JP5528820B2

JP5528820B2 - 通信装置および通信方法

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Publication number: JP5528820B2
Application number: JP2010006453A
Authority: JP
Inventors: 義三佐藤; 崇史古賀; 健雄宮田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2014-06-25
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Description

本発明は、通信装置および通信方法に関し、特に、送信信号の空間多重化可能な通信装置および通信方法に関する。

ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）、次世代ＰＨＳ(Personal Handy-Phone System)、およびＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、スループットおよび周波数利用効率の向上を狙いとして、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）が用いられている。

無線基地局から無線端末へのダウンリンク通信方式で使用されるＭＩＭＯには、ＳＴＣ（Space-Time Coding：時空間符号化）ベースのものと、ＳＭ(Spatial Multiplex：空間多重)ベースのものとがある（たとえば、特許文献１を参照）。

ＳＴＣベースでは、無線基地局は、１つの信号ストリームを、時間と空間（アンテナ）についてある規則に基づいて配列し（つまり符号化して）、符号化された信号ストリームを複数のアンテナから送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＴＣベースのダウンリンクの通信方式は、ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ａと呼ばれている。

一方、ＳＭベースでは、無線基地局は、複数の信号ストリームを複数のアンテナから同一周波数で多重送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＭベースのダウンリンクの通信方式はＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ｂと呼ばれている。

伝送路の状況によって、時空間符号化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ａ）のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合と、空間多重化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ｂ）のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合がある。一般に、伝送路の状況が良好な場合に、時空間符号化方式から空間多重化方式への切替えが行なわれる。

特開２００９−２７３１８６号公報

しかしながら、伝送路の状況の変化や無線端末のアンテナ特性などの要因によって、この切替えが成功しない場合がある。切替えが成功しないと、再度、時空間符号化方式への切替えが行なわれる。このような切替えを繰り返すことによって、データのロスが発生し、スループットが低下する。

ところで、伝送路の状況が良好の場合でも、時空間符号化方式から空間多重化方式へ切替える必要がない場合がある。たとえば、時空間符号化方式でも、要求されるスループットを実現できる場合には、空間多重化方式への切替えは不要である。

それゆえに、本発明の目的は、非空間多重化方式から空間多重化方式への切替えを必要な場合にのみ実行することができるような通信装置および通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、複数のアンテナと、通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、設定部は、自装置および通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を非空間多重化方式から空間多重化方式へ切替える。

好ましくは、通信装置は、通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間の無線通信における無線リソースの利用状況を管理するリソース管理部を備え、設定部は、無線リソースの利用状況に基づいて、非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、フレーム内のユーザデータ領域に利用可能な空きスロットがなく、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、フレーム内のスロットを用いて単位時間当りに送信可能な総データ量を超えている場合に、非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、単位時間当りに送信すべきデータ量として、通信装置がネットワークを通じて通信制御装置から受信したユーザデータの単位時間当りの受信量を算出する。

好ましくは、通信装置は、さらに、通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、設定部は、ＱｏＳに基づいて、非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、通信装置は、さらに、現在確立されているサービスフローの最小予約転送速度の合計値が、単位時間当りに送信可能な総データ量を超えていない場合に、新たなサービスフローを生成するサービスフロー生成部を備え、設定部は、単位時間当りに送信可能な総データ量に対する現在確立されているサービスフローの最小予約転送速度の合計値の比が所定の閾値を超えている場合に、非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、通信相手の他の各通信装置について単位時間当りに送信可能なデータ量を算出し、通信相手の他のすべての通信装置について算出した単位時間当りに送信可能なデータ量を合計することによって、単位時間当りに送信可能な総データ量を算出する。

好ましくは、設定部は、非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの通信品質が所定値以上である少なくとも１つの通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、通信装置は、さらに、通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、設定部は、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローのＱｏＳに基づいて、各通信装置の通信方式を空間多重化方式へ切替える。

好ましくは、設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間の１以上のサービスフローの最大維持転送速度の合計値が、各通信装置の単位時間当りに送信可能なデータ量よりも大きい場合に、各通信装置の通信方式を空間多重化方式へ切替える。

好ましくは、設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローの最大維持転送速度が、各通信装置の単位時間当りに送信処理が可能なデータ量以下の場合に、各通信装置の通信方式を空間多重化方式へ切替える。

好ましくは、設定部は、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、ＱｏＳによる許容遅延時間の制限によって、現在のフレームを先頭としたα個の連続するフレームのうちのいずれかで送信しなければならないデータ量が、１フレームで送信可能なデータ量のα倍を超えている場合に、通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、各通信装置用に利用できる送信待ちバッファがフルで、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、単位時間当りに送信可能なデータ量を超えている場合に、通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、単位時間当りに送信すべきデータ量として、通信装置がネットワークを通じて通信制御装置から受信した、他の各通信装置へのユーザデータの単位時間当りの受信量を算出する。

好ましくは、設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、１フレーム当りに送信可能なデータ量が、各通信装置用に利用できる送信待ちバッファのサイズのうち、１フレーム当りで使用可能なサイズよりも小さい場合には、通信方式を空間多重化方式に切替える。

好ましくは、設定部は、各通信装置用に利用できる送信待ちバッファのサイズを、再送周期のフレーム数で除算した値を１フレーム当りで使用可能なサイズとして算出する。

好ましくは、設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、各通信装置の単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する。

好ましくは、設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、各通信装置の１フレーム当りに送信可能なデータ量を算出する。

好ましくは、設定部は、通信品質が所定値以上の他の通信装置の場合のみ、通信方式を空間多重化方式に切替える。

本発明は、複数のアンテナを備えた通信装置の通信方法であって、通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定するステップと、設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、複数のアンテナへ出力するステップとを備え、設定するステップは、自装置および通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を非空間多重化方式から空間多重化方式へ切替えるステップを含む。

本発明によれば、非空間多重化方式から空間多重化方式への切替えを必要な場合にのみ実行することができる。

本発明の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。ＯＦＤＭＡの構成を表わす図である。通信レベルを説明するための図である。本発明の第１の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第２の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第３の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第４の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第４の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第５の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第５の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第６の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第６の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。本発明の第７の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。本発明の第７の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の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。
（無線通信システムの構成）
図１は、本発明の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

図１を参照して、この無線通信システムは、第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３ａ〜３ｎとを備える。第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３ａ〜３ｎとの間は、時空間符号化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ａ）によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式、または空間多重化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ｂ）によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式でユーザデータのダウンリンク信号が伝送される。以下、第２の通信装置３ａ〜３ｎのうちのいずれかを表わすときには、第２の通信装置３と記すことにする。

第１の通信装置２として、たとえば、無線基地局とし、第２の通信装置３ａ〜３ｎとして、たとえば無線端末とすることができる。無線基地局は、ｎ個の無線端末のうちの複数個と同時に通信が可能である。

第１の通信装置（無線基地局）２は、有線のネットワーク５を介して通信制御装置４と接続される。通信制御装置４は、第１の通信装置（無線基地局）２が通信中の第２の通信装置３ａ〜３ｎへのユーザデータをネットワーク５を通じて第１の通信装置（無線基地局）２へ送信する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態では、全無線リソースを１００％使用しても、送信できないデータがある場合に、少なくとも１つの無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（無線基地局の構成）
図２は、本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図２を参照して、この無線基地局２は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部１４とを備える。

送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio Frequency)部２０とを備える。

サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、設定されたＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、設定されたＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。

図３は、ＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。
図３を参照して、ＯＦＤＭＡフレームは、下りサブフレームと、上りサブフレームからなる。

下りサブフレームは、プリアンブルと、ＤＬ−ＭＡＰと、ＵＬ−ＭＡＰと、ダウンリンクユーザデータ領域とを含む。

プリアンブルは、同期確立などのために既知の信号が配置される。
ＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）は、下りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＤＬ−ＭＡＰには、ダウンリンクユーザデータ領域、下りのユーザデータのＭＣＳに関する情報が配置される。

ＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）は、上りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＵＬ−ＭＡＰには、アップリンクユーザデータ領域、上りのユーザデータのＭＣＳなどの情報が配置される。

ダウンリンクユーザデータ領域には、下りのユーザデータが配置される。ダウンリンクユーザデータ領域は、複数のスロットで構成される。図３では、１０人のユーザが、ダウンリンクユーザデータ領域を占有しており、空きスロットがない状態を表わしている。

上りサブフレームは、レンジング領域と、ＣＱＩＣＨ領域と、ＡＣＫＣＨ領域とアップリンクユーザデータ領域とを含む。

レンジング領域には、レンジング信号が配置される。
ＣＱＩＣＨ（channel quality information channel）領域は、チャネル品質を表わす信号が配置される。

ＡＣＫＣＨ（Acknowledgement Channel）領域は、チャネル確認応答を表わす信号が配置される。

アップリンクユーザデータ領域には、上りのユーザデータが配置される。
再び図２を参照して、ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル）に変換する。

ＣＰ付加２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

ＭＡＣ層処理部１４は、ユーザデータ送信管理部３４と、符号化部３３と、変調部３２と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部３５とを備える。

ユーザデータ送信管理部３４は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部３３は、切替部３１から指示されるＭＣＳ（Modulation and Code Scheme）の符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。

変調部３２は、切替部３１から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３へのダウンリンク信号を変調する。

復調部２５は、無線端末３からのアップリンク信号を復調する。
復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。

ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。
制御部３５は、通信レベル管理部９１と、通信品質管理部４１と、無線リソース管理部４２と、送信待ちバッファ４４と、設定部４５と、切替通知部４３とを備える。

通信レベル管理部９１は、現在のダウンリンク信号の通信レベルを管理する。
図４は、通信レベルを説明するための図である。

図４を参照して、通信レベルは、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式およびＭＣＳによって定まる。

たとえば、通信レベルが「１」は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ１／２」であり、１スロット当りの伝送量がＤ１ビットである。通信レベルが「９」は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ」であり、ＭＣＳが「６４ＱＡＭ１／２」であり、１スロット当りの伝送レートがＤ９ビットである。通信レベルがアップすると、伝送レート（ビット／スロット）が増加する。

通信レベルの値が増加する場合に、本明細書では、「通信レベルがアップ」したと記載し、通信レベルの値が減少する場合に、本明細書では、「通信レベルがダウン」したと記載する。また、同一のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式において、データレートの高いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルアップ」したと記載し、データレートの低いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルダウン」したと記載する。

通信品質管理部４１は、各無線端末３から、測定されたダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio））およびパケットエラーレート（ＰＥＲ）の通知を受け、通知された搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）およびパケットエラーレート（ＰＥＲ）を記憶する。

無線リソース管理部４２は、１個以上の無線端末との間の無線通信における無線リソースの利用状況を管理する。具体的には、無線リソース管理部４２は、ＯＦＤＭＡフレーム内のダウリンクユーザデータ領域をどの無線端末が使用しているか、利用可能な空きスロットがあるか否かを管理する。また、無線リソース管理部４２は、使用されているダウンリンクユーザデータ領域が、どの通信レベルによって通信されているかを管理する。

送信待ちバッファ４４は、通信制御装置４からネットワーク５を通じて受信した１個以上の無線端末へのユーザデータを格納する。送信待ちバッファ４４内のユーザデータは、送信先の無線端末からＡＣＫを受信したときに消去される。

設定部４５は、無線基地局２および通信相手の１個以上の無線端末を含む通信システムの能力に基づいて、通信相手の他の１個以上の無線端末へのＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の設定をＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂへ切替える。

具体的には、設定部４５は、ＯＦＤＭＡフレーム内のダウリンクユーザデータ領域に利用可能な空きスロットがない場合に、無線基地局２がネットワーク５を通じて通信制御装置４から受信し、送信待ちバッファ４４に格納された１個以上の無線端末へのユーザデータの単位時間当りの受信量を単位時間当りに送信すべきデータ量として算出する。たとえば、設定部４５は、過去１０秒間に受信したユーザデータのビット数Ｄを１０秒で除算したＤ／１０（ビット／秒）を単位時間当りに送信すべきデータ量として算出する。

また、設定部４５は、ＯＦＤＭＡフレーム内のダウリンクユーザデータ領域に利用可能な空きスロットがない場合に、ＯＦＤＭＡフレーム内のスロットを用いて単位時間当りに送信可能な総データ量として算出する。たとえば、設定部４５は、無線端末Ａがスロット数ＳＡで、通信レベルが「１」で通信し、無線端末Ｂがスロット数ＳＢで、通信レベルが「３」で通信している場合に、１秒間のＯＦＤＭＡフレームの数をｆとしたときに、（Ｄ１×ＳＡ＋Ｄ３×ＳＢ）×ｆ（ビット／秒）を単位時間当りに送信可能な総データ量として算出する。

設定部４５は、ＯＦＤＭＡフレーム内のダウリンクユーザデータ領域に利用可能な空きスロットがなく、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、ＯＦＤＭＡフレーム内のスロットを用いて単位時間当りに送信可能な総データ量を超えている場合に、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする他の１個以上の無線端末のうちのＣＩＮＲが所定値以上である少なくとも１つの無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

設定部４５は、同一のＭＩＭＯ通信方式でのＭＣＳの切替えは、通信品質管理部４１からのパケットエラーレート（ＰＥＲ）に基づいて、行なう。具体的には、設定部４５は、パケットエラーレート（ＰＥＲ）が１％以下の場合に、ＭＣＳをアップさせ、パケットエラーレート（ＰＥＲ）が５％以上の場合に、ＭＣＳをダウンさせる。

切替通知部４３は、設定部４５で通信レベルが切替えられた無線端末に対して、ダウンリンク信号のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳとを通知する信号を出力する。

（動作）
図５は、第１の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図５を参照して、設定部４５は、無線リソース管理部４２からフレーム内のダウンリンクユーザデータ領域での利用可能な空きスロットの有無についての情報を取得する（ステップＳ１０１）。

次に、設定部４５は、利用可能な空きスロットがない場合に（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、通信制御装置４からネットワーク５を通じて受信し送信待ちバッファ４４に格納されたユーザデータの単位時間当りの受信量Ａ１を算出する。ユーザデータの単位時間当りの受信量Ａ１は、単位時間当りに送信すべきデータ量を意味する（ステップＳ１０２）。

次に、設定部４５は、通信中の各無線端末について、割り当てられたスロット数とＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する。設定部４５は、各無線端末についての単位時間当りに送信可能なデータ量の合計を単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ１として算出する（ステップＳ１０３）。

設定部４５は、ユーザデータの単位時間当りの受信量Ａが単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ１よりも大きい場合に（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末があるかどうかを調べる。

設定部４５は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末がある場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、さらに、通信品質管理部４１からＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末のＣＩＮＲを取得する（ステップＳ１０６）。

設定部４５は、取得したＣＩＮＲの最大値が閾値ＴＨ１以上である場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ＣＩＮＲが最大値である無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替え（ステップＳ１０８）、さらにステップＳ１０３に戻り、単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ１を再度算出する。これは、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えた無線端末への伝送速度が変化するため、総データ量Ｒ１が変化するからである。

（効果）
以上のように、第１の実施形態では、利用可能な空きスロットがなく、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、単位時間当りに送信可能な総データ量を超えている場合に、少なくとも１つの無線端末をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、単位時間当りに送信可能な総データ量を増加させることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ＱｏＳ（Quality of Service）のＭＲＴＲの合計値（予約リソースを表わす）が全無線リソースのたとえば７０％を越えた場合に、少なくとも１つの無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図６は、本発明の第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図６を参照して、第２の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

ＱｏＳ管理部４７は、通信相手である１個以上の無線端末との間のサービスフローのＱｏＳを管理する。具体的には、ＱｏＳとして、ＭＲＴＲ（Minimum Reserved Traffic Rate：最小予約転送速度）、つまり単位時間当りの最小予約転送量を管理する。

設定部６３およびサービスフロー生成部４６は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、通信相手の各無線端末について単位時間当りに送信可能なデータ量を算出し、通信相手のすべての無線端末について算出した単位時間当りに送信可能なデータ量を合計することによって、単位時間当りに送信可能な総データ量を算出する。

たとえば、設定部６３は、無線端末Ａと通信レベルが「１」で通信し、無線端末Ｂと通信レベルが「３」で通信している場合に、１秒間のＯＦＤＭＡフレームの数をｆとし、ダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数をＡＳＬとしたときに、（Ｄ１×ＡＳＬ／２＋Ｄ３×ＡＳＬ／２）×ｆ（フレーム／秒）を単位時間当りに送信可能な総データ量として算出する。ここでは、無線端末Ａおよび無線端末Ｂに現在割り当てられているスロット数ではなく、全スロット数を無線端末Ａおよび無線端末Ｂに均等に分割して割り当てたスロット数を用いて、単位時間当りに送信可能な総データ量を算出する。

サービスフロー生成部４６は、現在確立されているサービスフローＭＲＴＲの合計が、単位時間当りに送信可能な総データ量を超えていない場合に、新たなサービスフローを生成する。

設定部６３は、単位時間当りに送信可能な総データ量に対する現在確立されているサービスフローのＭＲＴＲの合計の比が所定の閾値を超えている場合に、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする１個以上の無線端末のうちのＣＩＮＲが所定値以上である少なくとも１つの無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（動作）
図７は、本発明の第２の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図７を参照して、設定部６３は、ＱｏＳ管理部４７から現在確立中の１個以上のサービスフローのＭＲＴＲを取得し、１個以上のサービスフローのＭＲＴＲの和Ｓ１を算出する（ステップＳ２０１）。

次に、設定部６３は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数ＡＳＬを通信中の無線端末数Ｎで除算したスロット数ＳＬを算出する（ステップＳ２０２）。

次に、第ｉ番目の無線端末（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは通信中の全無線端末数）について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度と単位時間当りのフレーム数を用いて、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉを算出する（ステップＳ２０３）。

設定部６３は、各無線端末についての単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉの合計を単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ２として算出する（ステップＳ２０４）。

設定部６３は、単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ２に対するＭＲＴＲの和Ｓ１の比が閾値ＴＨ２（たとえば７０％）よりも大きい場合に（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末があるかどうかを調べる。

設定部６３は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末がある場合には（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、さらに、通信品質管理部４１からＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの無線端末のＣＩＮＲを取得する（ステップＳ２０７）。

設定部６３は、取得したＣＩＮＲの最大値が閾値ＴＨ１以上である場合には（ステップ２０８でＹＥＳ）、ＣＩＮＲが最大値である無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替え（ステップＳ２０９）、さらにステップＳ２０３に戻り、単位時間当りに送信可能な総データ量Ｒ２を再度算出する。これは、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えた無線端末への伝送速度が変化するため、総データ量Ｒ１が変化するからである。

（効果）
以上のように、第２の実施形態では、単位時間当りに送信可能な総データ量に対する現在確立されているサービスフローのＭＲＴＲの合計の比が所定の閾値を超えている場合に、少なくとも１つの無線端末をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、単位時間当りに送信可能な総データ量を増加させることができ、無線リソースに余裕を持たせ、新たに通信を要求する無線端末が発生した場合でも、通信相手に加えることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、ＭＲＴＲ（予約リソースを表わす）の合計値が単位時間当りに送信可能なデータ量を超える無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図８は、本発明の第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図８を参照して、第３の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

ＱｏＳ管理部４７は、通信相手の１個以上の無線端末との間のサービスフローのＱｏＳを管理する。具体的には、ＱｏＳとして、ＭＲＴＲ（Minimum Reserved Traffic Rate：最小予約転送速度）、つまり単位時間当りの最小予約転送量と、ＭＳＴＲ（Minimum Sustained Traffic Rate：最大維持転送速度）を管理する。

設定部６４は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、各無線端末の単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する。

設定部６４は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に、ＣＩＮＲが所定値以上であって、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする各無線端末について、その無線端末との間のサービスフローのＭＳＴＲの合計値が、その無線端末の単位時間当りに送信可能なデータ量よりも大きい場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂへ切替える。

（動作）
図９は、本発明の第３の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図９を参照して、設定部６４は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、ｉ＝１に設定して（ステップＳ４０２）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替えを判断する。

設定部６４は、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａである場合に（ステップＳ４０３でＹＥＳ）、通信品質管理部４１から第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲを取得する。

設定部６４は、第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上である場合に（ステップＳ４０４でＹＥＳ）、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信中の無線端末数Ｎで除算したスロット数ＳＬを算出する（ステップＳ４０５）。

次に、第ｉ番目の無線端末について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉを算出する（ステップＳ４０６）。

設定部６４は、ＱｏＳ管理部４７から第ｉ番目の無線端末との間の現在確立中の１個以上のサービスフローのＭＳＴＲを取得し、１個以上のサービスフローのＭＳＴＲの合計値ＭＳｉを算出する（ステップＳ４０７）。

設定部６４は、ＭＳＴＲの合計値ＭＳｉが、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉよりも大きい場合に（ステップＳ４０８でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える（ステップＳ４０９）。

設定部６４は、ｉが通信相手の無線端末数Ｎと等しくなければ（ステップＳ４１０でＮＯ）、ｉを１だけ増加して（ステップＳ４１１）、ステップＳ４０３に戻る。

（効果）
以上のように、第３の実施形態では、通信相手の各無線端末について、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａであって、送信可能なデータ量が送信許可されたデータ量よりも小さい場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、送信可能なデータ量を増加させ、データが破棄されるのを防止することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態は、ＭＲＴＲ（予約リソースを表わす）の合計値が単位時間当りに送信処理が可能なデータ量を超える無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図１０は、本発明の第４の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１０を参照して、第４の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

設定部６５は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、各無線端末の単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する。

設定部６５は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に、ＣＩＮＲが所定値以上であって、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする各無線端末について、その無線端末との間のサービスフローのＭＳＴＲの合計値が、その無線端末のＣＰＵが単位時間当りに送信処理が可能なデータ量よりも大きい場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂへ切替える。

（動作）
図１１は、本発明の第４の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図１１を参照して、設定部６５は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に（ステップＳ８０１でＹＥＳ）、ｉ＝１に設定して（ステップＳ８０２）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替えを判断する。

設定部６５は、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａである場合に（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、通信品質管理部４１から第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲを取得する。

設定部６５は、第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上である場合に（ステップＳ８０４でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＣＰＵで送信処理が可能なデータ量Ｃｉを算出する（ステップＳ８０５）。

次に、第ｉ番目の無線端末について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉを算出する（ステップＳ８０６）。

設定部６５は、ＭＳＴＲの合計値ＭＳｉが、単位時間当りに送信処理が可能なデータ量Ｃｉよりも大きい場合に（ステップＳ８０７でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える（ステップＳ８０９）。

設定部６５は、ｉが通信相手の無線端末数Ｎと等しくなければ（ステップＳ８１０でＮＯ）、ｉを１だけ増加して（ステップＳ８１１）、ステップＳ８０３に戻る。

（効果）
以上のように、第４の実施形態では、通信相手の各無線端末について、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａであって、送信処理が可能なデータ量が送信許可されたデータ量よりも小さい場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、送信処理が可能なデータ量を増加させ、データが破棄されるのを防止することができる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態は、ＱｏＳによる許容遅延時間の制限を破るため、データが破棄されると予測される無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図１２は、本発明の第５の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１２を参照して、第５の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

ＱｏＳ管理部４７は、通信相手の１個以上の無線端末との間のサービスフローのＱｏＳを管理する。具体的には、ＱｏＳとして、許容遅延時間（Torelated Latency）を管理する。

設定部６６は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、各無線端末の１フレームで送信可能なデータ量を算出する。

設定部６６は、ＣＩＮＲが所定値以上であって、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする各無線端末について、ＱｏＳによる許容遅延時間の制限によって、現在のフレームを先頭としたα個の連続するフレームのうちのいずれかで送信しなければならないデータ量が、１フレームで送信可能なデータ量のα倍を超えている場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（動作）
図１３は、本発明の第５の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図１３を参照して、設定部６６は、ｉ＝１に設定して（ステップＳ５０１）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替えを判断する。

設定部６６は、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａである場合に（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、通信品質管理部４１から第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲを取得する。

設定部６６は、第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上である場合に（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信中の無線端末数Ｎで除算したスロット数ＳＬを算出する（ステップＳ５０４）。

次に、第ｉ番目の無線端末について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、１フレーム当りで送信可能なデータ量ｄｆｉを算出する（ステップＳ５０５）。

設定部６６は、第ｉ番目の無線端末について、現在のフレームを先頭としたα個の連続するフレーム、つまり、現在のフレームが第Ｋフレームの場合には、第Ｋ〜第（Ｋ＋α−１）フレームで送信する必要のあるデータ量Ｌｉを算出する（ステップＳ５０６）。

設定部６６は、α個の連続するフレームで送信する必要のあるデータ量Ｌｉが、１フレーム当りに送信可能なデータ量ｄｆｉのα倍よりも大きい場合に（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える（ステップＳ５０８）。

設定部６６は、ｉが通信相手の無線端末数Ｎと等しくなければ（ステップＳ５０９でＮＯ）、ｉを１だけ増加して（ステップＳ５１０）、ステップＳ５０２に戻る。

（効果）
以上のように、第５の実施形態では、通信相手の各無線端末について、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａであって、現在のフレームを先頭としたα個の連続するフレームのうちのいずれかで送信しなければならないデータ量が、１フレームで送信可能なデータ量のα倍を超えている場合に、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、１フレームで送信可能なデータ量を増加させ、データが破棄されるのを防止することができる。

［第６の実施形態］
第６の実施形態は、ネットワーク５を通じて受信した単位時間当りのデータの量が、単位時間当りに送信可能なデータ量を超えているような無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図１４は、本発明の第６の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１４を参照して、第６の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

設定部６１は、単位時間当りに送信すべきデータ量として、無線基地局２がネットワーク５を通じて通信制御装置４から受信した、各無線端末へのユーザデータの単位時間当りの受信量を算出する。

設定部６１は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、各無線端末の単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する。

設定部６１は、送信待ちバッファ４４の中の、送信待ちバッファ４４のサイズを通信相手の無線端末の数で除算したサイズＳＺの領域を各無線端末用に利用できる送信待ちバッファとする。

設定部６１は、ＣＩＮＲが所定値以上であって、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする各無線端末について、その無線端末用に利用できる送信待ちバッファ４４がフルで、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、単位時間当りに送信可能なデータ量を超えている場合に、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（動作）
図１５は、本発明の第６の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図１５を参照して、設定部６１は、ｉ＝１に設定して（ステップＳ６０１）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替えを判断する。

設定部６１は、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａである場合に（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、通信品質管理部４１から第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲを取得する。

設定部６１は、第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上ある場合に（ステップＳ６０３でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末用に利用できる送信待ちバッファ４４がフルである場合に（ステップＳ６０４でＹＥＳ）、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信中の無線端末数Ｎで除算したスロット数ＳＬを算出する（ステップＳ６０５）。

次に、第ｉ番目の無線端末について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉを算出する（ステップＳ６０６）。

設定部６１は、通信制御装置４からネットワーク５を通じて受信し送信待ちバッファ４４に格納された、第ｉ番目の無線端末のユーザデータの単位時間当りの受信量Ａｉを算出する。第i番目の無線端末のユーザデータの単位時間当りの受信量Ａｉは、第ｉ番目の無線端末に単位時間当りに送信すべきデータ量を意味する（ステップＳ６０７）。

設定部６１は、ユーザデータの単位時間当りの受信量Ａｉが、単位時間当りに送信可能なデータ量ｄｉよりも大きい場合に（ステップＳ６０８でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える（ステップＳ６０９）。

設定部６１は、ｉが通信相手の無線端末数Ｎと等しくなければ（ステップＳ６１０でＮＯ）、ｉを１だけ増加して（ステップＳ６１１）、ステップＳ６０２に戻る。

（効果）
以上のように、第６の実施形態では、通信相手の各無線端末について、各無線端末用に利用できる送信待ちバッファがフルで、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、単位時間当りに送信可能なデータ量を超えている場合に、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることによって、単位時間当りに送信可能なデータ量を増加させ、データが破棄されるのを防止することができる。

［第７の実施形態］
第７の実施形態は、１フレーム当りで送信可能なデータの量が、送信待ちバッファの１フレームで使用可能なサイズよりも小さいような無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（構成）
図１６は、本発明の第７の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１６を参照して、第７の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。

設定部６２は、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の無線端末の数で除算したスロット数を用いて、各無線端末の１フレームで送信可能なデータ量を算出する。

設定部６２は、送信待ちバッファ４４の中の、送信待ちバッファ４４のサイズを通信相手の無線端末の数で除算したサイズＳＺの領域を各無線端末用に利用できる送信待ちバッファとする。

設定部６２は、各無線端末用に利用できる送信待ちバッファ４４のサイズを、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）で規定される再送周期のフレーム数で除算した値を１フレーム当りで使用可能なサイズとして算出する。

設定部６２は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に、ＣＩＮＲが所定値以上であって、ＭＡＴＲＩＸ−ＡをＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式とする各無線端末について、１フレーム当りに送信可能なデータ量が、その無線端末用に利用できる送信待ちバッファ４４のサイズのうち、１フレーム当りで使用可能なサイズよりも小さい場合には、その無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える。

（動作）
図１７は、本発明の第７の実施形態の無線基地局によるＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替動作の手順を表わすフローチャートである。

図１７を参照して、設定部６２は、新たに通信相手となる無線端末が発生した場合に（ステップＳ７０１でＹＥＳ）、ｉ＝１に設定して（ステップＳ７０２）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式の切替えを判断する。

設定部６２は、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａである場合に（ステップＳ７０３でＹＥＳ）、通信品質管理部４１から第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲを取得する。

設定部６２は、第ｉ番目の無線端末のＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上である場合に（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、フレーム内のダウンリンクユーザデータ領域の全スロット数を通信中の無線端末数Ｎで除算したスロット数ＳＬを算出する（ステップＳ７０５）。

次に、第ｉ番目の無線端末について、スロット数ＳＬとＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式と変調方式で定まる伝送速度を用いて、１フレーム当りで送信可能なデータ量ｄｆｉを算出する（ステップＳ７０６）。

設定部６２は、第ｉ番目の無線端末用の送信待ちバッファ４４のバッファサイズのうち、１フレーム当りで使用可能なバッファサイズＢｉを算出する。具体的には、設定部６２は、第ｉ番目の無線端末用に利用できる送信待ちバッファ４４のサイズを、再送周期のフレーム数で除算した値を１フレーム当りで使用可能なサイズとして算出する（ステップＳ７０７）。

設定部６２は、１フレーム当りで使用可能なバッファサイズＢｉが、１フレーム当りに送信可能なデータ量ｄｆｉよりも大きい場合に（ステップＳ７０８でＹＥＳ）、第ｉ番目の無線端末のＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替える（ステップ７０９）。

設定部６２は、ｉが通信相手の無線端末数Ｎと等しくなければ（ステップＳ７１０でＮＯ）、ｉを１だけ増加して（ステップＳ７１１）、ステップＳ７０３に戻る。

（効果）
以上のように、第７の実施形態では、通信相手の各無線端末について、１フレーム当りで送信可能なデータ量が、各無線端末用に利用できる送信待ちバッファのサイズのうち、１フレーム当りで使用可能なサイズよりも小さい場合には、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えることで、１フレーム当りで送信可能なデータ量を増加させ、最大限送信バッファを活用できるようにすることができる。

（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）第１の実施形態の切替テーブル
本発明の実施形態では、設定部は、同一のＭＩＭＯ通信方式でのＭＣＳの切替えは、通信品質管理部４１からのパケットエラーレート（ＰＥＲ）に基づいて行なうこととしたが、これに限定されるものでない。たとえば、設定部は、測定したダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）に対応する通信レベルに切替えることとしてもよい。

（２）非空間多重化方式／空間多重化方式
本発明の実施形態では、ＷｉＭＡＸの通信システムを例として用い、非空間多重化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ａ）から空間多重化方式（ＤＬＭＩＭＯＭＡＴＲＩＸ−Ｂ）への切替えを説明したが、これに限定するものではない。本発明は、他の通信システムにおける非空間多重化方式から空間多重化方式への切替えにも適用できる。

（３）ダウンリンク信号の通信品質
本発明の実施形態では、ダウンリンク信号の通信品質（ＰＥＲ、ＣＩＮＲ）は、無線端末から無線基地局へアップリンクフレームにおいて伝送されることとしたが、これに限定するものではない。たとえば、無線基地局側で、自動再送要求（Automatic Repeat Request: ARQ）やハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ）処理時のＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement)信号に基づいて、ダウンリンク信号の通信品質を算出するものとしてもよい。

（４）ＣＩＮＲ
本発明の実施形態では、ＣＩＮＲが閾値ＴＨ１以上の無線端末に限り、そのＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えたが、これに限定するものではない。たとえば、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂへの切替えが成功した履歴を有する無線端末、つまりＭＡＴＲＩＸ−Ｂへアップ後短時間で再度ＭＡＴＲＩＸ−Ａへがダウンしなかった無線端末に限り、そのＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに切替えるものとしてもよい。

（５）無線端末の速度情報など
上りのサブフレームに、レンジング信号の送信周期（レンジング周期）に関する情報、無線端末の速度情報などの制御情報を伝達するメッセージを含ませることとしてもよい。ここで、無線端末の速度情報は、無線端末のメッセージ応答速度に関する情報であるが、さらに、無線端末の通信速度、および無線端末の移動速度に関する情報を含むものとしてもよい。

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無線通信システム、２第１の通信装置（無線基地局）、３，３ａ〜３ｎ第２の通信装置（無線端末）、４通信制御装置、１０，１１アンテナ、１２送信部、１３受信部、１４ＭＡＣ層処理部、１５，２０ＲＦ部、１６ＣＰ除去部、１７ＦＦＴ部、１８，２３サブキャリア配置部、２１ＣＰ付加部、２２ＩＦＦＴ部、２４マルチアンテナ送信信号処理部、２５復調部、２６復号部、２７ユーザデータ受信管理部、３２変調部、３３符号化部、３４ユーザデータ送信管理部、３５制御部、４１通信品質管理部、４２無線リソース管理部、４３切替通知部、４４送信待ちバッファ、４５，６１〜６６設定部、４６サーブスフロー生成部、４７ＱｏＳ管理部、９１通信レベル管理部。

Claims

複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記通信装置は、
前記通信装置と前記通信相手の他の１個以上の通信装置との間の無線通信における無線リソースの利用状況を管理するリソース管理部を備え、
前記設定部は、前記無線リソースの利用状況に基づいて、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替える、通信装置。
前記設定部は、フレーム内のユーザデータ領域に利用可能な空きスロットがなく、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、前記フレーム内のスロットを用いて単位時間当りに送信可能な総データ量を超えている場合に、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替える、請求項１記載の通信装置。
前記設定部は、前記単位時間当りに送信すべきデータ量として、前記通信装置がネットワークを通じて通信制御装置から受信したユーザデータの単位時間当りの受信量を算出する、請求項２記載の通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記通信装置は、さらに、
前記通信装置と前記通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、
前記設定部は、前記ＱｏＳに基づいて、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替え、
前記通信装置は、さらに、
現在確立されているサービスフローの最小予約転送速度の合計値が、単位時間当りに送信可能な総データ量を超えていない場合に、新たなサービスフローを生成するサービスフロー生成部を備え、
前記設定部は、単位時間当りに送信可能な総データ量に対する現在確立されているサービスフローの最小予約転送速度の合計値の比が所定の閾値を超えている場合に、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替える、通信装置。
前記設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、通信相手の他の各通信装置について単位時間当りに送信可能なデータ量を算出し、通信相手の他のすべての通信装置について前記算出した単位時間当りに送信可能なデータ量を合計することによって、前記単位時間当りに送信可能な総データ量を算出する、請求項４記載の通信装置。
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの通信品質が所定値以上である少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記通信装置は、さらに、
前記通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローのＱｏＳに基づいて、前記各通信装置の通信方式を前記空間多重化方式へ切替え、
前記設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間の１以上のサービスフローの最大維持転送速度の合計値が、前記各通信装置の単位時間当りに送信可能なデータ量よりも大きい場合に、前記各通信装置の通信方式を前記空間多重化方式へ切替える、通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記通信装置は、さらに、
前記通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローのＱｏＳに基づいて、前記各通信装置の通信方式を前記空間多重化方式へ切替え、
前記設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローの最大維持転送速度が、前記各通信装置の単位時間当りに送信処理が可能なデータ量以下の場合に、前記各通信装置の通信方式を前記空間多重化方式へ切替える、通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記通信装置は、さらに、
前記通信装置と通信相手の他の１個以上の通信装置との間のサービスフローのＱｏＳを管理するＱｏＳ管理部を備え、
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置との間のサービスフローのＱｏＳに基づいて、前記各通信装置の通信方式を前記空間多重化方式へ切替え、
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、ＱｏＳによる許容遅延時間の制限によって、現在のフレームを先頭としたα個の連続するフレームのうちのいずれかで送信しなければならないデータ量が、１フレームで送信可能なデータ量のα倍を超えている場合に、通信方式を前記空間多重化方式に切替える、通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記設定部は、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、前記各通信装置用に利用できる送信待ちバッファがフルで、かつ単位時間当りに送信すべきデータ量が、単位時間当りに送信可能なデータ量を超えている場合に、通信方式を前記空間多重化方式に切替え、
前記設定部は、前記単位時間当りに送信すべきデータ量として、前記通信装置がネットワークを通じて通信制御装置から受信した、他の各通信装置へのユーザデータの単位時間当りの受信量を算出する、通信装置。
複数のアンテナと、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定する設定部と、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力する送信処理部とを備え、
前記設定部は、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替え、
前記設定部は、新たに通信相手となる他の通信装置が発生した場合に、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の各通信装置について、１フレーム当りに送信可能なデータ量が、前記各通信装置用に利用できる送信待ちバッファのサイズのうち、１フレーム当りで使用可能なサイズよりも小さい場合には、通信方式を前記空間多重化方式に切替える、通信装置。
前記設定部は、前記各通信装置用に利用できる送信待ちバッファのサイズを、再送周期のフレーム数で除算した値を１フレーム当りで使用可能なサイズとして算出する、請求項１１記載の通信装置。
前記設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、前記各通信装置の単位時間当りに送信可能なデータ量を算出する、請求項７または１０記載の通信装置。
前記設定部は、フレーム内のユーザデータ領域の全スロット数を通信相手の他の通信装置の数で除算したスロット数を用いて、前記各通信装置の１フレーム当りに送信可能なデータ量を算出する、請求項９または１１記載の通信装置。
前記設定部は、通信品質が所定値以上の他の通信装置の場合のみ、通信方式を前記空間多重化方式に切替える、請求項７〜１４のいずれか１項に記載の通信装置。
複数のアンテナを備えた通信装置の通信方法であって、
通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式を非空間多重化方式または空間多重化方式に設定するステップと、
前記設定された通信方式に基づいて、通信相手の他の１個以上の通信装置への送信信号を処理して、前記複数のアンテナへ出力するステップとを備え、
前記設定するステップは、自装置および前記通信相手の他の１個以上の通信装置を含む通信システムの能力に基づいて、前記通信相手の他の１個以上の通信装置への通信方式の設定を前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へ切替えるステップを含み、
前記通信方法は、さらに、
前記通信装置と前記通信相手の他の１個以上の通信装置との間の無線通信における無線リソースの利用状況を管理するステップを備え、
前記設定するステップは、前記無線リソースの利用状況に基づいて、前記非空間多重化方式を通信方式とする他の１個以上の通信装置のうちの少なくとも１つの通信方式を前記空間多重化方式に切替えるステップを含む、通信方法。