(57)【要約】【課題】チャネル推定精度が劣化することによる通信不能の状態が低減されると共に、ユーザデータのスループットの低下が抑制されるＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システム及び方法を提供する。【解決手段】伝搬環境が悪く信号電力対干渉電力比の値が小さい無線移動局、あるいは無線基地局に対して同一時刻にデータを送信している無線移動局（または送信アンテナ）の数が多い場合は、無線移動局から無線基地局に送信する送信信号に含むパイロットシンボル数を増加させる。また、伝搬環境が良好であり信号電力対干渉電力比の値が大きい無線移動局、あるいは無線基地局に対して同一時刻にデータを送信している無線移動局（または送信アンテナ）の数が少ない場合は、無線移動局から無線基地局に送信する送信信号に含むパイロットシンボル数を減少させる。【選択図】図１
2008148105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信システムであって、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知する無線基地局と、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線移動局と、
を有する無線通信システム。
【請求項２】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信システムであって、
前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を低減させるためのパイロットシンボル制御情報を通知する無線基地局と、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線移動局と、
を有する無線通信システム。
【請求項３】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信システムであって、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合及び前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合及び前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知する無線基地局と、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線移動局と、
を有する無線通信システム。
【請求項４】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信方法であって、
無線基地局が、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知し、
無線移動局が、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線通信方法。
【請求項５】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信方法であって、
無線基地局が、
前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を低減させるためのパイロットシンボル制御情報を通知し、
無線移動局が、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線通信方法。
【請求項６】
複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信方法であって、
無線基地局が、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合及び前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合及び前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知し、
無線移動局が、
前記基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像等の大容量データの無線通信を可能にする技術として、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output：多入力多出力）と呼ばれる無線通信技術が注目されている。ＭＩＭＯ方式では、送信側に備える複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータを送信し、受信側に備える複数の受信アンテナでそれらのデータを受信し、受信信号から送信アンテナ毎の信号系列を分離する。そのため、送信アンテナ及び受信アンテナの数に比例してデータ伝送容量を大きくできる。
【０００３】
図５はＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図５に示すように、ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムは、ｎ（ｎは正数）個の送受信アンテナ５０２＿１〜５０２＿ｎを備えた無線移動局（以下、単に移動局と称す）５０１とｎ個の送受信アンテナ５０３＿１〜５０３＿ｎを備えた無線基地局（以下、単に基地局と称す）５０４とを有する構成である。
【０００５】
図５に示す移動局５０１は、複数の送受信アンテナ５０２＿１〜５０２＿ｎを用いて基地局５０４とそれぞれ異なるデータを送受信する。また、図５に示す基地局５０４は、複数の送受信アンテナ５０３＿１〜５０３＿ｎを用いて移動局５０１とそれぞれ異なるデータを送受信する。このような構成をシングルユーザＭＩＭＯと呼ぶ。
【０００６】
ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムには、移動局が複数の送受信アンテナを持たない構成もある。例えば、図６に示すように、基地局６０４にｎ個の送受信アンテナ６０３＿１〜６０３＿ｎを備え、ｎ個の移動局６０１＿１〜６０１＿ｎにそれぞれ１つの送受信アンテナ６０２＿１〜６０２＿ｎを備えた構成でもよい。この場合、基地局６０４は、ｎ個の送受信アンテナ６０３＿１〜６０３＿ｎを用いてｎ個の移動局６０１＿１〜６０１＿ｎとそれぞれ異なるデータを送受信する。このような構成をマルチユーザＭＩＭＯと呼ぶ。
【０００７】
なお、上記受信装置による送信アンテナ毎の信号系列の分離方法としては、全ての送信アンテナ毎に信号系列のレプリカを生成し、最も確からしい送信アンテナ毎の信号系列を選択する最尤検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）法、あるいは最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）処理を実現する２次元ＭＭＳＥフィルタを用いて、信号系列の分離とマルチパス干渉の除去を同時に実施する手法等がある。これらの方法については、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−６７０７０号公報
【特許文献２】特開２００６−１５７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、無線通信システムでは、受信品質の向上のために受信した電波の伝搬路状態をより正確に推定する技術（チャネル推定）が必要になる。通常、チャネル推定には、無線信号に一定間隔で（フレーム毎に）挿入される、送信側と受信側が共に既知の信号系列であるパイロットシンボルが利用される。
【０００９】
上述したＭＩＭＯ方式を適用する無線通信システム、特にマルチユーザＭＩＭＯでは、各移動局の移動速度や基地局までの伝搬環境が異なるため、移動速度が速く伝搬環境も劣悪な移動局のチャネル推定精度は、移動速度が遅く伝搬環境も良好な移動局のチャネル推定精度に比べて劣化する。すなわち、ＭＩＭＯ方式を適用する無線通信システムでは、移動局毎のチャネル推定精度が異なるため、移動局毎の信号系列の分離を適切に行えないことがある。
【００１０】
例えば、チャネル推定精度が劣化すると、上記２次元ＭＭＳＥフィルタを用いている場合はＭＭＳＥウェイトの精度が劣化し、上記ＭＬＤ法を用いている場合はレプリカの精度が劣化して信号系列を適切に分離できなくなるため、各移動局との無線通信が不能になることがある。この傾向は、送信アンテナ（または移動局）や受信アンテナの数が増えるほど顕著になる。
【００１１】
なお、無線通信システムでは、一般に移動局と基地局間で送受信するユーザデータの伝送容量を減らすことは、スループットの低下を招くため好ましくない。そのため、上記無線通信が不能になる状態を回避する場合は可能な限りスループットの低下を抑制する必要がある。
【００１２】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、チャネル推定精度が劣化することによる通信不能の状態が低減されると共に、ユーザデータのスループットの低下が抑制されるＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システム及び方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信システムであって、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合、または前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合、または前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知する無線基地局と、
前記無線基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記無線基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する無線移動局と、
を有する。
【００１４】
一方、本発明の無線通信方法は、複数の送信アンテナからそれぞれ異なるデータの無線信号を送信し、複数の受信アンテナで該無線信号を受信する多入力多出力方式の無線通信方法であって、
無線基地局が、
前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に増大している場合、または前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が所定のしきい値よりも小さい場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させ、前記無線信号の送信に用いる前記送信アンテナの数が時間経過と共に減少している場合、または前記送信アンテナを介して送信された無線信号の信号電力対干渉電力比の値が前記しきい値以上の場合、該無線信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させるためのパイロットシンボル制御情報を通知し、
無線移動局が、
前記基地局から通知された前記パイロットシンボル制御情報にしたがって、前記基地局へ送信する無線信号に挿入するパイロットシンボル数を増加または低減する方法である。
【００１５】
上記のような無線通信システム及び方法では、伝搬環境が悪く信号電力対干渉電力比の値が小さい無線移動局、あるいは無線基地局に対して同一時刻にデータを送信している無線移動局（または送信アンテナ）の数が多い場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがある場合は、無線基地局から無線移動局へ通知するパイロットシンボル制御情報により、無線移動局から無線基地局に送信する送信信号に挿入するパイロットシンボル数を増加させることで、チャネル推定精度が向上するため、基地局と移動局間の通信が不能な状態が低減される。
【００１６】
また、伝搬環境が良好であり信号電力対干渉電力比の値が大きい無線移動局、あるいは無線基地局に対して同一時刻にデータを送信している無線移動局（または送信アンテナ）の数が少ない場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがない場合は、無線基地局から無線移動局へ通知するパイロットシンボル制御情報により、無線移動局から無線基地局に送信する送信信号に挿入するパイロットシンボル数を減少させることで、パイロットシンボル数を増やすことによるユーザデータのスループットの低下が抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムにおいて、チャネル推定精度が劣化することによる通信不能な状態が低減されると共に、ユーザデータのスループットの低下が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００１９】
まず本発明の無線通信システムで用いる無線信号のフレームフォーマットについて説明する。
【００２０】
図１は本発明の無線通信システムで用いる無線信号のフレームフォーマットの一例を示す模式図である。
【００２１】
図１（ａ）はＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムで用いる基本的なフレームフォーマット（基本フォーマット）の一例を示している。図１（ａ）に示すように、ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムでは、複数のブロック（図１（ａ）では６つのブロック）から構成されるフレーム単位で基地局と移動局間でデータが送受信される。
【００２２】
図１（ａ）に示す例では、第１ブロックに制御チャネルが割り当てられ、第２ブロックにパイロットチャネルが割り当てられ、第３ブロック〜第６ブロックにデータチャネルが割り当てられている。フレームは、これらのチャネルの信号が時分割多重された構成である。
【００２３】
データチャネルは、移動局毎のユーザデータが挿入されるチャネルであり、制御チャネルは、移動局毎のユーザデータの復調に必要な変調方式や符号化率等の制御情報が挿入されるチャネルである。また、パイロットチャネルは、上記パイロットシンボルが挿入されるチャネルである。無線信号（フレーム）は、受信側での処理手順を考慮して、図１（ａ）に示すように制御チャネル、パイロットチャネル、データチャネルの順に送信される。
【００２４】
本発明の無線通信システムでは、伝搬環境が悪くＳＩＲ（Signal to Interference power Ratio：信号電力対干渉電力比）の値が小さい移動局、あるいは基地局に対して同一時刻にデータを送信している移動局（または送信アンテナ）の数が多い場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがある場合は、移動局から基地局へ送信するフレームへ挿入するパイロットシンボル数を増加させる。その場合のフレームフォーマットを図１（ｂ）に示す。
【００２５】
本発明の無線通信システムでは、データチャネルが割り当てられたブロックの一部にパイロットチャネルを割り当て、該パイロットチャネルにパイロットシンボルを挿入することで、フレーム内のパイロットシンボルの総数を増加させる。図１（ｂ）に示す例では、第２ブロックだけでなく、第４ブロックの一部にもパイロットチャネルが追加されている。追加するパイロットチャネルは、データチャネルが割り当てられたブロックであれば、他のブロックでもよい。
【００２６】
なお、フレームに挿入するパイロットシンボル数を増加させると、データチャネルで送信できるユーザデータ量が低減し、ユーザデータのスループットが低下してしまう。そのため、本発明の無線通信システムでは、伝搬環境が良好でありＳＩＲの値が大きい移動局、あるいは基地局に対してデータを送信している移動局（または送信アンテナ）の数が少ない場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがない場合は、パイロットシンボル数を増加させることなく、図１（ａ）に示す基本フォーマットで無線信号を送信する。このように移動局から基地局へ送信するパイロットシンボル数を制御することで、パイロットシンボル数を増やすことによるユーザデータのスループットの低下を抑制する。
【００２７】
基地局は、移動局毎のＳＩＲの値やデータを同時に送信している移動局（または送信アンテナ）の数に応じてフレームに挿入するパイロットシンボル数を決定し、移動局へ送信する制御情報にパイロットシンボル数を制御するためのパイロットシンボル制御情報を多重して送信する。このパイロットシンボル制御情報には、パイロットチャネルを追加するブロックの番号及びそのブロックに挿入するパイロットシンボル数が含まれる。
【００２８】
移動局は、基地局から送信されたパイロットシンボル制御情報にしたがって指示されたパイロットシンボル数を含む送信フレームを生成し、基地局へ送信する。
【００２９】
次に、本発明の無線通信システムを構成する基地局及び移動局について図面を用いて説明する。なお、以下では、無線通信システムに図６に示したマルチユーザＭＩＭＯが適用される例で説明する。本発明はシングルユーザＭＩＭＯにも適用可能であることは言うまでもない。
【００３０】
図２は本発明の無線通信システムが備える基地局の一構成例を示すブロック図であり、図３は本発明の無線通信システムが備える移動局の一構成例を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示すように、本発明の無線通信システムが備える基地局は、送受信アンテナ１０１、ＲＦ受信部１０２、ＲＦ送信部１２０、チャネル推定部１０３、ＳＩＲ測定部１０８、信号分離部１０４、復調部１０５、制御チャネル受信部１０６、データチャネル受信部１０７、スケジューラ１０９、パイロットシンボル数決定部１２５、制御チャネル生成部１２２、データチャネル生成部１２３、パイロットチャネル生成部１２４及び変調部１２１を備えた構成である。なお、図２に示す基地局は２つの送受信アンテナ１０１を備えた例を示している。送受信アンテナ１０１の数は２つに限定されるものではなく、幾つであってもよい。
【００３２】
制御チャネル生成部１２２は、スケジューラ１０９からの指示にしたがって各移動局へ送信するフレームの制御チャネルに挿入する制御情報を生成する。さらに、制御チャネル生成部１２２は、パイロットシンボル数決定部１２５からの指示にしたがって、制御情報に、各移動局で送信フレームに挿入する上記パイロットシンボル制御情報及び後述する同一時刻における送信を許可した移動局の識別情報（送信識別情報）を多重する。
【００３３】
データチャネル生成部１２３は、各移動局へ送信するフレームのデータチャネルに挿入するユーザデータを生成する。
【００３４】
パイロットチャネル生成部１２４は、各移動局へ送信するフレームのパイロットチャネルに挿入する、基地局と移動局で共に既知のパイロットシンボルを生成する。
【００３５】
変調部１２１は、制御チャネル生成部１２２、データチャネル生成部１２３及びパイロットチャネル生成部１２４で生成された各チャネルの信号を変調して多重し、ベースバンド信号（デジタル信号）としてＲＦ送信部１２０へ出力する。
【００３６】
ＲＦ送信部１２０は、変調部１２１で生成したベースバンド信号をアナログ信号に変換し、周知の直交変調を行う。さらに、直交変調後の信号を無線周波数（ＲＦ）にアップコンバートし、電力増幅した後、送受信アンテナ１０１へ供給する。
【００３７】
ＲＦ受信部１０２は、２つの送受信アンテナ１０１で受信した２つのＲＦ信号（アナログ信号）をそれぞれダウンコンバートし、ＡＧＣ（Auto Gain Control）増幅及び直交復調を行った後、デジタル信号に変換する。ＲＦ受信部１０２で処理された信号は、受信信号ＲｘＳｉｇ１及びＲｘＳｉｇ２として、チャネル推定部１０３及び信号分離部１０４へ供給される。
【００３８】
チャネル推定部１０３は、受信信号ＲｘＳｉｇ１及びＲｘＳｉｇ２に含まれるパイロットチャネルの信号（パイロットシンボル）を用いて移動局（または送信アンテナ）毎のチャネル推定値ｈ１及びｈ２を求める。
【００３９】
ＳＩＲ測定部１０８は、チャネル推定部１０３で求めたチャネル推定値ｈ１及びｈ２を用いて移動局（または送信アンテナ）毎のＳＩＲ１及びＳＩＲ２を求め、スケジューラ１０９へ出力する。
【００４０】
信号分離部１０４は、チャネル推定部１０３で求めたチャネル推定値ｈ１及びｈ２を用いて、受信信号ＲｘＳｉｇ１及びＲｘＳｉｇ２を移動局（または送信アンテナ）毎の送信信号ＴｘＳｉｇ１、ＴｘＳｉｇ２に分離する。
【００４１】
復調部１０５は、信号分離部１０４で分離された送信信号ＴｘＳｉｇ１、ＴｘＳｉｇ２をそれぞれ復調する。復調部１０５は、最初に送信信号ＴｘＳｉｇ１、ＴｘＳｉｇ２に含まれる制御チャネルの信号を復調し、制御チャネル受信部１０６へ出力する。制御チャネル受信部１０６は、復調された制御チャネルの信号から制御情報を抽出し、復調部１０５にフィードバックする。復調部１０５は、制御チャネル受信部１０６からフィードバックされた制御情報を用いてデータチャネルの信号を復調する。
【００４２】
データチャネル受信部１０７は、復調部１０５によって復調されたデータチャネルの信号から移動局毎のユーザデータを取り出し、不図示の上位レイヤへ出力する。
【００４３】
スケジューラ１０９は、より効率的かつ最大の伝送容量が得られるように、基地局と通信中の全ての移動局の送信タイミングや変調方式及び符号化率等を、移動局毎のＳＩＲ（ここでは、ＳＩＲ１，ＳＩＲ２）の値に基づいて決定し、制御チャネル生成部１２２へこれらの情報を通知する。また、スケジューラ１０９は、フレーム単位で同一時刻における送信を許可する移動局を決定し、送信を許可した移動局の識別情報（送信識別情報）をパイロットシンボル数決定部１２５及び制御チャネル生成部１２２へ通知する。
【００４４】
パイロットシンボル数決定部１２５は、スケジューラ１０９から通知された送信識別情報から得られる送信を許可した移動局数やＳＩＲ測定部１０８で測定された移動局毎のＳＩＲの値と外部から設定されるしきい値Ｔｈを用いて、各移動局で送信フレームへ挿入するパイロットシンボル数を決定し、決定したパイロットシンボル数を含む上記パイロットシンボル制御情報をチャネル推定部１０３及び制御チャネル生成部１２２に通知する。なお、しきい値Ｔｈは、ＳＩＲの値から送信フレームへ挿入するパイロットシンボル数を増加させるか否かを判定する際に用いるＳＩＲの基準値であり、ＳＩＲの値がしきい値Ｔｈよりも大きい場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、追加するパイロットシンボル数を多くする方向に制御し、ＳＩＲの値がしきい値Ｔｈ以下の場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、追加するパイロットシンボル数を減らす方向に制御する。
【００４５】
また、送信を許可した移動局数に応じてパイロットシンボル数を決定する方法としては、例えば送信を許可した移動局（または送信アンテナ）数が時間経過と共に増大している場合、送信フレームに挿入するパイロットシンボル数を増加させ、送信を許可した移動局（または送信アンテナ）数が減少している場合、送信フレームに挿入するパイロットシンボル数を減少させる方法がある。
【００４６】
図２に示すように、本発明の無線通信システムが備える移動局は、送受信アンテナ２０１、ＲＦ受信部２０２、ＲＦ送信部２２０、チャネル推定部２０３、復調部２０４、制御チャネル受信部２０５、データチャネル受信部２０６、パイロットシンボル数制御部２２６、制御チャネル生成部２２３、データチャネル生成部２２４、パイロットチャネル生成部２２５、変調部２２２及び出力制御部２２１を備えた構成である。
【００４７】
ＲＦ受信部２０２は、送受信アンテナ２０１により受信したＲＦ信号（アナログ信号）をダウンコンバートし、ＡＧＣ増幅及び直交復調を行った後、デジタル信号に変換し、受信信号としてチャネル推定部２０３及び復調部２０４へ出力する。
【００４８】
チャネル推定部２０３は、受信信号に含まれるパイロットチャネルの信号（パイロットシンボル）を用いて基地局との伝播路のチャネル推定値を求める。
【００４９】
復調部２０５は、チャネル推定部２０３で求めたチャネル推定値とＲＦ受信部２０２から供給された受信信号を用いて制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルの各信号をそれぞれ復調する。その際、復調部２０５は、最初に受信信号に含まれる制御チャネルの信号を復調し、制御チャネル受信部２０６へ出力する。制御チャネル受信部２０６は、復調された制御チャネルの信号から制御情報を抽出し、復調部２０５にフィードバックする。復調部２０５は、制御チャネル受信部２０６からフィードバックされた制御情報を用いてデータチャネルの信号を復調する。
【００５０】
また、制御チャネル受信部２０５は、復調した制御チャネルの信号から移動局の送信識別情報及びパイロットシンボル制御情報を抽出し、送信識別情報を出力制御部２２１に通知し、パイロットシンボル制御情報をパイロットシンボル数制御部２２６に通知する。
【００５１】
パイロットシンボル数制御部２２６は、パイロットシンボル制御情報にしたがって、パイロットチャネル生成部２２５で生成する、基地局に対する送信フレームに挿入するパイロットシンボル数を必要に応じて増加させる。出力制御部２２１は、制御チャネル受信部２０５で抽出した送信識別情報が自局を示している場合、基地局に対する送信出力を開始する。
【００５２】
その他、図２に示すデータチャネル受信部２０６、制御チャネル生成部２２３、データチャネル生成部２２４、パイロットチャネル生成部２２５、変調部２２２及びＲＦ送信部２２０は、図２に示した基地局が備えるデータチャネル受信部１０７、制御チャネル生成部１２２、データチャネル生成部１２３、パイロットチャネル生成部１２４、変調部１２１及びＲＦ送信部２２０と同様の機能を備えている。
【００５３】
なお、基地局及び移動局が備える上記各構成要素は、送受信アンテナやＲＦ受信部及びＲＦ送信部の一部の機能（電力増幅、ＡＧＣ増幅、直交復調、アップコンバート及びダウンコンバート）を除いて論理回路等から成るＬＳＩ、あるいはプログラムにしたがってこれらの構成要素の機能を実現するＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ等の処理装置等によって実現できる。また、電力増幅、ＡＧＣ増幅、直交復調、アップコンバート及びダウンコンバート等は、トランジスタやダイオード、抵抗器、キャパシタ及びインダクタ等を用いる周知の高周波回路によって実現できる。
【００５４】
次に、図２に示した基地局が備えるパイロットシンボル数決定部１２５の処理手順について図４を用いて説明する。
【００５５】
なお、図４において、Ｎは基地局と通信を行う移動局の総数を示し、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）は移動局の識別番号、ｘは現在処理中のフレーム（現フレーム）において同一時刻における送信を許可した移動局の数、ｘ’は一つ前に送信したフレーム（前フレーム）において同一時刻における送信を許可した移動局の数、Ｓｎは移動局ｎの送信フレームに追加するパイロットシンボル数（＝前フレームで追加したパイロットシンボル数）、Ｓ’は同一時刻における送信を許可した移動局の数に応じて現フレームでさらに追加または削減するパイロットシンボル数を示している。このＳ’には、例えば表１に示すようにｘの値に応じて予め設定した値を使用する。
【００５６】
また、図４において、Ｓｍａｘは送信フレームに追加できるパイロットシンボルの最大数を示し、ＳＩＲｎは移動局ｎのＳＩＲの値、Ｔｈは外部から設定されるＳＩＲのしきい値、Ｓ’’はＳＩＲの値に応じて現フレームでさらに追加または削減するパイロットシンボル数を示している。
【００５７】
【表１】
2008148105.tif 000003
図４に示すように、パイロットシンボル数決定部１２５は、スケジューラ１０９から通知される移動局の送信識別情報を用いてｘを求めた後（ステップ４０１）、ｎを「１」にリセットして（ステップ４０２）、識別番号１の移動局に対して以下の処理を実行する。
【００５８】
パイロットシンボル数決定部１２５は、まず移動局の送信識別情報から現在処理しているフレームにおいて移動局ｎによる送信を許可しているか否かを判定する（ステップ４０３）。移動局ｎによる送信を許可していない場合、該移動局ｎは送信を行っていないものとして、ステップ４３０の処理へ移行する。
【００５９】
移動局ｎによる送信を許可している場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、ステップ４１０の処理へ移行してパイロットシンボル数の制御処理を実行する。
【００６０】
パイロットシンボル数の制御処理では、始めに同一時刻における送信を許可した移動局の数に応じたパイロットシンボル数の制御を行い、次にＳＩＲの値に応じたパイロットシンボル数の制御を行う。
【００６１】
パイロットシンボル数決定部１２５は、まずｘとｘ’が等しいか否かを判定する（ステップ４１０）。ここで、ｘとｘ’が等しい場合、現フレームで処理中の移動局数と前フレームで処理していた移動局数（同一時刻における送信を許可した移動局の数）が等しいと判断し、パイロットシンボル数の制御を行わずにステップ４２０の処理へ移行する。
【００６２】
一方、ｘとｘ’が異なる場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、ｘとｘ’の大きさを比較する（ステップ４１１）。そして、ｘがｘ’よりも大きい場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、現フレームに追加するパイロットシンボル数を多くする方向に制御する。この場合、まずＳｎ＋Ｓ’とＳｍａｘの値を比較し（ステップ４１２）、Ｓｎ＋Ｓ’がＳｍａｘよりも大きい場合はＳｎをそのままの値で保持し（ステップ４１３）、Ｓｎ＋Ｓ’がＳｍａｘ以下の場合はＳｎにＳ’を加算してパイロットシンボル数を増加させる（ステップ４１４）。
【００６３】
一方、ステップ４１１の処理の結果、ｘがｘ’以下の場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、現フレームに追加するパイロットシンボル数を減らす方向に制御する。この場合、まずＳｎとＳ’の値を比較し（ステップ４１５）、ＳｎがＳ’よりも小さい場合はＳｎをそのままの値で保持し（ステップ４１６）、ＳｎがＳ’以上の場合はＳｎからＳ’を減算してパイロットシンボル数を減らす（ステップ４１７）。
【００６４】
次に、パイロットシンボル数決定部１２５は、ＳＩＲｎとしきい値Ｔｈを比較し（ステップ４２０）、ＳＩＲの値に応じたパイロットシンボル数の制御を行う。
【００６５】
ＳＩＲｎがしきい値Ｔｈよりも小さい場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、現フレームに追加するパイロットシンボル数を多くする方向に制御する。この場合、まず、Ｓｎ＋Ｓ’’とＳｍａｘの値を比較し（ステップ４２１）、Ｓｎ＋Ｓ’’がＳｍａｘより大きい場合はＳｎをそのままの値で保持し（ステップ４２２）、Ｓｎ＋Ｓ’’がＳｍａｘ以下の場合はＳｎにＳ’’を加算してパイロットシンボル数を増加させる（ステップ４２３）。
【００６６】
一方、ステップ４２０の処理の結果、ＳＩＲｎがしきい値Ｔｈ以上である場合、パイロットシンボル数決定部１２５は、現フレームに追加するパイロットシンボル数を減らす方向に制御する。この場合、まずＳｎとＳ’’の値を比較し（ステップ４２４）、ＳｎがＳ’’よりも小さい場合はＳｎをそのままの値で保持し（ステップ４２５）、ＳｎがＳ’’以上の場合はＳｎからＳ’’を減算してパイロットシンボル数を減らす（ステップ４２６）。
【００６７】
次に、パイロットシンボル数決定部１２５は、他の移動局に対して同様の処理を実行するか否かを判断するため、ｎに１を加算し（ステップ４３０）、ｎとＮを比較する（ステップ４３１）。ｎがＮよりも小さい場合は、他に処理すべき移動局が存在すると判断してステップ４０３の処理へ戻る。
【００６８】
一方、ｎがＮ以上の場合は、他に処理すべき移動局が無いと判断して、チャネル推定部１０３及び制御チャネル生成部１２２にＳｎの値を通知し（ステップ４３２）、処理を終了する。
【００６９】
なお、上記説明では、パイロットシンボル数決定部１２５が、先に同一時刻における送信を許可した移動局の数に応じてパイロットシンボル数の制御を実行し、次にＳＩＲの値に応じてパイロットシンボル数の制御を実行する例を示したが、パイロットシンボル数決定部１２５は、先にＳＩＲの値に応じてパイロットシンボル数の制御を実行し、次に同一時刻における送信を許可した移動局の数に応じてパイロットシンボル数の制御を実行してもよい。また、上記説明では、パイロットシンボル数決定部１２５が、同一時刻における送信を許可した移動局の数及びＳＩＲの値に応じてパイロットシンボル数の制御を実行する例を示したが、パイロットシンボル数決定部１２５はこれらの処理のいずれか一方のみ用いてパイロットシンボル数を制御してもよい。
【００７０】
本発明によれば、伝搬環境が悪くＳＩＲの値が小さい移動局、あるいは基地局に対して同一時刻にデータを送信している移動局（または送信アンテナ）の数が多い場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがある場合は、基地局から移動局へ通知するパイロットシンボル制御情報により、移動局から基地局に送信するフレームに挿入するパイロットシンボル数を増加させる。そのため、チャネル推定精度が向上して基地局と移動局間の通信が不能な状態が低減される。
【００７１】
さらに、伝搬環境が良好でありＳＩＲの値が大きい移動局、あるいは基地局に対して同一時刻にデータを送信している移動局（または送信アンテナ）の数が少ない場合等、チャネル推定精度が劣化するおそれがない場合は、基地局から移動局へ通知するパイロットシンボル制御情報により、移動局から基地局に送信するフレームに挿入するパイロットシンボル数を減少させる。そのため、パイロットシンボル数を増やすことによるユーザデータのスループットの低下を抑制できる。
【００７２】
すなわち、ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムにおいて、伝搬環境や同一時刻にデータを送信している移動局の数に応じて、移動局毎に無線信号に挿入するパイロットシンボル数を制御することで、チャネル推定精度が劣化することによる通信不能な状態が低減されると共に、ユーザデータのスループットの低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の無線通信システムで用いる無線信号のフレームフォーマットの一例を示す模式図である。
【図２】本発明の無線通信システムが備える基地局の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の無線通信システムが備える移動局の一構成例を示すブロック図である。
【図４】図２に示した基地局が備えるパイロットシンボル数決定部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図６】ＭＩＭＯ方式を適用した無線通信システムの他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０１、２０１    送受信アンテナ
１０２、２０２    ＲＦ受信部
１０３、２０３    チャネル推定部
１０４    信号分離部
１０５、２０４    復調部
１０６、２０５    制御チャネル受信部
１０７、２０６    データチャネル受信部
１０８    ＳＩＲ測定部
１０９    スケジューラ
１２０、２２０    ＲＦ受信部
１２１、２２２    変調部
１２２、２２３    制御チャネル生成部
１２３、２２４    データチャネル生成部
１２４、２２５    パイロットチャネル生成部
１２５    パイロットシンボル数決定部
２２１    出力制御部
２２６    パイロットシンボル数制御部
【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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