(57)【要約】【課題】受信局における各送信局からの受信電力差に起因する通信品質の低下防止に寄与すると共に受信局から送信局へ受信状態を報告する情報量の削減を図る。【解決手段】ＭＩＭＯ受信機２は、ＭＩＭＯ送信機１の送信アンテナ間の受信電力差を測定する測定部２３と、受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報をＭＩＭＯ送信機１へ送信する制御情報送信部２５、を有し、ＭＩＭＯ送信機１は、ＭＩＭＯ受信機２へ送信する送信データをＭＩＭＯ送信機１間で交換する送信機間通信部１５と、ＭＩＭＯ受信機２からプリコーディング制御情報を受信する制御情報受信部１３と、受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するプリコーディング部１１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムにおいて、
前記受信機は、
前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定する測定部と、
前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信する制御情報送信部と、を有し、
前記送信機は、
前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換する送信機間通信部と、
前記受信機から前記プリコーディング制御情報を受信する制御情報受信部と、
前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するプリコーディング部と、を有する、
ことを特徴とするＭＩＭＯシステム。
【請求項２】
前記プリコーディング制御情報は、前記受信電力差の区分に基づくものであることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯシステム。
【請求項３】
送信機間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、一の送信機の各送信アンテナのＭＩＭＯ通信データに対し、該一の送信機の送信データと、該一の送信機とは異なる送信機の送信データとを混合させるものである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＩＭＯシステム。
【請求項４】
送信機間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、該送信機間の受信電力差の大きさに応じて、前記一の送信機の送信データと該一の送信機とは異なる送信機の送信データとの混合の割合が異なる、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＩＭＯシステム。
【請求項５】
同一送信機の送信アンテナ間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、一の送信機の各送信アンテナのＭＩＭＯ通信データに対し、該一の送信機の複数の送信データを混合させるものである、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のＭＩＭＯシステム。
【請求項６】
複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯ通信方法であって、
前記受信機が、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定するステップと、
前記受信機が、前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信するステップと、
前記送信機が、前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換するステップと、
前記送信機が、前記受信機から前記プリコーディング制御情報を受信するステップと、
前記送信機が、前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するステップと、
を含むことを特徴とするＭＩＭＯ通信方法。
【請求項７】
複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムの前記受信機において、
前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定する測定部と、
前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信する制御情報送信部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項８】
複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムの前記送信機において、
前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換する送信機間通信部と、
前記受信機から、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を受信する制御情報受信部と、
前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するプリコーディング部と、
を備えたことを特徴とする送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯシステム、ＭＩＭＯ通信方法、受信機及び送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output：多入力多出力）システムは、複数の送信アンテナを用いて同時刻に同一周波数で複数の信号系列を送信し、該送信された信号が伝搬路上で混合された信号を複数の受信アンテナで受信して元の信号系列を分離することにより、周波数利用効率や通信の信頼性を向上させることができることから注目されている。また、非特許文献１には、セルラーシステムにおいて、複数の基地局（送信局）が連携して移動局（受信局）とのＭＩＭＯ通信を行う送信局連携ＭＩＭＯ通信技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】坂口啓、“基地局連携MIMO空間周波数共用”、電子情報通信学会技術研究報告、SR2007-103、2008年3月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の送信局連携ＭＩＭＯ通信技術では、各送信局と受信局間の距離差などによって受信局における各送信局からの受信電力に差が生じると、その受信電力差が通信品質の低下の一要因になり得る。
【０００５】
他方、送信局が送信データに対して受信局の受信状態（受信電力など）に基づいたプリコーディング（Precoding）を行う場合、受信局の受信状態の変化が頻発すると、受信局から送信局へ受信状態を報告する情報量が増大し、周波数利用効率の低下の一要因になり得る。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、受信局における各送信局からの受信電力差に起因する通信品質の低下の防止に寄与すると共に、受信局から送信局へ受信状態を報告する情報量の削減を図ることのできる、ＭＩＭＯシステム、ＭＩＭＯ通信方法、受信機及び送信機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るＭＩＭＯシステムは、複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムにおいて、前記受信機は、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定する測定部と、前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信する制御情報送信部と、を有し、前記送信機は、前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換する送信機間通信部と、前記受信機から前記プリコーディング制御情報を受信する制御情報受信部と、前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するプリコーディング部と、を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、前記プリコーディング制御情報は、前記受信電力差の区分に基づくものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、送信機間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、一の送信機の各送信アンテナのＭＩＭＯ通信データに対し、該一の送信機の送信データと、該一の送信機とは異なる送信機の送信データとを混合させるものである、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、送信機間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、該送信機間の受信電力差の大きさに応じて、前記一の送信機の送信データと該一の送信機とは異なる送信機の送信データとの混合の割合が異なる、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るＭＩＭＯシステムにおいて、同一送信機の送信アンテナ間の受信電力差が規定値以上である場合の前記プリコーディング行列は、一の送信機の各送信アンテナのＭＩＭＯ通信データに対し、該一の送信機の複数の送信データを混合させるものである、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るＭＩＭＯ通信方法は、複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯ通信方法であって、前記受信機が、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定するステップと、前記受信機が、前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信するステップと、前記送信機が、前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換するステップと、前記送信機が、前記受信機から前記プリコーディング制御情報を受信するステップと、前記送信機が、前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る受信機は、複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムの前記受信機において、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差を測定する測定部と、前記受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を前記送信機へ送信する制御情報送信部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る送信機は、複数の送信機が一の受信機とのＭＩＭＯ通信を連携して行うＭＩＭＯシステムの前記送信機において、前記受信機へ送信する送信データを前記送信機間で交換する送信機間通信部と、前記受信機から、前記送信機の送信アンテナ間の受信電力差に基づいたプリコーディング制御情報を受信する制御情報受信部と、前記受信したプリコーディング制御情報に基づいたプリコーディング行列を用いて前記交換した送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成するプリコーディング部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受信局における各送信局からの受信電力差に起因する通信品質の低下の防止に寄与すると共に、受信局から送信局へ受信状態を報告する情報量の削減を図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】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯシステムの各装置構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。
【図４】本発明の実施例２に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯシステムの各装置構成を示すブロック図である。図２は、同実施形態に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。
【００１８】
図２において、ＭＩＭＯシステムは複数（図２の例では２台）のＭＩＭＯ送信機１と一のＭＩＭＯ受信機２を有し、複数のＭＩＭＯ送信機１がＭＩＭＯ受信機２とのＭＩＭＯ通信を連携して行う。ＭＩＭＯ送信機１は、複数（図２の例では２本）の送信アンテナ（Ｔｘ１とＴｘ２、又は、Ｔｘ３とＴｘ４）を有する。ＭＩＭＯ受信機２は、複数（図２の例では４本）の受信アンテナ（Ｒｘ１〜４）を有する。
【００１９】
図１において、ＭＩＭＯ送信機１は、プリコーディング部１１と送信部１２と制御情報受信部１３とプリコーディング行列記憶部１４と送信機間通信部１５を有する。プリコーディング部１１は、プリコーディング行列Ｃを用いて送信データのプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データを生成する。プリコーディング部１１は、生成したＭＩＭＯ通信データを送信部１２へ出力する。送信部１２は、プリコーディング部１１から受け取ったＭＩＭＯ通信データを複数の送信アンテナから送信する。送信部１２は、各送信アンテナから各パイロット信号を送信する。各送信アンテナから送信される各パイロット信号は、ＭＩＭＯ受信機２との間で既知の信号である。
【００２０】
制御情報受信部１３は、ＭＩＭＯ受信機２から制御情報を受信する。この制御情報は、プリコーディング行列インデックスＡを有する。プリコーディング行列インデックスＡは、プリコーディング行列Ｃを特定する情報である。制御情報受信部１３は、ＭＩＭＯ受信機２から受信したプリコーディング行列インデックスＡをプリコーディング部１１へ出力する。プリコーディング行列記憶部１４は、プリコーディング行列インデックスＡに対応する所定のプリコーディング行列Ｃを記憶する。
【００２１】
送信機間通信部１５は、ＭＩＭＯ受信機２とのＭＩＭＯ通信を連携して行う相手（連携相手）のＭＩＭＯ送信機１との間で、ＭＩＭＯ受信機２へ送信する送信データを交換する。送信機間通信部１５は、連携相手のＭＩＭＯ送信機１から受信した送信データをプリコーディング部１１へ出力する。
【００２２】
プリコーディング部１１は、制御情報受信部１３から受け取ったプリコーディング行列インデックスＡに対応するプリコーディング行列Ｃをプリコーディング行列記憶部１４から取得し、該取得したプリコーディング行列Ｃを用いて、連携相手のＭＩＭＯ送信機１との間で交換した送信データのプリコーディングを行う。ここで、連携相手のＭＩＭＯ送信機１との間で交換した送信データとは、自ＭＩＭＯ送信機１自身の送信データと、連携相手のＭＩＭＯ送信機１から受信した送信データとを指す。なお、プリコーディング部１１は、プリコーディング行列インデックスＡが未取得の場合には、プリコーディング行列Ｃの初期値を用いる。プリコーディング行列Ｃの初期値には、単位行列を用いることができる。
【００２３】
ＭＩＭＯ受信機２は、受信部２１と受信処理部２２と測定部２３とプリコーディング制御部２４と制御情報送信部２５とプリコーディング行列インデックス記憶部２６を有する。受信部２１は、複数のＭＩＭＯ送信機１の複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する。受信処理部２２は、受信部２１の受信信号に対してＭＩＭＯ受信処理を行い、受信データを取得する。
【００２４】
測定部２３は、受信部２１の受信信号のうち受信パイロット信号を用いて、各ＭＩＭＯ送信機１の各送信アンテナからの受信電力を測定する。そして、測定部２３は、ＭＩＭＯ送信機１の送信アンテナ間の受信電力差を計算する。具体的には、測定部２３は、ＭＩＭＯ送信機間の受信電力差と、同一ＭＩＭＯ送信機の送信アンテナ間の受信電力差とを計算する。ＭＩＭＯ送信機間の受信電力差は、同一ＭＩＭＯ送信機の各送信アンテナからの受信電力の平均値を計算し、該受信電力平均値を用いて２つのＭＩＭＯ送信機１の受信電力平均値の差として求める。測定部２３は、測定結果の各受信電力差をプリコーディング制御部２４へ通知する。
【００２５】
プリコーディング制御部２４は、測定部２３から通知された受信電力差に基づいたプリコーディング行列インデックスＡを制御情報送信部２５へ出力する。具体的には、プリコーディング制御部２４は、測定部２３から通知された各受信電力差を閾値（規定値）により区分判定し、該判定結果の区分に基づいてプリコーディング行列インデックス記憶部２６から一のプリコーディング行列インデックスＡを取得し、該取得した一のプリコーディング行列インデックスＡを制御情報送信部２５へ出力する。
【００２６】
プリコーディング行列記憶部１４は、受信電力差の区分に対応する所定のプリコーディング行列インデックスＡを記憶する。制御情報送信部２５は、プリコーディング制御部２４から受け取ったプリコーディング行列インデックスＡをＭＩＭＯ送信機１へ送信する。
【００２７】
次に、本実施形態に係るプリコーディング処理について、実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３は、本発明の実施例１に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。実施例１では、図３に示すように、セルラーシステムにおいて、２台の移動局＃１，＃２（ＭＩＭＯ送信機）＿１が連携して１台の基地局（ＭＩＭＯ受信機）＿２とのＭＩＭＯ通信を行う。
【００２９】
移動局＃１＿１は、２本の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２から各ＭＩＭＯ通信データを送信する。移動局＃２＿１は、２本の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４から各ＭＩＭＯ通信データを送信する。基地局＿２は、移動局＃１，＃２＿１の合計４本の送信アンテナＴｘ１〜４からそれぞれ送信された信号が伝搬路上で混合された信号を４本の受信アンテナＲｘ１〜４で受信する。
【００３０】
初めに、移動局＃１，＃２＿１は、それぞれ自身の送信データのみを基地局２へ送信する。本実施例１では、移動局＃１＿１の送信データをｓ１，ｓ２と表し、移動局＃２＿１の送信データをｓ３，ｓ４と表す。従って、移動局＃１＿１は自身の送信データｓ１，ｓ２のみをプリコーディング行列Ｃでプリコーディングし、ＭＩＭＯ通信データｓ１’，ｓ２’を生成する。移動局＃２＿１は自身の送信データｓ３，ｓ４のみをプリコーディング行列Ｃでプリコーディングし、ＭＩＭＯ通信データｓ３’，ｓ４’を生成する。この初期の送信データのプリコーディングには、プリコーディング行列Ｃの初期値として２行２列の単位行列Ｉを用いる。初期のＭＩＭＯ通信データｓ１’，ｓ２’，ｓ３’，ｓ４’は（１）式で算出される。
【００３１】
【数１】
2011082823.tif 000003
【００３２】
ＭＩＭＯ通信データｓ１’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ２’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ２から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ３’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ４’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ４から送信される。
【００３３】
次いで、移動局＃１，＃２＿１は互いの送信データを交換する。具体的には、移動局＃１＿１は自身の送信データｓ１，ｓ２を移動局＃２＿１へ送信し、移動局＃２＿１は自身の送信データｓ３，ｓ４を移動局＃１＿１へ送信する。これにより、移動局＃１，＃２＿１は、送信データｓ１〜４を共有する。
【００３４】
一方、基地局２は、移動局＃１，＃２＿１から送信された信号を受信し、該受信信号のうち受信パイロット信号を用いて各送信アンテナＴｘ１〜４からの受信電力を測定する。パイロット信号としては、各送信アンテナＴｘ１〜４に対応する既知信号が移動局＃１，＃２＿１と基地局２間で共有されている。そして、基地局２は、移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差と、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差と、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差とを計算する。
【００３５】
次いで、基地局２は、該計算結果の各受信電力差を閾値により区分判定し、該判定結果の区分に基づいて一のプリコーディング行列インデックスＡを選択する。次いで、基地局２は、該選択結果のプリコーディング行列インデックスＡを移動局＃１，＃２＿１へ送信する。
【００３６】
移動局＃１，＃２＿１は、基地局２からプリコーディング行列インデックスＡを受信すると、該プリコーディング行列インデックスＡに対応するプリコーディング行列Ｃを用いて送信データｓ１〜４のプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜４’を生成する。このＭＩＭＯ通信データｓ１’〜４’は（２）式で算出される。
【００３７】
【数２】
2011082823.tif 000004
【００３８】
ＭＩＭＯ通信データｓ１’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ２’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ２から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ３’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ４’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ４から送信される。
【００３９】
次に、本実施例１に係るプリコーディング行列Ｃの具体例を説明する。
【００４０】
本実施例１では、移動局間の受信電力差の区分判定用に２つの閾値Ｔ１，Ｔ２を設ける。但し、Ｔ１＜Ｔ２とする。又、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差の区分判定用に１つの閾値Ｔ３を設ける。
【００４１】
（１）移動局間の受信電力差＜Ｔ１、且つ、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差＜Ｔ３の場合。
移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ１未満であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ３未満であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ３未満である場合、プリコーディング行列Ｃは４行４列の単位行列とする。
【００４２】
（２）移動局間の受信電力差＜Ｔ１、且つ、いずれかの同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差≧Ｔ３の場合。
移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ１未満であり、且つ、「移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ３以上である、又は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ３以上である」場合、プリコーディング行列Ｃは（３）式とする。
【００４３】
【数３】
2011082823.tif 000005
【００４４】
この（３）式のプリコーディング行列Ｃによれば、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。例えば、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間、又は送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間において、見通しの有無に差がある場合や、アンテナ利得が異なる場合に、該送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００４５】
（３）Ｔ１≦移動局間の受信電力差＜Ｔ２、且つ、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差＜Ｔ３の場合。
移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ１以上Ｔ２未満であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ３未満であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ３未満である場合、プリコーディング行列Ｃは（４）式又は（５）式とする。（４）式、（５）式はいずれを用いてもよい。
【００４６】
【数４】
2011082823.tif 000006
【００４７】
【数５】
2011082823.tif 000007
【００４８】
この（４）式又は（５）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差を緩和させることができる。
【００４９】
（４）Ｔ１≦移動局間の受信電力差＜Ｔ２、且つ、いずれかの同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差≧Ｔ３の場合。
移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ１以上Ｔ２未満であり、且つ、「移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ３以上である、又は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ３以上である」場合、プリコーディング行列Ｃは（６）式とする。
【００５０】
【数６】
2011082823.tif 000008
【００５１】
この（６）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差および同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００５２】
（５）Ｔ２≦移動局間の受信電力差の場合。
この場合は、移動局間の受信電力の大小関係によって、プリコーディング行列Ｃを使い分ける。
（５−１）移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ２以上であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からの受信電力が移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４からの受信電力よりも大きい場合、プリコーディング行列Ｃは（７）式とする。
【００５３】
【数７】
2011082823.tif 000009
【００５４】
（５−２）移動局＃１，＃２＿１間の受信電力差が閾値Ｔ２以上であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４からの受信電力が移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からの受信電力よりも大きい場合、プリコーディング行列Ｃは（８）式とする。
【００５５】
【数８】
2011082823.tif 000010
【００５６】
この（７）式又は（８）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差をより一層軽減させるとともに、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００５７】
本実施例１によれば、受信電力差を緩和することができるので、受信電力差に起因する通信品質の低下の防止に寄与することが可能になる。また、受信電力差の区分の判定結果が変化したときにのみ、基地局２から移動局＃１，＃２＿１への報告が発生することから、基地局２から移動局＃１，＃２＿１へ受信状態を報告する情報量の削減を図ることができる。特に、基地局２における複数の移動局＃１，＃２＿１からの受信電力差がそれほど大きくなく、受信電力の大小関係が頻繁に入れ替わる場合には、変動する受信電力の情報を基地局２から移動局＃１，＃２＿１へ頻繁に報告しなくてもよいので、大きな効果が得られる。
【００５８】
なお、（３）式から（８）式にプリコーディング行列Ｃを示したが、従来技術のプリコーディング行列を同じ形で表現すると、４行４列の単位行列となる。（３）式から（８）式と４行４列の単位行列を比較するために、（３）式から（８）式を（２）式のＣに代入すると、ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜４’は、送信データｓ１〜４の複数の要素の線形和となるのに対して、４行４列の単位行列を（２）式のＣに代入した場合は、ｓ１’＝ｓ１，ｓ２’＝ｓ２，ｓ３’＝ｓ３，ｓ４’＝ｓ４となる。ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜４’が異なる移動局、異なる送信アンテナから送信されることを考えると、従来技術では送信データｓ１〜４のうち、基地局における受信状態のよくない送信アンテナから送信されたものは正しく受信されない可能性があるのに対して、本実施例１では空間ダイバーシチ効果により正しく受信できる可能性が高くなる。
【実施例２】
【００５９】
図４は、本発明の実施例２に係るＭＩＭＯシステムの全体構成を示す概念図である。実施例２では、図４に示すように、セルラーシステムにおいて、３台の移動局＃１，＃２，＃３（ＭＩＭＯ送信機）＿１が連携して１台の基地局（ＭＩＭＯ受信機）＿２とのＭＩＭＯ通信を行う。
【００６０】
移動局＃１＿１は、２本の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２から各ＭＩＭＯ通信データを送信する。移動局＃２＿１は、２本の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４から各ＭＩＭＯ通信データを送信する。移動局＃３＿１は、２本の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６から各ＭＩＭＯ通信データを送信する。基地局＿２は、移動局＃１，＃２，＃３＿１の合計６本の送信アンテナＴｘ１〜６からそれぞれ送信された信号が伝搬路上で混合された信号を６本の受信アンテナＲｘ１〜６で受信する。
【００６１】
本実施例２は、連携する移動局数が実施例１よりも増えた（２台から３台に）例であり、プリコーディング手順自体は上述の実施例１と同様である。本実施例２では、移動局＃１＿１の送信データをｓ１，ｓ２と表し、移動局＃２＿１の送信データをｓ３，ｓ４と表し、移動局＃３＿１の送信データをｓ５，ｓ６と表す。移動局＃１，＃２，＃３＿１は、互いの送信データを交換する。これにより、移動局＃１，＃２，＃３＿１は、送信データｓ１〜６を共有する。移動局＃１，＃２，＃３＿１は、プリコーディング行列Ｃを用いて送信データｓ１〜６のプリコーディングを行い、ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜６’を生成する。このＭＩＭＯ通信データｓ１’〜６’は（９）式で算出される。なお、移動局＃１，＃２，＃３＿１は、互いの送信データを交換前の時点では、それぞれ自身の送信データのみを上記（１）式と同様に２行２列の単位行列Ｉを用いてプリコーディングし、ＭＩＭＯ通信データを生成する。
【００６２】
【数９】
2011082823.tif 000011
【００６３】
ＭＩＭＯ通信データｓ１’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ２’は、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ２から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ３’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ４’は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ４から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ５’は、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５から送信される。ＭＩＭＯ通信データｓ６’は、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ６から送信される。
【００６４】
次に、本実施例２に係るプリコーディング行列Ｃの具体例を説明する。
【００６５】
本実施例２では、移動局間の受信電力差の区分判定用に２つの閾値Ｔ４，Ｔ５を設ける。但し、Ｔ４＜Ｔ５とする。又、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差の区分判定用に１つの閾値Ｔ６を設ける。
【００６６】
（１）移動局間の受信電力差＜Ｔ４、且つ、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差＜Ｔ６の場合。
移動局＃１，＃２，＃３＿１のうち全ての２移動局間の受信電力差が閾値Ｔ４未満であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ６未満であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ６未満であり、且つ、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６間の受信電力差が閾値Ｔ６未満である場合、プリコーディング行列Ｃは６行６列の単位行列とする。
【００６７】
（２）移動局間の受信電力差＜Ｔ４、且つ、いずれかの同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差≧Ｔ６の場合。
移動局＃１，＃２，＃３＿１のうち全ての２移動局間の受信電力差が閾値Ｔ４未満であり、且つ、「移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である、又は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である、又は、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である」場合、プリコーディング行列Ｃは（１０）式とする。
【００６８】
【数１０】
2011082823.tif 000012
【００６９】
この（１０）式のプリコーディング行列Ｃによれば、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００７０】
（３）Ｔ４≦移動局間の受信電力差＜Ｔ５、且つ、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差＜Ｔ６の場合。
移動局＃１，＃２，＃３＿１のうち全ての２移動局間の受信電力差がＴ５未満であり、且つ、移動局＃１，＃２，＃３＿１のうちいずれかの２移動局間の受信電力差がＴ４以上Ｔ５未満であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ６未満であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ６未満であり、且つ、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６間の受信電力差が閾値Ｔ６未満である場合、プリコーディング行列Ｃは（１１）式とする。
【００７１】
【数１１】
2011082823.tif 000013
【００７２】
この（１１）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差を緩和させることができる。
【００７３】
（４）Ｔ４≦移動局間の受信電力差＜Ｔ５、且つ、いずれかの同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差≧Ｔ６の場合。
移動局＃１，＃２，＃３＿１のうち全ての２移動局間の受信電力差がＴ５未満であり、且つ、移動局＃１，＃２，＃３＿１のうちいずれかの２移動局間の受信電力差がＴ４以上Ｔ５未満であり、且つ、「移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である、又は、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である、又は、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６間の受信電力差が閾値Ｔ６以上である」場合、プリコーディング行列Ｃは（１２）式とする。
【００７４】
【数１２】
2011082823.tif 000014
【００７５】
この（１２）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差および同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００７６】
（５）Ｔ５≦移動局間の受信電力差の場合。
この場合は、移動局間の受信電力の大小関係によって、プリコーディング行列Ｃを使い分ける。
（５−１）移動局＃１，＃２，＃３＿１のうちいずれかの２移動局間の受信電力差がＴ５以上であり、且つ、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からの受信電力が移動局＃２，＃３＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４，Ｔｘ５，Ｔｘ６からの受信電力よりも小さい場合、プリコーディング行列Ｃは（１３）式、（１４）式又は（１５）式とする。（１３）式、（１４）式、（１５）式はいずれを用いてもよい。
【００７７】
【数１３】
2011082823.tif 000015
【００７８】
【数１４】
2011082823.tif 000016
【００７９】
【数１５】
2011082823.tif 000017
【００８０】
（５−２）移動局＃１，＃２，＃３＿１のうちいずれかの２移動局間の受信電力差がＴ５以上であり、且つ、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４からの受信電力が移動局＃１，＃３＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ５，Ｔｘ６からの受信電力よりも小さい場合、プリコーディング行列Ｃは（１６）式、（１７）式又は（１８）式とする。（１６）式、（１７）式、（１８）式はいずれを用いてもよい。
【００８１】
【数１６】
2011082823.tif 000018
【００８２】
【数１７】
2011082823.tif 000019
【００８３】
【数１８】
2011082823.tif 000020
【００８４】
（５−３）移動局＃１，＃２，＃３＿１のうちいずれかの２移動局間の受信電力差がＴ５以上であり、且つ、移動局＃３＿１の送信アンテナＴｘ５，Ｔｘ６からの受信電力が移動局＃１，＃２＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４からの受信電力よりも小さい場合、プリコーディング行列Ｃは（１９）式、（２０）式又は（２１）式とする。（１９）式、（２０）式、（２１）式はいずれを用いてもよい。
【００８５】
【数１９】
2011082823.tif 000021
【００８６】
【数２０】
2011082823.tif 000022
【００８７】
【数２１】
2011082823.tif 000023
【００８８】
上記（１３）〜（２１）式のプリコーディング行列Ｃによれば、移動局間の受信電力差をより一層軽減させるとともに、同一移動局の送信アンテナ間の受信電力差を緩和させることができる。
【００８９】
本実施例２によれば、上述の実施例１と同様に、受信電力差に起因する通信品質の低下の防止に寄与することができると共に、基地局２から移動局＃１，＃２，＃３＿１へ受信状態を報告する情報量の削減を図ることができる。
【００９０】
なお、（１０）式から（２１）式にプリコーディング行列Ｃを示したが、従来技術のプリコーディング行列を同じ形で表現すると、６行６列の単位行列となる。（１０）式から（２１）式と６行６列の単位行列を比較するために、（１０）式から（２１）式を（９）式のＣに代入すると、ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜６’は、送信データｓ１〜６の複数の要素の線形和となるのに対して、６行６列の単位行列を（９）式のＣに代入した場合は、ｓ１’＝ｓ１，ｓ２’＝ｓ２，ｓ３’＝ｓ３，ｓ４’＝ｓ４，ｓ５’＝ｓ５，ｓ６’＝ｓ６となる。ＭＩＭＯ通信データｓ１’〜６’が異なる移動局、異なる送信アンテナから送信されることを考えると、従来技術では送信データｓ１〜６のうち、基地局における受信状態のよくない送信アンテナから送信されたものは正しく受信されない可能性があるのに対して、本実施例２では空間ダイバーシチ効果により正しく受信できる可能性が高くなる。
【００９１】
上述したように本実施形態によれば、受信局における各送信局からの受信電力差に起因する通信品質の低下の防止に寄与すると共に、受信局から送信局へ受信状態を報告する情報量の削減を図ることができる。
【００９２】
また、本実施形態は、適応変調と組み合わせて用いることにより、受信局における送信局からの受信電力差による特性劣化を抑制する上でより大きな効果を得ることができる。適応変調は、受信局における送信局からの受信電力差に応じて、変調方式又は誤り訂正符号の符号化率（ＭＣＳ：Modulation and Coding Set）を変更するものである。例えば、上記実施例１の基地局２において、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からの受信電力が小さく、移動局＃２＿１の送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４からの受信電力が大きい場合には、移動局＃１＿１の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２から送信する信号に対してより周波数利用効率の低いＭＣＳを選択することで、ビット誤り率を下げることができる。
【００９３】
本実施形態と適応変調を組み合わせると、受信電力差に対して変調方式や誤り訂正符号の符号化率を調整するだけでなく、送信データを混合するためのプリコーディング行列を調整することにより、通信品質の調整範囲を広げることができ、より効率よくビット誤り率を低下させることが可能になる。
【００９４】
例えば、上記実施例１において所定数の種類のＭＣＳが規定されている場合に、本実施形態を適応変調と併用することで、適応変調において選択されるＭＣＳを自由度の高いものとすることができる。これにより、通信品質の調整範囲が広がり、無線通信システム全体での周波数利用効率が向上する。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、プリコーディング制御情報としてプリコーディング行列インデックスを用いたが、プリコーディング制御情報はこれに限定されない。例えば、プリコーディング制御情報として受信電力差の区分をＭＩＭＯ受信機２からＭＩＭＯ送信機１へ送信し、ＭＩＭＯ送信機１が、該受信電力差の区分に基づいてプリコーディング行列記憶部１４からプリコーディング行列Ｃを取得するようにしてもよい。この場合、プリコーディング行列記憶部１４は、受信電力差の区分に対応する所定のプリコーディング行列を記憶する。このようにしても、受信電力差の区分が変化したときにのみ、ＭＩＭＯ受信機２からＭＩＭＯ送信機１へ受信電力差の区分を報告すればよいので、ＭＩＭＯ受信機２からＭＩＭＯ送信機１へ受信状態を報告する情報量の削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１…ＭＩＭＯ送信機、２…ＭＩＭＯ受信機、１１…プリコーディング部、１２…送信部、１３…制御情報受信部、１４…プリコーディング行列記憶部、１５…送信機間通信部、２１…受信部、２２…受信処理部、２３…測定部、２４…プリコーディング制御部、２５…制御情報送信部、２６…プリコーディング行列インデックス記憶部、Ｔｘ１〜６…送信アンテナ、Ｒｘ１〜６…受信アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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