JP2010035180A - 送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯシステムのプリアンブルの構成を切り替える。
【解決手段】記憶部１１６は、従来システムで規定されたプリアンブル信号と、ＭＩＭＯシステムで規定されたプリアンブル信号を記憶する。監視部１１２は、ＭＩＭＯシステムに対応せずに従来システムに対応した通信装置の存在を監視する。伝送路特性取得部１１４は、受信装置との間の無線伝送路の特性を導出する。選択部１１０は、監視部１１２での監視結果にもとづいて、パケットフォーマットを選択する。さらに選択部１１０は、伝送路特性取得部１１４で導出した無線伝送路の特性にもとづいて、ＬＴＳの配置を選択する。
【選択図】図５

Description

本発明は、送信技術に関し、特にパケット形式の信号を送信し、パケット形式の信号を受信する送信装置に関する。

ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナでそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、複数のアンテナで受信した信号の振幅と位相をそれぞれ変化させ、変化した複数の受信信号をそれぞれ加算して、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナで受信される信号と同等の信号を受信する。また、ウエイトに応じたアンテナの指向性パターンによって信号が送信される。

アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例は、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法にもとづく方法である。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらにウィナー解を直接解くよりも計算量が少ない漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される。一方、データの伝送速度の高速化と伝送品質の改善を目的として、データをマルチキャリア変調して、マルチキャリア信号を伝送する場合がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２１００９９号公報

アダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データの伝送速度を高速化するための技術にＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムがある。当該ＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備えており、それぞれのアンテナに対してひとつのチャネルを設定する。すなわち、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までのチャネルを設定して、データ伝送速度を向上させる。さらに、このようなＭＩＭＯシステムにマルチキャリア信号を伝送する技術を組み合わせれば、データの伝送速度はさらに高速化される。一方、送信装置から送信された信号が受信装置で正確に受信されるために、一般的に送信信号は、既知信号であるプリアンブルを含む。一般的に、プリアンブル信号は固定のパターンで規定されている。しかしながら、無線伝送路の特性やパケット利用効率を考慮して、プリアンブル信号のパターンが変化すれば、無線伝送路の特性等に対して、フレキシブルな無線通信システムを実現できる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリアンブル信号の形式を変化させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の送信装置は、第１の無線通信システムでの第１の既知信号の後段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムでの第２の既知信号を配置したパケットフォーマットが規定されており、当該パケットフォーマット、および当該パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを使用しながら、パケット信号を生成する生成部と、生成部において生成したパケット信号を送信する送信部と、を備える。

この態様によると、所定のパケットフォーマットと、パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを切り替えるので、第１の無線通信システムとの互換性、あるいはパケット利用効率の向上を実現できる。

生成部において規定されているパケットフォーマットから抽出された一部分には、第２の既知信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分が少なくとも含まれていてもよい。この場合、パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットを使用しても、第２の無線通信システムに対応した無線装置にパケット信号を受信させることができる。

生成部において規定されているパケットフォーマットに含まれた第１の既知信号は、複数のアンテナのそれぞれの間において互いに関連を有するように規定されており、第２の既知信号は、複数のアンテナのそれぞれに対応づけられながら規定されていてもよい。この場合、第１の既知信号を複数のアンテナから送信しても、第１の無線通信システムに対応した無線装置に第１の既知信号を受信させることができる。

生成部において規定されているパケットフォーマットに含まれた第１の既知信号は、複数の系列のそれぞれに対して、互いに関連を有するように規定されており、第２の既知信号は、複数の系列のそれぞれに対応づけられながら規定されていてもよい。この場合、第１の既知信号を複数の系列として送信しても、第１の無線通信システムに対応した無線装置に第１の既知信号を受信させることができる。

本発明の別の態様は、送信方法である。この方法は、第１の無線通信システムでの第１の既知信号の後段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムでの第２の既知信号を配置したパケットフォーマットが規定されており、当該パケットフォーマット、および当該パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを使用しながら、パケット信号を生成する。

本発明の別の態様も、送信方法である。この方法は、第１の無線通信システムでの第１の既知信号の後段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムでの第２の既知信号を配置したパケットフォーマットが規定されており、当該パケットフォーマット、および当該パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを使用しながら、パケット信号を生成するステップと、生成したパケット信号を送信するステップと、を備える。

生成するステップにおいて規定されているパケットフォーマットから抽出された一部分には、第２の既知信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分が少なくとも含まれていてもよい。生成するステップにおいて規定されているパケットフォーマットに対応した第１の無線通信システムと第２の無線通信システムは、マルチキャリア信号を使用していてもよい。生成するステップにおいて規定されているパケットフォーマットに含まれた第１の既知信号は、複数のアンテナのそれぞれに対して、互いに関連を有するように規定されており、第２の既知信号は、複数のアンテナのそれぞれに対応づけられながら規定されていてもよい。

生成するステップにおいて規定されているパケットフォーマットに含まれた第１の既知信号は、複数の系列のそれぞれに対して、互いに関連を有するように規定されており、第２の既知信号は、複数の系列のそれぞれに対応づけられながら規定されていてもよい。第２の無線通信システムに対応せずに第１の無線通信システムに対応した通信装置の存在を監視するステップをさらに備え、生成するステップは、監視結果にもとづいて、パケットフォーマットと別のパケットフォーマットのいずれかを選択しながら、パケット信号を生成してもよい。

本発明のさらに別の態様は、受信装置である。この装置は、第１の無線通信システムでの第１の既知信号の後段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムでの第２の既知信号を配置したパケットフォーマットが規定されており、当該パケットフォーマット、および当該パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを使用する送信装置から、パケット信号を受信する受信部と、受信部において受信したパケット信号での第２の既知信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分をもとに、伝送路特性を推定する推定部と、推定部によって推定された伝送路特性をもとに、パケット信号に含まれたデータを処理する処理部と、を備える。

この態様によると、受信すべきパケット信号が複数種類のパケットフォーマットに対応していても、そのようなパケット信号を受信できる。

受信部において受信すべきパケット信号について、パケットフォーマットに含まれる信号のパターンと、別のパケットフォーマットに含まれる信号のパターンとの関係を予め記憶しており、当該関係をもとに、受信部において受信したパケット信号に対するパケットフォーマットを特定する特定部をさらに備え、推定部と処理部は、特定部において特定されたパケットフォーマットに応じて、処理を実行してもよい。この場合、受信したパケット信号から、当該パケット信号に対するパケットフォーマットを自動的に特定するので、パケットフォーマットの種類を通知するためのシーケンスを省略できる。

本発明のさらに別の態様は、受信方法である。この方法は、第１の無線通信システムでの第１の既知信号の後段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムでの第２の既知信号を配置したパケットフォーマットが規定されており、当該パケットフォーマット、および当該パケットフォーマットの一部分が抽出されるように規定された別のパケットフォーマットのいずれかを使用する送信装置から、パケット信号を受信する受信方法であって、受信したパケット信号での第２の既知信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分をもとに、伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性をもとに、パケット信号に含まれたデータを処理する。

本発明のさらに別の態様もまた、送信装置である。この装置は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号と、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号を記憶する記憶部と、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットと、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットのいずれかを選択する選択部と、選択部で選択したパケットフォーマットで信号を伝送する送信部と、を備える。

この態様によると、第１の既知信号の有無を切り替えるので、第２の無線通信システムにおいて、第１の無線通信システムとの互換性と、パケット利用効率の向上を選択できる。

本発明のさらに別の態様もまた、送信装置である。この装置は、複数のキャリアを使用して信号を伝送すべき第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号と、第１の無線通信システムで信号を伝送するためのキャリア数と同一のキャリア数を使用しつつ複数のアンテナから並行に信号を伝送すべき第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号を記憶する記憶部と、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットと、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットのいずれかを選択する選択部と、選択部で選択したパケットフォーマットで信号を伝送する送信部と、を備える。

この態様によると、第１の既知信号の有無を切り替えるので、第２の無線通信システムにおいて、第１の無線通信システムとの互換性と、パケット利用効率の向上を選択できる。

記憶部に記憶された第２の既知信号は、第２の無線通信システムで信号を送信すべきアンテナの数に応じて複数の種類規定されていてもよい。アンテナ数に応じて、第２の既知信号のパターンを変更するので、通信品質を改善できる。

選択部は、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットを選択する場合に、信号を伝送すべきアンテナの数がひとつになれば、複数の種類規定された第２の既知信号のうちのひとつを配置してもよい。アンテナ数が複数からひとつになっても、複数のアンテナのうちのひとつに対応した第２の既知信号を使用するので、第１の無線通信システムへの切り替えが不要になる。

選択部は、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットを選択する場合に、第１の既知信号と第２の既知信号の間に、第２の既知信号が配置されている旨を示した情報を配置してもよい。第１の既知信号の後ろに第２の既知信号が配置されている旨を示した情報を挿入するので、第１の無線通信システムの通信装置に対して、後段の信号の内容を知らせることができる。

第２の無線通信システムに対応せずに第１の無線通信システムに対応した通信装置の存在を監視する監視部をさらに備え、選択部は、監視部での監視結果にもとづいて、パケットフォーマットを選択してもよい。第１の既知信号の有無の切り替えを第１の無線通信システムの端末装置の有無にもとづいて実行するので、切り替えを実行しても他の通信装置に影響を与えない。

本発明の別の態様もまた、送信装置である。この装置は、所定のパケットフォーマットで規定された信号を複数のアンテナから並列に送信する送信部と、パケットフォーマットの先頭部分に配置すべき既知信号を記憶する記憶部と、既知信号をパケットフォーマットの先頭部分に配置する際に、既知信号が複数のアンテナから同一のタイミングで送信されるような配置と、既知信号が複数のアンテナから異なったタイミングで送信されるような配置のいずれかを選択する選択部と、を備える。

この態様によると、複数のアンテナから送信すべき既知信号の配置を変更するので、信号の伝送品質とパケットの利用効率を選択できる。

信号を送信すべき無線伝送路の特性を導出する導出部と、選択部は、導出した無線伝送路の特性にもとづいて、既知信号の配置を選択してもよい。複数のアンテナから送信すべき既知信号の構成の変更を無線伝送路の品質にもとづいて実行するので、無線伝送路の品質に適した既知信号の構成を選択できる。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、複数のキャリアを使用して信号を伝送すべき第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号と、第１の無線通信システムで信号を伝送するためのキャリア数と同一のキャリア数を使用しつつ複数のアンテナから並行に信号を伝送すべき第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が規定されており、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットと、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットのいずれかを選択して、信号を伝送する。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号と、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号を記憶するステップと、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットと、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットのいずれかを選択するステップと、選択するステップで選択したパケットフォーマットで信号を伝送するステップとを備える。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、複数のキャリアを使用して信号を伝送すべき第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号と、第１の無線通信システムで信号を伝送するためのキャリア数と同一のキャリア数を使用しつつ複数のアンテナから並行に信号を伝送すべき第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号を記憶するステップと、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットと、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットのいずれかを選択するステップと、選択するステップで選択したパケットフォーマットで信号を伝送するステップとを備える。

記憶するステップに記憶された第２の既知信号は、第２の無線通信システムで信号を送信すべきアンテナの数に応じて複数の種類規定されてもよい。選択するステップは、第２の既知信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットを選択する場合に、信号を伝送すべきアンテナの数がひとつになれば、複数の種類規定された第２の既知信号のうちのひとつを配置してもよい。選択するステップは、第２の既知信号の前段に第１の既知信号をさらに配置したパケットフォーマットを選択する場合に、第１の既知信号と第２の既知信号の間に、第２の既知信号が配置されている旨を示した情報を配置してもよい。

第２の無線通信システムに対応せずに第１の無線通信システムに対応した通信装置の存在を監視するステップをさらに備え、選択するステップは、監視するステップでの監視結果にもとづいて、パケットフォーマットを選択してもよい。記憶するステップに記憶された第２の既知信号は、信号のパターンが異なった複数の部分を含み、選択するステップは、複数のアンテナから同一のタイミングで複数の部分の少なくともひとつをそれぞれ伝送するような第２の既知信号の配置と、複数のアンテナから異なったタイミングで複数の部分の少なくともひとつをそれぞれ伝送するような第２の既知信号の配置を選択してもよい。信号を伝送すべき無線伝送路の特性を導出するステップと、選択するステップは、導出した無線伝送路の特性にもとづいて、第２の既知信号の配置を選択してもよい。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、複数のアンテナから並列に送信すべき信号のパケットフォーマットの先頭部分に配置すべき既知信号に対して、既知信号が複数のアンテナから同一のタイミングで送信されるような配置と、既知信号が複数のアンテナから異なったタイミングで送信されるような配置のいずれかを選択する。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、所定のパケットフォーマットで規定された信号を複数のアンテナから並列に送信するステップと、パケットフォーマットの先頭部分に配置すべき既知信号を記憶するステップと、既知信号をパケットフォーマットの先頭部分に配置する際に、既知信号が複数のアンテナから同一のタイミングで送信されるような配置と、既知信号が複数のアンテナから異なったタイミングで送信されるような配置のいずれかを選択するステップとを備える。信号を送信すべき無線伝送路の特性を導出するステップと、選択ステップは、導出した無線伝送路の特性にもとづいて、既知信号の配置を選択してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、プリアンブル信号の形式を変化させることができる。

本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。 本発明の実施例に係るパケットフォーマットの構成を示す図である。 本発明の実施例に係る通信システムの概念を示す図である。 図３の送信装置の構成を示す図である。 図４の制御部の構成を示す図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、図５の選択部で選択されるパケットフォーマットを示す図である。 図７（ａ）−（ｂ）は、図５の選択部で選択されるＬＴＳのフォーマットを示す図である。 図５の選択部で選択する際に使用される関係であって、送信用アンテナの数と送信用アンテナから送信されるＳＴＳのパターンの関係を示す図である。 図３の受信装置の構成を示す図である。 図９の第１無線部の構成を示す図である。 図１０の相関部の構成を示す図である。 図９の第１処理部の構成を示す図である。 図３の送信装置での送信処理の手順を示すフローチャートである。 図３の送信装置での送信処理の手順を示す別のフローチャートである。 図１５（ａ）−（ｃ）は、本発明の変形例に係るパケットフォーマットの構成を示す図である。 本発明の別の変形例に係る送信装置の構成を示す図である。 図１７（ａ）−（ｃ）は、図１６の送信装置から送信される信号でのパケットフォーマットを示す図である。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、複数のアンテナを備えた送信装置と、複数のアンテナを備えた受信装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。また、本実施例に係るＭＩＭＯシステムは、マルチキャリア、具体的にはＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式によって信号を伝送し、さらに伝送される信号はパケット形式で規定されている。パケットフォーマットの先頭部分にはプリアンブル信号が配置されており、信号を受信した受信装置は、プリアンブル信号にもとづいてＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の設定、タイミング同期、キャリア再生等を実行する。ＭＩＭＯシステムでは、送信装置の複数のアンテナから独立した信号が伝送され、受信装置はアダプティブアレイ信号処理によって受信した信号を分離して、所望の信号を復調する。

一方、送信装置の周辺にＭＩＭＯシステムに対応していない受信装置が存在する場合がある（以下、ＭＩＭＯシステムに対応していないシステムを「従来システム」という）。従来システムは、ＭＩＭＯシステムと同様にＯＦＤＭ変調方式によって信号を伝送するが、ＭＩＭＯシステムと異なり、送信装置と受信装置間でひとつのチャネルを設定して信号を伝送する。ここで、ＭＩＭＯシステムだけに対応したプリアンブル信号を付加すれば、ＭＩＭＯシステムでのパケットフォーマットにおける信号冗長度を小さくできるが、従来システムでは、そのようなプリアンブル信号を認識できないので、信号の到来を認識できない場合がある。その際、従来システムがＣＳＭＡを使用していれば、キャリアセンスが正確に実行されなくなる。その結果、信号が送信されていないと判断して自らが信号を送信してしまうので、信号の衝突の発生確率が増加する。

それに対して、ＭＩＭＯシステムにおいても、ＭＩＭＯシステムだけに対応したプリアンブル信号の前段に従来システムに対応したプリアンブル信号を付加すれば、従来システムの受信装置もプリアンブル信号を認識できる。その結果、前述のような問題が生じにくくなる。しかしながら、ふたつのシステムに対応したプリアンブル信号を付加するので、ＭＩＭＯシステムのパケットフォーマットにおける信号冗長度が大きくなる。これらを解決するために、本実施例にかかる送信装置は、従来システムに対応した受信装置が周辺に存在していれば、従来システムに対応したプリアンブル信号をパケットフォーマットの先頭に付加する。一方、従来システムに対応した受信装置が周辺に存在していなければ、従来システムに対応したプリアンブル信号をパケットフォーマットの先頭に付加しない。

図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。これは、従来システムで送信されるマルチキャリア信号と、ＭＩＭＯシステムのひとつのアンテナから送信されるマルチキャリア信号に相当する。ここで、従来システムは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であるとする（以下、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮも「従来システム」という）。ＯＦＤＭ方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では図示のごとく、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５３サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するために、ヌルに設定されている。なお、それぞれのサブキャリアは、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＳＰＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭで変調されている。

一方、ＭＩＭＯシステムでは、サブキャリア番号「−２８」から「２８」までのサブキャリアが使用される。そのため、使用されるサブキャリア数は、「５６」であり、さらにサブキャリア番号「０」は、前述のごとく、ヌルに設定される。

図２は、本発明の実施例に係るパケットフォーマットの構成を示す。これは、従来システムの通話チャネルに相当する。ＯＦＤＭ変調方式では、一般にフーリエ変換のサイズとガードインターバルのシンボル数の合計をひとつの単位とする。このひとつの単位を本実施例ではＯＦＤＭシンボルとする。なお、従来システムでは、フーリエ変換のサイズが６４（以下、ひとつのＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のポイントを「ＦＦＴポイント」と呼ぶ）、ガードインターバルのＦＦＴポイント数が１６であるため、ＯＦＤＭシンボルは８０ＦＦＴポイントに相当する。

パケット信号は、先頭から「４ＯＦＤＭシンボル」の「プリアンブル」、「１ＯＦＤＭシンボル」の「シグナル」、任意の長さの「データ」を配置する。プリアンブルは、受信装置においてＡＧＣの設定、タイミング同期、キャリア再生等のために送信される既知信号である。シグナルは制御信号であり、データは送信装置から受信装置に伝送すべき情報である。さらに、図示のごとく、「４ＯＦＤＭシンボル」の「プリアンブル」は、「２ＯＦＤＭシンボル」の「ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」と「２ＯＦＤＭシンボル」の「ＬＴＳ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」に分離される。ＳＴＳは、１０個の信号の単位「ｔ１」から「ｔ１０」によって構成されており、ひとつの単位「ｔ１」等は、１６ＦＦＴポイントになっている。このようにＳＴＳは、時間領域の単位を１６ＦＦＴポイントとしているが、周波数領域では、前述の図１に示した５３サブキャリアの中の１２サブキャリアを使用している。なお、ＳＴＳは、特にＡＧＣの設定、タイミング同期に使用される。一方、ＬＴＳは、ふたつの信号の単位「Ｔ１」と「Ｔ２」と、２倍の長さのガードインターバル「ＧＩ２」によって構成されており、ひとつの単位「Ｔ１」等は、６４ＦＦＴポイントになっており、「ＧＩ２」は、３２ＦＦＴポイントになっている。ＬＴＳは、特にキャリア再生に使用される。

図１に示したような周波数領域の信号は、Ｓ_{−２６，２６}と示され、添え字がサブキャリア番号を示す。このような表記を使用すれば、従来システムのＳＴＳは、次のように示される。

「１+ｊ」は、ＱＰＳＫ変調されたＳＴＳの信号点を示す。

図３は、本発明の実施例に係る通信システム１００の概念を示す。通信システム１００は、送信装置１０、受信装置１２を含む。さらに、送信装置１０は、送信用アンテナ１４と総称される第１送信用アンテナ１４ａ、第２送信用アンテナ１４ｂを含み、受信装置１２は、受信用アンテナ１６と総称される第１受信用アンテナ１６ａ、第２受信用アンテナ１６ｂを含む。

送信装置１０は、所定の信号を送信するが、第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂから異なった信号を送信する。受信装置１２は、第１受信用アンテナ１６ａと第２受信用アンテナ１６ｂによって、第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂから送信された信号を受信する。さらに、受信装置１２は、アダプティブアレイ信号処理によって、受信した信号を分離して、第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂから送信された信号を独立して復調する。ここで、第１送信用アンテナ１４ａと第１受信用アンテナ１６ａとの間の伝送路特性をｈ１１、第１送信用アンテナ１４ａから第２受信用アンテナ１６ｂとの間の伝送路特性をｈ１２、第２送信用アンテナ１４ｂと第１受信用アンテナ１６ａとの間の伝送路特性をｈ２１、第２送信用アンテナ１４ｂから第２受信用アンテナ１６ｂとの間の伝送路特性をｈ２２とすれば、受信装置１２は、アダプティブアレイ信号処理によって、ｈ１１とｈ２２のみを有効にして、第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂから送信された信号を独立して復調できるように動作する。

ここで、従来システムのプリアンブル信号、例えばＳＴＳを図３の第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂからそれぞれ送信した場合の課題を説明する。第１送信用アンテナ１４ａから送信される信号をＳ１（ｔ）、第２送信用アンテナ１４ｂから送信される信号をＳ２（ｔ）、ノイズをｎ１（ｔ）及びｎ２（ｔ）とすれば、第１受信用アンテナ１６ａで受信する信号をＸ１（ｔ）、第２受信用アンテナ１６ｂで受信する信号をＸ２（ｔ）は、次のように示される。

第１受信用アンテナ１６ａで受信した信号の１６ＦＦＴ単位での強度は、次のように示される。

ここで、ΣＳ*１（t）Ｓ２（t） ＝ Ｘｃ，ΣＳ*ｉ（ｔ）ｎｊ（ｔ） ＝ ０，｜ｎｊ（ｔ）|^２ ≒ ０の関係を使用すれば、強度は次のように示される。

送信される信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）が同一であり、さらにh１１＝−h２１の場合は、受信した信号の強度が０になるので、受信装置１２のＡＧＣは正確に動作しない。さらに、一般的にはデータ区間ではＸｃが０とみなせる程度に小さくなるので、データ区間の受信電力は｜ｈ１１｜^２＋｜ｈ２２｜^２となる。従って、データ区間とＳＴＳ区間の受信電力の差は、数４の右辺第３項で示されるように、２Ｒｅ［ｈ１１ｈ*２１Ｘ*ｃ］となる。これから分かるように、ＳＴＳ区間のＸｃが大きい場合には、ＳＴＳ区間の電力とデータ区間の電力が大きく異なるため、ＡＧＣが正常に動作しない。従って、ＭＩＭＯシステムに対して、従来システムのＳＴＳと別のＳＴＳが必要となり、かつ、それらの相互相関値は低い方が望ましい。

次に、前述したようなＭＩＭＯシステムに適したＳＴＳ等のプリアンブル信号をパケットフォーマットの先頭部分に付加した場合の問題点を説明する。ＭＩＭＯシステムに適したプリアンブル信号を付加したパケット信号が送信装置１０から送信された場合、受信装置１２は当該パケット信号を受信できる。一方、図示しない従来システムの受信装置も、ＭＩＭＯシステムに適したプリアンブル信号を付加したパケット信号を受信する。しかしながら、受信装置が予め保持している従来システムでのプリアンブル信号は、パケット信号に付加されたプリアンブル信号と異なるので、両者の間で相関処理を実行しても、相関値が所定の値よりも大きくならない。その結果、受信装置は、パケット信号を検出できない。また、受信装置と送信装置が一体で通信装置を構成していれば、前述の動作は、通信装置でパケット信号が検出されなかったことに相当するので、通信装置は信号を送信する。これは、通信装置においてキャリアセンスが正確に実行されていないことに相当し、そのために信号の衝突が生じやすくなる。

図４は、送信装置１０の構成を示す。送信装置１０は、データ分離部２０、変調部２２と総称される第１変調部２２ａ、第２変調部２２ｂ、第Ｎ変調部２２ｎ、無線部２４と総称される第１無線部２４ａ、第２無線部２４ｂ、第Ｎ無線部２４ｎ、制御部２６、第Ｎ送信用アンテナ１４ｎを含む。また、第１変調部２２ａは、誤り訂正部２８、インターリーブ部３０、プリアンブル付加部３２、ＩＦＦＴ部３４、ＧＩ部３６、直交変調部３８を含み、第１無線部２４ａは、周波数変換部４０、増幅部４２を含む。

データ分離部２０は、送信すべきデータをアンテナ数に応じて分離する。誤り訂正部２８は、誤り訂正のための符号化をデータに行う。ここでは、畳込み符号化を行うものとし、その符号化率は予め規定された値の中から選択する。インターリーブ部３０は、畳込み符号化したデータをインターリーブする。プリアンブル付加部３２は、パケット信号の先頭にプリアンブル信号を付加する。ここで、プリアンブル付加部３２が付加するプリアンブル信号は複数の種類規定されており、制御部２６からの指示にもとづいていずれかを選択するが、その詳細は後述する。

ＩＦＦＴ部３４は、ＦＦＴポイント単位でＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、複数のサブキャリアキャリアを使用した周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。ＧＩ部３６は、時間領域のデータに対して、ガードインターバルを付加する。図２に示したように、プリアンブル信号とデータ信号に対して付加するガードインターバルは異なっている。直交変調部３８は、直交変調する。周波数変換部４０は、直交変調された信号を無線周波数の信号に周波数変換する。増幅部４２は、無線周波数の信号を増幅するパワーアンプである。最終的に、複数の送信用アンテナ１４から信号が並行に送信される。なお、本実施例では、送信用アンテナ１４の指向性は無指向性であるとし、送信装置１０はアダプティブアレイ信号処理を行っていないものとする。制御部２６は、送信装置１０のタイミング等を制御し、またプリアンブル付加部３２で付加すべきプリアンブル信号を選択する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、制御部２６の構成を示す。制御部２６は、選択部１１０、監視部１１２、伝送路特性取得部１１４、記憶部１１６を含む。

記憶部１１６は、従来システムで規定されたプリアンブル信号と、ＭＩＭＯシステムで規定されたプリアンブル信号を記憶する。すなわち、記憶部１１６は、従来システムでのプリアンブル信号の後段に、ＭＩＭＯシステムでのプリアンブル信号を配置したパケットフォーマットを記憶している。前述のごとく、従来システムとＭＩＭＯシステムは、マルチキャリア信号を使用している。また、ＭＩＭＯシステムは、複数の送信用アンテナ１４から並行に信号を伝送する。さらに、ＭＩＭＯシステムで規定されたプリアンブル信号は、信号を送信すべき送信用アンテナ１４の数に応じて複数の種類規定されている。複数の種類規定されたプリアンブル信号に関しては、後述する。ＭＩＭＯシステムのプリアンブル信号も、図２に示した従来システムのプリアンブル信号と同様に、ＳＴＳとＬＴＳを含むように規定されている。ここで、ＳＴＳとＬＴＳは、信号のパターンが異なっている。

監視部１１２は、ＭＩＭＯシステムに対応せずに従来システムに対応した通信装置の存在を監視する。ここで、送信装置１０と図示しない受信装置が一体的に通信装置、例えばＭＩＭＯシステムに対応した基地局装置を構成しているものとする。受信装置は、受信した信号のうち、従来システムの通信装置から受信した信号を検索する。すなわち、受信したパケット信号のパケットフォーマットが図２に示した従来システムのパケットフォーマットに該当するかを判定する。監視部１１２は、所定の期間にわたって受信装置が従来システムで規定されたパケット信号を検出しなかった場合に、従来システムに対応した通信装置が存在しないと判定する。一方、所定の期間の中に受信装置が従来システムで規定されたパケット信号を検出した場合に、従来システムに対応した通信装置が存在すると判定する。

伝送路特性取得部１１４は、受信装置１２との間の無線伝送路の特性を導出する。無線伝送路の特性は、所定の方法で測定される。ひとつの方法は、図３の受信装置１２が測定することであり、別の方法は、送信装置１０を含んだ通信装置が測定することである。前者は送信装置１０から受信装置１２へ向かう無線伝送路の特性に相当し、後者は受信装置１２から送信装置１０へ向かう無線伝送路の特性に相当する。また、前者の場合、受信装置１２を含んだ通信装置が、送信装置１０を含んだ通信装置に測定結果を通知するものとする。ここで、無線伝送路の特性は、受信電力、遅延プロファイル、遅延スプレッド、誤り率等を含むものとする。

選択部１１０は、監視部１１２での監視結果にもとづいて、パケットフォーマットを選択する。ここで、パケットフォーマットは２種類規定されている。図６（ａ）−（ｂ）は、選択部１１０で選択されるパケットフォーマットを示す。図６（ａ）は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットである（以下、「専用フォーマット」という）。ここでは、送信用アンテナ１４のうち第１送信用アンテナ１４ａと第２送信用アンテナ１４ｂから信号を送信するものとし、第１送信用アンテナ１４ａから送信される信号のパケットフォーマットを上段に示し、第２送信用アンテナ１４ｂから送信される信号のパケットフォーマットを下段に示す。第１送信用アンテナ１４ａからは、プリアンブル信号として「ＳＴＳ１」と「ＬＴＳ１」が送信され、第２送信用アンテナ１４ｂからは、プリアンブル信号として「ＳＴＳａ」と「ＬＴＳａ」が送信される。ここで、「ＳＴＳ１」と「ＳＴＳａ」、および「ＬＴＳ１」と「ＬＴＳａ」は、互いにパターンの異なった信号である。これらの信号の詳細は後述する。

図６（ｂ）は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号の前段に従来システムに対応したプリアンブル信号をさらに配置したパケットフォーマットである（以下、「混在フォーマット」という）。ここで、従来システムに対応したプリアンブル信号のＳＴＳとＬＴＳは、「従来用ＳＴＳ」と「従来用ＬＴＳ」とそれぞれ示される。なお、従来用ＳＴＳのパターンは、図２で説明したとおりである。また、ＭＩＭＯシステムのプリアンブル信号に対応した部分は、図６（ａ）と同一である。ここで、従来システムに対応したプリアンブル信号とＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号との間には、「シグナル」が配置されている。「シグナル」には、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号が配置された旨を示した情報が含まれている。そのため、従来システムの通信装置が当該パケット信号を受信しても、「シグナル」の内容から当該パケット信号を破棄してもよい。また、プリアンブル信号が配置された旨を示した情報は、パケット信号の長さであってもよく、つまり何らかの信号がある時間継続することが判断できればよい。混在フォーマットにおいて、「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＬＴＳ」、「シグナル」の部分のサブキャリア数は、後段の部分のサブキャリア数と異なっている。

専用フォーマットは、冗長な信号成分が少ないのでパケットの利用効率を向上できる。一方、混在フォーマットは、従来システムに対応したパケット信号が付加されているので、従来システムに対応した通信装置で検出される。監視部１１２が従来システムに対応した通信装置を検出していなければ、選択部１１０は専用フォーマットを選択し、監視部１１２が従来システムに対応した通信装置を検出していれば、選択部１１０は混在フォーマットを選択する。

すなわち、選択部１１０は、監視部１１２での監視結果にもとづいて、専用フォーマットと混在フォーマットのいずれかを選択しながら、パケット信号を生成する。ここで、専用フォーマットは、混在フォーマットの一部分が抽出されるように規定されたパケットフォーマットであるといえる。さらに、抽出された一部分には、ＭＩＭＯシステムでのプリアンブル信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分が少なくとも含まれている。ここで、伝送路推定に使用すべき部分は、図６（ａ）−（ｂ）での「ＬＴＳ１」と「ＬＴＳａ」に相当する。

さらに選択部１１０は、伝送路特性取得部１１４で導出した無線伝送路の特性にもとづいて、ＬＴＳの配置を選択する。図７（ａ）−（ｂ）は、選択部１１０で選択されるＬＴＳのフォーマットを示す。図７（ａ）−（ｂ）は、専用フォーマットで記載しているが、混在フォーマットであってもよく、その場合は、ＭＩＭＯシステムのプリアンブル信号の部分が図示されたものである。図７（ａ）は、複数の送信用アンテナ１４から同一のタイミングでＬＴＳをそれぞれ伝送する場合（以下、このようなフォーマットを「連続フォーマット」という）であり、第１送信用アンテナ１４ａから「ＬＴＳ１」が送信され、第２送信用アンテナ１４ｂから「ＬＴＳａ」が送信される。図７（ｂ）は、複数の送信用アンテナ１４から異なったタイミングでＬＴＳをそれぞれ伝送する場合（以下、このようなフォーマットを「分離フォーマット」という）であり、図示のごとく「ＬＴＳ１」と「ＬＴＳａ」の送信されるタイミングがずれている。

連続フォーマットは、冗長な信号成分が少ないのでパケットの利用効率を向上できる。一方、分離フォーマットは、「ＬＴＳ１」と「ＬＴＳａ」が異なったタイミングで送信され、信号間の干渉が低減されるので、後述の受信装置１２でなされる伝送路特性の推定や、応答ベクトル、ウエイトベクトルの推定が正確になり、通信品質が向上する。伝送路特性取得部１１４で取得した無線伝送路の特性、例えば誤り率がしきい値よりも悪化していなければ、選択部１１０は連続フォーマットを選択し、誤り率がしきい値よりも悪化していれば、選択部１１０は分離フォーマットを選択する。

図８は、選択部１１０で選択する際に使用される関係であって、送信用アンテナの数と送信用アンテナから送信されるＳＴＳのパターンの関係を示す。なお、ＬＴＳに関してここでは説明を省略するが、同様に選択されるものとする。ここでは、図の縦の方向に送信用アンテナ１４の本数が示してあり、図の横方向に送信用アンテナ１４の本数に応じて、使用すべき送信用アンテナ１４およびそれに対応したＳＴＳを示している。すなわち、送信用アンテナ１４の数が「１」の場合、第１送信用アンテナ１４ａから従来用ＳＴＳが送信される。なお、選択部１１０は、専用フォーマットの場合に、信号を伝送すべき送信用アンテナ１４の数がひとつになれば、ＭＩＭＯシステムで規定された「ＳＴＳ１」を送信してもよい。これによって、従来システムに対応したプリアンブル信号への切り替えを省略できる。

また、送信用アンテナ１４の数が「２」の場合、第１送信用アンテナ１４ａから「ＳＴＳ１」が送信され、第２送信用アンテナ１４ｂから「ＳＴＳａ」が送信される。さらに、送信用アンテナ１４の数が「３」の場合、第１送信用アンテナ１４ａから「ＳＴＳ１」が送信され、第２送信用アンテナ１４ｂから「ＳＴＳ２」が送信され、第３送信用アンテナ１４ｃから「ＳＴＳｂ」が送信される。ここで、前述した問題点を解消すべく「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」、「ＳＴＳ２」、「ＳＴＳｂ」は相互相関値が小さくなるような値で規定されている。

さらに、送信用アンテナ１４の数が「２」の場合の第２送信用アンテナ１４ｂから送信される「ＳＴＳａ」と、送信用アンテナ１４の数が「３」の場合の第３送信用アンテナ１４ｃから送信される「ＳＴＳｂ」間のパターンの違いによって、信号を送信している送信用アンテナ１４の本数を受信装置１２に知らしめる機能を有する。そのため、受信装置１２が受信した信号から「ＳＴＳａ」と「ＳＴＳｂ」を識別可能な程度に、これらのＳＴＳは異なっている。すなわち、「ＳＴＳａ」と「ＳＴＳｂ」間の相互相関値は、小さくなるように規定されている。

なお、送信用アンテナ１４の数は、制御部２６で決定される。制御部２６は、伝送路特性取得部１１４で取得した無線伝送路の特性に応じて、送信用アンテナ１４の数を決定する。すなわち、無線伝送路の特性がよければ、送信用アンテナ１４の数を増加させる。また、制御部２６は、送信すべき情報の容量にもとづいて送信用アンテナ１４の数を決定してもよい。例えば、送信すべき情報の容量が大きければ、送信用アンテナ１４の数を増加させる。

図９は、受信装置１２の構成を示す。受信装置１２は、第Ｎ受信用アンテナ１６ｎ、無線部５０と総称される第１無線部５０ａ、第２無線部５０ｂ、第Ｎ無線部５０ｎ、処理部５２と総称される第１処理部５２ａ、第２処理部５２ｂ、第Ｎ処理部５２ｎ、復調部５４と総称される第１復調部５４ａ、第２復調部５４ｂ、第Ｎ復調部５４ｎ、データ結合部５６、制御部５８を含む。また信号として、無線受信信号２００と総称される第１無線受信信号２００ａ、第２無線受信信号２００ｂ、第Ｎ無線受信信号２００ｎ、ベースバンド受信信号２０２と総称される第１ベースバンド受信信号２０２ａ、第２ベースバンド受信信号２０２ｂ、第Ｎベースバンド受信信号２０２ｎ、合成信号２０４と総称される第１合成信号２０４ａ、第２合成信号２０４ｂ、第Ｎ合成信号２０４ｎを含む。

受信装置１２は、受信用アンテナ１６を介して、図４の送信装置１０からパケット信号を受信する。無線部５０は、無線周波数の無線受信信号２００からベースバンドのベースバンド受信信号２０２間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤ変換処理等を行う。ここでは、無線受信信号２００の無線周波数は、５ＧＨｚ帯に対応するものとする。さらにタイミング検出のために相関処理も行う。処理部５２は、ベースバンド受信信号２０２に対してアダプティブアレイ信号処理を行い、送信された複数の信号に相当する合成信号２０４を出力する。復調部５４は、合成信号２０４を復調する。すなわち、処理部５２は、受信したパケット信号でのＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号のうち、伝送路推定に使用すべき部分、すなわち、図６（ａ）、（ｂ）に示された「ＬＴＳ１」等をもとに、伝送路特性を推定する。また、処理部５２は、推定された伝送路特性をもとに、パケット信号に含まれたデータを処理する。さらに、ガードインターバルの除去、ＦＦＴ、デインターリーブ、復号も実行する。データ結合部５６は、図４のデータ分離部２０に対応して、復調部５４からそれぞれ出力された信号を結合する。制御部５８は、受信装置１２のタイミング等を制御する。

図１０は、第１無線部５０ａの構成を示す。第１無線部５０ａは、ＬＮＡ部６０、周波数変換部６２、直交検波部６４、ＡＧＣ６６、ＡＤ変換部６８、相関部７０を含む。

ＬＮＡ部６０は、第１無線受信信号２００ａを増幅する。周波数変換部６２は、処理対象とする信号に対して無線周波数の５ＧＨｚ帯と、中間周波数間の周波数変換を行う。ＡＧＣ６６は、信号の振幅をＡＤ変換部６８のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。なお、ＡＧＣ６６の初期の設定では、受信した信号のうちのＳＴＳを使用し、ＳＴＳの強度が予め規定した値に近づくように制御する。ＡＤ変換部６８は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。直交検波部６４は、中間周波数の信号を直交検波して、ベースバンドのデジタル信号を生成し、第１ベースバンド受信信号２０２ａとして出力する。なお、一般的にベースバンドの信号は同相成分と直交成分のふたつの成分を含んでいるので、ふたつの信号線によって示されるべきであるが、ここでは図の明瞭性からベースバンド信号をひとつの信号線によって示す。以下も同様である。

相関部７０は、第１ベースバンド受信信号２０２ａからＳＴＳを検出するために、第１ベースバンド受信信号２０２ａと予め記憶したＳＴＳで相関処理を実行し、相関値を出力する。ＭＩＭＯシステムにおいて、ＳＴＳは送信用アンテナ１４のひとつ単位で設定されているので、相関部７０は複数のＳＴＳに対して相関処理をそれぞれ実行し、複数の相関値を出力する。相関値は、図示しない信号線によって、図９の制御部５８に入力される。制御部５８は、複数の相関部７０から入力した複数の相関値にもとづいてパケット信号の受信開始を判断し、その旨を処理部５２、復調部５４等に通知する。また、複数の信号を復調するために、各信号に対する処理部５２と復調部５４の割当てを決定し、処理部５２、復調部５４等に通知する。

図１１は、相関部７０の構成を示す。相関部７０は、従来ＳＴＳ用相関部３３０、ＳＴＳａ用相関部３３２、ＳＴＳｂ用相関部３３４、選択部３３６を含む。

ＳＴＳａ用相関部３３２は、ＳＴＳａを時間領域に変換した信号系列を予め記憶しており、記憶した信号系列と受信した信号系列の相関値を計算する（以下、「２アンテナ用相関値」という）。ＳＴＳｂ用相関部３３４は、ＳＴＳｂを時間領域に変換した信号系列を予め記憶しており、記憶した信号系列と受信した信号系列の相関値を計算する（以下、「３アンテナ用相関値」という）。

従来ＳＴＳ用相関部３３０は、前述した従来用ＳＴＳを時間領域に変換した信号系列、あるいは従来用ＳＴＳの一部のサブキャリア信号を時間領域に変換した信号系列を予め記憶している。さらに、従来ＳＴＳ用相関部３３０は、記憶した信号系列と受信した信号の相関値を計算する（以下、「１アンテナ用相関値」という）。なお、従来ＳＴＳ用相関部３３０が記憶した信号系列は、ＭＩＭＯシステムに対応したＳＴＳ、例えば、図８のＳＴＳ１に相当するものであってもよい。

選択部３３６は、２アンテナ用相関値、３アンテナ用相関値、１アンテナ用相関値の大きさを比較して、最大の相関値を選択する。図示しない推定部は、選択した相関値にもとづいて、データを送信している送信用アンテナ１４の数を決定する。すなわち、２アンテナ用相関値が大きければ送信用アンテナ１４の数を「２」に決定し、３アンテナ用相関値が大きければ送信用アンテナ１４の数を「３」に決定し、１アンテナ用相関値が大きければ送信用アンテナ１４の数を「１」に決定する。

図１２は、第１処理部５２ａの構成を示す。第１処理部５２ａは、合成部８０、受信応答ベクトル計算部８２、参照信号記憶部８４を含む。合成部８０は、乗算部８６と総称される第１乗算部８６ａ、第２乗算部８６ｂ、第Ｎ乗算部８６ｎ、加算部８８を含む。また信号として、受信ウエイト信号２０６と総称される第１受信ウエイト信号２０６ａ、第２受信ウエイト信号２０６ｂ、第Ｎ受信ウエイト信号２０６ｎ、参照信号２０８を含む。
参照信号記憶部８４は、ＬＴＳ１等を記憶する。また、従来ＳＴＳ用相関部３３０で選択されたＳＴＳに応じて、ＬＴＳも選択されるものとする。

受信応答ベクトル計算部８２は、送信信号に対する受信信号の受信応答特性として受信ウエイト信号２０６を、ベースバンド受信信号２０２、参照信号２０８から計算する。受信ウエイト信号２０６の計算方法は任意のものでよいが、一例として次に示すように、相関処理にもとづいて実行される。なお、受信ウエイト信号２０６と参照信号２０８は、第１処理部５２ａ内からだけではなく、図示しない信号線によって、第２処理部５２ｂ等からも入力されるものとする。第１ベースバンド受信信号２０２ａをｘ１（ｔ）、第２ベースバンド受信信号２０２ｂをｘ２（ｔ）と示し、第１送信用アンテナ１４ａに対応する参照信号２０８をＳ１（ｔ）、第２送信用アンテナ１４ｂに対応する参照信号２０８をＳ２（ｔ）と示せば、ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、次の式で示される。

ここで、雑音は無視する。第１の相関行列Ｒ１は、Ｅをアンサンブル平均として、次の式で示される。

参照信号２０８間の第２の相関行列Ｒ２も次の式のように計算される。

最終的に、第２の相関行列Ｒ２の逆行列と第１の相関行列Ｒ１を乗算し、次の式で示される受信応答ベクトルが求められる。

受信ウエイト信号２０６は、受信応答ベクトルから導出される。なお、受信ウエイト信号２０６は、ＬＭＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムによって導出されてもよい。

乗算部８６は、ベースバンド受信信号２０２を受信ウエイト信号２０６で重み付けし、加算部８８は乗算部８６の出力を加算して、合成信号２０４を出力する。

図１３は、送信装置１０での送信処理の手順を示すフローチャートである。監視部１１２は、従来システムに対応した通信装置が存在するか否かを監視する。従来システムに対応した通信装置が存在すれば（Ｓ１０のＹ）、選択部１１０は混在フォーマットを選択する（Ｓ１２）。一方、従来システムに対応した通信装置が存在しなければ（Ｓ１０のＮ）、選択部１１０は、専用フォーマットを選択する（Ｓ１４）。さらに、選択部１１０は、記憶部１１６から送信用アンテナ１４の数に応じたＳＴＳとＬＴＳを選択し（Ｓ１６）、選択したフォーマット内に配置する。送信装置１０は、パケット信号を送信する（Ｓ１８）。

図１４は、送信装置１０での送信処理の手順を示す別のフローチャートである。伝送路特性取得部１１４は、無線伝送路の特性、例えば誤り率を取得する。無線伝送路の特性が良好であれば（Ｓ５０のＹ）、すなわち誤り率がしきい値よりも低ければ、選択部１１０は連続フォーマットを選択する（Ｓ５２）。一方、無線伝送路の特性が良好でなければ（Ｓ５０のＮ）、選択部１１０は、分離フォーマットを選択する（Ｓ５４）。さらに、選択部１１０は、記憶部１１６から送信用アンテナ１４の数に応じたＳＴＳとＬＴＳを選択し（Ｓ５６）、選択したフォーマット内に配置する。送信装置１０は、パケット信号を送信する（Ｓ５８）。

以上、説明した実施例の変形例を説明する。変形例に係る送信装置は、図４の送信装置１０と同様のタイプであり、受信装置は、図９の受信装置１２と同様のタイプである。そのため、送信装置の構成の説明は、省略する。図１５（ａ）−（ｃ）は、本発明の変形例に係るパケットフォーマットの構成を示す。図１５（ａ）は、図６（ｂ）の変形例であり、混在フォーマットの変形例である。図１５（ａ）の「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」以降は、図６（ｂ）と同一である。しかしながら、図１５（ａ）において、「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＬＴＳ」、「シグナル」が、第２送信用アンテナ１４ｂにも割り当てられる。その際、例えば、第２送信用アンテナ１４ｂに割り当てられる「従来用ＳＴＳ」等には、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）がなされている。

すなわち、第２送信用アンテナ１４ｂに割り当てられる従来用ＳＴＳには、第１送信用アンテナ１４ａに割り当てられる従来用ＳＴＳに対して、タイミングシフトがなされている。ここで、図示のごとく、ＣＤＤがなされた「従来用ＳＴＳ」は、「従来用ＳＴＳ＋ＣＤＤ」と示される。なお、「従来用ＳＴＳ」等が、第３送信用アンテナ１４ｃに割り当てられる場合も同様である。以上のように、従来フォーマットに含まれた「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＬＴＳ」は、複数の送信用アンテナ１４のそれぞれの間において互いに関連を有するように規定されている。ここで、「関連」とは、前述のごとく、ＣＤＤである。また、「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」等は、複数の送信用アンテナ１４のそれぞれに対応づけられながら規定されている。

図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の混在フォーマットに対応した専用フォーマットを示す。図１５（ｂ）の専用フォーマットは、図１５（ａ）の混在フォーマットの一部分が抽出されるように規定されている。ここで、一部分は、「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」、「ＬＴＳ１」、「ＬＴＳａ」、「シグナル」、「データ１」、「データ２」に相当する。すなわち、従来システムに対応したプリアンブル信号およびシグナルが、省略されている。なお、図１５（ｂ）は、図６（ａ）と同様の構成となる。図１５（ｃ）も、図１５（ａ）の混在フォーマットに対応した専用フォーマットを示しており、図１５（ｂ）の変形例に相当する。図１５（ｃ）の専用フォーマットは、図１５（ａ）の混在フォーマットのうち、図１５（ｂ）とは別の一部分の抽出によって規定されている。

ここで、一部分は、「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＳＴＳ＋ＣＤＤ」、「ＬＴＳ１」、「ＬＴＳａ」、「シグナル」、「データ１」、「データ２」に相当する。すなわち、「従来用ＬＴＳ」、「従来用ＬＴＳ＋ＣＤＤ」、「シグナル」、「シグナル＋ＣＤＤ」、「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」が、省略されている。なお、受信側は、専用フォーマットとして、図１５（ｂ）に示されたパケットフォーマット、図１５（ｃ）に示されたパケットフォーマットのうちのいずれかが使用されるかを予め認識しているものとする。

また、受信すべきパケット信号が、混在フォーマットであるか、専用フォーマットであるかを特定するために、図１１の相関部７０は相関処理を実行してもよい。その際、相関部７０は、混在フォーマットに含まれる信号のパターンと、専用フォーマットに含まれる信号のパターンとの関係を予め記憶している。例えば、混在フォーマットが図１５（ａ）のように規定されており、専用フォーマットが図１５（ｂ）のように規定されている場合、相関部７０は、混在フォーマットに含まれる信号のパターンとして、「従来用ＳＴＳ」を記憶し、専用フォーマットに含まれる信号のパターンとして、「ＳＴＳ１」等を記憶する。すなわち、前述の「関係」は、それぞれのパケットフォーマットの差異を区別できる信号のパターンに相当する。

相関部７０は、受信したパケット信号に対して、「従来用ＳＴＳ」との相関処理と、「ＳＴＳ１」との相関処理を並列に実行する。さらに、前者の相関値が大きければ、相関部７０は、受信したパケット信号が混合フォーマットであると特定し、後者の相関値が大きければ、相関部７０は、受信したパケット信号が専用フォーマットであると特定する。また、図９の処理部５２、復調部５４等は、相関部７０において特定されたパケットフォーマットに応じて、処理を実行する。

さらに別の変形例を説明する。これまでの実施例および変形例では、複数の送信用アンテナ１４のそれぞれに対応づけられたパケットフォーマットを説明した。別の変形例では、複数の系列のそれぞれに対応づけられたパケットフォーマットを説明する。送信装置は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号を複数の系列に配置し、データを複数の系列に配置する。一方、混在フォーマットの規定において、送信装置は、複数の系列のうちの少なくともひとつに、従来システムに対応したプリアンブル信号を配置する。送信装置は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号、データにステアリング行列を乗算することによって、これらを配置した系列の数を複数の送信用アンテナ１４の数まで増加させる。また、送信装置は、混在フォーマットのパケット信号を生成する際に、従来システムに対応したプリアンブル信号に対してＣＤＤを実行する。以下、ステアリング行列の乗算や、ＣＤＤを実行した複数の系列のパケット信号も、「複数の系列のパケット信号」という。

なお、前述のステアリング行列には、系列単位に、循環的なタイムシフトを実行するために、ＣＤＤを実行させる成分が含まれている。また、ＣＤＤでのタイムシフト量は、複数の系列のパケット信号を単位にして異なっている。以上の処理のごとく、送信装置は、複数の系列のパケット信号を変形させ、変形させた複数の系列のパケット信号を複数の送信用アンテナ１４からそれぞれ送信する。

図１６は、本発明の別の変形例に係る送信装置３００の構成を示す。送信装置３００は、誤り訂正部２８、インターリーブ部３０、変調部３１４、プリアンブル付加部３２、空間分散部３１８、無線部２４と総称される第１無線部２４ａ、第２無線部２４ｂ、第３無線部２４ｃ、第４無線部２４ｄ、送信用アンテナ１４と総称される第１送信用アンテナ１４ａ、第２送信用アンテナ１４ｂ、第３送信用アンテナ１４ｃ、第４送信用アンテナ１４ｄ、制御部２６を含む。

誤り訂正部２８は、誤り訂正のための符号化をデータに行う。ここでは、畳込み符号化を行うものとし、その符号化率は予め規定された値の中から選択する。インターリーブ部３０は、畳込み符号化したデータをインターリーブする。さらに、インターリーブ部３０は、データを複数の系列に分離してから出力する。ここでは、ふたつの系列に分離する。ふたつの系列のデータは、互いに独立したデータといえる。

変調部３１４は、ふたつの系列のデータのそれぞれに対して、変調を実行する。プリアンブル付加部３１６は、変調されたデータに対してプリアンブル信号を付加する。プリアンブル付加部３１６によって付加されるプリアンブル信号に応じて、複数の系列のパケット信号は、従来フォーマットあるいは専用フォーマットに対応する。ここで、プリアンブル信号が付加されたパケットフォーマットは、図６（ａ）−（ｂ）や、図１５（ａ）−（ｃ）に対応する。なお、図１５（ａ）−（ｃ）に対応する場合、この段階において、ＣＤＤはなされていないものとする。

空間分散部３１８は、複数の系列のパケット信号のうち、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号とデータに対してステアリング行列をそれぞれ乗算することによって、複数の送信用アンテナ１４の数まで増加させたプリアンブル信号とデータとを生成する。ここで、空間分散部３１８は、乗算を実行する前に、入力したプリアンブル信号とデータの次数を複数の系列の数まで拡張する。入力したプリアンブル信号とデータの数は、「２」であり、ここでは、「Ｎｉｎ」によって代表させる。そのため、入力したプリアンブル信号とデータは、「Ｎｉｎ×１」のベクトルによってそれぞれ示される。また、複数の送信用アンテナ１４の数は、「４」であり、ここでは、「Ｎｏｕｔ」によって代表させる。空間分散部３１８は、入力したプリアンブル信号とデータの次数をＮｉｎからＮｏｕｔに拡張させる。すなわち、「Ｎｉｎ×１」のベクトルを「Ｎｏｕｔ×１」のベクトルに拡張させる。その際、Ｎｉｎ＋１行目からＮｏｕｔ行目までの成分に「０」を挿入する。

また、ステアリング行列Ｓは、次のように示される。

ステアリング行列は、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。また、Ｗは、直交行列であり、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。直交行列の一例は、ウォルシュ行列である。ここで、ｌは、サブキャリア番号を示しており、ステアリング行列による乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。さらに、Ｃは、以下のように示され、ＣＤＤのために使用される。

ここで、δは、シフト量を示す。すなわち、空間分散部３１８は、増加させた複数の系列のそれぞれに対応したシフト量によって、循環的なタイムシフトを系列単位に実行する。また、シフト量は、系列を単位にして異なった値に設定される。なお、前述のごとく、空間分散部３１８は、従来システムに対応したプリアンブル信号とシグナルに対して、ＣＤＤを実行する。ＣＤＤは、複数の送信用アンテナ１４のそれぞれに対して、シフト量を変えながら実行される。

例えば、「従来用ＳＴＳ」に対してＣＤＤが実行されることによって、「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＳＴＳ＋ＣＤＤ１」、「従来用ＳＴＳ＋ＣＤＤ２」、「従来用ＳＴＳ＋ＣＤＤ３」が生成される。ここで、「ＣＤＤ１」、「ＣＤＤ２」、「ＣＤＤ３」では、互いにシフト量が異なるものとする。このように、従来システムに対応したプリアンブル信号は、複数の系列のそれぞれの間において互いに関連を有するように規定されている。以上の処理の結果、空間分散部３１８は、複数の系列のバースト信号を変形させる。

無線部２４は、送信用アンテナ１４と同一の数だけ設けられる。無線部２４は、変形された複数の系列のパケット信号を送信する。その際、無線部２４は、変形された複数の系列のパケット信号を複数の送信用アンテナ１４に対応させながら送信する。なお、無線部２４は、複数の送信用アンテナ１４のうちの一部からパケット信号を送信してもよい。

図１７（ａ）−（ｃ）は、送信装置３００から送信される信号でのパケットフォーマットを示す。図１７（ａ）は、図１５（ａ）と同様に、混在フォーマットに相当する。従来システムに対応したプリアンブル信号である「従来用ＳＴＳ」、「従来用ＬＴＳ」および「シグナル」には、前述のごとく、「ＣＤＤ１」、「ＣＤＤ２」、「ＣＤＤ３」のように規定されたシフト量をもとに、ＣＤＤがなされている。「ＳＴＳ１’」から「ＳＴＳ４’」は、空間分散部３１８によって、図６（ｂ）での「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」等から変形された信号に相当する。すなわち、「ＳＴＳ１’」から「ＳＴＳ４’」は、「ＳＴＳ１」、「ＳＴＳａ」等に対して、ステアリング行列を乗算した信号に相当する。また、「ＬＴＳ１’」、「シグナル１’」、「データ１’」等も同様である。

図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の混在フォーマットに対応した専用フォーマットを示す。図１７（ｂ）の専用フォーマットは、図１７（ａ）の混在フォーマットの一部分が抽出されるように規定されている。ここで、一部分は、図１５（ｂ）と同様に規定される。すなわち、従来システムに対応したプリアンブル信号が、省略されている。図１７（ｃ）も、図１７（ａ）の混在フォーマットに対応した専用フォーマットを示しており、図１７（ｂ）の変形例に相当する。図１７（ｃ）の専用フォーマットは、図１７（ａ）の混在フォーマットのうち、図１７（ｂ）とは別の一部分の抽出によって規定されている。ここで、一部分は、図１５（ｃ）と同様に規定される。

本発明の実施例によれば、従来システムでのプリアンブル信号をパケット信号の先頭部分に付加するので、従来システムの通信装置にパケット信号を受信させることができる。また、従来システムとの互換性を維持できる。また、従来システムの通信装置にパケット信号の存在を知らしめることができる。また、従来システムの通信装置による信号の送信を防止できるので、信号の衝突確率を改善できる。また、従来システムのプリアンブル信号の有無を切り替えるので、従来システムとの互換性と、パケット利用効率の向上を選択できる。また、従来システムのプリアンブル信号の有無の切り替えを従来システムの端末装置の有無にもとづいて実行するので、他の通信装置に影響を与えない。

また、アンテナ数に応じて、プリアンブル信号のパターンを変更するので、通信品質を改善できる。また、アンテナ数が複数からひとつになっても、複数のアンテナのうちのひとつに対応したプリアンブル信号を使用するので、従来システムへの切り替えが不要になる。また、従来システムのプリアンブル信号の後ろにシグナルを挿入するので、従来システムの通信装置に対して、後段の信号の内容を知らせることができる。また、複数のアンテナから送信すべきプリアンブル信号の構成を変更するので、信号の伝送品質とパケットの利用効率を選択できる。複数のアンテナから送信すべきプリアンブル信号の構成の変更を無線伝送路の品質にもとづいて実行するので、無線伝送路の品質に適したプリアンブルの構成を選択できる。

また、混在フォーマットのうちの一部分を抽出するように、専用フォーマットを規定するので、抽出する部分を変えることによって、複数種類の専用フォーマットを規定できる。また、データ等の系列の数が送信用アンテナの数よりも少なくても、直交行列による乗算と循環的なタイムシフト処理を実行するので、データ等の系列の数を送信用アンテナの数まで増加できる。また、ＭＩＭＯシステムに対応したＬＴＳにも、データ系列と同様の処理を実行するので、通信対象となる無線装置のデータ受信の際に、ＭＩＭＯシステムに対応したＬＴＳを使用させられる。また、受信したパケット信号から、当該パケット信号に対するパケットフォーマットを自動的に特定するので、パケットフォーマットの種類を通知するためのシーケンスを省略できる。また、パケットフォーマットの種類を通知するためのシーケンスを省略できるので、伝送効率を向上できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、従来システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮを例示した。しかしながらこれに限らず例えば、他の通信システムであってもよい。さらに、通信システム１００は、ＭＩＭＯシステムとして説明したが、他の通信システムであってもよい。また、マルチキャリア信号を伝送しなくてもよい。本変形例によれば、さまざまな通信システム１００に本発明を適用できる。つまり、従来システムと通信システム１００は、同一の無線周波数であるような何らかの互換性を有していればよい。

本発明の実施例において、図１５（ｂ）−（ｃ）、図１７（ｂ）−（ｃ）のごとく、混在フォーマットの一部分を抽出するように、専用フォーマットが規定されている。すなわち、専用フォーマットとは、混在フォーマットの一部分を抽出したフォーマットとして規定される。また、一部分を抽出する際に、図１５（ｂ）において「ＳＴＳ１」等、図１５（ｃ）において「ＬＴＳ１」等のごとく、混合フォーマットに含まれる複数の構成要素のうちから、少なくともひとつの構成要素、例えば「ＬＴＳ１」等をそのまま抽出するように、専用フォーマットが規定されている。すなわち、所定の構成要素がそのまま専用フォーマットに含まれているか、あるいは全く専用フォーマットに含まれていないかのどちらかの態様となっている。しかしながらこれに限らず例えば、所定の構成要素のうちの一部が抽出されるように、専用フォーマットが規定されていてもよい。

具体的には、「ＬＴＳ１」等のうち、後半の１／２の部分が専用フォーマットとして抽出されてもよい。また、所定の期間の周期を有する信号が複数連結されることによって、「ＳＴＳ１」が形成されている場合、所定の期間の周期を有する信号のうちの所定個数だけが抽出されるように、専用フォーマットが規定されていてもよい。所定の周期を有する信号が５個連結されることによって、「ＳＴＳ１」が形成されている場合、後ろの２個の信号が、専用フォーマットとして抽出されてもよい。なお、所定の周期を有する信号は、互いに同一のパターンでなくてもよい。以上のことは、「ＬＴＳ１」等にも適用可能である。本変形例によれば、専用フォーマットを多様に規定できる。また、専用フォーマットに含まれるプリアンブル信号の期間を詳細に調節できる。つまり、専用フォーマットに、受信処理ができるようなプリアンブル信号が含められていればよい。

１０ 送信装置、 １２ 受信装置、 １４ 送信用アンテナ、 １６ 受信用アンテナ、 ２０ データ分離部、 ２２ 変調部、 ２４ 無線部、 ２６ 制御部、 ２８ 誤り訂正部、 ３０ インターリーブ部、 ３２ プリアンブル付加部、 ３４ ＩＦＦＴ部、 ３６ ＧＩ部、 ３８ 直交変調部、 ４０ 周波数変換部、 ４２ 増幅部、 １００ 通信システム、 １１０ 選択部、 １１２ 監視部、 １１４ 伝送路特性取得部、 １１６ 記憶部。

Claims (4)

1. 非ＭＩＭＯ通信システムで規定された第１の伝送路特性推定用の既知信号の後段に、前記非ＭＩＭＯ通信システムとは異なったＭＩＭＯ通信システムで規定された第２の伝送路特性推定用の既知信号が配置されたパケットフォーマットと、前記第１の伝送路特性推定用の既知信号が配置されずに、前記第２の伝送路特性推定用の既知信号が配置されたパケットフォーマットとを生成可能であり、いずれか一方のパケットフォーマットの信号を生成する生成部と、
   前記生成部において生成した信号を送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 非ＭＩＭＯ通信システムで規定された第１の伝送路特性推定用の既知信号であって、かつＯＦＤＭの第１の伝送路特性推定用の既知信号の後段に、前記非ＭＩＭＯ通信システムとは異なったＭＩＭＯ通信システムで規定された第２の伝送路特性推定用の既知信号であって、かつＯＦＤＭの第２の伝送路特性推定用の既知信号が配置されたパケットフォーマットと、前記第１の伝送路特性推定用の既知信号が配置されずに、前記第２の伝送路特性推定用の既知信号が配置されたパケットフォーマットとを生成可能であり、いずれか一方のパケットフォーマットの信号を生成する生成部と、
   前記生成部において生成した信号を送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
3. 前記生成部は、第１の伝送路特性推定用の既知信号の後段に、第２の伝送路特性推定用の既知信号が配置されたパケットフォーマットの信号を生成する場合に、前記第１の伝送路特性推定用の既知信号と前記第２の伝送路特性推定用の既知信号の間に、シグナルを配置することを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
4. 前記ＭＩＭＯ通信システムに対応せずに前記非ＭＩＭＯ通信システムに対応した通信装置の存在を監視する監視部をさらに備え、
   前記生成部は、前記監視部での監視結果に応じたパケットフォーマットの信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送信装置。

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