JP5310774B2 - 基地局、移動局及び通信方法 - Google Patents
基地局、移動局及び通信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5310774B2 JP5310774B2 JP2011091917A JP2011091917A JP5310774B2 JP 5310774 B2 JP5310774 B2 JP 5310774B2 JP 2011091917 A JP2011091917 A JP 2011091917A JP 2011091917 A JP2011091917 A JP 2011091917A JP 5310774 B2 JP5310774 B2 JP 5310774B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data stream
- pilot signal
- data
- base station
- stream transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
本発明は基地局、移動局及び通信方法に係り、特にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局、移動局および該基地局の通信方法、移動局の通信方法に関する。
多くのディジタル移動通信システムでは、フェージングチャネルにおけるデータ信号の歪みを補償するために送信側よりパイロット信号をデータ信号に多重して送信する。受信側では送信側より送信されたパイロット信号を受信し、該受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較してチャネル歪みの推定(チャネル推定)を行い、受信したデータ信号に該チャネル推定値に基づいてチャネル補償を施すようにしている。データ信号とパイロット信号の多重方法には様々な種類があるが、以下においてOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式の場合について説明する。
図１１はOFDM通信システムにおける送信装置の構成図であり、データ変調部１は送信データ（ユーザデータや制御データ）を例えばQPSKデータ変調し,同相成分と直交成分を有する複素ベースバンド信号(シンボル)に変換する。時分割多重部２は複数シンボルのパイロットをデータシンボルに時間多重する。シリアルパラレル変換部３は入力データをMシンボルの並列データに変換し、M個のサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1を出力する。IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部４は並列入力するサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1にIFFT（逆フーリエ変換）処理を施して合成し、離散時間信号(OFDM信号)にして出力する。ガードインターバル挿入部５は、IFFT 部から入力するMシンボル分のOFDM信号にガードインターバルを挿入し、送信部(TX)６はガードインターバルが挿入されたOFDM信号をDA変換し、ついで、OFDM信号の周波数をベースバンドから無線帯域に変換し、高周波増幅してアンテナ7より送信する。
図１１はOFDM通信システムにおける送信装置の構成図であり、データ変調部１は送信データ（ユーザデータや制御データ）を例えばQPSKデータ変調し,同相成分と直交成分を有する複素ベースバンド信号(シンボル)に変換する。時分割多重部２は複数シンボルのパイロットをデータシンボルに時間多重する。シリアルパラレル変換部３は入力データをMシンボルの並列データに変換し、M個のサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1を出力する。IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部４は並列入力するサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1にIFFT（逆フーリエ変換）処理を施して合成し、離散時間信号(OFDM信号)にして出力する。ガードインターバル挿入部５は、IFFT 部から入力するMシンボル分のOFDM信号にガードインターバルを挿入し、送信部(TX)６はガードインターバルが挿入されたOFDM信号をDA変換し、ついで、OFDM信号の周波数をベースバンドから無線帯域に変換し、高周波増幅してアンテナ7より送信する。
図１２はシリアルパラレル変換説明図であり、１フレームの送信データの前方に共通パイロットＰが時間多重されている例を示している。１フレーム当たり共通パイロットがたとえば4×Mシンボル（=４OFDMシンボル）、送信データが28×Mシンボル（=28OFDMシンボル）であるとすると、シリアルパラレル変換部３より並列データとして最初の４回までパイロットのMシンボルが出力し、以後、並列データとして２８回送信データのMシンボルが出力する。この結果、1フレーム期間においてパイロットを全てのサブキャリアに時間多重して4回伝送でき、受信側で該パイロットを用いてサブキャリア毎にチャネルを推定してチャネル補償（フェージング補償）が可能となる。なお、Mシンボルで1つのOFDMシンボルが構成される。
図１３はガードインターバル挿入説明図である。ガードインターバル挿入とは、M個のサブキャリアサンプル（＝1 OFDMシンボル）に応じたIFFT出力信号を１単位とするとき、その先頭部に末尾部分をコピーすることである。ガードインターバルGIを挿入することによりマルチパスによる符号間干渉の影響を無くすことが可能になる。
図１３はガードインターバル挿入説明図である。ガードインターバル挿入とは、M個のサブキャリアサンプル（＝1 OFDMシンボル）に応じたIFFT出力信号を１単位とするとき、その先頭部に末尾部分をコピーすることである。ガードインターバルGIを挿入することによりマルチパスによる符号間干渉の影響を無くすことが可能になる。
図１４はOFDM受信装置の構成図である。送信アンテナ７から出力された信号は、フェージングチャネル（伝搬路）を経て、受信装置の受信アンテナ８により受信され、受信回路（Rx）９はアンテナにより受信されたＲＦ信号をベースバンド信号に変換し、該ベースバンド信号をディジタルにAD変換して出力する。FFTタイミング同期回路１０は、受信回路９から出力する時間領域信号よりFFTタイミングを検出し、シンボル切出し部１１はGIを削除すると共に該FFTタイミングでOFDMシンボルを切り出してＦＦＴ部１２に入力する。ＦＦＴ部１２は切り出されたOFDMシンボル毎にFFT処理を行ない、周波数領域のサブキャリアサンプルＳ0′〜ＳM-1′に変換する。チャネル推定回路１３は、一定間隔で受信するパイロットシンボルと既知のパイロットパターンとの相関を計算することで、サブキャリア毎のチャネル推定を行ない、チャネル補償回路１４は、チャネル推定値を用いて、データシンボルのチャネル変動を補償する。以上の処理によって、各サブキャリアに配分された送信データの復調が行われる。以後、図示しないが復調されたサブキャリア信号はシリアルデータに変換された後、復号される。
以上は、パイロット信号を周波数方向に密に配置した場合であるが、データ信号の伝送効率、チャネル変動への追従性などの観点から、パイロット信号を時間あるいは周波数方向にまばらに配置するスキャッタード配置がよく知られている。図１５は特定のサブキャリアにおいて、隣接した４OFDMシンボルにまたがって、パイロット信号Pがデータ信号DTに埋め込まれているスキャッタード配置例である。スキャッタード配置のパイロット信号を用いたチャネル推定は以下のように行なわれる。
受信装置は、FFT後に得られる受信パイロット信号に既知のパイロット信号の複素共役を乗ずることにより、該受信パイロット信号が埋め込まれたサブキャリアのチャネル推定値を計算する。ついで、このチャネル推定値を、隣接する複数のシンボル間で時間平均することにより、雑音や干渉成分をある程度抑圧する。しかる後、該パイロット信号が埋め込まれているサブキャリアのチャネル推定値を用いて、パイロット信号が埋め込まれていないサブキャリアのチャネル推定値を周波数方向で内挿補間あるいは外挿補間して求める。同様にパイロット信号が埋め込まれていないOFDMシンボルについては、パイロット信号が埋め込まれたOFDMシンボルにおけるチャネル推定値を用いて時間方向において補間することにより求める。上記の補間処理においては、例えば、補間に用いるパイロット信号が埋め込まれたサブキャリアあるいはOFDMシンボルの間で、チャネル歪みが直線的に変動していると想定して、線形補間が行われる。しかしながら、実際のチャネル歪みは、厳密には直線的に変動せず、時間方向には移動局の高速移動に起因し、周波数方向にはマルチパスチャネルの遅延分散に起因して、複雑に変動するため、補間処理後のチャネル推定値に誤差が生じる。
したがって、スキャッタード配置例では、パイロット信号の挿入間隔が広いほど、データ信号の伝送効率が向上するが、移動局の高速移動等に起因して生じるチャネルの急激な変動にチャネル推定が追従しにくくなり、受信特性が劣化する。一方、パイロット信号の挿入間隔が狭いほど、データ信号の伝送効率は低下するが、チャネルの急激な変動にもチャネル推定が追従しやすいため、受信特性の劣化は生じにくい。そのため、パイロット信号の配置は、ディジタル移動通信システムが運用される地理的な環境や、想定される移動局の移動速度を考慮して設計する必要がある。
ここで、図１６に示すようなマルチセル環境において、セルA, B, Cの境界付近に位置する移動局MSが、セルAの基地局BSAと通信を行っている状況を考える。移動局MSは、セルAの基地局BSAからの下りリンクの信号SAを受信する際、隣接セルB, Cの基地局BSB,BSCからの干渉信号IB, ICも受信する。
１セル繰り返しシステムの場合、これらの干渉信号は次のように抑圧される。すなわち、送信装置は、拡散符号（チャネライゼーションコード）を用いて拡散し、あるいはレペティションにより１シンボルのデータ情報を複数のシンボルにコピーし、しかる後、セル固有のスクランブルコードを乗算して送信する。受信装置は、送信装置と同じスクランブルコードを受信信号に乗算した後に、拡散符号による逆拡散、あるいは同相加算を行なって復調することにより、隣接セルからの干渉信号をある程度抑圧する。
しかしながら、パイロット信号は、データ信号より高電力で送信されるため、上記の処理を行ったとしても、依然として隣接セルに与える影響は大きい。特に、基地局間同期システムにおいては、図１７に示すように各セルA, B, Cのパイロット信号PA,PB,PCの配置が共通である。このため、常に、各セルのパイロット信号が互いに干渉し、チャネル推定精度が劣化する。また、基地局間非同期システムにおいても、時間的にある程度の割合で、各セルのパイロット信号が互いに干渉し、チャネル推定精度が劣化する。
上記の問題の回避策としては、パイロット信号の配置が各セルで重ならないようにすればよい。図１８に示す例では、隣接する３セルのパイロット信号が重ならないよう、周波数方向にずらして配置している。この場合、特定のセルにおけるパイロット信号の周波数方向の間隔をｎサブキャリア（ｎ＝セル数−1）よりも小さくすることはできない。図１８の例ではｎ＝２である。
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 多重伝送の場合、送信アンテナ毎のチャネル推定値を得る必要があるため送信アンテナ毎に直交パイロット信号を送信する。これらのパイロット信号の配置は、シングルアンテナ送信の場合と同様に、各セルで重ならないようにすればよい。図１９は各セルＡ，Ｂ，Ｃにおいて基地局BSA,ＢSB,BSCが４本のアンテナ１〜４を用いてMIMO多重伝送するマルチセル環境説明図であり、図２０は各セルＡ，Ｂ，Ｃのアンテナ１〜４のパイロット信号配置例である。この例では、各セルＡ，Ｂ，Ｃにおける４送信アンテナ用のパイロット信号PA0〜PA3、PB0〜PB3、PC0〜PC3が隣接する３セル間で互いに重ならないよう、周波数方向にずらして配置している。
しかしながら、図２０のパイロット配置例では、任意のセルにおける任意のアンテナにおけるパイロット信号の周波数方向の間隔を１１（＝３セル×４アンテナ−１）サブキャリアよりも小さくすることはできない。したがって、チャネル変動が大きい状況において、補間によるチャネル推定の精度が劣化してしまう。
複数のアンテナからOFDM信号を送信する場合にパイロット信号の伝搬路上での干渉を阻止する従来技術がある(特許文献１参照)。この従来技術では、一方のアンテナから特定のサブキャリアでパイロット信号を送信し、他方のアンテナからパイロットキャリアを出力せず、かつ、一方のアンテナのパイロットキャリアと同一周波数のサブキャリアをヌル信号とするものである。しかし、この従来技術は、他セルあるいは他セクタからのパイロット信号の干渉を防止するものではない。又、従来技術は、他セルあるいは他セクタからのパイロット信号の干渉を防止しつつ、精度の高いチャネル推定を可能にするものではない。
受信装置は、FFT後に得られる受信パイロット信号に既知のパイロット信号の複素共役を乗ずることにより、該受信パイロット信号が埋め込まれたサブキャリアのチャネル推定値を計算する。ついで、このチャネル推定値を、隣接する複数のシンボル間で時間平均することにより、雑音や干渉成分をある程度抑圧する。しかる後、該パイロット信号が埋め込まれているサブキャリアのチャネル推定値を用いて、パイロット信号が埋め込まれていないサブキャリアのチャネル推定値を周波数方向で内挿補間あるいは外挿補間して求める。同様にパイロット信号が埋め込まれていないOFDMシンボルについては、パイロット信号が埋め込まれたOFDMシンボルにおけるチャネル推定値を用いて時間方向において補間することにより求める。上記の補間処理においては、例えば、補間に用いるパイロット信号が埋め込まれたサブキャリアあるいはOFDMシンボルの間で、チャネル歪みが直線的に変動していると想定して、線形補間が行われる。しかしながら、実際のチャネル歪みは、厳密には直線的に変動せず、時間方向には移動局の高速移動に起因し、周波数方向にはマルチパスチャネルの遅延分散に起因して、複雑に変動するため、補間処理後のチャネル推定値に誤差が生じる。
したがって、スキャッタード配置例では、パイロット信号の挿入間隔が広いほど、データ信号の伝送効率が向上するが、移動局の高速移動等に起因して生じるチャネルの急激な変動にチャネル推定が追従しにくくなり、受信特性が劣化する。一方、パイロット信号の挿入間隔が狭いほど、データ信号の伝送効率は低下するが、チャネルの急激な変動にもチャネル推定が追従しやすいため、受信特性の劣化は生じにくい。そのため、パイロット信号の配置は、ディジタル移動通信システムが運用される地理的な環境や、想定される移動局の移動速度を考慮して設計する必要がある。
ここで、図１６に示すようなマルチセル環境において、セルA, B, Cの境界付近に位置する移動局MSが、セルAの基地局BSAと通信を行っている状況を考える。移動局MSは、セルAの基地局BSAからの下りリンクの信号SAを受信する際、隣接セルB, Cの基地局BSB,BSCからの干渉信号IB, ICも受信する。
１セル繰り返しシステムの場合、これらの干渉信号は次のように抑圧される。すなわち、送信装置は、拡散符号（チャネライゼーションコード）を用いて拡散し、あるいはレペティションにより１シンボルのデータ情報を複数のシンボルにコピーし、しかる後、セル固有のスクランブルコードを乗算して送信する。受信装置は、送信装置と同じスクランブルコードを受信信号に乗算した後に、拡散符号による逆拡散、あるいは同相加算を行なって復調することにより、隣接セルからの干渉信号をある程度抑圧する。
しかしながら、パイロット信号は、データ信号より高電力で送信されるため、上記の処理を行ったとしても、依然として隣接セルに与える影響は大きい。特に、基地局間同期システムにおいては、図１７に示すように各セルA, B, Cのパイロット信号PA,PB,PCの配置が共通である。このため、常に、各セルのパイロット信号が互いに干渉し、チャネル推定精度が劣化する。また、基地局間非同期システムにおいても、時間的にある程度の割合で、各セルのパイロット信号が互いに干渉し、チャネル推定精度が劣化する。
上記の問題の回避策としては、パイロット信号の配置が各セルで重ならないようにすればよい。図１８に示す例では、隣接する３セルのパイロット信号が重ならないよう、周波数方向にずらして配置している。この場合、特定のセルにおけるパイロット信号の周波数方向の間隔をｎサブキャリア（ｎ＝セル数−1）よりも小さくすることはできない。図１８の例ではｎ＝２である。
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 多重伝送の場合、送信アンテナ毎のチャネル推定値を得る必要があるため送信アンテナ毎に直交パイロット信号を送信する。これらのパイロット信号の配置は、シングルアンテナ送信の場合と同様に、各セルで重ならないようにすればよい。図１９は各セルＡ，Ｂ，Ｃにおいて基地局BSA,ＢSB,BSCが４本のアンテナ１〜４を用いてMIMO多重伝送するマルチセル環境説明図であり、図２０は各セルＡ，Ｂ，Ｃのアンテナ１〜４のパイロット信号配置例である。この例では、各セルＡ，Ｂ，Ｃにおける４送信アンテナ用のパイロット信号PA0〜PA3、PB0〜PB3、PC0〜PC3が隣接する３セル間で互いに重ならないよう、周波数方向にずらして配置している。
しかしながら、図２０のパイロット配置例では、任意のセルにおける任意のアンテナにおけるパイロット信号の周波数方向の間隔を１１（＝３セル×４アンテナ−１）サブキャリアよりも小さくすることはできない。したがって、チャネル変動が大きい状況において、補間によるチャネル推定の精度が劣化してしまう。
複数のアンテナからOFDM信号を送信する場合にパイロット信号の伝搬路上での干渉を阻止する従来技術がある(特許文献１参照)。この従来技術では、一方のアンテナから特定のサブキャリアでパイロット信号を送信し、他方のアンテナからパイロットキャリアを出力せず、かつ、一方のアンテナのパイロットキャリアと同一周波数のサブキャリアをヌル信号とするものである。しかし、この従来技術は、他セルあるいは他セクタからのパイロット信号の干渉を防止するものではない。又、従来技術は、他セルあるいは他セクタからのパイロット信号の干渉を防止しつつ、精度の高いチャネル推定を可能にするものではない。
以上から、本発明の目的は、移動局が通信中でない他セルあるいは他セクタからのパイロット信号の干渉を防止しつつ、精度の高いチャネル推定を可能にすることである。
本発明の別の目的は、移動局がセル境界あるいはセクタ境界に存在する場合、パイロット信号同士の干渉を十分小さくでき、かつ、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定を可能にすることである。
本発明の別の目的は、移動局がセル境界あるいはセクタ境界に存在する場合、パイロット信号同士の干渉を十分小さくでき、かつ、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定を可能にすることである。
本発明は、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局、移動局および該基地局の通信方法、移動局の通信方法である。
・基地局の通信方法
第１の基地局の通信方法は、複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法であり、移動局に対して、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、所定セルにおいて基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号と、該所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する。
上記基地局の通信方法は、更に、移動局において前記基地局から送信されるパイロット信号を受信して通信環境を測定し、該通信環境を特定するデータを基地局にフィードバックするステップ、該基地局においてマルチデータストリーム伝送するか、１データストリーム伝送するかを決定するステップを有している。
第２の基地局の通信方法は、複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法であり、セクタ内の移動局に対し、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、所定セクタにおいて基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、該所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて該基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する。
・基地局
本発明の第１の基地局は、複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局であり、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、所定セルにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて他の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、を備えている。
本発明の第２の基地局は、複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局であり、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、所定セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、を備えている。
・移動局の通信方法
本発明の移動局の通信方は、OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局の通信方法であり、選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信し、基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信し、前記パイロット信号は、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルと隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された信号である。
・移動局
本発明の移動局は、OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局であり、選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信する受信部と、前記受信部で受信したデータとパイロット信号とを分離する分離部とを備え、前記受信部は、基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信するとともに、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局とは別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された該パイロット信号を受信する。
・基地局の通信方法
第１の基地局の通信方法は、複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法であり、移動局に対して、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、所定セルにおいて基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号と、該所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する。
上記基地局の通信方法は、更に、移動局において前記基地局から送信されるパイロット信号を受信して通信環境を測定し、該通信環境を特定するデータを基地局にフィードバックするステップ、該基地局においてマルチデータストリーム伝送するか、１データストリーム伝送するかを決定するステップを有している。
第２の基地局の通信方法は、複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法であり、セクタ内の移動局に対し、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、所定セクタにおいて基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、該所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて該基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する。
・基地局
本発明の第１の基地局は、複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局であり、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、所定セルにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて他の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、を備えている。
本発明の第２の基地局は、複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局であり、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、所定セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、を備えている。
・移動局の通信方法
本発明の移動局の通信方は、OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局の通信方法であり、選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信し、基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信し、前記パイロット信号は、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルと隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された信号である。
・移動局
本発明の移動局は、OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局であり、選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信する受信部と、前記受信部で受信したデータとパイロット信号とを分離する分離部とを備え、前記受信部は、基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信するとともに、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局とは別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された該パイロット信号を受信する。
本発明によれば、所定セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号とが互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないようにしたから、移動局が通信中でない他セルからのパイロット信号の干渉を防止しつつ、精度の高いチャネル推定ができる。
また、本発明によれば、所定セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号とが互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないようにし、かつ、前記１データストリーム伝送時に所定のアンテナから送信されるチャネル推定に使用するパイロット信号の電力を、他のアンテナより送信するパイロット信号の電力より大きくしたから、移動局がセル境界に存在する場合、パイロット信号同士の干渉を十分小さくでき、かつ、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定ができる。なお、以上の効果がセクタ化した場合にも発生する。
また、本発明によれば、所定アンテナのパイロット挿入サブキャリア間隔を短くできるため、MIMO−OFDM通信している場合において急激なチャネル変動が発生しても該変動に追従可能なチャネル推定を実現することができる。
また、本発明によれば、所定セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号とが互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないようにし、かつ、前記１データストリーム伝送時に所定のアンテナから送信されるチャネル推定に使用するパイロット信号の電力を、他のアンテナより送信するパイロット信号の電力より大きくしたから、移動局がセル境界に存在する場合、パイロット信号同士の干渉を十分小さくでき、かつ、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定ができる。なお、以上の効果がセクタ化した場合にも発生する。
また、本発明によれば、所定アンテナのパイロット挿入サブキャリア間隔を短くできるため、MIMO−OFDM通信している場合において急激なチャネル変動が発生しても該変動に追従可能なチャネル推定を実現することができる。
(Ａ)本発明の概略
・セル構成及びパイロット配置
図１は本発明の概略説明図であり、(A)に示すようにセルＡ，Ｂ，Ｃにおいて基地局BSA,ＢSB,BSCが４本のアンテナ１〜４を用いて移動局とMIMO-OFDM通信する。各基地局Ａ，Ｂ，Ｃのアンテナ１〜４のパイロット信号配置は図１(B)に示すように、周波数軸方向において蜜に配置され、かつ、時間方向において(フレーム最初の４OFDMシンボル分において）重ねて配置されている。各基地局のアンテナ１〜４のパイロット信号は模様により区別しており、図１(C)に示すように、P1はアンテナ１用のパイロット信号、P2はアンテナ２用のパイロット信号、P3はアンテナ３用のパイロット信号、P4はアンテナ４用のパイロット信号であり、パイロット信号電力はP1>P2>P3>P4に設定されている。注目すべきは、各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCの第１のアンテナ１より送信されるパイロットP1が周波数方向において重ならないように配置されている点である。
・セル構成及びパイロット配置
図１は本発明の概略説明図であり、(A)に示すようにセルＡ，Ｂ，Ｃにおいて基地局BSA,ＢSB,BSCが４本のアンテナ１〜４を用いて移動局とMIMO-OFDM通信する。各基地局Ａ，Ｂ，Ｃのアンテナ１〜４のパイロット信号配置は図１(B)に示すように、周波数軸方向において蜜に配置され、かつ、時間方向において(フレーム最初の４OFDMシンボル分において）重ねて配置されている。各基地局のアンテナ１〜４のパイロット信号は模様により区別しており、図１(C)に示すように、P1はアンテナ１用のパイロット信号、P2はアンテナ２用のパイロット信号、P3はアンテナ３用のパイロット信号、P4はアンテナ４用のパイロット信号であり、パイロット信号電力はP1>P2>P3>P4に設定されている。注目すべきは、各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCの第１のアンテナ１より送信されるパイロットP1が周波数方向において重ならないように配置されている点である。
・マルチデータストリーム伝送と１データストリーム伝送の切替制御
本発明において、基地局は移動局の通信環境が悪くなればマルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式から１データストリーム伝送である１入力多出力(SIMO)通信方式に切り替える。例えば、移動局MSが基地局BSAと通信しながら移動しているとき、該移動局MSが基地局BSAに近いエリアAR1に存在し、SIR(信号対干渉電力比)が大きく通信環境が良好であれば、基地局BSAは４本のアンテナ1〜4よりデータ及びパイロット信号を移動局に送信し、MIMO-OFDM通信する（マルチデータストリーム伝送）。
ところで、移動局MSがセル境界エリアに移動し、隣接セルからの干渉を受けてSIRが小さくなれば、MIMO-OFDM通信を行ってもBERが増大する。そこで、かかる場合、基地局BSAは1本のアンテナよりデータ及びパイロット信号を移動局に送信する１入力多出力(SIMO)通信方式に切り替える（１データストリーム伝送）。
かかる１データストリーム伝送に際して各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCは第１のアンテナ１よりデータ及びパイロット信号を移動局に送信するが、図１(B)より明らかなように、各セルA,B,Cにおいて１データストリーム伝送時にアンテナ１より送信されるパイロットP1は周波数方向において重ならないように配置されている。すなわち、各セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1とが互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号が配置される。
この結果、１データストリーム伝送時に各セルのチャネル推定用パイロット信号P1が隣接セルのパイロット信号P1と干渉することが無いため、セル境界においてもパイロット信号のSIRが向上し、良好なチャネル推定が可能になる。また、図１(B)の例では所定アンテナから送信するパイロット信号Pi(i=1~4)を３サブキャリア間隔で配置できるため、MIMO-OFDM通信時に補間処理に起因して生じるチャネル推定の誤差が小さくなり、良好なチャネル推定が可能になる。
なお、１データストリーム伝送時に各セルのチャネル推定用パイロット信号P1は隣接セルのパイロットP2〜P4と周波数方向において重なるが干渉の影響は小さい。特に、図１(B)の配置例では、１データストリーム伝送時にアンテナ１より送信されるパイロットP1の電力を、他のアンテナ２〜４より送信するパイロット信号P2〜P4の電力より大きくしているため、該パイロットP1以外のパイロット信号P2〜P4はセル境界において、十分減衰して到達するため、隣接セルのパイロットP2〜P4の干渉を軽微にできる。
本発明において、基地局は移動局の通信環境が悪くなればマルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式から１データストリーム伝送である１入力多出力(SIMO)通信方式に切り替える。例えば、移動局MSが基地局BSAと通信しながら移動しているとき、該移動局MSが基地局BSAに近いエリアAR1に存在し、SIR(信号対干渉電力比)が大きく通信環境が良好であれば、基地局BSAは４本のアンテナ1〜4よりデータ及びパイロット信号を移動局に送信し、MIMO-OFDM通信する（マルチデータストリーム伝送）。
ところで、移動局MSがセル境界エリアに移動し、隣接セルからの干渉を受けてSIRが小さくなれば、MIMO-OFDM通信を行ってもBERが増大する。そこで、かかる場合、基地局BSAは1本のアンテナよりデータ及びパイロット信号を移動局に送信する１入力多出力(SIMO)通信方式に切り替える（１データストリーム伝送）。
かかる１データストリーム伝送に際して各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCは第１のアンテナ１よりデータ及びパイロット信号を移動局に送信するが、図１(B)より明らかなように、各セルA,B,Cにおいて１データストリーム伝送時にアンテナ１より送信されるパイロットP1は周波数方向において重ならないように配置されている。すなわち、各セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1とが互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号が配置される。
この結果、１データストリーム伝送時に各セルのチャネル推定用パイロット信号P1が隣接セルのパイロット信号P1と干渉することが無いため、セル境界においてもパイロット信号のSIRが向上し、良好なチャネル推定が可能になる。また、図１(B)の例では所定アンテナから送信するパイロット信号Pi(i=1~4)を３サブキャリア間隔で配置できるため、MIMO-OFDM通信時に補間処理に起因して生じるチャネル推定の誤差が小さくなり、良好なチャネル推定が可能になる。
なお、１データストリーム伝送時に各セルのチャネル推定用パイロット信号P1は隣接セルのパイロットP2〜P4と周波数方向において重なるが干渉の影響は小さい。特に、図１(B)の配置例では、１データストリーム伝送時にアンテナ１より送信されるパイロットP1の電力を、他のアンテナ２〜４より送信するパイロット信号P2〜P4の電力より大きくしているため、該パイロットP1以外のパイロット信号P2〜P4はセル境界において、十分減衰して到達するため、隣接セルのパイロットP2〜P4の干渉を軽微にできる。
・マルチデータストリーム数の制御
以上では、移動局の通信環境、例えばSIRに基づいてマルチデータストリーム伝送と１データストリーム伝送の切替制御を行った場合である。かかる切替制御の場合、パイロット信号電力P1の電力のみを他のパイロット信号P2,P3,P4の電力より大きくするだけでよく、他のパイロット信号電力に差をつける必要は無い。しかし、通信環境、例えばSIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する場合には、各パイロット信号の電力に差をつけてP1>P2>P3>P4とするのがよい。
MIMO多重伝送では、各送信アンテナの信号点が無線チャネルで重畳されて受信機に到達するため、データストリーム数が多いほど受信信号点の信号点間距離が短くなり、一定のビット誤り率BERを達成するための所要受信SNRは増大する。換言すれば、データストリーム数が少ないほど受信SIRが小さくても一定のビット誤り率を達成できる。そこで、本発明では、通信環境、例えばSIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する。たとえば、図２に示すように通信環境を４段階に分け、最悪の環境(通信環境１)ではデータストリーム数を１とし、使用するアンテナ番号を１とする。通信環境２ではデータストリーム数を２とし、使用するアンテナ番号を１、２とし、通信環境３ではデータストリーム数を３とし、使用するアンテナ番号を１、２、３とし、最良の通信環境４ではデータストリーム数を４とし、使用するアンテナ番号を１、２、３、４とする。
以上のように通信環境によりマルチデータストリーム数を制御することにより、可能な限りMIMO-OFDM通信の利点を利用することが可能となる。
以上では、移動局の通信環境、例えばSIRに基づいてマルチデータストリーム伝送と１データストリーム伝送の切替制御を行った場合である。かかる切替制御の場合、パイロット信号電力P1の電力のみを他のパイロット信号P2,P3,P4の電力より大きくするだけでよく、他のパイロット信号電力に差をつける必要は無い。しかし、通信環境、例えばSIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する場合には、各パイロット信号の電力に差をつけてP1>P2>P3>P4とするのがよい。
MIMO多重伝送では、各送信アンテナの信号点が無線チャネルで重畳されて受信機に到達するため、データストリーム数が多いほど受信信号点の信号点間距離が短くなり、一定のビット誤り率BERを達成するための所要受信SNRは増大する。換言すれば、データストリーム数が少ないほど受信SIRが小さくても一定のビット誤り率を達成できる。そこで、本発明では、通信環境、例えばSIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する。たとえば、図２に示すように通信環境を４段階に分け、最悪の環境(通信環境１)ではデータストリーム数を１とし、使用するアンテナ番号を１とする。通信環境２ではデータストリーム数を２とし、使用するアンテナ番号を１、２とし、通信環境３ではデータストリーム数を３とし、使用するアンテナ番号を１、２、３とし、最良の通信環境４ではデータストリーム数を４とし、使用するアンテナ番号を１、２、３、４とする。
以上のように通信環境によりマルチデータストリーム数を制御することにより、可能な限りMIMO-OFDM通信の利点を利用することが可能となる。
・他のパイロット配置例
図１（B）のパイロット配置例では、１データストリーム伝送時に各セルのアンテナ１より送信するパイロットP1が周波数方向において重ならないように配置されているが、同時に時間軸方向において重ならないように配置したり、時間軸方向においてのみ重ならないように配置したりすることができる。
以上、本発明によれば、1データストリーム伝送を行う移動局がチャネル推定に用いるパイロット信号は、互いに隣接するセルにおいて、時間及びまたは周波数方向で重ならないようにでき、該1データストリーム伝送を行う移動局は、セル境界においても、隣接セルからの干渉信号の影響を受けずに、希望信号を受信することができる。
図１（B）のパイロット配置例では、１データストリーム伝送時に各セルのアンテナ１より送信するパイロットP1が周波数方向において重ならないように配置されているが、同時に時間軸方向において重ならないように配置したり、時間軸方向においてのみ重ならないように配置したりすることができる。
以上、本発明によれば、1データストリーム伝送を行う移動局がチャネル推定に用いるパイロット信号は、互いに隣接するセルにおいて、時間及びまたは周波数方向で重ならないようにでき、該1データストリーム伝送を行う移動局は、セル境界においても、隣接セルからの干渉信号の影響を受けずに、希望信号を受信することができる。
（B）第１実施例
（a）MIMO−OFDM通信システムの構成
図３は本発明のMIMO−OFDM通信システムの構成図であり、BSは基地局、MSは移動局である。基地局ＢＳは図１（Ａ）に示すセルＡ〜Ｃのうち、例えばセルＡの基地局である。各セルＡ〜Ｃにおける基地局は同一の構成を備えている。
基地局ＢＳにおいて、送信アンテナ数Mと同じ数のデータストリームＤ0〜ＤM-1がそれぞれOFDM送信装置１１0〜１１M-1で所定の処理を経て、各送信アンテナ１２0〜１２M-1から送信される。OFDM送信装置１１0〜１１M-1における処理としては誤り訂正、データ変調、データ/制御信号/パイロット多重、スクランブル、IFFT変換、GI挿入などがある。
互いに無相関となるように配置されたアンテナ１２0〜１２M-1から送信された信号は、独立のフェージングチャネルhnm（m＝0〜M-1，n=0〜N-1）を通り、空間で多重された後、N本の受信アンテナ３１0〜３１N-1で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、OFDM受信装置３２0〜３２N-1で周波数ダウンコンバート、AD変換、FFTタイミング検出、GI削除、FFT変換、デスクランブル、データ/制御信号/パイロット分離などの処理を経て、y0〜yN-1の受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、M個の送信データストリームが多重された形になっているため、データ処理部３３は全ての受信データストリームに対して信号処理を行うことにより、送信データストリームＤ0〜ＤM-1を分離・再生する。
（a）MIMO−OFDM通信システムの構成
図３は本発明のMIMO−OFDM通信システムの構成図であり、BSは基地局、MSは移動局である。基地局ＢＳは図１（Ａ）に示すセルＡ〜Ｃのうち、例えばセルＡの基地局である。各セルＡ〜Ｃにおける基地局は同一の構成を備えている。
基地局ＢＳにおいて、送信アンテナ数Mと同じ数のデータストリームＤ0〜ＤM-1がそれぞれOFDM送信装置１１0〜１１M-1で所定の処理を経て、各送信アンテナ１２0〜１２M-1から送信される。OFDM送信装置１１0〜１１M-1における処理としては誤り訂正、データ変調、データ/制御信号/パイロット多重、スクランブル、IFFT変換、GI挿入などがある。
互いに無相関となるように配置されたアンテナ１２0〜１２M-1から送信された信号は、独立のフェージングチャネルhnm（m＝0〜M-1，n=0〜N-1）を通り、空間で多重された後、N本の受信アンテナ３１0〜３１N-1で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、OFDM受信装置３２0〜３２N-1で周波数ダウンコンバート、AD変換、FFTタイミング検出、GI削除、FFT変換、デスクランブル、データ/制御信号/パイロット分離などの処理を経て、y0〜yN-1の受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、M個の送信データストリームが多重された形になっているため、データ処理部３３は全ての受信データストリームに対して信号処理を行うことにより、送信データストリームＤ0〜ＤM-1を分離・再生する。
受信信号より送信データストリームＤ0〜ＤM-1を分離する信号処理のアルゴリズムには、種々の方法が提案されているが、MLD（Maximum Likelihood Decoding）アルゴリズムについて説明する。今、送信データストリームをM次元の複素行列で、受信データストリームをN次元の複素行列で表すと、次式の関係がある。
MLDアルゴリズムは、次式により送信データストリーム(送信ベクトル)Ｄを推定する。
ここで、M個の各アンテナに入力する変調データの信号点配置数をQとすると送信ベクトルDの組合せはQM個存在する。QPSKでQ=4である。MLDアルゴリズムではQM個の送信ベクトルの候補（レプリカ）を発生して上式の演算を行ない、結果が最小となるレプリカが入力データであると推定する。
MLDアルゴリズムは、次式により送信データストリーム(送信ベクトル)Ｄを推定する。
ここで、M個の各アンテナに入力する変調データの信号点配置数をQとすると送信ベクトルDの組合せはQM個存在する。QPSKでQ=4である。MLDアルゴリズムではQM個の送信ベクトルの候補（レプリカ）を発生して上式の演算を行ない、結果が最小となるレプリカが入力データであると推定する。
(ｂ) 基地局BSの構成
図４はM=４とした場合における基地局BSの詳細構成図であり、通信環境によりマルチデータストリーム数を制御する実施例である。なお、図３と同一部分には同一符号を付している。
データストリーム数決定部１３は後述するように移動局MSの通信環境に基づいてデータストリーム数を決定して制御情報マッピング部１４とデータストリーム分割部１５に入力する。制御情報マッピング部１４は、入力されたデータストリーム数を制御情報として所定の位置にマッピングし、誤り訂正符号器１６は制御情報に誤り訂正符号化処理を施し、データ変調部１７は該制御情報をデータ変調する。
データストリーム分割部１５は、データ信号をデータストリーム数に応じてS/P変換してOFDM送信装置１１0〜１１3に入力する。OFDM送信装置１１0〜１１3は各データストリームD0〜D3から各送信アンテナ１２0〜１２3の送信信号を生成し、該送信アンテナ１２0〜１２3から送信する。送信アンテナ１２0〜１２3のアンテナ番号を１〜４とすれば、データストリーム数と使用する送信アンテナ番号は、図２に示すようになる。OFDM送信装置１１0〜１１3はほぼ同一の構成を備えており、OFDM送信装置１１0が制御信号を送信し、他のOFDM送信装置１１1〜１１3が制御信号を送信しない点で相違する。
OFDM送信装置１１0において、誤り訂正符号器２１は入力する第１データストリームのデータD0に誤り訂正符号化処理を施し、データ変調部２２は入力データにデータ変調を施す。パイロット信号発生部２３aはパイロット信号P1を発生し、ゲイン調整部２３ｂは該パイロット信号P1の振幅を調整する。パイロット信号の振幅調整法は後述する。
ついで、データ/パイロット/制御信号多重部２４は、データ信号と制御信号とパイロット信号を多重し、Nサンプルのサブキャリア成分を並列出力する。なお、データ/パイロット/制御信号多重部２４はパイロット信号P1を図１(B)に示すように所定OFDMシンボルの所定サブキャリアにマッピングする。スクランブル部２５はNサンプルのサブキャリア成分にセル固有のスクランブルコードを乗算し、IFFT部２６はNサンプルのサブキャリア成分にIFFT変換処理を施して周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。GI挿入部２７はガードインターバル（GI）を挿入し、送信RF部２８はD/A変換後、ベースバンドから無線周波数に周波数変換を行ない、増幅して送信アンテナ１２0より送信する。
以上と並行して、受信RF部１８は受信アンテナ１９により移動局MSから送信されてくる信号を受信し、無線周波数からベースバンドに周波数変換を行ない、AD変換して制御信号復調部２０に入力する。制御信号復調部２０は復調処理を行って移動局MSからフィードバックされた制御信号を復調し、該制御信号に含まれる下りリンク受信SIRの情報を抽出する。下りリンク受信SIRは移動局MSの通信環境を示すもので、移動局MSが基地局BSから送信されるパイロット信号を受信し,該パイロット信号を用いて測定した受信SIRである。データストリーム数決定部１３は、下りリンク受信SIR情報に基づいて図２の表に従って送信するデータストリーム数を決定し、制御情報マッピング部１４とデータストリーム分割部１５に入力する。
図４はM=４とした場合における基地局BSの詳細構成図であり、通信環境によりマルチデータストリーム数を制御する実施例である。なお、図３と同一部分には同一符号を付している。
データストリーム数決定部１３は後述するように移動局MSの通信環境に基づいてデータストリーム数を決定して制御情報マッピング部１４とデータストリーム分割部１５に入力する。制御情報マッピング部１４は、入力されたデータストリーム数を制御情報として所定の位置にマッピングし、誤り訂正符号器１６は制御情報に誤り訂正符号化処理を施し、データ変調部１７は該制御情報をデータ変調する。
データストリーム分割部１５は、データ信号をデータストリーム数に応じてS/P変換してOFDM送信装置１１0〜１１3に入力する。OFDM送信装置１１0〜１１3は各データストリームD0〜D3から各送信アンテナ１２0〜１２3の送信信号を生成し、該送信アンテナ１２0〜１２3から送信する。送信アンテナ１２0〜１２3のアンテナ番号を１〜４とすれば、データストリーム数と使用する送信アンテナ番号は、図２に示すようになる。OFDM送信装置１１0〜１１3はほぼ同一の構成を備えており、OFDM送信装置１１0が制御信号を送信し、他のOFDM送信装置１１1〜１１3が制御信号を送信しない点で相違する。
OFDM送信装置１１0において、誤り訂正符号器２１は入力する第１データストリームのデータD0に誤り訂正符号化処理を施し、データ変調部２２は入力データにデータ変調を施す。パイロット信号発生部２３aはパイロット信号P1を発生し、ゲイン調整部２３ｂは該パイロット信号P1の振幅を調整する。パイロット信号の振幅調整法は後述する。
ついで、データ/パイロット/制御信号多重部２４は、データ信号と制御信号とパイロット信号を多重し、Nサンプルのサブキャリア成分を並列出力する。なお、データ/パイロット/制御信号多重部２４はパイロット信号P1を図１(B)に示すように所定OFDMシンボルの所定サブキャリアにマッピングする。スクランブル部２５はNサンプルのサブキャリア成分にセル固有のスクランブルコードを乗算し、IFFT部２６はNサンプルのサブキャリア成分にIFFT変換処理を施して周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。GI挿入部２７はガードインターバル（GI）を挿入し、送信RF部２８はD/A変換後、ベースバンドから無線周波数に周波数変換を行ない、増幅して送信アンテナ１２0より送信する。
以上と並行して、受信RF部１８は受信アンテナ１９により移動局MSから送信されてくる信号を受信し、無線周波数からベースバンドに周波数変換を行ない、AD変換して制御信号復調部２０に入力する。制御信号復調部２０は復調処理を行って移動局MSからフィードバックされた制御信号を復調し、該制御信号に含まれる下りリンク受信SIRの情報を抽出する。下りリンク受信SIRは移動局MSの通信環境を示すもので、移動局MSが基地局BSから送信されるパイロット信号を受信し,該パイロット信号を用いて測定した受信SIRである。データストリーム数決定部１３は、下りリンク受信SIR情報に基づいて図２の表に従って送信するデータストリーム数を決定し、制御情報マッピング部１４とデータストリーム分割部１５に入力する。
（ｃ）データストリーム数の決定法
MIMO多重伝送の基本的な性質について考察する。MIMO多重伝送では、各送信アンテナから送信される信号が無線チャネルで重畳されて移動局MSに到達する。このため、データストリーム数が多いほど受信信号の信号点間距離が短くなり、一定のビット誤り率BERを達成するための所要受信SIRが増大する。換言すれば、データストリーム数が少ないほど受信SIRが小さくても一定のビット誤り率BERを達成できる。
また、受信SIRは、一般に基地局、移動局間の距離が長くなるにつれて減少する。従って、データ信号のスループットを最大にするためには、受信SIRを測定し、該受信SIRを規定のしきい値と照合することにより、受信SIRが高い場合（移動局が基地局近傍にいる場合）はデータストリーム数を増し、受信SIRが低い場合（移動局がセル境界近傍にいる場合）はデータストリームを減らすように制御するとよい。
このため、データストリーム数決定部１３は、受信SIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する。たとえば、図２に示すように受信SIR（通信環境）を４段階に分け、最悪の環境(通信環境１)ではデータストリーム数を１とし、使用するアンテナ番号を１とする。通信環境２ではデータストリーム数を２とし、使用するアンテナ番号を１、２とし、通信環境３ではデータストリーム数を３とし、使用するアンテナ番号を１、２、３とし、最良の通信環境４ではデータストリーム数を４とし、使用するアンテナ番号を１、２、３、４とする。
MIMO多重伝送の基本的な性質について考察する。MIMO多重伝送では、各送信アンテナから送信される信号が無線チャネルで重畳されて移動局MSに到達する。このため、データストリーム数が多いほど受信信号の信号点間距離が短くなり、一定のビット誤り率BERを達成するための所要受信SIRが増大する。換言すれば、データストリーム数が少ないほど受信SIRが小さくても一定のビット誤り率BERを達成できる。
また、受信SIRは、一般に基地局、移動局間の距離が長くなるにつれて減少する。従って、データ信号のスループットを最大にするためには、受信SIRを測定し、該受信SIRを規定のしきい値と照合することにより、受信SIRが高い場合（移動局が基地局近傍にいる場合）はデータストリーム数を増し、受信SIRが低い場合（移動局がセル境界近傍にいる場合）はデータストリームを減らすように制御するとよい。
このため、データストリーム数決定部１３は、受信SIR値に応じてマルチデータストリーム数を制御する。たとえば、図２に示すように受信SIR（通信環境）を４段階に分け、最悪の環境(通信環境１)ではデータストリーム数を１とし、使用するアンテナ番号を１とする。通信環境２ではデータストリーム数を２とし、使用するアンテナ番号を１、２とし、通信環境３ではデータストリーム数を３とし、使用するアンテナ番号を１、２、３とし、最良の通信環境４ではデータストリーム数を４とし、使用するアンテナ番号を１、２、３、４とする。
(ｄ)パイロット信号振幅
次に、データ/パイロット/制御信号多重部２４におけるパイロット信号のマッピング位置とパイロット信号の振幅調整について説明する。
移動局がセル境界近傍に存在する場合、データ信号の受信SIRは比較的低いため、データストリーム数決定部１３は、１データストリーム伝送を行うようにデータストリーム数を決定する。従って、セル境界に存在する移動局MSの立場からは、1データストリーム伝送用のチャネル推定値のみが、ある程度の品質で得られれば十分である。そこで、１データストリーム伝送に用いる送信アンテナ１２0から送信するパイロット信号P1の電力を十分高くして送信する。つまり、OFDM送信装置１１0のゲイン調整部２３bでパイロット信号P1の振幅を大きくして送信アンテナ１２0から送信し、他の送信アンテナ１２1、１２2、１２3から送信するパイロット信号P2,P3,P4の電力はパイロット信号P1の電力より低くして送信する。図２に示すようにデータストリーム数を通信環境に基づいて制御する場合にはパイロット信号電力をP1>P2>P3>P4に設定する。
このように電力差をつけても、基地局近傍の移動局MSの立場からは、無線チャネルにおけるパイロット信号の減衰量が比較的小さいため、チャネル推定精度への影響は小さいと考えられる。
次に、データ/パイロット/制御信号多重部２４におけるパイロット信号のマッピング位置とパイロット信号の振幅調整について説明する。
移動局がセル境界近傍に存在する場合、データ信号の受信SIRは比較的低いため、データストリーム数決定部１３は、１データストリーム伝送を行うようにデータストリーム数を決定する。従って、セル境界に存在する移動局MSの立場からは、1データストリーム伝送用のチャネル推定値のみが、ある程度の品質で得られれば十分である。そこで、１データストリーム伝送に用いる送信アンテナ１２0から送信するパイロット信号P1の電力を十分高くして送信する。つまり、OFDM送信装置１１0のゲイン調整部２３bでパイロット信号P1の振幅を大きくして送信アンテナ１２0から送信し、他の送信アンテナ１２1、１２2、１２3から送信するパイロット信号P2,P3,P4の電力はパイロット信号P1の電力より低くして送信する。図２に示すようにデータストリーム数を通信環境に基づいて制御する場合にはパイロット信号電力をP1>P2>P3>P4に設定する。
このように電力差をつけても、基地局近傍の移動局MSの立場からは、無線チャネルにおけるパイロット信号の減衰量が比較的小さいため、チャネル推定精度への影響は小さいと考えられる。
(ｅ) パイロット配置法
図１（Ｂ）は３つのセルＡ，Ｂ，Ｃにおけるパイロット信号配置例であり、フレーム最初の４OFDMシンボル分にパイロット信号が配置され、かつ、周波数軸方向において蜜に配置されている例である。
１データストリーム伝送に際して各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCは第１のアンテナ１２0よりデータ及びパイロット信号P1を移動局に送信するが、上記パイロット信号配置例によれば、各セルA,B,CのパイロットP1は周波数方向において重ならないようになっている。すなわち、各セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1とが互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号が配置されている。
セル境界の移動局MSにとって、他セルからのパイロット信号P1のみが電力が大きいため干渉として支配的である。従って、パイロット信号P1による他セルへの干渉が生じないようにする必要がある。セル境界の移動局MSへは1データストリーム伝送するため、該1データストリーム伝送で送信するパイロット信号P1が他セルのパイロット信号P1の干渉を受けないようにすればよい。このためには、各セルA,B,Cのパイロット信号P1の位置が互いに異なっていればよく、該パイロット信号P1が他セルの送信アンテナ１２1〜１２3のいずれかのパイロット信号P2〜P4と同じ位置に配置されていても支障はない。
図１（Ｂ）のパイロット配置によれば、１データストリーム伝送時に各セルA,B,Cのチャネル推定用パイロット信号P1が隣接セルのパイロット信号P1と干渉することが無いため、セル境界においてもパイロット信号のSIRが向上し、良好なチャネル推定が可能になる。また、図１(B)の例では所定アンテナから送信するパイロット信号Pi(i=1~4)を３サブキャリア間隔で配置できるため、マルチデータストリーム伝送であるMIMO-OFDM通信している時に補間処理に起因して生じるチャネル推定の誤差が小さくなり、良好なチャネル推定が可能になる。すなわち、任意のセルにおける任意のアンテナのパイロット信号のサブキャリア間隔を小さく保つことができるため、補間精度を向上でき、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定を実現できる。
図１（Ｂ）は３つのセルＡ，Ｂ，Ｃにおけるパイロット信号配置例であり、フレーム最初の４OFDMシンボル分にパイロット信号が配置され、かつ、周波数軸方向において蜜に配置されている例である。
１データストリーム伝送に際して各セルの基地局BSA,ＢSB,BSCは第１のアンテナ１２0よりデータ及びパイロット信号P1を移動局に送信するが、上記パイロット信号配置例によれば、各セルA,B,CのパイロットP1は周波数方向において重ならないようになっている。すなわち、各セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1と隣接セルにおいて１データストリーム伝送時にチャネル推定に使用するパイロット信号P1とが互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号が配置されている。
セル境界の移動局MSにとって、他セルからのパイロット信号P1のみが電力が大きいため干渉として支配的である。従って、パイロット信号P1による他セルへの干渉が生じないようにする必要がある。セル境界の移動局MSへは1データストリーム伝送するため、該1データストリーム伝送で送信するパイロット信号P1が他セルのパイロット信号P1の干渉を受けないようにすればよい。このためには、各セルA,B,Cのパイロット信号P1の位置が互いに異なっていればよく、該パイロット信号P1が他セルの送信アンテナ１２1〜１２3のいずれかのパイロット信号P2〜P4と同じ位置に配置されていても支障はない。
図１（Ｂ）のパイロット配置によれば、１データストリーム伝送時に各セルA,B,Cのチャネル推定用パイロット信号P1が隣接セルのパイロット信号P1と干渉することが無いため、セル境界においてもパイロット信号のSIRが向上し、良好なチャネル推定が可能になる。また、図１(B)の例では所定アンテナから送信するパイロット信号Pi(i=1~4)を３サブキャリア間隔で配置できるため、マルチデータストリーム伝送であるMIMO-OFDM通信している時に補間処理に起因して生じるチャネル推定の誤差が小さくなり、良好なチャネル推定が可能になる。すなわち、任意のセルにおける任意のアンテナのパイロット信号のサブキャリア間隔を小さく保つことができるため、補間精度を向上でき、急激なチャネル変動に追従可能なチャネル推定を実現できる。
（ｆ）移動局の構成
図５はN=４とした場合における移動局MSの詳細構成図であり、図３と同一部分には同一符号を付している。
各受信アンテナ３１0〜３１3の受信信号はOFDM受信装置３２0〜３２3に入力される。各OFDM受信装置３２0〜３２3は同一の構成を備えており、受信RF部４１は受信信号の周波数を無線周波数からベースバンドに周波数変換し、A/D変換してFFTタイミング検出部４２とGI削除部４３に入力する。FFTタイミング検出部４２はFFTタイミングを検出し、GI削除部４３は該FFTタイミングに従ってGIを削除し、Nサンプリングの並列データにしてFFT部４４に入力する。FFT部４４は時間領域のNサンプル信号を周波数領域のN個のサブキャリア信号成分に変換し、デスクランブル部４５は該N個のサブキャリア信号成分に基地局BSのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該基地局から受信した信号を抽出して出力する。データ/パイロット/制御信号分離部４６は、所定の位置にマッピングされたデータ信号、パイロット信号、制御信号を分離し、データ信号をデータ処理装置３３のMIMO復調部５１に入力し、パイロット信号をチャネル推定部５２に入力し、制御信号を制御信号復調部５３に入力する。
チャネル推定部５２は、まず、パイロット信号が埋め込まれたOFDMシンボルのサブキャリアについてチャネル推定値を得る。すなわち、各受信アンテナ３１0〜３１3からの受信パイロット信号と既知の送信パイロット信号との相関演算を行い、かつ、得られた相関値を４シンボル間で同相加算し、これにより隣接セルからの干渉信号をある程度抑圧したチャネル推定値を得る。次に、チャネル推定部５２は、これらのアンテナ毎にチャネル推定値を、時間あるいは周波数方向で、内挿あるいは外相補間することにより、パイロット信号が埋め込まれていないOFDMシンボルのサブキャリアにおけるチャネル推定値を得る。しかる後、チャネル推定部５２は、アンテナ毎に、各OFDMシンボルの各サブキャリアにおけるチャネル推定値をMIMO復調部５１と制御信号復調部５３に入力する。
制御信号復調部５３は、1本の送信アンテナ１２0から送信され.４本の受信アンテナ３１0〜３１3で受信された制御信号にチャネル推定値を用いてチャネル補償を施し、受信アンテナ間でダイバーシチ合成を行って制御情報を復調し、該制御信号の所定位置にマッピングされたデータストリーム数の情報を抽出してMIMO復調部５１に入力する。
MIMO復調部５１は、データストリーム数に基づいて、各受信アンテナの受信データ信号とチャネル推定値を用いて周知のMIMOチャネル分離を行い、該MIMOチャネル分離演算により得られた各データストリームをP/S変換して出力することにより、データ信号を復元する。
また、SIR推定部３４は、チャネル推定部５２で推定されたチャネル推定値を用いて受信SIRを推定する。具体的には、特定の送信アンテナ、受信アンテナ間のチャネル推定値（複素）の実数部と虚数部のそれぞれの二乗の和を希望信号電力Sとみなし、複数のシンボルにおける分散値を干渉信号電力Iとみなし、SとIの比を受信SIRの推定値とする。制御情報マッピング部３５は、SIR推定値を制御情報として所定の位置にマッピングし、制御信号変調部３６は、誤り訂正符号化やデータ変調等の処理により制御信号を生成し図示しないデータ、パイロット信号と多重して送信アンテナ３７から基地局BSへ送信する。
図５はN=４とした場合における移動局MSの詳細構成図であり、図３と同一部分には同一符号を付している。
各受信アンテナ３１0〜３１3の受信信号はOFDM受信装置３２0〜３２3に入力される。各OFDM受信装置３２0〜３２3は同一の構成を備えており、受信RF部４１は受信信号の周波数を無線周波数からベースバンドに周波数変換し、A/D変換してFFTタイミング検出部４２とGI削除部４３に入力する。FFTタイミング検出部４２はFFTタイミングを検出し、GI削除部４３は該FFTタイミングに従ってGIを削除し、Nサンプリングの並列データにしてFFT部４４に入力する。FFT部４４は時間領域のNサンプル信号を周波数領域のN個のサブキャリア信号成分に変換し、デスクランブル部４５は該N個のサブキャリア信号成分に基地局BSのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該基地局から受信した信号を抽出して出力する。データ/パイロット/制御信号分離部４６は、所定の位置にマッピングされたデータ信号、パイロット信号、制御信号を分離し、データ信号をデータ処理装置３３のMIMO復調部５１に入力し、パイロット信号をチャネル推定部５２に入力し、制御信号を制御信号復調部５３に入力する。
チャネル推定部５２は、まず、パイロット信号が埋め込まれたOFDMシンボルのサブキャリアについてチャネル推定値を得る。すなわち、各受信アンテナ３１0〜３１3からの受信パイロット信号と既知の送信パイロット信号との相関演算を行い、かつ、得られた相関値を４シンボル間で同相加算し、これにより隣接セルからの干渉信号をある程度抑圧したチャネル推定値を得る。次に、チャネル推定部５２は、これらのアンテナ毎にチャネル推定値を、時間あるいは周波数方向で、内挿あるいは外相補間することにより、パイロット信号が埋め込まれていないOFDMシンボルのサブキャリアにおけるチャネル推定値を得る。しかる後、チャネル推定部５２は、アンテナ毎に、各OFDMシンボルの各サブキャリアにおけるチャネル推定値をMIMO復調部５１と制御信号復調部５３に入力する。
制御信号復調部５３は、1本の送信アンテナ１２0から送信され.４本の受信アンテナ３１0〜３１3で受信された制御信号にチャネル推定値を用いてチャネル補償を施し、受信アンテナ間でダイバーシチ合成を行って制御情報を復調し、該制御信号の所定位置にマッピングされたデータストリーム数の情報を抽出してMIMO復調部５１に入力する。
MIMO復調部５１は、データストリーム数に基づいて、各受信アンテナの受信データ信号とチャネル推定値を用いて周知のMIMOチャネル分離を行い、該MIMOチャネル分離演算により得られた各データストリームをP/S変換して出力することにより、データ信号を復元する。
また、SIR推定部３４は、チャネル推定部５２で推定されたチャネル推定値を用いて受信SIRを推定する。具体的には、特定の送信アンテナ、受信アンテナ間のチャネル推定値（複素）の実数部と虚数部のそれぞれの二乗の和を希望信号電力Sとみなし、複数のシンボルにおける分散値を干渉信号電力Iとみなし、SとIの比を受信SIRの推定値とする。制御情報マッピング部３５は、SIR推定値を制御情報として所定の位置にマッピングし、制御信号変調部３６は、誤り訂正符号化やデータ変調等の処理により制御信号を生成し図示しないデータ、パイロット信号と多重して送信アンテナ３７から基地局BSへ送信する。
（ｇ）別のパイロット配置例
図１（B）のパイロット信号配置例では、各セルのパイロットP1が周波数方向に重ならないようにした例であるが、各セルのパイロットP1が周波数方向及び時間方向に同時に重ならないようにすることもできる。
図６は各セルのパイロットP1が周波数方向及び時間方向に同時に重ならないようにしたパイロット信号配置例である。このパイロット信号配置例では、先頭の４OFDMシンボルと次の４OFDMシンボルにおいて１つ置きにパイロット信号を配置し、かつ、パイロット信号を配置するサブキャリアを異ならせている。又、各セルA,B,Cのパイロット信号P１を周波数方向において重ならないようにし、かつ、セルBのパイロット信号P1はセルA,Cのパイロット信号P1と時間方向においても重ならないようにしている。
なお、基地局間同期システムの場合には、各セルのパイロットP1が時間方向においてのみ重ならないパイロット信号配置を採用することもできる。
図１（B）のパイロット信号配置例では、各セルのパイロットP1が周波数方向に重ならないようにした例であるが、各セルのパイロットP1が周波数方向及び時間方向に同時に重ならないようにすることもできる。
図６は各セルのパイロットP1が周波数方向及び時間方向に同時に重ならないようにしたパイロット信号配置例である。このパイロット信号配置例では、先頭の４OFDMシンボルと次の４OFDMシンボルにおいて１つ置きにパイロット信号を配置し、かつ、パイロット信号を配置するサブキャリアを異ならせている。又、各セルA,B,Cのパイロット信号P１を周波数方向において重ならないようにし、かつ、セルBのパイロット信号P1はセルA,Cのパイロット信号P1と時間方向においても重ならないようにしている。
なお、基地局間同期システムの場合には、各セルのパイロットP1が時間方向においてのみ重ならないパイロット信号配置を採用することもできる。
（ｈ）変形例
第１実施例は、移動局の通信環境（受信SIR）に基づいてデータストリーム数を１〜４のいずれかに制御するものであるが、移動局の通信環境（受信SIR）に基づいてマルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式と１データストリーム伝送である１入力多出力(SIMO)通信方式のいずれかに切り替えてデータ及びパイロット信号を送信するように構成することもできる。
第１実施例は、移動局の通信環境（受信SIR）に基づいてデータストリーム数を１〜４のいずれかに制御するものであるが、移動局の通信環境（受信SIR）に基づいてマルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式と１データストリーム伝送である１入力多出力(SIMO)通信方式のいずれかに切り替えてデータ及びパイロット信号を送信するように構成することもできる。
（Ｃ）第２実施例
第１実施例では、セル境界の移動局MSが隣接セルから受ける干渉信号の影響を小さくするための方法を説明した。同様の方法を用いて、1個のセルが複数のセクタから構成される場合に、セクタ境界の移動局が隣接セクタから受ける干渉信号の影響を小さくすることもできる。
（a）セクタ構成及びパイロット信号配置
図７は前提とするセクタ構成を示す。セルを中心角１２０0づつの３つのサブ領域に分割し、それぞれのサブ領域をカバーするような指向性を有するアンテナA1〜A4、B1〜B4、C1〜C4により、セクタA、B、Cを形成する。移動局MSがセクタAの中央付近CARにいる場合は、基地局BSからはセクタアンテナA1〜A4の信号のみを受信するが、セクタA、Bの境界付近に移動した場合は、セクタアンテナB1〜B4からの信号を干渉信号として受信する。
通常、これらの干渉信号は次のように抑圧される。すなわち、基地局BSでは、拡散符号による拡散、あるいはレペティションにより、1シンボルの情報を複数のシンボルにコピーした後に、セクタ固有のスクランブルコードを乗算して送信する。移動局MSでは、基地局BSと同じスクランブルコードを乗算した後に、拡散符号による逆拡散、あるいは同相加算を行うことにより、隣接セクタからの干渉信号をある程度抑圧する。しかしながら、パイロット信号に関しては、比較的高い電力で送信されるため、上記の処理を行ったとしても、依然として隣接セクタに対する干渉となり、該隣接セクタに与える影響は大きい。特に、各セクタのパイロット信号の配置が共通である場合、各セクタのパイロット信号が互いに干渉するため、チャネル推定精度が劣化する。
第２実施例では、第１実施例と同様に、１ストリーム伝送に用いる送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号P1は十分高い電力で送信し、送信アンテナA2〜A4、B2〜B4、C2〜C4のパイロット信号P2,P3,P4は送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号よりも低い電力で送信する。すなわち、パイロット信号P1,P2,P3,P4の送信電力はP1>P2,P3>P4となるように設定される。また、パイロット信号配置については、第１実施例と同様に図８に示すように、セクタA、B,Cにおける送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号P1の位置が互いに異なるように配置する。
このようにすると、セクタ境界の移動局は1ストリーム伝送を行う限り、チャネル推定における他セクタのパイロット信号の影響が軽微なため、安定した受信が行える。そこで、移動局MSはセクタ境界に位置する場合に、伝送するデータストリーム数を１に切り替えるようにすれば、セクタ内の位置に関わらず、常に安定した受信が行える。
第１実施例では、セル境界の移動局MSが隣接セルから受ける干渉信号の影響を小さくするための方法を説明した。同様の方法を用いて、1個のセルが複数のセクタから構成される場合に、セクタ境界の移動局が隣接セクタから受ける干渉信号の影響を小さくすることもできる。
（a）セクタ構成及びパイロット信号配置
図７は前提とするセクタ構成を示す。セルを中心角１２０0づつの３つのサブ領域に分割し、それぞれのサブ領域をカバーするような指向性を有するアンテナA1〜A4、B1〜B4、C1〜C4により、セクタA、B、Cを形成する。移動局MSがセクタAの中央付近CARにいる場合は、基地局BSからはセクタアンテナA1〜A4の信号のみを受信するが、セクタA、Bの境界付近に移動した場合は、セクタアンテナB1〜B4からの信号を干渉信号として受信する。
通常、これらの干渉信号は次のように抑圧される。すなわち、基地局BSでは、拡散符号による拡散、あるいはレペティションにより、1シンボルの情報を複数のシンボルにコピーした後に、セクタ固有のスクランブルコードを乗算して送信する。移動局MSでは、基地局BSと同じスクランブルコードを乗算した後に、拡散符号による逆拡散、あるいは同相加算を行うことにより、隣接セクタからの干渉信号をある程度抑圧する。しかしながら、パイロット信号に関しては、比較的高い電力で送信されるため、上記の処理を行ったとしても、依然として隣接セクタに対する干渉となり、該隣接セクタに与える影響は大きい。特に、各セクタのパイロット信号の配置が共通である場合、各セクタのパイロット信号が互いに干渉するため、チャネル推定精度が劣化する。
第２実施例では、第１実施例と同様に、１ストリーム伝送に用いる送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号P1は十分高い電力で送信し、送信アンテナA2〜A4、B2〜B4、C2〜C4のパイロット信号P2,P3,P4は送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号よりも低い電力で送信する。すなわち、パイロット信号P1,P2,P3,P4の送信電力はP1>P2,P3>P4となるように設定される。また、パイロット信号配置については、第１実施例と同様に図８に示すように、セクタA、B,Cにおける送信アンテナA1、B1、C1のパイロット信号P1の位置が互いに異なるように配置する。
このようにすると、セクタ境界の移動局は1ストリーム伝送を行う限り、チャネル推定における他セクタのパイロット信号の影響が軽微なため、安定した受信が行える。そこで、移動局MSはセクタ境界に位置する場合に、伝送するデータストリーム数を１に切り替えるようにすれば、セクタ内の位置に関わらず、常に安定した受信が行える。
（ｂ）基地局の構成
図９は第２実施例の基地局BSの構成図であり、図４の第１実施例と異なる点は、移動局MSからフィードバックされた制御信号に下りリンク受信SIR情報とセクタ境界判定ビットがマッピングされている点であり、同一部分には同一符号を付している。
制御信号復調部２０は移動局MSより送られてきた制御情報を復調し、下りリンク受信SIR情報とセクタ境界判定ビットをデータストリーム数決定部１３に入力する。セクタ境界判定ビットは"0"であれば移動局MSがセクタ中央にいることを表し、"1"であれば、移動局MSがセクタ境界にいることを表している。データストリーム数決定部１３は、受信SIR情報とセクタ境界判定ビットに基づいて、データストリーム数を決定する。具体的には、まず、セクタ境界判定ビットが"１"であれば、データストリーム数を１と決定する。一方、セクタ境界判定ビットが"０"であれば、第１実施例と同様に、受信SIR情報を規定のしきい値と照合することにより、データストリーム数を決定する。
図９は第２実施例の基地局BSの構成図であり、図４の第１実施例と異なる点は、移動局MSからフィードバックされた制御信号に下りリンク受信SIR情報とセクタ境界判定ビットがマッピングされている点であり、同一部分には同一符号を付している。
制御信号復調部２０は移動局MSより送られてきた制御情報を復調し、下りリンク受信SIR情報とセクタ境界判定ビットをデータストリーム数決定部１３に入力する。セクタ境界判定ビットは"0"であれば移動局MSがセクタ中央にいることを表し、"1"であれば、移動局MSがセクタ境界にいることを表している。データストリーム数決定部１３は、受信SIR情報とセクタ境界判定ビットに基づいて、データストリーム数を決定する。具体的には、まず、セクタ境界判定ビットが"１"であれば、データストリーム数を１と決定する。一方、セクタ境界判定ビットが"０"であれば、第１実施例と同様に、受信SIR情報を規定のしきい値と照合することにより、データストリーム数を決定する。
（ｃ）移動局の構成
図１０は第２実施例の移動局の構成図であり、FFT部４４以降の処理が第１実施例と異なっている。また、OFDM受信部３２0〜３２3、データ処理部３３の構成が異なっている。すなわち、OFDM受信部３２0〜３２3は受信RF部４１、ＦＦＴタイミング検出部４２、ＧＩ削除部４３、ＦＦＴ部４４で構成されている。データ処理装置３３は、第１セクタ信号処理部３３ａ、第２セクタ信号処理部３３ｂ、第３セクタ信号処理部３３ｃを備えている。
第１セクタ処理部３３ａにおいて、OFDM受信部３２0〜３２3に対応する各デスクランブル部４５は各ＦＦＴ部４４から出力するN個のサブキャリア信号成分にセクタAのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該セクタAから受信した信号を抽出して出力する。ついで、各データ/パイロット/制御信号分離部４６は、所定の位置にマッピングされたデータ信号、パイロット信号、制御信号を分離し、それぞれデータ信号をデータ処理装置３３のMIMO復調部５１に入力し、パイロット信号をチャネル推定部５２に入力し、制御信号を制御信号復調部５３に入力する。以後、第１実施例と同様にチャネル推定部５２は移動局MSが存在するセクタAにおけるチャネルを推定し、制御信号復調部５３は制御信号を復調してデータストリーム数をMIMO復調部51に入力し、MIMO復調部５１はデータ信号を復調して出力する。
一方、第２セクタ処理部３３ｂは、OFDM受信部３２0〜３２3のＦＦＴ部４４から出力するN個のサブキャリア信号成分にセクタBのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該セクタBから受信した信号を抽出して出力する。ついで、第２セクタ処理部３３ｂは、所定の位置にマッピングされたパイロット信号を分離し、第１実施例と同様にセクタBにおけるチャネルを推定する。同様に、第３セクタ処理部３３cは、セクタCのチャネル推定を行う。
SIR推定部３４は、チャネル推定部５２で推定されたチャネル推定値を用いて第１実施例と同様の方法でセクタAからの下りリンク受信SIRを推定する。セクタ境界判定部３８は、第１〜第３セクタ信号処理部３３a〜３３ｃのチャネル推定値を用いて、セクタ境界判定ビットを生成する。具体的にはチャネル推定値（複素）の実数部と虚数部のそれぞれの二乗の和を希望信号電力とみなし、第１、第２セクタ信号処理部３３a、３３ｂ間の希望信号電力差、あるいは、第１、第３セクタ信号処理部３３a、３３ｃ間の希望信号電力差が、規定のしきい値を下回った場合に、移動局がセクタ境界近傍に位置すると判定し、セクタ境界判定ビットを"1"とする。その他の場合は、セクタ境界判定ビットを"0"とする。制御情報マッピング部３５は、SIR推定値とセクタ境界判定ビットを制御情報としてマッピングし、制御信号変調部３６は、誤り訂正符号化やデータ変調等の処理により制御信号を生成し、図示しないデータ、パイロット信号と多重して送信アンテナ３７から送信する。
図１０は第２実施例の移動局の構成図であり、FFT部４４以降の処理が第１実施例と異なっている。また、OFDM受信部３２0〜３２3、データ処理部３３の構成が異なっている。すなわち、OFDM受信部３２0〜３２3は受信RF部４１、ＦＦＴタイミング検出部４２、ＧＩ削除部４３、ＦＦＴ部４４で構成されている。データ処理装置３３は、第１セクタ信号処理部３３ａ、第２セクタ信号処理部３３ｂ、第３セクタ信号処理部３３ｃを備えている。
第１セクタ処理部３３ａにおいて、OFDM受信部３２0〜３２3に対応する各デスクランブル部４５は各ＦＦＴ部４４から出力するN個のサブキャリア信号成分にセクタAのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該セクタAから受信した信号を抽出して出力する。ついで、各データ/パイロット/制御信号分離部４６は、所定の位置にマッピングされたデータ信号、パイロット信号、制御信号を分離し、それぞれデータ信号をデータ処理装置３３のMIMO復調部５１に入力し、パイロット信号をチャネル推定部５２に入力し、制御信号を制御信号復調部５３に入力する。以後、第１実施例と同様にチャネル推定部５２は移動局MSが存在するセクタAにおけるチャネルを推定し、制御信号復調部５３は制御信号を復調してデータストリーム数をMIMO復調部51に入力し、MIMO復調部５１はデータ信号を復調して出力する。
一方、第２セクタ処理部３３ｂは、OFDM受信部３２0〜３２3のＦＦＴ部４４から出力するN個のサブキャリア信号成分にセクタBのスクランブルコードと同一のコードを乗算して該セクタBから受信した信号を抽出して出力する。ついで、第２セクタ処理部３３ｂは、所定の位置にマッピングされたパイロット信号を分離し、第１実施例と同様にセクタBにおけるチャネルを推定する。同様に、第３セクタ処理部３３cは、セクタCのチャネル推定を行う。
SIR推定部３４は、チャネル推定部５２で推定されたチャネル推定値を用いて第１実施例と同様の方法でセクタAからの下りリンク受信SIRを推定する。セクタ境界判定部３８は、第１〜第３セクタ信号処理部３３a〜３３ｃのチャネル推定値を用いて、セクタ境界判定ビットを生成する。具体的にはチャネル推定値（複素）の実数部と虚数部のそれぞれの二乗の和を希望信号電力とみなし、第１、第２セクタ信号処理部３３a、３３ｂ間の希望信号電力差、あるいは、第１、第３セクタ信号処理部３３a、３３ｃ間の希望信号電力差が、規定のしきい値を下回った場合に、移動局がセクタ境界近傍に位置すると判定し、セクタ境界判定ビットを"1"とする。その他の場合は、セクタ境界判定ビットを"0"とする。制御情報マッピング部３５は、SIR推定値とセクタ境界判定ビットを制御情報としてマッピングし、制御信号変調部３６は、誤り訂正符号化やデータ変調等の処理により制御信号を生成し、図示しないデータ、パイロット信号と多重して送信アンテナ３７から送信する。
A,B,C,D セル
BSA,ＢSB,BSC 基地局
１〜４ 各基地局のアンテナ
P1 アンテナ１用のパイロット信号
P2 アンテナ２用のパイロット信号
P3 アンテナ３用のパイロット信号
P4 アンテナ４用のパイロット信号
MS 移動局
BSA,ＢSB,BSC 基地局
１〜４ 各基地局のアンテナ
P1 アンテナ１用のパイロット信号
P2 アンテナ２用のパイロット信号
P3 アンテナ３用のパイロット信号
P4 アンテナ４用のパイロット信号
MS 移動局
Claims (7)
- 複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法において、
移動局に対して、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、
所定セルにおいて基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号と、該所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送時に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、
前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する
ことを特徴とする通信方法。 - 移動局において前記基地局から送信されるパイロット信号を受信して通信環境を測定し、該通信環境を特定するデータを基地局にフィードバックし、
該基地局においてマルチデータストリーム伝送するか、１データストリーム伝送するかを決定する、
ことを特徴とする請求項１記載の通信方法。 - 複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局の通信方法において、
セクタ内の移動局に対し、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、データ及びパイロット信号を送信するかを決定し、
所定セクタにおいて基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、該所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて該基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向で重ならないように該パイロット信号を配置し、
前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する
ことを特徴とする通信方法。 - 複数のアンテナを備え、OFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局において、
マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、
所定セルにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて他の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、
前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする基地局。 - 複数のアンテナを備えると共に、セルをセクタ化し、セクタ毎にOFDMによりデータと共にパイロット信号を移動局に送信する基地局において、
マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により通信するか、１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により通信するか決定する通信方式決定部と、
所定セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セクタに隣接する隣接セクタにおいて自局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように該パイロット信号の位置を制御するパイロット位置制御部と、
前記移動局に対し、前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信を行うかを示す制御情報と、前記データ及びパイロット信号とを送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする基地局。 - OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局の通信方法において、
選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信し、
基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信し、
前記パイロット信号は、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルと隣接する隣接セルにおいて前記基地局と別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された信号である、
ことを特徴とする通信方法。 - OFDMにより複数のアンテナを備えた基地局からデータと共に送信されたパイロット信号を受信する移動局において、
選択的に、マルチデータストリーム伝送であるMIMO通信方式により、あるいは１データストリーム伝送である１入力多出力通信方式により、基地局から送信されたデータ及びパイロット信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信したデータとパイロット信号とを分離する分離部と、
を備え、
前記受信部は、基地局から自局へ前記マルチデータストリーム伝送又は前記１データストリーム伝送のいずれで送信が行われるかを示す制御情報を受信するとともに、所定セルにおいて前記基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号と、前記所定セルに隣接する隣接セルにおいて前記基地局とは別の基地局が１データストリーム伝送に送信するパイロット信号とが、アンテナ毎に互いに周波数方向およびまたは時間軸方向で重ならないように配置された該パイロット信号を受信する、
を備えたことを特徴とする移動局。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011091917A JP5310774B2 (ja) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | 基地局、移動局及び通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011091917A JP5310774B2 (ja) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | 基地局、移動局及び通信方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008506096A Division JP4749464B2 (ja) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | 基地局、移動局、無線通信システム及び通信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011193488A JP2011193488A (ja) | 2011-09-29 |
| JP5310774B2 true JP5310774B2 (ja) | 2013-10-09 |
Family
ID=44797865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011091917A Expired - Fee Related JP5310774B2 (ja) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | 基地局、移動局及び通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5310774B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015037220A (ja) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 三菱電機株式会社 | 移動端末 |
| JP6685485B1 (ja) * | 2019-08-22 | 2020-04-22 | 三菱電機株式会社 | 送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030125040A1 (en) * | 2001-11-06 | 2003-07-03 | Walton Jay R. | Multiple-access multiple-input multiple-output (MIMO) communication system |
| JP4109556B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2008-07-02 | 松下電器産業株式会社 | Ｏｆｄｍ信号の衝突位置検出装置、ｏｆｄｍ受信装置及びｏｆｄｍ信号の衝突位置検出方法及びｏｆｄｍ受信方法 |
| EP1998484B1 (en) * | 2006-03-20 | 2019-01-02 | Fujitsu Limited | Base station and its mimo-ofdm communication method |
-
2011
- 2011-04-18 JP JP2011091917A patent/JP5310774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011193488A (ja) | 2011-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4749464B2 (ja) | 基地局、移動局、無線通信システム及び通信方法 | |
| JP4316496B2 (ja) | 位相および振幅較正を伴った多チャンネル無線送信器および受信器のための方法およびシステム | |
| JP4415061B2 (ja) | 送信信号生成方法及び送信信号生成装置 | |
| US8867658B2 (en) | Multicarrier-signal receiving apparatus and multicarrier-signal transmitting apparatus | |
| JP4107494B2 (ja) | 無線通信システム | |
| US20100150000A1 (en) | Radio communication system, base station, terminal apparatus and pilot signal controlling method | |
| WO2007117468A2 (en) | Method and system for uplink coordinated reception in orthogonal frequency division multiple access systems | |
| JP4564501B2 (ja) | 周波数分割通信システム | |
| JP2011151852A (ja) | 無線通信装置 | |
| WO2010040190A1 (en) | Method and apparatus for beamforming in mimo systems | |
| US20100316145A1 (en) | Method for channel estimation and feedback in wireless communication system | |
| JP5310774B2 (ja) | 基地局、移動局及び通信方法 | |
| WO2007058193A1 (ja) | マルチキャリア受信装置、マルチキャリア通信システムおよび復調方法 | |
| CN103138910B (zh) | 基站、基站中的通信方法、移动站和移动站中的通信方法 | |
| JP2012085084A (ja) | Ｏｆｄｍ信号送信装置 | |
| KR20080075891A (ko) | 기지국 및 그 ｍｉｍｏ－ｏｆｄｍ 통신 방법 | |
| US20130156121A1 (en) | Inter-base-station cooperated mimo transmitting method and base station apparatus | |
| KR20070094782A (ko) | 주파수 분할 통신 시스템 | |
| JP2013125980A (ja) | 移動端末、無線通信システム、および無線通信方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121211 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130604 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130617 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5310774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |