JP4607982B2

JP4607982B2 - 無線送信方法、基地局装置、無線通信方法、及び無線通信システム

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Publication number: JP4607982B2
Application number: JP2008085820A
Authority: JP
Inventors: 知之山田; 泰司鷹取; 厚太田; 周治久保田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009239814A

Description

本発明は、例えば、無線通信において周波数を複数ユーザ間で有効利用する無線送信方法、基地局装置、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。

無線通信システムに求められる課題として周波数利用効率の向上が挙げられる。近年の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、及び、セルラーなどの移動通信システムにおいて、周波数利用効率の向上を達成するため、ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)技術が注目され、その一部の技術は実用化にまで至っている。ＭＩＭＯ技術は、複数のアンテナ素子を送受信機が備えることにより、空間的資源を利用して、複数のストリームを同一周波数及び同一時間で多重して伝送する多重効果やダイバーシチによる信頼性向上効果をもたらす技術である。

ここで、ストリームとは、異なる情報を伝送する仮想的な伝送路を意味しており、送受信機が複数のアンテナ素子を具備している場合、指向性の制御により複数の伝送路（ストリーム）を実現できる。しかし、受信機が物理的に小さく、充分なアンテナ素子数を確保できない場合、充分な容量増加効果を（シングルユーザ）ＭＩＭＯでは得ることはできない。そのため、システム全体としての容量を増加させるために、マルチユーザＭＩＭＯ技術が注目されている。

マルチユーザＭＩＭＯ技術とは、複数のユーザの受信機を空間的に分割することにより、同一周波数を同一時間に複数のユーザの受信機が共有し、周波数利用効率を向上させる技術である。マルチユーザＭＩＭＯにおいて、複数のユーザを空間的に分割するために送信側で希望ユーザのみにビームを向け、他のユーザの受信機に対してはヌルを向けるブロック対角化法（ＢＤ(Block Diagonalization)法）という送信ビーム形成法が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。しかし、ＢＤ法は、他のユーザの受信機に対してヌルを向けるという厳しい制約条件があり、所望のＢＥＲ(Bit Error Rate)を満たすためには、ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)を大きくしなければならないという問題がある。
Q.H.Spencer, A.Lee Swindlehurst, Martin Haardt, "Zero-forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels", IEEE Trans. Signal Processing, Vol.52, No.2, Feb.2004, pp.461-471.

前述したように、マルチユーザＭＩＭＯ技術の送信ビーム形成法としてＢＤ法を用いた場合、ＢＤ法に課せられた制約条件を満たしつつ、所望のＢＥＲ特性を得るためには、大きな送信電力が必要となる。つまり、大きな送信電力にすることにより雑音に対する耐性、すなわちＳＮＲを大きくすることができるからである。

しかしながら、送信電力が大きいということはＡＰに属する他のユーザの受信機に対して、大きな干渉を与えてしまうという問題がある。干渉の問題を軽減するためには、システム設計において周波数が繰り返される距離を離す必要があり、周波数利用効率が減少してしまうという問題がある。また、送信電力を大きくすることは、送信パワーアンプの消費電力も大きくしなければならないという問題もある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、送信電力を小さくできる送信ビーム形成法を実現する無線送信方法、基地局装置、無線通信方法、及び無線通信システムを提供することにある。

上記の問題を解決するため、本発明は、複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける基地局装置による無線送信方法であって、予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定工程と、前記送信ウエイト設定工程にて設定したそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出工程と、前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成工程と、前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成工程と、前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成工程と、前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出工程と、前記送信ウエイト抽出工程により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成工程と、を含み、前記送信ウエイト設定工程は、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、前記受信ウエイト推定値算出工程以降の工程を繰り返させることを特徴とする無線送信方法である。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、前記評価関数生成工程は、前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる希望ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＳ０とし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる干渉ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＩ０とし、前記雑音信号電力算出工程により算出された雑音信号電力の全ユーザ端末についての総和である総雑音信号電力をＮ０とした場合に、Ｓ０／（Ｉ０＋Ｎ０）を評価関数として生成することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、前記評価関数生成工程は、前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの希望ストリーム受信電力をＳとし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの干渉ストリーム受信電力をＩとし、前記雑音電力算出工程により算出された前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力をＮとした場合に、全ての前記ユーザ端末についてのＳ／（Ｉ＋Ｎ）の積を評価関数として生成することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、前記評価関数生成工程は、前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの希望ストリーム受信電力をＳとし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの干渉ストリーム受信電力をＩとし、前記雑音電力算出工程により算出された前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力をＮとした場合に、全ての前記ユーザ端末についてのＳ／（Ｉ＋Ｎ）の和を評価関数として生成することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ端末にて受信した際の前記ユーザ端末ごとのＳＩＮＲと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶する対応関係情報記憶部を備えており、前記送信ウエイト抽出工程は、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのＳＩＮＲを算出し、算出したＳＩＮＲに対応するビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出して前記ユーザ端末ごとのビット誤り率を求め、求めたビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ端末ごとに、前記ユーザ端末の前記希望ストリームごとのＳＩＮＲを組み合わせたＳＩＮＲの組み合わせと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶する対応関係情報記憶部を備えており、前記送信ウエイト抽出工程は、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとの前記希望ストリームのＳＩＮＲの組み合わせを求め、求めたＳＩＮＲの組み合わせに対応する前記ユーザ端末のビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出し、読み出したビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記対応関係情報記憶部は、前記ユーザ端末ごとに、前記ユーザ端末の前記希望ストリーム及び前記干渉ストリームごとのＳＩＮＲを組み合わせたＳＩＮＲの組み合わせと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶しており、前記送信ウエイト抽出工程は、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとの前記希望ストリーム及び前記干渉ストリームのＳＩＮＲの組み合わせを求め、求めたＳＩＮＲの組み合わせに対応する前記ユーザ端末のビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出し、読み出したビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記評価関数生成工程は、前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含み前記ビット誤り率評価基準値を評価値として出力する評価関数を生成し、前記送信ウエイト抽出工程は、前記評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、前記送信ウエイトを選択した際の前記評価関数の評価値である前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット誤り率評価基準値は、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率の和で示されることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ビット誤り率評価基準値は、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率をＢＥＲとした場合、１／（１−ＢＥＲ）の積で示されることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記送信ウエイト抽出工程は、前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記複数の送信ウエイトのうちのいずれか１つの送信ウエイトを選択して当該送信ウエイトの値を増減させて、当該送信ウエイトについての前記評価値の最大化を行い、次に、前記増減させた送信ウエイトの値を維持しつつ当該送信ウエイト以外のいずれか１つの送信ウエイトを選択して増減させて当該送信ウエイトについての前記評価値の最大化を行うことを全ての送信ウエイトについて順次繰り返す第１の工程と、前記第１の工程にて求められた評価値と１つ前の前記第１の工程にて求められた評価値との差分と、予め定められる所定値とに基いて繰り返しを終了するか否かを判定し、終了すると判定した場合、終了すると判定した際の送信ウエイトを、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトとして抽出する判定抽出工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記送信ウエイト設定工程は、予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定する際に、前記ブロック対角化法を送信ビーム形成に利用した場合に、前記希望ストリームについて最大の伝送容量が得られる送信電力を設定することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記送信ウエイト設定工程は、前記ビット誤り率基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させる際に、前記ビット誤り率基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差に応じた増減幅で、前記総送信電力を増減させることを特徴とする。

また、本発明は、複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定部と、前記送信ウエイト設定部により設定されたそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出部と、前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成部と、前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成部と、前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成部と、前記評価関数生成部が生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定部が設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出部と、前記送信ウエイト抽出部により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、を備え、前記送信ウエイト設定部は、前記送信ウエイト抽出部が求めた前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定することを特徴とする基地局装置である。

また、本発明は、複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局装置にて、予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定工程と、前記送信ウエイト設定工程にて設定したそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出工程と、前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成工程と、前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成工程と、前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成工程と、前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出工程と、前記送信ウエイト抽出工程により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成工程と、を含み、前記送信ウエイト設定工程は、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、前記受信ウエイト推定値算出工程以降の工程を繰り返させ、前記ユーザ端末にて、
前記基地局装置から送信される送信ビームを受信し、受信した送信ビームをＥＳ−ＭＬＤ法により復号を行い自端末宛の希望ストリームを出力することを特徴とする無線通信方法である。

また、本発明は、複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムであって、前記基地局装置は、予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定部と、前記送信ウエイト設定部により設定されたそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出部と、前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成部と、前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成部と、前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成部と、前記評価関数生成部が生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定部が設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出部と、前記送信ウエイト抽出部により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、を備え、前記送信ウエイト設定部は、前記送信ウエイト抽出部が求めた前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、前記ユーザ端末は、前記基地局装置から送信される送信ビームを受信し、受信した送信ビームをＥＳ−ＭＬＤ法により復号を行い自端末宛の希望ストリームを出力することを特徴とする無線通信システムである。

本発明に係る無線通信方法は、希望ストリーム受信電力算出式と、干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成し、生成した評価関数に変数として含まれる送信ウエイトに、ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、設定したユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、評価関数の評価値を最大化する送信ウエイトを選択し、選択した送信ウエイトに対応するユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した送信ウエイトをユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する工程と、ビット誤り率評価基準値と、所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定する工程とからなる。これにより、最適な総送信電力を求めるとともに、当該総送信電力の範囲内で最適な送信ウエイトを求めることが可能となり、送信電力を小さくして送信ビームを形成することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による無線通信システム１を示す概略ブロック図である。
無線通信システム１は、基地局装置１０（当該基地局装置１０は、いわゆるアクセスポイントでもある）と、複数のユーザ端末５０−１〜５０−ｎ（以下、複数のユーザ端末５０−１〜５０−ｎのいずれか１つ、あるいはこれらをまとめて示す場合、ユーザ端末５０ともいう）とを備えている。基地局装置１０は、複数のアンテナ４１−１〜４１−ｐ（以下、複数のアンテナ４１−１〜４１−ｐを示す場合、アンテナ４１ともいう）を備えている。ユーザ端末５０は、それぞれ複数のアンテナ６０１−１〜６０１−Ｚ、６０２−１〜６０２−Ｚ、６０ｎ−１〜６０ｎ−Ｚ（以下、これらのアンテナについて、いずれか１つのユーザ端末５０についての複数のアンテナを示す場合、アンテナ６００という）を備えている。

基地局装置１０と、複数のユーザ端末５０は、マルチユーザＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)通信を行い、基地局装置１０の複数のアンテナ４１と、ユーザ端末５０の複数のアンテナ６００の間で、複数のストリームを形成して無線通信を行う。ここで、ストリームとは、異なる情報を伝送する仮想的な伝送路を意味しており、指向性の制御を行うことにより複数の伝送路（ストリーム）を形成することができる。

なお、ストリームの数の上限は、基地局装置１０のアンテナ４１の数であり、基地局装置１０のアンテナ４１の数以下の数であれば、ユーザ端末５０のアンテナ６００の数に制限されず、指向性制御により任意の数のストリームをユーザ端末５０との間で形成することが可能である。

ここで、マルチユーザＭＩＭＯにおいて、最尤推定（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）を簡単な計算量で実現しつつ、ＭＬＤに近い特性を示す簡易ＭＬＤの一種であるＥＳ−ＭＬＤ(Enhanced Simplified Maximum Likelihood Detection)が、以下の文献１で提案されている。（文献１：Tomoyuki Yamada, Wenjie Jiang, Yasushi Takatori, Riichi Kudo, Atsushi Ohta, and Shuji Kubota,"Enhanced Simplified Maximum Likelihood Detection(ES-MLD) in Mutiuser MIMO Downlikn in Time-Variant Environment", International Symposium on Antennas and Propagation, Oct.2007）

当該文献に示されるように、受信側のユーザ端末５０でＥＳ−ＭＬＤ法を用いると、送信側で他のユーザ端末５０に対して完全なヌルを作らないで多少のユーザ端末間干渉を許容しても所望のビット誤り率（以下、ＢＥＲ（Bit Error Rate）という）特性が得られることが知られている。本実施形態では、この性質に着目し、送信側の制約条件を緩めることにより、送信電力を減少させることを特徴としている。具体的には、他のユーザ端末５０に対しても干渉が漏れこむことを許容するように、送信ウエイトを生成することになる。

ここで、ＥＳ−ＭＬＤ法の動作原理について説明する。ＥＳ−ＭＬＤ法では、干渉も含めた個々のストリームにおいて、複数の候補信号点が最小自乗法（ＭＭＳＥ：Minimum. Mean Square Error）を用いて逐次選択される。その後、候補信号点の全ての尤度が算出され、最大尤度の候補信号点が復号結果として選ばれる。

以下、図２を参照しつつ、ＥＳ−ＭＬＤ法の復号過程を説明する。図２は、ユーザ端末５０に備えられるＥＳ−ＭＬＤ法が適用されるｋ番目の復号ステージの候補選択器５００−ｋの概略構成を示したブロック図である。最初に基地局装置１０は、ユーザ端末５０が、自端末宛のストリームのみならず他ユーザ端末５０宛のストリームとの間のチャネル応答の推定を行うため、全てのストリームに対して直交したプリアンブルを送信する。ユーザ端末５０において推定されたチャネル応答行列Ｈ^（１）は、サイズＭ×Ｋであり、受信信号ベクトルｒ^（０）はサイズＭ×１で最初のステージの候補選択器５００−１の入力となる。ここで、Ｋは、自端末宛の希望ストリーム及び他のユーザ端末宛の干渉ストリームも含んだストリームの数であり、Ｍは、ユーザ端末５０のアンテナ６００の数である。

サイズがＭ×（Ｋ−ｋ＋１）のチャネル応答行列Ｈ^（ｋ）と、信号ベクトルの集合Ｒ^（ｋ）は、（ｋ−１）番目のステージから出力されるｋ番目の復号ステージの候補選択器５００−ｋの入力となり、次式（１）、（２）のように定義される。

ここで、Ｌ^（ｋ）は、ｋ番目のステージの候補数で、ｌ_ｋは、候補の指数である。

式（２）中の、次式（３）で示される記号は、ユークリッド距離の点で次式（４）で示される硬判定結果の値に近い候補信号点である。

ここで、式（４）で示される値は、ＭＭＳＥ等化器５０５の出力ｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥｒ^{（ｋ−１）} _{ｌ１，ｌ２，…，ｌｋ−１}（なお、ｌ１，ｌ２，…，ｌｋ−１は、式（２）中では、ｌ_１，ｌ_２，…，ｌ_ｋ−１で示される値に対応する。）の最小距離の信号点であり、ｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥは、ウエイトベクトル抽出部５０４により抽出されるｋ番目のステージのＭＭＳＥウエイトベクトルである。また、式（２）中のｈ^{（ｎ（ｋ））}は、Ｈ^（ｋ）のｎ（ｋ）列目の列ベクトルを表しており、ｎ（ｋ）は、選択部５０２において選択される値である。

まず、図２に示すように、ＭＭＳＥ受信ウエイト行列算出部５０１において、ｋ番目のステージのＭＭＳＥ受信ウエイト行列Ｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥ＝（Ｈ^（ｋ）ＨＨ^（ｋ）＋Ｉ／ρ）^−１Ｈ^（ｋ）Ｈが、入力されるＨ^（ｋ）から算出される。ここで、ρは、アンテナ素子ごとのＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）である。次に、選択部５０２において、ＳＩＮＲ(Signal to Interference plus Noise Ratio：信号対干渉プラス雑音電力比)が、Ｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥＨ^（ｋ）と雑音信号電力から算出される。このとき、選択部５０２により、最も高いＳＩＮＲであるストリームの列番号ｎ（ｋ）が選択される。ウエイトベクトル抽出部５０４は、選択部５０２から入力されるｎ（ｋ）に基いて、ｎ（ｋ）番目の行ベクトル、すなわちｋ番目のステージのＭＭＳＥウエイトベクトルであるｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥを抽出する。ＭＭＳＥ等化器５０５は、ウエイトベクトル抽出部５０４から入力されるｎ（ｋ）番目の行ベクトルｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥと、受信信号ベクトルの集合Ｒ^（ｋ）に基いてＭＭＳＥ等化を行い、候補信号点処理部５０６に出力する。チャネルベクトル抽出部５０３は、選択部５０２にて選択されたｎ（ｋ）に基いて、Ｈ^（ｋ）のｎ（ｋ）列目の列ベクトルｈ^{（ｎ（ｋ））}を抽出する。

候補点処理部５０６は、（ｋ−１）番目のステージから入力される候補信号点の集合Ｓ^（ｋ）と、ＭＭＳＥ等化器５０５から出力されるｎ（ｋ）番目の行ベクトルｗ^（ｋ） _ＭＭＳＥとに基いて、式（３）に相当する次のステージの候補信号点の集合Ｓ^{（ｋ＋１）}が算出される。そして、乗算器５０７により、ｎ（ｋ）列目の列ベクトルｈ^{（ｎ（ｋ））}と、（ｋ＋１）番目のステージの候補信号点の集合Ｓ^{（ｋ＋１）}とに基いて、式（２）の右辺の第２項に相当する値が算出される。

Ｒ^{（ｋ＋１）}算出部５０９は、式（２）の右辺の第１項に相当する信号ベクトルの集合Ｒ^（ｋ）と、式（２）の右辺の第２項に相当する乗算器５０７からの出力とに基いて、式（２）の右辺を演算して、（ｋ＋１）番目のステージの信号ベクトルの集合Ｒ^{（ｋ＋１）}を算出して、次ステージに出力する。また、ベクトル減算器５０８は、Ｈ^（ｋ）からｈ^{（ｎ（ｋ））}を減算して、Ｈ^{（ｋ＋１）}を生成して次ステージに出力する。候補信号点処理部５０６は、算出した候補信号点の集合Ｓ^{（ｋ＋１）}を次ステージに出力する。

次式（５）で示される全体の候補の集合は、ｋが、当該ユーザ端末５０における全ストリーム数Ｋに到達した場合に求められることになる。そして、全ての候補信号点に対してメトリックが算出され、最小メトリックの候補信号点が復号結果として選択され、当該ユーザ端末５０宛のストリームである希望ストリームの復号結果が得られえることになる。

このように、ＥＳ−ＭＬＤ法では、ユーザ端末５０において、自端末宛の希望ストリーム及び他のユーザ端末宛の干渉ストリームも含んだストリームを対象として復号化を行うことを特徴としている。本実施形態では、それぞれのユーザ端末５０側で、ＥＳ−ＭＬＤの復号化が行われると仮定し、基地局装置１０において適切な送信ウエイトを設定して送信ビームを形成する。以下、基地局装置１０における送信ビームの形成の手順について説明する。

（本実施形態に係る基地局装置の構成）
図３は、本実施形態に係る基地局装置１０の概略構成を示したブロック図である。基地局装置１０において、送信ウエイト設定部２１は、予め定められる総送信電力の範囲内で、ユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）を設定する。また、送信ウエイト設定部２１は、送信ウエイト抽出部２７において所望のＢＥＲ（Bit Error Rate）を満たす送信ウエイトが抽出できない場合、総送信電力を予め定められる割合で増減させ、増減させた総送信電力の範囲内で、ユーザ端末５０ごとの送信電力を設定する。また、送信ウエイト設定部２１は、設定したユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）に対してブロック対角化法（ＢＤ法）を適用して、ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する。

ＢＤ法を用いる理由は、ＢＤ法で規定される送信電力は、ＥＳ−ＭＬＤを復号に用いた場合の最適な送信電力に近い値であり、後述する送信ウエイト抽出部２７におけるＢＥＲの収束特性を早くすることが可能となるからである。なお、前述した送信電力の設定において、ＢＤ法を送信ビーム形成に利用した場合に、希望ストリームについて最大の伝送容量が得られる値、あるいはユーザ端末ごとの伝送容量の割合を一定に保ちつつ伝送速度が最大値になるように予め設定するようにしてもよい。

受信ウエイト推定値算出部２２は、送信ウエイト設定部２１により設定された希望ストリームごとの送信ウエイト及び送信電力で送信され、ユーザ端末５０側で前述したＥＳ−ＭＬＤ法によるＭＭＳＥ受信復号を行うと仮定した場合の、ＭＭＳＥ受信ウエイトの推定値を算出する。

希望ストリーム受信電力式生成部２４は、受信ウエイト推定値算出部２２が算出したＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、希望ストリームごとに予め算出される伝達関数、すなわちｋ番目のユーザ端末５０についてのチャネル行列Ｈ_ｋとに基いて、ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式（以下、希望ストリーム受信電力算出式）を送信ウエイトを変数として含む形式で生成する。

干渉ストリーム受信電力式生成部２３は、受信ウエイト推定値算出部２２が算出したＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、希望ストリームごとに予め算出されるチャネル行列Ｈ_ｋとに基いて、他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因するユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式（以下、干渉ストリーム受信電力算出式）を送信ウエイトを変数として含む形式で生成する。

雑音信号電力算出部２６は、受信ウエイト推定値算出部２２が算出した希望ストリームごとのＭＭＳＥ受信ウエイト推定値、すなわち（１×ユーザ端末のアンテナ数）の大きさの行ベクトルと、ユーザ端末５０のアンテナ６００ごとの雑音の分散を要素とする（ユーザ端末のアンテナ数×１）の大きさの列ベクトルと乗算することでユーザ端末５０の雑音信号電力Ｎを算出する。

評価関数生成部２５は、希望ストリーム受信電力式生成部２４が生成した希望ストリーム受信電力算出式と、干渉ストリーム受信電力算出式と、雑音信号電力算出部２６が算出したユーザ端末５０ごとの雑音信号電力Ｎとに基づいて評価関数を生成する。

本実施形態では、生成する評価関数として、から得られる希望ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＳ０とし、干渉ストリーム受信電力算出式から得られる干渉ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＩ０とし、雑音信号電力算出部２６が算出したユーザ端末５０ごとの雑音信号電力の全ユーザ端末についての総和である総雑音信号電力をＮ０とした場合に、Ｓ０／（Ｉ０＋Ｎ０）を生成する。以下、この評価関数を評価関数Ａという。

送信ウエイト抽出部２７は、まず、希望ストリーム受信電力Ｓ_ｋ，ｉのユーザ端末５０ごとの総和であるＳ_ｋと、干渉ストリーム受信電力Ｉ_ｋ，ｉのユーザ端末５０ごとの総和であるＩ_ｋと、ユーザ端末５０ごとの雑音信号電力Ｎ_ｋとに基づくユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲ、すなわちＳ_ｋ／Ｉ_ｋ＋Ｎ_ｋと、ＥＳ−ＭＬＤ法による復号を行った場合のユーザ端末５０ごとのＢＥＲとの関係を計算機シミュレーションにより算出し、算出したユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲとＢＥＲとの関係を内部の記憶領域（対応関係情報記憶部）に記憶させておく。
ここで、計算機シミュレーションとしては、まず、基地局装置１０とそれぞれのユーザ端末５０間における幾つかの通信条件下でのチャネル応答行列を任意に生成して、ユーザ端末５０ごとの平均のＢＥＲを算出する。そして、算出したＢＥＲに対応するユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲをチャネル応答行列に基づいて算出するなどの手法がある。これにより算出されたＢＥＲとＳＩＮＲとを対応付けた対応関係情報が生成されて内部の記憶領域に記憶されることになる。

また、送信ウエイト抽出部２７は、評価関数Ａに変数として含まれる送信ウエイトに、送信ウエイト設定部２１で設定した送信ウエイトを初期値として入力し、後述する平面カット法により変数の送信ウエイトを順次変更して、評価関数Ａの評価値を求めることを繰り返し、評価値を最大化する送信ウエイトを選択する。また、送信ウエイト抽出部２７は、平面カット法により最終的に求められた評価値に対応するＢＥＲを前述した内部の記憶領域から検出し、検出したＢＥＲが予め定められる所望のＢＥＲを満たすか否か判定することにより送信ビーム形成に用いる送信ウエイトを選択する。

送信ビーム形成部３０は、送信ウエイト抽出部２７により抽出された送信ウエイトに基いて、希望ストリームごとの送信ビームを形成する。通信制御部３１は、前述したアンテナ４１に接続される機能部であり、送信ビーム形成部３０により形成された送信ビームをアンテナ４１を通じて送信する。

（本実施形態に係る基地局装置の処理）
次に、図４及び図５を参照しつつ基地局装置１０の動作について説明する。
まず、送信ウエイト設定部２１は、予め定められる総送信電力の範囲内で、ユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）を設定する（ステップＳ１）。次に、送信ウエイト設定部２１は、設定したユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）に対してブロック対角化法を適用して、ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する（ステップＳ２）。

次に、受信ウエイト推定値算出部２２が、送信ウエイト設定部２１により設定された希望ストリームごとの送信ウエイト及び送信電力で送信され、ユーザ端末５０側で前述したＥＳ−ＭＬＤ法によるＭＭＳＥ受信復号を行うと仮定した場合の、ＭＭＳＥ受信ウエイトの推定値を算出する（ステップＳ３）。

次に、希望ストリーム受信電力式生成部２４は、受信ウエイト推定値算出部２２が算出したＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、希望ストリームごとに予め算出される伝達関数、すなわちｋ番目のユーザ端末５０についてのチャネル行列Ｈ_ｋとに基いて、ユーザ端末ごとの希望ストリーム受信電力算出式を送信ウエイトを変数として含む形式で生成する。ここで、生成される希望ストリーム受信電力算出式は、次式（６）で示される。

一方、干渉ストリーム受信電力式生成部２３は、受信ウエイト推定値算出部２２が算出したＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、希望ストリームごとに予め算出されるチャネル行列Ｈ_ｋとに基いて、他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因するユーザ端末ごとの干渉ストリーム受信電力算出式を送信ウエイトを変数として含む形式で生成する。ここで、生成される干渉ストリーム受信電力算出式は、次式（７）で示される。

ここで、Ｓ_ｋ，ｉは、希望ストリーム受信電力であり、Ｉ_ｋ，ｉは、他のユーザ端末５０宛の希望ストリームに起因する干渉ストリームの受信電力である。ｋは、ユーザ端末５０−ｋを示し、ｉは、ユーザ端末５０−ｋのｉ番目のストリームを示している。また、ベクトルｗ_ＭＭＳＥ ^{（ｋ，ｉ）}は、前述したユーザ端末５０側でＥＳ−ＭＬＤ法を適用した場合のＭＭＳＥウエイト行ベクトルであり、Ｈ_ｋは、ユーザ端末５０−ｋのチャネル行列であり、ベクトルｗ_ｋ，ｉは、送信ウエイト列ベクトルであり、当該ベクトルｗ_ｋ，ｉが変数として生成されることになる。

次に、評価関数生成部２５は、まず、希望ストリーム受信電力式生成部２４が生成した希望ストリーム受信電力算出式と、干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいてユーザ端末５０ごとの希望ストリーム受信電力Ｓ_ｋ，ｉの総和であるＳ_ｋ（すなわち、ユーザ端末５０ごとの希望ストリームｉについての総和）と、ユーザ端末５０ごとの干渉ストリーム受信電力Ｉ_ｋ，ｉの総和であるＩ_ｋ（すなわち、ユーザ端末５０ごとの干渉ストリームｉについての総和）を算出する（ステップＳ４）。

次に、評価関数生成部２５は、全ユーザ端末５０の希望ストリーム受信電力を算出してＳ０とし、全ユーザ端末５０の干渉ストリーム受信電力を算出してＩ０とし、雑音信号電力算出部２６が算出したユーザ端末５０ごとの雑音信号電力の全ユーザ端末についての総和である総雑音信号電力をＮ０として、次式（８）で示される評価関数Ａ、すなわちＳ０／（Ｉ０＋Ｎ０）を生成する（ステップＳ６）。

次に、送信ウエイト抽出部２７は、評価関数Ａに変数として含まれる送信ウエイトに、送信ウエイト設定部２１で設定した送信ウエイトを初期値として入力し、後述する平面カット法により変数の送信ウエイトを順次変更して、評価関数Ａの評価値を求めることを繰り返し、評価値を最大化する送信ウエイトを選択する（ステップＳ７）。次に、送信ウエイト抽出部２７は、平面カット法により最終的に求められた評価値に対応するＢＥＲ評価基準値、すなわち当該評価値が求められた際のユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲを算出し、算出したＳＩＮＲに対応するＢＥＲを前述した内部の記憶領域から検出し、検出したユーザ端末５０ごとのＢＥＲの和を算出することによりＢＥＲ評価基準値を求める（ステップＳ８）。そして、送信ウエイト抽出部２７は、検出したＢＥＲ評価基準値が予め定められる所望のＢＥＲ評価基準値を満たすか否かを、検出したＢＥＲ評価基準値と、予め定められる所望のＢＥＲ評価基準値との差を算出し、当該差の値が、ほぼ０であるか否かを判定する（ステップＳ９）。送信ウエイト抽出部２７は、当該差の値が、ほぼ０である場合には、処理を終了して、最終的に求めた送信ウエイトを送信ビーム形成部３０に出力する。

一方、送信ウエイト抽出部２７は、当該差の値が、ほぼ０でない場合、検出したＢＥＲ評価基準値が、予め定められる所望のＢＥＲ評価基準値の値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０）。送信ウエイト抽出部２７は、検出したＢＥＲ評価基準値が、予め定められる所望のＢＥＲ評価基準値を超えていると判定した場合、送信ウエイト設定部２１に総送信電力を増加させる指示情報を出力し、送信ウエイト設定部２１は、総送信電力を予め定められる割合で増加させて、ユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）を設定し、ステップＳ２以降の処理を繰り返させる（ステップＳ１１）。一方、送信ウエイト抽出部２７は、検出したＢＥＲ評価基準値が、予め定められる所望のＢＥＲ評価基準値を超えていないと判定した場合、送信ウエイト設定部２１に総送信電力を減少させる指示情報を出力し、送信ウエイト設定部２１は、総送信電力を予め定められる割合で減少させて、ユーザ端末５０ごとの送信電力（Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ｎ）を設定し、ステップＳ２以降の処理を繰り返させる（ステップＳ１２）。

（平面カット法の処理：内部イタレーション処理）
次に、図６及び図７を参照しつつ、送信ウエイト抽出部２７において行われる平面カット法について説明する。図６は、平面カット法の処理手順を示したフローチャートである。まず、送信ウエイト設定部２１にて設定された送信ウエイトを初期値として設定する（ステップＳａ１）。次に、ｉ＝１番目の送信ウエイトを変数として選択し、残りの送信ウエイトは固定する（ステップＳａ２）。当該変動変数を変動させることにより、評価関数Ａは、１変数の関数となる。そして、１変数の評価関数Ａの評価値の最大値を求める（ステップＳａ３）。なお、フローチャートのステップＳａ３の式は、一般化した式であり、ハット（＾）のついていないｘ_ｉが変動変数であり、ハット（＾）のついているそれ以外のｘは、固定されていることを意味しており、ｉ＝１の際の当該式は、ｘ_１にハット（＾）が付かず、それ以外のｘにはハット（＾）が付くことになる。

次に、評価関数Ａの評価値が最大値となった際の変動変数の値、すなわちｘ_ｉ ^（０）をｉ番目の変動変数の値として固定する（＾ｘ_ｉ＝ｘ_ｉ ^（０）とする。なお、ハット（＾）はｘ_ｉの上に記載される）。次に、ｉに１を加えて次の変動変数を選択する（ステップＳａ５）。

そして、上記で求めた評価値と、１つ前に求めた評価値との差が、予め定められる値βを超えているか否かを判定する（ステップＳａ６）。当該差が、予め定められる値βを超えていると判定した場合には、処理を終了し、当該差が、予め定められる値βを超えていないと判定した場合には、ｉがｎ＋１であるか否かを判定する（ステップＳａ７）。ｉがｎ＋１でないと判定した場合には、ステップＳａ３以降の処理を繰り返す。ｉがｎ＋１であると判定した場合には、最初の変数（ｉ＝１）に戻って処理を繰り返すため、ステップＳａ２以降の処理を繰り返す。なお、ｎは、送信ウエイト設定部２１において設定された全ての送信ウエイトの数である。

図７は、２変数の場合の平面カット法の処理手順のイメージを示した図である。まず、Ｐ１が初期値を設定した際の位置になる。ｘ_１を変動変数にしてｘ_２はＰ１の位置に固定し、評価関数Ａの最大値Ｆ２を求める。求めた最大値に対応する点がＰ２の位置になる。次に、Ｐ２点のｘ_１を固定しｘ_２を変動変数にして、評価関数Ａの最大値Ｆ３を求める。求めた最大値Ｆ３に対応する点がＰ３の位置になる。次に、Ｐ３のｘ_２を固定し、ｘ_１を変動変数にして評価関数Ａの最大値Ｆ４を求める。求めた最大値Ｆ４に対応する点がＰ４の位置になる。Ｐ４とＰ３の評価関数の値Ｆ４とＦ３の差分は小さいため、平面カット法は終了し、Ｐ３が最大値に対応する位置であると判定する。なお、以上の最適点を求める処理にといては、図中に示される制約条件（低減）の範囲を満たすことが条件となる。

（送信ウエイト設定部における繰り返し処理：外部イタレーション処理）
前述したように、送信ウエイト設定部２１は、送信ウエイト抽出部２７において求められるＢＥＲの値が所望のＢＥＲに漸近するまで、総送信電力を増減させて処理を繰り返す。上述した処理では、予め定められる割合で増減させるとして記載したが、この割合を収束点に近づくに従って小さくしてもよい。換言すると、総送信電力の増減割合は、検出したＢＥＲ評価基準値と所望のＢＥＲ評価基準値の差に応じた割合としてもよい。図８は、増減割合を検出したＢＥＲ評価基準値（図８の「ＢＥＲ」）と所望のＢＥＲ評価基準値（図８の「所望ＢＥＲ」）の差に応じた割合とした場合のＢＥＲの収束特性を示した図である。同図において、最初の総送信電力の増減幅（ステップ幅）は大きく、収束点に近づけば近づくほど小さくなっており、これにより、ＢＥＲの値を発散させることなく、収束を早めて収束点に漸近させることができていることがわかる。

上記の実施形態の構成により、ＢＤ法の送信ビームを初期値として、総送信電力を微調整しながらＥＳ−ＭＬＤ法のＢＥＲ特性を最大限に引き出すように送信ビームを微調整することが可能となる。微調整された送信ビームで送信した場合の受信ＳＩＮＲは、所望のＢＥＲを達成するＳＩＮＲとは異なるため、再び総送信電力を微調整して最適な送信ウエイトを探索することが可能となる。また、ユーザ端末５０において、受信復号方法として用いられるＥＳ−ＭＬＤ法は、前述したように、比較的大きなＳＩＮＲを許容するため、ＥＳ−ＭＬＤに最適な送信ビーム形式法を求める際の制約条件がＢＤ法より緩くなり、収束した結果として、総送信電力をＢＤ法を送信ビームフォーミング（ＢＦ：BeamForming）に用いた場合より小さくすることができる。

なお、上記の実施形態において、評価関数として、ユーザ端末５０ごとの希望ストリーム受信電力Ｓ_ｋ，ｉの総和であるＳ_ｋと、ユーザ端末５０ごとの干渉ストリーム受信電力Ｉ_ｋ，ｉの総和であるＩ_ｋと、ユーザ端末５０ごとの雑音信号電力Ｎ_ｋとから、ユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲ、すなわちＳ_ｋ／Ｉ_ｋ＋Ｎ_ｋを求めて、全てのユーザ端末についてのＳ_ｋ／Ｉ_ｋ＋Ｎ_ｋの積を評価関数（以下、評価関数Ｂという。）としてもよい。この場合の処理は、図５のフローチャートのＳＳ１が、図９に示すＳＳ２に置き換えられることになる。
評価関数Ａでは、全ユーザ端末５０の平均ＢＥＲを最小化する規範で、求められる送信ウエイトに作用することになるが、評価関数Ｂでは、ＳＩＮＲの積は、高いＳＮＲの場合、全ユーザ端末の伝送容量の総和と関係があるため、全ユーザ端末５０にわたる伝送容量の総和を最大化、すなわち伝送効率を良くする方向で、求められる送信ウエイトに作用することになる。

また、評価関数として、希望ストリーム受信電力Ｓ_ｋ，ｉのユーザ端末５０ごとの総和であるＳ_ｋと、干渉ストリーム受信電力Ｉ_ｋ，ｉのユーザ端末５０ごとの総和であるＩ_ｋと、ユーザ端末５０ごとの雑音信号電力Ｎ_ｋとから、ユーザ端末５０ごとのＳＩＮＲ、すなわちＳ_ｋ／Ｉ_ｋ＋Ｎ_ｋを求めて、全てのユーザ端末についてのＳ_ｋ／Ｉ_ｋ＋Ｎ_ｋの和を評価関数としてもよい。

また、前述した実施形態では、計算機シミュレーションとして、ユーザ端末５０ごとのＢＥＲとＳＩＮＲとを対応付けた対応関係情報を生成して記憶させる構成を示した。しかしながら、本発明は、当該構成に限られず、ユーザ端末５０ごとではなく、ユーザ端末５０の希望ストリームごとのＳＩＮＲを組み合わせたＳＩＮＲの組み合わせと、ユーザ端末５０ごとのＢＥＲとを対応付けるようにしてもよい。すなわち、ＢＥＲ＝ｆ（ＳＩＮＲ_１，ＳＩＮＲ_２，…，ＳＩＮＲ_ｎ）で示されるような関係が成立することになる（ここで、ｆは、ＳＩＮＲ_１，ＳＩＮＲ_２，…，ＳＩＮＲ_ｎを入力とした場合にＢＥＲを出力する関数を示す）。かかる場合、まず、希望ストリームごとのチャネル応答行列を生成して、希望ストリームごとのＳＩＮＲを算出し、算出したＳＩＮＲをユーザ端末５０を単位として組み合わせを生成する。一方、希望ストリームごとのチャネル応答行列から、ユーザ端末５０ごとの平均のＢＥＲを算出する。そして、求められたユーザ端末５０を単位とした複数のＳＩＮＲの組み合わせと、ユーザ端末５０ごとのＢＥＲとを対応付けた対応関係情報を生成して内部の記憶領域に記憶させる。そして、評価値を最大化する送信ウエイトが選択された際に、ユーザ端末５０の希望ストリームのＳＩＮＲを算出し、算出したＳＩＮＲの組み合わせに対応するＢＥＲを内部の記憶領域から読み出し、読み出したＢＥＲの和を算出することでＢＥＲ評価基準値が算出されることになる。なお、この場合に、希望ストリームごとのＳＩＮＲを算出するのではなく、希望ストリームに加えて、干渉ストリームごとのＳＩＮＲを算出してユーザ端末５０を単位としてＳＩＮＲの組み合わせを生成するようにしてもよい。

前述したユーザ端末５０ごと、あるいは希望ストリームごとにＳＩＮＲを算出する手法としては、チャネル応答行列を用いて、ＭＭＳＥ受信ウエイトを乗算することにより、希望ストリームの受信電力Ｓと、干渉ストリームの受信電力Ｉを算出し、雑音は前述したように分散σ^２を用いて算出することになる。

また、ＥＳ−ＭＬＤ法において正確な候補点が選択されたと仮定して、図２を用いて説明したＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）の手法を用いて前のステージの希望ストリームの影響を差し引いた希望ストリームごとのＳＩＮＲを算出するようにしてもよい。

また、前述したＢＥＲ評価基準値としては、全てのＢＥＲの和とする代わりに、１／（１−ＢＥＲ）の積を用いるようにしてもよい。

また、評価関数として、前述したＢＥＲ評価基準値を直接算出するような関数を適用してもよい。かかる場合、評価関数は、希望ストリーム受信電力算出式と、干渉ストリーム受信電力算出式と、雑音信号電力と、前述した計算機シミュレーションから得られるＳＩＮＲとＢＥＲの関係に基づいて生成されることになる。この場合、平面カット法は、ＢＥＲの和を最大化するか、あるいは１／（１−ＢＥＲ）の積を最大化するように送信ウエイトを順次変更することになる。なお、当該評価関数を用いる場合には、評価関数から出力される評価値がＢＥＲ評価基準値となるため、図５におけるステップＳ８の評価値に対応するＢＥＲ評価基準値を算出する処理は除かれることになる。

また、上記の実施形態では、ユーザ端末５０ごとのアンテナ６００の最大数を、同じ数のｚとして示したが、ユーザ端末５０ごとのアンテナ６００の数は異なるように構成されていてもよい。

本実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。同実施形態に係るユーザ端末におけるＥＳ−ＭＬＤ法の処理構成を示した図である。同実施形態に係る基地局装置の内部構成を示したブロック図である。同実施形態に係る基地局装置の動作を示したフローチャート（その１）である。同実施形態に係る基地局装置の動作を示したフローチャート（その２）である。同実施形態に係る平面カット法の手順を示したフローチャートである。同実施形態に係る平面カット法の処理手順の概念を示した概念図である。同実施形態に係るＢＥＲの収束特性を示したグラフである。同実施形態に係る評価関数Ｂを用いた場合の基地局装置の動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１０基地局装置
２１送信ウエイト設定部
２２受信ウエイト推定値算出部
２３干渉ストリーム受信電力式生成部
２４希望ストリーム受信電力式生成部
２５評価関数生成部
２６雑音信号電力算出部
２７送信ウエイト抽出部
３０送信ビーム形成部
３１通信制御部

Claims

複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける基地局装置による無線送信方法であって、
予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定工程と、
前記送信ウエイト設定工程にて設定したそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出工程と、
前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成工程と、
前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成工程と、
前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成工程と、
前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出工程と、
前記送信ウエイト抽出工程により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成工程と、を含み、
前記送信ウエイト設定工程は、
前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、前記受信ウエイト推定値算出工程以降の工程を繰り返させる
ことを特徴とする無線送信方法。
前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、
前記評価関数生成工程は、
前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる希望ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＳ０とし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる干渉ストリーム受信電力の全ユーザ端末についての総和をＩ０とし、前記雑音信号電力算出工程により算出された雑音信号電力の全ユーザ端末についての総和である総雑音信号電力をＮ０とした場合に、Ｓ０／（Ｉ０＋Ｎ０）を評価関数として生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信方法。
前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、
前記評価関数生成工程は、
前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの希望ストリーム受信電力をＳとし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの干渉ストリーム受信電力をＩとし、前記雑音電力算出工程により算出された前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力をＮとした場合に、全ての前記ユーザ端末についてのＳ／（Ｉ＋Ｎ）の積を評価関数として生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信方法。
前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力を算出する雑音信号電力算出工程を含み、
前記評価関数生成工程は、
前記希望ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの希望ストリーム受信電力をＳとし、前記干渉ストリーム受信電力算出式から得られる前記ユーザ端末ごとの干渉ストリーム受信電力をＩとし、前記雑音電力算出工程により算出された前記ユーザ端末ごとの雑音信号電力をＮとした場合に、全ての前記ユーザ端末についてのＳ／（Ｉ＋Ｎ）の和を評価関数として生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信方法。
前記ユーザ端末にて受信した際の前記ユーザ端末ごとのＳＩＮＲと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶する対応関係情報記憶部を備えており、
前記送信ウエイト抽出工程は、
前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのＳＩＮＲを算出し、算出したＳＩＮＲに対応するビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出して前記ユーザ端末ごとのビット誤り率を求め、求めたビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の無線送信方法。
前記ユーザ端末ごとに、前記ユーザ端末の前記希望ストリームごとのＳＩＮＲを組み合わせたＳＩＮＲの組み合わせと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶する対応関係情報記憶部を備えており、
前記送信ウエイト抽出工程は、
前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとの前記希望ストリームのＳＩＮＲの組み合わせを求め、求めたＳＩＮＲの組み合わせに対応する前記ユーザ端末のビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出し、読み出したビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の無線送信方法。
前記対応関係情報記憶部は、
前記ユーザ端末ごとに、前記ユーザ端末の前記希望ストリーム及び前記干渉ストリームごとのＳＩＮＲを組み合わせたＳＩＮＲの組み合わせと、前記ユーザ端末ごとのビット誤り率とが対応付けられた対応関係情報を記憶しており、
前記送信ウエイト抽出工程は、
前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択した場合、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとの前記希望ストリーム及び前記干渉ストリームのＳＩＮＲの組み合わせを求め、求めたＳＩＮＲの組み合わせに対応する前記ユーザ端末のビット誤り率を前記対応関係情報記憶部から読み出し、読み出したビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値を算出し、算出したビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線送信方法。
前記評価関数生成工程は、
前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含み前記ビット誤り率評価基準値を評価値として出力する評価関数を生成し、
前記送信ウエイト抽出工程は、
前記評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、前記送信ウエイトを選択した際の前記評価関数の評価値である前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信方法。
前記ビット誤り率評価基準値は、
前記ユーザ端末ごとのビット誤り率の和で示される
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の無線通信方法。
前記ビット誤り率評価基準値は、
前記ユーザ端末ごとのビット誤り率をＢＥＲとした場合、１／（１−ＢＥＲ）の積で示される
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の無線通信方法。
前記送信ウエイト抽出工程は、
前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記複数の送信ウエイトのうちのいずれか１つの送信ウエイトを選択して当該送信ウエイトの値を増減させて、当該送信ウエイトについての前記評価値の最大化を行い、次に、前記増減させた送信ウエイトの値を維持しつつ当該送信ウエイト以外のいずれか１つの送信ウエイトを選択して増減させて当該送信ウエイトについての前記評価値の最大化を行うことを全ての送信ウエイトについて順次繰り返す第１の工程と、
前記第１の工程にて求められた評価値と１つ前の前記第１の工程にて求められた評価値との差分と、予め定められる所定値とに基いて繰り返しを終了するか否かを判定し、終了すると判定した場合、終了すると判定した際の送信ウエイトを、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトとして抽出する判定抽出工程と、
を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の無線送信方法。
前記送信ウエイト設定工程は、
予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定する際に、前記ブロック対角化法を送信ビーム形成に利用した場合に、前記希望ストリームについて最大の伝送容量が得られる送信電力を設定する
ことを特徴とする請求項１から１１に記載の無線送信方法。
前記送信ウエイト設定工程は、
前記ビット誤り率基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させる際に、前記ビット誤り率基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差に応じた増減幅で、前記総送信電力を増減させる
ことを特徴とする請求項１から１２に記載の無線送信方法。
複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、
予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定部と、
前記送信ウエイト設定部により設定されたそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出部と、
前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成部と、
前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成部と、
前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成部と、
前記評価関数生成部が生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定部が設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出部と、
前記送信ウエイト抽出部により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、を備え、
前記送信ウエイト設定部は、
前記送信ウエイト抽出部が求めた前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定する
ことを特徴とする基地局装置。
複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局装置にて、
予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定工程と、
前記送信ウエイト設定工程にて設定したそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出工程と、
前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成工程と、
前記受信ウエイト推定値算出工程により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成工程と、
前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成工程と、
前記評価関数生成工程にて生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定工程で設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出工程と、
前記送信ウエイト抽出工程により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成工程と、を含み、
前記送信ウエイト設定工程は、
前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、前記受信ウエイト推定値算出工程以降の工程を繰り返させ、
前記ユーザ端末にて、
前記基地局装置から送信される送信ビームを受信し、受信した送信ビームをＥＳ−ＭＬＤ法により復号を行い自端末宛の希望ストリームを出力する
ことを特徴とする無線通信方法。
複数のアンテナを備えた基地局装置と、複数のアンテナを備えた複数のユーザ端末とを備え、前記基地局装置の複数のアンテナと前記ユーザ端末の複数のアンテナの間で複数のストリームを確立して無線通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
予め定められる総送信電力の範囲内で、前記ユーザ端末へ送信を行う際の前記ユーザ端末ごとの送信電力を設定し、当該ユーザ端末ごとの送信電力に対してブロック対角化法を適用して、前記ユーザ端末ごとに予め定められる数の希望ストリームごとの送信ウエイトを設定する送信ウエイト設定部と、
前記送信ウエイト設定部により設定されたそれぞれの前記送信電力及び前記希望ストリームごとの送信ウエイトにて送信され前記ユーザ端末側でＭＭＳE受信復号すると仮定した場合の前記ユーザ端末側のＭＭＳＥ受信ウエイト推定値を、前記希望ストリームごとに算出する受信ウエイト推定値算出部と、
前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の前記ユーザ端末ごとの希望ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する希望ストリーム受信電力式生成部と、
前記受信ウエイト推定値算出部により算出されたＭＭＳＥ受信ウエイト推定値と、前記希望ストリームごとに予め算出される伝達関数とに基づいて、前記ＭＭＳＥ受信ウエイトにて前記ユーザ端末が受信した場合の他のユーザ端末に向けて送信される希望ストリームに起因する前記ユーザ端末ごとの干渉ストリームの受信電力の算出式を前記送信ウエイトを変数として含む形式で生成する干渉ストリーム受信電力式生成部と、
前記希望ストリーム受信電力算出式と、前記干渉ストリーム受信電力算出式とに基づいて、前記送信ウエイトを変数として含む評価関数を生成する評価関数生成部と、
前記評価関数生成部が生成した評価関数に変数として含まれる前記送信ウエイトに、前記送信ウエイト設定部が設定した前記希望ストリームごとの送信ウエイトを初期値として入力し、前記評価関数の評価値を最大化する前記送信ウエイトを選択し、選択した前記送信ウエイトに対応する前記ユーザ端末ごとのビット誤り率に基づくビット誤り率評価基準値と、予め定められる所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内である場合、選択した前記送信ウエイトを前記ユーザ端末についての送信ウエイトとして抽出する送信ウエイト抽出部と、
前記送信ウエイト抽出部により抽出された送信ウエイトに基づいて送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、を備え、
前記送信ウエイト設定部は、
前記送信ウエイト抽出部が求めた前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値との差が一定値以内でない場合、前記ビット誤り率評価基準値と、前記所望のビット誤り率評価基準値とに基づいて前記総送信電力を増減させ、増減させた総送信電力と、抽出された前記複数の送信ウエイトの値とに応じて、希望ストリームごとの送信ウエイトを新たに設定し、
前記ユーザ端末は、
前記基地局装置から送信される送信ビームを受信し、受信した送信ビームをＥＳ−ＭＬＤ法により復号を行い自端末宛の希望ストリームを出力する
ことを特徴とする無線通信システム。