無線通信方法、及び無線通信システム
【課題】通信セルが近接する状況において、スループットを向上させる。
【解決手段】端末局装置は、自装置と同じ通信セルに属している基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、近接する通信セルに属している基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、第２の伝搬チャネル及び受信ウエイトを含む通知信号を基地局装置に送信する第１の無線部とを備え、基地局装置は、第２の伝搬チャネルを示す行列と受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、自装置と同じ通信セルに属している端末局装置宛のデータに送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部とを備える。
【解決手段】端末局装置は、自装置と同じ通信セルに属している基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、近接する通信セルに属している基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、第２の伝搬チャネル及び受信ウエイトを含む通知信号を基地局装置に送信する第１の無線部とを備え、基地局装置は、第２の伝搬チャネルを示す行列と受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、自装置と同じ通信セルに属している端末局装置宛のデータに送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置及び複数の端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する環境における無線通信方法、及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。この無線通信システムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓのスループットを実現している。ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットであり、実際にはＭＡＣ（Medium Access Control：メディアアクセス制御）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０Ｍｂｐｓ程度である。
【０００３】
更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚの周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用するチャネルボンディング技術などの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である。
【０００４】
更に、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用する通信技術や、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）技術により、１Ｇｂｐｓを超えるＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速な無線通信の実現を目指している。
【０００５】
また、無線通信の需要が急速に高まっており、家庭や、駅等に設置される無線ＬＡＮの基地局の数が増加している。しかし、通信セル（１台の基地局と複数台の端末局とで構成される）が近接する環境（例えば、集合住宅等）では、近接する通信セルの信号が互いに干渉となり、良好な無線通信ができなくなるという問題があった。この問題に対して、無線ＬＡＮでは異なる周波数チャネルを割り当てたり、同一周波数チャネルの通信帯域を時間軸上で按分して用いたりして、干渉を回避してきた（非特許文献１）。
【０００６】
更に、干渉が存在しても良好な通信を行うことが可能な技術が検討されている。この技術は、近接する基地局装置間で連携を行い、それぞれの基地局装置が個々に備えられているアレーアンテナを制御する。これにより、近接する通信セルの端末局装置に対する干渉を抑圧し、各基地局装置が自身と通信をする端末局装置にデータを同時に送信する技術である。同一の周波数チャネルかつ同一の時刻で送信することが可能となり、スループットの増加効果は非常に大きい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これまで無線ＬＡＮで用いられてきた異なる周波数チャネルや時間を割り当てる場合には、近接する通信セルが増加した場合、各通信セルに割り当てる無線資源（周波数チャネルや、時間）は有限であるため、１つの通信セル当たりに割り当てられる無線資源が減少し、各通信セルのスループットが劣化してしまうという問題があった。例えば、近接する通信セルが複数存在する場合、近接通信セルが存在しないときのスループットよりも、約（１／（近接する通信セルの数））にまで低下する。
【０００９】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの順に標準化規格が進むにつれて、通信に用いる周波数帯域幅が広くなるので、近接するセル間で周波数帯域の重複を回避しつつ割り当てることができる周波数チャネルが少なくなる。その結果、同一周波数チャネルを用いて通信を行う近接通信セルが多くなる可能性がより高くなり、スループットの劣化の要因となる。
【００１０】
一方、互いに近接する基地局装置が連携し、それぞれのアレーアンテナを用いて干渉を抑圧する技術では、互いに近接する通信セルの端末局のアンテナに対して干渉を抑圧することができる。ここで、干渉を抑圧できるアンテナ数は、それぞれの基地局装置が有するアレーアンテナのアンテナ自由度数によって決定される。具体的には、それぞれの基地局装置が有するアンテナ数を４本とした場合、干渉を抑圧することができるアンテナ数は最大４本となる。
しかし、すべてのアンテナ自由度を用いて近接する通信セルの端末局装置のアンテナに対して干渉を抑圧した場合、自身の通信セルの端末局装置へ信号を送信することができなくなる。これは、送信するためのアンテナ自由度が残っていないからである。この場合、アンテナ自由度よりも少ないアンテナを有する端末局装置に対し干渉の抑圧を行うことしかできなくなってしまう。また、基地局装置間で連携を行う必要があるが、無線ＬＡＮにおいて、基地局装置は自律分散制御に基づいて通信を行っているため、基地局装置間で連携を行うフローなどは規定されておらず、実現は困難であった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、通信セルが近接する状況において、スループットを向上させることができる無線通信方法、及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するために、本発明の無線通信方法は、基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルの前記端末局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定する第１の伝搬チャネル推定ステップと、前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する第２の伝搬チャネル推定ステップと、前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置が用いる受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出ステップと、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと前記基地局装置から該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置に送信するデータに前記送信ウエイトを乗じた送信信号を送信する送信ステップとを有する。
【００１３】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置が前記送信ウエイトを用い、前記端末局装置が前記受信ウエイトを用いて通信をする際における前記基地局装置と該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置との間の第３の伝搬チャネルを推定する第３の伝搬チャネル推定ステップと、前記第３の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置の受信ウエイトを更新する受信ウエイト更新ステップと、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記更新された受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを更新する送信ウエイト更新ステップと、を更に有し、前記送信ステップにおいて、前記データに前記更新した送信ウエイトを乗じて前記送信信号を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる場合、前記送信ウエイト算出ステップにおいて、前記基地局装置と該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置が用いる前記受信ウエイトと、前記第２の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第１の送信ウエイトと、前記第１の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第２の送信ウエイトと乗じて、前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。
【００１５】
また、上記問題を解決するために、本発明の無線通信システムは、基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムであって、前記端末局装置は、自装置と自装置と同じ通信セルに属している前記基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、自装置が属する通信セルに近接する通信セルに属している前記基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、前記第２の伝搬チャネル及び前記受信ウエイトを含む通知信号を前記基地局装置に送信する第１の無線部と、を備え、前記基地局装置は、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置宛のデータに前記送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、基地局装置と端末局装置とを有する通信セルが複数近接する状況において、それぞれの基地局装置が、近接する通信セルの端末局装置が使用する受信ウエイトを考慮した送信ウエイトを算出し、算出した送信ウエイトを用いて送信を行う。これにより、端末局装置は、近接する通信セルの基地局装置から受ける干渉を抑圧することができ、各基地局装置が同一周波数チャネル及び同一時刻で送信することができる。その結果、各基地局装置から送信されるデータ量を増加させることができ、無線通信システムにおけるスループットを向上させることができる。
また、基地局装置のアンテナ自由度数を超えた端末局装置のアンテナ数を有する場合にも干渉を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態における無線通信システム１の構成例を示す概念図である。
【図２】同実施形態における基地局装置１００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【図４】第２実施形態における基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【図６】第３実施形態における基地局装置５００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図を示す。
【図７】第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。
【図８】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の特徴は、基地局装置と端末局装置から構成される通信セルが複数近接して配置された無線通信システムにおいて、基地局装置が、自装置の通信セルと近接する通信セルの端末局装置が用いる受信ウエイトに基づいて、当該端末局装置に与える干渉を低減する送信ウエイトを用いて送信を行う。これにより、各基地局装置が同時に送信をしても、各端末局装置が近接する通信セルの基地局装置から干渉を受けることなく受信を行うことができる。各基地局装置が同時に送信を行うことにより、送信するデータ量を増加させることができ、無線通信システムにおけるスループットを向上させる。なお、通信セルが近接して配置されているとは、他の通信セルの基地局装置から干渉を受ける端末局装置が存在する可能性があるように通信セルが配置されていることである。
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。
【００２０】
（Ａ．第１実施形態）
図１は、第１実施形態における無線通信システム１の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム１は、２つの基地局装置１００−１、１００−２と、基地局装置１００−１と無線パケット通信をする端末局装置２００−１と、基地局装置１００−２と無線パケット通信をする端末局装置２００−２とを具備している。
端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
【００２１】
各基地局装置１００−１、１００−２と、各端末局装置２００−１、２００−２とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて無線パケット通信を行う。また、２つの通信セル１０１−１、１０１−２における無線パケット通信は、同一の周波数チャネルを用いて行われる。無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置である。
【００２２】
基地局装置１００−１、１００−２は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどである。端末局装置２００−１、２００−２は、コンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局装置１００−１、１００−２が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
【００２３】
また、図１に示すように、基地局装置１００−１から端末局装置２００−１、２００−２との間の伝搬チャネルをＨ１、Ｇ２で表す。基地局装置１００−２から端末局装置２００−１、２００−２との間の伝搬チャネルをＨ２、Ｇ２で表す。
基地局装置１００−１と基地局装置１００−２とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置１００−１又は基地局装置１００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置１００という。また、端末局装置２００−１と端末局装置２００−２とは同じ構成を有しており、以下、端末局装置２００−１又は端末局装置２００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに端末局装置２００という。
【００２４】
図２は、本実施形態における基地局装置１００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、基地局装置１００は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ１１１と、無線部１１２と、通知信号取得部１１３と、情報記憶部１１４と、送信ウエイト算出部１１５と、ネットワークインターフェース１１６とを備えている。
【００２５】
無線部１１２は、アレーアンテナ１１１を介して、端末局装置２００から送信された信号を受信し、受信した受信信号から無線パケットを検出する。また、無線部１１２は、検出した無線パケットを、通知信号取得部１１３と、ネットワークインターフェース１１６とに出力する。
また、無線部１１２は、情報記憶部１１４に記憶されている送信ウエイトを読み出し、読み出した送信ウエイトと、ネットワークインターフェース１１６から入力される送信データとを乗算して生成した無線パケットを、アレーアンテナ１１１を介して端末局装置２００に送信する。
【００２６】
通知信号取得部１１３は、無線部１１２から入力された無線パケットから、近接する通信セルに属する端末局装置２００から送信された通知信号を検出し、検出した通知信号から、伝搬チャネルＧと、当該端末局装置２００における受信ウエイトを取得する。また、通知信号取得部１１３は、取得した伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。また、通知信号取得部１１３は、無線部１１２から入力された無線パケットから、自装置が属する通信セルの端末局装置２００から送信された通知信号に基づいて、伝搬チャネルＨを取得し、取得した伝搬チャネルＨを情報記憶部１１４に記憶させる。
なお、基地局装置１００−１において、通知信号取得部１１３は、伝搬チャネルＧ２と、端末局装置２００−２における受信ウエイトを取得するとともに、端末局装置２００−１との間の伝搬チャネルＨ１を取得する。一方、基地局装置１００−２において、通知信号取得部１１３は、伝搬チャネルＧ１と、端末局装置２００−１における受信ウエイトを取得するとともに、端末局装置２００−２との間の伝搬チャネルＨ２を取得する。
【００２７】
情報記憶部１１４には、通知信号取得部１１３が取得した伝搬チャネルＧ、受信ウエイト、及び伝搬チャネルＨと、送信ウエイト算出部１１５が算出した送信ウエイトとが記憶される。
送信ウエイト算出部１１５は、情報記憶部１１４に記憶されている、自装置と同じ通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルＨと、近接する通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトとを読み出す。送信ウエイト算出部１１５は、読み出した伝搬チャネルＨと、伝搬チャネルＧと、受信ウエイトとから送信ウエイトを算出し、算出した送信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００２８】
ネットワークインターフェース１１６は、無線部１１２から入力された無線パケットを、外部のネットワークにおいて用いられているパケットに変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース１１６は、外部のネットワークから受信したパケットのうち、自装置と同一通信セルに属する端末局装置２００宛てのパケットを無線パケットに変換して無線部１１２に出力する。
【００２９】
続いて、端末局装置２００の構成について説明する。図２に示すように、端末局装置２００は、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナ２１１と、無線部２１２と、伝搬チャネル取得部２１３と、情報記憶部２１４と、受信ウエイト算出部２１５と、通知部２１６とを備えている。
無線部２１２は、アレーアンテナ２１１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを伝搬チャネル取得部２１３に出力する。また、無線部２１２は、通知部２１６から入力された無線パケットを、アレーアンテナ２１１を介して基地局装置１００に送信する。
【００３０】
伝搬チャネル取得部２１３は、無線部２１２から入力された無線パケットから自身が接続する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＨを推定し、推定した伝搬チャネルＨを情報記憶部２１４に記憶させる。また、伝搬チャネル取得部２１３は、無線部２１２から入力された無線パケットから、近接する通信セルに属する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＧを取得し、取得した伝搬チャネルＧを情報記憶部２１４に記憶させる。
なお、端末局装置２００−１において、伝搬チャネル取得部２１３は、伝搬チャネルＨ１及び伝搬チャネルＧ１を取得する。また、端末局装置２００−２において、伝搬チャネル取得部２１３は、伝搬チャネルＨ２及び伝搬チャネルＧ２を取得する。
【００３１】
情報記憶部２１４には、伝搬チャネル取得部２１３が取得した伝搬チャネルＨ及び伝搬チャネルＧと、受信ウエイト算出部２１５が算出した受信ウエイトとが記憶される。
受信ウエイト算出部２１５は、情報記憶部２１４から伝搬チャネルＨを読み出し、読み出した伝搬チャネルＨに対して特異値分解を用いて受信ウエイトを算出する。受信ウエイト算出部２１５は、算出した受信ウエイトを情報記憶部２１４に記憶させる。
通知部２１６は、情報記憶部２１４に記憶されている伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを読み出し、読み出した伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを含む無線パケットを生成し、生成した無線パケットを無線部２１２に出力する。
【００３２】
以下、端末局装置２００に備えられている受信ウエイト算出部２１５が受信ウエイトを算出する方法と、基地局装置１００に備えられている送信ウエイト算出部１１５が送信ウエイトを算出する方法とを説明する。ここでは、基地局装置１００に備えられているアレーアンテナ１１１のアンテナ素子数が２Ｎ個であり、端末局装置２００に備えられているアレーアンテナ２１１のアンテナ素子数が２Ｎ個であり、それぞれの基地局装置１００から送信されるストリーム数がＮである場合について説明する。ストリームとは、同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて送信することが可能な送信データストリーム数である。
【００３３】
受信ウエイト算出部２１５は、自装置と同じ通信セルに属する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＨに対して特異値分解を行う。伝搬チャネルＨは、特異値分解を行うと次式（１）のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
式（１）において、行列Ｕは左特異値行列であり、行列Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列Ｖは右特異値行列である。行列Ｕ、行列Σ、及び行列Ｖは、次式（２）〜（４）として表される。
【００３６】
【数２】
【００３７】
【数３】
【００３８】
【数４】
【００３９】
Ｎ本のストリームを送信するこの例では、式（２）の一部の行ベクトルである次式（５）で表される行列Ｗｕが受信ウエイトとなる。すなわち、基地局装置１００と端末局装置２００との間の伝搬チャネルＨを特異値分解して得られる行列Ｕの要素（成分）の一部を用いて、次式（５）によって表される行列Ｗｕが受信ウエイトとして算出される。
【００４０】
【数５】
【００４１】
次に、送信ウエイト算出部１１５が送信ウエイトを算出する方法について説明する。送信ウエイト算出部１１５は、近接する通信セルの端末局装置２００に干渉を与えることなく、それぞれの通信セルの端末局装置２００にデータを送信するための送信ウエイトを以下のように算出する。
送信ウエイト算出部１１５は、各端末局装置２００において算出された受信ウエイト及び伝搬チャネルＧを用いて、近接する通信セルの端末局装置２００ごとに送信ウエイトの算出を行う。送信ウエイト算出部１１５は、近接する通信セルの端末局装置２００に対して、受信ウエイトが適用された際の伝搬チャネル￣Ｇを次式（６）を用いて算出する。ここで、式（６）において、「￣（オーバーライン）」が上に付されたＧを「￣Ｇ」と表記する。以下、数式等において、「＾（ハット）」や、「´（ダッシュ）」「｀（グレイヴ・アクセント）」などの記号が文字の上に付されている文字を表記する場合、当該記号を文字の前に表記する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
式（６）の行列￣Ｇは、式（１）と同様に特異値分解を行うことにより、次式（７）のように変換することができる。なお、式（６）は、基地局装置１００−１の送信ウエイト算出部１１５が算出する伝搬チャネル￣Ｇを示している。基地局装置１００−２の送信ウエイト算出部１１５は、伝搬チャネルＧ２に替えて伝搬チャネルＧ１を用いて、伝搬チャネル￣Ｇを算出する。
【００４４】
【数７】
【００４５】
式（７）において、行列￣Ｕ、行列￣Σ、及び行列￣Ｖは、次式（８）〜（１０）として表される。
【００４６】
【数８】
【００４７】
【数９】
【００４８】
【数１０】
【００４９】
ここで、送信ウエイト算出部１１５は、式（１０）で表される行列￣Ｖの列ベクトルの一部を送信ウエイトＷｖとする。送信ウエイトＷｖは、次式（１１）で表される。
【００５０】
【数１１】
【００５１】
すなわち、基地局装置１００と、当該基地局装置１００の通信セルに近接する通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルを特異値分解することにより、式（８）〜（１０）で示されているそれぞれの行列が得られる。式（１０）の得られた行列￣Ｖの要素（成分）の一部を用いて、式（１１）の送信ウエイトＷｖが得られる。
【００５２】
次に、本実施形態における受信ウエイトを考慮した通信セル間の干渉抑圧方法についてタイムチャートを用いて具体的に説明する。
図３は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。同図において、基地局装置１００−１では端末局装置２００−１宛の送信データが生起し、基地局装置１００−２では端末局装置２００−２宛の送信データが生起している。また、「基地局装置１００−１のランダム時間」＜「基地局装置１００−２のランダム時間」の関係により、基地局装置１００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。ここで、ランダム時間について説明すると、基地局装置１００−１は乱数に基づいて設定される期間（ランダム時間）に渡ってキャリアセンス（Carrier Sense：ＣＳ）を行う。
【００５３】
基地局装置１００−１は、設定される期間に亘って他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、近接する通信セル（周辺通信セル）の基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ３１において送信する。
このとき、端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ１を推定し、推定した伝搬チャネルＨ１を用いて受信ウエイトを算出する。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ２を推定する。伝搬チャネルの推定は、例えば、受信した呼出信号に含まれるトレーニング信号と、自装置に記憶されているトレーニング信号との相関をとることにより行う。
【００５４】
基地局装置１００−１が呼出信号の送信を完了してから所定の期間Ｔが経過した後、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、宛先アドレスと、近接する通信セル（周辺通信セル）の基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ３２において送信する。
このとき、端末局装置２００−１は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１を推定する。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２を推定し、推定した伝搬チャネルＨ２を用いて受信ウエイトを算出する。
【００５５】
最後の呼出信号を受信後の所定期間（Ｔ）が経過した後の時刻ｔ３３において、端末局装置２００−１は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１を含む通知信号を送信する。また、端末局装置２００−２は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ２を含む通知信号を送信する。このとき、端末局装置２００は、通知信号に対して端末局装置２００ごとに異なる互いに直交する符号(例えば、ＣＤＭＡ通信の拡散符号)を用いる場合、周辺通信セルの端末局装置２００と同時に通知信号の送信を行うことができる。また、直交する符号を用いない場合、端末局装置２００は、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号の送信を行う。
【００５６】
端末局装置２００−１は伝搬チャネルＨ１から受信ウエイトＷｕを算出し、端末局装置２００−２は伝搬チャネルＨ２から受信ウエイトＷｕを算出する。基地局装置１００−１は、端末局装置２００−２が算出した受信ウエイトＷｕと伝搬チャネルＧ２とを用いて、送信ウエイトＷｖを算出する。また、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−１が算出した受信ウエイトＷｕと伝搬チャネルＧ１とを用いて、送信ウエイトＷｖを算出する。
そして、各基地局装置１００は、算出した送信ウエイトＷｖを用いてそれぞれの基地局装置１００と同じ通信セルに属する端末局装置２００に送信するデータに対して、次式（１２）の信号処理を行って送信する。この送信方法を用いることで、端末局装置２００において近接する通信セルの基地局装置１００からの干渉を抑制することができる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
式（１２）において、Ｘは送信データを表し、Ｘ’は送信信号を表す。また、Ｗｖは、式（１１）で表される送信ウエイトである。
時刻ｔ３４において、基地局装置１００−１は、端末局装置２００−１に送信するデータ１に対して、算出した送信ウエイトＷｖを乗算して得られた送信信号を無線パケットとして送信する。また、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−２に送信するデータ２に対して、算出した送信ウエイトＷｖを乗算して得られた送信信号を無線パケットとして送信する。
【００５９】
次に、各データの宛先の端末局装置２００−１、２００−２は、誤りなく無線パケット信号を復号した場合は、無線パケットを受信後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ３４に、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００に送信する。このとき、各端末局装置２００は、異なる直交する符号を用いて同時に送信してもよし、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次確認信号を送信してもよい。
【００６０】
上述のように、基地局装置１００は、端末局装置２００で受信ウエイトＷｕを用いて信号処理される受信信号に干渉成分が含まれないように、送信ウエイトＷｖを算出する。そして、近接する通信セルの基地局装置１００それぞれが、算出した送信ウエイトＷｖを用いて送信を行うことにより、各端末局装置２００において、近接する通信セルの基地局装置１００から受ける干渉を抑圧することができる。すなわち、各基地局装置１００は、近接する通信セルに属する端末局装置２００が使用する受信ウエイトを考慮して、干渉を抑圧する送信ウエイトを用いることで、近接する通信セルに属する端末局装置２００における干渉を抑圧することができる。このとき、基地局装置１００のアンテナ自由度数を超えたアンテナ数を有する端末局装置２００がある場合でも、干渉を抑圧することができる。
これにより、各通信セルの基地局装置１００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送するデータ量を増加させ、無線通信システム１におけるスループットを向上させることができる。
【００６１】
（Ｂ．第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態において端末局装置２００が受信ウエイトを算出していたが、基地局装置１００が端末局装置２００の受信ウエイトを算出する。
【００６２】
図４は、第２実施形態における基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置３００は、受信ウエイト算出部３１７を更に備えている点が、第１実施形態の基地局装置１００（図２）と異なる。端末局装置４００は、受信ウエイト算出部２１５を備えていない点が、第１実施形態の端末局装置２００と異なる。第２実施形態における無線通信システム２の基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を説明するにあたり、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
基地局装置３００において、受信ウエイト算出部３１７には、通知信号取得部１１３から伝搬チャネルＨが入力される。受信ウエイト算出部３１７は、第１実施形態の受信ウエイト算出部２１５と同様に、入力された伝搬チャネルＨから特異値分解を用いて、式（５）で表される受信ウエイトを算出する。受信ウエイト算出部３１７は、算出した受信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００６４】
図５は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。ここでは、基地局装置３００−１において端末局装置４００−１宛の送信データが生起し、基地局装置３００−２において端末局装置４００−２宛の送信データが生起し、「基地局装置３００−１のランダム時間」＜「基地局装置３００−２のランダム時間」の関係により基地局装置３００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。
【００６５】
基地局装置３００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置３００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を時刻ｔ５１において送信する。
このとき、端末局装置４００−１は、基地局装置３００−１から受信した呼出信号に基づいて、自装置と基地局装置３００−１との間の伝搬チャネルＨ１を推定する。また、端末局装置４００−２は、基地局装置３００−１から受信した呼出信号に基づいて、自装置と基地局装置３００-１との間の伝搬チャネルＧ２を推定する。
【００６６】
基地局装置３００−１が呼出信号の送信を完了してから所定期間Ｔが経過した後、基地局装置３００−２も同様にランダムな時間間隔に亘ってキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局１１０−１のアドレスを含む呼出信号を、時刻ｔ５２において送信する。
このとき、端末局装置４００−１は、基地局装置３００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１を推定する。また、端末局装置４００−２は、基地局装置３００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２を推定する。
【００６７】
次に、端末局装置４００−１、４００−２は、最後の呼出信号を受信してから所定期間Ｔが経過した後の時刻ｔ５３において、通知信号を送信する。通知信号の宛先は、基地局装置３００−１及び基地局装置３００−２である。端末局装置４００−１が送信する通知信号には、推定した伝搬チャネルＧ１と、伝搬チャネルＨ１とが含まれている。また、端末局装置４００−２が送信する通知信号には、推定した伝搬チャネルＧ２と、伝搬チャネルＨ２とが含まれている。
【００６８】
基地局装置３００は、無線部１１２が端末局装置４００から通知信号を受信すると、それぞれの通信セルの端末局装置４００が受信の際に用いる受信ウエイトを、受信ウエイト算出部３１７が式（１）〜（５）を用いて算出する。
以後、時刻ｔ５４及び時刻ｔ５５における処理は、第１実施形態における図３の時刻ｔ３４及び時刻ｔ３５における処理と同じであるので、その説明を省略する。
【００６９】
（Ｃ．第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。第３実施形態における無線通信システムでは、基地局装置において送信ウエイトの算出を行う際に、複数回の送信ウエイト更新を行う例である。
【００７０】
図６は、第３実施形態における基地局装置５００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図を示す。第３実施形態の無線通信システム３において、基地局装置５００は、受信ウエイト更新部５１８と、送信ウエイト更新部５１９とを更に備える点が、第１実施形態の基地局装置１００と異なる。端末局装置２００は、第１実施形態の端末局装置２００と同じ構成である。以下、第３実施形態における無線通信システム３の基地局装置５００及び端末局装置２００を説明するにあたり、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。また、基地局装置５００及び端末局装置２００の配置は、第１実施形態において示した図１と同じ配置とする。
【００７１】
基地局装置５００において、受信ウエイト更新部５１８は、情報記憶部１１４に記憶されている伝搬チャネルＨと、更新を行う前の受信ウエイトＷｕと、更新を行う前の送信ウエイトＷｖとを用いて、新たな受信ウエイトＷｕを算出して受信ウエイトＷｕの更新を行う。受信ウエイト更新部５１８は、算出した新たな受信ウエイトＷｕを情報記憶部１１４に記憶させる。
送信ウエイト更新部５１９は、情報記憶部１１４に記憶されている伝搬チャネルＧと、受信ウエイト更新部５１８が更新した受信ウエイトＷｕとを用いて、新たな送信ウエイトＷｖを算出して送信ウエイトＷｖの更新を行う。送信ウエイト更新部５１９は、算出した新たな送信ウエイトＷｖを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００７２】
第３実施形態では、送信ウエイトＷｖ及び受信ウエイトＷｕを更新する処理が、第１実施形態に追加された処理である。したがって、追加された各ウエイトを更新する処理について説明する。ここで、式（６）における受信ウエイトＷｕを、最初に算出された受信ウエイトＷｕ，１とする。また、式（１１）における送信ウエイトＷｖを、最初に算出された送信ウエイトＷｖ，１とする。
【００７３】
まず、受信ウエイト更新について説明する。受信ウエイトＷｕ，１及び送信ウエイトＷｖ，１を用いた際の基地局装置５００−１と端末局装置２００−１との間の伝搬チャネル´Ｈは、次式（１３）のように表される。なお、基地局装置５００−２と端末局装置２００−２とにおける処理も同様に行われるので、その説明を省略し、基地局装置５００−１及び端末局装置２００−１における処理を説明する。
【００７４】
【数１３】
【００７５】
新たな受信ウエイトＷｕ，２は、式（１３）により表される伝搬チャネル´Ｈに対して特異値分解をすることにより算出される。伝搬チャネル´Ｈは、特異値分解の結果、次式（１４）のように表すことができる。
【００７６】
【数１４】
【００７７】
式（１４）において、行列´Ｕは左特異値行列であり、行列´Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列´Ｖは右特異値行列である。行列´Ｕ、行列´Σ、及び行列´Ｖは、次式（１５）〜（１７）として表される。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
【数１６】
【００８０】
【数１７】
【００８１】
ここで、式（１５）で表される行列´Ｕが受信ウエイトＷｕ，２となる。
以上の方法で、新たな受信ウエイトＷｕ，２が算出され、この受信ウエイトＷｕ，２を新たな受信ウエイトとして更新を行う。
【００８２】
次に、送信ウエイトの更新方法の説明を行う。近接する通信セルの端末局装置２００に対して、受信ウエイトＷｕ，２を考慮した際の伝搬チャネル´Ｇは式（１８）のように表される。
【００８３】
【数１８】
【００８４】
式（１８）の行列´Ｇに対する特異値分解の結果、行列´Ｇは次式（１９）のように表すことができる。
【００８５】
【数１９】
【００８６】
式（１９）において、行列｀Ｕは左特異値行列であり、行列｀Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列｀Ｖは右特異値行列である。行列｀Ｕ、行列｀Σ、及び行列｀Ｖは、次式（２０）〜（２２）として表される。
【００８７】
【数２０】
【００８８】
【数２１】
【００８９】
【数２２】
【００９０】
式（２２）で表される行列｀Ｖが送信ウエイトＷｖ，２となる。
以上の方法で送信ウエイトがＷｖ，２算出され、この送信ウエイトＷｖ，２を新たな送信ウエイトとして更新を行う。
上記と同様に、受信ウエイトＷｕ，２を受信ウエイトＷｕ，１に、送信ウエイトＷｖ，２を送信ウエイトＷｖ，１とし、受信ウエイトの更新及び送信ウエイトの更新を繰り返して用いることで、複数回に亘って受信ウエイト及び送信ウエイトの更新を行うことが可能である。
【００９１】
基地局装置５００は、予め定められた回数に亘って、受信ウエイト及び送信ウエイトの更新を行い、最終的に算出された送信ウエイトを用いて、自装置と同一の通信セルに属する端末局装置２００に対してデータを送信する。
無線通信システム３における無線パケットを送信する処理は、第１実施形態と同様であるので、処理の説明を省略する。
なお、受信ウエイト及び送信ウエイトの更新は、更新により変化する値が予め定めた値より小さくなるまで繰り返すようにしてもよい、すなわち収束するまで繰り返して行うようにしてもよい。
【００９２】
このように、繰り返して受信ウエイト及び送信ウエイトを算出することにより、近接する通信セルに属する端末局装置２００に対して与える干渉を更に低減することができる。その結果、各通信セルの基地局装置５００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送する際に、より伝送効率の高い変調方式や符号化レートを選択することができ、無線通信システム３におけるスループットを更に向上させることができる。
【００９３】
（Ｄ．第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態について説明する。第４実施形態では、それぞれの基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いて複数の端末局装置に対して、同時に無線パケットを送信する。
【００９４】
図７は、第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム４は、基地局装置１００−１、１００−２と、基地局装置１００−１と無線パケット通信をする端末局装置２００−１、２００−３と、基地局装置１００−２と無線パケット通信をする端末局装置２００−２、２００−４とを具備している。端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
本実施形態の無線通信システム４は、端末局装置２００−３、２００−４を具備している点が第１実施形態と異なる。
【００９５】
また、図７に示すように、基地局装置１００−１と端末局装置２００−１、２００−２、２００−３、２００−４との間のぞれぞれの伝搬チャネルをＨ１、Ｇ２、Ｈ３、Ｇ４とする。また、基地局装置１００−２と端末局装置２００−１、２００−２、２００−３、２００−４との間のぞれぞれの伝搬チャネルをＧ１、Ｈ２、Ｇ３、Ｈ４とする。
なお、基地局装置１００及び端末局装置２００の構成は、図２に示した第１実施形態の基地局装置１００及び端末局装置２００の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００９６】
本実施形態における受信ウエイトを考慮したセル間干渉抑圧方法についてタイムチャートを用いて具体的に説明する。
図８は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。ここでは、基地局装置１００−１において端末局装置２００−１、２００−３宛ての送信データが生起し、基地局装置１００−２において端末局装置２００−２、２００−４宛ての送信データが生起し、「基地局装置１００−１のランダム時間」＜「基地局装置１００−２のランダム時間」の関係により基地局装置１００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。
【００９７】
基地局装置１００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ８１において送信する。
このとき、端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ１、Ｈ３を推定し、推定した伝搬チャネルＨ１、Ｈ３を用いて受信ウエイトを算出する。また、端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ２、Ｇ４を推定する。
【００９８】
基地局装置１００−１が呼出信号の送信を完了してから所定の期間Ｔが経過した後、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置１００−１のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ８２において送信する。
このとき、端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１、Ｇ３を推定する。また、端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２、Ｈ４を推定し、推定した伝搬チャネルＨ２、Ｈ４を用いて受信ウエイトを算出する。
【００９９】
最後の呼出信号を受信後の所定期間（Ｔ）が経過した後の時刻ｔ８３において、端末局装置２００−１〜２００−４は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４を含む通知信号を送信する。通知信号には、各端末局装置２００が算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４が含まれている。
【０１００】
ここで、それぞれの端末局装置２００で算出される受信ウエイトの算出方法を具体的に説明する。ここでは、基地局装置１００のアンテナ数を４Ｎとし、端末局装置２００のアンテナ数を２Ｎとし、各端末局装置２００に送信するストリーム数はＮとした場合について説明する。
伝搬チャネルＨ１は、特異値分解を行うと式（２３）〜（２６）のように表すことができる。なお、伝搬チャネルＨ２〜Ｈ４についても、伝搬チャネルＨ１と同様に計算を行うことができるので、以下、伝搬チャネルＨ１について説明する。すなわち、端末局装置２００−１に対する送信の処理を説明し、端末局装置２００−２〜２００−４に対する送信の処理の説明を省略する。
【０１０１】
【数２３】
【０１０２】
【数２４】
【０１０３】
【数２５】
【０１０４】
【数２６】
【０１０５】
式（２４）における行列Ｕ´は左特異値行列であり、式（２５）における行列Σ´は固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（２６）における行列Ｖ´は右特異値行列である。各端末局装置２００が受信するストリーム数がＮであるこの例では、式（２４）の一部である次式（２７）が受信ウエイトＷ´ｕとなる。
【０１０６】
【数２７】
【０１０７】
ここで、近接する通信セルの端末局装置２００−１〜２００−４で算出された受信ウエイトを、行列Ｗ１´ｕ、Ｗ２´ｕ、Ｗ３´ｕ、Ｗ４´ｕとする。
【０１０８】
また、各端末局装置２００は、通知信号に対して端末局装置２００ごとに異なり直交する符号(例えば、ＣＤＭＡ通信の拡散符号)を用いる場合、周辺通信セルの端末局装置２００と同時に通知信号の送信を行う。各端末局装置２００は、通知信号に対して直交する符号を用いない場合、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号の送信を行う。
【０１０９】
各基地局装置１００は、各端末局装置２００から通知信号を受信すると、各端末局装置２００が算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４を用いて、送信ウエイトの算出を行う。
ここで、それぞれの基地局装置１００における送信ウエイトの算出方法を具体的に説明する。基地局装置１００−１、１００−２における送信ウエイトの算出方法は、同じであるので、以下、基地局装置１００−１における算出方法を示す。
【０１１０】
近接する通信セルの複数の端末局装置２００に対して、受信ウエイトを考慮した際の伝搬チャネル＾Ｇは、次式（２８）のように表される。
【０１１１】
【数２８】
【０１１２】
式（２８）で表される伝搬チャネル＾Ｇは、特異値分解を行うことにより式（２９）〜（３２）のように変換することができる。
【０１１３】
【数２９】
【０１１４】
【数３０】
【０１１５】
【数３１】
【０１１６】
【数３２】
【０１１７】
式（３０）における行列＾Ｕは左特異値行列であり、式（３１）における行列＾Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（３２）における行列＾Ｖは右特異値行列である。端末局装置２００−１、２００−３それぞれにストリーム数Ｎの送信を行うこの例では、式（３２）で表される行列＾Ｖの一部が、近接する通信セルの端末局装置２００への干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´ｖとなる。送信ウエイトＷ１´ｖは式（３３）で表される。
【０１１８】
【数３３】
【０１１９】
各基地局装置１００は、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行うために、データを送信する対象の端末局装置２００ごとに送信ウエイトを算出する。ここでは、基地局装置１００−１が端末局装置２００−３に対する送信ウエイトを算出する処理を説明する。
近接する通信セルの端末局装置２００への干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´ｖを用いたときの基地局装置１００−１から端末局装置２００−３への伝搬チャネルＨ´は、次式（３４）のように表される。
【０１２０】
【数３４】
【０１２１】
式（３４）で表される行列Ｈ´は、特異値分解を行うことにより、式（３５）〜（３８）のように変換することができる。
【０１２２】
【数３５】
【０１２３】
【数３６】
【０１２４】
【数３７】
【０１２５】
【数３８】
【０１２６】
式（３６）における行列Ｕ´は左特異値行列であり、式（３７）における行列Σ´は固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（３８）における行列Ｖ´は右特異値行列である。ここで、式（３８）で表される行列Ｖ´が自装置と同一の通信セルに属する端末局装置２００−１以外の端末局装置２００に対する干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´´ｖとなる。
以上より、基地局装置１００−１から端末局装置２００−１に対してマルチユーザＭＩＭＯ通信を行い、かつ近接する通信セルの端末局装置２００に対する干渉を抑圧するウエイトは次式（３９）で算出される送信ウエイトＷ１´´´ｖとなる。
【０１２７】
【数３９】
【０１２８】
同様に、基地局装置１００−１、１００−２では、自装置と同じ通信セルに属する端末局装置２００ごとに、送信ウエイトＷｉ´´´ｖ（ｉ＝１，２，３，４）を算出し、算出した送信ウエイトＷｉ´´´ｖと送信データとから送信信号を算出する。
時刻ｔ８４において、基地局装置１００−１は、端末局装置２００−１宛ての送信データ１−１と送信ウエイトＷ１´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、端末局装置２００−３宛ての送信データ１−２と送信ウエイトＷ３´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットとを、同時に送信する。このとき、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−２宛ての送信データ２−１と送信ウエイトＷ２´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、端末局装置２００−４宛ての送信データ２−２と送信ウエイトＷ４´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、を同時に送信する。
【０１２９】
次に、宛先の端末局装置２００−１〜２００−４は、誤りなく無線パケットを復号した場合、無線パケットを受信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ８５において、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００に送信する。このとき、端末局装置２００は、それぞれが異なり直交する符号を用いて確認信号ＡＣＫを同時に送信してもよいし、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次確認信号ＡＣＫを送信してもよい。
【０１３０】
上述のように、各基地局装置１００がマルチユーザＭＩＭＯ通信を行う場合においても、近接する通信セルに属する端末局装置２００が使用する受信ウエイトを考慮して、干渉を抑圧する送信ウエイトを算出し、近接する通信セルに属する端末局装置２００における干渉を抑圧することができる。
これにより、各通信セルの基地局装置１００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送するデータ量を増加させ、無線通信システム４におけるスループットを向上させることができる。
【０１３１】
なお、本実施形態において、第３実施形態において説明したように、送信ウエイト及び受信ウエイトの更新を繰り返して行うようにしてもよい。
【０１３２】
なお、上述の各実施形態において、基地局装置は、端末局装置から受信する通知信号に含まれる伝搬チャネルＨを用いて送信ウエイト等を算出する構成について説明した。しかし、これに限ることなく、端末局装置は、通知信号にトレーニング信号等を含めて送信し、基地局装置において伝搬チャネルＨを推定し、推定した伝搬チャネルＨを用いて送信ウエイト等を算出するようにしてもよい。
【０１３３】
なお、本発明における基地局装置及び端末局装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、受信ウエイト及び送信ウエイトを算出する処理をコンピュータシステムに行わせてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１３４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【０１３５】
１，２，３，４…無線通信システム
１００，１００−１，１００−２，３００，３００−１，３００−２，５００，５００−１，５００−２…基地局装置
１１１，２１１…アレーアンテナ
１１２，２１２…無線部
１１３…通知信号取得部
１１４，２１４…情報記憶部
１１５…送信ウエイト算出部
１１６…ネットワークインターフェース
２００，２００−１，２００−２，２００−３，２００−４，４００，４００−１，４００−２…端末局装置
２１３…伝搬チャネル取得部
２１５，３１７…受信ウエイト算出部
２１６…通知部
５１８…受信ウエイト更新部
５１９…送信ウエイト更新部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置及び複数の端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する環境における無線通信方法、及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。この無線通信システムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓのスループットを実現している。ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットであり、実際にはＭＡＣ（Medium Access Control：メディアアクセス制御）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０Ｍｂｐｓ程度である。
【０００３】
更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いて同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚの周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用するチャネルボンディング技術などの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である。
【０００４】
更に、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用する通信技術や、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）技術により、１Ｇｂｐｓを超えるＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速な無線通信の実現を目指している。
【０００５】
また、無線通信の需要が急速に高まっており、家庭や、駅等に設置される無線ＬＡＮの基地局の数が増加している。しかし、通信セル（１台の基地局と複数台の端末局とで構成される）が近接する環境（例えば、集合住宅等）では、近接する通信セルの信号が互いに干渉となり、良好な無線通信ができなくなるという問題があった。この問題に対して、無線ＬＡＮでは異なる周波数チャネルを割り当てたり、同一周波数チャネルの通信帯域を時間軸上で按分して用いたりして、干渉を回避してきた（非特許文献１）。
【０００６】
更に、干渉が存在しても良好な通信を行うことが可能な技術が検討されている。この技術は、近接する基地局装置間で連携を行い、それぞれの基地局装置が個々に備えられているアレーアンテナを制御する。これにより、近接する通信セルの端末局装置に対する干渉を抑圧し、各基地局装置が自身と通信をする端末局装置にデータを同時に送信する技術である。同一の周波数チャネルかつ同一の時刻で送信することが可能となり、スループットの増加効果は非常に大きい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これまで無線ＬＡＮで用いられてきた異なる周波数チャネルや時間を割り当てる場合には、近接する通信セルが増加した場合、各通信セルに割り当てる無線資源（周波数チャネルや、時間）は有限であるため、１つの通信セル当たりに割り当てられる無線資源が減少し、各通信セルのスループットが劣化してしまうという問題があった。例えば、近接する通信セルが複数存在する場合、近接通信セルが存在しないときのスループットよりも、約（１／（近接する通信セルの数））にまで低下する。
【０００９】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの順に標準化規格が進むにつれて、通信に用いる周波数帯域幅が広くなるので、近接するセル間で周波数帯域の重複を回避しつつ割り当てることができる周波数チャネルが少なくなる。その結果、同一周波数チャネルを用いて通信を行う近接通信セルが多くなる可能性がより高くなり、スループットの劣化の要因となる。
【００１０】
一方、互いに近接する基地局装置が連携し、それぞれのアレーアンテナを用いて干渉を抑圧する技術では、互いに近接する通信セルの端末局のアンテナに対して干渉を抑圧することができる。ここで、干渉を抑圧できるアンテナ数は、それぞれの基地局装置が有するアレーアンテナのアンテナ自由度数によって決定される。具体的には、それぞれの基地局装置が有するアンテナ数を４本とした場合、干渉を抑圧することができるアンテナ数は最大４本となる。
しかし、すべてのアンテナ自由度を用いて近接する通信セルの端末局装置のアンテナに対して干渉を抑圧した場合、自身の通信セルの端末局装置へ信号を送信することができなくなる。これは、送信するためのアンテナ自由度が残っていないからである。この場合、アンテナ自由度よりも少ないアンテナを有する端末局装置に対し干渉の抑圧を行うことしかできなくなってしまう。また、基地局装置間で連携を行う必要があるが、無線ＬＡＮにおいて、基地局装置は自律分散制御に基づいて通信を行っているため、基地局装置間で連携を行うフローなどは規定されておらず、実現は困難であった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、通信セルが近接する状況において、スループットを向上させることができる無線通信方法、及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するために、本発明の無線通信方法は、基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルの前記端末局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定する第１の伝搬チャネル推定ステップと、前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する第２の伝搬チャネル推定ステップと、前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置が用いる受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出ステップと、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと前記基地局装置から該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置に送信するデータに前記送信ウエイトを乗じた送信信号を送信する送信ステップとを有する。
【００１３】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置が前記送信ウエイトを用い、前記端末局装置が前記受信ウエイトを用いて通信をする際における前記基地局装置と該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置との間の第３の伝搬チャネルを推定する第３の伝搬チャネル推定ステップと、前記第３の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置の受信ウエイトを更新する受信ウエイト更新ステップと、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記更新された受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを更新する送信ウエイト更新ステップと、を更に有し、前記送信ステップにおいて、前記データに前記更新した送信ウエイトを乗じて前記送信信号を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる場合、前記送信ウエイト算出ステップにおいて、前記基地局装置と該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置が用いる前記受信ウエイトと、前記第２の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第１の送信ウエイトと、前記第１の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第２の送信ウエイトと乗じて、前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。
【００１５】
また、上記問題を解決するために、本発明の無線通信システムは、基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムであって、前記端末局装置は、自装置と自装置と同じ通信セルに属している前記基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、自装置が属する通信セルに近接する通信セルに属している前記基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、前記第２の伝搬チャネル及び前記受信ウエイトを含む通知信号を前記基地局装置に送信する第１の無線部と、を備え、前記基地局装置は、前記第２の伝搬チャネルを示す行列と前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置宛のデータに前記送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、基地局装置と端末局装置とを有する通信セルが複数近接する状況において、それぞれの基地局装置が、近接する通信セルの端末局装置が使用する受信ウエイトを考慮した送信ウエイトを算出し、算出した送信ウエイトを用いて送信を行う。これにより、端末局装置は、近接する通信セルの基地局装置から受ける干渉を抑圧することができ、各基地局装置が同一周波数チャネル及び同一時刻で送信することができる。その結果、各基地局装置から送信されるデータ量を増加させることができ、無線通信システムにおけるスループットを向上させることができる。
また、基地局装置のアンテナ自由度数を超えた端末局装置のアンテナ数を有する場合にも干渉を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態における無線通信システム１の構成例を示す概念図である。
【図２】同実施形態における基地局装置１００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【図４】第２実施形態における基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【図６】第３実施形態における基地局装置５００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図を示す。
【図７】第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。
【図８】同実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の特徴は、基地局装置と端末局装置から構成される通信セルが複数近接して配置された無線通信システムにおいて、基地局装置が、自装置の通信セルと近接する通信セルの端末局装置が用いる受信ウエイトに基づいて、当該端末局装置に与える干渉を低減する送信ウエイトを用いて送信を行う。これにより、各基地局装置が同時に送信をしても、各端末局装置が近接する通信セルの基地局装置から干渉を受けることなく受信を行うことができる。各基地局装置が同時に送信を行うことにより、送信するデータ量を増加させることができ、無線通信システムにおけるスループットを向上させる。なお、通信セルが近接して配置されているとは、他の通信セルの基地局装置から干渉を受ける端末局装置が存在する可能性があるように通信セルが配置されていることである。
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。
【００２０】
（Ａ．第１実施形態）
図１は、第１実施形態における無線通信システム１の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム１は、２つの基地局装置１００−１、１００−２と、基地局装置１００−１と無線パケット通信をする端末局装置２００−１と、基地局装置１００−２と無線パケット通信をする端末局装置２００−２とを具備している。
端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
【００２１】
各基地局装置１００−１、１００−２と、各端末局装置２００−１、２００−２とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて無線パケット通信を行う。また、２つの通信セル１０１−１、１０１−２における無線パケット通信は、同一の周波数チャネルを用いて行われる。無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置である。
【００２２】
基地局装置１００−１、１００−２は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどである。端末局装置２００−１、２００−２は、コンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局装置１００−１、１００−２が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
【００２３】
また、図１に示すように、基地局装置１００−１から端末局装置２００−１、２００−２との間の伝搬チャネルをＨ１、Ｇ２で表す。基地局装置１００−２から端末局装置２００−１、２００−２との間の伝搬チャネルをＨ２、Ｇ２で表す。
基地局装置１００−１と基地局装置１００−２とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置１００−１又は基地局装置１００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置１００という。また、端末局装置２００−１と端末局装置２００−２とは同じ構成を有しており、以下、端末局装置２００−１又は端末局装置２００−２のいずれか一方、あるいは両方を示すときに端末局装置２００という。
【００２４】
図２は、本実施形態における基地局装置１００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、基地局装置１００は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ１１１と、無線部１１２と、通知信号取得部１１３と、情報記憶部１１４と、送信ウエイト算出部１１５と、ネットワークインターフェース１１６とを備えている。
【００２５】
無線部１１２は、アレーアンテナ１１１を介して、端末局装置２００から送信された信号を受信し、受信した受信信号から無線パケットを検出する。また、無線部１１２は、検出した無線パケットを、通知信号取得部１１３と、ネットワークインターフェース１１６とに出力する。
また、無線部１１２は、情報記憶部１１４に記憶されている送信ウエイトを読み出し、読み出した送信ウエイトと、ネットワークインターフェース１１６から入力される送信データとを乗算して生成した無線パケットを、アレーアンテナ１１１を介して端末局装置２００に送信する。
【００２６】
通知信号取得部１１３は、無線部１１２から入力された無線パケットから、近接する通信セルに属する端末局装置２００から送信された通知信号を検出し、検出した通知信号から、伝搬チャネルＧと、当該端末局装置２００における受信ウエイトを取得する。また、通知信号取得部１１３は、取得した伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。また、通知信号取得部１１３は、無線部１１２から入力された無線パケットから、自装置が属する通信セルの端末局装置２００から送信された通知信号に基づいて、伝搬チャネルＨを取得し、取得した伝搬チャネルＨを情報記憶部１１４に記憶させる。
なお、基地局装置１００−１において、通知信号取得部１１３は、伝搬チャネルＧ２と、端末局装置２００−２における受信ウエイトを取得するとともに、端末局装置２００−１との間の伝搬チャネルＨ１を取得する。一方、基地局装置１００−２において、通知信号取得部１１３は、伝搬チャネルＧ１と、端末局装置２００−１における受信ウエイトを取得するとともに、端末局装置２００−２との間の伝搬チャネルＨ２を取得する。
【００２７】
情報記憶部１１４には、通知信号取得部１１３が取得した伝搬チャネルＧ、受信ウエイト、及び伝搬チャネルＨと、送信ウエイト算出部１１５が算出した送信ウエイトとが記憶される。
送信ウエイト算出部１１５は、情報記憶部１１４に記憶されている、自装置と同じ通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルＨと、近接する通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトとを読み出す。送信ウエイト算出部１１５は、読み出した伝搬チャネルＨと、伝搬チャネルＧと、受信ウエイトとから送信ウエイトを算出し、算出した送信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００２８】
ネットワークインターフェース１１６は、無線部１１２から入力された無線パケットを、外部のネットワークにおいて用いられているパケットに変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース１１６は、外部のネットワークから受信したパケットのうち、自装置と同一通信セルに属する端末局装置２００宛てのパケットを無線パケットに変換して無線部１１２に出力する。
【００２９】
続いて、端末局装置２００の構成について説明する。図２に示すように、端末局装置２００は、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナ２１１と、無線部２１２と、伝搬チャネル取得部２１３と、情報記憶部２１４と、受信ウエイト算出部２１５と、通知部２１６とを備えている。
無線部２１２は、アレーアンテナ２１１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを伝搬チャネル取得部２１３に出力する。また、無線部２１２は、通知部２１６から入力された無線パケットを、アレーアンテナ２１１を介して基地局装置１００に送信する。
【００３０】
伝搬チャネル取得部２１３は、無線部２１２から入力された無線パケットから自身が接続する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＨを推定し、推定した伝搬チャネルＨを情報記憶部２１４に記憶させる。また、伝搬チャネル取得部２１３は、無線部２１２から入力された無線パケットから、近接する通信セルに属する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＧを取得し、取得した伝搬チャネルＧを情報記憶部２１４に記憶させる。
なお、端末局装置２００−１において、伝搬チャネル取得部２１３は、伝搬チャネルＨ１及び伝搬チャネルＧ１を取得する。また、端末局装置２００−２において、伝搬チャネル取得部２１３は、伝搬チャネルＨ２及び伝搬チャネルＧ２を取得する。
【００３１】
情報記憶部２１４には、伝搬チャネル取得部２１３が取得した伝搬チャネルＨ及び伝搬チャネルＧと、受信ウエイト算出部２１５が算出した受信ウエイトとが記憶される。
受信ウエイト算出部２１５は、情報記憶部２１４から伝搬チャネルＨを読み出し、読み出した伝搬チャネルＨに対して特異値分解を用いて受信ウエイトを算出する。受信ウエイト算出部２１５は、算出した受信ウエイトを情報記憶部２１４に記憶させる。
通知部２１６は、情報記憶部２１４に記憶されている伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを読み出し、読み出した伝搬チャネルＧ及び受信ウエイトを含む無線パケットを生成し、生成した無線パケットを無線部２１２に出力する。
【００３２】
以下、端末局装置２００に備えられている受信ウエイト算出部２１５が受信ウエイトを算出する方法と、基地局装置１００に備えられている送信ウエイト算出部１１５が送信ウエイトを算出する方法とを説明する。ここでは、基地局装置１００に備えられているアレーアンテナ１１１のアンテナ素子数が２Ｎ個であり、端末局装置２００に備えられているアレーアンテナ２１１のアンテナ素子数が２Ｎ個であり、それぞれの基地局装置１００から送信されるストリーム数がＮである場合について説明する。ストリームとは、同一時刻及び同一周波数チャネルを用いて送信することが可能な送信データストリーム数である。
【００３３】
受信ウエイト算出部２１５は、自装置と同じ通信セルに属する基地局装置１００との間の伝搬チャネルＨに対して特異値分解を行う。伝搬チャネルＨは、特異値分解を行うと次式（１）のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
式（１）において、行列Ｕは左特異値行列であり、行列Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列Ｖは右特異値行列である。行列Ｕ、行列Σ、及び行列Ｖは、次式（２）〜（４）として表される。
【００３６】
【数２】
【００３７】
【数３】
【００３８】
【数４】
【００３９】
Ｎ本のストリームを送信するこの例では、式（２）の一部の行ベクトルである次式（５）で表される行列Ｗｕが受信ウエイトとなる。すなわち、基地局装置１００と端末局装置２００との間の伝搬チャネルＨを特異値分解して得られる行列Ｕの要素（成分）の一部を用いて、次式（５）によって表される行列Ｗｕが受信ウエイトとして算出される。
【００４０】
【数５】
【００４１】
次に、送信ウエイト算出部１１５が送信ウエイトを算出する方法について説明する。送信ウエイト算出部１１５は、近接する通信セルの端末局装置２００に干渉を与えることなく、それぞれの通信セルの端末局装置２００にデータを送信するための送信ウエイトを以下のように算出する。
送信ウエイト算出部１１５は、各端末局装置２００において算出された受信ウエイト及び伝搬チャネルＧを用いて、近接する通信セルの端末局装置２００ごとに送信ウエイトの算出を行う。送信ウエイト算出部１１５は、近接する通信セルの端末局装置２００に対して、受信ウエイトが適用された際の伝搬チャネル￣Ｇを次式（６）を用いて算出する。ここで、式（６）において、「￣（オーバーライン）」が上に付されたＧを「￣Ｇ」と表記する。以下、数式等において、「＾（ハット）」や、「´（ダッシュ）」「｀（グレイヴ・アクセント）」などの記号が文字の上に付されている文字を表記する場合、当該記号を文字の前に表記する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
式（６）の行列￣Ｇは、式（１）と同様に特異値分解を行うことにより、次式（７）のように変換することができる。なお、式（６）は、基地局装置１００−１の送信ウエイト算出部１１５が算出する伝搬チャネル￣Ｇを示している。基地局装置１００−２の送信ウエイト算出部１１５は、伝搬チャネルＧ２に替えて伝搬チャネルＧ１を用いて、伝搬チャネル￣Ｇを算出する。
【００４４】
【数７】
【００４５】
式（７）において、行列￣Ｕ、行列￣Σ、及び行列￣Ｖは、次式（８）〜（１０）として表される。
【００４６】
【数８】
【００４７】
【数９】
【００４８】
【数１０】
【００４９】
ここで、送信ウエイト算出部１１５は、式（１０）で表される行列￣Ｖの列ベクトルの一部を送信ウエイトＷｖとする。送信ウエイトＷｖは、次式（１１）で表される。
【００５０】
【数１１】
【００５１】
すなわち、基地局装置１００と、当該基地局装置１００の通信セルに近接する通信セルに属する端末局装置２００との間の伝搬チャネルを特異値分解することにより、式（８）〜（１０）で示されているそれぞれの行列が得られる。式（１０）の得られた行列￣Ｖの要素（成分）の一部を用いて、式（１１）の送信ウエイトＷｖが得られる。
【００５２】
次に、本実施形態における受信ウエイトを考慮した通信セル間の干渉抑圧方法についてタイムチャートを用いて具体的に説明する。
図３は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。同図において、基地局装置１００−１では端末局装置２００−１宛の送信データが生起し、基地局装置１００−２では端末局装置２００−２宛の送信データが生起している。また、「基地局装置１００−１のランダム時間」＜「基地局装置１００−２のランダム時間」の関係により、基地局装置１００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。ここで、ランダム時間について説明すると、基地局装置１００−１は乱数に基づいて設定される期間（ランダム時間）に渡ってキャリアセンス（Carrier Sense：ＣＳ）を行う。
【００５３】
基地局装置１００−１は、設定される期間に亘って他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、近接する通信セル（周辺通信セル）の基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ３１において送信する。
このとき、端末局装置２００−１は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ１を推定し、推定した伝搬チャネルＨ１を用いて受信ウエイトを算出する。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ２を推定する。伝搬チャネルの推定は、例えば、受信した呼出信号に含まれるトレーニング信号と、自装置に記憶されているトレーニング信号との相関をとることにより行う。
【００５４】
基地局装置１００−１が呼出信号の送信を完了してから所定の期間Ｔが経過した後、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、宛先アドレスと、近接する通信セル（周辺通信セル）の基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ３２において送信する。
このとき、端末局装置２００−１は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１を推定する。また、端末局装置２００−２は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２を推定し、推定した伝搬チャネルＨ２を用いて受信ウエイトを算出する。
【００５５】
最後の呼出信号を受信後の所定期間（Ｔ）が経過した後の時刻ｔ３３において、端末局装置２００−１は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１を含む通知信号を送信する。また、端末局装置２００−２は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ２を含む通知信号を送信する。このとき、端末局装置２００は、通知信号に対して端末局装置２００ごとに異なる互いに直交する符号(例えば、ＣＤＭＡ通信の拡散符号)を用いる場合、周辺通信セルの端末局装置２００と同時に通知信号の送信を行うことができる。また、直交する符号を用いない場合、端末局装置２００は、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号の送信を行う。
【００５６】
端末局装置２００−１は伝搬チャネルＨ１から受信ウエイトＷｕを算出し、端末局装置２００−２は伝搬チャネルＨ２から受信ウエイトＷｕを算出する。基地局装置１００−１は、端末局装置２００−２が算出した受信ウエイトＷｕと伝搬チャネルＧ２とを用いて、送信ウエイトＷｖを算出する。また、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−１が算出した受信ウエイトＷｕと伝搬チャネルＧ１とを用いて、送信ウエイトＷｖを算出する。
そして、各基地局装置１００は、算出した送信ウエイトＷｖを用いてそれぞれの基地局装置１００と同じ通信セルに属する端末局装置２００に送信するデータに対して、次式（１２）の信号処理を行って送信する。この送信方法を用いることで、端末局装置２００において近接する通信セルの基地局装置１００からの干渉を抑制することができる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
式（１２）において、Ｘは送信データを表し、Ｘ’は送信信号を表す。また、Ｗｖは、式（１１）で表される送信ウエイトである。
時刻ｔ３４において、基地局装置１００−１は、端末局装置２００−１に送信するデータ１に対して、算出した送信ウエイトＷｖを乗算して得られた送信信号を無線パケットとして送信する。また、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−２に送信するデータ２に対して、算出した送信ウエイトＷｖを乗算して得られた送信信号を無線パケットとして送信する。
【００５９】
次に、各データの宛先の端末局装置２００−１、２００−２は、誤りなく無線パケット信号を復号した場合は、無線パケットを受信後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ３４に、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００に送信する。このとき、各端末局装置２００は、異なる直交する符号を用いて同時に送信してもよし、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次確認信号を送信してもよい。
【００６０】
上述のように、基地局装置１００は、端末局装置２００で受信ウエイトＷｕを用いて信号処理される受信信号に干渉成分が含まれないように、送信ウエイトＷｖを算出する。そして、近接する通信セルの基地局装置１００それぞれが、算出した送信ウエイトＷｖを用いて送信を行うことにより、各端末局装置２００において、近接する通信セルの基地局装置１００から受ける干渉を抑圧することができる。すなわち、各基地局装置１００は、近接する通信セルに属する端末局装置２００が使用する受信ウエイトを考慮して、干渉を抑圧する送信ウエイトを用いることで、近接する通信セルに属する端末局装置２００における干渉を抑圧することができる。このとき、基地局装置１００のアンテナ自由度数を超えたアンテナ数を有する端末局装置２００がある場合でも、干渉を抑圧することができる。
これにより、各通信セルの基地局装置１００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送するデータ量を増加させ、無線通信システム１におけるスループットを向上させることができる。
【００６１】
（Ｂ．第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態において端末局装置２００が受信ウエイトを算出していたが、基地局装置１００が端末局装置２００の受信ウエイトを算出する。
【００６２】
図４は、第２実施形態における基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置３００は、受信ウエイト算出部３１７を更に備えている点が、第１実施形態の基地局装置１００（図２）と異なる。端末局装置４００は、受信ウエイト算出部２１５を備えていない点が、第１実施形態の端末局装置２００と異なる。第２実施形態における無線通信システム２の基地局装置３００及び端末局装置４００の構成を説明するにあたり、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
基地局装置３００において、受信ウエイト算出部３１７には、通知信号取得部１１３から伝搬チャネルＨが入力される。受信ウエイト算出部３１７は、第１実施形態の受信ウエイト算出部２１５と同様に、入力された伝搬チャネルＨから特異値分解を用いて、式（５）で表される受信ウエイトを算出する。受信ウエイト算出部３１７は、算出した受信ウエイトを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００６４】
図５は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。ここでは、基地局装置３００−１において端末局装置４００−１宛の送信データが生起し、基地局装置３００−２において端末局装置４００−２宛の送信データが生起し、「基地局装置３００−１のランダム時間」＜「基地局装置３００−２のランダム時間」の関係により基地局装置３００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。
【００６５】
基地局装置３００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置３００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を時刻ｔ５１において送信する。
このとき、端末局装置４００−１は、基地局装置３００−１から受信した呼出信号に基づいて、自装置と基地局装置３００−１との間の伝搬チャネルＨ１を推定する。また、端末局装置４００−２は、基地局装置３００−１から受信した呼出信号に基づいて、自装置と基地局装置３００-１との間の伝搬チャネルＧ２を推定する。
【００６６】
基地局装置３００−１が呼出信号の送信を完了してから所定期間Ｔが経過した後、基地局装置３００−２も同様にランダムな時間間隔に亘ってキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局１１０−１のアドレスを含む呼出信号を、時刻ｔ５２において送信する。
このとき、端末局装置４００−１は、基地局装置３００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１を推定する。また、端末局装置４００−２は、基地局装置３００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２を推定する。
【００６７】
次に、端末局装置４００−１、４００−２は、最後の呼出信号を受信してから所定期間Ｔが経過した後の時刻ｔ５３において、通知信号を送信する。通知信号の宛先は、基地局装置３００−１及び基地局装置３００−２である。端末局装置４００−１が送信する通知信号には、推定した伝搬チャネルＧ１と、伝搬チャネルＨ１とが含まれている。また、端末局装置４００−２が送信する通知信号には、推定した伝搬チャネルＧ２と、伝搬チャネルＨ２とが含まれている。
【００６８】
基地局装置３００は、無線部１１２が端末局装置４００から通知信号を受信すると、それぞれの通信セルの端末局装置４００が受信の際に用いる受信ウエイトを、受信ウエイト算出部３１７が式（１）〜（５）を用いて算出する。
以後、時刻ｔ５４及び時刻ｔ５５における処理は、第１実施形態における図３の時刻ｔ３４及び時刻ｔ３５における処理と同じであるので、その説明を省略する。
【００６９】
（Ｃ．第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。第３実施形態における無線通信システムでは、基地局装置において送信ウエイトの算出を行う際に、複数回の送信ウエイト更新を行う例である。
【００７０】
図６は、第３実施形態における基地局装置５００及び端末局装置２００の構成を示す概略ブロック図を示す。第３実施形態の無線通信システム３において、基地局装置５００は、受信ウエイト更新部５１８と、送信ウエイト更新部５１９とを更に備える点が、第１実施形態の基地局装置１００と異なる。端末局装置２００は、第１実施形態の端末局装置２００と同じ構成である。以下、第３実施形態における無線通信システム３の基地局装置５００及び端末局装置２００を説明するにあたり、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。また、基地局装置５００及び端末局装置２００の配置は、第１実施形態において示した図１と同じ配置とする。
【００７１】
基地局装置５００において、受信ウエイト更新部５１８は、情報記憶部１１４に記憶されている伝搬チャネルＨと、更新を行う前の受信ウエイトＷｕと、更新を行う前の送信ウエイトＷｖとを用いて、新たな受信ウエイトＷｕを算出して受信ウエイトＷｕの更新を行う。受信ウエイト更新部５１８は、算出した新たな受信ウエイトＷｕを情報記憶部１１４に記憶させる。
送信ウエイト更新部５１９は、情報記憶部１１４に記憶されている伝搬チャネルＧと、受信ウエイト更新部５１８が更新した受信ウエイトＷｕとを用いて、新たな送信ウエイトＷｖを算出して送信ウエイトＷｖの更新を行う。送信ウエイト更新部５１９は、算出した新たな送信ウエイトＷｖを情報記憶部１１４に記憶させる。
【００７２】
第３実施形態では、送信ウエイトＷｖ及び受信ウエイトＷｕを更新する処理が、第１実施形態に追加された処理である。したがって、追加された各ウエイトを更新する処理について説明する。ここで、式（６）における受信ウエイトＷｕを、最初に算出された受信ウエイトＷｕ，１とする。また、式（１１）における送信ウエイトＷｖを、最初に算出された送信ウエイトＷｖ，１とする。
【００７３】
まず、受信ウエイト更新について説明する。受信ウエイトＷｕ，１及び送信ウエイトＷｖ，１を用いた際の基地局装置５００−１と端末局装置２００−１との間の伝搬チャネル´Ｈは、次式（１３）のように表される。なお、基地局装置５００−２と端末局装置２００−２とにおける処理も同様に行われるので、その説明を省略し、基地局装置５００−１及び端末局装置２００−１における処理を説明する。
【００７４】
【数１３】
【００７５】
新たな受信ウエイトＷｕ，２は、式（１３）により表される伝搬チャネル´Ｈに対して特異値分解をすることにより算出される。伝搬チャネル´Ｈは、特異値分解の結果、次式（１４）のように表すことができる。
【００７６】
【数１４】
【００７７】
式（１４）において、行列´Ｕは左特異値行列であり、行列´Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列´Ｖは右特異値行列である。行列´Ｕ、行列´Σ、及び行列´Ｖは、次式（１５）〜（１７）として表される。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
【数１６】
【００８０】
【数１７】
【００８１】
ここで、式（１５）で表される行列´Ｕが受信ウエイトＷｕ，２となる。
以上の方法で、新たな受信ウエイトＷｕ，２が算出され、この受信ウエイトＷｕ，２を新たな受信ウエイトとして更新を行う。
【００８２】
次に、送信ウエイトの更新方法の説明を行う。近接する通信セルの端末局装置２００に対して、受信ウエイトＷｕ，２を考慮した際の伝搬チャネル´Ｇは式（１８）のように表される。
【００８３】
【数１８】
【００８４】
式（１８）の行列´Ｇに対する特異値分解の結果、行列´Ｇは次式（１９）のように表すことができる。
【００８５】
【数１９】
【００８６】
式（１９）において、行列｀Ｕは左特異値行列であり、行列｀Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、行列｀Ｖは右特異値行列である。行列｀Ｕ、行列｀Σ、及び行列｀Ｖは、次式（２０）〜（２２）として表される。
【００８７】
【数２０】
【００８８】
【数２１】
【００８９】
【数２２】
【００９０】
式（２２）で表される行列｀Ｖが送信ウエイトＷｖ，２となる。
以上の方法で送信ウエイトがＷｖ，２算出され、この送信ウエイトＷｖ，２を新たな送信ウエイトとして更新を行う。
上記と同様に、受信ウエイトＷｕ，２を受信ウエイトＷｕ，１に、送信ウエイトＷｖ，２を送信ウエイトＷｖ，１とし、受信ウエイトの更新及び送信ウエイトの更新を繰り返して用いることで、複数回に亘って受信ウエイト及び送信ウエイトの更新を行うことが可能である。
【００９１】
基地局装置５００は、予め定められた回数に亘って、受信ウエイト及び送信ウエイトの更新を行い、最終的に算出された送信ウエイトを用いて、自装置と同一の通信セルに属する端末局装置２００に対してデータを送信する。
無線通信システム３における無線パケットを送信する処理は、第１実施形態と同様であるので、処理の説明を省略する。
なお、受信ウエイト及び送信ウエイトの更新は、更新により変化する値が予め定めた値より小さくなるまで繰り返すようにしてもよい、すなわち収束するまで繰り返して行うようにしてもよい。
【００９２】
このように、繰り返して受信ウエイト及び送信ウエイトを算出することにより、近接する通信セルに属する端末局装置２００に対して与える干渉を更に低減することができる。その結果、各通信セルの基地局装置５００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送する際に、より伝送効率の高い変調方式や符号化レートを選択することができ、無線通信システム３におけるスループットを更に向上させることができる。
【００９３】
（Ｄ．第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態について説明する。第４実施形態では、それぞれの基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いて複数の端末局装置に対して、同時に無線パケットを送信する。
【００９４】
図７は、第４実施形態における無線通信システム４の構成例を示す概念図である。同図に示すように、無線通信システム４は、基地局装置１００−１、１００−２と、基地局装置１００−１と無線パケット通信をする端末局装置２００−１、２００−３と、基地局装置１００−２と無線パケット通信をする端末局装置２００−２、２００−４とを具備している。端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−１がなす通信セル１０１−１に属し、基地局装置１００−１を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−２がなす通信セル１０１−２に属し、基地局装置１００−２を介して不図示の外部のネットワークと通信を行う。
本実施形態の無線通信システム４は、端末局装置２００−３、２００−４を具備している点が第１実施形態と異なる。
【００９５】
また、図７に示すように、基地局装置１００−１と端末局装置２００−１、２００−２、２００−３、２００−４との間のぞれぞれの伝搬チャネルをＨ１、Ｇ２、Ｈ３、Ｇ４とする。また、基地局装置１００−２と端末局装置２００−１、２００−２、２００−３、２００−４との間のぞれぞれの伝搬チャネルをＧ１、Ｈ２、Ｇ３、Ｈ４とする。
なお、基地局装置１００及び端末局装置２００の構成は、図２に示した第１実施形態の基地局装置１００及び端末局装置２００の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００９６】
本実施形態における受信ウエイトを考慮したセル間干渉抑圧方法についてタイムチャートを用いて具体的に説明する。
図８は、本実施形態における無線パケットを送信する処理を示すタイムチャートである。ここでは、基地局装置１００−１において端末局装置２００−１、２００−３宛ての送信データが生起し、基地局装置１００−２において端末局装置２００−２、２００−４宛ての送信データが生起し、「基地局装置１００−１のランダム時間」＜「基地局装置１００−２のランダム時間」の関係により基地局装置１００−１が最初の呼出信号を送信する場合について説明する。
【００９７】
基地局装置１００−１はランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置１００−２のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ８１において送信する。
このとき、端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ１、Ｈ３を推定し、推定した伝搬チャネルＨ１、Ｈ３を用いて受信ウエイトを算出する。また、端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−１から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ２、Ｇ４を推定する。
【００９８】
基地局装置１００−１が呼出信号の送信を完了してから所定の期間Ｔが経過した後、基地局装置１００−２は、基地局装置１００−１と同様に、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちアイドル中の場合、宛先アドレスと、周辺通信セルの基地局装置１００−１のアドレスと、チャネル推定用のトレーニング信号とを含む呼出信号を、時刻ｔ８２において送信する。
このとき、端末局装置２００−１、２００−３は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＧ１、Ｇ３を推定する。また、端末局装置２００−２、２００−４は、基地局装置１００−２から受信した呼出信号に基づいて、伝搬チャネルＨ２、Ｈ４を推定し、推定した伝搬チャネルＨ２、Ｈ４を用いて受信ウエイトを算出する。
【００９９】
最後の呼出信号を受信後の所定期間（Ｔ）が経過した後の時刻ｔ８３において、端末局装置２００−１〜２００−４は、算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４を含む通知信号を送信する。通知信号には、各端末局装置２００が算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４が含まれている。
【０１００】
ここで、それぞれの端末局装置２００で算出される受信ウエイトの算出方法を具体的に説明する。ここでは、基地局装置１００のアンテナ数を４Ｎとし、端末局装置２００のアンテナ数を２Ｎとし、各端末局装置２００に送信するストリーム数はＮとした場合について説明する。
伝搬チャネルＨ１は、特異値分解を行うと式（２３）〜（２６）のように表すことができる。なお、伝搬チャネルＨ２〜Ｈ４についても、伝搬チャネルＨ１と同様に計算を行うことができるので、以下、伝搬チャネルＨ１について説明する。すなわち、端末局装置２００−１に対する送信の処理を説明し、端末局装置２００−２〜２００−４に対する送信の処理の説明を省略する。
【０１０１】
【数２３】
【０１０２】
【数２４】
【０１０３】
【数２５】
【０１０４】
【数２６】
【０１０５】
式（２４）における行列Ｕ´は左特異値行列であり、式（２５）における行列Σ´は固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（２６）における行列Ｖ´は右特異値行列である。各端末局装置２００が受信するストリーム数がＮであるこの例では、式（２４）の一部である次式（２７）が受信ウエイトＷ´ｕとなる。
【０１０６】
【数２７】
【０１０７】
ここで、近接する通信セルの端末局装置２００−１〜２００−４で算出された受信ウエイトを、行列Ｗ１´ｕ、Ｗ２´ｕ、Ｗ３´ｕ、Ｗ４´ｕとする。
【０１０８】
また、各端末局装置２００は、通知信号に対して端末局装置２００ごとに異なり直交する符号(例えば、ＣＤＭＡ通信の拡散符号)を用いる場合、周辺通信セルの端末局装置２００と同時に通知信号の送信を行う。各端末局装置２００は、通知信号に対して直交する符号を用いない場合、呼出信号のアドレス順に期間Ｔの間隔で順次応答信号の送信を行う。
【０１０９】
各基地局装置１００は、各端末局装置２００から通知信号を受信すると、各端末局装置２００が算出した受信ウエイト及び伝搬チャネルＧ１〜Ｇ４を用いて、送信ウエイトの算出を行う。
ここで、それぞれの基地局装置１００における送信ウエイトの算出方法を具体的に説明する。基地局装置１００−１、１００−２における送信ウエイトの算出方法は、同じであるので、以下、基地局装置１００−１における算出方法を示す。
【０１１０】
近接する通信セルの複数の端末局装置２００に対して、受信ウエイトを考慮した際の伝搬チャネル＾Ｇは、次式（２８）のように表される。
【０１１１】
【数２８】
【０１１２】
式（２８）で表される伝搬チャネル＾Ｇは、特異値分解を行うことにより式（２９）〜（３２）のように変換することができる。
【０１１３】
【数２９】
【０１１４】
【数３０】
【０１１５】
【数３１】
【０１１６】
【数３２】
【０１１７】
式（３０）における行列＾Ｕは左特異値行列であり、式（３１）における行列＾Σは固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（３２）における行列＾Ｖは右特異値行列である。端末局装置２００−１、２００−３それぞれにストリーム数Ｎの送信を行うこの例では、式（３２）で表される行列＾Ｖの一部が、近接する通信セルの端末局装置２００への干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´ｖとなる。送信ウエイトＷ１´ｖは式（３３）で表される。
【０１１８】
【数３３】
【０１１９】
各基地局装置１００は、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行うために、データを送信する対象の端末局装置２００ごとに送信ウエイトを算出する。ここでは、基地局装置１００−１が端末局装置２００−３に対する送信ウエイトを算出する処理を説明する。
近接する通信セルの端末局装置２００への干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´ｖを用いたときの基地局装置１００−１から端末局装置２００−３への伝搬チャネルＨ´は、次式（３４）のように表される。
【０１２０】
【数３４】
【０１２１】
式（３４）で表される行列Ｈ´は、特異値分解を行うことにより、式（３５）〜（３８）のように変換することができる。
【０１２２】
【数３５】
【０１２３】
【数３６】
【０１２４】
【数３７】
【０１２５】
【数３８】
【０１２６】
式（３６）における行列Ｕ´は左特異値行列であり、式（３７）における行列Σ´は固有値の平方根を対角にもつ対角行列であり、式（３８）における行列Ｖ´は右特異値行列である。ここで、式（３８）で表される行列Ｖ´が自装置と同一の通信セルに属する端末局装置２００−１以外の端末局装置２００に対する干渉を抑圧する送信ウエイトＷ１´´ｖとなる。
以上より、基地局装置１００−１から端末局装置２００−１に対してマルチユーザＭＩＭＯ通信を行い、かつ近接する通信セルの端末局装置２００に対する干渉を抑圧するウエイトは次式（３９）で算出される送信ウエイトＷ１´´´ｖとなる。
【０１２７】
【数３９】
【０１２８】
同様に、基地局装置１００−１、１００−２では、自装置と同じ通信セルに属する端末局装置２００ごとに、送信ウエイトＷｉ´´´ｖ（ｉ＝１，２，３，４）を算出し、算出した送信ウエイトＷｉ´´´ｖと送信データとから送信信号を算出する。
時刻ｔ８４において、基地局装置１００−１は、端末局装置２００−１宛ての送信データ１−１と送信ウエイトＷ１´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、端末局装置２００−３宛ての送信データ１−２と送信ウエイトＷ３´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットとを、同時に送信する。このとき、基地局装置１００−２は、端末局装置２００−２宛ての送信データ２−１と送信ウエイトＷ２´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、端末局装置２００−４宛ての送信データ２−２と送信ウエイトＷ４´´´ｖとから算出した送信信号を含む無線パケットと、を同時に送信する。
【０１２９】
次に、宛先の端末局装置２００−１〜２００−４は、誤りなく無線パケットを復号した場合、無線パケットを受信した後の期間Ｔが経過した後の時刻ｔ８５において、確認信号ＡＣＫを基地局装置１００に送信する。このとき、端末局装置２００は、それぞれが異なり直交する符号を用いて確認信号ＡＣＫを同時に送信してもよいし、呼出信号のアドレス順に、期間Ｔの間隔で順次確認信号ＡＣＫを送信してもよい。
【０１３０】
上述のように、各基地局装置１００がマルチユーザＭＩＭＯ通信を行う場合においても、近接する通信セルに属する端末局装置２００が使用する受信ウエイトを考慮して、干渉を抑圧する送信ウエイトを算出し、近接する通信セルに属する端末局装置２００における干渉を抑圧することができる。
これにより、各通信セルの基地局装置１００が同一周波数チャネル及び同一時刻で無線パケットの送信を行って伝送するデータ量を増加させ、無線通信システム４におけるスループットを向上させることができる。
【０１３１】
なお、本実施形態において、第３実施形態において説明したように、送信ウエイト及び受信ウエイトの更新を繰り返して行うようにしてもよい。
【０１３２】
なお、上述の各実施形態において、基地局装置は、端末局装置から受信する通知信号に含まれる伝搬チャネルＨを用いて送信ウエイト等を算出する構成について説明した。しかし、これに限ることなく、端末局装置は、通知信号にトレーニング信号等を含めて送信し、基地局装置において伝搬チャネルＨを推定し、推定した伝搬チャネルＨを用いて送信ウエイト等を算出するようにしてもよい。
【０１３３】
なお、本発明における基地局装置及び端末局装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、受信ウエイト及び送信ウエイトを算出する処理をコンピュータシステムに行わせてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１３４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【０１３５】
１，２，３，４…無線通信システム
１００，１００−１，１００−２，３００，３００−１，３００−２，５００，５００−１，５００−２…基地局装置
１１１，２１１…アレーアンテナ
１１２，２１２…無線部
１１３…通知信号取得部
１１４，２１４…情報記憶部
１１５…送信ウエイト算出部
１１６…ネットワークインターフェース
２００，２００−１，２００−２，２００−３，２００−４，４００，４００−１，４００−２…端末局装置
２１３…伝搬チャネル取得部
２１５，３１７…受信ウエイト算出部
２１６…通知部
５１８…受信ウエイト更新部
５１９…送信ウエイト更新部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルの前記端末局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定する第１の伝搬チャネル推定ステップと、
前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する第２の伝搬チャネル推定ステップと、
前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置が用いる受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出ステップと、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと
前記基地局装置から該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置に送信するデータに前記送信ウエイトを乗じた送信信号を送信する送信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記基地局装置が前記送信ウエイトを用い、前記端末局装置が前記受信ウエイトを用いて通信をする際における前記基地局装置と該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置との間の第３の伝搬チャネルを推定する第３の伝搬チャネル推定ステップと、
前記第３の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置の受信ウエイトを更新する受信ウエイト更新ステップと、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記更新された受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを更新する送信ウエイト更新ステップと、
を更に有し、
前記送信ステップにおいて、前記データに前記更新した送信ウエイトを乗じて前記送信信号を算出する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無線通信方法であって、
前記基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる場合、
前記送信ウエイト算出ステップにおいて、前記基地局装置と該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置が用いる前記受信ウエイトと、前記第２の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第１の送信ウエイトと、前記第１の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第２の送信ウエイトと乗じて、前記送信ウエイトを算出する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムであって、
前記端末局装置は、
自装置と自装置と同じ通信セルに属している前記基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、自装置が属する通信セルに近接する通信セルに属している前記基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、
前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、
前記第２の伝搬チャネル及び前記受信ウエイトを含む通知信号を前記基地局装置に送信する第１の無線部と、を備え、
前記基地局装置は、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置宛のデータに前記送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部と、を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルの前記端末局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定する第１の伝搬チャネル推定ステップと、
前記基地局装置と、該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する第２の伝搬チャネル推定ステップと、
前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置が用いる受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出ステップと、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと
前記基地局装置から該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置に送信するデータに前記送信ウエイトを乗じた送信信号を送信する送信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記基地局装置が前記送信ウエイトを用い、前記端末局装置が前記受信ウエイトを用いて通信をする際における前記基地局装置と該基地局装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置との間の第３の伝搬チャネルを推定する第３の伝搬チャネル推定ステップと、
前記第３の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、前記端末局装置の受信ウエイトを更新する受信ウエイト更新ステップと、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と、前記更新された受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、前記基地局装置が用いる送信ウエイトを更新する送信ウエイト更新ステップと、
を更に有し、
前記送信ステップにおいて、前記データに前記更新した送信ウエイトを乗じて前記送信信号を算出する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無線通信方法であって、
前記基地局装置がマルチユーザＭＩＭＯ通信方式を用いる場合、
前記送信ウエイト算出ステップにおいて、前記基地局装置と該基地局装置が属している通信セルに近接する通信セルに属している前記端末局装置が用いる前記受信ウエイトと、前記第２の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第１の送信ウエイトと、前記第１の伝搬チャネルとを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて算出される第２の送信ウエイトと乗じて、前記送信ウエイトを算出する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
基地局装置及び端末局装置を有する通信セルが近接して複数存在する無線通信システムであって、
前記端末局装置は、
自装置と自装置と同じ通信セルに属している前記基地局装置との間の第１の伝搬チャネルを推定するとともに、自装置が属する通信セルに近接する通信セルに属している前記基地局装置との間の第２の伝搬チャネルを推定する伝搬チャネル取得部と、
前記第１の伝搬チャネルを示す行列を特異値分解して算出される左特異値行列に基づいて、自装置の受信ウエイトを算出する受信ウエイト算出部と、
前記第２の伝搬チャネル及び前記受信ウエイトを含む通知信号を前記基地局装置に送信する第１の無線部と、を備え、
前記基地局装置は、
前記第２の伝搬チャネルを示す行列と前記受信ウエイトを乗じて得られる行列を特異値分解して算出される右特異値行列に基づいて、自装置の送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と、
自装置と同じ通信セルに属している前記端末局装置宛のデータに前記送信ウエイトを乗じて算出した送信信号を送信する第２の無線部と、を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３０８９６（Ｐ２０１３−３０８９６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４２８１（Ｐ２０１１−１６４２８１）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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