WO2004025874A1

WO2004025874A1 - 無線送信装置および無線送信方法

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Publication number: WO2004025874A1
Application number: PCT/JP2003/010200
Authority: WO
Inventors: Kenichi Miyoshi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-03-25
Also published as: US8750325B2; US20090258609A1; EP1501210A1; DE60316933D1; EP1684445A2; ATE376288T1; DE60316933T2; CN1606837A; JP2004112098A; US9197308B2; EP1684445B1; JP3679075B2; US20050117520A1; US7567583B2; EP1501210A4; US8208488B2; CN100392997C; US20150188618A1; EP1684445A3; US9008115B2

Abstract

バッファ（１０１）に蓄積されたデータストリームは、変調部（１０２）で変調される。乗算器（１０３）は、変調部（１０２）から出力された信号に対し、ウェイト制御部（１１２）から出力されたウェイトを乗算する。乗算器（１０３）から出力された信号は、加算部（１０４）で加算され、送信無線部（１０５）で無線送信処理を施され、アンテナ（１０６）を介して送信される。バッファ制御部（１１１）は、再送回数検出部（１５８）から出力された再送回数に基づいてバッファ（１０１）を制御する。ウェイト制御部（１１２）は、データを再送する度に、前回送信時とは異なるウェイトを乗算器（１０３）に出力する。これにより、無線信号の伝播路環境の時間的変化が緩やかである場合でも、データ再送時のダイバーシチゲインを増大させることができる。

Description

明細書，無線送信装置および無線送信方法技術分野

本発明は、無線送信装置および無線送信方法に関する。背景技術

近年、画像等の大容量のデータ通信を可能にする技術として M I M O (Multi-Input Multi-Output) 通信の検討が盛んに行われている。

中でも、 B L A S T (Bell Laboratories Layered Space-Time) は、 M I

M Oチャネルで高速伝送を実現できるアプリケーションとして注目を浴びている。これは、複数の送信アンテナから、互いに独立な（あるいは符号化された）ストリームを送信し、受信側で空間フィノレタリングとレプリカ除去とを繰り返しながら、各ストリームを検出する手法である。

また、送信側で M I MOチャネル情報が既知の場合には、より大きなチヤネル容量が得られることが知られている。具体的には、 M I MOチャネルの各チャネル応答を要素とする行列を特異値分解することにより得られる固有ベタトルを用いて指向性制御を行い、空間的な直交チャネル（固有チャネル）を形成することにより実現される。すなわち、 M I M Oチャネル情報が送信側で既知の場合、固有べクトルを用いたマルチビーム形成により直交チヤネルを形成し、注水定理による送信電力制御を行うことで、チャネル容量を最大とすることができる（例えば、信学技報 R C S 2 0 0 2— 5 3 ( 2 0 0 2 一 0 5 )、社団法人電子情報通信学会）。

実際に上記の技術を装置に適用する場合には、複数の送信データストリームをそれぞれ送信処理することができる複数の送信系統を用意し、送信信号にそれぞれ複素ウェイト（以下、単にゥヱイトという）を乗算することにより重み付けを施してから、無線送信を行うことになる。

また、受信側のビット誤り率が所定値を満たさない場合に、受信側が送信側に対して再送要求信号を送信し、送信側ではこの要求に応じて同一の送信データを再び送信する自動再送要求（ A R Q ； Automatic Repeat reQ est) も一般的に行われている。

特にデータトラフィックを伝送するバケツト伝送では、誤りのないデータ伝送を保証する必要があるため、 A R Qによる誤り制御が必要不可欠となつている。加えて、パケット伝送においては、伝播路（パス）の状態に応じて最適な変調方式、符号化方式を選択してスループットの向上を図る適応変調 ·誤り訂正の適用に際しても、測定誤差、制御遅延等に起因したパケット誤りが避けられないため、 F E C (Forward Error Correction) 機能を組み込んだハイブリッド A R Q (以下、 H A R Qという）を用いることが 3 G P P (3rd Generation Partnership Project) でも規格化されている。

そこで、データ送信時に複数のアンテナを用いて M I M O通信することにより、大容量のデータ通信を可能とし、さらに、受信側において受信データが誤った場合には、データの再送を行い、受信側では H A R Qにより初回送信時および再送時の受信データを合成することにより、この無線通信システムとして大きなスループットの向上が期待できる。

しかしながら、従来の装置においては、受信データの誤りがあってデータの再送を行う場合でも、例えば、通信装置が停止または低速で移動している状況のような、送信信号が経由する伝播路環境の時間的変化が緩やかな場合には（図 1参照）、受信側の受信パヮにおいて得られるダイバーシチゲインは小さいため、データの再送によっても無線通信システムのスループットがほとんど向上しないという問題がある。

これは、伝播路環境の時間変化が緩やかであると、データ再送時にも初回送信時に受信レベルの低い信号は、再送時にも受信レベルが低いため、初回送信時および再送時のデータを合成しても正しく復調できなくなってしまうためである。また， M I M Oや S T C (Space-Time Coding) などのマルチアンテナ技術を用いている場合には、伝播環境の時間変化が緩やかであると、初回送信時と再送時にフェージングの状態の変化が少ないため、合成してもデータを正しく復調できない状態となる。発明の開示

本発明の目的は、複数のアンテナを用いて複数のデータストリームを送信する無線通信システム（例えば、ァダプティブアレイアンテナ技術、 M I M O技術、 S T C技術等）においてデータの再送制御を行う場合に、データ再送により得られるダイバーシチゲインを増大させることである。

この目的は、データ再送時には、データストリームが送信後に経由する伝播路環境を人為的に前回送信時と異ならせる無線送信装置および無線送信方法により解決される。図面の簡単な説明

図 1は、送信信号が経由する伝播路環境の時間的変化が緩やかな場合の受信側の受信パヮを示す図、

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置の構成を示すプロック図、

図 3は、本発明の実施の形態 1に係る無線受信装置の構成を示すプロック図、

図 4は、本発明の実施の形態 1に係る無線通信の流れを示すシーケンス図、図 5 Aは、ウェイト制御部によって送信信号に乗算されるウェイトを示す図、

図 5 Bは、ウェイト制御部によって送信信号に乗算されるウェイトを示す図、

図 6は、送信信号の指向性を概念的に説明した図、 10200

4 図 7 Aは、従来の無線送信装置から送信される信号の受信側における品質を示す図、

図 7 Bは、従来の無線送信装置から送信される信号の受信側における品質を示す図、

図 8 Aは、本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置から送信される信号の受信側における品質を示す図、

図 8 Bは、本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置から送信される信号の受信側における品質を示す図、

図 9は、本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置の構成を示すプロック図、

図 1 O Aは、各送信系統ごとの送信信号の遅延時間を示す図、

図 1 0 Bは、各送信系統ごとの送信信号の遅延時間を示す図、

図 1 1は、送信信号の送信タイミングを示した図、

図 1 2 Aは、従来装置における受信パヮを示す図、

図 1 2 Bは、従来装置における受信パヮを示す図、

図 1 2 Cは、従来装置における受信パヮを示す図、

図 1 3 Aは、本発明の実施の形態 2における受信パヮを示す図、図 1 3 Bは、本発明の実施の形態 2における受信パヮを示す図、図 1 3 Cは、本発明の実施の形態 2における受信パヮを示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明は、大別して、送信信号の伝播路環境を変化させる方法として 2つのケースが考えられる。第 1のケースは、送信信号に乗じるウェイトを変更する方法、第 2のケースは、送信信号を送信するタイミングを変更する方法である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態 1は、送信信号に乗じるウェイトを変更する場合であり、実施の形態 2は、送信信号を送信するタイミングを変更する場合である。 (実施の形態 1)

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置の構成を示すプロック図である。ここでは、データストリーム #Aおよびデータストリーム#3の 2つのストリームを 2本のアンテナを用いて送信する場合を例にとって説明する。

図 2に示す無線送信装置は、バッファ 1 0 1、変調部 1 0 2、乗算器 1 0 3、加算部 1 04、送信無線（RF) 部 1 05、送信アンテナ 1 06、再送回数検出部 1 1 0、バッファ制御部 1 1 1、およびウェイト制御部 1 1 2を有する。

図 2において、データストリ一ム # Aはバッファ 1 0 1— 1に入力され、データストリーム #Bはバッファ 1 0 1— 2に入力される。

バッファ 1 0 1— 1、 1 0 1— 2は、入力されたデータストリームを、無線受信装置からのデータ再送の要求に備えるため、蓄積する。そして、バッファ制御部 1 1 1からデータ送信の指示を受けた場合には、データを変調部 1 02— 1、 1 02— 2に出力する。

変調部 1 0 2 _ 1は、バッファ 1 0 1— 1から出力されたデ一タストリームに変調処理を施し、出力する。変調部 1 02 _ 1から出力された信号は、途中で分岐され、乗算器 1 0 3— 1、 1 03一 2に出力される。同様に、変調部 1 0 2— 2は、バッファ 1 0 1— 2から出力されたデータストリームに変調処理を施し、出力する。変調部 1 02— 2から出力された信号は、途中で分岐され、乗算器 1 03— 3、 1 0 3— 4に出力される。

乗算器 1 03 _ 1は、変調部 1 02— 1から出力された信号に対し、ゥェィト制御部 1 1 2から出力されたウェイトを乗算し、加算部 104— 1に出力する。また、乗算器 1 03— 2は、変調部 1 02_ 1から出力された信号に対し、ウェイト制御部 1 1 2から出力されたウェイトを乗算し、加算部 1 04一 2に出力する。同様に、乗算器 103— 3は、変調部 1 02— 2から出力された信号に対し、ウェイト制御部 1 12から出力されたウェイトを乗算し、加算部 1 04 一 1に出力する。また、乗算器 103— 4は、変調部 102— 2から出力された信号に対し、ウェイト制御部 1 1 2から出力されたウェイトを乗算し、加算部 104— 2に出力する。なお、乗算器 103— 1〜 103— 4において信号に乗算されるウェイトについては、後ほど詳述する。

加算部 104— 1は、乗算器 103— 1、 103— 3から出力されたゥェイトが乗算された信号を加算し、送信無線部 105— 1に出力する。加算部 104— 2は、同様に、乗算器 103— 2、 103— 4から出力された信号を加算し、送信無線部 105— 2に出力する。

送信無線部 105— 1は、加算部 104— 1から出力された信号にアップコンバート等の所定の無線送信処理を施し無線信号に変換し、アンテナ 10

6— 1を介して送信する。また、送信無線部 105— 2は、加算部 104— 2から出力された信号に、同様に、無線送信処理を施し、アンテナ 106— 2を介して送信する。

アンテナ 106— 1、 106— 2から送信された信号を受信した無線受信装置は、受信信号の誤り検出を行い、誤りを検出した場合は、本実施の形態に係る無線送信装置に NACK信号を送り、また、誤りを検出しなかった場合は、 A CK信号を送る。

再送回数検出部 110は、上記の無線受信装置から通知される AC KZN AC K信号からデータの再送回数を検出し、バッファ制御部 1 1 1に出力する。

バッファ制御部 11 1は、再送回数検出部 1 10から出力された再送回数に基づいてバッファ 101— 1、 101— 2にデータ出力の制御信号を出力する。具体的には、無線受信装置からデータ再送の要求がある場合には、バッファ 101— 1、 101 - 2に対し、蓄積していた前回送信時のデータを再度出力するように制御する。ウェイト制御部 1 1 2は、複数種類のウェイトが記憶されているテーブルを有し、再送回数検出部 1 10によって検出された再送回数に従って、テープルから送信信号に乗算するウェイトを選択して、乗算器 103に出力する。データの再送時には、ウェイトテーブルを再度参照し、初回送信時とは異なるウェイトを乗算器 1 03— 1〜： L 0 3— 4に出力する。

図 3は、本実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すプロック図である。この無線受信装置は、受信アンテナ 1 5 1、受信無線（RF) 部 1 5 2、 M I MO受信部 1 5 3、バッファ 1 54、復調部 1 5 5、誤り検出部 1 5 6、 ACKZNACK信号生成部1 5 7、および再送回数検出部 1 58を有する。図 3において、受信無線（RF) 部 1 5 2は、受信アンテナ 1 5 1を介して受信された信号にダウンコンバート等の所定の無線処理を施し、 M I MO 受信部 1 5 3に出力する。

!^ 1^[〇受信部1 5 3は、受信無線部 1 5 2から出力された信号を伝播路特性情報を用いて 2つのサブストリーム、すなわち、ストリーム #A、 #B に分離し（M I MO受信処理）、バッファ 1 54にそれぞれ出力する。この M I MO受信処理は、送信側の 2つのアンテナから送信されたそれぞれの信号が経由する伝播路特性を要素に持つ 2行 X 2列の行列の逆行列を受信信号に作用させることにより、 2つのサブストリームを得る。

バッファ 1 54は、初回送信時のバケツトデータの場合、すぐにこのデ一タを復調部 1 5 5に出力する。再送パケットが送信されてきた場合は、このデータを一時蓄積し、復調を行う。パケットが正しく受信されて ACK信号が返されたときは、バッファをクリアする。バッファ 1 54は、再送回数検出部 1 5 8から再送回数を通知されるので、バケツトが初回送信時のものか再送時のものか判断できる。

復調部 1 5 5は、ノッファ 1 54から出力されたデータストリームに対し復調処理を施し、データストリー A#Aおよびデータストリーム#8を得る。誤り検出部 1 56は、誤りを検出し、その旨を ACK/NACK信号生成部 1 57に通知する。

ACKZNACK：信号生成部1 57は、誤り検出部 1 5 6から誤りを検出した旨を通知された場合には、 NACK信号を生成し、無線送信装置および再送回数検出部 1 58に NACK信号を送ると同時に。誤り検出部 1 5 6から誤りを検出なかった旨を通知された場合には、無線送信装置および再送回数検出部 1 5 8に AC K信号を送る。

図 4は、上記の構成により実現される無線通信の流れを示すシーケンス図である。

送信装置は、データストリームを送信する際に、まず、各送信系統ごとの送信信号に乗算するウェイトを決定する（ST 10 1 0)。そして、送信信号にこのウェイトを乗算し（ST 1020)、データストリームを送信する（S T 1030)。

受信装置は、上記の送信装置から送信されたデータストリームを受信し（S T 1040)、データの誤りを検出する (S T 1 050)。そして、誤りがあつた場合は、 NACK信号を生成し（S T 1 060)、上記の送信装置へ N A CK信号を送信する（ST 1070)。

受信装置から通知された NACK信号を検出（ST 1 080) した送信装置は、 S T 1 0 1 0において各送信系統ごとに決定されたウェイトを変更し (ST 1 090)、再送される送信信号に乗算し（S T 1 1 00)、この信号を受信装置へ再送する（S T 1 1 1ひ）。

次いで、ウェイト制御部 1 1 2の制御によって送信信号に乗算されるゥェィトの一例を図 5 Aおよび図 5 Bを用いて説明する。

図 5Aは、送信信号に乗算されるウェイトをデータストリーム#入 (S_A) およびデータストリーム # B (S_B) ごとに整理して示す図である。例えば、データの初回送信時には、ストリーム# に対して、アンテナ 106— 1 (以下、アンテナ # 1という）側の送信系統においてウェイト w_aが乗算され、アンテナ 1 06— 2 (以下、アンテナ # 2とレヽう）側の送信系統においてゥエイト w ₀が乗算される。また、ストリーム # Bに対しては、アンテナ # 1 側の送信系統においてウェイが乗算され、アンテナ # 2側の送信系統においてウェイ w ₅が乗算される。

そして、再送 1回目には、ストリーム # Aに対して、アンテナ # 1側の送信系統においてウェイト w _Yが乗算され、アンテナ # 2側の送信系統においてウェイト w _sが乗算される。また、ストリーム # Bに対しては、アンテナ # 1側の送信系統においてウェイト w„が乗算され、アンテナ # 2側の送信系統においてウェイが乗算される。

すなわち、ここでは、初回送信時にデータストリーム # Aに対し使用されたウェイトが、再送 1回目ではデータストリーム # Bに使用される。また、初回送信時にデータストリーム # Bに使用されたウェイトは、再送 1回目ではデータストリ一ム# Aに対し使用される。初回送信時および再送 1回目では、ストリーム # Aおよびストリーム # Bに使用されるウェイトが入れ替わる形になっている。

再送 2回目においては、また、ストリーム # Aおよびストリーム # Bに使用されるウェイトが入れ替わり、初回送信時と同じウェイトとなる。再送 3 回目においては、さらに、ストリーム # Aおよびストリーム # Bに使用されるウェイトが入れ替わり、再送 1回目と同じウェイトになる。すなわち、再送を繰り返す度に、ストリーム # Aおよぴストリーム # Bに使用されるゥェィトは入れ替わる。

なお、観点を変えて、送信信号に乗算されるウェイトをアンテナ # 1およぴアンテナ # 2ごとに整理したものを図 5 Bに示す。すなわち、この図は、アンテナ # 1およびアンテナ # 2から実際にどのような信号を送信するかを示す図である。図 5 Aおよぴ図 5 Bが示す内容は実質的に同一である。次いで、初回送信時と再送時でウェイトを変更することによる作用について説明する。送信信号にウェイトが乗算されることにより、送信信号は指向性を持つようになる。ただし、この指向性は、アレイアンテナ技術のビーム形成に見られるような、送信信号が特定の方向に対し現実に伝播していくようなイメージではなく、数式上の話である。これは、 M I M O通信においては、アンテナ間のフェージング相関が低いのに対し、アレイアンテナ技術では、アンテナ間のフェージング相関が高いことによる。しかし、本実施の形態のウェイト乗算の作用を考察する上においては、送信信号が現実に指向性を持って伝播しているイメージによって説明するとわかりやすくなるため、この表現を用いる。

図 6は、送信信号の指向性を概念的に説明した図である。無線送信装置 1 0 0からウェイト w _a、を用いて送信された信号は、図中の太線のパス # 1を通り、途中ビルディング 1 9 1によって反射されるが、著しく強度が低下することなく無線受信装置 1 5 0に到達する。一方、ウェイト w w ₃を用いて送信された信号は、図中の細線のパス # 2を通り、途中ビルディング 1 9 2によって反射され、また、伝播路の影響を受けて、著しく強度が弱まつて無線受信装置 1 5 0に到達する。

初回送信時は、ウェイト w _aおよび W eを乗算されたストリーム # Aがパス # 1を通り、ウェイト w _aおよび W eを乗算されたストリーム # Bはパス # 2 を通る。そして、再送時には、送信信号に乗算されるウェイトが入れ替わるため、ストリーム # Aはパス # 2を、ストリーム # Bはパス # 1を通ることになる。

図 7 A、図 7 B、図 8 A、および図 8 Bは、従来の無線送信装置および本実施の形態に係る無線送信装置から送信される信号の受信側における品質を比較する図である。これらの図は、受信側で合成した後の受信信号の品質（棒グラフ）および正しくデータを受信できるレベル L 1を概念的に示す図である。

図 7 Aおよぴ図 7 Bは、従来の無線送信装置の場合である。図 7 Aは、データの初回送信時の受信品質を示す図、図 7 Bは、データ再送時の受信品質を示す図である。図 7 Aにおいて、ストリーム # Aおよびストリーム # Bは、共に受信信号の品質レベルがレベル L 1を超えていない。このとき、受信側は、データを正しく受信できないため、送信側に N A C K信号を返し、送信側はデータの再送を行う。しかし、伝播路環境の時間的変化が少ない場合には、データ再送時であっても、受信側の受信品質が大きく改善されることは望めない。よつて、図 7 Bに示すように、もともと初回送信時に受信品質がレベル L 1に近いレベルにあったストリーム# は、データ再送後に初回送信時および再送時の受信信号を合成することにより、合成後の受信品質がレベル L 1を超えるが、一方、ストリーム # Bの受信品質は、データの再送を行っても、合成後の受信品質は、レベル L 1を超えることができない。よって、受信側は、ストリーム # Bの受信品質がレベル L 1を超えるまで、あと数回送信側に N A C K信号を返し、送信側はその度にデータの再送を行うことになる。図 8 Aおよび図 8 Bは、本実施の形態に係る無線送信装置の場合である。図 8 Aは、データの初回送信時の受信品質を示す図、図 8 Bは、データ再送時の受信品質を示す図である。

図 8 Aは、図 7 Aと同じ図である。ストリーム # Aおよびストリーム # B は、共に受信品質レベルがレベル L 1を超えていない。しかし、再送時には、ストリーム# およびストリーム # Bに使用されるウェイトが入れ替わるため、ストリーム # Aおよびストリーム # 8が経由する伝播路環境をそれぞれ平均化したような状態となる。これにより、初回送信時および再送時の受信信号を合成した後のストリーム # A、 # Bの受信品質レベルは、共にレベル L 1を超える状態となるので信号を正しく受信することができる。

以上の構成において、本実施の形態に係る無線受信装置のゥイト制御部 1 1 2は、データを再送する度に、送信信号に乗算するウェイトを前回送信時に使用したウェイトから変更させる。

これにより、前回送信時と再送時とで各データストリームが異なる伝播路環境を介して受信側に送信されることとなるため、同じデータが続けて誤る確率が小さくなり、この結果、例えば、パケット合成後のデータの誤り率特性が向上する。換言すれば、受信側で再送データを合成する際のダイバーシチゲインが増大し、受信側の受信性能が向上する。

また、本実施の形態に係る無線受信装置のウェイト制御部 1 1 2は、データを再送する度に、各アンテナに対応するウェイトを前回送信時と入れ替えて送信信号に乗算する。

例えば、図 7 Aまたは図 8 Aに示すように、初回送信時に受信側が N A C K信号を返すような状況であっても、全てのデータストリームの受信品質が平均的に悪いわけではなく、一部のデータストリームのみの受信品質が悪いことが多い。

このとき、前回送信時と再送時とで送信信号に乗算するゥイトを互いに入れ替えることにより、それぞれのデータストリームの伝播路環境を互いに入れ替え、平均化するので、早期に受信品質が改善する。

また、前回送信時に既に使用したウェイトを、再送時には乗算対象の信号を入れ替えて再び使用するだけであるので、他の情報、例えば、受信側で検出された伝播路情報を送信側へフィードパックする等の処理は必要としない。このように、本実施の形態によれば、初回送信時と再送時で送信信号に乗算するウェイ卜を入れ替えるので、データ再送により得られるダイバーシチゲインを増大させることができ、受信側の受信性能を向上させることができる。

なお、ここでは、送信データがストリーム # A、 # Bの 2つである場合を例にとって説明したが、データストリームは 3つ以上であっても良く、この場合は、データ再送時に使用するウェイトは、再送回数ごとにウェイトをロ一テーシヨンさせて使用すれば良い。すなわち、データストリームが 3つの場合は、再送 3回目に初回送信時に使用したウェイトを再度使用することとなる。

また、ここでは、アンテナ間のフェージング相関が低い M I M O送信を例にとつて説明したが、アンテナ間のフェージング相関が高いアレイアンテナを用いても良い。このとき、アンテナ間のフェージング相関がほぼ 1になるようにアンテナは配置されている。送信信号にウェイトを乗算することにより、図 6に示すような指向性パターンが形成される。初回送信時には、ゥェィト w _aおよびを乗算されたストリーム # Aはパス # 1を通り、ウェイト w _aおよび w ₀を乗算されたストリーム # Bはパス # 2を通る。そして、再送時には、送信信号に乗算されるウェイトが入れ替わるため、ストリーム # A はパス # 2を、ストリーム # Bはパス # 1を通ることになる。これにより、上記と同様に、伝播路環境を平均化することができる。

また、ここでは、ストリーム # Aおよびストリーム # Bのウェイトをデータ再送時に入れ替える場合を例にとって説明したが、再送時のウェイトに前回送信時に使用したウェイトでなく、全く別の値を選択しても良い。

さらに、ここでは、受信側で検出された伝搬路情報等を送信側へフィードバックしない場合を例にとって説明したが、チャネル容量を増大させる目的で、受信側から送信側へ回線品質情報をフィードバックし、品質の良いチヤネルに対しより多くの電力が割り当てられるようにウェイトを決定している無線送信装置においては、このフィードバックされた回線品質情報に基づいて、ウェイトを微調整し、全てのパスにおいて、回線品質が最低レベル L 1 を上回るよう重み付けを行うことも可能である。

(実施の形態 2 )

図 9は、本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置の構成を示すプロック図である。なお、この無線送信装置は、図 2に示した無線送信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の特徴は、 I F F T部 2 0 1、遅延部 2 0 2、および遅延制御部 2 0 3を有し、 O F D M方式による通信を行い、送信データストリームごとに異なる遅延時間を付加し、送信時にそれぞれのアンテナから別々の送信タイミングで送信することにより、受信信号の周波数軸上の特性を大きく変化させることである。よって、再送を行うたびに伝播路環境を大きく変化させることが可能になる。なお、データを OF DM方式によりマルチキヤリァ化することにより、互いに異なる遅延時間の遅延波を多重し、送信することができる。

次いで、上記構成を有する無線送信装置の動作について説明する。

変調部 1 02— 1は、バッファ 10 1— 1から出力されたデータストリームに変調処理を施し、出力する。変調部 1 02— 1から出力された信号は、途中で分岐され、 I F FT部 20 1— 1、 20 1 _2に出力される。同様に、変調部 1 0 2— 2は、ノッファ 1 0 1— 2から出力されたデータストリームに変調処理を施し、出力する。変調部 1 02— 2から出力された信号は、途中で分岐され、 I FFT部 20 1— 3、 20 1— 4に出力される。

一方、遅延制御部 20 3は、複数種類の遅延時間が記憶されているテープルを有し、再送回数検出部 1 1 0から通知されたデータの再送回数に応じて、テーブルから送信信号ごとの遅延時間を選択して、遅延部 202— 1〜20 2— 4に出力する。なお、遅延制御部 20 3から出力される遅延時間については、後ほど詳述する。

遅延部 202— 1は、 I F F T部 20 1— 1から出力された信号の送信タィミングを、遅延制御部 20 3から出力された遅延時間分だけ遅延させ、加算部 104— 1に出力する。また、遅延部 202— 2は、 I FFT部 20 1 一 2から出力された信号の送信タイミングを、遅延制御部 203から出力された遅延時間分だけ遅延させ、加算部 1 04_2に出力する。

同様に、遅延部 202— 3は、 I F FT部 201— 3から出力された信号の送信タイミングを、遅延制御部 20 3から出力された遅延時間分だけ遅延させ、加算部 104— 1に出力する。また、遅延部 20 2— 4は、 I F FT 部 20 1— 4から出力された信号の送信タイミングを、遅延制御部 20 3から出力された遅延時間分だけ遅延させ、加算部 104— 2に出力する。加算部 1 04— 1は、遅延部 202— 1、 202— 3から出力された送信タイミングが遅延された信号を加算し、送信無線部 1 0 5— 1に出力する。加算部 1 04— 2は、同様に、遅延部 20 2— 2、 202— 4から出力された信号を加算し、送信無線部 1 05— 2に出力する。以降の処理は、実施の形態 1と同様である。

次いで、各系統の送信信号に付加される遅延時間の一例について、図 1 0 Aおよび図 1 0 Bを用いて説明する。

図 1 OAは、送信信号の送信タイミングの遅延時間をデータストリーム# A (S_A)およびデータストリーム#8 (S_B) ごとに整理して示す図である。例えば、データの初回送信時には、ストリーム #Aの遅延時間は、アンテナ # 1側の送信系統において 0、アンテナ # 2側の送信系統においてて _αである。また、ストリーム # Βの遅延時間は、アンテナ # 1側の送信系統において 0、アンテナ # 2側の送信系統において τ ₀である。

そして、再送 1回目には、ストリーム #Αの遅延時間は、アンテナ # 1側の送信系統において 0、アンテナ # 2側の送信系統において τ ₀である。また、ストリーム #Βの遅延時間は、アンテナ # 1側の送信系統において 0、アンテナ # 2側の送信系統において τ _αである。

すなわち、初回送信時のデータストリ一ム# Αの遅延時間の組み合わせが、再送 1回目ではデータストリーム #Bに使用される。また、初回送信時にデ一タストリーム #Bに使用された遅延時間の組み合わせが、再送 1回目ではデータストリーム # Aに対し使用される。初回送信時おょぴ再送 1回目では、ストリーム# Aおよびストリーム#8に使用される遅延時間の組み合わせが入れ替わる形になっている。

再送 2回目においては、今度は、初回送信時にアンテナ # 1側の送信系統に使用された遅延時間とアンテナ # 2側の送信系統に使用された遅延時間を互いに入れ替える。すなわち、ストリーム # Aの遅延時間は、アンテナ # 1 側の送信系統において τ _α、アンテナ # 2側の送信系統において 0であり、ストリーム #Bの遅延時間は、アンテナ # 1側の送信系統においててァンテナ # 2側の送信系統において 0である。再送 3回目においては、さらに、ストリ一ム# Aおよびストリ一ム#8に使用される遅延時間が入れ替わる。なお、観点を変えて、送信信号を遅延する遅延時間をアンテナ # 1およびアンテナ # 2ごとに整理したものを図 1 0 Bに示す。すなわち、この図は、アンテナ # 1およびアンテナ # 2から実際にどのように信号を遅延して送信するかを示す図である。図 1 OAおよび図 1 0 Bが示す内容は実質的に同一である。

図 1 1は、上記の無線送信装置から送信される信号の送信タイミングを時間軸上で示した図である。なお、実際の送信データストリームにはウェイトが掛けられているが (例えば、アンテナ # 1から送信される信号は、上述の通り w_a S_A+w_Y S_B)、本実施の形態では再送時においてもウェイトを初回送信時と同一とするので、信号の区別がし易いようにウェイトの表記を省略する。

この図は、時刻 0で初回のデータ送信が行われ、ある時間経過後の時刻 t 1にデータの再送が行われていることを示している。アンテナ # 1からは、初回送信時および再送時、共にデータストリーム # A (S_A、 S'_A) およびデ一タストリーム #B (S_B、 S'_B) が同タイミングで送信されている。一方、アンテナ # 2からは、初回送信時、 S_Aが時間 τ _α、 S_Bが時間 τ _βそれぞれ遅延されて送信されるのに対し、再送時には、 S'_Aが時間 τ _β、 S'_Bが時間 τ„ それぞれ遅延されて送信される。

ここで、初回送信時のデータストリーム# A (S_A) について注目すると、 S_Aはアンテナ # 1とアンテナ # 2間で時間差 τ _αを付けて送信されている。これは、アンテナ間のフェージング相関を減少させるためである。一方、再送時のデータストリーム # A (S'_A) について注目すると、アンテナ # 1とアンテナ # 2間で設けられている時間差は τ となっている。すなわち、初回送信時と再送時とでアンテナ間のフェージング相関を変化させるような送信が行われている。これは、データストリーム #B (S_B、 S'_B) についても同様である。

また、初回送信時のアンテナ # ²から送信される S_Aおよび S_Bの両方について注目すると、 S_Bは S_Aから（τ _β— τ„) 遅れて送信されている。一方、再送時には、逆に S'_Aが S'_Bから（τ _β— τ _α) 遅れて送信されている。これは、初回送信時と再送時とでデータストリーム #Αおよびデータストリーム #Β間の（先後の関係も含めた）送信タイミングの差を変化させるような送信が行われていることを意味している。なお、ここでは、説明を簡単にするため、アンテナ # 2から送信されるデータストリームのみに注目して説明したが、アンテナ # 1から送信されるデータストリームも併せて考慮しても上記と同じことが言える。

この初回送信時と再送時とでデータストリーム間の送信タイミングの差を変化させることによる作用について以下説明する。周波数選択性フェージングは、端的に言えば同一周波数で位相が 1 80度ずれた波が互いに弱め合う結果である。よって、送信信号の送信タイミングを作為的に遅延させ、すなわち、位相をずらすことにより、信号が受けるフェージング特性を変化させることができる。図 1 2A〜図 1 2 Cは、従来装置における受信パヮを示す図である。ストリーム #Αは初回送信時（図 1 2Α参照）および再送時（図 1 2 B参照）共に受信レベルが高いが、ストリーム #Βは初回送信時および再送時共に受信レベルが低い。よって、初回送信時と再送時のデータを合成しても（図 1 2 C参照）、ストリ一ム# Αだけが正しく受信されるレベルに到達し、ストリ一 A#Bは正しく受信できないままとなる。

図 1 3 〜図1 3 Cは、本実施の形態における受信パヮを示す図である。受信信号のレベルは、ストリームごとに異なる周波数選択性フェージングを受けた状態になる。従って、ストリームごとに周波数軸上での受信レベルのパターンが異なってくる。初回送信時（図 1 3 A参照）と、再送時（図 1 3 B参照）では、ストリーム # Aとストリーム #Bに施す遅延処理が入れ替わつているので、受信側で合成した後の信号のレベルは平均化され（図 1 3 C 参照）、ストリーム # A、ストリーム #Bとも正しく復調することが可能となる。

なお、ここでは、送信信号を遅延させることにより、周波数軸上のフエ一ジング特性曲線の位相が 1 80度シフトしているような状況を説明した図となっている。しかし、本実施の形態では、送信信号を遅延させることにより、フェージング特性がある程度変化すれば充分であり、必ずしも位相が 1 80 度シフトしている必要はない。なお、フェージング特性の変動ピッチは、移動局の移動速度および通信に使用している周波数帯域に依存しているので、フェージング特性曲線の位相を 1 80度シフトさせる遅延時間を算出することは可能である。

また、以上の構成において、実施の形態 1と同様に、受信側から送信側へ回線品質等の伝搬路情報をフィードバックしている場合には、このフィードバックされた伝搬路情報に基づいて、遅延時間を微調整しても良い。

このように、本実施の形態によれば、再送ごとに各ストリームの周波数軸上での受信レベルのばらつきを平均化するため、合成後の信号を正しく復調することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。

なお、実施の形態 1および実施の形態 2は組み合わせて使用することが可能である。すなわち、ウェイトを乗算した送信信号に対し、さらに遅延時間を付加して送信タイミングを遅延させ、送信してもよい。このとき、各実施の形態の効果が重畳されて、受信性能をさらに向上させることができる。以上説明したように、本発明によれば、複数のアンテナを用いて、複数のデータストリームを送信する無線通信システム（例えば、ァダプティプアレイアンテナ技術、 MI MO技術、 STC技術等）において、例えば、 HAR Qを適用した場合に、データ再送時のダイバーシチゲインを増大させることができ、受信側の受信性能を向上させることができる。

本明細書は、 2002年 9月 1 3日出願の特願 2002— 26 8 9 6 8に基づく。この内容はすべてここに含めておく産業上の利用可能性

本発明は、ァダプティブアレイアンテナ技術、 M I MO技術、 S TC技術等が適用される無線送信装置および無線送信方法に適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のデータストリームに重み付けまたは遅延の処理を施して複数の送信系統から送信する送信手段と、

前記複数のデータストリームの再送時、送信されたデータストリームが前回送信時と異なる伝搬路環境を経るように前記重み付けまたは遅延の処理を制御する制御手段と、

を有する無線送信装置。

2 . 複数のデータストリームに複数のウェイトをそれぞれ乗算する乗算手段と、

ウェイトが乗算された複数のデータストリームを複数の送信系統からそれぞれ同時に送信する送信手段と、

前記複数のデータストリームの再送時、前回送信時のウェイトと異なるゥエイトを前記複数のデータストリームにそれぞれ乗算するように前記乗算手段を制御する制御手段と、

を有する無線送信装置。

3 . 前記制御手段は、

前回送信時の前記複数のデータストリームに対応する複数のウェイトのうちから再送時のウェイトを選択する、

請求の範囲 2記載の無線送信装置。

4 . 複数のデータストリームを所定の送信タイミングで複数の送信系統からそれぞれ送信する送信手段と、

前記複数のデータストリームの再送時、前記複数のデータストリーム間の送信タイミングの差が前回送信時と今回送信時とで異なるように前記送信手段を制御する制御手段と、

を有する無線送信装置。

5 . 複数のデータストリームを複数の送信系統から、送信系統によって異なる送信タイミングでそれぞれ送信する送信手段と、

前記複数のデータストリームの再送時には、前記複数の送信系統間の送信タイミングの差が前回送信時と今回送信時とで異なるように前記送信手段を制御する制御手段と、

を有する無線送信装置。

6 . 前記制御手段は、

前回送信時の前記複数のデータストリームに対応する複数の送信タイミングのうちから今回送信時の送信タイミングを選択する、

請求の範囲 4記載の無線送信装置。

7 . 前記制御手段は、

請求の範囲 5記載の無線送信装置。

8 . 前記制御手段は、受信側から通知された伝搬路情報に基づいて前記制御を行う請求の範囲 1記載の無線送信装置。

9 . 前記送信は、ダイバーシチ送信である請求の範囲 1記載の無線送信装置。

1 0 . 前記複数のデータストリームは、あらかじめマルチキャリア化されている請求の範囲 1記載の無線送信装置。

1 1 . 前記マノレチキャリアィ匕は、 O F D M ( Orthogonal Frequency

Division Multiplex) 処理である請求の範囲 1◦記載の無線送信装置。

1 2 . 無線送信装置が送信し、異なる伝播路を介した複数の信号を複数のアンテナを用いて同時に受信する受信手段と、

前記複数の信号が介した伝播路の特性に関する情報を取得する伝播路情報取得手段と、

前記伝播路情報取得手段によって取得された伝播路の特性に関する情報に基づいて、前記受信手段によって受信された複数の信号から受信データストリームを取得するデータ取得手段と、

前記データ取得手段によって取得された受信データストリームであって前回受信時および再受信時の受信データストリームを、合成する合成手段と、前記伝播路情報取得手段によって取得された伝播路の特性に関する情報を前記無線送信装置に通知する通知手段と、

を有する無線受信装置。

1 3 . 複数のデータストリームに複数のウェイトをそれぞれ乗算する乗算ウェイトが乗算された複数のデータストリームを複数の送信系統からそれぞれ同時に送信する送信ステップと、

前記複数のデータストリームの再送時、前回送信時のウェイトと異なるゥヱイトを前記複数のデータストリームにそれぞれ乗算するように制御する制御ステップと、

を有する無線送信方法。

1 4 · 複数のデ一タストリームを所定の送信タイミングで複数の送信系統からそれぞれ送信する送信ステップと、

前記複数のデータストリームの再送時、前記複数のデータストリーム間の送信タイミングの差が前回送信時と今回送信時とで異なるように制御する制御ステップと、

を有する無線送信方法。

1 5 . 複数のデータストリームを複数の送信系統から、送信系統によって異なる送信タイミングでそれぞれ送信する送信ステップと、

前記複数のデータストリームの再送時には、前記複数の送信系統間の送信タイミングの差が前回送信時と今回送信時とで異なるように制御する制御ステツプと、

を有する無線送信方法。

1 6 . 無線送信装置が送信し、異なる伝播路を介した複数の信号を複数のアンテナを用いて同時に受信する受信ステップと、

前記複数の信号が介した伝播路の特性に関する情報を取得する伝播路情報取得ステップと、

前記伝播路情報取得ステップにおいて取得された伝播路の特性に関する情報に基づいて、受信された複数の信号から受信データストリームを取得するデータ取得ステップと、

前記データ取得ステップにおいて取得された受信データストリームであつて前回受信時および再受信時の受信データストリームを、合成する合成ステップと、

前記伝播路情報取得ステップにおいて取得された伝播路の特性に関する情報を前記無線送信装置に通知する通知ステップと、

を有する無線受信方法。