JP2006140689A - マルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大すること。
【解決手段】 遅延プロファイル作成部１０８は、受信信号に含まれる基地局装置ごとの共通パイロット信号を用いて、アンテナに到来するパスのタイミングを示す遅延プロファイルを作成する。遅延スプレッド測定部１０９は、基地局装置ごとの遅延プロファイルにおいて、遅延波に対応するパスの信号が到来している時間の長さを示す遅延スプレッドを測定する。セル選択部１１０は、基地局装置ごとの遅延スプレッドの大小を比較し、遅延スプレッドが最大の基地局装置を次の時間単位の選択基地局装置とし、選択基地局装置を送信要求信号生成部１１１へ通知する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、マルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法に関し、特に、セルまたはセクタの境界付近に位置する際にスロットなどの短時間周期で通信相手となる基地局装置またはアンテナを選択するマルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法に関する。

近年、移動局装置が複数のセルの境界付近の領域に位置する際に、通信相手となる基地局装置を瞬時の受信レベル変動に応じて、例えばスロットなどの短い時間単位で高速に切り替える高速セル選択（ＦＣＳ：Fast Cell Selection）を行うことが検討されている（例えば非特許文献１参照）。

図８（ａ）は、ＦＣＳによるセルの選択動作の例を示す図である。同図に示すように、移動局装置１０は、基地局装置２０および基地局装置３０を先頭スロット４０から順に通信相手として切り替えている。

具体的には、移動局装置１０は、基地局装置２０および基地局装置３０から送信されている共通パイロットチャネルの信号（以下、「共通パイロット信号」という）を受信し、受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio：信号波対干渉波比）を測定する。この測定結果を図８（ｂ）に示す。同図においては、実線が基地局装置２０からの信号の受信ＳＩＲを示し、点線が基地局装置３０からの信号の受信ＳＩＲを示している。

そして、移動局装置１０は、スロットごとに受信ＳＩＲが大きい基地局装置を選択し、選択された基地局装置（以下、「選択基地局装置」という）に関する情報を基地局装置２０および基地局装置３０へ送信する。ここで、スロットごとの選択基地局装置を図８（ｂ）の下段に実線（すなわち基地局装置２０）および点線（すなわち基地局装置３０）で示す。

基地局装置２０および基地局装置３０は、選択基地局装置に関する情報を移動局装置１０から受信し、スロットごとの選択基地局装置がそれぞれ図８（ａ）に斜線で示すスロットで個別チャネルや高速パケットチャネルなどのデータ信号（以下、「個別データ信号」という）を送信する。

このようにセルの境界付近の領域に位置する移動局装置１０が短時間周期で選択基地局装置を切り替える（すなわち、セルを選択する）ことにより、移動局装置１０における受信品質およびスループットを改善することができる。

一方、スループットを改善する技術としては、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）通信なども盛んに検討されている。ＭＩＭＯ通信においては、複数の送受信アンテナ間で異なるデータ系列を同時に伝送することにより、高い伝送レートを実現することができる（例えば非特許文献２参照）。
"Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access"(6.4節)、3GPP TR25.848 V4.4.0(2001-03) 「ＭＩＭＯシステムにおける信号処理」、北海道大学、２００３年電子情報通信学会ソサイエティ大会ＴＢ−２−３、２００３年９月

しかしながら、ＭＩＭＯ通信においては、上述したようなＦＣＳによって選択基地局装置を切り替えても、必ずしも受信品質およびスループットを改善することができるとは限らない。

すなわち、互いに相関が低い複数のパスを用いて信号を伝送するＭＩＭＯ通信においては、受信信号中にすべてのパスの信号が混在しているため、各パスの信号が互いに弱め合ったり強め合ったりすることがある。したがって、単に受信信号の受信ＳＩＲを基準として基地局装置を選択しても、受信品質やスループットの改善が図られないことがあるという問題がある。そして、受信品質やスループットの改善が図られなければ、目標とするスループットを達成することができる基地局装置からの距離が大きくならず、結果として各基地局装置がカバーする領域（以下、「セルカバレッジ」という）の拡大が困難となる。

さらに、ＭＩＭＯ通信においては、空間多重された信号を受信側で分離するため、複雑な受信処理が行われる。このため、高速セル選択に要する回路規模の増大を最低限に抑制するのが望ましい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができるマルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマルチアンテナ通信装置は、現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信する受信手段と、受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定する測定手段と、測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択する選択手段と、を有する構成を採る。

本発明に係る通信相手選択方法は、現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信するステップと、受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定するステップと、測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するステップと、を有するようにした。

これらによれば、複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するため、遅延スプレッドが大きく、遅延波に対応するパスの数が多い可能性が高い基地局装置またはアンテナを通信相手として選択することができる。結果として、ＭＩＭＯ通信に適している可能性が高い基地局装置またはアンテナを選択することができ、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。

本発明によれば、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。

本発明の骨子は、セルごとの遅延プロファイルにおいて、独立したパスが存在する時間である遅延スプレッドが最も大きいセルの基地局装置を選択することである。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成の一例を示す図である。同図に示すように、基地局装置２００がカバーするセル２００ａと基地局装置３００がカバーするセル３００ａとの境界付近の領域に位置するマルチアンテナ通信装置１００は、基地局装置２００および基地局装置３００双方の複数のアンテナから送信される共通パイロットチャネルの信号（共通パイロット信号）を受信している。また、マルチアンテナ通信装置１００は、例えばスロットなどの短い時間単位ごとに基地局装置２００および基地局装置３００のいずれか一方を通信相手として切り替え、個別チャネルや高速パケットチャネルなどの信号（個別データ信号）を受信している。

本実施の形態においては、マルチアンテナ通信装置１００、基地局装置２００、および基地局装置３００は、複数のアンテナを用いたＭＩＭＯ通信を行っているとともに、周波数が異なる複数のキャリア（以下、「サブキャリア」という）を用いたマルチキャリア通信を行っているものとする。ただし、本発明はマルチキャリア通信のみではなく、遅延プロファイルを作成可能な無線通信方式であれば適用することができる。

図２は、本実施の形態に係るマルチアンテナ通信装置１００の要部構成を示すブロック図である。図２に示すマルチアンテナ通信装置１００は、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）受信部１０１−１、１０１−２、ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）除去部１０２−１、１０２−２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０３−１、１０３−２、空間分離部１０４、復調部１０５、誤り訂正復号部１０６、分離部１０７、遅延プロファイル作成部１０８、遅延スプレッド測定部１０９、セル選択部１１０、送信要求信号生成部１１１、多重部１１２、誤り訂正符号化部１１３、変調部１１４、空間多重部１１５、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１１６−１、１１６−２、ＧＩ挿入部１１７−１、１１７−２、およびＲＦ送信部１１８−１、１１８−２を有している。なお、本実施の形態においては、マルチアンテナ通信装置１００が２本のアンテナを有する構成としているが、アンテナが３本以上の場合は、ＲＦ受信部からＦＦＴ部およびＩＦＦＴ部からＲＦ送信部の各処理部がアンテナに対応して設けられる構成となる。

ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２は、それぞれ対応するアンテナから共通パイロット信号および個別データ信号を含む信号を受信し、受信信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。

ＧＩ除去部１０２−１、１０２−２は、受信信号の各シンボル間にシンボル間干渉を防止するために挿入されているガードインターバルを除去する。

ＦＦＴ部１０３−１、１０３−２は、ガードインターバル除去後の受信信号を高速フーリエ変換し、複数のサブキャリアに重畳されている信号を抽出する。

空間分離部１０４は、各サブキャリアの信号に空間多重されている信号を空間分離し、空間分離後の信号を復調部１０５へ出力する。

復調部１０５は、空間分離後の信号に対して、送信側（基地局装置２００または基地局装置３００）における変調方式に対応した復調を行い、得られた復調信号を誤り訂正復号部１０６へ出力する。

誤り訂正復号部１０６は、復調信号に対して、送信側（基地局装置２００または基地局装置３００）における符号化率に対応した誤り訂正復号を行い、誤り訂正復号後に得られる信号を分離部１０７へ出力する。

分離部１０７は、誤り訂正復号部１０６からの出力を自装置（マルチアンテナ通信装置１００）宛ての受信データと送信側（基地局装置２００または基地局装置３００）における変調方式および符号化率を示す無線リソース割当情報とに分離し、無線リソース割当情報を復調部１０５および誤り訂正復号部１０６へ出力する。

遅延プロファイル作成部１０８は、受信信号に含まれる基地局装置ごとの共通パイロット信号を用いて、ＲＦ受信部１０１−１に対応するアンテナに到来するパスのタイミングを示す遅延プロファイルを作成する。このとき、遅延プロファイル作成部１０８は、基地局装置２００および基地局装置３００それぞれに固有の共通パイロット信号の既知パターンを用いて、基地局装置ごとの遅延プロファイルを作成する。なお、遅延プロファイル作成部１０８は、ＲＦ受信部１０１−２に対応するアンテナに到来するパスの遅延プロファイルを作成しても良く、また、各アンテナに対応する複数の遅延プロファイルを作成しても良い。

遅延スプレッド測定部１０９は、基地局装置ごとの遅延プロファイルにおいて、遅延波に対応するパスの信号が到来している時間の長さを示す遅延スプレッドを測定する。具体的には、遅延スプレッド測定部１０９は、基地局装置ごとの遅延プロファイルにおいて、電力が所定の閾値以上となるパスの信号が継続的に到来する時間の長さを測定し、この時間の長さを各基地局装置の遅延スプレッドとする。なお、遅延プロファイル作成部１０８によって複数の遅延プロファイルが作成されている場合は、遅延スプレッド測定部１０９は、例えば各遅延プロファイルにおける遅延スプレッドの平均値を遅延スプレッドとして出力する。

セル選択部１１０は、基地局装置ごとの遅延スプレッドの大小を比較し、遅延スプレッドが最大の基地局装置を次の時間単位の選択基地局装置とし、選択基地局装置を送信要求信号生成部１１１へ通知する。

ここで、遅延スプレッドは電力が所定の閾値以上となるパスが存在する時間の長さであるため、遅延波に対応するパスが多ければ多いほど遅延スプレッドも大きくなる傾向にある。そして、遅延波に対応するパスが多ければ多いほど、送信側で空間多重された信号を受信側で空間分離できる可能性が高く、ＭＩＭＯ通信に適していると言える。したがって、セル選択部１１０は、遅延スプレッドが最大の基地局装置を次の時間単位の選択基地局装置とすることにより、よりＭＩＭＯ通信に適している可能性が高いセルを選択したことになる。

送信要求信号生成部１１１は、選択基地局装置に対して信号の送信を要求する旨の送信要求信号を生成する。

多重部１１２は、送信要求信号および送信データを多重し、得られた多重データを誤り訂正符号化部１１３へ出力する。

誤り訂正符号化部１１３は、多重データを誤り訂正符号化し、得られた符号化データを変調部１１４へ出力する。

変調部１１４は、符号化データを変調し、得られた変調データを空間多重部１１５へ出力する。

空間多重部１１５は、変調データを空間多重し、それぞれのアンテナに対応するデータ系列をＩＦＦＴ部１１６−１、１１６−２へ出力する。

ＩＦＦＴ部１１６−１、１１６−２は、各データ系列を逆高速フーリエ変換し、複数のサブキャリアに各データ系列を重畳し、得られたマルチキャリア信号をＧＩ挿入部１１７−１、１１７−２へ出力する。

ＧＩ挿入部１１７−１、１１７−２は、マルチキャリア信号の各シンボル間に、ガードインターバルを挿入する。

ＲＦ送信部１１８−１、１１８−２は、ガードインターバル挿入後のマルチキャリア信号に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、それぞれ対応するアンテナから送信する。

図３は、本実施の形態に係る基地局装置２００の要部構成を示すブロック図である。図３に示す基地局装置２００は、ＲＦ受信部２０１−１、２０１−２、ＧＩ除去部２０２−１、２０２−２、ＦＦＴ部２０３−１、２０３−２、空間分離部２０４、復調部２０５、誤り訂正復号部２０６、分離部２０７、リソース割当部２０８、多重部２０９、誤り訂正符号化部２１０、変調部２１１、空間多重部２１２、ＩＦＦＴ部２１３−１、２１３−２、ＧＩ挿入部２１４−１、２１４−２、およびＲＦ送信部２１５−１、２１５−２を有している。なお、基地局装置３００も基地局装置２００と同様の構成を有している。

ＲＦ受信部２０１−１、２０１−２は、それぞれ対応するアンテナから信号を受信し、受信信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。

ＧＩ除去部２０２−１、２０２−２は、受信信号の各シンボル間に挿入されているガードインターバルを除去する。

ＦＦＴ部２０３−１、２０３−２は、ガードインターバル除去後の受信信号を高速フーリエ変換し、複数のサブキャリアに重畳されている信号を抽出する。

空間分離部２０４は、各サブキャリアの信号に空間多重されている信号を空間分離し、空間分離後の信号を復調部２０５へ出力する。

復調部２０５は、空間分離後の信号を復調し、得られた復調信号を誤り訂正復号部２０６へ出力する。

誤り訂正復号部２０６は、復調信号を誤り訂正復号し、誤り訂正復号後の信号を分離部２０７へ出力する。

分離部２０７は、誤り訂正復号後の信号を受信データと送信要求信号とに分離し、受信データを出力するとともに送信要求信号をリソース割当部２０８へ出力する。

リソース割当部２０８は、送信要求信号の有無により自装置（基地局装置２００）が選択基地局装置となったか否かを判断し、選択基地局装置となっていればマルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データに対して割り当てる無線リソースを決定し、決定された符号化率および変調方式などを示す無線リソース割当情報を多重部２０９へ出力する。

多重部２０９は、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データおよび対応する無線リソース割当情報を多重し、得られた多重データを誤り訂正符号化部２１０へ出力する。

誤り訂正符号化部２１０は、無線リソース割当部２０８によって決定された符号化率で多重データを誤り訂正符号化し、得られた符号化データを変調部２１１へ出力する。

変調部２１１は、無線リソース割当部２０８によって決定された変調方式で符号化データを変調し、得られた変調データを空間多重部２１２へ出力する。

空間多重部２１２は、変調データを空間多重し、それぞれのアンテナに対応するデータ系列をＩＦＦＴ部２１３−１、２１３−２へ出力する。

ＩＦＦＴ部２１３−１、２１３−２は、各データ系列を逆高速フーリエ変換し、複数のサブキャリアに各データ系列を重畳し、得られたマルチキャリア信号をＧＩ挿入部２１４−１、２１４−２へ出力する。

ＧＩ挿入部２１４−１、２１４−２は、マルチキャリア信号の各シンボル間に、ガードインターバルを挿入する。

ＲＦ送信部２１５−１、２１５−２は、ガードインターバル挿入後のマルチキャリア信号に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、それぞれ対応するアンテナから送信する。

次いで、上記のように構成されたマルチアンテナ通信装置１００による基地局装置の選択について、通信開始時および通信中の動作に分けて図４（ａ）、（ｂ）に示すシーケンス図を参照しながら説明する。

まず、マルチアンテナ通信装置１００の電源投入時など、通信開始時の動作について図４（ａ）を参照して説明する。マルチアンテナ通信装置１００が基地局装置２００のセル２００ａと基地局装置３００のセル３００ａとの境界付近に位置する時、マルチアンテナ通信装置１００のＲＦ受信部１０１−１、１０１−２には基地局装置２００からの共通パイロット信号３０１と基地局装置３００からの共通パイロット信号３０２とが受信される。

受信された共通パイロット信号３０１、３０２は、ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２によって所定の無線受信処理が施され、ＲＦ受信部１０１−１による無線受信処理後の信号が遅延プロファイル作成部１０８へ出力される。そして、遅延プロファイル作成部１０８によって、基地局装置２００の遅延プロファイルおよび基地局装置３００の遅延プロファイルがそれぞれ作成される。さらに、遅延スプレッド測定部１０９によって、基地局装置ごとの遅延プロファイルから基地局装置ごとの遅延スプレッドが測定される。すなわち、セル２００ａおよびセル３００ａそれぞれにおいて遅延量の広がりを示す遅延スプレッドが測定される（３０３）。

具体的には、例えば図５（ａ）に示すような基地局装置２００の遅延プロファイルが遅延プロファイル作成部１０８によって作成された場合、遅延スプレッド測定部１０９によって、電力が所定の閾値以上となるパスが存在する遅延スプレッド５０１が測定される。同様に、図５（ｂ）に示すような基地局装置３００の遅延プロファイルにおいては、遅延スプレッド測定部１０９によって、遅延スプレッド５０２が測定される。測定された基地局装置２００の遅延スプレッド５０１および基地局装置３００の遅延スプレッド５０２は、セル選択部１１０へ出力される。

そして、セル選択部１１０によって、基地局装置ごとの遅延スプレッドの大小が比較され、遅延スプレッドが最大の基地局装置が次の時間単位における選択基地局装置となる（３０４）。すなわち、セル選択部１１０によって、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示す遅延スプレッド５０１および遅延スプレッド５０２が比較され、より大きい遅延スプレッド５０１に対応する基地局装置２００が選択基地局装置となる。図５（ａ）、（ｂ）においては、基地局装置２００の遅延プロファイル（図５（ａ））の方が遅延スプレッドが大きいとともに遅延波に対応するパスの数も多い。したがって、セル２００ａの方がセル３００ａに比べてＭＩＭＯ通信に適していると言える。

ただし、遅延プロファイルにおいて、遅延波に対応するパス間の時間間隔が長い場合は、必ずしも遅延スプレッドが大きければ遅延波に対応するパス数が多いわけではない。しかし、遅延波に対応するパス数が多ければ、一般には遅延スプレッドも大きくなる傾向があり、遅延スプレッドが最大の基地局装置を選択基地局装置とすることにより、ＭＩＭＯ通信に適したセルを選択できる可能性が高い。そして、ＭＩＭＯ通信に適したセルが選択されれば、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。また、セル選択に必要な処理は、遅延スプレッドの大小比較のみであるため、複雑な演算などが必要なく、高速セル選択を実行するために回路規模が増大することがない。

セル選択部１１０によって選択基地局装置が決定されると、送信要求信号生成部１１１によって、選択基地局装置に対する送信要求信号が生成され、多重部１１２へ出力される。ここでは、上述のように、基地局装置２００が選択基地局装置となったものとして説明を続ける。

送信要求信号が多重部１１２へ入力されると、多重部１１２によって、送信データと送信要求信号とが多重され、多重データが生成される。そして、多重データは、誤り訂正符号化部１１３によって誤り訂正符号化され、変調部１１４によって変調され、変調データが得られる。

変調データは、空間多重部１１５によって空間多重され、それぞれのアンテナに対応するデータ系列がＩＦＦＴ部１１６−１、１１６−２によって逆高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳される。逆高速フーリエ変換によって得られたマルチキャリア信号は、ＧＩ挿入部１１７−１、１１７−２によってガードインターバルが挿入され、ＲＦ送信部１１８−１、１１８−２によって所定の無線送信処理が施され、送信データおよび送信要求信号を含むマルチキャリア信号３０５がアンテナを介して送信される。なお、図４（ａ）では、選択されなかった基地局装置３００への送信を省略しているが、基地局装置３００に対して基地局装置２００が選択基地局装置となった旨の選択情報が送信されるようにしても良い。

マルチアンテナ通信装置１００から送信されたマルチキャリア信号３０５は、基地局装置２００のＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によってアンテナを介して受信される。そして、受信信号は、ＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によって所定の無線受信処理が施され、ＧＩ除去部２０２−１、２０２−２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部２０３−１、２０３−２によって高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳されている信号が抽出される。

各サブキャリアの信号は、空間分離部２０４によって空間分離され、復調部２０５によって復調され、誤り訂正復号部２０６によって誤り訂正復号され、分離部２０７によって受信データと送信要求信号に分離される。そして、送信要求信号がリソース割当部２０８へ出力されると、リソース割当部２０８によって、自装置（基地局装置２００）がマルチアンテナ通信装置１００の選択基地局装置となったと判断され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データに対して割り当てる変調方式および符号化率などの無線リソースが決定される（３０６）。決定された無線リソースに関する無線リソース割当情報は、多重部２０９へ出力され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての信号の送信処理が開始される（３０７）。

すなわち、多重部２０９によって、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データと無線リソース割当情報とが多重され、多重データが生成される。そして、多重データは、誤り訂正符号化部２１０によって誤り訂正符号化され、変調部２１１によって変調され、変調データが得られる。

変調データは、空間多重部２１２によって空間多重され、各アンテナに対応するデータ系列がＩＦＦＴ部２１３−１、２１３−２によって逆高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳される。逆高速フーリエ変換により得られたマルチキャリア信号は、ＧＩ挿入部２１４−１、２１４−２によってガードインターバルが挿入され、ＲＦ送信部２１５−１、２１５−２によって所定の無線送信処理が施され、送信データおよび無線リソース割当情報を含む個別データ信号３０８がアンテナを介して送信される。

このようにして選択基地局装置である基地局装置２００から送信された信号は、マルチアンテナ通信装置１００によって受信され、復調部１０５による復調および誤り訂正復号部１０６による誤り訂正復号などの処理を経て受信データが得られる。

次に、マルチアンテナ通信装置１００が基地局装置２００を選択基地局装置として通信している状態の動作について図４（ｂ）を参照して説明する。マルチアンテナ通信装置１００が基地局装置２００を選択基地局装置としている時、マルチアンテナ通信装置１００のＲＦ受信部１０１−１、１０１−２には、基地局装置２００からの共通パイロット信号４０１および個別データ信号４０２が受信される。

受信信号は、ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２によって所定の無線受信処理が施され、ＧＩ除去部１０２−１、１０２−２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１０３−１、１０３−２によって高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳されている信号が抽出される。各サブキャリアの信号は、空間分離部１０４によって空間分離され、復調部１０５によって復調され、誤り訂正復号部１０６によって誤り訂正復号され、分離部１０７によって受信データと無線リソース割当情報とに分離され、無線リソース割当情報が復調部１０５および誤り訂正復号部１０６へ出力される。

また、ＲＦ受信部１０１−１による無線受信処理後の共通パイロット信号は、遅延プロファイル作成部１０８へ出力され、基地局装置２００の遅延プロファイルが作成される。さらに、遅延スプレッド測定部１０９によって、基地局装置２００の遅延スプレッドが測定される（４０３）。

一方、選択基地局装置とはなっていない基地局装置３００についても、共通パイロット信号４０４は、ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２によって随時受信され、所定の無線受信処理が施され、遅延プロファイル作成部１０８へ出力され、基地局装置３００の遅延プロファイルが作成される。さらに、遅延スプレッド測定部１０９によって、基地局装置３００の遅延スプレッドが測定される（４０５）。

基地局装置２００の遅延スプレッドおよび基地局装置３００の遅延スプレッドは、セル選択部１１０へ出力され、遅延スプレッドが大きいセルが選択される（４０６）。すなわち、遅延スプレッドが最大の基地局装置が次の時間単位における選択基地局装置となる。セル選択部１１０によって選択基地局装置が決定されると、送信要求信号生成部１１１によって、選択基地局装置に対する送信要求信号が生成され、多重部１１２へ出力される。ここでは、基地局装置３００が選択基地局装置となったものとして説明を続ける。

送信要求信号が多重部１１２へ入力されると、多重部１１２によって、送信データと送信要求信号とが多重され、多重データが生成される。そして、多重データは、誤り訂正符号化部１１３によって誤り訂正符号化され、変調部１１４によって変調され、変調データが得られる。

変調データは、空間多重部１１５によって空間多重され、それぞれのアンテナに対応するデータ系列がＩＦＦＴ部１１６−１、１１６−２によって逆高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳される。逆高速フーリエ変換によって得られたマルチキャリア信号は、ＧＩ挿入部１１７−１、１１７−２によってガードインターバルが挿入され、ＲＦ送信部１１８−１、１１８−２によって所定の無線送信処理が施され、送信データおよび送信要求信号を含むマルチキャリア信号４０７がアンテナを介して送信される。なお、図４（ｂ）では、選択されなかった基地局装置２００への送信を省略しているが、基地局装置２００に対して基地局装置３００が選択基地局装置となった旨の選択情報が送信されるようにしても良い。

マルチアンテナ通信装置１００から送信されたマルチキャリア信号４０７は、基地局装置３００のＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によってアンテナを介して受信される。そして、受信信号は、ＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によって所定の無線受信処理が施され、ＧＩ除去部２０２−１、２０２−２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部２０３−１、２０３−２によって高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳されている信号が抽出される。

各サブキャリアの信号は、空間分離部２０４によって空間分離され、復調部２０５によって復調され、誤り訂正復号部２０６によって誤り訂正復号され、分離部２０７によって受信データと送信要求信号に分離される。そして、送信要求信号がリソース割当部２０８へ出力されると、リソース割当部２０８によって、自装置（基地局装置３００）がマルチアンテナ通信装置１００の選択基地局装置となったと判断され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データに対して割り当てる変調方式および符号化率などの無線リソースが決定される（４０８）。決定された無線リソースに関する無線リソース割当情報は、多重部２０９へ出力され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての信号の送信処理が開始される（４０９）。

すなわち、多重部２０９によって、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データと無線リソース割当情報とが多重され、多重データが生成される。そして、多重データは、誤り訂正符号化部２１０によって誤り訂正符号化され、変調部２１１によって変調され、変調データが得られる。

変調データは、空間多重部２１２によって空間多重され、各アンテナに対応するデータ系列がＩＦＦＴ部２１３−１、２１３−２によって逆高速フーリエ変換されることにより、複数のサブキャリアに重畳される。逆高速フーリエ変換により得られたマルチキャリア信号は、ＧＩ挿入部２１４−１、２１４−２によってガードインターバルが挿入され、ＲＦ送信部２１５−１、２１５−２によって所定の無線送信処理が施され、送信データおよび無線リソース割当情報を含む個別データ信号４１０がアンテナを介して送信される。

このようにして選択基地局装置である基地局装置３００から送信された信号は、マルチアンテナ通信装置１００によって受信され、復調部１０５による復調および誤り訂正復号部１０６による誤り訂正復号などの処理を経て受信データが得られる。

以上のように、本実施の形態によれば、通信相手となっている選択基地局装置およびその他の基地局装置から送信される共通パイロット信号を受信し、遅延プロファイルを作成した上で遅延スプレッドを測定し、遅延スプレッドが最大の基地局装置を次の時間単位における選択基地局装置とする。このため、遅延スプレッドの測定と大小比較のみの容易な処理で高速セル選択を行うことができ、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、まず基地局装置ごとの受信品質に対する判定を行い、通信相手候補の基地局装置の受信品質が所定の閾値以上である場合にのみ、遅延スプレッドを測定して通信相手の基地局装置を選択する点である。

本実施の形態に係る移動体通信システムの構成は、図１に示す移動体通信システムと同様であるため、その説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係るマルチアンテナ通信装置１００の要部構成を示すブロック図である。同図において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示すマルチアンテナ通信装置１００は、図２に示すマルチアンテナ通信装置１００に受信品質判定部６０１を加え、遅延プロファイル作成部１０８に代えて遅延プロファイル作成部１０８ａを設けた構成を採る。

受信品質判定部６０１は、復調部１０５による復調後の信号を用いて基地局装置ごとの受信品質を測定し、それぞれの受信品質を所定の閾値と比較する。そして、受信品質判定部６０１は、受信品質が所定の閾値以上の基地局装置を遅延プロファイル作成部１０８ａへ通知する。

遅延プロファイル作成部１０８ａは、受信品質判定部６０１から通知された基地局装置のみの共通パイロット信号を用いて、遅延プロファイルを作成する。すなわち、遅延プロファイル作成部１０８ａは、受信品質が所定の閾値以上の基地局装置のみの遅延プロファイルを作成する。

本実施の形態においては、受信品質が所定の閾値以上である基地局装置のみを対象として遅延プロファイルの作成および遅延スプレッドの測定を行う。したがって、選択基地局装置となるのは、受信品質が所定の閾値以上であり、かつ、遅延スプレッドが最大の基地局装置となる。このため、受信品質が高く、パス数も多い可能性が高い基地局装置が選択基地局装置となり、さらにＭＩＭＯ通信に適した基地局装置を選択することができる。また、受信品質が所定の閾値未満の基地局装置に関しては、遅延プロファイル作成および遅延スプレッド測定の処理が必要なくなるため、セル選択のための処理量をさらに削減することができる。

次いで、上記のように構成されたマルチアンテナ通信装置１００による基地局装置の選択について、図７に示すシーケンス図を参照しながら説明する。なお、本実施の形態においては、マルチアンテナ通信装置１００が基地局装置２００を選択基地局装置として通信している状態の動作について説明する。図７において、図４（ｂ）と同じ部分には同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。マルチアンテナ通信装置１００が基地局装置２００を選択基地局装置としている時、マルチアンテナ通信装置１００のＲＦ受信部１０１−１、１０１−２には、基地局装置２００からの共通パイロット信号４０１および個別データ信号４０２が受信される。

受信信号は、ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２からＦＦＴ部１０３−１、１０３−２を経て、複数のサブキャリアに重畳されている信号が抽出される。各サブキャリアの信号は、空間分離部１０４によって空間分離され、復調部１０５によって復調され、誤り訂正復号部１０６によって誤り訂正復号され、分離部１０７によって受信データと無線リソース割当情報とに分離され、無線リソース割当情報が復調部１０５および誤り訂正復号部１０６へ出力される。

これらの処理と並行して、復調部１０５による復調結果が受信品質判定部６０１へ出力され、受信品質判定部６０１によって基地局装置２００の受信品質が測定される（７０１）。

一方、選択基地局装置とはなっていない基地局装置３００についても、共通パイロット信号４０４は、ＲＦ受信部１０１−１、１０１−２によって随時受信され、ＧＩ除去部１０２−１、１０２−２から復調部１０５を経て受信品質判定部６０１へ出力され、受信品質判定部６０１によって基地局装置３００の受信品質が測定される（７０２）。

そして、受信品質判定部６０１によって、基地局装置２００の受信品質および基地局装置３００の受信品質が所定の閾値と比較され（７０３）、受信品質が所定の閾値以上である基地局装置が遅延プロファイル作成部１０８ａへ通知される。

ここで、受信品質が所定の閾値以上である基地局装置が１つのみである場合は、遅延スプレッドの大小比較によるセル選択を行わずに、受信品質が所定の閾値以上である基地局装置を選択基地局装置としても良い。また、受信品質が所定の閾値以上である基地局装置が１つもない場合は、受信品質判定部６０１が基地局装置２００および基地局装置３００それぞれの受信品質の大小を比較し、受信品質が大きい基地局装置を選択基地局装置としても良い。これらの場合は、選択基地局装置の情報が受信品質判定部６０１から遅延プロファイル作成部１０８ａ、遅延スプレッド測定部１０９、およびセル選択部１１０を介して送信要求信号生成部１１１へ通知される。

以下では、基地局装置２００および基地局装置３００のいずれの受信品質も所定の閾値以上であるものとして説明を続ける。

受信品質判定部６０１によって、基地局装置２００および基地局装置３００の受信品質が所定の閾値以上である旨が遅延プロファイル作成部１０８ａへ通知されると、遅延プロファイル作成部１０８ａによって、基地局装置２００および基地局装置３００の共通パイロット信号が用いられてそれぞれ遅延プロファイルが作成される。作成された遅延プロファイルは、遅延スプレッド測定部１０９へ出力され、基地局装置２００および基地局装置３００それぞれの遅延スプレッドが測定される（７０４）。

基地局装置２００の遅延スプレッドおよび基地局装置３００の遅延スプレッドは、セル選択部１１０へ出力され、遅延スプレッドが大きいセルが選択される（４０６）。セル選択部１１０によって選択基地局装置が決定されると、送信要求信号生成部１１１によって、選択基地局装置に対する送信要求信号が生成され、多重部１１２へ出力される。ここでは、基地局装置３００が選択基地局装置となったものとして説明を続ける。

送信要求信号が多重部１１２へ入力されると、送信データと送信要求信号が多重され、得られた多重データが誤り訂正符号化部１１３からＲＦ送信部１１８−１、１１８−２による処理を施され、送信データおよび送信要求信号を含むマルチキャリア信号４０７がアンテナを介して送信される。なお、図７では、選択されなかった基地局装置２００への送信を省略しているが、基地局装置２００に対して基地局装置３００が選択基地局装置となった旨の選択情報が送信されるようにしても良い。

マルチアンテナ通信装置１００から送信されたマルチキャリア信号４０７は、基地局装置３００のＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によってアンテナを介して受信される。そして、受信信号は、ＲＦ受信部２０１−１、２０１−２によって所定の無線受信処理が施され、ＧＩ除去部２０２−１、２０２−２から分離部２０７を経て、送信要求信号がリソース割当部２０８へ出力される。そして、リソース割当部２０８によって、自装置（基地局装置３００）がマルチアンテナ通信装置１００の選択基地局装置となったと判断され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての送信データに対して割り当てる変調方式および符号化率などの無線リソースが決定される（４０８）。決定された無線リソースに関する無線リソース割当情報は、多重部２０９へ出力され、マルチアンテナ通信装置１００宛ての信号の送信処理が開始される（４０９）。

このようにして選択基地局装置である基地局装置３００から送信された信号は、マルチアンテナ通信装置１００によって受信され、復調部１０５による復調および誤り訂正復号部１０６による誤り訂正復号などの処理を経て受信データが得られる。

以上のように、本実施の形態によれば、通信相手となっている選択基地局装置およびその他の基地局装置から送信される共通パイロット信号を受信し、受信品質が所定の閾値以上の基地局装置のみの遅延スプレッドを測定し、遅延スプレッドが最大の基地局装置を次の時間単位における選択基地局装置とする。このため、遅延スプレッドの測定と大小比較のみの容易な処理で高速セル選択を行うことができ、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。また、受信品質が低い基地局装置はセル選択の対象外とすることにより、処理量をさらに削減することができる。

なお、上記各実施の形態においては、複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア通信が行われるものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、無線通信方式に拘わらず、遅延スプレッドの大小を比較することにより、ＭＩＭＯ通信に適したセルの基地局装置を選択することができる。

また、上記各実施の形態においては、通信相手となる基地局装置を選択する動作について説明したが、１つの基地局装置が複数のセクタをカバーするような場合にも本発明を適用することができる。すなわち、マルチアンテナ通信装置がセクタの境界付近に位置する際に、遅延スプレッドが最大のセクタに対応するアンテナを通信相手として選択するようにすれば良い。

本発明の第１の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信する受信手段と、受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定する測定手段と、測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択する選択手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するため、遅延スプレッドが大きく、遅延波に対応するパスの数が多い可能性が高い基地局装置またはアンテナを通信相手として選択することができる。結果として、ＭＩＭＯ通信に適している可能性が高い基地局装置またはアンテナを選択することができ、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。

本発明の第２の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第１の態様において、前記選択手段は、遅延スプレッドが最大の通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択する構成を採る。

この構成によれば、遅延スプレッドが最大の通信相手候補を選択するため、遅延スプレッドの大小比較のみの容易な処理でＭＩＭＯ通信に適した通信相手を決定することができる。

本発明の第３の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第１の態様において、前記測定手段は、前記複数のアンテナのうち、いずれか１つのアンテナにおける受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定する構成を採る。

この構成によれば、１つのアンテナにおける受信信号を用いて遅延スプレッドを測定するため、遅延スプレッドの測定のために作成する遅延プロファイルが少なくて済み、遅延プロファイル作成および遅延スプレッド測定の処理量をさらに削減することができる。

本発明の第４の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第１の態様において、受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの受信品質を測定する第２測定手段、をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、複数の通信相手候補ごとの受信品質を測定するため、受信品質が劣悪な基地局装置またはアンテナを通信相手の選択から除外することができ、さらにＭＩＭＯ通信に適した通信相手を選択することができる。

本発明の第５の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第４の態様において、前記測定手段は、前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補のみの遅延スプレッドを測定する構成を採る。

この構成によれば、受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補のみの遅延スプレッドを測定するため、受信品質が所定の閾値未満の基地局装置またはアンテナに関しては、遅延プロファイル作成および遅延スプレッド測定の処理が必要なくなり、通信相手選択のための処理量をさらに削減することができる。

本発明の第６の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第４の態様において、前記選択手段は、前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補が１つのみである場合は、この通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択する構成を採る。

本発明の第７の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第４の態様において、前記選択手段は、前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補がない場合は、受信品質が最大の通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択する構成を採る。

これらの構成によれば、受信品質に対する判定結果のみから通信相手が選択されるため、遅延プロファイル作成および遅延スプレッド測定の処理が必要なくなり、通信相手選択のための処理量をさらに削減することができる。

本発明の第８の態様に係る通信相手選択方法は、現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信するステップと、受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定するステップと、測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するステップと、を有するようにした。

この方法によれば、複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するため、遅延スプレッドが大きく、遅延波に対応するパスの数が多い可能性が高い基地局装置またはアンテナを通信相手として選択することができる。結果として、ＭＩＭＯ通信に適している可能性が高い基地局装置またはアンテナを選択することができ、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができる。

本発明のマルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法は、回路規模の増大を防止しつつ高速セル選択を実行し、スループットを改善してセルカバレッジを拡大することができ、例えばセルまたはセクタの境界付近に位置する際にスロットなどの短時間周期で通信相手となる基地局装置またはアンテナを選択するマルチアンテナ通信装置および通信相手選択方法などに有用である。

本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成を示す図 実施の形態１に係るマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図 実施の形態１に係る基地局装置の要部構成を示すブロック図 （ａ）通信開始時のマルチアンテナ通信装置による基地局装置選択動作を示すシーケンス図（ｂ）通信中のマルチアンテナ通信装置による基地局装置選択動作を示すシーケンス図 （ａ）実施の形態１に係る遅延スプレッドの一例を示す図（ｂ）実施の形態１に係る遅延スプレッドの他の一例を示す図 本発明の実施の形態２に係るマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図 通信中のマルチアンテナ通信装置による基地局装置選択動作を示すシーケンス図 （ａ）ＦＣＳによるセル選択動作の一例を示す図（ｂ）受信ＳＩＲの測定結果の一例を示す図

符号の説明

１０４ 空間分離部
１０５ 復調部
１０６ 誤り訂正復号部
１０７ 分離部
１０８、１０８ａ 遅延プロファイル作成部
１０９ 遅延スプレッド測定部
１１０ セル選択部
１１１ 送信要求信号生成部
１１２ 多重部
１１３ 誤り訂正符号化部
１１４ 変調部
１１５ 空間多重部
６０１ 受信品質判定部

Claims (8)

1. 現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信する受信手段と、
   受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定する測定手段と、
   測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択する選択手段と、
   を有することを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
2. 前記選択手段は、
   遅延スプレッドが最大の通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
3. 前記測定手段は、
   前記複数のアンテナのうち、いずれか１つのアンテナにおける受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
4. 受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの受信品質を測定する第２測定手段、
   をさらに有することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
5. 前記測定手段は、
   前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補のみの遅延スプレッドを測定することを特徴とする請求項４記載のマルチアンテナ通信装置。
6. 前記選択手段は、
   前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補が１つのみである場合は、この通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択することを特徴とする請求項４記載のマルチアンテナ通信装置。
7. 前記選択手段は、
   前記第２測定手段によって測定された受信品質が所定の閾値以上の通信相手候補がない場合は、受信品質が最大の通信相手候補を次の時間単位における通信相手として選択することを特徴とする請求項４記載のマルチアンテナ通信装置。
8. 現在の時間単位における通信相手を含む複数の通信相手候補から送信される信号を複数のアンテナを介して受信するステップと、
   受信信号を用いて前記複数の通信相手候補ごとの遅延スプレッドを測定するステップと、
   測定された通信相手候補ごとの遅延スプレッドの比較に基づいて次の時間単位における通信相手を選択するステップと、
   を有することを特徴とする通信相手選択方法。

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