JP4841330B2 - 無線装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線装置に関し、特に複数のサブキャリアを使用する無線装置および通信システムに関する。

高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるパケット信号は、一般的に時間と共に変動する伝送路環境を介して伝送され、かつ周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は一般的に伝送路推定を動的に実行する。

受信装置が伝送路推定を実行するために、パケット信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、パケット信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、パケット信号のデータ区間中に一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｓｉｎｅｍ Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ Ｐｕｒｉ， ａｎｄ Ａｈｍａｄ Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．

ワイヤレス通信において、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、複数のアンテナのそれぞれにおいて、処理対象の信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する。このようなアダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データレート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、並列に送信されるべきパケット信号を設定する（以下、パケット信号において並列に送信されるべきデータのそれぞれを「系列」という）。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系列を設定することによって、データレートを向上させる。

さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組合せれば、データレートはさらに高速化される。このようなＭＩＭＯシステムの伝送効率を高くするために、パケット信号の長さは長い方が好ましい。そのため、ひとつの受信装置に対してデータを送信する際に、送信装置は、当該受信装置に送信すべきデータをまとめてから、パケット信号を生成する。一方、基地局装置が複数の端末装置との通信を多重化するために、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が実行される。このような場合においても伝送効率を向上させるために、パケット信号の長さは長い方が望ましい。そのため、基地局装置は、複数の端末装置に対するデータをひとつのパケット信号にまとめる。端末装置は、受信したパケット信号の中から、自らへ送信されたデータを抽出する。

基地局装置と端末装置との間における無線伝送路は、一般的に時間とともに変動する。そのため、パケット信号の受信開始のタイミングと受信終了とのタイミングとの間において、無線伝送路が変動している場合もある。このような場合であっても、パケット信号を受信している間にわたって、無線伝送路の変動に追従するようにウエイト等を端末装置が更新していれば、受信特性の悪化は小さくてすむ。一方、端末装置における処理量の低減や回路規模の削減を目的とする場合、パケット信号を受信する際にウエイトを設定し、パケット信号を受信している間において当該ウエイトが固定的に使用される。この場合、パケット信号の長さが長くなると、受信特性の悪化が大きくなる。特に、複数の端末装置に対するデータがひとつのパケット信号に含まれる場合、パケット信号の後方に配置されたデータを受信すべき端末装置にとって、すべてのデータを受信できない可能性が大きくなる。

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、パケット信号の長さが長くなっても、パケット信号の後方に配置されたデータの受信特性の悪化を低減する無線装置および通信システム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無線装置は、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。生成部は、ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割しながら、複数の部分期間のそれぞれに対して、少なくとも一部分にデータを配置させ、ひとつのパケット信号の後方に位置した部分期間に対するデータの速度よりも、ひとつのパケット信号の前方に位置した部分期間に対するデータの速度を高くする。

この態様によると、複数の部分期間のそれぞれを端末装置に割り当てる際に、遅いデータの速度が要求される端末装置を後方の部分期間に割り当てるので、受信特性の悪化を抑制できる。

本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれと複数の端末装置のそれぞれとを対応づけながら、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てることによって、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。生成部は、複数の部分期間のそれぞれに対して、少なくとも一部分にデータを配置しており、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てる際に、パケット信号の前方に位置した部分期間に、速度の高いデータを送信すべき端末装置を割り当てる。

この態様によると、複数の部分期間のそれぞれを端末装置に割り当てる際に、遅いデータの速度が要求される端末装置を後方の部分期間に割り当てるので、受信特性の悪化を抑制できる。

生成部は、ひとつのパケット信号を複数の系列にて形成させており、ひとつのパケット信号の中でのデータ速度として、変調方式あるいは符号化率を変えることによって規定された値を設定してもよい。この場合、様々なデータ速度を実現できる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、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を復調する復調部とを備える。受信部において受信したパケット信号は、複数の部分期間に分割されながら、複数の部分期間のそれぞれに対して、少なくとも一部分にデータが配置されており、かつパケット信号の後方に位置した部分期間に対するデータの速度よりも、パケット信号の前方に位置した部分期間に対するデータの速度が高くされており、復調部は、データの速度を調節しながら、パケット信号を復調する。

この態様によると、複数の部分期間のそれぞれを端末装置に割り当てる際に、遅いデータの速度が要求される端末装置を後方の部分期間に割り当てるので、受信特性の悪化を抑制できる。

本発明のさらに別の態様は、通信システムである。この通信システムは、ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれと複数の端末装置のそれぞれとを対応づけながら、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てることによって、パケット信号を生成し、生成したパケット信号を送信する基地局装置と、基地局装置から送信されたパケット信号を受信する複数の端末装置とを備える。基地局装置は、複数の部分期間のそれぞれに対して、少なくとも一部分にデータを配置しており、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てる際に、パケット信号の前方に位置した部分期間に、データの速度が高い端末装置を割り当てる。

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、パケット信号の長さが長くなっても、パケット信号の後方に配置されたデータの受信特性の悪化を低減できる。

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、複数の無線装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。無線装置のうちのひとつは、基地局装置に相当し、残りは、複数の端末装置に相当する。基地局装置は、基本的に複数の端末装置に対して、ＣＳＭＡを実行する。また、伝送効率を向上させるために、基地局装置は、複数の端末装置に対するデータをまとめることによって、ひとつのパケット信号を生成する。

前提として、端末装置に対するデータに対する速度は、可変に設定される。例えば、誤り訂正の符号化率と変調方式とが、可変に設定される。なお、データの速度は、ＭＩＭＯにおける系列の数を増減することによっても可変に設定されるが、ここでは説明を明瞭にするために、ひとつのパケット信号の中での系列の数は変化しないものとする。また、複数の端末装置のそれぞれは、パケット信号を受信する際に、パケット信号の先頭部分に配置された既知信号からウエイトを導出し、当該ウエイトを使用しながらアダプティブアレイ信号処理を実行する。すなわち、パケット信号の途中においてウエイトの更新はなされない。このような状況下において、パケット信号の後方に配置されたデータを受信すべき端末装置に対して、受信特性の悪化を抑制させるために、基地局装置は、以下のように処理を実行する。

基地局装置は、パケット信号の前方の部分にデータレートの高いデータを配置させ、パケット信号の後方の部分にデータレートの低いデータを配置させる。データの速度が変調方式のみによって規定される場合、基地局装置は、変調多値数の大きい変調方式、例えば、６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のデータを前方の部分に配置させ、変調多値数の小さい変調方式、例えば、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）のデータを後方の部分に配置させる。端末装置は、パケット信号の中から自らが宛先となるデータを取得し、取得したデータを復調する。データレートの高いデータを復調すべき端末装置は、パケット信号の前方の部分に配置されたデータを取得する。

そのため、ウエイトを導出したタイミングと、データが配置されたタイミングとの時間差が小さくなる。その結果、無線伝送路の変動によるウエイトの誤差が小さくなり、受信特性の悪化も小さくなる。一方、データレートの低いデータを復調すべき端末装置は、パケット信号の後方の部分に配置されたデータを取得する。そのため、ウエイトを導出したタイミングと、データが配置されたタイミングとの時間差が大きくなり、無線伝送路の変動によるウエイトの誤差も大きくなる。しかしながら、データレートが低ければ、ウエイトの誤差による受信特性の悪化が抑制される。

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。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調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。ＭＩＭＯシステムには、サブキャリア番号「−２８」から「２８」までの５６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、ヌルに設定されている。一方、ＭＩＭＯに対応していない通信システム（以下、「従来システム」という）には、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５２サブキャリアが規定されている。なお、従来システムの一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮである。

また、それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。変調方式には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかが使用される。また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、並列に送信すべきデータの数は、可変に設定される。なお、データは、パケット信号として送信されており、ここでは、並列に送信すべきパケット信号のそれぞれを「系列」と呼ぶ。その結果、変調方式、符号化率、系列の数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。なお、「データレート」は、これらの任意の組合せによって決定されてもよいし、これらのうちのひとつによって決定されてもよい。

図２は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、無線装置１０と総称される第１無線装置１０ａ、第２無線装置１０ｂを含む。また、第１無線装置１０ａは、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、第２無線装置１０ｂは、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。ここで、第１無線装置１０ａが、基地局装置に対応し、第２無線装置１０ｂが、端末装置に対応する。さらに、第１無線装置１０ａは、図示していない複数の端末装置と接続してもよい。ここで、図示していない複数の端末装置は、第３無線装置１０ｃ、第４無線装置１０ｄ等と示される。また、第１無線装置１０ａは、複数の端末装置を接続する際に、基本的にＣＳＭＡを実行する。

通信システム１００の構成を説明する前に、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。データは、第１無線装置１０ａから第２無線装置１０ｂに送信されているものとする。第１無線装置１０ａは、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、複数の系列のデータをそれぞれ送信する。その結果、データレートが高速になる。第２無線装置１０ｂは、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、複数の系列のデータを受信する。さらに、第２無線装置１０ｂは、アダプティブアレイ信号処理によって、受信したデータを分離して、複数の系列のデータを独立に復調する。

ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。

図３（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００におけるパケットフォーマットを示す図である。図３（ａ）では、ひとつのパケット信号が複数の系列によって構成されており、ひとつの系列には、ひとつの端末装置に対するデータが含まれている場合を示す。ここでは、ふたつの系列に含まれたデータが、送信の対象とされるものとし、第１から第２の系列に対応したパケットフォーマットがそれぞれ上段と下段に順に示される。なお、系列の数は、２より大きくてもよい。第１の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」等が配置される。「Ｌ−ＳＴＦ」、「Ｌ−ＬＴＦ」、「Ｌ−ＳＩＧ」、「ＨＴ−ＳＩＧ」は、従来システムに対応したタイミング推定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号、従来システムに対応した制御信号、ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号にそれぞれ相当する。ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号には、例えば、データレートに関する情報が含まれている。なお、データレートに関する情報は、前述のごとく、変調方式、符号化率、系列の数の値に関する情報によって構成される。「ＨＴ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」は、ＭＩＭＯシステムに対応したタイミング推定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号に相当する。一方、「データ１」は、データ信号である。

また、第２の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」と「ＨＴ−ＬＴＦ＋ＣＤＤ」等が配置される。ここで、「ＣＤＤ」は、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）がなされていることを示しており、ＣＤＤとは、所定の区間において、時間領域の波形をシフト量だけ後方にシフトさせ、所定の区間の最後部から押し出された波形を所定の区間の先頭部分に循環的に配置させる処理である。すなわち、「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」には、「Ｌ−ＳＴＦ」に対して、循環的なタイミングシフトがなされている。ここで、「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」におけるタイミングシフトの量と、「ＨＴ−ＬＴＦ＋ＣＤＤ」におけるタイミングシフトの量とは、別の値であってもよい。

なお、「Ｌ−ＳＴＳ」等が、第３の系列等に割り当てられる場合も同様であるが、ＣＤＤにおけるタイミングシフトの量が第２の系列での値と異なっている。また、「Ｌ−ＬＴＦ」から「ＨＴ−ＳＩＧ１」等までの部分は、従来システムと同様に、「５２」サブキャリアを使用する。なお、「５２」サブキャリアのうちの「４」サブキャリアがパイロット信号に相当する。一方、「ＨＴ−ＬＴＦ」等以降の部分は、「５６」サブキャリアを使用する。

図３（ｂ）は、複数の端末装置に対するデータがひとつの系列に含まれている場合のパケットフォーマットを示す。図３（ｂ）において「Ｌ−ＳＴＦ」および「Ｌ−ＳＴＦ＋ＣＤＤ」から、「データ１」および「データ２」までの構成は、図３（ａ）と同一である。さらに、図３（ｂ）では、「データ１」および「データ２」の後段に、「ＨＴ−ＳＩＧ」および「ＨＴ−ＳＩＧ＋ＣＤＤ」が配置され、その後段に「データ３」および「データ４」が配置される。ここで、「データ１」および「データ２」の後段に配置されたふたつのＨＴ−ＳＩＧとデータとの組合せを「ブロック」というが、「ブロック」の概念に「データ１」および「データ２」が含められてもよい。

また、図３（ｂ）では、Ｎ／２−１個のブロックがパケット信号に含まれる。ここで、複数のブロックのそれぞれが、異なった端末装置に割り当てられる場合、ひとつのパケット信号には、複数の端末装置に対するデータが含まれることになる。また、ブロックを単位にして、データに対するデータレートが異なっていてもよい。その場合、データと同一のブロックに含まれた「ＨＴ−ＳＩＧ」が、当該データに対するデータレートに関する情報を含んでいる。一方、ひとつのパケット信号にわたって、系列の数は一定であるものとする。ここでは、ひとつのパケット信号にふたつの系列が含まれるものとする。そのため、データレートに関する情報は、データでの変調方式と符号化率によって示されている。

図４は、第１無線装置１０ａの構成を示す。第１無線装置１０ａは、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、ベースバンド処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、制御部３０を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂ、第４周波数領域信号２０２ｄを含む。なお、第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対応するように構成される。前述のごとく、第１無線装置１０ａが基地局装置に対応する場合、第２無線装置１０ｂは、端末装置に対応する。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００としてベースバンド処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡ／Ｄ変換部も含まれる。

無線部２０は、送信動作として、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。

ベースバンド処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。ベースバンド処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、図示しない第２無線装置１０ｂから送信された複数の系列のそれぞれに含まれたデータに相当する。また、ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、周波数領域の信号を時間領域に変換し、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応づけながら時間領域信号２００として出力する。

送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順番に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

図５は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２８」から「２８」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２８」、サブキャリア番号「−２８」から「−１」の順番にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置されているものとする。

図４に戻る。また、ベースバンド処理部２２は、図３（ａ）−（ｂ）のパケットフォーマットに対応したパケット信号を生成するために、ＣＤＤを実行する。ＣＤＤは、行列Ｃとして、以下のように実行される。

ここで、δは、シフト量を示し、ｌは、サブキャリア番号を示している。さらに、行列Ｃと系列との乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。すなわち、ベースバンド処理部２２は、Ｌ−ＳＴＳ等内での循環的なタイムシフトを系列単位に実行する。さらに、系列の数が３以上である場合、シフト量は、系列を単位にして異なった値に設定される。

変復調部２４は、受信処理として、ベースバンド処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２としてベースバンド処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。

ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。ＩＦ部２６は、データストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。

制御部３０は、第１無線装置１０ａのタイミング等を制御する。また、制御部３０は、ＩＦ部２６、変復調部２４、ベースバンド処理部２２を制御しながら、図３（ａ）−（ｂ）に示したパケット信号を生成する。ここでは、図３（ｂ）に示したパケットフォーマットのパケット信号が生成される場合を説明するが、図３（ａ）に示したパケットフォーマットのパケット信号が生成される場合も同様である。すなわち、以下に説明する処理のうちの一部が実行されることによって、図３（ａ）に示したパケットフォーマットのパケット信号が生成される。

制御部３０は、ひとつのパケット信号を複数の部分期間、すなわち前述のブロックに分割し、複数のブロックのそれぞれと複数の端末装置のそれぞれとを対応づけながら、複数のブロックに複数の端末装置をそれぞれ割り当てる。また、複数のブロックのそれぞれに対して、少なくとも一部分にデータが配置されている。すなわち、図３（ｂ）の「データ１」と「データ２」とが含まれたブロックに対してひとつの端末装置を割り当て、「データ３」と「データ４」とが含まれたブロックに対して別のひとつの端末装置を割り当てる。なお、制御部３０は、端末装置を割り当てる際に、以下の処理を実行する。

制御部３０は、複数のブロックに複数の端末装置をそれぞれ割り当てる際に、パケット信号の前方に位置したブロックに、データレートの高いデータを送信すべき端末装置を割り当てる。一方、制御部３０は、パケット信号の後方に位置したブロックに、データレートの低いデータを送信すべき端末装置を割り当てる。ここでデータレートの高いデータとは、ブロックに含まれたデータに対するデータレートが速いことに相当し、データレートの低いデータとは、その逆に相当する。また、データレートが高いことと低いことは、データ間の相対的な比較によって定められるものとする。また前方と後方もブロック間の相対的な比較によって定められるものとする。そのため、これらは、絶対的な指標によって定められていない。また、制御部３０は、端末装置との間の通信によって、端末装置に送信すべきデータに対するデータレートを予め取得しているものとする。

例えば、制御部３０は、無線部２０を介して端末装置にデータレートの情報の要求信号を送信し、端末装置からその応答信号として、データレートの情報を受けつけている。また、制御部３０は、無線部２０、ベースバンド処理部２２、変復調部２４等を介して、端末装置からの信号を受信し、当該信号にもとづいて、当該端末装置に対するデータレートを推定してもよい。この場合、受信信号の強度等に応じて、制御部３０は、データレートを推定する。その際、制御部３０は、受信信号の強度とデータレートとを対応づけたテーブルを予め保持しており、当該テーブルを参照しながら、受信信号の強度からデータレートを導出する。

さらに、制御部３０は、図３（ｂ）のごとく、ひとつのパケット信号を複数の系列にて形成させている。ここで、制御部３０は、データレートとして、系列の数を固定にしながら、変調方式あるいは符号化率を変えることによって規定された値を設定する。すなわち、制御部３０は、系列の数として、「２」から「４」のいずれかを選択し、選択した値をひとつのパケット信号の間にわたって維持する。なお、系列の数は固定でなくてもよい。図６は、制御部３０に記憶されたテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、変調方式欄４２、符号化率欄４４が含められる。変調方式欄４２に含められた変調方式と、符号化率欄４４に含められた符号化率との組合せによって、データレートが決定される。なお、最終的なデータレートは、これらに系列の数を組み合わせることによって決定されるが、ひとつのパケット信号の間では、前述のごとく、変調方式と符号化率とが可変に設定される。

図７は、制御部３０によって生成されるパケット信号における変調方式の一例を示す。ここでは、図３（ｂ）に示されたブロックをひとつのまとまりとして示している。すなわち、図３（ｂ）に示された「ＨＴ−ＳＩＧ」、「ＨＴ−ＳＩＧ＋ＣＤＤ」、「データ３」、「データ４」がひとつのまとまりとして示されている。また、説明の明瞭化のために、データレートは、変調方式のみによって決定されるものとし、図７には、ブロックに含まれたデータに対する変調方式が示されている。前述のごとく、変調方式の変調多値数の大きいデータがパケット信号の前方のブロックに割り当てられ、変調方式の変調多値数の小さいデータがパケット信号の後方のブロックに割り当てられる。図示のごとく、前方に変調方式が「１６ＱＡＭ」であるデータが割り当てられ、後方に変調方式が「ＢＰＳＫ」であるデータが割り当てられる。

図４に戻る。制御部３０は、図３（ｂ）や図７のようなパケットフォーマットにてパケット信号を送信する際に、これに先立って複数の端末装置に制御信号を送信する。この制御信号には、ブロックに対応した端末装置の識別番号と当該ブロックが配置されたタイミングとを関連づけた情報が含まれている。端末装置は、制御信号から、自らのブロックに対応したタイミングを取得する。また、端末装置は、取得したタイミングに相当するブロックに含まれたＨＴ−ＳＩＧの内容から、当該ブロックに含まれたデータの変調方式および符号化率を特定する。さらに、端末装置は、特定した変調方式および符号化率によって、データを復調する。なお、このような制御信号が送信されない場合であっても、各ブロックに含まれたＨＴ−ＳＩＧが、当該ブロックに含まれたデータを受信すべき端末装置の識別番号を含んでいてもよい。端末装置は、複数のブロックのそれぞれに含まれたＨＴ−ＳＩＧの内容を確認することによって、受信すべきデータを特定する。

なお、これまでの説明において、端末装置に含まれたベースバンド処理部２２は、図３（ａ）−（ｂ）の「Ｌ−ＬＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」をもとに、アダプティブアレイ信号処理のためのウエイトを導出するが、「ＨＴ−ＳＩＧ」、「データ１」等の間では、ウエイトを更新しないものとする。すなわち、パケット信号の先頭部分において導出されたウエイトが、当該パケット信号にわたって使用される。そのため、パケット信号の後部では、実際の無線伝送路とウエイトとの間の誤差が大きくなる。一方、データレートが低ければ、データレートが高いときよりも、データの誤りが発生しにくい。それゆえ、データレートの低いデータをパケット信号の後部に配置することによって、当該部分での誤りの発生を抑制できる。

図８は、ベースバンド処理部２２の構成を示す。ベースバンド処理部２２は、受信用処理部５０、送信用処理部５２を含む。受信用処理部５０は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、受信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、時間領域信号２００に対してアダプティブアレイ信号処理を実行しており、そのために時間領域信号２００のウエイトベクトルの導出を実行する。また、受信用処理部５０は、アレイ合成した結果を周波数領域信号２０２として出力する。

送信用処理部５２は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、送信動作に対応する部分を実行する。すなわち、送信用処理部５２は、周波数領域信号２０２を変換することによって、時間領域信号２００を生成する。また、送信用処理部５２は、複数の系列を複数のアンテナ１２にそれぞれ対応づける。さらに、送信用処理部５２は、図３（ａ）−（ｂ）に示されたようなＣＤＤを実行する。なお、送信用処理部５２は、最終的に時間領域信号２００を出力する。

図９は、受信用処理部５０の構成を示す。受信用処理部５０は、ＦＦＴ部７４、ウエイトベクトル導出部７６、合成部８０と総称される第１合成部８０ａ、第２合成部８０ｂ、第３合成部８０ｃ、第４合成部８０ｄを含む。

ＦＦＴ部７４は、時間領域信号２００に対してＦＦＴを実行することによって、時間領域信号２００を周波数領域の値に変換する。ここで、周波数領域の値は、図５のように構成されているものとする。すなわち、ひとつの時間領域信号２００に対する周波数領域の値は、ひとつの信号線にて出力される。

ウエイトベクトル導出部７６は、周波数領域の値から、サブキャリア単位にウエイトベクトルを導出する。なお、ウエイトベクトルは、複数の系列のそれぞれに対応するように導出され、ひとつの系列に対するウエイトベクトルは、アンテナ１２の数に対応した要素をサブキャリア単位に有する。また、複数の系列のそれぞれに対応したウエイトベクトルの導出には、ＨＴ−ＬＴＦ等が使用される。また、ウエイトベクトルを導出するために、適応アルゴリズムが使用されてもよく、あるいは伝送路特性が使用されてもよいが、これらの処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、前述のごとく、ウエイトベクトル導出部７６は、パケット信号の先頭部分でウエイトを導出し、当該パケット信号の間、導出したウエイトを更新しないものとする。最終的に、前述のごとく、サブキャリア、アンテナ１２、系列のそれぞれを単位にして、ウエイトが導出される。

合成部８０は、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値と、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルとによって、合成を実行する。例えば、ひとつの乗算対象として、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルのうち、ひとつのサブキャリアに対応したウエイトであって、かつ第１の系列に対応したウエイトベクトルが選択される。選択されたウエイトは、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。

また、別の乗算対象として、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値のうち、ひとつのサブキャリアに対応した値が選択される。選択された値は、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。なお、選択されたウエイトと選択された値は、同一のサブキャリアに対応する。アンテナ１２のそれぞれに対応づけられながら、選択されたウエイトと選択された値が、それぞれ乗算され、乗算結果が加算されることによって、第１の系列のうちのひとつのサブキャリアに対応した値が導出される。第１合成部８０ａでは、以上の処理が他のサブキャリアに対しても実行され、第１の系列に対応したデータが導出される。また、第２合成部８０ｂから第４合成部８０ｄでは、同様の処理によって、第２の系列から第４の系列に対応したデータがそれぞれ導出される。導出された第１の系列から第４の系列は、第１周波数領域信号２０２ａから第４周波数領域信号２０２ｄとしてそれぞれ出力される。

図１０は、送信用処理部５２の構成を示す。送信用処理部５２は、分散部６６、ＩＦＦＴ部６８を含む。ＩＦＦＴ部６８は、周波数領域信号２０２に対してＩＦＦＴを実行し、時間領域の信号を出力する。その結果、ＩＦＦＴ部６８は、系列のそれぞれに対応した時間領域の信号を出力する。

分散部６６は、ＩＦＦＴ部６８からの系列とアンテナ１２とを対応づける。ここでは、使用されるアンテナ１２の数と系列の数とが同一であるとするので、ひとつの系列をひとつのアンテナ１２にそのまま対応づける。さらに、分散部６６は、送信すべき系列、すなわちパケット信号のそれぞれのうち、「Ｌ−ＳＩＧ」等に対して、ＣＤＤを実行する。

以上の構成による無線装置１０の動作を説明する。基地局装置である第１無線装置１０ａに含まれた制御部３０は、複数の端末装置のそれぞれから、データレートに関する情報を受けつけ、複数の端末装置のそれぞれに対してデータを送信する際のデータレートを決定する。制御部３０は、データを送信するために、複数のブロックによって形成されるパケット信号を生成する。なお、パケット信号に含まれる系列の数は、２から４のうちのいずれかに固定される。制御部３０は、複数のブロックのうちの前方に、データレートの速いデータを割り当て、複数のブロックのうちの後方に、データレートの遅いデータを割り当てる。また、制御部３０は、割り当てたデータに対応した端末装置の識別番号と、割り当てたブロックのタイミングとを対応づけた情報が含められた制御信号を生成する。変復調部２４、ベースバンド処理部２２等は、制御信号を送信した後に、パケット信号を送信する。

一方、端末装置に含まれた制御部３０は、ベースバンド処理部２２、変復調部２４等を介して受信した制御信号から、受信すべきブロックが配置されたタイミングを取得する。また、ベースバンド処理部２２、変復調部２４等は、パケット信号を受信し、ベースバンド処理部２２は、パケット信号の先頭部分においてウエイトを導出する。ベースバンド処理部２２は、パケット信号の期間にわたって、導出したウエイトを使用しながらパケット信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。さらに、ベースバンド処理部２２、変復調部２４等は、取得したタイミングをもとに、ブロックを受信し、ＨＴ−ＳＩＧとデータとをそれぞれ復調する。

本発明の実施例によれば、パケット信号に含まれた複数のブロックのそれぞれを端末装置に割り当てる際に、遅いデータレートが要求される端末装置を後方のブロックに割り当てるので、受信特性の悪化を抑制できる。また、端末装置がパケット信号の先頭部分においてのみウエイトを導出し、後方の部分でのウエイトに含まれる誤差が増大する場合であっても、遅いデータレートが要求される端末装置を後方のブロックに割り当てるので、ウエイトに含まれる誤差の影響を低減できる。また、ウエイトに含まれる誤差の影響を低減できるので、受信特性の悪化を抑制できる。また、端末装置は指示されたタイミングのデータを受信するだけなので、端末装置での複雑な制御を回避できる。

また、端末装置は、パケット信号の先頭部分においてのみウエイトを導出するので、端末装置における処理量を低減できる。また、端末装置における処理量を低減できるので、端末装置における消費電力を低減できる。また、端末装置に予め制御信号を送信し、当該制御信号によってブロックが配置されたタイミングを通知するので、端末装置は通知されたタイミング以外の受信動作を停止できる。また、受信動作を停止できるので、消費電力を低減できる。また、パケット信号に含まれた系列の数を一定の値に固定するので、端末装置におけるＡＧＣ等の再設定を不要にできる。また、ＡＧＣ等の再設定を不要にできるので、端末装置の処理を簡易にできる。また、複数の端末装置に対するデータをひとつのパケット信号に含めるので、伝送効率を向上できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、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、制御部３０は、ひとつのパケット信号に含まれた複数のブロックのそれぞれに対して、異なった端末装置を割り当てている。しかしながらこれに限らず、複数のブロックをひとつの端末装置に割り当ててもよい。この場合、制御部３０は、ひとつのパケット信号の後方に位置したブロックに対するデータレートよりも、ひとつのパケット信号の前方に位置したブロックに対するデータレートを高くする。また、端末装置は、無線部２０等においてパケット信号を受信し、変復調部２４においてパケット信号を復調する。ここで、変復調部２４は、データレートを調節しながら、パケット信号を復調する。本変形例によれば、パケット信号の後方の部分のデータレートを低くするので、パケット信号が長い場合であっても、パケット信号の後方の部分におけるデータの誤り率の悪化を抑制できる。つまり、ひとつのパケット信号におけるデータレートが、後方になるほど低くなっていればよい。

本発明の実施例において、通信システム１００は、マルチキャリア信号を使用している。しかしながらこれに限らず例えば、シングルキャリア信号を使用してもよい。本変形例によれば、さまざまな通信システムに対して本発明を適用できる。

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通信システムの構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システムにおけるパケットフォーマットを示す図である。 図２の第１無線装置の構成を示す図である。 図４における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図４の制御部に記憶されたテーブルのデータ構造を示す図である。 図４の制御部によって生成されるパケット信号における変調方式の一例を示す図である。 図４のベースバンド処理部の構成を示す図である。 図８の受信用処理部の構成を示す図である。 図８の送信用処理部の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 無線装置、 １２ アンテナ、 １４ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ ベースバンド処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ３０ 制御部、 ５０ 受信用処理部、 ５２ 送信用処理部、 １００ 通信システム。

Claims (5)

1. 既知信号を先頭部分に配置させたパケット信号を生成する生成部と、
   前記生成部において生成したパケット信号を、パケット信号の先頭部分において配置された既知信号からウエイトを導出し、パケット信号の途中においてウエイトを固定する端末装置に送信する送信部とを備え、
   前記生成部は、ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割しながら、複数の部分期間のそれぞれに対して、データと、当該データに対する速度の情報とを配置させ、ひとつのパケット信号の後方に位置した部分期間に対するデータの速度よりも、ひとつのパケット信号の前方に位置した部分期間に対するデータの速度を高くすることを特徴とする無線装置。
2. ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれと複数の端末装置のそれぞれとを対応づけながら、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てることによって、既知信号を先頭部分に配置させたパケット信号を生成する生成部と、
   前記生成部において生成したパケット信号を、パケット信号の先頭部分において配置された既知信号からウエイトを導出し、パケット信号の途中においてウエイトを固定する端末装置に送信する送信部とを備え、
   前記生成部は、複数の部分期間のそれぞれに対して、データと、当該データに対する速度の情報とを配置しており、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てる際に、パケット信号の前方に位置した部分期間に、速度の高いデータを送信すべき端末装置を割り当てることを特徴とする無線装置。
3. 前記生成部は、ひとつのパケット信号を複数の系列にて形成させており、ひとつのパケット信号の中でのデータ速度として、変調方式あるいは符号化率を変えることによって規定された値を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
4. 既知信号を先頭部分に配置させたパケット信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信したパケット信号の先頭部分において配置された既知信号からウエイトを導出し、パケット信号の途中においてウエイトを固定することによって、前記受信部において受信したパケット信号を復調する復調部とを備え、
   前記受信部において受信したパケット信号は、複数の部分期間に分割されながら、複数の部分期間のそれぞれに対して、データと、当該データに対する速度の情報とが配置されており、かつパケット信号の後方に位置した部分期間に対するデータの速度よりも、パケット信号の前方に位置した部分期間に対するデータの速度が高くされており、
   前記復調部は、データの速度を調節しながら、パケット信号を復調することを特徴とする無線装置。
5. ひとつのパケット信号を複数の部分期間に分割し、複数の部分期間のそれぞれと複数の端末装置のそれぞれとを対応づけながら、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てることによって、既知信号を先頭部分に配置させたパケット信号を生成し、生成したパケット信号を送信する基地局装置と、
   受信したパケット信号の先頭部分において配置された既知信号からウエイトを導出し、パケット信号の途中においてウエイトを固定することによって、前記基地局装置から送信されたパケット信号を受信する複数の端末装置とを備え、
   前記基地局装置は、複数の部分期間のそれぞれに対して、データと、当該データに対する速度の情報とを配置しており、複数の部分期間に複数の端末装置をそれぞれ割り当てる際に、パケット信号の前方に位置した部分期間に、データの速度が高い端末装置を割り当てることを特徴とする通信システム。

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