JP4612489B2 - 無線通信システム及び無線通信方法並びに無線送信機及び無線受信機 - Google Patents
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Description
近年、複数のアンテナを使用し、低SNR(Signal to Noise Ratio)動作や高速データ伝送を実現する移動通信システムが要求され、検討が進められている。ここで、マルチアンテナシステムとしては、例えば、MIMO(「マイモ」と呼称され、マルチインプットマルチアウトプットの略)と、AAA(アダプティブアレイアンテナ)とが知られている。
次に、今後の移動通信システムへの適用に向けたマルチアンテナ送受信技術の(体系的)研究状況について述べる。
各種マルチアンテナ送受信技術としては、(A)MIMO多重法、(B)MIMOダイバーシチ法、(C)AAA送受信法があり、検討されている(例えば、後記非特許文献3参照)。この文献に記載の比較表は、次表1に示すとおりである。
無線回線では、伝搬路で生じる位相回転を補償するために、位相リファレンスとなるパイロット信号が用いられる。MIMO技術ではアンテナ毎に直交したパイロットを用いることで、各アンテナから送信される信号のチャネルを推定する。このパイロット信号は、全てのユーザで共通に用いられるため、共通パイロットと呼ばれている。
しかし、これは伝送レート(スループット)の低下を招くばかりでなく、挿入したパイロット信号の情報や処理が必要となってしまう。ここで、AAAでのパイロット信号は、ユーザ個別に必要であるため、個別パイロットと呼ばれている。
(1)本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナと、第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とを有する無線送信機と、
複数の受信アンテナと、該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とを有する無線受信機と、をそなえて構成されたことを特徴としている。
(4)また、本発明の無線送信機は、複数の送信アンテナと、第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とをそなえたことを特徴としている。
(6)また、該送信データ生成手段は、前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを同じ指向性マルチビームで送信すべく構成されてもよい。
(8)また、本発明の無線受信機は、無線送信機において、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を複数の送信アンテナ間で直交変換した上で、第1のモードにおいて複数の送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて前記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データに多重して前記各送信アンテナから送信された信号を受信しうる複数の受信アンテナと、該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とをそなえたことを特徴としている。
(10)また、該チャネル推定手段は、前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関の高い2以上の指向性ビームのチャネル推定値を前記相関に応じた重み付けにより合成して該受信信号処理手段へ出力する重み付け合成部をそなえていてもよい。
図1は本発明の一実施形態としての無線通信システムの構成を示すブロック図で、この図1に示す無線通信システムは、マルチアンテナシステムを装備した無線送信機(マルチアンテナ送信機)1と、マルチアンテナシステムを装備した無線受信機(マルチアンテナ受信機)2とをそなえ、無線送信機(以下、単に「送信機」と称する)1は、その要部構成に着目すると、例えば、変調部11,送信ストリーム生成部12,高速フーリエ変換器(FFT)13,パイロット多重部14,複数(ここでは例えば4本)の送信アンテナ17,これらの送信アンテナ17毎のディジタル/アナログ変換器(D/A)15及び無線送信部(TX)16をそなえて構成され、無線受信機(以下、単に「受信機」と称する)2は、その要部に着目すると、例えば、複数(ここでは例えば4本)の受信アンテナ21,これらの受信アンテナ21毎の無線受信部(RX)22,アナログ/ディジタル変換器(A/D)23及びチャネル推定部24をそなえるとともに、マルチアンテナ復調部25をそなえて構成されている。
まず、送信機1において、送信データは、変調部11で符号化や変調等の処理が施された後、送信ストリーム生成部12にて、モード切替信号に応じて、MIMOモード時にはマルチストリーム化され、AAAモード時には同一ストリームに送信アンテナウェイトを掛けることで、マルチアンテナ(各送信アンテナ17)への送信データ信号(4系統)が生成される。
チャネル推定部24では、それぞれ、相関器241により、パイロットレプリカp1〜p4を用いて、受信信号(ディジタルベースバンド信号)とパイロット(レプリカ)p1〜p4毎の相関を取ることで、直交マルチビームで送信されたビームのチャネル推定値(4つ)を求める。また、これらのチャネル推定値をIFFT244によりIFFT処理することで、各送信アンテナ17から受信アンテナ21へのエレメントのチャネル推定値(4つ)を求める。これにより、全て(4本)の受信アンテナ21について、ビームとエレメント(送信アンテナ17について)のチャネル推定値がそれぞれ求められる。
即ち、AAAモード時において、送信機1から固定ビーム送信を行なう場合には、パイロットとデータとが同一ビームで送信されてくるため、受信機2側で送信パイロットビームのチャネル推定値のいずれかを選択することでチャネル推定値を得ることができ、受信信号処理(チャネル補償)を行なうことができる。他の受信アンテナ21についても、同様に、チャネル推定して、受信アンテナ21間で合成を行なうことで、受信特性は改善される。これに対し、AAAモード時において、送信機1から固定ビームでパイロットを送信し、個別ビームでデータを送信する場合には、データのビームに最も相関の高い(信頼度が最大となる)送信パイロットビームのチャネル推定値を選択することで、チャネル補償等のAAA受信信号処理(第1受信信号処理)を行なうことができる。あるいは、相関の高い(信頼度の高い)2以上の送信パイロットビームについてのチャネル推定値を選択し、相関に応じた重み付けを行なって合成することで、特性改善を図ることも可能である。なお、受信アンテナ21間で合成を行なうことによる特性改善については、固定ビームの場合と同様である。
なお、送信側のFFTと受信側のIFFTは、DFTとIDFTでも、IFFTとFFTのように送受信が逆でもよい。また、直交ビームの関係を保ちながら、マルチビームのビーム方向を適当に調整してもよく、直交変換とその逆変換の関係になっていればよい。
次に、受信機2(チャネル推定部24)でのチャネル推定原理について説明する。図2に本実施形態のチャネル推定原理説明図を示す。ここで、各受信アンテナ21での処理は同じであるため、受信アンテナ1本についてのみ示す。なお、図3は本実施形態のパイロット多重法によるチャネル推定原理と比較して説明すべく従来のMIMOパイロット多重法でのチャネル推定原理を説明するための図である。
(A1.2)本実施形態のチャネル推定法(図2)
これに対し、図2に示すように、本実施形態の送信機1からの送信信号は、
また、エレメントのチャネル推定値は、相関器241の出力(ビームのチャネル推定値)について、IFFT244にてIFFT処理を行なうことにより、
以上のように、本実施形態では、直交パイロット信号を送信機1でFFT処理して直交マルチビームで送信を行ない、受信機2では受信信号と各パイロットレプリカとの相関をとることで、ビームのチャネル推定値を求めることができる。そして、AAAモードの場合は、1または複数ビームのチャネル推定値を用いてAAA受信信号処理を行なって受信データを得ることができる。また、MIMOモードの場合には、全てのビームのチャネル推定値を求めた後、IFFT処理を行なうことで、全ての送信アンテナ17からの(エレメントの)チャネル推定値を求め、MIMO受信信号処理を行なって受信データを得ることができる。
次に、以下では、MIMO/AAAモード切替可能な送信機及び受信機構成の詳細について、図4及び図5を用いて説明する。なお、図4が送信機1、図5が受信機2の詳細構成をそれぞれ示している。
(B1)送信機1
図4に示すように、既述の送信機1は、より詳細には、前記変調部11として、符号化器111と変調器112とをそなえるとともに、前記送信ストリーム生成部12として、ビーム形成器121,直並列変換器122及び切替器123をそなえて構成される。なお、この図4において、他の構成要素(既述の符号と同一符号を付したもの)は、それぞれ、特に断らない限り、既述のものと同一若しくは同様のものである。
また、送信ストリーム生成部12において、ビーム形成器121は、上記ディジタル変調を施された送信データストリームに送信アレイウェイト(送信重み係数)を乗算して、AAAモード時の指向性マルチビーム送信のための送信データストリームを生成するものであり、直並列変換器122は、上記ディジタル変調を施された送信データストリームを送信アンテナ数(=4)に直並列変換して分配し、MIMOモード時の送信データマルチストリームを生成するものであり、切替器123は、制御信号(切替信号)によってMIMOモード又はAAAモードでの送信データストリームの切り替え(選択)を行なうものである。
ビーム形成器121では、変調器112からの送信データストリームに送信アレイウェイト(送信重み係数)を乗算して、AAAモード時の指向性マルチビーム送信の送信データストリームを生成する。一方、直並列変換器121では、変調器112からの送信データストリームをアンテナ数(=4)に直並列変換で分配して、MIMOモード時の送信データマルチストリームを生成する。
以降は、図1にて前述したとおり、切替器123の出力(送信データストリーム)に、FFT13でFFT処理された直交パイロットp1〜p4がパイロット多重部14で付加(多重)され、各送信データストリームは、D/A15にてアナログ信号に変換された後、無線送信部16にて無線周波数にアップコンバートされて、各送信アンテナ17から送信される。
また、直交パイロットp1〜p4の直交変換として、指向性マルチビームの直交関係を保ちながら、指向性マルチビームのビーム方向を適当に調整することで、指向性マルチビームの、ビーム間の中間方向となるマルチビームを形成することもできる。
したがって、前記ビーム形成器121において、上記ウェイト(行列)を用いることで、FFT行列で形成された指向性マルチビームの直交関係を保ちつつ、指向性ビーム間の中間方向となるマルチビームを形成することが可能となる。つまり、この場合、ビーム形成器121は、AAAモード下で、送信アンテナ17毎の送信データについての送信重み係数に位相回転を与えることにより指向性マルチビームの直交関係を保ちつつ指向性マルチビームの方向を調整するビーム方向調整部としての機能を有していることになる。
これに対し、図1にて既述の受信機2は、より詳細には、図5に示すように、前記チャネル推定部24として、既述の相関器241及びIFFT244の他に、切替器242及び選択/重み付け合成部243をそなえるとともに、前記マルチアンテナ復調部25として、切替器251,AAA受信器252及びMIMO受信器253をそなえて構成される。なお、この図5においても、他の構成要素(既述の符号と同一符号を付したもの)は、それぞれ、特に断らない限り、既述のものと同一若しくは同様のものである。
選択重み付け合成部243は、AAAモード時に切替器242から入力される送信マルチビームのチャネル推定値から、1つを選択または複数を選択して重み付け合成するものであり、IFFT244は、MIMOモード時に、既述のとおり、切替器242から入力される送信マルチビームのチャネル推定値をIFFT処理してエレメントのチャネル推定値を求めるものである。
MIMO受信器253は、MIMOモード時に上記切替器251から入力される受信アンテナ信号と、IFFT244によるIFFT処理後のチャネル推定値(エレメント)
つまり、上記の無線受信部22,A/D23及び相関器241はMIMOモード及びAAAモードに共通の共通部、選択重み付け合成部243及びAAA受信器252はAAAモード時に機能するAAA専用部、IFFT244及びMIMO受信器253はMIMOモード時に機能するMIMO専用部を構成しており、切替器242及び251への制御信号によって、受信信号処理に必要な部分を使い分けるようになっているのである。なお、図5では省略しているが、ディジタル変調方式のデマッピングを行なう復調器や誤り訂正復号を行なう復号器も、MIMOモード及びAAAモードに共通に用いることができる。
チャネル推定部24では、それぞれ、相関器241により、パイロットレプリカp1〜p4を用いて、受信信号(ディジタルベースバンド信号)とパイロット(レプリカ)p1〜p4毎の相関を取ることで、直交指向性マルチビームで送信されたビームのチャネル推定値(4つ)が求められる。
AAA受信器252では、上記制御信号(AAAモード)によって切替器251から入力される受信アンテナ信号と、各チャネル推定部24(選択/重み付け合成部243)で得られた上記チャネル推定値
一方、MIMOモード時には、相関器241で得られた全てのビームのチャネル推定値が切替器242によってIFFT244に入力され、IFFT処理されることで、受信アンテナ21毎に、各送信アンテナ17から1つの受信アンテナ21へのエレメントのチャネル推定値
なお、AAAモード時において、上記選択/重み付け合成部243で選択したチャネル推定値の指向性ビームに関する情報、又は、選択、相関値(信頼度)に応じて重み付け合成した2以上のチャネル推定値に対応する各指向性ビーム及び上記信頼度に関する情報を送信機1にフィードバックすれば、送信機1は、そのフィードバックされた情報により特定される指向性ビーム、又は、2以上の指向性ビームを上記信頼度に応じて重み付けして求まる指向性ビームにより送信データを送信することが可能となるので、AAAモード時の通信品質をさらに向上することが可能となる。
上述したごとく送信機1を4アンテナ構成でMIMO/AAAモード切替可能な構成とした場合、受信機2としては、例えば図6に示すように、種々のものを無線通信システムに適用することができる。
即ち、1アンテナ構成の受信機2G、2アンテナ構成でMIMOモード専用の受信機2D、4アンテナ構成でMIMOモード専用の受信機2A、2アンテナ構成でAAAモード専用の受信機2F、4アンテナ構成でAAAモード専用の受信機2C、2アンテナ構成でMIMO/AAAモード切替可能な受信機2E、4アンテナ構成でMIMO/AAAモード切替可能な受信機2Bなどを適用することができる。
〔D〕具体例3(無線通信システムへの適用形態)
上述した具体例1及び2では、送信機1及び受信機2(2A〜2G)の構成についての具体例を示したが、ここでは、無線システムへの適用形態について説明する。図7及び図8に無線通信システム(移動通信システム)への適用例を示す。なお、ダウンリンクデータ伝送の場合について説明する。すなわち、基地局側が送信機1、端末側が受信機2となる。
この図7においては、隣接する3つの基地局(送信機)1A,1B,1Cによりそれぞれ3つの隣接するセルラセル100が形成されるとともに、これらの基地局1A,1B,1Cから離れた位置の基地局1D,1Eによりそれぞれ上記セルラセル100から飛び地にある孤立セル200が形成されていることを示している。
このように、AAAモード、MIMOモードのいずれのモードについても共通構成の基地局(送信機)1を用意すれば、いずれのモードでのサービスにも対応できるので、異なるモードのサービスによって異なる構成の基地局(送信機)を用意する必要がなく、システムコストを低減しつつ柔軟なシステム構築を実現することが可能となる。
この図8においては、隣接する3つの基地局1がそれぞれセルラセル100の全領域をAAAモードでカバーしており、また、基地局1近傍の領域(小さな同心円)300では、強い受信信号と大きなSIRが得られるため、AAAモードのみならずMIMOモードによる高速データ伝送も可能な領域(MIMO/AAA領域)としている。
以上のようなシステム構成とすることで、基地局(送信機)1近傍(MIMO/AAA領域300)ではMIMOモードによる高速データ伝送を行ない、基地局(送信機)1から離れた場所(セル端まで)ではAAAモード(指向性マルチビーム)による通信を行なって通信品質(SIR)を改善することが可能となり、システム全体のSIR改善と高セクタ(セル)スループットの向上(両立)を図ることが可能となる。
〔E〕付記
(付記1)
複数の送信アンテナと、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、
該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とを有する無線送信機と、
複数の受信アンテナと、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、
前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とを有する無線受信機と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、無線通信システム。
複数の送信アンテナを有する無線送信機と、複数の受信アンテナを有する無線受信機とをそなえた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
該無線送信機において、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成し、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換し、
上記直交変換した前記パイロット信号を前記送信データに多重して前記送信アンテナから送信し、
該無線受信機において、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求め、
得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求め、
前記第1のモードにおいて、前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づいて第1受信信号処理を行なう一方、前記第2のモードにおいて、前記逆変換により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づいて第2受信信号処理を行なうことを特徴とする、無線通信方法。
該無線送信機において、前記直交変換として高速フーリエ変換(FFT)を用い、該無線受信機において、前記逆変換として逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いることを特徴とする、付記2記載の無線通信方法。
(付記4)
該無線送信機において、前記直交変換として離散フーリエ変換(DFT)を用い、該無線受信機において、前記逆変換として逆離散フーリエ変換(IDFT)を用いることを特徴とする、付記2記載の無線通信方法。
該無線送信機において、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数に位相回転を与えることにより前記指向性マルチビームの直交関係を保ちつつ前記指向性マルチビームの方向を調整することを特徴とする、付記2〜4のいずれか1項に記載の無線通信方法。
該無線送信機が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを同じ指向性マルチビームで送信することを特徴とする、付記2〜5のいずれか1項に記載の無線通信方法。
該無線送信機が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを異なる指向性マルチビームで送信することを特徴とする、付記2〜5のいずれか1項に記載の無線通信方法。
該無線受信機において、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関が最大となる指向性ビームのチャネル推定値を選択して前記第1受信信号処理に用いることを特徴とする、付記2〜7のいずれか1項に記載の無線通信方法。
該無線受信機において、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関の高い2以上の指向性ビームのチャネル推定値を前記相関に応じた重み付けにより合成して前記第1受信信号処理に用いることを特徴とする、付記2〜7のいずれか1項に記載の無線通信方法。
該無線受信機が、前記選択したチャネル推定値の指向性ビームに関する情報を該無線送信機にフィードバックし、
該無線送信機が、上記フィードバックされた情報により特定される指向性ビームにより前記送信データを送信することを特徴とする、付記9記載の無線通信方法。
該無線受信機が、前記選択した2以上のチャネル推定値に対応する各指向性ビーム及び前記相関に関する情報を該無線送信機にフィードバックし、
該無線送信機が、上記フィードバックされた情報により特定される2以上の指向性ビームを前記相関に応じて重み付けして求まる指向性ビームにより前記送信データを送信することを特徴とする、付記10記載の無線通信方法。
該無線送信機としての基地局を複数そなえ、一の基地局は、前記第2のモードで上記各送信アンテナから独立して前記送信データを送信し、他の一の基地局は、前記第1のモードで上記各送信アンテナから前記指向性マルチビームにより前記送信データを送信することを特徴とする、付記2記載の無線通信方法。
該無線送信機としての基地局をそなえるとともに、該無線受信機としての移動局を複数そなえ、該基地局の近傍領域に位置する移動局に対しては前記第2のモードで上記各送信アンテナから独立して前記送信データを送信し、該基地局の前記近傍領域以外の離れた領域に位置する移動局に対しては前記第1のモードで上記各送信アンテナから前記指向性マルチビームにより前記送信データを送信することを特徴とする、付記2記載の無線通信方法。
複数の送信アンテナと、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、
該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とをそなえたことを特徴とする、無線送信機。
該直交変換手段が、
前記直交変換として高速フーリエ変換(FFT)を用いることを特徴とする、付記14記載の無線送信機。
(付記16)
該直交変換手段が、
前記直交変換として離散フーリエ変換(DFT)を用いることを特徴とする、付記14記載の無線送信機。
該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数に位相回転を与えることにより前記指向性マルチビームの直交関係を保ちつつ前記指向性マルチビームの方向を調整するビーム方向調整部をそなえたことを特徴とする、付記14〜16のいずれか1項に記載の無線送信機。
該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを同じ指向性マルチビームで送信すべく構成されたことを特徴とする、付記14〜16のいずれか1項に記載の無線送信機。
該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを異なる指向性マルチビームで送信すべく構成されたことを特徴とする、付記14〜16のいずれか1項に記載の無線送信機。
無線送信機において、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を複数の送信アンテナ間で直交変換した上で、第1のモードにおいて複数の送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて前記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データに多重して前記各送信アンテナから送信された信号を受信しうる複数の受信アンテナと、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、
前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とをそなえたことを特徴とする、無線受信機。
該無線送信機での前記直交変換が高速フーリエ変換(FFT)であり、
該逆変換手段が、
前記逆変換として逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いることを特徴とする、付記20記載の無線受信機。
該無線送信機での前記直交変換が離散フーリエ変換(DFT)であり、
該逆変換手段が、
前記逆変換として逆離散フーリエ変換(IDFT)を用いることを特徴とする、付記20記載の無線受信機。
該チャネル推定手段が、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関が最大となる指向性ビームのチャネル推定値を選択して該受信信号処理手段へ出力する選択部をそなえたことを特徴とする、付記20〜22のいずれか1項に記載の無線受信機。
該チャネル推定手段が、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関の高い2以上の指向性ビームのチャネル推定値を前記信頼度に応じた重み付けにより合成して該受信信号処理手段へ出力する重み付け合成部をそなえたことを特徴とする、付記20〜22のいずれか1項に記載の無線受信機。
11 変調部
111 符号化器
112 変調器
12 送信ストリーム生成部
121 ビーム形成器
122 直並列変換器
123 切替器
13 高速フーリエ変換器(FFT)
14 パイロット多重部
141 多重器(MUX)
15 ディジタル/アナログ変換器(D/A)
16 無線送信部(TX)
17 送信アンテナ
2,2A〜2G 無線受信機(移動局)
21 受信アンテナ
22 無線受信部(RX)
23 アナログ/ディジタル変換器(A/D)
24 チャネル推定部
241 相関器
242 切替器
243 選択/重み付け合成部
244 逆高速フーリエ変換器(IFFT)
25 マルチアンテナ復調部
251 切替器
252 AAA受信器
253 MIMO受信器
Claims (10)
- 複数の送信アンテナと、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、
該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とを有する無線送信機と、
複数の受信アンテナと、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、
前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とを有する無線受信機と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、無線通信システム。 - 複数の送信アンテナを有する無線送信機と、複数の受信アンテナを有する無線受信機とをそなえた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
該無線送信機において、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成し、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換し、
上記直交変換した前記パイロット信号を前記送信データに多重して前記送信アンテナから送信し、
該無線受信機において、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求め、
得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求め、
前記第1のモードにおいて、前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づいて第1受信信号処理を行なう一方、前記第2のモードにおいて、前記逆変換により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づいて第2受信信号処理を行なうことを特徴とする、無線通信方法。 - 該無線送信機において、前記直交変換として高速フーリエ変換(FFT)を用い、該無線受信機において、前記逆変換として逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いることを特徴とする、請求項2記載の無線通信方法。
- 複数の送信アンテナと、
第1のモードにおいて上記各送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて上記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データを選択的に生成する送信データ生成手段と、
互いに直交関係にある前記指向性マルチビームを形成すべく、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を前記送信アンテナ間で直交変換する直交変換手段と、
該直交変換手段で直交変換した前記パイロット信号を該送信データ生成手段により生成された前記送信データに多重するパイロット多重手段とをそなえたことを特徴とする、無線送信機。 - 該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数に位相回転を与えることにより前記指向性マルチビームの直交関係を保ちつつ前記指向性マルチビームの方向を調整するビーム方向調整部をそなえたことを特徴とする、請求項4記載の無線送信機。 - 該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを同じ指向性マルチビームで送信すべく構成されたことを特徴とする、請求項4記載の無線送信機。 - 該送信データ生成手段が、
前記第1のモード下で、前記送信アンテナ毎の前記送信データについての送信重み係数を調整することにより前記送信データと前記パイロット信号とを異なる指向性マルチビームで送信すべく構成されたことを特徴とする、請求項4記載の無線送信機。 - 無線送信機において、互いに直交関係にある複数のパイロット信号を複数の送信アンテナ間で直交変換した上で、第1のモードにおいて複数の送信アンテナから指向性マルチビームにより送信すべき送信データ又は第2のモードにおいて前記各送信アンテナから独立して送信すべき送信データに多重して前記各送信アンテナから送信された信号を受信しうる複数の受信アンテナと、
該受信アンテナ毎に、該受信アンテナで受信された受信信号と前記パイロット信号のレプリカ信号との相関をとることにより前記指向性マルチビームのチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
該チャネル推定手段で得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値について前記直交変換の逆変換を施すことにより前記送信アンテナについてのチャネル推定値を求める逆変換手段と、
前記第1のモードにおいて、該チャネル推定手段により得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第1受信信号処理、又は、前記第2のモードにおいて、該逆変換手段により得られた前記送信アンテナについてのチャネル推定値と前記受信信号とに基づく第2受信信号処理を選択的に行なう受信信号処理手段とをそなえたことを特徴とする、無線受信機。 - 該チャネル推定手段が、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関が最大となる指向性ビームのチャネル推定値を選択して該受信信号処理手段へ出力する選択部をそなえたことを特徴とする、請求項8記載の無線受信機。 - 該チャネル推定手段が、
前記第1のモード下で、前記各受信アンテナについて得られた前記指向性マルチビームのチャネル推定値の中から相関の高い2以上の指向性ビームのチャネル推定値を前記相関に応じた重み付けにより合成して該受信信号処理手段へ出力する重み付け合成部をそなえたことを特徴とする、請求項8記載の無線受信機。
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