JP5720785B2 - 基地局およびチャネル値推定方法 - Google Patents
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Description
本件は、複数のアンテナを用いて無線通信を行う基地局およびチャネル値推定方法に関する。
近年、無線通信では、複数のアンテナを用いた多入力多出力(MIMO:Multiple Input Multiple Output)方式が提案されている。この方式では、送信アンテナごとの伝搬チャネルを得るために、送信アンテナごとにパイロット信号を送信する。
この場合、あるアンテナでパイロット信号を送信している瞬間は、他のアンテナでは何も送信することができず、アンテナの数が増えるに従い、データ以外のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが増大し、伝送効率が低下する。
なお、従来、基地局と移動局のセットとを含む空間分割多元接続(SDMA:Space Division Multiple Access)無線ネットワークにおいてアンテナを選択する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、セルラーの基地局への使用に好適な改良型二次元スマートアンテナアレイのビームフォーミング方法が提供されている(例えば、特許文献2参照)。
このように、MIMO方式の無線通信では、アンテナ数が増えるとパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが増大し、データの伝送効率が低下するという問題点があった。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、データの伝送効率の低下を抑制する基地局およびチャネル値推定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局が提供される。この基地局は、前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する測定部と、前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する補間係数算出部と、前記補間係数算出部によって算出された補間係数と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する推定値算出部と、前記推定値算出部によって推定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、の誤差を算出する誤差算出部と、を備え、前記補間係数算出部は、前記誤差算出部によって算出された誤差と、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記補間係数を算出する。
データの伝送効率の低下を抑制することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図1に示すように、無線通信システムは、基地局1および無線端末2を有している。基地局1は、測定部1a、補間係数算出部1b、推定値算出部1c、およびアンテナ1da〜1dcを有している。無線端末2は、受信部2a、送信部2b、およびアンテナ2ca〜2ccを有している。基地局1および無線端末2は、MIMO方式により無線通信を行う。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図1に示すように、無線通信システムは、基地局1および無線端末2を有している。基地局1は、測定部1a、補間係数算出部1b、推定値算出部1c、およびアンテナ1da〜1dcを有している。無線端末2は、受信部2a、送信部2b、およびアンテナ2ca〜2ccを有している。基地局1および無線端末2は、MIMO方式により無線通信を行う。
基地局1の測定部1aは、無線端末2から送信されるパイロット信号に基づいて、上り方向(無線端末2から基地局1方向)の伝搬路のチャネル値を測定する。以下では、測定部1aによって測定されたチャネル値を、チャネル測定値と呼ぶことがある。
補間係数算出部1bは、無線端末2のあるアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を、無線端末2の他のアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル測定値を用いて推定するための補間係数を算出する。
例えば、補間係数算出部1bは、無線端末2のアンテナ2caにおけるチャネル値を、無線端末2の他のアンテナ2cb,2ccにおけるチャネル測定値を用いて推定するための補間係数を算出する。
推定値算出部1cは、補間係数算出部1bによって算出された補間係数と、無線端末2の他のアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル測定値とに基づいて、無線端末2のあるアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を推定する。
例えば、推定値算出部1cは、補間係数算出部1bによって算出された、無線端末2のアンテナ2caにおける補間係数と、無線端末2の他のアンテナ2cb,2ccにおけるチャネル測定値とに基づいて、無線端末2のアンテナ2caにおけるチャネル値を推定する。
これにより、基地局1では、チャネル値を測定するためのパイロット信号が、無線端末2のアンテナ2caから送信されなくても、補間係数と他のアンテナ2cb,2ccにおけるチャネル測定値とから、アンテナ2caにおけるチャネル値を推定することができる。
基地局1は、図1に示していない送信部から、無線端末2のパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を無線端末2に送信する。
例えば、上記例に従えば、基地局1は、アンテナ2caのチャネル値を推定できるので、アンテナ2caのアンテナ情報を無線端末2に送信する。
例えば、上記例に従えば、基地局1は、アンテナ2caのチャネル値を推定できるので、アンテナ2caのアンテナ情報を無線端末2に送信する。
無線端末2の受信部2aは、基地局1からアンテナ情報を受信する。送信部2bは、受信部2aの受信したアンテナ情報に基づく送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止する。
例えば、送信部2bは、アンテナ2caでのパイロット信号の送信を停止し、アンテナ2cb,2ccでパイロット信号を基地局1に送信する。
なお、上記したように、基地局1は、アンテナ2cb,2ccにおけるチャネル測定値と補間係数とによって、パイロット信号の送信を停止したアンテナ2caにおけるチャネル値を推定できる。すなわち、基地局1は、アンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を得ることができ、無線端末2から送信されるデータを復調および復号することができる。
なお、上記したように、基地局1は、アンテナ2cb,2ccにおけるチャネル測定値と補間係数とによって、パイロット信号の送信を停止したアンテナ2caにおけるチャネル値を推定できる。すなわち、基地局1は、アンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を得ることができ、無線端末2から送信されるデータを復調および復号することができる。
このように、基地局1は、パイロット信号が送信されないアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を、他のアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて推定するようにした。また、無線端末2は、基地局1によって判断されたアンテナ2ca〜2ccでのパイロット信号の送信を停止するようにした。
これにより、無線端末2は、全てのアンテナ2ca〜2ccでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局1と無線端末2のアンテナ1da〜1dc,2ca〜2ccが増大しても、無線端末2のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、無線端末2のパイロット信号の送信を停止したアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値が環境等に応じて変化した場合でも、基地局1は、停止したアンテナ2ca〜2ccと相関する他のアンテナ2ca〜2ccのチャネル測定値を用いて、停止したアンテナ2ca〜2ccにおけるチャネル値を推定する。これにより、基地局1は、適切なチャネル値を推定することができる。
[第2の実施の形態]
図2は、第2の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図2に示すように、無線通信システムは、基地局11および無線端末12を有している。無線端末12は、例えば、携帯電話機であり、基地局11とLTE(Long Term Evolution)による無線通信を行う。また、基地局11および無線端末12は、複数のアンテナを備え、MIMO方式による無線通信を行う。
図2は、第2の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図2に示すように、無線通信システムは、基地局11および無線端末12を有している。無線端末12は、例えば、携帯電話機であり、基地局11とLTE(Long Term Evolution)による無線通信を行う。また、基地局11および無線端末12は、複数のアンテナを備え、MIMO方式による無線通信を行う。
図2に示す無線通信システムの動作は、例えば、大きく2つの動作に分けられる。例えば、第1の動作では、無線端末12は、全アンテナを用いてパイロット信号を基地局11に送信する。基地局11は、無線端末12のパイロット信号の送信を停止することができるアンテナを判断し、そのアンテナ情報を無線端末12に通知する。このとき、基地局11は、パイロット信号の送信を停止したアンテナを除くアンテナから送信されるパイロット信号を用いて、パイロット信号の送信を停止したアンテナの上り方向におけるチャネル値を算出(推定)できる補間係数(後述する)を算出しておく。
例えば、無線端末12は、アンテナA〜Cを有しているとする。基地局11は、例えば、第1の動作において、アンテナAでのパイロット信号の送信を停止してよいと判断し、無線端末12にアンテナAでのパイロット信号の送信停止を通知する。このとき、基地局11は、無線端末12のアンテナB,Cから送信されるパイロット信号を用いて、アンテナAにおける上りのチャネル値を算出できるための補間係数を算出しておく。
第2の動作では、無線端末12は、基地局11から送信停止が通知されたアンテナを除くアンテナで、パイロット信号を送信する。基地局11は、そのパイロット信号と第1の動作で算出しておいた補間係数とを用いて、パイロット信号の送信を停止したアンテナにおける上りのチャネル値を算出し、無線端末12から送信される信号を復調および復号する。
例えば、無線端末12は、基地局11からアンテナAでのパイロット信号の送信停止通知を受けたとする。この場合、無線端末12は、アンテナB,Cでパイロット信号を基地局11に送信する。基地局11は、アンテナB,Cから送信されるパイロット信号に基づいて、アンテナB,Cにおける上りのチャネル値を算出する。また、基地局11は、アンテナB,Cから送信されるパイロット信号と、第1の動作で算出しておいた補間係数とを用いて、アンテナAにおける上りのチャネル値を算出する。基地局11は、算出したアンテナA〜Cにおけるチャネル値を用いて、無線端末12から送信される信号を復調および復号する。
このように、基地局11は、無線端末12のパイロット信号の送信を停止できるアンテナを判断する。無線端末12は、基地局11によって判断されたアンテナを除くアンテナで、パイロット信号を基地局11に送信する。そして、基地局11は、無線端末12から送信されるパイロット信号で、無線端末12の全アンテナにおける上りのチャネル値を算出する。これにより、無線端末12は、全てのアンテナでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局11と無線端末12のアンテナが増大しても、無線端末12のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、基地局11は、パイロット信号の送信を停止したアンテナと相関する残りのアンテナのチャネル測定値を用いて、停止したアンテナにおけるチャネル値を推定するので、適切なチャネル値を推定することができる。
なお、無線端末12は、第1の動作において、全アンテナからパイロット信号を送信する。従って、基地局11は、第1の動作において、全アンテナから送信されるパイロット信号から、全アンテナにおけるチャネル値を測定できる。よって、基地局11は、第1の動作において補間係数を算出する間、無線端末12から送信されるユーザデータを、測定したチャネル値を用いて復調・および復号することができる。
図3は、基地局のブロック図である。図3に示すように、基地局11は、アンテナ21a〜21c、DUP(Duplex)部22、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、補間係数算出部26、判断部27、アンテナ情報生成部28、および復調・復号部29を有している。
アンテナ21a〜21cは、無線端末12から無線送信される信号を受信し、DUP部22に出力する。また、アンテナ21a〜21cは、DUP部22から出力される信号を無線端末12に無線送信する。なお、図3では、説明のためアンテナの本数を3本としているが、これに限るものではない。
DUP部22は、アンテナ21a〜21cで受信された信号をチャネル測定部23a〜23cおよび復調・復号部29に出力する。また、DUP部22は、アンテナ情報生成部28から出力されるアンテナ情報を、アンテナ21a〜21cに出力する。アンテナ情報は、例えば、無線端末12のパイロット信号の送信を停止するアンテナ情報である。
チャネル測定部23a〜23cは、無線端末12から送信されるパイロット信号に基づいて、上りの伝搬路の状態を示すチャネル値を測定(算出)する。例えば、無線端末12のアンテナの本数を3本(アンテナA〜C)とする。この場合、チャネル測定部23a〜23cは、アンテナAとアンテナ21a〜21cのそれぞれの伝搬路のチャネル値を算出する。同様に、チャネル測定部23a〜23cは、アンテナB,Cとアンテナ21a〜21cの伝搬路のチャネル値を算出し、合計9個のチャネル値を算出する。
なお、無線端末12が、例えば、アンテナAでのパイロット信号の送信を停止し、アンテナB,Cでパイロット信号を送信した場合、チャネル測定部23a〜23cは、アンテナB,Cにおけるアンテナ21a〜21cのチャネル値(6個)を算出する。アンテナAにおけるアンテナ21a〜21cのチャネル値(3個)は、推定値算出部24によって推定される。これにより、アンテナA〜Cにおけるアンテナ21a〜21cのチャネル値が得られる。以下では、チャネル測定部23a〜23cから出力されるチャネル値をチャネル測定値と呼ぶことがある。
推定値算出部24は、無線端末12のあるアンテナにおけるチャネル推定値を、無線端末12の残りのアンテナにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて算出する。
例えば、推定値算出部24は、無線端末12のアンテナAにおけるチャネル推定値(アンテナAにおけるアンテナ21a〜21cの3個のチャネル推定値)を、残りのアンテナB,Cにおける6個のチャネル測定値と補間係数とを用いて算出する。なお、アンテナB,Cにおける6個のチャネル測定値は、チャネル測定部23a〜23cから出力され、補間係数は、補間係数算出部26から出力される。
例えば、推定値算出部24は、無線端末12のアンテナAにおけるチャネル推定値(アンテナAにおけるアンテナ21a〜21cの3個のチャネル推定値)を、残りのアンテナB,Cにおける6個のチャネル測定値と補間係数とを用いて算出する。なお、アンテナB,Cにおける6個のチャネル測定値は、チャネル測定部23a〜23cから出力され、補間係数は、補間係数算出部26から出力される。
誤差算出部25は、推定値算出部24によって算出された、無線端末12のあるアンテナにおけるチャネル推定値と、無線端末12のあるアンテナにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。
例えば、誤差算出部25は、推定値算出部24から出力されるアンテナAにおけるチャネル推定値と、チャネル測定部23a〜23cから出力されるアンテナAにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。すなわち、誤差算出部25は、アンテナAのチャネル測定値に対するチャネル推定値の誤差を算出する。なお、パイロット信号の送信停止を判断する第1の動作では、無線端末12の全アンテナA〜Cからパイロット信号が出力されており、チャネル測定部23a〜23cからは、アンテナAにおけるチャネル測定値も出力されている。
補間係数算出部26は、誤差算出部25によって算出された誤差と、無線端末12の残りのアンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
例えば、誤差算出部25からアンテナAにおける誤差が出力されるとする。この場合、補間係数算出部26は、アンテナAの誤差と、無線端末12の残りのアンテナB,Cにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。補間係数算出部26は、例えば、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムによって補間係数を算出する。
例えば、誤差算出部25からアンテナAにおける誤差が出力されるとする。この場合、補間係数算出部26は、アンテナAの誤差と、無線端末12の残りのアンテナB,Cにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。補間係数算出部26は、例えば、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムによって補間係数を算出する。
判断部27は、誤差算出部25によって算出された誤差に基づいて、無線端末12のあるアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
例えば、第1の動作において、推定値算出部24は、アンテナA〜Cのそれぞれにおけるチャネル推定値を算出し、誤差算出部25は、アンテナA〜Cのそれぞれにおける誤差を算出する。また、補間係数算出部26は、アンテナA〜Cのそれぞれにおける補間係数を算出する。判断部27は、誤差算出部25によって算出された、無線端末12の各アンテナA〜Cの誤差の電力を算出する。判断部27は、算出した誤差電力のうち、最も小さいものを選択し、その誤差電力が所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部27は、誤差電力が所定の閾値より小さいと判断した場合、そのアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
例えば、第1の動作において、推定値算出部24は、アンテナA〜Cのそれぞれにおけるチャネル推定値を算出し、誤差算出部25は、アンテナA〜Cのそれぞれにおける誤差を算出する。また、補間係数算出部26は、アンテナA〜Cのそれぞれにおける補間係数を算出する。判断部27は、誤差算出部25によって算出された、無線端末12の各アンテナA〜Cの誤差の電力を算出する。判断部27は、算出した誤差電力のうち、最も小さいものを選択し、その誤差電力が所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部27は、誤差電力が所定の閾値より小さいと判断した場合、そのアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
アンテナ情報生成部28は、判断部27によって判断されたパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を生成する。生成されたアンテナ情報は、DUP部22に出力され、無線端末12に送信される。
例えば、判断部27は、アンテナAでのパイロット信号の送信停止を判断したとする。この場合、アンテナ情報生成部28は、例えば、アンテナAを識別する識別情報を含むアンテナ情報を生成する。無線端末12は、アンテナAの識別情報を含むアンテナ情報を受信することにより、アンテナAでのパイロット信号の送信を停止する。
なお、第2の動作において、推定値算出部24は、パイロット信号の送信が停止されたアンテナのチャネル推定値を、補間係数算出部26が第1の動作において算出した補間係数と、残りのアンテナのチャネル測定値とを用いて算出する。
例えば、無線端末12は、アンテナAでのパイロット信号の送信を停止するとする。この場合、推定値算出部24は、アンテナAのチャネル推定値を、補間係数算出部26が第1の動作において算出したアンテナAの補間係数と、アンテナB,Cのチャネル測定値とを用いて算出する。
図4は、無線端末のブロック図である。図4に示すように、無線端末12は、アンテナ31a〜31c、DUP部32、受信部33、および送信部34を有している。
アンテナ31a〜31cは、基地局11から無線送信される信号を受信し、DUP部32に出力する。また、アンテナ31a〜31cは、DUP部32から出力される信号を基地局11に無線送信する。なお、図4では、説明のためアンテナの本数を3本としているが、これに限るものではない。また、上述したアンテナA〜Cは、例えば、アンテナ31a〜31cに対応する。
アンテナ31a〜31cは、基地局11から無線送信される信号を受信し、DUP部32に出力する。また、アンテナ31a〜31cは、DUP部32から出力される信号を基地局11に無線送信する。なお、図4では、説明のためアンテナの本数を3本としているが、これに限るものではない。また、上述したアンテナA〜Cは、例えば、アンテナ31a〜31cに対応する。
DUP部32は、アンテナ31a〜31cで受信された信号を受信部33に出力する。また、DUP部32は、送信部34から出力される信号を、アンテナ31a〜31cに出力する。
受信部33は、あるアンテナ31a〜31cでのパイロット信号の送信を停止した場合のチャネル推定値を算出する基地局11から、パイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を受信する。
送信部34は、受信部33の受信したアンテナ情報に基づくアンテナ31a〜31cでのパイロット信号の送信を停止する。例えば、送信部34は、受信部33によって、アンテナ31aでのパイロット信号の送信を停止する旨のアンテナ情報が受信された場合、アンテナ31b,31cでパイロット信号を送信する。
以下、基地局11の補間係数の算出について説明する。
図5は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその1である。図5には、図3で説明したアンテナ21a〜21cおよびチャネル測定部23a〜23cが示してある。図5に示す乗算器41a,41bおよび加算器41cは、例えば、図3で説明した推定値算出部24に対応する。加算器42は、例えば、図3で説明した誤差算出部25に対応する。演算部43a、加算器43b、およびメモリ43cは、例えば、図3で説明した補間係数算出部26に対応する。図3のその他のブロックは、図5では省略している。
図5は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその1である。図5には、図3で説明したアンテナ21a〜21cおよびチャネル測定部23a〜23cが示してある。図5に示す乗算器41a,41bおよび加算器41cは、例えば、図3で説明した推定値算出部24に対応する。加算器42は、例えば、図3で説明した誤差算出部25に対応する。演算部43a、加算器43b、およびメモリ43cは、例えば、図3で説明した補間係数算出部26に対応する。図3のその他のブロックは、図5では省略している。
基地局11の補間係数の算出は、図2で説明したように第1の動作で行われる。従って、パイロット信号は、無線端末12の全アンテナ31a〜31cから出力される。
チャネル測定部23a〜23cには、アンテナ21aで受信したパイロット信号が入力される。チャネル測定部23a〜23cは、アンテナ21aで受信したパイロット信号に基づいて、無線端末12のアンテナ31a〜31cとアンテナ21aとの間のチャネル測定値を算出する。
チャネル測定部23a〜23cには、アンテナ21aで受信したパイロット信号が入力される。チャネル測定部23a〜23cは、アンテナ21aで受信したパイロット信号に基づいて、無線端末12のアンテナ31a〜31cとアンテナ21aとの間のチャネル測定値を算出する。
図5に示すh11kl〜h13klは、無線端末12のアンテナ31a〜31cとアンテナ21aとの間のチャネル測定値を示している。hijklのiは受信アンテナ(基地局11のアンテナ21a〜21c)を示し、jは送信アンテナ(無線端末12のアンテナ31a〜31c)を示す。
例えば、基地局11のアンテナ21a〜21cを受信アンテナ1〜3とし、無線端末12のアンテナ31a〜31cを送信アンテナ1〜3とする。この場合、h11klは、送信アンテナ1と受信アンテナ1との間のチャネル測定値を示す。h12klは、送信アンテナ2と受信アンテナ1との間のチャネル測定値を示す。h13klは、送信アンテナ3と受信アンテナ1との間のチャネル測定値を示す。
なお、hijklのkはサブキャリア番号を示し、lはスロット番号を示す。従って、チャネル値は、ある周波数とある時間において9個算出されることになる。
図5の動作は、送信アンテナ1と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。従って、図5では、送信アンテナ1以外の残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値h12kl,h13klを用いて、送信アンテナ1と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定している。以下では、残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値の組(h12kl,h13kl)をチャネルベクトルHklと呼ぶことがある。
図5の動作は、送信アンテナ1と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。従って、図5では、送信アンテナ1以外の残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値h12kl,h13klを用いて、送信アンテナ1と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定している。以下では、残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値の組(h12kl,h13kl)をチャネルベクトルHklと呼ぶことがある。
メモリ43cには、補間係数W11が記憶されている。W11は、1行2列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ43cには、(0.5,0.5)の補間係数W11が記憶されている。
乗算器41aには、送信アンテナ2におけるチャネル測定値h12klと、補間係数W11の1行1列目の値が入力される。乗算器41aは、チャネル測定値h12klと補間係数W11の1行1列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
乗算器41bには、送信アンテナ3におけるチャネル測定値h13klと、補間係数W11の1行2列目の値が入力される。乗算器41bは、チャネル測定値h13klと補間係数W11の1行2列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
加算器41cは、乗算器41a,41bから出力される値を加算する。すなわち、乗算器41a,41bおよび加算器41cは、送信アンテナ1以外の送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと、メモリ43cに記憶されている補間係数W11との内積Hkl・W11を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ1におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器42は、加算器41cから出力される送信アンテナ1におけるチャネル推定値と、チャネル測定部23aから出力される送信アンテナ1におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器42は、送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと補間係数W11とを用いて推定した送信アンテナ1におけるチャネル推定値と、送信アンテナ1におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器42から出力される誤差値e11は、演算部43aに出力される。また、誤差値e11は、図3で説明した判断部27に出力される。
演算部43aは、チャネル測定部23b,23cから出力される送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと、誤差値e11とを乗算する。また、演算部43aは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部43aは、乗算した結果のμe11Hklを加算器43bに出力する。
加算器43bは、メモリ43cに記憶されている補間係数W11と演算部43aから出力されるμe11Hklとを加算する。加算器43bによって加算された結果は、メモリ43cに記憶される。すなわち、メモリ43cに記憶されている補間係数W11は、更新される。
図5に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ1におけるチャネル推定値が、送信アンテナ2,3のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数W11は、適当な値に収束する。そして、加算器42から出力される誤差値e11は、ゼロに近づく。
図6は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその2である。図6の動作は、送信アンテナ2と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。図6において、図5と同じものには同じ符号を付している。
図6では、送信アンテナ2以外の残りの送信アンテナ1,3におけるチャネル測定値h11kl,h13klを用いて、送信アンテナ2と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定する。以下では、(h11kl,h13kl)をチャネルベクトルHklと呼ぶことがある。
メモリ43cには、補間係数W12が記憶されている。W12は、1行2列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ43cには、(0.5,0.5)の補間係数W12が記憶されている。
乗算器41aには、送信アンテナ1におけるチャネル測定値h11klと、補間係数W12の1行1列目の値が入力される。乗算器41aは、チャネル測定値h11klと補間係数W12の1行1列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
乗算器41bには、送信アンテナ3におけるチャネル測定値h13klと、補間係数W12の1行2列目の値が入力される。乗算器41bは、チャネル測定値h13klと補間係数W12の1行2列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
加算器41cは、乗算器41a,41bから出力される値を加算する。すなわち、乗算器41a,41bおよび加算器41cは、送信アンテナ2以外の送信アンテナ1,3のチャネルベクトルHklと、メモリ43cに記憶されている補間係数W12との内積Hkl・W12を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ2におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器42は、加算器41cから出力される送信アンテナ2におけるチャネル推定値と、チャネル測定部23bから出力される送信アンテナ2におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器42は、送信アンテナ1,3のチャネルベクトルHklと補間係数W12とを用いて推定した送信アンテナ2におけるチャネル推定値と、送信アンテナ2におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器42から出力される誤差値e12は、演算部43aに出力される。また、誤差値e12は、図3で説明した判断部27に出力される。
演算部43aは、チャネル測定部23a,23cから出力される送信アンテナ1,3のチャネルベクトルHklと、誤差値e12とを乗算する。また、演算部43aは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部43aは、乗算した結果のμe12Hklを加算器43bに出力する。
加算器43bは、メモリ43cに記憶されている補間係数W12と演算部43aから出力されるμe12Hklとを加算する。加算器43bによって加算された結果は、メモリ43cに記憶される。すなわち、メモリ43cに記憶されている補間係数W12は、更新される。
図6に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ2におけるチャネル推定値が、送信アンテナ1,3のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数W12は、適当な値に収束する。そして、加算器42から出力される誤差値e12は、ゼロに近づく。
基地局11は、図5および図6で説明した動作を送信アンテナ3においても行う。すなわち、基地局11は、送信アンテナ3と受信アンテナ1との間のチャネル値を推定し、誤差値e13および補間係数W13を算出する。
上記では、送信アンテナ1〜3から送信されるパイロット信号を、受信アンテナ1で受信し、送信アンテナ1〜3のチャネル値を推定する場合を説明した。同様に、基地局11は、送信アンテナ1〜3から送信されるパイロット信号を、受信アンテナ2で受信し、送信アンテナ1〜3のチャネル値を推定する。
図7は、基地局の補間係数の算出動作を説明する図のその3である。図7の動作は、送信アンテナ1と受信アンテナ2との間のチャネル値を推定し、そのときの補間係数を算出する場合の動作を示している。図7において、図5と同じものには同じ符号を付している。
図7では、チャネル測定部23a〜23cには、アンテナ21b(受信アンテナ2)で受信されたパイロット信号が入力されている。チャネル測定部23a〜23cは、受信アンテナ2でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ1〜3におけるチャネル測定値h21kl,h22kl,h23klを算出する。
図7では、送信アンテナ1以外の残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値h22kl,h23klを用いて、送信アンテナ1と受信アンテナ2との間のチャネル値を推定する。以下では、(h22kl,h23kl)をチャネルベクトルHklと呼ぶことがある。
メモリ43cには、補間係数W21が記憶されている。W21は、1行2列のウェイトベクトルである。チャネル推定値を算出する際の初期値として、例えば、メモリ43cには、(0.5,0.5)の補間係数W21が記憶されている。
乗算器41aには、送信アンテナ2におけるチャネル測定値h22klと、補間係数W21の1行1列目の値が入力される。乗算器41aは、チャネル測定値h22klと補間係数W21の1行1列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
乗算器41bには、送信アンテナ3におけるチャネル測定値h23klと、補間係数W21の1行2列目の値が入力される。乗算器41bは、チャネル測定値h23klと補間係数W21の1行2列目の値とを乗算し、加算器41cに出力する。
加算器41cは、乗算器41a,41bから出力される値を加算する。すなわち、乗算器41a,41bおよび加算器41cは、送信アンテナ1以外の送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと、メモリ43cに記憶されている補間係数W21との内積Hkl・W21を算出している。以下では、この内積値を、送信アンテナ1におけるチャネル推定値と呼ぶことがある。
加算器42は、加算器41cから出力される送信アンテナ1におけるチャネル推定値と、チャネル測定部23aから出力される送信アンテナ1におけるチャネル測定値の負の値とを加算する。すなわち、加算器42は、送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと補間係数W21とを用いて推定した送信アンテナ1におけるチャネル推定値と、送信アンテナ1におけるチャネル測定値との誤差を算出している。加算器42から出力される誤差値e21は、演算部43aに出力される。また、誤差値e21は、図3で説明した判断部27に出力される。
演算部43aは、チャネル測定部23b,23cから出力される送信アンテナ2,3のチャネルベクトルHklと、誤差値e21とを乗算する。また、演算部43aは、ステップサイズパラメータμを乗算する。演算部43aは、乗算した結果のμe21Hklを加算器43bに出力する。
加算器43bは、メモリ43cに記憶されている補間係数W21と演算部43aから出力されるμe21Hklとを加算する。加算器43bによって加算された結果は、メモリ43cに記憶される。すなわち、メモリ43cに記憶されている補間係数W21は、更新される。
図7に示すブロックは、上記の処理を所定回数繰り返す。送信アンテナ1におけるチャネル推定値が、送信アンテナ2,3のチャネル測定値で補間できる関係にある場合、補間係数W21は、適当な値に収束する。そして、加算器42から出力される誤差値e21は、ゼロに近づく。
基地局11は、図7で説明した動作を送信アンテナ2,3においても行う。すなわち、送信アンテナ2と受信アンテナ2との間のチャネル値を推定し、誤差値e22および補間係数W22を算出する。また、基地局11は、送信アンテナ3と受信アンテナ2との間のチャネル値を推定し、誤差値e23および補間係数W23を算出する。
また、基地局11は、受信アンテナ3でパイロット信号を受信した場合も同様に、送信アンテナ1〜3におけるチャネル値を推定し、誤差値e31,e32,e33および補間係数W31,W32,W33を算出する。
図8は、判断部の動作を説明する図である。図8には、図3で説明した判断部27の行う演算内容が示してある。
判断部27は、送信アンテナ1〜3におけるチャネル推定値の誤差値の電力を算出する。図8に示すe11,e21,e31のそれぞれは、受信アンテナ1〜3でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ1におけるチャネル推定値の誤差値を示している。判断部27は、誤差値e11,e21,e31のそれぞれを2乗し、加算して、送信アンテナ1におけるチャネル推定値の誤差値の電力E1を算出する。同様に、判断部27は、送信アンテナ2におけるチャネル推定値の誤差値の電力E2を算出し、送信アンテナ3におけるチャネル推定値の誤差値の電力E3を算出する。
判断部27は、送信アンテナ1〜3におけるチャネル推定値の誤差値の電力を算出する。図8に示すe11,e21,e31のそれぞれは、受信アンテナ1〜3でパイロット信号を受信した場合の、送信アンテナ1におけるチャネル推定値の誤差値を示している。判断部27は、誤差値e11,e21,e31のそれぞれを2乗し、加算して、送信アンテナ1におけるチャネル推定値の誤差値の電力E1を算出する。同様に、判断部27は、送信アンテナ2におけるチャネル推定値の誤差値の電力E2を算出し、送信アンテナ3におけるチャネル推定値の誤差値の電力E3を算出する。
判断部27は、最も小さい誤差値の電力を選択する。判断部27は、選択した誤差値の電力が、所定の閾値より小さければ、その誤差値の電力に対応するアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
例えば、誤差値の電力E1が他の誤差値の電力E2,E3より小さく、所定の閾値より小さいとする。この場合、判断部27は、送信アンテナ1でのパイロット信号の停止を判断する。
なお、判断部27によって判断された送信アンテナのアンテナ情報は、図3で説明したアンテナ情報生成部28によって、無線端末12に送信される。
無線端末12は、基地局11から受信したアンテナ情報に基づく送信アンテナ1〜3でのパイロット信号の送信を停止する。これにより、通信システムは、第2の動作に入る。
無線端末12は、基地局11から受信したアンテナ情報に基づく送信アンテナ1〜3でのパイロット信号の送信を停止する。これにより、通信システムは、第2の動作に入る。
パイロット信号は、無線端末12の全ての送信アンテナ1〜3から送信されない。基地局11は、第1の動作で算出していた補間係数と、パイロット信号が送信される送信アンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、パイロット信号が送信されない送信アンテナにおけるチャネル値を推定する。
例えば、無線端末12は、送信アンテナ1でのパイロット信号の送信を停止し、送信アンテナ2,3でパイロット信号を送信するとする。この場合、基地局11の推定値算出部24は、パイロット信号を受信アンテナ1で受信した場合の、送信アンテナ2,3のチャネル測定値h12kl,h13klと、メモリ43cに記憶されている補間係数W11とによって、送信アンテナ1におけるチャネル値h11klを推定する。また、推定値算出部24は、パイロット信号を受信アンテナ2で受信した場合の、送信アンテナ2,3のチャネル測定値h22kl,h23klと、メモリ43cに記憶されている補間係数W21とによって、送信アンテナ1におけるチャネル値h21klを推定する。さらに、推定値算出部24は、パイロット信号を受信アンテナ3で受信した場合の、送信アンテナ2,3のチャネル測定値h32kl,h33klと、メモリ43cに記憶されている補間係数W31とによって、送信アンテナ1におけるチャネル値h31klを推定する。
チャネル測定部23a〜23cから出力されるチャネル測定値h12kl,h13kl,h22kl,h23kl,h32kl,h33klと、推定値算出部24で推定されたチャネル推定値h11kl,h21kl,h31klは、復調・復号部29に出力される。復調・復号部29は、これらの9個のチャネル値を用いて、DUP部22から出力される受信信号を復調および復号する。
このように、基地局11は、無線端末12のあるアンテナにおけるチャネル推定値を、無線端末12の残りのアンテナにおけるチャネル測定値と、補間係数とを用いて算出し、算出したチャネル推定値と、あるアンテナにおけるチャネル測定値との誤差を算出する。また、基地局11は、算出した誤差と無線端末12の残りのアンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。そして、基地局11は、算出した誤差に基づいて、無線端末12のあるアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断するようにした。
これにより、無線端末12は、全てのアンテナでパイロット信号を送信しなくて済み、基地局11と無線端末12のアンテナが増大しても、無線端末12のパイロット信号を送信するためのオーバヘッドが抑制され、データの伝送効率の低下を抑制できる。
また、基地局11は、第2の動作において、無線端末12のあるアンテナにおけるチャネル値を、相関関係のある残りのアンテナにおけるチャネル測定値と補間係数とを用いて推定するようにした。これにより、基地局11は、伝搬路の状況が変化した場合に応じたチャネル値を推定することができる。
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。基地局は、無線端末から受信したデータの誤りを検出したとする。この場合、以前に補間係数を算出したときの伝搬路の環境と現在の伝搬路の環境との間に、ずれが生じていることが考えられる。そこで、第3の実施の形態では、無線端末は、基地局からの再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
次に、第3の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。基地局は、無線端末から受信したデータの誤りを検出したとする。この場合、以前に補間係数を算出したときの伝搬路の環境と現在の伝搬路の環境との間に、ずれが生じていることが考えられる。そこで、第3の実施の形態では、無線端末は、基地局からの再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
図9は、第3の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図9において、図4と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図9に示すように、無線端末12は、検出部51および送信部52を有している。検出部51は、基地局11からのデータの再送要求(以下、Nackと呼ぶことがある)を検出する。すなわち、検出部51は、受信部33が基地局11からNackを受信したか検出する。
図9に示すように、無線端末12は、検出部51および送信部52を有している。検出部51は、基地局11からのデータの再送要求(以下、Nackと呼ぶことがある)を検出する。すなわち、検出部51は、受信部33が基地局11からNackを受信したか検出する。
送信部52は、図4で説明した送信部34と同様の動作をする。ただし、送信部52は、検出部51によって、Nackが検出された場合、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部52は、受信部33によってNackが受信された場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を基地局11に送信するようにする。
上記したように、基地局11がデータの受信エラーを検出したということは、以前に補間係数を算出したときの伝搬路の環境と現在の伝搬路の環境との間に、ずれが生じていると考えられる。そこで、無線通信システムは、基地局11が受信エラーを検出した場合、無線端末12が全アンテナ31a〜31cを用いてパイロット信号を送信し、再度補間係数を算出しなおすのがよい。すなわち、無線端末12は、基地局11からNackの受信を検出した場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を基地局11に送信するようにする。そして、基地局11は、補間係数を算出しなおす。
なお、全アンテナ31a〜31cによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第2の動作から第1の動作に入る。つまり、基地局11は、補間係数を算出する動作に入る。基地局11は、Nackの送信により、第1の動作に入ることを認識でき、無線端末12は、基地局11からのNackの受信により、第1の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末12は、基地局11からのNackの受信を検出した場合、パイロット信号を全アンテナ31a〜31cで送信するようにした。これにより、基地局11では、再度補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第3の実施の形態では、無線端末が基地局から再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにした。第4の実施の形態では、基地局での受信エラーを防止するため、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信する。
次に、第4の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第3の実施の形態では、無線端末が基地局から再送要求を検出した場合、パイロット信号の送信停止を中止し、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにした。第4の実施の形態では、基地局での受信エラーを防止するため、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信する。
図10は、第4の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図10において、図4と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図10に示すように、無線端末12は、タイマ61および送信部62を有している。タイマ61は、周期的にタイマ信号を送信部62に出力する。
図10に示すように、無線端末12は、タイマ61および送信部62を有している。タイマ61は、周期的にタイマ信号を送信部62に出力する。
送信部62は、図4で説明した送信部34と同様の動作をする。ただし、送信部62は、タイマ61からタイマ信号が出力されると、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部62は、周期的に全アンテナ31a〜31cからパイロット信号を基地局11に送信するようにする。
図9に示す無線端末12は、Nackを受信した場合、全アンテナ31a〜31cを用いてパイロット信号を送信した。これに対し、図10の無線端末12の送信部62は、Nackを受信するか否かに関わらず、周期的に全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を送信する。従って、タイマ61の周期を適切に選択すれば、補間係数のずれによる受信エラーが基地局11で発生する前に、補間係数を算出しなおすことができる。
なお、全アンテナ31a〜31cによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第2の動作から第1の動作に入る。つまり、基地局11は、補間係数を算出する動作に入る。無線端末12は、タイマ61からのタイマ信号の出力により、第1の動作に入ることを認識できる。基地局11は、例えば、無線端末12からの制御信号により、第1の動作に入ることの通知を受けることにより、第1の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末12は、周期的に全アンテナ31a〜31cからパイロット信号を基地局11に送信するようにした。これにより、基地局11では、周期的に補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。また、基地局11は、周期的に補間係数を算出しなおすので、補間係数のずれによる受信データの受信エラーを抑制することができる。
[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第5の実施の形態では、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信するとともに、基地局から再送要求を検出した場合も、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
次に、第5の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第5の実施の形態では、無線端末は、周期的に全アンテナを用いてパイロット信号を送信するとともに、基地局から再送要求を検出した場合も、全アンテナを用いてパイロット信号を送信するようにする。
図11は、第5の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図11において、図9および図10と同じものには同じ符号が付し、その説明を省略する。
図11に示すように、無線端末12は、送信部71を有している。送信部71は、図4で説明した送信部34と同様の動作をする。ただし、送信部71は、検出部51によって、Nackが検出された場合、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部71は、受信部33によってNackが受信された場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を基地局11に送信するようにする。
図11に示すように、無線端末12は、送信部71を有している。送信部71は、図4で説明した送信部34と同様の動作をする。ただし、送信部71は、検出部51によって、Nackが検出された場合、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部71は、受信部33によってNackが受信された場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を基地局11に送信するようにする。
また、送信部71は、タイマ61からタイマ信号が出力されると、パイロット信号の送信停止を中止する。すなわち、送信部71は、周期的に全アンテナ31a〜31cからパイロット信号を基地局11に送信するようにする。
図10で説明したように、無線端末12は、周期的にパイロット信号を基地局11に送信することにより、補間係数のずれによる受信エラーが基地局11で発生する前に、補間係数を算出しなおすことができる。しかし、周期的にパイロット信号を送信する前に、補間係数のずれによる受信エラーが基地局11で発生する場合もある。この場合、送信部71は、基地局11からのNackの受信を検出することにより、全アンテナ31a〜31cを用いてパイロット信号を送信し、補間係数のずれを解消する。
なお、全アンテナ31a〜31cによるパイロット信号の送信により、無線通信システムは、第2の動作から第1の動作に入る。つまり、基地局11は、補間係数を算出する動作に入る。無線端末12は、タイマ61からのタイマ信号の出力により、第1の動作に入ることを認識できる。基地局11は、例えば、無線端末12からの制御信号により、第1の動作に入ることの通知を受けることにより、第1の動作に入ることを認識できる。
また、基地局11は、Nackの送信により、第1の動作に入ることを認識でき、無線端末12は、基地局11からのNackの受信により、第1の動作に入ることを認識できる。
このように、無線端末12は、周期的に全アンテナ31a〜31cからパイロット信号を基地局11に送信するとともに、基地局11からのNackの受信を検出した場合、パイロット信号を全アンテナ31a〜31cで送信するようにした。これにより、基地局11では、周期的に補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。また、基地局11は、受信エラーが生じた場合、再度補間係数が算出しなおされ、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
[第6の実施の形態]
次に、第6の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第6の実施の形態では、第4の実施の形態で説明した全アンテナでパイロット信号を送信する周期を、無線端末の移動速度に応じて変える。
次に、第6の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第6の実施の形態では、第4の実施の形態で説明した全アンテナでパイロット信号を送信する周期を、無線端末の移動速度に応じて変える。
図12は、第6の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。図12において、図10と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図12に示すように、無線端末12は、速度検出部81およびタイマ82を有している。速度検出部81は、無線端末12の移動速度を検出する。例えば、速度検出部81は、受信部33によって受信される制御信号のドップラ周期に基づいて、無線端末12の移動速度を検出する。
図12に示すように、無線端末12は、速度検出部81およびタイマ82を有している。速度検出部81は、無線端末12の移動速度を検出する。例えば、速度検出部81は、受信部33によって受信される制御信号のドップラ周期に基づいて、無線端末12の移動速度を検出する。
タイマ82は、速度検出部81によって検出された無線端末12の速度に応じて、送信部62に出力するタイマ信号の周期を変更する。例えば、タイマ82は、無線端末12の速度が所定の閾値より大きい場合、タイマ信号の周期をT1にする。また、タイマ82は、無線端末12の速度が所定の閾値以下場合、タイマ信号の周期を、T1より大きいT2にする。なお、閾値は、複数あってもよい。すなわち、タイマ82は、より段階的にタイマ信号の出力周期を制御してもよい。
伝搬路の変化は、無線端末12の移動速度に比例すると考えられる。例えば、無線端末12の移動速度が速ければ、伝搬路の環境の変化も速く、チャネル値も早く変化する。従って、補間係数のずれも早くなると考えられる。そこで、タイマ82は、無線端末12の移動速度が速い場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を送信する周期を短くし、無線端末12の移動速度が遅い場合、全アンテナ31a〜31cでパイロット信号を送信する周期を長くする。
このように、無線端末12は、移動速度に応じて、全アンテナ31a〜31cからパイロット信号を送信する周期を変更するようにした。これにより、基地局11では、適切な補間係数を用いてチャネル推定が行われるようになる。
なお、上記では、制御信号のドップラ周期に基づいて、無線端末12の移動速度を検出するとしたが、例えば、GPS(Global Positioning System)によって移動速度を検出することもできる。
[第7の実施の形態]
次に、第7の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第7の実施の形態では、基地局の処理するブロックを、パイロット信号の周波数に基づいてブロック化し、それぞれのブロックにパイロット信号を割り当てて処理する。
次に、第7の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第7の実施の形態では、基地局の処理するブロックを、パイロット信号の周波数に基づいてブロック化し、それぞれのブロックにパイロット信号を割り当てて処理する。
図13は、第7の実施の形態に係る基地局のブロック図である。図13において、図3と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図13に示すように、基地局11は、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94を有している。チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26と同様の動作をする。ただし、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26と、パイロット信号を処理する周波数が異なる。
図13に示すように、基地局11は、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94を有している。チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26と同様の動作をする。ただし、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26と、パイロット信号を処理する周波数が異なる。
例えば、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26は、サブキャリア番号k=0〜1023のパイロット信号に対し、チャネル値の測定、推定、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。すなわち、チャネル測定部23a〜23c、推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26は、k=0〜1023のチャネル値hijklの測定および推定を行い、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。
これに対し、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、サブキャリア番号k=1024〜2047のパイロット信号に対し、チャネル値の測定、推定、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。すなわち、チャネル測定部91a〜91c、推定値算出部92、誤差算出部93、および補間係数算出部94は、k=1024〜2047のチャネル値hijklの測定および推定を行い、誤差値の算出、および補間係数の算出を行う。
パイロット信号の周波数帯域幅が広い場合、その帯域幅の中で、周波数の高い部分と低い部分とで、補間係数に差が生じる場合がある。しかし、図13の基地局11は、複数のブロックに分けたパイロット信号の周波数ごとにチャネル値の測定、推定、誤差の算出、および補間係数の算出を行う。これにより、パイロット信号の周波数帯域幅が広い場合でも、適切に補間係数を算出することができる。
なお、判断部27は、誤差算出部25,93によって算出された、無線端末12の各アンテナA〜Cの誤差の電力を算出する。判断部27は、算出した誤差電力のうち、最も小さいものを選択し、その誤差電力が所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部27は、誤差電力が所定の閾値より小さいと判断した場合、そのアンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。
または、判断部27は、パイロット信号の周波数のブロックごとに、無線端末12の各アンテナA〜Cの誤差の電力を算出し、パイロット信号の送信停止を判断するようにしてもよい。
このように、基地局11のチャネル測定部23a〜23c,91a〜91c、推定値算出部24,92、誤差算出部25,93、および補間係数算出部26,94は、パイロット信号の周波数のブロックごとにチャネル値の測定、推定、誤差の算出、および補間係数の算出を行うようにした。これにより、基地局11は、適切な補間係数を用いてチャネル推定を行うことができる。
[第8の実施の形態]
次に、第8の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第2の実施の形態では、基地局は、補間係数を算出する処理を所定回数繰り返し、各送信アンテナにおける誤差電力を算出する。そして、基地局は、最も小さい誤差電力の送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナの誤差電力が所定の閾値より小さければ、その送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止するようにした。第8の実施の形態では、前記の処理を繰り返す。すなわち、第8の実施の形態では、パイロット信号の送信を停止するアンテナ以外のアンテナにおいて、さらに、パイロット信号の送信を停止するアンテナを判断する。第8の実施の形態における基地局および無線端末のブロックは、第2の実施の形態で説明した処理と同様の処理を繰り返し、図3および図4と同様である。
次に、第8の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第2の実施の形態では、基地局は、補間係数を算出する処理を所定回数繰り返し、各送信アンテナにおける誤差電力を算出する。そして、基地局は、最も小さい誤差電力の送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナの誤差電力が所定の閾値より小さければ、その送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止するようにした。第8の実施の形態では、前記の処理を繰り返す。すなわち、第8の実施の形態では、パイロット信号の送信を停止するアンテナ以外のアンテナにおいて、さらに、パイロット信号の送信を停止するアンテナを判断する。第8の実施の形態における基地局および無線端末のブロックは、第2の実施の形態で説明した処理と同様の処理を繰り返し、図3および図4と同様である。
例えば、判断部27は、第1の動作において、無線端末12のある送信アンテナにおけるパイロット信号の送信停止を判断したとする。アンテナ情報生成部28は、判断部27の判断した送信アンテナのアンテナ情報を生成し、無線端末12に送信する。無線端末12は、基地局11から送信されたアンテナ情報に基づく送信アンテナでのパイロット信号の送信を停止する。
基地局11の推定値算出部24は、パイロット信号の送信が停止された送信アンテナにおけるチャネル値を、メモリ43cに記憶している補間係数と、残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値とを用いて算出(推定)する。そして、推定値算出部24は、残りの送信アンテナのある送信アンテナにおけるチャネル値を、さらに残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値と、先程算出(推定)したチャネル値と、補間係数とを用いて算出する。
例えば、無線端末12は、送信アンテナ1でのパイロット信号の送信を停止したとする。この場合、推定値算出部24は、パイロット信号の送信が停止された送信アンテナ1におけるチャネル値を、メモリ43cに記憶している補間係数と、残りの送信アンテナ2,3におけるチャネル測定値とを用いて算出(推定)する。そして、推定値算出部24は、残りの送信アンテナ2,3のある送信アンテナ2におけるチャネル値を、さらに残りの送信アンテナ3におけるチャネル測定値と、先程算出(推定)した送信アンテナ1におけるチャネル値と、補間係数とを用いて算出(推定)する。
誤差算出部25は、推定値算出部24によって推定されたある送信アンテナのチャネル推定値と、無線端末12の送信アンテナ2におけるチャネル測定値との誤差を算出する。
例えば、上記例に従えば、誤差算出部25は、送信アンテナ2におけるチャネル推定値と、無線端末12の送信アンテナ2におけるチャネル測定値との誤差を算出する。なお、パイロット信号は、無線端末12の送信アンテナ2,3から送信されている。
例えば、上記例に従えば、誤差算出部25は、送信アンテナ2におけるチャネル推定値と、無線端末12の送信アンテナ2におけるチャネル測定値との誤差を算出する。なお、パイロット信号は、無線端末12の送信アンテナ2,3から送信されている。
補間係数算出部26は、誤差算出部25によって算出されたある送信アンテナの誤差と、無線端末12の残りの送信アンテナにおけるチャネル推定値と、残りの送信アンテナにおけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
例えば、上記例に従えば、補間係数算出部26は、誤差算出部25によって算出されたある送信アンテナ2の誤差と、無線端末12の残りの送信アンテナ3におけるチャネル推定値と、残りの送信アンテナ3におけるチャネル測定値とに基づいて、補間係数を算出する。
判断部27は、誤差算出部25によって算出された誤差に基づいて、無線端末12の送信アンテナでのパイロット信号の送信停止を判断する。アンテナ情報生成部28は、判断部27によって判断されたパイロット信号の送信を停止するアンテナのアンテナ情報を生成する。
例えば、上記例に従えば、判断部27は、誤差算出部25によって算出された誤差に基づいて、無線端末12の送信アンテナ2でのパイロット信号の送信停止を判断する。アンテナ情報生成部28は、判断部27によって判断されたパイロット信号の送信を停止する送信アンテナ2のアンテナ情報を生成する。
生成されたアンテナ情報は、DUP部22に出力され、無線端末12に送信される。無線端末12は、基地局11からのアンテナ情報に基づいて、さらに送信アンテナのパイロット信号の送信を停止する。例えば、上記例に従えば、無線端末12は、送信アンテナ1に加え、さらに、送信アンテナ2でのパイロット信号の送信を停止する。
上記の処理は、誤差電力が所定の閾値より小さい送信アンテナが存在する間、繰り返される。すなわち、推定値算出部24、誤差算出部25、補間係数算出部26、および判断部27は、判断部27によって無線端末12のある送信アンテナでのパイロット信号の送信停止が判断された後も、無線端末12の残りの送信アンテナにおいて同様の処理を繰り返す。推定値算出部24、誤差算出部25、補間係数算出部26、および判断部27は、誤差電力が所定の閾値より小さい送信アンテナが存在する間、処理を繰り返す。
図14は、第8の実施の形態に係る基地局の処理を示したフローチャートである。当該フローチャートに示される処理は例えば後述のプロセッサにより実行することができる。
[ステップS1]判断部27は、誤差算出候補A(変数)に無線端末12の全アンテナ(例えば、無線端末12のアンテナ31a〜31cの識別子)を代入する。
[ステップS1]判断部27は、誤差算出候補A(変数)に無線端末12の全アンテナ(例えば、無線端末12のアンテナ31a〜31cの識別子)を代入する。
[ステップS2]判断部27は、パイロット信号(P信号)停止候補B(変数)を空にする。
[ステップS3]推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26は、変数Aに含まれている全てのアンテナについて、補間係数Wijと誤差電力Eiを求める。
[ステップS3]推定値算出部24、誤差算出部25、および補間係数算出部26は、変数Aに含まれている全てのアンテナについて、補間係数Wijと誤差電力Eiを求める。
[ステップS4]判断部27は、最小の誤差電力Eiが所定の閾値より小さいか否か判断する。判断部27は、最小の誤差電力Eiが所定の閾値より小さい場合、ステップS5へ進む。判断部27は、最小の誤差電力Eiが所定の閾値以上の場合、ステップS6へ進む。
[ステップS5]判断部27は、最小の誤差電力Eiのアンテナを変数Aから取り除き、それを変数Bに追加する。判断部27は、ステップS3へ進む。
[ステップS6]判断部27は、変数Bに含まれるアンテナを、パイロット信号を停止するアンテナと判断する。
[ステップS6]判断部27は、変数Bに含まれるアンテナを、パイロット信号を停止するアンテナと判断する。
このように、基地局11の推定値算出部24、誤差算出部25、補間係数算出部26、および判断部27は、判断部27によって無線端末12のある送信アンテナでのパイロット信号の送信停止が判断された場合、無線端末12の残りの送信アンテナにおいても同様の処理を繰り返すようにした。これにより、無線端末12のパイロット信号の送信を停止する送信アンテナの数を増やすことができ、さらにデータの伝送効率の低下を抑制することが可能となる。
なお、上記の第1の実施の形態および第8の実施の形態で説明した基地局および無線端末は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)によってその機能を実現することができる。または、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)によってもその機能を実現することができる。
図15は、基地局のハードウェア構成例を示した図である。図15に示すように、基地局は、CPU101、DSP102、メモリ103、無線部104、およびバス105を有している。CPU101には、バス105を介して、DSP102、メモリ103、および無線部104が接続され、装置全体を制御している。
メモリ103には、CPU101およびDSP102が実行するOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムが格納される。また、メモリ103には、CPU101およびDSP102による処理に必要な各種データが格納される。
無線部104は、無線端末と無線通信を行う。例えば、無線部104は、CPU101およびDSP102によって処理されたデジタル信号をD/A(Digital to Analog)変換し、D/A変換した信号の周波数をアップコンバートして無線端末に送信する。また、無線部104は、例えば、無線端末から受信した信号の周波数をダウンコンバートし、A/D(Analog to Digital)変換する。A/D変換された信号は、CPU101およびDSP102によって所定の処理が施される。
第1の実施の形態から第8の実施の形態で説明した基地局の各部の機能は、例えば、CPU101およびDSP102によって実現することができる。また、無線端末も図15と同様のハードウェア構成を有し、第1の実施の形態から第8の実施の形態で説明した各部の機能を、例えば、CPU101およびDSP102によって実現することができる。なお、CPU101およびDSP102は、1つずつしか示していないが複数あってもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
1 基地局
1a 測定部
1b 補間係数算出部
1c 推定値算出部
1da〜1dc,2ca〜2cc アンテナ
2 無線端末
2a 受信部
2b 送信部
1a 測定部
1b 補間係数算出部
1c 推定値算出部
1da〜1dc,2ca〜2cc アンテナ
2 無線端末
2a 受信部
2b 送信部
Claims (5)
- 複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局において、
前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定する測定部と、
前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出する補間係数算出部と、
前記補間係数算出部によって算出された補間係数と前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定する推定値算出部と、
前記推定値算出部によって推定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、の誤差を算出する誤差算出部と、
を備え、
前記補間係数算出部は、前記誤差算出部によって算出された誤差と、前記測定部によって測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記補間係数を算出する、
ことを特徴とする基地局。 - 前記誤差算出部によって算出された誤差に基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナでの前記パイロット信号の送信停止を判断する判断部をさらに有することを特徴とする請求項1記載の基地局。
- 前記測定部、前記補間係数算出部、前記推定値算出部、および前記誤差算出部は、前記パイロット信号の周波数のブロックごとにチャネル値の測定、補間係数の算出、チャネル値の推定、および誤差の算出を行うことを特徴とする請求項2記載の基地局。
- 前記補間係数算出部、前記推定値算出部、前記誤差算出部、および前記判断部は、前記判断部によって前記無線端末の前記ある送信アンテナでの前記パイロット信号の送信停止が判断された場合、前記無線端末の前記他の送信アンテナにおいて同様の処理を繰り返すことを特徴とする請求項2記載の基地局。
- 複数の送信アンテナを有する無線端末と多入力多出力の無線通信を行う基地局のチャネル値推定方法において、
前記無線端末から送信されるパイロット信号に基づいて、伝搬路のチャネル値を測定し、
前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうちある送信アンテナについてのチャネル値を、測定された前記無線端末の前記複数の送信アンテナのうち他の送信アンテナにおけるチャネル値を用いて推定するための補間係数を算出し、
算出した補間係数と測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値を推定し、
推定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、測定された前記無線端末の前記ある送信アンテナにおけるチャネル値と、の誤差を算出し、
算出された誤差と、測定された前記無線端末の前記他の送信アンテナにおけるチャネル値とに基づいて、前記補間係数を算出する、
ことを特徴とするチャネル値推定方法。
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