JP5613120B2 - 無線通信方法、及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置及び複数の端末局装置により構成される無線通信システムにおいて、通信セルが近接して複数存在する環境における無線通信方法、及び無線通信システムに関する。

５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。この無線通信システムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓのスループットを実現している。ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットであり、実際には、ＭＡＣ（Medium Access Control：メディアアクセス制御）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０Ｍｂｐｓ程度である。

更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚの周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用する技術や、複数のフレームを束ねて送信を行うフレームアグリゲーション、ブロックＡＣＫ信号による制御信号のオーバーヘッドの削減による効率化などの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である。

更に、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用する通信技術や、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速な無線通信の実現を目指している。

また、無線通信の需要が急速に高まっており、家庭や、駅等の場所に無線ＬＡＮのＡＰ（Access Point：アクセスポイント）が設置されている。しかし、通信セル（１台のＡＰと複数台のステーションとで構成される）が近接する環境では、近接する通信セルの信号が互いに干渉となり、良好な無線通信ができなくなるという問題があった。一般に、携帯電話や、無線ＬＡＮなどの無線通信システムでは、１つの無線基地局、若しくはアクセスポイントと複数のステーションとで構成される通信セルを無線ネットワークの最小単位としている。
また、無線通信の需要の高まりは、宅内・オフィス等の場所に、ＡＰの設置の増加を引き起こしている。更に、将来の集合住宅等の環境では、各家庭にＡＰを設置されることが予想され、近接する場所に複数のＡＰが設置されると、近接する通信セルの信号が互いに干渉となり、良好な無線通信ができなくなるという問題が生じる可能性が高い。

これらの問題に対して、各通信セルに異なる周波数チャネルや、異なる時間を割り当てることにより通信セル間の干渉を回避し、無線通信が行われている。
周波数チャネルにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎ／ａｃそれぞれの無線機が存在する場合、それぞれ２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚのいずれかの周波数チャネルを用いて、干渉を回避して動作している。更に、時間においては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）で送信を行うことで、異なる時間で通信を行うことにより干渉を回避している（非特許文献１）。

守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日

しかし、近接する通信セルが増加した場合、各通信セルに割り当てる無線資源（周波数チャネルや、時間）は有限であるため、１つの通信セル当たりに割り当てられる無線資源が減少し、各通信セルの平均スループットが劣化してしまうという問題がある。例えば、近接する通信セルが複数存在する場合、近接通信セルが存在しないときの平均のスループットよりも、約（１／（近接する通信セルの数））にまで低下する。

更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの順に標準化規格が進むにつれて、通信に用いる周波数帯域幅が広くなるので、近接するセル間で周波数帯域の重複を回避しつつ割り当てることができる周波数チャネルが少なくなる。その結果、同一周波数チャネルを用いて通信を行う近接通信セルが多くなる可能性がより高くなる。
しかも、無線ＬＡＮは、各通信セルが自律分散制御により成り立つ無線通信システムであるために、通信セルごとに最適な周波数チャネルや、最適な時間を割り当てることが困難である。そのため、アクセスポイントやステーションが備えている能力を発揮できないことも問題である。

そこで、自律分散制御において、通信セル間で連携して最適に時間や、周波数チャネルを割り当てる検討がなされているが、時間や無線ＬＡＮに割り当てている周波数帯域は有限であるため、大幅なスループットの向上は望めない。しかも、無線ＬＡＮにおいて、各通信セル間の通信手段が規定されていないため、現実として導入することは難しい。
同様に、自律分散制御において、通信セル間で連携して送信電力を制御する技術も検討されている。しかし、自律分散制御において、通信セルごとの最適な送信電力を決定することは困難である。しかも、干渉電力を抑圧することは、自信の通信の受信電力を低下させることになり、スループットの大幅な増加は難しい。

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、複数の通信セルが近接する状況においても、各通信セルのスループットを向上させる無線通信方法、及び無線通信システムを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の無線通信方法は、第１の基地局装置及び第１の端末局装置により構成される第１の通信セルと、第２の基地局装置及び第２の端末局装置により構成される第２の通信セルとが近接して配置されている無線通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線通信方法であって、前記第１の基地局装置から受信する信号と、前記第１の基地局装置以外の基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と前記第１の端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する測定ステップと、前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記第１の端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する電力推定ステップと、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記信号電力と前記干渉電力とから算出された信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートを読み出して選択する送信設定選択ステップと、前記送信設定選択ステップにおいて選択された変調方式及び符号化レートを用いた前記第１の基地局装置から前記第１の端末局装置への送信を行う送信ステップと、を有する。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記電力推定ステップには、前記第１の端末局装置と前記第１の基地局装置との間の伝搬チャネルの特性と、前記第１の基地局装置が前記第１の端末局装置へ送信する際の用いる前記送信ウエイトとの乗算結果に対するフロベニウスノルムの二乗値を前記信号電力として算出するステップと、前記第１の端末局装置と前記第１の基地局装置以外の基地局装置との間の伝搬チャネルの特性と該基地局装置が前記第１の端末局装置以外の端末局装置へ送信する際に用いる前記送信ウエイトとの乗算結果に対するフロベニウスノルムの二乗値を前記干渉電力として算出するステップとが含まれることを特徴とする。

また、本発明の無線通信方法は、基地局装置と通信する端末局装置及び該基地局装置を有する通信セルが複数近接して配置されている無線通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線通信方法であって、前記端末局装置が属している通信セルの前記基地局装置から受信する信号と、該端末局装置が属している通信セル以外の近接する通信セルの前記基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と該端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する測定ステップと、前記伝搬チャネルの特性に基づいて前記端末局装置それぞれに対する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記端末局装置それぞれにおける信号電力と干渉電力とを推定する電力推定ステップと、前記端末局装置ごとに、前記近接する通信セルの前記基地局装置からの干渉電力の総和と前記信号電力とから信号電力対干渉雑音電力比を算出し、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記算出した信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートの組合せを読み出して選択する送信設定選択ステップと、前記基地局装置それぞれが、前記送信設定選択ステップにおいて前記端末局装置に対して選択された変調方式及び符号化レートの組合せを用いて、自装置が属している通信セルの端末局装置に対する送信を行う送信ステップと、を有する。

また、本発明の無線通信システムは、第１の基地局装置及び第１の端末局装置を有する第１の通信セルと、第２の基地局装置及び第２の端末局装置を有する第２の通信セルとが近接して配置され、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる無線通信システムであって、前記第１の端末局装置は、前記第１の基地局装置から受信する信号と、前記第１の基地局装置以外の基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と自装置と間の伝搬チャネルの特性を測定する伝搬チャネル測定部を備え、前記第１の基地局装置は、前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記第１の端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する信号電力取得部と、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記信号電力と前記干渉電力とから算出された信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートを読み出して選択する送信設定情報選択部と、前記送信設定情報選択部が選択した変調方式及び符号化レートを用いて前記第１の端末局装置にデータを送信する第１の無線部と、を備える。

また、本発明の無線通信システムは、基地局装置と通信する端末局装置及び該基地局装置を有する通信セルが複数近接して配置され、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる無線通信システムであって、前記端末局装置は、自装置が属している通信セルの前記基地局装置から受信する信号と、該端末局装置が属している通信セル以外の近接する通信セルの前記基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と該端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する信号電力測定部を備え、前記基地局装置は、前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する信号電力取得部と、自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置ごとに、前記近接する通信セルの前記基地局装置からの干渉電力の総和と前記信号電力とから信号電力対干渉雑音電力比を算出し、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記算出した信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートの組合せを読み出して選択する送信設定情報選択部と、前記送信設定情報選択部が前記端末局装置に対して選択した変調方式及び符号化レートの組合せを用いて、該端末局装置に対する送信を行う無線部と、を備える。

この発明によれば、基地局装置と端末局装置とで形成される通信セルが近接する状況において、基地局装置は、自身の通信相手である端末局装置における信号電力及び干渉電力に基づいて、近接する通信セルから干渉を受けても当該端末局装置が正しく受信が行えるように、当該端末局装置にデータを送信する際に用いる変調方式及び符号化レートを近接する通信セルから干渉を受けることを前提に選択する。各基地局装置は、選択した変調方式及び符号化レートを用いて同時に送信することで、単位時間当たりのデータの伝送量を増加させることができ、各通信セルにおけるスループットを向上させることができる。

第１実施形態における無線通信システム１の一例を示す概念図である。 同実施形態における基地局装置１００と端末局装置２００との構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における選択テーブル１１５Ａの一例を示す図である。 同実施形態における無線通信システム１の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。 第２実施形態における基地局装置３００と端末局装置２００との構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における無線通信システムの無線パケットの送信動作を示す第１のタイムチャートである。 同実施形態における無線通信システムの無線パケットの送信動作を示す第２のタイムチャートである。 第３実施形態における無線通信システム３の構成例を示す概念図である。 同実施形態における無線通信システム３の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。 第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。 同実施形態における基地局装置５００と端末局装置６００との構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における無線通信システム４の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。

本発明の特徴は、基地局装置と端末局装置とから構成される通信セルが複数近接して配置された無線通信システムにおいて、基地局装置が、自装置と通信をしている端末局装置が他の通信セルの基地局装置から受ける干渉電力等を示す干渉情報を取得する。そして、基地局装置は、取得した干渉情報に基づいて、符号化レート及び変調方式を選択する。各通信セルの基地局装置は、干渉が存在する場合においても通信できる符号化レート及び変調方式を用いることで、各基地局装置が同時に通信を行い、各通信セルにおけるデータの伝送量を増加させる。これにより、無線通信システムにおけるスループットを向上させることができる。なお、通信セルが近接して配置されているとは、他の通信セルの基地局装置から干渉を受ける端末局装置が存在する可能性があるように通信セルが配置されていることである。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信方法、及び無線通信システムを説明する。

（Ａ．第１実施形態）
図１は、第１実施形態における無線通信システム１の一例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム１は、２つの基地局装置１００−１、１００−２と、基地局装置１００−１と無線パケット通信をする端末局装置２００-１と、基地局装置１００−２と無線パケット通信をする端末局装置２００−２とを具備している。
端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して不図示の外部ネットワークとの通信を行う。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して前述の外部ネットワークとの通信を行う。

各基地局装置１００−１、１００−２と、各端末局装置２００−１、２００−２とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて無線パケット通信を行う。また、２つの通信セル１０１−１、１０１−２における無線パケット通信は、同一の周波数チャネルを用いて行われる。無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置である。
また、図１において、通信セル１０１−１と、通信セル１０１−２とが重なり合う領域があり、当該領域において互いの無線パケット通信が干渉するために、周波数チャネルの通信帯域を通信セル１０１−１と、通信セル１０１−２とで時間軸上で按分して用いている。

基地局装置１００−１、１００−２は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどであり、端末局装置２００−１、２００−２はコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局装置１００−１、１００−２が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
基地局装置１００−１と基地局装置１００−２とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置１００−１又は基地局装置１００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置１００という。また、端末局装置２００−１と端末局装置２００−２とは同じ構成を有しており、以下、端末局装置２００−１、２００−２のいずれか、あるいは全てを示すときに端末局装置２００という。

図２は、本実施形態における基地局装置１００と端末局装置２００との構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、基地局装置１００は、アンテナ１１１と、無線部１１２と、伝搬チャネル取得部１１３と、信号電力取得部１１４と、情報記憶部１１５と、送信設定情報選択部１１６と、ネットワークインターフェース１１７と、送信信号生成部１１８とを備えている。

無線部１１２は、アンテナ１１１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを信号電力取得部１１４と、伝搬チャネル取得部１１３と、ネットワークインターフェース１１７とに出力する。また、無線部１１２は、送信信号生成部１１８から入力される送信信号を、アンテナ１１１を介して送信する。

伝搬チャネル取得部１１３は、無線部１１２が端末局装置２００から受信した無線パケットに基づいて、自装置と当該端末局装置２００との間の伝搬チャネルの特性を推定する。また、伝搬チャネル取得部１１３は、推定した伝搬チャネルの特性を示す情報を信号電力取得部１１４に出力する。なお、伝搬チャネル取得部１１３は、例えば、無線パケットに含まれる既知信号（トレーニング信号や、プリアンブルなど）を用いて、伝搬チャネルの特性の推定を行う。

信号電力取得部１１４は、無線部１１２から入力された無線パケットに含まれる通知信号から信号電力Ｓと干渉電力Ｉとを算出する。ここで、通知信号は、端末局装置２００から送信される信号であって、当該端末局装置２００と基地局装置１００との間の伝搬チャネルや当該端末局装置２００が他の通信セル１０１から受ける干渉電力を示す信号である。例えば、伝搬チャネルＨから信号電力Ｓを算出する場合、信号電力Ｓは次式（１）で表される。

式（１）において、「‖ ‖_Ｆ」はフロベニウスノルムを示している。同様な計算により、干渉電力Ｉも算出することができる。なお、基地局装置１００と、端末局装置２００が複数のアンテナを備えている場合、伝搬チャネルＨは行列でも構わない。
また、信号電力取得部１１４は、算出した信号電力Ｓ及び干渉電力Ｉを情報記憶部１１５に記憶させる。

情報記憶部１１５には、信号電力取得部１１４により算出された信号電力Ｓ及び干渉電力Ｉが記憶される。また、情報記憶部１１５には、選択テーブル１１５Ａが記憶されている。選択テーブル１１５Ａには、変調方式及び符号化レートの組合せが信号電力対干渉雑音電力比に対応付けられて記憶されている。

図３は、本実施形態における選択テーブル１１５Ａの一例を示す図である。同図に示す例では、変調方式としてＢＰＳＫと、ＱＰＳＫと、１６ＱＡＭと、６４ＱＡＭとがあり、符号化レートとして１／２と、３／４と、５／６とがあり、１２通りの組合せが信号電力干渉雑音電力比に対応付けられている。この組合せは、端末局装置２００における信号電力対干渉雑音電力比がある値のときに、誤りなく無線パケットを受信できる変調方式と符号化レートの組合せのうち、伝送レートが高い変調方式と符号化レートの組合せが対応付けられている。この変調方式と符号化レートとの組合せは、端末局装置２００の受信能力に応じて定められる。
基地局装置１００から端末局装置２００にデータの送信が行われるとき、選択テーブル１１５Ａに基づいて、信号電力対干渉雑音電力比に応じた変調方式及び符号化レートの組合せが選択される。ここで、信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲは、信号電力Ｓと干渉電力Ｉと雑音電力Ｎとに基づいて算出され、単位が［ｄＢ］である場合、次式（２）を用いて算出される。

図２に戻り、基地局装置１００の構成についての説明を続ける。
送信設定情報選択部１１６は、情報記憶部１１５に記憶されている信号電力Ｓ及び干渉電力Ｉを読み出し、信号電力対干渉雑音電力比を算出する。このとき、雑音電力Ｎは、無線部１１２が受信した無線パケット以外の信号の電力から算出するようにしてもよいし、予め定められた電力値を用いるようにしてもよい。送信設定情報選択部１１６は、算出した信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートの組合せを情報記憶部１１５の選択テーブル１１５Ａから読み出し、読み出した変調方式及び符号化レートを示す送信設定情報を送信信号生成部１１８に出力する。

ネットワークインターフェース１１７は、無線部１１２から入力された無線パケットを、外部のネットワークにおいて用いられているパケットの形式に変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース１１７は、外部のネットワークから受信したパケットのうち、自装置と同一の通信セルに属する端末局装置２００宛てのパケットを無線パケットの形式に変換して送信信号生成部１１８に出力する。

送信信号生成部１１８には、送信設定情報選択部１１６から送信設定情報が入力され、ネットワークインターフェース１１７から無線パケットが入力される。送信信号生成部１１８は、入力された送信設定情報に基づいて、無線パケットから送信信号を生成し、生成した送信信号を無線部１１２に出力する。

続いて、端末局装置２００の構成について説明する。図２に示すように、端末局装置２００は、アンテナ２１１と、無線部２１２と、信号電力測定部２１３と、伝搬チャネル測定部２１４と、情報記憶部２１５と、通知信号生成部２１６とを備えている。
無線部２１２は、アンテナ２１１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを信号電力測定部２１３と、伝搬チャネル測定部２１４とに出力する。また、無線部２１２は、通知信号生成部２１６から入力される無線パケットを、アンテナ２１１を介して送信する。

信号電力測定部２１３は、無線部２１２から入力される無線パケットの電力を測定する。このとき、信号電力測定部２１３は、自装置が属する通信セルから受信する無線パケットの電力を信号電力とし、自装置が属する通信セル以外の他の通信セルから受信する無線パケットの電力を干渉電力として測定する。信号電力測定部２１３は、測定した信号電力及び干渉電力を示す干渉情報を情報記憶部２１５に記憶させる。

伝搬チャネル測定部２１４は、無線部１１２から入力される無線パケットのうち、自装置が属する通信セルの基地局装置１００から送信された無線パケットと、自装置が属する通信セル以外の他の通信セルの基地局装置１００から送信された無線パケットとを用いて、伝搬チャネルの特性を測定する。伝搬チャネルの特性の測定は、例えば、無線ＬＡＮにおいて用いられているように、基地局装置１００から既知信号（トレーニング信号、プリアンブル）を用いて行う。また、伝搬チャネル測定部２１４は、測定した伝搬チャネルの特性を示す情報を情報記憶部２１５に記憶させる。

情報記憶部２１５は、信号電力測定部２１３が測定した干渉情報と、伝搬チャネル測定部２１４が測定した伝搬チャネルの特性を示す情報とを記憶する。
通知信号生成部２１６は、情報記憶部２１５に記憶されている干渉情報、及び伝搬チャネルの特性を示す情報を読み出し、読み出した情報を含む通知信号を生成する。通知信号生成部２１６は、生成した通知信号を無線部２１２に出力する。

続いて、本実施形態の無線通信システム１における無線通信方法の処理について具体的に説明する。
図４は、本実施形態における無線通信システム１の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。ここでは、基地局装置１００−１では端末局装置２００−１宛ての送信データが生起し、基地局装置１００−２でも端末局装置２００−２宛ての送信データが生起している場合について説明する。また、「基地局装置１００−１のランダム時間」が「基地局装置１００−２のランダム時間」より短いものとする。ランダム時間は、乱数に基づいて設定される期間であり、当該期間に亘ってキャリアセンス（Carrier Sense：ＣＳ）を行い、当該期間おいて他の装置が送信した信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、呼出信号を送信する。呼出信号には、宛先を示す宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置１００のアドレスと、伝搬チャネル推定用の既知信号とが含まれている。なお、周辺通信セルとは、近接する通信セルのことである。

時刻ｔ４１において、基地局装置１００−１は、端末局装置２００−１を宛先とし基地局装置１００−２を周辺通信セルのアドレスとする呼出信号を送信する。このとき、端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１が送信した呼出信号を受信し、受信した呼出信号に含まれている既知信号に基づいて、伝搬チャネルの測定を行うとともに、信号電力を測定する。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−１が送信した呼出信号を受信し、伝搬チャネルの測定を行うとともに、干渉電力を測定する。

所定の期間Ｔが経過した後、時刻ｔ４２において、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、呼出信号を送信する。この呼出信号は、宛先が端末局装置２００−２であり、周辺通信セルの基地局装置１００のアドレスが基地局装置１００−１である。このとき、端末局装置２００−２は、時刻ｔ４１における端末局装置２００−１と同様に、伝搬チャネルの測定を行うとともに、信号電力を測定する。また、端末局装置２００−１は、伝搬チャネルの測定を行うとともに、干渉電力を測定する。

最後の呼出信号を受信してから所定の期間Ｔが経過した後、時刻ｔ４３において、端末局装置２００−１、２００−２は、自装置が属する通信セルの基地局装置１００を宛先とする応答信号を送信する。この応答信号には、伝搬チャネル、若しくは干渉情報が含まれている。このとき、各端末局装置２００が互いに直交する符号、例えば、ＣＤＭＡ通信における拡散符号を用いる場合、端末局装置２００−１と端末局装置２００−２とが同時に応答信号を送信するようにしてもよい。直交する符号を用いない場合、各端末局装置２００は、例えば、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号を送信するようにしてもよい。

時刻ｔ４４において、基地局装置１００−１は、受信した応答信号によって端末局装置２００−１から通知された干渉情報に基づいて、変調方式及び符号化レートの選択を行う。基地局装置１００−１は、選択した変調方式及び符号化レートを用いて、データ１を含む無線パケットを端末局装置２００−１に送信する。また、基地局装置１００−２は、同様に、変調方式及び符号化レートの選択し、選択した変調方式及び符号化レートを用いて、データ２を含む無線パケットを端末局装置２００−２に送信する。
このとき、基地局装置１００−１及び基地局装置１００−２は、各端末局装置２００における干渉の状況に応じた変調方式及び符号化レートを選択しているので、無線パケットを同時に送信することができる。

データ１及びデータ２の送信の後に期間Ｔが経過した後の時刻ｔ４５において、宛先の端末局装置２００−１、２００−２は、受信信号に含まれている無線パケットを誤りなく復号した場合、無線パケットを受信後の期間Ｔが経過した後に確認信号ＡＣＫを基地局装置１００−１、１００−２に送信する。このとき、応答信号と同様に、直交する符号を用いて送信する場合、同時に送信してもよい。また、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次確認信号ＡＣＫを送信するようにしてもよい。

上述のように、基地局装置１００と端末局装置２００とから構成される通信セル１０１が複数近接して配置された無線通信システム１において、基地局装置１００が、自装置と通信をしている端末局装置２００が他の通信セルの基地局装置１００から受ける干渉電力等を示す干渉情報を取得する。そして、基地局装置１００は、干渉電力が存在する状態であっても、端末局装置２００における干渉電力を考慮して変調方式や符号化レートを制御することにより各通信セルの通信を成立させる。これにより、各基地局装置１００が同時に通信を行い、各通信セルにおけるデータの伝送量を増加させることができ、無線通信システム１におけるスループットを向上させることができる。

（Ｂ．第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、各基地局装置が無線パケットを同時に送信することができる変調方式及び符号化レートを用いた場合の合計伝送時間と、各基地局装置が無線パケットを同時に送信しない場合の合計伝送時間とを比較し、合計伝送時間が小さい方を選択する。これにより、更に、スループットの向上を図り、より効率よく通信を行うことができる。

図５は、第２実施形態における基地局装置３００と端末局装置２００との構成を示す概略ブロック図である。以下、基地局装置３００及び端末局装置２００において、第１実施形態（図２）の基地局装置１００及び端末局装置２００と同じ部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。同図に示すように、本実施形態の基地局装置３００は、更に、伝送時間算出部３１９を備えている点が、第１実施形態の基地局装置１００と異なる。
伝送時間算出部３１９は、情報記憶部１１５に記憶されている送信設定情報を読み出し、読み出した送信設定情報に基づいてデータの送信に要する伝送時間の算出を行う。伝送時間算出部３１９は、算出した伝送時間に基づいて、送信設定情報を用いて周辺セルの基地局装置３００と同時に送信を行うか、周辺セルの基地局装置３００と異なる時間に送信を行うかのいずれか一方を選択する。ここで、周辺セルの基地局装置３００と異なる時間に送信を行う際には、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ等を用いた送信を行う。

次に、第２実施形態における無線通信方法の処理について具体的に説明する。
図６は、本実施形態における無線通信システムの無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。ここでは、無線通信システムは、２つの基地局装置３００−１、３００−２と、端末局装置２００−１、２００−２とを具備しており、それぞれの装置が第１実施形態の図１に示した状態と同じ位置関係にある場合について説明する。また、基地局装置３００−１と端末局装置２００−１とは通信セル３０１−１に属し、基地局装置３００−２と端末局装置２００−２とは通信セル３０１−２に属しているものとする。

図６において、基地局装置３００−１では端末局装置２００−１宛の送信データが生起し、基地局装置３００−２では端末局装置２００−１宛の送信データが生起している。
時刻ｔ６１において、基地局装置３００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）の結果、他の信号を検出しないためアイドル中と判定し、宛先アドレスとしての端末局装置２００−１のアドレスと、周辺通信セルの基地局装置３００−２のアドレスと、伝搬チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を送信する。このとき、端末局装置２００−１は、受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルを測定するとともに、信号電力を測定する。また、端末局装置２００−２は、受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルを測定するとともに、干渉電力を測定する。

基地局装置３００−１が呼出信号を送信してから期間Ｔが経過した時刻ｔ６２において、基地局装置３００−２は、宛先アドレスとして端末局装置２００−２のアドレスと、周辺通信セルの基地局装置３００−２のアドレスと、伝搬チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を送信する。このとき、端末局装置２００−２は、受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルを測定するとともに、信号電力を測定する。また、端末局装置２００−１は、受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルを測定するとともに、干渉電力を測定する。

最後の呼出信号を受信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ６３において、端末局装置２００−１、２００−２は、応答信号を送信する。この応答信号には、伝搬チャネル、若しくは干渉情報が含まれている。このとき、各端末局装置２００は、互いに直交する符号を用いて応答信号を同時に送信してもよいし、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号を送信してもよい。

次に、基地局装置３００−１、３００−２は、受信した応答信号に含まれる干渉情報に基づいて、変調方式と符号化レートの選択を行う。その後、基地局装置３００−１、３００−２は、それぞれ、送信設定情報を用いた際の合計伝送時間Ｔ_１、Ｔ_２を次式（３−１）、（３−２）を用いて算出する。

式（３−１）におけるＴ_Ｄ１は、通信セル３０１−１における送信データ量及び送信設定情報から算出される伝送時間である。また、式（３−２）におけるＴ_Ｄ２は、通信セル３０１−２における送信データ量及び送信設定情報から算出される伝送時間である。Ｔ_Ｏは、図６におけるデータ伝送以外で発生する伝送に係るオーバーヘッドの時間である。
また、基地局装置３００−１、３００−２において、伝送時間算出部３１９は、同時に無線パケット送信しない場合の合計伝送時間Ｔ´_１、Ｔ´_２を次式（４−１）、（４−２）を用いて算出する。

式（４−１）におけるＴ´_Ｄ１は、通信セル３０１−１において、基地局装置３００−１が基地局装置３００−２と同時に無線パケットを送信せずに、周辺通信セルの基地局装置３００−２と異なるタイミングで送信した場合の伝送時間である。この伝送時間Ｔ´_Ｄ１は、例えば、端末局装置２００−１の信号電力に応じて選択された変調方式及び符号化レートを用いて、ＣＳＭＡ／ＣＡ等の公知の方法でデータを送信した際に要する時間である。なお、変調方式及び符号化レートは、基地局装置３００−１と端末局装置２００−１との間の伝搬チャネルに基づいて選択してもよい。
また、式（４−１）におけるＴ´_Ｄ２は、通信セル３０１−２において、基地局装置３００−２が基地局装置３００−１と同時に無線パケットを送信せずに、周辺通信セルの基地局装置３００−１と異なるタイミングで送信した場合の伝送時間である。この伝送時間Ｔ´_Ｄ２は、伝送時間Ｔ´_Ｄ１と同様に、例えば、端末局装置２００−２の信号電力に応じて選択された変調方式及び符号化レートを用いて、ＣＳＭＡ／ＣＡ等の公知の方法でデータを送信した際に要する時間である。なお、変調方式及び符号化レートは、基地局装置３００−２と端末局装置２００−２との間の伝搬チャネルに基づいて選択してもよい。
また、Ｔ´_Ｏは、データを送信した場合のデータ伝送以外で発生する伝送に係るオーバーヘッドの時間である。

端末局装置２００が応答信号を送信した後に期間Ｔが経過した時刻ｔ６４において、基地局装置３００−１は、伝送時間算出部３１９が算出した合計伝送時間Ｔ１、Ｔ´１を示す通知信号を生成し、無線部１１２が通知信号を周辺通信セルの基地局装置３００−２に送信する。
時刻ｔ６５において、基地局装置３００−２は、伝送時間算出部３１９が算出した合計伝送時間Ｔ２、Ｔ´２を示す通知信号を生成し、無線部１１２が通知信号を周辺通信セルの基地局装置３００−１に送信する。
各基地局装置３００において、伝送時間算出部３１９は、基地局装置３００−１、３００−２が互いに交換した合計伝送時間に基づいて、次式（５−１）、（５−２）を用いて最大伝送時間Ｔ_ｍａｘ、Ｔ´_ｍａｘを算出する。

式（５−１）、（５−２）において、「ｍａｘ（ａ，ｂ）」は、ａとｂとのうち大きい値を出力する関数である。
基地局装置３００−１、３００−２は、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘ、Ｔ´_ｍａｘを比較し、最大伝送時間Ｔ´_ｍａｘが最大伝送時間Ｔ_ｍａｘより大きい場合（Ｔ_ｍａｘ＜Ｔ´_ｍａｘ）、同時に無線パケットを送信することを選択する。
時刻ｔ６６において、基地局装置３００−１は、送信設定情報選択部１１６が選択した送信設定情報に基づいて、データ１を含む無線パケットを端末局装置２００−１に送信する。このとき同じタイミングで、基地局装置３００−２は、送信設定情報選択部１１６が選択した送信設定情報に基づいて、データ２を含む無線パケットを端末局装置２００−２に送信する。

データ１及びデータ２の送信の後に期間Ｔが経過した後の時刻ｔ６７において、宛先の端末局装置２００−１、２００−２は、受信信号に含まれている無線パケットを誤りなく復号すると、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００−１、１００−２に送信する。

図７は、本実施形態における無線通信システムの無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。同図は、式（５−１）、（５−２）を用いて算出した最大伝送時間Ｔ_ｍａｘ、Ｔ´_ｍａｘが、「Ｔ_ｍａｘ＜Ｔ´_ｍａｘ」の場合を示している。
同図において、時刻ｔ７１から時刻ｔ７５までの処理は、図６の時刻ｔ６１から時刻ｔ６５までの処理と同じであるので、その説明を省略する。
基地局装置３００−１、３００−２は、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘ、Ｔ´_ｍａｘを比較し、最大伝送時間Ｔ´_ｍａｘが最大伝送時間Ｔ_ｍａｘより小さい場合（Ｔ_ｍａｘ＞Ｔ´_ｍａｘ）、同時に無線パケットを送信せずに、互いの無線パケットが干渉を起こさないように異なるタイミングで無線パケットを送信する。

時刻ｔ７６において、基地局装置３００−１は、周辺通信セル３０１−２の基地局装置３００−２と異なるタイミングで、データ１を含む無線パケットを端末局装置２００−１に送信する。
データ１の送信の後に期間Ｔが経過した後の時刻ｔ７７において、宛先の端末局装置２００−１は、受信信号に含まれている無線パケットを誤りなく復号すると、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００−１に送信する。また、図７には図示していないが、端末局装置２００−１が確認信号ＡＣＫを送信した後に、基地局装置３００−２は、基地局装置３００−１と同様に、データ２を含む無線パケット端末局装置２００−２に送信する。
なお、基地局装置３００−１、３００−２は、同時に無線パケットを送信しない場合、端末局装置２００との間の伝搬チャネルに応じて、変調方式及び符号化レートを選択するようにしてもよい。

上述のように、本実施形態における基地局装置３００は、各端末局装置２００が受ける干渉に応じて選択された変調方式及び符号化レートを用いて同時に送信してデータを伝送した際に要する時間と、同時に送信せずにデータを伝送した際に要する時間とを比較し、より短時間でデータを伝送できる方を選択する。
これにより、スループットが向上する送信方法を選択することにより、より効率よく通信を行うことができる。

（Ｃ．第３実施形態）
次に、３つの通信セルが近接して配置されている場合における、無線通信方法の処理について説明する。この場合、３つの通信セルの基地局装置が同時に送信する。

図８は、第３実施形態における無線通信システム３の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム３は、３つの基地局装置１００−１、１００−２、１００−３と、基地局装置１００−１と無線パケット通信を行う端末局装置２００−１と、基地局装置１００−２と無線パケット通信を行う端末局装置２００−２と、基地局装置１００−３と無線パケット通信を行う端末局装置２００−３とを具備している。

端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して、不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して外部のネットワークと通信を行う。また、端末局装置２００−３は、基地局装置１００−３がなす通信セル１０１−３に属し、基地局装置１００−３を介して外部のネットワークと通信を行う。

また、図８に示すように、基地局装置１００−１から端末局装置２００−１、２００−２、２００−３までの間の伝搬チャネルをＨ_１、Ｇ_１，２、Ｇ_１，３とする。また、基地局装置１００−２から端末局装置２００−１、２００−２、２００−３までの間の伝搬チャネルをＧ_２，１、Ｈ_２、Ｇ_２，３とする。また、基地局装置１００−３から端末局装置２００−１、２００−２、２００−３までの間の伝搬チャネルをＧ_３，１、Ｇ_３，２、Ｈ_３とする。
また、本実施形態における基地局装置１００及び端末局装置２００は、第１実施形態（図２）と同じ構成であるので、その説明を省略する。

図９は、本実施形態における無線通信システム３の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。
基地局装置１００−１では端末局装置２００−１宛ての送信データが生起し、基地局装置１００−２では端末局装置２００−２宛ての送信データが生起し、基地局装置１００−３では端末局装置２００−３宛ての送信データが生起している。

時刻ｔ９１において、基地局装置１００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、端末局装置２００−１を宛先アドレスとし、周辺通信セルの基地局装置１００−２、１００−３のアドレスを含む呼出信号を送信する。

基地局装置１００−１が呼出信号を送信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ９２において、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンスを行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、端末局装置２００−２を宛先アドレスとし、周辺通信セルの基地局装置１００−１、１００−３のアドレスを含む呼出信号を送信する。

基地局装置１００−２が呼出信号を送信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ９３において、基地局装置１００−３は、基地局装置１００−１、１００−２と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンスを行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、端末局装置２００−３を宛先アドレスとし、周辺通信セルの基地局装置１００−１、１００−２のアドレスを含む呼出信号を送信する。

各呼出信号により指定された各端末局装置２００−１〜２００−３は、周辺通信セルの基地局装置１００ごとに、当該基地局装置１００から呼出信号を受信した際に、呼出信号から信号電力又は干渉電力の測定とともに、伝搬チャネル測定を行う。
基地局装置１００−３が呼出信号を送信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ９３において、各端末局装置２００は、測定した伝搬チャネル、あるいは、信号電力及び干渉電力を含む応答信号を、自装置が属する通信セルの基地局装置１００に送信する。このとき直交する符号を用いて同時に送信してもよいが、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次応答信号を送信してもよい。

各基地局装置１００−１〜１００−３は、自装置が属する通信セルの端末局装置２００から受信した応答信号に基づいて、変調方式及び符号化レートを選択する。
時刻ｔ９５において、各基地局装置１００−１〜１００−３は、それぞれが選択した変調方式及び符号化レートに基づいて、各端末局装置２００−１〜２００−３にデータ１〜３を送信する。

各端末局装置２００−１〜２００−３は、受信信号に含まれている無線パケットを誤りなく復号した場合、無線パケットを受信後の期間Ｔが経過した時刻ｔ９６において、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００−１〜１００−３に送信する。このとき、応答信号と同様に、直交する符号を用いて送信する場合、同時に送信してもよい。また、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次確認信号ＡＣＫを送信するようにしてもよい。

ここで、通信セル１０１が３つ存在する際の送信設定情報の選択方法の一例を説明する。基地局装置１００−１に備えられている信号電力取得部１１４は、次式（６）を用いて、信号電力Ｓ_１を算出する。

また、基地局装置１００−１に備えられている信号電力取得部１１４は、次式（７）を用いて、干渉電力Ｉ_１を算出する。

このとき、基地局装置１００−１に備えられている信号電力取得部１１４は、端末局装置２００−１における信号電力対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）を、次式（８）を用いて算出する。

同様に、基地局装置１００−２に備えられている信号電力取得部１１４は端末局装置２００−２における信号電力対干渉雑音電力比を算出し、基地局装置１００−３に備えられている信号電力取得部１１４は端末局装置２００−３における信号電力対干渉雑音電力比を算出する。

以上のように、３つの通信セルが近接して配置されている場合においても、各基地局装置１００は、自装置と無線パケット通信を行う端末局装置２００における信号電力対干渉雑音電力比に基づいて、変調方式及び符号化レートを選択することで、各基地局装置１００が同時に無線パケットを送信しても、各端末局装置２００において誤りなく無線パケットを受信できるようにしている。これにより、無線通信システム３におけるスループットを向上させることができる。

ここでは、３つの通信セルが近接して配置されている場合について説明したが、Ｎ個の通信セルが近接して配置されている場合においても、同様に、送信設定情報を選択して、各基地局装置１００から無線パケットを同時に送信するようにしてもよい。
ここで、第ｎ番目（ｎ＝１，…，Ｎ）の通信セルに属する端末局装置２００における信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_ｎは、次式（９）により算出される。

ここで、Ｓ_ｎは第ｎ番目の通信セルの基地局装置１００と端末局装置２００との間の信号電力である。また、Ｇ_ｉ，ｎは近接する第ｉ番目の通信セルの基地局装置１００との間の伝搬チャネルである。
このように、信号電力対干渉雑音電力比を算出することにより、Ｎ個の通信セルが近接して配置されている場合においても、各基地局装置１００において送信設定情報を選択することができる。各基地局装置１００において、選択した送信設定情報に基づいて、無線パケットを同時に送信することにより、各端末局装置２００において無線パケットを誤りなく受信することができ、無線通信システム３のスループットを向上させることができる。

なお、第３実施形態において、第２実施形態における基地局装置３００を基地局装置１００に替えて用いるようにしてもよい。すなわち、第３実施形態と第２実施形態とを組み合わせるようにしてもよい。周辺通信セルが複数存在する場合においても、各基地局装置３００が、端末局装置２００における干渉に基づいて選択した送信設定情報で達成できる合計伝送時間と、一般的なの通信方法（例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ等）を用いた場合の合計伝送時間とを比較し、合計伝送時間が小さい方を選択することができる。その結果、無線通信システム３のスループットを向上させることができる。

（Ｄ．第４実施形態）
次に、第４実施形態における無線通信システムについて説明する。第４実施形態では、第１又は第２実施形態における基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いて、同じ通信セルに属する複数の端末局装置に対して、無線パケットを同時に送信する。

図１０は、第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム４は、２つの基地局装置５００−１、５００−２と、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いて基地局装置５００−１と無線パケット通信を同時に行う端末局装置６００−１、６００−３と、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いて基地局装置５００−２と無線パケット通信を同時に行う端末局装置６００−２、６００−４とを具備している。端末局装置６００−１、６００−３は、基地局装置５００−１を介して、不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末局装置６００−２、６００−４は、基地局装置５００−２を介して、不図示の外部のネットワークと通信を行う。

また、同図に示すように、基地局装置５００−１と、端末局装置６００−１、６００−２、６００−３、６００−４との間の伝搬チャネルをＨ_１、Ｇ_２、Ｈ_３、Ｇ_４とする。また、基地局装置５００−２と、端末局装置６００−１、６００−２、６００−３、６００−４との間の伝搬チャネルをＧ_１、Ｈ_２、Ｇ_３、Ｈ_４とする。
基地局装置５００−１と基地局装置５００−２とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置５００−１又は基地局装置５００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置５００という。また、端末局装置６００−１と端末局装置６００−２とは同じ構成を有しており、以下、端末局装置６００−１、６００−２のいずれか、あるいは全てを示すときに端末局装置６００という。

図１１は、本実施形態における基地局装置５００と端末局装置６００との構成を示す概略ブロック図である。基地局装置５００は、複数のアンテナ５１１と、自装置が属する通信セル内の複数の端末局装置６００とマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた空間多重による無線パケット通信を行う無線部５１２とを、アンテナ１１１及び無線部１１２に替えて備えている点が、第１実施形態の基地局装置１００と異なる。基地局装置５００において、基地局装置１００と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。無線部５１２は、複数のアンテナ５１１の出力を合成することにより、複数のアンテナ５１１からなるアレー・アンテナの指向性を任意に変化させ、あるいはヌル点を作り出すことができる。これにより、基地局装置５００は、空間的に離れた複数のビームを形成して、同一時刻、同一周波数チャネルで空間多重通信を行う。

端末局装置６００は、複数のアンテナ６１１と、自装置が属する通信セルの基地局装置５００とマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた空間多重による無線パケット通信を行う無線部６１２とを、アンテナ２１１及び無線部２１２に替えて備えている点が、第１実施形態の端末局装置２００と異なる。端末局装置６００において、端末局装置２００と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。無線部６１２は、無線部５１２と同様に、空間的に離れた複数のビームを形成して、同一時刻、同一周波数チャネルで空間多重通信を行う。

図１２は、本実施形態における無線通信システム４の無線パケットの送信動作を示すタイムチャートである。基地局装置５００−１では端末局装置６００−１、６００−３宛の送信データが生起し、基地局装置５００−２では端末局装置６００−２、６００−４宛の送信データが生起している。
時刻ｔ１２１において、基地局装置５００−１は、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出せずにアイドル中と判定すると、端末局装置６００−１、６００−２を宛先アドレスとし、周辺通信セルの基地局装置５００−２のアドレスを含む呼出信号を送信する。このとき、各端末局装置６００−１〜６００−４は、基地局装置５００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルの測定を行う。

基地局装置５００−１が呼出信号を送信してから期間Ｔが経過した後の時刻ｔ１２２において、基地局装置５００−２は、基地局装置５００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンスを行い、他の信号を検出せずにアイドル中と判定すると、端末局装置６００−２、６００−４を宛先アドレスとし、周辺通信セルの基地局装置５００−１のアドレスを含む呼出信号を送信する。このとき、各端末局装置６００−１〜６００−４は、基地局装置５００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルの測定を行う。
基地局装置５００−２が呼出信号を送信してから期間Ｔが経過した後のｔ１２３において、各端末局装置６００は、測定した伝搬チャネルを含んだ応答信号を、自装置が属する通信セルの基地局装置５００に送信する。

各端末局装置６００が応答信号を送信してから期間Ｔが経過した後の時刻ｔ１２４において、基地局装置５００−１は、受信した応答信号によって通知された伝搬チャネルから算出した送信ウエイトを含む通知信号を、周辺通信セルの基地局装置５００−２に送信する。
基地局装置５００−１が通信信号を送信してから期間Ｔが経過した後の時刻ｔ１２５において、基地局装置５００−２は、受信した応答信号によって通知された伝搬チャネルから算出した送信ウエイトを含む通知信号を、周辺通信セルの基地局装置５００−１に送信する。

時刻ｔ１２６において、基地局装置５００−１は、端末局装置６００−１、６００−３ごとに選択した送信設定情報に基づいて、データ１−１、１−２を端末局装置６００−１、６００−３にマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線パケットを送信する。また、基地局装置５００−２は、端末局装置６００−２、６００−４ごとに選択した送信設定情報に基づいて、データ２−１、２−２を端末局装置６００−２、６００−４にマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線パケットを送信する。

各基地局装置５００がデータを含む無線パケットを送信してから期間Ｔが経過した後の時刻ｔ１２７において、各端末局装置６００は、誤りなくパケット信号を復号すると、自装置と同じ通信セルに属する基地局装置５００に確認信号ＡＣＫを送信する。このとき直交する符号を用いて同時に送信してもよいし、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次確認信号を送信してもよい。

ここで、基地局装置５００−１に備えられている信号電力取得部１１４は、端末局装置６００−１における信号電力Ｓ_１及び干渉電力Ｉ_１を以下のように算出する。なお、マルチユーザＭＩＭＯ通信における、基地局装置５００−１から端末局装置６００−１に対する送信ウエイトをＶ_１とし、基地局装置５００−１から端末局装置６００−３に対する送信ウエイトをＶ_３とし、基地局装置５００−２から端末局装置６００−２に対する送信ウエイトをＶ_２とし、基地局装置５００−２から端末局装置６００−４に対する送信ウエイトをＶ_４とする。
信号電力取得部１１４は、次式（１０）を用いて、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行ったときの端末局装置６００−１における信号電力の平均値Ｓ_１を算出する。

また、信号電力取得部１１４は、次式（１１）を用いて、端末局装置６００−１における干渉電力Ｉ_１を算出する。

このとき、端末局装置６００−１における信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_１は、次式（１２）を用いて算出される。

基地局装置５００−１において、信号電力取得部１１４が、端末局装置６００−３における信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_３も同様に算出する。そして、送信設定情報選択部１１６が、信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_１、ＳＩＮＲ_３に基づいて、送信設定情報を選択する。
また、基地局装置５００−２において、信号電力取得部１１４が、端末局装置６００−２、６００−４それぞれにおける信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_２、ＳＩＮＲ_４を算出する。そして、送信設定情報選択部１１６が、信号電力対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ_２、ＳＩＮＲ_４に基づいて、送信設定情報を選択する。

以上のように、基地局装置５００が、自装置と通信をしている端末局装置６００が他の通信セル５０１の基地局装置５００から受ける干渉電力等を示す干渉情報を取得する。そして、基地局装置５００は、取得した干渉情報に基づいて、符号化レート及び変調方式を選択する。各通信セル５０１の基地局装置５００は、干渉が存在する場合においても通信できる符号化レート及び変調方式を用いることで、各基地局装置５００が同時に通信を行い、各通信セルにおけるデータの伝送量を増加させる。これにより、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた場合においても、無線通信システム４におけるスループットを向上させることができる。

なお、第４実施形態の無線通信システム４において、第２実施形態における合計伝送時間を比較して送信の方法を選択するようにしてもよい。すなわち、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線通信システム４において、各端末局装置６００における信号電力対干渉雑音電力比に基づいて選択された送信設定情報を用いて同時に無線パケットを送信するか、各通信セルの交互に無線パケットを送信するかを選択するようにしてもよい。
この場合、基地局装置５００は、自装置と同じ通信セルに属する端末局装置６００ごとに、当該端末局装置６００から受信した応答信号によって通知された情報に基づいて、変調方式及び符号化レートを含む送信設定情報を選択する。基地局装置５００−１、５００−２は、送信設定情報に基づいて無線パケットを同時に送信する際に要する合計伝送時間Ｔ_１，ｋ、Ｔ_２，ｋを次式（１３−１）、（１３−２）を用いて算出する。

式（１３−１）におけるＴ_１，ｋは、通信セル５０１−１における第ｋ番目の端末局装置６００の伝送時間である。式（１３−２）におけるＴ_２，ｋは、通信セル５０１−２における第ｋ番目の端末局装置６００の伝送時間である。
また、Ｔ_Ｄ１，ｋは、通信セル５０１−１の第ｋ番目の端末局装置６００の送信データ量及び送信設定情報から算出される合計伝送時間である。Ｔ_Ｄ２，ｋは、通信セル５０１−２の第ｋ番目の端末局装置６００の送信データ量及び送信設定情報から算出される伝送時間である。
また、基地局装置５００−１、５００−２は、次式（１４−１）、（１４−２）を用いて、伝送時間Ｔ_１、Ｔ_２を算出する。

また、基地局装置５００−１、５００−２は、次式（１５−１）、（１５−２）を用いて、無線パケットを同時に送信しない場合においてデータ伝送に要する伝送時間Ｔ´_１，ｋ、Ｔ´_２，ｋを算出する。

式（１５−１）におけるＴ´_１，ｋは、通信セル５０１−１の第ｋ番目の端末局装置６００の伝送時間である。式（１５−２）におけるＴ´_２，ｋは、通信セル５０１−２の第ｋ番目の端末局装置６００の伝送時間である。また、Ｔ´_Ｄ１，ｋは、通信セル５０１−１の第ｋ番目の端末局装置６００の送信データ量及び送信設定情報から算出される伝送時間である。同様に、Ｔ´_Ｄ２，ｋは、通信セル５０１−２の第ｋ番目の端末局装置６００の送信データ量及び送信設定情報から算出される伝送時間である。
また、基地局装置５００−１、５００−２は、次式（１６−１）、（１６−２）を用いて、伝送時間Ｔ´_１、Ｔ´_２を算出する。

基地局装置５００−１、５００−２は、算出した各伝送時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ´_１、Ｔ´_２を含む通知信号を互いに伝送し、次式（１７−１）、（１７−２）を用いて、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘ、Ｔ´_ｍａｘを算出する。

基地局装置５００−１、５００−２は、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘと最大伝送時間Ｔ´_ｍａｘとを比較し、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘが最大伝送時間Ｔ´_ｍａｘより小さい場合（Ｔ_ｍａｘ＜Ｔ´_ｍａｘ）、同時に無線パケットの送信を行う。一方、最大伝送時間Ｔ_ｍａｘが最大伝送時間Ｔ´_ｍａｘより大きい場合（Ｔ_ｍａｘ＞Ｔ´_ｍａｘ）、異なるタイミングで無線パケットの送信を行う。
これにより、基地局装置５００がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる場合においても、データ伝送に要する時間に基づいて、送信設定情報に基づいて各基地局装置５００が同時に無線パケットを送信するか、各基地局装置５００が異なるタイミングで無線パケットを送信するかを選択し、データ伝送に要する合計伝送時間が小さい送信方法を選択することによりスループットを向上させることができる。

なお、上述の各実施形態において、各通信セルが同じ周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う場合について説明した。しかし、これに限ることなく、各通信セルが、周波数帯域の隣接する周波数チャネルを用いる場合において、近接する通信セルのスプリアスなどによる干渉を受けるときにも適用することができる。
なお、上述の各実施形態において、各基地局装置が無線パケットに対して用いる変調方式及び符号化レートを示す情報を、無線パケットの所定の領域に含めるようにして、各端末局装置が把握できるようにしてもよい。

なお、本発明における基地局装置、端末局装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより基地局装置における無線部、伝搬チャネル取得部、信号電力取得部、情報記憶部、送信設定情報選択部、送信信号生成部、ネットワークインターフェース、及び伝送時間算出部と、端末局装置における無線部、信号電力測定部、伝搬チャネル測定部、情報記憶部、及び通知信号生成部との処理を行わせるようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１，２，３，４…無線通信システム
１００，１００−１，１００−２，１００−３，３００，３００−１，３００−２，５００，５００−１，５００−２…基地局装置
１０１，１０１−１，１０１−２，１０１−３，３０１−１，３０１−２，５０１，５０１−１，５０１−２…通信セル
１１１，２１１，５１１，６１１…アンテナ
１１２，２１２，５１２，６１２…無線部
１１３…伝搬チャネル取得部
１１４…信号電力取得部
１１５，２１５…情報記憶部
１１５Ａ…選択テーブル
１１６…送信設定情報選択部
１１７…ネットワークインターフェース
１１８…送信信号生成部
２００，２００−１，２００−２，２００−３，６００，６００−１，６００−２，６００−３，６００−４…端末局装置
２１３…信号電力測定部
２１４…伝搬チャネル測定部
２１６…通知信号生成部
３１９…伝送時間算出部

Claims (5)

1. 第１の基地局装置及び第１の端末局装置により構成される第１の通信セルと、第２の基地局装置及び第２の端末局装置により構成される第２の通信セルとが近接して配置されている無線通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線通信方法であって、
   前記第１の基地局装置から受信する信号と、前記第１の基地局装置以外の基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と前記第１の端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する測定ステップと、
   前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
   前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記第１の端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する電力推定ステップと、
   変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記信号電力と前記干渉電力とから算出された信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートを読み出して選択する送信設定選択ステップと、
   前記送信設定選択ステップにおいて選択された変調方式及び符号化レートを用いた前記第１の基地局装置から前記第１の端末局装置への送信を行う送信ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
2. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記電力推定ステップには、
   前記第１の端末局装置と前記第１の基地局装置との間の伝搬チャネルの特性と、前記第１の基地局装置が前記第１の端末局装置へ送信する際の用いる前記送信ウエイトとの乗算結果に対するフロベニウスノルムの二乗値を前記信号電力として算出するステップと、
   前記第１の端末局装置と前記第１の基地局装置以外の基地局装置との間の伝搬チャネルの特性と該基地局装置が前記第１の端末局装置以外の端末局装置へ送信する際に用いる前記送信ウエイトとの乗算結果に対するフロベニウスノルムの二乗値を前記干渉電力として算出するステップと
   が含まれることを特徴とする無線通信方法。
3. 基地局装置と通信する端末局装置及び該基地局装置を有する通信セルが複数近接して配置されている無線通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いた無線通信方法であって、
   前記端末局装置が属している通信セルの前記基地局装置から受信する信号と、該端末局装置が属している通信セル以外の近接する通信セルの前記基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と該端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する測定ステップと、
   前記伝搬チャネルの特性に基づいて前記端末局装置それぞれに対する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
   前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記端末局装置それぞれにおける信号電力と干渉電力とを推定する電力推定ステップと、
   前記端末局装置ごとに、前記近接する通信セルの前記基地局装置からの干渉電力の総和と前記信号電力とから信号電力対干渉雑音電力比を算出し、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記算出した信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートの組合せを読み出して選択する送信設定選択ステップと、
   前記基地局装置それぞれが、前記送信設定選択ステップにおいて前記端末局装置に対して選択された変調方式及び符号化レートの組合せを用いて、自装置が属している通信セルの端末局装置に対する送信を行う送信ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
4. 第１の基地局装置及び第１の端末局装置を有する第１の通信セルと、第２の基地局装置及び第２の端末局装置を有する第２の通信セルとが近接して配置され、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる無線通信システムであって、
   前記第１の端末局装置は、
   前記第１の基地局装置から受信する信号と、前記第１の基地局装置以外の基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と自装置と間の伝搬チャネルの特性を測定する伝搬チャネル測定部を備え、
   前記第１の基地局装置は、
   前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、
   前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記第１の端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する信号電力取得部と、
   変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記信号電力と前記干渉電力とから算出された信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートを読み出して選択する送信設定情報選択部と、
   前記送信設定情報選択部が選択した変調方式及び符号化レートを用いて前記第１の端末局装置にデータを送信する第１の無線部と、を備える
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 基地局装置と通信する端末局装置及び該基地局装置を有する通信セルが複数近接して配置され、マルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる無線通信システムであって、
   前記端末局装置は、
   自装置が属している通信セルの前記基地局装置から受信する信号と、該端末局装置が属している通信セル以外の近接する通信セルの前記基地局装置から受信する信号とを用いて、各基地局装置と該端末局装置との間の伝搬チャネルの特性を測定する信号電力測定部を備え、
   前記基地局装置は、
   前記伝搬チャネルの特性に基づいて送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、
   前記伝搬チャネルの特性と前記送信ウエイトとに基づいて前記端末局装置における信号電力と干渉電力とを推定する信号電力取得部と、
   自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置ごとに、前記近接する通信セルの前記基地局装置からの干渉電力の総和と前記信号電力とから信号電力対干渉雑音電力比を算出し、変調方式及び符号化レートの組合せと信号電力対干渉雑音電力比とが予め対応付けられている選択テーブルから、前記算出した信号電力対干渉雑音電力比に対応する変調方式及び符号化レートの組合せを読み出して選択する送信設定情報選択部と、
   前記送信設定情報選択部が前記端末局装置に対して選択した変調方式及び符号化レートの組合せを用いて、該端末局装置に対する送信を行う無線部と、を備える
   ことを特徴とする無線通信システム。

Images