダイバーシチ)なしであれば直交していたはずの送信信号について、あえて直交性を崩すことになる。
このため、この無線通信システムにおいては、他の端末装置のうち例えば見通し環境にある端末装置は、本来であれば高い直交性を保って基地局装置からの信号を受信できるはずであるのに、MIMO端末装置にむけて付加した遅延波成分のおかげで強い干渉を受けることになる。
このように、非特許文献1記載の通信方式を用いた無線通信システムにおいては、他の非MIMO端末装置における受信品質が劣悪となり、非MIMO端末装置が受信するチャネルの受信品質および共通高速パケットチャネル用の品質測定精度が大きく劣化するという問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、MIMO端末装置にむけて付加した遅延波成分の影響による非MIMO端末装置の受信チャネルの受信品質および共通高速パケットチャネル用の品質測定精度の劣化を抑制することができる無線ネットワーク装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
かかる課題を解決するため、本発明の無線ネットワーク装置は、共通パケットチャネル接続要求している端末装置が意図的に付加した遅延成分との組み合わせで時空間符号を形成して高い変調多値数の信号を伝送するマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置であるか否かを判定する判定手段と、前記共通パケットチャネル接続要求している端末装置が前記マルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置である場合に、MIMO非対応の端末装置に対して耐干渉能力の向上を指示する指示手段と、接続要求しているマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置に対して共通パケットチャネル接続を指示する共通パケットチャネル接続手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、MIMO端末装置にむけて付加した遅延波成分の影響による非MIMO端末装置の受信チャネルの受信品質および共通高速パケットチャネル用の品質測定精度の劣化を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムの構成を示す概略構成図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システム100は、非MIMO端末装置200、MIMO端末装置300、無線ネットワーク装置400などで構成される。ここで、非MIMO端末装置200は、単一のアンテナ201を備えたMIMO非対応の端末装置である。また、MIMO端末装置300は、複数のアンテナ301a,301bを備えたMIMO対応の端末装置である。
まず、本実施の形態に係る無線通信システムにおける非MIMO端末装置について説明する。図2は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける非MIMO端末装置の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、無線通信システム100における非MIMO端末装置200は、アンテナ201、受信RF部202、受信信号復調部203、制御情報参照部204、チャネル接続制御部205、通信チャネル復号部206、参照信号観測部207、フィードバック情報生成部208、送信RF部209を備えている。
図2において、アンテナ201は、受信した受信信号を受信RF部202へ出力し、送信RF部209から入力された送信信号を送信する。
受信RF部202は、アンテナ201から入力された受信信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートして受信信号復調部203および制御情報参照部204に出力する。
制御情報参照部204は、受信RF部202から入力された受信信号より制御情報を抽出し、抽出した制御情報をチャネル接続制御部205に出力する。
チャネル接続制御部205は、制御情報参照部204から入力される制御情報に含まれる拡散率情報あるいは目標SIR(Signal to Interference Ratio)情報等を受信信号復調部203へ出力する。
受信信号復調部203は、チャネル接続制御部205から入力された拡散率情報あるいは目標SIR情報等を参照して、受信RF部202から入力された受信信号を逆拡散して復調する。そして、受信信号復調部203は、復調した受信信号のうちの通信チャネルの受信データを通信チャネル復号部206へ出力し、復調した受信信号のうちの参照信号を参照信号観測部207へ出力する。なお、参照信号とは、例えば、送受信側で既知の共通パケットチャネルである。
通信チャネル復号部206は、受信信号復調部203から入力される復調された通信チャネルの受信データをターボ復号等により復号して復号データ得る。
参照信号観測部207は、受信信号復調部203から入力された参照信号を用いて伝搬状況を観測する。そして、参照信号観測部207は、観測した伝搬状況を示す情報である回線品質情報を生成し、生成した回線品質情報をフィードバック情報生成部208へ出力する。
フィードバック情報生成部208は、遅延プロファイルを生成し遅延スプレッドを検出して遅延スプレッド情報を生成する。そして、フィードバック情報生成部208は、参照信号観測部207から入力された回線品質情報および生成した遅延スプレッド情報をフィードバック情報として送信RF部209へ出力する。ここで、フィードバック情報生成部208は、最大ドップラー周波数を検出して最大ドップラー周波数情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。また、フィードバック情報生成部208は、自セル他セル干渉比を測定して自セル他セル干渉比情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。また、フィードバック情報生成部208は、緊急度の情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。
送信RF部209は、フィードバック情報生成部208から入力されたフィードバック情報をベースバンド周波数から無線周波数へアップコンバートしてアンテナ201へ出力する。
次に、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムにおけるMIMO端末装置について説明する。図3は、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムにおけるMIMO端末装置の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、無線通信システム100におけるMIMO端末装置300は、複数のアンテナ301a,301b、各アンテナ301a,301bに対応した受信RF部302a,302b、受信信号復調部303、制御情報参照部304、チャネル接続制御部305、通信チャネル復号部306、参照信号観測部307、フィードバック情報生成部308、各アンテナ301a,301bに対応した送信RF部309a,309b、MPD受信処理部310を備えている。
図3において、各アンテナ301a,301bは、受信した受信信号を各受信RF部302a,302bへそれぞれ出力し、各送信RF部309a,309bから入力された送信信号をそれぞれ送信する。
各受信RF部302a,302bは、各アンテナ301a,301bから入力されたそれぞれの受信信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートしてMPD受信処理部310および制御情報参照部304に出力する。
制御情報参照部304は、各受信RF部302a,302bから入力された受信信号より制御情報を抽出し、抽出した制御情報をチャネル接続制御部305に出力する。
チャネル接続制御部305は、制御情報参照部304から入力される制御情報に含まれる拡散率情報および目標SIR情報等をMPD受信処理部310および受信信号復調部303へ出力する。
MPD受信処理部310は、各受信RF部302a,302bから入力された受信信号のうちの信号強度の大きい方の受信信号を適時選択し、選択した受信信号を受信信号復調部303へ出力する。
受信信号復調部303は、チャネル接続制御部305から入力された拡散率情報および目標SIR情報等を参照して、MPD受信処理部310から入力された受信信号を逆拡散して復調する。そして、受信信号復調部303は、復調した受信信号のうちの通信チャネルの受信データを通信チャネル復号部306へ出力し、復調した受信信号のうちの参照信号を参照信号観測部307へ出力する。
通信チャネル復号部306は、受信信号復調部303から入力される復調された通信チャネルの受信データをターボ復号等により復号して復号データ得る。
参照信号観測部307は、受信信号復調部303から入力された参照信号を用いて伝搬状況を観測する。そして、参照信号観測部307は、観測した伝搬状況を示す情報である回線品質情報を生成し、生成した回線品質情報をフィードバック情報生成部308へ出力する。
フィードバック情報生成部308は、遅延プロファイルを生成し遅延スプレッドを検出して遅延スプレッド情報を生成する。そして、フィードバック情報生成部308は、参照信号観測部307から入力された回線品質情報および生成した遅延スプレッド情報をフィードバック情報として各送信RF部309a,309bへそれぞれ出力する。ここで、フィードバック情報生成部308は、最大ドップラー周波数を検出して最大ドップラー周波数情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。また、フィードバック情報生成部308は、自セル他セル干渉比を測定して自セル他セル干渉比情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。また、フィードバック情報生成部308は、緊急度の情報をフィードバック情報として生成するようにしてもよい。
各送信RF部309a,309bは、フィードバック情報生成部308から入力されたフィードバック情報をベースバンド周波数から無線周波数へそれぞれアップコンバートして対応する各アンテナ301a,301bへ出力する。
次に、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置について説明する。図4は、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、無線通信システム100における無線ネットワーク装置400は、ネットワーク側送受信部410と、無線リソース管理部420とで構成されている。ネットワーク側送受信部410は、アンテナ411a,411b、受信RF部412a,412b、受信信号復調部413、送信信号生成部414、送信RF部415a,415bを備えている。無線リソース管理部420は、チャネル接続要求取り出し部421、MPD対応端末判定部422、共通パケットチャネル接続指示部423、拡散率変更指示部424を備えている。
図4において、ネットワーク側送受信部410のアンテナ411a,411bは、受信した受信信号を受信RF部412a,412bへ出力し、送信RF部415a,415bから入力された送信信号を送信する。
受信RF部412a,412bは、アンテナ411a,411bから入力された受信信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートして受信信号復調部413に出力する。
受信信号復調部413は、受信RF部412a,412bから入力された受信信号を逆拡散して復調し、復調した受信信号のうちの通信チャネルの受信データを無線リソース管理部420のチャネル接続要求取り出し部421へ出力する。
無線リソース管理部420のチャネル接続要求取り出し部421は、ネットワーク側送受信部410の受信信号復調部413から入力される復調された通信チャネルの受信データに含まれている共通パケットチャネル接続要求信号を取り出し、取り出した共通パケットチャネル接続要求信号をMPD対応端末判定部422および共通パケットチャネル接続指示部423へ出力する。
MPD対応端末判定部422は、チャネル接続要求取り出し部421から入力された共通パケットチャネル接続要求信号により接続要求している端末装置がMPD対応のMIMO端末装置300であるか否かを判定する。そして、MPD対応端末判定部422は、接続要求している端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300であることを検出した場合に、その旨の検出信号を拡散率変更指示部424へ出力する。
拡散率変更指示部424は、MPD対応端末判定部422から入力される検出信号を受けて、接続済みの非MIMO端末装置200について拡散率を変更して耐干渉能力を向上させるように、拡散率変更指示信号をネットワーク側送受信部410の送信信号生成部414へ出力する。
共通パケットチャネル接続指示部423は、接続要求しているマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300との共通パケットチャネル接続を指示する共通パケットチャネル接続指示信号をネットワーク側送受信部410の送信信号生成部414へ出力する。
送信信号生成部414は、拡散率変更指示部424から入力される拡散率変更指示信号、および共通パケットチャネル接続指示部423から入力される共通パケットチャネル接続指示信号を含めた送信信号を生成し、生成した送信信号を送信RF部415a,415bへ出力する。
送信RF部415a,415bは、送信信号生成部414から入力された送信信号をベースバンド周波数から無線周波数へアップコンバートしてアンテナ411a,411bへ出力する。
次に、本実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムの動作について説明する。図5は、本実施の形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。
図5において、無線ネットワーク装置400は、各無線端末装置からの接続要求を受け付ける。ここで、非MIMO端末装置200が個別チャネルを接続しているとする(ステップS501)。この状態で、マルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300が無線ネットワーク装置400のネットワーク側送受信部410に対して、共通パケットチャネル接続要求を行ったとする(ステップS502)。
この場合には、まず、ネットワーク側送受信部410が無線リソース管理部420に共通パケットチャネル接続要求を行う(ステップS503)。これを受けて、無線リソース管理部420は、共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300であるかどうか前述したMPD対応端末判定部422により判断する(ステップS504)。
ここで、共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置がマルチパスダイバーシチ対応でない場合には、そのまま共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置とネットワーク側送受信部410との無線リンクを確立する(不図示)。
一方、MPD対応端末判定部422により、共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300であると判断された場合には、無線リソース管理部420からネットワーク側送受信部410へ耐干渉能力向上の指示を出す(ステップS505)。具体的には、図4に示したように、無線リソース管理部420の拡散率変更指示部424から拡散率変更指示信号をネットワーク側送受信部410の送信信号生成部414へ出力する。
この指示を受けて、ネットワーク側送受信部410は、接続済みの非MIMO端末装置200へ耐干渉能力向上の指示を出す(ステップS506)。非MIMO端末装置200は、この耐干渉能力向上の指示への応答をする(ステップS507)。
これを受けて、ネットワーク側送受信部410では、非MIMO端末装置200と制御情報をやり取りして、耐干渉能力を向上させるように無線リンクを再構築する(ステップS508)。これにより、接続済みの非MIMO端末装置200における拡散率が変更され、この非MIMO端末装置200の耐干渉能力が向上される。
このステップS508での無線リンク再構築の後、ネットワーク側送受信部410は、無線リソース管理部420に、耐干渉能力向上の対応が完了した旨を応答する(ステップS509)。
無線リソース管理部420では、ネットワーク側送受信部410から耐干渉能力向上の対応完了応答を受け取った後に、MIMO端末装置300との共通パケットチャネル接続を開始するようネットワーク側送受信部410に指示する(ステップS510)。
ネットワーク側送受信部410は、無線リソース管理部420からの共通パケットチャネル接続指示を受けて、MIMO端末装置300に共通パケットチャネル接続の許可を出す(ステップS511)。これにより、ネットワーク側送受信部410とMIMO端末装置300との無線リンク構築の手続きが進められる(ステップS512)。
ネットワーク側送受信部410は、ステップS512での無線リンク構築が完了した後、その旨を無線リソース管理部420に応答し(ステップS513)、MIMO端末装置300に共通パイロット信号を送信する(ステップS514)。
これにより、MIMO端末装置300は、ネットワーク側送受信部410より送信される共通パイロット信号を用いて受信信号の受信品質を測定し、測定した受信品質をネットワーク側送受信部410に報告する(ステップS515)。
これを受けて、ネットワーク側送受信部410では、MIMO端末装置300から報告された受信品質に基づいて適応変調を行い、マルチパスダイバーシチを用いるフレームで共通パケットチャネルを送信する(ステップS516)。MIMO端末装置300は、受信した共通パケットチャネルの復調結果をネットワーク側送受信部410に報告する(ステップS517)。
ところで、上述の無線通信システム100においては、共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300であると判断された場合に、無線リソース管理部420からネットワーク側送受信部410へ耐干渉能力向上の指示を出す指示手段として、無線リソース管理部420の拡散率変更指示部424からネットワーク側送受信部410の送信信号生成部414へ拡散率変更指示信号を出力するようにしている。
このように、この無線通信システム100においては、拡散率を大きくすることによって非MIMO端末装置200の耐干渉能力を向上させるようにしているが、非MIMO端末装置200の耐干渉能力を向上させる他の方法としては、非MIMO端末装置200における目標SIRを大きくするようにしてもよい。
図6は、非MIMO端末装置200における目標SIRを大きくして非MIMO端末装置200の耐干渉能力を向上させるようにした無線ネットワーク装置の構成を示すブロック図である。なお、図6に示す無線ネットワーク装置600おいて、図4に示した無線ネットワーク装置400と同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
図6に示すように、この無線ネットワーク装置600は、耐干渉能力向上の指示を出す指示手段として、無線ネットワーク装置400の拡散率変更指示部424の代わりである目標SIR変更指示部601を備えている。
図6において、無線ネットワーク装置600においては、MPD対応端末判定部422により、共通パケットチャネル接続要求しているMIMO端末装置がマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置300であると判断された場合に、無線リソース管理部420からネットワーク側送受信部410へ耐干渉能力向上の指示を出す。
具体的には、無線リソース管理部420の目標SIR変更指示部601から目標SIR変更指示信号をネットワーク側送受信部410の送信信号生成部414へ出力する。
この指示を受けて、ネットワーク側送受信部410は、接続済みの非MIMO端末装置200へ耐干渉能力向上の指示を出す(ステップS506参照)。非MIMO端末装置200は、この耐干渉能力向上の指示への応答をする(ステップS507参照)。
これを受けて、ネットワーク側送受信部410では、非MIMO端末装置200と制御情報をやり取りして、耐干渉能力を向上させるように無線リンクを再構築する(ステップS508参照)。これにより、接続済みの非MIMO端末装置200における目標SIRが変更され、この非MIMO端末装置200の耐干渉能力が向上される。
本発明は、MIMO端末装置にむけて付加した遅延波成分の影響による非MIMO端末装置の受信チャネルの受信品質および共通高速パケットチャネル用の品質測定精度の劣化を抑制することができるので、MIMO端末装置と非MIMO端末装置とが混在した無線通信システムに用いる場合に有用である。
本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムの構成を示す概略構成図 本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムにおける非MIMO端末装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムにおけるMIMO端末装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置を用いる無線通信システムの動作を示すシーケンス図 本発明の一実施の形態に係る無線ネットワーク装置の他の構成を示すブロック図
符号の説明
100 無線通信システム
200 非MIMO端末装置
201,301a,301b,411a,411b アンテナ
202,302a,302b,412a,412b 受信RF部
203,303,413 受信信号復調部
204,304 制御情報参照部
205,305 チャネル接続制御部
206,306 通信チャネル復号部
207,307 参照信号観測部
208,308 フィードバック情報生成部
209,309a,309b,415a,415b 送信RF部
300 MIMO端末装置
310 MPD受信処理部
400,600 無線ネットワーク装置
410 ネットワーク側送受信部
414 送信信号生成部
420 無線リソース管理部
421 チャネル接続要求取り出し部
422 MPD対応端末判定部
423 共通パケットチャネル接続指示部
424 拡散率変更指示部
601 目標SIR変更指示部

Claims (5)

  1. 共通パケットチャネル接続要求している端末装置が意図的に付加した遅延成分との組み合わせで時空間符号を形成して高い変調多値数の信号を伝送するマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置であるか否かを判定する判定手段と、
    前記共通パケットチャネル接続要求している端末装置が前記マルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置である場合に、MIMO非対応の端末装置に対して耐干渉能力の向上を指示する指示手段と、
    接続要求しているマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置に対して共通パケットチャネル接続を指示する共通パケットチャネル接続手段と、を具備する無線ネットワーク装置。
  2. 前記指示手段は、前記MIMO非対応の端末装置に対して拡散率を大きくするように指示を出す請求項1記載の無線ネットワーク装置。
  3. 前記指示手段は、前記MIMO非対応の端末装置に対して目標SIRを大きくするように指示を出す請求項1記載の無線ネットワーク装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線ネットワーク装置の前記指示手段からの指示信号を受信する受信手段と、
    前記指示信号の指示に従って前記耐干渉能力を向上させる処理を行う処理手段と、を具備する端末装置。
  5. 共通パケットチャネル接続要求している端末装置が意図的に付加した遅延成分との組み合わせで時空間符号を形成して高い変調多値数の信号を伝送するマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記共通パケットチャネル接続要求している端末装置が前記マルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置である場合に、MIMO非対応の端末装置に対して耐干渉能力の向上を指示する指示ステップと、
    接続要求しているマルチパスダイバーシチ対応のMIMO端末装置との共通パケットチャネル接続を指示する共通パケットチャネル接続ステップと、を具備する無線通信方法。
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