(57)【要約】  チャネル情報の正確性が失われていることに起因する干渉、あるいは、他の基地局や、他の無線通信システムによる干渉による通信品質の劣化を防ぐ。無線通信システムは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子の各々に対応した送信部と、複数のアンテナ素子の送信指向性を制御する送信指向性制御部とを具備する第１の無線局と、受信電力を測定する受信電力測定部を具備する複数の第２の無線局とを備える。送信指向性制御部は、複数の第２の無線局のうち、特定の第２の無線局に対して信号が到達しないように複数のアンテナ素子の各々の送信指向性を決定する。送信部は、当該送信指向性を用いて、無線信号を生成する。複数のアンテナ素子は、生成された無線信号を送信する。受信電力測定部は、自らに信号が到達しないように設定されている期間における受信電力を測定し、干渉の有無を検出する。
2012067093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に対応した送信部と、前記複数のアンテナ素子の送信指向性を制御する送信指向性制御部とを具備する第１の無線局と、
受信電力を測定する受信電力測定部を具備する複数の第２の無線局と
を備え、
前記第１の無線局の前記送信指向性制御部は、前記複数の第２の無線局のうち、特定の第２の無線局に対して信号が到達しないように前記複数のアンテナ素子の各々の前記送信指向性を決定し、
前記送信部は、当該送信指向性を用いて、無線信号を生成し、
前記複数のアンテナ素子は、前記生成された無線信号を送信し、
前記特定の第２の無線局の前記受信電力測定部は、自らに信号が到達しないように設定されている期間における前記受信電力を測定し、干渉の有無を検出する
無線通信システム。
【請求項２】
前記送信指向性制御部は、
前記特定の第２の無線局を周期的に切り替える請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記送信指向性制御部は、
前記複数の第２の無線局での、ある期間におけるパケットの不達回数に基づいて、前記特定の第２の無線局を決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信指向性制御部は、
前記複数の第２の無線局での誤り率に基づいて、前記特定の第２の無線局を決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信指向性制御部は、
前記複数の第２の無線局のうち、送信すべきアプリケーションデータが蓄積されていない第２の無線局を、前記特定の第２の無線局として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記特定の第２の無線局は、
干渉量を推定する干渉推定部と、
前記干渉推定部によって推定した前記干渉量を前記第１の無線局に送信する送信部と
を更に備え、
前記第１の無線局は、
前記干渉量に基づいて、変調方式、符号化率、または空間多重により同時に送受信する対象の無線局と、利用する周波数チャネルとの少なくとも一つを決定する請求項１から５のうちいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記複数の第２の無線局は、
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子の各々に対応した受信電力測定部と
を備える請求項１から６のうちいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に対応した送信部と、前記複数のアンテナ素子の送信指向性を制御する送信指向性制御部とを具備する第１の無線局と、
受信電力を測定する受信電力測定部を具備する複数の第２の無線局とで無線通信を行う無線通信方法であって、
前記第１の無線局が、前記送信指向性制御部によって、前記複数の第２の無線局のうち、特定の第２の無線局に対して信号が到達しないように前記複数のアンテナ素子の各々の送信指向性を決定するステップと、
前記第１の無線局が、前記送信部によって、前記決定された送信指向性を用いて無線信号を生成し、前記生成された無線信号を前記複数のアンテナ素子から送信するステップと、
前記特定の第２の無線局が、前記受信電力測定部によって、自らに信号が到達しないように設定されている期間における前記受信電力を測定し、干渉の有無を検出するステップと
を含む無線通信方法。
【請求項９】
基地局が同一の周波数を用いて、複数の端末に対しデータの同時通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記データを生成するデータ選択・生成部と、
干渉電力を評価する必要がある端末が存在する場合に、当該端末をヌル信号端末として決定するヌル信号端末決定部と、
前記ヌル信号端末から送信された信号を受信して干渉電力情報を取得する第１の受信部と、
通信相手となる端末のチャネル情報、および前記ヌル信号端末から取得した前記干渉電力情報に基づいて送信ウエイト、変調方式、符号化方式を決定する送信方法決定部と、
送信すべきデータの中から前記通信相手となる端末宛の送信データを選択して出力するデータ選択・出力部と、
前記送信データに対して前記決定された変調方式、符号化方式、送信ウエイトを用いて送信する第１の送信部と、
を備え、
前記端末は、
前記送信データを受信信号として受信する第２の受信部と、
前記受信信号の検出・同期・復号を行う受信信号復調部と、
前記受信信号復調部の出力により自端末が前記ヌル信号端末であることを判定するヌル信号判定部と、
自端末が前記ヌル信号端末であることが判定された場合に、ヌル信号部の受信電力を測定して干渉電力として記録する干渉電力評価部と、
前記干渉電力の情報を変調・符号化して送信する第２の送信部と、
を備える無線通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の無線通信システムであって、
前記基地局における前記ヌル信号端末決定部は、当該基地局に隣接する他の基地局と通信する端末を前記ヌル信号端末として決定し、
前記端末における前記第２の送信部は、前記干渉電力の情報を変調・符号化して当該端末と通信する基地局へ送信する
無線通信システム。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の無線通信システムであって、
前記ヌル信号判定部は、
データ部の受信信号電力がパイロット部の受信電力と比較して、予め定められた基準より小さくなった場合に、自端末が前記ヌル信号端末であると判定する
無線通信システム。
【請求項１２】
請求項９又は請求項１０に記載の無線通信システムであって、
前記基地局は、
予めパイロット信号に前記ヌル信号端末を指定するビットをヌル信号IDとして割り当て、前記ヌル信号端末の候補となる端末にそれぞれ該当する前記ヌル信号IDを通知するヌル信号ID通知部と、
前記送信データに前記パイロット信号を付加する際に、前記ヌル信号IDを指定する下り回線送信部と、
受信された信号の前記パイロット信号で指定された前記ヌル信号IDから、自端末が前記ヌル信号端末であることを判定するヌル信号判定部と、
を備える無線通信システム。
【請求項１３】
請求項９から１２のうちいずれか１項に記載の無線通信システムであって、
前記ヌル信号端末決定部は、前記ヌル信号端末として、他の基地局を指定する無線通信システム。
【請求項１４】
請求項９から１３のうちいずれか１項に記載の無線通信システムであって、
前記ヌル信号端末決定部は、
前記ヌル信号端末として、一定時間前記ヌル信号端末として選択されていない端末、一定時間同一の周波数を用いた複数の端末に対する多重通信を行っていない端末、または、同一の周波数を用いた複数の端末に対する多重通信を行った際に正常に通信できなかった端末、を指定する
無線通信システム。
【請求項１５】
請求項９から１４のうちいずれか１項に記載の無線通信システムであって、
前記干渉電力評価部は、
２つ以上のタイミングにおいて、前記ヌル信号部の前記受信電力を測定し、前記干渉電力の増大量についての情報を記録し、
前記第２の送信部は、
前記干渉電力および前記干渉電力の前記増大量、または、前記干渉電力と前記干渉電力の前記増大量の関数から得られる干渉電力の情報を変調・符号化して送信する
無線通信システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の無線通信システムであって、
前記データ選択・出力部は、
端末に対して推定された前記干渉電力および前記干渉電力の前記増大量の情報から、予め定めた最大干渉電力を上回らない時間幅を計算し、当該端末に対して設定できる最大データ長を決定する
無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び無線通信方法に関する。特に、本発明は、空間分割多重アクセス制御技術を用いた無線通信システム、及び無線通信方法に関する。また、特に、本発明は、空間多重を用いて複数の通信相手と同時に通信を行う無線通信システムにおける送信技術に関する。
本願は、２０１０年１１月１６日に日本へ出願された特願２０１０−２５６０７７号、および、２０１１年４月１２日に日本へ出願された特願２０１１−０８８２６４号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネット等の発展に伴い、家庭や、オフィス内においても、ネットワークが普及している。このようなネットワークは、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）と呼ばれる。このＬＡＮを無線化した無線ＬＡＮも普及が進んでいる。例えば、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｇ規格や、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線ＬＡＮなどの普及が目覚しい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式を用い、最大５４Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度（物理層伝送速度）が達成されている。【０００３】
ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は３０Ｍｂｐｓ程度であり、情報を必要とする通信相手が増えればこの特性は更に低下する。一方で、有線ＬＡＮの世界ではＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の１００Ｂａｓｅ−Ｔインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｏｍｅ）の普及から、１００Ｍｂｐｓの高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。【０００４】
そのため、さらに高速な伝送速度を実現する規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格があり、この規格では、空間多重送信技術としてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いることにより、最大６００Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度が実現可能となっている。【０００５】
近年、さらなる大容量化を図るために、ＭＩＭＯ技術を応用した無線システムとして、無線基地局と複数の無線端末局とが同一無線チャネルを用いて空間多重して１対多の通信を行うことにより無線空間リソースを有効利用できるＭＵ（Multi User）−ＭＩＭＯを利用した無線通信が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、ＭＵ−ＭＩＭＯ送信方法が検討されている（非特許文献２参照）。【０００６】
ＭＵ−ＭＩＭＯでは、基地局と各端末のアンテナとの間のチャネル情報を推定し、基地局がこれらのチャネル情報を取得し、取得したチャネル情報を用いて送信ビームを制御し、端末にとって最適な方向にビームを向けることにより、同一の周波数チャネルにおいて同時に各端末へ信号を送信することができる。【０００７】
すなわち、送信先となる無線局に指向性を強く、一方で他の特定の無線局にヌルを向ける制御が行われていた。空間的に多重を行っているため、空間分割多重アクセス制御方式（Space Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）とも呼ばれる。同一周波数・同時間で同時に通信が可能となるため、周波数利用効率を上げることが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Q. H. Spencer etc., “An introduction to the multi-user MIMO downlink”, IEEE Communication Magazine, pp. 60-67, Oct. 2004.
【非特許文献２】ＩＥＥＥ，  “Ｐｒｏｐｏｓｅｄ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  ＴＧａｃ，”  ｄｏｃ．：  ＩＥＥＥ  ８０２．１１−０９／０９９２ｒ２１，  Ｊａｎ．  ２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＭＵ−ＭＩＭＯを利用した無線通信の送信ビーム制御には、チャネル情報が必須であるが、無線通信を利用する周囲の環境や、無線局の状態（移動性など）によりチャネル状態が変動するため、一度推定したチャネル情報がその後も正確であるとは限らない。【００１０】
チャネル情報が正確ではない場合、チャネル情報の精度が劣化するという問題があるため、最適な送信ビーム制御を行うことができなくなり（ヌルを向けるべき無線局にヌルが向かなくなり）、受信側において無線局間の干渉が発生し、パケット再送増加や、誤り率上昇など、通信品質の劣化が発生する。チャネル情報が正確であるかどうかを、無線局が認識するのは難しい。【００１１】
また、同じ周波数帯を利用する他の基地局や、他の無線通信システムが近くに存在する場合には、上記同様に干渉が発生する。このような場合でも通信品質の劣化が発生する。【００１２】
ここで、図３０に従来の送受信システムの構成を示す。図３０において、１０１は基地局、１０２−１〜１０２−ｉは端末、１０１−１はデータ選択・出力回路、１０１−２、１０２−１−４〜１０２−ｉ−４は送信信号生成回路、１０１−３、１０２−１−２〜１０２−ｉ−２は無線信号送受信回路、１０１−４−１〜１０１−４−Ｎ、１０２−１−１−１〜１０２−１−１−Ｍｉ、１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉは送受信アンテナ、１０１−５、１０２−１−３〜１０２−ｉ−３は受信信号復調回路、１０１−６はチャネル情報記憶回路、１０１−７は送信方法決定回路、を表す。ここで、１≦ｉ≦Ｋ、Ｋは端末の数、Ｍｉはｉ番目の端末の送受信アンテナ数、Ｎは基地局の送受信アンテナ数である。【００１３】
基地局から端末への送信を考える。基地局１０１において、データ選択・出力回路１０１−１は、出力可能な通信相手の情報を送信方法決定回路１０１−７に出力する。送信方法決定回路１０１−７は、後述の通信相手の選択方法により通信相手を決定し、通信相手への空間多重数、送信ウエイト、変調方式、符号化方式を決定し、データ選択・出力回路１０１−１と送信信号生成回路１０１−２に出力する。このとき、送信ウエイトを用いないこともできる。データ選択・出力回路１０１−１は、対応する通信相手への送信データを送信信号生成回路１０１−２に出力する。送信信号生成回路１０１−２は入力された送信信号に変調・符号化を行い、送信ウエイトを乗算し、信号検出や通信情報伝達に用いるパイロット信号を挿入し、無線信号送受信回路１０１−３へ出力する。無線信号送受信回路１０１−３は入力された信号を搬送波周波数にアップコンバートし、送受信アンテナ１０１−４−１〜１０１−４−Ｎを介して送信する。【００１４】
通信相手を選択する方法としては、送信を行うデータがメモリに保存され、送信を行う準備ができている通信相手を指定したり、保存されている複数のデータのうち、最も古いデータに対応する通信相手から選択したり、ユーザのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｓｅｒｖｉｃｅ）に基づいて選択したり、予めグループＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ；識別子）で決められたユーザの組み合わせを選択したり、チャネル情報の相関が低い通信相手の組み合わせを選択したりすることができる。【００１５】
通信相手となるＫ個の端末は当該端末が備えるアンテナを介して、受信した無線信号を自身に設けられた無線信号送受信回路に入力する。ｉ番目の端末は、アンテナ１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉの少なくとも一つを介して受信された信号を、無線信号送受信回路１０２−ｉ−２において、搬送波周波数からダウンコンバートし、受信信号復調回路１０２−ｉ−３に入力する。受信信号復調回路１０２−ｉ−３は受信したパケットと同期を行い、信号を復号してデータを出力する。【００１６】
一方、端末から基地局へ送信する場合は、端末において送信データが入力されると、送信信号生成回路１０２−ｉ−４は変調・符号化を行った信号にパイロット信号などの制御フレームを付加して無線送受信回路１０２−ｉ−２に出力する。無線送受信回路１０２−ｉ−２は送信信号生成回路１０２−ｉ−４から出力される信号を搬送波周波数にアップコンバートして送受信アンテナ１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉの少なくとも一つから送信する。【００１７】
基地局では、アンテナ１０１−４−１〜１０１−４−Ｎの少なくとも一つを介し受信した信号について、無線信号送受信回路１０１−３においてダウンコンバートし受信信号復調回路１０１−５に出力する。復調に用いたチャネル情報、または復調信号に含まれるフィードバックされた端末と基地局間のチャネル情報は、チャネル情報記憶回路１０１−６に入力される。チャネル情報記憶回路１０１−６は入力されたチャネル情報に対して、キャリブレーションなどの送信ウエイトを生成するために必要なチャネル情報の最適化（補正）を行い送信方法決定回路１０１−７を介して送信信号生成回路１０１−２に出力する。【００１８】
以下、複数の通信相手と空間多重方式を用いて通信する例として、ＢＤ（Ｂｌｏｃｋ  Ｄｉａｇｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ）指向性制御法について示す。チャネル情報記憶回路１０１−６において得られた端末１０２−ｉのｊ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル応答行列Ｈｉ，ｊ（Ｍｉ×Ｎ行列）は、下式のように、特異値分解により、右特異行列Ｖｉ，ｊ（Ｎ×Ｎ行列）、左特異行列Ｕｉ，ｊ（Ｍｉ×Ｍｉ行列）及び固有値の二乗根√λｉ，ｊ，ｌを対角要素とし、非対角行列を０とする行列Ｄ（Ｍｉ×Ｎ行列）に分けられる。【００１９】
【数１】
2012067093.tif 000003
【００２０】
ここでＨｉ，ｊ，ｌｋはｊ番目の周波数チャネルにおいて、送信装置のｌ番目のアンテナと端末１０２−ｉのｋ番目のアンテナとの間の伝達係数を表す。右特異行列Ｖｉ，ｊのうち、Ｖ’ｉ，ｊは固有値に対応する列ベクトル群、Ｖ’’ｉ，ｊは０に対応する列ベクトル群である。シングルユーザ通信において、最大の周波数利用効率が得られる方法として知られる固有ベクトル送信においては、Ｖ’ｉ，ｊの列ベクトルを送信ウエイトとすることで、対応する固有値λｉ，ｊ，ｌで表せる信号電力を得ることができる。ここで、λｉ，ｊ，１≧λｉ，ｊ，２≧・・・≧λｉ，ｊ，Ｍｉであり、上付きの添え字Ｈは共役複素行列を表す。【００２１】
次に、マルチユーザに対するＢＤ法による通信相手の選択方法の手段を示す。ここで、Ｋユーザ（端末１０２−１〜１０２−Ｋ）に対し、通信を行うことを考える。ｉ番目の端末１０２−ｉに対する送信ウエイトの演算方法を示す。まず、端末１０２−ｉ以外の端末に対応する集合チャネル行列Ｈ＋ｉ，ｊを【００２２】
【数２】
2012067093.tif 000004
【００２３】
と定義する。Ｒａ，ｊは端末１０２−ａにおける受信ウエイトであり、Ｒａ，ｊを対角要素が１の対角行列とすれば、受信ウエイトの仮定を行わずに送信ウエイトを決定する場合を示すこととなる。このＨ＋ｉ，ｊに対し、特異値分解を行うと、【００２４】
【数３】
2012067093.tif 000005
【００２５】
と表すことができ、Ｖ’＋ｉ，ｊは固有値Ｄ＋ｉ，ｊに対応する信号空間ベクトルであり、Ｖ’’＋ｉ，ｊは固有値がない、もしくは固有値０に対応するヌル空間ベクトルである。ここで、Ｖ’’＋ｉ，ｊで表せるヌル空間に対し、送信を行うと、端末１０２−ｉ以外の通信相手の受信ウエイトに対し、干渉を生じない。よって、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信するには、ｊ番目の周波数チャネルに用いる送信ウエイトとして、ここで得られたＶ’’＋ｉ，ｊに線形演算を行い得られるウエイトを用いればよい。例えば、端末１０２−ｉに対応するチャネル行列Ｈｉ，ｊに、Ｖ’’＋ｉ，ｊを乗算し、得られたＨｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊの行ベクトルに対して、直交化法を用いて得られる基底ベクトル、または、Ｈｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊに特異値分解を行って得られる右特異ベクトルをＶ’’＋ｉ，ｊに乗算して得られるウエイトを送信ウエイトとすることができる。Ｈｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊから得られた行列をＧｉ，ｊとすると、送信ウエイトベクトルは、Ｖ’’＋ｉ，ｊＧｉ，ｊと表せる。【００２６】
このように各通信相手に対してそれぞれ送信ウエイトを演算することができ、得られたＫユーザに対するｊ番目の周波数チャネルに対する送信ウエイトＷｊは【００２７】
【数４】
2012067093.tif 000006
【００２８】
と表せる。この送信ウエイトを用いた場合の、端末１０２−ｉにおけるｊ番目の周波数チャネルに対応する受信信号ｙｉ，ｊは【００２９】
【数５】
2012067093.tif 000007
【００３０】
と表せる。ここで、ｘｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルを用いて送信された端末１０２−ｉ宛の送信信号であり、ｎｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルにおける端末１０２−ｉにおける熱雑音ベクトルである。チャネル情報誤差がなければ、Ｒｉ，ｊＨｉ，ｊとＷｌ，ｊは直交し、Ｒｉ，ｊＨｉ，ｊＷｌ，ｊは０となる（ｌ≠ｉ）。しかし、基地局のチャネル情報に誤差があれば、数５の２行目の右辺第２項が０にならず、ユーザ間干渉として伝送品質を低下させる。よって、この品質の低下を見越したＳＩＮＲを推定し、適切な変調方式、符号化率、空間多重を行うストリーム数を決定する必要がある。【００３１】
上記のように、複数の通信相手に対して、空間多重方式により送信を行うと、チャネル推定誤差からユーザ間干渉が生じるため、適切な変調方式や符号化率、空間多重ストリーム数を決定できずスループットを大幅に低下させる問題があった。【００３２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、チャネル情報の正確性が失われていることに起因する干渉、あるいは、他の基地局や、他の無線通信システムによる干渉による通信品質の劣化を防ぐことができる無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。【００３３】
また、本発明の目的は、複数の通信相手に空間多重方式を用いて同時刻に同一周波数を用いて送信する場合に、ユーザ間干渉を評価し、各端末に対する変調方式、符号化率、空間ストリーム数を適切に選択することができる無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に対応した送信部と、前記複数のアンテナ素子の送信指向性を制御する送信指向性制御部とを具備する第１の無線局と、受信電力を測定する受信電力測定部を具備する複数の第２の無線局とを備え、前記第１の無線局の前記送信指向性制御部は、前記複数の第２の無線局のうち、特定の第２の無線局に対して信号が到達しないように前記複数のアンテナ素子の各々の前記送信指向性を決定し、前記送信部は、当該送信指向性を用いて、無線信号を生成し、前記複数のアンテナ素子は、前記生成された無線信号を送信し、前記特定の第２の無線局の前記受信電力測定部は、自らに信号が到達しないように設定されている期間における前記受信電力を測定し、干渉の有無を検出する無線通信システムである。【００３５】
上述の無線通信システムにおいて、前記送信指向性制御部は、前記特定の第２の無線局を周期的に切り替えるようにしてもよい。【００３６】
上述の無線通信システムにおいて、前記送信指向性制御部は、前記複数の第２の無線局での、ある期間におけるパケットの不達回数に基づいて、前記特定の第２の無線局を決定するようにしてもよい。【００３７】
上述の無線通信システムにおいて、前記送信指向性制御部は、前記複数の第２の無線局での誤り率に基づいて、前記特定の第２の無線局を決定するようにしてもよい。【００３８】
上述の無線通信システムにおいて、前記送信指向性制御部は、前記複数の第２の無線局のうち、送信すべきアプリケーションデータが蓄積されていない第２の無線局を、前記特定の第２の無線局として決定するようにしてもよい。【００３９】
上述の無線通信システムにおいて、前記特定の第２の無線局は、干渉量を推定する干渉推定部と、前記干渉推定部によって推定した前記干渉量を前記第１の無線局に送信する送信部とを更に備え、前記第１の無線局は、前記干渉量に基づいて、変調方式、符号化率、または空間多重により同時に送受信する対象の無線局と、利用する周波数チャネルとの少なくとも一つを決定するようにしてもよい。【００４０】
上述の無線通信システムにおいて、前記複数の第２の無線局は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に対応した受信電力測定部とを備えるようにしてもよい。【００４１】
また、本発明は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に対応した送信部と、前記複数のアンテナ素子の送信指向性を制御する送信指向性制御部とを具備する第１の無線局と、受信電力を測定する受信電力測定部を具備する複数の第２の無線局とで無線通信を行う無線通信方法であって、前記第１の無線局が、前記送信指向性制御部によって、前記複数の第２の無線局のうち、特定の第２の無線局に対して信号が到達しないように前記複数のアンテナ素子の各々の送信指向性を決定するステップと、前記第１の無線局が、前記送信部によって、前記決定された送信指向性を用いて無線信号を生成し、前記生成された無線信号を前記複数のアンテナ素子から送信するステップと、前記特定の第２の無線局が、前記受信電力測定部によって、自らに信号が到達しないように設定されている期間における前記受信電力を測定し、干渉の有無を検出するステップとを含む無線通信方法である。【００４２】
また、本発明は、基地局が同一の周波数を用いて、複数の端末に対しデータの同時通信を行う無線通信システムであって、前記基地局は、前記データを生成するデータ選択・生成部と、干渉電力を評価する必要がある端末が存在する場合に、当該端末をヌル信号端末として決定するヌル信号端末決定部と、前記ヌル信号端末から送信された信号を受信して干渉電力情報を取得する第１の受信部と、通信相手となる端末のチャネル情報、および前記ヌル信号端末から取得した前記干渉電力情報に基づいて送信ウエイト、変調方式、符号化方式を決定する送信方法決定部と、送信すべきデータの中から前記通信相手となる端末宛の送信データを選択して出力するデータ選択・出力部と、前記送信データに対して前記決定された変調方式、符号化方式、送信ウエイトを用いて送信する第１の送信部と、を備え、前記端末は、前記送信データを受信信号として受信する第２の受信部と、前記受信信号の検出・同期・復号を行う受信信号復調部と、前記受信信号復調部の出力により自端末が前記ヌル信号端末であることを判定するヌル信号判定部と、自端末が前記ヌル信号端末であることが判定された場合に、ヌル信号部の受信電力を測定して干渉電力として記録する干渉電力評価部と、前記干渉電力の情報を変調・符号化して送信する第２の送信部と、を備える。【００４３】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記基地局における前記ヌル信号端末決定部は、当該基地局に隣接する他の基地局と通信する端末を前記ヌル信号端末として決定し、前記端末における前記第２の送信部は、前記干渉電力の情報を変調・符号化して当該端末と通信する基地局へ送信するようにしてもよい。【００４４】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記ヌル信号判定部は、データ部の受信信号電力がパイロット部の受信電力と比較して、予め定められた基準より小さくなった場合に、自端末が前記ヌル信号端末であると判定するようにしてもよい。【００４５】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記基地局は、予めパイロット信号に前記ヌル信号端末を指定するビットをヌル信号IDとして割り当て、前記ヌル信号端末の候補となる端末にそれぞれ該当する前記ヌル信号IDを通知するヌル信号ID通知部と、前記送信データに前記パイロット信号を付加する際に、前記ヌル信号IDを指定する下り回線送信部と、受信された信号の前記パイロット信号で指定された前記ヌル信号IDから、自端末が前記ヌル信号端末であることを判定するヌル信号判定部と、を備えるようにしてもよい。【００４６】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記ヌル信号端末決定部は、前記ヌル信号端末として、他の基地局を指定するようにしてもよい。【００４７】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記ヌル信号端末決定部は、前記ヌル信号端末として、一定時間前記ヌル信号端末として選択されていない端末、一定時間同一の周波数を用いた複数の端末に対する多重通信を行っていない端末、または、同一の周波数を用いた複数の端末に対する多重通信を行った際に正常に通信できなかった端末、を指定するようにしてもよい。【００４８】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記干渉電力評価部は、２つ以上のタイミングにおいて、前記ヌル信号部の前記受信電力を測定し、前記干渉電力の増大量についての情報を記録し、前記第２の送信部は、前記干渉電力および前記干渉電力の前記増大量、または、前記干渉電力と前記干渉電力の前記増大量の関数から得られる干渉電力の情報を変調・符号化して送信するようにしてもよい。【００４９】
また、上述の無線通信システムにおいて、前記データ選択・出力部は、端末に対して推定された前記干渉電力および前記干渉電力の前記増大量の情報から、予め定めた最大干渉電力を上回らない時間幅を計算し、当該端末に対して設定できる最大データ長を決定するようにしてもよい。【００５０】
マルチユーザＭＩＭＯのビームフォーミングでは、基地局と端末との間のチャネル情報を推定し、基地局から同時に送信する端末間でのユーザ間干渉が生じないように送信ウエイトを算出して、信号処理を行った上で、送信処理を行っていた。しかし、推定したチャネル情報には誤差があるため、ユーザ間干渉が生じているところ、これを考慮せずに変調方式、符号化率、多重数を選択していたため、通信品質が劣化するという問題が生じてしまう。
本発明では、基地局から送信する際に、ユーザ間干渉を測定する対象となるヌル信号端末を設定し、当該ヌル信号端末に対してヌルが向くように送信ウエイトをかけて送信する。一方、ヌル信号端末は、ヌルが向けられているにも関わらず信号を受信した場合には、その受信電力を干渉として基地局に通知する。通知を受けた基地局は、通知された干渉電力に基づいて、最適な変調方式、符号化率、多重化率を算出して、当該ヌル信号端末に対する通信を行う。
これにより、マルチユーザＭＩＭＯにおけるチャネル推定誤差を考慮した最適な変調方式、符号化率、多重数を選択できる。
また、本発明は、複数の基地局（通信セル）がある場合にも適用可能である。この場合、第１の基地局が、第２の基地局に接続する端末をヌル信号端末として送信を行い、当該端末が第２の基地局に対して干渉を通知する。
【発明の効果】
【００５１】
以上説明したように、この発明によれば、チャネル情報の正確性が失われていることに起因する干渉が存在する場合でも、端末にヌルを向け、端末において被干渉を検出し、干渉を受けていると判定すると、チャネル推定を再度行い、チャネル情報を再取得することによってチャネル情報の正確性を向上させ、干渉を緩和することができる。【００５２】
また、チャネル情報の正確性が失われていることに起因する干渉、あるいは、他の基地局や、他の無線通信システムによる干渉等が存在する場合でも、干渉量を測定し、干渉量に応じて耐干渉性を増した通信を行うことにより、干渉の影響を緩和することができる。【００５３】
さらに、複数の通信相手に空間多重方式を用いて同時刻に同一周波数を用いて送信する場合に、ユーザ間干渉を評価し、各端末に対する変調方式、符号化率、空間ストリーム数を適切に選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本第１実施形態による無線通信システムのチャネル構成を示す概念図である。
【図３】本第１実施形態による無線通信システムで送受信されるパケット構成を示す概念図である。
【図４】本第１実施形態による無線通信システムの基地局の構成を示すブロック図である。
【図５】本第１実施形態による基地局１の送信信号処理部１０の構成を示すブロック図である。
【図６】本第１実施形態による基地局１の受信信号処理部２３の構成を示すブロック図である。
【図７】本第１実施形態による無線通信システムの端末３−１〜３−３の構成を示すブロック図である。
【図８】本第１実施形態による端末３−１〜３−３の送信信号処理部５０の構成を示すブロック図である。
【図９】本第１実施形態による端末３−１〜３−３の受信信号処理部６０の構成を示すブロック図である。
【図１０】本第１実施形態による無線通信システムの基地局１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本第１実施形態による基地局１が全端末３−１〜３−３のチャネル状態を把握する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本第１実施形態による無線通信システムの端末３−１〜３−３の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本第１実施形態において、ヌルを向けられた端末３−１〜３−３の受信電力測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本第１実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第４実施形態による基地局１の送信信号処理部１０の構成を示すブロック図である。
【図１７】本第４実施形態による基地局１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本第４実施形態において、ヌルを向けられた端末の受信電力測定処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１９】本第４実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。
【図２０】本第４実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。
【図２１】本発明の第７実施形態の無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明の第８実施形態による無線通信システムの端末の構成を示すブロック図である。
【図２３】伝送速度、変調方式、及び符号化率の関係を示す概念図である。
【図２４】本発明の第９実施形態による無線通信システムを表す概略ブロック図である。
【図２５】基地局から端末へデータを送信する場合を表すシーケンス図である。
【図２６】基地局から端末へデータを送信する場合を表すシーケンス図である。
【図２７】パイロット信号を用いたユーザ間干渉の評価を説明するための説明図である。
【図２８】パイロット信号を用いたユーザ間干渉の評価を説明するための説明図である。
【図２９】本発明の第１０実施形態における通信方法を説明する説明図である。
【図３０】従来の送受信システムの構成を表す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００５６】
本発明の第１実施形態〜第８実施形態では、基地局が何らかの手段で他の無線局に対してヌルが向いている期間を通知し、他の無線局は、その期間において受信電力を測定し、その受信電力によって干渉の有無を検出する（第１実施形態）。他の無線局に対してヌルが向いている期間については、無線ＬＡＮのような自律分散型のアクセス制御の場合には、通信のたびに通知することが好ましく、他方で、固定的にチャネルが割り当てられているアクセス制御の場合には、チャネルの割当てとともに、ヌルが向く期間を通知しておけば、毎回通知する必要はない。
【００５７】
ヌルを向ける無線局の決定方法については、周期的に選択（第１実施形態）、誤り率の高いものを選択（第４、第５実施形態）、データのないものを選択（第２実施形態）等があり、また、チャネル情報の精度が悪い端末をＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のグルーピングから外す（第３実施形態）等がある。当該無線局が送信先となっている期間とヌルが向いている期間との受信電力に基づいて、基地局側で変調方式（第４実施形態）、周波数（第６実施形態）を決定することも本発明の範疇である。
【００５８】
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線通信システムは、１つの基地局１、及び３つの端末３−１〜３−３から構成される。基地局１は、Ｎ本（Ｎ≧３）のアンテナ２−１〜２−Ｎを有し、端末３−１〜３−３は、各々、１本のアンテナ４−１〜４−３を有する。通信方式としては、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いている。基地局１、及び端末３−１〜３−３は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）アクセス制御により送信権を獲得し、パケットを送信する。基地局１から端末３−１〜３−３へは、送信権獲得後、ＭＵ−ＭＩＭＯを用いてパケットを送信する。端末３−１〜３−３は、それぞれ固有の識別子を有している。
【００５９】
図２は、本第１実施形態による無線通信システムのチャネル構成を示す概念図である。また、図３は、本第１実施形態による無線通信システムで送受信されるパケット構成を示す概念図である。無線通信システムは、図２に示すように、１チャネル当たり２０ＭＨｚの帯域幅の、５．１７〜５．３３ＧＨｚの８チャネルが利用可能であるものとする。送受信するパケットは、物理レイヤでは、図３に示すように、プリアンブル部、及びデータ部から構成される。
【００６０】
図４は、本第１実施形態による無線通信システムの基地局の構成を示すブロック図である。基地局１は、送信信号処理部１０、デジタル・アナログ信号変換器（Ｄ／Ａ）１３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４、直交変調器１５、ローカル信号発生器１６、サーキュレータ１７、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１８、直交復調器１９、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０、アナログ・デジタル信号変換器（Ａ／Ｄ）２１、受信信号処理部２３、アンテナ２−１〜２−Ｎから構成される。
【００６１】
送信信号処理部１０、及び受信信号処理部２３の詳細については後述する。デジタル・アナログ信号変換器１３は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ１４は、直流成分から所定の周波数帯域までの信号を通過させる。直交変調器１５は、入力されたベースバンドＩＱ信号とローカル信号とをミキシングし、高周波無線信号に変換する。ローカル信号発生器１６は、高周波のローカル信号を発生させる。
【００６２】
サーキュレータ１７は、直交変調器１５から出力された信号をアンテナ２−１〜２−Ｎへ出力し、アンテナ２−１〜２−Ｎから出力された信号をローノイズアンプ１８へ出力する。ローノイズアンプ１８は、受信信号を増幅する。直交復調器１９は、入力された高周波無線信号とローカル信号とをミキシングし、ベースバンドＩＱ信号に変換する。ローパスフィルタ２０は、直流成分から所定の周波数帯域までの信号を通過させる。アナログ・デジタル信号変換器２１は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。アンテナ２−１〜２−Ｎは、高周波無線信号の送受信を行う。
【００６３】
図５は、本第１実施形態による基地局１の送信信号処理部１０の構成を示すブロック図である。送信信号処理部１０は、誤り訂正符号化部３０、インタリーバ３１、マッピング部３２、送信先・ヌル向け端末決定部３３、送信ウエイト算出部３４、送信ウエイト処理部３５、逆フーリエ変換部３６、ＧＩ付加部３７、プリアンブル付加部３８から構成される。
【００６４】
誤り訂正符号化部３０は、上位レイヤから伝達されたバイナリ信号に対して誤り訂正符号化を行う。インタリーバ３１は、ある決められたパターンによって誤り訂正符号化後のバイナリ信号の並び変えを行う。マッピング部３２は、バイナリ信号をベースバンドＩＱ信号に変換する。送信先・ヌル向け端末決定部３３は、ＭＵ−ＭＩＭＯを使ってアプリケーションデータを送信する端末と、ヌルを向ける端末とを決定する。
【００６５】
送信ウエイト算出部３４は、チャネル情報から送信ビーム形成用ウエイトを算出する。送信ウエイト処理部３５は、サブキャリア毎に、送信ビーム形成用ウエイトをベースバンドＩＱ信号に乗算する。逆フーリエ変換部３６は、逆フーリエ変換処理を行う。ＧＩ付加部３７は、ＯＦＤＭシンボル毎にＧＩ（ガードインターバル）を付加する。プリアンブル付加部３８は、プリアンブルを付加する。
【００６６】
図６は、本第１実施形態による基地局１の受信信号処理部２３の構成を示すブロック図である。受信信号処理部２３は、同期部４０、合成部４１、ＧＩ除去部４２、チャネル状態推定部４３、フーリエ変換部４４、等化部４５、デマッピング部４６、デインタリーバ４７、誤り訂正復号部４８から構成される。
【００６７】
同期部４０は、タイミング同期や、周波数オフセット補償などを行う。合成部４１は、各アンテナで受信された信号を合成する。ＧＩ除去部４２は、ＧＩを除去する。チャネル状態推定部４３は、受信信号のプリアンブルからサブキャリア毎のチャネル状態を推定する。フーリエ変換部４４は、フーリエ変換を行う。等化部４５は、推定されたチャネル状態に基づき、等化を行う。
【００６８】
デマッピング部４６は、ベースバンドＩＱ信号をバイナリ信号に変換する。デインタリーバ４７は、ある決められたパタ−ンによってバイナリ信号の並びを元に戻す。誤り訂正復号部４８は、誤り訂正を行い、誤り訂正符号化前の元のバイナリ信号に戻す。
【００６９】
図７は、本第１実施形態による無線通信システムの端末３−１〜３−３の構成を示すブロック図である。端末３−１〜３−３は、各々、送信信号処理部５０、デジタル・アナログ信号変換器（Ｄ／Ａ）５１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５２、直交変調器５３、ローカル信号発生器５４、サーキュレータ５５、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）５６、直交復調器５７、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５８、アナログ・デジタル信号変換器（Ａ／Ｄ）５９、受信信号処理部６０、受信電力測定部６１、アンテナ４−１〜４−３（それぞれ端末３−１〜３−３に対応）から構成される。
【００７０】
送信信号処理部５０、及び受信信号処理部６０の詳細については後述する。デジタル・アナログ信号変換器５１は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ５２は、直流成分から所定の周波数帯域までの信号を通過させる。直交変調器５３は、入力されたベースバンドＩＱ信号とローカル信号とをミキシングし、高周波無線信号に変換する。ローカル信号発生器５４は、高周波のローカル信号を発生させる。
【００７１】
サーキュレータ５５は、直交変調器５３から出力された信号を、それぞれのアンテナ４−１〜４−３へ出力し、それぞれのアンテナ４−１〜４−３から出力された信号をローノイズアンプ５６へ出力する。ローノイズアンプ５６は、受信信号を増幅する。直交復調器５７は、入力された高周波無線信号とローカル信号とをミキシングし、ベースバンドＩＱ信号に変換する。ローパスフィルタ５８は、直流成分から所定の周波数帯域までの信号を通過させる。アナログ・デジタル信号変換器５９は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。アンテナ４−１〜４−３は、高周波無線信号の送受信を行う。
【００７２】
基地局１の構成との違いは、受信電力測定部６１が存在することである。受信電力測定部６１は、受信した信号の電力を測定する。
【００７３】
図８は、本第１実施形態による端末３−１〜３−３の送信信号処理部５０の構成を示すブロック図である。送信信号処理部５０は、誤り訂正符号化部７０、インタリーバ７１、マッピング部７２、逆フーリエ変換部７３、ＧＩ付加部７４、プリアンブル付加部７５から構成される。
【００７４】
誤り訂正符号化部７０は、上位レイヤから伝達されたバイナリ信号に対して誤り訂正符号化を行う。インタリーバ７１は、ある決められたパターンによって誤り訂正符号化後のバイナリ信号の並び変えを行う。マッピング部７２は、バイナリ信号をベースバンドＩＱ信号に変換する。逆フーリエ変換部７３は、逆フーリエ変換処理を行う。ＧＩ付加部７４は、ＯＦＤＭシンボル毎にＧＩ（ガードインターバル）を付加する。プリアンブル付加部７５は、プリアンブルを付加する。
【００７５】
基地局１内の送信信号処理部１０との違いは、送信先・ヌル向け端末決定部３３、送信ウエイト処理部３５、及び送信ウエイト算出部３４が存在しない点になる。
【００７６】
図９は、本第１実施形態による端末３−１〜３−３の受信信号処理部６０の構成を示すブロック図である。受信信号処理部６０は、同期部８０、ＧＩ除去部８１、チャネル状態推定部８２、フーリエ変換部８３、等化部８４、デマッピング部８５、デインタリーバ８６、誤り訂正復号部８７から構成される。
【００７７】
同期部８０は、タイミング同期や、周波数オフセット補償などを行う。ＧＩ除去部８１は、ＧＩを除去する。チャネル状態推定部８２は、受信信号のプリアンブルからサブキャリア毎のチャネル状態を推定する。フーリエ変換部８３は、フーリエ変換を行う。等化部８４は、推定されたチャネル状態に基づき、等化を行う。
【００７８】
デマッピング部８５は、ベースバンドＩＱ信号をバイナリ信号に変換する。デインタリーバ８６は、ある決められたパタ−ンによってバイナリ信号の並びを元に戻す。誤り訂正復号部８７は、誤り訂正を行い、誤り訂正符号化前の元のバイナリ信号に戻す。すなわち、端末３−１〜３−３の受信信号処理部６０は、基地局１の受信信号処理部２３の構成から合成部４１を除去した構成である。
【００７９】
図１０は、本第１実施形態による無線通信システムの基地局１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、基地局１は、送信タイマをセットする（ステップＳ１）。次に、基地局１は、全端末３−１〜３−３のチャネル状態を把握する（ステップＳ２）。この処理の詳細については後述する（図１１）。基地局１は、端末３−１〜３−３のチャネル状態を把握後、アプリケーションデータ送信先の端末、及びヌルを向ける端末を決定する（ステップＳ３）。
【００８０】
その後、基地局１は、全端末３−１〜３−３へ送信先情報パケットを報知する（ステップＳ４）。このパケットには、「アプリケーション用パケット送信先の端末」の識別子と「ヌルを向けた端末」の識別子の情報、アプリケーションパケット送受信に用いるチャネル番号、及びアプリケーション用パケットを伝送する時間の情報が格納されている。また、同時に、基地局１は、各端末３−１〜３−３から取得したチャネル状態に基づいて送信ウエイトを算出する（ステップＳ５）。その後、基地局１は、端末３−１〜３−３へアプリケーション用パケットの送信を行い、端末３−１〜３−３は、パケットを受信する（ステップＳ６）。
【００８１】
次に、基地局１は、送信タイマが満了であるか否かを判定し（ステップＳ７）、送信タイマが満了するまで、処理をステップＳ３に戻し、アプリケーションデータ送信先の端末、及びヌルを向ける端末を決定し、アプリケーション用パケットを送信することを繰り返す。なお、端末３−１〜３−３のいずれかから干渉情報パケットを受信した場合には、基地局１は、ステップＳ２（図１１）の処理を直ちに行い、チャネル情報パケットを取得して、チャネル状態の更新を行い、該チャネル状態の情報を用いて送信ウエイトを再算出する。一方、送信タイマが満了した場合には、基地局１は処理を終了する。
【００８２】
図１１は、上述したステップＳ２において、基地局１が全端末３−１〜３−３のチャネル状態を把握する処理を説明するためのフローチャートである。実線は基地局１、破線は端末３−１〜３−３の処理を示す。まず、基地局１は、全端末３−１〜３−３へチャネル情報要求パケットを送信する（ステップＳ１０）。端末３−１〜３−３は、該チャネル情報要求パケットを受信し（ステップＳ１１）、基地局１と端末３−１〜３−３の各アンテナ間のチャネル状態を推定する（ステップＳ１２）。端末３−１〜３−３は、推定したチャネル状態をチャネル情報パケットとして、基地局１へ送信する（ステップＳ１３）。基地局１は、該チャネル情報パケットを受信し、チャネル状態を把握する（ステップＳ１４）。
【００８３】
図１２は、本第１実施形態による無線通信システムの端末３−１〜３−３の動作を説明するためのフローチャートである。まず、端末３−１〜３−３は、各々、自局宛てのパケットを復号し（ステップＳ２０）、その後、パケットを識別する（ステップＳ２１）。パケットがチャネル情報要求パケットの場合には、端末３−１〜３−３は、チャネル状態を推定し（ステップＳ２２）、推定されたチャネル状態をチャネル情報パケットに格納して基地局１へ送信する（ステップＳ２３）。
【００８４】
一方、ステップＳ２１で、パケットが送信先情報パケットの場合には、端末３−１〜３−３は、格納されている端末の識別子を抽出する（ステップＳ２４）。そして、自局の識別子が「アプリケーション用パケット送信先の端末」、もしくは「ヌルを向ける端末」の識別子に含まれている場合には、端末３−１〜３−３は、指定されたチャネル番号を利用できるように受信準備を行う（ステップＳ２５、Ｓ２６）。受信準備には、アプリケーション用パケット送受信に用いるチャネル番号に応じて、ローカル信号の周波数や、ＬＰＦの通過帯域を変える等の処理がある。また、自局の識別子が「ヌルを向ける端末」の識別子に含まれている場合には、端末３−１〜３−３は、受信電力測定を開始する（ステップＳ２７）。
【００８５】
一方、ステップＳ２１で、パケットがアプリケーションパケットの場合には、端末３−１〜３−３は、パケットの復調処理を行い、上位レイヤの処理部へ伝達する（ステップＳ２８）。
【００８６】
図１３は、本第１実施形態において、ヌルを向けられた端末３−１〜３−３の受信電力測定処理（図１２のステップＳ２７）を説明するためのフローチャートである。まず、端末３−１〜３−３は、受信電力測定を行い（ステップＳ３０）、受信電力が閾値を超えているか否かを判定し（ステップＳ３１）、受信電力が閾値を超えている場合には、受信電力を干渉情報パケットに格納して基地局１へ送信する（ステップＳ３２）。受信電力が閾値を超えていない場合には、端末３−１〜３−３は、何もせずに当該処理を終了する。基地局１は、端末３−１〜３−３から該干渉情報パケットを受け取ると、図１１で示した処理により、該端末３−１〜３−３のチャネルの状態の把握を行う。
【００８７】
次に、具体的な処理例について説明する。図１に示すように、１つの基地局１、及び３つの端末３−１〜３−３が存在し、端末３−１〜３−３は、基地局１へ帰属している。基地局１、及び端末３−１〜３−３は、チャネルＣｈ−４を利用し、制御パケット（ビーコンなど）の送受信を行っている。このとき、端末３−１〜３−３が基地局１を介してインターネットに接続し、アプリケーション通信を開始したものとする。基地局１、及び端末３−１〜３−３は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によりアクセス制御されているが、基地局１から端末３−１〜３−３へ送信先情報パケットが送信された直後は、すぐに基地局１から端末３−１〜３−３へアプリケーションパケットが送信される。
【００８８】
図１４は、本第１実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。まず、基地局１は、全端末３−１〜３−３へチャネル情報要求パケットを送信する（ｔ０）。基地局１は、該パケットを上位レイヤで生成した後、送信信号処理部１０内の誤り訂正符号化３０、インタリーバ３１、マッピング部３２、送信ウエイト処理部３５、逆フーリエ変換部３６、ＧＩ付加部３７、プリアンブル付加部３８を通してベースバンド信号を生成する。このとき、送信ウエイト処理部３５では、全端末３−１〜３−３において信号が受信されるようにウエイトを設定する。
【００８９】
なお、このパケットのプリアンブルは、符号分割多重等により、基地局１の各送信アンテナ２−１〜２−Ｎと端末３−１〜３−３のそれぞれの受信アンテナ４−１〜４−３間のチャネル状態が推定できるような構成になっている。このベースバンド信号を、直交変調器１５において、５．２４ＧＨｚのローカル信号とミキシングして高周波無線信号に変換した後、アンテナ２−１〜２−Ｎから出力する。
【００９０】
全端末３−１〜３−３は、該パケットをそれぞれのアンテナ４−１〜４−３で受信し、直交復調器５７において、５．２４ＧＨｚのローカル信号とミキシングしてベースバンド信号に変換した後、受信信号処理部６０内の同期部８０、ＧＩ除去部８１、フーリエ変換部８３、等化部８４、デマッピング部８５、デインタリーバ８６、誤り訂正復号部８７を通してパケットを復号し、上位レイヤへ伝達し、パケットを認識する。このとき、端末３−１〜３−３は、該パケットを用いて、基地局１の各アンテナ２−１〜２−Ｎと端末３−１〜３−３のそれぞれのアンテナ４−１〜４−３間のチャネル状態を推定する。端末３−１〜３−３は、推定したチャネル状態をチャネル情報パケットに格納して基地局１へ送信する（ｔ１〜ｔ３）。
【００９１】
基地局１は、全端末３−１〜３−３からチャネル情報パケットをアンテナ２−１〜２−Ｎで受信後、直交復調器１９や、受信信号処理部２３を通して復号し、上位レイヤ処理部（図示略）へ伝達し、パケットを認識する。基地局１は、各端末３−１〜３−３のチャネル情報を抽出し、該チャネル情報を送信信号処理部１０内の送信ウエイト算出部３４へ伝達する。次に、基地局１は、アプリケーション用パケット送信先の端末、及びヌルを向ける端末を決定する。
【００９２】
ここで、基地局１は、端末３−１にヌルを向け、端末３−２及び端末３−３に対してはアプリケーション用パケットを送信するものと決定する。決定後、基地局１は、送信先情報パケットを生成する。基地局１は、「アプリケーション用パケット送信先の端末」として端末３−２及び３−３の識別子を送信先情報パケットに格納し、「ヌルを向ける端末」として端末３−１の識別子を送信先情報パケットに格納し、また、アプリケーションパケット送受信に用いるチャネル番号として「４」を送信先情報パケットに格納し、全端末３−１〜３−３へ送信する（ｔ４）。
【００９３】
各端末３−１〜３−３は、該送信先情報パケットを受信し、端末３−１は、「ヌルを向ける端末」と認識し、端末３−２及び３−３は、「アプリケーション用パケット送信先の端末」と認識する。各端末３−１〜３−３は、チャネル番号「４」のチャネルで送信される信号を受信できるように、ローカル信号の周波数や、ＬＰＦ５８の通過帯域を設定する。
【００９４】
基地局１は、伝達されたチャネル情報から、端末３−１にヌルが向き、端末３−２、及び３−３に信号が到達するようにサブキャリア毎に送信ウエイトを算出する。算出後、基地局１は、端末３−２、及び端末３−３へアプリケーション用パケットを送信する（ｔ５）。端末３−２、及び端末３−３では、アプリケーション用パケットを受信し、復号して上位レイヤへ伝達する。
【００９５】
一方、端末３−１では、受信電力を観測する。端末３−１は、アプリケーション用パケットの伝送時間中に受信電力を観測し、受信電力が閾値を上回った場合には、干渉が生じているものと判断し、干渉情報パケットを基地局１へ送信する（ｔ６）。基地局１は、干渉情報パケットを受信した場合、該端末３−１に信号が受信されるようにウエイトを設定した後、チャネル情報要求パケットを該端末３−１へ送信する（ｔ７）。
【００９６】
端末３−１は、該パケットを受信後、再び、基地局１の各アンテナ２−１〜２−Ｎと端末３−１のアンテナ４−１間のチャネル状態の推定を行う。端末３−１は、推定したチャネル状態をチャネル情報パケットに格納して基地局１へ送信する（ｔ８）。基地局１は、チャネル情報パケットを復号して、基地局１と端末３−１のアンテナ間のチャネル情報を更新する。基地局１では、その後、再び、ヌルを向ける端末を決定する。次は、基地局１は、端末３−２にヌルを向け、端末３−１、及び端末３−３に対してはアプリケーション用パケットを送信するものと決定する。以後、基地局１は、ヌルを向ける端末を、端末３−３⇒端末３−１⇒端末３−２⇒・・・と周期的に切り替え、ヌルが向けられる端末が順番に選択されるように制御する（ｔ９以降）。
【００９７】
上述した動作において、送信タイマが満了した場合には、処理が終了し、再び開始に戻る。
【００９８】
このような制御を行うことにより、チャネルの時間変動により、端末間で干渉が発生した場合でも、干渉が起きていることを検出し、チャネル推定を再び行うことにより、端末間の干渉を緩和することができる。
なお、本第１実施形態では、端末３−１〜３−３でチャネル状態を推定したが、同一周波数で信号が送受信されている場合には、基地局１でチャネル状態を推定しても、同様な実施が可能である。すなわち、端末３−１〜３−３が送信するＡＣＫ等のパケットによりチャネル状態を推定する。
【００９９】
Ｂ．第２実施形態
上述した第１実施形態では、ヌルを向ける端末を周期的に切り替えたが、これに限定されることなく、基地局１から端末３−１〜３−３のいずれかに送信するアプリケーションデータが無い場合に、この端末へヌルを向けることにより、第１実施形態と同様な処理が可能となる。第１実施形態では、ヌルを向けられている間は、その端末は、アプリケーションデータを受信しないためにスループットが低下するが、本第２実施形態では、ヌルを向けられている端末は、元々アプリケーションデータを受信する必要が無いので、システム全体のスループットは低下しない。
【０１００】
Ｃ．第３実施形態
上述した第１、２実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式を用いて基地局１から端末３−１〜３−３へアプリケーションパケットを同時に送信していた。これまで説明したように、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式では、チャネル情報の精度が悪い場合には、端末間で干渉が発生する。したがって、本第３実施形態では、チャネル情報の精度が悪い端末に対しては、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のグルーピングから外し、ＭＵ−ＭＩＭＯ方式を用いずにアプリケーションパケットを送信することにより、端末間の干渉を回避する。
【０１０１】
図１５は、本第３実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。例えば、端末３−１から干渉情報パケットを受信した場合（ｔ６）、基地局１は、端末３−１をＭＵ−ＭＩＭＯのグルーピングから外し、端末３−２及び端末３−３に対しては、これまでのようにＭＵ−ＭＩＭＯを用いてアプリケーション用パケットを送信するものと決定し、送信先情報パケットを生成する。基地局１は、「アプリケーション用パケット送信先の端末」として端末３−２及び３−３の識別子を、送信先情報パケットに格納し、また、アプリケーションパケット送受信に用いるチャネル番号として「４」を送信先情報パケットに格納し、全端末３−１〜３−３へ送信する（ｔ7）。
【０１０２】
そして、端末３−２、及び端末３−３宛てのアプリケーションパケットについては、基地局１は、これまでのようにＭＵ−ＭＩＭＯを用いてアプリケーション用パケットを伝送する（ｔ８）。一方、端末３−１宛てのアプリケーションパケットについては、基地局１は、ＭＵ−ＭＩＭＯを用いずに伝送する（ｔ９）。すなわち、基地局１は、端末３−１宛てのアプリケーションパケットを全端末３−１〜３−３へ伝送する。各端末３−１〜３−３において上記アプリケーションパケットは受信され、端末３−１は、自局宛てのパケットと認識して受信する。端末３−２、及び端末３−３は、自局宛てではないので該パケットを棄却する（破線のブロック）。
【０１０３】
Ｄ．第４実施形態
本第４実施形態は、第１実施形態に基づいており、システムの構成や、チャネル配置、パケット構成は、それぞれ図１、図２、図３と同様である。基地局１の構成は、図４と同様である。
【０１０４】
図１６は、本第４実施形態による基地局１の送信信号処理部１０の構成を示すブロック図である。図５との違いは、パケット不達回数情報が送信先・ヌル向け端末決定部３３に入力されている点である。受信信号処理部２３の構成は、図６と同様である。端末３−１〜３−３の構成は、図７と同様である。送信信号処理部５０、及び受信信号処理部６０は、それぞれ図８、及び図９と同様である。
【０１０５】
図１７は、本第４実施形態による基地局１の動作を説明するためのフローチャートである。基地局１は、送信タイマをセットし（ステップＳ４０）、その後、図１１に従って全端末３−１〜３−３のチャネル状態を把握する（ステップＳ４１）。その後、基地局１は、アプリケーション用パケット送信先の端末、及びヌルを向ける端末を決定し（ステップＳ４２）、全端末３−１〜３−３へ送信先情報パケットを報知する（ステップＳ４３）。また、同時に、基地局１は、各端末３−１〜３−３のチャネル状態に基づいて送信ウエイトを算出し（ステップＳ４４）、各端末３−１〜３−３へ伝送するデータストリーム毎に、変調方式、及び符号化率を決定する（ステップＳ４５）。
【０１０６】
その後、基地局１は、端末３−１〜３−３へのアプリケーション用パケットの送信を行い（ステップＳ４６）、端末３−１〜３−３はパケットを受信する。基地局１は、端末３−１〜３−３毎に、パケットを送信したにもかかわらずＡＣＫを受信しなかった回数をカウントする（ステップＳ４７）。その後、基地局１は、送信タイマが満了したか否かを判定し（ステップＳ４８）、満了していない場合には、いずれかの端末３−１〜３−３へのパケット不達回数が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４９）。
【０１０７】
そして、いずれかの端末において、一定のパケット数に対してＡＣＫを受信しなかった回数が閾値を超えた場合には、基地局１は、処理をステップＳ４２に戻し、アプリケーションデータ送信先の端末、及びヌルを向ける端末を再決定し、上述した処理を繰り返す。
【０１０８】
一方、いずれの端末においても、一定のパケット数に対してＡＣＫを受信しなかった回数が閾値を超えない場合には、基地局１は、処理をステップＳ４３に戻し、上述した処理を繰り返す。
また、送信タイマが満了した場合には、基地局１は、処理を終了し、再び開始に戻る。
【０１０９】
なお、端末３−１〜３−３の処理は、図１２に示すフローチャートと同様であるので説明を省略する。
【０１１０】
図１８は、本第４実施形態において、ヌルを向けられた端末の受信電力測定処理の動作を説明するためのフローチャートである。ヌルを向けられた端末は、受信した電力の測定を行い（ステップＳ５０）、受信した電力が閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ５１）。そして、受信した電力が閾値を超えている場合には、端末は、受信電力対干渉電力比（ＳＩＲ）を推定し（ステップＳ５２）、推定されたＳＩＲをＳＩＲ情報パケットに格納して基地局１へ送信する（ステップＳ５３）。一方、受信した電力が閾値を超えていない場合には、端末は、何もせずに当該処理を終了する。
【０１１１】
次に、具体的な処理例について説明する。図１に示すように、１つの基地局１、及び３つの端末３−１〜３−３が存在し、端末３−１〜３−３は、基地局１へ帰属している。基地局１、及び端末３−１〜３−３は、チャネルＣｈ−４を利用し、制御パケット（ビーコンなど）の送受信を行っている。このとき、端末３−１〜３−３が基地局１を介してインターネットに接続し、アプリケーション通信を開始したものとする。基地局１、及び端末３−１〜３−３は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によりアクセス制御されているが、基地局１から端末３−１〜３−３へ送信先情報パケットが送信された直後は、基地局１から端末３−１〜３−３へアプリケーションパケットが送信される制御が行われる。
【０１１２】
パケット不達回数閾値は、１０（１００パケット当たり）と設定されている。各端末３−１〜３−３は、図２３に示すように、伝送速度が異なる、複数の変調方式と符号化率のセットに対応可能である。ＳＩＲに応じて最適なセットが存在する。伝送速度が低いセット程、１シンボル当たりのエネルギ、及び、冗長性が大きいため、耐干渉性が高い。
【０１１３】
図１９、及び図２０は、本第４実施形態による無線通信システムのパケット制御フローを示すタイミングチャートである。第１実施形態と同様に、基地局１は、全端末３−１〜３−３へチャネル情報要求パケットを送信し（ｔ０）、該パケットを受信した全端末３−１〜３−３は、チャネル状態を推定し、チャネル情報パケットを基地局１へ送信する（ｔ１〜ｔ３）。基地局１は、全端末３−１〜３−３からチャネル情報パケットを受信し、チャネル情報を送信信号処理部１０内の送信ウエイト算出部３４へ伝達する。次に、基地局１は、アプリケーション用パケット送信先端末及び、ヌルを向ける端末を決定する。
【０１１４】
基地局１は、最初は、端末３−１〜３−３のいずれにもヌルを向けず、全端末３−１〜３−３に対してアプリケーション用パケットを送信するものと決定する。基地局１は、送信先情報パケットに、「アプリケーション用パケット送信先の端末」として端末３−１、３−２、及び３−３の識別子を格納し、アプリケーションパケット送受信に用いるチャネル番号として「４」を格納し、全端末３−１〜３−３へ送信する（ｔ４）。各端末３−１〜３−３は、該送信先情報パケットを受信し、「アプリケーション用パケット送信先の端末」と認識する。
【０１１５】
各端末３−１〜３−３は、チャネル番号「４」のチャネルで送信される信号を受信できるように、ローカル信号の周波数や、ＬＰＦ５８の通過帯域を設定する。また、同時に、基地局１は、伝達されたチャネル情報から、端末３−１、３−２、及び３−３に信号が到達するように、サブキャリア毎に送信ウエイトを算出する。また、基地局１は、各端末３−１〜３−３へ伝送するストリーム毎に、変調方式、及び符号化率を決定する。これらの初期値は、各ストリームを２４Ｍｂｐｓモードで伝送するように決定する。その後、基地局１は、誤り訂正符号化部３０、及びマッピング部３２を２４Ｍｂｐｓモードで伝送できるように設定し、端末３−１、３−２、及び３−３へアプリケーション用パケットを送信する（ｔ５）。
【０１１６】
各端末３−１〜３−３は、アプリケーション用パケットを受信・復号し、上位レイヤへ伝達する。パケットを正常に受信できた場合には、各端末３−１〜３−３は、ＡＣＫパケットを基地局１へ送信する（ｔ６〜ｔ８）。同時に、各端末３−１〜３−３は、アプリケーションパケット受信時の受信電力を記憶する。以後、基地局１から端末３−１〜３−３へアプリケーション用パケットを送信し（ｔ１０）、正常受信した場合に端末３−１〜３−３から基地局１へＡＣＫパケットを送信する（ｔ１１以降）。
【０１１７】
基地局１は、パケットを送信したにもかかわらず、ＡＣＫパケットを受信しなかった回数をカウントする。例えば、端末３−１、端末３−２、端末３−３の１００パケット当たりの不達回数がそれぞれ５、１３、０であったとすると、端末３−２から一定期間ＡＣＫを受信しなかった回数が閾値を超えているため、基地局１は、端末３−２へヌルを向け、端末３−１、及び端末３−３に対してはアプリケーション用パケットを送信するものと決定する。その後、基地局１は、「アプリケーション用パケット送信先の端末」として端末３−１、及び３−３の識別子を送信先情報パケットに格納し、「ヌルを向ける端末」として端末３−２の識別子を送信先情報パケットに格納し、全端末３−１〜３−３へ送信する（図２０のｔ２０）。端末３−１、及び３−３では、アプリケーション用パケットを受信・復号し、上位レイヤへ伝達し、端末３−２では、受信電力を観測する（ｔ２１）。
【０１１８】
端末３−１、及び３−３では、パケットを正常に受信できた場合、基地局１へＡＣＫパケットを送信する（ｔ２２、ｔ２３）。端末３−２では、受信電力を一定期間観測した後、平均化することにより、干渉電力として算出する。次に、端末３−２は、パケット受信時に記憶した受信電力と干渉電力とから、ＳＩＲを算出し、算出したＳＩＲをＳＩＲ情報パケットに格納し、基地局１へ送信する（ｔ２４）。基地局１では、ＳＩＲ情報パケットを受信した後、ＳＩＲ情報を抽出する。このＳＩＲ情報は、端末３−２へ伝送するストリームの変調方式、及び符号化率を決定するために用いられる。基地局１は、再度、端末３−１、端末３−２、端末３−３へアプリケーション用パケットを送信するものと決定し、端末３−２へ伝送するストリームの変調方式、及び符号化率をＳＩＲ情報に応じて設定した後、送信先情報パケットを全端末３−１〜３−３へ送信し（ｔ２５）、その後、全端末３−１〜３−３へアプリケーション用パケットを送信する（ｔ２６）。
【０１１９】
このような制御を行うことにより、チャネルの推定精度が悪い場合や、他のセルや、他のシステムからの干渉が発生した場合でも、干渉量を観測し、変調方式や、符号化率を適切に設定する。これにより、干渉に強い通信が可能になる。
また、本第４実施形態では、端末３−１〜３−３でチャネル状態を推定したが、同一周波数で信号が送受信されている場合には、基地局１でチャネル状態を推定しても同様な実施が可能である。
【０１２０】
Ｅ．第５実施形態
上述した第４実施形態では、パケット不達回数に基づいて、ヌルを向ける端末を決定したが、ビット誤り率や、パケット誤り率を用いても第４実施形態と同様の効果がある。この場合には、端末３−１〜３−３から基地局１へ誤り率の情報をフィードバックする必要がある。端末３−１〜３−３において一定期間誤り率を観測し、端末３−１〜３−３から基地局１へ定期的に誤り率を送信することにより、基地局１は、端末３−１〜３−３における誤り率情報を得ることができるため、同様な処理が可能となる。
【０１２１】
Ｆ．第６実施形態
上述した第４実施形態では、悪いチャネル推定精度による干渉や、他セル・他システムからの干渉などが起きている場合には、変調方式・符号化率を適切に設定することにより、干渉に対する耐久性を増す処理を行った。他のセル・他のシステムからの干渉を回避する他の手法として、他のセル・他のシステムからの干渉が起きている場合には、基地局１が運用しているチャネルを変更する処理がある。
【０１２２】
これまでの第１から第５実施形態では、チャネル番号「４」のチャネルを利用してきたが、該チャネルの周波数において他のセルの基地局や、他のシステムが運用している場合、距離や、送信電力等によっては干渉が発生する可能性がある。そこで、基地局１が運用に用いるチャネルを「４」以外のチャネルに変更することにより、干渉を回避する。第１実施形態のような基地局１・端末３−１〜３−３を想定すると、基地局１は、端末３−１〜３−３から干渉情報パケットを受信した場合、端末３−１〜３−３へチャネル変更を報知した後、運用するチャネルを変更する。端末３−１〜３−３へのチャネル変更の報知等は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈのフレームワークを用いることにより対応可能である。
【０１２３】
Ｇ．第７実施形態
上述した第４実施形態では、変調方式・符号化率を適切に設定することにより、干渉に対する耐久性を増す処理を行った。しかし、干渉に対する耐久性が増す変調方式・符号化率を用いると伝送速度が下がることになり、スループットが低下する。もし、チャネルの時間的変動が原因であった場合には、第１実施形態のようにチャネル推定を再度行うことによって、干渉を緩和できる可能性がある。本第７実施形態では、処理を２段に分けて、干渉の緩和を図る。
【０１２４】
図２１は、本第７実施形態の無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。実線は基地局１、破線は端末３−１〜３−３の処理を示す。基地局１は、送信タイマをセットし（ステップＳ６０）、全端末３−１〜３−３へチャネル情報を要求し、各端末３−１〜３−３のチャネル情報を取得し、チャネル状態を把握する（ステップＳ６１）。次に、基地局１は、送信する端末を決定し（ステップＳ６２）、各端末３−１〜３−３のチャネル状態に基づいて送信ウエイトを算出し、アプリケーション用パケットを送信する（ステップＳ６３）。各端末３−１〜３−３は、アプリケーション用パケットを受信・復号し、上位レイヤへ伝達する（ステップＳ６４）。
【０１２５】
その後、基地局１は、送信タイマが満了したか否かを判定し（ステップＳ６５）、満了していない場合には、いずれかの端末３−１〜３−３へのパケット不達回数が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ６６）。パケット不達回数が閾値を超える端末が存在する場合には、基地局１は、この端末へヌルを向けることを決定し（ステップＳ６７）、送信ウエイトを再び算出して、他の端末へアプリケーション用パケットを送信する。ヌルを向けられた端末は、一定期間受信電力を観測する（ステップＳ６８）。次に、ヌルを向けられた端末は、受信電力が閾値を超えたか否かを判定し（ステップＳ６９）、閾値を超えた場合には、干渉が生じているものと判断し、干渉情報パケットを基地局１へ送信する（ステップＳ７０）。
【０１２６】
基地局１は、チャネル情報要求パケットを端末３−１〜３−３へ送信し、端末３−１〜３−３は、チャネル状態を推定した後、チャネル情報パケットを基地局１へ送信する。基地局１では、上記チャネル推定を一定回数再試行した後でも、受信電力が閾値を超えるか否かを判定し（ステップＳ７１）、一定回数チャネル状態の推定を行っても受信電力が閾値を超えている場合には、干渉を緩和できないものと判断し、耐干渉性を増すために、変調方式、及び符号化率を変更する（ステップＳ７２）。
【０１２７】
このような制御を行うことにより、干渉が起きていることを推定し、効率良く干渉を緩和できる。
【０１２８】
なお、パケット不達率が閾値を超えるが、ヌルを向けられている一定期間に観測した受信電力が閾値を超えない場合には、干渉以外の要因が考えられる。例えば、基地局１と端末３−１〜３−３間の距離が大きく、基地局１から送信される信号の受信強度が弱まっている等の可能性がある。この場合でも、変調方式や、符号化率を変更することにより、低受信強度でも通信が可能になる可能性がある。
【０１２９】
Ｈ．第８実施形態
上述した第１、第４実施形態では、端末３−１〜３−３が１つのアンテナを有している場合を想定したが、端末３−１〜３−３が複数のアンテナを有している場合も同様な実施が可能である。例えば、端末３−１〜３−３が持つアンテナの１つにヌルを向け、残りのアンテナを用いてアプリケーション用パケットを送受信することが可能である。
【０１３０】
図２２は、本第８実施形態による無線通信システムの端末の構成を示すブロック図である。なお、図７に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第８実施形態による端末３−１〜３−３は、各アンテナ４−ｉ−１〜４−ｉ−Ｍ（ｉ＝１、２、３）から出力された信号の受信電力を測定する構成である。このような処理、及び構成を用いることにより、アプリケーション用パケットを受信しながら、干渉が起きていることを推定することが可能である。
【０１３１】
以下、本発明の第９および第１０実施形態による無線通信システムおよび基地局装置について図面を参照して説明する。
Ｉ．第９実施形態
図２４は、本発明の第９実施形態による無線通信システムを表す概略ブロック図である。
この図において、１０１は基地局、１０２−１〜１０２−ｉは端末、１０１−１はデータ選択・出力回路、１０１−２、１０２−１−４〜１０２−ｉ−４は送信信号生成回路、１０１−３、１０２−１−２〜１０２−ｉ−２は無線信号送受信回路、１０１−４−１〜１０１−４−Ｎ、１０２−１−１−１〜１０２−１−１−Ｍ1、１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉは送受信アンテナ、１０１−５、１０２−１−３〜１０２−ｉ−３は受信信号復調回路、１０１−６はチャネル情報記憶回路、１０１−７は送信方法決定回路、１０１−８はヌル信号通信相手記憶回路、１０１−９は干渉電力評価回路、１０２−１−５〜１０２−ｉ−５はヌル信号判定回路、１０２−１−６〜１０２−ｉ−６は干渉電力評価回路を表す。ここで、１≦ｉ≦Ｋ、Ｋは端末の数、Ｍｉはｉ番目の端末１０２−ｉの送受信アンテナ数、Ｎは基地局１０１の送受信アンテナ数である。
【０１３２】
基地局から端末への送信を考える。データ選択・出力回路１０１−１は、出力可能な通信相手の情報を送信方法決定回路１０１−７に伝える。送信方法決定回路１０１−７は、従来の技術と同様にして通信相手を決定し、当該通信相手への空間多重数、送信ウエイト、変調方式、符号化方式を決定し、データ選択・出力回路１０１−１と送信信号生成回路１０１−２に出力する。このとき、ヌル信号通信相手記憶回路１０１−８から、ヌル信号端末を指定された場合は、送信方法決定回路１０１−７は、送信ウエイトを演算する際に、当該ヌル信号端末のチャネル情報を用い、当該ヌル信号端末に対し、ユーザ間干渉が生じないように送信ウエイトを決定する。ヌル信号端末の選択方法については後述する。ヌル信号端末に対するｊ番目の周波数チャネルのチャネル行列をＨＮＵＬＬ，ｊとすると、数式２の集合行列は新たに
【０１３３】
【数６】
2012067093.tif 000008
【０１３４】
と定義される。ここで、ＲＮＵＬＬ，ｊはヌル信号端末における受信ウエイトであり、ＲＮＵＬＬ，ｊを対角要素が１の対角行列とした場合には、ヌル信号端末に受信ウエイトの仮定を行わずに全てのアンテナに直交した条件で送信ウエイトを決定する場合を示すこととなる。また、ＲＮＵＬＬ，ｊのうちの一つの行ベクトル（１×ＭＮＵＬＬのベクトル）として、いずれかの要素を１、それ以外の要素を０と設定することで、任意のアンテナにのみ、ヌルを向けるように制御することもできる（ＭＮＵＬＬはヌル信号端末の受信アンテナの総数）。このようにして得られた集合行列に数３と同様に特異値分解を行い、数式４により送信ウエイトを決定する。ヌル信号端末は複数であってもよい。例えば、端末１０２−１と１０２−２がヌル信号端末であった場合、ＲＮＵＬＬ，ｊ＝diag（Ｒ1，ｊ, Ｒ2，ｊ）およびHＮＵＬＬ，ｊ＝（H1，ｊT H2，ｊT）Tとなる。ここで、diag(Ａ, Ｂ)は行列ＡとＢを対角要素とし、それ以外の要素を0とする行列である。
【０１３５】
ヌル信号端末は、ヌル信号通信相手記憶回路１０１−８により指定される。ヌル信号通信相手記憶回路１０１−８は、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行ったことのない端末、一定時間通信を行っていない端末、一定時間ヌル信号端末として指定していない端末、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行った際にＡＣＫが返ってこないなど何らかの問題が生じた端末、自端末をヌル信号端末とするように通知があった端末、をヌル信号端末として設定することができる。また、ヌル信号端末として、第２の基地局を指定することもできる。ヌル信号通信相手記憶回路１０１−８は、ヌル信号端末として設定された端末を識別する情報を記憶する。
【０１３６】
送信方法決定回路１０１−７は、通信相手端末のＳＮＲ（信号対雑音比）、ユーザ間干渉条件、数６により定義される集合行列の行ベクトルの数、Ｈｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊの特異値、前回通信時の伝送品質の情報、などを用いて、変調方式、符号化方式等を、当該送信に用いるものとして選択する。または、各周波数チャネルで得られるＨｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊの特異値の２乗値と熱雑音電力の比で得られるＳＮＲと当該端末の受信アンテナ素子数から、対応する変調方式、符号化率、空間多重数の表を予め用意し、対応表に従い、変調方式、符号化率、空間多重数を決定することもできる。
【０１３７】
データ選択・出力回路１０１−１は、送信する通信相手が送信方法決定回路１０１−７により指定されると、対応する当該通信相手への送信データを送信信号生成回路１０１−２に出力する。データ選択・出力回路１０１−１は、端末に対して推定された干渉電力および干渉電力増大量の情報から、予め定めた最大干渉電力を上回らない時間幅を計算し、当該端末に対して設定できる最大データ長を決定する。送信信号生成回路１０１−２は、入力された送信信号に変調・符号化を行い、送信ウエイトを乗算し、パイロット信号を挿入し、無線信号送受信回路１０１−３へ出力する。このパイロット信号は、信号検出や通信情報伝達に用いられ、通信情報伝達としては、その一部のビットを用いて、ヌル信号端末に対して、当該端末がヌル信号端末であることを通知することができる。例えば、予めパイロット信号にヌル信号端末を指定するビットをヌル信号ＩＤとして割り当て、ヌル信号端末の候補となる端末にそれぞれ該当するヌル信号ＩＤを通知しておく。この場合、端末は、受信された信号のパイロット信号で指定されたヌル信号ＩＤから、自端末がヌル信号端末であることを判定する。または、端末は、データ信号の空間多重数を通知するビットを用いて、空間多重数が０と指定されていた場合に、自端末がヌル信号端末であると認識することもできる。無線信号送受信回路１０１−３は入力された信号を搬送波周波数にアップコンバートし、送受信アンテナ１０１−４−１〜１０１−４−Ｎの少なくとも一つを介して送信する。
【０１３８】
通信相手となるＫ個の端末は当該端末が備えるアンテナを介して、受信した無線信号を自身が有する無線信号送受信回路に入力する。ｉ番目の端末においては、アンテナ１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉの少なくとも一つを介して受信した信号が、無線信号送受信回路１０２−ｉ−２において搬送波周波数からダウンコンバートされ、受信信号復調回路１０２−ｉ−３に入力される。受信信号復調回路１０２−ｉ−３は受信したパケットと同期を行い、信号を復号してデータを出力する。
【０１３９】
ここで、ヌル信号判定回路１０２−ｉ−５は、復号したデータの中に自端末をヌル信号端末として指定したビットが挿入されていることを検出した場合や、データ部分の受信電力が急激に減少したことを検出した場合（例えば、データ部の受信信号電力がパイロット部の受信電力と比較して、予め定められた基準より小さくなった場合）には、自端末をヌル信号端末として検出し、干渉電力評価回路１０２−ｉ−６に自端末宛のデータが存在しない信号区間の受信信号を出力する。また、受信ウエイトとしてＲＮＵＬＬ，ｊを用い、当該受信ウエイトに対応する受信信号において、データ部分の受信信号がパイロット信号の受信信号に比べ急激に減少するかを検出することもできる。ＲＮＵＬＬ，ｊの行ベクトルとして、アンテナ選択のウエイト（いずれかの要素が１でそれ以外が０となるベクトル）が用いられている場合には、対応するアンテナの受信信号を用いて、自端末がヌル信号端末として指定されているかを検出することができる。自端末宛のデータが存在しない信号区間とは、後述する図２５〜２８に示される、縦方向の幅が小さく表現された、受信電力が低くなっているＤａｔａ部を受信している区間である。干渉電力評価回路１０２−ｉ−６は、数式５で表せる受信信号を受信するが、自端末宛の信号が送信されていないため、数５の２行目、右辺第１項が０となっている。すなわち、単に当該データ区間の受信信号を測定するだけで、数５の２行目、右辺第２項を推定可能であり、この値をユーザ間干渉電力として記憶する。この時、熱雑音の雑音電力との比としてユーザ間干渉電力を記憶することもできる。また、干渉電力評価回路１０２−ｉ−６は、２つ以上のタイミングにおいて、ヌル信号部の受信電力を測定し、干渉電力の増大量についての情報を記録しておくことで、干渉電力および干渉電力増大量、または、干渉電力と干渉電力増大量の関数から得られる干渉電力の情報を変調・符号化して送信させることもできる。
【０１４０】
一方、端末から基地局へ送信するときには、送信データが生成された場合、または、受信が終了し、干渉電力通知を行う場合に、送信信号生成回路１０２−ｉ−４は、変調・符号化を行った信号にパイロット信号などの制御フレームを付加して、さらにこれら信号の一部に干渉電力評価回路１０２−ｉ−６から入力されたユーザ間干渉情報を付加し、無線送受信回路１０２−ｉ−２に出力する。無線送受信回路１０２−ｉ−２は、送信信号生成回路１０２−ｉ−４の出力を搬送波周波数にアップコンバートして送受信アンテナ１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉの少なくとも一つから送信する。
【０１４１】
基地局１０１ではアンテナ１０１−４−１〜１０１−４−Ｎの少なくとも一つを介し受信した信号について、無線信号送受信回路１０１−３においてダウンコンバートし、受信信号復調回路１０１−５に出力する。復調に用いたチャネル情報、または復調信号に含まれるフィードバックされた端末と基地局間のチャネル情報は、チャネル情報記憶回路１０１−６に入力される。受信信号の中にユーザ間干渉情報が存在した場合には、干渉電力評価回路１０１−９に入力し、干渉電力評価回路１０１−９はユーザ間干渉情報をユーザ毎に記憶する。このとき、ユーザ多重数や電力配分条件でユーザ間干渉情報を補正したり、ユーザ組み合わせ毎にユーザ間干渉情報を記憶したりすることができる。ここで、ユーザ組み合わせとは、数式６で用いた集合行列に用いた１〜Ｋの端末と、ヌル信号端末の集合をいう。
【０１４２】
このように、あえて信号を送らない通信相手（ヌル信号端末）を設けることで、通信品質に影響を与えず、ユーザ間干渉を評価できる。チャネル推定誤差によりユーザ間干渉が増大していても、データを送信していないため、データの再送などの負荷がかからない。すなわち、基地局１０１における干渉電力評価回路１０１−９では、ヌル信号端末における受信信号は、数５において、ｘｉ，ｊ＝０となっていることから、
【０１４３】
【数７】
2012067093.tif 000009
【０１４４】
と表すことができ、ユーザ間干渉のみを評価することができる。干渉電力評価回路１０１−９は、このようにして得られた受信信号ｙを全周波数チャネルで平均化したり、
【０１４５】
【数８】
2012067093.tif 000010
【０１４６】
または、数８（周波数チャネルの数をＳとした。）で表すようにＩｉとして、特定の周波数チャネルを選択したり、選択したものを平均化したり、中央値を用いたりすることもできる。また、複数のＯＦＤＭシンボルに対応するものを平均化することもできるし、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行う前の時間領域の信号の受信電力をＩｉとして用いることもできる。いずれの場合であっても、干渉電力評価回路１０１−９により算出された当該端末におけるユーザ間干渉がマルチユーザＭＩＭＯで同時に複数の端末に送信する際の各端末への変調方式、符号化率、空間ストリーム数の組合せを選択する際に用いられる。例えば、ユーザ干渉の値により、変調方式および符号化率をよりビット数の低いものに変更していく対応表を作成し、ユーザ間干渉電力の大きさに応じて変調方式、符号化率、空間ストリーム数を下げたり、予め定めた閾値よりユーザ間干渉電力が大きい場合に、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信などのヌル信号制御を前提とする送信方法を選択しないように当該ヌル信号端末を記憶したりすることができる。
【０１４７】
なお、Ｉｉを異なる受信タイミング毎に複数取得することで、時間的なユーザ間干渉の増減を評価することができる。例えば、時間ｔ１とｔ２で得られたユーザ間干渉電力をＩｉ（ｔ１）、Ｉｉ（ｔ２）とすると、経過時間Δｔ＝ｔ２−ｔ１での干渉電力の増減量ΔＩｉ＝Ｉｉ（ｔ２）−Ｉｉ（ｔ１）が分かる。干渉量情報として、干渉電力の増減量ΔＩｉを含めたり、通知する干渉電力情報として、ＩｉとΔＩｉを関数として得られる値を通知することもできる。例えば、チャネル推定から送信までにかかる平均時間をＴと仮定し、ユーザ間干渉が時間Δｔｉのログに比例して増大するものとすると、基地局に通知する電力量を
【０１４８】
Ｉ’ｉ＝Ｉｉ（ｔ２）＋ΔＩｉｌｏｇ（Ｔ）／（ｌｏｇ（ｔ２）−ｌｏｇ（ｔ１））・・・・・（数９）
【０１４９】
として通知する。または、Ｉｉ（ｔ２）とΔＩｉ／（ｌｏｇ（ｔ２）−ｌｏｇ（ｔ１））の情報を通知し、基地局において上述の数９により干渉電力を評価することもできる。この場合には、実際に通信を行う際にチャネル推定から送信までに要した時間をＴとして用いることもできる。
【０１５０】
変調方式や符号化方式を決定する際には、信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）に対する変調方式、符号化率、空間ストリーム数の表を作っておき、これらを選ぶ時のＳＩＮＲの値として、評価した干渉電力を考慮することで、データレートの低い変調方式、符号化率、空間ストリーム数の組み合わせを選択することもできる。すなわち、マルチユーザＭＩＭＯにおいて、同時に送信するユーザ（端末）の組合せが決まったときに、これらの端末間で生じるチャネル推定誤差による干渉（ユーザ間干渉）を考慮した上で、変調方式、符号化率、空間ストリーム数の組合せを選択することができる。
【０１５１】
また、実際にデータを送る前に、ある端末におけるユーザ間干渉を評価することで、当該端末を含めて同一時刻に同一周波数で空間多重伝送が可能か否かを判断できる。このように前もってユーザ間干渉を知ることで、ユーザ間干渉が大きい当該端末に空間多重で送信することにより、送信が失敗して再送を行うロスを防ぐこともできる。
【０１５２】
複数端末に対する同時に同一の周波数を用いた通信が可能かを判断させるために、ユーザ間干渉Ｉｉがあるレベルより高い場合に、複数端末への同時通信が不可であることを表すビットにより、このことを基地局に伝えたり、干渉電力を通知するのではなく、複数端末への同時通信の不可、または可のみを伝えるようにして、基地局にフィードバックするビット数を減らしたりすることもできる。
【０１５３】
図２５を用いて、本実施形態の通信方法を示す。図２５は、基地局から端末へデータを送信する場合を表すシーケンス図である。この図において、基地局１０１と、端末１０２−１、１０２−２が存在する場合に、基地局１０１が、端末１０２−１にデータを送信し、端末１０２−２にヌルデータ信号を送信する場合を示している。まず、基地局１０１はデータを送信する端末を端末１０２−１、ヌル信号端末を端末１０２−２とすることを決定すると、端末１０２−２への送信ウエイトと変調方式、符号化方式、空間多重を行うデータストリーム数を決定する。送信ウエイトの演算は、端末１０２−１と１０２−２へ空間多重を行って同時送信する場合と同様に行えるが、端末１０２−２宛の送信ウエイトは計算されない。端末１０２−１にとっての集合チャネル行列Ｈ＋１，ｊは、ヌル信号端末のチャネル行列のみから構成され、数式６においてRNULL,ｊはＲ２，ｊ、HNULL,ｊはＨ２，ｊとなる。よって、集合チャネル行列Ｈ＋１，ｊは、特異値分解により
【０１５４】
【数９】
2012067093.tif 000011
【０１５５】
として得られる。ここで得られたＶ’’２，ｊに行列Ｇ１，ｊを乗算することで得られる送信ウエイトを端末１０２−１宛の送信ウエイトとして用いることができる。Ｇ１，ｊは、Ｈ１，ｊＶ’’２，ｊに直交化法を用いて得られるベクトルや、Ｈ１，ｊＶ’’２，ｊに特異値分解を行い得られる右特異ベクトルを用いることができる。
【０１５６】
また、必ずしもヌル信号端末を、通信相手となる端末以外に設定する必要はない。すなわち、数６のように、新たにヌル信号端末を加えるのではなく、数２で表せる集合行列の１〜Ｋの端末の内のいずれかをヌル信号端末として扱うこともできる。このようにすることで、１〜Ｋの端末に、データを送信しつつ、ヌル信号端末として指定された１〜Ｋのうちのいずれかの端末は自端末におけるユーザ間干渉電力を推定できる。
例えば図２６に示すように、データ区間の一部をヌル信号端末に対して信号を送信しないヌル信号部とすることで、同様にユーザ間干渉電力について評価が可能となる。図２６で、（ａ）で示される送信パケットは、端末１０２−１にはデータ区間にわたってデータを送信し、端末１０２−２のデータ区間の先頭部ではデータがないため、ユーザ間干渉電力を評価可能となっている。図２６において（ｂ）、（ｃ）で示される送信パケットは同様にデータ区間の最後および中盤にヌル信号部を用いた場合である。さらに、図２６において（ｄ）で示すようにヌル信号区間を各端末にずらして設定することで、複数の端末でユーザ間干渉電力を評価することもできる。また、図２５で送信信号を送る前に、Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｔｏ  ｓｅｎｄ  （ＲＴＳ）とＣｌｅａｒ  ｔｏ  ｓｅｎｄ（ＣＴＳ）を用いた通信の通知を行うこともできる。
【０１５７】
また、図２６における（ｂ）の方法によりデータを送る区間を指定することで、ユーザ間干渉量に応じてデータ量を増やしていくこともできる。すなわち、チャネルの推定誤差によるユーザ間干渉は、時間がたつにつれ大きくなるため、データの前半から後半に向けて伝送特性が劣化していくことが想定される。このため、（ｂ）のように前半のみデータを送ることとし、後半でユーザ間干渉を計測することもできる。ユーザ間干渉が予め定めた既定値より低くなれば、データを送る区間を増やしていくことができる。例えば、時間ｔ１とｔ２で得られたユーザ間干渉電力Ｉｉ（ｔ１）、Ｉｉ（ｔ２）から、線形補完を行い、予め定めた干渉電力Ｉ０よりも干渉電力が小さくなる時間以内でデータを送るように基地局において決定することができる。ユーザ干渉電力ＩがＩｉ（ｔ１）、Ｉｉ（ｔ２）から、Ｉ＝αｔ＋βとして表せたとすると、Ｉ＜Ｉ０となる時間ｔ、すなわち、ｔ＜（Ｉ０−β）／αとなるデータ長を端末に対して指定することもできる。
【０１５８】
図２７はパイロット信号を用いたユーザ間干渉の評価を説明するための説明図である。図２５と図２６ではパイロット信号部をＰと表していたが、その部分を拡大し、パイロット信号部がショートトレーニング部（ＳＴ）、ロングトレーニング部（ＬＴ）、ビームトレーニング部（ＢＬＴ）から構成されていることを示す。パイロットは必ずしもこれと厳密に一致する必要はなく、各信号部の間に他の情報を表すパイロット信号を挿入したり、ＳＴやＬＴを省いたりすることもできる。ここでビームトレーニング部のＢＬＴ−ｋはｋ番目のビームの送信ウエイトが乗算された信号を表す。この図で、端末１０２−１は基地局１０１の所望通信端末であり、端末１０２−２はヌル信号端末である。ビームトレーニング部は端末１０２−２の信号空間に直交する条件で演算された送信ウエイトを用いているため、本来は端末１０２−２に受信されないが、チャネル推定誤差のため、実際には端末１０２−２においても受信電力が生じる。ここで受信したパイロット信号（ＢＬＴ）を用いて、データ部の受信信号を用いる場合と同様に、ユーザ間干渉電力を評価することができる。
【０１５９】
また、図２８は、ヌル信号端末を通信相手の端末の中から選択した場合におけるパイロット信号を用いたユーザ間干渉の評価を説明するための説明図である。ここで、ＢＬＴ−１、ＢＬＴ−２は端末１０２−１以外の端末の信号空間に直交する条件で演算された送信ウエイトで送信されたパイロット信号であり、ＢＬＴ−Ｌは端末１０２−３以外の端末の信号空間に直交する条件で演算された送信ウエイトを乗算されたパイロット信号である。図２８において、自端末の信号空間に直交する条件で送信されたＢＬＴは、本来受信されないが、チャネル推定誤差により受信される。このようにして得られる、自端末にヌルが向くように計算された送信ウエイト演算がなされたパイロット信号の受信電力をユーザ間干渉電力として基地局１０１に伝えることもできる。
【０１６０】
Ｊ．第１０実施形態
図２９は本発明の第１０実施形態における通信方法を説明する説明図である。第１０実施形態では、基地局１０１の近傍に、他の基地局（以下、基地局１０３と称す）が存在する。基地局１０１は端末１０２−１、１０２−２と通信し、基地局１０３は端末１０４−１、１０４−２と通信しているものとする。基地局１０３と端末１０４−１、１０４−２は、図２４で示される基地局１０１、端末１０２−１、１０２−２と同様であるとする。この時、基地局１０１は自基地局に属する端末１０２−１、１０２−２のチャネル情報だけでなく、端末１０４−１のチャネル情報も受信信号から推定し、チャネル情報記憶回路１０１−６に記憶しておく。通信を行う際には、基地局１０１は、端末１０４−１との間のチャネル情報を送信ウエイトを演算する際のチャネル行列に含め、端末１０４−１に信号が受信されないように端末１０２−１、１０２−２に送信ウエイトを演算する。Ｐで表すパイロット信号を用いて、端末１０４−１がヌル信号端末であることを通知することもできる。端末１０４−１は第９実施形態と同様に、パイロット信号部または、データ部の受信信号を用いて、干渉電力を評価する。評価が終わると、端末１０４−１は、基地局１０１と基地局１０３、または、基地局１０３に干渉電力を表す情報を送信することで報告をする。図２９では、基地局１０１が送信したＰｏｌｌに応じて、干渉電力の評価結果をＳＩＧとして表したパケット信号に入れ、端末１０４−１が送信している。このようにして、他セルから、ヌルを向けて送信が行われた場合に、自セルの端末にどれだけ干渉電力が生じるかを評価することができ、他の基地局が自セルの端末にヌルを向けて送信中に当該端末にデータを送信することを可能にする。図２９の例では、基地局１０１が端末１０４−１に対してヌルを向けた際に生じる干渉電力を、基地局１０３は知ることができるので、基地局１０１が端末１０４−１に対してヌルを向けて送信している間に、基地局１０１からの干渉電力を考慮して選択された変調方式、符号化率、空間ストリーム数を用いて、端末１０４−１に対して信号を送ることが可能となる。
【０１６１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
チャネル情報の正確性が失われていることに起因する干渉、あるいは、他の基地局や他の無線通信システムによる干渉による通信品質の劣化を防止できる無線通信システム及び方法を提供する。また、端末に対し、ユーザ間干渉が生じる場合に、複数ユーザへの同時通信の可否を通信前に判断したり、変調方式、符号化率、空間ストリーム数を適切に決定したりする通信システムを実現する。
【符号の説明】
【０１６３】
１  基地局
２−１〜２−Ｎ  アンテナ
３−１〜３−３  端末
４−１〜４−３  アンテナ
１０、５０  送信信号処理部
１３、５１  Ｄ／Ａ
１４、２０、５２、５８  ＬＰＦ
１５、５３  直交変調器
１６、５４  ローカル信号発生器
１７、５５  サーキュレータ
１８、５６  ＬＮＡ
１９、５７  直交復調器
２１、５９  Ａ／Ｄ
２３、６０  受信信号処理部
３０、７０  誤り訂正符号化部
３１、７１  インタリーバ
３２、７２  マッピング部
３３  送信先・ヌル向け端末決定部
３４  送信ウエイト算出部
３５  送信ウエイト処理部
３６、７３  逆フーリエ変換部
３７、７４  ＧＩ付加部
３８、７５  プリアンブル付加部
４０、８０  同期部
４１  合成部
４２、８１  ＧＩ除去部
４３、８２  チャネル状態推定部
４４、８３  フーリエ変換部
４５、８４  等化部
４６、８５  デマッピング部
４７、８６  デインタリーバ
４８、８７  誤り訂正復号部
６１  受信電力測定部
１０１  基地局
１０２−１〜１０２−ｉ  端末
１０１−１  データ選択・出力回路
１０１−２、１０２−１−４〜１０２−ｉ−４  送信信号生成回路
１０１−３、１０２−１−２〜１０２−ｉ−２  無線信号送受信回路
１０１−４−１〜１０１−４−Ｎ、１０２−１−１−１〜１０２−１−１−Ｍｉ、１０２−ｉ−１−１〜１０２−ｉ−１−Ｍｉ  送受信アンテナ
１０１−５、１０２−１−３〜１０２−ｉ−３  受信信号復調回路
１０１−６  チャネル情報記憶回路
１０１−７  送信方法決定回路
１０１−８  ヌル信号通信相手記憶回路
１０１−９  干渉電力評価回路
１０２−１−５〜１０２−ｉ−５  ヌル信号判定回路
１０２−１−６〜１０２−ｉ−６  干渉電力評価回路
【図１】
2012067093.tif 000012
【図２】
2012067093.tif 000013
【図３】
2012067093.tif 000014
【図４】
2012067093.tif 000015
【図５】
2012067093.tif 000016
【図６】
2012067093.tif 000017
【図７】
2012067093.tif 000018
【図８】
2012067093.tif 000019
【図９】
2012067093.tif 000020
【図１０】
2012067093.tif 000021
【図１１】
2012067093.tif 000022
【図１２】
2012067093.tif 000023
【図１３】
2012067093.tif 000024
【図１４】
2012067093.tif 000025
【図１５】
2012067093.tif 000026
【図１６】
2012067093.tif 000027
【図１７】
2012067093.tif 000028
【図１８】
2012067093.tif 000029
【図１９】
2012067093.tif 000030
【図２０】
2012067093.tif 000031
【図２１】
2012067093.tif 000032
【図２２】
2012067093.tif 000033
【図２３】
2012067093.tif 000034
【図２４】
2012067093.tif 000035
【図２５】
2012067093.tif 000036
【図２６】
2012067093.tif 000037
【図２７】
2012067093.tif 000038
【図２８】
2012067093.tif 000039
【図２９】
2012067093.tif 000040
【図３０】
2012067093.tif 000041
【国際調査報告】
2012067093.tif 000042
2012067093.tif 000043
2012067093.tif 000044
2012067093.tif 000045