(57)【要約】基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置及び方法が開示される。基地局及び少なくとも二つの移動局を含むこの装置において、基地局は、移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局をダウンリンク探索情報を利用して選択し、選択された移動局に伝送されるデータをダウンリンク探索情報として処理し、基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有する。
2006503492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局及び少なくとも二つの移動局を含む移動通信装置において、
前記基地局は、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク探索情報で処理し、
前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項２】
前記最大伝送チャンネル容量は、移動局別の公平度を考慮して計算されることを特徴とする請求項１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項３】
前記移動局は、
前記基地局から伝送された前記パイロット信号から前記基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性を測定し、前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記ダウンリンク特性から決定し、決定された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記ダウンリンク特性と前記基地局から受信した第１制御信号及び前記データ信号から高速ダウンリンク共有チャンネル信号をフレーム単位で検出することを特徴とする請求項１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項４】
前記基地局は、
前記基地局アンテナを通じて前記移動局から受信した前記帰還信号から移動局別の前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを復元し、復元された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを出力する帰還情報復元部と、
移動局へのパケット伝送に先んじた探索区間で、前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報から前記ダウンリンク探索情報を生成するダウンリンク探索情報生成部と、
前記ダウンリンク探索情報生成部から提供されるダウンリンク探索情報によって、前記伝送可能な全ての移動局のデータ中で同時に伝送する移動局のデータを選択する移動局データ選択部と、
前記移動局データ選択部から選択された同時に伝送する移動局のデータと、前記ダウンリンク探索情報とを行列乗算演算処理して前記データ信号として出力するベーシス乗算部と、
前記データ信号、前記ダウンリンク探索情報及び前記パイロット信号を組合わせるために加算し、加算された結果を出力する加算部と、を備え、
前記加算部で加算された結果は、前記基地局アンテナを通じて前記移動局にフレーム単位で伝送されることを特徴とする請求項１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項５】
前記基地局は、移動局別の公平度情報を生成して前記ダウンリンク探索情報生成部に供給する移動局別の公平度制御部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項６】
前記ダウンリンク探索情報生成部は、
前記帰還情報復元部で復元されたチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とを乗算してチャンネル情報を生成する乗算部と、
前記移動局について組合わせ可能な全ての場合を異なるインデックスを付与して設定するインデックス設定部と、
前記インデックス設定部で設定されるインデックスを参照して、チャンネル情報をサブパートに組合わせるサブパート組合わせ部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報の組合わせ結果を利用して相互加重情報を生成する相互加重情報生成部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報組合わせ結果と前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報とを利用して、伝送チャンネル容量を計算するチャンネル容量計算部と、
前記チャンネル容量計算部から入力される伝送チャンネル容量、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報及び前記インデックス設定部から入力されるインデックスを前記移動局について組合わせ可能な全ての場合について保存する保存部と、
前記保存部に保存された伝送チャンネル容量を比較して、最大伝送チャンネル容量に該当する最大値インデックスを抽出する最大値探索部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項７】
前記ダウンリンク探索情報生成部は、
前記帰還情報復元部で復元されたチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とを乗算してチャンネル情報を生成する乗算部と、
前記移動局について組合わせ可能な全ての場合を異なるインデックスを付与して設定するインデックス設定部と、
前記インデックス設定部で設定されるインデックスを参照して、チャンネル情報及び前記移動局別の公平度情報をサブパートに組合わせるサブパート組合わせ部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報の組合わせ結果を利用して、相互加重情報を生成する相互加重情報生成部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報組合わせ結果及び移動局公平度情報組合わせ結果と、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報とを利用して移動局別の公平度を考慮した伝送チャンネル容量を計算するチャンネル容量計算部と、
前記チャンネル容量計算部から入力される伝送チャンネル容量、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報及び前記インデックス設定部から入力されるインデックスを前記移動局に対して組合可能な全ての場合について保存する保存部と、
前記保存部に保存された伝送チャンネル容量を比較して、最大伝送チャンネル容量に該当する最大値インデックスを抽出する最大値探索部と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項８】
前記相互加重情報は、帰還に使用する精度に量子化された後、前記チャンネル容量計算部に供給することを特徴とする請求項４または５に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項９】
基地局及び少なくとも二つの移動局を含む移動通信装置において、
前記基地局は、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記ダウンリンク探索情報と前記選択された移動局の復元された加重情報及びチャンネル状態情報からダウンリンク追跡情報を決定し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク追跡情報で処理し、
前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１０】
前記最大伝送チャンネル容量は、移動局別の公平度を考慮して計算されることを特徴とする請求項９に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１１】
前記移動局は、
前記基地局から伝送された前記パイロット信号から前記基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性を測定し、前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記ダウンリンク特性から決定し、決定された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記ダウンリンク特性と前記基地局から受信した第１制御信号及び前記データ信号から、高速ダウンリンク共有チャンネル信号をフレーム単位で検出することを特徴とする請求項９に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１２】
前記基地局は、
前記基地局アンテナを通じて前記移動局から受信した前記帰還信号から移動局別の前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを復元し、復元された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを出力する帰還情報復元部と、
移動局へのパケット伝送に先んじた探索区間で前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報から前記ダウンリンク探索情報を生成するダウンリンク探索情報生成部と、
前記移動局へのパケット伝送が進められる追跡区間で前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報と、前記ダウンリンク探索情報生成部から入力されるダウンリンク探索情報とからダウンリンク追跡情報を生成するダウンリンク追跡情報生成部と、
前記ダウンリンク探索情報生成部から提供されるダウンリンク探索情報によって前記伝送可能な全ての移動局のデータ中で同時に伝送する移動局のデータを選択する移動局データ選択部と、
前記移動局データ選択部から選択された同時に伝送する移動局のデータと、前記ダウンリンク追跡情報生成部から提供される前記ダウンリンク追跡情報とを前記行列乗算演算処理して、前記データ信号として出力するベーシス乗算部と、
前記データ信号、前記ダウンリンク探索情報及び前記パイロット信号を組合わせるために加算し、加算された結果を出力する加算部と、を備え、
前記加算部で加算された結果は、前記基地局アンテナを通じて前記移動局にフレーム単位で伝送されることを特徴とする請求項９に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１３】
前記基地局は、移動局別の公平度情報を生成して前記ダウンリンク探索情報生成部に供給する移動局別の公平度制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１４】
前記ダウンリンク探索情報生成部は、
前記帰還情報復元部で復元されたチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とを乗算して、チャンネル情報を生成する乗算部と、
前記移動局について組合わせ可能な全ての場合を異なるインデックスを付与して設定するインデックス設定部と、
前記インデックス設定部で設定されるインデックスを参照して、チャンネル情報をサブパートに組合わせるサブパート組合わせ部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報の組合わせ結果を利用して、相互加重情報を生成する相互加重情報生成部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報組合わせ結果と、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報とを利用して伝送チャンネル容量を計算するチャンネル容量計算部と、
前記チャンネル容量計算部から入力される伝送チャンネル容量、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報及び前記インデックス設定部から入力されるインデックスを前記移動局について組合わせ可能な全ての場合について保存する保存部と、
前記保存部に保存された伝送チャンネル容量を比較して、最大伝送チャンネル容量に該当する最大値インデックスを抽出する最大値探索部と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１５】
前記ダウンリンク探索情報生成部は、
前記帰還情報復元部で復元されたチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とを乗算して、チャンネル情報を生成する乗算部と、
前記移動局について組合わせ可能な全ての場合を異なるインデックスを付与して設定するインデックス設定部と、
前記インデックス設定部で設定されるインデックスを参照して、チャンネル情報及び前記移動局別の公平度情報をサブパートに組合わせるサブパート組合わせ部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報の組合わせ結果を利用して相互加重情報を生成する相互加重情報生成部と、
前記サブパート組合わせ部から入力されたチャンネル情報組合わせ結果及び移動局公平度情報組合わせ結果と、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報とを利用して移動局別の公平度を考慮した伝送チャンネル容量を計算するチャンネル容量計算部と、
前記チャンネル容量計算部から入力される伝送チャンネル容量、前記相互加重情報生成部から入力される相互加重情報及び前記インデックス設定部から入力されるインデックスを前記移動局について組合わせ可能な全ての場合について保存する保存部と、
前記保存部に保存された伝送チャンネル容量を比較して、最大伝送チャンネル容量に該当する最大値インデックスを抽出する最大値探索部と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１６】
前記相互加重情報は、帰還に使用する精度に量子化された後、前記チャンネル容量計算部に供給することを特徴とする請求項１４または１５に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１７】
前記ダウンリンク追跡情報生成部は、
前記帰還情報復元部から入力される復元された加重情報及びチャンネル状態情報のうち、前記ダウンリンク探索情報生成部から入力される前記ダウンリンク探索情報に該当する移動局の加重情報とチャンネル状態情報とを選択するチャンネル情報サブパート選択部と、
前記チャンネル情報サブパート選択部から入力される加重情報とチャンネル状態情報とを乗算する乗算部と、
前記乗算部から入力される乗算された結果を利用して、前記ダウンリンク追跡情報である相互加重情報を生成する相互加重情報生成部と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１８】
前記相互加重情報は、帰還に使用する精度に量子化されることを特徴とする請求項１７に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項１９】
前記移動局は、
前記移動局アンテナに受信された前記パイロット信号から前記ダウンリンク特性を測定するチャンネル特性測定部と、
帰還のための符号化によって簡略化され、前記ダウンリンク特性による伝送容量を最大化する前記加重情報及びチャンネル状態情報を決定するチャンネル情報決定部と、
前記チャンネル情報決定部から入力される前記加重情報及びチャンネル状態情報を前記帰還信号に変換し、変換された前記帰還信号を前記移動局アンテナを通じて前記基地局に伝送する情報帰還部と、
前記基地局から受信した前記第１制御信号の歪曲を前記ダウンリンク特性を利用して補償し、前記歪曲補償された第１制御信号から所望のベーシスに受信されたデータ信号の含有如何及び含むビット数についての情報より構成される第２制御信号を復元する制御情報復元部と、
全てのベーシスに受信されたデータ情報を前記基地局から受信した前記データ信号と前記ダウンリンク特性とから復元するデータ情報復元部と、
前記データ情報復元部から入力される前記全てのベーシスに受信されたデータ情報のうち、前記第２制御信号に相応して前記所望のベーシスに受信されたデータ情報のみを選択し、選択されたデータ情報を出力するデータ情報選択部と、
前記データ情報選択部から入力される前記選択されたデータ情報を結合し、結合した結果を前記高速ダウンリンク共有チャンネル信号として出力するデータ情報結合部と、を備えることを特徴とする請求項３または１１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置。
【請求項２０】
基地局と少なくとも二つの移動局との間に通信を行う移動通信方法において、
（ａ）前記基地局において、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク探索情報で処理する段階を備え、
前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２１】
基地局と少なくとも二つの移動局との間に通信を行う移動通信方法において、
（ａ）前記基地局において、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記ダウンリンク探索情報と前記選択された移動局の復元された加重情報及びチャンネル状態情報からダウンリンク追跡情報を決定し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク追跡情報で処理する段階を備え、
前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２２】
前記移動通信方法は、
（ｂ）前記移動局において、前記基地局から伝送された前記パイロット信号から前記基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性を測定し、前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記ダウンリンク特性から決定し、決定された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記ダウンリンク特性と前記基地局から受信した第１制御信号及び前記データ信号から、高速ダウンリンク共有チャンネル信号をフレーム単位で検出する段階をさらに備えることを特徴とする請求項２０または２１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２３】
前記最大伝送チャンネル容量は、移動局別の公平度を考慮して計算されることを特徴とする請求項２０または２１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２４】
前記（ａ）段階は、
（ａ１）前記基地局アンテナを通じて前記移動局から受信した前記帰還信号から移動局別の前記加重情報及びチャンネル状態情報を復元する段階と、
（ａ２）前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報から前記ダウンリンク探索情報を生成する段階と、
（ａ３）前記ダウンリンク探索情報を利用して、前記伝送可能な全ての移動局のデータ中で前記同時に伝送する移動局のデータを選択する段階と、
（ａ４）前記選択された移動局のデータと前記ダウンリンク探索情報とを行列乗算演算処理し、行列乗算演算処理された結果を前記データ信号として決定する段階と、
（ａ５）前記データ信号、前記ダウンリンク探索情報及び前記パイロット信号を組合わせて伝送する段階と、を備え、
前記組合わせられた結果は、前記基地局アンテナを通じて前記移動局にフレーム単位で伝送されることを特徴とする請求項２０に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２５】
前記（ａ）段階は、
（ａ６）移動局別の公平度情報を生成する段階をさらに備え、移動局別の公平度情報を前記ダウンリンク探索情報を生成する時に考慮することを特徴とする請求項２４に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２６】
前記（ａ）段階は、
（ａ１）前記基地局アンテナを通じて前記移動局から受信した前記帰還信号から移動局別の前記加重情報及びチャンネル状態情報を復元する段階と、
（ａ２）前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報から前記ダウンリンク探索情報を生成する段階と、
（ａ３）前記ダウンリンク探索情報と、前記復元された加重情報及びチャンネル状態情報から前記ダウンリンク追跡情報とを生成する段階と、
（ａ４）前記ダウンリンク探索情報を利用して前記伝送可能な全ての移動局のデータ中で前記同時に伝送する移動局のデータを選択する段階と、
（ａ５）前記選択された移動局のデータと前記ダウンリンク追跡情報とを行列乗算演算処理し、行列乗算演算処理された結果を前記データ信号として決定する段階と、
（ａ６）前記データ信号、前記ダウンリンク探索情報及び前記パイロット信号を組合わせて伝送する段階と、を備え、
前記組合わせられた結果は、前記基地局アンテナを通じて前記移動局にフレーム単位で伝送されることを特徴とする請求項２１に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【請求項２７】
前記（ａ）段階は、
（ａ７）移動局別の公平度情報を生成する段階をさらに備え、前記移動局別の公平度情報を前記ダウンリンク探索情報を生成する時に考慮することを特徴とする請求項２６に記載の基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信に係り、特に、高速ダウンリンクパケット接続方式を使用する多重ユーザ環境で伝送量を最大化させうる基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信において、伝送量を最大化するためには、多様な技術を必要とする。このような技術のうち、新たな無線接続方式を使用して論理的な改善をなす方法及び多重アンテナを使用して物理的な改善をなす方法が多くの注目を浴びている。
【０００３】
第一に、新たな無線接続方式を使用して論理的な改善をなす方法の例として、最近に、次世代移動通信システムの標準化団体は、新たなパケット接続方式を標準化に提案している。新たなパケット接続方式は、ダウンリンクを通じて高速パケットを伝送する。ヨーロッパや日本が中心である非同期方式の標準団体である３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）は、高速ダウンリンクパケット接続（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）技術を標準化しており、米国が中心である同期方式の標準団体である３ＧＰＰ２は、１ｘＥＶ−ＤＯ／Ｖ（１ｘＥＶｏｌｕｔｉｏｎ−Ｄａｔａ Ｏｎｌｙ／Ｖｏｉｃｅ）技術を標準化している。前述した２つの技術、すなわち、ＨＳＤＰＡ技術と１ｘＥＶ−ＤＯ／Ｖ技術とは、ウェブのようなインターネットサービスに適した技術であって、その根本原理は、無線パケットの円滑な伝送のために高速ダウンリンクパケット接続方式にある。特に、高速ダウンリンクパケット接続方式は、平均伝送量だけでなく、最大伝送量においても最適化されているため、間歇的に伝送される特徴を有している無線パケットの伝送状況で伝送量を最大化させる。一方、高速ダウンリンクパケット接続技術を実現するために、適応変調コーディング（ＡＭＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＆ Ｃｏｄｉｎｇ）技術、高速自動応答（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ＲｅＱｕｅｓｔ）技術及び多重ユーザダイバーシティスケジューリング技術が根本的に必要である。このような高速ダウンリンクパケット接続技術を実現するための核心技術についての説明は、ヨーロッパ方式のＩＭＴ−２０００標準である３ＧＰＰ（ｗｗｗ.３ｇｐｐ.ｏｒｇ）と３ＧＰＰ２（ｗｗｗ.３ｇｐｐ２.ｏｒｇ）のスペック及びＰ．Ｂｅｎｄｅｒ，Ｐ．Ｂｌａｃｋ，Ｍ．Ｇｒｏｂ，Ｒ．Ｐａｄｏｖａｎｉ，Ｎ．Ｓｉｎｄｈｕｓｈａｙａｎａ及びＡ．Ｖｉｔｅｒｂｉによって、非特許文献１のｐｐ７０〜７８に開示されている。
【０００４】
第二に、多重アンテナを使用して物理的な改善をなす方法は、与えられた帯域幅の限界内で帯域幅の使用を効率的にするための無線接続方式を改善する方法と違って、空間軸資源を使用して帯域幅資源を増やすことによって、伝送量を最大化させる。最近に、ルーセントテクノロジーは、ＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ Ｌａｂｓ ＬＡｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）技術の研究を通じて、基地局と移動局とがいずれも複数のアンテナを使用する場合、単一基地局アンテナ及び単一移動局アンテナの使用に比べて、Ｎ個の基地局アンテナ及びＭ個の移動局アンテナを使用すれば、ｍｉｎ（Ｎ,Ｍ）（Ｎ、Ｍのうち小さな値）倍の帯域幅が増えることを証明して、伝送量を最大化するために多重アンテナが有用であるという認識をさらに確かにした。基地局と移動局とがいずれも多重アンテナを使用してチャンネルの容量を高める原理は、行列のランク標準として説明され、基地局／移動局多重アンテナのチャンネルのダウンリンク特性（Ｈ）（ここで、Ｈは、行列である）のランク特性によって伝送経路数が決定される。一般的な移動通信環境は、複数の非決定的な障害物を通じて豊富な反射体環境が好適に組成され、このような場合、シャノンのチャンネル容量バウンド原理に基づいて、単一ユーザ基地局／移動局多重アンテナシステムの理論的な最大容量ＣＭＡＸが次の式(1)で表せる。
【０００５】
【数１】
2006503492.tif 000003
【０００６】
ここで、Ｉは、恒等元行列を表し、Ｐは、対角行列として電力割当パラメータを表し、σｎ２は、ノイズの分散を表し、シャノンのチャンネル容量バウンド原理と前述したルーセントテクノロジーのＢＬＡＳＴ技術は、Ｇ.Ｊ Ｆｏｓｃｈｉｎｉ及びＭ.Ｊ.Ｇａｎｓによって、非特許文献２のｐｐ３１１〜３３５に開示されている。
【０００７】
結局、ルーせセントテクノロジーのＢＬＡＳＴ技術は、前述した式(1)に基づいて、基地局と移動局とが１：１である状況で伝送チャンネル容量を最大化させる。特に、この技術は、チャンネル情報の帰還なしに具現されてチャンネル情報帰還による問題点であるチャンネル情報帰還遅延やチャンネル情報帰還誤謬を考慮せずとも良いという長所を有する。しかし、ルースントテクノロジーのＢＬＡＳＴ技術のようにチャンネル情報を帰還せず、基地局と移動局とが１：１である状況のチャンネルのみを利用して、多重アンテナシステムを通じたデータ伝送方法を決定する場合、多重アンテナの原理のうち一つであるヌリング方法の適用が不可能で、事実上多重ユーザ環境の基地局／移動局多重アンテナシステムの最大容量の達成が不可能である。それだけでなく、移動局アンテナの数が基地局アンテナの数より必ず多いか、または同じでなければならないという条件を満足せねばならないため、アンテナ構造の設定に制約が加えられるという短所がある。多重アンテナ原理のうち一つであるナリングの概念は、ＬＡＬ Ｃ．ＧＯＤＡＲＡによって非特許文献３のｐｐ１０３１〜１０９７に開示されている（特に、ｐ１０４１のＤ．Ｎｕｌｌ Ｂｅａｍ ｆｏｒｍｉｎｇを参照）。
【０００８】
したがって、前述した多重アンテナを使用して物理的な改善をなす方法は、チャンネルがあまり変わらない低速移動局環境による低速ドプラー環境及びチャンネル帰還に電力を多く使用できてチャンネル帰還の誤謬を最小化させうる環境で、チャンネル情報を帰還する方法を適用できないため、システムの最大容量を達成できないという問題点がある。さらに、複数の移動局から帰還される情報を同時に解釈しなければ、最大容量を達成できないということを考慮すれば、このような問題点はさらに目立つ。
【０００９】
また、前述した方法が複数の移動局から帰還される情報を同時に解釈しないという短所によって、複数の移動局から帰還される情報の解釈を通じて複数の移動局に同時にデータを伝送する場合に生じる問題点を克服するために、（１）高速ドプラーチャンネルに適応するために探索区間と追跡区間との分離、（２）複数の移動局のパケット公平度が異なる場合の処理、（３）空間加重値を考慮するチャンネル情報測定の効率化のための加重値量子化、（４）既存標準化との互換性のために新たなチャンネル情報の導入の代わりに現在使用している加重情報とチャンネル状態情報とからチャンネル情報の生成が考慮されていないという短所があり、最大伝送チャンネル容量の達成に必要な要素がほとんど備えられていないので、これに対して改善させる必要性が叫ばれている。
【非特許文献１】“ＣＤＭＡ／ＨＤＲ：ａ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄａｔａ ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ ｎｏｍａｄｉｃ ｕｓｅｒｓ” ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｖｏｌ．３８（７）, ７０−７８， Ｊｕｌｙ， ２０００
【非特許文献２】“Ｏｎ ｌｉｍｉｔｓ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａ ｆａｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗｈｅｎ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｎｔｅｎｎａｓ” Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｖｏｌ.６， ｐｐ．３１１−３３５ Ａｕｇｕｓｔ， １９９８
【非特許文献３】“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙｓ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐａｒｔ Ｉ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ， ｖｏｌ.８５、Ｎｏ.７， １０３１−１０９７， Ｊｕｌｙ， １９９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、基地局が少なくとも二つのアンテナを有し、移動局が少なくとも一つのアンテナを有する状況で、基地局と少なくとも二つの移動局との間に存在するアンテナ別空間チャンネルのダウンリンク特性を反映しつつ、全ての移動局のダウンリンク特性を同時に考慮して最適の基地局アンテナのビーム形成と多重ストリームデータ伝送との実行において遅延問題を解決し、ユーザ間データ伝送の公平性を考慮し、チャンネル情報測定を容易にしつつ理論的な多重ユーザ多重アンテナの最大伝送チャンネル容量を達成できる基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置で行われる移動通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、基地局及び少なくとも二つの移動局を含む移動通信装置において、前記基地局は、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク探索情報として処理し、前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする。
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、基地局及び少なくとも二つの移動局を含む移動通信装置において、前記基地局は、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記ダウンリンク探索情報と前記選択された移動局の復元された加重情報及びチャンネル状態情報からダウンリンク追跡情報を決定し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク追跡情報として処理し、前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする。
【００１３】
前記他の課題を解決するために、本発明は、基地局と少なくとも二つの移動局との間に通信を行う移動通信方法において、（ａ）前記基地局において、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク探索情報として処理する段階を備え、前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする。
【００１４】
前記他の課題を解決するために、本発明は、基地局と少なくとも二つの移動局との間に通信を行う移動通信方法において、（ａ）前記基地局において、前記移動局で決定された加重情報及びチャンネル状態情報を前記移動局から受信した帰還信号から復元し、復元された前記加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を決定し、伝送可能な全ての移動局から同時に伝送する移動局を前記ダウンリンク探索情報を利用して選択し、前記ダウンリンク探索情報と前記選択された移動局の復元された加重情報及びチャンネル状態情報からダウンリンク追跡情報を決定し、前記選択された移動局に伝送されるデータを前記ダウンリンク追跡情報として処理する段階を備え、前記基地局は、少なくとも二つの基地局アンテナを有し、前記移動局は、少なくとも一つの移動局アンテナを有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記移動通信方法は、（ｂ）前記移動局において、前記基地局から伝送された前記パイロット信号から前記基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性を測定し、前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記ダウンリンク特性から決定し、決定された前記加重情報と前記チャンネル状態情報とを前記帰還信号に変換して前記基地局に伝送し、前記ダウンリンク特性と前記基地局から受信した第１制御信号及び前記データ信号から高速ダウンリンク共有チャンネル信号をフレーム単位で検出する段階をさらに備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置の構成及び動作と、その装置で行われる本発明による移動通信方法とを添付した図面を参照して説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明による移動通信装置の概略的なブロック図であって、基地局１１と第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７より構成される。第１ないし第Ｋ（ここで、Ｋは、２以上である正の整数）移動局１３，１５，．．．及び１７それぞれは、互いに同じ機能を行う。本発明によれば、移動局１３，１５，．．．または１７が有する移動局アンテナの数Ｍ（ｋｕ）は、基地局１１が有する基地局アンテナの数Ｂより少ないか（１≦Ｍ（ｋｕ）＜Ｎ）、または基地局アンテナの数Ｂと同じであるか、それ以上（Ｍ（ｋｕ）≧Ｂ）である。ここで、Ｍ（ｋｕ）は、１以上である正の整数であり、Ｂは、２以上である正の整数であり、ｋｕは、移動局番号を表し、１≦ｋｕ≦Ｋである。
【００１７】
図２は、図１に示された移動通信装置で行われる本発明による移動通信方法を説明するためのフローチャートであって、加重情報とチャンネル状態情報とを決定して伝送し、高速ダウンリンク共有チャンネル信号（ＨＳ−ＤＳＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）を検出する段階（第２１段階）及び帰還信号から復元した加重情報とチャンネル状態情報とを利用して生成したデータ信号及びパイロット信号と加算して伝送する段階（第２３段階）よりなる。
【００１８】
図２において、第２１段階前に基地局１１で行われる第２３段階を先に説明する。
基地局１１は、基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性（以下、第１特性Ｈ（ｋｕ）という。ここで、Ｈ（ｋｕ）は、行列であり、１≦ｋｕ≦Ｋである。以下、太い文字で表示されたものは、行列とベクトルとを表示し、太い文字で表示されていないものは、スカラーを表示する。但し、行列及びベクトルは、大文字と小文字とでそれぞれ区分する。）を反映して、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７で決定された移動局別の加重情報とチャンネル状態情報とを第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７から受信した帰還信号から復元する。基地局１１は、復元された移動局別の加重情報及びチャンネル状態情報から最大伝送チャンネル容量を満足するダウンリンク探索情報を生成する。このとき、最大伝送チャンネル容量は、パケット伝送の公平度を考慮して算出することもある。基地局１１は、生成したダウンリンク探索情報を利用して可能な全ての移動局のデータ中で同時に伝送する移動局のデータを選択し、選択された移動局から受信した帰還信号から引出した瞬時チャンネル状況に追跡するようにダウンリンク追跡情報を生成する。基地局１１は、選択された移動局データをダウンリンク追跡情報である相互加重情報と行列乗算処理し、行列乗算処理された結果であるデータ信号、移動局選択情報及びパイロット信号（ＰＩＣＨ：ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）ＰＩＣＨｉを加算した結果を第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７にフレーム単位で伝送する。
【００１９】
ここで、ダウンリンク探索情報は、後述する移動局選択情報、すなわち、同時に伝送する移動局情報を含んで構成される。また、第１特性Ｈ（ｋｕ）とは、基地局１１から任意の移動局１３，１５，．．．または１７に伝送されるチャンネルの位相と大きさとを意味する。但し、第１特性Ｈ（ｋｕ）の列は、基地局１１の基地局アンテナによるチャンネルより構成され、行は、移動局１３，１５，．．．または１７の移動局アンテナによるチャンネルより構成される。すなわち、Ｈ（ｋｕ）の列成分は、基地局アンテナによる空間に対して求められ、行成分は、移動局アンテナによる空間に対して求められる。また、パイロット信号ＰＩＣＨｉは、共通パイロットチャンネル信号（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）、専用パイロットチャンネル信号（ＤＣＰＩＣＨ：Ｄｅｄｉｃａｔｅ ＣＰＩＣＨ）または２次共通パイロットチャンネル信号（ＳＣＰＩＣＨ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ＣＰＩＣＨ）となりうる。
【００２０】
一方、基地局１１の他の実施例では、ダウンリンク追跡情報を別途に生成する必要なく、ダウンリンク探索情報に含まれる相互加重情報は選択された移動局データにより行列乗算処理されうる。
【００２１】
本発明による基地局１１が、前述したように動作できるように支援できれば、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７それぞれは、いかなる形態にも具現され、第１特性Ｈ（ｋｕ）を反映して、加重情報とチャンネル状態情報とを決定できれば良い。このような第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７で行われる第２１段階を説明すれば、次の通りである。
【００２２】
第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７は、基地局１１から伝送されたパイロット信号から第１特性Ｈ（ｋｕ）を測定し、測定された第１特性Ｈ（ｋｕ）から基地局アンテナ及び移動局アンテナ別チャンネルを通じた伝送量を最大化する加重情報とチャンネル状態情報とを決定する。第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７は、決定された加重情報とチャンネル状態情報とを帰還信号に変換して基地局１１に伝送し、第１特性Ｈ（ｋｕ）と基地局１１から受信した第１制御信号及びデータ信号から高速ダウンリンク共有チャンネル信号をフレーム単位で検出する。
【００２３】
このとき、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７は、移動局アンテナを通じて受信された第１制御信号を分析し、基地局１１から伝送されて受信された信号が自身に該当する信号であるか否かを判断できる。ここで、高速ダウンリンク共有チャンネル信号は、第２特性と第３特性とを有する。第２特性とは、チャンネルを通じて伝送されるデータの伝送単位であるデータフレームの長さが、通常、ドプラーによるチャンネル変更周期より遥かに短くてデータチャンネルが変わらない期間内にデータフレームを伝送させる特性を意味する。第３特性とは、チャンネルの所有権を一つの基地局１１に属する全ての移動局１３，１５，．．．及び１７が共有し、連続的でない散発的にデータを伝送する特性を意味する。
【００２４】
本発明の理解を助けるために、図１及び図２において、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７の一実施例及び第２１段階を前述し、基地局１１の一実施例及び第２３段階を後述する。
図３は、図２に示された第２１段階についての本発明による一実施例を説明するためのフローチャートであって、測定した第１特性Ｈ（ｋｕ）を利用して決定した加重情報とチャンネル状態情報とを伝送する段階（第３１ないし第３３段階）及びデータ信号から復元されたデータ情報のうち、所望のデータ情報のみを選択して結合する段階（第３４ないし第３７段階）よりなる。
【００２５】
図４は、図１に示された第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７の本発明による一実施例の構成を示すブロック図であって、アンテナアレイ４１、チャンネル特性測定部４２、チャンネル情報決定部４３、情報帰還部４４、制御情報復元部４５、データ情報復元部４６、データ情報選択部４７及びデータ情報結合部４８より構成される。
【００２６】
それにより、図４に示された第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．または１７の動作を図３に示されたフローチャートと関連させて説明する。
図４において、まず、アンテナアレイ４１は、Ｍ（ｋｕ）個の移動局アンテナ４１ａ，４１ｂ，．．．及び４１ｃを有し、基地局１１から伝送されたパイロット信号、データ信号及び第１制御信号を受信する。
【００２７】
チャンネル特性測定部４２は、基地局１１から伝送されてアンテナアレイ４１を通じて受信されたパイロット信号から第１特性Ｈ（ｋｕ）を測定し、測定された第１特性Ｈ（ｋｕ）をチャンネル情報決定部４３、制御情報復元部４５及びデータ情報復元部４６にそれぞれ出力する（第３１段階）。
【００２８】
チャンネル情報決定部４３は、帰還のための符号化によって簡略化され、第１特性Ｈ（ｋｕ）によって伝送量を最大化する加重情報Ｖ（ｋｕ）とチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを決定し、決定された加重情報とチャンネル状態情報とを情報帰還部４４に出力する（第３２段階）。このとき、加重情報Ｖ（ｋｕ）とチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とは、第１特性Ｈ（ｋｕ）をＵ（ｋｕ）Λ（ｋｕ）ＶＨ（ｋｕ）に分解するＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって求める。
【００２９】
ここで、ＮＢ（ｋｕ）は、Ｂ以下であり、１以上であるので、ベーシス行列のベクトル数と利得値の数とは、Ｂ以下である。これは、基地局／移動局多重アンテナチャンネルのダウンリンク特性である第１特性によって利得値の一部がヌル（ｎｕｌｌ＝０）となって、数がＢ以下になることと事実上概念的に同じであるので、２つの場合いずれも、ベーシス行列のベクトル数と利得値の数とをＮＢ（ｋｕ）と表記して表せる。
【００３０】
情報帰還部４４は、チャンネル情報決定部４３から入力される加重情報Ｖ（ｋｕ）とこれに該当するチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを基地局１１に帰還させるのに適した、すなわち、一般的な通信信号処理を通じて帰還信号に変換し、変換された帰還信号を移動局アンテナアレイ４１を通じて基地局１１に伝送する（第３３段階）。このとき、第３３段階を行うために、情報帰還部４４は、チャンネル情報決定部４３から入力される加重情報Ｖ（ｋｕ）とこれに該当するチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とをフォーマットし、フォーマットした結果を時分割多重化（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）し、時分割多重化した結果を帰還信号としてアンテナアレイ４１を通じて基地局１１に伝送できる。また、本発明によれば、情報帰還部４４は、帰還信号を求めるために加重情報Ｖ（ｋｕ）とこれに該当するチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とをフォーマットした結果に対して、時分割多重化の代りにコード分割多重化または周波数分割多重化を行うこともある。
【００３１】
制御情報復元部４５は、基地局１１から移動局アンテナアレイ４１を通じて受信した第１制御信号の歪曲をチャンネル特性測定部４２から入力される第１特性Ｈ（ｋｕ）を利用して補償し、歪曲補償された第１制御信号から第２制御信号を復元し、復元された第２制御信号をデータ情報選択部８０に出力する（第３４段階）。ここで、第２制御信号は、本移動局がデータ信号を受信する順序であるか、そして、もし受信する順序であれば、どんなベーシスから受信せねばならないかについての情報より構成され、第１制御信号から第２制御信号を復元する方法は、一般的な多重アンテナ信号処理によって復元され、第３５段階で説明される復元方法と同じである。
【００３２】
データ情報復元部４６は、全てのベーシスに受信されたデータ情報を、基地局１１から移動局アンテナアレイ４１を通じて受信したデータ信号と、チャンネル特性測定部４２から入力される第１特性Ｈ（ｋｕ）とから復元し、復元された全てのベーシスに受信されたデータ情報をデータ情報選択部４７に出力する（第３５段階）。ここで、次の式(2)のように表現されるデータ信号ｒは、次の式(3)のようにモデリングされうる。
【００３３】
【数２】
2006503492.tif 000004
【００３４】
ここで、ｒ（Ｎ,ｋ）は、第ｋ移動局の第ｎアンテナに受信された信号である。
【００３５】
【数３】
2006503492.tif 000005
【００３６】
ここで、ｎ（ｋ）は、ノイズ成分を表し、式(4)は、Ｈ（ｋ）を一般的な行列演算のうち一つである特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）したものであり、ｘは、次の式(5)のようにモデリングされる。多重アンテナチャンネルの特異値分解（ＳＶＤ）については、Ｄａ−Ｓｈａｎ Ｓｈｉｕ，Ｇｅｒａｒｄ Ｊ．Ｆｏｓｃｈｉｎｉ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｊ．Ｇａｎｓ及びＪｏｓｅｐ Ｍ．Ｋａｈｎによって“Ｆａｄｉｎｇ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔｏｎ ｔｈｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ”という題目で２０００年度３月に出刊されたＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ Ｃｏｍｍ．雑誌のｖｏｌ.４８、Ｎｏ.３のｐｐ５０２〜５１３に開示されている。
【００３７】
【数４】
2006503492.tif 000006
【００３８】
ここで、Ｗは、基地局１１で生成した最適のベーシス行列、ｄは、データ情報をそれぞれ表す。
【００３９】
再び図３及び図４に戻って、データ情報選択部４７は、データ情報復元部４６から入力される全てのベーシスに受信されたデータ情報のうち、制御情報復元部４５から入力される第２制御信号に相応して所望のベーシスに受信されたデータ情報のみを選択し、選択した所望のベーシスに受信されたＮｅ（ｋ）（０≦Ｎｅ（ｉ）≦Ｎ）個のデータ情報をデータ情報結合部４８に出力する（第３６段階）。
【００４０】
データ情報結合部４８は、データ情報選択部４７から選択されたデータ情報をフレーム長さに該当する一定期間ＴＢＬＯＣＫの間に収集し、収集した結果を当該移動局の高速ダウンリンク共有チャンネル信号ＨＳ−ＤＳＣＨ（ｉ）’として出力する（第３７段階）。
【００４１】
一方、本発明によれば、第２１段階は、図３に示されたものとは違って、第３２及び第３３段階が行われる間に第３４ないし第３７段階が行われることもあり、第３４ないし３７段階が先に行われた後に第３２及び第３３段階が行われることもある。
【００４２】
次いで、図１に示された基地局１１及び図２に示された第２３段階についての本発明による一実施例を添付された図面を参照して次のように説明する。
図５は、図２に示された第２３段階についての本発明による第１実施例を説明するためのフローチャートであって、復元した加重情報及びチャンネル状態情報を利用してダウンリンク探索情報及びダウンリンク追跡情報を生成する段階（第５１ないし第５３段階）、所望の移動局のデータを選択する段階（第５４段階）、選択されたデータをダウンリンク追跡情報を利用して処理し、データ信号を生成する段階（第５５段階）及びデータ信号、ダウンリンク探索情報のうち移動局選択情報とパイロット信号とを加算して伝送する段階（第５６段階）よりなる。
【００４３】
第２実施例では、前記５３段階を省略でき、復元した加重情報及びチャンネル状態情報を利用してダウンリンク探索情報を生成する段階（第５１及び第５２段階）、所望の移動局のデータを選択する段階（第５４段階）、選択されたデータをダウンリンク探索情報のうち相互加重情報を利用して処理し、データ信号を生成する段階（第５５段階）及びデータ信号と、ダウンリンク探索情報のうちの移動局選択情報と、パイロット信号とを加算して伝送する段階（第５６段階）よりなる。
【００４４】
第３実施例では、前記第１実施例及び第２実施例において、前記５２段階で移動局別の公平度情報をさらに考慮してダウンリンク探索情報を生成できる。
【００４５】
図６は、図１に示された基地局１１の本発明による第１実施例の構成を示すブロック図であって、アンテナアレイ６１、帰還情報復元部６２、分解部６３、移動局別の公平度制御部６４、ダウンリンク探索情報生成部６５、ダウンリンク追跡情報生成部６６、移動局データ選択部６７、ベーシス乗算部６８及び加算部６９より構成される。ここで、移動局別の公平度制御部６４は、選択的に備えられうる。
【００４６】
それにより、図６に示された基地局１１の動作を図５に示されたフローチャートを結付させて説明する。
図６において、アンテナアレイ６１は、Ｎ個の基地局アンテナ６１ａ，６１ｂ，．．．及び６１ｃを有し、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７から伝送された帰還信号をアップリンク専用物理制御チャンネル信号を通じて受信し、空間的に信号処理された高速ダウンリンク共有チャンネル信号、すなわち、データ信号、移動局選択情報及びパイロット信号が加算された結果を第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７に送信する。
【００４７】
帰還情報復元部６２は、基地局アンテナアレイ６１を通じて第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７から受信した帰還信号から移動局別加重情報Ｖ（ｋｕ）と移動局別のチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを復元し、復元した移動局別の加重情報Ｖ（ｋｕ）と復元したチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを分解部６３に提供する。
【００４８】
分解部６３は、行列で表現された移動局別加重情報Ｖ（ｋｕ）とチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを、加重値ベクトルｖ（ｋ）とチャンネル状態ベクトルλ（ｋ）とに分解し、分解された加重値ベクトルｖ（ｋ）とチャンネル状態ベクトルλ（ｋ）とをダウンリンク探索情報生成部６５及びダウンリンク追跡情報生成部６６に出力する（第５１段階）。
【００４９】
ここで、復元された加重情報は、加重情報である加重値ベクトルＶ（ｋｕ）＝｛ｖ１，ｖ２，．．．ｖＫ｝より構成され、復元された移動局別のチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）＝｛λ１，λ２，．．．λＫ｝より構成される。
【００５０】
一方、図４に示された情報帰還部４４が時分割多重化方式で帰還信号を生成した場合、帰還情報復元部６２は、時分割逆多重化方式で加重情報Ｖ（ｋｕ）とチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを復元する。また、情報帰還部４４が時分割多重化方式の代わりに、コード分割多重化方式または周波数分割多重化方式で帰還信号を生成した場合、帰還情報復元部６２は、コード分割逆多重化方式または周波数分割逆多重化方式で加重情報Ｖ（ｋｕ）とチャンネル状態情報Λ（ｋｕ）とを復元する。
【００５１】
移動局別の公平度制御部６４は、移動局別の公平度情報｛ｔｋ｝を生成してダウンリンク探索情報生成部６５に提供する。このとき、最大伝送チャンネル容量ＣＭＡＸを考慮して、移動局別の公平度情報｛ｔｋ｝を生成できる。ここで、移動局別の公平度情報は、｛ｔｋ｝＝｛ｔ１，ｔ２，．．．ｔＫ｝より構成される。公平度情報｛ｔｋ｝の生成については、Ｐｒａｍｏｄ Ｖｉｓｗａｎａｔｈ、Ｄａｖｉｄ Ｎ.Ｃ.Ｔｓｅ及びＲａｊｉｖ Ｌａｒｏｉａによって“Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｄｕｍｂ Ａｎｔｅｎｎａｓ”という題目で２００２年度６月に出刊されたＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ雑誌のｖｏｌ.４８、Ｎｏ.６のｐｐ１２７７〜１２９４に開示されている。
【００５２】
ダウンリンク探索情報生成部６５は、移動局へのパケット伝送に先んじた探索区間で帰還情報復元部６２から入力される復元された加重値ベクトルｖ（ｋ）、復元されたチャンネル状態ベクトルλ（ｋ）、そして移動局別の公平度制御部６２から入力される移動局別の公平度情報｛ｔｋ｝からダウンリンク探索情報を生成し、生成されたダウンリンク探索情報のうち移動局選択情報の最大値インデックスｉＭＡＸは、ダウンリンク追跡情報生成部６６、移動局データ選択部６７及び加算部６９にそれぞれ供給する（第５２段階）。このとき、最大値インデックスｉＭＡＸは、ｉＵＳＥＲ（１），ｉＵＳＥＲ（２），．．．及びｉＵＳＥＲ（ＮＢ）より構成される。一方、ダウンリンク探索情報のうち最大伝送チャンネル容量ＣＭＡＸは、移動局別の公平度制御部６４に提供される。
【００５３】
ダウンリンク追跡情報生成部６６は、移動局へのパケット伝送が進められる追跡区間で帰還情報復元部６２から入力される復元された加重値ベクトル及び復元されたチャンネル状態ベクトルと、ダウンリンク探索情報生成部６５から入力されるダウンリンク探索情報の移動局選択情報、すなわち、最大値インデックスｉｍａｘとから相互加重情報Ｗを生成し、生成した相互加重情報Ｗをベーシス乗算部６８に供給する（第５３段階）。
【００５４】
移動局データ選択部６７は、入力された移動局別のパケットチャンネルＨＳ−ＤＳＣＨ（ｋ）のうち、ダウンリンク探索情報生成部６５から入力される移動局選択情報である最大値インデックスｉｍａｘに応答して当該移動局のパケットチャンネルを選択し、選択した移動局のパケットチャンネルをベーシス乗算部６８に供給する（第５４段階）。
【００５５】
ベーシス乗算部６８は、ダウンリンク追跡情報生成部６６から提供される相互加重情報集合{Ｗ}と移動局データ選択部６７で選択されるＮ個の移動局のデータとをそれぞれ行列乗算演算処理し、行列乗算演算処理された結果をデータ信号として加算部６９に出力する（第５５段階）。ここで、行列乗算演算処理とは、相互加重情報Ｗと移動局データ選択部６７で選択されるＮ個の移動局のデータとをそれぞれ乗算し、乗算された結果をいずれも合算することを意味する。
【００５６】
加算部６９は、ベーシス乗算部６８から入力されるデータ信号と外部から入力されるパイロット信号ＰＩＣＨ１，ＰＩＣＨ２，．．．及びＰＩＣＨＮとをそれぞれ加算し、加算された結果を基地局アンテナアレイ６１に出力する（第５６段階）。このために、加算部６９は、第１ないし第Ｎ加算器（図示せず）で具現される。第１ないし第Ｎ加算器のうち第ｎ加算器（図示せず）は、ベーシス乗算部６８から入力されるデータ信号とパイロット信号ＰＩＣＨｎとを加算し、加算された結果を基地局アンテナアレイ６１の当該アンテナ６１ａ，６１ｂ，．．．または６１ｃに出力する。このとき、加算部６９から基地局アンテナアレイ６１に入力された加算された結果は、移動局１３，１５，．．．及び１７にフレーム単位で伝送される。
【００５７】
一方、基地局１１の第２実施例としては、前記第１実施例でダウンリンク追跡情報生成部６６を省略しうる。第２実施例によれば、ダウンリンク探索情報生成部６５は、移動局へのパケット伝送に先んじた探索区間で帰還情報復元部６２から入力される復元された加重値ベクトルｖ（ｋ）、復元されたチャンネル状態ベクトルλ（ｋ）、そして移動局別の公平度制御部６２から入力される移動局別の公平度情報｛ｔｋ｝からダウンリンク探索情報を生成し、生成されたダウンリンク探索情報のうち移動局選択情報である最大値インデックスｉＭＡＸは、移動局データ選択部６７と加算部６９とに提供され、ダウンリンク探索情報のうち最大伝送チャンネル容量ＣＭＡＸは、移動局別の公平度制御部６４に提供され、ダウンリンク探索情報のうち相互加重情報ＷＭＡＸは、ベーシス乗算部６８に提供される。第２実施例でも第１実施例と同様に、移動局別の公平度制御部６４は選択的に備えられうる。
【００５８】
次いで、図５に示された第５２段階及び図６に示されたダウンリンク探索情報生成部６５の本発明による一実施例を添付された図面を参照して説明する。
図７は、図５に示された第５２段階についての本発明による第１実施例を説明するためのフローチャートであって、復元された加重情報、復元されたチャンネル状態情報、そして、移動局別の公平度情報を利用して、ダウンリンク探索情報を生成する段階（第７１ないし第７９段階）よりなる。
【００５９】
第２実施例としては、復元された加重情報と復元されたチャンネル状態情報とを利用してダウンリンク探索情報を生成できる。
図８は、図６に示されたダウンリンク探索情報生成部６５の本発明による一実施例の構成を示すブロック図であって、乗算部８１０、サブパート組合わせ部８２０、相互加重情報生成部８３０、チャンネル容量計算部８４０、保存部８５０、インデックス設定部８６０及び最大値探索部８７０より構成される。ここで、サブパート組合わせ部８２０の第１実施例は、チャンネル情報サブパート組合わせ部８２１と、移動局公平度情報のサブパート組合わせ部８２２とであって、第２実施例は、チャンネル情報サブパート組合わせ部８２１よりなる。インデックス設定部８６０は、遅延器８６１とカウンター８６２とよりなる。
【００６０】
それにより、図８に示されたダウンリンク探索情報生成部６５の動作を図７に示されたフローチャートと関連させて説明する。
乗算部８１０は、加重情報のベクトル｛ｖ（ｋ）｝とチャンネル状態情報のベクトル｛λ（ｋ）｝とをそれぞれ次の式(6)のように乗算し、乗算した結果｛ｈｋ｝をサブパート組合わせ部８２０のうちチャンネル情報サブパート組合わせ部８２１に出力する（第７１段階）。このとき、チャンネル状態情報のベクトル｛λ（ｋ）｝をチャンネル容量に換算した値（ｌｏｇ２（１＋λ（ｋ）））で移動局別の公平度情報ｔｋを除算した移動局別の公平度を考慮した可用チャンネル容量（ｌｏｇ２（１＋λ（ｋ））／ｔｋ）が非常に小さくて、設定した臨界値以下に当該移動局のチャンネルにデータを送った確率のない移動局は、乗算にも含まず、乗算した結果もなくなって、これを出力しない。
【００６１】
【数５】
2006503492.tif 000007
【００６２】
インデックス設定部８６０において、カウンター８６２は、インデックス（ｉ）を１ずつ増加させるためのものであって、初期にはインデックス（ｉ）を１と設定する（第７２段階）。ここで、インデックス（ｉ）は、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．及び１７の可能な全ての組合わせの場合の数を表すものであって、インデックス（ｉ）の最大値は、ＫＣｍｉｎ（Ｋ,Ｎ）となる。
【００６３】
一方、サブパート組合わせ部８２０において、チャンネル情報のサブパート組合わせ部８２１は、乗算部８１０の出力値である乗算した結果｛ｈｋ｝を、カウンター８６１から提供されるインデックス（ｉ）を参照して新たな組合わせになるように次の式(7)のようにサブパートとして組合わせ、その組合わせた結果ＨＳを相互加重情報生成部８３０に出力する。そして、移動局公平度情報のサブパート組合わせ部８２２は、同じ移動局に該当する組合わせとなるように式(8)のようにユーザ公平度情報をサブパートとして組合わせ、その組合わせた結果ＴＳをチャンネル容量計算部８４０に出力する（第７３段階）。
【００６４】
【数６】
2006503492.tif 000008
【００６５】
【数７】
2006503492.tif 000009
【００６６】
相互加重情報生成部８３０は、チャンネル情報サブパート組合わせ部８２１から入力された組合わせた結果ＨＳを利用して、次の式(9)のように高精度の相互加重情報Ｗを生成し、生成された相互加重情報Ｗをチャンネル容量計算部８４０に出力する（第７４段階）。このとき、チャンネル情報の測定を容易にするために、生成された高精度の相互加重情報を帰還に使用する精度に量子化した後にチャンネル容量計算部８４０に出力することもある。
【００６７】
【数８】
2006503492.tif 000010
【００６８】
チャンネル容量計算部８４０は、サブパート組合わせ部８２０から入力されたチャンネル情報組合わせ結果Ｈｓ及び移動局公平度情報組合わせ結果Ｔｓと、相互加重情報生成部８３０から入力される相互加重情報Ｗとを利用して、次の式(10)のように移動局別の公平度を考慮した伝送チャンネル容量Ｃを計算し、計算された結果Ｃを保存部８５０に出力する（第７５段階）。
【００６９】
【数９】
2006503492.tif 000011
【００７０】
但し、Ｗ＝［ｗ１，ｗ２，．．．，ｗＮＢ］である。
もし、移動局別の公平度を考慮しない場合には、前記式(10)でｔｋ部分を‘１’とすれば良い。
【００７１】
保存部８５０は、チャンネル容量計算部８４０から入力される伝送チャンネル容量Ｃ、相互加重情報生成部８３０から入力される相互加重情報Ｗ及びカウンター８６２から入力されるインデックス（ｉ）をカウンター８６２から入力されるインデックス（ｉ）が式(11)より大きくない間に保存する（第７６段階）。
【００７２】
【数１０】
2006503492.tif 000012
【００７３】
保存部８５０は、カウンター８６２から入力されるインデックス（ｉ）が式(11)を超えるか否かを判断し（第７７段階）、インデックス（ｉ）が式(11)を超える場合、最初であるインデックス（ｉ）が１である場合から最後である現在まで保存されたインデックス｛ｉ｝、伝送チャンネル容量｛Ｃ｝、そして、相互加重情報｛Ｗ｝を最大値探索部８７０に出力する。一方、保存部８５０は、カウンター８６２のカウント値、すなわち、インデックス（ｉ）を増加させよという指示信号を遅延器８６１に印加し、遅延器８６１は、カウント値増加指示信号を所定クロックの間に遅延させた後にカウンター８６２に供給する。
【００７４】
カウンター８６２は、カウント値増加指示信号によってインデックス（ｉ）値を１増加させ、増加させたインデックス（ｉ）値をサブパート組合わせ部８２０及び保存部８５０にそれぞれ供給する（第７８段階）。
【００７５】
最大値探索部８７０は、カウンター８６２から受信したインデックス（ｉ）値が式(11)を超過すれば、すなわち、第１ないし第Ｋ移動局１３，１５，．．．，１７に対して、全ての可能な組合わせの場合について伝送チャンネル容量の計算が完了した場合、インデックス値｛ｉ｝を基準として伝送チャンネル容量Ｃが最大になる入力値ｉＭＡＸ，ＣＭＡＸ，ＷＭＡＸを探してこれを出力する（第７９段階）。ここで、最大値探索部８７０から出力される情報のうち、移動局選択情報、すなわち最大値インデックスｉＭＡＸは、ダウンリンク追跡情報生成部６５、移動局データ選択部６６及び加算部６８にそれぞれ供給され、最大伝送チャンネル容量及び当該相互加重情報ＣＭＡＸ及びＷＭＡＸは、これを必要とする上位階層に伝えられる。
【００７６】
次いで、図５に示された第５３段階及び図６に示されたダウンリンク追跡情報生成部６６の本発明による一実施例を添付された図面を参照して説明する。
図９は、図５に示された第５３段階についての本発明による一実施例を説明するためのフローチャートであって、入力される復元された加重値ベクトル｛ｖ（ｋ）｝、復元されたチャンネル状態ベクトル｛λ（ｋ）｝、及びダウンリンク探索情報のうちの移動局選択情報ｉＭＡＸから相互加重情報を追跡する段階（第９１ないし第９３段階）よりなる。
【００７７】
図１０は、図６に示されたダウンリンク追跡情報生成部６６の本発明による一実施例の構成を示すブロック図であって、チャンネル情報サブパート選択部１０１、乗算部１０４、相互加重情報生成部１０５より構成される。ここで、チャンネル情報サブパート選択部１０１は、加重情報サブパート選択部１０２とチャンネル状態情報サブパート選択部１０３とよりなる。
それにより、図１０に示されたダウンリンク追跡情報生成部６６の動作を図９に示されたフローチャートと関連させて説明する。
【００７８】
チャンネル情報サブパート選択部１０１において、加重情報サブパート選択部１０２とチャンネル状態情報サブパート選択部１０３とは、帰還情報復元部６２から入力される復元された加重情報及び復元されたチャンネル状態情報のうち、ダウンリンク探索情報生成部６５から入力される最大値インデックスｉＭＡＸに該当する移動局の加重情報とチャンネル状態情報とを選択し、選択した加重情報とチャンネル状態情報とを乗算部１０４に出力する（第９１段階）。
【００７９】
乗算部１０４は、チャンネル情報サブパート選択部１０１から入力される加重情報とチャンネル状態情報とを前述した式(6)のように乗算し、乗算された結果ｈｋ（ｋ＝ｉＭＡＸ）を相互加重情報生成部１０５に出力する（第９２段階）。
【００８０】
相互加重情報生成部１０４は、乗算部１０４から入力される乗算された結果ｈｋ（ｋ＝ｉＭＡＸ）から前述した式(9)のように高精度の相互加重情報を生成し、生成された相互加重情報Ｗをベーシス乗算部６７に出力する（第９３段階）。このとき、チャンネル情報測定を容易にするために、生成された高精度の相互加重情報を帰還に使用する精度に量子化した後にベーシス乗算部６７に出力することもある。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明による基地局／移動局多重アンテナを含む移動通信装置及び方法は、全ての移動局から基地局に伝えられた全体ダウンリンク特性情報をいずれも反映して、最適のビーム形成及びデータ伝送を実現できるだけでなく、多重アンテナを含む移動通信で理論的な最大容量を低コストで効率的に達成できる。
【００８２】
また、移動局から帰還信号として基地局に伝達される移動局別のチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とを利用して、探索区間と追跡区間とを分離して具現することによって、高速ドプラー環境で遅延問題を解決できる。
【００８３】
また、最大伝送チャンネル容量の計算時、移動局別の公平度情報を反映することによって、複数の移動局のパケット公平度を考慮しつつ、最大伝送チャンネル容量を満足できると同時に、伝送する移動局を選択できる。
【００８４】
また、探索区間及び追跡区間で生成される相互加重情報を量子化することによってチャンネル情報を効率的に測定でき、移動局別のチャンネル加重情報とチャンネル状態情報とからチャンネル情報を生成することによって、既存の標準化プロトコルとの互換性が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による移動通信装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示された移動通信装置で行われる本発明による移動通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示された第２１段階の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示された第１ないし第Ｋ移動局の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示された第２３段階の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１に示された基地局の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】図５に示された第５２段階の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図８】図６に示されたダウンリンク探索情報生成部の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】図５に示された第５３段階の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図６に示されたダウンリンク追跡情報生成部の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
４１      アンテナアレイ
４２      チャンネル特性測定部
４３      チャンネル情報決定部
４４      情報帰還部
４５      制御情報復元部
４６      データ情報復元部
４７      データ情報選択部
４８      データ情報結合部
６１      基地局アンテナアレイ
６２      帰還情報復元部
６３      分解部
６４      移動局別公平度制御部
６５      ダウンリンク探索情報生成部
６６      ダウンリンク追跡情報生成部
６７      移動局データ選択部
６８      ベーシス乗算部
６９      加算部
【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】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2006503492.tif 000023
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