JP4516268B2 - 送受信多重アンテナを含む移動通信装置及び送受信多重アンテナを利用する移動通信方法 - Google Patents
送受信多重アンテナを含む移動通信装置及び送受信多重アンテナを利用する移動通信方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信に係り、特にフェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化させることが可能な送受信多重アンテナを含む移動通信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代移動通信システムは、現在のＰＣＳ移動通信システムとは異なり、さらに高速でデータを伝送することができる。ヨーロッパ及び日本は、非同期方式の広帯域コード分割多重接続（Ｗ−ＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を、また、北米は、同期方式のＣＤＭＡ−２０００（多重搬送波コード分割多重接続）を無線接続の標準規格としている。
【０００３】
一般に、移動通信システムは、１つの基地局を介して種々の移動局が交信できるような形態で構成されている。このような移動通信システムにおいて、データを高速で伝送するには、フェーディングのような移動通信チャネルの特性による損失及び使用者の干渉をそれぞれ最小化させる必要がある。そして、このようなフェーディングによって通信が不安定になることを防止するための有力な方式としてダイバーシティ方式が挙げられ、このダイバーシティ方式の１つに、多重アンテナを利用した空間ダイバーシティ方式がある。
【０００４】
一方、前記の使用者間の干渉を最小化するために、将来の新しい移動通信システムでは、多重アンテナを使用することが必須の条件とされている。この多重アンテナを利用してフェーディングをブレークスルーするダイバーシティ方式のうち伝送端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では、次世代の移動体通信の特性として伝送方向でより多くの帯域幅が要求されている。
【０００５】
高速でデータを伝送するために、移動通信システムは、一般に、チャネル特性のうち通信性能に最も大きな影響を及ぼす特性の１つであるフェーディングの問題を克服する必要がある。その理由は、このフェーディングが受信信号の振幅を数ｄＢから数十ｄＢまで減少させるからである。そこで、このようなフェーディングを克服するために、様々のダイバーシティ技術が用いられている。ＣＤＭＡ方式は、一般に、チャネルの遅延分散を利用してダイバーシティ受信するレーキ（Ｒａｋｅ）受信器を採用している。このレーキ受信器は、多重経路信号を受信する受信ダイバーシティ技術である。しかし、このダイバーシティ技術においては、前記チャネルの遅延分散が小さいと適切に動作しないという問題がある。
【０００６】
また、干渉とコーディングを利用する時間ダイバーシティ方式は、ドップラースプレッドチャネルで使われる。しかし、この時間ダイバーシティ方式には、低速ドップラーチャネルを利用することが困難であるという問題がある。そこで、フェーディングの問題を克服するうえで、室内チャネルの遅延分散が小さいこと、及び歩行者チャネルが低速ドップラーチャネルであること等の点から、空間ダイバーシティが有利である。
【０００７】
この空間ダイバーシティは、２つ以上のアンテナを使用する方式であって、１つのアンテナにより伝えられた信号がフェーディングにより減衰した場合、他のアンテナを利用してその信号を受信する方式である。このような空間ダイバーシティは、受信アンテナを利用する受信アンテナダイバーシティと送信アンテナを利用する送信アンテナダイバーシティとに大別される。移動局の場合には、大きさとランニングコストの面で、前記受信アンテナダイバーシティを適用するのが困難であるため、基地局の送信アンテナダイバーシティ使用が推奨される。
【０００８】
送信アンテナダイバーシティは、移動局からダウンリンクチャネル情報が基地局に帰還される閉ループ伝送ダイバーシティと、移動局から基地局に帰還されない開ループ伝送ダイバーシティとがある。伝送ダイバーシティは移動局でチャネルの位相及び大きさを測定して最適の加重値を探す。前記基地局は、チャネルの大きさ及び位相を測定するために、各アンテナに区分されるパイロット信号を送らねばならない。移動局はパイロット信号を介してチャネルの大きさ及び位相を測定し、測定されたチャネルの大きさ及び位相情報から最適の加重値を探索する。
【０００９】
一方、送信アンテナダイバーシティでアンテナ数が増加すればダイバーシティ効果及び信号対雑音比は向上しつつあるが、ダイバーシティ効果の改善程度は基地局で使用するアンテナの数（または、信号が伝送される経路）が増加するにつれて、すなわち、ダイバーシティの程度が増加するにつれて低下しつつある。したがって、多くの犠牲を介して改善されたダイバーシティ効果を得ることが必ず望ましい方法とはいえない。したがって、ダイバーシティ効果を改善させるより、干渉信号の電力を最小化して内部信号の信号対雑音比を最大化するように基地局で使用するアンテナの数を増加させることが望ましい。
【００１０】
ダイバーシティ効果のみならず、干渉や雑音によって内部信号が受ける影響を最小化す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」という。このとき、伝送ダイバーシティと同じく帰還情報を利用するシステムを「閉ループダウンリンクビームフォーミングシステム」という。移動局から基地局に帰還される情報を利用す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、帰還チャネルの帯域幅が充分に確保されていない場合には、チャネル情報の変化をよく反映することができなくなり、その結果、通信性能が阻害されるという問題があった。
【００１１】
ヨーロッパ方式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ーシティ方式としてＴｘＡＡ（伝送アンテナアレイ）第１モード、及びＴｘＡＡ第２モードを採用している。このうち、ＴｘＡＡ第１モードは、ノキア社で提案されたものであり、両アンテナの位相差のみを帰還させるようになっている。また、ＴｘＡＡ第２モードは、モトローラ社で提案されたものであり、両アンテナの位相のみならず利得も帰還させるようになっている。これらＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、ヨーロッパ方式ＩＭＴ−２０００標準のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）のための標準化団体３ＧＰＰで定められた仕様で開示されている。
【００１２】
閉ループ伝送ダイバーシティ方式のＴｘＡＡ第１モードまたはＴｘＡＡ第２モードは、適応アレイアンテナを使用し、伝送適応アレイアンテナの各々に相異なる複素数値に該当する加重値を印加するように構成されている。適応アレイアンテナに印加される加重値は伝送チャネルに関する値であり、たとえば、ｗ＝ｈ*（ｗとｈはベクトルを表す）が使用される。以下、ｗ、ｈはベクトルを表し、これ以外の文字はスカラーを表す。ここで、ｈ（ベクトル）は伝送アレイチャネルを表し、ベクトルｗは伝送アレイアンテナ加重値（ベクトル）を表す。
【００１３】
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）を使用する方式は、伝送チャネルと受信チャネルの特性が異なるため、基地局で伝送チャネルｈ（ベクトル）を得るために伝送チャネル情報を帰還させる必要がある。このため、ＴｘＡＡ第１モードまたはＴｘＡＡ第２モードは、チャネル情報ｈ（ベクトル）から求められる加重値ｗ（ベクトル）情報を移動局が求めて基地局に送るように構成されている。
【００１４】
前記ＴｘＡＡ第１モードは、加重値（ｗ＝［｜ｗ1｜ｅｘｐ（ｊθ1）、｜ｗ2｜ｅｘｐ（ｊθ2）］）（ｗはベクトルであり、ｗ1とｗ2はスカラーである）情報のうち位相成分に該当するθ2−θ1部分のみを２ビットに量子化して帰還させるようになっている。したがって、前記ＴｘＡＡ第１モードにおける位相の精度はπ／２となり、量子化エラーは最大でπ／４になる。そして、前記ＴｘＡＡ第１モードでは、帰還の効率性を高めるために、帰還された毎瞬間の各２ビットのうち１ビットのみを更新する精製方法が使用される。たとえば、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はスロット単位で帰還される各ビットを表す）が可能である。
【００１５】
一方、前記ＴｘＡＡ第２モードは、加重値情報の構成要素の位相及び利得を帰還させるようになっている。すなわち、位相は３ビットに帰還させ、利得は１ビットに帰還させる。したがって、前記ＴｘＡＡ第２モードにおける位相の精度はπ／４であり、量子化エラーは最大π／８になる。そして、前記ＴｘＡＡ第２モードでは、帰還の効率性を高めるために、毎瞬間の４ビットのうち１ビットのみを更新する進歩的な精製モードが使用される。さらに、このＴｘＡＡ第２モードでは、精製モードで各ビットは直交するベーシスの値となる一方、進歩的な精製モードはそのための規定を特に備えていない。
【００１６】
前記のＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、アンテナ数と時空間チャネルの特性が変わる場合、次のような問題点を有する。
まず、アンテナ数が増加すると、各アンテナに加重値を帰還させねばならないため、帰還させるべき情報を多く有する移動局は、その移動速度によっては通信性能が阻害される場合がある。すなわち、一般的にフェーディングチャネルで移動局の移動速度が速くなれば時空間チャネルの変化が激しくなるので、チャネル情報の帰還速度が増加せねばならない。したがって、帰還速度が限定されていれば、アンテナ数が増加するにつれて増加する帰還情報は通信性能を低下させるという結果を招く。
【００１７】
また、アンテナ間の距離が充分に確保されていない場合には、各アンテナのチャネル間相関値が増加する。このようにチャネル間相関値が増加するとチャネルマトリックスの情報量が減少するものの、帰還方式を効率的に用いればアンテナ数が増加しても高速移動体の環境下で性能の劣化を生じさせないようにすることができる。
【００１８】
しかし、前記のＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、時空間チャネルを構成する両アンテナの各チャネルが完全に独立しているという仮定の下で構成されているので、アンテナ数と時空間チャネルの特性が変わると、帰還方式を効率的に利用することが困難になる。さらに、前述した両モードは、これまでにアンテナを２つより多くして使用する環境で適用された例がなく、このことを考慮すると、３つ以上のアンテナを使用した場合に優秀な性能を提供することは極めて困難である（たとえば、特許文献１参照）。
【００１９】
【特許文献１】
米国特許６３０１４７０号明細書
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、送信アンテナと受信アンテナと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それぞれの空間チャ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に帰還させて、フェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化して伝送データ量を最大化させることが可能な送受信多重アンテナを含む移動通信装置を提供することにある。
【００２１】
また、前記問題点を解決するための本発明の第２の目的は、前記送受信多重アンテナを含む移動通信装置で実行される移動通信方法を提供することにある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の目的を達成するために、基地局及び移動局を含む本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置は、基地局及び移動局を含む移動通信装置であって、前記基地局は、第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から、複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された信号にパイロット信号を加算した加算結果を前記移動局に伝送し、前記移動局は、複数の送受信アンテナを有し、前記基地局は、複数の送受信アンテナを有し、さらに、前記第１の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性に該当し、前記移動局は、前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記基地局は、前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還信号から前記長期情報及び前記短期情報を復元し、このように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、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報から、ベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値とを生成し、このように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、前記利得値に対応させて前記専用物理チャネル信号間の相対的な大きさを調整し、この調整結果を出力する利得調整部と、前記利得調整部から入力された前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用して、この適用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て、この加算結果を出力する加算部とを具備し、前記基地局の送受信アンテナは、前記加算結果を前記移動局に伝送するように構成される。
【００２５】
また、前記ベーシス情報生成部は、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算し、この乗算結果を出力する第１乗算部と、前記第１乗算部の乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として出力するベーシス値計算部と、前記第１乗算部の乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力するベーシスベクトル計算部と、信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として出力する電力割当部とを具備するように構成することができる。
【００２６】
さらに、前記第１乗算部は、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を以下の式（１０）を用いて乗算し、この乗算結果Ｗを前記ベーシス値計算部、及び前記ベーシスベクトル計算部に各々出力するように構成することができる。
【００２７】
【数４】
【００２８】
前記式（１０）中、ＱＬＴ、ΛＬＴは、それぞれ前記基地局で復元された前記長期情報であって、このうち、ＱＬＴは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛＬＴは復元された有効な長期固有値を表す。また、ＱＳＴ、ΛＳＴは、それぞれ前記基地局で復元された前記短期情報であって、このうち、ＱＳＴは復元された短期固有ベクトルを表し、ΛＳＴは復元された短期固有値を各々示す。
【００２９】
また、前記ベーシス値計算部は、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBの電力計算部を具備し、前記第ｎ（１≦ｎ≦ＮB）の電力計算部は、以下の式（５）で表される第１乗算部の乗算結果の中から該当するｗn（ベクトル）のノルムをとり、このようにノルムをとった結果を第ｎの電力として出力し、このように出力された有効固有ベクトル数第１〜第ＮBの電力は、前記総電力に該当するように構成してもよい。
【００３０】
【数５】
【００３１】
そして、前記ベーシスベクトル計算部は、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部を具備し、前記第ｎのサブベクトル計算部は、前記式（５）で表される第１乗算部の乗算結果のうちで該当するｗn（ベクトル）を前記第ｎの電力で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力するように構成することができる。
【００３２】
また、前記電力割当部は、ウォーターフィリング法に基づいて前記ベーシス値から前記利得値を生成するように構成することができる。
【００３３】
また、前記利得調整部は、前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第２乗算部を具備するように構成してもよい。
【００３４】
さらに、前記利得調整部は、前記第２乗算部の乗算結果とスクランブル／スプレッド信号列とを乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第３乗算部をさらに具備するように構成してもよい。
【００３５】
さらにまた、前記ベーシスベクトル適用部は、前記利得調整部から入力された前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として前記加算部に出力する第４乗算部を具備するように構成することができる。
【００３６】
そして、前記移動局は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル特性測定部と、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する長期情報決定部と、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する短期情報決定部と、前記長期情報及び前記短期情報決定部から各々入力した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、変換された前記帰還信号を前記移動局の送受信アンテナに出力する信号変換部とを具備し、前記第２の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当し、前記移動局の送受信アンテナは、前記帰還信号を前記基地局に伝送するように構成することができる。
【００３７】
また、前記移動局は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元し、このように復元された前記専用物理チャネル信号を出力する信号復元部をさらに具備するように構成してもよい。
【００３８】
また、前記長期情報決定部は、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として出力する積算部と、前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成する固有分析計算部とを具備し、前記第３の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当するように構成することができる。
【００３９】
また、前記固有分析計算部は、前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成して出力する第１の固有分析部と、所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として出力するベクトル数計算部と、前記第１の固有分析部から入力した前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトルと雑音が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出力する選択部とを具備するように構成することができる。
【００４０】
さらに、前記短期情報決定部は、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報とから第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いて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して出力する第２の固有分析部とを具備し、前記第４の特性は前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当するように構成してもよい。
【００４１】
前記第２の目的を達成するための本発明に係る送受信多重アンテナを利用する移動通信方法は、複数の送受信アンテナを有する基地局と、複数の送受信アンテナを有する移動局との間に通信を実行する移動通信方法であって、（ａ）前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性の第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された結果とパイロット信号とを加算して前記移動局に伝送する段階を具備することを特徴とする送受信多重アンテナを利用し、前記移動通信方法は、（ｂ）前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送する段階をさらに具備し、前記（ａ）段階は、（ａ１）前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還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）このように復元された前記長期情報及び前記短期情報からベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値を生成し、このように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）前記利得値を利用して前記専用物理チャネル信号間の相対的大きさを調整する段階と、（ａ４）前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用し、この適用結果を前記空間的に処理された結果として決定する段階と、（ａ５）前記空間的に処理された結果と前記パイロット信号とを加算して前記基地局の送受信アンテナを介して前記移動局に伝送する段階とを具備して構成される。
【００４４】
さらに、前記（ａ２）段階は、（ａ２１）前記（ａ１）段階の後に、復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算する段階と、（ａ２２）前記乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として決定する段階と、（ａ２３）前記乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして決定する段階と、（ａ２４）信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として決定し、前記（ａ３）段階に進む段階とを具備するように構成することができる。
【００４５】
そして、前記（ａ２１）段階は、前記（ａ１）段階の後に、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を用い、以下の式（１０）に基づく乗算を行って乗算結果Ｗを求め、前記（ａ２２）段階に進むように構成してもよい。
【００４６】
【数６】
【００４７】
前記式（１０）中、ＱＬＴ、ΛＬＴは、それぞれ前記復元された長期情報であって、このうち、ＱＬＴは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛＬＴは復元された有効な長期固有値を表す、また、ＱＳＴ、ΛＳＴは、それぞれ前記復元された短期情報であって、このうち、ＱＳＴは復元された短期固有ベクトルを表し、ΛＳＴは復元された短期固有値を表す。
【００４８】
また、前記（ａ３）段階は、（ａ３１）前記（ａ２）段階の後に、前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階を具備するように構成することができる。
【００４９】
また、前記（ａ３）段階は、（ａ３２）前記（ａ３１）段階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、このように乗算された結果を前記調整された結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階をさらに具備することができる。
【００５０】
前記（ａ４）段階は、前記（ａ３）段階の後に、前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として決定し、前記（ａ５）段階に進む段階を具備するように構成してもよい。
【００５１】
前記（ｂ）段階は、（ｂ１）前記移動局の送受信アンテナから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の特性を生成する段階と、（ｂ２）前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する段階と、（ｂ３）前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する段階と、（ｂ４）前記（ｂ２）及び前記（ｂ３）段階で決定した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、このように変換された前記帰還信号を、前記移動局の送受信アンテナを介して前記基地局に伝送する段階とを具備し、前記第２の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当するように構成することができる。
【００５２】
また、前記（ｂ）段階は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元する段階をさらに具備するように構成することができる。
【００５３】
さらに、前記（ｂ２）段階は、（ｂ２１）前記（ｂ１）段階の後に前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として決定する段階と、（ｂ２２）前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成して、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備し、前記第３の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当するように構成することができる。
【００５４】
さらに、前記（ｂ２２）段階は、前記（ｂ２１）段階の後に、前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成する段階と、所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として決定する段階と、前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトル及び雑音が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定し、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備するように構成することができる。
【００５５】
そして、前記（ｂ３）段階は、前記（ｂ２）段階の後に、前記第２の特性と前記長期情報から第４の特性を生成する段階と、前記第４の特性から固有分析法に基づいて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して、前記（ｂ４）段階に進む段階とを具備し、前記第４の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当するように構成することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置の構成、及びその動作、並びに送受信多重アンテナを利用する移動通信方法について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置の模式的なブロック図であって、基地局１０、第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４で構成されている。
図２は、図１に示す移動通信装置で実行される本発明に係る移動通信方法の１例のフローチャートであり、帰還信号を求める段階（第３０段階）及び帰還信号から復元した長期情報及び短期情報を利用して空間的に処理された専用物理チャネル信号（ＤＰＣＨ：：Ｄｅｄｉｃａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＣＨａｎｎｅｌ）とパイロット信号とを加算して伝送する段階（第３２段階）より構成されている。
【００５７】
図１に示す第１〜第Ｘ移動局２０、２２、…、２４は、それぞれ同等の機能を有し、移動局２０、２２、…、２４は少なくとも１つの受信アンテナを有し、基地局１０は少なくとも１つの送信アンテナを有している。ここで、移動局２０、２２、…、２４は、たとえば、端末器などに該当するものである。
【００５８】
図１に示す基地局１０は、長期情報及び短期情報を移動局２０、２２、…及び２４から受信した帰還信号から復元し、このように復元された長期情報及び短期情報から生成したベーシス情報を利用してＤＰＣＨを空間的に処理し、このように空間的に処理されたＤＰＣＨとパイロット信号（ＰＩＣＨ：ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）とを加算した加算結果を移動局２０、２２、…、及び２４に伝送する（第３２段階）。ここで、ＰＩＣＨ［Ｐi（ｋ）］（１≦ｉ≦Ｂ、Ｂは送信アンテナの数であり、１以上の正の整数を示す。）は、共通パイロットチャネル信号（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）、専用パイロットチャネル信号（ＤＣＰＩＣＨ：Ｄｅｄｉｃａｔｅ ＣＰＩＣＨ）、または２次の共通パイロットチャネル信号（ＳＣＰＩＣＨ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ＣＰＩＣＨ）とすることができる。
【００５９】
本発明に含まれる基地局１０が、前述のように動作するように支援されれば、少なくとも１つの受信アンテナを有する移動局２０、２２、…、２４は、種々の多様な形態で具現される。すなわち、移動局２０、２２、…、２４は、送信アンテナ及び受信アンテナの各ダウンリンクチャネルの特性（以下、これを第１の特性Ｈという。また、以下では、第１の特性Ｈ、第２の特性Ｒ、第３の特性ＲLT、第４の特性ＲST、ベーシス値Ｄは行列を表し、長期固有ベクトルＱLT’、短期情報ＱST、長期固有値ΛLT’、短期固有値ΛST’、長期固有ベクトルｑ1〜ｑM、ベーシスベクトルＴ、乗算結果Ｗ、ｗはベクトルを表し、Ｍはスカラーを表す。）を反映して長期情報及び短期情報を決定することができればよい。
【００６０】
ここで、送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの第１の特性Ｈとは、基地局１０から第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４のいずれかの移動局に伝送されるチャネルの位相及び大きさを意味する。ただし、第１の特性Ｈの行列において、列は基地局１０の送信アンテナによるチャネルで構成され、行は第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４の受信アンテナによるチャネルで構成されている。すなわち、行列Ｈにおける列の成分は送信アンテナによる空間に対して求められ、行の成分は受信アンテナによる空間に対して求められる。
【００６１】
たとえば、移動局２０、２２、…、２４は基地局１０から伝送されたＰＩＣＨ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それぞれのチャネルの相関特性を反映した長期情報及び短期情報を決定し、このように決定された長期情報及び短期情報を帰還信号に変換して基地局１０に伝送する（第３０段階）。
【００６２】
本発明の理解を助けるために、まず、移動局２０、２２、…、２４の実施形態及び第３０段階について説明し、その後で、基地局１０の実施形態及び第３２段階について説明する。
以下、第３０段階及び移動局２０、２２、…、２４における本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図３は、図２に示す第３０段階における本発明に係る実施形態３０Ａを説明するためのフローチャートであって、第１の特性Ｈを測定する段階（第４０段階）、チャネルの長期情報及び短期情報を決定する段階（第４２及び第４４段階）及び決定された長期情報及び短期情報を帰還信号に変換する段階（第４６段階）より構成されている。
【００６４】
図４は、図１に示す第１、第２、…、第Ｘ移動局２０、２２、…、２４の本発明に係る実施形態のブロック図であって、アンテナアレイ６０、チャネル特性測定部７０、長期情報決定部７２、短期情報決定部７４、信号変換部７６及び信号復元部８０より構成されている。
【００６５】
図４に示すアンテナアレイ６０はＭ（ここで、Ｍは１以上の正の整数である）個の受信アンテナ６２、６４、…、６６を有し、基地局１０から伝送された空間的に信号処理されたＤＰＣＨとＰＩＣＨとを受信する。このとき、チャネル特性測定部７０は基地局１０から伝送されてアンテナアレイ６０を介して受信されたＰＩＣＨ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それぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性（以下、第２の特性Ｒという）を、以下の式（１）を用いて生成させ、このように生成させた第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）。この第２の特性Ｒは、ここでは、Ｂ×Ｂ行列で構成されている。
【００６６】
【数７】
【００６７】
第４０段階の後に、長期情報決定部７２は、チャネル特性測定部７０で測定された第２の特性Ｒから、長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルＱLT’と有効な長期固有値ΛLT’とを決定し、このように決定された有効な長期固有ベクトルＱLT’と有効な長期固有値ΛLT’とを短期情報決定部７４及び信号変換部７６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１対１のマッピング関係を有し、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該当する。
【００６８】
以下、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形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図５は、図３に示す第４２段階における本発明に係る望ましい一実施形態４２Ａを説明するためのフローチャートであって、第２の特性Ｒを積算（累積）して送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャ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）より構成されている。
【００６９】
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形態７２Ａのブロック図であって、積算部（累積部）１００及び固有分析計算部１１０より構成されている。
第４０段階の後に、図６に示す積算部（累積部）１００はチャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒを積算（累積）し、この積算結果ＲLT（ｋ）を送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性（以下、第３の特性ＲLTという）として固有分析計算部１１０に出力する（第９０段階）。ここで、第３の特性ＲLT、すなわち、積算結果ＲLT（ｋ）は以下の式（２）で表される。
【００７０】
【数８】
【００７１】
ここで、ρは忘却因数（ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）を示し、ｋは離散的な時間を示す。
【００７２】
第９０段階の後に、固有分析計算部１１０は積算部（累積部）１００から入力した第３の特性ＲLTから固有分析法（ＥＶＤ：Ｅｉｇｅｎ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）に基づいて長期情報の有効な長期固有ベクトルＱLT’及び有効な長期固有値ΛLT’を生成し、このように生成された有効な長期固有ベクトルＱLT’及び有効な長期固有値ΛLT’を短期情報決定部７４及び信号変換部７６に出力する（第９２段階）。
【００７３】
ここで、固有分析法については、「Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ」という題目でＧ．ＧｏｌｕｂとＣ．Ｖａｎ．Ｌｏａｎにより著され、ロンドンのジョンーズホプキンス大学（Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）により１９９６年に出版された刊行物に開示されている。
【００７４】
以下、図５に示す第９２段階及び図６に示す固有分析計算部１１０の本発明に係る実形態について説明する。
図７は、図５に示す第９２段階における本発明に係る実施形態９２Ａを説明するためのフローチャートであって、長期固有ベクトルと長期固有値のうち有効なベクトルと有効な値を長期情報として選択する段階（第１２０〜第１２４段階）より構成されている。
【００７５】
図６に示すように、固有分析計算部１１０は図７に示す実施形態９２Ａを実行するために、第１の固有分析部１１２、ベクトル数計算部１１４及び選択部１１６で具現される。
【００７６】
まず、第９０段階の後に、第１の固有分析部１１２は積算部（累積部）１００から入力した第３の特性ＲLTから前述した固有分析法に基づいてＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMとＭ個の長期固有値λ1〜λMを生成し、このように生成されたＭ個の長期固有値λ1〜λMをベクトル数計算部１１４と選択部１１６に出力する一方、生成されたＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMを選択部１１６に出力する（第１２０段階）。
【００７７】
第１２０段階の後に、ベクトル数計算部１１４は所定臨界値を超過した長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数ＮBとして決定し、このように決定された有効固有ベクトル数ＮBを選択部１１６に出力する（第１２２段階）。このために、ベクトル数計算部１１４はカウンタ（図示せず）で具現できる。このとき、所定臨界値は「０」に近似した値に設定できる。
【００７８】
第１２２段階の後に、選択部１１６は第１の固有分析部１１２から入力したＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMのうち雑音が除去された有効固有ベクトル数ＮBのみの長期固有ベクトルｑ1〜ｑNBを選択し、第１の固有分析部１１２から入力したＭ個の長期固有値λ1〜λMのうち雑音が除去された有効固有ベクトル数ＮBのみの長期固有値λ1〜λNBを選択し、選択された長期固有ベクトルｑ1〜ｑNBより構成される列ベクトルを有効な長期固有ベクトルＱLT’として、選択された長期固有値λ1〜λNBより構成される対角行列を有効な長期固有値ΛLT’として出力する（第１２４段階）。
【００７９】
一方、第４２段階の後に、短期情報決定部７４は、チャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒと、長期情報決定部７２から入力した長期情報ＱLT’（ベクトル）及びΛLT’とから短期情報に該当する短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’（ベクトル）を決定し、このように決定された短期固有ベクトルＱST’（ベクトル）及び短期固有値ΛST’（ベクトル）を信号変換部７６に出力する（第４４段階）。
【００８０】
以下、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形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図８は、図３に示す第４４段階における本発明に係る実施形態４４Ａを説明するためのフローチャートであって、送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性を求める段階（第１３０段階）及び短期情報を求める段階（第１３２段階）より構成されている。
【００８１】
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形態７４Ａのブロック図であって、短期相関特性生成部１４０及び第２の固有分析部１４２で構成されている。
第４２段階の後に、短期相関特性生成部１４０はチャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒ（行列）と、長期情報決定部７２から入力した長期情報の長期固有ベクトルＱLT’（ベクトル）及び長期固有値ΛLT’（ベクトル）とを利用して送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性（以下、第４の特性ＲSTという。）を以下の式（３）を用いて生成させ、このように生成させた第４の特性ＲSTを第２の固有分析部１４２に出力する（第１３０段階）。
【００８２】
【数９】
【００８３】
第１３０段階の後に、第２の固有分析部１４２は短期相関特性生成部１４０から入力した第４の特性ＲSTから前述した固有分析法に基づいて短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’を生成し、このように生成された短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’を信号変換部７６に出力する（第１３２段階）。
【００８４】
第４４段階の後に、信号変換部７６は、短期情報決定部７４に入力した短期情報ＱST’及びΛST’と、長期情報決定部７２から入力した長期情報ＱLT’及びΛLT’とを基地局１０に帰還させるのに適した帰還信号に変換し、変換された帰還信号を、アンテナアレイ６０を介して基地局１０に伝送する（第４６段階）。
【００８５】
第４６段階を実行するために、信号変換部７６は長期情報及び短期情報決定部７２及び７４から各々入力した長期情報及び短期情報ＱLT’及びΛLT’、ＱST’及びΛST’をフォーマットし、このフォーマット結果を時分割多重化（以下、「ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」という）し、このＴＤＭの結果を帰還信号としてアンテナアレイ６０を介して基地局１０に伝送する。また、本発明によれば、信号変換部７６は、帰還信号を求めるためにＴＤＭの代りにコード分割多重化または周波数分割多重化を実行する。
【００８６】
一方、本発明によれば、移動局２０、２２、…、２４は、図４に示すように、信号復元部８０をさらに備えることもある。ここで、第４０〜第４６段階が行われる間のある時点で、信号復元部８０はアンテナアレイ６０を介して受信され、基地局１０で空間的に処理されたＤＰＣＨから元のＤＰＣＨを復元し、このように復元されたＤＰＣＨ（ＤＰＣＨ’）を出力する。
【００８７】
以下、図１に示す基地局１０と図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１０は、図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態３２Ａを説明するためのフローチャートであって、復元した長期情報及び短期情報を利用してＤＰＣＨを空間的に処理する段階（第１５０〜第１５６段階）及び空間的に処理されたＤＰＣＨにＰＩＣＨを加算する段階（第１５８段階）より構成されている。
【００８８】
図１１は、図１に示す基地局１０の本発明に係る一実施形態のブロック図であって、情報復元部１７０、ベーシス情報生成部１７２、利得調整部１７４、ベーシスベクトル適用部１７６、加算部１７８及びアンテナアレイ１８０で構成されている。
【００８９】
図１１に示すアンテナアレイ１８０は、Ｂ個の送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６を有し、移動局２０、２２、…、２４から伝送された帰還信号を上向き専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ：Ｄｅｄｉｃａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を介して受信し、空間的に信号処理されたＤＰＣＨとＰＩＣＨを移動局２０、２２、…、２４に送信する。
【００９０】
このとき、第３０段階の後に、情報復元部１７０は、アンテナアレイ１８０を介して受信した帰還信号から長期情報及び短期情報を復元し、このように復元された長期情報及び短期情報をベーシス情報生成部１７２に出力する（第１５０段階）。
【００９１】
このとき、もし、図４に示す信号変換部７６がＴＤＭ方式で帰還信号を生成した場合、情報復元部１７０は時分割逆多重化方式で長期情報及び短期情報を復元する。また、信号変換部７６がＴＤＭの代りにコード分割多重化または周波数分割多重化方式で帰還信号を生成した場合、情報復元部１７０はコード分割逆多重化または周波数分割逆多重化方式で長期情報及び短期情報を復元する。
【００９２】
第１５０段階の後に、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Ｔとベーシス値Ｄ（行列）とをそれぞれ生成し、このように生成されたベーシス値Ｄから利得値を生成し、このように生成された利得値を利得調整部１７４に出力する一方、生成されたベーシスベクトルＴをベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第１５２段階）。
【００９３】
以下、図１０に示す第１５２段階及び図１１に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１２は、図１０に示す第１５２段階における本発明に係る実施形態１５２Ａを説明するためのフローチャートであって、前記のように復元された前記長期情報と前記短期情報とを乗算した乗算結果からベーシスベクトルＴと利得値を決定する段階（第２００〜第２０６段階）より構成されている。
【００９４】
図１３は、図１１に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施形態１７２Ａのブロック図であって、第１乗算部２１０、ベーシス値計算部２１２、電力割当部２１４及びベーシスベクトル生成部２１６で構成されている。
第１５０段階の後に、第１乗算部２１０は情報復元部１７０で復元された長期情報と短期情報とを、以下の式（４）を用いて乗算し、この乗算結果Ｗ（ベクトル）をベーシス値計算部２１２及びベーシスベクトル計算部２１６に各々出力する（第２００段階）。
【００９５】
【数１０】
【００９６】
ここで、ＱLTとΛLTは情報復元部１７０で復元された長期情報であって、このうち、ＱLTは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛLTは復元された有効な長期固有値を表す。また、ＱSTとΛSTは情報復元部１７０で復元された短期情報であって、このうち、ＱSTは復元された短期固有ベクトルを示し、ΛSTは復元された短期固有値を各々示す。
【００９７】
第２００段階の後に、ベーシス値計算部２１２は第１乗算部２１０で乗算された結果Ｗ（ベクトル）からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた総電力をベーシス値Ｄ（行列）として電力割当部２１４及びベーシスベクトル計算部２１６に各々出力する（第２０２段階）。
【００９８】
図１４は、図１３に示すベーシス値計算部２１２の本発明に係る実施形態２１２Ａのブロック図であり、有効固有ベクトル数である第１の電力計算部２２０、第２の電力計算部２２２、…、第ＮBの電力計算部２２４で構成されている。
第２０２段階を実行するために、ベーシス値計算部２１２Ａの第１の電力計算部２２０、第２の電力計算部２２２、…、第ＮBの電力計算部２２４は、第１乗算部２１０から入力した後、以下の式（５）で表される乗算結果Ｗ（ベクトル）でノルムをとり、このようにノルムをとった結果を総電力Ｄ（ベクトル）として出力する。
【００９９】
【数１１】
【０１００】
すなわち、有効固有ベクトル数が第ｎ（１≦ｎ≦ＮB）の電力計算部（２２０、２２２、…、２２４）は、第１乗算部２１０から入力されて乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）で該当するｗn（ベクトル）に以下の式（６）を用いてノルムをとり、このようにノルムをとった結果を第ｎの電力ｄnとして出力する。
【０１０１】
【数１２】
【０１０２】
前記式（６）中、‖‖はノルムを表し、ｗn（ベクトル）は以下の式（７）で表される列ベクトルを意味し、‖ｗn‖は以下の式（８）で表される。
【０１０３】
【数１３】
【０１０４】
【数１４】
【０１０５】
このとき、有効固有ベクトル数が第１〜第ＮBの電力ｄn1、ｄn2、…、ｄNBは以下の式（９）で表される総電力Ｄ（行列）に該当する。
【０１０６】
【数１５】
【０１０７】
第２０２段階の後に、ベーシスベクトル計算部２１６は、第１乗算部２１０で乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力したベーシス値Ｄ（行列）で除算し、この除算結果をベーシスベクトルＴとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第２０４段階）。
【０１０８】
図１５は、図１３に示すベーシスベクトル計算部２１６の本発明に係る実施形態２１６Ａのブロック図であって、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４で構成されている。
図１５に示す有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４は、第１乗算部２１０から入力されて乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）を、ベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力された総電力Ｄで除算し、この除算結果をベーシスベクトルＴとして出力する。すなわち、第ｎのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４は、第１乗算部２１０から入力され乗算された乗算結果Ｗのうちで該当するｗn（ベクトル）を、ベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力された第ｎ電力ｄnで除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔnとして出力する。
【０１０９】
たとえば、第１サブベクトル計算部２３０は第１乗算部２１０から入力したｗ1（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した第１電力ｄ1で除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔ1として出力する。また、第２サブベクトル計算部２３２は第１乗算部２１０から入力したｗ2をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した第２電力ｄ2で除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔ2として出力する。これと同様に、第ＮBサブベクトル計算部２３４は第１乗算部２１０から入力したｗNB（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した有効固有ベクトル数第ＮBの電力ｄNBで除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔNBとして出力する。
【０１１０】
第２０４段階の後に、電力割当部２１４はベーシス値計算部２１２から入力した総電力Ｄを信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて各チャネルそれぞれに割当て、このように割当てられた結果に関する情報を利得値として出力端子ＯＵＴ１を介して利得調整部１７４に出力する（第２０６段階）。このため、電力割当部２１４は、ウォーターフィリング法に基づいてベーシス値Ｄ（行列）から利得値を生成することができる。
【０１１１】
ここで、前記ウォーターフィリング法とは、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｂａｓｅｂａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」という題目で、Ｊａｎ Ｗ．Ｍ．Ｂｅｒｇｍａｎｓにより著され、ボストンのＫＬＵＷＥＲ ＡＣＡＤＥＭＩＣ出版社により１９９６年に出版された刊行物に開示されている。
【０１１２】
本発明によれば、図１２に示すような形態とは異なる形態、たとえば、第２０４段階と第２０６段階とを同時に行うことができ、また、第２０６段階を第２０４段階より先に行うことも可能である。
【０１１３】
一方、第１５２段階の後に、利得調整部１７４はベーシス情報生成部１７２から入力した利得値に対応させてＤＰＣＨ間の相対的大きさを調整し、調整された大きさを有するＤＰＣＨをベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第１５４段階）。
【０１１４】
以下、図１０に示す第１５４段階及び図１１に示す利得調整部１７４の本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１６は、図１０に示す第１５４段階における本発明に係る実施形態１５４Ａを説明するためのフローチャートであって、ＤＰＣＨの大きさを調整する段階（第２４０段階）及び調整された大きさを有するＤＰＣＨを拡散及びスクランブルする段階（第２４２段階）より構成されている。
【０１１５】
図１７は、図１１に示す利得調整部１７４の本発明に係る実施形態１７４Ａのブロック図であって、第２乗算部２５０及び第３乗算部２５２で構成されている。
図１７に示す第２乗算部２５０は、ベーシス情報生成部１７２から入力端子ＩＮ３を介して入力した利得値にＤＰＣＨを乗算し、この乗算結果を第３乗算部２５２に出力する（第２４０段階）。第２４０段階の後に、第３乗算部２５２は、第２乗算部２５０で乗算された乗算結果をスクランブル／スプレッド信号列と乗算し、このように乗算された結果を調整された大きさを有するＤＰＣＨとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力端子ＯＵＴ２を介して出力する（第２４２段階）。
【０１１６】
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Ｃｓｃとスプレッド信号列Ｃｓｐとを乗算した結果であるＣｓｐＣｓｃを意味し、利得調整部１７４に予め記憶（貯蔵）される、あるいは、外部から入力されるものである。
【０１１７】
本発明によれば、図１７に示す利得調整部１７４Ａは、第３乗算部２５２を適宜選択して備えることができる。もし、第２４２段階が省略される場合、すなわち、利得調整部１７４Ａに第３乗算部２５２が備えられていない場合には、第２乗算部２５０で乗算された乗算結果は、調整された大きさを有するＤＰＣＨとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力される。
【０１１８】
第１５４段階の後に、ベーシスベクトル適用部１７６は利得調整部１７４から入力した調整された大きさを有するＤＰＣＨにベーシス情報生成部１７２から入力したベーシスベクトルＴを適用し、この適用結果を空間的に処理されたＤＰＣＨとして加算部１７８に出力する（第１５６段階）。
【０１１９】
図１８は、図１１に示すベーシスベクトル適用部１７６の本発明に係る実施形態１７６Ａのブロック図であって、第４乗算部２６０で構成されている。
第１５６段階を実行するために、ベーシスベクトル適用部１７６の第４乗算部２６０は、利得調整部１７４から入力端子ＩＮ４を介して入力した調整された大きさを有するＮB個のＤＰＣＨにベーシス情報生成部１７２から入力したベーシスベクトルＴを乗算し、この乗算結果を空間的に処理されたＤＰＣＨとして出力端子ＯＵＴ３を介して加算部１７８に出力する。
【０１２０】
第１５６段階の後に、加算部１７８はベーシスベクトル適用部１７６から入力した空間的に処理されたＤＰＣＨに入力端子ＩＮ１を介して入力したＰＩＣＨ［Ｐ1（ｋ）、Ｐ2（ｋ）、Ｐ3（ｋ）、…、ＰBＢｋ］］を加算し、この加算結果を、送信アンテナを含むアンテナアレイ１８０を介して第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４に伝送する（第１５８段階）。
【０１２１】
第１５８段階を実行するために、加算部１７８はＢ個の加算器（図示せず）を備える。ここで、各加算器（図示せず）は、ベーシスベクトル適用部１７６から入力した空間的に処理された該当ＤＰＣＨに該当ＰＩＣＨ［Ｐ1（ｋ）、Ｐ2（ｋ）、Ｐ3（ｋ）、…、ＰB（ｋ）］を加算し、この加算結果をアンテナアレイ１８０の該当送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６に出力する。送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６は、加算部１７８の該当する加算器（図示せず）で加算された加算結果を第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４のうち該当する移動局に伝送する。
【０１２２】
なお、本発明は、図１に示すような基地局１０と第１移動局２０、第２移動局、…、第Ｘ移動局、あるいは、図２示すような第３０段階及び第３２段階の実施形態のみに限定されるものではなく、前述したような長期情報及び短期情報を生成して帰還信号を基地局１０に伝送することができるものであれば、各種の移動局に対して適用することが可能である。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置、及び送受信多重アンテナを利用する移動通信方法によれば、空間チャ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、移動局から基地局に帰還させるので、フェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化することができるのみならず、伝送データの量を最大化させることが可能となる。
【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で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段階における本発明に係る実施形態について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、…、第Ｘ移動局の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図５】図３に示す第４２段階における本発明に係る望ましい一実施形態について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形態のブロック図である。
【図７】図５に示す第９２段階における本発明に係る実施形態について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段階における本発明に係る実施形態について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形態のブロック図である。
【図１０】図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１に示す基地局の本発明に係る一実施形態のブロック図である。
【図１２】図１０に示す第１５２段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１１に示すベーシス情報生成部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１４】図１３に示すベーシス値計算部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１５】図１３に示すベーシスベクトル計算部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１６】図１０に示す第１５４段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１１に示す利得調整部における本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１８】図１１に示すベーシスベクトル適用部における本発明に係る実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１０：基地局
２０、２２、…、２４：第１、第２、…、第Ｘ移動局
６０
６２、６４、…、６６：受信アンテナ
７０：チャネル特性測定部
７２：長期情報決定部
７４：短期情報決定部
７６：信号変換部
８０：信号復元部
１００：積算部（累積部）
１１０：固有分析計算部
１１２：第１の固有分析部
１１４：ベクトル数計算部
１１６：選択部
３０Ａ、３２Ａ、４２Ａ、７２Ａ、７４Ａ、９２Ａ、１５２Ａ、１５４Ａ、１７４Ａ、１７６Ａ、２１２Ａ、２１６Ａ：本発明に係る実施形態
１７０：情報復元部
１７２：ベーシス情報生成部
１７４：利得調整部
１７６：ベーシスベクトル適用部
１７８：加算部
１８０：アンテナアレイ
１８２、１８４、…、１８６：送信アンテナ
２１０：第１乗算部
２１２：ベーシス値計算部
２１４：電力割当部
２１６：ベーシスベクトル生成部
２５０：第２乗算部
２５２：第３乗算部
２６０：第４乗算部
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信に係り、特にフェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化させることが可能な送受信多重アンテナを含む移動通信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代移動通信システムは、現在のＰＣＳ移動通信システムとは異なり、さらに高速でデータを伝送することができる。ヨーロッパ及び日本は、非同期方式の広帯域コード分割多重接続（Ｗ−ＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を、また、北米は、同期方式のＣＤＭＡ−２０００（多重搬送波コード分割多重接続）を無線接続の標準規格としている。
【０００３】
一般に、移動通信システムは、１つの基地局を介して種々の移動局が交信できるような形態で構成されている。このような移動通信システムにおいて、データを高速で伝送するには、フェーディングのような移動通信チャネルの特性による損失及び使用者の干渉をそれぞれ最小化させる必要がある。そして、このようなフェーディングによって通信が不安定になることを防止するための有力な方式としてダイバーシティ方式が挙げられ、このダイバーシティ方式の１つに、多重アンテナを利用した空間ダイバーシティ方式がある。
【０００４】
一方、前記の使用者間の干渉を最小化するために、将来の新しい移動通信システムでは、多重アンテナを使用することが必須の条件とされている。この多重アンテナを利用してフェーディングをブレークスルーするダイバーシティ方式のうち伝送端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では、次世代の移動体通信の特性として伝送方向でより多くの帯域幅が要求されている。
【０００５】
高速でデータを伝送するために、移動通信システムは、一般に、チャネル特性のうち通信性能に最も大きな影響を及ぼす特性の１つであるフェーディングの問題を克服する必要がある。その理由は、このフェーディングが受信信号の振幅を数ｄＢから数十ｄＢまで減少させるからである。そこで、このようなフェーディングを克服するために、様々のダイバーシティ技術が用いられている。ＣＤＭＡ方式は、一般に、チャネルの遅延分散を利用してダイバーシティ受信するレーキ（Ｒａｋｅ）受信器を採用している。このレーキ受信器は、多重経路信号を受信する受信ダイバーシティ技術である。しかし、このダイバーシティ技術においては、前記チャネルの遅延分散が小さいと適切に動作しないという問題がある。
【０００６】
また、干渉とコーディングを利用する時間ダイバーシティ方式は、ドップラースプレッドチャネルで使われる。しかし、この時間ダイバーシティ方式には、低速ドップラーチャネルを利用することが困難であるという問題がある。そこで、フェーディングの問題を克服するうえで、室内チャネルの遅延分散が小さいこと、及び歩行者チャネルが低速ドップラーチャネルであること等の点から、空間ダイバーシティが有利である。
【０００７】
この空間ダイバーシティは、２つ以上のアンテナを使用する方式であって、１つのアンテナにより伝えられた信号がフェーディングにより減衰した場合、他のアンテナを利用してその信号を受信する方式である。このような空間ダイバーシティは、受信アンテナを利用する受信アンテナダイバーシティと送信アンテナを利用する送信アンテナダイバーシティとに大別される。移動局の場合には、大きさとランニングコストの面で、前記受信アンテナダイバーシティを適用するのが困難であるため、基地局の送信アンテナダイバーシティ使用が推奨される。
【０００８】
送信アンテナダイバーシティは、移動局からダウンリンクチャネル情報が基地局に帰還される閉ループ伝送ダイバーシティと、移動局から基地局に帰還されない開ループ伝送ダイバーシティとがある。伝送ダイバーシティは移動局でチャネルの位相及び大きさを測定して最適の加重値を探す。前記基地局は、チャネルの大きさ及び位相を測定するために、各アンテナに区分されるパイロット信号を送らねばならない。移動局はパイロット信号を介してチャネルの大きさ及び位相を測定し、測定されたチャネルの大きさ及び位相情報から最適の加重値を探索する。
【０００９】
一方、送信アンテナダイバーシティでアンテナ数が増加すればダイバーシティ効果及び信号対雑音比は向上しつつあるが、ダイバーシティ効果の改善程度は基地局で使用するアンテナの数（または、信号が伝送される経路）が増加するにつれて、すなわち、ダイバーシティの程度が増加するにつれて低下しつつある。したがって、多くの犠牲を介して改善されたダイバーシティ効果を得ることが必ず望ましい方法とはいえない。したがって、ダイバーシティ効果を改善させるより、干渉信号の電力を最小化して内部信号の信号対雑音比を最大化するように基地局で使用するアンテナの数を増加させることが望ましい。
【００１０】
ダイバーシティ効果のみならず、干渉や雑音によって内部信号が受ける影響を最小化す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」という。このとき、伝送ダイバーシティと同じく帰還情報を利用するシステムを「閉ループダウンリンクビームフォーミングシステム」という。移動局から基地局に帰還される情報を利用す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、帰還チャネルの帯域幅が充分に確保されていない場合には、チャネル情報の変化をよく反映することができなくなり、その結果、通信性能が阻害されるという問題があった。
【００１１】
ヨーロッパ方式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ーシティ方式としてＴｘＡＡ（伝送アンテナアレイ）第１モード、及びＴｘＡＡ第２モードを採用している。このうち、ＴｘＡＡ第１モードは、ノキア社で提案されたものであり、両アンテナの位相差のみを帰還させるようになっている。また、ＴｘＡＡ第２モードは、モトローラ社で提案されたものであり、両アンテナの位相のみならず利得も帰還させるようになっている。これらＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、ヨーロッパ方式ＩＭＴ−２０００標準のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）のための標準化団体３ＧＰＰで定められた仕様で開示されている。
【００１２】
閉ループ伝送ダイバーシティ方式のＴｘＡＡ第１モードまたはＴｘＡＡ第２モードは、適応アレイアンテナを使用し、伝送適応アレイアンテナの各々に相異なる複素数値に該当する加重値を印加するように構成されている。適応アレイアンテナに印加される加重値は伝送チャネルに関する値であり、たとえば、ｗ＝ｈ*（ｗとｈはベクトルを表す）が使用される。以下、ｗ、ｈはベクトルを表し、これ以外の文字はスカラーを表す。ここで、ｈ（ベクトル）は伝送アレイチャネルを表し、ベクトルｗは伝送アレイアンテナ加重値（ベクトル）を表す。
【００１３】
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）を使用する方式は、伝送チャネルと受信チャネルの特性が異なるため、基地局で伝送チャネルｈ（ベクトル）を得るために伝送チャネル情報を帰還させる必要がある。このため、ＴｘＡＡ第１モードまたはＴｘＡＡ第２モードは、チャネル情報ｈ（ベクトル）から求められる加重値ｗ（ベクトル）情報を移動局が求めて基地局に送るように構成されている。
【００１４】
前記ＴｘＡＡ第１モードは、加重値（ｗ＝［｜ｗ1｜ｅｘｐ（ｊθ1）、｜ｗ2｜ｅｘｐ（ｊθ2）］）（ｗはベクトルであり、ｗ1とｗ2はスカラーである）情報のうち位相成分に該当するθ2−θ1部分のみを２ビットに量子化して帰還させるようになっている。したがって、前記ＴｘＡＡ第１モードにおける位相の精度はπ／２となり、量子化エラーは最大でπ／４になる。そして、前記ＴｘＡＡ第１モードでは、帰還の効率性を高めるために、帰還された毎瞬間の各２ビットのうち１ビットのみを更新する精製方法が使用される。たとえば、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はスロット単位で帰還される各ビットを表す）が可能である。
【００１５】
一方、前記ＴｘＡＡ第２モードは、加重値情報の構成要素の位相及び利得を帰還させるようになっている。すなわち、位相は３ビットに帰還させ、利得は１ビットに帰還させる。したがって、前記ＴｘＡＡ第２モードにおける位相の精度はπ／４であり、量子化エラーは最大π／８になる。そして、前記ＴｘＡＡ第２モードでは、帰還の効率性を高めるために、毎瞬間の４ビットのうち１ビットのみを更新する進歩的な精製モードが使用される。さらに、このＴｘＡＡ第２モードでは、精製モードで各ビットは直交するベーシスの値となる一方、進歩的な精製モードはそのための規定を特に備えていない。
【００１６】
前記のＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、アンテナ数と時空間チャネルの特性が変わる場合、次のような問題点を有する。
まず、アンテナ数が増加すると、各アンテナに加重値を帰還させねばならないため、帰還させるべき情報を多く有する移動局は、その移動速度によっては通信性能が阻害される場合がある。すなわち、一般的にフェーディングチャネルで移動局の移動速度が速くなれば時空間チャネルの変化が激しくなるので、チャネル情報の帰還速度が増加せねばならない。したがって、帰還速度が限定されていれば、アンテナ数が増加するにつれて増加する帰還情報は通信性能を低下させるという結果を招く。
【００１７】
また、アンテナ間の距離が充分に確保されていない場合には、各アンテナのチャネル間相関値が増加する。このようにチャネル間相関値が増加するとチャネルマトリックスの情報量が減少するものの、帰還方式を効率的に用いればアンテナ数が増加しても高速移動体の環境下で性能の劣化を生じさせないようにすることができる。
【００１８】
しかし、前記のＴｘＡＡ第１モード及びＴｘＡＡ第２モードは、時空間チャネルを構成する両アンテナの各チャネルが完全に独立しているという仮定の下で構成されているので、アンテナ数と時空間チャネルの特性が変わると、帰還方式を効率的に利用することが困難になる。さらに、前述した両モードは、これまでにアンテナを２つより多くして使用する環境で適用された例がなく、このことを考慮すると、３つ以上のアンテナを使用した場合に優秀な性能を提供することは極めて困難である（たとえば、特許文献１参照）。
【００１９】
【特許文献１】
米国特許６３０１４７０号明細書
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、送信アンテナと受信アンテナと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それぞれの空間チャ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に帰還させて、フェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化して伝送データ量を最大化させることが可能な送受信多重アンテナを含む移動通信装置を提供することにある。
【００２１】
また、前記問題点を解決するための本発明の第２の目的は、前記送受信多重アンテナを含む移動通信装置で実行される移動通信方法を提供することにある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の目的を達成するために、基地局及び移動局を含む本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置は、基地局及び移動局を含む移動通信装置であって、前記基地局は、第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から、複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された信号にパイロット信号を加算した加算結果を前記移動局に伝送し、前記移動局は、複数の送受信アンテナを有し、前記基地局は、複数の送受信アンテナを有し、さらに、前記第１の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性に該当し、前記移動局は、前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記基地局は、前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還信号から前記長期情報及び前記短期情報を復元し、このように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、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報から、ベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値とを生成し、このように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、前記利得値に対応させて前記専用物理チャネル信号間の相対的な大きさを調整し、この調整結果を出力する利得調整部と、前記利得調整部から入力された前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用して、この適用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て、この加算結果を出力する加算部とを具備し、前記基地局の送受信アンテナは、前記加算結果を前記移動局に伝送するように構成される。
【００２５】
また、前記ベーシス情報生成部は、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算し、この乗算結果を出力する第１乗算部と、前記第１乗算部の乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として出力するベーシス値計算部と、前記第１乗算部の乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力するベーシスベクトル計算部と、信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として出力する電力割当部とを具備するように構成することができる。
【００２６】
さらに、前記第１乗算部は、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を以下の式（１０）を用いて乗算し、この乗算結果Ｗを前記ベーシス値計算部、及び前記ベーシスベクトル計算部に各々出力するように構成することができる。
【００２７】
【数４】
前記式（１０）中、ＱＬＴ、ΛＬＴは、それぞれ前記基地局で復元された前記長期情報であって、このうち、ＱＬＴは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛＬＴは復元された有効な長期固有値を表す。また、ＱＳＴ、ΛＳＴは、それぞれ前記基地局で復元された前記短期情報であって、このうち、ＱＳＴは復元された短期固有ベクトルを表し、ΛＳＴは復元された短期固有値を各々示す。
【００２９】
また、前記ベーシス値計算部は、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBの電力計算部を具備し、前記第ｎ（１≦ｎ≦ＮB）の電力計算部は、以下の式（５）で表される第１乗算部の乗算結果の中から該当するｗn（ベクトル）のノルムをとり、このようにノルムをとった結果を第ｎの電力として出力し、このように出力された有効固有ベクトル数第１〜第ＮBの電力は、前記総電力に該当するように構成してもよい。
【００３０】
【数５】
そして、前記ベーシスベクトル計算部は、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部を具備し、前記第ｎのサブベクトル計算部は、前記式（５）で表される第１乗算部の乗算結果のうちで該当するｗn（ベクトル）を前記第ｎの電力で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力するように構成することができる。
【００３２】
また、前記電力割当部は、ウォーターフィリング法に基づいて前記ベーシス値から前記利得値を生成するように構成することができる。
【００３３】
また、前記利得調整部は、前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第２乗算部を具備するように構成してもよい。
【００３４】
さらに、前記利得調整部は、前記第２乗算部の乗算結果とスクランブル／スプレッド信号列とを乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第３乗算部をさらに具備するように構成してもよい。
【００３５】
さらにまた、前記ベーシスベクトル適用部は、前記利得調整部から入力された前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として前記加算部に出力する第４乗算部を具備するように構成することができる。
【００３６】
そして、前記移動局は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル特性測定部と、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する長期情報決定部と、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する短期情報決定部と、前記長期情報及び前記短期情報決定部から各々入力した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、変換された前記帰還信号を前記移動局の送受信アンテナに出力する信号変換部とを具備し、前記第２の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当し、前記移動局の送受信アンテナは、前記帰還信号を前記基地局に伝送するように構成することができる。
【００３７】
また、前記移動局は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元し、このように復元された前記専用物理チャネル信号を出力する信号復元部をさらに具備するように構成してもよい。
【００３８】
また、前記長期情報決定部は、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として出力する積算部と、前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成する固有分析計算部とを具備し、前記第３の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当するように構成することができる。
【００３９】
また、前記固有分析計算部は、前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成して出力する第１の固有分析部と、所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として出力するベクトル数計算部と、前記第１の固有分析部から入力した前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトルと雑音が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出力する選択部とを具備するように構成することができる。
【００４０】
さらに、前記短期情報決定部は、前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報とから第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いて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して出力する第２の固有分析部とを具備し、前記第４の特性は前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当するように構成してもよい。
【００４１】
前記第２の目的を達成するための本発明に係る送受信多重アンテナを利用する移動通信方法は、複数の送受信アンテナを有する基地局と、複数の送受信アンテナを有する移動局との間に通信を実行する移動通信方法であって、（ａ）前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性の第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された結果とパイロット信号とを加算して前記移動局に伝送する段階を具備することを特徴とする送受信多重アンテナを利用し、前記移動通信方法は、（ｂ）前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送する段階をさらに具備し、前記（ａ）段階は、（ａ１）前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還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）このように復元された前記長期情報及び前記短期情報からベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値を生成し、このように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）前記利得値を利用して前記専用物理チャネル信号間の相対的大きさを調整する段階と、（ａ４）前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用し、この適用結果を前記空間的に処理された結果として決定する段階と、（ａ５）前記空間的に処理された結果と前記パイロット信号とを加算して前記基地局の送受信アンテナを介して前記移動局に伝送する段階とを具備して構成される。
【００４４】
さらに、前記（ａ２）段階は、（ａ２１）前記（ａ１）段階の後に、復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算する段階と、（ａ２２）前記乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として決定する段階と、（ａ２３）前記乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして決定する段階と、（ａ２４）信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として決定し、前記（ａ３）段階に進む段階とを具備するように構成することができる。
【００４５】
そして、前記（ａ２１）段階は、前記（ａ１）段階の後に、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を用い、以下の式（１０）に基づく乗算を行って乗算結果Ｗを求め、前記（ａ２２）段階に進むように構成してもよい。
【００４６】
【数６】
前記式（１０）中、ＱＬＴ、ΛＬＴは、それぞれ前記復元された長期情報であって、このうち、ＱＬＴは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛＬＴは復元された有効な長期固有値を表す、また、ＱＳＴ、ΛＳＴは、それぞれ前記復元された短期情報であって、このうち、ＱＳＴは復元された短期固有ベクトルを表し、ΛＳＴは復元された短期固有値を表す。
【００４８】
また、前記（ａ３）段階は、（ａ３１）前記（ａ２）段階の後に、前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階を具備するように構成することができる。
【００４９】
また、前記（ａ３）段階は、（ａ３２）前記（ａ３１）段階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、このように乗算された結果を前記調整された結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階をさらに具備することができる。
【００５０】
前記（ａ４）段階は、前記（ａ３）段階の後に、前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として決定し、前記（ａ５）段階に進む段階を具備するように構成してもよい。
【００５１】
前記（ｂ）段階は、（ｂ１）前記移動局の送受信アンテナから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の特性を生成する段階と、（ｂ２）前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する段階と、（ｂ３）前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する段階と、（ｂ４）前記（ｂ２）及び前記（ｂ３）段階で決定した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、このように変換された前記帰還信号を、前記移動局の送受信アンテナを介して前記基地局に伝送する段階とを具備し、前記第２の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当するように構成することができる。
【００５２】
また、前記（ｂ）段階は、前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元する段階をさらに具備するように構成することができる。
【００５３】
さらに、前記（ｂ２）段階は、（ｂ２１）前記（ｂ１）段階の後に前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として決定する段階と、（ｂ２２）前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成して、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備し、前記第３の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当するように構成することができる。
【００５４】
さらに、前記（ｂ２２）段階は、前記（ｂ２１）段階の後に、前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成する段階と、所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として決定する段階と、前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトル及び雑音が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定し、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備するように構成することができる。
【００５５】
そして、前記（ｂ３）段階は、前記（ｂ２）段階の後に、前記第２の特性と前記長期情報から第４の特性を生成する段階と、前記第４の特性から固有分析法に基づいて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して、前記（ｂ４）段階に進む段階とを具備し、前記第４の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当するように構成することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置の構成、及びその動作、並びに送受信多重アンテナを利用する移動通信方法について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置の模式的なブロック図であって、基地局１０、第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４で構成されている。
図２は、図１に示す移動通信装置で実行される本発明に係る移動通信方法の１例のフローチャートであり、帰還信号を求める段階（第３０段階）及び帰還信号から復元した長期情報及び短期情報を利用して空間的に処理された専用物理チャネル信号（ＤＰＣＨ：：Ｄｅｄｉｃａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＣＨａｎｎｅｌ）とパイロット信号とを加算して伝送する段階（第３２段階）より構成されている。
【００５７】
図１に示す第１〜第Ｘ移動局２０、２２、…、２４は、それぞれ同等の機能を有し、移動局２０、２２、…、２４は少なくとも１つの受信アンテナを有し、基地局１０は少なくとも１つの送信アンテナを有している。ここで、移動局２０、２２、…、２４は、たとえば、端末器などに該当するものである。
【００５８】
図１に示す基地局１０は、長期情報及び短期情報を移動局２０、２２、…及び２４から受信した帰還信号から復元し、このように復元された長期情報及び短期情報から生成したベーシス情報を利用してＤＰＣＨを空間的に処理し、このように空間的に処理されたＤＰＣＨとパイロット信号（ＰＩＣＨ：ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）とを加算した加算結果を移動局２０、２２、…、及び２４に伝送する（第３２段階）。ここで、ＰＩＣＨ［Ｐi（ｋ）］（１≦ｉ≦Ｂ、Ｂは送信アンテナの数であり、１以上の正の整数を示す。）は、共通パイロットチャネル信号（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）、専用パイロットチャネル信号（ＤＣＰＩＣＨ：Ｄｅｄｉｃａｔｅ ＣＰＩＣＨ）、または２次の共通パイロットチャネル信号（ＳＣＰＩＣＨ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ＣＰＩＣＨ）とすることができる。
【００５９】
本発明に含まれる基地局１０が、前述のように動作するように支援されれば、少なくとも１つの受信アンテナを有する移動局２０、２２、…、２４は、種々の多様な形態で具現される。すなわち、移動局２０、２２、…、２４は、送信アンテナ及び受信アンテナの各ダウンリンクチャネルの特性（以下、これを第１の特性Ｈという。また、以下では、第１の特性Ｈ、第２の特性Ｒ、第３の特性ＲLT、第４の特性ＲST、ベーシス値Ｄは行列を表し、長期固有ベクトルＱLT’、短期情報ＱST、長期固有値ΛLT’、短期固有値ΛST’、長期固有ベクトルｑ1〜ｑM、ベーシスベクトルＴ、乗算結果Ｗ、ｗはベクトルを表し、Ｍはスカラーを表す。）を反映して長期情報及び短期情報を決定することができればよい。
【００６０】
ここで、送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの第１の特性Ｈとは、基地局１０から第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４のいずれかの移動局に伝送されるチャネルの位相及び大きさを意味する。ただし、第１の特性Ｈの行列において、列は基地局１０の送信アンテナによるチャネルで構成され、行は第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４の受信アンテナによるチャネルで構成されている。すなわち、行列Ｈにおける列の成分は送信アンテナによる空間に対して求められ、行の成分は受信アンテナによる空間に対して求められる。
【００６１】
たとえば、移動局２０、２２、…、２４は基地局１０から伝送されたＰＩＣＨ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それぞれのチャネルの相関特性を反映した長期情報及び短期情報を決定し、このように決定された長期情報及び短期情報を帰還信号に変換して基地局１０に伝送する（第３０段階）。
【００６２】
本発明の理解を助けるために、まず、移動局２０、２２、…、２４の実施形態及び第３０段階について説明し、その後で、基地局１０の実施形態及び第３２段階について説明する。
以下、第３０段階及び移動局２０、２２、…、２４における本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図３は、図２に示す第３０段階における本発明に係る実施形態３０Ａを説明するためのフローチャートであって、第１の特性Ｈを測定する段階（第４０段階）、チャネルの長期情報及び短期情報を決定する段階（第４２及び第４４段階）及び決定された長期情報及び短期情報を帰還信号に変換する段階（第４６段階）より構成されている。
【００６４】
図４は、図１に示す第１、第２、…、第Ｘ移動局２０、２２、…、２４の本発明に係る実施形態のブロック図であって、アンテナアレイ６０、チャネル特性測定部７０、長期情報決定部７２、短期情報決定部７４、信号変換部７６及び信号復元部８０より構成されている。
【００６５】
図４に示すアンテナアレイ６０はＭ（ここで、Ｍは１以上の正の整数である）個の受信アンテナ６２、６４、…、６６を有し、基地局１０から伝送された空間的に信号処理されたＤＰＣＨとＰＩＣＨとを受信する。このとき、チャネル特性測定部７０は基地局１０から伝送されてアンテナアレイ６０を介して受信されたＰＩＣＨ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それぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性（以下、第２の特性Ｒという）を、以下の式（１）を用いて生成させ、このように生成させた第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）。この第２の特性Ｒは、ここでは、Ｂ×Ｂ行列で構成されている。
【００６６】
【数７】
第４０段階の後に、長期情報決定部７２は、チャネル特性測定部７０で測定された第２の特性Ｒから、長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルＱLT’と有効な長期固有値ΛLT’とを決定し、このように決定された有効な長期固有ベクトルＱLT’と有効な長期固有値ΛLT’とを短期情報決定部７４及び信号変換部７６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１対１のマッピング関係を有し、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該当する。
【００６８】
以下、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形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図５は、図３に示す第４２段階における本発明に係る望ましい一実施形態４２Ａを説明するためのフローチャートであって、第２の特性Ｒを積算（累積）して送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャ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）より構成されている。
【００６９】
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形態７２Ａのブロック図であって、積算部（累積部）１００及び固有分析計算部１１０より構成されている。
第４０段階の後に、図６に示す積算部（累積部）１００はチャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒを積算（累積）し、この積算結果ＲLT（ｋ）を送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性（以下、第３の特性ＲLTという）として固有分析計算部１１０に出力する（第９０段階）。ここで、第３の特性ＲLT、すなわち、積算結果ＲLT（ｋ）は以下の式（２）で表される。
【００７０】
【数８】
ここで、ρは忘却因数（ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）を示し、ｋは離散的な時間を示す。
【００７２】
第９０段階の後に、固有分析計算部１１０は積算部（累積部）１００から入力した第３の特性ＲLTから固有分析法（ＥＶＤ：Ｅｉｇｅｎ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）に基づいて長期情報の有効な長期固有ベクトルＱLT’及び有効な長期固有値ΛLT’を生成し、このように生成された有効な長期固有ベクトルＱLT’及び有効な長期固有値ΛLT’を短期情報決定部７４及び信号変換部７６に出力する（第９２段階）。
【００７３】
ここで、固有分析法については、「Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ」という題目でＧ．ＧｏｌｕｂとＣ．Ｖａｎ．Ｌｏａｎにより著され、ロンドンのジョンーズホプキンス大学（Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）により１９９６年に出版された刊行物に開示されている。
【００７４】
以下、図５に示す第９２段階及び図６に示す固有分析計算部１１０の本発明に係る実形態について説明する。
図７は、図５に示す第９２段階における本発明に係る実施形態９２Ａを説明するためのフローチャートであって、長期固有ベクトルと長期固有値のうち有効なベクトルと有効な値を長期情報として選択する段階（第１２０〜第１２４段階）より構成されている。
【００７５】
図６に示すように、固有分析計算部１１０は図７に示す実施形態９２Ａを実行するために、第１の固有分析部１１２、ベクトル数計算部１１４及び選択部１１６で具現される。
【００７６】
まず、第９０段階の後に、第１の固有分析部１１２は積算部（累積部）１００から入力した第３の特性ＲLTから前述した固有分析法に基づいてＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMとＭ個の長期固有値λ1〜λMを生成し、このように生成されたＭ個の長期固有値λ1〜λMをベクトル数計算部１１４と選択部１１６に出力する一方、生成されたＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMを選択部１１６に出力する（第１２０段階）。
【００７７】
第１２０段階の後に、ベクトル数計算部１１４は所定臨界値を超過した長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数ＮBとして決定し、このように決定された有効固有ベクトル数ＮBを選択部１１６に出力する（第１２２段階）。このために、ベクトル数計算部１１４はカウンタ（図示せず）で具現できる。このとき、所定臨界値は「０」に近似した値に設定できる。
【００７８】
第１２２段階の後に、選択部１１６は第１の固有分析部１１２から入力したＭ個の長期固有ベクトルｑ1〜ｑMのうち雑音が除去された有効固有ベクトル数ＮBのみの長期固有ベクトルｑ1〜ｑNBを選択し、第１の固有分析部１１２から入力したＭ個の長期固有値λ1〜λMのうち雑音が除去された有効固有ベクトル数ＮBのみの長期固有値λ1〜λNBを選択し、選択された長期固有ベクトルｑ1〜ｑNBより構成される列ベクトルを有効な長期固有ベクトルＱLT’として、選択された長期固有値λ1〜λNBより構成される対角行列を有効な長期固有値ΛLT’として出力する（第１２４段階）。
【００７９】
一方、第４２段階の後に、短期情報決定部７４は、チャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒと、長期情報決定部７２から入力した長期情報ＱLT’（ベクトル）及びΛLT’とから短期情報に該当する短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’（ベクトル）を決定し、このように決定された短期固有ベクトルＱST’（ベクトル）及び短期固有値ΛST’（ベクトル）を信号変換部７６に出力する（第４４段階）。
【００８０】
以下、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形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図８は、図３に示す第４４段階における本発明に係る実施形態４４Ａを説明するためのフローチャートであって、送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性を求める段階（第１３０段階）及び短期情報を求める段階（第１３２段階）より構成されている。
【００８１】
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形態７４Ａのブロック図であって、短期相関特性生成部１４０及び第２の固有分析部１４２で構成されている。
第４２段階の後に、短期相関特性生成部１４０はチャネル特性測定部７０から入力した第２の特性Ｒ（行列）と、長期情報決定部７２から入力した長期情報の長期固有ベクトルＱLT’（ベクトル）及び長期固有値ΛLT’（ベクトル）とを利用して送信アンテナ及び受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性（以下、第４の特性ＲSTという。）を以下の式（３）を用いて生成させ、このように生成させた第４の特性ＲSTを第２の固有分析部１４２に出力する（第１３０段階）。
【００８２】
【数９】
第１３０段階の後に、第２の固有分析部１４２は短期相関特性生成部１４０から入力した第４の特性ＲSTから前述した固有分析法に基づいて短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’を生成し、このように生成された短期固有ベクトルＱST’及び短期固有値ΛST’を信号変換部７６に出力する（第１３２段階）。
【００８４】
第４４段階の後に、信号変換部７６は、短期情報決定部７４に入力した短期情報ＱST’及びΛST’と、長期情報決定部７２から入力した長期情報ＱLT’及びΛLT’とを基地局１０に帰還させるのに適した帰還信号に変換し、変換された帰還信号を、アンテナアレイ６０を介して基地局１０に伝送する（第４６段階）。
【００８５】
第４６段階を実行するために、信号変換部７６は長期情報及び短期情報決定部７２及び７４から各々入力した長期情報及び短期情報ＱLT’及びΛLT’、ＱST’及びΛST’をフォーマットし、このフォーマット結果を時分割多重化（以下、「ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」という）し、このＴＤＭの結果を帰還信号としてアンテナアレイ６０を介して基地局１０に伝送する。また、本発明によれば、信号変換部７６は、帰還信号を求めるためにＴＤＭの代りにコード分割多重化または周波数分割多重化を実行する。
【００８６】
一方、本発明によれば、移動局２０、２２、…、２４は、図４に示すように、信号復元部８０をさらに備えることもある。ここで、第４０〜第４６段階が行われる間のある時点で、信号復元部８０はアンテナアレイ６０を介して受信され、基地局１０で空間的に処理されたＤＰＣＨから元のＤＰＣＨを復元し、このように復元されたＤＰＣＨ（ＤＰＣＨ’）を出力する。
【００８７】
以下、図１に示す基地局１０と図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１０は、図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態３２Ａを説明するためのフローチャートであって、復元した長期情報及び短期情報を利用してＤＰＣＨを空間的に処理する段階（第１５０〜第１５６段階）及び空間的に処理されたＤＰＣＨにＰＩＣＨを加算する段階（第１５８段階）より構成されている。
【００８８】
図１１は、図１に示す基地局１０の本発明に係る一実施形態のブロック図であって、情報復元部１７０、ベーシス情報生成部１７２、利得調整部１７４、ベーシスベクトル適用部１７６、加算部１７８及びアンテナアレイ１８０で構成されている。
【００８９】
図１１に示すアンテナアレイ１８０は、Ｂ個の送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６を有し、移動局２０、２２、…、２４から伝送された帰還信号を上向き専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ：Ｄｅｄｉｃａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を介して受信し、空間的に信号処理されたＤＰＣＨとＰＩＣＨを移動局２０、２２、…、２４に送信する。
【００９０】
このとき、第３０段階の後に、情報復元部１７０は、アンテナアレイ１８０を介して受信した帰還信号から長期情報及び短期情報を復元し、このように復元された長期情報及び短期情報をベーシス情報生成部１７２に出力する（第１５０段階）。
【００９１】
このとき、もし、図４に示す信号変換部７６がＴＤＭ方式で帰還信号を生成した場合、情報復元部１７０は時分割逆多重化方式で長期情報及び短期情報を復元する。また、信号変換部７６がＴＤＭの代りにコード分割多重化または周波数分割多重化方式で帰還信号を生成した場合、情報復元部１７０はコード分割逆多重化または周波数分割逆多重化方式で長期情報及び短期情報を復元する。
【００９２】
第１５０段階の後に、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Ｔとベーシス値Ｄ（行列）とをそれぞれ生成し、このように生成されたベーシス値Ｄから利得値を生成し、このように生成された利得値を利得調整部１７４に出力する一方、生成されたベーシスベクトルＴをベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第１５２段階）。
【００９３】
以下、図１０に示す第１５２段階及び図１１に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１２は、図１０に示す第１５２段階における本発明に係る実施形態１５２Ａを説明するためのフローチャートであって、前記のように復元された前記長期情報と前記短期情報とを乗算した乗算結果からベーシスベクトルＴと利得値を決定する段階（第２００〜第２０６段階）より構成されている。
【００９４】
図１３は、図１１に示すベーシス情報生成部１７２の本発明に係る実施形態１７２Ａのブロック図であって、第１乗算部２１０、ベーシス値計算部２１２、電力割当部２１４及びベーシスベクトル生成部２１６で構成されている。
第１５０段階の後に、第１乗算部２１０は情報復元部１７０で復元された長期情報と短期情報とを、以下の式（４）を用いて乗算し、この乗算結果Ｗ（ベクトル）をベーシス値計算部２１２及びベーシスベクトル計算部２１６に各々出力する（第２００段階）。
【００９５】
【数１０】
ここで、ＱLTとΛLTは情報復元部１７０で復元された長期情報であって、このうち、ＱLTは復元された有効な長期固有ベクトルを表し、ΛLTは復元された有効な長期固有値を表す。また、ＱSTとΛSTは情報復元部１７０で復元された短期情報であって、このうち、ＱSTは復元された短期固有ベクトルを示し、ΛSTは復元された短期固有値を各々示す。
【００９７】
第２００段階の後に、ベーシス値計算部２１２は第１乗算部２１０で乗算された結果Ｗ（ベクトル）からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた総電力をベーシス値Ｄ（行列）として電力割当部２１４及びベーシスベクトル計算部２１６に各々出力する（第２０２段階）。
【００９８】
図１４は、図１３に示すベーシス値計算部２１２の本発明に係る実施形態２１２Ａのブロック図であり、有効固有ベクトル数である第１の電力計算部２２０、第２の電力計算部２２２、…、第ＮBの電力計算部２２４で構成されている。
第２０２段階を実行するために、ベーシス値計算部２１２Ａの第１の電力計算部２２０、第２の電力計算部２２２、…、第ＮBの電力計算部２２４は、第１乗算部２１０から入力した後、以下の式（５）で表される乗算結果Ｗ（ベクトル）でノルムをとり、このようにノルムをとった結果を総電力Ｄ（ベクトル）として出力する。
【００９９】
【数１１】
すなわち、有効固有ベクトル数が第ｎ（１≦ｎ≦ＮB）の電力計算部（２２０、２２２、…、２２４）は、第１乗算部２１０から入力されて乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）で該当するｗn（ベクトル）に以下の式（６）を用いてノルムをとり、このようにノルムをとった結果を第ｎの電力ｄnとして出力する。
【０１０１】
【数１２】
前記式（６）中、‖‖はノルムを表し、ｗn（ベクトル）は以下の式（７）で表される列ベクトルを意味し、‖ｗn‖は以下の式（８）で表される。
【０１０３】
【数１３】
【数１４】
このとき、有効固有ベクトル数が第１〜第ＮBの電力ｄn1、ｄn2、…、ｄNBは以下の式（９）で表される総電力Ｄ（行列）に該当する。
【０１０６】
【数１５】
第２０２段階の後に、ベーシスベクトル計算部２１６は、第１乗算部２１０で乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力したベーシス値Ｄ（行列）で除算し、この除算結果をベーシスベクトルＴとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第２０４段階）。
【０１０８】
図１５は、図１３に示すベーシスベクトル計算部２１６の本発明に係る実施形態２１６Ａのブロック図であって、有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４で構成されている。
図１５に示す有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４は、第１乗算部２１０から入力されて乗算された乗算結果Ｗ（ベクトル）を、ベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力された総電力Ｄで除算し、この除算結果をベーシスベクトルＴとして出力する。すなわち、第ｎのサブベクトル計算部２３０、２３２、…、２３４は、第１乗算部２１０から入力され乗算された乗算結果Ｗのうちで該当するｗn（ベクトル）を、ベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力された第ｎ電力ｄnで除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔnとして出力する。
【０１０９】
たとえば、第１サブベクトル計算部２３０は第１乗算部２１０から入力したｗ1（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した第１電力ｄ1で除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔ1として出力する。また、第２サブベクトル計算部２３２は第１乗算部２１０から入力したｗ2をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した第２電力ｄ2で除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔ2として出力する。これと同様に、第ＮBサブベクトル計算部２３４は第１乗算部２１０から入力したｗNB（ベクトル）をベーシス値計算部２１２から入力端子ＩＮ２を介して入力した有効固有ベクトル数第ＮBの電力ｄNBで除算し、この除算結果をベーシスベクトルｔNBとして出力する。
【０１１０】
第２０４段階の後に、電力割当部２１４はベーシス値計算部２１２から入力した総電力Ｄを信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて各チャネルそれぞれに割当て、このように割当てられた結果に関する情報を利得値として出力端子ＯＵＴ１を介して利得調整部１７４に出力する（第２０６段階）。このため、電力割当部２１４は、ウォーターフィリング法に基づいてベーシス値Ｄ（行列）から利得値を生成することができる。
【０１１１】
ここで、前記ウォーターフィリング法とは、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｂａｓｅｂａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」という題目で、Ｊａｎ Ｗ．Ｍ．Ｂｅｒｇｍａｎｓにより著され、ボストンのＫＬＵＷＥＲ ＡＣＡＤＥＭＩＣ出版社により１９９６年に出版された刊行物に開示されている。
【０１１２】
本発明によれば、図１２に示すような形態とは異なる形態、たとえば、第２０４段階と第２０６段階とを同時に行うことができ、また、第２０６段階を第２０４段階より先に行うことも可能である。
【０１１３】
一方、第１５２段階の後に、利得調整部１７４はベーシス情報生成部１７２から入力した利得値に対応させてＤＰＣＨ間の相対的大きさを調整し、調整された大きさを有するＤＰＣＨをベーシスベクトル適用部１７６に出力する（第１５４段階）。
【０１１４】
以下、図１０に示す第１５４段階及び図１１に示す利得調整部１７４の本発明に係る実施形態について添付した図面を参照しながら説明する。
図１６は、図１０に示す第１５４段階における本発明に係る実施形態１５４Ａを説明するためのフローチャートであって、ＤＰＣＨの大きさを調整する段階（第２４０段階）及び調整された大きさを有するＤＰＣＨを拡散及びスクランブルする段階（第２４２段階）より構成されている。
【０１１５】
図１７は、図１１に示す利得調整部１７４の本発明に係る実施形態１７４Ａのブロック図であって、第２乗算部２５０及び第３乗算部２５２で構成されている。
図１７に示す第２乗算部２５０は、ベーシス情報生成部１７２から入力端子ＩＮ３を介して入力した利得値にＤＰＣＨを乗算し、この乗算結果を第３乗算部２５２に出力する（第２４０段階）。第２４０段階の後に、第３乗算部２５２は、第２乗算部２５０で乗算された乗算結果をスクランブル／スプレッド信号列と乗算し、このように乗算された結果を調整された大きさを有するＤＰＣＨとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力端子ＯＵＴ２を介して出力する（第２４２段階）。
【０１１６】
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Ｃｓｃとスプレッド信号列Ｃｓｐとを乗算した結果であるＣｓｐＣｓｃを意味し、利得調整部１７４に予め記憶（貯蔵）される、あるいは、外部から入力されるものである。
【０１１７】
本発明によれば、図１７に示す利得調整部１７４Ａは、第３乗算部２５２を適宜選択して備えることができる。もし、第２４２段階が省略される場合、すなわち、利得調整部１７４Ａに第３乗算部２５２が備えられていない場合には、第２乗算部２５０で乗算された乗算結果は、調整された大きさを有するＤＰＣＨとしてベーシスベクトル適用部１７６に出力される。
【０１１８】
第１５４段階の後に、ベーシスベクトル適用部１７６は利得調整部１７４から入力した調整された大きさを有するＤＰＣＨにベーシス情報生成部１７２から入力したベーシスベクトルＴを適用し、この適用結果を空間的に処理されたＤＰＣＨとして加算部１７８に出力する（第１５６段階）。
【０１１９】
図１８は、図１１に示すベーシスベクトル適用部１７６の本発明に係る実施形態１７６Ａのブロック図であって、第４乗算部２６０で構成されている。
第１５６段階を実行するために、ベーシスベクトル適用部１７６の第４乗算部２６０は、利得調整部１７４から入力端子ＩＮ４を介して入力した調整された大きさを有するＮB個のＤＰＣＨにベーシス情報生成部１７２から入力したベーシスベクトルＴを乗算し、この乗算結果を空間的に処理されたＤＰＣＨとして出力端子ＯＵＴ３を介して加算部１７８に出力する。
【０１２０】
第１５６段階の後に、加算部１７８はベーシスベクトル適用部１７６から入力した空間的に処理されたＤＰＣＨに入力端子ＩＮ１を介して入力したＰＩＣＨ［Ｐ1（ｋ）、Ｐ2（ｋ）、Ｐ3（ｋ）、…、ＰBＢｋ］］を加算し、この加算結果を、送信アンテナを含むアンテナアレイ１８０を介して第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４に伝送する（第１５８段階）。
【０１２１】
第１５８段階を実行するために、加算部１７８はＢ個の加算器（図示せず）を備える。ここで、各加算器（図示せず）は、ベーシスベクトル適用部１７６から入力した空間的に処理された該当ＤＰＣＨに該当ＰＩＣＨ［Ｐ1（ｋ）、Ｐ2（ｋ）、Ｐ3（ｋ）、…、ＰB（ｋ）］を加算し、この加算結果をアンテナアレイ１８０の該当送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６に出力する。送信アンテナ１８２、１８４、…、１８６は、加算部１７８の該当する加算器（図示せず）で加算された加算結果を第１移動局２０、第２移動局２２、…、第Ｘ移動局２４のうち該当する移動局に伝送する。
【０１２２】
なお、本発明は、図１に示すような基地局１０と第１移動局２０、第２移動局、…、第Ｘ移動局、あるいは、図２示すような第３０段階及び第３２段階の実施形態のみに限定されるものではなく、前述したような長期情報及び短期情報を生成して帰還信号を基地局１０に伝送することができるものであれば、各種の移動局に対して適用することが可能である。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る送受信多重アンテナを含む移動通信装置、及び送受信多重アンテナを利用する移動通信方法によれば、空間チャ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、移動局から基地局に帰還させるので、フェーディング、干渉及び雑音の影響を最小化することができるのみならず、伝送データの量を最大化させることが可能となる。
【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で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段階における本発明に係る実施形態について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、…、第Ｘ移動局の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図５】図３に示す第４２段階における本発明に係る望ましい一実施形態について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形態のブロック図である。
【図７】図５に示す第９２段階における本発明に係る実施形態について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段階における本発明に係る実施形態について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形態のブロック図である。
【図１０】図２に示す第３２段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１に示す基地局の本発明に係る一実施形態のブロック図である。
【図１２】図１０に示す第１５２段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１１に示すベーシス情報生成部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１４】図１３に示すベーシス値計算部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１５】図１３に示すベーシスベクトル計算部の本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１６】図１０に示す第１５４段階における本発明に係る実施形態について説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１１に示す利得調整部における本発明に係る実施形態のブロック図である。
【図１８】図１１に示すベーシスベクトル適用部における本発明に係る実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１０：基地局
２０、２２、…、２４：第１、第２、…、第Ｘ移動局
６０
６２、６４、…、６６：受信アンテナ
７０：チャネル特性測定部
７２：長期情報決定部
７４：短期情報決定部
７６：信号変換部
８０：信号復元部
１００：積算部（累積部）
１１０：固有分析計算部
１１２：第１の固有分析部
１１４：ベクトル数計算部
１１６：選択部
３０Ａ、３２Ａ、４２Ａ、７２Ａ、７４Ａ、９２Ａ、１５２Ａ、１５４Ａ、１７４Ａ、１７６Ａ、２１２Ａ、２１６Ａ：本発明に係る実施形態
１７０：情報復元部
１７２：ベーシス情報生成部
１７４：利得調整部
１７６：ベーシスベクトル適用部
１７８：加算部
１８０：アンテナアレイ
１８２、１８４、…、１８６：送信アンテナ
２１０：第１乗算部
２１２：ベーシス値計算部
２１４：電力割当部
２１６：ベーシスベクトル生成部
２５０：第２乗算部
２５２：第３乗算部
２６０：第４乗算部
Claims (25)
- 基地局及び移動局を含む移動通信装置であって、
前記基地局は、第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から、複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された信号にパイロット信号を加算した加算結果を前記移動局に伝送し、
前記移動局は、複数の送受信アンテナを有し、
前記基地局は、複数の送受信アンテナを有し、
さらに、前記第１の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性に該当し、
前記移動局は、
前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、
前記基地局は、
前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還信号から前記長期情報及び前記短期情報を復元し、このように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、
前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報から、ベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値とを生成し、このように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、
前記利得値に対応させて前記専用物理チャネル信号間の相対的な大きさを調整し、この調整結果を出力する利得調整部と、
前記利得調整部から入力された前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用して、この適用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て、この加算結果を出力する加算部とを具備し、
前記基地局の送受信アンテナは、前記加算結果を前記移動局に伝送することを特徴とする送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記ベーシス情報生成部は、
前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算し、この乗算結果を出力する第１乗算部と、
前記第１乗算部の乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として出力するベーシス値計算部と、
前記第１乗算部の乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力するベーシスベクトル計算部と、
信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として出力する電力割当部と、
を具備す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含む移動通信装置。 - 前記第１乗算部は、
前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を以下の式（１０）を用いて乗算し、この乗算結果Ｗを前記ベーシス値計算部、及び前記ベーシスベクトル計算部に各々出力す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含む移動通信装置。
- 前記ベーシス値計算部は、
有効固有ベクトル数第１〜第ＮBの電力計算部を具備し、前記第ｎ（１≦ｎ≦ＮB）の電力計算部は、以下の式（５）で表される第１乗算部の乗算結果の中から該当するｗn（ベクトル）のノルムをとり、このようにノルムをとった結果を第ｎの電力として出力し、
このように出力された第１〜第ＮBの電力は、前記総電力に該当す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含む移動通信装置。
- 前記ベーシスベクトル計算部は、
有効固有ベクトル数第１〜第ＮBのサブベクトル計算部を具備し、
前記第ｎのサブベクトル計算部は、
前記式（５）で表される第１乗算部の乗算結果のうちで該当するｗn（ベクトル）を前記第ｎの電力で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして出力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含む移動通信装置。 - 前記電力割当部は、
ウォーターフィリング法に基づいて前記ベーシス値から前記利得値を生成す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含む移動通信装置。 - 前記利得調整部は、
前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第２乗算部を具備す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含む移動通信装置。 - 前記利得調整部は、
前記第２乗算部の乗算結果とスクランブル／スプレッド信号列とを乗算し、この乗算結果を前記調整結果として前記ベーシスベクトル適用部に出力する第３乗算部をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記ベーシスベクトル適用部は、
前記利得調整部から入力された前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として前記加算部に出力する第４乗算部を具備す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含む移動通信装置。 - 前記移動局は、
前記移動局の送受信アンテナから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ネル特性測定部と、
前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する長期情報決定部と、
前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する短期情報決定部と、
前記長期情報及び前記短期情報決定部から各々入力した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、変換された前記帰還信号を前記移動局の送受信アンテナに出力する信号変換部とを具備し、
前記第２の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当し、前記移動局の送受信アンテナは、前記帰還信号を前記基地局に伝送す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含む移動通信装置。 - 前記移動局は、
前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元し、このように復元された前記専用物理チャネル信号を出力する信号復元部をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記長期情報決定部は、
前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として出力する積算部と、
前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成する固有分析計算部とを具備し、
前記第３の特性は、前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当することを特徴とする請求項１０に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記固有分析計算部は、
前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成して出力する第１の固有分析部と、所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として出力するベクトル数計算部と、前記第１の固有分析部から入力した前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトルと雑音が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出力する選択部とを具備することを特徴とする請求項１２に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記短期情報決定部は、
前記チャネル特性測定部から入力した前記第２の特性と前記長期情報とから第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いて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して出力する第２の固有分析部とを具備し、
前記第４の特性は前記移動局の送受信アンテナ及び前記基地局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当することを特徴とする請求項１０に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 複数の送受信アンテナを有する基地局と、複数の送受信アンテナを有する移動局との間に通信を実行する移動通信方法であって、
（ａ）前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの特性の第１の特性を反映して前記移動局で決定された長期情報及び短期情報を、前記移動局から受信した帰還信号から復元し、このように復元された前記長期情報及び前記短期情報から複数のベーシスベクトル及びベーシス値を含むベーシス情報を生成し、生成した当該ベーシス情報を利用して専用物理チャネル信号を空間的に処理し、このように空間的に処理された結果とパイロット信号とを加算して前記移動局に伝送する段階を具備することを特徴とする送受信多重アンテナを利用し、
前記移動通信方法は、
（ｂ）前記基地局から伝送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、前記長期情報及び前記短期情報を前記第１の特性から決定し、このように決定された前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送する段階をさらに具備し、
前記（ａ）段階は、
（ａ１）前記基地局の送受信アンテナを介して受信された前記帰還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）このように復元された前記長期情報及び前記短期情報からベーシス情報であるベーシスベクトルとベーシス値を生成し、このように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）前記利得値を利用して前記専用物理チャネル信号間の相対的大きさを調整する段階と、
（ａ４）前記調整結果に前記ベーシスベクトルを適用し、この適用結果を前記空間的に処理された結果として決定する段階と、
（ａ５）前記空間的に処理された結果と前記パイロット信号とを加算して前記基地局の送受信アンテナを介して前記移動局に伝送する段階とを具備することを特徴とする送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ａ２）段階は、
（ａ２１）前記（ａ１）段階の後に、復元された前記長期情報及び前記短期情報を乗算する段階と、
（ａ２２）前記乗算結果からチャネルに割当てる総電力を計算し、このように求めた前記総電力を前記ベーシス値として決定する段階と、
（ａ２３）前記乗算結果を前記ベーシス値で除算し、この除算結果を前記ベーシスベクトルとして決定する段階と、
（ａ２４）信号対雑音比に基づいて前記総電力を各チャネルに割当て、このように割当てた結果に関する情報を前記利得値として決定し、前記（ａ３）段階に進む段階と、
を具備することを特徴とする請求項１５に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ａ２１）段階は、
前記（ａ１）段階の後に、前記基地局で復元された前記長期情報及び前記短期情報を用い、以下の式（１０）に基づく乗算を行って乗算結果Ｗを求め、前記（ａ２２）段階に進むことを特徴とする請求項１６に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。
- 前記（ａ３）段階は、
（ａ３１）前記（ａ２）段階の後に、前記利得値に前記専用物理チャネル信号を乗算し、この乗算結果を前記調整結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階を具備することを特徴とする請求項１５に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ａ３）段階は、
（ａ３２）前記（ａ３１）段階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、このように乗算された結果を前記調整された結果として決定し、前記（ａ４）段階に進む段階をさらに具備す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利用する移動通信方法。 - 前記（ａ４）段階は、
前記（ａ３）段階の後に、前記調整結果と前記ベーシスベクトルとを乗算し、この乗算結果を前記空間的に処理された結果として決定し、前記（ａ５）段階に進む段階を具備することを特徴とする請求項１５に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ｂ）段階は、
（ｂ１）前記移動局の送受信アンテナから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の特性を生成する段階と、
（ｂ２）前記第２の特性から前記長期情報に該当する有効な長期固有ベクトルと有効な長期固有値を決定する段階と、
（ｂ３）前記第２の特性と前記長期情報から前記短期情報に該当する短期固有ベクトルと短期固有値を決定する段階と、
（ｂ４）前記（ｂ２）及び前記（ｂ３）段階で決定した前記長期情報及び前記短期情報を前記帰還信号に変換し、このように変換された前記帰還信号を、前記移動局の送受信アンテナを介して前記基地局に伝送する段階とを具備し、
前記第２の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの瞬時相関特性に該当することを特徴とする請求項１５に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ｂ）段階は、
前記移動局の送受信アンテナから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ネル信号を復元する段階をさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の送受信多重アンテナを含む移動通信装置。 - 前記（ｂ２）段階は、
（ｂ２１）前記（ｂ１）段階の後に前記第２の特性を積算し、この積算結果を第３の特性として決定する段階と、
（ｂ２２）前記第３の特性から固有分析法に基づ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生成して、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備し、
前記第３の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの長期相関特性に該当することを特徴とする請求項２１に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ｂ２２）段階は、
前記（ｂ２１）段階の後に、前記第３の特性から前記固有分析法に基づいて長期固有ベクトルと長期固有値を生成する段階と、
所定臨界値を超過した前記長期固有値の数をカウントし、このカウント結果を有効固有ベクトル数として決定する段階と、
前記長期固有ベクトル及び前記長期固有値のうち、前記有効固有ベクトル数のみの雑音が除去された前記長期固有ベクトル及び雑音が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定し、前記（ｂ３）段階に進む段階とを具備することを特徴とする請求項２３に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。 - 前記（ｂ３）段階は、
前記（ｂ２）段階の後に、前記第２の特性と前記長期情報から第４の特性を生成する段階と、
前記第４の特性から固有分析法に基づいて前記短期固有ベクトルと前記短期固有値を生成して、前記（ｂ４）段階に進む段階とを具備し、
前記第４の特性は、前記基地局の送受信アンテナ及び前記移動局の送受信アンテナそれぞれのダウンリンクチャネルの短期相関特性に該当することを特徴とする請求項２１に記載の送受信多重アンテナを利用する移動通信方法。
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