JP5378848B2 - 無線基地局、無線基地局におけるサウンディング制御方法、および無線基地局におけるサウンディング制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局、無線基地局におけるサウンディング制御方法、および無線基地局におけるサウンディング制御プログラムに関し、特に、無線端末からのサウンディング情報に基づいて、下りビームフォーミングを行なう無線基地局、無線基地局におけるサウンディング制御方法、および無線基地局におけるサウンディング制御プログラムに関する。

ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）またはＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの無線通信では、無線基地局がスマートアンテナ処理を施すことにより、通信品質の改善や通信スループットの向上を実現している。スマートアンテナ技術の一つであるビームフォーミング送信は、無線基地局が、端末から事前情報を得て、その事前情報に基づいて、端末が位置する方向に電波を集中して送信することによって、利得の改善を図る技術である。

ＷｉＭＡＸでは、これを実現するために、アップリンク期間に、無線端末が事前情報であるサウンディング情報を無線基地局に送信し、無線基地局は、受信したサウンディング情報に基づいて、ビームフォーミングを行なっている（たとえば、非特許文献１を参照）。

さらに、ＷｉＭＡＸにおいては、無線端末は、２本のアンテナを備えること、そして、２本のアンテナを用いて無線基地局からの信号を受信できること、および１本のアンテナを用いて信号を無線基地局へ送信できることが必須項目となっている。そのため、ＷｉＭＡＸでは、１本のアンテナを用いてサウンディング情報を送信する手法が規格化されている。

庄納 崇、ＷｉＭＡＸ教科書、２００８年７月２１日、株式会社インプレスＲ＆Ｄ

ところで、ＷｉＭＡＸにおいて、２本のアンテナを用いて無線基地局からの信号を受信する場合には、無線基地局は、２本のアンテナのそれぞれからサウンディング情報を受信して、それらのサウンディング情報に基づいて、それぞれのアンテナに向けてビームフォーミング送信できることが望ましいといえる。

無線端末において、２本のアンテナからサウンディング情報を送信するために、以下の２つの方法が考えられる。

（Ａ） １つのアンテナごとに、サウンディング情報を増幅、および周波数変換するための送信制御回路を備え、２本のアンテナからサウンディング情報を同時に送信する方式
（Ｂ） サウンディング情報を増幅、および周波数変換するための送信制御回路を２つのアンテナで共用し、送信制御回路と２つのアンテナとの間をスイッチで接続して、サウンディング情報を送信するアンテナを時間的に切り替える方式
しかしながら、無線基地局においては、通信相手の無線端末が（Ａ）の方式でサウンディグ情報を送信しているのか、（Ｂ）の方式でサウンディング情報を送信しているのかを知ることができない。

また、（Ｂ）の方式では、次のような問題がある。
第１に、２つのアンテナからの送信タイミングの間に一定のインターバル時間が必要となる。無線基地局が、無線端末側で可能なインターバル時間以下の間隔でサウンディング情報の送信を要求した場合、サウンディング情報を正しく送信できなくなる。

第２に、サウンディング情報の送信のために複数のシンボルが必要となり、ユーザデータの送信用に使用できるデータエリアが少なくなる。その結果、ユーザデータの通信スループットが低下する場合がある。

第３に、時間的に後に送信されるサウンディング情報と下りリンクフレームとの時間差が短くなり、ビームフォーミング送信を行なうためのウエイトの計算に充てることができる時間が少なくなる。その結果、ウエイト計算のために高速なプロセッサを用いることが必要となる。

それゆえに、本発明の目的は、２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末との間で、ユーザデータの通信スループットが低下することなく、サウンディング情報を正常に受信することのできる無線基地局、無線基地局におけるサウンディング制御方法、および無線基地局におけるサウンディング制御プログラムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局であって、通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時に多重化してサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定する決定部と、無線端末に対して、決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示する制御部と、無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるビームフォーミング部とを備える。

好ましくは、制御部は、決定部による決定に先立って、無線端末に対して、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、決定部は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルと、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルとを検出し、検出した２つの受信レベルの比較に基づいて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

好ましくは、制御部は、決定部による決定に先立って、無線端末に対して、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示し、決定部は、無線端末からのサウンディング情報の復調結果に基づいて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

好ましくは、制御部は、決定部による決定に先立って、無線端末に対して、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、決定部は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅とを測定し、測定した２つのエラーベクトル振幅に基づいて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

好ましくは、制御部は、決定部による決定に先立って、無線端末に対して、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、決定部は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値を算出し、算出した相関値に基づいて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

好ましくは、無線基地局は、さらに、無線端末ごとに、サウンディング情報の送信方式を定めたテーブルを記憶する記憶部を備え、制御部は、決定部が決定した通信相手の無線端末のサウンディング情報の送信方式をテーブルに登録し、制御部は、決定部による決定に先立って、通信相手の無線端末のサウンディング情報の送信方式が既にテーブルに登録されている場合には、無線端末に対して、テーブルに登録されている送信方式でサウンディング情報を送信するように指示する。

また、本発明は、２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局におけるサウンディング制御方法であって、通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時にサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定するステップと、無線端末に対して、決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示するステップと、無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるステップとを備える。

また、本発明の無線基地局におけるサウンディング制御プログラムは、２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局を運用するコンピュータに、通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時にサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定するステップと、無線端末に対して、決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示するステップと、無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるステップとを実行させる。

本発明によれば、２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末との間で、ユーザデータの通信スループットが低下することなく、サウンディング情報を正常に受信することができる。

本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わすブロック図である。 本発明の実施形態の第１タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。 本発明の実施形態の第２タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。 本発明の実施形態の第３タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。 第１の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。 第２の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。 第３の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。 第１の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。 第３の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。 第４の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
（無線基地局の構成）
図１は、本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わすブロック図である。

図１を参照して、この無線基地局１は、第１のアンテナ２と、第２のアンテナ３と、第１の送信制御部４と、第２の送信制御部５と、第１の受信制御部６と、第２の受信制御部７と、下りビームフォーミング部８と、変調部１０と、上りビームフォーミング部９と、復調部１１とを備える。

変調部１０は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、または１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの変調方式を用いて送信信号を変調する。

下りビームフォーミング部８は、無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、第１、第２のアンテナ２，３から送信するユーザデータに無線端末のアンテナへの指向性を持たせる。より具体的には、下りビームフォーミング部８は、サウンディング情報を用いて、アダプティブアレイ演算の送信用ウエイトを算出し、変調部１０から出力されるユーザデータと送信用ウエイトとを用いて重み付き加算を実行する。

第１のアンテナ２は、第１の送信制御部４および第１の受信制御部６と接続する。
第２のアンテナ３は、第１の送信制御部５および第１の受信制御部７と接続する。

第１の送信制御部４は、サブキャリア配置部１９と、ＩＦＦＴ（Inverse First Fourier Transform）部１８と、ＤＡＣ（Digital-Analog Conversion）１７と、アンプ１６と、ＲＦ部１５とを備える。第２の送信制御部５は、第１の送信制御部４と同様の構成を有する。ただし、第２の送信制御部５では、ＲＦ部２０の出力が第２のアンテナ３に送られる。

サブキャリア配置部１９は、上り方向信号を、各サブキャリアに割り当てるサブキャリア割当処理を行なってマルチキャリア信号を生成する。

ＩＦＦＴ部１８は、ＩＦＦＴによって、周波数領域の信号を時間領域に変換し、時間領域のマルチキャリア信号を生成する。

ＤＡＣ１７は、時間領域のマルチキャリア信号をデジタル−アナログ変換して、アナログ信号としてのマルチキャリア信号を生成する。

アンプ１６は、マルチキャリア信号を増幅する。
ＲＦ部１５は、増幅されたベースバンドのマルチキャリア信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のマルチキャリア信号を生成して、第１のアンテナ２へ出力する。

第１の受信制御部６は、ＲＦ部２５と、アンプ２６と、ＡＤＣ（Analog-Digital Conversion）２７と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２８と、サブキャリア配置部２９とを備える。第２の受信制御部７は、第１の受信制御部６と同様の構成を有する。ただし、第２の受信制御部７では、ＲＦ部３０は、第２のアンテナ３から信号を受ける。

ＲＦ部２５は、第１のアンテナ２から受信した無線周波数のマルチキャリア信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのマルチキャリア信号を生成する。

アンプ２６は、ベースバンドのマルチキャリア信号を増幅する。
ＡＤＣ２７は、増幅されたマルチキャリア信号をアナログ−デジタル変換する。

ＦＦＴ部２８は、ＦＦＴによって、時間領域の信号を周波数領域に変換して、周波数領域のマルチキャリア信号を生成する。

サブキャリア配置部２９は、各サブキャリアに割り当てられた下り信号を抽出する。
上りビームフォーミング部９は、受信した信号に含まれる参照信号を用いて、第１、第２のアンテナ２，３から受信したユーザデータに指向性を与える。上りビームフォーミング部９は、参照信号を用いて、アダプティブアレイ演算の受信用ウエイトを算出し、サブキャリア配置部から出力されるユーザデータと受信用ウエイトとを用いて重み付き加算を実行する。

復調部１１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、または１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの変調方式を用いて変調された信号を復調する。

さらに、この無線基地局１は、制御データ管理部１３と、ユーザデータ管理部１４と、テーブル記憶部３７と、サウンディング情報抽出部３６と、サウンディング送信方式決定部３５とを備える。

制御データ管理部１３は、制御データを作成し、制御データの送信および受信を管理する。制御データ管理部１３は、制御データを変調部１０へ出力し、復調部１１から出力されるデータから制御データを抽出する。制御データ管理部１３は、サウンディング制御部１２を含む。

サウンディング制御部１２は、無線端末からのサウンディング情報の送信方式を指示する情報を変調部１０へ出力する。

ユーザデータ管理部１４は、ユーザデータを管理し、ユーザデータの送信および受信を管理する。ユーザデータ管理部１４は、ユーザデータを変調部１０へ出力し、復調部１１から出力されるデータからユーザデータを抽出する。

テーブル記憶部３７は、無線端末ごとに、サウンディング情報の送信方式を定めたテーブルを記憶する。

サウンディング情報抽出部３６は、無線端末から送信され復調部１１から出力されるデータからサウンディング情報を抽出する。

サウンディング送信方式決定部３５は、通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時に多重化してサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定する。

無線基地局１におけるサブキャリア配置部１９，２４，２９，３４、下りビームフォーミング部８、上りビームフォーミング部９、変調部１０、復調部１１、制御データ管理部１３、ユーザデータ管理部１４、テーブル記憶部３７、サウンディング情報抽出部３６、およびサウンディング送信方式決定部３５の機能は、コンピュータによって実現される。

（無線端末の第１の構成）
図２は、本発明の実施形態の第１タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。第１タイプの無線端末は、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信が可能であり、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信が不可能である。

図２を参照して、この無線端末４１は、第１のアンテナ４２と、第２のアンテナ４３と、第１の送信制御部４４と、スイッチＳＷと、第１の受信制御部４５と、第２の受信制御部４６と、上りビームフォーミング部６７と、変調部４７と、復調部４８と、ユーザデータ管理部５１と、制御データ管理部５０と、サウンディング情報生成部４９とを備える。

第１のアンテナ４２、第２のアンテナ４３、第１の送信制御部４４、第１の受信制御部４５、第２の受信制御部４６、上りビームフォーミング部６７、変調部４７、復調部４８、ユーザデータ管理部５１は、図１のものと同様である。

スイッチＳＷは、第１の送信制御部４４の出力を第１のアンテナ４２へ出力するか、第２のアンテナ４３へ出力するかを切り替える。

制御データ管理部５０は、制御データ５０を作成し、制御データ５０の送信および受信を管理する。制御データ管理部５０は、制御データを変調部４７へ出力し、復調部４８から出力されるデータから制御データを抽出する。

サウンディング情報生成部４９は、第１のアンテナ４２から出力するサウンディグ情報と、第２のアンテナ４３から出力するサウンディング情報を変調部４７へ出力する。

第１タイプの無線端末４１では、第１の送信制御部４４で処理されたサウンディング情報がある時刻には第１のアンテナ４２に送られて無線基地局１へ送信され、別の時刻には第２のアンテナ４３に送られて無線基地局１へ送信される。

（無線端末の第２の構成）
図３は、本発明の実施形態の第２タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。第２タイプの無線端末は、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信の両方が可能である。

図３を参照して、この無線端末１４１は、第１のアンテナ４２と、第２のアンテナ４３と、第１の送信制御部４４と、第２の送信制御部７１と、第１の受信制御部４５と、第２の受信制御部４６と、上りビームフォーミング部６７と、変調部４７と、復調部４８と、ユーザデータ管理部５１と、制御データ管理部５０と、サウンディング情報生成部４９とを備える。

第１のアンテナ４２と、第２のアンテナ４３と、第１の送信制御部４４と、第１の受信制御部４５と、第２の受信制御部４６と、上りビームフォーミング部６７と、変調部４７と、復調部４８と、ユーザデータ管理部５１と、制御データ管理部５０と、サウンディング情報生成部４９とは、図２に示すものと同様である。

第２タイプの無線端末は、さらに第２の送信制御部７１を備える。第１の送信制御部４４からの出力が第１のアンテナ４２に送られ、第２の送信制御部７１からの出力が第２のアンテナ４３に送られる。

第１の送信方式では、第１の送信制御部４４で処理されて第１のアンテナ４２に送られるサウンディング情報と、第２の送信制御部７１で処理されて第２のアンテナ４３に送られるサウンディング情報が別々の時刻に無線基地局１へ送信される。

第２の送信方式では、第１の送信制御部４４で処理されて第１のアンテナ４２に送られるサウンディング情報と、第２の送信制御部７１で処理されて第２のアンテナ４３に送られるサウンディング情報が同時に無線基地局へ送信される。

（無線端末の第３の構成）
図４は、本発明の実施形態の第３タイプの無線端末の構成を表わすブロック図である。
第３タイプの無線端末は、第１のアンテナからのみサウンディング情報を送信する第３の送信方式でのサウンディング情報の送信のみが可能である。

図４を参照して、この無線端末２４１は、第１のアンテナ４２と、第２のアンテナ４３と、第１の送信制御部４４と、第１の受信制御部４５と、第２の受信制御部４６と、上りビームフォーミング部６７と、変調部４７と、復調部４８と、ユーザデータ管理部５１と、制御データ管理部５０と、サウンディング情報生成部４９とを備える。

第１のアンテナ４２、第２のアンテナ４３、第１の送信制御部４４、第１の受信制御部４５、第２の受信制御部４６、上りビームフォーミング部６７、変調部４７、復調部４８、ユーザデータ管理部５１は、図２のものと同様である。

第３タイプの無線端末では、第１の送信制御部４４からの出力が第１のアンテナ４２に送られる。

第３タイプの無線端末では、第１の送信制御部４４で処理されたサウンディング情報が常に第１のアンテナ４２に送られて無線基地局１へ送信される。第２のアンテナ４３からはサウンディング情報は送信されない。

（フレームの構成）
図５は、第１の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）フレームの構成を表わす図である。

図５を参照して、上りリンクサブフレームのサウンディングゾーンに、複数の無線端末からのサウンディング情報が配置される。

第１の送信方式では、ある１つの無線端末からは、第１のアンテナからサウンディグ情報Ｓ１が送信され、第２のアンテナからサウンディング情報Ｓ２が送信される。

サウンディング情報Ｓ１とサウンディグ情報Ｓ２とは、Ｎ個のシンボル分（Ｎシンボル時刻だけ）ずれて送信される。

図６は、第２の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。

図６を参照して、第２の送信方式では、ある１つの無線端末からは、第１のアンテナからサウンディグ情報Ｓ１が送信され、第２のアンテナからサウンディング情報Ｓ２が送信される。サウンディング情報Ｓ１とサウンディグ情報とは、同一のシンボル（時刻）で異なる周波数で送信される。

図７は、第３の送信方式でサウンディング情報が送信される場合のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。

図７を参照して、第３の送信方式では、ある１つの無線端末からは、第１のアンテナからサウンディング情報Ｓ１が送信される。第２のアンテナからはサウンディング情報Ｓ２は送信されない。

（動作）
図８は、第１の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。これらの処理は、メモリとＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたコンピュータがサウンディング制御プログラムを実行することによって行なわれる。

図８を参照して、サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末がテーブルに登録されているかどうかを調べる（ステップＳ１０１）。

通信相手の無線端末がテーブルに登録されている場合で（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、グループ１の端末として登録されている場合には（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末に対して、２つのアンテナから同一のシンボルで、かつ異なる周波数でサウンディング情報を送信する第１の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示する情報を送信する。サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第１の送信方式で送信された、同一のシンボルに含まれる２つのアンテナからのサウンディング情報を受信する。下りビームフォーミング部８は、受信した最新の２つのアンテナからのサウンディグ情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末への２つのアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１０３）。

通信相手の無線端末がテーブルに登録されている場合で（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、グループ２の端末として登録されている場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末に対して、２つのアンテナから互いに別個のシンボルでサウンディング情報を送信する第２の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示する情報を送信する。サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第２の送信方式で送信された、別個のシンボルに含まれる２つのアンテナからのサウンディング情報を受信する。下りビームフォーミング部８は、受信した最新の２つのアンテナからのサウンディグ情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末への２つのアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１０５）。

通信相手の無線端末がテーブルに登録されている場合で（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、グループ３の端末として登録されている場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第３の送信方式で送信された、１つのシンボルに含まれる第１のアンテナからのサウンディング情報を受信する。下りビームフォーミング部８は、受信した最新の第１のアンテナからのサウンディグ情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末の第１のアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１０５）。

通信相手の無線端末がテーブルに登録されていない場合には（ステップＳ１０１でＮＯ）、サウンディング制御部１２は、受信した上りリンクサブフレームの上り制御領域に含まれる端末情報を参照して、無線端末が２つのアンテナでのサウンディング情報の送信が可能な端末であるかどうかを調べる（ステップＳ１０７）。

サウンディング制御部１２は、無線端末が２つのアンテナでのサウンディング情報の送信が不可能な端末の場合には（ステップＳ１０７でＮＯ）、通信相手の無線端末をグループ３の端末としてテーブルに登録する（ステップＳ１０８）。

さらに、サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第３の送信方式で送信された、１つのシンボルに含まれる第１のアンテナからのサウンディング情報を受信する。下りビームフォーミング部８は、受信した最新の第１のアンテナからのサウンディグ情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末の第１のアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１０９）。

サウンディング制御部１２は、無線端末が２つのアンテナでのサウンディングできる端末である場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、通信相手の無線端末に対して、まず第１の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示する情報を送信する。サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第１の送信方式で送信された、同一のシンボルに含まれる２つのアンテナからのサウンディング情報を受信する（ステップＳ１１０）。

サウンディング制御部１２は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルが所定値未満のときには（ステップＳ１１１でＮＯ）、一定時間ウエイトした後（ステップＳ１１２）、ステップＳ１１１に戻る。

サウンディング制御部１２は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルが所定値以上であるときに（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、通信相手の無線端末に対して、第２の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示する情報を送信する。サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第２の送信方式で送信された、別個のシンボルに含まれる２つのアンテナからのサウンディング情報を受信する（ステップＳ１１３）。

次に、サウンディング送信方式決定部３５は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルと第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルとを比較する（ステップＳ１１４）。

サウンディング送信方式決定部３５は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルが第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルよりも所定値（α［ｄＢ］）以上大きくない場合、つまり差がα［ｄＢ］未満の場合には（ステップＳ１１４でＮＯ）、無線端末を第２タイプの無線端末であると判断し、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第２の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ２の端末としてテーブルに登録して（ステップＳ１１５）、終了する。

サウンディング送信方式決定部３５は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルが第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルよりも所定値（α［ｄＢ］）以上大きい場合、つまり差がα［ｄＢ］以上の場合には（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、無線端末を第１タイプの無線端末であると判断し、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第１の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ１の端末としてテーブルに登録する（ステップＳ１１６）。

次に、サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末に対して、第１の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示する情報を送信する（ステップＳ１１７）。

次に、下りビームフォーミング部８は、第２の送信方式に切り替える前に第１の送信方式で最後に送信されたサウンディング情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末への２つのアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１１８）。

次に、サウンディング情報抽出部３６は、通信相手の無線端末から第１の送信方式で送信された、同一のシンボルに含まれる２つのアンテナからのサウンディング情報を受信する。下りビームフォーミング部８は、受信した最新の２つのアンテナからのサウンディグ情報を用いて、ユーザデータに通信相手の無線端末への２つのアンテナへの指向性を持たせる。無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力される（ステップＳ１１９）。

以上のように、本発明の実施形態の無線基地局によれば、第２の送信方式でサウンディング情報を送信しても、受信レベルが第１の送信方式に比べて所定値以上低くならないような無線端末は、第２の送信方式を採用させることによって、ユーザデータの通信スループットの低下を抑えつつ、サウンディング情報を正常に受信することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、サウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ：Error Vector Magnitude）を用いて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

サウンディグ送信方式決定部３５は、サウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）を測定する測定部を含む。

図９は、第２の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。これらの処理は、メモリとＣＰＵを備えたコンピュータがサウンディング制御プログラムを実行することによって行なわれる。

図９を参照して、第２の実施形態の手順は、第１の実施形態の手順とステップＳ１１４（Ｓ２１４）が相違するだけである。以下では、相違する点について説明する。

サウンディング送信方式決定部３５が、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）と第２の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）とを比較する（ステップＳ２１４）。

サウンディング送信方式決定部３５は、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）が第１の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）よりも所定値（β［％］）以上劣化しない場合には（ステップＳ２１４でＮＯ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第２の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ２の端末としてテーブルに登録して（ステップＳ１１５）、終了する。

サウンディング送信方式決定部３５は、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）が第１の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）よりも所定値（β［％］）以上劣化した場合には（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第１の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ１の端末としてテーブルに登録する（ステップＳ１１６）。

以上のように、本発明の実施形態の無線基地局によれば、第２の送信方式でサウンディング情報を送信しても、エラーベクトル振幅（ＥＶＭ）が所定値以上劣化しないような無線端末は、第２の送信方式を採用させることによって、ユーザデータの通信スループットの低下を抑えつつ、サウンディング情報を正常に受信することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態では、サウンディング情報の復調結果を用いて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

サウンディグ送信方式決定部３５は、復調部１１からサウンディング情報の復調結果に誤りがあるか否かの情報を受ける。

図１０は、第３の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。これらの処理は、メモリとＣＰＵを備えたコンピュータがサウンディング制御プログラムを実行することによって行なわれる。

図１０を参照して、第３の実施形態の手順は、第１の実施形態の手順とステップＳ１１４（Ｓ３１４）が相違するだけである。以下では、相違する点について説明する。

サウンディング送信方式決定部３５が、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の復調結果を調べる（ステップ３１４）。

サウンディング送信方式決定部３５は、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の復調結果が正しい場合には（ステップＳ３１４でＮＯ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第２の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ２の端末としてテーブルに登録して（ステップＳ１１５）、終了する。

サウンディング送信方式決定部３５は、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の復調結果がエラーがある場合には（ステップＳ３１４でＹＥＳ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第１の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ１の端末としてテーブルに登録する（ステップＳ１１６）。

以上のように、本発明の実施形態の無線基地局によれば、第２の送信方式でサウンディング情報を送信しても、復調結果に誤りがないような無線端末は、第２の送信方式を採用させることによって、ユーザデータの通信スループットの低下を抑えつつ、サウンディング情報を正常に受信することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値を用いて、サウンディング情報の送信方式を決定する。

サウンディグ送信方式決定部３５は、第１、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値を計算する演算部を含む。

図１１は、第４の実施形態の無線基地局におけるサウンディング制御の処理手順を表わすフローチャートである。これらの処理は、メモリとＣＰＵを備えたコンピュータがサウンディング制御プログラムを実行することによって行なわれる。

図１１を参照して、第４の実施形態の手順は、第１の実施形態の手順とステップＳ１１４（Ｓ４１４）が相違するだけである。以下では、相違する点について説明する。

サウンディング送信方式決定部３５が、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値を計算する（ステップＳ４１４）。

サウンディング送信方式決定部３５は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値がγ以上の場合には（ステップＳ４１４でＮＯ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第２の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ２の端末としてテーブルに登録して（ステップＳ１１５）、終了する。

サウンディング送信方式決定部３５は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値がγ未満の場合には（ステップＳ４１４でＹＥＳ）、無線端末のサウンディング情報の送信方式を第１の送信方式に決定する。サウンディング制御部１２は、通信相手の無線端末をグループ１の端末としてテーブルに登録する（ステップＳ１１６）。

以上のように、本発明の実施形態の無線基地局によれば、第２の送信方式でサウンディング情報を送信しても、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報との相関値が所定値未満とならないような無線端末は、第２の送信方式を採用させることによって、ユーザデータの通信スループットの低下を抑えつつ、サウンディング情報を正常に受信することができる。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。

（１）下りビームフォーミング
本発明の実施形態では、無線基地局の下りビームフォーミング部は、受信した最新の２つのアンテナからのサウンディグ情報を用いて、通信相手の無線端末の２つのアンテナへの指向性を有するユーザデータを出力し、無線基地局の２つのアンテナからこのような指向性を有するユーザが出力された、つまり２つのアンテナが同一のデータを出力したが、これに限定するものではない。

無線基地局の２つのアンテナから異なる信号（いわゆるＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access）、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）の場合）を出力する場合は、無線基地局のそれぞれのアンテナから出力される信号が空間多重で送られることになる。空間多重される場合、ある時刻には、無線基地局の下りビームフォーミング部は、無線端末の第１のアンテナへビームパターンが向き、第２のアンテナへヌルが向く下り信号を出力する。また、別の時刻には、無線基地局の下りビームフォーミング部は、無線端末の第１のアンテナへヌルが向き、第２のアンテナへビームパターンが向く下り信号を出力する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 無線基地局、４１，１４１，２４１ 無線端末、２，４２ 第１のアンテナ、３，４３ 第２のアンテナ、４，４４ 第１の送信制御部、５ 第２の送信制御部、６，４５ 第１の受信制御部、７，４６ 第２の受信制御部、８ 下りビームフォーミング部、９，６７ 上りビームフォーミング部、１０，４７ 変調部、１１，４８ 復調部、１２ サウンディング制御部、１３，５０ 制御データ管理部、１４，５１ ユーザデータ管理部、１５，２０，２５，３０，５２，５７，６２ ＲＦ部、１６，２１，２６，２７，５３，５８，６３ アンプ、１７，２２，５４ ＤＡＣ、１８，２３，５５ ＩＦＦＴ部、１９，２４，２９，３４，５６，６１，６６ サブキャリア配置部、２７，３２，５９，６４ ＡＤＣ、２８，３３，６０，６５ ＦＦＴ部、３５ サウンディング送信方式決定部、３６ サウンディング情報抽出部、３７ テーブル記憶部、ＳＷ スイッチ、４９ サウンディング情報生成部。

Claims (8)

1. ２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局であって、
   通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、前記無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時に多重化してサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定する決定部と、
   前記無線端末に対して、前記決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示する制御部と、
   前記無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、前記無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるビームフォーミング部とを備えた無線基地局。
2. 前記制御部は、前記決定部による決定に先立って、前記無線端末に対して、前記第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、前記第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、
   前記決定部は、前記第１の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルと、前記第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の受信レベルとを検出し、前記検出した２つの受信レベルの比較に基づいて、前記サウンディング情報の送信方式を決定する、請求項１記載の無線基地局。
3. 前記制御部は、前記決定部による決定に先立って、前記無線端末に対して、前記第２の送信方式でのサウンディング情報の送信を指示し、
   前記決定部は、前記無線端末からのサウンディング情報の復調結果に基づいて、前記サウンディング情報の送信方式を決定する、請求項１記載の無線基地局。
4. 前記制御部は、前記決定部による決定に先立って、前記無線端末に対して、前記第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、前記第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、
   前記決定部は、第１の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅と、第２の送信方式で送信されたサウンディング情報のエラーベクトル振幅とを測定し、前記測定した２つのエラーベクトル振幅に基づいて、前記サウンディング情報の送信方式を決定する、請求項１記載の無線基地局。
5. 前記制御部は、前記決定部による決定に先立って、前記無線端末に対して、前記第１の送信方式でのサウンディング情報の送信と、前記第２の送信方式でのサウンディング情報の送信とを指示し、
   前記決定部は、前記第１の送信方式で送信されたサウンディング情報と、前記第２の送信方式で送信されたサウンディング情報の相関値を算出し、前記算出した相関値に基づいて、前記サウンディング情報の送信方式を決定する、請求項１記載の無線基地局。
6. 前記無線基地局は、さらに、
   無線端末ごとに、サウンディング情報の送信方式を定めたテーブルを記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記決定部が決定した通信相手の無線端末のサウンディング情報の送信方式を前記テーブルに登録し、
   前記制御部は、前記決定部による決定に先立って、通信相手の無線端末のサウンディング情報の送信方式が既にテーブルに登録されている場合には、前記無線端末に対して、前記テーブルに登録されている送信方式でサウンディング情報を送信するように指示する、請求項１記載の無線基地局。
7. ２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局におけるサウンディング制御方法であって、
   通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、前記無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時にサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定するステップと、
   前記無線端末に対して、前記決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示するステップと、
   前記無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、前記無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるステップとを備えたサウンディング制御方法。
8. ２つのアンテナからサウンディング情報の送信が可能な無線端末と通信する無線基地局を運用するコンピュータに、
   通信相手の無線端末からの信号の受信状態に基づいて、前記無線端末におけるサウンディング情報の送信方式を、２つのアンテナから同時にサウンディング情報を送信する第１の送信方式か、２つのアンテナから互いに別個の時刻にサウンディング情報を送信する第２の送信方式のいずれにするかを決定するステップと、
   前記無線端末に対して、前記決定した方式でサウンディング情報を送信するように指示するステップと、
   前記無線端末から受信したサウンディング情報に基づいて、前記無線端末へ送信するユーザデータに指向性を持たせるステップとを実行させるための無線基地局におけるサウンディング制御プログラム。

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