(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の周波数を用いて、複数の端末に対し直交周波数分割多重方式によりデータの同時送信を行う無線送信装置における無線送信方法であって、
前記端末の信号対雑音電力情報またはスループット情報を収集する情報収集ステップと、
得られた前記信号対雑音電力情報またはスループット情報に基づき、高信号対雑音電力端末と、電力制御空間多重が可能な低信号対雑音電力端末とを決定する通信相手決定ステップと、
送信アンテナと前記高信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得するチャネル情報取得ステップと、
前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報に基づき、前記高信号対雑音電力端末と低信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出する送信ウエイト決定ステップと、
前記低信号対雑音電力端末への送信電力が、前記高信号対雑音電力端末への送信電力より高くなるように送信電力値を決定する送信電力決定ステップと、
空間ストリーム数、変調方式、符号化率を決定する送信モード決定ステップと、
前記複数の端末に対し、決定された前記送信ウエイト、前記空間ストリーム数、前記変調方式及び前記符号化率を用いて送信を行うデータ送信ステップと
を有することを特徴とする無線送信方法。
【請求項２】
前記送信ウエイト決定ステップは、
前記低信号対雑音電力端末に対する所定の周波数チャネルの送信ウエイトとして、当該周波数チャネルの前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列、または複数の前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列からなる集合チャネル行列のヌル空間に対応する基底ベクトルを用いることを特徴とする請求項１記載の無線送信方法。
【請求項３】
前記送信電力決定ステップは、
前記高信号対雑音電力端末に対して用いる送信電力値を、前記低信号対雑音電力端末の平均信号対雑音電力値またはスループットが大きいほど低下させることを特徴とする請求項１記載の無線送信方法。
【請求項４】
前記通信相手決定ステップは、
前記高信号対雑音電力端末の平均信号対雑音電力値を前記低信号対雑音電力端末の前記信号対雑音電力値で割った値が、前記無線送信装置に予め記憶した値を上回るか否かに基づき、前記高信号対雑音電力端末と前記低信号対雑音電力端末の組み合わせが可能かを判定することを特徴とする請求項１記載の無線送信方法。
【請求項５】
送信アンテナと前記低信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得する低信号対雑音電力値端末チャネル情報取得ステップをさらに有し、
前記送信ウエイト決定ステップは、
前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報のみに基づき、前記高信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出し、
当該周波数チャネルの前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列、または複数の前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列からなる集合チャネル行列のヌル空間に対応する高信号対雑音電力端末のヌル空間基底ベクトルを、低信号対雑音電力端末のチャネル行列に乗算し、得られる行列の信号空間に対応する低信号対雑音電力端末の信号空間基底ベクトルを算出し、高信号対雑音電力端末のヌル空間基底ベクトルに低信号対雑音電力端末の信号空間基底ベクトルの乗算することで得られる行列を、低信号対雑音電力端末の送信ウエイトとして算出することを特徴とする請求項１記載の無線送信方法。
【請求項６】
同一の周波数を用いて、複数の端末に対し直交周波数分割多重方式によりデータの同時送信を行う無線送信装置であって、
前記端末の信号対雑音電力情報またはスループット情報を収集する情報収集手段と、
得られた前記信号対雑音電力情報に基づき、高信号対雑音電力端末と電力制御空間多重が可能な低信号対雑音電力端末を決定する通信相手決定手段と、
送信アンテナと前記高信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、
前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報に基づき、前記高信号対雑音電力端末と低信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出する送信ウエイト決定手段と、
前記低信号対雑音電力端末に対して、前記高信号対雑音電力端末より高い比率になるように送信電力値を決定する送信電力決定手段と、
空間ストリーム数、変調方式、符号化率を決定する送信モード決定手段と、
前記複数の端末に対し、決定された前記送信ウエイト、前記空間ストリーム数、前記変調方式及び前記符号化率を用いて送信を行うデータ送信手段と
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間多重を用いて複数の通信相手に同時に通信を行う無線送信方法及び無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が目覚しい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓの物理層伝送速度を実現している。
【０００３】
ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は３０Ｍｂｐｓ程度であり、情報を必要とする通信相手が増えればこの特性は更に低下する。一方で、有線ＬＡＮの世界ではＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の１００Ｂａｓｅ−Ｔインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home）の普及から、１００Ｍｂｐｓの高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。
【０００４】
そのための技術として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて、空間多重送信技術としてＭＩＭＯ（Multiple input multiple output）技術が導入された。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）通信方法が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＵ−ＭＩＭＯ通信は、物理層におけるスループットを送信アンテナ数倍に高めるポテンシャルを有するが、チャネル情報をフィードバックさせるためのオーバーヘッドが大きく、伝搬チャネルの時間変動などによるチャネル情報の誤差により伝送特性が劣化しやすい問題がある。
【０００５】
図８に従来技術によるマルチユーザＭＩＭＯ通信のフレームシーケンスを示す。図８においては、３つの端末（ＳＴＡ：Station）に対する例を示している。図８において、１はチャネル推定用の信号を送信することを示すアナウンス信号（ＮＤＰＡ：Null Data Packet Announce）、２は推定用のパイロット信号（ＮＤＰ：Null Data Packet）、３−１〜３−３はチャネル情報のフィードバック信号（ＣＳＩＦＢ：Channel State Information Feed Back）、４−１〜４−４は特定の通信相手から応答信号の送信を指示するポーリング信号、５−１〜５−３はブロックＡＣＫ（ＢＡＣＫ）、６は、任意の信号シーケンス、７はデータ信号パケットを表している。
【０００６】
図９に従来技術によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置（基地局）の構成を示す。１−０は、データ・制御信号出力回路、１−１は送信信号生成回路、１−２−１〜１−２−Ｎはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）、１−３−１〜１−３−Ｎは、送信回路、１−４−１〜１−４−Ｎはアンテナ、１−５は送信方法決定回路である。
【０００７】
基地局（ＡＰ）から送信を行う端末（ＳＴＡ）が決定されると、図８におけるＮＤＰＡとＮＤＰがデータ・制御信号出力回路１−０において生成され、送信信号生成回路１−１により、パイロット信号付加、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加などを行い、送信信号を形成し、ＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎによりアナログ信号に変換し、送信回路１−３−１〜１−３−Ｎへ出力する。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して送信を行う。図９には記載しないが、端末ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−３からの受信信号も、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して受信し、復号されて、データ信号やチャネル情報が抽出される。
【０００８】
チャネル情報が図８に示すＣＳＩＦＢ３−１〜３−３により取得されると、送信方法決定回路１−５により、チャネル情報を用いて送信ウエイトが演算され、送信信号生成回路１−１に対して出力される。送信ウエイトの算出方法は後述する。この際、図８の符号６で示す任意のシーケンス（図８に示す破線部分）により、送信ウエイトが得られる時間を稼ぐことができる。任意のシーケンス６としては、自基地局のアドレスを指定した信号を送信したり、ＲＴＳ−ＣＴＳ信号を端末とやりとりしたりする。または、この任意のシーケンス６を用いず、送信を行うこともできる。
【０００９】
図８に示すデータ信号７は、データ・制御信号出力回路１−０においてデータを生成され、送信信号生成回路１−１により、送信方法決定回路１−５から入力された送信ウエイトの乗算、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加、パイロット信号付加などが行われた複数のＯＦＤＭシンボルと制御信号からなり、送信信号はＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎにおいてアナログ信号に変換され、送信回路１−３−１〜１−３−Ｎに出力される。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して送信を行う。データの送信が終わると、ＢＡＣＫ５−１、５−２を各端末から受信し、通信が終了する。
【００１０】
通信相手を選択する方法としては、送信を行うデータがメモリに保存され、送信を行う準備ができている通信相手を指定したり、保存されている複数のデータのうち、最も古いデータに対応する通信相手から選択したり、ユーザのＱｏＳ（Quality of service）に基づいて選択したり、予めグループＩＤで決められたユーザの組み合わせを選択したり、チャネル情報の相関が低い通信相手の組み合わせを選択したりすることができる。
【００１１】
次に、従来のＭＵ−ＭＩＭＯ通信における送信ウエイトの算出方法を説明する。ＭＵ−ＭＩＭＯの送信ウエイトの決定方法としては、Ｄｉｒｔｙ  ｐａｐｅｒ  ｃｏｄｉｎｇ，Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ，Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ，Ｔｏｍｕｒｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ，Ｂｌｏｃｋ  ｄｉａｇｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍなど様々な方法により決定できる。ここでは、Ｂｌｏｃｋ  ｄｉａｇｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＢＤ法）による送信ウエイト決定方法を例にとり説明する。
【００１２】
チャネル応答行列取得回路において得られた端末ＳＴＡ−ｉのｊ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル応答行列Ｈｉ，ｊ（Ｍｉ×Ｎ行列）は（１）式のように特異値分解により、右特異ベクトルＶｉ，ｊ（Ｎ×Ｎ行列）、左特異ベクトルＵｉ，ｊ（Ｍｉ×Ｍｉ行列）及び固有値の二乗根√λｉ，ｊ，ｌを対角要素とし、非対角行列を０とする行列Ｄｉ，ｊ（Ｍｉ×Ｎ行列）に分けることができる。ここで、Ｎは送信アンテナ数、ＭｉはＳＴＡ−ｉの受信アンテナ数である。
【数１】
0005723265.tif 000002
【００１３】
ここで行列Ｈｉ，ｊの要素Ｈｉ，ｊ，ｂaはｊ番目の周波数チャネルにおける送信装置のａ番目のアンテナからｉ番目の端末（ＳＴＡ−ｉ）におけるｂ番目のアンテナまでの伝達係数を表す。右特異ベクトルＶｉ，ｊのうち、Ｖ’ｉ，ｊは固有値に対応する列ベクトル群、Ｖ’’ｉ，ｊは０に対応する列ベクトル群である。シングルユーザ通信において、最大の周波数利用効率が得られる方法として知られる固有ベクトル送信においては、Ｖ’ｉ，ｊの列ベクトルを送信ウエイトとすることで、対応する固有値λｉ，ｊ，ｌで表せる信号電力を得ることができる。（λｉ，ｊ，１≧λｉ，ｊ，２≧・・・  ≧λｉ，ｊ，Ｍｉ）。上付きの添え字Ｈは共役複素行列を表す。
【００１４】
次に、マルチユーザに対するＢＤ法による通信相手の選択方法を説明する。ここでは、Ｋユーザ（ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋ）に対し、通信を行うものとする。ＳＴＡ−ｉに対する送信ウエイトの演算方法を示す。まず、ＳＴＡ−ｉ以外の端末に対応する集合チャネル行列Ｈ＋ｉ，ｊを
【数２】
0005723265.tif 000003
と定義する。
【００１５】
Ｒａ，ｊはＳＴＡ−ａにおける受信ウエイトであり、ＳＴＡ−ａに対し、Ｌａ’の受信ウエイトを仮定したものとすると、Ｌａ’×Ｍｉ行列として表せる。Ｒａ，ｊを対角要素が１のＭｉ×Ｍｉの対角行列とすれば、受信ウエイトの仮定なしの条件となる。または、固有値に対応する右特異ベクトル、または右特異ベクトルと同じ信号空間を表す基底ベクトルを用いて、集合チャネル行列を定義することもできる。
【００１６】
この場合、
【数３】
0005723265.tif 000004
として集合チャネル行列を得ることもできる。（３）式において、Ｖ’ａ，ｊは（２）式のＶ’ａ，ｊの任意のＬａ’個の列ベクトルを選択したものを用いてもよいし、Ｖ’ａ，ｊを圧縮してフィードバックされたものを展開して得られたベクトルとすることもできる。
【００１７】
このＨ＋ｉ，ｊに対し、特異値分解を行うと、
【数４】
0005723265.tif 000005
と表すことができる。Ｖ’＋ｉ，ｊは固有地Ｄ＋ｉ，ｊに対応する信号空間ベクトルであり、Ｖ’’＋ｉ，ｊは固有値がない、もしくは固有値０に対応するヌル空間ベクトルである。
【００１８】
ここで、Ｖ’’＋ｉ，ｊで表せるヌル空間に対し、送信を行うと、ＳＴＡ−ｉ以外の通信相手の受信ウエイトに対し、干渉を生じない。よって、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信するには、ｊ番目の周波数チャネルに用いる送信ウエイトとして、ここで得られたＶ’’＋ｉ，ｊ、またはＶ’’＋ｉ，ｊに線形演算を行い得られるウエイトを用いればよい。例えば、Ｖ’’＋ｉ，ｊに線形演算を行う場合には、送信ウエイトベクトルは、Ｖ’’＋ｉ，ｊＧｉ，ｊと表せる。Ｇｉ，ｊは（Ｎ−Ｌｉ’）×Ｌｉ行列であり、ＳＴＡ−ｉに対応するチャネル行列Ｈｉ，ｊに、Ｖ’’＋ｉ，ｊを乗算し、得られたＨｉ，ｊＶ’’＋ｉ，ｊの行ベクトルに対して、直交化法を用いて得られる基底ベクトル、または、特異値分解を行って得られる右特異ベクトルからＬｉ個のベクトルを選択して用いることができる。このようにして得られるＧｉ，ｊをＶ’’＋ｉ，ｊに乗算して得られるＮ×Ｌｉ行列を送信ウエイトとすることができる。
【００１９】
このように各通信相手に対してそれぞれ送信ウエイトを演算することができ、得られたＫユーザに対するｊ番目の周波数チャネルに対する送信ウエイトＷｊは
【数５】
0005723265.tif 000006
と表せる。
【００２０】
この送信ウエイトによる通信における、ＳＴＡ−ｉにおけるｊ番目の周波数チャネルに対応する受信信号ベクトルｙｉ，ｊは
【数６】
0005723265.tif 000007
と表せる。
【００２１】
ここで、ｘｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルを用いて送信されたＳＴＡ−ｉ宛のＬｉ×１の送信信号ベクトルであり、ｎｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉにおけるＭｉ×１の熱雑音ベクトル、Ｐｉはｊ番目の周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉへの送信信号ベクトルの各要素に対する電力分配を表すＬｉ×Ｌｉ行列である。ｘｊ、Ｐはそれぞれｘｉ，ｊ、Ｐｉからなる集合ベクトルと集合行列であり、ｘｊ＝（ｘ１，ｊＴ，ｘ２，ｊＴ，・・・，ｘＫ，ｊＴ）Ｔ、Ｐ＝ｄｉａｇ（Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＫ）と表せる。ここで、ｄｉａｇ（）は括弧内の行列や係数を対角要素とする対角行列を表す。
【００２２】
チャネル情報誤差がなければ、（６）式の両辺に左から受信ウエイト行列Ｒｉ，ｊを乗算することで、（６）式の右辺第２項でＲｉ，ｊＨｉ，ｊとＷｋ，ｊは直交し、Ｒｉ，ｊＨｉ，ｊＷｋ，ｊ＝０となるため（ｋ≠ｉ）、
【数７】
0005723265.tif 000008
として、ＳＴＡ−ｉ宛の送信信号のみを得ることができる。受信ウエイト行列は（２）式で用いたものでもよいし、新たに受信した既知信号から計算することもできる。
【００２３】
しかし、基地局のチャネル情報に誤差があれば、（７）式の１行目の右辺第２項が０にならず、ユーザ間干渉として伝送品質を低下させてしまう。また、全ての端末のチャネル情報を基地局で知るために、フィードバックが必要となり、ＭＡＣ効率を低下させる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】IEEE,"Proposed specification framework for TGac,"doc.:IEEE 802.11-09/0992r21,Jan.2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上説明したように、ＢＤ法の場合の送信ウエイトの算出する際に、いずれのＭＵ−ＭＩＭＯ送信方法でも、通信相手のチャネル情報が必要となる。しかしながら、低い信号対雑音比（Signal to noise ratio）となる端末をＭＵ−ＭＩＭＯの通信相手として選択すると、端末への送信と端末からの受信の上下の通信のスループットが低いため、チャネル情報をフィードバックするのに長い時間がかかり、ＭＡＣ効率を低下させるという問題がある。また、低い信号対雑音電力情報（ＳＮＲ）であり、さらに、反射物が動くことによる伝搬環境の変化の影響を受けやすく、チャネル情報の精度の低下による伝送特性劣化を生じやすいという問題がある。
【００２６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＳＮＲが低い端末と、それ以外の端末に対し、同一周波数、同一タイミングで送信を行うことで、スループットを向上することができる無線送信方法及び無線送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】
【００２７】
同一の周波数を用いて、複数の端末に対し直交周波数分割多重方式によりデータの同時送信を行う無線送信装置における無線送信方法であって、前記端末の信号対雑音電力情報またはスループット情報を収集する情報収集ステップと、得られた前記信号対雑音電力情報またはスループット情報に基づき、高信号対雑音電力端末と、電力制御空間多重が可能な低信号対雑音電力端末とを決定する通信相手決定ステップと、送信アンテナと前記高信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得するチャネル情報取得ステップと、前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報に基づき、前記高信号対雑音電力端末と低信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出する送信ウエイト決定ステップと、前記低信号対雑音電力端末への送信電力が、前記高信号対雑音電力端末への送信電力より高くなるように送信電力値を決定する送信電力決定ステップと、空間ストリーム数、変調方式、符号化率を決定する送信モード決定ステップと、前記複数の端末に対し、決定された前記送信ウエイト、前記空間ストリーム数、前記変調方式及び前記符号化率を用いて送信を行うデータ送信ステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
前記送信ウエイト決定ステップは、前記低信号対雑音電力端末に対する所定の周波数チャネルの送信ウエイトとして、当該周波数チャネルの前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列、または複数の前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列からなる集合チャネル行列のヌル空間に対応する基底ベクトルを用いることを特徴とする。
【００２９】
前記送信電力決定ステップは、前記高信号対雑音電力端末に対して用いる送信電力値を、前記低信号対雑音電力端末の平均信号対雑音電力値またはスループットが大きいほど低下させることを特徴とする。
【００３０】
前記通信相手決定ステップは、前記高信号対雑音電力端末の平均信号対雑音電力値を前記低信号対雑音電力端末の前記信号対雑音電力値で割った値が、前記無線送信装置に予め記憶した値を上回るか否かに基づき、前記高信号対雑音電力端末と前記低信号対雑音電力端末の組み合わせが可能かを判定することを特徴とする。
【００３１】
送信アンテナと前記低信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得する低信号対雑音電力値端末チャネル情報取得ステップをさらに有し、前記送信ウエイト決定ステップは、前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報のみに基づき、前記高信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出し、当該周波数チャネルの前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列、または複数の前記高信号対雑音電力端末のチャネル行列からなる集合チャネル行列のヌル空間に対応する高信号対雑音電力端末のヌル空間基底ベクトルを、低信号対雑音電力端末のチャネル行列に乗算し、得られる行列の信号空間に対応する低信号対雑音電力端末の信号空間基底ベクトルを算出し、高信号対雑音電力端末のヌル空間基底ベクトルに低信号対雑音電力端末の信号空間基底ベクトルの乗算することで得られる行列を、低信号対雑音電力端末の送信ウエイトとして算出することを特徴とする。
【００３２】
同一の周波数を用いて、複数の端末に対し直交周波数分割多重方式によりデータの同時送信を行う無線送信装置であって、前記端末の信号対雑音電力情報またはスループット情報を収集する情報収集手段と、得られた前記信号対雑音電力情報に基づき、高信号対雑音電力端末と電力制御空間多重が可能な低信号対雑音電力端末を決定する通信相手決定手段と、送信アンテナと前記高信号対雑音電力端末の受信アンテナとの間の直交周波数分割多重方式の周波数チャネルごとのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、前記高信号対雑音電力端末の前記チャネル情報に基づき、前記高信号対雑音電力端末と低信号対雑音電力端末に対する周波数チャネルごとの送信ウエイトを算出する送信ウエイト決定手段と、前記低信号対雑音電力端末に対して、前記高信号対雑音電力端末より高い比率になるように送信電力値を決定する送信電力決定手段と、空間ストリーム数、変調方式、符号化率を決定する送信モード決定手段と、前記複数の端末に対し、決定された前記送信ウエイト、前記空間ストリーム数、前記変調方式及び前記符号化率を用いて送信を行うデータ送信手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ＳＮＲが低い端末とそれ以外の端末に対し、空間多重方式を用いて同時刻同一周波数を用いて送信することが可能になり、スループットを向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線送信装置におけるマルチユーザＭＩＭＯ通信のフレームシーケンスを示す図である。
【図３】マルチユーザＭＩＭＯ通信におけるフレームシーケンスの変形例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図１、図４、図５に示す無線送信装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１、図４、図５に示す無線送信装置の効果を示す図である。
【図８】従来技術によるマルチユーザＭＩＭＯ通信のフレームシーケンスを示す図である。
【図９】従来技術によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態による無線送信装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において１−０は、データ・制御信号出力回路、１−１は送信信号生成回路、１−２−１〜１−２−Ｎはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、１−３−１〜１−３−Ｎは、送信回路、１−４−１〜１−４−Ｎはアンテナ、１−５は送信方法決定回路、１−６は低ＳＮＲ端末決定回路である。
【００３６】
図２は、図１に示す無線送信装置におけるマルチユーザＭＩＭＯ通信のフレームシーケンスを示す図である。図２においては、２つのＳＴＡに対する例を示している。図２において、１はチャネル推定用の信号を送信することを示すアナウンス信号（ＮＤＰＡ：Null Data Packet Announce）、２は推定用のパイロット信号（ＮＤＰ：Null Data Packet）、３−１はチャネル情報のフィードバック信号（ＣＳＩＦＢ：Channel State Information Feed Back）、４−３は特定の通信相手から応答信号の送信を指示するポーリング信号、５−１〜５−２はブロックＡＣＫ（ＢＡＣＫ）、６は任意の信号シーケンス、７はデータ信号パケットを表している。
【００３７】
次に、図６を参照して、図１に示す無線送信装置の動作を説明する。図６は、図１に示す無線送信装置の動作を示すフローチャートである。図６に示す処理動作は、後述する第２、第３の実施形態における無線送信装置においても共通である。以下の説明においては、図１に示す無線送信装置が基地局であるものとして説明する。
【００３８】
まず、基地局は、通信相手となる端末のＳＮＲ、またはスループットを測定することにより端末のＳＮＲ情報を収集する（ステップＳ１０１）。そして、低ＳＮＲ端末決定回路１−６は、予め定めた閾値ΓＬ［ｄＢ］より、ＳＮＲが低い端末、または閾値ＴＬ［ｂｉｔ／ｓ］より、スループットが低い端末を低ＳＮＲ端末ＳＴＡ−０として決定する（ステップＳ１０２）。基地局は、ＳＴＡ−０と同一周波数、同一タイミングで送信できる端末としてＳＴＡ−１を選択する（ステップＳ１０３）。ＳＴＡ−１は、例えば予め定めた閾値ΓＨ［ｄＢ］より、高いＳＮＲとなる端末、または、閾値ＴＨ［ｂｉｔ／ｓ］より高いスループットとなる端末を選ぶこともできる。ここでは、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１に対する送信の例を示すが、通信毎に、ＳＴＡ−０となる端末、ＳＴＡ−１となる端末は変更することができる。
【００３９】
基地局は、送信を行う端末が決定されると（ここでは、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−０）、図２におけるＮＤＰＡとＮＤＰがデータ・制御信号出力回路１−０において生成され、送信信号生成回路１−１により、パイロット信号付加、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加などを行い、送信信号を形成し、ＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎによりアナログ信号に変換し、送信回路１−３−１〜１−３−Ｎへ出力する。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して送信を行う（ステップＳ１０４）。ここで、図８に示すシーケンスとは異なり、低ＳＮＲの端末（ＳＴＡ−０）からは、チャネル情報のフィードバックを要求しないで通信を行うことができる。
【００４０】
ＳＴＡ−１からのＣＳＩＦＢは、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎの少なくとも一つを介して受信され、復号され、チャネル情報が抽出される。チャネル情報がＣＳＩＦＢ３−１により取得されると、送信方法決定回路１−５により、チャネル情報を用いて送信ウエイトが演算され、送信信号生成回路１−１に出力される。送信ウエイトの算出方法は後述する。この際、図２の符号６で記載された任意のシーケンス（図２に示す破線部分）により、送信ウエイトが得られる時間を稼ぐことができる。任意のシーケンス６としては、自基地局のアドレスを指定した信号を送信したり、ＲＴＳ−ＣＴＳ信号を端末とやりとりしたりする。または、この任意のシーケンス６を用いず、送信を行うこともできる。図２に示すデータ信号７は、データ・制御信号出力回路１−０においてデータを生成され、送信信号生成回路１−１により、送信方法決定回路１−５から入力された送信ウエイトの乗算、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加、パイロット信号付加、などが行われた複数のＯＦＤＭシンボルと制御信号からなり、送信信号はＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎにおいてアナログ信号に変換され、送信回路に出力される。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎから送信を行う。データの送信が終わると、ＢＡＣＫを各端末から受信し、通信が終了する。
【００４１】
図２に示すように、低ＳＮＲ端末のチャネル情報を必要としないため、従来のマルチユーザＭＩＭＯ通信に対し、ＭＡＣ効率（全体の通信時間Ｔに対するデータ送信時間ＴＤの割合）を高めることができ、スループットを向上することができる。
【００４２】
次に、送信ウエイトの算出方法について説明する。ここでは、ＳＴＡ−１に対する空間ストリーム数をＬ１、ＳＴＡ−０に対する空間ストリーム数をＬ０とする。チャネル情報は、ＳＴＡ−０以外の端末についてのみ得られるが、これらの情報を用いて全ての通信相手に対する送信ウエイトを決定する。具体的には、低ＳＮＲ端末以外の端末への送信ウエイトは、通常のシングルユーザＭＩＭＯおよびマルチユーザＭＩＭＯで提案されている方式を用いて決定し、低ＳＮＲ端末への送信ウエイトはそれ以外の端末のヌル空間に対応する基底ベクトルから決定する。通常は、低ＳＮＲ端末以外の端末への送信信号が低ＳＮＲ端末に大きな干渉を生じるが、ここでは、低ＳＮＲ端末以外の端末への送信電力を低下させることでこの問題を解決する。すなわち、低ＳＮＲ端末への送信信号が引き起こす、低ＳＮＲ端末以外の端末におけるユーザ間干渉は、送信側の空間信号処理によって除去するが、低ＳＮＲ端末以外の端末への送信信号が引き起こす、低ＳＮＲ端末におけるユーザ間干渉は、送信電力低減により除去する。
【００４３】
以下、低ＳＮＲ端末以外の端末が一つ（ＳＴＡ−１）の場合について送信ウエイトと送信電力の決定方法を説明する。チャネル応答行列取得回路において得られた端末ＳＴＡ−１のｊ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル行列Ｈ１，ｊ（Ｍ１×Ｎ行列）は（８）式のように特異値分解を行うことができる。
【数８】
0005723265.tif 000009
【００４４】
ここで、Ｕ１，ｊは左特異ベクトル、Ｄ１，ｊは特異値からなる対角行列、右特異ベクトルＶｉ，ｊのうち、Ｖ’ｉ，ｊは固有値に対応する列ベクトル群、Ｖ’’ｉ，ｊは０に対応する列ベクトル群である。または、ＱＲ分解により、ヌル空間に対応する基底ベクトルを
【数９】
0005723265.tif 000010
として得ることもできる。ここで、Ｑ’１，ｊは信号空間に対応する基底ベクトルであり、Ｑ’’１，ｊはヌル空間に対応する基底ベクトル、Ｔ１，ｊは上三角行列である。ここで、Ｈ１，ｊＨに対し、グラムシュミットの直交化法などの直交化法により、ヌル空間に対応する基底ベクトルを抽出しても同様である。
【００４５】
または、基地局にフィードバックされた情報が、チャネル行列ではなく、（８）式における右特異ベクトルＶ’１，ｊや基底ベクトルＱ’１，ｊや、これらと高い相関を持つ基底ベクトルである場合には、これに対し、グラムシュミットの直交化法やＱＲ分解等を行い、ヌル空間に対応する基底ベクトル群を得ることができる。フィードバックされた右特異ベクトル、基底ベクトル、または、圧縮された上でフィードバックされた係数から展開された基底ベクトルをＺ’１，ｊ（Ｎ×Ｌ１’行列）とすると、
【数１０】
0005723265.tif 000011
を満たす条件の基底ベクトルＺ’’１，ｊを、ヌル空間に対応する基底ベクトルとして得ることができる。
【００４６】
本実施形態では、ＳＴＡ−１への送信ウエイトＷ１，ｊとして、Ｖ’１，ｊ，Ｑ’１，ｊ、またはＺ’１，ｊのいずれかの行列からＬ１個の列ベクトルを選択、または演算して、ＳＴＡ−０への送信ウエイトＷ０，ｊとして、Ｖ’’１，ｊ，Ｑ’’１，ｊ、またはＺ’’１，ｊのいずれかの行列からＬ０個の列ベクトルを選択して、送信ウエイトとする。または、直交行列Ａを、Ｖ’’１，ｊ，Ｑ’’１，ｊ、またはＺ’’１，ｊに乗算して得られる行列Ｖ’’１，ｊＡ，Ｑ’’１，ｊＡ、またはＺ’’１，ｊＡを送信ウエイトとすることもできる。ここで、行列ＡはΛ×Ｌ０の行列であり、ΛはＶ’’１，ｊ，Ｑ’’１，ｊ、またはＺ’’１，ｊの列ベクトル数である。このように、本実施形態では低ＳＮＲ端末（ＳＴＡ−０）の送信ウエイトをそれ以外の端末のチャネル情報から決定できる。
【００４７】
次に、送信電力について説明する。ＳＴＡ−１とＳＴＡ−０におけるｊ番目の周波数チャネルに対応する受信信号ベクトルｙ１，ｊとｙ０，ｊは
【数１１】
0005723265.tif 000012
と表せる。
【００４８】
ここで、ｘｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルを用いて送信されたＳＴＡ−ｉ宛のＬｉ×１の送信信号ベクトルであり、ｎｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉにおけるＭｉ×１の熱雑音ベクトル、Ｐｉは各周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉへの送信信号ベクトルの各要素に対する電力分配を表すＬｉ×Ｌｉ行列である。ＳＴＡ−１においては、ＳＴＡ−０に対する送信ウエイトＷ０，ｊはＳＴＡ−１のチャネル行列のヌル空間に対する基底ベクトルにより求められているため、ＳＴＡ−１においては、適切な受信ウエイトＲ１，ｊ（Ｌ１×Ｍ１行列）を用いることで、
【数１２】
0005723265.tif 000013
として自端末宛の送信信号のみを抽出できる。
【００４９】
しかしながら、ＳＴＡ−０における受信信号には、ＳＴＡ−１宛の信号がユーザ間干渉として混入することとなる。そこで、本実施形態ではＳＴＡ−０における受信信号におけるＳＴＡ−１への送信信号を送信電力を低減することで、ＳＴＡ−０における干渉の影響を低減する。ＳＴＡ−ｉに対する送信電力行列Ｐｉは以下のように表すことができる。
【数１３】
0005723265.tif 000014
【００５０】
ここで、ＳＴＡ−ｉへの各周波数チャネルにおける送信電力をΨｉとすると、
【数１４】
0005723265.tif 000015
と表すことができる。
【００５１】
ここで、低ＳＮＲ端末であるＳＴＡ−０のＳＮＲについて考える。まず、シングルユーザ通信を考え、基地局がｘ０，１，ｊをＳＴＡ−０に送信ウエイトｗ０，１，ｊを用いて送信した例を示す。各周波数チャネルにおけるシングルユーザ通信の送信電力をΨＳと定義すると、ＳＴＡ−０のｋ番目の受信アンテナのｊ番目の周波数チャネルにおける受信信号は以下のように表せる。
【数１５】
0005723265.tif 000016
【００５２】
ここで、ｈ０，ｋ，ｊはＳＴＡ−０のｋ番目のアンテナと基地局アンテナの間の伝搬係数を表す１×Ｎのチャネルベクトル、ｗ０，１，ｊは基地局から送信する信号系列ｘ０，１，ｊに対する送信ウエイトベクトルであり、ｎ０，ｋ，ｊはｋ番目のアンテナの熱雑音である。ｗ０，１，ｊがチャネル行列によらず決定されたランダムウエイト、またはアンテナ選択による送信として一つの要素が１、他が０のベクトルであったとすると、受信信号ｙ０，ｋ，ｊの絶対値の二乗値の期待値Ｅ（｜ｙ０，ｋ，ｊ｜２）は、ΨＳ×Ｄ０＋σ０２として得られる。
【００５３】
ここで、Ｄ０はチャネルベクトルｈ０，ｋ，ｊの要素の絶対値の２乗の期待値であり、無線伝搬ロスに対応する。σ０２はＳＴＡ−０で受信信号に加わる各周波数チャネルにおける熱雑音の電力値であり、予め信号を受信していない際などに計測することができる値である。すなわち、Ｅ（｜ｙ０，ｋ，ｊ｜２）を計算すれば、信号電力と雑音電力の和が得られる。得られたＥ（｜ｙ０，ｋ，ｊ｜２）から、σ０２を減算するか、ΨＳ×Ｄ０に比べてσ０２が小さいものとして無視すれば、Ｅ（｜ｙ０，ｋ，ｊ｜２）から信号電力の値を得ることができ、この値は送信電力×伝搬ロスと考えることができる。
【００５４】
すなわち、マルチユーザＭＩＭＯによる送信において、ＳＴＡ−０以外の端末への送信電力であるΨ１を、Ψ１×Ｄ０が熱雑音レベル程度まで低くなるように設定すれば、ＳＴＡ−１への送信信号によるユーザ間干渉による通信品質への影響は小さくなる。具体的にはシングルユーザ通信などで、ＳＴＡ−０に対し測定されたＳＮＲの値をΓ０とすると、ＳＴＡ−０以外の端末への送信電力をシングルユーザ通信時（ＳＮＲ測定時）の送信電力に対し、α／Γ０に低下させることでユーザ間干渉を低減する。ここで、αは熱雑音に対しどの程度のユーザ間干渉を許容するを設定するパラメータである。α＝１０とすれば、熱雑音の１０倍までのユーザ間干渉を許容する設定となり、α＝１とすれば熱雑音と同レベルのユーザ干渉までを許容する。また、直接Γ０を測定せずとも、スループットや、指定されている変調方式・符号化率などの情報から、対応するΓ０の表をあらかじめ記憶しておくこともできる。
【００５５】
図２に示す例では、ＳＴＡ−１への送信電力を低減し、
【数１６】
0005723265.tif 000017
としてＳＴＡ−１への送信電力を決定することで、ＳＴＡ−０における干渉を低減できる。
【００５６】
マルチユーザＭＩＭＯ通信における各周波数チャネルにおける総送信電力をΨＭとすると、ＳＴＡ−０への送信電力も同様に、
【数１７】
0005723265.tif 000018
として得ることができる。
【００５７】
ΨＭ＝ΨＳである場合は、
【数１８】
0005723265.tif 000019
と表すことができる。
【００５８】
このようにして、ＳＴＡ−１においても、ＳＴＡ−０においても、ユーザ間干渉を低減することが可能であり、マルチユーザＭＩＭＯ通信を実現できる。基地局は、ＳＴＡ−１に対しては、ＳＮＲの情報、送信電力の低減量、ＳＴＡ−１のチャネル情報誤差に起因する干渉信号電力、過去の通信の成否の記録、などから変調モードと符号化率を決定でき、ＳＴＡ−０に対しては、ＳＮＲの情報、ＳＴＡ−１への送信信号に起因する干渉信号電力、過去の通信の成否の記録から、変調モードと符号化率を選択することができる。
【００５９】
次に、図３を参照して、図２に示すシーケンスの変形例を説明する。図３は、マルチユーザＭＩＭＯ通信におけるフレームシーケンスの変形例を示す図である。ここでは、低ＳＮＲ端末であるＳＴＡ−０の他に、Ｋ個の端末に対し同時通信を行い、（Ｋ＋１）個の端末に対してマルチユーザＭＩＭＯを行う例を示している。図３において、１はチャネル推定用の信号を送信することを示すアナウンス信号（ＮＤＰＡ）、２は推定用のパイロット信号（ＮＤＰ）、３−１〜３−Ｋはチャネル情報のフィードバック信号（ＣＳＩＦＢ：Channel State Information Feed Back）、４−１〜４−（２Ｋ−１）は特定の通信相手から応答信号の送信を指示するポーリング信号、５−１〜５−（Ｋ＋１）はブロックＡＣＫ（ＢＡＣＫ）、６は、任意の信号シーケンス、７はデータ信号パケットを表している。
【００６０】
まず、基地局は、通信相手となる端末のＳＮＲ、またはスループットを測定する。低ＳＮＲ端末決定回路１−６は、予め定めた閾値ΓＬ［ｄＢ］より、ＳＮＲが低い端末、または、閾値ＴＬ［ｂｉｔ／ｓ］より、スループットが低い端末を低ＳＮＲ端末ＳＴＡ−０として決定する。基地局は、ＳＴＡ−０と同一周波数、同一タイミングで送信できる端末としてＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋを選択する。ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋは、例えば予め定めた閾値ΓＨ［ｄＢ］より、高いＳＮＲとなる端末、または、閾値ＴＨ［ｂｉｔ／ｓ］より高いスループットとなる端末を選ぶこともできる。ここでは、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対する送信の例を示すが、通信毎に、ＳＴＡ−０となる端末、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋとなる端末は変更することができる。
【００６１】
基地局は、送信を行う端末が決定されると（ここでは、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−ＫとＳＴＡ−０）、図３におけるＮＤＰＡとＮＤＰがデータ・制御信号出力回路１−０において生成され、送信信号生成回路１−１により、パイロット信号付加、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加などを行い、送信信号を形成し、ＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎによりアナログ信号に変換し、送信回路１−３−１〜１−３−Ｎへ出力する。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して送信を行う。ここで、図８に示すシーケンスとは異なり、低ＳＮＲの端末（ＳＴＡ−０）からは、チャネル情報のフィードバックを要求しない。
【００６２】
ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−ＫからのＣＳＩＦＢは、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎを介して、復号され、チャネル情報が抽出される。チャネル情報がＣＳＩＦＢ３−１〜３−Ｋにより取得されると、送信方法決定回路１−５により、チャネル情報を用いて送信ウエイトが演算され、送信信号生成回路１−１に出力される。ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対する送信ウエイトは、従来の方式のマルチユーザＭＩＭＯの送信ウエイトの算出方法と同様であるが、送信電力については制御される。送信電力の決定方法は、ＳＴＡ−０に対する送信ウエイト決定方法とともに後述する。任意のシーケンス６としては、自基地局のアドレスを指定した信号を送信したり、ＲＴＳ−ＣＴＳ信号を端末とやりとりしたりする。または、この任意のシーケンス６を用いず、送信を行うこともできる。
【００６３】
図３に示すデータ信号７は、データ・制御信号出力回路１−０においてデータを生成され、送信信号生成回路１−１により、送信方法決定回路１−５から入力された送信ウエイトの乗算、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加、パイロット信号付加などが行われた複数のＯＦＤＭシンボルと制御信号からなり、送信信号はＤＡＣ１−２−１〜１−２−Ｎにおいてアナログ信号に変換され、送信回路１−３−１〜１−３−Ｎに出力される。送信回路１−３−１〜１−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎから送信を行う。データの送信が終わると、ＢＡＣＫを各端末から受信し、通信が終了する。
【００６４】
本実施形態では、図２に示すように、低ＳＮＲ端末のチャネル情報を必要としないため、従来のマルチユーザＭＩＭＯ通信に対し、ＭＡＣ効率（全体の通信時間Ｔに対するデータ送信時間ＴＤの割合）を高めることができる。
【００６５】
次に、低ＳＮＲ端末以外の端末の数がＫ（ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋ）の場合についてＳＴＡ−０の送信ウエイトとＳＴＡ−０〜ＳＴＡ−Ｋの送信電力の決定方法について説明する。ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋまでの送信ウエイトの決定方法は、従来のマルチユーザＭＩＭＯと同様の方法で、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対するチャネル情報から決定される。
【００６６】
ＳＴＡ−０に対する送信ウエイト決定方法を説明する。チャネル応答行列取得回路において得られた端末ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋのｊ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル行列Ｈｋ，ｊ（Ｍｋ×Ｎ行列、１≦ｋ≦Ｋ）による集合行列￣Ｈｊ（Ｈｊの上付きのバー「￣」を以下このように表現する）は（１９）式のように特異値分解を行うことができる。
【数１９】
0005723265.tif 000020
【００６７】
ここで、￣Ｕｊは左特異ベクトル、￣Ｄｊは特異値による対角行列、右特異ベクトル￣Ｖｋ，ｊのうち、￣Ｖ’ｊは固有値に対応する列ベクトル群、￣Ｖ’’ｊは０に対応する列ベクトル群である。
【００６８】
または、ＱＲ分解により、信号空間とヌル空間に対応する基底ベクトルを
【数２０】
0005723265.tif 000021
として得ることもできる。￣Ｑ’ｊは￣ＨｊＨの信号空間に対応する基底ベクトル、￣Ｑ’’ｊは￣ＨｊＨのヌル空間に対応する基底ベクトル、￣Ｔｊは上三角行列である。ここで、￣ＨｊＨに対し、グラムシュミットの直交化法などの直交化法により、基底ベクトルを抽出しても同様である。
【００６９】
または、基地局にフィードバックされた情報がチャネル行列ではなく、（８）式における右特異ベクトルＶ’１，ｊや（９）式の基底ベクトルＱ’１，ｊや、これらと高い相関を持つ基底ベクトルである場合には、これに対し、グラムシュミットの直交化法やＱＲ分解等を行い、ヌル空間に対応する基底ベクトル群を得ることができる。フィードバックされた右特異ベクトル、基底ベクトル、または、圧縮された上でフィードバックされた係数から得られた基底ベクトルをＺ’ｋ，ｊ（Ｎ×Ｌｋ’行列、１≦ｋ≦Ｋ）とすると、基底ベクトルの集合行列￣Ｚｊに対してＱＲ分解を行うことにより、ヌル空間に対応する￣Ｚ’’ｊを得ることができる。
【数２１】
0005723265.tif 000022
ここで、￣Ｔ’ｊは上三角行列、￣Ｚ’ｊは信号空間に対応する基底ベクトルである。グラムシュミットの直交化法でも￣Ｚ’’ｊを得ることができる。
【００７０】
ＳＴＡ−０への送信ウエイトＷ０，ｊとし、￣Ｖ’’ｊ，￣Ｑ’’ｊ、または￣Ｚ’’ｊのいずれかの行列からＬ０個の列ベクトルを選択して、送信ウエイトとする。または、直交行列Ａを、￣Ｖ’’ｊ，￣Ｑ’’ｊ、または￣Ｚ’’ｊに乗算して得られる行列￣Ｖ’’ｊＡ，￣Ｑ’’ｊＡ、または￣Ｚ’’ｊＡを送信ウエイトとすることもできる。ここで、行列ＡはΛ×Ｌ０の行列であり、Λは￣Ｖ’’ｊ，￣Ｑ’’ｊ、または￣Ｚ’’ｊの列ベクトル数である。このように、本実施形態では低ＳＮＲ端末（ＳＴＡ−０）の送信ウエイトをそれ以外の端末のチャネル情報から決定できる。
【００７１】
次に、送信電力について説明する。ＳＴＡ−ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）とＳＴＡ−０におけるｊ番目の周波数チャネルに対応する受信信号ベクトルｙｋ，ｊとｙ０，ｊは
【数２２】
0005723265.tif 000023
と表せる。ｘｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルを用いて送信されたＳＴＡ−ｉ宛のＬｉ×１の送信信号ベクトルであり、ｎｉ，ｊはｊ番目の周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉにおけるＭｉ×１の熱雑音ベクトル、Ｐｉはｊ番目の周波数チャネルにおけるＳＴＡ−ｉへの送信信号ベクトルの各要素に対する電力分配を表すＬｉ×Ｌｉ行列である。
【００７２】
ＳＴＡ−ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）においては、ＳＴＡ−０に対する送信ウエイトＷ０，ｊはＳＴＡ−１のチャネル行列のヌル空間に対する基底ベクトルにより求められており、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋの互いのユーザ間干渉はマルチユーザＭＩＭＯ技術により除去可能であるため、ＳＴＡ−ｋにおいて、適切な受信ウエイトＲｋ，ｊ（Ｌｋ×Ｍｋ行列）を用いることで、
【数２３】
0005723265.tif 000024
として自端末宛の送信信号のみを抽出できる。
【００７３】
しかしながらＳＴＡ−０における受信信号は必ずＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋ宛の信号がユーザ間干渉として混入することとなってしまう。そこで、本実施形態ではＳＴＡ−０における受信信号におけるＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋへの送信電力を低減することで、影響を低減する。
【００７４】
シングルユーザ通信時のＳＴＡ−０における平均ＳＮＲの値をΓ０とすると、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対し許容する送信電力はシングルユーザ通信時の送信電力ΨＳは以下のように表せる。
【数２４】
0005723265.tif 000025
【００７５】
（２４）式をＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに振り分ける方法としては、従来のマルチユーザＭＩＭＯにおける電力分配と同様に行うことができ、ユーザ毎の等電力配分や、ストリーム毎の等電力配分や、注水定理に基づく電力配分等を行うことができる。
【００７６】
または、（２４）式の値から、ＳＴＡ−０以外の端末数Ｋや、ＳＴＡ−０以外の端末に対するデータストリーム数
【数２５】
0005723265.tif 000026
に許容する最大値を規定することができる。例えば、（２４）式が１ｍＷ〜０．１ｍＷであれば、Ｋｍａｘ＝２、またはＬ’ｍａｘ＝４、０．１ｍＷ〜０．０１ｍＷであれば、Ｋｍａｘ＝１、またはＬ’ｍａｘ＝２などと、予め記憶しておくことができる。このようにして、基地局は、予めＳＴＡ−０に対するＳＮＲの情報を取得し、ＫまたはＬ’を決定できる。
【００７７】
マルチユーザＭＩＭＯ通信における各周波数チャネルにおける総送信電力をΨＭとすると、ＳＴＡ−０への送信電力は、
【数２６】
0005723265.tif 000027
として得ることができる。
【００７８】
ΨＭ＝ΨＳである場合は、
【数２７】
0005723265.tif 000028
と表すことができる。
【００７９】
このようにして、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋにおいても、ＳＴＡ−０においても、ユーザ間干渉を低減することでマルチユーザＭＩＭＯ通信を実現できる。ＳＴＡ−０〜ＳＴＡ−Ｋは、過去の通信の成否の記録や、本発明による送信電力の低下、チャネル情報の誤差から生じるＳＴＡ−０への送信信号によるユーザ間干渉を考慮し、変調モードと符号化率を選択することができる。
【００８０】
本実施形態は一部の端末に対する送信電力を低減することにより、低ＳＮＲ端末における干渉を低減するが、このため、ＤＡＣにおける量子化ビット数による特性劣化を受けやすくなる。すなわち、本実施形態による方式では、ＳＴＡ−０に対する送信電力が大きいため、ＳＴＡ−０に対する送信信号の波形の振れ幅が、それ以外の端末（例えばＳＴＡ−１）への送信信号の波形の振れ幅より、大きくなる。このため、ＳＴＡ−０以外の端末への送信信号は、実効的な量子化ビット数が小さくなり、アナログ信号へ変換時にＤＡＣによる量子化誤差の影響を受けやすい。
【００８１】
次に、このような問題に対応するための無線送信装置（第２の実施形態、第３の実施形態）について説明する。基本的には、ＤＡＣを低ＳＮＲ用端末と、それ以外の端末で分けることで、低ＳＮＲ端末以外の端末への送信信号に対する量子化誤差の影響を低減するのが目的となる。
【００８２】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明の第２の実施形態によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。図４において、４−０は、データ・制御信号出力回路、４−１は送信信号生成回路、４−２−１〜４−２−Ｎはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）、４−３−１−１〜４−３−１−Ｎは、送信回路、４−４−１〜４−４−Ｎはアンテナ、４−５は送信方法決定回路、４−６は低ＳＮＲ端末決定回路である。
【００８３】
以下の説明においても、図４に示す無線送信装置が基地局であるものとして説明する。まず、基地局は、通信相手となる端末のＳＮＲ、またはスループットを測定する（ステップＳ１０１）。低ＳＮＲ端末決定回路４−６は、予め定めた閾値ΓＬ［ｄＢ］より、ＳＮＲが低い端末、または、閾値ＴＬ［ｂｉｔ／ｓ］より、スループットが低い端末を低ＳＮＲ端末ＳＴＡ−０として決定する（ステップＳ１０２）。基地局は、ＳＴＡ−０と同一周波数、同一タイミングで送信できる端末としてＳＴＡ−１を選択する（ステップＳ１０３）。ＳＴＡ−１は、例えば予め定めた閾値ΓＨ［ｄＢ］より、高いＳＮＲとなる端末、または、閾値ＴＨ［ｂｉｔ／ｓ］より高いスループットとなる端末を選ぶこともできる。ここでは、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１に対する送信の例を示すが、通信毎に、ＳＴＡ−０となる端末、ＳＴＡ−１となる端末は変更することができる。
【００８４】
基地局は、送信を行う端末が決定されると（ここでは、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−０）、図２に示すＮＤＰＡとＮＤＰがデータ・制御信号出力回路４−０において生成され、送信信号生成回路４−１により、パイロット信号付加、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加などを行い、送信信号を形成し、ＤＡＣ４−２−１〜４−２−Ｎによりアナログ信号に変換し、送信回路４−３−１〜４−３−Ｎへ出力する。送信回路４−３−１〜４−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ４−４−１〜４−４−Ｎから送信を行う（ステップＳ１０４）。
【００８５】
ＳＴＡ−１からのＣＳＩＦＢは、アンテナ４−４−１〜４−４−Ｎの少なくとも一つを介して、復号され、チャネル情報が抽出される。チャネル情報がＣＳＩＦＢ３−１により取得されると、送信方法決定回路１−５により、送信ウエイトが演算される。ここで、図１に示す装置との違いは、ＳＴＡ−０に対する送信ウエイトは、アンテナ４−４−１〜４−４−Ｍに対するチャネル応答行列から決定され、ＳＴＡ−１に対する送信ウエイトは、アンテナ４−４−（Ｍ＋１）〜４−４−Ｎから決定される点である。すなわちＳＴＡ−０に対する送信ウエイトはアンテナ４−４−１〜４−４−Ｍと端末ＳＴＡ−１との間のチャネル行列のヌル空間に対応する基底ベクトルから決定され、ＳＴＡ−１に対する送信ウエイトは、アンテナ４−４−（Ｍ＋１）〜４−４−Ｎと端末ＳＴＡ−１との間のチャネル行列の信号空間に対応する基底ベクトルから決定される。
【００８６】
送信電力の決定方法は、（１６）式〜（１８）式と同様であるが、決定された送信電力に応じて、送信回路４−３−１−１〜４−３−１−Ｍのグループと、送信回路４−３−２−１〜４−３−（Ｎ−Ｍ）のグループでそれぞれ異なるアンプ利得を用いるのが、本実施形態の特徴である。このように、送信電力の低減をＤＡＣ前のデジタル信号には行わず、送信回路におけるアンプ利得の違いにより実現することで、ＳＴＡ−１に対する信号への量子化雑音の影響を低減することが特徴となる。
【００８７】
よって、図２に示すデータ信号７は、データ・制御信号出力回路１−０においてデータを生成され、送信信号生成回路１−１により、ＳＴＡ−０に対する信号は、送信方法決定回路１−５から入力されたアンテナ４−４−１〜４−４−Ｍに対する送信ウエイトの乗算を行い、ＳＴＡ−１に対する信号は、アンテナ４−４−（Ｍ＋１）〜４−４−Ｎに対する送信ウエイトの乗算を行い、それぞれ、ＤＡＣ４−２−１〜４−２−Ｍと、４−２−（Ｍ＋１）〜４−２−Ｍに出力される。ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加、パイロット信号付加などが行われ、ＳＴＡ−０への送信信号は送信回路４−３−１−１〜４−３−１−Ｍ、ＳＴＡ−１への送信信号は送信回路４−３−２−１〜４−３−２−（Ｎ−Ｍ）に出力される。送信回路４−３−１−１〜４−３−１−Ｍと送信回路４−３−２−１〜４−３−１−（Ｎ−Ｍ）とは、予め決められたＳＴＡ−１とＳＴＡ−０への送信電力の差に対応するアンプ利得の差を与える。生成された搬送波周波数の信号を、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎから送信を行う。データの送信が終わると、ＢＡＣＫを各端末から受信し、通信が終了する。
【００８８】
＜第３の実施形態＞
図５は本発明の第３の実施形態によるマルチユーザＭＩＭＯによる送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。図６において、５−０は、データ・制御信号出力回路、５−１は送信信号生成回路、５−２−１−１〜５−２−２−Ｎはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、５−３−１−１〜５−３−２−Ｎは、送信回路、５−４−１〜５−４−Ｎはアンテナ、５−５は送信方法決定回路、５−６は低ＳＮＲ端末決定回路、５−７−１〜５−７−Ｎは結合器である。
【００８９】
以下の説明においても、図５に示す無線送信装置が基地局であるものとして説明する。まず、基地局は、通信相手となる端末のＳＮＲ、またはスループットを測定する（ステップＳ１０１）。低ＳＮＲ端末決定回路５−６は、予め定めた閾値ΓＬ［ｄＢ］より、ＳＮＲが低い端末、または、閾値ＴＬ［ｂｉｔ／ｓ］より、スループットが低い端末を低ＳＮＲ端末ＳＴＡ−０として決定する（ステップＳ１０２）。基地局は、ＳＴＡ−０と同一周波数、同一タイミングで送信できる端末としてＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋを選択する（ステップＳ１０３）。ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋは、例えば予め定めた閾値ΓＨ［ｄＢ］より、高いＳＮＲとなる端末、または、閾値ＴＨ［ｂｉｔ／ｓ］より高いスループットとなる端末を選ぶこともできる。ここでは、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対する送信の例を示すが、通信毎に、ＳＴＡ−０となる端末、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋとなる端末は変更することができる。
【００９０】
基地局は、送信を行う端末が決定されると（ここでは、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−ＫとＳＴＡ−０）、図３に示すＮＤＰＡとＮＤＰがデータ・制御信号出力回路５−０において生成され、送信信号生成回路５−１により、パイロット信号付加、ＯＦＤＭ変調、ガードインターバルの付加などを行い、送信信号を形成し、ＤＡＣ５−２−１−１〜５−２−１−Ｎによりアナログ信号に変換し、結合器５−７−１〜５−７−Ｎを介し、送信回路５−３−１〜５−３−Ｎへ出力する。送信回路５−３−１〜５−３−Ｎは、搬送波周波数にアップコンバートした上で、アンプにより増幅を行い、アンテナ５−４−１〜５−４−Ｎから送信を行う（ステップＳ１０４）。
【００９１】
ＳＴＡ−１からのＣＳＩＦＢは、アンテナ５−４−１〜４−４−Ｎの少なくとも一つを介して、復号され、チャネル情報が抽出される。チャネル情報がＣＳＩＦＢ３−１により取得されると、送信方法決定回路１−５により、送信ウエイトが演算される。送信ウエイトの決定と送信電力の決定方法は第１の実施形態と同様である。
【００９２】
送信電力の決定方法は、（１６）式〜（１８）式、（２４）式、（２６）式、（２７）式と同様であるが、決定された送信電力に応じて、ＤＡＣ５−２−１−１〜５−２−１−Ｎのグループと、ＤＡＣ５−２−２−１〜５−２−２−Ｎのグループでそれぞれ異なる範囲のアナログ信号に変換するのが本実施形態の特徴である。
【００９３】
このように、ＤＡＣの出力信号の電力を、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対する送信信号の比と同様に与えることで、量子化誤差の影響を受けないようにＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋへの送信電力を生成できる。よって、図２、図３に示すデータ信号７は、データ・制御信号出力回路５−０においてデータを生成され、送信信号生成回路５−１により、ＳＴＡ−０に対する信号はＤＡＣ５−２−１−１〜５−２−１−Ｎを介してアナログ信号に変換し、ＳＴＡ−１〜ＳＴＡ−Ｋに対する信号はＤＡＣ５−２−２−１〜５−２−２−Ｎを介してＳＴＡ−０に対するＤＡＣの出力より電力の小さい信号を出力し、結合器５−７−１〜５−７−ＮにおいてＳＴＡ−０とそれ以外の端末への信号を結合し、送信回路４−３−１−１〜４−３−１−Ｎを介して、アンテナ１−４−１〜１−４−Ｎから送信を行う。データの送信が終わると、ＢＡＣＫを各端末から受信し、通信が終了する。また、本実施形態において、第１のＤＡＣグループ５−２−１−１〜５−２−１−Ｎと第２のＤＡＣグループ５−２−２−１〜５−２−２−Ｎで、アナログ信号の出力範囲を同様にし、結合器５−７−１〜５−７−Ｎにおいて、片方または両方の入力信号に送信電力差に応じた減衰量を与えて結合させることもできる。このようにすることで、ＤＡＣがそれぞれ異なる範囲のアナログ信号範囲で出力することなく、ＳＴＡ−０とＳＴＡ−０以外の端末への送信電力差を適切に与えることができる。
【００９４】
＜第４の実施形態＞
第１〜３の実施形態において、ＳＴＡ−０からのチャネル情報のフィードバックを得て、本発明の送信を行うこともできる。この場合、送信のデータシーケンスは図８と同様（ＳＴＡ−３をＳＴＡ−０と考える）となるが、ＳＴＡ−０からのフィードバック情報の精度を低減することで、フィードバック信号（ＣＳＩ−ＦＢ）の長さを短くし、ＭＡＣ効率を向上できる。第４の実施形態では、ＳＴＡ−０に対するチャネル情報Ｈ０，ｊを送信ウエイトの計算に用いる。Ｖ’’１，ｊ，Ｑ’’１，ｊ、Ｚ’’１，ｊ、￣Ｖ’’ｊ，￣Ｑ’’ｊ、または￣Ｚ’’ｊをここで、行列Ｘｊとして定義すると、
【数２８】
0005723265.tif 000029
の信号空間に対応する基底ベクトルを算出し、得られた行列ＡｊをＸｊに乗算して得られる行列ＸｊＡｊをＳＴＡ−０に対するｊ番目の周波数チャネルにおける送信ウエイトとすることができる。
【００９５】
（２８）式におけるＨ０，ｊのチャネル情報誤差が大きく、実際のチャネルとのずれがあったとしても、ＳＴＡ−０以外の端末に対するチャネル情報の精度は高いため、ＳＴＡ−０以外の端末へユーザ間干渉を著しく低減できる。Ａｊは例えば、（２９）式のようにＱＲ分解を行うことで得られる。
【数２９】
0005723265.tif 000030
Ｔｊは上三角行列、ＡｊはＨ０，ｊＸｊの信号空間に対応する基底ベクトル、Ａ’ｊはＨ０，ｊＸｊのヌル空間に対応する基底ベクトルである。
【００９６】
第１〜第３の実施形態において、本実施形態による送信が可能かを判断するために、低ＳＮＲ端末のＳＮＲΓ０と、低ＳＮＲ端末と同時に送信される端末ＳＴＡ−ｋのＳＮＲΓｋの比を評価し、
【数３０】
0005723265.tif 000031
を満たす条件となるＳＴＡ−ｋが存在する場合のみ、本発明による送信を行うこともできる。つまり、Γｋが非常に大きい、近距離の端末が存在するか、通信可能で、Γ０が低い遠距離の端末が存在する場合に、本実施形態の方法は効果が高い。
【００９７】
また、低ＳＮＲ端末決定回路が、通信を行う端末のＳＮＲ情報を得る方法としては、端末から下り回線におけるＳＮＲをフィードバックしてもらう方法や、上り回線で推定したＳＮＲが下り回線でも同様であるとみなし、上り回線通信の受信信号から取得してもよい。また、ＳＮＲは時系列の信号に対して得られたものでもよいし、フーリエ変換により、周波数領域に変換された信号に対して得られたものでもよい。この場合、特定の周波数チャネルのＳＮＲ情報を当該端末のＳＮＲとして用いることもできる。
【００９８】
次に、図７を参照して、前述した無線送信装置の効果について説明する。図７は、図１、図４、図５に示す無線送信装置の効果を示す図である。図７は、無線送信装置から３０ｃｍに存在するＳＴＡ−１と、無線送信装置から距離Ｄ［ｍ］に存在するＳＴＡ−０に対し、従来のマルチユーザＭＩＭＯ通信と、時間分割多重によるシングルユーザＭＩＭＯ通信と、前述した方法によるＳＴＡ−０とＳＴＡ−１の総スループット特性［Ｇｂ／ｓ］を示している。これは、図２に示すデータ信号７であるパイロット信号以外のデータ部をＰＨＹのスループットによらず７００個のＯＦＤＭシンボルとし、ＣＳＩフィードバックとしてＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＶ行列圧縮フィードバックφとψに対するビット数を９ビット、７ビットとしてフィードバックさせた場合の結果である。シングルユーザＭＩＭＯの場合でもチャネル情報のフィードバックを要求するものとした。無線ＬＡＮのシステムを考え、ＤＩＦＳなどのアクセス取得までの時間を無視するものとし、通信全体にかかる時間に対するデータ信号を送信している区間の比率を、シングルユーザＭＩＭＯでは、８７％、従来のマルチユーザＭＩＭＯでは、８１％、前述した方法では、８５％とした。この関係は、データ部の信号長や、任意のシーケンス６、などにより変化するが、「シングルユーザＭＩＭＯ＞前述した方式＞従来のマルチユーザＭＩＭＯ」の関係には違いがない。
【００９９】
シミュレーションでは、送信アンテナ数を８本、端末の受信アンテナ数を４本とし、基地局は１〜４まで任意の空間多重数と、ＱＰＳＫ〜２５６ＱＡＭ、符号化率１／２、２／３、３／４、５／６の変調方式・符号化率からスループット最大化する最適な送信モードが選択できるものと仮定した。送信および受信に用いるＤＡＣとＡＤＣの量子化ビット数は１４ビット、総送信電力１５ｄＢｍ、熱雑音レベルを−８４ｄＢｍとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの８０ＭＨｚのＯＦＤＭ信号に準拠したフォーマットで通信を行った。ここで、第１の実施形態による、図１の装置構成を仮定している。ＳＴＡ−０のＡＰからの距離は１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍとして評価した。伝搬モデルはＩＥＥＥ８０２．１１ｎに基づき、伝搬特性が変わるブレイクポイントを５ｍとして評価した。このとき、３０ｃｍにあるＳＴＡ−１の平均受信ＳＮＲは６４ｄＢであり、１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍに位置するＳＴＡ−０は２９ｄＢ、１８ｄＢ、１２ｄＢ、８ｄＢのＳＮＲが得られる。
【０１００】
図７に示す結果から基地局（ＡＰ）からの距離が３０ｍ以上、ＳＮＲで１２ｄＢ程度以下の端末に対し、有効であり、一部の端末のチャネル情報しか求めないのにもかかわらず、従来のマルチユーザＭＩＭＯより高い特性を得ることが分かる。また、距離２０ｍ、ＳＮＲ１８ｄＢのＳＴＡ−０に対しても、シングルユーザＭＩＭＯ通信に比べると高いスループットが得られている。
【０１０１】
以上説明したように、マルチユーザＭＩＭＯでは、同時送信の対象となる各端末と基地局との間のチャネル推定を行う際に、基地局が、それぞれの端末との間での制御情報を交換することによって、チャネル推定を行う。このとき、通信状況の悪い端末（ＳＮＲの低い、又は、スループットの低い端末）との間では、使用する伝送レートが低いことによる伝送効率の劣化、および、推定精度が低いことによるユーザ間干渉の増加が生じる。
【０１０２】
前述した無線送信装置（基地局）では、ＳＮＲの低い端末との間で制御情報の交換を行わず、ＳＮＲの高い端末との間で取得したチャネル情報に基づいて、ＳＮＲの低い端末にヌル空間となる基底ベクトルを用いること、及び、ＳＮＲの高い端末に対する送信電力を低下するようにした。具体的には、基地局は、各端末との間でＳＮＲを測定し、閾値の低い端末をＳＮＲの低い端末として判定し、制御信号の交換は、ＳＮＲの高い端末とのみ行うことにより、伝送効率の劣化を回避する。次に、ＳＮＲの高い端末に対して算出したチャネル情報に基づいて基底ベクトルを算出し、その一部を用いて、当該ＳＮＲの高い端末に対する送信ビームの重み係数を算出する。残りの基底ベクトルについてヌル空間となる基底ベクトルを用いてＳＮＲの低い端末に対する送信ビームの重み係数を算出する。これにより、ＳＮＲの高い端末との間で算出したチャネル情報に基づいて、ＳＮＲの低い端末に対する重み係数を算出することができる。ここで、ＳＮＲの低い端末で受診されるＳＮＲが高い端末宛ての送信信号に対する受信電力が低くなるように、各アンテナに対する電力配分を行うことができる。ＳＮＲの高い端末に対する送信電力を低くすることにより、ＳＮＲの低い端末におけるＳＮＲの高い端末に対する送信信号に対する受信電力が低くなることにより、ＳＮＲの高い端末に対する送信信号からのユーザ間干渉が低減するため、受信特性を改善することができる。
【０１０３】
なお、図１、図４、図５における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線通信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１０４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０１０５】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
低い信号対雑音電力比の端末と高い信号対雑音電力比の端末に対し、高い信号電力対雑音比の端末に対する送信信号の送信電力を低減することで、低い信号対雑音電力比の端末におけるユーザ間干渉電力を低減し、低い信号対雑音電力比の端末に対するチャネル情報を必要としない、または低い信号対雑音電力比の端末のチャネル情報の精度が非常に悪い場合であっても、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行い、スループットを増大するシステムを実現する。
【符号の説明】
【０１０７】
１−０、４−０、５−０・・・データ選択・出力回路
１−１、４−１、５−１・・・送信信号生成回路
１−２−Ｎ、４−２−Ｎ、５−２−Ｎ・・・ＤＡＣ
１−４−Ｎ、４−４−Ｎ、５−４−Ｎ・・・送受信アンテナ
１−５、４−５、５−５・・・送信方法決定回路
１−６、４−６、５−６・・・低ＳＮＲ端末決定回路
５−７−Ｎ・・・結合器
【図１】
0005723265.tif 000032
【図２】
0005723265.tif 000033
【図３】
0005723265.tif 000034
【図４】
0005723265.tif 000035
【図５】
0005723265.tif 000036
【図６】
0005723265.tif 000037
【図７】
0005723265.tif 000038
【図８】
0005723265.tif 000039
【図９】
0005723265.tif 000040