JP6518021B1 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

無線通信装置（１）は、アナログビームフォーミングとデジタルプリコーディング処理とを組み合わせたハイブリッドビームフォーミング方式を用いて、複数の対向する無線通信装置である対向装置へ送信する信号を同一周波数で空間多重して同時に伝送可能な送受信部（３０）と、複数の対向装置のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報に基づいて、複数の対向装置のそれぞれに割り当てる送信アレイ数と、複数の対向装置のそれぞれに送信する参照信号の送信数とを決定する制御部（２０）と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）を用いる無線通信装置および無線通信方法に関する。

第五世代移動通信システム（５Ｇ）の実現に向けて、ＳＨＦ（Super High Frequency）帯、ＥＨＦ（Extremely High Frequency）帯などの高周波数帯の活用や、広帯域の活用が検討されている。高周波数帯における伝搬損失を低減し、周波数利用効率を改善するための技術として、大規模アンテナアレイを用いたＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術が注目されている。Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術では、使用される送信アンテナ数が多く、１つのアンテナ素子に対するデジタルストリーム処理が１対１である場合、処理量が増大してしまう。このため、フェーズドアレイアンテナによりビームを形成するアナログビームフォーミングと、デジタルプリコーディング処理とを組み合わせたハイブリッドビームフォーミング方式を用いて、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯを実現することが考えられる。ハイブリッドビームフォーミング方式を用いる場合、ビーム単位でストリーム処理が行われるため、処理量を大幅に低減することが可能である。

また、ビームフォーミングを使用する場合、無線端末から無線基地局へチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel State Information）をフィードバックさせて、無線基地局が無線端末との間のチャネル状態に応じて、複数の無線端末のそれぞれに割り当てる送信アレイ数を変化させることで、多重化利得を向上させるランクアダプテーションと呼ばれる技術がある。ランクアダプテーションは、例えば３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ＬＴＥ（Long Term Evolution）標準文書でも採用されている。

特許文献１には、大規模アンテナアレイを有する無線基地局に対して無線端末からチャネル状態情報を報告させる方法が開示されている。特許文献１に記載の無線通信システムでは、大規模アンテナアレイの中から有効アンテナアレイを設定し、無線基地局から有効アンテナアレイに対応する参照信号を送信し、無線端末が参照信号を用いてチャネル状態情報を生成し、生成したチャネル状態情報を無線基地局にフィードバックする。

また、空間多重数を増大させる方法としては、無線端末間で空間多重を行うマルチユーザＭＩＭＯと呼ばれる技術がある。マルチユーザＭＩＭＯは、３ＧＰＰ ＬＴＥ標準文書でも採用されている。マルチユーザＭＩＭＯシステムでは、無線基地局から複数の無線端末に同一の無線周波数帯において同時に伝送を行うことができる。

特表２０１６−５１９５３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、ハイブリッドビームフォーミング方式を用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにランクアダプテーションを適用する場合には、無線端末がサポートする最大ランク数に対応するアナログビームを無線端末に向けた上で、そのビーム数に対応する数の参照信号を送信する必要がある。このため、空間多重する無線端末数および無線端末がサポートする最大ランク数が増えるほど、参照信号の送信数が増えて、参照信号を送信するために消費される無線リソースが増大するという問題がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、ハイブリッドビームフォーミング方式を用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにランクアダプテーションを適用する場合に、参照信号を送信するために消費される無線リソースを抑制することが可能な無線通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、アナログビームフォーミングとデジタルプリコーディング処理とを組み合わせたハイブリッドビームフォーミング方式を用いて、複数の対向する無線通信装置である対向装置へ送信する信号を同一周波数で空間多重して同時に伝送可能な送受信部と、複数の対向装置のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報に基づいて、複数の対向装置のそれぞれに割り当てる送信アレイ数と、複数の対向装置のそれぞれに送信するチャネル状態推定用の参照信号の送信数とを決定する制御部と、を備え、１つの対向装置に対して割り当てる送信アレイ数と参照信号の送信数とは同数であることを特徴とする。

本発明にかかる無線通信装置は、ハイブリッドビームフォーミング方式を用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにランクアダプテーションを適用する場合に、参照信号を送信するために消費される無線リソースを抑制することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図 図１に示す無線基地局の構成を示す図 図２に示すＭＡＣ処理部の動作を示すフローチャート 図２に示す無線基地局の構成要素を実現するためのハードウェア構成を示す図 本発明の実施の形態２にかかるＭＡＣ処理部の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３にかかる無線基地局の構成を示す図 実施の形態３にかかるＭＡＣ処理部の動作を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信装置および無線通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、無線基地局１と、無線端末２と、上位装置３とを有する。なお、本発明の無線通信装置の具体的な適用例を説明するために、図１では、無線通信装置が無線基地局１である場合について例示している。

無線基地局１は、複数のアンテナを用いて複数の無線端末２向けの送信ビーム５を形成することができ、１つ以上の送信ビーム５を使用して対向装置である無線端末２と通信することができる無線通信装置である。

無線端末２は、複数のアンテナを有する端末装置であり、無線基地局１から送信ビーム５を用いて送信される信号を受信することができる。なお、図１では２台の無線端末２を示しているが、本発明はかかる例に限られず、２台以上の無線端末２が同時に無線基地局１と通信することもできる。

上位装置３は、コアネットワークと接続された装置であり、ゲートウェイ、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）などである。

無線基地局１は、通信回線を介して上位装置３に接続されており、上位装置３は、ネットワーク４に接続されている。ネットワーク４は、無線基地局１、無線端末２および上位装置３を含んで構成される無線通信ネットワークとは異なるネットワークである。

図２は、図１に示す無線基地局１の構成を示す図である。なお図２においては、無線基地局１の主要な構成要素についてのみ示しており、本実施の形態にかかる発明の実現に直接関係しない処理に関する構成要素、例えば、上位装置３との通信処理に関する構成要素などについては、省略している。また、図２では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）処理を行う無線基地局１を例示している。

無線基地局１は、送信側ベースバンド処理部１０と、複数のＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１１と、局部発振器１２と、複数のミキサ１３と、複数のＰＡ（Power Amplifier）１４と、複数のアンテナ１５と、受信側ベースバンド処理部１６と、複数のＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１７と、複数のミキサ１８と、複数のＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１９と、ＭＡＣ（Media Access Control）処理部２０と、ビーム形状制御処理部２１とを有する。なお、送信側ベースバンド処理部１０と、複数のＤＡＣ１１と、局部発振器１２と、複数のミキサ１３と、複数のＰＡ１４と、複数のアンテナ１５と、受信側ベースバンド処理部１６と、複数のＡＤＣ１７と、複数のミキサ１８と、複数のＬＮＡ１９と、ビーム形状制御処理部２１とを合わせて、送受信部３０と称する。

なお、アンテナ１５は、アクティブ・フェーズド・アレイ・アンテナのようなアレイ方向の制御が可能な多素子アンテナである。本実施の形態では、アンテナ１５は、複数のアレイ・アンテナにより構成されている形態を示しているが、１つのアレイ・アンテナで構成されていてもよい。また、無線基地局１は、複数の無線端末２に対して各無線端末２宛ての信号を空間多重して同時に伝送する機能を提供し、当該機能は、マルチユーザＭＩＭＯおよびシングルユーザＭＩＭＯを含む。

送信側ベースバンド処理部１０は、ＭＩＭＯ処理部１０２と、ＲＳ処理部１０３と、複数のＯＦＤＭ処理部１０４とを有する。ＭＩＭＯ処理部１０２には、ＭＡＣ処理部２０から複数のストリーム１０１が入力される。ＭＩＭＯ処理部１０２は、空間多重で無線端末２に向けて送信する信号ストリーム群であるストリーム１０１に対して、プリコーディングなどを含むＭＩＭＯ処理を実行する。複数のストリーム１０１は、送信先の無線端末２が異なるストリームを含んでおり、空間で多重して送信するデータ列である。プリコーディングとは、ストリーム１０１に対して送信ウェイトを乗算して重みづけを行うことであり、送信信号が各アンテナ１５に振り分けられる処理である。

ＭＩＭＯ処理部１０２は、無線基地局１と無線端末２との間のチャネル状態情報を、後述するＭＡＣ処理部２０から取得した上で、送信ウェイトを算出する。このとき、対象となる無線端末２の組み合わせは、後述するＭＡＣ処理部２０からＭＩＭＯ処理部１０２へ通知される。ＭＩＭＯ処理部１０２は、ＭＩＭＯ処理後の信号を、複数のＯＦＤＭ処理部１０４のそれぞれに入力する。

ＲＳ処理部１０３は、復調用参照信号（ＤＭＲＳ：DeModulation Reference Signal）や、チャネル状態情報用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information Reference Signal）などの参照信号の信号パターンを生成する。このとき、どのようなリソース設定の参照信号を送信するかは、後述するＭＡＣ処理部２０からＲＳ処理部１０３に指示される。ＲＳ処理部１０３は、生成した信号を複数のＯＦＤＭ処理部１０４のそれぞれに入力する。

ＯＦＤＭ処理部１０４は、ＭＩＭＯ処理部１０２およびＲＳ処理部１０３から入力された信号に対して、リソースエレメントマッピング処理、変調処理、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理およびＣＰ（Cyclic Prefix）付与処理などを実施して、無線端末２に向けて送信する送信信号を生成する。リソースエレメントマッピング処理では、入力された複数の信号のそれぞれを、指定されたルールなどに基づいて、ＯＦＤＭシンボル番号、サブキャリア番号で指定されたリソースエレメントにマッピングする。変調処理では、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）およびＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの変調方式に従い、入力信号が変調される。ＯＦＤＭ処理部１０４は、生成した複数の送信信号のそれぞれを複数のＤＡＣ１１のそれぞれに入力する。

ＤＡＣ１１は、送信側ベースバンド処理部１０で生成された送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。ＤＡＣ１１は、変換後のアナログ信号をミキサ１３に入力する。

ミキサ１３は、ＤＡＣ１１から入力されたアナログ信号を、局部発振器１２が出力した局部発振信号に基づいて、搬送波周波数にアップコンバートする。ミキサ１３は、処理後の信号をＰＡ１４に入力する。

ＰＡ１４は、ミキサ１３から入力されるアナログ信号の送信電力を増幅する。ＰＡ１４から出力される送信信号は、アンテナ１５から電波として送信される。なお、例えば、中間周波数に変換した後に、搬送波周波数へアップコンバートする方法がとられてもよく、本実施の形態では中間処理の構成は簡略化して模式的に示している。受信側も同様である。

ここで、各アンテナ１５は、ビーム形状制御処理部２１から指示された設定に基づいてアレイ方向の制御が行われる。さらに、アンテナ１５は、無線端末２から送信された信号を受信する。アンテナ１５が受信した信号は、ＬＮＡ１９を通してミキサ１８に入力される。

ミキサ１８は、局部発振器１２から出力される局部発振信号に基づいて、アンテナ１５から入力された搬送波周波数のアナログ受信信号をベースバンド周波数の信号にダウンコンバートする。ミキサ１８はダウンコンバート後の受信信号をＡＤＣ１７に入力する。ＡＤＣ１７は、ミキサ１８から入力されたベースバンド周波数のアナログ受信信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１７は、変換後のデジタル信号を受信側ベースバンド処理部１６に入力する。

受信側ベースバンド処理部１６は、チャネル状態情報抽出部１６１と、ＭＩＭＯ処理部１６２と、ＯＦＤＭ処理部１６３とを有する。受信側ベースバンド処理部１６は、アンテナ１５、ＬＮＡ１９、ミキサ１８およびＡＤＣ１７を介して、無線端末２から受信した受信信号を処理し、無線端末２から送信されたデータを復元する。

ＯＦＤＭ処理部１６３は、ＡＤＣ１７から入力された受信信号に対して、ＣＰ除去処理、ＦＦＴ処理および復調処理などを実施して復調する。ＯＦＤＭ処理部１６３は、処理後の受信信号をＭＩＭＯ処理部１６２に入力する。

ＭＩＭＯ処理部１６２は、複数のＯＦＤＭ処理部１６３のそれぞれから入力された復調後の受信信号を重みづけ合成する。ＭＩＭＯ処理部１６２は、例えば、無線端末２からの受信信号に含まれている参照信号に基づいて伝送路推定を行い、伝送路推定の結果得られた伝送路推定値から、ＯＦＤＭ処理部１６３から入力された各受信信号のウェイトを算出し、算出したウェイトを各受信信号に乗算して重みづけを行った後、重みづけされた複数の受信信号を合成する。ＭＩＭＯ処理部１６２は、合成後の受信信号をチャネル状態情報抽出部１６１に入力する。

チャネル状態情報抽出部１６１は、ＭＩＭＯ処理部１６２から入力された受信信号に含まれる復調データから、無線端末２がフィードバックするチャネル状態情報を抽出して、抽出したチャネル状態情報をＭＡＣ処理部２０へ入力する。

ＭＡＣ処理部２０は、複数の無線端末２のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報に基づいて、複数の無線端末２のそれぞれに割り当てる送信アレイ数と、複数の無線端末２のそれぞれに送信する参照信号の送信数とを決定する制御部である。以下、図３を用いて、ＭＡＣ処理部２０の動作の詳細について説明する。

なお、以下では、ＭＡＣ処理部２０の動作のうち、送信側ベースバンド処理部１０のＲＳ処理部１０３に通知するＣＳＩ−ＲＳを送信するために使用するリソースを設定する動作と、ビーム形状制御処理部２１に通知するアレイ方向制御情報に関連する動作とに絞って説明する。また、前提として、無線基地局１と複数の無線端末２のそれぞれとの間で接続処理が実施済みであり、無線基地局１が制御するアンテナ１５のアレイ方向が、各無線端末２に対して適切に決定されている状態とする。アンテナ１５のアレイ方向の決定方法としては、例えば、無線基地局１に対する無線端末２の適切なアレイ方向をサーチするために、同期信号またはＣＳＩ−ＲＳを無線基地局１から送信して、各無線端末２で観測したＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）が最大となるアレイ方向を示す識別情報を各無線端末２から無線基地局１へ事前にフィードバックする方法が挙げられる。さらに、無線基地局１は、各無線端末２のサポートする最大ＭＩＭＯストリーム数などの無線端末能力情報を取得済みであることとする。

図３は、図２に示すＭＡＣ処理部２０の動作を示すフローチャートである。まず、ＭＡＣ処理部２０は、マルチユーザＭＩＭＯを行う無線端末２の選択候補を、予め決められたスケジューリング時間ごとに決定する（ステップＳ１０１）。選択候補を決定する方法としては、例えば、各無線端末２から取得したチャネルの受信品質を示す値であるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、無線端末２に設定された優先度、無線端末２に対する送信データのバッファ量などによって決定する方法が挙げられる。

ＭＡＣ処理部２０は、選択した無線端末２に対して送信アレイおよびＣＳＩ−ＲＳリソースの割り当てを行う前に、後述するステップＳ１０７における追加割り当て用の送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳ数の予約を行うと共に、追加割当対象とする無線端末２を決定する（ステップＳ１０２）。予約する送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳ数は、予め設定された数、例えば１でもよいし、追加割当対象となる無線端末２の無線端末能力、例えば、無線端末２のサポートする最大ＭＩＭＯストリーム数に比例した値とすることもできる。また、ＭＡＣ処理部２０は、追加割り当て対象の無線端末２を、通信状態がアクティブな無線端末２に対して周期時間を設定し、周期時間が過ぎた後にステップＳ１０１で選択されたタイミングで、選択された無線端末２を追加割当対象の無線端末２とすることができる。

続いて、ＭＡＣ処理部２０は、ステップＳ１０１で選択候補となった複数の無線端末２のそれぞれについて、対象の無線端末２が新規に通信を開始する新規端末であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。対象の無線端末２が新規端末である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＭＡＣ処理部２０は、無線端末２がサポートする最大ＭＩＭＯストリーム数に基づいて、送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数を当該無線端末２に割り当てる（ステップＳ１０４）。対象の無線端末２が新規端末でない場合、つまり、通信を継続している端末である場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、後述するステップＳ１１２で予め決定された送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数を対象の無線端末２に割り当てる（ステップＳ１０５）。

続いて、ＭＡＣ処理部２０は、対象の無線端末２が追加割当対象端末であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ここでは、ステップＳ１０２において決定した追加割当無線端末の情報を用いて、判断が行われる。対象の無線端末２が追加割当対象端末である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２において予約した追加割当用の送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数を、対象の無線端末２に追加割当する（ステップＳ１０７）。対象の無線端末２が追加割当対象端末でない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０７の処理は省略される。

続いてＭＡＣ処理部２０は、送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数の割当が不可能か否か、つまり、割り当てる送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数が上限に達しているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。割当が不可能な場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４、またはステップＳ１０５およびステップＳ１０７で行った対象の無線端末２への割り当てをキャンセルし、ステップＳ１０１において決定した選択候補から除外する（ステップＳ１０９）。割当が可能な場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０９の処理は省略される。

以上のステップＳ１０３からステップＳ１０９の処理を、選択候補の無線端末２の数だけ繰り返す。全ての選択候補について処理が終わると、ＭＡＣ処理部２０は、それぞれの無線端末２に割り当てられた送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳを送信するために使用するリソースを設定するためのＣＳＩ−ＲＳリソース設定情報とアレイ方向制御情報とを生成する。ＭＡＣ処理部２０は、各無線端末２への無線信号送信タイミングに合わせて、送信側ベースバンド処理部１０のＲＳ処理部１０３に対して、ＣＳＩ−ＲＳリソース設定情報を通知し、ビーム形状制御処理部２１に対して、アレイ方向制御情報を通知する（ステップＳ１１０）。

その後、ＣＳＩ−ＲＳリソース設定情報およびアレイ方向制御情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳが複数の無線端末２のそれぞれに送信されると、ＭＡＣ処理部２０は、複数の無線端末２のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報を取得する（ステップＳ１１１）。そして、取得したチャネル状態情報に基づいて、各無線端末２に割り当て予定の送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数を更新する（ステップＳ１１２）。例えば、ＭＡＣ処理部２０は、単純に、送信アレイ数およびＣＳＩ−ＲＳの送信数を、チャネル状態情報の中に含まれるＲＩ（Rank Indicator）で示されるランク数と同じ数に設定することができる。

図４は、図２に示す無線基地局１の構成要素を実現するためのハードウェア構成を示す図である。プロセッサ３０１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ３０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。プロセッサ３０１は、メモリ３０２に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、各種の機能を実現することができる。

送信側ベースバンド処理部１０のＭＩＭＯ処理部１０２は、入力されたストリーム１０１に対してプリコーディング処理を行う電子回路、または、電子回路と、プロセッサ３０１およびメモリ３０２との組み合わせによって実現される。

ＲＳ処理部１０３は、ＲＳ信号生成処理などを行う電子回路である。ＯＦＤＭ処理部１０４は、ＭＩＭＯ処理部１０２から入力された信号に対して変調処理、ＩＦＦＴ処理およびＣＰ付与処理などを行う電子回路である。

受信側ベースバンド処理部１６のＭＩＭＯ処理部１６２は、複数のＯＦＤＭ処理部１６３のそれぞれから入力された受信信号を重みづけ合成する電子回路、または、電子回路とプロセッサ３０１およびメモリ３０２との組み合わせによって実現される。

ＯＦＤＭ処理部１６３は、ＡＤＣ１７から入力された信号に対して、ＣＰ除去処理、ＦＦＴ処理および復調処理などを行う電子回路である。チャネル状態情報抽出部１６１は、電子回路、または、電子回路とプロセッサ３０１およびメモリ３０２との組み合わせによって実現される。また、ＭＡＣ処理部２０およびビーム形状制御処理部２１については、電子回路と、プロセッサ３０１およびメモリ３０２との組み合わせによって実現される。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、ハイブリッドビームフォーミング方式を用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにランクアダプテーションを適用する場合に、送信アレイ数および参照信号であるＣＳＩ−ＲＳの送信数がチャネル状態情報に基づいて決定される。このため、参照信号の送信数をチャネル状態に合わせて適応的に決定することができるため、参照信号を送信するために消費される無線リソースを抑制することが可能になる。また、送信アレイ数をチャネル状態に合わせて適応的に決定することができるため、ランクアダプテーションの効果を確保することができるので、周波数利用効率を改善することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる無線基地局１の構成は、図２に示した実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、以下、図２に示した符号を用いて説明を行う。

図５は、本発明の実施の形態２にかかるＭＡＣ処理部２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１〜ステップＳ１１２の各処理については、図３と同様である。ステップＳ１１１においてチャネル状態情報を取得した後、ＭＡＣ処理部２０は、チャネル状態情報に基づいて、送信アレイ数および参照信号の送信数を追加で割り当てる無線端末２の決定手順を変更する（ステップＳ２０１）。

例えば、ＲＩが示すランク数が予め定められた閾値以下の場合、ＣＱＩから得られるＳＩＮＲの値が予め定められた閾値以下であり、無線基地局１と無線端末２との間のチャネル状態が良好でないと判断した場合、または、ＳＩＮＲの値が予め定められた閾値以上であり、無線基地局１と無線端末２との間のチャネル状態が良好であると判断した場合、ＭＡＣ処理部２０は、追加で割り当てる無線端末２の決定手順を変更することができる。或いは、ＭＡＣ処理部２０は、ある一定時間内で得られたＲＩ，ＳＩＮＲなどチャネル状態を示す値の分散値が閾値を超え、無線基地局１と無線端末２との間のチャネル状態の変動が大きいと判断した場合、追加で割り当てる無線端末２の決定手順を変更することができる。

決定手順の変更は、例えば、対象の無線端末２に対して、送信アレイ数および参照信号の送信数の追加割当を、次回の処理のステップＳ１０２において行うようにしてもよいし、ステップＳ１０２において説明した周期時間を短く変更してもよい。また、決定手順を変更するための条件を満たさなくなった場合、ＭＡＣ処理部２０は、決定手順を元に戻すことができる。

各無線端末２へ送信アレイ数および参照信号の送信数を割り当てるタイミングを、チャネル状態に応じて変更することができるため、ランクアダプテーションを適切なタイミングで実行することができるようになり、周波数利用効率が改善される。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３にかかる無線基地局１ａの構成を示す図である。無線基地局１ａは、送信側ベースバンド処理部１０と、複数のＤＡＣ１１と、局部発振器１２と、複数のミキサ１３と、複数のＰＡ１４と、複数のアンテナ１５と、受信側ベースバンド処理部１６ａと、複数のＡＤＣ１７と、複数のミキサ１８と、複数のＬＮＡ１９と、ＭＡＣ処理部２０ａと、ビーム形状制御処理部２１とを有する。

以下、実施の形態１と異なる点について主に説明する。無線基地局１ａは、無線基地局１の受信側ベースバンド処理部１６の代わりに、受信側ベースバンド処理部１６ａを有する。受信側ベースバンド処理部１６ａは、チャネル状態情報抽出部１６１、ＭＩＭＯ処理部１６２および複数のＯＦＤＭ処理部１６３に加えて、ＲＳ処理部１６４を有する。

ＯＦＤＭ処理部１６３は、ＡＤＣ１７から入力された受信信号に対して、各種の処理を行うと共に、無線端末２からのサウンディング用参照信号であるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）を受信して、ＲＳ処理部１６４にＳＲＳを通知する。

ＲＳ処理部１６４は、ＯＦＤＭ処理部１６３から受け取ったＳＲＳから、伝送路推定値を計算し、計算した伝送路推定値をチャネル状態情報抽出部１６１に入力する。チャネル状態情報抽出部１６１は、伝送路推定値からチャネル状態情報を計算して、計算したチャネル状態情報をＭＡＣ処理部２０ａへ入力する。

図７は、実施の形態３にかかるＭＡＣ処理部２０ａの動作を示すフローチャートである。図７に示すステップＳ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３０７，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２の動作は、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２の送信アレイ数の代わりに送受信アレイ数を用い、ＣＳＩ−ＲＳリソース数の代わりにＳＲＳリソース数を用いる点が異なる。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、ハイブリッドビームフォーミング方式を用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにランクアダプテーションを適用する場合に、送受信アレイ数および参照信号であるＳＲＳの送信数がチャネル状態情報に基づいて決定される。このため、参照信号の送信数をチャネル状態に合わせて適応的に決定することができるため、参照信号を送信するために消費される無線リソースを抑制することが可能になる。また、送受信アレイ数をチャネル状態に合わせて適応的に決定することができるため、ランクアダプテーションの効果を確保することができるので、周波数利用効率を改善することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 無線基地局、２ 無線端末、３ 上位装置、４ ネットワーク、５ 送信ビーム、１０ 送信側ベースバンド処理部、１１ ＤＡＣ、１２ 局部発振器、１３，１８ ミキサ、１４ ＰＡ、１５ アンテナ、１６，１６ａ 受信側ベースバンド処理部、１７ ＡＤＣ、１９ ＬＮＡ、２０，２０ａ ＭＡＣ処理部、２１ ビーム形状制御処理部、３０ 送受信部、１００ 無線通信システム、１０１ ストリーム、１０２，１６２ ＭＩＭＯ処理部、１０３，１６４ ＲＳ処理部、１０４，１６３ ＯＦＤＭ処理部、１６１ チャネル状態情報抽出部、３０１ プロセッサ、３０２ メモリ。

Claims (7)

1. アナログビームフォーミングとデジタルプリコーディング処理とを組み合わせたハイブリッドビームフォーミング方式を用いて、複数の対向する無線通信装置である対向装置へ送信する信号を同一周波数で空間多重して同時に伝送可能な送受信部と、
   複数の前記対向装置のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報に基づいて、複数の前記対向装置のそれぞれに割り当てる送信アレイ数と、複数の前記対向装置のそれぞれに送信するチャネル状態推定用の参照信号の送信数とを決定する制御部と、
   を備え、
   １つの前記対向装置に対して割り当てる前記送信アレイ数と前記参照信号の送信数とは同数であることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記制御部は、未だ前記送信アレイ数および送信する参照信号の数を割り当てていない新規の前記対向装置には、当該対向装置がサポートする最大ストリーム数に基づいて、前記送信アレイ数および前記参照信号の送信数を割り当てて、前記チャネル状態情報を取得した後、取得したチャネル状態情報に基づいて、前記送信アレイ数および参照信号の送信数を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御部は、予め定められた条件が満たされたタイミングで、前記対向装置への前記送信アレイ数および参照信号の送信数の追加割り当てを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記制御部は、前記チャネル状態情報に基づいて、前記条件を変更することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記制御部は、前記チャネル状態情報から得られるチャネル状態を示す値の分散値を求め、前記分散値が閾値以上である場合、前記条件を変更することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記制御部は、前記チャネル状態情報に基づいて、複数の前記対向装置のそれぞれに割り当てる受信アレイ数をさらに決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. ハイブリッドビームフォーミング方式を用いて複数の対向する無線通信装置である対向装置と空間多重伝送可能な無線通信装置において、
   複数の前記対向装置のそれぞれからフィードバックされるチャネル状態情報に基づいて、複数の前記対向装置のそれぞれに割り当てる送信アレイ数およびチャネル状態推定用の参照信号の送信数を決定するステップ、
   を含み、
   １つの前記対向装置に対して割り当てる前記送信アレイ数と前記参照信号の送信数とは同数であることを特徴とする無線通信方法。

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