JPWO2013005317A1 - 基地局、無線端末、チャネル値推定方法、パイロット信号送信方法、および無線通信システム - Google Patents

基地局、無線端末、チャネル値推定方法、パイロット信号送信方法、および無線通信システム Download PDF

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Abstract

データの伝送効率の低下を抑制する。測定部（１ａ）は、無線端末（２）から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する。補間係数算出部（１ｂ）は、無線端末（２）のあるアンテナ（２ｃａ〜２ｃｃ）におけるチャネル値を、測定部（１ａ）によって測定された無線端末（２）の他のアンテナ（２ｃａ〜２ｃｃ）におけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する。推定値算出部（１ｃ）は、補間係数算出部（１ｂ）によって算出された補間係数と、測定部（１ａ）によって測定された無線端末（２）の他のアンテナ（２ｃａ〜２ｃｃ）におけるチャネル値とに基づいて、無線端末（２）のあるアンテナ（２ｃａ〜２ｃｃ）におけるチャネル値を推定する。

Description

本件は、複数のアンテナを用いて無線通信を行う基地局、無線端末、チャネル値推定方法、パイロット信号送信方法、および無線通信システムに関する。
近年、無線通信では、複数のアンテナを用いた多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）方式が提案されている。この方式では、送信アンテナごとの伝搬チャネルを得るために、送信アンテナごとにパイロット信号を送信する。
この場合、あるアンテナでパイロット信号を送信している瞬間は、他のアンテナでは何も送信することができず、アンテナの数が増えるに従い、データ以外のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが増大し、伝送効率が低下する。
なお、従来、基地局と移動局のセットとを含む空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）無線ネットワークにおいてアンテナを選択する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、セルラーの基地局への使用に好適な改良型二次元スマートアンテナアレイのビームフォーミング方法が提供されている（例えば、特許文献２参照）。
特表２０１０−５２７１６５号公報 特開２００３−６０４２３号公報
このように、ＭＩＭＯ方式の無線通信では、アンテナ数が増えるとパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが増大し、データの伝送効率が低下するという問題点があった。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、データの伝送効率の低下を抑制する基地局、無線端末、チャネル値推定方法、パイロット信号送信方法、および無線通信システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局が提供される。この基地局は、前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する測定部と、前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する補間係数算出部と、前記補間係数算出部によって算出された補間係数と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する推定値算出部と、を有する。
また、上記課題を解決するために、複数のアンテナを有し、基地局と多入力多出力の無線通信を行う無線端末が提供される。この無線端末は、前記複数のアンテナのうち、あるアンテナでのパイロット信号の送信を停止した場合の伝搬路のチャネル値を推定する基地局から、前記複数のアンテナのうち、前記パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信する受信部と、前記複数のアンテナのうち、前記受信部の受信したアンテナ情報に基づくアンテナでの前記パイロット信号の送信を停止する送信部と、を有する。
開示の装置、方法、およびシステムによれば、データの伝送効率の低下を抑制することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
第１の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。 第２の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。 基地局のブロック図である。 無線端末のブロック図である。 基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその１である。 基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその２である。 基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその３である。 判断部の動作を説明する図である。 第３の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。 第４の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。 第５の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。 第６の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。 第７の実施の形態に係る基地局のブロック図である。 第８の実施の形態に係る基地局の処理を示したフローチャートである。 基地局のハードウェア構成例を示した図である。
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図１に示すように、無線通信システムは、基地局１および無線端末２を有している。基地局１は、測定部１ａ、補間係数算出部１ｂ、推定値算出部１ｃ、およびアンテナ１ｄａ〜１ｄｃを有している。無線端末２は、受信部２ａ、送信部２ｂ、およびアンテナ２ｃａ〜２ｃｃを有している。基地局１および無線端末２は、ＭＩＭＯ方式により無線通信を行う。
基地局１の測定部１ａは、無線端末２から送信されるパイロット信号に基づいて、上り方向（無線端末２から基地局１方向）の伝搬路のチャネル値を測定する。以下では、測定部１ａによって測定されたチャネル値を、チャネル測定値と呼ぶことがある。
補間係数算出部１ｂは、無線端末２のあるアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値を、無線端末２の他のアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル測定値を用いて推定するための補間係数を算出する。
例えば、補間係数算出部１ｂは、無線端末２のアンテナ２ｃａにおけるチャネル値を、無線端末２の他のアンテナ２ｃｂ，２ｃｃにおけるチャネル測定値を用いて推定するための補間係数を算出する。
推定値算出部１ｃは、補間係数算出部１ｂによって算出された補間係数と、無線端末２の他のアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル測定値とに基づいて、無線端末２のあるアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値を推定する。
例えば、推定値算出部１ｃは、補間係数算出部１ｂによって算出された、無線端末２のアンテナ２ｃａにおける補間係数と、無線端末２の他のアンテナ２ｃｂ，２ｃｃにおけるチャネル測定値とに基づいて、無線端末２のアンテナ２ｃａにおけるチャネル値を推定する。
これにより、基地局１では、チャネル値を測定するためのパイロット信号が、無線端末２のアンテナ２ｃａから送信されなくても、補間係数と他のアンテナ２ｃｂ，２ｃｃにおけるチャネル測定値とから、アンテナ２ｃａにおけるチャネル値を推定することができる。
基地局１は、図１に示していない送信部から、無線端末２のパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を無線端末２に送信する。
例えば、上記例に従えば、基地局１は、アンテナ２ｃａのチャネル値を推定できるので、アンテナ２ｃａのアンテナ情報を無線端末２に送信する。
無線端末２の受信部２ａは、基地局１からアンテナ情報を受信する。送信部２ｂは、受信部２ａの受信したアンテナ情報に基づく送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止する。
例えば、送信部２ｂは、アンテナ２ｃａでのパイロット信号の送信を停止し、アンテナ２ｃｂ，２ｃｃでパイロット信号を基地局１に送信する。
なお、上記したように、基地局１は、アンテナ２ｃｂ，２ｃｃにおけるチャネル測定値と補間係数とによって、パイロット信号の送信を停止したアンテナ２ｃａにおけるチャネル値を推定できる。すなわち、基地局１は、アンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値を得ることができ、無線端末２から送信されるデータを復調および復号することができる。
このように、基地局１は、パイロット信号が送信されないアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値を、他のアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて推定するようにした。また、無線端末２は、基地局１によって判断されたアンテナ２ｃａ〜２ｃｃでのパイロット信号の送信を停止するようにした。
これにより、無線端末２は、全てのアンテナ２ｃａ〜２ｃｃでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局１と無線端末２のアンテナ１ｄａ〜１ｄｃ，２ｃａ〜２ｃｃが増大しても、無線端末２のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、無線端末２のパイロット信号の送信を停止したアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値が環境等に応じて変化した場合でも、基地局１は、停止したアンテナ２ｃａ〜２ｃｃと相関する他のアンテナ２ｃａ〜２ｃｃのチャネル測定値を用いて、停止したアンテナ２ｃａ〜２ｃｃにおけるチャネル値を推定する。これにより、基地局１は、適切なチャネル値を推定することができる。
［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図２に示すように、無線通信システムは、基地局１１および無線端末１２を有している。無線端末１２は、例えば、携帯電話機であり、基地局１１とＬＴＥ（Long Term Evolution）による無線通信を行う。また、基地局１１および無線端末１２は、複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ方式による無線通信を行う。
図２に示す無線通信システムの動作は、例えば、大きく２つの動作に分けられる。例えば、第１の動作では、無線端末１２は、全アンテナを用いてパイロット信号を基地局１１に送信する。基地局１１は、無線端末１２のパイロット信号の送信を停止することができるアンテナを判断し、そのアンテナ情報を無線端末１２に通知する。このとき、基地局１１は、パイロット信号の送信を停止したアンテナを除くアンテナから送信されるパイロット信号を用いて、パイロット信号の送信を停止したアンテナの上り方向におけるチャネル値を算出（推定）できる補間係数（後述する）を算出しておく。
例えば、無線端末１２は、アンテナＡ〜Ｃを有しているとする。基地局１１は、例えば、第１の動作において、アンテナＡでのパイロット信号の送信を停止してよいと判断し、無線端末１２にアンテナＡでのパイロット信号の送信停止を通知する。このとき、基地局１１は、無線端末１２のアンテナＢ，Ｃから送信されるパイロット信号を用いて、アンテナＡにおける上りのチャネル値を算出できるための補間係数を算出しておく。
第２の動作では、無線端末１２は、基地局１１から送信停止が通知されたアンテナを除くアンテナで、パイロット信号を送信する。基地局１１は、そのパイロット信号と第１の動作で算出しておいた補間係数とを用いて、パイロット信号の送信を停止したアンテナにおける上りのチャネル値を算出し、無線端末１２から送信される信号を復調および復号する。
例えば、無線端末１２は、基地局１１からアンテナＡでのパイロット信号の送信停止通知を受けたとする。この場合、無線端末１２は、アンテナＢ，Ｃでパイロット信号を基地局１１に送信する。基地局１１は、アンテナＢ，Ｃから送信されるパイロット信号に基づいて、アンテナＢ，Ｃにおける上りのチャネル値を算出する。また、基地局１１は、アンテナＢ，Ｃから送信されるパイロット信号と、第１の動作で算出しておいた補間係数とを用いて、アンテナＡにおける上りのチャネル値を算出する。基地局１１は、算出したアンテナＡ〜Ｃにおけるチャネル値を用いて、無線端末１２から送信される信号を復調および復号する。
このように、基地局１１は、無線端末１２のパイロット信号の送信を停止できるアンテナを判断する。無線端末１２は、基地局１１によって判断されたアンテナを除くアンテナで、パイロット信号を基地局１１に送信する。そして、基地局１１は、無線端末１２から送信されるパイロット信号で、無線端末１２の全アンテナにおける上りのチャネル値を算出する。これにより、無線端末１２は、全てのアンテナでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局１１と無線端末１２のアンテナが増大しても、無線端末１２のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、基地局１１は、パイロット信号の送信を停止したアンテナと相関する残りのアンテナのチャネル測定値を用いて、停止したアンテナにおけるチャネル値を推定するので、適切なチャネル値を推定することができる。
なお、無線端末１２は、第１の動作において、全アンテナからパイロット信号を送信する。従って、基地局１１は、第１の動作において、全アンテナから送信されるパイロット信号から、全アンテナにおけるチャネル値を測定できる。よって、基地局１１は、第１の動作において補間係数を算出する間、無線端末１２から送信されるユーザデータを、測定したチャネル値を用いて復調・および復号することができる。
図３は、基地局のブロック図である。図３に示すように、基地局１１は、アンテナ２１ａ〜２１ｃ、ＤＵＰ（Duplex）部２２、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃ、推定値算出部２４、誤差算出部２５、補間係数算出部２６、判断部２７、アンテナ情報生成部２８、および復調・復号部２９を有している。
アンテナ２１ａ〜２１ｃは、無線端末１２から無線送信される信号を受信し、ＤＵＰ部２２に出力する。また、アンテナ２１ａ〜２１ｃは、ＤＵＰ部２２から出力される信号を無線端末１２に無線送信する。なお、図３では、説明のためアンテナの本数を３本としているが、これに限るものではない。
ＤＵＰ部２２は、アンテナ２１ａ〜２１ｃで受信された信号をチャネル測定部２３ａ〜２３ｃおよび復調・復号部２９に出力する。また、ＤＵＰ部２２は、アンテナ情報生成部２８から出力されるアンテナ情報を、アンテナ２１ａ〜２１ｃに出力する。アンテナ情報は、例えば、無線端末１２のパイロット信号の送信を停止するアンテナ情報である。
チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、無線端末１２から送信されるパイロット信号に基づいて、上りの伝搬路の状態を示すチャネル値を測定（算出）する。例えば、無線端末１２のアンテナの本数を３本（アンテナＡ〜Ｃ）とする。この場合、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、アンテナＡとアンテナ２１ａ〜２１ｃのそれぞれの伝搬路のチャネル値を算出する。同様に、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、アンテナＢ，Ｃとアンテナ２１ａ〜２１ｃの伝搬路のチャネル値を算出し、合計９個のチャネル値を算出する。
なお、無線端末１２が、例えば、アンテナＡでのパイロット信号の送信を停止し、アンテナＢ，Ｃでパイロット信号を送信した場合、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、アンテナＢ，Ｃにおけるアンテナ２１ａ〜２１ｃのチャネル値（６個）を算出する。アンテナＡにおけるアンテナ２１ａ〜２１ｃのチャネル値（３個）は、推定値算出部２４によって推定される。これにより、アンテナＡ〜Ｃにおけるアンテナ２１ａ〜２１ｃのチャネル値が得られる。以下では、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃから出力されるチャネル値をチャネル測定値と呼ぶことがある。
推定値算出部２４は、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル推定値を、無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて算出する。
例えば、推定値算出部２４は、無線端末１２のアンテナＡにおけるチャネル推定値（アンテナＡにおけるアンテナ２１ａ〜２１ｃの３個のチャネル推定値）を、残りのアンテナＢ，Ｃにおける６個のチャネル測定値と補間係数とを用いて算出する。なお、アンテナＢ，Ｃにおける６個のチャネル測定値は、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃから出力され、補間係数は、補間係数算出部２６から出力される。
誤差算出部２５は、推定値算出部２４によって算出された、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル推定値と、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。
例えば、誤差算出部２５は、推定値算出部２４から出力されるアンテナＡにおけるチャネル推定値と、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃから出力されるアンテナＡにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。すなわち、誤差算出部２５は、アンテナＡのチャネル測定値に対するチャネル推定値の誤差を算出する。なお、パイロット信号の送信停止を判断する第１の動作では、無線端末１２の全アンテナＡ〜Ｃからパイロット信号が出力されており、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃからは、アンテナＡにおけるチャネル測定値も出力されている。
補間係数算出部２６は、誤差算出部２５によって算出された誤差と、無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
例えば、誤差算出部２５からアンテナＡにおける誤差が出力されるとする。この場合、補間係数算出部２６は、アンテナＡの誤差と、無線端末１２の残りのアンテナＢ，Ｃにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。補間係数算出部２６は、例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムによって補間係数を算出する。
判断部２７は、誤差算出部２５によって算出された誤差に基づいて、無線端末１２のあるアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
例えば、第１の動作において、推定値算出部２４は、アンテナＡ〜Ｃのそれぞれにおけるチャネル推定値を算出し、誤差算出部２５は、アンテナＡ〜Ｃのそれぞれにおける誤差を算出する。また、補間係数算出部２６は、アンテナＡ〜Ｃのそれぞれにおける補間係数を算出する。判断部２７は、誤差算出部２５によって算出された、無線端末１２の各アンテナＡ〜Ｃの誤差の電力を算出する。判断部２７は、算出した誤差電力のうち、最も小さいものを選択し、その誤差電力が所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部２７は、誤差電力が所定の閾値より小さいと判断した場合、そのアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
アンテナ情報生成部２８は、判断部２７によって判断されたパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を生成する。生成されたアンテナ情報は、ＤＵＰ部２２に出力され、無線端末１２に送信される。
例えば、判断部２７は、アンテナＡでのパイロット信号の送信停止を判断したとする。この場合、アンテナ情報生成部２８は、例えば、アンテナＡを識別する識別情報を含むアンテナ情報を生成する。無線端末１２は、アンテナＡの識別情報を含むアンテナ情報を受信することにより、アンテナＡでのパイロット信号の送信を停止する。
なお、第２の動作において、推定値算出部２４は、パイロット信号の送信が停止されたアンテナのチャネル推定値を、補間係数算出部２６が第１の動作において算出した補間係数と、残りのアンテナのチャネル測定値とを用いて算出する。
例えば、無線端末１２は、アンテナＡでのパイロット信号の送信を停止するとする。この場合、推定値算出部２４は、アンテナＡのチャネル推定値を、補間係数算出部２６が第１の動作において算出したアンテナＡの補間係数と、アンテナＢ，Ｃのチャネル測定値とを用いて算出する。
図４は、無線端末のブロック図である。図４に示すように、無線端末１２は、アンテナ３１ａ〜３１ｃ、ＤＵＰ部３２、受信部３３、および送信部３４を有している。
アンテナ３１ａ〜３１ｃは、基地局１１から無線送信される信号を受信し、ＤＵＰ部３２に出力する。また、アンテナ３１ａ〜３１ｃは、ＤＵＰ部３２から出力される信号を基地局１１に無線送信する。なお、図３では、説明のためアンテナの本数を３本としているが、これに限るものではない。また、上述したアンテナＡ〜Ｃは、例えば、アンテナ３１ａ〜３１ｃに対応する。
ＤＵＰ部３２は、アンテナ３１ａ〜３１ｃで受信された信号を受信部３３に出力する。また、ＤＵＰ部３２は、送信部３４から出力される信号を、アンテナ３１ａ〜３１ｃに出力する。
受信部３３は、あるアンテナ３１ａ〜３１ｃでのパイロット信号の送信を停止した場合のチャネル推定値を算出する基地局１１から、パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信する。
送信部３４は、受信部３３の受信したアンテナ情報に基づくアンテナ３１ａ〜３１ｃでのパイロット信号の送信を停止する。例えば、送信部３４は、受信部３３によって、アンテナ３１ａでのパイロット信号の送信を停止する旨のアンテナ情報が受信された場合、アンテナ３１ｂ，３１ｃでパイロット信号を送信する。
以下、基地局１１の補間係数の算出について説明する。
図５は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその１である。図５には、図３で説明したアンテナ２１ａ〜２１ｃおよびチャネル測定部２３ａ〜２３ｃが示してある。図５に示す乗算器４１ａ，４１ｂおよび加算器４１ｃは、例えば、図３で説明した推定値算出部２４に対応する。加算器４２は、例えば、図３で説明した誤差算出部２５に対応する。演算部４３ａ、加算器４３ｂ、およびメモリ４３ｃは、例えば、図３で説明した補間係数算出部２６に対応する。図３のその他のブロックは、図５では省略している。
基地局１１の補間係数の算出は、図２で説明したように第１の動作で行われる。従って、パイロット信号は、無線端末１２の全アンテナ３１ａ〜３１ｃから出力される。
チャネル測定部２３ａ〜２３ｃには、アンテナ２１ａで受信したパイロット信号が入力される。チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、アンテナ２１ａで受信したパイロット信号に基づいて、無線端末１２のアンテナ３１ａ〜３１ｃとアンテナ２１ａとの間のチャネル測定値を算出する。
図５に示すｈ11kl〜ｈ13klは、無線端末１２のアンテナ３１ａ〜３１ｃとアンテナ２１ａとの間のチャネル測定値を示している。ｈijklのｉは受信アンテナ（基地局１１のアンテナ２１ａ〜２１ｃ）を示し、ｊは送信アンテナ（無線端末１２のアンテナ３１ａ〜３１ｃ）を示す。
例えば、基地局１１のアンテナ２１ａ〜２１ｃを受信アンテナ１〜３とし、無線端末１２のアンテナ３１ａ〜３１ｃを送信アンテナ１〜３とする。この場合、ｈ11klは、送信アンテナ１と受信アンテナ１との間のチャネル測定値を示す。ｈ12klは、送信アンテナ２と受信アンテナ１との間のチャネル測定値を示す。ｈ13klは、送信アンテナ３と受信アンテナ１との間のチャネル測定値を示す。
なお、ｈijklのｋはサブキャリア番号を示し、ｌはスロット番号を示す。従って、チャネル値は、ある周波数とある時間において９個算出されることになる。
図５の動作は、送信アンテナ１と受信アンテナ１との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。従って、図５では、送信アンテナ１以外の残りの送信アンテナ２，３におけるチャネル測定値ｈ12kl，ｈ13klを用いて、送信アンテナ１と受信アンテナ１との間のチャネル値を推定している。以下では、残りの送信アンテナ２，３におけるチャネル測定値の組（ｈ12kl，ｈ13kl）をチャネルベクトルＨklと呼ぶことがある。
メモリ４３ｃには、補間係数Ｗ11が記憶されている。Ｗ11は、１行２列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ４３ｃには、（０．５，０．５）の補間係数Ｗ11が記憶されている。
乗算器４１ａには、送信アンテナ２におけるチャネル測定値ｈ12klと、補間係数Ｗ11の１行１列目の値が入力される。乗算器４１ａは、チャネル測定値ｈ12klと補間係数Ｗ11の１行１列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
乗算器４１ｂには、送信アンテナ３におけるチャネル測定値ｈ13klと、補間係数Ｗ11の１行２列目の値が入力される。乗算器４１ｂは、チャネル測定値ｈ13klと補間係数Ｗ11の１行２列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
加算器４１ｃは、乗算器４１ａ，４１ｂから出力される値を加算する。すなわち、乗算器４１ａ，４１ｂおよび加算器４１ｃは、送信アンテナ１以外の送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ11との内積Ｈkl・Ｗ11を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ１におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器４２は、加算器４１ｃから出力される送信アンテナ１におけるチャネル推定値と、チャネル測定部２３ａから出力される送信アンテナ１におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器４２は、送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと補間係数Ｗ11とを用いて推定した送信アンテナ１におけるチャネル推定値と、送信アンテナ１におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器４２から出力される誤差値ｅ11は、演算部４３ａに出力される。また、誤差値ｅ11は、図３で説明した判断部２７に出力される。
演算部４３ａは、チャネル測定部２３ｂ，２３ｃから出力される送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと、誤差値ｅ11とを乗算する。また、演算部４３ａは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部４３ａは、乗算した結果のμｅ11Ｈklを加算器４３ｂに出力する。
加算器４３ｂは、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ11と演算部４３ａから出力されるμｅ11Ｈklとを加算する。加算器４３ｂによって加算された結果は、メモリ４３ｃに記憶される。すなわち、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ11は、更新される。
図５に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ１におけるチャネル推定値が、送信アンテナ２，３のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数Ｗ11は、適当な値に収束する。そして、加算器４２から出力される誤差値ｅ11は、ゼロに近づく。
図６は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその２である。図６の動作は、送信アンテナ２と受信アンテナ１との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。図６において、図５と同じものには同じ符号を付している。
図６では、送信アンテナ２以外の残りの送信アンテナ１，３におけるチャネル測定値ｈ11kl，ｈ13klを用いて、送信アンテナ２と受信アンテナ１との間のチャネル値を推定する。以下では、（ｈ11kl，ｈ13kl）をチャネルベクトルＨklと呼ぶことがある。
メモリ４３ｃには、補間係数Ｗ12が記憶されている。Ｗ12は、１行２列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ４３ｃには、（０．５，０．５）の補間係数Ｗ12が記憶されている。
乗算器４１ａには、送信アンテナ１におけるチャネル測定値ｈ11klと、補間係数Ｗ12の１行１列目の値が入力される。乗算器４１ａは、チャネル測定値ｈ11klと補間係数Ｗ12の１行１列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
乗算器４１ｂには、送信アンテナ３におけるチャネル測定値ｈ13klと、補間係数Ｗ12の１行２列目の値が入力される。乗算器４１ｂは、チャネル測定値ｈ13klと補間係数Ｗ12の１行２列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
加算器４１ｃは、乗算器４１ａ，４１ｂから出力される値を加算する。すなわち、乗算器４１ａ，４１ｂおよび加算器４１ｃは、送信アンテナ２以外の送信アンテナ１，３のチャネルベクトルＨklと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ12との内積Ｈkl・Ｗ12を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ２におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器４２は、加算器４１ｃから出力される送信アンテナ２におけるチャネル推定値と、チャネル測定部２３ｂから出力される送信アンテナ２におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器４２は、送信アンテナ１，３のチャネルベクトルＨklと補間係数Ｗ12とを用いて推定した送信アンテナ２におけるチャネル推定値と、送信アンテナ２におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器４２から出力される誤差値ｅ12は、演算部４３ａに出力される。また、誤差値ｅ12は、図３で説明した判断部２７に出力される。
演算部４３ａは、チャネル測定部２３ａ，２３ｃから出力される送信アンテナ１，３のチャネルベクトルＨklと、誤差値ｅ12とを乗算する。また、演算部４３ａは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部４３ａは、乗算した結果のμｅ12Ｈklを加算器４３ｂに出力する。
加算器４３ｂは、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ12と演算部４３ａから出力されるμｅ12Ｈklとを加算する。加算器４３ｂによって加算された結果は、メモリ４３ｃに記憶される。すなわち、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ12は、更新される。
図６に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ２におけるチャネル推定値が、送信アンテナ１，３のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数Ｗ12は、適当な値に収束する。そして、加算器４２から出力される誤差値ｅ12は、ゼロに近づく。
基地局１１は、図５および図６で説明した動作を送信アンテナ３においても行う。すなわち、基地局１１は、送信アンテナ３と受信アンテナ１との間のチャネル値を推定し、誤差値ｅ13および補間係数Ｗ13を算出する。
上記では、送信アンテナ１〜３から送信されるパイロット信号を、受信アンテナ１で受信し、送信アンテナ１〜３のチャネル値を推定する場合を説明した。同様に、基地局１１は、送信アンテナ１〜３から送信されるパイロット信号を、受信アンテナ２で受信し、送信アンテナ１〜３のチャネル値を推定する。
図７は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその３である。図７の動作は、送信アンテナ１と受信アンテナ２との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。図７において、図５と同じものには同じ符号を付している。
図７では、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃには、アンテナ２１ｂ（受信アンテナ２）で受信されたパイロット信号が入力されている。チャネル測定部２３ａ〜２３ｃは、受信アンテナ２でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ１〜３におけるチャネル測定値ｈ21kl，ｈ22kl，ｈ23klを算出する。
図７では、送信アンテナ１以外の残りの送信アンテナ２，３におけるチャネル測定値ｈ22kl，ｈ23klを用いて、送信アンテナ１と受信アンテナ２との間のチャネル値を推定する。以下では、（ｈ22kl，ｈ23kl）をチャネルベクトルＨklと呼ぶことがある。
メモリ４３ｃには、補間係数Ｗ21が記憶されている。Ｗ21は、１行２列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ４３ｃには、（０．５，０．５）の補間係数Ｗ21が記憶されている。
乗算器４１ａには、送信アンテナ２におけるチャネル測定値ｈ22klと、補間係数Ｗ21の１行１列目の値が入力される。乗算器４１ａは、チャネル測定値ｈ22klと補間係数Ｗ21の１行１列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
乗算器４１ｂには、送信アンテナ３におけるチャネル測定値ｈ23klと、補間係数Ｗ21の１行２列目の値が入力される。乗算器４１ｂは、チャネル測定値ｈ23klと補間係数Ｗ21の１行２列目の値とを乗算し、加算器４１ｃに出力する。
加算器４１ｃは、乗算器４１ａ，４１ｂから出力される値を加算する。すなわち、乗算器４１ａ，４１ｂおよび加算器４１ｃは、送信アンテナ１以外の送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ21との内積Ｈkl・Ｗ21を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ１におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器４２は、加算器４１ｃから出力される送信アンテナ１におけるチャネル推定値と、チャネル測定部２３ａから出力される送信アンテナ１におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器４２は、送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと補間係数Ｗ21とを用いて推定した送信アンテナ１におけるチャネル推定値と、送信アンテナ１におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器４２から出力される誤差値ｅ21は、演算部４３ａに出力される。また、誤差値ｅ21は、図３で説明した判断部２７に出力される。
演算部４３ａは、チャネル測定部２３ｂ，２３ｃから出力される送信アンテナ２，３のチャネルベクトルＨklと、誤差値ｅ21とを乗算する。また、演算部４３ａは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部４３ａは、乗算した結果のμｅ21Ｈklを加算器４３ｂに出力する。
加算器４３ｂは、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ21と演算部４３ａから出力されるμｅ21Ｈklとを加算する。加算器４３ｂによって加算された結果は、メモリ４３ｃに記憶される。すなわち、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ21は、更新される。
図７に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ１におけるチャネル推定値が、送信アンテナ２，３のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数Ｗ21は、適当な値に収束する。そして、加算器４２から出力される誤差値ｅ21は、ゼロに近づく。
基地局１１は、図７で説明した動作を送信アンテナ２，３においても行う。すなわち、送信アンテナ２と受信アンテナ２との間のチャネル値を推定し、誤差値ｅ22および補間係数Ｗ22を算出する。また、基地局１１は、送信アンテナ３と受信アンテナ２との間のチャネル値を推定し、誤差値ｅ23および補間係数Ｗ23を算出する。
また、基地局１１は、受信アンテナ３でパイロット信号を受信した場合も同様に、送信アンテナ１〜３におけるチャネル値を推定し、誤差値ｅ31，ｅ32，ｅ33および補間係数Ｗ31，Ｗ32，Ｗ33を算出する。
図８は、判断部の動作を説明する図である。図８には、図３で説明した判断部２７の行う演算内容が示してある。
判断部２７は、送信アンテナ１〜３におけるチャネル推定値の誤差値の電力を算出する。図８に示すｅ11，ｅ21，ｅ31のそれぞれは、受信アンテナ１〜３でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ１におけるチャネル推定値の誤差値を示している。判断部は、誤差値ｅ11，ｅ21，ｅ31のそれぞれを２乗し、加算して、送信アンテナ１におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ1を算出する。同様に、判断部２７は、送信アンテナ２におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ2を算出し、送信アンテナ３におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ3を算出する。
判断部２７は、最も小さい誤差値の電力を選択する。判断部２７は、選択した誤差値の電力が、所定の閾値より小さければ、その誤差値の電力に対応するアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
例えば、誤差値の電力Ｅ1が他の誤差値の電力Ｅ2，Ｅ3より小さく、所定の閾値より小さいとする。この場合、判断部２７は、送信アンテナ１でのパイロット信号の停止を判断する。
なお、判断部２７によって判断された送信アンテナのアンテナ情報は、図３で説明したアンテナ情報生成部２８によって、無線端末１２に送信される。
無線端末１２は、基地局１１から受信したアンテナ情報に基づく送信アンテナ１〜３でのパイロット信号の送信を停止する。これにより、通信システムは、第２の動作に入る。
パイロット信号は、無線端末１２の全ての送信アンテナ１〜３から送信されない。基地局１１は、第１の動作で算出していた補間係数と、パイロット信号が送信される送信アンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、パイロット信号が送信されない送信アンテナにおけるチャネル値を推定する。
例えば、無線端末１２は、送信アンテナ１でのパイロット信号の送信を停止し、送信アンテナ２，３でパイロット信号を送信するとする。この場合、基地局１１の推定値算出部２４は、パイロット信号を受信アンテナ１で受信した場合の、送信アンテナ２，３のチャネル測定値ｈ12kl，ｈ13klと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ11とによって、送信アンテナ１におけるチャネル値ｈ11klを推定する。また、推定値算出部２４は、パイロット信号を受信アンテナ２で受信した場合の、送信アンテナ２，３のチャネル測定値ｈ22kl，ｈ23klと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ21とによって、送信アンテナ１におけるチャネル値ｈ21klを推定する。さらに、推定値算出部２４は、パイロット信号を受信アンテナ３で受信した場合の、送信アンテナ２，３のチャネル測定値ｈ32kl，ｈ33klと、メモリ４３ｃに記憶されている補間係数Ｗ31とによって、送信アンテナ１におけるチャネル値ｈ31klを推定する。
チャネル測定部２３ａ〜２３ｃから出力されるチャネル測定値ｈ12kl，ｈ13kl，ｈ22kl，ｈ23kl，ｈ32kl，ｈ33klと、推定値算出部２４で推定されたチャネル推定値ｈ11kl，ｈ21kl，ｈ31klは、復調・復号部２９に出力される。復調・復号部２９は、これらの９個のチャネル値を用いて、ＤＵＰ部２２から出力される受信信号を復調および復号する。
このように、基地局１１は、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル推定値を、無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値と、補間係数とを用いて算出し、算出したチャネル推定値と、あるアンテナにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。また、基地局１１は、算出した誤差と無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。そして、基地局は、算出した誤差に基づいて、無線端末１２のあるアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断するようにした。
これにより、無線端末１２は、全てのアンテナでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局１１と無線端末１２のアンテナが増大しても、無線端末１２のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、基地局１１は、第２の動作において、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル値を、相関関係のある残りのアンテナにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて推定するようにした。これにより、基地局１１は、伝搬路の状況が変化した場合に応じたチャネル値を推定することができる。
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。基地局は、無線端末から受信したデータの誤りを検出したとする。この場合、以前に補間係数を算出したときの伝搬路の環境と現在の伝搬路の環境との間に、ずれが生じていることが考えられる。そこで、第３の実施の形態では、無線端末は、基地局からの再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
図９は、第３の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図９において、図４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図９に示すように、無線端末１２は、検出部５１および送信部５２を有している。検出部５１は、基地局１１からのデータの再送要求（以下、Ｎａｃｋと呼ぶことがある）を検出する。すなわち、検出部５１は、受信部３３が基地局１１からＮａｃｋを受信したか検出する。
送信部５２は、図４で説明した送信部３４と同様の動作をする。ただし、送信部５２は、検出部５１によって、Ｎａｃｋが検出された場合、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部５２は、受信部３３によってＮａｃｋが受信された場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を基地局１１に送信するようにする。
上記したように、基地局１１がデータの受信エラーを検出したということは、以前に補間係数を算出したときの伝搬路の環境と現在の伝搬路の環境との間に、ずれが生じていると考えられる。そこで、無線通信システムは、基地局１１が受信エラーを検出した場合、無線端末１２が全アンテナ３１ａ〜３１ｃを用いてパイロット信号を送信し、再度補間係数を算出しなおすのがよい。すなわち、無線端末１２は、基地局１１からＮａｃｋの受信を検出した場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を基地局１１に送信するようにする。そして、基地局１１は、補間係数を算出しなおす。
なお、全アンテナ３１ａ〜３１ｃによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第２の動作から第１の動作に入る。つまり、基地局１１は、補間係数を算出する動作に入る。基地局１１は、Ｎａｃｋの送信により、第１の動作に入ることを認識でき、無線端末１２は、基地局１１からのＮａｃｋの受信により、第１の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末１２は、基地局１１からのＮａｃｋの受信を検出した場合、パイロット信号を全アンテナ３１ａ〜３１ｃで送信するようにした。これにより、基地局１１では、再度補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、無線端末が基地局から再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにした。第４の実施の形態では、基地局での受信エラーを防止するため、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信する。
図１０は、第４の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図１０において、図４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１０に示すように、無線端末１２は、タイマ６１および送信部６２を有している。タイマ６１は、周期的にタイマ信号を送信部６２に出力する。
送信部６２は、図４で説明した送信部３４と同様の動作をする。ただし、送信部６２は、タイマ６１からタイマ信号が出力されると、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部６２は、周期的に全アンテナ３１ａ〜３１ｃからパイロット信号を基地局１１に送信するようにする。
図９に示す無線端末１２は、Ｎａｃｋを受信した場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃを用いてパイロット信号を送信した。これに対し、図１０の無線端末１２の送信部６２は、Ｎａｃｋを受信するか否かに関わらず、周期的に全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を送信する。従って、タイマ６１の周期を適切に選択すれば、補間係数のずれによる受信エラーが基地局１１で発生する前に、補間係数を算出しなおすことができる。
なお、全アンテナ３１ａ〜３１ｃによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第２の動作から第１の動作に入る。つまり、基地局１１は、補間係数を算出する動作に入る。無線端末１２は、タイマ６１からのタイマ信号の出力により、第１の動作に入ることを認識できる。基地局１１は、例えば、無線端末１２からの制御信号により、第１の動作に入ることの通知を受けることにより、第１の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末１２は、周期的に全アンテナ３１ａ〜３１ｃからパイロット信号を基地局１１に送信するようにした。これにより、基地局１１では、周期的に補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。また、基地局１１は、周期的に補間係数を算出しなおすので、補間係数のずれによる受信データの受信エラーを抑制することができる。
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第５の実施の形態では、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信するとともに、基地局から再送要求を検出した場合も、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
図１１は、第５の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図１１において、図９および図１０と同じものには同じ符号が付し、その説明を省略する。
図１１に示すように、無線端末１２は、送信部７１を有している。送信部７１は、図４で説明した送信部３４と同様の動作をする。ただし、送信部７１は、検出部５１によって、Ｎａｃｋが検出された場合、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部７１は、受信部３３によってＮａｃｋが受信された場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を基地局１１に送信するようにする。
また、送信部７１は、タイマ６１からタイマ信号が出力されると、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部７１は、周期的に全アンテナ３１ａ〜３１ｃからパイロット信号を基地局１１に送信するようにする。
図１０で説明したように、無線端末１２は、周期的にパイロット信号を基地局１１に送信することにより、補間係数のずれによる受信エラーが基地局１１で発生する前に、補間係数を算出しなおすことができる。しかし、周期的にパイロット信号を送信する前に、補間係数のずれによる受信エラーが基地局１１で発生する場合もある。この場合、送信部７１は、基地局１１からのＮａｃｋの受信を検出することにより、全アンテナ３１ａ〜３１ｃを用いてパイロット信号を送信し、補間係数のずれを解消する。
なお、全アンテナ３１ａ〜３１ｃによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第２の動作から第１の動作に入る。つまり、基地局１１は、補間係数を算出する動作に入る。無線端末１２は、タイマ６１からのタイマ信号の出力により、第１の動作に入ることを認識できる。基地局１１は、例えば、無線端末１２からの制御信号により、第１の動作に入ることの通知を受けることにより、第１の動作に入ることを認識できる。
また、基地局１１は、Ｎａｃｋの送信により、第１の動作に入ることを認識でき、無線端末１２は、基地局１１からのＮａｃｋの受信により、第１の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末１２は、周期的に全アンテナ３１ａ〜３１ｃからパイロット信号を基地局１１に送信するとともに、基地局１１からのＮａｃｋの受信を検出した場合、パイロット信号を全アンテナ３１ａ〜３１ｃで送信するようにした。これにより、基地局１１では、周期的に補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。また、基地局１１は、受信エラーが生じた場合、再度補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第６の実施の形態では、第４の実施の形態で説明した全アンテナでパイロット信号を送信する周期を、無線端末の移動速度に応じて変える。
図１２は、第６の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図１２において、図１０と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１２に示すように、無線端末１２は、速度検出部８１およびタイマ８２を有している。速度検出部８１は、無線端末１２の移動速度を検出する。例えば、速度検出部８１は、受信部３３によって受信される制御信号のドップラ周期に基づいて、無線端末１２の移動速度を検出する。
タイマ８２は、速度検出部８１によって検出された無線端末１２の速度に応じて、送信部６２に出力するタイマ信号の周期を変更する。例えば、タイマ８２は、無線端末１２の速度が所定の閾値より大きい場合、タイマ信号の周期をＴ１にする。また、タイマ８２は、無線端末１２の速度が所定の閾値以下場合、タイマ信号の周期を、Ｔ１より大きいＴ２にする。なお、閾値は、複数あってもよい。すなわち、タイマ８２は、より段階的にタイマ信号の出力周期を制御してもよい。
伝搬路の変化は、無線端末１２の移動速度に比例すると考えられる。例えば、無線端末１２の移動速度が速ければ、伝搬路の環境の変化も速く、チャネル値も早く変化する。従って、補間係数のずれも早くなると考えられる。そこで、タイマ８２は、無線端末１２の移動速度が速い場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を送信する周期を短くし、無線端末１２の移動速度が遅い場合、全アンテナ３１ａ〜３１ｃでパイロット信号を送信する周期を長くする。
このように、無線端末１２は、移動速度に応じて、全アンテナ３１ａ〜３１ｃからパイロット信号を送信する周期を変更するようにした。これにより、基地局１１では、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
なお、上記では、制御信号のドップラ周期に基づいて、無線端末１２の移動速度を検出するとしたが、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）によって移動速度を検出することもできる。
［第７の実施の形態］
次に、第７の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第７の実施の形態では、基地局の処理するブロックを、パイロット信号の周波数に基づいてブロック化し、それぞれのブロックにパイロット信号を割り当てて処理する。
図１３は、第７の実施の形態に係る基地局のブロック図である。図１３において、図３と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１３に示すように、基地局１１は、チャネル測定部９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部９２、誤差算出部９３、および補間係数算出部９４を有している。チャネル測定部９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部９２、誤差算出部９３、および補間係数算出部９４は、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃ、推定値算出部２４、誤差算出部２５、および補間係数算出部２６と同様の動作をする。ただし、チャネル測定部９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部９２、誤差算出部９３、および補間係数算出部９４は、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃ、推定値算出部２４、誤差算出部２５、および補間係数算出部２６と、パイロット信号を処理する周波数が異なる。
例えば、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃ、推定値算出部２４、誤差算出部２５、および補間係数算出部２６は、サブキャリア番号ｋ＝０〜１０２３のパイロット信号に対し、チャネル値の測定、推定、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。すなわち、チャネル測定部２３ａ〜２３ｃ、推定値算出部２４、誤差算出部２５、および補間係数算出部２６は、ｋ＝０〜１０２３のチャネル値ｈijklの測定および推定を行い、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。
これに対し、チャネル測定部９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部９２、誤差算出部９３、および補間係数算出部９４は、サブキャリア番号ｋ＝１０２４〜２０４７のパイロット信号に対し、チャネル値の測定、推定、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。すなわち、チャネル測定部９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部９２、誤差算出部９３、および補間係数算出部９４は、ｋ＝１０２４〜２０４７のチャネル値ｈijklの測定および推定を行い、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。
パイロット信号の周波数帯域幅が広い場合、その帯域幅の中で、周波数の高い部分と低い部分とで、補間係数に差が生じる場合がある。しかし、図１３の基地局１１は、複数のブロックに分けたパイロット信号の周波数ごとにチャネル値の測定、推定、誤差の算出、および補間係数の算出を行う。これにより、パイロット信号の周波数帯域幅が広い場合でも、適切に補間係数を算出することができる。
なお、判断部２７は、誤差算出部２５，９３によって算出された、無線端末１２の各アンテナＡ〜Ｃの誤差の電力を算出する。判断部２７は、算出した誤差電力のうち、最も小さいものを選択し、その誤差電力が所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部２７は、誤差電力が所定の閾値より小さいと判断した場合、そのアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
または、判断部２７は、パイロット信号の周波数のブロックごとに、無線端末１２の各アンテナＡ〜Ｃの誤差の電力を算出し、パイロット信号の送信停止を判断するようにしてもよい。
このように、基地局１１のチャネル測定部２３ａ〜２３ｃ，９１ａ〜９１ｃ、推定値算出部２４，９２、誤差算出部２５，９３、および補間係数算出部２６，９４は、パイロット信号の周波数のブロックごとにチャネル値の測定、推定、誤差の算出、および補間係数の算出を行うようにした。これにより、基地局１１は、適切な補間係数を用いてチャネル推定を行うことができる。
［第８の実施の形態］
次に、第８の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第２の実施の形態では、基地局は、補間係数を算出する処理を所定回数繰り返し、各送信アンテナにおける誤差電力を算出する。そして、基地局は、最も小さい誤差電力の送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナの誤差電力が所定の閾値より小さければ、その送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止するようにした。第８の実施の形態では、前記の処理を繰り返す。すなわち、第８の実施の形態では、パイロット信号の送信を停止するアンテナ以外のアンテナにおいて、さらに、パイロット信号の送信を停止するアンテナを判断する。第８の実施の形態における基地局および無線端末のブロックは、第２の実施の形態で説明した処理と同様の処理を繰り返し、図３および図４と同様である。
例えば、判断部２７は、第１の動作において、無線端末１２のある送信アンテナにおけるパイロット信号の送信停止を判断したとする。アンテナ情報生成部２８は、判断部２７の判断した送信アンテナのアンテナ情報を生成し、無線端末１２に送信する。無線端末１２は、基地局１１から送信されたアンテナ情報に基づく送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止する。
基地局１１の推定値算出部２４は、パイロット信号の送信が停止された送信アンテナにおけるチャネル値を、メモリ４３ｃに記憶している補間係数と、残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値とを用いて算出（推定）する。そして、推定値算出部２４は、残りの送信アンテナのある送信アンテナにおけるチャネル値を、さらに残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値と、先程算出（推定）したチャネル値と、補間係数とを用いて算出する。
例えば、無線端末１２は、送信アンテナ１でのパイロット信号の送信を停止したとする。この場合、推定値算出部２４は、パイロット信号の送信が停止された送信アンテナ１におけるチャネル値を、メモリ４３ｃに記憶している補間係数と、残りの送信アンテナ２，３におけるチャネル測定値とを用いて算出（推定）する。そして、推定値算出部２４は、残りの送信アンテナ２，３のある送信アンテナ２におけるチャネル値を、さらに残りの送信アンテナ３におけるチャネル測定値と、先程算出（推定）した送信アンテナ１におけるチャネル値と、補間係数とを用いて算出（推定）する。
誤差算出部２５は、推定値算出部２４によって推定されたある送信アンテナのチャネル推定値と、無線端末１２の送信アンテナ２におけるチャネル測定値との誤差を算出する。
例えば、上記例に従えば、誤差算出部２５は、送信アンテナ２におけるチャネル推定値と、無線端末１２の送信アンテナ２におけるチャネル測定値との誤差を算出する。なお、パイロット信号は、無線端末１２の送信アンテナ２，３から送信されている。
補間係数算出部２６は、誤差算出部２５によって算出されたある送信アンテナの誤差と、無線端末１２の残りの送信アンテナにおけるチャネル推定値と、残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
例えば、上記例に従えば、補間係数算出部２６は、誤差算出部２５によって算出されたある送信アンテナ２の誤差と、無線端末１２の残りの送信アンテナ１におけるチャネル推定値と、残りの送信アンテナ３におけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
判断部２７は、誤差算出部２５によって算出された誤差に基づいて、無線端末１２の送信アンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。アンテナ情報生成部２８は、判断部２７によって判断されたパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を生成する。
例えば、上記例に従えば、判断部２７は、誤差算出部２５によって算出された誤差に基づいて、無線端末１２の送信アンテナ２でのパイロット信号の送信停止を判断する。アンテナ情報生成部２８は、判断部２７によって判断されたパイロット信号の送信を停止する送信アンテナ２のアンテナ情報を生成する。
生成されたアンテナ情報は、ＤＵＰ部２２に出力され、無線端末１２に送信される。無線端末１２は、基地局１１からのアンテナ情報に基づいて、さらに送信アンテナのパイロット信号の送信を停止する。例えば、上記例に従えば、無線端末１２は、送信アンテナ１に加え、さらに、送信アンテナ２でのパイロット信号の送信を停止する。
上記の処理は、誤差電力が所定の閾値より小さい送信アンテナが存在する間、繰り返される。すなわち、推定値算出部２４、誤差算出部２５、補間係数算出部２６、および判断部２７は、判断部２７によって無線端末１２のある送信アンテナでのパイロット信号の送信停止が判断された後も、無線端末１２の残りの送信アンテナにおいて同様の処理を繰り返す。推定値算出部２４、誤差算出部２５、補間係数算出部２６、および判断部２７は、誤差電力が所定の閾値より小さい送信アンテナが存在する間、処理を繰り返す。
図１４は、第８の実施の形態に係る基地局の処理を示したフローチャートである。当該フローチャートに示される処理は例えば後述のプロセッサにより実行することができる。
［ステップＳ１］判断部２７は、誤差算出候補Ａ（変数）に無線端末１２の全アンテナ（例えば、無線端末１２のアンテナ３１ａ〜３１ｃの識別子）を代入する。
［ステップＳ２］判断部２７は、パイロット信号（Ｐ信号）停止候補Ｂ（変数）を空にする。
［ステップＳ３］推定値算出部２４、誤差算出部２５、および補間係数算出部２６は、変数Ａに含まれている全てのアンテナについて、補間係数Ｗijと誤差電力Ｅiを求める。
［ステップＳ４］判断部２７は、最小の誤差電力Ｅiが所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部２７は、最小の誤差電力Ｅiが所定の閾値より小さい場合、ステップＳ５へ進む。判断部２７は、最小の誤差電力Ｅiが所定の閾値以上の場合、ステップＳ６へ進む。
［ステップＳ５］判断部２７は、最小の誤差電力Ｅiのアンテナを変数Ａから取り除き、それを変数Ｂに追加する。判断部２７は、ステップＳ３へ進む。
［ステップＳ６］判断部２７は、変数Ｂに含まれるアンテナを、パイロット信号を停止するアンテナと判断する。
このように、基地局１１の推定値算出部２４、誤差算出部２５、補間係数算出部２６、および判断部２７は、判断部２７によって無線端末１２のある送信アンテナでのパイロット信号の送信停止が判断された場合、無線端末１２の残りの送信アンテナにおいても同様の処理を繰り返すようにした。これにより、無線端末１２のパイロット信号の送信を停止する送信アンテナの数を増やすことができ、さらにデータの伝送効率の低下を抑制することが可能となる。
なお、上記の第１の実施の形態および第８の実施の形態で説明した基地局および無線端末は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によってその機能を実現することができる。または、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）によってもその機能を実現することができる。
図１５は、基地局のハードウェア構成例を示した図である。図１５に示すように、基地局は、ＣＰＵ１０１、ＤＳＰ１０２、メモリ１０３、無線部１０４、およびバス１０５を有している。ＣＰＵ１０１には、バス１０５を介して、ＤＳＰ１０２、メモリ１０３、および無線部１０４が接続され、装置全体を制御している。
メモリ１０３には、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２が実行するＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムが格納される。また、メモリ１０３には、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２による処理に必要な各種データが格納される。
無線部１０４は、無線端末と無線通信を行う。例えば、無線部１０４は、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって処理されたデジタル信号をＤ／Ａ（Digital to Analog）変換し、Ｄ／Ａ変換した信号の周波数をアップコンバートして無線端末に送信する。また、無線部１０４は、例えば、無線端末から受信した信号の周波数をダウンコンバートし、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。Ａ／Ｄ変換された信号は、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって所定の処理が施される。
第１の実施の形態から第８の実施の形態で説明した各部の機能は、例えば、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって実現することができる。また、無線端末も図１５と同様のハードウェア構成を有し、第１の実施の形態から第８の実施の形態で説明した各部の機能を、例えば、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって実現することができる。なお、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２は、１つずつしか示していないが複数あってもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
１ 基地局
１ａ 測定部
１ｂ 補間係数算出部
１ｃ 推定値算出部
１ｄａ〜１ｄｃ，２ｃａ〜２ｃｃ アンテナ
２ 無線端末
２ａ 受信部
２ｂ 送信部
図４は、無線端末のブロック図である。図４に示すように、無線端末１２は、アンテナ３１ａ〜３１ｃ、ＤＵＰ部３２、受信部３３、および送信部３４を有している。
アンテナ３１ａ〜３１ｃは、基地局１１から無線送信される信号を受信し、ＤＵＰ部３２に出力する。また、アンテナ３１ａ〜３１ｃは、ＤＵＰ部３２から出力される信号を基地局１１に無線送信する。なお、図４では、説明のためアンテナの本数を３本としているが、これに限るものではない。また、上述したアンテナＡ〜Ｃは、例えば、アンテナ３１ａ〜３１ｃに対応する。
図８は、判断部の動作を説明する図である。図８には、図３で説明した判断部２７の行う演算内容が示してある。
判断部２７は、送信アンテナ１〜３におけるチャネル推定値の誤差値の電力を算出する。図８に示すｅ11，ｅ21，ｅ31のそれぞれは、受信アンテナ１〜３でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ１におけるチャネル推定値の誤差値を示している。判断部２７は、誤差値ｅ11，ｅ21，ｅ31のそれぞれを２乗し、加算して、送信アンテナ１におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ1を算出する。同様に、判断部２７は、送信アンテナ２におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ2を算出し、送信アンテナ３におけるチャネル推定値の誤差値の電力Ｅ3を算出する。
このように、基地局１１は、無線端末１２のあるアンテナにおけるチャネル推定値を、無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値と、補間係数とを用いて算出し、算出したチャネル推定値と、あるアンテナにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。また、基地局１１は、算出した誤差と無線端末１２の残りのアンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。そして、基地局１１は、算出した誤差に基づいて、無線端末１２のあるアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断するようにした。
例えば、上記例に従えば、補間係数算出部２６は、誤差算出部２５によって算出されたある送信アンテナ２の誤差と、無線端末１２の残りの送信アンテナ３におけるチャネル推定値と、残りの送信アンテナ３におけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
第１の実施の形態から第８の実施の形態で説明した基地局の各部の機能は、例えば、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって実現することができる。また、無線端末も図１５と同様のハードウェア構成を有し、第１の実施の形態から第８の実施の形態で説明した各部の機能を、例えば、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２によって実現することができる。なお、ＣＰＵ１０１およびＤＳＰ１０２は、１つずつしか示していないが複数あってもよい。

Claims (13)

  1. 複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局において、
    前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する測定部と、
    前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する補間係数算出部と、
    前記補間係数算出部によって算出された補間係数と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する推定値算出部と、
    を有することを特徴とする基地局。
  2. 前記推定値算出部によって推定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値との誤差を算出する誤差算出部をさらに有し、
    前記補間係数算出部は、前記誤差算出部によって算出された誤差と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記補間係数を算出することを特徴する請求の範囲第１項記載の基地局。
  3. 前記誤差算出部によって算出された誤差に基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナでの前記パイロット信号の送信停止を判断する判断部をさらに有することを特徴とする請求の範囲第２項記載の基地局。
  4. 前記測定部、前記補間係数算出部、前記推定値算出部、および前記誤差算出部は、前記パイロット信号の周波数のブロックごとにチャネル値の測定、補間係数の算出、チャネル値の推定、および誤差の算出を行うことを特徴とする請求の範囲第３項記載の基地局。
  5. 前記補間係数算出部、前記推定値算出部、前記誤差算出部、および前記判断部は、前記判断部によって前記無線端末の前記ある送信アンテナでの前記パイロット信号の送信停止が判断された場合、前記無線端末の前記他の送信アンテナにおいて同様の処理を繰り返すことを特徴とする請求の範囲第３項記載の基地局。
  6. 複数のアンテナを有し、基地局と多入力多出力の無線通信を行う無線端末において、
    前記複数のアンテナのうち、あるアンテナでのパイロット信号の送信を停止した場合の伝搬路のチャネル値を推定する基地局から、前記複数のアンテナのうち、前記パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信する受信部と、
    前記複数のアンテナのうち、前記受信部の受信したアンテナ情報に基づくアンテナでの前記パイロット信号の送信を停止する送信部と、
    を有することを特徴とする無線端末。
  7. 前記送信部は、前記基地局からデータの再送要求があった場合、前記パイロット信号を前記複数のアンテナの全アンテナで送信することを特徴とする請求の範囲第６項記載の無線端末。
  8. 前記送信部は、周期的に前記全アンテナから前記パイロット信号を送信することを特徴とする請求の範囲第６項記載の無線端末。
  9. 前記送信部は、前記基地局からのデータの再送要求の頻度に応じて、全アンテナから前記パイロット信号を送信する周期を変更することを特徴とする請求の範囲第８項記載の無線端末。
  10. 前記送信部は、当該無線端末の移動速度に応じて、全アンテナから前記パイロット信号を送信する周期を変更することを特徴とする請求の範囲第８項記載の無線端末。
  11. 複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局のチャネル値推定方法において、
    前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定し、
    前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出し、
    算出した補間係数と測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する、
    ことを特徴とするチャネル値推定方法。
  12. 複数のアンテナを有し、基地局と多入力多出力の無線通信を行う無線端末のパイロット信号送信方法において、
    前記複数のアンテナのうち、あるアンテナでのパイロット信号の送信を停止した場合の伝搬路のチャネル値を推定する基地局から、前記複数のアンテナのうち、前記パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信し、
    前記複数のアンテナのうち、受信したアンテナ情報に基づくアンテナでの前記パイロット信号の送信を停止する、
    ことを特徴とするパイロット信号送信方法。
  13. 多入力多出力の無線通信を行う基地局と無線端末とを備えた無線通信システムにおいて、
    前記基地局は、
    前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する測定部と、前記無線端末の複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する補間係数算出部と、前記補間係数算出部によって算出された補間係数と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する推定値算出部と、を有し、
    前記無線端末は、
    前記基地局から、前記複数の送信アンテナのうち、前記パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信する受信部と、前記複数の送信アンテナのうち、前記受信部の受信したアンテナ情報に基づくアンテナでの前記パイロット信号の送信を停止する送信部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
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