JP3828865B2 - 送受信多重アンテナを備える移動通信装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信に係り、特に、フェージング、干渉及び雑音の影響を最小化できる送受信多重アンテナを備える移動通信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の移動通信システムでは、ＰＣＳ（パーソナルコミュニケーションサービス）移動通信システムとは異なり、より高速のデータ伝送が要求されている。現在、ヨーロッパ及び日本は広帯域コード分割多重接続（Ｗ−ＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access）方式を、そして北米は多重搬送波コード分割多重接続（ＣＤＭＡ−２０００）方式を無線通信規格として標準化している。
【０００３】
一般に、移動通信システムは、ある基地局を介して多数の移動局が交信するようになっている。移動通信システムにおいてデータを高速で伝送するためには、フェージングなど移動通信チャンネルの特性による損失及びユーザ相互の干渉を最小化させる必要がある。フェージングの影響により通信が不安定になることを防ぐための方式としてダイバシティ方式があり、このようなダイバシティ方式の一つである空間ダイバシティ方式は、多重アンテナを用いる。
【０００４】
一方、多重アンテナを用いればユーザ間の干渉を最小化できるので、今後の移動通信システムは多重アンテナを必ず用いると見られる。多重アンテナを用いてフェージングを克服するダイバシティ方式のうち、送信機の容量を高めるために用いられる伝送多重アンテナシステムは、次世代の移動通信の特性上、伝送に広帯域幅を必要とする。
【０００５】
高速データを伝送するために、通常の移動通信システムは、チャンネル特性のうち通信性能に最も深刻な影響を及ぼす特性の一つであるフェージングの問題を克服しなければならない。なぜならば、フェージングは、受信信号の振幅を数ｄＢから数十ｄＢまで狭めるからである。フェージングをよく克服するために各種のダイバシティ技術が用いられる。通常のＣＤＭＡ方式は、チャンネルの遅延分散を用いてダイバシティ受信をするレイク受信機を採択している。レイク受信機は、多重経路（マルチパス）信号を受信する受信ダイバシティ技術である。しかし、このダイバシティ技術には、遅延分散が小さい場合に動作しないという短所がある。
【０００６】
干渉（Interleaving）及びコーディングを用いる時間ダイバシティ方式は、ドップラースプレッドチャンネルにおいて用いられる。しかし、この方式は、低速ドップラーチャンネルにおいて用い難いという問題点を有する。遅延分散が小さい室内チャンネル及び低速ドップラーチャンネルである歩行者チャンネルにおいてフェージングの問題を克服するために、空間ダイバシティが用いられる。空間ダイバシティは２つ以上のアンテナを用いる方式であり、一方のアンテナにより送られてきた信号がフェージングにより減衰された場合、他方のアンテナを用いてその信号を受信する方式である。空間ダイバシティは、受信アンテナを用いる受信アンテナダイバシティと、送信アンテナを用いる送信アンテナダイバシティとに大別される。移動局の場合、面積及びコストの側面から受信アンテナダイバシティを設けるのは困難なので、その代わりに、基地局における送信アンテナダイバシティの使用が推奨される。
【０００７】
送信アンテナダイバシティには、移動局からダウンリンクチャンネル情報を基地局にフィードバックする閉ループ伝送ダイバシティと、移動局から基地局へのフィードバックがない開ループ伝送ダイバシティとがある。伝送ダイバシティでは、移動局において、チャンネルの位相及び大きさを測定して最適の加重値を見つける。基地局は、チャンネルの大きさ及び位相を測定するために、各アンテナを介してパイロット信号を移動局に送らなければならない。移動局は、パイロット信号からチャンネルの大きさ及び位相を測定し、測定されたチャンネルの大きさ及び位相情報から最適の加重値を見つける。
【０００８】
一方、送信アンテナダイバシティにおいてアンテナ数が増えれば、ダイバシティ効果及び信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）は向上するが、ダイバシティ効果の改善の度合いは基地局において用いるアンテナの数（または、信号が送られる経路）が増えるに伴い、すなわち、ダイバシティの度合いが高まるに伴い減少していく。従って、多くの犠牲を通じて著しく改善されたダイバシティ効果を得ることが必ずしも好ましい方法であるとは限らない。この理由から、ダイバシティ効果を改善させるより、干渉信号の電力を最小化させて内部信号のＳＮＲを最大化させるように基地局において用いるアンテナの数を増やした方が好ましい。
【０００９】
ダイバシティ効果のみならず、干渉及び雑音により内部信号が受ける影響を最小化させるビームフォーミング効果を考慮した伝送適応アレイアンテナシステムを‘ダウンリンクビームフォーミングシステム’と呼ぶ。この時、伝送ダイバシティと同様にフィードバック情報を用いるシステムを‘閉ループダウンリンクビームフォーミングシステム’と呼ぶ。移動局から基地局へとフィードバックされる情報を用いる閉ループダウンリンクビームフォーミングシステムは、フィードバックチャンネルの帯域幅が十分に確保されていなければチャンネル情報の変化をよく反映できず、通信性能を劣化させるといった問題点を有する。
【００１０】
ヨーロッパ方式のＩＭＴ−２０００標準化団体である３ＧＰＰ（Generation Partnership Project）Ｒ（Release）９９バージョンは、２つのアンテナのための閉ループ伝送ダイバシティ方式として伝送アンテナアレイ（ＴｘＡＡ）第１のモード及び第２のモードを採択している。ここで、ＴｘＡＡ第１のモードはノキアから提案されたものであって、両アンテナ間の位相差のみをフィードバックさせる。一方、ＴｘＡＡ第２のモードはモトローラから提案されたものであって、両アンテナの位相のみならず、利得もフィードバックする。ＴｘＡＡ第１のモード及び第２のモードは、ヨーロッパ方式のＩＭＴ−２０００標準であるユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ：Universal Mobile Telecommunications System）のための標準化団体３ＧＰＰにおいて定めたスペックに開示されている。
【００１１】
閉ループ伝送ダイバシティ方式のＴｘＡＡ第１のモードまたは第２のモードは適応アレイアンテナを用いると共に、伝送適応アレイアンテナの各々に相異なる複素数値に当たる加重値を印加するように構成される。適応アレイアンテナに印加される加重値は伝送チャンネルに関わる値であって、例えば、 w=h* を用いる。ここで、h は伝送アレイチャンネルベクトルであり、ｗ は伝送アレイアンテナ加重値ベクトルである。
【００１２】
一般に、移動通信システムのうち周波数分割デュプレックス（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）を用いる方式は、伝送チャンネルの特性と受信チャンネルの特性とが異なるために、基地局において伝送チャンネル h を知るために伝送チャンネル情報をフィードバックしなければならない。このために、ＴｘＡＡ第１のモードまたは第２のモードは、チャンネル情報 h から求める加重値 ｗ 情報を移動局が求めて基地局に送るようになっている。ここで、ｈ及びwはベクトルである。ＴｘＡＡ第１のモードは、加重値情報 w のうち位相成分に当たるθ₂-θ₁部分のみを２ビットに量子化させてフィードバックする。（ここで、加重値情報 w は、 w =[|w₁|exp(jθ₁),|w₂|exp(jθ₂)] で表わされる。w₁ 及び w₂ はスカラーである。）従って、位相の精度はπ／２となり、量子化誤りは最大π／４となる。フィードバックの効率性を高めるために、毎瞬間２ビットのうち１ビットのみを更新する精製方法を用いる。例えば、２ビットの組み合わせとして｛ｂ（２ｋ），ｂ（２ｋ−１）｝，｛ｂ（２ｋ），ｂ（２ｋ＋１）｝（ここで、ｂは毎瞬間スロット単位にフィードバックされるビットを意味する）を可能ならしめる。ＴｘＡＡ第２のモードは、加重値情報の構成要素である位相及び利得を両方ともフィードバックする。位相は３ビットとしてフィードバックし、利得は１ビットとしてフィードバックする。従って、位相の精度はπ／４となり、量子化誤りは最大π／８となる。フィードバックの効率性を高めるために、毎瞬間４ビットのうち１ビットのみを更新する進んだ精製モードを用いる。精製モードにおいて各ビットは直交するベーシスの値となるのに対し、進んだ精製モードはそのような定めを有しない。
【００１３】
前記ＴｘＡＡ第１のモード及び第２のモードは、アンテナ数及び時空間チャンネルの特性が変わる時に下記のような問題点を有する。
【００１４】
まず、アンテナ数が増えれば、各アンテナ別に加重値をフィードバックしなければならないため、フィードバックすべき情報を多く有することとなり、移動局の移動速度によって通信性能を劣化させる。すなわち、一般に、フェージングチャンネルにおいて移動局の移動速度が速くなれば時空間チャンネルの変化が激しくなるため、チャンネル情報のフィードバック速度を速くする必要がある。従って、フィードバック速度が限られていれば、アンテナ数が増えるに伴い増えるフィードバック情報は、通信性能を低下させる結果を招く。
【００１５】
次に、アンテナ間の距離が十分に確保されていなければ、各アンテナのチャンネル間の相関値が上がる。このようにチャンネル間相関値が上がればチャンネルマトリックスの情報量が減り、フィードバック方式を効率的に用いれば、アンテナ数が増えても高速移動体の環境において性能の劣化が起こらない。しかし、ＴｘＡＡ第１のモード及び第２のモードは、時空間チャンネルを構成する両アンテナの各チャンネルが完全に独立的であるという仮定下で構成されているため、アンテナ数及び時空間チャンネルの特性が変わる場合に効率的な使用は不可能である。その上、前記２つのモードは、アンテナを２つより多数用いる環境に適用された例を有さず、３つ以上のアンテナを用いる場合に優れた性能が得られない。
【００１６】
【特許文献１】
国際公開第ＷＯ／００７２４６５号Ａ１パンフレット
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、送信アンテナ及び受信アンテナを各々有する基地局と移動局との間に存在するアンテナ別の空間チャンネルのダウンリンク特性を反映する長期情報及び短期情報を移動局から基地局へとフィードバックすることにより、干渉及び雑音の影響を最小化でき、データ伝送量を最大化できるほか、フェージングの影響を一層最小化できる送受信多重アンテナを備える移動通信装置を提供することである。
【００１８】
本発明が解決しようとする他の技術的な課題は、前記送受信多重アンテナを備える移動通信装置において行われる移動通信方法を提供するところにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、基地局及び移動局を備える本発明に係る移動通信装置は、少なくとも一つの送信アンテナを有する前記基地局は、受信されたフィードバック信号から長期情報及び短期情報を復元し、復元された前記長期情報及び前記短期情報から生成されたベーシス情報に基づき専用物理チャンネル信号を空間的に処理し、前記空間的に処理された結果にパイロット信号を加算した結果を前記移動局に送り、少なくとも一つの受信アンテナを有する前記移動局は、前記基地局から送られてきた前記パイロット信号から前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性に当たる第１の特性を測定し、前記第１の特性を反映して前記長期情報及び前記短期情報を決め、決められた前記長期情報及び前記短期情報を前記フィードバック信号に変換して前記基地局に送り、前記長期情報は、有効な長期固有ベクトル及び有効な長期固有値を含み、前記短期情報は、有効な短期固有ベクトル及び有効な短期固有値を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記他の課題を達成するために、少なくとも一つの送信アンテナを有する基地局及び少なくとも一つの受信アンテナを有する移動局間において通信を行う移動通信方法は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性である第１の特性を反映して前記移動局で決められた長期情報及び短期情報を前記移動局から受信されたフィードバック信号から復元し、復元された前記長期情報及び前記短期情報から生成されたベーシス情報に基づき専用物理チャンネル信号を空間的に処理し、前記空間的に処理された結果にパイロット信号を加算して前記移動局に送る段階を含み、前記長期情報は、有効な長期固有ベクトル及び有効な長期固有値を含み、前記短期情報は、有効な短期固有ベクトル及び有効な短期固有値を含むことを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明に係る移動通信方法は、前記基地局から送られてきた前記パイロット信号から前記第１の特性を測定し、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決め、決められた前記長期情報及び前記短期情報を前記フィードバック信号に変換して前記基地局に送る段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係る送受信多重アンテナを備える移動通信装置の構成及び動作と、その装置において行われる本発明に係る移動通信方法を説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る移動通信装置の概略的なブロック図である。図１に示すように、本発明に係る移動通信装置は、基地局１０と、第１，第２，．．．及び第Ｘの移動局２０，２２，．．．及び２４を備える。
【００２４】
図２は、図１に示す移動通信装置において行われる本発明に係る移動通信方法を説明するためのフローチャートであって、フィードバック信号を求める段階（第３０段階）及びフィードバック信号から復元された長期情報及び短期情報に基づき空間的に処理された専用物理チャンネル（ＤＰＣＨ：Dedicated Physical CHannel）信号にパイロット（ＰＩＣＨ：PIlot CHannel）信号を加算して送る段階（第３２段階）を含む。
【００２５】
図１に示す第１，第２，．．．及び第Ｘの移動局２０，２２，．．．及び２４は互いに同じ機能を有している。基地局１０は、少なくとも一つの送信アンテナを有し、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４は、少なくとも一つの受信アンテナを有する。この時、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４は、例えば、端末機などに当たる。
【００２６】
図１に示す基地局１０は、長期情報及び短期情報を第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４から受信されたフィードバック信号から復元し、復元された長期情報及び短期情報から生成されたベーシス情報に基づきＤＰＣＨ信号を空間的に処理し、空間的に処理されたＤＰＣＨ信号にＰＩＣＨ信号を加算した結果を第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４に送る（第３２段階）。ここで、ＰＩＣＨ信号P_i(k)（１≦ｉ≦Ｂ、Ｂは送信アンテナの数であって、１以上の正数である）は共通パイロットチャンネル信号（ＣＰＩＣＨ：Common PIlot CHannel）、専用共通パイロットチャンネル信号（ＤＣＰＩＣＨ：Dedicated CPICH）または２次共通パイロットチャンネル信号（ＳＣＰＩＣＨ：Secondary CPICH）などになることができる。
【００２７】
本発明に係る基地局１０が前述のように動作できるようサポートされている場合、少なくとも一つの受信アンテナを有する第１，第２，．．．及び第Ｘの移動局２０，２２，．．．及び２４はいかなる形態にも具現できる。すなわち、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４は、送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性（以下、第１の特性Ｈ、ここで、ベクトルＨは行列である）を反映して長期情報及び短期情報が決められれば良い。この時、送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性Ｈとは、基地局１０から第１，第２，．．．及び第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４の移動局２０，２２，．．．または２４に送られるチャンネルの位相及び大きさを意味する。但し、第１の特性Ｈの列は基地局１０の送信アンテナによるチャンネルよりなり、行は第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４の受信アンテナによるチャンネルよりなる。すなわち、Ｈ の列成分は送信アンテナによる空間に対して求められ、行成分は受信アンテナによる空間に対して求められる。
【００２８】
例えば、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４は、基地局１０から送られてきたＰＩＣＨ信号から第１の特性Ｈを測定し、測定された第１の特性Ｈから送信アンテナ及び受信アンテナ別のチャンネルの相関特性を反映した長期情報及び短期情報を決め、決められた長期情報及び短期情報をフィードバック信号に変換して基地局１０に送る（第３０段階）。ここで、長期情報は、有効な長期固有ベクトル及び有効な長期固有値を含み、短期情報は、有効な短期固有ベクトル及び有効な短期固有値を含む。
【００２９】
本発明への理解のために、まず、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４の実施の形態及び第３０段階を説明した後、基地局１０の実施の形態及び第３２段階を説明する。
【００３０】
図３は、図２に示す第３０段階に関する本発明に係る実施の形態３０Ａを説明するためのフローチャートである。本実施の形態３０Ａは、第１の特性Ｈを測定する段階（第４０段階）、チャンネルの長期情報及び短期情報を決める段階（第４２段階及び第４４段階）及び決められた長期情報及び短期情報をフィードバック信号に変換する段階（第４６段階）を含む。
【００３１】
図４は、図１に示す第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４の本発明に係る実施の形態のブロック図である。図４に示すように、本実施の形態の移動局は、アンテナアレイ６０と、チャンネル特性測定部７０と、長期情報決定部７２と、短期情報決定部７４と、高速フィードバック部７６と、低速フィードバック部７８と、信号復元部８０及び信号変換部８２を備える。
【００３２】
図４に示すアンテナアレイ６０は、Ｍ（ここで、Ｍは１以上の正数）個の受信アンテナ６２，６４，．．．及び６６を有し、基地局１０から送られてきた空間的に処理されたＤＰＣＨ信号及びＰＩＣＨ信号を受信する。この時、チャンネル特性測定部７０は、基地局１０から送られてきてアンテナアレイ６０を介して受信されたＰＩＣＨ信号から第１の特性Ｈを測定し、測定された第１の特性Ｈから送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの瞬時相関特性（以下、第２の特性Ｒ、ここでRはベクトル）を下記式１のように生成し、生成された第２の特性Ｒを長期情報決定部７２及び短期情報決定部７４に各々出力する（第４０段階）。ここで、第２の特性Ｒは、Ｂ×Ｂ行列である。
【００３３】
【数１】

【００３４】
第４０段階後に、長期情報決定部７２は、チャンネル特性測定部７０で測定された第２の特性Ｒから長期情報に当たる有効な長期固有ベクトルQ_LT及び有効な長期固有値Λ_LT（ベクトル）を決め、決められた有効な長期固有ベクトルQ_LT及び有効な長期固有値Λ_LTを短期情報決定部７４及び低速フィードバック部７８に各々出力する（第４２段階）。ここで、長期固有値は、長期固有ベクトルと一対一のマッピングの関係を有し、有効な長期固有値とマッピングされる長期固有ベクトルが有効な長期固有ベクトルに当たる。この時、有効な長期固有ベクトルQ_{L T}はB×N_B行列であり、有効な長期固有値Λ_LTはN_B×N_B行列である。
【００３５】
以下、添付した図面に基づき、図３に示す第４２段階及び図４に示す長期情報決定部７２の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００３６】
図５は、図３に示す第４２段階に関する本発明に係る好ましい一実施の形態４２Ａを説明するためのフローチャートである。図５に示すように、本実施の形態４２Ａは、第２の特性Ｒを累積して送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの長期相関特性を求める段階（第９０段階）及び長期相関特性から長期情報を生成する段階（第９２段階）を含む。
【００３７】
図６は、図４に示す長期情報決定部７２の本発明に係る実施の形態７２Ａのブロック図である。図６に示すように、本実施の形態７２Ａは、累積部１００及び第１の固有分析計算部１１０を備える。
【００３８】
図３の第４０段階後に、図６に示す累積部１００は、チャンネル特性測定部７０より入力された第２の特性Ｒを累積し、累積された結果R_LT(k)を送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの長期相関特性（以下、第３の特性R_LT、R_LTはベクトル）として第１の固有分析計算部１１０に出力する（第９０段階）。ここで、第３の特性R_LT（ベクトル）、すなわち、累積された結果R_LT(k)は、下記式２のように表わされ、Ｂ×Ｂ行列である。
【００３９】
【数２】

【００４０】
第９０段階後に、第１の固有分析計算部１１０は、累積部１００より入力された第３の特性R_LTから固有分析法（ＥＶＤ：Eigen Value Decomposition）に基づき長期情報である有効な長期固有ベクトルQ_LT及び有効な長期固有値Λ_LT（ベクトル）を生成し、生成された有効な長期固有ベクトルQ_LT及び有効な長期固有値Λ_LTを短期情報決定部７４及び低速フィードバック部７８に各々出力する（第９２段階）。ここで、固有分析法については、Ｇ．ゴラブ、Ｃ．ヴァン．ローン（C.Van.Loan）共著「マトリックス・コンピュテーション（Matrix Computation）」（ロンドン、ジョンホプキンス大学出版社（John Hopkins University Press）、１９９６年）に開示されている。
【００４１】
以下、図５に示す第９２段階及び図６に示す第１の固有分析計算部１１０の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００４２】
図７は、図５に示す第９２段階に関する本発明に係る実施の形態９２Ａを説明するためのフローチャートである。本実施の形態９２Ａは、長期固有ベクトル及び長期固有値のうち有効なベクトル及び有効な値を長期情報として選択する段階（第１２０段階ないし第１２４段階）を含む。
【００４３】
図６に示すように、第１の固有分析計算部１１０は、図７に示す実施の形態９２Ａを行うために、第１の固有分析器１１２と、第１のベクトル術計算器１１４及び第１の選択器１１６により具現できる。
【００４４】
まず、図５の第９０段階後に、第１の固有分析器１１２は、累積部１００より入力された第３の特性R_LT（ベクトル）から前記固有分析法に基づきＢ個の長期固有ベクトルq_LT1〜q_LTB及びＢ個の長期固有値λ_LT1〜λ_LTBを生成し、生成されたＢ個の長期固有値λ_LT1〜λ_LTBを第１のベクトル数計算器１１４及び第１の選択器１１６に各々出力する一方、生成されたＢ個の長期固有ベクトルλ_LT1〜λ_LTBを第１の選択器１１６に出力する（第１２０段階）。
【００４５】
第１２０段階後に、第１のベクトル数計算器１１４は、第１の所定臨界値を超える長期固有値の数をカウントし、カウントされた結果を有効な長期固有ベクトル数Ｎ_B（１≦Ｎ_B≦Ｂ）として決め、決められた有効な長期固有ベクトル数Ｎ_Bを第１の選択器１１６に出力する（第１２２段階）。このために、第１のベクトル数計算器１１４は、例えば、カウンタ（図示せず）などにより構成される。この時、第１の所定臨界値は、‘０’ではなく、‘０’に近似した値であって、第３の特性R_LT（ベクトル）に存在する雑音の大きさを意味する。
【００４６】
第１２２段階後に、第１の選択器１１６は、第１の固有分析器１１２より入力されたＢ個の長期固有ベクトルq_LT1〜q_LTBのうち雑音の除去された有効な長期固有ベクトル数Ｎ_Bだけの長期固有ベクトルを選択し、選択された長期固有ベクトルよりなる列ベクトルを有効な長期固有ベクトルQ_LTとして出力し、第１の固有分析器１１２より入力されたＢ個の長期固有値λ_LT1〜λ_LTBのうち雑音の除去された有効な長期固有ベクトル数Ｎ_Bだけの長期固有値を選択し、選択された長期固有値よりなる対角行列を有効な長期固有値Λ_LTとして出力する（第１２４段階）。
【００４７】
一方、図３の第４２段階後に、短期情報決定部７４は、チャンネル特性測定部７０より入力された第２の特性Ｒ及び長期情報決定部７２より入力された長期情報Q_LT及びΛ_LTから短期情報に当たる有効な短期固有ベクトルQ_ST及び有効な短期固有値Λ_LTを決め、決められた有効な短期固有ベクトルQ_ST及び有効な短期固有値Λ_STを高速フィードバック部７６に出力する（第４４段階）。ここで、有効な短期固有ベクトルQ_STは、N_B×N_ST行列であり、有効な短期固有値Λ_STは、N_ST×N_ST行列である。この時、 N_STは有効な短期固有ベクトル数であって、ユーザにより予め決められた最大の有効な短期固有ベクトル数N_STMAXより小さくなければならず、1 ≦ N_ST ≦ N_B ≦ B となる。
【００４８】
以下、添付した図面に基づき、図３に示す第４４段階及び図４に示す短期情報決定部７４の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００４９】
図８は、図３に示す第４４段階に関する本発明に係る実施の形態４４Ａを説明するためのフローチャートである。図８に示すように、本実施の形態４４Ａは、送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの短期相関特性を求める段階（第１３０段階）及び短期相関特性から短期情報を求める段階（第１３２段階）を含む。
【００５０】
図９は、図４に示す短期情報決定部７４の本発明に係る実施の形態７４Ａのブロック図である。図９に示すように、本実施の形態７４Ａは、短期相関特性生成部１４０及び第２の固有分析計算部１４２を備える。
【００５１】
図３の第４２段階後に、短期相関特性生成部１４０は、チャンネル特性測定部７０より入力された第２の特性Ｒ及び長期情報決定部７２より入力された長期情報Q_LT及びΛ_LTを用いて送信アンテナ及び受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの短期相関特性（以下、第４の特性R_ST、R_STはベクトル）を下記式３のように生成し、生成された第４の特性R_STを第２の固有分析計算部１４２に出力する（第１３０段階）。ここで、第４の特性R_STは、 N_B×N_B 行列である。
【００５２】
【数３】

【００５３】
第１３０段階後に、第２の固有分析計算部１４２は、短期相関特性生成部１４０より入力された第４の特性R_STから前記固有分析法に基づき有効な短期固有ベクトルQ_ST及び有効な短期固有値Λ_STを生成し、生成された有効な短期固有ベクトルQ_ST及び有効な短期固有値Λ_STを高速フィードバック部７６に短期情報として出力する（第１３２段階）。
【００５４】
以下、図８に示す第１３２段階及び図９に示す第２の固有分析計算部１４２の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００５５】
図１０は、図８に示す第１３２段階に関する本発明に係る実施の形態１３２Ａを説明するためのフローチャートである。図１０に示すように、本実施の形態１３２Ａは、短期固有ベクトル及び短期固有値のうち有効なベクトル及び有効な値を短期情報として選択する段階（第１５０段階ないし第１５４段階）を含む。
【００５６】
図９に示すように、第２の固有分析計算部１４２は、図１０に示す実施の形態１３２Ａを行うために、第２の固有分析器１４４と、第２のベクトル数計算器１４６及び第２の選択器１４８により具現できる。
【００５７】
まず、図８の第１３０段階後に、第２の固有分析器１４４は、短期相関特性生成部１４０より入力された第４の特性R_STから前記固有分析法に基づきN_B個の短期固有ベクトルq_ST1〜q_STNB及びN_B個の短期固有値λ_ST1〜λ_STNBを生成し、生成されたN_B個の短期固有値λ_ST1〜λ_STNBを第２のベクトル数計算器１４６及び第２の選択器１４８に各々出力する一方、生成されたN_B個の短期固有ベクトルq_ST1〜q_STNBを第２の選択器１４８に出力する（第１５０段階）。
【００５８】
第１５０段階後に、第２のベクトル数計算器１４６は、第２の所定臨界値を超える短期固有値の数をカウントし、カウントされた結果及び前記最大の有効な短期固有ベクトル数N_STMAXから有効な短期固有ベクトル数N_ST を決め、決められた有効な短期固有ベクトル数N_STを第２の選択器１４８に出力する（第１５２段階）。すなわち、第２のベクトル数計算器１４６は、カウントされた結果が最大の有効な短期固有ベクトル数N_STMAX以上であれば、最大の有効な短期固有ベクトル数N_STMAXを有効な短期固有ベクトル数N_STとして出力し、カウントされた結果が最大の有効な短期固有ベクトル数N_STMAXより小さければ、カウントされた結果を有効な短期固有ベクトル数N_STとして出力する。このために、第２のベクトル数計算器１４６は、カウンタ（図示せず）などにより具現できる。この時、第２の所定臨界値は、‘０’ではなく、‘０’に近似した値であって、第４の特性R_STに存在する雑音の大きさを意味する。
【００５９】
第１５２段階後に、第２の選択器１４８は、第２の固有分析器１４４より入力されたN_B個の短期固有ベクトルq_ST1〜q_STNBのうち雑音の除去された有効な短期固有ベクトル数N_STだけの短期固有ベクトルを選択し、選択された短期固有ベクトルよりなる列ベクトルを有効な短期固有ベクトルQ_STとして出力し、第２の固有分析器１４４より入力されたN_B個の短期固有値λ_ST1〜λ_STNBのうち雑音の除去された有効な短期固有ベクトル数N_STだけの短期固有値を選択し、選択された短期固有値よりなる対角行列を有効な短期固有値Λ_STとして出力する（第１５４段階）。
【００６０】
一方、図３の第４４段階後に、短期情報Q_ST及びΛ_ST、及び長期情報Q_LT及びΛ_LTを基地局１０にフィードバックして好適なフィードバック信号に変換し、変換されたフィードバック信号をアンテナアレイ６０を介して基地局１０に送る（第４６段階）。第４６段階を行うために、高速フィードバック部７６と、低速フィードバック部７８及び信号変換部８２が設けられる。ここで、高速フィードバック部７６は、短期情報決定部７４より入力された短期情報Q_ST及びΛ_STをビット変換し、ビット変換された結果を第１の所定時間単位に信号変換部８２に出力する。低速フィードバック部７８は、長期情報決定部７２より入力された長期情報Q_LT及びΛ_LTをビット変換し、ビット変換された結果を第２の所定時間単位に信号変換部８２に出力する。この時、第１の所定時間は、第２の所定時間より短い。例えば、第２の所定時間は、第１の所定時間の１０倍になることができる。この場合、短期情報に当たる１０ビットが高速フィードバック部７６から信号変換部８２に出力される間に、長期情報に当たる１ビットのみが低速フィードバック部７８から信号変換部８２に出力される。従って、短期情報は、長期情報より高速で信号変換部８２に送られる。この時、信号変換部８２は、高速フィードバック部７６より入力された短期情報及び低速フィードバック部７８より入力された長期情報を多重化させ、多重化された結果をフィードバックして好適なフィードバック信号に変換してアンテナアレイ６０に出力する。この時、アンテナアレイ６０に入力されるフィードバック信号は、基地局１０に送られる。
【００６１】
一方、本発明によれば、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４は、図４に示すように、信号復元部８０をさらに有する構成も可能である。ここで、第４０段階ないし第４６段階が行われる最中のある時点で、信号復元部８０は、アンテナアレイ６０を介して受信し、基地局１０で空間的に処理されたＤＰＣＨ信号から、元のＤＰＣＨ信号を復元し、復元されたＤＰＣＨ信号ＤＰＣＨ’を出力する。
【００６２】
以下、添付した図面に基づき、図１に示す基地局１０及び図２に示す第３２段階に関する本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００６３】
図１１は、図２に示す第３２段階に関する本発明に係る実施の形態３２Ａを説明するためのフローチャートである。図１１に示すように、本実施の形態３２Ａは、復元された長期情報及び短期情報に基づきＤＰＣＨ信号を空間的に処理する段階（第１６０段階ないし第１６６段階）及び空間的に処理されたＤＰＣＨ信号にＰＩＣＨ信号を加算する段階（第１６８段階）を含む。
【００６４】
図１２は、図１に示す基地局１０の本発明に係る一実施の形態のブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る基地局は、情報復元部１７０と、ベーシス情報生成部１７２と、利得調整部１７４と、ベーシスベクトル適用部１７６と、加算部１７８及びアンテナアレイ１８０を備える。
【００６５】
図１２に示すアンテナアレイ１８０は、Ｂ個の送信アンテナ１８２，１８４，．．．及び１８６を有し、第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４から送られてきたフィードバック信号をアップリンク専用物理制御チャンネル（ＤＰＣＣＨ：Dedicated Physical Control CHannel）を介して受信し、空間的に処理されたＤＰＣＨ信号及びＰＩＣＨ信号を第１，第２，．．．または第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４に送る。
【００６６】
この時、図２の第３０段階後に、情報復元部１７０は、アンテナアレイ１８０を介して受信されたフィードバック信号から長期情報及び短期情報を復元し、復元された長期情報及び短期情報をベーシス情報復元部１７２に出力する（第１６０段階）。ここで、図４に示す高速フィードバック部７６及び低速フィードバック部７８により、長期情報は低速で、且つ、短期情報は高速で、信号変換部８２から各々出力されるため、情報復元部１７０で復元される情報のうち長期情報は低速で復元され、且つ、短期情報は高速で復元される。
【００６７】
第１６０段階後に、ベーシス情報生成部１７２は、情報復元部１７０で復元された長期情報及び短期情報からベーシス情報であるベーシスベクトルQ及びベーシス値Λ（ベクトル）を生成し、生成されたベーシス値Λから利得値P^1/2（ベクトル）を生成し、生成された利得値P^1/2を利得調整部１７４に出力する一方、生成されたベーシスベクトルQをベーシスベクトル適用部１７６に各々出力する（第１６２段階）。ここで、Qは B×N_ST 行列であり、Λは N_ST×N_ST 行列である。
【００６８】
以下、添付した図面に基づき、図１１に示す第１６２段階及び図１２に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００６９】
図１３は、図１１に示す第１６２段階に関する本発明に係る実施の形態１６２Ａを説明するためのフローチャートである。図１３に示すように、本実施の形態１６２Ａは、復元された長期情報と短期情報とを乗算した結果からベーシスベクトルQ及び利得値P^1/2を決める段階（第２００段階ないし第２０６段階）を含む。
【００７０】
図１４は、図１２に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施の形態１７２Ａのブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態１７２Ａは、第１の乗算部２１０と、第２の乗算部２１２と、第３の固有分析計算部２１４及び電力割当て部２１６を備える。
【００７１】
図１１の第１６０段階後に、第１の乗算部２１０は、情報復元部１７０で復元された長期情報及び短期情報を下記式４のように乗算し、乗算された結果W^H（ベクトル）を受信チャンネル特性マトリックスとして第２の乗算部２１２に出力する（第２００段階）。ここで、受信チャンネル特性マトリックスW^Hは、 B×N_ST 行列である。
【００７２】
【数４】

【００７３】
ここで、Q_LT'及びΛ_LT’は情報復元部１７０で復元された長期情報であって、Q_LT'は復元された有効な長期固有ベクトルを表わし、 B×N_B 行列であり、Λ_LT’は復元された有効な長期固有値（ベクトル）を表わし、N_B×N_B 行列であり、Q_ST'及びΛ_ST’は情報復元部１７０で復元された短期情報であって、Q_ST'は復元された有効な短期固有ベクトルを表わし、N_B×N_ST 行列であり、Λ_ST’は復元された有効な短期固有値（ベクトル）を各々表わし、N_ST×N_ST 行列である。
【００７４】
第２００段階後に、第２の乗算部２１２は、第１の乗算部２１０で乗算された結果である受信チャンネル特性マトリックスW^Hからこの値の自乗に当たる自己相関マトリックスR'を下記式５のように求め、求めた結果R'を第３の固有分析計算部２１４に出力する（第２０２段階）。ここで、自己相関マトリックスR'は、Ｂ×Ｂ行列である。
【００７５】
【数５】

【００７６】
第２０２段階後に、第３の固有分析計算部２１４は、自己相関マトリックスR'及び復元された短期情報、すなわち、有効な短期固有値Λ_ST’または有効な短期固有ベクトルQ_ST’から有効な瞬時固有ベクトル、すなわち、ベーシスベクトルQ及び有効な瞬時固有値、すなわち、ベーシス値Λを生成し、生成されたベーシスベクトルQ及びベーシス値Λをベーシス情報として出力する（第２０４段階）。
【００７７】
以下、添付した図面に基づき、図１３に示す第２０４段階及び図１４に示す第３の固有分析計算２１４の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００７８】
図１５は、図１３に示す第２０４段階に関する本発明に係る実施の形態２０４Ａを説明するためのフローチャートである。図１５に示すように、本実施の形態２０４Ａは、瞬時固有ベクトル及び瞬時固有値のうち有効なベクトル及び有効な値を瞬時情報、すなわち、ベーシス情報として選択する段階（第２２０段階ないし第２２４段階）を含む。
【００７９】
図１６は、図１５に示す実施の形態２０４Ａを行う図１４に示す第３の固有分析計算部２１４の本発明に係る好ましい一実施の形態２１４Ａのブロック図である。図１６に示すように、本実施の形態２１４Ａは、第３の固有分析器２３０と、ベクトル数復元器２３２及び第３の選択器２３４を備える。
【００８０】
まず、図１３の第２０２段階後に、第３の固有分析器２３０は、第２の乗算部２１２より入力された自己相関マトリックスR'から前記固有分析法に基づきＢ個の瞬時固有ベクトルq₁〜q_B及びＢ個の瞬時固有値λ₁〜λ_Bを生成し、生成されたＢ個の瞬時固有ベクトルq₁〜q_B及び生成されたＢ個の瞬時固有値λ₁〜λ_Bを第３の選択器２３４に出力する（第２２０段階）。
【００８１】
第２２０段階後に、図１６に示すように、ベクトル数復元器２３２は、情報復元部１７０より入力された有効な短期固有値Λ_ST’から前記有効な短期固有ベクトル数N_STを復元し、復元された有効短期固有ベクトル数N_STを第３の選択器２３４に出力する（第２２２段階）。この時、図１６に示した構成とは異なって、ベクトル数復元器２３２は、情報復元部１７０より入力された有効な短期固有ベクトルQ_ST’から有効な短期固有ベクトル数N_STを復元することもできる。
【００８２】
第２２２段階後に、第３の選択器２３４は、第３の固有分析器２３０より入力されたＢ個の瞬時固有ベクトルq₁〜q_Bのうち雑音の除去された有効な短期固有ベクトル数N_STだけの瞬時固有ベクトルを選択し、第３の固有分析器２３０より入力されたＢ個の瞬時固有値λ₁〜λ_Bのうち雑音の除去された有効な短期固有ベクトル数N_STだけの瞬時固有値を選択し、選択された瞬時固有ベクトルよりなる列ベクトルを有効な瞬時固有ベクトル、すなわち、ベーシスベクトルQとして出力し、選択された瞬時固有値よりなる対角行列を有効な瞬時固有値、すなわち、ベーシス値Λとして出力する（第２２４段階）。
【００８３】
本発明によれば、図１５に示した実施形態とは異なって、第２２０段階及び第２２２段階は同時に行われても良く、第２２２段階が第２２０段階より先に行われても良い。
【００８４】
一方、図１３の第２０４段階後に、電力割当て部２１６は、第３の固有分析計算部２１４より入力されたベーシス値Λ及びＳＮＲを用いて割当て比率を求め、基地局１０に割り当てられた総電力を割当て比率を用いてチャンネル別に割り当て、割り当てられた結果を利得値P^1/2として利得調整部１７４に出力する（第２０６段階）。この時、電力割当て部２１６は、ベーシス値Λ及びＳＮＲからウォーターフィリング法に基づき割当て比率を求めることができる。ここで、ウォーターフィリング法は、ジャン・Ｗ．Ｍ．バーグマンズ（Jan W.M.Bergmans）著「ディジタル・ベースバンド・トランスミッション・アンド・レコーディング（Digital baseband transmission and recording）」（アメリカ合衆国、ボストン、クラワー・アカデミック出版社（Kluwer Academic Publishers）、１９９６年）に開示されている。また、ＳＮＲは、図１４に示すように、外部より入力されることなく電力割当て部２１６に予め記憶されても良く、図１４に示した構成とは異なって、外部より入力されても良い。
一方、図１１の第１６２段階後に、利得調整部１７４は、ベーシス情報生成部１７２より入力された利得値P^1/2に応じてＤＰＣＨ信号間の相対的な大きさを調整し、調整された大きさを有するＤＰＣＨ信号をベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第１６４段階）。
【００８５】
以下、添付した図面に基づき、図１１に示す第１６４段階に関する本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００８６】
図１７は、図１１に示す第１６４段階に関する本発明に係る実施の形態１６４Ａを説明するためのフローチャートである。図１７に示すように、本実施の形態１６４Ａは、ＤＰＣＨ信号の変調次数、符号化率及び大きさを調整する段階（第２４０段階）及び調整された結果を有するＤＰＣＨ信号を拡散及びスクランブルする段階（第２４２段階）を含む。
【００８７】
図１７を参照すれば、第１６２段階後に、ＤＰＣＨ信号の変調次数、符号化率及び大きさを調整する（第２４０段階）。
【００８８】
以下、添付した図面に基づき、図１７に示す第２４０段階及び図１２に示す利得調整部１７４の本発明に係る実施の形態を下記の通り説明する。
【００８９】
図１８は、図１７に示す第２４０段階に関する本発明に係る実施の形態２４０Ａを説明するためのフローチャートである。図１８に示すように、本実施の形態２４０Ａは、利得値から生成された変調次数によって変調されたＤＰＣＨ信号を利得値と乗算する段階（第２５０段階ないし第２５４段階）を含む。
【００９０】
図１９は、図１２に示す利得調整部１７４の本発明に係る好ましい一実施の形態１７４Ａのブロック図である。図１９に示すように、本実施の形態１７４Ａは、
制御部２６０と、

第１，第２，．．．及び第 N_STの乗算器２７０，２７２，．．．及び２７４と、
第N_ST＋１の乗算器２８０と
を備える。
【００９１】
第１６２段階後に、制御部２６０は、ベーシス情報生成部１７２より入力された利得値P^1/2を用いて

の変調次数を線形比例により計算し、計算された変調次数を

に各々出力する（第２５０段階）。ここで、制御部２６０は、利得値P^1/2を通じてチャンネル別に割り当てられた電力量を検査し、各チャンネルに割り当てられた電力量に比例して各チャンネルの変調次数を決める。すなわち、制御部２６０は、最大の電力量が割り当てられたチャンネルに最も大きい変調次数を割り当て、最少の電力量が割り当てられたチャンネルに最も小さい変調次数を割り当てる。
【００９２】
第２５０段階後に、

は、ＤＰＣＨ信号を制御部２６０より入力された変調次数によって

（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）し、変調された結果を第１，第２，．．．及び第N_STの乗算器２７０，２７２，．．．及び２７４に各々出力する（第２５２段階）。ここで、

は、適応変調及びコーディング（ＡＭＣ：Adaptive modulation and coding）法によって、ＤＰＣＨ信号を変調することができる。ＡＭＣ法については、Ａ．ゴールドスミス（A.Goldsmith）、Ｓ．チュア（S.Chua）共著論文「ヴァリアブル−レート・ヴァリアブル−パワー・ＭＱＡＭ・フォー・フェージング・チャネルズ（Variable-Rate Variable-Power MQAM for Fading Channels）」（アイトリプリー・トランザクションズ・オン・コミュニケーションズ（IEEE Trans. on Communications），アメリカ合衆国，インスティチュート・オブ・エレクトリカル・アンド・エレクトロニクス・エンジニアーズ・インコーポレイテッド（Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.），１９９７年１０月，第４５巻，第１０号）に開示されている。
【００９３】
第２５２段階後に、第１，第２，．．．及び第N_STの乗算器２７０，２７２，．．．及び２７４は、

で変調された結果と利得値P^1/2とを乗算し、乗算された結果を第N_ST＋１の乗算器２８０に出力する（第２５４段階）。
【００９４】
一方、図１７を参照すれば、第２４０段階後に、第N_ST＋１の乗算器２８０は、第１，第２，．．．及び第N_STの乗算器２７０，２７２，．．．及び２７４で乗算された結果をスクランブル／スプレッド信号列と乗算し、乗算された結果を調整された大きさを有するＤＰＣＨ信号としてベーシスベクトル適用部１７６に出力端子ＯＵＴ１を介して出力する（第２４２段階）。ここで、スクランブル／スプレッド信号列とは、スクランブル信号列Ｃ_scとスプレッド信号列_spとを乗算した結果Ｃ_spＣ_scを意味し、図１２に示すように、外部より入力されるのではなく、利得調整部１７４に予め記憶されても良く、図１２に示した構成とは異なって、外部より入力されても良い。
【００９５】
本発明によれば、図１９に示す利得調整部１７４Ａは、第N_ST＋１の乗算器２８０を選択的に設けても良い。もし、第２４２段階が設けられていない場合、すなわち、利得調整部１７４Ａが第N_ST＋１の乗算器２８０を備えていない場合、第１，第２，．．．及び第N_STの乗算器２７０，２７２，．．．及び２７４で乗算された結果が調整された大きさを有するＤＰＣＨ信号としてベーシスベクトル適用部１７６に出力される。
【００９６】
第１６４段階後に、ベーシスベクトル適用部１７６は、利得調整部１７４より入力された調整された大きさを有するＤＰＣＨ信号にベーシス情報生成部１７２より入力されたベーシスベクトルQを適用し、適用された結果を空間的に処理されたＤＰＣＨ信号として加算部１７８に出力する（第１６６段階）。
【００９７】
図２０は、図１２に示すベーシスベクトル適用部１７６の本発明に係る実施の形態１７６Ａのブロック図である。図２０に示すように、本実施の形態１７６Ａは、第N_ST＋２の乗算器３００を備えてなる。
【００９８】
第１６６段階を行うために、ベーシスベクトル適用部１７６Ａの第N_ST＋２の乗算器３００は、利得調整部１７４から入力端子ＩＮ２を介して入力された調整された大きさを有するN_ST個のＤＰＣＨ信号ｉ（ベクトル）にベーシス情報生成部１７２より入力されたベーシスベクトルQを下記式６のように乗算し、乗算された結果を空間的に処理されたＤＰＣＨ信号ｏ（ベクトル）として出力端子ＯＵＴ２を介して加算部１７８に出力する。
【００９９】
【数６】

【０１００】
【数７】

【０１０１】
【数８】

【０１０２】
第１６６段階後に、加算部１７８は、ベーシスベクトル適用部１７６より入力された空間的に処理されたＤＰＣＨ信号に入力端子ＩＮ１を介して入力されたＰＩＣＨ信号P₁(k), P₂(k), P₃(k), ．．．, 及びP_B(k)を加算し、加算された結果を送信アンテナを備えるアンテナアレイ１８０を介して第１，第２，．．．及び第Ｘの移動局２０，２２，．．．または２４に送る（第１６８段階）。
【０１０３】
第１６８段階を行うために、加算部１７８は、Ｂ個の加算器（図示せず）を設けても良い。ここで、各加算器（図示せず）は、ベーシスベクトル適用部１７６より入力された空間的に処理されたＤＰＣＨ信号に当たるＰＩＣＨ信号P₁(k), P₂(k), P₃(k), ．．．, 及びP_B(k)を加算し、加算された結果をアンテナアレイ１８０の該当送信アンテナ１８２，１８４，．．．または１８６に出力する。送信アンテナ１８２，１８４，．．．または１８６は、加算部１７８の該当加算器（図示せず）で加算された結果を該当移動局２０，２２，．．．または２４に送る。
【０１０４】
前記図１に示した基地局１０と第３２段階及びその実施の形態は前記移動局１０と第３０段階及びその実施の形態に限定されず、前述のように長期情報及び短期情報を生成してフィードバック信号を基地局１０に送ることができるいかなる移動局のためにも適用できる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る送受信多重アンテナを備える移動通信装置及び方法は、空間チャンネルのダウンリンク特性を反映した長期情報及び短期情報を移動局から基地局へとフィードバックすることから、干渉及び雑音の影響を最小化でき、データの伝送量を最大化できるほか、フェージングの影響を一層最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る移動通信装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示す移動通信装置において行われる本発明に係る移動通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示す第３０段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示す第１，第２，．．．または第Ｘの移動局の本発明に係る実施の形態のブロック図である。
【図５】図３に示す第４２段階に関する本発明に係る好ましい一実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４に示す長期情報決定部の本発明に係る実施の形態のブロック図である。
【図７】図５に示す第９２段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図８】図３に示す第４４段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図９】図４に示す短期情報決定部の本発明に係る実施の形態のブロック図である。
【図１０】図８に示す第１３２段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図２に示す第３２段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１に示す基地局の本発明に係る一実施の形態のブロック図である。
【図１３】図１１に示す第１６２段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１２に示すベーシス情報生成部の本発明に係る実施の形態のブロック図である。
【図１５】図１３に示す第２０４段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１５に示す実施の形態を行う図１４に示す第３の固有分析計算部の本発明に係る好ましい一実施の形態のブロック図である。
【図１７】図１１に示す第１６４段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１７に示す第２４０段階に関する本発明に係る実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１２に示す利得調整部の本発明に係る好ましい一実施の形態のブロック図である。
【図２０】図１２に示すベーシスベクトル適用部の本発明に係る実施の形態のブロック図である。

Claims (31)

1. 基地局及び移動局を備える移動通信装置において、
   少なくとも一つの送信アンテナを有する前記基地局は、受信されたフィードバック信号から長期情報及び短期情報を復元し、前記復元した長期情報及び短期情報を乗算し、この乗算結果から複数のベーシス（基底）ベクトルとベーシス（基底）値よりなるベーシス情報を生成し、前記ベーシス情報に基づき、専用物理チャンネル信号を空間的に処理し、前記空間的に処理された結果にパイロット信号を加算した結果を前記移動局に送り、
   少なくとも一つの受信アンテナを有する前記移動局は、前記基地局から送られてきた前記パイロット信号から前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性に当たる第１の特性を測定し、前記第１の特性を反映して前記長期情報及び前記短期情報を決め、決められた前記長期情報及び前記短期情報を前記フィードバック信号に変換して前記基地局に送り、
   前記長期情報は、有効な長期固有ベクトル及び有効な長期固有値を含み、前記短期情報は、有効な短期固有ベクトル及び有効な短期固有値を含むことを特徴とする送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
2. 前記移動局は、
   前記受信アンテナに受信された前記パイロット信号から前記第１の特性を測定し、測定された前記第１の特性から第２の特性を生成するチャンネル特性測定部と、
   前記チャンネル特性測定部より入力された前記第２の特性から前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値を決める長期情報決定部と、
   前記チャンネル特性測定部より入力された前記第２の特性及び前記長期情報から前記有効な短期固有ベクトル及び前記有効な短期固有値を決める短期情報決定部と、
   前記短期情報決定部より入力された前記短期情報をビット変換し、ビット変換された結果を第１の所定時間単位に出力する高速フィードバック部と、
   前記長期情報決定部より入力された前記長期情報をビット変換し、ビット変換された結果を第２の所定時間単位に出力する低速フィードバック部と、
   前記高速フィードバック部より入力された前記短期情報及び前記低速フィードバック部より入力された前記長期情報を多重化させ、多重化された結果を前記フィードバック信号として前記受信アンテナに出力する信号変換部と、を備え、
   前記第２の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの瞬時相関特性に当たり、前記受信アンテナは、前記フィードバック信号を前記基地局に送り、前記第１の所定時間は、前記第２の所定時間より短いことを特徴とする請求項１に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
3. 前記移動局は、
   前記受信アンテナに受信された前記空間的に処理された結果から前記専用物理チャンネル信号を復元し、復元された前記専用物理チャンネル信号を出力する信号復元部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
4. 前記長期情報決定部は、
   前記チャンネル特性測定部より入力された前記第２の特性を累積し、累積された結果を第３の特性として出力する累積部と、
   前記第３の特性から固有分析法に基づき前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値を生成する第１の固有分析計算部と、を備え、
   前記第３の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの長期相関特性に当たることを特徴とする請求項２に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
5. 前記第１の固有分析計算部は、
   前記累積部より入力された前記第３の特性から前記固有分析法に基づき長期固有ベクトル及び長期固有値を生成して出力する第１の固有分析器と、
   第１の所定臨界値を超える前記長期固有値の数をカウントし、カウントされた結果を有効な長期固有ベクトル数として出力する第１のベクトル数計算器と、
   前記第１の固有分析器より入力された前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効な長期固有ベクトル数だけの雑音が除去された前記長期固有ベクトル及び雑音の除去された前記長期固有値を選択して前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値として各々出力する第１の選択器と、を備え、
   前記第１の所定臨界値は、前記第３の特性に存在する雑音の大きさを意味することを特徴とする請求項４に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
6. 前記短期情報決定部は、
   前記チャンネル特性測定部より入力された前記第２の特性及び前記長期情報から第４の特性を生成して出力する短期相関特性生成部と、
   前記第４の特性から固有分析法に基づき前記有効な短期固有ベクトル及び前記有効な短期固有値を生成して出力する第２の固有分析計算部と、を備え、
   前記第４の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの短期相関特性に当たることを特徴とする請求項２に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
7. 前記第２の固有分析計算部は、
   前記短期相関特性生成部より入力された前記第４の特性から前記固有分析法に基づき短期固有ベクトル及び短期固有値を生成して出力する第２の固有分析器と、
   第２の所定臨界値を超える前記短期固有値の数をカウントし、カウントされた結果及び所定の最大の有効な短期固有ベクトル数から有効な短期固有ベクトル数を決めて出力する第２のベクトル数計算器と、
   前記第２の固有分析器より入力された前記短期固有ベクトル及び前記短期固有値のうち、前記有効な短期固有ベクトル数だけの雑音が除去された前記短期固有ベクトル及び雑音の除去された前記短期固有値を選択して前記有効な短期固有ベクトル及び前記有効な短期固有値として各々出力する第２の選択器と、を備え、
   前記第２の所定臨界値は、前記第４の特性に存在する雑音の大きさを意味することを特徴とする請求項６に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
8. 前記基地局は、
   前記送信アンテナを介して受信された前記フィードバック信号から前記長期情報及び前記短期情報を復元し、復元された前記長期情報及び前記短期情報を出力する情報復元部と、
   復元された前記長期情報及び前記短期情報から前記ベーシス情報である前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値を生成し、生成された前記ベーシス値から利得値を生成するベーシス情報生成部と、
   前記利得値に応じて前記専用物理チャンネル信号間の相対的な大きさを調整し、調整された結果を出力する利得調整部と、
   前記利得調整部より入力された前記調整された結果に前記ベーシスベクトルを適用し、適用された結果を前記空間的に処理された結果として出力するベーシスベクトル適用部と、
   前記空間的に処理された結果に前記パイロット信号を加算し、加算された結果を出力する加算部と、を備え、
   前記送信アンテナは、前記加算された結果を前記移動局に送ることを特徴とする請求項１に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
9. 前記ベーシス情報生成部は、
   復元された前記長期情報と前記短期情報とを乗算し、乗算された結果を出力する第１の乗算部と、
   前記第１の乗算部で乗算された結果から自己相関マトリックスを計算し、計算された前記自己相関マトリックスを出力する第２の乗算部と、
   前記第２の乗算部より入力された前記自己相関マトリックス及び復元された前記短期情報から有効な瞬時固有ベクトル及び有効な瞬時固有値を生成し、生成された前記有効な瞬時固有ベクトル及び前記有効な瞬時固有値を前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値として各々出力する第３の固有分析計算部と、
   前記第３の固有分析計算部より入力された前記ベーシス値及び信号対雑音比から割当て比率を計算し、総電力を前記割当て比率によりチャンネル別に割り当て、割り当てられた結果を前記利得値として出力する電力割当て部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
10. 復元された前記長期情報と復元された前記短期情報とを下記のように乗算し、乗算された結果Ｗ^Ｈを前記第２の乗算部に出力することを特徴とする請求項９に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
    

    

    （ここで、Q_LT’及びΛ_LT’は復元された前記長期情報であって、Q_LT’は復元された前記有効な長期固有ベクトルを表わし、Λ_LT’は復元された前記有効な長期固有値を表わし、Q_ST’及びΛ_ST’は復元された前記短期情報であって、Q_ST’は復元された前記有効な短期固有ベクトルを表わし、Λ_ST’は復元された前記有効な短期固有値を各々表わす。）
11. 前記第３の固有分析計算部は、
    前記第２の乗算部より入力された前記自己相関マトリックスから固有分析法に基づき瞬時固有ベクトル及び瞬時固有値を生成して出力する第３の固有分析器と、
    前記情報復元部より入力された復元された前記短期情報から有効な短期固有ベクトル数を復元し、復元された前記有効な短期固有ベクトル数を出力するベクトル数復元器と、
    前記第３の固有分析器より入力された前記瞬時固有ベクトル及び前記瞬時固有値のうち、復元された前記有効短期固有ベクトル数だけの雑音が除去された前記瞬時固有ベクトル及び雑音の除去された前記瞬時固有値を選択して前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値として各々出力する第３の選択器と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
12. 前記電力割当て部は、
    ウォーターフィリング法に基づき前記ベーシス値及び前記信号対雑音比から前記割当て比率を計算することを特徴とする請求項９に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
13. 前記利得調整部は、
    前記利得値から線形比例により変調次数を計算し、計算された前記変調次数を出力する制御部と、
    前記専用物理チャンネル信号を前記制御部より入力された前記変調次数に応じて変調し、変調された結果を出力する
    

    

    （ここで、Ｎ_ＳＴは有効な短期固有ベクトル数である）
    

    

    より入力された前記変調された結果と前記利得値とを乗算し、乗算された結果を前記調整された結果として出力する第１，第２，．．．及び第N_STの乗算器と、
    を備えることを特徴とする請求項８に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
14. 

    前記専用物理チャンネル信号を前記変調次数に応じてクォードラチャ振幅変調することを特徴とする請求項１３に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
15. 前記利得調整部は、
    前記第１，前記第２，．．．及び前記第Ｎ_ＳＴの乗算器より入力された前記乗算された結果をスクランブル／スプレッド信号列と乗算し、乗算された結果を前記調整された結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第Ｎ_ＳＴ＋１の乗算器をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
16. 前記ベーシスベクトル適用部は、
    前記利得調整部より入力された前記調整された結果と前記ベーシス情報生成部より入力された前記ベーシスベクトルとを乗算し、乗算された結果を前記空間的に処理された結果として出力する第Ｎ_ＳＴ＋２の乗算器を備えることを特徴とする請求項８に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
17. 少なくとも一つの送信アンテナを有する基地局及び少なくとも一つの受信アンテナを有する移動局間において通信を行う移動通信方法であって、
    （ａ）前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの特性である第１の特性を反映して前記移動局で決められた長期情報及び短期情報を前記移動局から受信されたフィードバック信号から復元し、前記復元した長期情報及び短期情報を乗算し、この乗算結果から複数のベーシス（基底）ベクトルとベーシス（基底）値よりなるベーシス情報を生成し、前記ベーシス情報に基づき、専用物理チャンネル信号を空間的に処理し、前記空間的に処理された結果にパイロット信号を加算して前記移動局に送る段階を含み、
    前記長期情報は、有効な長期固有ベクトル及び有効な長期固有値を含み、前記短期情報は、有効な短期固有ベクトル及び有効な短期固有値を含むことを特徴とする送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
18. 前記移動通信方法は、
    （ｂ）前記基地局から送られてきた前記パイロット信号から前記第１の特性を測定し、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決め、決められた前記長期情報及び前記短期情報を前記フィードバック信号に変換して前記基地局に送る段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
19. 前記（ａ）段階は、
    （ａ１）前記送信アンテナを介して受信された前記フィードバック信号から前記長期情報及び前記短期情報を復元する段階と、
    （ａ２）復元された前記長期情報及び復元された前記短期情報から前記ベーシス情報である前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値を生成し、生成された前記ベーシス値から利得値を生成する段階と、
    （ａ３）前記利得値を用いて前記専用物理チャンネル信号間の相対的な大きさを調整する段階と、
    （ａ４）前記調整された結果に前記ベーシスベクトルを適用し、適用された結果を前記空間的に処理された結果として決める段階と、
    （ａ５）前記空間的に処理された結果に前記パイロット信号を加算し、加算された結果を前記送信アンテナを介して前記移動局に送る段階と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
20. 前記（ａ２）段階は、
    （ａ２１）前記（ａ１）段階後に、復元された前記長期情報と復元された前記短期情報とを乗算して受信チャンネル特性マトリックスを求める段階と、
    （ａ２２）前記受信チャンネル特性マトリックスから自己相関マトリックスを求める段階と、
    （ａ２３）前記自己相関マトリックス及び復元された前記短期情報から有効な瞬時固有ベクトル及び有効な瞬時固有値を生成して前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値として決める段階と、
    （ａ２４）前記ベーシス値及び信号対雑音比を用いて割当て比率を求め、総電力を前記割当て比率を用いてチャンネル別に割り当て、割り当てられた結果を前記利得値として決め、前記（ａ３）段階へ進む段階と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
21. 前記（ａ２３）段階は、
    前記（ａ２２）段階後に、前記自己相関マトリックスから固有分析法に基づき瞬時固有ベクトル及び瞬時固有値を生成する段階と、
    復元された前記短期情報から有効な短期固有ベクトル数を復元する段階と、
    生成された前記瞬時固有ベクトル及び前記瞬時固有値のうち、復元された前記有効な短期固有ベクトル数だけの雑音が除去された前記瞬時固有ベクトル及び雑音の除去された前記瞬時固有値を選択して前記ベーシスベクトル及び前記ベーシス値として決める段階と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
22. 前記（ａ３）段階は、
    （ａ３１）前記（ａ２）段階後に、前記利得値を用いて前記専用物理チャンネル信号の変調次数、符号化率及び大きさを調整し、前記（ａ４）段階へ進む段階を含むことを特徴とする請求項１９に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
23. 前記（ａ３）段階は、
    （ａ３２）前記（ａ３１）段階で調整された結果とスクランブル／スプレッド信号列とを乗算し、前記（ａ４）段階へ進む段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
24. 前記（ａ３１）段階は、
    前記（ａ２）段階後に、前記利得値を用いて前記変調次数を線形比例により求める段階と、
    前記専用物理チャンネル信号を前記変調次数により変調する段階と、
    前記変調された結果と前記利得値とを乗算し、前記（ａ４）段階へ進む段階と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
25. 前記（ａ４）段階は、
    前記（ａ３）段階で調整された前記結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、乗算された結果を前記空間的に処理された結果として決め、前記（ａ５）段階へ進む段階を含むことを特徴とする請求項１９に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
26. 前記（ｂ）段階は、
    （ｂ１）前記受信アンテナに受信された前記パイロット信号から前記第１の特性を測定し、測定された前記第１の特性を用いて第２の特性を生成する段階と、
    （ｂ２）前記第２の特性を用いて前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値を決める段階と、
    （ｂ３）前記第２の特性及び前記長期情報から前記有効な短期固有ベクトル及び前記有効な短期固有値を決める段階と、
    （ｂ４）前記（ｂ２）及び前記（ｂ３）段階で決められた前記長期情報及び前記短期情報を前記フィードバック信号に変換し、変換された前記フィードバック信号を前記受信アンテナを介して前記基地局に送る段階と、を含み、
    前記第２の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの瞬時相関特性に当たることを特徴とする請求項１８に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
27. 前記（ｂ）段階は、
    前記受信アンテナに受信された前記空間的に処理された結果から前記専用物理チャンネル信号を復元する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の送受信多重アンテナを備える移動通信装置。
28. 前記（ｂ２）段階は、
    （ｂ２１）前記（ｂ１）段階後に、前記第２の特性を累積し、累積された結果を第３の特性として決める段階と、
    （ｂ２２）前記第３の特性から固有分析法に基づき前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値を生成し、前記（ｂ３）段階へ進む段階と、を含み、
    前記第３の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの長期相関特性に当たることを特徴とする請求項２６に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
29. 前記（ｂ２２）段階は、
    前記（ｂ２１）段階後に、前記第３の特性から前記固有分析法に基づき長期固有ベクトル及び長期固有値を生成する段階と、
    第１の所定臨界値を超える前記長期固有値の数をカウントし、カウントされた結果を有効な長期固有ベクトル数として決める段階と、
    生成された前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効な長期固有ベクトル数だけの雑音が除去された前記長期固有ベクトル及び雑音の除去された前記長期固有値を選択して前記有効な長期固有ベクトル及び前記有効な長期固有値として決め、前記（ｂ３）段階へ進む段階と、を含み、
    前記第１の所定臨界値は、前記第３の特性に存在する雑音の大きさを意味することを特徴とする請求項２８に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
30. 前記（ｂ３）段階は、
    （ｂ３１）前記（ｂ２）段階後に、前記第２の特性及び前記長期情報から第４の特性を生成する段階と、
    （ｂ３２）前記第４の特性から固有分析法に基づき前記有効な短期固有ベクトル及び前記有効な短期固有値を生成し、前記（ｂ４）段階へ進む段階と、を含み、
    前記第４の特性は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナ別のダウンリンクチャンネルの短期相関特性に当たることを特徴とする請求項２６に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。
31. 前記（ｂ３２）段階は、
    前記（ｂ３１）段階後に、前記第４の特性から前記固有分析法に基づき短期固有ベクトル及び短期固有値を生成する段階と、
    第２の所定臨界値を超える前記短期固有値の数をカウントし、カウントされた結果及び所定の最大の有効な短期固有ベクトル数を用いて有効な短期固有ベクトル数を決める段階と、
    前記短期固有ベクトルのうち雑音の除去された前記有効な短期固有ベクトル数だけの短期固有ベクトルを前記有効な短期固有ベクトルとして選択し、前記短期固有値のうち雑音の除去された前記有効な短期固有ベクトル数だけの前記短期固有値を前記有効な短期固有値として選択する段階と、を含み、
    前記第２の所定臨界値は、前記第４の特性に存在する雑音の大きさを意味することを特徴とする請求項３０に記載の送受信多重アンテナを用いる移動通信方法。

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