WO2011013504A1

WO2011013504A1 - 無線基地局

Info

Publication number: WO2011013504A1
Application number: PCT/JP2010/061752
Authority: WO
Inventors: 健雄宮田
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2011-02-03
Also published as: CN102474737A; US20120120864A1

Abstract

　モード設定部（３０）は、複数の無線端末からのアップリンク信号のスループットに基づいて、２個以上の無線端末を同一のアップリンクのデータバースト領域を共有して使用する協調型空間多重モードに設定する。バースト領域通知部（４１）は、協調型空間多重モードに設定された２個以上の無線端末に対して、２個以上の無線端末間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域を通知する。切替部（９５）は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。

Description

無線基地局

　本発明は、無線基地局に関し、特に、複数のアンテナを用いて無線通信を行なう無線基地局に関する。

　ＷｉＭＡＸ(Worldwide　Interoperability　for　Microwave　Access）、次世代ＰＨＳ(Personal　Handy-Phone　System)、およびＬＴＥ（Long　Term　Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、スループットおよび周波数利用効率の向上を狙いとして、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple　Input　Multiple　Output）が用いられている（たとえば、特許文献１（特開２００６－１２１７０３）を参照）。

　無線端末と無線基地局の間の通信方式で使用されるＭＩＭＯには、代表的なものとしてＳＴＣ（Space-Time　Coding：時空間符号化）ベースのものと、ＳＭ(Spatial　Multiplex：空間多重)ベースのものとがある。

　ＳＴＣベースでは、１つの信号ストリームは、時間と空間（アンテナ）についてある規則に基づいて配列され（つまり符号化して）、符号化された信号ビットストリームを複数のアンテナから送信される。ＷｉＭＡＸでは、ＳＴＣベースのダウンリンクの通信方式は、ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａと呼ばれている。しかし、ＷｉＭＡＸでは、ＳＴＣベースのアップリンクの通信方式は、現在のところ、サポートされていない。

　一方、ＳＭベースでは、複数の信号ストリームが複数のアンテナから同一周波数で多重送信される。ＷｉＭＡＸでは、ＳＭベースのダウンリンクの通信方式はＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂと呼ばれている。ＷｉＭＡＸでは、ＳＭベースのアップリンクの通信方式は協調型空間多重（Collaborative　SM）と呼ばれている。

特開２００６－１２１７０３

　しかしながら、アップリンクの通信方式に関して、協調型空間多重（Collaborative　SM）に関して、無線基地局へのアップリンク信号を協調型空間多重する無線端末として、どの無線端末の組み合わせを設定すれば、無線基地局において受信性能がよくなるかは、伝送路の状況によって変化する。現状では、伝送路の状況によって、協調型空間多重する無線端末の組み合わせを適切に設定する方法が確立されていない。

　また、ダウンリンクの通信方式に関して、伝送路の状況によって、時空間符号化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ）のＭＩＭＯ方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合と、空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ）のＭＩＭＯ方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合がある。現状では、伝送路の状況によって、適切にこれらの通信方式を切替える方法が確立されていない。

　それゆえに、本発明の第１の目的は、アップリンク信号を協調型空間多重する無線端末の組合せを適切に設定することによって、無線基地局において高い受信性能を得ることができるような無線基地局を提供することである。

　また、本発明の第２の目的は、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式または空間多重化方式に適切に切替えることによって、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては高い周波数利用効率を得ることができるような無線基地局を提供することである。

　本発明は、アップリンク信号を送信する複数の無線端末と通信する無線基地局であって、複数のアンテナと、複数の無線端末からのアップリンク信号のスループットに基づいて、２個以上の無線端末を同一のアップリンクのデータバースト領域を共有して使用する協調型空間多重モードに設定するモード設定部と、協調型空間多重モードに設定された２個以上の無線端末に対して、２個以上の無線端末間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域を通知する領域通知部と、複数のアンテナで受信した、協調型空間多重モードに設定された２個以上の無線端末からの共通のアップリンクのデータバースト領域で空間多重化されたアップリンク信号を分離して、各無線端末からの信号を取り出す受信部とを備える。

　好ましくは、モード設定部は、複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、選択された候補端末からペアを作成して、ペアの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合の、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、協調型空間多重モードに設定された場合の算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む。

　好ましくは、モード設定部は、複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、選択された候補端末からペアを作成して、ペアの無線端末のアップリンク信号の受信電力の差が所定値以下となるように、ペアの両方またはいずれかに送信電力を調整するように指示する電力制御部と、送信電力の調整を指示した後における、ペアの無線端末のアップリンク信号の受信電力の差を計測する電力差計測部と、受信電力の差が所定値以下のペアの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、協調型空間多重モードに設定された場合の算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む。

　好ましくは、ペアの無線端末からの既知信号の空間相関係数を算出する相関係数算出部を備え、スループット算出部は、空間相関係数に基づいてペアの無線端末のアップリンク信号を空間多重化させた場合のＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を特定し、特定したＭＣＳに基づいて、ペアの２つの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出する。

　好ましくは、複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、選択された候補端末からペアを作成して、ペアの無線端末からの既知信号の空間相関係数を算出する相関係数算出部と、空間相関係数が第１の閾値未満のペアの２つの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、協調型空間多重モードに設定された場合の算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む。

　好ましくは、スループット算出部は、空間相関係数が第２の閾値以上、第１の閾値未満のペアの無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを協調型空間多重モードに設定しない場合のＭＣＳよりも所定レベル数減少させた場合における、ペアの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出し、空間相関係数が第２の閾値未満のペアの無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを協調型空間多重モードに設定しない場合のＭＣＳと一致させた場合における、ペアの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出する。

　好ましくは、無線基地局は、さらに、協調型空間多重モードに設定された無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳをスループット算出に用いたＭＣＳに設定するＭＣＳ設定部と、設定したＭＣＳを協調型空間多重モードの無線端末に通知するＭＣＳ通知部とを含む。

　好ましくは、無線基地局は、さらに、無線端末からのアップリンク信号の通信品質を測定する通信品質測定部を備え、ＭＣＳ設定部は、さらに、無線端末からのアップリンク信号の通信品質に基づいて、無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを設定する。

　好ましくは、無線基地局は、さらに、無線端末からのアップリンク信号の通信品質を測定する通信品質測定部と、無線端末からのアップリンク信号の通信品質に基づいて、無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを設定するＭＣＳ設定部を含む。

　好ましくは、候補選択部は、通信相手のすべての無線端末のアップリンク信号のＭＣＳの中で最も伝送データレートの高いＭＣＳを特定し、特定したＭＣＳを有する複数の無線端末の中から候補端末を選択する。

　好ましくは、候補選択部は、通信相手のすべての無線端末のうち、現在協調型空間多重モードに設定されていない無線端末を候補端末として選択する。

　好ましくは、スループット算出部は、さらに、候補端末を協調型空間多重モードに設定しない場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出し、端末設定部は、協調型空間多重モードに設定された場合における、すべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和が最大となるペアの無線端末について、協調型空間多重モードに設定した場合の方が設定しない場合よりも、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和が大きい場合にのみ、協調型空間多重モードに設定する。

　本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、複数のアンテナと、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。

　好ましくは、無線基地局は、さらに、無線基地局から送信されるダウンリンクフレームのデータバースト領域におけるユーザデータの配置を決めるバースト割当部を備え、バースト割当部は、切替部によってダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が空間多重方式に変更された無線端末がある場合に、第１タイプの無線端末のうちダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が空間多重方式である無線端末について、無線端末の複数のアンテナから送信される既知信号の空間相関係数に基づいて、データバースト領域内のユーザデータの配置を決める。

　好ましくは、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えるときの条件は、無線端末ごとに別個に定められている。

　好ましくは、無線基地局は、さらに、所定のタイミングで無線通信のモードを通常モードからトライアルモードに設定するモード設定部と、トライアルモードにおいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える際の通信品質の条件を変化させて、変化させた通信品質の条件に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えさせ、空間多重方式への切替え後に、一定期間空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定するトライアル制御部とを備え、トライアル制御部は、判定結果に基づいて、通常モードで使用する通信品質の条件を設定する。

　好ましくは、モード設定部は、所定のタイミングで、無線通信のモードを通常モードから検証モードに設定し、検証モードにおいて、通常モードで設定されているダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える際の通信品質の条件に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えさせ、空間多重方式への切替え後に、一定期間空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定する検証制御部とを備え、検証制御部は、判定結果に基づいて、モード設定部にトライアルモードに移行させる。

　本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、複数のアンテナと、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末以外の無線端末については、同一のＭＩＭＯ方式でＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を１段階アップするときの通信品質についての条件よりも、より高い通信品質についての条件が満たされたときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。

　本発明によれば、無線基地局へのアップリンク信号を空間多重する無線端末の組合せを適切に設定することによって、無線基地局において高い受信性能を得ることができる。

　本発明によれば、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式または空間符号化方式に適切に切替えることによって、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。

本発明の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。ＭＣＳ切換えテーブルの例を表わす図である。伝送データレートテーブルの例を表わす図である。通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号が協調型空間多重していない場合のスループットの例を説明するための図である。ユーザＡの無線端末からのアップリンク信号とユーザＢの無線端末からのアップリンク信号が協調型空間多重された場合のスループットの例を説明するための図である。協調型空間多重ペアテーブルの例を表わす図である。本発明の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。本発明の実施形態の無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。図９のフローチャートのステップＳ１１４の詳細を表わす図である。第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。通信品質レベルテーブルの例を表わす図である。第１タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。第２タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。第２の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。第２の実施形態における無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。図１６のフローチャートのステップＳ８０４の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。図１６のフローチャートのステップＳ８０５の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。第３の実施形態の無線通信システムのトライアルモードにおける動作手順を表わす図である。第３の実施形態の無線通信システムの検証モードにおける動作手順を表わす図である。第４の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。第１の割当テーブルの例を表わす図である。第２の割当テーブルの例を表わす図である。検査用テーブルの例を表わす図である。ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの割当位置を決定する過程を説明するための図である。第４の実施形態の無線基地局のバースト領域の割当ての動作手順を表わすフローチャートである。図３１のフローチャートのステップＳ６０８の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　［第１の実施形態］
　（無線通信システムの構成）
　図１は、本発明の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

　図１を参照して、この無線通信システムは、この無線通信システムは、無線基地局２と、ｎ個の無線端末３ａ～３ｎとを備える。

　第１の実施形態では、図１の無線基地局２と、ｎ個の無線端末３ａ～３ｎとの間は、協調型空間多重による通信方式、または単一アンテナを用いた通信方式でユーザデータのアップリンク信号が伝送される。以下、無線端末３ａ～３ｎのうちのいずれかを表わすときには、無線端末３と記すことにする。

　（無線基地局の構成）
　図２は、本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

　図２を参照して、この無線基地局２は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、第１の結合／分配器１８２と、第２の結合／分配器１８３と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media　Access　Control)層処理部１４とを備える。

　第１の結合／分配器１８２は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部１３からの信号を第１のアンテナ１０へ出力し、第１のアンテナ１０からの信号を受信部１２へ出力する。

　第２の結合／分配器１８３は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部１３からの信号を第２のアンテナ１１へ出力し、第２のアンテナ１１からの信号を受信部１２へ出力する。

　送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ（Inverse　First　Fourier　Transform）部２２と、ＣＰ（Cyclic　Prefix）付加部２１と、ＲＦ（Radio　Frequency)部２０とを備える。

　サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial　Usage　of　Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

　マルチアンテナ送信信号処理部２４は、設定されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＳＴＣベースの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化し、設定されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＳＭベースの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。

　ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）シンボル）に変換する。

　ＣＰ付加部２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

　ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

　受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ（First　Fourier　Transform）部１７と、サブキャリア配置部１８と、マルチアンテナ受信信号処理部１９とを備える。

　ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

　ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
　ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

　サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

　マルチアンテナ受信信号処理部１９は、協調型空間多重モードに設定されている無線端末３からの空間多重化されたアップリンク信号を各無線端末３からのアップリンク信号に分離する。

　ＭＡＣ層処理部１４は、ユーザデータ送信管理部４２と、符号化部４３と、変調部４４と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、通信品質測定部２８と、ＭＣＳ（Modulation　and　Code　Scheme）設定部２９と、モード設定部３０と、端末制御部３７とを備える。

　ユーザデータ送信管理部４２は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。
　符号化部４３は、無線端末３へのダウンリンク信号を符号化する。

　変調部４４は、符号化されたダウンリンク信号を変調する。
　通信品質測定部２８は、無線端末３からのアップリンク信号のパケットエラーレートを計測する。

　ＭＣＳ設定部２９は、無線端末３からのアップリンク信号のパケットエラーレートに基づいて、無線端末３ごとにアップリンク信号のＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を設定する。

　図３は、ＭＣＳ切換えテーブルの例を表わす図である。
　図３を参照して、ＭＣＳ切換えテーブルは、現状のＭＣＳ（変調方式および符号化率）と、ＭＣＳを１段階アップする場合のアップリンク信号のパケットエラーレートの閾値ＵＰ＿ＴＨ、および１段階ダウンする場合のアップリンク信号のパケットエラーレートの閾値ＤＮ＿ＴＨとの対応を定める。

　たとえば、現状のＭＣＳがレベル２の「ＱＰＳＫ　３／４」の場合には、アップリンク信号のパケットエラーレートが１（％）以下となった場合に、ＭＣＳがレベル３の「１６ＱＡＭ　１／２」に変更され、アップリンク信号のパケットエラーレートが５（％）以上となった場合に、ＭＣＳがレベル２の「ＱＰＳＫ　１／２」に変更される。

　復調部２５は、無線端末３からのアップリンク信号をＭＣＳ設定部２９で設定された無線端末３ごとのＭＣＳの変調方式に基づいて復調する。

　復号部２６は、復調されたアップリンク信号をＭＣＳ設定部２９で設定された無線端末３ごとのＭＣＳの符号化レートに基づいて復号する。

　ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。
　モード設定部３０は、通信相手のすべての無線端末３からのアップリンク信号のスループットに基づいて、２個の無線端末３を同一のアップリンクのデータバースト領域を共有して使用する協調型空間多重モード（Collaborative　Spatial　Multiplexing）に設定する。無線基地局２は、協調型空間多重モードに設定された２つの無線端末３からのアップリンク信号を、１つの無線端末３の２つのアンテナからの信号とみなして信号処理する。

　モード設定部３０は、候補選択部３１と、相関係数算出部３３と、電力差計測部３４と、スループット算出部３２と、テーブル作成部３５と、端末設定部３６とを備える。

　候補選択部３１は、通信相手のすべての無線端末３のアップリンク信号のＭＣＳの中で最も伝送データレートの大きなものを特定し、特定したアップリンク信号のＭＣＳを有する複数の無線端末３の中から協調型空間多重モードの候補端末を選択する。

　電力差計測部３４は、候補端末のペアを構成する２つの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力の差を計測する。

　相関係数算出部３３は、候補端末のペアを構成する一方のユーザＡの無線端末３からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリア（たとえば連続する４つのサブキャリア）で送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルと、候補端末のペアを構成する他方のユーザＢの無線端末３からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアで伝送されるサウンディング信号の受信応答ベクトルとを算出する。

　第１のアンテナ１０で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ１（ｔ）、および第２のアンテナ１１で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ２（ｔ）は、ユーザＡの無線端末３から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ１（ｔ）と、ユーザＢの無線端末３から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ２（ｔ）と、ユーザＡの無線端末３からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１（＝[h11,h21]^T）と、ユーザＢの無線端末３からの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２（＝[h12,h22]^T）を用いて、次の式（１）、（２）で表わされる。

　X1(t)=h11×S1(t)+h12×S2(t)+N1(t)　・・・　（１）
　X2(t)=h21×S1(t)+h22×S2(t)+N2(t)　・・・　（２）
　ただし、Ｎ１（ｔ）は、第１のアンテナ１０で受信した受信信号Ｘ１（ｔ）に含まれるノイズ成分であり、Ｎ２（ｔ）は、第２のアンテナ１１で受信した受信信号Ｘ２（ｔ）に含まれるノイズ成分である。

　相関係数算出部３３は、次の式（３）、（４）に従って、ユーザＡの無線端末３からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１と、ユーザＢの無線端末３からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２を算出する。

　H1=[h11,h21]^T=[E[X1(t)U1^*(t)],　E[X2(t)U1^*(t)]]^T　・・・　（３）
　H2=[h12,h22]^T=[E[X1(t)U2^*(t)],　E[X2(t)U2^*(t)]]^T　・・・　（４）
　ここで、Ｕ１（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ１（ｔ）と同一の信号であり、Ｕ２（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ２（ｔ）と同一の信号である。Ｕ１^*（ｔ）は、Ｕ１（ｔ）の複素共役であり、Ｕ２^*（ｔ）は、Ｕ２（ｔ）の複素共役である。Ｅ（Ｘ）は、Ｘのアンサンブル平均（時間平均）を表わす。

　相関係数算出部３３は、ユーザＡの無線端末３のサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号と、ユーザＢの無線端末３のサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号との空間相関係数Ｃを、以下の式（５）で算出する。

　C=｜(H1・H2)｜/(｜H1｜×｜H2｜）　・・・　（５）
　ここで、（Ｘ・Ｙ）は、ベクトルＸとベクトルＹの内積を表わし、｜Ｘ｜は、ベクトルＸの大きさを表わす。

　相関係数算出部３３は、算出した複数個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃをサウンディングゾーンに含まれる全サブキャリア分について平均した平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲを算出する。たとえば、相関係数算出部３３は、全サブキャリアが１０２４個の場合に、連続する４個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃを２５６個取得して、２５６個の空間相関係数Ｃを平均して平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲを算出する。

　スループット算出部３２は、図４に示す伝送データレートテーブルを参照して、無線端末３のアップリンク信号のＭＣＳに対応する１スロット当たりのデータ伝送レートを特定する。スループット算出部３２は、１スロット当たりの伝送データレートと、無線端末３のアップリンク信号に割当てられたデータバースト領域のスロット数とを乗算して、無線端末３からのアップリンク信号のスループットを算出する。

　図４は、伝送データレートテーブルの例を表わす図である。
　図４を参照して、伝送データレートテーブルは、ＭＣＳと、１スロット当たりのデータレートとの対応を定める。たとえば、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ　１／２」の場合の、１スロット当たりデータレートは、ｄ１（bit）である。

　図５は、通信相手のすべてのユーザの無線端末３からのアップリンク信号が協調型空間多重していない場合のスループットの例を説明するための図である。

　図５を参照して、ユーザＡの無線端末３からのアップリンク信号とユーザＢの無線端末３からのアップリンク信号が協調型空間多重していない場合には、ユーザＡの無線端末３は、データバースト領域１５１を用いてユーザデータを送信し、ユーザＢの無線端末３は、データバースト領域１５２を用いてユーザデータを送信する。他のユーザの無線端末も、同様に、自端末専用のデータバースト領域を用いてユーザデータを送信する。

　ユーザＡ～ユーザＪの無線端末３のＭＣＳの１スロット当たりのデータレートがＲＡ～ＲＪであり、データバースト領域のスロット数がＳＡ～ＳＪの場合において、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和Ｂ＿ＳＰは、次の式で算出される。

　Ｂ＿ＳＰ＝ＲＡ×ＳＡ＋ＲＢ×ＳＢ＋ＲＣ×ＳＣ＋ＲＤ×ＳＤ＋ＲＥ×ＳＥ＋ＲＦ×ＳＦ＋ＲＧ×ＳＧ＋ＲＨ×ＳＨ＋ＲＩ×ＳＩ＋ＲＪ×ＳＪ　・・・　（６）
　図６は、ユーザＡの無線端末３からのアップリンク信号とユーザＢの無線端末３からのアップリンク信号が協調型空間多重された場合のスループットの例を説明するための図である。

　図６を参照して、ユーザＡの無線端末３からのアップリンク信号とユーザＢの無線端末３からのアップリンク信号が協調型空間多重した場合には、ユーザＡの無線端末３は、データバースト領域１５１およびデータバースト領域１５２を用いてユーザデータを送信し、ユーザＢの無線端末３も、データバースト領域１５１およびデータバースト領域１５２を用いてユーザデータを送信する。

　アップリンク信号が協調型空間多重した場合のユーザＡの無線端末３のＭＣＳの１スロット当たりのデータレートがＲＡｃであり、アップリンク信号が協調型空間多重した場合のユーザＢの無線端末３のＭＣＳの１スロット当たりのデータレートがＲＢｃである場合において、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和Ａ＿ＳＰは、次の式で算出される。

　Ａ＿ＳＰ＝ＲＡｃ×（ＳＡ＋ＳＢ）＋ＲＢｃ×（ＳＡ＋ＳＢ）＋ＲＣ×ＳＣ＋ＲＤ×ＳＤ＋ＲＥ×ＳＥ＋ＲＦ×ＳＦ＋ＲＧ×ＳＧ＋ＲＨ×ＳＨ＋ＲＩ×ＳＩ＋ＲＪ×ＳＪ　・・・　（７）
　テーブル作成部３５は、協調型空間多重の候補ペアのうち、ペアの２つの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力の差が０ｄＢに設定可能（つまり、パワーコントロールが可能）であり、ペアの２つの無線端末３からのサウンディング信号の平均空間相関係数が所定の閾値未満であり、かつアップリンク信号が協調型空間多重した場合において通信相手のすべての無線端末３からのアップリング信号のスループットの和が増加するものについて、アップリンク信号が協調型空間多重した場合の、通信相手のすべての無線端末３からのアップリンク信号のスループットを合計した値Ａ＿ＳＰを定めた協調型空間多重ペアテーブルを作成する。

　図７は、協調型空間多重ペアテーブルの例を表わす図である。
　図７を参照して、たとえば、ペア（Ａ，Ｂ）のアップリンク信号が協調型空間多重した場合における、通信相手のすべての無線端末３からのアップリンク信号のスループットを合計した値Ａ＿ＳＰは「ＳＰ１」となる。

　端末設定部３６は、協調型空間多重ペアテーブル内のペアのうち、スループットの和Ａ＿ＳＰが最大となるペアを特定し、特定したペアの２つの無線端末３を協調型空間多重モードに設定する。

　端末制御部３７は、ＭＣＳ通知部３８と、バースト領域通知部４１と、サウンディング送信指示部４０と、電力制御部３９とを備える。

　ＭＣＳ通知部３８は、ＭＣＳ設定部２９で設定された無線端末３ごとのアップリンク信号のＭＣＳを無線端末３へ通知する信号を出力する。

　サウンディング送信指示部４０は、作成したペアの無線端末３に対して、サウンディング信号を送信するように通知する信号を出力する。

　電力制御部３９は、ペアの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力の差が所定値（たとえば、０ｄＢ）になるように、ペアの無線端末３の一方または両方にアップリンク信号の送信電力を制御するように通知する信号を出力する。

　バースト領域通知部４１は、各無線端末３に対して、割当てたアップリンクのデータバースト領域を通知する信号をダウンリンクフレームにおいて出力する。ただし、バースト領域通知部４１は、協調型空間多重モードに設定されたペアの無線端末３に対しては、ペアの無線端末３の間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域（それぞれの領域を併合した領域）を通知する信号をダウンリンクフレームにおいて出力する。

　（無線端末の構成）
　図８は、本発明の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。

　図８を参照して、この無線端末３は、結合／分配器２８３と、第１のアンテナ５０と、第２のアンテナ５１と、送信部５３と、受信部５２と、ＭＡＣ層処理部５４とを備える。

　結合／分配器２８３は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部５３からの信号を第２のアンテナ５１へ出力し、第２のアンテナ５１からの信号を受信部５２へ出力する。

　送信部５３は、サブキャリア配置部６３と、ＩＦＦＴ部６２と、ＣＰ付加部６１と、ＲＦ部６０とを備える。

　サブキャリア配置部６３は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、サブキャリアを配置する。
　ＩＦＦＴ部６２は、サブキャリア配置部６３から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡシンボル）に変換する。

　ＣＰ付加部６１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

　ＲＦ部６０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第２のアンテナ５１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

　受信部５２は、ＲＦ部５５と、ＣＰ除去部５６と、ＦＦＴ部５７と、サブキャリア配置部５８と、マルチアンテナ受信信号処理部５９とを備える。

　ＲＦ部５５は、第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

　ＣＰ除去部５６は、ＲＦ部５５から出力される信号からＣＰを除去する。
　ＦＦＴ部５７は、ＣＰ除去部５６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

　サブキャリア配置部５８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部５７から出力される各サブキャリアを抽出する。

　マルチアンテナ受信信号処理部５９は、設定されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＳＴＣベースの場合に、複数のアンテナから出力される信号を時空間復号化して、１つのデータストリームを抽出し、設定されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＳＭベースの場合に、複数のアンテナから出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する。

　ＭＡＣ層処理部５４は、ユーザデータ送信管理部７２と、符号化部７３と、変調部７４と、復調部６５と、復号部６６と、ユーザデータ受信管理部６７と、制御部６４とを備える。

　ユーザデータ送信管理部７２は、無線基地局２へ送信するユーザデータを管理する。
　符号化部７３は、ＭＣＳ設定部７１で設定されたＭＣＳの符号化レートに従って、無線基地局２へのアップリンク信号を符号化する。

　変調部７４は、ＭＣＳ設定部７１で設定されたＭＣＳの変調方式に従って、符号化されたアップリンク信号を変調する。

　復調部６５は、無線基地局２からのダウンリンク信号を復調する。
　復号部６６は、復調されたダウンリンク信号を復号する。

　ユーザデータ受信管理部６７は、無線基地局２から受信したユーザデータを管理する。
　制御部６４は、バースト領域管理部６８と、電力制御部６９と、サウンディング信号出力部７０と、ＭＣＳ設定部７１とを備える。

　バースト領域管理部６８は、無線基地局２からアップリンクのデータバースト領域（ただし、協調型空間多重モードに設定された場合には、ペアの相手側の無線端末と共通して使用するアップリンクのデータバースト領域）の通知を受け、通知されたアップリンクのデータバースト領域にユーザデータを割当てるように送信部５３を制御する。

　電力制御部６９は、無線基地局２から、アップリンク信号の送信電力を調整する指示を受けたときには、アップリンク信号の送信電力を指示された値になるように制御する。

　サウンディング信号出力部７０は、無線基地局２からの指示に従って、サウンディング信号を出力する。

　ＭＣＳ設定部７１は、無線基地局２からのＭＣＳの通知に従って、変調部７４の変調方式および符号化部７３の符号化レートを制御する。

　（動作）
　図９は、本発明の実施形態の無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。この動作は、１個のＯＦＤＭＡシンボルごとまたは一定数のＯＦＤＭＡシンボルごとに行なわれる。

　図９を参照して、ＭＣＳ設定部２９は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ１０１）。

　次に、通信品質測定部２８は、アップリンクフレームのユーザｉ（ユーザ番号ｉのユーザ）の無線端末３のデータのパケットエラーレートＵＬ_ＰＥＲ（ｉ）を計測する（ステップＳ１０２）。

　次に、ＭＣＳ設定部２９は、図３のＭＣＳ切換えテーブルを参照して、パケットエラーレートＵＬ_ＰＥＲ（ｉ）に基づいて、アップリンク信号のＭＣＳを設定する（ステップＳ１０３）。

　次に、ＭＣＳ設定部２９は、全てのユーザについてのステップＳ１０２およびＳ１０３の処理が終了した場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に移行し、全てのユーザについての処理が終了していない場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。

　次に、候補選択部３１は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ１０６）。
　次に、候補選択部３１は、ユーザｉの無線端末３のＭＣＳが通信相手のすべての無線端末３のアップリンク信号のＭＣＳの中で最も伝送データレートの大きなものに対応し、かつユーザｉの無線端末３が協調型空間多重モードに設定されていない場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ユーザｉを協調型空間多重モードの候補端末に設定する（ステップＳ１０８）。

　サウンディング送信指示部４０は、ダウンリンクフレームにおいて、ユーザｉの無線端末３に対してサウンディング情報を送信させる指示を表わす信号を送信する（ステップＳ１０９）。

　次に、候補選択部３１は、全てのユーザについてのステップＳ１０８およびＳ１０９の処理が終了した場合には（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に移行し、全てのユーザについての処理が終了していない場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０７に戻る。

　次に、端末設定部３６は、アップリンクフレーム領域に空きがなく、かつスループット要求が変更された場合には（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、プロポーショナルフェアネスなどを使用して、各無線端末３のアップリンクのデータバースト領域を再割当てする（ステップＳ１１３）。

　次に、テーブル作成部３５は、協調型空間多重ペアテーブルを作成する。詳細は後述する（ステップＳ１１４）。

　次に、端末設定部３６は、協調型空間多重ペアテーブルを参照して、最もスループットの和の高いペア（ペアＰＸとする）を協調型空間多重モードに設定する（ステップＳ１１５）。

　次に、バースト領域通知部４１は、各無線端末３に対して、ステップＳ１１３で割当てたアップリンクのデータバースト領域を通知する信号をダウンリンクフレームにおいて出力する。ただし、バースト領域通知部４１は、協調型空間多重モードに設定されたペアＰＸの無線端末３に対しては、ペアＰＸの無線端末３の間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域（それぞれの領域を併合した領域）を通知する信号をダウンリンクフレームにおいて出力する（ステップＳ１１６）。

　一方、端末設定部３６は、アップリンクフレーム領域に空きがあり、かつスループットの変更が要求された場合には（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、空き領域を利用して、プロポーショナルフェアネスなどを使用して、各無線端末３のアップリンクのデータバースト領域を再割当てする（ステップＳ１１８）。

　次に、バースト領域通知部４１は、各無線端末３に対して、ステップＳ１１８で割当てたアップリンクのデータバースト領域を通知する信号をダウンリンクフレームにおいて出力する（ステップＳ１１９）。

　次に、ＭＣＳ通知部３８は、ステップＳ１０３においてＭＣＳを変更した無線端末３、および後述のステップＳ２０８において協調型空間多重する場合にＭＣＳを１段階ダウンするように仮設定された無線端末３に対して、ダウンリンクフレームにおいて、変更後のＭＣＳを通知する信号を出力する（ステップＳ１２０）。

　次に、無線基地局２からＭＣＳの通知を受けた後のアップリンクフレームにおいて、無線端末３の符号化部７３は、通知されたＭＣＳに基づいてユーザデータを符号化し、無線端末３の変調部７４は、通知されたＭＣＳに基づいてユーザデータを変調する。無線基地局２からペアＰＸの無線端末３の間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域の通知を受けた後のアップリンクフレームにおいて、無線端末３の送信部５３は、通知されたアップリンクのデータバースト領域にユーザデータを配置したアップリンク信号を送信する（ステップＳ１２１）。

　次に、無線基地局２のマルチアンテナ受信信号処理部１９は、協調型空間多重モードに設定されたペアＰＸの２個の無線端末３から送信される共通のアップリンクのデータバースト領域で空間多重化されたアップリンク信号を分離して、各無線端末３からの信号を取り出す。無線基地局２の復調部２５は、設定したＭＣＳに基づいてユーザデータを復調し、無線基地局２の復号部２６は、設定したＭＣＳに基づいてユーザデータを復号化する（ステップＳ１２２）。

　図１０は、図９のフローチャートのステップＳ１１４の詳細を表わす図である。
　図１０を参照して、テーブル作成部３５は、協調型空間多重モードの候補端末からペア（Ｘ，Ｙ）を設定する（ステップＳ２０１）。

　次に、電力制御部３９および電力差計測部３４は、ユーザＸの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力と、ユーザＹの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力の差が０ｄＢに設定可能かどうかを調べる。具体的には、電力制御部３９は、ユーザＸの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力とユーザＹの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力の現在までに測定された値に基づいて、受信電力の差が０ｄＢになるように、ユーザＸの無線端末３およびユーザＹの無線端末３の一方または両方にアップリンク信号の送信電力を調整するように通知する信号を出力する。無線端末３の電力制御部６９は、無線基地局２からアップリンク信号の送信電力の調整の指示を受けると、アップリンク信号の送信電力を指示された値になるように制御する。電力差計測部３４は、ユーザＸの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力とユーザＹの無線端末３からのアップリンク信号の受信電力との差を計測する。

　スループット算出部３２は、受信電力の差が０ｄＢに設定可能な場合、つまりパワーコントロールが可能な場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３で割当てられた各ユーザのバースト領域の大きさとステップＳ１０３で設定した各ユーザのＭＣＳに基づいて、ユーザＸとユーザＹのアップリンク信号を協調型空間多重しない場合における、通信相手のすべての無線端末３からのアップリンク信号のスループットの和Ｂ＿ＳＰを計算する（ステップＳ２０３）。

　次に、相関係数算出部３３は、ユーザＸの無線端末３からのアップリンク信号と、ユーザＹの無線端末３からのアップリンク信号の平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲを算出する（ステップＳ２０４）。

　次に、ＭＣＳ設定部２９は、平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲが閾値ＴＨ１未満の場合には（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＸの無線端末３のＭＣＳをステップＳ１０３で設定したユーザＸの無線端末３のＭＣＳと同一に仮設定し、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＹの無線端末３のＭＣＳをステップＳ１０３で設定したユーザＹの無線端末３のＭＣＳと同一に仮設定する（ステップＳ２０６）。

　次に、ＭＣＳ設定部２９は、平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲが、閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２未満の場合には（ステップＳ２０５でＮＯ、かつステップＳ２０７でＹＥＳ）、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＸの無線端末３のＭＣＳをステップＳ１０３で設定したユーザＸの無線端末３のＭＣＳよりも１レベルだけダウンしたＭＣＳに仮設定し、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＹの無線端末３のＭＣＳをステップＳ１０３で設定したユーザＹの無線端末３のＭＣＳよりも１レベルだけダウンしたＭＣＳに仮設定する（ステップＳ２０８）。

　次に、スループット算出部３２は、ユーザＸ、ＹについてはステップＳ２０６またはＳ２０８で仮設定したＭＣＳ、通信相手の他のユーザについてはステップＳ１０３で設定したＭＣＳ、ステップＳ１１３で割当てられた各ユーザのバースト領域の大きさ（ＸおよびＹについてはそれぞれのバースト領域を併合した領域の大きさ）に基づいて、ユーザＸとユーザＹのアップリンク信号を協調型空間多重した場合における、通信相手のすべての無線端末３からのアップリンク信号のスループットの和Ａ＿ＳＰを計算する（ステップＳ２０９）。

　次に、テーブル作成部３５は、協調型空間多重した場合のスループットの和Ａ＿ＳＰが、協調型空間多重しない場合のスループットの和Ｂ＿ＳＰよりも大きい場合には（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、協調型空間多重テーブルにペア（Ｘ，Ｙ）と、スループットの和Ａ＿ＳＰを書込む（ステップＳ２１１）。

　次に、テーブル作成部３５は、全ての可能なペアについてのステップＳ２０１～Ｓ２１１の処理が終了した場合には（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、ステップＳ２１３に移行し、全ての可能なペアについての処理が終了していない場合には（ステップＳ２１２でＮＯ）、ステップＳ２０１に戻って、未処理のペアについての処理を繰り返す。

　次に、テーブル作成部３５は、協調型空間多重テーブル内の要素をスループットの和Ａ＿ＳＰが高い順にソートする（ステップＳ２１３）。

　（まとめ）
　以上のように、本発明の実施形態の無線通信システムによれば、無線基地局へのアップリンク信号を空間多重する無線端末の組合せをスループットに基づいて設定することによって、無線端末において高い受信性能を得ることができる。

　［第２の実施形態］
　第２～第４の実施形態では、図１の無線基地局２と、ｎ個の無線端末３ａ～３ｎとの間は、時空間符号化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ）によるＭＩＭＯ方式、または空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ）によるＭＩＭＯ方式でユーザデータのダウンリンク信号が伝送される。
（無線基地局の構成）
　図１１は、第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

　図１１を参照して、この無線基地局２は、第１の結合／分配器１８２と、第２の結合／分配器１８３と、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media　Access　Control）層処理部８４とを備える。

　送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse　First　Fourier　Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic　Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio　Frequency)部２０とを備える。　

　マルチアンテナ送信信号処理部２４は、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。

　受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

　ＭＡＣ層処理部８４は、ユーザデータ送信管理部４２と、符号化部４３と、変調部４４と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部９１とを備える。

　ユーザデータ送信管理部４２は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。
　符号化部４３は、切替部９５から指示されるＭＣＳの符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。

　変調部４４は、切替部９５から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３へのダウンリンク信号を変調する。

　復調部２５は、無線端末３からのアップリンク信号を復調する。
　復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。

　ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。
　制御部９１は、通信品質管理部９２と、相関係数算出部９３と、サウンディング指示部９４と、切替部９５と、切替ルール記憶部９６と、切替通知部９７とを備える。

　通信品質管理部９２は、各無線端末３から、各無線端末３で測定されたダウンリンク信号のパケットエラーレートの通知を受け、通知されたパケットエラーレートを記憶する。

　サウンディング指示部９４は、ダウンリンクフレームにおいて、第１タイプの無線端末３に対してサウンディング信号の送信を指示する信号を出力する。ここで、第１タイプの無線端末とは、２個のアンテナからサウンディング信号を互いに同時または別時刻で送信できる無線端末である。第２タイプの無線端末とは、第１タイプの無線端末以外の無線端末である。すなわち、第２タイプの無線端末は、１つの所定のアンテナのみからサウンディング信号を送信する無線端末、およびサウンディング信号を送信しない無線端末である。第１タイプの無線端末は、このサウンディング信号の送信指示に応じて、サウンディング信号を無線基地局２へ送信する。サウンディング信号は、図３に示すように、ＯＦＤＭＡシンボルにおけるアップリンクフレーム中のサウンディングゾーンに含まれる信号である。

　相関係数算出部９３は、各無線端末３の第１のアンテナ５０からサウンディングゾーンの複数個のサブキャリア（たとえば連続する４つのサブキャリア）で送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルと、各無線端末３の第２のアンテナ５１からサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアで送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルとを算出する。

　無線基地局２の第１のアンテナ１０で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ１（ｔ）、および無線基地局２の第２のアンテナ１１で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ２（ｔ）は、無線端末３の第１のアンテナ５０から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ１（ｔ）と、無線端末３の第２のアンテナ５１から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ２（ｔ）と、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１（＝[h11,h21]^T）と、無線端末３の第２のアンテナ５１からの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２（＝[h12,h22]^T）を用いて、次の式（８）、（９）で表わされる。

　X1(t)=h11×S1(t)+h12×S2(t)+N1(t)　・・・　（８）
　X2(t)=h21×S1(t)+h22×S2(t)+N2(t)　・・・　（９）
　ただし、Ｎ１（ｔ）は、無線基地局２の第１のアンテナ１０で受信した受信信号Ｘ１（ｔ）に含まれるノイズ成分であり、Ｎ２（ｔ）は、無線基地局２の第２のアンテナ１１で受信した受信信号Ｘ２（ｔ）に含まれるノイズ成分である。

　相関係数算出部９３は、次の式（１０）、（１１）に従って、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１と、無線端末３の第２のアンテナ５１からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２を算出する。

　H1=[h11,h21]^T=[E[X1(t)U1^*(t)],　E[X2(t)U1^*(t)]]^T　・・・　（１０）
　H2=[h12,h22]^T=[E[X1(t)U2^*(t)],　E[X2(t)U2^*(t)]]^T　・・・　（１１）
　ここで、Ｕ１（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ１（ｔ）と同一の信号であり、Ｕ２（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ２（ｔ）と同一の信号である。Ｕ１^*（ｔ）は、Ｕ１（ｔ）の複素共役であり、Ｕ２^*（ｔ）は、Ｕ２（ｔ）の複素共役である。Ｅ（Ｘ）は、Ｘのアンサンブル平均（時間平均）を表わす。

　相関係数算出部９３は、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号と、無線端末３の第２のアンテナ５１からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号との空間相関係数Ｃを以下の式（１２）で算出する。

　C=｜(H1・H2)｜/(｜H1｜×｜H2｜）　・・・　（１２）
　ここで、（Ｘ・Ｙ）は、ベクトルＸとベクトルＹの内積を表わし、｜Ｘ｜は、ベクトルＸの大きさを表わす。

　相関係数算出部９３は、算出した複数個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃをサウンディングゾーンに含まれる全サブキャリア分について平均した平均空間相関係数ＳＰを算出する。たとえば、相関係数算出部９３は、全サブキャリアが１０２４個の場合に、連続する４個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃを２５６個取得して、２５６個の空間相関係数Ｃを平均して平均空間相関係数ＳＰを算出する。

　切替ルール記憶部９６は、通信レベル切替ルールを記憶する。
　切替部９５は、切替ルール記憶部９６の通信レベル切替ルールにしたがって、無線端末３ごとに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式とＭＣＳ（変調方式および符号化レート）とを切替える。

　（通信レベルテーブル）
　図１２は、通信レベルテーブルの例を表わす図である。

　図１２を参照して、通信レベルテーブルは、通信レベルと、ＭＩＭＯ方式およびＭＣＳと、データレートとの関係を表わす。

　たとえば、通信レベルが「Ａ１」は、ＭＩＭＯ方式が「ＭＡＴＲＩＸ－Ａ」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ　１／２」であり、データレートが「１」（ビット／シンボル）であることを表わす。

　「Ａ１～Ａ７」のいずれかのレベルから「Ｂ１～Ｂ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－ＡからＭＡＴＲＩＸ－Ｂに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルアップ」したと記載し、「Ｂ１～Ｂ７」のいずれかのレベルから「Ａ１～Ａ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－ＢからＭＡＴＲＩＸ－Ａに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルダウン」したと記載する。

　また、同一のＭＩＭＯ方式において、データレートの高いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルアップ」したと記載し、データレートの低いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルダウン」したと記載する。

　（通信レベル切替ルール）
　図１３は、第１タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。

　図１３を参照して、第１タイプの無線端末の通信レベル切替ルールでは、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲと、２つのアンテナからのサウンディング信号の平均空間相関係数ＳＰに基づいて、通信レベルが切替えられる。このように、通信レベルを切替えるときの条件として平均空間相関係数ＳＰを用いたのは、第１タイプの無線端末では、２つのアンテナからサウンディング信号を送信することができるので、このサウンディング信号の空間相関係数によって、無線基地局２からのダウンリンク信号を空間多重化した場合に、無線端末側で空間多重化された信号を適切に分離することができるか否かが判断できるからである。

　図１３において、たとえば、現在の通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５（％）」以上の場合には、通信レベルが「Ａ１」にレベルダウンする。現在の通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ１（％）」以下で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＵＳＰ」よりも大きい場合には、ＭＡＴＲＩＸ－Ａを維持した「Ａ３」にレベルアップし、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ１（％）」以下で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＵＳＰ」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ｂ１」にレベルアップする。たとえば、現在の通信レベルが「Ｂ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＲ１（％）」以下の場合には、通信レベルが「Ｂ３」にレベルアップする。現在の通信レベルが「Ｂ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５（％）」以上で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＤＳＰ」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂを維持した「Ｂ１」にレベルダウンし、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５（％）」以上で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＤＳＰ」より大きい場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ａ３」にレベルアップする。ここで、「ＵＰＥＲ１（％）」として、たとえば「１（％）」を設定することができる。

　図１４は、第２タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。図１４において、ＵＰＥＲ２＞ＵＰＥＲ３である。

　図１４を参照して、第２タイプの無線端末の通信レベル切替ルールは、ＭＡＴＲＩＸをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ３を、同一のＭＡＴＲＩＸでＭＣＳをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２よりも低く設定する（つまり、通信品質が良い方に設定する）。このように、閾値ＵＰＥＲ３を閾値ＵＰＥＲ２よりも小さくしたのは、ＭＡＴＲＩＸをアップしたときに、無線端末３側でスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がどのように変化するのかが予測できないので、ＭＡＴＲＩＸをアップするときの通信品質に厳しい条件を課すことにしたためである。

　図１４において、たとえば、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５（％）」以上の場合には、通信レベルを１段階レベルダウンする。現在の通信レベルが「Ａ６」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ２（％）」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸ－Ａを維持した「Ａ７」にレベルアップする。現在の通信レベルが「Ａ７」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ３（％）」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ｂ４」にレベルアップする。ここで、ＵＰＥＲ２＞ＵＰＥＲ３であり、ＭＡＴＲＩＸを変更する場合の通信品質の条件が厳しく設定されている。「ＵＰＥＲ２（％）」として、たとえば「１（％）」、「ＵＰＥＲ３（％）」として、たとえば「０．５（％）」を設定することができる。

　切替通知部９７は、切替部９５で切替えられた後のダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式とＭＣＳとを無線端末へ通知する信号を出力する。

　（無線端末の構成）
　図１５は、第２の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。

　図１５を参照して、この無線端末３は、第１のアンテナ５０と、第２のアンテナ５１と、送信部５３と、受信部５２と、ＭＡＣ層処理部７８とを備える。

　第１の結合／分配器２８２は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部５３からの信号を第１のアンテナ５０へ出力し、第１のアンテナ５０からの信号を受信部５２へ出力する。

　第２の結合／分配器２８３は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部５３からの信号を第２のアンテナ５１へ出力し、第２のアンテナ５１からの信号を受信部５２へ出力する。

　送信部５３は、サブキャリア配置部６３と、ＩＦＦＴ部６２と、ＣＰ付加部６１と、ＲＦ部６０とを備える。

　ＲＦ部６０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

　マルチアンテナ受信信号処理部５９は、無線基地局２から通知されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合に、２つのアンテナ５０，５１から出力される信号を時空間復号化して、１つのデータストリームを抽出し、無線基地局２から通知されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合に、２つのアンテナ５０，５１から出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する。

　ＭＡＣ層処理部７８は、ユーザデータ送信管理部７２と、符号化部７３と、変調部７４と、復調部６５と、復号部６６と、ユーザデータ受信管理部６７と、制御部８とを備える。

　ユーザデータ送信管理部７２は、無線基地局２へ送信するユーザデータを管理する。
　符号化部７３は、無線基地局２へのアップリンク信号を符号化する。

　変調部７４は、符号化されたアップリンク信号を変調する。
　復調部６５は、ＭＣＳ管理部７９で設定されるＭＣＳの変調方式に従って、無線基地局２からのダウンリンク信号を復調する。

　復号部６６は、ＭＣＳ管理部７９で設定されるＭＣＳの符号化レートに従って、復調されダウンリンク信号を復号する。

　ユーザデータ受信管理部６７は、無線基地局２から受信したユーザデータを管理する。
　制御部８は、通信品質計測部７５と、ＭＣＳ管理部７９と、ＭＩＭＯ管理部７７と、サウンディング出力部７６とを備える。

　通信品質計測部７５は、受信したダウンリンク信号のパケットエラーレートを測定し、無線基地局２へ送信する。

　ＭＣＳ管理部７９は、無線基地局２から通知されたＭＣＳに基づいて、復調部６５および復号部６６を制御する。

　ＭＩＭＯ管理部７７は、無線基地局２から通知されたＭＩＭＯ方式に基づいて、マルチアンテナ受信信号処理部５９を制御する。

　サウンディング出力部７６は、無線基地局２からサウンディング指示を受けて、アップリンクフレームのサウンディングゾーンに含まれるサウンディング信号を生成する。図１５の無線端末３が第１タイプの無線端末である場合には、生成されたサウンディング信号が第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１から出力される。図１５の無線端末３が第２タイプの無線端末のうちの、１つの所定のアンテナのみからサウンディング信号を送信する無線端末である場合には、生成されたサウンディング信号が第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１のうちの予め定められた一方のみから出力される。図１５の無線端末３が第２タイプの無線端末のうちの、サウンディング信号を送信しない無線端末である場合には、このサウンディング出力部７６を含まない。

　（動作）
　図１６は、第２の実施形態における無線通信システムの１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。

　図１６を参照して、サウンディング指示部９４は、ダウンリンクフレームにおいて、第１タイプの無線端末に対するサウンディング信号の送信の指示を送信する（ステップＳ８０１）。

　次に、切替部９５は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ８０２）。
　次に、切替部９５は、ユーザ番号ｉの無線端末３が第１タイプの無線端末、すなわち２個のアンテナを用いたサウンディング信号の送信が可能な無線端末の場合には（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、第１タイプの無線端末の切替処理を行なう（ステップＳ８０４）。

　一方、切替部９５は、ユーザ番号ｉの無線端末３が第２タイプの無線端末、すなわち２個のアンテナを用いたサウンディング信号の送信が不可能な無線端末の場合には（ステップＳ８０３でＮＯ）、第２タイプの無線端末の切替処理を行なう（ステップＳ８０５）。

　次に、切替部９５は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ８０６でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして、ステップＳ８０３に戻る。

　（第１タイプの無線端末の切替処理）
　図１７は、図１６のフローチャートのステップＳ８０４の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。

　図１７を参照して、まず、通信品質管理部９２は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲを取得する（ステップＳ９０１）。

　次に、相関係数算出部９３は、サウンディングゾーンの複数個のサブキャリアごとに、ユーザ番号ｉの無線端末３の２つのアンテナからのアップリンク信号の空間相関係数を算出する。相関係数算出部９３は、算出した空間相関係数を全サブキャリア分について平均した平均空間相関係数ＳＰを算出する（ステップＳ９０２）。

　次に、切替部９５は、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ１（％）以下の場合であって（ステップＳ９０３でＹＥＳ）、かつ現在の通信レベルがＡ２～Ａ７であって（ステップＳ９０４でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが閾値ＵＳＰ以下の場合（ステップＳ９０５でＹＥＳ）、図１３の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸのアップを伴うＢ１～Ｂ４のいずれの通信レベルにアップする（ステップＳ９０６）。

　一方、切替部９５は、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ１（％）以下の場合において（ステップＳ９０３でＹＥＳ）、現在の通信レベルがＡ２～Ａ７ではない場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、または平均空間相関係数ＳＰが閾値ＵＳＰを越える場合（ステップＳ９０５でＹＥＳ）には、現在の通信レベルがＡ７またはＢ７でないときに限り（ステップＳ９０８でＮＯ）、図１３の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ９０８）。

　切替部９５は、パケットエラーレートＰＥＲが５．０（％）以上の場合であって（ステップＳ９０３でＮＯ、ステップＳ９０９でＹＥＳ）、かつ現在の通信レベルがＢ１～Ｂ４であって（ステップＳ９１０でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが閾値ＤＳＰを超えている場合（ステップＳ９０５でＹＥＳ）、図１３の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸのダウンを伴うＡ２～Ａ７のいずれの通信レベルにダウンする（ステップＳ９１２）。

　一方、切替部９５は、パケットエラーレートＰＥＲが５．０（％）以上の場合において（ステップＳ９０３でＮＯ、ステップＳ９０９でＹＥＳ）、現在の通信レベルがＢ１～Ｂ４でない場合（ステップＳ９１０でＮＯ）、または平均空間相関係数ＳＰが閾値ＤＳＰ以下の場合（ステップＳ９１１でＮＯ）には、現在の通信レベルがＡ１またはＢ１でないときに限り（ステップＳ９１３でＮＯ）、図１３の通信レベル切替ルールに従って、ＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ９１４）。

　（第２タイプの無線端末の切替処理）
　図１８は、図１６のフローチャートのステップＳ８０５の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。

　図１８を参照して、まず、通信品質管理部９２は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲを取得する（ステップＳ３０１）。

　次に、切替部９５は、現在の通信レベルがＡ７であって（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ３（％）以下の場合には（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸのアップ伴うＢ４へアップする（ステップＳ３０５）。

　一方、切替部９５は、現在の通信レベルがＡ７であって（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが５．０（％）以上の場合には（ステップＳ３０３でＮＯ、ステップＳ３０５でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸ－Ａを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３０６）。

　一方、切替部９５は、現在の通信レベルがＢ４であって（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０７でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ２（％）以下の場合には（ステップＳ３０８でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸ－Ｂを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３０９）。

　一方、切替部９５は、現在の通信レベルがＢ４であって（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０７でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが５．０（％）以上の場合には（ステップＳ３０３でＮＯ、ステップＳ３０５でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸのダウンを伴うＡ７へダウンする（ステップＳ３１１）。

　一方、切替部９５は、現在の通信レベルがＡ７およびＢ４でない場合で（ステップＳ３０７でＮＯ）、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ２（％）以下の場合には（ステップＳ３１２でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３１３）。

　一方、切替部９５は、現在の通信レベルがＡ７およびＢ４でない場合で（ステップＳ３０７でＮＯ）、パケットエラーレートＰＥＲが５．０（％）以上の場合には（ステップＳ３１２でＮＯ、ステップＳ３１４でＹＥＳ）、図１４の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３１５）。

　（まとめ）
　以上のように、第２の実施形態の無線通信システムによれば、第１タイプの無線端末においては、ダウンリンク信号のパケットエラーレートと、無線端末の２つのアンテナからのサウンディング信号の空間相関係数に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を切替る。また、第２タイプの無線端末においては、ＭＡＴＲＩＸをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ３を、同一のＭＡＴＲＩＸでＭＣＳをアップさせるときのダウンリンク信号のパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２よりも低く設定する（つまり、通信品質が良い方に設定する）。これによって、無線端末のサウンディング信号の送信機能に応じたルールによって、ＭＡＴＲＩＸをアップするようにしたので、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。

　［第２の実施形態の変形例］
　本発明の実施形態では、第１タイプのすべての無線端末について、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＳＰ、ＤＳＰの値は同一であり、第２タイプのすべての無線端末について、閾値ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の値は同一であるとして説明したが、これに限定するものではない。無線端末ごと、あるいは無線端末の種類ごとに別個の閾値を用いることとしてもよい。無線端末の種類については、たとえば、受信時に用いるアンテナの数、送信時に用いるアンテナの数、無線端末の受信制御方式（アダプティブアレイ受信機能を有するか否か）などに基づいて設定できる。

　［第３の実施形態］
　第３の実施形態は、第２の実施形態で用いた閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の値を学習によって適切に設定することのできる無線基地局に関する。

　（無線基地局の構成）
　図１９は、第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

　図１９を参照して、この無線基地局２は、図１１の第２の実施形態の無線基地局２の構成に加えて、さらに、テーブル記憶部８８と、モード設定部８１と、トライアル制御部８６と、検証制御部８７とを備える。

　テーブル記憶部８８は、切替履歴テーブルと、切替え成功率テーブルとを記憶する。
　（切替履歴テーブル）
　図２０は、第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。

　図２０を参照して、第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルは、ユーザ番号と、切替えが行なわれたときのフレーム番号と、切替前の通信レベルと、切替え後の通信レベルとを定める。たとえば、ユーザ番号が「１」の無線端末については、第「１１」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ３」から「Ａ４」に切替わり、第「１４」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ４」から「Ａ３」に切替わったことが記録されている。

　図２１は、第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。
　図２１を参照して、第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルは、ユーザ番号と、切替えが行なわれたときのフレーム番号と、切替前の通信レベルと、切替え後の通信レベルとを定める。たとえば、ユーザ番号が「６」の無線端末については、第「１５」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ３」から「Ａ４」に切替わり、第「２２」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ４」から「Ａ３」に切替わったことが記録されている。

　（切替え成功率テーブル）
　図２２は、第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。

　図２２を参照して、第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルは、ユーザ番号と、閾値ＵＰＥＲ１に対応するアップ切替え成功率とを定める。

　ここで、アップ切替成功率は、通信レベルをアップした後、所定フレーム以内にもとの通信レベルにダウンしない割合を表わす。

　たとえば、ユーザ番号が「１」の無線端末について、閾値ＵＰＥＲ１が「０．８（％）」においては、アップ切替え成功率が「９７（％）」である。この値は、図２０のユーザ番号が「１」の第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルに基づいて算出される。

　図２３は、第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。
　図２３を参照して、第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルは、ユーザ番号と、閾値ＵＰＥＲ２に対応するアップ切替え成功率、閾値ＵＰＥＲ３に対応するアップ切替え成功率を定める。たとえば、ユーザ番号が「６」の無線端末について、閾値ＵＰＥＲ２が「０．８（％）」の下では、ＭＡＴＲＩＸの変更のないアップ切替え成功率が「９７（％）」であり、閾値ＵＰＥＲ３が「０．３（％）」の下では、ＭＡＴＲＩＸの変更を伴うアップ切替え成功率が「９５（％）」である。この値は、図２１のユーザ番号が「６」の第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルに基づいて算出される。

　モード設定部８１は、たとえば一定周期ごとなどの所定のタイミングで、無線通信のモードを通常モードからトライアルモードまたは検証モードに設定する。通常モードにおいては、第２の実施形態で説明した図１６～図１８のフローチャートで表わされる動作が実行される。

　トライアル制御部８６は、トライアルモードにおいて、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を変化させて、変化させた閾値の下で、第２の実施形態と同様にして通信レベルを変化させる。トライアル制御部８６は、アップ切替え後に所定フレーム数以内に通信レベルがダウンしたか否かに基づいてアップ切替えが成功したか否かを判定する。トライアル制御部８６は、判定結果に基づいて、通常モードで使用する閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を特定する。

　検証制御部８７は、検証モードにおいて、通常モードで設定されている閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の下で、第２の実施形態と同様にして通信レベルを変化させる。検証制御部８７は、アップ切替え後に所定フレーム数以内に通信レベルがダウンしたか否かに基づいてアップ切替えが成功したか否かを判定する。検証制御部８７は、判定結果に基づいて、モード設定部８１にトライアルモードに移行させる。

　（トライアルモードの動作）
　図２４は、第３の実施形態の無線通信システムのトライアルモードにおける動作手順を表わす図である。

　図２４を参照して、まず、トライアル制御部８６は、試行回数ｎを１に設定する（ステップＳ４０１）。

　次に、トライアル制御部８６は、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を所定のＮ段階のうちの５段階のいずれかの段階に設定する（ステップＳ４０２）。

　次に、トライアル制御部８６は、フレーム番号ｆを１に設定する（ステップＳ４０３）。

　次に、トライアル制御部８６は、無線基地局２に図１６のステップＳ８０１～Ｓ８０７を実行させる（ステップＳ４０４）。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４０５）。
　次に、トライアル制御部８６は、図２０および図２１に示すような切替履歴テーブルにユーザｉの切替え履歴を記録する（ステップＳ４０６）。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４０７でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０６に戻る。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ４０７でＹＥＳ）、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ１と等しくない場合には（ステップＳ４０９でＮＯ）、フレーム番号ｆを１だけインクリメントして（ステップＳ４１０）、ステップＳ４０４に戻り、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ１と等しい場合には（ステップＳ４０９でＹＥＳ）、ステップＳ４１１に移行する。

　ステップＳ４１１において、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４１１）。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザｉの切替履歴テーブルを参照して、ステップＳ４０２で設定された閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３に対する通信レベルのアップの切替え成功率を計算し、図２２に示すような切替え成功率テーブルに記録する。具体的には、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第１タイプの無線端末の場合には、通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ１でのアップ切替え成功率を計算する。また、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第２タイプの無線端末の場合には、Ａ７からＢ４へのアップ以外の通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ２でのアップ切替え成功率を計算し、Ａ７からＢ４への通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ３でのアップ切替え成功率を計算する（ステップＳ４１２）。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４１３でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４１４）、ステップＳ４１２に戻る。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ４１３でＹＥＳ）、試行回数ｎが所定値Ｎと等しくない場合には（ステップＳ４１５でＮＯ）、試行回数ｎを１だけインクリメントして（ステップＳ４１６）、ステップＳ４０２に戻り、試行回数ｎが所定値Ｎと等しい場合には（ステップＳ４１５でＹＥＳ）、ステップＳ４１７に移行する。

　ステップＳ４１７において、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４１７）。

　トライアル制御部８６は、ユーザｉの切替え成功率テーブルを参照して、アップ切替え成功率がＹ（％）以上となるような、ユーザｉの閾値ＵＰＥＲ１、または閾値ＵＰＥＲ２と閾値ＵＰＥＲ３とを特定する。具体的には、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第１タイプの無線端末の場合には、アップ切替え成功率がＹ（％）以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ１を特定する。トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第２タイプの無線端末の場合には、ＭＡＴＲＩＸ維持でのアップ切替え成功率がＹ（％）以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ２を特定し、ＭＡＴＲＩＸ変更でのアップ切替え成功率がＹ（％）以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ３を特定する（ステップＳ４１８）。

　次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４１９でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４２０）、ステップＳ４１８に戻り、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合には（ステップＳ４１９でＹＥＳ）、終了する。

　（検証モードの動作）
　図２５は、第３の実施形態の無線通信システムの検証モードにおける動作手順を表わす図である。

　図２５を参照して、まず、検証制御部８７は、フレーム番号ｆを１に設定する（ステップＳ５０１）。

　次に、検証制御部８７は、無線基地局２に図１６のステップＳ８０１～Ｓ８０７を実行させる（ステップＳ５０２）。

　次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ５０３）。
　次に、検証制御部８７は、図２０および図２１に示すような履歴テーブルにユーザｉの切替え履歴を記録する（ステップＳ５０４）。

　次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ５０５でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０４に戻る。

　次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ５０５でＹＥＳ）、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ２と等しくない場合には（ステップＳ５０７でＮＯ）、フレーム番号ｆを１だけインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０２に戻り、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ２と等しい場合には（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、ステップＳ５０９に移行する。

　次に、検証制御部８７は、ユーザｉの切替履歴テーブルを参照して、現在設定されている閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３に対する、全ユーザの通信レベルのアップの切替え成功率ＳＲを計算する（ステップＳ５０９）。

　次に、検証制御部８７は、全ユーザの切替え成功率ＳＲが所定値ＴＨ未満の場合には（ステップＳ５１０でＮＯ）、モード設定部８１にトライアルモードに設定させて、無線基地局２に図２４のステップＳ４０１～Ｓ４２０のトライアルモードの処理を行なわせる（ステップＳ５１１）。

　一方、検証制御部８７は、全ユーザの切替え成功率ＳＲが所定値ＴＨ以上の場合には（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、終了する。

　（まとめ）
　以上のように、第３の実施形態の無線通信システムによれば、トライアルモードおよび検証モードによって、通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値を無線端末ごとに適切な値に調整することができる。

　［第４の実施形態］
　第４の実施形態は、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂに変更される無線端末があった場合に、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂの無線端末のユーザデータのデータバースト領域を適切に変更することのできる無線基地局に関する。これは、ＭＡＴＲＩＸ－ＢのＭＩＭＯ方式では、どのデータバースト領域にユーザデータを割当てるかによって、無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率が変化するからである。一方、ＭＡＴＲＩＸ－ＡのＭＩＭＯ方式では、ユーザデータをどのデータバースト領域に割当てても、無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率は大きくは変化しない。

　（無線基地局の構成）
　図２６は、第４の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

　図２６を参照して、この無線基地局８２は、図１１の第２の実施形態の無線基地局２の構成に加えて、さらに、テーブル記憶部５と、受信電力差検出部４と、バースト割当部６とを備える。

　テーブル記憶部５は、第１の割当テーブルと、第２の割当テーブルと、検査用テーブルとを記憶する。

　（割当テーブル）
　図２７は、第１の割当テーブルの例を表わす図である。

　図２７を参照して、第１の割当テーブルは、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－ＡからＭＡＴＲＩＸ－Ｂにアップした第１タイプの無線端末のユーザ番号と、そのユーザ番号の無線端末へのダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲとを定める。

　たとえば、ユーザ番号が「４」の無線端末は、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－ＡからＭＡＴＲＩＸ－Ｂにアップしたこと、ユーザ番号が「４」の無線端末へのダウンリンク信号のパケットエラーレートが「０．３（％）」であることが示されている。

　図２８は、第２の割当テーブルの例を表わす図である。
　図２８を参照して、第２の割当テーブルは、第１割当テーブルに登録されていないユーザ番号を定める。

　（検査用テーブル）
　図２９は、検査用テーブルの例を表わす図である。

　図２９を参照して、検査用テーブルは、サブキャリア番号（Ｙ）およびシンボル番号（Ｘ）と、サブキャリア数ｘ、シンボル数ｙのユーザデータをサブキャリア番号Ｙ～（Ｙ＋ｙ－１）およびシンボル番号Ｘ～（Ｘ＋ｘ－１）に割当てたときの、無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の平均空間相関係数（ＳＰ）および受信電力差の平均値（ＲＰ）とを定める。

　受信電力差検出部４は、無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサブキャリアごとのサウンディング信号の受信電力の差を検出する。受信電力差検出部４は、検出した受信電力の差を複数のサブキャリアについて平均した受信電力差の平均値ＲＰを算出する。

　バースト割当部６は、ダウンリンクフレームのデータバースト領域の一部にユーザデータを割当てる。バースト割当部６は、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂに変更された無線端末がある場合に、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの無線端末３について、サブキャリアごとのサウンディング信号の空間相関係数と、必要に応じて受信電力差に基づいて、ユーザデータの割当て位置を決める。

　（検査領域）
　図３０は、ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの割当位置を決定する過程を説明するための図である。

　図３０を参照して、ダウンリンクバースト領域の全シンボル数がＸＳＩＺＥ、全サブキャリア数をＹＳＩＺＥとする。ユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数がｘ（ｊ）、サブキャリア数がｙ（ｊ）とする。ユーザデータの割当位置の先頭のシンボル番号をＸとし、先頭のサブキャリア番号をＹとする。各サブキャリア番号Ｙに対して、ユーザデータが配置可能なＸの値が１つ探索される。Ｘの値は１からＸ－ｘ（ｊ）＋１の範囲で探索される。あるＸにおいてユーザデータが配置可能な場合には、その位置が適切かどうかを判断するために、平均空間相関係数ＳＰと、受信電力差の平均値ＲＰが検出される。

　あるＹについて、配置可能なＸの値が存在しない場合には、そのＹを先頭のサブキャリア番号とする位置にユーザ番号ｊのユーザデータが配置不可能であると判断される。また、すべてのＹ（１≦Ｙ≦（Ｙ－ｙ（ｊ）＋１）に関して、配置可能なＸの値が存在しない場合には、ユーザ番号ｊのユーザデータが配置不可能であると判断される。

　（動作）
　図３１は、第４の実施形態の無線基地局のバースト領域の割当ての動作手順を表わすフローチャートである。

　図３１を参照して、まず、図１６のステップＳ８０１～Ｓ８０７の処理が行なわれる（ステップＳ６０１）。

　次に、バースト割当部６は、いずれかのユーザの無線端末３へのダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－ＡからＭＡＴＲＩＸ－Ｂにアップした場合には（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、第１タイプの無線端末のうちＭＡＴＲＩＸ－Ｂを用いる無線端末のユーザ番号をダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲとともに、第１の割当てテーブルに登録する（ステップＳ６０３）。

　次に、バースト割当部６は、第１の割当てテーブル内のユーザをパケットエラーレートＰＥＲが小さい順にソートする（ステップＳ６０４）。

　次に、バースト割当部６は、第１の割当てテーブルに登録されなかった通信中の他のユーザを第２の割当てテーブルに登録する（ステップＳ６０５）。

　次に、バースト割当部６は、現在、各ユーザに割り当てているダウンリンクフレームのバースト領域を解放する（ステップＳ６０６）。

　次に、バースト割当部６は、第１の割当てテーブル内のユーザをソートされた順番（つまり、パケットエラーレートが小さい順番）に１個ずつ選択する。選択されたユーザのユーザ番号をｊとする（ステップＳ６０７）。

　次に、バースト割当部６は、ユーザ番号ｊのユーザにバースト領域を割当てる。詳細は後述する（ステップＳ６０８）。

　次に、バースト割当部６は、第１の割当てテーブル内のユーザのうち、未選択のものがある場合には、（ステップＳ６０９でＮＯ）、ステップＳ６０７に戻る。

　一方、バースト割当部６は、第１の割当てテーブル内の全ユーザを選択し終えた場合には（ステップＳ６０９でＹＥＳ）、第２の割当てテーブル内のユーザのバースト領域をプロポーショナルフェアネスを用いて割当てる（ステップＳ６１０）。

　図３２は、図３１のフローチャートのステップＳ６０８の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。図３２において、ｘ（ｊ）は、ユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）、ｙ（ｊ）は、ユーザ番号ｊのユーザデータのサブキャリア数を表わす。

　図３２を参照して、まず、バースト割当部６は、サブキャリア番号Ｙを１に設定する（ステップＳ７０１）。

　次に、バースト割当部６は、シンボル番号Ｘを１に設定する（ステップＳ７０２）。
　次に、バースト割当部６は、ダウンリンクフレームのバースト領域における、サブキャリア番号Ｙ～Ｙ＋ｙ（ｊ）－１、シンボル番号Ｘ～Ｘ＋ｘ（ｊ）－１で特定される領域にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て可能な場合、つまり、この特定された領域が未割り当てで、かつ存在する場合には（ステップＳ７０３でＹＥＳ）、サウンディング指示部９４を指示して、ユーザ番号ｊの無線端末３へサウンディング信号を送信させる指示を送信させる（ステップＳ７０６）。

　次に、バースト割当部６は、相関係数算出部９３に対して、サブキャリア番号Ｙ～サブキャリア番号Ｙ＋ｙ（ｊ）－１の領域の各サブキャリアでのユーザ番号ｊの無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の空間相関係数を算出させて、さらに、空間相関係数を上記の領域に含まれるすべてのサブキャリアについて平均した平均空間相関係数ＳＰを算出させる（ステップＳ７０７）。

　また、バースト割当部６は、受信電力差検出部４に対して、サブキャリア番号Ｙ～サブキャリア番号Ｙ＋ｙ（ｊ）－１の領域の各サブキャリアでのユーザ番号ｊの無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の受信電力の差を検出させて、さらに、受信電力差を上記の領域に含まれるすべてのサブキャリアについて平均した受信電力差の平均値ＲＰを算出させる（ステップＳ７０８）。

　バースト割当部６は、サブキャリア番号Ｘ、シンボル番号Ｙに対する平均空間相関係数ＳＰ、受信電力差の平均値ＲＰを図２９に示すような検査用テーブルに記録して、ステップＳ７１０に移行する（ステップＳ７０９）。

　一方、バースト割当部６は、ダウンリンクフレームのバースト領域の中のサブキャリア番号Ｙ、シンボル番号Ｘで定まる位置にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て不可能な場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、シンボル番号Ｘが、ダウンリンクフレームのバースト領域のシンボル数ＸＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）を減じた値以下の場合には（ステップＳ７０４でＮＯ）、シンボル番号Ｘを１だけインクリメントして（ステップＳ７０５）、ステップＳ７０２に戻る。

　また、バースト割当部６は、ダウンリンクフレームのバースト領域の中のサブキャリア番号Ｙ、シンボル番号Ｘで定まる位置にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て不可能な場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、シンボル番号Ｘが、ダウンリンクフレームのバースト領域のシンボル数ＸＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）を減じた値よりも大きい場合には（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、サブキャリア番号Ｙでのユーザ番号ｊのユーザデータの割当てが不可能であると判断し、ステップＳ７１０に移行する。

　ステップＳ７１０において、バースト割当部６は、サブキャリア番号Ｙが、ダウンリンクフレームのバースト領域のサブキャリア数ＹＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータサブキャリア数ｙ（ｊ）を減じた値以下の場合には（ステップＳ７１０でＮＯ）、サブキャリア番号Ｙを１だけインクリメントして（ステップＳ７１１）、ステップＳ７０２に戻る。

　バースト割当部６は、サブキャリア番号Ｙが、ダウンリンクフレームのバースト領域のサブキャリア数ＹＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータサブキャリア数ｙ（ｊ）を減じた値よりも大きい場合には（ステップＳ７１０でＹＥＳ）、次のステップＳ７１２に移行する。

　バースト割当部６は、検査用テーブルにデータが記録されていない場合には（ステップＳ７１２でＮＯ）、ユーザ番号ｊのユーザデータの割当てが不可能であると判断されたことになるので、ユーザ番号ｊのユーザを第２の割当てテーブルに登録する（ステップＳ７１３）。

　バースト割当部６は、検査用テーブルにデータが記録されている場合には（ステップＳ７１２でＹＥＳ）、検査用テーブルを参照して、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが１つかどうかを調べる。

　バースト割当部６は、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが１つの場合には（ステップＳ７１４でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが最小となるサブキャリア番号Ｙとシンボル番号Ｘを特定する（ステップＳ７１５）。

　一方、バースト割当部６は、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが２つ以上存在する場合には（ステップＳ７１４でＮＯ）、平均空間相関係数ＳＰが最小であり、かつ受信電力差の平均値ＲＰが最小となるサブキャリア番号Ｙとシンボル番号Ｘを特定する（ステップＳ７１６）。

　次に、バースト割当部６は、ダウンリンクフレームのバースト領域におけるサブキャリア番号Ｙ～Ｙ＋ｙ（ｊ）、シンボル番号Ｘ～Ｘ＋ｘ（ｊ）で特定される領域にユーザｊのユーザデータを割当てる（ステップＳ７１７）。

　（まとめ）
　以上のように、第４の実施形態の無線通信システムによれば、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂに変更される第１タイプの無線端末があった場合に、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂの無線単端末について、その無線端末の２つのアンテナから送信されるサブキャリアごとのサウンディング信号の空間相関係数と、必要に応じて受信電力差に基づいて、ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの配置を決める。これによって、無線基地局側は、最適な周波数（サブキャリア）で、空間多重化されたダウンリンク信号を送信することができるので、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。

　（変形例）
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。

　（１）　協調型空間多重モード
　本発明の第１の実施形態では、２個の無線端末を協調型空間多重モードの１セットとして設定したが、これに限定するものではない。３個以上の無線端末を協調型空間多重モードの１セットとして設定することとしてもよい。

　（２）　ＳＴＣベース
　本発明の第１の実施形態では、ユーザデータのアップリンク信号は、協調型空間多重による通信方式以外では、単一アンテナを用いた通信方式で伝送されるものとしたが、これに限定するものではない。ユーザデータのアップリンク信号は、単一アンテナを用いた通信方式に加えて、またはこれに代えてＳＴＣベースによる通信方式で伝送されるものとしてもよい。

　（３）　受信電力差
　本発明の第１の実施形態では、スループット算出部は、協調型空間多重の候補ペアのうち、ペアの２つの無線端末からのアップリンク信号の受信電力の差が０ｄＢに設定可能な場合に、スループットを算出したが、受信電力の差が所定値以下の場合に、スループットを算出することとしてもよい。

　（４）　候補端末
　本発明の第１の実施形態では、通信相手のすべての無線端末の中から、現在協調型空間多重モードに設定されておらず、かつ通信相手のすべての無線端末のアップリンク信号のＭＣＳの中で最も伝送データレートの大きなＭＣＳを有する無線端末を協調型空間多重モードの候補端末に設定したが、これに限定するものではない。たとえば、通信相手のすべての複数の無線端末の中から、現在協調型空間多重モードに設定されていない無線端末を候補端末としてもよい。

　（５）　レベルダウン
　本発明の第１の実施形態では、図１０のステップＳ２０８において、平均空間相関係数Ｍ＿ＳＲが閾値ＴＨ２（ＴＨ１＜ＴＨ２）未満の場合には、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＸの無線端末のＭＣＳを協調型空間多重しない場合のユーザＸの無線端末のＭＣＳよりも１レベルだけダウンしたＭＣＳに仮設定し、アップリンク信号を協調型空間多重する場合のユーザＹの無線端末のＭＣＳを協調型空間多重しない場合のユーザＹの無線端末のＭＣＳよりも１レベルだけダウンしたＭＣＳに仮設定したが、これに限定するものではなく、ダウンさせるＭＣＳのレベル数は２、３など所定数であってもよい。

　（６）　受信応答ベクトル、空間相関係数
　本発明の第１の実施形態で説明した式（１）～（４）の受信応答ベクトルの算出方法、式（５）の空間相関係数の算出方法は、一例であって、他の方法で算出することととしてもよい。

　（７）　無線端末
　本発明の第１の実施形態では、無線端末は、１つのアンテナからのみアップリンク信号を送信するものとしたが、これに限定するものではない。無線端末は、複数のアンテナからＳＴＣベースなどのＭＩＭＯ方式でアップリンク信号を送信するとともに、他の無線端末との間で協調型空間多重を行なえるものであってもよい。

　（８）　サウンディング信号
　本発明の第１の実施形態では、２つの無線端末からのサウンディング信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めたが、サウンディング信号は、既知信号の一例である。別の種類の既知信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めることとしてもよい。

　（９）　協調型空間多重する場合のバースト領域
　本発明の第１の実施形態では、図６で説明したように、ユーザＡの無線端末３からのアップリンク信号とユーザＢの無線端末３からのアップリンク信号が協調型空間多重した場合には、ユーザＡの無線端末３およびユーザＢの無線端末３は、協調型空間多重しない場合にユーザＡの無線端末３に割当てられたデータバースト領域１５１、および協調型空間多重しない場合にユーザＢの無線端末３に割当てられたデータバースト領域１５２を用いてユーザデータを送信することとしたが、これに限定するものではない。

　たとえば、図６において、データバースト領域１５２をデータバースト領域１５１に隣接する領域（つまりサブチャネルが後続する領域）に移動させて、移動させたデータバースト領域１５２に後続させて、ユーザＥ～ユーザＪのバースト領域を再配置することととしてもよい。

　（１０）　検証モードからトライアルモードへの移行
　本発明の第３の実施形態では、図２５のフローチャートにおいて、全ユーザ（通信中の全無線端末）のアップ切替え成功率を計算したが、ユーザ（無線端末）ごとに、またはユーザ（無線端末）の種別ごとに、アップ切替え成功率を計算し、アップ切替え成功率が所定値未満の場合に、そのユーザ、またはそのユーザの種別に対してトライアルモードに移行させることとしてもよい。

　（１１）　トライアルモードでの切替え成功率
　本発明の第２～第４の実施形態では、第１タイプの無線端末について、通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ１は、どの通信レベルにおいても同一としたが、これに限定するものではない。通信レベルごとに異なる閾値ＵＰＥＲ１を用いることとしてもよい。

　同様に、本発明の第２～第４の実施形態では、第２タイプの無線端末について、Ａ７からＢ４へのアップを除く通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２は、どの通信レベルにおいても同一としたが、これに限定するものではない。通信レベルごとに異なる閾値ＵＰＥＲ２を用いることとしてもよい。

　トライアルモードおよび検証モードにおいても、通信レベルごとにアップ切替え成功率を計算することとしてもよい。トライアルモードにおいては、通信レベルごとのアップ切替え成功率に基づいて、通信レベルごとの閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２を設定することしてもよい。検証モードにおいては、通信レベルごとのアップ切替え成功率に基づいて、トライアルモードで閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２を再設定する必要のある通信レベルを特定することとしてもよい。

　（１２）　ダウンリンク信号の通信品質
　本発明の第２～第４の実施形態では、ダウンリンク信号の通信品質として、ダウンリンク信号のパケットエラーを用いた。そして、このパケットエラーレートは、無線端末から無線基地局へアップリンクフレームにおいて伝送されることとしたが、これに限定するものではない。無線基地局側で、自動再送要求（Automatic　Repeat　Request:　ARQ）やハイブリッド自動
再送要求（Hybrid　Automatic　Repeat　Request:　HARQ）処理時のＮＡＣＫ（Negative　ACKnowledgement)信号が無線端末から伝送される割合を算出することによっても、ダウンリンク信号のパケットエラーレートと同様の指標値が算出できる。

　（１３）　サウンディング信号
　本発明の第２～第４の実施形態では、無線端末の２つのアンテナからのサウンディング信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めたが、サウンディング信号は、既知信号の一例である。別の種類の既知信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めることとしてもよい。また、第１タイプの無線端末は、２個のアンテナからではなく、３個以上の無線端末からサウンディング信号などの既知信号を互いに同時または別時刻で送信できる無線端末であるとしてもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　無線通信システム、２　無線基地局、３，３ａ～３ｎ　無線端末、４　受信電力差検出部、５，８８　テーブル記憶部、６　バースト割当部、１０，１１，５０，５１　アンテナ、１２，５２　受信部、１３，５３　送信部、７，１４，５４，７８，８４，８５　ＭＡＣ層処理部、１５，２０，５５，６０　ＲＦ部、１６，５６　ＣＰ除去部、１７，５７　ＦＦＴ部、１８，２３，５８，６３　サブキャリア配置部、１９，５９　マルチアンテナ受信信号処理部、２１，６１　ＣＰ付加部、２２，６２　ＩＦＦＴ部、２４　マルチアンテナ送信信号処理部、２５，６５　復調部、２６，６６　復号部、２７，６７　ユーザデータ受信管理部、２８　通信品質測定部、２９,７１　ＭＣＳ設定部、３０，８１　モード設定部、３１　候補選択部、３２　スループット算出部、３３，９３　相関係数算出部、３４　電力差計測部、３５　テーブル作成部、３６　端末設定部、３７　端末制御部、３８　ＭＣＳ通知部、３９　電力制御部、４０　サウンディング送信指示部、４１　バースト領域通知部、４２，７２　ユーザデータ送信管理部、４３，７３　符号化部、４４，７４　変調部、８，６４，８９，９１，９８　制御部、６８　バースト領域管理部、６９　電力制御部、７０　サウンディング信号出力部、７５　通信品質計測部、７６　サウンディング出力部、７７　ＭＩＭＯ管理部、７９　ＭＣＳ管理部、８６　トライアル制御部、８７　検証制御部、９２　通信品質管理部、９４　サウンディング指示部、９５　切替部、９６　切替ルール記憶部、９７　切替通知部、１５１，１５２　データバースト領域、１８２，１８３，２８２，２８３　結合／分配器。

Claims

　アップリンク信号を送信する複数の無線端末と通信する無線基地局であって、
　複数のアンテナと、
　複数の無線端末からのアップリンク信号のスループットに基づいて、２個以上の無線端末を同一のアップリンクのデータバースト領域を共有して使用する協調型空間多重モードに設定するモード設定部と、
　前記協調型空間多重モードに設定された２個以上の無線端末に対して、前記２個以上の無線端末間で共通して使用するアップリンクのデータバースト領域を通知する領域通知部と、
　前記複数のアンテナで受信した、前記協調型空間多重モードに設定された２個以上の無線端末からの前記共通のアップリンクのデータバースト領域で空間多重化されたアップリンク信号を分離して、各無線端末からの信号を取り出す受信部とを備えた無線基地局。
　前記モード設定部は、
　複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、
　前記選択された候補端末からペアを作成して、前記ペアの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合の、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、
　前記協調型空間多重モードに設定された場合の前記算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、前記特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む、請求の範囲１記載の無線基地局。
　前記モード設定部は、
　複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、
　前記選択された候補端末からペアを作成して、前記ペアの無線端末のアップリンク信号の受信電力の差が所定値以下となるように、前記ペアの両方またはいずれかに送信電力を調整するように指示する電力制御部と、
　前記送信電力の調整を指示した後における、前記ペアの無線端末のアップリンク信号の受信電力の差を計測する電力差計測部と、
　前記受信電力の差が前記所定値以下のペアの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、
　前記協調型空間多重モードに設定された場合の前記算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、前記特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む、請求の範囲１記載の無線基地局。
　前記ペアの無線端末からの既知信号の空間相関係数を算出する相関係数算出部を備え、
　前記スループット算出部は、前記空間相関係数に基づいて前記ペアの無線端末のアップリンク信号を空間多重化させた場合のＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を特定し、前記特定したＭＣＳに基づいて、前記ペアの２つの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出する、請求の範囲３記載の無線基地局。
　前記モード設定部は、
　複数の無線端末のうちの協調型空間多重モードに設定する候補となる候補端末を選択する候補選択部と、
　前記選択された候補端末からペアを作成して、前記ペアの無線端末からの既知信号の空間相関係数を算出する相関係数算出部と、
　前記空間相関係数が第１の閾値未満のペアの２つの無線端末が協調型空間多重モードに設定された場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出するスループット算出部と、
　前記協調型空間多重モードに設定された場合の前記算出されたスループットの和が最大となるペアを特定し、前記特定したペアの無線端末を協調型空間多重モードに設定する端末設定部とを含む、請求の範囲１記載の無線基地局。
　前記スループット算出部は、前記空間相関係数が第２の閾値以上、前記第１の閾値未満のペアの無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを前記協調型空間多重モードに設定しない場合のＭＣＳよりも所定レベル数減少させた場合における、前記ペアの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出し、前記空間相関係数が前記第２の閾値未満のペアの無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを前記協調型空間多重モードに設定しない場合のＭＣＳと一致させた場合における、前記ペアの無線端末からのアップリンク信号のスループットを算出する、請求の範囲５記載の無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　前記協調型空間多重モードに設定された無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを前記スループット算出に用いたＭＣＳに設定するＭＣＳ設定部と、
　前記設定したＭＣＳを前記協調型空間多重モードの無線端末に通知するＭＣＳ通知部とを含む、請求の範囲６記載の無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　前記無線端末からのアップリンク信号の通信品質を測定する通信品質測定部を備え、
　前記ＭＣＳ設定部は、さらに、前記無線端末からのアップリンク信号の通信品質に基づいて、前記無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを設定する、請求の範囲７記載の無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　前記無線端末からのアップリンク信号の通信品質を測定する通信品質測定部と、
　前記無線端末からのアップリンク信号の通信品質に基づいて、前記無線端末からのアップリンク信号のＭＣＳを設定するＭＣＳ設定部を含む、請求の範囲６に記載の無線基地局。
　前記候補選択部は、通信相手のすべての無線端末のアップリンク信号のＭＣＳの中で最も伝送データレートの高いＭＣＳを特定し、前記特定したＭＣＳを有する複数の無線端末の中から前記候補端末を選択する、請求の範囲９記載の無線基地局。
　前記候補選択部は、通信相手のすべての無線端末のうち、現在協調型空間多重モードに設定されていない無線端末を前記候補端末として選択する、請求の範囲５に記載の無線基地局。
　前記スループット算出部は、さらに、前記候補端末を協調型空間多重モードに設定しない場合における、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和を算出し、
　前記端末設定部は、前記協調型空間多重モードに設定された場合における、すべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和が最大となるペアの無線端末について、協調型空間多重モードに設定した場合の方が設定しない場合よりも、通信相手のすべての無線端末からのアップリンク信号のスループットの和が大きい場合にのみ、協調型空間多重モードに設定する、請求の範囲５記載の無線基地局。
　複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、
　複数のアンテナと、
　無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
　前記無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、
　時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、
　前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、
　前記切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、前記通信品質および前記空間相関係数が所定の条件を満たすときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える、無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　無線基地局から送信されるダウンリンクフレームのデータバースト領域におけるユーザデータの配置を決めるバースト割当部を備え、
　前記バースト割当部は、前記切替部によって前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式に変更された無線端末がある場合に、前記第１タイプの無線端末のうち前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式である無線端末について、前記無線端末の複数のアンテナから送信される既知信号の空間相関係数に基づいて、前記データバースト領域内のユーザデータの配置を決める、請求の範囲１３記載の無線基地局。
　前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えるときの前記条件は、無線端末ごとに別個に定められている、請求の範囲１３記載の無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　所定のタイミングで無線通信のモードを通常モードからトライアルモードに設定するモード設定部と、
　前記トライアルモードにおいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件を変化させて、前記変化させた通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定するトライアル制御部とを備え、
　前記トライアル制御部は、前記判定の結果に基づいて、前記通常モードで使用する前記通信品質の条件を設定する、請求の範囲１３記載の無線基地局。
　前記モード設定部は、所定のタイミングで、前記無線通信のモードを通常モードから検証モードに設定し、
　前記検証モードにおいて、前記通常モードで設定されている前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定する検証制御部とを備え、
　前記検証制御部は、前記判定の結果に基づいて、前記モード設定部にトライアルモードに移行させる、請求の範囲１６記載の無線基地局。
　複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、
　複数のアンテナと、
　無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
　時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、
　前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、
　前記切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末以外の無線端末については、同一のＭＩＭＯ方式でＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を１段階アップするときの通信品質についての条件よりも、より高い通信品質についての条件が満たされたときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える、無線基地局。
　前記無線基地局は、さらに、
　所定のタイミングで無線通信のモードを通常モードからトライアルモードに設定するモード設定部と、
　前記トライアルモードにおいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件を変化させて、前記変化させた通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定するトライアル制御部とを備え、
　前記トライアル制御部は、前記判定の結果に基づいて、前記通常モードで使用する前記通信品質の条件を設定する、請求の範囲１８記載の無線基地局。
　前記モード設定部は、所定のタイミングで、前記無線通信のモードを通常モードから検証モードに設定し、
　前記検証モードにおいて、前記通常モードで設定されている前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定する検証制御部とを備え、
　前記検証制御部は、前記判定の結果に基づいて、前記モード設定部にトライアルモードに移行させる、請求の範囲１９記載の無線基地局。