受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法
【課題】信号処理量を低減すること。
【解決手段】受信装置１２０は、受信部１２１と、推定部１２２と、算出部１２３と、送信部１２４と、を備えている。受信部１２１は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む。推定部１２２は、移動端末１１０との間の伝搬特性を推定する。算出部１２３は、推定部１２２の推定結果に基づいて、受信部１２１により受信される信号が各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する。送信部１２４は、算出部１２３によって算出されたウェイトを移動端末１１０へ送信する。
【解決手段】受信装置１２０は、受信部１２１と、推定部１２２と、算出部１２３と、送信部１２４と、を備えている。受信部１２１は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む。推定部１２２は、移動端末１１０との間の伝搬特性を推定する。算出部１２３は、推定部１２２の推定結果に基づいて、受信部１２１により受信される信号が各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する。送信部１２４は、算出部１２３によって算出されたウェイトを移動端末１１０へ送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を行う受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においてさらなる周波数の有効活用を図るための空間多重技術としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ：多元入力多元出力）が検討されている（たとえば、下記特許文献１，２参照。）。ＭＩＭＯには、一つのユーザ端末が複数ストリームを多重して送信することで周波数利用効率を向上させるＳＵ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと、複数のユーザ端末が同時に送信した各ストリームを多重するＭＵ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと、がある。
【０００３】
ＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯでは、ＭＵ−ＭＩＭＯの方が伝搬路空間に対する自由度が高く取れるために、制御の複雑度は増すものの周波数利用効率が高いことが知られている。また、アップリンクにおいては受信端で複数のユーザ端末から同一周波数の送信信号を受信するため、ストリーム間で干渉が発生する。各送信信号を精度良く分離するためには非常に大きな計算複雑度を伴うことも分かっている。各送信信号を分離する方法としては、たとえばＳＶＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）−Ａｓｓｉｓｔｅｄがあげられる（たとえば、下記非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８０３５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４９７４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｗ．Ｌｉｕ，Ｌ．Ｌ．Ｙａｎｇ，Ｌ．．Ｈａｎｚｏ”ＳＶＤ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＭＩＭＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ．”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．５８ Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００９、ｐ．１０１６−１０２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、各移動端末からの送信信号を分離するための受信端における信号処理量が大きいという問題がある。特に、受信端において同時に信号を受信する移動端末の数が増加すると、受信端の信号処理量が指数関数的に増加する。
【０００７】
開示の受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法は、上述した問題点を解消するものであり、信号処理量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この受信装置は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
開示の受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法によれば、信号処理量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる通信システムの処理を示すブロック図である。
【図２】図１に示した通信システムの具体例を示す図である。
【図３】図２に示した基地局のアンテナの一例を簡略化して示す図である。
【図４】図２に示した通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【図５】図２に示した基地局の構成の一例を示す図である。
【図６】図５に示した算出部の処理の一例を示す図である。
【図７】ユーザ端末の構成の一例を示す図である。
【図８】基地局とユーザ端末との間の各パスと偏波面を示す図である。
【図９】図５に示した算出部の処理の他の一例を示す図である。
【図１０】参照信号の送信周期の設定動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１１】偏波変動に基づく選択周期の設定を示す図である。
【図１２】ドップラー周波数に基づく選択周期の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態）
（通信システムの処理）
図１は、実施の形態にかかる通信システムの処理を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態にかかる通信システム１００は、移動端末１１０と、受信装置１２０と、を含んでいる。移動端末１１０は、移動通信が可能な携帯電話などの端末である。受信装置１２０は、移動端末１１０と無線通信を行う基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）や中継局（ＲＮ：Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅ）などの通信装置である。
【００１３】
移動端末１１０は、受信装置１２０によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う。具体的には、移動端末１１０は、送信部１１１と、受信部１１２と、乗算部１１３と、を備えている。送信部１１１は、ユーザデータなどの信号を受信装置１２０へ送信する。
【００１４】
また、送信部１１１は、あらかじめ定められたパターンの参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を受信装置１２０へ送信するようにしてもよい。また、送信部１１１は、複数のアンテナを含み、乗算部１１３によって重み付けされた各信号をそれぞれのアンテナから送信することでビームフォーミングを行う。
【００１５】
受信部１１２は、ビームフォーミングのウェイトを受信装置１２０から受信する。受信部１１２が受信するウェイトは、送信部１１１によって送信される信号が、受信装置１２０の各アンテナに対応する各偏波面で受信装置１２０によって受信されるビームフォーミングのウェイトである。受信部１１２は、受信したウェイトを乗算部１１３へ出力する。
【００１６】
乗算部１１３は、受信部１１２から出力されたウェイトによって、送信部１１１によって送信される信号に対してビームフォーミングを行う。具体的には、乗算部１１３は、受信部１１２から出力されたウェイトによって、送信部１１１の各アンテナによって送信される各信号に対して重み付けする。乗算部１１３は、たとえばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの演算回路によって実現することができる。
【００１７】
受信装置１２０は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する。互いに異なる各偏波面とは、たとえば互いに直交する各偏波面である。以下の説明において、互いに異なる各偏波面は、互いに直交するＶ偏波面（垂直偏波面）とＨ偏波面（水平偏波面）であるとする。受信装置１２０は、受信する信号がＶ偏波面とＨ偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末１１０との間の伝搬特性（伝搬路特性）に基づいて算出し、算出したウェイトを移動端末１１０へ送信する。
【００１８】
具体的には、受信装置１２０は、受信部１２１と、推定部１２２と、算出部１２３と、送信部１２４と、を備えている。受信部１２１は、互いに異なる各偏波面（ここではＶ偏波面とＨ偏波面）の信号を受信する各アンテナを含み、移動端末１１０から送信された信号（参照信号やユーザデータ）を受信する。受信部１２１は、受信した参照信号を推定部１２２へ出力するようにしてもよい。
【００１９】
推定部１２２は、受信装置１２０と移動端末１１０の間の伝搬特性を推定する。たとえば、推定部１２２は、受信部１２１から出力された参照信号に基づいて伝搬特性を推定する。推定部１２２は、推定した伝搬特性（推定結果）を算出部１２３へ通知する。推定部１２２は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【００２０】
算出部１２３は、推定部１２２から通知された伝搬特性に基づいて、移動端末１１０におけるビームフォーミングのウェイトを算出する。具体的には、算出部１２３は、受信部１２１によって受信される信号が、Ｖ偏波面およびＨ偏波面になる各ウェイトのいずれかを算出する。または、算出部１２３は、受信部１２１によって受信される信号が、Ｖ偏波面およびＨ偏波面になる各ウェイトの両方を算出するようにしてもよい。
【００２１】
算出部１２３は、算出したウェイトを送信部１２４へ出力する。算出部１２３は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。送信部１２４は、算出部１２３から出力されたウェイトを移動端末１１０へ送信する。これにより、移動端末１１０によって送信される信号が、受信装置１２０においてＶ偏波面またはＨ偏波面の状態で受信されるようにすることができる。
【００２２】
（通信システムの具体例）
図２は、図１に示した通信システムの具体例を示す図である。図２に示す通信システム２００は、図１に示した通信システム１００の具体例である。通信システム２００は、ユーザ端末２１０（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と、ユーザ端末２２０と、基地局２３０と、を含んでいる。図１に示した移動端末１１０は、たとえばユーザ端末２１０とユーザ端末２２０のそれぞれに適用することができる。図１に示した受信装置１２０は、たとえば基地局２３０に適用することができる。
【００２３】
ユーザ端末２１０は、基地局２３０へ信号を無線により送信する。また、ユーザ端末２１０は、アンテナ２１１，２１２を有し、送信する信号に対してアンテナ２１１，２１２によりビームフォーミングを行う。ユーザ端末２２０は、基地局２３０へ信号を無線により送信する。また、ユーザ端末２２０は、アンテナ２２１，２２２を有し、送信する信号に対してアンテナ２２１，２２２によりビームフォーミングを行う。
【００２４】
基地局２３０は、複数のアンテナを備えており、ユーザ端末２１０と基地局２３０の間の通信と、ユーザ端末２２０と基地局２３０の間の通信と、の各通信はそれぞれＭＩＭＯによって行われる。たとえば、基地局２３０に対して、ユーザ端末２１０とユーザ端末２２０とが同時に信号を送信する場合について説明する。
【００２５】
たとえば、基地局２３０は、ユーザ端末２１０から受信する信号がＶ偏波面になるビームフォーミングのウェイトをユーザ端末２１０へ送信する。また、基地局２３０は、ユーザ端末２２０から受信する信号がＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトをユーザ端末２２０へ送信する。これに対して、ユーザ端末２１０およびユーザ端末２２０のそれぞれは、基地局２３０から送信されたウェイトによりビームフォーミングを行った信号を基地局２３０へ送信する。
【００２６】
これにより、基地局２３０は、ユーザ端末２１０から送信された信号については、Ｖ偏波面の信号を受信するアンテナ（たとえば図３のＶ偏波アンテナ３１１〜３１６）により受信することができる。また、基地局２３０は、ユーザ端末２２０から送信された信号については、Ｈ偏波面の信号を受信するアンテナ（たとえば図３のＨ偏波アンテナ３２１〜３２６）により受信することができる。
【００２７】
したがって、基地局２３０は、ユーザ端末２１０および基地局２３０から送信された各信号を空間多重分離した状態で受信することができる。このため、基地局２３０における干渉ＭＵＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去処理を省くことが可能になる。また、同時に信号を受信するユーザ端末の数が２以上になっても、各ユーザ端末からの信号をＶ偏波面とＨ偏波面に分離することができるため、基地局２３０における干渉除去処理を低減することが可能になる。
【００２８】
図３は、図２に示した基地局のアンテナの一例を簡略化して示す図である。図２に示した基地局２３０は、たとえば図３に示すアンテナ部３００を備えている。アンテナ部３００は、各アンテナ部を補強するボード部３０１と、給電が行われるＶ偏波アンテナ３１１〜３１６およびＨ偏波アンテナ３２１〜３２６と、を備えている。
【００２９】
Ｖ偏波アンテナ３１１〜３１６は、垂直方向に配置され、Ｖ偏波面の信号を受信する。Ｈ偏波アンテナ３２１〜３２６は、水平方向に配置され、Ｈ偏波面の信号を受信する。なお、Ｖ偏波アンテナ３１１とＨ偏波アンテナ３２１、Ｖ偏波アンテナ３１２とＨ偏波アンテナ３２２、Ｖ偏波アンテナ３１３とＨ偏波アンテナ３２３、…が互いに交差している状態を図示しているが、各アンテナは互いに交差していなくてもよい。
【００３０】
また、ここではＶ偏波面とＨ偏波面の信号を受信する各アンテナについて説明するが、各アンテナが受信する偏波面はＶ偏波面とＨ偏波面に限らない。たとえば、Ｖ偏波アンテナ３１１〜３１６およびＨ偏波アンテナ３２１〜３２６をそれぞれ４５度回転させた構成としてもよい。また、各アンテナが受信する各偏波面は完全に直交する場合に限らず、干渉しない程度に互いに異なる各偏波面であればよい。
【００３１】
（ビームフォーミングのウェイトの算出）
つぎに、推定した伝搬特性に基づいて、基地局２３０において受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出できることについて説明する。ここでは、図２に示したように、ユーザ端末の数を２（ユーザ端末２１０，２２０）とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ２本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とする。また、基地局２３０の受信アンテナを２本（たとえばＶ偏波アンテナ３１１とＨ偏波アンテナ３２１）とする。
【００３２】
図２に示した通信システム２００において、特定の周波数に着目した場合の上りリンクにおける基地局２３０の受信信号は下記（１）式によって示すことができる。
【００３３】
ｙ＝ＨＴｘ＋ｎ …（１）
【００３４】
ｙは、基地局２３０における受信信号（位相及び振幅）を示すベクトルである。Ｈは、基地局２３０と各ユーザ端末の間の伝搬特性（電波伝搬路）を示す行列である。Ｔは、各ユーザ端末におけるビームフォーミングのウェイトを示す行列である。ｘは、各ユーザ端末からの送信信号を示すベクトルである。ｎは、基地局２３０と各ユーザ端末の間で生じた雑音を示すベクトルである。Ｖ偏波アンテナ３１１およびＨ偏波アンテナ３２１の受信信号は、たとえば下記（２）式によって示すことができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記（２）式において、ｙmは、基地局２３０の受信アンテナｍにおける受信信号を示す行列である。具体的には、ｙ1は、基地局２３０においてＶ偏波面の信号を受信するＶ偏波アンテナ３１１の受信信号を示している。また、ｙ2は、基地局２３０においてＨ偏波面の信号を受信するＨ偏波アンテナ３２１の受信信号を示している。
【００３７】
ｈmknは、ユーザ端末ｋの送信アンテナｎから基地局２３０の受信アンテナｍへの伝搬特性である。たとえば、ｈ111は、ユーザ端末２１０のアンテナ２１１から基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１への伝搬特性である。また、ｈ222は、ユーザ端末２２０のアンテナ２２２から基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１への伝搬特性である。
【００３８】
ｗknは、ビームフォーミングのウェイトであり、ユーザ端末ｋの送信アンテナｎの送信信号に乗算するウェイトである。たとえば、ｗ11は、ユーザ端末２１０のアンテナ２１１の送信信号に乗算するウェイトである。Ｗknには、｜ｗkn｜2＝１の制限がある。ｘkは、ユーザ端末ｋの送信信号である。たとえば、ｘ1は、ユーザ端末２１０の送信信号である。ｎmは、基地局２３０の受信アンテナｍにおける雑音である。
【００３９】
上記（２）式をユーザ端末ごとに分離すると、下記（３）式のようになる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
上記（３）式においては、ユーザ端末２１０の送信信号は基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１で受信させ、ユーザ端末２２０の送信信号は基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１で受信させる場合を示している。上記（３）式において、Ｖ偏波アンテナ３１１の受信信号を示すｙ1に関する項は、下記（４）式のように展開することができる。
【００４２】
【数３】
【００４３】
上記（４）式により、ユーザ端末２１０からの送信信号のＨ偏波面の応答が基地局２３０において０となるウェイトは、下記（５）式によって算出することができる。
【００４４】
０＝ｈ211ｗ11＋ｈ212ｗ12 …（５）
【００４５】
同様に、ユーザ端末２２０からの送信信号のＶ偏波面の応答が基地局２３０において０となるウェイトは下記（６）式によって算出することができる。
【００４６】
０＝ｈ121ｗ21＋ｈ122ｗ22 …（６）
【００４７】
上記（５）式および（６）式において、主要パラメータはｈ211，ｈ212，ｈ121，ｈ122の４つであり、変数はｗ11，ｗ12，ｗ21，ｗ22の４つである。このため、上記（５）式および（６）式を満たすｗ11，ｗ12，ｗ21，ｗ22を算出することができる。そして、算出したｗ11，ｗ12をユーザ端末２１０におけるビームフォーミングに用い、算出したｗ21，ｗ22をユーザ端末２２０におけるビームフォーミングに用いる。
【００４８】
たとえば、ユーザ端末２１０は、アンテナ２１１から送信する信号にｗ11を乗算するとともに、アンテナ２１２から送信する信号にｗ12を乗算する。また、ユーザ端末２２０は、アンテナ２２１から送信する信号にｗ21を乗算するとともに、アンテナ２２２から送信する信号にｗ22を乗算する。
【００４９】
これにより、ユーザ端末２１０からの送信信号をＶ偏波面で基地局２３０によって受信させ、ユーザ端末２２０からの送信信号をＨ偏波面で基地局２３０によって受信させることができる。このため、ユーザ端末２１０からの送信信号をＶ偏波アンテナ３１１によって受信させ、ユーザ端末２２０からの送信信号をＨ偏波アンテナ３２１によって受信させることができるため、各送信信号を空間多重分離した状態で受信することができる。
【００５０】
ここでは、図２，３に示したように、ユーザ端末の数を２とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ２本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とし、基地局２３０の受信アンテナを２本とする例について説明した。つぎに、他の例として、ユーザ端末の数を４とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ３本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とし、基地局２３０の受信アンテナを４本とする場合について説明する。基地局２３０の受信アンテナは、図３に示したＶ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２であるとする。
【００５１】
この場合は、上記（２）式をユーザ端末ごとに分離すると下記（７）式のようになる。
【００５２】
ｙ＝ＨＴｘ＋ｎ＝｛ＵＥ1｝＋｛ＵＥ2｝＋｛ＵＥ3｝＋｛ＵＥ4｝＋ｎ …（７）
【００５３】
ここで、奇数番目のユーザ端末（ＵＥ1とＵＥ3）からの送信信号をＶ偏波面で受信し、偶数番目のユーザ端末（ＵＥ2とＵＥ4）からの送信信号をＨ偏波面で受信する場合について説明する。また、基地局２３０における、Ｖ偏波アンテナ３１１における受信信号をｙ1とし、Ｖ偏波アンテナ３１２における受信信号をｙ2とし、Ｈ偏波アンテナ３２１における受信信号をｙ3とし、Ｈ偏波アンテナ３２２における受信信号をｙ4とする。この場合は、ｙ1，ｙ2は、下記（８）式によって示すことができる。
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここで、ｙ１，ｙ２に対して直交する偏波面になるｙ３，ｙ４の干渉を低減させるウェイトは、下記（９）式によって算出することができる。下記（９）式において、干渉電力の大きさを評価するために、各アンテナの振幅値を電力へ変更する。
【００５６】
【数５】
【００５７】
上記（９）式において、主要パラメータがｈ311，ｈ312，ｈ313，ｈ411，ｈ412，ｈ413の６つであり、変数はｗ11，ｗ12，ｗ13の３つであるため、主要の干渉要因となる３要素をキャンセルすることができる。なお、基地局２３０において、Ｖ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２がアレイアンテナとなっている場合は、隣接するアンテナ間の相関が高いために、下記（１０）式のような関係が成り立つ。
【００５８】
【数６】
【００５９】
ここで、δ／δλは隣接アンテナをアンテナ相関が高い範囲内でわずかにずらすことを示し、Δは伝搬の主要成分である第一項（ｈmkn）に対して非常に小さい影響であることを示している。また、ｍとｍ＋１は隣接アンテナであることを示している。上記（９）式は、上記（１０）式により下記（１１）式のように置き換えることができる。
【００６０】
【数７】
【００６１】
ここで、主要パラメータがｈ311，ｈ312，ｈ313の３つであり、微小パラメータがΔ311，Δ312，Δ313の３つであり、変数がｗ11，ｗ12，ｗ13の３つであるため、微小パラメータを無視すれば主要成分をキャンセルすることができる。このように、Ｖ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２がアレイアンテナとなっている場合は、直交偏波間の干渉をほとんど抑えることが可能である。
【００６２】
干渉を抑えた場合のｗ11，ｗ12，ｗ13をそれぞれＷ11，Ｗ12，Ｗ13とすると、上記（８）式は下記（１２）式のようになる。
【００６３】
【数８】
【００６４】
上記（１２）式において、ｇmkは、ユーザ端末kから基地局のアンテナｍへの伝搬パスであり、伝搬特性を示すｈmknと、ビームフォーミングのウェイトを示すｗknと、を含むパラメータである。Ｖ偏波面となるｙ1，ｙ4については、奇数番目のユーザ端末（ＵＥ1とＵＥ3）の各送信信号（ｘ1とｘ3）が混信している状態である。
【００６５】
ただし、基地局２３０で受信した際に伝搬要素ｇmkについて既知ならば、ＭＬ（最尤法）推定復調やＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）復調などでそれぞれの信号を分離することが可能となる。また、この信号の分離復号処理において、各ユーザ端末は少なくともＶ偏波面とＨ偏波面とで分離されているため、分離復号処理が大幅に低減される。
【００６６】
つぎに、上記（１１）式を満たすｗ11，ｗ12，ｗ13の算出の一例について説明する。上記（１０）式の条件を利用して、ウェイトによる影響が小さい項をσ（Δ）と置き換える（ｈmkn＞＞Δijk）と、下記（１３）式のようになる。
【００６７】
【数９】
【００６８】
つぎに、下記（１４）式のように、上記（１０）式において最も影響が大きい第一項（ｈmkn）を最小化するｗ11，ｗ12，ｗ13を算出する。
【００６９】
【数１０】
【００７０】
ここで、下記（１５）式のように、ｗ11，ｗ12，ｗ13に係る係数ｈ311，ｈ312，ｈ313について、振幅の大きさによってソートする。なお、係数ｈ311，ｈ312，ｈ313は、振幅と位相を持つベクトルである。たとえば、係数ｈ311は、ａ1ｅjθ1のように分解することができる。
【００７１】
【数１１】
【００７２】
上記（１５）式によって、係数ｈ311，ｈ312，ｈ313が｜ｈ311｜＞｜ｈ312｜＞｜ｈ313｜のようにソートされたとする。ここで、表記を簡略化するために、パラメータｐを下記（１６）式のように定義する。
【００７３】
【数１２】
【００７４】
ｂ1＞ｂ2＞ｂ3と置き換えると、上記（１１）式は下記（１７）式のようになる。
【００７５】
【数１３】
【００７６】
また、ビームフォーミングのウェイトについての制限｜ｗkn｜2＝１により、ｗ1n＝ｅjαnとすると、上記（１７）式は下記（１８）式のようになる。
【００７７】
【数１４】
【００７８】
ウェイトパラメータαjの値によりベクトルの向きが変えられるため、以下のような指標に置き換えて上記（１８）式の評価が可能になる。すなわち、三角形の成立条件が成り立つならば、下記（１９）式を満たすパラメータが存在する。
【００７９】
【数１５】
【００８０】
三角形の成立条件により、ｂ1≦ｂ2＋ｂ3とすると、α1＝−Ψ1として上記（１９）式を満たす唯一解（α2，α3）が得られる。一方、ｂ1≦ｂ2＋ｂ3（三角形の成立条件がない）とすると、α1＝−Ψ1として、ｂ1のベクトルに対してｂ2，ｂ3を逆方向にして加算することで上記（１９）式の左辺を（ｂ1−ｂ2−ｂ3）にする最小解（α2＝−Ψ2＋π，α3＝−Ψ3＋π）が得られる。なお、各ユーザ端末のアンテナ構成によってはウェイトパラメータが４つ以上の場合もあり得る。この場合は、たとえば、上記（１１）式は下記（２０）式のようになる。ただし、ｂ1＞ｂ2＞ｂ3＞ｂ4とする。
【００８１】
【数１６】
【００８２】
下記（２１）式の条件を満たす場合は、ｂ1のベクトルに対してｂ2，ｂ3，ｂ4を逆方向にして加算することで、上記（２０）式の解を（ｂ1−ｂ2−ｂ3−ｂ4）にする最小解（α2，α3，α4）を得ることができる。
【００８３】
ｂ1＞ｂ2＋ｂ3＋ｂ4 …（２１）
【００８４】
上記（２１）式の条件を満たさない場合は、α1＝−Ψ1α4＝−Ψ4＋πとする。この場合は、上記（２０）式は下記（２２）式のようになる。
【００８５】
【数１７】
【００８６】
ここで、（ｂ1−ｂ4）＞ｂ2であれば、上記（２１）式の背反条件であるｂ1＜ｂ2＋ｂ3＋ｂ4であるので、三角形の成立条件（ｂ1−ｂ4）＜ｂ2＋ｂ3が成立する。このため、上記（１１）式のアルゴリズムの最小値０とする解を唯一求められる。
【００８７】
これに対して、（ｂ1−ｂ4）＜ｂ2であれば、ｂ1＞ｂ2＞ｂ3＞ｂ4により、三角形の成立条件ｂ2＜（ｂ1−ｂ4）＋ｂ3＝ｂ1＋（ｂ3−ｂ4）が成立する。このため、上記（１１）式のアルゴリズムの最小値０とする解を唯一求められる。このように、パラメータが増えた場合も上記（１１）式の解を得ることができる。
【００８８】
（通信システムの動作の一例）
図４は、図２に示した通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。ここではユーザ端末２１０と基地局２３０との通信について説明するが、ユーザ端末２２０と基地局２３０との通信についても同様である。まず、ユーザ端末２１０が基地局２３０へ参照信号を送信する（ステップＳ４０１）。つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０１によって送信された参照信号に基づいて伝搬特性を推定する（ステップＳ４０２）。
【００８９】
つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０２によって推定された伝搬特性に基づいて、基地局２３０によって受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出する（ステップＳ４０３）。つぎに、基地局２３０が、ユーザ端末２１０から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを行う（ステップＳ４０４）。
【００９０】
つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０４のスケジューリングによって割り当てられた無線リソースを示す割当情報と、ステップＳ４０３によって算出されたウェイトと、をユーザ端末２１０へ送信する（ステップＳ４０５）。つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ４０５によって送信されたウェイトを、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信する送信信号のビームフォーミングに適用する（ステップＳ４０６）。
【００９１】
つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ４０５によって送信された割当情報が示す無線リソースによって送信信号（たとえばユーザデータ）を基地局２３０へ送信し（ステップＳ４０７）、一連の動作を終了する。基地局２３０は、ステップＳ４０７によって送信された送信信号を、ステップＳ４０４のスケジューリングの結果に基づいて復号する。
【００９２】
（基地局の構成）
図５は、図２に示した基地局の構成の一例を示す図である。図５に示すように、基地局２３０は、Ｖ偏波アンテナ５１１と、Ｈ偏波アンテナ５１２と、Ｖ偏波デュプレクサ５２１と、Ｈ偏波デュプレクサ５２２と、Ｖ偏波分離部５３１と、Ｈ偏波分離部５３２と、ＵＬデータ受信部５４１，５４２と、伝搬路トレーニング部５５０と、ＵＬスケジューラ５６０と、ＤＬデータ生成部５７０と、信号送信部５８０と、を備えている。
【００９３】
Ｖ偏波アンテナ５１１は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をＶ偏波デュプレクサ５２１へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ５１１は、Ｖ偏波デュプレクサ５２１から出力されたＶ偏波面の信号をユーザ端末（ユーザ端末２１０やユーザ端末２２０）へ送信する。Ｈ偏波アンテナ５１２は、Ｈ偏波面の信号を受信し、受信した信号をＨ偏波デュプレクサ５２２へ出力する。また、Ｈ偏波アンテナ５１２は、Ｈ偏波デュプレクサ５２２から出力されたＨ偏波面の信号をユーザ端末へ送信する。
【００９４】
Ｖ偏波デュプレクサ５２１は、Ｖ偏波アンテナ５１１によって受信されたＶ偏波面の信号をＶ偏波分離部５３１へ出力するとともに、信号送信部５８０から出力されたＶ偏波面の信号をＶ偏波アンテナ５１１へ出力する。Ｈ偏波デュプレクサ５２２は、Ｈ偏波アンテナ５１２によって受信されたＨ偏波面の信号をＨ偏波分離部５３２へ出力するとともに、信号送信部５８０から出力されたＨ偏波面の信号をＨ偏波アンテナ５１２へ出力する。
【００９５】
Ｖ偏波分離部５３１は、Ｖ偏波デュプレクサ５２１から出力された信号を、参照信号とＵＬ（Ｕｐ Ｌｉｎｋ）データとに分離する。Ｖ偏波分離部５３１は、ＵＬデータをＵＬデータ受信部５４１へ出力するとともに、参照信号を伝搬路トレーニング部５５０へ出力する。Ｈ偏波分離部５３２は、Ｈ偏波デュプレクサ５２２から出力された信号を、参照信号とＵＬデータとに分離する。Ｈ偏波分離部５３２は、ＵＬデータをＵＬデータ受信部５４２へ出力するとともに、参照信号を伝搬路トレーニング部５５０へ出力する。
【００９６】
ＵＬデータ受信部５４１は、Ｖ偏波分離部５３１から出力されたＵＬデータを復号する。ＵＬデータ受信部５４２は、Ｈ偏波分離部５３２から出力されたＵＬデータを復号する。なお、ＵＬデータ受信部５４１およびＵＬデータ受信部５４２における復号は、たとえばＵＬスケジューラ５６０において過去に行ったスケジューリング結果に基づいて行う。
【００９７】
伝搬路トレーニング部５５０は、Ｖ偏波分離部５３１およびＨ偏波分離部５３２から出力された各参照信号をトレーニング信号として、各ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬特性を推定する。また、伝搬路トレーニング部５５０は、基地局２３０へ信号を送信するユーザ端末ごとの伝搬特性を推定する。
【００９８】
たとえば、参照信号のパターンがユーザ端末ごとにあらかじめ定められており、伝搬路トレーニング部５５０は、取得した参照信号のパターンに基づいて送信元のユーザ端末を判定する。また、伝搬路トレーニング部５５０は、取得した参照信号の振幅および伝搬路の変化に基づいて伝搬特性を推定する。伝搬路トレーニング部５５０は、推定した伝搬特性を示す伝搬特性推定値（伝搬路推定値）をＵＬスケジューラ５６０へ出力する。
【００９９】
ＵＬスケジューラ５６０は、ユーザ端末ごとに、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクのスケジューリングを行う。具体的には、ＵＬスケジューラ５６０は、伝搬特性平均化部５６１と、算出部５６２と、Ｖ偏波スケジューラ５６３と、Ｈ偏波スケジューラ５６４と、選択周期設定部５６５と、スケジューラ情報生成部５６６と、を備えている。
【０１００】
伝搬特性平均化部５６１は、選択周期設定部５６５から通知される選択周期ごとに、伝搬路トレーニング部５５０から出力される伝搬特性推定値の平均化を行う。これにより、伝搬特性推定値の精度を向上させることができる。伝搬特性平均化部５６１は、平均化した伝搬特性推定値を算出部５６２へ出力する。
【０１０１】
算出部５６２は、伝搬特性平均化部５６１から伝搬特性推定値が出力されると、出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末へ送信する送信ウェイトとしてＶ偏波ウェイトまたはＨ偏波ウェイトを算出する。Ｖ偏波ウェイトは、基地局２３０により受信される信号がＶ偏波面になるビームフォーミングのウェイトである。Ｈ偏波ウェイトは、基地局２３０により受信される信号がＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトである。
【０１０２】
算出部５６２は、ユーザ端末へ送信するウェイトとしてＶ偏波ウェイトを算出した場合は、伝搬特性推定値およびＶ偏波ウェイトをＶ偏波スケジューラ５６３へ出力する。また、算出部５６２は、ユーザ端末へ送信するウェイトとしてＨ偏波ウェイトを算出した場合は、伝搬特性推定値およびＨ偏波ウェイトをＨ偏波スケジューラ５６４へ出力する。ユーザ端末へ送信するウェイトとして算出部５６２が算出する偏波ウェイトは、ユーザ端末ごとにあらかじめ設定してもよいし、伝搬特性に基づいて選択（図６参照）してもよい。
【０１０３】
Ｖ偏波スケジューラ５６３は、算出部５６２から出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てる。Ｖ偏波スケジューラ５６３は、割り当て結果を示す割当情報をスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。また、Ｖ偏波スケジューラ５６３は、算出部５６２から出力されたＶ偏波ウェイトをスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。
【０１０４】
Ｈ偏波スケジューラ５６４は、算出部５６２から出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てる。Ｈ偏波スケジューラ５６４は、割り当て結果を示す割当情報をスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。また、Ｈ偏波スケジューラ５６４は、算出部５６２から出力されたＨ偏波ウェイトをスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。
【０１０５】
また、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は、伝搬特性推定値に基づいてユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬路の変動（たとえばドップラー周波数Ｆｄ）を算出するようにしてもよい。たとえば、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は、算出したドップラー周波数に基づいて、ユーザ端末に割り当てる偏波面の選択周期を決定し、決定した周期を選択周期設定部５６５へ通知する。
【０１０６】
スケジューラ情報生成部５６６は、Ｖ偏波スケジューラ５６３から出力された割当情報とＶ偏波ウェイトを含むスケジューラ情報を生成する。また、スケジューラ情報生成部５６６は、Ｈ偏波スケジューラ５６４から出力された割当情報とＨ偏波ウェイトを含むスケジューラ情報を生成する。スケジューラ情報生成部５６６は、生成したスケジューラ情報を信号送信部５８０へ出力する。
【０１０７】
ＤＬデータ生成部５７０は、たとえば基地局２３０の送信バッファからデータを読み出してＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）データを生成し、生成したＤＬデータを信号送信部５８０へ出力する。信号送信部５８０は、スケジューラ情報生成部５６６からのスケジューラ情報と、ＤＬデータ生成部５７０からのＤＬデータと、を多重する。信号送信部５８０は、多重した信号をＶ偏波デュプレクサ５２１とＨ偏波デュプレクサ５２２へ出力する。
【０１０８】
なお、ＵＬデータ受信部５４１、ＵＬデータ受信部５４２、伝搬路トレーニング部５５０、ＵＬスケジューラ５６０、ＤＬデータ生成部５７０および信号送信部５８０は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【０１０９】
上記の構成において、各ユーザ端末からの各送信信号がＶ偏波面とＨ偏波面に割り振られ、Ｖ偏波アンテナ５１１およびＨ偏波アンテナ５１２のうちの偏波面に応じたアンテナによって受信される。これにより、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２には、互いに異なるユーザ端末からのＵＬデータが入力され、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２の復号処理を独立して行うことができる。また、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２のそれぞれにおいて分離するユーザ端末の数が、たとえば半減する。このため、復号処理量を低減することができる。
【０１１０】
また、ＵＬスケジューラ５６０は、Ｖ偏波アンテナ３１１およびＶ偏波アンテナ３１２による各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラ（Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４）を備えている。そして、各ユーザ端末のアップリンクがＶ偏波面とＨ偏波面に割り振られるため、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は互いに異なるユーザ端末のスケジューリングを行う。
【０１１１】
これにより、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のスケジューリング処理を独立して行うことができる。また、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４においてスケジューリングを行うユーザ端末の数が、たとえば半減する。このため、スケジューリング処理量を低減することができる。
【０１１２】
図６は、図５に示した算出部の処理の一例を示す図である。図６において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、図５に示した基地局２３０の算出部５６２は、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１と、Ｈ偏波ウェイト算出部６１２と、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１と、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２と、偏波選択部６３０と、を備えている。
【０１１３】
Ｖ偏波ウェイト算出部６１１は、伝搬特性平均化部５６１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＶ偏波ウェイトを算出し、算出したＶ偏波ウェイトおよび伝搬特性推定値をＶ偏波ＳＩＲ算出部６２１へ出力する。Ｈ偏波ウェイト算出部６１２は、伝搬特性平均化部５６１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＨ偏波ウェイトを算出し、算出したＨ偏波ウェイトおよび伝搬特性推定値をＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２へ出力する。
【０１１４】
Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１は、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＶ偏波ＳＩＲ（伝搬品質）を算出し、算出したＶ偏波ＳＩＲおよびＶ偏波ウェイトを偏波選択部６３０へ出力する。Ｖ偏波ＳＩＲは、Ｖ偏波ウェイトに対応するＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）である。すなわち、Ｖ偏波ＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにＶ偏波ウェイトを用いることで、基地局２３０によって受信される信号がＶ偏波面になるときの信号のＳＩＲである。
【０１１５】
Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２は、Ｈ偏波ウェイト算出部６１２から出力された伝搬特性推定値に基づいてＨ偏波ＳＩＲ（伝搬品質）を算出し、算出したＨ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ウェイトを偏波選択部６３０へ出力する。Ｈ偏波ＳＩＲは、Ｈ偏波ウェイトに対応するＳＩＲである。すなわち、Ｈ偏波ＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにＨ偏波ウェイトを用いることで、基地局２３０によって受信される信号がＨ偏波面になるときの信号のＳＩＲである。このように、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１およびＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２（品質算出部）は、各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する。
【０１１６】
偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１から出力されたＶ偏波ウェイトと、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２から出力されたＨ偏波ウェイトと、のうちのユーザ端末へ送信するウェイトを選択する。具体的には、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１から出力されたＶ偏波ＳＩＲと、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２から出力されたＨ偏波ＳＩＲと、に基づいてウェイトを選択する。
【０１１７】
たとえば、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲがＨ偏波ＳＩＲより高い場合は、Ｖ偏波ウェイトをユーザ端末へ送信するウェイトとして選択する。また、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲがＨ偏波ＳＩＲより低い場合は、Ｈ偏波ウェイトをユーザ端末へ送信するウェイトとして選択する。また、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲとＨ偏波ＳＩＲが同じ場合は、たとえばＶ偏波面とＨ偏波面のうちのあらかじめ定められた偏波面を選択する。
【０１１８】
偏波選択部６３０は、Ｖ偏波スケジューラ５６３とＨ偏波スケジューラ５６４のうちの、選択したウェイトに対応する偏波のスケジューラへ、選択したウェイトと伝搬特性推定値を出力する。たとえば、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ウェイトを選択した場合は、Ｖ偏波スケジューラ５６３へＶ偏波ウェイトと伝搬特性推定値を出力する。また、偏波選択部６３０は、Ｈ偏波ウェイトを選択した場合は、Ｈ偏波スケジューラ５６４へＨ偏波ウェイトと伝搬特性推定値を出力する。
【０１１９】
このように、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１およびＨ偏波ウェイト算出部６１２によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトを算出する。また、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１およびＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２（品質算出部）によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトに対応するＶ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ＳＩＲを算出する。
【０１２０】
また、Ｖ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ＳＩＲに基づいて、偏波選択部６３０によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトのうちのユーザ端末へ送信するウェイトを選択する。これにより、Ｖ偏波面とＨ偏波面のうちの伝搬品質の高い偏波面をユーザ端末へ割り当てるとともに、割り当てた偏波面で基地局２３０に送信信号を受信させるためのウェイトをユーザ端末へ送信することができる。このため、通信品質の向上および基地局２３０における信号処理量の低減を図ることができる。
【０１２１】
（伝搬品質の算出）
伝搬品質としてＳＩＲを算出する方法の一例について説明する。ここでは、表記を簡単にするために、送受信１×１のＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）構成を例として説明する。受信アンテナへの入力をｙ、伝搬特性をｈ、パイロットチャネルをｐ、雑音をｎとすると、下記（２３）式のようになる。
【０１２２】
ｙ＝ｈｐ＋ｎ …（２３）
【０１２３】
高精度にＳＩＲを算出するためには、伝搬路の相関が高い状態（伝搬路変動が少ない時間や周波数）でパイロットチャネルのパイロットパターンを連続して受信するとよい。たとえば、時間方向にＴ回連続してパイロットパターンを送信する場合は、上記（２３）式を下記（２４）式のように示すことができる。
【０１２４】
ｙ＝ｈｐ＋ｎ ｙ＝［ｙ1，ｙ2，…，ｙ3］T …（２４）
【０１２５】
上記（２４）式においては時間方向にＴ回連続してパイロットパターンを送信する場合を示したが、周波数方向に連続してパイロットパターンを送信する場合も同様である。下記（２５）式のように、基地局２３０においてパイロットパターンの逆パターンを乗算することで伝搬特性推定値＾ｈ（チャネル推定値）を算出できる。
【０１２６】
【数１８】
【０１２７】
上記（２５）式において、Ｅ＜ｎ＞は、振幅次元の雑音を平均化した値であり、平均数が大きいと０に収束する。このように、雑音に影響されにくいチャネル推定を行うとよい。なお、このチャネル推定により得られた伝搬特性推定値＾ｈは、既知のパイロットパターンに対する伝搬路の利得を示すため、受信信号の大きさを示す。
【０１２８】
ＳＩＲは、上記（２５）式を電力次元に変換し、下記（２６）式によって算出することができる。
【０１２９】
【数１９】
【０１３０】
上記（２５）式において、分子は信号の電力を示しており、分母は全体の受信電力から信号の電力を引き算して得られる雑音の電力を示している。このように、ＳＩＲは、受信信号とその伝搬特性推定値＾ｈに基づいて算出することができる。
【０１３１】
（ウェイト設定自由度がある場合のＳＩＲ改善）
基地局２３０が同じ偏波の信号を受信するアンテナを複数有する場合は、Ｖ偏波ウェイトとＨ偏波ウェイトの算出によって送信側のウェイト設定を行った後に、さらに受信側のウェイト設定の自由度がある。たとえば、水平方向に複数のアンテナを持つ場合は、スペースダイバーシティ受信を行い、ＳＩＲを改善することが可能である。同じ偏波のアンテナがＲ本ある場合は、上記（２３）式を下記（２７）式のように示すことができる。
【０１３２】
ｙ＝ｈｄ＋ｎ ｙ＝［ｙ1，ｙ2，…，ｙR］T …（２７）
【０１３３】
あるアンテナから送信された信号ｄが、このＲ本のアンテナによって受信されるとする。この場合は、一つのアンテナで受信した信号を基準に、残りの信号を合成することができる。この場合はウェイト設定自由度がＲ−１である。ＳＩＲを向上させる合成方法には様々な方法があるが、一般的な方法としてＭＲＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）合成がある。ＭＲＣ合成においては、伝搬特性推定値＾ｈを用いて下記（２８）式のように信号を復号する。
【０１３４】
【数２０】
【０１３５】
上記（２８）式により、ＳＩＲは下記（２９）式のように改善する。
【０１３６】
【数２１】
【０１３７】
（ユーザ端末の構成）
図７は、ユーザ端末の構成の一例を示す図である。図７においてはユーザ端末２１０の構成について説明するが、ユーザ端末２２０の構成についても同様である。図７に示すように、ユーザ端末２１０は、Ｖ偏波アンテナ７１１と、Ｖ偏波アンテナ７１２と、デュプレクサ７２１と、デュプレクサ７２２と、信号分離部７３０と、ＤＬデータ受信部７４０と、スケジューラ情報抽出部７５０と、ＵＬデータ生成部７６０と、ウェイト乗算部７７０と、参照信号生成部７８０と、信号送信部７９０と、を備えている。
【０１３８】
Ｖ偏波アンテナ７１１は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をデュプレクサ７２１へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ７１１は、デュプレクサ７２１から出力された信号を基地局２３０へ送信する。Ｖ偏波アンテナ７１２は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をデュプレクサ７２２へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ７１２は、デュプレクサ７２２から出力されたＨ偏波面の信号を基地局２３０へ送信する。
【０１３９】
デュプレクサ７２１は、Ｖ偏波アンテナ７１１によって受信された信号を信号分離部７３０へ出力する。また、デュプレクサ７２１は、信号送信部７９０から出力された信号をＶ偏波アンテナ７１１へ出力する。デュプレクサ７２２は、Ｖ偏波アンテナ７１２によって受信された信号を信号分離部７３０へ出力する。また、デュプレクサ７２２は、信号送信部７９０から出力された信号をＶ偏波アンテナ７１２へ出力する。
【０１４０】
信号分離部７３０は、デュプレクサ７２１から出力された信号を、ＤＬデータとスケジューラ情報とに分離する。信号分離部７３０は、分離したＤＬデータをＤＬデータ受信部７４０へ出力する。また、信号分離部７３０は、分離したスケジューラ情報をスケジューラ情報抽出部７５０へ出力する。ＤＬデータ受信部７４０は、信号分離部７３０から出力されたＤＬデータを復号する。
【０１４１】
スケジューラ情報抽出部７５０は、信号分離部７３０から出力されたスケジューラ情報から、ユーザ端末２１０を宛先とするスケジューラ情報を抽出する。スケジューラ情報抽出部７５０は、抽出したスケジューラ情報に含まれる割当情報をＵＬデータ生成部７６０へ出力する。スケジューラ情報抽出部７５０は、抽出したスケジューラ情報に含まれるビームフォーミングのウェイトをウェイト乗算部７７０へ通知する。
【０１４２】
ＵＬデータ生成部７６０は、スケジューラ情報抽出部７５０から出力された割当情報が示すフォーマットに従ってユーザ端末２１０の送信バッファから必要な量のデータを読み出し、読み出したデータを符号化することでＵＬデータを生成する。ＵＬデータ生成部７６０は、生成したＵＬデータをウェイト乗算部７７０へ出力する。
【０１４３】
ウェイト乗算部７７０は、ＵＬデータ生成部７６０から出力されたＵＬデータから、Ｖ偏波アンテナ７１１とＶ偏波アンテナ７１２にそれぞれ対応する２系統のＵＬ信号を生成する。そして、ウェイト乗算部７７０は、生成した各ＵＬ信号に対して、スケジューラ情報抽出部７５０から通知されたウェイトを乗算する。ウェイト乗算部７７０は、ウェイトを乗算した各ＵＬ信号を信号送信部７９０へ出力する。参照信号生成部７８０は、あらかじめ定められたパターンの参照信号を生成して信号送信部７９０へ出力する。
【０１４４】
信号送信部７９０は、参照信号生成部７８０から出力された参照信号を、デュプレクサ７２１およびデュプレクサ７２２へ出力する。これにより、参照信号が、Ｖ偏波アンテナ７１１およびＶ偏波アンテナ７１２によって基地局２３０へ送信される。また、信号送信部７９０は、ウェイト乗算部７７０から出力された各ＵＬ信号をそれぞれデュプレクサ７２１およびデュプレクサ７２２へ出力する。これにより、Ｖ偏波アンテナ７１１に対応するＵＬ信号がＶ偏波アンテナ７１１から基地局２３０へ送信され、Ｖ偏波アンテナ７１２に対応するＵＬ信号がＶ偏波アンテナ７１２から基地局２３０へ送信される。
【０１４５】
なお、ＤＬデータ受信部７４０、スケジューラ情報抽出部７５０、ＵＬデータ生成部７６０、ウェイト乗算部７７０、参照信号生成部７８０および信号送信部７９０は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【０１４６】
（ビームフォーミングのウェイトの算出の変形例）
図８は、基地局とユーザ端末との間の各パスと偏波面を示す図である。図８に示すように、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信される信号は、通常、マルチパスとなる。ここでは、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信される信号のマルチパスが、パスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４であるとする。
【０１４７】
ユーザ端末２１０からの信号は、パスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４においてそれぞれ異なる反射を経て基地局２３０に到達する。このため、ユーザ端末２１０からの信号は、パスごとに異なる偏波振動を持つ。偏波面８１１〜８１４は、それぞれパスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４における信号の偏波面である。偏波面８１１〜８１４において、横軸はＨ偏波面の振幅を示し、縦軸はＶ偏波面の振幅を示している。
【０１４８】
図８に示す状態においては、Ｖ偏波面またはＨ偏波面に最も近い偏波面８１２（Ｖ偏波面とほぼ同じ）となるパスｐａｔｈ２の方向にユーザ端末２１０がビームを絞って送信することで、基地局２３０において受信する信号をＶ偏波面にすることができる。このように、特定のパスに絞ってユーザ端末２１０がビームフォーミングを行うことで、基地局２３０において受信する信号の偏波面を制御することができる。
【０１４９】
基地局２３０は、ユーザ端末２１０におけるビームフォーミングのウェイトを示す複数のプリコーディングウェイトを取得する。複数のプリコーディングウェイトは、ユーザ端末２１０から基地局２３０への複数のパス（たとえばパスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４）に対応するビームフォーミングのウェイトを示している。複数のプリコーディングウェイトは、たとえば基地局２３０のメモリにあらかじめ記憶されている。
【０１５０】
基地局２３０は、取得した複数のプリコーディングウェイトのうちの、基地局２３０において受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面に最も近い偏波面となるプリコーディングウェイトを選択する。そして、基地局２３０は、選択したプリコーディングウェイトをユーザ端末２１０へ送信する。ユーザ端末２１０は、基地局２３０から受信したプリコーディングウェイトによってビームフォーミングを行った信号を基地局２３０へ送信する。
【０１５１】
図９は、図５に示した算出部の処理の他の一例を示す図である。図９において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、図５に示した基地局２３０の算出部５６２は、プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…と、直交性比較部９２０と、プリコーディング決定部９３０と、ＳＩＲ算出部９４０と、を備えている。
【０１５２】
プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…は、複数の１，２，…番目のプリコーディングウェイトにそれぞれ対応している。たとえば、プリコーディング応答算出部９１１は、１番目のプリコーディングウェイトに対して伝搬特性推定値を乗算することで、１番目のプリコーディングウェイトにおける受信信号の応答値を算出する。同様に、プリコーディング応答算出部９１２，…は、それぞれ２，…番目のプリコーディングウェイトにおける受信信号の応答値を算出する。プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…は、算出した応答値を直交性比較部９２０へ出力する。
【０１５３】
直交性比較部９２０は、プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…から出力された各応答値の直交性を比較する。直交性比較部９２０は、直交性の比較結果をプリコーディング決定部９３０へ出力する。直交性比較部９２０における直交性の比較については後述する。
【０１５４】
プリコーディング決定部９３０は、直交性比較部９２０から出力された比較結果に基づいて、ユーザ端末へ送信するプリコーディングウェイトを決定する。具体的には、プリコーディング決定部９３０は、受信信号の応答値がＨ偏波面またはＶ偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを決定する。
【０１５５】
また、プリコーディング決定部９３０は、Ｖ偏波面とＨ偏波面のうちの、決定したプリコーディングにおける受信信号の応答値が近い偏波面を、プリコーディングウェイトに対応する偏波面として決定する。プリコーディング決定部９３０は、決定したプリコーディングウェイトおよび偏波面と、伝搬特性推定値と、をＳＩＲ算出部９４０へ出力する。
【０１５６】
ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０から出力されたプリコーディングウェイトに対応するＳＩＲを算出する。プリコーディングウェイトに対応するＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにプリコーディングウェイトを用いる場合のＳＩＲである。ＳＩＲ算出部９４０は、Ｖ偏波スケジューラ５６３とＨ偏波スケジューラ５６４のうちの、プリコーディングウェイトに対応する偏波のスケジューラへ、算出したＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。
【０１５７】
たとえば、ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０によって応答値がＶ偏波面に近いプリコーディングウェイトが選択された場合は、Ｖ偏波スケジューラ５６３へＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。また、ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０によって応答値がＨ偏波面に近いプリコーディングウェイトが選択された場合は、Ｈ偏波スケジューラ５６４へＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。
【０１５８】
図９の直交性比較部９２０においては、たとえば下記（３０）式に示すアルゴリズムによって直交性の比較を行う。
【０１５９】
【数２２】
【０１６０】
上記（３０）式において、ｒnH（Ｐｉ）は、ｉ番目のプリコーディングウェイトをビームフォーミングに用いた場合の、基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１〜３２６のうちのｎ番目のアンテナの受信信号を示している。ｒnV（Ｐｉ）は、ｉ番目のプリコーディングウェイトをビームフォーミングに用いた場合の、基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１〜３１６のうちのｎ番目のアンテナの受信信号を示している。
【０１６１】
ここでは、プリコーディングウェイトはＸ個（たとえば６４個）あるとする。また、Ｖ偏波面の信号とＨ偏波面の信号を受信するアンテナがそれぞれＮ本（たとえば６本）あるとする。上記（３０）式によって、ｉ番目のプリコーディングウェイトを用いた場合の偏波面ごとの信号の合計電力を求め、（Ｈ偏波面の総電力）／（Ｖ偏波面の総電力）と（Ｖ偏波面の総電力）／（Ｈ偏波面の総電力）のうちの最も大きい値が算出される。
【０１６２】
算出されたプリコーディングウェイト（ｉ＝ｘ）と、分子が示す偏波面（Ｈ偏波面またはＶ偏波）が、選択すべきプリコーディングウェイトと、基地局２３０において受信される信号の偏波面となる。なお、プリコーディングウェイトについては、適用可能なもの全ての応答値を算出してもよいし、一定の角度間隔のビームに対応するプリコーディングウェイトのみの応答値を算出してもよい。
【０１６３】
このように、伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果がＶ偏波面とＨ偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを、ユーザ端末へ送信するウェイトとして算出する。これにより、プリコーディングウェイトの選択によって最適な偏波面を決定することができる。また、複数のプリコーディングウェイトから選択したプリコーディングウェイトをユーザ端末へ送信すればよいため、ユーザ端末へ送信するウェイトを決定するための処理を低減することができる。
【０１６４】
（選択周期の設定例１）
図１０は、参照信号の送信周期の設定動作の一例を示すシーケンス図である。ここでは、ユーザ端末２１０における送信周期の設定動作について説明するが、ユーザ端末２２０における送信周期の設定動作についても同様である。まず、基地局２３０が、ユーザ端末２１０へ周期設定要求を送信する（ステップＳ１００１）。つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ１００１によって送信された周期設定要求に基づいて、参照信号の送信周期を設定する（ステップＳ１００２）。
【０１６５】
つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ１００２によって参照信号の送信周期を設定したことを示す設定完了報告を基地局２３０へ送信し（ステップＳ１００３）、一連の設定動作を終了する。ユーザ端末２１０の参照信号生成部７８０は、ステップＳ１００２によって設定された送信周期によって参照信号を出力する。
【０１６６】
基地局２３０の選択周期設定部５６５は、ステップＳ１００１によって送信した周期設定要求が示す周期を設定する。これにより、ステップＳ１００２によって設定された送信周期によって、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ参照信号が送信されるとともに、基地局２３０においてユーザ端末へ送信するウェイトが選択される。これにより、基地局２３０の算出部５６２において、ユーザ端末２１０から参照信号が送信される周期ごとに、ユーザ端末２１０へ送信するウェイトを算出することができる。
【０１６７】
なお、たとえば３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）の規格においては、周期設定要求はＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｉｏｎの一部として送信される。また、設定完了報告はＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅの一部として送信される。また、周期設定要求や設定完了報告は、たとえば、基地局２３０とユーザ端末２１０との間における通信の制御を司る上位レイヤ情報として、ＤＬデータやＵＬデータの一部として送受信される。
【０１６８】
（選択周期の設定例２）
図１１は、偏波変動に基づく選択周期の設定を示す図である。図１１に示すテーブル１１００において、符号１１１０は、ユーザ端末（ユーザ端末２１０，２２０）と基地局２３０との間のドップラー周波数Ｆｄを示している。符号１１２０は、ユーザ端末の移動速度を示している。符号１１１０，１１２０に示すように、ユーザ端末の移動速度が大きいほど、ユーザ端末と基地局２３０との間のドップラー周波数Ｆｄが大きくなる。
【０１６９】
符号１１３０は、ドップラー周波数Ｆｄに基づくウェイトの選択周期を示している。符号１１３０に示すウェイトの選択周期は、ドップラー周波数Ｆｄが大きくなるほど小さい。たとえば、符号１１３０に示すウェイトの選択周期は、符号１１２０に示すユーザ端末の移動速度において、平均的な建物の全長である８ｍを移動するためにかかる時間である。
【０１７０】
Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のそれぞれは、平均化された伝搬特性推定値に基づいてドップラー周波数Ｆｄを算出する。たとえば、伝搬特性推定値を複数のサンプル時間で取得し、取得した伝搬特性推定値の時間的な変動に基づく特性変更量からドップラー周波数Ｆｄを推定することができる。
【０１７１】
たとえば、伝搬特性推定値に基づく計算によってドップラー周波数Ｆｄを推定することができる。または、伝搬特性推定値の時間的な変動とドップラー周波数Ｆｄとを基地局２３０において対応付けて記憶しておき、取得した伝搬特性推定値に対応するドップラー周波数Ｆｄを検索することによってドップラー周波数Ｆｄを推定してもよい。この場合は、計算によってドップラー周波数Ｆｄを推定するよりも処理量を低減することができる。
【０１７２】
また、伝搬特性推定値に基づくドップラー周波数Ｆｄの算出については、上記の方法に限らない。たとえば、非特許文献（宮崎俊治，大渕一央，中村隆治，「Ｗ−ＣＤＭＡ移動機におけるチャネル推定値によるフェージング周波数推定」，電子通信情報学会２００２，Ｓｅｐｔ）に記載の方法によりドップラー周波数Ｆｄの算出を行うことも可能である。
【０１７３】
Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のそれぞれは、算出したドップラー周波数Ｆｄを選択周期設定部５６５へ通知する。選択周期設定部５６５は、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４によって通知されたドップラー周波数Ｆｄに基づいて選択周期を決定する。選択周期設定部５６５は、決定した周期を伝搬特性平均化部５６１における平均化の周期として伝搬特性平均化部５６１へ通知する。
【０１７４】
図１２は、ドップラー周波数に基づく選択周期の決定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、基地局２３０におけるユーザ端末２１０と間の選択周期の決定処理について説明するが、基地局２３０におけるユーザ端末２２０と間の選択周期の決定処理についても同様である。基地局２３０は、まず、ユーザ端末２１０へ送信した周期設定要求が示す周期（第一周期とする）を取得する（ステップＳ１２０１）。
【０１７５】
つぎに、ドップラー周波数Ｆｄを算出し、図１１に示したテーブル１１００に基づいて、ドップラー周波数Ｆｄに基づく周期（第二周期とする）を取得する（ステップＳ１２０２）。つぎに、ステップＳ１２０１によって取得された第一周期が、ステップＳ１２０２によって取得された第二周期よりも長いか否かを判断する（ステップＳ１２０３）。
【０１７６】
ステップＳ１２０３において、第一周期が第二周期より長い場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０１によって取得された第一周期を選択周期として設定し（ステップＳ１２０４）、一連の動作を終了する。第一周期が第二周期以下である場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０２によって取得された第二周期を選択周期として設定し（ステップＳ１２０５）、一連の動作を終了する。
【０１７７】
また、基地局２３０は、ステップＳ１２０４またはステップＳ１２０５によって設定された選択周期を示す周期設定要求をユーザ端末２１０へ送信することで、設定した選択周期によってユーザ端末２１０から参照信号を受信するようにしてもよい。
【０１７８】
このように、基地局２３０の算出部５６２は、伝搬特性推定値に基づいてユーザ端末との間のドップラー周波数Ｆｄを算出し、算出したドップラー周波数Ｆｄに基づく周期ごとに、ユーザ端末へ送信するウェイトを算出する。たとえば、算出部５６２は、ドップラー周波数Ｆｄが大きいほど、ユーザ端末へ送信するウェイトを算出する周期を短くする。
【０１７９】
これにより、ユーザ端末の移動速度が遅く、ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬環境の変化が小さい場合は、ユーザ端末のウェイトの算出頻度を下げることができる。このため、ウェイトの算出処理を低減することができる。また、ユーザ端末の移動速度が速く、ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬環境の変化が大きい場合は、ユーザ端末のウェイトを頻繁に算出することができる。このため、ユーザ端末からの送信信号を基地局２３０において精度よくＶ偏波面またはＨ偏波面で受信することができる。
【０１８０】
以上説明したように、実施の形態にかかる受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法は、伝搬特性に基づいて、受信装置が受信する信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出して移動端末へ通知する。これにより、受信装置における処理量を低減することが可能になる。
【０１８１】
なお、上述した実施の形態においては、受信装置を基地局に適用する場合について説明したが、受信装置は基地局に限らず、移動端末からの送信信号を受信する受信装置であればよい。たとえば、受信装置を、移動端末からの送信信号を受信し、受信した送信信号を基地局へ転送する中継局に適用することもできる。
【０１８２】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１８３】
（付記１）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【０１８４】
（付記２）前記算出部は、前記各ビームフォーミングの各ウェイトを算出し、
前記各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部によって算出された各伝搬品質に基づいて、前記算出部によって算出された前記各ウェイトのうちの、前記送信部が送信するウェイトを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の受信装置。
【０１８５】
（付記３）前記算出部は、前記推定部の推定結果を示す伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果が前記各偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを前記ウェイトとして算出することを特徴とする付記１または２に記載の受信装置。
【０１８６】
（付記４）前記推定部は、前記移動端末から送信される参照信号に基づいて前記伝搬特性を推定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
【０１８７】
（付記５）前記算出部は、前記移動端末から前記参照信号が送信される周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする付記４に記載の受信装置。
【０１８８】
（付記６）前記算出部は、前記推定部の推定結果に基づいて前記移動端末との間のドップラー周波数を算出し、算出したドップラー周波数に基づく周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする付記４に記載の受信装置。
【０１８９】
（付記７）前記算出部は、算出したドップラー周波数が大きいほど前記ウェイトを算出する周期を短くすることを特徴とする付記６に記載の受信装置。
【０１９０】
（付記８）前記各アンテナによる各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラを備えることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の受信装置。
【０１９１】
（付記９）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信部と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信されたウェイトによって、前記送信部によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算部と、
を備えることを特徴とする移動端末。
【０１９２】
（付記１０）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有し、受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末との間の伝搬特性に基づいて算出し、算出したウェイトを前記移動端末へ送信する受信装置と、
前記受信装置によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う移動端末と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【０１９３】
（付記１１）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置の通信方法において、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【０１９４】
（付記１２）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信工程と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信工程と、
前記受信工程によって受信されたウェイトによって、前記送信工程によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【０１９５】
（付記１３）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置と移動端末における通信方法において、
前記受信装置と前記移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置が受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトによって、前記移動端末が送信する信号に対してビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【符号の説明】
【０１９６】
１００，２００ 通信システム
２１０，２２０ ユーザ端末
２１１，２１２，２２１，２２２ アンテナ
２３０ 基地局
３００ アンテナ部
３０１ ボード部
３１１〜３１６ Ｖ偏波アンテナ
３２１〜３２６ Ｈ偏波アンテナ
５１１，７１１，７１２ Ｖ偏波アンテナ
５１２ Ｈ偏波アンテナ
５２１ Ｖ偏波デュプレクサ
５２２ Ｈ偏波デュプレクサ
７２１，７２２ デュプレクサ
８１１〜８１４ 偏波面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を行う受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においてさらなる周波数の有効活用を図るための空間多重技術としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ：多元入力多元出力）が検討されている（たとえば、下記特許文献１，２参照。）。ＭＩＭＯには、一つのユーザ端末が複数ストリームを多重して送信することで周波数利用効率を向上させるＳＵ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと、複数のユーザ端末が同時に送信した各ストリームを多重するＭＵ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯと、がある。
【０００３】
ＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯでは、ＭＵ−ＭＩＭＯの方が伝搬路空間に対する自由度が高く取れるために、制御の複雑度は増すものの周波数利用効率が高いことが知られている。また、アップリンクにおいては受信端で複数のユーザ端末から同一周波数の送信信号を受信するため、ストリーム間で干渉が発生する。各送信信号を精度良く分離するためには非常に大きな計算複雑度を伴うことも分かっている。各送信信号を分離する方法としては、たとえばＳＶＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）−Ａｓｓｉｓｔｅｄがあげられる（たとえば、下記非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８０３５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４９７４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｗ．Ｌｉｕ，Ｌ．Ｌ．Ｙａｎｇ，Ｌ．．Ｈａｎｚｏ”ＳＶＤ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＭＩＭＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ．”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．５８ Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００９、ｐ．１０１６−１０２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、各移動端末からの送信信号を分離するための受信端における信号処理量が大きいという問題がある。特に、受信端において同時に信号を受信する移動端末の数が増加すると、受信端の信号処理量が指数関数的に増加する。
【０００７】
開示の受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法は、上述した問題点を解消するものであり、信号処理量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この受信装置は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
開示の受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法によれば、信号処理量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる通信システムの処理を示すブロック図である。
【図２】図１に示した通信システムの具体例を示す図である。
【図３】図２に示した基地局のアンテナの一例を簡略化して示す図である。
【図４】図２に示した通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【図５】図２に示した基地局の構成の一例を示す図である。
【図６】図５に示した算出部の処理の一例を示す図である。
【図７】ユーザ端末の構成の一例を示す図である。
【図８】基地局とユーザ端末との間の各パスと偏波面を示す図である。
【図９】図５に示した算出部の処理の他の一例を示す図である。
【図１０】参照信号の送信周期の設定動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１１】偏波変動に基づく選択周期の設定を示す図である。
【図１２】ドップラー周波数に基づく選択周期の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態）
（通信システムの処理）
図１は、実施の形態にかかる通信システムの処理を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態にかかる通信システム１００は、移動端末１１０と、受信装置１２０と、を含んでいる。移動端末１１０は、移動通信が可能な携帯電話などの端末である。受信装置１２０は、移動端末１１０と無線通信を行う基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）や中継局（ＲＮ：Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅ）などの通信装置である。
【００１３】
移動端末１１０は、受信装置１２０によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う。具体的には、移動端末１１０は、送信部１１１と、受信部１１２と、乗算部１１３と、を備えている。送信部１１１は、ユーザデータなどの信号を受信装置１２０へ送信する。
【００１４】
また、送信部１１１は、あらかじめ定められたパターンの参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を受信装置１２０へ送信するようにしてもよい。また、送信部１１１は、複数のアンテナを含み、乗算部１１３によって重み付けされた各信号をそれぞれのアンテナから送信することでビームフォーミングを行う。
【００１５】
受信部１１２は、ビームフォーミングのウェイトを受信装置１２０から受信する。受信部１１２が受信するウェイトは、送信部１１１によって送信される信号が、受信装置１２０の各アンテナに対応する各偏波面で受信装置１２０によって受信されるビームフォーミングのウェイトである。受信部１１２は、受信したウェイトを乗算部１１３へ出力する。
【００１６】
乗算部１１３は、受信部１１２から出力されたウェイトによって、送信部１１１によって送信される信号に対してビームフォーミングを行う。具体的には、乗算部１１３は、受信部１１２から出力されたウェイトによって、送信部１１１の各アンテナによって送信される各信号に対して重み付けする。乗算部１１３は、たとえばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの演算回路によって実現することができる。
【００１７】
受信装置１２０は、互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する。互いに異なる各偏波面とは、たとえば互いに直交する各偏波面である。以下の説明において、互いに異なる各偏波面は、互いに直交するＶ偏波面（垂直偏波面）とＨ偏波面（水平偏波面）であるとする。受信装置１２０は、受信する信号がＶ偏波面とＨ偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末１１０との間の伝搬特性（伝搬路特性）に基づいて算出し、算出したウェイトを移動端末１１０へ送信する。
【００１８】
具体的には、受信装置１２０は、受信部１２１と、推定部１２２と、算出部１２３と、送信部１２４と、を備えている。受信部１２１は、互いに異なる各偏波面（ここではＶ偏波面とＨ偏波面）の信号を受信する各アンテナを含み、移動端末１１０から送信された信号（参照信号やユーザデータ）を受信する。受信部１２１は、受信した参照信号を推定部１２２へ出力するようにしてもよい。
【００１９】
推定部１２２は、受信装置１２０と移動端末１１０の間の伝搬特性を推定する。たとえば、推定部１２２は、受信部１２１から出力された参照信号に基づいて伝搬特性を推定する。推定部１２２は、推定した伝搬特性（推定結果）を算出部１２３へ通知する。推定部１２２は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【００２０】
算出部１２３は、推定部１２２から通知された伝搬特性に基づいて、移動端末１１０におけるビームフォーミングのウェイトを算出する。具体的には、算出部１２３は、受信部１２１によって受信される信号が、Ｖ偏波面およびＨ偏波面になる各ウェイトのいずれかを算出する。または、算出部１２３は、受信部１２１によって受信される信号が、Ｖ偏波面およびＨ偏波面になる各ウェイトの両方を算出するようにしてもよい。
【００２１】
算出部１２３は、算出したウェイトを送信部１２４へ出力する。算出部１２３は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。送信部１２４は、算出部１２３から出力されたウェイトを移動端末１１０へ送信する。これにより、移動端末１１０によって送信される信号が、受信装置１２０においてＶ偏波面またはＨ偏波面の状態で受信されるようにすることができる。
【００２２】
（通信システムの具体例）
図２は、図１に示した通信システムの具体例を示す図である。図２に示す通信システム２００は、図１に示した通信システム１００の具体例である。通信システム２００は、ユーザ端末２１０（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と、ユーザ端末２２０と、基地局２３０と、を含んでいる。図１に示した移動端末１１０は、たとえばユーザ端末２１０とユーザ端末２２０のそれぞれに適用することができる。図１に示した受信装置１２０は、たとえば基地局２３０に適用することができる。
【００２３】
ユーザ端末２１０は、基地局２３０へ信号を無線により送信する。また、ユーザ端末２１０は、アンテナ２１１，２１２を有し、送信する信号に対してアンテナ２１１，２１２によりビームフォーミングを行う。ユーザ端末２２０は、基地局２３０へ信号を無線により送信する。また、ユーザ端末２２０は、アンテナ２２１，２２２を有し、送信する信号に対してアンテナ２２１，２２２によりビームフォーミングを行う。
【００２４】
基地局２３０は、複数のアンテナを備えており、ユーザ端末２１０と基地局２３０の間の通信と、ユーザ端末２２０と基地局２３０の間の通信と、の各通信はそれぞれＭＩＭＯによって行われる。たとえば、基地局２３０に対して、ユーザ端末２１０とユーザ端末２２０とが同時に信号を送信する場合について説明する。
【００２５】
たとえば、基地局２３０は、ユーザ端末２１０から受信する信号がＶ偏波面になるビームフォーミングのウェイトをユーザ端末２１０へ送信する。また、基地局２３０は、ユーザ端末２２０から受信する信号がＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトをユーザ端末２２０へ送信する。これに対して、ユーザ端末２１０およびユーザ端末２２０のそれぞれは、基地局２３０から送信されたウェイトによりビームフォーミングを行った信号を基地局２３０へ送信する。
【００２６】
これにより、基地局２３０は、ユーザ端末２１０から送信された信号については、Ｖ偏波面の信号を受信するアンテナ（たとえば図３のＶ偏波アンテナ３１１〜３１６）により受信することができる。また、基地局２３０は、ユーザ端末２２０から送信された信号については、Ｈ偏波面の信号を受信するアンテナ（たとえば図３のＨ偏波アンテナ３２１〜３２６）により受信することができる。
【００２７】
したがって、基地局２３０は、ユーザ端末２１０および基地局２３０から送信された各信号を空間多重分離した状態で受信することができる。このため、基地局２３０における干渉ＭＵＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去処理を省くことが可能になる。また、同時に信号を受信するユーザ端末の数が２以上になっても、各ユーザ端末からの信号をＶ偏波面とＨ偏波面に分離することができるため、基地局２３０における干渉除去処理を低減することが可能になる。
【００２８】
図３は、図２に示した基地局のアンテナの一例を簡略化して示す図である。図２に示した基地局２３０は、たとえば図３に示すアンテナ部３００を備えている。アンテナ部３００は、各アンテナ部を補強するボード部３０１と、給電が行われるＶ偏波アンテナ３１１〜３１６およびＨ偏波アンテナ３２１〜３２６と、を備えている。
【００２９】
Ｖ偏波アンテナ３１１〜３１６は、垂直方向に配置され、Ｖ偏波面の信号を受信する。Ｈ偏波アンテナ３２１〜３２６は、水平方向に配置され、Ｈ偏波面の信号を受信する。なお、Ｖ偏波アンテナ３１１とＨ偏波アンテナ３２１、Ｖ偏波アンテナ３１２とＨ偏波アンテナ３２２、Ｖ偏波アンテナ３１３とＨ偏波アンテナ３２３、…が互いに交差している状態を図示しているが、各アンテナは互いに交差していなくてもよい。
【００３０】
また、ここではＶ偏波面とＨ偏波面の信号を受信する各アンテナについて説明するが、各アンテナが受信する偏波面はＶ偏波面とＨ偏波面に限らない。たとえば、Ｖ偏波アンテナ３１１〜３１６およびＨ偏波アンテナ３２１〜３２６をそれぞれ４５度回転させた構成としてもよい。また、各アンテナが受信する各偏波面は完全に直交する場合に限らず、干渉しない程度に互いに異なる各偏波面であればよい。
【００３１】
（ビームフォーミングのウェイトの算出）
つぎに、推定した伝搬特性に基づいて、基地局２３０において受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出できることについて説明する。ここでは、図２に示したように、ユーザ端末の数を２（ユーザ端末２１０，２２０）とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ２本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とする。また、基地局２３０の受信アンテナを２本（たとえばＶ偏波アンテナ３１１とＨ偏波アンテナ３２１）とする。
【００３２】
図２に示した通信システム２００において、特定の周波数に着目した場合の上りリンクにおける基地局２３０の受信信号は下記（１）式によって示すことができる。
【００３３】
ｙ＝ＨＴｘ＋ｎ …（１）
【００３４】
ｙは、基地局２３０における受信信号（位相及び振幅）を示すベクトルである。Ｈは、基地局２３０と各ユーザ端末の間の伝搬特性（電波伝搬路）を示す行列である。Ｔは、各ユーザ端末におけるビームフォーミングのウェイトを示す行列である。ｘは、各ユーザ端末からの送信信号を示すベクトルである。ｎは、基地局２３０と各ユーザ端末の間で生じた雑音を示すベクトルである。Ｖ偏波アンテナ３１１およびＨ偏波アンテナ３２１の受信信号は、たとえば下記（２）式によって示すことができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
上記（２）式において、ｙmは、基地局２３０の受信アンテナｍにおける受信信号を示す行列である。具体的には、ｙ1は、基地局２３０においてＶ偏波面の信号を受信するＶ偏波アンテナ３１１の受信信号を示している。また、ｙ2は、基地局２３０においてＨ偏波面の信号を受信するＨ偏波アンテナ３２１の受信信号を示している。
【００３７】
ｈmknは、ユーザ端末ｋの送信アンテナｎから基地局２３０の受信アンテナｍへの伝搬特性である。たとえば、ｈ111は、ユーザ端末２１０のアンテナ２１１から基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１への伝搬特性である。また、ｈ222は、ユーザ端末２２０のアンテナ２２２から基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１への伝搬特性である。
【００３８】
ｗknは、ビームフォーミングのウェイトであり、ユーザ端末ｋの送信アンテナｎの送信信号に乗算するウェイトである。たとえば、ｗ11は、ユーザ端末２１０のアンテナ２１１の送信信号に乗算するウェイトである。Ｗknには、｜ｗkn｜2＝１の制限がある。ｘkは、ユーザ端末ｋの送信信号である。たとえば、ｘ1は、ユーザ端末２１０の送信信号である。ｎmは、基地局２３０の受信アンテナｍにおける雑音である。
【００３９】
上記（２）式をユーザ端末ごとに分離すると、下記（３）式のようになる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
上記（３）式においては、ユーザ端末２１０の送信信号は基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１で受信させ、ユーザ端末２２０の送信信号は基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１で受信させる場合を示している。上記（３）式において、Ｖ偏波アンテナ３１１の受信信号を示すｙ1に関する項は、下記（４）式のように展開することができる。
【００４２】
【数３】
【００４３】
上記（４）式により、ユーザ端末２１０からの送信信号のＨ偏波面の応答が基地局２３０において０となるウェイトは、下記（５）式によって算出することができる。
【００４４】
０＝ｈ211ｗ11＋ｈ212ｗ12 …（５）
【００４５】
同様に、ユーザ端末２２０からの送信信号のＶ偏波面の応答が基地局２３０において０となるウェイトは下記（６）式によって算出することができる。
【００４６】
０＝ｈ121ｗ21＋ｈ122ｗ22 …（６）
【００４７】
上記（５）式および（６）式において、主要パラメータはｈ211，ｈ212，ｈ121，ｈ122の４つであり、変数はｗ11，ｗ12，ｗ21，ｗ22の４つである。このため、上記（５）式および（６）式を満たすｗ11，ｗ12，ｗ21，ｗ22を算出することができる。そして、算出したｗ11，ｗ12をユーザ端末２１０におけるビームフォーミングに用い、算出したｗ21，ｗ22をユーザ端末２２０におけるビームフォーミングに用いる。
【００４８】
たとえば、ユーザ端末２１０は、アンテナ２１１から送信する信号にｗ11を乗算するとともに、アンテナ２１２から送信する信号にｗ12を乗算する。また、ユーザ端末２２０は、アンテナ２２１から送信する信号にｗ21を乗算するとともに、アンテナ２２２から送信する信号にｗ22を乗算する。
【００４９】
これにより、ユーザ端末２１０からの送信信号をＶ偏波面で基地局２３０によって受信させ、ユーザ端末２２０からの送信信号をＨ偏波面で基地局２３０によって受信させることができる。このため、ユーザ端末２１０からの送信信号をＶ偏波アンテナ３１１によって受信させ、ユーザ端末２２０からの送信信号をＨ偏波アンテナ３２１によって受信させることができるため、各送信信号を空間多重分離した状態で受信することができる。
【００５０】
ここでは、図２，３に示したように、ユーザ端末の数を２とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ２本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とし、基地局２３０の受信アンテナを２本とする例について説明した。つぎに、他の例として、ユーザ端末の数を４とし、各ユーザ端末の送信アンテナをそれぞれ３本とし、各ユーザ端末のストリーム数をそれぞれ１とし、基地局２３０の受信アンテナを４本とする場合について説明する。基地局２３０の受信アンテナは、図３に示したＶ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２であるとする。
【００５１】
この場合は、上記（２）式をユーザ端末ごとに分離すると下記（７）式のようになる。
【００５２】
ｙ＝ＨＴｘ＋ｎ＝｛ＵＥ1｝＋｛ＵＥ2｝＋｛ＵＥ3｝＋｛ＵＥ4｝＋ｎ …（７）
【００５３】
ここで、奇数番目のユーザ端末（ＵＥ1とＵＥ3）からの送信信号をＶ偏波面で受信し、偶数番目のユーザ端末（ＵＥ2とＵＥ4）からの送信信号をＨ偏波面で受信する場合について説明する。また、基地局２３０における、Ｖ偏波アンテナ３１１における受信信号をｙ1とし、Ｖ偏波アンテナ３１２における受信信号をｙ2とし、Ｈ偏波アンテナ３２１における受信信号をｙ3とし、Ｈ偏波アンテナ３２２における受信信号をｙ4とする。この場合は、ｙ1，ｙ2は、下記（８）式によって示すことができる。
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここで、ｙ１，ｙ２に対して直交する偏波面になるｙ３，ｙ４の干渉を低減させるウェイトは、下記（９）式によって算出することができる。下記（９）式において、干渉電力の大きさを評価するために、各アンテナの振幅値を電力へ変更する。
【００５６】
【数５】
【００５７】
上記（９）式において、主要パラメータがｈ311，ｈ312，ｈ313，ｈ411，ｈ412，ｈ413の６つであり、変数はｗ11，ｗ12，ｗ13の３つであるため、主要の干渉要因となる３要素をキャンセルすることができる。なお、基地局２３０において、Ｖ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２がアレイアンテナとなっている場合は、隣接するアンテナ間の相関が高いために、下記（１０）式のような関係が成り立つ。
【００５８】
【数６】
【００５９】
ここで、δ／δλは隣接アンテナをアンテナ相関が高い範囲内でわずかにずらすことを示し、Δは伝搬の主要成分である第一項（ｈmkn）に対して非常に小さい影響であることを示している。また、ｍとｍ＋１は隣接アンテナであることを示している。上記（９）式は、上記（１０）式により下記（１１）式のように置き換えることができる。
【００６０】
【数７】
【００６１】
ここで、主要パラメータがｈ311，ｈ312，ｈ313の３つであり、微小パラメータがΔ311，Δ312，Δ313の３つであり、変数がｗ11，ｗ12，ｗ13の３つであるため、微小パラメータを無視すれば主要成分をキャンセルすることができる。このように、Ｖ偏波アンテナ３１１，３１２およびＨ偏波アンテナ３２１，３２２がアレイアンテナとなっている場合は、直交偏波間の干渉をほとんど抑えることが可能である。
【００６２】
干渉を抑えた場合のｗ11，ｗ12，ｗ13をそれぞれＷ11，Ｗ12，Ｗ13とすると、上記（８）式は下記（１２）式のようになる。
【００６３】
【数８】
【００６４】
上記（１２）式において、ｇmkは、ユーザ端末kから基地局のアンテナｍへの伝搬パスであり、伝搬特性を示すｈmknと、ビームフォーミングのウェイトを示すｗknと、を含むパラメータである。Ｖ偏波面となるｙ1，ｙ4については、奇数番目のユーザ端末（ＵＥ1とＵＥ3）の各送信信号（ｘ1とｘ3）が混信している状態である。
【００６５】
ただし、基地局２３０で受信した際に伝搬要素ｇmkについて既知ならば、ＭＬ（最尤法）推定復調やＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）復調などでそれぞれの信号を分離することが可能となる。また、この信号の分離復号処理において、各ユーザ端末は少なくともＶ偏波面とＨ偏波面とで分離されているため、分離復号処理が大幅に低減される。
【００６６】
つぎに、上記（１１）式を満たすｗ11，ｗ12，ｗ13の算出の一例について説明する。上記（１０）式の条件を利用して、ウェイトによる影響が小さい項をσ（Δ）と置き換える（ｈmkn＞＞Δijk）と、下記（１３）式のようになる。
【００６７】
【数９】
【００６８】
つぎに、下記（１４）式のように、上記（１０）式において最も影響が大きい第一項（ｈmkn）を最小化するｗ11，ｗ12，ｗ13を算出する。
【００６９】
【数１０】
【００７０】
ここで、下記（１５）式のように、ｗ11，ｗ12，ｗ13に係る係数ｈ311，ｈ312，ｈ313について、振幅の大きさによってソートする。なお、係数ｈ311，ｈ312，ｈ313は、振幅と位相を持つベクトルである。たとえば、係数ｈ311は、ａ1ｅjθ1のように分解することができる。
【００７１】
【数１１】
【００７２】
上記（１５）式によって、係数ｈ311，ｈ312，ｈ313が｜ｈ311｜＞｜ｈ312｜＞｜ｈ313｜のようにソートされたとする。ここで、表記を簡略化するために、パラメータｐを下記（１６）式のように定義する。
【００７３】
【数１２】
【００７４】
ｂ1＞ｂ2＞ｂ3と置き換えると、上記（１１）式は下記（１７）式のようになる。
【００７５】
【数１３】
【００７６】
また、ビームフォーミングのウェイトについての制限｜ｗkn｜2＝１により、ｗ1n＝ｅjαnとすると、上記（１７）式は下記（１８）式のようになる。
【００７７】
【数１４】
【００７８】
ウェイトパラメータαjの値によりベクトルの向きが変えられるため、以下のような指標に置き換えて上記（１８）式の評価が可能になる。すなわち、三角形の成立条件が成り立つならば、下記（１９）式を満たすパラメータが存在する。
【００７９】
【数１５】
【００８０】
三角形の成立条件により、ｂ1≦ｂ2＋ｂ3とすると、α1＝−Ψ1として上記（１９）式を満たす唯一解（α2，α3）が得られる。一方、ｂ1≦ｂ2＋ｂ3（三角形の成立条件がない）とすると、α1＝−Ψ1として、ｂ1のベクトルに対してｂ2，ｂ3を逆方向にして加算することで上記（１９）式の左辺を（ｂ1−ｂ2−ｂ3）にする最小解（α2＝−Ψ2＋π，α3＝−Ψ3＋π）が得られる。なお、各ユーザ端末のアンテナ構成によってはウェイトパラメータが４つ以上の場合もあり得る。この場合は、たとえば、上記（１１）式は下記（２０）式のようになる。ただし、ｂ1＞ｂ2＞ｂ3＞ｂ4とする。
【００８１】
【数１６】
【００８２】
下記（２１）式の条件を満たす場合は、ｂ1のベクトルに対してｂ2，ｂ3，ｂ4を逆方向にして加算することで、上記（２０）式の解を（ｂ1−ｂ2−ｂ3−ｂ4）にする最小解（α2，α3，α4）を得ることができる。
【００８３】
ｂ1＞ｂ2＋ｂ3＋ｂ4 …（２１）
【００８４】
上記（２１）式の条件を満たさない場合は、α1＝−Ψ1α4＝−Ψ4＋πとする。この場合は、上記（２０）式は下記（２２）式のようになる。
【００８５】
【数１７】
【００８６】
ここで、（ｂ1−ｂ4）＞ｂ2であれば、上記（２１）式の背反条件であるｂ1＜ｂ2＋ｂ3＋ｂ4であるので、三角形の成立条件（ｂ1−ｂ4）＜ｂ2＋ｂ3が成立する。このため、上記（１１）式のアルゴリズムの最小値０とする解を唯一求められる。
【００８７】
これに対して、（ｂ1−ｂ4）＜ｂ2であれば、ｂ1＞ｂ2＞ｂ3＞ｂ4により、三角形の成立条件ｂ2＜（ｂ1−ｂ4）＋ｂ3＝ｂ1＋（ｂ3−ｂ4）が成立する。このため、上記（１１）式のアルゴリズムの最小値０とする解を唯一求められる。このように、パラメータが増えた場合も上記（１１）式の解を得ることができる。
【００８８】
（通信システムの動作の一例）
図４は、図２に示した通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。ここではユーザ端末２１０と基地局２３０との通信について説明するが、ユーザ端末２２０と基地局２３０との通信についても同様である。まず、ユーザ端末２１０が基地局２３０へ参照信号を送信する（ステップＳ４０１）。つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０１によって送信された参照信号に基づいて伝搬特性を推定する（ステップＳ４０２）。
【００８９】
つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０２によって推定された伝搬特性に基づいて、基地局２３０によって受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出する（ステップＳ４０３）。つぎに、基地局２３０が、ユーザ端末２１０から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを行う（ステップＳ４０４）。
【００９０】
つぎに、基地局２３０が、ステップＳ４０４のスケジューリングによって割り当てられた無線リソースを示す割当情報と、ステップＳ４０３によって算出されたウェイトと、をユーザ端末２１０へ送信する（ステップＳ４０５）。つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ４０５によって送信されたウェイトを、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信する送信信号のビームフォーミングに適用する（ステップＳ４０６）。
【００９１】
つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ４０５によって送信された割当情報が示す無線リソースによって送信信号（たとえばユーザデータ）を基地局２３０へ送信し（ステップＳ４０７）、一連の動作を終了する。基地局２３０は、ステップＳ４０７によって送信された送信信号を、ステップＳ４０４のスケジューリングの結果に基づいて復号する。
【００９２】
（基地局の構成）
図５は、図２に示した基地局の構成の一例を示す図である。図５に示すように、基地局２３０は、Ｖ偏波アンテナ５１１と、Ｈ偏波アンテナ５１２と、Ｖ偏波デュプレクサ５２１と、Ｈ偏波デュプレクサ５２２と、Ｖ偏波分離部５３１と、Ｈ偏波分離部５３２と、ＵＬデータ受信部５４１，５４２と、伝搬路トレーニング部５５０と、ＵＬスケジューラ５６０と、ＤＬデータ生成部５７０と、信号送信部５８０と、を備えている。
【００９３】
Ｖ偏波アンテナ５１１は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をＶ偏波デュプレクサ５２１へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ５１１は、Ｖ偏波デュプレクサ５２１から出力されたＶ偏波面の信号をユーザ端末（ユーザ端末２１０やユーザ端末２２０）へ送信する。Ｈ偏波アンテナ５１２は、Ｈ偏波面の信号を受信し、受信した信号をＨ偏波デュプレクサ５２２へ出力する。また、Ｈ偏波アンテナ５１２は、Ｈ偏波デュプレクサ５２２から出力されたＨ偏波面の信号をユーザ端末へ送信する。
【００９４】
Ｖ偏波デュプレクサ５２１は、Ｖ偏波アンテナ５１１によって受信されたＶ偏波面の信号をＶ偏波分離部５３１へ出力するとともに、信号送信部５８０から出力されたＶ偏波面の信号をＶ偏波アンテナ５１１へ出力する。Ｈ偏波デュプレクサ５２２は、Ｈ偏波アンテナ５１２によって受信されたＨ偏波面の信号をＨ偏波分離部５３２へ出力するとともに、信号送信部５８０から出力されたＨ偏波面の信号をＨ偏波アンテナ５１２へ出力する。
【００９５】
Ｖ偏波分離部５３１は、Ｖ偏波デュプレクサ５２１から出力された信号を、参照信号とＵＬ（Ｕｐ Ｌｉｎｋ）データとに分離する。Ｖ偏波分離部５３１は、ＵＬデータをＵＬデータ受信部５４１へ出力するとともに、参照信号を伝搬路トレーニング部５５０へ出力する。Ｈ偏波分離部５３２は、Ｈ偏波デュプレクサ５２２から出力された信号を、参照信号とＵＬデータとに分離する。Ｈ偏波分離部５３２は、ＵＬデータをＵＬデータ受信部５４２へ出力するとともに、参照信号を伝搬路トレーニング部５５０へ出力する。
【００９６】
ＵＬデータ受信部５４１は、Ｖ偏波分離部５３１から出力されたＵＬデータを復号する。ＵＬデータ受信部５４２は、Ｈ偏波分離部５３２から出力されたＵＬデータを復号する。なお、ＵＬデータ受信部５４１およびＵＬデータ受信部５４２における復号は、たとえばＵＬスケジューラ５６０において過去に行ったスケジューリング結果に基づいて行う。
【００９７】
伝搬路トレーニング部５５０は、Ｖ偏波分離部５３１およびＨ偏波分離部５３２から出力された各参照信号をトレーニング信号として、各ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬特性を推定する。また、伝搬路トレーニング部５５０は、基地局２３０へ信号を送信するユーザ端末ごとの伝搬特性を推定する。
【００９８】
たとえば、参照信号のパターンがユーザ端末ごとにあらかじめ定められており、伝搬路トレーニング部５５０は、取得した参照信号のパターンに基づいて送信元のユーザ端末を判定する。また、伝搬路トレーニング部５５０は、取得した参照信号の振幅および伝搬路の変化に基づいて伝搬特性を推定する。伝搬路トレーニング部５５０は、推定した伝搬特性を示す伝搬特性推定値（伝搬路推定値）をＵＬスケジューラ５６０へ出力する。
【００９９】
ＵＬスケジューラ５６０は、ユーザ端末ごとに、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクのスケジューリングを行う。具体的には、ＵＬスケジューラ５６０は、伝搬特性平均化部５６１と、算出部５６２と、Ｖ偏波スケジューラ５６３と、Ｈ偏波スケジューラ５６４と、選択周期設定部５６５と、スケジューラ情報生成部５６６と、を備えている。
【０１００】
伝搬特性平均化部５６１は、選択周期設定部５６５から通知される選択周期ごとに、伝搬路トレーニング部５５０から出力される伝搬特性推定値の平均化を行う。これにより、伝搬特性推定値の精度を向上させることができる。伝搬特性平均化部５６１は、平均化した伝搬特性推定値を算出部５６２へ出力する。
【０１０１】
算出部５６２は、伝搬特性平均化部５６１から伝搬特性推定値が出力されると、出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末へ送信する送信ウェイトとしてＶ偏波ウェイトまたはＨ偏波ウェイトを算出する。Ｖ偏波ウェイトは、基地局２３０により受信される信号がＶ偏波面になるビームフォーミングのウェイトである。Ｈ偏波ウェイトは、基地局２３０により受信される信号がＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトである。
【０１０２】
算出部５６２は、ユーザ端末へ送信するウェイトとしてＶ偏波ウェイトを算出した場合は、伝搬特性推定値およびＶ偏波ウェイトをＶ偏波スケジューラ５６３へ出力する。また、算出部５６２は、ユーザ端末へ送信するウェイトとしてＨ偏波ウェイトを算出した場合は、伝搬特性推定値およびＨ偏波ウェイトをＨ偏波スケジューラ５６４へ出力する。ユーザ端末へ送信するウェイトとして算出部５６２が算出する偏波ウェイトは、ユーザ端末ごとにあらかじめ設定してもよいし、伝搬特性に基づいて選択（図６参照）してもよい。
【０１０３】
Ｖ偏波スケジューラ５６３は、算出部５６２から出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てる。Ｖ偏波スケジューラ５６３は、割り当て結果を示す割当情報をスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。また、Ｖ偏波スケジューラ５６３は、算出部５６２から出力されたＶ偏波ウェイトをスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。
【０１０４】
Ｈ偏波スケジューラ５６４は、算出部５６２から出力された伝搬特性推定値に基づいて、ユーザ端末から基地局２３０へのアップリンクに対して無線リソースを割り当てる。Ｈ偏波スケジューラ５６４は、割り当て結果を示す割当情報をスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。また、Ｈ偏波スケジューラ５６４は、算出部５６２から出力されたＨ偏波ウェイトをスケジューラ情報生成部５６６へ出力する。
【０１０５】
また、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は、伝搬特性推定値に基づいてユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬路の変動（たとえばドップラー周波数Ｆｄ）を算出するようにしてもよい。たとえば、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は、算出したドップラー周波数に基づいて、ユーザ端末に割り当てる偏波面の選択周期を決定し、決定した周期を選択周期設定部５６５へ通知する。
【０１０６】
スケジューラ情報生成部５６６は、Ｖ偏波スケジューラ５６３から出力された割当情報とＶ偏波ウェイトを含むスケジューラ情報を生成する。また、スケジューラ情報生成部５６６は、Ｈ偏波スケジューラ５６４から出力された割当情報とＨ偏波ウェイトを含むスケジューラ情報を生成する。スケジューラ情報生成部５６６は、生成したスケジューラ情報を信号送信部５８０へ出力する。
【０１０７】
ＤＬデータ生成部５７０は、たとえば基地局２３０の送信バッファからデータを読み出してＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）データを生成し、生成したＤＬデータを信号送信部５８０へ出力する。信号送信部５８０は、スケジューラ情報生成部５６６からのスケジューラ情報と、ＤＬデータ生成部５７０からのＤＬデータと、を多重する。信号送信部５８０は、多重した信号をＶ偏波デュプレクサ５２１とＨ偏波デュプレクサ５２２へ出力する。
【０１０８】
なお、ＵＬデータ受信部５４１、ＵＬデータ受信部５４２、伝搬路トレーニング部５５０、ＵＬスケジューラ５６０、ＤＬデータ生成部５７０および信号送信部５８０は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【０１０９】
上記の構成において、各ユーザ端末からの各送信信号がＶ偏波面とＨ偏波面に割り振られ、Ｖ偏波アンテナ５１１およびＨ偏波アンテナ５１２のうちの偏波面に応じたアンテナによって受信される。これにより、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２には、互いに異なるユーザ端末からのＵＬデータが入力され、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２の復号処理を独立して行うことができる。また、ＵＬデータ受信部５４１とＵＬデータ受信部５４２のそれぞれにおいて分離するユーザ端末の数が、たとえば半減する。このため、復号処理量を低減することができる。
【０１１０】
また、ＵＬスケジューラ５６０は、Ｖ偏波アンテナ３１１およびＶ偏波アンテナ３１２による各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラ（Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４）を備えている。そして、各ユーザ端末のアップリンクがＶ偏波面とＨ偏波面に割り振られるため、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４は互いに異なるユーザ端末のスケジューリングを行う。
【０１１１】
これにより、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のスケジューリング処理を独立して行うことができる。また、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４においてスケジューリングを行うユーザ端末の数が、たとえば半減する。このため、スケジューリング処理量を低減することができる。
【０１１２】
図６は、図５に示した算出部の処理の一例を示す図である。図６において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、図５に示した基地局２３０の算出部５６２は、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１と、Ｈ偏波ウェイト算出部６１２と、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１と、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２と、偏波選択部６３０と、を備えている。
【０１１３】
Ｖ偏波ウェイト算出部６１１は、伝搬特性平均化部５６１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＶ偏波ウェイトを算出し、算出したＶ偏波ウェイトおよび伝搬特性推定値をＶ偏波ＳＩＲ算出部６２１へ出力する。Ｈ偏波ウェイト算出部６１２は、伝搬特性平均化部５６１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＨ偏波ウェイトを算出し、算出したＨ偏波ウェイトおよび伝搬特性推定値をＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２へ出力する。
【０１１４】
Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１は、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１から出力された伝搬特性推定値に基づいてＶ偏波ＳＩＲ（伝搬品質）を算出し、算出したＶ偏波ＳＩＲおよびＶ偏波ウェイトを偏波選択部６３０へ出力する。Ｖ偏波ＳＩＲは、Ｖ偏波ウェイトに対応するＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）である。すなわち、Ｖ偏波ＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにＶ偏波ウェイトを用いることで、基地局２３０によって受信される信号がＶ偏波面になるときの信号のＳＩＲである。
【０１１５】
Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２は、Ｈ偏波ウェイト算出部６１２から出力された伝搬特性推定値に基づいてＨ偏波ＳＩＲ（伝搬品質）を算出し、算出したＨ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ウェイトを偏波選択部６３０へ出力する。Ｈ偏波ＳＩＲは、Ｈ偏波ウェイトに対応するＳＩＲである。すなわち、Ｈ偏波ＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにＨ偏波ウェイトを用いることで、基地局２３０によって受信される信号がＨ偏波面になるときの信号のＳＩＲである。このように、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１およびＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２（品質算出部）は、各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する。
【０１１６】
偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１から出力されたＶ偏波ウェイトと、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２から出力されたＨ偏波ウェイトと、のうちのユーザ端末へ送信するウェイトを選択する。具体的には、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１から出力されたＶ偏波ＳＩＲと、Ｈ偏波ＳＩＲ算出部６２２から出力されたＨ偏波ＳＩＲと、に基づいてウェイトを選択する。
【０１１７】
たとえば、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲがＨ偏波ＳＩＲより高い場合は、Ｖ偏波ウェイトをユーザ端末へ送信するウェイトとして選択する。また、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲがＨ偏波ＳＩＲより低い場合は、Ｈ偏波ウェイトをユーザ端末へ送信するウェイトとして選択する。また、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ＳＩＲとＨ偏波ＳＩＲが同じ場合は、たとえばＶ偏波面とＨ偏波面のうちのあらかじめ定められた偏波面を選択する。
【０１１８】
偏波選択部６３０は、Ｖ偏波スケジューラ５６３とＨ偏波スケジューラ５６４のうちの、選択したウェイトに対応する偏波のスケジューラへ、選択したウェイトと伝搬特性推定値を出力する。たとえば、偏波選択部６３０は、Ｖ偏波ウェイトを選択した場合は、Ｖ偏波スケジューラ５６３へＶ偏波ウェイトと伝搬特性推定値を出力する。また、偏波選択部６３０は、Ｈ偏波ウェイトを選択した場合は、Ｈ偏波スケジューラ５６４へＨ偏波ウェイトと伝搬特性推定値を出力する。
【０１１９】
このように、Ｖ偏波ウェイト算出部６１１およびＨ偏波ウェイト算出部６１２によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトを算出する。また、Ｖ偏波ＳＩＲ算出部６２１およびＨ偏波ＳＩＲ算出部６２２（品質算出部）によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトに対応するＶ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ＳＩＲを算出する。
【０１２０】
また、Ｖ偏波ＳＩＲおよびＨ偏波ＳＩＲに基づいて、偏波選択部６３０によってＶ偏波ウェイトおよびＨ偏波ウェイトのうちのユーザ端末へ送信するウェイトを選択する。これにより、Ｖ偏波面とＨ偏波面のうちの伝搬品質の高い偏波面をユーザ端末へ割り当てるとともに、割り当てた偏波面で基地局２３０に送信信号を受信させるためのウェイトをユーザ端末へ送信することができる。このため、通信品質の向上および基地局２３０における信号処理量の低減を図ることができる。
【０１２１】
（伝搬品質の算出）
伝搬品質としてＳＩＲを算出する方法の一例について説明する。ここでは、表記を簡単にするために、送受信１×１のＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）構成を例として説明する。受信アンテナへの入力をｙ、伝搬特性をｈ、パイロットチャネルをｐ、雑音をｎとすると、下記（２３）式のようになる。
【０１２２】
ｙ＝ｈｐ＋ｎ …（２３）
【０１２３】
高精度にＳＩＲを算出するためには、伝搬路の相関が高い状態（伝搬路変動が少ない時間や周波数）でパイロットチャネルのパイロットパターンを連続して受信するとよい。たとえば、時間方向にＴ回連続してパイロットパターンを送信する場合は、上記（２３）式を下記（２４）式のように示すことができる。
【０１２４】
ｙ＝ｈｐ＋ｎ ｙ＝［ｙ1，ｙ2，…，ｙ3］T …（２４）
【０１２５】
上記（２４）式においては時間方向にＴ回連続してパイロットパターンを送信する場合を示したが、周波数方向に連続してパイロットパターンを送信する場合も同様である。下記（２５）式のように、基地局２３０においてパイロットパターンの逆パターンを乗算することで伝搬特性推定値＾ｈ（チャネル推定値）を算出できる。
【０１２６】
【数１８】
【０１２７】
上記（２５）式において、Ｅ＜ｎ＞は、振幅次元の雑音を平均化した値であり、平均数が大きいと０に収束する。このように、雑音に影響されにくいチャネル推定を行うとよい。なお、このチャネル推定により得られた伝搬特性推定値＾ｈは、既知のパイロットパターンに対する伝搬路の利得を示すため、受信信号の大きさを示す。
【０１２８】
ＳＩＲは、上記（２５）式を電力次元に変換し、下記（２６）式によって算出することができる。
【０１２９】
【数１９】
【０１３０】
上記（２５）式において、分子は信号の電力を示しており、分母は全体の受信電力から信号の電力を引き算して得られる雑音の電力を示している。このように、ＳＩＲは、受信信号とその伝搬特性推定値＾ｈに基づいて算出することができる。
【０１３１】
（ウェイト設定自由度がある場合のＳＩＲ改善）
基地局２３０が同じ偏波の信号を受信するアンテナを複数有する場合は、Ｖ偏波ウェイトとＨ偏波ウェイトの算出によって送信側のウェイト設定を行った後に、さらに受信側のウェイト設定の自由度がある。たとえば、水平方向に複数のアンテナを持つ場合は、スペースダイバーシティ受信を行い、ＳＩＲを改善することが可能である。同じ偏波のアンテナがＲ本ある場合は、上記（２３）式を下記（２７）式のように示すことができる。
【０１３２】
ｙ＝ｈｄ＋ｎ ｙ＝［ｙ1，ｙ2，…，ｙR］T …（２７）
【０１３３】
あるアンテナから送信された信号ｄが、このＲ本のアンテナによって受信されるとする。この場合は、一つのアンテナで受信した信号を基準に、残りの信号を合成することができる。この場合はウェイト設定自由度がＲ−１である。ＳＩＲを向上させる合成方法には様々な方法があるが、一般的な方法としてＭＲＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）合成がある。ＭＲＣ合成においては、伝搬特性推定値＾ｈを用いて下記（２８）式のように信号を復号する。
【０１３４】
【数２０】
【０１３５】
上記（２８）式により、ＳＩＲは下記（２９）式のように改善する。
【０１３６】
【数２１】
【０１３７】
（ユーザ端末の構成）
図７は、ユーザ端末の構成の一例を示す図である。図７においてはユーザ端末２１０の構成について説明するが、ユーザ端末２２０の構成についても同様である。図７に示すように、ユーザ端末２１０は、Ｖ偏波アンテナ７１１と、Ｖ偏波アンテナ７１２と、デュプレクサ７２１と、デュプレクサ７２２と、信号分離部７３０と、ＤＬデータ受信部７４０と、スケジューラ情報抽出部７５０と、ＵＬデータ生成部７６０と、ウェイト乗算部７７０と、参照信号生成部７８０と、信号送信部７９０と、を備えている。
【０１３８】
Ｖ偏波アンテナ７１１は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をデュプレクサ７２１へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ７１１は、デュプレクサ７２１から出力された信号を基地局２３０へ送信する。Ｖ偏波アンテナ７１２は、Ｖ偏波面の信号を受信し、受信した信号をデュプレクサ７２２へ出力する。また、Ｖ偏波アンテナ７１２は、デュプレクサ７２２から出力されたＨ偏波面の信号を基地局２３０へ送信する。
【０１３９】
デュプレクサ７２１は、Ｖ偏波アンテナ７１１によって受信された信号を信号分離部７３０へ出力する。また、デュプレクサ７２１は、信号送信部７９０から出力された信号をＶ偏波アンテナ７１１へ出力する。デュプレクサ７２２は、Ｖ偏波アンテナ７１２によって受信された信号を信号分離部７３０へ出力する。また、デュプレクサ７２２は、信号送信部７９０から出力された信号をＶ偏波アンテナ７１２へ出力する。
【０１４０】
信号分離部７３０は、デュプレクサ７２１から出力された信号を、ＤＬデータとスケジューラ情報とに分離する。信号分離部７３０は、分離したＤＬデータをＤＬデータ受信部７４０へ出力する。また、信号分離部７３０は、分離したスケジューラ情報をスケジューラ情報抽出部７５０へ出力する。ＤＬデータ受信部７４０は、信号分離部７３０から出力されたＤＬデータを復号する。
【０１４１】
スケジューラ情報抽出部７５０は、信号分離部７３０から出力されたスケジューラ情報から、ユーザ端末２１０を宛先とするスケジューラ情報を抽出する。スケジューラ情報抽出部７５０は、抽出したスケジューラ情報に含まれる割当情報をＵＬデータ生成部７６０へ出力する。スケジューラ情報抽出部７５０は、抽出したスケジューラ情報に含まれるビームフォーミングのウェイトをウェイト乗算部７７０へ通知する。
【０１４２】
ＵＬデータ生成部７６０は、スケジューラ情報抽出部７５０から出力された割当情報が示すフォーマットに従ってユーザ端末２１０の送信バッファから必要な量のデータを読み出し、読み出したデータを符号化することでＵＬデータを生成する。ＵＬデータ生成部７６０は、生成したＵＬデータをウェイト乗算部７７０へ出力する。
【０１４３】
ウェイト乗算部７７０は、ＵＬデータ生成部７６０から出力されたＵＬデータから、Ｖ偏波アンテナ７１１とＶ偏波アンテナ７１２にそれぞれ対応する２系統のＵＬ信号を生成する。そして、ウェイト乗算部７７０は、生成した各ＵＬ信号に対して、スケジューラ情報抽出部７５０から通知されたウェイトを乗算する。ウェイト乗算部７７０は、ウェイトを乗算した各ＵＬ信号を信号送信部７９０へ出力する。参照信号生成部７８０は、あらかじめ定められたパターンの参照信号を生成して信号送信部７９０へ出力する。
【０１４４】
信号送信部７９０は、参照信号生成部７８０から出力された参照信号を、デュプレクサ７２１およびデュプレクサ７２２へ出力する。これにより、参照信号が、Ｖ偏波アンテナ７１１およびＶ偏波アンテナ７１２によって基地局２３０へ送信される。また、信号送信部７９０は、ウェイト乗算部７７０から出力された各ＵＬ信号をそれぞれデュプレクサ７２１およびデュプレクサ７２２へ出力する。これにより、Ｖ偏波アンテナ７１１に対応するＵＬ信号がＶ偏波アンテナ７１１から基地局２３０へ送信され、Ｖ偏波アンテナ７１２に対応するＵＬ信号がＶ偏波アンテナ７１２から基地局２３０へ送信される。
【０１４５】
なお、ＤＬデータ受信部７４０、スケジューラ情報抽出部７５０、ＵＬデータ生成部７６０、ウェイト乗算部７７０、参照信号生成部７８０および信号送信部７９０は、たとえばＤＳＰなどの演算回路によって実現することができる。
【０１４６】
（ビームフォーミングのウェイトの算出の変形例）
図８は、基地局とユーザ端末との間の各パスと偏波面を示す図である。図８に示すように、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信される信号は、通常、マルチパスとなる。ここでは、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ送信される信号のマルチパスが、パスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４であるとする。
【０１４７】
ユーザ端末２１０からの信号は、パスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４においてそれぞれ異なる反射を経て基地局２３０に到達する。このため、ユーザ端末２１０からの信号は、パスごとに異なる偏波振動を持つ。偏波面８１１〜８１４は、それぞれパスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４における信号の偏波面である。偏波面８１１〜８１４において、横軸はＨ偏波面の振幅を示し、縦軸はＶ偏波面の振幅を示している。
【０１４８】
図８に示す状態においては、Ｖ偏波面またはＨ偏波面に最も近い偏波面８１２（Ｖ偏波面とほぼ同じ）となるパスｐａｔｈ２の方向にユーザ端末２１０がビームを絞って送信することで、基地局２３０において受信する信号をＶ偏波面にすることができる。このように、特定のパスに絞ってユーザ端末２１０がビームフォーミングを行うことで、基地局２３０において受信する信号の偏波面を制御することができる。
【０１４９】
基地局２３０は、ユーザ端末２１０におけるビームフォーミングのウェイトを示す複数のプリコーディングウェイトを取得する。複数のプリコーディングウェイトは、ユーザ端末２１０から基地局２３０への複数のパス（たとえばパスｐａｔｈ１〜ｐａｔｈ４）に対応するビームフォーミングのウェイトを示している。複数のプリコーディングウェイトは、たとえば基地局２３０のメモリにあらかじめ記憶されている。
【０１５０】
基地局２３０は、取得した複数のプリコーディングウェイトのうちの、基地局２３０において受信される信号がＶ偏波面またはＨ偏波面に最も近い偏波面となるプリコーディングウェイトを選択する。そして、基地局２３０は、選択したプリコーディングウェイトをユーザ端末２１０へ送信する。ユーザ端末２１０は、基地局２３０から受信したプリコーディングウェイトによってビームフォーミングを行った信号を基地局２３０へ送信する。
【０１５１】
図９は、図５に示した算出部の処理の他の一例を示す図である。図９において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、図５に示した基地局２３０の算出部５６２は、プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…と、直交性比較部９２０と、プリコーディング決定部９３０と、ＳＩＲ算出部９４０と、を備えている。
【０１５２】
プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…は、複数の１，２，…番目のプリコーディングウェイトにそれぞれ対応している。たとえば、プリコーディング応答算出部９１１は、１番目のプリコーディングウェイトに対して伝搬特性推定値を乗算することで、１番目のプリコーディングウェイトにおける受信信号の応答値を算出する。同様に、プリコーディング応答算出部９１２，…は、それぞれ２，…番目のプリコーディングウェイトにおける受信信号の応答値を算出する。プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…は、算出した応答値を直交性比較部９２０へ出力する。
【０１５３】
直交性比較部９２０は、プリコーディング応答算出部９１１，９１２，…から出力された各応答値の直交性を比較する。直交性比較部９２０は、直交性の比較結果をプリコーディング決定部９３０へ出力する。直交性比較部９２０における直交性の比較については後述する。
【０１５４】
プリコーディング決定部９３０は、直交性比較部９２０から出力された比較結果に基づいて、ユーザ端末へ送信するプリコーディングウェイトを決定する。具体的には、プリコーディング決定部９３０は、受信信号の応答値がＨ偏波面またはＶ偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを決定する。
【０１５５】
また、プリコーディング決定部９３０は、Ｖ偏波面とＨ偏波面のうちの、決定したプリコーディングにおける受信信号の応答値が近い偏波面を、プリコーディングウェイトに対応する偏波面として決定する。プリコーディング決定部９３０は、決定したプリコーディングウェイトおよび偏波面と、伝搬特性推定値と、をＳＩＲ算出部９４０へ出力する。
【０１５６】
ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０から出力されたプリコーディングウェイトに対応するＳＩＲを算出する。プリコーディングウェイトに対応するＳＩＲは、ユーザ端末のビームフォーミングにプリコーディングウェイトを用いる場合のＳＩＲである。ＳＩＲ算出部９４０は、Ｖ偏波スケジューラ５６３とＨ偏波スケジューラ５６４のうちの、プリコーディングウェイトに対応する偏波のスケジューラへ、算出したＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。
【０１５７】
たとえば、ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０によって応答値がＶ偏波面に近いプリコーディングウェイトが選択された場合は、Ｖ偏波スケジューラ５６３へＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。また、ＳＩＲ算出部９４０は、プリコーディング決定部９３０によって応答値がＨ偏波面に近いプリコーディングウェイトが選択された場合は、Ｈ偏波スケジューラ５６４へＳＩＲ、プリコーディングウェイトおよび伝搬特性推定値を出力する。
【０１５８】
図９の直交性比較部９２０においては、たとえば下記（３０）式に示すアルゴリズムによって直交性の比較を行う。
【０１５９】
【数２２】
【０１６０】
上記（３０）式において、ｒnH（Ｐｉ）は、ｉ番目のプリコーディングウェイトをビームフォーミングに用いた場合の、基地局２３０のＨ偏波アンテナ３２１〜３２６のうちのｎ番目のアンテナの受信信号を示している。ｒnV（Ｐｉ）は、ｉ番目のプリコーディングウェイトをビームフォーミングに用いた場合の、基地局２３０のＶ偏波アンテナ３１１〜３１６のうちのｎ番目のアンテナの受信信号を示している。
【０１６１】
ここでは、プリコーディングウェイトはＸ個（たとえば６４個）あるとする。また、Ｖ偏波面の信号とＨ偏波面の信号を受信するアンテナがそれぞれＮ本（たとえば６本）あるとする。上記（３０）式によって、ｉ番目のプリコーディングウェイトを用いた場合の偏波面ごとの信号の合計電力を求め、（Ｈ偏波面の総電力）／（Ｖ偏波面の総電力）と（Ｖ偏波面の総電力）／（Ｈ偏波面の総電力）のうちの最も大きい値が算出される。
【０１６２】
算出されたプリコーディングウェイト（ｉ＝ｘ）と、分子が示す偏波面（Ｈ偏波面またはＶ偏波）が、選択すべきプリコーディングウェイトと、基地局２３０において受信される信号の偏波面となる。なお、プリコーディングウェイトについては、適用可能なもの全ての応答値を算出してもよいし、一定の角度間隔のビームに対応するプリコーディングウェイトのみの応答値を算出してもよい。
【０１６３】
このように、伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果がＶ偏波面とＨ偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを、ユーザ端末へ送信するウェイトとして算出する。これにより、プリコーディングウェイトの選択によって最適な偏波面を決定することができる。また、複数のプリコーディングウェイトから選択したプリコーディングウェイトをユーザ端末へ送信すればよいため、ユーザ端末へ送信するウェイトを決定するための処理を低減することができる。
【０１６４】
（選択周期の設定例１）
図１０は、参照信号の送信周期の設定動作の一例を示すシーケンス図である。ここでは、ユーザ端末２１０における送信周期の設定動作について説明するが、ユーザ端末２２０における送信周期の設定動作についても同様である。まず、基地局２３０が、ユーザ端末２１０へ周期設定要求を送信する（ステップＳ１００１）。つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ１００１によって送信された周期設定要求に基づいて、参照信号の送信周期を設定する（ステップＳ１００２）。
【０１６５】
つぎに、ユーザ端末２１０が、ステップＳ１００２によって参照信号の送信周期を設定したことを示す設定完了報告を基地局２３０へ送信し（ステップＳ１００３）、一連の設定動作を終了する。ユーザ端末２１０の参照信号生成部７８０は、ステップＳ１００２によって設定された送信周期によって参照信号を出力する。
【０１６６】
基地局２３０の選択周期設定部５６５は、ステップＳ１００１によって送信した周期設定要求が示す周期を設定する。これにより、ステップＳ１００２によって設定された送信周期によって、ユーザ端末２１０から基地局２３０へ参照信号が送信されるとともに、基地局２３０においてユーザ端末へ送信するウェイトが選択される。これにより、基地局２３０の算出部５６２において、ユーザ端末２１０から参照信号が送信される周期ごとに、ユーザ端末２１０へ送信するウェイトを算出することができる。
【０１６７】
なお、たとえば３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）の規格においては、周期設定要求はＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｉｏｎの一部として送信される。また、設定完了報告はＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅの一部として送信される。また、周期設定要求や設定完了報告は、たとえば、基地局２３０とユーザ端末２１０との間における通信の制御を司る上位レイヤ情報として、ＤＬデータやＵＬデータの一部として送受信される。
【０１６８】
（選択周期の設定例２）
図１１は、偏波変動に基づく選択周期の設定を示す図である。図１１に示すテーブル１１００において、符号１１１０は、ユーザ端末（ユーザ端末２１０，２２０）と基地局２３０との間のドップラー周波数Ｆｄを示している。符号１１２０は、ユーザ端末の移動速度を示している。符号１１１０，１１２０に示すように、ユーザ端末の移動速度が大きいほど、ユーザ端末と基地局２３０との間のドップラー周波数Ｆｄが大きくなる。
【０１６９】
符号１１３０は、ドップラー周波数Ｆｄに基づくウェイトの選択周期を示している。符号１１３０に示すウェイトの選択周期は、ドップラー周波数Ｆｄが大きくなるほど小さい。たとえば、符号１１３０に示すウェイトの選択周期は、符号１１２０に示すユーザ端末の移動速度において、平均的な建物の全長である８ｍを移動するためにかかる時間である。
【０１７０】
Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のそれぞれは、平均化された伝搬特性推定値に基づいてドップラー周波数Ｆｄを算出する。たとえば、伝搬特性推定値を複数のサンプル時間で取得し、取得した伝搬特性推定値の時間的な変動に基づく特性変更量からドップラー周波数Ｆｄを推定することができる。
【０１７１】
たとえば、伝搬特性推定値に基づく計算によってドップラー周波数Ｆｄを推定することができる。または、伝搬特性推定値の時間的な変動とドップラー周波数Ｆｄとを基地局２３０において対応付けて記憶しておき、取得した伝搬特性推定値に対応するドップラー周波数Ｆｄを検索することによってドップラー周波数Ｆｄを推定してもよい。この場合は、計算によってドップラー周波数Ｆｄを推定するよりも処理量を低減することができる。
【０１７２】
また、伝搬特性推定値に基づくドップラー周波数Ｆｄの算出については、上記の方法に限らない。たとえば、非特許文献（宮崎俊治，大渕一央，中村隆治，「Ｗ−ＣＤＭＡ移動機におけるチャネル推定値によるフェージング周波数推定」，電子通信情報学会２００２，Ｓｅｐｔ）に記載の方法によりドップラー周波数Ｆｄの算出を行うことも可能である。
【０１７３】
Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４のそれぞれは、算出したドップラー周波数Ｆｄを選択周期設定部５６５へ通知する。選択周期設定部５６５は、Ｖ偏波スケジューラ５６３およびＨ偏波スケジューラ５６４によって通知されたドップラー周波数Ｆｄに基づいて選択周期を決定する。選択周期設定部５６５は、決定した周期を伝搬特性平均化部５６１における平均化の周期として伝搬特性平均化部５６１へ通知する。
【０１７４】
図１２は、ドップラー周波数に基づく選択周期の決定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、基地局２３０におけるユーザ端末２１０と間の選択周期の決定処理について説明するが、基地局２３０におけるユーザ端末２２０と間の選択周期の決定処理についても同様である。基地局２３０は、まず、ユーザ端末２１０へ送信した周期設定要求が示す周期（第一周期とする）を取得する（ステップＳ１２０１）。
【０１７５】
つぎに、ドップラー周波数Ｆｄを算出し、図１１に示したテーブル１１００に基づいて、ドップラー周波数Ｆｄに基づく周期（第二周期とする）を取得する（ステップＳ１２０２）。つぎに、ステップＳ１２０１によって取得された第一周期が、ステップＳ１２０２によって取得された第二周期よりも長いか否かを判断する（ステップＳ１２０３）。
【０１７６】
ステップＳ１２０３において、第一周期が第二周期より長い場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０１によって取得された第一周期を選択周期として設定し（ステップＳ１２０４）、一連の動作を終了する。第一周期が第二周期以下である場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０２によって取得された第二周期を選択周期として設定し（ステップＳ１２０５）、一連の動作を終了する。
【０１７７】
また、基地局２３０は、ステップＳ１２０４またはステップＳ１２０５によって設定された選択周期を示す周期設定要求をユーザ端末２１０へ送信することで、設定した選択周期によってユーザ端末２１０から参照信号を受信するようにしてもよい。
【０１７８】
このように、基地局２３０の算出部５６２は、伝搬特性推定値に基づいてユーザ端末との間のドップラー周波数Ｆｄを算出し、算出したドップラー周波数Ｆｄに基づく周期ごとに、ユーザ端末へ送信するウェイトを算出する。たとえば、算出部５６２は、ドップラー周波数Ｆｄが大きいほど、ユーザ端末へ送信するウェイトを算出する周期を短くする。
【０１７９】
これにより、ユーザ端末の移動速度が遅く、ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬環境の変化が小さい場合は、ユーザ端末のウェイトの算出頻度を下げることができる。このため、ウェイトの算出処理を低減することができる。また、ユーザ端末の移動速度が速く、ユーザ端末と基地局２３０との間の伝搬環境の変化が大きい場合は、ユーザ端末のウェイトを頻繁に算出することができる。このため、ユーザ端末からの送信信号を基地局２３０において精度よくＶ偏波面またはＨ偏波面で受信することができる。
【０１８０】
以上説明したように、実施の形態にかかる受信装置、移動端末、通信システムおよび通信方法は、伝搬特性に基づいて、受信装置が受信する信号がＶ偏波面またはＨ偏波面になるビームフォーミングのウェイトを算出して移動端末へ通知する。これにより、受信装置における処理量を低減することが可能になる。
【０１８１】
なお、上述した実施の形態においては、受信装置を基地局に適用する場合について説明したが、受信装置は基地局に限らず、移動端末からの送信信号を受信する受信装置であればよい。たとえば、受信装置を、移動端末からの送信信号を受信し、受信した送信信号を基地局へ転送する中継局に適用することもできる。
【０１８２】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１８３】
（付記１）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【０１８４】
（付記２）前記算出部は、前記各ビームフォーミングの各ウェイトを算出し、
前記各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部によって算出された各伝搬品質に基づいて、前記算出部によって算出された前記各ウェイトのうちの、前記送信部が送信するウェイトを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の受信装置。
【０１８５】
（付記３）前記算出部は、前記推定部の推定結果を示す伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果が前記各偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを前記ウェイトとして算出することを特徴とする付記１または２に記載の受信装置。
【０１８６】
（付記４）前記推定部は、前記移動端末から送信される参照信号に基づいて前記伝搬特性を推定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
【０１８７】
（付記５）前記算出部は、前記移動端末から前記参照信号が送信される周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする付記４に記載の受信装置。
【０１８８】
（付記６）前記算出部は、前記推定部の推定結果に基づいて前記移動端末との間のドップラー周波数を算出し、算出したドップラー周波数に基づく周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする付記４に記載の受信装置。
【０１８９】
（付記７）前記算出部は、算出したドップラー周波数が大きいほど前記ウェイトを算出する周期を短くすることを特徴とする付記６に記載の受信装置。
【０１９０】
（付記８）前記各アンテナによる各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラを備えることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の受信装置。
【０１９１】
（付記９）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信部と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信されたウェイトによって、前記送信部によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算部と、
を備えることを特徴とする移動端末。
【０１９２】
（付記１０）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有し、受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末との間の伝搬特性に基づいて算出し、算出したウェイトを前記移動端末へ送信する受信装置と、
前記受信装置によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う移動端末と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【０１９３】
（付記１１）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置の通信方法において、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【０１９４】
（付記１２）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信工程と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信工程と、
前記受信工程によって受信されたウェイトによって、前記送信工程によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【０１９５】
（付記１３）互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置と移動端末における通信方法において、
前記受信装置と前記移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置が受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトによって、前記移動端末が送信する信号に対してビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【符号の説明】
【０１９６】
１００，２００ 通信システム
２１０，２２０ ユーザ端末
２１１，２１２，２２１，２２２ アンテナ
２３０ 基地局
３００ アンテナ部
３０１ ボード部
３１１〜３１６ Ｖ偏波アンテナ
３２１〜３２６ Ｈ偏波アンテナ
５１１，７１１，７１２ Ｖ偏波アンテナ
５１２ Ｈ偏波アンテナ
５２１ Ｖ偏波デュプレクサ
５２２ Ｈ偏波デュプレクサ
７２１，７２２ デュプレクサ
８１１〜８１４ 偏波面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記各ビームフォーミングの各ウェイトを算出し、
前記各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部によって算出された各伝搬品質に基づいて、前記算出部によって算出された前記各ウェイトのうちの、前記送信部が送信するウェイトを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記推定部の推定結果を示す伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果が前記各偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを前記ウェイトとして算出することを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記推定部は、前記移動端末から送信される参照信号に基づいて前記伝搬特性を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記移動端末から前記参照信号が送信される周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記推定部の推定結果に基づいて前記移動端末との間のドップラー周波数を算出し、算出したドップラー周波数に基づく周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項７】
前記各アンテナによる各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の受信装置。
【請求項８】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信部と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信されたウェイトによって、前記送信部によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算部と、
を備えることを特徴とする移動端末。
【請求項９】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有し、受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末との間の伝搬特性に基づいて算出し、算出したウェイトを前記移動端末へ送信する受信装置と、
前記受信装置によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う移動端末と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置と移動端末における通信方法において、
前記受信装置と前記移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置が受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトによって、前記移動端末が送信する信号に対してビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを含む受信部と、
移動端末との間の伝搬特性を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記受信部により受信される信号が前記各偏波面になる各ビームフォーミングのウェイトの少なくとも一方を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたウェイトを前記移動端末へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記各ビームフォーミングの各ウェイトを算出し、
前記各ウェイトに対応する各伝搬品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部によって算出された各伝搬品質に基づいて、前記算出部によって算出された前記各ウェイトのうちの、前記送信部が送信するウェイトを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記推定部の推定結果を示す伝搬特性推定値に対して所定の複数のプリコーディングウェイトを乗算し、乗算結果が前記各偏波面のいずれかに最も近くなるプリコーディングウェイトを前記ウェイトとして算出することを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記推定部は、前記移動端末から送信される参照信号に基づいて前記伝搬特性を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記移動端末から前記参照信号が送信される周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記推定部の推定結果に基づいて前記移動端末との間のドップラー周波数を算出し、算出したドップラー周波数に基づく周期ごとに前記ウェイトを算出することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項７】
前記各アンテナによる各通信の各スケジューリングをそれぞれ行う各スケジューラを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の受信装置。
【請求項８】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置へ信号を送信する送信部と、
前記受信装置によって受信される信号が、前記各偏波面のいずれかの偏波面になるビームフォーミングのウェイトを前記受信装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信されたウェイトによって、前記送信部によって送信される信号のビームフォーミングを行う乗算部と、
を備えることを特徴とする移動端末。
【請求項９】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有し、受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを移動端末との間の伝搬特性に基づいて算出し、算出したウェイトを前記移動端末へ送信する受信装置と、
前記受信装置によって送信されたウェイトによって、送信する信号に対してビームフォーミングを行う移動端末と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
互いに異なる各偏波面の信号を受信する各アンテナを有する受信装置と移動端末における通信方法において、
前記受信装置と前記移動端末との間の伝搬特性を推定する推定工程と、
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記受信装置が受信する信号が前記各偏波面のいずれかになるビームフォーミングのウェイトを算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出されたウェイトによって、前記移動端末が送信する信号に対してビームフォーミングを行う乗算工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−４０５６（Ｐ２０１１−４０５６Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４３０６（Ｐ２００９−１４４３０６）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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