【手続補正書】
【提出日】平成19年2月16日(2007.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間多重伝送に対応した空間多重対応移動局と、空間多重伝送に未対応の空間多重未対応移動局と、複数の移動局と空間多元接続を行う基地局装置と、
を有する無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
空間多元接続に割り当てられた前記空間多重未対応移動局に対する第１のチャネル推定行列に基づき、空間多元接続に割り当てられた前記空間多重対応移動局への送信データ系列に対して重み付けられる第２のウエイトを生成するウエイト生成部と、
前記送信データ系列及び前記第２のウエイトを用いて、送信ビームを形成するビーム形成部と、
前記送信ビームを送信する複数のアンテナと、
を備える無線通信システム。
【請求項２】
前記第２のウエイト及び空間多元接続に割り当てられた前記空間多重対応移動局に対する第２のチャネル推定行列に基づき部分直交化ウエイトを算出し、
前記空間多重対応移動局へ空間多重伝送される送信データ系列に、前記部分直交化ウエイトを乗算し、
直交化した前記送信データ系列を前記ビーム形成部に出力する部分空間直交化手段
を更に含む請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
基地局装置が、
空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局に対するチャネル推定行列及び受信品質を基に、空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップと、
前記基地局装置が、
前記空間多元接続評価基準により、空間多元接続に割当てる前記空間多重対応移動局又は空間多重未対応移動局を選択するステップと、
前記空間多元接続に割り当てられた空間多重未対応移動局に対する送信データ系列は、前記空間多重対応移動局に対するチャネル推定行列から生成されたウエイトを用いて、送信ビームが形成されるステップと、
前記空間多元接続に割り当てられた空間多重対応移動局に対する送信データ系列は、前記
空間多重未対応移動局に対するチャネル推定行列から生成されたウエイトを用いて、送信ビームが形成されるステップと、
前記基地局アンテナから送信するステップと、
を具備する無線通信方法。
【請求項４】
前記基地局装置が、
前記空間多重伝送評価基準により、空間多重伝送に割当てる前記空間多重対応移動局を選択するステップと、
前記ウエイト及び空間多重対応移動局に対するチャネル推定行列を用いて、当該割当てられた空間多重対応移動局へ空間多重伝送を行う送信データ系列の直交化を行うステップと、
を更に含む請求項３の無線通信方法。
【請求項５】
前記基地局装置が、
Ｎ個のアンテナ毎に既知信号を送信するステップと、
前記空間多重対応移動局及び前記空間多重未対応移動局が、
前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局の備える総数Ｍ個のアンテナ毎に、前記Ｎ個の既知信号の受信結果を用いて、Ｎ×Ｍ個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、受信品質を測定するステップと、
前記チャネル推定行列及び前記受信品質を、前記基地局装置に伝送するステップと、
を更に有する請求項３又は４記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記空間多重対応移動局及び前記空間多重未対応移動局が、
前記空間多重対応移動局及び空間多重未対応移動局の備える総数Ｍ個のアンテナ毎に、既知信号を基地局装置に送信するステップと、
前記基地局装置が、
Ｎ個の基地局アンテナ毎に前記既知信号を受信し、受信した前記既知信号を基にＮ×Ｍ個のチャネル推定値からなるチャネル推定行列を測定し、さらに受信品質を測定するステップと、
を更に有する請求項３又は４記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記基地局装置は、
空間多元接続された前記空間多重対応移動局又は前記空間多重未対応移動局への送信ビームで送信するデータ系列には、予め既知である既知信号を埋め込むステップと、
空間多元接続された前記空間多重対応移動局は、
前記既知信号を基にチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を基に空間多重伝送された信号を分離受信するステップと、
を更に有する請求項３又は４記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップは、
所定のスケジューリング手段により移動局を優先的に割当てるステップと、
前記優先割当てされた移動局以外から所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局または空間多重未対応移動局を選択するステップと、
選択された前記空間多重対応移動局または前記空間多重未対応移動局の内、前記優先割当てされた移動局におけるアンテナで得られたチャネル推定行列との空間相関係数が最小となるアンテナを備えた移動局を選択するステップと、
から構成される請求項３又は４記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記既知信号は、Ｎ個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いて、アンテナ毎に時分割多重又は符号分割多重により送信される請求項５又は６記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記既知信号は、Ｎ個の基地局アンテナから相異なる符号系列を用いて、アンテナ毎に時分割多重と符号分割多重との組み合わせにより送信される請求項５又は６記載の無線通信方法。
【請求項１１】
前記空間多重伝送評価基準及び空間多元接続評価基準を算出するステップは、
所定の受信品質を満たす空間多重対応移動局を選択するステップと、
前記選択された空間多重対応移動局での異なるアンテナ間で得られるＮ個のチャネル推定値間の空間相関係数を基に空間多重伝送数を決定するステップと、
から構成される請求項５又は６記載の無線通信方法。
【請求項１２】
空間多元接続あるいは空間多重伝送する前記送信ビームを、通信品質に応じて、電力制御するステップ
を更に含む請求項３乃至１１のいずれか記載の無線通信方法。
【請求項１３】
前記電力制御するステップは、
前記空間多重未対応移動局と前記空間多重対応移動局とが空間多元接続する場合に、
前記基地局装置からの前記空間多重未対応移動局への送信ビームの通信品質が、
前記基地局装置からの前記空間多重対応移動局への送信ビームの通信品質よりも高い通信品質を得る送信ビームに制御する
請求項１２記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記受信品質は、受信信号電力対雑音電力比、受信信号電力対干渉電力比、又は、受信電力のいずれかを用いる請求項３乃至１３のいずれか記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記受信品質は、受信信号電力対雑音電力比、又は、移動局の移動速度とフェージング周波数推定値とのいずれか一方を用いる請求項３乃至１４のいずれか記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記空間多元接続評価基準は、呼損が所定値よりも大きい場合、前記空間多重未対応移動局同士間の多元接続を優先する
請求項３乃至１５いずれか記載の無線通信方法。
【請求項１７】
第１の移動局及び第２の移動局とデータ通信を行う基地局であって、
前記第１の移動局に対する第１のチャネル推定行列に基づき、前記第２の移動局への送信データ系列に対して重み付けられる第２のウエイトを生成するウエイト生成部と、
前記第２のウエイトと前記送信データ系列とを用いて、前記第２の移動局への送信ビームを形成するビーム形成部と、
前記送信ビームを送信する複数のアンテナと、
を有する基地局装置。
【請求項１８】
前記第２のウエイト及び前記第２の移動局に対する第２のチャネル推定行列に基づき部分直交化ウエイトを算出し、
前記第２の移動局へ空間多重伝送される送信データ系列に、前記部分直交化ウエイトを乗算し、
直交化された送信データ系列を前記ビーム形成部に出力する部分空間直交化手段、
を更に含む請求項１７記載の基地局装置。
【請求項１９】
前記第２のウエイトは、前記第１のチャネル推定行列に対して、直交するウエイトである請求項１７記載の基地局装置。
【請求項２０】
前記ウエイト生成部は、
更に、
前記第２の移動局に対する前記第２のチャネル推定行列に基づき、
前記第１の移動局への送信データ系列に対して重み付けられる第１のウエイトを生成し、
前記ビーム形成部は、
更に、
前記第１のウエイトと送信データ系列とを用いて、前記第１の移動局への送信ビームを形成する、
請求項１７記載の基地局装置。
【請求項２１】
前記ウエイト生成部は、
更に、
前記第１のチャネル推定行列に基づき、前記第１の移動局への送信データ系列に対して重み付けられる第１のウエイトを生成し、
前記ビーム形成部は、
更に、
前記第１のウエイトと送信データ系列とを用いて、前記第１の移動局への送信ビームを形成する、
請求項１７記載の基地局装置。
【請求項２２】
さらに、前記第１の移動局と前記第２の移動局とのそれぞれへのデータ通信に用いられるチャネルの割り当てを、所定基準に基づき、判定する判定部を備える、請求項１７記載の基地局装置。
【請求項２３】
前記所定基準は、前記第１の移動局と前記第２の移動局とのそれぞれに対するチャネル推定値又は受信品質を基に算出される、請求項２２記載の基地局装置。
【請求項２４】
前記第１のチャネル推定行列は、前記第１の移動局が有するＭ本のアンテナ毎に受信するＮ個の既知信号の受信結果を用いて算出されるＮ×Ｍ個のチャネル推定値からなり、
前記第２のチャネル推定行列は、前記第２の移動局が有するＭ本のアンテナ毎に受信するＮ個の既知信号の受信結果を用いて算出されるＮ×Ｍ個のチャネル推定値からなる、請求項１７又は１８記載の基地局装置。
【請求項２５】
前記既知信号は、基地局が有するＮ個のアンテナそれぞれによって、他のＮ−１個のアンテナで用いられる符号系列のいずれとも異なる時間で時分割多重により送信される、又は、異なる符号系列を用いて符号分割多重により送信される
請求項２４記載の基地局装置。
【請求項２６】
前記既知信号は、基地局が有するＮ個のアンテナそれぞれによって、他のＮ−１個のアンテナで用いられる符号系列のいずれとも異なる符号系列を用いて時分割多重と符号分割多重とを組み合わせた多重により送信される、請求項２４記載の基地局装置。
【請求項２７】
前記第１のチャネル推定行列は、前記第１の移動局からの既知信号に基づいて測定され、
前記第２のチャネル推定行列は、前記第２の移動局からの既知信号に基づいて測定される、請求項１７又は１８記載の基地局装置。
【請求項２８】
前記受信品質は、受信信号電力対雑音電力比と、受信信号電力対干渉電力比及び受信電力と、のいずれか一方である、請求項２３記載の基地局装置。
【請求項２９】
前記受信品質は、受信信号電力対雑音電力比及び移動局の移動速度と、フェージング周波数推定値と、のいずれか一方である、請求項２３記載の基地局装置。
【請求項３０】
前記データ通信が、マルチキャリア伝送を用いて行う場合、
前記第１のチャネル推定行列及び前記第２のチャネル推定行列は、
複数のサブキャリアの一部あるいは全てのサブキャリア毎の推定値を含む行列である
請求項１７又は１８記載の基地局装置。
【請求項３１】
前記第１の移動局が、前記空間多重伝送が行われない移動局である場合に、
前記ビーム形成部により形成される前記第１の移動局に対する送信ビームは、最大比合成ビームである
請求項１７又は１８記載の基地局装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図２の基地局ＢＳにおいて、空間多重伝送評価基準算出手段２０１は空間多重伝送に適するかを判定するための評価基準を算出するものであり、空間多元接続評価基準算出手段２０２は空間多元接続に適するかを判定するための評価基準を算出するものであり、判定手段２０３はそれらの評価基準値を用いて、ＳＤＭ、ＳＤＭＡを行う移動局の割り当てを判定する。また、ウエイト生成手段２０４は判定手段２０３の出力に基づき、伝搬路に適した指向性形成のためのウエイトを生成するものであり、多元接続制御手段２０５は判定手段２０３の出力に基づき所望の移動局のための送信データ系列の出力制御を行なうものである。ここでは、一例として移動局ＭＳ1への送信データ系列２１１、移動局ＭＳ2への送信データ系列２１２の出力制御が行われる。空間多重伝送制御手段２０６は判定手段２０３の出力に基づき、所望の移動局に対する空間多重伝送のための制御を行う。ここでは、一例として、ＳＤＭ対応移動局ＭＳ１への送信データ系列２１１に対し、空間多重のための制御が行われる。また、空間多重伝送制御手段２０６は、１つの送信データ系列に対し、空間多重数に応じた複数の送信データ系列を生成させる直並列変換手段２０９と、直並列変換された送信データ系列（図では２つの空間多重チャネル（ＳＣＨ１、ＳＣＨ２）の場合を示す。）を空間的に直交させて送信するための部分空間直交化手段２１０とからなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
一方、基地局１において、空間多重伝送評価基準算出手段２０１及び空間多元接続評価基準算出手段２０２が、チャネル推定値ｈm（ｊ、ｋ）及び受信品質情報Ｐｓ（ｍ）２１３に関するフィードバック情報を受信したか否かをチェックし（ステップＳ３０２）、受信している場合、判定手段２０３がそれらから算出した出力結果を基に優先割当移動局を決定する（ステップＳ３０３）。この移動局を優先的に割当てるスケジューリング方法としては、SIRに基づくパケットスケジューリングである、Maximum CIR法やProportional Fairness法等があり、文献A.Jalali et al, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System," IEEE VTC2000-Spring, pp.1854-1858において情報開示されている。ここでは、第Ａ番目の移動局ＭＳAが優先
割り当てされ、移動局個別（ユーザ個別）の通信を開始するものとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
【数４】
2004201296.tif 000001
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
【数８】
2004201296.tif 000002
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
なお、（式９）は移動局間の送信信号が干渉しあわない直交条件を用いているが、このほかに、（式１０）で示されるような最小二乗誤差規範（MMSE: Minimum Mean Square Error）によるウエイト生成方法を用いてもよい。ここで、ｙnjは、第ｊ番目の移動局ＭＳjへの送信信号が、第ｎ番目の移動局ＭＳnで受信される信号成分である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
ビーム形成部２０７は、ウエイト生成手段２０４により生成された、ＳＤＭ及びＳＤＭ
Ａに用いる空間多重チャネルの総数Ｔｃに等しい数の送信ウエイトベクトルＷj＝［Ｗj1、  Ｗj2、．．．、ＷjNt］Tを用いて（ただし、ｊは空間多重チャネルの総数Ｔｃ以下の自然数、Ｔはベクトル転置を示す）、第ｊ番目の空間多重チャネルの送信データ系列ＳＣＨ(j)を基地局アンテナ数分（Ｎｔ）だけ複製し、送信ウエイトベクトルの各要素を乗算し、基地局アンテナ２０８から送信する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
【数１２】
2004201296.tif 000003
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
【数１６】
2004201296.tif 000004
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
ＳＤＭ対応移動局用ウエイト生成手段６０２は、ＳＤＭ対応移動局ＭＳjの第ｊ番目の空間多重チャネルに対する送信ウエイトベクトルＷjが、（式９）のように、第ｊ番目以外のＳＤＭＡされる他ユーザｎに対し、干渉を生じないビーム形成を行う。ｎはＳＤＭＡを行う移動局の総数Ｎｄ以下の自然数である。これにより、空間多重チャネル数Ｎｃ(A)＝１である第Ａ番目の移動局ＭＳAに向けた送信ウエイトがＷｊである場合、（式１１）のように表せるチャネル推定値ＣAで受信される。また、空間多重チャネル数Ｎｃ(B)＞１である第Ｂ番目の移動局ＭＳBに向けた送信ウエイトがＷj、Ｗj+1、Ｗj+Nc(B)-1である場合、（式１２）のように表せる（Ｎｓ(B)×Ｎｃ(B)）次のチャネル推定行列ＣBで受信される。ここで、部分空間直交化手段２１０は、第Ｂ番目の移動局ＭＳBに対しＳＤＭ伝送する場合に、空間多重チャネル数Ｎｃ(B)＞１である第Ｂ番目の移動局ＭＳBに向けた送信ウエイトがＷj、Ｗj+1、Ｗj+Nc(B)-1であるとき、（式１２）のように表せる（Ｎｓ(B)×
Ｎｃ(B)）次のチャネル推定行列ＣBで受信される。予め（式１３）に示すようにＣBを特異値分解し、得られる特異値の大きい順にＮｃ(B)個選択し、それらの特異値λkに対応する右特異値ベクトルからなる右特異値行列Ｖｓ＝［Ｖ1  Ｖ2  、．．．、ＶNc(B)］を用いて、（式１４）に示すように空間多重チャネルのデータ系列Ｓ（ｔ）＝［Ｓ1B（ｔ）Ｓ2B（ｔ）．．．ＳNc(B)B（ｔ）］Tに対し、右特異値行列Ｖｓを左から乗算し、信号系列Ｓ2（ｔ）を算出する。ここで、ｋ＝１〜Ｎｃ(B)である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
以上のように、本発明は空間多重伝送に対応した移動局と、未対応の移動局とが通信エリア内に混在する無線通信システムに有用であり、基地局における空間的な自由度を効率的に利用し、無線通信システムの通信容量を改善するのに適している。