(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを有する無線送信機と複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線伝送方法であって、
該無線送信機は、
伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御し、
該無線受信機は、
前記送信ビームの中でいずれか１以上の送信ビームを選択受信することを特徴とする、無線伝送方法。
【請求項２】
該無線送信機は、
前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御することを特徴とする、請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項３】
該無線受信機は、
前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信することを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線伝送方法。
【請求項４】
該無線送信機は、
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、
該無線受信機は、
前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項５】
該無線送信機は、
前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、
該無線受信機は、
前記パイロット信号に基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項６】
該無線送信機は、
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して可変の重み付け係数によるビーム送信を行なうとともに、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知し、
該無線受信機は、
前記パイロット信号と該無線送信機から報知された前記重み付け係数に関する情報とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果と該無線送信機から報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて、受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項７】
複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線送信機であって、
複数の送信アンテナと、
前記送信アンテナから伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御する送信ビーム数制御手段とをそなえたことを特徴とする、無線送信機。
【請求項８】
該送信ビーム数制御手段が、
前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御すべく構成されたことを特徴とする、請求項７記載の無線送信機。
【請求項９】
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重する第１パイロット多重手段と、
固定の重み付け係数によるビーム送信を行なう第１ビームフォーマと、
該無線受信機において前記パイロット信号と前記重み付け係数とを基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第１通知情報受信手段とをさらにそなえ、
該送信ビーム数制御手段が、
該第１通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、請求項７記載の無線送信機。
【請求項１０】
複数の送信アンテナを有する無線送信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線受信機であって、
複数の受信アンテナと、
該無線送信機により伝送すべきデータストリーム数に応じて当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数が制御された送信ビームの中で、前記受信アンテナを介していずれか１以上の送信ビームを選択受信するビーム選択受信制御手段とをそなえたことを特徴とする、無線受信機。
【請求項１１】
ビーム選択受信制御手段が、
前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信すべく構成されたことを特徴とする、請求項１０記載の無線受信機。
【請求項１２】
該無線送信機が、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行なうべく構成されるとともに、
該ビーム選択受信制御手段が、
前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第１レベル測定部と、
該第１レベル測定部によるレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第１決定部と、
該第１決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第１通知部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１０記載の無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線伝送方法並びに無線送信機及び無線受信機に関し、例えば、携帯電話やワイヤレスアクセスなどの無線通信システムにおいて、複数の送受信アンテナを用いて信号伝送を行なう多入力多出力の無線伝送技術に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、周波数帯域を有効利用して大容量（高速）のデータ通信を可能とする技術として、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が注目されている。ＭＩＭＯは、送受信双方に複数アンテナを用いて、即ち、複数アンテナを有する送信機及び複数アンテナを有する受信機を用いて、送信機の複数アンテナから独立したデータストリームを送信し、受信機の各受信アンテナで受信される信号から、伝播路上で混ざり合った複数の送信信号（データストリーム）を、伝播路（チャネル）推定値を用いて個々に分離することで、周波数帯域の拡大を必要とすることなく伝送レートを向上させる技術である。【０００３】
図８に従来のＭＩＭＯ伝送システムの構成例を示す。この図８に示すシステムは、後記非特許文献１のFig.1に示されるシステムに相当するもので、ＭＩＭＯ送信機１００と、ＭＩＭＯ受信機２００とをそなえて構成され、それぞれの要部に着目すると、ＭＩＭＯ送信機１００は、ユーザ選択部１０１と、チャネル符号化／変調器１０２と、ビーム選択部１０３と、マルチビームフォーマ１０４と、スケジューラ１０５と、複数の送信アンテナ１０６とをそなえて構成され、ＭＩＭＯ受信機２００は、複数の受信アンテナ２０１と、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２０２と、チャネルデコーダ２０３と、送信ビーム測定部２０４と、送信ビーム／ストリーム決定部２０５とをそなえて構成される。【０００４】
そして、ＭＩＭＯ送信機１００では、ユーザ選択部１０１にてスケジューラ１０５の制御の下、複数系列のユーザデータストリームの中から伝送すべき１以上のユーザデータストリームが選択されてチャネル符号化／変調器１０２に入力され、当該チャネル符号化／変調器１０２にて、スケジューラ１０５の制御の下、ターボ符号化などの所要の誤り訂正符号化が指定の符号化率で施された後、得られたビット系列が指定の変調方式、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの信号点を有するシンボル（データチャネルの信号）にマッピングされて変調される。なお、このチャネル符号化／変調器１０２では、データチャネルの信号以外に、チャネル推定に使用するパイロットチャネルの信号（パイロットシンボル）や、制御情報を伝送する制御チャネルの信号（制御シンボル）などの多重処理も行なわれる。【０００５】
これにより得られた変調データはビーム選択部１０３に入力され、ビーム選択部１０３にて、スケジューラ１０５の制御の下、マルチビームフォーマ１０４により形成される複数の固定ビーム（マルチビーム）の中で当該変調データの伝送に用いるビームが伝送するストリーム数分だけ選択され、選択されたビームにより前記変調データが送信アンテナ１０６から送信される。【０００６】
例えば、送信アンテナ１０６の数が４アンテナで、マルチビームフォーマ１０４により形成可能な固定ビーム数が最大で４ビームであると仮定した場合、伝送するストリーム数が４ストリームの時には４ビーム全てを選択し、２ストリームの時には４ビームの中から２ビームを選択し、１ストリーム時には４ビームの中から１ビームを選択することになる。【０００７】
一方、ＭＩＭＯ受信機２００では、ＭＩＭＯ送信機１００の送信アンテナ１０６から送信された無線信号が各受信アンテナ２０１で受信され、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２０２にてＭＩＭＯ復調あるいはＳＩＭＯ（Single-Input Multi-Output）復調されてユーザデータストリームが生成される。即ち、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２０２では、受信した前記パイロットシンボルとパイロットレプリカとの相関演算により求められたチャネル推定値（チャネル行列）に基づいて、チャネル相関行列の逆行列を用いる方法や、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）アルゴリズムを用いる方法などによって、送信アンテナ１０６毎に多重されたユーザデータストリームの分離を行ない、復調データを生成する。【０００８】
得られた復調データはチャネルデコーダ２０３に入力され、当該チャネルデコーダ２０３にて、ターボ復号などの誤り訂正復号が施されることによってデータチャネルにより受信したユーザデータストリームの復号データが得られる。
なお、受信アンテナ２０１で受信された各信号はそれぞれ送信ビーム測定部２０４にも入力され、送信ビーム測定部２０４にて、受信品質の指標であるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）値が受信パイロットシンボルを基に測定され、送信ビーム／ストリーム決定部２０５にて、得られたＣＱＩ値を基に受信品質が最良の１以上のビームが決定（選択）される。そして、決定したビーム数、対応するＣＱＩ値及びビームＩＤを含む情報がＭＩＭＯ送信機１００へのフィードバック情報として生成され、ＭＩＭＯ送信機１００へ送信される。【０００９】
上記フィードバック情報は、最終的に、ＭＩＭＯ送信機１００のスケジューラ１０５に通知され、これにより、スケジューラ１０５は、ＭＩＭＯ受信機２００（送信ビーム／ストリーム決定部２０５）にて決定（選択）されたビーム数（ビームＩＤ）のビームで、かつ、報告ＣＱＩ値に応じた符号化率、変調方式で前述したごとく送信ユーザデータストリームを送信すべく、ユーザ選択部１０１，チャネル符号化／変調器１０２及びビーム選択部１０３を制御する。【００１０】
なお、後記特許文献１にも開示されているように、送信側でプリコーディングを行なうクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式では、送信側へのフィードバック情報として、受信側で取得したチャネル行列又は受信ウェイト（マルチビームの重み付け係数）の情報を送り返す必要もある。
【特許文献１】特開２００５−３１１９０２号公報
【非特許文献１】3GPP TSG RAN WG1 meeting #43（R1-051438），“Multi-beam MIMO for EUTRA Downlink”，Fujitsu，２００５年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＭＩＭＯ多重法による伝送レートの向上のためには、（１）高いＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）と（２）低アンテナ間相関（または低ビーム間相関）とが要求される。この条件を満たさない場合には、ＭＩＭＯ多重によるスループット特性は大きく劣化してしまい、ＭＩＭＯダイバーシチや指向性ビーム送信を用いる方が、システム全体のスループットは有利となる。【００１２】
ここで、前述した従来技術では、送信ストリーム数によらず形成されるビーム数が一定（例えば、形成可能なビーム数の最大値に固定）である〔換言すれば、１ビームあたりのビーム広がり（指向性強度）が一定である〕ため、選択されるビームによってはＭＩＭＯ多重による効果が得られず、スループット特性が劣化してしまう。
例えば、受信側からの前記フィードバック情報により、送信側において、相関の高いビーム（例えば、互いに隣接するビーム）が選択されてしまうと、受信側でのユーザデータストリームの分離、復調処理能力が劣化してしまう。そこで、相関の低いビームをあえて選択するようにすれば、かかる分離、復調処理能力の劣化は抑えられることになるが、今度は、ビームの指向性により受信側にとっては本来受信品質（指向性利得）が良好なものとして選択されるはずのビームによる受信品質よりも劣化することになる。【００１３】
ここで、前記特許文献１で述べられているように、前記フィードバック情報として受信側で用いたチャネル行列や受信ウェイトを送信側にフィードバックすれば、選択ビーム間相関やビーム指向性を調整して前記分離、復調処理能力の劣化や受信品質の劣化を軽減することが可能であるが、フィードバック情報量が増大してしまい、また、かかる調整のための演算処理も必要になってしまう。【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ＭＩＭＯ伝送において、フィードバック情報量を増大させることなく、低ビーム間相関による高スループット特性と、高指向性利得とを両立して、良好な受信特性が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明では、下記の無線伝送方法並びに無線送信機及び無線受信機を用いることを特徴としている。即ち、
（１）本発明の無線伝送方法は、複数の送信アンテナを有する無線送信機と複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線伝送方法であって、該無線送信機は、伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御し、該無線受信機は、前記送信ビームの中でいずれか１以上の送信ビームを選択受信することを特徴としている。【００１６】
（２）ここで、該無線送信機は、前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御するのが好ましい。
（３）また、該無線受信機は、前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信するのが好ましい。
（４）より好ましくは、該無線受信機は、前記相関の低い送信ビームとして隣接しない送信ビームを選択受信するのがよい。【００１７】
（５）また、該無線送信機は、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、該無線受信機は、前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、該無線送信機は、該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００１８】
（６）さらに、該無線送信機は、前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、該無線受信機は、前記パイロット信号に基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、該無線送信機は、該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００１９】
（７）また、該無線送信機は、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して可変の重み付け係数によるビーム送信を行なうとともに、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知し、該無線受信機は、前記パイロット信号と該無線送信機から報知された前記重み付け係数に関する情報とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、そのレベル測定結果と該無線送信機から報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて、受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、該無線送信機は、該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００２０】
（８）さらに、本発明の無線送信機は、複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうるものであって、複数の送信アンテナと、前記送信アンテナから伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御する送信ビーム数制御手段とをそなえたことを特徴としている。【００２１】
（９）ここで、該送信ビーム数制御手段は、前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御すべく構成されていてもよい。
（１０）また、本送信機は、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重する第１パイロット多重手段と、固定の重み付け係数によるビーム送信を行なう第１ビームフォーマと、該無線受信機において前記パイロット信号と前記重み付け係数とを基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第１通知情報受信手段とをさらにそなえ、該送信ビーム数制御手段が、該第１通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００２２】
（１１）さらに、本送信機は、前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重する第２パイロット多重手段と、固定の重み付け係数によるビーム送信を行なう第１ビームフォーマと、該無線受信機において前記パイロット信号を基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第２通知情報受信手段とをさらにそなえ、該送信ビーム数制御手段が、該第２通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００２３】
（１２）また、本送信機は、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重する第１パイロット多重手段と、可変の重み付け係数によるビーム送信を行なう第２ビームフォーマと、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知する報知手段と、該無線受信機において、前記パイロット信号と該報知手段により報知された前記重み付け係数に関する情報とを基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果と、該報知手段により報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第３通知情報受信手段とをさらにそなえ、該送信ビーム数制御手段が、該第３通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうようにしてもよい。【００２４】
（１３）さらに、本発明の無線受信機は、複数の送信アンテナを有する無線送信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうるものであって、複数の受信アンテナと、該無線送信機により伝送すべきデータストリーム数に応じて当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数が制御された送信ビームの中で、前記受信アンテナを介していずれか１以上の送信ビームを選択受信するビーム選択受信制御手段とをそなえたことを特徴としている。【００２５】
（１４）ここで、ビーム選択受信制御手段は、前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信すべく構成されていてもよい。
（１５）また、該ビーム選択受信制御手段は、前記相関の低い送信ビームとして隣接しない送信ビームを選択受信すべく構成されていてもよい。【００２６】
（１６）さらに、該無線送信機が、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行なうべく構成されるとともに、該ビーム選択受信制御手段が、前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第１レベル測定部と、該第１レベル測定部によるレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第１決定部と、該第１決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第１通知部とをそなえて構成されていてもよい。【００２７】
（１７）また、該無線送信機が、前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行なうべく構成されるとともに、該ビーム選択受信制御手段が、前記パイロット信号に基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第２レベル測定部と、該第２レベル測定部によるレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第２決定部と、該第２決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第２通知部とをそなえて構成されていてもよい。【００２８】
（１８）さらに、該無線送信機が、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して可変の重み付け係数によるビーム送信を行なうとともに、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知すべく構成されるとともに、該ビーム選択受信制御手段が、前記パイロット信号と該無線送信機から報知された前記重み付け係数に関する情報とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第３レベル測定部と、該第３レベル測定部によるレベル測定結果と該無線送信機から報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて、受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第３決定部と、該第３決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第３通知部とをそなえて構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
上記本発明によれば、少なくとも以下のいずれかの効果ないし利点が得られる。
（１）送信機において、伝送すべきデータストリーム数に応じて形成する送信ビーム数（選択可能な送信元のビーム数）を制御（変更）するので、受信機から送信機へのフィードバック情報量を増加させることなく、良好なスループット特性（受信特性）を得ることが可能となる。【００３０】
（２）例えば、伝送データストリーム数が少ないほど、送信ビーム数を増加制御すれば、伝送データストリーム数が少ないほど、選択可能な送信元ビーム数が増えるので、高指向性利得を得ることが可能となる。
（３）また、伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い（例えば、隣接しない）２以上の送信ビームを選択受信すれば、受信側でのデータストリーム分離性能の劣化を回避して、低ビーム間相関による高スループット特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックである。
【図３】図２に示す送信ビームＩＤ／ストリーム決定部及び既知選択可能ビームメモリに着目した構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す送信ビームＩＤ／ストリーム決定部の動作（ビーム選択方法）を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示すＭＩＭＯ伝送システムの動作を説明すべく選択可能なビームの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックである。
【図７】本発明の第３実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックで
【図８】従来のＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ＭＩＭＯ送信機
１１  ユーザ選択部
１２  チャネル符号化／変調器
１３  ビーム選択部
１４  マルチビームフォーマ
１５  スケジューラ（ビーム制御部）（送信ビーム数制御手段，第１，第２，第３通知情報受信手段）
１６−１〜１６−ｎ  送信アンテナ
１７  エレメントパイロット多重部（第１パイロット多重手段）
１７−１〜１７−ｎ  加算器（多重回路）
１７ａ  ビームパイロット多重部（第２パイロット多重手段）
１７ａ−１〜１７ａ−ｍ  加算器（多重回路）
１８  報知情報付加部（報知手段）
１９ａ  ウェイト生成部
１９ｂ  選択可能ビーム情報生成部
２  ＭＩＭＯ受信機
２０  ビーム選択受信制御手段
２１−１〜２１−Ｍ  受信アンテナ
２２  ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器
２３  復号器（チャネルデコーダ）
２４  送信ビーム測定部（第１，第２，第３レベル測定部）
２５  既知パイロットメモリ
２６  既知送信ウェイトメモリ
２７  送信ビームＩＤ／ストリーム決定部（第１，第２，第３決定部，第１，第２，第３通知部）
２７１  ランキング・レベル比較部
２８  既知選択可能ビームメモリ
２８１  比較ビームＩＤテーブル
２９  報知情報抽出部
３０−０〜３０−９  ビーム
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔Ａ〕概要説明
まず、以下に説明する実施形態の概要について図１を用いて説明する。この図１において１は複数（ここでは４本）の送信アンテナを具備するＭＩＭＯ送信機、２は複数の受信アンテナを具備するＭＩＭＯ受信機をそれぞれ表しており、これらのＭＩＭＯ送信機１とＭＩＭＯ受信機２との間で無線によるＭＩＭＯ伝送が行なわれるようになっている。なお、ＭＩＭＯ送信機１は例えば移動無線通信システムの基地局装置として適用でき、ＭＩＭＯ受信機２は同システムの移動局装置（ＵＥ：User Equipment）として適用できる。そのため、以下の説明では、ＭＩＭＯ送信機１を基地局装置１あるいは基地局１と表記することがあり、ＭＩＭＯ受信機２を移動局装置２あるいは移動局２と表記することがある。また、詳細な仕様については、例えば前記非特許文献１の表（Table）Ａ１に準じる。【００３４】
そして、本例においては、基地局装置１は、送信（伝送）すべきユーザデータストリーム（以下、単に「送信ストリーム」と略称することがある）の数に応じて形成（ビームフォーミング）するビーム数を変更（制御）することができるように構成され、移動局装置２は、上記ビーム数のマルチビームの中からいずれか１以上のビームを選択受信できるように構成される。【００３５】
例えば、基地局１において、送信ストリーム数が少ないとき、すなわち最小ではシングルストリームとなるが、このとき、移動局２は、基地局１が形成するより多くのビームの中から例えば受信レベル最大となるビームを選択受信する。また、送信ストリーム数が増えるにつれて、選択可能なビームの組み合わせに制限を加える。送信ストリーム数が多いとき、最大では送信アンテナ数分のマルチストリームを送信する場合には、エレメント送信（選択可能なビーム数が１つしかないと解釈することもできる）によるビームが選択受信される。【００３６】
なお、図１では、基地局１において、（１）送信ストリームが４ストリームの場合、（２）２ストリームの場合、（３）１ストリームの場合をそれぞれ示しており、（１）の場合、基地局１は、各送信アンテナで１ビームを形成し当該ビームで４ストリームをエレメント送信する一方、移動局２は、１ビームでエレメント送信された信号をそのまま（ビーム選択なし）受信し、（２）の場合、基地局１は、４ビームを形成し当該４ビームで２ストリームを送信する一方、移動局２は、当該４ビームの中から例えばビーム間相関の低い２ビームを選択受信し、（３）の場合、基地局１は、８ビームを形成し当該８ビームで１ストリームを送信する一方、移動局２は、当該８ビームの中から１ビームを選択受信することを例示している。【００３７】
このように、送信ストリーム数に応じて選択可能な元となるビーム数、即ち、形成（ビームフォーミング）する送信ビーム数を変更することで、１ストリーム時にはできるだけ大きな利得が得られるようにし、また、マルチストリーム時にはビーム間相関が低くなるようなビーム選択を行なうことで、良好なスループット特性、指向性利得を得ることが可能となる。【００３８】
以下、具体例について、詳述する。
〔Ｂ〕第１実施形態の説明
図２は本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックで、この図２に示すＭＩＭＯ伝送システムは、ＭＩＭＯ送信機１と、ＭＩＭＯ受信機２とをそなえて構成され、それぞれの要部に着目すると、ＭＩＭＯ送信機１は、ユーザ選択部１１と、チャネル符号化／変調器１２と、ビーム選択部１３と、マルチビームフォーマ１４と、スケジューラ（ビーム制御部）１５と、複数の送信アンテナ１６−１〜１６−ｎ（ｎは２以上の整数）と、エレメントパイロット多重部１７とをそなえて構成され、ＭＩＭＯ受信機２は、１又は複数の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｍ（Ｍは１以上の整数でＭ＝ｎでもよい）と、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２と、復号器（チャネルデコーダ）２３と、送信ビーム測定部２４と、既知パイロットメモリ２５と、既知送信ウェイトメモリ２６と、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７と、既知選択可能ビームメモリ２８とをそなえて構成されている。なお、以下において、ＭＩＭＯ送信機１は、単に「送信機１」あるいは「送信側１」と称することがあり、ＭＩＭＯ受信機２は、単に「受信機２」あるいは「受信側２」と称することがある。【００３９】
ここで、ＭＩＭＯ送信機１において、ユーザ選択部１１は、スケジューラ１５の制御の下、複数系列のユーザデータストリームの中から伝送すべき１以上のユーザデータストリームを選択するものであり、チャネル符号化／変調器１２は、スケジューラ１５の制御の下、ターボ符号化などの所要の誤り訂正符号化を指定の符号化率で施し、得られたビット系列を指定の変調方式、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの信号点を有するシンボル（データチャネルの信号）にマッピングして変調するものである。【００４０】
ビーム選択部１３は、スケジューラ（ビーム制御部）１５の制御の下、より詳細には、受信側２からのフィードバック情報（送信ビームＩＤ及び送信ストリームに関する情報）に従って、マルチビームフォーマ１４により形成される複数のビーム（マルチビーム）の中で、チャネル符号化／変調器１２で符号化、変調を施された送信ストリーム（ユーザデータ）の伝送に用いる１又は複数のビームを選択するものである。なお、送信ビームＩＤ（識別情報）は、下記マルチビームフォーマ１４で用いる送信ウェイト行列Ｗを基に一義的に定まる（設定される）ものである（以下、同じ）。【００４１】
マルチビームフォーマ（第１ビームフォーマ）１４は、前記送信ストリームの伝送のためのマルチビームを所定の送信ウェイト行列（重み付け係数）Ｗに基づいて形成するものである。なお、本例では、前記送信ウェイト行列Ｗは固定とする。
エレメントパイロット多重部（第１パイロット多重手段）１７は、送信アンテナ１６−１〜１６−ｎ毎の加算器（多重回路）１７−１〜１７−ｎにより、送信アンテナ１６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）毎に直交パイロット信号（シンボル）ｐｉを多重するもので、これにより、直交パイロット信号ｐｉが送信アンテナ１６−ｉ（エレメント）毎に送信されるようになっている。【００４２】
ビーム制御部（スケジューラ；送信ビーム数制御手段）１５は、上記ビーム選択部１３でのビーム選択を制御することにより、送信ストリーム数に応じて、当該送信ストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御するもので、本例では、受信側２の送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７で決定（選択）されたビームＩＤ及びストリーム数に関する情報をフィードバック情報として受けて、当該フィードバック情報に基づき、送信ストリーム数及び当該送信ストリームの伝送に用いるビーム（形成する送信ビーム数）を制御するようになっている。【００４３】
一方、受信機２において、受信アンテナ２１−ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）は、送信機１の各送信アンテナ１６−ｉから送信されたビームを受信するものであり、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２は、各受信アンテナ２１−ｊで受信された信号についてＭＩＭＯ復調あるいはＳＩＭＯ復調するもので、受信信号に多重されているパイロット信号ｐｉとパイロットレプリカとの相関演算により求められたチャネル推定値（チャネル行列）に基づいて、チャネル相関行列の逆行列を用いる方法や、ＭＬＤアルゴリズムを用いる方法などによって、送信アンテナ１６−ｉ毎に多重されたユーザデータストリームの分離を行ない、復調データを生成するようになっている。【００４４】
復号器２３は、上記ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２により得られたユーザデータストリームを送信側１での符号化方式に対応する復号方式で復号するものである。
既知パイロットメモリ２５は、前記パイロット信号ｐｉのレプリカ信号（パイロットレプリカ）を予め記憶しておくものであり、既知送信ウェイトメモリ２６は、送信側１の送信ウェイト行列Ｗの情報を予め記憶しておくものであり、送信ビーム測定部（第１レベル測定部）２４は、これらの既知パイロットメモリ２５に記憶されているパイロットレプリカ及び既知送信ウェイトメモリ２６に記憶されている送信ウェイト行列Ｗの情報に基づいて、送信機１からのビーム毎のレベルを測定するものである。【００４５】
既知選択可能ビームメモリ２８は、選択可能なビームに関する情報を予め記憶しておくもので、本実施形態では、例えば図３に示すように、送信ストリーム数と候補ビームＩＤとを対応付けた比較ビームＩＤテーブル２８１を記憶しておくようになっている。なお、図３に示す比較ビームＩＤテーブル２８１では、送信ストリーム数が４の場合は選択可能なビームの候補（候補ビーム）がＩＤ＝０の１ビームであり、送信ストリーム数が２の場合は候補ビームのＩＤが２，４，６，８（又は１，３，５，７でもよい）、つまり、偶数（又は奇数）ＩＤの隣接しない４ビームであり、送信ストリーム数が１の場合は候補ビームのＩＤが１〜９の９ビームであることを示している。【００４６】
送信ビームＩＤ／ストリーム決定部（第１決定部）２７は、送信ビーム測定部２４による測定結果と既知選択可能ビームメモリ２８に記憶された情報（比較ビームＩＤテーブル２８１）とに基づいて、送信機１にフィードバック情報として伝達すべき、送信ビームＩＤ（送信ビーム数）及び送信ストリーム数についての情報（ビーム選択情報）を決定するもので、本例では、例えば図３に示すように、ランキング・レベル比較部２７をそなえ、当該ランキング・レベル比較部２７１にて、送信ビーム測定部２４で測定された各ビーム（ＩＤ）の測定レベル（Level[ID]）と、送信ストリーム数（ｋ）に対応した閾値（TH[k]）と、比較ビームＩＤテーブル２８１の内容とを基に、送信ストリーム数の多いものから順に可能性をチェックすることで、送信ストリーム数とその時のビームＩＤとが決定されるようになっている。なお、図３では、最大送信ストリーム数が４（つまり、ｋ＝１〜４）である場合の例を示している。【００４７】
つまり、上記の送信ビーム測定部２４，既知パイロットメモリ２５，既知送信ウェイトメモリ２６，送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７及び既知選択可能ビームメモリ２８から成るブロック２０は、送信機１により送信ストリーム数に応じて当該送信ストリームの伝送のために形成する送信ビーム数が制御された送信ビームの中で、受信アンテナ２１−ｊを介していずれか１以上の送信ビームを選択受信するビーム選択受信制御手段としての機能を果たしている。【００４８】
なお、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７で決定した情報は送信機１でのビーム制御部１５による送信ビーム制御（形成ビーム数）のための制御情報として、図示しない受信機２の送信系を通じて送信機１へフィードバック（通知）される。したがって、送信機１（ビーム制御部１５）は、上記制御情報（フィードバック情報）に従って動作することにより、送信ストリーム数が少ないほど、送信ビーム数を増加制御するようビーム選択部１３及びマルチビームフォーマ１４を制御し、送信ストリーム数が最大値の時には、ビームＩＤ＝０の１ビームでのエレメント送信を行なうようビーム選択部１３及びマルチビームフォーマ１４を制御することになる。【００４９】
以下、上述のごとく構成された本実施形態のＭＩＭＯ伝送システムの動作（ビーム選択方法）について詳述する。
まず、送信機１では、マルチビームの送信ウェイト（行列）Ｗとして常に一定の固定ウェイトを用い、直交パイロット信号ｐｉを送信アンテナ１６−ｉ毎に多重して送信する。即ち、ユーザ選択部１１にてスケジューラ１５の制御の下、複数系列のユーザデータストリームの中から伝送すべき１以上のユーザデータストリームが選択されてチャネル符号化／変調器１２に入力され、当該チャネル符号化／変調器１２にて、スケジューラ１５の制御の下、ターボ符号化などの所要の誤り訂正符号化が指定の符号化率で施された後、得られたビット系列が指定の変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ）などの信号点を有するシンボル（データチャネルの信号）にマッピングされて変調される。【００５０】
得られた変調データはビーム選択部１３に入力され、ビーム選択部１３にて、スケジューラ１５の制御の下、マルチビームフォーマ１４により形成される複数の固定ビーム（マルチビーム）の中で当該変調データの伝送に用いるビームが伝送するストリーム数に応じた数だけ選択され、選択されたビームにより前記変調データが送信アンテナ１６から送信される。その際、各送信アンテナ１６−ｉからはエレメントパイロット多重部１７の各加算器１７−ｉにて直交パイロット信号ｐｉが多重されて送信される。【００５１】
一方、受信機２では、上記送信機１からマルチビームにより送信された信号が各受信アンテナ２１−ｊにて受信され、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２と送信ビーム測定部２４とにそれぞれ入力される。ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２では、各受信アンテナ２１−ｊからの受信信号をＭＩＭＯ復調あるいはＳＩＭＯ復調してユーザデータストリームを生成する。即ち、チャネル推定値（チャネル行列）に基づいて、ユーザデータストリームの分離を行ない、復調データを生成する。【００５２】
得られた復調データは、復号器２３にて、ターボ復号などの誤り訂正復号が施され、これにより、ユーザデータストリームの復号データが得られる。
これに対し、送信ビーム測定部２４では、既知パイロットメモリ２５におけるパイロットレプリカと既知送信ウェイトメモリ２６における既知の送信ウェイトＷの情報（以下、送信ウェイト情報Ｗと表記することがある）とに基づいて、ビーム毎のレベルを測定する。【００５３】
例えば、送信データベクトルをＸ＝［x1，…，xn］、送信ウェイト情報（行列）をＷ＝［W1，…，Wm］（ただし、ｍは送信ビーム数を表す）、パイロットベクトルをＰ＝［p1，…，pn］、チャネル情報（行列）をＨ＝［H1，…，Hn］と表し、受信側２での受信信号をＹと表わすと、受信側２では、Ｙ＝ＨＰ＝ＨＷＸが受信される。
したがって、送信ビーム測定部２４では、既知のパイロットベクトルＰを用いて、各エレメント（送信アンテナ１６−ｉ）のチャネル情報Ｈを求め、さらに、既知の送信ウェイト情報Ｗを用いてＨＷを求めることで、各送信ビームのチャネル情報を求めることができるので、当該チャネル情報を基にビーム毎のレベル測定が可能となる。【００５４】
そして、得られたビーム（ＩＤ）毎のレベル測定結果（Level[ID]）は、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７に入力され、ランキング・レベル比較部２７１により、当該レベル測定結果と、送信ストリーム数（ｋ）に対応した閾値（TH[k]）と、比較ビームＩＤテーブル２８１の内容とを基に、送信ストリーム数の多いものから順に可能性をチェックすることで、送信ストリーム数とその時のビームＩＤとが決定される。【００５５】
即ち、例えば図４に示すように、最大送信ストリーム数が４ストリーム（ビームＩＤ＝０）の場合、ランキング・レベル比較部２７１は、まず、ビームＩＤ＝０のレベル測定結果Level[ID=0]と送信ストリーム数ｋ＝４に対応する閾値TH[k=4]とを比較して、Level[ID=0]＞TH[k=4]かどうか（送信ストリーム数が４ストリームである可能性）をチェックする（ステップＳ１）。その結果、Level[ID=0]＞TH[k=4]であれば、ランキング・レベル比較部２７１は、送信ストリーム数ｋ＝４でビームＩＤ＝０と決定する（ステップＳ１のＹルートからステップＳ２）。【００５６】
一方、Level[ID=0]≦TH[k=4]だった場合、ランキング・レベル比較部２７１は、レベル測定結果Level[ID=1]，Level[ID=2]，Level[ID=3]，Level[ID=4]の中からレベルの大きな２つのＩＤ（IDmax1，IDmax2）を選択し（ステップＳ１のＮルートからステップＳ３）、それぞれのレベル測定結果Level[ID=IDmax1]，Level[ID=IDmax2]と送信ストリーム数ｋ＝２に対応する閾値TH[k=2]とを比較し、レベル測定結果Level[ID=IDmax1]，Level[ID=IDmax2]の方がいずれも閾値TH[k=2]よりも大きいかどうか（送信ストリーム数が２である可能性）をチェックする（ステップＳ４）。【００５７】
その結果、レベル測定結果Level[ID=IDmax1]，Level[ID=IDmax2]の方がいずれも閾値TH[k=2]よりも大きければ、ランキング・レベル比較部２７１は、送信ストリーム数ｋ＝２でビームＩＤ＝IDmax1，IDmax2と決定する（ステップＳ４のＹルートからステップＳ５）。
一方、レベル測定結果Level[ID=IDmax1]，Level[ID=IDmax2]のいずれか一方又は双方が閾値TH[k=2]以下であれば、ランキング・レベル比較部２７１は、レベル測定結果Level[ID=1]〜Level[ID9]から最大のＩＤをIDmaxとして選択し（ステップＳ４のＮルートからステップＳ６）、レベル測定結果Level[IDmax]が送信ストリーム数ｋ＝１に対応する閾値TH[1]よりも大きいかどうか（送信ストリーム数が１である可能性）をチェックする（ステップＳ７）。【００５８】
その結果、レベル測定結果Level[IDmax]が閾値TH[1]よりも大きければ、ランキング・レベル比較部２７１は、送信ストリーム数ｋ＝１でビームＩＤ＝IDmaxと決定し（ステップＳ７のＹルートからステップＳ８）、そうでなければ、送信ストリーム数ｋ及びビームＩＤの割り当てなしと決定する（ステップＳ７のＮルートからステップＳ９）。
以上のようにして、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７では、送信要求を行なうストリーム数に応じて、予め決められた既知の選択可能なビームの中から、チャネル情報の信頼度が最大となるビームＩＤを選択する。【００５９】
具体例について図５に示すイメージ図を用いて説明する。この図５では、送信機１は、送信アンテナ数ｎ＝４で、送信ストリーム数ｋ＝１〜４までを、最大送信ビーム数が９（ビームＩＤ＝１，２，…，９）でのマルチビーム送信又はエレメント送信（ＩＤ＝０）し得る場合を示している。
受信機２は、送信ストリーム数ｋ＝１の時には、上記アルゴリズムにより、全９ビーム３０−１〜３０−９（ビームＩＤ＝１〜９）の中から受信レベル（受信品質）が最大となる１ビームを選択し、送信ストリーム数ｋ＝２の時には、既知の選択可能ビームとして偶数ビームＩＤ（ＩＤ＝２，４，６，８）の４ビーム３０−２，３０−４，３０−６，３０−８〔あるいは、奇数ビームＩＤ（ＩＤ＝１，３，５，７，９）の５ビーム３０−１，３０−３，３０−５，３０−７，３０−９でもよい〕の中から受信レベルの高い２ビーム選択を行なう。つまり、ビーム間相関が低い（隣接しない）という制限された条件下でビーム選択を行なう。そして、送信ストリーム数ｋ＝４と増加した時には、受信機２は、同様に制限された条件下でのビーム選択、あるいは、究極には（最大送信ストリーム数の場合）ビーム選択は行なわずにエレメント送信（ビームＩＤ＝０）による１ビーム３０−０を受信することになる。【００６０】
以上のようにして、送信ストリーム数が少ないときに、ビーム方向の異なる多数のビームの中からビーム選択を行なう、具体的には、送信ストリーム数ｋが２以上（ＭＩＭＯ伝送）の時には、マルチビームとして直交マルチビーム（あるいはそれと等価なマルチビーム）の中からビーム選択を行ない、送信ストリーム数ｋが最大値の時には、ビーム選択は行なわずにエレメント送信の１ビームをそのまま受信し、送信ストリーム数ｋが最小値（ｋ＝１）（ＳＩＭＯ伝送）の時には、マルチビームとして直交マルチビーム（あるいはそれと等価なビーム）に対して、当該ビーム間を補う方向を向いたビームを選択可能な候補ビームに加えることで、方向により利得低下が起こらないように配置したより多くのビームの中から、ビーム選択を行なう。【００６１】
そして、上述のごとく受信機２（送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７）において決定した送信ストリーム数ｋ及びビームＩＤの情報はフィードバック情報として図示しない受信機２の送信系を通じて送信機１に送り返される。つまり、本例において、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７は、決定した送信ストリーム数及び送信ビームに関する情報を、送信機１での形成する送信ビーム数の制御情報として通知する第１通知部としての機能を兼用していることになる。【００６２】
送信側１では、受信側２からの上記フィードバック情報が図示しない送信機１の受信系を通じてビーム制御部１５に通知され、ビーム制御部１５は、当該フィードバック情報に基づいて、ユーザ選択部１１、チャネル符号化／変調器１２、ビーム選択部１３を制御して、送信ストリーム数及びビーム選択を行ない送信ストリームのビーム制御を行なう。
以上のように、本実施形態によれば、送信側１において、送信ストリーム数に応じて受信側２で選択可能な候補ビーム数（形成する送信ビーム数）を制御（変更）することで、例えば、１ストリーム時にはエレメント送信によりできるだけ大きな利得が得られるようにし、マルチストリーム時にはビーム間相関が低くなるようなビーム選択を行なうことが可能となり、送信機１へのフィードバック情報量を増大させることなく、低ビーム間相関による高スループット特性と、高指向性利得とを両立して、良好なスループット特性（受信特性）を得ることができる。【００６３】
〔Ｃ〕第２実施形態の説明
図６は本発明の第２実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックで、この図６に示すＭＩＭＯ伝送システムも、ＭＩＭＯ送信機１と、ＭＩＭＯ受信機２とをそなえて構成されるが、図２により上述した構成に比して、ＭＩＭＯ送信機１において、エレメントパイロット多重部１７に代えて、ビームパイロット多重部１７ａがマルチビームフォーマ１４の前段（ビーム選択部１３の後段）に設けられるとともに、ＭＩＭＯ受信機２において、ビーム選択受信制御手段として機能するブロック２０において既知送信ウェイトメモリ２６が不要になっている点が異なる。なお、その他の既述の符号と同一符号を付した構成要素は、特に断らない限り、既述の構成要素と同一若しくは同様のものである。また、本例においても、マルチビームフォーマ１４での送信ウェイト情報Ｗ＝［W1，…，Wm］は第１実施形態と同じく固定としている。【００６４】
ここで、ビームパイロット多重部（第２パイロット多重手段）１７ａは、ビーム選択部１３の送信ビーム数（最大ｍ）に応じた各出力に対応した加算器（多重回路）１７ａ−１〜１７ａ−ｍをそなえ、これらの加算器１７ａ−１〜１７ａ−ｍによって、マルチビームのビーム毎に直交パイロット信号ｐ１〜ｐｍを多重するものである。
そのため、受信側２（送信ビーム測定部２５）では、送信側１での送信ウェイト情報Ｗを知らなくても（既述の既知送信ウェイト情報メモリ２６をそなえなくても）、既知パイロットメモリ２５における既知のパイロットレプリカを基に、各送信ビームのチャネル情報を推定することができ、第１実施形態と同様のビーム毎のレベル測定が可能となる。つまり、本例の送信ビーム測定部２５は、上記パイロット信号（レプリカ）に基づいて送信ビームのレベル測定を行なう第２レベル測定部として機能する。【００６５】
したがって、本例においても、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７（ランキング・レベル比較部２７１）では、図４により前述したアルゴリズム（ステップＳ１〜Ｓ９）と同様にして、既知選択可能ビームメモリ２８（比較ビームＩＤテーブル２８１）における情報を基に、送信ストリーム数に応じたビーム選択（ビームＩＤ及び送信ストリーム数の決定）を行なって、その情報を送信側１にフィードバックすることができる。【００６６】
つまり、本例の送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７は、上記第２レベル測定部としての送信ビーム測定部２５によるレベル測定結果に基づいて受信すべき送信ストリーム数と送信ビームとを決定する第２決定部としての機能を果たし、また、決定した送信ストリーム数及び送信ビームに関する情報を、送信機１での送信ビーム数の制御情報として通知する第２通知部としての機能を兼用していることになる。【００６７】
そして、この場合、送信機１のビーム制御部１５は、受信機２において上述のごとくパイロット信号を基に送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され受信機２から通知されてくる送信ストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第２通知情報受信手段としての機能を兼用し、その受信情報に基づいて送信ビーム数制御を行なうことになる。【００６８】
よって、第１実施形態と同様の効果ないし利点が得られるほか、本例では、受信側２において既知送信ウェイトメモリ２６を不要にすることができるので、受信側２の構成及び処理を簡易化することが可能である。
〔Ｄ〕第３実施形態の説明
図７は本発明の第３実施形態に係るＭＩＭＯ伝送システムの構成を示すブロックで、この図７に示すＭＩＭＯ伝送システムも、ＭＩＭＯ送信機１と、ＭＩＭＯ受信機２とをそなえて構成されるが、図２により上述した構成に比して、ＭＩＭＯ送信機１において、マルチビームフォーマ１４の後段に報知情報付加部１８が設けられるとともに、ウェイト生成部１９ａ及び選択可能ビーム情報生成部１９ｂが設けられる一方、ＭＩＭＯ受信機２において、ビーム選択受信制御手段として機能するブロック２０において、報知情報抽出部２９が設けられるとともに、既知送信ウェイトメモリ２６及び既知選択可能ビームメモリ２８（比較ビームＩＤテーブル２８１）が不要になっている点が異なる。なお、その他の既述の符号と同一符号を付した構成要素は、特に断らない限り、既述の構成要素と同一若しくは同様のものである。【００６９】
ここで、送信機１において、ウェイト生成部１９ａは、マルチビームフォーマ１４で用いる送信ウェイト情報Ｗ＝［W1，…，Wm］を適応的に生成するものである。つまり、本例のビームフォーマ１４は、可変の送信ウェイト情報Ｗによるビーム送信を行なう第２ビームフォーマとしての機能を果たすものである。
選択可能ビーム情報生成部１９ｂは、受信側２で選択可能なビームに関する情報（ビーム選択の制限条件）、例えば、図３により前述した比較ビームＩＤテーブル２８１の内容に相当する情報を生成するものである。【００７０】
つまり、本例では送信ウェイト情報Ｗと、送信ウェイト情報Ｗ及び送信ストリーム数で選択可能なビームに関する情報（以下、選択可能ビーム情報という）とを変更（制御）できるようになっているのである。
報知情報付加部（報知手段）１８は、これらの可変の情報を受信側２に通知する必要があるので、受信側２への（ダウンリンクの）報知チャネル等の情報として送信ストリームに付加（多重）するものである。なお、報知情報の更新周期、つまり、ウェイト生成部１９ａによる送信ウェイト情報Ｗの更新周期、選択可能ビーム情報生成部１９ｂによる選択可能ビーム情報の更新周期は、システムに応じて設定される。【００７１】
一方、受信機２において、報知情報抽出部２９は、ＭＩＭＯ／ＳＩＭＯ復調器２２で復調された信号から前記報知情報（送信ウェイト情報Ｗ及び選択可能ビーム情報）を抽出するもので、抽出された報知情報のうち、送信ウェイト情報Ｗは送信ビーム測定部２４へ、選択可能ビーム情報は送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７へそれぞれ渡されるようになっている。【００７２】
したがって、本例の送信ビーム測定部２４は、送信機１から報知され報知情報抽出部２９で抽出された送信ウェイト情報Ｗと既知パイロットメモリ２５におけるパイロットレプリカとに基づいて、各ビームのチャネル推定が可能となり、既述の既知送信ウェイトメモリ２６を要することなく、第１実施形態と同様のビーム毎のレベル測定が可能となる。つまり、本例の送信ビーム測定部２４は、パイロット信号と送信機１から報知された送信ウェイト情報Ｗとに基づいて送信ビームのレベル測定を行なう第３レベル測定部としての機能を果たしていることになる。【００７３】
また、送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７は、報知情報抽出部２９で抽出された選択可能ビーム情報と、送信ビーム測定部２４によるレベル測定結果と、既述の送信ストリーム数に応じた閾値（TH[k]）とに基づいて、図４により前述したアルゴリズム（ステップＳ１〜Ｓ９）と同様にして、送信ストリーム数に応じたビーム選択（ビームＩＤ及び送信ストリーム数の決定）を行なって、その情報を送信側１にフィードバックすることができる。これは、受信機２において、報知情報抽出部２９で抽出された情報を基に、既述の比較ビームＩＤテーブル２８１に相当する情報を構築または更新できることを意味する。【００７４】
つまり、本例の送信ビームＩＤ／ストリーム決定部２７は、第３レベル測定部としての送信ビーム測定部２４によるレベル測定結果と送信機１から報知された選択可能ビーム情報（送信ビーム数に関する情報）とに基づいて、受信すべき送信ストリーム数と送信ビームとを決定する第３決定部としての機能を果たすとともに、決定した送信ストリーム数及び送信ビームに関する情報を、送信機１での送信ビーム数の制御情報として通知する第３通知部としての機能を兼用しているのである。【００７５】
そして、送信機１では、受信機２から通知された上記制御情報（フィードバック情報）がビーム制御部１５にて受信され、当該情報に基づいて、送信ビーム制御が行なわれる。つまり、本例のビーム制御部１５は、受信機２において、上述のごとく、パイロット信号と報知情報付加部１８により報知された送信ウェイト情報Ｗとを基に送信ビームについて測定されたレベル測定結果と、報知情報付加部１８により報知された選択可能ビーム情報とに基づいて決定され当該受信機２から通知されてくる送信ストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第３通知情報受信手段としての機能を兼用しており、その受信情報に基づいて送信ビーム数の制御を行なうことになる。【００７６】
したがって、第１実施形態と同様の効果ないし利点が得られるほか、本例では、送信機１と受信機２との間の通信環境に応じて送信ウェイト情報Ｗ、選択可能ビーム情報を適応的に変更して、当該通信環境に応じた最適なビーム選択を実現することができ、スループット特性のさらなる向上を図ることが可能となる。
なお、上述した例においては、送信ウェイト情報Ｗと選択可能ビーム情報の双方を可変として各情報を受信側２に報知しているが、いずれか一方のみを可変として受信側２へ報知するようにしてもよい。【００７７】
また、本例においても、第２実施形態と同様に、ビーム毎に直交パイロット信号を多重送信する構成としてもよい。この場合、前述したように、受信側２において送信ウェイト情報Ｗを知る必要がないので、選択可能ビーム情報のみを受信側２に報知すれば足りることになる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
〔Ｅ〕付記
（付記１）
複数の送信アンテナを有する無線送信機と複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線伝送方法であって、
該無線送信機は、
伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御し、
該無線受信機は、
前記送信ビームの中でいずれか１以上の送信ビームを選択受信することを特徴とする、無線伝送方法。
（付記２）
該無線送信機は、
前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御することを特徴とする、付記１記載の無線伝送方法。
（付記３）
該無線受信機は、
前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信することを特徴とする、付記１又は２に記載の無線伝送方法。
（付記４）
該無線受信機は、
前記相関の低い送信ビームとして隣接しない送信ビームを選択受信することを特徴とする、付記３記載の無線伝送方法。
（付記５）
該無線送信機は、
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、
該無線受信機は、
前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記１記載の無線伝送方法。
（付記６）
該無線送信機は、
前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行ない、
該無線受信機は、
前記パイロット信号に基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記１記載の無線伝送方法。
（付記７）
該無線送信機は、
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して可変の重み付け係数によるビーム送信を行なうとともに、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知し、
該無線受信機は、
前記パイロット信号と該無線送信機から報知された前記重み付け係数に関する情報とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行ない、
そのレベル測定結果と該無線送信機から報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて、受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定し、
決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を該無線送信機へ通知し、
該無線送信機は、
該無線受信機から通知された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記１記載の無線伝送方法。
（付記８）
複数の受信アンテナを有する無線受信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線送信機であって、
複数の送信アンテナと、
前記送信アンテナから伝送すべきデータストリーム数に応じて、当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数を制御する送信ビーム数制御手段とをそなえたことを特徴とする、無線送信機。
（付記９）
該送信ビーム数制御手段が、
前記伝送データストリーム数が少ないほど、前記送信ビーム数を増加制御すべく構成されたことを特徴とする、付記８記載の無線送信機。
（付記１０）
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重する第１パイロット多重手段と、
固定の重み付け係数によるビーム送信を行なう第１ビームフォーマと、
該無線受信機において前記パイロット信号と前記重み付け係数とを基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第１通知情報受信手段とをさらにそなえ、
該送信ビーム数制御手段が、
該第１通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記８記載の無線送信機。
（付記１１）
前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重する第２パイロット多重手段と、
固定の重み付け係数によるビーム送信を行なう第１ビームフォーマと、
該無線受信機において前記パイロット信号を基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果に基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第２通知情報受信手段とをさらにそなえ、
該送信ビーム数制御手段が、
該第２通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記８記載の無線送信機。
（付記１２）
前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重する第１パイロット多重手段と、
可変の重み付け係数によるビーム送信を行なう第２ビームフォーマと、
前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知する報知手段と、
該無線受信機において、前記パイロット信号と該報知手段により報知された前記重み付け係数に関する情報とを基に前記送信ビームについて測定されたレベル測定結果と、該報知手段により報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて決定され該無線受信機から通知されてくる伝送データストリーム数及び送信ビームに関する情報を受信する第３通知情報受信手段とをさらにそなえ、
該送信ビーム数制御手段が、
該第３通知情報受信手段で受信された情報に基づいて前記送信ビーム数の制御を行なうことを特徴とする、付記８記載の無線送信機。
（付記１３）
複数の送信アンテナを有する無線送信機との間でデータストリームをマルチビームにより伝送しうる無線受信機であって、
複数の受信アンテナと、
該無線送信機により伝送すべきデータストリーム数に応じて当該データストリームの伝送のために形成する送信ビーム数が制御された送信ビームの中で、前記受信アンテナを介していずれか１以上の送信ビームを選択受信するビーム選択受信制御手段とをそなえたことを特徴とする、無線受信機。
（付記１４）
ビーム選択受信制御手段が、
前記伝送データストリーム数が２以上の場合、互いに相関の低い２以上の前記送信ビームを選択受信すべく構成されたことを特徴とする、付記１３記載の無線受信機。
（付記１５）
該ビーム選択受信制御手段が、
前記相関の低い送信ビームとして隣接しない送信ビームを選択受信すべく構成されたことを特徴とする、付記１４記載の無線受信機。
（付記１６）
該無線送信機が、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行なうべく構成されるとともに、
該ビーム選択受信制御手段が、
前記パイロット信号と前記重み付け係数とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第１レベル測定部と、
該第１レベル測定部によるレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第１決定部と、
該第１決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第１通知部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１３記載の無線受信機。
（付記１７）
該無線送信機が、前記送信ビーム毎にパイロット信号を多重して固定の重み付け係数によるビーム送信を行なうべく構成されるとともに、
該ビーム選択受信制御手段が、
前記パイロット信号に基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第２レベル測定部と、
該第２レベル測定部によるレベル測定結果に基づいて受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第２決定部と、
該第２決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第２通知部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１３記載の無線受信機。
（付記１８）
該無線送信機が、前記送信アンテナ毎にパイロット信号を多重して可変の重み付け係数によるビーム送信を行なうとともに、前記重み付け係数に関する情報と前記送信ビーム数に関する情報とを該無線受信機へ報知すべく構成されるとともに、
該ビーム選択受信制御手段が、
前記パイロット信号と該無線送信機から報知された前記重み付け係数に関する情報とに基づいて前記送信ビームのレベル測定を行なう第３レベル測定部と、
該第３レベル測定部によるレベル測定結果と該無線送信機から報知された前記送信ビーム数に関する情報とに基づいて、受信すべき前記伝送データストリーム数と前記送信ビームとを決定する第３決定部と、
該第３決定部により決定した前記伝送データストリーム数及び前記送信ビームに関する情報を、該無線送信機での前記送信ビーム数の制御情報として通知する第３通知部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１３記載の無線受信機。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上詳述したように、本発明によれば、送信ストリーム数に応じて形成する送信ビーム数（受信側で選択可能な送信元ビーム数）を変更することにより、ビーム選択のためのみの少ないフィードバック情報で、良好な通信を行なうシステム、即ち、マルチストリーム伝送時の低ビーム間相関による高スループット特性と、シングルストリーム時の大きな指向性利得とを実現することができるので、無線通信技術分野において極めて有用と考えられる。
【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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