(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と、無線中継装置と、前記無線基地局から送信された信号、又は、前記無線基地局から送信され、かつ前記無線中継装置で中継された信号を受信する無線通信端末とを備え、それぞれＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを介して同一周波数で通信を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
それぞれが、前記無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、
複数の無指向性アンテナと、
複数の送信信号の送信先の前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナ及び前記複数の無指向性アンテナの両方から前記複数の送信信号を前記無線中継装置へ送信し、
前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナ及び前記複数の無指向性アンテナの両方から前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ送信する送信手段と
を備え、
前記無線中継装置は、
互いに異なる位置に設けられ、それぞれが受信アンテナと送信アンテナとを有する複数の中継手段であって、前記無線通信端末が前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合に、それぞれが、前記無線基地局から送信された信号を前記受信アンテナで受信するとともに、前記無線通信端末に前記送信アンテナから送信する中継動作を行う前記複数の中継手段を備えること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記無線中継装置は、前記無線基地局の見通し内に設けられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記指向性アンテナは、八木アンテナであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
無線中継装置又は無線通信端末とＭＩＭＯチャネルを介して同一周波数で通信を行う無線基地局であって、
それぞれが、前記無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、
複数の無指向性アンテナと、
複数の送信信号の送信先の前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、前記無線中継装置から前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ中継させるために、前記複数の指向性アンテナ及び前記複数の無指向性アンテナの両方から前記複数の送信信号を前記無線中継装置へ送信し、
前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナ及び前記複数の無指向性アンテナの両方から前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項５】
前記無線中継装置は、前記無線基地局の見通し内に設けられることを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記指向性アンテナは、八木アンテナであることを特徴とする請求項４又は５に記載の無線基地局。
【請求項７】
無線基地局と、無線中継装置と、前記無線基地局から送信された信号、又は、前記無線基地局から送信され、かつ前記無線中継装置で中継された信号を受信する無線通信端末とを備え、それぞれＭＩＭＯチャネルを介して同一周波数で通信を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
それぞれが、前記無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、
複数のセクタ型指向性アンテナと、
複数の送信信号の送信先の前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナと、前記無線中継装置の方向のセクタエリアをカバーする前記複数のセクタ型指向性アンテナとの両方から、前記複数の送信信号を前記無線中継装置へ送信し、
前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナと、前記無線通信端末が存在するセクタエリアをカバーする前記複数のセクタ型指向性アンテナとの両方から、前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ送信する送信手段と
を備え、
前記無線中継装置は、
互いに異なる位置に設けられ、それぞれが受信アンテナと送信アンテナとを有する複数の中継手段であって、前記無線通信端末が前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合に、それぞれが、前記無線基地局から送信された信号を前記受信アンテナで受信するとともに、前記無線通信端末に前記送信アンテナから送信する中継動作を行う前記複数の中継手段を備えること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
無線中継装置又は無線通信端末とＭＩＭＯチャネルを介して同一周波数で通信を行う無線基地局であって、
それぞれが、前記無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、
複数のセクタ型指向性アンテナと、
複数の送信信号の送信先の前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、前記無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、前記無線中継装置から前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ中継させるために、前記複数の指向性アンテナと、前記無線中継装置の方向のセクタエリアをカバーする前記複数のセクタ型指向性アンテナとの両方から、前記複数の送信信号を前記無線中継装置へ送信し、
前記無線通信端末が、前記無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、前記複数の指向性アンテナと、前記無線通信端末が存在するセクタエリアをカバーする前記複数のセクタ型指向性アンテナとの両方から、前記複数の送信信号を前記無線通信端末へ送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ中継伝送を適用した無線通信システム及び無線基地局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎに加え、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、ＵＷＢといった次世代の移動通信システムにおいて、大容量通信を実現するための要素技術として多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple-Input Multiple-Output）伝送の適用が検討されている。ＭＩＭＯ伝送は、送受信にそれぞれ複数のアンテナを用いて、複数系列の無線信号を同一の周波数で同時に伝送する技術であり、周波数利用効率の向上と通信容量の増大とを同時に実現することを可能にする。また、このような移動通信システムにおいて基地局のカバーエリアを拡大させるための技術として、無線中継伝送がある。例えば、基地局のカバーエリア外（不感地帯）に存在する無線通信端末に対する送信信号を、当該基地局のカバーエリア内に配置された中継器で中継伝送することによって、当該基地局のカバーエリアを拡大させることができる。
【０００３】
無線中継を行うシステムにおいては、一般に、基地局から見通し内の位置に中継器が配置されることが多い。このようなシステムにおいて、基地局からＭＩＭＯ伝送で送信された信号を中継器で中継して無線通信端末へ無線伝送する場合、基地局と中継器とが見通し内にあることに起因して、複数系列の無線信号の伝送が困難となり得る。その結果、ＭＩＭＯ伝送による通信容量の増大が見込めなくなる。これは、基地局と中継器との間のＭＩＭＯチャネルにおいて相互に独立した複数の伝搬パスを形成できなくなることに起因する（例えば、非特許文献１）。このような場合、基地局からＭＩＭＯ伝送された信号を中継器において無線通信端末へ中継しても、中継器と無線通信端末との間で複数系列の無線信号の伝送を実現することは困難である。
【０００４】
送信機と受信機とが見通し内にある場合において、ＭＩＭＯ伝送による通信容量の増大を実現するための技術として、例えば、特許文献１の技術が提案されている。特許文献１には、送信機と受信機との間でＭＩＭＯ中継伝送を行う複数の中継器を、地理的に異なる位置に設置するとともに、中継伝送を実現する手法が記載されている。また、送信機と受信機との間で複数の中継器を介して形成される複数の伝搬経路の経路長差（中継距離差）を、送信機又は受信機における遅延等化によって解消することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４８４８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】中嶋信生著、「無線技術とその応用４  新世代ワイヤレス技術」、2004年3月25日、p.101‐103
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のような複数の中継器を利用したＭＩＭＯ中継伝送を、基地局のカバーエリア外への中継伝送に適用する場合、以下のような問題がある。例えば、各中継器の方向にそれぞれ鋭い指向性を有する複数の指向性アンテナを基地局に設けた場合、基地局と各中継器との間に形成される各チャネルの独立性を確保することは可能であり、ＭＩＭＯ中継伝送を実現できる。しかしながら、そのような指向性アンテナを用いて、基地局が中継器を介さず直接的にカバーすべきエリア内でＭＩＭＯ伝送を実現することは難しい。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、無線基地局からそのカバーエリア外への無線中継装置を介したＭＩＭＯ中継伝送を実現しつつ、当該無線基地局が直接カバーすべきエリア内においてＭＩＭＯ伝送を実現する無線通信システム及び無線基地局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、例えば、無線通信システムとして実現できる。無線通信システムは、無線基地局と、無線中継装置と、無線基地局から送信された信号、又は、無線基地局から送信され、かつ無線中継装置で中継された信号を受信する無線通信端末とを備え、それぞれＭＩＭＯチャネルを介して同一周波数で通信を行う無線通信システムであって、無線基地局は、それぞれが、無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、複数の無指向性アンテナと、複数の送信信号の送信先の無線通信端末が、無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、複数の指向性アンテナ及び複数の無指向性アンテナの両方から複数の送信信号を無線中継装置へ送信し、無線通信端末が、無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、複数の指向性アンテナ及び複数の無指向性アンテナの両方から複数の送信信号を無線通信端末へ送信する送信手段とを備え、無線中継装置は、互いに異なる位置に設けられ、それぞれが受信アンテナと送信アンテナとを有する複数の中継手段であって、無線通信端末が無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合に、それぞれが、無線基地局から送信された信号を受信アンテナで受信するとともに、無線通信端末に送信アンテナから送信する中継動作を行う複数の中継手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、無線基地局としても実現できる。無線基地局は、無線中継装置又は無線通信端末とＭＩＭＯチャネルを介して同一周波数で通信を行う無線基地局であって、それぞれが、無線中継装置の各受信アンテナの位置する方向にメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナと、複数の無指向性アンテナと、複数の送信信号の送信先の無線通信端末が、無線基地局のカバーエリア内に存在せず、かつ、無線中継装置のカバーエリア内に存在する場合には、無線中継装置から複数の送信信号を無線通信端末へ中継させるために、複数の指向性アンテナ及び複数の無指向性アンテナの両方から複数の送信信号を無線中継装置へ送信し、無線通信端末が、無線基地局のカバーエリア内に存在する場合には、複数の指向性アンテナ及び複数の無指向性アンテナの両方から複数の送信信号を無線通信端末へ送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、無線基地局からそのカバーエリア外への無線中継装置を介したＭＩＭＯ中継伝送を実現しつつ、当該無線基地局が直接カバーすべきエリア内においてＭＩＭＯ伝送を実現する無線通信システム及び無線基地局を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＭＩＭＯシステムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線通信システム１００の地理的な構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無線通信システム１００における概略的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態として、無線基地局から無線通信端末に対してシングルキャリヤ信号を用いてデータをＭＩＭＯ伝送する場合について説明する。ただし、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式によるマルチキャリヤ信号を用いる場合には、各サブキャリヤについて本実施形態を適用すればよい。
【００１４】
＜ＭＩＭＯシステムの基本構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態において前提とするＭＩＭＯシステムの基本構成について説明する。ＭＩＭＯシステムにおいては、送信機と受信機とがそれぞれ複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備えることで、送受信アンテナ間に複数のチャネル（ＭＩＭＯチャネル）を形成して無線信号を送受信する。図１では、一例として、送信機と受信機とがそれぞれ２本ずつアンテナを備える２×２のＭＩＭＯシステムを示している。これらのアンテナは、無指向性アンテナ又は指向性アンテナとして構成される。
【００１５】
ＭＩＭＯシステムでは、送信機から送信される送信信号系列は、複数の系列に分離され、それらは複数のアンテナを介して同一周波数で並列に送信される。なお、これら複数の送信信号系列は、系列ごとに異なるアンテナから送信されてもよいし、予めプリコーディング等が施され、複数の送信アンテナから同時に送信されてもよい。
【００１６】
ここで、図１に示すように、送信機と受信機との間のＭＩＭＯチャネルにおけるチャネル応答行列Ｈを、
0005394994.tif 000002
と表す。式（１）において、ｈijは、送信機におけるアンテナｉ（ｉ＝１，２）と受信機におけるアンテナｊ（ｊ＝１，２）との間のチャネルに関するチャネル伝達係数を表す。なお、式（１）の行列における各成分のサフィックスが通常の行列表現におけるサフィックスと異なっているのは、例えば、受信アンテナ１で受信される信号が、送信アンテナ１からの信号と送信アンテナ２からの信号とが合成された信号となることを表現するためである。
【００１７】
次に、送信機の送信アンテナ１及び２から送信される送信信号に対応するベクトルをＸ＝[ｘ1，ｘ2]T、受信機の受信アンテナ１及び２で受信される受信信号に対応するベクトルをＹ＝[ｙ1，ｙ2]Tとする。ここで、Tは転置を表す。これらを用いると、受信信号ベクトルＹは、
0005394994.tif 000003
となる。なお、各受信信号に加わる雑音成分については無視している。ＭＩＭＯシステムにおいて、受信機は、複数の受信アンテナで受信された複数の受信信号から、送信機からの複数の送信信号を高精度に分離して検出する必要がある。そのためには、送受信アンテナ間のチャネル応答行列がフルランクである必要がある。例えば、図１に示す２×２のＭＩＭＯシステムでは、チャネル応答行列Ｈのランクは２である必要がある。以下では、上述の説明を前提として、本実施形態に係る無線通信システムについて説明する。
【００１８】
＜無線通信システム１００の概要＞
図２は、本実施形態における無線通信システム１００の概略的な構成を示す図である。なお、同図には、説明の簡略化のため、無線基地局（ＢＳ）１０１及び無線中継装置（ＲＳ）１０２をそれぞれ１つずつ示しているが、無線通信システム１００内における無線基地局及び無線中継装置の数はいくつであってもよい。また、無線通信端末（ＭＳ）１０３、１０４の数についても、いくつであってもよい。
【００１９】
無線基地局１０１は、その周辺の一定のエリア１１２をサービスエリアとしてカバーして、当該エリア１１１内に存在する無線通信端末１０３との間の無線通信を実現する。無線基地局１０１からの信号を中継する中継機能を有する無線中継装置１０２は、無線基地局１０１がサービスエリアとしてカバーしきれない不感地帯をカバーするように、カバーエリア１１２を設定される。無線中継装置１０２は、一般的に、無線基地局１０１との間で見通しが確保されるように地理的に設置され、その周辺のエリア１１２をカバーする。これにより、無線基地局１０１が、そのエリア外の無線通信端末１０４との間で、無線中継装置１０２を介して通信することを実現する。なお、無線中継装置１０２は、無線基地局１０１のカバーエリア１１１内に設置されもよいし、カバーエリア１１１外に設置されてもよい。
【００２０】
本実施形態では、以下で説明するように、無線基地局１０１は、無線通信端末１０４のように、無線基地局１０１のカバーエリア１１１外に存在し、かつ、無線中継装置１０２のカバーエリア１１２内に存在する無線通信端末１０４と通信する場合、無線中継装置１０２による中継機能を利用して無線通信端末１０４と通信する。この場合に、無線基地局１０１は、無線通信端末１０４との間で、無線中継装置１０２を介してＭＩＭＯ伝送によってデータを送受信する。さらに、無線基地局１０１は、そのカバーエリア１１１内に存在する無線通信端末１０３との間で、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを使用して、ＭＩＭＯ伝送によってデータを送受信することを実現する。
【００２１】
無線通信システム１００のような移動通信システムでは、無線基地局１０１と無線通信端末１０３との間では見通しがない場合が多い。この場合には、ＭＩＭＯチャネルにおける各チャネルが相互に独立となり、ＭＩＭＯ伝送による通信容量の増大が期待できる。一方で、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間に見通しがある場合、上述したように、これらの間に形成される伝搬パス間のチャネルの独立性が確保されず、ＭＩＭＯ伝送の機能が十分に発揮されなくなるおそれがある。
【００２２】
本実施形態では、これに対して、特許文献１のように、無線基地局１０１は、無線中継装置１０２が備える複数の受信アンテナに対してメインローブの方向を向けた指向性を有する複数の指向性アンテナを備えることで、チャネルの独立性を増加させる。それにより、無線基地局１０１は、無線中継装置１０２を介して、無線中継装置１０２のカバーエリア内１１２の無線通信端末１０４との間でＭＩＭＯ中継伝送を実現する。しかしながら、この場合、無線基地局１０１は、このような複数の指向性アンテナのみでは、無線基地局１０１が直接カバーすべきエリア１１１内でＭＩＭＯ伝送を実現することが難しい。そこで、本実施形態で、無線基地局１０１は、複数の指向性アンテナに加えて、複数の無指向性アンテナを備え、それらを同時に使用する。これにより、無線基地局１０１が直接カバーすべきカバーエリア１１１内の無線通信端末１０３との間においてもＭＩＭＯ伝送を実現する。
【００２３】
＜無線通信システム１００の構成＞
次に、図３は、本実施形態に係る無線通信システム１００における、無線基地局１０１、無線中継装置１０２、及び無線通信端末１０４の構成例を示す図である。ここでは、図１で説明した２×２のＭＩＭＯ伝送を、無線通信システム１００に適用した場合について説明する。無線通信システム１００の無線基地局１０１は、送信機２１０において、生成した送信信号系列を２つの信号系列ｘ1，ｘ2に分割し、当該２系列の送信信号系列を無線通信端末１０３又は１０４へ並列に伝送する。なお、送信信号の分割数は３つ以上であってもよく、無線基地局１０１、無線中継装置１０２、及び無線通信端末１０４がそれぞれ備えるアンテナの本数は、３本以上であってもよい。また、本実施形態では、システム全体の周波数利用効率を向上させるために、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間、及び無線中継装置１０２と無線通信端末１０４との間で、同一の周波数を使用してＭＩＭＯ無線中継伝送を行う。
【００２４】
まず、無線基地局１０１が、カバーエリア１１１外で、かつ無線中継装置１０２のカバーエリア１１２内に存在する無線通信端末１０４に対して、無線中継装置１０２を介してＭＩＭＯ伝送によって信号を送信する場合について説明する。無線中継装置１０２は、所定の距離だけ離して互いに異なる位置に設けられた複数の中継器２２１、２２２を備える。中継器２２１（２２２）は、無線基地局１０１からの信号を受信するためのアンテナ２０３ａ（２０３ｂ）と、受信した当該信号を無線通信端末１０４へ中継送信するためのアンテナ２０４ａ（２０４ｂ）とを備える。後述するように、アンテナ２０３ａ（２０３ｂ）は、メインローブの方向が無線基地局１０１のアンテナに対して向けられた指向性を有する指向性アンテナである。また、無線通信端末１０４は、無線中継装置１０２からの信号を受信するために２本のアンテナ２０５ａ、２０５ｂを備える。
【００２５】
ここで、図３に示すように、ＭＩＭＯ伝送を適用した無線通信システム１００において、無線基地局１０１の２本のアンテナ２０１ａ、２０１ｂからそれぞれ送信される複数の送信信号をベクトルＸ＝[ｘ1，ｘ2]T、無線通信端末１０４における２本のアンテナ２０５ａ、２０５ｂにおける受信信号をベクトルＹ＝[ｙ1，ｙ2]Tとする。また、無線基地局１０１のアンテナ２０１ａ、２０１ｂと無線中継装置１０２のアンテナ２０３ａ、２０３ｂとの間のチャネル応答行列Ｈを、式（１）と同様とし、無線中継装置１０２のアンテナ２０４ａ、２０４ｂと無線通信端末１０４のアンテナ２０５ａ、２０５ｂとの間のチャネル応答行列Ｍを、
0005394994.tif 000004
とする。さらに、無線中継装置１０２内の中継器２２１、２２２による中継増幅に関する利得行列を、
0005394994.tif 000005
とする。なお、ｇ11、ｇ22は中継器２２１、２２２における利得を表す。これらの式を用いると、無線通信端末１０４における受信信号のベクトルＹは、
0005394994.tif 000006
となる。なお、各受信信号に加わる雑音成分については無視している。
【００２６】
ここで、互いに見通し内にある無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間で、無指向性アンテナを用いて信号を送受信する場合、自由空間の電波伝搬となるため、チャネル応答行列Ｈの全ての係数は次式のようにほぼ等しくなる。
0005394994.tif 000007
この場合、チャネル応答行列Ｈのランクは１となるため、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間では独立なチャネルが形成されず、ＭＩＭＯ伝送を実現することは難しい。さらに、無線中継装置１０２と無線通信端末１０４との間でチャネルの独立性が得られていたとしても（即ち、チャネル応答行列Ｍのランクが２であっても）、無線基地局１０１と無線通信端末１０４との間における伝達特性ＭＧＨのランクは、Ｈのランクに依存して１となる。その結果、無線基地局１０１と無線通信端末１０４との間の中継伝送についても、ＭＩＭＯ伝送を実現することは難しい。
【００２７】
これに対して、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間で人為的に独立なチャネルを形成するために、無線基地局１０１及び無線中継装置１０２は、それぞれ複数の指向性アンテナを備える。具体的には、無線基地局１０１は、複数の指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂを備え、無線中継装置１０２は、複数の指向性アンテナ２０３ａ、２０３ｂを備える。無線基地局１０１の各指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂは、無線中継装置１０２の各指向性アンテナ２０３ａ、２０３ｂに対してメインローブの方向が向けられた指向性を有する。一方、無線中継装置１０２の各指向性アンテナ２０３ａ、２０３ｂは、無線基地局１０１の各指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂに対してメインローブの方向が向けられた指向性を有する。このように、無線基地局１０１と無線中継装置１０２とが互いに指向性アンテナを用いることで、チャネル応答行列Ｈは、次式のように表せる。
0005394994.tif 000008
式（７）に示すように、チャネル応答行列Ｈは、非対角成分と比較して対角成分が支配的となり、ランクが２となる。即ち、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間に人為的に２つの独立なチャネルが形成され得る。その結果、このＭＩＭＯチャネルを介して無線基地局１０１から無線中継装置１０２へ伝送された複数の送信信号を無線中継装置１０２から無線通信端末１０４へ中継することで、ＭＩＭＯ中継伝送を実現することができる。なお、指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂとしては、例えば八木アンテナを用いることが可能である。
【００２８】
しかしながら、無線基地局１０１に備えた複数の指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂでは、無線基地局１０１が直接カバーすべきエリア１１１内の無線通信端末１０３との間でＭＩＭＯ伝送を実現することが難しい。そこで、本実施形態では、無線基地局１０１に、無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂを更に備え、これらの無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂを使用して、無線通信端末１０３との間でＭＩＭＯ伝送を実現する。
【００２９】
本実施形態において、無線基地局１０１は、無線中継装置１０２を介して無線通信端末１０４と通信する場合、複数の送信信号を、指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂの両方から無線中継装置１０２へ送信する。例えば、図３に示すように、送信信号ｘ1は、分配器２１１ａで２系統に分配され、指向性アンテナ２０１ａ及び無指向性アンテナ２０２ａから同時に送信される。一方で、送信信号ｘ2は、分配器２１１ｂで２系統に分配され、指向性アンテナ２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ｂから同時に送信される。この場合、無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間のチャネル応答行列Ｈは、
0005394994.tif 000009
のように、式（６）及び式（７）にそれぞれ含まれる伝達係数の和となる。式（８）では、ｈ＋ｋ＞＞ｈ＋δであるため、指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂの両方から複数の送信信号を送信した場合にも、チャネル応答行列Ｈのランクは低減されない。従って、この場合にも無線基地局１０１と無線中継装置１０２との間でＭＩＭＯ伝送を実現できるとともに、更に無線中継装置１０２から無線通信端末１０４に対してもＭＩＭＯ伝送を実現できる。
【００３０】
また、本実施形態において、無線基地局１０１は、そのカバーエリア１１１内の無線通信端末１０３と、直接ＭＩＭＯ伝送による通信を行う場合も、指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂの両方を使用する。例えば、送信信号ｘ1は、分配器２１１ａで２系統に分配され、指向性アンテナ２０１ａ及び無指向性アンテナ２０２ａから同時に送信される。一方で、送信信号ｘ2は、分配器２１１ｂで２系統に分配され、指向性アンテナ２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ｂから同時に送信される。無線基地局１０１の指向性アンテナ２０１ａ、２０１ｂ及び無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂから送信された複数の信号が、マルチパスで無線通信端末１０３へ到達する場合には、チャネル応答行列のランクは２となるため、ＭＩＭＯ伝送を実現できる。
【００３１】
以上の処理によって、本実施形態に係る無線通信システム１００において、無線基地局１０１は、無線基地局１０１のカバーエリア１１１外の不感地帯であって、無線中継装置１０２のカバーエリア１１２内の無線通信端末１０４との間の中継伝送において、ＭＩＭＯ伝送を実現できる。それと同時に、無線基地局１０１がそのカバーエリア１１１内の無線通信端末１０３と通信を行う場合にも、ＭＩＭＯ伝送を実現できる。
【００３２】
なお、本実施形態において、無線基地局１０１の無指向性アンテナ２０２ａ、２０２ｂに代えて、セクタ型の指向性アンテナをそれぞれ用いてもよい。ここで、無線基地局１０１は、ＭＩＭＯ中継伝送のために無線中継装置１０２に対して信号を送信する場合には、無線中継装置１０２が位置する方向のセクタエリアをカバーするセクタ型の指向性アンテナを、無指向性アンテナに代えて使用すればよい。また、無線基地局１０１は、自らが直接カバーすべきエリア１１１内の無線通信端末１０３と通信する場合には、無線通信端末１０３が存在するセクタエリアをカバーするセクタ型の指向性アンテナを、無指向性アンテナに代えて使用すればよい。この場合にも、上述のように無指向性アンテナを使用した場合と同等の効果を達成することができる。
【図１】
0005394994.tif 000010
【図２】
0005394994.tif 000011
【図３】
0005394994.tif 000012