(57)【要約】【課題】条件に応じてストリーム数を決定することによりスループットを向上させることができる無線送信装置を提供する。【解決手段】複数の通信装置に対して、同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線送信装置であって、通信装置に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信手段と、制御信号を受けて通信装置が送信した既知信号を受信し、受信した既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出手段と、信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う通信装置の数とを決定する決定手段と、空間ストリーム数と、通信装置の数に従い空間多重伝送を行う伝送手段とを備える。【選択図】図１
2014155180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置に対して、同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線送信装置であって、
前記通信装置に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信手段と、
前記制御信号を受けて前記通信装置が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出手段と、
前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記通信装置の数とを決定する決定手段と、
前記空間ストリーム数と、前記通信装置の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送手段と
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
基地局が複数の端末局に対して同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記端末局に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信手段と、
前記制御信号を受けて前記端末局が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出手段と、
前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定する決定手段と、
前記空間ストリーム数と、前記端末局の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送手段とを備え、
前記端末局は、
前記制御信号を受信した際に、前記既知信号を送信する既知信号送信手段を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記信号電力対雑音電力比と、前記空間ストリーム数及び前記端末局の数とが関係つけられたルックアップテーブルを備え、
前記決定手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記評価指標は、通信路容量であることを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記評価指標は、スループットであることを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比が相対的に近い端末局を選択することにより前記端末局の数を決定することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、推定通信路の推定誤差の分散に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記空間多重伝送の方式がオープンループ型、クローズドループ型のいずれであるかに基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記基地局の送信アンテナ数に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記端末局の受信アンテナ数に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
複数の通信装置に対して、同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線送信装置が行う無線通信方法であって、
前記通信装置に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信ステップと、
前記制御信号を受けて前記通信装置が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出ステップと、
前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記通信装置の数とを決定する決定ステップと、
前記空間ストリーム数と、前記通信装置の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
基地局が複数の端末局に対して同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記基地局が、前記端末局に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信ステップと、
前記端末局が、前記制御信号を受信した際に、前記既知信号を送信する既知信号送信ステップと、
前記基地局が、前記制御信号を受けて前記端末局が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出ステップと、
前記基地局が、前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定する決定ステップと、
前記基地局が、前記空間ストリーム数と、前記端末局の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送ステップと
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、ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）通信方式の無線送信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多数アンテナを備えた無線局同士が同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重伝送を行い通信特性を向上させるＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）通信方式が注目を集めており、多くの研究と実用化がなされている。高速無線アクセスシステムのＩＥＥＥ  ８０２．１１規格の一つであるＩＥＥＥ  ８０２．１１ｎではＳＵ（single user）−ＭＩＭＯが採用されている（例えば、非特許文献１参照）。また、策定中であるＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｃ規格では、送信ビームフォーミングによるＤＬ（downlink）−ＭＵ（multi user）−ＭＩＭＯがオプション技術として採用される。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯでは、多数アンテナを備えた基地局（access point：ＡＰ）と複数（例えば、Ｎｕ台）の端末局（station：ＳＴＡ）が送受信を行う１対多通信であり、基地局が事前に取得した伝搬チャネル情報を用いて、端末間の干渉を抑圧できる送信ウエイトを算出し、この送信ウエイトを用いて送信することで、高速な通信を実現できる（例えば、非特許文献２参照）。  
【０００３】
ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯでは、基地局とｉ番目（ｉは最大値がＮｕの自然数）の端末局はそれぞれＮＴＸ本とＮＲＸ，ｉ本（Ｎは自然数）のアンテナを備え、基地局はｉ番目の端末局へそれぞれＮＳＴＳ，ｉ本のストリームを送信ビームフォーミングにより送出する。ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて一般にはＮＳＴＳ，ｉ≦ＮＲＸ，ｉである。全端末局の合計アンテナ数、合計空間ストリーム数をＮＲＸ、ＮＳＴＳとすると、全端末局の合計アンテナ数、合計空間ストリーム数は、下記の式で求められる。
ＮＲＸ＝ＮＲＸ，１＋ＮＲＸ，２＋．．．＋  ＮＲＸ，Ｎｕ
ＮＳＴＳ＝ＮＳＴＳ，１＋ＮＳＴＳ，２＋．．．＋ＮＳＴＳ，Ｎｕ
また、一般には送信ビームフォーミングを行うシステムにおいてＮＴＸ≧ＮＳＴＳである。
【０００４】
このように、従来技術では基地局が送信データをネットワークインターフェースから受信したとき、可能な最大の空間ストリーム数でＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯによる通信を行う。
【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
【非特許文献２】Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,“Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels," IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, issue 2, Feb. 2004, pp. 461-471.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、送信ビームフォーミングによるＤＬ伝送において、基地局のアンテナの数ＮＴＸ＞合計空間ストリーム数ＮＳＴＳ、またはｉ番目の端末局のアンテナの数ＮＲＸ，ｉ＞ｉ番目の端末局に対するストリーム数ＮＳＴＳ，ｉ（ｉは最大値がＮｕの自然数）の場合に、基地局側のＮＴＸ−ＮＳＴＳ、またはｉ番目端末局側のＮＲＸ，ｉ−ＮＳＴＳ，ｉの自由度による送受信ダイバーシティが実現できる。そのため、可能な最大の空間ストリーム数（ＮＴＸ＝ＮＳＴＳまたはＮＳＴＳ，ｉ＝ＮＲＸ，ｉ）で送信したときに最大の通信路容量（channel capacity）が得られるとは限らない。
【０００７】
図６は、ストリーム数と通信路容量の関係を示す図である。図６に示すように、システム条件が、ＳＮＲ：全ユーザ共通と仮定、通信路推定誤差なし、送信ウエイト：ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ、ＮＴＸ＝１００，ＮＲＸ，ｉ＝１である場合においては  ＳＮＲ＝３０ｄＢに対し、ＮＳＴＳ＝０．６ＮＴＸのときに最大の通信路容量が得られる。そのため、ＮＴＸ＝１００本の例では最大のＮＳＴＳ＝１００ではなく、ＮＳＴＳ＝６０の空間ストリーム数で送信を行うと良い。このように、ＭＩＭＯ通信方式においては、最大の通信容量等が得られる空間ストリーム数は条件により異なるが、従来後術によるＭＩＭＯ通信方式にあっては、条件に応じてストリーム数を決定する構成にはなっていないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、条件に応じてストリーム数を決定することによりスループットを向上させることができる無線送信装置、無線通信システム及び無線通信方法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、複数の通信装置に対して、同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線送信装置であって、前記通信装置に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信手段と、前記制御信号を受けて前記通信装置が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出手段と、前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記通信装置の数とを決定する決定手段と、前記空間ストリーム数と、前記通信装置の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、基地局が複数の端末局に対して同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末局に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信手段と、前記制御信号を受けて前記端末局が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出手段と、前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定する決定手段と、前記空間ストリーム数と、前記端末局の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送手段とを備え、前記端末局は、前記制御信号を受信した際に、前記既知信号を送信する既知信号送信手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記信号電力対雑音電力比と、前記空間ストリーム数及び前記端末局の数とが関係つけられたルックアップテーブルを備え、前記決定手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記評価指標は、通信路容量であることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記評価指標は、スループットであることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比が相対的に近い端末局を選択することにより前記端末局の数を決定することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、推定通信路の推定誤差の分散に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記空間多重伝送の方式がオープンループ型、クローズドループ型のいずれであるかに基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記基地局の送信アンテナ数に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、前記決定手段は、前記信号電力対雑音電力比に加え、前記端末局の受信アンテナ数に基づいて前記空間ストリーム数と前記端末局の数とを決定することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、複数の通信装置に対して、同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線送信装置が行う無線通信方法であって、前記通信装置に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信ステップと、前記制御信号を受けて前記通信装置が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出ステップと、前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記通信装置の数とを決定する決定ステップと、前記空間ストリーム数と、前記通信装置の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、基地局が複数の端末局に対して同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重伝送を行う無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記基地局が、前記端末局に対して既知信号送信を命令する制御信号を送信する送信ステップと、前記端末局が、前記制御信号を受信した際に、前記既知信号を送信する既知信号送信ステップと、前記基地局が、前記制御信号を受けて前記端末局が送信した前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号から信号電力対雑音電力比を算出する算出ステップと、前記基地局が、前記信号電力対雑音電力比に基づき、予め決められた評価指標を最大化するように、空間ストリーム数と同時接続を行う前記端末局の数とを決定する決定ステップと、前記基地局が、前記空間ストリーム数と、前記端末局の数に従い前記空間多重伝送を行う伝送ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多数アンテナ送信局において最適な送信空間ストリーム数選択を行い、スループットを向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における無線通信方式の構成を示す図である。
【図２】図１に示す基地局１００の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す端末局２００−１の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す基地局１００と端末局２００−１〜Ｎｔｕの動作を示すタイミングチャートである。
【図５】システムモデルを示す説明図である。
【図６】ストリーム数と通信路容量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信システムを説明する。図１は同実施形態における無線通信方式の構成を示す図である。図１に示すように、無線通信システムは、基地局１００と、基地局１００と無線パケット通信をするＮｔｕ（Ｎｔｕは自然数）台の端末局２００−ｉ（ｉは、最大値がＮｔｕである自然数）とを具備している。無線パケット通信が行われるＮｕ（Ｎｔｕ＞Ｎｕ）台の端末局２００−１〜Ｎｕは基地局のｂａｓｉｃ  ｓｅｒｖｉｃｅ  ｓｅｔ（ＢＳＳ）内に存在するＮｔｕ台の端末局から選択される。基地局１００と、端末局２００−ｉとは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて同一周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う。
【００２４】
無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置（基地局または端末局）であり、宛先局は送信された無線パケットの宛先となる装置（基地局または端末局）である。基地局１００は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイント（ＡＰ）などであり、端末局２００−ｉはコンピュータ端末や携帯型の情報電子機器などである。ここでは、以下の（１）〜（５）の５条件に基づき最適なユーザ数Ｎｕと空間ストリーム数ＮＳＴＳ，ｉを決定し、それに基づきＤＬ伝送を行う。
【００２５】
（１）ＳＮＲｉ：基地局１００と端末局２００−ｉ間の信号対雑音電力比ＳＮＲ（signal-to-noise power ratio）
（２）ＣＳＩ（channel state information）推定誤差の分散
（３）Ｉｍｐｌｉｃｉｔ（オープンループ型）／Ｅｘｐｌｉｃｉｔ（クローズドループ型）ビームフォーミングの選択  
（４）ＮＴＸ：基地局１００の送信アンテナ数
（５）ＮＲＸ，ｉ：端末局２００−ｉの受信アンテナ数
【００２６】
次に、図２を参照して、図１に示す基地局１００の構成を説明する。図２は、図１に示す基地局１００の構成を示すブロック図である。図２において、符号１０２−１〜ＮＴＸは、無線信号の送受信を行うＮＴＸ本のアンテナである。符号１０３−１〜ＮＴＸは、アンテナ１０２−１〜ＮＴＸそれぞれと接続された送信部である。符号１０４−１〜ＮＴＸは、アンテナ１０２−１〜ＮＴＸそれぞれと接続された受信部である。符号１０５は、送信すべき信号の変調を行う変調部である。符号１０６は、変調された信号に対してウエイト演算を行うウエイト演算部である。符号１０７は、ウエイト演算部１０６において用いる送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部である。符号１８は、送信ウエイトを算出するために必要な通信路の推定を行う通信路推定部である。
【００２７】
符号１０９は、受信部１０４−１〜ＮＴＸにおいて受信した信号を復調する復調部である。符号１１０は、ネットワークと接続するネットワークインターフェースである。符号１１１は、得られている条件により最適な空間ストリーム数、ユーザ数を決定する空間ストリーム数・ユーザ数決定部である。符号１１１−ａは、得られた条件に基づき空間ストリーム数、ユーザ数を決定するために、得られた条件の情報と、空間ストリーム数、ユーザ数とが関係つけられて予め記憶されているルックアップテーブルである。符号１１２は、ネットワークインターフェース１１０を介して取得した送信すべきデータを一時的に保持しておくデータ格納部である。
【００２８】
次に、図２に示す基地局１００の動作を説明する。まず、変調部１０５は、データ格納部１１２に格納されているデータの信号に対して変調を行い、ウエイト演算部１０６へ出力する。ウエイト演算部１０６、変調後の信号に対して送信ウエイト演算を行うことにより、送信部１０３−１〜ＮＴＸに対してビームフォーミング処理が行われた信号を出力する。送信部１０３−１〜ＮＴＸは、この信号をアンテナ１０２−１〜ＮＴＸを介して送信する。通信路推定部１０８は、復調部１０９において復調された信号に基づき、通信路の推定処理を行う。送信ウエイト算出部１０７は、通信路推定部１０８における通信路推定結果に基づき、送信ウエイト演算に必要な送信ウエイトの算出を行い、ウエイト演算部１０６へ出力する。
【００２９】
一方、受信部１０４−１〜ＮＴＸは、アンテナ１０２−１〜ＮＴＸを介して、受信した信号について信号処理を行って復調部１０９へ出力する。復調部１０９は、この信号を復調しネットワークインターフェース１１０へ出力する。このとき、空間ストリーム数・ユーザ数決定部１１１は、ルックアップテーブル１１１ａを参照して、得られた条件により最適な空間ストリーム数、ユーザ数を決定する。
【００３０】
次に、図３を参照して、図１に示す端末局２００−１の構成を説明する。図３は、図１に示す端末局２００−１の構成を示すブロック図である。図１に示すＮｔｕ台の端末局２００−１〜Ｎｔｕは、同じ構成を備えている。図３において、符号２０２−１〜ＮＲＸ，ｉは、無線信号の送受信を行うＮＲＸ，ｉ本のアンテナである。符号２０３−１〜ＮＲＸ，ｉは、アンテナ１０２−１〜ＮＲＸ，ｉそれぞれと接続された送信部である。符号２０４−１〜ＮＲＸ，ｉは、アンテナ１０２−１〜ＮＲＸ，ｉそれぞれと接続された受信部である。符号２０５−１〜ＮＲＸ，ｉは、送信部２０３−１〜ＮＲＸ，ｉそれぞれに対して変調信号を出力する変調部である。符号２０６−１〜ＮＲＸ，ｉは、受信部２０４−１〜ＮＲＸ，ｉそれぞれから出力する信号を復調する復調部である。符号２０７は、通信路推定信号としてのｎｕｌｌ  ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔ（ＮＤＰ）を生成して出力する通信路推定信号生成部である。
【００３１】
次に、図３に示す端末局２００−１の動作を説明する。まず、受信部２０４−１〜ＮＲＸ，ｉそれぞれは、アンテナ２０２−１〜ＮＲＸ，ｉを介して無線信号を受信した際に、信号処理を行い、復調部２０６−１〜ＮＲＸ，ｉのそれぞれに対して出力する。復調部２０６−１〜ＮＲＸ，ｉのそれぞれは、入力した信号を復調する。
【００３２】
一方、通信路推定信号生成部２０７は、通信路推定信号としてのｎｕｌｌ  ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔ（ＮＤＰ）を変調部２０５−１〜ＮＲＸ，ｉに対して出力する。変調部２０５−１〜ＮＲＸ，ｉは、通信路推定信号を変調し、送信部２０３−１〜ＮＲＸ，ｉのそれぞれに対して変調後の通信路推定信号を出力する。送信部２０３−１〜ＮＲＸ，ｉは、この通信路推定信号をアンテナ２０２−１〜ＮＲＸ，ｉを介して送信する。
【００３３】
次に、図４を参照して、図１に示す基地局１００と端末局２００−１〜Ｎｔｕの動作を説明する。図４は、図１に示す基地局１００と端末局２００−１〜Ｎｔｕの動作を示すタイミングチャートである。まず、基地局１００はＤＬ伝送を行う前に、ｎｕｌｌ  ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ（ＮＤＰＣ：既知信号送出を命令する制御信号）Ｐ０を全ての端末局２００−１〜Ｎｔｕに対して送信する（時刻ｔ１）ことにより、全ての端末局２００−１〜Ｎｔｕにｎｕｌｌ  ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔ（ＮＤＰ：通信路推定用の既知信号）の送出を求める。
【００３４】
これを受けて、全ての端末局２００−１〜Ｎｔｕは、ＮＤＰ・Ｐ１（時刻ｔ２）、ＮＤＰ・ＰＮｕ（時刻ｔ３）、ＮＤＰ・ＰＮｔｕ（時刻ｔ４）を順に送信する。これらのＮＤＰを受信した基地局１００の空間ストリーム数・ユーザ数決定部１１１は、受信したＮＤＰからＳＮＲｉを算出する。そして、受信側での通信路推定法とＳＮＲｉが決まればＣＳＩ（channel state information：推定された通信路情報）推定誤差の分散が決まる。この状態で前述した条件（１）〜（４）の４条件が基地局１００内において得られることになる。また、条件（５）であるＮＲＸ，ｉは基地局１００は事前に知らされているため、前述した条件（１）〜（５）が得られたことになる。
【００３５】
次に、空間ストリーム数・ユーザ数決定部１１１は、これらの条件に基づき、ルックアップテーブル１１１ａを参照して、空間ストリーム数とユーザ数を決定する。なお、ＮＤＰＣとＮＤＰの送受信手順は空間多重伝送に対し毎度行うのではなく、ＳＮＲｉの変動に対処できうる規定された頻度で行われる。
【００３６】
なお、端末局を選択する際に、信号電力対雑音電力比が相対的に近い端末局を選択することにより端末局の数（ユーザ数）を決定するようにしてもよい。
【００３７】
空間ストリーム数とユーザ数の決定を受けて、基地局１００は、選択された端末局２００−１〜Ｎｕに対してＤＬ伝送を行う（時刻ｔ５〜ｔ６）。一方、非選択の端末局２００−（Ｎｕ＋１）〜Ｎｔｕは休止状態となる。
【００３８】
次に、図５を参照して、システムモデルについて説明する。図５は、システムモデルを示す説明図である。図５において、ＮＴＸは、基地局（ＡＰ）の送信アンテナ数、Ｎｕは、端末局数、ＮＲＸ，ｉはｉ番目端末局の受信アンテナ数、ＮＳＴＳ，ｉは、ｉ番目の端末局へのストリーム数、ＨＮｕは、∈［ＮＲＸ，ｉ×ＮＴＸ］，ｉ番目の端末局と基地局間の通信路である。
【００３９】
任意の条件に対して最大の通信路容量が得られる空間ストリーム数の決定アルゴリズムの一例を以下に示す。送信ウエイトＷをｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ法で得られるとき、ａｉ，ｋをｉ行ｋ列要素とする行列Ａ＝ＨＷを定義して、通信路容量Ｃはその公式にしたがい
【数１】
2014155180.tif 000003
として得られる。ここで、σ２は付加雑音の分散である。これを評価関数として最大にするストリーム数が最適となる。
【００４０】
なお、前述した説明において、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯに適用する例を説明したが、ＤＬ−ＭＵ−ＭＩＭＯだけでなく、Ｎｔｕ＝Ｎｕ＝１としたときのＳＵ−ＭＩＭＯに適用してもよい。また、基地局が備える送信アンテナ全てを使用するよりも、少ない送信アンテナで送信を行った方が特性が良い場合はそのようにしてもよい。例えば、オープンループ型の空間多重伝送方式（ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）の場合、アンテナ毎の無線周波数応答が存在するため、送信アンテナが多すぎると誤差増大を起こす可能性がある。また、空間ストリーム数が最適であることを示すための評価指標として、前述した通信路容量に代えて、システムスループット、パケット誤り率、公平性などを用いてもよい。
【００４１】
以上説明したように、最適な空間ストリーム数を決定することにより、最大の通信路容量または所望の評価指標を満たす無線通信システムを構築することができる。また、評価指標のパターンをチャート化しメモリで保存することで、注水定理などの解析手段を毎度行う手間を省くことができる。また、サブキャリヤごとの信号対雑音電力比（signal-to-noise power ratio：ＳＮＲ）で判断するのではなく、全帯域の平均ＳＮＲを用いることで演算量を削減することができる。
【００４２】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
条件に応じてストリーム数を決定することによりスループットを向上させることが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００・・・基地局、１０２−１〜ＮＴＸ・・・アンテナ、１０３−１〜ＮＴＸ・・・送信部、１０４−１〜ＮＴＸ・・・受信部、１０５・・・変調部、１０６・・・ウエイト演算部、１０７・・・送信ウエイト算出部、１０８・・・通信路推定部、１０９・・・復調部、１１０・・・ネットワークインターフェース、１１１・・・空間ストリーム数・ユーザ数決定部、１１１ａ・・・ルックアップテーブル、１１２・・・データ格納部、２００−１〜Ｎｔｕ・・・端末局、２０２−１〜ＮＲＸ，ｉ・・・アンテナ、２０３−１〜ＮＲＸ，ｉ・・・送信部、２０４−１〜ＮＲＸ，ｉ・・・受信部、２０５−１〜ＮＲＸ，ｉ・・・変調部、２０６−１〜ＮＲＸ，ｉ・・・復調部、２０７・・・通信路推定信号生成部
【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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