JP2011087141A

JP2011087141A - 基地局装置及び基地局装置の通信制御方法

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Publication number: JP2011087141A
Application number: JP2009238775A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yagi; 雅浩八木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP5378145B2

Abstract

【課題】空間ストリームの数及び変調方式を変化させて移動局装置と通信を行う基地局装置及び基地局装置の通信制御方法を提供する。
【解決手段】基地局装置１００は、移動局装置２００との通信で使用されている通信チャネルのそれぞれについて、形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム数決定部１２６と、空間ストリームの数と空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、移動局装置２００との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する割り当てＰＲＵ決定部１２８と、次通信チャネルと、空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を移動局装置２００に通知するメッセージ生成部１３２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局装置及び基地局装置の通信制御方法に関する。

移動体通信システムにおける基地局装置は、周波数及び時間等で規定される無線チャネルのそれぞれの通信品質に基づいて、当該無線チャネルの一部を移動局装置との通信に使用される通信チャネルに割り当て、さらに該通信チャネルでの通信における変調方式を決定する。そして基地局装置は、通信チャネル及び変調方式を移動局装置に通知する。この様な移動体通信システムの規格として、例えば非特許文献１には次世代ＰＨＳ規格が開示されている。

"ARIB STD-T95「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System (Next Generation PHS) ARIB STANDARD」1.2版"、平成２１年３月１８日、社団法人電波産業会

現在、ＳＶＤ（Singular Value Decomposition：特異値分解）方式のＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）通信を移動体通信システムに適用する技術が検討されている。ＭＩＭＯ通信により、基地局装置と移動局装置との間の無線空間において空間ストリームが形成され、通信チャネルあたりの伝送容量を増加させることができる。

ここで基地局装置は、通信環境に適した通信を行うために、通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの数及び変調方式を通信環境に応じて変化させることが望ましい。例えば低雑音等の良好な環境では伝送速度が高い通信（空間ストリーム数が大きく、変調度が高い通信）を行い、劣悪な環境では伝送速度が低いが誤りの少ない通信（空間ストリーム数が小さく、変調度が低い通信）を行うことで、通信環境に適した通信が実行される。

本発明の目的の一つは、ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置との通信を行う基地局装置及び基地局装置の通信制御方法であって、空間ストリームの数及び変調方式を変化させて移動局装置と通信を行う基地局装置及び基地局装置の通信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る基地局装置は、ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置であって、前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定手段と、前記空間ストリーム決定手段により決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定手段と、前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知手段と、を有する。

本発明によれば、基地局装置は、通信チャネル、空間ストリームの数、及び変調方式を決定して移動局装置に通知することにより、移動局装置と、通信チャネル、空間ストリームの数、及び変調方式を変化させた通信を行う。

また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネル決定手段により前記次通信チャネルのそれぞれについて決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの変調方式をそれぞれ示す該空間ストリームの数と同数の変調方式情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信する。

この態様によれば、空間ストリームのそれぞれの変調方式が移動局装置に通知される。

また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段により送信される制御情報は、空間ストリーム数の最大数と同数の変調方式情報を含みうるデータサイズを有する、前記変調方式情報が組み込まれる変調方式通知領域を有し、前記変調方式通知領域は、前記空間ストリーム数が前記空間ストリーム数の最大数より小さい場合、前記変調方式情報と、予め定められるデータと、を含む。

この態様によれば、変調方式通知領域が送信されることにより、空間ストリームのそれぞれの変調方式及び空間ストリームの数が移動局装置に通知される。

また、本発明の一態様では、前記空間ストリーム数の最大数は、前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される前記空間ストリームの数のうちの最大数であり、前記制御情報通知手段により前記移動局装置に通知される。

この態様によれば、空間ストリーム数の最大数が移動局装置に通知され、変調方式通知領域のデータサイズは、通知される最大数と同数の変調方式を含みうるサイズであればよい。

また、本発明の一態様では、前記制御情報通知手段は、前記変調方式情報を、該変調方式情報が対応する次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの数に基づいて決定される変調方式で変調する。

この態様によれば、変調方式情報の情報量に応じて、変調方式情報の変調方式が決定され、例えば変調方式情報の情報量が大きい場合には変調レートが高い変調方式で変調方式が変調される。

また、本発明の一態様では、前記次通信チャネルのそれぞれについて前記変調方式決定手段により決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせは、変調方式の予め定められる組み合わせの１つであり、前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせを示す情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信する。

この態様によれば、制御情報通知手段により送信される、変調方式を示す情報（変調方式情報）は、変調方式の組み合わせを示し、例えば変調方式の組み合わせの数が少なく抑えられる場合、変調方式情報の情報量が低減される。

また、本発明に係る基地局装置の制御方法は、ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置における通信制御方法であって、前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定ステップと、前記空間ストリーム決定ステップにおいて決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定ステップと、前記次通信チャネル決定ステップにおいて決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知ステップと、を有する。

本実施形態に係る基地局装置を含む移動体通信システムを示す図である。本実施形態に係る基地局装置を含む移動体通信システムにおける無線チャネル構成を示す図である。本実施形態に係る特異値スレッシュレベルの概念を示す図である。各ＰＲＵにおける空間ストリーム数の決定結果の一例の一部を示す図である。本実施形態にかかる基地局装置による通信における変調方式を示す表である。本実施形態に係るＰＨＹヘッダの構成を示す図である。本実施形態に係るＰＨＹヘッダの構成を示す図である。本実施形態に係る基地局装置におけるＭＩＭＯ通信に対応する移動局装置との通信の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る基地局装置１００を含む移動体通信システム３００を示す図である。基地局装置１００は、移動局装置２００と通信を行う。

基地局装置１００及び移動局装置２００は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多重）及びＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多重）方式による通信を行う。

また、移動体通信システム３００において、基地局装置１００は、ＳＶＤ等のＭＩＭＯ方式による通信（以下、ＭＩＭＯ通信と記載する）を、ＭＩＭＯ通信に対応する移動局装置２００と行うことができる。なお、基地局装置１００は、ＭＩＭＯ通信に対応していない移動局装置とは、ＭＩＭＯ通信を行わない。

基地局装置１００は複数のアンテナ１８０，１８２，１８４，１８６を有する。移動局装置２００は複数のアンテナを有し、ＭＩＭＯ通信に対応する。基地局装置１００は、移動局装置２００と、ＭＩＭＯ通信を行う。ＭＩＭＯ通信では、送信側の装置（基地局装置１００）は、送信データを分割して複数の分割データを生成し、これら分割データを、分割データと同数の送信信号を用いて同時に送信する。受信側の装置（移動局装置２００）は、送信された分割データを受信し、これらの分割データを結合して受信データを生成する。ＭＩＭＯ通信においては１つの送信信号が伝搬する伝搬路を空間ストリームと呼び、各空間ストリームにおける伝送速度が等しい場合、送信される伝送速度の最大値は、（１つの空間ストリームにおける伝送速度）×（空間ストリーム数）と表現される。なお、基地局装置１００と移動局装置２００との間においては、形成可能な空間ストリームの数は１，２，４のいずれかである。

本実施形態では、基地局装置１００は、移動局装置２００と、ＳＶＤ（Singular Value Decomposition：特異値分解）方式によるＭＩＭＯ通信を行うものとする。ＳＶＤ方式とは、基地局装置１００のアンテナ１８０，１８２，１８４，１８６と移動局装置２００との間の伝搬路特性を特異値分解して得られる直交伝搬路特性を利用して通信を行う方式である。

図２は、基地局装置１００を含む移動体通信システム３００における無線チャネル構成を示す図である。移動体通信システム３００では、所定時間幅のＴＤＭＡフレーム（５ｍｓ）が上りサブフレーム（２．５ｍｓ）と下りサブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分され、図２に示すように、さらに各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）が規定されている。基地局装置１００が移動局装置２００に割り当てる無線チャネルの最小単位はＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれ、各ＰＲＵは、タイムスロット（Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏt４）のいずれかと、サブチャネル（ここではＳｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）のいずれかと、に属する。そして、全７２のＰＲＵは、１から始まる連続するＰＲＵ番号（１，２，３，…，７２）で識別されるよう定められている。

これら７２のＰＲＵのうち、特定のサブチャネル（ここではＳｃｈ１）に属する４つのＰＲＵ（ＰＲＵ１〜ＰＲＵ４）については、１以上の移動局装置２００に共用されるＣＣＨ（Common Channel：共通チャネル）として用いられる。一方、他の６８のＰＲＵ（ＰＲＵ５〜ＰＲＵ７２）については、各移動局装置２００に個別に割り当てられるＩＣＨ（Individual Channel：個別チャネル）として用いられる。ＩＣＨには、各移動局装置２００に原則１つ割り当てられ制御情報の伝送に用いられるＡＮＣＨ（Anchor Channel）、各移動局装置２００に通信チャネルとして１つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるＥＸＣＨ（Extra Channel）等が含まれる、なお、基地局装置１００は、移動局装置２００にＩＣＨとして割り当てるＰＲＵ（特にＥＸＣＨ）を１フレーム毎に変更することができる。

基地局装置１００は、制御部１２０、変復調部１４０、送受信部１６０、及びアンテナ１８０，１８２，１８４，１８６を含む。

制御部１２０はＣＰＵの一機能として実現され、基地局装置１００の動作を制御する。制御部１２０は、メッセージ解析部１２２、キャリアセンス部１２４、空間ストリーム数決定部１２６、割り当てＰＲＵ決定部１２８、伝搬路特性推定部１３０、メッセージ生成部１３２、及び記憶部１３４を含む。そして制御部１２０は、基地局装置１００と移動局装置２００との通信で使用されるＰＲＵ（割り当てＰＲＵ）及び割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームの数を決定し、割り当てＰＲＵ及び空間ストリームの数を示す情報を変復調部１４０、送受信部１６０を介して送信する。また制御部１２０は、割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームのそれぞれにおける通信での変調方式を決定し、変調方式を示す情報を変復調部１４０、送受信部１６０を介して送信する。制御部１２０の詳細は後述する。

変復調部１４０はＣＰＵの一機能として実現され、制御部１２０から入力される送信データに対し、割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定される変調方式に基づくシンボルマッピング、直並列変換、逆離散フーリエ変換、及び並直列変換等の処理を行い、生成されるデジタル信号を送受信部１６０に出力する。また、変復調部１４０は、送受信部１６０から入力されるデジタル信号に対し直並列変換、離散フーリエ変換、及び並直列変換、復号処理等の処理を行い、生成される受信データを制御部１２０に出力する。

送受信部１６０は半導体回路からなり、変復調部１４０から入力される信号に対しＤ／Ａ変換処理、アップコンバート処理、及び増幅処理等を行いアンテナ１８０，１８２，１８４，１８６へそれぞれ出力する。また、送受信部１６０は、アンテナ１８０，１８２，１８４，１８６からそれぞれ入力される信号に対し増幅処理、ダウンコンバート処理、及びＡ／Ｄ変換処理等を行い、変復調部１４０へ出力する。

アンテナ１８０，１８２，１８４，１８６は、送受信部１６０からそれぞれ入力される信号を電波として送信する。また、アンテナ１８０，１８２，１８４，１８６は、電波を受信して送受信部１６０へそれぞれ出力する。

制御部１２０の動作を以下に詳細に述べる。制御部１２０のメッセージ解析部１２２は、変復調部１４０から入力される受信データから、ＰＲＵの割り当てを要求する所定の信号（ＰＲＵ割り当て要求）を検出する。メッセージ解析部１２２は、ＰＲＵ割り当て要求を検出すると、制御部１２０のキャリアセンス部１２４に対しキャリアセンス実行要求を出力し、空間ストリーム数決定部１２６に対し空間ストリーム数決定要求を出力する。

制御部１２０のキャリアセンス部１２４は、メッセージ解析部１２２からキャリアセンス実行要求が入力されると、ＰＲＵのそれぞれにおける干渉が生じる可能性のある信号の信号電力を検出し、検出結果（キャリアセンス結果）を空間ストリーム数決定部１２６に出力する。

伝搬路特性推定部１３０は、変復調部１４０において離散フーリエ変換により得られる複素シンボル列を、各空間ストリームに対応する信号成分に分離する際に必要となる、移動局装置２００との間の伝搬路特性を推定する。具体的には、基地局装置１００に接続中の移動局装置２００が有する複数のアンテナからそれぞれ送信される複数のトレーニングシンボル（所定の既知信号）とそれらの複数のトレーニングシンボルの送信に応じてアンテナ１８０，１８２，１８４，１８６でそれぞれ受信される信号と、に基づき、移動局装置２００に現フレームで割り当てられている通信チャネル（以下「現通信チャネル」という）のそれぞれについて、移動局装置２００との間の伝搬路特性を推定する。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、この伝搬路特性が、Ｎ行Ｍ列（Ｍは移動局装置２００が有するアンテナの数（ここでは４とする）、Ｎは基地局装置１００が有するアンテナの数（ここでは４））のチャネル行列Ｈで表される。

制御部１２０の空間ストリーム数決定部１２６は、メッセージ解析部１２２からの空間ストリーム数決定要求及びキャリアセンス部１２４からのキャリアセンス結果を取得した場合、キャリアセンス結果、移動局装置２００のＭＩＭＯ通信への対応の有無、通信状況（ＳＮＲ、ＲＳＳＩ等）、ユーザークラス及びＱｏＳ、ＰＦ（Proportional Fairness）値を基に、移動局装置２００との通信に用いられる空間ストリームの数（空間ストリーム数）と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する。図５は、本実施形態にかかる基地局装置１００による通信における変調方式を示す表である。なお、図５に示されるシグナルシンボルについては後述する。

空間ストリーム数決定部１２６は、まず、例えば通信開始時に、移動局装置２００のＭＩＭＯ通信への対応の有無を把握する。空間ストリーム数決定部１２６は、例えば移動局装置２００のプロトコルレベルから、移動局装置２００が複数の空間ストリームによるＭＩＭＯ通信が可能な装置か判断する。このプロトコルレベルとは、移動局装置２００が準拠しているプロトコルバージョンを示しており、移動局装置２００との通信開始時に移動局装置２００から通知されるものである。

ここで移動局装置２００が複数の空間ストリームによるＭＩＭＯ通信に対応していないことを示すプロトコルバージョン１準拠であれば空間ストリーム数決定部１２６は決定する空間ストリーム数を１に固定するとともに、キャリアセンス結果から各ＰＲＵに設定可能な変調方式を決定する。プロトコルバージョン２準拠であれば、空間ストリーム数を一旦１と設定して通信を開始し、以降、以下の処理で逐次空間ストリーム数を決定する。

空間ストリーム数決定部１２６による、空間ストリーム数を決定する処理を以下に説明する。空間ストリーム数決定部１２６は、通信開始時には空間ストリーム数を１と決定したうえで、キャリアセンス結果に基づいて後述する割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定されるＰＲＵを用いて移動局装置２００との通信を開始する。伝搬路特性推定部１３０は、最初の通信フレーム（１フレーム目）において移動局装置２００から送信された各通信チャネル（ＥＸＣＨ）のトレーニングシンボルを受信し、受信された信号を基にチャネル行列Ｈを生成し、空間ストリーム数決定部１２６は、このチャネル行列Ｈを基に次の通信フレーム（２フレーム目）において用いられる（後続する通信において用いられる）各通信チャネル（ＥＸＣＨ）の空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。以降、空間ストリーム数決定部１２６は、ある通信フレームについて伝搬路特性推定部１３０により生成されたチャネル行列Ｈを基に、次の通信フレームにおいて用いられる（後続する通信において用いられる）空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。

チャネル行列Ｈからの空間ストリームの数及び変調方式の決定処理を以下に説明する。空間ストリーム数決定部１２６は、伝搬路特性推定部１３０により生成されるＮ行Ｍ列（４行４列）のチャネル行列Ｈを特異値分解し、特異値λ_１〜λ_４を対角成分に持つＮ行Ｍ列（４行４列）の対角行列Σを生成する（Ｈ＝ＵΣＶ^Ｈ、Ｕ：Ｍ行Ｍ列のユニタリ行列、Ｖ：Ｎ行Ｎ列のユニタリ行列、Ｖ^Ｈ：Ｖの複素共役転置）。この特異値λ_１〜λ_４は、それぞれ接続中の移動局装置２００との間に形成されうる第１〜第４の空間ストリームの伝送容量（伝送路の太さ）に相当し、λ_１≧λ_２≧λ_３≧λ_４≧０という関係が成立する。

さらに、空間ストリーム数決定部１２６は、この特異値λ_１〜λ_４と、記憶部１３４に記憶される特異値の閾値と、の比較結果に基づいて、接続中の移動局装置２００との間に形成可能な空間ストリームの数と、その空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式と、を決定する。図３は、本実施形態に係る特異値スレッシュレベルの概念を示す図である。図３は、記憶部１３４に記憶されている、変調方式と、その変調方式を適用するために要する閾値の閾値と、の対応関係の一例を示す。例えば図３に示す例では、空間ストリーム数決定部１２６は、閾値δ（伝送効率が最低の変調方式であるＢＰＳＫを適用するために必要な特異値の閾値）以上である特異値の数を、移動局装置２００との間に形成可能な空間ストリームの数として判定する。ＢＰＳＫすら適用できない空間ストリームでは、データを伝送することができないからである。そして、接続中の移動局装置２００との間に形成可能な空間ストリームの数と、その形成可能な空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式を決定する。図４は、接続中の移動局装置２００が現在割り当てられているＰＲＵに対して決定された、形成可能な空間ストリームの数を示す図である。空間ストリーム数決定部１２６は、接続中の移動局装置２００との間に形成可能な空間ストリームの数と、その形成可能な空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式に関する情報を、割り当てＰＲＵ決定部１２８に出力する。

制御部１２０の割り当てＰＲＵ決定部１２８は、空間ストリーム数決定部１２６により決定された空間ストリーム数と当該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式に関する情報を取得すると、当該情報と、ユーザクラス、ＱｏＳ（Quality of Service）、及びＰＦ（Proportional Fairness）値等を基に、７２個のＰＲＵの少なくとも一部を、空間ストリーム数決定部１２６により決定された数（空間ストリーム数）の空間ストリームでの送信に使用される割り当てＰＲＵ（通信チャネル及び次通信チャネル）と決定し、さらに各割り当てＰＲＵにおいて形成される各空間ストリームにおいて適用される変調方式を決定し、これらの決定結果をメッセージ生成部１３２に出力する。なお、通信開始時には空間ストリーム数は前述のとおり１であり、割り当てＰＲＵ及び変調方式はキャリアセンス部１２４によるキャリアセンスの結果等に基づいて決定される。ここでユーザクラスとは、移動局装置２００に対して設定されているサービス内容で、ユーザクラスから最大伝送速度が決定される。ＱｏＳとは、送信されるデータの種類を基に優先順位を付けたＰＲＵの割り当て方法である。ＰＦ値とは、基地局装置１００と通信を行う複数の移動局装置間でＰＲＵの割り当ての偏りを示す数値である。

制御部１２０のメッセージ生成部１３２は、割り当てＰＲＵ決定部１２８で決定される割り当てＰＲＵと、当該割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリーム数と、各空間ストリームで適用される変調方式と、を移動局装置２００に通知する。

制御部１２０のメッセージ生成部１３２は、割り当てＰＲＵ決定部１２８で決定される割り当てＰＲＵのそれぞれにおいて形成される空間ストリーム数のうち最大の数（空間ストリーム数の最大数）を示す情報と、割り当てＰＲＵ決定部１２８で決定される割り当てＰＲＵを示す情報と、を含むＰＨＹヘッダ６００を生成し、ＡＮＣＨで送信されるデータに組み込んで変復調部１４０に出力することで、このＰＨＹヘッダ６００を移動局装置２００に送信する。

図６は、本実施形態に係るＡＮＣＨで送信されるＰＨＹヘッダ６００の構成を示す図である。図６において、括弧で示される数値は各データのビット数を示す。ＰＨＹヘッダ６００において、ＭＡＰはＰＲＵのそれぞれの割り当てを示す領域であり、ＳＴは空間ストリーム数の最大数を示す領域である。ＭＡＰではそれぞれのビットが１つのＰＲＵの割り当ての有無を示し（割り当て有り：１、割り当て無し：０）、ＭＡＰ領域はＰＲＵの個数と同数のビットからなり、本実施形態では７２ビットからなる。ＳＴは２ビットからなり、“００”は空間ストリーム数の最大数が１であることを、“０１”は空間ストリーム数の最大数が２であることを、“１０”は空間ストリーム数の最大数が４であることを、それぞれ示す。

メッセージ生成部１３２は、ＰＨＹヘッダ６００のＭＡＰ及びＳＴを、割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定された割り当てＰＲＵと、割り当てＰＲＵのそれぞれにおいて形成される空間ストリーム数のうちの最大数を基に生成する。そして、メッセージ生成部１３２は、生成されたＰＨＹヘッダ６００を変復調部１４０に出力することで、移動局装置２００に送信する。移動局装置２００は、このＰＨＹヘッダ６００により、割り当てＰＲＵ及び割り当てＰＲＵのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの最大数（すなわち後述するＰＨＹヘッダ７００により示される変調方式の数の最大数）を認識する。

また、制御部１２０のメッセージ生成部１３２は、割り当てＰＲＵ決定部１２８において決定された変調方式を示す情報を含むＰＨＹヘッダ７００を生成し、ＥＸＣＨで送信されるデータに組み込んで変復調部１４０に出力することで、このＰＨＹヘッダ７００を移動局装置２００に送信する。

図７は、本実施形態に係るＥＸＣＨで送信されるＰＨＹヘッダ７００の構成を示す図である。ＰＨＹヘッダにおいて、変調方式通知領域７０２は、このＰＨＹヘッダ７００が送信される割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームの、それぞれの変調方式を示すデータであるＭＩ（ＭＩ１〜ＭＩ４）が組み込まれる領域であり、具体的には図５に示されるシグナルシンボルが組み込まれる。ＭＩの領域としては、ＰＨＹヘッダ６００のＳＴにより示される空間ストリームの最大数と同数のＭＩを含みうるデータサイズを有する領域（図における表現では１６ビット）が確保され、当該ＥＸＣＨ（ＰＲＵ）において形成される空間ストリームの数が空間ストリームの最大数より小さい場合には、空いた領域に“１１１１”等の、変調方式を示すシグナルシンボルのいずれとも異なる、予め定められるデータが組み込まれる。よって空間ストリームの数は、変調方式通知領域７０２において“１１１１”でないＭＩの数によって移動局装置２００に通知される。図７はＥＸＣＨにおいて形成される空間ストリームの数が４の場合のＰＨＹヘッダ７００を示す。

メッセージ生成部１３２は、ＰＨＹヘッダ７００のＭＩを、割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定された変調方式を基に生成する。そして、メッセージ生成部１３２は、生成されたＰＨＹヘッダ７００を変復調部１４０に出力することで、移動局装置２００に送信する。移動局装置２００は、このＰＨＹヘッダ７００により、該ＰＨＹヘッダ７００が送信される割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームの、それぞれの変調方式を認識する。

次に、基地局装置１００の通信制御動作をフローチャートを用いて説明する。図８は、本実施形態に係る基地局装置１００におけるＭＩＭＯ通信に対応する移動局装置２００との通信の制御動作を示すフローチャートである。

まず、基地局装置１００のメッセージ解析部１２２は、移動局装置２００から受信されたデータからＰＲＵ割り当て要求を検出すると（Ｓ８００）、キャリアセンス部１２４にキャリアセンス実行要求を出力し、空間ストリーム数決定部１２６に空間ストリーム数決定要求を出力する（Ｓ８０１）。キャリアセンスの結果は後述するＳ８０３において使用されるため、キャリアセンス部１２４は、それまでにキャリアセンスを実行する。

次に、空間ストリーム数決定部１２６は、移動局装置２００のプロトコルバージョンが２であり移動局装置２００がＭＩＭＯ通信に対応することを確認する（Ｓ８０２）と、キャリアセンス部１２４によるキャリアセンス処理の結果に基づいて割り当て可能なＰＲＵを決定し、当該割り当て可能なＰＲＵの空間ストリーム数を１と設定するとともに各ＰＲＵに設定可能な変調方式を決定する（Ｓ８０３）。

次に、割り当てＰＲＵ決定部１２８は、空間ストリーム数決定部１２６において決定された空間ストリーム数及びキャリアセンス部１２４におけるキャリアセンス処理の結果等を基に、移動局装置２００との通信へのＰＲＵの割り当て及び変調方式の決定を行う（Ｓ８０４）。ここで決定されるＰＲＵ及び変調方式は、Ｓ８０３で決定されたＰＲＵ及び変調方式でもよいし、Ｓ８０３での決定内容に加えて、移動局装置２００のユーザクラス、ＱｏＳ（Quality of Service）、及びＰＦ（Proportional Fairness）値等を考慮して決定されてもよい。決定されたＰＲＵ及び変調方式は移動局装置２００に通知される。

次に、基地局装置１００はＳ８０４において決定されたＰＲＵ及び変調方式により移動局装置２００から送信されたＰＲＵトレーニングシンボルに応じた信号を受信する（Ｓ８０５）。基地局装置１００の伝搬路特性推定部１３０は、受信された信号から現在割り当てられている各ＰＲＵの伝搬路特性を推定する（Ｓ８０６）。そして、空間ストリーム数決定部１２６は、伝搬路特性推定部１３０により推定された伝搬路特性から、それぞれのＰＲＵについて特異値を算出し、当該特異値から該ＰＲＵにおいて形成可能な空間ストリームの数と、各空間ストリームで設定可能な変調方式を決定する（Ｓ８０７）。

次に、割り当てＰＲＵ決定部１２８は、Ｓ８０７において決定された空間ストリームの数及び各空間ストリームに設定可能な変調方式を基に、移動局装置２００との通信へのＰＲＵの割り当て、及び割り当てＰＲＵのそれぞれについて、該割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームのそれぞれにおける変調方式を決定する（Ｓ８０８）。ここで決定されるＰＲＵ及び変調方式は、Ｓ８０４と同様に、Ｓ８０７で決定されたＰＲＵ及び変調方式でもよいし、Ｓ８０７での決定内容に加えて、移動局装置２００のユーザクラス、ＱｏＳ（Quality of Service）、及びＰＦ（Proportional Fairness）値等を考慮して決定されてもよい。

次に、メッセージ生成部１３２は、空間ストリーム数決定部１２６により決定された空間ストリーム数のうち最大の数を示すＳＴ及び割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定されたＰＲＵを示すＭＡＰを含むＰＨＹヘッダ６００、及び割り当てＰＲＵ決定部１２８により決定された変調方式を示す変調方式通知領域７０２を含むＰＨＹヘッダ７００を生成する（Ｓ８０９）。

次に、メッセージ生成部１３２は、ＰＨＹヘッダ６００を含む、ＡＮＣＨにおける送信データと、ＰＨＹヘッダ７００を含む、ＥＸＣＨにおける送信データと、を変復調部１４０に出力することで、ＰＨＹヘッダ６００及びＰＨＹヘッダ７００を移動局装置２００に送信する（Ｓ８１０）。以上で基地局装置１００の通信制御動作は終了する。

以上の構成により、ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置２００との通信を行う基地局装置１００は、空間ストリームの数及び変調方式を変化させて移動局装置２００と通信を行う。

なお、上記実施形態では、空間ストリーム数の最大の数及び割り当てＰＲＵがＰＨＹヘッダ６００によって通知され、割り当てＰＲＵにおける空間ストリーム数と各空間ストリームの変調方式がＰＨＹヘッダ７００によって通知される構成が示されたが、これらの情報がメッセージ生成部１３２によって移動局装置２００に通知される構成であれば他の構成でもよい。

また、上記実施形態では、変調方式通知領域７０２のデータは、対応する割り当てＰＲＵにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式をそれぞれ示すＭＩを組み合わせて構成されているが、空間ストリームのそれぞれの変調方式を示すビット列から厚生されていれば他の構成でもよい。例えば変調方式の組み合わせが予め定められる組み合わせの１つである（全ての組み合わせが選択されることがない）場合には、選択されうる変調方式の組み合わせをそれぞれ示すシグナルシンボルを予め規定し、このシグナルシンボルによって変調方式を通知する構成とすることで、変調方式を通知する情報のデータサイズを圧縮してもよい。

例えばＳＶＤ方式では、複数の空間ストリームが形成される場合、前述のとおり特異値にはλ_１≧λ_２≧λ_３≧λ_４≧０の関係が成立し、各空間ストリームの変調度においては、２つ目の空間ストリームの変調度は１つ目の空間ストリームの変調度以下（図５において上方向、すなわち１つ目の空間ストリームの変調方式がＢＰＳＫ２／３の場合には２つ目の空間ストリームの変調方式は、ＢＰＳＫ２／３、ＢＰＳＫ１／２のいずれか）、同様に３つ目の空間ストリームの変調度は２つ目の空間ストリームの変調度以下、４つ目の空間ストリームの変調度は３つ目の空間ストリームの変調度以下、という関係が成立するため、実際に選択されうる組み合わせを示すだけのシグナルシンボルを予め規定すれば、変調方式を示すための情報のビット数は上記実施形態に示される１６ビットより削減される。

さらに、選択する組み合わせを限定する規則を予め定義して組み合わせ数を削減してＭＩのビット数を削減してもよい。例えば４つの空間ストリームが形成される場合に、「それぞれの変調方式が“ＱＰＳＫ−ＱＰＳＫ−ＱＰＳＫ−ＱＰＳＫ”と選択されうる通信状況においても、“ＱＰＳＫ−ＱＰＳＫ−ＱＰＳＫ−ＢＰＳＫ”とする」等と規則を定義することで組み合わせ数を削減して変調方式を示すための情報のビット数を削減してもよい。

また、変調方式通知領域７０２の変調方式が空間ストリームの数に基づいて決定される構成としてもよい。変調方式通知領域７０２の変調方式をＢＰＳＫからＱＰＳＫにすれば、変調方式通知領域７０２の変調後のシンボル数は半分になる。よって例えば、空間ストリームの数が２以上の場合等、変調方式をＢＰＳＫからＱＰＳＫとする等、変調方式通知領域７０２の変調方式が空間ストリームの数に基づいて決定される構成としてもよい。

また、上記実施形態では割り当てＰＲＵのそれぞれについて空間ストリームの数が決定される構成が示されたが、全ての割り当てＰＲＵの空間ストリームの数が同一の値に決定される構成としてもよい。すなわち、空間ストリームの数を特定の値に固定し、形成可能な空間ストリームの数がこの特定の値以上であるＰＲＵが通信に割り当てられる構成としてもよい。この場合、上記実施形態で示された“１１１１”のような予め定められるデータを組み込む構成は不要であり、変調方式通知領域７０２の全てが変調方式の通知に使用される。

また、上記実施形態では空間ストリームの数に関係なく同一形式のＰＨＹヘッダ６００を生成する構成が示されたが、本発明はこれに限定されず、割り当てＰＲＵの少なくとも１つにおける空間ストリームが複数である場合には上記実施形態に示す形式にＰＨＹヘッダ６００を生成し、全ての割り当てＰＲＵにおける空間ストリームが単一である場合にはＭＡＰのみを含む（ＳＴを含まない）ＰＨＹヘッダを生成する構成としてもよい。

１００基地局装置、１２０制御部、１２２メッセージ解析部、１２４キャリアセンス部、１２６空間ストリーム数決定部、１２８割り当てＰＲＵ決定部、１３０伝搬路特性推定部、１３２メッセージ生成部、１３４記憶部、１４０変復調部、１６０送受信部、１８０，１８２，１８４，１８６アンテナ、２００移動局装置、３００移動体通信システム、６００，７００ＰＨＹヘッダ、７０２変調方式通知領域。

Claims

ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置であって、
前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定手段と、
前記空間ストリーム決定手段により決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定手段と、
前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネル決定手段により前記次通信チャネルのそれぞれについて決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの変調方式をそれぞれ示す該空間ストリームの数と同数の変調方式情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信することを特徴とする基地局装置。
請求項２に記載の基地局装置において、
前記制御情報通知手段により送信される制御情報は、空間ストリーム数の最大数と同数の変調方式情報を含みうるデータサイズを有する、前記変調方式情報が組み込まれる変調方式通知領域を有し、
前記変調方式通知領域は、前記空間ストリーム数が前記空間ストリーム数の最大数より小さい場合、前記変調方式情報と、予め定められるデータと、を含むことを特徴とする基地局装置。
請求項３に記載の基地局装置において、
前記空間ストリーム数の最大数は、前記次通信チャネル決定手段により決定される、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される前記空間ストリームの数のうちの最大数であり、前記制御情報通知手段により前記移動局装置に通知されることを特徴とする基地局装置。
請求項１，２，４のいずれかに記載の基地局装置において、
前記制御情報通知手段は、前記変調方式情報を、該変調方式情報が対応する次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームの数に基づいて決定される変調方式で変調することを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記次通信チャネルのそれぞれについて前記変調方式決定手段により決定される、該次通信チャネルにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせは、変調方式の予め定められる組み合わせの１つであり、
前記制御情報通知手段は、前記次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームのそれぞれの変調方式の組み合わせを示す情報を、該次通信チャネルに対応する通信チャネルにより送信することを特徴とする基地局装置。
ＭＩＭＯ方式に対応する移動局装置との通信に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てて該通信を行う基地局装置における通信制御方法であって、
前記移動局装置との通信で使用されている前記通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局装置との間で形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、を決定する空間ストリーム決定ステップと、
前記空間ストリーム決定ステップにおいて決定される前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれに設定可能な変調方式と、に基づいて、前記移動局装置との後続する通信に割り当てられる次通信チャネルを決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれにおいて形成される空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれの変調方式と、を決定する次通信チャネル決定ステップと、
前記次通信チャネル決定ステップにおいて決定される、前記次通信チャネルと、前記空間ストリームの数と、前記空間ストリームのそれぞれの前記変調方式と、を前記移動局装置に通知する制御情報通知ステップと、
を有することを特徴とする通信制御方法。