JP2008125107A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも送信に複数のアンテナを用いる無線通信システムにおいて、受信側で高い即応性が要求される処理を容易に行うことを可能とする。
【解決手段】複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、複数のアンテナを用いて送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信し、また送信単位の最後のＮシンボルとして同一の情報を送信する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数のアンテナを用いる無線通信装置に関する。

送信に複数のアンテナを用いる無線通信システムは、多数提案されている。特に、送信側のみでなく、受信側にも複数のアンテナを用いる無線通信システムは、ＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)と呼ばれる。

このような無線通信システムにおいては、ストリーム（各アンテナから送信される情報系列）毎に独立した異なる情報を送信する空間多重方式や、ストリーム毎に関連のある情報を送信して送信ダイバーシチ効果を得る方式などがある。これらの方式は、受信側で特殊な信号処理が必要とされる。例えば、前者の場合は各ストリームの情報を分離する処理が必要となり、後者の場合はダイバーシチ利得を得るための処理が必要である。

一方、送信に複数のアンテナを用いる場合でも、全く同一の情報を伝送したり、あるいは非特許文献１に記載されているように１シンボル内の各サンプルをアンテナ毎にずらしていくＣＤＤ(Cyclic Delay Diversity；巡回遅延ダイバーシチ)を用いると、受信側で特別な処理を必要とせずにある程度のダイバーシチ利得を得ることができる。
M. Bossert, A. Huebner, F. Schuehlein, H. Haas & E. Costa, "On Cyclic Delay Diversity in OFDM Based Transmission Schemes," In proc. 7th International OFDM Workshop, Hamburg, Germany, September 2002.

近年、無線通信システムは複雑化の一途をたどっており、例えば無線ＬＡＮのようなシステムでは、パケット受信後すぐにＡＣＫ(acknowledgement)を返信せねばならない。このように受信側に高い即応性が要求される無線通信システムにおいて、送信側で複数のアンテナを用いて送信を行った場合、受信側では例えば各アンテナから送信された信号を受信信号から分離する処理が必要となるなどのように、処理量の増大が問題となる。すなわち、受信側ではフレームもしくはパケットの終端部分を受信してからの時間的制約が厳しく、制限時間内に受信処理を達成するために高速な信号処理が要求される。３ＧＰＰにおけるＴＰＣ(Transmit Power Control)ビットのような即応性が要求される情報が送信される場合においても、同様に受信側での処理時間に著しい制約が生じる。

本発明は、少なくとも送信に複数のアンテナを用いる無線通信システムにおいて、受信側で高い即応性が要求される処理を容易に行うことができるようすることを目的とする。

本発明の第１の観点によると、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、複数のアンテナと、前記複数のアンテナを用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する第１の送信手段と、前記複数のアンテナを用いて前記送信単位の前記最後のＮシンボルとして同一の情報を送信する第２の送信手段とを具備する無線通信装置を提供する。

本発明の第２の観点によると、伝送速度の異なる複数の変調方式から一つ変調方式を選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、複数のアンテナと、前記複数のアンテナと相対的に高い伝送速度を有する第１の変調方式を用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する手段と、前記複数のアンテナと相対的に低い伝送速度を有する第２の変調方式を用いて前記送信単位の前記最後のNシンボルを送信する手段とを具備する無線通信装置を提供する。

本発明の第３の観点によると、伝送速度によってランク付けされた、変調方式と符号化方式の組み合わせよりなる複数のＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、複数のアンテナと、前記複数のアンテナとランクが相対的に上位の第１のＭＣＳを用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する手段と、前記複数のアンテナとランクが相対的に下位の第２のＭＣＳを用いて前記送信単位の前記最後のNシンボルを送信する手段とを具備する無線通信装置を提供する。

送信に複数のアンテナを用いる無線通信システムにおいて、受信側においてＡＣＫを返したり、あるいは送信電力制御情報を受信するといったような、高い即応性が要求される処理を容易に行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明する。各実施形態に従う無線通信システムは、例えば少なくとも一つの基地局装置と少なくとも一つの端末装置を含む無線ＬＡＮあるいは移動通信システム（セルラーシステム）に適用され得る。以下の説明では、基地局装置あるいは端末装置などの無線通信装置に含まれる送信機及び受信機について述べる。

（第１の実施形態）
図１を参照して本発明の第１の実施形態に従う送信機について説明する。図１は送信機の物理層であり、ここに上位層から送信すべきデータ（ビット列）１０がある送信単位（例えば、フレームもしくはパケット）毎に入力される。例えば、無線ＬＡＮの場合はデータ１０の各送信単位に、最初に例えば伝送路推定やＡＧＣ（自動利得制御）のための既知信号が配置され、その後にデータ信号が配置される。入力されるデータ１０は、符号化器１１により誤り訂正符号化が施され、さらにインタリーバ１２によりインタリーブ処理がなされた後、ストリーム分割器１３に入力される。

ストリーム分割器１３は、入力データをカウンタ１５からの指示に従って例えば送信アンテナ数と同数の複数のストリームに分割するか、あるいは分割せずに一つのストリームのまま出力する。ストリーム分割器１３で入力データが複数のストリームに分割される場合、ストリーム分割器１３から出力される各ストリームは、変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎにそれぞれ入力される。一方、ストリーム分割器１３で入力データのストリームが分割されずそのまま出力される場合、ストリーム分割器１３から一つのストリームとして出力されるデータは一つの変調器、例えば変調器１４ａに入力される。

変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎにより変調が施されたデータは、ＲＦ／ＩＦ段１６に入力される。ＲＦ／ＩＦ段１６において、入力データであるベースバンド信号は、まずＩＦ(Intermediate Frequency)信号に変換され、さらにＲＦ(Radio Frequency)信号に変換された後、電力増幅が施される。ＲＦ／ＩＦ段１６から出力されるＲＦ信号は送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎに供給され、アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎから送信相手の無線通信装置へ向けて送信される。

カウンタ１５は、データ１０の送信単位（フレームもしくはパケット）毎にシンボル数を送信単位の先頭からカウントし、カウント値をストリーム分割器１３及びＲＦ／ＩＦ段１６へ送る。データ１０の各送信単位のシンボル数がＭ＋Ｎ（Ｍ，Ｎはいずれも１以上の整数）であるとすると、ストリーム分割器１３はカウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間はストリーム分割動作を行う。従って、ストリーム分割器１３は入力データのうち各送信単位の最初のＭシンボルについては、複数のストリームに分割する。

ストリーム分割器１３が入力データの送信単位を３つのストリーム１，２，３に分割する場合を例にとると、カウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間、図２に示すようにストリーム１ではシンボルａ₁, ａ₂, ａ₃, …,ａ_M が配置され、以下同様にストリーム２ではシンボルｂ₁, ｂ₂, ｂ₃, …, ｂ_M が配置され、ストリーム３ではシンボルｃ₁, ｃ₂, ｃ₃, …, ｃ_M が配置される。なお、図２ではフレームを送信単位としているが、パケットを送信単位としても構わない。

図２に示されるように分割後の各ストリーム１，２，３は独立した異なる情報であり、これらが変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎによりそれぞれ変調され、ＩＦ／ＲＦ段１６に入力される。ＩＦ／ＲＦ段１６は、カウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間は変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎからの出力データをそれぞれ個別に処理してＲＦ信号を生成し、送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎに送る。従って、各送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎから独立した情報のＲＦ信号が送信される。このように各送信データ単位のうち、最初のＭシンボルの情報は複数の送信アンテナを用いて空間多重方式によって送信される。

ストリーム分割器１３は、カウンタ１５のカウント値がＭ＋１〜Ｍ＋Ｎの期間はストリーム分割動作を行わず、図２に示すようにストリーム１のみにシンボルａ_M+1, …, ａ_M+N を出力して、入力データのストリームをそのまま変調器１４ａに送る。すなわち、ストリーム分割器１３の入力データの各送信単位のうち、最後のＮシンボルは一つのストリームとして出力され、変調器１４ａにより変調される。ＩＦ／ＲＦ段１６は、カウンタ１５のカウント値がＭ＋１〜Ｍ＋Ｎの期間は変調器１４ａからの出力データのみを処理してＲＦ信号を生成し、それを対応する送信アンテナ１７ａに送る。このように各送信データ単位のうち、最後のＮシンボルの情報は単一の送信アンテナ１７ａによって送信される。

ここで、各送信データ単位の最後のＮシンボルの情報を送信するアンテナは、予め固定的に定められていてもよいし、伝送路状態などを考慮して適応的に最適なアンテナが選択されるようにすることも可能である。後者のように伝送路状態の良いアンテナから送信を行えば、単一アンテナを用いつつも伝送誤りを減少させることができる。

このように送信データの各送信単位のうち最初のＭシンボルの情報（シンボルａ₁, ａ₂, ａ₃, …,ａ_M 、シンボルｂ₁, ｂ₂, ｂ₃, …, ｂ_M 、シンボルｃ₁, ｃ₂, ｃ₃, …, ｃ_M ）は、複数の送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎにより空間多重されて送信されるため、受信機側では受信信号を複数のストリームに分離する処理が必要となる。これに対し、送信データの各送信単位のうち最後のＮシンボルの情報（シンボルａ_M+1, …, ａ_M+N ）は、単一のアンテナ１７ａからのみ送信されるため、受信機側で受信信号をストリームに分離するような処理は不要であり、例えば最後のＮシンボルの受信を待ってＡＣＫを返すなどの時間的な制約を満たしやすくなる。

次に、図３を用いて本発明の第１の実施形態に係る受信機について説明する。図３において、図１の送信機から送信されるＲＦ信号は複数の受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，…，２１ｎにより受信される。受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，…，２１ｎからのＲＦ受信信号は、ＲＦ／ＩＦ段２２に入力される。ＲＦ／ＩＦ段２２において、入力されるＲＦ受信信号はそれぞれ低雑音増幅器（ＬＮＡ）により増幅された後、ＩＦ信号に変換され、さらにベースバンド信号に変換される。

ＲＦ／ＩＦ段２２から出力されるアナログベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎによりディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎから出力されるディジタルベースバンド信号は、それぞれフィルタ２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎにより不要成分が除去された後、入力セレクタ２５によってＭＩＭＯ信号処理器２６、伝送路応答推定器２７及び同期検波器２８のいずれかに入力される。

カウンタ３０は、入力セレクタ２５に入力されるディジタルベースバンド信号の送信単位（フレームもしくはパケット）毎にシンボル数をカウントすることで、各シンボルが既知信号かデータ信号かの判別を行い、さらにデータ信号については終端シンボル（送信単位の最後のＮシンボル）か否かの判別を行う。カウンタ３０による判別結果に従って、入力セレクタ２５及び出力セレクタ２９が制御される。

例えば、カウンタ３０による判別の結果、入力セレクタ２５の入力信号が既知信号の場合、その既知信号は伝送路応答推定器２７に入力される。入力セレクタ２５の入力信号がデータ信号の場合、データ信号の最後のＮシンボル以外のMシンボルの信号は、ＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)信号処理器２６に入力される。ＭＩＭＯ信号処理器２６では、例えばＭＬＥ（最尤推定）やＢＬＡＳＴ（Bell Labs Layered Space Time）などのアルゴリズムに従って、図１に示した送信機の各送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎから送信される信号が入力信号から分離される。

伝送路応答推定器２７は、入力される既知信号を用いて図１の送信機の各送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎから図３の受信機の各受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，…，２１ｎに至る複数の伝送路について伝送路推定を行い、推定値を算出する。こうして算出された伝送路応答推定値は、ＭＩＭＯ信号処理器２６において各送信アンテナから送信される信号を分離するために用いられる。

一方、カウンタ３０による判別の結果、入力セレクタ２５の入力信号がデータ信号であり、かつ送信単位の最後のＮシンボルの場合には、送信機からは単一アンテナによって送信が行われ、送信機からの信号は空間多重されていないことになる。このような場合、入力セレクタ２５からの信号は同期検波器２８に入力され、伝送路応答推定器２７により算出される伝送路推定値を用いて同期検波が行われる。同期検波は、入力信号に対して伝送路推定値を複素乗算するだけの簡単な演算でよい。

すなわち、同期検波器２８は例えば図４に示されるように、伝送路応答推定器２７からの伝送路応答推定値の共役をブロック４１ａ，４１ｂ，…，４１ｎで求め、これらを複素乗算器４２ａ，４２ｂ，…，４２ｎにより入力セレクタ２５からのデータ信号に対して乗じて加算器４３で加算合成することにより、同期検波を行う。なお、送信側において送信単位の最後のＮシンボルがＣＤＤ（巡回遅延ダイバーシチ）により送信されているような場合には、各アンテナに対応する伝送路推定値はＣＤＤに対応するよう合成され、データ信号に複素乗算される。

これらの一連の処理は、ＭＬＥやＢＬＡＳＴなどのＭＩＭＯ信号処理に比べると遙かに容易と考えられるため、処理時間は非常に短い。こうしてＭＩＭＯ信号処理器２６あるいは同期検波器２８によって得られるデータ信号は、出力セレクタ２９を介してデインタリーバ３１に入力されてデインターリーブが施され、さらに誤り訂正復号器３２により誤り訂正復号されることにより、送信されたデータ３３が再生される。再生されたデータ３３は、上位層へ送られる。

このように図３の受信機によると、パケットやフレームなどの各送信単位の最後のＮシンボルの処理を高速に行うことができるため、パケットやフレームの受信後の処理に時間的な余裕を持つことができる。従って、例えば特定時間内にＡＣＫを返すような高い即応性が要求される処理にも容易に対応することが可能となる。

（第２の実施形態）
図５には、本発明の第１の実施形態に係る送信機を変形した第２の実施形態に係る送信機を示す。送信すべきデータ１０は符号化される前にストリーム分割器１３によって各ストリームに分割された後、符号化器１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎ及びインタリーバ１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎによってストリーム毎に符号化及びインターリーブが施される。符号化及びインタリーブ処理後のデータは、変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎに入力される。変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎ以降の処理は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ストリーム分割器１３は、符号化前のデータが入力される点を除いて第１の実施形態と同様の処理を行う。従って、第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。第２の実施形態において、受信機に関しては第１の実施形態と同様でよい。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る送信機では、図６に示されるように図１の送信機における変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎとＩＦ／ＲＦ段１６との間に、ＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎ及びスイッチ１９ａ，１９ｂ，…，１９ｎが挿入されている。スイッチ１９ａ，１９ｂ，…，１９ｎは、カウンタ１５からの指示に従って制御され、変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎの出力とＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎの出力のいずれかを選択する。

次に、図７及び図８を用いて図６の送信機の動作を説明する。ＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎ及びスイッチ１９ａ，１９ｂ，…，１９ｎ以外の動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、データ１０の各送信単位のシンボル数がＭ＋Ｎ（Ｍ，Ｎは１以上の整数）であるとすると、ストリーム分割器１３はカウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間はストリーム分割動作を行う。ストリーム分割器１３が入力データを３つのストリーム１，２，３に分割する場合を例にとると、カウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間は図２と同様、図７に示すようにストリーム１ではシンボルａ₁, ａ₂, ａ₃, …,ａ_M が配置され、以下同様にストリーム２ではシンボルｂ₁, ｂ₂, ｂ₃, …, ｂ_M が配置され、ストリーム３ではシンボルｃ₁, ｃ₂, ｃ₃, …, ｃ_M が配置される。

この場合、つまりカウンタ１５のカウント値が０〜Ｍの期間、スイッチ１９ａ，１９ｂ，…，１９ｎは変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎの出力を選択する状態に切り替えられている。従って、ストリーム分割器１３から出力される各ストリームは変調器１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎによりそれぞれ変調された後、ＩＦ／ＲＦ段１６を介して送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎに送られる。このように各送信データ単位のうち、最初のＭシンボルの情報は第１の実施形態と同様に、通常の空間多重方式によって送信される。

ストリーム分割器１３は第１の実施形態と異なり、カウンタ１５のカウント値がＭ＋１〜Ｍ＋Ｎの期間もストリーム分割動作を行う。一方、スイッチ１９ａ，１９ｂ，…，１９ｎは、カウンタ１５のカウント値がＭ＋１〜Ｍ＋Ｎの期間、ＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎの出力を選択する状態に切り替えられる。従って、ストリーム分割器１３から出力される各ストリームは、ＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎによりそれぞれＣＤＤ処理が施され後、ＩＦ／ＲＦ段１６を介して送信アンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎに送られる。

このように第３の実施形態では第１の実施形態と同様に、各送信データ単位のうち最後のＮシンボルの情報も最初のＭシンボルの情報と同様に複数のアンテナ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎによって送信されるが、最後のＮシンボルは同一の情報がＣＤＤ処理を受けてから送信されることが最初のＭシンボルの情報の送信方法と異なる。

ここで、先と同様にストリーム分割器１３が入力データを３つのストリーム１，２，３に分割する場合を例にとると、カウンタ１５のカウント値がＭ＋１〜Ｍ＋Ｎの期間は、ＣＤＤ処理器１８ａ，１８ｂ，…，１８ｎによって図７に示すようにストリーム１ではシンボルａ_M, ａ_M+1, …,ａ_M+N が配置され、ストリーム２ではシンボルａ’_M, ａ’_M+1, …,ａ’_M+N が配置され、ストリーム３ではシンボルａ”_M, ａ”_M+1, …,ａ”_M+N が配置される。

図８を用いてＣＤＤ処理について詳しく説明する。図８（ａ）に示すように、ＣＤＤよって送信される各ストリームのうち、ストリーム１のシンボル列をａ₁, ａ₂, ａ₃ 、ストリーム２のシンボル列をａ’₁, ａ’₂, ａ’₃ 、ストリーム３のシンボル列をａ”₁, ａ”₂, ａ”₃ とすると、例えばａ₁, ａ’₁, ａ”₁ は図８（ｂ）に示すようにａ₁₁, ａ₁₂, ａ_13, ａ₁₄, ａ₁₅, ａ₁₆ というシンボルを時間的に巡回シフトしたものとなる。例えば図８（ｂ）の例では、ａ₁ ＝ａ₁₁, ａ₁₂, ａ_13, ａ₁₄, ａ₁₅, ａ₁₆ , ａ’₁ ＝ａ_13, ａ₁₄, ａ₁₅, ａ_16, ａ₁₁, ａ’₁₂, ａ”₁ ＝ａ₁₅, ａ_16, ａ₁₁, ａ₁₂, ａ_13, ａ₁₄ のようになっている。

ここで、図７のａ_M+1, ａ’_M+1, ａ”_M+1及びａ_M+N, ａ’_M+N ａ”_M+N の関係も、ａ_1, ａ’_1, ａ”₁ の関係と同様に、同じ情報のシンボル列を時間的に巡回シフトしたものである。言い替えれば、ストリーム１，２，３のそれぞれの最後のＮシンボルの情報は同一であり、送信される順序だけが異なる。

ＣＤＤは、受信側で特別な処理を行わなくともダイバーシチ効果が得られ、さらに同一の情報を送ることによるＮＵＬＬ（指向性の零点）が向くことを回避することができる。各送信単位の最初のＭシンボルについては空間多重で送信されるため、受信機では受信信号を各ストリームに分離する処理が必要となる。これに対して、最後のＮシンボルにおいてはＣＤＤで送信されるため、受信機でストリームを分離するような処理は不要であり、送信機にＡＣＫを返すなどの時間的な制約のある処理に対応しやすくなる。

また、第３の実施形態についても、第２の実施形態と同様に符号化前にストリーム分割を行い、ストリーム毎に符号化及びインタリーブを行うような変形を行うことが可能であり、その場合も上記と同様の効果が得られる。

（第４の実施形態）
次に、図９を用いて本発明の第４の実施形態を説明する。図９では、図７と比較して各送信データ単位（この例ではフレーム）のうち、ストリーム１，２，３の最後のＮシンボルは、全く同一の情報ａ_M+1, …, ａ_M+N,がＣＤＤ処理を受けることなく、そのままの順序で送信される。この場合、ＣＤＤによるダイバーシチ効果は得られないが、最後のＮシンボルについては受信機でストリームを分離するなどの処理が不要となり、ＡＣＫを返すなどの処理が容易となるという効果が得られる。

第４の実施形態に係る送信機は、基本的に第１の実施形態または第２の実施形態と同様に図１または図５に示したような構成でよく、各シンボルへの情報の配置のみを変えればよい。受信機については、図３と同様でよい。

（第５の実施形態）
次に、図１０を用いて本発明の第５の実施形態を説明する。第５の実施形態に係る送信機は、基本的に第３の実施形態に係る送信機と同じでよく、例えば図６に示されるように構成される。

第５の実施形態においては、送信単位の途中に高い即応性が要求される情報が挿入される場合、そのような情報については空間多重を行わず、ＣＤＤ処理を行って送信する。図１０に示される例では、送信単位であるフレームを分割したストリーム１，２，３のそれぞれの途中に、このような高い即応性が要求される情報ｚ, ｚ’, ｚ” が挿入される。このような情報の例としては、例えば３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)に見られるＴＰＣ(Transmit Power Control)ビット（送信電力制御情報）が挙げられる。

ＴＰＣを適用した無線通信システムでは、受信機がＴＰＣビットを受信すると、直ちに送信電力制御に反映されることが望ましい。そこで、第４の実施形態では、このような即応性が要求される情報については空間多重を行わずにＣＤＤによって送信し、受信機の処理を簡易化することで、即応性に対応することを可能とする。

（第６の実施形態）
次に、図１１を用いて本発明の第６の実施形態を説明する。図１０においては、分割後のストリーム１，２，３のそれぞれに即応性が要求される情報ｚ, ｚ’, ｚ” を挿入され、これらの情報を複数のアンテナによって送信する例を示した。これに対し、本発明の第６の実施形態では図１１に示すように、単一のアンテナから情報ｚを送信している。すなわち図１０でＣＤＤにより送信されていた領域の送信を単一アンテナからの送信に置き換えている。この方法によっても、受信機の処理を簡易化して即応性に対応できることは明らかである。

また、例えば３ＧシステムのＴＰＣビットのような高い即応性が要求される情報のみ単一アンテナで送信されている場合でも、図３の受信機においてカウンタ３０により、このような情報が送信されている期間を判定することで、図３で説明したと同様に復調を行うことが可能となる。このように処理された高い即応性が要求される情報が例えば３ＧにおけるＴＰＣビットの場合、これは一般に誤り訂正符号化が施されない。従って、ＴＰＣビットから硬判定器により電力の増減を検出することができ、それに基づいて送信機のパワーアンプを制御して送信電力を容易に制御することができる。

（第７の実施形態）
次に、図１２を用いて本発明の第７の実施形態について説明する。第７の実施形態においては、送信単位（ここではフレーム）の最後のＮシンボルの送信に用いる送信アンテナの数、つまり空間多重に用いるアンテナ数を予め定められた順序で段階的に減少させる。すなわち、図１２の例では最後のＮ＝３シンボルであり、これらのうち１シンボル目はストリーム１，２，３のシンボルａ_M, ｂ_M, ｃ_M として、２シンボル目はストリーム２，３のシンボルｂ_M+1, ｃ_M+1 として、３シンボル目はストリーム３のシンボルｃ_M+2 として、それぞれ送信される。

より具体的には、図１２ではストリーム１にはＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)、ストリーム２にはＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、ストリーム３には１６ＱＡＭ(16-Quadrature Phase Shift Keying)の各変調方式によってそれぞれ変調されたシンボルが割り当てられている。最後のＮシンボルのうち、１シンボル目については３個の送信アンテナを用いて全てのストリーム１，２，３を送信する。２シンボル目についてはＢＰＳＫにより変調されたシンボルのストリーム１の送信を中止し、２個の送信アンテナを用いてストリーム２，３を送信する。３シンボル目については、さらにＱＰＳＫにより変調されたシンボルのストリーム２の送信も中止し、１個の送信アンテナを用いてストリーム３のみを送信する。

次に、図１３を用いて第１２の実施形態における受信機について述べる。図１３に示される受信機は、図１２の送信信号の受信に対応しており、この例ではＶ−ＢＬＡＳＴ(Vertical-Bell Labs Layered Space Time)と呼ばれるアルゴリズムを採用している。

まず、アンテナ２１ａ，２１ｂ，…，２１ｎから出力される受信信号は、受信回路５０に入力される。受信回路５０は、例えば図３中のＲＦ／ＩＦ段２２、Ａ／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎ及びフィルタ２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎの部分に相当する。

信回路５０の出力信号の例えばヘッダ情報から、各ストリームに対する変調方式、例えば各ストリームがＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭのいずれか変調方式であるかが変調方式認識器５１によって判別される。続いて、復調順序判定器５２によってＢＰＳＫのような最も低次、すなわち相対的に最も低い伝送速度の変調方式で送られているストリーム（図１２の例ではストリーム１）から順次復調を行うように順序付け、すなわち各ストリームの復調順序の決定がなされる。

ここで、図１３では処理の簡易化の点から、通常のＶ−ＢＬＡＳＴのような伝送路状態やＳ／Ｎなどに応じた順序付けは行わず、各ストリームで変調方式を変えておき、最も低次の変調方式（ここでは、ＢＰＳＫ）から復調を行う方法を仮定している（3GPP TSG RAN WG1 TSG-R1(01)0879, Increasing MIMO throughput with per-antenna rate control (Lucent Technologies)参照）。

一方、受信回路５０からの出力信号に含まれる例えばパイロット信号のような既知信号から、伝送路推定器５３によって伝送路応答推定値が計算される。伝送路応答推定値はウェイト計算器５４に送られ、干渉除去のためのウェイト計算がなされる。計算されたウェイトは、干渉除去器５５ａ，５５ｂ，５５ｃにおいて干渉波を除去し所望波の信号を取り出すために使われる。

干渉除去がなされた信号は、ストリーム毎に復調器５６ａ，５６ｂ，５６ｃにより復調される。この場合、まず最初に図１２のストリーム１のＢＰＳＫにより変調された信号が復調器５６ａによって復調され、復調器５６ａの出力信号は変調器５７ａにより再度変調される。変調器５７ａの出力信号は、乗算器５８ａによりウェイトが乗じられた後に、減算器５９ａにより干渉除去器５５ｂの出力信号から削除される。このようにしてＢＰＳＫにより変調された信号が削除された後、同様にして乗算器５８ｂ，５８ｃ、復調器５６ｂ、変調器５７ｂ及び減算器５９ｂ，５９ｃを用いて、図１２のストリーム２のＱＰＳＫにより変調された信号及びストリーム３の１６ＱＡＭにより変調された信号の順に処理が行われる。

図１３の受信機によれば、図１２のように送信に用いるアンテナの数を徐々に減らしてゆくことにより、ウェイト計算器５４によって計算されるウェイトの値を変更させることなく、最後の２シンボルの復調処理を徐々に簡易化することができる。例えば、図１２中の送信単位（フレーム）の最初のMシンボルまでは、元々ＱＰＳＫにより変調されたストリーム２においては、ＢＰＳＫにより変調された信号は削除されたものとして、１６ＱＡＭにより変調された信号を低減するようなウェイトが計算されている。よってＭ＋１番目のシンボルでＢＰＳＫにより変調された信号が送信されなくなっても、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭによりの変調された信号に適用されるウェイトは変わらない。

このように送信機において送信単位内の最後のＮシンボルの送信に用いるアンテナの数を徐々に減らすことにより、Ｖ−ＢＬＡＳＴの受信機における最後のＮシンボルの処理を簡易化することができる。

（第８の実施形態）
次に、図１４を用いて本発明の第８の実施形態を説明する。第８の実施形態では、送信単位（ここではフレーム）の最初のMシンボルについては、複数のアンテナを用いてストリーム１，２，３を例えば１６ＱＡＭのような相対的に高い伝送速度を有する変調方式で送信する。一方、フレームの最後のNシンボルについては、ＢＰＳＫのような相対的に高い伝送速度を有する簡易な変調方式で送信する。

伝送速度の高い変調方式、すなわち変調多値数の大きい変調方式では、受信機において誤り訂正のための尤度計算の他に、空間多重されているような受信信号をストリームを分割するための処理も複雑になる。従って、フレームの最後のＮシンボルについては、上記のように伝送速度が低い簡易な変調方式を用いることによって、受信機でのストリーム分割のような処理を簡易化し、ＡＣＫなどの高い即応性が要求される処理に容易に対応することができる。

第８の実施形態を変調方式のみの選択でなく、ＭＣＳの選択に拡張することも可能である。ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)とは、変調方式と符号化方式の組み合わせであり、種々の異なる組み合わせをＭＣＳセットと呼ぶ。これら複数のＭＣＳセットから一つのＭＣＳを選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナとランクが相対的に上位の第１のＭＣＳを用いて送信単位の最後のＮシンボル以外の複数シンボルを送信する。次に、複数のアンテナとランクが相対的に下位の第２のＭＣＳを用いて送信単位の最後のNシンボルを送信する。このようにすることにより、ＭＣＳ選択機能を有する受信機において第８の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

具体的には、例えば以下に述べる種々の送信操作を適宜組み合わせて実施することができる。
（ａ）複数のアンテナを用いて送信単位の最後のＮシンボル以外の複数シンボルを送信し、一つのアンテナを用いて送信単位の最後のNシンボルを送信する。
（ｂ）第１の情報と該第１の情報に比較して受信側により高い即応性が要求される第２の情報を含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナを用いて第１の情報を送信し、一つのアンテナを用いて第２の情報を送信する。
（ｃ）複数のアンテナを用いて送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信し、複数のアンテナを用いて送信単位の最後のNシンボルとして同一の情報を送信する。
（ｄ）（ｃ）において最後のNシンボルとして同一の情報を送信する場合に、複数のアンテナ間で該情報を時間的にシフトさせて送信する。

（ｅ）第１の情報と第１の情報に比較して受信側により高い即応性が要求される第２の情報を含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナを用いて第１の情報を送信する手段と、複数のアンテナを用いて第２の情報を複数のアンテナ間で時間的にシフトさせて送信する。

（ｆ）複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナを用いて送信単位の最後のＮシンボル以外の複数シンボルを送信し、複数のアンテナから段階的に少なくなるように選択されるアンテナを用いて送信単位の最後のNシンボルを送信する。

（ｇ）伝送速度の異なる複数の変調方式から一つ変調方式を選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナと相対的に高い伝送速度を有する第１の変調方式を用いて送信単位の最後のＮシンボル以外の複数シンボルを送信し、複数のアンテナと相対的に低い伝送速度を有する第２の変調方式を用いて送信単位の最後のNシンボルを送信する。あるいは伝送速度によってランク付けされた複数のＭＣＳセットから一つのＭＣＳを選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う場合に、複数のアンテナとランクが相対的に上位の第１のＭＣＳを用いて送信単位の最後のＮシンボル以外の複数シンボルを送信し、複数のアンテナとランクが相対的に下位の第２のＭＣＳを用いて送信単位の最後のNシンボルを送信する。

さらに、本発明は複数の送信アンテナを用いて送信を行う無線通信システムであれば、ＣＤＭＡやＯＦＤＭなどの多重アクセスシステムにも適用が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る受信機のブロック図 第１の実施形態における各送信単位の最初のMシンボル及び最後のＮシンボルの送信方法について説明する図 本発明の第１の実施形態に係る受信機のブロック図 図２中の同期検波器の一例のブロック図 本発明の第２の実施形態に係る送信機のブロック図 本発明の第３の実施形態に係る送信機のブロック図 第３の実施形態における各送信単位の最初のMシンボル及び最後のＮシンボルの送信方法について説明する図 第３の実施形態の説明に用いる巡回遅延ダイバーシチ（ＣＤＤ）による送信方法を示す図 本発明の第４の実施形態に係る送信機における各送信単位の最初のMシンボル及び最後のＮシンボルの送信方法について説明する図 本発明の第５の実施形態に係る送信機における即応性が要求される情報の送信方法について説明する図 本発明の第５の実施形態に係る送信機における即応性が要求される情報の送信方法について説明する図 本発明の第６の実施形態に係る送信機における各送信単位の最初のMシンボル及び最後のＮシンボルの送信方法について説明する図 本発明の第６の実施形態に係る受信機のブロック図 本発明の第７の実施形態に係る送信機における各送信単位の最初のMシンボル及び最後のＮシンボルの送信方法について説明する図

符号の説明

１０…送信データ；
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｎ…符号化器；
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｎ…インタリーバ；
１３…ストリーム分割器；
１４ａ，１４ｂ，１４ｎ…変調器；
１５…カウンタ；
１６…ＩＦ／ＲＦ段；
１７ａ，１７ｂ，１７ｎ…送信アンテナ；
１８ａ，１８ｂ，１８ｎ…ＣＤＤ処理器；
１９ａ，１９ｂ，１９ｎ…スイッチ；
２１ａ，２１ｂ，２１ｎ…受信アンテナ；
２２…ＲＦ／ＩＦ段；
２３Ａ，２３Ｂ，２３ｎ…Ａ／Ｄ変換器；
２４ａ，２４ｂ，２４ｎ…フィルタ；
２５…入力セレクタ；
２６…ＭＩＭＯ信号処理器；
２７…伝送路応答推定器；
２８…同期検波器；
２９…出力セレクタ；
３０…カウンタ；
３１…デインタリーバ；
３２…誤り訂正復号器；
３３…受信データ；
５０…受信回路；
５１変調方式認識器；
５２…復調順序決定器；
５３…伝送路推定器；
５４…ウェイト計算器；
５５ａ，５５ｂ，５５ｎ…干渉波除去器；
６０…レプリカ作成型キャンセル装置

Claims (6)

1. 複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する第１の送信手段と、
   前記複数のアンテナを用いて前記送信単位の前記最後のＮシンボルとして同一の情報を送信する第２の送信手段とを具備する無線通信装置。
2. 前記第２の送信手段は、前記複数のアンテナ間で前記同一の情報を時間的に巡回シフトさせて送信する請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記第１の送信手段は、第１の情報を送信し、
   前記第２の送信手段は、該第１の情報に比較して受信側により高い即応性が要求される第２の情報を送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
4. 伝送速度の異なる複数の変調方式から一つ変調方式を選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナと相対的に高い伝送速度を有する第１の変調方式を用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する手段と、
   前記複数のアンテナと相対的に低い伝送速度を有する第２の変調方式を用いて前記送信単位の前記最後のＮシンボルを送信する手段とを具備する無線通信装置。
5. 伝送速度によってランク付けされた、変調方式と符号化方式の組み合わせよりなる複数のＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択し、複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナとランクが相対的に上位の第１のＭＣＳを用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する手段と、
   前記複数のアンテナとランクが相対的に下位の第２のＭＣＳを用いて前記送信単位の前記最後のＮシンボルを送信する手段とを具備する無線通信装置。
6. 複数のシンボルを含む送信単位毎に送信を行う無線通信装置において、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを用いて前記送信単位の最後のＮシンボル（Ｎは１以上の整数）以外の複数シンボルを送信する手段と、
   前記複数のアンテナから段階的に少なくなるように選択されるアンテナを用いて前記送信単位の前記最後のＮシンボルを送信する手段とを具備する無線通信装置。

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