JPWO2009054145A1 - 無線受信装置、無線送信装置及び無線受信方法 - Google Patents

Abstract

フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図る無線送信装置、無線受信装置及び無線通信方法を提供する。ＳＴ３０４では、UEがCW毎に誤り判定を行い、ＳＴ３０５では、誤りのあったCW内のストリーム間の品質差を比較する。ＳＴ３０６では、Nackと品質差情報をBSに送信する。ＳＴ３０７では、BSに前回の送信でCWに誤りが発生し、一方のストリームが高品質ストリームであることが通知され、CWの再送データとして、前回低品質ストリームで送信したデータを選択し、選択したデータを２ストリームから送信することを決定する。ＳＴ３０８では、再送CWを生成し、ＳＴ３０９では、再送CWを２ストリームに配置して、UEに送信する。ＳＴ３１０では、BSから再送されたCWを再生し、シンボル合成又はビット合成を行い、前回低品質ストリームで送信したデータを再生する。

Description

本発明は、コードワードあたり複数ストリームを用いたMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信を行う無線受信装置、無線送信装置及び無線通信方法に関する。

移動通信の国際的な標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）などにおいて、高速データ伝送を実現する通信システムとして、符号化と再送技術を組み合わせたHARQ（Hybrid Automatic Retransmission reQuest）を用いたパケット伝送システムが検討されている。

HARQでは、送信パケットが誤りなく送信できたかどうかを示すAck/Nackを受信側から送信側にフィードバックし、誤りが発生したことを示すNackが送信側で検出された場合には送信側からデータを再送する。この際、再送データは、初回送信時と同じデータでもよいし、送信データの符号化後の冗長ビットで初回送信時に送信されなかったものなどでもよい。このような再送データの内容は、例えば、Redundancy Versionなどを用いて通知される。

また、さらなる高速大容量のデータ伝送を実現する方式として、MIMO伝送の１つである空間分割多重（SDM：Space Division Multiplexing）伝送が注目されている。MIMO伝送とは、送受信双方において複数アンテナを使って信号を伝送する技術であり、SDM伝送とは、複数のアンテナを使って異なる信号（ストリーム）を空間的に多重する技術である。このSDM伝送を使うことにより、時間や周波数のリソースを拡大することなく周波数利用効率を増大させることができる。

SDM伝送では、ストリーム毎にHARQや、変調方式と符号化率（MCS：Modulation and Coding Scheme）を適応的に制御するAMC（Adaptive Modulation and Coding）を適用することにより、さらに周波数利用効率を向上させることができる。

AMCでは、受信側から受信品質を示すCQI（Channel Quality Indicator）を送信側にフィードバックし、送信側において、そのフィードバックされたCQIに応じたMCSを選択する。

このようなHARQやMCSの制御単位はコードワード（Codeword）と呼ばれ、ストリーム毎に複数のコードワードを制御する送信方法はMCW（Multiple Codeword）と呼ばれている。

上記のように、ストリーム毎にHARQ及びAMCを行うMCWでは、HARQ制御情報及びAMC制御情報をストリーム毎に通知したりフィードバックしたりする必要がある。ここで、HARQ制御情報としては、誤り検出結果であるAck/Nackや再送データの内容を示すRedundancy Versionなどがあり、AMC制御情報としては、CQIやMCSなどがある。

このようなMCWでは、送信ストリーム数が増加すると、これらの制御情報が増加してしまい、回線におけるオーバーヘッドが増大し、周波数利用効率が低下してしまう。そこで、これらの制御情報によるオーバーヘッドを抑えるために、HARQやAMCを制御するコードワード数を削減し、１コードワードあたりに複数ストリームを用いるMCWが検討されている。例えば、４ストリーム送信時に２コードワードを用いる方法としては、１コードワードあたり２ストリーム用いるMCWなどがあり、3GPPのLong Term Evolution（LTE）システムの標準化において、採用されている（非特許文献１参照）。

なお、ここでは、CWは符号化ビット系列を示し、ストリームはアンテナやビームにおいて送信される信号系列を示している。
3GPP TS 36.211 ver.2.0.0"Physical Channels and Modulation"

複数ストリームを用いるMCWにおけるHARQ方式として、次のような２方式が考えられる。まず、１つめの方式（方式１）について、図１を用いて説明する。図１では、基地局（以下、「BS」という）と移動端末（以下、「UE」という）は、それぞれ４本のアンテナを備えており、BSは、UEに対して、２つのCWを４本のアンテナ（ストリーム）から送信し、UEは、BSに対して、アンテナ（ストリーム）毎のCQIと、CW毎のAck/Nackをフィードバックする方式を示している。BSでは、アンテナ毎のCQIから各CWのCQIを算出して、CWを生成する。そして、UEからフィードバックされたストリーム毎のCQIに基づいて、生成したCWを各ストリームに配置して送信する。初回送信する場合には、ストリーム毎のCQIに基づいた送信電力制御や送信CWのストリーム配置制御を適用して新規CWを送信する。そして、UEからNackがフィードバックされたCWを再送する場合には、初回送信時と同様にストリーム毎のCQIに基づいた適応制御により再送CWを送信する。

このように、この方式の特徴は、初回送信時及び再送時のいずれにおいても、ストリーム毎の品質に基づいて、送信電力制御や送信CWのストリーム配置制御などの適応制御ができるので、高いスループット特性が得られることである。しかしながら、ストリーム毎のCQIをフィードバックする必要があり、フィードバックのオーバーヘッドが増大するという問題がある。

次に、２つめの方式（方式２）について、図２を用いて説明する。図２では、UEは、BSに対して、CW毎のCQIとAck/Nackをフィードバックする方式を示している。BSでは、フィードバックされたCW毎のCQIに基づいて各CWを生成する。そして、生成したCWを予め定められたストリームに配置して送信する。このストリーム配置は、初回送信時及び再送時のいずれにおいても適用される。

このように、この方式の特徴は、CW毎のCQIのフィードバックだけでよいため、フィードバックのオーバーヘッドが小さいことである。しかしながら、初回送信時及び再送時のいずれにおいても、CW内のストリーム間の適応制御ができないので、方式１に対してスループット特性が低いといった問題がある。

本発明の目的は、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図る無線受信装置、無線送信装置及び無線通信方法を提供することである。

本発明の無線受信装置は、コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信された信号を受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生するストリーム連結手段と、再生された前記コードワードの誤り判定を行う誤り判定手段と、前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成する品質差情報生成手段と、前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として送信するフィードバック情報送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線送信装置は、コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信した信号に対して、コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とを含むフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信手段と、受信した前記フィードバック情報に基づいて、再送データ及び前記再送データを配置するストリームである再送ストリームを決定する決定手段と、決定された前記再送データを決定された前記再送ストリームを用いてMIMO送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線通信方法は、コードワードあたり複数ストリームを用いて無線送信装置からMIMO送信された信号を無線受信装置が受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生するストリーム連結ステップと、再生された前記コードワードの誤り判定を行う誤り判定ステップと、前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成する品質差情報生成ステップと、前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として無線送信装置に送信するフィードバック情報送信ステップと、前記無線送信装置が前記フィードバック情報を受信するフィードバック情報受信ステップと、受信した前記フィードバック情報に基づいて、再送データ及び前記再送データを配置するストリームである再送ストリームを決定する決定ステップと、決定された前記再送データを決定された前記再送ストリームを用いて前記無線受信装置にMIMO送信する送信ステップと、を具備するようにした。

本発明によれば、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図ることができる。

MCWにHARQ方式を適用した方式を示す概念図 MCWにHARQ方式を適用した他の方式を示す概念図 本発明の実施の形態に係るBSの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るUEの構成を示すブロック図 誤りが発生したCWのビット尤度の大きさの様子を示す図 ストリーム間のビット尤度と品質差の関係を示すテーブル 上り制御情報にストリーム間の品質差情報を格納する領域を示す図 ストリーム間の品質差情報を２ビットで表すテーブル BSとUEとの通信手順を示すシーケンス図

CWあたり複数ストリームを送信するMIMO伝送方式において、CWに誤りが発生した場合の誤りの要因の１つとして、CW内のストリーム間の品質差が考えられる。CWはAMCの制御単位であるため、CW内では１つのMCSが選択され、同じ符号化率及び変調方式が用いられている。このようなCWが複数ストリームに配置され、それらのストリーム間の品質に差があると、１つのCW内に品質が良い部分と、悪い部分が発生する。品質の良い部分では、CWで選択されたMCSで送信した場合、誤り特性は十分確保されるが、品質の悪い部分では、CWで選択されたMCSで送信しても誤り特性が悪く、誤りの要因となる可能性がある。

このように、本発明者は、CW内に品質差がある場合には、品質の悪い部分の影響により、CWに誤りが発生してしまう場合があること、また、CWに誤りが発生した場合に限定すると、ストリーム間の品質差情報は常時必要ではないことに着目した。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
本実施の形態では、送信CW数２、CWあたり２ストリーム送信するシステムを想定する。また、初回送信時の送信方法は、図２に示した方式２と同じ方法とする。

図３は、本発明の実施の形態に係るBSの構成を示すブロック図である。この図において、フィードバック情報受信部１０２は、後述するUEから送信されたフィードバック情報を４本のアンテナ１０１−１〜１０１−４を介して受信し、フィードバック情報に受信処理を施す。受信処理を施したフィードバック情報はAck/Nack検出部１０３及び品質差情報取得部１０４に出力される。

Ack/Nack検出部１０３は、フィードバック情報受信部１０２から出力されたフィードバック情報に含まれるAck/Nack情報を検出し、検出したAck/Nack情報を品質差情報取得部１０４に出力する。

品質差情報取得部１０４は、Ack/Nack検出部１０３からNackが出力された場合、フィードバック情報受信部１０２から出力されたフィードバック情報に含まれるストリーム間品質差情報を取得して再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に出力する。品質差情報取得部１０４は、Ack/Nack検出部１０３からAckが出力された場合、その旨再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に通知する。

再送データ及び再送ストリーム決定部１０５は、品質差情報取得部１０４からストリーム間品質差情報が出力された場合、ストリーム間品質差情報に基づいて、再送データ及び再送データを配置するストリーム（再送ストリーム）を決定する。決定した再送データ及び再送ストリームは再送ストリーム配置情報として、CW生成制御部１０６、CWストリーム配置部１０８及び制御情報生成部１０９に出力される。一方、品質差情報取得部１０４からAckが通知された場合、新規CWの生成をCW生成制御部１０６、CWストリーム配置部１０８及び制御情報生成部１０９に指示する。なお、新規CWを配置するストリームは予め決められている。

CW生成制御部１０６は、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報に基づいて、再送CWのデータ長などを設定する。また、新規CWを送信する場合には、図示せぬCQI情報に基づいて、新規CWに対してMCSを設定する。設定されたCWの制御内容はCW生成部１０７及び制御情報生成部１０９に出力される。また、CWの制御内容には、CWが新規もしくは再送であるかを判別する情報も含まれる。さらに、再送CWが存在する場合には、どのようなデータを再送するかを特定する情報も含まれる。これらの情報は再送に関する情報という。

CW生成部１０７は、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容に基づいて、CWを生成する。このとき、新規CWは新規送信データに対してCRCなどの誤り判定符号を付加し、ターボ符号などの誤り訂正符号化を行うことによりCWが生成される。また、CWに誤りが生じ、再送が発生する場合に備えて、符号化したデータを保存しておく。一方、再送CWは、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容（データ長など）に基づいて、保存しておいた符号化データから抽出して生成される。生成されたCWはCWストリーム配置部１０８に出力される。

CWストリーム配置部１０８は、CW生成部１０７から出力されたCWを各ストリームに配置する。具体的には、新規CWは予め定められているストリームに配置される。また、再送CWは、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報に基づいて、各ストリームに配置される。各ストリームに配置されたCWはMIMO送信部１１０に出力される。

制御情報生成部１０９は、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容と再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報とから制御情報を生成してMIMO送信部１１０に出力する。

MIMO送信部１１０は、CWストリーム配置部１０８から出力されたCWの複数ストリームをSDM送信する。例えば、各ストリームを別々のアンテナ１０１−１〜１０１−４から送信したり、各ストリームに送信ウェイトを乗算して各アンテナ１０１−１〜１０１−４から送信したりする。また、制御情報生成部１０９から出力された制御情報を送信する。ただし、制御情報の送信に必ずしもSDMを用いる必要はない。

図４は、本発明の実施の形態に係るUEの構成を示すブロック図である。この図において、制御情報取得部２０２は、図３に示したBSから送信された制御情報を４本のアンテナ２０１−１〜２０１−４を介して取得する。制御情報には、各CWのMCS情報や再送に関する情報が含まれている。また、再送CWが存在する場合には、再送ストリーム配置情報が含まれている。取得した再送ストリーム配置情報はストリーム分離部２０３及びストリーム連結部２０４に出力される。なお、図４には図示しないが、一般に、各CWのMCS情報及び再送に関する情報はストリームの分離及び復号などに用いられる。

ストリーム分離部２０３は、図３に示したBSからSDM送信された信号を４本のアンテナ２０１−１〜２０１−４を介して受信し、受信信号にストリーム分離処理を施す。例えば、Zero Forcing又はMMSEといったフィルタリングによるストリーム分離方法、またはSICによるストリーム分離方法などがある。また、再送CWが存在する場合には、制御情報取得部２０２から出力された再送ストリーム配置情報を用いて、ストリーム分離処理を行う。分離したストリームはストリーム連結部２０４に出力される。

ストリーム連結部２０４は、ストリーム分離部２０３から出力された各ストリームを連結してCWを再生する。再送CWが存在する場合には、制御情報取得部２０２から出力された再送ストリーム配置情報を用いて、再送CWを再生する。再生されたCWはビット尤度算出２０５に出力される。

ビット尤度算出部２０５は、ストリーム連結部２０４から出力されたCWのビット尤度を算出する。なお、ストリーム連結部２０４から出力されたCWが再送CWの場合、前回算出したビット尤度と今回算出したビット尤度とを合成する。ビット尤度算出部２０５は、求めたビット尤度を記憶すると共に、復号部２０６及び品質差情報生成部２０８に出力する。

復号部２０６は、ビット尤度算出部２０５から出力された各CWのビット尤度を用いて、CWの復号処理を行い、復号結果を誤り判定部２０７に出力する。誤り判定部２０７は、復号部２０６から出力されたCWの復号結果に対して、CRCを行い、誤りの有無を判定する。誤りなしと判定された場合、受信データとして出力される。また、判定結果はAck/Nack情報として品質差情報生成部２０８及びフィードバック情報送信部２０９に出力される。

品質差情報生成部２０８は、誤り判定部２０７から出力されたAck/Nack情報がNackを示す場合、Nackと判定されたCWについて、ビット尤度算出部２０５からビット尤度を取得して、ストリーム間の品質差を判定する。品質差情報生成部２０８は、判定結果からストリーム間の品質差情報を生成してフィードバック情報送信部２０９に出力する。

フィードバック情報送信部２０９は、誤り判定部２０７から出力されたAck/Nack情報、品質差情報生成部２０８から品質差情報が出力された場合には品質差情報を図３に示したBSにフィードバックする。

ここで、誤りが発生したCWのビット尤度の大きさの様子を図５に示す。図５Ａは、誤りが発生したCWにおいて、ストリーム間の品質差が大きい場合の様子を示す。また、図５Ｂは、ストリーム間の品質差が小さい場合の様子を示す。

図５Ａの場合、ストリーム１とストリーム２とを連結したCWにおいて、ストリーム間の品質差が大きく、高品質ストリームであるストリーム１で送信したデータに対して、低品質ストリームであるストリーム２で送信したデータがCWの誤り要因であると考えられる。そこで、このストリーム２で送信したデータを確実に再送することにより、誤りを解消することができる。一方、図５Ｂの場合、CWには誤りが発生していても、ストリーム間の品質差が小さいこともありうる。この場合は、ストリーム間の品質差が誤りの要因とは考えられない。

このように、誤りCW内のストリーム間の品質差に基づいて、誤りの要因となったストリームを特定することができる。

次に、UEにおけるストリーム間の品質差情報の生成方法について説明する。ビット尤度算出部２０５は、各ストリームにおいて、ビット尤度の平均値を算出する。そして、図６に示すようなストリーム間のビット尤度と品質差の関係を示したテーブルを用いて、ストリーム間のビット尤度の平均値の比較結果から、ストリーム間の品質差情報を選択する。図６では、ストリーム１のビット尤度の平均値をStr1とし、ストリーム２のビット尤度の平均値をStr2としている。また、閾値は、ストリーム間のビット尤度の大きさの差が誤り要因となる値を予め算出して設定しておく。この値は、CWのデータ長などにより変わるので、想定するシステムにより異なる値となる。例えば、図５Ａに示す場合では、ストリーム間の品質差情報は（１）の「ストリーム１が高品質」が選択され、図５Ｂに示す場合では、（２）の「ストリーム間に品質差がない」が選択されることとなる。UEでは、このようにして求めたストリーム間の品質差情報をNackと共にBSにフィードバックする。

次に、ストリーム間の品質差情報をBSにフィードバックする方法について説明する。具体的には、品質差情報をUEからBSに送信する上り制御情報によって通知する方法について説明する。この上り制御情報としては、例えば、前述したLTEシステムにおけるPUCCH（Physical Uplink Control Channel）などがある。まず、図７に示すような２ビット（b0、b1）の領域を上り制御情報に確保しておく。そして、この２ビット（b0、b1）に対して、図８に示すように、ストリーム間の品質差情報を定めておき、この図８に示す対応関係をUEとBSとで予め共有しておく。これにより、UEは、上り制御情報に確保した２ビットの領域を使って、ストリーム間の品質差情報をBSにフィードバックすることができる。

なお、図７では、上り制御情報の中に品質差情報を通知する領域を確保しているが、Nackの発生時に限って、他の情報を通知する領域をこの品質差情報を通知する領域に置き換えてもよい。例えば、Nackの発生時に限って、誤りCWのCQIを通知する領域を、この品質差情報を通知する領域に置き換える方法などがある。

また、図８では、（b0、b1）＝（0、0）の場合には、情報を通知していないが、ここで他の情報を通知することも可能である。例えば、（b0、b1）＝（0、0）は、両ストリームとも高品質で品質差がないことを通知し、（b0、b1）＝（1、1）は、両ストリームとも低品質で品質差がないことを通知するなどが考えられる。

また、図６、図８では、ストリーム間の品質差を３段階に設定しているが、さらに細かく設定してもよい。この場合、ストリーム間の品質差を段階的に表現することが可能となる。また、ストリーム間の品質差を１段階に設定してもよい。この場合、（１）の「ストリーム１が高品質」、（３）の「ストリーム２が高品質」のいずれかを通知することとし、（２）の「ストリーム間に品質差がない」は通知しない。これは、CW内の各ストリームは、独立な伝搬路を通過してくるため、ストリーム間には少なからず品質差が発生するため、（２）の「ストリーム間に品質差がない」を省略できるものと考えられるからである。

次に、BSにおける再送方法について説明する。BSでは、ストリーム間の品質差情報に基づいて、再送データをストリームに配置して送信する。このとき、次のような方法がある。

（ａ）低品質ストリームで送信したデータを優先する再送方法
HARQでは、再送データを初回送信データと合成するため、初回送信時に高品質ストリームで送信したデータは、再送時に再送する必要はない。そこで、初回送信時に低品質ストリームで送信したデータを確実に送信すれば、再送後に初回送信データと合成したデータでは誤りが解消される。よって、再送時には、低品質ストリームで送信したデータを優先して再送する。以下、低品質ストリームで送信したデータを低品質データと呼ぶこととする。

（ａ−１）低品質データを２ストリームから再送
低品質データに対して、リピティション（Repetition）、冗長ビットの追加、変調多値数を下げるなどを行い、低品質データの誤り耐性を強化して、２ストリームから再送する。誤り耐性を強化することにより、初回送信時より送信データ数が増加した分を２ストリームで再送する。これにより、再送データは、誤り耐性が強くなり、確実に送信することができる。

（ａ−２）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームの送信を停止
低品質データを高品質ストリームから再送する。低品質ストリームからはデータを送信しない。これにより、送信ストリーム数が減少するので、送信停止とするアンテナの電力を他の送信アンテナに分配し、受信電力を改善することができる。また、受信ダイバーシチ利得が改善することにより、再送データを確実に送信することができる。

（ａ−３）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームから新規データを追加送信
低品質データを高品質ストリームから再送し、低品質ストリームから新規データを追加して送信する。このように、低品質データを高品質ストリームから再送することにより、再送データを確実に送信することができる上、さらに新規データを追加することにより、スループットを改善することができる。

（ａ−４）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームから冗長ビットを再送
低品質データを高品質ストリームから再送し、低品質ストリームからは初回送信時に送信していないCW全体の冗長ビットを再送する。低品質データを高品質ストリームから再送することにより、再送データを確実に送信することができる上、CW全体の冗長ビットが追加されることにより、誤り訂正効果を改善することができる。

（ｂ）送信ストリームを入れ替えた再送方法
高品質ストリームで送信したデータを低品質ストリームで再送し、低品質ストリームで再送したデータを高品質ストリームで再送する。これにより、再送データと初回送信データの合成後のデータでは、平均した品質となるので、確実に誤りを解消することができる。

（ｃ）ストリーム間の品質に基づいてデータを配置した再送方法
ストリーム間の品質に基づいて、高品質ストリームには、誤り訂正符号のシステマチックビットの比重を多くして送信し、低品質ストリームには、パリティビットの比重を多くして送信する。これにより、復号時の誤り訂正能力に重要となるシステマチックビットの品質を保つことができるので、誤りを解消することができる。

また、UEからのストリーム間の品質差情報において、ストリーム間に品質差がないと判定された場合には、ストリーム間の品質差に基づいた再送は適用せず、方式２と同様に、再送データを予め定められたストリームに配置して再送する。

また、以上のような再送データの生成方法及び再送ストリームの配置方法は、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５によって決定され、制御情報によってBSからUEに通知される。UEでは、この通知に基づいて、ストリーム分離処理及び初回送信データと再送データの合成処理を行う。

次に、上記再送方法（ａ−１）を適用した場合のBSとUEとの通信手順について図９を用いて説明する。ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、BSのCW生成部１０７が新規CWを生成し、ＳＴ３０２では、新規CWを予め決められたストリームでMIMO送信部１１０からUEにMIMO送信する。

ＳＴ３０３では、UEがBSから送信されたCWを受信し、ストリーム分離、ストリーム連結、復号の各処理を受信したCWに施し、ＳＴ３０４では、誤り判定部２０７がCW毎に誤り判定を行う。ここでは、CW１に誤りがあると判定されたものとする。

ＳＴ３０５では、品質差情報生成部２０８が誤りのあったCW１内のストリーム間の品質差、すなわち、ストリーム間のビット尤度を比較する。このとき、ストリーム１のビット尤度がストリーム２のビット尤度よりも大きく、ストリーム１が高品質であると判定し、ストリーム間の品質差情報を生成する。ＳＴ３０６では、フィードバック情報送信部２０９からNackと品質差情報をBSに送信する。

ＳＴ３０７では、BSの再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に前回の送信でCW１に誤りが発生し、ストリーム１が高品質ストリームであることが通知され、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５がCW１の再送データとして、前回ストリーム２で送信したデータを選択し、選択したデータをストリーム１及びストリーム２の２ストリームから送信することを決定する。

ＳＴ３０８では、CW生成部１０７が前回ストリーム２で送信したデータにリピティションを用いて、データ長を２倍にして、再送CW１を生成し、ＳＴ３０９では、CWストリーム配置部１０８が再送CW１をストリーム１及びストリーム２の両方に配置して、MIMO送信部１１０からUEに送信する。

ＳＴ３１０では、BSから再送されたCWをストリーム連結部２０４において再生し、シンボル合成又はビット合成を行い、前回ストリーム２で送信したデータを再生する。また、前回送信されたCWのデータと、再送されたデータとを合成してCW１のビット尤度を算出する。そして、合成したビット尤度を用いて、復号部２０６が再送CWの復号処理を行う。

ＳＴ３１１では、ＳＴ３０４と同様に、誤り判定部２０７がCW毎に誤り判定を行う。ここでは、誤りなしと判定されたものとする。ＳＴ３１２では、フィードバック情報送信部２０９からAckをBSに送信する。

このように本実施の形態によれば、CWあたり複数ストリームを送信するシステムにおいて、CWに誤りが発生した場合、誤りCW内のストリーム間の品質差を示す品質差情報をUEからBSにフィードバックし、BSは品質差情報に基づいて、再送データ及び再送ストリームを決定してCWを再送することにより、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制することができると共に、誤りの要因を補償することができる。

なお、本実施の形態では、ストリーム間の品質差情報として、高品質なストリームを通知しているが、本発明はこれに限定するものではなく、低品質なストリームを通知するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、誤りCW内でストリーム配置を制御しているが、CW間でストリーム配置を制御してもよい。例えば、複数のCWにおいて複数回連続して誤りが発生した場合に、各CWにおいて品質の高いストリームと低いストリームが分かるので、それぞれを組合せるようにCWストリーム配置を再構成してもよい。この場合、CWストリーム配置を再構成した情報はBSからUEに通知される。

また、本実施の形態では、各受信ストリームの品質として、ビット尤度の大きさを例に説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、受信SINR（Signal to Interference and Noise Ratio）、受信SNR（Signal to Noise Ratio）、受信電力などでもよい。

また、本実施の形態では、送信装置としてBSを、受信装置としてUEを例に説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、BSが受信装置で、UEが送信装置であってもよい。

上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００７年１０月２５日出願の特願２００７−２７７９１１の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明にかかる無線受信装置、無線送信装置及び無線通信方法は、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図ることができ、例えば、移動通信システムの無線通信基地局装置、無線通信移動局装置等に適用できる。

本発明は、コードワードあたり複数ストリームを用いたMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信を行う無線受信装置、無線送信装置及び無線受信方法に関する。

移動通信の国際的な標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）などにおいて、高速データ伝送を実現する通信システムとして、符号化と再送技術を組み合わせたHARQ（Hybrid Automatic Retransmission reQuest）を用いたパケット伝送システムが検討されている。

HARQでは、送信パケットが誤りなく送信できたかどうかを示すAck/Nackを受信側から送信側にフィードバックし、誤りが発生したことを示すNackが送信側で検出された場合には送信側からデータを再送する。この際、再送データは、初回送信時と同じデータでもよいし、送信データの符号化後の冗長ビットで初回送信時に送信されなかったものなどでもよい。このような再送データの内容は、例えば、Redundancy Versionなどを用いて通知される。

また、さらなる高速大容量のデータ伝送を実現する方式として、MIMO伝送の１つである空間分割多重（SDM：Space Division Multiplexing）伝送が注目されている。MIMO伝送とは、送受信双方において複数アンテナを使って信号を伝送する技術であり、SDM伝送とは、複数のアンテナを使って異なる信号（ストリーム）を空間的に多重する技術である。このSDM伝送を使うことにより、時間や周波数のリソースを拡大することなく周波数利用効率を増大させることができる。

SDM伝送では、ストリーム毎にHARQや、変調方式と符号化率（MCS：Modulation and Coding Scheme）を適応的に制御するAMC（Adaptive Modulation and Coding）を適用することにより、さらに周波数利用効率を向上させることができる。

AMCでは、受信側から受信品質を示すCQI（Channel Quality Indicator）を送信側にフィードバックし、送信側において、そのフィードバックされたCQIに応じたMCSを選択する。

このようなHARQやMCSの制御単位はコードワード（Codeword）と呼ばれ、ストリーム毎に複数のコードワードを制御する送信方法はMCW（Multiple Codeword）と呼ばれている。

上記のように、ストリーム毎にHARQ及びAMCを行うMCWでは、HARQ制御情報及びAMC制御情報をストリーム毎に通知したりフィードバックしたりする必要がある。ここで、HARQ制御情報としては、誤り検出結果であるAck/Nackや再送データの内容を示すRedundancy Versionなどがあり、AMC制御情報としては、CQIやMCSなどがある。

このようなMCWでは、送信ストリーム数が増加すると、これらの制御情報が増加してしまい、回線におけるオーバーヘッドが増大し、周波数利用効率が低下してしまう。そこで、これらの制御情報によるオーバーヘッドを抑えるために、HARQやAMCを制御するコードワード数を削減し、１コードワードあたりに複数ストリームを用いるMCWが検討されている。例えば、４ストリーム送信時に２コードワードを用いる方法としては、１コードワードあたり２ストリーム用いるMCWなどがあり、3GPPのLong Term Evolution（LTE）システムの標準化において、採用されている（非特許文献１参照）。

なお、ここでは、CWは符号化ビット系列を示し、ストリームはアンテナやビームにおいて送信される信号系列を示している。
3GPP TS 36.211 ver.2.0.0"Physical Channels and Modulation"

複数ストリームを用いるMCWにおけるHARQ方式として、次のような２方式が考えられる。まず、１つめの方式（方式１）について、図１を用いて説明する。図１では、基地局（以下、「BS」という）と移動端末（以下、「UE」という）は、それぞれ４本のアンテナを備えており、BSは、UEに対して、２つのCWを４本のアンテナ（ストリーム）から送信し、UEは、BSに対して、アンテナ（ストリーム）毎のCQIと、CW毎のAck/Nackをフィードバックする方式を示している。BSでは、アンテナ毎のCQIから各CWのCQIを算出して、CWを生成する。そして、UEからフィードバックされたストリーム毎のCQIに基づいて、生成したCWを各ストリームに配置して送信する。初回送信する場合には、ストリーム毎のCQIに基づいた送信電力制御や送信CWのストリーム配置制御を適用して新規CWを送信する。そして、UEからNackがフィードバックされたCWを再送する場合には、初回送信時と同様にストリーム毎のCQIに基づいた適応制御により再送CWを送信する。

このように、この方式の特徴は、初回送信時及び再送時のいずれにおいても、ストリーム毎の品質に基づいて、送信電力制御や送信CWのストリーム配置制御などの適応制御ができるので、高いスループット特性が得られることである。しかしながら、ストリーム毎のCQIをフィードバックする必要があり、フィードバックのオーバーヘッドが増大するという問題がある。

次に、２つめの方式（方式２）について、図２を用いて説明する。図２では、UEは、BSに対して、CW毎のCQIとAck/Nackをフィードバックする方式を示している。BSでは、フィードバックされたCW毎のCQIに基づいて各CWを生成する。そして、生成したCWを予め定められたストリームに配置して送信する。このストリーム配置は、初回送信時及び再送時のいずれにおいても適用される。

このように、この方式の特徴は、CW毎のCQIのフィードバックだけでよいため、フィードバックのオーバーヘッドが小さいことである。しかしながら、初回送信時及び再送時のいずれにおいても、CW内のストリーム間の適応制御ができないので、方式１に対してスループット特性が低いといった問題がある。

本発明の目的は、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図る無線受信装置、無線送信装置及び無線受信方法を提供することである。

本発明の無線受信装置は、コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信された信号を受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生するストリーム連結部と、再生された前記コードワードの誤り判定を行う誤り判定部と、前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成する品質差情報生成部と、前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として送信するフィードバック情報送信部と、を具備する構成を採る。

本発明の無線送信装置は、コードワードの誤りを示す応答信号と前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報とを含むフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信部と、受信した前記フィードバック情報に基づいて、再送データ及び前記再送データを配置する再送ストリームを決定する決定部と、決定された前記再送データを決定された前記再送ストリームを用いてMIMO送信する送信部と、を具備する構成を採る。

本発明の無線受信方法は、コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信された信号を受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生し、再生した前記コードワードの誤り判定を行い、前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成し、前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として送信する、ようにした。

本発明によれば、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図ることができる。

CWあたり複数ストリームを送信するMIMO伝送方式において、CWに誤りが発生した場合の誤りの要因の１つとして、CW内のストリーム間の品質差が考えられる。CWはAMCの制御単位であるため、CW内では１つのMCSが選択され、同じ符号化率及び変調方式が用いられている。このようなCWが複数ストリームに配置され、それらのストリーム間の品質に差があると、１つのCW内に品質が良い部分と、悪い部分が発生する。品質の良い部分では、CWで選択されたMCSで送信した場合、誤り特性は十分確保されるが、品質の悪い部分では、CWで選択されたMCSで送信しても誤り特性が悪く、誤りの要因となる可能性がある。

このように、本発明者は、CW内に品質差がある場合には、品質の悪い部分の影響により、CWに誤りが発生してしまう場合があること、また、CWに誤りが発生した場合に限定すると、ストリーム間の品質差情報は常時必要ではないことに着目した。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
本実施の形態では、送信CW数２、CWあたり２ストリーム送信するシステムを想定する。また、初回送信時の送信方法は、図２に示した方式２と同じ方法とする。

図３は、本発明の実施の形態に係るBSの構成を示すブロック図である。この図において、フィードバック情報受信部１０２は、後述するUEから送信されたフィードバック情報を４本のアンテナ１０１−１〜１０１−４を介して受信し、フィードバック情報に受信処理を施す。受信処理を施したフィードバック情報はAck/Nack検出部１０３及び品質差情報取得部１０４に出力される。

Ack/Nack検出部１０３は、フィードバック情報受信部１０２から出力されたフィードバック情報に含まれるAck/Nack情報を検出し、検出したAck/Nack情報を品質差情報取得部１０４に出力する。

品質差情報取得部１０４は、Ack/Nack検出部１０３からNackが出力された場合、フィードバック情報受信部１０２から出力されたフィードバック情報に含まれるストリーム間品質差情報を取得して再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に出力する。品質差情報取得部１０４は、Ack/Nack検出部１０３からAckが出力された場合、その旨再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に通知する。

再送データ及び再送ストリーム決定部１０５は、品質差情報取得部１０４からストリーム間品質差情報が出力された場合、ストリーム間品質差情報に基づいて、再送データ及び再送データを配置するストリーム（再送ストリーム）を決定する。決定した再送データ及び再送ストリームは再送ストリーム配置情報として、CW生成制御部１０６、CWストリーム配置部１０８及び制御情報生成部１０９に出力される。一方、品質差情報取得部１０４からAckが通知された場合、新規CWの生成をCW生成制御部１０６、CWストリーム配置部１０８及び制御情報生成部１０９に指示する。なお、新規CWを配置するストリームは予め決められている。

CW生成制御部１０６は、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報に基づいて、再送CWのデータ長などを設定する。また、新規CWを送信する場合には、図示せぬCQI情報に基づいて、新規CWに対してMCSを設定する。設定されたCWの制御内容はCW生成部１０７及び制御情報生成部１０９に出力される。また、CWの制御内容には、CWが新規もしくは再送であるかを判別する情報も含まれる。さらに、再送CWが存在する場合には、どのようなデータを再送するかを特定する情報も含まれる。これらの情報は再送に関する情報という。

CW生成部１０７は、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容に基づいて、CWを生成する。このとき、新規CWは新規送信データに対してCRCなどの誤り判定符号を付加し、ターボ符号などの誤り訂正符号化を行うことによりCWが生成される。また、CWに誤りが生じ、再送が発生する場合に備えて、符号化したデータを保存しておく。一方、再送CWは、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容（データ長など）に基づいて、保存しておいた符号化データから抽出して生成される。生成されたCWはCWストリーム配置部１０８に出力される。

CWストリーム配置部１０８は、CW生成部１０７から出力されたCWを各ストリームに配置する。具体的には、新規CWは予め定められているストリームに配置される。また、再送CWは、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報に基づいて、各ストリームに配置される。各ストリームに配置されたCWはMIMO送信部１１０に出力される。

制御情報生成部１０９は、CW生成制御部１０６から出力されたCWの制御内容と再送データ及び再送ストリーム決定部１０５から出力された再送ストリーム配置情報とから制御情報を生成してMIMO送信部１１０に出力する。

MIMO送信部１１０は、CWストリーム配置部１０８から出力されたCWの複数ストリームをSDM送信する。例えば、各ストリームを別々のアンテナ１０１−１〜１０１−４から送信したり、各ストリームに送信ウェイトを乗算して各アンテナ１０１−１〜１０１−４から送信したりする。また、制御情報生成部１０９から出力された制御情報を送信する。ただし、制御情報の送信に必ずしもSDMを用いる必要はない。

図４は、本発明の実施の形態に係るUEの構成を示すブロック図である。この図において、制御情報取得部２０２は、図３に示したBSから送信された制御情報を４本のアンテナ２０１−１〜２０１−４を介して取得する。制御情報には、各CWのMCS情報や再送に関する情報が含まれている。また、再送CWが存在する場合には、再送ストリーム配置情報が含まれている。取得した再送ストリーム配置情報はストリーム分離部２０３及びストリーム連結部２０４に出力される。なお、図４には図示しないが、一般に、各CWのMCS情報及び再送に関する情報はストリームの分離及び復号などに用いられる。

ストリーム分離部２０３は、図３に示したBSからSDM送信された信号を４本のアンテナ２０１−１〜２０１−４を介して受信し、受信信号にストリーム分離処理を施す。例えば、Zero Forcing又はMMSEといったフィルタリングによるストリーム分離方法、またはSICによるストリーム分離方法などがある。また、再送CWが存在する場合には、制御情報取得部２０２から出力された再送ストリーム配置情報を用いて、ストリーム分離処理を行う。分離したストリームはストリーム連結部２０４に出力される。

ストリーム連結部２０４は、ストリーム分離部２０３から出力された各ストリームを連結してCWを再生する。再送CWが存在する場合には、制御情報取得部２０２から出力された再送ストリーム配置情報を用いて、再送CWを再生する。再生されたCWはビット尤度算出２０５に出力される。

ビット尤度算出部２０５は、ストリーム連結部２０４から出力されたCWのビット尤度を算出する。なお、ストリーム連結部２０４から出力されたCWが再送CWの場合、前回算出したビット尤度と今回算出したビット尤度とを合成する。ビット尤度算出部２０５は、求めたビット尤度を記憶すると共に、復号部２０６及び品質差情報生成部２０８に出力する。

復号部２０６は、ビット尤度算出部２０５から出力された各CWのビット尤度を用いて、CWの復号処理を行い、復号結果を誤り判定部２０７に出力する。誤り判定部２０７は、復号部２０６から出力されたCWの復号結果に対して、CRCを行い、誤りの有無を判定する。誤りなしと判定された場合、受信データとして出力される。また、判定結果はAck/Nack情報として品質差情報生成部２０８及びフィードバック情報送信部２０９に出力される。

品質差情報生成部２０８は、誤り判定部２０７から出力されたAck/Nack情報がNackを示す場合、Nackと判定されたCWについて、ビット尤度算出部２０５からビット尤度を取得して、ストリーム間の品質差を判定する。品質差情報生成部２０８は、判定結果からストリーム間の品質差情報を生成してフィードバック情報送信部２０９に出力する。

フィードバック情報送信部２０９は、誤り判定部２０７から出力されたAck/Nack情報、品質差情報生成部２０８から品質差情報が出力された場合には品質差情報を図３に示したBSにフィードバックする。

ここで、誤りが発生したCWのビット尤度の大きさの様子を図５に示す。図５Ａは、誤りが発生したCWにおいて、ストリーム間の品質差が大きい場合の様子を示す。また、図５Ｂは、ストリーム間の品質差が小さい場合の様子を示す。

図５Ａの場合、ストリーム１とストリーム２とを連結したCWにおいて、ストリーム間の品質差が大きく、高品質ストリームであるストリーム１で送信したデータに対して、低品質ストリームであるストリーム２で送信したデータがCWの誤り要因であると考えられる。そこで、このストリーム２で送信したデータを確実に再送することにより、誤りを解消することができる。一方、図５Ｂの場合、CWには誤りが発生していても、ストリーム間の品質差が小さいこともありうる。この場合は、ストリーム間の品質差が誤りの要因とは考えられない。

このように、誤りCW内のストリーム間の品質差に基づいて、誤りの要因となったストリームを特定することができる。

次に、UEにおけるストリーム間の品質差情報の生成方法について説明する。ビット尤度算出部２０５は、各ストリームにおいて、ビット尤度の平均値を算出する。そして、図６に示すようなストリーム間のビット尤度と品質差の関係を示したテーブルを用いて、ストリーム間のビット尤度の平均値の比較結果から、ストリーム間の品質差情報を選択する。図６では、ストリーム１のビット尤度の平均値をStr1とし、ストリーム２のビット尤度の平均値をStr2としている。また、閾値は、ストリーム間のビット尤度の大きさの差が誤り要因となる値を予め算出して設定しておく。この値は、CWのデータ長などにより変わるので、想定するシステムにより異なる値となる。例えば、図５Ａに示す場合では、ストリーム間の品質差情報は（１）の「ストリーム１が高品質」が選択され、図５Ｂに示す場合では、（２）の「ストリーム間に品質差がない」が選択されることとなる。UEでは、このようにして求めたストリーム間の品質差情報をNackと共にBSにフィードバックする。

次に、ストリーム間の品質差情報をBSにフィードバックする方法について説明する。具体的には、品質差情報をUEからBSに送信する上り制御情報によって通知する方法について説明する。この上り制御情報としては、例えば、前述したLTEシステムにおけるPUCCH（Physical Uplink Control Channel）などがある。まず、図７に示すような２ビット（b0、b1）の領域を上り制御情報に確保しておく。そして、この２ビット（b0、b1）に対して、図８に示すように、ストリーム間の品質差情報を定めておき、この図８に示す対応関係をUEとBSとで予め共有しておく。これにより、UEは、上り制御情報に確保した２ビットの領域を使って、ストリーム間の品質差情報をBSにフィードバックすることができる。

なお、図７では、上り制御情報の中に品質差情報を通知する領域を確保しているが、Nackの発生時に限って、他の情報を通知する領域をこの品質差情報を通知する領域に置き換えてもよい。例えば、Nackの発生時に限って、誤りCWのCQIを通知する領域を、この品質差情報を通知する領域に置き換える方法などがある。

また、図８では、（b0、b1）＝（0、0）の場合には、情報を通知していないが、ここで他の情報を通知することも可能である。例えば、（b0、b1）＝（0、0）は、両ストリームとも高品質で品質差がないことを通知し、（b0、b1）＝（1、1）は、両ストリームとも低品質で品質差がないことを通知するなどが考えられる。

また、図６、図８では、ストリーム間の品質差を３段階に設定しているが、さらに細かく設定してもよい。この場合、ストリーム間の品質差を段階的に表現することが可能となる。また、ストリーム間の品質差を１段階に設定してもよい。この場合、（１）の「ストリーム１が高品質」、（３）の「ストリーム２が高品質」のいずれかを通知することとし、（２）の「ストリーム間に品質差がない」は通知しない。これは、CW内の各ストリームは、独立な伝搬路を通過してくるため、ストリーム間には少なからず品質差が発生するため、（２）の「ストリーム間に品質差がない」を省略できるものと考えられるからである。

次に、BSにおける再送方法について説明する。BSでは、ストリーム間の品質差情報に基づいて、再送データをストリームに配置して送信する。このとき、次のような方法がある。

（ａ）低品質ストリームで送信したデータを優先する再送方法
HARQでは、再送データを初回送信データと合成するため、初回送信時に高品質ストリームで送信したデータは、再送時に再送する必要はない。そこで、初回送信時に低品質ストリームで送信したデータを確実に送信すれば、再送後に初回送信データと合成したデータでは誤りが解消される。よって、再送時には、低品質ストリームで送信したデータを優先して再送する。以下、低品質ストリームで送信したデータを低品質データと呼ぶこととする。

（ａ−１）低品質データを２ストリームから再送
低品質データに対して、リピティション（Repetition）、冗長ビットの追加、変調多値数を下げるなどを行い、低品質データの誤り耐性を強化して、２ストリームから再送する。誤り耐性を強化することにより、初回送信時より送信データ数が増加した分を２ストリームで再送する。これにより、再送データは、誤り耐性が強くなり、確実に送信することができる。

（ａ−２）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームの送信を停止
低品質データを高品質ストリームから再送する。低品質ストリームからはデータを送信しない。これにより、送信ストリーム数が減少するので、送信停止とするアンテナの電力を他の送信アンテナに分配し、受信電力を改善することができる。また、受信ダイバーシチ利得が改善することにより、再送データを確実に送信することができる。

（ａ−３）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームから新規データを追加送信
低品質データを高品質ストリームから再送し、低品質ストリームから新規データを追加して送信する。このように、低品質データを高品質ストリームから再送することにより、再送データを確実に送信することができる上、さらに新規データを追加することにより、スループットを改善することができる。

（ａ−４）低品質データを高品質ストリームで再送し、低品質ストリームから冗長ビットを再送
低品質データを高品質ストリームから再送し、低品質ストリームからは初回送信時に送信していないCW全体の冗長ビットを再送する。低品質データを高品質ストリームから再送することにより、再送データを確実に送信することができる上、CW全体の冗長ビットが追加されることにより、誤り訂正効果を改善することができる。

（ｂ）送信ストリームを入れ替えた再送方法
高品質ストリームで送信したデータを低品質ストリームで再送し、低品質ストリームで再送したデータを高品質ストリームで再送する。これにより、再送データと初回送信データの合成後のデータでは、平均した品質となるので、確実に誤りを解消することができる。

（ｃ）ストリーム間の品質に基づいてデータを配置した再送方法
ストリーム間の品質に基づいて、高品質ストリームには、誤り訂正符号のシステマチックビットの比重を多くして送信し、低品質ストリームには、パリティビットの比重を多くして送信する。これにより、復号時の誤り訂正能力に重要となるシステマチックビットの品質を保つことができるので、誤りを解消することができる。

また、UEからのストリーム間の品質差情報において、ストリーム間に品質差がないと判定された場合には、ストリーム間の品質差に基づいた再送は適用せず、方式２と同様に、再送データを予め定められたストリームに配置して再送する。

また、以上のような再送データの生成方法及び再送ストリームの配置方法は、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５によって決定され、制御情報によってBSからUEに通知される。UEでは、この通知に基づいて、ストリーム分離処理及び初回送信データと再送データの合成処理を行う。

次に、上記再送方法（ａ−１）を適用した場合のBSとUEとの通信手順について図９を用いて説明する。ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、BSのCW生成部１０７が新規CWを生成し、ＳＴ３０２では、新規CWを予め決められたストリームでMIMO送信部１１０からUEにMIMO送信する。

ＳＴ３０３では、UEがBSから送信されたCWを受信し、ストリーム分離、ストリーム連結、復号の各処理を受信したCWに施し、ＳＴ３０４では、誤り判定部２０７がCW毎に誤り判定を行う。ここでは、CW１に誤りがあると判定されたものとする。

ＳＴ３０５では、品質差情報生成部２０８が誤りのあったCW１内のストリーム間の品質差、すなわち、ストリーム間のビット尤度を比較する。このとき、ストリーム１のビット尤度がストリーム２のビット尤度よりも大きく、ストリーム１が高品質であると判定し、ストリーム間の品質差情報を生成する。ＳＴ３０６では、フィードバック情報送信部２０９からNackと品質差情報をBSに送信する。

ＳＴ３０７では、BSの再送データ及び再送ストリーム決定部１０５に前回の送信でCW１に誤りが発生し、ストリーム１が高品質ストリームであることが通知され、再送データ及び再送ストリーム決定部１０５がCW１の再送データとして、前回ストリーム２で送信したデータを選択し、選択したデータをストリーム１及びストリーム２の２ストリームから送信することを決定する。

ＳＴ３０８では、CW生成部１０７が前回ストリーム２で送信したデータにリピティションを用いて、データ長を２倍にして、再送CW１を生成し、ＳＴ３０９では、CWストリーム配置部１０８が再送CW１をストリーム１及びストリーム２の両方に配置して、MIMO送信部１１０からUEに送信する。

ＳＴ３１０では、BSから再送されたCWをストリーム連結部２０４において再生し、シンボル合成又はビット合成を行い、前回ストリーム２で送信したデータを再生する。また、前回送信されたCWのデータと、再送されたデータとを合成してCW１のビット尤度を算出する。そして、合成したビット尤度を用いて、復号部２０６が再送CWの復号処理を行う。

ＳＴ３１１では、ＳＴ３０４と同様に、誤り判定部２０７がCW毎に誤り判定を行う。ここでは、誤りなしと判定されたものとする。ＳＴ３１２では、フィードバック情報送信部２０９からAckをBSに送信する。

このように本実施の形態によれば、CWあたり複数ストリームを送信するシステムにおいて、CWに誤りが発生した場合、誤りCW内のストリーム間の品質差を示す品質差情報をUEからBSにフィードバックし、BSは品質差情報に基づいて、再送データ及び再送ストリームを決定してCWを再送することにより、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制することができると共に、誤りの要因を補償することができる。

なお、本実施の形態では、ストリーム間の品質差情報として、高品質なストリームを通知しているが、本発明はこれに限定するものではなく、低品質なストリームを通知するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、誤りCW内でストリーム配置を制御しているが、CW間でストリーム配置を制御してもよい。例えば、複数のCWにおいて複数回連続して誤りが発生した場合に、各CWにおいて品質の高いストリームと低いストリームが分かるので、それぞれを組合せるようにCWストリーム配置を再構成してもよい。この場合、CWストリーム配置を再構成した情報はBSからUEに通知される。

また、本実施の形態では、各受信ストリームの品質として、ビット尤度の大きさを例に説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、受信SINR（Signal to Interference and Noise Ratio）、受信SNR（Signal to Noise Ratio）、受信電力などでもよい。

また、本実施の形態では、送信装置としてBSを、受信装置としてUEを例に説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、BSが受信装置で、UEが送信装置であってもよい。

上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００７年１０月２５日出願の特願２００７−２７７９１１の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明にかかる無線受信装置、無線送信装置及び無線受信方法は、フィードバックオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、スループット特性の向上を図ることができ、例えば、移動通信システムの無線通信基地局装置、無線通信移動局装置等に適用できる。

MCWにHARQ方式を適用した方式を示す概念図 MCWにHARQ方式を適用した他の方式を示す概念図 本発明の実施の形態に係るBSの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るUEの構成を示すブロック図 誤りが発生したCWのビット尤度の大きさの様子を示す図 ストリーム間のビット尤度と品質差の関係を示すテーブル 上り制御情報にストリーム間の品質差情報を格納する領域を示す図 ストリーム間の品質差情報を２ビットで表すテーブル BSとUEとの通信手順を示すシーケンス図

Claims (11)

1. コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信された信号を受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生するストリーム連結手段と、
   再生された前記コードワードの誤り判定を行う誤り判定手段と、
   前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成する品質差情報生成手段と、
   前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として送信するフィードバック情報送信手段と、
   を具備する無線受信装置。
2. コードワードあたり複数ストリームを用いてMIMO送信した信号に対して、コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とを含むフィードバック情報を受信するフィードバック情報受信手段と、
   受信した前記フィードバック情報に基づいて、再送データ及び前記再送データを配置するストリームである再送ストリームを決定する決定手段と、
   決定された前記再送データを決定された前記再送ストリームを用いてMIMO送信する送信手段と、
   を具備する無線送信装置。
3. 前記決定手段は、誤りが生じたコードワードにおける品質の低いストリームを用いて送信したデータを優先して再送することを決定する請求項２に記載の無線送信装置。
4. 前記決定手段は、誤りが生じたコードワードにおける品質の低いストリームを用いて送信したデータを、複数ストリームから再送することを決定する請求項３に記載の無線送信装置。
5. 前記決定手段は、誤りが生じたコードワードにおける品質の低いストリームを用いて送信したデータを、品質の高いストリームから再送することを決定する請求項３に記載の無線送信装置。
6. 前記決定手段は、品質の低いストリームからのデータ送信を停止することを決定する請求項５に記載の無線送信装置。
7. 前記決定手段は、品質の低いストリームから新規データを送信することを決定する請求項５に記載の無線送信装置。
8. 前記決定手段は、品質の低いストリームから未送信の冗長ビットを送信することを決定する請求項５に記載の無線送信装置。
9. 前記決定手段は、誤りが生じたコードワードにおける品質の低いストリームを用いて送信したデータを品質の高いストリームから送信し、品質の高いストリームを用いて送信したデータを品質の低いストリームから送信することを決定する請求項２に記載の無線送信装置。
10. 前記決定手段は、受信した前記フィードバック情報に基づいて、品質の高いストリームには、誤り訂正符号のシステマチックのビットの比重を多くして送信し、品質の低いストリームには、誤り訂正符号のパリティビットの比重を多くして送信することを決定する請求項２に記載の無線送信装置。
11. コードワードあたり複数ストリームを用いて無線送信装置からMIMO送信された信号を無線受信装置が受信し、受信した前記信号からストリームを連結してコードワードを再生するストリーム連結ステップと、
    再生された前記コードワードの誤り判定を行う誤り判定ステップと、
    前記コードワードに誤りが生じた場合、誤りが生じた前記コードワード内のストリーム間の品質差を示す品質差情報を生成する品質差情報生成ステップと、
    前記コードワードの誤りを示す応答信号と前記品質差情報とをフィードバック情報として無線送信装置に送信するフィードバック情報送信ステップと、
    前記無線送信装置が前記フィードバック情報を受信するフィードバック情報受信ステップと、
    受信した前記フィードバック情報に基づいて、再送データ及び前記再送データを配置するストリームである再送ストリームを決定する決定ステップと、
    決定された前記再送データを決定された前記再送ストリームを用いて前記無線受信装置にMIMO送信する送信ステップと、
    を具備する無線通信方法。

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