JP2010183256A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基地局と一つの無線端末の間でＳＭ方式のＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う場合に、パケット再送の高速化を図る。
【解決手段】基地局制御装置３は、複数の基地局Ａ，Ｂに対し、無線端末１に送信するコードワード「codeword1」及び「codeword2」を予め共通に供給し（Ｓ１）、基地局Ａは、無線端末１からのＮａｃｋに応じてデータ再送を行う場合に、自基地局Ａから送信していないコードワード「codeword2」を用いて再送データを生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、伝送路マルチ化（Multiple Input Multiple Output：ＭＩＭＯ）技術を用いた無線通信システムに関する。

従来、ＭＩＭＯ技術が無線通信システムの周波数利用効率を向上させる技術の一つとして知られている。図７にＭＩＭＯ無線通信システムの基本概念図を示す。図７において、送信局は、複数の送信アンテナからそれぞれ別々のデータ信号を同一周波数で無線送信する。受信局は、その送信された無線信号を複数の受信アンテナで受信し復元する。その復元の際に、チャネル行列Ｈが理想的に分かっていれば、チャネル行列Ｈの逆行列を受信信号に乗算することで送信信号を分離することができ、図７の例のように４本の送信アンテナから別々のデータ信号を送信した場合には最大で４倍の速度でデータ通信を行うことが可能になる。これにより、周波数利用効率の向上が図られる。

ＭＩＭＯ方式としては、空間多重（Spatial Multiplexing：ＳＭ）方式と時空間符号化（Space Time Coding：ＳＴＣ）方式が知られている。ＳＭ方式は、複数の送信アンテナから各々異なるデータを送信することで、通信速度を向上させるものであり、周波数効率重視のＭＩＭＯ方式である。ＳＴＣ方式は、時間方向および空間方向に符号化を行うことで、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を低減させるものであり、通信品質重視のＭＩＭＯ方式である。

特許文献１には、複数の基地局と一つの無線端末の間でＭＩＭＯにより同時通信を行う、ＭＩＭＯ無線通信システムが開示されている。特許文献２には、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式の一つである直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式とＭＩＭＯ方式を組み合わせた、ＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムが開示されている。

特開２００７−１３４８４４号公報 特表２００８−５２３６６５号公報

しかし、上述した従来のＭＩＭＯ無線通信システムでは、複数の基地局と一つの無線端末の間でＳＭ方式のＭＩＭＯにより下り方向（基地局から無線端末への方向）の同時通信を行う場合に、パケット再送の高速化が課題となっている。

一般的に、ある基地局から送信したパケットが無線端末で受信失敗した場合に、直ちに基地局から同じ無線チャネルでパケットを再送すると、無線チャネルの状態が変わっていない可能性が高いので、再び無線端末で受信失敗する確率が高いと考えられる。このため、基地局は無線端末で受信成功するまで何度もパケット再送を繰り返すことになり、パケット再送時間が長くなる。

また、パケット毎に無線端末から基地局へ返す送達確認信号（確認応答信号（Ａｃｋ）又は否定応答信号（Ｎａｃｋ））が基地局で誤って受信されることにより、ＮａｃｋがＡｃｋとして誤って基地局で受信されてしまうと、基地局ではパケット再送が行われず、基地局のパケット再送よりも時間のかかる上位装置でのパケット再送が発生してしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の基地局と一つの無線端末の間でＳＭ方式のＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う場合に、パケット再送の高速化を図ることのできる無線通信システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、複数の基地局と一つの無線端末の間で空間多重方式のＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う無線通信システムにおいて、前記複数の基地局に対し、前記無線端末に送信するデータを予め共通に供給する基地局制御装置を備え、前記基地局は、前記複数の基地局から前記無線端末へ空間多重方式のＭＩＭＯにより同時に送信するデータの最大個数に等しい数の送信バッファと、前記送信バッファ内のデータを用いてＭＩＭＯ方式の送信データを生成するＭＩＭＯエンコーダと、を有し、前記送信バッファは、前記基地局制御装置から前記複数の基地局へ共通に供給されたデータをそれぞれ分担して格納し、前記ＭＩＭＯエンコーダは、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じてデータ再送を行う場合に、前記送信バッファ内の自基地局から送信していないデータを用いて再送データを生成する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、送信する基地局を変更して再送対象のデータの再送を行うことを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記ＭＩＭＯエンコーダは、データ再送を行う場合に、時空間符号化方式を適用することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記ＭＩＭＯエンコーダは、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じてデータ再送を行う場合に、まず再送データを送信する送信アンテナを変更させてデータ再送を行い、それでもまだパケット送達が成功しない場合に前記送信バッファ内の自基地局から送信していないデータを用いて再送データを生成する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記基地局制御装置は、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じて、新たなデータを前記複数の基地局に対して共通に供給することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記基地局は、前記無線端末からの送達確認信号を前記基地局制御装置へ転送し、前記基地局制御装置は、各基地局から受け取った送達確認信号を総合してデータ再送の有無を判断する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記基地局制御装置は、各基地局から受け取った送達確認信号の中に１つでも否定応答信号がある場合には、該否定応答信号に係るデータの再送有りと判断することを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局と一つの無線端末の間でＳＭ方式のＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う場合に、パケット再送の高速化を図ることができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムの構成を示す概念図である。 同実施形態のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるパケット再送に係る構成の実施例１である。 図２に示す基地局２が有するＭＩＭＯエンコーダ１２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係るパケット再送手順を示すシーケンス図である。 本発明の一実施形態のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるパケット再送に係る構成の実施例３である。 図５に示す基地局２が有するＭＩＭＯエンコーダ１２の構成を示すブロック図である。 ＭＩＭＯ無線通信システムの基本概念図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムの構成を示す概念図である。図１に示すＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムは、複数の基地局２と一つの無線端末１の間でＯＦＤＭ方式とＭＩＭＯ方式を組み合わせた同時通信を行うものである。各基地局２は、基地局制御装置３に通信回線で接続されている。また、基地局制御装置３は、バックボーンネットワーク４に接続されている。

各基地局２と基地局制御装置３間の通信データ用の通信回線には、実際の通信トラヒック量の想定値に比して、回線容量に十分に余裕のあるものを利用することが望ましい。これは、後述するが、本実施形態では、基地局制御装置３から基地局２に対して、該基地局２から無線端末１へ実際に送信するデータと共に、該基地局２からは実際には無線端末１へ送信しないかもしれないデータを予め送っておくためである。

また、各基地局２と基地局制御装置３間の制御信号用の通信回線には、時間的な同期をとることのできるものを利用することが望ましい。これは、複数の基地局２が連携して一つの無線端末１の間でＯＦＤＭ方式とＭＩＭＯ方式を組み合わせた同時通信を行う場合に、該複数の基地局２と基地局制御装置３間で時間的な同期をとって無線通信に係る動作（例えば、無線フレーム生成動作、パケット再送動作など）を行うためである。

以下、下り方向（基地局２から無線端末１への方向）の無線通信について説明する。

無線端末１は、複数の基地局２との間で、ＯＦＤＭ方式とＭＩＭＯ方式を組み合わせた下り方向の同時通信を行う。各基地局２は、連携したＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う。基地局制御装置３は、各基地局２を制御し、基地局間の連携を実現する。具体的には、基地局制御装置３は、無線端末１の電波受信環境を表す情報（例えば、受信電力など）に応じて、空間多重（ＳＭ）方式と時空間符号化（ＳＴＣ）方式とを使い分け、各基地局２から送信させるデータを変更する。

各基地局２は、１又は複数のアンテナを有し、基地局制御装置３の制御に従ってＭＩＭＯ方式の送信データをＯＦＤＭ方式により１又は複数のアンテナから無線送信する。

無線端末１は、複数のアンテナを有し、各基地局２から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、ＯＦＤＭ方式の受信処理及びＭＩＭＯ方式の受信処理を行う。無線端末１のアンテナは無指向性であることが望ましい。これは、複数の基地局２が連携して一つの無線端末１の間でＯＦＤＭ方式とＭＩＭＯ方式を組み合わせた同時通信を行う場合に、該複数の基地局２からの到来波を無指向性アンテナで効率的に受信し、又、送達確認信号（Ａｃｋ又はＮａｃｋ）を無指向性アンテナで該複数の基地局２に対して効率的に送信するためである。

次に、本実施形態のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるパケット再送に係る構成について、いくつかの実施例を説明する。

以下の各実施例では、パケット再送方式として「ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ（Automatic Repeat reQuest））」を用いる。また、基地局２から無線端末１へパケットを送信するときの送信単位のデータを「コードワード（codeword）」と称する。また、無線端末１は、下り方向の同時通信を行う相手である複数の基地局２のアンテナの総数（Ｎ）と同数またはそれ以上の本数のアンテナを有する。これにより、各基地局２の各アンテナ（総数がＮである）からそれぞれ異なる合計Ｎ個のコードワードがＳＭ方式で送信されても、無線端末１は少なくともＮ本のアンテナで受信し、復調することができる。

図２は、本実施形態のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるパケット再送に係る構成の実施例１である。本実施例１では、無線端末１と下り方向の同時通信を行う相手である基地局２は２つ（基地局Ａと基地局Ｂとする）であり、各基地局Ａ，Ｂは１本のアンテナを有する。無線端末１は、２本以上のアンテナを有し、各基地局Ａ，Ｂの各１本のアンテナ（従ってアンテナの総数は２である）からそれぞれ異なる合計２個のコードワードがＳＭ方式で送信されても、少なくとも２本のアンテナで受信し、復調することができる。

図２において、基地局２は、２個のＨＡＲＱ送信バッファ１１とＭＩＭＯエンコーダ１２とモデム（Modem）１３を有する。一基地局２が有するＨＡＲＱ送信バッファ１１の個数は、無線端末１と下り方向の同時通信を行う複数の基地局２からＳＭ方式で同時に送信するコードワードの最大個数に等しい。このコードワード数の最大値は、無線端末１と下り方向の同時通信を行う複数の基地局２のアンテナの総数（Ｎ）である。本実施例１では、Ｎ＝２であるので、基地局２は２個のＨＡＲＱ送信バッファ１１を有する。

基地局制御装置３は、基地局間の連携を実現するための制御を行う連携コントローラを備え、パケットキュー２１と連携スケジューラ２２を有する。基地局制御装置３において、パケットキュー２１は、バックボーンネットワーク４から受信した無線端末１宛のパケットを一時的に保持する。

連携スケジューラ２２は、パケットキュー２１内のパケットを基地局Ａ，Ｂにより無線端末１へ送信させる送信スケジュールを作成する。このとき、連携スケジューラ２２は、コードワード単位で、基地局Ａ，Ｂのいずれから無線端末１へ送信させるのかをスケジューリングする。このスケジューリングの際、連携スケジューラ２２は、各基地局Ａ，Ｂから無線端末１へ送信されたコードワードに対する無線端末１からの送達確認信号（Ａｃｋ又はＮａｃｋ）を参照する。連携スケジューラ２２は、無線端末１からの送達確認信号を各基地局Ａ，Ｂから受け取る。また、連携スケジューラ２２は、各基地局Ａ，Ｂに対し、ＭＩＭＯエンコーディング方法を指示する。

連携スケジューラ２２は、送信スケジュールに従って基地局Ａ，Ｂへコードワードを送信するが、各基地局Ａ，Ｂに対して予め共通にコードワードを送信する。つまり、送信スケジュールでは、コードワード「codeword1」を基地局Ａから送信し、コードワード「codeword2」を基地局Ｂから送信することになっていても、両方のコードワード「codeword1」及び「codeword2」を基地局Ａ，Ｂの両方へ送信する。これは、送信スケジュールとは異なる基地局へは再送用として予めコードワードを送っておくものである。つまり、基地局Ａに対しては、送信スケジュールでは基地局Ｂから送信することになっているコードワード「codeword2」を再送用として予め送っておく。同様に、基地局Ｂに対しては、送信スケジュールでは基地局Ａから送信することになっているコードワード「codeword1」を再送用として予め送っておく。

基地局２において、ＨＡＲＱ送信バッファ１１は、基地局制御装置３から受信した１個のコードワードを一時的に保持する。基地局制御装置３からは、自基地局２から送信するコードワードと共に、他基地局２から送信するコードワードも送られてくるので、それら２個のコードワードを２個のＨＡＲＱ送信バッファ１１に１個ずつ振り分けて保持する。例えば基地局Ａにおいては、送信スケジュール上の自基地局Ａから送信するコードワード「codeword1」と他基地局Ｂから送信するコードワード「codeword2」とを受信し、第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１へコードワード「codeword1」を格納し、第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１へコードワード「codeword2」を格納する。

ＨＡＲＱ送信バッファ１１は、無線端末１へのコードワードの送信が成功するまで当該コードワードを保持する。あるコードワードに対する無線端末１からのＡｃｋが自基地局２で受信されると、当該コードワードの送信が成功したと判断される。

ＭＩＭＯエンコーダ１２は、ＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワードを用いて、ＭＩＭＯ方式の送信データを生成する。このとき、ＭＩＭＯエンコーダ１２は、基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）から指示されたＭＩＭＯエンコーディング方法を用いて、ＭＩＭＯ方式の送信データを生成する。モデム１３は、ＭＩＭＯ方式の送信データからＯＦＤＭ方式の送信信号を生成する。ＯＦＤＭ方式の送信信号は、１本のアンテナから無線送信される。

図３は、図２に示す基地局２が有するＭＩＭＯエンコーダ１２の構成を示すブロック図である。図３において、ＭＩＭＯエンコーダ１２は、Ａｃｋ／Ｎａｃｋ受信機３１とＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２と行列乗算器３３を有する。

Ａｃｋ／Ｎａｃｋ受信機３１は、無線端末１から送信された送達確認信号（Ａｃｋ又はＮａｃｋ）を自基地局２のアンテナを介して受信する。この受信する送達確認信号は、自基地局２から送信したコードワードに対するものと他基地局２から送信したコードワードに対するものとの両方である。例えば基地局Ａにおいては、自基地局Ａから送信したコードワード「codeword1」に対する送達確認信号と、他基地局Ｂから送信したコードワード「codeword2」に対する送達確認信号とを受信する。

Ａｃｋ／Ｎａｃｋ受信機３１は、受信した送達確認信号の情報（送達確認信号情報）をＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２へ送る。この送達確認信号情報は、送達確認信号（Ａｃｋ又はＮａｃｋ）の種別の情報と、送達確認の対象のコードワードを特定する情報とを含む。なお、基地局２は、自基地局２のアンテナで受信した無線端末１からの送達確認信号を基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）へ送信する。

ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２は、コードワードからＭＩＭＯ方式の送信データを生成する際に使用するＭＩＭＯエンコーディングパタン行列を複数保持する。ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２は、基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）から指示されたＭＩＭＯエンコーディング方法に基づいて、保持しているＭＩＭＯエンコーディングパタン行列の中から、ＭＩＭＯ方式の送信データの生成に使用するＭＩＭＯエンコーディングパタン行列を選択する。また、ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２は、Ａｃｋ／Ｎａｃｋ受信機３１から受け取った送達確認信号情報に基づいて、パケット再送用行列を選択する。ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２は、その選択した行列を行列乗算器３３へ供給する。

行列乗算器３３は、ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２から受け取った行列と、２個のＨＡＲＱ送信バッファ１１にそれぞれ１個ずつ格納されている合計２個のコードワードとを乗算する。例えば基地局Ａにおいて、送信スケジュール上の自基地局Ａから送信するコードワード「codeword1」が第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１に格納されており、送信スケジュール上の他基地局Ｂから送信するコードワード「codeword2」が第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１に格納されている場合、第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword1」と第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword2」とを読み出し、コードワード「codeword1」及び「codeword2」をＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２から受け取った行列と乗算する。

（１）式は、行列乗算器３３における行列演算（非再送の場合）を表す。（１）式において、ｘ^（０）（ｉ）は時刻ｉにおける第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード、ｘ^（１）（ｉ）は時刻ｉにおける第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード、ｙ^（０）（ｉ）は時刻ｉに基地局Ａから送信する送信データ、ｙ^（１）（ｉ）は時刻ｉに基地局Ｂから送信する送信データ、Ｗ（ｉ）は時刻ｉにけるＭＩＭＯエンコーディングパタン行列である。

行列乗算器３３は、その行列演算の結果のうち、自基地局２から送信するものを送信データとして出力する。この出力された送信データは、モデム１３へ送られる。基地局Ａでは（１）式のｙ^（０）（ｉ）が送信データとしてモデム１３へ送られ、基地局Ｂでは（１）式のｙ^（１）（ｉ）が送信データとしてモデム１３へ送られる。

次に、本実施例１に係るＨＡＲＱを用いたパケット再送方法を説明する。ここでは、送信スケジュールに従って、基地局Ａからコードワード「codeword1」を送信し、基地局Ｂからコードワード「codeword2」を送信するものとする。

［手順１］：「codeword1」及び「codeword2」の両方に対してＡｃｋが受信された場合。
手順１では、パケット再送は発生しない。この場合、基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）は、基地局Ａ，Ｂの両方に対し、次に送信する２個のコードワードを供給する。基地局Ａ，Ｂは、その新たな２個のコードワードを第１及び第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１へ１個ずつ格納する。ＨＡＲＱ送信バッファ１１へは新たなコードワードを上書きすることにより、以前のコードワードは削除される。

［手順２］：「codeword1」又は「codeword2」のＮａｃｋが受信された場合。ここでは、説明の便宜上、「codeword1」のＮａｃｋが受信されたとする。
手順２では、パケット再送が発生する。この場合、送信する基地局２を変更して再送対象のコードワードを送信する。つまり、再送対象のコードワードが、前回の送信を行った基地局２とは異なる基地局２から送信されるようにする。再送対象のコードワードを前回送信した基地局２からは、新しいコードワードを送信する。図４にその再送手順が示されている。

図４において、ステップＳ１では、送信スケジュールに従って、基地局Ａからコードワード「codeword1」を送信（初送）し、基地局Ｂからコードワード「codeword2」を送信（初送）する。このとき、基地局制御装置３は、基地局Ａ，Ｂの両方に対し、コードワード「codeword1」及び「codeword2」を送っておく。ステップＳ２では、無線端末１から、コードワード「codeword1」に係るＡｃｋとコードワード「codeword2」に係るＮａｃｋとが返送される。ステップＳ３では、Ｎａｃｋに対応するコードワード「codeword2」を、前回の送信を行った基地局Ｂとは異なる基地局Ａから送信（再送）する。そして、Ｎａｃｋに対応するコードワード「codeword2」を前回送信した基地局Ｂからは、新しいコードワード「codeword3」を送信する。このとき、基地局制御装置３は、コードワード「codeword1」に係るＡｃｋの受信によって、１個のコードワード「codeword1」のみ受信成功したことを認識し、１個の新しいコードワード「codeword3」を基地局Ｂから送信するようにスケジューリングするが、基地局Ａ，Ｂの両方に対して新しいコードワード「codeword3」を送っておく。

（２）式は、行列乗算器３３における行列演算（再送の場合）を表す。（２）式において、ｘ^（０）（ｉ＋１）は、時刻「ｉ＋１」における第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード（新しいコードワード）であり、時刻「ｉ＋１」において基地局制御装置３から新たに受信し格納されている。ｘ^（１）（ｉ）は、時刻ｉにおける第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード（再送対象のコードワード）であり、時刻「ｉ＋１」においてもそのまま保持されている。ｙ^（０）（ｉ＋１）は時刻「ｉ＋１」に基地局Ａから送信する送信データ、ｙ^（１）（ｉ＋１）は時刻「ｉ＋１」に基地局Ｂから送信する送信データ、Ｗ’（ｉ）は時刻「ｉ＋１」におけるＭＩＭＯエンコーディングパタン行列である。

上記（２）式に示されるように、時刻ｉで基地局Ｂから送信されたコードワード「ｘ^（１）（ｉ）」は、時刻「ｉ＋１」で基地局Ａから再送されることになる。そして、時刻「ｉ＋１」で基地局Ｂからは、新しいコードワード「ｘ^（０）（ｉ＋１）」が送信されることになる。

上述したパケット再送方法によれば、基地局制御装置３から各基地局Ａ，Ｂへ予め共通にコードワードを送信して各基地局Ａ，Ｂで該コードワードを保持しておくことにより、再送発生時に再送対象のコードワードを基地局制御装置３から再送対象の基地局へ送る必要がないので、パケット再送時間を短縮することができる。

また、送信する基地局２を変更して再送対象のコードワードを送信（再送）することにより、空間ダイバーシチ効果が得られる可能性があり、この結果、無線端末１で受信成功することが期待できる。これにより、パケット再送時間の短縮に寄与することができる。

また、各基地局Ａ，Ｂからそれぞれに基地局制御装置３へ送達確認信号を送ることにより、基地局制御装置３は１個のコードワードに対する送達確認信号を２経路で受信することができる。これにより、基地局制御装置３において送達確認信号の誤り耐性を向上させることが可能である。これは、特に、あるコードワードに対して、少なくともいずれかの経路からＮａｃｋを受信した場合、もう一方の経路がＡｃｋであっても、Ｎａｃｋ受信と判定することにより、ＮａｃｋがＡｃｋとして誤って受信されることを防ぐことができる。これにより、基地局のパケット再送よりも時間のかかる上位装置でのパケット再送が発生することを防止し、送信遅延時間の短縮に寄与することが可能となる。

なお、Ｎａｃｋが所定回数繰り返して受信されたときに、送信する基地局を変更して再送対象のコードワードを送信するようにしてもよい。

実施例２では、上述の実施例１に対し、ＨＡＲＱを用いたパケット再送方法において「手順２」のみが異なる。以下、実施例２に係るパケット再送方法の「手順２」を説明する。

［手順２］：「codeword1」又は「codeword2」のＮａｃｋが受信された場合。ここでは、説明の便宜上、「codeword1」のＮａｃｋが受信されたとする。
手順２では、パケット再送が発生する。この場合、基地局Ａ，Ｂは、通信品質を向上させるべく、ランク（Ｒａｎｋ）を落としてＭＩＭＯエンコードを行う。具体的には、ランクが１である場合は、ＳＴＢＣ又はＳＦＢＣ等のＳＴＣ方式を使用してＭＩＭＯエンコードを行う。

（３）式は、行列乗算器３３におけるＳＴＢＣを用いた行列演算（再送の場合）を表す。（３）式において、ｘ^（０）（ｉ）は時刻ｉにおける第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード（再送対象のコードワード）であり、時刻「ｉ＋１」においてもそのまま保持されている。ｘ^（１）（ｉ＋１）は、時刻「ｉ＋１」における第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード（新しいコードワード）であり、時刻「ｉ＋１」において基地局制御装置３から新たに受信し格納されている。ｙ^（０）（ｉ＋１）は時刻「ｉ＋１」に基地局Ａから送信する送信データ、ｙ^（０）（ｉ＋２）は時刻「ｉ＋２」に基地局Ａから送信する送信データ、ｙ^（１）（ｉ＋１）は時刻「ｉ＋１」に基地局Ｂから送信する送信データ、ｙ^（１）（ｉ＋２）は時刻「ｉ＋２」に基地局Ｂから送信する送信データである。*は複素共役を表す。

本実施例２によれば、パケットを再送する際に、ＳＴＣ方式を用いることによって通信品質を向上させることができる。この結果、無線端末１で受信成功することが期待でき、パケット再送時間の短縮に寄与することができる。

図５は、本実施形態のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるパケット再送に係る構成の実施例３である。本実施例３では、無線端末１と下り方向の同時通信を行う相手である基地局２は２つ（基地局Ａと基地局Ｂとする）であり、各基地局Ａ，Ｂは２本のアンテナを有する。無線端末１は、４本以上のアンテナを有し、各基地局Ａ，Ｂの各２本のアンテナ（従ってアンテナの総数は４である）からそれぞれ異なる合計４個のコードワードがＳＭ方式で送信されても、少なくとも４本のアンテナで受信し、復調することができる。

図５において、基地局２は４個のＨＡＲＱ送信バッファ１１を有する。その他の構成は、図２に示す実施例１と同様である。但し、ＭＩＭＯエンコーダ１２は、ＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワードを用いて、２本のアンテナにそれぞれ対応した２つのＭＩＭＯ方式の送信データを生成する。モデム１３は、２つのＭＩＭＯ方式の送信データから、２つのＯＦＤＭ方式の送信信号を生成する。２つのＯＦＤＭ方式の送信信号は、２本のアンテナからそれぞれ無線送信される。

本実施例３では、無線端末１と下り方向の同時通信を行う２つの基地局Ａ，Ｂのアンテナの総数（Ｎ）は４であり、従って、無線端末１と下り方向の同時通信を行う２つの基地局Ａ，ＢからＳＭ方式で同時に送信するコードワードの最大数は４であるので、各基地局Ａ，Ｂは４個のＨＡＲＱ送信バッファ１１を有する。

連携スケジューラ２２は、送信スケジュールに従って基地局Ａ，Ｂへコードワードを送信するが、各基地局Ａ，Ｂに対して予め共通にコードワードを送信する。つまり、送信スケジュールでは、コードワード「codeword1」及び「codeword2」を基地局Ａから送信し、コードワード「codeword3」及び「codeword4」を基地局Ｂから送信することになっていても、全てのコードワード「codeword1」、「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」を基地局Ａ，Ｂの両方へ送信する。これは、送信スケジュールとは異なる基地局へは再送用として予めコードワードを送っておくものである。つまり、基地局Ａに対しては、送信スケジュールでは基地局Ｂから送信することになっているコードワード「codeword3」及び「codeword4」を再送用として予め送っておく。同様に、基地局Ｂに対しては、送信スケジュールでは基地局Ａから送信することになっているコードワード「codeword1」及び「codeword2」を再送用として予め送っておく。各基地局Ａ，Ｂは、連携スケジューラ２２から共通に送られた全てのコードワード「codeword1」、「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」を４個のＨＡＲＱ送信バッファ１１にそれぞれ１個ずつ振り分けて格納する。

図６は、図５に示す基地局２が有するＭＩＭＯエンコーダ１２の構成を示すブロック図である。図６に示すＭＩＭＯエンコーダ１２は、図３に示す実施例１と同様である。但し、行列乗算器３３は、ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２から受け取った行列と、４個のＨＡＲＱ送信バッファ１１にそれぞれ１個ずつ格納されている合計４個のコードワードとを乗算する。例えば基地局Ａにおいて、送信スケジュール上の自基地局Ａから送信するコードワード「codeword1」及び「codeword2」が第１及び第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１にそれぞれ格納されており、送信スケジュール上の他基地局Ｂから送信するコードワード「codeword3」及び「codeword4」が第３及び第４のＨＡＲＱ送信バッファ１１にそれぞれ格納されている場合、第１のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword1」と第２のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword2」と第３のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword3」と第４のＨＡＲＱ送信バッファ１１内のコードワード「codeword4」とを読み出し、コードワード「codeword1」、「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」をＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器３２から受け取った行列と乗算する。このときの行列乗算器３３における行列演算（再送の場合）は、上記実施例１の（１）式を４行に拡張したものである。

行列乗算器３３は、その行列演算の結果のうち、自基地局２から送信する２つの送信データを出力する。この出力された２つの送信データは、モデム１３へ送られる。

次に、本実施例３に係るＨＡＲＱを用いたパケット再送方法を説明する。ここでは、送信スケジュールに従って、基地局Ａからコードワード「codeword1」及び「codeword2」を送信し、基地局Ｂからコードワード「codeword3」及び「codeword4」を送信するものとする。

［手順１］：「codeword1」、「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」の全てに対してＡｃｋが受信された場合。
手順１では、パケット再送は発生しない。この場合、基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）は、基地局Ａ，Ｂの両方に対し、次に送信する４個のコードワードを供給する。基地局Ａ，Ｂは、その新たな４個のコードワードを第１から第４のＨＡＲＱ送信バッファ１１へ１個ずつ格納する。ＨＡＲＱ送信バッファ１１へは新たなコードワードを上書きすることにより、以前のコードワードは削除される。

［手順２］：「codeword1」、「codeword2」、「codeword3」又は「codeword4」のいずれかのＮａｃｋが受信された場合。ここでは、説明の便宜上、「codeword1」のＮａｃｋが受信されたとする。
手順２では、パケット再送が発生する。この場合、送信する基地局２を基地局Ａから基地局Ｂに変更して再送対象のコードワード「codeword1」を送信する。従って、コードワード「codeword1」の再送は、基地局Ｂが行う。このときの行列乗算器３３における行列演算（再送の場合）は、上記実施例１の（２）式を４行に拡張したものである。

基地局制御装置３（（連携スケジューラ２２）は、基地局Ａ，Ｂの両方に対し、Ａｃｋが受信されたコードワードの個数分（この場合、コードワード「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」の３個分）の新しいコードワードを送信する。各基地局Ａ，Ｂは、新たな３個のコードワードを、Ａｃｋが受信されたコードワードに係る３個のＨＡＲＱ送信バッファ１１に振り分けて格納する。

実施例４では、上述の実施例３に対し、ＨＡＲＱを用いたパケット再送方法において実施例３の「手順２」の前に「手順２ａ」を追加する。従って、本実施例４では、ＨＡＲＱを用いたパケット再送方法において、まず「手順２ａ」を実行し、それでもまだパケット送達が成功しない場合に実施例３の「手順２」を実行する。以下、実施例４に係るパケット再送方法の「手順２ａ」を説明する。

［手順２ａ］：「codeword1」又は「codeword2」のＮａｃｋが受信された場合。ここでは、説明の便宜上、「codeword1」のＮａｃｋが受信されたとする。
手順２ａでは、パケット再送が発生する。この場合、送信する基地局２は同じ基地局Ａのままで、送信するアンテナを変更して再送対象のコードワード「codeword1」を送信する。従って、コードワード「codeword1」の再送は、基地局Ａが異なるアンテナを用いて行う。このときの行列乗算器３３における行列演算（再送の場合）は、上記実施例１の（２）式を４行に拡張し、再送対象のコードワードが出力される行を同じ基地局の異なる行に変更したものである。

基地局制御装置３（連携スケジューラ２２）は、基地局Ａ，Ｂの両方に対し、Ａｃｋが受信されたコードワードの個数分（この場合、コードワード「codeword2」、「codeword3」及び「codeword4」の３個分）の新しいコードワードを送信する。各基地局Ａ，Ｂは、新たな３個のコードワードを、Ａｃｋが受信されたコードワードに係る３個のＨＡＲＱ送信バッファ１１に振り分けて格納する。

本実施例４では、パケット再送の際に、まず、送信する基地局２は同じでアンテナのみを変更する。この場合でも、空間ダイバーシチ効果が得られる可能性があり、この結果、無線端末１で受信成功することが期待できる。これにより、パケット再送時間の短縮に寄与することができる。

実施例５では、上述の実施例３に対し、ＨＡＲＱを用いたパケット再送方法において「手順２」のみが異なる。以下、実施例２に係るパケット再送方法の「手順２」を説明する。

［手順２］：「codeword1」又は「codeword2」のＮａｃｋが受信された場合。ここでは、説明の便宜上、「codeword1」のＮａｃｋが受信されたとする。
手順２では、パケット再送が発生する。この場合、基地局Ａ，Ｂは、通信品質を向上させるべく、ランク（Ｒａｎｋ）を落としてＭＩＭＯエンコードを行う。具体的には、ランクが１である場合は、ＳＴＢＣ又はＳＦＢＣ等のＳＴＣ方式を使用してＭＩＭＯエンコードを行う。ランクの変更の仕方としては、以下に示す３通りが挙げられる。

ランク変更方法その１：再送対象のコードワードを送信した基地局２のみのランクを落とす。本実施例５では、再送対象のコードワード「codeword1」を送信した基地局Ａのみランクを落とす。
ランク変更方法その２：連携している複数の基地局２の合計ランク数を落とす。本実施例５では、連携している２つの基地局Ａ，Ｂの合計ランク数を落とす。
ランク変更方法その３：再送対象のコードワードを送信した基地局２と連携している他基地局２のみのランクを落とす。本実施例５では、再送対象のコードワード「codeword1」を送信した基地局Ａと連携している他基地局Ｂのみのランクを落とす。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施例では、連携する基地局２の数を２としたが、３つ以上の基地局２が連携する場合にも同様に適用することができる。また、アンテナの総数に応じて、コードワード数を変更可能である。

１…無線端末、２…基地局、３…基地局制御装置、１１…ＨＡＲＱ送信バッファ、１２…ＭＩＭＯエンコーダ、１３…モデム、２１…パケットキュー、２２…連携スケジューラ、３１…Ａｃｋ／Ｎａｃｋ受信機、３２…ＭＩＭＯエンコーディングパタン保持／選択器、３３…行列乗算器

Claims (7)

1. 複数の基地局と一つの無線端末の間で空間多重方式のＭＩＭＯにより下り方向の同時通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記複数の基地局に対し、前記無線端末に送信するデータを予め共通に供給する基地局制御装置を備え、
   前記基地局は、
   前記複数の基地局から前記無線端末へ空間多重方式のＭＩＭＯにより同時に送信するデータの最大個数に等しい数の送信バッファと、
   前記送信バッファ内のデータを用いてＭＩＭＯ方式の送信データを生成するＭＩＭＯエンコーダと、
   を有し、
   前記送信バッファは、前記基地局制御装置から前記複数の基地局へ共通に供給されたデータをそれぞれ分担して格納し、
   前記ＭＩＭＯエンコーダは、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じてデータ再送を行う場合に、前記送信バッファ内の自基地局から送信していないデータを用いて再送データを生成する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 送信する基地局を変更して再送対象のデータの再送を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記ＭＩＭＯエンコーダは、データ再送を行う場合に、時空間符号化方式を適用することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記ＭＩＭＯエンコーダは、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じてデータ再送を行う場合に、まず再送データを送信する送信アンテナを変更させてデータ再送を行い、それでもまだパケット送達が成功しない場合に前記送信バッファ内の自基地局から送信していないデータを用いて再送データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記基地局制御装置は、前記複数の基地局から送信した各データに対する前記無線端末からの送達確認信号に応じて、新たなデータを前記複数の基地局に対して共通に供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記基地局は、前記無線端末からの送達確認信号を前記基地局制御装置へ転送し、
   前記基地局制御装置は、各基地局から受け取った送達確認信号を総合してデータ再送の有無を判断する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記基地局制御装置は、各基地局から受け取った送達確認信号の中に１つでも否定応答信号がある場合には、該否定応答信号に係るデータの再送有りと判断することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。

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