(57)【要約】【課題】空間分割多重を実現する方法を提供する。【解決手段】その方法には、Ａ．ユーザの空間情報を獲得し、獲得した空間共分散行列に基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出するステップと、Ｂ．ステップＡで算出されたユーザ間の空間分割分離度に基づき、空間分割多重ユーザ群集合を生成するステップと、Ｃ．空間分割多重を行うときに、ステップＢで生成された空間分割多重ユーザ群集合からユーザ群を選択して、選定されたユーザ群のうちの２つのユーザに対して共通した物理リソースを割り当てるステップと、を備える。また、空間分割多重を実現する装置を提供して、そのような方法及び装置により、ユーザ間の空間分割多重が合理的、正確に実現される。【選択図】図１
2010521842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．ユーザの空間情報を獲得し、獲得した空間情報に基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出するステップと、
Ｂ．ステップＡで算出されたユーザ間の空間分割分離度に基づいて空間分割多重ユーザ群集合を生成するステップと、
Ｃ．空間分割多重を行う際に、ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合からユーザ群を選択し、選定されたユーザ群のうちの２つのユーザに対して共通した物理リソースを割り当てるステップと、
を備えることを特徴とする空間分割多重を実現する方法。
【請求項２】
前記ユーザは２つのユーザであり、前記空間情報は空間共分散行列であり、前記空間分割分離度には上り空間分割分離度及び下り空間分割分離度を含み、
ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、干渉抑制能力に応じてユーザ間の空間分割分離度を算出することであり、具体的に、
Ａ１１．ユーザｍがユーザｎを抑制するビームフォーミング係数ｗｍ，ｎを算出するステップと、
Ａ１２．ステップＡ１１で算出されたビームフォーミング係数及び予測したチャネルインパルス応答に基づく数式
【数３６】
2010521842.tif 000077
によって、上り及び下りの空間分割分離度をそれぞれ算出するステップとを備え、ここで、
2010521842.tif 000078
ステップＢで記載した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数３７】
2010521842.tif 000079
により得られ、ここで、∀は条件を満たすあらゆる要素を示し、
2010521842.tif 000080
はユーザｍのユーザｎに対する上り空間分割分離度、ユーザｎのユーザｍに対する上り空間分割分離度、ユーザｍのユーザｎに対する下り空間分割分離度、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度をそれぞれ示しており、
2010521842.tif 000081
はそれぞれ上り空間分割分離度しきい値、下り空間分割分離度しきい値である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ユーザは２つのユーザであり、ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、ユーザの空間パワースペクトルに応じてユーザ間の空間分割分離度を算出することであり、具体的に、
Ａ２１．ユーザごとにパワースペクトルを予測するステップと、
Ａ２２．
【数３８】
2010521842.tif 000082
に基づき２つのユーザのパワースペクトル差を算出するステップと、ここで、
2010521842.tif 000083
はパワースペクトル差の算出しきい値であり、
Ａ２３．
【数３９】
2010521842.tif 000084
に基づきユーザ間の空間分割分離度を算出するステップと、を備え、
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数４０】
2010521842.tif 000085
によりまとめて得たものであり、ここで、
2010521842.tif 000086
は、それぞれ、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザｍに対する上り空間分割分離度、および、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザmに対する下り空間分割分離度を示していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ユーザは２つのユーザであり、ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、ユーザの到来波方向に応じてユーザ間の空間分割分離度を算出することであり、具体的に、
Ａ３１．ユーザごとにパワースペクトルを予測するステップと、
Ａ３２．パワースペクトルが所在する方向をユーザの到来波方向と決定するステップと、
Ａ３３．２つのユーザの到来波角度差をユーザ間の空間分割分離度として算出するステップと、を備え、
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数４１】
2010521842.tif 000087
に基づいて得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ユーザは複数のユーザであり、ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、干渉抑制能力に応じてユーザ間の空間分割分離度を算出することであり、具体的に、
Ａ４１．ユーザごとにその他のユーザを抑制するビームフォーミング係数を算出するステップと、
Ａ４２．ステップＡ４１で算出したビームフォーミング係数及び取得したチャネルインパルス応答に基づき、上り空間分割分離度及び下り空間分割分離度をそれぞれ算出するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップＡで記載した空間情報は空間共分散行列であり、前記空間共分散行列には、
2010521842.tif 000088
に基づいて算出され、ここで、Ｅ（・）はランダム変数の平均値を取ることを表し、（・）Ｈは行列に対する共役転置演算を表していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ステップＡで記載した空間情報は空間共分散行列であり、前記空間共分散行列には、
2010521842.tif 000089
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、現在の基地局にカバーされる範囲内のすべてのユーザごとに、２つのユーザ間ずつに空間分割分離度を算出し、算出された空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値の比較により、空間分割多重が行えるすべてのユーザ群を決定して、空間分割多重ユーザ群集合を構成するようにし、
あるいは、イベントのトリガにより、任意のユーザから現在の基地局にカバーされる範囲内のユーザの一部ごとに、ユーザ間の空間分割分離度を算出し、算出された空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値の比較により、空間分割多重が行えるユーザ群を確定して、空間分割多重ユーザ群集合を構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
リアルタイムにあるいは周期的に前記空間分割分離ユーザ群集合を更新するステップを更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
予め上り、下り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000090
を決定するステップを更に備え、ここで、ｐは選択された空間分割分離度算出方法インデックスであり、前記空間分割分離度しきい値はパワーの比又は絶対パワー値あるいは到来波角度であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
異なる端末に対して異なる上り、下り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000091
を設定するステップを更に備え、ここで、ｐは選択された空間分割分離度算出方法インデックスであり、ｋはユーザインデックスであり、前記空間分割分離度しきい値はパワーの比又は絶対パワー値あるいは到来波角度であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
ステップＢで生成された空間分割多重ユーザ群集合は、
【数４２】
2010521842.tif 000092
に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
無線信号を受信するアンテナユニットと、
受信した信号に基づいて、対応するユーザの上り又は下りのチャネルインパルス応答を算出するとともに、算出結果を空間情報獲得ユニットへ送信するチャネル予測ユニットと、
受信したチャネルインパルス応答に基づき、ユーザの上り又は下りの空間共分散行列を算出する空間情報獲得ユニットと、
空間情報獲得ユニットで得られた空間共分散行列に基づき、ユーザ間の空間分割分離度を算出する空間分割分離度算出ユニットと、
空間分割分離度算出ユニットが算出したユーザ間の空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値に基づき、空間分割多重が行えるユーザ群を決定し、空間分割多重ユーザ群集合を構成する空間分割多重ユーザ群生成ユニットと、
空間分割多重ユーザ群生成ユニットからユーザ群を選定し、選定されたユーザに対して無線リソースを割り当てて共用させるリソース割当ユニットと、
を備えることを特徴とする空間分割多重を実現する装置。
【請求項１４】
前記空間分割分離度算出ユニットは、
或るユーザが他のユーザを抑制するビームフォーミング係数を算出するとともに、算出されたビームフォーミング係数を上り空間分割分離度算出ユニット及び下り空間分割分離度算出ユニットへそれぞれ送信するビームフォーミング係数算出ユニットと、
取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の上り空間分割分離度を算出する上り空間分割分離度算出ユニットと、
取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の下り空間分割分離度を算出する下り空間分割分離度算出ユニットと、
を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記空間分割分離度算出ユニットは、
パワースペクトルの予測を遂行するパワースペクトル予測ユニットと、
予測した各ユーザのパワースペクトルに基づき、２つのユーザ間のパワースペクトル差を算出するパワースペクトル差算出ユニットと、
算出したパワースペクトル差に基づき、２つのユーザ間の空間分割分離度を算出する空間分割分離度算出モジュールと、
を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記空間分割分離度算出ユニットは、
パワースペクトルの予測を遂行するパワースペクトル予測ユニットと、
パワースペクトル予測結果に応じてパワースペクトルの最大値が所在する方向を対応するユーザの到来波方向として決定する到来波方向決定ユニットと、
２つのユーザの到来波角度差を算出するとともに、算出結果をその２つのユーザの空間分割分離度とする到来波角度差算出ユニットと、
を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記アンテナユニットは基地局のアンテナ又は移動端末の受信ユニットであることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記空間情報取得ユニットは、上り及び下り空間共分散行列をそれぞれ算出するための上り空間共分散行列算出ユニット及び下り空間共分散行列算出ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記空間分割多重ユーザ群生成ユニットは、
前記空間分割分離度算出ユニットが算出したユーザ間の空間分割分離度を受信するとともに、空間分割分離度しきい値を受信し又は読取り、２つの値を比較してしきい値より大きいか等しいユーザ群を空間分割多重ユーザ群記憶ユニットへ送信して格納する空間分割分離度比較ユニットと、
比較を経て空間分割分離度しきい値より大きいか等しいユーザ群をすべて格納して、空間分割多重ユーザ群集合を形成する空間分割多重ユーザ群記憶ユニットと、
を更に備えることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
要求に応じて、リアルタイムに又は周期的に空間分割多重ユーザ群集合を更新する空間分割多重ユーザ群更新ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムにおける多重技術、特に空間分割多重を実現する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムのユーザ数が絶えず増えるに従って、いかにより十分で無線スペクトルリソースを効率に利用するのは重点に解決の問題となり、現に最も常用の方式はリソース多重である。従来の移動通信システムでは、基本的な無線スペクトルリソースには一般に、周波数リソース、時間リソース及びコードリソースを含む。このような基本的なスペクトルリソースに基づいて、相応に周波数分割多重（ＦＤＭ）、時間分割多重（ＴＤＭ）、コード分割多重（ＣＤＭ）、あるいはいくつかの多重方式の結合が行える。
【０００３】
９０年代以来、ビームフォーミング技術が移動通信システムに広く応用され、ビームフォーミング技術には、ビームフォーミングを介して所望ユーザのＳＩＲを高めることにより、システムの機能又はスペクトル利用率を向上させることと、ビームフォーミングを介して限られたスペクトルリソースに多重を行うことというような２つの適用例がある。ビームフォーミング技術を採用した行列アンテナは一般にインテリジェントアンテナと称され、インテリジェントアンテナがビームフォーミングを介して、メインビームを所望ユーザに向き送受信して、受信端のパワーを高めた。インテリジェントアンテナは干渉信号の空間特徴に基づき、各アンテナユニットの加重係数の調整により行列アンテナ方向パターンのゼロ点を干渉ユーザに向き位置決めさせ、干渉ユーザ（に発射する）信号パワーを低減される。
【０００４】
ビームフォーミング及びインテリジェントアンテナ技術に基づき、リソース多重に関して空間分割多重（ＳＤＭ）という概念が提起される。空間分割多重とは、周波数分割、時間分割及びコード分割多重方式を基に、インテリジェントアンテナのビームフォーミング技術を利用し、基本的な無線スペクトルリソース単位に多重する形式である。例えば、異なるビームが違った空間段階で多重されることが挙げられる。空間分割多重の基本的な思想として、同一の無線リソースを多重する２つのユーザのチャネルを直交させることにより、基地局の受信時に2つのユーザ信号間の受信干渉が最小となる。あるいは基地局の発信時に２つのユーザのうちのいずれかが受信した信号に含まれる他のユーザの信号が最小となるようにすることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の実現案は、ビームフォーミングにより同一リソースを多重する２つのユーザ間に干渉抑制する方法のみ与えている。ここで、干渉抑制は、所望ユーザ及び干渉ユーザの空間情報に主に基づき、ビームフォーミングによりメインビームを所望ユーザに向き位置決め、ゼロ点を干渉ユーザに向き位置決める方式により実現されている。ところが、この２つのユーザ間の干渉抑制の性能効果は、実質的には保証されず、ビームフォーミングアルゴリズムに完全に依存し、特に下りビームフォーミングが更にフォーミング遅延の誤差導入による影響を受ける。明らかに、従来技術では、いかに空間分割多重を実現する方法を明確に与えておらず、更に、いかに空間分割多重の効果や正確度を保証するかを提供していない。
【０００６】
上記に鑑み、本発明は合理的、正確にユーザ間の空間分割多重を実現される方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の技術案は下記のように実現する。
空間分割多重を実現する方法において、
Ａ．ユーザの空間情報を取得し、取得した空間情報に基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出するステップと、
Ｂ．ステップＡで算出されたユーザ間の空間分割分離度に基づいて空間分割多重ユーザ群集合を生成するステップと、
Ｃ．空間分割多重をする際に、ステップBで生成した空間分割多重ユーザ群集合からユーザ群を選定し、選定されたユーザ群のうちの2つのユーザに対して共通した物理リソースを割り当てるステップと、
を備える。
【０００８】
ここで、前記ユーザは２つのユーザであり、前記空間情報は空間共分散行列であり、前記空間分割分離度には上り空間分割分離度及び下り空間分割分離度を含む。
【０００９】
ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、干渉抑制能力に応じてユーザ間の空間分割分離度を算出することであり、具体的に、
Ａ１１．ユーザｍがユーザｎを抑制するビームフォーミング係数ｗｍ，ｎを算出するステップと、
Ａ１２．ステップＡ１１で算出されたビームフォーミング係数及び予測したチャネルインパルス応答に基づく数式
【数１】
2010521842.tif 000003
により、上り、下り空間分割分離度を算出するステップとを備え、ここで、
2010521842.tif 000004
は基地局がユーザｍの信号をフォーミング受信するときに受信したユーザｎの信号パワーを示し、
2010521842.tif 000005
は基地局がフォーミング受信したユーザｍ自身の信号パワーを示す。
2010521842.tif 000006
はユーザｍが所持する端末で受信した信号のうちの基地局によりユーザｎに送信された信号パワーを示し、
2010521842.tif 000007
はユーザｍが所持する端末で受信した自身の信号パワーを示す。
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数２】
2010521842.tif 000008
により得られる。ここで、∀は条件を満たすあらゆる要素を示し、
2010521842.tif 000009
はユーザｍのユーザｎに対する上り空間分割分離度、ユーザｎのユーザmに対する上り空間分割分離度、ユーザｍのユーザｎに対する下り空間分割分離度、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度をそれぞれ示している。
2010521842.tif 000010
はそれぞれ上り空間分割分離度しきい値、下り空間分割分離度しきい値である。
【００１０】
前記ユーザは２つのユーザであり、ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、ユーザの空間パワースペクトルに基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出することである。具体的に、
Ａ２１．ユーザごとにパワースペクトルを予測するステップと、
Ａ２２．
【数３】
2010521842.tif 000011
に基づき2つのユーザのパワースペクトル差を算出するステップと、（ここで、
2010521842.tif 000012
はパワースペクトル差の算出しきい値である）
Ａ２３．
【数４】
2010521842.tif 000013
に基づきユーザ間の空間分割分離度を算出するステップと、を備え、
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数５】
2010521842.tif 000014
に基づき統計して得たものである。ここで、
2010521842.tif 000015
は、ユーザｍのユーザｎに対する、あるいは、ユーザｎのユーザmに対する上り空間分割分離度、ユーザｍのユーザｎに対する、あるいは、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度をそれぞれ示している。
【００１１】
前記ユーザは２つのユーザである。ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、ユーザの到来波方向に基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出することである。具体的に、
Ａ３１．ユーザごとにパワースペクトルを予測するステップと、
Ａ３２．パワースペクトル最大値が所在する方向をユーザの到来波方向と確定するステップと、
Ａ３３．２つのユーザの到来波角度差をユーザ間の空間分割分離度として算出するステップと、を備え、
ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、
【数６】
2010521842.tif 000016
に基づき統計して得られたものである。
前記ユーザは複数のユーザである。ステップＡで記載したユーザ間の空間分割分離度を算出することは、干渉抑制能力に基づいてユーザ間の空間分割分離度を算出することである。具体的に、
Ａ４１．ユーザごとにその他のユーザを抑制するビームフォーミング係数を算出するステップと、
Ａ４２．ステップＡ４１で算出したビームフォーミング係数及び取得したチャネルインパルス応答に基づき、上り空間分割分離度及び下り空間分割分離度をそれぞれ算出するステップと、
を備える。
【００１２】
上記技術案において、ステップＡで記載した空間情報は空間共分散行列である。前記空間共分散行列は、
2010521842.tif 000017
に基づいて算出される。ここで、Ｅ(・)はランダム変数の平均値を取ることを示し、(・)Ｈは行列に対する共役転置演算を示している。
【００１３】
上記技術案において、ステップＡで記載した空間情報は空間共分散行列である。前記空間共分散行列には、
2010521842.tif 000018
【００１４】
上記技術案において、ステップＢで生成した空間分割多重ユーザ群集合は、現在の基地局にカバーされる範囲内のすべてのユーザごとに、２つのユーザ間ずつに空間分割分離度を算出し、算出された空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値の比較により、空間分割多重が行えるすべてのユーザ群を確定して、空間分割多重ユーザ群集合を構成する。あるいは、イベントトリガにより、任意のユーザより現在の基地局にカバーされる範囲内のユーザの一部ごとに、ユーザ間の空間分割分離度を算出し、算出された空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値の比較により、空間分割多重が行えるユーザ群を確定して、空間分割多重ユーザ群集合を構成する。
【００１５】
その方法には、リアルタイムにあるいは周期的に前記空間分割分離ユーザ群集合を更新するステップを更に備える。
【００１６】
上記技術案において、その方法には、予め上り、下り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000019
を設定するステップを更に備える。ここで、ｐは選択された空間分割分離度算出方法のインデックスであり、前記空間分割分離度しきい値はパワーの比又は絶対パワー値あるいは到来波角度である。
【００１７】
上記技術案において、その方法には、異なる端末に対して違った上り、下り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000020
を設定するステップを更に備える。ここで、ｐは選択された空間分割分離度算出方法インデックスであり、ｋはユーザインデックスであり、前記空間分割分離度しきい値はパワーの比又は絶対パワー値あるいは到来波角度である。
【００１８】
ここで、ステップＢで生成された空間分割多重ユーザ群集合は、
【数７】
2010521842.tif 000021
に基づいて生成されたものである。
【００１９】
空間分割多重を実現する装置には、無線信号を受信するアンテナユニットと、受信した信号に基づいて、対応するユーザの上り又は下りのチャネルインパルス応答を算出するとともに、算出結果を空間情報取得ユニットへ送信するチャネル予測ユニットと、受信したチャネルインパルス応答に基づき、ユーザの上り又は下りの空間共分散行列を算出する空間情報取得ユニットと、取得した空間情報取得ユニットに基づき、ユーザ間の空間分割分離度を算出する空間分割分離度算出ユニットと、空間分割分離度算出ユニットが算出したユーザ間の空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値に基づき、空間分割多重が行えるユーザ群を確定し、空間分割多重ユーザ群集合を構成する空間分割多重ユーザ群生成ユニットと、空間分割多重ユーザ群生成ユニットからユーザ群を選定し、選定されたユーザに対して共用される無線リソースを割り当ててリソース割当ユニットと、を備える。
【００２０】
前記空間分割分離度算出ユニットは、或るユーザが他のユーザを抑制するビームフォーミング係数を算出するとともに、算出されたビームフォーミング係数を上り空間分割分離度算出ユニット及び下り空間分割分離度算出ユニットへそれぞれ送信するビームフォーミング係数算出ユニットと、取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の上り空間分割分離度を算出する上り空間分割分離度算出ユニットと、取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の下り空間分割分離度を算出する下り空間分割分離度算出ユニットと、を更に備える。
【００２１】
あるいは、前記空間分割分離度算出ユニットは、パワースペクトルの予測を完成するパワースペクトル予測ユニットと、予測した各ユーザのパワースペクトルに基づき、２つのユーザ間のパワースペクトル差を算出するパワースペクトル差算出ユニットと、算出したパワースペクトル差に基づき、２つのユーザ間の空間分割分離度を算出する空間分割分離度算出モジュールと、を更に備える。
【００２２】
あるいは、前記空間分割分離度算出ユニットは、パワースペクトルの予測を完成するパワースペクトル予測ユニットと、パワースペクトル予測結果に応じてパワースペクトルの最大値が所在する方向を対応するユーザの到来波方向として決定する到来波方向決定ユニットと、２つのユーザの到来波角度差を算出するとともに、算出結果をその２つのユーザの空間分割分離度とする到来波角度差算出ユニットと、を更に備える。
【００２３】
上記技術案において、前記アンテナユニットは基地局のアンテナ又は移動端末の受信手段である。前記空間情報取得ユニットは、上り及び下り空間共分散行列をそれぞれ算出するための上り空間共分散行列算出ユニット及び下り空間共分散行列算出ユニットを更に備える。
【００２４】
上記技術案において、前記空間分割多重ユーザ群生成ユニットは、前記空間分割分離度算出ユニットが算出したユーザ間の空間分割分離度を受信すると同時に、空間分割分離度しきい値を受信し又は読取り、２つの値を比較してしきい値より大きいか等しいユーザ群を空間分割多重ユーザ群記憶ユニットへ送信して格納する空間分割分離度比較ユニットと、比較を経て空間分割分離度しきい値より大きいか等しいユーザ群をすべて格納して、空間分割多重ユーザ群集合を形成する空間分割多重ユーザ群格納ユニットと、を更に備える。
【００２５】
その装置には、必要に応じて、リアルタイムに又は周期的に空間分割多重ユーザ群集合を更新する空間分割多重ユーザ群更新ユニットを更に備える。
【００２６】
本発明で提供した空間分割多重を実現する方法及び装置は、２つあるいは２つを超えるユーザの空間分割分離度を算出することにより空間分割多重ユーザ群集合を構成するとともに、空間分割多重を行う際に、構成された集合から適正なユーザ群を選定し、選定されたユーザに共用される無線リソースを割り当てて、このようにユーザ間の合理的で正確な空間分割多重が実現される。
【００２７】
本発明において、ユーザ間の空間分割分離度の算出は、多種多様な方式により実現される。具体的に、チャネル予測に基づく空間分割多重の予備組分け方法を３種類提供しており、適用される範囲がより広くなり、計算方式もより柔軟で全面である。ここで、干渉抑制能力に応じて空間分割分離度を算出する案により、任意のビームフォーミングによる空間分割分離度算出方法を与え、たとえビームフォーミングの干渉抑制をしなくても空間分割多重が可能となる。その方法がビームフォーミングアルゴリズムと直接に結合されると、ビームフォーミングの送受信により実現される干渉抑制を示しており、空間分割多重に対して最も直接の参考を提供した。それに、ユーザ間の空間分割分離度を算出することについて、本発明で異なる要素、条件での計算方式の相違を考慮している。例えば、パワー制御システム及びパワー制御なしのシステムや、２つユーザ及び複数のユーザに対して、それぞれ明確で具体的な計算方式を与え、空間分割多重の実現をより完全で正確で合理にさせている。
【００２８】
本発明において空間分割多重ユーザ群のリストを構成する際に、あらゆるユーザごとに、あらゆるユーザ間の空間分割分離度算出方式を用いて、完備な空間分割多重ユーザ群リストを取得する。あるいは、イベントトリガされるときに必要に応じてユーザの一部を選択し、選択されたユーザ間の空間分割分離度を算出することで、完備ではない空間分割多重ユーザ群リストを獲得し、その操作がより便利で柔軟である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明における空間分割多重方法の実現フローの概念図である。
【図２】本発明における空間分割多重装置の形成構造の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
具体的な実施態様
本発明の中心思想は、ある１つの基地局がカバーする範囲内におけるあらゆるユーザの干渉抑制能力を予測し、予測結果に基づき、ある２以上のユーザを選んで同一の基本無線リソースを共用させることである。具体的にいうと、ユーザに対するチャネル予測を基に、２以上のユーザの空間分割分離度を算出して空間分割多重ユーザ群集合を構成（形成）するとともに、空間分割多重を行う際に、構成された集合から適正なユーザ群を選定し、選定されたユーザに共用（シェア）される無線リソースを割り当てる。ここで、前記基本無線リソースには周波数スポット、タイムスロット、コードなどが含まれる。
【００３１】
本発明の基本的な流れを説明するために、基地局にカバーされる領域内のあらゆるユーザのチャネル情報が既知のものと仮定し、その仮定は現在の移動通信システムにとって実現されるものである。
【００３２】
図１に示すように、本発明で空間分割多重を実現する方法は下記のようなステップを備える。
ステップ１０１：ユーザの空間情報を取得する。
本発明において、前記空間情報について最も基本的な特徴量がユーザの空間共分散行列であるので、ユーザの空間情報を取得するのはユーザの空間共分散行列を算出することとなる。
【００３３】
任意の基地局Ａがカバーする範囲内にＫ個のユーザがいると仮定し、各ユーザの複数アンテナの上り、下りチャネルインパルス応答はそれぞれ、
2010521842.tif 000022
である。ここで、ｋはユーザインデックスである。ユーザのチャネルインパルス応答により取得されるユーザの上り、下り空間共分散行列はそれぞれ、
【数８】
2010521842.tif 000023
である。ここで、Ｅ(・)はランダムな変数を取る平均値を表わし、(・)Ｈは行列の共役転置演算を表すことは当業者にとって公知である。
【００３４】
一般に、時分割複信（ＴＤＤ）システムにおいて、上り、下りの利用周波数は同様なので、上り、下り空間共分散行列は同一と考えられ、即ち
【数９】
2010521842.tif 000024
である。すると、基地局により受信されるユーザ信号によりユーザのチャネルインパルス応答を直接に予測できる。周波数分割複信（ＦＤＤ）システムにおいて、上りは基地局側の複数アンテナチャネルで直接予測して獲得され、下りはユーザ端末のフィードバックによりユーザの複数アンテナチャネルインパルス応答を得たり、上りチャネルの予測結果の変換形式により擬似される。いかに取得したり算出したりするかは公知技術なので、ここにあえて説明しない。
【００３５】
ステップ１０２：取得した空間共分散行列に基づきユーザ間の空間分割分離度を算出する。
【００３６】
本発明では、前記空間分割分離度は２つのユーザが空間における識別程度を指し、その具体的な定義や実現方式はシステムの実現相違により異なる。
【００３７】
通常、干渉抑制能力や、ユーザの空間パワースペクトルとユーザの到来波方向などに基づき空間分割分離度の定義と計算が行われる。そして、算出するときに２つのユーザのみを考慮することと、複数のユーザを考慮することとは違っている。方式ごとにいかに定義や計算を行って空間分割分離度を取得するかの詳細は、後に詳しく説明する。
【００３８】
空間分割分離度を算出するときに、適用環境の相違に従って、採用する定義や計算方式も相違する。例えば、パワー制御なしのシステムとパワー制御システムとで、空間分割分離度の算出方式は異なる。異なるシステムにおいていかに定義や計算を行って空間分割分離度を取得するかの詳細は、後に詳しく説明する。
【００３９】
ステップ１０３：算出されたユーザ間の空間分割分離度に基づき空間分割多重ユーザ群集合を生成する。
【００４０】
具体的に、このステップはステップ１０２で算出されたユーザ間の空間分割分離度と予め設定した空間分割分離度のしきい値とを比較して、空間分割分離度のしきい値より大きいか等しい場合、２つのユーザで同一物理リソースが共用され、その２つのユーザで空間分割多重ユーザ群を構成することとなり、そうでなければ同一物理リソースは共用されなくなる。
【００４１】
ここで、空間分割分離度のしきい値には、上り空間分割分離度のしきい値及び下り空間分割分離度のしきい値を含むことから、２つのユーザにより多重されるのは上り物理リソースか又は下り物理リソースかについて、上り空間分割分離度のしきい値及び下り空間分割分離度のしきい値とそれぞれ比較し、条件を満たす方はその分の物理リソースが多重される。
【００４２】
本発明では、空間分割多重システムにおける２以上のユーザで全く同一の物理リソースを多重するように、２つのユーザが空間で所定の分離度を満たせば相応の物理リソースの空間多重が行われる。通常、予め経験、シミュレーションもしく実際テストに基づいて、多重する上り、下り空間分割分離度のしきい値
2010521842.tif 000025
を決定する。ただし、ｐは選択された空間分割分離度計算方法インデックスである。同一の物理リソースを共用する２つのユーザ間の干渉が相互のものなので、２つのユーザ間の上り空間分割分離度が共に上り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000026
よりも大きいか等しい時に、その２つのユーザで同一の物理リソースが共用される。即ち、上り空間分割多重が行われる。その２つのユーザで上り空間分割多重ユーザ群を構成する。同じように、２つのユーザ間の下り空間分割分離度が共に下り空間分割分離度しきい値
2010521842.tif 000027
よりも大きいか等しいと、その２つのユーザで同一の物理リソースが共用される。即ち、下り空間分割多重が行われ、その２つのユーザは下り空間分割多重ユーザ群を構成する。異なる空間分割分離度算出方法を採用することについて、そのしきい値の物理意義及び設定は異なり、それぞれ分析、シミュレーション、経験又は実際のテストにより相応のしきい値を決定する。異なる空間分割分離度算出方法を採用していかに空間分割多重ユーザ群を生成するかについては、後に異なる空間分割分離算出方式と併せて詳しく説明する。
【００４３】
本発明では、現在の基地局Ａでカバーされる範囲内のあらゆるユーザに対してそれぞれ空間分割分離度を算出して、算出されたあらゆる空間分割分離度を空間分割分離度しきい値と逐一に比較すると、空間分割多重されるあらゆるユーザ群が確定され、全ての空間分割多重ユーザ群で空間分割多重ユーザ群集合を構成するようになり、その集合は上り空間分割多重ユーザ群集合あるいは下り空間分割多重ユーザ群集合である。当該集合は表で表すことができ、表１、表２が条件を満たしたユーザ群がＮ個あるときの空間分割多重ユーザ群リストである。ここで、表１のユーザ群ごとに２つのユーザで空間分割多重を、表２のユーザ群ごとに複数のユーザで空間分割多重がそれぞれ行われるとする。
【００４４】
【表１】
2010521842.tif 000028
【００４５】
【表２】
2010521842.tif 000029
空間分割多重ユーザ群についてリアルタイムに計算して更新したり、ユーザ間の特性安定程度に応じて周期的に更新したりすることができる。例えば、フレームごと又は所定の時間間隔にリストを更新する。
【００４６】
ステップ１０４：空間分割多重のときに、ステップ１０３で生成された空間分割多重ユーザ群からユーザ群を選択して空間分割多重を行う。即ち、選定されたユーザ群のうちの２つのユーザに同一の物理リソースを割り当てる。
【００４７】
本発明では、干渉抑制又はその他のフォーミング係数に基づき算出された空間分割分離度で空間分割多重ユーザ群リストを構成するときに、空間分割多重を行うビームフォーミング係数は空間分割分離度を算出するビームフォーミング係数と同じである。
【００４８】
このステップにおいて、ユーザ群の選択は多種の方式で実現される。例えば、任意選択である。あるいは空間分割分離度が大きいユーザ群を優先に選択する。このように、空間分割多重ユーザ群リストにそのユーザ群の空間分割分離度を同時に記憶する。あるいは、条件に応じて多重効果のよいものを優先に選択する。
【００４９】
ステップ１０１〜１０４の処理を経てユーザ間の空間分割多重が実現される。上記の４つのステップにおいて、ステップ１０２及びステップ１０３を具体的に実現する際、複数の異なる実現方式がある。ステップ１０３における空間分割多重ユーザ群の構造とステップ１０２における空間分割分離度の算出とは密接に関連する。以下に、空間分割分離度の異なる算出方式及びその異なる算出方式による空間分割多重ユーザ群を構成する方法を詳しく説明し、算出方式ごとに具体的な実施形態を示す。下記のような異なる実施形態について、本発明方法におけるステップ１０１及びステップ１０４の処理は同じなので、ここに改めて説明しない。
【００５０】
実施例１
本実施例では、干渉抑制能力に応じて空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムにパワー制御を含まない。設定された空間分割分離度しきい値はパワーの比率である。
【００５１】
現在の基地局範囲内のあらゆるユーザやその一部について、その２つずつ間の空間分割分離度を算出する。ここで、前記２つのユーザの空間分割分離度とは、所定のビームフォーミングアルゴリズムのもとで、ユーザｍに対して他のユーザｎの干渉信号を抑制する効果をフォーミングすることである。上りでは、ユーザｍのユーザｎに対する空間分割分離度は、所定のビームフォーミングアルゴリズムの基で、受信した所望ユーザｍの信号と干渉ユーザｎの信号とのパワー比率である。下りでは、ユーザｍのユーザｎに対する空間分割分離度は、ユーザｍの受信信号のうちの所望信号（基地局からユーザｍへ送信された信号）とユーザｎの干渉信号（基地局からユーザｎへ送信された信号）とのパワー比率と定義される。
2010521842.tif 000030
は基地局がユーザｍの信号をフォーミング受信するときに受信したユーザｎの信号パワーを示し、
2010521842.tif 000031
は基地局がフォーミング受信したユーザｍ自身の信号パワーを示す。ここで、上線はユーザ端末から送信して基地局が受信することを意味する。同じように、
2010521842.tif 000032
はユーザｍが所持する端末で受信した信号のうちの基地局によりユーザｎに送信された信号パワーを示し、
2010521842.tif 000033
はユーザｍが所持する端末で受信した自身の信号パワーを示す。ここで、下線は基地局から送信してユーザ端末が受信することを意味する。すると、ユーザｍのユーザｎに対する上り空間分割分離度は、
【数１０】
2010521842.tif 000034
、ユーザｍのユーザｎに対する下り空間分割分離度は、
【数１１】
2010521842.tif 000035
とそれぞれ表せる。
【００５２】
干渉抑制のビームフォーミングには多くの実現方式があり、例えば特異値分解法、シュミットの直交化法などの方法は当業者にとって公知のものであり、ユーザのチャネルインパルス応答予測結果を取得してから、そのような干渉抑制ビームフォーミング方法により、或るユーザｍが他のユーザｎを抑制するビームフォーミング係数ｗｍ，ｎが獲得される。
ＴＤＤシステムにおいて、基地局がユーザの上り、下り複数アンテナチャネルを正確に予測できるので、特異値ビームフォーミング方法により干渉抑制のビームフォーミングを行うことができる。以下にそれを例に説明すると、
【数１２】
2010521842.tif 000036
である。
【００５３】
式（１）の意味は、括弧内の式に最大値ｗを取らせると、そのフォーミング方法の解となる。ここで、
2010521842.tif 000037
がそれぞれステップ１０１で算出されたユーザｍ、ユーザｎの空間共分散行列である。式（１）は、広義での特異値問題で、その解が行列群
2010521842.tif 000038
の最大広義特異値が対応する特異値ベクトルであり、それは当業者にとっても公知のものである。なお、式（１）は上りにも下りにも通用し、下りでの意味が基地局からユーザｍへ送信される信号のうちの、ユーザｍ自身で受信したその信号パワーとユーザｎで受信したその信号パワーとの比率が最大であることを意味する。
【００５４】
上り、下り空間分割分離度を予測して、算出されたビームフォーミング係数及び予測されたチャネルインパルス応答に基づいて、上り空間分割分離度が
【数１３】
2010521842.tif 000039
で、下り空間分割分離度が
【数１４】
2010521842.tif 000040
であるとそれぞれ予測される。
【００５５】
このように、干渉抑制能力に基づく空間分割分離度の算出方法を与えた。ここで説明するのは、空間分割分離度の算出に適用されるビームフォーミング係数が任意の方法により算出され、分離度の算出にその方法を限定しない。例えば、到来波方向（ＤＯＡ）に基づくフォーミングやパワー最大規則に基づくフォーミングなどである。干渉抑制を考慮したビームフォーミング方法について、異なるユーザを干渉するビームフォーミング係数が違うため、空間分割分離度の算出時にペアと算出している。従って、本ユーザのみ考慮してその他のユーザに対する抑制を考慮しないビームフォーミング方法について、フォーミング係数がユーザ自身のチャネル情報のみに関して干渉ユーザと関らなく、そのビームフォーミング係数は、
【数１５】
2010521842.tif 000041
と表せ、相応に上り空間分割分離度は
【数１６】
2010521842.tif 000042
であり、下り空間分割分離度は
【数１７】
2010521842.tif 000043
である。
【００５６】
干渉抑制により算出された空間分割分離度は、」パワー比率でｄＢ値に換算され、その値が大きいほど、ビームフォーミングが同一物理リソースを共用する２つのユーザ間の干渉を抑制する能力が強いことを意味する。
【００５７】
本実施例では、対応する空間分割多重ユーザ群集合は式（２）によりまとめて得られる。
【数１８】
2010521842.tif 000044
ここで、∀は条件を満たすあらゆる要素を示し、
2010521842.tif 000045
はユーザｍのユーザｎに対する上り空間分割分離度、ユーザｎのユーザmに対する上り空間分割分離度、ユーザmのユーザｎに対する下り空間分割分離度、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度をそれぞれ示している。
2010521842.tif 000046
はそれぞれ上り空間分割分離度しきい値、下り空間分割分離度しきい値をそれぞれ示している。
【００５８】
実施例２
本実施例では、ユーザの空間パワースペクトルに基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムにおけるパワー制御は含まない。設定された空間分割分離度しきい値は絶対パワー値である。
【００５９】
ユーザ空間パワースペクトルの予測方法が多く、簡単な例としてBartlettスペクトルであり、そのスペクトルの予測方法が簡単で便利である。当然、本発明はユーザ空間のパワースペクトルの定義及びユーザ空間分割分離度の算出方法は、Bartlettスペクトル予測に限らず、その他のCaponスペクトル予測、Musicスペクトル予測なども適用できる。ここに、Bartlettスペクトルのみを例として記載する。
Bartlett正規化パワースペクトル予測は、
【数１９】
2010521842.tif 000047
である。
【００６０】
ここで、
2010521842.tif 000048
はユーザが分布可能なエリアを包括する。例えば、全方向基地局は０〜３６０度、扇エリア基地局は１２０度の範囲でよい。空間分割分離度は、２つのユーザの空間パワースペクトルの類似度により定義される。ここに例を挙げると、下り空間分割分離度の算出と上り空間分割分離度の算出とは完全に類似したものなので、ここでは上り空間分割分離度の算出のみを例として、まず２つのユーザのパワースペクトル差を算出する。
【００６１】
【数２０】
2010521842.tif 000049
ここで、
2010521842.tif 000050
はパワースペクトル差の算出しきい値であり、即ちそのしきい値を超えたパワースペクトルのみ２つのユーザパワースペクトルの類似度の算出に用いられ、式（３）は、パワースペクトルの類似度を定量化する。算出されたパワースペクトル差に基づき、２つのユーザの空間分割分離度は、
【数２１】
2010521842.tif 000051
と定義される。
【００６２】
下りのパワースペクトル差及び空間分割分離度の定義は上りのものと完全に類似している。このように、ユーザの空間スペクトルにより２つのユーザの空間分割分離度を定義され、その隔離度の意味として、２つのユーザ空間パワースペクトルの類似度であり、その値が大きいほど、２つユーザの空間スペクトルが一致しないことを意味する。
【００６３】
本実施例では、対応する空間分割多重ユーザ群集合は、式（４）によりまとめて得られる。
【数２２】
2010521842.tif 000052
ここで、∀は条件を満たすあらゆる要素を示し、
2010521842.tif 000053
は、それぞれ、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザmに対する上り空間分割分離度、および、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度を示している。本実施例では、ユーザｍとユーザｎとの間の空間分割分離度が相対であり、言い換えればユーザｍのユーザｎに対する空間分割分離度とユーザｎのユーザｍに対する空間分割分離度とは一致する。
2010521842.tif 000054
は、それぞれ上り空間分割分離度しきい値、下り空間分割分離度しきい値を示している。
【００６４】
実施例３
本実施例では、ユーザの到来波方向に基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御は含まない。設定された空間分割分離度しきい値は到来波角度である。
【００６５】
ユーザ空間到来波角度は、ユーザの空間パワースペクトルの予測により得られるものである。実施例２では、ユーザの空間スペクトル予測方法を記載してBartlettスペクトル予測の例も与えている。ユーザ到来波方向は、ユーザ空間パワースペクトルの最大値が所在する方向と定義される。
【００６６】
【数２３】
2010521842.tif 000055
上記式の意味として、
2010521842.tif 000056
ユーザｍの到来波方向である。ユーザの到来波方向に基づき定義されるユーザ空間分割分離度は、２つのユーザの到来波角度差である。
【００６７】
【数２４】
2010521842.tif 000057
本実施例では、対応する空間分割多重ユーザ群集合は式（５）によりまとめて得られる。
【数２５】
2010521842.tif 000058
ここで、∀は条件を満たすあらゆる要素を示し、
2010521842.tif 000059
は、それぞれ、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザｍに対する上り空間分割分離度、および、ユーザｍのユーザｎに対する、又は、ユーザｎのユーザｍに対する下り空間分割分離度を示している。本実施例では、ユーザｍとユーザｎとの間の空間分割分離度が相対であり、言い換えればユーザｍのユーザｎに対する空間分割分離度と、ユーザｎのユーザｍに対する空間分割分離度とは一致する。
2010521842.tif 000060
は、それぞれ上り空間分割分離度しきい値、下り空間分割分離度しきい値を示している。
【００６８】
実施例４
本実施例では、干渉予測能力に応じて空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが複数の場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御は含まない。設定された空間分割分離度しきい値はパワー比率である。
【００６９】
空間分割多重ユーザ群に２以上のユーザを含めば、相応の空間分割分離度の算出及び空間分割多重ユーザ群の構成についてもそれなりの変化がつき、以下に上りのみを例として説明する。
【００７０】
本実施例では、空間分割分離度の算出はビームフォーミング方法に限らず、マルチユーザ間における干渉抑制のビームフォーミング方法を例として、任意の３ユーザ間のビームフォーミング係数を算出する。本実施例において、固有ビームフォーミングアルゴリズムを例にして、ビームフォーミング係数を得れば、ビームフォーミングアルゴリズムの具体的な形式について制限がない。
2010521842.tif 000061
【００７１】
相応に、上りの空間分割分離度は、
【数２６】
2010521842.tif 000062
と算出される。
【００７２】
本ユーザのみ考慮してその他のユーザ抑制を考慮しないビームフォーミング方法について、フォーミング係数は、ユーザ自身のチャネル情報のみに関しているが、干渉ユーザと関わっていなく、
2010521842.tif 000063
が式（６）により得られる。
【数２７】
2010521842.tif 000064
或るユーザの他のユーザに対する上り・下り空間分割分離度は、実施例１で空間分割分離度を算出する式で算出され、同じく
2010521842.tif 000065
が得られ、下り空間分割分離度も同じような方法で算出される。
【００７３】
相応に、多ユーザ空間分割多重ユーザ群集合は式（７）により得られる。
【数２８】
2010521842.tif 000066
下りはこれと似たような方法で得られる。
【００７４】
実施例５
本実施例において、ユーザ空間パワースペクトルに基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが複数の場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御は含まない。設定された空間分割分離度しきい値は絶対パワー値である。
【００７５】
本実施例では、ユーザ空間パワースペクトルの予測と２つのユーザ間の空間分割度算出の方法とは同様であり、ただ多ユーザ空間分割多重ユーザ群を算出するときに、３つのユーザの２つずつ間の空間分割分離度を統計する必要がある。
【数２９】
2010521842.tif 000067
下りはこれと似たような方法で得られる。
【００７６】
実施例６
本実施例では、ユーザの到来波方向に基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが複数の場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御は含まない。設定された空間分割分離度しきい値は到来波角度である。
【００７７】
本実施例では、ユーザ到来波方向予測は２つのユーザ間の空間分割度算出の方法とは同様であり、ただ多ユーザ空間分割多重ユーザ群を算出するときに、３つのユーザの２つずつ間の空間分割分離度を統計する必要がある。
【数３０】
2010521842.tif 000068
下りはこれと似たような方法で得られる。
【００７８】
実施例７
本実施例では、干渉予測能力に応じて空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムにパワー制御を有するシステムとする。設定された空間分割分離度しきい値はパワー比率である。ここで、いわゆるパワー制御には、異なる端末に対する初期パワー設定が含まれる。
【００７９】
本実施例において、上りで受信した空間分割分離度算出方法は、やはり実施例１で記載した方法を利用できる。
【００８０】
端末フィードバック方式により空間共分散行列予測を行うシステムでは、フィードバックされたユーザ空間共分散行列又はチャネルインパルス応答結果から、端末自動ゲイン制御係数を取り除く必要がある。ユーザｋの自動ゲイン制御係数がＧｋとすると、フィードバックされたユーザ空間共分散行列は、
【数３１】
2010521842.tif 000069
となる。
【００８１】
ＴＤＤシステムでは、基地局の上り方向で予測された空間共分散行列で下りの空間共分散行列を代えて、その際に実施例1における下り空間分割分離度算出方法には上り送信パワーによる影響を除くとともに、下り送信パワーによる影響を考慮すべきである。
2010521842.tif 000070
それらの値が基地局により獲得され、ユーザ空間共分散行列は、
【数３２】
2010521842.tif 000071
となる。空間分割分離度の算出及び空間分割多重ユーザ群の統計は実施例１と完全に同様である。
【００８２】
実施例８
本実施例では、ユーザの空間パワースペクトルに基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御を有するシステムとする。設定された空間分割分離度しきい値は絶対パワー値である。ここで、いわゆるパワー制御には、異なる端末に対する初期パワー設定が含まれる。
【００８３】
本実施例において、空間パワースペクトルを算出するときに送信パワーを考慮できないため、本実施例では、空間分割多重ユーザ群を確立する際に異なるユーザの上り、下り送信パワーの影響を考慮することを提案した。本実施例では、上り、下り空間分割分離度の算出方法は実施例２と同じであり、ただ空間分割多重ユーザ群の統計には以下のような方式を採用する。
【数３３】
2010521842.tif 000072
【００８４】
実施例９
本実施例では、ユーザの到来波方向に基づき空間分割分離度の定義及び算出を行う。ユーザが２つのみの場合を考察する。現に所在する移動通信システムのパワー制御を有するシステムとする。設定された空間分割分離度しきい値は到来波角度である。ここで、いわゆるパワー制御には、異なる端末に対する初期パワー設定が含まれる。
【００８５】
本実施例において、ユーザの到来波角度を算出するときに送信パワーを考慮できないため、本実施例では、空間分割多重ユーザ群を確立する際に異なるユーザの上り、下り送信パワーの影響を考慮することを提案した。本実施例では、上り、下り空間分割分離度の算出方法は実施例２と同じであり、ただ空間分割多重ユーザ群の統計には以下のような方式を採用する。
【数３４】
2010521842.tif 000073
ここで、
2010521842.tif 000074
が２つのユーザの上り・下りパワー差のしきい値を示し、２つのユーザパワー差が所定値より小さくなるときにのみ空間分割多重アルゴリズムを適用され、そうでなければその相互干渉が許容値を超えたとし、空間分割多重は行われない。
【００８６】
図１のステップ１０３において、完全な空間分割多重ユーザ群集合が確立され、いわゆる完全な空間分割多重ユーザ群集合とは、その集合があらゆる可能性を考察により得られたものである。つまり、現在の基地局にカバーされる範囲内のすべてのユーザごとに２つずつのユーザ間の空間分割分離度を算出して、算出された空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値の比較によって、空間分割多重を行うことが可能なあらゆるユーザ群を確定して、空間分割多重ユーザ群集合を構成することを指す。完全な空間分割多重ユーザ群集合はリアルタイムに更新しても周期的に更新してもよい。完全なただし、空間分割多重ユーザ群集合を構成するのは大量の計算を要する。計算量を減少して複雑度を低減するために、本発明でも不完全な空間分割多重ユーザ群集合を確立してもよい。いわゆる不完全な空間分割多重ユーザ群集合とは、ユーザごとに行われなくても取得される空間分割多重ユーザ群集合を指す。ここで、上記の集合は共にグラフで表せる。
【００８７】
不完全な空間分割多重ユーザ群集合の確立は、イベントトリガにより行われ、そのイベントとしては、新規ユーザの参入、ユーザの切替、業務更新などでよく、ユーザリソースを増やす各種イベントを含んでいる。不完全な空間分割多重ユーザ群集合の確立は、下記のようなステップにより実現される。
【００８８】
ａ．任意のユーザから、ステップ１０２の方法に基づき任意のその他のユーザとそのユーザとの空間分割分離度を算出し、ステップ１０３の方法により空間分割多重ユーザ群を構成されるかを判断する。構成される場合に空間分割多重ユーザ群リストに登録し、そうでなければステップｂを実行する。
【００８９】
ｂ．或る１つのユーザの検索を終えてからその他のユーザの検索を行う。ここで、検索すべきユーザ数は要求に応じて決定できる。
【００９０】
リストの更新は、リアルタイムに行なっても周期的に行なってもよい。周期的にリストを更新する場合、まずリストに既存のユーザ群がやはりステップ１０３の条件を満たすかどうかをチェックしてから、リストにないユーザからランダムに１つのユーザを選んで検索して、計算及び予測結果に基づいて空間分割多重ユーザ群リストを更新する。
【００９１】
近年及び将来の移動通信システムにおいて、異なる端末が有する能力及び要望は違うかもしれない。例えば、端末に複数アンテナを採用するか、端末のバランスアルゴリズムがどのようになっているか、端末がどのような業務状態になるかなど、異なる端末には、異なる復調能力及び性能要件が要求される。そのような場合について、異なる端末に対して異なる空間分割分離度しきい値を設定することができる。
【００９２】
任意の１つの端末について、それぞれ上り、下り空間分割分離度しきい値として、
2010521842.tif 000075
を設定できる。ここで、ｐは選択された空間分割分離度算出方法インデックスであり、ｋはユーザインデックスであり、そのしきい値が異なるユーザ間の空間分割分離度がそのしきい値に達する場合にのみ、２つのユーザは空間分割多重される。相応に、ステップ１０３における空間分割多重ユーザ群の統計方法は、式（８）に示すように、異なる空間分割分離度に対して同じような算出方法をとる。
【数３５】
2010521842.tif 000076
【００９３】
本発明の上記方法を実現するために、本発明は、空間分割多重を実現する装置をも提供する。図２に示すように、その装置には、アンテナユニット２０、チャネル予測ユニット２１、空間情報取得ユニット２２、空間分割分離度算出ユニット２３、空間分割多重ユーザ群生成ユニット２４およびリソース割当ユニット２５を備えている。
【００９４】
ここで、アンテナユニット２０は、無線信号を受信する基地局のアンテナである。各チャネル予測ユニット２１は、受信した信号に基づいて、対応するユーザの上り又は下りのチャネルインパルス応答を算出するとともに、算出結果を空間情報取得ユニット２２へ送信する。空間情報取得ユニット２２は、受信したチャネルインパルス応答に基づき、ユーザの上り又は下りの空間共分散行列を算出する。空間分割分離度算出ユニット２３は、取得した空間情報取得ユニットに基づき、ユーザ間の空間分割分離度を算出する。空間分割多重ユーザ群生成ユニット２４は、空間分割分離度算出ユニット２３が算出したユーザ間の空間分割分離度及び所定の空間分割分離度しきい値に基づき、空間分割多重が行えるユーザ群を決定し、空間分割多重ユーザ群集合を構成する。リソース割当ユニット２５は、空間分割多重の要望に応じて、空間分割多重ユーザ群生成ユニット２４からユーザ群を選定し、選定されたユーザに対してシェアされる無線リソースを割り当てる。
【００９５】
空間情報取得ユニット２２は、上り及び下りの空間共分散行列を算出する上り空間共分散行列算出ユニット及び下り空間共分散行列算出ユニットをさらに有している。そのユニットは、パワー制御なしのシステム及びパワー制御ありのシステムにおいて、異なる方式により空間共分散行列を算出する。具体的な算出は、ステップ１０１及び実施例７から与えられた式にそれぞれ従って行う。
【００９６】
本発明では空間分割分離度の算出方法を主に３種類与えているため、異なる空間分割分離度の算出方法について、空間分割分離度算出ユニット２３は、３種類の組合せ構造を備える。
【００９７】
干渉抑制能力に応じて空間分割分離度を算出する方式について、空間分割分離度算出ユニット２３は、一方のユーザが他方のユーザを抑制するビームフォーミング係数を算出するとともに、算出されたビームフォーミング係数を上り空間分割分離度算出ユニット及び下り空間分割分離度算出ユニットへそれぞれ送信するビームフォーミング係数算出ユニットと、取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の上り空間分割分離度を算出する上り空間分割分離度算出ユニットと、取得したビームフォーミング係数及びチャネルインパルス応答に基づき、ユーザ間の下り空間分割分離度を算出する下り空間分割分離度算出ユニットと、を更に備える。
【００９８】
ユーザの空間パワースペクトルに基づき空間分割分離度を算出する方式について、空間分割分離度算出ユニット２３は、Bartlettスペクトル予測、Caponスペクトル予測、Musicスペクトル予測などのスペクトル予測アルゴリズムを採用されて各パワースペクトルの予測を行うパワースペクトル予測ユニットと、予測した各ユーザのパワースペクトルに基づき、２つのユーザ間のパワースペクトル差を算出するパワースペクトル差算出ユニットと、算出したパワースペクトル差に基づき、２つのユーザ間の空間分割分離度を算出する空間分割分離度算出モジュールと、を更に備える。
【００９９】
ユーザの到来波方向に基づき空間分割分離度を算出する方式について、空間分割分離度算出ユニット２３は、Bartlettスペクトル予測、Caponスペクトル予測、Musicスペクトル予測などのスペクトル予測アルゴリズムを採用されて各パワースペクトルの予測を行うパワースペクトル予測ユニットと、パワースペクトル予測結果に応じてパワースペクトルの最大値が所在する方向を対応するユーザの到来波方向として決定する到来波方向決定ユニットと、２つのユーザの到来波角度差を算出するとともに、算出結果をその2つのユーザの空間分割分離度とする到来波角度差算出ユニットと、を更に備える。
【０１００】
本発明の装置において、空間分割多重ユーザ群生成ユニット２４は、空間分割分離度算出ユニット２３が算出したユーザ間の空間分割分離度を受信すると同時に、空間分割分離度しきい値を受信し又は読取り、２つの値を比較してしきい値以上のユーザ群を空間分割多重ユーザ群記憶ユニットへ送信して格納する空間分割分離度比較ユニットと、比較を経て空間分割分離度しきい値以上のユーザ群をすべて格納して、空間分割多重ユーザ群集合を形成してリストで保存される空間分割多重ユーザ群記憶ユニットと、を更に備えてもよい。
【０１０１】
本発明の装置は、要求に応じて、リアルタイムに又は周期的に空間分割多重ユーザ群集合を更新して、既存のユーザ群を削除して新規のユーザ群を増やす必要があるかどうかを決定する空間分割多重ユーザ群更新ユニットを更に備えてもよい。
上記内容は、本発明の好ましい実施例に過ぎなく、本発明の保護範囲を制限するものと解釈すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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