JP2005039807A - 送信方法、送信装置及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基地局装置201は、互いに同じデータが含まれた変調信号Aと変調信号Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Xと、互いに異なるデータが含まれた変調信号Aと変調信号Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Yのいずれかの送信方法のうち、データ送信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更する。基地局装置201は、決定した送信方法と変調方式を適用して、変調信号A及び変調信号Bを通信端末装置251に送信する。
【選択図】 図7
Description
"Space-Time Block Codes from Orthogonal Design"IEEE Transactions on Information Theory, pp.1456-1467, vol.45, no.5, July 1999
フレーム構成
図1は、本発明の実施の形態1におけるフレーム構成を示す図である。図1(a)は、送信方法Xにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示しており、図1(b)は、送信方法Yにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示している。伝搬モデル推定シンボル101及び電波伝搬環境推定シンボル103は、通信相手の受信装置がチャネル変動を推定するためのシンボルであり、パイロットシンボル、プリアンブル、制御シンボル、既知シンボル、ユニークワードなどと称されるものである。
送信方法Xは、上述した従来例と同様に、非特許文献1に開示された送信方法であり、互いに同じデータが含まれた(以下、「時空間符号化」という)データシンボルを2本のアンテナから送信する。具体例としては、データシンボルSyA、SyB、SyA*、−SyB*(“*”は複素共役を示す)のうち、変調信号AはデータシンボルSyA、−SyB*の順に構成され、変調信号BはデータシンボルSyB、SyA*の順に構成される。一方、送信方法Yは、情報が互いに異なるデータシンボルでフレーム構成が行われる。具体例としては、それぞれ異なる情報のデータシンボルSyA、SyB、SyC、SyDのうち、変調信号AはデータシンボルSyA及びSyCで構成し、変調信号BはデータシンボルSyB及びSyDで構成する。
ここで、アンテナ202とアンテナ252との伝送路におけるチャネル変動をh11(t)とし、アンテナ202とアンテナ253との伝送路におけるチャネル変動をh12(t)とする。同様に、アンテナ203とアンテナ252間はチャネル変動をh21(t)とし、アンテナ203とアンテナ253間はチャネル変動をh22(t)とする。ただし、tは時間を示す。なお、チャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)は、通信端末装置251が伝搬モデル推定シンボル101、電波伝搬環境推定シンボル103を用いて推定される。
図3は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置201における送信装置の構成を示すブロック図である。この図において、フレーム生成指示部401は通信端末装置251から送信された送信方法要求情報及び変調方式要求情報に基づいて、送信方法(X又はY)及び変調方式(例えば、QPSK、16QAM、64QAMのいずれか)を決定し、決定した内容をフレーム生成指示信号S1でデータ系列生成部402、送信処理部403及び送信処理部404に指示する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る通信端末装置251における受信装置の構成を示すブロック図である。この図において、アンテナ252は基地局装置201のアンテナ202とアンテナ203とから送信された信号の合成信号S51を受信し、無線部501は、アンテナ252で受信された信号S51に所定の無線処理(ダウンコンバートやA/D変換等)を行い、無線処理後の信号S52を逆拡散部502に出力する。
受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法について、図5を用いて説明する。まず、受信ベースバンド信号のI成分及びQ成分からtan−1(Q/I)を算出する。図5はtan−1(Q/I)を横軸とし、確率密度を縦軸で表した図である。図5(a)は直接波を受信した場合を示し、直接波の位相でピークが現れる可能性が高くなる。一方、図5(b)は直接波を含まない散乱波のみを受信した場合を示し、ピークが現れる可能性が低くなる。このように、直接波を受信したか否かはtan−1(Q/I)の確率密度を求め、いずれの分布状態となるかを判断することにより特定することができる。
送信方法通知シンボル102は、変調信号の送信方法、変調方式、誤り訂正方式を通知する情報であり、この送信方法通知シンボル102が正しく復調されないとデータの復調も困難となるので、送信方法通知シンボル102を送信方法X、変調方式はBPSKで送信するとよい。また、誤り訂正を組み込むとさらによい。これにより、送信方法通知シンボル102の誤り耐性が高くなり、このシンボルの復調精度を高めることができるため、通信端末装置251において送信方法、変調方式、誤り訂正方式を正確に取得することができる。したがって、基地局装置201は、通信端末装置251にデータシンボル104の送信方法、変調方式、誤り訂正方式の情報を的確に伝えることができ、通信端末装置251がデータの復調を行うことができないという事態を回避することができる。
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置201及び通信端末装置251の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ステップ(以下、「ST」と省略する)601では、通信端末装置251が基地局装置201に対して通信開始の要求を行い、基地局装置201がこの要求を受け付ける。
上述した一連の通信手順において、基地局装置201が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図7に示す。ここでは、変調方式がQPSK、16QAM、64QAMの3つが用いられるものとする。この図において、時間t0で基地局装置201と通信端末装置251との通信が開始され、時間t1〜t2では送信方法X及びQPSKが用いられるとする。時間t2では変調方式のみがQPSKから16QAMに変更され、時間t2〜t3では送信方法X及び16QAMが用いられる。さらに、時間t3では再度変調方式のみが変更され、16QAMから64QAMに変更される。時間t3〜t4では送信方法X及び64QAMが用いられ、時間t5で通信が終了する。
ところで、図7に示すような送信方法及び変調方式の変更の仕方以外にも、図8に示す変更の仕方も考えられる。以下、図8について説明する。
図9は、送信方法X及び送信方法Yと各変調方式との組合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示したものである。送信方法Yは、各変調方式において送信方法Xの送信ビット数の2倍を送信することができる。ここで、送信方法Yが64QAMで単位時間当たりに送信するビット数と同じ伝送量を送信方法Xでも得ることを考えると、送信方法Xは4096QAMとの組合せを実現する必要がある。
上述したような送信アンテナ数を2本とする場合から、送信アンテナ数を4本とする場合に変更し、4本の送信アンテナからそれぞれ変調信号を送信する場合に切り替えるとき、送信アンテナ数を4本とするときの変調多値数の最大値を、送信アンテナ数を2本とするときの変調多値数の最大値より小さくすることにより、受信装置では変動範囲の広い信号を処理しないでよいので、受信装置の回路構成を簡素化することができる。
実施の形態1では、通信中に送信方法の変更を行わないものとして説明したが、本実施の形態では通信中に送信方法の変更を行う場合について説明する。
実施の形態1では、スペクトル拡散通信方式の場合について説明したが、本発明の実施の形態3では、OFDM方式において通信開始時の送信方法及び変調方式を固定とする場合について説明する。
実施の形態3では、通信開始時に送信方法及び変調方式を選択せずに、通信中に1回のみ送信方法を変更する場合について説明したが、本発明の実施の形態4では、通信中に所定の時間間隔で送信方法の変更を行う場合について説明する。
実施の形態1から実施の形態4では、送信方法Xとして、時空間ブロック符号又は時空間トレリス符号を用いた方式を、送信方法Yとして、式(2)に示すように互いに異なる複数のデータを同時に伝送する方式を用いた場合について説明したが、本発明の実施の形態5では、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なる送信方法Xとして、サイクリックディレイダイバーシチ(CDD:Cyclic Delay Diversity)などのダイバーシチゲインが得られる送信方法について説明する。
実施の形態5では、送信方法Xとして、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なるCDDを用いた方式について説明したが、本発明の実施の形態6では、さらに、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)システムにおける固有モードと称する通信モードを送信方法Xとする場合について説明する。
本発明の実施の形態7では、実施の形態6において説明した固有モードを用いた送信方法と式(2)に示したような送信方法との切り替え方法について説明する。
102 送信方法通知シンボル
103 電波伝搬環境推定シンボル
104 データシンボル
201、2300 基地局装置
202、203、252、253 アンテナ
251、2310 通信端末装置
401 フレーム生成指示部
402、1401 データ系列生成部
403、404、1402、1405 送信処理部
4031、4041 変調部
4032、4042 拡散部
4033、4043、501、506 無線部
4034、4044 増幅器
502、507 逆拡散部
503 フレーム同期部
504、508、1502、1505 第1伝送路推定部
505、509、1503、1506 第2伝送路推定部
510、1507 復調部
511、1509 受信電界強度推定部
512 固有値算出部
513、1511 変調方式決定部
514、1510 送信方法決定部
1403、1406 S/P変換部
1404、1407 IDFT部
1501、1504 DFT部
1508 受信品質推定部
2301 多重フレーム生成部
2302 送信チャネル解析部
2303 ベクトル多重化部
2304 送信アレーアンテナ
2311 受信チャネル解析部
2312 受信アレーアンテナ
2313 多重信号分離部
2314 マルチフレーム合成部
2401 信号処理部
Claims (22)
- 複数のアンテナを備えた送信装置が、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、
複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、
通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定工程及び前記変調方式決定工程における決定処理を行うか否かを制御する制御工程と、
を具備する送信方法。 - 前記制御工程は、データ送信中に前記送信方法決定工程が決定処理を行わず、前記変調方式決定工程のみが決定処理を行うように制御する請求項1に記載の送信方法。
- 前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい請求項1又は請求項2に記載の送信方法。
- 前記送信方法決定工程は、前記第1の送信方法又は前記第2の送信方法の決定を伝送路に基づいて行う請求項1から請求項3のいずれかに記載の送信方法。
- 前記送信方法決定工程において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定工程において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の送信方法。
- 前記制御工程は、前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定工程が決定処理を行うように制御する請求項1に記載の送信方法。
- 前記送信方法決定工程は、サイクリックディレイダイバーシチを前記第1の送信方法として用いる請求項1から請求項6のいずれかに記載の送信方法。
- 前記送信方法決定工程は、MIMOシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第1の送信方法として用いる請求項1から請求項6のいずれかに記載の送信方法。
- 前記送信方法決定工程は、通信相手数に応じて前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り替える請求項8に記載の送信方法。
- 複数のアンテナを備える送信装置と、当該送信装置の複数のアンテナから送信された信号を受信する受信装置とを備える無線通信システムにおいて、
前記受信装置は、
送信装置の複数のアンテナから送信された信号について伝送路を推定する伝送路推定手段と、
互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを、推定された伝送路に基づいて決定し、決定した送信方法を前記送信装置に要求する送信方法要求手段と、
推定された伝送路に基づいて、複数の変調方式のうちいずれかを決定し、決定した変調方式を前記送信装置に要求する変調方式要求手段と、
前記送信装置との通信手順に応じて、前記送信方法要求手段及び変調方式要求手段における要求処理を行うか否かを制御する制御手段と、
を具備し、
前記送信装置は、
前記受信装置から要求された送信方法に対応する信号を生成する生成手段と、
前記受信装置から要求された変調方式で前記生成手段によって生成された信号を変調し、変調後の信号を各アンテナから送信する送信処理手段と、
を具備する通信システム。 - 複数の送信アンテナと、
互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、
複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、
通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、
前記決定された送信方法及び変調方式を適用した信号を前記複数のアンテナから送信する送信処理手段と、
を具備する送信装置。 - 前記制御手段は、データ送信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する請求項11に記載の送信装置。
- 前記送信処理手段は、前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とを、変調多値数の最大値を等しい変調方式とする請求項11又は請求項12に記載の送信装置。
- 前記送信方法決定手段において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定手段において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている請求項11から請求項13のいずれかに記載の送信装置。
- 前記制御手段は、前記変調方式決定手段が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定手段が決定処理を行うように制御する請求項11に記載の送信装置。
- 前記送信方法決定手段は、サイクリックディレイダイバーシチを前記第1の送信方法として用いる請求項11から請求項15のいずれかに記載の送信装置。
- 前記送信方法決定手段は、MIMOシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第1の送信方法として用いる請求項11から請求項15のいずれかに記載の送信装置。
- 前記送信方法決定手段は、通信相手数に応じて前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り替える請求項17に記載の送信装置。
- 互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、
複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、
通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、
決定した送信方法及び変調方式を通信相手に要求する要求手段と、
を具備する受信装置。 - 前記制御手段は、データ受信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する請求項19に記載の受信装置。
- 受信した信号について伝送路及び受信電界強度、あるいはいずれか一方を推定する伝送路推定手段を具備し、
前記送信方法決定手段は、前記伝送路推定手段によって推定された推定結果に基づいて送信方法を決定する請求項19に記載の受信装置。 - 前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい請求項19又は請求項20に記載の受信装置。
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