(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する基地局と複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、
前記基地局は、前記無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能であって、
複数のアンテナを用いて前記基地局と通信を行い、当該基地局からの信号を受信する際には、当該複数のアンテナでの受信指向性に関して、干渉波に関する情報を必要としないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行うことが可能な通信部を備え、
前記通信部は、
前記基地局が前記ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する場合には、当該基地局からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って当該基地局からのデータ信号を受信し、
前記基地局が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該基地局からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該基地局からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該基地局からのデータ信号に対して前記ＭＩＭＯ方式に応じた受信処理を行う、無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記通信部は、前記無線通信装置での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいと判定した前記基地局が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合に、当該基地局からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該基地局からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該基地局からのデータ信号に対して前記ＭＩＭＯ方式に応じた受信処理を行う、無線通信装置。
【請求項３】
複数のアンテナを有する基地局と、複数のアンテナを用いて当該基地局と通信を行う無線通信装置とを備える無線通信システムであって、
前記基地局は、前記無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能であって、
前記無線通信装置は、
複数のアンテナを用いて前記基地局と通信を行い、当該基地局からの信号を受信する際には、当該複数のアンテナでの受信指向性に関して、干渉波に関する情報を必要としないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行うことが可能な通信部を有し、
前記通信部は、
前記基地局が前記ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する場合には、当該基地局からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って当該基地局からのデータ信号を受信し、
前記基地局が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該基地局からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該基地局からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該基地局からのデータ信号に対して前記ＭＩＭＯ方式に応じた受信処理を行う、無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いて通信する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、複数の無線通信装置の間での通信にＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用する技術が開示されています。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、複数の無線通信装置を備える無線通信システムにおいては、当該複数の無線通信装置の間での通信性能を向上することが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数の無線通信装置の間での通信性能を向上することが可能な技術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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナを有する通信相手装置と複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、複数のアンテナを用いて前記通信相手装置と通信を行い、当該通信相手装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能な通信部と、前記通信相手装置での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する干渉強度判定部と、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定すると、前記通信部が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止することを決定する決定部とを備える。
【０００７】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記干渉強度判定部は、前記通信相手装置において復調処理前の受信信号に基づいて求められた受信品質と復調処理後の受信信号に基づいて求められた受信品質とに基づいて、前記干渉波の強度が大きいか否かを判定する。
【０００８】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記通信相手装置での受信品質が、所定の基準に基づいて良好か否かを判定する受信品質判定部がさらに設けられ、前記決定部は、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定する場合であっても、前記受信品質判定部が受信品質が良好であると判定する場合には、前記通信部が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止せず、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定する場合であって、かつ前記受信品質判定部が受信品質が良好ではないと判定する場合には、前記通信部が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止する。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信システムは、互いに通信を行う第１及び第２無線通信装置を備え、前記第１無線通信装置は、複数のアンテナを用いて前記第２無線通信装置と通信を行い、当該第２無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能な第１通信部と、前記第２無線通信装置での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する干渉強度判定部と、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定すると、前記第１通信部が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止することを決定する決定部とを有し、前記第２無線通信装置は、複数のアンテナを用いて前記第１無線通信装置と通信を行い、当該第１無線通信装置からの信号を受信する際には、当該複数のアンテナでの受信指向性に関して、干渉波に関する情報を必要としないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行うことが可能な第２通信部を有し、前記第２通信部は、前記第１無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する場合には、当該第１無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って当該第１無線通信装置からのデータ信号を受信し、前記第１無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該第１無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行わずに当該第１無線通信装置からのデータ信号を受信する。
【００１０】
また、本発明に係る無線通信システムの一態様では、前記第２通信部は、前記第１無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該第１無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該第１無線通信装置からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該第１無線通信装置からのデータ信号に対して受信処理を行う。
【００１１】
また、本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナを有する通信相手装置と複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、前記通信相手装置は、前記無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能であって、複数のアンテナを用いて前記通信相手装置と通信を行い、当該通信相手装置からの信号を受信する際には、当該複数のアンテナでの受信指向性に関して、干渉波に関する情報を必要としないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行うことが可能な通信部を備え、前記通信部は、前記通信相手装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する場合には、当該通信相手装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って当該通信相手装置からのデータ信号を受信し、前記通信相手装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該通信相手装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該通信相手装置からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該通信相手装置からのデータ信号に対して受信処理を行う。
【００１２】
また、本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナを有する通信相手装置と複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、前記通信相手装置は、前記無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能であって、複数のアンテナを用いて前記通信相手装置と通信を行う通信部と、前記通信部での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する干渉強度判定部と、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定すると、前記通信相手装置が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止することを決定する決定部とを備える。
【００１３】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記通信部で受信された受信信号に対して復調処理を行う受信処理部と、復調処理前の受信信号に基づいて受信品質を求めるとともに、復調処理後の受信信号に基づいて受信品質を求める受信品質取得部とがさらに設けられ、前記干渉強度判定部は、前記受信品質取得部が復調処理前の受信信号に基づいて求めた受信品質と復調処理後の受信信号に基づいて求めた受信品質とに基づいて、前記干渉波の強度が大きいか否かを判定する。
【００１４】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記受信品質取得部が求めた受信品質が、所定の基準に基づいて良好か否かを判定する受信品質判定部がさらに設けられ、前記決定部は、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定する場合であっても、前記受信品質判定部が受信品質が良好であると判定する場合には、前記通信相手装置が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止せず、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定する場合であって、かつ前記受信品質判定部が受信品質が良好ではないと判定する場合には、前記通信相手装置が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止する。
【００１５】
また、本発明に係る無線通信システムは、互いに通信を行う第１及び第２無線通信装置を備え、前記第２無線通信装置は、複数のアンテナを用いて前記第１無線通信装置と通信を行い、当該第１無線通信装置に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式を使用することが可能であって、前記第１無線通信装置は、複数のアンテナを用いて前記第２無線通信装置と通信を行い、当該第２無線通信装置からの信号を受信する際には、当該複数のアンテナでの受信指向性に関して、干渉波に関する情報を必要としないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行うことが可能な通信部と、前記通信部での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する干渉強度判定部と、前記干渉強度判定部が前記干渉波の強度が大きいと判定すると、前記第２無線通信装置が信号を送信する際の前記ＭＩＭＯ方式の使用を禁止することを決定する決定部とを有し、前記通信部は、前記第２無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する場合には、当該第２無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って当該第２無線通信装置からのデータ信号を受信し、前記第２無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該第２無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行わずに当該第２無線通信装置からのデータ信号を受信する。
【００１６】
また、本発明に係る無線通信システムの一態様では、前記通信部は、前記第２無線通信装置が前記ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合には、当該第２無線通信装置からの既知の参照信号に基づいた前記ヌルステアリングを行って受信した、当該第２無線通信装置からの既知の参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列を用いて当該第２無線通信装置からのデータ信号に対して受信処理を行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の無線通信装置の間での通信性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】基地局の構成を示す図である。
【図３】通信端末の構成を示す図である。
【図４】無線通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】干渉強度判定部の動作を説明するための図である。
【図６】干渉強度判定部の動作を説明するための図である。
【図７】各アンテナが参照信号及びデータ信号を送信する際に使用する無線リソースの一例を示す図である。
【図８】基地局の変形例の構成を示す図である。
【図９】無線通信システムの変形例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】通信端末の変形例の動作を示すフローチャートである。
【図１１】基地局の変形例の構成を示す図である。
【図１２】基地局の変形例の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本実施の形態に係る無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、例えば、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）及びＬＴＥ（Long Term Evolution）などのＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が採用された無線通信システムである。ＯＦＤＭ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ信号が使用される。また、本実施の形態に係る無線通信システム１００では、複信方式として、例えばＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式が採用されている。
【００２０】
図１に示されるように、無線通信システム１００は、無線通信装置である複数の基地局１を備えている。各基地局１は、無線通信装置である複数の通信端末２と双方向の無線通信を行う。複数の通信端末２には携帯電話機等の移動通信端末が含まれている。各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在することがある。
【００２１】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。
【００２２】
＜基地局の構成＞
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、通信端末２に対して信号を送信する際には、ＭＩＭＯ方式とアダプティブアレイアンテナ方式の２種類の方式を使用することが可能である。また、基地局１は、通信端末２からの信号を受信する際には、アダプティブアレイアンテナ方式を使用する。基地局１が、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信端末２からの信号を受信する際には、当該基地局１での受信指向性を制御するために受信信号に設定する受信ウェイトを、通信端末２からの既知の参照信号に基づいて求める。そして、基地局１が、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信端末２に信号を送信する際には、当該基地局１での送信指向性を制御するために送信信号に設定する送信ウェイトを受信ウェイトから求める。
【００２３】
ここで、ＭＩＭＯ方式とは、ＳＤＭ（Spatial Division Multiplexing、空間分割多重）のように伝送速度（送信スループット）を向上させる方式と、ＳＴＣ（Space-Time Coding、時空間符号化）及びＳＦＢＣ（Space Frequency Block Coding、空間周波数ブロック符号化）のように通信品質を向上させる方式とを含む概念である。ＳＤＭは単に「ＳＭ（Spatial Multiplexing、空間多重）」と呼ばれることがある。また、ＳＴＣ及びＳＦＢＣのように通信品質を向上させるＭＩＭＯ方式は「送信ダイバーシティ」と呼ばれることがある。本実施の形態では、基地局１は、例えばＳＤＭを使用する。なお、基地局１は、ＳＤＭと、通信品質を向上させるＭＩＭＯ方式、例えばＳＴＣあるいはＳＦＢＣとを使い分けても良い。以後、ＳＤＭ、ＳＴＣ及びＳＦＢＣを、「ＭＩＭＯ−ＳＤＭ」、「ＭＩＭＯ−ＳＴＣ」及び「ＭＩＭＯ−ＳＦＢＣ］とそれぞれ呼ぶことがある。
【００２４】
また、基地局１が受信及び送信に使用するアダプティブアレイアンテナ方式では、受信ウェイトを求める際に、基地局１での受信信号に含まれる干渉波の情報、具体的には当該干渉波についてのチャネル行列（応答ベクトル、チャネルベクトルとも呼ばれる）が必要とされないアルゴリズムが用いられたヌルステアリングが行われる。干渉波の情報が必要とされないアルゴリズムとしては、例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム及びＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズムなどのＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared. Error、最小二乗誤差法）を採用することができる。ＬＭＳアルゴリズムあるいはＲＬＳアルゴリズムが使用される場合には、ヌルステアリング及びビームフォーミングの両方が行われる。本実施の形態では、ＬＭＳアルゴリズムあるはＲＬＳアルゴリズムが使用されるため、送信指向性及び受信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングの両方が行われる。
【００２５】
また、基地局１での受信信号に含まれる干渉波とは、基地局１にとっての通信対象の通信端末２（当該基地局１のサービスエリア１０内の通信端末２）以外の通信装置からの不要な信号である。この干渉波には、例えば、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１と通信する通信端末２からの不要な信号が含まれる。
【００２６】
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、各基地局１は、その周辺に位置する周辺基地局１が通信する通信端末２の位置を特定することはできない。したがって、各基地局１では、周辺基地局１が通信する通信端末２からの干渉波がどのような伝送路（チャネル）を通ってくるのか特定することはできない。したがって、本実施の形態に係るアダプティブアレイアンテナ方式では、ＬＭＳアルゴリズム等の、干渉波の情報（干渉波のチャネル行列）が必要とされないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行っている。
【００２７】
図２に示されるように、基地局１は、複数のアンテナ１２から成るアレイアンテナ１３を有する無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１４とを備えている。無線処理部１１は、アレイアンテナ１３で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００２８】
また、無線処理部１１は、制御部１４で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１３を構成する複数のアンテナ１２にそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１２から送信信号が無線送信される。
【００２９】
なお図２の例では、無線処理部１１には、２つのアンテナ１２が設けられているが、２つよりも多い数のアンテナ１２を設けても良い。
【００３０】
制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１４には、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内のプログラムを実行することによって、送信処理部１４０、受信処理部１４１、干渉強度判定部１４２及び使用禁止決定部１４３などの機能ブロックが形成される。
【００３１】
送信処理部１４０は、送信信号を生成し、当該送信信号に対して変調処理等を行ってベースバンドの送信信号を生成する。このベースバンドの送信信号は、アレイアンテナ１３を構成する複数のアンテナ１２の数だけ生成される。送信処理部１４０で生成されたベースバンドの複数の送信信号は、無線処理部１１に入力される。
【００３２】
送信処理部１４０では、基地局１で使用される送信方式に応じた複数の送信信号が生成される。例えば、基地局１においてアダプティブアレイアンテナ方式が使用される場合には、送信処理部１４０は、同じ送信信号をアンテナ１２の数だけ生成し、得られた複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１３の送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信処理部１４０は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して変調処理等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に入力する。これにより、基地局１からは、アレイアンテナ１３の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて通信端末２に送信信号が送信される。
【００３３】
一方で、基地局１においてＭＩＭＯ−ＳＤＭが使用される場合には、送信処理部１４０は、複数系統の送信信号（互いに異なる複数の送信信号）を生成し、得られた複数の送信信号に対して変調処理等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に入力する。これにより、基地局１からは通信端末２に対して複数系統の送信信号が同じ無線リソース（周波数帯域及び時間帯）を用いて送信され、基地局１の送信スループットを向上することができる。
【００３４】
なお、基地局１においてＭＩＭＯ−ＳＴＣあるいはＭＩＭＯ−ＳＦＢＣが使用される場合には、送信処理部１４０は、アラムーチ符号等を用いて符号化された、互い異なる複数の送信信号を生成し、得られた複数の送信信号に対して変調処理等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に入力する。これにより、基地局１では送信ダイバーシティ効果が得られて、基地局１と通信端末２との間の通信品質が向上する。
【００３５】
受信処理部１４１は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、アレイアンテナ１３での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。受信処理部１４１は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して合成受信信号を生成する。そして、受信処理部１４１は、生成した合成受信信号に対して復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データやユーザデータなどを取得する。
【００３６】
受信処理部１４１は、アレイアンテナ１３の受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトを、通信端末２からの受信信号に含まれる既知の参照信号に基づいて算出する。受信処理部１４１は、例えば、ＬＭＳアルゴリズムあるいはＲＬＳアルゴリズムを用いて複数の受信ウェイトを算出する。そして、受信処理部１４１は、算出した複数の受信ウェイトを、無線処理部１１から出力される複数の受信信号に含まれるデータ信号にそれぞれ設定する。これにより、基地局１では、通信端末２からの参照信号に基づいたヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて当該通信端末２のデータ信号が受信される。
【００３７】
一方で、送信処理部１４０は、アレイアンテナ１３の送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトを、受信処理部１４１で求められた複数の受信ウェイトから算出する。
【００３８】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信処理部１４０及び受信処理部１４１によって、アレイアンテナ１３を用いて通信端末２と通信を行う通信部１５が構成されている。通信部１５は、ＭＩＭＯ方式及びアダプティブアレイアンテナ方式を用いて信号を送信することが可能であるとともに、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて信号を受信する。
【００３９】
干渉強度判定部１４２は、通信端末２から通知される当該通信端末２での受信品質に基づいて、当該通信端末２での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する。
【００４０】
使用禁止決定部１４３は、干渉強度判定部１４２において、通信端末２での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいと判定されると、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止する。通信部１５は、使用禁止決定部１４３において、通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されると、当該通信端末２への信号の送信にはＭＩＭＯ方式を使用せずに、アダプティブアレイアンテナ方式を使用する。
【００４１】
＜通信端末の構成＞
図３は各通信端末２の構成を示す図である。本実施の形態に係る通信端末２は、基地局１からの信号を受信する場合には、当該基地局１が当該通信端末２に対して信号を送信する際にＭＩＭＯ方式を使用していないときにはアダプティブアレイアンテナ方式を使用し、ＭＩＭＯ方式を使用しているときにはアダプティブアレイアンテナ方式を使用しないようになっている。
【００４２】
一方で、本実施の形態に係る通信端末２は、基地局１に信号を送信する場合には、当該基地局１が当該通信端末２に対して信号を送信する際にＭＩＭＯ方式を使用しているか否かにかかわらずアダプティブアレイアンテナ方式を使用する。
【００４３】
通信端末２が受信及び送信に使用するアダプティブアレイアンテナ方式では、基地局１が使用するアダプティブアレイアンテナ方式と同様に、受信ウェイトを求める際に、通信端末２での受信信号に含まれる干渉波の情報（干渉波についてのチャネル行列）が必要とされないアルゴリズムが用いられたヌルステアリングが行われる。通信端末２では、受信ウェイトの算出にＬＭＳアルゴリズムあるいはＲＬＳアルゴリズムが使用される。したがって、通信端末２では、受信及び送信において、ヌルステアリング及びビームフォーミングの両方が行われる。ここで、通信端末２での受信信号に含まれる干渉波とは、当該通信端末２にとっての通信対象の基地局１以外の通信装置からの不要な信号である。この干渉波には、例えば、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１からの不要な信号が含まれる。
【００４４】
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、各通信端末２は、自身が通信する基地局１の周辺に位置する周辺基地局１の位置を特定することはできない。したがって、各通信端末２では、自身が通信する基地局１の周辺に位置する周辺基地局１からの干渉波がどのような伝送路（チャネル）を通ってくるのか特定することはできない。よって、本実施の形態に係るアダプティブアレイアンテナ方式では、ＬＭＳアルゴリズム等の、干渉波の情報が必要とされないアルゴリズムを用いたヌルステアリングを行っている。
【００４５】
図３に示されるように、通信端末２は、複数のアンテナ２２から成るアレイアンテナ２３を有する無線処理部２１と、当該無線処理部２１を制御する制御部２４とを備えている。無線処理部２１は、アレイアンテナ２３で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００４６】
また、無線処理部２１は、制御部２４で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部２１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ２３を構成する複数のアンテナ２２にそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ２２から送信信号が無線送信される。
【００４７】
制御部２４は、ＣＰＵ、ＤＳＰ及びメモリなどで構成されている。制御部２４では、ＣＰ及びＤＳＰがメモリ内のプログラムを実行することによって、送信処理部２４０、受信処理部２４１及び受信品質取得部２４２などの機能ブロックが生成される。
【００４８】
送信処理部２４０は、同じ送信信号をアンテナ２２の数だけ生成し、得られた複数の送信信号に対して、アレイアンテナ２３の送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信処理部２４０は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して変調処理等を行って、複数のベースバンドの送信信号を生成する。その後、送信処理部２４０は、生成した複数のベースバンドの送信信号を無線処理部２１に入力する。これにより、通信端末２からは、アレイアンテナ２３の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて基地局１に送信信号が送信される。
【００４９】
受信処理部２４１は、基地局１が送信にＭＩＭＯ方式を使用していない場合には、無線処理部２１から入力される複数の受信信号に対して、アレイアンテナ２３での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。受信処理部２４１は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して合成受信信号を生成する。そして、受信処理部２４１は、生成した合成受信信号に対して復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データやユーザデータなどを取得する。本実施の形態では、基地局１は、通信端末２に対する送信にＭＩＭＯ方式を使用するか否かを当該通信端末２に通知するようになっている。
【００５０】
受信処理部２４１は、複数の受信ウェイトを、基地局１からの受信信号に含まれる既知の参照信号に基づいて算出する。受信処理部２４１は、例えば、ＬＭＳアルゴリズムあるいはＲＬＳアルゴリズムを用いて複数の受信ウェイトを算出する。そして、受信処理部２４１は、算出した複数の受信ウェイトを、無線処理部２１から出力される複数の受信信号に含まれるデータ信号にそれぞれ設定する。これにより、通信端末２では、基地局１からの参照信号に基づいたヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて当該基地局１が送信するデータ信号が受信される。送信処理部２４０は、複数の送信ウェイトを、受信処理部２４１で求められた複数の受信ウェイトから算出する。
【００５１】
一方で、基地局１が送信にＭＩＭＯ方式を使用している場合には、受信処理部２４１は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用せずに、基地局１からの受信信号に対して受信処理を行う。受信処理部２４１は、まず、無線処理部２１から出力される複数の受信信号に含まれる既知の参照信号（複素信号）に基づいて、当該受信処理部２４１が属する通信端末２が有するアレイアンテナ２３と、通信対象の基地局１のアレイアンテナ１３との間の伝送路におけるチャネル行列を推定する。このチャネル行列は、通信端末２が有する複数のアンテナ２２の数と、基地局１が有する複数のアンテナ１２の数とを掛け合わせて得られる数のチャネル利得（チャネル係数とも呼ばれる）で構成される。そして、受信処理部２４１は、推定したチャネル行列を用いて、無線処理部２１から出力される複数の受信信号に含まれるデータ信号（複素信号）に対して復調処理等の受信処理を行う。本実施の形態では、基地局１ではＭＩＭＯ−ＳＤＭが使用されることから、この受信処理では、例えば、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection、最尤検出）、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation、逐次干渉除去）あるいはＭＭＳＥが使用される。これにより、通信端末２では、基地局１が送信するユーザデータ及び制御データが取得される。
【００５２】
本実施の形態に係る通信端末２では、無線処理部２１、送信処理部２４０及び受信処理部２４１によって、アレイアンテナ２３を用いて基地局１と通信を行う通信部２５が構成されている。通信部２５は、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて信号を送信するとともに、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて信号を受信することが可能である。
【００５３】
受信品質取得部２４２は、無線処理部２１から出力される受信信号に基づいて、基地局１からの信号についての受信品質を求める。本実施の形態では、受信品質取得部２４２は、復調処理前の受信信号に基づいて受信品質を求めるとともに、復調処理後の受信信号に基づいて受信品質を求める。以後、復調処理前の受信信号に基づいて求められる受信品質を「復調前受信品質」と呼ぶ。また、復調処理後の受信信号に基づいて求められる受信品質を「復調後受信品質」と呼ぶ。
【００５４】
受信品質取得部２４２は、復調前受信品質として、例えばＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio、搬送波レベル対干渉雑音比）を無線処理部２１から出力されるベースバンドの受信信号に基づいて算出する。なお、復調前受信品質として、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator、受信信号強度）を算出しても良い。
【００５５】
また受信品質取得部２４２は、復調後受信品質として、例えばＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio、信号対干渉雑音電力比）を、復調処理後の受信信号、つまり、受信したＯＦＤＭ信号に対して復調処理を行うことによって得られる、当該ＯＦＤＭ信号に含まれるサブキャリアを変調する複素シンボル（以後、「復調複素シンボル」と呼ぶ）に基づいて算出する。復調後受信品質として、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）を算出しても良い。また、復調複素シンボルに対して復号処理等を行ってビットデータを再生し、当該ビットデータに基づいて受信エラー率を算出して、この受信エラー率を復調後受信品質としても良い。
【００５６】
なお、通信端末２では、受信品質取得部２４２で復調前受信品質及び復調後受信品質が求められる際には、受信処理部２４１は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用して基地局１からの受信信号を受信しないようになっている。
【００５７】
送信処理部２４０は、受信品質取得部２４２で取得された復調前受信品質及び復調後受信品質を通知するための受信品質通知信号を含む送信信号を生成して無線処理部２１に入力する。これにより、通信端末２からは、当該通信端末２で求められた復調前受信品質及び復調後受信品質を通知するための受信品質通知信号が基地局１に送信される。
【００５８】
基地局１では、無線処理部１１で受信された受信品質通知信号が干渉強度判定部１４２に入力される。干渉強度判定部１４２は、入力された受信品質通知信号が示す復調前受信品質及び復調後受信品質に基づいて、当該受信品質通知信号を送信する通信端末２での受信信号に含まれる干渉波の強度（以後、「干渉強度」と呼ぶ）が大きいか否かを所定の基準に基づいて判定する。そして、基地局１では、使用禁止決定部１４３が、干渉強度判定部１４２での判定結果に基づいてＭＩＭＯ方式の使用を禁止するか否かを決定する。以後、通信端末２が受信品質を求めてから、当該受信品質に基づいて基地局１が当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止するか否かを決定するまでの無線通信システム１００での一連の処理を「ＭＩＭＯ使用禁止判定処理」と呼ぶ。
【００５９】
＜無線通信システムでのＭＩＭＯ使用禁止判定処理＞
図４は無線通信システム１００でのＭＩＭＯ使用禁止判定処理を示すフローチャートである。図４に示されるように、ステップｓ１において、通信端末２では、受信品質取得部２４２が、復調前受信品質としてＣＩＮＲを求める。次にステップｓ２において、受信品質取得部２４２が、復調後受信品質としてＳＩＮＲを求める。そして、ステップｓ３において、送信処理部２４０は、受信品質取得部２４２が求めた復調前受信品質（ＣＩＮＲ）及び復調後受信品質（ＳＩＮＲ）を通知するための受信品質通知信号を生成し、無線処理部２１が当該受信品質通知信号を通信対象の基地局１に送信する。ＣＩＮＲ及びＳＩＮＲは、例えばＣＱＩ（Channel Quality Indicator ）として通信端末２から基地局１に通知される。通信端末２は、ステップｓ１〜ｓ３までの処理を基地局１からの指示に基づいて行っても良いし、基地局１からの指示無しで定期的あるいは不定期的に自ら行っても良い。
【００６０】
基地局１では、無線処理部１１が通信端末２から受信品質通知信号を受信すると、ステップｓ４において、干渉強度判定部１４２は、当該受信品質通知信号が示すＣＩＮＲ及びＳＩＮＲに基づいて当該通信端末２での干渉強度が大きいか否かを判定する。図５は干渉強度判定部１４２での動作を説明するための図である。
【００６１】
干渉強度判定部１４２は、図５に示されるような、横軸及び縦軸にＣＩＮＲ及びＳＩＮＲをそれぞれ示す二次元座標系３００を考える。干渉強度判定部１４２は、この二次元座標系３００に示される、右上がりのしきい値直線３１０と、受信品質通知信号が示すＣＩＮＲ及びＳＩＮＲから成る座標値３２０の二次元座標系３００での位置とを比較する。干渉強度判定部１４２は、座標値３２０がしきい値直線３１０よりも上側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定する。つまり、干渉強度判定部１４２は、しきい値直線３１０上において、座標値３２０のＣＩＮＲと同じＣＩＮＲのときのＳＩＮＲよりも、座標値３２０のＳＩＮＲが大きい場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定する。
【００６２】
一方で、干渉強度判定部１４２は、図５に示されるように、座標値３２０がしきい値直線３１０よりも下側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定する。つまり、干渉強度判定部１４２は、しきい値直線３１０上において、座標値３２０のＣＩＮＲと同じＣＩＮＲのときのＳＩＮＲよりも、座標値３２０のＳＩＮＲが小さい場合には、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定する。
【００６３】
干渉強度判定部１４２は、座標値３２０がしきい値直線３１０上に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定しても良いし、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定しても良い。
【００６４】
このように、座標値３２０が、右上がりのしきい値直線３１０よりも上側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定し、座標値３２０が、右上がりのしきい値直線３１０よりも下側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定することによって、通信端末２での復調処理前受信品質が悪い場合には、当該通信端末２での復調後受信品質があまり良くなくても、当該通信端末２での干渉波強度は小さいと判定される。また、通信端末２での復調処理前受信品質が良好の場合には、当該通信端末２での復調後受信品質がある程度良くても、当該通信端末２での干渉波強度は大きいと判定される。
【００６５】
なお、干渉強度判定部１４２での処理について別の見方をすると、干渉強度判定部１４２は、通信端末２でのＳＩＮＲを、当該通信端末２でのＣＩＮＲに応じて変化するしきい値と比較し、当該ＳＩＮＲが当該しきい値よりも大きければ、当該通信端末２での干渉波強度が小さいと判定し、当該ＳＩＮＲが当該しきい値よりも小さければ、当該通信端末２での干渉波強度が大きいと判定していると言える。通信端末２でのＳＩＮＲと比較されるしきい値は、当該通信端末２でのＣＩＮＲが大きいほど大きく設定される。
【００６６】
干渉強度判定部１４２で使用されるしきい値直線３１０は、通信端末２での受信信号に干渉波が含まれていないと仮定した場合に予測される、当該通信端末２でのＣＩＮＲとＳＩＮＲとの関係を示す予測直線３５０に基づいて決定される。本実施の形態では、しきい値直線３１０を予測直線３５０よりも少し下側に設定している。
【００６７】
通信端末２が、復調前受信品質としてＲＳＳＩを求めて、復調後受信品質としてＳＩＮＲを求める場合であっても、同様にして、当該通信端末２での干渉波強度が大きいか否かを判定することができる。この場合には、二次元座標系３００の代わりに、横軸及び縦軸にＲＳＳＩ及びＳＩＮＲをそれぞれ示す二次元座標系を使用することになる。
【００６８】
また、通信端末２が、復調前受信品質としてＣＩＮＲあるいはＲＳＳＩを求めて、復調後受信品質として受信エラー率あるいはＥＶＭを求める場合には、右上がりのしきい値直線ではなく、右下がりのしきい値曲線を使用することになる。図６はこの場合の干渉強度判定部１４２の動作を説明するための図である。
【００６９】
図６に示されるように、干渉強度判定部１４２は、横軸にＣＩＮＲあるいはＲＳＳＩ、縦軸に受信エラー率あるいはＥＶＭをそれぞれ示す二次元座標系４００を考える。干渉強度判定部１４２は、この二次元座標系４００に示される、右下がりのしきい値曲線４１０（より詳細には、横軸の値が大きくなればなるほど縦軸の値が小さくなるしきい値曲線４１０）と、受信品質通知信号が示すＣＩＮＲ（あるいはＲＳＳＩ）及び受信エラー率（あるいはＥＶＭ）から成る座標値４２０の二次元座標系４００での位置とを比較する。干渉強度判定部１４２は、図６に示されるように、座標値４２０がしきい値曲線４１０よりも上側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定する。一方で、干渉強度判定部１４２は、座標値４２０がしきい値曲線４１０よりも下側に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定する。干渉強度判定部１４２は、座標値４２０がしきい値曲線４１０上に位置する場合には、通信端末２での干渉波強度が小さいと判定しても良いし、通信端末２での干渉波強度が大きいと判定しても良い。
【００７０】
なお、干渉強度判定部１４２でのこのような処理について別の見方をすると、干渉強度判定部１４２は、通信端末２での受信エラー率あるいはＥＶＭを、当該通信端末２でのＣＩＮＲあるいはＲＳＳＩに応じて変化するしきい値と比較し、当該受信エラー率あるいはＥＶＭが当該しきい値よりも小さければ、当該通信端末２での干渉波強度が小さいと判定し、当該受信エラー率あるいはＥＶＭが当該しきい値よりも大きければ、当該通信端末２での干渉波強度が大きいと判定していると言える。通信端末２での受信エラー率あるいはＥＶＭと比較されるしきい値は、当該通信端末２でのＣＩＮＲあるいはＲＳＳＩが大きいほど小さく設定される。
【００７１】
干渉強度判定部１４２で使用されるしきい値曲線４１０は、通信端末２での受信信号に干渉波が含まれていない仮定した場合に予測される、当該通信端末２でのＣＩＮＲ（あるいはＲＳＳＩ）と受信エラー率（あるいはＥＶＭ）との関係を示す予測曲線４５０に基づいて決定される。本実施の形態では、しきい値曲線４１０を予測曲線４５０よりも少し上側に設定している。
【００７２】
以上に説明したように、本実施の形態に係る基地局１では、通信端末２での復調前受信品質及び復調後受信品質の両方に基づいて当該通信端末２での干渉強度が大きいか否かを判定していることから、当該通信端末２での干渉波強度が大きいか否かをより正しく判定することができる。以下にこの点について説明する。
【００７３】
通信端末２でのＳＩＮＲ等の復調後受信品質については、当該通信端末２での干渉波強度が小さい場合であっても、当該通信端末２と基地局１との間の距離が大きい場合には、悪くなることがある。したがって、通信端末２での復調後受信品質が悪い場合であっても、当該通信端末２での干渉強度が小さい場合がある。また、通信端末２での復調後受信品質については、当該通信端末２での干渉波強度が大きい場合であっても、当該通信端末２と基地局１との間の距離が小さい場合には、良好となることがある。したがって、通信端末２での復調後受信品質が良好であっても、当該通信端末２での干渉強度が大きい場合がある。
【００７４】
このように、通信端末２での復調後受信品質が悪い場合であっても、当該通信端末２での干渉強度が小さい場合があり、通信端末２での復調後受信品質が良好であっても、当該通信端末２での干渉強度が大きい場合があることから、本実施の形態とは異なり、通信端末２での復調後受信品質だけを参照して当該通信端末２での干渉強度が大きいか否かを判定する場合には、判定精度がそれほど高くはならない。
【００７５】
一方で、通信端末２と基地局１との間の距離が小さい場合は、当該通信端末２でのＣＩＮＲ等の復調前受信品質が良好となり、通信端末２と基地局１との間の距離が大きい場合は、当該通信端末２での復調前受信品質は悪くなる。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、通信端末２での復調後受信品質だけではなく復調前受信品質にも基づいて当該通信端末２での干渉強度が大きいか否かを判定することによって、その判定精度を向上させている。具体的には、通信端末２での復調処理前受信品質が悪い場合には、当該通信端末２と基地局１との間の距離が大きいと判定して、当該通信端末２での復調後受信品質があまり良くなくても、当該通信端末２での干渉波強度は小さいと判定する。一方で、通信端末２での復調処理前受信品質が良好の場合には、当該通信端末２と基地局１との間の距離が小さいと判定して、当該通信端末２での復調後受信品質がある程度良くても、当該通信端末２での干渉波強度は大きいと判定する。これにより、通信端末２での干渉波強度が大きいか否かを正しく判定することができる。
【００７７】
図４に戻って、ステップｓ４において干渉強度判定部１４２が通信端末２での干渉強度が大きいと判定すると、ステップｓ５において、使用禁止決定部１４３は、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止する。一方で、ステップｓ４において干渉強度判定部１４２が通信端末２での干渉強度が小さい（大きくない）と判定すると、使用禁止決定部１４３において、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することは禁止されない。
【００７８】
通信部１５は、使用禁止決定部１４３において、通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されると、当該通信端末２への信号の送信にはＭＩＭＯ方式を使用せずに、アダプティブアレイアンテナ方式を使用する。
【００７９】
なお、本実施の形態では、通信部１５は、送信にＭＩＭＯ方式を使用しない場合には、送信にアダプティブアレイアンテナ方式を使用しているが、送信にアダプティブアレイアンテナ方式を使用せずにオムニ送信しても良い。
【００８０】
＜基地局での送信スループットの調整方法＞
次に基地局１での送信スループットの調整方法について説明する。本実施の形態に係る無線通信システム１００では、変調方式及び符号化率の組み合わせが異なるＭ個（Ｍ≧２）のＭＣＳが規定されている。ＬＴＥにおいては、２９個のＭＣＳが規定されている。そして、Ｍ個のＭＣＳに対しては、０段階から（Ｍ−１）段階までのランクがそれぞれ付与されており、ランクが上がるほど、それに対応するＭＣＳでの変調方式及び符号化率の組み合わせで決定される基地局１の瞬時の送信スループットが大きくなっている。送信処理部１４０は、通信部１５が通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳを、当該通信端末２からの上記のＣＱＩに基づいてＭ個のＭＣＳから決定する。つまり、送信処理部１４０は、通信部１５が通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳを、当該通信端末２での受信品質に基づいて決定する。送信処理部１４０は、通信端末２での受信品質が良好であるほど、高いランクのＭＣＳを、当該通信端末２に送信する送信信号に適用する。
【００８１】
通信部１５は、送信処理部１４０が通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳを決定すると、当該ＭＣＳを当該通信端末２に対して通知する。通信端末２では、受信処理部２４１が、基地局１から通知されたＭＣＳに応じた受信処理を、基地局１からの受信信号に対して行って、当該受信信号に含まれるデータを取得する。
【００８２】
なお、基地局１は、通信端末２に対して、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳを通知する際に、当該通信端末２に対して信号を送信する際にＭＩＭＯ方式を使用しているか否かを通知する。
【００８３】
また、送信処理部１４０は送信信号に適用するＭＣＳの調整を行う。以下にＭＣＳの調整方法について説明する。
【００８４】
本実施の形態では、各通信端末２において、通信部２５が基地局１からの信号を受信すると、受信処理部２４１は、その受信信号に含まれるデータを適切に取得することができたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を生成する。このＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報は送信信号に含められて、通信部２５から基地局１に通知される。基地局１の送信処理部１４０は、通信端末２から通知されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を観測し、当該通信端末２での受信エラー率を算出する。そして、送信処理部１４０は、通信端末２についての受信エラー率が大きい場合や小さい場合には、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳを変更する。例えば、送信処理部１４０は、通信端末２についての受信エラー率が大きい場合、つまり受信エラー率が第１のしきい値よりも大きい場合には、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳのランクを１つ下げる。また、送信処理部１４０は、通信端末２についての受信エラー率が小さい場合、つまり受信エラー率が第２のしきい値（＜第１のしきい値）よりも小さい場合には、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＳＣのランクを１つ上げる。
【００８５】
このように、送信処理部１４０では、通信端末２での受信エラー率が大きい場合には、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳのランクを１つ下げ、通信端末２での受信エラー率が小さい場合には、当該通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳのランクを１つ上げることによって、通信端末２での受信エラー率が所定範囲内に収まるようにしている。
【００８６】
なお、上記の例では、基地局１で通信端末２での受信エラー率を求めていたが、上述のように、通信端末２が復調後受信品質として受信エラー率を求めて基地局１に通知する場合には、基地局１は通信端末２から通知される受信エラー率に基づいて、当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳのランクを決定しても良い。
【００８７】
また、本実施の形態に係る基地局１が通信端末２との通信を開始する場合には、通信部１５は、まず、ＭＩＭＯ方式を使用せずに、当該通信端末２と通信を開始する。そして、送信処理部１４０が、当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳを調整した結果、当該ＭＣＳのランクが最高ランク、つまり（Ｍ−１）ランクに到達し、当該通信端末２での受信エラー率が第２のしきい値よりも小さく、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されていない場合には、通信部１５は、基地局１の送信スループットをさらに向上するために、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式（ＭＩＭＯ−ＳＤＭ）を使用する。以後、ＭＩＭＯ方式を使用せずに信号を送信する送信方式を「ｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式」と呼ぶことがある。
【００８８】
通信端末２に対してＭＩＭＯ方式を用いて信号を送信する通信部１５は、当該通信端末２での受信エラー率が第１のしきい値よりも大きくなると、当該通信端末２に対して信号を送信する際にＭＩＭＯ方式を使用しないようにする。つまり、通信部１５は、送信方式をＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式に切り替える。そして、通信部１５は、通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳのランクが最高ランクの場合に、当該通信端末２での受信エラー率が第２のしきい値よりも小さくなると、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式（ＭＩＭＯ−ＳＤＭ）を使用する。つまり、通信部１５は、送信方式をｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替える。以後、基地局１は同様に動作する。
【００８９】
このように、基地局１では、通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳと、当該通信端末２に信号を送信する際にＭＩＭＯ方式（ＭＩＭＯ−ＳＤＭ）を使用するか否かとを組み合わせることによって、当該通信端末２についての送信スループットを適切に調整している。
【００９０】
なお、使用禁止決定部１４３において通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されている場合には、通信部１５は、当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳが最高ランクとなり、当該通信端末２での受信エラー率が第２のしきい値よりも小さい場合であっても、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用しない。つまり、通信部１５は、送信方式をｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えない。
【００９１】
また、基地局１は、通信端末２と通信する際に、まず、ＭＩＭＯ−ＳＴＣあるいはＭＩＭＯ−ＳＦＢＣ等の送信ダイバーシティを使用して当該通信端末２に信号を送信し、当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳのランクが最高ランクとなると、当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ−ＳＤＭを使用するようにしても良い。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、通信端末２での受信信号に含まれる干渉波の強度が大きい場合には、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止される。通信端末２での干渉強度が大きい場合には、当該通信端末２が受信する、基地局１からの参照信号に含まれる干渉波の強度が大きくなることから、当該通信端末２が当該参照信号に基づいて推定するチャネル行列の精度は劣化する。したがって、通信端末２での干渉強度が大きい場合に、当該通信端末２に対してＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信すると、当該通信端末２では、精度が良くないチャネル行列に基づいて基地局１からのデータ信号に対して受信処理を行うことになり、当該データ信号に含まれるデータを適切に取得できない。つまり、当該通信端末２での受信エラー率が増加する。本実施の形態では、通信端末２での干渉強度が大きい場合には、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されることから、このような問題が生じることがなく、当該通信端末２では、基地局１からのデータ信号に含まれるデータを適切に取得することができる。つまり、当該通信端末２での受信エラー率が低減する。よって、基地局１と通信端末２との間での通信性能を向上することができる。
【００９３】
また、上述のようにして基地局１が送信スループットを調整する場合において、仮に通信端末２での干渉波強度が大きい場合に、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されないとすると、通信端末２での干渉強度が大きい状況において、当該通信端末２への送信信号に適用されるＭＣＳが最高ランクとなって、当該通信端末２での受信エラー率が第２のしきい値よりも小さい場合には、基地局１の送信方式がｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えられるようになる。そうすると、当該通信端末２では、精度の悪いチャネル行列に基づいて基地局１からの信号に対して受信処理を行うことになる。その結果、当該通信端末２での受信エラー率が大きくなる。
【００９４】
通信端末２での受信エラー率が大きくなると、基地局１は送信方式をＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式に切り替えるようになる。そうすると、当該通信端末２は、基地局１からの信号をアダプティブアレイアンテナ方式を使用して受信する。通信端末２がアダプティブアレイアンテナ方式を用いて基地局１からの信号を受信する場合には、その受信信号に含まれる干渉波の強度を低減することができることから、当該通信端末２での受信エラー率は低下する。
【００９５】
通信端末２での受信エラー率が低下すると、基地局１では、送信方式がｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に再度切り替えられるようになる。基地局１が、送信方式をｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えると、同様にして、通信端末２での受信エラー率が大きくなり、その結果、基地局１では送信方式がＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式に切り替えられるようになる。以後、基地局１は同様の動作を繰り返すことになる。
【００９６】
このように、仮に、通信端末２での干渉波強度が大きい場合に当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されないとすると、基地局１では、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式への切り替えと、ＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式への切り替えとが交互に頻繁に発生するようになり、基地局１の動作が不安定となる。その結果、基地局１と通信端末２との間の通信性能が低下することになる。
【００９７】
本実施の形態では、通信端末２での干渉波強度が大きい場合には、基地局１は、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止するため、基地局１において、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式への切り替えと、ＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式への切り替えとが交互に頻繁に発生することを抑制することができる。よって、基地局１の動作が不安定となることを抑制することができる。その結果、基地局１と通信端末２との間の通信性能を向上することができる。
【００９８】
また、本実施の形態に係る通信端末２では、基地局１が当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、基地局１からのデータ信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信していないことから、当該通信端末２は、基地局１がＭＩＭＯ方式を使用して送信する信号を適切に受信することができる。以下に、この点について詳細に説明する。
【００９９】
基地局１がＭＩＭＯ方式を用いて信号を送信する際には、通信端末２において基地局１からの参照信号を用いて適切にチャネル行列を推定できるように、基地局１の複数のアンテナ１２からは同じ無線リソース（同じ周波数帯域及び同じ送信時間帯）を用いて互いに異なる複数の参照信号が送信されないようになっている。
【０１００】
一方で、基地局１がＭＩＭＯ方式を用いて送信するデータ信号については、複数のアンテナ１２からは、同じ無線リソースを用いて互いに異なる複数のデータ信号が送信される。例えば、ＭＩＭＯ−ＳＤＭでは、複数のアンテナ１２からは、複数系統にそれぞれ属する、互いに異なる複数のデータ信号が同じ無線リソースを用いて送信される。また、ＭＩＭＯ−ＳＴＣあるいはＭＩＭＯ−ＳＦＢＣでは、複数のアンテナ１２からは、例えば、一方の系統に属するデータ信号と、他方の系統に属するデータ信号の複素共役信号とが同じ無線リソースを用いて送信される。
【０１０１】
図７は、各アンテナ１２が参照信号及びデータ信号を送信する際に使用する無線リソースの一例を示す図である。図７では、周波数方向に一つのサブキャリアを含み、時間方向に一つのＯＦＤＭシンボル期間を含む単位無線リソース５００が丸印で示されている。また図７では、参照信号の送信に使用される単位無線リソース５００を示す丸印には斜線が示されており、データ信号の送信に使用される単位無線リソース５００を示す丸印には縦線が示されており、信号の送信に使用されない単位無線リソース５００を示す丸印にはハッチングが示されていない。また図７では、基地局１が備える一方のアンテナ１２を「第１アンテナ」として示し、基地局１が備える他方のアンテナ１２を「第２アンテナ」として示している。図７では、左側に第１アンテナが信号を送信する際に使用する無線リソースの一例が示されており、右側に第２アンテナが信号を送信する際に使用する無線リソースの一例が示されている。
【０１０２】
図７の例では、第２アンテナは、第１アンテナが参照信号の送信に使用する単位無線リソース５００と同じ単位無線リソース５００を用いて信号を送信しておらず、第１アンテナは、第２アンテナが参照信号の送信に使用する単位無線リソース５００と同じ単位無線リソース５００を用いて信号を送信していない。つまり、ある一つの単位無線リソース５００を用いて基地局１から送信される参照信号については、第１及び第２アンテナの一方だけから送信されている。
【０１０３】
なお、図７の例とは異なり、基地局１においては、複数のアンテナ１２から互いに同じ複数の参照信号が同じ無線リソースを用いて送信されることがある。
【０１０４】
このように、基地局１では、ＭＩＭＯ方式を用いて信号を送信する際には、チャネル行列を推定するための参照信号の送信態様と、データ信号の送信態様とが異なっている。
【０１０５】
一方で、ＭＩＭＯ方式を用いて基地局１が送信するデータ信号を、通信端末２がアダプティブアレイアンテナ方式を用いて適切に受信する場合には、通信端末２は、複数のアンテナ２２での受信指向性を制御して、基地局１が備える複数のアンテナ１２から送信される、互いに異なる複数のデータ信号のそれぞれを個別に受信する必要がある。つまり、通信端末２は、基地局１の複数のアンテナ１２のそれぞれについて、当該アンテナ１２から送信されるデータ信号に対してビームを向けるとともに、当該アンテナ１２以外の他のアンテナ１２から送信されるデータ信号に対してヌルを向ける必要がある。
【０１０６】
しかしながら、基地局１では、ＭＩＭＯ方式が使用される際には、参照信号の送信態様とデータ信号の送信態様とが異なっていることから、通信端末２が、基地局１から送信される参照信号に基づいて複数のアンテナ２２での受信指向性に関してヌルステアリングを行ったとしても、基地局１が備える複数のアンテナ１２のそれぞれについて、当該アンテナ１２から送信されるデータ信号に対してビームを向けるとともに、当該アンテナ１２以外の他のアンテナ１２から送信されるデータ信号にヌルを向けることはできない。よって、通信端末２では、基地局１がＭＩＭＯ方式を用いて送信するデータ信号を、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて適切に受信することができない。
【０１０７】
図７の例では、基地局１では、一方のアンテナ１２から参照信号が送信される場合には、他方のアンテナ１２から信号が送信されないことから、通信端末２は、一方のアンテナ１２から送信される参照信号に基づいてヌルステアリング及びビームフォーミングを行ったとしても、当該一方のアンテナ１２から送信されるデータ信号にビームを向けることはできるものの、他方のアンテナ１２から送信されるデータ信号にヌルを向けることはできない。したがって、通信端末２は、基地局１の一方のアンテナ１２から送信されるデータ信号とともに、基地局１の他方のアンテナ１２から送信されるデータ信号を不要な信号として受信することになり、当該一方のアンテナ１２から送信されるデータ信号を適切に受信することができない。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、通信端末２は、基地局１が当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、基地局１からのデータ信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信していないようにしている。これにより、通信端末２は、基地局１がＭＩＭＯ方式を使用して送信する信号を適切に受信することができる。その結果、基地局１と通信端末２との間での通信性能を向上することができる。
【０１０９】
＜各種変形例＞
＜第１変形例＞
上記の例では、基地局１は、通信端末２での干渉強度が大きい場合には、直ちに当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止したが、通信端末２での干渉強度が大きい場合であって、かつ、当該通信端末２での受信品質が良好でない（悪い）場合にはじめて当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止しても良い。以下にこの変形例について説明する。
【０１１０】
図８は本変形例に係る無線通信システム１００が備える基地局１の構成を示すブロック図である。図８に示されるように、本変形例に係る基地局１では、制御部１４は、機能ブロックとして、受信品質判定部１４４をさらに備えている。受信品質判定部１４４は、通信端末２での受信品質が良好であるか否かを所定の基準に基づいて判定する。
【０１１１】
図９は本変形例に係る無線通信システム１００でのＭＩＭＯ使用禁止判定処理を示すフローチャートである。図９に示されるように、本変形例に係るＭＩＭＯ使用禁止判定処理では、上述のステップｓ１〜３が実行される。その後、ステップｓ４において、基地局１の干渉強度判定部１４２が通信端末２での干渉強度が大きくないと判定すると、使用禁止決定部１４３では、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されずに、ＭＩＭＯ使用禁止判定処理が終了する。
【０１１２】
一方で、ステップｓ４において、干渉強度判定部１４２が通信端末２での干渉強度が大きいと判定すると、ステップｓ１１において、基地局１の受信品質判定部１４４は、当該通信端末２での受信品質が良好であるか否かを所定の基準に基づいて判定する。ここでの通信端末２での受信品質は、ステップｓ４で使用される受信品質ではなく、ステップｓ４において干渉強度判定部１４２が通信端末２での干渉強度が大きいと判定した後における当該通信端末２での受信品質である。つまり、ここでの通信端末２での受信品質は、当該通信端末２での干渉強度が大きい場合での当該通信端末２での受信品質である。
【０１１３】
ステップｓ１１では、通信端末２で求められた復調前受信品質を使用しても良いし、通信端末２で求められた復調後受信品質を使用しても良い。ステップｓ１１において、例えば通信端末２が求めたＣＩＮＲが使用される場合には、受信品質判定部１４４は、通信端末２が求めたＣＩＮＲと所定のしきい値とを比較し、ＣＩＮＲが所定のしきい値よりも大きい場合には、当該通信端末２での受信品質は良好であると判定する。一方で、受信品質判定部１４４は、通信端末２が求めたＣＩＮＲが、所定のしきい値よりも小さい場合には、当該通信端末２での受信品質は良好ではない（悪い）と判定する。なお、ＣＩＮＲが所定のしきい値と一致する場合は、通信端末２での受信品質は良好であると判定しても良いし、良好ではないと判定しても良い。
【０１１４】
また、ステップｓ１１において、例えば通信端末２が求めたＥＶＭが使用される場合には、受信品質判定部１４４は、通信端末２が求めたＥＶＭと所定のしきい値とを比較し、通信端末２が求めたＥＶＭが所定のしきい値よりも小さい場合には、当該通信端末２での受信品質は良好であると判定する。一方で、受信品質判定部１４４は、通信端末２が求めたＥＶＭが所定のしきい値よりも大きい場合には、当該通信端末２での受信品質は良好ではない（悪い）と判定する。ＥＶＭが所定のしきい値と一致する場合は、通信端末２での受信品質は良好であると判定しても良いし、良好ではないと判定しても良い。
【０１１５】
なお、ステップｓ１１において、受信品質判定部１４４は、通信端末２から通知されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づいて当該通信端末２についての受信エラー率を算出し、算出した受信エラー率に基づいて当該通信端末２での受信品質が良好か否かを判定しても良い。
【０１１６】
ステップｓ１１において、通信端末２での受信品質が良好であると判定されると、使用禁止決定部１４３では、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されずに、ＭＩＭＯ使用禁止判定処理が終了する。
【０１１７】
一方で、ステップｓ１１において、通信端末２での受信品質が良好ではないと判定されると、使用禁止決定部１４３は、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止する。
【０１１８】
このように、本変形例では、通信端末２での干渉強度が大きい場合であっても、当該通信端末２での受信品質が良好である場合には、当該通信端末２への送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止していないため、通信端末２での受信品質が良好であるにもかかわらず、当該通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されることを防止することができる。よって、基地局１ではより適切にＭＩＭＯ方式を使用することができ、基地局１と通信端末２との間の通信品質がさらに向上する。
【０１１９】
＜第２変形例＞
基地局１が送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、通信端末２は、チャネル行列を求めるための参照信号を基地局１から受信する際に、アダプティブアレイアンテナ方式を使用しても良い。以下に本変形例について説明する。
【０１２０】
図１０は基地局１が通信端末２に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用している場合での当該通信端末２の動作を示すフローチャートである。
【０１２１】
図１０に示されるように、基地局１からＭＩＭＯ方式を用いて信号が送信される通信端末２では、ステップｓ２１において、通信部２５は、基地局１からの参照信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信する。ステップｓ２１においては、まず、通信部２５の受信処理部２４１は、基地局１からの参照信号に基づいて、アレイアンテナ２３での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトを算出する。そして、受信処理部２４１は、算出した複数の受信ウェイトを、複数のアンテナ２２で受信された複数の参照信号にそれぞれ設定する。その後、受信処理部２４１は、複数の受信ウェイトが設定された複数の参照信号を合成して合成信号を生成する。この合成信号を「アレイ受信参照信号」と呼ぶ。これにより、通信部２５では、複数のアンテナ２２での受信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて基地局１からの参照信号が受信される。
【０１２２】
なお、受信ウェイトを求める際に使用された参照信号に対して、当該受信ウェイトを設定しても良いし、当該参照信号とは別の参照信号に当該受信ウェイトを設定しても良い。
【０１２３】
次にステップｓ２２において、受信処理部２４１は、ステップｓ２１で生成されたアレイ受信参照信号に基づいて、つまり、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信された参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定する。以下に所望波のチャネル行列の推定方法について説明する。
【０１２４】
アレイ受信参照信号をｙとし、複数のアンテナ２２でそれぞれ受信される複数の参照信号から成る受信参照信号ベクトルをＸとし、当該複数の参照信号にそれぞれ設定される複数の受信ウェイトから成る受信ウェイトベクトルをＷとすると、アレイ受信参照信号ｙは以下の式（１）で表される。
【０１２５】
ｙ＝Ｗ×Ｘ  ・・・（１）
また、受信参照信号ベクトルＸは以下の式（２）で表される。
【０１２６】
Ｘ＝Ｈｔ×Ｓｔ＋Ｈ１×Ｕ１＋・・・＋ＨＬ×ＵＬ＋Ｎ  ・・・（２）
Ｓｔは所望波の信号ベクトルを示し、Ｕｉ（１≦ｉ≦Ｌ）は干渉波の信号ベクトルを示している。また、Ｈｔは所望波のチャネル行列を示し、Ｈｉは干渉波のチャネル行列を示している。そして、Ｎは内部雑音の信号ベクトルを示している。
【０１２７】
式（２）を用いて式（１）を書き直すと以下の式（３）となる。
【０１２８】
ｙ＝Ｗ×（Ｈｔ×Ｓｔ＋Ｈ１×Ｕ１＋・・・＋ＨＬ×ＵＬ＋Ｎ）  ・・・（３）
ここで、ＷとＮとの相関は低いことから、Ｗ×Ｎは零に近い値となる。また、Ｗは、アレイアンテナ２３での受信指向性に関するヌルを干渉波に向けるためのものであることから、Ｗ×Ｈｉ×Ｕｉは小さい値となる。したがって、式（３）を以下の式（４）に書き換える。
【０１２９】
ｙ≒Ｗ×Ｈｔ×Ｓｔ  ・・・（４）
受信処理部２４１では、所望波、つまり基地局１が送信する参照信号の理想的な値（本来の値）の信号ベクトルＳｔは既知であり、アレイ受信参照信号ｙと受信ウェイトベクトルＷとが得られることから、これらの値と、式（４）とを用いて、受信処理部２４１は所望波のチャネル行列Ｈｔを推定する。
【０１３０】
次にステップｓ２３において、受信処理部２４１は、ステップｓ２２で推定した所望波のチャネル行列を用いて、基地局１からのデータ信号に対して復調処理等の受信処理を行う。これにより、通信端末２では、基地局１が送信するユーザデータ及び制御データが取得される。
【０１３１】
このように、本変形例では、通信端末２は、複数のアンテナ２２での受信指向性に関してヌルステアリングを行って基地局１からの参照信号を受信することから、それに含まれる干渉波の強度が小さい参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定することができる。したがって、精度の高いチャネル行列を得ることができる。よって、当該チャネル行列を用いて基地局１からのデータ信号に対して受信処理を行うことによって、当該データ信号に含まれるデータを適切に取得することができる。その結果、基地局１と通信端末２との間の通信性能がさらに向上する。
【０１３２】
なお、上述の第１変形例と本変形例とを組み合わせる場合には、基地局１は、上述のステップｓ１１において、通信端末２においてステップｓ２３が実行されることによって取得されるデータについての受信エラー率に基づいて当該通信端末２での受信品質が良好か否かを判定することが望ましい。
【０１３３】
＜第３変形例＞
通信端末２がＭＩＭＯ方式を用いて基地局１に信号を送信することが可能である場合には、基地局１は、当該通信端末２からの受信信号に含まれる干渉波の強度に基づいて、当該通信端末２でのＭＩＭＯ方式の使用を禁止するか否かを決定しても良い。
【０１３４】
また、基地局１は、通信端末２がＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する際には、当該通信端末２からの信号を受信するときにはアダプティブアレイアンテナ方式を使用しないようにしても良い。
【０１３５】
以下に本変形例について説明する。なお本変形例では、特に断らない限り、「通信端末２」と言えば、「ＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信することが可能な通信端末２」を意味するものとする。また、通信端末２が使用するＭＩＭＯ方式は、例えばＭＩＭＯ−ＳＤＭとする。
【０１３６】
図１１は本変形例に係る基地局１の構成を示す図である。図１１に示されるように、本変形例に係る基地局１では、制御部１４は、機能ブロックとして、受信品質取得部１４５をさらに備えている。
【０１３７】
受信品質取得部１４５は、通信端末２が有する受信品質取得部２４２と同様の動作を行う。受信品質取得部１４５は、無線処理部１１から出力される受信信号に基づいて、通信端末２についての復調前受信品質及び復調後受信品質を求める。受信品質取得部１４５は、復調前受信品質として、例えばＣＩＮＲあるいはＲＳＳＩを算出する。また、受信品質取得部１４５は、復調語受信品質として、例えば、ＳＩＮＲ、ＥＶＭあるいは受信エラー率を算出する。なお、基地局１では、受信品質取得部１４５で復調前受信品質及び復調後受信品質が求められる際には、受信処理部１４１は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用して通信端末２からの受信信号を受信しないようになっている。
【０１３８】
また基地局１では、干渉強度判定部１４２は、通信端末２が基地局１から受信する受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを判定するだけではなく、基地局１が当該通信端末２から受信する受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを判定する。また使用禁止決定部１４３は、基地局１でのＭＩＭＯ方式の使用を禁止するか否かを決定するとともに、通信端末２でのＭＩＭＯ方式の使用を禁止するか否かを決定する。
【０１３９】
通信端末２での送信スループットの調整は基地局１が行う。基地局１では、送信処理部１４０が基地局１の送信スループットを調整するときと同様に、まず受信処理部１４１が、通信端末２からの信号についての基地局１での受信品質に基づいて、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳを決定する。そして、受信処理部１４１は、通信部１５が通信端末２からの信号を受信すると、その受信信号に含まれるデータを適切に取得することができたか否かを判定し、その判定結果に基づいて、当該通信端末２についての受信エラー率を算出する。受信処理部１４１は、通信端末２についての受信エラー率が第１のしきい値よりも大きい場合や、第２のしきい値（＜第１のしきい値）よりも小さい場合には、送信処理部１４０が通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳを調整するときと同様に、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳを調整する。これにより、基地局１では、通信端末２からの受信信号についての受信エラー率が所定範囲内に収まるようになる。
【０１４０】
通信部１５は、受信処理部１４１において、通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳが決定及び変更されると、当該ＭＣＳを当該通信端末２に通知する。通信端末２は、使用するＭＣＳが基地局１から通知されると、当該ＭＣＳを基地局１への送信信号に適用する。
【０１４１】
また、本変形例に係る基地局１は、通信端末２との通信を開始する場合には、当該通信端末２にＭＩＭＯ方式を使用しないように指示する。そして、受信処理部１４１が、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳを調整した結果、当該ＭＣＳのランクが最高ランクに到達し、当該通信端末２からの信号についての受信エラー率が第２のしきい値よりも小さく、当該通信端末２が信号を送信する際にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されていない場合には、通信部１５は、当該通信端末２の送信スループットをさらに向上するために、当該通信端末２に対して送信にＭＩＭＯ方式（ＭＩＭＯ−ＳＤＭ）を使用することを指示する。通信端末２では、基地局１から送信にＭＩＭＯ方式を使用することが通知されると、通信部２５がＭＩＭＯ方式を使用して基地局１に信号を送信する。
【０１４２】
基地局１では、ＭＩＭＯ方式を用いて信号を送信する通信端末２からの信号についての受信エラー率が第１のしきい値よりも大きくなると、通信部１５は、当該通信端末２に対して送信にＭＩＭＯ方式を使用しないように指示する。通信端末２では、送信にＭＩＭＯ方式を使用しないことが基地局１から通知されると、通信部２５は、ＭＩＭＯ方式を使用せずに、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて基地局１に信号を送信する。そして、通信部１５は、通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳのランクが最高ランクの場合に、当該通信端末２からの信号についての受信エラー率が第２のしきい値よりも小さくなると、当該通信端末２に対して、送信にＭＩＭＯ方式を使用することを指示する。以後、基地局１及び通信端末２は同様に動作する。
【０１４３】
このように、基地局１では、通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳと、当該通信端末２が信号を送信する際にＭＩＭＯ方式（ＭＩＭＯ−ＳＤＭ）を使用するか否かとを組み合わせることによって、当該通信端末２の送信スループットを適切に調整している。
【０１４４】
なお、使用禁止決定部１４３において通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されている場合には、通信部１５は、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳが最高ランクとなり、当該通信端末２からの信号についての受信エラー率が第２のしきい値よりも小さい場合であっても、当該通信端末２に対して信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを通知しない。したがって、この場合には、当該通信端末２では、送信方式がｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えられない。
【０１４５】
また、基地局１は、通信端末２との通信を開始する際に、まず、通信端末２に対してＭＩＭＯ−ＳＴＣあるいはＭＩＭＯ−ＳＦＢＣ等の送信ダイバーシティを使用して信号を送信するように指示し、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳのランクが最高ランクとなると、当該通信端末２に対して信号の送信にＭＩＭＯ−ＳＤＭを使用するように指示しても良い。
【０１４６】
また、基地局１では、通信端末２が基地局１からの信号を受信するときと同様に、通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、受信処理部１４１は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用せずに当該通信端末２からのデータ信号を受信する。受信処理部１４１は、通信端末２がＭＩＭＯ方式を用いて送信する信号を受信する際には、当該通信端末２からの参照信号に基づいて、基地局１と当該通信端末２との間の伝送路のチャネル行列を推定する。そして、受信処理部１４１は、推定したチャネル行列を用いて、無線処理部１１から出力される複数の受信信号に含まれるデータ信号に対して受信処理を行う。一方で、通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用しない場合には、受信処理部１４１は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用して当該通信端末２からのデータ信号を受信する。
【０１４７】
図１２は、上述の図４に対応する、本変形例に係る無線通信システム１００の動作を示すフローチャートである。図１２に示されるように、ステップｓ３１において、基地局１では、受信品質取得部１４５が通信端末２からの信号についての復調前受信品質を求める。次にステップｓ３２において、受信品質取得部１４５が通信端末２からの信号についての復調後受信品質を求める。
【０１４８】
次にステップｓ３３において、干渉強度判定部１４２は、通信端末２での干渉強度が大きいか否かを判定する場合と同様にして（図５を参照して説明した方法と同様にして）、ステップｓ３１，ｓ３２で求められた復調前受信品質及び復調後受信品質に基づいて、通信端末２からの受信信号に含まれる干渉波の強度が大きいか否かを判定する。
【０１４９】
ステップｓ３３において、通信端末２からの受信信号に含まれる干渉強度が大きいと判定されると、ステップｓ３４において、使用禁止決定部１４３は、当該通信端末２が基地局１に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止する。一方で、ステップｓ３３において、通信端末２からの受信信号に含まれる干渉強度が小さい（大きくない）と判定されると、使用禁止決定部１４３は、当該通信端末２が基地局１に対する信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止しない。
【０１５０】
以上のように、本変形例では、基地局１が通信端末２から受信する受信信号での干渉強度が大きい場合には、当該通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されるため、基地局１が当該通信端末２からのデータ信号に対して精度の良くないチャネル行列を用いて受信処理することを防止することができる。よって、基地局１と通信端末２との間での通信性能を向上することができる。
【０１５１】
また、上述のようにして基地局１が通信端末２での送信スループットを調整する場合において、仮に通信端末２からの受信信号に含まれる干渉波の強度が大きい場合に、当該通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されないとすると、通信端末２からの受信信号において干渉強度が大きい状況において、当該通信端末２が送信信号に適用するＭＣＳが最高ランクとなって、当該通信端末２からの受信信号についての受信エラー率が第２のしきい値よりも小さい場合には、当該通信端末２の送信方式がｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えられるようになる。そうすると、基地局１では、精度の悪いチャネル行列に基づいて当該通信端末２からのデータ信号に対して受信処理を行うことになる。その結果、基地局１では、当該通信端末２からの信号について受信エラー率が大きくなる。
【０１５２】
基地局１において、通信端末２からの信号についての受信エラー率が大きくなると、基地局１は当該通信端末２の送信方式をＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式に切り替えるようになる。そうすると、基地局１は、当該通信端末２からの信号をアダプティブアレイアンテナ方式を使用して受信する。基地局１がアダプティブアレイアンテナ方式を用いて当該通信端末２からの信号を受信する場合には、その受信信号に含まれる干渉波の強度を低減することができることから、当該通信端末２からの信号についての受信エラー率は低下する。
【０１５３】
通信端末２からの信号についての受信エラー率が低下すると、基地局１は、当該通信端末２の送信方式をｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に再度切り替えるようになる。通信端末２の送信方式がｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式に切り替えられると、同様にして、基地局１では、当該通信端末２からの信号についての受信エラー率が大きくなり、その結果、当該通信端末２の送信方式がＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式に切り替えられるようになる。以後、基地局１及び通信端末２は同様の動作を繰り返すことになる。
【０１５４】
このように、仮に、通信端末２からの受信信号に含まれる干渉波の強度が大きい場合に当該通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されないとすると、当該通信端末２では、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式への切り替えと、ＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式への切り替えとが交互に頻繁に発生するようになり、当該通信端末２の動作が不安定となる。その結果、基地局１と通信端末２との間の通信性能が低下することになる。
【０１５５】
本実施の形態では、通信端末２からの受信信号に含まれる干渉波の強度が大きい場合には、基地局１は、当該通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止するため、当該通信端末２において、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式からＭＩＭＯ方式への切り替えと、ＭＩＭＯ方式からｎｏｎ−ＭＩＭＯ方式への切り替えとが交互に頻繁に発生することを抑制することができる。よって、通信端末２の動作が不安定となることを抑制することができる。その結果、基地局１と通信端末２との間の通信性能を向上することができる。
【０１５６】
また、本変形例では、基地局１は、通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、当該通信端末２からのデータ信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信していないことから、基地局１は、通信端末２がＭＩＭＯ方式を使用して送信する信号を適切に受信することができる。以下に、この点について説明する。
【０１５７】
基地局１がＭＩＭＯ方式を使用して信号を送信する場合と同様に、通信端末２がＭＩＭＯ方式を用いて信号を送信する際には、基地局１において参照信号を用いて適切にチャネル行列を推定できるように、複数のアンテナ２２からは同じ無線リソース（同じ周波数帯域及び同じ送信時間帯）を用いて互いに異なる複数の参照信号が送信されないようになっている。一方で、通信端末２がＭＩＭＯ方式を用いて送信するデータ信号については、複数のアンテナ２２からは、同じ無線リソースを用いて互いに異なる複数のデータ信号が送信される。
【０１５８】
ここで、基地局１が、ＭＩＭＯ方式を用いて通信端末２が送信するデータ信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて適切に受信する場合には、基地局１は、通信端末２の複数のアンテナ２２のそれぞれについて、当該アンテナ２２から送信されるデータ信号に対してビームを向けるとともに、当該アンテナ２２以外の他のアンテナ２２から送信されるデータ信号に対してヌルを向ける必要がある。
【０１５９】
しかしながら、通信端末２では、ＭＩＭＯ方式が使用される際には、上述のように参照信号の送信態様とデータ信号の送信態様とが異なっていることから、基地局１が、通信端末２から送信される参照信号に基づいて複数のアンテナ１２での受信指向性に関してヌルステアリングを行ったとしても、通信端末２が備える複数のアンテナ２２のそれぞれについて、当該アンテナ２２から送信されるデータ信号に対してビームを向けるとともに、当該アンテナ２２以外の他のアンテナ２２から送信されるデータ信号にヌルを向けることはできない。よって、基地局１では、通信端末２がＭＩＭＯ方式を用いて送信するデータ信号を、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて適切に受信することができない。
【０１６０】
そこで、本変形例では、基地局１は、通信端末２が基地局１への送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、通信端末２からのデータ信号をアダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信しないようにしている。これにより、基地局１は、通信端末２がＭＩＭＯ方式を使用して送信する信号を適切に受信することができる。その結果、基地局１と通信端末２との間での通信性能を向上することができる。
【０１６１】
なお、本変形例においても、第１変形例と同様に、基地局１は、通信端末２からの受信信号での干渉強度が大きい場合であって、かつ当該通信端末２からの信号についての受信品質が良好でない（悪い）場合に当該通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止し、通信端末２からの受信信号での干渉強度が大きい場合であっても、当該通信端末２からの信号についての受信品質が良好である場合には当該通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止しなくても良い。
【０１６２】
このように、通信端末２からの受信信号での干渉強度が大きい場合であっても、当該通信端末２からの信号についての受信品質が良好である場合には、当該通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用することを禁止しないことによって、通信端末２からの信号についての受信品質が良好であるにもかかわらず、当該通信端末２が信号の送信にＭＩＭＯ方式を使用することが禁止されることを防止することができる。よって、通信端末２ではより適切にＭＩＭＯ方式を使用することができ、基地局１と通信端末２との間の通信品質がさらに向上する。
【０１６３】
また本変形例においても、第２変形例と同様に、通信端末２が送信にＭＩＭＯ方式を使用する場合には、基地局１は、チャネル行列を求めるための参照信号を通信端末２から受信する際に、アダプティブアレイアンテナ方式を使用しても良い。この場合には、まず、基地局１の受信処理部１４１は、通信端末２からの参照信号に基づいて、アレイアンテナ１３での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトを算出する。そして、受信処理部１４１は、算出した複数の受信ウェイトを、複数のアンテナ１２で受信された複数の参照信号にそれぞれ設定する。その後、受信処理部１４１は、複数の受信ウェイトが設定された複数の参照信号を合成してアレイ受信参照信号を生成する。これにより、通信部１５では、複数のアンテナ１２での受信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われて通信端末２からの参照信号が受信される。
【０１６４】
その後、受信処理部１４１は、生成したアレイ受信参照信号に基づいて、つまり、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて受信された参照信号に基づいて、基地局１と通信端末２との間の伝送路での所望波のチャネル行列を推定する。所望波のチャネル行列の推定には、上記の式（４）を用いることができる。
【０１６５】
受信処理部１４１は、所望波のチャネル行列を推定すると、当該チャネル行列を用いて、通信端末２からのデータ信号に対して復調処理等の受信処理を行う。これにより、基地局１では、通信端末２が送信するユーザデータ及び制御データが取得される。
【０１６６】
このように、基地局１が、複数のアンテナ１２での受信指向性に関してヌルステアリングを行って通信端末２からの参照信号を受信することによって、それに含まれる干渉波の強度が小さい参照信号に基づいて所望波のチャネル行列を推定することができる。よって、精度の高いチャネル行列を得ることができ、当該チャネル行列を用いて通信端末２からのデータ信号に対して受信処理を行うことができる。その結果、通信端末２からのデータ信号に含まれるデータを適切に取得することができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１  基地局
２  通信端末
１２，２２  アンテナ
１５，２５  通信部
１００  無線通信システム
１４２  干渉強度判定部
１４３  使用禁止決定部
１４４  受信品質判定部
１４５，２４２  受信品質取得部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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