JP2004304760A - 通信方法及び送信装置、受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 チャネル間の相対的な関係を考慮してパラメータを制御し、受信品質を向上させること。
【解決手段】 変調方法制御部１５５は、通信相手の装置にて推定されたシステム全体の受信電界強度、及び、平均実効受信電界強度の値に基づいて送信信号の変調方法を決定し、決定した変調方法を指示する制御信号をＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調方法制御部１５５からの指示に従って適応変調処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおける通信方法及び送信装置、受信装置に関する。
近年、限られた周波数帯域を有効に利用し、高速伝送を実現するシステムとして、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が注目されている。
ＭＩＭＯは、送受信双方に複数アンテナを用い、複数の固有ベクトルにより独立な信号を同一帯域において同時に送受信するシステムである。このＭＩＭＯを用いることにより周波数帯域の拡大なしに伝送容量の拡大を図ることができる。
ここで、送信装置は、スループットの向上を図るために、受信装置にて推定されたシステム全体の受信電界強度に基づいて適応変調処理等のパラメータの制御を行う。例えば、送信装置は、システム全体の受信電界強度が所定の閾値よりも高い場合に変調多値数を上げる処理を行う。これは、従来のＭＩＭＯにおいても同様である。
電子情報通信学会 信学技法RCS2003-90、2003年7月 題名「ライスフェージングにおけるMIMOシステムの解析」
しかしながら、ＭＩＭＯ等の複数チャネルを用いる通信では受信電界強度がチャネル間で大きく変動している場合があり、ＭＩＭＯにおいてシステム全体の受信電界強度に基づいて適応変調処理を行うと、１つのチャネルの受信電界強度が他のチャネルに比べて極端に大きいような場合にも変調多値数を上げてしまう。この結果、受信電界強度が小さい多数のチャネルにおいて受信品質が劣化してしまう。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて受信品質の向上を図ることができる通信方法及び送信装置、受信装置を提供することを目的とする。
本発明の通信方法は、送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの通信方法であって、システム全体の受信電界強度を推定する推定工程と、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する計算工程と、前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御工程と、前記送信装置において、決定したパラメータにより処理した信号を送信する送信工程と、を具備する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御として変調方法の制御を行い、送信工程では、決定した変調方法で変調した信号を送信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御として送信アンテナの選択を行い、送信工程では、選択した送信アンテナから信号を送信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御として送信パワーの制御を行い、送信工程では、決定した送信パワーに増幅した信号を送信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御としてＭＩＭＯ通信あるいは時空間符号化通信のいずれかの通信方式の決定を行い、送信工程では、決定した通信方式により信号を送信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御として符号化方法の制御を行い、送信工程では、決定した符号化方法にて符号化した信号を送信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御としてアンテナ特性の制御を行い、送信工程では、決定したアンテナ特性にて信号を送信する。
本発明の通信方法は、計算工程では、チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算し、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する。
これらの方法により、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することができるので、チャネル間の相対的な関係を考慮して変調方法等のパラメータを制御することができ、受信品質の向上を図ることができる。
本発明の通信方法は、送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの通信方法であって、システム全体の受信電界強度を推定する推定工程と、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する計算工程と、前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御工程と、前記受信装置において、決定したパラメータにより信号を受信する受信工程と、を具備する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御として受信アンテナの選択を行い、受信工程では、選択した受信アンテナにより信号を受信する。
本発明の通信方法は、制御工程では、パラメータの制御としてアンテナ特性の制御を行い、受信工程では、決定したアンテナ特性により信号を受信する。
本発明の通信方法は、計算工程では、チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算し、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する。
これらの方法により、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することができるので、チャネル間の相対的な関係を考慮して変調方法等のパラメータを制御することができ、受信品質の向上を図ることができる。
本発明の送信装置は、送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記送信装置であって、システム全体の受信電界強度、及び、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御手段と、前記制御されたパラメータにより処理した信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
この構成により、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することができるので、チャネル間の相対的な関係を考慮して変調方法等のパラメータを制御することができ、受信品質の向上を図ることができる。
本発明の受信装置は、送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記受信装置であって、システム全体の受信電界強度を推定する電界強度推定手段と、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する実効電界強度計算手段と、前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを決定し、決定したパラメータを示す情報を前記送信装置に送信するフレーム構成手段と、前記送信装置にて前記決定されたパラメータにより処理されて送信された信号を前記複数のアンテナで受信する受信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の受信装置は、送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記受信装置であって、システム全体の受信電界強度を推定する電界強度推定手段と、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する実効電界強度計算手段と、前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御手段と、前記制御されたパラメータで信号を受信する受信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の受信装置は、チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算する固有値計算手段を具備し、実効電界強度計算手段は、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する構成を採る。
これらの構成により、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することができるので、チャネル間の相対的な関係を考慮して変調方法等のパラメータを制御することができ、受信品質の向上を図ることができる。
本発明によれば、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することにより、チャネル間の相対的な関係を考慮してパラメータを制御することができ、受信品質の向上を図ることができる。
ＭＩＭＯシステムでは、チャネル行列の状態によっては、多重された信号を完全に分離することができず、受信信号の受信電界強度の一部を復調処理に利用することができない場合がある。以下、ＭＩＭＯシステム等の送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて復調処理に利用することができる受信電界強度を実効受信電界強度という。
本発明の骨子は、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法等のパラメータを制御することである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の各実施の形態では、基地局装置がＭＩＭＯにより信号を送信し、通信端末装置がＭＩＭＯにより信号を受信する場合について説明する。
なお、以下の各実施の形態では、マルチキャリア方式の例としてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いて説明する。また、各実施の形態では、シングルキャリアの例として、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Accesses）方式を用いて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法を制御する場合について説明する。
図１は、実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。図１において、基地局装置１００は、送信側に、フレーム構成部１０１−１、１０１−２と、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２と、ＩＤＦＴ部１０３−１、１０３−２と、無線部１０４−１、１０４−２と、送信アンテナ１０５−１、１０５−２とを有する。また、基地局装置１００は、受信側に、受信アンテナ１５１と、無線部１５２と、復調部１５３と、分離部１５４と、変調方法制御部１５５とを有する。
フレーム構成部１０１−１、１０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これをＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。
なお、チャネル推定シンボルは、時間同期、周波数同期、伝送路による歪みを推定するためのシンボルであり、パイロットシンボル、ユニークワード、プリアンブルなどの既知シンボルに相当し、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調された信号が適している。また、ガードシンボルには、通常、ヌルシンボルが挿入される。
Ｓ／Ｐ部１０２−１は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調方法制御部１５５からの指示に従って適応変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部１０３−１に出力する。Ｓ／Ｐ部１０２−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調方法制御部１５５からの指示に従って適応変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部１０３−２に出力する。なお、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２における適応変調処理の詳細は後述する。
ＩＤＦＴ部１０３−１は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部１０４−１に出力する。ＩＤＦＴ部１０３−２は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部１０４−２に出力する。なお、ＩＤＦＴ変換処理としてＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)が一般に使用される。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号（以下、「送信信号Ａ」という）を生成し、これを送信アンテナ１０５−１から無線送信する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号（以下、「送信信号Ｂ」という）を生成し、これを送信アンテナ１０５−２から無線送信する。
無線部１５２は、受信アンテナ１５１に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを復調部１５３に出力する。
復調部１５３は、受信ベースバンド信号を入力し、これを復調して受信ディジタル信号を生成し、これを分離部１５４に出力する。
分離部１５４は、受信ディジタル信号をデータシンボル（受信ディジタルデータ）、システム全体の受信電界強度を示す情報シンボル（以下、「第１情報シンボル」という）及び平均実効受信電界強度を示す情報シンボル（以下、「第２情報シンボル」という）に分離し、第１及び第２情報シンボルを変調方法制御部１５５に出力する。
変調方法制御部１５５は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、変調方法制御部１５５は、これらの値に基づいて送信信号の変調方法を決定し、決定した変調方法を指示する制御信号（以下、「変調方法指示信号」という）をＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。なお、変調方法制御部１５５における変調方法判定処理の詳細は後述する。
以上が、本実施の形態に係る基地局装置１００の各構成の説明である。
次に、図１に示した基地局装置と無線通信を行う本実施の形態に係る通信端末装置の構成について、図２のブロック図を用いて説明する。図２において、通信端末装置２００は、受信側に、受信アンテナ２０１−１、２０１−２と、無線部２０２−１、２０２−２と、ＤＦＴ部２０３−１、２０３−２と、データ分離部２０４−１、２０４−２と、チャネル推定部２０５−１〜２０５−４と、信号処理部２０６とを有する。また、通信端末装置２００は、送信側に、固有値計算部２５１と、電界強度推定部２５２と、実効電界強度計算部２５３と、フレーム構成部２５４と、変調部２５５と、無線部２５６と、送信アンテナ２５７とを有する。
無線部２０２−１は、受信アンテナ２０１−１に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部２０３−１に出力する。無線部２０２−２は、受信アンテナ２０１−２に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部２０３−２に出力する。
ＤＦＴ部２０３−１は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部２０４−１及び電界強度推定部２５２に出力する。ＤＦＴ部２０３−２は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部２０４−２及び電界強度推定部２５２に出力する。なお、ＤＦＴ変換処理としてＦＦＴ(Fast Fourier Transform)が一般に使用される。
データ分離部２０４−１は、ＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−１に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−２に出力し、データシンボルを信号処理部２０６に出力する。データ分離部２０４−２は、ＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−３に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−４に出力し、データシンボルを信号処理部２０６に出力する。
チャネル推定部２０５−１は、受信アンテナ２０１−１に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａの時間同期、周波数同期及び伝送路による歪みの推定の各処理（以下、「チャネル推定」という）を行い、処理結果を示す値であるチャネル推定値を信号処理部２０６及び固有値計算部２５１に出力する。チャネル推定部２０５−２は、受信アンテナ２０１−１に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部２０６及び固有値計算部２５１に出力する。
チャネル推定部２０５−３は、受信アンテナ２０１−２に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部２０６及び固有値計算部２５１に出力する。チャネル推定部２０５−４は、受信アンテナ２０１−２に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部２０６及び固有値計算部２５１に出力する。
信号処理部２０６は、チャネル推定値を用いてデータシンボルを復調し、受信ディジタルデータを生成する。復調方法の例として、チャネル推定値で構成されるチャネル行列を用いてデータシンボルで構成される行列に対する逆行列演算を行う方法、あるいは、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）を行う方法等が挙げられる。
固有値計算部２５１は、送信信号Ａ、Ｂのチャネル推定値を入力し、各チャネル推定値により形成される行列に対応する固有値を計算し、固有値を実効電界強度計算部２５３に出力する。なお、固有値の計算方法として、Jacobi法、Givens法、Householder法、QR法、QL法、陰的シフト(implicit shifts)つきQL法、逆反復(inverse iteration)法等が知られている。これらの方法は、以下の各実施の形態においても同様に採用されるものである。
電界強度推定部２５２は、ＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を入力し、各受信ベースバンド信号の振幅の２乗である受信電界強度を推定し、推定した受信電界強度を加算して平均化することによりシステム全体の受信電界強度を求める。そして、電界強度推定部２５２は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度を実効電界強度計算部２５３に出力し、システム全体の受信電界強度をフレーム構成部２５４に出力する。
実効電界強度計算部２５３は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度及び固有値を入力し、各受信電界強度に固有値の最小パワーを乗算して実効受信電界強度を求め、実効受信電界強度を平均化して平均実効受信電界強度を求め、平均実効受信電界強度をフレーム構成部２５４に出力する。この固有値の最小パワーは、そのシステムのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性やＰＥＲ（Packet Error Rate）特性を決定する主要因である値である。
フレーム構成部２５４は、送信ディジタルデータ、システム全体の受信電界強度及び平均実効受信電界強度を入力し、システム全体の受信電界強度を示す第１情報シンボルを生成し、平均実効受信電界強度を示す第２情報シンボルを生成する。そして、フレーム構成部２５４は、第１及び第２情報シンボルを送信ディジタルデータに挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを変調部２５５に出力する。
変調部２５５は、送信ディジタル信号を入力し、これを変調して送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部２５６に出力する。
無線部２５６は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号を生成し、これを送信アンテナ２５７から無線送信する。
以上が、本実施の形態に係る通信端末装置２００の各構成の説明である。
図３は、本実施の形態に係る基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図３において、送信信号Ａは、チャネル推定シンボル３０１、ガードシンボル３０２、データシンボル３０３の順でフレームが構成される。一方、送信信号Ｂは、ガードシンボル３５１、チャネル推定シンボル３５２、データシンボル３５３の順でフレームが構成される。送信信号Ａと送信信号Ｂのフレームの先頭は同タイミングであり、ガードシンボル３０２、３５１は、送信信号Ａのチャネル推定シンボル３０１と送信信号Ｂのチャネル推定シンボル３５２が時間的に重複しないように挿入される。この結果、チャネル推定シンボル３０１、３５２は時間的に独立なものとなる。
図４は、本実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置との間の伝搬チャネルを示す図である。図４に示すように、送信信号Ａ（Ｔａ(ｔ)）は送信アンテナ１０５−１から送信され、送信信号Ｂ（Ｔｂ(ｔ)）が送信アンテナ１０５−２から送信される。そして、受信アンテナ２０１−１には、チャネル変動ｈ11(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ12(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号（Ｒ１(ｔ)）が受信される。また、受信アンテナ２０１−２には、チャネル変動ｈ21(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ22(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号（Ｒ２(ｔ)）が受信される。
この結果、以下の式（１）の行列式が成立する。
Figure 2004304760
この式（１）のｈ11(ｔ)、ｈ12(ｔ)、ｈ21(ｔ)、ｈ22(ｔ)で構成される行列はチャネル行列（Channel Matrix）と呼ばれる。固有値計算部２５１は、式（１）のチャネル行列に対応する固有値を計算する。なお、送信アンテナ数ｎ、受信アンテナ数ｎの場合、チャネル行列はｎ×ｎの行列となる。
図５は、本実施の形態に係る通信端末装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図５において、送信信号は、第１情報シンボル５０１、第２情報シンボル５０２、データシンボル５０３の順でフレームが構成される。
次に、変調方法制御部１５５における変調方法判定処理の詳細について、図６を用いて説明する。図６は、変調方法制御部１５５の内部メモリに記憶されるテーブルを示す図である。
変調方法制御部１５５は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘと閾値ＴＨ１、ＴＨ２との大小関係により、図６のテーブル図から最適な変調方法を決定する。例えば、差分Ｘが閾値ＴＨ１以上で閾値ＴＨ２よりも小さい場合、変調方法制御部１５５は、ＱＰＳＫ変調方法が最適であると判定する。そして、変調方法制御部１５５は、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に変調方法指示信号を出力する。
ここで、実効受信電界強度は、チャネル行列の各要素の相対的な関係に基づく受信電界強度を表すものであるから、実効受信電界強度に基づいて適応変調処理を行えば、１つのチャネルの受信電界強度が他のチャネルに比べて極端に大きい場合であっても変調多値数を上げることがなく、受信電界強度が小さい多数のチャネルにおいて受信品質の向上を図ることができる。
次に、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２における適応変調処理の詳細について、図７を用いて説明する。図７は、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２の変調処理部分の内部構成を示す図である。
Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２は、それぞれ、選択部７０１、７０５と、ＢＰＳＫ変調部７０２と、ＱＰＳＫ変調部７０３と、１６ＱＡＭ変調部７０４とを内部に有する。
選択部７０１は、変調方法制御部１５５からの変調方法指示信号に応じて、ＢＰＳＫ変調部７０２、ＱＰＳＫ変調部７０３あるいは１６ＱＡＭ変調部７０４のいずれかに送信ディジタル信号を出力する。
ＢＰＳＫ変調部７０２は、送信ディジタル信号をＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調し、変調信号を選択部７０５に出力する。ＱＰＳＫ変調部７０３は、送信ディジタル信号をＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調し、変調信号を選択部７０５に出力する。１６ＱＡＭ変調部７０４は、送信ディジタル信号を１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）変調し、変調信号を選択部７０５に出力する。
選択部７０５は、変調方法制御部１５５から指示された最適な変調方法に応じて、ＢＰＳＫ変調部７０２、ＱＰＳＫ変調部７０３あるいは１６ＱＡＭ変調部７０４のいずれかから出力された変調信号をＩＤＦＴ部１０３−１、１０３−２に出力する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法を制御することにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法を制御する場合について説明する。
図８は、実施の形態２に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す基地局装置８００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図８に示す基地局装置８００は、図１に示した基地局装置１００に対して、Ｓ／Ｐ部１０２−１、１０２−２、ＩＤＦＴ部１０３−１、１０３−２を削除し、変調部８０１−１、８０１−２及び拡散部８０２−１、８０２−２を追加した構成を採る。
フレーム構成部１０１−１、１０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを変調部８０１−１、８０１−２に出力する。
変調方法制御部１５５は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、変調方法制御部１５５は、これらの値に基づいて送信信号の変調方法を決定し、決定した変調方法を指示する変調方法指示信号を変調部８０１−１、８０１−２に出力する。
変調部８０１−１は、送信ディジタル信号を入力し、変調方法制御部１５５からの指示に従って適応変調処理を行い、変調信号を拡散部８０２−１に出力する。変調部８０１−２は、送信ディジタル信号を入力し、変調方法制御部１５５からの指示に従って適応変調処理を行い、変調信号を拡散部８０２−２に出力する。
拡散部８０２−１は、変調信号を入力し、拡散処理を行い、拡散信号を無線部１０４−１に出力する。拡散部８０２−２は、変調信号を入力し、拡散処理を行い、拡散信号を無線部１０４−２に出力する。
無線部１０４−１は、拡散信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信アンテナ１０５−１から無線送信する。無線部１０４−２は、拡散信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信アンテナ１０５−２から無線送信する。
図９は、実施の形態２に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図９に示す通信端末装置９００において、図２に示した通信端末装置と共通する構成部分には、図２と同一符号を付して説明を省略する。
図９に示す通信端末装置９００は、図２に示した通信端末装置２００に対して、ＤＦＴ部２０３−１、２０３−２を削除し、逆拡散部９０１−１、９０１−２を追加した構成を採る。
無線部２０２−１は、受信アンテナ２０１−１に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを逆拡散部９０１−１に出力する。無線部２０２−２は、受信アンテナ２０１−２に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを逆拡散部９０１−２に出力する。
逆拡散部９０１−１は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対して逆拡散処理を行ってデータ分離部２０４−１及び電界強度推定部２５２に出力する。逆拡散部９０１−２は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対して逆拡散処理を行ってデータ分離部２０４−２及び電界強度推定部２５２に出力する。
データ分離部２０４−１は、逆拡散処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−１に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−２に出力し、データシンボルを信号処理部２０６に出力する。データ分離部２０４−２は、逆拡散処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−３に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部２０５−４に出力し、データシンボルを信号処理部２０６に出力する。
電界強度推定部２５２は、逆拡散処理された受信ベースバンド信号を入力し、各受信ベースバンド信号の振幅の２乗である受信電界強度を推定し、推定した受信電界強度を加算して平均化することによりシステム全体の受信電界強度を求める。そして、電界強度推定部２５２は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度を実効電界強度計算部２５３に出力し、システム全体の受信電界強度をフレーム構成部２５４に出力する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて変調方法を制御することにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態３）
実施の形態３では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナを切替える場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と同一であるので説明を省略する。
図１０は、実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０に示す基地局装置１０００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示す基地局装置１０００は、図１に示した基地局装置１００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、アンテナ制御部１０５１、アンテナ選択部１００１及び送信アンテナ１０５−３を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルをアンテナ制御部１０５１に出力する。
アンテナ制御部１０５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ制御部１０５１は、これらの値に基づいて送信アンテナを切替えるか否かを判定し、送信アンテナを決定する。具体的には、アンテナ制御部１０５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合には送信アンテナの切替えを行わず、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には送信アンテナの切替えを行うと判定する。そして、アンテナ制御部１０５１は、決定した送信アンテナを指示する制御信号（以下、「送信アンテナ指示信号」という）をアンテナ選択部１００１に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これをアンテナ選択部１００１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これをアンテナ選択部１００１に出力する。
アンテナ選択部１００１は、アンテナ制御部１０５１からの送信アンテナ指示信号に従い、送信信号Ａ、送信信号Ｂの送信アンテナとして、送信アンテナ１０５−１〜１０５−３の中から互いに異なる２つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号Ａ及び送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナの選択を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、通信開始時の初期動作の一方法として、基地局装置が、各送信アンテナの組（１０５−１，１０５−２）、（１０５−２，１０５−３）、（１０５−３，１０５−１）について、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが最も小さい送信アンテナの組を選択する。さらに簡易な方法として、アンテナ素子間距離が最も離れた２本を使用する方法が考えられる。これは、一般に離れたアンテナほどアンテナ相関やチャネル相関が低くなり、本実施の形態で使用するＭＩＭＯシステムに適するからである。
（実施の形態４）
実施の形態４では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナを切替える場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態２で説明した図９の通信端末装置９００と同一であるので説明を省略する。
図１１は、実施の形態４に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１１に示す基地局装置１１００において、図８に示した基地局装置８００と共通する構成部分には、図８と同一符号を付して説明を省略する。
図１１に示す基地局装置１１００は、図８に示した基地局装置８００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、アンテナ制御部１１５１、アンテナ選択部１１０１及び送信アンテナ１０５−３を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルをアンテナ制御部１１５１に出力する。
アンテナ制御部１１５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ制御部１１５１は、これらの値に基づいて送信アンテナを切替えるか否かを判定し、送信アンテナを決定する。具体的には、アンテナ制御部１１５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合には送信アンテナの切替えを行わず、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には送信アンテナの切替えを行うと判定する。そして、アンテナ制御部１１５１は、決定した送信アンテナを指示する送信アンテナ指示信号をアンテナ選択部１１０１に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これをアンテナ選択部１１０１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これをアンテナ選択部１１０１に出力する。
アンテナ選択部１１０１は、アンテナ制御部１０５１からの送信アンテナ指示信号に従い、送信信号Ａ、送信信号Ｂの送信アンテナとして、送信アンテナ１０５−１〜１０５−３の中から互いに異なる２つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号Ａ及び送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナの選択を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態５）
実施の形態５では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信パワーを変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と同一であるので説明を省略する。
図１２は、実施の形態５に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１２に示す基地局装置１２００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図１２に示す基地局装置１２００は、図１に示した基地局装置１００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、送信パワー制御部１２５１及び送信パワー変更部１２０１−１、１２０１−２を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを送信パワー制御部１２５１に出力する。
送信パワー制御部１２５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、送信パワー制御部１２５１は、これらの値に基づいて送信パワーを決定する。具体的には、送信パワー制御部１２５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが小さいほど送信パワーを大きく設定する。そして、送信パワー制御部１２５１は、決定した送信パワーを指示する制御信号（以下、「送信パワー指示信号」という）を送信パワー変更部１２０１−１、１２０１−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信パワー変更部１２０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信パワー変更部１２０１−２に出力する。
送信パワー変更部１２０１−１は、送信パワー制御部１２５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ａの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ａを無線送信する。送信パワー変更部１２０１−２は、送信パワー制御部１２５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ｂの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信パワーの変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態６）
実施の形態６では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信パワーを変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態２で説明した図９の通信端末装置９００と同一であるので説明を省略する。
図１３は、実施の形態６に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１３に示す基地局装置１３００において、図８に示した基地局装置８００と共通する構成部分には、図８と同一符号を付して説明を省略する。
図１３に示す基地局装置１３００は、図８に示した基地局装置８００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、送信パワー制御部１３５１及び送信パワー変更部１３０１−１、１３０１−２を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを送信パワー制御部１３５１に出力する。
送信パワー制御部１３５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、送信パワー制御部１３５１は、これらの値に基づいて送信パワーを決定する。具体的には、送信パワー制御部１３５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが小さいほど送信パワーを大きく設定する。そして、送信パワー制御部１３５１は、決定した送信パワーを指示する送信パワー指示信号を送信パワー変更部１３０１−１、１３０１−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信パワー変更部１３０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信パワー変更部１３０１−２に出力する。
送信パワー変更部１３０１−１は、送信パワー制御部１３５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ａの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ａを無線送信する。送信パワー変更部１３０１−２は、送信パワー制御部１３５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ｂの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信パワーの変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態７）
実施の形態７では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて通信方法を変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と同一であるので説明を省略する。
図１４は、実施の形態７に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１４に示す基地局装置１４００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図１４に示す基地局装置１４００は、図１に示した基地局装置１００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、通信方法制御部１４５１、送信パワー変更部１２０１−１、１２０１−２、アンテナ選択部１００１及び送信アンテナ１０５−３を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを通信方法制御部１４５１に出力する。
通信方法制御部１４５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、通信方法制御部１４５１は、これらの値に基づいて、変調方法、送信パワー、送信アンテナを決定する。そして、通信方法制御部１４５１は、変調方法指示信号をＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力し、送信アンテナ指示信号をアンテナ選択部１００１に出力し、送信パワー指示信号を送信パワー変更部１２０１−１、１２０１−２に出力する。
Ｓ／Ｐ部１０２−１は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、通信方法制御部１４５１からの変調方法指示信号に従って適応変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部１０３−１に出力する。Ｓ／Ｐ部１０２−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、通信方法制御部１４５１からの変調方法指示信号に従って適応変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部１０３−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信パワー変更部１２０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信パワー変更部１２０１−２に出力する。
送信パワー変更部１２０１−１は、通信方法制御部１４５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ａの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ａをアンテナ選択部１００１に出力する。送信パワー変更部１２０１−２は、通信方法制御部１４５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ｂの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ｂをアンテナ選択部１００１に出力する。
アンテナ選択部１００１は、通信方法制御部１４５１からの送信アンテナ指示信号に従い、送信信号Ａ、送信信号Ｂの送信アンテナとして、送信アンテナ１０５−１〜１０５−３の中から互いに異なる２つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号Ａ及び送信信号Ｂを無線送信する。
図１５は、本実施の形態における基地局装置の送信信号Ａ、Ｂのフレーム構成例を示す図であり、送信信号Ａ、Ｂのフレームは、時間、周波数単位のシンボル群で構成される。
図１６は、図１５の送信信号Ａ、Ｂの各シンボル群の構成例を示す図であり、送信信号Ａ、Ｂの各シンボル群は、チャネル推定シンボル１６０１とデータシンボル１６０２から構成される。そして、データシンボル１６０２は、変調信号を存在させないGuardモード、変調方法として、ＱＰＳＫ、16ＱＡＭ、６４ＱＡＭのモードに切替えられる。
図１５において、時間１では、送信信号Ａ、送信信号Ｂのシンボル群が、ＱＰＳＫ変調され、所定の送信パワーで、それぞれ送信アンテナ１０５−１、１０５−２から送信されたものとする。
この場合、通信端末装置２００は、図１６に示したチャネル推定シンボル１６０１から平均実効受信電界強度及びシステム全体の受信電界強度を計算し、これらを基地局装置１４００に送信する。
基地局装置１４００の通信方法制御部１４５１は、平均実効受信電界強度及びシステム全体の受信電界強度に基づいて、通信方法（変調方法、送信パワー、送信アンテナ）を決定する。
例えば、時間１では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度には差がほとんどなく、システム全体の受信電界強度がＱＰＳＫ変調に適した電界強度であったとする。この場合、通信方法制御部１４５１は、送信信号Ａ、送信信号Ｂの送信パワーを大きくし、変調方法及び送信アンテナを現状のままとすると決定する。
これにより、時間２では、送信信号Ａ、送信信号Ｂのシンボル群が、ＱＰＳＫ変調され、時間１のときよりも大きい送信パワーで、送信アンテナ１０５−１、１０５−２から送信される。
次に、時間２では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度との差が大きく、システム全体の受信電界強度が１６ＱＡＭに適した電界強度であったとする。この場合、通信方法制御部１４５１は、送信信号Ａの変調方法を１６ＱＡＭとし、送信信号ＢはGuardシンボル（データシンボル１６０２を送信しないもの）とし、送信パワーを大きくし、送信アンテナを現状のままとすると決定する。
これにより、時間３では、送信信号Ａのシンボル群が、１６ＱＡＭ変調され、時間２のときよりも大きい送信パワーで、送信アンテナ１０５−１から送信され、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルのみが、時間２のときよりも大きい送信パワーで、送信アンテナ１０５−２から送信される。なお、時間３のように、これまで２つの送信アンテナから信号を送信していた状態から、１つの送信アンテナから変調多値数を上げた信号を送信することにより、伝送容量を確保しつつ受信信号の受信品質を向上させることができる。
時間３では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度に差が大きく、システム全体の受信電界強度が６４ＱＡＭに適した電界強度であったとする。この場合、通信方法制御部１４５１は、送信信号Ａの変調方法を６４ＱＡＭとし、送信信号ＢはGuardシンボルとし、送信パワーを現状のままとし、送信アンテナ１０５−１、１０５−３から送信信号Ａ、送信信号Ｂをそれぞれ送信すると決定する。ここで、送信アンテナを切替えることにより、上記式（１）の行列の要素の値が変化し、固有値が変化するため、平均実効受信電界強度が向上する可能性があり、これにより、送信信号の多重数を増やすことができ、データ伝送速度を向上させることができる。
これにより、時間４では、送信信号Ａのシンボル群が、６４ＱＡＭ変調され、時間３のときと同じ送信パワーで、送信アンテナ１０５−１から送信され、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルのみが、時間３のときと同じ送信パワーで、送信アンテナ１０５−３から送信される。
時間４では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差が小さく、システム全体の受信電界強度が１６ＱＡＭに適した電界強度であったとする。この場合、通信方法制御部１４５１は、送信信号Ａ、送信信号Ｂの変調方法を１６ＱＡＭとし、送信パワーを大きくし、送信アンテナ１０５−１、１０５−３から送信信号Ａ、送信信号Ｂをそれぞれ送信すると決定する。
これにより、時間５では、送信信号Ａ、送信信号Ｂのシンボル群が、１６ＱＡＭ変調され、時間４のときよりも大きい送信パワーで、それぞれ送信アンテナ１０５−１、１０５−３から送信される。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて通信方法の変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態８）
実施の形態８では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて通信方法を変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と同一であるので説明を省略する。
図１７は、実施の形態８に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１７に示す基地局装置１７００において、図８に示した基地局装置８００と共通する構成部分には、図８と同一符号を付して説明を省略する。
図１７に示す基地局装置１７００は、図８に示した基地局装置８００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、通信方法制御部１７５１、送信パワー変更部１３０１−１、１３０１−２、アンテナ選択部１１０１及び送信アンテナ１０５−３を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを通信方法制御部１７５１に出力する。
通信方法制御部１７５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、通信方法制御部１７５１は、これらの値に基づいて、変調方法、送信パワー、送信アンテナを決定する。そして、通信方法制御部１７５１は、変調方法指示信号を変調部８０１−１、８０１−２に出力し、送信アンテナ指示信号を１１０１に出力し、送信パワー指示信号を送信パワー変更部１３０１−１、１３０１−２に出力する。
変調部８０１−１は、送信ディジタル信号を入力し、通信方法制御部１７５１からの変調方法指示信号に従って適応変調処理を行い、変調信号を拡散部８０２−１に出力する。変調部８０１−２は、送信ディジタル信号を入力し、通信方法制御部１７５１からの変調方法指示信号に従って適応変調処理を行い、変調信号を拡散部８０２−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信パワー変更部１３０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信パワー変更部１３０１−２に出力する。
送信パワー変更部１３０１−１は、通信方法制御部１７５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ａの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ａをアンテナ選択部１１０１に出力する。送信パワー変更部１３０１−２は、通信方法制御部１７５１からの送信パワー指示信号に従い、送信信号Ｂの送信パワーを変更し、送信パワーを変更した送信信号Ｂをアンテナ選択部１１０１に出力する。
アンテナ選択部１１０１は、通信方法制御部１７５１からの送信アンテナ指示信号に従い、送信信号Ａ、送信信号Ｂの送信アンテナとして、送信アンテナ１０５−１〜１０５−３の中から互いに異なる２つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号Ａ及び送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて通信方法の変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態９）
実施の形態９では、マルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて、ＭＩＭＯ通信と所定の符号化を行う通信（以下、「符号化通信」という）とを切替える場合について説明する。符号化通信は、ＭＩＭＯ通信に比べて伝送速度が落ちるが、伝搬チャネルに依存することなく送信ダイバーシチ利得が得られるため伝送品質が向上する。なお、本発明では符号化方法に限定は無く、時間−空間、周波数−空間、周波数−時間−空間符号化等、いずれの符号化であっても良い。
図１８は、実施の形態９に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１８に示す基地局装置１８００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図１８に示す基地局装置１８００は、図１に示した基地局装置１００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、符号化方法制御部１８５１及び符号化部１８０１を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを符号化方法制御部１８５１に出力する。
符号化方法制御部１８５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、符号化方法制御部１８５１は、これらの値に基づいてＭＩＭＯ通信を行うか符号化通信を行うかを決定する。具体的には、符号化方法制御部１８５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合にはＭＩＭＯ通信を行い、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には符号化通信を行うと決定する。そして、符号化方法制御部１８５１は、決定した通信方法を指示する制御信号（以下、「通信方法指示信号」という）を符号化部１８０１に出力する。
フレーム構成部１０１−１、１０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを符号化部１８０１に出力する。
符号化部１８０１は、送信ディジタル信号を入力し、符号化方法制御部１８５１からの通信方法指示信号によって符号化通信を指示された場合には符号化処理を行い、符号化された送信ディジタル信号をＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。一方、符号化部１８０１は、送信ディジタル信号を入力し、符号化方法制御部１８５１からの通信方法指示信号によってＭＩＭＯ通信を指示された場合には符号化処理を行わず、送信ディジタル信号をＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。
図１９は、本実施の形態における時空間符号化方法の一例を示す図である。なお、この時空間の符号化方法は、「”Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs” IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,pp1456-1467,vol.45,no.5,July 1999」で示されている方法である。
図１９の場合、基地局装置１８００が、時間ｔにおいて送信アンテナ１０５−１から信号S1、送信アンテナ１０５−２から信号S2を送信し、時間ｔ+Ｔにおいて送信アンテナ１０５−１から信号-S2 *、送信アンテナ１０５−２から信号S1 *(*は複素共役)を送信する。
図２０は、基地局装置１８００が図１９に示した符号化を行った場合の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。なお、図２０において、図３と共通する部分については、図３と同一符号を付し、説明を省略する。
図２０において、送信信号Ａは、チャネル推定シンボル３０１、ガードシンボル３０２、符号化信号２００１、符号化信号２００２の順でフレームが構成される。一方、送信信号Ｂは、ガードシンボル３５１、チャネル推定シンボル３５２、符号化信号２０５１、符号化信号２０５２の順でフレームが構成される。
図２０の送信信号Ａの信号S1信号-S2 *が伝搬路で受けるチャネル変動をh1(t)、送信信号Ｂの信号S2と信号S1 *が伝搬路で受けるチャネル変動をh2(t)とすると、通信端末装置には、時間ｔにおいて信号S1、S2を合わせた信号（R1）が受信され、時間ｔ+Ｔにおいて信号-S2 *、S1 *を合わせた信号（R2）が受信される。
この結果、以下の式（２）の行列式が成立する。
Figure 2004304760
本実施の形態の通信端末装置は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と構成が同一であり、信号処理部２０６の処理内容のみが異なる。
通信端末装置の信号処理部２０６は、符号化通信時に、例えば、式（２）のチャネル行列の逆行列を計算し、式（２）の両辺に左側から逆行列を乗算することにより復号化し、送信信号S1、S2を復調する。
このように、基地局装置が信号を符号化して送信することにより、各送信アンテナからの送信信号ベクトルが直交し、通信端末装置において雑音を増幅させることなく受信信号を復調することができる。
なお、本実施の形態において、符号化通信時であっても、通信端末装置は、式（１）のチャネル行列に対応する固有値を計算し、システム全体の受信電界強度及び平均実効受信電界強度を求めて基地局装置に送信する。
図２１は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の時空間符号化方法の一例を示す図である。なお、この時空間の符号化方法は、「”Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results” IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS ,pp451-460,vol.17,no.3,March 1999」で示されている方法である。
図２１の場合、基地局装置が、時間ｔにおいて各送信アンテナから信号群２１０１を送信し、時間ｔ+Ｔにおいて各送信アンテナから信号群２１０２を送信し、時間ｔ+２Ｔにおいて各送信アンテナから信号群２１０３を送信し、時間ｔ+３Ｔにおいて各送信アンテナから信号群２１０４を送信する。
図２２は、図２１に示した符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。なお、図２２において、図３と共通する部分については、図３と同一符号を付し、説明を省略する。
図２２において、送信信号Ａは、チャネル推定シンボル２２０１、ガードシンボル２２０２−１、２２０２−２、２２０２−３、符号化信号２２０３−１、２２０３−２、２２０３−３、２２０３−４の順でフレームが構成される。また、送信信号Ｂは、ガードシンボル２２２２−１、チャネル推定シンボル２２２１、ガードシンボル２２２２−２、２２２２−３、符号化信号２２２３−１、２２２３−２、２２２３−３、２２２３−４の順でフレームが構成される。また、送信信号Ｃは、ガードシンボル２２４２−１、２２４２−２、チャネル推定シンボル２２４１、ガードシンボル２２４２−３、符号化信号２２４３−１、２２４３−２、２２４３−３、２２４３−４の順でフレームが構成される。また、送信信号Ｄは、ガードシンボル２２６２−１、２２６２−２、２２６２−３、チャネル推定シンボル２２６１、符号化信号２２６３−１、２２６３−２、２２６３−３、２２６３−４の順でフレームが構成される。
このようなフレーム構成で送信することにより、各送信アンテナからの送信信号ベクトルが直交し、通信端末装置において雑音を増幅させることなく受信信号を復調することができる。
図２３は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図２２では信号を時間軸方向に配置するのに対し、図２３では信号を周波数軸方向に配置する。また、図２４は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−時間−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。
図２５は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の時空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図２６は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図２７は、本実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−時間−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。
なお、図２５から図２７の説明において、送信信号Ａの符号化信号をa1〜a4、送信信号Ｂの符号化信号をb1〜b4、送信信号Ｃの符号化信号をc1〜c4、送信信号Ｄの符号化信号をd1〜d4で表す。
送信アンテナ数４の場合、基地局装置は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘに基づいて、図２５から図２７に示した符号化方法のいずれかを選択する。
これにより、例えば、図２２の送信信号Ａのサブキャリアの受信電界強度が落ち込んでいた場合、送信信号Ａの受信品質が劣化してしまい、S1、S2、S3の受信品質が劣化してしまうことになる。この問題を解決するために、図２３、図２６に示すように周波数軸上に符号化する。これにより、例えば、送信信号Ａの情報a1を送信しているサブキャリアの受信電界強度が落ち込んでいても、a2、a3、a4を送信しているサブキャリアの受信電界強度が落ち込んでいなければS1、S2、S3の受信品質の劣化を抑えることができる。
また、ＯＦＤＭ方式などのマルチキャリア方式を用いた場合、図２４、図２７に示すように、周波数−時間−空間符号化を行うことができる。これにより、送信信号ベクトル間の直交性、または擬直交性が受信装置で確保することができる。直交性、擬直交性を確保するためには、チャネルの相関性を高めるため、できるだけ、時間軸、周波数軸上に送信信号ベクトルの広がりを抑えた方がよい。例えば、図２２のように、時間軸上にのみ並べると、時間軸上に送信信号ベクトルが広がってしまい、また、図２３のように周波数軸上にのみ並べると、周波数軸上に送信信号ベクトルが広がってしまい、直交性、擬直交性を確保することが難しい。そこで、より直交性、擬直交性を確保するためには、図２４、図２７のように周波数−時間軸方向に符号化すればよい。この切り替えについては、例えば、あらかじめ決めた閾値２つに基づき、切り替えればよい。これにより、S1、S2、S3の受信品質を確保することができる。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいて、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて通信方法を切替える、あるいは、符号化方法を変更することにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
ここで、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差が大きいということは、固有値の差が大きく、チャネル行列においてベクトルの相関が高いことを意味している。このようにチャネル間の相関が高い場合、多重された信号を分離、復調することは信号電力の有効利用という点から見て、効率が悪い。
そこで、本実施の形態において、符号化部１８０１が、符号化通信の際、図２０に示したフレーム構成の代わりに、図２８に示すように、送信信号Ａ、Ｂを同一のデータシンボル２８０１とするフレーム構成とする。これにより、相関が高いチャネルを用いて信号を送信することになり、パスダイバーシチ効果が得られ、信号電力を有効に活用でき、所望の受信品質を確保することができる。このとき、図１５の時間３、４のように一本のアンテナからのみ送信することも可能であり、この場合パスダイバーシチ効果は得られないものの、信号電力を有効に利用できることには変わりない。
ただし、この場合、送信信号Ａ、Ｂにて異なるデータシンボルを送信する場合に比べて、伝送レートが半分となってしまう。そこで、信号電力が高いことを利用し、例えば、送信信号の変調方法を変更して変調多値数を上げる、または、符号化率Ｒを上げることで、送信信号の伝送レートを下げることなく送信することができる。
なお、本実施の形態では、符号化方法として時空間符号を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、畳み込み符号やターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号等、他の符号化方法においても同様に実施することができる。
なお、実施の形態９は、実施の形態１、３、５、７と組み合わせることができる。
（実施の形態１０）
実施の形態１０では、シングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて、ＭＩＭＯ通信と符号化通信とを切替える場合について説明する。
図２９は、実施の形態１０に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図２９に示す基地局装置２９００において、図８に示した基地局装置８００と共通する構成部分には、図８と同一符号を付して説明を省略する。
図２９に示す基地局装置２９００は、図８に示した基地局装置８００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、符号化方法制御部２９５１及び符号化部２９０１を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルを符号化方法制御部２９５１に出力する。
符号化方法制御部２９５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、符号化方法制御部２９５１は、これらの値に基づいてＭＩＭＯ通信を行うか符号化通信を行うかを決定する。具体的には、符号化方法制御部２９５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合にはＭＩＭＯ通信を行い、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には符号化通信を行うと決定する。そして、符号化方法制御部２９５１は、決定した通信方法を指示する通信方法指示信号を符号化部２９０１に出力する。
フレーム構成部１０１−１、１０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを符号化部２９０１に出力する。
符号化部２９０１は、送信ディジタル信号を入力し、符号化方法制御部２９５１からの通信方法指示信号によって符号化通信を指示された場合には符号化処理を行い、符号化された送信ディジタル信号を変調部８０１−１、８０１−２に出力する。一方、符号化部２９０１は、送信ディジタル信号を入力し、符号化方法制御部２９５１からの通信方法指示信号によってＭＩＭＯ通信を指示された場合には符号化処理を行わず、送信ディジタル信号を変調部８０１−１、８０１−２に出力する。
本実施の形態の通信端末装置は、実施の形態２で説明した図９の通信端末装置９００と構成が同一であり、信号処理部２０６の処理内容のみが異なる。
通信端末装置の信号処理部２０６は、符号化通信時に、例えば、式（２）のチャネル行列の逆行列を計算し、式（２）の両辺に左側から逆行列を乗算することにより復号化し、送信信号を復調する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて符号化方法の変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
なお、実施の形態１０は、実施の形態２、４、６、８と組み合わせることができる。
また、上記各実施の形態では、基地局装置が複数の送信アンテナから信号を送信し、通信端末装置が複数の受信アンテナで信号を受信する場合について説明したが、本発明は、基地局装置と通信端末装置が逆の場合も成立する。
また、上記各実施の形態では、通信端末装置から基地局装置に第１及び第２情報シンボルを送信し、基地局装置が第１及び第２情報シンボルに基づいて変調方法等のパラメータを制御する場合について説明したが、本発明は、通信端末装置がフレーム構成部にて第１及び第２情報シンボルに基づいて基地局装置の変調方法等を決定し、決定した変調方法等を示す情報を基地局装置に送信する場合も成立する。
また、本発明は、通信端末装置が、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度を予めレベル判定し、判定結果を基地局装置に送信することもできる。例えば、図３０に示すように、レベルを「０」から「３」の４段階に分け、通信端末装置が、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度がどのレベルにあるかを判定し、判定結果を第１及び第２情報シンボルとして基地局装置に送信する。基地局装置は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度がそれぞれどのレベルにあるかに基づいて変調方法等のパラメータを制御する。これにより、第１及び第２情報シンボルのビット数を削減することができるので、伝送効率の向上を図ることができる。例えば、レベルが４段階の場合、第１及び第２情報シンボルは２ビットで表現することができる。
また、本発明は、実効受信電界強度に加え、マルチパスの状況、ドップラー周波数、干渉波電力等、他の要素も考慮して変調方法等を決定することもできる。
（実施の形態１１）
実施の形態１１では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナを切替える場合について説明する。
図３１は、実施の形態１１に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図３１に示す基地局装置３１００において、図１０に示した基地局装置１０００と共通する構成部分には、図１０と同一符号を付して説明を省略する。
図３１に示す基地局装置３１００は、図１０に示した基地局装置１０００に対して、アンテナ制御部３１５１、フレーム構成部３１０１−１、３１０１−２の機能が、アンテナ制御部１０５１、フレーム構成部１０１−１、１０１−２と異なる。
フレーム構成部３１０１−１、３１０１−２は、それぞれ、アンテナ制御部３１５１が決定した送信アンテナを示すアンテナ識別情報シンボルを生成し、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボル、アンテナ識別情報シンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これをＳ／Ｐ部１０２−１、１０２−２に出力する。
図３２は、基地局装置３１００の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図３２において、送信信号Ａは、チャネル推定シンボル３０１、ガードシンボル３０２、アンテナ識別情報シンボル３２０１、データシンボル３０３の順でフレームが構成される。一方、送信信号Ｂは、ガードシンボル３５１、チャネル推定シンボル３５２、アンテナ識別情報シンボル３２５１、データシンボル３５３の順でフレームが構成される。
本実施の形態の通信端末装置は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と構成が同一であり、データ分離部２０４−１、２０４−２、フレーム構成部２５４の処理内容のみが異なる。データ分離部２０４−１、２０４−２は、アンテナ識別情報をフレーム構成部２５４に出力し、フレーム構成部２５４は、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報を送信ディジタルデータに挿入して送信ディジタル信号を生成する。
図３３は、本実施の形態に係る通信端末装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図３３において、送信信号は、第１情報シンボル５０１、第２情報シンボル５０２、アンテナ識別情報シンボル３３０１、データシンボル５０３の順でフレームが構成される。
図３１の分離部１５４は、受信ディジタル信号をデータシンボル（受信ディジタルデータ）、第１情報シンボル、第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルに分離し、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルをアンテナ制御部３１５１に出力する。
アンテナ制御部３１５１は、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ制御部３１５１は、これらの値に基づいて送信アンテナを切替えるか否かを判定し、送信アンテナを決定する。具体的には、アンテナ制御部３１５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合には送信アンテナの切替えを行わず、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には送信アンテナの切替えを行うと判定する。そして、アンテナ制御部３１５１は、決定した送信アンテナを指示する送信アンテナ指示信号をアンテナ選択部１００１、フレーム構成部３１０１−１、３１０１−２に出力する。
ここで、アンテナ制御部３１５１は、送信アンテナの切替えを行った後、切替えた後の送信アンテナを示すアンテナ識別情報シンボルを入力するまでは、差分Ｘが所定の閾値以上の場合であっても送信アンテナの切替えを行わない。これにより、無意味なアンテナ切替えを防ぐことができ、通信端末装置が受信電界強度を有効に活用することができる。
なお、本発明において、基地局装置の送信信号のフレーム構成は図３２に示したものに限られない。例えば、図３４に示すフレーム構成により信号を送信しても良い。図３４では、送信アンテナ１０５−１から送信する信号のフレームを、チャネル推定シンボル３４０１、ガードシンボル３４０２、ガードシンボル３４０３、データシンボル３４０４の順で構成する。また、送信アンテナ１０５−２から送信する信号のフレームを、ガードシンボル３４２１、チャネル推定シンボル３４２２、ガードシンボル３４２３、データシンボル３４２４の順で構成する。また、送信アンテナ１０５−３から送信する信号のフレームを、ガードシンボル３４４１、ガードシンボル３４４２、チャネル推定シンボル３４４３、データシンボル３４４４の順で構成する。
図３４の場合、送信アンテナの組はＧ１（１０５−１，１０５−２）、Ｇ２（１０５−２，１０５−３）、Ｇ３（１０５−３，１０５−１）の３通りとなる。通信端末装置で、この順番（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）にチャネル推定シンボルを受信し、これらチャネル推定シンボルに基づき、平均実効受信電界強度、システム全体の受信電界強度を計算し、順番を変更せずに基地局装置に信号を送り返す。基地局装置のアンテナ決定部では、送り返された平均実効受信電界強度、システム全体の受信電界強度を用いて、送り返された順番を変えずに比較することにより、３通りのアンテナの組のうち、受信信号の受信品質を最も良好にする組を判定することができる。
また、本発明では、図３５に示すフレーム構成により信号を送信しても良い。図３５では、送信アンテナ１０５−１から送信する信号のフレームを、チャネル推定シンボル３５０１、３５０２、３５０３、３５０４、ガードシンボル３５０５、３５０６、データシンボル３５０７の順で構成する。また、送信アンテナ１０５−２から送信する信号のフレームを、チャネル推定シンボル３５２１、３５２２、ガードシンボル３５２３、３５２４、チャネル推定シンボル３５２５、３５２６、データシンボル３５２７の順で構成する。また、送信アンテナ１０５−３から送信する信号のフレームを、ガードシンボル３５４１、３５４２、チャネル推定シンボル３５４３、３５４４、３５４５、３５４６、データシンボル３５４７の順で構成する。図３５は、３つの送信アンテナのうちの２つにおいて直交する信号を送信する方法を示す。例えば、（１，１）、（１，−１）という２つの信号は直交関係を満たしている。直交する信号は、これを受信する通信端末装置において分離することができる。
以上の構成において、チャネル推定シンボル、ガードシンボルは、チャネルの分離が可能であり、受信装置において受信した変調信号が送信された送信アンテナの組、あるいは、送信した順番がわかる構成であればよく、例えば順番を入れ替えてもよい。
このようにして、送信信号の識別情報としてチャネル推定シンボルを用いることで、アンテナ識別情報、チャネル番号情報を送信フレームに構成することなく、送信アンテナを切り替えることができる。
（実施の形態１２）
実施の形態１２では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信アンテナを切替える場合について説明する。
図３６は、実施の形態１２に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図３６に示す基地局装置３６００において、図１１に示した基地局装置１１００と共通する構成部分には、図１１と同一符号を付して説明を省略する。
図３６に示す基地局装置３６００は、図１１に示した基地局装置１１００に対して、アンテナ制御部３６５１、フレーム構成部３６０１−１、３６０１−２の機能が、アンテナ制御部１１５１、フレーム構成部１０１−１、１０１−２と異なる。
フレーム構成部３６０１−１、３６０１−２は、それぞれ、アンテナ制御部３６５１が決定した送信アンテナを示すアンテナ識別情報シンボルを生成し、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボル、アンテナ識別情報シンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを変調部８０１−１、８０１−２に出力する。
本実施の形態の通信端末装置は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と構成が同一であり、データ分離部２０４−１、２０４−２、フレーム構成部２５４の処理内容のみが異なる。データ分離部２０４−１、２０４−２は、アンテナ識別情報をフレーム構成部２５４に出力し、フレーム構成部２５４は、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報を送信ディジタルデータに挿入して送信ディジタル信号を生成する。
図３６の分離部１５４は、受信ディジタル信号をデータシンボル（受信ディジタルデータ）、第１情報シンボル、第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルに分離し、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルをアンテナ制御部３６５１に出力する。
アンテナ制御部３６５１は、第１及び第２情報シンボル、アンテナ識別情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ制御部３６５１は、これらの値に基づいて送信アンテナを切替えるか否かを判定し、送信アンテナを決定する。具体的には、アンテナ制御部３６５１は、システム全体の受信電界強度と平均実効受信電界強度との差分Ｘを求め、差分Ｘが所定の閾値よりも小さい場合には送信アンテナの切替えを行わず、差分Ｘが所定の閾値以上の場合には送信アンテナの切替えを行うと判定する。そして、アンテナ制御部３６５１は、決定した送信アンテナを指示する送信アンテナ指示信号をアンテナ選択部１００１、フレーム構成部３６０１−１、３６０１−２に出力する。
ここで、アンテナ制御部３６５１は、送信アンテナの切替えを行った後、切替えた後の送信アンテナを示すアンテナ識別情報シンボルを入力するまでは、差分Ｘが所定の閾値以上の場合であっても送信アンテナの切替えを行わない。これにより、無意味なアンテナ切替えを防ぐことができ、通信端末装置が受信電界強度を有効に活用することができる。
（実施の形態１３）
実施の形態１３では、マルチキャリア通信において、受信装置がシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいてアンテナ特性を変更する場合について説明する。
図３７は、実施の形態１３に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図３７において、送信装置３７００は、フレーム構成部３７０１−１、３７０１−２と、符号化部３７０２と、Ｓ／Ｐ部３７０３−１、３７０３−２と、ＩＤＦＴ部３７０４−１、３７０４−２と、無線部３７０５−１、３７０５−２と、送信アンテナ３７０６−１、３７０６−２とを有する。
フレーム構成部３７０１−１、３７０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを符号化部３７０２に出力する。
符号化部３７０２は、送信ディジタル信号を入力し、符号化処理を行い、符号化された送信ディジタル信号をＳ／Ｐ部３７０３−１、３７０３−２に出力する。
Ｓ／Ｐ部３７０３−１は、符号化された送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部３７０４−１に出力する。Ｓ／Ｐ部３７０３−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部３７０４−２に出力する。
ＩＤＦＴ部３７０４−１は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部３７０５−１に出力する。ＩＤＦＴ部３７０４−２は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部３７０５−２に出力する。
無線部３７０５−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信アンテナ３７０６−１から無線送信する。無線部３７０５−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信アンテナ３７０６−２から無線送信する。
以上が、本実施の形態に係る送信装置３７００の各構成の説明である。
基地局装置３７００の送信信号のフレーム構成は、上記図２０に示したものと同一である。
次に、図３７に示した送信装置と無線通信を行う本実施の形態に係る受信装置の構成について、図３８のブロック図を用いて説明する。図３８において、受信装置３８００は、受信アンテナ３８０１−１、３８０１−２と、アンテナ特性変更部３８０２−１、３８０２−２と、無線部３８０３−１、３８０３−２と、ＤＦＴ部３８０４−１、３８０４−２と、データ分離部３８０５−１、３８０５−２と、チャネル推定部３８０６−１〜３８０６−４と、信号処理部３８０７と、固有値計算部３８０８と、電界強度推定部３８０９と、実効電界強度計算部３８１０と、アンテナ特性判定部３８１１とを有する。
アンテナ特性変更部３８０２−１は、アンテナ特性判定部３８１１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ３８０１−１のアンテナ特性を変更し、受信アンテナ３８０１−１に受信された信号を無線部３８０３−１に出力する。アンテナ特性変更部３８０２−２は、アンテナ特性判定部３８１１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ３８０１−２のアンテナ特性を変更し、受信アンテナ３８０１−２に受信された信号を無線部３８０３−２に出力する。なお、アンテナ特性として、指向性、偏波、アンテナの設置場所などが考えられる。
無線部３８０３−１は、受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部３８０４−１に出力する。無線部３８０３−２は、受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部３８０４−２に出力する。
ＤＦＴ部３８０４−１は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部３８０５−１に出力する。ＤＦＴ部３８０４−２は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部３８０５−２に出力する。
データ分離部３８０５−１は、受信アンテナ３８０１−１に受信されてＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部３８０６−１に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部３８０６−２に出力し、データシンボルを信号処理部３８０７に出力する。データ分離部３８０５−２は、受信アンテナ３８０１−２に受信されてＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部３８０６−３に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部３８０６−４に出力し、データシンボルを信号処理部３８０７に出力する。
チャネル推定部３８０６−１は、受信アンテナ３８０１−１に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部３８０７及び固有値計算部３８０８に出力する。チャネル推定部３８０６−２は、受信アンテナ３８０１−１に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部３８０７及び固有値計算部３８０８に出力する。チャネル推定部３８０６−３は、受信アンテナ３８０１−２に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部３８０７及び固有値計算部３８０８に出力する。チャネル推定部３８０６−４は、受信アンテナ３８０１−２に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部３８０７及び固有値計算部３８０８に出力する。
信号処理部３８０７は、例えば、上記式（２）のチャネル行列の逆行列を計算し、式（２）の両辺に左側から逆行列を乗算することにより復号化し、送信信号S1、S2を復調する。
ここで、信号処理部３８０７は、必ずしもアンテナ３８０１−１、３８０１−２双方からのデータを用いる必要はなく、どちらか一方からのデータのみでS1、S2を復調することができる。なお、双方のデータを用いた場合には、ダイバーシチゲインを得ることにより受信品質の向上を図ることができる。
固有値計算部３８０８は、送信信号Ａ、Ｂのチャネル推定値を入力し、各チャネル推定値により形成される行列に対応する固有値を計算し、固有値を実効電界強度計算部３８１０に出力する。
電界強度推定部３８０９は、ＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を入力し、各受信ベースバンド信号の振幅の２乗である受信電界強度を推定し、推定した受信電界強度を加算して平均化することでシステム全体の受信電界強度を求める。そして、電界強度推定部３８０９は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度を実効電界強度計算部３８１０に出力し、システム全体の受信電界強度をアンテナ特性判定部３８１１に出力する。
実効電界強度計算部３８１０は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度及び固有値を入力し、各受信電界強度に固有値の最小パワーを乗算して実効受信電界強度を求め、実効受信電界強度を平均化して平均実効受信電界強度を求め、平均実効受信電界強度をアンテナ特性判定部３８１１に出力する。
アンテナ特性判定部３８１１は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。そして、アンテナ特性判定部３８１１は、判定結果をアンテナ特性変更部３８０２−１、３８０２−２に出力する。
なお、アンテナ特性判定部３８１１は、固有値に基づいてアンテナ特性を変更するか否かを判定しても良い。この場合、例えば、アンテナ特性判定部３８１１は、各サブキャリアの固有値を計算し、各固有値の最大値同士、最小値同士を加算し、加算した最大値と最小値の差を求め、その差が所定の閾値より大きい場合はチャネルの相関が高くなっており、多重された信号を分離、復調することが困難で受信特性が劣化するため、受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。
以上が、本実施の形態に係る受信装置３８００の各構成の説明である。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づき、必要に応じて受信アンテナの特性を変更することにより、所望の受信品質を確保することができる。
なお、本実施の形態をシングルキャリアに適用する場合、図３７に示した送信装置３７００において、Ｓ／Ｐ部３７０３−１、３７０３−２をそれぞれ変調部に置き換え、ＩＤＦＴ部３７０４−１、３７０４−２をそれぞれ拡散部に置き換える。また、図３８に示した受信装置３８００において、ＤＦＴ部３８０４−１、３８０４−２をそれぞれ逆拡散部に置き換える。
（実施の形態１４）
実施の形態１４では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、受信装置がシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいてアンテナ特性を変更する場合について説明する。
図３９は、実施の形態１４に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図３９において、送信装置３９００は、フレーム構成部３９０１−１、３９０１−２と、Ｓ／Ｐ部３９０２−１、３９０２−２と、ＩＤＦＴ部３９０３−１、３９０３−２と、無線部３９０４−１、３９０４−２と、送信アンテナ３９０５−１、３９０５−２とを有する。
フレーム構成部３９０１−１、３９０１−２は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これをＳ／Ｐ部３９０２−１、３９０２−２に出力する。
Ｓ／Ｐ部３９０２−１は、符号化された送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部３９０３−１に出力する。Ｓ／Ｐ部３９０２−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行い、変調処理を行い、並列化された変調信号をＩＤＦＴ部３９０３−２に出力する。
ＩＤＦＴ部３９０３−１は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部３９０４−１に出力する。ＩＤＦＴ部３９０３−２は、並列化された変調信号を入力し、ＩＤＦＴ変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部３９０４−２に出力する。
無線部３９０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これを送信アンテナ３９０５−１から無線送信する。無線部３９０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これを送信アンテナ３９０５−２から無線送信する。
以上が本実施の形態に係る送信装置３９００の各構成の説明である。
基地局装置３９００の送信信号のフレーム構成は、上記図３に示したものと同一である。
次に、図３９に示した送信装置と無線通信を行う本実施の形態に係る受信装置の構成について、図４０のブロック図を用いて説明する。図４０において、受信装置４０００は、受信アンテナ４００１−１、４００１−２と、アンテナ特性変更部４００２−１、４００２−２と、無線部４００３−１、４００３−２と、ＤＦＴ部４００４−１、４００４−２と、データ分離部４００５−１、４００５−２と、チャネル推定部４００６−１〜４００６−４と、信号処理部４００７と、固有値計算部４００８と、電界強度推定部４００９と、実効電界強度計算部４０１０と、アンテナ特性判定部４０１１とを有する。
アンテナ特性変更部４００２−１は、アンテナ特性判定部４０１１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ４００１−１のアンテナ特性を変更し、受信アンテナ４００１−１に受信された信号を無線部４００３−１に出力する。アンテナ特性変更部４００２−２は、アンテナ特性判定部４０１１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ４００１−２のアンテナ特性を変更し、受信アンテナ４００１−２に受信された信号を無線部４００３−２に出力する。
無線部４００３−１は、受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部４００４−１に出力する。無線部４００３−２は、受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部４００４−２に出力する。
ＤＦＴ部４００４−１は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部４００５−１に出力する。ＤＦＴ部４００４−２は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部４００５−２に出力する。
データ分離部４００５−１は、受信アンテナ４００１−１に受信されＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部４００６−１に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部４００６−２に出力し、データシンボルを信号処理部４００７に出力する。データ分離部４００５−２は、受信アンテナ４００１−２に受信されＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号Ａのチャネル推定シンボル、送信信号Ｂのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号Ａのチャネル推定シンボルをチャネル推定部４００６−３に出力し、送信信号Ｂのチャネル推定シンボルをチャネル推定部４００６−４に出力し、データシンボルを信号処理部４００７に出力する。
チャネル推定部４００６−１は、受信アンテナ４００１−１に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部４００７及び固有値計算部４００８に出力する。チャネル推定部４００６−２は、受信アンテナ４００１−１に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部４００７及び固有値計算部４００８に出力する。チャネル推定部４００６−３は、受信アンテナ４００１−２に受信された送信信号Ａのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ａのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部４００７及び固有値計算部４００８に出力する。チャネル推定部４００６−４は、受信アンテナ４００１−２に受信された送信信号Ｂのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号Ｂのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部４００７及び固有値計算部４００８に出力する。
信号処理部４００７は、チャネル推定値を用いてデータシンボルを復調し、受信ディジタルデータを生成する。
固有値計算部４００８は、送信信号Ａ、Ｂのチャネル推定値を入力し、各チャネル推定値により形成される行列に対応する固有値を計算し、固有値を実効電界強度計算部４０１０に出力する。
電界強度推定部４００９は、ＤＦＴ変換処理された受信ベースバンド信号を入力し、各受信ベースバンド信号の振幅の２乗である受信電界強度を推定し、推定した受信電界強度を加算して平均化することでシステム全体の受信電界強度を求める。そして、電界強度推定部４００９は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度を実効電界強度計算部４０１０に出力し、システム全体の受信電界強度をアンテナ特性判定部４０１１に出力する。
実効電界強度計算部４０１０は、各受信ベースバンド信号に対応する受信電界強度及び固有値を入力し、各受信電界強度に固有値の最小パワーを乗算して実効受信電界強度を求め、実効受信電界強度を平均化して平均実効受信電界強度を求め、平均実効受信電界強度をアンテナ特性判定部４０１１に出力する。
アンテナ特性判定部４０１１は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。そして、アンテナ特性判定部４０１１は、判定結果をアンテナ特性変更部４００２−１、４００２−２に出力する。
なお、アンテナ特性判定部４０１１は、固有値に基づいてアンテナ特性を変更するか否かを判定しても良い。この場合、例えば、アンテナ特性判定部４０１１は、各サブキャリアの固有値を計算し、各固有値の最大値同士、最小値同士を加算し、加算した最大値と最小値の差を求め、その差が所定の閾値より大きい場合はチャネルの相関が高くなっており、多重された信号を分離、復調することが困難で受信特性が劣化するため、受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。
以上が、本実施の形態に係る受信装置４０００の各構成の説明である。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づき、必要に応じて受信アンテナの特性を変更することにより、所望の受信品質を確保することができる。
なお、本実施の形態をシングルキャリアに適用する場合、図３９に示した送信装置３９００において、Ｓ／Ｐ部３９０２−１、３９０２−２をそれぞれ変調部に置き換え、ＩＤＦＴ部３９０３−１、３９０３−２をそれぞれ拡散部に置き換える。また、図４０に示した受信装置４０００において、ＤＦＴ部４００４−１、４００４−２をそれぞれ逆拡散部に置き換える。
（実施の形態１５）
実施の形態１５では、マルチキャリア通信において、受信装置がシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて受信アンテナを切替える場合について説明する。なお、本実施の形態の送信装置の構成は、実施の形態１３で説明した図３７の送信装置３７００と同一であるので説明を省略する。
図４１は、実施の形態１５に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図４１に示す受信装置４１００において、図３８に示した受信装置３８００と共通する構成部分には、図３８と同一符号を付して説明を省略する。
図４１に示す受信装置４１００は、図３８に示した受信装置３８００に対して、アンテナ特性変更部３８０２−１、３８０２−２及びアンテナ特性判定部３８１１を削除し、アンテナ選択部４１０１−１、４１０１−２及びアンテナ制御部４１０２を追加した構成を採る。また、図４１に示す受信装置４１００は、複数の受信アンテナ３８０１−１〜３８０１−６を有する。
アンテナ制御部４１０２は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナを切替える必要があると判定する。そして、アンテナ制御部４１０２は、判定結果をアンテナ選択部４１０１−１、４１０１−２に出力する。
なお、アンテナ制御部４１０２は、固有値に基づいて受信アンテナを選択しても良い。この場合、例えば、アンテナ制御部４１０２は、各サブキャリアの固有値を計算し、各固有値の最大値同士、最小値同士を加算し、加算した最大値と最小値の差を求め、その差が所定の閾値より大きい場合はチャネルの相関が高くなっており、多重された信号を分離、復調することが困難で受信特性が劣化するため、受信アンテナを切替える必要があると判定する。
アンテナ選択部４１０１−１は、受信アンテナ３８０１−１〜３８０１−３の中から受信アンテナを選択し、選択したアンテナに受信された信号を無線部３８０３−１に出力する。アンテナ選択部４１０１−２は、受信アンテナ３８０１−４〜３８０１−６の中から受信アンテナを選択し、選択したアンテナに受信された信号を無線部３８０３−２に出力する。また、アンテナ選択部４１０１−１、４１０１−２は、アンテナ制御部４１０２にて受信アンテナを切替える必要があると判定された場合に受信アンテナを切替える。なお、受信アンテナ切替えの方法として、受信電界強度が最も大きい受信アンテナを選択する方法が考えられる。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づき、必要に応じて受信アンテナを切替えることにより、所望の受信品質を確保することができる。
なお、本実施の形態では、選択した受信アンテナに受信された信号をダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、各受信アンテナに受信された信号をそれぞれダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、その中から選択しても良い。
また、本実施の形態をシングルキャリアに適用する場合、図３７に示した送信装置３７００において、Ｓ／Ｐ部３７０３−１、３７０３−２をそれぞれ変調部に置き換え、ＩＤＦＴ部３７０４−１、３７０４−２をそれぞれ拡散部に置き換える。また、図４１に示した受信装置４１００において、ＤＦＴ部３８０４−１、３８０４−２をそれぞれ逆拡散部に置き換える。
（実施の形態１６）
実施の形態１６では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、受信装置がシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて受信アンテナを切替える場合について説明する。なお、本実施の形態の送信装置の構成は、実施の形態１４で説明した図３９の送信装置３９００と同一であるので説明を省略する。
図４２は、実施の形態１６に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図４２に示す受信装置４２００において、図４０に示した受信装置４０００と共通する構成部分には、図４０と同一符号を付して説明を省略する。
図４２に示す受信装置４２００は、図４０に示した受信装置４０００に対して、アンテナ特性変更部４００２−１、４００２−２及びアンテナ特性判定部４０１１を削除し、アンテナ選択部４２０１−１、４２０１−２及びアンテナ制御部４２０２を追加した構成を採る。また、図４２に示す受信装置４２００は、複数の受信アンテナ４００１−１〜４００１−６を有する。
アンテナ制御部４２０２は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナを切替える必要があると判定する。そして、アンテナ制御部４２０２は、判定結果をアンテナ選択部４２０１−１、４２０１−２に出力する。
なお、アンテナ制御部４２０２は、固有値に基づいて受信アンテナを選択しても良い。この場合、例えば、アンテナ制御部４２０２は、各サブキャリアの固有値を計算し、各固有値の最大値同士、最小値同士を加算し、加算した最大値と最小値の差を求め、その差が所定の閾値より大きい場合はチャネルの相関が高くなっており、多重された信号を分離、復調することが困難で受信特性が劣化するため、受信アンテナを切替える必要があると判定する。
アンテナ選択部４２０１−１は、受信アンテナ４００１−１〜４００１−３の中から受信アンテナを選択し、選択したアンテナに受信された信号を無線部４００３−１に出力する。アンテナ選択部４２０１−２は、受信アンテナ４００１−４〜４００１−６の中から受信アンテナを選択し、選択したアンテナに受信された信号を無線部４００３−２に出力する。また、アンテナ選択部４２０１−１、４２０１−２は、アンテナ制御部４２０２にて受信アンテナを切替える必要があると判定された場合に受信アンテナを切替える。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づき、必要に応じて受信アンテナを切替えることにより、所望の受信品質を確保することができる。
なお、本実施の形態では、選択した受信アンテナに受信された信号をダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、各受信アンテナに受信された信号をそれぞれダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、その中から選択しても良い。
また、本実施の形態をシングルキャリアに適用する場合、図３９に示した送信装置３９００において、Ｓ／Ｐ部３９０２−１、３９０２−２をそれぞれ変調部に置き換え、ＩＤＦＴ部３９０３−１、３９０３−２をそれぞれ拡散部に置き換える。また、図４２に示した受信装置４２００において、ＤＦＴ部４００４−１、４００４−２をそれぞれ逆拡散部に置き換える。
（実施の形態１７）
実施の形態１７では、ＭＩＭＯを用いたマルチキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいてアンテナ特性を変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態１で説明した図２の通信端末装置２００と同一であるので説明を省略する。
図４３は、実施の形態１７に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図４３に示す基地局装置４３００において、図１に示した基地局装置１００と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
図４３に示す基地局装置４３００は、図１に示した基地局装置１００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、アンテナ特性判定部４３５１及びアンテナ特性変更部４３０１−１、４３０１−２を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルをアンテナ特性判定部４３５１に出力する。
アンテナ特性判定部４３５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ特性判定部４３５１は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。そして、アンテナ特性判定部４３５１は、判定結果を示す制御信号（以下、「アンテナ特性判定信号」という）をアンテナ特性変更部４３０１−１、４３０１−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これをアンテナ特性変更部４３０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これをアンテナ特性変更部４３０１−２に出力する。
アンテナ特性変更部４３０１−１は、アンテナ特性判定部４３５１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に送信アンテナ１０５−１のアンテナ特性を変更し、送信信号Ａを無線送信する。アンテナ特性変更部４３０１−２は、アンテナ特性判定部４３５１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ１０５−２のアンテナ特性を変更し、送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて、アンテナ特性の変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
（実施の形態１８）
実施の形態１８では、ＭＩＭＯを用いたシングルキャリア通信において、システム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて送信パワーを変更する場合について説明する。なお、本実施の形態の通信端末装置の構成は、実施の形態２で説明した図９の通信端末装置９００と同一であるので説明を省略する。
図４４は、実施の形態１８に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図４４に示す基地局装置４４００において、図８に示した基地局装置８００と共通する構成部分には、図８と同一符号を付して説明を省略する。
図４４に示す基地局装置４４００は、図８に示した基地局装置８００に対して、変調方法制御部１５５を削除し、アンテナ特性判定部４４５１及びアンテナ特性変更部４４０１−１、４４０１−２を追加した構成を採る。
分離部１５４は、第１及び第２情報シンボルをアンテナ特性判定部４４５１に出力する。
アンテナ特性判定部４４５１は、第１及び第２情報シンボルを入力し、第１情報シンボルからシステム全体の受信電界強度を読み取り、第２情報シンボルから平均実効受信電界強度の値を読み取る。そして、アンテナ特性判定部４４５１は、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分Ｘが所定の閾値より大きい場合に受信アンテナの特性を変更する必要があると判定する。そして、アンテナ特性判定部４４５１は、判定結果を示すアンテナ特性判定信号をアンテナ特性変更部４４０１−１、４４０１−２に出力する。
無線部１０４−１は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ａを生成し、これをアンテナ特性変更部４４０１−１に出力する。無線部１０４−２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号Ｂを生成し、これをアンテナ特性変更部４４０１−２に出力する。
アンテナ特性変更部４４０１−１は、アンテナ特性判定部４４５１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に送信アンテナ１０５−１のアンテナ特性を変更し、送信信号Ａを無線送信する。アンテナ特性変更部４４０１−２は、アンテナ特性判定部４４５１にてアンテナ特性を変更する必要があると判定された場合に受信アンテナ１０５−２のアンテナ特性を変更し、送信信号Ｂを無線送信する。
このように、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムにおいてシステム全体の受信電界強度及び実効受信電界強度に基づいて、アンテナ特性の変更を行うことにより、チャネル間の相対的な関係を考慮して制御することができるので、受信品質を向上させることができる。
なお、本発明は、送信アンテナの数及び受信アンテナの数に制限がない。また、上記各実施の形態ではマルチキャリア方式の例としてＯＦＤＭ方式を用いて説明し、シングルキャリアの例としてＣＤＭＡ方式を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。
また、上記各実施の形態では、ＤＦＴ後の信号、あるいは、逆拡散後の信号から受信電界強度を推定しているが、本発明は受信電界強度の推定方法に制限はない。
また、上記各実施の形態では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分に基づいてパラメータの制御を行っているが、本発明はこれに限られず、例えば、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の比等、平均実効受信電界強度を用いる方法でパラメータの制御を行えば良い。
また、本発明では、上記各実施の形態では、平均実効受信電界強度とシステム全体の受信電界強度の差分に相当する固有値の差に基づいてパラメータの制御を行っても良い。
本発明は、送受信双方に複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの通信装置に用いるに好適である。
本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置との間の伝搬チャネルを示す図 上記実施の形態に係る通信端末装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る基地局装置の変調方法制御部の内部メモリに記憶されるテーブルを示す図 上記実施の形態に係る基地局装置のＳ／Ｐ部の変調処理部分の内部構成を示す図 本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態７に係る基地局装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 図１５の送信信号の各シンボル群の構成例を示す図 本発明の実施の形態８に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態９に係る基地局装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態における時空間符号化方法の一例を示す図 図１９に示した符号化を行った場合の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の時空間符号化方法の一例を示す図 図２１に示した符号化を行った場合の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−時間−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の時空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における送信アンテナ数４の場合の周波数−時間−空間符号化方法を施した場合における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態における基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１０に係る基地局装置の構成を示すブロック図 受信電界強度とレベルとの関係を示す図 本発明の実施の形態１１に係る基地局装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る通信端末装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る基地局装置の送信信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１２に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１３に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１４に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１５に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１６に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１７に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１８に係る基地局装置の構成を示すブロック図
符号の説明
１０１、２５４、３１０１、３６０１、３７０１、３９０１ フレーム構成部
１０２、３７０３、３９０２ Ｓ／Ｐ部
１５５ 変調方法制御部
２５１、３８０８、４００８ 固有値計算部
２５２、３８０９、４００９ 電界強度推定部
２５３、３８１０、４０１０ 実効電界強度計算部
８０１ 変調部
１００１、１１０１、４１０１、４２０１ アンテナ選択部
１０５１、１１５１、３１５１、３６５１、４１０２、４２０２ アンテナ制御部
１２０１、１３０１ 送信パワー変更部
１２５１、１３５１ 送信パワー制御部
１４５１、１７５１ 通信方法制御部
１８０１、２９０１、３７０２ 符号化部
１８５１、２９５１ 符号化方法制御部
３８０２、４００２、４３０１、４４０１ アンテナ特性変更部
３８１１、４０１１、４３５１、４４５１ アンテナ特性判定部

Claims (16)

  1. 送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの通信方法であって、
    システム全体の受信電界強度を推定する推定工程と、
    復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する計算工程と、
    前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御工程と、
    前記送信装置において、決定したパラメータにより処理した信号を送信する送信工程と、を具備する通信方法。
  2. 制御工程では、パラメータの制御として変調方法の制御を行い、送信工程では、決定した変調方法で変調した信号を送信する請求項１記載の通信方法。
  3. 制御工程では、パラメータの制御として送信アンテナの選択を行い、送信工程では、選択した送信アンテナから信号を送信する請求項１又は請求項２記載の通信方法。
  4. 制御工程では、パラメータの制御として送信パワーの制御を行い、送信工程では、決定した送信パワーに増幅した信号を送信する請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信方法。
  5. 制御工程では、パラメータの制御としてＭＩＭＯ通信あるいは時空間符号化通信のいずれかの通信方式の決定を行い、送信工程では、決定した通信方式により信号を送信する請求項１から請求項４のいずれかに記載の通信方法。
  6. 制御工程では、パラメータの制御として符号化方法の制御を行い、送信工程では、決定した符号化方法にて符号化した信号を送信する請求項１から請求項４のいずれかに記載の通信方法。
  7. 制御工程では、パラメータの制御としてアンテナ特性の制御を行い、送信工程では、決定したアンテナ特性にて信号を送信する請求項１から請求項６のいずれかに記載の通信方法。
  8. 計算工程では、チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算し、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する請求項１から請求項７のいずれかに記載の通信方法。
  9. 送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの通信方法であって、
    システム全体の受信電界強度を推定する推定工程と、
    復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する計算工程と、
    前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御工程と、
    前記受信装置において、決定したパラメータにより信号を受信する受信工程と、を具備する通信方法。
  10. 制御工程では、パラメータの制御として受信アンテナの選択を行い、受信工程では、選択した受信アンテナにより信号を受信する請求項９記載の通信方法。
  11. 制御工程では、パラメータの制御としてアンテナ特性の制御を行い、受信工程では、決定したアンテナ特性により信号を受信する請求項９又は請求項１０記載の通信方法。
  12. 計算工程では、チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算し、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する請求項９から請求項１１のいずれかに記載の通信方法。
  13. 送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記送信装置であって、
    システム全体の受信電界強度、及び、復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御手段と、
    前記制御されたパラメータにより処理した信号を送信する送信手段と、を具備する送信装置。
  14. 送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記受信装置であって、
    システム全体の受信電界強度を推定する電界強度推定手段と、
    復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する実効電界強度計算手段と、
    前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを決定し、決定したパラメータを示す情報を前記送信装置に送信するフレーム構成手段と、
    前記送信装置にて前記決定されたパラメータにより処理されて送信された信号を前記複数のアンテナで受信する受信手段と、を具備する受信装置。
  15. 送信装置と受信装置の双方にて複数アンテナを用いて無線通信を行うシステムの前記受信装置であって、
    システム全体の受信電界強度を推定する電界強度推定手段と、
    復調処理に利用可能な受信電界強度である実効受信電界強度を計算する実効電界強度計算手段と、
    前記システム全体の受信電界強度及び前記実効受信電界強度に基づいて所定のパラメータを制御する制御手段と、
    前記制御されたパラメータで信号を受信する受信手段と、
    を具備する受信装置。
  16. チャネル推定値により形成されるチャネル行列に対応する固有値を計算する固有値計算手段を具備し、
    実効電界強度計算手段は、前記固有値に基づいて前記実効受信電界強度を計算する請求項１４又は請求項１５に記載の受信装置。
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