(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置
から構成される無線通信システムにおいて、
前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、
前記第１の信号処理部は、
前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、
前記要求信号により、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択する第１の選択部と、
前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを有し、
前記第２の信号処理部は、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、
前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択する第２の選択部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置
から構成される無線通信システムにおいて、
前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、
前記第１の信号処理部は、
前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、
前記要求信号により、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択する第１の選択部と、
前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを有し、
前記第２の信号処理部は、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、
前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択する第２の選択部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局装置は、
前記第１の選択部と前記送信部の間に設けられ、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナにて前記送信部に前記応答信号を送信させる際に、前記通信要求端末装置の方向への指向性を有するように前記送信部に前記応答信号を送信させる送信ビーム形成部
を備えたことを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局装置は、
前記第１の選択部と前記送信部との間に設けられ、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナにて送信信号を送信する際に、前記第１の受信電力検出部が検出した受信電力の値と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナから送信される信号の前記偏波の種別ごとの割合とに応じた送信電力で前記送信部に送信信号を送信させる送信電力制御部
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナを備え、当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う基地局装置と、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナを備え、当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う少なくとも１つの端末装置
から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の内、通信開始を要求する通信要求端末装置にて、
要求信号を前記基地局装置に対し送信するステップと、
前記基地局装置にて、
前記通信要求端末からの前記要求信号を受信するステップと、
前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出するステップと、
検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の中で前記受信電力値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択するステップと、
選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信するステップと、を含み
前記通信要求端末装置にて、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信するステップと、
受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出するステップと、
検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナを備え、当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う基地局装置と、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナを備え、当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う少なくとも１つの端末装置
から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の内、通信開始を要求する通信要求端末装置にて、
要求信号を前記基地局装置に対し送信するステップと、
前記基地局装置にて、
前記通信要求端末からの前記要求信号を受信するステップと、
前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出するステップと、
検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択するステップと、
選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信するステップと、を含み
前記通信要求端末装置にて、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信するステップと、
受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出するステップと、
検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
前記基地局装置にて、
選択した前記第１のアンテナにて前記送信部に前記応答信号を送信させる際に、前記通信要求端末装置の方向への指向性を有するように前記応答信号を送信するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項５、または、請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記基地局装置にて、
選択した前記第１のアンテナにて送信信号を送信する際に、検出した受信電力の値と、選択した前記第１のアンテナから送信される信号の前記偏波の種別ごとの割合とに応じた送信電力で送信信号を送信するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項９】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数のアンテナ及び当該アンテナを通じて空間分割多重伝送を行う信号処理部を具備し、少なくとも１つの端末装置と空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、
前記アンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、
前記信号処理部は、
前記アンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する受信電力検出部と、
前記受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記アンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記アンテナとして選択する選択部と、
前記選択部が選択した前記アンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部と
を備えたことを特徴とする基地局装置。
【請求項１０】
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数のアンテナ及び当該アンテナを通じて空間分割多重伝送を行う信号処理部を具備し、少なくとも１つの端末装置と空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、
前記アンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、
前記信号処理部は、
前記アンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する受信電力検出部と、
前記要求信号により、前記受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記アンテナを選択する選択部と、
前記選択部が選択した前記アンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部と
を備えたことを特徴とする基地局装置。
【請求項１１】
各々、２つの直交する偏波の内のいずれかの偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備し、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する第１の送信部とを備える基地局装置と、少なくとも１つの端末装置が空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける、前記端末装置であって、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部を具備し、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
該端末装置は、通信開始を要求する際に前記要求信号を前記基地局装置に対し送信し、また、前記基地局装置から送信される前記要求信号に対する前記応答信号を受信するものであり、
前記第２の信号処理部は、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、
前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択する第２の選択部と
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項１２】
各々、２つの直交する偏波の内のいずれかの偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備し、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとの第１のアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する第１の送信部とを備える基地局装置と、少なくとも１つの端末装置が空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける、前記端末装置であって、
各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部を具備し、
前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、
該端末装置は、通信開始を要求する際に前記要求信号を前記基地局装置に対し送信し、また、前記基地局装置から送信される前記要求信号に対する前記応答信号を受信するものであり、
前記第２の信号処理部は、
前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、
前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとの第２のアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択する第２の選択部と
を備えることを特徴とする端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外セルラ環境のような，隣接セルからの干渉波が存在する環境においても、空間分割多重伝送を用いたＭＩＭＯ技術により高速伝送を実現することが可能な無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおいて、限られた周波数帯域で１００Ｍｂｐｓ〜１Ｇｂｐｓ程度の超高速無線通信を実現するための検討が行われている。こういった無線通信システムを実現するためには、周波数、時間、符号をユーザごとに分割するだけでなく、空間領域を用いた技術により周波数利用効率を向上させながら、伝送速度を改善するための検討が行われている。
【０００３】
そのための技術としては、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術が近年非常に注目を集めている。このＭＩＭＯ技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナと受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。
【０００４】
ＭＩＭＯ技術を用いた理論的な最大伝送容量Ｃは以下の式で理論的に導出することができることが知られている（非特許文献１参照）。
【０００５】
【数１】
0004574563.tif 000002
【０００６】
上記の数式（１）において，ρは信号対雑音電力比，Ｍは送信アンテナ素子数、ＩＮは、受信素子数Ｎ×Ｎの単位行列である。また、Ｈは、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネル応答を表す伝達関数行列であり、以下の数式（２）で記述することができる。
【０００７】
【数２】
0004574563.tif 000003
【０００８】
ここで、ｈｉｊはｉ番目の送信アンテナからｊ番目の受信アンテナへの伝搬路のチャネル応答である。式（１）より、ＭＩＭＯ伝送においては、まず、従来のシステムと同様に、ＳＮＲ(Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）をあげることが重要である。さらに、ＭＩＭＯ伝送では、アンテナ間の相関を下げることが必要となる。
【０００９】
ここで、ＳＮＲは、基地局装置と端末装置間の距離、送信電力、基地局装置と端末装置の間の見通しなどで決定されるため、基本的には、基地局装置と端末装置の位置関係で決定されるファクタである。一方、相関は、使用するアンテナを構成する素子数、素子指向性、素子間隔、偏波などや、伝搬チャネルの角度ひろがりや遅延ひろがりなどに大きく依存することが知られている。屋内環境では、この相関値が比較的低い値を取ることが知られているが、屋外環境では、伝搬路の角度ひろがりが小さくなるため、アンテナ間の相関が非常に高くなることが知られている。
【００１０】
図１１に、送信アンテナ素子２素子，受信アンテナ素子２素子とした従来技術の無線通信装置において伝達関数行列Ｈに対して相関値を変化させた場合のＭＩＭＯ伝送の伝送容量の変化を示す。図１１に示すグラフは、数式（１）において、伝達関数行列Ｈに対して相関値を変化させた場合のＭＩＭＯ伝送の伝送容量の変化である。横軸はＳＮＲを表し、縦軸は伝送容量を表す。図１１から分かるように、相関が非常に高くなることにより、ＭＩＭＯの伝送容量が著しく低下する。したがって、ＭＩＭＯチャネルでは、アンテナ間の相関を下げることが非常に重要である。
【００１１】
アンテナ間の相関を下げながら、ＭＩＭＯの伝送を行う手法として、図９に示す直交偏波を用いるＭＩＭＯの構成が提案されている（非特許文献２参照）。図９に示すように、送信側では、信号生成部１により直交する異なる偏波の２つの信号Ｓ１、Ｓ２を生成し、該信号Ｓ１、Ｓ２を、各々、送信機２−１、２−２により、直交する２つのアンテナ３−１、３−２から送信する。受信側では、同様の直交する２つのアンテナ５−１、５−２を用いて受信機６−１、６−２で送信側からの信号を受信し、復号処理部７で上記信号Ｓ１、Ｓ２を取り出す。アンテナの偏波は、垂直／水平偏波、±４５度偏波、右旋、左旋偏波のいずれであってもかまわない。伝搬路４により、この偏波の識別度は若干劣化するものの、屋外環境などでは、数ｄＢ程度の交差偏波識別度を確保することができる。
【００１２】
このため、受信側であらかじめ２個の偏波の分離を行うとともに、ゼロフォーシング（ＺＦ：Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）などの干渉キャンセラを用いることで、アンテナ間の相関が高い場合でも、ＭＩＭＯ伝送による容量は低下しないことが報告されている。
【非特許文献１】I.E. Telatar, ``Capacity of multiantenna Gaussian channels," Euro. Trans. Telecommun., vol.1, no.6, Nov./Dec. 1999.
【非特許文献２】Paulauj et al., Introduction to Space Time Wireless Communications, Cambridge Publisher, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した従来技術では、以下のような問題点が発生する。図１０に示すようなセルラシステムなどに代表される屋外などの無線通信システムは、一般に複数の基地局がそれぞれのサービスエリアを有するマルチセル環境となっており、自セル、すなわちある基地局がサービスをするエリア内の端末からだけではなく、周辺セル、すなわち他の基地局がサービスをするエリアからの信号が干渉として到来する。もちろん、図１０に示すように、自セル内からの他端末からの同一チャネルの干渉が問題となる場合もある。
【００１４】
図９に示した構成は、１：１通信が実現可能な孤立セルのような環境では有効である。しかし、マルチセル環境では、上記に述べた干渉波の影響により通信品質が大きく劣化するという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、屋外環境で用いられるマルチセル環境でもＭＩＭＯ伝送により高速伝送を可能とする無線通信システム、無線通信方法、基地局装置及び端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置から構成される無線通信システムにおいて、前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、前記第１の信号処理部は、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記要求信号により、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを有し、前記第２の信号処理部は、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択する第２の選択部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。
【００１７】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置
から構成される無線通信システムにおいて、前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、
前記第１の信号処理部は、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記要求信号により、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを有し、前記第２の信号処理部は、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択する第２の選択部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。
【００１８】
本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置は、前記第１の選択部と前記送信部の間に設けられ、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナにて前記送信部に前記応答信号を送信させる際に、前記通信要求端末装置の方向への指向性を有するように前記送信部に前記応答信号を送信させる送信ビーム形成部を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置は、前記第１の選択部と前記送信部との間に設けられ、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナにて送信信号を送信する際に、前記第１の受信電力検出部が検出した受信電力の値と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナから送信される信号の前記偏波の種別ごとの割合とに応じた送信電力で前記送信部に送信信号を送信させる送信電力制御部を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナを備え、当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナを備え、当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う少なくとも１つの端末装置から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の内、通信開始を要求する通信要求端末装置にて、要求信号を前記基地局装置に対し送信するステップと、前記基地局装置にて、前記通信要求端末からの前記要求信号を受信するステップと、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出するステップと、検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の中で前記受信電力値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択するステップと、選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信するステップと、を含み前記通信要求端末装置にて、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信するステップと、受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出するステップと、検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択するステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法である。
【００２１】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナを備え、当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナを備え、当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う少なくとも１つの端末装置から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の内、通信開始を要求する通信要求端末装置にて、要求信号を前記基地局装置に対し送信するステップと、前記基地局装置にて、前記通信要求端末からの前記要求信号を受信するステップと、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出するステップと、検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択するステップと、選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信するステップと、を含み前記通信要求端末装置にて、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信するステップと、受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出するステップと、検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択するステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法である。
【００２２】
本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置にて、選択した前記第１のアンテナにて前記送信部に前記応答信号を送信させる際に、前記通信要求端末装置の方向への指向性を有するように前記応答信号を送信するステップを更に含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置にて、選択した前記第１のアンテナにて送信信号を送信する際に、検出した受信電力の値と、選択した前記第１のアンテナから送信される信号の前記偏波の種別ごとの割合とに応じた送信電力で送信信号を送信するステップを更に含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数のアンテナ及び当該アンテナを通じて空間分割多重伝送を行う信号処理部を具備し、少なくとも１つの端末装置と空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、前記アンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、前記信号処理部は、前記アンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する受信電力検出部と、前記受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記アンテナを前記通信要求端末装置への送信に用いる前記アンテナとして選択する選択部と、前記選択部が選択した前記アンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを備えたことを特徴とする基地局装置である。
【００２５】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数のアンテナ及び当該アンテナを通じて空間分割多重伝送を行う信号処理部を具備し、少なくとも１つの端末装置と空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける基地局装置であって、前記アンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、前記端末装置の中で、通信開始を要求する通信要求端末装置は、要求信号を前記基地局装置に対し送信するものであり、前記信号処理部は、前記アンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する受信電力検出部と、前記要求信号により、前記受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記干渉波の受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとのアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記アンテナを選択する選択部と、前記選択部が選択した前記アンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する送信部とを備えたことを特徴とする基地局装置である。
【００２６】
本発明は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかの偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備し、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の中で前記受信電力の値が最小の前記偏波を検出し、検出した前記偏波で送信を行う前記第１のアンテナを端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナとして選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する第１の送信部とを備える基地局装置と、少なくとも１つの端末装置が空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける、前記端末装置であって、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部を具備し、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、該端末装置は、通信開始を要求する際に前記要求信号を前記基地局装置に対し送信し、また、前記基地局装置から送信される前記要求信号に対する前記応答信号を受信するものであり、前記第２の信号処理部は、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択する第２の選択部とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかの偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備し、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記直交する偏波の種別ごとに干渉波の受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記第１の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの干渉波の前記受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する前記偏波の種別ごとの第１のアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第１のアンテナを選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該端末装置に通信開始の要求信号に対する応答信号を送信する第１の送信部とを備える基地局装置と、少なくとも１つの端末装置が空間分割多重伝送を行う無線通信システムにおける、前記端末装置であって、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部を具備し、前記第２のアンテナの偏波は、各々、２つの直交する偏波の内のいずれかに対応するものであり、該端末装置は、通信開始を要求する際に前記要求信号を前記基地局装置に対し送信し、また、前記基地局装置から送信される前記要求信号に対する前記応答信号を受信するものであり、前記第２の信号処理部は、前記基地局装置から送信される前記応答信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、前記受信部が受信した前記応答信号の前記直交する偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、前記応答信号により、前記第２の受信電力検出部が検出した前記直交する偏波の種別ごとの前記応答信号の受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとの第２のアンテナ数の割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択する第２の選択部とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明は、上記に記載の発明において、前記端末装置にて、検出した前記偏波の種別ごとの前記受信電力値の中で前記電力値が最大の前記偏波で送信する前記第２のアンテナを、送信に用いる前記第２のアンテナとして選択するステップを更に含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明は、上記に記載の発明において、前記端末装置にて、検出した前記偏波の種別ごとの前記受信電力の値の比を算出し、送信する前記偏波の種別ごとの割合が前記算出した割合となるように前記第２のアンテナを選択するステップを更に含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置から構成される無線通信システムにおける基地局装置であって、前記第１の信号処理部は、前記第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて前記偏波の種別ごとに受信電力を検出する第１の受信電力検出部と、前記第１の受信電力検出部が検出する前記偏波の種別ごとの受信電力の値に基づいて、前記偏波間での干渉を減少させるように前記複数の第１のアンテナの中から、前記端末装置の中で通信開始を要求する通信要求端末装置への送信に用いる前記第１のアンテナを選択する第１の選択部と、前記第１の選択部が選択した前記第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求に対する応答としての送信信号を送信する送信部とを備えたことを特徴とする基地局装置である。
【００３１】
本発明は、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置から構成される無線通信システムにおける端末装置であって、前記第２の信号処理部は、前記基地局装置から送信される前記送信信号を前記第２のアンテナを通じて受信する受信部と、前記受信部が受信した前記送信信号の前記偏波の種別ごとに受信電力を検出する第２の受信電力検出部と、前記第２の受信電力検出部が検出する前記偏波の種別ごとの前記受信電力の値に基づいて、前記偏波間での干渉を減少させるように前記複数の第２のアンテナの中から送信の際に用いる前記第２のアンテナを選択する第２の選択部とを備えることを特徴とする端末装置である。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、無線通信システムは、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第１のアンテナ及び当該第１のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第１の信号処理部を具備する基地局装置と、各々所定の偏波で信号の送受信をする複数の第２のアンテナ及び当該第２のアンテナを通じて空間分割多重伝送を行う第２の信号処理部とを具備する少なくとも１つの端末装置から構成されており、第１の信号処理部は、第１のアンテナを通じて受信した信号に基づいて偏波の種別ごとに受信電力を検出し、検出した偏波の種別ごとの受信電力の値に基づいて、偏波間での干渉を減少させるように複数の第１のアンテナの中から、端末装置の中で通信開始を要求する通信要求端末装置への送信に用いる第１のアンテナを選択し、選択した第１のアンテナを用いて当該通信要求端末装置に通信開始の要求に対する応答としての送信信号を送信する。また、第２の信号処理部は、基地局装置から送信される送信信号を第２のアンテナを通じて受信し、受信した送信信号の偏波の種別ごとに受信電力を検出し、検出した偏波の種別ごとの受信電力の値に基づいて、偏波間での干渉を減少させるように複数の第２のアンテナの中から送信の際に用いる第２のアンテナを選択する構成とした。これにより、偏波ごとの受信電力の値に基づいて、偏波間の干渉を推定することができ、通信を要求する通信要求端末装置に干渉を減少させる偏波の種別の第２のアンテナを選択させることができる。また、通信要求端末装置への候補となる偏波の通知は、新たに制御情報を用いることなく送信する通信信号の偏波によって行うため、スループットを低下させずに通知を行うことが可能となる。また、上記の構成により、屋外セルラ環境のような、隣接セルからの干渉波が存在する環境においても、空間分割多重伝送を用いたＭＩＭＯ技術を用いて高速伝送を実現することが可能となる。
【００３３】
また、本発明によれば、無線通信システムは、基地局装置の第１の信号処理部にて検出した偏波の種別ごとの受信電力の値の中で受信電力の値が最小の偏波を検出し、検出した偏波で送信を行う第１のアンテナを通信要求端末装置への送信に用いる第１のアンテナとして選択する構成とした。これにより、端末装置に通知する偏波の種別を、選択する第１のアンテナの数で示すことが可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、無線通信システムは、基地局装置の第１の信号処理部にて検出した偏波の種別ごとの受信電力の値の比の逆数の割合を算出し、送信する偏波の種別ごとの割合が算出した割合となるように第１のアンテナを選択する構成とした。これにより、端末装置に通知する偏波の種別を複数の第１のアンテナから送信される信号の偏波の比率で示すことが可能となる。
【００３５】
また、本発明によれば、無線通信システムは、基地局装置にて選択した第１のアンテナにて送信信号を送信させる際に、通信要求端末装置の方向への指向性を有するように送信信号を送信させる構成とした。これにより、端末装置へ送信する送信信号の指向性を高めるか、あるいは、干渉波へは指向性が向かないような調整を行うことができ、端末装置側では高い受信電力で選択する候補となるアンテナの偏波の情報を通知することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、無線通信システムは、基地局装置にて選択した第１のアンテナにて送信信号を送信する際に、検出した受信電力の値と、選択した第１のアンテナから送信される信号の偏波の種別ごとの割合とに応じた送信電力で送信信号を送信させる構成とした。これにより、受信電力の値の割合を詳細に反映した送信電力で端末装置に送信できるため、端末装置側では高い受信電力で選択する候補となるアンテナの偏波の情報を通知することができる。
【００３７】
また、本発明によれば、無線通信システムは、端末装置にて検出した偏波の種別ごとの受信電力値の中で電力値が最大の偏波で送信する第２のアンテナを、送信に用いる第２のアンテナとして選択する構成とした。これにより、端末装置は、基地局装置から送信される送信信号の偏波ごとの電力値の大きさに応じて送信に用いる偏波を検出し、検出した偏波で送信する第２のアンテナを選択することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、無線通信システムは、端末装置にて検出した偏波の種別ごとの受信電力の値の比を算出し、送信する偏波の種別ごとの割合が算出した割合となるように第２のアンテナを選択する構成とした。これにより、端末装置は、基地局装置から送信される送信信号の偏波ごとの電力値の割合に応じて送信に用いる偏波の種別ごとの割合を算出し、算出した偏波の種別ごとの割合を構成するように第２のアンテナを選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４０】
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システム１００の構成を示したブロック図である。無線通信システム１００は、基地局装置２００と、複数の端末装置１１０−１〜１１０−６及び端末装置１２０を備えている。図１では、無線通信のサービスが基地局装置により提供される４つの通信エリア（以下、セルとも記載）、すなわち通信エリアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが存在するマルチセル環境となっている。通信エリアＡは、基地局装置２００により無線通信サービスが提供されるサービスエリアであり、通信エリアＢ、Ｃ、Ｄについては、それぞれのエリアに配置されている基地局装置により無線通信サービスが提供されるサービスエリアである。
【００４１】
図１では、基地局装置２００に、端末装置１１０−１と端末装置１１０−２が既に接続している状態にて、新たに端末装置１２０が接続しようとしている状態を示している。また、基地局装置２００には、基地局装置２００の通信エリアＡ外に存在する通信エリアＣに存在する端末装置１１０−３と、通信エリアＢに存在する端末装置１１０−４及び端末装置１１０−５と、通信エリアＤに存在する通信端末１１０−６から周辺のセルに影響を及ぼす干渉波が到来している環境を示している。また、それぞれの端末装置１１０−１〜１１０−６は、垂直偏波の無線信号（図１中のＶ１、Ｖ２）、水平偏波の無線信号（図１中のＨ１、Ｈ２）を送受信可能な送受信アンテナの両方あるいはいずれか一方を有している。
【００４２】
図２は、第１実施形態に係る基地局装置２００の内部構成を示したブロック図である。基地局装置２００において、垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３は、垂直偏波の無線信号を送受信するアンテナであり、垂直偏波ポート１２−１〜１２−３を通じてサーキュレータ１５−１、１５−３、１５−５に接続される。水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３は、水平偏波の無線信号を送受信するアンテナであり、水平偏波ポート１３−１〜１３−３を通じてサーキュレータ１５−２、１５−４、１５−６に接続され、る。サーキュレータ１５−１〜１５−６は、例えば、スイッチであり、一方で送信機１６−１〜１６−６と受信機１７−１〜１７−６に接続され、他方でアンテナが接続されるポート、すなわち垂直偏波ポート１２−１〜１２−３あるいは水平偏波ポート１３−１〜１３−３に接続されており、送信機１６−１〜１６−６と受信機１７−１〜１７−６を切り替えてポートに接続する。
【００４３】
信号処理部２０は、送信機１６−１〜１６−６及び受信機１７−１〜１７−６に接続されており、無線信号の送受信を制御する。信号処理部２０において、垂直偏波受信電力検出部２７は、垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３に接続される受信機１７−１、１７−３、１７−５に接続されており、受信機１７−１、１７−３、１７−５が受信した垂直偏波の受信信号の電力を検出する。水平偏波受信電力検出部２６は、水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３に接続される受信機１７−２、１７−４、１７−６に接続されており、受信機１７−２、１７−４、１７−６が受信した水平偏波の受信信号の電力を検出する。
【００４４】
端末送信アンテナ選択部２３は、垂直偏波受信電力検出部２７と、水平偏波受信電力検出部２６が検出した受信信号の電力の値に基づいて、垂直偏波と水平偏波の干渉量を測定する。また、端末送信アンテナ選択部２３は、測定した干渉量に基づいて、送信に使用するアンテナへの接続を有する送信信号形成部２１−１、あるいは送信信号形成部２１−２を選択する指示信号をスイッチ２２に出力する。メモリ２４は、端末送信アンテナ選択部２３が送信信号形成部２１−１、あるいは送信信号形成部２１−２を選択する際に参照した垂直偏波受信電力検出部２７から出力される電力の値と、水平偏波受信電力検出部２６から出力された電力の値と、これらの電力の値に基づいて端末送信アンテナ選択部２３が選択した送信信号形成部２１−１、あるいは送信信号形成部２１−２の情報を対応付けて記憶する。
【００４５】
送信信号形成部２１−１は、垂直偏波の無線信号を送受信する送受信アンテナ１０−１〜１０−３に接続される送信機１６−１、１６−３、１６−５に接続されており、当該送信機１６−１、１６−３、１６−５が送信する送信信号を形成する。送信信号形成部２１−２は、水平偏波の無線信号を送受信する送受信アンテナ１１−１〜１１−３に接続される送信機１６−２、１６−４、１６−６に接続されており、当該送信機１６−２、１６−４、１６−６が送信する送信信号を形成する。スイッチ２２は、端末装置アンテナ選択部２３からの指示信号に基づいて、送信信号形成部２１−１、２１−２のいずれか一方に送信信号を形成させ、それぞれに接続される送信機１６−１〜１６−６に出力させる。
【００４６】
なお、図２に示した上記の基地局装置２００の構成において、垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３、あるいは水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３から無線信号が送信されるようにしているが、本発明はこれに限られず、２個の直交する偏波であればよく、±４５度偏波を用いたり、円偏波（右遷、左遷偏波）を用いるようにしてもよい。また、直交する偏波のアンテナ素子は同一でなくてもよい。
【００４７】
図３は、図１において新たに基地局装置２００に接続する端末装置１２０の内部構成を示したブロック図である。端末装置１２０は、複数の垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎと、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎと、送受信装置４０−１〜４０−Ｎ及び送受信装置５０−１〜５０−Ｎと、信号処理部３０を備えている。
【００４８】
垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎは、送受信装置４０−１〜４０−Ｎに接続され、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎは、送受信装置５０−１〜５０−Ｎに接続されている。送受信装置４０−１は、受信機４１−１と、送信機４２−１と、受信機４１−１と送信機４２−１を切り替えるサーキュレータ４３−１を備えており、サーキュレータ４３−１は垂直偏波アンテナ３０−１に接続されている。他の送受信装置４０−２〜４０−Ｎについても送受信装置４０−１と同じ内部構成を有している。また、送受信装置５０−１〜５０−Ｎも、送受信装置４０−１〜４０−Ｎと同じ内部構成を有しており、それぞれのサーキュレータ５３−１〜５３−Ｎは、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎに接続される。また、送受信装置４０−１〜４０−Ｎ及び送受信装置５０−１〜５０−Ｎは、信号処理部３０に接続されている。
【００４９】
信号処理部３０において、垂直偏波受信電力検出部３２は、送受信装置４０−１〜４０−Ｎの受信機４１−１〜４１−Ｎに接続されており、受信機４１−１〜４１−Ｎが受信した無線信号の電力を検出する。水平偏波受信電力検出部３３は、送受信装置５０−１〜５０−Ｎの内部の受信機５１−１〜５１−Ｎに接続されており、受信機５１−１〜５１−Ｎが受信した無線信号の電力を検出する。端末送信素子選択制御部３４は、垂直偏波受信電力検出部３２が検出した受信電力と、水平偏波受信電力検出部３３が検出した受信電力に基づいて送信に用いるアンテナ、すなわち垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎと、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎを選択するための指示信号を出力する。
【００５０】
メモリ３７は、端末送信素子選択制御部３４が、アンテナを選択する際に用いた垂直偏波受信電力検出部３２から出力される電力の値と、水平偏波受信電力検出部３３から出力された電力の値と、これらの電力の値に基づいて端末送信素子選択制御部３４が選択したアンテナ、すなわち垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎと、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎの情報を対応付けて記憶する。
【００５１】
端末送信素子選択部３５は、端末送信素子選択制御部３４から入力される指示信号に従って送信に用いるアンテナ、すなわち垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎと、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎに接続される送信機４２−１〜４２−Ｎ及び５２−１〜５２−Ｎを選択する。送信信号生成部３６は、送信する信号を生成し、端末送信素子選択部３５によって送信機４２−１〜４２−Ｎ及び５２−１〜５２−Ｎの中から選択された送信機に送信信号を入力する。
【００５２】
次に、図４及び図５を参照しつつ基地局装置２００と端末装置１２０の処理について説明する。図４は、基地局装置２００の処理を示したフローチャートである。
【００５３】
まず、端末装置１２０から基地局装置２００に通信の開始を要求する要求信号が送信される。基地局装置２００の垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３及び水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３にて要求信号を受信すると、垂直偏波受信電力検出部２７が垂直偏波の受信信号の電力を電力Ｐとして検出し、水平偏波受信電力検出部２６が水平偏波の受信信号の電力を電力Ｑとして検出する。そして、垂直偏波受信電力検出部２７と水平偏波受信電力検出部２６は、それぞれ検出した電力Ｐと電力Ｑの値を端末送信アンテナ選択部２３に入力する（ステップＳａ１）。
【００５４】
文献「Shigeru Kozono, Toshinari Tsuruhara and Masayuki Sakamoto, “Base Station Polarization Diversity Reception for Mobile Radio,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol.VT-33, No.4, Nov. 1984.」などに開示されているように、屋外環境における伝搬路の交差偏波識別度は数ｄＢ程度確保されるが、平均的には干渉量が大きい偏波を用いて通信を行うと干渉がより大きくなってしまうことが知られている。そこで、端末送信アンテナ選択部２３は、入力される電力Ｐと電力Ｑに基づいて電力Ｐ、あるいは電力Ｑの値のいずれか大きいかの判定を行う（ステップＳａ２）。そして、端末送信アンテナ選択部２３は、判定結果と電力Ｐと電力Ｑの値を対応付けてメモリ２４に保存するとともに（ステップＳａ３）判定結果として、垂直偏波に対応する電力Ｐが電力Ｑより大きい場合、干渉を減少させるために、端末装置１２０に水平偏波を優先的に選択させるよう水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３側、すなわち送信信号形成部２１−２に切り替える指示信号をスイッチ２２に出力する（ステップＳａ５）。
【００５５】
一方、電力Ｑが電力Ｐより小さい場合、干渉を減少させるために、端末装置１２０に垂直偏波を優先的に選択させるよう垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３側、すなわち送信信号形成部２１−１に切り替える指示信号をスイッチ２２に出力する（ステップＳａ６）。スイッチ２２は、入力される指示信号に従って切替を行う。切り替えにより選択された送信信号形成部２１−１あるいは２１−２は、それぞれに接続される送信機１６−１〜１６−６により要求信号に対する結果を含む信号を垂直偏波アンテナ３０−１〜３０−Ｎ、あるいは水平偏波アンテナ３１−１〜３１−Ｎから送信させる（ステップＳａ７）。
【００５６】
なお、メモリ２４に記憶される情報は、例えば、端末装置からの無線信号を受信できない等の障害が発生した場合に、端末送信アンテナ選択部２３が、メモリ２４を参照して、過去の情報から送信信号形成部２１−１、あるいは送信信号形成部２１−２のいずれかを選択する際に用いられる。すなわち、メモリ２４を参照する場合は、過去に判定した使用する偏波の情報をそのまま用いることになる。
【００５７】
また、上記の処理では、垂直偏波受信電力検出部２７と水平偏波受信電力検出部２６は、要求信号を受信した時点での電力を検出するようにしているが、例えば一定間隔で測定している場合には、要求信号を受信する前で最先に測定した電力の値を検出した値として出力するようにしてもよい。
【００５８】
図５は、端末装置１２０の処理を示したフローチャートである。図５では、図４にて説明した基地局装置２００による処理の後、端末装置１２０が動作する際のフローを示している。
【００５９】
まず、端末装置１２０では基地装置２００から要求信号に対する結果を含む信号が送信される。この信号は、端末装置１２０が送信で使用する際に優先的に選択させることを示す偏波で送信されている。端末装置１２０は、基地局装置２００から垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎ及び水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎにて信号を受信すると、垂直偏波受信電力検出部３２が、垂直偏波の受信電力を電力Ｒとして検出する。また、水平偏波受信電力検出部３３が、水平偏波の受信電力を電力Ｓとして検出する。そして、垂直偏波受信電力検出部３２と水平偏波受信電力検出部３３は、それぞれ検出した電力Ｐと電力Ｑの値を端末送信素子選択制御部３４に入力する（ステップＳｂ１）。
【００６０】
端末送信素子選択制御部３４は、入力される電力Ｒと電力Ｓに基づいて電力Ｒ、あるいは電力Ｓの値のいずれか大きいかの判定を行う（ステップＳｂ２）。そして、端末送信素子選択制御部３４は、判定結果と電力Ｒと電力Ｓの値を対応付けてメモリ３７に保存するとともに（ステップＳｂ３）判定結果として、電力Ｒが電力Ｓより大きい場合、垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎを選択させる指示信号を端末送信素子選択部３５に入力する（ステップＳｂ５）。一方、電力Ｓが電力Ｒより小さい場合、水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎを選択させる指示信号を端末送信素子選択部３５に入力する（ステップＳｂ６）。端末送信素子選択部３５は、入力される指示信号に従って、垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎに接続される送信機４２−１、４２−３、…、あるいは水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎに接続される送信機４２−２、４２−４、…を選択して送信信号生成部３６と接続する。送信信号生成部３６は、データを含む送信信号を生成し、端末送信素子選択部３５を通じて、選択された送信機に垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎ、あるいは水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎから送信信号を送信させる（ステップＳｂ７）。
【００６１】
上記の処理により、端末装置１２０は、受信した信号の中で電力が大きい方の偏波を選択できるため、基地局装置２００は、選択させたい偏波により要求信号に対する結果を含んだ応答を送信することで、優先的に選択させる偏波の情報を通知することができる。これにより、他の端末装置への干渉を少なくしつつ、基地局装置２００で信号を受信する場合は，他の端末装置との干渉量も少なくさせることができるため、基地局装置２００側での信号分離などの負担も大きく軽減でき、効率的なＭＩＭＯ伝送を実現することができる。
【００６２】
また、送信アンテナを端末装置１２０に選択させるための特別な制御信号を送信する構成にするとスループットが大きく低下してしまう。これに対して、上記の構成では、基地局装置２００から送信する偏波にて端末装置１２０に用いさせたい偏波の情報を通知できるためスループットを低下させずに通信を行うことができる。
【００６３】
ここで、上記の基地局装置２００及び端末装置１２０の処理の具体例について説明する。例えば、図１の場合には、新規に接続する端末装置１２０を除いた端末装置１１０−１〜１１０−６において、垂直偏波（Ｖ）は４つ存在するのに対して、水平偏波（Ｈ）６つ存在するため、水平偏波の無線信号の干渉量が多くなっている。この状態にて、基地局装置２００の端末送信アンテナ選択部２３は、新たに接続する端末装置１２０による干渉の影響を小さくするため、垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎを送信アンテナとして選択させる情報を端末装置１２０に送信すればよいことになる。そこで、基地局装置２００は、干渉が小さいと判定した偏波のアンテナのみ、あるいは当該偏波のアンテナを優先的に多く用いて端末装置１２０に通信信号として送信する。
【００６４】
新たに接続する端末装置１２０は、図３に示したように垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎと水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎの両方の成分を受信する。基地局装置２００からは、垂直偏波成分の信号のみ、あるいは垂直偏波成分の比率が高い信号が送信されているため、伝搬路の経路で大きく偏波特性が変動したとしても、端末装置１２０は、垂直偏波成分を大きく受信する。端末装置１２０は、受信した信号の偏波の比率から、基地局装置２００から指定された偏波が垂直偏波であることを検出する。厳密には、垂直偏波と水平偏波の割合はアンテナ数で振り分ける場合、整数比になるので、実際の比率を整数比に置き換える。なお、基地局装置２００から送信される信号は通信信号としても使用される。
【００６５】
これにより、基地局装置２００は、端末装置１２０に優先的に選択させたい干渉の影響が小さい偏波の情報を端末装置１２０に通知することができ、無線通信システム１００全体で２個の偏波の干渉量ができるだけ少なくなる状態にすることができる。また、端末装置１２０では、新たな制御情報等によらずアンテナを選択できるため、スループットを低下させることなく、ＭＩＭＯ伝送を行うことが可能となる。
【００６６】
なお、上記の図２の基地局装置２００の構成では、送信信号形成部２１−１は、送信機１６−１、１６−３、１６−５を通じて垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３のみに接続され、送信信号形成部２１−２は、送信機１６−２、１６−４、１６−６を通じて水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３のみに接続されている。しかし、新たに接続する端末装置１２０により送信される信号が全体の干渉へ与える影響を小さくできればよいため、片側だけの偏波を用いなくてもよく、例えば、電力比の逆数の割合で、端末装置１２０に送信する際のアンテナを選択するなどの方法がある。
【００６７】
また、端末装置１２０でも片側だけの偏波を用いなくてもよく、基地局装置２００と同様に、偏波間の受信電力比に応じて、送信アンテナの数の比率を決定するようにしてもよい。具体的には、電力比の割合で送信する際のアンテナを選択するなどの方法がある。
【００６８】
Ｂ．第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態の基地局装置２００ａの内部構成を示したブロック図である。第２実施形態の基地局装置２００ａでは、送信ビーム形成部２５−１、２５−２が、送信信号形成部２１ａ−１と送信信号形成部２１ａ−２と、送信機１６−１〜１６−６の間に接続されている点で第１実施形態の基地局装置２００と異なる構成となっている。
【００６９】
基地局装置２００ａでは、単にスイッチ２２で選択された送信機１６−１〜１６−６により信号を送信するのではなく、送信ビーム形成部２５−１、２５−２により、端末装置１２０側のアンテナ方向に選択したアンテナ偏波を用いて信号を送信する構成となっている。基地局装置２００ａ側では、予め端末装置１２０からの信号の受信レベルや位相情報や、端末装置１２０の位置などを推定するための基礎情報を取得しておく。そして、取得した情報に基づいて、端末装置１２０側の大まかな方向を推定する。図６の構成では、図２の構成とは異なり、送信ビーム形成部２５−１、２５−２により、端末装置１２０側へ指向性を形成するか、あるいは、干渉波へは指向性が向かないような調整を行うことで、図２の構成よりも、端末装置１２０側には高い受信電力で送信すべきアンテナ素子を通知することができる利点を有する。また、干渉波が他の端末へはできるだけ向かないように指向性が形成されているため、他の端末装置から見た場合も干渉の影響が先の構成よりもより少なくなっている。
【００７０】
なお、送信ビーム形成部２５−１、２５−２にて、送信ビームを形成するための具体的な方法としては、受信信号の相関行列を固有値分解して得られる最大固有値に対する固有ベクトルを送信ビームの重みづけとして利用する方法などがある。
【００７１】
Ｃ．第３実施形態
図７は、本発明の第３実施形態の基地局装置２００ｂの内部構成を示したブロック図である。第３実施形態の基地局装置２００ｂでは、送信信号形成部２１ｂ−１は、送信機１６−１、１６−２、１６−５を介して２つの垂直偏波アンテナ１０−１、１０−３への接続と、１つの水平偏波アンテナ１１−１への接続を有している。また、送信信号形成部２１ｂ−２は、送信機１６−３、１６−４、１６−６を介して１つの垂直偏波アンテナ１０−２への接続と、２つの水平偏波アンテナ１１−２、１１−３への接続を有している。すなわち、選択する送信信号形成部２１ｂ−１、２１ｂ−２により、片側の偏波だけでなく、両方の偏波にて送信が行われることになる。しかし、垂直偏波か、水平偏波のいずれかの比率が大きくなるように接続されているため、端末装置１２０に対して優先的に選択させる偏波を通知することができる。また、第３実施形態の基地局装置２００ｂでは、端末送信アンテナ選択部２３ｂは、電力Ｐと電力Ｑの大きさを判定するのではなく、電力ＰとＱの比率によって判定する。具体的には、電力Ｐと電力Ｑの電力比の逆数の割合に応じて、送信信号形成部２１ｂ−１、あるいは送信信号形成部２１ｂ−２のいずれかを選択させる指示信号をスイッチ２２に入力することになる。
【００７２】
なお、端末装置１２０についても、片側だけの偏波を使う必要はなく、垂直偏波と水平偏波における受信電力の比から送信に用いるアンテナ、すなわち垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎ、あるいは水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎの数を選択するようにしてもよい。例えば、垂直偏波の受信電力と、水平偏波の受信電力の比の割合で送信する際のアンテナを選択する方法などがある。
【００７３】
Ｄ．第４実施形態
図８は、本発明の第４実施形態の基地局装置２００ｃの内部構成を示したブロック図である。図８の基地局装置２００ｃは、図７に示した第３実施形態の基地局装置２００ｂの構成を改良したものである。図７の基地局装置２００ｂでは、優先して送信したい偏波のアンテナに対し、多くの送信アンテナ素子を割り当てていたが、各アンテナから送信される電力は等電力であった。
【００７４】
図８の基地局装置２００ｃでは、送信する垂直偏波と水平偏波の優先度、すなわち割り当てる割合をさらに細かく分けることを目的として、送信電力をアンテナごとに制御する送信電力制御部２８−１、２８−２を備えた点で図７の基地局装置２００ｃと異なる構成となっている。例えば、図８でスイッチ２２を上方向に切り替えた場合、送信電力制御部２８−１に接続される垂直偏波と水平偏波アンテナの数の比は、２：１であるが、優先度を２：１として送信する場合には、各アンテナから等しい電力で信号を送信する。この送信は、図７の構成と同じである。これに対して、例えば、優先度を４：１にした場合は、垂直偏波アンテナ１０−１、１０−３からから送信される電力を２倍とするような指示を送信電力制御部２８−１に入力することで、４：１の割合で垂直偏波の信号と水平偏波の信号を送信することができる。すなわち、図８では送信電力制御部２８−１、２８−２を備えることで、端末装置１２０が送信すべきアンテナを選択するための優先度を細かく指定することが可能となる。
【００７５】
なお、上記の第１から第４実施形態では、新たに端末装置１２０が接続する際の処理として記載したが、本発明は、これらの実施形態に限られず、端末装置１２０が通信中の状態にて、通信状態の改善を要求する際に当該処理を実施するようにしてもよい。
【００７６】
なお、本発明に記載の第１のアンテナは、垂直偏波アンテナ１０−１〜１０−３及び水平偏波アンテナ１１−１〜１１−３に対応し、第２のアンテナは、垂直偏波アンテナ６０−１〜６０−Ｎ及び水平偏波アンテナ６１−１〜６１−Ｎに対応する。また、本発明に記載の所定の偏波は、２個の直交する偏波であればよく、垂直偏波及び水平偏波、±４５度偏波、円偏波（右遷、左遷偏波）等に対応する。また、本発明に記載の第１の信号処理部は、信号処理部２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応し、第２の信号処理部は、信号処理部３０に対応する。また、本発明に記載の第１の受信電力検出部は、垂直偏波受信電力検出部２７、水平偏波受信電力検出部２６に対応し、第２の受信電力検出部は、垂直偏波受信電力検出部３２、水平偏波受信電力検出部３３に対応する。
【００７７】
また、本発明に記載の第１の選択部は、端末送信アンテナ選択部２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及びスイッチ２２に対応し、第２の選択部は、端末送信素子選択制御部３４、端末送信素子選択部３５に対応する。また、本発明に記載の送信部は、送信機１６−１〜１６−６及び送信信号形成部２１−１、２１−２、２１ａ−１、２１ａ−２、２１ｂ−１、２１ｂ−２、２１ｃ−１、２１ｃ−２に対応する。また、本発明に記載の受信部は、受信機４１−１〜４１−Ｎ、５１−１〜５１−Ｎに対応する。また、本発明に記載の送信ビーム形成部は、送信ビーム形成部２５−１、２５−２に対応し、送信電力制御部は、送信電力制御部２８−１、２８−２に対応する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態の無線通信システムの概略ブロック図である。
【図２】第１実施形態の基地局装置の内部構成を示したブロック図である。
【図３】第１実施形態の端末装置の内部構成を示したブロック図である。
【図４】第１実施形態の基地局装置の処理を示したフローチャートである。
【図５】第１実施形態の端末装置の処理を示したフローチャートである。
【図６】第２実施形態の基地局装置の内部構成を示したブロック図である。
【図７】第３実施形態の基地局装置の内部構成を示したブロック図である。
【図８】第４実施形態の基地局装置の内部構成を示したブロック図である。
【図９】従来技術である直交偏波を用いたＭＩＭＯ伝送の基本構成図である。
【図１０】従来技術における無線通信システムの概略ブロック図である。
【図１１】従来技術におけるアンテナ間の相関によるＭＩＭＯのチャネル容量の影響を示した図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０−１〜１０−３  垂直偏波アンテナ
１１−１〜１１−３  水平偏波アンテナ
１６−１〜１６−６  送信機
１７−１〜１７−６  受信機
２０  信号処理部
２１−１、２１−２  送信信号形成部
２２  スイッチ
２３  端末送信アンテナ選択部
２４  メモリ
２６  水平偏波受信電力検出部
２７  垂直偏波受信電力検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004574563.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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