JP6253340B2

JP6253340B2 - 無線通信システム、及び無線通信方法

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Publication number: JP6253340B2
Application number: JP2013218614A
Authority: JP
Inventors: 友規村上; 泰司鷹取; 隼人福園; 笑子篠原; 匡人溝口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: JP2015082697A

Description

本発明は、無線通信システム、及び無線通信方法に関する。

５ＧＨｚ（ギガヘルツ）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。このシステムは、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（メガビット毎秒）のスループットを実現している（例えば、非特許文献１参照）。

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）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚ（メガヘルツ）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（例えば、非特許文献１）。

更に、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネルを４つ同時に利用して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。

ＭＵ−ＭＩＭＯでは、事前に取得した下り回線伝搬チャネル情報を用いて、端末局装置間の干渉を抑圧できる送信ウエイトを算出し、該送信ウエイトを用いて送信することで高速な通信を実現できる（非特許文献２）。ここで、下り回線とは基地局装置から端末局装置への回線を示しており、上り回線とは端末局装置から基地局装置への回線を示している。基地局装置が下り回線の伝搬チャネル情報を取得する方法には、端末局装置が算出した伝搬チャネル情報を基地局装置に通知する方法（端末局推定法）と、端末局装置が基地局装置に送信した信号から基地局装置が算出して取得する方法（基地局推定法）とがある。

端末局推定法では、基地局装置から伝搬チャネル情報を推定するための既知信号を所望の端末局装置に送信するステップと、端末局装置が受信信号と既知信号との差分から下り回線の伝搬チャネル情報を推定するステップと、端末局装置が下り伝搬のチャネル情報を基地局装置に通知するステップとから構成される。

一方、基地局推定法では、端末局から伝搬チャネル情報推定用の既知信号を基地局に送信するステップと、基地局が受信信号と既知信号の差分から上り回線伝搬チャネル情報を推定するステップと、基地局が上り回線から下り回線の伝搬チャネル情報に校正を行うステップとから構成される。

また、将来の無線通信システムにむけて、複数の無線局のデータを異なるサブキャリアに割り当てて伝送を行うことで、効率的な通信を実現するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）の検討も行われている（非特許文献３）。

守倉正博、久保田周治（監修）「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年４月１１日 Quentin H. Spencer, A. Lee Swindlehurst, and Martin Haardt, "Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels," IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, FEBRUARY 2004, VOL. 52, NO. 2, pp.461-471 服部武（編）、「ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ教科書」、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年９月２１日

ＭＵ−ＭＩＭＯでは、下り回線の伝搬チャネル情報を取得するために端末局推定法と基地局推定法とのどちらかの推定法を用いる。端末局推定法では、基地局装置からの信号から下り回線伝搬チャネル情報を推定することとなるため、基地局装置が生成する既知信号は基地局装置自身で生成することができる。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯに必要なすべてのサブキャリアに対応する既知信号を送信することで、すべてのサブキャリアに対応する下り回線の伝搬チャネル情報を取得することができる。

しかしながら、基地局推定法では既知信号を送信するのは端末局装置となるため、必ずしもＭＵ−ＭＩＭＯで伝送する際に必要なすべての送信ウエイトに対応するサブキャリアに既知信号が生成されるとは限らない。例えば、端末局装置がＯＦＤＭＡを用いて伝送を行った場合、一部のサブキャリアを用いて伝送を行うため、ＭＵ−ＭＩＭＯで必要となる伝搬チャネル情報が不足して送信ウエイトが得られないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、複数の端末局装置が基地局装置に対しＯＦＤＭＡ伝送（同一時刻に異なる周波数を用いた周波数多重伝送）を用いる場合においても、ＭＵ−ＭＩＭＯ（同一時刻に同一周波数を用いた空間多重伝送）で必要となる送信ウエイトを取得できる無線通信システム、及び無線通信方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成部と、前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報を記憶する伝搬チャネル記憶部と、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に付加して出力する伝搬チャネル付加部と、前記伝搬チャネル付加部から出力される伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数と同じ周波数の伝搬チャネル情報であって前記伝搬チャネル記憶部に記憶されている伝搬チャネル情報と、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報とに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する伝搬チャネル相関算出部を更に備え、前記伝搬チャネル付加部は、前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に付加して出力し、前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報のみを出力することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成部と、前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトを記憶する送信ウエイト記憶部と、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに付加して出力する送信ウエイト付加部と、前記送信ウエイト付加部が出力した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数と同じ周波数の送信ウエイトであって前記送信ウエイト記憶部に記憶されている送信ウエイトと、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトとに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する送信ウエイト相関算出部を更に備え、前記送信ウエイト付加部は、前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに付加して出力し、前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトのみを出力することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記周波数チャネル指定信号生成部は、複数の前記周波数帯域のうち相関値が低い周波数帯域の周波数を優先的に、前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数に指定することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムにおいて前記基地局装置が行う無線通信方法であって、前記端末局装置から自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成ステップと、前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定ステップと、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部に記憶させる伝搬チャネル記憶ステップと、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報に付加して出力する伝搬チャネル付加ステップと、前記伝搬チャネル付加ステップにおいて出力した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する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である。

また、本発明の一態様は、基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムにおいて前記基地局装置が行う無線通信方法であって、前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成ステップと、前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定ステップと、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトを送信ウエイト記憶部に記憶させる送信ウエイト記憶ステップと、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトに付加して出力する送信ウエイト付加ステップと、前記送信ウエイト付加ステップにおいて出力した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する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である。

本発明によれば、基地局装置は、端末局装置が基地局装置にデータを送信する際に用いる周波数を送信ごとに変更させて、データを受信した際に周波数の伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを取得して記憶する。また、基地局装置は、受信したデータから得られなかった周波数の伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを、記憶している伝搬チャネル情報又は送信ウエイトで補うことにより、端末局装置が周波数多重伝送（ＯＦＤＭＡ）を行う場合であっても、空間多重伝送（ＭＵ−ＭＩＭＯ）で必要となる送信ウエイトを得ることができる。

本発明に係る無線通信システムの概要を示す図である。第１の実施形態における基地局装置１００の構成例を示すブロック図である。複数の帯域に端末局装置２００を割り当てる組み合わせと識別番号（ＩＤ）とを対応付けたテーブルの一例を示す図である。同実施形態における端末局装置２００の構成例を示すブロック図である。同実施形態における無線通信システムの通信動作例を示すタイムチャートである。第２の実施形態における基地局装置３００の構成例を示すブロック図である。第３の実施形態における基地局装置４００の構成例を示すブロック図である。第４の実施形態における基地局装置５００の構成例を示すブロック図である。第５の実施形態における基地局装置６００の構成例を示すブロック図である。第６の実施形態における基地局装置７００の構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。以下に説明する無線通信システムにおいて、基地局装置は、端末局装置に対して上り回線におけるＯＦＤＭＡを用いて伝送する際のサブキャリアを伝送ごとに変更させる。基地局装置は、上り回線において使用されたサブキャリアの伝搬チャネル情報に基づいて、下り回線における各サブキャリアの伝搬チャネル情報又は下り回線における各サブキャリアの送信ウエイトを取得するとともに、伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを記憶し、下り回線におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送で利用する。

図１は、本発明に係る無線通信システムの概要を示す図である。同図に示すように、基地局装置１００、並びに、基地局装置１００と無線パケット通信を行う端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２を備えている。基地局装置１００と、端末局装置２００−１及び端末局装置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、同一周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う。基地局装置１００は、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いた空間多重伝送（ＭＵ−ＭＩＭＯ）を行う。端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２は、基地局装置１００にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送（ＯＦＤＭＡ）を行う。

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、送信局と宛先局とを示す識別子が含まれる。ここで、送信局とは無線パケットを生成し送信した装置である。宛先局とは無線パケットの宛先となる装置である。例えば、基地局装置１００は無線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及び端末局装置２００−２は無線ＬＡＮにおけるコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。図１においては、無線通信システムが二台の端末局装置２００（２００−１、２００−２）を備える例を示しているが、三台以上の端末局装置２００を備えていてもよいし、一台の端末局装置２００を備えていてもよい。

以下の説明において、基地局装置１００と端末局装置２００−１との間のサブキャリア番号ｋの下り回線における伝搬チャネル情報をＨ_ｄ１，ｋとし、基地局装置１００と端末局装置２００−２との間のサブキャリア番号ｋの下り回線における伝搬チャネル情報をＨ_ｄ２，ｋとする。また、基地局装置１００と端末局装置２００−１との間のサブキャリア番号ｋの上り回線における伝搬チャネル情報をＨ_ｕ１，ｋとし、基地局装置１００と端末局装置２００−２との間のサブキャリア番号ｋの上り回線における伝搬チャネル情報をＨ_ｕ２，ｋとする。

［第１の実施形態］
第１の実施形態における無線通信システムは、図１に示したように、基地局装置１００と複数の端末局装置２００を備えている。図２は、第１の実施形態における基地局装置１００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置１００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部１０２と、変調部１０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１０７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９と、伝搬チャネル校正部１１０と、伝搬チャネル記憶部１１１と、伝搬チャネル付加部１１２と、送信ウエイト算出部１１３とを備えている。

ネットワークインターフェース１０１は、外部の装置から入力されるパケットをデータ信号に変換し、変換により得られたデータ信号を変調部１０３に出力する。また、ネットワークインターフェース１０１は、復調部１０８から入力されるデータ信号を外部の装置において用いられるパケットに変換し、変換により得られたパケットを外部の装置や外部のネットワークに出力する。

周波数チャネル指定信号生成部１０２は、端末局装置２００が応答確認信号を自装置に対して送信する際に用いるサブキャリア（周波数チャネル）を示す周波数チャネル指定信号を生成し、生成した周波数チャネル指定信号を変調部１０３に出力する。周波数チャネル指定信号には、アドレスなどの端末局装置２００の識別子と、端末局装置２００が送信に用いるサブキャリアを示す情報とが含まれる。周波数チャネル指定信号生成部１０２は、端末局装置２００が自装置へ信号を送信する際に用いるサブキャリアを送信の都度に変更させる周波数チャネル指定信号を生成するとともに、無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアが一定の期間において少なくとも一回以上選択されるようにする。

なお、図３に示すように、上り回線において用いる複数の帯域（サブキャリア）に端末局装置２００を割り当てる組み合わせに対して識別番号（ＩＤ）を対応付けたテーブルを基地局装置１００と端末局装置２００とに備え、周波数チャネル指定信号生成部１０２は識別番号を含む周波数チャネル指定信号を生成するようにしてもよい。図３は、複数の帯域に端末局装置２００を割り当てる組み合わせと識別番号（ＩＤ）とを対応付けたテーブルの一例を示す図である。同図には、上り回線において４つの帯域（サブキャリア）を用いる場合のテーブルの一例が示されている。

変調部１０３には、ネットワークインターフェース１０１からデータ信号が入力され、周波数チャネル指定信号生成部１０２から周波数チャネル指定信号が入力される。変調部１０３は、データ信号と周波数チャネル指定信号とを変調して無線パケット信号を生成し、生成した無線パケット信号をウエイト乗算部１０４に出力する。

ウエイト乗算部１０４には、変調部１０３から無線パケット信号が入力され、送信ウエイト算出部１１３から送信ウエイトが入力される。ウエイト乗算部１０４は、送信ウエイトごとに無線パケット信号を乗算し、送信部１０５−１〜１０５−Ｎに乗算結果を示す送信信号を出力する。

送信部１０５−１〜１０５−Ｎそれぞれは、ウエイト乗算部１０４から入力される送信信号を無線通信システムにおいて規定されている無線周波数に変換するとともに、送信電力の調整などを行い、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎから送出する。

受信部１０７−１〜１０７−Ｎそれぞれは、接続されているアンテナ１０６−１〜１０６−Ｎを介して受信した受信信号の周波数をベースバンド周波数に変換するとともに、受信電力の調整などを行い、復調部１０８に出力する。

復調部１０８は、受信部１０７−１〜１０７−Ｎそれぞれから入力される受信信号を復調する。復調部１０８は、復調により得られたデータ信号のうち、伝搬チャネル推定用の信号（既知信号）を伝搬チャネル推定部１０９に出力し、他のデータ信号をネットワークインターフェース１０１に出力する。

伝搬チャネル推定部１０９は、復調部１０８から入力される伝搬チャネル推定用の信号と、既知の伝搬チャネル推定用の信号とを比較することにより、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎそれぞれと端末局装置２００との間の上り回線におけるサブキャリアごとの伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部１０９は、推定した伝搬チャネル情報を伝搬チャネル校正部１１０に出力する。

伝搬チャネル校正部１１０は、伝搬チャネル推定部１０９から入力される伝搬チャネル情報に対して予め定められた校正値を用いて、上り回線における伝搬チャネル情報から下り回線における伝搬チャネル情報を算出する。伝搬チャネル校正部１１０は、算出した下り回線の伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部１１１に出力して記憶させる。また、伝搬チャネル校正部１１０は、算出した下り回線の伝搬チャネル情報を伝搬チャネル付加部１１２に出力する。下り回線の伝搬チャネル情報Ｈ_ｄ，ｋは、次式（１）を用いて算出される。

式（１）における行列Ｃ_ｋは、上り回線の伝搬チャネル情報Ｈ_ｕ，ｋを下り回線の伝搬チャネル情報Ｈ_ｄ，ｋへの校正を行うための校正行列（校正値）である。

伝搬チャネル記憶部１１１は、伝搬チャネル校正部１１０から入力される下り回線の伝搬チャネル情報をサブキャリアごとに記憶する。周波数チャネル指定信号生成部１０２が上り回線における送信の都度異なるサブキャリアを用いるように制御することにより、すべてのサブキャリアを用いた上り回線の送信が行われた後には、無線通信システムにおいて用いるすべてのサブキャリアの伝搬チャネル情報が伝搬チャネル記憶部１１１に記憶されることになる。

伝搬チャネル付加部１１２には、伝搬チャネル校正部１１０から伝搬チャネル情報が入力される。無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアのうち伝搬チャネル校正部１１０から入力された伝搬チャネル情報のサブキャリア以外のサブキャリア（以下、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリア）に対する伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル付加部１１２は伝搬チャネル記憶部１１１から読み出す。伝搬チャネル付加部１１２は、入力された伝搬チャネル情報に、読み出した伝搬チャネル情報を付加して送信ウエイト算出部１１３に出力する。すなわち、伝搬チャネル付加部１１２は、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアの伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル記憶部１１１から読み出し付加することにより補う。伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号がｋである場合、次式（２）により伝搬チャネル情報の付加が行われる。

式（２）において「＾（ハット）」が上に付されている行列Ｈ_ｄ，ｋは、伝搬チャネル記憶部１１１に記憶されている伝搬チャネル情報であって既に行われた上り回線の通信から式（１）などを用いて算出された伝搬チャネル情報である。伝搬チャネル付加部１１２が、伝搬チャネル校正部１１０が算出した伝搬チャネル情報に対して、伝搬チャネル記憶部１１１から読み出した伝搬チャネル情報を付加することにより、すべてのサブキャリアにおける下り回線の伝搬チャネル情報が送信ウエイト算出部１１３に入力される。

送信ウエイト算出部１１３は、伝搬チャネル付加部１１２から入力される下り回線の伝搬チャネル情報に基づいて、各サブキャリアに対応する送信ウエイトを算出する。送信ウエイト算出部１１３は、算出した送信ウエイトをウエイト乗算部１０４に出力する。送信ウエイト算出部１１３が送信ウエイトを算出する方法として、線形演算ではＺＦ（Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などを用い、非線形演算ではＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）法やＶＰ（Vector Perturbation）法などを用いることができる。なお、送信ウエイト算出部１１３では、前述の手法のいずれか、又は他の手法を用いて送信ウエイトを算出する。

図４は、本実施形態における端末局装置２００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、端末局装置２００は、アンテナ２０１と、受信部２０２と、復調部２０３と、ネットワークインターフェース２０４と、周波数帯域指定信号検出部２０５と、周波数チャネル指示部２０６と、伝搬チャネル情報推定信号生成部２０７と、ＯＦＤＭＡ変調部２０８と、送信部２０９とを備えている。

受信部２０２は、接続されているアンテナ２０１を介して受信した受信信号の周波数をベースバンド周波数に変換するとともに、受信電力の調整などを行い、復調部２０３に出力する。

復調部２０３は、受信部２０２から入力される受信信号を復調する。復調部２０３は、復調により得られたデータ信号のうち、周波数チャネル指定信号を周波数帯域指定信号検出部２０５に出力し、他のデータ信号をネットワークインターフェース２０４に出力する。

ネットワークインターフェース２０４は、復調部２０３から入力されるデータ信号を外部の装置において用いられるパケットに変換し、変換により得られたパケットを外部の装置や外部のネットワークに出力する。

周波数帯域指定信号検出部２０５は、復調部２０３から入力される周波数チャネル指定信号から、自装置が送信に用いるサブキャリアの指定を検出する。周波数帯域指定信号検出部２０５は、検出した自装置が用いるサブキャリアを示すチャネル情報を周波数チャネル指示部２０６に出力する。

周波数チャネル指示部２０６は、周波数帯域指定信号検出部２０５から入力されるチャネル情報に従い、送信の際に用いるサブキャリアをＯＦＤＭＡ変調部２０８に指示する。
伝搬チャネル情報推定信号生成部２０７は、基地局装置１００において上り回線の伝搬チャネル情報を推定する際に用いる伝搬チャネル推定用の信号を生成し、生成した信号をＯＦＤＭＡ変調部２０８に出力する。

ＯＦＤＭＡ変調部２０８は、周波数チャネル指示部２０６から指示されるサブキャリアにおいて、伝搬チャネル情報推定信号生成部２０７から生成される信号を変調して無線パケット信号を生成する。ＯＦＤＭＡ変調部２０８は、生成した無線パケット信号を送信部２０９に出力する。
送信部２０９は、ＯＦＤＭＡ変調部２０８から入力される無線パケット信号を無線通信システムにおいて規定されている無線周波数に変換するとともに、送信電力の調整などを行い、アンテナ２０１から送出する。

図５は、本実施形態における無線通信システムの通信動作例を示すタイムチャートである。同図に示す通信動作例では、基地局装置１００において端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２宛のパケットが連続的に生起し、ＭＵ−ＭＩＭＯを用いた下り回線のデータ信号の送信と、ＯＦＤＭＡ伝送を用いた応答確認信号（Block Acknowledge；ＢＡ）の送信と交互に行われる場合を示している。

同図において、基地局装置１００は端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２にデータ信号と周波数チャネル指定信号とを送信し、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２は基地局装置１００が指定したサブキャリアにて応答確認信号を送信する。時刻Ｔ_１における応答確認信号の送信では、端末局装置２００−１が無線通信システムにおいて利用する周波数帯の周波数が低い下側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信し、端末局装置２００−２が周波数帯の周波数が高い上側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信する。

時刻Ｔ_２における応答確認信号の送信では、端末局装置２００−１が上側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信し、端末局装置２００−２が下側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信する。時刻Ｔ_３における応答確認信号の送信では、端末局装置２００−１が下側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信し、端末局装置２００−２が上側半分の周波数帯域を用いて応答確認信号を送信する。

基地局装置１００では、応答確認信号を受信するごとに、応答確認信号に含まれる伝搬チャネル推定用の信号に基づいて得られる下り回線の伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部１１１が記憶する。応答確認信号ごとに得られる伝搬チャネル情報のサブキャリア（周波数チャネル）は異なっているので、複数回の応答確認信号を受信することにより、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２それぞれに対する下り回線の伝搬チャネル情報を通信に利用するすべてのサブキャリアの伝搬チャネル情報を得ることができる。

例えば、同図に示す通信動作例では、時刻Ｔ_２における応答確認信号を受信すると基地局装置１００は、端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２それぞれに対するすべてのサブキャリアにおける下り回線の伝搬チャネル情報が得られる。具体的には、時刻Ｔ_２において、無線通信システムにおいて利用する周波数帯の周波数が低い下側半分の周波数帯域における各サブキャリアの端末局装置２００−１に対する伝搬チャネル情報と、上側半分の周波数帯域における各サブキャリアの端末局装置２００−２に対する伝搬チャネル情報とが伝搬チャネル記憶部１１１に記憶されている。また、上側半分の周波数帯域における各サブキャリアの端末局装置２００−１に対する伝搬チャネル情報と、下側半分の周波数帯域における各サブキャリアの端末局装置２００−２に対する伝搬チャネル情報とが伝搬チャネル校正部１１０により算出される。

基地局装置１００では、伝搬チャネル記憶部１１１に記憶されている各サブキャリアの伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル校正部１１０が算出する各サブキャリアの伝搬チャネル情報とに基づいて、各サブキャリアに対する送信ウエイトとを送信ウエイト算出部１１３が算出する。算出された送信ウエイトを端末局装置２００−１及び端末局装置２００−２それぞれに対する無線パケット信号にウエイト乗算部１０４が乗算して得られた送信信号を送信部１０５−１〜１０５−Ｎが送信することによりＭＵ−ＭＩＭＯを用いた下り回線のデータ信号の送信が行われる。

以上のように、上り回線における信号の送信（例えば、応答確認信号の送信）において送信ごとにサブキャリアを変更させることにより、基地局装置１００は、下り回線の伝搬チャネル情報を取得し、当該伝搬チャネル情報から算出した送信ウエイトを用いて端末局装置２００−１及び端末局装置２００−１宛の信号を多重化した送信をＭＵ−ＭＩＭＯで行うことができる。すなわち、本実施形態の無線通信システムによれば、上り回線においてＯＦＤＭＡ伝送を用いた場合においても、下り回線におけるＭＵ−ＭＩＭＯで必要となる伝搬チャネル情報を取得して送信ウエイトを算出することができ、ＭＵ−ＭＩＭＯを用いた伝送を行うことができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態における無線通信システムは、第１の実施形態における無線通信システムが備える基地局装置１００に代えて、以下に説明する基地局装置を備える。図６は、第２の実施形態における基地局装置３００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置３００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部１０２と、変調部１０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１０７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９、伝搬チャネル校正部１１０、送信ウエイト算出部３１３と、送信ウエイト記憶部３１４と、送信ウエイト付加部３１５とを備えている。

本実施形態における基地局装置３００は、送信ウエイト算出部１１３に代えて送信ウエイト算出部３１３を備えている点と、伝搬チャネル記憶部１１１及び伝搬チャネル付加部１１２に代えて送信ウエイト記憶部３１４及び送信ウエイト付加部３１５を備えている点とが第１の実施形態における基地局装置１００（図２）と異なっている。基地局装置３００において、ウエイト乗算部１０４には送信ウエイトが送信ウエイト付加部３１５から入力され、伝搬チャネル校正部１１０は伝搬チャネル情報を送信ウエイト算出部３１３に出力する。なお、基地局装置３００において、基地局装置１００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。

送信ウエイト算出部３１３には、伝搬チャネル校正部１１０から入力される下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。送信ウエイト算出部３１３は、入力される伝搬チャネル情報に基づいて、各アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎに対応する送信ウエイトを算出する。送信ウエイト算出部３１３は、算出した送信ウエイトを送信ウエイト記憶部３１４に出力して記憶させる。また、送信ウエイト算出部３１３は、算出した送信ウエイトを送信ウエイト付加部３１５に出力する。

送信ウエイト記憶部３１４は、送信ウエイト算出部３１３から入力される送信ウエイトを記憶する。周波数チャネル指定信号生成部１０２が上り回線における送信の都度異なるサブキャリアを用いるように制御することにより、すべてのサブキャリアを用いた上り回線の送信が行われた後には、無線通信システムにおいて用いるすべてのサブキャリアの送信ウエイトが端末局装置２００ごとに送信ウエイト記憶部３１４に記憶されることになる。

送信ウエイト付加部３１５には、送信ウエイト算出部３１３から送信ウエイトが入力される。無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアのうち送信ウエイト算出部３１３から入力された送信ウエイトのサブキャリア以外のサブキャリア（以下、送信ウエイトが不足しているサブキャリア）に対する送信ウエイトを、送信ウエイト付加部３１５は送信ウエイト記憶部３１４から読み出す。送信ウエイト付加部３１５は、入力された送信ウエイトに、読み出した送信ウエイトを付加してウエイト乗算部１０４に出力する。すなわち、送信ウエイト付加部３１５は、送信ウエイトが不足しているサブキャリアの送信ウエイトを、送信ウエイト記憶部３１４から読み出し付加することにより補う。送信ウエイトが不足しているサブキャリアのサブキャリア番号がｋである場合、次式（３）により送信ウエイトＷ_ｋの付加が行われる。

式（３）において「＾（ハット）」が上に付されている送信ウエイトＷ_ｋは、送信ウエイト記憶部３１４に記憶されているサブキャリア番号ｋの送信ウエイトであって、既に行われた上り回線の通信に基づいて算出された送信ウエイトである。以下、数式などにおいて「＾（ハット）」が上に付されている文字は、「＾」を文字の前に記して表す。例えば、式（３）の右辺における送信ウエイトは、「＾Ｗ_ｋ」と表す。送信ウエイト付加部３１５が、送信ウエイト算出部３１３が算出した送信ウエイトに不足する送信ウエイトを付加することにより、すべてのサブキャリアにおける下り回線の送信ウエイトがウエイト乗算部１０４に入力される。

本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第１の実施形態における無線通信システムの通信動作と同様であるので説明を省略する。本実施形態における基地局装置３００では、伝搬チャネル情報を記憶することに代えて、送信ウエイトを送信ウエイト記憶部３１４に記憶させている。送信ウエイトを記憶させることにより、上り回線における伝搬チャネル情報が得られる都度送信ウエイトを算出する場合に比べ、下り回線における送信の際における演算量を削減することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態における無線通信システムは、第１の実施形態における無線通信システムが備える基地局装置１００に代えて、以下に説明する基地局装置を備える。図７は、第３の実施形態における基地局装置４００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置４００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部１０２と、帯域切替型変調部４０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１−７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９と、伝搬チャネル校正部１１０と、伝搬チャネル記憶部１１１と、伝搬チャネル相関算出部４１２と、切替型伝搬チャネル付加部４１３と、送信ウエイト算出部１１３とを備えている。

本実施形態における基地局装置４００は、変調部１０３に代えて帯域切替型変調部４０３を備えている点と、伝搬チャネル付加部１１２に代えて切替型伝搬チャネル付加部４１３を備えている点と、伝搬チャネル相関算出部４１２を更に備えている点とが、第１の実施形態における基地局装置１００(図２)と異なっている。基地局装置４００において、ウエイト乗算部１０４には無線パケット信号が帯域切替型変調部４０３から入力され、送信ウエイト算出部１１３には下り回線の伝搬チャネル情報が切替型伝搬チャネル付加部４１３から入力される。伝搬チャネル校正部１１０は、伝搬チャネル記憶部１１１、伝搬チャネル相関算出部４１２、及び切替型伝搬チャネル付加部４１３に下り回線の伝搬チャネル情報を出力する。なお、基地局装置４００において、基地局装置１００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。

帯域切替型変調部４０３には、ネットワークインターフェース１０１からデータ信号が入力され、周波数チャネル指定信号生成部１０２から周波数チャネル指定信号が入力され、伝搬チャネル相関算出部４１２から各周波数帯域の相関値が入力される。周波数帯域は、無線通信システムにおいて利用する周波数帯を複数に分割して予め定めたものであり、サブキャリアはいずれかの周波数帯域に含まれる。帯域切替型変調部４０３は、周波数帯域の相関値が予め定められた閾値未満の周波数帯域を用いるように、データ信号と周波数チャネル指定信号とを変調して無線パケット信号を生成する。帯域切替型変調部４０３は、生成した無線パケット信号をウエイト乗算部１０４に出力する。

伝搬チャネル相関算出部４１２には、伝搬チャネル校正部１１０から下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。伝搬チャネル相関算出部４１２は、入力された伝搬チャネル情報のサブキャリアと同じサブキャリアの伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部１１１から読み出す。伝搬チャネル相関算出部４１２は、入力された伝搬チャネル情報と、読み出した伝搬チャネル情報とに基づいて、周波数帯域ごとに相関値を算出する。伝搬チャネル相関算出部４１２は、算出した各周波数帯域の相関値を切替型伝搬チャネル付加部４１３と帯域切替型変調部４０３とに出力する。伝搬チャネル相関算出部４１２は、例えば、次式（４）を用いて、周波数帯域ごとの相関値Ｓを算出する。

式（４）において、Ａは行列Ｈ_ｄ，ｋ（サブキャリア番号ｋの下り回線の伝搬チャネル情報）の行数であり、Ｂは行列Ｈ_ｄ，ｋの列数であり、ｈ_{ｄ，ｋ，ａ，ｂ}は行列Ｈ_ｄ，ｋにおけるａ行ｂ列の要素である。＾ｈ_{ｄ，ｋ，ａ，ｂ}は、行列＾Ｈ_ｄ，ｋ（伝搬チャネル記憶部１１１に記憶されているサブキャリア番号ｋの伝搬チャネル情報）におけるａ行ｂ列の要素である。また、＾ｈ_{ｄ，ｋ，ａ，ｂ} ^Ｈは＾ｈ_{ｄ，ｋ，ａ，ｂ}の複素共役である。式（４）におけるｋは周波数帯域それぞれに含まれるサブキャリアのサブキャリア番号ｋである。

切替型伝搬チャネル付加部４１３には、伝搬チャネル校正部１１０から伝搬チャネル情報が入力され、伝搬チャネル相関算出部４１２から各周波数帯域の相関値が入力される。切替型伝搬チャネル付加部４１３は、入力される各周波数帯域の相関値が閾値以上の場合、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアに対する伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部１１１から読み出す。切替型伝搬チャネル付加部４１３は、入力された伝搬チャネル情報に、読み出した伝搬チャネル情報を付加して送信ウエイト算出部１１３に出力する。

また、切替型伝搬チャネル付加部４１３は、入力される各周波数帯域の相関値が閾値未満の場合、伝搬チャネル校正部１１０から入力される伝搬チャネル情報のみを送信ウエイト算出部１１３に出力する。切替型伝搬チャネル付加部４１３において用いる閾値は、帯域切替型変調部４０３において用いる閾値と同じ値である。

本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第１の実施形態における無線通信システムの通信動作と同様であるので説明を省略する。本実施形態における基地局装置４００では、伝搬チャネル情報に基づいて周波数帯域それぞれにおける相関値を算出し、相関値が低い周波数帯域を用いたＭＵ−ＭＩＭＯでデータ信号を送信することにより、信頼性の高い通信を行うことができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態における無線通信システムは、第２の実施形態における無線通信システムが備える基地局装置３００に代えて、以下に説明する基地局装置を備える。図８は、第４の実施形態における基地局装置５００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置５００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部１０２と、帯域切替型変調部４０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１０７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９と、伝搬チャネル校正部１１０と、送信ウエイト算出部３１３と、送信ウエイト記憶部３１４と、送信ウエイト相関算出部５１２と、切替型送信ウエイト付加部５１５とを備えている。

本実施形態における基地局装置５００は、変調部１０３に代えて帯域切替型変調部４０３を備えている点と、送信ウエイト付加部３１５に代えて切替型送信ウエイト付加部５１５を備えている点と、送信ウエイト相関算出部５１２を更に備えている点とが、第２の実施形態における基地局装置３００（図６）と異なっている。基地局装置５００において、帯域切替型変調部４０３から無線パケット信号がウエイト乗算部１０４に入力され、切替型送信ウエイト付加部５１５から送信ウエイトがウエイト乗算部１０４に入力される。送信ウエイト相関算出部５１２から各周波数帯域における相関値が帯域切替型変調部４０３と切替型送信ウエイト付加部５１５とに入力される。送信ウエイト算出部３１３は、送信ウエイト記憶部３１４と送信ウエイト相関算出部５１２と切替型送信ウエイト付加部５１５とに送信ウエイトを出力する。なお、基地局装置５００において、基地局装置３００及び基地局装置４００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。

送信ウエイト相関算出部５１２には、送信ウエイト算出部３１３から送信ウエイトが入力される。送信ウエイト相関算出部５１２は、入力された送信ウエイトのサブキャリアと同じサブキャリアの送信ウエイトを送信ウエイト記憶部３１４から読み出す。送信ウエイト相関算出部５１２は、入力された送信ウエイトと、読み出した送信ウエイトとに基づいて、周波数帯域ごとに相関値を算出する。送信ウエイト相関算出部５１２は、算出した各周波数帯域の相関値を切替型送信ウエイト付加部５１５と帯域切替型変調部４０３とに出力する。送信ウエイト相関算出部５１２は、例えば、次式（５）を用いて、周波数帯域ごとの相関値Ｓを算出する。

式（５）において、Ａは行列Ｗ_ｋ（サブキャリア番号ｋの送信ウエイト）の行数であり、Ｂは行列Ｗ_ｋの列数であり、ｗ_{ｋ，ａ，ｂ}は行列Ｗ_ｋにおけるａ行ｂ列の要素である。＾ｗ_{ｋ，ａ，ｂ}は行列＾Ｗ_ｋ（送信ウエイト記憶部３１４に記憶されているサブキャリア番号ｋの送信ウエイト）におけるａ行ｂ列の要素である。また、＾ｗ_{ｋ，ａ，ｂ} ^Ｈは＾ｗ_{ｋ，ａ，ｂ}の複素共役である。式（５）におけるｋは周波数帯域それぞれに含まれるサブキャリアのサブキャリア番号ｋである。

切替型送信ウエイト付加部５１５には、送信ウエイト算出部３１３から送信ウエイトが入力され、送信ウエイト相関算出部５１２から各周波数帯域の相関値が入力される。切替型送信ウエイト付加部５１５は、入力される各周波数帯域の相関値が閾値以上の場合、送信ウエイトが不足しているサブキャリアに対する送信ウエイトを送信ウエイト記憶部３１４から読み出す。切替型送信ウエイト付加部５１５は、入力された送信ウエイトに、読み出した送信ウエイトを付加してウエイト乗算部１０４に出力する。

また、切替型送信ウエイト付加部５１５は、入力される各周波数帯域の相関値が閾値未満の場合、送信ウエイト算出部３１３から入力される送信ウエイトのみをウエイト乗算部１０４に出力する。切替型送信ウエイト付加部５１５において用いる閾値は、帯域切替型変調部４０３において用いる閾値と同じ値である。

本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第１の実施形態における無線通信システムの通信動作と同様であるので説明を省略する。本実施形態における基地局装置５００では、送信ウエイトに基づいて周波数帯域それぞれにおける相関値を算出し、相関値が低い周波数帯域を用いたＭＵ−ＭＩＭＯでデータ信号を送信することにより、信頼背の高い通信を行うことができる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態における無線通信システムは、第３の実施形態における無線通信システムが備える基地局装置４００に代えて、以下に説明する基地局装置を備える。図９は、第５の実施形態における基地局装置６００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置６００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部６０２と、帯域切替型変調部４０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１−７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９と、伝搬チャネル校正部１１０と、伝搬チャネル記憶部１１１と、伝搬チャネル相関算出部４１２と、切替型伝搬チャネル付加部４１３と、送信ウエイト算出部１１３とを備えている。

本実施形態における基地局装置６００は、周波数チャネル指定信号生成部１０２に代えて周波数チャネル指定信号生成部６０２を備えている点が第３の実施形態における基地局装置４００（図７）と異なっている。基地局装置６００において、帯域切替型変調部４０３には周波数チャネル指定信号が周波数チャネル指定信号生成部６０２から入力される。伝搬チャネル相関算出部４１２は、帯域切替型変調部４０３と切替型伝搬チャネル付加部４１３と周波数チャネル指定信号生成部６０２とに各周波数帯域の相関値を出力する。なお、基地局装置６００において、基地局装置４００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。

周波数チャネル指定信号生成部６０２には、伝搬チャネル相関算出部４１２から各周波数帯域の相関値が入力される。周波数チャネル指定信号生成部６０２は、周波数チャネル指定信号生成部１０２と同様に、端末局装置２００が応答確認信号を自装置に対して送信する際に用いるサブキャリアを示す周波数チャネル指定信号を生成する。また、周波数チャネル指定信号生成部６０２は、周波数チャネル指定信号を生成する際に、入力される各周波数帯域の相関値に基づいて応答確認信号の送信に用いるサブキャリアを決定する。周波数チャネル指定信号生成部６０２は、生成した周波数チャネル指定信号を帯域切替型変調部４０３に出力する。

周波数チャネル指定信号生成部６０２は、例えば、相関値が低い周波数帯域のサブキャリアを優先的に選択したり、相関値が低い周波数帯域のサブキャリアが選択される機会を相関値が高い周波数帯域のサブキャリアが選択される機会より多くしたりする。なお、相関値が高い周波数帯域のサブキャリアであっても、伝搬チャネル記憶部１１１には各サブキャリアの伝搬チャネルを記憶させておく必要があるので、相関値が低い周波数帯域のサブキャリアのみが選択されないようにする。

本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第３の実施形態における無線通信システムの通信動作と同様であるので説明を省略する。本実施形態における基地局装置６００では、周波数帯域の相関値に基づいて、端末局装置２００が応答確認信号を自装置に送信する際に用いるサブキャリアを選択することにより、ＭＵ−ＭＩＭＯにおける通信品質を高めることができるサブキャリアにおける伝搬チャネル情報の更新頻度を多くすることができ、信頼性の高い通信を行うことができる。

［第６の実施形態］
第６の実施形態における無線通信システムは、第４の実施形態における無線通信システムが備える基地局装置５００に代えて、以下に説明する基地局装置を備える。図１０は、第６の実施形態における基地局装置７００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、基地局装置７００は、ネットワークインターフェース１０１と、周波数チャネル指定信号生成部６０２と、帯域切替型変調部４０３と、ウエイト乗算部１０４と、送信部１０５−１〜１０５−Ｎと、アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎと、受信部１０７−１〜１０７−Ｎと、復調部１０８と、伝搬チャネル推定部１０９と、伝搬チャネル校正部１１０と、送信ウエイト算出部３１３と、送信ウエイト記憶部３１４と、送信ウエイト相関算出部５１２と、切替型送信ウエイト付加部５１５とを備えている。

本実施形態における基地局装置７００は、周波数チャネル指定信号生成部１０２に代えて周波数チャネル指定信号生成部６０２を備えている点が第４の実施形態における基地局装置５００（図８）と異なっている。基地局装置７００において、帯域切替型変調部４０３には周波数チャネル指定信号が周波数チャネル指定信号生成部６０２から入力される。送信ウエイト相関算出部５１２は、帯域切替型変調部４０３と切替型送信ウエイト付加部５１５と周波数チャネル指定信号生成部６０２とに各周波数帯域の相関値を出力する。なお、基地局装置７００において、基地局装置５００及び基地局装置６００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態における基地局装置７００は、第５の実施形態における基地局装置６００（図９）と同様に、周波数チャネル指定信号生成部６０２を備えることにより、端末局装置２００が自装置に対して応答確認信号を送信する際に用いるサブキャリアを相関値に応じて選択することになる。

本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第４の実施形態における無線通信システムの通信動作と同様であるので説明を省略する。本実施形態における基地局装置７００では、周波数帯域の相関値に基づいて、端末局装置２００が応答確認信号を自装置に送信する際に用いるサブキャリアを選択することにより、ＭＵ−ＭＩＭＯにおける通信品質を高めることができるサブキャリアにおける伝搬チャネル情報の更新頻度を多くすることができ、信頼性の高い通信を行うことができる。

各実施形態における無線通信システムでは、端末局装置が基地局装置に対して応答確認信号を送信する際に利用するサブキャリアを、応答確認信号の送信が行われるごとに基地局装置が変更させることにより、無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアに対する伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを基地局装置が取得して記憶する。基地局装置は、受信した応答確認信号に含まれる既知信号に基づいて伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを取得し、伝搬チャネル情報及び送信ウエイトが得られなかったサブキャリアに関しては記憶している伝搬チャネル情報又は送信ウエイトを利用することにより、端末局装置が基地局装置に対しＯＦＤＭＡ伝送を用いる場合においても、ＭＵ−ＭＩＭＯで必要となる送信ウエイトを取得することができる。

なお、上記の各実施形態において、周波数チャネル指定信号を用いて端末局装置２００が応答確認信号を送信する際に用いるサブキャリアを指定する構成を説明したが、応答確認信号以外にも基地局装置に対して送信するデータ信号を送信する際に用いるサブキャリアを指定するようにしてもよい。この場合には、伝搬チャネル情報を推定するための既知信号をデータ信号に付加することになる。

上述した実施形態における基地局装置及び端末局装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、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み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１００、３００、４００、５００、６００、７００…基地局装置
１０１、２０４…ネットワークインターフェース
１０２、６０２…周波数チャネル指定信号生成部
１０３…変調部
１０４…ウエイト乗算部
１０５、１０５−１、１０５−Ｎ、２０９…送信部
１０６、１０６−１、１０６−Ｎ、２０１…アンテナ
１０７−１、１０７−Ｎ、２０２…受信部
１０８、２０３…復調部
１０９…伝搬チャネル推定部
１１０…伝搬チャネル校正部
１１１…伝搬チャネル記憶部
１１２…伝搬チャネル付加部
１１３、３１３…送信ウエイト算出部
２００、２００−１、２００−２…端末局装置
２０５…周波数帯域指定信号検出部
２０６…周波数チャネル指示部
２０７…伝搬チャネル情報推定信号生成部
２０８…ＯＦＤＭＡ変調部
３１４…送信ウエイト記憶部
３１５…送信ウエイト付加部
４０３…帯域切替型変調部
４１２…伝搬チャネル相関算出部
４１３…切替型伝搬チャネル付加部
５１２…送信ウエイト相関算出部
５１５…切替型送信ウエイト付加部

Claims

基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成部と、
前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、
前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報を記憶する伝搬チャネル記憶部と、
前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に付加して出力する伝搬チャネル付加部と、
前記伝搬チャネル付加部から出力される伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信部と
を備え、
前記基地局装置は、
前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数と同じ周波数の伝搬チャネル情報であって前記伝搬チャネル記憶部に記憶されている伝搬チャネル情報と、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報とに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する伝搬チャネル相関算出部を更に備え、
前記伝搬チャネル付加部は、
前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に付加して出力し、
前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報のみを出力する
ことを特徴とする無線通信システム。
基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成部と、
前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、
前記伝搬チャネル推定部が推定した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトを記憶する送信ウエイト記憶部と、
前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに付加して出力する送信ウエイト付加部と、
前記送信ウエイト付加部が出力した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信部と
を備え、
前記基地局装置は、
前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数と同じ周波数の送信ウエイトであって前記送信ウエイト記憶部に記憶されている送信ウエイトと、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトとに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する送信ウエイト相関算出部を更に備え、
前記送信ウエイト付加部は、
前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトに付加して出力し、
前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記送信ウエイト算出部が算出した送信ウエイトのみを出力する
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記周波数チャネル指定信号生成部は、
複数の前記周波数帯域のうち相関値が低い周波数帯域の周波数を優先的に、前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数に指定する
ことを特徴とする無線通信システム。
基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムにおいて前記基地局装置が行う無線通信方法であって、
前記端末局装置から自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成ステップと、
前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定ステップと、
前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部に記憶させる伝搬チャネル記憶ステップと、
前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報に付加して出力する伝搬チャネル付加ステップと、
前記伝搬チャネル付加ステップにおいて出力した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信ステップと
を有し、
前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報の周波数と同じ周波数の伝搬チャネル情報であって前記伝搬チャネル記憶部に記憶されている伝搬チャネル情報と、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報とに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する伝搬チャネル相関算出ステップを更に有し、
前記伝搬チャネル付加ステップでは、
前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報の周波数以外の周波数における伝搬チャネル情報を前記伝搬チャネル記憶部から読み出して、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報に付加して出力し、
前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報のみを出力する、
ことを特徴とする無線通信方法。
基地局装置から複数の端末局装置にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数を用いて空間多重伝送を行い、前記端末局装置から前記基地局装置にデータを送信する際には同一時刻に異なる周波数を用いて周波数多重伝送を行う無線通信システムにおいて前記基地局装置が行う無線通信方法であって、
前記端末局装置が自装置にデータを送信する際に利用する周波数を指定する周波数チャネル指定信号であって前記端末局装置が自装置にデータを送信するごとに当該周波数を変更させる周波数チャネル指定信号を生成する周波数チャネル指定信号生成ステップと、
前記周波数チャネル指定信号で指定した周波数を用いて前記端末局装置が送信した信号に基づいて当該端末局装置と自装置との間における伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定ステップと、
前記伝搬チャネル推定ステップにおいて推定した伝搬チャネル情報に基づいて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトを送信ウエイト記憶部に記憶させる送信ウエイト記憶ステップと、
前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトに付加して出力する送信ウエイト付加ステップと、
前記送信ウエイト付加ステップにおいて出力した送信ウエイトに基づいて多重化されたデータを複数の前記端末局装置に送信する送信ステップと
を有し、
前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトの周波数と同じ周波数の送信ウエイトであって前記送信ウエイト記憶部に記憶されている送信ウエイトと、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトとに基づいて、前記空間多重伝送において用いる周波数を分けた複数の周波数帯域の相関値を算出する送信ウエイト相関算出ステップを更に有し、
前記送信ウエイト付加ステップでは、
前記周波数帯域それぞれの相関値が予め定めた閾値以上の場合、前記空間多重伝送において用いる周波数のうち前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトの周波数以外の周波数における送信ウエイトを前記送信ウエイト記憶部から読み出して、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトに付加して出力し、
前記周波数帯域それぞれの相関値が前記閾値未満の場合、前記送信ウエイト算出ステップにおいて算出した送信ウエイトのみを出力する、
ことを特徴とする無線通信方法。