JP4852984B2 - 複数基地局を用いた伝送路マルチ化システム - Google Patents

Description

特に無線通信システムで使用される変復調装置における周波数利用効率向上のための伝送路マルチ化方法に関する。

無線通信システムにおける周波数利用効率向上の方法の一つとして、伝送路マルチ化(MIMO: Multi Input Multi Output)が挙げられる。伝送路マルチ化とは例えば非特許文献１に紹介されているように、複数の送信アンテナから同一周波数にてそれぞれ別々のデータ信号を送信し、複数の受信アンテナでこれを受信、復元することにより周波数利用効率の高い高速データ通信を行う技術である。伝送路マルチ化の概念図を図1に示し、具体的に説明する。まず送信側装置(101)は図には記載されていない情報源（ネットワーク側）からのユーザデータを受け取り、送信側装置(101)内に含まれる符号化処理機能によって符号化処理を行う。符号化処理で生成された符号化データは、複数のアンテナ(103)から送信されるためにアンテナ数分の情報群に分割する分配処理が行われる。分配処理機能は送信側装置に含まれる機能であり、図には記載されていない。分配された信号は複数あるアンテナ(103)に入力され、アンテナ(103)から空中に送信される。本図では説明を簡易にするためにミキサやフィルタ、アンプなどで構成される無線部(RF部：Radio Frequency Unit)は省略している。省略されたRF部では、上記で生成した各アンテナから送信されたベースバンド信号を変調する。RF部に含まれるD/A変換や無線周波数変換などの処理を経てアンテナから送信可能な無線周波数の情報に変換される。伝搬路マルチ化技術の特徴は、各アンテナから送信される信号がそれぞれ異なる符号であることが挙げられる。この特徴により、受信機側ではそれぞれのアンテナからの受信信号を行列演算により分離することが可能となり、高い伝送効率による伝送や、高い信頼性を持った伝搬路の確保が可能となる。各アンテナへの情報の分配には様々な方法が知られている。例えば2つのアンテナについて、片側だけに遅延素子を挿入した単純な時空間ブロック符号（STBC: Space Time Block Code）と呼ばれるものから、符号化処理機能と融合して、空間符号化を行うBLAST(Bell Labs Layered Space-Time)などの技術が知られている。

さてこのような伝搬路マルチ化システムは、一つの送信側装置(101)とそれに対応する一つの受信側装置(102)から構成され、その送信側装置(101)と受信側装置(102)の間で規定される伝送方法の一つである。一つの基地局側装置(Access Point)に複数の端末側装置(Access Terminal)が収容される無線LANの場合においても、アクセス方式としてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance)が採用されているため、複数の端末側装置が同時に基地局側装置と通信することはなく、一つの送信側装置(101)とそれに対応する一つの受信側装置(102)から構成される従来の伝送路マルチ化システムと解釈できる。また無線LANは屋内のオフィスなど比較的狭いエリアで孤立した状態で使用されることが多い。

これに対して、伝送路マルチ化システムを携帯電話などに代表されるセルラシステムに適用すると図2のような構成となる。従来の伝送路マルチ化システムとの大きな違いは同時刻において、複数の端末側装置が同時に基地局側装置と通信する可能性があること、及び広範囲なエリアをカバーするために複数の基地局側装置が設置されている点である。

セルラシステムでは、端末(202)と、端末と通信を行う基地局装置(203)、及び複数の基地局装置を制御、収容する基地局制御装置(204)から構成され、基地局制御装置(204)を介して通信相手との通信を行う。今下り回線で伝送路マルチ化技術を行って伝送を行う場合、基地局装置(Access Point)(203)が送信側装置となり、端末(Access Terminal)(202)が受信側装置となる。

伝送路マルチ化技術は無線区間における周波数利用効率向上技術の一つであるため、基地局装置及び端末側装置の両方に伝送路マルチ化を実現するための信号処理が付加される。セルラシステムは基地局装置や端末側装置だけでなく、基地局装置の上位局である基地局制御局(Access Point Controller)などから構成されるが、基地局装置と端末側装置において無線区間の情報が終端されるため、基地局制御局においては伝送路マルチ化実現のための機能修正や追加は必要ない。

特願2002-37152

WOLNIANSKY,P.W., et al.: "V-BLAST: An architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel". Proc. IEEE ISSSE-98 (1998/09)

伝送路マルチ化をセルラシステムに適用した場合、広範なサービスエリアを確保するために図2や図3のように複数の基地局を配置するのが一般的である。しかし各基地局がそれぞれ独立に伝送路マルチ化技術を搭載して伝送を行う場合、スループットが低下する問題がある。この理由を図2、図3を用いて説明する。

下り回線にて、基地局装置から電波を送信し端末側装置が受信する場合、電波は基地局装置から端末側装置までの距離に応じて減衰して端末側装置に到達する。減衰する度合いは屋内や屋外など伝搬環境によって異なるが距離2〜4乗に比例して減衰する。さらにこの距離減衰に加えてマルチパスによるフェージングなどにより、端末側装置に到達する電波の受信レベルはさらに変動する。基地局-端末間の距離が短い場合には多くの場合、距離減衰が少ないため、図2に示すように端末側装置はもっとも近傍の一つの基地局との通信を行い、また他の基地局装置からの電波の影響は比較的少ない。

しかし図3に示すように端末側装置が基地局から遠くに位置する場合、すなわち距離減衰が多く、基地局装置#1からの電波（302）が弱い上に、通信していない基地局装置（この例では基地局装置#2）からの電波の影響（303）を受けやすく、伝送路マルチ化技術を用いて伝送を行ってもスループット向上が困難という問題があった。

またこのように端末側装置が基地局装置から遠くに位置する場合、スループット向上や受信品質向上のためにセルラシステムでは下り回線では複数の基地局装置から同一の信号を送信し端末で合成することにより受信特性を向上するソフトハンドオーバ技術を用いる。ソフトハンドオーバ技術では基地局装置#1と基地局装置#2から同一の信号を送信することを前提としている。しかし基地局装置#1と基地局装置#2がまったく独立の伝送路マルチ化技術を用いてデータ伝送を行っていた場合、それぞれの基地局装置からの信号が互いに異なった信号となるため簡単に合成できず、正しく合成できない場合にはこれらの信号が混在することにより干渉電力が増加するため、スループット特性が劣化する問題があった。

すなわち、伝送路マルチ化をセルラシステムに適用する場合には、各基地局装置が互いに連携して制御される必要があった。

上記課題を解決するために、各基地局装置における伝送路マルチ化の信号処理機能を複数の基地局装置を制御する基地局制御局または同様に基地局よりも上位にある装置に集約し、そこで複数基地局分の伝送路マルチ化における信号処理を一括して行う。

また上記課題を解決するために、RoF(Radio on Fiber)システムに伝送路マルチ化に必要な信号処理を追加する。

本発明により物理的に離れた位置にある複数のアンテナを用いて伝送路マルチ化を行うことが可能となり、セルラシステムにおいて基地局装置と端末装置間の距離が遠く離れた場合（セル境界など）においても周波数利用効率の高い通信を行うことが可能となる。

また伝送路マルチ化の信号処理のみならず、無線信号を処理するためのベースバンド信号処理部そのものを一箇所に集約することにより、複数アンテナの柔軟な組合せが可能となり、システム全体として設置しているアンテナの場所に依存しない伝送路マルチ化システムを実現することが可能となる。

また無線信号を処理するためのベースバンド信号処理部そのものを一箇所に集約することにより、信号処理部を実現するハードウェアやソフトウェアの故障などに対するフォルトトレラント性やメンテナンス性が向上し、システムのコストを低減することが可能となる。

従来の基地局装置(203)は、下り回線に対する送信部(101に相当する処理を行う部分)と送信アンテナ(103)と受信アンテナ(105)と上り回線に対する受信部(102に相当する処理を行う部分)から構成されているが、ここでは、図4に示すように従来の各基地局装置(203)から、アンテナ(103)及びアンテナ(105)を、符号化処理などを行う送信部及び受信部と物理的に切り離してアンテナ装置(402,403)とし、アンテナ装置(402,403)のみを従来の基地局装置が設置されていた場所に設置し、それ以外の送信部及び受信部の機能は、従来の複数の基地局装置を制御する基地局制御局(204)の場所の一箇所に集約して本発明における基地局装置(401)とする。アンテナ装置(402,403)はそれぞれ複数のアンテナを有するものとする。

また、基地局装置(401)の上位局には従来と同様、基地局制御局(204)が接続され、この基地局制御局を介して通信相手と接続される。

またアンテナ装置(402,403)と本発明における基地局装置(401)との間は銅線、光ファイバなどの有線やミリ波を使ったFWA(Fixed Wireless Access)方式などの高速な無線回線などを用いて接続され、情報源からのユーザデータ系列や各場所に設置されたアンテナ装置(402,403)を制御するための制御信号などが伝送される。なお、この基地局装置(401)とアンテナ装置(402,403)の間の通信方式としては様々なものが考えられるが、アンテナを制御するための制御信号が制御すべき時刻に届くように制御信号を用いる帯域の確保や祖制御信号を送受信する時刻を保証するなどの管理が必要となる。

次に下り回線における信号送信のための処理を具体的に説明する。
基地局装置(401)は例えばインターネット(205)、基地局制御局(204)を介して情報源からのユーザデータを受け取り、基地局装置(401)内に含まれる符号化処理部によって符号化処理を行う。符号化処理で生成された符号化データは、伝送路マルチ化を実現するため、複数のアンテナ装置(402,403)から送信するようにアンテナ数分の情報群に分割する分配処理が行われる。分配処理機能は基地局装置(401)に含まれる機能であり、図には記載されていない。分配された信号は銅線、光ファイバなどの有線やミリ波を使ったFWA(Fixed Wireless Access)方式などの高速な無線回線などを用いて接続されている複数の場所に設置されたアンテナ装置(402,403)に入力され、アンテナ装置(402)とアンテナ装置(403)のアンテナからそれぞれ空中に送信される。本図では説明を簡易にするためにミキサやフィルタ、アンプなどで構成される無線部(RF部：Radio Frequency Unit)は省略している。省略されたRF部では、上記で生成した各アンテナから送信されたベースバンド信号を変調する。RF部に含まれるD/A変換や無線周波数変換などの処理を経てアンテナから送信可能な無線周波数の情報に変換される。なお、このRF部は、アンテナ装置(402,403)、または基地局装置(401)のいずれに含めてもよい。

一方、端末側装置(301)はまず複数のアンテナを用いて電波を受信し、ミキサやフィルタ、アンプ、A/D変換器などで構成される無線部を介してベースバンド信号に変換する。本図では説明を簡易にするために無線部は省略している。各アンテナで受信されたベースバンド信号を行列演算により分離し伝送路マルチ化された情報の復元を行う。端末側装置(301)から見れば、伝搬路マルチ化技術の特徴である各アンテナから送信される信号がそれぞれ異なる符号であることが重要であり、それが物理的に互いに離れた場所(402,403)から送信されているかどうかは意識する必要がない。すなわち端末は送信された信号がどちらの基地局から送信されたものかを区別する必要はなく、(405)に示すようにアンテナ装置(402,403)が離れていても、あたかも複数の基地局を、複数の物理的に離れた場所にアンテナを有する一つの基地局として解釈することが可能となる。

ここで、一般的にアンテナは空中に送信する無線周波数の半波長以上離れて設置すればお互いにほぼ無相関な関係であることが知られており、送信側におけるダイバシチのためにアンテナを複数設置する場合や、受信側における受信ダイバシチのためにアンテナを複数設置する場合には半波長以上離して設置するのが一般的である。もっとも、重要なことは互いに無相関な関係を保つことであり半波長に限定するものではない。

本発明においても一つのアンテナ装置(402もしくは403)の内部でみれば、複数のアンテナが半波長以上離れて設置されており、アンテナ装置(402)とアンテナ装置(403)が「物理的に離れた場所」に設置されているというのは、半波長程度の長さ（せいぜい数メートル程度）をさすのではなく、従来のセルラの基地局装置がセル毎に設置されているような、例えば数百メートルから数キロメートル程度の長さをさしている。

本発明では、下り回線（基地局装置側から端末方向の通信）においては伝送路マルチ化された信号は、アンテナ装置#1（402）、アンテナ装置#2 (403)のそれぞれから送信されることとなる。

次に上り回線における信号送信のための処理を具体的に説明する。
端末装置(301)は端末装置を有するユーザからの送信データに対し、端末装置(301)内に含まれる符号化処理部によって符号化処理を行う。符号化処理で生成された符号化データは、伝送路マルチ化を実現するため、端末装置(301)が有する複数のアンテナ装置から送信するようにアンテナ数分の情報群に分割する分配処理が行われる。分配処理機能は端末装置(301)に含まれる機能であり、図には記載されていない。分配された信号は端末装置(301)の複数のアンテナからそれぞれ空中に送信される。本図では説明を簡易にするためにミキサやフィルタ、アンプなどで構成される無線部(RF部：Radio Frequency Unit)は省略している。省略されたRF部では、上記で生成した各アンテナから送信されたベースバンド信号を変調する。RF部に含まれるD/A変換や無線周波数変換などの処理を経てアンテナから送信可能な無線周波数の情報に変換される。

一方、アンテナ装置(402,403)はまずアンテナから電波を受信しミキサやフィルタ、アンプ、A/D変換器などで構成される無線部を介してベースバンド信号に変換される。本図では説明を簡易にするために無線部は省略している。各アンテナで受信されたベースバンド信号は銅線、光ファイバなどの有線やミリ波を使ったFWA(Fixed Wireless Access)方式などの高速な無線回線などを用いて接続(404)されている基地局装置(401)に伝送され、基地局装置(401)において受信されたベースバンド信号を行列演算により分離し伝送路マルチ化された情報の復元を行う。基地局装置(401)から見れば、伝搬路マルチ化技術の特徴である各アンテナから送信される信号がそれぞれ異なる符号であることが重要であり、それが物理的に離れた場所に設置されたアンテナにおいて受信されているかどうかは意識する必要がない。すなわち基地局装置は受信された信号がどちらのアンテナ装置から受信されたものかを区別する必要はなく、(405)に示すように、複数のアンテナ装置を一つの基地局装置(401)が有する複数のアンテナとして解釈することが可能となる。

ここで、一般的にアンテナは空中に送信する無線周波数の半波長以上離れて設置すればお互いにほぼ無相関な関係であることが知られており、送信側におけるダイバシチのためにアンテナを複数設置する場合や、受信側における受信ダイバシチのためにアンテナを複数設置する場合には半波長以上離して設置するのが一般的である。もっとも、重要なことは互いに無相関な関係を保つことであり半波長に限定するものではない。

本発明においても一つのアンテナ装置(402もしくは403)の内部でみれば、複数のアンテナが半波長以上離れて設置されており、アンテナ装置(402)とアンテナ装置(403)が「物理的に離れた場所」に設置されているというのは、半波長程度の長さ（せいぜい数メートル程度）をさすのではなく、従来のセルラの基地局装置が設置されているような例えば数百メートルから数キロメートル程度の長さをさしている。

また端末の移動に応じたサービスエリアの変更などのハンドオーバ処理は伝送路マルチ化における各アンテナから送信されるデータ系列の重み付け（指向性や電力制御）により反映される。

本発明では複数の物理的に離れたアンテナ装置が、伝送路マルチ化における複数の物理的に離れた送受信アンテナとして機能する点が特徴である。また物理的に離れた位置のアンテナを用いることから各アンテナ装置と端末との間の伝搬路は独立、無相関なものとみなせることから、一方のアンテナ装置の伝搬路の状況が悪化しても他方のアンテナ装置から通信を行うことによるダイバシチ効果が得られる。

また本発明では従来の複数の基地局装置分の処理を基地局装置(401)で集約して行うため、基地局制御装置(204)において従来必要であった、収容している複数の基地局の切り替え処理も不要もしくは簡略化することが可能となる。基地局制御装置において複数基地局の切り替えが不要か必要かは基地局制御装置が収容する基地局装置(401)の数と、基地局装置(401)が同時に処理可能な接続数に依存する。例えば一つの基地局制御装置(204)で1000ユーザ収容する仕様であると仮定した場合、一つの基地局装置(401)が1000ユーザ分の処理が可能であれば基地局を切替える処理は不要となるが、一つの基地局装置(401)が最大100ユーザ分の処理しかできない場合には基地局装置(401)を10台分用意する必要があり、この場合には基地局制御装置(204)において、接続すべき基地局装置(401)を切替える処理が必要となる。

本発明における装置構成を図5に示す。図5は図4のアンテナ装置(402,403)、基地局装置(401)に相当する部分の装置構成を示す。

本発明におけるアンテナ装置(402 or 403)はアンテナ素子(501)と増幅器(Tower Top Antenna)(502)と光電変換器、電光変換器(503)から構成される。ここで光電変換器とは光信号を電気信号に変換する素子であり、電光変換器とは電気信号を光信号に変換する素子である。基地局装置(401)から端末装置(301)にデータを伝送する場合には、光ファイバを介してアンテナ装置(402,403)に伝送されてきた光信号を空中に伝搬するための電気信号に変換する必要があるため、光電変換器が用いられる。逆に端末装置(301)からの電波を基地局装置が受信する場合にはアンテナ素子(501)で受信した電気信号を光信号に変換する必要があるため、電光変換器が用いられる。アンテナ装置(402,403)と基地局装置(401)との間は光ファイバで接続される。

基地局装置は、光電変換器、電光変換器(504)、帯域制限フィルタ(505)、アンテナ装置間で信号を切替えるスイッチ(507)、無線部(508)、ベースバンド信号処理部(509)から構成される。基地局装置(401)から端末装置(301)にデータを伝送する場合には、基地局装置にて生成した送信すべき電気信号を光ファイバを介してアンテナ装置(402,403)側に伝送するための光信号に変換する必要があるため、電光変換器が用いられる。逆に端末装置(301)からの電波を基地局装置が受信する場合には光信号を基地局装置が処理可能な電気信号に変換する必要があるため、光電変換器が用いられる。また帯域制限フィルタは、光電変換を終えた後に余分な帯域の雑音を除去し所望の帯域の信号成分のみを取り出すために設置されている。なお図5の例では、ユーザ毎に異なる周波数を用いる場合や送信方向(上り回線／下り回線)によって異なる周波数を用いる場合にも対応することを想定している。ミキサやフィルタ、アンプなどで構成される無線部(RF部：Radio Frequency Unit)(508)は下り回線における送信時には各アンテナから送信すべきベースバンド信号を変調しD/A変換や無線周波数変換などの処理を経てアンテナから送信可能な無線周波数の情報に変換する。一方上り回線における受信時には無線周波数をベースバンド信号へ変換しA/D変換を行って各アンテナから受信されるベースバンド信号に変換する。

ベースバンド信号処理部(509)では、下り回線における送信時には、基地局制御局(204)を介して情報源からのユーザデータを受け取り、符号化処理を行う。符号化処理で生成された符号化データは、複数のアンテナ(103)から送信されるためにアンテナ数分の情報群に分割する分配処理が行われる。分配処理機能もこのベースバンド信号処理部(509)で行われる。さらに端末側装置(301)で無線伝搬路の状況が推定できるように、分配された信号ごとに対応させて、システムとして既知のトレーニング系列を生成して送出する機能もベースバンド信号処理部(509)に含まれる。一方上り回線時における受信時には、各アンテナから受信されたベースバンド信号を行列演算することにより伝送路マルチ化されたデータの復元を行う。また無線伝搬路の推定や受信された信号の検波もこのベースバンド信号処理部で行われる。

次に下り回線におけるデータの流れの順に説明する。まず基地局制御装置(204)を介して送信すべきデータが基地局装置(401)に入力される。次にベースバンド信号処理部(509)により符号化や変調処理が行われ、無線部(508)によりこれらのベースバンド信号を無線周波数に変換する。ベースバンド信号処理部(509)及び無線部(508)は複数ユーザの処理が可能な数だけ用意する必要があるが、本発明における基地局装置(401)の設置場所となる一箇所の場所に集約されて設置されるため、故障時の信頼性の観点から二重構成を採用する場合には別々の場所にそれぞれ二重構成を施すよりも設置台数を減らすことが可能でありコスト削減が可能である。

無線部から伝送される信号はスイッチ(507)により、複数の物理的に離れたアンテナ装置に分配される。分配された後に無線信号を電/光変換器(504)により光信号に変換し、光ファイバ(404)を介してアンテナ装置(402)に伝送される。図5の例では無線信号を分配した後に電/光変換を行っているが、電/光変換器(504)を、無線部(508)と切替器(507)の間に配置し、電/光変換の後に複数のアンテナ装置への信号分配を行ってもよい。

アンテナ装置(402)では光/電変換器(503)により光信号を電気信号に変換し、増幅器(502)により信号の増幅を行った後、アンテナ(501)を介して電波を放射する。

図5では基地局装置(401)とアンテナ装置(402,403)を接続する回線が光ファイバであること、またこの回線が光ファイバであることを利用して無線周波数に変換された信号を直接光ファイバで伝送している点が主な特徴である。なお、RF部をアンテナ装置(402,403)に搭載する構成とする形態も本発明の範疇である。

図5に示す装置構成はROF(Radio On Fiber)と呼ばれるシステムの構成と親和性が高い。RoFシステムとは基地局装置やシステムの構成方法の一つであり、ベースバンド信号処理を一箇所で集約して行い、末端のアンテナ側装置ではユーザのデータに関する信号処理を行わず、末端のアンテナ装置とベースバンド信号処理を行う集中局との間を光ファイバで接続するシステムであり、システムを構成するために必要な基本的な機能は図5とほぼ同一といってよい。しかしRoFシステムは安価なアンテナ装置と集中制御によるコスト削減を目標にしている場合が多く、今回のように伝送路マルチ化を実現するためにはアンテナの位相制御などが必要となるため、システムとしてアンテナの周期的な位相制御を行う為の制御信号を新たに伝送する必要がある。またアンテナ装置としてはアンテナの位相制御を周期的に行う為の制御機能が必要である。さらに、ベースバンド信号処理部では伝送路マルチ化のための符号化処理や各アンテナへの分配処理が新たに必要となる。

仮に伝送路マルチ化のための信号処理追加や制御信号の追加、アンテナ装置における制御機能の追加などがソフトウェアの更新や入替えのみなどにより容易に対応できる場合には、既存のROFシステムと同一のハードウェアを用いて実現しても構わない。

次に、基地局装置(401)が伝送路マルチ化を実現するために必要な制御信号について述べる。

いま、下り回線で伝送路マルチ化を行う場合、下り回線で、基地局装置(401)から端末に向けてトレーニング系列が送信される。このトレーニング系列は、端末装置(301)において現在の伝搬路の状況を推定し各アンテナからの信号強度や位相情報などを分離して取り出すために用いられ、システムとしてあらかじめ既知のものを設定する。

なお伝送路マルチ化送信では伝搬路の状況に応じてアンテナ指向性や電力などの重み付けを制御するため、これらの制御信号は10ms程度のフレーム単位で周期的に送信され、適宜更新されることが望ましい。

端末が基地局装置(401)から送信されたトレーニング系列を元に伝搬路を推定し、その結果に基づいて端末が独自に伝搬路マルチ化されたデータの行列演算を行いデータの復元を行うことも可能であるが、端末が推定した伝搬路情報を逆の回線（ここでは、上り回線）を用いて端末から基地局装置(401)に対して、下り回線で送信したトレーニング系列のトレーニング結果や伝搬路推定結果など、伝搬路に関する情報を送信し、基地局装置(401)ではこれらのフィードバック情報を元に次の送信データのアンテナの重み付けなどを決定することによりさらにスループット向上が見込めるため、本発明においても上り回線でフィードバック情報を送信する。

伝送路マルチ化システムでは伝搬路の状況に応じてアンテナ指向性や電力などを制御するため、これらのフィードバック情報信号を10ms程度のフレーム単位で周期的に送信するとよい。その他、図では記載していないが例えば端末側装置(301)において前回送信したフィードバック情報を保存しておき、現在送信しようとしているフィードバック情報と比較し伝搬路の状況が大きく変化した時のみフィードバック情報信号を送ることによりフィードバック処理を軽減してもよい。あるいは端末装置が移動しているかどうかの情報を用いてフィードバック情報を生成する必要があるかを判定し、移動時など伝搬路状況が大きく変化すると予想される場合のみフィードバック情報を生成することによりフィードバック処理を軽減してもよい。

逆に上り回線で伝送路マルチ化を行う場合、上り回線で、端末装置(301)から基地局装置に向けてトレーニング系列が送信される。このトレーニング系列は基地局装置(401)において現在の伝搬路の状況を推定し各アンテナからの信号強度や位相情報などを分離して取り出すために用いられ、システムとして、また端末装置を特定できるあらかじめ既知のものを設定する。

なお伝送路マルチ化は伝搬路の状況に応じてアンテナ指向性や電力などの重み付けを制御するため、これらの制御信号は10ms程度のフレーム単位で周期的に送信され、更新されることが望ましい。

基地局が端末装置(301)から送信されたトレーニング系列を元に伝搬路を推定し、その結果に基づいて基地局が独自に伝搬路マルチ化されたデータの行列演算を行いデータの復元を行うことも可能であるが、基地局装置が推定した伝搬路情報を逆の回線（ここでは、下り回線）を用いて基地局装置から端末装置(301)に対して、上り回線で送信したトレーニング系列のトレーニング結果や伝搬路推定結果など、伝搬路に関する情報を送信し、端末装置(301)ではこれらのフィードバック情報を元に次の送信データのアンテナの重み付けなどを決定することによりさらにスループット向上が見込めるため、下り回線でフィードバック情報を送信する。伝送路マルチ化は伝搬路の状況に応じてアンテナ指向性や電力などを制御するため、これらのフィードバック情報信号を10ms程度のフレーム単位で周期的に送信するとよい。その他、図では記載していないが例えば基地局装置(401)において前回送信したフィードバック情報を保存しておき、現在送信しようとしているフィードバック情報と比較し伝搬路の状況が大きく変化した時のみフィードバック情報信号を送ることによりフィードバック処理を軽減してもよい。

次に、本発明において各アンテナから送信される信号の無線伝搬路の推定に用いるトレーニング系列の詳細について述べる。端末側装置(301)は伝送路マルチ化を実現するためのトレーニング系列が、一つの基地局装置から送信されたものか、本発明のように複数の物理的に離れた場所（各アンテナ側装置）から送信されたかによらず、同様に扱えることが望ましい。このため、端末が受信可能なように各トレーニング系列は各アンテナ側装置(402, 403)から送信されるタイミングが同期している必要がある。信号の送信パターンを図6に示す。複数のアンテナ側装置(402, 403)の各アンテナから送信されるトレーニング系列(601)は端末においてそれぞれ同一のタイミングで受信され、そのそれぞれのトレーニング系列は互いに影響を及ぼさないよう直交の関係を保つ。具体的にはトレーニング系列としてあらかじめ既知のWalsh符号などの直交符号を対応させる。図6の例では、(601)がトレーニング系列を、(602)がデータ系列を示しており、(601)に示すように基地局制御局(204)の収容する複数のアンテナ装置(402,403)のすべてのアンテナにおいてすべてのトレーニング系列が異なる例を示している。また送信するデータ系列(602)も、各トレーニング系列に対応してそれぞれ別々のデータを送信することにより、伝送路マルチ化による高速伝送を実現する。

なおここで述べるトレーニング系列は下り回線を前提として記載しているが、上り回線で用いてもよい。

また図5に示す基地局装置、アンテナ装置を用いる場合には基地局装置とアンテナ装置が光ファイバで接続されていることから基地局装置-アンテナ装置のデータの伝送時間が計算できるメリットもあり、光ファイバでの伝送時間や無線区間での伝搬遅延を考慮して送信することにより端末側装置において直交したトレーニング系列を同一時刻に受信できるようにすることができる。

次に、本発明におけるトレーニング系列について、別の例の詳細を述べる。端末は伝送路マルチ化を実現するためのトレーニング系列が、一つの基地局装置から送信されたものか、本発明のように複数の物理的に離れた場所（各アンテナ側装置）から送信されたかによらず、同様に扱えることが必要である。また基地局が非同期システムの場合、トレーニング系列が送信されるタイミングもアンテナ装置(402,403)毎に異なる。このため、図7に示すトレーニング系列(701)では、タイミングを検出するために用いられる共通パイロット信号(702)とどの場所のアンテナ装置からのトレーニング系列かを識別するためのアンテナ装置識別子(703)が含まれる。伝搬路の状況を測定するためのアンテナ毎に異なるパターン(704)は、アンテナ装置識別子(703)が存在するため、基地局制御局(204)の収容する複数のアンテナ装置(402,403)のすべてのアンテナにおいてすべてのトレーニング系列が異なる必要はなく、アンテナ装置内で一意に定まるパターンを、別のアンテナ装置で用いてもよい。また図7の例では共通パイロット信号(702)やアンテナ装置識別子(703)とトレーニングパターン(704)が時多重で構成されているが、符号多重で実現しても構わない。また共通パイロット信号(702)は多重せずに、別のチャネルとして独立に送信させてもよい。

なお送信するデータ系列は各トレーニング系列に対応してそれぞれ別々のデータを送信することにより、伝送路マルチ化による高速伝送を実現する。

このトレーニング系列の送信方法によれば、すべてのアンテナ装置のすべてのアンテナ素子で共通のパイロット信号が含まれていることにより端末側における同期、検波処理などにも活用することが可能となる。

次に、図6のトレーニング系列を下り回線に送信する構成に対応した基地局装置の送信機構成について述べる。

基地局装置(401)は下り回線と上り回線の両方の信号伝送を行うため、下り回線における送信機と、上り回線における受信機を有する。ここでは図8を用いて下り回線のための送信機の構成について詳しく述べる。

送信機は符号化器(806)、伝送路マルチ化における各アンテナ重み付けの計算を行う重み付け計算器(807)、重み付け計算器の計算結果に基づいてデータ系列のマッピングを行うマッピング器(805)、伝送路マルチ化を実現するために必要なトレーニング系列生成器(804)、トレーニング系列とデータ系列を多重するためのスイッチ(803)、多重されたデータを変調する変調器(802)、等を含むベースバンド部(509)、および、変調したデータを無線信号に変換する無線部(801、508)、各無線信号を各アンテナ装置(402,403)に分配するためのスイッチ(507)から構成される。

送信すべきデータはまず畳み込み符号やターボ符号のような符号化(806)が行われる。受信した伝搬路推定情報から伝搬路マルチ化のための各アンテナの重み付けを行い(807)、どのアンテナ装置のどのアンテナから、どの情報を送るかのマッピングを行う(805)。受信する伝搬路推定情報としては伝搬路の固有値や固有ベクトルなどが挙げられる。これらのマッピングされた信号と各アンテナ毎に異なるトレーニング系列(804)が時間的に多重されて(803)、次に変調され(802)、無線部において無線信号に変換される(801)。伝送路マルチ化ではどのアンテナから送信するかという情報だけでなく、どのアンテナからどのくらいの電力でどの位相で送るかまでを含めて細かく制御する必要もあるため、重み付け部(807)から無線部(801)に対する制御信号が接続されている。アンテナ毎に異なる制御を行う為、図8の例では無線部は各アンテナ毎に用意しているが、複数のアンテナ分のベースバンド信号をあらかじめ多重した後でまとめて無線信号に変換してもよい。スイッチ(507)ではこれらの無線信号の多重や各アンテナ装置への分配を行う。

なお図8では符号化部(806)と変調部(802)及び伝送路マルチ化の制御を行う重み付け部(805)を別々の機能ブロックで記載したが、別々である必然性はなく、時空間符号化やトレリス符号のような符号化変調方式など、符号化と変調を同時に行うような変調方式を適用した場合にはこれらの処理が一つの機能ブロックとしてまとめて行われる。

次に、図7のトレーニング系列を下り回線に送信する構成に対応した基地局装置の送信機構成について図9を用いて説明する。

送信機は符号化器(806)、伝送路マルチ化における各アンテナ装置の各アンテナ重み付けの計算を行う重み付け計算器(904)、重み付け計算器の計算結果に基づいてアンテナ装置のマッピングを行うマッピング器(903)、アンテナ装置内の各アンテナに対してマッピングを行うマッピング器(902)、アンテナ装置の識別子が追加されたトレーニング系列生成器(901)、トレーニング系列とデータ系列を多重するためのスイッチ(803)、多重されたデータを変調する変調器(802)、等を含むベースバンド部(509)、および変調したデータを無線信号に変換する無線部(801、508)、各無線信号を各アンテナ装置(402,403)に分配するためのスイッチ(507)から構成される。

図7のトレーニング系列に対応した送信機構成が図6のトレーニング系列に対応した送信機構成と異なる点は、時間的に多重されるトレーニング系列(804)にアンテナ装置識別子が含まれる点及び伝搬路マルチ化重み付け部(904)がどのアンテナ装置に対して重み付けを行うか(903)やアンテナ装置内のどのアンテナに対してどのような重み付けを行うか(902)を制御する機能を有している点の2点である。伝送路マルチ化ではどのアンテナから送信するかだけでなく、電力や位相を制御する必要もあるため、重み付け部(904)から無線部(801)に対する制御信号が接続されている。アンテナ毎に異なる制御を行う為、図9の例では無線部は各アンテナ毎に用意しているが、複数のアンテナ分のベースバンド信号をあらかじめ多重した後でまとめて無線信号に変換してもよい。切替機(507)ではこれらの無線信号の多重や各アンテナ装置への分配を行う。

次に、図6のトレーニング系列を上り回線に送信する構成に対応した基地局装置の受信機構成について述べる。

基地局装置(401)は下り回線と上り回線の両方の信号伝送を行うため、下り回線における送信機と、上り回線における受信機を有する。ここでは図10を用いて上り回線のための受信機の構成について詳しく述べる。

受信機は各アンテナ装置において受信される、多重された信号を分離するスイッチ(507)、無線信号をベースバンドに変換する無線部(508)、及び、復調器(1001)と、多重されたトレーニング系列(804)とデータ系列を切替えることにより分離するスイッチ(1002)と、伝搬路推定部(1003)と、伝送路マルチ化されたデータ系列のマッピングを復元するデマッピング器(1004)と、復号器(1005)とを含むベースバンド部(509)から構成される。

各アンテナ装置から受信された信号は光電変換などを行い、無線信号として切替器(507)に入力され、各アンテナからの信号にそれぞれ分配される。各アンテナからの信号は無線部(801)によりベースバンド信号に変換され、復調器(1001)により復調され、時多重された復調データの中から各アンテナのトレーニング系列データを抽出し(1002)、これらの値や電力などの情報を伝搬路推定部(1003)に伝送する。伝搬路推定部(1003)では各アンテナ装置の各アンテナからの値や電力などの情報を元に、現在の伝搬路情報を推定し、この結果を元に情報の復元、復号(1005)を行う。なお推定された伝搬路情報は次回送信されるデータの送信方法に反映させるために、基地局装置の送信部に送られる。

なお図10では復調部(1001)と復号化部(1005)及び伝送路マルチ化の復元を行う重み付け部(1004)を別々の機能ブロックで記載したが、別々である必然性はなく、時空間符号化やトレリス符号のような符号化変調方式などを適用した場合にはこれらの処理が一つの機能ブロックとしてまとめて行われる。

次に、図7のトレーニング系列を上り回線に送信する構成に対応した基地局装置の受信機構成について図11を用いて説明する。

受信機は各アンテナ装置からの多重された信号を分離するスイッチ(507)、無線信号をベースバンドに変換する無線部(508)、復調器、アンテナ装置の識別子が多重されたトレーニング系列(1102)とデータ系列を切替えることにより分離するスイッチ、伝搬路推定部(1103)、伝送路マルチ化されたデータ系列のマッピングを復元するデマッピング器(1104)、及び復号器(1005)から構成される。

図７のトレーニング系列に対応する受信機構成が図6のトレーニング系列に対応する受信機構成と異なる点は、時間的に多重されるトレーニング系列(1102)にアンテナ装置識別子が含まれる点、この点を加味して伝搬路推定情報を算出する点、及び伝搬路マルチ化の復元部(1104)がどのアンテナ装置のどのアンテナに対して制御を行うかを指定する点の3点である。図11の例では切替器(507)によって各アンテナの信号に分配してからベースバンド信号に変換しているため、無線部は各アンテナ毎に用意しているが、複数のアンテナ分のベースバンド信号をまとめて無線信号に変換した後で各アンテナ毎の信号に分配してもよい。

図5で述べた基地局装置(401)はデータの流れを中心として記載したが、呼制御などの制御がどの階層で行われるかを明確にするため、ここでは、図12を用いて各装置の階層構造について詳しく述べる。

ここでいう階層構造とは、一般的なOSI参照モデルで規定されている物理層（第一層）、MAC層（第二層）、ネットワーク層（第三層）などを基準として記述する。物理層はデータを伝送する際のインタフェースを規定する階層であり無線における伝送方式や変調方式、フレームフォーマットなどを規定する。本発明における伝送路マルチ化のための図6や図7などのトレーニング系列の挿入方法などはこの物理層で規定される内容である。次にMAC(Media Access Control)層は物理層で伝送すべきフレームが正しく送受信されるように伝送速度を決定したり再送制御を行う。本発明において伝送路マルチ化を実現するためにどのアンテナ装置のどのアンテナを用いてどのような重みで伝送すべきかを決定するのはMAC層である。ネットワーク層（第三層）では物理層で送受信されたデータ系列やヘッダなどが複数結合して構成されるIPデータを一つの処理単位とし、IPデータ毎に再送制御などやルーティング処理などが行われる。

基地局装置(401)に相当するアクセスポイント(1218)では、端末との接続を行うために、物理層(1201)、MAC層(1202)、チャネル割当層(1203)、呼制御等を行う呼制御層(1204)を有し、基地局制御局(1219)と接続するためにネットワーク側との接続を行うための物理層(1205)、MAC層(1206)、第三層(1207)を有する。チャネル割当層(1203)や呼制御層(1204)はOSI参照モデルで規定された名称ではなく説明のために明示的に記載したものである。チャネル割当層(1203)では主に無線回線におけるチャネルの割当や解放、ハンドオーバ時のチャネルの更新などを管理する階層である。また呼制御層(1204)はアプリケーション層に近く、データ通信の発信や着信など呼制御を扱う。このアプリケーション層は、Webのブラウジングやメールの送受信、ファイルのダウンロードなどのアプリケーションを規定する。

基地局制御局(1219)は、アクセスポイント(1218)及びインターネットなど外部と接続するためのインタフェースとして、物理層(1209)、MAC層(1210)、第3層(1211)を有する。

通信相手先の端末やサーバ(1220)には、基地局制御局(1219)やインターネットと接続するインタフェースとして物理層(1213)を有し、その上位にMAC層(1214)、第3層(1215)、呼制御層(1216)及び通信するためのアプリケーション層(1217)を有する。

基地局制御局(1219)はあくまでも通信相手先(1220)とのルーティングやネットワーク接続をサポートするルータの役目を行う。

通信相手元の端末装置 (1226)は通信相手先の端末やサーバ(1220)と同じ階層構造となり、基地局装置と接続するインタフェースとして無線の物理層(1221)を有し、その上位にMAC層(1222)、チャネル割当層(1223)、呼制御層(1224)及び通信するためのアプリケーション層(1225)を有する。

基地局装置(1218)は基地局制御局(1219)とのデータ通信の他に、端末との通信を行う必要があるため、物理層として2つのインタフェースを有する(1201,1205)。本発明の特徴は複数のアンテナ装置を収容して伝送路マルチ化を行う場合に無線回線の確立や無線チャネルの割り当て、解放などの無線回線の制御を基地局装置(1218)で一括して行い、これら伝送路マルチ化に関わる処理も基地局装置で終端し、基地局制御局(1219)や通信相手先の端末やサーバ(1220)では伝送路マルチ化を行っているかいないかを意識する必要がないという点である。

端末に着信する場合を例に本発明における制御フローを図13に示す。

まず基地局装置(401)において端末の所属するアンテナ装置を一つ選択する(1302)。これは例えばアクティブセット(端末から近傍に存在するアンテナ装置の集合)となっているアンテナ装置の中からもっとも端末の近傍にいるアンテナ装置、すなわち端末における受信電力のもっとも高いと判断されるアンテナ装置を選択する。アクティブセットという概念は3GPP2(3rd Generation Partnership Project2)に代表されるセルラシステムで既に使用されている概念であり、元々はハンドオーバを容易に行うために時々刻々端末の周辺にある基地局の状態と基地局の識別子を対応付けて管理するテーブルであり、ここでは、アクティブセットを端末から近傍に存在するアンテナ装置の集合と定義し、伝送路マルチ化を行う場合にはアクティブセットに含まれるアンテナ装置の中から伝送路マルチ化に用いるアンテナを選択する。

選択されたある一つのアンテナ装置を介して端末装置(301)に対して着信要求がある旨のCall Request信号を送信し、端末は、着信可能な状態であればCall Requestに対する応答を基地局装置(401)あてに送信する。基地局装置(401)では端末から着信が可能な旨の情報を受け取った場合にはその端末と通信を行うための無線チャネルの割当を行い、使用するチャネルの情報などを再び端末装置(301)に伝送する。端末が着信不可能な状態であれば基地局装置に対して応答を返さないか、着信できない旨の応答を返し、基地局側装置ではチャネル割当などの処理は行わずに着信不可として終了する。

この制御フローでは、ここまでの一連の処理(1301)では伝送路マルチ化処理は行わないで通信を行う点が特徴である。次にアクティブセットとなっている複数のアンテナ装置を用いて伝送路マルチ化を行うことを想定し、伝送路マルチ化処理を行う複数のアンテナ装置を選択し(1303)、各アンテナにデータを振り分ける。次に各アンテナ装置からそれぞれ直交したトレーニング系列を付与したデータを送信し(1305, 1306)、端末におけるトレーニング(1307)の結果がフィードバック情報として基地局装置(401)に戻ってくる。基地局装置(401)ではこれらのフィードバック情報を元に次のタイミングで送信するデータ系列の各アンテナへの重みを決定する。これら一連の処理(1308)を繰り返すことにより、複数のアンテナ装置を用いた伝送路マルチ化を実現する。この例では各アンテナから並列に送信するデータ系列は2つとして記載しているが、これは2つに限定するものではなく、またアンテナ装置の数も限定するものではない。すなわちアクティブセットに含まれるアンテナ装置の数や伝搬路の状況に応じて複数のアンテナ装置の複数のアンテナに対して並行にそれぞれに対応したトレーニング系列を付与してデータ系列を送信する。

一方、端末への着信処理の後、上り回線で伝送路マルチ化を行う場合の制御フローを図15に示す。呼を確立するまでの処理(1501)は図13と同一であるが、基地局装置においては端末が伝送路マルチ化して送信することを想定し、複数のアンテナ装置で受信できるようにアンテナ装置の選択を行い(1303)、その情報を端末装置に通知する(1502)。この情報は端末装置において伝送路マルチ化を行うかどうか、また伝送路マルチ化を行う場合の並列伝送数などを決定するために用いられる。これらの情報を用いて(1503)において送信すべきデータを自局の複数のアンテナに割当て、それぞれのデータ系列を送信する(1505,1506)。

アンテナ装置ではどのアンテナ装置向けのデータであるかなどの区別は行わず、受信したデータ系列をそのまま基地局装置に伝送し、基地局装置において該端末からの受信信号を取り出して伝搬路推定(1507)及び伝送路マルチ化されたデータの復元が行われる。伝搬路推定結果をフィードバック情報として基地局装置から端末装置に送信し、端末装置において次のデータを送信するアンテナの重み付けなどを更新する。端末装置に送信されるフィードバック情報はある一つのアンテナ装置からのみ送信してもよいし、伝送路マルチ化を行っている複数のアンテナ装置から送信して端末における受信品質を向上させてもよい。また端末の移動に伴い、アクティブセットが更新された場合などには受信すべきアンテナ装置の更新を行う。アンテナ装置が端末装置からの情報を受信しやすいように端末の方向に指向性を向けるなどの制御も含めてアンテナ装置の更新には各アンテナ装置への制御信号を用いて行われるが、ただ単にアンテナ装置で受信した信号をそのまま基地局装置に伝送するだけの場合制御信号は用いなくてもよい。これらの処理(1510)を繰り返すことにより上り回線における伝送路マルチ化を実現する。

次に、逆に端末から発信して呼を確立し、下り回線で伝送路マルチかを行う場合を例に本発明における制御フローを図14に示す。まず端末(301)から発呼要求を送信する。発呼要求が含まれる端末からの電波を受信した信号はいずれかのアンテナ装置を介して基地局装置(403)で復号され、下り回線に空きチャネルがあるか検索し、空きチャネルがあれば下り回線を割り当て(1402)、これを端末装置に通知する。

次に下り回線でアクティブセットとなっている複数のアンテナ装置を用いて伝送路マルチ化を行うことを想定し、伝送路マルチ化処理を行う複数のアンテナ装置を選択し(1403)、各アンテナにデータを振り分ける。次に各アンテナ装置からそれぞれ直交したトレーニング系列を付与したデータを送信し(1305, 1306)、端末におけるトレーニング(1307)の結果がフィードバック情報として基地局装置(401)に戻ってくる。基地局装置(401)ではこれらのフィードバック情報を元に次のタイミングで送信するデータ系列の各アンテナへの重みを決定する。これら一連の処理(1308)を繰り返すことにより、複数のアンテナ装置を用いた伝送路マルチ化を実現する。この例では各アンテナから並列に送信するデータ系列は2つとして記載しているが、これは2つに限定するものではなく、またアンテナ装置の数も限定するものではない。すなわちアクティブセットに含まれるアンテナ装置の数や伝搬路の状況に応じて複数のアンテナ装置の複数のアンテナに対して並行にそれぞれに対応したトレーニング系列を付与してデータ系列を送信する。

一方、端からの発信処理の後、上り回線で伝送路マルチ化を行う場合の制御フローを図16に示す。呼を確立するまでの処理(1601)は図14と同一であるが、基地局装置においては端末が伝送路マルチ化して送信することを想定し、複数のアンテナ装置で受信できるようにアンテナ装置の選択を行い(1403)、その情報を端末装置に通知する(1502)。この情報は端末装置において伝送路マルチ化を行うかどうか、また伝送路マルチ化を行う場合の並列伝送数などを決定するために用いられる。これらの情報を用いて(1503)において送信すべきデータを複数のアンテナに割当て、それぞれのデータ系列を送信する(1505,1506)。アンテナ装置ではどのアンテナ装置向けのデータであるかなどの区別は行わず、受信したデータ系列をそのまま基地局装置に伝送し、基地局装置において伝搬路推定(1507)及び伝送路マルチ化されたデータの復元が行われる。伝搬路推定結果をフィードバック情報として基地局装置から端末装置に送信し、端末装置において次のデータを送信するアンテナの重み付けなどを更新する。端末装置に送信されるフィードバック情報はある一つのアンテナ装置からのみ送信してもよいし、伝送路マルチ化を行っている複数のアンテナ装置から送信して端末における受信品質を向上させてもよい。また端末の移動に伴い、アクティブセットが更新された場合などには受信すべきアンテナ装置の更新を行う。アンテナ装置が端末装置からの情報を受信しやすいように端末の方向に指向性を向けるなどの制御も含めてアンテナ装置の更新には各アンテナ装置への制御信号を用いて行われるが、ただ単にアンテナ装置で受信した信号をそのまま基地局装置に伝送するだけの場合制御信号は用いなくてもよい。これらの処理(1510)を繰り返すことにより上り回線における伝送路マルチ化を実現する。

第4世代の携帯電話、無線通信システムにおける基地局装置に実装され、周波数利用効率向上を図ったシステムとして実施される可能性がある。

伝送路マルチ化の概念図。 セルラシステムに適用した場合の伝送路マルチ化システム構成図。 セルラシステムに適用した従来の伝送路マルチ化システムの問題点を示す図。 本発明による複数の離れた場所に設置されたアンテナ装置を用いた伝送路マルチ化システムの構成図。 本発明による伝送路マルチ化システムの装置構成図。 本発明による複数アンテナ装置から送信される信号系列例を示す図。 本発明による複数アンテナ装置から送信される別の信号系列例を示す図。 本発明による基地局装置の送信機構成図。 本発明による基地局装置の別の送信機構成図。 本発明による基地局装置の受信機構成図。 本発明による基地局装置の別の受信機構成図。 本発明による基地局装置、基地局制御装置の階層構造を示す図。 本発明による端末着信時における下り回線伝送路マルチ化制御フローを示す図。 本発明による端末発信時における下り回線伝送路マルチ化制御フローを示す図。 本発明による端末着信時における上り回線伝送路マルチ化制御フローを示す図。 本発明による端末発信時における上り回線伝送路マルチ化制御フローを示す図。

符号の説明

101…送信側装置、102…受信側装置、103…送信側アンテナ、104…マルチパス伝搬路、105…受信側アンテナ、106…送信信号復元処理、
201…サービスエリア、202…端末、203…基地局、204…基地局制御局、205…インターネット網、
301…端末、302…基地局装置#1と端末間の伝搬路、303…基地局装置#2と端末間の伝搬路、
401…基地局装置、402…アンテナ#1装置、403…アンテナ#2装置、404…基地局装置とアンテナ装置との間の接続線、
501…アンテナ、502…Tower Top Amplifier、503…電/光変換、504…光/電変換、505…帯域制限フィルタ、506…ケーブル、507…アンテナ装置間を分配するスイッチ、508…無線部、509…ベースバンド信号処理部、
601…トレーニング系列、602…データ系列、
701…トレーニング系列の全体、702…共通パイロット信号、703…アンテナ装置識別子、704…トレーニング系列、
801…無線器、802…変調器、803…トレーニング系列とデータ系列を切替えるスイッチ、804…トレーニング系列、805…伝送路マルチ化重み付け部、806…符号化部、807…伝送路マルチ化重み付け算出部、
901…アンテナ装置識別子の含まれたトレーニング系列、902…アンテナ装置内のアンテナ重み付け部、903…アンテナ装置間のアンテナ重み付け部、904…伝送路マルチ化重み付け部、
1001…復調部、1002…トレーニング系列とデータ系列を切替えるスイッチ、1003…伝搬路推定部、1004…伝送路マルチ化復元部、1005…復号部、
1101…トレーニング系列とデータ系列を切替えるスイッチ、1102…アンテナ装置識別子の含まれたトレーニング系列、1103…伝搬路推定部、1104…伝送路マルチ化復元部、
1201…基地局装置の端末側とのインタフェースの物理層、1202…基地局装置の端末側とのインタフェースのMAC層、1203…基地局装置の端末側とのインタフェースのチャネル割当層、1204…基地局装置の呼制御層、1205…基地局装置の基地局制御装置側とのインタフェースの物理層、1206…基地局装置の基地局制御装置側とのインタフェースのMAC層、1207…基地局装置の基地局制御装置側とのインタフェースの第三層、1208…基地局装置と基地局制御装置の接続線、1209…基地局制御装置の物理層、1210…基地局制御装置のMAC層、1211…基地局制御装置の第三層、1212…基地局制御装置と通信相手先まで接続線、1213…通信相手(相手側装置)の物理層、1214…通信相手(相手側装置)のMAC層、1215…通信相手(相手側装置)の第三層、1216…通信相手(相手側装置)の呼制御層、1217…通信相手(相手側装置)のアプリケーション層、1218…基地局装置、1219…基地局制御装置、1220…通信相手（相手側通信装置）、1221…通信元（端末装置）の物理層、1222…通信元（端末装置）のMAC層、1223…通信元（端末装置）のチャネル割当層と第三層、1224…通信元（端末装置）の呼制御層、1225…通信元（端末装置）のアプリケーション層、1226…通信元の端末装置、
1301…呼を確立するまでの制御フロー、1302…アンテナ装置選択処理、1303…複数アンテナ装置の選択処理、1304…下り回線の通信中状態、1305…アンテナ#1装置から送信されるデータ系列、1306…アンテナ#2装置から送信されるデータ系列、1307…端末における伝搬路推定処理、1308…下り回線での伝送路マルチ化のフィードバック処理単位、
1401…呼を確立するまでの制御フロー、1402…応答処理、1403…複数アンテナ装置の選択処理、
1501…着信時における呼の確立フロー、1502…基地局で受信を選択したアンテナ装置の情報、1503…端末装置における伝送路マルチ化のためのデータ分配、1504…上り回線の通信中状態、1505…端末から送信されアンテナ#1装置にて受信されるデータ系列、1506…端末から送信されアンテナ#2装置にて受信されるデータ系列、1507…基地局装置における伝搬路推定処理、1508…端末側における伝送路マルチ化の重み付け更新処理、1509…使用するアンテナ装置の選択更新処理、1510…上り回線での伝送路マルチ化のフィードバック処理単位、
1610…発信時における呼の確立フロー。

Claims (9)

1. 基地局装置と端末装置を含む無線通信システムにおいて、
   端末装置は、複数のアンテナとベースバンド信号処理部と、を有し、
   基地局装置は、地理的に離れた場所に位置し、それぞれが１以上のアンテナを有する複数のアンテナ装置と、該複数のアンテナ装置と接続されるベースバンド信号処理部とを有し、
   前記基地局装置は、
   前記複数のアンテナ装置から、１以上のアンテナ装置を選択し、前記選択したアンテナ装置に関する情報を前記端末装置に通知し、
   前記端末装置は、前記基地局装置から通知されたアンテナ装置の情報に基づいて、前記基地局装置に送信するデータを前記複数のアンテナに割り当て、前記複数のアンテナに割り当てたデータを前記基地局装置に送信し、
   前記基地局装置のベースバンド信号処理部は、信号処理する送受信信号を前記複数のアンテナ装置から送受信し、
   前記基地局装置から前記端末装置に対しては各アンテナ装置から別々のトレーニング系列をそれぞれ送信し、
   該端末装置から該基地局装置に対してはトレーニング系列のトレーニング結果を含む伝搬路情報を送信し、さらに、
   該基地局装置は、
   一つ以上の符号化器と
   複数の変調器と
   アンテナ毎に異なるトレーニング系列を生成するブロックと、
   該トレーニング系列とデータ系列を切り替えるスイッチと、
   複数の無線部と、
   ＭＩＭＯ通信による送信のための重み付けを計算する重み付けブロックと
   前記重み付けブロックの計算結果に基づいてアンテナ装置の重みづけをする第１のマッピング部と、
   前記アンテナ装置内の各アンテナへの重み付けを行う第２のマッピング部とを有し、
   前記前記重み付けブロックの重み付け、及び、前記第１のマッピング部及び第２のマッピング部における重みづけは、前記受信した伝搬路情報に基づいて行われることを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムであって、
   前記基地局装置のベースバンド信号処理部と前記複数のアンテナ装置とは、光ファイバにより接続され、
   該基地局装置のベースバンド信号処理部は、
   前記複数のアンテナ装置が受信した受信信号の増幅、および送信信号の増幅を行う増幅器と、
   前記アンテナ装置へ転送する送信信号を電気信号から光信号に変換する電/光変換器と、
   前記アンテナ装置から受信される受信信号を光信号から電気信号に変換する光/電変換器と、を有することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   ＭＩＭＯ通信のために、
   前記基地局装置のベースバンド信号処理部から前記複数のアンテナ装置の各アンテナの少なくとも指向性を制御する制御信号を伝送することを特徴とする無線通信システム。
4. 端末装置と基地局装置とがＭＩＭＯ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、
   地理的に離れた場所に位置し、
   それぞれが１以上のアンテナを有する複数のアンテナ装置と、
   該複数のアンテナ装置と接続されるベースバンド信号処理部と、を有し、
   前記複数のアンテナ装置から、１以上のアンテナ装置を選択し、前記選択したアンテナ装置に関する情報を前記端末装置に通知し、
   該基地局装置が通知したアンテナ装置の情報に基づいて、前記端末装置の備える複数のアンテナに割り当てられ、送信されたデータを前記端末装置から受信し、
   該ベースバンド信号処理部は、信号処理する送受信信号を前記複数のアンテナの複数のアンテナ装置から送受信し、
   前記基地局装置から前記端末装置に対しては各アンテナ装置から別々のトレーニング系列をそれぞれ送信し、
   該端末装置から該基地局装置に対してはトレーニング系列のトレーニング結果を含む伝搬路情報を送信し、さらに、
   該基地局装置は、
   一つ以上の符号化器と
   複数の変調器と
   アンテナ毎に異なるトレーニング系列を生成するブロックと、
   該トレーニング系列とデータ系列を切り替えるスイッチと、
   複数の無線部と、
   ＭＩＭＯ通信による送信のための重み付けを計算する重み付けブロックと
   前記重み付けブロックの計算結果に基づいてアンテナ装置の重みづけをする第１のマッピング部と、
   前記アンテナ装置内の各アンテナへの重み付けを行う第２のマッピング部とを有し、
   前記前記重み付けブロックの重み付け、及び、前記第１のマッピング部及び第２のマッピング部における重みづけは、前記受信した伝搬路情報に基づいて行われることを特徴とする基地局装置。
5. 請求項４記載の基地局装置であって、
   前記ベースバンド信号処理部と前記複数のアンテナ装置とは、光ファイバにより接続され、
   該ベースバンド信号処理部は、
   前記アンテナ装置へ転送する送信信号を電気信号から光信号に変換する電/光変換器と、
   前記アンテナ装置から受信され転送される受信信号を光信号から電気信号に変換する光/電変換器と、を有することを特徴とする基地局装置。
6. 請求項３または４記載の基地局装置であって、
   前記ベースバンド処理部は、ＭＩＭＯ通信のために、
   前記複数のアンテナ装置の各アンテナの指向性を制御し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれを介して前記端末装置へトレーニング系列を送信し、該複数のアンテナ装置の少なくともいずれかを介して、該端末装置からのトレーニング結果を含む伝搬路情報を受信することを特徴とする基地局装置。
7. 請求項６記載の基地局装置であって、
   前記トレーニング系列は前記複数のアンテナ装置の各アンテナにおいてすべて異なっており、かつ、各トレーニング系列のパターンはお互いに低い相互相関であることを特徴とする基地局装置。
8. 請求項６記載の基地局装置であって、
   前記トレーニング系列は一つのアンテナ装置内の複数のアンテナ間ではすべて異なっており、かつ、各パターンはお互いに低い相互相関であることを特徴とする基地局装置。
9. 複数のアンテナとベースバンド信号処理部とを有する端末装置と、
   地理的に離れた場所に位置し、それぞれが１以上のアンテナを有する複数のアンテナ装置と、該複数のアンテナ装置と接続されるベースバンド信号処理部とを有する基地局装置と、を含む無線通信システムにおける通信方法であって、
   前記基地局装置は、
   前記複数のアンテナ装置から、１以上のアンテナ装置を選択し、前記選択したアンテナ装置に関する情報を前記端末装置に通知し、
   前記端末装置は、前記基地局装置から通知されたアンテナ装置の情報に基づいて、前記基地局装置に送信するデータを前記複数のアンテナに割り当て、前記複数のアンテナに割り当てたデータを前記基地局装置に送信し、
   前記基地局装置のベースバンド信号処理部は、信号処理する送受信信号を前記複数のアンテナ装置から送受信し、
   前記基地局装置から前記端末装置に対しては各アンテナ装置から別々のトレーニング系列をそれぞれ送信し、
   該端末装置から該基地局装置に対してはトレーニング系列のトレーニング結果を含む伝搬路情報を送信し、さらに、
   該基地局装置は、
   一つ以上の符号化器と
   複数の変調器と
   アンテナ毎に異なるトレーニング系列を生成するブロックと、
   該トレーニング系列とデータ系列を切り替えるスイッチと、
   複数の無線部と、
   ＭＩＭＯ通信による送信のための重み付けを計算する重み付けブロックと
   前記重み付けブロックの計算結果に基づいてアンテナ装置の重みづけをする第１のマッピング部と、
   前記アンテナ装置内の各アンテナへの重み付けを行う第２のマッピング部とを有し、
   前記前記重み付けブロックの重み付け、及び、前記第１のマッピング部及び第２のマッピング部における重みづけは、前記受信した伝搬路情報に基づいて行われることを特徴とする通信方法。

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