WO2006001135A1

WO2006001135A1 - チャネル割当方法およびそれを利用した基地局装置

Info

Publication number: WO2006001135A1
Application number: PCT/JP2005/008907
Authority: WO
Inventors: Takeo Miyata; Katsutoshi Kawai
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2006-12-28
Also published as: CN1969576A; JP3851327B2; US20070274335A1; KR20070026864A; TW200608813A; EP1763269A1; US8036165B2; EP1763269A4; KR100855768B1; JP2006014080A; TWI279149B

Abstract

　ＳＤＭＡを実行している際に信号の品質を向上させる。　上り回線において信号処理部１４は、時間の分割によって多重接続した複数の端末装置２６から信号をそれぞれ受信する。さらに、タイムスロットを単位にして、複数の端末装置２６に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出する。また、下り回線において信号処理部１４は、導出した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、ＳＤＭＡした複数の端末装置２６に対して信号をそれぞれ送信する。制御部２０は、下り回線に対して、複数の端末装置２６をＳＤＭＡによって接続するように、複数の端末装置２６にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線に対して、複数の端末装置２６をＴＤＭＡによって接続するように、複数の端末装置２６にチャネルをそれぞれ割り当てる。

Description

明細書

チャネル割当方法およびそれを利用した基地局装置

技術分野

[0001] 本発明は、チャネル割当技術および受信技術に関し、特に通信対象の端末装置に対してチャネルを割り当てるチャネル割当方法およびそれを利用した基地局装置に関する。

背景技術

[0002] ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するために、例えば同一の周波数の電波が可能な限り近い距離で繰り返し使用される。しかし、その場合、同一周波数を使用する近接の基地局装置等からの同一チャネル干渉によって、通信品質が劣化する。同一チャネル干渉による通信品質の低下を防ぐ技術のひとつが、ァダプティブアレイアンテナ技術である。ァダプティブアレイアンテナ技術では、複数のアンテナでそれぞれ受信した信号を異なる重み係数で重み付して力合成する。重み係数は、例えば、参照すべき信号と合成後の信号間の誤差を小さくするように適応的に更新される。

[0003] 重み係数の適応的な更新のために、例えば、 RLS (Recursive Least Squares )アルゴリズムや LMS (Least Mean Squares)アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される。また重み係数は、送信側力受信側までの伝送路における応答係数にもとづいて、計算される場合もある。さらに、ァダプティブアレイアンテナ技術を備えた無線装置が、受信した信号力も導出した重み係数や応答係数にもとづいて送信用の重み係数を導出し、送信すべき信号を当該送信用の重み係数で重み付けしてから送信する場合もある。このようにァダプティブアレイアンテナ技術は、受信した信号から希望すべき成分を抽出し、信号を送信する際の指向性を調節することによつて、同一チャネル干渉による通信品質の低下を防止できる（例えば、特許文献 1参照。）。

特許文献 1：国際公開第 WO00Z079702号パンフレット

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] ァダプティブアレイアンテナ技術を利用した多重接続技術力、空間分割多重接続（ Space Division Multiple Access : SDMA)やパス分割多重接続（Path Divi sion Multiple Access : PDMA)である。 SDMAを実行する基地局装置は、例えば、ァダプティブアレイアンテナ技術にもとづいて、同一周波数におけるひとつのタイムスロットを空間的に複数に分割し、分割した空間のそれぞれに対応した無線チヤネルを端末装置に割り当てる。このようにして、当該基地局装置は無線チャネルを割り当てた端末装置との間でデータを伝送する。

[0005] 本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。基地局装置は、 SD MAによって多重化した複数の端末装置力それぞれ受信した信号の強度差が大きい場合、あるいは SDMAによって多重化した複数の端末装置の空間相関値が大きい場合に、複数の端末装置の空間的な分離を十分に行えないことがある。前者に関しては、受信ウェイトベクトルによって実現されるアンテナ指向性のうち、最大の信号強度と最小の信号強度の差よりも大きな差を有した複数の信号は、ァダプティブァレィによる分離の限界を超えるためである。また、複数の端末装置の信号の電力差が大き、場合、電力が小さ!、側のユーザの信号は大き!、側のユーザの信号に隠れてしまったり、ダイナミックレンジが十分取れなくなってしまったりするので、ユーザの信号の正確な推定が行えな、。

[0006] 後者に関しては、複数の端末装置力送信された信号の到来角度差が接近しているためである。また、複数の端末装置から受信した信号を方向に応じて分離できた場合であっても、分離した信号のそれぞれと複数の端末装置との対応がとれな!/、こともある。すなわち、信号の到来方向あるいは受信ウェイトベクトルに対する端末装置の対応付けが困難になることである。さらに、送信の処理は以上のような受信の処理にもとづいてなされるので、受信の際における複数の端末装置の空間的な分離の不完全性は、送信の性能にも影響を及ぼす。

[0007] 本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、 SDMAにおける複数の端末装置の空間的な分離の不完全性を改善するチャネル割当方法およびそれを利用した基地局装置を提供することにある。課題を解決するための手段

[0008] 本発明のある態様は、基地局装置である。この装置は、複数の端末装置とそれぞれ通信する通信部と、下り回線では、複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当てる制御部とを備える。

[0009] 「チャネル」とは、基地局装置と端末装置などの無線装置間で通信を行うために設定される無線通信路のことをいい、具体的には、 FDMA (Frequency Division Multiple Access)の場合は特定の周波数帯域を指し、 TDMA (Time Division Multiple Access)の場合は特定のタイムスロットまたはスロットを指し、 CDMA ( Code Division Multiple Access)の場合は特定の符号系列を指し、 SDMAの場合には、特定の空間あるいはパスを指す。ここでは、これらのうちの任意ものとする

[0010] 以上の装置により、上り回線では空間の分割によって複数の端末装置を多重接続しないので、空間の分割の不完全性を回避でき、下り回線では空間の分割によって複数の端末装置を多重接続するので、伝送容量を大きくできる。

[0011] 通信部は、空間以外の多重化要素の分割によって多重接続した複数の端末装置から信号をそれぞれ受信し、複数の端末装置のひとつから受信した信号を単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出する受信処理部と、受信処理部にて導出した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、空間の分割によって多重接続した複数の端末装置に対して信号をそれぞれ送信する送信処理部とを備えてもよい。

[0012] 「受信用の伝送路特性」とは、受信した信号における伝送路の特性を示し、伝送路の特性に相当するものであればよい。例えば、受信応答ベクトル、受信ウェイトべタトル、受信電力を含む。

[0013] 「送信用の伝送路特性」とは、送信すべき信号に対する伝送路の特性を示し、伝送路の特性に相当するものであればよい。例えば、送信応答ベクトル、送信ウェイトべタトルを含む。なお、「送信用の伝送路特性」の値が「受信用の伝送路特性」の値と同一であってもよ、ものとする。

[0014] 制御部は、空間以外の多重化要素を時間とし、上り回線では、時間の分割によって多重接続するために、複数の端末装置を複数のタイムスロットにそれぞれ割り当て、受信処理部は、タイムスロットを単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出してもよい。制御部は、下り回線において、上り回線で複数のタイムスロットにそれぞれ割り当てた複数の端末装置をひとつのタイムスロットに割り当ててもよい。制御部で複数の端末装置を割り当てるべきタイムスロットは、複数のタィムスロットを含んでひとつのフレームを構成し、さらにフレームが連続的に配置されており、下り回線において、上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロットにそれぞれ割り当てられた複数の端末装置をひとつのタイムロットに割り当ててもよい。

[0015] 「タイムスロットを単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出」とは、ひとつのタイムスロットに割り当てられたひとつの端末装置に対して、受信用の伝送路特性を導出し、さらにそれらの処理を複数の端末装置に対して実行することである。

[0016] 「上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロット」とは、例えば、奇数番目のフレームに含まれたタイムスロットと偶数番目のフレームに含まれたタイムスロットを示す

[0017] 本発明の別の態様は、チャネル割当方法である。この方法は、下り回線では、複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によつて多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当てる。

[0018] 本発明のさらに別の態様も、チャネル割当方法である。この方法は、複数の端末装置とそれぞれ通信するステップと、下り回線では、複数の端末装置を空間の分割によつて多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当てるステップとを備える。

[0019] 通信するステップは、空間以外の多重化要素の分割によって多重接続した複数の端末装置力信号をそれぞれ受信し、複数の端末装置のひとつから受信した信号を単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出するステップと、導出した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、空間の分割によって多重接続した複数の端末装置に対して信号をそれぞれ送信するステップとを備えてもよい。割り当てるステツプは、空間以外の多重化要素を時間とし、上り回線では、時間の分割によって多重接続するために、複数の端末装置を複数のタイムスロットにそれぞれ割り当て、受信用の伝送路特性をそれぞれ導出するステップは、タイムスロットを単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出してもよい。

[0020] 割り当てるステップは、下り回線において、上り回線で複数のタイムスロットにそれぞれ割り当てた複数の端末装置をひとつのタイムスロットに割り当ててもよい。割り当てるステップで複数の端末装置を割り当てるべきタイムスロットは、複数のタイムスロットを含んでひとつのフレームを構成し、さらにフレームが連続的に配置されており、下り回線において、上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロットにそれぞれ割り当てられた複数の端末装置をひとつのタイムロットに割り当ててもよい。

[0021] 本発明のさらに別の態様は、プログラムである。このプログラムは、無線ネットワークを介して、複数の端末装置とそれぞれ通信するステップと、下り回線では、複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、かつ複数の端末装置をそれぞれ割り当てたチャネルに関する情報をメモリに記憶するステツプとをコンピュータに実行させる。

[0022] 通信するステップは、無線ネットワークを介して、空間以外の多重化要素の分割によって多重接続した複数の端末装置力信号をそれぞれ受信し、複数の端末装置のひとつ力受信した信号を単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出してメモリに記憶するステップと、記憶した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、無線ネットワークを介して、空間の分割によって多重接続した複数の端末装置に対して信号をそれぞれ送信するステップとを備えてもよ!ヽ。チャネルに関する情報をメモリに記憶するステップは、空間以外の多重化要素を時間とし、上り回線では、時間の分割によって多重接続するために、複数の端末装置を複数のタイムスロットにそれぞれ割り当て、受信用の伝送路特性をそれぞれ導出してメモリに記憶するステップは、タイムスロットを単位にして、複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出してもよい。

[0023] チャネルに関する情報をメモリに記憶するステップは、下り回線において、上り回線で複数のタイムスロットにそれぞれ割り当てた複数の端末装置をひとつのタイムスロットに割り当ててもょ、。チャネルに関する情報をメモリに記憶するステップで複数の端末装置を割り当てるべきタイムスロットは、複数のタイムスロットを含んでひとつのフレームを構成し、さらにフレームが連続的に配置されており、下り回線において、上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロットにそれぞれ割り当てられた複数の端末装置をひとつのタイムロットに割り当ててもよい。

[0024] なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、 SDMAにおける複数の端末装置の空間的な分離の不完全性を改善できる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。

[図 2]本発明の実施例に係るバーストフォーマットを示す図である。

[図 3]図 1の第 1無線部の構成を示す図である。

[図 4]図 1の第 1信号処理部の構成を示す図である。

[図 5]図 5 (a)—（e)は、図 1の基地局装置によって割り当てられたチャネルの構成を示す図である。

[図 6]図 1の基地局装置による受信処理と送信処理の手順を示すフローチャートである。

[図 7]図 1の通信システムによる通信処理の手順を示すシーケンス図である。符号の説明

[0027] 10 基地局装置、 12 無線部、 14 信号処理部、 16 モデム部、 18 ベースバンド部、 20 制御部、 22 アンテナ、 24 ネットワーク、 26 端末装置、 3 4 アンテナ、 36 スィッチ部、 38 受信部、 40 送信部、 42 周波数変換部、

44 直交検波部、 46 AGC、 48 AD変換部、 50 増幅部、 52 周波数変換部、 54 直交変調部、 56 DA変換部、 68 合成部、 70 受信ウェイトべクトル計算部、 72 参照信号生成部、 74 分離部、 76 送信ウェイトベクトル計算部、 78 乗算部、 80 加算部、 82 乗算部、 100 通信システム、 200 受信応答ベクトル計算部、 300 デジタル受信信号、 302 デジタル送信信号、 304 合成信号、 306 分離前信号、 308 受信ウェイトベクトル、 310 送信ウェイトベクトル、 312 参照信号、 318 無線部制御信号、 320 モデム部制御信号、

322 ベースバンド部制御信号、 330 信号処理部制御信号、 402 受信応答ベクトノレ。

発明を実施するための最良の形態

[0028] 本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、端末装置を接続し、かつァダプティブアレイアンテナ技術を有した基地局装置に関する。本実施例では、簡易型携帯電話システムのように、上下回線を TDD (Time Division Du plex)によって実行する通信システムを想定する。基地局装置は、複数の端末装置を TDMAおよび SDMAによって多重化する。ここでは、 TDMAZTDDの構成を前提にして、フレームが連続して配置されており、さらにひとつのフレームに対して、上り回線用のタイムスロットと下り回線用のタイムスロットがそれぞれ 4つ配置されている。さらに、基地局装置は SDMAも実行しているので、空間の分割によってひとつのタィムスロットに複数のチャネルを設け、それぞれのチャネルを端末装置に割り当てる。

[0029] ここで本実施例に係る基地局装置は、下り回線用のひとつのタイムスロットに対して複数のチャネルを設ける力上り回線用のひとつのタイムスロットに対してひとつのチャネルを設ける。すなわち、下り回線では SDMAを実行する力上り回線では SDM Aを実行しない。基地局装置は、上り回線用のひとつのタイムスロットに対して、ひとつの端末装置力受信した信号にもとづいて、受信ウェイトベクトルや受信応答べクトルを計算する。ひとつの端末装置に対して以上の計算を実行するので、上り回線で SDMAを実行している際の分離した信号と端末装置との対応付けが不要になる。すなわち、複数の端末装置のそれぞれを単位にした信号の分離が不要になる。その結果、それらの対応を原因とした空間の分離の不完全性を回避できる。さらに、下り回線のひとつのタイムスロットで SDMAすべき複数の端末装置に信号を送信する際の送信ウェイトべ外ルは、前述のごとく計算された受信ウェイトベクトルや受信応答べタトルにもとづいて導出される。そのため、下り回線においては、空間の分離の不完全性を解消したもとで SDMAを実行できる。

[0030] 図 1は、本発明の実施例に係る通信システム 100の構成を示す。通信システム 100 は、基地局装置 10、端末装置 26、ネットワーク 24を含む。基地局装置 10は、アンテナ 22と総称する第 1アンテナ 22a、第 2アンテナ 22b、第 nアンテナ 22n、無線部 12、信号処理部 14、モデム部 16、ベースバンド部 18、制御部 20を含み、ネットワーク 24 と接続している。また、無線部 12は、第 1無線部 12a、第 2無線部 12b、第 N無線部 1 2nを含み、信号処理部 14は、第 1信号処理部 14a、第 2信号処理部 14b、第 M信号処理部 14mを含む。また、信号として、無線部制御信号 318、モデム部制御信号 32 0、ベースバンド部制御信号 322、信号処理部制御信号 330を含む。図 1の通信システムにおいて、基地局装置 10はひとつの端末装置 26を接続しているが、実際には複数の端末装置 26を接続可能であり、特に SDMAによって、ひとつのタイムスロットあたり M個の端末装置 26を接続可能である。

[0031] ベースバンド部 18は、ネットワーク 24とのインターフェースであり、通信システムで伝送の対象となる情報信号の送受信処理を行う。また、誤り訂正や自動再送処理がなされてもよいが、ここでは説明を省略する。

[0032] モデム部 16は、変調処理として、 π Ζ4シフト QPSK (Quadrature Phase Shift

Keying)の変調方式によって、送信すべき情報信号を変調する。また、復調処理として、受信信号を復調して、送信された情報信号を再生する。なお、変調処理および復調処理を実行する際に必要な指示は、制御部 20からモデム部制御信号 320によつてなされる。

[0033] 信号処理部 14は、ァダプティブアレイアンテナによる送受信処理に必要な信号処理を行う。詳細は後述する力下り回線では、ァダプティブアレイアンテナ技術にもとづいて複数の端末装置 26を SDMAで接続し、これらと通信する。ここで、 M個の信号処理部 14は、ひとつのタイムスロットで空間分割多重接続できる端末装置 26の数に対応する。一方、上り回線では、複数の端末装置 26を TDMAで接続し、これらと通信する。そのため、送信処理において SDMAすべき端末装置 26の数だけ信号処理部 14が動作するが、受信処理において第 1信号処理部 14aだけが動作する。

[0034] 上り回線において信号処理部 14は、空間以外の多重化要素、ここでは時間の分割によって多重接続した複数の端末装置 26から信号をそれぞれ受信する。さらに、複数の端末装置 26のひとつ力も受信した信号、すなわちタイムスロットを単位にして、複数の端末装置 26に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出する。ここで、受信用の伝送路特性は、例えば、受信ウェイトベクトルや受信応答ベクトルである。また、下り回線において信号処理部 14は、導出した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、 SDMAした複数の端末装置 26に対して信号をそれぞれ送信する。

[0035] 無線部 12は、信号処理部 14、モデム部 16、ベースバンド部 18で処理されるべ一スバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、 ADまたは D A変換処理等を行う。

アンテナ 22は、無線周波数の信号を送受信処理する。アンテナの指向性は任意でよぐアンテナ 22のアンテナ数は Nとされる。

[0036] 制御部 20は、無線部 12、信号処理部 14、モデム部 16、ベースバンド部 18のタイミングゃチャネル配置を制御する。制御部 20は、チャネル配置を次のように実行する。下り回線では、複数の端末装置 26を SDMAによって接続するように、複数の端末装置 26にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置 26を SDMA 以外、ここでは TDMAによって接続するように、複数の端末装置 26にチャネルをそれぞれ割り当てる。なお、上り回線におけるチャネルは、そのままタイムスロットに対応する。一方、制御部 20は、下り回線において、上り回線で複数のタイムスロットにそれぞれ割り当てた端末装置 26をひとつのタイムスロットに割り当てる。なお、複数の端末装置 26を割り当てるべきタイムスロットが、複数のタイムスロットを含んでひとつのフレームを構成し、さらにフレームが連続的に配置されている場合に、制御部 20は、下り回線において、上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロットにそれぞれ割り当てられた複数の端末装置 26をひとつのタイムロットに割り当ててもょ、。

[0037] 図 2は、本発明の実施例に係るバーストフォーマットを示す。これは簡易型携帯電話システムのバーストフォーマットである。バーストの先頭から 4シンボルの間に、タイミング同期に使用するためのプリアンブル力それに続く 8シンボルの間に、ユニークワードが配置されている。プリアンブルとユニークワードは、基地局装置 10や端末装置 26にとつて既知であるため、後述するトレーニング信号としても使用できる。本実施例では、説明の簡略ィ匕のために図 2に示した簡易型携帯電話システムのバーストフォーマットを対象にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

[0038] 図 3は、第 1無線部 12aの構成を示す。第 1無線部 12aは、スィッチ部 36、受信部 3 8、送信部 40を含む。さらに、受信部 38は、周波数変換部 42、直交検波部 44、 AG C (Automatic Gain Control) 46、 AD変換部 48を含み、送信部 40は、増幅部 5 0、周波数変換部 52、直交変調部 54、 DA変換部 56を含む。また、信号として、デジタル受信信号 300と総称される第 1デジタル受信信号 300a、デジタル送信信号 302 と総称される第 1デジタル送信信号 302aを含む。

[0039] スィッチ部 36は、無線部制御信号 318の指示にもとづいて、受信部 38と送信部 40 に対する信号の入出力を切りかえる。

受信部 38の周波数変換部 42と送信部 40の周波数変換部 52は、無線周波数の信号とひとつまたは複数の中間周波数の信号間の周波数変換を行う。

[0040] 直交検波部 44は、中間周波数の信号力直交検波によって、ベースバンドのアナログ信号を生成する。なお、一般的にベースバンドの信号は同相成分と直交成分のふたつの成分を含んでいるので、ふたつの信号線によって示されるべきである力ここでは図の明瞭性力もベースバンド信号をひとつの信号線によって示す。以下も同様である。一方、直交変調部 54は、ベースバンドのアナログ信号力直交変調によつて、中間周波数の信号を生成する。

[0041] AGC46は、ベースバンドのアナログ信号の振幅を AD変換部 48のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。 AD変換部 48は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換し、 DA変換部 56は、ベースバンドのデジタル信号をアナログ信号に変換する。ここで、 AD変換部 48から出力されるデジタル信号をデジタル受信信号 300、 DA変換部 56に入力されるデジタル信号をデジタル送信信号 302とする。

増幅部 50は、送信すべき無線周波数の信号を増幅する。

[0042] 図 4は、第 1信号処理部 14aの構成を示す。第 1信号処理部 14aは、参照信号生成部 72、受信ウェイトベクトル計算部 70、合成部 68、受信応答ベクトル計算部 200、送信ウェイトベクトル計算部 76、分離部 74を含む。さらに、合成部 68は、乗算部 78 と総称される第 1乗算部 78a、第 2乗算部 78b、第 N乗算部 78n、加算部 80を含み、分離部 74は、乗算部 82と総称される第 1乗算部 82a、第 2乗算部 82b、第 N乗算部 82ηを含む。

[0043] また、信号として、合成信号 304、分離前信号 306、受信ウェイトべ外ル 308と総称される第 1受信ウェイトベクトル 308a、第 2受信ウェイトベクトル 308b、第 N受信ゥエイトベクトル 308n、送信ウェイトベクトル 310と総称される第 1送信ウェイトベクトル 3 10a、第 2送信ウェイトベクトル 310b、第 N送信ウェイトベクトル 310n、参照信号 312 、受信応答ベクトル 402を含む。

[0044] 参照信号生成部 72は、図 2に示したプリアンブル信号を記憶しており、トレーニング期間中は、記憶したプリアンブル信号を参照信号 312として出力し、トレーニング終了後は、合成信号 304を判定して判定した信号を参照信号 312として出力する。なお、トレーニング期間の終了は、図示しない制御部 20からの信号処理部制御信号 3 30によって通知されるものとする。

[0045] 受信ウェイトベクトル計算部 70は、デジタル受信信号 300の重み付けに必要な受信ウェイトベクトル 308を、 RLS (Recursive Least Squares)アルゴリズムや LMS (Least Mean Squares)アルゴリズムなどの適応アルゴリズムによって計算する。なお、適応アルゴリズムの演算は、デジタル受信信号 300、合成信号 304、参照信号 312にもとづいてなされる。例えば、 LMSアルゴリズムは次のように示される。 RLS アルゴリズムに関しても同様に実行される。

[数 1] w (n+1 ) =w (n) + jLi u (n) e* (n)

ここで、 Wは受信ウェイトベクトル 308、 μは忘却係数、 uは、デジタル受信信号 30 0、 eは符号間干渉を示した誤差、すなわち合成信号 304と参照信号 312との間の誤差を示す。

乗算部 78は、デジタル受信信号 300を受信ウェイトベクトル 308で重み付けする。加算部 80は、乗算部 78からの出力を加算して、合成信号 304を出力する。

[0046] 受信応答ベクトル計算部 200は、送信信号に対する受信信号の受信応答特性として受信応答ベクトル 402を計算する。ここでは、説明の便宜のため端末装置 26の数を 2とするが、そのうち第 1の端末装置 26が通信対象であり、第 2の端末装置 26は通信対象でなく干渉源に相当する。そのため、第 2の端末装置に関する信号は、図示しない第 2信号処理部 14b等力も入力されているものとする。なお、干渉源としての第 2の端末装置 26を考慮しない場合は、以下の説明から第 2の端末装置に関連する項を削除してもよい。また、説明の便宜のためにアンテナ 22の数を 4とする。デジタル受信信号 300に対応した入力信号ベクトル X(t)は、次のように示される。

[0047] [数 2]

X(t) = HiSrxi (t) + H₂Srx₂(t) + N(t)

ここで、 Srxi (t)は、 i番目の端末装置 26が送信した信号を示す。さらに、 X(t)は、前述のごとく入力信号ベクトルであり、デジタル受信信号 300のそれぞれを RXj (t)とすれば、次のように示される。なお、 jは図示しないアンテナ 22の番号であり、 Tは行列の転置を示す。

[数 3]

X(t) = [RXi (t)， RX2(t)， ' "， [^4(1:)]丁また、 Hiは受信応答ベクトル 402であり、 j番目のアンテナ 22で受信された i番目の端末装置 26からの信号の応答係数を hijで示せば、 Hiは次のように示される。

[0048] [数 4] さらに、 N (t)は雑音ベクトルであり、 j番目のアンテナ 22で受信された信号、すなわち j番目のデジタル受信信号 300に含まれた雑音を nj (t)で示せば、 N (t)は次のように示される。

[数 5]

N(t) = [ni(t),n2(t), ---,n₄(t)]^T

ここで、信号処理部 14においてァダプティブアレイが正常に動作していれば、複数の端末装置 26からの信号を分離できるので、前述の Srxi(t)はすべて既知の信号になる。なお、この条件に関係なぐトレーニング信号の期間においても、前述の Srxi(t )はすべて既知の信号になる。これらを利用すれば、受信応答ベクトル 402は以下の通りに導出できる。

第 1の端末装置 26からの信号 Srxl (t)にもとづいて、アンサンブル平均を計算すれば、次のように示される。

[数 6]

E[X(t)-Srxi*(t)] = HiE[Srxi(t)-Srxi*(t)]

+ H2E[Srx2(t)-Srxi*(t)]+E[N (t) -Srxi*(t)]

ここで、 Eはアンサンブル平均を示す力ここではアンサンブル平均の処理を時間平均の処理におきかえるものとする。時間平均の処理が十分長い期間実行されれば、次のようになる。

[数 7]

E[Srxi(t)-Srxi*(t)]=1

E[Srx₂(t)-Srxi*(t)] = 0

E[N(t)-Srxi*(t)] = 0

これは、 Srxl(t)と Srx2(t)の間に相関がなぐさらに Srxl (t)と N(t)の間に相関がないためである。以上のように受信応答ベクトル 402に対応した HIは、次のように示される。 [数 8]

= E[X(t)-Srxi*(t)]

[0050] 送信ウェイトベクトル計算部 76は、分離前信号 306の重み付けに必要な送信ゥェイトベクトル 310を、受信応答特性である受信ウェイトベクトル 308や受信応答べタトル 402から推定する。送信ウェイトベクトル 310の推定方法は、任意とする力最も簡易な方法として、受信ウェイトベクトル 308をそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理の時間差で生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮して、従来の技術によって、受信ウェイトベクトル 308あるいは受信応答ベクトル 402を補正してもよい。ここでは説明の簡略ィ匕のため、送信ウェイトベクトル 310の推定に受信応答ベクトル 402を使用するものとするが、図示しない信号線によって入力した受信ウェイトベクトル 308を使用してもよ!ヽ。

[0051] SDMAすべき端末装置 26のそれぞれに対応した受信応答ベクトル 402は、受信応答ベクトル計算部 200で既に導出されている。受信応答ベクトル 402に対してドッブラー周波数変動を考慮して、受信応答ベクトル 402に対する予測値が以下のように示される。

[数 9]

V^(q)(i):[hi^(q)(i) ' h2^(q)(i) ' h3^(q)(i) ' h4^(q)(i)]

ここでも受信応答ベクトル計算部 200の説明と同様にアンテナ 22の数を 4とした。なお、 qは、 q番目の端末装置 26を示し、これは同一のタイムスロットで SDMAすべき端末装置 26に相当する。また、 iは時刻である。第 1の端末装置 26に対する送信ゥェイトベクトル 310は、次のように示される。

[数 10]

W⁽¹)(i)^TV^(q)(i)二 0

ここで、 qは 2以上とする。さらに、拘束条件として、以下の条件 cl)、 c2)を課す, [数 11] c1 ) W (¹) ( i ) V (¹)( i ) = g (—定値） c2) | | W ^{(1 )}( i ) | |を最小とする

[0052] なお、送信ウェイトベクトル 310の推定はこれに限られず、疑似相関値を使用する方法やビームを所定の端末装置 26に向ける方法によってなされてもよい。特に、疑似相関値を使用する方法に関しては、例えば、文献: T. Ohgane, Y. Ogawa, a nd K. Itoh, Proc. VTC ' 97, vol. 2, pp. 725- 729, May 1997等に記載されている。

[0053] 乗算部 82は、分離前信号 306を送信ウェイトベクトル 310で重み付けし、デジタル送信信号 302を出力する。

[0054] この構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータの CPU、メモリ、その他の LS Iで実現でき、ソフトウェア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

[0055] 図 5 (a) - (e)は、基地局装置 10によって割り当てられたチャネルの構成を示す。なお、これらの説明において、制御信号に割り当てられたチャネルに関しては、説明を省略するが、必要に応じて設けられればよい。図 5 (a)は、従来の TDMAで割り当てられたチャネルの構成を示す。図示のごとぐひとつのフレームは、 8つのタイムスロットによって構成されており、さらに、 8つのタイムスロットは、 4つの上り回線用のタイムスロットと 4つの下り回線用のタイムスロットを含む。基地局装置 10は、第 1の端末装置 26に対して、ひとつずつの上り回線用のタイムスロットと下り回線用のタイムスロットを割り当てる。第 2の端末装置 26に対しても同様である。なお、ここではタイムスロットがチャネルに相当する。

[0056] 図 5 (b)は、従来の SDMAで割り当てられたチャネルの構成を示す。なお、図示のごとく TDMAも併せて使用されてヽるものとする。上り回線用のひとつのタイムスロットは、空間の分割によってふたつのチャネルが設けられている。さらに、ひとつのタイムスロットにおけるふたつのチャネルを第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26にそれぞれ割り当てる。下り回線用のひとつのタイムスロットに関しても同様である。

[0057] 図 5 (c)は、本実施例に係る基地局装置 10によって割り当てられたチャネルの構成を示す。ひとつのフレームは、これまでと同様に 8つのタイムスロットを含む。上り回線用のタイムスロットに関して、図 5 (a)と同様に、ひとつのフレームあたり 4つのタイムスロットが含まれており、ひとつのタイムスロットがひとつのチャネルに対応している。そのため、第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26に対して、ひとつのフレームにおいて別の上り回線用のタイムスロットが割り当てられている。これによつて、第 1端末装置 26と第 2端末装置 26からそれぞれ送信された信号の衝突を避ける。すなわち、 TD MAを実行している。

[0058] また、下り回線用のタイムスロットに関して、図 5 (b)と同様に、下り回線用のひとつのタイムスロットにふたつのチャネルが設けられている。さらに、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26は、下り回線用のひとつのタイムスロットにおけるふたつのチャネルを割り当てられている。ここでは、ひとつのフレームでの上り回線用のタイムスロットを割り当てるべき端末装置 26の数に対応させて、第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26に対して、ひとつのフレームあたりに下り回線用のふたつのチャネルを割り当てる。その結果、上り回線よりも下り回線の通信速度を高くできる。すなわち、 SDMAを実行している。これは、メールの取り込みやインターネットアクセスなどの使用を考慮すれば、下り回線では、上り回線よりも高速な伝送速度が要求されているので、これに合致する。

[0059] さらに、図 5 (c)を簡易型携帯電話システムでの数値にもとづいて説明すれば、以下のようになる。簡易型携帯電話システムでは、ひとつのタイムスロットあたり 32kbps での通信を実行する力高速化を目的にしてひとつのフレームにおいてふたつのタィムスロットを割り当てて 64kbpsでの通信を実現する場合もある。図 5 (c)では、上り回線において、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26とそれぞれ 32kbpsで通信し、下り回線において、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26とそれぞれ 64kbpsで通信する。

[0060] 図 5 (d)は、本実施例に係る基地局装置 10によって割り当てられたチャネルの構成を示す。ひとつのフレームは、これまでと同様に 8つのタイムスロットを含む。また、ひとつのフレームにおける上り回線と下り回線に対するタイムスロットおよびチャネルの配置は、図 5 (c)と同様である。図 5 (d)では、チャネルと端末装置 26の関係が図 5 (c )と異なる。上り回線に関して、別のフレームにおいてそれぞれ先頭に配置された上り回線用のタイムスロットに、第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26が割り当てられる。すなわち、第 1の端末装置 26は、ふたつのフレームあたりにひとつの上り回線用のタィムスロットを割り当てられる。第 2の端末装置 26も同様である。すなわち、第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26が交互に上り回線用のタイムスロットを割り当てられる

[0061] また、下り回線に関して、下り回線用のひとつのタイムスロットに設けられたふたつのチャネルに、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26がそれぞれ割り当てられている。すなわち、第 1の端末装置 26は、ひとつのフレームあたりにひとつの下り回線用のタィムスロットを割り当てられる。第 2端末装置 26も同様である。その結果、図 5 (c)と同様に、上り回線よりも下り回線の通信速度を高くできる。これは、メールの取り込みやインターネットアクセスなどの使用を考慮すれば、下り回線では、上り回線よりも高速な伝送速度が要求されているので、これに合致する。

[0062] さらに、図 5 (d)を簡易型携帯電話システムでの数値にもとづいて説明すれば、以下のようになる。上り回線において、第 1の端末装置 26と第 2の端末装置 26は、ハーフレートモードに相当するので、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26と 16kbpsで通信し、下り回線において、第 1の端末装置 26と第 2端末装置 26と 32kbpsで通信する。なお、上り回線はハーフレートモードでなぐクォータレートモードであってもよい。

[0063] 図 5 (e)は、本実施例に係る基地局装置 10によって割り当てられたチャネルの構成を示す。図 5 (e)は、図 5 (c)と図 5 (d)を合成した形に対応する。すなわち、上り回線において、ひとつのフレームの上り回線用の 4つのタイムスロットに対して、第 1の端末装置 26から第 4の端末装置 26を割り当て、別のフレームの上り回線用の 4つのタィムスロットに対して、第 5の端末装置 26から第 8の端末装置 26を割り当てる。また、下り回線にお!、て、下り回線用のひとつのタイムスロットあたりに 8つのチャネルを設け、それぞれのチャネルに第 1の端末装置 26から第 8の端末装置 26を割り当てる。そのため、第 1の端末装置 26は、ふたつのフレームあたりにひとつの上り回線用のタィムスロットを割り当てられる。第 2の端末装置 26から第 8の端末装置 26も同様である。一方、第 1の端末装置 26は、ひとつのフレームあたりに下り回線用の 4つのチヤネルを割り当てられる。第 2の端末装置 26から第 8の端末装置 26も同様である。

[0064] 図 6は、基地局装置 10による受信処理と送信処理の手順を示すフローチャートである。受信処理において、第 1信号処理部 14aは、ひとつのタイムスロットでデジタル受信信号 300からァダプティブアレイ処理を行って、受信ウェイトベクトル 308を導出する（S10)。さらに、第 1信号処理部 14aは、受信応答ベクトル 402を導出する（S 12 ) o制御部 20が、下り回線で SDMAを実行していれば (S 14の Y)、すなわち下り回線用のタイムスロットのいずれかに複数のチャネルを配置していれば、信号処理部 1 4は、同一のタイムスロットに割り当てられた他の端末装置 26の受信応答ベクトル 40 2を考慮しつつ、所定の端末装置 26に対する送信ウェイトベクトル 310を導出する（ S16)。一方、制御部 20によって、下り回線が SDMAを実行していなければ（S 14の N)、信号処理部 14は、所定の端末装置 26に対する受信応答ベクトル 402から、当該端末装置 26に対する送信ウェイトベクトル 310を導出する（S18)。基地局装置 10 は、導出した送信ウェイトベクトル 310にもとづいて、所定の端末装置 26に対する信号を送信する（S20)。

[0065] 図 7にもとづいて、以上の構成による通信システム 100の動作を説明する。図 7は、通信システム 100による通信処理の手順を示すシーケンス図である。ここでは、図 1 に図示されないふたつの端末装置 26が、基地局装置 10に対してチャネルの割り当てを要求し、基地局装置 10とふたつの端末装置 26の間でなされる通信の手順について説明する。ここで、ふたつの端末装置 26は、第 1端末装置 26aと第 2端末装置 2 6bと示される。第 1端末装置 26aは、基地局装置 10に対して接続要求を送信する（S 50)。基地局装置 10は第 1端末装置 26aに対してチャネルを割り当て、割り当てたチャネルに関する情報を含んだチャネル割当情報を送信する（S52)。なお、接続要求力もチャネル割当までに、基地局装置 10と第 1端末装置 26aの間で複数の信号が通信されてもよいが、ここでは説明の簡潔性を考慮して省略する。第 2端末装置 26bは、基地局装置 10に対して接続要求を送信する（S54)。基地局装置 10は第 2端末装置 26bに対してチャネルを割り当て、割り当てたチャネルに関する情報を含んだチヤネル割当情報を送信する（S56)。ここで、基地局装置 10は、下り回線において、第 1 端末装置 26aと第 2端末装置 26bの SDMAによる接続を決定したものとする。

[0066] 第 1端末装置 26aは、割り当てられたタイムスロットで基地局装置 10にデータを送信する（S58)。基地局装置 10は、受信ウェイトベクトル 308を導出して受信した信号を処理し、かつ受信応答ベクトル 402を導出する（S60)。第 2端末装置 26bは、割り当てられたタイムスロットで基地局装置 10にデータを送信する（S62)。基地局装置 1 0は、受信ウェイトベクトル 308を導出して受信した信号を処理し、かつ受信応答べクトル 402を導出する（S64)。さらに、基地局装置 10は、第 1端末装置 26aに対する受信応答ベクトル 402と第 2端末装置 26bに対する受信応答ベクトル 402から送信ゥェイトベクトル 310を導出する（S66)。基地局装置 10は、送信ウェイトベクトル 310にもとづいて、第 1端末装置 26aにデータを送信する（S68)とともに、第 2端末装置 26b にデータを送信する（S70)。ここでは、便宜上、ステップ 68とステップ 70を別のステップとして示した力第 1端末装置 26aと第 2端末装置 26bは SDMAされているので、本来は同一のステップとして処理される。

[0067] 本発明の実施例によれば、上り回線では SDMAを実行せず、下り回線では SDM Aを実行するので、上り回線の伝送品質を高めつつ、下り回線の伝送容量を向上できる。また、上り回線では SDMAを実行せず、下り回線で SDMAを実行するので、受信用の伝送路特性を推定する際に、他の端末装置の影響を受けず、推定した結果と端末装置との対応が確実になされるので、推定精度が向上する。また、受信用の伝送路特性の推定精度が向上するので、送信用の伝送路特性の推定精度も向上する。また、送信用の伝送路特性の推定精度が向上するので、 SDMAによる特性低下を防止できる。

[0068] また、上り回線ではひとつのタイムスロットに対して、ひとつのチャネルを設けるので、当該チャネルに割り当てた端末装置に対する受信用の伝送路特性の推定精度が向上する。また、上り回線ではひとつのタイムスロットに対して、ひとつのチャネルを設けるので、複数の端末装置のそれぞれを単位にした受信用の伝送路特性の分離を不要にできる。また、ひとつの端末装置に対して、下り回線では上り回線よりも多くのチャネルを割り当てるので、下り回線に上り回線よりも多くの伝送容量を必要とするァプリケーシヨンの使用に適する。また、下り回線の通信品質が向上するので、通信の安定性も改善される。また、下り回線の通信品質が向上するので、スループットが向上する。また、下り回線の通信品質が向上するので、通信エリアが拡大する。また、下り回線でのキャパシティの吸収力が向上する。

[0069] 以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、ろ、ろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

[0070] 本発明の実施例において、通信システム 100を簡易型携帯電話システムとした。し力しながらこれに限らず例えば、携帯電話システム、第 3世代携帯電話システム、無線 LANシステム、 FWA (Fixed Wireless Access)システムであってもよい。本変形例によれば、さまざまな通信システム 100に本発明を適用できる。つまり、基地局装置 10が SDMAを実行可能であり、 TDDを実行して!/、ればよ!/、。

[0071] 本発明の実施例において、基地局装置 10は、 TDMAによって上り回線における複数の端末装置 26を多重化しているものとして説明した。し力しながらこれに限らず例えば、 FDMAと TDMAとの組み合わせによって複数の端末装置 26を多重化してもよい。本変形例によれば、上り回線における複数の端末装置 26に対して、さまざまな方法で多重化できる。つまり、 SDMA以外であり、かつ少なくともひとつの周波数帯域で TDDがなされて!/、ればよ!/、。

産業上の利用可能性

[0072] 本発明によれば、 SDMAにおける複数の端末装置の空間的な分離の不完全性を改善できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の端末装置とそれぞれ通信する通信部と、

下り回線では、前記複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、前記複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、前記複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、前記複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当てる制御部と、

を備えることを特徴とする基地局装置。

[2] 前記通信部は、

前記空間以外の多重化要素の分割によって多重接続した複数の端末装置から信号をそれぞれ受信し、前記複数の端末装置のひとつから受信した信号を単位にして、前記複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出する受信処理部と、

前記受信処理部にて導出した受信用の伝送路特性から送信用の伝送路特性を導出し、導出した送信用の伝送路特性にもとづいて、前記空間の分割によって多重接続した複数の端末装置に対して信号をそれぞれ送信する送信処理部と、

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の基地局装置。

[3] 前記制御部は、前記空間以外の多重化要素を時間とし、上り回線では、時間の分割によつて多重接続するために、前記複数の端末装置を複数のタイムスロットにそれぞれ割り当て、

前記受信処理部は、タイムスロットを単位にして、前記複数の端末装置に対応した受信用の伝送路特性をそれぞれ導出することを特徴とする請求項 2に記載の基地局装置。

[4] 前記制御部は、下り回線において、上り回線で複数のタイムスロットにそれぞれ割り当てた前記複数の端末装置をひとつのタイムスロットに割り当てることを特徴とする請求項 3に記載の基地局装置。

[5] 前記制御部で複数の端末装置を割り当てるべきタイムスロットは、複数のタイムス口ットを含んでひとつのフレームを構成し、さらにフレームが連続的に配置されており、下り回線において、上り回線で異なるフレームに含まれたタイムスロットにそれぞれ割り当てられた前記複数の端末装置をひとつのタイムロットに割り当てることを特徴とする請求項 3に記載の基地局装置。

[6] 下り回線では、複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当てることを特徴とするチャネル割当方法。

[7] 無線ネットワークを介して、複数の端末装置とそれぞれ通信するステップと、

下り回線では、前記複数の端末装置を空間の分割によって多重接続するように、前記複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、上り回線では、前記複数の端末装置を空間以外の多重化要素の分割によって多重接続するように、前記複数の端末装置にチャネルをそれぞれ割り当て、かつ前記複数の端末装置をそれぞれ割り当てたチャネルに関する情報をメモリに記憶するステップと、

をコンピュータに実行させるためのプログラム。