(57)【要約】【課題】ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式または空間多重化方式に適切に切替えることによって、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができるような無線基地局、無線通信システム、および無線通信方法を提供する。【解決手段】切替部３１は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。送信部１３は、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナ１０，１１へ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナ１０，１１へ出力する。【選択図】図２
2011030154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、
複数のアンテナと、
無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
前記無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、
時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、
前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、
前記切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、前記通信品質および前記空間相関係数が所定の条件を満たすときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える、無線基地局。
【請求項２】
複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、
複数のアンテナと、
無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、
前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、
前記切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末以外の無線端末については、同一のＭＩＭＯ方式でＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を１段階アップするときの通信品質についての条件よりも、より高い通信品質についての条件が満たされたときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える、無線基地局。
【請求項３】
前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えるときの前記条件は、無線端末ごとに別個に定められている、請求項１または２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記無線基地局は、さらに、
所定のタイミングで無線通信のモードを通常モードからトライアルモードに設定するモード設定部と、
前記トライアルモードにおいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件を変化させて、前記変化させた通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定するトライアル制御部とを備え、
前記トライアル制御部は、前記判定結果に基づいて、前記通常モードで使用する前記通信品質の条件を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記モード設定部は、所定のタイミングで、前記無線通信のモードを通常モードから検証モードに設定し、
前記検証モードにおいて、前記通常モードで設定されている前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替える際の前記通信品質の条件に基づいて、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えさせ、前記空間多重方式への切替え後に、一定期間前記空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定する検証制御部とを備え、
前記検証制御部は、前記判定結果に基づいて、前記モード設定部にトライアルモードに移行させる、請求項４記載の無線基地局。
【請求項６】
前記無線基地局は、さらに、
無線基地局から送信されるダウンリンクフレームのデータバースト領域におけるユーザデータの配置を決めるバースト割当部を備え、
前記バースト割当部は、前記切替部によって前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式に変更された無線端末がある場合に、前記第１タイプの無線端末のうち前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式である無線端末について、前記無線端末の複数のアンテナから送信される既知信号の空間相関係数に基づいて、前記データバースト領域内のユーザデータの配置を決める、請求項１に記載の無線基地局。
【請求項７】
複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局と、無線端末を備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
複数のアンテナと、
無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
前記無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、
時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、
前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、
前記切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、前記通信品質および前記空間相関係数が所定の条件を満たすときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替え、
前記無線端末は、
複数のアンテナと、
前記無線基地局から、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定の切替えがあったときに、切替え後のＭＩＭＯ方式の通知を受けるＭＩＭＯ管理部と、
前記通知されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、前記複数のアンテナから出力される信号を時空間復号化して、１つのデータストリームを抽出し、前記通知されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、前記複数のアンテナから出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する受信部とを備えた、無線通信システム。
【請求項８】
複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局の無線通信方法であって、
無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出するステップと、
前記無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出するステップと、
時空間符号化方式から空間多重方式へ、または前記空間多重方式から前記時空間符号化方式へ、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替えるステップと、
前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力するステップとを備え、
前記切替えるステップは、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、前記通信品質および前記空間相関係数が所定の条件を満たすときに、前記ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へ切替えるステップを含む、無線基地局の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、無線通信システム、および無線通信方法に関し、特に、複数のアンテナを用いて無線通信を行なう無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法にに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access）、次世代ＰＨＳ(Personal Handy-Phone System)、およびＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、スループットおよび周波数利用効率の向上を狙いとして、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）が用いられている（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
無線基地局から無線端末へのダウンリンク通信方式で使用されるＭＩＭＯには、ＳＴＣ（Space-Time Coding：時空間符号化）ベースのものと、ＳＭ(Spatial Multiplex：空間多重)ベースのものとがある。
【０００４】
ＳＴＣベースでは、無線基地局は、１つの信号ストリームを、時間と空間（アンテナ）についてある規則に基づいて配列し（つまり符号化して）、符号化された信号ストリームを複数のアンテナから送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＴＣベースのダウンリンクの通信方式は、ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ａと呼ばれている。
【０００５】
一方、ＳＭベースでは、無線基地局は、複数の信号ストリームを複数のアンテナから同一周波数で多重送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＭベースのダウンリンクの通信方式はＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ｂと呼ばれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】庄納  崇、ＷｉＭＡＸ教科書、２００８年７月２１日、株式会社インプレスＲ＆Ｄ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、伝送路の状況によって、時空間符号化方式（ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ａ）のＭＩＭＯ方式を用いた方が無煙端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合と、空間多重化方式（ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ）のＭＩＭＯ方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合がある。現状では、伝送路の状況によって、適切にこれらの通信方式を切替える方法が確立されていない。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式または空間多重化方式に適切に切替えることによって、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができるような無線基地局、無線通信システム、および無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、複数のアンテナと、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。
【００１０】
本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局であって、複数のアンテナと、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末以外の無線端末については、同一のＭＩＭＯ方式でＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を１段階アップするときの通信品質についての条件よりも、より高い通信品質についての条件が満たされたときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える。
【００１１】
好ましくは、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えるときの条件は、無線端末ごとに別個に定められている。
【００１２】
好ましくは、無線基地局は、さらに、所定のタイミングで無線通信のモードを通常モードからトライアルモードに設定するモード設定部と、トライアルモードにおいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える際の通信品質の条件を変化させて、変化させた通信品質の条件に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えさせ、空間多重方式への切替え後に、一定期間空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定するトライアル制御部とを備え、トライアル制御部は、判定結果に基づいて、通常モードで使用する通信品質の条件を設定する。
【００１３】
好ましくは、モード設定部は、所定のタイミングで、無線通信のモードを通常モードから検証モードに設定し、検証モードにおいて、通常モードで設定されているダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替える際の通信品質の条件に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えさせ、空間多重方式への切替え後に、一定期間空間多重方式を維持しているかに基づいて切替えが成功したか否かを判定する検証制御部とを備え、検証制御部は、判定結果に基づいて、モード設定部にトライアルモードに移行させる。
【００１４】
好ましくは、無線基地局は、さらに、無線基地局から送信されるダウンリンクフレームのデータバースト領域におけるユーザデータの配置を決めるバースト割当部を備え、バースト割当部は、切替部によってダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が空間多重方式に変更された無線端末がある場合に、第１タイプの無線端末のうちダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式が空間多重方式である無線端末について、無線端末の複数のアンテナから送信される既知信号の空間相関係数に基づいて、データバースト領域内のユーザデータの配置を決める。
【００１５】
本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局と、無線端末を備えた無線通信システムであって、無線基地局は、複数のアンテナと、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出する相関算出部と、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替える切替部と、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力する送信部とを備え、切替部は、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替え、無線端末は、複数のアンテナと、無線基地局から、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定の切替えがあったときに、切替え後のＭＩＭＯ方式の通知を受けるＭＩＭＯ管理部と、通知されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、複数のアンテナから出力される信号を時空間復号化して、１つのデータストリームを抽出し、通知されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のアンテナから出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する受信部とを備える。
【００１６】
本発明は、複数のアンテナを通じて、ダウンリンク信号を無線端末へ送信する無線基地局の無線通信方法であって、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出するステップと、無線端末の複数のアンテナからの既知信号の空間相関係数を算出するステップと、時空間符号化方式から空間多重方式へ、または空間多重方式から時空間符号化方式へ、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式の設定を切替えるステップと、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して複数のアンテナへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して複数のアンテナへ出力するステップとを備え、切替えるステップは、複数のアンテナから既知信号を送信する第１タイプの無線端末については、通信品質および空間相関係数が所定の条件を満たすときに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式から空間多重方式へ切替えるステップを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を時空間符号化方式または空間符号化方式に適切に切替えることによって、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。
【図２】第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【図３】ＯＦＤＭＡシンボルを表わす図である。
【図４】通信品質レベルテーブルの例を表わす図である。
【図５】第１タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。
【図６】第２タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。
【図７】第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。
【図８】第１の実施形態における無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートのステップＳ１０４の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。
【図１０】図８のフローチャートのステップＳ１０５の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【図１２】第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。
【図１３】第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。
【図１４】第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。
【図１５】第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。
【図１６】第２の実施形態の無線通信システムのトライアルモードにおける動作手順を表わす図である。
【図１７】第２の実施形態の無線通信システムの検証モードにおける動作手順を表わす図である。
【図１８】第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【図１９】第１の割当テーブルの例を表わす図である。
【図２０】第２の割当テーブルの例を表わす図である。
【図２１】検査用テーブルの例を表わす図である。
【図２２】ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの割当位置を決定する過程を説明するための図である。
【図２３】第３の実施形態の無線基地局のバースト領域の割当ての動作手順を表わすフローチャートである。
【図２４】図２３のフローチャートのステップＳ６０８の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。
【００２０】
図１を参照して、この無線通信システムは、無線基地局２と、ｎ個の無線端末３ａ〜３ｎとを備える。無線基地局２と、ｎ個の無線端末３ａ〜３ｎとの間は、時空間符号化方式（ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ａ）によるＭＩＭＯ方式、または空間多重化方式（ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ）によるＭＩＭＯ方式でユーザデータのダウンリンク信号が伝送される。以下、無線端末３ａ〜３ｎのうちのいずれかを表わすときには、無線端末３と記すことにする。
【００２１】
（無線基地局の構成）
図２は、第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【００２２】
図２を参照して、この無線基地局２は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部１４とを備える。
【００２３】
送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio Frequency)部２０とを備える。
【００２４】
サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。
【００２５】
マルチアンテナ送信信号処理部２４は、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。
【００２６】
ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル）に変換する。
【００２７】
ＣＰ付加２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。
【００２８】
ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。
【００２９】
受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。
【００３０】
ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。
【００３１】
ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。
【００３２】
サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。
【００３３】
ＭＡＣ層処理部４９は、ユーザデータ送信管理部３４と、符号化部３３と、変調部３２と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部４９とを備える。
【００３４】
ユーザデータ送信管理部３４は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部３３は、切替部３１から指示されるＭＣＳ（Modulation and Code Scheme）の符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。
【００３５】
変調部３２は、切替部３１から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３へのダウンリンク信号を変調する。
【００３６】
復調部２５は、無線端末３からのアップリンク信号を復調する。
復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。
【００３７】
ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。
制御部４９は、通信品質管理部２８と、相関係数算出部２９と、サウンディング指示部３０と、切替部３１と、切替ルール記憶部３５と、切替通知部３６とを備える。
【００３８】
通信品質管理部２８は、各無線端末３から、測定されたダウンリンク信号のパケットエラーレートの通知を受け、通知されたパケットエラーレートを記憶する。
【００３９】
サウンディング指示部３０は、ダウンリンクフレームにおいて、第１タイプの無線端末３に対してサウンディング信号の送信を指示する信号を出力する。ここで、第１タイプの無線端末とは、２個のアンテナからサウンディング信号を互いに同時または別時刻で送信できる無線端末である。第２タイプの無線端末とは、第１タイプの無線端末以外の無線端末である。すなわち、第２タイプの無線端末は、１つの所定のアンテナのみからサウンディング信号を送信する無線端末、およびサウンディング信号を送信しない無線端末である。第１タイプの無線端末は、このサウンディング信号の送信指示に応じて、サウンディング信号を無線基地局２へ送信する。サウンディング信号は、図３に示すように、ＯＦＤＭＡシンボルにおけるアップリンクフレーム中のサウンディングゾーンに含まれる信号である。
【００４０】
相関係数算出部２９は、各無線端末３の第１のアンテナ５０からサウンディングゾーンの複数個のサブキャリア（たとえば連続する４つのサブキャリア）で送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルと、各無線端末３の第２のアンテナ５１からサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアで送信されるサウンディング信号の受信応答ベクトルとを算出する。
【００４１】
無線基地局２の第１のアンテナ１０で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ１（ｔ）、および無線基地局２の第２のアンテナ１１で受信したサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアの受信信号Ｘ２（ｔ）は、無線端末３の第１のアンテナ５０から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ１（ｔ）と、無線端末３の第２のアンテナ５１から送信されたサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号Ｓ２（ｔ）と、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１（＝[h11,h21]T）と、無線端末３の第２のアンテナ５１からの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２（＝[h12,h22]T）を用いて、次の式（１）、（２）で表わされる。
【００４２】
X1(t)=h11×S1(t)+h12×S2(t)+N1(t)  ・・・  （１）
X2(t)=h21×S1(t)+h22×S2(t)+N2(t)  ・・・  （２）
ただし、Ｎ１（ｔ）は、無線基地局２の第１のアンテナ１０で受信した受信信号Ｘ１（ｔ）に含まれるノイズ成分であり、Ｎ２（ｔ）は、無線基地局２の第２のアンテナ１１で受信した受信信号Ｘ２（ｔ）に含まれるノイズ成分である。
【００４３】
相関係数算出部２９は、次の式（３）、（４）に従って、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ１と、無線端末３の第２のアンテナ５１からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号の受信応答ベクトルＨ２を算出する。
【００４４】
H1=[h11,h21]T=[E[X1(t)U1*(t)], E[X2(t)U1*(t)]]T  ・・・  （３）
H2=[h12,h22]T=[E[X1(t)U2*(t)], E[X2(t)U2*(t)]]T  ・・・  （４）
ここで、Ｕ１（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ１（ｔ）と同一の信号であり、Ｕ２（ｔ）は、無線基地局２側で保持しているＳ２（ｔ）と同一の信号である。Ｕ１*（ｔ）は、Ｕ１（ｔ）の複素共役であり、Ｕ２*（ｔ）は、Ｕ２（ｔ）の複素共役である。Ｅ（Ｘ）は、Ｘのアンサンブル平均（時間平均）を表わす。
【００４５】
相関係数算出部２９は、無線端末３の第１のアンテナ５０からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号と、無線端末３の第２のアンテナ５１からのサウンディングゾーンの複数個のサブキャリアのサウンディング信号との空間相関係数Ｃを以下の式（５）で算出する。
【００４６】
C=｜(H1・H2)｜/(｜H1｜×｜H2｜）  ・・・  （５）
ここで、（Ｘ・Ｙ）は、ベクトルＸとベクトルＹの内積を表わし、｜Ｘ｜は、ベクトルＸの大きさを表わす。
【００４７】
相関係数算出部２９は、算出した複数個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃをサウンディングゾーンに含まれる全サブキャリア分について平均した平均空間相関係数ＳＰを算出する。たとえば、相関係数算出部２９は、全サブキャリアが１０２４個の場合に、連続する４個のサブキャリアごとの空間相関係数Ｃを２５６個取得して、２５６個の空間相関係数Ｃを平均して平均空間相関係数ＳＰを算出する。
【００４８】
切替ルール記憶部３５は、通信レベル切替ルールを記憶する。
切替部３１は、切替ルール記憶部３５の通信レベル切替ルールにしたがって、無線端末３ごとに、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式とＭＣＳ（変調方式および符号化レート）とを切替える。
【００４９】
（通信レベルテーブル）
図４は、通信レベルテーブルの例を表わす図である。
【００５０】
図４を参照して、通信レベルテーブルは、通信レベルと、ＭＩＭＯ方式およびＭＣＳと、データレートとの関係を表わす。
【００５１】
たとえば、通信レベルが「Ａ１」は、ＭＩＭＯ方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ  １／２」であり、データレートが「１」（ビット／シンボル）であることを表わす。
【００５２】
「Ａ１〜Ａ７」のいずれかのレベルから「Ｂ１〜Ｂ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルアップ」したと記載し、「Ｂ１〜Ｂ７」のいずれかのレベルから「Ａ１〜Ａ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＢからＭＡＴＲＩＸ−Ａに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルダウン」したと記載する。
【００５３】
また、同一のＭＩＭＯ方式において、データレートの高いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルアップ」したと記載し、データレートの低いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルダウン」したと記載する。
【００５４】
（通信レベル切替ルール）
図５は、第１タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。
【００５５】
図５を参照して、第１タイプの無線端末の通信レベル切替ルールでは、ダウンリンク信号のパケットエラーＰＥＲと、２つのアンテナからのサウンディング信号の平均空間相関係数ＳＰに基づいて、通信レベルが切替えられる。このように、通信レベルを切替えるときの条件として平均空間相関係数ＳＰを用いたのは、第１タイプの無線端末では、２つのアンテナからサウンディング信号を送信することができるので、このサウンディング信号の空間相関係数によって、無線基地局２からのダウンリンク信号を空間多重化した場合に、無線端末側で空間多重化された信号を適切に分離することができるか否かが判断できるからである。
【００５６】
図５において、たとえば、現在の通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上の場合には、通信レベルが「Ａ１」にレベルダウンする。現在の通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ１％」以下で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＵＳＰ」よりも大きい場合には、ＭＡＴＲＩＸ−Ａを維持した「Ａ３」にレベルアップし、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ１％」以下で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＵＳＰ」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ｂ１」にレベルアップする。
たとえば、現在の通信レベルが「Ｂ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＲ１％」以下の場合には、通信レベルが「Ｂ３」にレベルアップする。現在の通信レベルが「Ｂ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＤＳＰ」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂを維持した「Ｂ１」にレベルダウンし、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上で、かつ平均空間相関係数ＳＰが「ＤＳＰ」より大きい場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ａ３」にレベルアップする。ここで、「ＵＰＥＲ１％」として、たとえば「１％」を設定することができる。
【００５７】
図６は、第２タイプの無線端末における通信レベル切替ルールの一例を表わす図である。図６において、ＵＰＥＲ２＞ＵＰＥＲ３である。
【００５８】
図６を参照して、第２タイプの無線端末の通信レベル切替ルールは、ＭＡＴＲＩＸをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ３を、同一のＭＡＴＲＩＸでＭＣＳをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２よりも低く設定する（つまり、通信品質が良い方に設定する）。このように、閾値ＵＰＥＲ３を閾値ＵＰＥＲ２よりも小さくしたのは、ＭＡＴＲＩＸをアップしたときに、無線端末３側でスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がどのように変化するのかが予測できないので、ＭＡＴＲＩＸをアップするときの通信品質に厳しい条件を課すことにしたためである。
【００５９】
図６において、たとえば、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上の場合には、通信レベルを１段階レベルダウンする。現在の通信レベルが「Ａ６」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ２％」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸ−Ａを維持した「Ａ７」にレベルアップする。現在の通信レベルが「Ａ７」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「ＵＰＥＲ３％」以下の場合には、ＭＡＴＲＩＸを変更する「Ｂ４」にレベルアップする。ここで、ＵＰＥＲ２＞ＵＰＥＲ３であり、ＭＡＴＲＩＸを変更する場合の通信品質の条件が厳しく設定されている。「ＵＰＥＲ２％」として、たとえば「１％」、「ＵＰＥＲ３％」として、たとえば「０．５％」を設定することができる。
【００６０】
切替通知部３６は、切替部３１で切替えられた後のダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式とＭＣＳとを無線端末へ通知する信号を出力する。
【００６１】
（無線端末の構成）
図７は、第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。
【００６２】
図７を参照して、この無線端末３は、第１のアンテナ５０と、第２のアンテナ５１と、送信部５３と、受信部５２と、ＭＡＣ層処理部７８とを備える。
【００６３】
送信部５３は、サブキャリア配置部６３と、ＩＦＦＴ部６２と、ＣＰ付加部６１と、ＲＦ部６０とを備える。
【００６４】
サブキャリア配置部６３は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、サブキャリアを配置する。
ＩＦＦＴ部６２は、サブキャリア配置部６３から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡシンボル）に変換する。
【００６５】
ＣＰ付加部６１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。
【００６６】
ＲＦ部６０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。
【００６７】
受信部５２は、ＲＦ部５５と、ＣＰ除去部５６と、ＦＦＴ部５７と、サブキャリア配置部５８と、マルチアンテナ受信信号処理部５９とを備える。
【００６８】
ＲＦ部５５は、第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。
【００６９】
ＣＰ除去部５６は、ＲＦ部５５から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部５７は、ＣＰ除去部５６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。
【００７０】
サブキャリア配置部５８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部５７から出力される各サブキャリアを抽出する。
【００７１】
マルチアンテナ受信信号処理部５９は、無線基地局２から通知されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、２つのアンテナ５０，５１から出力される信号を時空間復号化して、１つのデータストリームを抽出し、無線基地局２から通知されたダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、２つのアンテナ５０，５１から出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する。
【００７２】
ＭＡＣ層処理部７８は、ユーザデータ送信管理部７２と、符号化部７３と、変調部７４と、復調部６５と、復号部６６と、ユーザデータ受信管理部６７と、制御部７７とを備える。
【００７３】
ユーザデータ送信管理部７２は、無線基地局２へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部７３は、無線基地局２へのアップリンク信号を符号化する。
【００７４】
変調部７４は、符号化されたアップリンク信号を変調する。
復調部６５は、ＭＣＳ管理部７１で設定されるＭＣＳの変調方式に従って、無線基地局２からのダウンリンク信号を復調する。
【００７５】
復号部６６は、ＭＣＳ管理部７１で設定されるＭＣＳの符号化レートに従って、復調されダウンリンク信号を復号する。
【００７６】
ユーザデータ受信管理部６７は、無線基地局２から受信したユーザデータを管理する。
制御部７７は、通信品質計測部７５と、ＭＣＳ管理部７１と、ＭＩＭＯ管理部７７と、サウンディング出力部７６とを備える。
【００７７】
通信品質計測部７５は、受信したダウンリンク信号のパケットエラーレートを測定し、無線基地局２へ送信する。
【００７８】
ＭＣＳ管理部７１は、無線基地局２から通知されたＭＣＳに基づいて、復調部６５および復号部６６を制御する。
【００７９】
ＭＩＭＯ管理部７７は、無線基地局２から通知されたＭＩＭＯ方式に基づいて、マルチアンテナ受信信号処理部５９を制御する。
【００８０】
サウンディング出力部７６は、無線基地局２からサウンディング指示を受けて、アップリンクフレームのサウンディングゾーンに含まれるサウンディング信号を生成する。図７の無線端末３が第１タイプの無線端末である場合には、生成されたサウンディング信号が第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１から出力される。図７の無線端末３が第２タイプの無線端末のうちの、１つの所定のアンテナのみからサウンディング信号を送信する無線端末である場合には、生成されたサウンディング信号が第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１のうちの予め定められた一方のみから出力される。図７の無線端末３が第２タイプの無線端末のうちの、サウンディング信号を送信しない無線端末である場合には、このサウンディング出力部７６を含まない。
【００８１】
（動作）
図８は、第１の実施形態における無線通信システムの１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。
【００８２】
図８を参照して、サウンディング指示部３０は、ダウンリンクフレームにおいて、第１タイプの無線端末に対するサウンディング信号の送信の指示を送信する（ステップＳ１０１）。
【００８３】
次に、切替部３１は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ１０２）。
次に、切替部３１は、ユーザ番号ｉの無線端末３が第１タイプの無線端末、すなわち２個のアンテナを用いたサウンディング信号の送信が可能な無線端末の場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、第１タイプの無線端末の切替処理を行なう（ステップＳ１０４）。
【００８４】
一方、切替部３１は、ユーザ番号ｉの無線端末３が第２タイプの無線端末、すなわち２個のアンテナを用いたサウンディング信号の送信が不可能な無線端末の場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、第２タイプの無線端末の切替処理を行なう（ステップＳ１０５）。
【００８５】
次に、切替部３１は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして、ステップＳ１０３に戻る。
【００８６】
（第１タイプの無線端末の切替処理）
図９は、図８のフローチャートのステップＳ１０４の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。
【００８７】
図９を参照して、まず、通信品質管理部２８は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲを取得する（ステップＳ２０１）。
【００８８】
次に、相関係数算出部２９は、サウンディングゾーンの複数個のサブキャリアごとに、ユーザ番号ｉの無線端末３の２つのアンテナからのアップリンク信号の空間相関係数を算出する。相関係数算出部２９は、算出した空間相関係数を全サブキャリア分について平均した平均空間相関係数ＳＰを算出する（ステップＳ２０２）。
【００８９】
次に、切替部３１は、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ１％以下の場合であって（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、かつ現在の通信レベルがＡ２〜Ａ７であって（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが閾値ＵＳＰ以下の場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、図５の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸのアップを伴うＢ１〜Ｂ４のいずれの通信レベルにアップする（ステップＳ２０６）。
【００９０】
一方、切替部３１は、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ１％以下の場合において（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、現在の通信レベルがＡ２〜Ａ７ではない場合（ステップ２０４でＮＯ）、または平均空間相関係数ＳＰが閾値ＵＳＰを越える場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）には、現在の通信レベルがＡ７またはＢ７でないときに限り（ステップＳ２０８でＮＯ）、図５の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ２０８）。
【００９１】
切替部３１は、パケットエラーレートＰＥＲが５．０％以上の場合であって（ステップＳ２０３でＮＯ、ステップＳ２０９でＹＥＳ）、かつ現在の通信レベルがＢ１〜Ｂ４であって（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが閾値ＤＳＰを超えている場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、図５の通信レベル切替ルールに従って、現在の通信レベルを、ＭＡＴＲＩＸのダウンを伴うＡ２〜Ａ７のいずれの通信レベルにダウンする（ステップＳ２１２）。
【００９２】
一方、切替部３１は、パケットエラーレートＰＥＲが５．０％以上の場合において（ステップＳ２０３でＮＯ、ステップＳ２０９でＹＥＳ）、現在の通信レベルがＢ１〜Ｂ４でない場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、または平均空間相関係数ＳＰが閾値ＤＳＰ以下の場合（ステップＳ２１１でＮＯ）には、現在の通信レベルがＡ１またはＢ１でないときに限り（ステップＳ２１３でＮＯ）、図５の通信レベル切替ルールに従って、ＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ２１４）。
【００９３】
（第２タイプの無線端末の切替処理）
図１０は、図８のフローチャートのステップＳ１０５の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。
【００９４】
図１０を参照して、まず、通信品質管理部２８は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲを取得する（ステップＳ３０１）。
【００９５】
次に、切替部３１は、現在の通信レベルがＡ７であって（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ３％以下の場合には（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸのアップ伴うＢ４へアップする（ステップＳ３０５）。
【００９６】
一方、切替部３１は、現在の通信レベルがＡ７であって（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが５．０％以上の場合には（ステップＳ３０３でＮＯ、ステップＳ３０５でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸ−Ａを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３０６）。
【００９７】
一方、切替部３１は、現在の通信レベルがＢ４であって（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０７でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ２％以下の場合には（ステップＳ３０８でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸ−Ｂを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３０９）。
【００９８】
一方、切替部３１は、現在の通信レベルがＢ４であって（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０７でＹＥＳ）、かつパケットエラーレートＰＥＲが５．０％以上の場合には（ステップＳ３０３でＮＯ、ステップＳ３０５でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸのダウンを伴うＡ７へダウンする（ステップＳ３１１）。
【００９９】
一方、切替部３１は、現在の通信レベルがＡ７およびＢ４でない場合で（ステップＳ３０７でＮＯ）、パケットエラーレートＰＥＲが閾値ＵＰＥＲ２％以下の場合には（ステップＳ３１２でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段アップさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３１３）。
【０１００】
一方、切替部３１は、現在の通信レベルがＡ７およびＢ４でない場合で（ステップＳ３０７でＮＯ）、パケットエラーレートＰＥＲが５．０％以上の場合には（ステップＳ３１２でＮＯ、ステップＳ３１４でＹＥＳ）、図６の通信レベル切替ルールに従って、通信レベルをＭＡＴＲＩＸを維持しつつ、ＭＣＳを１段ダウンさせた通信レベルに変更する（ステップＳ３１５）。
【０１０１】
（まとめ）
以上のように、第１の実施形態の無線通信システムによれば、第１タイプの無線端末においては、ダウンリンク信号のパケットエラーレートと、無線端末の２つのアンテナからのサウンディング信号の空間相関係数に基づいて、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式を切替る。また、第２タイプの無線端末においては、ＭＡＴＲＩＸをアップさせるときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ３を、同一のＭＡＴＲＩＸでＭＣＳをアップさせるときのダウンリンク信号のパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２よりも低く設定する（つまり、通信品質が良い方に設定する）。これによって、無線端末のサウンディング信号の送信機能に応じたルールによって、ＭＡＴＲＩＸをアップするようにしたので、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。
【０１０２】
［第１の実施形態の変形例］
本発明の実施形態では、第１タイプのすべての無線端末について、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＳＰ、ＤＳＰの値は同一であり、第２タイプのすべての無線端末について、閾値ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の値は同一であるとして説明したが、これに限定するものではない。無線端末ごと、あるいは無線端末の種類ごとに別個の閾値を用いることとしてもよい。無線端末の種類については、たとえば、受信時に用いるアンテナの数、送信時に用いるアンテナの数、無線端末の受信制御方式（アダプティブアレイ受信機能を有するか否か）などに基づいて設定できる。
【０１０３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態で用いた閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の値を学習によって適切に設定することのできる無線基地局に関する。
【０１０４】
（無線基地局の構成）
図１１は、第２の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【０１０５】
図１１を参照して、この無線基地局９２は、図２の第１の実施形態の無線基地局２の構成に加えて、さらに、テーブル記憶部８８と、モード設定部８１と、トライアル制御部８６と、検証制御部８７とを備える。
【０１０６】
テーブル記憶部８８は、切替履歴テーブルと、切替え成功率テーブルとを記憶する。
（切替履歴テーブル）
図１２は、第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。
【０１０７】
図１２を参照して、第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルは、ユーザ番号と、切替えが行なわれたときのフレーム番号と、切替前の通信レベルと、切替え後の通信レベルとを定める。たとえば、ユーザ番号が「１」の無線端末については、第「１１」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ３」から「Ａ４」に切替わり、第「１４」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ４」から「Ａ３」に切替わったことが記録されている。
【０１０８】
図１３は、第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルの例を表わす図である。
図１３を参照して、第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルは、ユーザ番号と、切替えが行なわれたときのフレーム番号と、切替前の通信レベルと、切替え後の通信レベルとを定める。たとえば、ユーザ番号が「６」の無線端末については、第「１５」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ３」から「Ａ４」に切替わり、第「２２」フレームにおいて、通信レベルが「Ａ４」から「Ａ３」に切替わったことが記録されている。
【０１０９】
（切替え成功率テーブル）
図１４は、第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。
【０１１０】
図１４を参照して、第１タイプの無線端末の切替え成功率テーブルは、ユーザ番号と、閾値ＵＰＥＲ１に対応するアップ切替え成功率とを定める。
【０１１１】
ここで、アップ切替成功率は、通信レベルをアップした後、所定フレーム以内にもとの通信レベルにダウンしない割合を表わす。
【０１１２】
たとえば、ユーザ番号が「１」の無線端末について、閾値ＵＰＥＲ１が「０．８％」においては、アップ切替え成功率が「９７％」である。この値は、図１２のユーザ番号が「１」の第１タイプの無線端末の切替履歴テーブルに基づいて算出される。
【０１１３】
図１５は、第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルの例を表わす図である。
図１５を参照して、第２タイプの無線端末の切替え成功率テーブルは、ユーザ番号と、閾値ＵＰＥＲ２に対応するアップ切替え成功率、閾値ＵＰＥＲ３に対応するアップ切替え成功率を定める。たとえば、ユーザ番号が「６」の無線端末について、閾値ＵＰＥＲ２が「０．８％」の下では、ＭＡＴＲＩＸの変更のないアップ切替え成功率が「９７％」であり、閾値ＵＰＥＲ３が「０．３％」の下では、ＭＡＴＲＩＸの変更を伴うアップ切替え成功率が「９５％」である。この値は、図１３のユーザ番号が「６」の第２タイプの無線端末の切替履歴テーブルに基づいて算出される。
【０１１４】
モード設定部８１は、たとえば一定周期ごとなどの所定のタイミングで、無線通信のモードを通常モードからトライアルモードまたは検証モードに設定する。通常モードにおいては、第１の実施形態で説明した図８〜図１０のフローチャートで表わされる動作が実行される。
【０１１５】
トライアル制御部８６は、トライアルモードにおいて、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を変化させて、変化させた閾値の下で、第１の実施形態と同様にして通信レベルを変化させる。トライアル制御部８６は、アップ切替え後に所定フレーム数以内に通信レベルがダウンしたか否かに基づいてアップ切替えが成功したか否かを判定する。トライアル制御部８６は、判定結果に基づいて、通常モードで使用する閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を特定する。
【０１１６】
検証制御部８７は、検証モードにおいて、通常モードで設定されている閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３の下で、第１の実施形態と同様にして通信レベルを変化させる。検証制御部８７は、アップ切替え後に所定フレーム数以内に通信レベルがダウンしたか否かに基づいてアップ切替えが成功したか否かを判定する。検証制御部８７は、判定結果に基づいて、モード設定部８１にトライアルモードに移行させる。
【０１１７】
（トライアルモードの動作）
図１６は、第２の実施形態の無線通信システムのトライアルモードにおける動作手順を表わす図である。
【０１１８】
図１６を参照して、まず、トライアル制御部８６は、試行回数ｎを１に設定する（ステップＳ４０１）。
【０１１９】
次に、トライアル制御部８６は、閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３を所定のＮ段階のうちの５段階のいずれかの段階に設定する（ステップＳ４０２）。
【０１２０】
次に、トライアル制御部８６は、フレーム番号ｆを１に設定する（ステップＳ４０３）。
【０１２１】
次に、トライアル制御部８６は、無線基地局９２に図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０７を実行させる（ステップＳ４０４）。
【０１２２】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４０５）。
次に、トライアル制御部８６は、図１２および図１３に示すような切替履歴テーブルにユーザｉの切替え履歴を記録する（ステップＳ４０６）。
【０１２３】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４０７でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０６に戻る。
【０１２４】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ４０７でＹＥＳ）、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ１と等しくない場合には（ステップＳ４０９でＮＯ）、フレーム番号ｆを１だけインクリメントして（ステップＳ４１０）、ステップＳ４０４に戻り、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ１と等しい場合には（ステップＳ４０９でＹＥＳ）、ステップＳ４１１に移行する。
【０１２５】
ステップＳ４１１において、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４１１）。
【０１２６】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザｉの切替履歴テーブルを参照して、ステップＳ４０２で設定された閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３に対する通信レベルのアップの切替え成功率を計算し、図１４に示すような切替え成功率テーブルに記録する。具体的には、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第１タイプの無線端末の場合には、通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ１でのアップ切替え成功率を計算する。また、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第２タイプの無線端末の場合には、Ａ７からＢ４へのアップ以外の通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ２でのアップ切替え成功率を計算し、Ａ７からＢ４への通信レベルのアップ切替えが行なわれた回数と、そのアップ切替え後所定フレーム数以内に通信レベルがダウンした回数に基づいて、閾値ＵＰＥＲ３でのアップ切替え成功率を計算する（ステップＳ４１２）。
【０１２７】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４１３でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４１４）、ステップＳ４１２に戻る。
【０１２８】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ４１３でＹＥＳ）、試行回数ｎが所定値Ｎと等しくない場合には（ステップＳ４１５でＮＯ）、試行回数ｎを１だけインクリメントして（ステップＳ４１６）、ステップＳ４０２に戻り、試行回数ｎが所定値Ｎと等しい場合には（ステップＳ４１５でＹＥＳ）、ステップＳ４１７に移行する。
【０１２９】
ステップＳ４１７において、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ４１７）。
【０１３０】
トライアル制御部８６は、ユーザｉの切替え成功率テーブルを参照して、アップ切替え成功率がＹ％以上となるような、ユーザｉの閾値ＵＰＥＲ１、または閾値ＵＰＥＲ２と閾値ＵＰＥＲ３とを特定する。具体的には、トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第１タイプの無線端末の場合には、アップ切替え成功率がＹ％以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ１を特定する。トライアル制御部８６は、ユーザｉの無線端末３が第２タイプの無線端末の場合には、ＭＡＴＲＩＸ維持でのアップ切替え成功率がＹ％以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ２を特定し、ＭＡＴＲＩＸ変更でのアップ切替え成功率がＹ％以上となるようなユーザｉの閾値ＵＰＥＲ３を特定する（ステップＳ４１８）。
【０１３１】
次に、トライアル制御部８６は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ４１９でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ４２０）、ステップＳ４１８に戻り、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合には（ステップＳ４１９でＹＥＳ）、終了する。
【０１３２】
（検証モードの動作）
図１７は、第２の実施形態の無線通信システムの検証モードにおける動作手順を表わす図である。
【０１３３】
図１７を参照して、まず、検証制御部８７は、フレーム番号ｆを１に設定する（ステップＳ５０１）。
【０１３４】
次に、検証制御部８７は、無線基地局９２に図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０７を実行させる（ステップＳ５０２）。
【０１３５】
次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ５０３）。
次に、検証制御部８７は、図１２および図１３に示すような履歴テーブルにユーザｉの切替え履歴を記録する（ステップＳ５０４）。
【０１３６】
次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ５０５でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０４に戻る。
【０１３７】
次に、検証制御部８７は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しい場合であって（ステップＳ５０５でＹＥＳ）、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ２と等しくない場合には（ステップＳ５０７でＮＯ）、フレーム番号ｆを１だけインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０２に戻り、フレーム番号ｆが所定値ＦＮ２と等しい場合には（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、ステップＳ５０９に移行する。
【０１３８】
次に、検証制御部８７は、ユーザｉの切替履歴テーブルを参照して、現在設定されている閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２、ＵＰＥＲ３に対する、全ユーザの通信レベルのアップの切替え成功率ＳＲを計算する（ステップＳ５０９）。
【０１３９】
次に、検証制御部８７は、全ユーザの切替え成功率ＳＲが所定値ＴＨ未満の場合には（ステップＳ５１０でＮＯ）、モード設定部８１にトライアルモードに設定させて、無線基地局９２に図１６のステップＳ４０１〜Ｓ４２０のトライアルモードの処理を行なわせる（ステップＳ５１１）。
【０１４０】
一方、検証制御部８７は、全ユーザの切替え成功率ＳＲが所定値ＴＨ以上の場合には（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、終了する。
【０１４１】
（まとめ）
以上のように、第２の実施形態の無線通信システムによれば、トライアルモードおよび検証モードによって、通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値を無線端末ごとに適切な値に調整することができる。
【０１４２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂに変更される無線端末があった場合に、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂの無線端末のユーザデータのデータバースト領域を適切に変更することのできる無線基地局に関する。これは、ＭＡＴＲＩＸ−ＢのＭＩＭＯ方式では、どのデータバースト領域にユーザデータを割当てるかによって、無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率が変化するからである。一方、ＭＡＴＲＩＸ−ＡのＭＩＭＯ方式では、ユーザデータをどのデータバースト領域に割当てても、無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率は大きくは変化しない。
【０１４３】
（無線基地局の構成）
図１８は、第３の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【０１４４】
図１８を参照して、この無線基地局８２は、図２の第１の実施形態の無線基地局２の構成に加えて、さらに、テーブル記憶部４０と、受信電力差検出部３９と、バースト割当部４１とを備える。
【０１４５】
テーブル記憶部４０は、第１の割当テーブルと、第２の割当テーブルと、検査用テーブルとを記憶する。
【０１４６】
（割当テーブル）
図１９は、第１の割当テーブルの例を表わす図である。
【０１４７】
図１９を参照して、第１の割当テーブルは、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂにアップした第１タイプの無線端末のユーザ番号と、そのユーザ番号の無線端末へのダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲとを定める。
【０１４８】
たとえば、ユーザ番号が「４」の無線端末は、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂにアップしたこと、ユーザ番号が「４」の無線端末へのダウンリンク信号のパケットエラーレートが「０．３％」であることが示されている。
【０１４９】
図２０は、第２の割当テーブルの例を表わす図である。
図２０を参照して、第２の割当テーブルは、第１割当テーブルに登録されていないユーザ番号を定める。
【０１５０】
（検査用テーブル）
図２１は、検査用テーブルの例を表わす図である。
【０１５１】
図２１を参照して、検査用テーブルは、サブキャリア番号（Ｙ）およびシンボル番号（Ｘ）と、サブキャリア数ｘ、シンボル数ｙのユーザデータをサブキャリア番号Ｙ〜（Ｙ＋ｙ−１）およびシンボル番号Ｘ〜（Ｘ＋ｘ−１）に割当てたときの、無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の平均空間相関係数（ＳＰ）および受信電力差の平均値（ＲＰ）とを定める。
【０１５２】
受信電力差検出部３９は、無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサブキャリアごとのサウンディング信号の受信電力の差を検出する。受信電力差検出部３９は、検出した受信電力の差を複数のサブキャリアについて平均した受信電力差の平均値ＲＰを算出する。
【０１５３】
バースト割当部４１は、ダウンリンクフレームのデータバースト領域の一部にユーザデータを割当てる。バースト割当部４１は、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂに変更された無線端末がある場合に、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの無線端末３について、サブキャリアごとのサウンディング信号の空間相関係数と、必要に応じて受信電力差に基づいて、ユーザデータの割当て位置を決める。
【０１５４】
（検査領域）
図２２は、ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの割当位置を決定する過程を説明するための図である。
【０１５５】
図２２を参照して、ダウンリンクバースト領域の全シンボル数がＸＳＩＺＥ、全サブキャリア数をＹＳＩＺＥとする。ユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数がｘ（ｊ）、サブキャリア数がｙ（ｊ）とする。ユーザデータの割当位置の先頭のシンボル番号をＸとし、先頭のサブキャリア番号をＹとする。各サブキャリア番号Ｙに対して、ユーザデータが配置可能なＸの値が１つ探索される。Ｘの値は１からＸ−ｘ（ｊ）＋１の範囲で探索される。あるＸにおいてユーザデータが配置可能な場合には、その位置が適切かどうかを判断するために、平均空間相関係数ＳＰと、受信電力差の平均値ＲＰが検出される。
【０１５６】
あるＹについて、配置可能なＸの値が存在しない場合には、そのＹを先頭のサブキャリア番号とする位置にユーザ番号ｊのユーザデータが配置不可能であると判断される。また、すべてのＹ（１≦Ｙ≦（Ｙ−ｙ（ｊ）＋１）に関して、配置可能なＸの値が存在しない場合には、ユーザ番号ｊのユーザデータが配置不可能であると判断される。
【０１５７】
（動作）
図２３は、第３の実施形態の無線基地局のバースト領域の割当ての動作手順を表わすフローチャートである。
【０１５８】
図２３を参照して、まず、図８のステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理が行なわれる（ステップＳ６０１）。
【０１５９】
次に、バースト割当部４１は、いずれかのユーザの無線端末３へのダウンリンク信号のＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂにアップした場合には（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、第１タイプの無線端末のうちＭＡＴＲＩＸ−Ｂを用いる無線端末のユーザ番号をダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲとともに、第１の割当てテーブルに登録する（ステップＳ６０３）。
【０１６０】
次に、バースト割当部４１は、第１の割当てテーブル内のユーザをパケットエラーレートＰＥＲが小さい順にソートする（ステップＳ６０４）。
【０１６１】
次に、バースト割当部４１は、第１の割当てテーブルに登録されなかった通信中の他のユーザを第２の割当てテーブルに登録する（ステップＳ６０５）。
【０１６２】
次に、バースト割当部４１は、現在、各ユーザに割り当てているダウンリンクフレームのバースト領域を解放する（ステップＳ６０６）。
【０１６３】
次に、バースト割当部４１は、第１の割当てテーブル内のユーザをソートされた順番（つまり、パケットエラーレートが小さい順番）に１個ずつ選択する。選択されたユーザのユーザ番号をｊとする（ステップＳ６０７）。
【０１６４】
次に、バースト割当部４１は、ユーザ番号ｊのユーザにバースト領域を割当てる。詳細は後述する（ステップＳ６０８）。
【０１６５】
次に、バースト割当部４１は、第１の割当てテーブル内のユーザのうち、未選択のものがある場合には、（ステップＳ６０９でＮＯ）、ステップＳ６０７に戻る。
【０１６６】
一方、バースト割当部４１は、第１の割当てテーブル内の全ユーザを選択し終えた場合には（ステップＳ６０９でＹＥＳ）、第２の割当てテーブル内のユーザのバースト領域をプロポーショナルフェアネスを用いて割当てる（ステップＳ６１０）。
【０１６７】
図２４は、図２３のフローチャートのステップＳ６０８の動作の詳細な手順を表わすフローチャートである。図２４において、ｘ（ｊ）は、ユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）、ｙ（ｊ）は、ユーザ番号ｊのユーザデータのサブキャリア数を表わす。
【０１６８】
図２４を参照して、まず、バースト割当部４１は、サブキャリア番号Ｙを１に設定する（ステップＳ７０１）。
【０１６９】
次に、バースト割当部４１は、シンボル番号Ｘを１に設定する（ステップＳ７０２）。
次に、バースト割当部４１は、ダウンリンクフレームのバースト領域における、サブキャリア番号Ｙ〜Ｙ＋ｙ（ｊ）−１、シンボル番号Ｘ〜Ｘ＋ｘ（ｊ）−１で特定される領域にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て可能な場合、つまり、この特定された領域が未割り当てで、かつ存在する場合には（ステップＳ７０３でＹＥＳ）、サウンディング指示部３０を指示して、ユーザ番号ｊの無線端末３へサウンディング信号を送信させる指示を送信させる（ステップＳ７０６）。
【０１７０】
次に、バースト割当部４１は、相関係数算出部２９に対して、サブキャリア番号Ｙ〜サブキャリア番号Ｙ＋ｙ（ｊ）−１の領域の各サブキャリアでのユーザ番号ｊの無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の空間相関係数を算出させて、さらに、空間相関係数を上記の領域に含まれるすべてのサブキャリアについて平均した平均空間相関係数ＳＰを算出させる（ステップＳ７０７）。
【０１７１】
また、バースト割当部４１は、受信電力差検出部３９に対して、サブキャリア番号Ｙ〜サブキャリア番号Ｙ＋ｙ（ｊ）−１の領域の各サブキャリアでのユーザ番号ｊの無線端末３の２つのアンテナ５０，５１からのサウンディング信号の受信電力の差を検出させて、さらに、受信電力差を上記の領域に含まれるすべてのサブキャリアについて平均した受信電力差の平均値ＲＰを算出させる（ステップＳ７０８）。
【０１７２】
バースト割当部４１は、サブキャリア番号Ｘ、シンボル番号Ｙに対する平均空間相関係数ＳＰ、受信電力差の平均値ＲＰを図２１に示すような検査用テーブルに記録して、ステップＳ７１０に移行する（ステップＳ７０９）。
【０１７３】
一方、バースト割当部４１は、ダウンリンクフレームのバースト領域の中のサブキャリア番号Ｙ、シンボル番号Ｘで定まる位置にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て不可能な場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、シンボル番号Ｘが、ダウンリンクフレームのバースト領域のシンボル数ＸＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）を減じた値以下の場合には（ステップＳ７０４でＮＯ）、シンボル番号Ｘを１だけインクリメントして（ステップＳ７０５）、ステップＳ７０２に戻る。
【０１７４】
また、バースト割当部４１は、ダウンリンクフレームのバースト領域の中のサブキャリア番号Ｙ、シンボル番号Ｘで定まる位置にユーザ番号ｊのユーザデータが割当て不可能な場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、シンボル番号Ｘが、ダウンリンクフレームのバースト領域のシンボル数ＸＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータのシンボル数ｘ（ｊ）を減じた値よりも大きい場合には（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、サブキャリア番号Ｙでのユーザ番号ｊのユーザデータの割当てが不可能であると判断し、ステップＳ７１０に移行する。
【０１７５】
ステップＳ７１０において、バースト割当部４１は、サブキャリア番号Ｙが、ダウンリンクフレームのバースト領域のサブキャリア数ＹＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータサブキャリア数ｙ（ｊ）を減じた値以下の場合には（ステップＳ７１０でＮＯ）、サブキャリア番号Ｙを１だけインクリメントして（ステップＳ７１１）、ステップＳ７０２に戻る。
【０１７６】
バースト割当部４１は、サブキャリア番号Ｙが、ダウンリンクフレームのバースト領域のサブキャリア数ＹＳＩＺＥからユーザ番号ｊのユーザデータサブキャリア数ｙ（ｊ）を減じた値よりも大きい場合には（ステップＳ７１０でＹＥＳ）、次のステップＳ７１２に移行する。
【０１７７】
バースト割当部４１は、検査用テーブルにデータが記録されていない場合には（ステップＳ７１２でＮＯ）、ユーザ番号ｊのユーザデータの割当てが不可能であると判断されたことになるので、ユーザ番号ｊのユーザを第２の割当てテーブルに登録する（ステップＳ７１３）。
【０１７８】
バースト割当部４１は、検査用テーブルにデータが記録されている場合には（ステップＳ７１２でＹＥＳ）、検査用テーブルを参照して、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが１つかどうかを調べる。
【０１７９】
バースト割当部４１は、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが１つの場合には（ステップＳ７１４でＹＥＳ）、平均空間相関係数ＳＰが最小となるサブキャリア番号Ｙとシンボル番号Ｘを特定する（ステップＳ７１５）。
【０１８０】
一方、バースト割当部４１は、平均空間相関係数ＳＰが最小のものが２つ以上存在する場合には（ステップＳ７１４でＮＯ）、平均空間相関係数ＳＰが最小であり、かつ受信電力差の平均値ＲＰが最小となるサブキャリア番号Ｙとシンボル番号Ｘを特定する（ステップＳ７１６）。
【０１８１】
次に、バースト割当部４１は、ダウンリンクフレームのバースト領域におけるサブキャリア番号Ｙ〜Ｙ＋ｙ（ｊ）、シンボル番号Ｘ〜Ｘ＋ｘ（ｊ）で特定される領域にユーザｊのユーザデータを割当てる（ステップＳ７１７）。
【０１８２】
（まとめ）
以上のように、第３の実施形態の無線通信システムによれば、ダウンリンクのＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂに変更される第１タイプの無線端末があった場合に、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂの無線単端末について、その無線端末の２つのアンテナから送信されるサブキャリアごとのサウンディング信号の空間相関係数と、必要に応じて受信電力差に基づいて、ダウンリンクバースト領域内のユーザデータの配置を決める。これによって、無線基地局側は、最適な周波数（サブキャリア）で、空間多重化されたダウンリンク信号を送信することができるので、無線端末において高いスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率を得ることができる。
【０１８３】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。
【０１８４】
（１）  検証モードからトライアルモードへの移行
本発明の実施形態では、図１７のフローチャートにおいて、全ユーザ（通信中の全無線端末）のアップ切替え成功率を計算したが、ユーザ（無線端末）ごとに、またはユーザ（無線端末）の種別ごとに、アップ切替え成功率を計算し、アップ切替え成功率が所定値未満の場合に、そのユーザ、またはそのユーザの種別に対してトライアルモードに移行させることとしてもよい。
【０１８５】
（２）  トライアルモードでの切替え成功率
本発明の実施形態では、第１タイプの無線端末について、通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ１は、どの通信レベルにおいても同一としたが、これに限定するものではない。通信レベルごとに異なる閾値ＵＰＥＲ１を用いることとしてもよい。
【０１８６】
同様に、本発明の実施形態では、第２タイプの無線端末について、Ａ７からＢ４へのアップを除く通信レベルをアップするときのパケットエラーレートの閾値ＵＰＥＲ２は、どの通信レベルにおいても同一としたが、これに限定するものではない。通信レベルごとに異なる閾値ＵＰＥＲ２を用いることとしてもよい。
【０１８７】
トライアルモードおよび検証モードにおいても、通信レベルごとにアップ切替え成功率を計算することとしてもよい。トライアルモードにおいては、通信レベルごとのアップ切替え成功率に基づいて、通信レベルごとの閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２を設定することしてもよい。検証モードにおいては、通信レベルごとのアップ切替え成功率に基づいて、トライアルモードで閾値ＵＰＥＲ１、ＵＰＥＲ２を再設定する必要のある通信レベルを特定することとしてもよい。
【０１８８】
（３）  ダウンリンク信号の通信品質
本発明の実施形態では、ダウンリンク信号の通信品質として、ダウンリンク信号のパケットエラーを用いた。そして、このパケットエラーレートは、無線端末から無線基地局へアップリンクフレームにおいて伝送されることとしたが、これに限定するものではない。無線基地局側で、自動再送要求（Automatic Repeat Request: ARQ）やハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ）処理時のＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement)信号が無線端末から伝送される割合を算出することによっても、ダウンリンク信号のパケットエラーレートと同様の指標値が算出できる。
【０１８９】
（４）  サウンディング信号
本発明の実施形態では、無線端末の２つのアンテナからのサウンディング信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めたが、サウンディング信号は、既知信号の一例である。別の種類の既知信号の受信応答ベクトル、および空間相関係数を求めることとしてもよい。また、第１タイプの無線端末は、２個のアンテナからではなく、３個以上の無線端末からサウンディング信号などの既知信号を互いに同時または別時刻で送信できる無線端末であるとしてもよい。
【０１９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９１】
１  無線通信システム、２，８２，９２  無線基地局、３，３ａ〜３ｎ  無線端末、１０，１１，５０，５１  アンテナ、１２，５２  受信部、１３，５３  送信部、１４，７８，８４，９４  ＭＡＣ層処理部、１５，２０，５５，６０  ＲＦ部、１６，５６  ＣＰ除去部、１７，５７  ＦＦＴ部、１８，２３，５８，６３  サブキャリア配置部、５９  マルチアンテナ受信信号処理部、２１，６１  ＣＰ付加部、２２，６２  ＩＦＦＴ部、２４  マルチアンテナ送信信号処理部、２５，６５  復調部、２６，６６  復号部、２７，６７  ユーザデータ受信管理部、４９，７７，４７，８９  制御部、２８  通信品質測定部、２９  相関係数算出部、３０  サウンディング指示部、３１  切替部、３４，７２  ユーザデータ送信管理部、３３，７３  符号化部、３２，７４  変調部、３５  切替ルール記憶部、３６  切替通知部、３９  受信電力差検出部、４０  テーブル記憶部、４１  バースト割当部、７１  ＭＣＳ管理部、７５  通信品質計測部、７６  サウンディング出力部、７７  ＭＩＭＯ管理部、８１  モード制御部、８６  トライアル制御部、８７  検証制御部、８８  テーブル記憶部。
【図１】
2011030154.tif 000003
【図２】
2011030154.tif 000004
【図３】
2011030154.tif 000005
【図４】
2011030154.tif 000006
【図５】
2011030154.tif 000007
【図６】
2011030154.tif 000008
【図７】
2011030154.tif 000009
【図８】
2011030154.tif 000010
【図９】
2011030154.tif 000011
【図１０】
2011030154.tif 000012
【図１１】
2011030154.tif 000013
【図１２】
2011030154.tif 000014
【図１３】
2011030154.tif 000015
【図１４】
2011030154.tif 000016
【図１５】
2011030154.tif 000017
【図１６】
2011030154.tif 000018
【図１７】
2011030154.tif 000019
【図１８】
2011030154.tif 000020
【図１９】
2011030154.tif 000021
【図２０】
2011030154.tif 000022
【図２１】
2011030154.tif 000023
【図２２】
2011030154.tif 000024
【図２３】
2011030154.tif 000025
【図２４】
2011030154.tif 000026