(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が１つのアンテナを有するａ（ａは２以上の整数）個の移動局のうちｂ（ｂは１以上の整数）個の移動局から送られてきた無線信号からユーザ情報を求めるアップリンクデータ通信装置であって、
前記無線信号を受信するｃ（ｃ≧ａ）個のアンテナと、
前記ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から受信信号を抽出する第２のマルチチャンネル受信部と、
前記移動局と前記アンテナとの間に形成されるチャンネルのインパルス応答を前記受信信号から推定し、推定された前記インパルス応答をチャンネル値として出力する第２のチャンネル値推定部と、
第１の制御信号に応答してイネーブルされ、前記受信信号及び前記チャンネル値から前記移動局間の干渉を除去し、前記干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第２の情報推定部と、
第２の制御信号に応答してイネーブルされ、前記チャンネル値を用いて前記受信信号を結合し、結合された結果から前記ユーザ情報を推定する第３の情報推定部と、
所定の時間間隔をおいて前記第１及び前記第２の制御信号を発する第１のイネーブル部と、
を備えることを特徴とするアップリンクデータ通信装置。
【請求項２】
各々が１つのアンテナを有するａ（ａは２以上の整数）個の移動局のうちｂ（ｂは１以上の整数）個の移動局から送られてきた無線信号からユーザ情報を求めるアップリンクデータ通信装置であって、
第３の制御信号に応答してイネーブルされ、受信された前記無線信号から抽出された受信信号からチャンネル値を推定し、推定された前記チャンネル値及び前記受信信号から前記移動局間の干渉を除去し、前記干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第１のアップリンクデータ通信部と、
第４の制御信号に応答してイネーブルされ、受信された前記無線信号から抽出された受信信号から前記チャンネル値を推定し、推定された前記チャンネル値により前記受信信号を結合した結果から前記ユーザ情報を推定する第２のアップリンクデータ通信部と、
所定の時間間隔をおいて前記第３及び前記第４の制御信号を発する第２のイネーブル部と、
を備え、前記第１のアップリンクデータ通信部及び前記第２のアップリンクデータ通信部の各々は前記無線信号を受信するｃ（ここで、ｃ≧ａ）個のアンテナを有し、
前記チャンネル値は前記移動局と前記アンテナとの間に形成されるチャンネルのインパルス応答に該当することを特徴とするアップリンクデータ通信装置。
【請求項３】
前記第１のアップリンクデータ通信部は、
前記ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する第３のマルチチャンネル受信部と、
前記チャンネル値を前記第３のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号から推定する第３のチャンネル値推定部と、
前記第３のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号及び前記第３のチャンネル値推定部より入力された前記チャンネル値から前記干渉を除去し、前記干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第４の情報推定部と、
を備え、前記第３のマルチチャンネル受信部、前記第３のチャンネル値推定部及び前記第４の情報推定部のうち少なくとも一つは前記第３の制御信号に応答してイネーブルされることを特徴とする請求項２に記載のアップリンクデータ通信装置。
【請求項４】
前記第２のアップリンクデータ通信部は、
前記ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する第４のマルチチャンネル受信部と、
前記第４のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号から前記チャンネル値を推定する第４のチャンネル値推定部と、
前記第４のチャンネル値推定部より入力された前記チャンネル値を用いて前記第４のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号を結合し、結合された結果から前記ユーザ情報を推定する第５の情報推定部と、
を備え、前記第４のマルチチャンネル受信部、前記第４のチャンネル値推定部及び前記第５の情報推定部のうち少なくとも一つは前記第４の制御信号に応答してイネーブルされることを特徴とする請求項２に記載のアップリンクデータ通信装置。
【請求項５】
請求項１に記載の前記アップリンクデータ通信装置を用いて行われるアップリンクデータ通信方法であって、
前記無線信号を受信し、受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する段階と、
前記インパルス応答を、前記受信信号を用いて推定し、推定された前記インパルス応答を前記チャンネル値として決定する段階と、
通信時間がランダムアクセス期間に属するか否かを判断する段階と、
前記通信時間が前記ランダムアクセス期間に属すると判断されれば、前記受信信号及び前記チャンネル値を用いて前記干渉を除去し、前記干渉が除去された結果を用いて前記ユーザ情報を推定する段階と、
前記通信時間が前記ランダムアクセス期間に属していないと判断されれば、前記チャンネル値を用いて前記受信信号を結合し、結合された結果を用いて前記ユーザ情報を推定する段階と、を含むことを特徴とするアップリンクデータ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信に係り、特に、無線通信において移動局から基地局へのデータ通信のアップリンクデータ通信装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の１例のアップリンクデータ通信方法として、１９９４年９月６日に米国で登録された特許（発明の名称：Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ（ＤＴＤＲ））がある（特許文献１参照）。
【０００３】
前記従来の１例のアップリンクデータ通信方法は、基地局及び加入者端末である移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）が同時に多重アンテナを用いる方法である。しかし、前記加入者端末の大きさには限界があるため、この従来の１例のアップリンクデータ通信方法は、加入者端末に多重アンテナを設けることができないという問題を有している。
【０００４】
また、従来のその他の１例のアップリンクデータ通信方法として、１９９８年９月２９日に米国で登録された特許（発明の名称：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｂｅａｍｃｅｌｌｕｌａｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）がある（特許文献２参照）。
【０００５】
前記従来のその他の１例のアップリンクデータ通信方法は、セクタリングの数を増加させて加入者からの無線信号を区別する方法である。しかしながら、前記従来のその他の１例のアップリンクデータ通信方法は、狭いビーム幅を有するセクタリングを用いる必要があるが、チャンネルの散乱の度合いが過度になった場合には、このセクタリングを用いることができなくなるという問題を有している。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，３４５，５９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，８１５，１１６号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＭＳから基地局へのデータ通信において、ランダムアクセス期間を短縮させ、且つ、チャンネル容量を基地局が有するアンテナ数分だけ増加させることが可能なアップリンクデータ通信装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ＭＳから基地局へのデータ通信において、ランダムアクセス期間を短縮させ、且つ、チャンネル容量を基地局が有するアンテナ数分だけ増加させることが可能なアップリンクデータ通信方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）前記目的を達成するための本発明に係る第１の態様のアップリンクデータ通信装置は、各々が１つのアンテナを有するａ（ａは２以上の整数）個の移動局のうちｂ（ｂは１以上の整数）個の移動局から送られてきた無線信号からユーザ情報を求めるアップリンクデータ通信装置であって、前記無線信号を受信するｃ（ｃ≧ａ）個のアンテナと、前記ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から受信信号を抽出する第２のマルチチャンネル受信部と、前記移動局と前記アンテナとの間に形成されるチャンネルのインパルス応答を前記受信信号から推定し、推定された前記インパルス応答をチャンネル値として出力する第２のチャンネル値推定部と、第１の制御信号に応答してイネーブルされ、前記受信信号及び前記チャンネル値から前記移動局間の干渉を除去し、前記干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第２の情報推定部と、第２の制御信号に応答してイネーブルされ、前記チャンネル値を用いて前記受信信号を結合し、結合された結果から前記ユーザ情報を推定する第３の情報推定部と、所定の時間間隔をおいて前記第１及び前記第２の制御信号を発する第１のイネーブル部とを備えて構成される。
【００１２】
（２）また、前記目的を達成するための本発明に係る第２の態様のアップリンクデータ通信装置は、各々が１つのアンテナを有するａ（ａは２以上の整数）個の移動局のうちｂ（ｂは１以上の整数）個の移動局から送られてきた無線信号からユーザ情報を求めるアップリンクデータ通信装置であって、第３の制御信号に応答してイネーブルされ、受信された前記無線信号から抽出された受信信号からチャンネル値を推定し、推定された前記チャンネル値及び前記受信信号から前記移動局間の干渉を除去し、前記干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第１のアップリンクデータ通信部と、第４の制御信号に応答してイネーブルされ、受信された前記無線信号から抽出された受信信号から前記チャンネル値を推定し、推定された前記チャンネル値により前記受信信号を結合した結果から前記ユーザ情報を推定する第２のアップリンクデータ通信部と、所定の時間間隔をおいて前記第３及び前記第４の制御信号を発する第２のイネーブル部とを備え、前記第１のアップリンクデータ通信部及び前記第２のアップリンクデータ通信部の各々は前記無線信号を受信するｃ（ここで、ｃ≧ａ）個のアンテナを有し、前記チャンネル値は前記移動局と前記アンテナとの間に形成されるチャンネルのインパルス応答に該当するように構成される。
【００１３】
（３）本発明は、前記本発明に係る第２の態様のアップリンクデータ通信装置において、第１のアップリンクデータ通信部が、ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する第３のマルチチャンネル受信部と、チャンネル値を前記第３のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号から推定する第３のチャンネル値推定部と、第３のマルチチャンネル受信部より入力された受信信号及び第３のチャンネル値推定部より入力されたチャンネル値から干渉を除去し、干渉が除去された結果から前記ユーザ情報を推定する第４の情報推定部とを備え、前記第３のマルチチャンネル受信部、前記第３のチャンネル値推定部及び前記第４の情報推定部のうち少なくとも一つは前記第３の制御信号に応答してイネーブルされることが望ましい。
【００１４】
（４）また、本発明は、前記本発明に係る第２の態様のアップリンクデータ通信装置において、第２のアップリンクデータ通信部が、ｃ個のアンテナで受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する第４のマルチチャンネル受信部と、第４のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号から前記チャンネル値を推定する第４のチャンネル値推定部と、第４のチャンネル値推定部より入力されたチャンネル値を用いて第４のマルチチャンネル受信部より入力された前記受信信号を結合し、結合された結果からユーザ情報を推定する第５の情報推定部とを備え、第４のマルチチャンネル受信部、第４のチャンネル値推定部及び第５の情報推定部のうち少なくとも一つは第４の制御信号に応答してイネーブルされることが望ましい。
【００１５】
（５）そして、本発明は、前記本発明に係る第１の態様のアップリンクデータ通信装置を用いて行われるアップリンクデータ通信方法であって、前記無線信号を受信し、受信された前記無線信号から前記受信信号を抽出する段階と、前記インパルス応答を前記受信信号を用いて推定し、推定された前記インパルス応答を前記チャンネル値として決定する段階と、通信時間がランダムアクセス期間に属するか否かを判断する段階と、前記通信時間が前記ランダムアクセス期間に属すると判断されれば、前記受信信号及び前記チャンネル値を用いて前記干渉を除去し、前記干渉が除去された結果を用いて前記ユーザ情報を推定する段階と、前記通信時間が前記ランダムアクセス期間に属していないと判断されれば、前記チャンネル値を用いて前記受信信号を結合し、結合された結果を用いて前記ユーザ情報を推定する段階とを含んで構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るアップリンクデータ通信装置の好ましい実施形態の各構成及び動作と、前記本発明に係る各実施形態のアップリンクデータ通信装置で行われる、本発明に係るアップリンクデータ通信方法について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るアップリンクデータ通信装置の外部環境を模式的に示す図面であって、ａ（ａは２以上の整数）個のＭＳ１０、１２、１４、…１６と基地局４０とを備えて構成されている。ここで、基地局４０は、本発明に係るアップリンクデータ通信装置に該当するものである。
【００１８】
まず、図１に示す本発明に係るアップリンクデータ通信装置に含まれるＭＳ１０、１２、１４、…１６は、１つのアンテナ２０、２２、２４、…または２６のみを有し、ａ個のＭＳ１０、１２、１４、…１６のうちｂ（ｂは１以上の整数）個のＭＳは、同一資源、すなわち、同一時間、同一周波数または同一コードを用いて、無線信号を基地局４０に多重または単一搬送波で伝送する。このため、基地局４０は、無線信号を受信するｃ（ｃ≧ａ）個のアンテナ３０、３２、３４、…３６を有している。ここで、ＭＳ１０、１２、１４、…１６から基地局４０に向けて行われる、本発明に係るアップリンクデータ通信について説明すると次の通りである。
【００１９】
図２は、図１に示す本発明に係るアップリンクデータ通信装置４０で、本発明の好ましい１実施形態のアップリンクデータ通信装置４０Ａの構成を模式的に示すブロック図である。この本発明に係る１実施形態のアップリンクデータ通信装置４０Ａは、図２に示すように、ｃ個のアンテナ６２、６４、６６、…６８からなるアンテナ端６０、第１のマルチチャンネル受信部８０、第１のチャンネル値推定部８２及び第１の情報推定部８４を備えて構成されている。
【００２０】
図３は、図２に示す本発明に係る１実施形態のアップリンクデータ通信装置４０Ａを用いて行われる、本発明に係る１実施形態のアップリンクデータ通信方法を説明するためのフローチャートである。この本発明に係る１実施形態のアップリンクデータ通信方法は、図３に示すように、無線信号から抽出された受信信号を用いてチャンネル値を推定する段階（第９０段階及び第９２段階）、及びユーザ情報を推定する段階（第９４段階）を含んで構成されている。
【００２１】
前記本発明に係る１実施形態のアップリンクデータ通信方法では、まず、ＭＳ１０、１２、１４、…１６のうちｂ個のＭＳから送られてきた無線信号を受信し、受信された無線信号から受信信号を抽出する（第９０段階）。このために、アンテナ端６０に備えられるｃ個のアンテナ６２、６４、６６、…６８は無線信号を受信し、第１のマルチチャンネル受信部８０はｃ個のアンテナ６２、６４、６６、…６８を介して受信された無線信号から受信信号を抽出し、抽出された受信信号を第１のチャンネル値推定部８２及び第１の情報推定部８４の各々に出力する。
【００２２】
更に、第９０段階の後に、インパルス応答を抽出された受信信号を用いて推定し、推定されたインパルス応答を推定されたチャンネル値として決定する（第９２段階）。このために、第１のチャンネル値推定部８２は、ａ個のＭＳ１０、１２、１４、…１６とアンテナ６２、６４、６６、…６８との間に形成されるチャンネルのインパルス応答を受信信号から推定し、推定されたインパルス応答を推定されたチャンネル値として第１の情報推定部８４に出力する。
【００２３】
そして、第９２段階の後に、受信信号及びチャンネル値を用いてＭＳ１０、１２、１４、…１６の間、すなわち、シンボル間の干渉を除去し、干渉が除去された結果を用いてユーザ情報を推定する（第９４段階）。このような干渉を除去するために、例えば、ゼロフォーシング（ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）、最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）または干渉除去等の手法を使用することができる。
【００２４】
ここで、前記「ゼロフォーシング」の手法は、前記受信信号に、推定されたチャンネル値の逆数を乗じることにより前記シンボル間の干渉を除去することが可能であるもののその一方で雑音を増大させるという、前記シンボル間の干渉と前記雑音の増大との間の二律背反の問題を有している。そこで、この問題点を解決するために、ＭＭＳＥまたは干渉を除去する手法が用いられる。このＭＭＳＥまたは干渉を除去する手法は、Ｇ．Ｊ．Ｆｏｓｃｈｉｎｉによってベル研究所が発行している技術誌（雑誌名：Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｓ  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｊｏｕｒｎａｌ）に「Ｌａｙｅｒｅｄ  ｓｐａｃｅ  ｔｉｍｅ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｆａｄｉｎｇ  ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔ  ｗｈｅｎ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ａｎｔｅｎｎａｓ」という題目で発表された学術論文（１９９６年秋に出版、４１−５９頁）、及びＤ．Ｓｈｉｕ、Ｊ．Ｍ．Ｋａｈｎによって学術誌「ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎａ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」に「Ｐｏｗｅｒ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｔｒａｔｅｇｉｃｓ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」という題目で発表された学術論文（１９９８年６月出版）で開示されている。
【００２５】
また、第９４段階を実行するために、第１の情報推定部８４は、第１のマルチチャンネル受信部８０より入力されたｂ個の受信信号及び第１のチャンネル値推定部８２より入力されたチャンネル値からＭＳ１０、１２、１４、…１６間の干渉を除去し、干渉が除去された結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ１に、すなわちネットワークに出力する。
【００２６】
図４は、本発明に係る他の実施形態のアップリンクデータ通信方法を説明するためのフローチャートである。この本発明に係る他の実施形態のアップリンクデータ通信方法は、無線信号から抽出された受信信号を用いてチャンネル値を推定する段階（第１００段階及び第１０２段階）、及び通信時間がランダムアクセス期間（ＲＡＰ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｅｒｉｏｄ）に属するか否かによって、ユーザ情報を互い違いに推定する段階（第１０４段階から第１０８段階）を含んで構成される。
【００２７】
図５は、図１に示すアップリンクデータ通信装置４０で、本発明の好ましい他の実施形態のアップリンクデータ通信装置４０Ｂの構成を模式的に示すブロック図である。このアップリンクデータ通信装置４０Ｂは、図４に示す本発明に係る他の実施形態のアップリンクデータ通信方法を用いて実行されるものである。このアップリンクデータ通信装置４０Ｂは、ｃ個のアンテナ１１２、１１４、１１６、…１１８よりなるアンテナ端１１０、第２のマルチチャンネル受信部１２０、第２のチャンネル値推定部１２２、第２の情報推定部１２４及び第３の情報推定部１２６、及び第１のイネーブル部１２８を備えて構成されている。
【００２８】
前記図４に示す本発明に係る他の実施の形態のアップリンクデータ通信方法では、まず、ＭＳから送られてきた無線信号を受信し、受信された無線信号から受信信号を抽出する（第１００段階）。このとき、アンテナ端１１０に備えられるｃ個のアンテナ１１２、１１４、１１６、…１１８は無線信号を受信し、第２のマルチチャンネル受信部１２０はｃ個のアンテナ１１２、１１４、１１６、…１１８で受信された無線信号からｂ個の受信信号を抽出する。
【００２９】
第１００段階の後に、ＭＳ１０、１２、１４、…１６とアンテナ１１２、１１４、１１６、…１１８との間に形成されるチャンネルのインパルス応答を、受信信号を用いて推定し、推定されたインパルス応答を推定されたチャンネル値として決定する（第１０２段階）。このとき、第２のチャンネル値推定部１２２は、ＭＳ１０、１２、１４、…１６とアンテナ１１２、１１４、１１６、…１１８との間に形成されるチャンネルのインパルス応答を第２のマルチチャンネル受信部１２０より入力された受信信号から推定し、推定されたインパルス応答を推定されたチャンネル値として第２の情報推定部１２４及び第３の情報推定部１２６の各々に出力する。
【００３０】
第１０２段階の後に、通信時間がＲＡＰに属するか否かを判断する（第１０４段階）。
ここで、前記「ＲＡＰ」とは、基地局とＭＳとが互いに通信をするための資源を割り当てられていない状態で、資源を割り当てられるためにある瞬間にＭＳが基地局へと制御情報を伝送する期間をいう。
【００３１】
このために、第１のイネーブル部１２８は、所定の時間間隔をおいて発せられた第１の制御信号Ｃ１及び第２の制御信号Ｃ２を、第２の情報推定部１２４及び第３の情報推定部１２６に各々出力し、第２の情報推定部１２４及び第３の情報推定部１２６を一つずつ選択的に動作させる。例えば、通信時間が前記ＲＡＰに属する場合、第１のイネーブル部１２８から出力される第１の制御信号Ｃ１に応答して第２の情報推定部１２４はイネーブルされ、通信時間がＲＡＰに属していない場合、第１のイネーブル部１２８から出力される第２の制御信号Ｃ２に応答して第３の情報推定部１２６はイネーブルされる。
【００３２】
もし、通信時間が前記ＲＡＰに属すると判断されれば、受信信号及びチャンネル値を用いてＭＳ１０、１２、１４、…１６の間の干渉を除去し、干渉が除去された結果を用いてユーザ情報を推定する（第１０６段階）。このとき、第２の情報推定部１２４は、第１のイネーブル部１２８より入力された第１の制御信号Ｃ１を介して通信時間がＲＡＰに属すると認識されれば、第２のマルチチャンネル受信部１２０より入力された受信信号、及び第２のチャンネル値推定部１２２より入力されたチャンネル値から、ＭＳ１０、１２、１４、…１６間の干渉を除去し、干渉が除去された結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ２に、すなわちネットワークに出力する。
【００３３】
しかし、通信時間が前記ＲＡＰに属していないと判断されれば、チャンネル値を用いて受信信号を結合し、結合された結果を用いてユーザ情報を推定する（第１０８段階）。このとき、第３の情報推定部１２６は、第２の制御信号Ｃ２を通じて通信時間が前記ＲＡＰに属していないと認識されれば、第２のマルチチャンネル受信部１２０の出力である受信信号を第２のチャンネル値推定部１２２より入力された推定されたチャンネル値を用いて結合し、結合された結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ３に、すなわちネットワークに出力する。
【００３４】
図６は、図１に示す本発明に係るアップリンクデータ通信装置４０で、本発明の好ましい更に他の実施形態のアップリンクデータ通信装置４０Ｃを模式的に示すブロック図である。この本発明に係るアップリンクデータ通信装置４０Ｃは、図４に示すアップリンクデータ通信方法を用いて実行されるものである。このアップリンクデータ通信装置４０Ｃは、第１のアップリンクデータ通信部１４０及び第２のアップリンクデータ通信部１４２と、第２のイネーブル部１４４とを備えて構成されている。
【００３５】
本発明に係る更に他の実施形態のアップリンクデータ通信方法では、図４に示す本発明に係る他の実施形態のアップリンクデータ通信方法に含まれる第１００段階、第１０２段階及び第１０６段階を順次実行すべく、図６に示す本発明に係るアップリンクデータ通信装置４０Ｃを次のように動作させる。すなわち、アップリンクデータ通信装置４０Ｃの第１のアップリンクデータ通信部１４０は、第２のイネーブル部１４４より入力された第３の制御信号Ｃ３に応答してイネーブルされ、受信された無線信号から抽出された受信信号からチャンネル値を推定し、推定されたチャンネル値及び受信信号からＭＳ１０、１２、１４、…１６の間の干渉を除去し、干渉が除去された結果からユーザ情報を推定する。
【００３６】
このため、第１のアップリンクデータ通信部１４０は、ｃ個のアンテナ１５２、１５４、１５６、…１５８を有するアンテナ端１５０、第３のマルチチャンネル受信部１６０、第３のチャンネル値推定部１６２及び第４の情報推定部１６４を備えて構成される。
【００３７】
また、アンテナ端１５０に備えられているｃ個のアンテナ１５２、１５４、１５６、…１５８は、無線信号を受信し、第３のマルチチャンネル受信部１６０はｃ個のアンテナ１５２、１５４、１５６、…１５８で受信された無線信号から受信信号を抽出し、抽出されたｂ個の受信信号を第３のチャンネル値推定部１６２及び第４の情報推定部１６４に各々出力する（第１００段階）。
【００３８】
第３のチャンネル値推定部１６２は、ＭＳ１０、１２、１４、…１６とアンテナ１５２、１５４、１５６、…１５８との間に形成されるチャンネルのインパルス応答に該当するチャンネル値を第３のマルチチャンネル受信部１６０より入力されたｂ個の受信信号から推定し、推定されたチャンネル値を第４の情報推定部１６４に出力する（第１０２段階）。
【００３９】
このとき、第４の情報推定部１６４は、第３のマルチチャンネル受信部１６０より入力された受信信号及び第３のチャンネル値推定部１６２より入力された推定されたチャンネル値からＭＳ１０、１２、１４、…１６の間の干渉を除去し、干渉が除去された結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ４に、すなわちネットワークに出力する（第１０６段階）。第４の情報推定部１６４は、図５に示す第２の情報推定部１２４と同じ役割を果たす。
【００４０】
このとき、通信時間がＲＡＰに属すると認識された場合のみに、第１のアップリンクデータ通信部１４０が第１００段階、第１０２段階及び第１０６段階を行えるように、第３のマルチチャンネル受信部１６０、第３のチャンネル値推定部１６２及び第４の情報推定部１６４のうち少なくとも一つは第２のイネーブル部１４４から出力される第３の制御信号Ｃ３に応答してイネーブルされる。
【００４１】
一方、図４に示す第１００段階、第１０２段階及び第１０８段階を実行するために、図６に示す第２のアップリンクデータ通信部１４２は、第２のイネーブル部１４４より入力された第４の制御信号Ｃ４に応答してイネーブルされて、受信された無線信号から抽出された受信信号からチャンネル値を推定し、推定されたチャンネル値により受信信号を結合した結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ５に、すなわちネットワークに出力する。このために、第２のアップリンクデータ通信部１４２は、ｃ個のアンテナ１８２、１８４、１８６、…１８８を有するアンテナ端１８０、第４のマルチチャンネル受信部１９０、第４のチャンネル値推定部１９２及び第５の情報推定部１９４を備えて構成されている。
【００４２】
アンテナ端１８０に備えられているｃ個のアンテナ１８２、１８４、１８６、…１８８は無線信号を受信し、第４のマルチチャンネル受信部１９０はｃ個のアンテナ１８２、１８４、１８６、…１８８で受信された無線信号からｂ個の受信信号を抽出し、抽出された受信信号を第４のチャンネル値推定部１９２及び第５の情報推定部１９４に各々出力する（第１００段階）。
【００４３】
第４のチャンネル値推定部１９２は、第４のマルチチャンネル受信部１９０より入力された受信信号からＭＳ１０、１２、１４、…１６とアンテナ１８２、１８４、１８６、…１８８との間に形成されるチャンネルのインパルス応答に該当するチャンネル値を推定し、推定されたチャンネル値を第５の情報推定部１９４に出力する（第１０２段階）。
【００４４】
第５の情報推定部１９４は、第４のチャンネル値推定部１９２より入力された推定チャンネル値を用いて第４のマルチチャンネル受信部１９０より入力された受信信号を結合し、結合された結果からユーザ情報を推定し、推定されたユーザ情報を出力端子ＯＵＴ５に、すなわちネットワークに出力する（第１０８段階）。第５の情報推定部１９４は、図５に示す第３の情報推定部１２６と同じ役割を果たす。
【００４５】
通信時間が前記ＲＡＰに属していないと認識された場合のみに、第２のアップリンクデータ通信部１４２が第１００段階、第１０２段階及び第１０８段階を実行するように、第４のマルチチャンネル受信部１９０、第４のチャンネル値推定部１９２及び第５の情報推定部１９４のうち少なくとも一つは、第２のイネーブル部１４４から出力される第４の制御信号Ｃ４に応答してイネーブルされる。
【００４６】
第１０４段階を実行するために、第２のイネーブル部１４４は、所定の時間間隔をおいて発せられた第３及び第４の制御信号Ｃ３及びＣ４を第１及び第２のアップリンクデータ通信部１４０及び１４２に各々出力し、第１及び第２のアップリンクデータ通信部１４０及び１４２を選択的に一つずつ動作させる。
【００４７】
前記したように、本発明に係るアップリンクデータ通信装置及び方法の各々の実施の形態を互いに比較するとき、図５に示す実施の形態が最も低価に具現でき、図２に示す実施の形態が最も高い処理率を有し、ＲＡＰは図２、図５及び図６に示す３つの実施の形態の全てにおいて同一に短縮される。
【００４８】
図７は、従来のスロットアロハ（ｓｌｏｔｔｅｄ  ＡＬＯＨＡ）方式におけるランダムアクセスの概念を説明するための図面であって、各々の四角形は通信可能な時間であって、時間スロット（ｔｉｍｅ  ｓｌｏｔ）を表わし、四角形間の境界は通信を始め得る瞬間を表わす。
【００４９】
図７に示すように、もし一人のユーザ、すなわち、ＭＳ２２０が、通信可能なランダムアクセス期間（ＲＡＰ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｅｒｉｏｄ）２１０に、図中の矢印で示す瞬間１に基地局へランダムアクセスするならば、ＭＳ２２０は基地局へうまくアクセスすることができる。しかし、２つ以上のＭＳ、例えば、ＭＳ２２２及びＭＳ２２４が通信を開始しようとする瞬間２に、これらのＭＳが基地局に同時に図中の矢印で示すようにランダムアクセスする場合には、ＭＳ２２２とＭＳ２２４との衝突が発生してＭＳ２２２及びＭＳ２２４は基地局へのアクセスに成功することができなくなる。
【００５０】
図８は、本発明のスロットアロハ方式におけるランダムアクセスの概念を説明するための図面である。本発明のスロットアロハ方式では、図８に示すように、各々の四角形は通信可能な時間である時間スロットを表わし、この四角形の間の境界は通信を開始し得る瞬間を表わす。
【００５１】
ＲＡＰ２３０の中で、ＭＳ２４０が通信を開始した瞬間１に、基地局に図中の矢印で示すようにランダムアクセスする場合、ＭＳ２４０は、基地局へのアクセスに成功することが可能になる。また、２つ以上のＭＳ、例えば、ＭＳ２４２及びＭＳ２４４が通信を開始した瞬間２に、基地局に同時に図中の矢印で示すようにランダムアクセスする場合には、基地局のアンテナ数ｃが２つ以上であれば、ＭＳ２４２及びＭＳ２４４同士の衝突が発生しないので、ＭＳ２４２及びＭＳ２４４は基地局へのアクセスに成功することが可能となる。
【００５２】
このとき、基地局のアンテナ数ｃが３つであるとした場合、通信を開始した瞬間３に４つのＭＳ２４４、ＭＳ２４６、ＭＳ２４８及びＭＳ２５０が基地局に同時に図中の矢印で示すようにランダムアクセスする場合、これらの間で衝突が発生するため、ＭＳ２４４、ＭＳ２４６、ＭＳ２４８及びＭＳ２５０は、基地局へのアクセスに成功することができなくなる。
【００５３】
しかし、基地局のアンテナ数分だけ、ＭＳが基地局に同時にアクセスするようにすれば、これらの間での衝突を回避することができるので、これらのランダムアクセスの成功率を高めることができる。従って、このランダムアクセスに割り当てるべき資源の量を減らすことができ、これによりＲＡＰ以外の時間が延びてユーザ情報の伝送に用いられるチャンネル容量を増やすことができる。
【００５４】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るアップリンクデータ通信装置及び方法と従来のアップリンクデータ通信方法及び装置とを次のように比較する。
図９は、チャンネル（Ｈ）をモデリングするための概念図であって、Ｄは基地局が有するアンテナ間の間隔を表わし、ｄiはｉ（１≦ｉ≦ａ）番目のＭＳと基地局との距離を表わし、Δiは、不均一な電波がＭＳと基地局とを連結する直線から外れる最大角度を表わし、Φiは、基地局のアンテナ間を連結する線に対する垂線と、ＭＳと基地局を連結する線とのなす角度を表わす。
【００５５】
ＭＳから半径ｒi内には電波が均一に分布され、ｉ番目のＭＳから基地局のｊ番目のアンテナへと受信される無線信号が通ったチャンネルをｈijとする。このとき、ｉ番目のＭＳから基地局へと信号伝送されたチャンネル（Ｈi）は下記式（１）のようにベクトルで表わされる。
【００５６】
【数１】
0003860796.tif 000002
【００５７】
ａ個のＭＳ（図１の１０、１２、１４、…１６）から基地局（図１の４０）へと信号伝送されたチャンネル（Ｈ）は、下記式（２）の行列で表わされる。
【００５８】
【数２】
0003860796.tif 000003
【００５９】
前記式（２）中、ｈijは下記式（３）のようにモデリングされる。
【００６０】
【数３】
0003860796.tif 000004
【００６１】
前記式（３、ａijは複素ガウスプロセスを表わし、λは搬送波の周波数を表わす。そして、は経路損失を表し、下記式（４）のようにモデリングすることができる。
【００６２】
【数４】
0003860796.tif 000005
【００６３】
前記式（４）中、ｆは搬送波の周波数であり、ｃは光速を表わし、αは経路損失指数を表わし、Ｘσは広範囲で正規対数分布を有する場合のフェージング値（ｆａｄｉｎｇ  ｖａｌｕｅ）を表わす。
【００６４】
なお、前記変数ｆ、ｃ、α及びＸσの意味は、「Ｓｍａｒｔ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」（著者；Ｔｈｅｏｄｏｒｅ  Ｒａｐｐａｐｏｒｔ）の３６頁から３７頁に記載されている。
【００６５】
前記したような状況において、基地局のアンテナ間の間隔Ｄが隔たれば、相関関係が減る。このとき、送信電力を有する一人のユーザがｃ個のアンテナを有する基地局と通信する場合、基地局の処理率を最大化する従来のアップリンクデータ通信方法は、最大比率結合方式（ＭＲＣ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を用いる。
【００６６】
図１０は、従来と本発明との性能を比較するグラフであって、横軸はＭＳの数ａを表わし、縦軸は処理率を表わし、実線は本発明に係るアップリンクデータ通信方法及び装置により得られた処理率を表わし、そして点線はＭＲＣを用いる従来のアップリンクデータ通信方法及び装置により得られた処理率を表わす。
【００６７】
アンテナ間の間隔Ｄを０.１λ、０．５λ、λ、２λ及び１０λに変え、経路損失指数αを３と設定し、正規対数分布でのフェージング値Ｘσを０と設定し、周波数（ｆ）を５ＧＨｚと設定し、半径ｒiをｄiの０．１倍と設定し、ＭＳの位置は一定の範囲を有する円の内部に均一に分布し、フェージングがない場合に１０-7のビット誤り率を有する２進位相シフトキーイングが成功的に達し得る距離を一定範囲に設定する。
【００６８】
このとき、図１０に示すように、本発明にあっては、アンテナ同士の間が間隔Ｄおいて離隔される場合に相関関係の度合いが減少し、チャンネル容量である処理率が従来の方法に比べて、アンテナ数の増加に伴い更に増加するということがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したとおりに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るアップリンクデータ通信装置及び方法によれば、ＲＡＰを短縮することができるので、他のデータを送受信する時間を相対的に長め、ＭＳの各々のアンテナが単一であるとしても、全体的な処理率であるチャンネル容量を、基地局が有するアンテナ数の増加に伴い更に増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアップリンクデータ通信装置の外部環境を模式的に示す図面である。
【図２】図１に示すアップリンクデータ通信装置の本発明に係る好ましい一実施の形態のブロック図である。
【図３】図２に示すアップリンクデータ通信装置を用いて行われる本発明に係るアップリンクデータ通信方法の一実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係るアップリンクデータ通信方法の他の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すアップリンクデータ通信方法を行う図１に示すアップリンクデータ通信装置の本発明に係る好ましい他の実施の形態のブロック図である。
【図６】図４に示すアップリンクデータ通信方法を行う図１に示すアップリンクデータ通信装置の本発明に係る好ましい更に他の実施の形態のブロック図である。
【図７】従来のスロットアロハ方式におけるランダムアクセスの概念を説明するための図面である。
【図８】本発明のスロットアロハ方式におけるランダムアクセスの概念を説明するための図面である。
【図９】チャンネルをモデリングするための概念図である。
【図１０】従来と本発明との性能を比較するグラフである。
【符号の説明】
１０、１２、１４、…１６  移動局
２０、２２、２４、…２６  アンテナ
３０、３２、３４、…３６  アンテナ
【図１】
0003860796.tif 000006
【図２】
0003860796.tif 000007
【図３】
0003860796.tif 000008
【図４】
0003860796.tif 000009
【図５】
0003860796.tif 000010
【図６】
0003860796.tif 000011
【図７】
0003860796.tif 000012
【図８】
0003860796.tif 000013
【図９】
0003860796.tif 000014
【図１０】
0003860796.tif 000015