JP2006229588A - マルチアンテナ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して伝送する通信網に適用する場合に、遅延高優先クラスのユーザパケットの伝送遅延が改善されないことおよび遅延高優先クラスのユーザトラヒックの瞬断等による品質が改善されない。
【解決手段】送信側においてユーザパケット毎にそのユーザトラヒック系列のＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路１１、ユーザパケットが遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に、送信アンテナ１７毎の平均ＳＩＲ情報が最良のアンテナや、再送制御回路１４中の遅延高優先クラス用メモリのキュー長からキュー長最短のものを選択することで、何れの送信アンテナより送信するか決定する振り分け制御回路１９および振り分け制御回路１９からのアンテナ選択信号に基づいて送信アンテナ１７を振り分ける振り分け回路１２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はマルチアンテナ伝送システムに関し、特にそれぞれ複数のアンテナを備える１対の無線装置間における遅延高優先のＱｏＳ（Quality of Service）クラスのトラヒック伝送システムに関する。

無線アクセスシステムの広帯域化の実現のために、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術を初めとするマルチアンテナ伝送システムが開発・適用されている。マルチアンテナ無線伝送システムは複数本のアンテナを利用して、通常の１本ずつの送受信アンテナを使用する無線伝送システムよりも大きな情報伝送帯域を得ることが可能である。そのため、大容量のファイル転送など大量のユーザトラヒックの伝送に適したシステムである。マルチアンテナ無線伝送システムでは、１つのユーザトラヒック系列を複数伝送路に経路分散して転送可能である。ここで、ユーザトラヒック系列とは、送信元と受信先が同一で、ユーザパケット内に格納されている上位層レベルでも連続した内容を持つユーザパケット群を指す。１例として、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）網では、ＡＴＭセルのヘッダ領域中にあるＶＰＩ（Virtual Path Identifier）値やＶＣＩ（Virtual Circuit Identifier）値が同一なＡＴＭセル群、即ちＡＴＭコネクションを指す。

斯かる技術分野における従来技術は、多くの技術文献に開示されている。複数のアンテナを備え、最大受信電力のアンテナを送信アンテナとして選択する送信アンテナ選択器を備えるアダプティブアンテナを用いた無線通信装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。各無線装置で中継の要否を判断するＭＩＭＯ通信技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、指向性アンテナを適用した場合に、各移動局に向けた指向性ビームが干渉しないように送受信先の移動局を選択する決定部を備える無線リソース割当て方法、無線リソース割当て装置および移動通信システムが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。更に、伝送されるべきパケットに要求されているサービス品質ＱｏＳに応じて、各パケットを無線伝送する際の無線パラメータを適応的に設定する適応無線パラメータ制御方法、ＱｏＳ制御装置、基地局および無線通信システムが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００１−２５１２３３号公報（第６−7頁、第1図） 特開２００３−１９８４４２号公報（第５頁、第３図） 特開２００３−２３５０７２号公報（第７−８頁、第２図） 特開２００３−２５９４４７号公報（第６−７頁、第２図）

図１０は、代表的なマルチアンテナ伝送システムの構成を示すブロック図である。図１０に示すマルチアンテナ伝送システムは、無線装置（第１無線装置）１００および無線装置（第２無線装置）１１０により構成される。ここで、無線装置１００から無線装置１１０への伝送方向を「下り方向」、無線装置１１０から無線装置１００への伝送方向を「上り方向」と呼ぶこととする。無線装置１００は、Ｎ（Ｎは２以上の任意の整数）個の送信アンテナ１０７−１〜１０７−Ｎを有する。また、無線装置１１０は、Ｍ（Ｍは２以上の任意の整数）個の受信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｍを有する。また、図示していないが、上り方向でも送受信を行い、無線装置１００は無線装置１１０よりフィードバック情報を受信し、無線制御のための閉ループを構成するものとする。フィードバック情報は、１例として送信アンテナ１０７毎のＰＤＵ（Protocol Data Unit）のＡＣＫ／ＮＡＣＫ（Acknowledgement/Non-Acknowledgement）情報や、送信アンテナ１０７毎の平均ＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio）情報である。

無線装置１００への入力ユーザトラヒック系列は、振り分け回路１０２でビット毎やバイト毎、ユーザパケット毎にＮ本に順番に振り分けられ、ＰＤＵ生成回路１０３−１〜１０３−Ｎに入力される。ＰＤＵ生成回路１０３―ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）は、入力信号を無線伝送用のＰＤＵに整形する。ＰＤＵサイズやフォーマットは、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）などの方式毎に定義される。その出力は再送制御回路１０４−ｉに入力される。再送制御回路１０４−ｉは、フィードバック情報中のＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づき、ＰＤＵの再送（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）処理を行う。その出力は、符号化回路１０５−ｉに入力され、誤り訂正符号化処理やパンクチャ処理を行う。更にその出力は変調回路１０６−ｉに入力され、無線フレーム生成やその制御用ヘッダ領域付加などのベースバンド処理と、ＲＦ処理などの無線変調処理を行う。そして、送信アンテナ１０７−ｉより送信する。ＡＭＣＳ（Adaptive Modulation and Coding Schemes）制御回路１０８は、上り回線で送信するフィードバック情報を受信し、フィードバック情報からＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報の抽出を行い符号化回路１０５−１〜１０５−Ｎに転送するほか、フィードバック情報から適応変調用のＡＭＣＳ情報を生成し、符号化回路１０５−１〜１０５−Ｎおよび変調回路１０６−１〜１０６−Ｎに転送する。

一方、無線装置１１０は、Ｍ本の受信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｍで無線装置１００からの信号を受信する。受信アンテナ１１１−ｊ（ｊは１以上Ｍ以下の任意整数）の受信信号には、送信アンテナ１０７−１〜１０７−Ｎの各送信信号が重畳されている。復調回路１１２−ｊでＲＦ信号をベースバンド信号に復調する。その出力信号には符号化回路１０５−１〜１０５−Ｎの出力相当の信号が重畳されており、これをＭＩＭＯ信号分離回路１１３で、送信側と同じＮ本の信号に分離する。

分離信号は、符号化回路１０５−１〜１０５−Ｎの出力信号に相当する。これは復号化回路１１４−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）に入力され、デパンクチャ処理や誤り訂正復号処理を行う。復号化回路１１４−ｉはＰＤＵを出力する他、ＰＤＵ毎に正しく復号できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報も出力する。これらは再送合成回路１１５−ｉに入力されてメモリに保持され、正しく復号できなかったＰＤＵが無線装置１００より再送されて正しく受信できたならば、すでにメモリに保持してある受信済みのＰＤＵと置き換える再送合成処理（ＡＲＱ）を行い、正しく再生したデータをＰＤＵ終端回路１１６−ｉに転送する。その際に、該受信信号中のＰＤＵの順序の入れ替わりが発生しないよう順序制御を行っても良い。ＰＤＵ終端回路１１６−ｉでは、ＰＤＵを終端してユーザトラヒックを取り出し、その出力を多重回路１１７に転送する。

多重回路１１７では、振り分け回路１０２と逆の動作を行い、ビット毎やバイト毎、ユーザパケット毎にデータを多重して、ユーザトラヒック系列を得る。その際、アンテナ毎の処理遅延の相違により、同一ユーザトラヒック系列内のユーザパケット順序の並び変わりが発生する可能性がある。音声データなど後述のＵＤＰ（User Datagram Protocol）を用いる場合には、ユーザパケット順序の並び変わりが発生しないことが望ましく、多重回路１１７では、ユーザパケット順序を入れ替えて元に戻すユーザパケット順序制御を行うことが望ましい。そのためには、振り分け回路１０２の入力側で、ユーザトラヒック系列別にユーザパケット順に１ずつインクリメントするシーケンスナンバー（ＳＱＮ：Sequence Number）を付加し、多重回路１１７では、該ＳＱＮ順になるようにユーザパケットを並べ替える処理が必要である。尚、フィードバック情報生成回路１１８では、復調回路１１２−１〜１１２−Ｍで検出した送信アンテナ毎のＳＩＲ情報や、復号化回路１１４−１〜１１４−Ｎが出力するＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報より、フィードバック情報を生成する。

近年、ＩＥＥＥ８０２．３ａ規格等、１送受信アンテナ間で、数Ｍｂｐｓ〜数十Ｍｂｐｓを伝送可能な高速無線アクセスシステムが実用化されている。これを送信アンテナ数Ｎ本×受信アンテナ数Ｍ本のマルチアンテナにすることで、更にＮ倍へと広帯域化を図ることが可能である。このように、マルチアンテナ伝送システムは、広帯域を必要とするデータ通信などに適している。

次に、遅延高優先クラスのトラヒックと遅延低優先クラスのトラヒックについて説明する。近年、従来からの音声通話を中心とした回線交換網を、データ通信網と統合する通信網が整備されている。音声通話やデータ通信などのトラヒック種別毎に、網に要求する通信品質（ＱｏＳ：Quality of Service）は異なる。ＱｏＳには遅延、廃棄、帯域など複数の要素があるが、ここでは遅延に着目する。１例として、ＡＴＭ網では、ＣＢＲ（Constant Bit rate）、ＡＢＲ（Available Bit Rate）、ＵＢＲ（Unspecified Bit Rate）などの複数のＱｏＳクラスのＡＴＭセルを、同一の伝送路に混在して転送が可能である。ＣＢＲクラスは帯域が保障されやすいことから、音声通話やＴＶ電話、画像通信などのリアルタイム性を要求するトラヒックに多く用いられる。一方、ＵＢＲクラスは帯域保障がされないものの、網帯域が空いている場合に帯域の上限なく利用可能なことから、ある程度遅延が生じても良いデータ通信に多く用いられる。ＣＢＲのようにリアルタイム性を要求するＱｏＳクラスを遅延高優先クラス、ＵＢＲのようにリアルタイム性を必ずしも必要としないＱｏＳクラスを遅延低優先クラスと呼ぶものとする。ＱｏＳクラスは、ＡＴＭセルのヘッダ領域中のＶＰＩ値やＶＣＩ値から、ＡＴＭセル毎に識別可能である。

他の例として、ＩＰ（Internet Protocol）網がある。ＩＰデータグラム中のペイロード領域に格納する上位層データとして、異なるＱｏＳクラスのトラヒックを転送することができる。たとえば、ペイロード領域に格納するデータを、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）とするか、あるいはＴＣＰ（Transmission Control Protocol）とするかで、ＱｏＳクラスを設ける。ＵＤＰとＴＣＰは、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルのトランスポート層に位置するプロトコルであり、ＵＤＰは、送受信端末間でのトランスポート層での再送制御を行わないためパケットロスが発生する可能性があるものの、リアルタイム性に優れる。一方、ＴＣＰは、送受信端末間でのトランスポート層での再送制御を行うためパケットロスの発生は少ないものの、リアルタイム性は劣る。音声通信やＴＶ電話、画像通信などのリアルタイム性を要求するトラヒックをＵＤＰデータグラムに格納し、一方、データ通信などの必ずしもリアルタイム性を必要としないトラヒックをＴＣＰセグメントに格納する。ＩＰデータグラムのヘッダ領域にはＴＯＳ（Type of Service）領域が定義されており、ＴＯＳ領域からどのＱｏＳクラスのトラヒックが格納されているか、ＩＰデータグラム毎に識別可能である。尚、ＩＰデータグラムをＡＴＭセルに格納して転送することも可能である。また、遅延を高低の２クラスのみでなく、更に３以上のＱｏＳクラスにわけることも可能である。

これら遅延高優先クラスのトラヒックと遅延低優先クラスのトラヒックを、転送に必要とする帯域の点から見ると、遅延高優先クラスのトラヒックは音声通話やＴＶ電話のように帯域をそれほど必要としないような上位層データが多い。一方、遅延低優先クラスには、必ずしもリアルタイム性を必要とはしないものの大きな転送帯域を必要とすることから、大容量ファイル転送をはじめとするデータ転送を割り当てることが多い。

このように、上位層データ毎に、必要とするＱｏＳは異なっている。しかしながら、ＡＴＭ網やＩＰ網のように、異なる複数のＱｏＳクラスのユーザトラヒックを転送可能な通信網を用いて設備の当具を図り、通信システムの効率化を図っている。

上述の如き従来のマルチアンテナ伝送システムは、幾つかの課題を有する。第１に、マルチアンテナ伝送システムを、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して伝送する通信網に適用する場合に、遅延高優先クラスのユーザパケットの伝送遅延が改善されないことである。その理由は、１つの遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列を複数送信アンテナに分散すると、処理遅延が大きい送信アンテナによりそのユーザトラヒック系列全体に遅延が生じる可能性があるためである。例えば、ある１つの遅延高優先トラヒックを図１０の送信アンテナ１０７−１〜１０７−ＮのＮ個に分散して送信する系で、送信アンテナ１０７−２より送信する経路の伝送遅延が一番大きい場合を考える。

振り分け回路１０２での振り分け方法がビット毎又はバイト毎の場合には、１つのユーザパケット（ＡＴＭ網ならば一つのＡＴＭセル、ＩＰ網ならば１つのＩＰデータグラム）がＮ本の経路で伝送されるので、経路毎に遅延差があるとＰＤＵ終端回路１１６−１〜１１６−Ｎからそのデータが出力されるタイミングも異なる。多重回路１１７は、１つのユーザパケットのデータが全て揃い、元のパケットを再構成できてから出力するため、ＰＤＵ終端回路１１６−２から出力されるデータに遅延が大きい場合、その遅延高優先のユーザトラヒック系列全体に遅延が生じる。

一方、振り分け回路１０２での振り分け方法がユーザパケット毎の場合には、送信アンテナ１０７−２に振り分けられるユーザパケットが最も遅くＰＤＵ終端回路１１６−２から多重回路１１７に出力される。多重回路１１７でユーザパケット順序の並べ替えを行う場合には、１１６−２からのユーザパケットが到着するまでそれ以降の順番のユーザパケットを出力できず、その遅延高優先のユーザトラヒック系列全体に遅延が生じる。尚、経路による伝送遅延差の要因には、線区間の経路によるＳＩＲの違いによる再送制御回路１０４−ｉおよび再送合成回路１１５−ｉ間の再送回数の相違がある。また、再送制御回路１０４−ｉ内のメモリのキュー長の違いがある。

第２に、マルチアンテナ伝送システムを複数のＱｏＳクラスを混在して伝送する通信網に適用する場合には、遅延高優先クラスのユーザトラヒックの瞬断等による品質が改善されないことである。その理由は、上述した第１の場合と同じく、１つの遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列を複数送信アンテナに分散すると、送信アンテナ毎に処理遅延が異なるからである。例えば、再送制御回路１０４−ｉおよび再送合成回路１１５−ｉ間の再送回数に上限を設ける場合、ＳＩＲが劣化している経路では再送回数上限まで達しても正しく送信できない可能性があり、そのユーザパケットは欠落する。一方、多重回路１１７内でユーザパケット順序制御を行わない場合には、多重回路１１７から出力するユーザトラヒック系列内のユーザパケット順序の入れ替わりが発生する可能性が高い。ＵＤＰを使用する場合、パケット順序の入れ替わりにより音声ではその部分は雑音となり瞬断する他、画像の場合もその部分はパケットロスの発生と同等となり、画面品質が劣化する。

本発明は従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、複数のＱｏＳクラスをユーザパケットを混在して伝送する通信網に適用するマルチアンテナ伝送システムにおいて、遅延高優先トラヒックのうち、帯域をあまり必要とせず１アンテナ分の帯域があれば十分で、かつリアルタイム性を要求するようなトラヒックのユーザパケット伝送遅延の発生を低減およびユーザパケットの瞬断を低減できるマルチアンテナ伝送システムを提供することを主たる目的とする。

上述した課題を解決するため本発明によるマルチアンテナ伝送システムは次のような特徴的な構成を採用している。

（１）Ｎ（Ｎは２以上の任意整数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
入力ユーザパケット毎にそのユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に前記Ｎ個の送信アンテナのうち何れの送信アンテナより送信するか決定する振り分け制御回路と、該振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて前記遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナに振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えるマルチアンテナ伝送システム。
（２）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、通信終了まで前記ユーザトラヒック系列のユーザパケットは同一の送信アンテナｋに振り分けを行う上記（１）のマルチアンテナ伝送システム。
（３）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナ毎の平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、通信終了まで前記ユーザトラヒック系列のユーザパケットは同一の送信アンテナに振り分けを行う上記(1)のマルチアンテナ伝送システム。
（４）Ｎ（複数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送信制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
入力ユーザパケット毎にユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、前記ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に何れの１個の送信アンテナにより送信するか決定する振り分け制御回路と、前記ユーザトラヒック系列別にパケットに対して１ずつインクリメントするシーケンスナンバー（ＳＱＮ）を付加するＳＱＮ付加回路と、振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナに振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えるマルチアンテナ伝送システム。
（５）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を持つ送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記キュー長が予め設定した閾値を超過した場合に、再度Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を持つ送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直す上記（４）のマルチアンテナ伝送システム。
（６）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記平均ＳＩＲ値が通信終了まで前記予め設定した閾値を超過した場合に、再度Ｎ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直す上記（４）のマルチアンテナ伝送システム。
（７）Ｎ（複数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
入力ユーザパケット毎にユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、前記ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に何れの送信アンテナにより送信するか決定する振り分け制御回路と、前記ユーザトラヒック系列毎のタイマカウンタを有し、一定周期毎に１ずつインクリメントするタイマ回路と、前記ユーザトラヒック系列別にパケットに対して１ずつインクリメントするシーケンスナンバー（ＳＱＮ）を付加するＳＱＮ付加回路と、前記振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて前記遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナを振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えるマルチアンテナ伝送システム。
（８）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記タイマ回路が予め設定した閾値に達する度に、再度Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直し、同時に前記ユーザトラヒック用タイマ値を０に戻す上記（７）のマルチアンテナ伝送システム。
（９）前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記タイマ回路が予め設定した閾値に達する度に、再度Ｎ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直し、同時に前記ユーザトラヒック用タイマ値を０に戻す上記（７）のマルチアンテナ伝送システム。
（１０）それぞれ複数のアンテナを有する１対の無線装置間でユーザパケットを送受信するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
送信側では、ユーザトラヒックが入力されるパケット種別識別回路と、該パケット種別識別回路から入力ユーザ毎のユーザトラヒック系列種別、ＱｏＳクラス情報、送信開始情報および受信側からのフィードバック情報に基づきアンテナ選択信号を生成する振り分け制御回路と、該振り分け制御回路からの前記アンテナ選択信号および前記パケット種別識別回路からのユーザパケットおよびＱｏＳクラス情報に基づき送信アンテナを決定する振り分け回路とを備えるマルチアンテナ伝送システム。
（１１）前記パケット種別識別回路および前記振り分け回路間にシーケンスナンバー付加回路を更に備え、前記シーケンスナンバーはユーザトラヒック系列別に入力ユーザパケット毎にインクリメントする上記（１０）のマルチアンテナ伝送システム。

本発明のマルチアンテナ伝送システムによると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して伝送する通信網に適用する高速マルチアンテナ伝送装置において、遅延高優先トラヒックのうち、音声通話やＴＶ電話のようにそれほど帯域を必要とせずに１アンテナ分の帯域があれば十分で、かつリアルタイム性を要求するようなユーザパケットを伝送遅延が短い送信アンテナ経路に振り分けるので、伝送遅延の発生を大幅に低減可能である。また、経路間の伝送遅延差に伴い発生するユーザパケットの順序入れ替えをなくすことにより、アプリケーションレベルにおける瞬断等の品質劣化を低減可能である。
従って、本発明は、特に音声通話や画像伝送のように帯域をそれほど必要とせずに１アンテナ分の帯域があれば十分で、かつリアルタイム性を要求するユーザパケットの転送を行う高速マルチアンテナ伝送システムに好適である。

換言すると、遅延高優先クラスの中でも、帯域をあまり必要とせずに１アンテナ分の帯域があれば十分なユーザトラヒック系列が、キュー長や再送処理に伴う伝送遅延が大きな送信アンテナを通らずに済むので、ユーザトラヒック系列の伝送遅延の低減を図ることが可能である。また、１つの送信アンテナに割り当てることで、受信側で他の送信アンテナからのデータの到着待ちを行わなくてよく、送信アンテナ間の再送回数の相違に伴うユーザパケット順序の入れ替えも発生しないので、受信側における処理遅延を低減可能である。

以下、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの第１実施例のシステム構成を示すブロック図である。図１に示すマルチアンテナ伝送システムは、Ｎ（任意の複数）個の送信アンテナ１７−１〜１７−Ｎを有する無線装置１０およびＭ（任意の複数）個の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍを有する無線装置３０により構成される。ここで、無線装置１０から無線装置３０への伝送方向を「下り方向」、無線装置３０から無線装置１０への伝送方向を「上り方向」と呼ぶこととする。

無線装置１０は、パケット種別識別回路１１、振り分け回路１２、Ｎ個のＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎ、Ｎ個の再送制御回路１４−１〜１４−Ｎ、Ｎ個の符号化回路１５−１〜１５−Ｎ、Ｎ個の変調回路１６−１〜１６−Ｎ、Ｎ個の送信アンテナ１７−１〜１７−Ｎ、ＡＭＣＳ制御回路１８および振り分け制御回路１９を含んでいる。パケット種別識別回路１１から振り分け回路１２に対して、ユーザパケットおよびＱｏＳクラス情報を出力する構成とする。また、パケット種別識別回路１１から振り分け制御回路１９に対して、入力ユーザパケット毎のユーザトラヒック系列種別、ＱｏＳクラス情報およびそのユーザトラヒック系列が送信開始の場合には送信開始情報を出力する構成とする。振り分け回路１２からＰＤＵ生成回路１３−ｉに対して、ユーザパケットデータおよびＱｏＳクラス情報を出力できる構成とする。また、ＰＤＵ生成回路１３−ｉから再送制御回路１４−ｉに対して、ＰＤＵとそのＱｏＳクラス情報を出力できる構成とする。

一方、無線装置３０は、Ｍ個の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍ、Ｍ個の復調回路３２−１〜３２−Ｍ、ＭＩＭＯ信号分離回路３３、Ｎ個の復号化回路３４−１〜３４−Ｎ、Ｎ個の再送合成回路３５−１〜３５−Ｎ、Ｎ個のＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−Ｎ、多重回路３７およびフィードバック情報生成回路３８を含んでいる。フィードバック情報生成回路３８は、復調回路３２−１〜３２−Ｍが出力する送信アンテナ１７−１〜１７−Ｎ毎のＳＩＲ情報や復号化回路３４−１〜３４−Ｎが出力するＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を受信するように構成されている。その他、無線装置３０の上り方向は、無線装置１０の下り方向と同様な送信手段（図示せず）を有し、この送信手段のフィードバック情報生成回路３８で生成したフィードバック情報を送信する構成とする。また、無線装置１０の上り方向は、無線装置３０の下り方向と同様な受信手段を有し、個の受信手段のフィードバック情報を受信してＡＭＣＳ制御回路１８および振り分け制御回路１９にフィードバック情報を転送するように構成されている。

次に、図２は、図１のマルチアンテナ伝送システムにおける再送制御回路１４の１例の詳細構成を示すブロック図である。遅延高優先クラス用メモリ２１ａ、遅延高優先クラス用再送管理回路２２ａ、遅延低優先クラス用メモリ２１ｂ、遅延低優先クラス用再送管理回路２２ｂおよびスケジューリング回路２３を含んでいる。

ここで、図１中の無線装置１０および無線装置３０は、ＱｏＳクラスとして遅延高優先クラスおよび遅延低優先クラスの２クラスを用いるものとするが、ＱｏＳクラスが３以上の場合には、それに応じて図２のメモリ２１および再送管理回路２２の組み合わせ数もＱｏＳクラス数分備える。また、スケジューリング回路２３の動作は、遅延高優先クラス用メモリ２１ａにＰＤＵが蓄積されている限り遅延高優先クラスのＰＤＵのみ出力し、遅延高優先クラス用メモリ２１ａにＰＤＵが蓄積していない場合にのみ遅延低優先クラス用メモリ２１ｂよりＰＤＵを出力する完全優先制御方式であっても良く又は遅延高優先クラス用メモリ２１ａおよび遅延低優先クラス用メモリ２１ｂから予め定めた比率で交互にＰＤＵを読み出すＷＲＲ（Weighted Round Robin）方式でも良い。尚、再送管理回路２２ａから外部に対して遅延高優先クラス用メモリのキュー長を出力する構成とする。

次に、図３は、図１中の振り分け制御回路１９の処理動作例を示すフローチャートである。図４は、図１の振り分け制御回路１９の他の処理フローチャートである。図３および図４のどちらの処理としても良い。また、図３、図４の処理は、ディジタル論理回路によるハードウェア処理又はＣＰＵやＤＳＰによるソフトウェア処理のどちらとしても良い。

以上、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの構成を詳述した。しかし、図１のＰＤＵ生成回路１３、符号化回路１５、変調回路１６、復調回路３２、ＭＩＭＯ信号分離回路３３、復号化回路３４、再送合成回路３５およびＰＤＵ終端回路３６の詳細構成および図中２の再送管理回路２２およびスケジューリング回路２３の詳細な構成は、無線ＬＡＮや携帯電話等の種別毎に定まるものであり、当業者に周知であり且つ本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。

次に、図２、図３および図４を参照しながら、図１に示すマルチアンテナ伝送システムの動作を詳細に説明する。無線装置１０への入力ユーザパケットのＱｏＳクラスをパケット種別識別回路１１で識別する。ＡＴＭセルならば、ＡＴＭコネクションを設定する際にＶＰＩ値やＶＣＩ値毎にＱｏＳクラスも設定されるので、ＡＴＭセル毎にヘッダ部のＶＰＩ値およびＶＣＩ値からＱｏＳクラスが判定可能である。ＩＰデータグラムならば、ヘッダ中のＴＯＳ領域よりＱｏＳクラスを識別する。識別の結果、遅延低優先クラスのユーザパケットならば、振り分け回路１２でＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎに順番に振り分ける。振り分け単位は、ユーザパケット毎とする。また、遅延低優先クラスのユーザトラヒック系列が複数ある場合には、ユーザトラヒック系列毎に１３−１〜１３−Ｎに順番に振り分ける。任意のＰＤＵ生成回路１３―ｉは、入力信号をＰＤＵに整形する。その出力は再送制御回路１４−ｉに入力される。再送制御回路１４−ｉは、遅延低優先クラスのＰＤＵを図２の遅延低優先クラス用メモリ２１ｂに入力する。再送管理回路２２ｂでは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づき、ＰＤＵの再送（ＡＲＱ）処理を行う。

また、図1のパケット種別識別回路１１では、入力ユーザパケットを遅延高優先クラスと識別したならば、該無線装置１０の１つの送信アンテナで転送しうる範囲内の帯域であるか、あるいは２つ以上の送信アンテナを必要とするほどの大きな帯域であるか、識別する。これは、ＡＴＭセルならば、ＡＴＭコネクションを設定する際にＶＰＩ値やＶＣＩ値毎に必要な帯域をユーザとの間で取り決めるため、該帯域情報を保持していれば、ＡＴＭセル毎にヘッダ部のＶＰＩ値およびＶＣＩ値から１つの送信アンテナで転送しうる範囲の帯域であるか判定可能である。ＩＰデータグラムならばヘッダ中の上位プロトコル層識別領域ならびに格納されているＵＤＰヘッダもしくはＴＣＰヘッダより、上位プロトコルデータとして格納されている音声や画像などのトラヒック種別を識別可能であり、音声ならば数ｋｂｐｓ、ＴＶ電話ならば数Ｍｂｐｓと必要帯域は明らかなため、自無線装置の１送信アンテナで転送可能な帯域であるか識別可能である。識別の結果、遅延高優先クラスであっても、複数の送信アンテナが必要なほど帯域を要求するユーザトラヒックならば、振り分け回路１２でＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎに順番に振り分ける。振り分け単位は、ユーザパケット毎とする。

一方、図１のパケット種別識別回路１１で、入力ユーザパケットを遅延高優先クラスと識別したならば、そのユーザトラヒック系列が既に通信中のものか又は通信開始かも識別する。これは、ＡＴＭ網ならば、到着したＡＴＭセルと同じＶＰＩ値およびＶＣＩ値のＡＴＭセルが、このＡＴＭセルの到着前に一定期間通信されていたか記憶しておき、一定期間到着していなければ新規に通信開始と判定する。逆に、通信中にそのＶＰＩ値およびＶＣＩ値のＡＴＭセルが一定期間到着しなければ通信終了とみなす。ＩＰ網の場合には、到着したＩＰデータグラムと同じ送信元ＩＰアドレスおよび受信先ＩＰアドレスのＩＰデータグラムが、このＩＰデータグラムの到着前に一定期間通信されていたか記憶しておき、一定期間到着していなければ新規に通信開始と判定する。逆に、通信中にその送信元ＩＰアドレスおよび受信先ＩＰアドレスのＩＰデータグラムが一定期間到着しなければ通信終了とみなす。

このようにして、パケット種別識別回路１１で入力ユーザパケットが新規通信開始かつ１送信アンテナで転送可能な帯域の遅延高優先クラスであると判定したならば、振り分け制御回路１９でその時点で最も伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する。そして、それに対応したＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を振り分け回路１２に出力する。その後、このユーザトラヒック系列の通信終了まで、このユーザトラヒック系列のユーザパケットが到着する度に同じＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する。尚、複数の遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列を伝送する場合には、ユーザトラヒック系列毎に通信開始時刻が異なり、その時点の最適な送信アンテナ１７−ｋは異なる場合があり、ユーザトラヒック系列毎に異なるＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けられる場合もある。再送制御回路１４−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）に入力された遅延高優先クラスのＰＤＵは、図２の遅延高優先クラス用メモリ２１ａに入力される。再送管理回路２２ａでは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づき再送（ＡＲＱ）処理を行う。

図２のスケジューリング回路２３から出力されるＰＤＵは、図１の符号化回路１５−ｉに入力され、誤り訂正符号化処理やパンクチャ処理等を行う。更にその出力は、変調回路１６−ｉに入力され、無線フレーム生成や制御用ヘッダ領域の付加等のベースバンド処理およびＲＦ処理を行い、送信アンテナ１７−ｉより送信する。ＡＭＣＳ制御回路１８は、無線装置３０から上り回線で伝送されるフィードバック情報を受信し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報の抽出を行い符号化回路１５−１〜１５−Ｎに転送すると共にフィードバック情報から適応変調用のＡＭＣＳ情報を生成し、符号化回路１５−１〜１５−Ｎおよび変調回路１６−１〜１６−Ｎに転送する。

一方、無線装置３０は、Ｍ個の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍで無線装置１０からの変調信号を受信する。復調回路３２−ｊ（ｊは１以上Ｍ以下の任意整数）で復調処理を行う。その出力信号には符号化回路１５−１〜１５−Ｎの出力相当の信号が重畳されており、これをＭＩＭＯ信号分離回路３３で、Ｎ個に分離する。この分離信号は、符号化回路１５−１〜１５−Ｎの出力信号に相当する。これは復号化回路３４−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）に入力され、デパンクチャ処理や誤り訂正復号処理を行う。復号化回路３４−ｉは、ＰＤＵを出力すると共にＰＤＵ毎に正しく復号できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報も出力する。これらは再送合成回路３５−ｉに入力されてメモリ（図示せず）に保持される。正しく復号できなかったＰＤＵが無線装置１０より再送されて正しく受信できたならば、既にメモリに保持してあるＰＤＵと置き換える再送合成処理（ＡＲＱ）を行い、正しく再生したデータをＰＤＵ終端回路３６−ｉに転送する。このＰＤＵ終端回路では、ＰＤＵを終端してユーザトラヒックを取り出し、その出力を多重回路３７に転送する。

多重回路３７では、ＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−Ｎからのユーザパケットを多重化してユーザトラヒック系列を得る。その際に、ＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−ＮからのＮ本を多重化するのは遅延低優先クラスのユーザトラヒック系列であり、遅延高優先クラスの同一ユーザトラヒック系列のユーザパケットはＮ個のうちの１つのみで転送される。フィードバック情報生成回路３８では、復調回路３２−１〜３２−Ｍで検出した送信アンテナ毎のＳＩＲ情報や、復号化回路３４−１〜３４−Ｎが出力するＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報より、フィードバック情報を生成する。尚、振り分け回路１２で、遅延低優先クラスのユーザパケットをＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎに振り分ける際の単位は、ビット毎又はバイト毎であってもよい。

次に、図３のフローチャートは、図１のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路１９の第１動作例を示す。図３は、伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、再送制御回路１４−１〜１４−Ｎの遅延高優先クラス用メモリのキュー長を用いる方法である。

先ず、パケット種別識別回路１１より、遅延高優先クラスでありかつ１送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列の到着検出信号を受けると（ステップＡ１）、その時点での再送制御回路１４−１〜１４−Ｎのうち、遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のもの１４−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ２）。そして、パケット種別識別回路１１よりそのユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対して、ＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ３）。これは、このユーザトラヒック系列の通信終了まで継続する（ステップＡ４）。尚、図３の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。ユーザトラヒック系列毎に通信開始時刻が異なるので、このユーザトラヒック系列通信開始時点での最適な送信アンテナ１７−ｋは異なる場合があり、ユーザトラヒック系列毎に異なるＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けられる場合もある。

次に、図４のフローチャートは、図１のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路１９の第２動作例を示す。図４は、伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、無線装置３０からのフィードバック情報に含まれる送信アンテナ毎の平均ＳＩＲ情報を用いる方法である。

パケット種別識別回路１１より、無線装置１０から無線装置３０方向への遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着検出信号を受けると（ステップＡ５）、その時点での平均ＳＩＲ情報が最良の送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ６）。そして、パケット種別識別回路１１よりこのユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対して、ＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ７）。これは、該ユーザトラヒック系列の通信終了まで継続する（ステップＡ８）。ここで、図４の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。ユーザトラヒック系列毎に通信開始時刻が異なるので、このユーザトラヒック系列通信開始時点での最適な送信アンテナ１７−ｋは異なる場合があり、ユーザトラヒック系列毎に異なるＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けられる場合もある。

次に、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの第２実施例を、図５〜図９を参照して説明する。図５は、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの第２実施例の構成を示すブロック図である。このマルチアンテナ伝送システムの基本的構成は、図１に示す第１実施例と同様であるが、伝送遅延最短の送信アンテナの選択方法について更なる改善が行なわれている。尚、説明の便宜上、第１実施例の構成要素に対応する構成要素には、同様の参照符号を使用することとする。第２実施例のマルチアンテナ伝送システムは、Ｎ個の送信アンテナ１７−１〜１７−Ｎを有する無線装置５０およびＭ個の受信アンテナ３１−１〜３１Ｍを有する無線装置６０により構成されている。この実施例でも、無線装置５０から無線装置６０への伝送方向を「下り方向」、無線装置６０から無線装置５０への伝送方向を「上り方向」と呼ぶこととする。

無線装置５０は、パケット種別識別回路１１、ＳＱＮ付加回路５１、振り分け回路１２、Ｎ個のＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎ、Ｎ個の再送制御回路１４−１〜１４−Ｎ、Ｎ個の符号化回路１５−１〜１５−Ｎ、Ｎ個の変調回路１６−１〜１６−Ｎ、Ｎ個の送信アンテナ１７−１〜１７−Ｎ、ＡＭＣＳ制御回路１８、振り分け制御回路５２およびタイマ回路５３を含んでいる。パケット種別識別回路１１からＳＱＮ付加回路５１に対して、ユーザパケットと共にＱｏＳクラス情報を出力する構成とする。また、パケット種別識別回路１１から振り分け制御回路５２に対して、入力ユーザパケット毎のユーザトラヒック系列種別、ＱｏＳクラス情報およびそのユーザトラヒック系列が送信開始の場合は送信開始情報を出力する構成とする。また、ＳＱＮ付加回路５１から振り分け回路１２に対して、ユーザパケットデータと共にＱｏＳクラス情報を出力する構成とする。ここで、振り分け回路１２、ＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎ、再送制御回路１４−１〜１４−Ｎ、符号化回路１５−１〜１５−Ｎ、変調回路１６−１〜１６−Ｎ、送信アンテナ１７−１〜１７−ＮおよびＡＭＣＳ制御回路１８の構成および動作は、図１の場合と同様である。タイマ回路５３は、複数個のタイマカウンタを内蔵し、ユーザトラヒック系列毎にタイマ値をカウント可能な構成とする。

一方、無線装置６０は、Ｍ個の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍ、Ｍ個の復調回路３２−１〜３２−Ｍ、ＭＩＭＯ信号分離回路３３、Ｎ個の復号化回路３４−１〜３４−Ｎ、Ｎ個の再送合成回路３５−１〜３５−Ｎ、Ｎ個のＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−Ｎ、多重回路６７およびフィードバック情報生成回路３８を含んでいる。ここで、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍ、復調回路３２−１〜３２−Ｍ、ＭＩＭＯ信号分離回路３３、復号化回路３４−１〜３４−Ｎ、再送合成回路３５−１〜３５−Ｎ、ＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−Ｎおよびフィードバック情報生成回路３８の構成および動作は、図１の場合と同様である。その他、無線装置６０の上り方向は、無線装置５０の下り方向と同様な送信手段を有し、フィードバック情報生成回路３８で生成したフィードバック情報を送信できる構成を有する。また、無線装置５０の上り方向は、無線装置６０の下り方向と同様な受信手段を有し、フィードバック情報を受信してＡＭＣＳ制御回路１８および振り分け制御回路５２にフィードバック情報を転送できる構成を有する。

パケット種別識別回路１１は、無線装置５０への入力ユーザパケットのＱｏＳクラスを識別する。そして、ＳＱＮ付加回路５１で、ユーザトラヒック系列別に、入力ユーザパケット毎に１ずつインクリメントしてゆくシーケンスナンバー（ＳＱＮ）を付加する。付加箇所はユーザパケット内の一定の空き領域でも良く又はヘッダ先頭に付加してＰＤＵ生成回路１３−ｉにてＰＤＵ内の所定の空き領域に付加し直しても良い。ＳＱＮを付加したユーザパケットおよびそのＱｏＳ情報を振り分け回路１２に転送する。振り分け回路１２は、遅延低優先クラスのユーザパケットならばＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎに順番に、ユーザパケット毎に振り分ける。また、ユーザトラヒック系列が複数系列ある場合には、ユーザトラヒック系列毎に１３−１〜１３−Ｎに順番に振り分ける。

また、パケット種別識別回路１１では、入力ユーザパケットを遅延高優先クラスと識別したならば、該無線装置５０の１つの送信アンテナで転送しうる範囲内の帯域であるか、あるいは２つ以上の送信アンテナを必要とするほどの大きな帯域であるか、識別する。これは、ＡＴＭセルならば、ＡＴＭコネクションを設定する際にＶＰＩ値やＶＣＩ値毎に必要な帯域をユーザとの間で取り決めるため、該帯域情報を保持していれば、ＡＴＭセル毎にヘッダ部のＶＰＩ値およびＶＣＩ値から１つの返信アンテナで転送しうる範囲の帯域であるか判定可能である。ＩＰデータグラムならばヘッダ中の上位プロトコル層識別領域ならびに格納されているＵＤＰヘッダもしくはＴＣＰヘッダより、上位プロトコルデータとして格納されている音声や画像などのトラヒック種別を識別可能であり、音声ならは数ｋｂｐｓ、ＴＶ電話ならば数Ｍｂｐｓと必要帯域は明らかなため、自無線装置の１送信アンテナで転送可能な帯域であるか識別可能である。識別の結果、遅延高優先クラスであっても、複数の送信アンテナが必要なほど帯域を要求するユーザトラヒックならば、振り分け回路１２でＰＤＵ生成回路１３−１〜１３−Ｎに順番に振り分ける。振り分け単位は、ユーザパケット毎とする。

一方、パケット種別識別回路１１で、入力ユーザパケットを遅延高優先クラスと識別したならば、そのユーザパケットのトラヒック系列が既に通信中か又は通信開始かも識別する。このようにして、パケット種別識別回路１１で新規通信開始かつ１送信アンテナで転送アンテナで転送可能な帯域の遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列と判定したならば、振り分け制御回路５２で、その時点で最も伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定し、それに対応したＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する。その後、図５の振り分け制御回路５２では、適宜伝送遅延が最短となる１個の送信アンテナを判定し直し、最適な１個の送信アンテナに振り分けるようにユーザトラヒック系列のユーザパケットが到着する度にアンテナ選択信号を出力する。振り分け回路１２は、アンテナ選択信号に基づきユーザパケットをＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分ける。

ＰＤＵ生成回路１３―ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）は、入力信号をＰＤＵに整形する。その出力は再送制御回路１４−ｉに入力され、ＰＤＵの再送（ＡＲＱ）処理を行う。符号化回路１５−ｉに入力され、誤り訂正符号化処理やパンクチャ処理等を行う。更に、その出力は変調回路１６−ｉに入力され、無線フレーム生成や制御用ヘッダ領域の付加等のベースバンド処理およびＲＦ処理を行い、送信アンテナ１７−ｉより送信する。ＡＭＣＳ制御回路１８は、無線装置６０から上り回線で送信されるフィードバック情報を受信し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報の抽出を行い符号化回路１５−１〜１５−Ｎに転送すると共に適応変調のためのＡＭＣＳ情報を生成し、符号化回路１５−１〜１５−Ｎおよび変調回路１６−１〜１６−Ｎに転送する。

一方、無線装置６０は、Ｍ個の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍにより無線装置５０からの信号を受信し、復調回路３２−ｊ（ｊは１以上Ｍ以下の任意整数）により復調処理を行う。その出力には符号化回路１５−１〜１５−Ｎの出力相当の信号が重畳されており、これをＭＩＭＯ信号分離回路３３でＮ個に分離する。分離信号は復号化回路３４−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の任意整数）に入力され、デパンクチャ処理や誤り訂正復号処理を行う。復号化回路３４−ｉは、ＰＤＵを出力すると共にＰＤＵ毎に正しく復号できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報も出力する。これらは再送合成回路３５−ｉに入力されてメモリに保持され、正しく復号できなかったＰＤＵが無線装置５０より再送され、正しく受信できたならば、既にメモリに保持してあるＰＤＵと置き換える再送合成処理（ＡＲＱ）を行い、正しく再生したデータをＰＤＵ終端回路３６−ｉに転送する。

ＰＤＵ終端回路３６−ｉでは、ＰＤＵを終端してユーザトラヒックを取り出し、その出力を多重回路６７に転送する。多重回路６７では、ＰＤＵ終端回路３６−１〜３６−Ｎからのユーザパケットを多重化してユーザトラヒック系列を得る。その際に、同一ユーザトラヒック系列のユーザパケットの順番が経路毎の伝送遅延の相違によって入れ替わる場合があるため、ユーザパケット毎に付加されたＳＱＮを用いて元の順番に並べ替える。フィードバック情報生成回路３８では、復調回路３２−１〜３２−Ｍで検出した送信アンテナ毎のＳＩＲ情報や、復号化回路３４−１〜３４−Ｎが出力するＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報によりフィードバック情報を生成する。

図６は、図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路５２の処理動作の１例を示すフローチャートである。これは、伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、再送制御回路１４−１〜１４−Ｎの遅延高優先クラス用メモリのキュー長を用いる方法である。パケット種別識別回路１１より、遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列の到着検出信号を受けると（ステップＡ９）、図５のタイマ回路５３内のユーザトラヒック系列用のタイマカウンタ値ＴＩＭを０に設定する（ステップＡ１０）。その後、このタイマ値ＴＩＭは一定時間毎に１ずつ自動的にインクリメントする。次に、振り分け制御回路５２は、その時点での再送制御回路１４−１〜１４−Ｎのうち、遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のもの１４−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ１１）。そして、パケット種別識別回路１１よりこのユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対してＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ１２）。これは、このユーザトラヒック系列の通信終了まで行うが（ステップＡ１３）、タイマ値ＴＩＭが予め設定した閾値に到達すると（ステップＡ１４）、タイマ値を０にクリアする（ステップＡ１０）。そして再度その時点でのキュー長最短の再送制御回路１４−ｋを判定する（ステップＡ１１）。尚、図６の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。

上述の如く、この第１動作例では、タイマ値が閾値に達する度にその時点でのキュー長最短の経路に選択し直すので、遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信を長時間行っても、常にキュー長を最短にして伝送遅延を低く保つことが可能である。

次に、図７のフローチャートを参照して、図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路５２の第２動作例を説明する。図７は、伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、無線装置６０からのフィードバック情報に含まれる送信アンテナ毎の平均ＳＩＲ情報を用いる方法である。

パケット種別識別回路１１より、遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列の到着検出信号を受けると（ステップＡ１５）、図５のタイマ回路５３内のユーザトラヒック系列用タイマカウンタ値ＴＩＭを０に設定する（ステップＡ１６）。その後、このタイマ値ＴＩＭは一定時間毎に１ずつ自動的にインクリメントする。次に、振り分け制御回路５２は、その時点での平均ＳＩＲ情報が最良の送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ１７）。そして、パケット種別識別回路１１よりこのユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対してＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ１８）。これは、このユーザトラヒック系列の通信終了まで行うが（ステップＡ１９）、タイマ値ＴＩＭが予め設定した閾値に到達すると（ステップＡ２０）、タイマ値を０にクリアする（ステップＡ１６）。そして、再度その時点での平均ＳＩＲ情報が最良の送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ１７）。尚、図７の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。

上述の如く、この第２動作例では、タイマ値が閾値に到達する度にその時点での平均ＳＩＲ値が最良の経路に選択し直すので、遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信を長時間行っても、常に平均ＳＩＲ値を最良にして再送回数を低減させ、伝送遅延を最適に保つことが可能である。

次に、図８のフローチャートを参照して、図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路５２の第３動作例を説明する。伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、再送制御回路１４−１〜１４−Ｎの遅延高優先クラス用メモリのキュー長を用いる方法である。また、図５中のタイマ回路５３は使用しない。

パケット種別識別回路１１より、遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列の到着検出信号を受けると（ステップＡ２１）、振り分け制御回路５２は、その時点での再送制御回路１４−１〜１４−Ｎのうち、遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のもの１４−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ２２）。そして、パケット種別識別回路１１より該ユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対してＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ２３）。これは、このユーザトラヒック系列の通信終了まで行うが（ステップＡ２４）、選択した再送制御回路１４−ｋの遅延高優先クラス用メモリのキュー長が予め設定した閾値を超過すると（ステップＡ２５）、再度その時点でのキュー長最短の再送制御回路１４−ｋを判定する（ステップＡ２２）。尚、図８の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。

上述の如く、この第３動作例では、キュー長が閾値を超過する度にその時点でのキュー長最短の経路に選択し直すので、遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信を長時間行っても、常にキュー長を閾値以下にして伝送遅延の増加を防止する。

次に、図９のフローチャートを参照して、図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路５２の第４動作例を説明する。図９は、伝送遅延が短い送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）の判定に、無線装置６０からのフィードバック情報に含まれる送信アンテナ毎の平均ＳＩＲ情報を用いる方法である。また、図５中のタイマ回路５３は使用しない方法である。

パケット種別識別回路１１より、遅延高優先クラスでありかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の新規ユーザトラヒック系列の到着検出信号を受けると（ステップＡ２６）、振り分け制御回路５２は、その時点での平均ＳＩＲ情報が最良の送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ２７）。そして、パケット種別識別回路１１より該ユーザトラヒック系列のユーザパケットの到着を受信する度に、振り分け回路１２に対してＰＤＵ生成回路１３−ｋに振り分けるようにアンテナ選択信号を出力する（ステップＡ２８）。これは、このユーザトラヒック系列の通信終了まで行う（ステップＡ２９）。選択している送信アンテナ１７−ｋの平均ＳＩＲ値が予め設定した閾値よりも劣化したならば（ステップＡ３０）、再度その時点での平均ＳＩＲ情報が最良の送信アンテナ１７−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を判定する（ステップＡ２７）。尚、図９の処理は、ユーザトラヒック系列毎に行う。

上述の如く、この第４動作例では、平均ＳＩＲ値が閾値よりも劣化する度にその時点での平均ＳＩＲ値が最良の経路に選択し直すので、遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信を長時間行っても、平均ＳＩＲ値を閾値以上に保ち再送回数を低減させ、伝送遅延を最適に保つことが可能である。

以上、本発明によるマルチアンテナ伝送システムの好適実施例について詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明によるマルチアンテナ伝送システムの第１実施例の構成を示すブロック図である。 図１のマルチアンテナ伝送システムの送信側における再送制御回路の詳細構成例を示すブロック図である。 図１のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第１処理動作例を示すフローチャートである。 図１のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第２処理動作例を示すフローチャートである。 本発明によるマルチアンテナ伝送システムの第２実施例の構成例を示すブロック図である。 図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第１処理動作例を示すフローチャートである。 図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第２処理動作例を示すフローチャートである。 図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第３処理動作例を示すフローチャートである。 図５のマルチアンテナ伝送システムにおける振り分け制御回路の第４処理動作例を示すフローチャートである。 代表的なマルチアンテナ伝送システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、３０、５０、６０ 無線装置
１１ パケット種別識別回路
１２ 振り分け回路
１３−１〜１３−Ｎ ＰＤＵ生成回路
１４−１〜１４−Ｎ 再送制御回路
１５−１〜１５−Ｎ 符号化回路
１６−１〜１６−Ｎ 変調回路
１７−１〜１７−Ｎ 送信アンテナ
１８ ＡＭＣＳ制御回路
１９、５２ 振り分け制御回路
３１−１〜３１−Ｍ 受信アンテナ
３２−１〜３２−Ｍ 復調回路
３３ ＭＩＭＯ信号分離回路
３４−１〜３４−Ｎ 復号化回路
３５−１〜３５−Ｎ 再送合成回路
３６−１〜３６−Ｎ ＰＤＵ終端回路
３７、６７ 多重回路
３８ フィードバック情報生成回路
５１ シーケンシャルナンバー（ＳＱＮ）付加回路
５３ タイマ回路

Claims (11)

1. Ｎ（Ｎは２以上の任意整数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
   入力ユーザパケット毎にそのユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に前記Ｎ個の送信アンテナのうち何れの送信アンテナより送信するか決定する振り分け制御回路と、該振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて前記遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナに振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えることを特徴とするマルチアンテナ伝送システム。
2. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、通信終了まで前記ユーザトラヒック系列のユーザパケットは同一の送信アンテナｋに振り分けを行うことを特徴とする請求項１に記載のマルチアンテナ伝送システム。
3. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナ毎の平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、通信終了まで前記ユーザトラヒック系列のユーザパケットは同一の送信アンテナに振り分けを行うことを特徴とする請求項１に記載のマルチアンテナ伝送システム。
4. Ｎ（複数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送信制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
   入力ユーザパケット毎にユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、前記ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に何れの１個の送信アンテナにより送信するか決定する振り分け制御回路と、前記ユーザトラヒック系列別にパケットに対して１ずつインクリメントするシーケンスナンバー（ＳＱＮ）を付加するＳＱＮ付加回路と、振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナに振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えることを特徴とするマルチアンテナ伝送システム。
5. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を持つ送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記キュー長が予め設定した閾値を超過した場合に、再度Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を持つ送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直すことを特徴とする請求項４に記載のマルチアンテナ伝送システム。
6. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記平均ＳＩＲ値が通信終了まで前記予め設定した閾値を超過した場合に、再度Ｎ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直すことを特徴とする請求項４に記載のマルチアンテナ伝送システム。
7. Ｎ（複数）個の送信アンテナおよび該送信アンテナ毎の再送制御回路を含み、複数のＱｏＳクラスのユーザパケットを混在して転送するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
   入力ユーザパケット毎にユーザトラヒック系列種別およびＱｏＳクラスを識別するパケット種別識別回路と、前記ユーザパケットが遅延高優先クラスかつ１個の送信アンテナで転送可能な帯域の場合に何れの送信アンテナにより送信するか決定する振り分け制御回路と、前記ユーザトラヒック系列毎のタイマカウンタを有し、一定周期毎に１ずつインクリメントするタイマ回路と、前記ユーザトラヒック系列別にパケットに対して１ずつインクリメントするシーケンスナンバー（ＳＱＮ）を付加するＳＱＮ付加回路と、前記振り分け制御回路からのアンテナ選択信号に基づいて前記遅延高優先クラスのユーザパケットは何れか１個の送信アンテナを振り分け、他のＱｏＳクラスのユーザパケットは複数の送信アンテナに振り分ける振り分け回路とを備えることを特徴とするマルチアンテナ伝送システム。
8. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、前記Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）を伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記タイマ回路が予め設定した閾値に達する度に、再度Ｎ個の再送制御回路のうち遅延高優先クラス用メモリのキュー長が最短のものを選択して、該最短キュー長の再送制御回路を有する送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直し、同時に前記ユーザトラヒック用タイマ値を０に戻すことを特徴とする請求項７に記載のマルチアンテナ伝送システム。
9. 前記振り分け制御回路において、前記遅延高優先クラスのユーザトラヒック系列の通信開始時に、受信装置より対向回線を通じて送付されるＮ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し、その後、前記タイマ回路が予め設定した閾値に達する度に、再度Ｎ個の送信アンテナの平均ＳＩＲ値のうち最良のものを選択し、該最良の平均ＳＩＲ値の送信アンテナｋを伝送遅延最短の送信アンテナと判断し直し、同時に前記ユーザトラヒック用タイマ値を０に戻すことを特徴とする請求項７に記載のマルチアンテナ伝送システム。
10. それぞれ複数のアンテナを有する１対の無線装置間でユーザパケットを送受信するマルチアンテナ伝送システムにおいて、
    送信側では、ユーザトラヒックが入力されるパケット種別識別回路と、該パケット種別識別回路から入力ユーザ毎のユーザトラヒック系列種別、ＱｏＳクラス情報、送信開始情報および受信側からのフィードバック情報に基づきアンテナ選択信号を生成する振り分け制御回路と、該振り分け制御回路からの前記アンテナ選択信号および前記パケット種別識別回路からのユーザパケットおよびＱｏＳクラス情報に基づき送信アンテナを決定する振り分け回路とを備えることを特徴とするマルチアンテナ伝送システム。
11. 前記パケット種別識別回路および前記振り分け回路間にシーケンスナンバー付加回路を更に備え、前記シーケンスナンバーはユーザトラヒック系列別に入力ユーザパケット毎にインクリメントすることを特徴とする請求項１０に記載のマルチアンテナ伝送システム。

Images