(57)【要約】【課題】  特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、周波数利用効率を向上させることが可能なＳＤＭＡ方式の無線無線送信装置及び無線受信装置を提供すること。【解決手段】  基地局１０１からの信号を複数の端末１０２〜１０４が受信する無線通信システムの下り回線において、基地局１０１は、特定のユーザの端末に送信する信号電力に余裕がある場合に、不特定多数のユーザに対する共通の同一信号に余剰電力を割当て、特定ユーザへの信号に空間多重して無線ブロードキャスト送信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とを空間的に多重する空間多重化処理手段と、
前記空間多重化処理手段にて多重された信号を送信する送信手段と、
を備える無線送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、複数のアンテナを有する無線送信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、前記特定ユーザ信号と前記無線ブロードキャスト信号とを異なる指向性にて送信する無線送信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、複数の異なる固定指向性パターンから選択して送信する無線送信装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の無線送信装置であって、
前記特定ユーザの伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
前記推定された伝送路特性に基づき、前記無線ブロードキャスト信号が前記特定ユーザ信号に対して与える干渉を推定する与干渉推定手段と、
を更に備える無線送信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、前記与干渉推定手段で推定される与干渉が所定値以下となる指向性パターンにて前記無線ブロードキャスト信号の送信を行う無線送信装置。
【請求項７】
請求項４に記載の無線送信装置であって、
前記複数の固定指向性パターンの各々には、互いに直交した信号が割り当てられる無線送信装置。
【請求項８】
請求項３に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、前記特定ユーザ信号を送信する指向性パターンを決定する第一の指向性パターン決定手段と、前記無線ブロードキャスト信号を送信する指向性パターンとして、少なくとも前記特定ユーザ信号の指向性パターンには、ヌルが形成された指向性パターンを決定する第二の指向性パターン決定手段とを備える無線送信装置。
【請求項９】
請求項３に記載の無線送信装置であって、
前記空間多重化処理手段は、
前記特定ユーザの無線受信装置による伝送路特性を取得する伝送路特性取得手段と、
前記伝送路特性を特異値分解する特異値分解手段と、
前記特異値分解された伝送路特性における最大特異値に対応する右特異ベクトル列を前記特定ユーザ信号に乗ずる第一の乗算手段と、
前記最大特異値に対応する右特異ベクトル列以外の右特異ベクトル列の内の１つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された右特異ベクトル列を、前記無線ブロードキャスト信号に乗ずる第二の乗算手段と、
前記第一の乗算手段から出力された信号と第二の乗算手段から出力された信号とを加算する加算手段と、
を有する無線送信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線送信装置であって、
前記空間多重化処理手段は、前記特定ユーザ信号の品質が所望のレベルを満たすように、前記特定ユーザ信号の電力と前記無線ブロードキャスト信号の電力との比を制御する電力配分制御手段を更に有する無線送信装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無線送信装置であって、
前記第一の乗算手段出力信号の電力が、前記特定ユーザ信号が一定の信号品質を満たすのに必要な電力であり、前記第二乗算手段出力の電力が、送信可能な最大電力からの前記特定ユーザ信号に必要な電力の差分である無線送信装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の無線送信装置であって、
前記電力配分制御手段は、特定ユーザ信号を受信する無線受信装置における受信信号品質を取得し、前記受信信号品質を用いて、前記特定ユーザ信号の品質が前記所望のレベルを満たすのに必要な電力の算定を行う無線送信装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の無線送信装置であって、
前記特定ユーザ信号を受信する無線受信装置による伝送路特性を取得する伝送路特性取得手段と、
前記取得した伝送路特性を特異値分解する手段と、
前記特異値分解手段から出力された特異値分解情報と、受信信号品質と、送信要求情報とを入力として、前記特定ユーザ信号用の多重ストリーム数と、それぞれのストリームに割り当てる電力と、総割当電力とを決定するチャネル容量最大化電力配分手段と、
前記特異値分解手段により分解された特異値分解情報における信号部分空間の右特異ベクトル列を前記チャネル容量最大化電力配分手段で決定された電力配分に制御する第一の利得制御手段と、
前記特定ユーザ信号を前記チャネル容量最大化電力配分手段で決定されたストリーム数分に並列化する並列化手段と、
前記並列化手段出力で並列化されたそれぞれのストリームに対して前記第一の利得制御手段からの出力を乗ずる第一の乗算手段と、
前記特異値分解手段にて対応する特異値のない右特異ベクトル列と、前記チャネル容量最大化電力配分手段にて信号電力が割り当てられなかった信号部分空間の右特異ベクトル列との内、１つの右特異ベクトル列を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された右特異ベクトル列を、前記無線ブロードキャスト信号に乗ずる第二の乗算手段と、
前記第二の乗算手段の出力が、送信可能最大電力から前記総割当て電力との差分となるように電力を制御する第二の利得制御手段と、
前記第一の乗算手段から出力された信号と第二の乗算手段から出力された信号とを加算する加算手段と、
を有する無線送信装置。
【請求項１４】
請求項９又は１３に記載の無線送信装置であって、
前記選択手段は、前記右特異ベクトル列をランダムに選択する無線送信装置。
【請求項１５】
請求項９又は１３に記載の無線送信装置であって、
前記選択手段は、周期的に選択する右特異ベクトル列を変更する無線送信装置。
【請求項１６】
請求項８ないし１３のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記無線ブロードキャスト信号を時空間ブロック符号化する時空間ブロック符号化手段と、
前記選択手段から出力された複数の右特異ベクトル列と、前記時空間ブロック符号化手段の出力信号とを乗ずる複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段からの出力の各々を加える加算手段と、
を有する無線送信装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、特定ユーザ信号又は前記無線ブロードキャスト信号のいずれか一方を受信側でキャンセルするためのパイロット信号を送信する無線送信装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の無線送信装置であって、
前記パイロット信号は、前記特定ユーザ信号を送信する場合の指向性で送信する第一のパイロット信号と、前記無線ブロードキャスト信号を送信する場合の指向性で送信する第二のパイロット信号とを含む無線送信装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、前記第一のパイロット信号と前記第二のパイロット信号とを異なる時間に送信する無線送信装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の無線送信装置であって、
前記送信手段は、第一のパイロット信号又は前記第二のパイロット信号を送信している間、前記特定ユーザ信号及び前記無線ブロードキャスト信号の送信を行わない無線送信装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の無線送信装置であって、
前記空間多重化処理手段は、前記パイロット信号及び前記無線ブロードキャスト信号復調用のパイロット信号を、前記特定ユーザ信号に多重する無線送信装置。
【請求項２２】
請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記無線ブロードキャスト信号は、通信を行っている周波数チャネル及びその他の周波数チャネルのトラヒックを示す情報を含む無線送信装置。
【請求項２３】
請求項１ないし２２のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記無線ブロードキャスト信号は、広告情報を含む無線送信装置。
【請求項２４】
請求項１ないし２３のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記無線ブロードキャスト信号は、ネットワークでサービスしている内容の概略を示す情報を含む無線送信装置。
【請求項２５】
請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の無線送信装置であって、
前記無線ブロードキャスト信号は、前記多重された信号の送信先となる複数の無線受信装置により測定された他の無線受信装置宛ての下り回線信号の受信電界強度を含む信号である無線送信装置。
【請求項２６】
特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、
前記受信した特定ユーザ信号と前記無線ブロードキャスト信号との比が所定値以下である場合のみ信号を復調する復調手段と、
を備える無線受信装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の無線受信装置であって、
前記受信手段は複数のアンテナを有する無線受信手段。
【請求項２８】
特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、
前記多重された信号を送信する複数の送信アンテナと、前記受信手段が有する複数の受信アンテナとの間のチャネル特性を推定するチャネル特性推定手段と、
前記チャネル特性推定手段出力を特異値分解する特異値分解手段と、
前記特異値分解手段で得られる左特異ベクトル列をそれぞれのアンテナ出力に乗ずる複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段出力を加える加算手段と、
前記加算手段出力から送信ストリームを復調する復調手段と、
を備える無線受信装置。
【請求項２９】
特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、
固有ビーム送信されている場合に、前記多重された信号を送信する複数の送信アンテナと、前記受信手段が有する複数の受信アンテナとの間のチャネル特性を推定するチャネル特性推定手段と、
前記チャネル特性推定手段出力を入力とし、送信されているストリームを分離抽出する干渉キャンセル手段と、
前記干渉キャンセル手段出力から前記送信ストリームを復調する復調手段と、
を備える無線受信装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の無線受信装置であって、
前記干渉キャンセル手段は、前記特定ユーザ信号を抽出するものである無線受信装置。
【請求項３１】
請求項２８ないし３０のいずれか一項に記載の無線受信装置であって、
前記復調手段の前段に設けられた時空間ブロック復号手段を更に備える無線受信装置。
【請求項３２】
請求項２９に記載の無線受信装置であって、
前記干渉キャンセル手段は、前記特定ユーザ信号をキャンセルして前記無線ブロードキャスト信号を抽出するものであり、
前記干渉キャンセル手段の後段に設けられた無線ブロードキャスト信号のチャネル特性を推定する第二のチャネル特性推定手段を更に備え、
前記復調手段は、前記干渉キャンセル手段から出力された前記無線ブロードキャスト信号を、前記第二のチャネル特性推定手段で推定されたチャネル特性に基づいて復調する無線受信装置。
【請求項３３】
請求項２９に記載の無線受信装置であって、
前記特定ユーザ信号が自装置向けか否かに応じて動作を切り替える動作切替手段と、
前記干渉キャンセル手段の後段に設けられた無線ブロードキャスト信号のチャネル特性を推定する第二のチャネル特性推定手段を更に備え、
前記切替手段は、前記特定ユーザ信号が自装置向けである場合には、前記干渉キャンセル手段に、前記特定ユーザ信号を抽出するように動作させ、前記特定ユーザ信号が自装置以外向けである場合には、前記干渉キャンセル手段に、前記特定ユーザ信号をキャンセルして前記無線ブロードキャスト信号を抽出させ、
前記復調手段は、前記特定ユーザ信号が自装置以外向けである場合に、前記干渉キャンセル手段から出力された前記無線ブロードキャスト信号を、前記第二のチャネル特性推定手段で推定されたチャネル特性に基づいて復調する無線受信装置。
【請求項３４】
請求項２６ないし３３のいずれか一項に記載の無線受信装置であって、
他の無線受信装置宛ての下り回線信号の受信電界強度を測定するアンテナ毎電力測定部と、
前記他の無線受信装置と前記受信電界強度とを対応付ける対応付け部と
を含む無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のユーザに対して信号を空間多重して信号伝送を行う無線送信装置及び無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信における加入者容量を増加させる手法として、チャネルの利用効率を向上させるため、同一セル内で同一チャネルを複数のユーザに割り当てるＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access：空間分割多元接続）方式が提案されている。ＳＤＭＡの実現には、同一チャネル干渉を除去する技術が必要であり、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小２乗誤差法）基準のアダプティブアレーを用いることが一般的となっている。また、このようなアダプティブアレーを基地局に設置して、送信指向性制御を行うことで、受信時の干渉除去だけではなく、送信時の不要放射を低減し、端末の干渉除去に対する負荷を軽減できる。
【０００３】
一般に送信指向性制御を行う際には予め回線状況を知る必要があるが、例えばＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）方式の場合に、上下回線間のフェージング変動が小さければ、上り回線での受信パターンをそのまま適用することで不要放射を十分低減できるとされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、適応変調方式を用いてＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）が高い場合の周波数利用効率を高める際、ＳＮＲがある一定値以上となると、適用できる変調多値数の限界から、それ以上に伝送速度を高速化することができないという課題に対して、余剰電力を他のユーザに空間多重して割り当てる方式もある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
また、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）方式において、複数のユーザの中から、どのユーザに対する送信データを割り当てるか決定する方法として、それぞれのユーザにおける平均スループットに対する必要スループットの比率を求め、その比率が高いユーザから割り当てを実施するプロポーショナル・フェアネス方式等が知られている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００６】
ただし、この方式をそのままＳＤＭＡに適用すると、ユーザ間干渉の影響があるために特性が劣化してしまい（例えば、非特許文献４参照）、最適なシステムスループットが得られなくなる。
【０００７】
【非特許文献１】宮下和巳、外４名、「ＴＤＤ／ＳＤＭＡ方式におけるチャネル応答推定による下り回線ウェイト制御」、電子情報通信学会技術研究報告、２００１年、ＶＯＬ．１０１  ＮＯ．１９７（ＲＣＳ２００１  ７９−９４）、Ｐ．３１−３６
【非特許文献２】岡坂昌蔵、三瓶政一、「ＴＤＭＡシステムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ多重伝送方式に関する一検討」、電子情報通信学会大会講演論文集、２００４年、ＶＯＬ.２００４  通信  １、ｐ.２２７
【非特許文献３】Pramod Viswanath、David N. C. Tse、Rajiv Laroia、「Opportunistic Beamforming Using Dumb Antennas」、２００２年、IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL. 48, NO. 6, JUNE 2002
【非特許文献４】田中大輔、大鐘武雄、小川恭孝、「アダプティブアレーを用いたＳＤＭＡ方式におけるチャネル割当基準」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、１９９９年１１月、ＶＯＬ.Ｊ８２−Ｂ、ＮＯ．１１、ｐ．２１３３−２１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献２ではユーザ端末が複数のアンテナを有していることを前提としているため、余剰電力を他のユーザに割り当てるよりもむしろ、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術を利用し、一人のユーザに２つのストリームを送信する方がシステムとしてのスループットが高い場合があることも考慮すべきであるが、その視点が欠けている。
【０００９】
また、上記述べたように、プロポーショナル・フェアネス方式等をそのままＳＤＭＡに適用した場合には、ユーザ間干渉による特性劣化があるため、非特許文献２に提案されているような特定の２ユーザにデータを割り当てる場合のシステム最適化は複雑でかつ、必要とされる演算量も大きく、容易に実現することは困難である。すなわち、複数の特定ユーザに対して空間多重して最適なスループットを容易に得る方法が確立されていない。
【００１０】
また一方で、システム内のユーザで共有すると利便性の高いデータというものが存在する。例えば、広告や、システム内においてどのようなサービスが提供されているかを示す番組表のような信号である。このような共有情報は、ストリーム等のユーザ固有の信号と比較すると低レートで優先度の低い信号である場合が多く、わざわざ専用のチャネル（時間、周波数、符号等）を割り当てるよりもむしろ、ユーザ固有の信号に送信する電力に余裕がある場合に、余剰電力を割り当てて送信すると、周波数利用効率が向上でき、好適であるが、これまでにそのような技術がなかった。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、周波数利用効率を向上させることが可能なＳＤＭＡ方式の無線送信装置及び無線受信装置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】
【００１２】
本発明の第１は、特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とを空間的に多重する空間多重化処理手段と、前記空間多重化処理手段にて多重された信号を送信する送信手段と、を備える無線送信装置である。
【００１３】
この構成により、無線ブロードキャスト信号を多重させることにより、特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、周波数利用効率を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の第２は、上記第１の無線送信装置であって、前記送信手段は、複数のアンテナを有する。この構成により、空間多重化処理部において特定ユーザ信号に対する無線ブロードキャスト用信号の干渉を小さくなるように処理することができる。
【００１５】
また、本発明の第３は、上記第２の無線送信装置であって、前記送信手段は、前記特定ユーザ信号と前記無線ブロードキャスト信号とを異なる指向性にて送信する。この構成により、特定ユーザ信号と無線ブロードキャスト信号の干渉を低減させることができる。
【００１６】
また、本発明の第４は、上記第３の無線送信装置であって、前記送信手段は、複数の異なる固定指向性パターンから選択して送信する。この構成により、容易な構成で、特定ユーザ信号と無線ブロードキャスト信号の干渉を低減させることができる。
【００１７】
また、本発明の第５は、上記第３又は第４の無線送信装置であって、前記特定ユーザの伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、前記推定された伝送路特性に基づき、前記無線ブロードキャスト信号が前記特定ユーザ信号に対して与える干渉を推定する与干渉推定手段と、を更に備える。この構成により、無線ブロードキャスト信号が特定ユーザ信号に対して与える干渉を推定することができる。
【００１８】
また、本発明の第６は、上記第５の無線送信装置であって、前記送信手段は、前記与干渉推定手段で推定される与干渉が所定値以下となる指向性パターンにて前記無線ブロードキャスト信号の送信を行う。この構成により、特定ユーザ信号の品質の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明の第７は、上記第４の無線送信装置であって、前記複数の固定指向性パターンの各々には、互いに直交した信号が割り当てられる。この構成により、互いに干渉が発生せずしないため、特定ユーザ信号及び無線ブロードキャスト信号の劣化を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明の第８は、上記第３の無線送信装置であって、前記送信手段は、前記特定ユーザ信号を送信する指向性パターンを決定する第一の指向性パターン決定手段と、前記無線ブロードキャスト信号を送信する指向性パターンとして、少なくとも前記特定ユーザ信号の指向性パターンには、ヌルが形成された指向性パターンを決定する第二の指向性パターン決定手段とを備える。この構成により、特定ユーザ信号を受信する対象の端末において、無線ブロードキャスト信号からの干渉の発生を防ぐことができる。
【００２１】
また、本発明の第９は、上記第３の無線送信装置であって、前記空間多重化処理手段は、前記特定ユーザの無線受信装置による伝送路特性を取得する伝送路特性取得手段と、前記伝送路特性を特異値分解する特異値分解手段と、前記特異値分解された伝送路特性における最大特異値に対応する右特異ベクトル列を前記特定ユーザ信号に乗ずる第一の乗算手段と、前記最大特異値に対応する右特異ベクトル列以外の右特異ベクトル列の内の１つを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された右特異ベクトル列を、前記無線ブロードキャスト信号に乗ずる第二の乗算手段と、前記第一の乗算手段から出力された信号と第二の乗算手段から出力された信号とを加算する加算手段と、を有する。
【００２２】
この構成により、無線ブロードキャスト信号と特定ユーザ信号とが直交しており、干渉を与えないため、特定ユーザ向けの信号に対して必要な伝送レートを確保できる上に、余剰電力を無線ブロードキャスト信号に割り振ることで、空間多重送信が可能となる。
【００２３】
また、本発明の第１０は、上記第９の無線送信装置であって、前記空間多重化処理手段は、前記特定ユーザ信号の品質が所望のレベルを満たすように、前記特定ユーザ信号の電力と前記無線ブロードキャスト信号の電力との比を制御する電力配分制御手段を更に有する。この構成により、特定ユーザ信号の品質を劣化させることなく無線ブロードキャスト信号を空間多重することができる。
【００２４】
また、本発明の第１１は、上記第１０の無線送信装置であって、前記第一の乗算手段出力信号の電力が、前記特定ユーザ信号が一定の信号品質を満たすのに必要な電力であり、前記第二乗算手段出力の電力が、送信可能な最大電力からの前記特定ユーザ信号に必要な電力の差分である。
【００２５】
また、本発明の第１２は、上記第１０又は第１１の無線送信装置であって、前記電力配分制御手段は、特定ユーザ信号を受信する無線受信装置における受信信号品質を取得し、前記受信信号品質を用いて、前記特定ユーザ信号の品質が前記所望のレベルを満たすのに必要な電力の算定を行う。この構成により、特定ユーザの無線受信装置における受信信号品質に基づいて電力の算定を行うので、特定ユーザ信号の品質を劣化させることなく無線ブロードキャスト信号を空間多重することができる。
【００２６】
また、本発明の第１３は、上記第３の無線送信装置であって、前記特定ユーザ信号を受信する無線受信装置による伝送路特性を取得する伝送路特性取得手段と、前記取得した伝送路特性を特異値分解する手段と、前記特異値分解手段から出力された特異値分解情報と、受信信号品質と、送信要求情報とを入力として、前記特定ユーザ信号用の多重ストリーム数と、それぞれのストリームに割り当てる電力と、総割当電力とを決定するチャネル容量最大化電力配分手段と、前記特異値分解手段により分解された特異値分解情報における信号部分空間の右特異ベクトル列を前記チャネル容量最大化電力配分手段で決定された電力配分に制御する第一の利得制御手段と、前記特定ユーザ信号を前記チャネル容量最大化電力配分手段で決定されたストリーム数分に並列化する並列化手段と、前記並列化手段出力で並列化された、それぞれのストリームに対して、前記第一の利得制御手段からの出力を乗ずる第一の乗算手段と、前記特異値分解手段にて対応する特異値のない右特異ベクトル列と、前記チャネル容量最大化電力配分手段にて信号電力が割り当てられなかった信号部分空間の右特異ベクトル列との内、１つの右特異ベクトル列を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された右特異ベクトル列を、前記無線ブロードキャスト信号に乗ずる第二の乗算手段と、前記第二の乗算手段の出力が、送信可能最大電力から前記総割当て電力との差分となるように電力を制御する第二の利得制御手段と、前記第一の乗算手段から出力された信号と第二の乗算手段から出力された信号とを加算する加算手段と、を有する。
【００２７】
この構成により、無線ブロードキャスト信号と特定ユーザ信号とが直交しており、干渉を与えないため、特定ユーザ向けの信号に対して必要な伝送レートを確保することができる。また、特定ユーザに送信する信号電力に余裕がある場合に、特定ユーザ信号に加え、無線ブロードキャスト信号に余剰電力を割り当てて空間多重することで、チャネル容量を最大化させることができる。
【００２８】
また、本発明の第１４は、上記第９又は第１３の無線送信装置であって、前記選択手段は、前記右特異ベクトル列をランダムに選択する。この構成により、どのユーザも、平均的に一定の信号品質を満たすことができる。
【００２９】
また、本発明の第１５は、上記第９又は第１３の無線送信装置であって、前記選択手段は、周期的に選択する右特異ベクトル列を変更する。この構成により、すべてのユーザの品質を平均的に同じにすることが容易に可能である。
【００３０】
また、本発明の第１６は、上記第８ないし第１３のいずれかの無線送信装置であって、前記無線ブロードキャスト信号を時空間ブロック符号化する時空間ブロック符号化手段と、前記選択手段から出力された複数の右特異ベクトル列と、前記時空間ブロック符号化手段の出力信号とを乗ずる複数の乗算手段と、前記複数の乗算手段からの出力の各々を加える加算手段と、を有する。この構成により、送信ダイバーシチ効果を高めることができる。
【００３１】
また、本発明の第１７は、上記第１ないし第１６のいずれかの無線送信装置であって、前記送信手段は、特定ユーザ信号又は前記無線ブロードキャスト信号のいずれか一方を受信側でキャンセルするためのパイロット信号を送信する。この構成により、受信側は、自装置が特定ユーザ信号宛か否かに応じて容易にキャンセル処理を行うことができる。
【００３２】
また、本発明の第１８は、上記第１７の無線送信装置であって、前記パイロット信号は、前記特定ユーザ信号を送信する場合の指向性で送信する第一のパイロット信号と、前記無線ブロードキャスト信号を送信する場合の指向性で送信する第二のパイロット信号とを含む。この構成により、第一及び第二のパイロット信号間の干渉を抑えることができる。
【００３３】
また、本発明の第１９は、上記第１８の無線送信装置であって、前記送信手段は、前記第一のパイロット信号と前記第二のパイロット信号とを異なる時間に送信する。この構成により、第一及び第二のパイロット信号間の干渉を抑えることができる。
【００３４】
また、本発明の第２０は、上記第１９の無線送信装置であって、前記送信手段は、第一のパイロット信号又は前記第二のパイロット信号を送信している間、前記特定ユーザ信号及び前記無線ブロードキャスト信号の送信を行わない。この構成により、パイロット信号が特定ユーザ信号又は無線ブロードキャスト信号の影響を受けないため、精度の高いチャネル推定を行うことができる。
【００３５】
また、本発明の第２１は、上記第１９の無線送信装置であって、前記空間多重化処理手段は、前記パイロット信号及び前記無線ブロードキャスト信号復調用のパイロット信号を、前記特定ユーザ信号に多重する。この構成により、伝送効率を高めることができる。
【００３６】
また、本発明の第２２は、上記第１ないし第２１のいずれかの無線送信装置であって、前記無線ブロードキャスト信号は、通信を行っている周波数チャネル及びその他の周波数チャネルのトラヒックを示す情報を含む。この構成により、受信側において、通信を行っている周波数チャネル及びその他の周波数チャネルのトラヒックを把握することができ、例えば、各ユーザはトラヒックの状況に応じて周波数チャネルを切り替えたりすることができるので、周波数の有効利用につながる。
【００３７】
また、本発明の第２３は、上記第１ないし第２２のいずれかの無線送信装置であって、前記無線ブロードキャスト信号は、広告情報を含む。この構成により、上記の無線送信装置を含むネットワークの商用的な価値が向上する。
【００３８】
また、本発明の第２４は、上記第１ないし第２３のいずれかの無線送信装置であって、前記無線ブロードキャスト信号は、ネットワークでサービスしている内容の概略を示す情報を含む。この構成により、受信側は、ネットワークでサービスしている内容を常に把握でき、スムーズなサービス選択が可能となるため、利便性が向上する。
【００３９】
また、本発明の第２５は、上記第１ないし２４のいずれかの無線送信装置であって、前記無線ブロードキャスト信号は、前記多重された信号の送信先となる複数の無線受信装置により測定された他の無線受信装置宛ての下り回線信号の受信電界強度を含む信号である。この構成により、受信側は、アドホックモードのように、基地局やアクセスポイントを介さずに直接端末同士で通信する場合の補助情報として使用することができる。
【００４０】
本発明の第２６は、特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、前記受信した特定ユーザ信号と前記無線ブロードキャスト信号との比が所定値以下である場合のみ信号を復調する復調手段と、を備える無線受信装置である。
【００４１】
この構成により、例えば、上記第１ないし２５のいずれかの無線送信装置から、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信した場合に好適に復調することができる。
【００４２】
また、本発明の第２７は、上記第２６の無線受信装置であって、前記受信手段は複数のアンテナを有する。この構成により、受信特性を向上させることができる。
【００４３】
本発明の第２８は、特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、前記多重された信号を送信する複数の送信アンテナと、前記受信手段が有する複数の受信アンテナとの間のチャネル特性を推定するチャネル特性推定手段と、前記チャネル特性推定手段出力を特異値分解する特異値分解手段と、前記特異値分解手段で得られる左特異ベクトル列をそれぞれのアンテナ出力に乗ずる複数の乗算手段と、前記複数の乗算手段出力を加える加算手段と、前記加算手段出力から送信ストリームを復調する復調手段と、を備える。
【００４４】
この構成により、例えば、上記第１ないし２５のいずれかの無線送信装置、特に上記第９又は１３の無線送信装置から、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信した場合に好適に復調することができる。
【００４５】
本発明の第２９は、特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する受信手段と、固有ビーム送信されている場合に、前記多重された信号を送信する複数の送信アンテナと、前記受信手段が有する複数の受信アンテナとの間のチャネル特性を推定するチャネル特性推定手段と、前記チャネル特性推定手段出力を入力とし、送信されているストリームを分離抽出する干渉キャンセル手段と、前記干渉キャンセル手段出力から前記送信ストリームを復調する復調手段と、を備える。
【００４６】
この構成により、例えば、上記第１ないし２５のいずれかの無線送信装置、特に上記第９又は１３の無線送信装置から、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信した場合に好適に復調することができる。
【００４７】
また、本発明の第３０は、上記第２９の無線受信装置であって、前記干渉キャンセル手段は、前記特定ユーザ信号を抽出するものである。この構成により、特定ユーザ信号の対象となった場合、特定ユーザ信号を抽出して復調することができる。
【００４８】
また、本発明の第３１は、上記第２８ないし３０のいずれかの無線受信装置であって、前記復調手段の前段に設けられた時空間ブロック復号手段を更に備える。この構成により、例えば、上記第１６の無線送信装置から、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信した場合に好適に復調することができ、送信ダイバーシチ効果を高めたシステムを構築することができる。
【００４９】
また、本発明の第３２は、上記第２９の無線受信装置であって、前記干渉キャンセル手段は、前記特定ユーザ信号をキャンセルして前記無線ブロードキャスト信号を抽出するものであり、前記干渉キャンセル手段の後段に設けられた無線ブロードキャスト信号のチャネル特性を推定する第二のチャネル特性推定手段を更に備え、前記復調手段は、前記干渉キャンセル手段から出力された前記無線ブロードキャスト信号を、前記第二のチャネル特性推定手段で推定されたチャネル特性に基づいて復調する。この構成により、特定ユーザ信号の対象ではない場合、無線ブロードキャスト信号を抽出して復調することができる。
【００５０】
また、本発明の第３３は、上記第２９の無線受信装置であって、前記特定ユーザ信号が自装置向けか否かに応じて動作を切り替える動作切替手段と、前記干渉キャンセル手段の後段に設けられた無線ブロードキャスト信号のチャネル特性を推定する第二のチャネル特性推定手段を更に備え、前記切替手段は、前記特定ユーザ信号が自装置向けである場合には、前記干渉キャンセル手段に、前記特定ユーザ信号を抽出するように動作させ、前記特定ユーザ信号が自装置以外向けである場合には、前記干渉キャンセル手段に、前記特定ユーザ信号をキャンセルして前記無線ブロードキャスト信号を抽出させ、前記復調手段は、前記特定ユーザ信号が自装置以外向けである場合に、前記干渉キャンセル手段から出力された前記無線ブロードキャスト信号を、前記第二のチャネル特性推定手段で推定されたチャネル特性に基づいて復調する。この構成により、特定ユーザ信号が自装置向けか否かに応じて動作を切り替えることができる。
【００５１】
本発明の第３４は、上記第２６ないし第３３のいずれかの無線受信装置であって、他の無線受信装置宛ての下り回線信号の自受信電界強度を測定するアンテナ毎電力測定部と、前記他の無線受信装置と前記受信電界強度とを対応付ける対応付け部と、を含む。
【００５２】
この構成により、無線ブロードキャスト信号に含まれる情報を使用して、アドホックモードのように、基地局やアクセスポイントを介さずに直接端末同士で通信するシステムを構築することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、周波数利用効率を向上させることが可能なＳＤＭＡ方式の無線送信装置及び無線受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概略構成の第１例を示す図である。本実施形態の通信システムは、基地局１０１と、端末１０２、１０３、１０４とを有して構成される。基地局１０１は端末１０２に向けて特定ユーザ向けの信号を送信している（図１の実線で示される指向性パターン）と同時に、端末１０３、１０４などのような不特定ユーザ向けの無線ブロードキャスト信号も空間的に多重して送信している（図１の点線で示される指向性パターン）。
【００５５】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第１例を示すブロック回路図である。なお、この無線送信装置は、図１における基地局１０１に設けられるものである。図２に示すように、本実施形態の第１例の無線送信装置は、選択部２０１、空間多重処理部２０２、Ｍ個（Ｍ≧２）の送信アンテナ２０３（１）〜２０３（Ｍ）を備える。
【００５６】
図２において、本発明の無線送信装置と通信するユーザの数をＬとしている。選択部２０１では各ユーザからの送信要求レート及び過去の平均送信レート等が含まれる受信品質を取得し、例えば、プロポーショナル・フェアネス方式等により、次に送信すべきユーザをＬユーザの中から決定する。図２において、「ＤＡＴＡ＿Ｘ」は、ユーザＸ（１≦Ｘ≦Ｌ）に送信するためのデータである。
【００５７】
空間多重処理部２０２には、選択部２０１により選択されたユーザの信号と、無線ブロードキャスト用の信号（図２における「Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｄａｔａ」）とが入力される。そして、空間多重処理部２０２は、入力された特定ユーザ向けの信号と、無線ブロードキャスト用信号とを空間的に多重する処理を行う。
【００５８】
なお、後段のアンテナ、すなわち送信アンテナ２０３は、必ずしも複数である必要はないが、複数とすると、空間多重処理部において特定ユーザ向け信号に対する無線ブロードキャスト用信号の干渉を小さくなるように処理することができ、好適である。
【００５９】
例えば、図１に示すように、特定ユーザ向け信号を送信するアンテナは狭い指向性を有し、無線ブロードキャスト用信号を送信するアンテナは指向性のないオムニとするようにすると、容易に空間多重が可能となる。なお、特定ユーザの位置に応じて、アンテナの指向性の方向が電気的又は機械的に変化できるような構成としておくと、あらゆる位置のユーザに対して特定ユーザ向け信号の送信が可能となり、好適である。
【００６０】
また、無線送信装置は、狭い指向性の固定指向性アンテナを複数有していてもよい。図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置のアンテナ指向性の一例を示す図であり、基地局が、複数の固定指向性アンテナを有する無線送信装置を備えた場合を示している。基地局は、特定ユーザ向け信号を送信する端末に対して最適なアンテナを選択し（図３のＢ１）、無線ブロードキャスト信号の送信は選択したアンテナ以外のアンテナ（図３のＢ２〜Ｂ８）から送信するようにすると、特定ユーザ向け信号と無線ブロードキャスト信号の干渉が低減でき好適である。ここで、それぞれの固定指向性アンテナから送信する信号が直交するように設定しておくと、各々の指向性間の干渉が発生せず好適である。
【００６１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第２例を示すブロック回路図である。図４に示すように、本実施形態の第２例の無線送信装置は、Ｍ個のアンテナ４０１（１）〜４０１（Ｍ）と、空間多重化処理部４０２と、重み付けベクトル発生部４０３とを備える。
【００６２】
空間多重化処理部４０２は、図２に示す選択部２０１により選択された特定ユーザ向け信号と、無線ブロードキャスト信号とを空間多重する。この時の重み付けベクトルは重み付けベクトル発生部４０３から入力されたものであり、空間多重化処理部４０２は、重み付け後の特定ユーザ向けチャネル特性と無線ブロードキャスト向けチャネル特性との相互相関を求めることで、特定ユーザ向け信号に与える無線ブロードキャスト信号の干渉の大きさが検出できる。
【００６３】
そこで、この干渉が所定値以上の場合には、特定ユーザ向け信号の品質が劣化してしまうことを防ぐために、無線ブロードキャスト信号の送信を停止する、又は、干渉が所定値以下となる指向性パターンにて無線ブロードキャスト信号の送信をすることも好適である。
【００６４】
なお、干渉推定方法としては、上記の他に、受信側（図１、図３の例では端末）において特定ユーザ向け信号を受信する際に干渉成分の大きさを推定し、送信側（図１、図３の例では基地局）にフィードバックさせる方法も考えられる。
【００６５】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の一例を示すブロック回路図である。この無線受信装置は、例えば、基地局と通信を行う端末に設けられるものである。図５に示すように、本実施形態の無線受信装置は、Ｎ個（本実施形態では、２≦Ｎ≦Ｍ）の受信アンテナ１３０１（１）〜１３０１（Ｎ）と、チャネル推定部１３０２と、干渉キャンセル部１３０３と、復調部１３０４と、チャネル推定部１４０１とを備える。
【００６６】
受信アンテナ１３０１（１）〜１３０１（Ｎ）は、無線送信装置から、特定ユーザ向けの無線信号である特定ユーザ信号と、不特定多数向けの無線ブロードキャスト信号とが空間的に多重された信号を受信する。この受信アンテナ１３０１は、必ずしも複数である必要はないが、複数設けることにより、受信特性を向上させることができる。
【００６７】
チャネル推定部１３０２は、受信アンテナ１３０１（１）〜１３０１（Ｎ）において受信した受信信号の各々に基づいてチャネル推定を行う。
【００６８】
干渉キャンセル部１３０３は、自端末が特定ユーザの場合には、多重されている無線ブロードキャスト信号をキャンセルし、自端末が特定ユーザ以外のユーザである非特定ユーザの場合には、特定ユーザ向け信号をキャンセルする。
【００６９】
このとき、特定ユーザ向け信号と無線ブロードキャスト信号とは、別々の重み付けがなされて送信されているため、無線送信装置は特定ユーザ向け信号及び無線ブロードキャスト信号にパイロット信号を挿入し、空間多重化処理部及び送信アンテナを介して送信し、無線受信装置のチャネル推定部１３０２においてそれぞれのチャネル特性行列が得られるようにしておくとよい。
【００７０】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図である。図６に示すように、始めに、特定ユーザ向けの重み付けがなされたパイロット信号と、無線ブロードキャスト向けの重み付けがなされたパイロット信号とが送信される。無線受信装置では、これらのパイロット信号はキャンセル用のパイロット信号として用いる。無線送信装置は、これらのキャンセル用パイロット信号を、互いに干渉を与えないために、別々の時間で送信することが好ましい。
【００７１】
干渉キャンセル部１３０３は、チャネル推定部１３０２により推定されたチャネル特性に基づいて、チャネル特性行列の逆行列を乗ずるＺＦ（Zero-forcing）方式や雑音強調を抑制するＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小２乗誤差法）方式等を用いて、干渉をキャンセルする。もちろん、最尤系列推定方式や連続干渉キャンセル方式（例えば、ＢＬＡＳＴ：Bell Labs Layered Space-Time Architecture）とすると、回路規模は大きくなるものの、より大きなダイバーシチ利得が得られることで特性が改善するため、好適である。
【００７２】
そして、図６に示すように、キャンセル用パイロット信号の後に続いて、特定ユーザ向け重み付けによるパイロット信号と無線ブロードキャスト向け重み付けによるパイロット信号とが送信される。無線受信装置では、これらのパイロット信号を復調用として用いる。なお、干渉キャンセル部１３０３において干渉をキャンセルしているので、復調用のパイロット信号は、図６のように多重して送信することにより、伝送効率が高まる。
【００７３】
チャネル推定部１４０１は、受信した復調用パイロット信号（特定ユーザの場合は特定ユーザ向け重み付けによるパイロット信号、非特定ユーザの場合には無線ブロードキャスト向け重み付けによるパイロット信号）からチャネル特性を推定する。復調部１３０４は、チャネル推定部１４０１において推定されたチャネル特性に基づいて、パイロット信号に続いて受信する特定ユーザ向け信号又は無線ブロードキャスト信号を復調する。
【００７４】
なお、干渉キャンセル部１３０３の別の動作として、チャネル特性推定部１３０２にて推定したチャネル特性を特異値分解し、ヌル空間を張る左特異ベクトルを入力信号に乗ずることで、特定ユーザ向け信号をキャンセルさせることも可能である。
【００７５】
また、送信フレームフォーマットは、図７に示すものとしてもよい。図７は、本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの他の例を示す図である。図７に示すように、間欠的に無線ブロードキャスト信号の送信を停止させてもよい。このとき、無線受信装置の干渉キャンセル部１３０３は、その停止時間において受信信号の自己相関行列を求め、求めた自己相関行列を特異値分解し、最小固有値に対応する左特異ベクトルを受信信号に乗ずることで、特定ユーザ向け信号をキャンセルし、キャンセル後の信号から無線ブロードキャスト信号を復調するような構成も可能である。
【００７６】
更に、ＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）や受信側からのフィードバック信号等により、送受でチャネル特性を共有できる場合について説明する。図８は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第３例を示すブロック回路図であり、ＴＤＤ方式に対応した通信装置における送信系（無線送信装置）の構成例を示している。
【００７７】
図８に示すような無線送信装置とすることで、特定ユーザに対してヌルが形成されるような重み付けベクトルによって、無線ブロードキャスト信号を重み付けすることが可能となり、特定ユーザ向け信号を受信する対象の端末においては、無線ブロードキャスト信号からの干渉が発生せず、好適である。
【００７８】
この場合の指向性パターンは図９に示すようなものとなる。図９は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第３例におけるアンテナ指向性を示す図である。図９に示すように、特定ユーザに対してヌルが形成される。ヌルの形成方法としては、特定ユーザの受信端におけるチャネル特性をもとにＺＦ法又はＭＭＳＥ法を用いると好適である。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態の第３例の無線送信装置は、アンテナ４０１（１）〜４０１（Ｍ）と、空間多重化処理部４０２と、切替え部５０１と、チャネル推定部５０２と、容量最大化部５０３と、ヌル形成部５０４とを備える。
【００８０】
切替部５０１は、ＴＤＤ方式に対応し、送信タイミングと受信タイミングに応じて送信系及び受信系を切り替える。そして、チャネル推定部５０２は、切替部５０１を介して受信した受信信号からチャネル特性を推定する。
【００８１】
容量最大化部５０３は、チャネル推定部５０２にて推定された、特定ユーザ向け信号を送信する対象の端末と基地局の間の伝送路におけるチャネル特性に基づいて、チャネル容量を最大化させるための特定ユーザ向け信号に対する重み付けベクトルを求める。そして、求まった重み付けベクトルは、ヌル形成部５０４と空間多重化処理部４０２に入力される。
【００８２】
ヌル形成部５０４は、特定ユーザに対してヌルが形成されるような重み付けベクトルを求め、空間多重化処理部４０２に入力する。
【００８３】
空間多重化処理部４０２は、特定ユーザ向け信号及び無線ブロードキャスト信号のそれぞれの信号に対して、容量最大化部５０３及びヌル形成部５０４から入力された重み付けベクトルを乗じた後に加え、送信信号として各アンテナから出力させる。
【００８４】
なお、チャネル容量を最大化させる容量最大化部に代えて、所要品質を満たすように電力を割り当てる電力割当て部に置き換えると、回路規模が小さく好適である。
【００８５】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第４例を示すブロック回路図である。なお、図８と重複する部分については、同一の符号を付す。図１０に示すように、本実施形態の第４例の無線送信装置は、それぞれの端末毎のチャネル推定結果を記憶する記憶部６０１を更に備えることで、特定ユーザ向け信号を送信する対象となった端末に対する過去のチャネル推定結果が容易に出力することができるものである。
【００８６】
図８及び図１０に示す本実施形態の第３例及び第４例の無線送信装置から送信された信号に対する無線受信装置における受信処理に関しては、図９に示すように、特定ユーザに対して無線ブロードキャスト信号の指向性にはヌルが形成されており、干渉が無視できるため、特定ユーザは通常の無線受信装置の構成でよい。一方で、無線ブロードキャスト信号を受信する非特定ユーザの場合には、図５に示すような構成とし、干渉キャンセル部１３０３にて、特定ユーザ向け信号をキャンセルする。
【００８７】
したがって、本実施形態の第３例又は第４例の無線送信装置のような、無線ブロードキャスト信号にヌルを形成可能な場合における送信信号のフォーマットとしては図１１に示されるようなものが想定される。図１１は、本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図である。なお、無線受信装置の構成としては、図５に示される構成について説明する。
【００８８】
多重された信号のキャンセルが必要となる無線受信装置は、無線ブロードキャスト信号を受信する非特定ユーザである。したがって、このような無線受信装置において特定ユーザ信号をキャンセルできるよう、まず、無線送信装置は、特定ユーザ向け重み付けによるパイロットを送信し、無線受信装置は、チャネル推定部１３０２においてチャネル特性を推定して、干渉キャンセル部１３０３は干渉をキャンセルする。
【００８９】
そして、無線送信装置は、特定ユーザ用に特定ユーザ向け信号を送信し、また、無線ブロードキャスト向け重み付けがされた復調用パイロット信号に続いて無線ブロードキャスト信号を送信する。無線受信装置においては、チャネル推定部１４０１は、干渉となる特定ユーザ向け信号のキャンセル後に、復調用に送信される無線ブロードキャスト信号向け重み付けがなされたパイロット信号から伝送路特性を推定し、復調部１３０４は、推定された伝送路特性に基づいて復調を行う。
【００９０】
このとき、図１１に示すように、復調用パイロット信号は、特定ユーザ向け信号と多重されて伝送されると、伝送効率が高まり、好適である。
【００９１】
また、本実施の形態で述べた非特定ユーザ向けの無線ブロードキャスト信号は、非特定ユーザに限定されるものでなく、特定のグループに対する無線ブロードキャスト信号としても良く、もしくは特定ユーザへの信号として割り当てても良い。
【００９２】
（第２の実施形態）
図１２は本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第１例を示すブロック回路図である。図２に示すように、本実施形態の第１例の無線送信装置は、選択部７０１と、チャネル特性記憶部７０２と、特異値分解部７０３と、チャネル容量最大化電力配分部７０４と、マッピング部７０５と、乗算部７０６と、利得制御部７０７と、列ベクトル選択部７０８と、乗算部７０９と、利得制御部７１１と、電力配分制御部７１２と、加算部７１３と、アンテナ振り分け部７１４と、Ｍ個の送信アンテナ７１５（１）〜７１５（Ｍ）とを備える。
【００９３】
図１２において、本発明の無線送信装置と通信するユーザの数をＬとしている。選択部７０１では各ユーザからの送信要求レート及び過去の平均送信レート等が含まれる受信品質を得て、例えば、プロポーショナル・フェアネス方式等により、次に送信すべきユーザをＬユーザの中から決定する。決定されたユーザの信号のみが後段のマッピング部７０５に入力されると共に、どのユーザが選択されたかを示す信号がチャネル特性記憶部７０２に入力される。
【００９４】
チャネル特性記憶部７０２では各ユーザの過去のチャネル特性が逐次更新・記憶されており、選択されたユーザの最新のチャネル特性が特異値分解部７０３に出力される。送信アンテナ数がＭで、端末等の無線受信装置に設けられる受信アンテナ数をＮとしたとき、記憶されているチャネル特性は［Ｍ×Ｎ］の行列で表される。なお、本実施形態では複信方式がＴＤＤまたは、受信側からのフィードバック情報等で受信端末におけるチャネル特性が得られることを前提とした場合について説明する。
【００９５】
特異値分解部７０３では、入力された［Ｍ×Ｎ］の行列で示されるチャネル特性を特異値分解し、対角成分であるＮ個の特異値がチャネル容量最大化電力配分部７０４に入力される。チャネル容量最大化電力配分部７０４には受信品質信号及び送信要求情報も入力されている。そして、特異値分解部７０３は、入力されたＮ個の特異値と、受信品質信号と、送信要求情報とに基づいて、例えば、Water-fillingアルゴリズムに基づいて空間多重すべきストリーム数Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）と、多重するストリームの電力配分と、総電力とを決定する。
【００９６】
電力の決定方法として、まず、チャネル容量最大化電力配分部７０４は、チャネル特性から信号対雑音比に対する理論的なチャネル容量の式又は換算テーブルを作成する。続いて、作成した式又は換算テーブルを基にユーザが要求している伝送レート、すなわちチャネル容量を達成するのに必要な信号対雑音比を求める。このとき、誤り訂正符合化率を考慮して信号対雑音比を求めるようにしておく。更に、必要な信号対雑音比と、実際の受信信号品質との差分を求め、必要な送信電力（＝総電力）を決定する。続いて、決定された送信電力において、チャネル容量を最大化するようにストリーム毎の電力配分及び変調多値数を決定する。なお、総電力の最大値は装置として送信可能な最大電力である。
【００９７】
マッピング部７０５ではチャネル容量最大化電力配分部７０４からの多重ストリーム数信号に基づき、多重ストリーム数分のマッピングを行う。そして、それぞれのストリームについて、決定された電力配分に基づいた変調多値数が決定され、多値変調信号として複素空間ダイヤグラム上にマッピングされる。マッピングされたストリーム［ｓ＿１、ｓ＿２、…、ｓ＿Ｋ］は乗算部７０６に入力される。
【００９８】
特異値分解部７０３で得られた第１番目〜第Ｋ番目の右特異ベクトル列の転置（［Ｍ×Ｋ］行列）は、チャネル容量最大化電力配分部７０４で決定された電力配分に基づき、利得制御部７０７において、それぞれのベクトル毎に重み付けがなされた後に、乗算部７０６においてストリームと乗ぜられ、要素数ＭのベクトルがＫストリーム分だけ出力される。このベクトルをＫストリーム分加算して、そのまま各アンテナ７１５（１）〜７１５（Ｍ）に振り分ければ、通常の固有ビーム送信となる。本実施形態では、この固有ビームに干渉を与えない無線ブロードキャスト信号を以下のような構成で多重する。
【００９９】
まず、特異値分解部７０３で得られるＭ個の右特異ベクトルのうち、第（Ｍ−Ｎ）＋１列目から第Ｍ列目までの右特異ベクトルと、チャネル容量最大化電力配分部７０４でストリームとして割り当てられなかった（Ｎ−Ｋ）個の右特異ベクトルとが、列ベクトル選択部７０８に入力される。
【０１００】
列ベクトル選択部７０８では入力された合計（Ｍ−Ｋ）個の右特異ベクトルから１つのベクトルを選択して乗算部７０９に出力する。乗算部７０９において、無線ブロードキャスト信号に対してベクトルを乗じ、Ｍ個のアンテナから送信されるようにする。
【０１０１】
列ベクトル選択部７０８における右特異ベクトルの選択方法としては、特に限定されるものではないが、一例としては、ランダム的に抽出する方法等が考えられる。ランダム的に抽出すると、どのユーザも平均的には一定の信号品質を満たせるようになり、好適である。また、他の例として、一定周期ごとに選択する列ベクトルの位置を変更させることも、すべてのユーザの品質を平均的に同じにすることが容易にでき、好適である。
【０１０２】
乗算器７０９から出力された無線ブロードキャスト用信号は、電力配分制御部７１２が指定する電力となるように利得制御部７１１で制御される。電力配分方法としては、チャネル容量最大化電力配分部７０４で決定した総電力Ｐｎが最大電力Ｐｍに満たない場合、Ｐｍ−Ｐｎを無線ブロードキャスト用信号電力として配分するようにする。
【０１０３】
ここで、無線ブロードキャスト信号は選択されたユーザに対しては直交しており、干渉を与えないため、選択されたユーザが必要な伝送レートを確保できる上に、余剰電力を無線ブロードキャスト信号に割り振ることで、空間多重送信が可能となる。
【０１０４】
なお、無線送信装置は図１３に示すように、チャネル容量最大化電力配分部７０４を省略した構成としてもよい。図１３は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第２例を示すブロック回路図である。
【０１０５】
この場合、特異値分解部７０３から特定ユーザ向け信号に乗ずる乗算部７０６に出力される右特異値ベクトルは、送信したいストリーム数分のみとする。このとき、特異値分解部７０３は、大きな特異値に対応するベクトル列を出力すると、伝送特性に優れ、好適である。また、列ベクトル選択部７０８に出力するベクトル列は乗算部７０６に出力しなかった残りのベクトル列とする。
【０１０６】
また、無線送信装置の他の例としては、図１４に示すものも考えられる。図１４は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第３例を示すブロック回路図である。図１４に示すように、特異値分解部７０３から複数の右特異値ベクトルを出力し、固有ビーム生成部９０１にて固有ビームを生成するようにすると、特定ユーザ向け信号に対して送信ダイバーシチ効果を得ることができ、好適である。固有ビーム生成部９０１では、入力されたベクトル列を特異値分解し、送信したいストリーム数に対応する右特異値ベクトルを固有ビームとして出力すればよい。
【０１０７】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第１例を示すブロック回路図を示す図であり、選択されたユーザが自分宛ての信号を受信する場合（自装置が特定ユーザ向け信号を受信する場合）の構成を示す。
【０１０８】
図１５に示すように、本実施形態の第１例の無線受信装置は、Ｎ個の受信アンテナ１００１（１）〜１００１（Ｎ）と、チャネル推定部１００２と、特異値分解部１００３と、Ｎ個の乗算部１００４（１）〜１００４（Ｎ）と、加算部１００５、復調部１００６を備える。なお、選択されたユーザの受信方法は通常の固有ビーム伝送の場合と同じである。
【０１０９】
チャネル推定部１００２において［Ｍ×Ｎ］のチャネル特性行列を得る。なお、チャネル特性を容易に推定するために、無線送信装置は、送信信号に既知のパイロット信号を含ませておくと、無線受信装置におけるチャネル推定に好適である。
【０１１０】
図１５に示すような特異値を利用して受信する装置に対しては、図１６に示すような送信フレームフォーマットが適用可能である。図１６は、本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図である。図１６に示すように、無線送信装置は、まず、既知のパイロット信号をオムニ送信し、その後、特定ユーザ向け信号と、パイロット信号及びそれに続く無線ブロードキャスト信号とを、多重して送信する。なお、特定ユーザ向け信号は固有ビーム送信、パイロット信号はオムニ送信で送信する。
【０１１１】
チャネル推定部１００２は、Ｎ個のアンテナ１００１（１）〜１００１（Ｎ）で受信した受信信号に対してチャネル推定を行う。特異値分解部１００３は、チャネル推定部１００２から出力されたチャネル特性行列を特異値分解し、送信側で多重されているＫ個の左特異ベクトル列をそれぞれ乗算部１００４（１）〜１００４（Ｎ）に入力する。
【０１１２】
そして、乗算部１００４（１）〜１００４（Ｎ）は、アンテナ１００１（１）〜１００１（Ｎ）から出力された受信信号毎に、特異値分解部１００３から出力された左特異ベクトル列を乗算する。加算部１００５は、ストリームごとに、乗算器１００４（１）〜１００４（Ｎ）からの出力を加算し、復調部１００６においてストリームごとに復調される。ここで、ストリーム多重数Ｋは送信側で決定されるものであるが、受信側にも伝送して共有しておく必要があり、多重送信する前になんらかの形で伝送しておくとよい。
【０１１３】
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図であり、図１８は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第２例を示すブロック回路図である。
【０１１４】
無線送信装置は、図１７に示すように、特定ユーザ向け信号に乗じた右特異値ベクトルによって固有ビーム伝送しているストリームごとにパイロット信号を挿入し、ストリームごとのチャネル特性を推定できるような送信フォーマットを送信すると、図１８に示す無線受信装置のような干渉キャンセラによる受信も可能となる。
【０１１５】
送信信号のフォーマットとしては、特定ユーザに加え、無線ブロードキャスト信号を受信するユーザもチャネル特性を推定できるように、固有ビームによってパイロット信号を送信しておく。特定ユーザはこの固有ビーム伝送パイロット信号によって、ストリームごとのチャネル特性を推定する。
【０１１６】
図１８に示すように、本実施形態の第２例の無線受信装置は、特定ユーザ向け信号を復調するための構成例を示すものであり、Ｎ個の受信アンテナ１３０１（１）〜１３０１（Ｎ）と、チャネル推定部１３０２と、干渉キャンセル部１３０３と、復調部１３０４とを備える。図５に示す無線受信装置と重複する部分については同一の符号を付す。
【０１１７】
干渉キャンセル部としては推定されたチャネル行列の逆行列を乗ずるＺＦ方式や、雑音強調を抑制するＭＭＳＥ方式等がある。もちろん、最尤系列推定方式や連続干渉キャンセル方式（例えばＢＬＡＳＴ）とすると、回路規模は大きくなるものの、より大きなダイバーシチ利得が得られることで特性が改善するため、好適である。
【０１１８】
なお、特定ユーザ以外のユーザである非特定ユーザが、無線ブロードキャスト信号を受信する場合の構成は図５のように示される。図１８の特定ユーザ用との違いは、チャネル推定部１４０１が干渉キャンセル部の後段にも設けられていることである。
【０１１９】
特定ユーザ以外のユーザには、特定ユーザ向け信号が干渉成分となる。そこで、この干渉成分を除去するために、固有ビーム伝送のパイロット信号から、干渉成分のチャネル特性を推定し、これを打ち消すように干渉キャンセル部１３０３を動作させる。続いて、チャネル推定部１４０１は、干渉キャンセル部１３０３を動作させたまま、特定ユーザ向け信号と多重されている無線ブロードキャスト用パイロット信号から、無線ブロードキャスト信号を復調するためのチャネル特性を推定する。このように２つのチャネル特性推定部１３０２、１４０１を有する理由は、干渉成分は固有ビーム伝送されているのに対して、無線ブロードキャスト信号はオムニ伝送されているため、送信元は同じ基地局であっても、受信側で得られるチャネル特性が異なっているためである。
【０１２０】
なお、図１６及び図１７に示される信号フォーマットのように、特定ユーザ向けの無線信号又は無線ブロードキャスト信号のどちらかを受信側でキャンセルするためのパイロット信号と、無線ブロードキャスト信号を復調するためのパイロット信号とを異なる時間で送信するようにしておくと、チャネル特性推定が容易となり好適である。
【０１２１】
また更に、特定ユーザ向けの無線信号又は無線ブロードキャスト信号のどちらかを、受信側でキャンセルするためのパイロット信号を送信している場合には、無線ブロードキャスト信号の送信を中断し、干渉のない状態でチャネル特性を推定できるようにしておくと、精度の高い推定が可能となり好適である。
【０１２２】
システムを運用する場合、選択される特定ユーザは時間的に変更となるため、すべてのユーザが図５に示されるような無線受信装置構成を有しておき、特定ユーザとなった場合のみ、後段のチャネル推定部を停止させるように動作すればよい。また、干渉キャンセル部の動作としては、特定ユーザとなった場合には、それぞれのストリームを分離するように動作させ、無線ブロードキャスト信号の受信ユーザになった場合には、干渉成分である特定ユーザ向け信号をキャンセルするように動作させる。すなわち、特定ユーザ信号が自装置向けか否かに応じて、干渉キャンセル部等の動作を切り替える動作切替手段を設けると好適である。
【０１２３】
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図である。図１９に示すように、無線送信装置は、特定ユーザであることを明示するためのアドレス信号をパイロット信号の前にオムニ送信しておくと、すべてのユーザがアドレス信号を復調して、どちらのユーザとして受信すべきか判定でき、好適である。
【０１２４】
なお、特定ユーザでないユーザは、必ずしも複数のアンテナを用いなくても、一本のアンテナだけとし、所定の信号対干渉比（無線ブロードキャスト信号電力対特定ユーザ信号比）が得られる場合のみ無線ブロードキャスト信号を受信することも可能である。
【０１２５】
また、無線ブロードキャスト信号に割り当てられる電力は、小さいと想定されるため、誤り訂正能力の高い誤り訂正符合化を実施しておくと好適である。例えば、Ｒａｐｔｏｒ符合やＬＴ符合等を適用することも考えられる。
【０１２６】
更に、無線ブロードキャスト信号を時空間ブロック符合化（ＳＴＢＣ：Space Time Block Coding）して送信することで送信ダイバーシチ効果を高めることも可能となる。図２０は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第４例を示すブロック回路図である。図１２に示す無線送信装置と重複する部分には同一の符号を付す。
【０１２７】
図２０に示すように、本実施形態の第４例の無線送信装置は、図１２に示す本実施形態の第１例の無線送信装置の構成に加え、無線ブロードキャスト信号を時空間ブロック符合化するＳＴＢＣ部１６０１と、時空間ブロック符合化された複数のストリームに対して、列ベクトル選択部７０８から出力した複数の列ベクトルを乗ずる乗算部１６０２、１６０３と、乗算部１６０２、１６０３からの出力を加算する加算部１６０４とを更に備える。
【０１２８】
ＳＴＢＣ部１６０１によって分割された２つのストリーム信号それぞれに対して、特定ユーザと直交する合計（Ｍ−Ｋ）個の右特異ベクトルから２つのベクトルを選択して乗算し、乗算結果を加算して後段の利得制御部７１１に入力する。このように、特定ユーザと直交する複数の部分空間を利用してダイバーシチ送信することで、特性が向上する。なお、図２０には２ストリームにＳＴＢＣを行う場合を示しているが、３ストリーム以上の場合にも、選択する右特異ベクトルの数を増やし、乗算部の個数を増やせば同様に対応できる。
【０１２９】
図２１は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第３例を示すブロック回路図であり、図２０に示すＳＴＢＣ送信を行う本実施形態の第４例の無線送信装置に対応する無線受信装置は概略構成を示すものである。図２１において、図５に示す無線受信装置と重複する部分については同一の符号を付す。
【０１３０】
図２１に示すように、本実施形態の第３例の無線受信装置は、図５に示す無線受信装置の構成に加え、干渉キャンセル部１３０３の後段に設けられるＳＴＢＣ復号部１７０１を更に備える。
【０１３１】
干渉キャンセル部１３０３は、１ストリーム送信の場合と同様に特定ユーザ向けの干渉信号をキャンセルした信号をＳＴＢＣ復号部１７０１に出力し、ＳＴＢＣ復号部１７０１では受信アンテナ数１のＳＴＢＣ復号と同様に動作させ、シングルストリーム化した信号を後段の復調部１３０４で復調する。ＳＴＢＣの復号にはチャネル特性が必要であるため、キャンセル後のチャネル特性を得るためにチャネル推定部１４０１が設けられている。
【０１３２】
図２２は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第４例を示すブロック回路図である。送信側を差動型ＳＴＢＣとしておくと、復調においてチャネル特性が不要であるため、図２２に示すように簡易な装置構成、すなわち、図２１に示すチャネル推定部１４０１が不要となる。
【０１３３】
また、別の受信方法として図２３に示す無線受信装置構成も考えられる。図２３は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第５例を示すブロック回路図である。干渉が含まれる受信信号を通常のＳＴＢＣ復調と同様の処理を行う。具体的には、ブロック単位で受信した信号を行列化する。以下では２×２のＳＴＢＣ符号を用いた場合の例を示す。なお、詳細は公知文献（「Introduction to Space-Time Wireless Communications」, Arogyaswami Paulraj, Rohit Nabar, Dhananjay Gore, Cambridge University Press P92-P94）等を参照されたい。
【０１３４】
時刻「０」で受信した信号をｙ（０）、時刻「１」で受信した信号をｙ（１）として、次の（１）式のような行列を作成する。ただし、ｙ＊（１）はｙの複素共役転置を示す。
【０１３５】
【数１】
2006254235.tif 000003
【０１３６】
チャネル特性行列をＨとし、送信アンテナ数３、受信アンテナ数２としたとき、時刻「０」及び時刻「１」でチャネル行列が不変であり、次の（２）式のとおりであるとすると、受信信号ベクトルＹは（３）式のとおり表される（式変形省略）。
【０１３７】
【数２】
2006254235.tif 000004
【０１３８】
【数３】
2006254235.tif 000005
【０１３９】
ここで、ｘ（０）、ｘ（１）は時刻「０」、「１」における特定ユーザ向け信号であり、ｓ（０）、ｓ（１）は時刻「０」、「１」における不特定ユーザ向けのＳＴＢＣ信号である。
【０１４０】
上記（３）式において、次の（４）式とした場合に、更に式変形を行うと、次の（５）式のように表される。
【０１４１】
【数４】
2006254235.tif 000006
【０１４２】
【数５】
2006254235.tif 000007
【０１４３】
上記の（５）式に対して、特定ユーザ向けの信号を除去するために、次の（６）式のような射影演算子を用いたウェイトを乗ずると、（７）式となる。
【０１４４】
【数６】
2006254235.tif 000008
【０１４５】
【数７】
2006254235.tif 000009
【０１４６】
このようにして、不特定ユーザ向けのＳＴＢＣ信号を復調することが可能となる。すなわち、ＳＴＢＣプロセス部２５０１において、受信信号を（１）式のように、時刻「０」及び時刻「１」で受信した信号を行列化した後に、チャネル推定部１３０２で推定したチャネル行列を利用して、（５）式のような演算を行う。
【０１４７】
演算結果を直交射影化部２５０２にて（６）式の射影演算子を乗じ、乗算結果を復調部１３０４にて復調する。復調部ではチャネル推定部１４０１では、チャネル推定部１３０２で得られたチャネル特性に対し、ＳＴＢＣプロセス部及び干渉除去部で施した受信処理を考慮した推定したチャネル特性を利用して復調する。
【０１４８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、無線ブロードキャスト信号の例を中心に説明する。ここで、無線ブロードキャスト信号の例としては、受信が必須でなく任意なものとすると、無線通信システムの利便性向上につながり、好適である。例えば、複数の周波数チャネルでネットワークを運用している場合に、それぞれの周波数チャネルのトラヒック状況をブロードキャストしておけば、各ユーザはトラヒックの状況に応じて周波数チャネルを切り替えたりすることができ、周波数の有効利用につながる。
【０１４９】
また、例えば、広告をブロードキャストすれば、任意のユーザが受信することで、ネットワーク運営の商用的な価値が向上する。ユーザとしても、電池の消耗を避けたい場合には無線ブロードキャスト信号は受信しないように設定することも可能である。
【０１５０】
更にまた、テレビ放送で用いられている電子番組表のようなデータをブロードキャストしておけば、ネットワークでサービスしている内容を常に把握でき、スムーズなサービス選択が可能となるため、利便性が向上する。
【０１５１】
また、アドホックモードのように基地局やアクセスポイントを介さずに、直接端末同士で通信する場合の補助情報として有益なデータを、無線ブロードキャスト信号に含めて送信することも好適である。各端末では、アクセスポイントから送信されている別の端末宛て信号の自端末における平均受信電界強度を測定し、端末名及び平均受信電界強度をアクセスポイントに送信する。
【０１５２】
アクセスポイントでは各端末から集まった測定データを図２４のような表にまとめて、無線ブロードキャスト信号として送信する。図２４は、本発明の第３の実施形態に係る端末名と平均受信電界強度の関係を示す表の一例を示す図であり、受信電界強度を０〜９までに分割し、最大受信電界強度を９とした場合の例を示す。受信電界強度にはある程度の双対性があるため、受信端末と測定端末とを交換させた場合もほぼ同程度の値となるように記載している。
【０１５３】
図２５は、本発明の第３の実施形態に係る通信システムの概略構成の一例を示す図であり、図２４のような測定結果が得られている場合の例を示すものである。基地局の一例であるアクセスポイント（ＡＰ）１９０１は、この受信電界強度の一覧表を取得することにより、例えば、アクセスポイントから端末Ａ１９０２に送信している場合に、端末Ｂ１９０３及び端末Ｃ１９０４では所定以下の受信電界強度しかないということがわかる。すなわち、端末Ｂと端末Ｃは共に端末Ａから遠い距離にあることが類推できる。
【０１５４】
また、アクセスポイント１９０１から端末Ｃ１９０４に送信するとき、端末Ｂ１９０３においては高受信電界強度であり、アクセスポイントから端末Ｂ１９０３に送信するときにも、端末Ｃ１９０４においては高受信電界強度であることがわかり、端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４とが近い距離にあることが類推できる。
【０１５５】
今、端末Ｂ１９０３及び端末Ｃ１９０４が、通信待ちの状態であるとする。通常のインフラストラクチャ型通信であれば、チャネルが空いたときに端末Ｂ１９０３がアクセスポイント１９０１にデータを送信し、また、次にチャネルが空いたときにアクセスポイント１９０２から端末Ｃ１９０４にデータを送信する。しかし、アドホック型通信においては、直接通信可能であれば、アクセスポイントを介さずに端末Ｂ１９０３が端末Ｃ１９０４に直接信号を送信できるため、この方式を利用する。
【０１５６】
すなわち、端末Ｂ１９０３では図２４のような測定結果が得られているため、アクセスポイント１９０１から端末Ａ１９０２に送信する時間中に、端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４とが直接通信しても、お互いの通信に与える干渉量は少ないものと判断し、この時間中に端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４が直接通信を実施する。
【０１５７】
すなわち、物理的な位置の多様性を利用し、インフラストラクチャ型通信とアドホック型通信を空間多重させていることとなる。この場合、端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４の直接通信によって端末Ａ１９０２に干渉を与えないよう、最小限の信号電力で通信を行う必要がある。
【０１５８】
また更に、端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４とが通信を行う場合、これらの端末は、端末Ａ１９０２に干渉を与えないよう、指向性を持たせて送信することも好適である。そのために、各端末では、別の端末宛て信号の自端末における平均受信電界強度を測定する際、アンテナ毎の受信電界強度を測定し、他端末の大まかな方向を把握しておくようにしておき、アドホック型通信を行う際に、対象となる端末の方向にのみ指向性を向けて送信すると、端末Ａ１９０２に対する干渉を軽減でき、好適である。
【０１５９】
なお、他端末の方向を把握する方法としてはアンテナ毎の受信電界強度測定を用いる方法に限らず、従来技術として公知である、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法、最大エントロピー法、線形予測法、最小ノルム法、ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴなどを用いるとより高精度に推定することができ、好適である。
【０１６０】
図２５にアクセスポイント１９０１、端末Ａ１９０２、端末Ｂ１９０３、端末Ｃ１９０４の位置関係の概略を示している。アクセスポイント１９０１と端末Ａ１９０２が通信する場合、点線１９０５のような指向性が形成され、端末Ａ１９０２及び端末Ｂ１９０３での受信電界強度は小さいと想定される。
【０１６１】
一方でアクセスポイント１９０１と端末Ｂ１９０３とが通信している場合、点線１９０７のような指向性が形成され、端末Ｃ１９０４における受信電界強度は大きいと想定される。また、端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４とが逆になった場合にも同様である。このような場合、アクセスポイント１９０１が端末Ａ１９０２と通信している間に端末Ｂ１９０３と端末Ｃ１９０４が通信を行っても、互いに与える干渉は小さく、空間多重が可能となると考えられる。
【０１６２】
図２６は、本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の一例を示すブロック回路図である。図２６は、図１８に示す無線受信装置の構成に加え、アンテナ毎電力測定部２００１と、アドレス取得部２００２と、対応付け部２００３を更に備える。
【０１６３】
アクセスポイント１９０１から、他端末に対して送信している時の自端末における受信電界強度をアンテナ毎電力測定部２００１で測定する。なお、他端末からアクセスポイント１９０１に対して送信している時の自端末における受信電界強度も測定すると好適である。
【０１６４】
アドレス取得部２００２では、通信対象となっている他端末のアドレスを取得し、対応付け部２００３で、他端末のアドレスと測定値との対応付けをする。すなわち、端末に対するアンテナ毎の受信電界強度を表にする。そして、まとめられた表をアクセスポイントにフィードバックし、アクセスポイントでは図２４に示されるような表に変換してまとめる。
【０１６５】
更に、過去のアドホック型通信による成功頻度等もアクセスポイントに送信し、アクセスポイントが集計して表にまとめておけば、複数ホップ以上のマルチホップ通信とインフラストラクチャ型通信の空間多重も原理的には可能となる。
【０１６６】
このように物理的な位置の多様性を利用した空間多重を実施する場合には、端末の移動が比較的遅いことを前提としており、平均受信電界強度の時間的変動も考慮し、時間的変動が大きい場合には表の値を空欄にしておくなどとしておくと好適である。
【０１６７】
このような本発明の第１ないし第３の実施形態によれば、特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、特定ユーザに対する信号に無線ブロードキャスト信号を空間多重することで、周波数利用効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明の無線送信装置及び無線受信装置は、特定ユーザに対する信号品質を劣化させることなく、周波数利用効率を向上させることが可能な効果を有し、空間分割多元接続方式の無線システム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概略構成の第１例を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第１例を示すブロック回路図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置のアンテナ指向性の一例を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第２例を示すブロック回路図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の一例を示すブロック回路図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの他の例を示す図
【図８】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第３例を示すブロック回路図
【図９】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第３例におけるアンテナ指向性を示す図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置の第４例を示すブロック回路図
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第１例を示すブロック回路図
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第２例を示すブロック回路図
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第３例を示すブロック回路図
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第１例を示すブロック回路図
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第２例を示すブロック回路図
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る送信フレームフォーマットの一例を示す図
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の第４例を示すブロック回路図
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第３例を示すブロック回路図
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第４例を示すブロック回路図
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の第５例を示すブロック回路図
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る端末名と平均受信電界強度の関係を示す表の一例を示す図
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの概略構成の一例を示す図
【図２６】本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の一例を示すブロック回路図
【符号の説明】
【０１７０】
１０１  基地局
１０２、１０３、１０４  端末
２０１  選択部
２０２  空間多重化処理部
２０３  アンテナ
４０１  アンテナ
４０２  空間多重化処理部
４０３  重み付けベクトル発生部
５０１  切替え部
５０２  チャネル特性推定部
５０３  容量最大化部
５０４  ヌル形成部
６０１  端末毎チャネル特性記憶部
７０１  選択部
７０２  チャネル特性推定部
７０３  特異値分解部
７０４  チャネル容量最大化電力配分部
７０５  マッピング部
７０６  乗算部
７０７  利得制御部
７０８  列ベクトル選択部
７０９  乗算部
７１１  利得制御部
７１２  電力配分決定部
７１３  加算部
７１４  アンテナ振り分け部
７１５  アンテナ
９０１  受信アンテナ
１００１  アンテナ
１００２  チャネル特性推定部
１００３  特異値分解部
１００４  乗算部
１００５  加算部
１００６  復調部
１３０１  アンテナ
１３０２  チャネル特性推定部
１３０３  干渉キャンセル部
１３０４  復調部
１４０１  チャネル特性推定部
１６０１  時空間ブロック符合化部
１６０２、１６０３  乗算部
１６０４  加算部
１７０１  時空間ブロック復号化部
１９０１  アクセスポイント
１９０２  端末Ａ
１９０３  端末Ｂ
１９０４  端末Ｃ
２００１  アンテナ毎電力測定部
２００２  アドレス取得部
２００３  対応付け手段
２５０１  ＳＴＢＣプロセス部
２５０２  直交射影化部
【図１】
2006254235.tif 000010
【図２】
2006254235.tif 000011
【図３】
2006254235.tif 000012
【図４】
2006254235.tif 000013
【図５】
2006254235.tif 000014
【図６】
2006254235.tif 000015
【図７】
2006254235.tif 000016
【図８】
2006254235.tif 000017
【図９】
2006254235.tif 000018
【図１０】
2006254235.tif 000019
【図１１】
2006254235.tif 000020
【図１２】
2006254235.tif 000021
【図１３】
2006254235.tif 000022
【図１４】
2006254235.tif 000023
【図１５】
2006254235.tif 000024
【図１６】
2006254235.tif 000025
【図１７】
2006254235.tif 000026
【図１８】
2006254235.tif 000027
【図１９】
2006254235.tif 000028
【図２０】
2006254235.tif 000029
【図２１】
2006254235.tif 000030
【図２２】
2006254235.tif 000031
【図２３】
2006254235.tif 000032
【図２４】
2006254235.tif 000033
【図２５】
2006254235.tif 000034
【図２６】
2006254235.tif 000035