WO2006098111A1

WO2006098111A1 - 無線通信システム、送信装置、送信方法、プログラム、記録媒体

Info

Publication number: WO2006098111A1
Application number: PCT/JP2006/302695
Authority: WO
Inventors: Takumi Ito
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US20090002235A1; CN101138186A; KR20070106632A; KR100941542B1; JPWO2006098111A1

Abstract

　ビームフォーミングは非常に優れた方式であるが、特に複数のユーザが存在する場合には必要以上の情報のフィードバックによる逆回線の無線リソースの逼迫や送信時刻の遅れによる当該回線の特性劣化が生じる。　無線通信システムを構成する送信装置１は、アンテナ13-1～13-Mとデュプレクサ14-1～14-Mで受信し、送信信号制御装置12でユーザのプロファイル情報を抽出して、無線リソース量とその配置とビームフォーミングの適用・非適用を統合的に決定し、送信信号生成装置11では決定されたリソース配分とビームフォーミングの適用・非適用に従って、ユーザの送信データから送信信号を生成し、デュプレクサ14-1～14-Mと、アンテナ13-1～13-Mを用いて信号の送信を行う。

Description

明細書

無線通信システム、送信装置、送信方法、プログラム、記録媒体

技術分野

[0001] 本発明は無線通信システムに関し、特に、複数のアンテナを備えた送信装置などに関するものである。

背景技術

[0002] 非特許文献 1で述べられて、るように、複数のアンテナを送受信機で用いる MIMO システムにおいては、受信機でのチャネル情報を用いた信号処理に加え、送信機においても同一のチャネル情報を用いた信号処理を行うことにより、大きな特性改善が期待できる。中でも、送受信機間のチャネル情報を行列で表し、その行列の分解を用いて送信機で送信ビームフォーミングを行う方式は最も特性が優れる。これは、送受信機の信号処理によって形成される独立な複数の伝搬路に対し、各伝搬路の受信品質に応じて伝送パラメータを制御することができるためである。このとき、独立な伝搬路を形成するために受信機で必要な処理は、チャネル行列を用いての線形合成処理であり、非常に簡易である。

[0003] 一方、送信機でチャネル情報を用いな、場合には、複数の送信アンテナから送信された信号が受信機で受信される際に互いに干渉する。この場合、その特性は受信方式に大きく依存し、一般に複雑な処理を必要とする受信機ほど良好な特性が得られる。しかし、最も良好な特性が期待できる最尤推定方式を用いた場合でもその特性は、送受信機で同一のチャネル情報を用いて信号処理を行う方式に対して劣化する。

非特許文献 1 :大鐘武雄、西村寿彦、小川恭孝、" MIMOチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性"、電子情報通信学会、和文論文誌、 Vol. J87-B, No. 9、 pp.1162- 1173.

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 第 1の問題点は、複数のユーザに対してビームフォーミングを適用した場合に、逆回線の無線リソースが逼迫することである。これは、ビームフォーミングに必要なチヤネル情報は、逆回線を通してフィードバックする必要があり、特に複数のユーザが存在する場合には、フィードバックに必要な無線リソース量が多くなるためである。

[0005] 第 2の問題点は、ビームフォーミングを適用したユーザの伝送特性が劣化することである。これは、送信機でチャネル情報を手に入れてから、実際に送信するまでにある程度の時間が経過すると、チャネル情報と実際のチャネルとが異なるためである。

[0006] 本発明の第 1の目的は、複数のユーザが存在する環境において、 Nユーザ (N人のユーザであることを意味する。 Nは 2以上の整数)各々に割り当てる無線リソース量とその配置およびビームフォーミングの適用 ·非適用を効果的に決定する無線通信システムなどを提供することである。

[0007] 本発明の第 2の目的は、ビームフォーミングを適用するユーザの受信品質が劣化しな、ように無線リソースの配置を決定する無線通信システムなどを提供することである

[0008] 本発明の第 3の目的は、逆回線のリソースを有効に使ってビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する無線通信システムなどを提供することである。

課題を解決するための手段

[0009] 上記課題を解決するため、本発明が提供する第 1の無線通信システムは M本のァンテナと、 Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用'非適用を決定する送信信号制御手段と、送信データから送信信号を生成する送信信号生成手段を備えた送信装置から信号を送信する。これにより、第 1 、第 2、第 3の目的を達成できる。

[0010] 本発明が提供する第 2の無線通信システムは、第 1の無線通信システムが備える送信信号制御手段において、はじめに Nユーザ各々に配分する無線リソース量を決定し、無線リソースが割り当てられた全てのユーザに対してビームフォーミングの適用 · 非適用を決定し、この結果を用いて無線リソースの配置を決定する。これにより、第 1 、第 2の目的が達成できる。

[0011] 本発明が提供する第 3の無線通信システムは、第 1の無線通信システムが備える送信信号制御手段において、全てのユーザに対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定し、この結果を用いて Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を最終決定する。これにより、第 1、第 2 の目的が達成できる。

[0012] 本発明が提供する第 4の無線通信システムは、第 1の無線通信システムが備える送信信号制御手段にお!、て、送信装置で特定の情報力もビームフォーミングの適用可能性を 1次決定し、 1次決定されたユーザに対してのみフィードバックが必要な情報を要求する。これにより、第 1、第 2、第 3の目的が達成できる。

発明の効果

[0013] 第 1の効果は、効果的にビームフォーミングの適用 '非適用と、各ユーザに配分する無線リソース量およびその配置を決定できることである。その理由は、本発明では各ユーザのプロファイル情報に基づいて、統合的に決定しているためである。

[0014] 第 2の効果は、ビームフォーミングを適用したユーザの特性劣化を軽減できることである。その理由は、本発明ではビームフォーミングを適用したユーザの送信時刻がビームフォーミングを適用しないユーザの送信時刻に比べて早くなるように、無線リソース量およびその配置と、ビームフォーミングの適用'非適用を決定しているためである

[0015] 第 3の効果は、逆回線の無線リソースを効果的に用いて、ビームフォーミングの適用 ·非適用の決定と無線リソース量およびその配置を決定できる。その理由は、既知の情報を用いてビームフォーミングの適用'非適用を決定したのち、必要なユーザに対してフィードバックを求めて、るためである。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明の無線通信システムなどを実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図 1は、最良の形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。

[0017] 図 1を参照すると、本形態の無線通信システムは M本 (Mは 2以上の整数)のアンテナ 13-1〜13-Mを備えた送信装置 1と、 J本 (Jは 1以上の整数）のアンテナ 13-1〜13-J を備えた受信装置 2とを含む。

[0018] 送信装置 1はデュプレクサ 14-1〜14-Mと、送信信号生成手段 11と、送信信号制御手段 12と、記録媒体 15を備える。

[0019] 図 2は本形態の無線通信システムの動作を示すフローチャートである。図 2に示す処理は、送信装置 1が記録媒体 15に格納されたプログラムを実行することによって実現される。

[0020] 図 1、図 2を用いて本形態の無線通信システムにおける処理を説明する。

[0021] デュプレクサ 14-1〜14-Mと、アンテナ 13-1〜13-Mは信号を受信する（受信される信号を r(l)〜r(M)とする）（ステップ Sl l)。送信信号制御手段 12は、受信信号 r(l)〜r (M)力プロファイル情報を抽出して Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して無線リソース制御信号 R-c trl(l)〜R- ctrl(N)と送信モード制御信号 M- ctrl(l)〜M- ctrl(N)を出力する（ステップ S1 2)。送信信号生成装置 11は、 Nユーザの送信データ din(l)〜din(N)と、無線リソース制御信号と、送信モード制御信号を入力として送信信号 s(l)〜s(M)を生成し、出力する（ステップ S13)。デュプレクサ 14-1〜14-Mと、アンテナ 13-1〜13- Mは送信信号を送信する (ステップ S14)。これにより、 Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を効果的に決定できる。

[0022] 次に、本発明の無線通信システムにおける第 2の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図 3は第 2の実施の形態の無線通信システムの構成を示すプロック図である。

[0023] 第 2の実施の形態は、送信装置 1の代わりに送信装置 3を配置した以外は、本発明の最良の実施の形態による無線通信システムの構成と同様の構成となっている。

[0024] 図 3を参照すると、第 2の実施の形態における送信装置 3は、デュプレクサ 14-1〜1 4-Mと、送信信号生成装置 11と、送信信号制御装置 31と、記録媒体 32を備えている。送信信号制御装置 31は、無線リソース量制御装置 33と、送信モード制御装置 3 4と、無線リソース配置制御装置 35を備えている。

[0025] 図 4は第 2の実施の形態の無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

図 4に示す処理は送信装置 3が図 3に示す記録媒体 32に格納されたプログラムを実行することで実現される。

[0026] 図 3、図 4を用いて第 2の実施の形態の無線通信システムについて説明する。 [0027] デュプレクサ 14-1〜14-Mとアンテナ 13-1〜13-Mは信号を受信する（ステップ S41) 。無線リソース量制御装置 33は、プロファイル情報を抽出して Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量を決定し、無線リソース量制御信号 Ra-ctrl(l)〜Ra-ctrl(N)を出力する (ステップ S42)。次に、送信モード制御装置 34は、無線リソースが割り当てられたユーザに対してビームフォーミングの適用.非適用を決定し、送信モード制御信号

M-ctrl(l)〜M-ctrl(N)を生成し、出力する（ステップ S43)。次に、無線リソース配置制御装置 35は、送信モード制御信号と、無線リソース量制御信号を入力として、ビームフォーミングが適用されるユーザの信号送信時刻力ビームフォーミングが適用されな、ユーザの信号送信時刻よりも早くなるように無線リソースの配置を決定し、無線リソース制御信号 R-ctrl(l)〜R-ctrl(N)を生成し、出力する（ステップ S44)。次に、送信信号生成装置 11は、無線リソース制御信号と、送信モード制御信号に基づいて Nュ一ザ各々に対して無線リソースの割り当てと、送信信号の生成を行う（ステップ S45) 。デュプレクサ 14-1〜14-Mと、アンテナ 13-1〜13-Mは送信信号を送信する（ステツプ S46)。

[0028] このようにビームフォーミングを適用するユーザの送信時刻を早くすることで、ビームフォーミングに用いるチャネル情報と実際のチャネルに差が生じるのを抑えることができ、当該ユーザの伝送特性劣化を防ぐことができる。

[0029] なお、本実施の形態では、無線リソース量制御装置 33と送信モード制御装置 34でそれぞれ受信信号カゝらプロファイル情報を抽出したが、プロファイル抽出装置を設けてプロファイル抽出装置でプロファイル情報を抽出し、無線リソース量制御装置 33と送信モード制御装置 34はプロファイル抽出装置力ものプロファイル情報を入力とする構成も本実施の形態に含まれる。

[0030] 次に、本発明の無線通信システムにおける第 3の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図 5は第 3の実施の形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。第 3の実施の形態は、送信装置 1の代わりに送信装置 5を配置した以外は、最良の実施の形態による無線通信システムの構成と同様の構成となっている。

[0031] 図 5を参照すると第 3の実施の形態の無線通信システムにおける送信装置 5は、デュプレクサ 14-1〜14-Mと、送信信号生成装置 11と、送信信号制御装置 51と、記録媒体 52を備えている。送信信号制御装置 51は、仮送信モード制御装置 53と送信信号制御装置 54を含む。

[0032] 図 6は第 3の実施の形態の無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

図 6に示す処理は送信装置 5が図 5に示す記録媒体 52に格納されたプログラムを実行することで実現される。

[0033] 図 5、図 6を用いて第 3の実施の形態の無線通信システムについて説明する。

[0034] デュプレクサ 14-1〜14-Mとアンテナ 13-1〜13-Mは信号を受信する（ステップ S61) 。仮送信モード制御装置 53は、受信信号を入力として受信信号力プロファイル情報を抽出して全ユーザに対してビームフォーミングの適用 '非適用を仮決定し、仮送信モード制御信号 Ma- ctrl(l)〜Ma- ctrl(N)を生成し、出力する（ステップ S62)。次に、送信信号制御装置 54は、受信信号と仮送信モード制御信号を入力とし、受信信号力プロファイル情報を抽出し、 Nユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して無線リソース制御信号 R-ctrl(l ；)〜 R- ctrl(N)と送信モード制御信号 M- ctrl(l)〜M- ctrl(N)を生成し、出力する（ステツプ S63)。次に、送信信号生成装置 11は、無線リソース制御信号と送信モード制御信号に基づいて送信データから送信信号を生成して出力する (ステップ S64)。デュプレクサ 14-1〜14-Mと、アンテナ 13-1〜13-Mは送信信号を送信する（ステップ S65

) o

[0035] このように、全ユーザに対してビームフォーミングの適用.非適用を仮決定した後、 N ユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用'非適用を決定することで、ビームフォーミングが割り当てられる可能性の高いユーザに対して優先的に無線リソースを割り当てることができ、システムとして伝送特性に優れたビームフォーミングを有効に利用できる。

[0036] なお、本実施の形態では、仮送信モード制御装置 53と送信信号制御装置 54でそれぞれ受信信号カゝらプロファイル情報を抽出したが、プロファイル抽出装置を設けてプロファイル抽出装置でプロファイル情報を抽出し、仮送信モード制御装置 53と送信信号制御装置 54が、プロファイル抽出装置からのプロファイル情報を入力とする構成も本実施の形態に含まれる。

[0037] 以下、上記形態に係る発明を実施したときの具体例を説明することにする。

実施例 1

[0038] 図 7は本発明の第 1の実施例による送信装置の構成を示すブロック図である。

[0039] 本実施例では、 5ユーザとし、送信機は 2本のアンテナを備え、 TDMAによって 5Mb psの BPSK信号を用いて全体で 100Mbpsの送信を行うものとする。また、各ユーザは受信装置 2に 2本のアンテナを備えるものとする。ただし、これらは説明のための仮定であり、本発明の実施を制限するものではない。

[0040] 図 7を参照すると、本発明の第 1の実施例による送信装置 7は 2本のアンテナ 13- 1、 13-2と、送受信の切り替えを行う 2つのデュプレクサ 14-1、 14-2と、送信信号制御装置 72と、送信信号生成装置 71と、記録媒体 77を備える。

[0041] 送信信号制御装置 72は、プロファイル情報抽出装置 73と、無線リソース量制御装置 74と、送信モード制御装置 75と、無線リソース配置制御装置 76を備える。

[0042] アンテナ 13-1、 13-2と、デュプレクサ 14-1、 14-2は、 5ユーザからの信号を受信する。送信信号制御装置 72は、受信信号を入力として 5ユーザ各々に割り当てる無線リソース量とその配置および、 5ユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を決定して無線リソース制御信号 R-ctrl (l)〜R-ctrl(5)と、送信モード制御信号 M- ctr 1(1)〜(5)を出力する。送信信号生成装置 71は、 5ユーザの送信データ din(l)〜din(5) と、無線リソース制御信号 R- ctrl(l)〜R- ctrl(5)と、送信モード制御信号 M- ctrl(l)〜(5) を入力として各ユーザへの無線リソースの割り当てと送信信号の生成を行、、送信信号 s(l)、 s(2)を出力する。

[0043] 次に、送信信号制御装置 72について詳細に説明する。

プロファイル情報抽出装置 73は、受信信号から 5ユーザのプロファイル情報 p(l)〜 p(5)を抽出する。ここで、 p(k)は第 kユーザのプロファイル情報をあらわし、各ユーザの所要レートとチャネル変動の速さをあらわす情報であるとする。いま、第 1ユーザ〜第 5ユーザのプロファイル情報は、 p(l)=[50Mbps、 2Hz]、 p(2)=[40Mbps、 10Hz]、 p(3)=[3 0Mbps, 10Hz]、 p(4)=[20Mbps、 3Hz]、 p(5)=[10Mbps、 5Hz]であるとする。

[0044] 無線リソース量制御装置 76は、所要レートの高いユーザに優先的に無線リソースを割り当てる。この結果、第 1ユーザに 50Mbps、第 2ユーザに 40Mbps、第 3ユーザ、第 4 ユーザには 0Mbps、第 5ユーザに 10Mbpsが割り当てられ、無線リソース量制御信号を Ra— ctrl(l)=[50Mbps]、 Ra— ctrl(2)=[40Mbps]、 Ra— ctrl(3)=[0]、 Ra— ctrl(4)=[0]、 Ra— ctrl(5 )=[10Mbps]と生成する。送信モード制御装置 75は、プロファイル情報と無線リソース量制御信号を入力として各ユーザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する。送信モード制御装置 75は、チャネル変動の速さが 5Hz以下であるユーザにビームフォーミングを適用し、 5Hzを上回るユーザにはビームフォーミングを適用しない。この結果、送信モード制御信号は、 M- ctrl(l)=[BF]、 M- ctrl(2)=[N- BF]、 M- ctrl(3)=[ N-BF]、 M-ctrl(4)=[BF]、 M- ctrl(5)=[BF]となる。無線リソース配置制御装置 75は、無線リソース量制御信号と送信モード制御信号を入力として、ビームフォーミングを適用した第 1、第 5ユーザの送信時刻がビームフォーミングを適用していない第 2ユーザの送信時刻よりも早くなりかつ、ビームフォーミングを適用した中でもチャネル変動の速い第 5ユーザの送信時刻が第 1ユーザよりも早くなるように、無線リソースの配置を決定し無線リソース制御信号を生成する。この結果、無線リソース制御信号は、 R-c trl(l)=[50Mbps,#2]、 R— ctrl(2)=[40Mbps,#3]、 R— ctrl(3)=[0, 0]、 R-ctrl(4)=[0, 0]、 R-ctr l(5)=[10Mbps, #1]となる。ここで、 #kは送信時刻の順を表し、 #1のユーザの送信信号が最も早、時刻に送信される。

送信信号生成装置 71は、無線リソース制御信号と送信モード制御信号と送信データを入力として、無線リソースが割り当てられた第 1、第 2、第 5ユーザの送信信号を生成する。送信時刻に従って、第 5ユーザから処理をおこなう。第 5ユーザに割り当てられた無線リソースは 10Mbpsであるため、 5Mbpsの BPSKシンボル 2つを生成すればよい。ここでは、生成された BPSKシンボルを d5-l、 d5-2とする。次に、第 5ユーザのチヤネル情報力生成されるチャネル行列 H(5)を用いて特異値分解を行う。これは、 H(5) =U(5)D(5)V^H(5)と書ける。次に、 V(5)行列と時系列信号を用いてビームフォーミングを行い、送信信号を生成する。今、 V(5)行列は 2 X 2の行列であり、その要素^ v5-l l、 V 5-12、 v5- 21、 v5- 22とする。このとき、ビームフォーミングにより送信信号 s(l)、 s(2)の時系列を、 s(l)-l=v5-l ld5-l+v5-12d5-2、 s(2)-l=v5-21d5-l+v5-22d5-2と生成する [0046] 次に、第 1ユーザに対する送信信号を第 5ユーザと同様にビームフォーミングにより生成する。第 1ユーザに割り当てられた無線リソースは 50Mbpsであるため、 5Mbpsの B PSKシンボルを 10個生成すればよい。得られた BPSKシンボルを dl- 1、 dl-2、 dl-3、 · · ·、 cQ-10とする。次に、第 5ユーザの場合と同様に、第 1ユーザのチャネル行列 H(l) を特異値分解して得られる V(l)行列を用いて、送信信号 s(l)-2、 s(2)-2〜s(l)-6、 s(2) - 6を s(l)- 2=vl- 1 ldl- 1+vl- 12dl- 2、 s(2)- 2=vl- 21dl- 1+vl- 22dl- 2、 s(l)- 3=vl- 1 ldl - 3+vl- 13dl- 4、 s(2)-3=vl-21dl-3+vl-22dl-4, · · ·、 s(l)- 6=vl- l ldl- 9+vl- 12dl- 10 、 s(2)- 6=vl- 21dl- 9+vl- 22dl- 10と生成する。

[0047] 次に、第 2ユーザは、ビームフォーミングが適用されていないため、ビームフォーミングを適用せずに送信信号を生成する。第 2ユーザに割り当てられた無線リソースは 40 Mbpsであるため、 8個の BPSKシンボル d2-l、 d2_2、 · · ·、 d2_8が生成される。これを用い、送信信号 s(l)— 7、 s(2)— 7〜s(l)— 10、 s(2)— 10を s(l)— 7=d2— 1、 s(2)— 7=d2— 2、 s(l)— 8=d

2- 3、 s(2)-8=d2-4、 · · ·、 s(l)-10=d2-7、 s(2)-10=d2-8として生成する。送信信号生成装置 71は、送信信号 s(l)- l〜s(l)- 10と、 s(2)- l〜s(2)- 10をそれぞれアンテナ 13-1、 1

3- 2に出力する。

[0048] 図 8は、本発明の第 1の実施例による送信装置 1の送信処理を示すフローチャートである。図 7、 8を参照して、本発明の第 1の実施例による送信処理について説明する。なお、図 8に示す処理は送信装置 7が図 7の記録媒体 79のプログラムを実行することで実現される。

[0049] 2本のアンテナ 13-1、 13-2は受信装置からの信号を受信する（ステップ S81)。プロファイル情報抽出装置 73は、 5ユーザのプロファイル情報を抽出してプロファイル情報 p(l)〜p(5)を生成し、出力する (ステップ S82)。無線リソース量制御装置 74は、所要レートの高いユーザを優先し、全体の送信レートが 100Mbps以下となるように第 1ュ一ザに 50Mbps、第 2ユーザに 40Mbps、第 5ユーザに 10Mbpsを割り当て、第 3ユーザ、第 4ユーザに割り当てる無線リソースを 0とし、この結果を無線リソース量制御信号 R - ctrl(l)〜R-ctrl(5)として出力する (ステップ S83)。送信モード制御装置 75は、各ュ一ザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定し、チャネル変動の速さが 5H z以下のユーザすなわち、第 1、第 3、第 4、第 5ユーザに対してビームフォーミングを適用する。この結果を送信モード制御信号として出力する (ステップ S84)。無線リソース配置制御装置 76は、無線リソースが割り当てられた第 1、第 2、第 5ユーザのうち、ビームフォーミングが適用された第 1、第 5ユーザの送信時刻が、ビームフォーミングが非適用の第 2ユーザよりも早くなり、かつ、ビームフォーミングを適用したユーザの間で、チャネル変動の速いユーザの送信時刻がより早くなるように制御する。この結果、第 5ユーザ、第 1ユーザ、第 2ユーザの順に送信するように無線リソース制御信号を生成する (ステップ S85)。送信信号生成装置 71では、無線リソース制御信号と、送信モード制御信号を入力として、無線リソースが割り当てられた第 1、第 2、第 5ュ一ザの送信データ力無線リソース制御信号と送信モード制御信号に従って送信信号を生成し、出力する（ステップ S86)。デュプレクサ 14-1、 14-2と、アンテナ 13_1と 13 -2は送信信号を送信する (ステップ S87)。

[0050] 本実施例に示したように、より高い伝送レートが必要なユーザに対してより多くの割り当てるとともに、チャネル変動に応じてビームフォーミングの適用 '非適用と送信順位を決定することで、各ユーザに対して効果的なリソース配分と送信モードの決定が実現できる。

[0051] 本実施例では、プロファイル情報として所要の伝送レートとチャネル変動の速さを用いているが、これは説明のための仮定であり、本発明の実施を制限するものではない。また、ビームフォーミングの適用'非適用の例として特異値分解を用いたビームフォーミングと空間多重を用いたが、これも説明のための仮定であり、本発明の実施を制限するものではない。

実施例 2

[0052] 図 9は本発明の第 2の実施例による送信装置の構成を示すブロック図である。

[0053] 本実施例では、 5ユーザとし、送信機は 2本のアンテナを備え、 1サブキャリアで 1Mb psの伝送ができるサブキャリア 50の OFDMを用いるものとする。

[0054] 図 9を参照すると、本発明の第 2の実施例による送信装置 9は 2本のアンテナ 13-1、

13-2と、送受信の切り替えを行う 2つのデュプレクサ 14-1、 14-2と、送信信号生成装置 71と、送信信号制御装置 92を備える。

[0055] 送信信号制御装置 92は、プロファイル情報抽出装置 73と、仮送信モード制御装置 93と、無線リソース制御装置 94と、送信モード制御装置 95を備える。

[0056] 本発明の第 2の実施例は、送信信号制御装置 92の構成および動作と、送信信号生成装置 71の動作が第 1の実施例と異なるため、この部分について詳細に説明する

[0057] V、ま、プロファイル情報は各ユーザの所要レート、チャネル変動の速さ、チャネル情報のフィードバックに必要な逆回線の無線リソース量であるとし、 p(l)=[50Mbps、 10Hz 、 512kbps]ゝ p(2)=[40Mbpsゝ 30Hzゝ 512kbps]ゝ p(3)=[30Mbpsゝ 6Hzゝ 512kbps]ゝ p(4)=[2 0Mbps, 4Hz、 256kbps], p(5)=[10Mbps、 2Hz、 256kbps]であるとする。

[0058] 仮送信モード制御装置 93では、プロファイル情報を入力とし、チャネル変動の速さに基づいてビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する。ビームフォーミングを適用する基準が、 12Hz以下のチャネル変動であるとすると、第 2ユーザ以外の全てのュ一ザにビームフォーミングが適用され、仮送信モード制御信号は、 Ma-ctrl(l)=[BF]、 Ma— ctrl(2)=[N— BF]、 Ma— ctrl(3)=[BF]、 Ma— ctrl(4)=[BF]、 Ma— ctrl(5)=[BF]となる。

[0059] 無線リソース制御装置 94はプロファイル情報と仮送信モード制御装置 93から各ュ一ザに割り当てる無線リソース量とその配置を決定する。無線リソース制御装置 94は、ビームフォーミングが適用できるユーザを優先し、特に所要レートの高いユーザに優先的に無線リソースを割り当てる。この結果、第 1ユーザには 50Mbpsが、第 3ユーザには 30Mbpsが、第 4ユーザには 20Mbpsが割り当てられる。従って、無線リソース制御信号は、 R— ctrl(l)=[50Mbps]、 R— ctrl(2)=[0]、 R— ctrl(3)=[30Mbps]、 R-ctrl(4)=[20Mb ps]、 R-ctrl(5)=[0]となる。次に、送信モード制御装置 95は、無線リソース制御信号とプロファイル情報を入力として、各ユーザに対するビームフォーミングの適用'非適用を 2次決定する。いま、仮送信モード制御装置 93で決定された適用，非適用の結果をそのまま用いるとすると、第 2ユーザを除くすべてのユーザにビームフォーミングが適用され、送信モード制御信号は、 M- ctrl(l)=[BF]、 M- ctrl(2)=[N- BF]、 M- ctrl(3)=[B F]、 M— ctrl(4)=[BF]、 M— ctrl(5)=[BF]となる。

[0060] 送信信号生成装置 71は、各ユーザの送信データと、無線リソース制御信号と、送信モード制御信号を入力として送信信号を生成する。送信信号生成装置 71は、 2つの OFDMシンボルを用意し、第 1ユーザに対しては 25ずつ、第 3ユーザに対しては 1 5ずつ、第 4ユーザに対しては 10ずつのサブキャリアを割り当てる。すなわち、一方の OFDM信号に対しては、 l)=din(l)- 1、 2)=din(l)- 3、 · ··、 25)=din(l)- 49、 K26)=din(3 )-1、 27)=din(3)- 3、…ゝ 40)=din(3)- 29、 41)=din(4)-1、 42)=din(4)-3、…ゝ K50)=din (4)-19と割り当て、もう一方の OFDM信号に対しては g(l)=din(l)-2、 g(2)=din(l)-4、… 、 g(25)=din(l)— 50、 g(26)=din(3)— 2、 g(27)=din(3)— 4、…ゝ g(40)=din(3)— 30、 g(41)=din(4) -2、 g(42)=din(4)- 4、 · ··、 g(50)=din(4)- 20と割り当てる。ここで、 k)、 g(k)は 2つの OFD Mの k番目のサブキャリアをあらわす。

[0061] 次に、第 1、第 3、第 4ユーザのチャネル行列を用いてビームフォーミングを行う。第 1ユーザの第 kサブキャリアに対応するチャネル行列を特異値分解した結果を H(l, k) =U(1, k)D(l, k)V^H(l, k)とする。第 1ユーザは第 1サブキャリア力も第 25サブキャリアを用いているため 2つの OFDMシンボルを用い s(l,l)=v(l,l)- l l l)+v(l,l)- 12g(l)、 s(2,

1) =v(l , l)-2 lKl)+v(l , 1)- 22g(l)、 s(l,2)=v(l,2)-l ll(2)+v(l,2)-12g(2),s(2,2)=v(l,2)-2 lK

2) +v(l ,2)— 2 lg(2)、 · · ·、 s(l,25)=v(l,25)-l ll(25)+v(l,25)-12g(25),s(2,25)=v(l,25)-211(2 5)+v(l,25)-21g(25)とビームフォーミングする。ここで、 s(l,k)、 s(2,k)はアンテナ 1、 2から送信される OFDM信号の第 kサブキャリアを、 v(l, k)-ijは、 v(l, k)の i行 j列成分をあらわす。

[0062] 次に、第 3ユーザは第 26サブキャリア力も第 40サブキャリアを用いているため、同様にして、 s(l,26)=v(3,26)- ll 26)+v(3,26)- 12g(26)、 s(2,26)=v(3,26)-211(26)+v(3,26) -22g(26)、 s(l,27)=v(3,27)-llK27)+v(3,27)-12g(27),s(2,27)=v(3,27)-2lK27)+v(3,27)- 21g(27)、 · · ·、 s(l,40)=v(3,40)-llK40)+v(3,40)-12g(40),s(2,40)=v(3,40)-2lK40)+v(3,40 )-21g(40)とビームフォーミングする。

[0063] 最後に、第 4ユーザについても同様に、 s(l,41)=v(4,41)- ll 41)+v(4,41)- 12g(41)、 s( 2,41)=v(4,41)-2lK41)+v(4,41)-22g(41), s(l,42)=v(4,42)-l ll(42)+v(4,42)-12g(42),s(2, 42)=v(4,42)-2lK42)+v(4,42)-21g(42),…ゝ s(l,50)=v(4,50)-l ll(50)+v(4,50)-12g(50), s (2,50)=v(4, 50)- 2l 50)+v(4,50)- 21g(50)と、ビームフォーミングする。このようにして 2 つの OFDM信号に対してリソース割り当てとビームフォーミングを適用した後、離散フ一リエ変換により、時間信号に変換して出力する。

[0064] 本実施例で示したように、各ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を仮決定することで、伝送特性の優れるビームフォーミングが適用できるユーザに優先的に無線リソースを割り当て、効率の高、システムが実現できる。

[0065] ところで、本実施例では送信モード制御装置 95では、仮送信モード制御装置 93での結果をそのまま用いた。しかし、ビームフォーミングの適用'非適用を決定する際にプロファイル情報を利用してより効率的なシステムを実現することもできる。例えば、本実施例のようにプロファイル情報としてチャネル情報のフィードバックに必要な逆回線のリソースがわ力つている場合、これを考慮することで、特に当該回線と逆回線を共有する無線通信システムにお、て、そのバランスを取ることができる。

[0066] 具体的には、逆回線で必要な無線リソース量を 1.2Mbpsに制限する。このとき、第 1 ユーザ、第 3ユーザ、第 4ユーザはそれぞれ 512kbps、 512kbps, 256kbpsが逆回線で必要であるため、いずれ力 2ユーザのみにビームフォーミングが適用されることになる。この際、所要レートが高い第 1、第 3ユーザにビームフォーミングを適用し、第 4ユーザにはビームフォーミングを適用しない。その結果、送信モード制御信号は、 M-ctrl( 1)=[BF]ゝ M— ctrl(2)=[N— BF]、 M— ctrl(3)=[BF]、 M— ctrl(4)=[N— BF]、 M— ctrl(5)=[BF]となる。これにより、チャネル情報のフィードバックに必要な逆回線の無線リソースを抑えることがでさる。

[0067] このとき、送信信号生成装置 71では、第 4ユーザに関してはチャネル行列の特異値分解を行わない。従って、送信信号の生成に際し、第 41〜50サブキャリアは s(l,4 1)= 41)、 s(2,41)=g(41)、 s(l,42)=K42),s(2,42)= g(42)、 · ··、 s(l, 50)= K50), s(2,50)= g(5 0)となる。

[0068] また、本実施例では仮送信モード制御装置 93にお、て、チャネル変動の速さのみを用いてビームフォーミングの適用'非適用を仮決定した。しかし、より多くのプロファィル情報を用いることによってあら力じめ効果的に仮決定をすることもできる。例えば、 3つのプロファイル情報に対し、チャネル変動が 10Hz以下あるいは、所要レートが 2 0Mbps以上と基準を決めることで、より多くのユーザに対してビームフォーミングを適用する可能性が残ることになる。逆に、チャネル変動の速さ 10Hz以下かつ、所要レートが 20Mbps以上とすることで、ビームフォーミング適用時の通信成功確率が高ぐその効果が大きいユーザにあら力じめ限定することができる。実施例 3

[0069] 図 10は本発明の第 3の実施例による送信信号制御装置 72の処理を示すフローチヤートである。

[0070] 本実施例では、第 1の実施例と同じ送信装置であるが、送信信号制御装置 72の動作が異なる。従って、この部分について詳細に説明する。ただし、本実施例では全体で 150Mbpsの送信を行うものとするが、送信信号生成装置 71における動作は本質的には変わらないため説明は省略する。

[0071] 図 10を参照すると、送信信号制御装置 72に備えられたプロファイル情報抽出装置 73は受信信号力もプロファイル情報を抽出する (ステップ S 101)。ここでは、プロファィル情報は所要レート、チャネル変動の速さ、第 2プロファイル情報のフィードバックに必要な無線リソース量で、それぞれ p(l)=[45Mbps、 2Hz、 512kbps], p(2)=[45Mbps、 5Hzゝ 256kbps]ゝ p(3)=[30Mbpsゝ 2Hzゝ 128kbps]ゝ p(4)=[15Mbpsゝ 3Hzゝ 128kbps]ゝ p(5) =[15Mbps、 10Hz、 128kbps]であるとする。

[0072] 無線リソース量制御装置 74では、プロファイル情報を入力として各ユーザに割り当てる無線リソース量を決定し、無線リソース量制御信号を生成する (ステップ S 102)。全体の無線リソース量 150Mbpsに対し、ユーザの所要レートの和も 150Mbpsであるため、各ユーザに所要レートと等しい無線リソース量を割り当て、無線リソース量制御信号を Ra— ctrl(l)=[45Mbps}ゝ Ra— ctrl(2)=[45Mbps]、 Ra— ctrl(3)=[30Mbps]ゝ Ra— ctrl(4)=[l 5Mbps]、 Ra— ctrl(5)=[ 15Mbps]と出力する。

[0073] 送信モード制御装置 75では、プロファイル情報と無線リソース量制御信号を入力として各ユーザに対してビームフォーミングの適用.非適用を決定する。このとき、送信モード制御装置 75は、ビームフォーミングを適用するユーザを 1次決定、 2次決定に分けて決定する。また、 1次決定終了時までに新たなプロファイル情報は得られないものとする。従って、第 1プロファイル情報は所要レート、チャネル変動の速さ、第 2プ口ファイル情報のフィードバックに必要な帯域となる。

[0074] 送信モード制御装置 75では、チャネル変動の速さが 5Hz以下で、第 2プロファイル情報のフィードバックに必要な帯域が 256kbps以下のユーザを 1次決定ユーザとして決める (ステップ S103)。この結果、第 2、第 3、第 4ユーザが 1次決定ユーザとなる。これにより、逆回線の無線リソースを多くは消費せずにビームフォーミングを適用できるユーザが選択される。

[0075] 次に、これらのユーザに第 2プロファイル情報を要求し、第 2、第 3、第 4ユーザのみ力第 2プロファイル情報としてそれぞれのチャネル情報をフィードバックする (ステツプ S104)。フィードバックされたチャネル情報を用い、送信モード制御装置 75では各ユーザのチャネル情報を特異値分解し、特異値の和を求める。いま、各ユーザは 2つの特異値をもち、それぞれ D(2)=[25,5]、 D(3)=[50,10]、 D(4)=[20,0]であるとする。従つて、第 kユーザの 2つの特異値の和を S(k)とおくと、 S(2)=30、 S(3)=60、 S(4)=20となる。次に、特異値の和と所要レートから 1Mbpsの伝送に利用できる平均特異値を求める。この結果を qとおくと、 q(2)=0.667、 q(3)=2、 q(4)=1.33となる（ステップ S105)。

[0076] 次に、 qが大きいユーザに優先順位を設けてソートする（ステップ S 106)。これは、ビームフォーミングを適用した際の伝送成功確率がなるべく大きくするようにするためである。ソート結果に対し、上位 2ユーザにビームフォーミングを割り当てる (ステップ S107)。この結果、第 3、第 4ユーザに対してはビームフォーミングが適用、第 1、第 2 、第 5ユーザに対してはビームフォーミングが非適用と 2次決定される。従って、送信モード制御信号は、 M- ctrl(l)=[N- BF]、 M- ctrl(2)=[N- BF]、 M- ctrl(3)=[BF]、 M- ctrl(4 )=[BF]、 M- ctrl(5)=[N- BF]となる。また、無線リソース配置制御装置 76は、送信モード制御信号と無線リソース量制御信号を入力とし、実施例 1と同様に、ビームフォーミングを適用するユーザの送信時刻が早ぐかつ、よりチャネル変動の速いユーザが早く送信されるように無線リソース制御信号を生成する (ステップ S 108)。これにより、 R-c trl(l)=[45Mbps,#3]、 R-ctrl(2)=[45Mbps, #4]、 R-ctrl(3)=[30Mbps, #2]、 R-ctrl(4)=[15 Mbps, #1]、 R-ctrl(5)=[15Mbps, #5]となる。

[0077] 本実施例で示したように、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に 1次決定と 2次決定に分け、第 2プロファイル情報の必要な 1次決定ユーザにのみ情報のフイードバックを要求することで、逆回線の無線リソースを有効に利用してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定できる。

実施例 4

[0078] 次に、第 4の実施例について詳細に説明する。本実施例は、第 3の実施例と送信モード制御装置 75の動作が異なるため、この部分について詳細に説明する。

[0079] 図 11は本発明の第 4の実施例における送信モード制御装置 75の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、プロファイル情報は、各ユーザのチャネル情報と、所要レートであるとし、 p(l)=[H(l)、 50Mbps], p(2)=[H(2)、 40Mbps], p(3)=[H(3)、 30Mbps], p(4)=[H(4)、 20Mbps], p(5)=[H(5)、 10Mbps]とする。

[0080] 送信モード制御装置 75はプロファイル情報と無線リソース制御信号 Ra-ctrl(l)=[50 Mbps]、 Ra- ctrl(2)=[40Mbps]ゝ Ra- ctrl(3)=[30Mbps]、 Ra- ctrl(4)=[20Mbps]、 Ra- ctrl(5) =[10Mbps]とを入力とする（ステップ S 111)。

[0081] 次に、送信モード制御装置 75はビームフォーミングを適用しない場合の第 1の受信品質を推定する (ステップ S 112)。

[0082] 送信モード制御装置 75では各ユーザのチャネル情報が得られて、るため受信 SNR を推定することが可能である。送信装置 7で各ユーザの受信方式を ZFと仮定し、第 k ユーザの第 1、第 2の送信信号の受信 SNRを SNR(k)- 1、 SNR(k)- 2とすると、 SNR(k)- 1= ((H^HH)^_1)^H-ll -Pt/s², SNR(k)- 2=((H^HH)— 22 'Pt/s²となる。ここで、 Hは第 kユーザのチャネル行列を、 Ptは送信信号の電力を s²は平均雑音電力をあらわす。いま、 Pt/s² が一定であると仮定することで、（(H^HH)— -llあるいは、（(H^HH)— ^ を受信 SNRと考えることができる。いま、 SNR(l)— 1=5、 SNR(l)— 2=5、 SNR(2)— 1=12、 SNR(2)— 2=8、 SNR(3 )-1=10、 SNR(3)- 2=20、 SNR(4)- 1=22、 SNR(4)-2 =18、 SNR(5)- 1=20、 SNR(5)- 2=30であるとする。これより、 SNRの和として SNR(1)=10、 SNR(2)=20、 SNR(3)=30、 SNR(4)=40、 SNR(5)=50を得る。

[0083] 次に、 1Mbpsの伝送に必要な SNRを第 1の受信品質として求める。第 kユーザの第 1 受信品質を ul(k)とおくと、 u(l)=0.2、 u(2)=0.5、 u(3)=l、 u(4)=2、 u(5)=5となる。いま、 1M bpsの伝送に 1. 5の SNRが必要であると仮定すると、第 4、第 5ユーザはビームフォーミングを適用しなくても所要の受信品質が得られていることがわかる。従って、第 4、第 5ユーザにはビームフォーミングの非適用と決定する（ステップ S 113)。

[0084] 次に、所要の第 1受信品質を満たさな力つた第 1、第 2、第 3ユーザに対して第 2受信品質 u2(k)を求める。ここでは、第 3の実施例で用いた 1Mbpsの伝送に利用できる平均特異値とし、第 2、第 3については、第 3の実施例と同じ値であるとする。第 1ユーザの 2つの固有値が D(l)=[25、 25]であるとすると、各ユーザに対して第 2受信品質は u2 (1)=1.11、 u2(2)=q(2)=0.667、 u2(3)=q(3)=2となる（ステップ S114)。

[0085] 次に、各ユーザに対し第 1受信品質と第 2受信品質を比較し、第 1受信品質が第 2 受信品質を上回る場合にはビームフォーミングの適用と決定し、そうでない場合には非適用と決定する (ステップ S 115、 S116、 S117)。いま、全てのユーザに関して第 2受信品質が第 1受信品質を上回るため第 1、第 2、第 3ユーザに対してはビームフォ一ミングの適用と決定する。従って、送信モード制御装置で決定される送信モード制御信号は、 M— ctrl(l)=[BF]、 M— ctrl(2)=[BF]、 M— ctrl(3)=[BF]、 M— ctrl(4)=[N— BF]、 M— ctrl(5)=[N— BF]となる。

[0086] 本実施例に示したように、ビームフォーミングを適用せずに所要品質を超えるユーザに対してあら力じめビームフォーミング非適用と決定することで、ビームフォーミング非適用時に特性劣化の大きいユーザに対して効果的にビームフォーミングを割り当てることができる。

[0087] なお、上述した形態は、本発明を実施するための最良の形態であるが、これに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々変形することが可能である。

図面の簡単な説明

[0088] [図 1]最良の実施の形態の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。

[図 2]図 1の送信装置による送信処理を説明するためのフローチャートである。

[図 3]第 2の実施の形態の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。

[図 4]図 3の送信装置による送信処理を説明するためのフローチャートである。

[図 5]第 3の実施の形態の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。

[図 6]図 5の送信装置による送信処理を説明するためのフローチャートである。

[図 7]本発明の第 1の実施例の構成を説明するためのブロック図である。

[図 8]図 7の送信装置による送信処理を説明するためのフローチャートである。 [図 9]本発明の第 2の実施例の構成を説明するためのブロック図である。

[図 10]本発明の第 3の実施例の処理を説明するためのフローチャートである。

[図 11]本発明の第 4の実施例の処理を説明するためのフローチャートである。符号の説明

1、 3、 5、 7、 9 送信装置

2 受信装置

11、 71 送信信号生成装置

12、 31、 51、 54、 72、 92 送信信号制御装置

13- 1〜13- M、 13- J アンテナ

14- 1〜14-M デュプレクサ

15、 32、 52、 77 記録媒体

33、 74 無線リソース量制御装置

34、 75 送信モード決定装置

35、 76 無線リソース配置決定装置

53 仮送信モード制御装置

73 プロファイル情報抽出装置

93 仮送信モード制御装置

94 無線リソース制御装置

95 送信モード制御装置

Claims

請求の範囲

[1] 受信装置に信号を送信する M本 (Mは 2以上の整数)のアンテナを備えた送信装置において、

Nユーザ (Nは 2以上の整数）のプロファイル情報を入力として、

前記プロファイル情報を用いて、 Nユーザ各々に対し配分する無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して、前記配分する無線リソース量とその配置を示す無線リソース制御信号と前記適用 ·非適用の結果を示す送信モード制御信号を生成して出力する送信信号制御手段と、

Nユーザの送信データと前記無線リソース制御信号と、前記送信モード制御信号を入力として、前記無線リソース制御信号に基づいて無線リソースが割り当てられた N1 ユーザ (N1は 1以上 N以下の整数)へ無線リソースの割り当てを行!、、前記送信モード制御信号が適用を示す N2ユーザ (N2は 0以上 N1以下の整数）にはビームフォーミングを適用して前記送信データカゝら前記送信信号を生成し、非適用を示す N3ユーザ (N3は 0以上 N1以下で、 N2+N3=N1)に対してはビームフォーミングを適用せずに前記送信データから前記送信信号を生成して、生成された前記送信信号を出力する送信信号生成手段を有することを特徴とした無線通信システム。

[2] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソース量を決定して無線リソース量制御信号を生成し、前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号に基づいて前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成し、前記無線リソース量制御信号と前記送信モード制御信号を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソースの配置を決定して前記無線リソース制御信号を生成する請求項 1に記載の無線通信システム。

[3] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定して仮送信モード制御信号生成し、前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号に基づいて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置および、前記 N1ユーザに対するビームフォーミングの適用'非適用を決定して前記無線リソース制御信号と前記送信モード制御信号を生成する請求項 1に記載の無線通信システム。

[4] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記プ口ファイル情報と前記無線リソース制御信号を入力として前記 N1ユーザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成する請求項 3に記載の無線通信システム。

[5] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記無線リソース制御信号と前記仮送信モード制御信号を入力として、前記 N1ユーザに対する前記仮送信モード制御信号を前記送信モード制御信号として生成する請求項 3 に記載の無線通信システム。

[6] 前記送信信号制御手段において、

前記 N2ユーザの信号送信時刻力前記 N3ユーザの信号送信時刻よりも早くなるように無線リソースの配置を決定し、無線リソース制御信号を生成する請求項 1から 3、 5の何れかに記載の無線通信システム。

[7] 前記送信信号制御手段において、

前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、前記プ口ファイル情報を用いて、ビームフォーミングを適用しな!、場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 2または 4に記載の無線通信システム。

[8] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号を用いて前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、 1次決定と 2次決定に分けて決定を行ヽ、前記 2次決定を開始するまでに得られる第 1プロファイル情報で前記 1 次決定を行い、前記 1次決定で決定された 1次決定ユーザにのみフィードバックを要求する第 2プロファイル情報を用いて、前記第 2プロファイルのみあるいは、前記第 1 プロファイルと前記第 2プロファイルの両方を用いて 2次決定を行ってビームフォーミングの適用，非適用を決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 2または 4 に記載の無線通信システム。

[9] 前記送信信号制御手段において、

前記第 1プロファイル情報に含まれる K個（Kは 1以上の整数)の要素のうち、いずれかの K1個（K1は 1以上 K以下の整数）があら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 8に記載の無線通信システム。

[10] 前記送信信号制御手段において、

前記第 1プロファイル情報に含まれる K個の要素のうち、あら力じめ決めた K2個（K2 は 1以上 K以下の整数)の要素の全てがあら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 8に記載の無線通信システム。

[11] 前記送信信号制御手段において、

前記第 1プロファイル情報として、前記第 2プロファイル情報のフィードバックに必要な無線リソース量を用いることを特徴とした請求項 8から 10の何れかに記載の無線通信システム。

[12] 前記送信信号制御手段において、

前記第 2プロファイル情報に含まれる L個（Lは 1以上の整数)の要素のうち、 L1個（L 1は 1以上 L以下の整数)を用いて前記 1次決定ユーザの優先順位を決定し、優先順位があら力じめ決められた順位を超えるユーザを前記 2次決定とすることを特徴とした請求項 8に記載の無線通信システム。

[13] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する場合に、ビームフォーミングを適用しない場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と仮決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と仮決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と仮決定して、前記仮送信モード制御信号を生成する請求項 3から 5の何れかに記載の無線通信システム。

[14] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、前記プロファイル情報に含まれる P個（Pは 1以上の整数)の要素のうち、いずれか P1個（P1は 1以上 P以下）があら力じめ決められた基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 3から 5の何れかに記載の無線通信システム。

[15] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、プロファイル情報に含まれる P個（Pは 1以上の整数)の要素のうち、あら力じめ決められた P2個（P2は 1以上 P以下）の全てが基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 3 力 5の何れかに記載の無線通信システム。

[16] 受信装置に信号を送信する M本 (Mは 2以上の整数)のアンテナを備えた送信装置であって、

前記プロファイル情報を用いて、 Nユーザ各々へ配分する無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して、前記配分する無線リソース量とその配置を示す無線リソース制御信号と前記適用 ·非適用の結果を示す送信モード制御信号を生成して出力する送信信号制御手段と、

Nユーザの送信データと前記無線リソース制御信号と、前記送信モード制御信号を入力として、前記無線リソース制御信号に基づいて無線リソースが割り当てられた N1 ユーザ (N1は 1以上 N以下の整数)へ無線リソースの割り当てを行!、、前記送信モード制御信号が適用を示す N2ユーザ (N2は 0以上 Nl以下の整数）にはビームフォーミングを適用して前記送信データカゝら前記送信信号を生成し、非適用を示す N3ユーザ (N3は 0以上 N1以下で、 N2+N3=N1)に対してはビームフォーミングを適用せずに前記送信データから前記送信信号を生成して、生成された前記送信信号を出力する送信信号生成手段を有することを特徴とした送信装置。

[17] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソース量を決定して無線リソース量制御信号を生成し、前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号に基づいて前記 N1に対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成し、前記無線リソース量制御信号と前記送信モード制御信号を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソースの配置を決定して前記無線リソース制御信号を生成する請求項 16に記載の送信装置。

[18] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定して仮送信モード制御信号生成し、前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号に基づいて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置と前記 N1ユーザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記無線リソース制御信号と前記送信モード制御信号を生成する請求項 16に記載の送信装置。

[19] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記プ口ファイル情報と前記無線リソース制御信号を入力として前記 N1ユーザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成する請求項 18に記載の送信装置。

[20] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記無線リソース制御信号と前記仮送信モード制御信号を入力として、前記 N1ユーザに対する前記仮送信モード制御信号を前記送信モード制御信号として生成する請求項 1 8に記載の送信装置。

[21] 前記送信信号制御手段において、

前記 N2ユーザの信号送信時刻力前記 N3ユーザの信号送信時刻よりも早くなるように無線リソースの配置を決定し、無線リソース制御信号を生成する請求項 16から 1 8、 20の何れかに記載の送信装置。

[22] 前記送信信号制御手段において、

前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、前記プ口ファイル情報を用いて、ビームフォーミングを適用しな!、場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 17または 19に記載の送信装置。

[23] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号を用いて前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、 1次決定と 2次決定に分けて決定を行ヽ、前記 2次決定を開始するまでに得られる第 1プロファイル情報で前記 1 次決定を行い、前記 1次決定で決定された 1次決定ユーザにのみフィードバックを要求する第 2プロファイル情報を用いて、前記第 2プロファイルのみあるいは、前記第 1 プロファイルと前記第 2プロファイルの両方を用いて 2次決定を行ってビームフォーミングの適用，非適用を決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 17または 19に記載の送信装置。

[24] 前記送信信号制御手段において、

前記第 1プロファイル情報に含まれる K個（Kは 1以上の整数)の要素のうち、いずれかの K1個（K1は 1以上 K以下の整数）があら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 23に記載の送信装置。

[25] 前記送信信号制御手段において、前記第 1プロファイル情報に含まれる K個の要素のうち、あら力じめ決めた Κ2個（Κ2 は 1以上 Κ以下の整数)の要素の全てがあら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 23に記載の送信装置。

[26] 前記送信信号制御手段において、

前記第 1プロファイル情報として、前記第 2プロファイル情報のフィードバックに必要な無線リソース量を用いることを特徴とした請求項 23から 25の何れかに記載の送信装置。

[27] 前記送信信号制御手段において、

前記第 2プロファイル情報に含まれる L個（Lは 1以上の整数)の要素のうち、 L1個（L 1は 1以上 L以下の整数)を用いて前記 1次決定ユーザの優先順位を決定し、優先順位があら力じめ決められた順位を超えるユーザを前記 2次決定とすることを特徴とした請求項 23に記載の送信装置。

[28] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Νユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する場合に、ビームフォーミングを適用しない場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と仮決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と仮決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と仮決定して、前記仮送信モード制御信号を生成する請求項 18から 20の何れかに記載の送信装置。

[29] 前記送信信号制御手段において、

前記プロファイル情報を用いて Νユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、前記プロファイル情報に含まれる Ρ個（Ρは 1以上の整数)の要素のうち、いずれか P1個（P1は 1以上 Ρ以下）があら力じめ決められた基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 18から 20の何れかに記載の送信装置。

[30] 前記送信信号制御手段において、前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、プロファイル情報に含まれる P個（Pは 1以上の整数)の要素のうち、あら力じめ決められた P2個（P2は 1以上 P以下）の全てが基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 1 8から 20の何れかに記載の送信装置。

[31] 受信装置に信号を送信する M本 (Mは 2以上の整数)のアンテナを備えた送信装置の送信方法であって、

Nユーザ (Nは 2以上の整数）のプロフィル情報を入力として、

前記プロファイル情報を用いて、 Nユーザ各々へ配分する無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して、前記配分する無線リソース量とその配置を示す無線リソース制御信号と前記適用 ·非適用の結果を示す送信モード制御信号を生成して出力する送信信号制御ステップと、

Nユーザの送信データと前記無線リソース制御信号と、前記送信モード制御信号を入力として、前記無線リソース制御信号に基づいて無線リソースが割り当てられた N1 ユーザ (N1は 1以上 N以下の整数)へ無線リソースの割り当てを行!、、前記送信モード制御信号が適用を示す N2ユーザ (N2は 0以上 N1以下の整数）にはビームフォーミングを適用して前記送信データカゝら前記送信信号を生成し、非適用を示す N3ユーザ (N3は 0以上 N1以下の整数で、 N2+N3=N1)に対してはビームフォーミングを適用せずに前記送信データ力前記送信信号を生成して、生成された前記送信信号を出力する送信信号生成ステップを有することを特徴とした送信方法。

[32] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソース量を決定して無線リソース量制御信号を生成し、前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号に基づいて前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成し、前記無線リソース量制御信号と前記送信モード制御信号を用いて Nユーザ各々に配分する無線リソースの配置を決定して前記無線リソース制御信号を生成する請求項 31に記載の送信方法。

[33] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定して仮送信モード制御信号生成し、前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号に基づいて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置と N1ユーザに対するビームフォーミングの適用.非適用を決定して前記無線リソース制御信号と前記送信モード制御信号を生成する請求項 31に記載の送信方法。

[34] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記プ口ファイル情報と前記無線リソース制御信号を入力として前記 N1ユーザに対するビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して前記送信モード制御信号を生成する請求項 33に記載の送信方法。

[35] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報と前記仮送信モード制御信号を用いて、 Nユーザ各々に配分する無線リソース量とその配置を決定して無線リソース制御信号を生成し、前記無線リソース制御信号と前記仮送信モード制御信号を入力として、前記 N1ユーザに対する前記仮送信モード制御信号を前記送信モード制御信号として生成する請求項 3 3に記載の送信方法。

[36] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記 N2ユーザの信号送信時刻力前記 N3ユーザの信号送信時刻よりも早くなるように無線リソースの配置を決定し、無線リソース制御信号を生成する請求項 31から 3 3、 35の何れかに記載の送信方法。

[37] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、前記プ口ファイル情報を用いて、ビームフォーミングを適用しな!、場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 32または 34に記載の送信方法。

[38] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報と前記無線リソース量制御信号を用いて前記 N1ユーザに対してビームフォーミングの適用 ·非適用を決定する際に、 1次決定と 2次決定に分けて決定を行ヽ、前記 2次決定を開始するまでに得られる第 1プロファイル情報で前記 1 次決定を行い、前記 1次決定で決定された 1次決定ユーザにのみフィードバックを要求する第 2プロファイル情報を用いて、前記第 2プロファイルのみあるいは、前記第 1 プロファイルと前記第 2プロファイルの両方を用いて 2次決定を行ってビームフォーミングの適用，非適用を決定し、前記送信モード制御信号を生成する請求項 32または 34に記載の送信方法。

[39] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記第 1プロファイル情報に含まれる K個（Kは 1以上の整数)の要素のうち、いずれかの K1個（K1は 1以上 K以下の整数）があら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 38に記載の送信方法。

[40] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記第 1プロファイル情報に含まれる K個の要素のうち、あら力じめ決めた K2個（K2 は 1以上 K以下の整数)の要素の全てがあら力じめ決められた基準値を超えるユーザを前記 1次決定ユーザとすることを特徴とした請求項 38に記載の送信方法。

[41] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記第 1プロファイル情報として、前記第 2プロファイル情報のフィードバックに必要な無線リソース量を用いることを特徴とした請求項 38から 40の何れかに記載の送信方法。

[42] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記第 2プロファイル情報に含まれる L個（Lは 1以上の整数)の要素のうち、 L1個（L 1は 1以上 L以下の整数)を用いて前記 1次決定ユーザの優先順位を決定し、優先順位があら力じめ決められた順位を超えるユーザを前記 2次決定とすることを特徴とした請求項 38に記載の送信方法。

[43] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対してビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する場合に、ビームフォーミングを適用しない場合の第 1受信品質を推定し、前記第 1受信品質が所要値を超える場合にはビームフォーミングの非適用と仮決定し、超えな、場合にはビームフォーミングを適用した場合の第 2受信品質を推定し、前記第 2受信品質が前記第 1受信品質を上回る場合にはビームフォーミング適用と仮決定し、上回らない場合にはビームフォーミング非適用と仮決定して、前記仮送信モード制御信号を生成する請求項 33から 35の何れかに記載の送信方法。

[44] 前記送信信号制御ステップにおヽて、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、前記プロファイル情報に含まれる P個（Pは 1以上の整数)の要素のうち、いずれか P1個（P1は 1以上 P以下）があら力じめ決められた基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 33から 35の何れかに記載の送信方法。

[45] 前記送信信号制御ステップにおいて、

前記プロファイル情報を用いて Nユーザ各々に対するビームフォーミングの適用'非適用を仮決定する際に、プロファイル情報に含まれる P個（Pは 1以上の整数)の要素のうち、あら力じめ決められた P2個（P2は 1以上 P以下）の全てが基準値を上回るユーザに対してビームフォーミングの適用と仮決定し、それ以外の全てのユーザに対してビームフォーミングの非適用と仮決定し、仮送信モード制御信号を生成する請求項 3 3から 35の何れかに記載の送信方法。

[46] 受信装置に信号を送信する M本 (Mは 2以上の整数)のアンテナを備えた送信装置の送信方法のプログラムであって、

コンピュータに、

前記プロファイル情報を用いて、 Nユーザ各々へ配分する無線リソース量とその配置および、ビームフォーミングの適用 ·非適用を決定して、前記配分する無線リソース量とその配置を示す無線リソース制御信号と前記適用 ·非適用の結果を示す送信モード制御信号を生成して出力する送信信号制御処理と、

Nユーザの送信データと前記無線リソース制御信号と、前記送信モード制御信号を入力として、前記無線リソース制御信号に基づいて無線リソースが割り当てられた N1 ユーザ (N1は 1以上 N以下の整数)へ無線リソースの割り当てを行!、、前記送信モード制御信号が適用を示 N2ユーザ (N2は 0以上 N1以下の整数）にはビームフォーミングを適用して前記送信データ力前記送信信号を生成し、非適用を示す N3ユーザ（ N3は 0以上 N1以下の整数で、 N2+N3=N1)に対してはビームフォーミングを適用せずに前記送信データ力前記送信信号を生成して、生成された前記送信信号を出力する送信信号生成処理とを実行させるプログラム。

請求項 46のプログラムを記録する記録媒体。