JP2014155192A - 無線通信方法、無線通信システム、および無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの基地局が複数の端末局に対して空間多重伝送を行う無線通信システムにおいて、伝搬チャネル情報のフィードバックによるオーバーヘッドを減少させ、実効的なスループットを向上させる。
【解決手段】複数の端末局１０１−１、１０１−２は、伝搬チャネル推定用の既知信号を基地局１００に送信する。基地局１００は、受信した既知信号から伝搬チャネル情報を推定し、推定した前記伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する。そして、基地局１００は、算出した送信ウエイトを用いて、端末局１０１−１、１０１−２に対して空間多重によりデータを送信する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、無線通信方法、無線通信システム、および無線機に関するもので、特に、基地局が複数の端末局に対し同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行うものに係わる。

５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。このシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓのスループットを実現している。ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットであり、実際には、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０Ｍｂｐｓ程度である。

さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻および同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚの周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用する技術や、複数のフレームを束ねて送信を行うフレームアグリゲーション、ブロックＡＣＫ信号による制御信号のオーバーヘッドの削減による効率化などの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である。（非特許文献１）。

さらに、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用する通信技術や、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速な無線通信の実現を目指している。

ＭＵ−ＭＩＭＯでは、事前に取得した伝搬チャネル情報を用いて、端末間の干渉を抑圧できる送信ウエイトを算出し、該送信ウエイトを用いて送信することで、高速な通信を実現できる。（非特許文献２）。伝搬チャネル情報の取得方法は、基地局から伝搬チャネル情報推定用の既知信号を所望の端末局に送信するステップと、端末局が受信信号と既知信号の差分から伝搬チャネル情報を推定するステップと、端末局が前記伝搬チャネル情報を基地局に通知するステップと、から構成される

守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日 Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,"Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels," IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, issue 2, Feb. 2004, pp. 461−471.

しかしながら、背景技術において説明した伝搬チャネル情報取得方法では、端末局が伝搬チャネル情報の通知を行う。従って、通知を行うための通信時間が余分に必要となり、実効的なスループットが低下することが問題となっている。また、伝搬チャネル情報は、基地局や端末局の移動や周囲の環境が変化するに従って変化する。すなわち、このような通信時間が存在すると伝搬チャネル情報を推定した時間と実際にデータ伝送を行う時間が異なるため、端末局間の干渉を抑圧することができる送信ウエイトの形成が困難となり、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が困難となる。

この問題を解決する技術として、下り通信（基地局から端末局への通信）と上り通信（端末局から基地局への通信）で同じ周波数帯域を用いる時間分割通信システムにおいて、上り通信の伝搬チャネル情報を用いて下り通信の送信ウエイトの算出を行い、この送信ウエイトを下り通信で用いて送信を行う技術がある。この技術により伝搬チャネル情報の通知を省くことができ、実効的なスループットの改善か可能となる。

しかしながら、上述の技術は、１台の基地局と１台の端末局との間の１対１の通信への適用したものである。１対１の通信では送信局側で干渉抑圧を行う必要はないが、１台の基地局と複数台の端末局との間で１対多の空間多重通信を行う場合には、各受信局間の干渉を送信局側で低減抑圧する必要がある。さらに、上り通信と下り通信の伝搬チャネル情報は送受信部の特性によって完全に一致することは無いため、この技術は、すべての無線通信システムに適用することは困難である。

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、その目的は、１つの基地局が複数の端末局に対して空間多重伝送を行う際に、伝搬チャネル情報のフィードバックによるオーバーヘッドを減少させ、実効的なスループットを向上させることができる無線通信方法、無線通信システム、および無線機を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、複数の端末局が、基地局に伝搬チャネル推定用の既知信号を送信するステップと、基地局が、受信した既知信号から基地局と端末局との間の伝搬チャネル情報を推定するステップと、基地局が、推定した伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出するステップと、基地局が、算出した送信ウエイトを用いて複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。

また、本発明の一態様は、さらに、基地局が伝搬チャネル推定用の既知信号を送信する端末局を指定するための指定信号を端末局に送信するステップを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、さらに、送信ウエイトを補正する補正値を算出するステップを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、補正値は、基地局から何れかの端末局への下り伝搬チャネル情報と、何れかの端末局から基地局への上り伝搬チャネル情報とから算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、補正値は、基地局から他の基地局への下り伝搬チャネル情報と、他の基地局から基地局への上り伝搬チャネル情報とから算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、補正値を算出する際に、伝搬チャネル情報の特異値分解から算出される特異ベクトルから構成される行列を用いることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、補正値を算出する際に、温度情報に基づいて補正値の算出を決定することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、補正値を算出する際に、複数の補正値の平均から補正値を算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、伝搬チャネル情報を有線を用いて取得することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、基地局と複数の端末局とが通信する無線通信システムであって、複数の端末局は、伝搬チャネル推定用の既知信号を基地局に送信する送信部を有し、基地局は、端末局から送られてきた伝搬チャネル推定用の既知信号を受信する受信部と、受信した既知信号から伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、伝搬チャネル推定部により推定した伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、算出した送信ウエイトを用いて複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信する送信部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、複数の端末局と通信する無線通信システムの基地局として用いられる無線機であって、複数の基地局から送信される伝搬チャネル推定用の既知信号を受信する受信部と、受信部が受信した既知信号から伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、伝搬チャネル推定部により推定した伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、算出された送信ウエイトを用いて複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１つの基地局が複数の端末局に対して空間多重伝送を行う際に、端末局から基地局への上り通信で取得する伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出し、この送信ウエイトを伝送で用いることで、実効的なスループットを向上できる。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおけるパケット信号の送信の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態におけるパケット信号の送信の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムおける端末局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムを示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態における基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態における他の基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムにおける他の基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第５の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局の構成を示す概略ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
Ａ．第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムは、基地局１００と、基地局１００と無線パケット通信を行う端末局１０１−１〜１０１−Ｎ（Ｎは任意の整数）を具備している。なお、この例では、２台の端末局１０１−１および端末局１０１−２が図示されている。

基地局１００と、端末局１０１−１〜１０１−Ｎとは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式により同一周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う。無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置である。例えば、基地局１００は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）におけるアクセスポイントなどであり、端末局１０１−１および１０１−２はコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、１つの基地局１００と、複数の端末局１０１−１〜１０１−Ｎとは、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）方式により、複数のアンテナにより同一時刻および同一周波数チャネルを用いて空間多重伝送（空間多重送信）を実現することができる。

ここで、基地局１００と端末局１０１−１との間の伝搬チャネル情報をＨ_１とし、基地局１００と端末局１０１−２との間の伝搬チャネル情報をＨ_２とすると、それぞれ下記の式で表される。

ここで、ｈは基地局１００のアンテナと端末局１０１−１〜１０１−Ｎのアンテナ間の伝搬チャネルである。

図２は、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局１００を構成する無線機の概略ブロック図である。図２に示すように、基地局１００は、アンテナ１０２−１〜１０２−Ｎと、送信部１０３−１〜１０３−Ｎと、受信部１０４−１〜１０４−Ｎと、変調部１０５と、ウエイト演算部１０６と、送信ウエイト算出部１０７と、伝搬チャネル推定部１０８と、復調部１０９と、ネットワークインターフェース１１０とを備えている。

送信部１０３−１〜１０３−Ｎは、ウエイト演算部１０６から入力される送信信号の周波数を無線通信システムで規定される周波数に変換を行ったり、送信電力の調整などを行い、アンテナ１０２−１〜１０２−Ｎに出力する。受信部１０４−１〜１０４−Ｎは、アンテナ１０２−１〜１０２−Ｎを介して受信した受信信号の周波数を変換を行ったり、受信電力の調整などを行い、復調部１０９に出力を行う。変調部１０５は、ネットワークインターフェース１１０から入力されるデータ信号を無線パケット信号に変調を行い、ウエイト演算部１０６に出力を行う。

ウエイト演算部１０６は、変調部１０５から入力される無線パケット信号に、送信ウエイト算出部１０７から入力される送信ウエイトを乗算して送信信号を生成し、送信部１０３−１〜Ｎに出力する。送信ウエイト算出部１０７は、伝搬チャネル推定部１０８から入力される伝搬チャネル情報をもとに送信ウエイトを算出し、ウエイト演算部１０６に出力を行う。

ここで、送信ウエイトを算出する方法としては、線形演算ではＺＦ（Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などの方法があり、非線形演算ではＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）法やＶＰ（Vector Perturbation）法などがある。本発明では、どの方法を用いても構わない。

伝搬チャネル推定部１０８は、復調部１０９から入力される受信信号と既知の伝搬チャネル推定用の信号との比較を行うことで、伝搬チャネル情報の推定を行い、送信ウエイト算出部１０７に出力を行う。復調部１０９は、受信部１０４−１〜１０４−Ｎから入力される受信信号をデータ信号に復調を行い、ネットワークインターフェース１１０に出力を行う。

ネットワークインターフェース１１０は、復調部１０９から入力されたデータ信号を、外部のネットワークにおいて用いられているパケットに変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース１１０は、外部のネットワークから受信したパケットをデータ信号に変換して変調部１０５に出力する。

続いて、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局１０１−１〜１０１−Ｎの構成について説明する。

図３は、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局１０１−１〜１０１−Ｎを構成する無線機の概略ブロック図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局１０１−１〜１０１−Ｎは、アンテナ１５２と、送信部１５３と、受信部１５４と、変調部１５５と、復調部１５９と、ネットワークインターフェース１６０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部１６１とを備えている。

送信部１５３は、変調部１５５から入力される送信信号の周波数を無線通信システムで規定される周波数の変換を行ったり、送信電力の調整などを行い、アンテナ１５２に出力する。受信部１５４は、アンテナ１５２を介して受信した受信信号の周波数の変換を行ったり、受信電力の調整などを行い、復調部１５９に出力を行う。変調部１５５は、ネットワークインターフェース１６０から入力されるデータ信号を無線パケット信号に変調を行い、送信部１５３に出力を行う。また、変調部１５５は、伝搬チャネル情報推定信号生成部１６１からの伝搬チャネル推定用の信号の変調を行う。伝搬チャネル情報推定信号生成部１６１は、伝搬チャネル推定用の信号を生成し、変調部１５５に出力する。伝搬チャネル推定用の信号は、既知信号である。

次に、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおける無線通信方法について説明する。ここでは、１つの基地局１００が２つの端末局１０１−１および１０１−２に、空間多重により同一周波数チャネルおよび同一時刻でデータを送信するときの処理について説明する。

第１の実施形態に係る無線通信システムでは、端末局１０１−１は、基地局１００に、伝搬チャネル推定用の信号を送信する。伝搬チャネル推定用の信号は、図３における伝搬チャネル情報推定信号生成部１６１により生成され、変調部１５５で変調され、送信部１５３からアンテナ１５２を介して送信される。同様に、端末局１０１−２は、基地局１００に、伝搬チャネル推定用の信号を送信する。

基地局１００は、端末局１０１−１および１０１−２からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると、この受信した伝搬チャネル推定用の信号から伝搬チャネルを推定し、推定した伝搬チャネルから送信ウエイトを算出する。すなわち、端末局１０１−１および１０１−２からの伝搬チャネル推定用の信号は、図２におけるアンテナ１０２−１および１０２−２で受信され、復調部１０９で復調された後、伝搬チャネル推定部１０８に送られる。伝搬チャネル推定部１０８は、この端末局１０１−１および１０１−２から取得した伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、基地局１００と端末局１０１−１との間の伝搬チャネルおよび基地局１００と端末局１０１−２との間の伝搬チャネルを推定する。送信ウエイト算出部１０７は、推定された伝搬チャネル情報をもとに、送信ウエイトの算出を行う。そして、基地局１００は、この送信ウエイトを用いて、端末局１０１−１および端末局１０１−２宛に、空間多重によりデータの送信を行う。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムにおけるパケット信号の送信の動作を示すタイムチャートの一例である。ここでの端末の数は、端末局１０１−１および１０１−２の２台とする。

図４に示すように、端末局１０１−１は、基地局１００宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信する（ステップＳ１０１）。同様に、端末局１０１−２は、基地局１００宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信する（ステップＳ１０２）。

次に、基地局１００は、ステップＳ１０１で端末局１０１−１により送信された伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を受信し、また、ステップＳ１０２で端末局１０１−２により送信された伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を受信する。そして、基地局１００は、端末局１０１−１からの伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から、基地局１００と端末局１０１−１との間の伝搬チャネル情報を推定し、また、端末局１０１−２からの伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から、基地局１００と端末局１０１−２との間の伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局１００は、推定された伝搬チャネル情報に応じて、基地局１００と端末局１０１−１との間の伝送での送信ウエイトおよび基地局１００と端末局１０１−２との間の伝送での送信ウエイトの生成を行う。そして、基地局１００は、このようにして生成された送信ウエイトを用いて、端末局１０１−１および端末局１０１−２宛に、空間多重でデータ（Ｄａｔａ１およびＤａｔａ２）の送信を行う（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。

次に、端末局１０１−１は、誤りなくパケット信号を復号した場合は、パケット信号受信後に確認信号（ＢＡＣＫ）を基地局１００に送信する（ステップＳ１０５）。また、基地局１００は、端末局１０１−２が誤りなくパケット信号を復号したか否かを確認するために、ＢＡＣＫの送信を指示する確認指示信号（ＢＡＣＫＲ）を送信する（ステップＳ１０６）。次に、端末局１０１−２は、ＢＡＣＫＲの受信に応じて基地局１００にＢＡＣＫを送信する（ステップＳ１０７）。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムでは、端末局１０１−１〜１０１−Ｎから基地局１００への上り通信において、伝搬チャネル推定用の信号を端末局１０１−１〜１０１−Ｎから基地局１００に送信し、基地局１００で伝搬チャネル情報を推定して送信ウエイトを算出するため、伝搬チャネル情報をフィードバック伝送するためのオーバーヘッドがなくなり、実行的なスループットの向上を図ることができる。

Ｂ．第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムついて説明する。図５は、第２の実施形態に係る無線通信システムおける基地局２００を構成する無線機を示す概略ブロック図である。図５に示すように、基地局２００は、アンテナ２０２−１〜２０２−Ｎと、送信部２０３−１〜２０３−Ｎと、受信部２０４−１〜２０４−Ｎと、変調部２０５と、ウエイト演算部２０６と、送信ウエイト算出部２０７と、伝搬チャネル推定部２０８と、復調部２０９と、ネットワークインターフェース２１０と、指定信号生成部２１２とを備えている。アンテナ２０２−１〜２０２−Ｎ、送信部２０３−１〜２０３−Ｎ、受信部２０４−１〜２０４−Ｎ、変調部２０５、ウエイト演算部２０６、送信ウエイト算出部２０７、伝搬チャネル推定部２０８、復調部２０９、ネットワークインターフェース２１０は、第１実施形態に係る無線通信システムにおける基地局１００と同様であり、その説明は省略する。

第２の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局２００は、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局１００の構成に加えて、指定信号生成部２１２を有している。指定信号生成部２１２は、指定信号の生成を行い、変調部に出力する。ここで、指定信号とは、端末局に伝搬チャネル推定用の信号の送信指示するための信号であり、宛先端末局のアドレス情報等が記載される。

続いて、第２の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局２０１−１〜２０１−Ｎの構成について説明する。

図６は、第２の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局２０１−１〜２０１−Ｎを構成する無線機の概略ブロック図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局２０１−１〜２０１−Ｎは、アンテナ２５２と、送信部２５３と、受信部２５４と、変調部２５５と、復調部２５９と、ネットワークインターフェース２６０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部２６１と、指定信号解析部２６３とを備えている。アンテナ２５２、送信部２５３、受信部２５４、変調部２５５、復調部２５９、ネットワークインターフェース２６０、伝搬チャネル情報推定信号生成部２６１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの端末局１０１−１〜１０１−Ｎと同様であり、その説明は省略する。

第２の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局２０１−１〜２０１−Ｎは、第１の実施形態に係る無線通信システムにおける端末局１０１−１〜１０１−Ｎの構成に加えて、指定信号解析部２６３を有している。指定信号解析部２６３は、復調部２５９から入力される基地局２００からの指定信号の解析を行い、自身のアドレスが記載されている場合に、伝搬チャネル情報推定信号生成部２６１に出力を行う。また、伝搬チャネル情報推定信号生成部２６１は、指定信号解析部２６３から入力される信号がある場合に、伝搬チャネル情報の推定を行うための信号を生成し、変調部２５５に出力する。

本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムでは、図５における基地局２００の指定信号生成部２１２は、伝搬チャネル情報を推定する端末局を指定する指定信号を生成する。この指定信号は、変調部２０５で変調され、送信部２０３−１〜２０３−Ｎから、アンテナ２０２−１〜２０２−Ｎを介して送信される。そして、基地局２００からの指定信号は、端末局２０１−１〜２０１−Ｎのアンテナ２５２で受信され、復調部２５９で復調された後、指定信号解析部２６３に送られる。指定信号解析部２６３は、この指定信号の解析を行い、自身のアドレスが記載されているかどうかを判定する。そして、受信した指定信号に自身のアドレスが記載されている場合、伝搬チャネル情報推定信号生成部２６１は、伝搬チャネル推定用の信号を出力する。

以下、第１の実施形態に係る無線通信システムと同様に、この伝搬チャネル推定用の信号は、変調部２５５で変調され、送信部２５３からアンテナ２５２を介して送信される。そして、この伝搬チャネル推定用の信号は、基地局２００のアンテナ２０２−１〜２０２−Ｎで受信され、復調部２０９で復調された後、伝搬チャネル推定部２０８に送られる。伝搬チャネル推定部２０８は、この伝搬チャネル推定用の信号から伝搬チャネルを推定し、送信ウエイト算出部２０７は、推定された伝搬チャネルをもとに、送信ウエイトの算出を行う。

次に、第２の実施形態における無線通信方法について具体的に説明する。図７は、第２の実施形態におけるパケット信号の送信の動作を示すタイムチャートの一例である。ここでの端末数は、端末局２０１−１および端末局２０１−２の２台とする。図７において、基地局２００では端末局２０１−１および２０１−２宛の送信データ（Ｄａｔａ１およびＤａｔａ２）が生起している。

図７において、基地局２００は、端末局２０１−１〜２０１−Ｎ中で、端末局を指定して、指示信号（ＣＥＰ）を送信する。この例では、基地局２００は、端末局２０１−１および２０１−２宛てに、指示信号（ＣＥＰ）を送信している（ステップＳ２０１）。

次に、端末局２０１−１〜２０１−Ｎは、基地局２００から指示信号を受信した場合には、基地局２００宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信する。ここでは、端末局２０１−１が基地局２００から指示信号を受信しており、これに応じて、端末局２０１−１は、基地局２００宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信している（ステップＳ２０２）。同様に、端末局２０１−２も、基地局２００から指示信号を受信しており、これに応じて、端末局２０１−２は、基地局２００宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信している（ステップＳ２０３）。

次に、基地局２００は、ステップＳ２０２で端末局２０１−１により送信された伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を受信し、また、ステップＳ２０３で端末局２０１−２により送信された伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を受信する。そして、基地局２００は、端末局２０１−１からの伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から、基地局２００と端末局２０１−１との間の伝搬チャネル情報を推定し、また、端末局２０１−２からの伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から、基地局２００と端末局２０１−２との間の伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局２００は、推定された伝搬チャネルに応じて、基地局２００と端末局２０１−１との間の伝送での送信ウエイトおよび基地局２００と端末局２０１−２との間の伝送での送信ウエイトの生成を行う。そして、基地局２００は、このようにして生成された送信ウエイトを用いて、端末局２０１−１および端末局２０１−２宛に、空間多重によりデータ（Ｄａｔａ１およびＤａｔａ２）の送信を行う（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。

次に、端末局２０１−１は、誤りなくパケット信号を復号した場合は、パケット信号受信後に確認信号（ＢＡＣＫ）を基地局２００に送信する（ステップＳ２０６）。次に、基地局２００は、端末局２０１−２が誤りなくパケット信号を復号したか否かを確認するために、ＢＡＣＫの送信を指示する確認指示信号（ＢＡＣＫＲ）を送信する（ステップＳ２０７）。次に、端末局２０１−２は、ＢＡＣＫＲの受信に応じて基地局２００にＢＡＣＫを送信する（ステップＳ２０８）。

以上説明したように、第２の実施形態に係る無線通信システムでは、指定信号により伝搬チャネル用の信号を送信する端末局を選択することができる。

Ｃ．第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係る無線通信システムついて説明する。図８は、第３の実施形態に係る無線通信システムおける基地局３００を構成する無線機の概略ブロック図である。図８に示すように、基地局３００は、アンテナ３０２−１〜３０２−Ｎと、送信部３０３−１〜３０３−Ｎと、受信部３０４−１〜３０４−Ｎと、変調部３０５と、ウエイト演算部３０６と、送信ウエイト算出部３０７と、伝搬チャネル推定部３０８と、復調部３０９と、ネットワークインターフェース３１０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部３１４と、補正値算出部３１５とを備えている。アンテナ３０２−１〜３０２−Ｎ、送信部３０３−１〜３０３−Ｎ、受信部３０４−１〜３０４−Ｎ、変調部３０５、ウエイト演算部３０６、送信ウエイト算出部３０７、伝搬チャネル推定部３０８、復調部３０９、ネットワークインターフェース３１０は、第１または第２の実施形態に係る無線通信システムの基地局１００または２００と同様であり、その説明は省略する。

伝搬チャネル情報推定信号生成部３１４は、事前に、基地局３００と端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかとの間で、下り伝搬チャネル情報の推定を行うための信号を生成し、変調部３０５に出力する。

補正値算出部３１５は、事前に取得する基地局３００から端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかへの下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかから基地局３００への上り伝搬チャネル情報を用いて補正値の算出を行い、送信ウエイト算出部３０７に出力を行う。送信ウエイト算出部３０７は、伝搬チャネル推定部３０８から入力される伝搬チャネル情報と補正値算出部３１５からの補正値とを演算して送信ウエイトを算出し、ウエイト演算部３０６に出力を行う。

図９は、第３の実施形態に係る無線通信システムおける端末局３０１−１〜３０１−Ｎを構成する無線機の概略ブロック図である。図９に示すように、端末局３０１−１〜３０１−Ｎは、アンテナ３５２と、送信部３５３と、受信部３５４と、変調部３５５と、復調部３５９と、ネットワークインターフェース３６０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部３６１と、伝搬チャネル推定部３６５とを備えている。アンテナ３５２、送信部３５３、受信部３５４、変調部３５５、復調部３５９、ネットワークインターフェース３６０、伝搬チャネル情報推定信号生成部３６１は、第１または第２の実施形態の端末局１０１−１〜１０１−Ｎまたは２０１−１〜２０１−Ｎと同様であり、その説明は省略する。伝搬チャネル推定部３６５は、復調部３５９から入力される受信信号と既知の伝搬チャネル推定用の信号との比較を行うことで、下り伝搬チャネル情報の推定を行う。

第３の実施形態に係る無線通信システムは、事前に、基地局３００と端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかとの間で取得した下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかから基地局３００への上り伝搬チャネル情報から補正値を算出し、この補正値を用いて送信ウエイトを算出することで、上り通信と下り通信の伝搬チャネル情報の送受信機の特性による違いを補正し、精度が高い送信ウエイトを算出することができるようにしたものである。

補正値の算出の具体的な計算方法を説明するために、ここでは、端末局３０１−１を用いて説明を行う。基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報Ｈ_ｄは、下記の式で表される。

ここで、ｇ_ｒｓｔａは端末局３０１−１の受信部の特性を示し、ｇ_ｔａｐは基地局３００の送信部の特性を示し、下記の式で表される。

また、端末局３０１−１から基地局３００への上り伝搬チャネル情報Ｈ_ｕは、下記の式で表される。

ここで、ｇ_ｔｓｔａは端末局３０１−１の送信部の特性を示し、ｇ_ｒａｐは基地局３００の受信部の特性を示し、下記の式で表される。また、ｔは転置を示す。

補正値Ｋの算出では、下り伝搬チャネル情報Ｈ_ｄおよび上り伝搬チャネル情報Ｈ_ｕを用いて下記のように算出を行う。

上式より、補正値Ｋは、基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１から基地局３００への上り伝搬チャネル情報とから算出できることが分かる。なお、ここでは、基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１から基地局３００への上り伝搬チャネル情報とを用いて補正値を算出する例について説明したが、基地局３００と何れかの端末局との間の上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報とが取得できれば、補正値Ｋは算出できる。

基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報を取得するために、第３の実施形態に係る無線通信システムでは、事前に、基地局３００は、端末局３０１−１に、伝搬チャネル推定用の信号を送信する。伝搬チャネル推定用の信号は、図８における伝搬チャネル情報推定信号生成部３１４により生成され、変調部３０５で変調され、送信部３０３−１〜３０３−Ｎからアンテナ３０２−１〜３０２−Ｎを介して送信される。

端末局３０１−１は、基地局３００からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると、この受信した伝搬チャネル推定用の信号から下り伝搬チャネル情報を推定する。すなわち、基地局３００からの伝搬チャネル推定用の信号は、図９におけるアンテナ３５２で受信され、復調部３５９で復調された後、伝搬チャネル推定部３６５に送られる。伝搬チャネル推定部３６５は、この基地局３００から取得した伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報を推定する。そして、端末局３０１−１は、基地局３００に、伝搬チャネル推定用の信号を送信すると同時に、推定した基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報を送信する。すなわち、図９において、端末局３０１−１は、伝搬チャネル情報推定信号生成部３６１により生成された伝搬チャネル推定用の信号を変調部３５５に送ると共に、伝搬チャネル推定部３６５で推定した下り伝搬チャネル情報を変調部３５５に送る。変調部３５５は、伝搬チャネル推定用の信号および下り伝搬チャネル情報を変調し、送信部３５３から、アンテナ３５２を介して送信する。

基地局３００は、端末局３０１−１からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると共に、基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報を受信して取得する。そして、基地局３００は、受信した伝搬チャネル推定用の信号から、端末局３０１−１から基地局３００への上り伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局３００は、受信した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報を用いて、補正値Ｋを算出する。

すなわち、端末局３０１−１からの信号は、図８におけるアンテナ３０２−１および３０２−２で受信され、復調部３０９で復調される。復調部３０９からは、伝搬チャネル推定用の信号と、基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報とが出力される。基地局３００から端末局３０１−１への下り伝搬チャネル情報は、補正値算出部３１５に送られる。また、伝搬チャネル推定用の信号は、伝搬チャネル推定部３０８に送られる。伝搬チャネル推定部３０８は、この伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、端末局３０１−１から基地局３００への上り伝搬チャネル情報を推定する。この上り伝搬チャネル情報は補正値算出部３１５に送られる。

補正値算出部３１５は、復調部３０９からの下り伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル推定部３０８からの上り伝搬チャネル情報とを用いて、式（７）に示すような演算を行い、補正値Ｋを算出する。送信ウエイト算出部３０７は、伝搬チャネル推定部３０８から入力される伝搬チャネル情報および補正値算出部３１５を、式（８）に示すように乗算し、この乗算された情報Ｈ_ｕ’をもとに送信ウエイトを算出し、ウエイト演算部３０６に出力を行う。

次に、第３の実施形態における上り伝搬チャネル情報および下り伝搬チャネル情報の取得方法について具体的に説明する。図１０は、第３の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートの一例である。ここでの端末数は１台とする。

図１０において、基地局３００は、端末局３０１−１宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信する（ステップＳ３０１）。

次に、端末局３０１−１は、ステップＳ３０１で基地局３００より送信された伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を受信する。そして、端末局３０１−１は、基地局３００からの伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から、基地局３００と端末局３０１−１との間の下り伝搬チャネル情報を推定する。そして、端末局３０１−１は、推定した下り伝搬チャネル情報を基地局３００に送信を行う（ＣＥＲ）。この際に、端末局３０１−１は、推定した伝搬チャネル情報に加えて伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）も同時に送信する（ステップＳ３０２）。

次に、基地局３００は、端末局３０１−１から送信された信号から下り伝搬チャネル情報（ＣＥＲ）を取得する。同時に、基地局３００は、伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から上り伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局３００は、受信した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報を用いて補正値を求める。

なお、パケット信号を伝送する際のタイムチャートは、第１の実施形態および第２の実施形態に係る無線通信システムと同様であるため説明は省略する。

以上説明したように、第３の実施形態に係る無線通信システムは、事前に、基地局３００と端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかとの間で取得した下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかから基地局３００への上り伝搬チャネル情報から補正値を算出し、この補正値を用いて送信ウエイトを算出することで、伝搬チャネル情報の補正を行うことで、送受信部の特性の違いを補正して、精度が高い送信ウエイトを算出することができる。

Ｄ．第４の実施形態
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムを示す概略ブロック図である。図１１に示すように、本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムは、基地局４００−１および４００−２と、基地局４００−１と無線パケット通信を行う端末局４０１−１と４０１−２とを備えている。

ここで、基地局４００−１と端末局４０１−１との間の伝搬チャネル情報はＨ_１とし、基地局４００−１と端末局４０１−２との間の伝搬チャネル情報はＨ_２とし、基地局４００−１と他の基地局４００−２との間の伝搬チャネル情報はＨＨとし、下記の式で表される。

図１２は、第４の実施形態における基地局４００−１の構成を示す概略ブロック図である。図１２に示すように、基地局４００−１は、アンテナ４０２−１〜４０２−Ｎと、送信部４０３−１〜４０３−Ｎと、受信部４０４−１〜４０４−Ｎと、変調部４０５と、ウエイト演算部４０６と、送信ウエイト算出部４０７と、伝搬チャネル推定部４０８と、復調部４０９と、ネットワークインターフェース４１０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部４１４と、補正値算出部４１５とを備えている。アンテナ４０２−１〜４０２−Ｎ、送信部４０３−１〜４０３−Ｎ、受信部４０４−１〜４０４−Ｎ、変調部４０５、ウエイト演算部４０６、送信ウエイト算出部４０７、伝搬チャネル推定部４０８、復調部４０９、ネットワークインターフェース４１０は、第３の実施形態に係る無線通信システムの基地局３００と同様であり、その説明は省略する。

伝搬チャネル情報推定信号生成部４１４は、事前に、基地局４００−２から他の基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報の推定を行うための信号を生成し、変調部４０５に出力する。補正値算出部４１５は、基地局４００−１から他の基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報と、基地局４００−２から基地局４００−１への上り伝搬チャネル情報を用いて補正値の算出を行い、送信ウエイト算出部４０７に出力を行う。

図１３は、第４の実施形態における他の基地局４００−２を構成する無線機の概略ブロック図である。図１３に示すように、基地局４００−２は、アンテナ４３２−１〜４３２−Ｎと、送信部４３３−１〜４３３−Ｎと、受信部４３４−１〜４３４−Ｎと、変調部４３５と、ウエイト演算部４３６と、送信ウエイト算出部４３７と、伝搬チャネル推定部４３８と、復調部４３９と、ネットワークインターフェース４４０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部４４４と、補正値算出部４４５とを備えている。この構成は、基地局４００−１と同様であり、その説明は省略する。

端末局４０１−１、４０１−２については、第１の実施形態から第３の実施形態に係る無線通信システムの端末局と同様であり、その説明は省略する。

前述の第３の実施形態では、事前に、基地局３００と端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかとの間で取得した下り伝搬チャネル情報と、端末局３０１−１〜３０１−Ｎの何れかから基地局３００への上り伝搬チャネル情報から補正値を算出している。これに対して、この第４の実施形態では、事前に、基地局４００−１と他の基地局４００−２との間で、下り伝搬チャネル情報と上り伝搬チャネル情報を取得し、この基地局４００−１と他の基地局４００−２との間の下り伝搬チャネル情報と上り伝搬チャネル情報から補正値を算出し、この補正値を用いて送信ウエイトを補正している。

具体的な計算方法を説明するために、ここでは、図１１に示したように、基地局４００−１、４００−２、端末局４０１−１、４０１−２からなる無線通信システムを用いて説明を行う。基地局４００−１から基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報ＨＨ_ｄは、下記の式で表される。

ここで、ｇ_ｒ ^ａｐ２は基地局４００−２の受信部の特性を示し、ｇ_ｔ ^ａｐ１は基地局４００−１の送信部の特性を示し、下記の式で表される。

また、基地局４００−２から基地局４００−１への上り伝搬チャネル情報ＨＨ_ｕは、下記の式で表される。

ここで、ｇ_ｒ ^ａｐ１は基地局４００−１の受信部の特性を示し、ｇ_ｔ ^ａｐ２は基地局４００−２の送信部の特性を示し、下記の式で表される。また、ｔは転置を示す。

補正値Ｋの算出では、下り伝搬チャネル情報ＨＨ_ｄおよび上り伝搬チャネル情報ＨＨ_ｕを用いて下記のように算出を行う。

上式より、補正値Ｋは、基地局４００−１から他の基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報と、他の基地局４００−２から基地局４００−１への上り伝搬チャネル情報とから算出できることが分かる。

基地局４００−１から基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報を取得するために、第４の実施形態に係る無線通信システムでは、事前に、基地局４００−１は、他の基地局４００−２に、伝搬チャネル推定用の信号を送信する。伝搬チャネル推定用の信号は、図１２における伝搬チャネル情報推定信号生成部４１４により生成され、変調部４０５で変調され、送信部４０３−１〜４０３−Ｎからアンテナ４０２−１〜４０２−Ｎを介して送信される。

他の基地局４００−２は、基地局４００−１からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると、この受信した伝搬チャネル推定用の信号から、下り伝搬チャネル情報を推定する。すなわち、基地局４００−１からの伝搬チャネル推定用の信号は、図１３における基地局４００−２のアンテナ４３２−１〜４３２−Ｎで受信され、復調部４３９で復調された後、伝搬チャネル推定部４３８に送られる。伝搬チャネル推定部４３８は、この基地局４００−１から取得した伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、基地局４００−１から基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局４００−２は、推定した下り伝搬チャネル情報を変調部４３５に送ると共に、伝搬チャネル情報推定信号生成部４４４からの伝搬チャネル推定用の信号を変調部４３５に送る。そして、送信部４３３−１〜４３３−Ｎは、アンテナ４３２−１〜４３２−Ｎを介して、伝搬チャネル推定用の信号を基地局４００−１に送信すると同時に、推定した基地局４００−１から基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報を基地局４００−１に送信する。

基地局４００−１は、他の基地局４００−２からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると共に、基地局４００−１から他の基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報を受信して取得する。そして、基地局４００−１は、受信した伝搬チャネル推定用の信号から、他の基地局４００−２から基地局４００−１への上り伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局４００−１は、受信した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報を用いて、補正値Ｋを算出する。

すなわち、他の基地局４００−２からの信号は、図１２における基地局４００−１のアンテナ４０２−１〜４０２−Ｎを介して、受信部４０４−１〜４０４−Ｎで受信され、復調部４０９で復調される。基地局４００−１の復調部４０９からは、伝搬チャネル推定用の信号と、基地局４００−１から他の基地局４００−２への下り伝搬チャネル情報とが出力される。下り伝搬チャネル情報は、補正値算出部４１５に送られる。また、伝搬チャネル推定用の信号は、伝搬チャネル推定部４０８に送られる。伝搬チャネル推定部４０８は、この伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、他の基地局４００−２から基地局４００−１への上り伝搬チャネルを推定する。この上り伝搬チャネル情報は補正値算出部４１５に送られる。

補正値算出部４１５は、復調部４０９からの下り伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル推定部４０８からの上り伝搬チャネル情報とを用いて、式（１８）に示すような演算を行い、補正値Ｋを算出する。

次に第４の実施形態における上り伝搬チャネル情報および下り伝搬チャネル情報の取得方法について具体的に説明する。図１４は、第４の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートの一例である。

基地局４００−１は、基地局４００−２宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を送信する（ステップＳ４０１）。

次に、基地局４００−２は、基地局４００−１から伝搬チャネル推定用の信号を受信した場合には、伝搬チャネル推定用の信号から下り伝搬チャネル情報を推定し、推定した下り伝搬チャネル情報（ＣＥＲ）を基地局４００−１に送信を行う。この際に、基地局４００−２は、推定した下り伝搬チャネル情報に加えて伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）も同時に送信する（ステップＳ４０２）。

次に、基地局４００−１は、基地局４００−２から送信された信号から下り伝搬チャネル情報（ＣＥＲ）を取得する。同時に、基地局４００−１は、受信した伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から上り伝搬チャネル情報を推定する。そして、基地局４００−１は、取得した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報とから、補正値を求める。

なお、パケット信号を伝送する際のタイムチャートは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様であるため説明は省略する。

以上説明したように、第４の実施形態に係る無線通信システムでは、事前に、基地局４００−１と他の基地局４００−２との間で取得した下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報から補正値を算出し、この補正値を用いて送信ウエイトを算出することで、送受信部の特性の違いを補正して、精度が高い送信ウエイトを算出することができる。

Ｅ．第５の実施形態
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。図１５に示すように、本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムは、基地局５００−１および５００−２と、基地局５００−１と無線パケット通信を行う端末局５０１−１と５０１−２とを備えている。基地局５００−１と他の基地局５００−２との間は、有線ネットワーク５２０を介して接続される。

図１６は、本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局５００−１を構成する無線機の概略ブロック図である。図１６に示すように、基地局５００−１は、アンテナ５０２−１〜５０２−Ｎと、送信部５０３−１〜５０３−Ｎと、受信部５０４−１〜５０４−Ｎと、変調部５０５と、ウエイト演算部５０６と、送信ウエイト算出部５０７と、伝搬チャネル推定部５０８と、復調部５０９と、ネットワークインターフェース５１０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部５１４と、補正値算出部５１５とを備えている。アンテナ５０２−１〜５０２−Ｎ、送信部５０３−１〜５０３−Ｎ、受信部５０４−１〜５０４−Ｎ、変調部５０５、ウエイト演算部５０６、送信ウエイト算出部５０７、伝搬チャネル推定部５０８、復調部５０９、ネットワークインターフェース５１０、伝搬チャネル情報推定信号生成部５１４、補正値算出部５１５は、第４の実施形態に係る無線通信システムの基地局４００−１と同様であり、その説明を省略する。

図１７は、本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局５００−２を構成する無線機の概略ブロック図である。図１７に示すように、基地局５００−２は、アンテナ５３２−１〜５３２−Ｎと、送信部５３３−１〜５３３−Ｎと、受信部５３４−１〜５３４−Ｎと、変調部５３５と、ウエイト演算部５３６と、送信ウエイト算出部５３７と、伝搬チャネル推定部５３８と、復調部５３９と、ネットワークインターフェース５４０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部５４４と、補正値算出部５４５とを備えている。これらの構成は、基地局５００−１と同様であり、その説明は省略する。

図１７に示すように、第５の実施形態における他の基地局５００−２は、伝搬チャネル推定部５３８で推定した下り伝搬チャネル情報をネットワークインターフェース５４０を介して有線ネットワーク５２０により出力できる。また、図１６に示すように、第５の実施形態における基地局５００−１は、有線ネットワーク５２０により他の基地局５００−２から送られてきた伝搬チャネル情報を、ネットワークインターフェース５１０を介して入力して、補正値算出部５１５に送ることができる。他の構成については、第４の実施形態と同様である。

端末局５０１−１〜５０１−Ｎについては、第１の実施形態から第３の実施形態に係る無線通信システムの端末局と同様であり、その説明は省略する。

第４の実施形態と同様に、この第５の実施形態では、事前に、基地局５００−１と他の基地局５００−２との間で取得した下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報から補正値を算出し、この補正値を用いて送信ウエイトを算出することで、精度が高い送信ウエイトを算出するようにしている。この第５の実施形態では、事前に、基地局５００−１と他の基地局５００−２との間で下り伝搬チャネル情報と上り伝搬チャネル情報を取得する際に、基地局５００−１と５００−２との間で接続された有線ネットワーク５２０用いて情報を取得することで、精度が高い伝搬チャネル情報を取得することができる。

つまり、基地局５００−１から基地局５００−２への下り伝搬チャネル情報を取得するために、第５の実施形態に係る無線通信システムでは、事前に、基地局５００−１は、他の基地局５００−２に、伝搬チャネル推定用の信号を送信する。伝搬チャネル推定用の信号は、図１６における伝搬チャネル情報推定信号生成部５１４により生成され、変調部５０５で変調され、送信部５０３−１〜５０３−Ｎからアンテナ５０２−１〜５０２−Ｎを介して送信される。

他の基地局５００−２は、基地局５００−１からの伝搬チャネル推定用の信号を受信すると、この受信した伝搬チャネル推定用の信号から下り伝搬チャネル情報を推定する。

すなわち、基地局５００−１からの伝搬チャネル推定用の信号は、図１７におけるアンテナ５３２−１〜５３２−２で受信され、復調部５３９で復調された後、伝搬チャネル推定部５３８に送られる。伝搬チャネル推定部５３８は、この基地局５００−１から取得した伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、基地局５００−１から基地局５００−２への下り伝搬チャネル情報を推定する。そして、他の基地局５００−２は、伝搬チャネル情報推定信号生成部５４４により生成された伝搬チャネル推定用の信号を変調部５３５に送り、基地局５００−１に無線で送信すると同時に、伝搬チャネル推定部５３８で推定した下り伝搬チャネル情報を、ネットワークインターフェース５４０から、有線ネットワーク５２０を介して有線で伝送する。

基地局５００−１は、他の基地局５００−２から無線で送られてきた伝搬チャネル推定用の信号を受信し、復調部５０９で伝搬チャネル推定用の信号を復調すると共に、有線ネットワーク５２０を介して有線伝送により、下り伝搬チャネル情報を取得する。そして、基地局５００−１は、有線により取得した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報を用いて、補正値Ｋを算出する。

すなわち、他の基地局５００−２からの信号は、図１６における基地局５００−１のアンテナ５０２−１〜５０２−Ｎを介して受信部５０４−１〜５０４−Ｎで受信され、復調部５０９で復調される。基地局５００−１の復調部５０９からは、伝搬チャネル推定用の信号が出力される。伝搬チャネル推定用の信号は、伝搬チャネル推定部５０８に送られる。伝搬チャネル推定部５０８は、この伝搬チャネル推定用の信号と既知信号とを比較することで、他の基地局５００−２から基地局５００−１への上り伝搬チャネルを推定する。この上り伝搬チャネル情報は補正値算出部５１５に送られる。また、ネットワークインターフェース５１０からは、有線ネットワーク５２０を介して、基地局５００−２から送られてきた下り伝搬チャネル情報が取得される。この下り伝搬チャネル情報は、補正値算出部５１５に送られる。

補正値算出部５１５は、有線ネットワーク５２０からネットワークインターフェース５１０を介して取得された下り伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル推定部５０８で推定された上り伝搬チャネル情報とを用いて、式（１８）に示すような演算を行い、補正値Ｋを算出する。

次に第５の実施形態における上り伝搬チャネル情報および下り伝搬チャネル情報の取得方法について具体的に説明する。

図１８は、第５の実施形態における伝搬チャネル情報の推定の動作を示すタイムチャートの一例である。

基地局５００−１は、基地局５００−２宛に伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を無線伝送する（ステップＳ５０１）。次に、基地局５００−２は、基地局５００−１から伝搬チャネル推定用の信号を受信した場合には、伝搬チャネル推定用の信号から下り伝搬チャネル情報を推定する。次に、基地局５００−２は、基地局５００−１宛に、伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）を無線伝送する（ステップＳ５０２）。また、基地局５００−２は、推定した下り伝搬チャネル情報（ＣＥＲ）を基地局５００−１に有線伝送を行う（ステップＳ５０３）。

次に、基地局５００−１は、基地局５００−２から伝搬チャネル推定用（ＣＥ）の信号を受信した場合には、伝搬チャネル推定用の信号（ＣＥ）から上り伝搬チャネル情報を推定する。また、基地局５００−１は、基地局５００−２から有線伝送された信号から下り伝搬チャネル情報（ＣＥＲ）を取得する。そして、基地局５００−１は、有線伝送により取得した下り伝搬チャネル情報と、推定した上り伝搬チャネル情報とから、補正値を求める。

なお、パケット信号を伝送する際のタイムチャートは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様であるため説明は省略する。

以上説明したように、第５の実施形態では、事前に、基地局と他の基地局との間で下り伝搬チャネル情報と上り伝搬チャネル情報を取得して補正値を求める際に、基地局間で接続された有線ネットワーク用いることで、精度が高い伝搬チャネル情報を取得することができる。

Ｆ．第６の実施形態
図１９は、本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。図１９に示すように、第６の実施形態に係る無線通信システムでは、基地局６００−１と６００−２が一体となった基地局６２１と、基地局６００−１と無線パケット通信をする端末局６０１−１と６０１−２と、基地局６００−１と６０１−２の間が接続される有線ネットワーク６２０とを具備している。他の構成については、第５の実施形態と同様である。この実施形態では、図１９に示すように、基地局６００−１、６００−２が一体となった構成の基地局６２１とすることで、有線接続における遅延や伝搬誤りを起こりにくくしている。

Ｇ．第７の実施形態
図２０は、本発明の第７の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局７００を構成する無線機の概略ブロック図である。図２０に示すように、基地局７００は、アンテナ７０２−１〜７０２−Ｎと、送信部７０３−１〜７０３−Ｎと、受信部７０４−１〜７０４−Ｎと、変調部７０５と、ウエイト演算部７０６と、送信ウエイト算出部７０７と、伝搬チャネル推定部７０８と、復調部７０９と、ネットワークインターフェース７１０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部７１４と、補正値算出部７１５と、補正値更新部７２５を備えている。アンテナ７０２−１〜７０２−Ｎ、送信部７０３−１〜７０３−Ｎ、受信部７０４−１〜７０４−Ｎ、変調部７０５、ウエイト演算部７０６、送信ウエイト算出部７０７、伝搬チャネル推定部７０８、復調部７０９、ネットワークインターフェース７１０、伝搬チャネル情報推定信号生成部７１４、補正値算出部７１５は、第３から第６の実施形態における基地局と同様であり、その説明は省略する。補正値更新部７２５は、補正値算出部７１５で求められる補正値を定期的に更新する。

このように、本発明の第７の実施形態では、補正値更新部７２５が設けられ、補正値が定期的に更新される。これにより、補正値の精度を高めることができる。

Ｈ．第８の実施形態
図２１は、本発明の第８の実施形態に係る無線通信システムにおける基地局８００を構成する無線機の概略ブロック図である。図２１に示すように、基地局８００は、アンテナ８０２−１〜８０２−Ｎと、送信部８０３−１〜８０３−Ｎと、受信部８０４−１〜８０４−Ｎと、変調部８０５と、ウエイト演算部８０６と、送信ウエイト算出部８０７と、伝搬チャネル推定部８０８と、復調部８０９と、ネットワークインターフェース８１０と、伝搬チャネル情報推定信号生成部８１４と、補正値算出部８１５と、補正値更新部８２５と、温度検出部８２６とを備えている。

アンテナ８０２−１〜８０２−Ｎ、送信部８０３−１〜８０３−Ｎ、受信部８０４−１〜８０４−Ｎ、変調部８０５、ウエイト演算部８０６、送信ウエイト算出部８０７、伝搬チャネル推定部８０８、復調部８０９、ネットワークインターフェース８１０、伝搬チャネル情報推定信号生成部８１４、補正値算出部８１５、補正値更新部８２５は、第７の実施形態と同様であり、その説明は省略する。温度検出部８２６は、基地局８００内の温度を検出し、この検出信号を補正値更新部８２５に出力する。

図２１に示すように、この第８の実施形態では、基地局８００内の温度を検出する温度検出部８２６を設け、この温度検出部８２６で測定した温度情報に基づいて、補正値の算出を決定する。例えば、補正値算出部８１５は、温度検出部８２６から出力される検出信号により示される温度が一定以上変化すると、新たに補正値を算出して更新する。あるいは、例えば補正値を更新する温度の閾値を予め定めておき、温度が閾値を超えた場合、または温度が閾値を下回った場合に、新たに補正値を算出して更新する。この場合、複数の閾値を予め定めておくこともできる。これにより、状況に応じた補正値の精度を高めることができる。

Ｉ．さらに他の実施形態
次に、本発明のさらに他の実施形態について説明する。まず、前述の第４、第５、第６の実施形態では、式（１８）に示すような演算を行うことで、補正値Ｋを算出している。この際、複数の補正値の平均から補正値を算出するようにしてもよい。例えば、補正値Ｋの算出を、式（１８）に示す演算から下式に示す演算に変更することで、補正値の平均化を行うことができ、補正値の精度を高めることができる。

また、平均化を行う際に、別の基地局ではなく、別の端末局との間の伝搬チャネル情報を用いても構わない。

さらに、第３の実施形態から第８の実施形態における補正値を算出する際に、伝搬チャネル行列ではなく、伝搬チャネルの特異値分解から算出される特異ベクトルから構成される行列の情報を用いるようにしても良い。具体的な算出方法を下記に示す。まずは、特異ベクトルから構成される行列の定義を行う。

ここで、Ｕ_ｄとＵ_ｕは特異ベクトルから構成される左特異行列を示し、Ｖ_ｄとＶ_ｕは特異ベクトルから構成される右特異行列であり、Σ_ｄとΣ_ｕはＨ_ｄとＨ_ｕの特異値を対角に有する対角化行列を示す。Ｈは複素共役転置を示す。

次に、特異ベクトルから構成される行列を用いる補正値の算出方法を説明する。
まずは、上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報の特異値分解から算出される特異行列から補正値を算出する方法を示す。

次に、上り伝搬チャネル情報の特異値分解から算出される特異行列と下り伝搬チャネル情報の特異値分解から算出される特異行列から補正値を算出する方法を示す。

ここで、*は共役を示す。

なお、無線通信システムの全部または一部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各部の処理を行ってもよい。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、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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、短時間の間、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、一定時間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、本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変更等も含まれる。

１００，２００，３００，４００−１，４００−２，５００−１，５００−２，６００，７００，８００：基地局，
１０１−１〜１０１−Ｎ，２０１〜２００−Ｎ，３０１〜３００−Ｎ，４０１〜４００−Ｎ，５０１〜５００−Ｎ，６０１〜６００−Ｎ：端末局
１０２−１〜１０２−Ｎ，２０２−１〜２０２−Ｎ，３０２−１〜３０２−Ｎ，４０２−１〜４０２−Ｎ，４３２−１〜４３２−Ｎ，５０２−１〜５０２−Ｎ，５３２−１〜５３２−Ｎ，７０２−１〜７０２−Ｎ，８０２−１〜８０２−Ｎ：アンテナ，
１０３−１〜１０３−Ｎ，２０３−１〜２０３−Ｎ，３０３−１〜３０３−Ｎ，４０３−１〜４０３−Ｎ，４３３−１〜４３３−Ｎ，５０３−１〜５０３−Ｎ，５３３−１〜５３３−Ｎ，７０３−１〜７０３−Ｎ，８０３−１〜８０３−Ｎ：送信部，
１０４−１〜１０４−Ｎ，２０４−１〜２０４−Ｎ，３０４−１〜３０４−Ｎ，４０４−１〜４０４−Ｎ，４３４−１〜４４４−Ｎ，５０４−１〜５０４−Ｎ，５３４−１〜５３４−Ｎ，７０４−１〜７０４−Ｎ，８０４−１〜８０４−Ｎ：受信部，
１０５，２０５，３０５，４０５，４３５，５０５，５３５，７０５，８０５：変調部，
１０６，２０６，３０６，４０６，４３６，５０６，５３６，７０６，８０６：ウエイト演算部，
１０７，２０７，３０７，４０７，４３７，５０７，５３７，７０７，８０７：送信ウエイト算出部，
１０８，２０８，３０８，４０８，４３８，５０８，５３８，７０８，８０８：伝搬チャネル推定部
１０９，２０９，３０９，４０９，４３９，５０９，５３９，７０９，８０９：復調部，
１１０，２１０，３１０，４１０，４４０，５１０，５４０，７１０，８１０：ネットワークインターフェース

Claims (11)

1. 複数の端末局が、基地局に伝搬チャネル推定用の既知信号を送信するステップと、
   前記基地局が、受信した前記既知信号から前記基地局と前記端末局との間の伝搬チャネル情報を推定するステップと、
   前記基地局が、推定した前記伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出するステップと、
   前記基地局が、前記算出した送信ウエイトを用いて前記複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信するステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
2. さらに、前記基地局が伝搬チャネル推定用の既知信号を送信する端末局を指定するための指定信号を前記端末局に送信するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
3. さらに、前記送信ウエイトを補正する補正値を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信方法。
4. 前記補正値は、前記基地局から何れかの端末局への下り伝搬チャネル情報と、前記何れかの端末局から前記基地局への上り伝搬チャネル情報とから算出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
5. 前記補正値は、前記基地局から他の基地局への下り伝搬チャネル情報と、前記他の基地局から前記基地局への上り伝搬チャネル情報とから算出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
6. 前記補正値を算出する際に、前記伝搬チャネル情報の特異値分解から算出される特異ベクトルから構成される行列を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信方法。
7. 前記補正値を算出する際に、温度情報に基づいて補正値の算出を決定することを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の無線通信方法。
8. 前記補正値を算出する際に、複数の補正値の平均から補正値を算出することを特徴とする請求項４から７の何れか１項に記載の無線通信方法。
9. 前記伝搬チャネル情報を有線を用いて取得することを特徴とする請求項４から８の何れか１項に記載の無線通信方法。
10. 基地局と複数の端末局とが通信する無線通信システムであって、
    前記複数の端末局は、
    伝搬チャネル推定用の既知信号を前記基地局に送信する送信部を有し、
    前記基地局は、
    前記端末局から送られてきた伝搬チャネル推定用の既知信号を受信する受信部と、
    前記受信した既知信号から伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、
    前記伝搬チャネル推定部により推定した前記伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
    前記算出した送信ウエイトを用いて前記複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信する送信部と、を有する
    ことを特徴とする無線通信システム。
11. 複数の端末局と通信する無線通信システムの基地局として用いられる無線機であって、
    前記複数の基地局から送信される伝搬チャネル推定用の既知信号を受信する受信部と、
    前記受信部が受信した前記既知信号から伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、
    前記伝搬チャネル推定部により推定した前記伝搬チャネル情報から送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
    前記算出された送信ウエイトを用いて前記複数の端末局に対して同一周波数および同一時刻に空間多重送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする無線機。

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