JP7260327B2

JP7260327B2 - 無線通信システム、送信局及び受信局

Info

Publication number: JP7260327B2
Application number: JP2019031787A
Authority: JP
Inventors: 大樹星; 樹広仲田; 大季加藤; 史人伊藤; 史貴鵜澤; 和彦光山; 直彦居相
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP2020137058A

Description

本発明は、無線通信システム、送信局及び受信局に関するものである。

従来、アナログ伝送であった無線伝送装置や伝送システムは、デジタル変調された信号を伝送する技術であるデジタル伝送システムの普及に伴い、より多くの情報量を伝送することが可能となった。

近年、所要伝送レートの増加に伴い、受信局と送信局に複数のアンテナを用いて、伝送レートを向上させる信号処理技術として、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）がある（例えば、特許文献１参照）。
ＭＩＭＯは、送信データ（ストリーム）を複数の信号（サブストリーム）に分割し、サブストリームを複数の送信アンテナから同時に送信させ、複数の受信アンテナに受信させている。各受信アンテナで受信された信号は、それぞれの送信アンテナからのサブストリームが互いに干渉しているが、サブストリームを分離検出することで伝送レートの増加を実現している。

近年では、伝送路の品質に応じて、適応的に変調方式や符号化方式を制御することで無線伝送システムの伝送レートの最適化を行う無線技術として、ＡＭＣ（ＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ：適応変調符号化）が知られている。ＡＭＣは、ＨＳＤＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）等で採用されている。このようなシステムでは一般に、受信局側が、受信信号より推定したチャネル推定値に基づいて、システムの所要ビット誤り率を満たしつつ伝送レートを最大化する変調方式や符号化率などの制御情報を生成し、送信局側へＦＢ（ＦｅｅｄＢａｃｋ）情報として送信することで、送信局の送信信号に適応させる。このようなフィードバック制御により、周波数利用効率や受信品質を向上させることが可能となる。

また、更に通信の信頼性を高めつつ伝送容量を拡大するＭＩＭＯ無線通信の実現方法の一つとして、固有モード伝送が知られている。固有モード伝送は、送信局と受信局の間の伝搬路のチャネル推定値や、チャネル推定値から算出された固有値に基づく送信アンテナウェイト情報や、各サブストリームに配分する送信電力や、変調方式など、各種の制御情報を受信局から送信局へＦＢ情報として送信し、送信局の送信信号に適応させることで、各サブストリームを空間上で直交させる方式である。

特開２０１８－１３３７１５号公報

上記のような無線通信システムで用いる受信局からのＦＢ伝送は、一般に、送信局からの送信信号に比べてビット誤りが発生しないよう所要ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）が十分低い変調方式や符号化方式を用いて設計される。しかしながら、例えば、送信局側に干渉源が存在する場合には、送信局からの送信信号は受信局側では受信可能だが、受信局からのＦＢ情報に干渉が生じた影響により、送信局側では正常にＦＢ情報を復号できず、ビット誤りが発生してしまう可能性がある。この場合には、送信局側で誤った制御情報を用いて送信信号の生成が行われる。その結果、送信局と受信局で制御情報の不一致が生じ、受信局側では受け取った送信信号を適切に復号できず、伝送誤りが発生してしまう。このため、ＦＢ情報のビット誤りは避けることが望ましい。

ＦＢ情報のビット誤りの有無は、例えば、パリティビットなどの手段を利用して判定される。ＦＢ情報にビット誤りがあるかどうかを判定した結果、ビット誤りがあった場合には、一般に、送信局は受信局にＦＢ情報の再送要求を通知する。しかしながら、再送によるＦＢ遅延が増大すると、チャネル応答が時々刻々と変動するため、固有モードの直交性の劣化が生じるという課題がある。また、映像伝送などのリアルタイム性が要求されるアプリケーションでは、遅延が増大するのは避けることが望ましい。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、受信局からフィードバックされる制御情報を送信局で正常に復号できずにビット誤りが発生しても、制御情報の再送要求を行わずに受信品質を向上させることが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、本発明に係る無線通信システムは、受信局からフィードバックされた制御情報に基づいて送信処理を行う送信局と、前記送信局と共通の制御情報に基づいて受信処理を行う前記受信局とを備える。
前記送信局では、復号手段により、前記受信局からフィードバックされた制御情報を復号し、判定手段により、前記復号手段による制御情報の復号におけるビット誤りの有無を判定し、送信側記憶手段により、前記復号手段で復号された制御情報を記憶しておき、送信処理手段により、前記判定手段でビット誤りがないと判定された場合は現在のフレームの制御情報を送信処理に使用し、ビット誤りがあると判定された場合は過去のフレームの制御情報を前記送信側記憶手段から読み出して送信処理に使用し、付加手段により、前記判定手段による判定結果を示す判定情報を前記受信局への送信信号に付加する。
前記受信局では、受信側記憶手段により、前記送信局にフィードバックした制御情報を記憶しておき、受信処理手段により、前記送信局からの送信信号に付加された判定情報に基づいて、前記送信局で送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報を前記受信側記憶手段から読み出して受信処理に使用する。

このように、本発明に係る無線通信システムでは、送信局が、受信局からフィードバックされた制御情報の復号においてビット誤りがある場合には、過去のフレームの制御情報を送信処理に使用する。また、送信局が、送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報を受信処理に使用できるように、ビット誤りの有無に関する判定結果を受信局に通知する。したがって、受信局からフィードバックされる制御情報を送信局で正常に復号できずにビット誤りが発生しても、制御情報の再送要求を行わずに受信品質を向上させることができる。

ここで、本発明に係る無線通信システムは、一構成例として、前記復号手段は、前記受信局からフィードバックされた制御情報に対して、前記受信局側で施された内符号化処理及び外符号化処理に対応する復号処理を施し、前記判定手段は、前記外符号化処理に対応する復号処理により得られた復号データのビット誤りの有無を判定する構成としてもよい。または、前記判定手段は、前記内符号化処理に対応する復号処理の入力データと、前記内符号化処理に対応する復号処理の出力データに前記内符号化処理を施し直して得られる符号データとのマッチング割合を算出し、所定の閾値と比較してビット誤りの有無を判定する構成としてもよい。

また、一構成例として、前記送信処理手段は、前記判定手段によりビット誤りがあると判定された場合には、前記受信局からの受信信号に基づく伝搬路情報の変動の大きさを表す指標値を所定の下限値と比較し、前記指標値が前記下限値より大きい場合は、過去のフレームの制御情報を送信処理に使用し、前記指標値が前記下限値以下の場合は、過去のフレームの制御情報に基づく外挿処理の結果を送信処理に使用する構成としてもよい。

また、一構成例として、前記送信処理手段は、前記判定手段によりビット誤りがあると判定された場合には、前記受信局からの受信信号に基づく伝搬路情報の変動の大きさを表す指標値を所定の上限値と比較し、前記指標値が前記上限値より小さい場合は、過去のフレームの制御情報を送信処理に使用し、前記指標値が前記上限値以上の場合は、予め設定された制御情報を送信処理に使用する構成としてもよい。

本発明によれば、受信局からフィードバックされる制御情報を送信局で正常に復号できずにビット誤りが発生しても、制御情報の再送要求を行わずに送信局と受信局で共通の制御情報を用いることができ、無線通信システムの受信品質を向上させることが可能な無線通信システムを提供することができる。

本発明の第１実施例に係る送信局の構成例を示すブロック図である。本発明の第１実施例に係る受信局の構成例を示すブロック図である。本発明の第１実施例に係るＦＢフレーム復号部の構成例を示すブロック図である。本発明の第２実施例に係るＦＢフレーム復号部の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施例）
第１実施例について、図１～図３を用いて説明する。図１は、送信局の構成例を示すブロック図である。図２は、受信局の構成例を示すブロック図である。図３は、受信局のＦＢフレーム復号部の構成例を示すブロック図である。

第１実施例に係るＭＩＭＯ伝送システムは、送信局と受信局共に２系統以上の送信制御部と受信制御部を備え、双方向に無線通信を行う。以下、送信局にＮ個の系統、受信局にＭ個の系統の送信制御部及び受信制御部を備え、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重方式）変調された信号を送受信するＭＩＭＯ伝送システムを例にして説明を行うが、本発明はシングルキャリア変調においても適用可能である。

図１に示す送信局は、Ｎ本のアンテナ１０６－１～Ｎを有しており、各アンテナがスイッチ（ＳＷ）１０５－１～Ｎに接続されている。本実施例において、添え字の１やＮは、それぞれ系統１や系統Ｎであることを示している。ＳＷ１０５はＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式を採用する伝送システムにおいて、受信局が送信を行う際には送信回路とアンテナを接続し、受信を行う際には受信回路とアンテナを接続するように切り替える。以下、ＴＤＤ方式において説明を行うが、ＦＤＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ：周波数分割複信）方式でも適応可能であり、ＦＤＤ方式の場合はＳＷの代わりに帯域通過フィルタが使われる。

送信局は、送信制御部として、制御情報判定部１１０、制御情報バッファ１１１及び適応符号化部１００と、各系統に共通な適応変調部１０１、送信ウェイト処理部１０２及び判定情報挿入部１０３と、系統別にある送信ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１０４－１～Ｎを備えている。
また、送信局は、受信制御部として、各系統に共通なＦＢ受信処理部１０８及びＦＢフレーム復号部１０９と、系統別にある受信ＲＦ部１０７－１～７を備えている。

図２に示す受信局は、Ｍ本のアンテナ１１２－１～Ｍを有しており、各アンテナがスイッチ（ＳＷ）１１３－１～Ｍに接続されている。ＳＷ１１３は、受信局が受信を行う際には受信回路とアンテナを接続し、送信を行う際には送信回路とアンテナを接続するように切り替える。
受信局は、受信制御部として、固有値分解部１１６、判定情報抽出部１１７、適応復号部１２０及び制御情報バッファ１２１と、各系統に共通なチャネル推定部１１５、受信ウェイト処理部１１８及び適応復調部１１９と、系統別にある受信ＲＦ部１１４－１～Ｍを備えている。
また、受信局は、送信制御部として、制御情報生成部１２２と、各系統に共通なＦＢフレーム生成部１２３及びＦＢ送信処理部１２４と、系統別にある送信ＲＦ部１２５－１～Ｍを備えている。

本例の無線通信システムにおいて行われる動作の一例を示す。
本例の無線通信システムは、送信局と受信局がＦＢループを成して互いに通信を行なう固有モード無線通信システムである。送信局は、受信局で算出したチャネル推定結果から得られる制御情報に関するＦＢデータを受信し、その制御情報を用いて送信処理を施した後に変調信号を送信する。受信局は、チャネル推定結果より得られる制御情報を用いて、受信した変調信号に受信処理を施す。以下、具体的に説明する。

送信局は、受信局から送信されたＦＢ情報に関する変調信号を送信局のアンテナ１０６で受信し、その受信信号をＳＷ１０５へ出力する。ＳＷ１０５によってアンテナ１０６と受信回路が接続され、アンテナ１０６による受信信号が受信制御部内の受信ＲＦ部１０７へ出力される。受信ＲＦ部１０７は、受信信号に対して、ベースバンド帯へのダウンコンバージョン、Ａ／Ｄ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌ）変換などの処理を施し、その結果の信号をＦＢ受信処理部１０８へ出力する。ＦＢ受信処理部１０８は、受信ＲＦ部１０７からの入力信号に対してＦＢ伝送方式に応じたチャネル推定や復調処理を施し、復調データをＦＢフレーム復号部１０９に出力する。

図３に示すように、ＦＢフレーム復号部１０９は、一般に、ＦＢ伝送方式で用いられた内符号化処理及び外符号化処理に対応する復号処理を施す。まず、復調データを内符号復号部１２６に入力する。内符号復号部１２６は、復調データに対して受信局での内符号化処理に対応する復号処理を施し、それにより得られた復号データを外符号復号部１２７に出力する。外符号復号部１２７は、内符号復号部１２６による復号データに対して受信局での外符号化処理に対応する復号処理を施し、それにより得られた復号データをビット誤り検出部１２８に出力する。ビット誤り検出部１２８は、外符号復号部１２７による復号データに基づいてビット誤り検出情報を生成し、ビット誤り検出情報を制御情報判定部１１０に出力する。例えば、受信局からＦＢ情報を送信する際にパリティビットやＲＳ（ＲｅｅｄＳｏｌｏｍｏｎ）符号で符号化処理を施しておけば、復号の際にビット誤りが発生しているかどうかを知ることが可能であり、従って、ビット誤り検出情報を生成することが可能となる。

送信局内の送信制御部において、制御情報判定部１１０は、ビット誤り検出部１２８から入力されたビット誤り検出情報に基づいて、受信信号より得られたｉ番目のフレーム（現在のフレーム）で受信したＦＢ情報の復号データ（制御情報）をｉ＋１番目のフレーム（次のフレーム）の送信処理に用いるか否かに関する判定処理を行う。例えば、ビット誤りが発生していなければｉ番目のフレームの制御情報を用いることを示す判定情報ｄ_i＝１、ビット誤りが発生していればｉ番目のフレームの制御情報を用いないことを示す判定情報ｄ_i＝０を生成し、制御情報バッファ１１１に出力する。

制御情報バッファ１１１は、制御情報判定部１１０から入力された判定情報ｄ_iに基づいて、制御情報のメモリへの書き込みと読み出しを行う。ｄ_i＝１の場合（ビット誤りが発生していない場合）は、ｉ番目のフレームの制御情報をメモリに書き込み、ｉ番目のフレームの制御情報を適応符号化部１００、適応変調部１０１及び送信ウェイト処理部１０２に出力する。ｄ_i＝０の場合（ビット誤りが発生している場合）は、メモリからｉ－１番目（直前のフレーム）もしくは更に過去のフレームの制御情報を読み出し、適応符号化部１００、適応変調部１０１及び送信ウェイト処理部１０２に出力する。この場合（ビット誤りが発生している場合）は、ｉ番目のフレームの制御情報のメモリへの書き込みは行わない。また、制御情報バッファ１１１は、制御情報の出力に伴い、制御情報判定部１１０による判定結果を示す判定情報を判定情報挿入部１０３に出力する。

制御情報バッファ１１１において判定情報ｄ_i＝０が何フレームも連続すると、過去のフレームの制御情報を用いることが不適切な場合がある。このような状況は、伝搬路が時々刻々と変動する移動伝送で特に発生しやすい。このため、判定情報ｄ_i＝０のフレームが所定数以上連続した場合には、必ずしも過去のフレームの制御情報を読み出す必要はなく、この場合には、送信局と受信局で互いに共通の伝搬路情報に依存しない制御情報を用いてもよい。また、ＦＢ伝送が何フレームも連続して受信できなければ、例えば、ＴＤＤ伝送による双方向通信から単方向通信に切り替えてもよい。

適応符号化部１００は、送信データの情報ビットが入力され、制御情報バッファ１１１から出力される符号化率の制御情報に基づいて、情報ビットに対して符号化処理を施す。符号化処理された送信データは、適応変調部１０１に出力される。適応変調部１０１は、制御情報バッファ１１１から出力される各固有モードの変調情報に基づいて、適応変調部１０１から入力された送信データに対して変調処理を施す。変調処理された送信信号ベクトルｘ' ＝［ｘ₁ ｘ₂ … ｘ_N ］^Tは、送信ウェイト処理部１０２へ出力される。［］^T は転置を示している。

送信ウェイト処理部１０２は、受信局からのＦＢ情報の復号結果より得られる送信ウェイトに関する制御情報を用いて、送信信号ベクトルｘ' に対して電力ウェイト処理及び送信アンテナウェイト処理を含む送信ウェイト処理を施す。送信ウェイト処理後の送信信号は下記（式１）で表される。

電力ウェイト情報Ｐ^1/2 はストリームに電力配分を施す行列であり、送信アンテナウェイト情報Ｖは電力配分を含まない送信ウェイトである。ここで、Ｐ^1/2 は各固有モードへの電力配分比率ｐ₁，…，ｐ_Nの平方根を要素とする対角行列であり、下記（式２）で与えられる。

送信ウェイト処理部１０２は、送信ウェイト乗算後の送信信号ベクトルｘを判定情報挿入部１０３へ出力する。

判定情報挿入部１０３は、受信制御部においてＦＢ情報の復号結果を用いて得られた制御情報についての判定情報（制御情報判定部１１０による判定結果）を送信フレームに追加する。送信フレームへの判定情報の追加方法は送信局と受信局で共有しており、例えば、データを付加しないヌルキャリアに判定情報を追加したり、専用のサブキャリアを用意して判定情報を追加したりする方法が挙げられる。この場合、判定情報の送信方法は、制御情報に依存しないこと、及び、送信データの送信方式より所要ＳＮＲが低いことが望ましい。判定情報挿入部１０３は、判定情報を付加した送信信号を送信ＲＦ部１０４へ出力する。送信ＲＦ部１０４は、判定情報挿入部１０３から入力された信号に対して、Ｄ／Ａ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇ）変換、搬送波周波数帯への変換等を行って、その送信信号をＳＷ１０５へ出力する。ＳＷ１０５によってアンテナ１０６と送信回路が接続され、送信ＲＦ部１０４から入力された信号がアンテナ１０６より送信信号として出力される。

送信局から送信された無線信号は、受信局内のアンテナ１１２で受信される。ＳＷ１１３によってアンテナ１１２と受信回路が接続されて、アンテナ１１２による受信信号が受信制御部内の受信ＲＦ部１１４へ出力される。受信ＲＦ部１１４は、受信信号に対して、ベースバンド帯へのダウンコンバージョン、Ａ／Ｄ変換などの処理を施し、その受信信号をチャネル推定部１１５へ出力する。チャネル推定部１１５は、受信ＲＦ部１１４からの入力信号に対してチャネル推定を行い、受信信号ベクトルｙ＝［ｙ₁ ｙ₂ … ｙ_N ］^T やチャネル推定により得られるＮ×Ｍチャネル行列Ｈを、固有値分解部１１６、判定情報抽出部１１７及び受信ウェイト処理部１１８へ出力する。

固有値分解部１１６は、チャネル行列Ｈから固有値を算出する方法として、一般にＳＶＤ（ＳｉｎｇｕｌａｒＶａｌｕｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｏｎ：特異値分解）演算を施す。チャネル行列ＨのＳＶＤ演算は下記（式３）で表される。

行列Ｓは成分が全て正の実数となる対角行列であり、Ｓの対角成分λ_kはｋ番目のサブストリームの固有値を示している。行列ＵはＭ×Ｋ次の左特異行列、ＶはＮ×Ｋ次の右特異行列であり、それぞれユニタリ行列である。Ｋはチャネル行列のランクを表す。Ｖ^H は行列Ｖのエルミート転置を表す。固有モード伝送において、行列Ｕ^Hは受信アンテナウェイト、行列Ｖは送信アンテナウェイトとして用いられる。固有値分解部１１６は、得られた固有値と送信アンテナウェイトＶを制御情報生成部１２２へ出力する。

制御情報生成部１２２は、任意の規範に応じて、符号化率情報、各固有モードへ割り当てる変調情報、電力ウェイト情報などの、送信局にＦＢ送信する制御情報を生成する。一般に、伝送容量を最大化する規範や、ビット誤り率を最小化する規範が用いられる。制御情報生成部１２２は、送信アンテナウェイトを含む得られた制御情報をＦＢフレーム生成部１２３に出力する。

ＦＢフレーム生成部１２３は、制御情報生成部１２２から入力された制御情報を送信局と事前に取り決めた送信方式でＦＢフレームに格納し、ＦＢ送信処理部１２４へ出力する。ＦＢ送信処理部１２４は、ＦＢ情報のデータに対して符号化、プリアンブル挿入などの信号処理を行い、送信ＲＦ部１２５へ出力する。符号化処理としては、内符号化処理及び外符号化処理が行われる。送信ＲＦ部１２５は、ＦＢ送信処理部１２４から入力された信号に対して、Ｄ／Ａ変換、搬送波周波数帯への変換等を行ってＳＷ１１３へ出力する。ＳＷ１１３によって送信回路とアンテナ１１２が接続され、送信ＲＦ部１２５から入力された信号がアンテナ１１２より送信信号として出力される。

判定情報抽出部１１７は、受信された変調信号から判定情報を抽出するための復調処理及び復号処理を施す。判定情報抽出部１１７は、抽出したｉ番目のフレームに関する判定情報ｄ_i'を制御情報バッファ１２１に出力する。制御情報バッファ１２１は、判定情報抽出部１１７で抽出された判定情報ｄ_i'に基づいて、制御情報の読み出しを行う。ｄ_i'＝１の場合（ビット誤りが発生していない場合）は、ｉ番目のフレームの制御情報を受信ウェイト処理部１１８、適応復調部１１９及び適応復号部１２０に出力する。ｄ_i'＝０の場合（ビット誤りが発生している場合）は、メモリからｉ－１番目もしくは更に過去のフレームの制御情報を読み出し、受信ウェイト処理部１１８、適応復調部１１９及び適応復号部１２０に出力する。すなわち、送信局での送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報が使用されるようにする。

受信ウェイト処理部１１８は、制御情報バッファ１２１から得られる受信アンテナウェイト情報Ｕ^H を受信信号ベクトルｙに対して乗算する。このとき、乗算後の受信信号ベクトルｙ' は下記（式４）で表される。

ｎは雑音成分を表す。ユニタリ行列はエルミート共役が逆行列と等しくなるという性質よりＵ^H Ｕ＝Ｉ、Ｖ^H Ｖ＝Ｉを満たす。このとき、Ｉは単位行列である。従って、ｙ' は下記（式５）で表される。

ユニタリ行列の性質により、（式５）の最後の雑音項ｎでは雑音の大きさが全く変化せず、Ｓが対角行列であることを考えると、受信信号ベクトルｙ' は送信信号ベクトルｘ' に特異値と電力ウェイトを乗算した信号が分離して得られることになる。受信ウェイト処理部１１８は、得られた受信信号ベクトルｙ' を適応復調部１１９へ出力する。適応復調部１１９は、全系統の受信信号に対して復調処理を施し、各系統から復調データをそれぞれ得ることが可能となる。適応復調部１１９は、得られた復調データを適応復号部１２０に出力する。適応復号部１２０は、フレーム制御情報より得られた符号化率に基づいて、復号処理を施し、復号データを得ることができる。

以上のように、第１実施例に係る送信局は、ＦＢフレーム復号部１０９が、受信局からフィードバックされた制御情報を復号し、制御情報判定部１１０が、制御情報の復号におけるビット誤りの有無を判定し、制御情報バッファ１１１が、復号された制御情報を記憶しておき、適応符号化部１００、適応変調部１０１及び送信ウェイト処理部１０２が、ビット誤りがないと判定された場合は現在のフレームの制御情報を送信処理に使用し、ビット誤りがあると判定された場合は過去のフレームの制御情報を制御情報バッファ１１１から読み出して送信処理に使用し、判定情報挿入部１０３が、ビット誤りの有無に関する判定結果を示す判定情報を受信局への送信信号に付加する。
また、第１実施例に係る受信局は、制御情報バッファ１２１が、送信局にフィードバックした制御情報を記憶しておき、受信ウェイト処理部１１８、適応復調部１１９及び適応復号部１２０が、送信局からの送信信号に付加された判定情報に基づいて、送信局で送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報を制御情報バッファ１２１から読み出して受信処理に使用する。

上述した第１実施例によれば、受信局からフィードバックされる制御情報にビット誤りが発生しても、制御情報の再送要求をせずに送信局と受信局で共通の制御情報を用いたＭＩＭＯ伝送を行うことが可能となり、ＭＩＭＯ伝送システム全体の受信信号品質、信頼性を高めることが可能である。

ここで、上記の説明では、受信局から送信局へのＦＢ送信に関して固有モードＭＩＭＯ伝送を前提に説明したが、送信アンテナウェイト及び受信アンテナウェイトを制御情報として用いない空間多重ＭＩＭＯ伝送を用いてもいい。また、ＭＩＭＯ伝送に限らず、ＳＩＳＯ（ＳｉｎｇｌｅＩｎｐｕｔＳｉｎｇｌｅＯｕｔｐｕｔ）伝送、ＳＩＭＯ（ＳｉｎｇｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）伝送やＭＩＳＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＳｉｎｇｌｅＯｕｔｐｕｔ）伝送を用いてもよい。

また、上記の説明では、送信アンテナウェイト情報を制御情報としてＦＢ伝送していたが、送信局と受信局間のＣＳＩ（ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を送信局にＦＢ伝送してもよい。その場合は、送信局側で受け取ったＣＳＩから受信局と同様に固有値分解を施し、生成した制御情報を適応符号化部１００、適応変調部１０１及び送信ウェイト処理部１０２に出力する構成とすればよい。

また、上記の説明では、ビット誤りを検出した場合に、ｉ番目のフレームの制御情報を用いたか否かを受信局に通知していたが、必ずしも通知しなくてもよい。

また、上記の説明では、ｉ番目のフレームでビット誤りが検出された場合に、ｉ番目より過去のフレームの制御情報を用いたが、必ずしもこのような制御である必要はない。一例として、ビット誤りが検出された場合に、受信信号に基づいて検出される伝搬路情報（チャネル推定値など）の過去所定期間における変動の大きさを表す分散などの指標値を算出し、その指標値を考慮した制御情報を用いてもよい。例えば、チャネル推定結果の分散について上限値と下限値を設けておく。そして、チャネル推定結果の分散が下限値以下の場合は、分散が十分に小さいのでチャネル変動が小さいと判断し、制御情報に対して０次補間や一次補間などの外挿処理を施して、外挿処理後の制御情報を用いる。一方、チャネル推定結果の分散が上限値以上の場合は、分散が十分に大きいのでチャネル変動が大きいと判断し、送信局と受信局で互いに共通の伝搬路情報に依存しない制御情報（予め設定された制御情報）を用いる。また、チャネル推定結果の分散が上限値と下限値の間であれば、ｉ番目より過去のフレームの制御情報を用いる。このような制御を行うには、判定情報ｄ_i'を複数ビットに拡張する必要がある。また、どのような制御情報を使用したかを特定できる情報を、受信局への送信信号に付加する判定情報に含める必要がある。

（第２実施例）
第２実施例は、第１実施例で説明した送信局にて、ＦＢフレーム復号部の外符号復号部出力で誤り検出ができない場合に、内符号復号部の入出力データのマッチング結果に基づいてビット誤り検出情報を生成する機能を備えていることを特徴とする。
図４には、第２実施例に係るＦＢフレーム復号部の構成例を示してある。以下では、第１実施例とは異なる処理について主に説明し、第１実施例と同様な部分については説明を省略する。

図４に示すＦＢフレーム復号部の内符号復号部１２６は、復調データに内符号に対応する復号処理を施して得られた復号データを外符号復号部１２７に出力するだけでなく、この復号データに対して内符号化処理を施し直して得られる符号データを誤り訂正前ＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｉｏ）算出部２０３に出力する。誤り訂正前ＢＥＲ算出部２０３は、内符号復号部１２６に対する入力データと、内符号復号部１２６からの出力データ（符号データ）とが入力され、入力データと出力データのマッチング割合を算出する。誤り訂正前ＢＥＲ算出部２０３は、ｉ番目のフレームにおけるマッチング割合をビット誤り率情報ｂ_iとして制御情報判定部１１０に出力する。

制御情報判定部１１０において、閾値比較部２０４は、入力されたビット誤り率情報ｂ_iと任意の閾値γを比較する。制御情報判定部１１０は、閾値比較部２０４による比較結果に基づいて、判定情報を生成する。具体的には、ビット誤り率情報ｂ_iが閾値γよりも大きい場合、外符号復号部１２７の出力後もビット誤りが発生していると判定し、実施例１と同様にｉ番目のフレームの制御情報を用いる判定情報ｄ_i＝０を生成する。ビット誤り率情報ｂ_iが閾値γよりも小さい場合は、外符号復号部１２７の出力後でビット誤りが発生していないと判定し、ｉ番目のフレームの制御情報を用いる判定情報ｄ_i＝１を生成する。

上述した第２実施例によれば、第１実施例の効果に加え、ＲＳ符号などの外符号においてエラー検出できない程のＳＮＲが低い場合においても、フィードバックされた制御情報にビット誤りが発生しているかどうかを判定することが可能となる。これにより、ＭＩＭＯ伝送システム全体の受信信号品質、信頼性を更に高めることが可能である。

ここで、上記の各実施例では、ＦＢフレーム復号部１０９が本発明に係る復号手段に対応し、制御情報判定部１１０が本発明に係る判定手段に対応し、制御情報バッファ１１１が本発明に係る送信側記憶手段に対応し、適応符号化部１００、適応変調部１０１、送信ウェイト処理部１０２が本発明に係る送信処理手段に対応し、判定情報挿入部１０３が本発明に係る付加手段に対応し、制御情報バッファ１２１が本発明に係る受信側記憶手段に対応し、受信ウェイト処理部１１８、適応復調部１１９、適応復号部１２０が本発明に係る受信処理手段に対応している。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。また、本発明は、上記のような無線通信システムを構成する送信局や受信局として把握することもできる。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

本発明は、送信局と受信局の間で無線通信を行う種々の無線通信システムに利用することができる。

１００：送信局の適応符号化部、１０１：送信局の適応変調部、１０２：送信局の送信ウェイト処理部、１０３：送信局の判定情報挿入部、１０４：送信局の送信ＲＦ部、１０５：送信局のＳＷ、１０６：送信局のアンテナ、１０７：送信局の受信ＲＦ部、１０８：送信局のＦＢ受信処理部、１０９：ＦＢフレーム復号部、１１０：送信局の制御情報判定部、１１１：送信局の制御情報バッファ、
１１２：受信局のアンテナ、１１３：受信局のＳＷ、１１４：受信局の受信ＲＦ部、１１５：受信局のチャネル推定部、１１６：受信局の固有値分解部、１１７：受信局の判定情報抽出部、１１８：受信局の受信ウェイト処理部、１１９：受信局の適応復調部、１２０：受信局の適応復号部、１２１：受信局の制御情報バッファ、１２２：受信局の制御情報生成部、１２３：受信局のＦＢフレーム生成部、１２４：受信局のＦＢ送信処理部、１２５：受信局の送信ＲＦ部、
１２６：送信局の内符号復号部、１７６：送信局の外符号復号部、１２８：送信局のビット誤り検出部、
２０３：送信局の誤り訂正前ＢＥＲ算出部、２０４：送信局の閾値比較部

Claims

受信局からフィードバックされた制御情報に基づいて送信処理を行う送信局と、前記送信局と共通の制御情報に基づいて受信処理を行う前記受信局とを備えた無線通信システムにおいて、
前記送信局は、
前記受信局からフィードバックされた制御情報を復号する復号手段と、
前記復号手段による制御情報の復号におけるビット誤りの有無を判定する判定手段と、
前記復号手段により復号された制御情報を記憶する送信側記憶手段と、
前記判定手段によりビット誤りがないと判定された場合は現在のフレームの制御情報を送信処理に使用し、ビット誤りがあると判定された場合は過去のフレームの制御情報を前記送信側記憶手段から読み出して送信処理に使用する送信処理手段と、
前記判定手段による判定結果を示す判定情報を前記受信局への送信信号に付加する付加手段と、を備え、
前記受信局は、
前記送信局にフィードバックした制御情報を記憶する受信側記憶手段と、
前記送信局からの送信信号に付加された判定情報に基づいて、前記送信局で送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報を前記受信側記憶手段から読み出して受信処理に使用する受信処理手段と、を備え、
前記復号手段は、前記受信局からフィードバックされた制御情報に対して、前記受信局側で施された内符号化処理及び外符号化処理に対応する復号処理を施し、
前記判定手段は、前記内符号化処理に対応する復号処理の入力データと、前記内符号化処理に対応する復号処理の出力データに前記内符号化処理を施し直して得られる符号データとのマッチング割合を算出し、所定の閾値と比較してビット誤りの有無を判定することを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信処理手段は、前記判定手段によりビット誤りがあると判定された場合には、前記受信局からの受信信号に基づく伝搬路情報の変動の大きさを表す指標値を所定の上限値及び下限値と比較し、前記指標値が前記下限値以下の場合は、過去のフレームの制御情報に基づく外挿処理の結果を送信処理に使用し、前記指標値が前記下限値より大きく且つ前記上限値より小さい場合は、過去のフレームの制御情報を送信処理に使用し、前記指標値が前記上限値以上の場合は、予め設定された制御情報を送信処理に使用することを特徴とする無線通信システム。
受信局からフィードバックされた制御情報に基づいて送信処理を行う送信局において、
前記受信局からフィードバックされた制御情報を復号する復号手段と、
前記復号手段による制御情報の復号におけるビット誤りの有無を判定する判定手段と、
前記復号手段により復号された制御情報を記憶する送信側記憶手段と、
前記判定手段によりビット誤りがないと判定された場合は現在のフレームの制御情報を送信処理に使用し、ビット誤りがあると判定された場合は過去のフレームの制御情報を前記送信側記憶手段から読み出して送信処理に使用する送信処理手段と、
前記送信処理手段による送信処理に使用されたものと同じフレームの制御情報を前記受信局が受信処理に使用できるように、前記判定手段による判定結果を示す判定情報を前記受信局への送信信号に付加する付加手段と、を備え、
前記復号手段は、前記受信局からフィードバックされた制御情報に対して、前記受信局側で施された内符号化処理及び外符号化処理に対応する復号処理を施し、
前記判定手段は、前記内符号化処理に対応する復号処理の入力データと、前記内符号化処理に対応する復号処理の出力データに前記内符号化処理を施し直して得られる符号データとのマッチング割合を算出し、所定の閾値と比較してビット誤りの有無を判定することを特徴とする送信局。