JPWO2011105500A1 - 空間多重無線伝送システム、空間多重無線伝送方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

空間多重無線伝送システムは、基地局と複数のアンテナを備える複数の端末局で構成され、基地局は、情報信号生成部と制御信号生成部と送信フレーム生成部と複数ビーム形成部と送受信切換部と受信信号処理部と伝搬環境推定部とアンテナ情報生成部とを備え、少なくとも１つの端末局は、送受信切換部と受信信号処理部と復号部とアンテナ情報抽出部とアンテナ情報生成部と送信部とバッテリーとバッテリー残量検出部と送信要求抽出部と伝搬環境推定部とを備えている。

Description

本発明は、空間多重無線伝送システム、空間多重無線伝送方法、及びコンピュータプログラムに関する。
本願は、２０１０年２月２５日に、日本に出願された特願２０１０−０４０３５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、１つの基地局が複数の端末局に対して通信を行う方法として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのオプションで採用されているビームフォーミングを用いる空間多重伝送方法がある。この方法では、基地局が、送信信号内でビームごとに異なる既知信号を送信する。これを受けて、各端末局が、各ビームと端末局の受信に用いる全てのアンテナとの各々について、既知信号区間での受信信号と既知信号の複素相関値を計算することで伝達関数推定を行い、この伝達関数推定結果に基づいて、送信側で空間多重した信号を受信側で分離していた。
端末局での信号分離方法としては、たとえば完全な干渉抑圧を行うＺｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）法や、受信側での干渉と雑音電力の和を最小化するＭｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅｄ−Ｅｒｒｏｒ（ＭＭＳＥ）法、あるいは最尤推定法であるＭａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＭＬＤ）などが用いられている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。

一般に空間多重伝送を用いる場合、各端末局が受信する空間多重された信号が各端末局の受信アンテナ数よりも少ない場合がしばしば生じる。このとき、受信の信号処理に用いるアンテナ数を削減することで受信局の信号処理量や消費電力を大幅に削減することが可能となる。ここで、端末局の受信に用いるアンテナ数を削減するには、基地局が端末局の受信に利用すべきアンテナを選定し、それに合わせて端末局への送信信号が、他の基地局との干渉にならないように送信ビームを形成する必要がある。

守倉、久保田、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ出版、２００８年４月 Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,"Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels," IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, issue 2, Feb. 2004, pp. 461-71

ここで、従来の空間多重無線伝送システムの空間多重無線伝送手法では、基地局が選択したアンテナでは、他の端末局への送信が干渉しないように制御されるが、選択されなかったアンテナでは、他の端末局への送信が干渉し伝送品質が劣化することがあった。この結果、基地局が複数の端末局に対して同時に通信する場合、端末局では受信に用いるべきアンテナを検出することが容易ではないことがある。従って、基地局において端末局で受信に使用するアンテナを選択することが容易ではないことがある。このため、良好な伝送特性を維持しつつ端末局の信号処理量及び消費電力を大幅には削減しないことがある。

上記の従来技術から、一般に、良好な伝送特性を維持しつつ端末局の信号処理量及び消費電力を大幅に削減する空間多重無線伝送システム、空間多重無線伝送方法が望まれていた。

本発明は、例えば、以下の側面を有する。
第１の側面は、複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにであって、前記基地局は、外部から前記第１の端末局へ送信するデータを入力した際に、前記複数のアンテナ素子のうち、情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成し、送受信部を介して前記第１の端末局へ前記アンテナ情報を送信する第１アンテナ情報生成部を備え、前記第１の端末局は、前記複数のアンテナ素子の各々に対応し、送受信の切替及び受信処理を行う送受信切替／受信処理部と、前記複数のアンテナ素子を介して前記アンテナ情報を受信し、前記アンテナ情報に基づいて前記複数のアンテナ素子から情報信号の受信に使用する少なくとも１のアンテナ素子を選択し、選択された前記アンテナ素子に対応する前記送受信切替／受信処理部を受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナ素子に対応する前記送受信切替／受信処理部を非受信モードに設定する制御部と、を備えるものである。

また、第２の側面は、上記空間多重無線伝送システムであって、前記基地局が、前記第１の端末局に伝搬環境推定用信号の送信を要求する送信要求信号を生成し、前記送受信部を介して前記第１の端末局へ送信する制御信号生成部と、前記第１の端末局から受信した前記伝搬環境推定用信号に基づいて前記第１の端末局に関する伝搬環境情報を生成する第１伝搬環境推定部と、前記第１アンテナ情報生成部が前記伝搬環境情報に基づいて生成した前記アンテナ情報に基づき、前記複数の端末局間で干渉が生じないように送信指向性を決定して送信ビームを形成し、前記送信ビームを前記送受信部を介して送信するビーム形成部と、をさらに備え、前記端末局が、前記送信要求信号を前記複数のアンテナ素子を介して受信し、前記伝搬環境推定用信号を生成し、前記伝搬環境推定用信号を前記複数のアンテナ素子を介して前記基地局へ送信する送信部と、前記受信モードに設定された前記送受信切替／受信処理部に対応するアンテナ素子を介して前記送信ビームを受信し、前記送信ビームを復号してデータを生成し、前記データを再生部へ出力する復号部と、をさらに備えるようにしてもよい。

さらに、第３の側面は、上記空間多重無線伝送システムであって、前記端末局が、前記送信要求信号を用いて伝搬環境を推定し、第２伝搬環境情報を生成する第２伝搬環境推定部と、前記第２伝搬環境情報に基づいて、前記基地局からの前記アンテナ情報を受信するアンテナ指定情報を生成し、前記複数のアンテナ素子を介して前記基地局に送信する第２アンテナ情報生成部と、をさらに備え、前記第１アンテナ情報生成部が、前記送受信部を介して受信した前記アンテナ指定情報に対応した前記アンテナ情報を生成するようにしてもよい。

さらに、第４の側面は、上記空間多重無線伝送システムであって、前記第１アンテナ情報生成部が、通信に使用する中心周波数を表す情報および伝送帯域を表す情報の少なくとも１つを前記アンテナ情報として生成し、前記アンテナ制御部が、前記アンテナ情報から抽出した前記中心周波数を表す情報及び前記伝送帯域を表す情報の少なくとも１つに基づいて、前記受信モードと非受信モードの前記複数のアンテナ素子の前記中心周波数および前記伝送帯域の少なくとも１つを制御するようにしてもよい。

さらに、第５の側面は、上記空間多重無線伝送システムであって、前記第２アンテナ情報生成部が、前記第２伝搬環境情報に基づき、前記基地局から前記アンテナ情報を受信する際の前記アンテナの優先順位またはアンテナ数の少なくとも１つを前記アンテナ指定情報として生成し、前記複数のアンテナ素子を介して前記基地局に送信し、前記第１アンテナ情報生成部が、前記送受信部を介して受信した前記アンテナ指定情報に示された前記アンテナの優先順位またはアンテナ数の少なくとも１つに基づいて前記アンテナ情報を生成するようにしてもよい。

さらに、第６の側面は、上記空間多重無線伝送システムであって、前記端末局が、前記端末局のバッテリーの残量を検出して残量情報を生成し、出力するバッテリー残量検出部をさらに備え、前記第２アンテナ情報生成部が、前記残量情報に基づいて前記アンテナ指定情報を生成する、ようにしてもよい。

さらに、第７の側面は、複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける空間多重無線伝送方法であって、前記基地局において、前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち、前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成するステップと、前記アンテナ情報を前記端末局へ送信するステップと、前記端末局において、前記アンテナ情報を受信するステップと、前記アンテナ情報に基づき情報信号の受信に使用する前記アンテナを選択するステップと、選択された前記アンテナを受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナを非受信モードに設定するステップと、を備える。

さらに、第８の側面は、複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける、前記第１の端末局のコンピュータ読み出し可能な非一時的記録媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を、前記基地局から受信する命令と、前記アンテナ情報に基づき情報信号の受信に使用する前記アンテナ素子を選択する命令と、選択された前記アンテナ素子を受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナ素子を非受信モードに設定する命令と、を備える。

さらに、第９の側面は、複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける、前記基地局のコンピュータ読み出し可能な非一時的記録媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち、前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成する命令と、前記アンテナ情報を前記端末局へ送信する命令と、を備える。

上記側面によれば、情報信号の受信に用いるべきアンテナ情報を制御信号に含めて基地局が生成して、基地局から端末局に送信し、端末局は基地局が送信した制御信号を受信して、受信した制御信号からアンテナ情報を抽出して、情報信号の受信に用いるべきアンテナ情報を基地局と端末局で共有し、端末局は情報信号の受信に用いないアンテナに接続されている回路をオフ、または動作クロックを可変するようにしている。このため、各端末局で使うアンテナを選定し、良好な伝送特性を維持しつつ端末局の信号処理量及び消費電力を大幅に削減することが可能になる。

第一の実施形態における空間多重無線伝送システムの動作を説明する図である。 同実施形態に係る基地局１のブロック図である。 同実施形態に係る端末局２のブロック図である。 同実施形態に係る基地局１から端末局２と３への送信の手順のフローチャートである。 同実施形態に係る端末局２と３の受信の手順のフローチャートである。 第二の実施形態に係る周波数帯域を説明する図である。 第三の実施形態に係る基地局と各端末局間の送受信のタイミング図である。 同実施形態に係る基地局の送受信手順のフローチャートである。 同実施形態に係る端末局の送受信手順のフローチャートである。

以下、図１〜図９を用いて本実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。以下の実施形態は、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。

［第一実施形態］
図１〜図５を用いて、第一の実施形態について説明する。まず、図１を用いて、第一の実施形態の概略を説明する。図１は、第一の実施形態における空間多重無線伝送システムの動作を説明する図である。図１のように、基地局１は複数のアンテナ１１〜１５を備え、第１の端末局１（ＳＴＡ−１）は複数のアンテナ２１〜２３を備え、第２の端末局２（ＳＴＡ−２）は複数のアンテナ３１〜３３を備えている。また、アンテナ１１から第１の端末局１のアンテナ２１に向けてビーム５１が、第１の端末局１の他のアンテナ２２と２３および第２の端末局２のアンテナ３１〜３３に干渉しないように送信されている。さらに、アンテナ１２から第１の端末局１のアンテナ２３に向けてビーム５２が、第１の端末局１の他のアンテナ２１と２２および第２の端末局２のアンテナ３１〜３３に干渉しないように送信されている。さらに、アンテナ１３から第２の端末局２のアンテナ３２に向けてビーム５３が、第１の端末局１の他のアンテナ２１〜２３および第２の端末局２のアンテナ３１と３３に干渉しないように送信されている。さらに、第１の端末局１は、アンテナ２１と２３を受信に用い、アンテナ２２は受信に用いていず、第２の端末局２は、アンテナ３２を受信に用い、アンテナ３１と３３は受信に用いていない。

図２は、第一の実施形態における基地局１のブロック図である。図２のように、基地局１は、情報信号生成部１０１と、制御信号生成部１０２と、送信フレーム生成部１０３と、複数ビーム形成部１０４と、送受信切換部１０５〜１０７と、受信信号処理部１０８と、伝搬環境推定部１０９と、アンテナ情報生成部１１０とを備えている。また、送受信切換部１０５はアンテナ１１に接続され、送受信切換部１０６はアンテナ１２に接続され、送受信切換部１０７はアンテナ１３に接続されている。説明を簡単にするために、図２では、アンテナ１１〜１３の３素子の例を説明するが、アンテナの素子数に応じて、送受信切換部を増やすことも可能である。また、基地局１は、例えば、無線ＬＡＮの基地局等である。

情報信号生成部１０１は、基地局１外からデータが入力され、入力されたデータを用いて情報信号を生成し、生成した情報信号を送信フレーム生成部１０３に出力する。

制御信号生成部１０２は、アンテナ情報生成部１１０が出力するアンテナ情報に基づく制御信号を生成し、生成した制御信号を送信フレーム生成部１０３に出力する。アンテナ情報とは、送信先である端末局２と３がそれぞれ有するアンテナの内、どのアンテナを使用して受信を行うかの情報であり、また、通信に使用する中心周波数（例えば５ＧＨｚや２．４ＧＨｚ）や帯域（例えば２０ＭＨｚ）などの情報である。また、アンテナ情報は、端末局２と３が有するアンテナ素子数N（２以上の自然数）に対して、M（≦Ｎ）素子のアンテナ数に設定する。
さらに、制御信号生成部１０２は、アンテナ情報生成部１１０が出力する伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信する指示情報を受け取り、受け取った伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信する指示情報に応じて、伝搬環境推定用信号の送信要求信号を含む制御信号を生成し、生成した制御信号を送信フレーム生成部１０３に出力する。

送信フレーム生成部１０３は、情報信号生成部１０１が出力する情報信号と制御信号生成部１０２が出力する制御信号とを受け取り、受け取った情報信号と制御信号を用いて送信フレーム信号を生成し、生成した送信フレーム信号を複数ビーム形成部１０４に出力する。
なお、送信フレーム信号は、例えば、制御信号を情報信号の前に付加してフレーム信号を生成する。制御信号の場所は任意のため、例えば、フレームの中央や最後、あるいはフレーム内に分散して送るようにしてもよい。また、制御信号を別の周波数帯や別のサブキャリヤで送ることもできる。さらに、符号分割多重を用いる場合には、情報フレームとは異なる拡散符合で送るようにしてもよい。

複数ビーム形成部１０４は、送信フレーム生成部１０３が出力する送信フレーム信号を受け取り、受け取った送信フレーム信号に基づきアンテナ１１〜１３から端末局２と３に送信するビーム信号を形成し、形成したビーム信号を送受信切換部１０５〜１０７に出力する。また、複数ビーム形成部１０４は、伝搬環境推定部１０９が出力する伝搬環境情報を受け取り、受け取った伝搬環境情報と送信フレーム信号に基づきビーム信号を形成し、形成したビーム信号を送受信切換部１０５〜１０７に出力する。例えば、図１のように、アンテナ１１と１２から端末局２に出力するようにビームを形成し、さらに、アンテナ１３から端末局２に出力するようにビームを形成する。

送受信切換部（送信切替／受信処理部）１０５〜１０７は、ＤＡＣ（デジタル信号−アナログ信号変換器）とＡＤＣ（アナログ信号−デジタル信号変換器）、および自動利得制御部を備える。また、送受信切換部１０５〜１０７は、複数ビーム形成部１０４が出力するビーム信号を受け取り、受け取ったビーム信号を分岐し、ＤＡＣを用いてアナログ信号に変換した後、送受信切換部１０５〜１０７に接続されているアンテナ１１〜１３を介して端末局２と３に送信する。さらに、送受信切換部１０５〜１０７は、アンテナ１１〜１３を介して端末局２と３から受信した受信信号を、ＡＤＣを用いてデジタル信号に変換した後、受信信号処理部１０８に出力する。

受信信号処理部１０８は、送受信切換部１０５〜１０７が出力する受信信号を受け取り、受け取った受信信号から所定のフィルター等を介して各種信号を抽出し、抽出した各種信号を伝搬環境推定部１０９に出力する。

伝搬環境推定部（第１伝搬環境推定部）１０９は、受信信号処理部１０８が出力する各種信号を受け取り、受け取った各種信号を用いて伝搬環境情報を生成し、生成した伝搬環境情報を複数ビーム形成部１０４とアンテナ情報生成部１１０とに出力する。また、伝搬環境推定部１０９は、受け取った各種信号の受信レベルを算出し、信号対雑音電力（干渉電力含む、または、干渉電力含まない）比、または、信号対干渉電力比を算出し、算出した信号対雑音電力比、または、信号対干渉電力比をアンテナ情報生成部１１０に出力する。さらに、伝搬環境推定部１０９は、端末局２と３の各アンテナ１１〜１３の所定時間内の総伝送容量を算出し、算出した各アンテナ１１〜１３の総伝送容量をアンテナ情報生成部１１０に出力する。さらに、伝搬環境推定部１０９は、各種信号から伝搬環境推定用信号を抽出し、抽出した伝搬環境推定用信号を用いて端末局２と３の各アンテナ１１〜１３の伝達関数を、既知信号などを基に推定し、推定した伝達関数を複数ビーム形成部１０４とアンテナ情報生成部１１０に出力する。

アンテナ情報生成部（第１アンテナ情報生成部）１１０は、伝搬環境推定部１０９が出力する伝搬環境情報を受け取り、受け取った伝搬環境情報を用いて端末局２と３が受信で使用するアンテナ１１〜１３を決定し、決定したアンテナ情報を制御信号生成部１０２に出力する。また、伝搬環境推定部１０９から伝搬環境情報が出力されていない場合、アンテナ情報生成部１１０は、所定値に基づき端末局２と３の各アンテナ１１〜１３の内、どのアンテナを使用して受信を行うかを決定する。あるいは、伝搬環境推定部１０９から伝搬環境情報が出力されている場合、アンテナ情報生成部１１０は、受け取った端末局２と３の各アンテナ１１〜１３からの伝搬環境情報である伝達関数に基づき、各端末局２と３の各アンテナ１１〜１３の内、どのアンテナを使用して受信を行うかを決定する。あるいは、アンテナ情報生成部１１０は、信号対雑音電力または信号対干渉電力比、あるいは、各アンテナ１１〜１３の総伝送容量に基づき、受信に使用するアンテナを決定する。また、例えば、端末局２の方が端末局３より総伝送容量が少ない場合、アンテナ情報生成部１１０は、端末局２と３の各アンテナ１１〜１３の各総伝送容量に基づき、一番伝送容量が少ない端末局の伝送容量を増大するようにアンテナを決定する。さらに、アンテナ情報生成部１１０は、端末局２と３から受信した信号からアンテナ情報を抽出した場合、抽出したアンテナ情報応じてアンテナを決定する。さらに、アンテナ情報生成部１１０は、端末局２と３から信号を受信していない場合等、伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信する指示情報を生成し、生成した伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信する指示情報を制御信号生成部１０２に出力する。

図３は、第一の実施形態における端末局２のブロック図である。なお、端末局３の構成も端末局２と同様の構成である。図３のように、端末局２は、送受信切換部２０１〜２０３と、受信信号処理部２０４〜２０６と、復号部２０７と、アンテナ情報抽出部２０８と、アンテナ情報生成部２０９と、送信部２１０と、バッテリー２１１と、バッテリー残量検出部２１２と、送信要求抽出部２１３と、伝搬環境推定部２１４とを備えている。また、送受信切換部２０１はアンテナ２１に接続され、送受信切換部２０２はアンテナ２２に接続され、送受信切換部２０３はアンテナ２３に接続されている。また、説明を簡単にするために、図３では、アンテナ２１〜２３の３素子の例を説明するが、アンテナの素子数に応じて、送受信切換部と受信信号処理部とを増やすことも可能である。

送受信切換部（送信切替／受信処理部）２０１〜２０３は、ＤＡＣとＡＤＣ、および自動利得制御部を備える。また、送受信切換部２０１〜２０３は、送信部２１０が出力する送信信号を受け取り、受け取った送信信号を分岐し、ＤＡＣを用いてアナログ信号に変換した後、送受信切換部２０１〜２０３に接続されているアンテナ２１〜２３を介して基地局１に送信する。さらに、送受信切換部２０１〜２０３は、アンテナ２１〜２３を介して基地局１から受信した受信信号を、ＡＤＣを用いてデジタル信号に変換した後、受信信号処理部２０４〜２０６に出力する。

受信信号処理部２０４〜２０６は、送受信切換部２０１〜２０３が出力する受信信号を受け取り、受け取った受信信号から所定のフィルター等を用いて制御信号と情報信号を抽出し、抽出した制御信号と情報信号とを復号部２０７と伝播環境推定部２１４とに出力する。また、受信信号処理部２０４〜２０６は、アンテナ情報生成部２０９が出力する電源制御信号により、回路の電源をオンまたはオフし、または、処理を行う回路のクロックを通信に使用する帯域、例えば２０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚに合わせて可変する。

復号部２０７は、受信信号処理部２０４〜２０６が出力する制御信号と情報信号を受け取り、受け取った制御信号を復号し、アンテナ情報抽出部２０８と送信要求抽出部２１３に出力する。また、復号部２０７は、受け取った情報信号を復号し、端末局２の非図示の画像表示部や音声再生部に出力する。

アンテナ情報抽出部２０８は、復号部２０７が出力する制御信号を受け取り、受け取った制御信号からアンテナ情報を抽出し、アンテナ情報を抽出した場合、抽出したアンテナ情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する。

アンテナ情報生成部（第２アンテナ情報生成部および制御部）２０９は、アンテナ情報抽出部２０８が出力するアンテナ情報と伝搬環境推定部２１４が出力する伝搬環境情報を受け取り、受け取ったアンテナ情報と伝搬環境情報に基づいて受信に使用するアンテナ２１〜２３を選択しアンテナ指定情報を生成する。また、アンテナ情報生成部２０９は、バッテリー残量検出部２１２が出力するバッテリィー２１１の残量情報に基づき、例えば、残量が７０％以上ならアンテナ数＝３、７０％〜３０％ならアンテナ数＝２、３０％以下ならアンテナ数＝１を選択しアンテナ指定情報を生成する。さらに、アンテナ情報生成部２０９は、伝搬環境推定部２１４が出力する伝搬環境情報を受け取り、受け取った伝搬環境情報を用いてアンテナの優先順位およびアンテナ数、あるいは、アンテナの優先順位またはアンテナ数を選択しアンテナ指定情報を生成する。例えば、アンテナ情報生成部２０９は、受信レベルの高いアンテナの優先順位を高くし、または、所定の閾値と比較し所定の閾値以上の受信レベルを有するアンテナを選択し、あるいは、干渉の少ないアンテナを選択し、アンテナ指定情報を生成する。さらに、アンテナ情報生成部２０９は、受信に使用するアンテナ数や優先順位を生成する際に、偏波の異なるアンテナを交互に使用するようにアンテナ指定情報を生成する。さらに、アンテナ情報生成部２０９は、通信に使用する帯域に合わせて使用するアンテナ数を選択しアンテナ指定情報を生成する。例えば、アンテナが８素子ある場合、帯域２０ＭＨｚの通信にはアンテナ数＝８を設定し、帯域４０ＭＨｚの通信にはアンテナ数＝４を設定し、帯域８０ＭＨｚの通信にはアンテナ数＝２を設定する。さらに、アンテナ情報生成部２０９は、受信に使用するアンテナの優先順位を決定する際に、アンテナ間の距離（間隔）を考慮して優先順位を選択する。例えば、等間隔でアンテナ８素子がｎ１〜ｎ８（非図示）まで順番に配置され３素子を選択する場合、隣接するアンテナｎ１とｎ２とｎ３を選択するのではなく、アンテナ間の距離の最小値を、選択可能な組み合わせの内、最大にするように、例えば、アンテナｎ１とｎ４とｎ８を選択する。なお、アンテナ情報生成部２０９には、予め各アンテナ１１〜１３間の距離が記憶されている。

送信部２１０は、送信要求抽出部２１３が出力する伝搬環境推定用信号の送信要求信号を受け取り、受け取った伝搬環境推定用信号の送信要求信号に応じて伝搬環境推定用信号を送受信切換部２０１〜２０３に出力する。また、送信部２１０は、アンテナ情報生成部２０９が出力するアンテナ指定情報に基づき端末局２が受信で使用するアンテナの優先順位またはアンテナ数、あるいは優先順位およびアンテナ数を送受信切換部２０１〜２０３に出力する。

バッテリー２１１は、端末局２の各回路部に電源を供給し、例えば、一次電池や充電式電池などである。

バッテリー残量検出部２１２は、バッテリー２１１の電池容量の残量を検出し、検出した電池容量の残量情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する。例えば、バッテリィー残量検出部２１２は、バッテリィー２１１の残量が７０％以上、７０％〜３０％、３０％以下等の残量情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する。

送信要求抽出部２１３は、復号部２０７が出力する制御信号を受け取り、受け取った制御信号から伝搬環境推定用信号の送信要求信号を抽出し、送信要求信号を抽出した場合、抽出した伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信部２１０に出力する。

伝搬環境推定部（第２伝搬環境推定部）２１４は、受信信号処理部２０４〜２０６が出力する制御信号と情報信号とを受け取り、受け取った制御信号と情報信号に基づき各アンテナ２１〜２３の受信レベルや干渉状態を算出し、算出した受信レベルや干渉状態を伝搬環境情報としてアンテナ情報生成部２０９に出力する。

次に、第一の実施形態における基地局１から端末局２と端末局３への送信の手順を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、基地局１の情報信号生成部１０１は、端末局２と端末局３に送信するデータを基地局１外から受け取り、受け取ったデータに基づき情報信号を生成し、生成した情報信号を送信フレーム生成部１０３に出力する（ステップＳ１）。
次に、端末局２と端末局３から送信を受け取っていないため、アンテナ情報生成部１１０は、予め定められている端末局２と３に対して所定のアンテナを決定し、決定したアンテナ情報を制御信号生成部１０２に出力する（ステップＳ２）。

次に、制御信号生成部１０２は、アンテナ情報生成部１１０が出力するアンテナ情報を受け取り、受け取ったアンテナ情報に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を送信フレーム生成部１０３に出力する（ステップＳ３）。例えば、図１のように、基地局１から端末局２に対して、アンテナ２１と２３を使用して受信し、基地局１から端末局３に対して、アンテナ３２を使用して受信するアンテナ情報を含む制御信号を生成する。
次に、送信フレーム生成部１０３は、情報信号生成部１０１が出力する情報信号と制御信号生成部１０２が出力する制御信号を受け取り、受け取った情報信号と制御信号に基づき端末局２と３の送信フレーム信号を生成し、生成した端末局２と３の送信フレーム信号を複数ビーム形成部１０４に出力する（ステップＳ４）。

次に、複数ビーム形成部１０４は、送信フレーム生成部１０３が出力する端末局２と３の送信フレーム信号を受け取り、受け取った端末局２と３の送信フレーム信号に基づき、例えば、端末局２にアンテナ１１と１２から送信するためのビームを形成し、端末局３にアンテナ１３から送信するためのビームを形成し、形成したビーム信号を送受信切換部１０５〜１０７に出力する（ステップＳ５）。
次に、各送受信切換部１０５〜１０７は、複数ビーム形成部１０４が出力するビーム信号を受け取り、受け取ったビーム信号を分岐し、ＤＡＣを用いてアナログ信号に変換した後、送受信切換部１０５〜１０７に接続されているアンテナ１１〜１３を介して端末局２と３に送信する（ステップＳ６）。

次に、端末局２の受信手順を図５のフローチャートを用いて説明する。まず、端末局２の送受信切換部２０１〜２０３は、アンテナ２１〜２３を介して基地局１からの制御信号と情報信号を含む信号を受信し、受信した信号を受信信号処理部２０４〜２０６に出力する（ステップＳ１１）。
次に、受信信号処理部２０４〜２０６は、送受信切換部２０１〜２０３が出力する信号を受け取り、受け取った信号に対して所定のフィルター等を用いて制御信号と情報信号を抽出し、抽出した制御信号と情報信号を復号部２０７に出力する（ステップＳ１２）。
次に、復号部２０７は、受信信号処理部２０４が出力する制御信号と情報信号を受け取り、受け取った制御信号を復号し、復号した制御信号をアンテナ情報抽出部２０８と、送信要求抽出部２１３に出力する（ステップＳ１３）。

次に、アンテナ情報抽出部２０８は、受け取った制御信号からアンテナ情報を抽出し、アンテナ情報を抽出できた場合、抽出したアンテナ情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する（ステップＳ１４）。
また、送信要求抽出部２１３は、受け取った制御信号から送信要求信号情報を抽出し、送信要求信号情報を抽出できた場合、抽出した送信要求信号情報を送信部２１０に出力する（ステップＳ１５）。第一の実施形態では、制御情報には、アンテナ情報のみが含まれ送信要求信号情報は含まれていない。

次に、アンテナ情報生成部２０９は、アンテナ情報抽出部２０８が出力するアンテナ情報を受け取り、受け取ったアンテナ情報に基づき、復号に使用する送受信切換部２０１〜２０３及び受信信号処理部２０４〜２０６の回路のオンまたはオフを切り替える（ステップＳ１６）。例えば、図１のように、アンテナ２１と２３を使用して信号を受信するアンテナ情報が含まれる場合、アンテナ情報生成部２０９は、送受信切換部２０２と受信信号処理部２０５の回路をオフにし、送受信切換部２０１と２０３の回路をオンにし、受信処理部２０４と２０６の回路をオンにする。なお、アンテナ情報に基づき、受信に使用するアンテナに接続されている復号に使用する送受信切換部と受信信号処理部をオンにするモードが受信モードであり、受信に使用しないアンテナに接続されている復号に使用しない送受信切換部と受信信号処理部をオフにするモードが非受信モードである。
次に、復号部２０７は、受信信号処理部２０４と２０６とが出力する情報信号を受け取り、受け取った情報信号を復号し、復号した情報信号に基づくデータを、例えば端末局２の非図示の画像表示部に表示したり、非図示のスピーカーに出力して再生したりする（ステップＳ１７）。

また、端末局３は、基地局１からの制御信号と情報信号を含む信号を受信し、ステップＳ１１〜ステップＳ１７を同様に行う。例えば、アンテナ３２を使用して受信するアンテナ情報が含まれる場合、アンテナ情報生成部２０９は、送受信切換部２０１と２０３の回路をオフにし、受信信号処理部２０４と２０６の回路をオフにし、送受信切換部２０２の回路をオンにし、受信処理部２０５の回路をオンにして情報信号を受信して復号する。

以上のように、第一の実施形態によれば、通信時に、受信に使用するアンテナ情報を基地局１から端末局２と３に制御信号として送信し、各端末局２と３は、受け取った制御信号に応じて復号に使用する送受信回路２０１〜２０３と、受信信号処理回路２０４〜２０６のみの回路をオンにするようにしたので、各端末局２と３の消費電流を削減することができる。

また、第一の実施形態では、端末局２の全てのアンテナ２１〜２３を用いて制御信号と情報信号を含む信号を受信する例を説明したが、使用するアンテナは１素子または２素子等でも良い。例えば、制御信号の空間多重数を１あるいは２とした場合、１素子または２素子以上のアンテナで、制御信号を復号することが可能である。特に、各端末局への制御信号を異なるタイミングで送信する場合、端末局の受信動作させるアンテナ数を少なくしても制御信号部分を復号することができる。このような場合、制御信号の受信に用いるアンテナ数が情報信号の受信に用いるアンテナ数よりも少なくても良い。すなわち、端末局２がＮ素子（２以上の自然数）のアンテナを有し、受信に用いる制御信号のアンテナ情報としてＭ（≦Ｎ）を基地局１から端末局２へ送信した場合、基地局１は端末局２への情報信号の送信をＭ（＜Ｎ）素子のアンテナで受信可能なように送信する。

また、制御信号を情報信号の前に付加して送信する場合、まず、端末局２と３は、制御信号を受信するために、送受信切換部２０１〜２０３のアンテナ２１〜２３、またはアンテナ３１〜３３に対する自動利得制御部を動作させ、制御信号を受信する。制御信号を受信後、情報信号の受信に用いるアンテナ数が制御信号の受信時に用いるアンテナ数よりも増え、制御信号の受信に用いていないアンテナ２１〜２３を情報信号の受信用に用いる場合、送受信切換部２０１〜２０３は、制御信号の受信時の自動利得制御の利得と同じ利得となるように制御する。このように送受信切換部２０１〜２０３の自動利得制御部を制御することで、情報信号を受信するために自動利得制御が収束するのを待つ必要がなくなり、この結果、迅速な信号処理ができる。

［第二実施形態］
次に、第二の実施形態について、図２と図３、および、図６の周波数帯域を説明する図を用いて説明する。図６のように、基地局１と端末局２と３との間の通信を、２０ＭＨｚ帯域幅を４つ（＝８０ＭＨｚ）使用して通信する場合について説明する。基地局１から空間多重され端末局２と３に制御信号と情報信号が送信される場合、端末局２と３の受信信号処理部２０４〜２０６は、空間多重された信号を帯域ごとに分離して処理する必要がある。このため、例えば、通信に使用されている帯域が３０３のみの場合でも、他の帯域３０１と３０２および３０４の受信信号処理も行う必要があり、通信に使用しない帯域の回路をオフにすれば、さらに消費電力を軽減できる。このため、第二の実施形態では、基地局１と端末局２と３とで通信に使用する伝送帯域情報を共有する。

まず、基地局１の制御信号生成部１０２は、アンテナ情報生成部１１０が出力するアンテナ情報と通信に使用する帯域を含めて制御情報を生成する。以下、第一の実施形態と同様にステップＳ４〜ステップＳ６を行い、端末局２と３とに制御信号と情報信号を含む信号を送信する。

次に、端末局２の復号部２０７は、受信信号処理部２０４〜２０６が出力する制御信号と情報信号を受け取り、受け取った制御信号を復号し、復号した制御信号をアンテナ情報抽出部２０８と送信要求部２１３とに出力する。アンテナ情報抽出２０８は、復号部２０７が出力する制御信号を受け取り、受け取った制御信号から伝送帯域情報を抽出し、抽出した伝送帯域情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する。
次に、アンテナ情報生成部２０９は、アンテナ情報抽出部２０８が出力する伝送帯域情報を受け取り、受け取った伝送帯域情報応じて、通信に使用する帯域の送受信切換部２０１〜２０３と受信信号処理部２０４〜２０６の回路をオンにし、通信に使用しない帯域の回路をオフにする。例えば、帯域３０３のみを使用して通信を行う情報が制御情報から抽出された場合、アンテナ情報生成部２０９は、帯域３０３のみの回路をオンにし、他の帯域３０１と３０２および３０４の回路をオフにする。

以上のように、第二の実施形態によれば、通信に使用する帯域を通信時に、基地局１から各端末局２と３に制御信号に含めて送信し、各端末局２と３は、受け取った制御信号に応じて通信に使用する帯域のみの回路をオンにするようにしたので、端末局２と３の消費電流を削減することができる。

また、第二の実施形態では、通信に使用する伝送帯域情報のみを制御信号に含める例を説明したが、例えば、無線ＬＡＮ規格のように中心周波数が５ＧＨｚと２．４ＧＨｚなど複数ある場合、中心周波数の情報も制御信号に含めて送信するようにしても良い。

また、第二の実施形態では、通信に使用しない帯域の回路をオフする例を説明したが、例えば、帯域３０３のみ使用して通信を行う場合、送受信切換部２０１〜２０３のＡＤＣとＤＡＣの周波数を８０ＭＨｚから２０ＭＨｚに落とし、また、受信信号処理部２０４〜２０６の処理クロックを帯域に合わせて落とすことで消費電力を削減することも可能である。

また、第二の実施形態では、端末局２と３とに同じタイミングで制御信号と情報信号を送信する例を説明したが、制御信号は情報信号と異なるビームを形成して送信しても良い。例えば、制御信号は端末局１から端末局２で別のタイミングで送信し，他の端末局に対する干渉抑圧を行わないようにして送信することも可能である。

［第三実施形態］
次に、第三の実施形態について、図２と図３、図７〜図９を用いて説明する。図７は、基地局と各端末局間の送受信のタイミング図である。図８は、基地局の送受信手順のフローチャートである。図９は、端末局の送受信手順のフローチャートである。
第一および第二の実施形態との差異は、基地局１と端末局２と３との間で伝搬環境を推定することで受信に使用するアンテナを決定し、さらに送信のビームフォーミングを行う点にある。

図７と図８のように、まず、時刻ｔ１に基地局１の制御信号生成部１０２は、アンテナ情報生成部１１０の伝搬環境推定用信号の送信要求信号を送信する指示情報に応じて、伝搬環境推定用信号の送信要求信号を含む制御信号を生成し、生成した制御信号を送信フレーム生成部１０３に出力する（ステップＳ１０１）。以下、第一の実施形態のステップＳ４〜ステップＳ５を行い、端末局２と３とに制御信号を送信する（ステップＳ１０２）。

次に、図９において、端末局２と３の送受信切換部２０１〜２０３はアンテナ２１〜２３を介して制御信号を含む信号を受信し、ステップＳ１１〜ステップＳ１４を行う。第三の実施形態では、制御情報には、送信要求信号情報のみが含まれアンテナ情報は含まれていない。
次に、送信要求抽出部２１３は、復号部２０７が出力する制御信号を受け取り、受け取った制御信号から送信要求信号情報を抽出し、抽出した送信要求信号情報を送信部２１０に出力する（ステップＳ１５）。

次に、受信信号処理部２０４〜２０６は、抽出した制御信号を伝搬環境推定部２１４に出力し、伝搬環境推定部２１４は、受信信号処理部２０４〜２０６が出力する制御信号を受け取り、受け取った制御信号の受信レベルや干渉状態を検出する。次に、伝搬環境推定部２１４は、検出した受信レベルや干渉状態をアンテナ情報生成部２０９に出力し、アンテナ情報生成部２０９は、伝搬環境推定部２１４が出力する受信レベルや干渉状態を受け取る。次に、アンテナ情報生成部２０９は、受け取った受信レベルや干渉状態に基づき、制御信号の受信に使用する伝送に使用する帯域を決定し、決定した伝送帯域情報を送信部２１０に出力する（ステップＳ２０１）。例えば、受信レベルが一番高い帯域を選択するか、干渉状態が少ない帯域を選択し、端末局２は帯域３０１、端末局３は帯域３０３を選択する。

次に、送信部２１０は、送信要求抽出部２１３が出力する送信要求信号情報とアンテナ情報生成部２０９が出力する伝送帯域情報とを受け取り、受け取った送信要求信号情報と伝送帯域情報を用いて基地局１への伝搬環境推定用信号と伝送帯域情報を生成し、生成した伝搬環境推定用信号と伝送帯域情報を送受信切換部２０１〜２０３に出力する（ステップＳ２０２）。
次に、送受信切換部２０１〜２０３は、送信部２１０が出力する伝搬環境推定用信号と伝送帯域情報を受け取り、受け取った伝搬環境推定用信号と伝送帯域情報をアンテナ２１〜２３を介して、時刻ｔ２に基地局１へ送信する（ステップＳ２０３）。

次に、図８に戻って、基地局１の送受信切換部１０５〜１０７は、アンテナ１１〜１３を介して、端末局２と３からの各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を受信し、受信した各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を受信信号処理部１０８に出力する（ステップＳ１０３）。
次に、受信信号処理部１０８は、送受信切換部１０５〜１０７が出力する各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を受け取り、受け取った端末局２と３からの各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を所定のフィルター等を介して抽出し、抽出した各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を伝搬環境推定部１０９に出力する（ステップＳ１０４）。

次に、伝搬環境推定部１０９は、受信信号処理部１０８が出力する各伝搬環境推定用信号と各伝送帯域情報を受け取り、受け取った各伝搬環境推定用信号を公知の手法を用いて、伝達関数を推定する。また、伝搬環境推定部１０９は、受け取った各伝送帯域情報と伝搬環境情報をアンテナ情報生成部１１０と複数ビーム形成部１０４とに出力する（ステップＳ１０５）。
次に、アンテナ情報生成部１１０は、伝搬環境推定部１０９が出力する伝搬環境情報を受け取り、受け取った伝搬環境情報に基づき、端末局２と３が受信に使用する各アンテナを決定する。次に、アンテナ情報生成部１１０は、決定した受信に使用する各アンテナ情報と受け取った各伝送帯域情報を制御信号生成部１０２に出力する（ステップＳ１０６）。
以後、ステップＳ３とステップＳ４を行う。

次に、複数ビーム形成部１０４は、送信フレーム生成部１０３が出力する送信フレーム信号と、伝搬環境推定部１０９が出力する各伝搬環境情報を受け取る。次に、複数ビーム形成部１０４は、受け取った各伝搬環境情報と各伝送帯域情報に基づき、端末局２と３への送信フレーム信号のビームフォーミングを行い、形成したビーム信号を送受信切換部１０５〜１０７に出力する（ステップＳ１０７）。ビームフォーミング方法は、例えば、最大比合成法、ＭＭＳＥ法、ＺＦ法など任意のアルゴリズムを用いることで行う。
次に、図７のように、送受信切換部１０５〜１０７は、時刻ｔ３に情報信号より先に制御信号をアンテナ１１〜１３を介して、基地局２と３の制御信号の受信に使用する各帯域を用いて送信する（ステップＳ６）。例えば、端末局２へは帯域３０１を使って制御信号を送信し、端末局３へは帯域３０３を使って制御信号を送信する。

次に、図９に戻って、端末局２は、基地局１に送信した伝送帯域情報に基づく、例えば帯域３０１を使用し、未使用の伝送帯域に関する送受信切換部２０１〜２０３および受信信号処理部２０４〜２０６の回路をオフにした状態で制御信号を含む信号を受信する。また、端末局３は、基地局１に送信した伝送帯域情報に基づく、例えば帯域３０３を使用し、未使用の伝送帯域に関する送受信切換部２０１〜２０３および受信信号処理部２０４〜２０６の回路をオフにした状態で制御信号を含む信号を受信する。
以後、受信した制御信号を送受信切換部２０２、受信信号処理部２０５が、第一の実施形態と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１７を行う。
次に、送受信切換部２０１〜２０３は、基地局１で決定された情報信号の受信に使用するアンテナ情報に基づくアンテナ２１〜２３、およびアンテナ３１〜３３を介して信号を受信し、受信に使用しない送受信切換部２０１〜２０３の回路と受信信号処理部２０４〜２０５の回路をオフにして情報信号を受信し、受信した情報信号の受信を行う。

以上のように、第三の実施形態によれば、基地局１から端末局２と３に伝搬環境推定用信号の送信要求を行い、端末局２と３は、基地局１から受け取った伝搬環境推定用信号の送信要求に基づき各伝搬環境推定用信号と、制御信号の受信に使用する伝送帯域を指定する各伝送帯域情報とを送信する。次に、基地局１は端末局２と３が送信した各伝搬環境推定用信号に基づいて端末局２と３が情報信号の受信に使用する各アンテナを決定し、送信するビームフォーミングを形成する。次に、端末局２と３は、制御信号の受信に使用する各伝送帯域情報に応じた伝送帯域で制御信号を送信する。次に、端末局２と３は制御信号を自機が指定した伝送帯域で受信し、さらに、端末局２と３は、情報信号を制御信号から抽出したアンテナ情報に基づくアンテナで受信し、送受信切換部および受信切換部を用いて受信するようにしたので、制御信号の受信時においても事前に指定した伝送帯域のみを使用して受信できるので端末局２と３の消費電流を削減することができる。

また、第三の実施形態においては、制御信号にアンテナ情報を含める例を説明したが、第二の実施形態と同様に、情報信号を受信する帯域および中心周波数の情報を含めるようにしても良い。

また、第三の実施形態においては、制御信号の受信時に各端末局の送受信切換部２０１〜２０３、および、受信信号処理部２０４〜２０６の未使用の回路をオフにする例を説明したが、例えば、帯域３０３のみ使用して通信を行う場合、送受信切換部２０１〜２０３のＡＤＣとＤＡＣの周波数を８０ＭＨｚから２０ＭＨｚに落とし、また、受信信号処理部２０４〜２０６の処理クロックを帯域に合わせて落とすことで消費電力を削減することも可能である。

［第四実施形態］
次に、第四の実施形態について、図２と図３を用いて説明する。第一の実施形態では、基地局１が送信した制御信号に含まれるアンテナ情報に基づき、端末局２と３のアンテナ情報生成部２０９が、復号に使用する回路のオンまたはオフを行っている。このように制御信号を基地局１から端末局２と３に送信する必要があるため、制御信号のオーバーヘッドが大きくなる。このため、第四の実施形態では、端末局２と３が予め受信に使用するアンテナの優先順位を設定し、設定したアンテナの優先順位情報を基地局１と共有することで、制御信号のオーバーヘッドを改善する。

端末局２と３の動作は同じため、端末局２について説明する。まず、端末局２の送受信切換部２０１〜２０３はアンテナ２１〜２３を介して、基地局１からの情報信号を含む信号を受信し、受信した情報信号を含む信号を受信信号処理部２０４〜２０６に出力する。
次に、受信信号処理部２０４〜２０６は、送受信切換部２０１〜２０３が出力する情報信号を含む信号を受け取り、受け取った情報信号を含む信号から所定のフィルター等を用いて情報信号を抽出し、抽出した情報信号を伝搬環境推定部２１４に出力する。
次に、伝搬環境推定部２１４は、受信信号処理部２０４〜２０６が出力する各情報信号を受け取り、受け取った各情報信号の受信レベルを算出し、算出した各受信レベル情報をアンテナ情報生成部２０９に出力する。

次に、アンテナ情報生成部２０９は、伝搬環境推定部２１４が出力する各受信レベル情報を受け取り、受け取った受信レベル情報を用いて受信に使用するアンテナの優先順位を算出し、算出したアンテナの優先順位情報（アンテナ指定情報）を送信部２１０に出力する。
次に、送信部２１０は、アンテナ情報生成部２０９が出力するアンテナの優先順位情報を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報を送信切換部２０１〜２０３に出力する。また、送信切換部２０１〜２０３は、送信部２１０が出力するアンテナの優先順位情報を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報をアンテナ２１〜２３を介して基地局１に送信する。

次に、基地局１の送受信切換部１０５〜１０７は、アンテナ１１〜１３を介してアンテナの優先順位情報を含む信号を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報を含む信号を受信信号処理部１０８に出力する。
次に、受信信号処理部１０８は、送受信切換部１０５〜１０７が出力するアンテナの優先順位情報を含む信号を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報を含む信号から所定のフィルター等を用いてアンテナの優先順位情報を抽出し、抽出したアンテナの優先順位情報を伝搬環境推定部１０９に出力する。
次に、伝搬環境推定部１０９は、受信信号処理部１０８が出力するアンテナの優先順位情報を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報をアンテナ情報生成部１１０に出力する。
次に、アンテナ情報生成部１１０は、伝搬環境推定部１０９が出力するアンテナの優先順位情報を受け取り、受け取ったアンテナの優先順位情報に基づき、端末局２と復号を行うアンテナ数のみを決定し、決定したアンテナ数を制御信号生成部１０２に出力する。
以下、第一の実施形態と同様にステップＳ３〜ステップＳ６を行う。

以上のように、第四の実施形態によれば、各端末局で基地局１から各アンテナが受信した各受信レベルに応じて復号に使用するアンテナの優先順位を算出し、算出したアンテナの優先順位情報を基地局１に送信し、基地局１は各端末局が送信するアンテナの優先順位情報を受信し、受信したアンテナの優先順位情報に基づいて、各端末局と復号を行うアンテナ数のみを決定し、決定したアンテナ数のみを制御信号として基地局１から各端末局に送信し、各基地局は受信したアンテナ数に対応する優先順位に基づくアンテナを選択するようにしたので、消費電力の削減に加えて制御信号のオーバーヘッドを大幅に削減できる。

また、第四の実施形態では、アンテナの優先順位を各アンテナ２１〜２３が受信した受信レベルに応じて算出する例を説明したが、伝搬環境推定部２１４が各アンテナ２１〜２３が受信した信号の干渉状態を一般的な手法で算出して復号に使用するアンテナの優先順位を算出しても良く、あるいは、干渉状態と受信レベルの両方を算出し、干渉状態と受信レベルの両方を用いてアンテナの優先順位を算出するようにしても良い。

また、第四の実施形態においては、各端末局からアンテナの優先順位情報を送信する例を説明したが、優先順位のみではなく復号に使用するアンテナ数を含んでも良く、あるいは復号に使用するアンテナ数だけでも良い。この場合、例えば、端末局２と３がバッテリィー２１１で動作している場合、バッテリィー残量検出部２１２がバッテリィー２１１の残量を検出し、所定の閾値と比較して、比較結果をアンテナ情報生成部２０９に出力する。このように、各端末局で、バッテリィー２１１の残量に応じてアンテナ数を制限し、かつ予めアンテナの優先順位情報を基地局１と共有することで、各端末局の電源を効率よく利用することができる。

また、本実施形態において、基地局１は建物などに固定されるものに限られず、移動しても良い。また、端末局２と３を用いて説明したが、端末局の数はさらに多くても良く、端末局２と３のアンテナ数も２素子以上であれば良い。

なお、実施形態の図２および図３の各部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各部の処理を行ってもよい。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、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）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（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリー、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。さらに「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ーのように、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、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く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすで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良い。

本発明は、例えば、基地局と端末局とが無線通信を行う無線通信システムに適用が可能である。

１・・・基地局
２・・・端末局
１１〜１３、２１〜２３・・・アンテナ
１０１・・・情報信号生成部
１０２・・・制御信号生成部
１０３・・・送信フレーム生成部
１０４・・・複数ビーム形成部
１０５〜１０７、２０１〜２０３・・・送受信切換部
１０８、２０４〜２０６・・・受信信号処理部
１０９、２１４・・・伝搬環境推定部
１１０、２０９・・・アンテナ情報生成部
２０７・・・復号部
２０８・・・アンテナ情報抽出部
２１０・・・送信部
２１１・・・バッテリー
２１２・・・バッテリー残量検出部
２１３・・・送信要求抽出部

Claims (9)

1. 複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおいて、
   前記基地局は、
   外部から前記第１の端末局へ送信するデータを入力した際に、前記複数のアンテナ素子のうち、情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成し、送受信部を介して前記アンテナ情報を前記第１の端末局へ送信する第１アンテナ情報生成部を備え、
   前記第１の端末局は、
   前記複数のアンテナ素子の各々に対応し、情報信号の送受信の切替及び受信処理を行う送受信切替／受信処理部と、
   前記複数のアンテナ素子を介して前記アンテナ情報を受信し、前記アンテナ情報に基づいて前記複数のアンテナ素子から情報信号の受信に使用する少なくとも１のアンテナ素子を選択し、選択された前記アンテナ素子に対応する前記送受信切替／受信処理部を受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナ素子に対応する前記送受信切替／受信処理部を非受信モードに設定する制御部と、
   を備える空間多重無線伝送システム。
2. 前記基地局は、
   前記第１の端末局に伝搬環境推定用信号の送信を要求する送信要求信号を生成し、前記送信要求信号を前記送受信部を介して前記第１の端末局へ送信する制御信号生成部と、
   前記第１の端末局から受信した前記伝搬環境推定用信号に基づいて前記第１の端末局に関する伝搬環境情報を生成する第１伝搬環境推定部と、
   前記第１アンテナ情報生成部が前記伝搬環境情報に基づいて生成した前記アンテナ情報に基づき、前記複数の端末局間での干渉を抑止しながら送信指向性を決定して送信ビームを形成し、前記送信ビームを前記送受信部を介して送信するビーム形成部と、をさらに備え、
   前記端末局は、
   前記送信要求信号を前記複数のアンテナ素子を介して受信し、前記伝搬環境推定用信号を生成し、前記伝搬環境推定用信号を前記複数のアンテナ素子を介して前記基地局へ送信する送信部と、
   前記受信モードに設定された前記送受信切替／受信処理部に対応するアンテナ素子を介して前記送信ビームを受信し、前記送信ビームを復号してデータを生成し、前記データを再生部へ出力する復号部と、をさらに備える、
   請求項１に記載の空間多重無線伝送システム。
3. 前記端末局は、
   前記送信要求信号を用いて伝搬環境を推定し、第２伝搬環境情報を生成する第２伝搬環境推定部と、
   前記第２伝搬環境情報に基づいて、前記基地局からの前記アンテナ情報を受信するアンテナ指定情報を生成し、前記複数のアンテナ素子を介して前記アンテナ指定情報を前記基地局に送信する第２アンテナ情報生成部と、
   をさらに備え、
   前記第１アンテナ情報生成部は、前記送受信部を介して受信した前記アンテナ指定情報に対応した前記アンテナ情報を生成する、
   請求項２に記載の空間多重無線伝送システム。
4. 前記第１アンテナ情報生成部は、通信に使用する中心周波数を表す情報および伝送帯域を表す情報のうち少なくとも１つを前記アンテナ情報として生成し、
   前記アンテナ制御部は、前記アンテナ情報から抽出した前記中心周波数を表す情報および前記伝送帯域を表す情報のうち少なくとも１つに基づいて、前記受信モードと非受信モードの前記複数のアンテナ素子の前記中心周波数および前記伝送帯域のうち少なくとも１つを制御する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空間多重無線伝送システム。
5. 前記第２アンテナ情報生成部は、前記第２伝搬環境情報に基づき、前記基地局から前記アンテナ情報を受信する際の前記アンテナの優先順位またはアンテナ数のうち少なくとも１つを前記アンテナ指定情報として生成し、前記複数のアンテナ素子を介して前記アンテナ指定情報を前記基地局に送信し、
   前記第１アンテナ情報生成部は、前記送受信部を介して受信した前記アンテナ指定情報に示された前記アンテナの優先順位またはアンテナ数のうち少なくとも１つに基づいて前記アンテナ情報を生成する、
   請求項３または請求項４に記載の空間多重無線伝送システム。
6. 前記端末局は、前記端末局のバッテリーの残量を検出して残量情報を生成し、出力するバッテリー残量検出部をさらに備え、
   前記第２アンテナ情報生成部が、前記残量情報に基づいて前記アンテナ指定情報を生成する、
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の空間多重無線伝送システム。
7. 複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける空間多重無線伝送方法であって、
   前記基地局において、前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち、前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成するステップと、
   前記アンテナ情報を前記端末局へ送信するステップと、
   前記端末局において、前記アンテナ情報を受信するステップと、
   前記アンテナ情報に基づき情報信号の受信に使用する前記アンテナ素子を選択するステップと、
   選択された前記アンテナを受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナ素子を非受信モードに設定するステップと、
   を備える空間多重無線伝送方法。
8. 複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける、前記第１の端末局のコンピュータ読み出し可能な非一時的記録媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、
   前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を、前記基地局から受信する命令と、
   前記アンテナ情報に基づき情報信号の受信に使用する前記アンテナ素子を選択する命令と、
   選択された前記アンテナ素子を受信モードに設定し、選択されなかった前記アンテナ素子を非受信モードに設定する命令と、
   を備えるコンピュータプログラム。
9. 複数の端末局と通信する基地局と、前記複数の端末局に含まれ、複数のアンテナ素子を有する第１の端末局と、を有する空間多重無線伝送システムにおける、前記基地局のコンピュータ読み出し可能な非一時的記録媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、
   前記端末局の前記複数のアンテナ素子のうち、前記基地局からの情報信号の受信に用いるアンテナ素子を示すアンテナ情報を生成する命令と、
   前記アンテナ情報を前記端末局へ送信する命令と、
   を備えるコンピュータプログラム。

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