(57)【要約】【課題】複数の受信局装置へ同一周波数で同時に信号を送信する際の信号誤りを低減する。【解決手段】基地局１００は、端末局１０１−１、１０１−２から通知される伝搬チャネル情報を用いて、端末局１０１−１、１０１−２に同一のデータを送信するときに用いるブロードキャストウエイトと、端末局１０１−１、１０１−２に異なるデータを送信するときの用いるユニキャストウエイトを算出する。基地局１００は、端末局１０１−１、１０１−２それぞれに同時に送信する信号をＯＦＤＭシンボル毎に比較し、同一の場合にはブロードキャストウエイトを用い、異なる場合にユニキャストウエイトを用いて送信信号を生成し、複数のアンテナから同時に同一の周波数で生成した送信信号を無線により出力する。【選択図】図１
2014017738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信局装置と同時に無線通信する送信局装置であって、
無線信号を送受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにより受信した前記受信局装置からの無線信号に対する受信処理と、複数の前記受信局装置宛の送信信号から無線信号を生成して前記複数のアンテナから同時に送信させる送信処理とを行う無線部と、
前記無線部において受信処理された前記無線信号から前記受信局装置の伝搬チャネル情報を取得する伝搬チャネル取得部と、
前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用いて、同一のデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるブロードキャストウエイトと、異なるデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるユニキャストウエイトとを前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて算出する送信ウエイト算出部と、
前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号をシンボル毎に比較し、データが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成し、前記無線部に出力する送信信号生成部と、
を備えることを特徴とする送信局装置。
【請求項２】
前記送信信号生成部は、二位相偏移変調もしくは四位相偏移変調を行って前記送信信号を生成し、
前記送信ウエイト算出部は、前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用い、前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて、前記ブロードキャストウエイトと、当該ブロードキャストウエイトを用いた伝送を行ったときの前記受信局装置における位相回転量と同一の位相回転量を与えるユニキャストウエイトとを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の送信局装置。
【請求項３】
前記送信ウエイト算出部は、前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用い、前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて、前記ブロードキャストウエイトと、当該ブロードキャストウエイトを用いた伝送を行ったときの前記受信局装置における位相回転量と同一の位相回転量を与えるユニキャストウエイトとを算出し、
前記送信信号生成部は、所定数以上の状態を表す直角位相振幅変調により前記送信信号を生成し、送信電力が所定よりも大きいシンボルの場合、前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号のシンボルが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、送信電力が所定よりも低いシンボルの場合、前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成し、前記無線部に出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の送信局装置。
【請求項４】
前記送信信号生成部は、各シンボルに前記ブロードキャストウエイトと前記ユニキャストウエイトのいずれが用いられたかを示す情報を前記送信信号に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の送信局装置。
【請求項５】
前記無線部は、伝搬チャネル情報推定用の信号を前記複数のアンテナから前記受信局装置宛に送信し、
前記複数のアンテナは、伝搬チャネル情報推定用の信号に基づいて前記受信局装置が測定した伝搬チャネル情報が設定された無線信号を受信し、前記無線部に出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の送信局装置。
【請求項６】
複数の受信局装置と同時に無線通信する送信局装置が実行する無線通信方法であって、
複数のアンテナにより受信した前記受信局装置からの無線信号に対して受信処理を行う受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信処理された前記無線信号から前記受信局装置の伝搬チャネル情報を取得する伝搬チャネル取得ステップと、
前記伝搬チャネル取得ステップにおいて取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用いて、同一のデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるブロードキャストウエイトと、異なるデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるユニキャストウエイトとを前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて算出する送信ウエイト算出ステップと、
前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号をシンボル毎に比較し、データが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成する送信信号生成ステップと、
前記送信信号生成ステップにおいて生成された複数の前記受信局装置宛の送信信号を前記複数のアンテナから同時に送信させる送信処理を行う送信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信局装置、及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。この規格の高速無線アクセスシステムは、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、最大で５４Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）のスループットを実現している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また更に、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うマルチユーザＭＩＭＯ技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎよりも１Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）を超える高速な無線通信の実現を目指している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、送信局装置である基地局が、マルチユーザＭＩＭＯ技術を用いて、受信局である複数の端末局に対して異なるデータを伝送する場合、単一の端末局に対して単一のデータを伝送する場合に比べて、大きな受信電力が必要になる。この理由は、同一周波数および同一時間に伝送を行うためにユーザ間の干渉が増大するため、さらには、それぞれの端末局に伝送するデータに割り当てられる電力が低くなるためである。従って、端末局における受信電力がマルチユーザＭＩＭＯ技術で伝送可能な受信電力よりも低い場合、データを正確に受信することができなくなり、信号誤りが生じる。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、複数の受信局装置へ同一周波数で同時に信号を送信する際の信号誤りを低減することができる送信局装置、及び無線通信方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の受信局装置と同時に無線通信する送信局装置であって、無線信号を送受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナにより受信した前記受信局装置からの無線信号に対する受信処理と、複数の前記受信局装置宛の送信信号から無線信号を生成して前記複数のアンテナから同時に送信させる送信処理とを行う無線部と、前記無線部において受信処理された前記無線信号から前記受信局装置の伝搬チャネル情報を取得する伝搬チャネル取得部と、前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用いて、同一のデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるブロードキャストウエイトと、異なるデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるユニキャストウエイトとを前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて算出する送信ウエイト算出部と、前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号をシンボル毎に比較し、データが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成し、前記無線部に出力する送信信号生成部と、を備えることを特徴とする送信局装置である。
【０００９】
また、本発明は上述した送信局装置であって、前記送信信号生成部は、二位相偏移変調もしくは四位相偏移変調を行って前記送信信号を生成し、前記送信ウエイト算出部は、前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用い、前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて、前記ブロードキャストウエイトと、当該ブロードキャストウエイトを用いた伝送を行ったときの前記受信局装置における位相回転量と同一の位相回転量を与えるユニキャストウエイトとを算出する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は上述した送信局装置であって、前記送信ウエイト算出部は、前記伝搬チャネル取得部において取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用い、前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて、前記ブロードキャストウエイトと、当該ブロードキャストウエイトを用いた伝送を行ったときの前記受信局装置における位相回転量と同一の位相回転量を与えるユニキャストウエイトとを算出し、前記送信信号生成部は、所定数以上の状態を表す直角位相振幅変調により前記送信信号を生成し、送信電力が所定よりも大きいシンボルの場合、前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号のシンボルが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、送信電力が所定よりも低いシンボルの場合、前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成し、前記無線部に出力する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は上述した送信局装置であって、前記送信信号生成部は、各シンボルに前記ブロードキャストウエイトと前記ユニキャストウエイトのいずれが用いられたかを示す情報を前記送信信号に設定する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は上述した送信局装置であって、前記無線部は、伝搬チャネル情報推定用の信号を前記複数のアンテナから前記受信局装置宛に送信し、前記複数のアンテナは、伝搬チャネル情報推定用の信号に基づいて前記受信局装置が測定した伝搬チャネル情報が設定された無線信号を受信し、前記無線部に出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は上述した送信局装置であって、複数の受信局装置と同時に無線通信する送信局装置が実行する無線通信方法であって、複数のアンテナにより受信した前記受信局装置からの無線信号に対して受信処理を行う受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信処理された前記無線信号から前記受信局装置の伝搬チャネル情報を取得する伝搬チャネル取得ステップと、前記伝搬チャネル取得ステップにおいて取得された前記複数の受信局装置の伝搬チャネル情報を用いて、同一のデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるブロードキャストウエイトと、異なるデータを送信するときに用いる送信ウエイトであるユニキャストウエイトとを前記複数の受信局装置宛の送信信号が同一となる組み合わせに応じて算出する送信ウエイト算出ステップと、前記複数の受信局装置宛に同時に送信する送信信号をシンボル毎に比較し、データが同一である宛先の前記受信局装置の組み合わせに応じて、データが同一のシンボルには前記ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行い、データが異なるシンボルには前記ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行って前記送信信号を生成する送信信号生成ステップと、前記送信信号生成ステップにおいて生成された複数の前記受信局装置宛の送信信号を前記複数のアンテナから同時に送信させる送信処理を行う送信ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、送信局装置は、複数の受信局装置へ同一周波数で同時に信号を送信する際、これら複数の受信局装置に同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが同一の場合と異なる場合において送信ウエイトを切り替えることで、信号誤りを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態における無線通信方法を適用した無線通信システムの例を示す図である。
【図２】同実施形態における基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における送信信号（ＢＰＳＫ）の比較の例を示す図である。
【図４】同実施形態における端末局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】同実施形態におけるパケット信号送信の動作を示すタイムチャートである。
【図６】同実施形態における送信ウエイト切替方法の実施形態の一例を示す概念図である。
【図７】第２の実施形態における基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図８】同実施形態における送信信号（ＢＰＳＫ）の例を示す図である。
【図９】同実施形態におけるパケット信号送信の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】第４の実施形態における基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】同実施形態における端末局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】第５の実施形態における基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１３】同実施形態におけるブロードキャストウエイトを用いる送信信号（１６ＱＡＭ）の例を示す図である。
【図１４】同実施形態における端末局側での受信信号（１６ＱＡＭ）の例を示す図である。
【図１５】同実施形態におけるブロードキャストウエイトを用いる送信信号（６４ＱＡＭ）の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
［１．  第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態における無線通信方法を適用した無線通信システムの例を示す図である。同図に示す無線通信システムは、送信局装置としての基地局１００と、受信局装置としての２台の端末局１０１とを備えて構成される。ここでは、基地局１００と無線パケット通信をする２台の端末局１０１をそれぞれ端末局１０１−１、端末局１０１−２と記載する。この通信には、例えば、マルチユーザＭＩＭＯ技術が用いられる。基地局１００の通信セル内に位置する端末局１０１−１および１０１−２は、基地局１００に属し、基地局１００を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
【００１８】
基地局１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）におけるアクセスポイントなどであり、端末局１０１は、コンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局１００が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
また、同図に示すように、基地局１００と端末局１０１−１の間の伝搬チャネルをＨ１とし、基地局１００と端末局１０１−２の間の伝搬チャネルをＨ２とする。
【００１９】
第１の実施形態では、基地局１００が、２台の端末局１０１に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）シンボルが同一の場合と異なる場合とにおいて、シンボル毎に送信ウエイトを切り替える。これにより、信号誤りを低くすることが可能となる。
【００２０】
［１．１  基地局構成］
図２は、第１の実施形態における基地局１００の内部構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、基地局１００は、複数のアンテナ１１１と、無線部１１２と、伝搬チャネル取得部１１３と、送信ウエイト算出部１１４と、送信信号生成部１１５と、情報保存部１１６と、ネットワークインターフェース部１１７とを備えて構成される。
【００２１】
複数のアンテナ１１１は、無線部１１２と接続され、無線ＬＡＮ等で一般的に用いられるアンテナを複数具備したものである。送信の場合、複数のアンテナ１１１は、無線部１１２から入力される電気信号を電波に変換し放射を行う。受信の場合、複数のアンテナ１１１は、空中の電波を電気信号に変換し、無線部１１２に出力する。
【００２２】
無線部１１２は、複数のアンテナ１１１を介して受信した受信信号に対して、ガードインターバル除去、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）による分波処理、チャネル等化処理、サブキャリア検出、デインターリーブ、ビタビ復号などの受信処理を行い、無線パケットを検出する。無線部１１２は、検出した無線パケットをネットワークインターフェース部１１７に出力し、端末局１０１から通知された伝搬チャネル情報を含む無線パケットを伝搬チャネル取得部１１３に出力する。また、無線部１１２は、送信信号生成部１１５から入力される送信信号に対して、ガードインターバル付加、シンボル整形などの送信処理を行い、無線パケットを生成し、複数のアンテナ１１１を介して送信する。
【００２３】
伝搬チャネル取得部１１３は、無線部１１２より入力された無線パケットに設定されている伝搬チャネル情報から伝搬チャネルＨ１もしくはＨ２を取得し、送信ウエイト算出部１１４へ出力する。
【００２４】
送信ウエイト算出部１１４は、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１及びＨ２を用いて、後述する算出式によりブロードキャストウエイトおよびユニキャストウエイトの送信ウエイトの算出を行い、情報保存部１１６に出力する。ブロードキャストウエイトとは、複数台の端末局１０１に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが同一の場合に使用する送信ウエイトである。ユニキャストウエイトは、複数台の端末局１０１に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが異なる場合に使用する送信ウエイトである。なお、この例では、複数のアンテナ１１１のアンテナ数は２本とするが、３本以上のアンテナ数であっても、同様に算出することができる。
【００２５】
送信信号生成部１１５は、ネットワークインターフェース部１１７から入力される信号に対して、畳み込み符号化、インターリーブ処理、サブキャリア変調、送信ウエイト演算、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）処理などの送信信号生成処理を行う。ただし、送信信号生成部１１５は、送信ウエイト演算では、それぞれの端末局１０１宛ての送信信号をＯＦＤＭシンボル単位で比較し、ＯＦＤＭシンボルが同じ場合、情報保存部１１６から入力されるブロードキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。一方、ＯＦＤＭシンボルが異なる場合、送信信号生成部１１５は、情報保存部１１６から入力されるユニキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。送信信号生成部１１５は、送信信号生成処理を行った結果生成された送信信号を無線部１１２に出力する。
【００２６】
情報保存部１１６は、送信ウエイト算出部１１４から入力された送信ウエイト（ブロードキャストウエイトおよびユニキャストウエイト）を記憶する。また、情報保存部１１６は、記憶している送信ウエイトを送信信号生成部１１５に出力する。
【００２７】
ネットワークインターフェース部１１７は、無線部１１２から入力された無線パケットを、外部のネットワークにおいて用いられているパケットに変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース部１１７は、外部のネットワークから受信したパケットのうち、端末局１０１宛てのパケットを送信信号生成部１１５に出力する。
【００２８】
続いて、送信ウエイト算出部１１４がブロードキャストウエイト、及びユニキャストウエイトの算出に用いる算出式について説明する。
【００２９】
＜ブロードキャストウエイトの算出式＞
まず、ブロードキャストウエイトの算出式を説明する。基地局１００と端末局１０１−１の間の伝搬チャネルＨ１と、基地局１００と端末局１０１−２の間の伝搬チャネルＨ２を、式（１）に示すように結合させた伝搬チャネルをＨｂ１とする。Ｈｂ１は、特異値分解により式（２）のように分解される。なお、ｄｉａｇ（）は括弧内の行列や係数を対角要素とする対角行列を表す。
【００３０】
【数１】
2014017738.tif 000003
【００３１】
ただし、Ｕは右特異値行列であり、Σは固有値λの平方根を対角にもつ対角行列であり、Ｖは右特異値行列である。また、ＶＨは、Ｖの複素共役転置を示す。ここで、ブロードキャストウエイトＷｂ１は、式（６）である。
【００３２】
【数２】
2014017738.tif 000004
【００３３】
送信ウエイト算出部１１４は、上記の式（１）〜式（６）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２を用い、ブロードキャストウエイトＷｂ１を算出する。
【００３４】
ブロードキャストウエイトを用いる場合、ヌル指向性のためのアンテナ自由度を削減することができるために、ストリーム当たりの電力効率が増加し、信号誤りが低くなる。
さらに、マルチユーザＭＩＭＯの端末局数が増加した場合では、送信データが同じになる確率が上昇し、大きな効果が得られる。
【００３５】
＜ユニキャストウエイトの算出式＞
次に、ユニキャストウエイトの算出式を説明する。ユニキャストウエイトは、マルチユーザＭＩＭＯで一般的に用いられるゼロフォーシングウエイトから計算されるウエイトであり、式（７）のように算出される。
【００３６】
【数３】
2014017738.tif 000005
【００３７】
送信ウエイト算出部１１４は、上記の式（７）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２を用い、ユニキャストウエイトＷｕ１を算出する。
なお、ここでは、ユニキャストウエイトの算出方法として、マルチユーザＭＩＭＯ技術で一般的なゼロフォーシングウエイトから算出したが、ブロック対角化法などの他の方法で算出しても構わない。
【００３８】
図３は、送信信号生成部１１５による送信信号の比較の例を示す。同図では、送信信号がＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：二位相偏移変調）である場合の例を示している。同図に示すように、送信信号生成部１１５は、端末局１０１−１宛の送信信号Ｇ１１のデータと端末局１０１−２宛ての送信信号Ｇ１２のデータを、ＯＦＤＭシンボル毎に比較する。送信信号生成部１１５は、比較の結果、一致する場合と一致しない場合で用いる送信ウエイトを変更する。
【００３９】
例えば、送信信号生成部１１５は、シンボル番号２、ｎのＯＦＤＭシンボルについては、送信信号Ｇ１１と送信信号Ｇ１２のデータが同じであるため、送信信号Ｇ１１と送信信号Ｇ１２の両方にブロードキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。
一方、シンボル番号１、３のＯＦＤＭシンボルについては、送信信号Ｇ１１と送信信号Ｇ１２のデータが異なるため、送信信号Ｇ１１と送信信号Ｇ１２にユニキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。
【００４０】
なお、ここでは送信信号の例として、ＢＰＳＫを示したが、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭでも構わない。
以上が、基地局１００の構成の説明である。
【００４１】
［１．２  端末局構成］
続いて、端末局１０１の構成を説明する。
図４は、端末局１０１の内部構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、端末局１０１は、アンテナ１２１と、無線部１２２と、伝搬チャネル取得部１２３と、通知部１２４と、情報保存部１２５と、受信信号取得部１２６と、チャネル等化部１２７とを備えて構成される。
【００４２】
アンテナ１２１は、無線部１２２と接続される。アンテナ１２１は、送信の場合、無線部１２２から入力される電気信号を電波に変換し放射を行い、受信の場合、空中の電波を電気信号に変換し、無線部１２２に出力する。
【００４３】
無線部１２２は、アンテナ１２１を介して受信した受信信号に対して、ガードインターバル除去、ＦＦＴによる分波処理を行い、チャネル等化部１２７に出力する。また、無線部１２２は、チャネル等化部１２７から入力される信号に対して、サブキャリア検出、デインターリーブ、ビタビ復号などの受信処理を行い、無線パケットを検出し、検出した無線パケットを受信信号取得部１２６に出力する。また、無線部１２２は、無線パケット検出において取得した伝搬チャネル（端末局１０１−１であればＨ１、端末局１０１−２であればＨ２）を伝搬チャネル取得部１２３に出力する。また、無線部１２２は、通知部１２４から入力された信号に対して、畳み込み符号化、インターリーブ処理、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付加、シンボル整形などを行い、無線パケットを生成し、アンテナ１２１を介して送信する。
【００４４】
チャネル等化部１２７は、無線部１２２から入力される信号に対して、この信号に設定されているＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報を用いて、ＯＦＤＭシンボル毎にチャネル等化を行い、無線部１２２に出力する。
【００４５】
受信信号取得部１２６は、無線部１２２から入力される無線パケットを取得する。伝搬チャネル取得部１２３は、無線部１２２から入力された無線パケットから伝搬チャネルＨ１、もしくはＨ２を取得し、情報保存部１２５に出力する。情報保存部１２５は、伝搬チャネル取得部１２３で取得し、入力された情報を記憶する。また、情報保存部１２５は、保存された伝搬チャネルＨ１もしくはＨ２を通知部１２４に出力する。通知部１２４は、情報保存部１２５から入力される伝搬チャネルＨ１もしくはＨ２の情報を含む送信信号を生成し、無線部１２２に出力する。
以上が、端末局１０１の構成の説明である。
【００４６】
［１．３  基地局１００と端末局１０１の通信手順例］
次に第１の実施形態における無線通信方法を適用した基地局１００と端末局１０１の通信手順について、タイムチャートを用いて説明する。
【００４７】
図５は、第１の実施形態におけるパケット信号送信の動作を示すタイムチャートである。なお、この説明にあたり、アクセス制御方式についてはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が採用されていることを前提とする。
【００４８】
同図において、基地局１００では、端末局１０１−１、および１０１−２宛の送信データが生起している。基地局１００の無線部１２２が、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることを検出した場合、送信信号生成部１１５は、端末局１０１−１および１０１−２の宛先アドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号を含む呼出信号を生成する。無線部１２２は、送信信号生成部１１５が生成した呼出信号を、時刻ｔ０よりある時間を経過した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、複数のアンテナ１１１により送信する。
【００４９】
次に、呼出信号に宛先として指定された端末局１０１−１および１０１−２は、同じ時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間内において、アンテナ１２１により呼出信号を受信し、無線部１２２は、受信した呼出信号から伝搬チャネルを取得し、伝搬チャネル取得部１２３に出力する。これにより、端末局１０１−１の伝搬チャネル取得部１２３は伝搬チャネルＨ１を取得して情報保存部１２５に記憶させ、端末局１０１−２の伝搬チャネル取得部１２３は伝搬チャネルＨ２を取得して情報保存部１２５に記憶させる。
【００５０】
次に、時刻ｔ２よりある時間を経過した時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において、端末局１０１−１の通知部１２４は、情報保存部１２５から読み出した伝搬チャネルＨ１を設定した伝搬チャネル情報を含む通知信号を生成し、無線部１２２及びアンテナ１２１を介して送信する。この通知信号の宛先は、基地局１００である。
【００５１】
同様に、時刻ｔ４よりある時間を経過した時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間において、端末局１０１−２の通知部１２４は、情報保存部１２５から読み出した伝搬チャネルＨ２を設定した伝搬チャネル情報を含む通知信号を生成し、無線部１２２及びアンテナ１２１を介して送信する。この通知信号の宛先は、基地局１００である。
【００５２】
なお、ここでは、２台の端末局１０１が連続して通知信号を送信する例を示しているが、基地局１００が通知信号を要求する信号を送信してから、各端末局１０１が通知信号を送信しても構わない。
【００５３】
次に、基地局１００の複数のアンテナ１１１は、端末局１０１−１、および１０１−２それぞれが送信した通知信号を受信する。伝搬チャネル取得部１１３は、無線部１１２から出力された各通知信号に設定されている伝搬チャネル情報から伝搬チャネルＨ１、伝搬チャネルＨ２を取得する。送信ウエイト算出部１１４は、取得した伝搬チャネルＨ１、Ｈ２から、式（１）〜（６）を用いてブロードキャストウエイトＷｂ１を算出し、式（７）を用いてユニキャストウエイトＷｕ１を算出する。伝搬チャネル取得部１１３は、算出したブロードキャストウエイトＷｂ１及びユニキャストウエイトＷｕ１を情報保存部１１６に格納する。
【００５４】
基地局１００の送信信号生成部１１５は、端末局１０１−１、及び端末局１０１−２それぞれへの送信信号であるＤａｔａ１とＤａｔａ２のＯＦＤＭシンボルが一致するか否かの状態に基づいて、ブロードキャストウエイトＷｂ１とユニキャストウエイトＷｕ１を切り替えてＤａｔａ１とＤａｔａ２のウエイト演算を行い、送信信号を生成する。なお、送信信号には、ＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報、すなわち、ブロードキャストウエイトとユニキャストウエイトのいずれか用いられたかの情報も含まれる。一致、不一致の情報とは、一致もしくは不一致のシンボルを示す場所情報でも構わないし、その場所情報を特定可能なコードブック情報でも構わない。
【００５５】
基地局１００の無線部１１２は、時刻ｔ６よりある時間が経過した時刻ｔ７から時刻ｔ８において、送信信号生成部１１５が生成した送信信号を複数のアンテナ１１１を介して同時に送信する。
【００５６】
次に、端末局１０１−１の無線部１２２が、アンテナ１２１により受信した基地局１００からの送信信号の無線パケット信号を誤りなく復号した場合、通知部１２４は、確認信号Ａｃｋを生成する。通知部１２４は、無線パケット信号受信後の時刻ｔ８よりある時間を経過した時刻ｔ９から時刻ｔ１０において、生成した確認信号Ａｃｋを無線部１２２及びアンテナ１２１を介して基地局１００に送信する。
【００５７】
同様に、端末局１０１−２の無線部１２２が、アンテナ１２１により受信した基地局１００からの送信信号の無線パケット信号を誤りなく復号した場合、通知部１２４は、確認信号Ａｃｋを生成する。通知部１２４は、無線パケット信号受信後の時刻ｔ１０よりある時間を経過した時刻ｔ１１から時刻ｔ１２において、生成した通知部１２４は確認信号Ａｃｋを無線部１２２及びアンテナ１２１を介して基地局１００に送信する。
【００５８】
なお、端末局１０１−１、および１０１−２のチャネル等化部１２７は、送信信号の復号時、無線部１２２から出力された無線パケット信号に含まれているＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報に基づいて、シンボル単位でチャネル等化を行う。これは、端末局１０１において受信した信号の位相回転量が、ブロードキャストウエイトを用いた場合と、ユニキャストウエイトを用いた場合で異なるからである。
以上が第１の実施形態である。
【００５９】
［２．  第２の実施形態］
第２の実施形態では、基地局が、３台の端末局に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが一致するか否かの組み合わせパターンに応じて、これら端末局宛の送信信号の生成に用いる送信ウエイトをシンボル毎に切り替える。これにより、信号誤りを低くすることが可能となる。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施形態における無線通信方法を適用した無線通信システムの例を示す図である。同図に示す無線通信システムは、送信局装置としての基地局１００ａと、受信局装置としての複数の端末局１０１とを備えて構成される。ここでは、基地局１００ａと無線パケット通信をする３台の端末局１０１をそれぞれ、端末局１０１−１、１０１−２、１０１−３と記載する。端末局１０１−１、１０１−２、１０１−３は、基地局１００ａに属し、基地局１００ａを介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
また、同図に示すように、基地局１００ａと端末局１０１−１の間の伝搬チャネルをＨ１、基地局１００ａと端末局１０１−２の間の伝搬チャネルをＨ２、基地局１００ａと端末局１０１−１の間の伝搬チャネルをＨ３とする。
【００６１】
［２．１  基地局構成］
図７は、第２の実施形態における基地局１００ａの内部構成を示す概略ブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態における基地局１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
同図に示すように、基地局１００ａは、複数のアンテナ１１１と、無線部１１２と、伝搬チャネル取得部１１３と、送信ウエイト算出部１３１と、送信信号生成部１３２と、情報保存部１１６と、ネットワークインターフェース部１１７とを備えて構成される。このように、同図に示す基地局１００ａが、図２に示す基地局１００と異なる点は、送信ウエイト算出部１１４、送信信号生成部１１５に代えて、送信ウエイト算出部１３１、送信信号生成部１３２を備える点である。
【００６２】
送信ウエイト算出部１３１は、後述する算出式により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３の組合せ毎に送信ウエイトの算出を行い、情報保存部１１６に出力する。ここでは、基地局１００ａの複数のアンテナ１１１のアンテナ数は３本とする。
【００６３】
送信信号生成部１３２は、ネットワークインターフェース部１１７から入力される信号に対して、畳み込み符号化、インターリーブ処理、サブキャリア変調、送信ウエイト演算、ＩＦＦＴ処理などの送信信号生成処理を行う。ただし、送信信号生成部１３２は、送信ウエイト演算では、３台の端末局１０１それぞれ宛ての送信信号をＯＦＤＭシンボル単位で比較し、比較結果に応じたブロードキャストウエイト、及びユニキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。送信信号生成部１３２は、送信信号生成処理を行った結果生成された送信信号を無線部１１２に出力する。
【００６４】
続いて、送信ウエイト算出部１３１がブロードキャストウエイト、及びユニキャストウエイトの算出に用いる算出式について説明する。
【００６５】
＜Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトの算出式＞
基地局１００ａと端末局１０１−１の間の伝搬チャネルＨ１、基地局１００ａと端末局１０１−２の間の伝搬チャネルＨ２、及び基地局１００ａと端末局１０１−３の間の伝搬チャネルＨ３を、式（８）に示すように結合させた伝搬チャネルをＨｂ２とする。Ｈｂ２は、特異値分解により式（９）のように分解される。
【００６６】
【数４】
2014017738.tif 000006
【００６７】
ここで、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトＷｂ２は、式（１３）である。
【００６８】
【数５】
2014017738.tif 000007
【００６９】
送信ウエイト算出部１３１は、上記の式（７）〜式（１２）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３を用い、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトＷｂ２を算出する。
【００７０】
＜Ｈ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトの算出式およびＨ３に対するユニキャストウエイト算出式＞
まずは、Ｈ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトの算出式を示す。はじめにＨ３を式（１４）のように特異値分解する。
【００７１】
【数６】
2014017738.tif 000008
【００７２】
次に、式（１７）の一部と、基地局１００ａと端末局１０１−１の間の伝搬チャネルＨ１と、基地局１００ａと端末局１０１−２の間の伝搬チャネルＨ２とを式（１８）に示すように結合させた伝搬チャネルをＨｂ３とする。Ｈｂ３は、特異値分解により式（１９）のように分解される。
【００７３】
【数７】
2014017738.tif 000009
【００７４】
ここで、Ｈ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトＷｂ３は、式（２３）である。
【００７５】
【数８】
2014017738.tif 000010
【００７６】
送信ウエイト算出部１３１は、上記の式（１４）〜式（２３）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３を用い、Ｈ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトＷｂ２を算出する。
【００７７】
次に、Ｈ３に対するユニキャストウエイト算出式を示す。ユニキャストウエイトＷｕ２は、式（２４）、式（２５）によって算出される。
【００７８】
【数９】
2014017738.tif 000011
【００７９】
送信ウエイト算出部１３１は、上記の式（２４）及び式（２５）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３を用い、Ｈ３に対するユニキャストウエイトＷｕ２を算出する。
【００８０】
＜Ｈ１、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトの算出式およびＨ２に対するユニキャストウエイト算出式＞
Ｈ１、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトの算出式は、式（１４）〜式（２３）に示したＨ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトの算出式におけるＨ１、Ｈ２をＨ１、Ｈ３に変更した式である。
また、Ｈ２に対するユニキャストウエイトの算出式は、式（２４）、式（２５）に示したＨ３に対するブロードキャストウエイトの算出式と同じである。
【００８１】
＜Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトの算出式およびＨ１に対するユニキャストウエイト算出式＞
Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトの算出式は、式（１４）〜式（２３）に示したＨ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトの算出式におけるＨ１、Ｈ２をＨ２、Ｈ３に変更した式である。
また、Ｈ１に対するユニキャストウエイトの算出式は、式（２４）、式（２５）に示したＨ３に対するブロードキャストウエイトの算出式と同じである。
【００８２】
＜Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するユニキャストウエイトの算出式＞
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するユニキャストウエイトＷｕ３を、式（２６）に示す。
【００８３】
【数１０】
2014017738.tif 000012
【００８４】
送信ウエイト算出部１３１は、上記の式（２６）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３を用い、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に対するユニキャストウエイトＷｕ３を算出する。
なお、ここでは、ユニキャストウエイトの算出方法として、マルチユーザＭＩＭＯ技術で一般的なゼロフォーシングウエイトから算出したが、他の方法で算出しても構わない。
【００８５】
図８は、送信信号生成部１３２による送信信号の比較の例を示す。同図では、送信信号がＢＰＳＫである場合の例を示している。同図に示すように、送信信号生成部１３２は、端末局１０１−１宛の送信信号Ｇ２１のデータと、端末局１０１−２宛ての送信信号Ｇ２２のデータと、端末局１０１−３宛の送信信号Ｇ２３のデータとを、ＯＦＤＭシンボル毎に比較する。送信信号生成部１３２は、各送信信号のデータが全一致する場合、一部が一致する場合、あるいは、全てが一致しない場合で用いる送信ウエイトを変更する。
【００８６】
つまり、シンボル番号１のように、端末局１０１−１宛て、端末局１０１−２宛て、及び端末局１０１−３宛ての送信信号Ｇ１〜Ｇ３のＯＦＤＭシンボルが同じ場合、送信信号生成部１３２は、情報保存部１１６から入力されるＨ１、Ｈ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトＷｂ２を用いて各送信信号Ｇ１〜Ｇ３に送信ウエイト演算を行う。
【００８７】
シンボル番号２のように、端末局１０１−１宛ての送信信号Ｇ２１、及び端末局１０１−２宛ての送信信号Ｇ２２のＯＦＤＭシンボルが同じ場合、送信信号生成部１３２は、情報保存部１１６から入力されるＨ１、Ｈ２に対するブロードキャストウエイトＷｂ３を用いて送信信号Ｇ２１及びＧ２２に送信ウエイト演算を行い、Ｈ３に対するユニキャストウエイトＷｕ２を用いて送信信号Ｇ２３に送信ウエイト演算を行う。
【００８８】
シンボル番号３のように、端末局１０１−１宛ての送信信号Ｇ２１、及び端末局１０１−３宛ての送信信号Ｇ２３のＯＦＤＭシンボルが同じ場合、送信信号生成部１３２は、情報保存部１１６から入力されるＨ１、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトを用いて送信信号Ｇ２１及びＧ２３に送信ウエイト演算を行い、送信信号Ｇ２２には、Ｈ２に対するユニキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。
【００８９】
シンボル番号ｎのように、端末局１０１−２宛ての送信信号Ｇ２２、及び端末局１０１−３宛ての送信信号Ｇ２３のＯＦＤＭシンボルが同じ場合、送信信号生成部１３２は、情報保存部１１６から入力されるＨ２、Ｈ３に対するブロードキャストウエイトを用いて送信信号Ｇ２２及びＧ２３に送信ウエイト演算を行い、送信信号Ｇ２１には、Ｈ１に対するユニキャストウエイトＷｕ３を用いて送信ウエイト演算を行う。
【００９０】
なお、ここでは送信信号の例として、ＢＰＳＫを示したが、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭでも構わない。
これらの変調方式を用いたときには、端末局１０１−１宛て、端末局１０１−２宛て、及び端末局１０１−３宛ての送信信号のＯＦＤＭシンボルが全て異なることがある。その場合は、送信信号生成部１３２は、情報保存部１１６から入力されるＨ１、Ｈ２、Ｈ３に対するユニキャストウエイトを用いて、各送信信号Ｇ１〜Ｇ３に送信ウエイト演算を行う。
以上が、端末局１０１ａの構成の説明である。
【００９１】
［２．２  端末局構成］
端末局１０１の構成は、第１実施形態の端末局１０１と同様である。
【００９２】
［２．３  基地局１００ａと端末局１０１の通信手順例］
次に第２の実施形態における無線通信方法を適用した基地局１００ａと端末局１０１の通信手順について、タイムチャートを用いて説明する。
【００９３】
図９は、第２の実施形態におけるパケット信号の送信の動作を示すタイムチャートである。なお、この説明にあたり、アクセス制御方式についてはＣＳＭＡ／ＣＡが採用されていることを前提とする。
【００９４】
同図において、基地局１００ａでは、端末局１０１−１、１０１−２、および１０１−３宛の送信データが生起している。基地局１００ａの無線部１２２が、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスＣＳにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることを検出した場合、送信信号生成部１１５は、端末局１０１−１、１０１−２、および１０１−３の宛先アドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号を含む呼出信号を生成する。無線部１２２は、送信信号生成部１１５が生成した呼出信号を、時刻ｔ０よりある時間を経過した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、複数のアンテナ１１１により送信する。
【００９５】
次に、呼出信号により宛先として指定された端末局１０１−１、１０１−２、および１０１−３は、同じ時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間内において、アンテナ１２１により呼出信号を受信し、無線部１２２は、受信した呼出信号から伝搬チャネルを取得し、伝搬チャネル取得部１２３に出力する。これにより、端末局１０１−１の伝搬チャネル取得部１２３は伝搬チャネルＨ１を取得して情報保存部１２５に記憶させ、端末局１０１−２の伝搬チャネル取得部１２３は伝搬チャネルＨ２を取得して情報保存部１２５に記憶させ、端末局１０１−３の伝搬チャネル取得部１２３は伝搬チャネルＨ３を取得して情報保存部１２５に記憶させる。
【００９６】
次に、時刻ｔ２よりある時間を経過した時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において、端末局１０１−２の通知部１２４は、情報保存部１２５から読み出した伝搬チャネルＨ１を設定した伝搬チャネル情報を含む通知信号を生成し、無線部１２２及びアンテナ１２１を介して送信する。この通知信号の宛先は、基地局１００ａである。
【００９７】
同様に、時刻ｔ４よりある時間を経過した時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間において、端末局１０１−２の通知部１２４は、情報保存部１２５から読み出した伝搬チャネルＨ２を設定した伝搬チャネル情報を含む通知信号を生成し、無線部１２２及びアンテナ１２１を介して送信する。この通知信号の宛先は、基地局１００ａである。
【００９８】
同様に、時刻ｔ６よりある時間を経過した時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において、端末局１０１−３の通知部１２４は、情報保存部１２５から読み出した伝搬チャネルＨ３を設定した伝搬チャネル情報を含む通知信号を生成し、無線部１２２及びアンテナ１２１を介して送信する。この通知信号の宛先は、基地局１００ａである。
【００９９】
なお、ここでは、３台の端末局１０１が連続して通知信号を送信する例を示しているが、基地局１００ａが通知信号を要求する信号を送信してから、端末局１０１が通知信号を送信しても構わない。
【０１００】
次に、基地局１００ａの複数のアンテナ１１１は、端末局１０１−１、１０１−２、および１０１−３それぞれが送信した通知信号を受信する。伝搬チャネル取得部１１３は、無線部１１２から出力された各通知信号に設定されている伝搬チャネル情報から伝搬チャネルＨ１、伝搬チャネルＨ２、伝搬チャネルＨ３を取得する。送信ウエイト算出部１３１は、取得した伝搬チャネルＨ１、Ｈ２、Ｈ３から、送信データが一致するチャネル（宛先の端末局１０１）の組合せに対応するブロードキャストおよびユニキャストウエイトを算出する。送信ウエイト算出部１３１は、チャネルの組合せに対応して算出したブロードキャストウエイト及びユニキャストウエイトを情報保存部１１６に格納する。
【０１０１】
基地局１００ａの送信信号生成部１３２は、端末局１０１−１、１０１−２、および端末局１０１−３であるＤａｔａ１、Ｄａｔａ２、及びＤａｔａ３のＯＦＤＭシンボルが一致するか否かのパターンに従い、ブロードキャストウエイトおよびユニキャストウエイトを切り替えて、Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、及びＤａｔａ３のウエイト演算を行い、送信信号を生成する。なお、送信信号には、ＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報も含まれる。一致、不一致の情報とは、一致もしくは不一致のシンボルを示す場所情報および端末局の組み合せの情報でも構わないし、場所情報および端末局の組み合わせ情報を特定可能なコードブック情報でも構わない。
【０１０２】
基地局１００ａの無線部１１２は、時刻ｔ８よりある時間が経過した時刻ｔ９から時刻ｔ１０において、送信信号生成部１３２が生成した送信信号を複数のアンテナ１１１を介して同時に送信する。
【０１０３】
次に、端末局１０１−１の無線部１２２が、アンテナ１２１により受信した基地局１００からの送信信号の無線パケット信号を誤りなく復号した場合、通知部１２４は、確認信号Ａｃｋを生成する。通知部１２４は、無線パケット信号受信後の時刻ｔ１０よりある時間を経過した時刻ｔ１１から時刻ｔ１２において、生成した確認信号Ａｃｋを無線部１２２及びアンテナ１２１を介して基地局１００ａに送信する。
【０１０４】
同様に、端末局１０１−２の無線部１２２が、アンテナ１２１により受信した基地局１００からの送信信号の無線パケット信号を誤りなく復号した場合、通知部１２４は、確認信号Ａｃｋを生成する。通知部１２４は、無線パケット信号受信後の時刻ｔ１２よりある時間を経過した時刻ｔ１３から時刻ｔ１４において、生成した確認信号Ａｃｋを無線部１２２及びアンテナ１２１を介して基地局１００ａに送信する。
【０１０５】
同様に、端末局１０１−３の無線部１２２が、アンテナ１２１により受信した基地局１００からの送信信号の無線パケット信号を誤りなく復号した場合、通知部１２４は、確認信号Ａｃｋを生成する。通知部１２４は、無線パケット信号受信後の時刻ｔ１４よりある時間を経過した時刻ｔ１５から時刻ｔ１６において、生成した確認信号Ａｃｋを無線部１２２及びアンテナ１２１を介して基地局１００ａに送信する。
【０１０６】
なお、端末局１０１−１、１０１−２、および１０１−３のチャネル等化部１２７は、送信信号の復号時、無線部１２２から出力された無線パケット信号に含まれているＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報に基づいて、シンボル単位でチャネル等化を行う。
以上が第２の実施形態である。
【０１０７】
［３．  第３の実施形態］
第３の実施形態では、基地局が、４台以上の端末局に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが一致するか否かの組み合わせパターンに応じて、第２の実施形態に示す方法を拡張してチャネルの組合せに応じた送信ウエイトをそれぞれ算出し、各端末局宛の送信信号が一致する組み合わせによって使用する該送信ウエイトをシンボル毎に切り替える。これにより、信号誤りを低くすることが可能となる。
【０１０８】
［４．  第４の実施形態］
第４の実施形態では、ＢＰＳＫもしくはＱＰＳＫの変調方式を用いて送信を行う基地局が、２台の端末局に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが同一の場合と異なる場合において、ブロードキャストウエイトとユニキャストウエイトを切り替える。本実施形態のユニキャストウエイトは、ブロードキャスト伝送時における端末局での位相回転量と同一の位相回転量を与える。これにより、信号誤りを低くすることが可能となることに加え、端末局において予め必要であったＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報が不要となるために端末局において必要な情報量の削減が可能となる。
【０１０９】
本実施形態による無線通信方法を適用した無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態の基地局１００、端末局１０１をそれぞれ、後述する図１０に示す基地局１００ｂ、同じく後述する図１１に示す端末局１０１ｂに置き換えた構成である。ここでは、基地局１００ｂと無線パケット通信をする２台の端末局１０１ｂをそれぞれ端末局１０１ｂ−１、端末局１０１ｂ−２と記載する。
【０１１０】
［４．１  基地局構成］
図１０は、第４の実施形態における基地局１００ｂの内部構成を示す概略ブロック図であり、同図において、図２に示す第１の実施形態における基地局１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
同図に示すように、基地局１００ｂは、複数のアンテナ１１１と、無線部１１２と、伝搬チャネル取得部１１３と、送信ウエイト算出部１４１と、送信信号生成部１４２と、情報保存部１１６と、ネットワークインターフェース部１１７とを備えて構成される。このように、同図に示す基地局１００ｂが、図２に示す基地局１００と異なる点は、送信ウエイト算出部１１４、送信信号生成部１１５に代えて、送信ウエイト算出部１４１、送信信号生成部１４２を備える点である。
【０１１１】
送信ウエイト算出部１４１は、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１もしくはＨ２を用いて、後述する算出式によりブロードキャストウエイトおよびユニキャストウエイトの送信ウエイトの算出を行い、情報保存部１１６に出力する。この例では、複数のアンテナ１１１のアンテナ数は２本とするが、３本以上のアンテナ数であっても、同様に算出することができる。
【０１１２】
送信信号生成部１４２は、ネットワークインターフェース部１１７から入力される信号に対して、畳み込み符号化、インターリーブ処理、サブキャリア変調、送信ウエイト演算、ＩＦＦＴ処理などの送信信号生成処理を行う。ただし、送信信号生成部１４２は、送信ウエイト演算では、それぞれの端末局１０１ｂ宛ての送信信号をＯＦＤＭシンボル単位で比較し、ＯＦＤＭシンボルが同じ場合、情報保存部１１６から入力されるブロードキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。一方、ＯＦＤＭシンボルが異なる場合、送信信号生成部１４２は、情報保存部１１６から入力されるユニキャストウエイトを用いて送信ウエイト演算を行う。送信信号生成部１４２は、送信信号生成処理を行った結果生成された送信信号を無線部１１２に出力する。
【０１１３】
続いて、送信ウエイト算出部１４１がブロードキャストウエイト、及びユニキャストウエイトを生成するために用いる算出式について説明する。
【０１１４】
＜ブロードキャストウエイトの算出式＞
まず、ブロードキャストウエイトの算出式を説明する。基地局１００ｂと端末局１０１ｂ−１の間の伝搬チャネルＨ１と、基地局１００ｂと端末局１０１ｂ−２の間の伝搬チャネルＨ２を、式（２７）に示すように結合させた伝搬チャネルをＨｂ４とする。Ｈｂ４は、特異値分解により式（２８）のように分解される。
【０１１５】
【数１１】
2014017738.tif 000013
【０１１６】
ここで、ブロードキャストウエイトＷｂ４は、式（３２）である。
【０１１７】
【数１２】
2014017738.tif 000014
【０１１８】
送信ウエイト算出部１４１は、上記の式（２７）〜式（３２）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２を用い、ブロードキャストウエイトＷｂ４を算出する。
【０１１９】
＜ユニキャストウエイトの算出式＞
次に、ユニキャストウエイトの算出式を説明する。ユニキャストウエイトは、マルチユーザＭＩＭＯで一般的に用いられるゼロフォーシングウエイトから計算されるウエイトである。ただし、ブロードキャスト伝送時における端末局での位相回転量と同一の位相回転量となるように、ユニキャストウエイトを算出する点が異なる。
【０１２０】
ブロードキャストウエイトＷｂ４を用いた時の端末局１０１ｂ−１、１０１ｂ−２それぞれのける位相回転量θ１、θ２は、式（３３）、（３４）で算出される。
【０１２１】
【数１３】
2014017738.tif 000015
【０１２２】
ここで、ａｎｇ（Ａ）は、Ａの位相回転量を算出する関数を示している。ユニキャストウエイトＷｕ４は、式（３６）に示すように、式（２７）で示される結合伝搬チャネルＨｂ４の逆行列演算を行った結果Ｈｂ４−１（式（３５））に位相回転量の補正を行うことで算出される。
【０１２３】
【数１４】
2014017738.tif 000016
【０１２４】
送信ウエイト算出部１４１は、上記の式（３３）〜式（３６）により、伝搬チャネル取得部１１３から入力された伝搬チャネルＨ１、Ｈ２を用い、ユニキャストウエイトＷｕ４を算出する。
以上が、基地局１００ｂの構成の説明である。
【０１２５】
［４．２  端末局構成］
続いて、端末局１０１ｂの構成について説明する。
図８は、第４の実施形態における端末局１０１ｂの内部構成を示す概略ブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態における端末局１０１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
同図に示すように、端末局１０１ｂは、アンテナ１２１と、無線部１２２と、伝搬チャネル取得部１２３と、通知部１２４と、情報保存部１２５と、受信信号取得部１２６と、チャネル等化部１５１とを備えて構成される。このように、同図に示す端末局１０１ｂが、図４に示す端末局１０１と異なる点は、チャネル等化部１２７に代えて、チャネル等化部１５１を備える点である。
【０１２７】
チャネル等化部１５１は、無線部１２２から入力される信号に対して、ＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致にかかわらず、伝搬チャネル取得部１２３で取得したチャネルを用いてＯＦＤＭシンボル毎にチャネル等化を行い、無線部１２２に出力する。
【０１２８】
以上が、端末局１０１ｂの構成の説明である。
【０１２９】
［４．３  基地局１００ｂと端末局１０１ｂの通信手順例］
第４の実施形態における無線通信方法を適用した通信手順のタイムチャートは、図５に示す第１の実施形態のタイムチャートと同様である。つまり、図５における基地局１００、端末局１０１−１、端末局１０１−２は、本実施形態の基地局１００ｂ、端末局１０１ｂ−１、端末局１０１ｂ−２に置き換えればよい。
【０１３０】
但し、送信ウエイト算出部１１４に代えて送信ウエイト算出部１４１がブロードキャストウエイトＷｂ４、ユニキャストウエイトＷｕ４を算出し、送信信号生成部１１５に代えて送信信号生成部１４２が、ＯＦＤＭシンボルが一致するか否かの状態に基づいて、ブロードキャストウエイトＷｂ４とユニキャストウエイトＷｕ４を切り替えてＤａｔａ１とＤａｔａ２のウエイト演算を行い、送信信号を生成する。
また、端末局１０１−１、および１０１−２のチャネル等化部１５１は、ＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致にかかわらず、ＯＦＤＭシンボル毎にチャネル等化を行う。
【０１３１】
［５．  第５実施形態］
第５の実施形態では、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどＱＡＭの変調方式を用いて送信を行う基地局が、２台の端末局に対して同時に送信する信号のＯＦＤＭシンボルが同一であるか否かと、ＯＦＤＭシンボルの送信電力とに応じて、ブロードキャストウエイトとユニキャストウエイトをシンボル毎に切り替える。本実施形態のユニキャストウエイトは、ブロードキャスト伝送時における端末局での位相回転量と同一の位相回転量を与える。これにより、信号誤りを低くすることが可能となることに加え、第４の実施形態と同様に、端末局において予め必要であったＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致の情報が不要となるために端末局における必要な情報量の削減が可能となる。
【０１３２】
本実施形態による無線通信方法を適用した無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態の基地局１００、端末局１０１をそれぞれ、後述する図１２に示す基地局１００ｃ、図１１に示す第４の実施形態の端末局１０１ｂに置き換えた構成である。
【０１３３】
［５．１  基地局構成］
図１２は、第５の実施形態における基地局１００ｃの内部構成を示す概略ブロック図であり、図２に示す第１の実施形態における基地局１００、図１０に示す第４の実施形態における基地局１００ｂと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
同図に示すように、基地局１００ｃは、複数のアンテナ１１１と、無線部１１２と、伝搬チャネル取得部１１３と、送信ウエイト算出部１４１と、送信信号生成部１６１と、情報保存部１１６と、ネットワークインターフェース部１１７とを備えている。このように、同図に示す基地局１００ｃが、図２に示す基地局１００と異なる点は、送信ウエイト算出部１１４に代えて第４の実施形態における送信ウエイト算出部１４１を備える点、送信信号生成部１１５に代えて送信信号生成部１６１を備える点である。
【０１３４】
送信信号生成部１６１は、ネットワークインターフェース部１１７から入力される信号に対して、畳み込み符号化、インターリーブ処理、サブキャリア変調、送信ウエイト演算、ＩＦＦＴ処理などを行う。ただし、送信信号生成部１６１は、サブキャリア変調では、１６ＱＡＭや６４ＱＡなどのＱＡＭ変調を行う。また、送信信号生成部１６１は、送信ウエイト演算では、それぞれの端末局宛の信号をＯＦＤＭシンボル単位で比較し、ＯＦＤＭシンボルの送信電力に応じて、ブロードキャストウエイトもしくはユニキャストウエイトを切り替えて送信ウエイト演算を行う。送信信号生成部１３２は、送信信号生成処理を行った結果生成された送信信号を無線部１１２に出力する。
【０１３５】
図１３は、ブロードキャストウエイトを用いる１６ＱＡＭの送信信号の例を示す。
例えば、１６ＱＡＭの場合、送信信号生成部１６１は、それぞれの端末局１０１ｂ宛の信号が、図１３に示す実線で囲まれた送信電力の高いシンボルであり、かつ、同一である場合には、ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行う。一方、送信信号生成部１６１は、それぞれの端末局１０１ｂ宛の信号が、異なる信号である場合、もしくは、点線で囲まれた送信電力が低いシンボルであり、かつ、同一である場合は、ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行う。
ここでは、１６ＱＡＭの例を示したが、６４ＱＡＭの場合も同様である。
【０１３６】
図１４が、１６ＱＡＭの送信信号にブロードキャストウエイト、ユニキャストウエイトを用いた場合の端末局１０１ｂ側での受信信号を示す図である。同図に示すように、ブロードキャストを用いたと場合と、ユニキャストと用いた場合とで、端末局１０１ｂにおいて受信される振幅が異なるために、図１３において点線で囲まれたシンボルには誤りが発生する可能性があるが、図１３において実線で囲まれたシンボルには誤りが発生しない。
従って、実線で囲まれた受信電力の高いシンボルについては、一致する場合はブロードキャストウエイトを使用し、一致しない場合はユニキャストウエイトを使用するが、点線で囲まれた受信電力の低いシンボルについては、一致するか否かにかかわらずユニキャストウエイトを使用する。
【０１３７】
図１５は、ブロードキャストウエイトを用いる６４ＱＡＭの信号の比較の例を示す。
送信信号生成部１６１は、図１３に示した１６ＱＡＭの場合と同様に、実線で囲まれたシンボルと点線で囲まれたシンボルに分けて送信ウエイト演算を行う。つまり、送信信号生成部１６１は、それぞれの端末局１０１ｂ宛の信号が、実線で囲まれた送信電力の高いシンボルであり、かつ、同一である場合には、ブロードキャストウエイトを用いてウエイト演算を行う。一方、送信信号生成部１６１は、それぞれの端末局１０１ｂ宛の信号が、異なる信号である場合、もしくは、点線で囲まれた送信電力が低いシンボルであり、かつ、同一である場合は、ユニキャストウエイトを用いてウエイト演算を行う。
以上が、基地局１００ｃの構成の説明である。
【０１３８】
［５．２  端末局構成］
第５の実施形態の端末局は、図１１に示す第４の実施形態の端末局１０１ｂと同じ構成である。
【０１３９】
［５．３  基地局１００ｃと端末局１０１ｂの通信手順例］
第５の実施形態における無線通信方法を適用した通信手順のタイムチャートは、図５に示す第１の実施形態のタイムチャートと同様である。つまり、図５における基地局１００、端末局１０１−１、端末局１０１−２は、本実施形態の基地局１００ｃ、端末局１０１ｂ−１、端末局１０１ｂ−２に置き換えればよい。
【０１４０】
但し、送信ウエイト算出部１１４に代えて送信ウエイト算出部１４１が第４の実施形態と同様に、ブロードキャストウエイトＷｂ４、ユニキャストウエイトＷｕ４を算出する。そして、送信信号生成部１１５に代えて送信信号生成部１６１が、ＯＦＤＭシンボルの送信電力と、データが一致するか否かの状態とに基づいて、ブロードキャストウエイトＷｂ４とユニキャストウエイトＷｕ４を切り替えてＤａｔａ１とＤａｔａ２のウエイト演算を行い、送信信号を生成する。
また、端末局１０１−１、および１０１−２のチャネル等化部１５１は、第４の実施形態と同様に、ＯＦＤＭシンボル毎の一致、不一致にかかわらず、ＯＦＤＭシンボル毎にチャネル等化を行う。
以上が第５の実施形態である。
【０１４１】
［６．  効果］
マルチユーザＭＩＭＯを用いた従来の通信システムにおいては、基地局の総送信電力が制限されているために一端末局あたりの送信電力が限られている上に、ユーザ間干渉が大きくなるため、端末局において所望信号の受信電力が不足してしまい、伝送品質が劣化するという問題があった。
上述した実施形態では、基地局において、マルチユーザＭＩＭＯで同時に送信する信号をシンボル単位で比較した上で、一致する信号はブロードキャストウエイトを、異なる信号はユニキャストウエイトを用いて、送信ウエイト演算を行う。
これにより、一致する信号においては電力効率が上がり、全体として伝送品質が改善される。
【０１４２】
［７．  補足事項］
なお、上述した実施形態における基地局１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、端末局１０１、１０１ｂの各機能部は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されてもよく、各機能部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１４３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【０１４４】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  基地局
１０１、１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１ｂ  端末局
１１１  複数のアンテナ
１１２  無線部
１１３  伝搬チャネル取得部
１１４  送信ウエイト算出部
１１５  送信信号生成部
１１６  情報保存部
１１７  ネットワークインターフェース部
１２１  アンテナ
１２２  無線部
１２３  伝搬チャネル取得部
１２４  通知部
１２５  情報保存部
１２６  受信信号取得部
１２７  チャネル等化部
１３１  送信ウエイト算出部
１３２  送信信号生成部
１４１  送信ウエイト算出部
１４２  送信信号生成部
１５１  チャネル等化部
１６１  送信信号生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１４】
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【図１５】
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