WO2006035637A1

WO2006035637A1 - 無線送信装置

Info

Publication number: WO2006035637A1
Application number: PCT/JP2005/017303
Authority: WO
Inventors: Naoki Okamoto
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2006-04-06
Also published as: CN101027863B; EP1796300A1; US7948960B2; EP2323305A3; US20110009079A1; US8422478B2; CN102307057A; EP1796300A4; EP2378699A3; JP4387414B2; CN102013909B; CN101027863A; JPWO2006035637A1; US20110255503A1; EP1796300B1; EP2323305A2; CN102307057B; US20070202818A1; CN102013909A; EP2378699A2

Abstract

【課題】　伝搬路の特性に応じた最大のスループットを得ること。【解決手段】　複数の送信アンテナ（１８ａ、１８ｂ）を備え、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信装置であって、入力された送信信号をサブキャリア毎に変調するサブキャリア変調部１１と、前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記各送信アンテナに対して振り分ける送信信号振り分け部１３と、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、サブキャリア毎に空間多重を行なう多重数を決定し、前記決定した多重数を前記サブキャリア変調部および前記送信信号振り分け部に出力する送信制御部１２と、を備える。

Description

明細書

無線送信装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の送受信アンテナを用いて行なう空間多重技術 (MIMO : Multi— Input Multi- Output)を適用した無線通信装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、伝搬空間の特性を利用した空間多重技術の研究が進められており、伝送容量の増大の検討が進められている。空間多重技術のうち、複数の送信アンテナをもつて各アンテナから別々の信号を送信し、複数の受信アンテナで受信し、受信信号を分離する技術は、 MIMO技術 (Multi -Input Multi -Output)と呼ばれて!/、る。この MIMO技術は、複数の伝搬路での伝達関数の違いによって空間上に違う信号を多重して送受信するシステムであり、別々のアンテナ力異なる信号を送信する力仮に、伝達関数が複数の伝搬路間で似力っているようなアンテナ相関が高い状況では、分離できなくなり、特性の劣化を招く。

[0003] そのため、例えば、特開 2003— 204317号公報に記載されている技術では、伝搬路の状況を取得し、その状況に応じて、複数のアンテナのアンテナ力送信する信号を別のものとしたり、別の周波数としたり、同一の信号としていた。

[0004] 図 14は、従来の無線送信装置の概略構成を示す図である。この無線送信装置は、例えば、 OFDM方式で無線信号の送信を行なう。 OFDM方式は、マルチキャリア化とガードインターノレの挿入によって、高速ディジタル信号伝送におけるマルチパス遅延スプレッドの影響を軽減することができるため、次世代の移動広帯域無線ァクセス方式として注目されている。ここで、 OFDM信号は、複数の直交する搬送波（サブキャリア）の信号を多重化したものであり、以下、アンテナの数が 2本の場合を例にとつて説明する。

[0005] 図 14に示すように、無線送信装置 100は、送信信号 Aを送信する系統 1と、送信信号 Bを送信する系統 2とを有する。系統 1は、符号化部 101、サブキャリア変調部 102 、逆高速フーリエ変換 (IFFT)部 103、スロット組立部 104、周波数変換部 105、およびアンテナ 106から構成されている。また、系統 2は、符号ィ匕部 111、サブキャリア変調部 112、逆高速フーリエ変換 (IFFT)部 113、スロット組立部 114、周波数変換部 115、およびアンテナ 116から構成されている。さらに、送信機 100は、搬送周波数制御部 121、送信信号切替部 122、および全体の制御部 123を有している。

[0006] 次に、このような構成を有する従来の無線送信装置における適応制御について説明する。なお、ここでは、使用可能な周波数として、たとえば、チャネル 1 (CH1)からチャネル 4 (CH4)までの 4つのチャネル (周波数帯域）がある場合を例にとって説明する。また、図 15から図 17において、アンテナ # 1は、系統 1のアンテナ 106であり、アンテナ # 2は、系統 2のアンテナ 116である。

[0007] この無線送信装置 100は、 3つの無線通信方式をとることができる。第 1は、空間多重の場合、つまり、図 15に示すように、 2本のアンテナ 106、 116から異なる情報 (送信信号 A≠送信信号 B)を同一周波数で送信する場合である。第 2は、周波数多重の場合、つまり、図 16に示すように、 2本のアンテナ 106, 116から異なる情報 (送信信号 A≠送信信号 B)を異なる周波数で送信する場合である。第 3は、空間ダイバシティの場合、つまり、図 17に示すように、 2本のアンテナ 106, 116から同一情報（送信信号 A=送信信号 B)を同一周波数で送信する場合である。

[0008] 具体的には、例えば、誤り検出結果が良好な場合、つまり、伝搬路の状況が良好な場合は、図 15に示すように、 2本のアンテナ 106, 116から異なる情報 (送信信号 A ≠送信信号 B)を同一周波数で送信することで、空間多重を行なう。図 15に示す例では、干渉波の存在する CH1、 CH2、 CH4、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数（チャネル）を避けて、空ヽて、る同一チャネル（CH3)を用いて系統 1のアンテナ 106と系統 2のアンテナ 116からそれぞれ異なる送信信号 A, Bを多重して送信する。なお、このとき、受信機側では、送信機 100で使用された周波数（図 15の例では、 CH3の周波数)を用いて受信動作を行なう。

[0009] また、例えば、誤り検出結果が不良な場合、つまり、伝搬路の状況が不良な場合は、図 16に示すように、 2本のアンテナ 106, 116から異なる情報 (送信信号 A≠送信信号 B)を異なる周波数で送信することで、周波数多重を行なう。図 16に示す例では、干渉波の存在する CH1、 CH4、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数 (チャネル）を避けて、空いている 2つのチャネル CH2、 CH3のうち、系統 1のアンテナ 1 06からは、一方のチャネル (CH2)を用いて送信信号 Aを送信し、系統 2のアンテナ 116からは、系統 1と異なるもう一方のチャネル (CH3)を用いて系統 1と異なる送信信号 Bを送信する。なお、このとき、受信機側は、送信機 100で使用された各系統の周波数（図 16の例では、系統 1は CH2の周波数、系統 2は CH3の周波数）を用いて受信動作を行なう。

[0010] また、例えば、誤り検出結果が極めて不良な場合、つまり、複数のアンテナ力も異なる情報を送信することができないほど伝搬路状況が不良な場合は、選択的に、図 17 に示すように、 2本のアンテナ 106, 116から同一情報 (送信信号 A=送信信号 B)を同一周波数で送信することで、空間ダイバシティを行なう。図 17に示す例では、干渉波の存在する CH1、 CH2、 CH4、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数 (チャネル）を避けて、空ヽて、る同一チャネル（CH3)を用いて系統 1のアンテナ 106と系統 2のアンテナ 116から同一の送信信号 (送信信号 A=送信信号 B)を空間ダイバシティ送信する。なお、このとき、受信機側は、送信機 100で使用された周波数 (図 1 7の例では、 CH3の周波数)を用いて受信動作を行なう。

[0011] このような無線送信装置力も送信されるデータは、例えば、図 18または図 19に示すように並べられている。ここでは、サブキャリアが 30本ある場合を示している力ァンテナ 1とアンテナ 2とで同一の信号を送る場合は、図 18に示すように、アンテナ 1とアンテナ 2とのそれぞれにおいて、周波数の低い方力順番に、データサブキャリアに割り当てられている。一方、空間多重で、アンテナ毎に異なるデータを送る場合には、図 19に示すように、アンテナ 1には 1から 30番目のデータを割当てて、アンテナ 2 には 31から 60番目のデータを割当てていた。

特許文献 1：特開 2003— 204317号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] 上記の従来技術にお!、ては、伝搬路の状況によって、 2つのアンテナ力異なる信号を送るか、または同一の信号を送るかのいずれか一方を選択していた。し力しながら、このような従来技術においては、 OFDM信号について、別々の系列の送信機を有して、 2者択一で選択しているために、図 18および図 20に示すように、 OFDMの全サブキャリアがすべて異なる信号を送る力、全サブキャリアが別々の信号を送るかになってしまう。その結果、変調方式や符号ィ匕率を同一とした場合においては、送信できる情報量は、相対値として 1または 2のいずれか一方であり、伝搬路が悪くなつてくると、急に送信できる情報量が半分になってしまうという欠点を有していた。

[0013] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、伝搬路の特性に応じた最大のスループットを得ることができる無線送信装置を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0014] (1)上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線送信装置は、複数の送信アンテナを備え、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信装置であって、入力された送信信号をサブキャリア毎に変調するサブキャリア変調部と、前記サブキヤリァ毎に変調された送信信号を、前記各送信アンテナに対して振り分ける送信信号振り分け部と、通信相手である他の無線通信装置力受信した情報に基づいて、サブキャリア毎に空間多重を行なう多重数を決定し、前記決定した多重数を前記サブキヤリア変調部および前記送信信号振り分け部に出力する送信制御部と、を備えることを特徴としている。

[0015] このように、サブキャリア変調部において送信信号を変調した後、送信信号振り分け部において各送信アンテナに送信信号を振り分けるので、サブキャリア毎に各送信アンテナ力同一の信号を送る力または別々の信号を送るかを選択することが可能となる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪、サブキャリアでは空間多重しな、で送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。

[0016] (2)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号は、順序付けられた複数のシンボル力も構成されており、前記送信信号振り分け部は、前記送信制御部から入力された多重数に基づいて、前記多重数が 2以上であるサブキャリアでは、前記決定した多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように前記送信信号のシンボルを振り分けることを特徴として、る。

[0017] このように、多重数が 2以上であるサブキャリアでは、その決定した多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように送信信号のシンボルを振り分けるので、送信制御部で多重数が決定されたサブキャリアでは、送信信号をその多重数に応じて多重し、送信することができる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキヤリァでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。

[0018] (3)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号振り分け部は、前記多重数が同一であるサブキャリアでは、前記各送信アンテナにおいて、周波数の高い方または低い方力連続するように前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。

[0019] このように、多重数が同一であるサブキャリアでは、各送信アンテナにおいて、単に、周波数の高、方または低、方から連続するようにシンボルを各サブキャリアに振り分けるので、振り分けるための手順を簡略化させることが可能となる。

[0020] (4)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号振り分け部は、前記多重数が 2以上であるサブキャリアでは、前記送信アンテナ間で前記シンボルが連続するように、前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。

[0021] このように、多重数が 2以上であるサブキャリアでは、送信アンテナ間でシンボルが連続するように、シンボルを各サブキャリアに振り分けるので、誤り率の悪いデータが集中することを回避することが可能となる。すなわち、送信信号を各送信アンテナにおいて、連続的にサブキャリアに振り分けると、順序が後の送信信号が多重される場合が多くなり、順序が後の送信信号で誤り率が悪くなることが予想される。本発明では、多重数が 2以上であるサブキャリアでは、送信アンテナ間でシンボルが連続するように振り分けるので、順序が後の送信信号で誤り率が悪くなることを防止することができる。

[0022] (5)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、前記決定した各多重数のそれぞれに対して割当てる前記シンボルの個数の比率を定め、前記送信信号振り分け部は、前記比率および前記シンボルの順序に従って、周波数の高い方または低い方力も前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。

[0023] 一般に、多重数が多くなると、誤り率もそれに応じて悪くなつていくが、本発明によれば、多重数に応じて、送信信号のシンボルを順次振り分けるので、誤り率の悪い信号を分散し、全体としての特性向上を図ることが可能となる。

[0024] (6)また、本発明に係る無線送信装置は、前記シンボルは、前記送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されることを特徴としている。

[0025] このように、シンボルは、送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されるので、送信情報量を調整することが可能となる。例えば、シンボルを、送信信号の最小単位の区切りとして、送信情報量の調整をすることができる。

[0026] (7)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定することを特徴として、る。

[0027] このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されて、る場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性 (例えば、受信電力や雑音特性等)であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。

[0028] (8)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定することを特徴として、る。

[0029] このように、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号ィ匕処理を適切に行なうことが可能となる。

[0030] (9)また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、 V、ずれか複数の前記送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、前記同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させることを特徴としている。

[0031] このように、いずれか複数の送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させるので、同一の信号を送信する場合の電力が増大することを防止し、適切な送信電力で送信することができる。なお、送信側において、送信電力の低下させることに相当する手法、例えば、振幅を調整する手法を採ることも有効である。また、同一の信号を送信するサブキャリアにおいては、いずれか一つの送信アンテナ力も送信される信号の電力を 1Ζ2、 1Ζ3 · · ·としたり、いずれか他の送信アンテナの電力を 0としたりしても良い。

[0032] (10)また、本発明に係る無線受信装置は、複数の受信アンテナを備え、上記いずれかに記載の無線送信装置から送信された信号を受信し、 V、ずれか複数の前記受信アンテナで同一の信号を受信した場合は、受信信号の合成処理を行なうことを特徴としている。

[0033] 受信機側では、予めサブキャリア毎に多重されている力、いないかが既知であるため、同一の信号が割当てられているサブキャリアについてのみ、受信後に合成して復調する。受信信号を多系列の RF回路等で受信し、合成するダイバシティは既知の技術としてよく知られている力本発明では、多重された信号の MIMO処理と、多重されていない信号のダイバシティ処理を行うことで、特性の向上を図ることができる。従来のダイバシティ受信では、多系統の受信系が必要で、かつ回路上の負担が大きい割には、改善度は顕著ではないため（例えば、 2系列の受信系で 2dB程度、 3系列の受信系で 3dB程度）、一部の用途でしか実用化されていな力つた力本発明においては、 MIMO処理のため、もともと多系列の受信系 RF信号系列を保有しているため、回路の負担増なしに特性の向上を図ることができるメリットがある。

[0034] (11)また、本発明に係る無線通信システムは、上記の、ずれかに記載の無線送信装置と、上記の無線受信装置と、力構成されたことを特徴としている。

[0035] 本発明によれば、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪、サブキャリアでは空間多重しな、で送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。

[0036] (12)また、本発明に係る無線送信方法は、複数の送信アンテナを用いて、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信方法であって、通信相手である他の無線通信装置力受信した情報に基づいて、空間多重を行なう多重数をサブキャリア毎に決定するステップと、入力された送信信号を、前記決定された多重数に応じて、サブキャリア毎に変調するステップと、前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記決定された多重数に基づいて、前記各送信アンテナに対して振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。

[0037] このように、サブキャリア毎に送信信号を変調した後、各送信アンテナに送信信号を振り分けるので、サブキャリア毎に各送信アンテナから同一の信号を送る力または別々の信号を送るかを選択することが可能となる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキャリアでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。

[0038] (13)また、本発明に係る無線送信方法において、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されて、る場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定するステツプをさらに含むことを特徴として、る。

[0039] このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されて、る場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性 (例えば、受信電力や雑音特性等)であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。

[0040] (14)また、本発明に係る無線送信方法にお!、て、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴としている。

[0041] このように、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号ィ匕処理を適切に行なうことが可能となる。発明の効果

[0042] 本発明によれば、サブキャリア毎に多重数を選択することができるので、伝搬路の特性に応じた最大スループットを得ることができるようになる。また、送信信号 (データ )の振り分けを誤り率の悪いところで集中しないように行うことができるので、特性の劣ィ匕を低減させることができる。さら〖こ、送信する信号 (データ)数や、システムの仕様に合わせて整合よく多重するサブキャリア数を制御することもできる。また、多重していないサブキャリアでは、サブキャリア毎の受信ダイバシティ力回路の増加をほとんど伴わな、で実現させることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

[0043] (第 1の実施形態）

図 1は、第 1の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信信号は、符号化部 10で符号化処理が施される。次に、サブキャリア変調部 11で、送信信号のサブキャリア毎の変調が行われる。制御部 12は、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、例えば、誤り検出結果や干渉検出結果を用いて、サブキャリア毎に空間多重する多重数を決定し、決定した多重数をサブキャリア変調部 11および送信信号振り分け部 13へ出力する。送信信号振り分け部 1 3では、 2つの IFFT部 14a、 14bで処理するサブキャリア本数分の信号を、 IFFT部 1 4a、 14bに受け渡す。例えば、システムが 768本のサブキャリアを有している場合には、各々 768本分の信号を渡すことになる。スロット組み立て部 15a、 15bでは、 IFF T部 14a、 14bで時間波形となった信号にガードタイムやプリアンブル部等を付加して、送信すべきスロット構成にする。次に、送信信号は、周波数変換部 16a、 16bにて、搬送波周波数発生部 17が発生した周波数に基づいて、 RF周波数に変換され、アンテナ 18a、 18bから送出される。

[0044] 次に、サブキャリア毎に空間多重を行なうか行なわないかの判断基準は、以下のいずれかの情報を用いることができる。

(1)受信した信号のサブキャリア毎のアンテナの相関。これは、アンテナ相関が大き V、と多重した時の干渉が増えるためである。

(2)受信電力。受信電力が低い場合には、多重度を下げたほうが良いからである。

(3)サブキャリア毎の干渉電力の強さ。干渉波が多いと、 MIMOの信号分離に用いる伝搬路推定誤差が増えるためである。

(4)ユーザ毎に、固定数分ずつサブキャリアが割り当てられている場合はそれを考慮する。ある時間で、あるユーザの情報量が多くする必要がある場合には、そのユーザの多重度を優先的に上げる必要があるためである。

[0045] 以上の判断基準のいずれかに基づいて、サブキャリア単位での空間多重数を決定する動作は、図 2および図 3に示すフローチャートに基づいて行なわれる。図 2に示すように、まず、空間多重の可否に必要な伝搬特性情報を測定する (ステップ Sl)。次に、制御部 12に伝搬特性情報、誤り特性情報等を入力すると (ステップ S2)、制御部 12では、サブキャリア毎の変調多値数、空間多重数を決定する (ステップ S3)。次に、サブキャリア変調部 11において、送信信号を多値変調する (ステップ S4)。次に、アンテナ 1、アンテナ 2· · ·のサブキャリア毎の信号を、送信系列 1、 2· · ·に振り分ける (ステップ S5)。ここでは、同じ信号を別のアンテナで送信する場合は、信号をコピ一する。次に、各送信系列において、 IFFT処理を行ない、送信信号を生成する (ステツプ S6)。最後に、 2つの送信アンテナ力も MIMO信号を送信して (ステップ S7)、終了する。

[0046] また、図 3に示すような方法を採ることもできる。すなわち、空間多重の可否に必要な伝搬特性情報を測定し (ステップ T1)、制御部 12に伝搬特性情報、誤り特性情報等を入力する (ステップ T2)。次に、上位層からのサブキャリア毎の空間多重要求を制御部 12に入力する (ステップ Τ3)。そして、制御部 12において、サブキャリア毎の変調多値数、空間多重数を決定する (ステップ Τ4)。次に、サブキャリア変調部 11において、送信信号を多値変調する (ステップ Τ5)。次に、アンテナ 1、アンテナ 2· "のサブキャリア毎の信号を、送信系列 1、 2· · ·に振り分ける (ステップ Τ6)。ここでは、同じ信号を別のアンテナで送信する場合は、信号をコピーする。次に、各送信系列において、 IFFT処理を行ない、送信信号を生成する (ステップ Τ7)。最後に、 2つの送信アンテナ力も ΜΙΜΟ信号を送信して (ステップ Τ8)、終了する。

[0047] このように、上記の判断基準に必要な情報により、制御部 12でサブキャリア単位の空間多重数を決定する。なお、情報は、送受信間でのやり取りが必要な情報や、一方の通信機で判断できるものもある。また、上記の説明では、送信側の制御部で、各種情報力サブキャリア毎の多重数を決めているが、受信側力も多重数を伝送してもらい、制御部 12にはすでに決めた多重数を知らせることも可能である。これにより、多重するキャリア、多重できる多重数を決定することができる。

[0048] 図 4は、第 1の実施形態に係る無線送信装置によって、サブキャリア毎に処理された信号を示す図である。第 1の実施形態においては、符号化、サブキャリア変調を共通化し、その後、送信信号振り分け部 13で、信号を振り分ける構成にしているため、図 4に示すように、サブキャリア単位で同一の信号を送る力別々の信号を送るかを選択することができる。従来は、全サブキャリアが同一であるか異なるか、という二者択一の選択しかできな力つた力第 1の実施形態では、その間に一部のサブキャリアが同一の信号で、残りが異なる信号というように選ぶことができる。

[0049] この結果、伝搬路状況に応じて、伝搬路が悪、サブキャリアから同一の信号とし、多重して送信しても問題の少な、サブキャリアは多重して送ることで、全体のスループットの向上を図ることができる。

[0050] ここで、信号を振り分けるためには、多重する信号数 (多重数)を制御部 12から受け取り、その分をサブキャリア変調部 11と、送信信号振り分け部 13に伝える必要がある。例えば、全サブキャリアが 768本で、同一の信号を送るサブキャリアが 300本の場合には、サブキャリア部で変調処理を施すシンボルは、（768 + 768— 300)本分となる。そして、 IFFT部 14a、 14bに出力するときに、同一の信号を送るサブキャリアについては同一の変調情報を使用することになる。

[0051] なお、ここでは、多重数が「2」の場合について説明してきた力多重数は、「2」に限定されるわけではなぐ送信系が 3系統あり、多重数が 3の場合には、多重数 1, 2, 3 の中から、サブキャリア毎に多重数を選ぶことができる。

[0052] 次に、各々についてのデータの振り分け方を説明する。無線通信においては、データが誤ることはやむを得ないことなので、そのために誤り訂正技術により、誤った場合に訂正する手段を用いている。図 1において、符号ィ匕部 10において、送信信号を符号ィ匕しているのはそのためである。

[0053] し力しながら、誤りの発生箇所に視点を移すと、同じ誤り率においても、 1箇所に数十ビットの誤りが集中している場合と、数ビットずつばらついている場合では、ばらついているほうが、誤りを訂正しやすい特性がある。従って、送信データの振り分けにつ V、ても、誤り率の良、ものと悪、ものが集中しな、ようにすることが全体の誤り率改善に貢献する。もう一方の条件として、多重しているサブキャリアは、干渉の影響が残留することがあり、誤り率は、多重しないサブキャリアより多重した方力一般的に悪くなる。

[0054] 以上の考え方に基づいて、以下の 3種類の振り分け方法を考えることができる。第 1 の振り分け方法は、第 1の送信系と第 2の送信系でサブキャリア番号の一方力順次つめていくが、多重していない部分では、第 1のアンテナと同じ信号を送り、多重している部分では、異なるデータを送る振り分け方である。これを図 5に示す。図 5に示す例では、アンテナ 1では、 1〜30の信号を送信し、アンテナ 2とアンテナ 3では、多重しているサブキャリアにおいて、 31〜46の信号を送信する。また、アンテナ 2とアンテナ 3では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ 1と同じ信号を送信する。

[0055] また、図 6に示す例では、アンテナ 1では、 1〜30の信号を送信し、アンテナ 2とアンテナ 3では、多重しているサブキャリアにおいて、 31— 46の信号を送信する。また、アンテナ 2では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ 1と同じ信号を送信する力アンテナ 3では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ 2と同じ信号を送信する。

[0056] このように、複数のアンテナがある場合には、送信信号は!、ずれかのアンテナと同一にすることになる力図 5および図 6を組み合わせて、アンテナ 3については、アンテナ 1とアンテナ 2で送信する信号を混在することもできる。

[0057] 次に、第 2の振り分け方法は、アンテナ 1で 1〜30の信号を送信するのではなぐ順番につめていく方法である。この例を図 7に示す。図 7に示すように、 1番目から 5番目の信号を先頭力順に各アンテナに振り分け、多重数が 2であるサブキャリアにおいて、 5番目の信号をアンテナ 1に振り分け、 6番目の信号をアンテナ 2に振り分けている。

[0058] 第 1の振り分け方法においては、多重方法として一方の送信系から先に振り分けてしまっていたので、多重に用いる信号を後でまとめて振り分けてしまうと、後半に多重する信号が偏ってしまい、後半に誤り率の悪いデータが集中する懸念がある力この第 2の振り分け方法によれば、後半に集中する問題を解消できる。

[0059] 次に、第 3の振り分け方法は、多重の数に応じて、順番に振り分けて、く方法である。多重数が多くなり、 3, 4と増えてくると、誤り率もそれに応じて悪くなつてくる。そこで、データの振り分け方法として、 1多重（多重なし)のサブキャリア、 2多重のサブキヤリァ、 3多重のサブキャリア、 4多重のサブキャリア、 1多重のサブキャリア、 2多重のサブキャリア、 3多重のサブキャリア · · ·と比率に応じて振り分ける。この例を図 8に示す。図 8に示す例では、 1多重、 2多重、 3多重をデータの個数 3 :4 : 3の比率で割り当てているので、

第 1、第 2、第 3の信号は、「1多重」、

第 4、第 5、第 6の信号は、「2多重」、

第 7、第 8、第 9の信号は、「3多重」、

第 11、第 12、第 13の信号は、「1多重」 · · ·、といったような繰り返しになる。

[0060] この場合、信号の並び方として、多重数の多いところで連続する心配がなぐ誤り率の悪いデータが分散されるため、全体の特性向上を図ることができる。

[0061] なお、実際の場合においては、各多重数で指定されるサブキャリア数が同じ比率となっているわけではないが、制御部では、各々の多重数にするサブキャリア数を決めて、るので、その比率に応じて振り分ける周期を変えればよ!、。

[0062] また、通信システムによっては、インターリーブ処理を施し、誤りを分散させて!/、るものもある。この場合も同様にインターリーブ Zディンターリーブ後の並び順が多重数の多、ものが固まらな、ようにすることで同様の効果を得ることができるようになる。

[0063] (第 2の実施形態）

次に、信号数 (データ数）に応じた振り分け方法について説明する。第 1に、データの数に着眼した振り分け方がある。このデータの数に着目した振り分け方には、二つの方法がある。

[0064] (1)第 1の方法

送るべきデータの最小単位の区切りにあわせて、送信情報量を調整する。

[0065] 具体的には、上記の第 1の実施形態のように、各サブキャリアに多重数に応じてデータを割り当てていくと、送受信できるデータ量は Xビットなる力データの単位で区切られる場合には、

(データ単位） * k < x、となる最大値の kを選ぶ。データ単位は規定しないが、通常、バイト（8bit)単位とかワード（16bit)単位と力 10 Obit単位とかが基準として考えられる。

[0066] この場合、切り捨てられたビットは、多重しているサブキャリアを、多重数を下げるマ一ジンに使うことができる。

[0067] (2)第 2の方法

多重数は最小単位を基準に割り当てる。

[0068] ここでは、 OFDMを用いた通信システムでは、最近使用されるようになってきているスペクトル拡散と組み合わせた MC— CDMA (Multi carriar OFDM)と呼ばれる方式の例を示す。この方式の概要を図 9に示す。 MC— CDMAでは、データシンポルを拡散し、（図中では、 10倍に拡散)その後、各サブキャリアにこの拡散した信号を割り当てて送信する方式である。このような通信方式において、第 2の実施形態を適応する場合には、この拡散した 1シンボルデータ間では、同一の空間多重数とすることを特徴とする。

[0069] MC— CDMAにおいては、受信後に逆拡散処理を 1シンボルデータ内で行うが、その場合、拡散した信号間では同一の特性 (受信電力や雑音特性等)であることが望ましい。そこで、多重の振り分け方においては、 MC— CDMAの周波数軸上に拡散されて!ヽる基準単位を最小単位として、振り分けることを特徴とする。

[0070] このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されて、る場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性 (例えば、受信電力や雑音特性等)であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。

[0071] (第 3の実施形態）

次に、第 3の実施形態として、信号がブロック化し信号処理されている場合についての実施形態を説明する。

[0072] 1つの例は、 MC— CDMAの変形である VSF— OFCDMのように、時間と周波数でブロック化されている場合である。これを図 10に示す（NTTDoCoMoテク-カルジャーナル Vol, 11 No. 2 P24)。このシステムでは、拡散のブロック化力周波数軸と時間軸との積として行なわれていて、処理もこの単位で行なわれる。図 10では、一つの拡散ブロックが、周波数軸 2 (周波数領域としてサブキャリア 2つ分）、時間軸 4 (時間領域として OFCDMシンボル 4つ分）によって形成されている。この場合において、本発明では、このブロック化の単位で同一の多重数とする。

[0073] もう一つの例として、 OFDMAを目的として、サブキャリアをあらかじめ基本単位でブロック化している場合である。これを図 11に示す。この例では、全サブキャリアが 7 つのブロックに分けられている。この場合、ブロック単位で処理を行なっているので、ブロック単位で多重数を同一とする。

[0074] このように、ブロックィ匕し、信号処理をしているシステムの場合には、その単位で多重化することで処理ブロック内では同一の多重数となるため、処理に都合が良い。

[0075] すなわち、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号ィ匕処理を適切に行なうことが可能となる。

[0076] (第 4の実施形態）

次に、送受信機における処理について説明する。受信機側では、あらかじめサブキャリア毎に多重されている力、いないかが既知であるため、同一の信号がのっているサブキャリアのみ、受信後に合成して復調する。

[0077] 図 12は、受信機の概略構成を示すブロック図である。送信信号をアンテナ 20a、 2 Obで受信し、周波数変換部 21a、 21bで無線信号を電気信号に変換する。 A,D変換部 22a、 22bにおいて、アナログ信号力らディジタル信号に変換し、 FFT部 23a、 2 3bにおいて、フーリエ変換処理が行なわれる。サブキャリア選別部 24は、制御部 25 による制御を受けて、サブキャリア毎に、 MIMO処理またはダイバシティ処理のいずれか一方を選択して出力する。

[0078] このように、受信信号を多系列の RF回路等で受信し、合成するダイバシティは既知の技術としてよく知られているが、第 4の実施形態では、多重された信号の MIMO処理と、多重されていない信号のダイバシティ処理を行うことで、特性の向上を図ることができる。

[0079] 従来のダイバシティ受信では、多系統の受信系が必要で、かつ回路上の負担が大きい割には、改善度は顕著ではないため（2系列の受信系で 2dB程度、 3系列の受信系で 3dB程度）、一部の用途でしか実用化されていな力つた。これに対し、第 4の実施形態によれば、 MIMO処理のため、もともと多系列の受信系 RF信号系列を保有しているため、回路の負担増なしに特性の向上を図ることができるメリットがある。

[0080] (第 5の実施形態）

第 5の実施形態では、サブキャリア変調を行なう際に、多重させない、あるいは多重数が少ない場合には、送信側において送信電力を小さくすることに相当する、振幅の調整を行うことを特徴とする。

[0081] 図 13は、第 5の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信信号は、符号化部 10で符号化処理が施される。次に、サブキャリア変調部 11 で、送信信号のサブキャリア毎の変調が行われる。制御部 12は、通信相手である他の無線通信装置力受信した情報に基づいて、例えば、誤り検出結果や干渉検出結果を用いて、サブキャリア毎に空間多重する多重数を決定し、決定した多重数をサブキャリア変調部 11および送信信号振り分け部 13へ出力する。

[0082] 送信信号振り分け部 13では、 2つの振幅制御部 30a、 30bで処理するサブキャリア本数分の信号を、振幅制御部 30a、 30bに受け渡す。例えば、システムが 768本のサブキャリアを有している場合には、各々 768本分の信号を渡すことになる。これらの振幅制御部 30a、 30bは、送信信号の振幅を調整することにより、送信電力を調整するものである。スロット組み立て部 15a、 15bでは、 IFFT部 14a、 14bで時間波形となつた信号にガードタイムやプリアンブル部等を付加して、送信すべきスロット構成にする。次に、送信信号は、周波数変換部 16a、 16bにて、搬送波周波数発生部 17が発生した周波数に基づいて、 RF周波数に変換され、アンテナ 18a、 18bから送出される。

[0083] 第 5の実施形態において、 2つの送信系を持つ場合に、多重しないで同一の信号を送るときには、電力が 2倍となる。このため、多重している信号と同等の信号電力に調整して送信することができる。従って、同一信号を送るサブキャリアについては、 1 つの送信系力の電力を 1Z2にすることや、一方の電力をなくしてしまうことが可能となる。また、上記のダイバシティ受信を行うことによる改善も見込めるため、その分の電力低減も可能である。さら〖こ、また、送信側の電力を送信ダイバシティの手法によつて制御することでさらに改善効果を期待することもできる。

[0084] 以上のように、いずれか複数の送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させるので、同一の信号を送信する場合の電力が増大することを防止し、適切な送信電力で送信することができる。また、第 5の実施形態のように、送信側において、送信電力の低下させることに相当する手法、例えば、振幅を調整する手法を採ることも有効である。

図面の簡単な説明

[0085] [図 1]第 1の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。

[図 2]第 1の実施形態に係る無線送信装置の動作を示すフローチャートである。

[図 3]第 1の実施形態に係る無線送信装置の動作を示すフローチャートである。

[図 4]第 1の実施形態において、サブキャリア毎に多重した状態を示す図である。

[図 5]第 1の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 6]第 1の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 7]第 1の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 8]第 1の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 9]第 2の実施形態において、拡散した信号をサブキャリア毎に割当てた状態を示す図である。

[図 10]第 3の実施形態において、 1つの拡散ブロックでは同一の多重数で多重する状態を示す図である。

[図 11]第 3の実施形態において、 1つのサブチャンネルブロックでは同一の多重数で多重する状態を示す図である。

[図 12]第 4の実施形態に係る無線受信機の概略構成を示すブロック図である。 [図 13]第 5の実施形態に係る無線送信機の概略構成を示すブロック図である。

[図 14]従来の無線送信機の概略構成を示すブロック図である。

[図 15]従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。

[図 16]従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。

[図 17]従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。

[図 18]従来の無線送信装置において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 19]従来の無線送信装置において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。

[図 20]従来の無線送信装置において、別の信号を送信する場合と、同一の信号を送信する場合の各送信アンテナとサブキャリアとの関係を示す図である。

符号の説明

10 符号化部

11 サブキャリア変調部

12 制御部

13 送信信号振り分け部

14aゝ 14b IFFT部

15a, 15b スロッ卜組み立て部

16a、 16b 周波数変換部

17 搬送波周波数発生部

18a、 18b 送信アンテナ

20a, 20b 受信アンテナ

21a, 21b 周波数変換部

22a, 22b A,D変換部

23a, 23b FFT部サブキャリア選別部制御部

30b 振幅制御部

Claims

請求の範囲

[1] 複数の送信アンテナを備え、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信装置であって、

入力された送信信号をサブキャリア毎に変調するサブキャリア変調部と、前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記各送信アンテナに対して振り分ける送信信号振り分け部と、

通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づ!/、て、サブキャリア毎に空間多重を行なう多重数を決定し、前記決定した多重数を前記サブキャリア変調部および前記送信信号振り分け部に出力する送信制御部と、を備えることを特徴とする無線送信装置。

[2] 前記送信信号は、順序付けられた複数のシンボルから構成されており、

前記送信信号振り分け部は、前記送信制御部から入力された多重数に基づいて、前記多重数が 2以上であるサブキャリアでは、前記決定した多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように前記送信信号のシンポルを振り分けることを特徴とする請求項 1記載の無線送信装置。

[3] 前記送信信号振り分け部は、前記多重数が同一であるサブキャリアでは、前記各送信アンテナにお、て、周波数の高、方または低、方力連続するように前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項 2記載の無線送信装置。

[4] 前記送信信号振り分け部は、前記多重数が 2以上であるサブキャリアでは、前記送信アンテナ間で前記シンボルが連続するように、前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項 2記載の無線送信装置。

[5] 前記送信制御部は、前記決定した各多重数のそれぞれに対して割当てる前記シンボルの個数の比率を定め、

前記送信信号振り分け部は、前記比率および前記シンボルの順序に従って、周波数の高い方または低い方力前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項 2記載の無線送信装置。

[6] 前記シンボルは、前記送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されることを特徴とする請求項 2記載の無線送信装置。

[7] 前記送信制御部は、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定することを特徴とする請求項 1記載の無線送信装置。

[8] 前記送信制御部は、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定することを特徴とする請求項 1記載の無線送信装置。

[9] 前記送信制御部は、 Vヽずれか複数の前記送信アンテナにお!/ヽて、同一の送信信号を送信する場合は、前記同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させることを特徴とする請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の無線送信装置。

[10] 複数の受信アンテナを備え、請求項 1から請求項 9のいずれかに記載の無線送信装置から送信された信号を受信し、 Vヽずれか複数の前記受信アンテナで同一の信号を受信した場合は、受信信号の合成処理を行うことを特徴とする無線受信装置。

[11] 請求項 1から請求項 9のいずれかに記載の無線送信装置と、

請求項 10記載の無線受信装置と、から構成されたことを特徴とする無線通信システム。

[12] 複数の送信アンテナを用いて、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信方法であって、

通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づ!/、て、空間多重を行なう多重数をサブキャリア毎に決定するステップと、

入力された送信信号を、前記決定された多重数に応じて、サブキャリア毎に変調するステップと、

前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記決定された多重数に基づいて、前記各送信アンテナに対して振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴とする無線送信方法。

[13] 前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項 12記載の無線送信方法。サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項 12記載の無線送信方法。