(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続され、ベースバンド信号処理を行うベースバンドモデムと、
複数の前記ベースバンドモデムを制御するモデム制御装置と、
前記複数のベースバンドモデムと前記複数のアンテナとの間に、前記複数のベースバンドモデムと前記複数のアンテナとの接続を切り替える切替装置と、を備え、
前記ベースバンドモデムは、前記アンテナを接続するポートを複数有し、
前記ベースバンドモデムは、端末から送信される参照信号を受信して、前記アンテナ毎に前記参照信号の受信電力を測定し、
前記モデム制御装置は、
前記アンテナ毎の受信電力測定結果に基づいて複数のアンテナを選択し、
前記選択された複数のアンテナに基づいて、異なるセルに属する複数のアンテナを前記端末に割り当て、
前記アンテナ毎の受信電力測定結果に基づいて、前記端末に割り当てられたアンテナと、前記ベースバンドモデムのポートと、前記ベースバンドモデムとの接続を決定し、
前記決定された接続に基づいて前記切替装置を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続され、ベースバンド信号処理を行うベースバンドモデムと、
複数の前記ベースバンドモデムを制御するモデム制御装置と、
前記複数のベースバンドモデムと前記複数のアンテナとの間に、前記複数のベースバンドモデムと前記複数のアンテナとの接続を切り替える切替装置と、
前記複数のアンテナと通信する端末と、を備え、
前記ベースバンドモデムは、前記アンテナを接続するポートを複数有し、
前記ベースバンドモデムは、前記端末から送信される参照信号を受信して、前記アンテナ毎に前記参照信号の受信電力を測定し、
前記モデム制御装置は、
前記アンテナ毎の受信電力測定結果に基づいて複数のアンテナを選択し、
前記選択された複数のアンテナに基づいて、異なるセルに属する複数のアンテナを前記端末に割り当て、
前記アンテナ毎の受信電力測定結果に基づいて、前記端末に割り当てられたアンテナと、前記ベースバンドモデムのポートと、前記ベースバンドモデムとの接続を決定し、
前記決定された接続に基づいて前記切替装置を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記ベースバンドモデムは、前記参照信号の長区間時間平均の受信電力に基づいて、前記アンテナ毎の受信電力を測定す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】
前記モデム制御装置は、
前記各ベースバンドモデムで測定された参照信号の受信電力測定結果を、前記複数のベースバンドモデムから取得し、
前記取得された参照信号の受信電力測定結果に基づいて、異なるセルに属する前記複数のアンテナを、上り通信に使用するために、前記端末に割り当て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５】
前記切替装置は、上り通信用のスイッチ及び下り通信用のスイッチを含み、
前記モデム制御装置は、上り通信用のスイッチと下り通信用のスイッチとを個別に制御す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、端末が複数の基地局と通信する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３１は、従来のセルラシステムを説明する図である。
二つの基地局（１０１−１、１０１−２）が、各々、セル（１０２−１、１０２−２）を形成する。セル１０２−１内の３台の端末（１０３−１、１０３−２、１０３−３）は、基地局１０１−１と通信し、セル１０２−２内の３台の端末（１０３−４、１０３−５、１０３−６）は、基地局１０１−２と通信する。
各基地局及び各端末は、複数のアンテナを備える。各基地局は、ある瞬間において、その基地局によって形成されるセルに所属する１台の端末とＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信をする。なお、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）等のマルチキャリア通信システムでは、各キャリアが互いに直交性を持っているため、キャリア毎に異なる端末とＭＩＭＯ通信をすることができるが、ここでは簡単のため、シングルキャリアの通信システムを仮定して説明する。
図３１は、ある時刻におけるスナップショットを示しており、基地局１０１−１は端末１０３−３と、信号１０４−１を所望信号として、シングルユーザＭＩＭＯ通信をし、基地局１０１−２は端末１０３−４と、信号１０４−２を所望信号として、シングルユーザＭＩＭＯ通信をしている。このシングルユーザＭＩＭＯ通信は、いわゆる第３．９世代のセルラシステムで採用が決まっており、そのプロトコルは、"Physical layer procedures(Release 8)", 3GPP TSG RAN, 3GPP TS36.213 ver8.4.0, pp.18-43, 2008/9 に開示されている。
ただし、無線信号は他の端末にも到達するので、無線信号の漏れ込みによる干渉が発生する。具体的には、基地局１０１−２から端末１０３−３に対する干渉１０５−１、及び、基地局１０１−１から端末１０３−４に対する干渉１０５−２が発生する。
端末１０３−４のように、所望信号１０４−２の伝搬距離と干渉信号１０５−２の伝搬距離とに大きな差がある状態では、干渉信号１０５−２の伝搬減衰によって、干渉は問題にならない。しかし、端末１０３−３のように所望信号１０４−１の伝搬距離と干渉信号１０５−１の伝搬距離とに差が小さい状態では、所望信号１０４−１と干渉信号１０５−１との間の伝搬減衰量は同程度なので、所望信号１０４−１の電界強度と干渉信号１０５−１の電界強度との差が小さい。従って、セル間干渉が深刻な問題となる。
図３２は、近年注目されているセルラシステムを説明する図である。図３２に示すシステムは、前述したセル間干渉の問題を解決する無線通信システムとして、”Ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ”，ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏ，３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１，Ｒ１−０８３０１９，２００８／８に開示されている。
従来、基地局に設置されていたベースバンドモデム（１０６−１、１０６−２）をセル（１０２−１、１０２−２）とは別の場所に設置し、セルにはシンプルな無線送受信機であるＲＲＵ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｕｎｉｔ）１０８−１〜１０８−８が配置される。
この構成の第１の特徴は、ベースバンドモデム（１０６−１、１０６−２）を集中化することによってセル間で連携した信号処理ができるため、セル間干渉を低減することができる。また、第２の特徴は、ＲＲＵ（１０８−１〜１０８−８）はセルカバレッジを確保するために面状に分散して配置される。さらに、第３の特徴は、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８とは光ファイバ（１０７−１、１０７−２）によって接続され、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間は、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に従ってベースバンド信号が伝送される。なお、このシステムにおいて、セル１０２−１は、ベースバンドモデム１０６−１が管理する４台のＲＲＵ（１０８−１、１０８−２、１０８−３、１０８−４）によって形成される。セル１０２−２も同様に、ベースバンドモデム１０６−２が管理する４台のＲＲＵ（１０８−５、１０８−６、１０８−７、１０８−８）によって形成される。
すなわち、図３２に示すシステムでは、ベースバンドモデム１０６を集中化することによって、セル１０２間のベースバンド信号の処理連携が容易となり、端末が複数の基地局と通信するＮｅｔｗｏｒｋ  ＭＩＭＯを容易に実現することができる。
【発明の概要】
【０００３】
以上説明したように、端末にとって望ましい（端末への伝搬距離が短い）アンテナを選択することがセル間干渉低減に有効であることから、Ｎｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯはセル間干渉を低減して、通信品質を向上させる効果がある。すなわち、セル境界の端末１０３−３のセル間干渉を低減するためには、伝搬距離が短いＲＲＵ（１０８−２、１０８−４、１０８−５、１０８−７）と通信することが望ましい。しかし、選択された４台のＲＲＵのうち、２台のＲＲＵ（１０８−２、１０８−４）はベースバンドモデム１０６−１によって管理され、他の２台のＲＲＵ（１０８−５、１０８−７）はベースバンドモデム１０６−２によって管理されている。従来のプロトコルでは、端末は１つのセルをサービングセルとして、セル内のアンテナのみを使用して（１台のベースバンドモデムによって制御されるＲＲＵと）通信することができるのみで、複数セルに跨ってアンテナを選択することができなかった。
しかし、Ｎｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯを実現するために、複数セルに跨ってアンテナを選択するための具体的な通信手順は提案されていなかった。特に、セルの枠に囚われずに、端末にとって最適なアンテナを選択することが、Ｎｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯの効果を生じるために重要であるが、このアンテナ選択に関する具体的な方法は提案されていなかった。すなわち、従来は、セル境界付近の端末に複数基地局のアンテナを割り当てることによって、セル境界付近の端末の通信品質を向上するための具体的手順は提案されていなかった。
本発明は、無線通信システムにおいて通信品質の劣化を招くセル間干渉を低減するため、セルの枠組みに囚われず、端末にとって最適な基地局アンテナを割り当てるための具体的手順を提案することを目的とする。
本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、複数の基地局が各々複数のセルを構成し、１台の端末が前記複数の基地局と通信する無線通信システムであって、前記各基地局は、１又は複数のアンテナを備え、前記基地局は、少なくとも近傍の基地局間では重複しないアンテナ固有の第１の参照信号を送信し、前記端末は、前記第１の参照信号を受信して、前記アンテナ毎の前記第１の参照信号の受信電力を推定し、前記受信電力の推定結果に基づいて、通信に適する複数の前記アンテナを選択し、前記アンテナの選択結果を前記基地局に送信し、前記基地局は、前記端末から送信された前記アンテナの選択結果を参照して、異なるセルに属する前記複数のアンテナを前記端末に割り当て、前記アンテナの割当結果を前記端末に通知することを特徴とする。
本発明の別な一形態では、複数の基地局が各々複数のセルを構成し、１台の端末が前記複数の基地局と通信する無線通信システムにおいて、前記各基地局は、１又は複数のアンテナを備え、前記端末は、端末固有の第２の参照信号を送信し、前記基地局は、前記第２の参照信号を受信して、前記アンテナ毎に前記第２の参照信号の受信電力を推定し、前記受信電力の推定結果に基づいて、通信に適する複数の前記アンテナを選択し、前記アンテナの選択結果を参照して、異なるセルに属する複数の前記アンテナを前記端末に割り当て、前記アンテナの割当結果を前記端末に通知することを特徴とする。
本発明の実施の形態によると、セル間干渉を低減することができる。このため、セル境界付近の端末の通信品質を向上することができる。すなわち、セル境界における周波数利用効率を改善し、端末間で提供されるサービス品質の差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムの構成を示す図である。
図３Ａは、本発明の第１の実施の形態のベースバンドモデムとＲＲＵとの間を光ファイバで接続した場合の構成を示すブロック図である。
図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態のベースバンドモデムとＲＲＵとの間を同軸ケーブルで接続した場合の構成を示すブロック図である。
図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態のベースバンドモデムとＲＲＵとの間を無線リンクで接続した場合の構成を示すブロック図である。
図４は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムにおける下り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
図５は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムにおける上り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
図６は、本発明の第１の実施の形態のベースバンドモデム及びその周辺の構成を示すブロック図である。
図７は、本発明の第１の実施の形態のベースバンド信号生成部の構成を示すブロック図である。
図８は、本発明の第１の実施の形態のデータ・制御信号分離の構成を示すブロック図である。
図９は、本発明の第１の実施の形態の長区間平均電力推定部の構成を示すブロック図である。
図１０は、本発明の第１の実施の形態のモデム制御手段の構成を示すブロック図である。
図１１は、本発明の第１の実施の形態のＰＡＩバッファに格納された内容を示す説明図である。
図１２は、本発明の第１の実施の形態の電力推定結果バッファに格納された内容を示す説明図である。
図１３は、本発明の第１の実施の形態の端末の構成を示すブロック図である。
図１４Ａは、本発明の第１の実施の形態の基地局側から端末へ通知されるＲＲＵアサイン情報を示す説明図である。
図１４Ｂは、本発明の第１の実施の形態の基地局側から端末へ通知されるＲＲＵアサイン情報を示す説明図である。
図１５は、本発明の第１の実施の形態の下りＲＲＵマッピング部及び上りＲＲＵマッピング部の共通の処理を示すフローチャートである。
図１６は、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図１７は、本発明の第１の実施の形態の下りＲＲＵマッピング部及び上りＲＲＵマッピング部の共通の処理の変形例を示すフローチャートである。
図１８は、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図１９Ａは、本発明の第１の実施の形態のＰＡＩフィードバックの内容を示す説明図である。
図１９Ｂは、本発明の第１の実施の形態のＰＡＩフィードバックの内容を示す説明図である。
図１９Ｃは、本発明の第１の実施の形態のＰＡＩフィードバックの内容を示す説明図である。
図２０Ａは、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ個別参照信号の挿入例を示す説明図である。
図２０Ｂは、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ個別参照信号の別の挿入例を示す説明図である。
図２０Ｃは、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ個別参照信号の別の挿入例を示す説明図である。
図２１Ａは、本発明の本発明の第１の実施の形態の効果を説明する図である。
図２１Ｂは、本発明の本発明の第１の実施の形態の効果を説明する図である。
図２２は、本発明の第２の実施の形態の無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
図２３は、本発明の第２の実施の形態の無線通信システムにおける下り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
図２４は、本発明の第２の実施の形態の無線通信システムにおける上り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
図２５は、本発明の第２の実施の形態のベースバンドモデム及びその周辺の構成を示すブロック図である。
図２６は、本発明の第２の実施の形態のベースバンド信号生成部の構成を示すブロック図である。
図２７は、本発明の第２の実施の形態のモデム−ＲＲＵ間スイッチの構成を示すブロック図である。
図２８は、本発明の第２の実施の形態のＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図２９は、本発明の第２の実施の形態のＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図３０は、本発明の第２の実施の形態のＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図３１は、従来のセルラシステムを説明する図である。
図３２は、近年注目されているセルラシステムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
＜第１実施形態＞
図１は、第１の実施の形態の無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
第１の実施の形態の無線通信システムは、ゲートウェイ１１１、モデム制御手段１１２、ベースバンドモデム１０６−１、１０６−２、…（以下、ベースバンドモデムを区別する必要がない場合は、単に１０６と記載する）、及び、ＲＲＵ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｕｎｉｔ）１０８−１、１０８−２、…（以下、ＲＲＵを区別する必要がない場合は、単に１０８と記載する）を備える。本実施の形態の無線通信システムは、複数のベースバンドモデム１０６を備えるが、１台のベースバンドモデム１０６を備えてもよい。また、本実施の形態の無線通信システムは、複数のＲＲＵ１０８を備えるが、複数のベースバンドモデム１０６を備える場合には、各々のベースバンドモデム１０６に対し１台のＲＲＵ１０８を備えてもよい。
ゲートウェイ１１１は、コアネットワーク１１０と無線アクセスネットワーク（ゲートウェイ１１１より下層）とを接続し、無線アクセスネットワークを終端するノードであり、ネットワーク間でプロトコルを変換する。
モデム制御手段１１２は、ゲートウェイ１１１とベースバンドモデム１０６との間のデータフローを制御する。なお、適切なＲＲＵ１０８は端末１０３毎に異なるため、端末１０３毎にデータを転送するＲＲＵ１０８が管理される。この制御のために、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、論理回路（ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等）を用いるとよい。モデム制御手段１１２は、複数のベースバンドモデム（１０６−１、１０６−２、…）を管理する。
ベースバンドモデム１０６は、ＩＰパケットと無線ベースバンド信号との間のプロトコルを変換する装置である。このプロトコル変換のため、モデム制御手段１１２と同様に、プロセッサ及び／又は論理回路を用いるとよい。無線信号のプロトコルは、標準化団体で標準化された規格（例えば、前述した”Ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ”に記載されるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ））に準拠する。
各ベースバンドモデム１０６は、複数のＲＲＵ１０８を管理する。ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間は光ファイバ又は同軸ケーブルで接続する。なお、ケーブル等を用いた有線による接続に代わって、ベースバンドモデム１０６及びＲＲＵ１０８の双方に無線通信機を備え、無線リンクによってベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を接続してもよい。ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間の接続は、図３Ａから図３Ｃを用いて後述する。ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間は、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に従ってベースバンド信号が伝送される。
図２は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムの構成を示す図である。
複数のＲＲＵ（１０８−１、１０８−２、１０８−３、１０８−４）が、セル（１０２−１）を形成し、セル１０２−１内の端末と無線通信をする。すなわち、セル１０２−１内の３台の端末（１０３−１、１０３−２、１０３−３）は、ＲＲＵ（１０８−１、１０８−２、１０８−３、１０８−４）の一つ又は複数と通信する。
また、複数のＲＲＵ（１０８−５、１０８−６、１０８−７、１０８−８）が、セル（１０２−２）を形成し、セル１０２−２内の端末と無線通信をする。すなわち、セル１０２−２内の４台の端末（１０３−３、１０３−４、１０３−５、１０３−６）は、ＲＲＵ（１０８−５、１０８−６、１０８−７、１０８−８）の一つ又は複数と通信する。
各基地局及び各端末は、複数のアンテナを備える。各基地局は、ある瞬間において、その基地局によって形成されるセルに属する１台の端末とＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信をする。なお、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）等のマルチキャリア通信システムでは、各キャリアが互いに直交性を持っているため、キャリア毎に異なる端末とＭＩＭＯ通信をすることができるが、以下の説明では、説明を簡単にするため、シングルキャリアの通信システムについて説明する。なお、本発明はマルチキャリアの通信システムについても適用することができる。
ＲＲＵ（１０８−１〜１０８−８）はセルカバレッジを確保するために面状に分散して配置される。
なお、図２に示すシステムにおいて、セル１０２−１は、ベースバンドモデム１０６−１が管理する４台のＲＲＵ（１０８−１、１０８−２、１０８−３、１０８−４）によって形成される。セル１０２−２も同様に、ベースバンドモデム１０６−２が管理する４台のＲＲＵ（１０８−５、１０８−６、１０８−７、１０８−８）によって形成される。
図３Ａから図３Ｃは、第１の実施の形態において、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を前述した各方法で接続した場合の、ベースバンドモデム１０６及びＲＲＵ１０８の構成を示すブロック図である。
図３Ａは、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を光ファイバで接続する場合の構成を示す。図３Ａに示すように、ＲＲＵ１０８は、ＤＡＣ９０１、ＡＤＣ９０２、アップコンバータ９０３、ダウンコンバータ９０４、パワーアンプ９０５、ローノイズアンプ９０６、デュプレクサ９０７及びアンテナ２０７を備える。
ＤＡＣ９０１は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ＡＤＣ９０２は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。アップコンバータ９０３は、ベースバンド信号を無線周波数信号に変換する。ダウンコンバータ９０４は、無線周波数信号をベースバンド信号に変換する。パワーアンプ９０５は、送信信号を増幅する。ローノイズアンプ９０６は、受信信号を増幅する。デュプレクサ９０７は、下り信号と上り信号とを分離する。
図３Ｂは、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を同軸ケーブルで接続する場合の構成を示す。図３Ｂに示すように、ベースバンドモデム１０６は、ＤＡＣ９０１、ＡＤＣ９０２、アップコンバータ９０３及びダウンコンバータ９０４を備え、ＲＲＵ１０８は、パワーアンプ９０５、ローノイズアンプ９０６、デュプレクサ９０７及びアンテナ２０７を備える。ベースバンドモデム１０６及びＲＲＵ１０８に備わる各構成は、図３Ａを用いて説明した構成と同じである。
このように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を同軸ケーブルで接続した場合は、両者を光ファイバで接続した場合と比較して、ＲＲＵ１０８の構成は簡単になるため、システムを安価に構成できる。しかし、光ファイバにより接続した場合と比較して、同軸ケーブルによる信号のロスが大きいので、短距離の伝送に適している。
図３Ｃは、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を無線リンクによって接続する場合の構成を示す。図３Ｃに示すように、ベースバンドモデム１０６は、ＤＡＣ９０１、ＡＤＣ９０２、アップコンバータ９０３、ダウンコンバータ９０４、パワーアンプ９０５、ローノイズアンプ９０６、デュプレクサ９０７及びアンテナ２０７を備える。
ＲＲＵ１０８は、単純なリピータによって構成することができる。このようなＲＲＵ１０８は、特にＲｅｌａｙ  Ｎｏｄｅと呼ばれる。すなわち、ＲＲＵ１０８は、ベースバンドモデム側との無線通信で使用されるアンテナ２０７−１及びデュプレクサ９０７−１、端末側との無線通信で使用されるアンテナ２０７−２及びデュプレクサ９０７−２、上り通信及び下り通信の信号をそれぞれ増幅する二つのパワーアンプ９０５を備える。ベースバンドモデム側と端末側とで無線通信を中継する際に受信信号をデコードする場合は、ＲＲＵ１０８はベースバンドモデムを備える必要がある。
このように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間を無線リンクによって接続した場合、装置の構成は複雑であるが、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間にケーブルを敷設しなくてもよい。
図１に示す構成例において、端末１０３とＲＲＵ１０８との間の伝搬距離を短くするためには、端末１０３はＲＲＵ１０８−３、１０８−４、１０８−５及び１０８−６を用いると、好都合である。これらのＲＲＵ１０８−３及び１０８−４は、ＲＲＵ１０８−５及び１０８−６と異なるベースバンドモデム１０６に接続されている。しかし、モデム制御手段１１２がデータフローを制御することによって、端末１０３にとって望ましいデータフロー１１４を生成する。データフロー１１４を生成する方法については後に詳述する。データフロー１１４は下り通信のデータフローを示しているが、上り通信においても同様のデータフローを定義することができる。
次に、第１の実施の形態の無線通信システムの各ノードの動作について説明する。
図４は、第１の実施の形態の無線通信システムにおける下り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
ベースバンドモデム１０６は、ＲＲＵ１０８を経由し、ＲＲＵ１０８固有の電力測定用参照信号を端末１０３に対し、無線によってブロードキャストによって送信する（２００１）。
端末１０３は、複数のＲＲＵ１０８から受信した電力測定用参照信号を使用し、ＲＲＵ１０８毎の電力測定用参照信号の受信電力を測定する（２００２）。端末１０３は、受信電力を推定する際、伝搬路の短区間変動（フェージング）による誤選択を防ぐため、ＲＲＵ１０８毎の長区間にわたる平均受信電力を測定する。すなわち、この受信電力を平均する時間（長区間）は、フェージングによるドップラー周波数の逆数の１０倍程度とすることが望ましい。
端末１０３は、受信電力の測定が完了した後、ＲＲＵ１０８間の受信電力測定結果を比較し、測定結果が高い順にＮ個のＲＲＵ１０８を選択する（２００３）。Ｎは任意の負でない整数である。
端末１０３は、電力測定用参照信号を用いて、選択されたＲＲＵ１０８毎又はその組合せによって確保できる通信品質（例えば、ＣＱ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ）を推定する（２００４）。
端末１０３は、選択されたＲＲＵ１０８、及び、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組み合せ）によって得られる推定通信品質を示す情報（例えば、ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を、上り制御信号（ＰＡＩ：Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として、基地局側のベースバンドモデム１０６に送信する（２００５）。
ベースバンドモデム１０６は、端末１０３が送信した制御信号に含まれるＰＡＩを復号し（２００６）、復号結果をモデム制御手段１１２に送信する（２００７）。
モデム制御手段１１２は、１又は複数のベースバンドモデム１０６から送信される１又は複数の端末１０３のＰＡＩを集約し（２００８）、集約されたＰＡＩに基づいて各端末１０３にＲＲＵを割り当て（２００９）、ＲＲＵの割り当て結果に応じたデータ通信を１又は複数のベースバンドモデム１０６に指示する（２０１０）。
そして、モデム制御手段１１２は、端末へのＲＲＵの割当結果、及び、端末毎に割り当てられたＲＲＵで用いられるＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）を示すＲＲＵ割当情報（ＡＡＩ：Ａｎｔｅｎｎａ  Ａｓｓｉｇｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を送信する（２０１１）。
なお、下り通信の場合を図示したが、上り通信（Ｕｐｌｉｎｋ）の場合も同様である。この上り通信を示す場合は、”ＵＬ”を表示し、下り通信を示す場合は”ＤＬ”を表示する。
ベースバンドモデム１０６は、モデム制御手段１１２から送信された各端末宛のデータ２０１０及びＡＡＩ２０１１に基づいて、必要に応じて制御信号や参照信号を挿入することによってベースバンド信号を生成し（２０１２）、ＲＲＵ１０８は、生成されたベースバンド信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アップコンバートされた信号を端末１０３宛にブロードキャストによって送信する（２０１３）。なお、ＲＲＵ１０８を選択するための電力測定用参照信号を、各端末宛のデータ及びＡＡＩと同時に送信してもよい。
端末１０３は、ブロードキャストされた信号を受信し、自端末宛の信号に含まれるデータを復号し（２０１４）、ＣＲＣチェック結果に応じてＡＣＫ又はＮＡＫの応答をベースバンドモデム１０６に送信する（２０１５）。
図５は、第１の実施の形態の無線通信システムにおける上り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
ベースバンドモデム１０６は、ＲＲＵ１０８を経由し、端末１０３からの送信データの有無にかかわらず、端末１０３から繰り返し送信される参照信号ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を受信し（２１０１）、受信した参照信号を電力測定用参照信号として使用し、ＲＲＵ１０８毎に端末１０３毎の長区間平均ＳＲＳ受信電力を測定する（２１０２）。受信電力の平均期間は、前述した下り通信時の動作（図４）と同様に、フェージングによるドップラー周波数に基づいて定めるとよい。ＳＲＳについては、"Physical Channels and Modulation(Release 8)", 3GPP TSG RAN, 3GPP TS36.211 ver8.4.0, pp.27-30, 2008/9 に開示されている。ベースバンドモデム１０６は、受信電力測定結果をモデム制御手段１１２に送信する（２１０３）。
モデム制御手段１１２は、端末１０３毎に、ＲＲＵ１０８間の受信電力測定結果を比較し、測定結果が高い順にＮ個のＲＲＵ１０８を選択する（２１０４）。選択されるＲＲＵ１０８の数Ｎは任意の負でない整数であり、下り通信時の動作（図４）と同様に定めるとよい。
モデム制御手段１１２は、ＲＲＵ１０８の選択が完了した後、端末毎ＲＲＵ毎の受信電力測定結果を用いて、選択されたＲＲＵ１０８毎又はその組合せによって確保できる通信品質（例えば、ＣＱ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ）を推定する（２１０５）。モデム制御手段１１２は、推定された通信品質に基づいて、各端末１０３にＲＲＵ１０８を割り当てる（２１０６）。
そして、モデム制御手段１１２は、端末１０３毎に選択されたＲＲＵ１０８、及び、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組み合せ）によって得られる推定通信品質から求められるＭＣＳを含んだ情報（ＡＡＩ）を、ベースバンドモデム１０６に送信する（２１０７）。
ベースバンドモデム１０６は、選択されたＲＲＵ１０８の情報によって、各ベースバンドモデム１０６によって管理される各ＲＲＵ１０８で受信する上り信号の送信元端末１０３を知ることができる。このため、ベースバンドモデム１０６によって管理される複数のＲＲＵ１０８で受信された同一端末１０３からの信号を集約することができる。端末１０３からの信号を集約するための処理の負荷を、ベースバンドモデム１０６とモデム制御手段１１２とで分散することができる。
ベースバンドモデム１０６は、モデム制御手段１１２から受信したＡＡＩを下り制御信号に含め、この下り制御信号を無線周波数帯にアップコンバートした下り制御信号を生成する（２１０８）。そして、生成された下り制御信号を端末１０３宛にブロードキャストによって送信する（２１０９）。
端末１０３は、ブロードキャストされた信号を受信し、自端末宛の制御信号に含まれるＡＡＩを復号し、割り当てられたＲＲＵ１０８（アンテナ）の数及びＭＣＳに応じた上りデータ信号を生成し（２１１０）、生成された信号をベースバンドモデム１０６に送信する（２１１１）。なお、図５のフロー上では別々のタイミングに送信しているＲＲＵ１０８を選択するための電力測定用参照信号２１０１を、ベースバンドモデム１０６宛のデータ２１１１と同時に送信してもよい。
ベースバンドモデム１０６は、受信した信号を復号し（２１１２）、ＣＲＣチェック結果に応じてＡＣＫ／ＮＡＫの応答を端末１０３に送信する（２１１３）。また、ベースバンドモデム１０６は、受信に成功した（ＡＣＫを応答した）上りデータをモデム制御手段１１２に転送する（２１１４）。
次に、第１の実施の形態の無線通信システムの各ノードの構成について説明する。
図６は、第１の実施の形態のベースバンドモデム１０６及びその周辺の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態のベースバンドモデム１０６は、送信データバッファ２０１、ベースバンド信号生成部２０２、データ・制御信号分離２０３、ベースバンド信号解読部２０４及び長区間平均電力推定部２０５を備える。
送信データバッファ２０１は、メモリを備え、モデム制御手段１１２から送信された下りデータ信号を一時的に格納する。ベースバンド信号生成部２０２は、論理回路及び／又はプロセッサを備え、モデム制御手段１１２から送信されるＡＡＩからＲＲＵ割り当て情報及びＭＣＳを読み出し、１又は複数の端末１０３宛の空間多重ベースバンド信号を生成する。アンテナ毎のベースバンド信号は、ベースバンドモデム１０６からＲＲＵ１０８に送信され、ＲＲＵ１０８内のＢＢ−ＲＦ変換部２０６で無線周波数帯のアナログ信号に変換され、変換された無線周波数帯の信号がＲＲＵ１０８のアンテナ２０７から端末１０３宛に放射される。
図１に示したように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間の接続（光ファイバ、同軸ケーブル、無線リンク）によって、ＢＢ−ＲＦ変換部２０６の構成が変わるので、ベースバンドモデム１０６に更にデバイスが実装される場合がある。
端末１０３によって送信された無線周波数帯の信号は、ＲＲＵ１０８のアンテナ２０７で受信され、ＢＢ−ＲＦ変換部２０６で無線周波数帯のアナログ信号からベースバンドデジタル信号に変換される。但し、前述したように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間の接続（光ファイバ、同軸ケーブル、無線リンク）によって、ベースバンドモデム１０６が、ベースバンドデジタル信号への変換処理の一部を行う。
ベースバンドモデム１０６は、アナログからデジタルに変換された信号に対しベースバンド信号処理を行う。このベースバンド処理の第１の目的は、受信信号に含まれるデータ信号及び制御信号を復号し、有為な情報（例えば、ＰＡＩ）を取り出すことである。もう１つの目的は、端末１０３によって送信される電力測定用の参照信号の受信電力を推定し、端末毎に最適なアンテナを選択することである。
ベースバンド信号解読部２０４は、論理回路及び／又はプロセッサを備え、受信信号のチャネルを推定し、及び、復調、復号を行って、データビット系列や制御ビット系列を出力する。
データ・制御信号分離２０３は、端末１０３によって送信されたデータ信号と制御信号（ＰＡＩ）とを分離し、分離された信号をモデム制御手段１１２に送信する。また、データ・制御信号分離２０３は、データ信号の復号結果を表すＡＣＫ／ＮＡＫを、端末１０３にフィードバックするために、ベースバンド信号生成部２０２に入力する。
長区間平均電力推定部２０５は、端末１０３から送信された電力推定に使用する参照信号の受信電力を推定する。長区間平均電力推定部２０５は、ＭＦ（Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えた論理回路による構成が望ましいが、プロセッサによる処理も可能である。長区間平均電力推定部２０５は、ＲＲＵ１０８毎、端末１０３毎の参照信号受信電力を測定し、測定結果をモデム制御手段１１２に送信する。
図７は、第１の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２は、データフローコントローラ４０１、符号化・変調器４０２、レイヤマッピング部４０３、プレコーディング部４０４、ＳＣＭＡＰ４０５、ＲＲＵ個別参照信号部４０６及びＩＦＦＴ部４０７を備える。
データフローコントローラ４０１は、モデム制御手段１１２からＲＲＵ割当情報（ＤＬ＿ＡＡＩ、ＵＬ＿ＡＡＩ）を受信する。受信したＲＲＵ割当情報は、制御情報として符号化・変調器４０２に入力され、下り制御信号として用いられる。また、符号化・変調器４０２は、受信したＤＬ＿ＡＡＩによって指定された送信データバッファ２０１へのアドレスポインタであって、端末宛のデータが格納されているアドレスと、ＭＣＳに応じたデータ長とに応じて、送信データバッファ２０１から端末１０３宛のデータを取得する。符号化・変調器４０２は、複数空間レイヤ分の一次変調シンボル系列を出力する。
レイヤマッピング部４０３は、符号化・変調器４０２から出力された一次変調シンボルデータが所定のＲＲＵ１０８に対して出力されるように、レイヤマッピングを行う。その後、必要であれば、プレコーディング部４０４はプレコーディングを行う。ＲＲＵ１０８の間隔が十分離れている場合には、プレコーディング行列は単位行列でよい。
ＳＣＭＡＰ４０５は、サブキャリアマッピングを行う。シングルキャリアシステムではＳＣＭＡＰ４０５は不要である。また、ＯＦＤＭＡでないマルチキャリアシステムでは、サブキャリアマッピングは各キャリアに対するマッピングである。ここではＯＦＤＭＡについて説明を続ける。
ＲＲＵ個別参照信号部４０６は、ＲＲＵ個別参照信号をサブキャリアマッピングされた信号の適切な位置に挿入する。ＲＲＵ個別参照信号の挿入の例は、図２０を用いて後述する。ＲＲＵ個別参照信号部４０６の機能は、電力推定参照信号挿入部２０８と類似しているが、電力推定参照信号挿入部２０８は時間領域で参照信号を重畳するのに対し、ＲＲＵ個別参照信号部４０６は周波数領域で参照信号を重畳している点が異なる。
ＩＦＦＴ４０７は、参照信号が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う。この信号がベースバンドモデム１０６のポートからＲＲＵ１０８へ出力される。
図８は、第１の実施の形態のデータ・制御信号分離２０３の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態のデータ・制御信号分離２０３は、セパレータ５０１及びデータバッファ５０２を備える。
セパレータ５０１は、ベースバンド信号解読部２０４から出力される上りデータ信号を受信し、受信した上りデータ信号をデータバッファ５０２に格納する。また、このデータ信号の受信が成功した場合、セパレータ５０１は、このデータ信号をモデム制御手段１１２に転送し、このデータに関するＡＣＫをベースバンド信号生成部２０２に送信する。一方、このデータ信号の受信が失敗した場合、このデータ信号をデータバッファ５０２から削除し、このデータ信号に関するＮＡＫをベースバンド信号生成部２０２に送信する。
また、セパレータ５０１は、端末１０３がフィードバックするＰＡＩを受信し、受信したＰＡＩを、そのままモデム制御手段１１２へ転送する。
図９は、第１の実施の形態の長区間平均電力推定部２０５の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態の長区間平均電力推定部２０５は、長区間平均電力推定コントローラ６０１、ＭＦパタン格納メモリ６０２、推定電力平均化部６０３及びマッチトフィルタ６０４を備える。
ＭＦパタン格納メモリ６０２は、端末毎の電力推定用参照信号（例えば、ＳＲＳ）のパタンを格納する。長区間平均電力推定コントローラ６０１は、ＭＦパタン格納メモリ６０２に格納されている電力推定用参照信号のパタンをマッチトフィルタ６０４に設定する。
マッチトフィルタ６０４は、上り受信信号との相関演算によって、この参照信号の受信電力を推定する。推定が完了するたびに完了通知を長区間平均電力推定コントローラ６０１に送る。
長区間平均電力推定コントローラ６０１は、マッチトフィルタ６０４から完了通知を受けたことを契機として、ＭＦパタン格納メモリ６０２から別の電力推定用参照信号のパタン（別端末のパタン）を読み出し、読み出されたパタンをマッチトフィルタ６０４に設定し、演算開始を指示する。なお、通信プロトコルによっては電力推定用参照信号のパタンが時間的に変化する。この場合、通信プロトコルに従って、ＭＦパタン格納メモリ６０２の内容を変更する。
推定電力平均化部６０３は、マッチトフィルタ６０４からの出力を累積し、一定期間（例えば、１秒）毎に平均化した出力を、モデム制御手段１１２に出力する。そして、平均化した結果を出力した場合に累積結果を０に初期化する。
図１０は、第１の実施の形態のモデム制御手段１１２の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態のモデム制御手段１１２は、データバッファ３０１、下りＲＲＵマッピング部３０２、ＰＡＩバッファ３０３、上りＲＲＵマッピング部３０５、ＲＲＵ間電力比較部３０６、電力推定結果バッファ３０７及びネットワークインターフェース３０８を備える。なお、モデム制御手段１１２は、図１０の右側において、１又は複数のベースバンドモデム１０６と接続されている。
ネットワークインターフェース３０８は、ゲートウェイ１１１と接続されており、ゲートウェイ１１１との間で上り及び下りのデータ通信をする。
ネットワークインターフェース３０８に入力された下り通信データは、一旦、データバッファ３０１に格納された後、下りＲＲＵマッピング部３０２によって決定された端末とＲＲＵとのマッピング結果及び端末−ベースバンドモデム−ＲＲＵ間のルート情報（図１２参照）に従って、ベースバンドモデム１０６に転送される。
下りＲＲＵマッピング部３０２は、論理回路及び／又はプロセッサを備え、端末１０３からベースバンドモデム１０６経由で収集されたＰＡＩに従って、各端末１０３に使用可能なＲＲＵ１０８を割り当て、各端末１０３宛のデータを送信するＲＲＵ１０８と、各ＲＲＵ１０８で使用されるＭＣＳを各ベースバンドモデム１０６に通知する。
ＰＡＩバッファ３０３は、端末１０３からベースバンドモデム１０６経由で収集されたＰＡＩを一時的に格納するメモリである。ＰＡＩバッファ３０３に格納されたデータ（ＰＡＩ）は、下りＲＲＵマッピング部３０２によって参照される。
次に、上り通信について説明する。端末１０３から送信されたユーザデータは、ネットワークインターフェース３０８経由でゲートウェイ１１１に転送される。各ベースバンドモデム１０６によって推定されたＲＲＵ毎端末毎の上り電力測定用参照信号の受信電力推定結果は、電力推定結果バッファ３０７に格納される。なお、電力推定結果バッファ３０７は、上り電力測定用参照信号の受信電力推定結果を一時的に格納するメモリである。
ＲＲＵ間電力比較部３０６は、電力推定結果バッファ３０７に格納された受信電力推定結果を参照し、端末１０３毎にＲＲＵ１０８毎の受信電力推定結果を比較し、受信電力測定結果が高い順に１又は複数のＲＲＵ１０８を端末１０３毎に選択する。上りＲＲＵマッピング部３０５は、論理回路及び／又はプロセッサを備え、ＲＲＵ間電力比較部３０６による電力の比較結果に従って、各端末１０３が使用可能なＲＲＵ１０８を割り当てる。そして、上りＲＲＵマッピング部３０５は、各端末からのデータを受信するＲＲＵ１０８と、各ＲＲＵ１０８で使用されるＭＣＳを各ベースバンドモデム１０６に通知する。
なお、スイッチ制御部３０４は、第２の実施の形態で必要となる構成であり、第１の実施の形態のモデム制御手段１１２は備える必要がない。
図１１は、第１の実施の形態のＰＡＩバッファ３０３に格納された内容を示す説明図である。
ＰＡＩバッファ３０３は、前述したように、端末１０３からのＰＡＩのフィードバック結果を格納する。ＰＡＩバッファ３０３に格納されたＰＡＩのフィードバック結果は、端末の識別子１４０１、割当希望ＲＲＵ数１４０２、及び、割当希望のＲＲＵの識別子１４０３〜１４０６を含む。ＰＡＩバッファ３０３に格納されたＰＡＩのフィードバック結果は、下りアンテナマッピング部３０２によって参照され、各端末１０３との通信で使用可能なＲＲＵ１０８を選別するために用いられる。
端末の識別子１４０１は、各端末１０３を一意に識別する識別子である。割当希望ＲＲＵ数１４０２は、この端末が割り当てを希望するＲＲＵ１０８の数である。割当希望ＲＲＵの識別子１４０３〜１４０６は、この端末が割り当てを希望する複数（整数）のＲＲＵ１０８の識別子である。割当希望のＲＲＵの識別子１４０３〜１４０６は、このＲＲＵが割り当てられた場合に通信可能なＭＣＳを含めるとよい。
図１２は、第１の実施の形態の電力推定結果バッファ３０７に格納された内容を示す説明図である。
電力推定結果バッファ３０７は、前述したように、ベースバンドモデム１０６によって推定された、ＲＲＵ毎端末毎の上り電力推定用参照信号の受信電力を一時的に格納する。
電力推定結果バッファ３０７には、ＲＲＵの識別子１５０１、ＲＲＵポートの識別子１５０２、ＲＲＵの識別子１５０３及び電力推定結果１５０４、１５０５が格納され、ＲＲＵの識別子（ＲＲＵ−ＩＤ）１５０３毎に、接続されているベースバンドモデム１０６の識別子１５０１と、ベースバンドモデム１０６に備わるＲＲＵポートの識別子１５０２との関係が保持されている。
なお、第１の実施の形態では、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３が設けられていないので、図１２に示すようにＲＲＵ−ＩＤとモデムＩＤとＲＲＵポートとの間に整然とした関係を持たせることが可能である。しかし、後述する第２の実施の形態のように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間にモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を設けた場合、ＲＲＵ−ＩＤとモデムＩＤとＲＲＵポートとの関係はダイナミックに変化する。
また、電力推定結果バッファ３０７には、ＲＲＵ−ＩＤ毎に端末毎の電力推定用参照信号の電力推定結果１５０４、１５０５が保持されている。
ＲＲＵ間電力比較部３０６は、電力推定結果バッファ３０７から、端末ＩＤ毎に電力推定結果が高い順にＲＲＵ−ＩＤを選択する。図１２に示す例では、丸で囲まれた電力が得られたＲＲＵ−ＩＤが、各端末のために選択される。電力推定結果バッファ３０７からＲＲＵ１０８が選択された結果は、推定受信電力からＭＣＳを定めることによって、ＰＡＩバッファ３０３に格納された内容（図１１）のように書き直すことができる。
図１３は、第１の実施の形態の端末１０３の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態の端末１０３は、アンテナ８０１、ＢＢ−ＲＦ変換部８０２、ベースバンド信号生成部８０３、データバッファ８０４、ベースバンド信号解読部８０５、データ・制御信号分離８０６、長区間平均電力推定部８０７、アンテナ選択部８０８及びユーザインターフェース８０９を備える、ベースバンドデジタル信号と無線周波数のアナログ信号との間を変換する。
ＢＢ−ＲＦ変換部８０２は、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、アップコンバータ、ダウンコンバータ、パワーアンプ、ローノイズアンプ及びデュプレクサを備える。ＡＤコンバータは、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ＤＡコンバータは、デジタル信号をアナログ信号に変換する。アップコンバータは、ベースバンド信号を無線周波数の信号に変換する。ダウンコンバータは、無線周波数の信号をベースバンド信号に変換する。パワーアンプは、送信信号を増幅する。ローノイズアンプは、受信信号を増幅する。デュプレクサは、下り信号と上り信号とを分離する。
ベースバンド信号生成部８０３は、データバッファ８０４に格納されているデータ信号及び制御信号（ＰＡＩなど）を、プロトコルに従って、ベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号解読部８０５は、プロトコルに従って、受信信号（ベースバンド信号）からデータ信号及び制御信号を抽出する。
データ・制御信号分離８０６は、ベースバンド信号解読部８０５で抽出されたデータ信号をユーザインターフェース８０９に転送する。また、データ・制御信号分離８０６は、物理層及びＭＡＣ層の制御情報（例えば、受信信号（データ信号）に対するＡＣＫ／ＮＡＫなど）をベースバンド信号生成部に入力する。
長区間平均電力推定部８０７は、基地局の長区間平均電力推定部２０５と同じ機能及び構成を有する。すなわち、長区間平均電力推定部８０７は、ＲＲＵ１０８毎固有の参照信号受信電力を測定し、測定結果をアンテナ選択部８０８に送信する。
アンテナ選択部８０８は、長区間平均電力推定部８０７で推定されたＲＲＵ１０８毎の電力測定用参照信号の受信電力を比較し、比較結果に基づいて１又は複数のＲＲＵ１０８を選択し、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組み合せ）によって得られる通信品質を推定し、推定通信品質を示す情報（例えば、ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を生成し、生成されたＣＱＩを、ＲＲＵ選択情報と共にＰＡＩとして上り伝送するために、ベースバンド信号生成部８０３に入力する。
ユーザインターフェース８０９は、受信データに基づいて、画像、音声及びデータを再生する。また、ユーザインターフェース８０９は、ユーザによるキー入力及び音声入力を受け付け、アプリケーションコマンドに応じた画像、音声及びデータ通信を提供する。
図１４Ａは、第１の実施の形態の基地局側から端末１０３へ通知されるＲＲＵアサイン情報を示す説明図である。
第１の実施の形態のＲＲＵアサイン情報（ＡＡＩ）は、端末ＩＤ２７０１、割り当てＲＲＵ数２７０２、割り当てＲＲＵ−ＩＤ２７０３及びＭＣＳ  ｆｏｒ  ＲＲＵ２７０４を含む。
端末ＩＤ２７０１は、ＲＲＵアサイン情報が通知される宛先となる端末１０３の識別子である。割り当てＲＲＵ数２７０２は、この端末に割り当てられたＲＲＵ１０８の数である。割り当てＲＲＵ−ＩＤ２７０３は、割り当てられたＲＲＵ１０８の識別子である。ＭＣＳ  ｆｏｒ  ＲＲＵ２７０４は、各ＲＲＵ１０８において使用されるＭＣＳである。
下り通信においては、この情報によってＲＲＵ１０８の識別子が分かるので、参照信号のパタンが分かり、チャネル推定をすることができる。また、ＭＣＳが分かるので、空間フィルタ処理後の各空間ストリームの変調方式及び符号化率が分かることから、復調及び復号が可能となる。よって、データ通信をすることができる。
一方、上り通信においては、ＲＲＵ１０８の識別子が分かることによって、基地局側が受信しようとしているストリームの数は分かるが、端末１０３がデータを送信すべきアンテナ及びＭＣＳが不明である。従って、図１４Ｂに示すように、上り通信のＲＲＵアサイン情報には、端末ＩＤ２７１１、割り当てＲＲＵ数２７１２及びＭＣＳ２７１３を含めるとよい。割り当てＲＲＵ数２７１２は、端末１０３が送信すべきストリーム数である。ＭＣＳ２７１３は、ストリーム間の平均のＭＣＳである。上り通信においては、これだけの情報があれば、端末１０３は送信方法を一意に決定でき、基地局側は通知した端末１０３の送信方法から、端末１０３から送信されたストリームの受信方法を知ることができ、データ通信をすることができる。
次に、第１の実施の形態の各装置の動作について説明する。
図１５は、第１の実施の形態の下りＲＲＵマッピング部３０２及び上りＲＲＵマッピング部３０５の共通の処理を示すフローチャートである。
最初に、全てのＲＲＵ１０８に割り当てられる端末１０３の数が上限を超えていないかを判定するために、ＲＲＵ１０８のカウンタを初期化する（Ｓ１００１）。
次に、ＰＡＩバッファ３０３に格納されたＰＡＩのフィードバック結果（図１１）に従って、カウンタが示すＲＲＵ１０８の使用を希望する端末１０３の数を計数する（Ｓ１００２）。
Ｓ１００２で計数された端末数と所定のしきい値とを比較する（Ｓ１００３）。このしきい値は、システムの管理ポリシーに依存して決定されるが、例えば、２０と設定することができる。
Ｓ１００３で比較した結果、計数された端末１０３の数が多いと判定された場合、このＲＲＵ１０８の使用を希望する端末の中で、このＲＲＵ１０８の希望順位を比較し、このＲＲＵ１０８の希望順位が低い端末から、このＲＲＵ１０８の使用を希望するという情報を削除する（Ｓ１００６）。その後、再度、端末１０３の数のカウント（Ｓ１００２）、端末数と所定のしきい値とを比較する（Ｓ１００３）。
一方、Ｓ１００３で比較した結果、計数された端末１０３の数が所定のしきい値より少ないと判定された場合、次の、ＲＲＵ１０８について端末１０３の数を判定するためにＲＲＵカウンタを更新する（Ｓ１００４）。
その後、全てのＲＲＵ１０８に関する判定が完了したか否かを判定する（Ｓ１００５）。判定の結果、一部のＲＲＵ１０８に関する判定が完了していない場合、Ｓ１００２に戻り、次のＲＲＵ１０８の処理を行う。一方、全てのＲＲＵ１０８に関する判定が完了している場合、処理を完了する。
図１６は、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵ割当結果の説明図であり、特に、ＲＲＵマッピング処理（図１５）によって、ＰＡＩバッファ３０３に格納されたＰＡＩのフィードバック結果（図１１）が変化する様子を示す。なお、図１６においては、図１５のＳ１００３における端末１０３数のしきい値を２としている。
識別子が４のＲＲＵ１０８を三つの端末（端末ＩＤ＝１、２、５）が希望している。このため、Ｓ１００３において、端末数がしきい値である２を超えると判定された、識別子４のＲＲＵ１０８を希望する端末のうち、このＲＲＵ（ＩＤ＝４）の希望順位が低い端末（ＩＤ＝２）の識別子４のＲＲＵ１０８の情報を削除している。
このように、図１５に示すＲＲＵマッピング処理では、ある特定のＲＲＵ１０８に負荷がかからないよう、各ＲＲＵ１０８に割り当てられる端末数に上限を設け、上限数を超えた場合には希望順位が低い端末の希望は受け入れないので、このＲＲＵ１０８しか希望しない端末に対しても最低限のスループットを与えることができる。
図１７は、第１の実施の形態の下りＲＲＵマッピング部３０２及び上りＲＲＵマッピング部３０５の共通の処理の変形例を示すフローチャートである。
図１５に示したＲＲＵマッピング部の処理はアドミッションコントロールに近い考え方に基づき、比較的長周期で制御される。一方、図１７に示す変形例はプロポーショナルフェアネスなど、無線チャネル状態を考慮したスケジューラに近い考え方に基づき、短周期で制御して、周波数利用効率を高めるものである。
図１７に示す変形例の処理の特徴は、端末１０３毎に選択されたＲＲＵ１０８と、ＲＲＵ１０８毎のＭＣＳとに応じて、各端末に適切なＲＲＵ１０８を割り当てることである。すなわち、図１７に示す変形例の処理の基本的な考え方は、各端末１０３が希望するＲＲＵの数−ｎ（ｎ＝０、１、２、…）のＲＲＵ１０８の割り当てを試み、全てのＲＲＵ１０８の割り当てが完了するか、又は、全ての端末１０３が希望するＲＲＵ１０８の数−ｎが０以下となるまで繰り返すものである。
まず、カウンタｎを０に初期化し（Ｓ１１０１）、端末１０３が希望するＲＲＵの数−ｎのＲＲＵ１０８の割り当てを開始する（Ｓ１１０２）。
そして、全ての端末１０３が希望するＲＲＵの数−ｎが０以下であるか否かを判定する（Ｓ１１０３）。判定の結果、全ての端末１０３が希望するＲＲＵの数−ｎが０以下である場合、いずれの端末１０３にもＲＲＵ１０８を割り当ることができない状態であるため、この処理を終了する。
一方、一部の端末１０３が希望するＲＲＵの数−ｎが０以下ではない場合、少なくとも一つのＲＲＵ１０８が割り当て可能な状態なので、希望するＲＲＵの数−ｎが０以下の端末以外の全ての端末１０３に関し、プロポーショナルフェアネスの評価関数値を計算する（Ｓ１１０４）。プロポーショナルフェアネスでは、端末１０３毎の平均伝送レート及び瞬時伝送レートが必要となる。平均伝送レートは、当該端末１０３宛に通信に成功したビット数を時間平均して管理しておけばよい。瞬時伝送レートは、図１１に示すＭＣＳに基づいて、下位の希望順位のｎ個を除いた希望するＲＲＵ１０８を全て割り当てられた場合に期待されるデータ通信量を計算すればよい。
そして、プロポーショナルフェアネスの評価関数値が大きい順に端末１０３を並び替え、評価関数値の順位を示すインデックスを割り当てる（Ｓ１１０５）。次に、評価関数値の順位を計数するためのカウンタｍを初期化し（Ｓ１１０６）、実際の割り当ての可否を判定する（Ｓ１１０７）。
すなわち、評価関数値の順位ｍ番目の端末１０３が希望するＲＲＵ１０８を、希望するＲＲＵの数−ｎまで全て割り当てることができれば、この端末１０３に対しＲＲＵ１０８を全て割り当てる（Ｓ１１０８）。順位ｍ番目の端末１０３への割り当ての判定が完了したら、次の順位の端末１０３に関して判定をするため、カウンタｍを更新する（Ｓ１１０９）。
カウンタｍを更新した後、全ての端末１０３に関する判定が終了したか否かを判定する（Ｓ１１１０）。一部の端末１０３に関する判定が終了していない場合、Ｓ１１０７に戻り、次の端末１０３の割り当てを判定する。一方、全ての端末１０３に関する判定が終了している場合、Ｓ１１１１に進み、ＲＲＵの割り当てが完了したか否かを判定する。
その判定の結果、全てのＲＲＵ１０８が何れかの端末１０３に割り当てられている場合、ＲＲＵ１０８の割り当てが完了しているので、この処理を終了する。一方、一部のＲＲＵ１０８の割り当てが完了していない場合、カウンタｎを更新し、各端末１０３に割り当てるＲＲＵ１０８を一つ減らし（ｎを一つ大きくし）、Ｓ１１０２から再度この処理を実行する。
図１８は、本発明の第１の実施の形態のＲＲＵマッピング処理（図１７）によるＲＲＵ割当結果の説明図である。
図１１に示すＲＲＵ割当結果では各端末１０３が希望するＲＲＵ１０８の識別子が記載されていたが、図１８に示すＲＲＵ割当結果は、ＲＲＵ１０８が割り当てられた結果を示すので、ＲＲＵ１０８毎に１台の端末１０３が対応している点が特徴である。この割当結果が、ＲＲＵ割当情報（ＤＬ＿ＡＡＩ、ＵＬ＿ＡＡＩ）として、ベースバンドモデム１０６及び端末１０３に通知される。なお、ＯＦＤＭＡなどのマルチキャリア通信システムでは、図１８に示すような割当結果を、サブキャリア又はサブキャリアを複数束ねた周波数セグメント毎に生成してもよい。
図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、第１の実施の形態の端末１０３からのＰＡＩフィードバックの内容を示す説明図である。
図１９Ａに示すＰＡＩフィードバック情報には、送信元端末の識別子２８０１、この端末が割り当てを希望するＲＲＵの数２８０２、及び、割り当てを希望するＲＲＵの識別子２８０３が含まれる。モデム制御手段１１２は、この情報によって図１５に示す制御が可能となる。
図１９Ｂ及び図１９Ｃは、ＰＡＩフィードバック情報（図１９Ａ）に付加される情報を示す。
図１９Ｂは、ＲＲＵ１０８毎に異なるコードワードを使用するＭＣＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｏｄｅ  Ｗｏｒｄ）の場合の例である。ＭＣＷの場合は、ＲＲＵ−ＩＤ毎にＣＱＩ（２８０４）をフィードバックすればよい。
図１９Ｃは、複数のＲＲＵ１０８の間で一つのコードワードを使用するＳＣＷ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｏｄｅ  Ｗｏｒｄ）の場合の例である。ＳＣＷの場合は割り当てられたＲＲＵの組合せによって空間ストリーム間の平均通信品質が変化するため、割り当てられたＲＲＵ数に応じた平均の通信品質をＣＱＩ（２８０５）としてフィードバックすればよい。
また、通信品質を厳密に制御するために、図１９Ｃに示す付加情報を拡張し、割り当てられるＲＲＵ１０８の全ての組み合せに最適なＣＱＩをフィードバックすることが考えられる。しかし、ＲＲＵ１０８の数の増加に伴い、ＲＲＵ１０８の組み合せの数が増加するため、フィードバック情報が上り帯域を圧迫する。このような場合、図１９Ｂに示す情報をフィードバックし、モデム制御手段１１２において、割り当てられたＲＲＵ１０８の組み合せに応じてＣＱＩを平均化するとよい。
図２０Ａから図２０Ｃは、第１の実施の形態の下り通信におけるＲＲＵ個別参照信号の配置例を示す説明図である。
図２０Ａに示す例では、ＲＲＵ個別参照信号がサブキャリア方向に連続して配置されている。一方、図２０Ｂに示す例では、ＲＲＵ個別参照信号が時間方向に連続して配置されている。
ＲＲＵ１０８の間では、ＲＲＵ個別参照信号間が低い相関となるようにＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列やＰＮ系列などを使用するとよい。ただし、相関区間でチャネル変動が発生すると系列間で直交性が崩れるため、チャネル変動が少ない方向に連続するよう参照信号を配置することが望ましい。例えば、伝搬路の遅延広がりが小さければサブキャリア方向の連続が望ましく、端末の移動速度が小さければ時間方向の連続が望ましい。一般的に、移動通信システムは、存在確率が高い低速移動端末に最適化するため、時間方向へ連続的にＲＲＵ個別参照信号を配置することが望ましい。ただし、端末１０３はこの参照信号を継続的に測定できることから、データ通信の効率を考慮して図２０Ｃに示すように、ＲＲＵ個別参照信号を離散的に配置してもよい。
以上、第１の実施の形態についてＭＩＭＯを例として説明したが、本発明はＭＩＭＯに限らず、複数基地局（アンテナ）が同一信号を送信するサイトダイバーシチなど、端末１０３が複数の基地局（アンテナ）と通信する無線通信システムに適用することができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態では、セル境界付近の端末に、セルを跨って複数のアンテナ（ＲＲＵ１０８）を割り当てることができ、セル間干渉を低減することによって、セル境界付近の端末の通信品質を向上することができる。
具体的には、第１の実施の形態では、図２に示すように、セルを跨って、伝搬距離が短いＲＲＵ（１０８−２、１０８−４、１０８−５、１０８−７）を端末１０３−３に割り当てることができる。この場合、選択されたＲＲＵと端末１０３とは、信号１０９−１、１０９−２、１０９−３、１０９−４によって通信がされる。他のＲＲＵ（１０８−１、１０８−３、１０８−６、１０８−８）は、それぞれ、別の端末（１０３−１、１０３−６）と通信している。このため、これらのＲＲＵから干渉信号（１０９−５、１０９−６、１０９−７、１０９−８）が端末１０３−３へ到達する。
しかし、所望信号（１０９−１、１０９−２、１０９−３、１０９−４）の伝搬距離より、干渉信号（１０９−５、１０９−６、１０９−７、１０９−８）の伝搬距離が長いため、干渉信号の減衰は所望信号の減衰より大きくなる。このため、干渉信号の電界強度が低下するため、図３１に示す従来の場合と比較して端末１０３−３の通信品質が改善し、  干渉信号による通信品質劣化の問題が生じ難い。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、本発明の第１の実施の形態の効果を説明する図である。
図２１Ａは、従来のように、端末毎にセルを跨ってアンテナを選択できない場合の周波数利用効率を示す。図２１Ｂは、第１の実施の形態による、端末毎にセルを跨ってアンテナを選択できる場合の周波数利用効率を示す。なお、各図において、白い部分が周波数利用効率が高く、黒い部分が周波数利用効率が低いことを示す。
図２１Ａ及び図２１Ｂにおいて、セルには４つの小型基地局（４本のアンテナ）が配置されており、各小型基地局には４本のアンテナが備わっている。アンテナは、図中、白丸で示す箇所に設置されている。
従来は、図２１Ａに示すように、端末は基地局を選択して、選択された基地局と４×４ＭＩＭＯ通信をする。この場合、各小型基地局のエリアの境界において、図３１に示すようなセル間干渉が問題となり周波数利用効率が低くなっている。
一方、第１の実施の形態（図２１Ｂ）によると、端末はセルを跨って、端末からの距離が近い４本のアンテナを選択し、選択された４本のアンテナとの間で４×４ＭＩＭＯ通信をする。このように第１の実施の形態によると、図２に示したように、干渉電力を低くすることができ、従来（図２１Ａ）で周波数利用効率が低かった領域でも周波数利用効率を高くすることができる。
＜第２実施形態＞
図２２は、本発明の第２の実施の形態の無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
第２の実施の形態の無線通信システムは、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間にモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を備える点で、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８とが所定の対応関係で接続されている第１の実施の形態の無線通信システムと異なる。なお、第２の実施の形態については、前述した第１の実施の形態との相違点のみを説明し、前述した第１の実施の形態と同じ構成及び処理については説明を省略する。
モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は、モデム制御手段１１２からの指示に従って、スイッチを切り替え、ベースバンドモデム１０６の１又は複数のアンテナポートとＲＲＵ１０８との間の接続を切り替える。第２の実施の形態の無線通信システムは、１台の端末１０３との通信に使用されるベースバンドモデム１０６を１台に集約することができ、ベースバンドモデム１０６間での連携ベースバンド信号処理が不要な利点を有する。
図２３は、第２の実施の形態の無線通信システムにおける下り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
ＲＲＵ１０８は、ベースバンドモデム１０６から送信される下りベースバンド信号に電力測定用参照信号を重畳し、電力測定用参照信号が重畳された信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アップコンバートされた信号を端末１０３にブロードキャストによって送信する（２２０１）。具体的には、ＲＲＵ１０８のメモリには参照信号パタンが保持されている。ＲＲＵ１０８は、適切なタイミングで、メモリから参照信号パタンを読み出し、ベースバンドモデム１０６から送信されたベースバンド信号に加算する。
端末１０３は、複数のＲＲＵ１０８から受信した電力測定用参照信号を使用し、ＲＲＵ１０８毎の電力測定用参照信号の受信電力を測定する（２２０２）。端末１０３は、受信電力を推定する際、伝搬路の短区間変動（フェージング）による誤選択を防ぐため、ＲＲＵ１０８毎の長区間にわたる平均受信電力を測定する。すなわち、この受信電力を平均する時間（長区間）は、フェージングによるドップラー周波数の逆数の１０倍程度とすることが望ましい。
端末１０３は、受信電力の測定が完了した後、ＲＵ１０８間の受信電力測定結果を比較し、測定結果が高い順にＮ個のＲＲＵ１０８を選択する（２２０３）。選択されるＲＲＵ１０８の数Ｎは任意の負でない整数であり、第１の実施の形態（図４）と同様に定めるとよい。
端末１０３は、電力測定用参照信号を用いて、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組合せ）によって得られる通信品質（例えば、ＣＱ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ）を推定する（２２０４）。
端末１０３は、選択されたＲＲＵ１０８、及び、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組み合せ）によって得られる推定通信品質を示す情報（例えば、ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を、上り制御信号（ＰＡＩ：Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として、基地局側のベースバンドモデム１０６に送信する（２２０５）。
ＲＲＵ１０８は、受信した上り制御信号をダウンコンバートし、変換されたベースバンド信号をモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３に送る。モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は、ベースバンド信号（ＰＡＩ）の経路を切り替え（２２０６）、ベースバンドモデム１０６に送る（２２０７）。
ベースバンドモデム１０６は、端末１０３によって送信されたＰＡＩを復号し（２２０８）、復号結果をモデム制御手段１１２に送信する（２２０９）。
モデム制御手段１１２は、１又は複数のベースバンドモデム１０６から送信される１又は複数の端末１０３のＰＡＩを集約し（２２１０）、集約されたＰＡＩに基づいて各端末１０３にＲＲＵを割り当て（２２１１）、ＲＲＵの割り当て結果に応じたデータ通信を１又は複数のベースバンドモデム１０６に指示する（２２１２）。
そして、モデム制御手段１１２は、端末へのＲＲＵの割当結果、及び、端末毎に割り当てられたＲＲＵで用いられるＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）を示すＲＲＵ割当情報（ＡＡＩ：Ａｎｔｅｎｎａ  Ａｓｓｉｇｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を送信する（２２１３）。さらに、モデム制御手段１１２は、端末宛のデータ信号を送信したベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との位置関係に応じて、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を制御するためのスイッチ制御情報を、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３へ送信する（２２１４）。
ベースバンドモデム１０６は、モデム制御手段１１２から送信された各端末宛のデータ２２１２及びＡＡＩ２２１３に基づいて、必要に応じて制御信号や参照信号を挿入することによってベースバンド信号を生成し（２２１５）、生成されたベースバンド信号をモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を経由して、各ＲＲＵ１０８へ送信する（２２１６、２２１７、２２１８）。
ＲＲＵ１０８は、生成されたベースバンド信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アップコンバートされた信号を端末１０３宛にブロードキャストによって送信する（２２１９）。なお、ＲＲＵ１０８を選択するための電力測定用参照信号を、各端末宛のデータ及びＡＡＩと同時に送信してもよい。
端末１０３は、ブロードキャストされた信号を受信し、自端末宛の信号に含まれるデータを復号し（２２２０）、ＣＲＣチェック結果に応じてＡＣＫ又はＮＡＫの応答をベースバンドモデム１０６に送信する（２２２１）。
図２４は、第２の実施の形態の無線通信システムにおける上り通信時の各ノードの動作を示すシーケンス図である。
ベースバンドモデム１０６は、ＲＲＵ１０８を経由して（２３０１）、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３で経路を制御された上で（２３０２）、端末１０３が送信データ有無を問わず繰り返し送信する参照信号ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を受信し（２３０３）、受信した参照信号を電力測定用参照信号として使用し、ＲＲＵ１０８毎に端末１０３毎の長区間平均ＳＲＳ受信電力を測定する（２３０４）。受信電力の平均期間は、前述した下り通信時の動作（図２３）と同様に、フェージングによるドップラー周波数に基づいて定めるとよい。ベースバンドモデム１０６は、受信電力測定結果をモデム制御手段１１２に送信する（２３０５）。
モデム制御手段１１２は、端末１０３毎に、ＲＲＵ１０８間の受信電力測定結果を比較し、測定結果が高い順にＮ個のＲＲＵ１０８を選択する（２３０６）。選択されるＲＲＵ１０８の数Ｎは任意の負でない整数であり、下り通信時の動作（図４）と同様に定めるとよい。
モデム制御手段１１２は、ＲＲＵ１０８の選択が完了した後、端末毎ＲＲＵ毎の受信電力測定結果を用いて、選択されたＲＲＵ１０８毎又はその組合せによって確保できる通信品質（例えば、ＣＱ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ）を推定する（２３０７）。モデム制御手段１１２は、推定された通信品質に基づいて、各端末１０３にＲＲＵ１０８を割り当てる（２３０８）。
そして、モデム制御手段１１２は、端末１０３毎に選択されたＲＲＵ１０８、及び、選択されたＲＲＵ１０８（又は、選択されたＲＲＵ１０８の組み合せ）によって得られる推定通信品質から求められるＭＣＳを含んだ情報（ＡＡＩ）を、ベースバンドモデム１０６に送信する（２３０９）。さらに、モデム制御手段１１２は、端末宛のデータ信号を送信したベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との位置関係に応じて、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を制御するためのスイッチ制御情報を、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３へ送信する（２３１０）。
ベースバンドモデム１０６は、モデム制御手段１１２から受信したＡＡＩを下り制御信号に含め、この下り制御信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アップコンバートされた信号をアップコンバートされた下り制御信号を生成する（２３１１）。そして、生成された下り制御信号を端末１０３宛にブロードキャストによって送信する（２３１２）。
ベースバンドモデム１０６は、モデム制御手段１１２から受信したＡＡＩを、下り制御信号に載せて、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３経由でＲＲＵ１０８に送信する（２３１３、２３１４）。
ＲＲＵ１０８は、受信した下り制御信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アップコンバートされた信号を端末１０３宛にブロードキャストによって送信する（２３１５）。
端末１０３は、ブロードキャストされた信号を受信し、自端末宛の制御信号に含まれるＡＡＩを復号し、割り当てられたＲＲＵ１０８（アンテナ）の数及びＭＣＳに応じた上りデータ信号を生成し（２３１６）、生成された信号を、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を経由して、ベースバンドモデム１０６に送信する（２２１７、２３１８、２３１９）。なお、図２４のフロー上では別々のタイミングに送信しているＲＲＵ１０８を選択するための電力測定用参照信号２３０１を、ベースバンドモデム１０６宛のデータ２３１７と同時に送信してもよい。
ベースバンドモデム１０６は、受信した信号を復号し（２３２０）、ＣＲＣチェック結果に応じてＡＣＫ／ＮＡＫの応答を、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を経由して、端末１０３に送信する（２３２１、２３２３、２３２４）。また、ベースバンドモデム１０６は、受信に成功した（ＡＣＫを応答した）上りデータをモデム制御手段１１２に転送する（２３２２）。
図２５は、第２の実施の形態のベースバンドモデム１０６及びその周辺の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態とは、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間にモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を設けた点と、ＲＲＵ１０８の下り送信側に電力推定参照信号挿入部２０８を追加した点が相違する。
第２の実施の形態のベースバンドモデム１０６は、送信データバッファ２０１、ベースバンド信号生成部２０２、データ・制御信号分離２０３、ベースバンド信号解読部２０４及び長区間平均電力推定部２０５を備える。ベースバンドモデム１０６に備わる各構成は、前述した第１の実施の形態と同じである。
モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は論理回路及び電気スイッチ（又は、光スイッチ）を備える。論理回路は、スイッチの入力ポートと出力ポートとの間の接続を切り替える。論理回路によって、スイッチのポート間の切り替え、分配、結合が容易に実現でき、スイッチの制御に柔軟性を持たせることができる。スイッチの接続の切り替えはモデム制御手段１１２によって制御される。
第２の実施の形態のＲＲＵ１０８は、電力推定参照信号挿入部２０８、ＢＢ−ＲＦ変換部２０６及びアンテナ２０７を備える。ＢＢ−ＲＦ変換部２０６及びアンテナ２０７は、前述した第１の実施の形態と同じである。
電力推定参照信号挿入部２０８は論理回路及びメモリを備え、メモリは参照信号を格納する。電力推定参照信号挿入部２０８は、ベースバンドモデム１０６からモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を経由して入力されるベースバンド信号に、メモリに格納されている参照信号パタンを重畳する。ＲＲＵ１０８が、参照信号を重畳するタイミングを知るために、ベースバンドモデム１０６が、参照信号を挿入するタイミングを通知するための制御情報（例えば、イネーブラ）をベースバンド信号に重畳するとよい。
なお、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は、上り信号と下り信号とで、個別に制御できるように、異なるスイッチによって構成されている。上り信号のスイッチは、長区間平均電力推定部２０５による電力測定の結果に基づいて、モデム制御手段１１２によって決定されたスイッチ制御情報に従ってスイッチを切り換える。下り信号のスイッチは、端末がフィードバックしたＰＡＩに基づいて、モデム制御手段１１２によって決定されたスイッチ制御情報に従ってスイッチを切り換える。
なお、前述した制御方法に限らず、上り信号のスイッチと下り信号のスイッチとを、同一のスイッチ制御情報に従って、同一に切り替えてもよい。この場合、モデム制御手段１１２は、長区間平均電力推定部２０５での電力測定の結果に基づくスイッチ制御情報と、端末がフィードバックしたＰＡＩに基づくスイッチ制御情報とのいずれか又は両方に従ってスイッチを切り替えるとよい。
第２の実施の形態のモデム制御手段１１２の構成について、図１０を参照して説明する。
第２の実施の形態のモデム制御手段１１２は、データバッファ３０１、下りＲＲＵマッピング部３０２、ＰＡＩバッファ３０３、スイッチ制御部３０４、上りＲＲＵマッピング部３０５、ＲＲＵ間電力比較部３０６、電力推定結果バッファ３０７及びネットワークインターフェース３０８を備える。
スイッチ制御部３０４は、下りＲＲＵマッピング部３０２から出力されるＤＬ＿ＡＡＩ及び上りＲＲＵマッピング部３０５から出力されるＵＬ＿ＡＡＩを受け、ベースバンドモデム−ＲＲＵ−端末間のルート情報を管理する。すなわち、スイッチ制御部３０４は、ＤＬ＿ＡＡＩ及びＵＬ＿ＡＡＩに従って、端末１０３の信号処理を担当するベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８とが接続されるように、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を制御する。
なお、スイッチ制御部３０４以外の各構成は、前述した第１の実施の形態と同じである。
図２６は、第２の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２は、データフローコントローラ４０１、符号化・変調器４０２、レイヤマッピング部４０３、プレコーディング部４０４、ＳＣＭＡＰ４０５及びＩＦＦＴ部４０７を備える。
第２の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２は、前述した第１の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２（図７）と異なり、ＲＲＵ個別参照信号部４０６とＩＦＦＴ４０７との配置が逆になっている。なお、ベースバンド信号生成部２０２に備わる各構成は、前述した第１の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２と同じである。
第２の実施の形態において、ＲＲＵ個別参照信号部４０６は、時間領域において電力測定用ＲＲＵ個別参照信号を重畳する。このような第２の実施の形態のベースバンド信号生成部２０２の構成は、第１の実施の形態（図１）のように、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との間が直結される場合にも適用可能であるが、第２の実施の形態（図２２）のようにモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を設ける場合は、ＲＲＵ個別参照信号部４０６とＩＦＦＴ部４０７との間にモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３が挿入される。
なお、図２６のＲＲＵ個別参照信号部４０６は、図２５の電力推定参照信号挿入部２０８である。
また、プレコード部４０４以後の構成をＲＲＵ１０８側に搭載し、プレコード部４０４とＳＣＭＡＰ４０５との間にモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３を挿入してもよい。
図２７は、第２の実施の形態のモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態のモデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は、スイッチコントローラ７０１、マスク部７０３及び加算器７０４を備え、論理回路によって構成される。モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３は、モデム制御手段１１２によって出力されるスイッチ制御情報に従って、スイッチコントローラ７０１が各データ線のＭＡＳＫ部７０３（入力ビット系列に対するＡＮＤマスク）への制御信号を全ビット０にするか全ビット１にするかを制御する。
図２７は下り通信側のスイッチを示しているが、上り通信側のスイッチは入力と出力の関係を入れ替えればよい。なお、スイッチ７０２を他の論理回路によって構成してもよい。
図２８から図３０は、第２の実施の形態のＲＲＵマッピング処理によるＲＲＵ割当結果を説明する図である。
図２８に示すように、ベースバンドモデム１０６に備わる１又は複数のＲＲＵ入出力ポート毎にＲＲＵが接続されている場合、各ＲＲＵ１０８に割り当てられている端末の識別子を示す。端末は、図２８に示す状態でも通信は可能である。しかし、識別子が１及び３の端末は複数のモデムに跨って割り当てられている。この状態では、ベースバンド信号処理を複数のモデム間で連携させる必要があり、ベースバンド信号処理の複数のモデム間の連携は困難である。そこで、ベースバンドモデム１０６とＲＲＵ１０８との接続を変更して、各端末１０３のベースバンド信号処理が一つのベースバンドモデム１０６によって行われるようにする。
例えば、図２９に示すように、識別子が６と１５のＲＲＵを入れ替えるように制御する。同様に、識別子が８と９のＲＲＵ、識別子が１０と１６のＲＲＵ、識別子が１１と１２のＲＲＵを、各々、入れ替えるように制御する。その結果、図３０に示すように、各端末のベースバンド信号処理は一つのベースバンドモデムによって行われる。
このとき、識別子が１及び４のベースバンドモデム１０６には、複数の端末１０３が収容され、マルチユーザＭＩＭＯとなっている。このマルチユーザＭＩＭＯは、ＬＴＥでも行われる信号処理であり、確立された信号処理方法である。さらに、識別子が２のベースバンドモデム１０６には、どの端末も割り当てられていないので、識別子が２のモデム１０６は省略する（又は、停止する）ことができるモデムである。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態では、モデム−ＲＲＵ間スイッチ１１３をシステムに備えることによって、１台の端末１０３との通信に使用されるベースバンドモデム１０６を１台に集約することができ、ベースバンドモデム１０６間で連携したベースバンド信号処理が不要となる。また、動作するベースバンドモデム１０６を集約することができるので、ベースバンドモデムを効率的に運用することができる。また、システムに実装すべきベースバンドモデムの数を減らすことができ、ベースバンドモデムによって消費される電力を低減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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