WO2006075453A1 - マルチアンテナ送信装置及びマルチアンテナ送信装置の再送方法 - Google Patents

マルチアンテナ送信装置及びマルチアンテナ送信装置の再送方法 Download PDF

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Yutaka Murakami
Kiyotaka Kobayashi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals

Definitions

  • Multi-antenna transmission apparatus and retransmission method of multi-antenna transmission apparatus
  • the present invention relates to a multi-antenna transmission apparatus used in, for example, a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) communication system and a retransmission method thereof.
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • Fig. 1 shows a configuration example of this type of communication system.
  • the multi-antenna transmission apparatus 20 inputs the transmission digital signals 1 A to LD of channels A to D to the modulation signal generation units 2 A to 2 D.
  • Each modulation signal generator 1A-: LD performs modulation processing such as BPSK (Binariphase Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) on transmission signal 1A-: LD.
  • modulated signals 3A to 3D of channels A to D are formed and transmitted to the radio units 4A to 4D.
  • Each of the radio units 4A to 4D performs predetermined radio processing such as frequency conversion on the baseband modulation signals 3A to 3D to form transmission signals 5A to 5D of channels A to D in the radio band, These are sent to the antennas 6A to 6D.
  • predetermined radio processing such as frequency conversion on the baseband modulation signals 3A to 3D to form transmission signals 5A to 5D of channels A to D in the radio band.
  • the multi-antenna receiving apparatus 30 receives signals mixed on the propagation path after being transmitted by the multiple antennas 6A to 6D of the multi-antenna transmitting apparatus 20.
  • the multi-antenna receiving apparatus 30 receives the signals mixed on the propagation path by the antennas 7-1 to 7-4.
  • Reception signals 8-1 to 8-4 received by the antennas 7-1 to 7-4 are input to the radio units 9-1 to 9-4.
  • Each of the radio units 9-1 to 9-4 performs predetermined radio processing such as frequency conversion on the received signals 8-1 to 8-4, thereby receiving the received signals 8-1 to 8-4 of the radio band.
  • the baseband signals 10-1 ⁇ : L0-4 are obtained and sent to the separation / demodulation unit 11.
  • the separation / demodulation unit 11 includes a known preamble inserted in each of the modulation signals 3A to 3D.
  • the spatial correlation matrix between the transmitting antennas 6A to 6D and the receiving antennas 7-1 to 7-4 is calculated based on the signal, and the signals corresponding to the modulated signals 3A to 3D are separated and extracted using the inverse matrix. Then, by demodulating the signals corresponding to the separated modulated signals 3A to 3D, received digital signals 12A to 12D corresponding to the transmission digital signals 1A to 1D are obtained.
  • Non-Patent Document 1 proposes a technique for improving the data transmission rate by appropriately switching the number of transmission signals and the modulation method in the modulation signal generation units 2A to 2D.
  • Non-patent document 1 “MIMO when OFDM is selected for transmission channel: OFDM system transmission characteristics” IEICE, IEICE Technical Report RCS— 2003— 263, January 2004
  • each modulation signal generator 2A to 2D can select one of BPSK, QPSK, or 16QAM, and one, two, three, or four of the modulation signal generators 2A to 2D.
  • the number of transmitted signals can be selected by selectively operating.
  • the data error can be reduced by selecting QPSK rather than 16QAM and BP SK rather than QPSK as the modulation method, and the number of transmission signals is 3 rather than 4 and 2 rather than 3.
  • the data transmission rate decreases as the number of transmission signals decreases as the modulation scheme with a smaller modulation multi-level number is selected.
  • Non-Patent Document 1 when switching the number of transmission signals and the modulation method as in Non-Patent Document 1, in order to improve the reception quality while minimizing the decrease in data transmission speed, which modulation method and which The combination with the number of transmission signals must be selected as the best combination, and the selection procedure becomes complicated.
  • An object of the present invention is to provide a multi-antenna transmission apparatus capable of achieving both a data transmission rate and transmission quality with a relatively simple selection procedure, and retransmission of the multi-antenna transmission apparatus. Is to provide a method.
  • a multi-antenna transmission apparatus of the present invention includes a multi-frame generation means for forming transmission signals for a plurality of channels to be multiplexed and transmitted at the same time, and a plurality of channels of transmission signals.
  • Vector multiplexing using the eigenvectors belonging to the eigenvalues of the spatial correlation matrix between the transmitting and receiving antennas and supplying them to multiple antennas.
  • vector multiplexing is performed so that the number of transmission beams is reduced and the transmission signal is vector-multiplexed by preferentially using eigenvectors belonging to large eigenvalues to form a transmission beam.
  • a beam control means for controlling the means.
  • a transmission signal that requires a higher quality than the other signals is a preamble or a control information symbol.
  • the transmission signal that is required to have a higher quality than the other signals is a retransmission signal
  • the beam control means transmits the retransmission signal.
  • the vector multiplexing means is controlled so that the number of transmission beams is reduced as compared with the previous transmission and the retransmission signal is vector-multiplexed using an eigenvector belonging to a larger eigenvalue than the previous transmission.
  • the retransmission method of the multi-antenna transmission apparatus of the present invention when transmitting a retransmission signal, the number of transmission beams is reduced compared to the previous transmission, and the retransmission signal belongs to a larger eigenvalue than the previous transmission.
  • the transmission is performed using a vector-multiplexed transmission beam using eigenvectors.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional MIMO communication system
  • FIG. 2 shows a multi-antenna transmission apparatus and multi-antenna receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the multi-antenna transmission apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 A diagram showing a method for sharing channel state information between a transmitting side and a receiving side.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a multi-antenna transmission apparatus according to Embodiment 2
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the multi-antenna receiving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the ARQ method of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the ARQ method of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the ARQ method according to the second embodiment.
  • FIG. 11 shows a modulation scheme table according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a multi-antenna transmission apparatus according to Embodiment 3
  • FIG. 13 is a diagram showing a setting screen for a modulation method selection method according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a determination procedure for selecting a modulation method according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a multi-antenna transmission apparatus according to Embodiment 3
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a multi-antenna receiving apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 17 shows an example of a table different from the modulation scheme table of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a multi-antenna transmitter and a multi-antenna receiver that realizes a MIMO multiplexing scheme using an antenna element mode.
  • the inventors of the present invention weight-synthesize a transmission signal of a plurality of channels with weights according to eigenvectors belonging to eigenvalues of a spatial correlation matrix between a plurality of transmission / reception antennas and supply the signals to the plurality of antennas.
  • a multi-antenna transmitter that forms multiple transmit beams ie, a multi-antenna transmitter that transmits beams using eigenmodes
  • a relatively simple selection procedure is possible.
  • the present inventors have considered that both the data transmission speed and the transmission quality can be achieved, and have reached the present invention.
  • the main point of the present invention is that when transmitting a transmission signal that requires higher quality than other signals, the number of transmission beams is reduced and the transmission signal that requires higher quality is set to a large eigenvalue. Preferentially uses eigenvectors belonging to, and forms a transmission beam by vector multiplexing This is what I did.
  • the transmitting station uses the channel signature vector for transmission.
  • the signal vectorized using the transmitting array antenna is transmitted to the receiving station, and the receiving station uses the received signal of the receiving array antenna to receive the received channel signature vector associated with the transmitted channel signature vector. It is possible to realize a communication method in which a transmission signal is detected and demodulated.
  • a channel matrix (a spatial correlation matrix between a plurality of transmission and reception antennas, in other words, each antenna element of a transmission array antenna).
  • the singular vector and the eigenvector are collectively referred to as an eigenvector.
  • This eigenmode is a method of using the eigenvector as the channel signature vector described above. Using this eigenmode, each channel multiplexed at the same time in the communication space can be regarded as an independent path.
  • the eigenmode is characterized in that the channel capacity of the MIMO system can be maximized, particularly when the radio channel of the MIMO system can be handled as a narrow-band flat fading process.
  • the channel capacity of the MIMO system can be maximized, particularly when the radio channel of the MIMO system can be handled as a narrow-band flat fading process.
  • a transmitting station (assuming a base station) obtains downlink channel state information. Therefore, in TDD that uses the same frequency carrier for the uplink and downlink of the radio channel, due to the duality of the channel (reciprocity), the uplink from the receiving station (assuming a terminal) is used to transmit to the transmitting station. Thus, it is possible to estimate or measure channel state information. On the other hand, in FDD that uses different frequency carriers for uplink and downlink, the receiving station estimates or measures downlink channel state information and reports the result to the transmitting station. / Obtain the accurate CSI of the downlink.
  • the channel state information of the radio channel is known only at the receiving station, as opposed to the eigenmode in which the downlink channel state information is known at the transmitting station and the receiving station.
  • BL AST is known as a method of multiplexing and transmitting signals spatially, which has the same purpose as the inherent mode.
  • transmission diversity using a space-time code is known.
  • the eigenmode is a beam space mode in which the signal is vectorized and transmitted by the transmit array antenna, in other words, the signal is mapped into the beam space and transmitted forcefully, whereas BLAST and transmit diversity are Since the signal is mapped to the antenna element, it can be said that it is the antenna element mode.
  • FIG. 2 shows configurations of a multi-antenna transmission apparatus and a multi-antenna reception apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a case will be described as an example where multi-antenna transmission apparatus 100 is provided in a base station and multi-antenna reception apparatus 200 is provided in a terminal.
  • the multi-antenna transmission apparatus 100 and the multi-antenna reception apparatus 200 constitute a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) system and perform channel multiplex communication using a beam space mode typified by an eigenmode. Get ready!
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • Multi-antenna transmission apparatus 100 includes channel analysis unit 107.
  • Channel analyzer 10 7 is a channel matrix (spatial correlation matrix) between a plurality of transmission / reception antennas based on channel state information that is an estimation result of propagation channels between the transmission / reception antennas of the multi-antenna transmission apparatus 100 and the multi-antenna reception apparatus 200.
  • the characteristic value of the channel matrix (SVD: SVD: Singular Value Decomposition) is obtained to obtain the eigenvalues of the channel matrix (for example, ⁇ , eh, eh,..., ⁇ ).
  • the channel matrix is fixed.
  • channel analysis section 107 calculates channel signature vectors (eigenvectors in the case of this embodiment) of a plurality of transmission channels in order to configure a multiplexed channel based on the channel state information.
  • the channel analysis unit 107 sends the obtained eigenvalue and channel signature vector (eigenvector) to the control unit 108.
  • the control unit 108 serving as a beam control unit refers to the order of the magnitudes of the eigenvalues, and controls signals for controlling the multiplex frame generation unit 101, the encoding 'modulation units 103A to 103X, and the vector multiplexing unit 105. 109 is formed.
  • the control unit 108 uses the control signal 109 as a signal for controlling the multiplex frame configuration in the multiplex frame generation unit 101, and the coding rate modulation unit 103A to 103X as a code rate and modulation scheme.
  • a signal for controlling the signal is transmitted to the vector multiplexing unit 105 as a channel signature vector (eigenvector) used for vector multiplexing.
  • Multi-antenna transmission apparatus 100 inputs a transmission digital signal and control signal 109 to multiple frame generation section 101. Based on the control signal 109, the multiplex frame generation unit 101 uses a channel A transmission digital signal 102A, a channel B transmission digital signal 102B,..., A channel X as a plurality of transmission frames for mapping to the multiplexed channel.
  • a transmission digital signal 102X is formed and transmitted to the encoding / modulation units 103A to 103X.
  • Each coding / modulation section 103A to 103X determines the coding rate and the modulation method based on the control signal 109, and performs the coding and modulation with the coding rate and the modulation method, thereby performing the check.
  • Channel A baseband signal 104A to channel X baseband signal 104X are obtained and transmitted to vector multiplexing section 105.
  • the vector multiplexing unit 105 multiplies the baseband signals 104A to 104X of the channels A to X by the channel signature vectors and adds them to the baseband signals 104A to 104X.
  • the signals after multiplexing and vector multiplexing are supplied to the transmission array antenna 106.
  • the vector multiplexing unit 105 vector-multiplexes the transmission signals of a plurality of channels using eigenvectors belonging to the eigenvalues of the spatial correlation matrix between the plurality of transmission / reception antennas, and supplies them to the plurality of antennas. Forms a transmit beam (proprietary path signal).
  • the multi-antenna transmission apparatus 100 performs transmission in the eigenmode to the multi-antenna reception apparatus 200.
  • the multi-antenna receiving apparatus 200 has a channel analysis unit 208.
  • the channel analysis unit 208 calculates a plurality of channel signature vectors 209 to separate multiplexed transmission signals based on channel state information that is an estimation result of propagation channels between a plurality of transmission / reception antennas, This is sent to the multiple signal separation unit 202.
  • Multiplex signal demultiplexing section 202 obtains reception signals 203A to 203X for channels A to X by multiplying each reception signal received by reception array antenna 201 by each channel signature vector, and The data is sent to the decryption units 204A to 204X.
  • Each decoding unit 204A to 204X decodes the received signals 203A to 203X of channels A to X based on transmission method information (modulation scheme and code rate information) 211, whereby channel A ⁇ X digital signals 205A to 205X are obtained and sent to the reception data synthesis section 206.
  • transmission method information 211 is extracted from channel A digital signal 205 A by transmission method information detection section 210.
  • Transmission method information 211 includes information on multiple frames in addition to information on modulation schemes and coding rates.
  • Received data synthesis section 206 receives digital signals 205A to 205X of channels A to X and transmission method information 211, and uses digital signals 205A to 205X based on transmission method information (multiplex frame information) 211. Are combined to obtain a received digital signal.
  • the multi-antenna transmission apparatus 100 is higher in quality than other signals. Signals that require high quality are preferentially multiplexed using eigenvectors belonging to large eigenvalues preferentially. As a result, it is possible to thicken the eigenpath (also referred to as a transmission beam) of a signal that requires high quality, so that the transmission quality of this signal can be improved. By the way, the amplitude gain (path gain) of the eigen-valued eigenpath becomes eclipse.
  • multi-antenna transmission apparatus 100 is configured not to transmit other signals during a time during which a signal requiring higher quality than other signals is transmitted.
  • a signal that requires high quality is transmitted on an eigenpath with a large path gain
  • other signals are not transmitted on another unique path. This eliminates interference between eigenpaths, so that the transmission quality of signals that require high quality can be further improved.
  • the number of transmission beams is reduced (used for transmission). Reduce the number of eigenpaths) and vector multiplex the preferentially using eigenvectors belonging to large eigenvalues to form a transmission beam (i.e., eigenvectors with high path gain preferentially for signals that require high quality) The transmission quality of signals that require high quality can be improved.
  • a transmission signal that requires higher quality than other signals is used as a preamble and a control information symbol.
  • the preamble is used on the reception side to estimate propagation path fluctuations and fluctuations in the frequency offset amount due to the propagation path, and control information symbols are transmitted and received on the reception side such as modulation scheme, coding rate, and data transmission amount. Since these signals are important signals for establishing communication because they are used to notify control information related to the protocol between machines, they are higher than other signals such as data symbols, and are accurate and accurate. Need to be transmitted.
  • FIG. 3 shows a frame configuration of a signal that also transmits multi-antenna transmission apparatus 100 (hereinafter also referred to as a base station).
  • 201 indicates a preamble
  • multi-antenna receiving apparatus 200 (hereinafter also referred to as a terminal) is the preamplifier. Signal detection, frequency offset estimation, and the like.
  • Reference numeral 202 denotes a control information symbol, and the base station transmits information such as a modulation scheme of each channel, a coding rate, and a transmission amount of data to be transmitted to the terminal using this symbol.
  • 203 indicates a data symbol.
  • Reference numeral 204 denotes a pilot symbol, which is a known symbol, and the terminal uses this symbol to estimate the influence (channel fluctuation) of the data symbol due to channel distortion.
  • eigenvalues e, e, e,..., ⁇ > ⁇ > ⁇ > ⁇
  • the multi-antenna transmission apparatus 100 is
  • the preamble 201 and the control information symbol 202 that require high transmission quality are transmitted on the eigenpath with the highest noisy gain and are not transmitted on the other eigenpaths. Therefore, the control symbol 202 can be transmitted with high quality.
  • channel data with a large eigenvalue is modulated by a modulation scheme having a large number of modulation multi-values.
  • the eigenvalue of channel A is greater than the eigenvalue of channel B.
  • Channel B data is modulated with QPSK, while channel A data is modulated with 16QAM, which has a higher modulation multi-level.
  • error rate characteristics More data can be obtained without degrading the data.
  • channel A since channel A is transmitted on an eigenpath with a large eigenvalue A, errors are unlikely to occur even if the modulation multi-level number is increased. Therefore, for channel A, high-speed data transmission is performed using a modulation scheme with a large number of modulation levels.
  • channel B has an eigenvalue with a smaller eigenvalue than channel A.
  • Error rate characteristics using the same modulation multi-level modulation scheme as channel A may be degraded. Therefore, for channel B, a modulation scheme with a smaller modulation level than channel A is used. This makes it possible to achieve both high-speed data transmission and high-quality transmission.
  • the number of transmission beams is reduced (that is, the number of eigenpaths used for transmission).
  • the transmission signal is vector-multiplexed using the eigenvector belonging to a large eigenvalue preferentially to form a transmission beam (that is, a signal requiring high quality is preferentially transmitted on an eigenpath with a large path gain).
  • the modulation multi-level number of data transmitted on the eigenpath having a large eigenvalue is made larger than the modulation multi-level number of data transmitted on the eigenpath having a small eigenvalue, the data transmission rate is further increased. It is possible to achieve both transmission quality.
  • the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even when applied to OFDM and spread spectrum communication systems. Can do.
  • the terminal makes a communication request to the base station.
  • the base station requests the terminal to transmit a training symbol (for example, a known signal) for estimating channel information.
  • a training symbol for example, a known signal
  • the terminal sends a training symbol.
  • the base station estimates the channel state from the training symbols transmitted by the terminal.
  • the base station transmits the estimated channel state information to the terminal.
  • the terminal notifies the base station that it has acquired channel state information and requests data transmission.
  • the base station determines the modulation method and coding rate of each beam (each channel) and transmits data to the terminal.
  • the base station and the terminal can share the channel state information.
  • the feature of this embodiment is that, when a retransmission signal is transmitted, the number of transmission beams is reduced (that is, the number of unique paths used for transmission is reduced) compared to the previous transmission, and the retransmission signal is transmitted at the previous transmission.
  • the vector is multiplexed using eigenvectors belonging to a larger eigenvalue to form a transmission beam (transmitting with an eigenpath having a larger path gain than the previous one).
  • FIG. 5 shows the configuration of the multi-antenna transmission apparatus according to the present embodiment.
  • Figure 6 shows the configuration of the multi-antenna receiver of this embodiment.
  • multi-antenna transmission apparatus 400 is provided in a base station and multi-antenna reception apparatus 500 is provided in a terminal. Therefore, in the following description, multi-antenna transmission apparatus 400 may be referred to as a base station, and multi-antenna reception apparatus 500 may be referred to as a terminal.
  • Multi-antenna transmission apparatus 400 inputs channel state information to channel analysis section 420 via reception antenna 418 and reception section 419. Also, an ACK (Acknowledge) ZNACK (Negative Acknowledge) signal 415 from the terminal is input to the frame configuration unit 416 via the reception antenna 418 and the reception unit 419.
  • ACK Acknowledge
  • ZNACK Negative Acknowledge
  • the channel state is estimated based on the tracing symbol transmitted by the terminal, and the estimation result is used as the channel state information. And output.
  • Channel analysis section 420 based on channel state information that is an estimation result of propagation channels between a plurality of transmission / reception antennas of multi-antenna transmission apparatus 400 and multi-antenna reception apparatus 500, channel matrix between the plurality of transmission / reception antennas By calculating (spatial correlation matrix) and analyzing the singular values of this channel matrix, the eigenvalues of the channel matrix are determined.
  • channel analysis section 420 calculates channel signature vectors (eigenvectors in the case of this embodiment) of a plurality of transmission channels to form a multiplexed channel based on the channel state information.
  • Channel analysis section 420 sends the obtained eigenvalue and channel signature vector (eigenvector) to control section 421.
  • the control unit 421 as beam control means forms a control signal 422 for controlling the vector multiplexing unit 406 with reference to the order of the eigenvalue magnitudes.
  • the control unit 421 transmits a channel signature vector (eigenvector) used for vector multiplexing as the control signal 422.
  • Frame configuration signal generation section 416 generates frame configuration signal 417 for controlling the frame configuration based on information of ACK (Acknowledge) ZNACK (Negative Acknowledge) signal 415 transmitted by the terminal, and encodes this Send to modulation section 404A, 404B.
  • ACK Acknowledge
  • ZNACK Negative Acknowledge
  • Multi-antenna transmission apparatus 400 inputs transmission digital signal 401A of channel A and transmission digital signal 401B of channel B to encoding / modulation sections 404A and 404B and storage sections 402A and 402B, respectively. .
  • the storage units 402A and 402B send the stored transmission digital signal 403A and 403B to the code signals 404A and 404B.
  • the transmission digital signals 403A and 403B stored in the entries 402A and 402B are used as retransmission signals.
  • Encoding / modulating section 404A receives digital signal 401A of channel A, digital signal 403A of stored channel A, and frame configuration signal 417 as input, and digital signal 401A of channel A according to frame configuration signal 417 Alternatively, the stored channel A digital signal 403 A is encoded and modulated, and the channel A modulation signal 405 A obtained thereby is sent to the vector multiplexing unit 406.
  • the encoding / modulation unit 404B includes a digital signal 401B for channel B, a digital signal 403B for channel B stored, a digital signal 403B,
  • the frame configuration signal 417 is input, and either the channel B digital signal 401B or the stored channel B digital signal 403B is encoded and modulated according to the frame configuration signal 417, and the resulting channel B modulation is obtained.
  • the signal 405B is sent to the vector multiplexing unit 406.
  • vector multiplexing section 406 multiplies modulated signals 405A and 400B by vector multiplexing by adding channel signature vectors to channel A and B modulated signals 405A and 405B. Then, modulated signals # 1 (407—1) and # 2 (407—2) after vector multiplexing are output.
  • Modulated signals # 1 (407-1) and # 2 (407-2) after vector multiplexing are serial-parallel converted by serial parallel converters (SZP) 408-1 and 408-2, respectively, and are parallel signals. 4091-1 and 4091-2, and inverse Fourier transforms are performed by inverse Fourier transforms (ifft) 4101-1, 410-12 to be OFDM signals 411-1, 411-2.
  • the OFDM signals 411-1 and 411-2 are transmitted signals # 1 (413-1), # 2 (413-) by performing predetermined radio processing such as frequency conversion by the radio units 412-1 and 412-2. 2), the transmission signals # 1 (413-1) and # 2 (413-2) are transmitted from the antennas 414-1, 414-2.
  • the multi-antenna receiving apparatus 500 of FIG. 6 receives the received signals # 1 (502—1) and # 2 (502—2) received by the antennas 501-1, 501-2, and the radio unit 503-1, Enter 503—2.
  • the radio parts 503-1 and 503-2 perform baseband processing by performing predetermined radio processing such as frequency conversion on the received signals # 1 (502-1) and # 2 (502-2).
  • OFDM signals # 1 (504-1) and # 2 (504-2) are obtained and sent to Fourier transform units (f ft) 505-1, 505-2.
  • the Fourier transform units 505_1 and 505_2 are baseband OFDM signals # 1 (504_1),
  • # 2 (504—2) is Fourier transformed.
  • the signals # 1 (506-1) and # 2 (506_2) after the Fourier transform are sent to the multiple signal separation unit 509 and the channel state information detection unit 507.
  • Channel state information detection section 507 when the procedure shown in Fig. 4 is taken, is the base station inserted in signals # 1 (506-1) and # 2 (506-2) after Fourier transform.
  • a plurality of channel signature vectors 508 are calculated and transmitted to the multiplexed signal separation unit 509.
  • the multiple signal demultiplexer 509 converts the signals after Fourier transform into signals # 1 (506-1) and # 2 (506-2). By multiplying each channel signature vector, channel A modulation signal 510A and channel B modulation signal 51OB are obtained, and these are decoded by 515A and 515B, transmission path estimation units 511A and 511B, and frequency offset estimation. Send to parts 513A and 513B. Also, channel A modulation signal 510 A is sent to control information detection section 517.
  • Control information detection section 517 detects control information symbol 202 in FIG. 3 from modulated signal 510A of channel A, and each of decoding sections 515A and 515B includes control information 518 including information such as a modulation scheme and a coding rate. Is sent out.
  • Each channel estimation unit 511 A, 51 IB extracts the pilot symbols 204 of channels A and B in FIG. 3 from the modulated signals 510A and 510B of channels A and B, and each channel is based on the pilot symbols. And the estimation result is transmitted to decoding sections 5158 and 515B as channel fluctuation estimation signals 512A and 512 for channels A and B, respectively.
  • Each frequency offset estimator 513A, 513B extracts the modulated signal 510A, 51 OB power of channels A and B, and extracts the preamble 201 and pilot symbol 204 in Fig. 3, and based on these signals, The frequency offset is estimated, and the estimation result is sent to decoding sections 515A and 515B as frequency offset estimation signals 514A and 514B.
  • the frequency offset estimation signals 514A and 514B are also transmitted to the radio units 503-1 and 502-2, and the frequency offset removal is also performed by the radio units 503-1 and 502-2. Yes.
  • Decoding sections 515A and 515B remove modulation signal 510A and 510B force distortion components based on channel fluctuation estimation signals 512A and 512B and frequency offset estimation signals 514A and 514B, respectively, and then modulate the modulation scheme of control information 518 On the basis of information such as coding rate, the modulated signals 510A and 510B are demodulated and decoded to obtain digital signals 516A and 516B of channels A and B. The digital signals 516 A and 516 B of channels A and B are sent out from the CRC check units 519 A and 519 B.
  • Each CRC check unit 519A, 519B performs CRC check of digital signals 516A, 516B. That is, the digital signals 516 A and 516B of channels A and B are each composed of data and parity as shown in FIG. 7, and the CRC check units 519A and 519B By checking, it is possible to check whether or not an error has occurred.
  • the CRC check units 519A and 513B receive data 520A , Outputs ACKZNACK signals 521A and 521B together with 520B.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of data exchange between a base station (multi-antenna transmission apparatus 400) and a terminal (multi-antenna reception apparatus 500) for explaining the ARQ method of the present embodiment.
  • the condition is that the eigenvalue of path # 1 and the eigenvalue of path # 2
  • the non-retransmission data modulation method is 16QAM when using path # 1, and QPSK when using path # 2.
  • the base station transmits channel 1 data 1A on path # 1 and channel B data 1B on path # 2.
  • the terminal Since there is an error in data 1A, the terminal requests the base station to retransmit data 1A.
  • the base station transmits data 1A ′ corresponding to retransmission data of data 1A of channel A using path # 1.
  • the base station transmits channel A data 2A on path # 1 and channel B data 2B on path # 2.
  • the terminal requests retransmission of data 2A and data 2B to the base station because there is an error in data 2A and data 2B.
  • the base station uses path # 1 to transmit data 2A 'corresponding to retransmission data of channel 2 data 2A and data 2B' corresponding to retransmission data of channel B data 2B To do.
  • the terminal does not request retransmission because there is no error in data 2A and data 2B.
  • the base station transmits channel A data 3A on path # 1 and channel B data 3B on path # 2.
  • the terminal requests retransmission of data 3B to the base station because there is an error in data 3B.
  • Base station uses channel # 1 and corresponds to channel B data 3B retransmission data Data 3B 'to be transmitted.
  • the retransmission data (eg, data 1A ′) may be the same data as the original data (eg, data 1A), or is recoverable data (eg, punctured data). There may be.
  • the number of paths is reduced when retransmitting.
  • the number of paths is 2 for data transmission and the number of paths is 1 for retransmission.
  • the number of paths is reduced during retransmission, that is, interference is reduced, so that the data reception quality is improved.
  • the number of retransmissions can be reduced and the data throughput can be improved.
  • the configuration of the transmission apparatus can be simplified. That is, in FIG. 8, for example, the modulation method of channel 1 data 1A and retransmission data 1A 'is the same, and channel 2 data 2B and retransmission data 2B' are the same modulation method.
  • the number of paths is reduced, or the retransmission signal is retransmitted on an eigenpath having a larger eigenvalue than at the previous transmission.
  • a sufficient improvement in error rate characteristics can be expected.
  • the ARQ method of the present invention is applied to the case where the number of transmission antennas is two. As described above, the ARQ method of the present invention is naturally applicable to the case where the number of transmitting antennas is three or more. Below, the ARQ method for transmitting three modulated signals with three transmit antennas will be described using Figs. 9 and 10 as an example.
  • 16QAM is used when path # 1 is used, QPSK is used when path # 2 is used, and BPSK is used when path # 3 is used.
  • the base station transmits channel 1 data 1 in path # 1, channel 1 data 1 in path # 2, and channel C data 1C in path # 3.
  • the terminal Since there is an error in data 1C, the terminal requests the base station to retransmit data 1C.
  • the base station transmits data 1C ′ corresponding to retransmission data of data 1C of channel C using path # 1.
  • the base station transmits channel 2 data 2 in path # 1, channel 2 data 2 in path # 2, and channel C data 2C in path # 3.
  • the terminal requests retransmission of data 2 and data 2 to the base station because there is an error in data 2 and data 2.
  • the base station transmits data 2A ′ corresponding to retransmission data of channel 2 data 2 and data 2B ′ corresponding to retransmission data of channel B data 2B using path # 1. To do.
  • the terminal does not request retransmission because there is no error in data 2A and data 2B.
  • the base station transmits channel 3 data 3A on path # 1, channel B data 3B on path # 2, and channel C data 3C on path # 3.
  • the terminal Since the terminal has an error in data 3B, the terminal requests the base station to retransmit data 3B.
  • Base station uses channel # 1 and corresponds to channel B data 3B retransmission data Data 3B 'to be transmitted.
  • the data modulation method is 16QAM when path # 1 is used, QPSK when node # 2 is used, and BPSK when path # 3 is used.
  • the base station transmits channel 1 data 1 in path # 1, channel 1 data 1 in path # 2, and channel C data 1C in path # 3.
  • the terminal Since there is an error in data 1 ⁇ , data 1 ⁇ , and data 1C, the terminal requests retransmission of data 1 ⁇ , data 1 ⁇ , and data 1C to the base station.
  • the base station first uses path # 1 to correspond to data 1B 'corresponding to channel 1 data 1B retransmission data, and uses path # 2 to correspond to channel C data 1C retransmission data. Send data 1C '. Next, the base station transmits data 1A corresponding to the retransmission data of channel 1 data 1 using path # 1. At this time, there is no other modulation signal in path 2 #.
  • the terminal does not request retransmission because there is no error in data 1A, 1B, and 1C.
  • the base station transmits channel 2 data 2A on path # 1, channel B data 2B on path # 2, and channel C data 2C on path # 3.
  • the base station uses path # 1 to transmit data 2B 'corresponding to channel 2 data 2B retransmission data, and uses path # 2 to transmit data corresponding to channel 2 data 2C retransmission data. 2C 'is transmitted.
  • the terminal does not request retransmission because there is no error in data 2B and data 2C.
  • the base station transmits channel 3 data 3A on path # 1, channel B data 3B on path # 2, and channel C data 3C on path # 3.
  • the terminal Since there is an error in data 3C, the terminal requests the base station to retransmit data 3C. ⁇ 11> The base station transmits data 3C ′ corresponding to retransmission data of data C of channel C using path # 1.
  • the feature of the ARQ method described in FIG. 9 is that retransmission data is transmitted using an eigenpath with the largest eigenvalue.
  • signals are not transmitted on other unique paths.
  • the quality of retransmission data can be improved compared to when data is transmitted (that is, during normal transmission), and therefore the number of retransmissions can be reduced. As a result, data throughput can be improved.
  • the quality of retransmission data can be improved compared to the previous transmission, and therefore the number of retransmissions can be reduced. As a result, data throughput can be improved.
  • by performing retransmission data using a path with a larger path gain than the previous transmission it is possible to improve the quality at the time of retransmission and transmit retransmission data using multiple paths! / Therefore (for example, 3> Yaku 7> in FIG. 10), there is an effect that the transmission rate of retransmission data can be increased compared with the ARQ method of FIG.
  • the number of transmission beams is reduced (that is, the number of eigenpaths used for transmission is reduced) compared to the previous transmission, and the retransmission signal is transmitted last time. Since the transmission beam is formed by vector multiplexing using eigenvectors belonging to eigenvalues larger than the time (transmission is performed using eigenpaths having a larger path gain than the previous one), retransmission can be performed with a relatively simple selection procedure. The number of times can be reduced and the data throughput can be increased.
  • the frame configuration in FIG. 3 is used for explanation.
  • the symbol in FIG. 3 includes a plurality of subcarriers. It corresponds to a symbol composed of
  • the present invention is applied to the OFDM scheme as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the same applies to a case where the present invention is applied to a spread spectrum communication scheme or a single carrier scheme. An effect can be obtained.
  • channel state information is described in detail! /, But channel state information may be shared at the time of retransmission or at the time of retransmission. It is not necessary. That is, the method of sharing channel state information does not affect the characteristics of the present embodiment.
  • the modulation method is particularly described as a parameter of the transmission method, but in addition to this, retransmission may be performed in consideration of parameters such as the encoding method and the coding rate. Even when these parameters are added, the present invention can be similarly implemented.
  • a modulation method a communication method that can be changed among BPSK, QPSK, 16QAM, and 64QAM is adopted. Also, the channel that is transmitted with the large eigenvalue and the path is named channel A, and the channel that is transmitted with the small eigenvalue! / Is named channel B (except when retransmission data is transmitted). At this time, if all combinations of transmission channels and modulation schemes are considered, a modulation scheme setting table as shown in FIG. 11 can be created. Figure 11 shows the transmission method supported as a standard.
  • setting # 2 and setting # 5, setting # 3 and setting # 9 in FIG. 11 have the same transmission speed.
  • a modulation method selection method is supported by the standard, and can be limited to a transmission method that meets the user's request from among the transmission methods. explain.
  • FIG. 12 shows the configuration of the multi-antenna transmission apparatus of this embodiment.
  • Personal computer (PC) 1101 sends transmission method setting information 1102 to frame configuration signal generation section 416.
  • Frame configuration signal generation section 416 limits the transmission method based on transmission method setting information 1102.
  • FIG. 13 shows an example of a transmission method setting screen by PC 1101. What is particularly important here is that the quality priority mode and high-speed transmission priority mode can be selected, and the maximum delay time can be set.
  • the power when only a 1-channel signal is transmitted Compared with the case where a 2-channel signal is transmitted, the data quality is good. Therefore, when a configuration that can be set as in (Method 1) is adopted and the user mainly uses it for the purpose of transmitting data with a small capacity, the quality priority mode is selected and data with a large capacity is transmitted. In the case of using mainly for this purpose, the above problem can be avoided by selecting the high-speed data transmission mode.
  • the quality priority mode is set to # 1
  • the power is also a table composed mainly of # 4
  • the high-speed transmission priority mode is a table composed mainly of setting # 5 to setting # 14. In the quality priority mode, a transmission method for transmitting only one channel signal is preferentially assigned.
  • the maximum delay time is the maximum delay time allowed by the user.
  • the transmission method as shown in Fig. 14 is determined.
  • step SP1 the time required for transmission in the case of transmission by each transmission method in a table (for example, the table shown in FIG. 13) is calculated from the transmission amount of data to be transmitted.
  • step SP2 it is determined whether there is a transmission method in the table that requires a shorter transmission time than the maximum delay time.
  • step SP4 If there is no transmission method in the table that requires less time than the maximum delay time, the process moves to step SP4, and a transmission method that achieves both transmission speed and transmission quality is selected from the propagation environment. .
  • step SP3 the transmission method with a transmission time shorter than the maximum delay time is selected. Select the transmission method.
  • the learning mode, user setting mode, and save mode are proposed as effective modes on the system.
  • FIG. 15 When there is a learning mode and a user setting mode, the configuration shown in Fig. 15 may be adopted.
  • the personal computer (PC) 1401 of the multi-antenna transmission apparatus 1400 sends the mode setting information 1402 to the transmission method setting 'learning unit 1403.
  • the transmission method setting 'learning unit 1403 is set to the setting mode based on the mode setting information 1402, determines the transmission method from ACKZNACK based on the method of the setting mode, and uses this as the transmission method determination information 1404. Is sent to the system configuration signal generation unit 416.
  • Frame configuration signal generation section 416 refers to transmission method determination information 1404, and outputs frame configuration signal 417, which is information related to the frame configuration based on the determined transmission method.
  • the user setting mode is a method in which a user creates a table by limiting the types of transmission methods. Thereby, it is possible to simplify the determination of the transmission method. It is also possible to download, obtain, and set the table software from outside.
  • FIG. 16 shows a configuration example of a multi-antenna receiving apparatus 1500 of the terminal for realizing the save mode setting.
  • Multi-antenna receiving apparatus 1500 sets a mode using personal computer (PC) 1501 and sends this to mode control information 1502 to control section 1503.
  • the control unit 1 503 includes mode setting information 1502 and control information 51 including information such as a modulation scheme and a coding rate. 8 is set to the save mode, and when the control information 518 indicates a transmission method in which only one channel of the modulated signal exists, one of the radio units 503-1 and 503-2 is selected. A control signal 1504 that stops one of the operations is output.
  • the power consumption of the receiving device of the terminal can be reduced.
  • the same effect can be obtained by performing digital signal processing that is not limited to the force for stopping the operation of only the wireless unit and stopping the operation of the part.
  • the application mode can be set on the screen of the personal computer.
  • the user can select one of “Video mode”, “Internet mode”, “File download mode”, “Game mode”, “Learning mode”, and “User setting mode”.
  • the transmission mode, maximum delay time, and retransmission delay time are automatically set, and “Learning Mode” and “User Setting Mode” are selected.
  • the maximum delay time and retransmission delay time can be set by the user. Even when such a table is created and the mode is set using a personal computer, it can be carried out in the same manner as described above, and the same effect can be obtained.
  • the modulation method is particularly described as the transmission method parameter.
  • the transmission method is also considered in consideration of parameters such as the encoding method and the coding rate. Even if these parameters are added, the present invention can be similarly implemented.
  • the feature of the present embodiment can be applied not only to the eigenmode MIMO system but also to the MIMO multiplexing system using the antenna element mode, for example.
  • FIG. 18 shows a configuration example of a multi-antenna transmission apparatus and a multi-antenna reception apparatus that realizes a MIMO multiplexing scheme using an antenna element mode.
  • Multi-antenna transmission apparatus 1700 inputs channel A, B, and C transmission digital signals 1701A, 1701B, and 1701C to modulated signal generation units 1702A, 1702B, and 1702C, and modulates them to channel A.
  • B, C modulation signals 1703A, 1703B, 1703C are obtained.
  • Each of the radio units 1704A, 1704B, 1704C performs a predetermined radio process such as frequency conversion on the modulated signals 1703A, 1703B, 1703C of channels A, B, C, so that the transmission signals 170 5A ⁇ 1705B ⁇ 1705C This is supplied to the antennas 1706A to 1706B to 1706C.
  • the multi-antenna receiver 1800 receives the received signals 1708-1, 1708-2 received by the antennas 1707-1, 1707-2, and 1707-3 in the radio units 1709-1, 1709-2, and 1709-3. , Enter 1708-3.
  • Each of the radio units 1709-1, 1709-2, and 1709-3 performs predetermined radio processing such as frequency conversion on the received signals 1708-1, 1708-2, and 1708-3, thereby generating a base node signal 1710.
  • predetermined radio processing such as frequency conversion on the received signals 1708-1, 1708-2, and 1708-3, thereby generating a base node signal 1710.
  • — 1, 1710-2, 1710-3 are obtained and sent to the separation / demodulation unit 171 1.
  • the separation / demodulation unit 1711 separates the transmitted original modulation signals 1703A to 1703B to 1703C by the baseband signal 1710-1, the baseband signal 1710-2, and the base node signal 1710-3. By demodulating them, the received digital signals 1 712A, 1712B, and 1712C of channels A, B, and C are obtained.
  • the modulation signal 1703A of channel A, the modulation signal 1703B of channel B, and the modulation signal 1703C of channel C are Txa (t), Txb (t), and Txc (t), respectively, and the baseband signal 17 10— If the baseband signal 1710-2 and the baseband signal 1710-3 are Rxl (t), Rx2 (t), and Rx3 (t), the following relational expression is established. However, hl l (t) ⁇ ! i33 (t) is a channel fluctuation value between the transmitting and receiving antennas.
  • the separation / demodulation unit 1711 performs channel A, channel based on the relational expression (1).
  • the signal of channel c is separated.
  • the modulation signals Txa (t), Txb (t), and Txc (t) can each be an independent modulation method. Then, as described in the present embodiment, there are problems that the number of transmission methods increases and the selection method of the transmission method becomes complicated. However, by applying the processing described in the present embodiment to such a MIMO multiplexing scheme, the transmission method selection procedure can be simplified.
  • the present invention is suitable for application to, for example, a multi-antenna transmission apparatus and its retransmission method used in a multi-antenna communication system such as a MIMO system or an OFDM-MIMO system.

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Abstract

　比較的簡単な選択手順で、データ伝送速度と伝送品質とを両立させることができるマルチアンテナ送信装置を提供する。ベクトル多重化部（１０５）は、他の信号に比して高い品質が要求される送信信号を送信する際には、送信ビーム数を減らす（すなわち送信に用いる固有パス数を減らす）と共に当該送信信号を大きな固有値に属する固有ベクトルを優先的に用いてベクトル多重して送信ビームを形成する（すなわち高い品質が要求される信号を優先的にパスゲインの大きな固有パスで送信する）。

Description

明 細 書
マルチアンテナ送信装置及びマルチアンテナ送信装置の再送方法 技術分野
[0001] 本発明は、例えば MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)通信システムに用いら れるマルチアンテナ送信装置及びその再送方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)通信システムのように、送信装置 側で複数のアンテナ力 同一時間に異なる変調信号を送信し、受信装置側で伝搬 路上で混ざり合った変調信号を分離することで、データ伝送速度を高める技術が提 案されている。
[0003] この種の通信システムの構成例を図 1に示す。マルチアンテナ送信装置 20は、チ ャネル A〜Dの送信ディジタル信号 1 A〜： LDを変調信号生成部 2A〜 2Dに入力する 。各変調信号生成部 1 A〜： LDは、送信信号 1 A〜： LDに対して、 BPSK(Binariphase Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の変調処理を施すことにより、チャネル A〜Dの変調信号 3 A〜3Dを形成し、これらを無線部 4A〜4Dに送出する。各無線部 4A〜4Dは、ベー スバンドの変調信号 3A〜3Dに対して、周波数変換等の所定の無線処理を施すこと により、無線帯域のチャネル A〜Dの送信信号 5A〜5Dを形成し、これらをアンテナ 6A〜6Dに送出する。
[0004] マルチアンテナ受信装置 30は、マルチアンテナ送信装置 20の複数アンテナ 6A〜 6Dによって送信された後、伝搬路上で混ざり合った信号を受信することになる。マル チアンテナ受信装置 30は、伝搬路上で混ざり合った信号をアンテナ 7— 1〜7— 4で 受信する。各アンテナ 7— 1〜7— 4で受信された受信信号 8— 1〜8— 4は、無線部 9 — 1〜9— 4に入力される。各無線部 9— 1〜9— 4は、受信信号 8—1〜8— 4に対し て、周波数変換等の所定の無線処理を施すことにより、無線帯域の受信信号 8—1 〜8— 4カゝらベースバンド信号 10—1〜： L0— 4を得、これらを分離 ·復調部 11に送出 する。分離'復調部 11は、例えば各変調信号 3A〜3D中に挿入された既知プリアン ブルに基づいて送信アンテナ 6A〜6Dと受信アンテナ 7— 1〜7— 4との間の空間相 関行列を求め、その逆行列を用いて各変調信号 3A〜3Dに相当する信号を分離抽 出し、分離抽出した各変調信号 3A〜3Dに相当する信号を復調することにより、送信 ディジタル信号 1 A〜 1Dに相当する受信ディジタル 12A〜 12Dを得る。
[0005] さらに従来、このようなマルチアンテナ通信システムにおけるデータ伝送速度を向 上させるために多くの技術が提案されている。例えば非特許文献 1には、変調信号 生成部 2A〜2Dにおいて、送信信号数や変調方式を適宜切り替えることで、データ 伝送速度を向上させる技術が提案されて ヽる。
非特許文献 1： "送信チャネル選択時の MIMO— OFDMシステム伝送特性"電子情 報通信学会、信学技報 RCS— 2003— 263、 2004年 1月
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上記非特許文献 1のように、送信信号数や変調方式を切り替える場 合、送信方法の選択肢が多くなつてしまい、送信方法の選択手順が複雑になってし まうという問題が発生する。例えば、各変調信号生成部 2A〜2Dが BPSK、 QPSK 又は 16QAMのうちいずれかの変調方式を選択でき、かつ変調信号生成部 2A〜2 Dのうち 1つ、 2つ、 3つ又は 4つを選択的に作動させて送信信号数を選択できる場合 を考える。この場合、当然、変調方式としては 16QAMよりも QPSK、 QPSKよりも BP SKを選択した方がデータ誤りを低減させることができ、送信信号数としては 4つよりも 3つ、 3つよりも 2つ、 2つよりも 1つとした方が伝搬路での送信信号間の干渉が減るの で受信品質を高めることができる。但し、変調多値数の小さい変調方式を選択するほ ど、送信信号数を減らすほど、データ伝送速度は低下する。
[0007] すなわち、非特許文献 1のような送信信号数や変調方式を切り替える場合には、デ ータ伝送速度の低下を最小限に抑えつつ受信品質を高める上で、どの変調方式と、 どの送信信号数との組み合わが、最も良い組合せかを選択しなければならず、その 選択手順が複雑になってしまう。
[0008] 本発明の目的は、比較的簡単な選択手順で、データ伝送速度と伝送品質とを両立 させることができるマルチアンテナ送信装置、及びマルチアンテナ送信装置の再送 方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0009] この目的を達成するため本発明のマルチアンテナ送信装置は、同一時間に多重送 信する複数チャネル分の送信信号を形成する多重フレーム生成手段と、複数チヤネ ルの送信信号を、複数の送受信アンテナ間の空間相関行列の固有値に属する固有 ベクトルを用いてベクトル多重して、複数のアンテナに供給することにより、送信ビー ムを形成するベクトル多重化手段と、他の信号に比して高い品質が要求される送信 信号を送信する際には、送信ビーム数を減らすと共に当該送信信号を大きな固有値 に属する固有ベクトルを優先的に用いてベクトル多重して送信ビームを形成するよう に、ベクトル多重化手段を制御するビーム制御手段とを具備する構成を採る。
[0010] さらに、本発明のマルチアンテナ送信装置においては、前記他の信号に比して高 い品質が要求される送信信号は、プリアンブル又は制御情報シンボルとする。
[0011] さらに、本発明のマルチアンテナ送信装置においては、前記他の信号に比して高 い品質が要求される送信信号は、再送信号であり、前記ビーム制御手段は、前記再 送信号を送信する際には、前回送信時よりも送信ビーム数を減らすと共に再送信号 を前回送信時よりも大きな固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重するよ うに、前記ベクトル多重化手段を制御する構成を採る。
[0012] さらに、本発明のマルチアンテナ送信装置の再送方法は、再送信号を送信する際 には、前回送信時よりも送信ビーム数を減らすと共に、再送信号を前回送信時よりも 大きな固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重した送信ビームにより送信 するよう〖こする。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、比較的簡単な選択手順で、データ伝送速度と伝送品質とを両立 させることができるマルチアンテナ送信装置、及びマルチアンテナ送信装置の再送 方法を実現できる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]従来の MIMO通信システムの構成を示すブロック図
[図 2]本発明の実施の形態 1に係るマルチアンテナ送信装置及びマルチアンテナ受 信装置の構成を示すブロック図
[図 3]実施の形態 1のマルチアンテナ送信装置の動作の説明に供する図
[図 4]送信側と受信側とでチャネル状態情報を共有するための方法を示す図
[図 5]実施の形態 2のマルチアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
[図 6]実施の形態 2のマルチアンテナ受信装置の構成を示すブロック図
[図 7]CRCチェックを行うためのデータ構成を示す図
[図 8]実施の形態 2の ARQ方法の説明に供する図
[図 9]実施の形態 2の ARQ方法の説明に供する図
[図 10]実施の形態 2の ARQ方法の説明に供する図
[図 11]実施の形態 3の変調方式テーブルを示す図
[図 12]実施の形態 3のマルチアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
[図 13]実施の形態 3の変調方式選択方法の設定画面を示す図
[図 14]実施の形態 3の変調方式選択の決定手順を示すフローチャート
[図 15]実施の形態 3のマルチアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
[図 16]実施の形態 3のマルチアンテナ受信装置の構成を示すブロック図
[図 17]実施の形態 3の変調方式テーブルとは異なるテーブルの例を示す図
[図 18]アンテナエレメントモードを利用した MIMO多重方式を実現するマルチアンテ ナ送信装置及びマルチアンテナ受信装置の構成を示すブロック図
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明の発明者らは、複数チャネルの送信信号を、複数の送受信アンテナ間の空 間相関行列の固有値に属する固有ベクトルに応じたウェイトによって重み付け合成し て、複数のアンテナに供給することにより、複数の送信ビームを形成するマルチアン テナ送信装置 (すなわち、固有モードを用いてビーム送信するマルチアンテナ送信 装置）において、固有値の大きさを積極的に活用すれば、比較的簡単な選択手順で 、データ伝送速度と伝送品質とを両立させることができると考え、本発明に至った。
[0016] 本発明の骨子は、他の信号に比して高い品質が要求される送信信号を送信する際 には、送信ビーム数を減らすと共に、当該高い品質が要求される送信信号を大きな 固有値に属する固有ベクトルを優先的に用いてベクトル多重して送信ビームを形成 するようにしたことである。
[0017] 先ず、本発明に係る実施の形態を具体的に説明する前に、本発明で用いる固有モ ードについて簡単に説明する。
[0018] MIMOシステムでは、受信局だけでなく送信局側にお 、てもチャネル状態情報 (C ShChannel State Information)が既知である場合に、送信局が送信のチャネルシグネ チヤベクトル（channel signature vector)を用いてベクトル化した信号を送信アレーァ ンテナより受信局に対して送信し、受信局が受信アレーアンテナの受信信号から送 信のチャネルシグネチヤベクトルに対応付けられた受信のチャネルシグネチヤべタト ルを用いて送信信号を検出し復調する、通信方法を実現できる。
[0019] 特に、通信空間に複数のチャネルを構成し信号を同一時間で多重伝送する通信 モードとして、チャネル行列 (複数の送受信アンテナ間の空間相関行列、換言すれ ば、送信アレーアンテナの各アンテナ素子と受信アレーアンテナの各アンテナ素子 の全て又は一部の組み合わせの複素チャネル係数を要素とする行列）の固有値に 属する特異ベクトル（singular vector)又は固有ベクトル（eigen vector)を利用した固 有モード (eigenmode)がある。なお本実施の形態では、上記特異ベクトルと固有べク トルをまとめて固有ベクトルと呼ぶことにする。この固有モードは、固有ベクトルを前述 したチャネルシグネチヤベクトルとして利用する方法である。この固有モードを用いれ ば、通信空間で同一時間で多重された各チャネルは、独立のパスと見なすことがで さるようになる。
[0020] 固有モードは、特に MIMOシステムの無線チャネルが狭帯域のフラットフェージン グ過程として扱える場合には、 MIMOシステムのチャネルキャパシティを最大にでき るという特徴がある。例えば、 OFDMを採用した無線通信システムでは、マルチパス 遅延波によるシンボル間干渉を取り除くためガードインターバルを挿入し、 OFDMの 各サブキャリアはフラットフェージング過程となるような設計を行うのが一般的である。 したがって、 MIMOシステムにおいて OFDM信号を送信する場合、固有モードを用 いることによって、例えば各サブキャリアで複数の信号を空間的に多重化して伝送す ることが可能となる。
[0021] 因みに、送信局 (基地局を想定する）が下り回線のチャネル状態情報を得る方法と しては、無線回線の上りと下りで同一の周波数キャリアを利用する TDDでは、チヤネ ルの双対性 (reciprocity)により、受信局 (端末を想定する）からの上り回線を用いて 送信局にぉ 、てチャネル状態情報の推定 (estimating)又は測定 (measuring)をする ことが可能である。一方で、上りと下りで異なる周波数キャリアを利用する FDDでは、 受信局において下り回線のチャネル状態情報を推定または測定し、その結果を送信 局へ通知（reporting)することにより、送信局にお!/、て下り回線の正確な CSIを得るこ とでさる。
[0022] MIMOシステムを利用した通信方法としては、送信局及び受信局において下り回 線のチャネル状態情報を既知とする固有モードに対して、受信局においてのみ無線 チャネルのチャネル状態情報を既知とする方法カ^、くつか提案されて 、る。固有モ ードと同じ目的である空間的に信号を多重化して伝送する方法としては、例えば BL ASTが知られている。また信号の多重度を犠牲にし、つまりキャパシティを増加させ るためでなくアンテナの空間ダイバーシチ効果得る方法としては、例えば時空間符号 を用いた送信ダイバーシチが知られて 、る。固有モードが送信アレーアンテナで信 号をベクトル化して送信する、言い換えると信号をビーム空間（beam space)にマツピ ングして力 送信するビーム空間モードであるのに対して、 BLASTや送信ダイバー シチは信号をアンテナエレメント（antenna element)にマッピングすることからアンテナ エレメントモードであると言うことができる。
[0023] 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。
[0024] (実施の形態 1)
図 2に、本発明の実施の形態 1に係るマルチアンテナ送信装置と、マルチアンテナ 受信装置の構成を示す。本実施の形態では、マルチアンテナ送信装置 100が基地 局に設けられ、マルチアンテナ受信装置 200が端末に設けられた場合を例に説明す る。
[0025] マルチアンテナ送信装置 100とマルチアンテナ受信装置 200は、 MIMO (Multiple -Input Multiple-Output)システムを構成し、固有モードに代表されるビーム空間モー ドを用いたチャネル多重通信を行うようになって!/、る。
[0026] マルチアンテナ送信装置 100はチャネル解析部 107を有する。チャネル解析部 10 7は、マルチアンテナ送信装置 100とマルチアンテナ受信装置 200の複数の送受信 アンテナ間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情報に基づ 、て、複数の 送受信アンテナ間のチャネル行列（空間相関行列）を求め、このチャネル行列の特 異値を解析（SVD (SVD: Singular Value Decomposition) )することで、チャネル行列 の固有値（例えば、 λ 、 え 、 え 、 · · ·、 λ )を求める。ここでこのチャネル行列の固
A B C X
有値は、各チャネルの固有パス（例えば、パス A、パス B、ノ ス C、 · · ·、パス X)のパス ゲインを示すものでもある。またチャネル解析部 107は、チャネル状態情報に基づい て、多重化チャネルを構成するために複数の送信チャネルのチャネルシグネチヤべ タトル (本実施の形態の場合、固有ベクトル)を算出する。チャネル解析部 107は、求 めた固有値及びチャネルシグネチヤベクトル（固有ベクトル）を制御部 108に送出す る。
[0027] ビーム制御手段としての制御部 108は、固有値の大きさの順序を参考にして、多重 フレーム生成部 101、符号化'変調部 103A〜103X及びベクトル多重化部 105を制 御する制御信号 109を形成する。実際上、制御部 108は、制御信号 109として、多 重フレーム生成部 101には多重フレーム構成を制御するための信号を、符号化'変 調部 103A〜103Xには符号ィ匕率及び変調方式を制御するための信号を、ベクトル 多重化部 105にはベクトル多重に使用するチャネルシグネチヤベクトル（固有べタト ル)を送出する。
[0028] マルチアンテナ送信装置 100は、多重フレーム生成部 101に送信ディジタル信号 及び制御信号 109を入力する。多重フレーム生成部 101は、制御信号 109に基づき 、多重化チャネルへマッピングするための複数の送信フレームとして、チャネル Aの 送信ディジタル信号 102A、チャネル Bの送信ディジタル信号 102B、 · · ·、チャネル Xの送信ディジタル信号 102Xを形成し、これらを符号化'変調部 103A〜103Xに 送出する。
[0029] 各符号化 ·変調部 103A〜103Xは、制御信号 109に基づき、符号化率及び変調 方式を決定し、その符号ィヒ率及び変調方式で符号ィヒ及び変調を行うことにより、チヤ ネル Aのベースバンド信号 104A〜チャネル Xのベースバンド信号 104Xを得、これ をベクトル多重化部 105に送出する。 [0030] ベクトル多重化部 105は、制御信号 109に基づき、チャネル A〜Xのベースバンド 信号 104A〜104Xに個別にチャネルシグネチヤベクトルを乗算し加算することで、 ベースバンド信号 104A〜104Xをベクトル多重し、ベクトル多重後の信号を送信ァ レイアンテナ 106に供給する。換言すると、ベクトル多重化部 105は、複数チャネル の送信信号を、複数の送受信アンテナ間の空間相関行列の固有値に属する固有べ タトルを用いてベクトル多重して、複数のアンテナに供給することにより、送信ビーム（ 固有パスの信号)を形成する。
[0031] このようにして、マルチアンテナ送信装置 100は、マルチアンテナ受信装置 200に 対して、固有モードでの送信を行う。
[0032] 次に、マルチアンテナ受信装置 200の構成について説明する。マルチアンテナ受 信装置 200はチャネル解析部 208を有する。チャネル解析部 208は、複数の送受信 アンテナ間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情報に基づ 、て、多重化 された送信信号を分離するために複数のチャネルシグネチヤベクトル 209を算出し、 これを多重信号分離部 202に送出する。
[0033] 多重信号分離部 202は、受信アレーアンテナ 201で受信した各受信信号に、各々 のチャネルシグネチヤベクトルを掛け合わせることにより、チャネル A〜Xについての 受信信号 203A〜203Xを得、これらを復号化部 204A〜204Xに送出する。
[0034] 各復号ィ匕部 204A〜204Xは、チャネル A〜Xの受信信号 203A〜203Xを、送信 方法情報 (変調方式、符号ィ匕率の情報) 211に基づいて復号することにより、チヤネ A〜Xのディジタル信号 205A〜205Xを得、これらを受信データ合成部 206に送 出する。
[0035] ここで、送信方法情報 211は、送信方法情報検出部 210によって、チャネル Aのデ イジタル信号 205Aカゝら抽出される。送信方法情報 211には、変調方式や符号化率 の情報に加えて、多重フレームの情報等も含まれる。
[0036] 受信データ合成部 206は、チャネル A〜Xのディジタル信号 205A〜205X及び送 信方法情報 211を入力し、ディジタル信号 205A〜205Xを送信方法情報（多重フレ ームの情報） 211に基づいて合成することにより、受信ディジタル信号を得る。
[0037] 力かる構成にカ卩えて、マルチアンテナ送信装置 100は、他の信号に比して高い品 質が要求される信号は、大きな固有値に属する固有ベクトルを優先的に用いてベタト ル多重するようになっている。これにより、高い品質が要求される信号の固有パス（送 信ビームと呼ぶこともできる）を太くすることができるので、この信号の伝送品質を高め ることができる。因みに、固有値えの固有パスの振幅利得 (パスゲイン）は えとなる
[0038] さらに、マルチアンテナ送信装置 100は、他の信号に比して高い品質が要求される 信号を送信している時間は、他の信号を送信しないようになっている。つまり、高い品 質が要求される信号をパスゲインの大きな固有パスで送信している時間は、他の固 有パスで他の信号を送信しないようになっている。これにより、固有パス間での干渉 がなくなるので、高 、品質が要求される信号の伝送品質を一段と高めることができる
[0039] つまり、本実施の形態のマルチアンテナ送信装置 100においては、他の信号に比 して高い品質が要求される送信信号を送信する際には、送信ビーム数を減らす (送 信に用いる固有パス数を減らす)と共に当該送信信号を大きな固有値に属する固有 ベクトルを優先的に用いてベクトル多重して送信ビームを形成する（すなわち高い品 質が要求される信号を優先的にパスゲインの大きな固有パスで送信する)ことにより、 高い品質が要求される信号の伝送品質を高めることができる。
[0040] 図 3を用いて、マルチアンテナ送信装置 100の動作を具体的に説明する。本実施 の形態では、他の信号に比して高い品質が要求される送信信号を、プリアンブル及 び制御情報シンボルとする。すなわち、プリアンブルは受信側で伝搬路ゃ時間による 伝送路の変動及び周波数オフセット量の変動を推定するために用いられ、制御情報 シンボルは受信側に変調方式、符号化率、データ伝送量等の送受信機間のプロトコ ルに関する制御情報を通知するために用いられるので、これらの信号は通信を確立 するために重要な信号なので、データシンボル等の他の信号に比して高!、品質で正 確に伝送する必要がある。
[0041] 図 3は、マルチアンテナ送信装置 100 (以下これを基地局と呼ぶこともある）力も送 信する信号のフレーム構成を示すものである。図 3の中で、 201はプリアンブルを示 し、マルチアンテナ受信装置 200 (以下これを端末と呼ぶこともある）はこのプリアンプ ルを利用することで、信号の検出や周波数オフセットの推定等を行う。 202は制御情 報シンボルを示し、基地局はこのシンボルによって端末に各チャネルの変調方式、 符号化率、送信するデータの伝送量等の情報を伝送する。 203はデータシンボルを 示す。 204はパイロットシンボルを示し、既知のシンボルであり、端末はこのシンボル を用いてデータシンボルの伝送路歪みによる影響 (チャネル変動）を推定する。
[0042] ここで、本実施の形態では、固有値え 、え 、え 、 · · ·、 λ > λ > λ > ·
A B C X A B C
" > λ の関係にあつたと仮定する。このとき、マルチアンテナ送信装置 100は、図 3
X
(Α)に示すように、最大固有値え が得られる固有パス (パス Αつまりチャネル Αに相
A
当）でプリアンブル 201、制御情報シンボル 202を送信する。力！]えて、図 3 (B)、 (C) に示すように、残りの固有パス（パス B〜Xつまりチャネル B〜Xに相当）では、信号を 送信しない。
[0043] このように、高い伝送品質が求められるプリアンブル 201、制御情報シンボル 202を 、最もノ スゲインの高い固有パスで送信しかつ他の固有パスでは信号を送信しない ようにしたことにより、プリアンブル 201、制御シンボル 202を高品質伝送できるように なる。
[0044] 因みに、図 3中の時間 0〜4の期間はチャネル Aからのみ信号を送信し、この期間 は他のチャネル B〜Xでは信号を送信しな 、ので、その分だけデータ伝送量が少な くなるが、プリアンブル 201や制御情報シンボル 202のシンボル数はデータシンボル のシンボル数と比較して非常に少な 、ので、データ伝送速度の低下は僅かである。 最終的なデータ伝送速度を考えると、プリアンブル 201、制御情報シンボル 202のみ を送信する期間を設けることに起因する伝送速度の低下よりも、プリアンブル 201、制 御情報シンボル 202を高品質伝送できることによってシステムが安定ィ匕ことによる伝 送速度の向上効果の方が大きくなる。
[0045] さらに、本実施の形態においては、図 3からも分力るように、固有値の大きなチヤネ ルのデータほど変調多値数の大きな変調方式で変調するようになって 、る。図 3の場 合には、チャネル Aの固有値え の方がチャネル Bの固有値え よりも大きいので、チ
A B
ャネル Bのデータは QPSKで変調するのに対して、チャネル Aのデータはそれよりも 変調多値数の大きい 16QAMで変調するようになっている。これにより、誤り率特性 を劣化させずに一段と多くのデータをできるようになる。すなわち、チャネル Aは固有 値え Aが大きい固有パスで送信されるので、変調多値数を大きくしても誤りは生じ難 い。よって、チャネル Aに関しては、変調多値数の大きな変調方式を用いて高速デー タ伝送を行う。これに対して、チャネル Bはチャネル Aよりも小さな固有値え の固有パ
B
スで送信されるので、チャネル Aと同じ変調多値数の変調方式を用いる誤り率特性が 劣化するおそれがある。よって、チャネル Bに関しは、チャネル Aよりも変調多値数の 小さな変調方式を用いる。これにより、高速データ伝送と高品質伝送とを一段と両立 でさるよう〖こなる。
[0046] 力べして本実施の形態によれば、他の信号に比して高い品質が要求される送信信 号を送信する際には、送信ビーム数を減らす (すなわち送信に用いる固有パス数を 減らす)と共に当該送信信号を大きな固有値に属する固有ベクトルを優先的に用い てベクトル多重して送信ビームを形成する（すなわち高い品質が要求される信号を優 先的にパスゲインの大きな固有パスで送信する）ようにしたことにより、比較的簡単な 選択手順で、データ伝送速度と伝送品質とを両立させることができるマルチアンテナ 送信装置 100を実現できる。
[0047] また固有値の大きな固有パスで送信されるデータの変調多値数を、固有値の小さ な固有パスで送信されるデータの変調多値数よりも大きくしたことにより、一段とデー タ伝送速度と伝送品質を両立させることができるようになる。
[0048] なお本実施の形態では、本発明をシングルキャリア通信に適用した場合について 説明したが、本発明はこれに限らず、 OFDMやスペクトル拡散通信方式に適用した 場合でも同様の効果を得ることができる。
[0049] 最後に、参考のために、マルチアンテナ送信装置 100とマルチアンテナ受信装置 2 00とでのチャネル状態情報を共有するための一つの方法を、図 4を用いて説明する
[0050] < 1 >はじめに、端末は、基地局に対し、通信の要求を行う。
く 2>次に、基地局は、端末に対し、チャネル情報を推定するためのトレーニング シンボル (例えば既知信号)の送信を要求する。
く 3 >端末は、トレーニングシンボルを送信する。 < 4 >基地局は、端末が送信したトレーニングシンボルから、チャネル状態を推定 する。
く 5 >基地局は、推定したチャネル状態の情報を端末に送信する。
< 6 >端末は、チャネル状態の情報を取得したことの通知、及び、データ送信の要 求を基地局に対し行う。
< 7 >基地局は、各ビーム (各チャネル)の変調方式、符号化率を決定し、データを 端末に送信する。
[0051] 以上のような方法をとることで、基地局と端末はチャネル状態情報を共有することが できる。
[0052] (実施の形態 2)
本実施の形態では、比較的簡単な手順で、データ伝送速度と伝送品質を両立させ ることができる再送方法にっ 、て説明する。
[0053] 本実施の形態の特徴は、再送信号を送信する際には、前回送信時よりも送信ビー ム数を減らす (すなわち送信に用いる固有パス数を減らす)と共に再送信号を前回送 信時よりも大きな固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重して送信ビーム を形成する（前回よりもパスゲインの大きな固有パスで送信する）ようにすることである
[0054] 図 5に、本実施の形態のマルチアンテナ送信装置の構成を示す。また図 6に、本実 施の形態のマルチアンテナ受信装置の構成を示す。本実施の形態では、マルチア ンテナ送信装置 400が基地局に設けられ、マルチアンテナ受信装置 500が端末に 設けられた場合を例に説明する。よって、以下の説明では、マルチアンテナ送信装 置 400を基地局と呼び、マルチアンテナ受信装置 500を端末と呼ぶことがある。
[0055] マルチアンテナ送信装置 400は、受信アンテナ 418及び受信部 419を介してチヤ ネル解析部 420にチャネル状態情報を入力する。また受信アンテナ 418及び受信部 419を介してフレーム構成部 416に端末からの ACK (Acknowledge) ZNACK (Nega tive Acknowledge)信号 415を入力する。
[0056] 因みに、受信部 419では、上述した図 4でも説明したように、端末が送信したトレー ユングシンボルに基づ 1ヽてチャネル状態を推定し、推定結果をチャネル状態情報と して出力する。
[0057] チャネル解析部 420は、マルチアンテナ送信装置 400とマルチアンテナ受信装置 500の複数の送受信アンテナ間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情 報に基づいて、複数の送受信アンテナ間のチャネル行列（空間相関行列）を求め、こ のチャネル行列の特異値を解析することで、チャネル行列の固有値を求める。またチ ャネル解析部 420は、チャネル状態情報に基づいて、多重化チャネルを構成するた めに複数の送信チャネルのチャネルシグネチヤベクトル (本実施の形態の場合、固有 ベクトル）を算出する。チャネル解析部 420は、求めた固有値及びチャネルシグネチ ャベクトル（固有ベクトル)を制御部 421に送出する。
[0058] ビーム制御手段としての制御部 421は、固有値の大きさの順序を参考にして、ベタ トル多重化部 406を制御する制御信号 422を形成する。実際上、制御部 421は、制 御信号 422として、ベクトル多重に使用するチャネルシグネチヤベクトル（固有べタト ル)を送出する。
[0059] フレーム構成信号生成部 416は、端末が送信した ACK (Acknowledge) ZNACK( Negative Acknowledge)信号 415の情報に基づき、フレーム構成を制御するためのフ レーム構成信号 417を生成し、これを符号化'変調部 404A、 404Bに送出する。フレ ーム構成については図 8を用いて後で詳しく説明する。
[0060] またマルチアンテナ送信装置 400は、チャネル Aの送信ディジタル信号 401 A、チ ャネル Bの送信ディジタル信号 401 Bをそれぞれ、符号化 ·変調部 404A、 404B及 び記憶部 402A、 402Bに入力する。記憶部 402A、 402Bは記憶した送信ディジタ ノレ信号 403A、 403Bを符号ィ匕 '変調咅404A、 404Bに送出する。記'隐咅402A、 4 02Bに記憶された送信ディジタル信号 403A、 403Bは再送信号として用いられる。
[0061] 符号化 ·変調部 404Aは、チャネル Aのディジタル信号 401 A、記憶されたチャネル Aのディジタル信号 403A、フレーム構成信号 417を入力とし、フレーム構成信号 41 7に従って、チャネル Aのディジタル信号 401A又は記憶されたチャネル Aのディジタ ル信号 403Aの 、ずれかを符号化及び変調し、これにより得たチャネル Aの変調信 号 405Aをベクトル多重化部 406に送出する。同様に、符号化'変調部 404Bは、チ ャネル Bのディジタル信号 401B、記憶されたチャネル Bのディジタル信号 403B、フ レーム構成信号 417を入力とし、フレーム構成信号 417に従って、チャネル Bのディ ジタル信号 401B又は記憶されたチャネル Bのディジタル信号 403Bのいずれかを符 号化及び変調し、これにより得たチャネル Bの変調信号 405Bをベクトル多重化部 40 6に送出する。
[0062] ベクトル多重化部 406は、制御情報 422に基づき、チャネル A、 Bの変調信号 405 A、 405Bにチャネルシグネチヤベクトルを乗算し加算することで、変調信号 405 A、 4 05Bをベクトル多重し、ベクトル多重後の変調信号 # 1 (407—1)、 # 2 (407—2)を 出力する。
[0063] ベクトル多重後の変調信号 # 1 (407—1)、 # 2 (407—2)はそれぞれ、シリアルパ ラレル変換部（SZP) 408— 1、 408— 2によってシリアルパラレル変換されてパラレ ノレ信号 409一 1、 409一 2とされ、逆フーリエ変換咅 (ifft) 410一 1、 410一 2によって 逆フーリエ変換されて OFDM信号 411—1、 411— 2とされる。 OFDM信号 411—1 、 411— 2は、無線部 412— 1、 412— 2によって周波数変換等の所定の無線処理が 施されることで送信信号 # 1 (413—1)、 # 2 (413—2)とされ、各送信信号 # 1 (413 —1)、 # 2 (413— 2)がアンテナ 414— 1、 414— 2から送信される。
[0064] 図 6のマルチアンテナ受信装置 500は、アンテナ 501— 1、 501— 2で受信した受 信信号 # 1 (502— 1)、 # 2 (502— 2)を、無線部 503— 1、 503— 2に入力する。無 線部 503— 1、 503— 2は、受信信号 # 1 (502—1)、 # 2 (502— 2)に対して、周波 数変換等の所定の無線処理を施すことで、ベースバンドの OFDM信号 # 1 (504— 1)、 # 2 (504— 2)を得、これをフーリエ変換部 (f ft) 505—1、 505— 2に送出する。
[0065] フーリエ変換部 505_1、 505_2は、ベースバンドの OFDM信号 # 1 (504_1)、
# 2 (504— 2)をフーリエ変換する。フーリエ変換後の信号 # 1 (506—1)、 # 2 (506 _2)は、多重信号分離部 509及びチャネル状態情報検出部 507に送出される。
[0066] チャネル状態情報検出部 507は、図 4のように手続きを取った場合に、フーリエ変 換後の信号 # 1 (506—1)、 # 2 (506—2)に挿入された基地局からのチャネル状態 情報を検出し、さら〖こ、多重化された送信信号を分離するために複数のチャネルシグ ネチヤベクトル 508を算出し、これを多重信号分離部 509に送出する。
[0067] 多重信号分離部 509は、フーリエ変換後の信号 # 1 (506—1)、 # 2 (506—2)に 、各々のチャネルシグネチヤベクトルを掛け合わせることにより、チャネル Aの変調信 号 510A、チャネル Bの変調信号 51 OBを得、これらを復号部 515A、 515B、伝送路 推定部 511A、 511B、周波数オフセット推定部 513A、 513Bに送出する。またチヤ ネル Aの変調信号 510Aを制御情報検出部 517に送出する。
[0068] 制御情報検出部 517は、チャネル Aの変調信号 510Aから図 3における制御情報 シンボル 202を検出し、各復号部 515A、 515Bに、変調方式、符号化率等の情報を 含む制御情報 518を送出する。
[0069] 各伝送路推定部 511 A、 51 IBは、チャネル A、 Bの変調信号 510A、 510B力ら図 3におけるチャネル A、 Bのパイロットシンボル 204を抽出し、パイロットシンボルに基 づいて各チャネルのチャネル変動を推定し、推定結果をチャネル A、 Bのチャネル変 動推定信号 512A、 512 として復号部515八、 515Bに送出する。
[0070] 各周波数オフセット推定部 513A、 513Bは、チャネル A、 Bの変調信号 510A、 51 OB力 図 3におけるプリアンブル 201、パイロットシンボル 204を抽出し、これらの信 号に基づ 、て各チャネルの周波数オフセットを推定し、推定結果を周波数オフセット 推定信号 514A、 514Bとして復号部 515A、 515Bに送出する。この実施の形態の 場合には、無線部 503— 1、 503— 2にも周波数オフセット推定信号 514A、 514Bを 送出し、無線部 503— 1、 503— 2でも周波数オフセット除去を行うようになっている。
[0071] 各復号部 515A、 515Bは、チャネル変動推定信号 512A、 512B、周波数オフセッ ト推定信号 514A、 514Bに基づいて、変調信号 510A、 510B力 歪み成分を除去 した後、制御情報 518の変調方式、符号化率等の情報に基づいて、変調信号 510A 、 510Bを復調及び復号することにより、チャネル A、 Bのディジタル信号 516 A、 516 Bを得る。チャネル A、 Bのディジタル信号 516 A、 516Bは、 CRCチェック部 519A、 519B〖こ送出される。
[0072] 各 CRCチェック部 519A、 519Bは、ディジタル信号 516A、 516Bの CRCチェック を行う。つまり、チャネル A、 Bのディジタル信号 516 A、 516Bはそれぞれ、図 7に示 すように、データとパリティで構成されており、 CRCチェック部 519A、 519Bは、この ように構成されたディジタル信号をチェックすることで、誤りが発生して ヽたか否かを チェックすることができる。そして CRCチェック部 519A、 513Bは、受信データ 520A 、 520Bと共〖こ、 ACKZNACK信号 521A、 521Bを出力する。
[0073] 次に、本実施の形態のマルチアンテナ送信装置 400による再送動作 (ARQ (Auto matic Repeat Request) )について言兄明する。
[0074] 図 8は、本実施の形態の ARQ方法を説明するための、基地局（マルチアンテナ送 信装置 400)と端末 (マルチアンテナ受信装置 500)のデータのやりとりの一例を示す 図である。ここでは、条件として、パス # 1の固有値え 力パス # 2の固有値え よりも
1 2 大きいと仮定する。また再送でないデータの変調方式は、パス # 1を用いるときには 1 6QAMとし、パス # 2を用いるときには QPSKとする。
[0075] < 1 >先ず、基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 1Aを、パス # 2でチャネル B のデータ 1Bを送信する。
< 2>端末は、データ 1Aに誤りがあつたので、基地局に、データ 1Aの再送を要求 する。
< 3 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Aのデータ 1 Aの再送データに相当 するデータ 1A'を送信する。
<4>端末は、データ 1 Aに誤りがないため、再送要求をしない。
< 5 >基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 2Aを、パス # 2でチャネル Bのデ ータ 2Bを送信する。
< 6 >端末は、データ 2A、データ 2Bに誤りがあつたので、基地局に、データ 2A、 データ 2Bの再送を要求する。
< 7> < 8 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Aのデータ 2Aの再送データに 相当するデータ 2A'、及び、チャネル Bのデータ 2Bの再送データに相当するデータ 2B'を送信する。
< 9 >端末は、データ 2A、データ 2Bに誤りがないため、再送要求をしない。
< 10>基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 3A、パス # 2でチャネル Bのデー タ 3Bを送信する。
く 11 >端末は、データ 3Bに誤りがあつたので、基地局に、データ 3Bの再送を要求 する。
< 12 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Bのデータ 3Bの再送データに相当 するデータ 3B'を送信する。
[0076] なお、再送データ（例えば、データ 1A' )は、元のデータ（例えば、データ 1A)と同 一のデータであってもよいし、復元可能なデータ（例えば、パンクチヤしたデータ等） であってもよい。
[0077] 以上の処理で重要なことは、次の 2点である。
[0078] 第 1に、再送する際に、パス数を減少させている点である。図 8の例では、データ送 信時はパス数 2、再送時はパス数 1としている。これにより、再送時に、パス数が減少 する、つまり、干渉が減るため、データの受信品質が向上する。この結果、再送回数 を減少させることができ、データのスループットを向上させることができる。
[0079] 第 2に、再送する際、再送データを前回送信時よりも固有値の大きいパスを優先的 に用いて再送している点である。これは、上記第 1の点と組み合わせて考えると、パス 数を減少させる際に、固有値の小さいパスを優先的に削除して、再送データは固有 値の大きいパスを使用して再送していると言うこともできる。これにより、固有値の大き いパス、つまり、ノ スゲインの大きいパスを利用して、再送データを伝送するため、デ ータの受信品質が向上する。この結果、再送回数を減少させることができ、データの スループットを向上させることができる。
[0080] 因みに、元のデータと再送するデータの変調方式を同一とすると、送信装置の構成 を簡単ィ匕することができる。つまり、図 8において、例えばチャネル Aのデータ 1Aと再 送データ 1A'の変調方式を同一とし、チャネル Bでデータ 2Bと再送データ 2B'の変 調方式を同一とする。本実施の形態では、再送時には、パス数を減少させたり、再送 信号を前回送信時よりも固有値の大きい固有パスで再送するようにして 、るので、再 送時に変調多値数を小さくしなくても、十分な誤り率特性の向上が期待できる。この ように、元のデータと再送するデータの変調方式を同一とすることで、送信装置で再 送データを生成するのに、再度、符号化やインターリーブを施す必要がなくなるので 、送信装置の構成を簡単ィ匕できるようになる。
[0081] ただし、送信装置の構成を簡略化することよりも、データの品質を向上させることを 優先させる場合には、再送データの変調多値数を減少させたほうがよ 、。
[0082] なお図 8では、送信アンテナ数が 2つの場合を例にとって、本発明の ARQ方法に ついて説明したが、本発明の ARQ方法は、当然、送信アンテナ数が 3つ以上の場合 にも適用できる。以下では、送信アンテナ数が 3つで、 3つの変調信号を送信すると きの ARQ方法を、図 9、図 10を例にとって説明する。
[0083] 先ず、図 9における基地局と端末のデータのやりとりについて詳しく説明する。図 9 では、条件として、パス # 1の固有値え 、パス # 2の固有値え 、ノス # 3の固有値え
1 2
力 λ > λ > λ の関係にあると仮定する。また再送でないデータの変調方式は、
3 1 2 3
パス # 1を用いるときには 16QAMとし、パス # 2を用いるときには QPSKとし、パス # 3を用いるときには BPSKとする。
[0084] < 1 >先ず、基地局は、パス # 1でチャネル Αのデータ 1Α、パス # 2でチャネル Βの データ 1Β、パス # 3でチャネル Cのデータ 1Cを送信する。
< 2>端末は、データ 1Cに誤りがあつたので、基地局に、データ 1Cの再送を要求 する。
< 3 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Cのデータ 1Cの再送データに相当す るデータ 1C'を送信する。
<4>端末は、データ 1Cに誤りがないため、再送要求をしない。
< 5 >基地局は、パス # 1でチャネル Αのデータ 2Α、パス # 2でチャネル Βのデー タ 2Β、パス # 3でチャネル Cのデータ 2Cを送信する。
< 6 >端末は、データ 2Α、データ 2Βに誤りがあつたので、基地局に、データ 2Α、 データ 2Βの再送を要求する。
< 7> < 8 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Αのデータ 2Αの再送データに 相当するデータ 2A'、及び、チャネル Bのデータ 2Bの再送データに相当するデータ 2B'を送信する。
< 9 >端末は、データ 2A、データ 2Bに誤りがないため、再送要求をしない。
< 10>基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 3A、パス # 2でチャネル Bのデー タ 3B、パス # 3でチャネル Cのデータ 3Cを送信する。
く 11 >端末は、データ 3Bに誤りがあつたので、基地局に、データ 3Bの再送を要求
< 12 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Bのデータ 3Bの再送データに相当 するデータ 3B'を送信する。
[0085] 次に、図 10における基地局と端末のデータのやりとりについて詳しく説明する。図 1 0では、図 9と場合と同様に、条件として、ノ ス # 1の固有値え 、パス # 2の固有値え 、パス # 3の固有値え 力 λ > λ > λ の関係にあると仮定する。また再送でない
2 3 1 2 3
データの変調方式は、パス # 1を用いるときには 16QAMとし、ノ ス # 2を用いるとき には QPSKとし、パス # 3を用いるときには BPSKとする。
[0086] < 1 >先ず、基地局は、パス # 1でチャネル Αのデータ 1Α、パス # 2でチャネル Βの データ 1Β、パス # 3でチャネル Cのデータ 1Cを送信する。
< 2>端末は、データ 1Α、データ 1Β、データ 1Cに誤りがあつたので、基地局に、 データ 1Α、データ 1Β、データ 1Cの再送を要求する。
< 3 >基地局は、はじめに、パス # 1を用いて、チャネル Βのデータ 1Bの再送デー タに相当するデータ 1B'を、パス # 2を用いて、チャネル Cのデータ 1Cの再送データ に相当するデータ 1C'を送信する。基地局は、次に、チャネル Αのデータ 1 Αの再送 データに相当するデータ 1A，をパス # 1を用いて送信する。このとき、パス 2 #では、 他の変調信号は存在しな 、。
く 4>端末は、データ 1A、 1B、 1Cに誤りがないため、再送要求をしない。
< 5 >基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 2A、パス # 2でチャネル Bのデー タ 2B、パス # 3でチャネル Cのデータ 2Cを送信する。
< 6 >端末は、データ 2B、データ 2Cに誤りがあつたので、基地局に、データ 2B、 データ 2Cの再送を要求する。
< 7>基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Bのデータ 2Bの再送データに相当す るデータ 2B'、パス # 2を用いて、チャネル Cのデータ 2Cの再送データに相当するデ ータ 2C'を送信する。
< 8 >端末は、データ 2B、データ 2Cに誤りがないため、再送要求をしない。
< 9 >基地局は、パス # 1でチャネル Aのデータ 3A、パス # 2でチャネル Bのデー タ 3B、パス # 3でチャネル Cのデータ 3Cを送信する。
< 10>端末は、データ 3Cに誤りがあつたので、基地局に、データ 3Cの再送を要 求する。 く 11 >基地局は、パス # 1を用いて、チャネル Cのデータ 3Cの再送データに相当 するデータ 3C'を送信する。
[0087] ここで図 9で説明した ARQ方法の特徴は、再送データを、固有値が最大の固有パ スを用いて送信するようにしたことである。また再送データを送信している間は、他の 固有パスでは信号を送信しないようにしたことである。これにより、再送データの品質 を、データを送信したとき (すなわち通常送信時)より高めることができるため、再送回 数を減少させることができる。その結果、データのスループットを向上させることができ るよつになる。
[0088] また図 10で説明した ARQ方法の特徴は、以下の点である。 ·再送時には、使用す るパス数を減少させる。 '再送時には、パスゲインの大きいパスを優先的に使用する。 •前回送信時に最大ゲインのパスで送信したデータ以外のデータの再送は、前回送 信時よりもノ スゲインの大きいパスを用いて行う。 '前回送信時に最大ゲインのパスで 送信したデータの再送は、再び最大ゲインのパスを用いるのにカ卩えて、他のパスを用 いずに単独で行う。
[0089] このようにすることで、再送データの品質を、前回送信時よりも向上させることができ るため、再送回数を減少させることができる。その結果、データのスループットを向上 させることができるようになる。また、再送データを前回送信時よりもパスゲインの大き いパスを用いて行うことで再送時の品質向上を達成しつつ、再送データを複数のパ スを用いて送信することも実現して!/、るので (例えば図 10のく 3 >やく 7 >)、図 9の ARQ方法と比較し、再送データの伝送速度を高速化できる効果もある。
[0090] このように本実施の形態によれば、再送信号を送信する際には、前回送信時よりも 送信ビーム数を減らす (すなわち送信に用いる固有パス数を減らす)と共に再送信号 を前回送信時よりも大きな固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重して送 信ビームを形成する（前回よりもパスゲインの大きな固有パスで送信する）ようにしたこ とにより、比較的簡単な選択手順で、再送回数を減らすことができ、データのスルー プットを上げることができるようになる。
[0091] なお、本実施の形態では、便宜上、図 3のフレーム構成を流用して説明したが、本 実施の形態は OFDM方式を用いた例なので、図 3のシンボルは複数のサブキャリア で構成されたシンボルに相当するものとする。
[0092] また本実施の形態では、本発明を OFDM方式に適用した場合を例に説明したが、 本発明はこれに限らず、スペクトル拡散通信方式やシングルキャリア方式に適用した 場合にも同様の効果を得ることができる。
[0093] また本実施の形態では、チャネル状態情報の共有の仕方につ!、て詳しく触れて!/、 ないが、チャネル状態の情報の共有は、再送時に行ってもよいし、再送時に行わなく てもよい。つまり、チャネル状態の情報の共有の仕方は、本実施の形態の特徴に影 響を与えない。
[0094] さらに本実施の形態では、送信方法のパラメータとして、特に変調方式について説 明しているが、それ以外に符号化方法、符号ィヒ率等のパラメータも考慮して再送を 行ってもよぐこれらのパラメータが加わった場合でも、本発明を同様に実施すること ができる。
[0095] (実施の形態 3)
本実施の形態では、実施の形態 1や実施の形態 2のような送信方法を実施するに あたっての、変調方式の好適な決定、設定方法について説明する。
[0096] 本実施の形態では、基地局のアンテナ数が 2で、 2つの変調信号を送信する場合 を例に説明する。
[0097] 変調方式として、 BPSK、 QPSK、 16QAM、 64QAMの中で変更が可能な通信 方法を採用して 、る場合にっ 、て考える。また固有値の大き 、パスにぉ 、て送信す るチャネルをチャネル A、固有値の小さ!/、パスにお 、て送信するチャネルをチャネル Bと名付ける (ただし、再送データを送信する場合を除く)。このとき、送信チャネルと 変調方式との全ての組み合わせを考えた場合、図 11のような変調方式の設定表を 作成することができる。そして、図 11が規格としてサポートされている送信方法である ものとする。
[0098] ところで、例えば、図 11の設定 # 2と設定 # 5、設定 # 3と設定 # 9は、同一の送信 速度である。このように同一伝送速度の送信方法を 2種類以上存在させたり、図 11の ように送信方法の選択できる可能性を多くすると (すなわち全組合せを用意すると)、 送信方法の決定が複雑になるという課題が発生する。 [0099] そこで、本実施の形態では、例えばパーソナルコンピュータ等で、変調方式の選択 方法を、規格でサポートされて 、る送信方法の中からユーザの要望に合った送信方 法に限定できる方法について説明する。
[0100] 図 5との対応部分に同一符号を付して示す図 12に、本実施の形態のマルチアンテ ナ送信装置の構成を示す。パーソナルコンピュータ (PC) 1101は、送信方法設定情 報 1102をフレーム構成信号生成部 416に送出する。フレーム構成信号生成部 416 は、送信方法設定情報 1102に基づいて、送信方法を限定する。
[0101] 図 13に、 PC1101による送信方法の設定画面の一例を示す。ここで特に重要とな る点は、品質優先モードと高速伝送優先モードが選択できる点、及び、最大遅延時 間を設定できる点である。
[0102] これらがシステムにおいて重要となる理由について以降で詳しく説明する。
[0103] 1チャネルのみで BPSKを用いて伝送することで、例えば 500kビット/秒を送信でき るシステムを考える。そして、 50kビットのデータを伝送する際に、伝搬環境を考慮し た際、図 11の設定 # 14でデータを送信できる環境であったとする。そして、設定 # 1 4で送信したとする。しかし、設定 # 14でデータを送信すると、誤る可能性は非常に 高ぐ再送を要求される可能性が高ぐ再送による伝送時間を費やしてしまい、図 11 の設定 # 1の送信方法で送信した方が結果的にデータの伝送時間が短くなる場合 がある。
[0104] このような状況は、データの伝送速度に対し、データ量が非常に少ない場合に発生 する。この課題のために、外部から (例えば PCを使用して）以下のような設定を行う機 能を有することが重要となる。（方法 1)品質優先モード、高速伝送優先モード等の設 定を可能とする。（方法 2)最大遅延時間を設定することを可能とする。
[0105] 図 11において、 1チャネルの信号のみを送信した場合の方力 2チャネルの信号を 送信した場合と比較し、データの品質が良い。そこで、（方法 1)のように設定できる構 成を採り、ユーザが、容量の小さいデータを伝送することを目的として主に利用する 場合、品質優先モードを選択し、容量の大きいデータを伝送することを目的として主 に利用する場合は、高速データ伝送モードを選択する、というようにすることで、上記 課題を回避することができる。このとき、図 13のように、品質優先モードは、設定 # 1 力も # 4を中心に構成されたテーブルとなり、高速伝送優先モードは、設定 # 5から 設定 # 14からを中心に構成されたテーブルとなる。そして、品質優先モードでは、 1 チャネルの信号のみを送信する送信方法を優先的に割り当てるようにする。
[0106] このとき、重要な役割を果たすことになるのが、最大遅延時間の設定である。最大 遅延時間とは、ユーザが許容する最大の遅延時間である。このとき、図 14のような送 信方法の決定を行うことになる。
[0107] 先ず、ステップ SP1において、送信するデータの伝送量から、テーブル (例えば、 図 13に示したテーブル）における各送信方法で送信した場合の送信に要する時間 を計算する。
[0108] 次に、ステップ SP2において、最大遅延時間より送信に要する時間が短い送信方 法がテーブルに存在するか否カゝ判断する。
[0109] そして、最大遅延時間より送信に要する時間が短い送信方法がテーブルに存在し ない場合には、ステップ SP4に移って、伝搬環境等から伝送速度、伝送品質を両立 する送信方法を選択する。
[0110] これに対して、最大遅延時間より送信に要する時間が短い送信方法がテーブルに 存在する場合には、ステップ SP3に移って、最大遅延時間より短い送信時間となる送 信方法の中から、最も受信品質がよ!、送信方法を選択する。
[0111] 以上のように、最大遅延時間に基づき送信方法を選択することで、データ量が少な いときに過大な伝送速度の送信方法を選択する可能性なくなり、これによりデータ伝 送速度と伝送品質が安定したシステムを構築することができることになる。
[0112] 品質優先モード、高速伝送優先モード以外にもシステム上、有効なモードとして、 学習モード、ユーザ設定モード、セーブモードを提案する。
[0113] 学習モード、ユーザ設定モードがある場合、図 15のような構成を採るとよい。図 15 において、図 5と同様に動作するものについては同一符号を付している。マルチアン テナ送信装置 1400のパーソナルコンピュータ（PC) 1401は、モード設定情報 1402 を送信方法設定'学習部 1403に送出する。送信方法設定'学習部 1403は、モード 設定情報 1402に基づいた設定モードに設定され、設定モードの方法に基づいて、 ACKZNACKから送信方法を決定し、これを送信方法決定情報 1404としてフレー ム構成信号生成部 416に送出する。
[0114] フレーム構成信号生成部 416は、送信方法決定情報 1404を参照して、決定され た送信方法に基づくフレーム構成に関する情報であるフレーム構成信号 417を出力 する。
[0115] このとき、例えば、セルラの基地局や無線 LANのアクセスポイント等の場合、学習 モードの設定を送信方法テーブルを学習して作成すると、送信方法の決定が簡略化 できるというメリットがある。
[0116] セルラの基地局や無線 LANのアクセスポイントは、移動することは少な 、。したがつ て、伝搬環境は設置された場所に大きく依存することになる。そこで、通信を確立で きる可能性の大きい送信方法を学習し、テーブルを作成することで、送信方法の決 定の簡略ィ匕を図ることができる。そこで、学習モードを設定する方法が有効となる。
[0117] 学習モードでは、例えば、図 11のテーブルにおいて、設定 # 1から設定 # 14のそ れぞれにおいて、例えば、 NACKの回数 ZACKの回数の統計をとり、 NACKの確 率の大きい送信方法力もテーブル力も削除し、送信方法の種類を限定する。これに より、送信方法の決定の簡略ィ匕を図ることができる。そして、 PC1401から、あるいは 、外部からリセットできる構成とすると、場所を移動させた場合、リセットし、再学習する ことで、移動した場所に適したテーブルを学習して再作成することができる。
[0118] ユーザ設定モードは、ユーザが自ら送信方法の種類を限定しテーブルを作成する 方法である。これにより、送信方法の決定の簡略ィ匕を図ることができる。また、外部か ら、テーブルの表のソフトウェアをダウンロードし、入手し、設定するような方法でもよ い。
[0119] 次に、セーブモードについて説明する。これは、特に、端末の受信装置を設定する ためのモードである。図 6との対応部分に同一符号を付して示す図 16に、セーブモ ードの設定を実現するための、端末のマルチアンテナ受信装置 1500の構成例を示 す。
[0120] マルチアンテナ受信装置 1500は、パーソナルコンピュータ（PC) 1501によってモ ードを設定し、これをモード設定情報 1502として制御部 1503に送出する。制御部 1 503は、モード設定情報 1502と、変調方式、符号化率等の情報を含む制御情報 51 8とを入力とし、セーブモードに設定されており、かつ、制御情報 518がーつのチヤネ ルの変調信号しか存在しない送信方法を示しているとき、無線部 503— 1、 503—2 のいずれか一方の動作を停止させるような制御信号 1504を出力する。
[0121] これにより、端末の受信装置の消費電力を低減することができる。ここでは、無線部 のみ動作を停止させようにした力 これに限ったものではなぐディジタル信号処理を 行って 、る部分の動作を停止させるようにしても同様の効果を得ることができる。
[0122] 以上のように、外部からの情報に基づいて、送信方法を限定したり、学習モード、セ ーブモードに設定できるようにすることで、送受信機の簡略化、低消費電力化、デー タの伝送速度と受信品質の両立を図ることができる。特に、 MIMO伝送を用いた送 信方法を含んでいる場合に、これらの効果が大きい。
[0123] 上述の送信方法の切り替えを、再送時に同様に適用しても、上述と同様の効果を 得ることができる。
[0124] 次に、図 13のテーブルとは異なる、図 17のようなテーブルの作成方法を説明する。
図 17では、パーソナルコンピュータの画面においてアプリケーションモードを設定で きるようになつている。例えば、 "動画モード"、 "インターネットモード"、 "ファイルダウ ンロードモード"、 "ゲームモード"、 "学習モード"、 "ユーザ設定モード"のうち、ユー ザはいずれかのモードを選択することができる。そして、 "学習モード"、 "ユーザ設定 モード"以外のモードを選択したときには、伝送モード、最大遅延時間、再送遅延時 間が自動的に設定され、 "学習モード"、 "ユーザ設定モード"を選択したときには、最 大遅延時間、再送遅延時間はユーザが設定できるようにする。このようなテーブルを 作成し、パーソナルコンピュータを用いてモードを設定したときも、上述と同様に実施 することができ、同様の効果を得ることができる。
[0125] なお本実施の形態では、送信方法のパラメータとして、特に変調方式にっ 、て説 明しているが、それ以外に符号化方法、符号ィヒ率等のパラメータも考慮して送信方 法のテーブルを作成してもよぐこれらのパラメータが加わった場合でも、本発明を同 様に実施することができる。
[0126] また本実施の形態の特徴は、固有モードの MIMOシステムだけでなぐ例えばアン テナエレメントモードを利用した MIMO多重方式にも適用可能である。以下では、参 考までに、アンテナエレメントモードを利用した MIMO多重方式について説明する。
[0127] 図 18は、アンテナエレメントモードを利用した MIMO多重方式を実現するマルチア ンテナ送信装置及びマルチアンテナ受信装置の構成例を示すものである。
[0128] マルチアンテナ送信装置 1700は、各変調信号生成部 1702A、 1702B、 1702C に、チャネル A、 B、 Cの送信ディジタル信号 1701A、 1701B、 1701Cを入力し、こ れを変調することでチャネル A、 B、 Cの変調信号 1703A、 1703B、 1703Cを得る。 各無線部 1704A、 1704B, 1704Cは、チャネル A、 B、 Cの変調信号 1703A、 170 3B、 1703Cに対して、周波数変換等の所定の無線処理を施すことで送信信号 170 5Aゝ 1705Bゝ 1705Cを得、これをアンテナ 1706Aゝ 1706Bゝ 1706Cに供給する。
[0129] マルチアンテナ受信装置 1800は、無線部 1709— 1、 1709—2、 1709— 3に、ァ ンテナ 1707— 1、 1707—2、 1707— 3で受信した受信信号 1708—1、 1708—2、 1708— 3を入力する。各無線部 1709— 1、 1709—2、 1709— 3は、受信信号 170 8—1、 1708—2、 1708— 3に対して、周波数変換等の所定の無線処理を施すこと でベースノ ンド信号 1710— 1、 1710—2、 1710— 3を得、これを分離'復調部 171 1に送出する。
[0130] 分離'復調部 1711は、ベースバンド信号 1710— 1、ベースバンド信号 1710— 2、 ベースノ ンド信号 1710— 3力も、送信された元の変調信号 1703Aゝ 1703Bゝ 1703 Cを分離し、さらにこれらを復調することで、チャネル A、 B、 Cの受信ディジタル信号 1 712A、 1712B、 1712Cを得る。
[0131] ここで、チャネル Aの変調信号 1703A、チャネル Bの変調信号 1703B、チャネル C の変調信号 1703Cをそれぞれ Txa (t)、 Txb (t)、 Txc (t)とし、ベースバンド信号 17 10—1、ベースバンド信号 1710— 2、ベースバンド信号 1710— 3をそれぞれ Rxl (t ) , Rx2 (t) , Rx3 (t)とすると、次式の関係式が成立する。但し、 hl l (t)〜！ i33 (t)は 、各送受信アンテナ間のチャネル変動値である。
[0132] [数 1]
hl l(t) hl2(t) hl3(t) \ Txa f
h21(t) h22(t) 23(t) Txb (t) ( 1
Figure imgf000028_0001
八 Txc (t) すなわち、分離'復調部 1711は、（1)式の関係式に基づいて、チャネル A、チヤネ ル 、チャネル cの信号を分離する。
[0133] ところで、変調信号 Txa (t)、 Txb (t)、 Txc (t)は、それぞれ、独立の変調方式とす ることが可能である。すると、本実施の形態で説明したように、送信方法の種類が多く なってしまい、送信方法の選択方法が複雑になってしまうという課題が発生する。し かし、本実施の形態で説明したような処理をこのような MIMO多重方式に適用するこ とで、送信方法の選択手順を簡略ィ匕することができるようになる。
[0134] 本明細書は、 2005年 1月 14日出願の特願 2005— 8304に基づく。その内容は全 てここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0135] 本発明は、例えば MIMOシステムや OFDM— MIMOシステム等のマルチアンテ ナ通信システムに用いられるマルチアンテナ送信装置及びその再送方法に適用して 好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 同一時間に多重送信する複数チャネル分の送信信号を形成する多重フレーム生 成手段と、
前記複数チャネルの送信信号を、複数の送受信アンテナ間の空間相関行列の固 有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重して、複数のアンテナに供給するこ とにより、送信ビームを形成するベクトル多重化手段と、
他の信号に比して高い品質が要求される送信信号を送信する際には、前記送信ビ 一ム数を減らすと共に当該送信信号を大きな固有値に属する固有ベクトルを優先的 に用いてベクトル多重して前記送信ビームを形成するように、前記ベクトル多重化手 段を制御するビーム制御手段と
を具備するマルチアンテナ送信装置。
[2] 前記他の信号に比して高い品質が要求される送信信号は、プリアンブル又は制御 情報シンボルである
請求項 1に記載のマルチアンテナ送信装置。
[3] 前記他の信号に比して高い品質が要求される送信信号は、再送信号であり、 前記ビーム制御手段は、前記再送信号を送信する際には、前回送信時よりも送信 ビーム数を減らすと共に再送信号を前回送信時よりも大きな固有値に属する固有べ タトルを用いてベクトル多重するように、前記ベクトル多重化手段を制御する
請求項 1に記載のマルチアンテナ送信装置。
[4] 前回送信時に最大の固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重した信号 については、再送時にも最大の固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重し て送信する
請求項 3に記載のマルチアンテナ送信装置。
[5] 再送信号を送信する際には、前回送信時よりも送信ビーム数を減らすと共に、再送 信号を前回送信時よりも大きな固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重し た送信ビームにより送信する
マルチアンテナ送信装置の再送方法。
[6] 前回送信時に最大の固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重した信号 については、再送時にも最大の固有値に属する固有ベクトルを用いてベクトル多重し て送信する
請求項 5に記載のマルチアンテナ送信装置の再送方法。
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