(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、
前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の実伝搬路の特性に対し周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数の疑似伝搬路の特性を生成する生成ステップと、
前記送信装置が、並列かつ独立の複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して１つ以上の送信データを作成し、前記複数の送信アンテナから電波として送信する送信ステップと、
前記受信装置が、前記受信アンテナで電波として受信した１つ以上の受信データから、前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて、前記複数のデータを抽出する受信ステップと、
を有し、
前記送信装置は、ＭＩＭＯ送信機能を有し、
前記受信装置は、前記受信アンテナとして複数の受信アンテナを持ち、ＭＩＭＯ受信機能を有し、
前記生成ステップは、前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の対角線上の伝搬路を含む複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性を生成するステップであり、
前記対角線上の伝搬路は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で一対一で対向する伝搬路以外の伝搬路であり、
前記送信ステップは、前記送信装置が、前記複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して並列かつ独立の複数の送信データを作成し、前記ＭＩＭＯ送信機能を用いて前記複数の送信アンテナから電波として送信するステップであり、
前記受信ステップは、前記受信装置が、前記複数の受信アンテナで電波として受信した信号から前記ＭＩＭＯ受信機能を用いて複数の受信データを作成し、前記複数の受信データから前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて前記複数のデータを抽出するステップである、
送受信方法。
【請求項２】
請求項１記載の送受信方法において、
前記送信ステップは、前記送信装置が、前記ＭＩＭＯ送信機能を用いて作成した複数の送信データにおける２つの送信データから和信号および差信号を作成し、前記複数の送信アンテナにおける２つの送信アンテナから電波として送信するステップを含み、
前記和信号は、前記２つの送信データをＳＡ１、ＳＡ２とした場合に、ＳＡ１＋ＳＡ２という和をとった信号であり、前記差信号は、ＳＡ１−ＳＡ２という差をとった信号であり、
前記受信ステップは、前記受信装置が、前記複数の受信アンテナにおける２つの受信アンテナで電波として受信した信号から、前記ＭＩＭＯ受信機能を用いて複数の受信データにおける２つの受信データにおいて前記和信号および前記差信号を抽出するステップを含む、
送受信方法。
【請求項３】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、
前記送信装置は、前記複数の送信アンテナを含むビームフォーミング送信機能と、前記ビームフォーミング送信機能よりも前に配置された前置装置とを有し、
前記受信装置は、前記受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能と、前記ビームフォーミング受信機能よりも後に配置された後置装置とを有し、
前記送信装置または前記受信装置が、前記送信装置と前記受信装置との間で、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の実伝搬路の特性の測定用の信号を送受信することで、前記実伝搬路の特性の測定値を取得し、前記送信装置が、前記実伝搬路の特性の測定値を用いて、前記実伝搬路の特性による周波数選択性フェージングを低減して前記受信装置にビームの焦点を合わせるように前記ビームフォーミング送信機能を設定する設定ステップと、
前記送信装置の前記前置装置または前記受信装置の前記後置装置が、前記設定ステップで得られた前記実伝搬路の特性とは独立に、相互相関性が低い複数の疑似伝搬路の特性を生成し、生成した複数の疑似伝搬路の特性の情報を前記送信装置と前記受信装置との間で共有する生成ステップと、
前記送信装置の前記前置装置が、種類が異なる複数のデータ群として少なくとも第１データ群と第２データ群とを含む、送信対象である並列かつ独立の複数のデータにおける各データを、前記複数の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数の出力を生成し、前記複数の出力の合成によって１つの送信データを作成する作成ステップと、
前記送信装置が、前記１つの送信データの入力に基づいて前記ビームフォーミング送信機能によって前記複数の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信する送信ステップと、
前記受信装置が、前記ビームの状態で到来した電波群から、前記受信アンテナを含む前記ビームフォーミング受信機能によって信号を受信する受信ステップと、
前記受信装置の前記後置装置が、前記受信した信号から、前記複数の疑似伝搬路の特性の情報に基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性に載せられた前記種類が異なる複数のデータ群を含む前記並列かつ独立の複数のデータに対応する複数のデータを抽出する抽出ステップと、
を有し、
前記種類が異なる複数のデータ群は、プロトコルスタック上の異なるプレーン、異なるベアラ、異なるチャネル、異なるスライス、異なる帯域制御サービス種別、または、緊急度の異なる通信におけるデータ群である、あるいは、制御・管理系の信号とアプリケーション系の信号とのデータ群である、
送受信方法。
【請求項４】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ複数の受信装置のそれぞれの受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、
前記送信装置は、前記複数の送信アンテナを含むビームフォーミング送信機能と、前記ビームフォーミング送信機能よりも前に配置された前置装置とを有し、
前記受信装置の各々は、前記受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能と、前記ビームフォーミング受信機能よりも後に配置された後置装置とを有し、
前記送信装置からのビームの焦点エリアに前記複数の受信装置が含まれる場合に、
前記送信装置または前記複数の受信装置のうち１つ以上の受信装置が、前記送信装置と前記受信装置との間で、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の実伝搬路の特性の測定用の信号を送受信することで、前記実伝搬路の特性の測定値を取得し、前記送信装置が、前記実伝搬路の特性の測定値を用いて、前記実伝搬路の特性による周波数選択性フェージングを低減して前記受信装置にビームの焦点を合わせるように前記ビームフォーミング送信機能を設定する設定ステップと、
前記送信装置または前記複数の受信装置の各々が、前記設定ステップで得られた前記実伝搬路の特性とは独立に、相互相関性が低い複数の疑似伝搬路の特性を生成し、生成した複数の疑似伝搬路の特性の情報を前記送信装置と前記複数の受信装置との間で共有する生成ステップと、
前記送信装置の前記前置装置が、通信相手である受信装置が異なる複数のデータ群として少なくとも第１データ群と第２データ群とを含む、前記複数の受信装置に対する送信対象である並列かつ独立の複数のデータにおける各データを、前記複数の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数の出力を生成し、前記複数の出力の合成によって１つの送信データを作成する作成ステップと、
前記送信装置が、前記１つの送信データの入力に基づいて前記ビームフォーミング送信機能によって前記複数の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信する送信ステップと、
前記受信装置の各々が、前記ビームの状態で到来した電波群から、前記受信アンテナを含む前記ビームフォーミング受信機能によって信号を受信する受信ステップと、
前記受信装置の各々における前記後置装置が、前記受信した信号から、前記複数の疑似伝搬路の特性のうちの自機に関する複数の疑似伝搬路の特性の情報に基づいて、前記自機に関する複数の疑似伝搬路の特性に載せられた自機宛先のデータ群に対応する複数のデータを抽出する抽出ステップと、
を有する、
送受信方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の送受信方法において、
前記複数の疑似伝搬路の特性は、前記複数の実伝搬路の特性における相互相関性よりも低い相互相関性を持つ、
送受信方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の送受信方法において、
前記複数の疑似伝搬路の特性は、前記複数の実伝搬路の特性の測定結果を用いて、特徴部分をモデル化し、モデル間の相互相関性を低くする変形を施した特性である、
送受信方法。
【請求項７】
請求項３または４に記載の送受信方法において、
前記生成ステップは、前記送信装置または前記受信装置が、相互に直交性を有する任意の複数の関数で構成された、予め設定された遅延プロファイルモデルに基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性を生成するステップである、
送受信方法。
【請求項８】
請求項７に記載の送受信方法において、
前記生成ステップは、前記送信装置または前記受信装置が、前記予め設定された遅延プロファイルモデルに基づいて、主波を軸に対称に配置し、前記主波と複数個の遅延波を、等しい時間間隔、または前記主波から時間軸上で関数を以て差を設けた時間間隔、または概ねランダムの時間間隔で配置し、前記主波と前記複数個の遅延波の各波の強度を複数の時間軸対称の関数の包絡線で管理した複数のモデルを、前記複数の疑似伝搬路の特性に対応する複数の遅延プロファイルモデルとして生成するステップである、
送受信方法。
【請求項９】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信システムであって、
前記送信装置または前記受信装置は、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の実伝搬路の特性に対し周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数の疑似伝搬路の特性を生成し、
前記送信装置は、並列かつ独立の複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して１つ以上の送信データを作成し、前記複数の送信アンテナから電波として送信し、
前記受信装置は、前記受信アンテナで電波として受信した１つ以上の受信データから、前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて、前記複数のデータを抽出し、
前記送信装置は、ＭＩＭＯ送信機能を有し、
前記受信装置は、前記受信アンテナとして複数の受信アンテナを持ち、ＭＩＭＯ受信機能を有し、
前記送信装置または前記受信装置は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の対角線上の伝搬路を含む複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性を生成し、
前記対角線上の伝搬路は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で一対一で対向する伝搬路以外の伝搬路であり、
前記送信装置は、前記複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して並列かつ独立の複数の送信データを作成し、前記ＭＩＭＯ送信機能を用いて前記複数の送信アンテナから電波として送信し、
前記受信装置は、前記複数の受信アンテナで電波として受信した信号から前記ＭＩＭＯ受信機能を用いて複数の受信データを作成し、前記複数の受信データから前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて前記複数のデータを抽出する、
送受信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の送受信システムにおいて、
前記送信装置は、前記ＭＩＭＯ送信機能を用いて作成した複数の送信データにおける２つの送信データから和信号および差信号を作成し、前記複数の送信アンテナにおける２つの送信アンテナから電波として送信し、
前記和信号は、前記２つの送信データをＳＡ１、ＳＡ２とした場合に、ＳＡ１＋ＳＡ２という和をとった信号であり、前記差信号は、ＳＡ１−ＳＡ２という差をとった信号であり、
前記受信装置は、前記複数の受信アンテナにおける２つの受信アンテナで電波として受信した信号から、前記ＭＩＭＯ受信機能を用いて複数の受信データにおける２つの受信データにおいて前記和信号および前記差信号を抽出する、
送受信システム。
【請求項１１】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信システムであって、
前記送信装置は、前記複数の送信アンテナを含むビームフォーミング送信機能と、前記ビームフォーミング送信機能よりも前に配置された前置装置とを有し、
前記受信装置は、前記受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能と、前記ビームフォーミング受信機能よりも後に配置された後置装置とを有し、
前記送信装置または前記受信装置は、前記送信装置と前記受信装置との間で、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の実伝搬路の特性の測定用の信号を送受信することで、前記実伝搬路の特性の測定値を取得し、前記送信装置は、前記実伝搬路の特性の測定値を用いて、前記実伝搬路の特性による周波数選択性フェージングを低減して前記受信装置にビームの焦点を合わせるように前記ビームフォーミング送信機能を設定し、
前記送信装置または前記受信装置は、前記設定で得られた前記実伝搬路の特性とは独立に、相互相関性が低い複数の疑似伝搬路の特性を生成し、生成した複数の疑似伝搬路の特性の情報を前記送信装置と前記受信装置との間で共有し、
前記送信装置の前記前置装置は、種類が異なる複数のデータ群として少なくとも第１データ群と第２データ群とを含む、送信対象である並列かつ独立の複数のデータにおける各データを、前記複数の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数の出力を生成し、前記複数の出力の合成によって１つの送信データを作成し、
前記送信装置は、前記１つの送信データの入力に基づいて前記ビームフォーミング送信機能によって前記複数の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信し、
前記受信装置は、前記ビームの状態で到来した電波群から、前記受信アンテナを含む前記ビームフォーミング受信機能によって信号を受信し、
前記受信装置の前記後置装置は、前記受信した信号から、前記複数の疑似伝搬路の特性の情報に基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性に載せられた前記種類が異なる複数のデータ群を含む前記並列かつ独立の複数のデータに対応する複数のデータを抽出し、
前記種類が異なる複数のデータ群は、プロトコルスタック上の異なるプレーン、異なるベアラ、異なるチャネル、異なるスライス、異なる帯域制御サービス種別、または、緊急度の異なる通信におけるデータ群である、あるいは、制御・管理系の信号とアプリケーション系の信号とのデータ群である、
送受信システム。
【請求項１２】
複数の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ複数の受信装置のそれぞれの受信装置との間でデータを送受信する送受信システムであって、
前記送信装置は、前記複数の送信アンテナを含むビームフォーミング送信機能と、前記ビームフォーミング送信機能よりも前に配置された前置装置とを有し、
前記受信装置は、前記受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能と、前記ビームフォーミング受信機能よりも後に配置された後置装置とを有し、
前記送信装置からのビームの焦点エリアに前記複数の受信装置が含まれる場合に、
前記送信装置または前記複数の受信装置の１つ以上の受信装置が、前記送信装置と前記受信装置との間で、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の実伝搬路の特性の測定用の信号を送受信することで、前記実伝搬路の特性の測定値を取得し、前記送信装置が、前記実伝搬路の特性の測定値を用いて、前記実伝搬路の特性による周波数選択性フェージングを低減して前記受信装置に焦点を合わせるように前記ビームフォーミング送信機能を設定し、
前記送信装置または前記複数の受信装置の各々は、前記設定で得られた前記実伝搬路の特性とは独立に、相互相関性が低い複数の疑似伝搬路の特性を生成し、生成した複数の疑似伝搬路の特性の情報を前記送信装置と前記複数の受信装置との間で共有し、
前記送信装置の前記前置装置は、通信相手である受信装置が異なる複数のデータ群として少なくとも第１データ群と第２データ群とを含む、前記複数の受信装置に対する送信対象である並列かつ独立の複数のデータにおける各データを、前記複数の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数の出力を生成し、前記複数の出力の合成によって１つの送信データを作成し、
前記送信装置は、前記１つの送信データの入力に基づいて前記ビームフォーミング送信機能によって前記複数の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信し、
前記受信装置の各々は、前記ビームの状態で到来した電波群から、前記受信アンテナを含む前記ビームフォーミング受信機能によって信号を受信し、
前記受信装置の各々における前記後置装置は、前記受信した信号から、前記複数の疑似伝搬路の特性のうちの自機に関する複数の疑似伝搬路の特性の情報に基づいて、前記自機に関する複数の疑似伝搬路の特性に載せられた自機宛先のデータ群に対応する複数のデータを抽出する、
送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信・無線通信・光通信等の電磁波を利用する通信技術に関し、周波数等のリソースを用いたデータ送受信および多重化方式等の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の通信システムは、周波数等のリソースの利用効率向上が必要とされている。既存の通信システムにおける多重化方式には、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）や周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）や直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）等がある。ＯＦＤＭＡは、複数の加入者を、ＯＦＤＭ方式（ＯＦＤＭ：直交波周波数分割多重化変調）により生成されるサブキャリア群を周波数と時間の分割ブロックすなわちリソースブロックを設けることによってユーザ個別の周波数選択性フェージングに対応した割り当てを行い、複数のユーザに同時アクセスできるようにする方式である。
【０００３】
また、第５世代移動通信等に関わる既存の技術として、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）やビームフォーミング等の技術がある。ＭＩＭＯは、無線通信において、送信局の複数のアンテナと受信局の複数のアンテナとの間における複数の電波伝搬路の伝搬路特性の違いを利用して、複数対複数の情報伝送を行う技術である。ビームフォーミングは、所定の方向への電磁波の指向性を高める技術であり、対応するアンテナ技術としてはフェーズド・アレイ・アンテナ等がある。従来のビームフォーミングはパラボラアンテナやハードウェアによるマルチ・アンテナであったが、近年ではＭＩＭＯを用いてアンテナ素子毎に振幅制御と位相制御をソフトウェアで行うことも可能となっている。
【０００４】
例えば、非特許文献１，２は、第４世代移動通信用のＭＩＭＯシステムの基本技術についての記載がある。非特許文献３は、マルチ・アンテナ無線伝送技術についての記載がある。非特許文献４は、ビームフォーミング方式の基本技術についての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６４９７４７２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】3GPP Technical Specification; 3GPP TS 36.101V8.5.0 (2009-03), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-ULTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception (Release 8), 2009年3月．
【非特許文献２】3GPP Technical Specification; 3GPP TS 36.211V8.5.0 (2008-12), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-ULTRA); Physical channels and modulation (Release 8), 2008年12月．
【非特許文献３】樋口、田岡、「マルチアンテナ無線伝送技術」、NTT DoCoMoテクニカル・ジャーナル Vol.14 No.1 (2006年4月)．
【非特許文献４】3GPP Technical Report; 3GPP TR 36.873 V12.7.0 (2017-12),3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Study on 3D channel model for LTE, (2017年12月)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＭＩＭＯやビームフォーミング等の送受信方法およびシステムは、周波数等のリソースの利用効率等に関して改善余地がある。本発明の目的は、ＭＩＭＯやビームフォーミング等に関して、周波数等のリソースの利用効率向上等を実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち代表的な実施の形態は、以下に示す構成を有する。一実施の形態の送受信方法は、複数の送信アンテナを持つ送信装置と、受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の実伝搬路の特性に対し周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数の疑似伝搬路の特性を生成する生成ステップと、前記送信装置が、並列かつ独立の複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して１つ以上の送信データを作成し、前記複数の送信アンテナから電波として送信する送信ステップと、前記受信装置が、前記受信アンテナで電波として受信した１つ以上の受信データから、前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて、前記複数のデータを抽出する受信ステップと、を有し、前記送信装置は、ＭＩＭＯ送信機能を有し、前記受信装置は、前記受信アンテナとして複数の受信アンテナを持ち、ＭＩＭＯ受信機能を有し、前記生成ステップは、前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間の対角線上の伝搬路を含む複数の実伝搬路の特性に基づいて、前記複数の疑似伝搬路の特性を生成するステップであり、前記対角線上の伝搬路は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で一対一で対向する伝搬路以外の伝搬路であり、前記送信ステップは、前記送信装置が、前記複数のデータに前記複数の疑似伝搬路の特性を反映して並列かつ独立の複数の送信データを作成し、前記ＭＩＭＯ送信機能を用いて前記複数の送信アンテナから電波として送信するステップであり、前記受信ステップは、前記受信装置が、前記複数の受信アンテナで電波として受信した信号から前記ＭＩＭＯ受信機能を用いて複数の受信データを作成し、前記複数の受信データから前記複数の疑似伝搬路の特性に基づいて前記複数のデータを抽出するステップである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、ＭＩＭＯやビームフォーミング等に関して、周波数等のリソースの利用効率向上等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の送受信方法およびシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の送受信方法およびシステムの要所の詳細構成例を示す図である。
【図３】実施の形態１で、実伝搬路特性の測定方法を示す図である。
【図４】実施の形態１で、疑似伝搬路特性の生成方法を示す図である。
【図５】実施の形態１で、ＭＩＭＯにおける対角線上の伝搬路の相互相関性軽減の方法について示す図である。
【図６】実施の形態１で、疑似伝路特性を用いた拡張に関する相互相関性の能力比較を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２の送受信方法およびシステムとして、ＭＩＭＯシステムの構成例を示す図である。
【図８】実施の形態２で、周波数選択性フェージングのシミュレーション例を示す図である。
【図９】実施の形態２で、周波数選択性フェージングの除去効果について示す図である。
【図１０】実施の形態２で、周波数選択性フェージング軽減のための信号変換を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の送受信方法およびシステムとして、ビームフォーミングシステムの構成例を示す図である。
【図１２】実施の形態３における利用例を示す図である。
【図１３】実施の形態３で、複数の疑似遅延プロファイルモデルの生成方法のその１を示す図である。
【図１４】実施の形態３で、複数の疑似遅延プロファイルモデルの生成方法のその２を示す図である。
【図１５】実施の形態３で、複数の疑似遅延プロファイルモデルの生成方法のその３を示す図である。
【図１６】実施の形態３で、ＯＦＤＭのフレームおよびＣＰの構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の送受信方法およびシステムとして、ビームフォーミングシステムの構成例を示す図である。
【図１８】実施の形態４における利用例を示す図である。
【図１９】実施の形態３，４に関する変形例の構成を示す図である。
【図２０】実施の形態の補足として、疑似伝搬路のＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。
【図２１】従来技術例のＭＩＭＯにおける送受信方法およびシステムの構成を示す図である。
【図２２】従来技術例のビームフォーミングにおける送受信方法およびシステムの構成を示す図である。
【図２３】従来技術例のＭＩＭＯにおける詳細構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、全図面において同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
［課題等（１）］
課題等について補足説明する。第５世代移動通信の高速化を支える主たる技術として、第３世代の後半に誕生したＭＩＭＯ技術が挙げられる。
【００１３】
図２１は、ＭＩＭＯ通信の基本機能についての構成を示す。図２１は、４×４ＭＩＭＯの例を示す。図２１のシステムは、無線基地局等の送信局Ｘ１と、ユーザ端末等の受信局Ｘ２とを有し、送信局Ｘ１から受信局Ｘ２へデータをＭＩＭＯで送受信する。送信局Ｘ１側の４本の入力データをデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とする。送信局Ｘ１において、４本の入力データは、ＭＩＭＯ変調の後、４×４ＭＩＭＯ通信用アンテナであるアンテナＸ３の４本のアンテナ素子から４本の電波Ｘ４として受信局Ｘ２へ送信される。４本の電波Ｘ４は、４本のそれぞれの伝搬路の特性Ｘ５として特性ｈ１１，ｈ２２，ｈ３３，ｈ４４を持つ。４本の電波Ｘ４は、各特性Ｘ５の伝搬路を伝わり、加入者であるユーザ端末である受信局Ｘ２に届く。受信局Ｘ２は、４本の電波Ｘ４について、４×４ＭＩＭＯ通信用アンテナであるアンテナＸ６を通じてＭＩＭＯ受信を行う。伝搬路別の４本の出力データを、データＤ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ｂとする。受信局Ｘ２は、受信信号からこれらの４本のデータを解析して抽出する。これらのデータは、若干の雑音成分を含むが、送信側で送られた４本の入力データに等しい。こうして、４×４ＭＩＭＯシステムは、同一の周波数帯上で４本のデータを伝送できる。すなわち、４×４ＭＩＭＯシステムは、送受信アンテナが１本であるＳＩＳＯシステムに比して、４倍の伝送高速化を図ることができる。
【００１４】
しかし、図２１の下側にも示すように、本来、４本の送信アンテナから４本の受信アンテナまでの間には、４×４＝１６本の伝搬路が存在する。その１６本の伝搬路の特性は、相互に相関性があり、言い換えると相互相関性が高く、すなわち独立性が低い。そのため、実際の既存のＭＩＭＯシステムでは、対角線上の伝搬路については使用されていない。対角線上の伝送路とは、各データに対応して一対一で対向する伝搬路以外の伝搬路である。例えば、アンテナＡ１からアンテナＢ１へ向かうのが対向する伝搬路であるとすると、アンテナＡ１からアンテナＢ２等へ向かうのが対角線上の伝搬路である。
【００１５】
一方、第５世代移動通信では、同じくＭＩＭＯシステムが使用されるが、その使い方には新たな機能が加わっており、それはビームフォーミングと呼ばれる。
【００１６】
［課題等（２）］
図２２は、ビームフォーミングに用いるＭＩＭＯシステム、言い換えるとビームフォーミングシステムの概要を示す。図２２の例は、４×ＮのＭＩＭＯシステムにおけるビームフォーミング機能による通信概要を示す。ここでは、数Ｎは、受信側の受信局数を表し、Ｎ≧１であり、本例ではＮ＝４である。図２２は、加入者が複数人おり、加入者ＹＵ１〜ＹＵ４で示す。各加入者の持つユーザ端末である受信局を、受信局Ｙ２１〜Ｙ２４で示す。送信局Ｙ１側の送信データとしてデータＤ１〜Ｄ４を有する。図２２の例では、データＤ１を加入者ＹＵ１へ、データＤ２を加入者ＹＵ２へ、データＤ３を加入者ＹＵ３へ、データＤ４を加入者ＹＵ４へ伝送する場合を示す。
【００１７】
送信局Ｙ１において、データＤ１の信号は、ＭＩＭＯアンテナであるアンテナＹ３の複数のアンテナＡ１〜Ａ４のすべてに給電されるが、その際、アンテナ別に振幅および位相遅延が施されて給電される。この振幅および位相遅延が施された、加入者別の宛先のそれぞれの給電信号を、給電信号Ｙ４１，Ｙ４２，Ｙ４３，Ｙ４４で示す。この給電信号に基づいて各アンテナから送信されて各加入者の受信局に達する電波を、電波Ｙ５１，Ｙ５２，Ｙ５３，Ｙ５４で示す。電波群Ｙ５０は、これらの電波を含む。この際、加入者毎の電波は、加入者の受信局毎に異なる位置に向かうビームとなる。各受信局へのビームは、他の受信局での受信電力が低くなるように考慮されている。これにより、各受信局は、同一の周波数帯を共用しながらも、それぞれに送られた電波を高品質に受信できる。各受信局は、その電波で搬送された送信信号を復号し、それぞれ受信信号であるデータを抽出する。抽出されるデータをデータＤ１ｃ，Ｄ２ｃ，Ｄ３ｃ，Ｄ４ｃで示す。こうして、４人の加入者の端末は、個別に送られたデータを受け取ることができる。
【００１８】
しかし、図２１のＭＩＭＯシステムではＳＩＳＯに対し４倍の高速でデータを得ることができたのに対し、図２２のビームフォーミングシステムでは、４人の加入者に伝送できる代わりに、加入者毎では４本の送信アンテナから発射される電波の振幅と位相を制御して１本の電波ビームにするため、４本の送信アンテナに給電するデータは同一のものであることが必然となり、加入者当たりとしては１倍のデータしか受け取れないことになる。このため、第５世代移動通信では、ビームフォーミング機能におけるビームは１本としつつ、通信高速化の手段として、変調多値数の高度化の手段が採られている。これは、第４世代までの変調多値数が１６ＱＡＭ（ＱＡＭ：直角位相振幅変調）であったのに対し、６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭといった誤り率の高いモードが使われる。
【００１９】
［課題等（３）］
図２３は、図２１のＭＩＭＯに対応するＭＩＭＯシステムの装置内部や伝搬路等の構成を示す。送信局Ｘ１は、無線基地局等の送信装置であり、受信局Ｘ２は、ユーザ端末等の受信装置である。送信局Ｘ１の送信アンテナ部Ｘ５０は、送信側ＭＩＭＯアンテナ部であり、複数の送信アンテナである個別ＭＩＭＯアンテナとして、本例では送信アンテナＸ５１，Ｘ５２，Ｘ５３，Ｘ５４を有する。受信局Ｘ２の受信アンテナ部Ｘ６０は、受信側ＭＩＭＯアンテナ部であり、複数の受信アンテナである個別ＭＩＭＯアンテナとして、本例では受信アンテナＸ６１，Ｘ６２，Ｘ６３，Ｘ６４を有する。
【００２０】
送信局Ｘ１は、送信データ処理部Ｘ３０、送信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ４０、送信アンテナ部Ｘ５０、およびＭＩＭＯ制御部Ｘ５５等を有する。受信局Ｘ２は、受信アンテナ部Ｘ６０、受信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ７０、誤り訂正部Ｘ８０、パラレル−シリアル変換器Ｘ８６、符合復号器Ｘ８８、および伝搬路特性推定部Ｘ８９等を有する。なお、図２１や図２３では、送信局から受信局への下りリンクの送受信の場合を示している。上りリンクの場合には、送信局と受信局の立場を入れ替えて考えればよい。
【００２１】
下りリンクにおいて、送信局Ｘ１は、送信用のデータＸ３１を送信データ処理部Ｘ３０で符号化する。送信データ処理部Ｘ３０は符号化およびマルチプレクサの機能を持つ。符号化されたデータは、次段の送信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ４０へ分配される。本例では４個のデータＸＤ１，ＸＤ２，ＸＤ３，ＸＤ４として分配される。送信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ４０の個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ４１，Ｘ４２，Ｘ４３，Ｘ４４からの送信データ信号は、送信側ＭＩＭＯアンテナ部Ｘ５０の各送信アンテナＸ５１〜Ｘ５４から自由空間へ電波として送信される。
【００２２】
受信局Ｘ２の受信側ＭＩＭＯアンテナ部Ｘ６０では、各送信アンテナＸ５１〜Ｘ５４からの電波を各受信アンテナＸ６１〜Ｘ６４で受信する。そして、受信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ７０は、個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ７１，Ｘ７２，Ｘ７３，Ｘ７４において、それぞれ電波情報を抽出する。例えば、個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ７１は、伝搬路の特性ｈ１１に基づいた送信アンテナＸ５１からの電波情報を抽出する。個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ７２は、伝搬路特性ｈ２２に基づいた送信アンテナＸ５２からの電波情報を抽出する。個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ７３は、伝搬路特性ｈ３３に基づいた送信アンテナＸ５３からの電波情報を抽出する。個別ＭＩＭＯ処理部Ｘ７４は、伝搬路特性ｈ４４に基づいた送信アンテナＸ５４からの電波情報を抽出する。受信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ７０の各出力は、誤り訂正部Ｘ８０へ出力Ｘ８１，Ｘ８２，Ｘ８３，Ｘ８４として供給され、より正しい情報に改められる。誤り訂正部Ｘ８０の出力Ｘ８５は、パラレル−シリアル変換器Ｘ８６によって本来の時系列データＸ８７となる。時系列データＸ８７は、符合復号器Ｘ８８によって送信側のデータＸ３１に相当するデータである受信データＸ９０となる。
【００２３】
図２３の例では、実伝搬路Ｘ１００として、４×４ＭＩＭＯにおける対角線上の伝搬路を含む１６本の伝搬路等を示している。実伝搬路Ｘ１００における対向する対の４本の伝搬路を伝搬路Ｐ１１，Ｐ２２，Ｐ３３，Ｐ４４で示し、対応する特性が特性ｈ１１，ｈ２２，ｈ３３，ｈ４４である。これらの特性は、受信信号に基づいて伝搬路特性推定部Ｘ８９によって把握できる。把握された伝搬路特性は、受信側ＭＩＭＯ処理部Ｘ７０および誤り訂正部Ｘ８０に供給される。これにより、このＭＩＭＯシステムは、送受アンテナ対の電波伝搬路数、すなわち本例では４本に対応して、ＳＩＳＯシステムに対し、４倍の伝送高速化が達成される。
【００２４】
［課題等（４）］
図２１および図２３のように、従来のＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置との間で、送受アンテナ対で対向する伝搬路を利用している。実際には、図示のように、対角線として多数の伝搬路が存在する。例えば、送信側の第１送信アンテナＸ５１についてみると、第２受信アンテナＸ６２への伝搬路Ｐ２１、第３受信アンテナＸ６３への伝搬路Ｐ３１、および第４受信アンテナＸ６４への伝搬路Ｐ４１がある。また、受信側の第１受信アンテナＸ６１についてみると、第２送信アンテナＸ５２からの伝搬路Ｐ１２、第３送信アンテナＸ５３からの伝搬路Ｐ１３、および第４送信アンテナＸ５４からの伝搬路Ｐ１４がある。他の伝搬路も同様である。
【００２５】
従来のＭＩＭＯシステムでこのような対角線上の伝搬路を用いない理由は、伝搬路間の特性の相互相関性が高いため、それぞれの伝搬路を独立して扱えないことにある。そこで、実施の形態１の送受信方法は、このような対角線上の伝搬路を含む伝搬路間の相互相関性が低くなるように疑似伝搬路特性を用いる。例えば、４×４ＭＩＭＯにおいて、上記のように１６本の伝搬路が存在し、仮にそれぞれの伝搬路の特性間の相互相関性が十分に低い場合には、１６種類のデータを同時並列的に伝送できることになる。実施の形態１では、疑似伝搬路特性を生成して、このような複数対複数の送受アンテナ間での対角線の伝搬路を含む複数の伝搬路において多重の伝送を実現する。
【００２６】
本発明は、第５世代移動通信等に関するＭＩＭＯやビームフォーミングを用いた通信時の新たな送受信方法を提供する。本発明に関連する技術として、本発明者による特願２０１８−１１８３５３号（対応する特許第６４９７４７２号公報）の送受信方法等がある。この技術は、送信装置が伝搬路特性に基づいて疑似伝搬路特性を生成し、複数のデータにその疑似伝搬路特性を重畳および合成し、そうしてできた送信信号に対応する電波をアンテナから送信する技術である。この技術によれば、ＯＦＤＭシステムにおける通信高速化に伴うＭＩＭＯシステムのアンテナ数の増大等の課題を、１本のアンテナで解決できる。
【００２７】
本発明は、特願２０１８−１１８３５３号の発明を、既存のＭＩＭＯ方式の有する主要な課題、ならびに第５世代移動通信の主要機能であるビームフォーミングの課題に関する解決に応用する。本発明は、利用環境に限定されていたＭＩＭＯの制限に対して対処する。それとともに、本発明は、ＭＩＭＯ本来のｎ×ｍＭＩＭＯの全ブランチ数ｎ×ｍ（ｎ，ｍは複数。ただしｎ≧ｍ）に匹敵する通信容量を実現する。本発明は、複数のアンテナを有するＭＩＭＯシステムにおいて複数のアンテナによる機能を維持した上で、その機能の抱える課題を解決する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１〜図６を用いて、本発明の実施の形態１の送受信方法およびシステムについて説明する。実施の形態１の送受信システムは、実施の形態１の送受信方法を実施するシステムの例である。
【００２９】
［概要］
実施の形態１の送受信方法は、複数（Ｎ）の送信アンテナを持ちＭＩＭＯ送信機能を有する送信装置と、複数（Ｍ，Ｎ≧Ｍ）の受信アンテナを持ちＭＩＭＯ受信機能を有する受信装置との間で、ＭＩＭＯ通信を行う送受信方法である。この送受信方法は、送信装置または受信装置が、複数（Ｎ）の送信アンテナと複数（Ｍ）の受信アンテナとの間の複数（Ｎ×Ｍ）の実伝搬路の特性を測定する測定ステップと、送信装置または受信装置が、複数（Ｎ×Ｍ）の実伝搬路の特性に基づいて、周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数（Ｎ×Ｍ）の疑似伝搬路特性を生成する生成ステップと、送信装置が、複数（Ｌ）のデータに複数（Ｎ×Ｍ）の疑似伝搬路特性を反映した複数（Ｎ）の送信信号を作成し、複数（Ｎ）の送信アンテナから電波として送信する送信ステップと、受信装置が、複数（Ｍ）の受信アンテナで電波として受信した複数（Ｍ）の受信信号から、複数（最大Ｎ×Ｍ）の疑似伝搬路特性に基づいて複数（Ｌ）のデータを抽出する受信ステップと、を有する。
【００３０】
実施の形態１の送受信システムは、送信装置および受信装置の各ベースバンド部に、疑似伝搬路特性を用いた送受信のための機能を実装する。実施の形態１の送受信方法は、測定ステップで、送信装置または受信装置が、送受アンテナ間の伝搬路（実伝搬路と記載する場合がある）の特性を測定する。なお、この測定については、既存の仕組みを利用でき、省略も可能である。実施の形態１の送受信方法は、生成ステップでは、測定で取得した実伝搬路特性に類似する複数の疑似伝搬路特性を生成する。複数の疑似伝搬路特性は、複数の実伝搬路の特性の相互相関性よりも低い相互相関性を持つ。実施の形態１の送受信方法は、送信ステップでは、送信装置が、ベースバンド部内で、送信対象データに対し、複数の疑似伝搬路特性を用いて、並列かつ独立の複数の送信データ群を作成し、複数の送信アンテナから送信する。実施の形態１の送受信方法は、受信ステップでは、受信装置が、ベースバンド部内で、受信アンテナで受信した信号群から、複数の疑似伝搬路特性を用いて、並列かつ独立の複数のデータ群を抽出する。受信側で使用する複数の疑似伝搬路特性情報は、送信側で使用した疑似伝搬路特性情報と同じであるレプリカである。
【００３１】
実施の形態１の送受信方法は、従来のＭＩＭＯ通信システムでは利用していない、前述の送受アンテナ間の対角線上の伝搬路を利用する。この送受信方法は、そのために、相互相関性が低い複数の疑似伝搬路特性（対応するモデル等）を生成して用いる。この送受信システムでは、送信装置は、ベースバンド部の内部または外部に、疑似伝搬路特性の生成および管理等を行う管理部を備え、ベースバンド部内に、送信対象データに疑似伝搬路特性を反映（例えば重畳および合成）するための疑似伝搬路特性装置を備える。この送受信方法は、対角線上の伝搬路を含むＭＩＭＯ伝搬路について、それらの疑似伝搬路特性を用いて、各伝搬路間の相互相関性、言い換えると独立性を補強する。これにより、この送受信方法は、ＭＩＭＯのＮ×Ｍの伝搬路を用いて、最大でＮ×Ｍ倍の情報伝送高速化およびリソース利用効率向上を実現する。
【００３２】
［送受信方法およびシステム（１）］
図１は、実施の形態１の送受信方法を実施する実施の形態１の送受信システムの構成を示す。図１では概要を示し、要所の詳細な構成例を図２に示す。実施の形態１の送受信システムは、送信局である送信装置１と、受信局である受信装置２とを有し、送信装置１から受信装置２へ実伝搬路Ｐ１００を通じて無線でのデータ送受信を行うシステムである。
【００３３】
送信装置１は、ベースバンド部１００、送信アンテナ部１０３、伝搬路特性管理部１０４、送信データ処理部１３０等を備える。ベースバンド部１００には、疑似伝搬路特性装置１０１、ＭＩＭＯ送信装置１０２を含む。送信アンテナ部１３０は、複数（Ｎ）の送信アンテナとして送信アンテナＡ１，Ａ２，……，ＡＮを有する。伝搬路特性管理部１０４は、実伝搬路特性測定部１０４Ａ、疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂを含む。
【００３４】
受信装置２は、ベースバンド部２００、受信アンテナ部１０６、伝搬路特性管理部１０９、符合復号器２８８等を備える。ベースバンド部２００には、ＭＩＭＯ受信装置１０７、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８、誤り訂正部２８０、パラレル−シリアル変換器２８６を含む。受信アンテナ部１０６は、複数（Ｍ）の受信アンテナとして受信アンテナＢ１，Ｂ２，……，ＢＭを有する。伝搬路特性管理部１０９は、実伝搬路特性測定部１０９Ａ、疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂを含む。アンテナ数Ｎ，Ｍは、複数であり、Ｎ≧Ｍである。本例ではＮ＝Ｍ＝４であり、すなわち４×４ＭＩＭＯシステムの場合を示す。
【００３５】
実伝搬路Ｐ１００は、図２３の例と同様であり、４×４＝１６本の伝搬路を有し、それぞれ対応する特性を有する。例えば、図２３の対角線上の伝搬路Ｐ１２は、第２送信アンテナＡ２から第１受信アンテナＢ１への伝搬路を表す。符号の前側の添字が受信アンテナを、後側の添字が送信アンテナを表している。例えば、特性ｈ１２は、伝搬路Ｐ１２に対応する実伝搬路特性である。
【００３６】
実施の形態１の送受信システムで、送信装置１の実伝搬路特性測定部１０４Ａ、または受信装置２の実伝搬路特性測定部１０９Ａは、既存のＳＲＳ信号(Sounding Reference Signal)等の仕組みを用いて、実伝搬路Ｐ１００の複数（Ｎ×Ｍ）の伝搬路の特性を測定する。例えば、送信装置１の実伝搬路特性測定部１０４Ａが、受信装置２から受信するＳＲＳ信号によって特性を測定してもよい。あるいは、受信装置２の実伝搬路特性測定部１０９Ａが、送信装置１から受信するＳＲＳ信号によって特性を測定し、測定した特性の情報を送信装置１へ送信してもよい。なお、実伝搬路特性の測定は、実伝搬路特性測定部１０４Ａと実伝搬路特性測定部１０９Ａとのいずれを用いてもよい。また、方式によっては、実伝搬路特性の測定を省略してもよい。また、一方の実伝搬路特性測定部は、他方の実伝搬路特性測定部で測定した特性の情報を、通信によって取得してもよい。送信装置１と受信装置２との間で適宜にその通信を行ってもよい。例えば、送信装置１は、受信装置２の実伝搬路特性測定部１０９Ａが測定した実伝搬路特性の情報を、通信で取得してもよい。
【００３７】
次に、送信装置１の疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂまたは受信装置２の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂは、複数（Ｎ×Ｍ）の実伝搬路の特性に基づいて、それらの特性に対し周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数（Ｎ×Ｍ）の疑似伝搬路特性を生成する。例えば、送信装置１の疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂは、実伝搬路特性測定部１０４Ａで測定した特性に基づいて、疑似伝搬路特性の基本モデルを作成し、さらに、基本モデルから所定の演算の操作によって他のモデルを作成する。これらの複数のモデルは、モデル間の相互相関性が低いものとして作成される。送信装置１または受信装置２は、複数のモデルの相互相関性が十分に低いこと、少なくとも複数の実伝搬路の相互相関性よりも低いことを確認する。送信装置１または受信装置２は、そのような相互相関性の条件を満たさないモデル、すなわち相互相関性が高いモデルについては、別のモデルを生成しなおす。
【００３８】
実施の形態１では、疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂは、予めストレージのＤＢ（データベース）に、使用候補となる複数の疑似伝搬路特性（対応する疑似遅延プロファイルモデル）のすべてを保持する。疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂは、実伝搬路特性に基づいて、データ送信に使用する好適な複数の疑似伝搬路特性（対応する複数のモデル）を選択する。疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂは、使用する複数の擬似伝搬路特性の情報を、疑似伝搬路特性装置１０１に与えて設定する。疑似伝搬路特性装置１０１は、具体的には後述のＦＩＲフィルタ回路等で実装でき、そのフィルタ回路のパラメータとして擬似伝搬路特性を設定できる。
【００３９】
なお、疑似伝搬路特性の生成に関しては、疑似伝搬路特性生成部１０４Ａと疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂとのいずれを用いてもよい。例えば、送信側の疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂが疑似伝搬路特性を生成すると共に、受信側の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂが同様に疑似伝搬路特性を生成してもよい。あるいは、送信側の疑似伝搬路特性生成部１０４Ｂが疑似伝搬路特性を生成し、データ送信に使用する疑似伝搬路特性の情報を、送信データのフレームまたはガード・インターバルに記述することで、受信局２へ与えてもよい。受信側の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂは、送信局１から受信した情報から特性情報を参照して使用する。なお、送信装置１または受信装置２は、リアルタイムで疑似伝搬路特性情報を生成する演算を行ってもよいが、予め生成してＤＢに保持してあるモデルから選択する構成とすることで、高速化が可能である。
【００４０】
送信データ処理部１３０は、送信対象データに関する符号化およびマルチプレクサの機能を持つ。送信データ処理部１３０では、送信対象データを符号化して複数のデータＤ１〜ＤＬとして疑似伝搬路特性装置１０１に分配する。疑似伝搬路特性装置１０１は、送信対象データである複数（Ｌ）のデータについて、複数の疑似伝搬路特性を反映して複数（Ｎ）の送信データを作成する。疑似伝搬路特性装置１０１は、データ毎に疑似伝搬路特性を重畳し、重畳後の信号を合成する。
【００４１】
ＭＩＭＯ送信装置１０２は、疑似伝搬路特性装置１０１からの複数（Ｎ）の送信データにＭＩＭＯ送信処理を施し、送信アンテナ部１０３の複数（Ｎ）のアンテナから送信させる。複数（Ｎ）のアンテナからの電波群は、複数（Ｎ×Ｍ）の伝搬路を通じて受信アンテナ部１０６に到達する。
【００４２】
受信装置２は、受信アンテナ部１０６の複数（Ｍ）のアンテナによって複数の電波を受信する。ＭＩＭＯ受信装置１０７は、複数（Ｍ）のアンテナの受信信号からＭＩＭＯ受信処理によって複数（Ｍ）の受信信号を得る。疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８は、複数（Ｍ）の受信信号に対し、送信側で使用した特性と同じである複数の疑似伝搬路特性を用いて解析し、複数（Ｌ）のデータを抽出する。疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８の出力のデータＥ１〜ＥＬは、誤り訂正部２８０へ供給される。誤り訂正部２８０、パラレル−シリアル変換器２８６、および符合復号器２８８の機能は、図２３と同様である。誤り訂正部２８０では、出力データが誤り訂正処理によってより正しい情報に改められる。誤り訂正部２８０の出力は、パラレル−シリアル変換器２８６によって、本来の時系列データとなる。その時系列データは、符合復号器２８８によって、送信側のデータに相当する受信データとなる。受信装置２のプロセッサ等はその受信データを得る。
【００４３】
受信側の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂは、送信側の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂと同様に、実伝搬路特性に基づいて複数の疑似伝搬路特性（送信側と同じレプリカ）を生成する。あるいは、受信側の疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂは、送信装置１から、使用した複数の疑似伝搬路特性の情報を取得してもよい。疑似伝搬路特性生成部１０９Ｂは、それらの複数の疑似伝搬路特性の情報を、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８に設定する。また、送信装置１の伝搬路特性管理部１０４と、受信装置２の伝搬路特性管理部１０９との間では、データ送受信用の複数の伝搬路の接続とは別に、制御通信用の接続を設定し、その接続を用いて、実伝搬路特性の測定や疑似伝搬路特性情報の授受に係わる通信を行ってもよい。
【００４４】
図１のように、この送受信システムは、実伝搬路Ｐ１００の対角線上の伝搬路も利用できるように、データに疑似伝搬路特性を反映することで、多重化の伝送を実現する。これにより、Ｎ×ＭのＭＩＭＯ送受信において周波数利用効率を向上できる。なお、送信装置１と受信装置２との一方のみに実伝搬路特性測定部や疑似伝搬路特性生成部を備える形態としてもよい。
【００４５】
［送受信方法およびシステム（２）］
図２は、実施の形態１の送受信方法およびシステムの詳細構成例を示す。なお、図２では、送信局１側の受信部や、受信局２側の送信部については省略している。本例は、４×４ＭＩＭＯシステムの場合を示す。本例における伝送速度向上は、最大では、４×４＝４2＝１６倍となる。
【００４６】
一般に、４×４ＭＩＭＯシステムにおいて、送信側の１個のアンテナから受信側の４個のアンテナへ向かう４本の伝搬路の特性は、相互に独立とは言えない。特に、送信側アンテナ列と受信側アンテナ列とが正対した場合には、それらの伝搬路での伝搬遅延時間はほぼ等しくなる。もしも、それらの近傍に反射体が少ない場合には、反射波の伝搬遅延効果も低くなり、相互相関性は１に近づく。
【００４７】
このため、例えばＮ×ＮのＭＩＭＯシステムでは、本来Ｎ2本の伝搬路が存在するにもかかわらず、正対するアンテナ本数、すなわちＮ本に対応する伝搬路のみを用いて通信を行っている。Ｎ＝４の場合、伝搬路数は１６本であるが、４本しか実用していない。Ｎ＝１６の場合、伝搬路数は２５６本にもなるが、１６本しか実用していない。
【００４８】
図２の実施の形態１の送受信方法およびシステムは、このような対角線の伝搬路も用いる。そのため、この送受信システムは、１６基の疑似伝搬路を設ける。図２の疑似伝搬路特性装置１０１および疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８は、それぞれ１６基の疑似伝搬路を含む。この送受信システムは、これらの疑似伝搬路を用いて、各実伝搬路の電波（対応するデータ信号）に対し、相互相関性を低くするための補強の特性である疑似伝搬路特性を乗じる。
【００４９】
図２で、送信局１は、無線基地局等の送信装置であり、受信局２は、ユーザ端末等の受信装置である。図２では、主な構成要素として、送信局１内のベースバンド部や受信局２内のベースバンド部の構成を示し、他の既存の構成要素の図示を省略している。なお、受信局２がユーザ端末である場合、他の構成要素の例としては、コントローラ、メモリ、ストレージ、他の通信インタフェースの通信装置、表示装置、入力装置およびバッテリ等が挙げられる。
【００５０】
送信局１は、図１と同様に、疑似伝搬路特性装置１０１、ＭＩＭＯ送信装置１０２、送信側ＭＩＭＯアンテナ部である送信アンテナ部１０３、および伝搬路特性管理部１０４を備える。なお、実施の形態１では、伝搬路特性管理部１０４は、送信局１のベースバンド部内に設けられているが、他の実施の形態としては、ベースバンド部外に設けられてもよい。
【００５１】
受信局２は、受信側ＭＩＭＯアンテナ部である受信アンテナ部１０６、ＭＩＭＯ受信装置１０７、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８、および伝搬路特性管理部１０９を有する。なお、実施の形態１では、伝搬路特性管理部１０９は、受信局２のベースバンド部内に設けられているが、他の実施の形態としては、ベースバンド部外に設けられてもよい。送信局１の伝搬路特性管理部１０４は、通信システム全体がＦＤＤ(frequency division duplex)の場合には送信周波数による伝搬路の周波数伝搬路特性が相手局すなわち図１においては受信局２側でのみ測定できるので、受信局２の伝搬路特性管理部１０９からの報告を得る。その際、送信局１側からは測定に必要なＳＲＳ参照信号を通信規約にしたがい送信する。また通信システム全体がＴＤＤ（Time division duplex）の場合には、同一周波数で相互に通信を行うので、受信局２側にＳＲＳ参照信号を送信させて、送信局１側で測定を行い測定制御と測定結果の管理を伝搬路特性管理部１０４が行う。図１の伝搬路特性管理部１０４と伝搬路特性管理部１０９の間の双方向の破線は、以上のプロセスを示すものである。なお、伝搬路特性管理部１０４または伝搬路特性管理部１０９は、生成した疑似伝搬路特性の相互の間の相互相関性が高い場合には新しいものを廃棄し改めて生成する。
【００５２】
送信アンテナ部１０３は、複数（本例ではＮ＝４個）の送信側個別ＭＩＭＯアンテナである送信アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を有する。送信側ＭＩＭＯアンテナ部１０３の各送信アンテナから自由空間へ電波が放出される。受信アンテナ部１０７は、複数（本例ではＭ＝４個）の受信側個別ＭＩＭＯアンテナである受信アンテナＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を有する。受信側ＭＩＭＯアンテナ部１０７の各受信アンテナは自由空間から電波を受信する。
【００５３】
送信局１の疑似伝搬路特性装置１０１は、制御用プロセッサ等の上位層から、送信対象である複数のデータとして、送信データ群Ｄ１００，Ｄ２００，Ｄ３００，Ｄ４００を受ける。各送信データ群は、それぞれ４個のデータから成る。例えば、送信データ群Ｄ１００は、４個のデータとしてデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から成る。送信データ群は、並列かつ独立の複数のデータ群である。１つの送信データ群のデータ数をＬとし、本例ではＬ＝４である。
【００５４】
送信側の疑似伝搬路特性装置１０１は、大別して複数（本例ではアンテナ数Ｎに合わせた４基）の疑似伝搬路装置部１０１１，１０１２，１０１３，１０１４を含む。各疑似伝搬路装置部は、さらに複数（本例ではデータ数Ｌに合わせた４基）の疑似伝搬路である個別疑似伝搬路を含む。すなわち、疑似伝搬路特性装置１０１は、合計では４×４＝１６基の疑似伝搬路を含む。例えば、疑似伝搬路装置部１０１１は、疑似伝搬路ＰＰ１１，ＰＰ１２，ＰＰ１３，ＰＰ１４を含む。疑似伝搬路装置部１０１２は、疑似伝搬路ＰＰ２１，ＰＰ２２，ＰＰ２３，ＰＰ２４を含む。例えば、疑似伝搬路ＰＰ１１は、入力のデータＤ１に対し第１擬似伝搬路特性を重畳する回路である。疑似伝搬路ＰＰ１２は、入力のデータＤ２に対し第２擬似伝搬路特性を重畳する回路である。疑似伝搬路ＰＰ１３は、入力のデータＤ３に対し第３擬似伝搬路特性を重畳する回路である。疑似伝搬路ＰＰ１４は、入力のデータＤ４に対し第４擬似伝搬路特性を重畳する回路である。例えば、疑似伝搬路装置部１０１１は、４個の疑似伝搬路ＰＰ１１〜ＰＰ１４の４個の出力を加算等によって合成して出力する。合成後の出力Ｄ１２１は、個別ＭＩＭＯ処理部１０２１に供給される。４基の疑似伝搬路装置部からの４個の出力を出力Ｄ１２１，Ｄ１２２，Ｄ１２３，Ｄ１２４で示す。
【００５５】
ＭＩＭＯ送信装置１０２は、複数（本例ではアンテナ数Ｎに合わせた４個）の個別ＭＩＭＯ処理部を含み、個別ＭＩＭＯ処理部１０２１，１０２２，１０２３，１０２４で示す。疑似伝搬路特性装置１０１からの各出力は、それぞれに対応付けられる個別ＭＩＭＯ処理部１０２１，１０２２，１０２３，１０２４に入力されて、それぞれＭＩＭＯ処理が施される。図２では、４個の個別ＭＩＭＯ処理部の各ＭＩＭＯ処理を、Ψ１〜Ψ４で表している。Ψは、関数であり、変数として（ω，ａ，θ，ｔ）を持つ。ωは角周波数を、aは振幅を、θは位相を、tは時間を示す。
【００５６】
それぞれの個別ＭＩＭＯ処理部でのＭＩＭＯ処理後の各信号は、送信アンテナ部１０３の対応する送信アンテナに送られて、それぞれ電波として送信される。例えば、個別ＭＩＭＯ処理部１０２１でのＭＩＭＯ処理後の信号は、送信アンテナＡ１に送られる。これらの送信アンテナから送信される電波は、実空間の伝搬路である伝搬路Ｐ１００を伝搬し、受信局２の受信アンテナ部１０６の複数（本例ではＭ＝４個）の受信アンテナで受信される。複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間の伝搬路Ｐ１００は、図示のように、対角線上の伝搬路を含む複数（Ｎ×Ｍ＝４×４＝１６）の伝搬路を有する。各伝搬路の特性を、特性ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，ｈ３４，ｈ４１，ｈ４２，ｈ４３，ｈ４４として示す。対向するアンテナ対の伝搬路（前述の伝搬路Ｐ１１，Ｐ２２，Ｐ３３，Ｐ４４）の特性は、特性ｈ１１，ｈ２２，ｈ３３，ｈ４４であり、他の特性は、対角線上の伝搬路の特性である。
【００５７】
ＭＩＭＯ送信装置１０２の４個の個別ＭＩＭＯ処理部は、対向する４本の伝搬路の特性ｈ１１，ｈ２２，ｈ３３，ｈ４４に対応したＭＩＭＯ処理を行う。疑似伝搬路特性装置１０１の１６基の疑似伝搬路は、実空間の伝搬路Ｐ１００における特性ｈ１１から特性ｈ４４までの複数（４×４＝１６）の伝搬路間の特性と対応しており、それらの伝搬路間の相互相関性を低くするための複数（４×４＝１６）の疑似伝搬路特性を有する。これらの複数の疑似伝搬路の疑似伝搬路特性を、疑似伝搬路ＰＰ１１からＰＰ４４まで順に、Φ11，Φ12，Φ13，Φ14，Φ21，Φ22，Φ23，Φ24，Φ31，Φ32，Φ33，Φ34，Φ41，Φ42，Φ43，Φ44で表す。これらの複数の疑似伝搬路特性の生成については後述する。
【００５８】
疑似伝搬路特性装置１０１の各疑似伝搬路装置部の複数の個別疑似伝搬路は、伝搬路特性管理部１０４から、疑似遅延プロファイルモデル情報（言い換えると疑似伝搬路特性情報）を得る。送信データ群は、疑似伝搬路特性装置１０１の４基の疑似伝搬路装置部の複数の疑似伝搬路が有する伝達関数に載せられる。疑似伝搬路特性装置１０１の４個の出力（対応する送信データの信号）は、４基のＭＩＭＯ処理部に供給される。各出力の信号は、各ＭＩＭＯ処理部でＭＩＭＯ機能を付加される（言い換えるとＭＩＭＯフレーム信号となる）。その後、各信号は、４基の送信アンテナに給電され、電波として送信される。これらの電波群を、受信局２の４基の受信アンテナが受信する。
【００５９】
受信アンテナＢ１は、４基の送信アンテナからの電波を４本の各伝搬路の特性ｈ１１，ｈ２１，ｈ３１，ｈ４１を通じて受ける。受信アンテナＢ２は、４基の送信アンテナからの電波を各伝搬路の特性ｈ１２，ｈ２２，ｈ３２，ｈ４２を通じて受ける。受信アンテナＢ３は、４基の送信アンテナからの電波を各伝搬路の特性ｈ１３，ｈ２３，ｈ３３，ｈ４３を通じて受ける。受信アンテナＢ４は、４基の送信アンテナからの電波を各伝搬路の特性ｈ１４，ｈ２４，ｈ３４，ｈ４４を通じて受ける。
【００６０】
４基の受信アンテナによる受信信号は、ＭＩＭＯ受信装置１０７の対応する４基のＭＩＭＯ受信部に入力される。各ＭＩＭＯ受信部１０７１，１０７２，１０７３，１０７４は、それぞれＭＩＭＯ解析処理を行い、それぞれの処理出力Ｄ１７１，Ｄ１７２，Ｄ１７３，Ｄ１７４を生成する。４個のＭＩＭＯ受信部の各ＭＩＭＯ解析処理を、受信側伝搬路解析関数Ψ１ｒ〜Ψ４ｒで表している。この受信側伝搬路解析関数Ψ１ｒ〜Ψ４ｒと送信側の伝搬路特性ｈ１１〜ｈ４４および疑似伝搬路特性Φ11〜Φ44までの対応を次の式Ａに示す。
式Ａ：
Ψ１ｒ＝D100D1×Φ11*h11+D200D1×Φ12*h12+D300D1×Φ13*h13+D400D1×Φ14*h14
Ψ２ｒ＝D100D2×Φ21*h21+D200D2×Φ22*h22+D300D2×Φ23*h23+D400D2×Φ24*h24
Ψ３ｒ＝D100D3×Φ31*h31+D200D3×Φ32*h32+D300D3×Φ33*h33+D400D3×Φ34*h34
Ψ４ｒ＝D100D4×Φ41*h41+D200D4×Φ42*h42+D300D4×Φ43*h43+D400D4×Φ44*h44
【００６１】
上の式において、数式記号×は乗算を示し、数式記号*は、演算が周波数領域で行われる場合には畳み込み積分を、時間領域で行われる場合には乗算を行うことを示している。また例えばデータD100D1は、図２の送信データ群Ｄ１００のうちのデータＤ１に対応する。受信部１０７１，１０７２，１０７３，１０７４は、図１において述べたＳＲＳ参照信号に基づいて伝搬路特性の測定を行い、Ψ１ｒ，Ψ２ｒ，Ψ３ｒ，Ψ４ｒの特性データを取得し、管理し、後続の実データ送信期間での信号抽出に用いる。上の式においてＳＲＳ参照信号生成時には、データ群D100D1〜D400D4を通信規約に基づく一定の値にする。すなわち、D100D1〜D400D4の値が同一の場合には、受信部１０７１，１０７２，１０７３，１０７４では、次の式Ｂの伝搬路特性が測定できる。
式Ｂ：
Ψ１ｒ-srs ＝ <Φ11*h11,Φ12*h12,Φ13*h13,Φ14*h14>
Ψ２ｒ-srs ＝ <Φ21*h21,Φ22*h22,Φ23*h23,Φ24*h24>
Ψ３ｒ-srs ＝ <Φ31*h31,Φ32*h32,Φ33*h33,Φ34*h34>
Ψ４ｒ-srs ＝ <Φ41*h41,Φ42*h42,Φ43*h43,Φ44*h44>
【００６２】
ここで、ＳＲＳ参照信号測定時には、送信側のアンテナ１つづつを時間を置いて作動させるので、受信側では伝搬路特性をブランチ毎に測定できる。そのため、上の式ではそれぞれの伝搬路特性情報の集合として表記している。これら１６個の伝搬路特性測定結果は、相互に相関性が低いものに管理されている。すなわち、従来の４×４ＭＩＭＯにおいては、それぞれのアンテナが受信したＳＲＳ参照信号は、サフィックスにpを付けて表すと、次の式Ｃとなる。
式Ｃ：
Ψ１ｒ-srs-p ＝ <h11,h12,h13,h14>
Ψ２ｒ-srs-p ＝ <h21,h22,h23,h24>
Ψ３ｒ-srs-p ＝ <h31,h32,h33,h34>
Ψ４ｒ-srs-p ＝ <h41,h42,h43,h44>
【００６３】
これらの信号は、相互相関性に問題があるが、実施の形態１が示す前述の式Ｂにおいては疑似伝搬路特性Φ11〜Φ44がそれぞれに重畳するため、疑似伝搬路特性の重畳作用により相互相関性を低くすることが可能となるのである。
【００６４】
なお、これらＳＲＳ参照信号の制御と測定した伝搬路特性情報の管理は、図１の伝搬路特性管理部１０４および伝搬路特性管理部１０９にて行う。これらの４個の処理出力は、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８の４基の疑似伝搬路解析ブロックに入力される。４基の疑似伝搬路解析ブロックは、疑似伝搬路解析ブロック１０８１，１０８２，１０８３，１０８４である。各疑似伝搬路解析ブロックは、さらに、４基の疑似伝搬路解析抽出部を含む。例えば、疑似伝搬路解析ブロック１０８１は、疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１，ＰＲ１２，ＰＲ１３，ＰＲ１４を含む。疑似伝搬路解析ブロック１０８２は、疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ２１，ＰＲ２２，ＰＲ２３，ＰＲ２４を含む。
【００６５】
例えば、疑似伝搬路解析ブロック１０８１の４基の疑似伝搬路解析抽出部は、処理出力Ｄ１７１について、それぞれ、対応する疑似伝搬路特性を用いて解析し、信号を抽出する。この受信側の疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８で使用する疑似伝搬路特性（対応する疑似遅延プロファイルモデル）は、送信側の疑似伝搬路特性装置１０１で使用した疑似伝搬路特性と同じレプリカである。例えば、疑似伝搬路ＰＰ１１と疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１とでは同じ疑似伝搬路特性Φ11を使用する。
【００６６】
例えば、疑似伝搬路解析抽出ブロック１０８１では、４基の疑似伝搬路解析抽出部において、実伝搬路の特性ｈ１１，ｈ２１，ｈ３１，ｈ４１を補強する疑似遅延プロファイルモデルと相互相関演算を行う。疑似伝搬路解析抽出ブロック１０８２では、４基の疑似伝搬路解析抽出部において、伝搬路の特性ｈ１２，ｈ２２，ｈ３２，ｈ４２を補強する疑似遅延プロファイルモデルと相互相関演算を行う。疑似伝搬路解析抽出ブロック１０８３では、４基の疑似伝搬路解析抽出部において、伝搬路の特性ｈ１３，ｈ２３，ｈ３３，ｈ４３を補強する疑似遅延プロファイルモデルと相互相関演算を行う。疑似伝搬路解析抽出ブロック１０８４では、４基の疑似伝搬路解析抽出部において、伝搬路の特性ｈ１４，ｈ２４，ｈ３４，ｈ４４を補強する疑似遅延プロファイルモデルと相互相関演算を行う。これにより、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８は、出力として、４×４＝１６個のデータを得る。疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８は、４個の受信データ群としては受信データ群Ｅ１００，Ｅ２００，Ｅ３００，Ｅ４００を得る。例えば、疑似伝搬路解析抽出ブロック１０８１は、データＥ１〜Ｅ４を抽出し、対応する受信データ群Ｅ１００となる。これらのデータＥ１〜Ｅ４は、送信局１側の送信データ群Ｄ１００のデータＤ１〜Ｄ４に相当する。
【００６７】
以上のことについて数式で説明する。各ブランチから受信される受信信号の間の伝搬路特性は、疑似伝搬路特性の重畳により十分に相互相関性が低くなっているとする。こうして送信された信号群は、式Ａで示したものとする。例えばＭＩＭＯ受信部１０７１では、取得した４種の伝搬路特性<Φ11*h11,Φ12*h12,Φ13*h13,Φ14*h14>を用いて相関抽出を行い、次の式Ｄのデータ群を得る。
式Ｄ：
<D100D1×Φ11*h11,D200D1×Φ12*h12,D300D1×Φ13*h13,D400D1×Φ14*h14>
【００６８】
このデータ群がＭＩＭＯ受信部１０７１の出力Ｄ１７１となり、次段の疑似伝搬路解析ブロック１０８１に供給される。疑似伝搬路解析ブロック１０８１では、４基の疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１，ＰＲ１２，ＰＲ１３，ＰＲ１４が並列に出力Ｄ１７１を受ける。このとき、伝送路特性管理部１０９から上記４基の疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１，ＰＲ１２，ＰＲ１３，ＰＲ１４へ、それぞれＳＲＳ参照信号測定結果のΦ11*h11，Φ12*h12，Φ13*h13，Φ14*h14が提供される。各疑似伝搬路特性解析抽出部は、それぞれが得たＳＲＳ参照信号測定結果データと式Ｄに示したデータ群との相関抽出演算を行う。例えば疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１ではＳＲＳ参照信号測定結果データΦ11*h11を用いて式Ｄに示したデータ群との相関演算を次の式Ｅのように行う。
【数１】
0006723424.tif 000002
【００６９】
式Ｅの中のΔは、相互相関性が低い他ブランチｈ１２，ｈ１３，ｈ１４からの信号との相互相関演算結果で、疑似伝搬路特性が良好に作用すればΔはほぼゼロになる。以上により、疑似伝搬路解析抽出部ＰＲ１１を例にとれば、対応するブランチｈ１１で得られるデータＤ１をデータＥ１として抽出できる。
【００７０】
［疑似伝搬路特性］
図３および図４は、疑似伝搬路特性である疑似遅延プロファイルモデルの生成方法について示す。図３は、その１として、実伝搬路特性の測定方法、および測定された無線伝搬路特性と、それに基づいて導出される遅延プロファイルに基づく疑似伝搬路モデルとを示す。図４は、その２として、疑似伝搬路特性の生成方法、および生成された疑似遅延プロファイルモデルを示す。実施の形態１および後述の実施の形態２では、複数の疑似伝搬路の特性としては、複数の実伝搬路の特性の測定結果を用いて特徴部分をモデル化しモデル間の相互相関性を低くする変形を施した特性を用いる。
【００７１】
図３の（ａ）は、一方の装置（例えば受信局２）から送信されるＳＲＳ信号を示す。グラフの横軸は周波数（ｆ）［Hz］、縦軸は送信される電波の強度を示す。ＳＲＳ信号は、電波伝搬路の周波数特性を測定するための信号であり、利用周波数帯域内において振幅および位相はすべて同一である。１本の縦線はサブキャリアに対応している。
【００７２】
図３の（ｂ）は、（ａ）のＳＲＳ信号を受信する他方の装置（例えば送信局１）に届く電波として、実伝搬路の周波数特性が加味された電波を示す。破線枠は、複数のサブキャリアを束ねたリソースブロックに対応している。
【００７３】
前述の図２３の例では、ＦＤＤ方式（ＦＤＤ：周波数分割多重）の場合、下りリンクと上りリンクとで周波数が異なる。そのため、例えば送信局１は、データ送信の直前に相手側の受信局２からＳＲＳ信号を送信させる。ＴＤＤ方式（ＴＤＤ：時分割多重）の場合、下りリンクと上りリンクとで周波数が同一である。そのため、例えば送信局１は、相手側の受信局２からのＳＲＳ信号に基づいて実伝搬路特性を測定するか、または相手側に実電波路特性を測定させた結果をリポートとして送らせる。
【００７４】
図３の（ｃ）は、（ｂ）の周波数特性と対を為す、伝搬路特性の位相特性を示す。グラフの横軸は位相［rad］である。縦軸は０を中心として−πからπまでの範囲である。
【００７５】
次に、図３の（ｂ）と（ｃ）の情報を、周波数領域から時間領域へ変換（周波数−時間変換）することで、図３の（ｄ）と（ｅ）の遅延プロファイル特性が得られる。この周波数−時間変換は、逆ＦＦＴ処理で実現できる（ＦＦＴ：高速フーリエ変換）。（ｄ）は遅延プロファイル特性の振幅を表す。グラフの横軸は時間（ｔ）である。特に、直接波ｄ０、第１反射波ｄ１、第２反射波ｄ２、第３反射波ｄ３、第４反射波ｄ４を示す。（ｅ）は遅延プロファイル特性の位相を表す。
【００７６】
次に、図３の（ｄ）と（ｅ）の遅延プロファイル中の顕著な成分を取り出してシンプルにしたもの、すなわちモデル化したものを、図４の（ｆ）および（ｇ）の擬似遅延プロファイルモデルとして示す。図３の（ｄ）と（ｅ）の遅延プロファイルに、両側Ｚ変換を施すことで、図４の（ｆ）と（ｇ）のモデルが得られる。
【００７７】
図４の（ｆ）および（ｇ）のモデルは、両側Ｚ変換によって、時間軸上で正負の成分を持たせている。この変換、言い換えるとモデル化は、電波の伝搬によって例えば壁面反射によって発生する偏波面の反転等を、位相軸上で正しく反映させるために必要である。（ｆ）および（ｇ）で、横軸は時間（ｔ）である。（ｆ）で、縦軸は電波の強度である。（ｇ）で、縦軸は位相であり、０を中心として−πからπまでの範囲である。（ｆ）で、縦線として見えているのは、直接波ａ０、第１反射波ａ１、第２反射波ａ２、第３反射波ａ３、第４反射波ａ４を示す。（ｇ）のグラフでも、（ｆ）の各波の時間位置に対応する時間位置に位相が見えている。
【００７８】
［相互相関性の軽減方法］
疑似遅延プロファイルモデルは、図２３の１６本の伝搬路のすべてについて生成される。すなわち、例えば１６個の相互相関性が低い疑似遅延プロファイルモデルが使用される。図５は、ＭＩＭＯにおける対角線上の伝搬路の相互相関性軽減の方法について示す。図５は、図２の４×４ＭＩＭＯシステムの１６本の電波伝搬路に対応する疑似遅延プロファイルモデルを示す。図５の（ｆ１），（ｇ１）は第１モデルを示し、（ｆ２），（ｇ２）は第２モデルを示し、（ｆ３），（ｇ３）は第３モデルを示し、（ｆ４），（ｇ４）は第４モデルを示し、同様に省略するが各モデルがあり、（ｆ１６），（ｇ１６）は第１６モデルを示す。
【００７９】
図５の（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３），（ｆ４），（ｆ１６）の各グラフは、図４の（ｆ）と同様に、横軸が時間、縦軸が強度である。図５の（ｇ１），（ｇ２），（ｇ３），（ｇ４），（ｇ１６）の各グラフは、図４の（ｇ）と同様に、横軸が時間、縦軸が位相である。これらの１６個のモデルは、図２の１６本の伝搬路の各特性の振幅および位相に対応している。（ｇ１）と（ｇ１）は特性ｈ１１の振幅と位相に対応する。（ｆ２）と（Ｇ２）は特性ｈ２１に対応する。（ｆ３）と（ｇ３）は特性ｈ３１に対応する。（ｆ４）と（ｇ４）は特性ｈ４１に対応する。同様にして、（ｆ１６）と（ｇ１６）は特性ｈ４４に対応する。
【００８０】
それぞれのモデルにおける遅延波の状態は、時間上で微妙に異なり、さらに位相がわずかずつ異なる。相互相関性を低くするためには、遅延波成分を強化することが効果的である。ここで、大きな調整を施す場合、周波数特性に変化を与えるので、好ましくない。遅延プロファイル特性の周波数特性は、遅延波間隔をサンプリング時間と考えた場合に、その遅延波間隔が最も影響を与える。
【００８１】
そこで、図２の構成では、図５の擬似遅延プロファイルモデルをそのまま疑似伝搬路（疑似伝搬路特性装置１０１および疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８）に送る。これにより、実伝搬路の遅延プロファイル特性ではモデル波の時刻の周辺に多数存在しているサイドローブのような成分の作用を低める作用が得られ、相互相関性が低くなる。
【００８２】
［相互相関性の能力比較］
図６は、上記複数の疑似伝搬路特性（対応する疑似遅延プロファイルモデル）を用いた拡張に関する相互相関性の能力比較を示す。図６のグラフは、横軸が送受間アンテナ数であり、縦軸がチャネル容量Ｃave［bps/Hz］である。直線６００は、現行のＮ×ＮのＭＩＭＯ方式の能力を示す。相関率ρを用いて、ρ＝｛0，0.5，0.8，0.9｝の各場合を示す。直線６０１は、上記拡張として第１方式の場合の改善効果を示す。第１方式は、特願２０１８−１１８３５３号に記載の方式である。曲線６０２は、実施の形態１に対応する第２方式の場合の改善効果を示す。直線６００のＭＩＭＯ方式の場合と直線６０１の第１方式の場合とでは、送受間アンテナ数に比例してチャネル容量が増大する。一方、曲線６０２の第２方式の場合では、送受間アンテナ数の２乗に比例してチャネル容量が増大する。図６のように、上記拡張に関する効果として、実施の形態１の方式の場合、理想的には、現行のＭＩＭＯ方式よりも格段に高い容量を実現できる。
【００８３】
［ＳＲＳ信号の影響］
なお、ＭＩＭＯ方式では前述のＳＲＳ信号により伝搬路特性の測定・推定を行うため、そのＳＲＳ信号の影響によって、厳密にはユーザデータの伝送速度の低下につながり得る。これについて、２×２ＭＩＭＯの例と１６×１６ＭＩＭＯの例とで比較して補足説明する。ＳＲＳ信号は送信側のアンテナ別に必要となるため、２×２ＭＩＭＯでは２回、１６×１６ＭＩＭＯでは１６回のＳＲＳスロット（ＳＲＳ信号を伝送するスロット）が必要となる。第２方式は、２×２ＭＩＭＯの場合では伝送速度が２2＝４倍になり、１６×１６ＭＩＭＯの場合では伝送速度が１６2＝２５６倍となる。１フレームの時間をＴとし、１フレーム内のＳＲＳ期間（ＳＲＳ信号のための期間）をτとすると、それぞれの場合の効率ηは以下のようになる。２×２ＭＩＭＯの場合、η2×2＝４／（Ｔ−２τ）となる。１６×１６ＭＩＭＯの場合、η16×16＝２５６／（Ｔ−１６τ）となる。したがって、それらの比は、η16×16／η2×2＝２５６／４×（Ｔ−２τ）／（Ｔ−１６τ）≒２５６／４＝６４となる。よって、送受間アンテナ数が多いほど、ＳＲＳ期間の影響が低いことが分かる。
【００８４】
［効果等（１）］
上記のように、実施の形態１によれば、ＭＩＭＯに関して、周波数等のリソース利用効率向上等を実現できる。従来のＭＩＭＯシステムでは利用していない送受アンテナ間の対角線上の伝搬路について、実施の形態１の送受信システムでは、ベースバンド部の疑似伝搬路特性の生成および反映のための回路を用いて、ＭＩＭＯ伝搬路の特性間の独立性を補強する。これにより、実施の形態１によれば、Ｎ×ＭのＭＩＭＯシステムにおいて、最大でＮ×Ｍ倍の情報伝送高速化が実現できる。また、特筆すべきは、従来のＭＩＭＯにおいては送受のアンテナ数の間にＮ≧Ｍの制限があるが、本発明による疑似伝搬路特性の利用ではこの制限を受けないという新たなＭＩＭＯ方式の提供が可能であることは明らかである。また、実施の形態１によれば、送受アンテナ数を多数（例えば１６×１６、２５６×２５６等）にすることが難しく送受アンテナ数が少数（例えば２×２）の場合でも、疑似伝搬路を用いた多重化によって、周波数利用効率および情報伝送速度を向上することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
図７〜図１０を用いて、本発明の実施の形態２の送受信方法およびシステムについて説明する。以下では、実施の形態２等における実施の形態１とは異なる構成部分について説明する。実施の形態２の送受信方法は、実施の形態１の送受信方法の変形例に相当する。
【００８６】
［周波数帯域の課題について］
前述の図６に示したＭＩＭＯシステムにおける伝送速度等の特性は、周波数利用効率等の観点で改善余地がある。送信信号は、所定の広い周波数帯域を持つ。図３の（ｂ）に示したように、実伝搬路で伝搬された広帯域信号は、周波数選択性フェージングによって、平坦ではない。極端な場合、図２の４×４ＭＩＭＯの１６本の伝搬路は、どれを採っても通信に不十分な周波数部分が存在する。そのため、全周波数帯域を利用することにより得られるＭＩＭＯの通信速度の期待値は、このままでは得られない。数値で示せば、周波数帯域幅を２０MHzとし、直交変調をＱＰＳＫとし、ＭＩＭＯのレベルを２×２ＭＩＭＯとした場合に、周波数選択性フェージング作用を無視すれば、伝送速度Ｒは以下のような式となる。
Ｒ＝BW×effDSB×eff16QAM-spectrum×ｎMIMO＝２０MHz×１／２×４bit／sec・Hz×２＝８０Mbit／sec．
【００８７】
ここで、BWは帯域幅、effDSBは両側ＳＳＢ変調による周波数利用効率、eff16QAM-spectrum は16値QAM変調における伝送速度効率、ｎMIMOはｎ×ｎのＭＩＭＯにおける伝送速度倍率を示す。しかし、前述の通り、帯域幅が広いほど、周波数選択性フェージングの影響を受けるので、上記式の２０MHzなる帯域をすべて利用することは困難になる。実施の形態２は、このような課題についても解決する。
【００８８】
［送受信システム］
図７は、実施の形態２の送受信システムとして、ＭＩＭＯシステムの構成例を示す。図７は、実施の形態１の図２のＭＩＭＯシステムのうちの２×２ＭＩＭＯ部分に、実施の形態２に特有の要素を付加したものである。送信局１は、ＭＩＭＯ処理部１０２と送信アンテナ部１０３との間に、ダイバーシティ機構１１０が追加されている。受信局２は、ＭＩＭＯ受信装置１０７の構成が実施の形態１とは異なっており、また、ＭＩＭＯ受信装置１０７と疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８との間に、受信側ダイバーシティ処理部１２０が追加されている。
【００８９】
送信局１側の個別ＭＩＭＯ処理部１０２１，１０２２の２つの出力を出力ＳＡ１，ＳＡ２とする。２つの出力ＳＡ１，ＳＡ２は、ダイバーシティ機構１１０に入り、２つの出力ＳＡ１，ＳＡ２の和（和信号ＳＢ１とする）を生成する加算器１５１と、２つの出力ＳＡ１，ＳＡ２の差（差信号ＳＢ２とする）を生成する加算器１５２とに供給される。和信号ＳＢ１は送信アンテナＡ１から送信され、差信号ＳＢ２は送信アンテナＡ２から送信される。それぞれの送信電波は、実伝搬路Ｐ１００における２×２のアンテナ間の４本の伝搬路Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ１２，Ｐ２２（対応する特性ｈ１１，ｈ２１，ｈ１２，ｈ２２）を経て、受信アンテナ部１０６の受信アンテナＢ１，Ｂ２で受信される。
【００９０】
受信アンテナ部１０６での受信信号Ｃ１，Ｃ２は、ＭＩＭＯ受信装置１０７に入り、それぞれ、大別してＭＩＭＯ処理部１０７Ａ，１０７Ｂに入る。ＭＩＭＯ処理部１０７Ａは、個別ＭＩＭＯ処理部１０７１ａ，１０７１ｂを含み、ＭＩＭＯ処理部１０７Ｂは、個別ＭＩＭＯ処理部１０７２ａ，１０７２ｂを含む。受信信号Ｃ１は、２つの個別ＭＩＭＯ処理部１０７１ａ，１０７１ｂに入力され、受信信号Ｃ２は、２つの個別ＭＩＭＯ処理部１０７２ａ，１０７２ｂに入力される。
【００９１】
ＭＩＭＯ受信装置１０７の４つの個別ＭＩＭＯ処理部には、伝搬路特性管理部１０９内の受信側ＭＩＭＯ制御部から、それぞれ対応する実伝搬路の特性ｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２が伝達される。これに基づいて、各個別ＭＩＭＯ処理部は、それぞれの特性により、受信電波の信号から、送信側の和信号ＳＢ１と差信号ＳＢ２を抽出する。例えば、第１受信アンテナＢ１には、送信アンテナＡ１から伝搬路Ｐ１１の特性ｈ１１に載った和信号ＳＢ１が到達し、送信アンテナＡ２から伝搬路Ｐ１２の特性ｈ１２に載った差信号ＳＢ２が到達する。同様に、第２受信アンテナＡ２には、送信アンテナＡ１，Ａ２から特性ｈ２１に載った和信号ＳＢ１と特性ｈ２１に載った差信号ＳＢ２が到達する。
【００９２】
個別ＭＩＭＯ処理部１０７１ａは、受信信号Ｃ１から特性ｈ１１に基づいて第１送信アンテナＡ１からの和信号ＳＢ１を抽出できる。個別ＭＩＭＯ処理部１０７１ｂは、受信信号Ｃ１から特性ｈ１２に基づいて第２送信アンテナＡ２からの差信号ＳＢ２を抽出できる。個別ＭＩＭＯ処理部１０７２ａは、受信信号Ｃ２から特性ｈ２１に基づいて第１送信アンテナＡ１からの和信号ＳＢ１を抽出できる。個別ＭＩＭＯ処理部１０７２ｂは、受信信号Ｃ２から特性ｈ２２に基づいて第２送信アンテナＡ２からの差信号ＳＢ２を抽出できる。
【００９３】
以上から、ＭＩＭＯ受信装置１０７の４つの出力Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４においては、和信号ＳＢ１が２系統得られ、差信号ＳＢ２が２系統得られる。ただし、これらの２系統の対応する信号同士は同一ではない。なぜなら、異なる伝搬路を通して送受信されたものであって、周波数選択性フェージングの作用が異なるためである。
【００９４】
なお、図７では送受アンテナおよび伝搬路として２×２の部分のみを示したが、他の送受アンテナおよびＭＩＭＯの他の部分についても同様の構成とすることができる。
【００９５】
［周波数選択性フェージング］
図８は、５GHz帯の１５MHz幅のマルチパスフェージングによる周波数選択性フェージングのシミュレーション例を示す。図８の（Ａ）は、シミュレーションに用いた遅延プロファイルを示す。グラフの横軸は遅延時間［ns］、縦軸は遅延波相対電力［dB］である。図８の（Ｂ）は、５GHz帯におけるマルチパスフェージングによる異なる２地点の位置での周波数選択性フェージングのシミュレーション結果を示す。グラフの横軸は周波数［GHz］、縦軸は相対電力［dB］である。スペクトル８０１は第１地点の場合、スペクトル８０２は第２地点の場合である。周波数幅は約１５MHzであり、フェージングの山谷の間隔は約２MHzである。さらに、強度の減衰は約５MHz毎に現れることが分かる。図８では、図７のような４本の電波伝搬路の周波数選択性フェージングが及ぼす作用のイメージを伝搬路毎に描いており、４系統の伝搬路を通った信号を合成した場合の周波数スペクトルのイメージを示している。
【００９６】
［周波数選択性フェージングの除去効果］
図９は、実施の形態２でのダイバーシティ化を図った、２×２ＭＩＭＯにおける周波数選択性フェージングの除去効果について示す。図９のグラフの横軸は周波数（ｆ）である。図９で、（ｓ）は、送信側の周波数帯域特性を示す。（ａ）〜（ｄ）は、上記４本の伝搬路の各特性による周波数選択性フェージングの作用を受けた周波数スペクトルを示す。（ａ）は伝搬路Ｐ１１の特性ｈ１１によるもの、（ｂ）は伝搬路Ｐ１２の特性ｈ１２によるもの、（ｃ）は伝搬路Ｐ２１の特性ｈ２１によるもの、（ｄ）は伝搬路Ｐ２２の特性ｈ２２によるものを示す。例えば、（ａ）のスペクトルをみると、周波数領域ｒ１，ｒ４，ｒ５，ｒ８では山となっているが、周波数領域ｒ２，ｒ３，ｒ６，ｒ７では減衰によって谷となっている。
【００９７】
各伝搬路が相互に独立である場合、言い換えると相互相関性が低い場合、図９のように、周波数選択性フェージングの作用も独立となり、ダイバーシティ効果が期待できる。すなわち、これらの（ａ）〜（ｄ）のスペクトルを合成すると、図９の（ｒ）に示すスペクトルのようになり、相互の減衰した周波数領域を補完することができる。
【００９８】
図７で、受信側ダイバーシティ処理部１２０は、ＭＩＭＯ受信装置１０７からの４系統の受信出力（出力Ｄ２１〜Ｄ２４）から、送信側の疑似伝搬路特性装置１０１の８基の個別疑似伝搬路の加算された出力Ｄ１２１，Ｄ１２２に相当する信号Ｄ１７１，Ｄ１７２を得る。これらの信号Ｄ１７１，Ｄ１７２が、疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８に供給され、実施の形態１と同様の処理が行われる。疑似伝搬路特性解析抽出装置１０８は、疑似伝搬路特性解析抽出部１０８１，１０８２を含む。例えば、疑似伝搬路特性解析抽出部１０８１は、４個の疑似伝搬路特性解析抽出部ＰＲ１１〜ＰＲ１４を含む。各疑似伝搬路特性解析抽出部は、各疑似伝搬路特性に基づいた解析によって信号を抽出する。例えば、疑似伝搬路特性解析抽出部１０８１は、４個のデータＥ１〜Ｅ４を取得し、これらが出力（受信データ群）Ｅ１００となる。
【００９９】
［信号変換］
図１０を用いて、図７のダイバーシティ機構部１１０の２つの加算器１５１，１５２が行う信号変換について説明する。図１０は、ＭＩＭＯシステムの周波数選択性フェージング軽減のための信号変換を示し、直交性の２系統の信号を合成する方法を示す。ここでは、直交性の２系統を、ｘ軸上とｙ軸上で考える。図１０の（Ａ）は、ｘ軸上のベクトル信号Ｖ１とベクトル信号Ｖ２が、ｘ／ｙ平面上でπ／４回転位置にある（ｘ＋ｙ，−ｘ−ｙ）／（ｘ−ｙ，−ｘ＋ｙ）平面からはどのように見えるかを示す。図１０の（Ｂ）は、ｙ軸上のベクトル信号Ｕ１とベクトル信号Ｕ２が、同じく、（ｘ＋ｙ，−ｘ−ｙ）／（ｘ−ｙ，−ｘ＋ｙ）平面からはどのように見えるかを示す。それぞれのベクトル信号は以下のようになる。Ｖ１＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ，Ｖ２＝Ｖ２ａ＋Ｖ２ｂ，Ｕ１＝Ｕ１ａ＋Ｕ１ｂ，Ｕ２＝Ｕ２ａ＋Ｕ２ｂ。
【０１００】
ここで、ベクトル信号Ｖ１とベクトル信号Ｕ１の加算は、Ｖ１＋Ｕ１＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ＋Ｕ１ａ＋Ｕ１ｂ＝２Ｕ１ａとなり、ベクトル信号Ｖ１とベクトル信号Ｕ１の差は、Ｖ１−Ｕ１＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ−（Ｕ１ａ＋Ｕ１ｂ）＝２Ｕ２ａとなる。いずれも、ベクトルはπ／４の回転座標軸上に移る。
【０１０１】
他方、Ｖ１ａ＝Ｕ１ａ，Ｖ１ｂ＝Ｕ２ａ，Ｖ２ａ＝Ｕ１ｂ，Ｖ２ｂ＝Ｕ２ｂであるから、Ｖ１ａ＋Ｕ２ａ＝Ｖ１，Ｖ１ａ−Ｕ２ａ＝Ｕ１となる。すなわち、受信局２側で２つの信号を加算あるいは差をつくると、元のｘ−ｙ平面のベクトル信号に戻る。受信側ダイバーシティ処理部１２０は、このように元に戻す処理を行う。
【０１０２】
［効果等（２）］
上記のように、実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、以下の効果を有する。従来のＭＩＭＯシステムの各伝搬路に内在する周波数選択性フェージングによる伝送効率の低下について、実施の形態２の送受信システムでは、ベースバンド部の疑似伝搬路特性の生成および反映のための回路を用いて、送信信号間の和信号および差信号の生成と伝送を行う。受信局側には、それらの信号を復元する回路を設ける。これにより、実施の形態２によれば、アンテナ数に匹敵する周波数選択性フェージングの補完効果を実現でき、さらなる伝送速度高度化に利する。
【０１０３】
（実施の形態３）
図１１〜図１６を用いて、本発明の実施の形態３の送受信方法およびシステムについて説明する。実施の形態３および後述の実施の形態４では、ビームフォーミングに適用する場合を説明する。これらの形態では、ビームフォーミング機能を用いた送受信の際に、複数の疑似伝搬路の信号を、通信用途別に分配できる構成を示す。本発明の実施の形態３，４では、ビームフォーミングにおける疑似伝搬路特性は、実伝搬路特性の測定を必要としない自由な生成（相互相関性の要件の範囲内での自由な生成）が可能である。
【０１０４】
［概要］
実施の形態３では、第５世代移動通信の主役となるビームフォーミング機能についての課題と解決方法を示す。ビームフォーミング機能は、複数のアンテナを用いて各アンテナからの無線信号の振幅や位相を制御することで所望の地点（受信点）に電波ビームの焦点を生成する機能であるが、入力の条件として全アンテナに同一の信号を配する必要がある。そのため、複数のアンテナを個別に利用できるＭＩＭＯ動作時には同時に複数のデータを伝送できるのに対し、ビームフォーミング時には同時に単一のデータしか送ることができない。
【０１０５】
他方、第５世代移動通信においては、通信の高速化や低遅延性の確保、あるいは高信頼性の確保等の標準化目標を達成するために、通信経路の分離並行化が必須となっている。通信経路の分離並行化の主なものには、ＣＵ分離と呼ばれる、制御信号系（Ｃ：Control signal/data）とユーザデータ系（Ｕ：User signal/data）との分離並行化がある。また他には、伝搬路特性の測定に用いるＳＲＳ信号とユーザデータ系との分離並行化がある。また他には、端末の初期接続処理に不可欠な報知信号（ＢＣＣＨ：Broadcast Control CHannel）やランダムアクセス信号（ＲＡＣＨ：Random Access CHannel）と、接続後の通信信号 PDSCH（Physical Downlink Shared Channel）やPDCCH (Physical Downlink Control Channel)との分離並行化等がある。
【０１０６】
しかし、複数のアンテナをビームフォーミング機能として用いる場合には、ビームの伝送路が単一となるので、上記の第５世代移動通信が求める信号の分離並行化が不可能となる。実施の形態３では、このような課題を解決できる方法を示す。
【０１０７】
実施の形態３の送受信方法は、複数（Ｎ）の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、送信装置は、複数（Ｎ）の送信アンテナ、ビームフォーミング送信回路およびビーム制御部を含むビームフォーミング送信機能を有し、受信装置は、受信アンテナおよびビームフォーミング受信回路を含むビームフォーミング受信機能を有し、送信装置と受信装置との間でビームフォーミングによってデータを送受信する方法である。ビームフォーミング送信機能は、１個のデータに基づいて複数（Ｎ）の送信アンテナからビームを構成する電波群として送信する機能である。ビーム制御部の機能は、複数（Ｎ）の送信アンテナと受信アンテナとの間の複数の実伝搬路の特性に基づいて所望の受信点にビームの焦点を結ぶための伝搬制御を行う機能を含む。ビームフォーミング受信機能は、受信アンテナで受信したビームの電波群から送信側の１個のデータに対応する信号群を受信する機能である。
【０１０８】
この送受信方法は、以下の生成ステップ、作成ステップ、送信ステップ、受信ステップ、および抽出ステップを有する。生成ステップは、送信装置または受信装置が、複数（Ｎ）の送信アンテナと受信アンテナとの間の複数の疑似伝搬路の特性を生成するステップである。次に、作成ステップは、送信装置が、種類が異なる複数のデータ群として少なくとも第１データ群（例えばＩ個のデータ）と第２データ群（例えばＪ個のデータ）とを含む、送信対象である並列かつ独立の複数（例えばＩ＋Ｊ個）のデータにおける各データを、複数（Ｉ＋Ｊ個）の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数（Ｉ＋Ｊ個）の出力（変調出力群）から合成・集約によって１つの送信データ／送信信号を作成するステップである。次に、送信ステップは、送信装置が、１つの送信データ／送信信号に基づいて、ビームフォーミング送信機能によって所望の受信点に焦点を結ぶように伝搬特性を制御した複数（Ｎ）の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信するステップである。次に、受信ステップは、受信装置が、ビームの状態で到来した電波群から、受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能によって信号を受信するステップである。次に、抽出ステップは、受信装置が、受信した信号から、送信側と対応する複数（Ｉ＋Ｊ個）の疑似伝搬路の特性の解析に基づいて、複数（Ｉ＋Ｊ個）の疑似伝搬路の特性に載せられていた上記種類が異なる複数のデータ群を含む並列かつ独立の複数（Ｉ＋Ｊ個）のデータに対応する複数のデータを抽出するステップである。なお、上記送信ステップおよび受信ステップは、現行のビームフォーミング技術を適用できる。上記種類が異なる複数のデータ群は、プロトコルスタック上の異なるプレーン、異なるベアラ、異なるチャネル、異なるスライス、異なる帯域制御サービス種別、または、緊急度の異なる通信におけるデータ群である、あるいは、制御・管理系の信号とアプリケーション系の信号とのデータ群である。異なる帯域制御サービス種別は、ＧＢＲ(guaranteed bit rate)やＣＢＲ(constant bit rate)やＶＢＲ(variable bit rate)やＡＢＲ(Avilable bit rate)やＵＢＲ(unspecified bit rate)といった帯域制御またはサービス種別が挙げられる。
【０１０９】
［送受信方法およびシステム］
図１１は、実施の形態３の送受信方法およびシステムとして、ビームフォーミングシステムの構成を示す。例えば、送信局１は無線基地局等の送信装置であり、受信局２はユーザ端末等の受信装置である。送信局１は、送信側のベースバンド部（図示を省略）内に、複数の疑似伝搬路特性装置３０１、ビームフォーミング制御回路３０２、送信アンテナ部３０３、１基以上の伝搬路特性管理部３０４、およびビーム制御部３０５、等を備える。ビームフォーミング制御機能は、ビームフォーミング制御回路３０２、送信アンテナ部３０３、およびビーム制御部３０５によって構成されている。複数の疑似伝搬路特性装置３０１は、例えば２つの疑似伝搬路特性装置として、疑似伝搬路特性装置３０１Ａおよび疑似伝搬路特性装置３０１Ｂを有する。１基以上の伝搬路特性管理部３０４は、例えば２つの伝搬路特性管理部として、伝搬路特性管理部３０４Ａおよび伝搬路特性管理部３０４Ｂを有する。本例では、１台の送信局１内の送信側のベースバンド部内に２つの疑似伝搬路特性装置を備える構成としたが、これに限らず、３つ以上の疑似伝搬路特性装置、および対応する伝搬路特性管理部を備える構成も可能である。
【０１１０】
疑似伝搬路特性装置３０１Ａは、送信対象のデータ群（例えば第１送信データ群）である複数（Ｉとする）のデータとしてデータＤＡ１，ＤＡ２，……，ＤＡＩを供給する分配器３１１Ａと、それらの複数（Ｉ）のデータに対応させた複数（Ｉ）の疑似伝搬路ＰＡ１，ＰＡ２，……，ＰＡＩとを有する。同様に、疑似伝搬路特性装置３０１Ｂは、送信対象のデータ群（例えば第２送信データ群）である複数（Ｊとする）のデータとしてデータＤＢ１，ＤＢ２，……，ＤＢＪを供給する分配器３１１Ｂと、それらの複数（Ｊ）のデータに対応させた複数（Ｊ）の疑似伝搬路ＰＢ１〜ＰＢＪとを有する。なお、ＩとＪは、同じ数としてもよいし、異ならせてもよい。分配器３１１Ａには、通信路ＮＷ３１から信号／データＤ３１が入力される。分配器３１１Ｂには、通信路ＮＷ３２から信号／データＤ３２が入力される。通信路ＮＷ３１，ＮＷ３２は、送信局１内にある通信路またはネットワークであり、実装例としては光ファイバが挙げられる。なお、少なくとも２本の通信路ＮＷ３１，ＮＷ３２を有するが、これに限らず、３本以上の通信路が疑似伝搬路特性装置３０１に接続されてもよい。
【０１１１】
受信局２は、ベースバンド部（図示を省略）内に、受信アンテナ部３０６、１基以上の疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７、および伝搬路特性管理部３０９を備える。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７は、例えば２つの疑似伝搬路特性解析抽出装置として、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａおよび疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂを有する。また、伝搬路特性管理部３０９は、２つの伝搬路特性管理部として、伝搬路特性管理部３０９Ａおよび伝搬路特性管理部３０９Ｂを備える。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａは、受信アンテナ部３０６（受信アンテナＢ１）に接続されている複数（Ｉ）の疑似伝搬路特性解析抽出回路（ＰＣ１〜ＰＣＩ）と、それらに接続される集約器３１２Ａとを有する。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂは、複数（Ｊ）の疑似伝搬路特性解析抽出回路（ＰＤ１〜ＰＤＪ）と、それらに接続される集約器３１２Ｂとを有する。
【０１１２】
図示の例では、ビームフォーミングを介した信号／データの送受信のための経路／通信回線として、大別して２つの経路／通信回線がある。一方を第１通信回線、他方を第２通信回線とする。第１通信回線は、通信路ＮＷ３１、疑似伝搬路特性装置３０１Ａ、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａ、通信路ＮＷ３３を用いる経路である。第２通信回線は、通信路ＮＷ３２、疑似伝搬路特性装置３０１Ｂ、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂ、通信路ＮＷ３４を用いる経路である。実施の形態３では、ＣＵ分離等の信号の分離並行化の用途に応じて、これらの複数（２つ）の経路を、複数の種類のデータ（第１データ群、第２データ群）を伝送するために用いる。例えば、第１データ群はＣＵ分離における制御プレーンデータ、第２データ群はユーザプレーンデータとすることができる。
【０１１３】
送信局１側における送信データ（第１データＤ３１および第２データＤ３２）は、通信路ＮＷ３１および通信路ＮＷ３２から、対応する分配器３１１Ａおよび分配器３１１Ｂに供給され、それぞれ、分配によって、並列かつ独立の複数のデータ群となる。例えば、通信路ＮＷ３１からは、第１データＤ３１として制御プレーンデータが供給され、通信路ＮＷ３２からは第２データＤ３２としてユーザプレーンデータが供給される。第１データＤ３１に基づいて分配器３１１Ａから出力される第１送信データ群ＤＡは、複数（Ｉ）のデータ（データＤＡ１，ＤＡ２，……，ＤＡＩ）で構成される。第２データＤ３２に基づいて分配器３１１Ｂから出力される第２送信データ群ＤＢは、複数（Ｊ）のデータ（データＤＢ１，ＤＢ２，……，ＤＢＪ）で構成される。
【０１１４】
第１送信データ群ＤＡ（ＤＡ１〜ＤＡＩ）および第２送信データ群ＤＢ（ＤＢ１〜ＤＢＪ）の各データは、それぞれ対応する疑似伝搬路特性装置３０１Ａ，３０１Ｂにおいて、それぞれの疑似伝搬路特性が反映される。第１送信データ群ＤＡ（ＤＡ１〜ＤＡＩ）の各データは、そのデータ数（Ｉ）に対応する複数（Ｉ）の疑似伝搬路ＰＡ（ＰＡ１〜ＰＡＩ）における各疑似伝搬路の有する伝達関数に載せられる。第２送信データ群ＤＢ（ＤＢ１〜ＤＢＪ）の各データは、そのデータ数（Ｊ）に対応する複数（Ｊ）の疑似伝搬路ＰＢ（ＰＢ１〜ＰＢＪ）における各疑似伝搬路の有する伝達関数に載せられる。
【０１１５】
実施の形態３では、複数（例えばＩ＋Ｊ個）の疑似伝搬路の特性は、それらの相互相関性が十分低いものとして、実伝搬路Ｐ３００の特性とは独立に生成され設定される。複数（Ｉ）の疑似伝搬路ＰＡを第１グループとし、複数（Ｊ）の疑似伝搬路ＰＢを第２グループとする。第１グループの複数（Ｉ）の疑似伝搬路ＰＡには、伝搬路特性管理部３０４Ａから、相互相関性が低い複数（Ｉ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。同様に、第２グループの複数の疑似伝搬路ＰＢには、伝搬路特性管理部３０４Ｂから、相互相関性が低い複数（Ｊ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。複数（Ｉ）の疑似伝搬路ＰＡと複数（Ｊ）の疑似伝搬路ＰＢとを合わせた複数（Ｉ＋Ｊ）の疑似伝搬路の全体でみた場合でも、それらの相互相関性が低くなるように、複数（Ｉ＋Ｊ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。なお、２つの伝搬路特性管理部３０４Ａ，３０４Ｂを１つにまとめた構成としても構わない。
【０１１６】
疑似伝搬路特性装置３０１Ａの複数の疑似伝搬路ＰＡからの複数（Ｉ）の出力（出力信号）ＯＡと、疑似伝搬路特性装置３０１Ｂの複数（Ｊ）の疑似伝搬路ＰＢからの複数（Ｊ）の出力（出力信号）ＯＢとを合わせた複数（Ｉ＋Ｊ）の出力は、１つの出力（出力信号）Ｄ３０１に合成される。この合成は、例えば加算や変調等のデジタル処理で実現できる。言い換えれば、出力信号Ｄ３０１は、ＣＵ分離等における複数の種類（例えば２種類）のデータ（例えば第１データ群と第２データ群）が重畳されている信号である。そして、出力信号Ｄ３０１は、ビームフォーミング制御回路３０２内の複数（Ｎ）のビームフォーミング回路（回路３０３１〜３０３Ｎ）のそれぞれに供給される。ビームフォーミング制御回路３０３は、送信アンテナ部３０３の複数（Ｎ）の送信アンテナに対応した複数（Ｎ）のビームフォーミング回路として回路３０２１，３０２２，……，３０２Ｎを含む。
【０１１７】
ビームフォーミング制御回路３０２は、ビーム制御部３０５からの制御に基づいて、１つの出力信号Ｄ３０１に対し、送信アンテナ部３０３の個々のアンテナ素子毎に振幅位相調整等の制御を行い、制御後の各信号を、対応する各アンテナ素子（アンテナＡ１〜ＡＮ）へ供給する。各ビームフォーミング回路での振幅位相調整等の制御処理を、関数Ψ１〜ΨＮで示す。ビーム制御部３０５は、複数の送信アンテナと受信アンテナとの間の実伝搬路Ｐ３００の特性に基づいて、ビームフォーミングで所望の受信点に焦点を結ぶように伝搬特性を制御する機能を有する部分である。送信局１または受信局２の少なくとも一方は、実伝搬路Ｐ３００の特性を測定する。ビーム制御部３０５は、無線回線３１３を通じて、実伝搬路Ｐ３００の特性の測定情報（周波数および位相の特性の情報を含む）を取得し、その測定情報に基づいて、ビームフォーミング制御のための、実伝搬路Ｐ３００の周波数の特性をフラットにして焦点を合わせるための演算処理（現行の技術でのプリコーディング）を行う。ビーム制御部３０５は、その演算結果に基づいてビームフォーミング制御回路３０２の各回路を設定および制御する。ビームフォーミング制御回路３０２は、その制御に従って、入力のデータ信号Ｄ３０１に対し、振幅および位相の制御を行う。
【０１１８】
送信アンテナ部３０３は、ビームフォーミング機能に対応した複数（Ｎ）の送信アンテナ（対応するアンテナ素子）として、アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３，……，ＡＮを有する。実伝搬路Ｐ３００は、送信側の複数（Ｎ）のアンテナと受信側の１個以上のアンテナとの間の複数の伝搬路Ｐ５１，Ｐ５２，……，Ｐ５Ｎを含む。各伝搬路の特性は特性ｈ５１，ｈ５２，……，ｈ５Ｎとする。各伝搬路に対応する電波を電波２１，２２，２３，２４，……，２Ｎとし、それらを電波群２０とする。ビームフォーミング制御の結果、送信アンテナ部３０３からの電波群２０は、所定のビームを形成し、主ビームが、受信局２の受信アンテナ部３０６のアンテナＢ１に到達し、受信点としての焦点を結ぶ。
【０１１９】
受信アンテナ部３０６は、少なくとも１個のアンテナＢ１を有し、複数のアンテナがあってもよい。１個のアンテナＢ１は、複数（Ｎ）のアンテナからの電波群２０を受信する。アンテナＢ１による受信信号Ｄ３０２は、複数の疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７（３０７Ａ，３０７Ｂ）に入る。複数の疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７は、例えば２つの疑似伝搬路特性解析抽出装置として、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａおよび疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂを有する。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａは、第１通信回線のデータ数（Ｉ）に対応した複数（Ｉ）の疑似伝搬路特性解析抽出部（抽出回路）ＰＣとして、抽出回路ＰＣ１，ＰＣ２，……，ＰＣＩと、集約器３１２Ａとを有する。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂは、第２通信回線のデータ数（Ｊ）に対応した複数（Ｊ）の疑似伝搬路特性解析抽出部（抽出回路）ＰＤとして、抽出回路ＰＤ１，ＰＤ２，……，ＰＤＪと、集約器３１２Ｂとを有する。抽出回路ＰＣ，ＰＤの数（Ｉ，Ｊ）は、送信側のデータ群および疑似伝搬路特性装置３０１の疑似伝搬路（対応するモデル）の数（Ｉ，Ｊ）と対応している。
【０１２０】
疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａの複数（Ｉ）の抽出回路ＰＣには、伝搬路特性管理部３０９Ａから、相互相関性が低い複数（Ｉ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。これらの複数（Ｉ）の疑似遅延プロファイルモデルは、送信側の疑似伝搬路特性装置３０１Ａで使用された複数（Ｉ）の疑似伝搬路特性（対応するモデル）と同じレプリカである。同様に、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂの複数（Ｊ）の抽出回路ＰＤには、伝搬路特性管理部３０９Ｂから、相互相関性が低い複数（Ｊ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。これらの複数（Ｊ）の疑似遅延プロファイルモデルは、送信側の疑似伝搬路特性装置３０１Ｂで使用された複数（Ｊ）の疑似伝搬路特性（対応するモデル）と同じレプリカである。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａ，３０７Ｂを合わせた全体でみた場合でも、相互相関性が低くなるように、複数（Ｉ＋Ｊ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。なお、２つの伝搬路特性管理部３０９Ａ，３０９Ｂは１つにまとめられてもよい。
【０１２１】
疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａ，３０７Ｂの各抽出回路は、受信信号Ｄ３０２に対し、抽出回路毎の疑似遅延プロファイルモデルとの相互相関演算を行う。これにより、各抽出回路は、対応する疑似伝搬路に載せられていたデータを抽出する。例えば、抽出回路ＰＣ１は、受信信号Ｄ３０２に対し、複数（Ｉ）のモデルのうちの第１モデルを用いて解析および抽出処理を行うことで、データＥＡ１を抽出する。同様に、抽出回路ＰＣ２，……，ＰＣＩからデータＥＡ２，……，ＥＡＩが抽出される。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａの複数の抽出回路ＰＣ（ＰＣ１〜ＰＣＩ）から抽出されたデータ群を、第１受信データ群ＥＡ（ＥＡ１〜ＥＡＩ）とする。第１受信データ群ＥＡは、第１送信データ群ＤＡ（ＤＡ１〜ＤＡＩ）に対応する内容を持つデータ群である。同様に、疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂの複数（Ｊ）の抽出回路ＰＤ（ＰＤ１〜ＰＤＪ）から抽出されたデータ群を、第２受信データ群ＥＢ（ＥＢ１〜ＥＢＪ）とする。第２受信データ群ＥＢは、第２送信データ群ＤＢ（ＤＢ１〜ＤＢＪ）に対応する内容を持つデータ群である。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ａの複数（Ｉ）の抽出回路ＰＣからの第１受信データ群ＥＡ（ＥＡ１〜ＥＡＩ）は、集約器３１２Ａによって、１つの受信データＤ３３に集約されて、通信路ＮＷ３３に接続、出力される。疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７Ｂの複数（Ｊ）の抽出回路ＰＤからの第２受信データ群ＥＢ（ＥＢ１〜ＥＢＪ）は、集約器３１２Ｂによって、１つの受信データＤ３４に集約されて、通信路ＮＷ３４に接続、出力される。
【０１２２】
例えば実施の形態３をＣＵ分離として用いている場合、以下のように通信路を用いることができる。例えば上記通信路ＮＷ３１と通信路ＮＷ３３をユーザデータ通信回線として用いて、端末である受信局２では、通信路ＮＷ３３をユーザプレーン受端部にて終端して例えば８Ｋ高画質画像提供サービスに付随する音声用ユーザプレーンベアラ（dedicated bearer）と映像用ユーザプレーンベアラを８Ｋ高画質画像復号器へ接続し、ユーザに８Ｋ高画質画像サービスを提供する。また、通信路ＮＷ３２と通信路ＮＷ３４を制御信号通信回線として用いて、受信局２では、通信路ＮＷ３４を制御プレーン受端部にて制御プレーン用ベアラ、例えばデフォルトベアラ（default bearer）と帯域保証（ＧＢＲ:guaranteed bit rate）制御などの制御プレーンの終端を行い、端末の通信制御を行う。
【０１２３】
送信局１側の伝搬路特性管理部３０４（３０４Ａ，３０４Ｂ）は、ＳＲＳ信号によって受信局２側の複数の伝搬路特性管理部３０９（３０９Ａ，３０９Ｂ）で得られた実伝搬路Ｐ３００の特性の測定情報（周波数特性もしくは遅延プロファイル情報）を、無線回線３１３を通じて得る。無線回線３１３は、実伝搬路Ｐ３００を通じて受信局２（例えばユーザ端末）側から送信局１（例えば基地局）へ信号が送られる通信回線であるが、図１１では、実施の形態３の特徴の説明のために、送信局１から受信局２への下りリンクの通信を論じているため、その通信の実伝搬路Ｐ３００とは敢えて分けた通信経路として示している。無線回線３１３は、実施の形態１（図１）で説明した伝搬路特性管理部１０４，１０９間での制御用の通信路に対応し、上記実特性測定情報に関するやり取りや、疑似伝搬路特性装置３０１および疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７のそれぞれにどのモデルを設定するかに関するやり取りに使用される。実施の形態３では、伝搬路特性管理部３０４は、疑似伝搬路特性装置３０１等の疑似伝搬路の設定に、実伝搬路Ｐ３００の特性（測定値）とは独立に生成したモデルを使用する。
【０１２４】
ビームフォーミング制御回路３０２は、受信局２からのパイロット信号もしくはＳＲＳ信号によって、受信局２の位置を特定する。ビームフォーミング制御回路３０２は、ビーム制御部３０５からの制御に基づいて、複数（Ｎ）のビームフォーミング回路（回路３０２１〜３０２Ｎ）に、受信局２に主ビームが焦点を結ぶように、振幅と位相の制御情報を与える。伝搬路特性管理部３０４（３０４Ａ，３０４Ｂ）は、後述する疑似伝搬路モデル生成方法により得た複数のモデル（疑似遅延プロファイルモデル）を、ストレージのＤＢに格納する。例えば、疑似伝搬路特性装置３０１Ａは、伝搬路特性管理部３０４ＡのＤＢのモデルを参照して、各疑似伝搬路（ＰＡ１〜ＰＡＩ）に設定する。なお、伝搬路特性管理部３０４ＡのＤＢのモデルと、伝搬路特性管理部３０４ＢのＤＢのモデルとは、同じモデルが重複しないように、かつ、それらを合わせた複数のモデルが高い相互相関性を有さないように管理される。
【０１２５】
上記のように、送信局１の疑似伝搬路特性装置３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）では、相互相関性の低い複数（Ｉ，Ｊ）の疑似伝搬路のモデルを用いて、それぞれ別個のデータ（第１送信データ群ＤＡおよび第２送信データ群ＤＢ）を載せた各疑似伝搬路の出力（ＯＡ，ＯＢ）が１つの出力信号Ｄ３０１に合成される。この１つの出力信号Ｄ３０１は、１つの送信信号であれば可能となるビームフォーミング機能の入力条件に合致する。送信局１は、その出力信号Ｄ３０１に基づいて、ビームフォーミング機能によって所望の受信点に焦点を結ぶように伝搬特性を制御した複数（Ｎ）の送信アンテナから電波群２０として放出し、受信点として目標とする受信局２のアンテナＢ１に到達させる。このような１つの出力信号Ｄ３０１であっても、受信局２側の疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７では、送信側と同じ複数（Ｉ，Ｊ）の疑似伝搬路のモデルを用いて、複数（Ｉ，Ｊ）のデータの各データを分離して抽出することができる。
【０１２６】
なお、受信局２のアンテナ部３０６のアンテナを２個以上として受信ダイバーシティ効果を備える構成とする場合は、さらに通信の信頼性を容易に高めることができる。
【０１２７】
［利用例］
図１２を用いて、実施の形態３の送受信方法およびシステムを用いた具体的な利用例およびその効果等について説明する。図１２には、実施の形態３の送受信方法およびシステムにおけるビームフォーミング機能の利用例として、ＣＵ分離の実現を示す。図１２の上側には、ビームフォーミングによるＣＵ分離を示し、下側には、概念のイメージとして、通信回線状態を示す。図１２では、送信局１は基地局であり、受信局２はユーザ端末である。送信局１側は、前述の仕組みで、複数のデータ（例えばｘ個のData#11〜#1x、ｙ個のデータData#21〜Data#2Y）を複数（ｘ＋ｙ）の疑似伝搬路に載せて重畳して１つの出力信号Ｄ３０１に合成し、送信アンテナ部３０３の複数のアンテナＡ１〜ＡＮからビームフォーミングによる電波群２０を送信する。なお、前述の図１１の第１送信データ群ＤＡや第２送信データ群ＤＢにおけるデータ数（Ｉ，Ｊ）は、複数に限定されず、１にすることも可能であり、例えば制御プレーンデータ３１０を１個としてもよい。用途によるが、例えばユーザプレーンデータ３２０の並列のデータ数（ｘ）は、制御プレーンデータ３１０の並列のデータ数（ｙ）よりも多くなることが想定される。
【０１２８】
本例では、ビームフォーミングに重畳される複数の通信回線（言い換えると仮想通信路）として、第１通信回線と第２通信回線を有し、第１通信回線は、中速・高信頼性通信が要求される制御プレーンデータ（Control plane data）３１０の送信に使用され、第２通信回線は、超高速通信が要求されるユーザプレーンデータ（User plane data）３２０の送信に使用される。すなわち、ビームフォーミングの際に複数の疑似伝搬路を用いることでＣＵ分離が実現できる。ある時点のビームをみた場合、そのビームには、第１通信回線の制御プレーンデータと第２通信回線のユーザプレーンデータとが重畳されている。伝送状況に応じて、時点毎に制御プレーンデータとユーザプレーンデータとの一方しか含まない場合もある。
【０１２９】
図１２の例は、ユーザ端末（受信局２）がGbpsオーダーの超高速通信を要望するｅＭＢＢ(enhanced Mobile Broadband)のサービス状態を示す。ｅＭＢＢにとって、ＯＦＤＭフレーム内に点在する制御信号（制御プレーンデータ）は、超高速性を追求することを大きく阻害するものとなり得る。他方、制御信号は、中速度でありながら、高信頼性通信を必要とする。その目的のためにｅＭＢＢにおいては高多値化変調すなわち１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等が用いられ、制御信号のためには高信頼性の変調すなわちＱＰＳＫが用いられる。ｅＭＢＢ（ユーザプレーンデータ）と制御信号（制御プレーンデータ）とのそれぞれの伝送速度と信号誤り率は相反するものであり、同一フレーム内での混在は双方にとって望ましくない。また、それぞれは、ネットワーク構造上からも経路が異なり、ユーザプレーンデータは交換網すなわちコアネットワークワークのＳ−ＧＷ（Serving gateway）からのネットワークで接続されているのに対して、制御信号はＭＭＥ（Mobile Management Entity）からのネットワークで接続されているので、第５世代では無線回線上も分離することが望ましいとされている。伝搬路数が多数であるＭＩＭＯの場合では、通信伝送路を配分することで、異なる通信フレームを設けることができ、それぞれに最適な通信形態を実現し得る。一方、従来のビームフォーミング機能の場合では、同じ１つの信号を入力とする条件があるので、同じビームに異なる種類の通信フレームの混在や重畳は不可能である。
【０１３０】
それに対し、実施の形態３では、図示のように、ビームフォーミング動作時にありながら、同じビームに例えば制御プレーンデータ３１０とユーザプレーンデータ３２０との異なる種類の通信フレームを混在や重畳させた複数の通信回線状態を提供できることが明らかである。実施の形態３では、ビームフォーミングの際にも、ＭＩＭＯ動作時と同様の複数回線状態を提供でき、図示のように、例えばＣＵ分離に即したネットワーク運用が実現できる。図１２の下側では、１つのビームフォーミング（電波群２０）内において、ＥＰＣコアネットワークのＭＭＥからの制御プレーンデータ３１０を第１通信回線３１１に載せて中速・高信頼性通信を行うと共に、Ｓ−ＧＷからのユーザプレーンデータ３２０を第２通信回線３１２に載せてｅＭＢＢの超高速通信を行う場合の概念イメージを示す。なお、ＥＰＣ（evolved Packet Core）は、ＩＰ（Internet Protocol）を柱とする第４世代の革新型コアネットワークである。ＭＭＥは、ユーザ端末の所在や移動管理を司るネットワークである。Ｓ−ＧＷは、ユーザの音声やデータを扱うネットワークである。
【０１３１】
また、実施の形態３による、ビームフォーミング時の複数の通信回線状態の提供は、ＣＵ分離のみならず、以下のような各種の用途・応用の例に対応ができる。すなわち、他の用途の例は、異種ベアラ提供、ネットワーク・スライシング、ＳＲＳ信号分離、ＥＴＷＳ分離、マイクロ波電力伝送時の制御・管理信号の並送、自動運転制御信号の分離、等が挙げられる。異種ベアラ提供では、複数の異なる種別のベアラ（仮想伝送路）の提供が可能となる。ネットワーク・スライシングでは、ネットワークのフロントホールにおける複数の異なる種別のスライスの提供が可能となる。ＳＲＳ信号分離では、ＳＲＳ信号等を特定の疑似伝搬路に分離した配置が可能となる。ＥＴＷＳ分離では、緊急通信時すなわちＥＴＷＳ（Earthquake & Tsunami Warning System）起動時の平常通信の維持が可能である。
【０１３２】
［疑似遅延プロファイルモデルの生成方法］
図１３は、実施の形態３での複数の疑似遅延プロファイルモデル（対応する疑似伝搬路特性）の生成方法を示す。実施の形態３や後述の実施の形態４では、送信局１または受信局２は、予め設定された遅延プロファイルモデルに基づいて、複数の疑似伝搬路の特性を、複数の送信アンテナと１個以上の受信アンテナとの間の実伝搬路の特性とは独立に生成する。図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、相互相関性が低い４個の各モデルを示し、説明上、第１モデル〜第４モデルとする。横軸は正負を持つ時間（ｔ）であり、縦軸は振幅である。図１３に示した関数は、実施の形態３で用いる疑似遅延プロファイルの生成に用いる包絡線の例である。いずれも、振幅が１を基準としており、実線で示した部分が遅延波を構成する。この原則に従う関数は、任意の原点に線対称の関数であって、相互に直交性すなわち独立関数性を有する複数の関数である。これらの複数の関数は、複数の疑似伝搬路特性（対応するモデル）として利用できる。これは、ビームフォーミング機能により、実伝搬空間の伝搬路特性は一義的にほぼ完全な導電体状態にあり、疑似遅延プロファイルに課せられる制約が無に等しくなるためである。
【０１３３】
（ａ）の第１モデルは、時刻ｔ0までの範囲で、一定振幅となる遅延波群を示す。包絡線はｙ＝１であり、遅延波１２１１，１２１２等の振幅が一定の１である。（ｂ）の第２モデルは、指数関数の逆数を包絡線（ｙ＝ａ-|x|）とする遅延波群を示す。正負の各方向で遅延波１２２１，１２２２等の振幅が減少している。（ｃ）は、原点を除く双曲線の絶対値を包絡線（ｙ＝｜１／ｔ｜）とする遅延波群を示す。（ｄ）は、正弦波の絶対値を包絡線（ｙ＝｜sinｔ｜）とする遅延波群を示す。
【０１３４】
図１３の例では、遅延波群の時間間隔Ｋを一定としたが、この場合の周波数特性は、時間間隔Ｋがサンプリング時間となり、特定の周波数域に電力が集中する。周波数帯域幅が広い場合には、遅延波群を不均一な間隔に置く必要がある。
【０１３５】
図１４は、図１３に対し、遅延波の時間間隔を、時間ｔに比例して伸ばすことで不均一とした場合を同様に示す。各モデルの関数は図１３と同じである。ｔ＝０を基準とし、各遅延波の遅延時間をＴ＝ａｔで示す（ａは係数）。例えば、遅延波ｗ１の遅延時間がＴ１であり、遅延波ｗ２の遅延時間がＴ２である。基準から遅延波ｗ１までの時間間隔がｋ１、遅延波ｗ１から遅延波ｗ２までの時間間隔がｋ２であり、ｋ１＜ｋ２である。
【０１３６】
さらに、図１５は、相互の遅延波の時間軸上の位置を合わせない場合を同様に示す。図１５の（ａ）は図１４の（ａ）と同じであり、図１５の（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図１４の（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対し、遅延波の時間軸上の位置が異なっている。
【０１３７】
図１３のモデル群の場合よりも、図１４のモデル群の例の方が、相互相関性が低い。さらに、図１４の例よりも図１５の例の方が、飛躍的に相互相関性を低くできる。ただし、周波数帯域の上限は、最も時間間隔の短い部分が支配するので、限界を設ける。
【０１３８】
図１１の伝搬路特性管理部２０４は、複数の疑似遅延プロファイルモデルのモデル間の相互相関性を確認するとともに、各モデルをフーリエ変換して所定の周波数帯域幅の中に収容できることを確認する。伝搬路特性管理部２０４は、そのような所定の条件を満たさないモデルの場合には、そのモデルを破棄し、所定の条件を満たすように修正を加えたモデルと入れ替える。
【０１３９】
以上の操作により、相互相関性が低い複数の疑似遅延プロファイルモデルを生成することができる。これにより、図１１の疑似伝搬路特性装置３０１および疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７の各疑似伝搬路が必要とする複数の疑似遅延プロファイルモデルの種類ならびに数は、容易に満たされる。ただし、その数は無限ではなく上限がある。
【０１４０】
［疑似遅延プロファイルモデルの数の上限］
疑似遅延プロファイルモデルの数の上限について説明する。疑似遅延プロファイルモデルの数の上限は、疑似遅延プロファイルの時間長が、ＯＦＤＭのタイム・インターバル、すなわちサイクリック・プリフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）に十分に収まるという条件から定まる。他方、遅延波を設定する最小遅延波間隔時間は、ＦＦＴの時間分解能で定まる。
【０１４１】
図１６は、第５世代移動通信の土台となる第４世代移動通信におけるＯＦＤＭのフレーム構造を示し、特に遅延波を収容するためのＣＰ（言い換えるとガード・インターバル）を示す。図１６は、ＬＴＥ規格、ＦＤＤ方式の場合のフレームに対応する。図１６で、フレーム１５１０は、ＯＦＤＭＡフレームである。フレーム１５１１は、フレーム１５１０に対し先行するＯＦＤＭＡフレーム、フレーム１５１２は後続のＯＦＤＭＡフレームである。ＣＰ１５１３は、先行のフレーム１５１１とフレーム１５１０との間で遅延波を収容するためのＣＰ区間であり、ＣＰ１５１４は、フレーム１５１０と後続のフレーム１５１２との間で遅延波を収容するためのＣＰ区間である。周期（ｔt）１５１７は、ＯＦＤＭＡフレーム繰り返し周期であり、ＣＰの期間（ｔcp）１５１６と、フレームの期間（ｔs）１５１５とから成る。
【０１４２】
前述の通り、ＣＰ１５１３，１５１４は、主波に対して遅れて到来する遅延波群をまとめてＦＦＴ積分できるように配慮されている。ＬＴＥ規格の場合で、５MHzサイズにおけるＯＦＤＭパラメータは、表１に示す値とされている。伝送帯域幅が５MHz、占有帯域幅が3.84MHz、サブフレーム時間間隔が0.5ms、サブキャリア周波数間隔が１５kHz、サンプリング周波数が15.36MHｚ、ＦＦＴサイズが５１２である。ＯＦＤＭＡシステムのシステムとしての周波数分解能は、占有周波数帯域幅3.84MHzとこれを分解するＦＦＴサイズの５１２すなわち１５kHzから成る。これを時間領域に変換した１／１５kHz÷５１２＝0.1302μsが時間分解能となる。ＣＰ区間を4.69μsとした場合に、時間分解能により識別できる時間軸上のポイント数は３６となる。なお、位相を測定するためには４倍オーバーサンプリングを施すため、ポイント数（標準規格ではサンプル点数と記載されている）を１４４とするが、周波数測定の観点では１５kHzサブキャリアの本数３６点以上とはならない。本発明が必要とする疑似伝搬路モデルの遅延プロファイルの波数を例えば６本とした場合、この３６か所の時間軸上の点から、例えば先頭の点は固定した上で、残り５点を３５か所の点から選ぶ組み合わせ数が疑似伝搬路モデル数となる。その結果、順列（permutation）の算出方法に順じて、疑似伝搬モデル数ｎは、ｎ＝35Ｐ5＝35×34×33×32×31＝38,955,840通りとなる。ここから、部分的に同一配列となっているものや部分相関が高いもの等を削除して、利用可能なモデルが1/100に減ったとしても、約400,000通りのモデルを得ることができる。さらに、波数を６以外のものとすることで、さらにモデル数を増やすことが可能となる。以上から、本方法によれば、疑似伝搬路モデルは十分多数を確保できることが明らかである。
【０１４３】
また、この方法では、時間領域でのモデルの生成方法を示したが、周波数領域のサブキャリア数を基準に、周波数上に配置するサブキャリア点を例えば５１２点の中から１／２の２５６点を任意に設けて周波数領域モデルとすることが可能である。１／２とせずに１／３や１／４とすることも可能であるが、疑似的な周波数選択性フェージングを生成することになり、伝送効率が低下する。この場合も、順列により、ｎ＝512Ｐ256となり、相当な数のモデル数を得ることができる。ただし、この場合は、時間領域に変換を行い、遅延プロファイルの時間長がＣＰ内に収まるものを選ぶとともに、モデル間の相互相関性の低いものを選び、実用に供する。
【０１４４】
上記のように複数点の位置情報を用いることで、ある疑似遅延プロファイルモデルを表すことができる。送信局１と受信局２との間で疑似伝搬路特性情報をやり取りする際には、ＣＳＩ(channel state information:伝搬路状態情報)に記述する方法やこの目的のために新たにインデックスを設けて予告する方法が挙げられる。例えば、送信局１は、ＣＳＩを拡張して、ＣＳＩに送信データ（対応するフレーム）に関して使用する疑似伝搬路特性情報（対応するモデルを表す情報）を記述して受信局２に通知することができる。受信局２は、受信信号から上記ＣＳＩのうちの疑似伝搬路特性情報を参照することで、解析で使用すべきモデルを把握できる。
【０１４５】
［効果等（３）］
上記のように、実施の形態３では、ビームフォーミング機能の動作のために、ＭＩＭＯ機能を発揮できない場合においても、疑似伝搬路特性を用いて、複数のデータをほぼ同時に搬送し、伝送の高速化を図ることができる。実施の形態３によれば、送信局側のベースバンド部に疑似伝搬路特性を用いた情報伝送の複数化手段を設け、すなわち、ビームフォーミング時に疑似的なＭＩＭＯ機能を実現できる。これにより、ＭＩＭＯシステムがビームフォーミング機能を実施する際にも、ビームフォーミングのための伝送情報の単一化による伝送速度低下に対し、伝送速度高度化に利する。また、実施の形態３によれば、前述のように、ビームに複数の種類のデータを混在して伝送でき、ＣＵ分離等の各種の応用が実現できる。
【０１４６】
（実施の形態４）
図１７、図１８を用いて、本発明の実施の形態４の送受信方法およびシステムについて説明する。実施の形態４は、実施の形態３に対する変形例とも言える。実施の形態４では、１つ送信局から複数の受信局へのビームフォーミングに適用した場合を説明する。
【０１４７】
［概要］
第５世代移動通信の主役となるマルチアンテナシステムは、ｍＭＩＭＯ（マッシブＭＩＭＯ）機能を近距離ユーザに対して用い、ビームフォーミング機能を遠距離ユーザに対して用いるとされる。これは、通信高速化のために利用周波数を高める上で、セル（無線通信エリア）の端での受信電力低下を補う役割があるとされる。しかし、ビームフォーミングを担う電波放射角を狭くしても、その半径方向の距離が増大すれば、ビームが形成する焦点エリアの面積は確実に増大する。
【０１４８】
ビームフォーミングにおける焦点エリアの大きさについて示す。電波の波長をλ、アンテナ素子の間隔ｄをλ／２、アンテナの本数をｎとし、アレイに同一位相・同一振幅で給電した場合の、アレイアンテナのビームの指向性（電界）D(θ)は、概ね次の式Ｆで与えられる。
【数２】
0006723424.tif 000003
【０１４９】
アンテナ数を１６本とした場合の受信電力が最大値の５０％となる放射角度の半値幅は、周波数に限らず6.45°となる。距離ｌ（エル）＝100mにおける半値幅に相当する弧長は11.36mとなり、水平面上では約11mを短径とする楕円エリアが焦点エリアとなる。ただし、ビームフォーミングアンテナにおいては、それぞれのアンテナ素子毎に位相や遅延時間および振幅を制御するため焦点がより鋭くなるので、半値幅はより狭くなる。ただし、サイドローブの抑制とのトレードオフがあり、ここでは、アレイアンテナの数値を使うことで考える。すると、焦点エリアの長径はアンテナ高差によるが２倍以上となると考えた場合に、楕円面積は約150m2となる。第５世代の端末収容能力の目標は１台／m2なので、少なくとも１５０端末がこの焦点エリアに収容される。現状ではビーム１本当たり１ユーザであるが、本発明の方式によれば、ユーザ毎に異なる疑似伝搬路特性を配分することで、同一焦点内に居る複数のユーザが携帯電話を使えるようになる。また、ネットワークの分割も可能となり、オペレータとＭＶＮＯが同一ビーム内のそれぞれのユーザ端末に通信を提供することも可能となる。
【０１５０】
実施の形態４の送受信方法は、複数（Ｎ）の送信アンテナを持つ送信装置と、１個以上の受信アンテナを持つ複数の受信装置のそれぞれの受信装置との間でデータを送受信する送受信方法であって、送信装置は、複数（Ｎ）の送信アンテナ、ビームフォーミング送信回路およびビーム制御部を含むビームフォーミング送信機能を有し、受信装置は、受信アンテナおよびビームフォーミング受信回路を含むビームフォーミング受信機能を有する。この送受信方法は、生成ステップと、作成ステップと、送信ステップと、受信ステップと、抽出ステップとを有する。生成ステップは、送信装置からのビームの焦点エリアに複数の受信装置が含まれる場合に、送信装置または複数の受信装置の１つが、複数（Ｎ）の送信アンテナと受信アンテナとの間の複数の疑似伝搬路の特性を生成するステップである。作成ステップは、送信装置が、種類が異なる複数のデータ群として第１データ群（例えばＫ個のデータ）と第２データ群（例えばＬ個のデータ）とを含む、複数（例えば２台）の受信装置に対する送信対象である並列かつ独立の複数（例えばＫ＋Ｌ個）のデータにおける各データを、複数（Ｋ＋Ｌ個）の疑似伝搬路の特性における各特性に対応する疑似伝搬路に個別に載せた複数の出力から合成によって１つの送信データを作成するステップである。送信ステップは、送信装置が、１つの送信データに基づいてビームフォーミング送信機能によって伝搬特性を制御した複数（Ｎ）の送信アンテナからビームを構成する電波群を送信するステップである。受信ステップは、受信装置（例えば第１受信装置）が、ビームの状態で到来した電波群から、受信アンテナを含むビームフォーミング受信機能によって信号を受信するステップである。抽出ステップは、受信装置（第１受信装置）が、受信した信号から、複数（Ｋ＋Ｌ個）の疑似伝搬路の特性のうちの自機に関する複数（例えばＫ個）の疑似伝搬路の特性の解析に基づいて、自機に関する複数（Ｋ）の疑似伝搬路の特性に載せられていた自機宛先のデータ群（例えば第１データ群）に対応する複数のデータを抽出するステップである。
【０１５１】
［送受信方法およびシステム］
図１７は、実施の形態４の送受信方法およびシステムとして、ビームフォーミングシステムの構成を示す。この構成は、実施の形態３の構成（図１１）と異なる部分として、ビームの焦点（焦点エリア）３内において受信局２（ユーザ端末）側が複数となること、および、送信局１側の通信路ＮＷ４１および通信路ＮＷ４２を独立に機能させる自由度を持たせていること、がある。例えば、送信局１は、無線基地局等の送信装置であり、受信局２Ａ，２Ｂは、ユーザ端末等の受信装置である。例えば受信局２Ａを第１ユーザ端末、受信局２Ｂを第２ユーザ端末とする。これらの受信装置群は、ビームフォーミングによる焦点（焦点エリア）３の中で共存する。
【０１５２】
送信局１は、ベースバンド部内に、複数の疑似伝搬路特性装置４０１、ビームフォーミング制御回路４０２、送信アンテナ部４０３、１基以上の伝搬路特性管理部４０４、およびビーム制御部４０５、等を備える。複数の疑似伝搬路特性装置４０１は、例えば２つの疑似伝搬路特性装置として、疑似伝搬路特性装置４０１Ａおよび疑似伝搬路特性装置４０１Ｂを有する。伝搬路特性管理部４０４は、例えば、２つの伝搬路特性管理部として、伝搬路特性管理部４０４Ａおよび伝搬路特性管理部４０４Ｂを有する。疑似伝搬路特性装置４０１Ａは、第１特性装置であって、送信対象の第１送信データ群ＤＡである並列かつ独立の複数（Ｋ）のデータＤＡ１，ＤＡ２,……，ＤＡＫを供給するネットワーク終端装置４１１Ａと、データ数に対応する複数（Ｋ）の疑似伝搬路ＰＸ１，ＰＸ２，……，ＰＸＫとを備える。疑似伝搬路特性装置４０１Ｂは、第２特性装置であって、送信対象の第２送信データ群ＤＢである並列かつ独立の複数（Ｌ）のデータＤＢ１，ＤＢ２,……，ＤＢＬを供給するネットワーク終端装置４１１Ｂと、データ数に対応する複数（Ｌ）の疑似伝搬路ＰＹ１，ＰＹ２，……，ＰＹＬとを備える。疑似伝搬路特性装置４０１Ａのネットワーク終端装置４１１Ａは、通信路ＮＷ４１を入出力とし、疑似伝搬路特性装置４０１Ｂのネットワーク終端装置４１１Ｂは、通信路ＮＷ４２を入出力とする。なお、ネットワーク終端装置４１１Ａからの通信路ＮＷ４１へのデータ出力等が可能である。なお、実施の形態４での数Ｋ，Ｌは、実施の形態３での数Ｉ，Ｊとは別の概念の数である。
【０１５３】
受信局２Ａは、ベースバンド部に、１個以上の受信アンテナを含む受信アンテナ部４０６Ａと、１基以上の疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａとを備え、また、伝搬路特性管理部４０９Ａを備える。受信局２Ｂは、ベースバンド部に、１個以上の受信アンテナを含む受信アンテナ部４０６Ｂと、１基以上の疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂとを備え、また、伝搬路特性管理部４０９Ｂを備える。受信アンテナ部４０６Ａは例えば受信アンテナＢ１Ａを含む。受信アンテナ部４０６Ｂは例えば受信アンテナＢ１Ｂを含む。疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａは、第１抽出装置であって、送信側の第１特性装置と対応した複数（Ｋ）の疑似伝搬路特性解析抽出部（抽出回路）ＰＵとして抽出回路ＰＵ１，ＰＵ２，……，ＰＵＫを含む。疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂは、第２抽出装置であって、送信側の第２特性装置と対応した複数（Ｌ）の疑似伝搬路特性解析抽出部（抽出回路）ＰＶとして抽出回路ＰＶ１，ＰＶ２，……，ＰＶＬを含む。
【０１５４】
図１７で、送信局１側において、送信データは、通信路ＮＷ４１および通信路ＮＷ４２から、疑似伝搬路特性装置４０１Ａのネットワーク終端装置４１１Ａおよび疑似伝搬路特性装置４０１Ｂのネットワーク終端装置４１１Ｂに供給される。ネットワーク終端装置４１１Ａは、通信路ＮＷ４１からの入力データＤ４１から、第１送信データ群ＤＡとして、並列かつ独立の複数（Ｋ）のデータＤＡ１〜ＤＡＫを得る。ネットワーク終端装置４１１Ｂは、通信路ＮＷ４２からの入力データＤ４２から、第２送信データ群ＤＢとして、並列かつ独立の複数（Ｌ）のデータＤＢ１〜ＤＢＬを得る。
【０１５５】
疑似伝搬路特性装置４０１Ａの複数（Ｋ基）の疑似伝搬路ＰＸ（ＰＸ１〜ＰＸＫ）には、疑似伝搬路特性管理部４０４Ａから、それぞれ個別のモデルとして相互相関性が低い複数の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。同様に、疑似伝搬路特性装置４０１Ｂの複数（Ｌ基）の疑似伝搬路ＰＹ（ＰＹ１〜ＰＹＬ）には、疑似伝搬路特性管理部４０４Ｂから、それぞれ個別のモデルとして相互相関性が低い複数の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。疑似伝搬路ＰＸと疑似伝搬路ＰＹを合わせた全体でも、複数の疑似伝搬路の特性は、相互相関性が十分に低い複数のモデルが設定される。
【０１５６】
第１送信データ群ＤＡの各データは、疑似伝搬路特性装置４０１Ａにおいて、データ数に対応する複数（Ｋ）の疑似伝搬路ＰＸ（ＰＸ１〜ＰＸＫ）における対応する疑似伝搬路の有する伝達関数に載せられて、出力（出力信号）ＯＸとなる。例えば疑似伝搬路ＰＸ１は、データＤＡ１に第１モデルを作用させる。同様に、第２送信データ群ＤＢの各データは、疑似伝搬路特性装置４０１Ｂにおいて、データ数に対応する複数（Ｌ）の疑似伝搬路ＰＹ（ＰＹ１〜ＰＹＬ）における対応する疑似伝搬路の有する伝達関数に載せられて、出力（出力信号）ＯＹとなる。疑似伝搬路特性装置４０１（４０１Ａ，４０１Ｂ）は、それらの複数（Ｋ，Ｌ）の出力ＯＸ，ＯＹを合成して１つの出力（出力信号）Ｄ４０１にする。１つの出力信号Ｄ４０１は、ビームフォーミング制御回路４０２に供給される。
【０１５７】
ビームフォーミング制御回路４０２は、実施の形態３と同様に、ビーム制御部４０５からの制御に基づいて、１つの出力信号Ｄ４０１に対し、ビームフォーミング回路である回路４０２１，４０２２，……，４０２Ｎによって、送信アンテナ部４０３の個々のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）毎に対応させて振幅位相調整等の制御（関数Ψ１〜ΨＮの処理）を行い、制御後の各信号を、対応する各アンテナ素子（Ａ１〜ＡＮ）へ供給する。
【０１５８】
送信アンテナ部４０３は、実施の形態３と同様の構成を有する。送信局１は、送信アンテナ部４０３を含むビームフォーミング送信機能によって、データＤ４０１に基づいて、ビームフォーミング制御の結果、送信アンテナ部４０３から、ビームを構成する電波群２０を送信する。その電波群２０の主ビームは、受信側に、受信点に対応する焦点（焦点エリア）３を形成する。その主ビームは、焦点３内に居る受信局２Ａの受信アンテナ部４０６ＡのアンテナＢ１Ａ、および受信局２Ｂの受信アンテナ部４０６ＢのアンテナＢ１Ｂに到達して焦点を結ぶ。なお、図１７では、特に電波群２０が受信局２ＡのアンテナＢ１Ａに焦点３を結ぶ様子を示しているが、これと同時にその焦点３内には受信局２ＢのアンテナＢ１Ｂも含まれている。焦点３に対応する空間領域内に、本例では２台のユーザ端末（２Ａ，２Ｂ）が居るが、これに限らず、３台以上が居る場合もある。
【０１５９】
各受信局２の受信アンテナ部４０６は、実施の形態３と同様の構成を有する。受信局２Ａは、受信アンテナ部４０６Ａを含むビームフォーミング受信機能によって、電波群２０から信号Ｄ４０２Ａを受信する。受信局２Ｂは、受信アンテナ部４０６Ｂを含むビームフォーミング受信機能によって、同じ電波群２０から信号Ｄ４０２Ｂを受信する。アンテナＢ１Ａからの信号Ｄ４０２Ａは、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａの複数（Ｋ）の疑似伝搬路特性解析抽出部としての抽出回路ＰＵ（ＰＵ１〜ＰＵＫ）に入力される。アンテナＢ１Ｂからの信号Ｄ４０２Ｂは、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂの複数（Ｌ）の疑似伝搬路特性解析抽出部としての抽出回路ＰＶ（ＰＶ１〜ＰＶＬ）に入力される。受信側のそれぞれの抽出回路の数（Ｋ，Ｌ）は、送信側のそれぞれのデータ数および疑似伝搬路の数と対応している。数Ｋと数Ｌは同じとしてもよいし、異ならせてもよい。
【０１６０】
疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａの複数の抽出回路ＰＵには、伝搬路特性管理部４０９Ａから、送信側の疑似伝搬路特性装置４０１Ａで使用された複数（Ｋ）の疑似伝搬路の特性と同じレプリカである複数（Ｋ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂの複数の抽出回路ＰＶには、伝搬路特性管理部４０９Ｂから、送信側の疑似伝搬路特性装置４０１Ｂで使用された複数（Ｌ）の疑似伝搬路の特性と同じレプリカである複数（Ｌ）の疑似遅延プロファイルモデルが設定される。
【０１６１】
疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａの各抽出回路ＰＵ（ＰＵ１〜ＰＵＫ）は、受信信号Ｄ４０２Ａに対し、対応する複数（Ｋ）の疑似遅延プロファイルモデルとの相互相関演算を行うことで、疑似伝搬路特性に載せられていたデータを抽出する。例えば抽出回路ＰＵ１は、受信信号Ｄ４０２Ａから第１モデルを用いた解析によってデータＥＡ１を抽出する。これにより、抽出回路ＰＡは、第１送信データ群ＤＡに対応する内容を持つ第１受信データ群ＥＡ（データＥＡ１，ＥＡ２，……，ＥＡＫ）を得る。同様に、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂの各抽出回路ＰＶ（ＰＶ１〜ＰＶＬ）は、受信信号Ｄ４０２Ｂに対し、対応する複数（Ｌ）の疑似遅延プロファイルモデルとの相互相関演算を行うことで、疑似伝搬路特性に載せられていたデータを抽出する。これにより、抽出回路ＰＶ（ＰＶ１〜ＰＶＬ）は、第２送信データ群ＤＢに対応する内容を持つ第２受信データ群ＥＢ（データＥＢ１，ＥＢ２，……，ＥＢＬ）を得る。
【０１６２】
送信局１側のビーム制御部４０５は、ＳＲＳ信号によって受信局２側の伝搬路特性管理部４０９（４０９Ａ，４０９Ｂ）の少なくとも一方で得られた実伝搬路Ｐ４００の特性の測定情報（周波数特性もしくは遅延プロファイル情報）を、無線回線４１３を通じて得る。この無線回線４１３は、実施の形態３と同様に、実伝搬路Ｐ４００を通じて受信局２側から送信局１側へ信号が送られる回線であるが、実伝搬路Ｐ４００とは敢えて分けて示している。ビーム制御部４０５は、その実伝搬路Ｐ４００の特性に基づいて、ビームフォーミング制御回路４０２に対する制御を行う。ビームフォーミング制御回路４０２は、通信対象である受信局２（２Ａ，２Ｂ）からのパイロット信号もしくはＳＲＳ信号によって、通信対象である受信局２の位置を特定する。ビームフォーミング制御回路４０２は、複数（Ｎ）のビームフォーミング回路（回路４０２１〜４０２Ｎ）に、通信対象である受信局２（例えば受信局２Ａと受信局２Ｂとの２台）に主ビームが焦点を結ぶように、振幅と位相の制御情報を与える。
【０１６３】
伝搬路特性管理部４０４（４０４Ａ，４０４Ｂ）は、実施の形態３と同様に、疑似伝搬路モデル生成方法により得た複数の疑似遅延プロファイルモデルをストレージのＤＢに格納する。例えば、疑似伝搬路特性装置４０１Ａは、伝搬路特性管理部４０４ＡのＤＢのモデルを参照して、疑似伝搬路ＰＸに設定する。伝搬路特性管理部４０４ＡのＤＢのモデルと伝搬路特性管理部４０４ＢのＤＢのモデルとは、重複や高い相互相関性を有しないように管理される。
【０１６４】
上記のように、送信局１は、疑似伝搬路特性装置４０１（４０１Ａ，４０１Ｂ）で、複数（例えば２台）の受信局２に対するそれぞれ別個のデータ（ＤＡ１〜ＤＡＫ，ＤＢ１〜ＤＢＬ）を、相互相関性の低い複数（Ｋ＋Ｌ）のモデルを用いた疑似伝搬路に個別に載せて、合成によって１つの出力信号Ｄ４０１を得る。１つの出力信号Ｄ４０１は、ビームフォーミング機能の入力条件に合致する。送信局１は、その出力信号Ｄ４０１に基づいて、ビームフォーミング機能によって、複数の送信アンテナから電波群２０として放出する。実施の形態４では、この際のビームに、例えば２つの通信回線を構成できることで、２つの送信先（宛先）の受信局２Ａおよび受信局２Ｂに対応する２つの送信データ群（ＤＡ，ＤＢ）を、同時に混在させることができる。ビームの焦点は、一方の送信先である受信局２ＡのアンテナＢ１Ａに到達すると共に、他方の送信先である受信局２ＢのアンテナＢ１Ｂにも到達する。受信局２Ａは、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａで、このようなビームから、送信側と同じ複数（Ｋ）のモデルを用いて、自機宛ての複数（Ｋ）のデータを分離して抽出して第１受信データ群ＥＡとして得ることができる。同様に、受信局２Ｂは、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ｂで、同じビームから、受信局２Ａ側とは異なる複数（Ｌ）のモデルを用いて、自機宛ての複数（Ｌ）のデータを分離して抽出して第２受信データ群ＥＢとして得ることができる。
【０１６５】
実施の形態４では、送信局１側が、疑似伝搬路特性装置４０１（４０１Ａ，４０１Ｂ）の全体において複数（例えばＫ＋Ｌ）の疑似伝搬路特性のモデルを扱う場合に、複数（例えば２つ）の受信局２における各受信局２は、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７（４０７Ａ，４０７Ｂ）において、送信側のモデルの数よりも少ない数のモデルを扱えばよい。例えば、受信局２Ａは、自機に関する複数（Ｋ）のモデルを扱う。例えば、受信局２Ａは、ビームフォーミングによる受信信号から、疑似伝搬路特性解析抽出装置４０７Ａでは、自機に関する複数（Ｋ）のモデルを用いて解析を行い、受信信号に載せられていた複数（Ｋ＋Ｌ）のデータのうちの自機宛先のデータ群（ＥＡ）を抽出する。受信局２Ａは、他の受信局２Ｂに関する複数（Ｌ）のモデルは持たず、他の受信局２Ｂ宛先のデータ群（ＥＢ）を抽出しない。これは受信局２Ｂからみた場合にも同様である。
【０１６６】
なお、上記のような複数の受信局２との通信の際に、受信局２側が疑似伝搬路特性のモデルを生成する場合には、ビームの焦点エリア３に含まれている複数の受信局２のうち任意の１つの受信局２が生成すればよい。
【０１６７】
また、実施の形態３と同様に、各受信局２（２Ａ，２Ｂ）のアンテナを２個以上として受信ダイバーシティ効果を備える構成とする場合は、さらに通信の信頼性を容易に高めることができる。
【０１６８】
［利用例］
図１８を用いて、実施の形態４の送受信方法およびシステムを用いた具体的な利用例およびその効果等について説明する。図１８には、実施の形態４の送受信方法およびシステムにおけるビームフォーミング機能の利用例として、ビームフォーミング時におけるマルチユーザ通信（言い換えるとマルチアクセス方式）の実現を示す。図１８は、１つの基地局である送信局１のビームフォーミングの焦点エリア３に、４人のユーザ（加入者）の４台のユーザ端末である受信局２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが共存する場合を示している。さらに、この４人のユーザは、基幹通信事業者Ａのユーザ以外に、複数のＭＶＮＯ（仮想通信事業者）のユーザを含む場合を示す。そのＭＶＮＯは、この基地局（送信局１）を管理する基幹通信事業者Ａからネットワークを借り受けてサービスをしているとする。本例では、受信局２Ａは、基幹通信事業者ＡのユーザＵ１のユーザ端末であり、受信局２Ｂは、ＭＶＮＯ通信事業者ＢのユーザＵ２のユーザ端末であり、受信局２Ｃは、ＭＶＮＯ通信事業者ＣのユーザＵ３のユーザ端末であり、受信局２Ｄは、ＭＶＮＯ通信事業者ＤのユーザＵ４のユーザ端末である。送信局１の送信対象の複数のデータとして、例えばData#Aは基幹事業者Ａのネットワーク４６１のユーザ端末２Ａ宛先のデータであり、Data#BはＭＶＮＯ事業者Ｂのネットワーク４６２からのユーザ端末２Ｂ宛先のデータであり、Data#CはＭＶＮＯ事業者Ｃのネットワーク４６３のユーザ端末２Ｃ宛先のデータであり、Data#DはＭＶＮＯ事業者Ｄのネットワーク４６４のユーザ端末２Ｄ宛先のデータである。
【０１６９】
このような場合に、通信ネットワークは、複数のＨＳＳ（Home Subscriber Server）につなぐ必要がある等、ネットワークの共存が必要となる。実施の形態４によれば、異なる複数の通信ネットワークと複数のユーザ端末を同時に接続可能なビームフォーミング機能を提供でき、例えば図１８に示すようなユースケースを実現できる。図１８の下側には、ビームフォーミング内に、複数のユーザ端末へのマルチアクセスに対応する複数の通信回線（４３１〜４３４）が混在している概念のイメージを示す。
【０１７０】
上記と類似の利用形態として、第５世代移動通信における初期通信処理、すなわち携帯端末の電源をオンにしたユーザが行うＰＢＣＨ(physical broadcast channel)受信とそれに対応するＰＲＡＣＨ(physical random access channel)送信というランダムな通信を、通信が確立した他ユーザの通信速度に影響を与えないようにするＡＴＴＡＣＨ処理分離に対応できる。上記ビームフォーミングによって、ＡＴＴＡＣＨ処理に不可欠の下りリンクのＰＢＣＨ信号と、対応する上りリンクのＰＲＡＣＨ信号を、他ユーザから分離するための独立回線を提供でき、この独立回線上では効率の良いＡＴＴＡＣＨ用の通信フレームを設けることも可能となる。
【０１７１】
なお、実施の形態３および実施の形態４では、送信局１から受信局２へのビームフォーミング送信時の構成を説明したが、ビームフォーミングは、アンテナの指向性を制御する技術であり、送受の違いは無い。また、電波は、伝搬路を逆方向に進んだ場合でも、伝搬路特性としては同一に作用する。このことから、実施の形態３および実施の形態４における送信側と受信側を入れ替えた構成（例えばユーザ端末から基地局へデータを送信する構成）でも、同様の効果が得られることは明らかである。
【０１７２】
［効果等（４）］
上記のように、実施の形態４によれば、ビームに複数の種類のデータを混在して伝送でき、マルチユーザ通信等の各種の応用が実現できる。実施の形態４によれば、ビームフォーミングの焦点面積の限界および多ユーザ環境への対応が可能となる。従来のビームフォーミングでは、焦点エリア３を小さくすることには限界があり、高密度にユーザが集まった環境で単独の受信局のみに焦点を結ぶことは難しい。それに対し、実施の形態４によれば、焦点エリア３内の複数の受信局２に対し同時にアクセスが可能となる。例えば、送信局１（伝搬路特性管理部４０４）は、焦点エリア３内に同時に居ると想定される受信局数に応じた複数のモデルを予め用意しておき、受信局２（伝搬路特性管理部４０９）毎にそれぞれの異なるモデルを設定する。これにより、上記のようなマルチアクセスが可能となる。
【０１７３】
実施の形態３および実施の形態４は、単一の通信回線状態を前提とする従来のビームフォーミング機能に対し、新たに、複数の疑似伝搬路特性を用いた伝送の概念を適用して、複数の通信回線状態を実現するものである。これにより、上記のように実施の形態３のＣＵ分離等のネットワーク機能高度化や、実施の形態４の新しいマルチアクセス方式等の、様々な応用やそれによる多大な効果を実現できる。また、実施の形態３，４では、例えば図１１のビームフォーミング送信機能の部分（３０２，３０３，３０５）およびビームフォーミング受信機能の部分（３０６，３０７）については、現行のビームフォーミング技術をそのまま使用できる利点もある。
【０１７４】
従来のビームフォーミング機能では単一データの入力および伝送の制約があるのに対し、実施の形態３，４では、新たに複数の疑似伝搬路特性の概念を適用することで、ビームフォーミングによる複数のデータの同時並列伝送、言い換えると複数の通信回線状態を実現できる。従来のｍＭＩＭＯ（マッシブＭＩＭＯ）は、当業者にとって、用途等に応じてＭＩＭＯとビームフォーミングとを使い分ける考え方であり、複数の伝搬路が必要な場合にはＭＩＭＯを使用し、特定の端末への伝送が必要な場合にはビームフォーミングを使用するという考え方である。一方、実施の形態３，４では、ビームフォーミングが単一の伝搬路であること自体に新たな課題を見出し、上記のようにビームフォーミング内での複数の通信回線および分離並列化を実現する。
【０１７５】
また、実施の形態３，４では、使用する複数の疑似伝搬路特性は、実伝搬路特性とは独立して生成した複数のモデルとすることができ、その複数のモデルに関しては、実伝搬路特性の測定値の使用は不要である。本発明者は、ビームフォーミング機能の制御回路がもたらす実伝搬路の周波数選択性フェージング要素軽減機能に着眼し、実施の形態３，４では、実伝搬路特性を不要とした擬似伝搬路特性の生成方法を示した。この生成方法は、許容される周波数領域と時間領域のなす物理空間が有する情報エントロピーを最大限近く利用して、相互相関性が十分に低い任意の複数の疑似伝搬路モデル（具体例として時間をパラメータとする遅延プロファイルモデル）を生成するものである。従来のビームフォーミング機能では、送信局側は、受信点にビームの焦点を結ぶために、伝搬路の周波数特性が良好となるように、実伝搬路特性に基づいて振幅・位相制御を行っている。この制御後に受信局側が測定した伝搬路特性では、周波数特性が平坦であり、特性としては弱いので、疑似伝搬路特性の生成には不適である。このことから、実施の形態３，４では、実伝搬路特性とは独立して生成したモデルを疑似伝搬路特性として使用している。
【０１７６】
［変形例−モデルの使い分け］
実施の形態３や実施の形態４の変形例として以下も可能である。前述の送信対象データは、必要な速度や信頼性等の観点で種類が異なるデータとして、少なくとも２種類のデータとして、第１データ（例えば第１送信データ群）と第２データ（例えば第２送信データ群）とを有する。送信局１および受信局２は、ビームを送受信する際の複数の疑似伝搬路の特性のうち、第１グループの複数の疑似伝搬路を、第１データを伝送するための第１通信回線に使用し、第２グループの別の複数の疑似伝搬路を、第２データを伝送するための第２通信回線に使用するように制御する。前述（図１３等）のように、複数のモデルには、モデル間の相互相関性に高低の度合いがあり得る。この変形例では、複数の疑似伝搬路の特性（対応する複数のモデル）は、相互相関性の度合いに応じて、例えば、第１グループと、第１グループよりも相互相関性が高い第２グループとに分類される。送信局１および受信局２は、第１データが第２データよりも高信頼性を要求される種類のデータ（例えば制御プレーンデータ）である場合、第１データに第１グループを割り当て、第２データに第２グループを割り当てるように制御する。これにより、第１データの伝送は、第２データの伝送に比べてより高い信頼性が確保され得る。
【０１７７】
［変形例−上位制御］
実施の形態３および実施の形態４の変形例として、さらに以下も可能である。図１９は、変形例の構成を示し、受信局２の図示を省略する。送信局１および受信局２は、上位制御によって、用途（例えば前述のＣＵ分離やマルチアクセス通信等）に応じて、ビームフォーミング時の複数の通信回線を利用するように、切り替えや割り当て等の設定や制御を行うことができる。言い換えると、送信局１内および受信局２内には、各種の用途に利用できるように汎用的な構成の回路（前述の疑似伝搬路特性装置等）を含み、上位からの制御によって、用途に応じて、その回路に、前述の通信回線やモデルを設定することができる。上位制御は、例えば送信局１内の上位層、例えばＣＰＵ等のプロセッサ、またはベースバンド部内または外の専用回路による制御としてもよいし、送信局１の外部の他の基地局等の装置からの制御としてもよい。
【０１７８】
図１９の構成例では、疑似伝搬路特性装置５０１は、汎用的に使用できる、言い換えると複数の用途に使用できるように、汎用的な分配器５１１と、汎用的な複数（Ｘ個とする）の疑似伝搬路（Ｐ１〜ＰＸ）とを有する。分配器５１１には、１つ以上の通信路、例えば光ファイバによる１つの通信路ＮＷ５０が接続されている。通信路ＮＷ５０は、複数のデータの並列または多重の伝送が可能な通信路である。上位制御部５００は、都度の用途に応じて、通信路ＮＷ５０、分配器５１１、および疑似伝搬路特性管理部５０４に対し、送信データ群の分類（グループ）に応じた設定や制御を行う。分配器５１１は、制御に従って、通信路ＮＷ５０からの入力データを、複数のグループに対応させた複数のデータ群に分配する。例えばデータ数ＡのグループＧ１（データＤ１１〜Ｄ１Ａ）と、データ数ＢのグループＧ２（データＤ２１〜Ｄ２Ｂ）と、データ数ＣのグループＧ３（データＤ３１〜Ｄ３Ｃ）とに分配される場合を示す。
【０１７９】
図１９の例では、送信局１である基地局に対し、外部の他の基地局（または交換局等）である基地局５Ａや基地局５Ｂが無線接続されている。送信局１は上位制御部５００を備える。第１例として、基地局５Ａは、無線を通じてデータＤ５０１を送信局１に送信する。送信局１の上位制御部５００は、基地局５Ａから受信したデータＤ５０１に基づいて、受信局２に対し、ビームフォーミング機能を用いて、例えば実施の形態３のようなＣＵ分離によるデータ送信を行うとする。その際、上位制御部５００は、前述のように、ビームに重畳される第１通信回線および第２通信回線を使用するように、複数（Ｘ）の疑似伝搬路特性装置５０１に対する設定や制御を行う。具体的には、上位制御部５００は、疑似伝搬路特性管理部５０４を制御信号によって制御することで、例えばグループＧ１のＡ個の疑似伝搬路には制御プレーンデータ用の複数（Ａ個）のモデルを設定し、別のグループＧ２のＢ個の疑似伝搬路にはユーザプレーンデータ用の複数（Ｂ個）のモデルを設定する。そして、上位制御部５００は、データＤ５０１に基づいて、通信路ＮＷ５０で制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを伝送し、分配器５１１によって各グループの疑似伝搬路へデータを分配させるように制御する。これにより、前述の仕組みと同様に、送信局１からのビーム（電波群２０）に、第１通信回線の制御プレーンデータと、第２通信回線のユーザプレーンデータとを混在して伝送できる。上位制御部５００は、用途を変更する場合、例えばマルチアクセス通信を行う場合には、疑似伝搬路特性装置５０１の複数の疑似伝搬路に対する設定を切り替えるように、上記と同様に制御を行う。
【０１８０】
第２例として以下が挙げられる。基地局５Ａは狭域基地局であり、基地局５Ｂは広域基地局（または交換局）であるとする。基地局５Ａは、データＤ５０１として、制御プレーンデータを送信局１に送信する。基地局５Ｂは、データＤ５０２として、ユーザプレーンデータを送信局１に送信する。送信局１は、基地局５ＡからのデータＤ５０１を、通信路ＮＷ５０のうちの第１通信路で伝送し、ビーム内での第１通信回線を使用するように制御し、基地局５ＢからのデータＤ５０２を通信路ＮＷ５０内の第２通信路で伝送し、ビーム内での第２通信回線を使用するように制御する。同様に、実施の形態４のようなマルチアクセス通信の際に、基地局５Ａが第１通信事業者のユーザ向けのデータＤ５０１を送信局１に送信し、基地局５Ｂが第２通信事業者のユーザ向けのデータＤ５０２を送信局１に送信する場合にも、同様の制御が可能である。
【０１８１】
送信局１には、疑似伝搬路特性装置５０１に関する汎用的な回路として、複数（Ｘ個）の疑似伝搬路を備える。用途に応じて、送信データ群（並列かつ独立の複数のデータ）におけるデータ数（例えば各グループのデータ数Ａ，Ｂ，Ｃ）は変動し得る。よって、上位制御部５００は、用途に応じて使用するデータ数を決定し、汎用的な回路に対する割り当て等の設定を行う。例えば、第１用途の際に、Ｘ個の疑似伝搬路に対し、第１種類のＡ個のデータを伝送するための第１グループＧ１および第１通信回線が設定され、第２種類のＢ個のデータを伝送するための第２グループＧ２および第２通信回線が設定される。次に、第２用途の際には、Ｘ個の疑似伝搬路に対し、上記データ数（Ａ，Ｂ）を変更して、複数のグループおよび複数の通信回線が設定される。さらに、並列の疑似伝搬路の数（Ｘ）が多数の場合には、それらを２つ以上の用途で同時に利用することも可能である。また、上記と同様に、受信局２側にも対応する上位制御部を有してもよい。受信局２内の上位制御部は、用途に応じて、例えば図１１の複数の疑似伝搬路特性解析抽出装置３０７等を制御する。上位制御部は、例えば通信路ＮＷ３３からデータＤ３３として制御プレーンデータを取得し、通信路ＮＷ３４からデータＤ３４としてユーザプレーンデータを取得し、取得した各データを所定の宛先へ渡すように制御する。
【０１８２】
［補足−疑似伝搬路］
図２０は、各実施の形態に関する補足として、図１の疑似伝搬路特性装置１０１等における疑似伝搬路の実装例を示す。図２０の疑似伝搬路は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで実装した構成例を示す。前述の図１３のような疑似遅延プロファイルモデルの情報に基づいて、図２０のようなフィルタ回路が構成可能である。図１３では主波および遅延波の数は９であるが、ここでは説明のため、主波および遅延波２波の３波の場合で説明する。図２０のＦＩＲフィルタ回路において、入力Ｄ１６０は、第１乗算器１６１１において第１係数入力ａ１で乗算される。また、入力Ｄ１６０は、第１遅延器１６０１で所定の遅延が施されて、第１遅延信号Ｄ１６１となる。第１遅延信号Ｄ１６１は、第２乗算器１６１２で第２係数入力ａ２で乗算され、また、第２遅延器１６０２で遅延が施されて、第２遅延信号Ｄ１６２となる。第２遅延信号Ｄ１６２は、第３乗算器１６１３で第３係数入力ａ３で乗算される。すべての乗算器の出力は、加算器１６２０で加算され、出力Ｄ１６３となる。なお、ＦＩＲフィルタは、Ｚ変換を用いて、Ｈ（ｚ）＝１＋１／２ｚ＋１／４ｚ2で表すことができる。Ｈ（ｚ）は伝搬路特性関数である。ｚは、ｚ＝ｅjωTで表される。Ｔは単位遅延時間である。ωは角周波数である。上記のように、疑似伝搬路は、電子回路で実装でき、十分に高速な処理が可能である。
【０１８３】
［付記］
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また以上の記述では、基地局側がＳＲＳ信号を送信し、端末側で実伝搬路特性を測定する例としたが、これは主にＦＤＤの場合であって、ＴＤＤの場合には上り下りの周波数は同一のため、ＳＲＳ信号を端末側で送信し基地局側で受信することも可能である。これにより、ＣＳＩ（Channel State Information）の提供を不要とすることも可能である。また以上の記述では、ビームフォーミング機能のためのマルチアンテナを有する側が送信を行う形態としたが、マルチアンテナを有する側が受信を行う形態も同様に可能であり、前述の送受の形態を入れ替えることも可能である。
【０１８４】
また、実施の形態では、周波数領域から時間領域へのデータ変換や、時間領域から周波数領域へのデータ変換を行うＦＦＴもしくはＩＦＦＴの構成上の位置を必ずしもすべて明示していない。これは、それらのＦＦＴ等が、実装上では特定のＤＳＰ(digital signal processor)やソフトウェア上のサブルーチンとして設けることによって多用することが一般的であるためであり、無線ＬＡＮ等で用いられているＴＤＤ／ＴＤＭＡ方式においては、送信側のＩＦＦＴと受信側のＦＦＴまでを兼用する例もあるからである。
【０１８５】
なお、前述の実施の形態３または実施の形態４において示した複数のネットワークまたは複数の端末への通信の便宜を図る方法において、ネットワークを単一にし、端末を単一にして通信高速化を図る形態も、容易に可能である。
【０１８６】
さらに、実施の形態３または実施の形態４では無線通信としての例を示したが、伝搬路を１つにする光ファイバ通信においても、同一周波数帯すなわち波長帯において疑似伝搬路特性を用いた通信多重化を図る形態が、容易に可能である。すなわち、前述のビームフォーミング伝搬路を、光ファイバに置き換えて実施する形態が容易に可能であり、また、電気導体通信路に置き換えて実施する形態も容易に可能である。
【符号の説明】
【０１８７】
１…送信局（送信装置）、２…受信局（受信装置）、１００，２００…ベースバンド部、１０１…疑似伝搬路特性装置、１０２…ＭＩＭＯ送信装置、１０３…送信アンテナ部、１０４…伝搬路特性管理部、１０６…受信アンテナ部、１０７…ＭＩＭＯ受信装置、１０８…疑似伝搬路特性解析抽出装置、１０９…伝搬路特性管理部、１０４Ａ，１０９Ａ…実伝搬路特性測定部、１０４Ｂ，１０９Ｂ…疑似伝搬路特性生成部、Ｐ１００…実伝搬路。
【要約】
【課題】ＭＩＭＯやビームフォーミング等に関して、周波数等のリソースの利用効率向上等を実現できる技術を提供する。
【解決手段】実施の形態の送受信方法は、複数の送信アンテナを持つ送信装置１と、受信アンテナを持つ受信装置２との間でデータを送受信する送受信方法であって、送信装置１または受信装置２が、複数の送信アンテナと受信アンテナとの間の複数の実伝搬路の特性に基づいて、周波数特性が近似できる程度に類似する特性である複数の疑似伝搬路の特性を生成する生成ステップと、送信装置１が、並列かつ独立の複数のデータに複数の疑似伝搬路の特性を反映して１つ以上の送信データを作成し、複数の送信アンテナから電波として送信する送信ステップと、受信装置２が、受信アンテナで電波として受信した１つ以上の受信データから、複数の疑似伝搬路の特性に基づいて、複数のデータを抽出する受信ステップと、を有する。
【選択図】図１【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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