(57)【要約】【課題】ユーザ端末ごとに伝搬路変動の速度が異なる場合であっても、高い精度でスケジューリングを行い、通信性能を向上することができる。【解決手段】本発明の無線通信装置は、無線チャネルの状態を示すフィードバック情報を各通信端末から受信する受信手段と、受信したフィードバック情報を記憶する記憶手段１１２と、受信した最新のフィードバック情報と、以前に記憶した旧フィードバック情報との相関値を決定する決定手段１１３と、前記フィードバック情報を要求してから受信するまでの遅延時間を計測する計測手段１１１と、相関値と遅延時間でフィードバック情報の信頼度パラメータを作成する作成手段１１４と、最新のフィードバック情報と信頼度パラメータとに従い、複数の通信端末のうち、空間分割多重によって同時通信を行う２つ以上の通信端末を選択する選択手段１１５とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
2009088649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の周波数帯域によって複数の通信端末との同時通信を行う無線通信装置であって、
それぞれの前記通信端末に対して、通信に用いる伝搬路の状態を示すフィードバック情報を要求する要求手段と、
それぞれの前記通信端末から前記フィードバック情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記フィードバック情報を記憶する記憶手段と、
前記通信端末ごとに、前記受信手段で受信された最新のフィードバック情報と、前記記憶手段に以前に記憶されたフィードバック情報との相関値を取得する取得手段と、
前記要求手段で前記フィードバック情報を要求してから前記受信手段でそのフィードバック情報を受信するまでの遅延時間を計測する計測手段と、
前記相関値と前記遅延時間とによって、それぞれの前記通信端末から受信したフィードバック情報に含まれうる誤差の程度を示す信頼度パラメータを作成する作成手段と、
前記信頼度パラメータに従い、前記複数の通信端末のうち、同一の周波数帯域によって同時通信を行う２つ以上の通信端末を選択する選択手段とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記作成手段は、前記相関値αｋと前記遅延時間ｄｋとによってｋ（ｋは２以上の整数）番目の前記情報端末の信頼度パラメータｑｋを、下記式（数１）
【数１】
2009088649.tif 000003
によって算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
ただし、ｘは０より大きい実数であり、ｙは０以上の実数である。
【請求項３】
２つのフィードバック情報の組み合わせと関連付けて、当該２つのフィードバック情報の相関値を記憶する第２の記憶手段をさらに備え、
前記取得手段は、前記受信手段で受信された最新のフィードバック情報と、前記記憶手段に以前に記憶されたフィードバック情報とを用いて、前記第２の記憶手段から前記相関値を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
複数のアンテナから電波を放出することによって指向性のある電波を送信する送信手段と、
それぞれの前記通信端末によって送信された前記フィードバック情報を用いて、前記複数のアンテナのそれぞれで放出する電波のウェイトを計算する計算手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記計算手段は、前記通信端末ごとの前記フィードバック情報と前記信頼度パラメータとを用いて、前記複数のアンテナのそれぞれで放出する電波のウェイトを計算することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記信頼度パラメータが示す、それぞれの前記通信端末から受信した前記フィードバック情報に含まれうる誤差の程度が大きい順に、同一の周波数帯域によって同時通信を行う通信端末を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
同一の周波数帯域によって複数の通信端末との同時通信を行う無線通信装置の制御方法であって、
それぞれの前記通信端末に対して、通信に用いる伝搬路の状態を示すフィードバック情報を要求し、
それぞれの前記通信端末から前記フィードバック情報を受信し、
受信した前記フィードバック情報を記憶手段へ記憶し、
前記通信端末ごとに、受信した最新のフィードバック情報と、前記記憶手段に以前に記憶したフィードバック情報との相関値を取得し、
前記フィードバック情報を要求してからそのフィードバック情報を受信するまでの遅延時間を計測し、
前記相関値と前記遅延時間とによって、それぞれの前記通信端末から受信したフィードバック情報に含まれうる誤差の程度を示す信頼度パラメータを作成し、
前記信頼度パラメータとに従い、前記複数の通信端末のうち、同一の周波数帯域によって同時通信を行う２つ以上の通信端末を選択することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
【請求項８】
同一の周波数帯域によって複数の通信端末との同時通信を行う無線通信装置の制御プログラムであって、
コンピュータに、
それぞれの前記通信端末に対して、通信に用いる伝搬路の状態を示すフィードバック情報を要求する機能と、
それぞれの前記通信端末から前記フィードバック情報を受信する機能と、
受信した前記フィードバック情報を記憶手段へ記憶する機能と、
前記通信端末ごとに、受信した最新のフィードバック情報と、前記記憶手段に以前に記憶したフィードバック情報との相関値を取得する機能と、
前記フィードバック情報を要求してからそのフィードバック情報を受信するまでの遅延時間を計測する機能と、
前記相関値と前記遅延時間とによって、それぞれの前記通信端末から受信したフィードバック情報に含まれうる誤差の程度を示す信頼度パラメータを作成する機能と、
前記信頼度パラメータに従い、前記複数の通信端末のうち、同一の周波数帯域によって同時通信を行う２つ以上の通信端末を選択する機能とを実現させることを特徴とする無線通信装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信装置の制御方法および無線通信装置の制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの通信端末（ユーザ端末）は急速に普及しており、周波数帯域の利用効率を高めることが求められている。周波数帯域の利用効率を高める手法の一つとして、空間分割多重接続方式（ＳＤＭＡ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｐｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）がある。空間分割多重接続方式では、基地局は、電波の指向性を制御できるアンテナを用いて、異なる場所に存在するユーザ端末に対して、同時刻かつ同一周波数帯域でそれぞれ異なる電波を同時送信して通信を行う。
【０００３】
このような空間分割多重接続方式における通信性能を決定する要因の一つは、多数のユーザ端末の中から、基地局が同時刻かつ同一周波数帯域で電波を送信するユーザ端末をどのように選択するかであり、以下では、これをスケジューリングと呼ぶ。
【０００４】
スケジューリングについてはこれまで数多くの方法が提案されており、有効な方法の一つとして、基地局と各ユーザ端末との間の無線チャネルの品質（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に応じて、基地局がスケジューリングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
上記特許文献１に開示されている技術では、ユーザ端末が測定したＣＱＩをもとに、基地局がスケジューリングを行う。しかし、ユーザ端末がＣＱＩを測定してから基地局がスケジューリングを行うまでの遅延時間などの影響により、ユーザ端末によって測定されたＣＱＩには誤差が含まれ、信頼性が損なわれる。しかも、ユーザ端末ごとに遅延時間の大きさが異なるため、それぞれのユーザ端末で測定されたＣＱＩの信頼性は異なる。このような状況下では、スケジューリングの精度が大幅に劣化し、それに伴って空間分割多重接続方式の通信性能も大きく劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、各ユーザ端末が通信を要求してから基地局がスケジューリングを行うまでの時間を考慮して、基地局と各ユーザ端末との間の無線チャネルの品質に応じたスケジューリングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２。）。
【特許文献１】米国特許２００５／００４３０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−３３３１９９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
基地局と各ユーザ端末との間の伝搬路は、基地局と各ユーザ端末との間の環境の変化やユーザ端末の移動によって、時間的に変動する。基地局と各ユーザ端末との間の環境が変化する速度、ユーザ端末の移動速度はユーザ端末ごとに異なるため、基地局と各ユーザ端末との間の伝搬路変動の度合いは、ユーザ端末ごとに異なる。
【０００８】
上記特許文献２で開示されている技術では、スケジューリングの際に、各ユーザ端末が通信を要求してから基地局がスケジューリングを行うまでの時間を考慮しているものの、ユーザ端末ごとに異なる伝搬路の変動速度を考慮していないため、スケジューリングを高い精度で行えず、空間分割多重接続方式の通信性能が劣化するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、ユーザ端末ごとに伝搬路変動の速度が異なる場合であっても、高い精度でスケジューリングを行い、通信性能を向上することができる無線通信装置、無線送信方法、および無線送信プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る無線通信装置は、同一の周波数帯域によって複数の通信端末との同時通信を行う無線通信装置であって、それぞれの前記通信端末に対して、通信に用いる伝搬路の状態を示すフィードバック情報を要求する要求手段と、それぞれの前記通信端末から前記フィードバック情報を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された前記フィードバック情報を記憶する記憶手段と、前記通信端末ごとに、前記受信手段で受信された最新のフィードバック情報と、前記記憶手段に以前に記憶されたフィードバック情報との相関値を取得する取得手段と、前記要求手段で前記フィードバック情報を要求してから前記受信手段でそのフィードバック情報を受信するまでの遅延時間を計測する計測手段と、前記相関値と前記遅延時間とによって、それぞれの前記通信端末から受信したフィードバック情報に含まれうる誤差の程度を示す信頼度パラメータを作成する作成手段と、前記信頼度パラメータに従い、前記複数の通信端末のうち、同一の周波数帯域によって同時通信を行う２つ以上の通信端末を選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ユーザ端末ごとに伝搬路変動の速度が異なる場合であっても、高い精度でスケジューリングを行い、通信性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム1を示すブロック図である。第１の実施形態に係る無線通信システム1は、基地局１００と、多数の通信端末１００−１〜１００−Ｋとを有する。
【００１４】
基地局１００は、空間分割多重接続方式によって、同時刻かつ同一周波数帯域でそれぞれ異なる電波を、異なる場所に存在する複数の通信端末に対して送信する。基地局１００は、空間分割多重接続方式におけるスケジューリング、即ち同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信する通信端末の選択を行うために、通信端末１００−１〜１００−Ｋへフィードバック情報を送信するように要求する。
【００１５】
なお、フィードバック情報は、基地局１００によって受信されたときに基地局１００が伝搬路応答を推測できる情報であればよく、例えば、伝搬路応答を示す情報、量子化された伝搬路応答を示す情報、伝搬路応答を示す情報を圧縮符号化したもの、あるいは、基地局１００が受信した場合に伝搬路応答を推測できる特定のパターン情報であっても良い。
【００１６】
通信端末１００−１〜１００−Ｋは、基地局１００との通信を行う。図１には、通信端末１００−１〜１００−Ｋの例として、携帯電話を示しているが、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やノートパソコンなどの電波を受信可能な情報処理装置であればよい。通信端末１００−１〜１００−Ｋは、基地局１００からフィードバック情報を要求されるたびに、所定のフィードバック情報を返信する。  
以下では、フィードバック情報は、基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答を示す情報であるとする。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る基地局１００の構成を示すブロック図である。  
第１の実施形態に係る基地局１００は、多重ユーザ決定部１１０と、ウェイト行列計算部１２０と、変調部１３０と、ウェイト行列乗算部１４０と、無線送信部１５０−１〜１５０−Ｎと、アンテナ素子１６０−１〜１６０−Ｎとを備える。
【００１８】
Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のアンテナ素子１６０−１〜１６０−Ｎはアレーアンテナを構成する。基地局１００は、Ｋ（Ｋは１以上の整数）個の通信端末１００−１〜１００−Ｋからそれぞれ送信された伝搬路応答に基づいて、Ｌ（ＬはＫ以上Ｎ以下の整数）個の信号を通信端末へ同時刻かつ同一周波数帯域で電波を送信する。なお、基地局１００は、１つの通信端末に対して、複数の信号を送信しても良い。
【００１９】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る基地局１００の動作を示すフローチャートである。  
まず、基地局１００は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋに対して伝搬路応答を送信するように要求する。Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋは、それぞれ自通信端末と基地局１００との間の伝搬路応答を基地局１００へ送信する。基地局１００は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋからそれぞれ伝搬路応答を受信する（ステップＳ１０１）。Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから受信した伝搬路応答は、基地局１００の多重ユーザ決定部１１０とウェイト行列計算部１２０に入力される。
【００２０】
次に、多重ユーザ決定部１１０は、入力されたＫ個の伝搬路応答から、Ｋ個の伝搬路応答の信頼度を示す信頼度パラメータを計算し、信頼度パラメータに応じて、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末を選択する（ステップＳ１０２）。なお、多重ユーザ決定部１１０が、信頼度パラメータを計算する方法、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末を選択する方法については、後述する。多重ユーザ決定部１１０は、信頼度パラメータとＬ個の通信端末を示す情報とをウェイト行列計算部１２０へ出力し、選択したＬ個の通信端末を示す情報を変調部１３０へ出力する。
【００２１】
次に、ウェイト行列計算部１２０は、入力されたＫ個の伝搬路応答、信頼度パラメータ、および、Ｌ個の通信端末を示す情報を用いて、ビームフォーミングのウェイト行列を計算する（ステップＳ１０３）。ウェイト行列計算部１２０は、特定の方向へ指向性のある電波を送信するために、Ｎ個のアンテナ端子のそれぞれから出力する電波の振幅と位相を決定するためのウェイト行列を、Ｌ個の通信端末ごとに計算する。
【００２２】
基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答と、信頼度パラメータとを使用してウェイト行列を計算する方法として、伝搬路応答の共分散行列（二次統計量）を用いてＳＬＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｌｅａｋａｇｅ  Ｒａｔｉｏ）規範を最大化する方法を採用する。なお、このウェイト行列の計算法は一例に過ぎず、各種の方法を採用することができる。
【００２３】
ここで、基地局１００が各通信端末１００−１〜１００−Ｋから受信したフィードバック情報、即ち基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答には誤差が含まれており、信頼度パラメータは伝搬路応答に含まれうる誤差の程度を示すものである。
【００２４】
ＳＬＲとは、空間分割多重接続方式において、送信先の一つである通信端末へ到達する電波の電力と、その送信先の通信端末へ送信した電波がそれ以外の空間分割多重接続を行った通信端末へ漏れ込んでしまう電波の電力との比を示すものである。ＳＬＲを最大化することで、基地局１００が同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信した場合に発生する干渉を最小化することができる。
【００２５】
図３（ａ）はＳＬＲ規範からウェイト行列を求める式であり、図３（ｂ）はＳＬＲ規範からウェイト行列を求める式を変形して得られた式である。
【００２６】
“ｗｕ”は、ウェイト行列である。“Ｒｕａ”は、基地局１００と送信先の通信端末との間の伝搬路応答についての共分散行列である。“Ｒ〜ｕａ”は、基地局１００と送信先以外の通信端末との間の伝搬路応答についての共分散行列である。“Δ１”は、“Ｒｕａ”に含まれる誤差を示す。“Δ２”は、“Ｒ〜ｕａ”に含まれる誤差を示す。
【００２７】
ここで、基地局１００と送信先の通信端末との間の伝搬路応答についての共分散行列に含まれる誤差“Δ１”と、 基地局１００と送信先以外の通信端末との間の伝搬路応答についての共分散行列に含まれる誤差“Δ２”とは、信頼度パラメータに基づいて設定される。
【００２８】
例えば、誤差“Δ１”と“Δ２”との上界を信頼度パラメータに基づいて、それぞれ上界“ε１”と“ε２”と決定することにより、図３（ａ）に示す式は図３（ｂ）に示す式に変形でき、この図３（ｂ）に示す式からウェイト行列“ｗｕ”を計算することができる。
【００２９】
このように、基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答を使用してウェイト行列を計算する際に、それらの伝搬路応答の誤差の程度を示す情報（信頼度パラメータ）を使用することで、伝搬路応答の誤差を考慮したロバストなウェイト行列を計算することができる。
【００３０】
そして、ウェイト行列計算部１２０は、計算したウェイト行列をウェイト行列乗算部１４０へ出力する。
【００３１】
次に、変調部１３０は、入力されたＬ個の通信端末を示す情報を使用して、基地局１００が通信端末へ送信する送信データを変調する（ステップＳ１０４）。変調部１３０は、変調済みの送信データ１３１−１〜１３１−Ｌをウェイト行列乗算部１４０へ出力する。
【００３２】
次に、ウェイト行列乗算部１４０は、入力された変調済みの送信データ１３１−１〜１３１−Ｌと、Ｌ個の通信端末のそれぞれについてのウェイト行列とを乗算する（ステップＳ１０５）。ウェイト行列乗算部１４０は、乗算結果１４１−１〜１４１−Ｎを、Ｎ個の無線送信部１５０−１〜１５０−Ｎへ振り分けて出力する。
【００３３】
次に、Ｎ個の無線送信部１５０−１〜１５０−Ｎは、入力された乗算結果１４１−１〜１４１−Ｎに対して、送信の前処理を行った信号を、対応するアンテナ素子１６０−１〜１６０−Ｎに出力する。Ｎ個のアンテナ素子１６０−１〜１６０−Ｎは、Ｎ個の無線送信部１５０−１〜１５０−Ｎからそれぞれ出力された信号を電波として放出し、送信データの送信を行う（ステップＳ１０６）。
【００３４】
このようにして、基地局１００のＮ個のアンテナ素子１６０−１〜１６０−ＮからK個の通信端末へ、同時刻かつ同一周波数帯域で電波が同時送信される。
【００３５】
図５は、多重ユーザ決定部１１０の構成を示すブロック図である。  
多重ユーザ決定部１１０は、遅延時間計測部１１１と、フィードバック情報記憶部１１２と、相関値計算部１１３と、信頼度パラメータ計算部１１４と、ユーザ選択部１１５とを備える。
【００３６】
Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋからの伝搬路応答は、遅延時間計測部１１１とフィードバック情報記憶部１１２と相関値計算部１１５とに入力される。信頼度パラメータ計算部１１４はウェイト行列計算部１２０へ信頼度パラメータを出力する。ユーザ選択部１１５は、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末の選択結果（Ｌ個の通信端末を示す情報）を、ウェイト行列計算部１２０と変調部１３０へ出力する。
【００３７】
遅延時間計測部１１１は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋに対して伝搬路応答（フィードバック情報）を送信するように要求してから、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信された伝搬路応答を受信するまでの遅延時間“ｄｋ”（ｋは１以上Ｋ以下の整数）を計測する。なお、伝搬路応答をＫ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋに対して伝搬路応答を送信するように要求するタイミングは通信端末ごとに異なっていても良く、その場合、遅延時間計測部１１１は、Ｋ個の通信端末に対して伝搬路応答を送信するように要求してから、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信された伝搬路応答を受信するまでの遅延時間“ｄｋ”を計測することとする。
【００３８】
フィードバック情報記憶部１１２は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信された伝搬路応答を記憶する。フィードバック情報記憶部１１２は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋのそれぞれから送信された伝搬路応答を少なくとも１時刻分記憶する。
【００３９】
図６は、多重ユーザ決定部１１０の動作を示すフローチャートである。  
まず、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから受信した伝搬路応答が、遅延時間計測部１１１とフィードバック情報記憶部１１２と相関値計算部１１３とに入力される（ステップＳ２０１）。
【００４０】
ここで、遅延時間計測部１１１は、伝搬路応答をＫ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋに対して伝搬路応答を送信するように要求してからの経過時間を計測している。遅延時間計測部１１１は、伝搬路応答が入力されると、伝搬路応答が入力されたタイミングの経過時間を、その伝搬路応答の遅延時間“ｄｋ”として決定する（ステップＳ２０２）。遅延時間計測部１１１は、Ｋ個の伝搬路応答が入力され、それぞれの伝搬路応答の遅延時間を決定した後、Ｋ個の伝搬路応答の遅延時間“ｄｋ”を信頼度パラメータ計算部１１４へ出力する。
【００４１】
次に、相関値計算部１１３は、入力されたＫ個の最新の伝搬路応答と、フィードバック情報記憶部１１２に以前に記憶されたＫ個の旧伝搬路応答との相関値“αｋ”をそれぞれ通信端末１００−１〜１００−Ｋごとに計算する（ステップＳ２０３）。相関値計算部１１３は、入力された最新の伝搬路応答の送信元である通信端末と同一の通信端末から送信された伝搬路応答であって、以前に多重ユーザ決定部１１０に入力されフィードバック情報記憶部１１２に記憶された旧伝搬路応答を読み出す。相関値計算部１１３は、入力された最新の伝搬路応答とフィードバック情報記憶部１１２から読み出した旧伝搬路応答との相関値“αｋ”を計算する。なお、旧伝搬路応答は、最新の伝搬路応答と比較して所定時間“τｋ”だけ以前に、多重ユーザ決定部１１０に入力されたものとする。
【００４２】
図７は、相関値計算部１１３が、最新の伝搬路応答Ｈｋ（ｔ）＝［ｈｋ１（ｔ）・・・ｈｋＩ（ｔ）］と旧伝搬路応答Ｈｋ（ｔ−τｋ）＝［ｈｋ１（ｔ−τｋ）・・・ｈｋＩ（ｔ−τｋ）］との相関値“αｋ”を計算する際に使用する式を示す図である。なお、すべての通信端末１００−１〜１００−Ｋは“Ｉ”個のアンテナ端子を有するものとする。ただし、通信端末１００−１〜１００−Ｋごとに異なる個数のアンテナ端子を有していても良い。また、関数“ｆ”は、各通信端末１００−１〜１００−Ｋが有するそれぞれのアンテナ端子由来の伝搬路応答から算出された相関値“αki”から、各通信端末１００−１〜１００−Ｋが有するすべてのアンテナ端子由来の伝搬路応答についての相関値“αk”を求めるものである。
【００４３】
最新の伝搬路応答Ｈｋ（ｔ）＝［ｈｋ１（ｔ）・・・ｈｋＩ（ｔ）］と旧伝搬路応答Ｈｋ（ｔ−τｋ）＝［ｈｋ１（ｔ−τｋ）・・・ｈｋＩ（ｔ−τｋ）］との相関値“αｋ”は、“０”から“１”までの範囲の値を取り、“０”に近いほど相関が弱く、“１”に近いほど相関が強いことを示す。
【００４４】
相関値計算部１１３は、入力された最新の伝搬路応答とフィードバック情報記憶部１１２から読み出した旧伝搬路応答との相関値“αｋ”の計算結果を、信頼度パラメータ計算部１１４へ出力する。
【００４５】
次に、フィードバック情報記憶部１１２は、入力されたＫ個の最新の伝搬路応答を記憶する（ステップＳ２０４）。ここで、相関値計算部１１３によって相関値の計算が完了していた場合、旧伝搬路応答は不要であるため、入力された最新の伝搬路応答を旧伝搬路応答に上書きしても良く、また、旧伝搬路応答を削除しても良い。
【００４６】
次に、信頼度パラメータ計算部１１４は、遅延時間計測部１１１から出力されたＫ個の伝搬路応答の遅延時間“ｄｋ”と、相関値計算部１１３から出力されたＫ個の相関値“αｋ”とを用いて、信頼度パラメータ“ｑｋ”を計算する（ステップＳ２０５）。なお、信頼度パラメータとは、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋからそれぞれ受信された伝搬路応答の信頼度を示す情報である。信頼度パラメータが小さいほど伝搬路応答に含まれる誤差は小さく、信頼度パラメータが大きいほど伝搬路応答に含まれる誤差は大きい。
【００４７】
図８は、信頼度パラメータ計算部１１４が、遅延時間“ｄｋ”と相関値“αｋ”を用いて信頼度パラメータ“ｑｋ”を計算する際に使用する式を示す図である。なお、“ｘ”は“０”より大きい実数であり、“ｙ”は、“０”以上の実数である。“ｘ”及び“ｙ”の値は、無線通信システム１の環境や性質に応じて決定される。ここで、信頼度パラメータ計算部１１４は、図８に示される式において、“ｘ”及び“ｙ”の値を“１”として得られる式によって、信頼度パラメータ“ｑｋ”を計算するものとする。なお、信頼度パラメータ“ｑｋ”を計算する際に使用する式は図８に示す式に限られない。
【００４８】
信頼度パラメータ計算部１１４は、遅延時間計測部１１１から出力されたＫ個の伝搬路応答の遅延時間“ｄｋ”と、相関値計算部１１３から出力されたＫ個の相関値“αｋ”とを用いた信頼度パラメータの計算結果“ｑｋ”を、ユーザ選択部１１５とウェイト行列計算部１２０へ出力する。
【００４９】
次に、ユーザ選択部１１５は、入力された信頼度パラメータ“ｑｋ”を用いて、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋのうち、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末を選択する（ステップＳ２０６）。ユーザ選択部１１５は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋからそれぞれ受信された伝搬路応答の信頼度を示す信頼度パラメータ“ｑｋ”の大きい順に、Ｌ個の通信端末ずつ選択する。
【００５０】
なお、ユーザ選択部１１５による同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末の選択方法は上記に限らず、Ｌ個の通信端末から受信した伝搬路応答の信頼度パラメータの差異が小さくなるように選択すれば良い。また、ユーザ選択部１１５は、信頼度パラメータによって含まれうる誤差の程度が大きいとされるフィードバック情報の送信元である通信端末から、優先的に、同一の周波数帯域によって同時通信を行う通信端末として選択する。ユーザ選択部１１５は、Ｌ個の通信端末を示す情報を、ウェイト行列計算部１２０と変調部１３０とへ出力する。
【００５１】
このようにすることで、本発明の第１の実施形態に係る基地局１００は、同一の通信端末から送信された、最新の伝搬路応答と、所定時刻前の旧伝搬路応答との相関値を計算することによって、伝搬路応答の時間変動の度合いを推定することができる。
【００５２】
そして、通信端末へ伝搬路応答を要求してからその伝搬路応答を受信するまでの遅延時間と、伝搬路応答の時間変動の度合いとをもとに、伝搬路応答の信頼度を示す信頼度パラメータを計算することによって、伝搬路応答に含まれる誤差の大小を推定することができる。
【００５３】
そのため、基地局１００は、どの程度の誤差が含まれているかがわかっている伝搬路応答を用いて、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信するＬ個の通信端末を選択することができ、空間分割多重接続方式における通信品質、特にシステム容量を向上させることができる。
【００５４】
なお、通信端末１００−１〜１００−Ｋが基地局１００へ送信するフィードバック情報を、伝搬路応答を示す情報ではなく、量子化された伝搬路応答を示す情報、伝搬路応答を示す情報を圧縮符号化したものとすることで、フィードバック情報の情報量を削減することができ、フィードバック情報の送信に要する通信帯域幅を削減することができる。
【００５５】
また、ウェイト行列計算部１２０は、入力されたＫ個の伝搬路応答、およびＫ個の信頼度パラメータを用いて、ビームフォーミングのウェイト行列を計算するものとしたが、信頼度パラメータを使用せず、入力されたＫ個の伝搬路応答のみを用いて、ビームフォーミングのウェイト行列を計算することができる。
【００５６】
このようにすることで、空間分割多重接続方式における通信品質の劣化は避けられないものの、ウェイト行列の計算に要する計算量を削減することができる。例えば、基地局１００を簡易的な構成とする場合や、基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路の変動が緩やかな場合などには、空間分割多重接続方式における通信品質の劣化を抑制しながら、ウェイト行列の計算に要する計算量を大幅に削減することができる。
【００５７】
また、基地局１００は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）をはじめとしたマルチキャリア伝送方式によって、データの送信を行うことができる。
【００５８】
この場合、信頼度パラメータ計算部１１４は、サブキャリアを１つの伝搬路とみなし、サブキャリアごとに、通信端末１００−１〜１００−Ｋへ伝搬路応答を要求してからその伝搬路応答を受信するまでの遅延時間と、伝搬路応答の時間変動の度合いとをもとに、伝搬路応答の信頼度を示す信頼度パラメータを計算する。そして、信頼度パラメータ計算部１１４は、例えば、それぞれのサブキャリアの信頼度パラメータの平均値を、その通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信された電波路応答の信頼度パラメータとする。なお、信頼度パラメータ計算部１１４が各通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信された電波路応答の信頼度パラメータを計算する際に、サブキャリアごとの信頼度パラメータの平均値を用いるだけでなく、各サブキャリアの信頼度パラメータのうちの最大値を用いても良く、サブキャリアごとにの信頼度パラメータを重み付けして平均した結果を用いても良い。サブキャリアごとの信頼度パラメータに重み付けは、例えば、サブキャリア間のＳＮ比を用いて決定される。
【００５９】
このようにすることで、基地局１００は、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式によってデータを送信する場合であっても、伝搬路が時間的に変動することの影響を考慮して、同時刻かつ同一周波数帯域で電波を同時送信する通信端末を選択することができる。
【００６０】
また、多重ユーザ決定部１１０は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、遅延時間計測部１１１、相関値計算部１１３、信頼度パラメータ計算部１１４、およびユーザ選択部１１５は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、多重ユーザ決定部１１０は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、フィードバック情報記憶部１１２は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１０の構成を示すブロック図を示す。第２の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１１０と第１の実施形態の多重ユーザ決定部１１０の同一部分は、同一符号を付してその説明は省略する。
【００６２】
第２の実施形態に係る無線通信システムでは、基地局１１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間で送受信されるフィードバック情報がコードブックのインデックス番号である点が第１の実施形態に係る無線通信システム１と異なっている。基地局１１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとは、それぞれ同一のコードブックを記憶している。なお、コードブックとは、インデックス番号と各種伝搬路応答とが関連付けられた伝搬路応答のデータベースである。
【００６３】
第２の実施形態に係る基地局１1００の多重ユーザ決定部１１１０は、コードブック変換部１１６をさらに有する点が第１の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１０と異なっている。
【００６４】
図１０は、コードブック変換部１１６が記憶する、コードブックのインデックス番号１、・・・、Ｐ（Ｐは２以上の整数）と伝搬路応答ベクトルとの対応関係を示す図である。
【００６５】
コードブック変換部１１６は、インデックス番号が入力されると、図１０に示す対応関係に従い、そのインデックス番号に対応する伝搬路応答ベクトルを出力する。
【００６６】
なお、遅延時間計測部１１１は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋに対してフィードバック情報を送信するように要求してから、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信されたコードブックのインデックス番号を受信するまでの遅延時間“ｄｋ”を計測する。また、フィードバック情報記憶部１１２は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから送信されたコードブックのインデックス番号を記憶する。
【００６７】
第２の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１１０の動作は、第１の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１０の動作と比較して、図６に示すステップＳ２０３のみが異なる。そこで、以下では、図６に示すステップＳ２０３における第２の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１１０の動作を説明する。
【００６８】
まず、各通信端末１００−１〜１００−Ｋは、基地局１１００からフィードバック情報の送信を要求された場合には、基地局１１００と自通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答の推定結果に最も近い伝搬路応答を指定するインデックス番号を、基地局１１００へ送信する。コードブック変換部１１６には、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから受信したインデックス番号が入力される。また、コードブック変換部１１６には、フィードバック情報記憶部１１２に記憶されている、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから以前に受信した旧インデックス番号が入力される。
【００６９】
次に、コードブック変換部１１６は、入力された最新のインデックス番号および旧インデックス番号と対応する伝搬路応答ベクトルを相関値計算部１１３へ出力する。
【００７０】
次に、相関値計算部１１３は、コードブック変換部１１６から受信した、最新のインデックス番号に対応する伝搬路応答ベクトルと、旧インデックス番号に対応する伝搬路応答ベクトルと、の相関値“αｋ”を計算する。
【００７１】
次に、相関値読出部１１３は、計算した相関値“αｋ”を、信頼度パラメータ計算部１１４へ出力する。
【００７２】
このように、通信端末１００−１〜１００−Ｋが基地局１００へ送信するフィードバック情報を、コードブックのインデックス番号とすることで、フィードバック情報の情報量を数ビットまで削減することができ、フィードバック情報の送信に要する通信帯域幅を大幅に削減することができる。
【００７３】
さらに、フィードバック情報記憶部１１２は、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから以前に受信した伝播路応答を、コードブックのインデックス番号によって記憶するため、その記憶容量を大幅に削減することができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係る多重ユーザ決定部２１１０の構成を示すブロック図を示す。第３の実施形態に係る多重ユーザ決定部２１１０と第１の実施形態の多重ユーザ決定部１１０の同一部分は、同一符号を付してその説明は省略する。
【００７５】
第３の実施形態に係る無線通信システムでは、基地局２１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間で送受信されるフィードバック情報がコードブックのインデックス番号である点が第１の実施形態と異なっている。基地局１００と各通信端末１００−１〜１００−Ｋとは、それぞれ同一のコードブックを記憶している。
【００７６】
また、第２の実施形態に係る無線通信システム1では、相関値計算部１１３を有しておらず、相関値読出部１１３−ａと相関値記憶部１１３−ｂとを有する点が第１の実施形態と異なっている。
【００７７】
図１２は、相関値記憶部１１３−ｂが記憶する記憶内容を示す図である。  
相関値記憶部１１３−ｂは、入力された２つのインデックス番号（以下、第１インデックス番号、第２インデックス番号と呼ぶ）に応じて、相関値を記憶する。相関値記憶部１１３−ｂは、第１および第２インデックス番号の双方が“１”のときの相関値として、インデックス番号“１”に指定される伝搬路応答同士の相関値“１．０”を記憶している。また、相関値記憶部１１３−ｂは、第１インデックス番号が“１”、第２インデックス番号が“２”のときの相関値として、インデックス番号“１”に指定される伝搬路応答とインデックス番号“２”に指定される伝搬路応答との相関値“０．７”を記憶している。また、相関値記憶部１１３−ｂは、第１インデックス番号が“２”、第２インデックス番号が“１”のときの相関値として、インデックス番号“２”に指定される伝搬路応答とインデックス番号“１”に指定される伝搬路応答との相関値“０．６”を記憶している。
【００７８】
第３の実施形態に係る多重ユーザ決定部２１１０の動作は、第１の実施形態に係る多重ユーザ決定部１１０の動作と比較して、図６に示すステップＳ２０３のみが異なる。そこで、以下では、図６に示すステップＳ２０３における第３の実施形態に係る多重ユーザ決定部２１１０の動作を説明する。
【００７９】
まず、各通信端末１００−１〜１００−Ｋは、基地局１００からフィードバック情報の送信を要求された場合には、基地局１００と自通信端末１００−１〜１００−Ｋとの間の伝搬路応答の推定結果に最も近い伝搬路応答を指定するインデックス番号を、基地局１００へ送信する。相関値読出部１１３−ａには、Ｋ個の通信端末１００−１〜１００−Ｋから受信したインデックス番号が入力される。
【００８０】
次に、相関値読出部１１３−ａは、入力された最新のインデックス番号と、フィードバック情報記憶部１１２に以前に記憶された旧インデックス番号とを用いて、相関値記憶部１１３−ｂから相関値“αｋ”を読み出す。相関値読出部１１３−ａは、入力された最新のインデックス番号の送信元である通信端末と同一の通信端末から送信されたインデックス番号であって、以前に多重ユーザ決定部２１１０に入力されフィードバック情報記憶部１１２に記憶された旧インデックス番号を読み出す。相関値読出部１１３−ａは、入力された最新のインデックス番号とフィードバック情報記憶部１１２から読み出した旧インデックス番号とを用いて、相関値記憶部１１３−ｂから、最新のインデックス番号に指定される伝搬路応答と、旧インデックス番号に指定される伝搬路応答との相関値“αｋ”を読み出す。
【００８１】
次に、相関値読出部１１３−ａは、相関値記憶部１１３−ｂから読み出した相関値“αｋ”を、信頼度パラメータ計算部１１４へ出力する。
【００８２】
このように、第３の実施形態に係る基地局２１００がコードブックのインデックス番号の組み合わせごとにその相関値を予め記憶しておくことで、同一の通信端末から送信された、最新の伝搬路応答（インデックス番号）と所定時刻前の旧伝搬路応答（インデックス番号）との相関値を、計算処理を行うことなく、フィードバック情報記憶部１１２から読み出すことで決定することができ、基地局２１００への計算処理の負荷を大幅に軽減することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基地局の構成を示すブロック図。
【図３】ＳＬＲ規範を用いたウェイト行列の計算式を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基地局の動作を示すフローチャート。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る多重ユーザ決定部の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る多重ユーザ決定部の動作を示すフローチャート。
【図７】伝搬路応答の相関値の計算式を示す図。
【図８】信頼度パラメータの計算式を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る多重ユーザ決定部の構成を示すブロック図。
【図１０】コードブック変換部の記憶内容を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る多重ユーザ決定部の構成を示すブロック図。
【図１２】相関値記憶部の記憶内容を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・無線通信システム
１００、１１００、２１００・・・基地局
１００−１、１００−２、・・・１００−ｋ・・・通信端末
１１０、１１１０、２１１０・・・多重ユーザ決定部
１１１・・・遅延時間計測部
１１２・・・フィードバック情報記憶部
１１３・・・相関値計算部
１１３−ａ・・・相関値読出部
１１３−ｂ・・・相関値記憶部
１１４・・・信頼度パラメータ計算部
１１５・・・ユーザ選択部
１１６・・・コードブック変換部
１２０・・・ウェイト行列計算部
１３０・・・変調部
１３１−１、１３１−２、・・・、１３１−Ｌ・・・変調済みの送信データ
１４０・・・ウェイト行列乗算部
１４１−１、１４１−２、・・・、１４１−Ｎ・・・乗算結果
１５０−１、１５０−２、・・・、１５０−Ｎ・・・無線送信部
１６０−１、１６０−２、・・・、１６０−Ｎ・・・アンテナ素子
【図１】
2009088649.tif 000004
【図２】
2009088649.tif 000005
【図３】
2009088649.tif 000006
【図４】
2009088649.tif 000007
【図５】
2009088649.tif 000008
【図６】
2009088649.tif 000009
【図７】
2009088649.tif 000010
【図８】
2009088649.tif 000011
【図９】
2009088649.tif 000012
【図１０】
2009088649.tif 000013
【図１１】
2009088649.tif 000014
【図１２】
2009088649.tif 000015