WO2004051903A1

WO2004051903A1 - 無線通信システム、無線通信方法、及び無線通信装置

Info

Publication number: WO2004051903A1
Application number: PCT/JP2003/015605
Authority: WO
Inventors: Takaaki Kishigami; Yoichi Nakagawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-06-17
Also published as: AU2003289206A1; US20050265470A1; EP1536584B1; CN101902261A; JP4350491B2; JP2004201296A; US20120106519A1; US8098616B2; EP1536584A1; EP1536584A4; CN101902261B

Abstract

複数のアンテナを備え適応的に指向性を可変できる基地局（１）が、空間多重伝送に対応した空間多重対応移動局（２）と、空間多重伝送に未対応の空間多重未対応移動局（３）とが通信エリア（５）内に混在した環境下で、所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、空間多重伝送（ＳＤＭ）と空間多元接続（ＳＤＭＡ）を同時に行う移動局の割当てを行う。この無線通信方法により、空間的な自由度を最大限に利用し、通信容量を改善した無線通信システムを提供する。

Description

明細書

無線通信システム、無線通信方法、及び無線通信装置技術分野

本発明は、空間多元接続及び空間多重伝送を用いる無線通信システムに関し、特に空間多重伝送に対応した移動局と、未対応の移動局が通信エリァ内に混在する場合に、伝搬環境やトラフィック状況等に応じて空間多元接続及び空間多重伝送の、同時あるいはどちらか一方の適用可能性を判定し適用する無線通信システム、無線通信方法及びその装置に関する。背景技術

近年、無線通信の大容量化、高速化への要求が高まりをみせており、有限な周波数資源の有効利用率向上させる方法の研究がさかんであり、その一つの方法として、空間領域を利用する手法が注目を集めている。空間領域利用技術のひとつは、ァダプティブアレーアンテナ (適応アンテナ）であり、受信信号に乗算する重み付け係数（以下、「重み」という。）により振幅と位相を調整することにより、所望方向から到来する信号を強く受信し、干渉波方向を抑圧することができ、これによりシステムの通信容量を改善することが可能となる。

また、空間領域を利用した別な技術として、伝搬路における空間的な直交性を利用することで、同一時刻、同一周波数、同一符号の物理チャネルを用いて異なるデータ系列を、 1) 異なる移動局に対して伝送する空間多元接続（以下、「s

DMA」という。但し、 S DMAは S p a c e D i v i s i on Mu 1 t i p i e Ac c e s sの略称である。）技術、 2) 同一の移動局に対して伝送する空間多重（以下、「SDM」という。但し、 S DMは S p a c e D i v i s i on Mu 1 t i p 1 e xの略称である。）技術がある。 S DMA技術は、特開 2002— 261670号公報や文献 T. 〇hg ane e t a 1 , "A s t udy on a c h ann e l a l l o c a t i on s c h eme wi t h a n ad ap t i v e a r r ay i n SDMA, ( I E E E 47 t h VTC, P ag e (s) : 725 - 729 v o l . 2 199 7) において情報開示されており、移動局間の空間相関係数が所定値よりも低ければ SDMAが可能であり、無線通信システムのスループット、同時ユーザ収容数を改善することができる。

一方、 S DM技術は、特表 2001— 505723号公報や文献 G. J. Fo s c h i n i , L ay e r e d s p a c e— t ime a r c h i t e c t ti r e f o r wi r e l e s s c o mm u n i c a t i o n i n a f ad i ng e nv i r onmen t wh e n u s i n g mu l t i— e l eme n t an t e nn a s, (B e l l L ab s Te c h. J , p p. 41 -59, Au t umn 1996) において情報開示されており、送信機及び受信機共に複数のアンテナ素子を備え、アンテナ間での受信信号の相関性が低い伝搬環境下において S DM伝送が実現できる。この場合、送信機の備える複数のアンテナから、アンテナ素子毎に同一時刻、同一周波数、同一符号の物理チャネルを用いて異なるデータ系列を送信し、受信機においては受信機の備える複数アンテナでの受信信号から異なるデータ系列を基に分離受信する。これにより、空間多重チャネルを複数用いることで多値変調を用いずに高速化の達成が可能である。 SDM伝送を行う場合、十分な S/N (信号対雑音比）条件下での送受信機間に多数の散乱体が存在する環境下では、送信機と受信機が同数のァンテナを備えた上で、アンテナ数に比例して通信容量の拡大が可能である。しかしながら、従来の S DM技術において、最大の空間多重数は送信側及び受信側のアンテナ数の少ない方に制限を受けるため、送受信のアンテナ数に偏りがある場合、伝搬環境によっては空間多重を効率的に利用できない場合がある。特に基地局側では、アンテナ素子数を移動局よりも多く設置することが可能であるため、基地局から移動局へ送信時には、基地局側の空間的な自由度に余力が生じる場合が生じる。また、移動局に S D Mを対応させるためには複数のアンテナと、複数の送信系または受信系と、空間多重された信号を分離するための信号処理部とが必要となり高コスト化する。このため、 S D Mに対応していない移動局も通信エリア内に混在することが考えられ、空間多重対応した移動局と未対応の移動局との混在下での空間多元接続方法が必要となる。また、 S D MAを行う場合、通常、指向性ビ一ムによる空間分割を用いる。その上でさらに S D Mを行う場合、ビーム間における空間相関性が高くなるため、一般には S D Mに適さない伝搬条件となってしまう。発明の開示

本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを備え適応的に指向性を可変できる基地局と、空間多重伝送に対応した空間多重対応移動局と、空間多重伝送に未対応の空間多重未対応移動局が通信エリァ内に混在した環境下で、所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、空間多重伝送と空間多元接続を同時に行うことを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信システムは、空間多重伝送に対応した空間多重対応移動局と、空間多重伝送に未対応の空間多重未対応移動局と、通信エリア内の空間多重伝送に割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行う部分空間直交化手段と、通信エリア内の空間多元接続に割当てられた空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記部分空間直交化手段の出力とに対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成するビーム形成部と、前記送信ビームを送信する複数のアンテナとを備える基地局とを有する。

また、本発明に係る無線通信システムにおける基地局装置の前記ビーム形成部が行う、千渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた空間多元接続移動局に対する前記送信データ系列や、前記部分空間直交化手段の出力から、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように前記送信ビームを形成する。

これにより、空間多重伝送と空間多元接続を同時に行い、空間領域を用いた多重化が可能な移動局を選択することができるので、空間多重を効率的に活用できる作用を有する。

本発明に係る無線通信方法は、基地局装置が、空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局に対するチャネル推定行列及び受信品質を基に、空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステツプと、前記基地局装置が前記空間多重伝送評価基準により前記空間多重対応移動局を空間多重伝送に割当て、当該割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行うステップと、前記基地局装置が前記空間多元接続評価基準により前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局を空間多元接続に割当て、当該割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信データ系列とに対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成し、前記基地局アンテナから送信するステップとを具備する。

また、本発明に係る無線通信方法は、基地局装置が N個のアンテナからアンテナ毎に既知信号を送信するステップと、空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局が、備える総数 M個のアンテナ毎に N個の前記既知信号の受信結果を用いて、 N X M個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、さらに受信品質を測定するステップと、前記空間多重対応移動局及び前記空間多重未対応移動局が、通信回線を介して前記チャネル推定行列及び前記受信品質を前記基地局装置に伝送するステップとをさらに有し、前記基地局装置の行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成が、割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信デ一夕系列とから、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように、前記送信ビームを形成することを特徴とする。

これによつて、チャネル推定値及び受信品質情報を基に空間多重伝送と空間多元接続の適用の判定を可能とする。

また、本発明に係る無線通信方法は、既知信号は N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に時分割多重により送信されることを特徴とし、基地局アンテナ毎のチャネル推定値を移動局で測定できるという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、既知信号は N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に符号分割多重により送信されることを特徴とし、基地局アンテナ毎のチャネル推定値を移動局で測定できるという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、既知信号は N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に時分割多重と符号分割多重との組み合わせてより送信されることを特徴とし、基地局アンテナ毎のチャネル推定値を移動局で測定できるという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局が M個のアンテナ毎に既知信号を基地局に送信するステップと、前記基地局が複数 N個の基地局アンテナ毎に前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号を基に N X M個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、さらに受信品質を測定するステツプと、基地局が前記チヤネル推定行列及び前記受信品質を基に空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップと、前記基地局が前記空間多重伝送評価基準により前記空間多重対応移動局を空間多重伝送に割当て、当該割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行うステップと、前記基地局が前記空間多元接続評価基準により前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局を空間多元接続に割当て、当該割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信データ系列とに対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成し、前記基地局アンテナから送信するステツプとを具備する。これによつて、チャネル推定値及び受信品質情報を基に空間多重伝送と空間多元接続の適用の判定を可能とする。

また、本発明に係る無線通信方法における基地局が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信デ一夕系列とから、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように、前記送信ビームを形成することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信方法は、受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、受信信号電力対干渉電力比、及び受信電力のいずれかを用いる。これによつて、移動局における受信品質を把握することができるという作用を有する。また、本発明に係る無線通信方法は、受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、及び移動局の移動速度とフェージング周波数推定値とのいずれか一方を用いることを特徴とし、移動局の移動状況に応じて空間多重伝送と空間多元接続の適用の判定を可能とする。

また、本発明に係る無線通信方法は、空間多重伝送評価基準を算出するステツプは、所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局を選択するステップと、選択された前記空間多重対応移動局の内、前記空間多重対応移動局での異なるアンテナ間で得られる N個のチャネル推定値間の空間相関係数を基に空間多重伝送数を決定するステップからなることを特徴とし、移動局における伝搬環境に応じて空間多重伝送と空間多元接続の適用の判定を可能とする。

また、本発明に係る無線通信方法は、基地局は空間多元接続された空間多重対応移動局または空間多重未対応移動局への送信ビームで送信するデータ系列には予め既知である既知信号を埋め込み、空間多元接続された空間多重対応移動局は、既知信号を基にチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を基に空間多重伝送された信号を分離受信することを特徴とし、移動局において空間多重伝送された複数の空間多重伝送された信号を分離受信するという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、空間多元接続評価基準を算出するステツプは、所定のスケジューリング手段により移動局を優先的に割当てるステップと、前記優先割当てされた移動局以外から所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局または空間多重未対応移動局を選択するステップと、選択された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局の内、前記優先割当てされた移動局におけるアンテナで得られたチャネル推定行列との空間相関係数が最小となるァンテナを備えた移動局を選択するステップからなることを特徴とし、所定の通信品質で空間多元接続が可能な移動局を選択できるという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、空間多元接続あるいは空間多重伝送する前記送信ビームを、所定の通信品質となるように電力制御する。これにより、所定の品質で基地局と移動局間の通信ができるという作用を有する。また、本発明に係る無線通信方法は、前記基地局装置からの前記空間多重未対応移動局に対する通信品質を、前記基地局装置からの前記空間多重対応移動局に対する通信品質よりも高く設定する電力制御を行うことを特徴とする。これにより、干渉除去性能が低い空間多重未対応移動局の受信品質を優先的に高めることでそれを補うことができるという作用を有する。

また、本発明に係る無線通信方法は、前記空間多元接続評価基準は、呼損が所定値よりも大きい場合、前記空間多重未対応移動局同士間の多元接続を優先することを特徴とする。これにより、空間多元接続を優先することで同時接続できる移動局数を増加させることができ、呼損が抑えられるという作用を有する。

本発明に係る基地局装置は、通信エリア内の空間多重伝送に割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行う部分空間直交化手段と、通信エリア内の空間多元接続に割当てられた空間多元接続移動局に対する送信デ一夕系列と、前記部分空間直交化手段の出力とに対し、移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成するビーム形成部と、前記送信ビームを送信する複数のアンテナとを有する。

また、本発明に係る基地局装置は、前記ビーム形成部が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた空間多元接続移動局に対する前記送信デ一夕系列や、前記部分空間直交化手段の出力から、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように前記送信ビームを形成することを特徴とする。これによつて、空間多重伝送と空間多元接続を同時に適用できる送信ビームを形成できるという作用を有する。

また、本発明に係る基地局装置のビーム形成部における重み付け処理は、空間多重対応移動局と空間多重未対応移動局が同時に空間多元接続割当てされた場合、空間多重未対応移動局に対しては最大比合成ビームを空間多重未対応移動局への送信ビームとし、空間多重対応移動局への送信ビームは、同時に接続する他の空間多重未対応移動局及び空間多重対応移動局への干渉を低減するビームを形成することを特徴とするこれによつて、空間的な干渉除去能力を持たない空間多重未対応移動局の受信品質を、空間多元接続される空間多重移動局よりも、優先的に高めた送信が可能となる。

また、本発明に係る基地局装置の前記ビーム形成部が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、同時に接続する他の前記空間多重未対応移動局及び空間多重対応移動局のチャネル推定行列に直交する前記送信ビームを形成することを特徴とする。

また、本発明に係る基地局装置は、空間多重対応移動局への送信データ系列に時空間符号化処理を行う時空間符号化手段をさらに有し、この時空間符号化された送信データ系列が部分空間直交化手段へ出力されることを特徴とする。これによって、伝送レートは低減するが、送信ダイバーシチ効果を加えた誤り訂正能力が付加されたことにより受信品質の改善が得られる。

また、本発明に係る基地局装置は、所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、空間多元接続移動局と、空間多重対応移動局とを割当てる判定部をさらに有する。これによつて、空間多元接続と、空間多重伝送の適用の判定が可能になる。

また、本発明に係る基地局装置は、前記空間多重伝送評価基準及び前記空間多元接続評価基準は、通信エリア内の移動局から受信するチャネル推定値および受信品質を基に算出されることを特徴とする。これによつて、チャネル推定値および受信品質を基に、空間多元接続と、空間多重伝送の適用の判定が可能になる。また、本発明に係る基地局装置は、前記空間多元接続移動局が空間多重対応移動局と空間多重未対応移動局との両方を含む場合、前記空間多重未対応移動局に対するチャネル推定行列の複素共役転置したものを用いて前記空間多重未対応移動局への送信ビームを形成し、前記空間多重対応移動局へは、同時に接続する他の前記空間多元接続移動局のチャネル推定行列に対し直交するように送信ビームを形成することを特徴とする。これによつて、空間多重未対応移動局は、基地局の複数アンテナからの複数の送信信号が最大比合成された受信信号を得ることが可能になる。

以上のように本発明によれば、複数のアンテナを備えた基地局を有する無線通信システムにおいて、特定の移動局との空間多重伝送とともに、別な移動局に対しての空間多元接続が可能な無線通信システム'を提供することで、基地局における空間的な自由度を効率的に利用し、無線通信システムの通信容量を改善する。また、通信エリア内のトラフィック状況等に応じて、空間多重方法（S D M、 S D MA) を適応的に変化させる制御方法を提供することで、 S D Mまたは S D MAによる空間多重技術、及びユーザダイバーシチ効果を有効に活用し、無線通信システムの通信容量を改善する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例 1における無線通信システムの構成を示す図である。図 2は、本発明の実施例 1おける基地局及び移動局の構成を示す図である。図 3 Aは、本発明の実施例 1における基地局の移動局割当て処理手順を示すフローチヤ一卜である。

図 3 Bは、本発明の実施例 1における移動局側の割当て処理手順を示すフローチャートである。

図 4 Aは、本発明の実施例 1おけるアンテナ個別パイロット信号の時分割送信でのフレーム構成を示す図である。

図 4 Bは、本発明の実施例 1おけるアンテナ個別パイロット信号の符号分割送信でのフレーム構成を示す図である。図 4 Cは、本発明の実施例 1おけるアンテナ個別パイロット信号の時間 ·符号分割送信でのフレーム構成を示す図である。

図 5 Aは、本発明の実施例 1おける空間多重チャネル個別パイロッ卜信号の時分割送信でのフレーム構成を示す図である。

図 5 Bは、本発明の実施例 1おける空間多重チャネル個別パイロット信号の符号分割送信でのフレーム構成を示す図である。

図 6は、本発明の実施例 2おける基地局の構成を示す図である。

図 7は、本発明の実施例 3おける基地局と移動局の構成を示す図である。図 8は、本発明の実施例 3おける基地局の別な構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例について、図 1から図 8を用いて説明する。

(実施例 1 )

図 1は、本発明の'実施例 1に係る無線通信システムの概略を示す図である。以下、基地局から移動局に向けての送信（以下、「ダウンリンク」という。）における空間多重を用いた通信方法について説明を行う。

図 1において、基地局 1は複数のアンテナ素子を備え適応的にアンテナ指向性を可変できるものであり、 S D M対応移動局 2— 1〜 2は空間多重に対応した複数の移動局であり、 S D M未対応移動局 3— 1〜 3は S D M伝送に未対応である複数の移動局であり、送信ビーム 4一 1〜 4は基地局 1からの通信を行う移動局に対する複数のビームであり、通信エリア 5は基地局 1が S D M対応移動局 2や S D M未対応移動局 3と通信可能なエリアである。なお、 S D M対応移動局 2の数及び S DM未対応移動局 3の数はこれに限定されるものではない。

本発明の無線通信システムは、通信エリア 5内に、通信可能な複数の S D M対応移動局 2及び S D M未対応移動局 3が混在しているときに、異なる移動局間に対して空間多元接続と、同一の移動局に対する空間多重とのどちらか一方、あるいは同時に行うことが可能である。そして、空間多重度の効率的利用を可能とする。なお、以下では S DM対応移動局 2または S DM未対応移動局 3を含めてナンバリングしたものを移動局 MS_mと表現する。なお、 mは通信エリア 5内における移動局数 N_ms以下の自然数をとる。基地局 1は、多数の SDM対応移動局 2 及び S DM未対応移動局 3から、 SDM、 S DMAの同時またはどちらか一方が可能かを判定し、基地局アンテナから複数の送信ビーム 4を形成する。これにより、基地局 1は、可能と判定された空間多重化、空間多元接続を実現する。

図 2は本実施例における無線通信システムの基地局 B S及び移動局 MSの詳細な構成を示している。なお、図 2では、個別ユーザ送信データ系列 211が 2つの空間多重チャネル（SCH 1、 SCH2) を用いて SDM対応移動局 MS iに伝送し、個別ユーザ送信データ系列 212が 1つの空間多重チャネル（SCH3) を用いて、 S DM未対応移動局 MS 2に伝送する場合を示しているが、これに限定されることはない。

図 2の基地局 BSにおいて、空間多重伝送評価基準算出手段 201は空間多重伝送に適するかを判定するための評価基準を算出するものであり、空間多元接続評価基準算出手段 202は空間多元接続に適するかを判定するための評価基準を算出するものであり、判定手段 203はそれらの評価基準値を用いて、 SDM、 S DMAを行う移動局の割り当てを判定する。また、ウェイト生成手段 204は判定手段 203の出力に基づき、伝搬路に適した指向性形成のためのウェイトを生成するものであり、多元接続制御手段 205は判定手段 203の出力に基づき所望の移動局のための送信データ系列の出力制御を行なうものである。ここでは、一例として移動局 MS iへの送信デ一夕系列 211、移動局 MS₂への送信データ系列 212の出力制御が行われる。空間多重伝送制御手段 16は判定手段 203 の出力に基づき、所望の移動局に対する空間多重伝送のための制御を行う。ここでは、一例として、 S DM対応移動局 MS 1への送信デ一夕系列 21 1に対し、空間多重のための制御が行われる。また、空間多重伝送制御手段 206は、 1つの送信データ系列に対し、空間多重数に応じた複数の送信データ系列を生成させる直並列変換手段 209と、直並列変換された送信データ系列（図では 2つの空間多重チャネル（SCH1、 SCH2) の場合を示す。）を空間的に直交させて送信するための部分空間直交化手段 2 10とからなる。

また、ビーム形成部 207は各空間多重チャネル3( 111〜3(：«：3に対しそれぞれ送信ウェイト Wi Wgを乗算するものであり、基地局アンテナ 208は複数 N t個（ただし、 N t>l) のアンテナ素子からなる。なお、送信ウェイト Wj はアンテナ素子数 N t個の要素（複素数値）を持つ列ベクトルからなる。

次に、 S DM対応移動局 MS 1の構成について説明する。

アンテナ 22 1は基地局 BSから送信された高周波信号を受信する移動局 MS 丄に備えられた複数 Ns ⁽¹⁾個のものであり、受信部 222は高周波信号をべ一スバンド信号に変換するものであり、空間多重分離手段 223はべ一スバンド信号から空間多重された信号を分離受信するものであり、デ一夕混合手段 224は分離受信された信号を混合し送信された元のデータ系列に復元するものであり、受信データ系列 225はデータ混合手段 224から出力される。

次に、 S DM未対応移動局 MS 2の構成について説明する。

移動局アンテナ 23 1は基地局 BSから送信された高周波信号を受信する移動局 MS₂に備えられたものであり、受信部 232は高周波信号から MS ₂の受信データ系列 233を出力する。

以下、本実施例における基地局 1と移動局 MSmとの通信の動作を説明する。図 3は、基地局 1及び移動局 MS _mの通信割り当てのための処理手順を示すフロ一チャートである。フレーム同期及びシンポル同期確立後に、 N t個のアンテナ素子及び送信系を備える基地局 1は、まず、それぞれの送信系から所定シンボル数 Npからなる既知信号系列（以下、「アンテナ個別パイロット信号 AP_k (t)」という。）を送信する（ステップ S 301) 。ただし、 kは基地局 1における送信系の番号であり、 k=l、 2 N t。また、 t =l Np。なお、基地局 1のアンテナ素子数 N tが十分多い場合、あるいは SDMにおける空間多重数が基地局 1のアンテナ素子数 N tよりも小さく制限されている場合、 N t個のすべての送信系を用いる必要はなく、一部のみを用いて、アンテナ個別パイロット信号を送信しても良い。

ここで、図 4 (a) 〜（c) は、アンテナ個別パイロット信号の送信タイミング（フレーム構成）を示す図である。図 4 (a)は、アンテナ毎にアンテナ個別パィロット信号である既知信号系列 A (401) の送信タイミングをずらし、時分割で送信することを示している。なお、アンテナ個別パイロット信号は同一のパターン、または PN信号等による互いに直交する符号系列を用いることを示している。図 4 (b) は、異なるアンテナから互いに直交する既知符号系列 B_k (4 02) を用いて、 '符号分割多重で送信することを示している。図 4 (C) は時分割送信と符号分割送信を組み合わせた方式を示す。すなわち、あるアンテナの組み合わせでは、同一時刻の時分割スロットを共有し、それぞれのアンテナ個別パィロット信号 A 1 (403) 、 A2 (404) は互いに直交する符号系列を用いて、符号分割多重で送信する。これにより基地局 1におけるアンテナ数が多い場合の時分割送信のオーバへッドを低減でき、また符合分割多重時の伝搬路における直交性の低減を緩和することができる。

一方、通信エリア 5内に存在する移動局 MS_mは、基地局アンテナ毎に伝送されるアンテナ個別パイロット信号 AP_k ( t) を分離受信し、チャネル推定値を算出する（ステップ S 321) 。さらには受信品質を測定する（ステップ S 32 2) 。

以下、これらステップ S 321とステップ S 322の動作を説明する。通信ェリア 5内に存在する第 m番目の移動局 MS_mは、 Ns (m) 個のアンテナと、 N s (m) 個の受信系を備えており、最大 Ns (m) 個の空間多重チャネルを S D M受信可能とする。なお、 mは通信エリア 5内における移動局数 N_ms以下の自然数である。ここで、 S DM未対応移動局 3は、 Ns (m) =1となり、 SDM対応移動局 2は Ns (m) >1となる。移動局 MSmは、第 k番目のアンテナ個別パイロット信号 AP_k (t) を、第: i番目のアンテナ及び受信系で受信した結果である r j、 _k ^(m) (t) (ただし、 j = l Ns (m) ) に対し、移動局 MS_mの内部で生成した AP_k (t) との相関演算を行い、（式 1) に示すような伝搬路のチャネル推定値 h^m (j、 k) を算出する。なお、 *は複素共役を行う演算子である。なお、この相関演算は複数回にわたるアンテナ個別パイロット信号 AP_k (t) の受信結果を保存し、平均化処理を行ってもよい。その場合は、移動局の移動速度が十分小さければ、雑音の影響を低減でき、チャネル推定品質を高めることが可能となる。最終的に、第 m番目の移動局 MS_mによるチャネル推定値は合計（アンテナ個別パイロット信号数 N t) X (移動局のアンテナ数 N s (m) ) 個算出される。

Np

h"'{j,k) = ^Ap _k ^t(t)ri{t) (1)

続いて、アンテナ個別パイロット信号毎、移動局のアンテナ毎の受信品質 P^m ( j、 k) を算出する。受信品質は受信信号電力、 S I R (信号電力対干渉電力比）、 SNR (信号電力対雑音電力比）等の適用が可能であり、以下では SNRを用いた場合の例を示す。アンテナ個別パイロット信号 AP_k ( t ) を用いて SNRを評価する場合、信号電力を S^m ( j、 k) = I h^m (j、 k) l ²/Npとし、（式 2) で示す雑音電力 N^m (j、 k) を用いて受信品質 P^m (j、 k) 、すなわち S NR評価（=S^m (j、 k) /N^m (j、 k) ) が可能である。

= 2 ^(ί) - t=l " (ゾ，ん) |² ( ² ) 以上がステップ S 321とステップ S 322の動作である。

次に、移動局 MSmは算出されたチャネル推定値 h^m (j、 k) 及び受信品質 P^m (j、 k) を、通信チャネルを介し基地局 1へフィードバックする（ステップ S 323) 。なお、受信品質に関しては、（アンテナ個別パイロット信号数 N t) X (移動局のアンテナ数 Ns (m) ) 個の全てをフィードバックする代わりに、フィードバック情報の削減のため、（式 3) で示される P s (m) を基地局アンテナ数 N 1：、及び移動局アンテナ数 Ns (m) にわたり平均化したものを、通信チャネルを介し基地局 1へフィードバックすることも可能である。

以下では受信品質として P s (m) を伝送する方式について説明する。なお、ここでは、（式 3) に示すように受信品質 P^m (j、 k) の平均値を算出しているが、中央値あるいは最大値等を用いてもよい。また、さらなるフィードバック情報量の削減のため、チャネル推定値!！"¹ (j、 k) 及び受信品質 P^m (j、 k) を所定間隔で量子化したテーブルを基地局、移動局側で共有し、そのテーブル番号を受け渡すようにしてもよい。

1

O^T) 、∑∑ ( り (³⁾

一方、基地局 1において、空間多重伝送評価基準算出手段 201及び空間多元接続評価基準算出手段 202が、チャネル推定値 h^m (j、 k) 及び受信品質情報 P s (m) 213に関するフィードバック情報を受信したか否かをチェックし (ステップ S 302) 、受信している場合、判定手段 203がそれらから算出した出力結果を基に優先割当移動局を決定する (ステップ S 303) 。この移動局を優先的に割当てるスケジユーリング方法としては、 SIRに基づくバケツトスケジユーリングである、 Maximum CIR法や Proport ional Fairness法等があり、文献 A. Jalal i et al, "Data Throughputput of CDMA-腿 a High Ef ficeincy - High Dat a Rate Personal Commnunication Wireless System, " IEEE VTC2000 - Spring, pp. 1854-1858において情報開示されている。ここでは、第 A番目の移動局 M S _Aが優先割り当てされ、移動局個別（ユーザ個別）の通信を開始するものとする。次に、基地局 1の判定手段 2 0 3は、優先割当された移動局 MS_Aが SDM伝送可能かどうかを空間多重伝送評価基準算出手段 2 0 1で算出した評価値を基に判定する（ステップ S 3 04) 。判定手段 2 0 3は、 SDM未対応移動局 3であるならば、 S DMA可能な移動局を探索する（ステップ S 3 0 6) 。

一方、 S D M対応移動局 2ならばフィ一ドバックされた伝搬路のチヤネル推定値 h^A (j 、 k) を用いて、 SDM対応処理を行い（ステップ S 3 0 5) 、続いて S DMA可能な移動局を探索する（ステップ S 3 0 6)。ただし、 k= 1

N tであり、 j = l N s (A) である。判定の結果、 Nc個の空間多重チャネル数が使用されるものとする。ただし、 l≤Nc<N s (A) を満たす自然数である。ここで、 SDM対応処理は、移動局 MS_Aに関するチャネル推定値 h^A (j 、 k) を（式 4) のように行列表記し、 H (A) を特異値分解することで得られる N s (A) 個の特異値 A jを算出し、所定値を超える特異値の数により空間多重チャネル数を判定することが可能である。ここで、 j = l

N s (A) である。また、別な方法としては H (A) の（N s (A) — 1) 個の行ベクトル間の相関係数（以下、空間相関係数）を算出し、所定値以下となる個数を空間多重チャネル数としても良い。

また、 SDMA可能な移動局の探索 (ステップ S 3 0 6) は、基地局 1にフィードバックされたチャネル推定値あるいは受信品質情報を基に行う。まず、第 A 番目の移動局 MS _Aの受信品質情報 P s (A) を除く、受信品質情報 P s (m) を用いて、所定レベルを超える品質の移動局を第 1段階目に選択する。所定レべルの設定として、所定のマージン値 Cを用いた P s (m) >P s (A) +Cのように設定してもよい（ただし、 mは A以外の通信エリ 75内の移動局番号を示す）この場合、第 A番目の移動局 MS _Aよりも受信品質が高い移動局を選択することができる。基地局 1の送信電力制御を行う場合、基地局 1からの送信電力は第 A番目の移動局 M S _Aよりも低く設定することが可能であり、移動局 M S Aに対する与干渉を低減できる。

次に、既に割当てられた移動局 MS_Aでのチャネル推定値 h^A (j、 k) と、第 1段階で選択された移動局間のチャネル推定値 h^m (j、 k) との空間相関係数 SC (m、 A) を（式 5) あるいは（式 6) を用いて算出する。ここで、 *は複素共役を示す。ここで、 mは、第 1段階で選択された移動局の番号を示す。

SC_(m,A) = _ 1 _ Ψ ¾ ; ( 5 )

N_s (m)N_s (A)N_t ή i_x ^ _jm， (j_A,k)

SC_(→- 丽 f ( )] H， (6) 第 1段階で選択された全ての対象移動局 MS_mに対し、（式 5) または（式 6) による空間相関係数の演算を空間多元接続評価基準算出手段 202において行い、第 A番目の移動局 MS_Aに対し、最も空間相関 SC (m、 A) が低い移動局 MS_m が、所定の空間相関係数値を下回っているか否かを判定する (ステップ S 307)。下回っている場合、空間多元接続移動局（第 B番目の移動局とする）として選択し、さらに空間多元接続移動局が SDM対応移動局 2かどうかを判定する（ステップ S 308) 。もし、 S DM未対応移動局 3ならば、再度、 S DMA可能な移動局 MS_mを探索する（ステップ S 306) 。 SDM対応移動局 2ならば、フィードバックされた伝搬路のチャネル推定値 h^B (j、 k) を用いて、ステップ S 305と同様な方法を用いて S DM対応処理を行う（ステップ S 309) 。ただし、 k=l N tであり、 j =l N s (B) である。判定の結果、 Nc ^(B)個の空間多重チャネル数が使用されるものとする。ただし、 1< Nc ^(B) <Ns (B) を満たす自然数である。判定後、再度、 S DMA可能な移動局 MS_mを探索する（ステップ S 306) 。

なお、ステップ S 306において、既に複数の移動局 MS_mが割当てられている場合に、 S DMA可能な移動局 MS_mを探索する際には、 SC (m、 A) の代わりに、（式 7) に示す MS C (m) を用いる。 MSC (m) は、既に割当てられた移動局 A， B, C, . . . に対し最大の SC (m、 k) を与える。ただし、 kは既に割当てられた移動局 MS_A， MS_B, MS_C, . . . の番号を与える。

MSC(m) = max SC(m,k) (7)

次に、ステップ S 307において、 S DMA可能な移動局 MS_mが存在しないと判定した場合は、それ以上の空間多元接続は行わずに S DMを行うかどうかの通知（空間多重数を通知）を含めた通信開始通知を、割当てられた所定の移動局 MSJこ対して行う（ステップ S 310) 。

次に、基地局は移動局 MS_mに対する個別ユーザチャネル送信を開始する（ステツプ S 31 1) 。一方、所定の移動局 MS_mは、基地局 1からの通信開始通知を受信すると、個別ュ一ザチャネル受信のための処理を行い（ステップ S 324)、その後の送信されてきた信号を個別ユーザチャネルの受信を開始する（ステップ S 325) 。なお、 SDMA割当てされた各移動局 MS_mへの送信電力は、所定の受信品質が得られるように送信電力制御を行う。

なお、 S DM対応移動局 2と SDM未対応移動局 3間で、 S DMAを行う場合、 S DM未対応移動局 3は、空間領域での干渉抑圧ができない。このため、 SDM 未対応移動局 3は目標とする受信品質を S DM対応移動局 2よりも高く設定することにより、 S DMA時における受信品質を確保することができる。

以上のように、 SDM移動局 2と S DMA未対応移動局 3とが通信エリア 5内に混在する場合においても、移動局 MSmがアンテナ個別パイロッ卜信号を用いてチャネル推定値及び受信品質情報を、基地局 1側にフィードバックすることにより、基地局 1は S DMと S DMAの同時あるいはどちらか一方を組み合わせた空間領域を用いた多重化の可能な移動局 MS_mを選択することができ、空間多重を効率的に活用することができる。

次に、上記の通信割当て処理行った後の、移動局 MS及び基地局 B Sにおける指向性制御動作について、説明を行う。

第 n番目の移動局 MS _nへの第 k番目の空間多重チャネルにおける送信データ系列を S_k ⁿ ( t) とする（ただし、 tは時刻を表す）。ここで、 nは空間多元接続を行う移動局数 Nd以下の自然数、 kは第 n番目の移動局 MS _nに対する空間多重数 Nc (ⁿ)以下の自然数である。また、 l≤N c ⁽ⁿ⁾ <N s ("である。第 n番目の移動局 MS _nにおける第 p番目のアンテナで受信したチャネル推定値を hⁿ

(p、 m) とする。' このチャネル推定値 hⁿ (p、 m) は、移動局 MS_nから基地局 B Sにフィードバックされた第 m番目の基地局アンテナからのアンテナ個別パィロット信号 A P_m ( t) に対するものである。なお、 mは基地局アンテナ数 N t以下の自然数、 pは第 n番目の移動局 MS_nにおけるアンテナ数 N s ⁽ⁿ⁾以下の自然数である。ここで、第 n番目の移動局 MS _nに対するチャネル推定行列 Hⁿを

(式 8) のように定義する。

図 2において、ウェイト生成手段 2 04は、（式 8) に示すチャネル推定行列

Hⁿを用いて送信ウェイトを生成する。ここで、第 j番目の空間多重チャネルに対する送信ウェイトベクトル Wjは、（式 9) のように、第 j番目以外の S DM

Aされる他ユーザ nに対し、干渉を生じないビーム形成を行う。 nは第 j番目を除く SDMAを行う移動局の総数 Nd以下の自然数である。また、第 n番目の移動局 M S _nのみが割当てられ S D M Aを行わない場合は、その移動局の空間多重数が N c ⁽ⁿ⁾であるときは、基地局アンテナ 2 0 8のうちから N c ⁽ⁿ⁾個のアンテナを選択して送信する。

なお、（式 9) は移動局間の送信信号が干渉しあわない直交条件を用いているが、このほかに、（式 1 0) で示されるような最小二乗誤差規範（謹 SE: Minim urn Mean Squere Error) によるウェイト生成方法を用いてもよい。ここで、 y _njは、第 j番目の移動局 MS jへの送信信号が、第 n番目の移動局 MS_nで受信される信号成分である。

Wj = argmin y_nj - H" W f , (j≠ n) (1 0)

ビーム形成部 207は、ウェイト生成手段により生成された、 SDM及び SD MAに用いる空間多重チャネルの総数 T cに等しい数の送信ウェイトべクトル W

」·= [^^、 W_{j 2} W_jNt] ^Tを用いて（ただし、 jは空間多重チヤネルの総数 Tc以下の自然数、 Tはベクトル転置を示す）、第 j番目の空間多重チャネルの送信データ系列 SCH ^(j)を基地局アンテナ数分（N t) だけ複製し、送信ウェイトべクトルの各要素を乗算し、基地局アンテナ 208から送信する。以上のように、（式 9) を満足する送信ウェイト Wjを生成することで、空間多重チャネル数 Nc ^(A)= 1である第 A番目の移動局 MS_Aに向けた送信ウェイトが Wjである場合、. （式 1 1) のように表せるチャネル推定値 C_Aで受信される。また、空間多重チャネル数 Nc ^(B)>1である第 B番目の移動局 MS_Bに向けた送信ウェイ卜が Wj、 W_{j + 1}、 W_{j +Nc (B)} である場合、（式 12) のように表せる（Ns (^B) XNc ^(B) ) 次のチャネル推定行列 C_Bで受信される。

部分空間直交化手段 2 1 0は、第 B番目の移動局 MS_Bに対し SDM伝送する場合に、空間多重チャネル数 Nc ^(B)>1である第 B番目の移動局 MS_Bに向けた送信ウェイトが Wj、 W_{j + 1}、 W_{j +Nc} (_B) であるとすると、（式 1 2) のように表せる（N s ^(B) XNc ^(B) ) 次のチャネル推定行列 C_Bで受信される。また、予め（式 1 3) に示すように C_Bを特異値分解し、得られる特異値の大きい順に Nc ^(B)個選択する。そして、それらの特異値 λ_1ίに対応する右特異値ベクトルからなる右特異値行列 Vs= V₂ V_{Nc (B)}] を用いて、（式 1

4) に示すように空間多重チャネルのデ一夕系列 S (t) = [S_X ^B (t) S (t) . . . S_{Nc (B)} ^B (t) ] ^Tに対し、右特異値行列 Vsを左から乗算し、信号系列 S₂ (t) を算出する。ここで、 k=l〜Nc ^(B)である。ビーム形成部 2 07は3₂ ( t) の Nc (^B)個の要素に対し、それぞれ送信ウェイト Wj、 W_{j +}い W_j+Nc ） ^を乗算する。ここで、（式 13) において、 Uはチャネル推定行列 C_Bの左特異値べクトルから構成されるュニタリ行列、 Vはチャネル推定行列 C_B の右特異値べクトルから構成されるュニタリ行列、 Qは対角成分を特異値とする対角行列である。

なお、受信部 222は部分空間直交化手段 210を省略する構成でも可能であり、その場合、（式 14) における V sは Nc次単位行列となる。

H^A W_j = C_A (11)

H^A [W_jW_j+l...W_j+Nc{n)_₁ ^C_B (12)

「

C_B = UE ^ff = U (13)

^( = ^( (14)

以上が基地局 1の動作説明である。

次に、 301^対応移動局1\13₁₁では^^じ（ⁿ⁾個の空間多重チャネルを分離受信するために、また S DM未対応移動局 MS _nでは同期検波受信のために空間多重チャネル毎に既知信号系列（以下、空間多重チャネル個別パイロット信号） CP_k (t) を埋め込んで送信する。ここで、 kは空間多重チャネルの総数 Tc以下の自然数である。ただし、送信信号が差動符号化され、遅延検波を適用する場合は、このような空間多重チャネル個別パイロット信号の送信は不要である。

図 5 (a) 、 (b) は空間多重チャネル個別パイロット信号 CP _k (t) の送信方法（フレーム構成）を示している。図 5 (a) は、空間多重チャネル個別パィロット信号系列 A_k (501) の送信タイミングをずらし時分割で送信する方法を示している。アンテナ個別パイロット信号は同一のパターン、または PN (擬似ランダム信号）信号等による互いに直交する符号系列を用いる。図 5 (b) は異なる、空間多重チャネルから互いに直交する符号系列である空間多重チヤネル個別パイロット信号系列 B_k (502) を用いて、符号分割多重で送信する方法を示している。また、図 4 (c) で説明したように時分割送信と符号分割送信を組み合わせた方法も可能である。

次に、第 n番目の S DM対応移動局 MS _nは、移動局 MSにおける受信動作について説明する。

まず、 Ns (ⁿ⁾個の移動局アンテナ 221は空間多重された高周波信号を受信する。 '

Ns (ⁿ)個の受信部 222は、受信した N s (ⁿ⁾個のそれぞれの高周波信号に対し、周波数変換後に直交検波により I信号、 Q信号からなる複素ベースバンド信号 Γ」· （ⁿ) (t)を Ns (ⁿ)個出力する。（ただし、 jは Ns (ⁿ⁾以下の自然数。 ) 次に、空間多重分離手段 223が SDM対応移動局 MS_nに対する Nc (ⁿ)個の空間多重チャネルを分離する。

この空間多重チャネルの分離方法は、 1) チャネル推定行列の逆行列を利用する方法（ゼロフォーシング手法）、 2) 最尤推定（結合推定）、 3) V-BLA ST等の手法の適用が可能である。以下では、 1) の方法を用いた場合の動作について説明を行う。

まず、空間多重チャネルに個別に埋め込まれた空間多重チャネル個別パイロット信号 CP_k (t) を用いることで、（式 15) に示すようにそれぞれの空間多重チャネル毎にチャネル推定値 hⁿ (j、 k) を算出する。ここで kは SDM対応移動局 MS _nに向けて送信される空間多重チャネル数 Nc ⁽ⁿ⁾個以下の自然数である。なお、 *は複素共役演算子であり、空間多重チャネル個別パイロット信号 CP_k ( t) のシンボル数を N_Qとする。得られた空間多重チャネル毎にチャネル推定値 hⁿ (j、 k) を構成要素とする（式 16) に示すチャネル推定行列 Hⁿを生成し、その一般逆行列（H¹¹) —¹を受信信号ベクトル R二 [_{r i} ⁽ⁿ⁾ (t)、 r ₂ ⁽ⁿ⁾

(t) r_{Ns (n)} (ⁿ⁾ (t)] ^Tに左から乗算することで、それぞれの空間多重チャネルを分離受信する。なお、移動局 MS _nへの空間多重数及び空間多重チヤネル個別パイロット信号の種別に関しては、予め基地局 BSから移動局 MS_n 制御チヤネル等を通じて通知がなされる。

h"(l,l) h"(l,2) … h"(l,N^ⁿ⁾)

み"（2,1) A" (2,2) ... hⁿ(2,N_c ⁽ⁿ⁾)

H" (1 6)

なお、空間多重分離の別な方法として、第 B番目の移動局 MS _Bに対し S DM 伝送する場合に、部分空間直交化手段 2 1 0を用いたとき、（式 13) に示すように C_Bの特異値分解で得られる特異値から大きい順に Nc個選択し、それらの特異値に対応する左特異値べクトルからなる右特異値行列 U s = [U_X U₂

U_{Nc (B)} ] を用いて、その複素共役転置した行列（Us) ^Hを受信信号ベクトル R= [r, ^(B) (t), r₂ (^B) (t) r _{Ns (B)} ^(B) (t)] ^Tに左から乗算する方法がある。これにより、それぞれの空間多重チャネルを分離受信することができる。この場合、予め右特異値行列 U sを移動局 MS _Bに対し通信回線を介して通知しておく。また、この方法を用いる場合、伝搬チャネル変動補償も同時に行われるため、空間多重チャネル個別パイロット信号の送信は不要となる利点がある。なお、移動局 MS _nへの空間多重数及び空間多重チャネル個別パイ口ット信号の種別に関しては、予め基地局 B Sから移動局 MS _nへ制御チャネル等を通じて通知がなされる。

次に、 SDM未対応移動局 MSェの受信動作について説明する。受信部 222は、アンテナにより受信された高周波信号を適宜周波数変換し、遅延検波、準同期検波、あるいは、同期検波を用いて、受信動作を行う。受信信号は、図示されない復号部により符号判定、復号化されユーザ送信データを復元する。なお、 S DM未対応移動局 MSェは、空間多重アクセスのため、同一干渉波成分が高くなることが予想されているが、干渉除去のために樋口他、電子情報学会技術報告 RCS 2000- 134 (2000) で開示されている文献等に記載のマルチパス干渉キャンセラ一を搭載することで、同一干渉成分を除去することができる。そして、除去後の受信信号を、復号部により符号判定、復号化されユーザ送信データを復元することで高品質な受信性能を得ることができる。以上のように本実施例では、基地局 BSにおいて S DMと S DM Aが組み合わされて送信するための、移動局の割り当てを行い、その移動局は送信指向性制御方法、及び移動局における空間分離受信方法を行っている。これにより、基地局が特定の移動局との空間多重伝送とともに、伝搬環境に応じて別な移動局に対しての空間多元接続を行うことが可能となり、基地局における空間的な自由度を効率的に利用することができ、 S DMまたは S DMAによる空間多重技術及びユーザダイバーシチ効果を有効に活用し、無線通信システムの通信容量を改善することが可能になる。

なお、本実施形態をマルチキヤリァ伝送方式の無線通信システムに適用することも同様に可能である。この場合、 1) 複数サブキャリアの内の 1つ（例えば、中心周波数に付近のサブキャリア等）を用いて、実施例 1と同様な動作を行いサブキャリア共通の 1つの送信ビームを形成する方法、 2) 複数サブキャリアの一部あるいは全てを用いて、実施例 1と同様な動作、すなわち、それぞれのサブキャリ毎にチャネル推定値算出、受信品質推定を行い、基地局 1にそれらの情報をフィードバックし、空間相関係数の算出に基づき SDM、 S DMAを行う移動局 MS_mの割当てを行う方法が可能である。なお、空間相関係数算出時には、サブキャリア毎に、実施例 1と同様に空間相関係数を算出し、それらの平均あるいは中央値、あるいは最大値、最小値等の代表値を最終的な空間相関係数として、移動局 MS_mを割当てる。また、サブキヤリ毎に送信ビームを形成する送信ビーム形成方法により、本実施例を同様に適用することができる。

なお、本実施例において、 SDMあるいは SDMAをトラフィック状況に応じて、移動局 MS_mの割当て処理を適応的に変化させることもできる。通信エリア 5内に多数の移動局 MS_mが存在し、呼損が所定レベルより多く発生する場合は、図 3における SDM対応処理（ステップ S 305、 S 309) を省略する処理により、 SDMよりも SDM Aが可能な移動局割当てを優先することができる。この場合、同時に通信が可能な移動局数を増大できるという効果が得られる。

また、通信エリア 5の大小（またはセル半径）.に応じて、移動局 MS_mの割当て処理を適応的に変化させることも可能である。この場合、マクロセルのように一般的に基地局アンテナ高が周辺建物よりも高い場合は、送受信間の見通しが確保できる通信エリア 5内の場所率が比較的高くなるため、 S DMよりも S DMA に適した伝搬環境下となる。このため、図 3における S DM対応処理（ステップ S 305、 S 309) を省略する処理により、 SDMよりも SDMAが可能な移動局割当てを優先させる。

なお、本実施例では、基地局 1から移動局 MS_mに向けての送信（ダウンリンク）における空間多重を用いた通信方法について説明を行ったが、移動局 MS_m から基地局 1への送信（アップリンク）においても、同様に適用することが可能である。この場合、移動局 MS_mの備えているアンテナ毎にアンテナ個別パイ口ット信号を時間分割、あるいは符号分割して基地局 1に送信し、基地局 1において、それぞれのアンテナ個別パイロット信号のチャネル推定値と受信品質を算出する。これにより、移動局 MS_mからのそれらのフィードバック情報を用いることなく、図 3を用いて説明したものと同様な動作により移動局 MS_mの SDMあるいは S D MAの割当てが可能となる。

なお、本実施例では、基地局 1から移動局 MS _mに向けての送信（ダウンリンク）におけるチャネル推定値及び受信品質情報は、基地局 1に対し通信回線を介してフィードバックし、 TDD (T i me D i v i s i on Du l e x) を用いる無線通信システムにおいては、同一周波数を伝送媒体として用いるので、伝搬路の相反性から、移動局 M S _mの備えているァンテナ毎にアンテナ個別パイロット信号を時間分割、あるいは符号分割して基地局 1に送信し、基地局 1において、それぞれのアンテナ個別パイロッ卜信号のチャネル推定値と受信品質を算出する。これにより、移動局 MS_mからのそれらのフィードバック情報を用いることなく、図 3を用いて説明した通信割り当て処理と同様な動作により移動局 M S_mの S DMあるいは S DMAの割当てが可能となる。また、 TDDにおけるァップリンクへの本実施例の適用も同様に可能である。

なお、受信品質情報として、本実施例で説明を行った SNR等の受信品質の他に、移動局 MS _mの推定移動速度、ドップラー周波数推定値等の移動局 MS„₁のモビリティに関連する評価値を組み合わせてもよい。この場合、受信品質情報のフイードバック、あるいは SDMA、または S DM割当て処理により遅延が生じるが、所定のモビリティ以上の移動局は、 SDMA、または S DM割当て処理を行わないという判定動作を図 3におけるステップ S 306に加えることで動作が可能となる。

(実施例 2)

図 6は、本発明の実施例 2に係る基地局装置の構成を示す図である。本実施例では、 S DM対応移動局と S DM未対応移動局がエリァ内に混在している無線通信システムにおいて、 S DM未対応移動局を優先して通信を行う場合の空間的なチャネルの形成方法について説明する。

図 6に示す基地局 B Sの構成は、実施例 1で用いた図 2におけるウェイト生成部 204の代わりに、 S DM未対応移動局用ウェイト生成手段 601及び SDM 対応移動局用ウェイ卜生成手段を設けている点が異なり、これによる送信ビーム生成方法が異なる。以下、実施例 2と異なる部分を主に説明し、実施例 1と同様な部分に関してはその説明を省略する。なお、実施例 1と同様に、ダウンリンクにおける空間多重を用いた移動局 MSの通信割当て処理行った後の、移動局 MS 及び基地局 B Sにおける指向性制御方法について説明する。

第 n番目の移動局 MS _nへの第 k番目の空間多重チャネルにおける送信データ系列を S_k ⁿ (t) とする（ただし、 tは時刻を表す）ここで、 nは空間多元接続を行う移動局数 N d以下の自然数、 kは移動局 M S _nに対する空間多重数 N c

(ⁿ⁾以下の自然数である。また、 l≤Nc ⁽ⁿ⁾ <N s ⁽¹⁾である。第 n番目の移動局 MS _nの第 p番目のアンテナで受信した場合のチャネル推定値を hⁿ (p m) とする。このチャネル推定値 hⁿ (p m) は、移動局 MS _nから基地局 BSにフイードバックされた第 m番目の基地局アンテナ 208からのアンテナ個別パイ口ット信号 AP_m ( t) に対するものである。なお、 mは基地局アンテナ数 N t以下の自然数、 pは第 n番目の移動局 MS_nにおけるアンテナ数 Ns ⁽ⁿ⁾以下の自然数である。ここで、第 n番目の移動局 MS _nに対するチャネル推定行列 Hⁿを（式

8) のように定義する。

S DM未対応移動局用ウェイト生成手段 601は第 s番目の S DM未対応移動局 MS _sに対する送信ウェイトベクトル Ws (H ^(s) ) ^Hを生成し、 SDM対応移動局用ウェイト生成手段 602に出力する。ただし、 ^Hは複素共役転置を表す。この送信ウェイトべクトル Wsにより、第 s番目の S DM未対応移動局 MS _sでは、基地局 B Sの複数アンテナからの複数の送信信号が最大比合成された受信信号が得られる。

S DM対応移動局用ウェイト生成手段 602は、 S DM対応移動局 MS jの第 j番目の空間多重チャネルに対する送信ウェイトべクトル Wjが、（式 9) のように、第 j番目以外の S DMAされる他ュ一ザ nに対し、干渉を生じないビーム形成を行う。 nは S DMAを行う移動局の総数 Nd以下の自然数である。これにより、空間多重チャネル数 Nc ^(A) = 1である第 A番目の移動局 MS_Aに向けた送信ウェイトが Wjである場合、（式 10) のように表せるチャネル推定値 C_Aで受信される。また、空間多重チャネル数 Nc (^B)〉1である第 B番目の移動局 M S_Bに向けた送信ウェイトが W_;.、 W_{j +1}、 W_{j+Nc (B)} — である場合、（式 12) のように表せる（Ns ^(B) XNc ^(B) ) 次のチャネル推定行列 C_Bで受信される。ここで、部分空間直交化手段 210は、第 B番目の移動局 MS_Bに対し SDM伝送する場合に、空間多重チャネル数 Nc (^B) >1である第 B番目の移動局 MS_B に向けた送信ウェイトが Wj、 W_{j +}い W_{J +Nc (B}) であるとき、（式 12) のように表せる（Ns ^(B) XNc ^(B)) 次のチャネル推定行列 C_Bで受信される。予め（式 13) に示すように C_Bを特異値分解し、得られる特異値の大きい順に N c ^(B)個選択し、それらの特異値 A_kに対応する右特異値ベクトルからなる右特異値行列 Vs= V₂ V_Nc (_B) ] を用いて、（式 14) に示すように空間多重チャネルのデータ系列 S (t) = [S (t) S₂ ^B (t) . . . S _{Nc (B)} ^B (t) ] ^Tに対し、右特異値行列 Vsを左から乗算し、信号系列 S₂ (t) を算出する。ここで、 k= l〜Nc (^B)である。

次に、ビーム形成部 207が S 2 ( t) の Nc (^B)個の要素に対しに対し、それぞれ送信ウェイト Wj、 W_{j +}い W_j+Nc ） —丄を乗算する。ここで、（式 13) において、 Uはチャネル推定行列 C_Bの左特異値ベクトルから構成されるュニタリ行列、 Vはチャネル推定行列 C_Bの右特異値べクトルから構成されるュニタリ行列、 Qは対角成分を特異値とする対角行列である。なお、部分空間直交化手段 210を省略する構成でも可能であり、その場合、（式 14) における Vsは N c次単位行列となる。

移動局 MS _πでの動作は、実施例 1と同様である。以上のように、基地局 B Sにおいて S D Mと S D MAが組み合わされて送信される場合について、実施例 1とは異なる S D M未対応移動局へのビーム形成方法を用いる無線通信システムについて説明を行った。本実施例により、基地局は S D M未対応移動局に対しては、複数アンテナからの複数の送信信号が最大比合成される受信信号が得られる送信ビームを用いる。これにより、 S D M未対応移動局への受信品質をあるレベルにおいて確保した状態で、 S D M Aを可能とすることができる。一方、 S D M対応移動局への干渉度は増加するが、 S D M対応移動局には備えた複数アンテナにより空間領域を用いた干渉除去が可能であるため、干渉に対する耐性が S D M未対応移動局よりも高い。これにより、無線通信システムとしてのスル一プットの減少を小さい範囲で納めることができる。

なお、本実施例をマルチキャリア伝送方式の無線通信システムに適用することも同様に可能である。この場合、 1 ) 複数サブキャリアの内の 1つ（例えば、中心周波数に付近のサブキャリア等）を用いて、サブキャリア共通の 1つの送信ビームを形成する方法、 2 ) 複数サブキャリアの一部あるいは全てを用いて、それぞれのサブキヤリァ毎のアンテナ個別パイ口ット信号に対するチャネル推定値を基に、サブキヤリ毎に送信ビームを形成する送信ビーム形成方法により、本実施例を同様に適用することができる。

(実施例 3 )

図 7は、本発明の実施例 3に係る基地局装置の構成を示す図である。本実施例において、空間多重伝送制御手段 7 0 1が空間多重伝送されるチャネル間で時空間符号化を施す時空間符号化手段 7 0 2を設けている点が、実施例 1と異なる。以下、実施例 1と異なる空間多重制御手段 7 0 1の部分を主に説明する。また、実施例 1と同様にダウンリンクにおいて空間多重を用いた移動局 M Sの通信割当て処理を行った後の、移動局 M S及び基地局 B Sにおける指向性制御方法について図 7を用いて説明を行う。以下、実施例 1と同様にダウンリンクにおいて空間多重を用いた移動局 MSの通信割当て処理行った後の、移動局 MS及び基地局 B Sにおける指向性制御方法について図 7を用いて説明を行う。

第 n番目の移動局 MS _nへの第 k番目の空間多重チャネルにおける送信デ一夕系列を S_k ⁿ (t) とする（ただし、 tは時刻を表す）。ここで、 nは空間多元接続を行う移動局数 N d以下の自然数、 kは移動局 M S _nに対する空間多重数 N c (ⁿ⁾以下の自然数である。また、 l≤Nc ⁽ⁿ⁾ <N s ⁽¹⁾である。第 n番目の移動局 MS _nの第 p番目のアンテナで受信した場合のチャネル推定値を hⁿ (p、 m) とする。このチャネル推定値 hⁿ (p、.m) は、移動局 MS _nから基地局 BSにフイードバックされた第 m番目の基地局アンテナ 208からのアンテナ個別パイ口ット信号 AP_m (t) に対するものである。なお、 mは基地局アンテナ数 N t以下の自然数、 pは第 n番目の移動局 MS_nにおけるアンテナ数 Ns ⁽ⁿ⁾以下の自然数である。ここで、第 n番目の移動局 MS_nに対するチャネル推定行列 Hⁿを（式 8) のように定義する。 .

時空間符号化手段 702は、図示していない所定の誤り訂正符号化処理、インターリーブ処理、変調位相平面上へのシンポルマッピング処理を施した後の、空間多重を行う移動局 MS 1に対する送信データ系列 211に対し、時空間符号化処理を施した空間多重チャネルのデ一夕系列 S (t) -[[S₁ ^B(t) S₂ ^B (t)... S_{Nc (B)} ^B (t) ] を出力する。時空間符号化及びその復号方法に関しては、 B.V ucetic, J. Yuan, "Space-Time Coding", J.Wiley & Sons Ltd(2003) において、 S TBC (Space-Time Block Coding), STTC (Space-Time Trellis coding), ST Turbo TC (Space-Time Turbo Trellis Codes)等の手法が情報開示されており、ここでは詳細説明を省略する。時空間符号化を施すことにより、伝送レートは低減するが、ダイバーシチ効果により受信品質の改善効果が得られる。

部分空間直交化手段 210は、第 B番目の移動局 MS _Bに対し S DM伝送する場合に、空間多重チャネル数 Nc ^(B)>1である第 B番目の移動局 MS_Bに向けた送信ウェイトが W_{j + 1}、 W_{j +Nc (B})— iである場合、（式 12) のように表せる（Ns ^(B) XNc ^(B)) 次のチャネル推定行列 C_Bで受信されるが、予め（式 13) に示すように C_Bを特異値分解し、得られる特異値の大きい順に Nc ^(B) 個選択し、それらの特異値 A_kに対応する右特異値ベクトルからなる右特異値行列 Vs二 [Vi V₂ V_Nc (_B) ] を用いて、（式 14) に示すように空間多重チャネルのデータ系列 S (t) = [S (t) S₂ ^B (t) . . . S_Nc (_B) ^B (t) ] ^Tに対し、右特異値行列 Vsを左から乗算し、信号系列 S₂ (t) を算出する。ここで、 k= l〜Nc (^B)である。

なお、部分空間直交化手段 210を省略する構成でも可能であり、その場合、 (式 14) における V sは Nc次単位行列となるため、この場合、図 8に示すような空間多重伝送制御手段 801の構成になる。

次に、ビーム形成部 207が S₂ ( t) の Nc (^B)個の要素に対しに対し、ゥェィト生成手段 204において実施例 1と同様な動作で得られた送信ウェイト Wj、 W_{j +}い W_j+Nc (_B)— iを乗算する。ここで、（式 1 3) において、 Uはチャネル推定行列 C_Bの左特異値べクトルから構成されるュニタリ行列、 Vはチャネル推定行列 C_Bの右特異値べクトルから構成されるュニタリ行列、 Qは対角成分を特異値とする対角行列である。

一方、 301^対応移動局1\13₁₁では?^ 0 (ⁿ⁾個の空間多重チャネルを分離受信するために、また S DM未対応移動局 MS _nでは同期検波受信のために空間多重チャネル毎に既知信号系列（以下、空間多重チャネル個別パイロット信号） CP_k (t) を埋め込んで送信する。ここで、 kは空間多重チャネルの総数 Tc以下の自然数である。ただし、送信信号が差動符号化され、遅延検波を適用する場合は、このようなパイロット信号の送信は不要である。なお、空間多重チャネル個別パィロット信号 CP_k ( t) の送信方法（フレーム構成）は実施例 1で図 5を用いて説明したものと同一である。

次に、移動局 MSにおける受信動作について説明する。

まず、第 n番目の S DM対応移動局 MS _nは、 N s (ⁿ⁾個の移動局アンテナ 22 1により空間多重された高周波信号を受信する。 Ns (ⁿ⁾個の受信部 222は、受信した Ns ⁽ⁿ⁾個のそれぞれの高周波信号に対し、周波数変換後に直交検波により I信号、 Q信号からなる複素ベースバンド信号 r j (ⁿ) (t)を Ns (ⁿ)個出力する。（ただし、 jは N s (ⁿ⁾以下の自然数。）

次に、空間多重分離手段 721が SDM対応移動局 MS_nに対する Nc ⁽ⁿ⁾個の空間多重チャネルを分離する。空間多重分離手段 721は、空間多重チャネルに個別に埋め込まれた空間多重チャネル個別パイロット信号 CP _k (t) を用いることで（式 15) に示すようにそれぞれの空間多重チャネル毎にチャネル推定値 n (j、 k) を算出し、さらに、時空間符号化手段 702において用いた時空間符号化方法に対応した復号方法を用いて送信信号を復号化し、受信データ系列 722を出力する。ここで kは S DM対応移動局 MS _nに向けて送信される空間多重チャネル数 Nc (ⁿ⁾個以下の自然数である。なお、 *は複素共役演算子であり、空間多重チャネル個別パイロット信号 CP _k (t) のシンポル数を N_qとする。なお、空間多重分離の別な方法として、次のようなものがある。すなわち、第 B番目の移動局 MS_Bに対し SDM伝送する場合に、部分空間直交化手段 210 を用いたとき、（式 13) に示すように C_Bの特異値分解で得られる特異値から大きい順に Nc個選択し、それらの特異値に対応する左特異値べクトルからなる右特異値行列 Us = [U_x U₂ U_{Nc (B)}] を用いて、その複素共役転置した行列（Us) ¹¹を受信信号ベクトル R= [r, ^(B) (t)、 r ₂ ^B) (t) r_{Ns (B)} ^(B) (t)] ^Tに左から乗算する。この方法により、それぞれの空間多重チャネルを分離受信することができる。この場合、予め右特異値行列 U sを移動局 MS_Bに対し通信回線を介して通知しておく。なお、移動局 MS_nへの空間多重数及び空間多重チャネル個別パイロッ卜信号の種別に関しては、予め基地局 B Sから移動局 M S _nへ制御チャネル等を通じて通知がなされる。

S D M未対応移動局 M S に対する動作は実施例 1と同様である。

以上のように本実施例では、実施例 1の効果に加え、 S D M対応移動局に対する空間多重送信時に時空間符号化を施すことにより、同一データを空間的に多重して送信するため、 S D M対応移動局に対する伝送レートは低減するが、送信ダィバーシチ効果を加えた誤り訂正能力が付加されたことにより受信品質の改善が得られる。これにより、所要の受信品質が得られるように送信電力制御を行う場合には、送信電力低減効果が得られる。あるいは、また、送信電力が一定の場合、所要の受信品質が得られる通信ェリァを拡大する効果が得られる。

なお、本実施例において、時空間符号手段における符号化方法、符号化率を伝搬環境に応じて可変してもよく、これにより多様な伝搬環境に応じてスループットを向上することが可能となる。

なお、本実施例では、ダウンリンクにおける S D M対応移動局に対する空間多重送信時に時空間符号化を施す例を示したが、アップリンクにおいても同様な適用が可能である。この場合、 S D M対応移動局において、空間多重送信信号に対し時空間符号化を施し、基地局側では時空間符号化に応じた復号処理を適用する。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は空間多重伝送に対応した移動局と、未対応の移動局とが通信ェリア内に混在する無線通信システムに有用であり、基地局における空間的な自由度を効率的に利用し、無線通信システムの通信容量を改善するするのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 空間多重伝送に対応した空間多重対応移動局と、 ' 空間多重伝送に未対応の空間多重未対応移動局と、

通信エリア内の空間多重伝送に割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信デー夕系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行う部分空間直交化手段と、通信エリア内の空間多元接続に割当てられた空間多元接続移動局に対する送信データ系列や、前記部分空間直交化手段の出力に対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビ一ムが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成するビーム形成部と、前記送信ビームを送信する複数のアンテナとを備える基地局装置と

を有する無線通信システム。

2 . 前記基地局装置の前記ビーム形成部が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた空間多元接続移動局に対する前記送信データ系列や、前記部分空間直交化手段の出力から、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように前記送信ビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の無線通信システム。

3 . 基地局装置が、空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局に対するチヤネル推定行列及び受信品質を基に、空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップと、

前記基地局装置が前記空間多重伝送評価基準により前記空間多重対応移動局を空間多重伝送に割当て、当該割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行うステップと、

前記基地局装置が前記空間多元接続評価基準により前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局を空間多元接続に割当て、当該割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信データ系列とに対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への千渉を低減する前記送信ピームを形成し、前記基地局アンテナから送信するステップと

を具備することを特徴とする無線通信方法。

4. 基地局装置が N個のァンテナからアンテナ毎に既知信号を送信するステップと、

空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局が、備える総数 M個のアンテナ毎に N個の前記既知信号の受信結果を用いて、 N X M個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、さらに受信品質を測定するステップと、

前記空間多重対応移動局及び前記空間多重未対応移動局が、通信回線を介して前記チャネル推定行列及び前記受信品質を前記基地局装置に伝送するステップとをさらに有し、

前記基地局装置の行う、千渉を低減する前記送信ビームの形成が、割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信デ一夕系列とから、同時に接続する他の移動局のチヤネル推定行列に直交するように、前記送信ビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

5 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に時分割多重により送信されることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

6 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に時分割多重により送信されることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の無線通信方法。

7 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に符号分割多重により送信されることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

8 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に符号分割多重により送信されることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の無線通信方法。

9 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてアンテナ毎に時分割多重と符号分割多重との組み合わせにより送信されることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

1 0 . 前記既知信号は、 N個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いてァンテナ毎に時分割多重と符号分割多重との組み合わせにより送信されることを特徵とする請求の範囲第 4項に記載の無線通信方法。

1 1 . 空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局が、備える総数 M個のアンテナ毎に既知信号を基地局装置に送信するステツプと、

前記基地局装置が複数 N個の基地局アンテナ毎に前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号を基に N X M個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、さらに受信品質を測定するステップと、

前記基地局装置が前記チャネル推定行列及び前記受信品質を基に空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップと、

前記基地局装置が前記空間多元接続評価基準により前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局を空間多元接続に割当て、当該割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信データ系列とに対し、前記空間多重対応移動局や前記空間多元接続移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成し、前記基地局アンテナから送信するステップと

を具備する無線通信方法。

1 2 . 前記基地局が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた前記空間多元接続移動局に対する送信データ系列と、前記重み付け処理した空間多重伝送を行う送信データ系列とから、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように、前記送信ビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の無線通信方法。

1 3 . 前記受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、受信信号電力対干渉電力比、及び受信電力のいずれかを用いることを特徴とするとする請求の範囲第 3 項に記載の無線通信方法。

1 4 . 前記受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、受信信号電力対干渉電力比、及び受信電力のいずれかを用いることを特徴とするとする請求の範囲第 1

1項に記載の無線通信方法。

1 5 . 前記受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、及び移動局の移動速度とフェージング周波数推定値とのいずれか一方を用いることを特徴とするとする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

1 6 . 前記受信品質として、受信信号電力対雑音電力比、及び移動局の移動速度とフエージング周波数推定値とのいずれか一方を用いることを特徴とするとする請求の範囲第 1 1項に記載の無線通信方法。

1 7 . 前記空間多重伝送評価基準を算出するステップは、所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局を選択するステップと、

選択された前記空間多重対応移動局の内、前記空間多重対応移動局での異なるァンテナ間で得られる N個のチャネル推定値間の空間相関係数を基に空間多重伝送数を決定

からなることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

1 8 . 前記空間多重伝送評価基準を算出するステップは、所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局を選択するステップと、

選択された前記空間多重対応移動局の内、前記空間多重対応移動局での異なるァンテナ間で得られる N個のチャネル推定値間の空間相関係数を基に空間多重伝送数を決定するステップと

からなることを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の無線通信方法。

1 9 . 前記基地局装置は空間多元接続された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局への送信ビームで送信するデータ系列には予め既知である既知信号を埋め込み、

空間多元接続された前記空間多重対応移動局は、前記既知信号を基にチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を基に空間多重伝送された信号を分離受信することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

2 0 . 前記基地局装置は空間多元接続された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局への送信ビームで送信するデータ系列には予め既知である既知信号を埋め込み、

空間多元接続された前記空間多重対応移動局は、前記既知信号を基にチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を基に空間多重伝送された信号を分離受信することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の無線通信方法。

2 1 . 前記空間多元接続評価基準を算出するステップは、

所定のスケジユーリング手段により移動局を優先的に割当てるステップと、前記優先割当てされた移動局以外から所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局または空間多重未対応移動局を選択する. 選択された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局の内、前記優先割当てされた移動局におけるアンテナで得られたチャネル推定行列との空間相関係数が最小となるアンテナを備えた移動局を選択するステップと

2 2 . 前記空間多元接続評価基準を算出するステップは、

所定のスケジューリング手段により移動局を優先的に割当てるステップと、前記優先割当てされた移動局以外から所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局または空間多重未対応移動局を選択するステップと、

選択された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局の内、前記優先割当てされた移動局におけるアンテナで得られたチャネル推定行列との空間相関係数が最小となるアンテナを備えた移動局を選択するステップと

2 3 . 空間多元接続あるいは空間多重伝送する前記送信ビームを、所定の通信品質となるように電力制御することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の無線通信方法。

2 4 . 空間多元接続あるいは空間多重伝送する前記送信ビームを、所定の通信品質となるように電力制御することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の無線通信方法。

2 5 . 前記基地局装置からの前記空間多重未対応移動局に対する通信品質を、前記基地局装置からの前記空間多重対応移動局に対する通信品質よりも高く設定する電力制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 2 3項に記載の無線通信方法。

2 6 . 前記基地局装置からの前記空間多重未対応移動局に対する通信品質を、前記基地局装置からの前記空間多重対応移動局に対する通信品質よりも高く設定する電力制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 2 4項に記載の無線通信方法。

2 7 . 前記空間多元接続評価基準は、呼損が所定値よりも大きい場合、前記空間多重未対応移動局同士間の多元接続を優先することを特檄とする請求の範囲第 3 項に記載の無線通信方法。

2 8 . 前記空間多元接続評価基準は、呼損が所定値よりも大きい場合、前記空間多重未対応移動局同士間の多元接続を優先することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の無線通信方法。

2 9 . 通信エリア内の空間多重伝送に割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列に対し、前記空間多重伝送を行う伝搬路における直交性を高める重み付け処理を行う部分空間直交化手段と、

通信エリア内の空間多元接続に割当てられた空間多元接続移動局に対する送信デ一夕系列と、前記部分空間直交化手段の出力とに対し、移動局への送信ビームが、同時に接続する他の移動局への干渉を低減する前記送信ビームを形成するビーム形成部と、

前記送信ビームを送信する複数のアンテナと

を有する基地局装置。

3 0 . 前記ビーム形成部が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、割当てられた空間多元接続移動局に対する前記送信データ系列や、前記部分空間直交化手段の出力から、同時に接続する他の移動局のチャネル推定行列に直交するように前記送信ビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の基地局装置。

3 1 . 前記空間多重対応移動局と前記空間多重未対応移動局とが同時に空間多元接続割当てされた場合、ビーム形成部は、

前記空間多重未対応移動局に対しては最大比合成ビームを前記空間多重未対応移動局への送信ビームとし、前記空間多重対応移動局への送信ビームは、同時に接続する他の前記空間多重未対応移動局及び空間多重対応移動局への干渉を低減するビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の基地局装置。

3 2 . 前記空間多重対応移動局と前記空間多重未対応移動局とが同時に空間多元接続割当てされた場合、ビーム形成部は、

前記空間多重未対応移動局に対しては最大比合成ビームを前記空間多重未対応移動局への送信ビームとし、前記空間多重対応移動局への送信ビームは、同時に接する他の前記空間多重未対応移動局及び空間多重対応移動局への干渉を低減するビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 3 0項に記載の基地局装置。

3 3 . 前記ビーム形成部が行う、干渉を低減する前記送信ビームの形成は、同時に接続する他の前記空間多重未対応移動局及び空間多重対応移動局のチャネル推定行列に直交する前記送信ビームを形成することを特徴とする請求の範囲第 2 9 項に記載の基地局装置。

3 4 . 前記空間多重対応移動局への送信データ系列に時空間符号化処理を行う時空間符号化手段をさらに有し、

前記時空間符号化された送信データ系列が前記部分空間直交化手段へ出力されることを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の基地局装置。

3 5 . 前記空間多重対応移動局への送信デ一夕系列に時空間符号化処理を行う時空間符号化手段をさらに有し、

前記時空間符号化された送信データ系列が前記部分空間直交化手段へ出力されることを特徴とする請求の範囲第 3 0項に記載の基地局装置。

3 6 . 所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、前記空間多元接続移動局と、前記空間多重対応移動局とを割当てる判定部をさらに有する請求の範囲第 2 9項に記載の基地局装置。

3 7 . 所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、前記空間多元接続移動局と、前記空間多重対応移動局とを割当てる判定部をさらに有する請求の範囲第 3 0項に記載の基地局装置。

3 8 . 所定の空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を用いて、前記空間多元接続移動局と、前記空間多重対応移動局とを割当てる判定部をさらに有する請求の範囲第 3 3項に記載の基地局装置。

3 9 . 前記空間多重伝送評価基準及び前記空間多元接続評価基準は、通信エリア内の移動局から受信するチャネル推定値および受信品質を基に算出されることを特徴とする請求の範囲第 3 6項に記載の基地局装置。

4 0 . 前記空間多重伝送評価基準及び前記空間多元接続評価基準は、通信エリア内の移動局から受信するチャネル推定値および受信品質を基に算出されることを特徴とする請求の範囲第 3 7項に記載の基地局装置。

4 1 . 前記空間多重伝送評価基準及び前記空間多元接続評価基準は、通信エリア内の移動局から受信するチャネル推定値および受信品質を基に算出されることを特徴とする請求の範囲第 3 8項に記載の基地局装置。

4 2 . 前記空間多元接続移動局が空間多重対応移動局と空間多重未対応移動局との両方を含む場合、

前記空間多重未対応移動局に対するチャネル推定行列の複素共役転置したものを用いて前記空間多重未対応移動局への送信ビームを形成し、

前記空間多重対応移動局へは、同時に接続する他の前記空間多元接続移動局のチャネル推定行列に対し直交するように送信ビームを形成する

ことを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の基地局装置。

4 3 . 前記空間多元接続移動局が空間多重対応移動局と空間多重未対応移動局との両方を含む場合、

ことを特徴とする請求の範囲第 3 0項に記載の基地局装置。