WO2006075577A1

WO2006075577A1 - マルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置

Info

Publication number: WO2006075577A1
Application number: PCT/JP2006/300147
Authority: WO
Inventors: Xiaoming She; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-07-20
Also published as: CN101103575A; JP4769201B2; CN1805323A; CN101103575B; JPWO2006075577A1; US7860184B2; US20090010353A1

Abstract

　マルチアンテナの送信における再送性能をさらに向上させることができる、マルチアンテナ通信方法を提供する。この方法では、まず、再送を要するサブストリームの受信品質を取得する（ステップ４０１）。そして、再送に使用されるアンテナの候補としての送信アンテナの中に、再送に使用された場合に前記受信品質に関する目標値を満たす送信アンテナが有るか否かを、前記サブストリームに対して判断する（ステップ４０５）。そして、前記目標値を満たす送信アンテナが有る場合、前記目標値を満たす送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も劣るものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する（ステップ４０６）。そして、前記目標値を満たす送信アンテナが無い場合、前記候補としての送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も優れるものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する（ステップ４０７）。

Description

明細書

マルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、マルチアンテナ無線通信システムにおける自動再送技術に関し、特に、

、てアンテナ選択を用いて再送を行うマルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置に関する。

背景技術

[0002] 高まりつつある情報の伝送速度は、今後の無線通信システムが直面する主な問題の 1つである。限られた周波数資源においてこの目標を実現するために、マルチアンテナ技術（例えば MIMO :Multi- Input Multi-Output)は、今後の無線通信システムにお、て用いられる不可欠な手段の 1つになって、る。 MIMOシステム（以下の説明では、単に「システム」とも言う）において、送信側はマルチアンテナを用いて信号の送信を行い、受信側はマルチアンテナを用いて空間の信号の受信を行う。研究によれば、従来のシングルアンテナ伝送方式と比べると、 MIMO技術は、チャネル容量を著しく向上させることができ、情報の伝送速度を向上させる。

[0003] 図 1は、従来の MIMOシステムの構成を概略的に示す図である。

[0004] この構成にぉ、て、送信側および受信側は、それぞれ n個の送信アンテナ 105お

T

よび n個の受信アンテナ 106を用いて信号の送受信を行う。

R

[0005] 送信側では、送信されるデータは、まずデータソース 101からシリアルパラレル変換

(SZP)部 102に出力され、 SZP部 102によって、 n個のデータサブストリームに分

T

割される。分割された n個のデータサブストリームは n個の送信アンテナ 105にそれ

T T

ぞれ対応する。

[0006] それぞれのデータサブストリームは、送信される前に、 CRC符号ィ匕部 103によって CRC (Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査）符号化を施される。ここで、 CRC符号化は、送信されるデータの各ブロックの後部に CRCビットを付加することである。 C RCビットは、受信側で、対応するブロックの検証に用いられるものである。つまり、受信側の CRC復号部 108で CRC復号が行われる際に各ブロックに誤りがある力否かを判断することができる。

[0007] CRC符号ィ匕後の各データサブストリームは、チャネル符号ィ匕変調部 104によって、チャネル符号化および変調を施される。符号化および変調後の各データサブストリームは、デジタルアナログ変換およびアップコンバートなどを含む所定の無線送信処理を施され、対応する送信アンテナ 105から送信される。

[0008] 受信側では、まず n個の受信アンテナ 106により空間のすべての信号が受信され

R

、受信信号は、ダウンコンバートおよびアナログデジタル変換などを含む所定の無線受信処理を施される。送信側でパイロット信号がデータに付加されている場合は、パィロット信号が受信信号力も抽出される。また、チャネル推定部 110によって、パイ口ット信号に基づいて、または他の方式を用いて、チャネル推定が行われ、現在のチヤネル特性マトリクス Hが得られる（MIMOシステムにとって、そのチャネル特性は 1つのマトリクスで表すことができる）。

[0009] 無線受信処理後の信号は、 MIMO検出 Z再送合成部 107によって、 MIMO検出処理および合成処理を施される。 MIMO検出処理では、チャネル特性マトリクス Hが用いられ、各受信アンテナ 106により受信された信号に対して検出処理が行われる。また、同一信号再送後のバージョンに対して合成が行われる。最終的に得られた信号は、 CRC復号部 108に出力される。

[0010] ここで、 MIMOの検出においては種々の方法を用いることができる。例えば、 ZF (Z ero Forcing:ゼロフォーシング)、 MMSE (Minimum Mean Square Error:最 /J、自乗平均誤差）、 SIC (Successive Interference Cancellation:逐次干渉キャンセル）またはその他の方法がよく用いられる。

[0011] MIMO検出には通常 2つの動作が含まれる。つまり、検出素子を用いて受信信号を分解し、各送信アンテナ 105から送信されたデータサブストリームに相当する信号を得る動作、および各信号に対して復調および復号を行う動作である。なお、これら 2 つの動作は独立に行われることではない。つまり、前者からの出力は後者に取得され、また、前者の進行はしばしば後者からの出力を要する。このため、便宜上、復調および復号を MIMO検出 Z再送合成部 107に含めて記載する。

[0012] CRC復号部 108に出力された信号は、 CRC符号ィ匕後の、且つチャネル符号ィ匕および変調前のデータサブストリームに相当する。

[0013] CRC復号部 108では、 MIMO検出 Z再送合成部 107から出力された信号に対してそれぞれ CRC復号が行われる。これにより、現在のそれぞれのデータサブストリームが正確に受信されている力否かを判断することができる。

[0014] また、各 CRC復号部 108は、毎回の CRC復号後に肯定応答 (ACK)信号または否定応答 (NACK)信号を生成する。

[0015] 生成された ACKZNACK信号は、フィードバックチャネル 111を介して送信側にフィードバックされる。ここで、 ACK信号は、データブロックに符号誤りがないことを表す信号であり、 NACK信号は、データブロックに符号誤りが存在することを表す信号である。受信側力も送信側にフィードバックされた信号に対して送信側が判断を行つた結果、 ACK信号であれば、対応するデータサブストリームが正確に受信されたことを意味するため、送信側では次の送信時刻において、対応する送信アンテナ 105から新規データサブストリームが送信されることとなる。また、フィードバックされた信号に対して送信側が判断を行った結果、 NACK信号であれば、対応する受信処理後のデータサブストリームに符号誤りがあったことを意味するため、送信側では次の送信時刻において、対応する送信アンテナ 105から元のデータサブストリームがもう一度送信されることとなる。

[0016] CRC復号の結果として、データサブストリームに誤りがなく正確に受信されたことが確認されると、送信側の CRC符号ィ匕部 103によってデータの後部に付加されていた CRCビットが除去され、これによつて、元のデータストリームが得られる。

[0017] CRC復号部 108から出力された各データストリームは、パラレルシリアル変換 (PZ S)部 109によってパラレルシリアル変換を施され、最終的な受信データが取得され、出力される。

[0018] 前述のように、 MIMO検出 Z再送合成部 107では、同一データストリームの複数回送信後の受信データに対して、 MIMO検出を行うほかに合成処理も行われる。例えば、あるデータストリームの N回送信 (そのうち、 1つが初回送信であり、 N— 1個が再送である)後、 N個の受信信号が取得される。ここで、それぞれを!：、 r、 -Vと示す。

1 2 n その中の rは初回送信後の受信信号であり、ほかは再送後の受信信号である。毎回送信中のチャネル特性の変化および雑音の違いにより、これらの受信信号も通常それぞれ異なる。受信側において、この N個の受信信号 r、 r、に対する合成処理

1 2 n

が行われ、このとき依然として正確なサブストリームを取得できな力つた場合、次回の再送が要求される。また、受信側において、次回の再送信号が受信された後には、 N+ 1個の受信信号 r、 r、…！：、 r の合成処理が行われる。 MIMOシステムにお

1 2 n n+ 1

いて、複数の受信信号の合成処理に関して、通常 2つの方法がある。（1)検出を行つて力合成を行う。つまり、まず各受信信号に対して個別に MIMO検出を行い、検出信号に対して合成を行う。（2)合成を行ってカゝら検出を行う。つまり、まず受信信号に対して合成を行い、合成信号に対して MIMO検出を行う。

[0019] 従来の MIMOシステムにおいて、ある送信アンテナにより送信されたデータサブストリームにおいて誤りが見つかり、当該サブストリームデータの再送が行われる際には、通常、アンテナの選択は行われない。実際、従来の MIMOシステムにおいては、通常いずれかのアンテナのサブストリームに誤りが生じたら、そのアンテナでそのサブストリームを再送する方法が用いられる。このように、従来の MIMOシステムにおいて、毎回の再送においてアンテナの選択が行われないため、次のような状況が生じることがある。（1)再送時のアンテナの特性が劣りすぎるため、今回の再送を経て、受信側において合成処理を行っても完全に正確なデータストリームを取得することができない。よって、また次の再送を行う必要があり、システムの時間遅延特性に影響を及ぼす。（2)再送時のアンテナの特性が優れすぎるため、実際においては、より劣るアンテナを選択しても再送できた力もしれない。しかし、ここでは選択を行っておらず、劣るアンテナを新規データの送信に用いるしかないため、システムに符号誤り特性の劣化をもたらす。

発明の開示

[0020] 上述した問題を解決するために、本発明を開示する。本発明の目的は、マルチアンテナの送信における再送性能をさらに向上させることができる、マルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置を提供することである。

[0021] 本発明の他の目的は、現在再送するサブストリームの SINRおよび再送時刻のチヤネル特性に基づ!/、て、適応的にそれぞれの再送サブストリームのために適度な特性の送信アンテナを選択する、マルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置を提供することである。アンテナの選択において、まず、再送するそれぞれのサブストリームの、現在の検出合成後の SINR値を算出する。そして、これに基づいて、それぞれの再送サブストリームのために特性の適度な送信アンテナを選択し、再送を行う。一方では、選択されたアンテナによる再送後にはデータの正確な受信を確保しなければならず、他方では、優れすぎる送信アンテナの占用により他のアンテナによる送信特性を劣化させてはヽけなヽ。

[0022] 本発明のさらに他の目的は、毎回の再送に用いられる送信アンテナを最適化することにより、システムの周波数利用効率特性を効率的に向上させることができる、マルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置を提供することである。

[0023] MIMOシステムでは、 MIMO検出後の誤りがあるサブストリームに対して、当該サブストリーム中のどのビットに誤りが生じたかを知ることはできないが、当該サブストリームの MIMO検出後の SINR (Signal to Interference and Noise Ratio :信号対干渉雑音電力比）を知ることはできる。さらにいうと、これにより当該サブストリームに、誤りが基本的に生じないのに必要な SINRを算出することができる。そして、当該 SINR の数値に基づヽて、適度な特性の送信アンテナを選択して再送を行うことができる。これにより、前述した従来の MIMOシステムにおける問題、すなわち、再送アンテナの特性が優れすぎたり劣りすぎたりすることにより生じる問題を解決することができる。

[0024] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、再送を要するサブストリームの受信品質を取得するステップと、再送に使用されるアンテナの候補としての送信アンテナの中に、再送に使用された場合に前記受信品質に関する目標値を満たす送信アンテナが有る力否かを、前記サブストリームに対して判断するステップと、前記目標値を満たす送信アンテナが有る場合、前記目標値を満たす送信アンテナから、対応するチヤネル特性が最も劣るものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する一方、前記目標値を満たす送信アンテナが無い場合、前記候補としての送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も優れるものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定するステップと、を具備するようにした。 [0025] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成にお!、て、前記取得するステップは、再送を要する複数のサブストリームの受信品質をそれぞれ取得し、取得された受信品質の高い順に、前記複数のサブストリームの各々を選択するステップをさらに具備し、前記判断するステップは、再送に使用された場合に前記目標値を満たす送信アンテナが有る力否かの判断を、選択されたサブストリームに対して行う、ようにした。

[0026] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成において、受信された全てのサブストリームに対する巡回冗長検査復号の結果に基づいて、再送を要するサブストリームを確定するステップをさらに具備する、ようにした。

[0027] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成にお!、て、前記取得するステップは、前記複数のサブストリームのうち今回の送信が初回送信であるサブストリームに対しては、多入力多出力検出のみの後の受信品質を算出し、前記複数のサブストリームのうち今回の送信が初回送信でないサブストリームに対しては、前回の受信時の受信品質を算出する、ようにした。

[0028] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成にお!、て、前記複数のサブストリームのうちいずれか一つのサブストリームを前記選択するステップにおいて選択した後で、且つ、前記複数のサブストリームのうち他のサブストリームを前記選択するステップにおいて選択する前に、前記候補としての送信アンテナの中から、前記一つのサブストリームに対して選択された送信アンテナを除外するステップをさらに具備する、ようにした。

[0029] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成にお!、て、再送を要する各サブストリームに対して送信アンテナを前記指定するステップにおいて選択した後に、前記各サブストリームと選択された送信アンテナとを関連させるためのアンテナ選択情報をフィードバックするステップをさらに具備する、ようにした。

[0030] 本発明のマルチアンテナ通信方法は、上記構成にお!、て、前記アンテナ選択情報に基づ!/、て前記各サブストリームを再送するステップと、再送された前記各サブストリームを、前記アンテナ選択情報に基づいて検出するステップと、をさらに具備するようにした。

[0031] 本発明のマルチアンテナ通信装置は、再送を要するサブストリームの受信品質を取得する手段と、再送に使用されるアンテナの候補として送信アンテナの中に、再送に使用された場合に前記受信品質に関する目標値を満たす送信アンテナが有るか否かを、前記サブストリームに対して判断する手段と、前記目標値を満たす送信アンテナが有る場合、前記目標値を満たす送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も劣るものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する一方、前記目標値を満たす送信アンテナが無い場合、前記候補としての送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も優れるものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する手段と、を具備する構成を採る。

[0032] 添付図面と合わせて用いられた最良の実施の形態の詳細な説明を参考することにより、本発明の上述の目的、利点および特徴が明らかになる。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]従来の MIMOシステムの構成を示す概略図

[図 2]本発明の実施の形態に係る MIMOシステムの構成を示す概略図

[図 3]本発明の実施の形態に係る MIMOシステムにおける再送アンテナ選択部の構成を示すブロック図

[図 4]本発明の実施の形態に係るアンテナ選択を用いて再送を行う方法におけるァンテナ選択処理を示すフロー図

[図 5]本発明に用いられる方法と従来の方法における特性の比較を示す概略図発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、添付図面を参照して本発明の具体的な実施の形態を説明する。

[0035] 図 2は、本発明の一実施の形態に係る MIMOシステムの構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る MIMOシステムは、データソース 101、 SZP部 102、 n

T

個の CRC符号ィ匕部 103、 n個のチャネル符号ィ匕変調部 104、 n個の送信アンテナ

T T

105、 n個の受信アンテナ 106、 MIMO検出 Z再送合成部 107、 n個の CRC復号

R R

部 108、 PZS部 109、チャネル推定部 110およびアンテナ選択部 201を有する。データソース 101、 SZP部 102、 CRC符号ィ匕部 103、チャネル符号ィ匕変調部 104および送信アンテナ 105は、送信装置に含まれ、受信アンテナ 106、 MIMO検出 Z再送合成部 107、 CRC復号部 108、 PZS部 109、チャネル推定部 110およびアンテナ選択部 201は、受信装置に含まれる。なお、データソース 101、 SZP部 102、 CRC 符号化部 103、チャネル符号化変調部 104、送信アンテナ 105、受信アンテナ 106 、 MIMO検出 Z再送合成部 107、 CRC復号部 108、 PZS部 109およびチャネル推定部 110は、図 1を用いて説明したものと同様であるため、それぞれ図 1と同一の参照番号を付す。

[0036] この構成にぉ、て、送信側および受信側は、それぞれ n個の送信アンテナ 105お

T

よび n個の受信アンテナ 106を用いて信号の送受信を行う。

R

[0037] 送信側では、送信されるデータは、まずデータソース 101から SZP部 102に出力され、 SZP部 102によって、 n個のデータサブストリームに分割される。分割された n

T T

個のデータサブストリームは n個の送信アンテナ 105にそれぞれ対応する。

T

[0038] それぞれのデータサブストリームは、送信される前に、順次に、 CRC符号ィ匕部 103 の CRC符号化処理、ならびにチャネル符号ィ匕変調部 104のチャネル符号ィ匕および変調処理を施される。

[0039] 受信側では、まず n個の受信アンテナ 106により空間のすべての信号が受信され

R

る。また、チャネル推定部 110によって、パイロット信号に基づいて、または他の方式を用いて、チャネル推定が行われ、現在のチャネル特性マトリクス Hが得られる。

[0040] 無線受信処理後の信号は、 MIMO検出 Z再送合成部 107によって、 MIMO検出処理および合成処理を施される。 MIMO検出処理では、チャネル特性マトリクス Hが用いられ、各受信アンテナ 106により受信された信号に対して検出処理が行われる。また、同一信号再送後の受信信号に対して合成が行われる。

[0041] MIMO検出 Z再送合成部 107から出力されたそれぞれのデータサブストリームは、 CRC復号部 108により CRC復号を施される。これにより、受信合成処理を施されたそれぞれのデータサブストリームに符号誤りがあるカゝ否かが判断されるとともに、 CR C復号後の結果に基づ、て、相応的に ACKまたは NACKの信号が送信側に返され、送信側の再送動作に対して行われる制御に用いられる。

[0042] 図 1の従来の MIMOシステムの構成と比べると、本発明の技術を用いた MIMOシステムとの相違点は、受信側にアンテナ選択部 201をカ卩えたことにある。 [0043] アンテナ選択部 201は、チャネル推定部 110から推定されたチャネル特性マトリクス Hを取得する。また、アンテナ選択部 201は、 CRC復号部 108から生成された信号を取得する。

[0044] アンテナ選択部 201は、現在時刻の受信処理後の再送を必要とするサブストリームの集合、つまり現在の再送サブストリーム集合 S= {S 、S 、 · ·· }における各サブスト kl k2

リームのために、次回の再送時に用いられる再送アンテナ集合 s' = {s，、s，、… kl k2

}を送信アンテナ 105の中力も選択する。ここで、 S'の意味は次のようである。つまり、再送サブストリーム S は、次回再送時において送信アンテナ S' を利用し、サブスト kl kl

リーム S は、次回再送時において送信アンテナ S' を利用し、他のサブストリームに k2 k2

ついても、利用する送信アンテナが同様に類推される。

[0045] また、アンテナ選択部 201は、選択された再送アンテナ集合 S 'を取得した後に、それをフィードバックチャネル 111を介して送信側にフィードバックする。フィードバックチャネル 111を介して送信側にフィードバックされた再送アンテナ集合 S'は、 S/P 部 102からの再送サブストリームの出力先を決定するのに用いられる。

[0046] より具体的には、次回の再送時刻において、送信側のデータソース 101は、受信側力フィードバックしてきたそれぞれのサブストリームに対応する ACKZNACK信号に基づいて、再送するデータを記憶バッファ力も抽出して SZP部 102に出力する。また、送信側の SZP部 102は、受信側からフィードバックしてきたそれぞれの再送データサブストリームに対応する再送アンテナ集合 S'に基づいて、それぞれの再送サブストリームを対応する送信アンテナ 105に割り当てる。割り当て後の各再送サブストリームは、対応する CRC符号ィ匕部 103およびチャネル符号ィ匕変調部 104で CRC符号化、チャネル符号化および変調を施され、そして、対応する送信アンテナ 105から送信される。初回送信する新規データは、再送アンテナ集合 S'に示されたアンテナ以外の送信アンテナ 105に随意に割り当てることができる。

[0047] また、アンテナ選択部 201は、再送アンテナ集合 S'を MIMO検出 Z再送合成部 1 07にも送信する。再送アンテナ集合 S'は、 MIMO検出 Z再送合成部 107において、再送後の信号に対して受信合成を行うのに用いられる。

[0048] 前述のように、従来の MIMOシステムでは、サブストリームデータに対して再送を行うときにアンテナ選択の動作が行われな、。本実施の形態に係る MIMOシステムでは、本発明の技術を用いることにより毎回の再送に用いられる送信アンテナに対して最適化して選択するため、従来のシステムにおける再送アンテナの特性が優れすぎるまたは劣りすぎることによりもたらされる問題を解決することができ、システム全体の性能を向上させることができる。

[0049] なお、データソース 101、 SZP部 102、 CRC符号化部 103、チャネル符号化変調部 104、送信アンテナ 105、受信アンテナ 106、 MIMO検出 Z再送合成部 107、 C RC復号部 108、 PZS部 109およびチャネル推定部 110に関するその他の機能および動作は、図 1を用いて説明したものと同様であるため、その詳細な説明を省略する

[0050] また、本実施の形態では、アンテナ選択部 201は受信側に設けられている。つまり、本実施の形態では、本発明のマルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置が、受信装置に実装されている。しかし、アンテナ選択部 201を送信側に設け再送アンテナ選択処理を送信側に行わせることによって、本発明のマルチアンテナ通信方法およびマルチアンテナ通信装置を送信装置に実装してもよい。

[0051] 本実施の形態に係るアンテナ選択部 201は、図 3に示すように細分ィ匕することができる。図 3は、アンテナ選択部 201の構成を示す概略図である。

[0052] アンテナ選択部 201は、サブストリーム集合算出部 301、 SINR値算出部 302および再送アンテナ集合取得部 303を有する。

[0053] まず、サブストリーム集合算出部 301は、 CRC復号部 108から、現在の MIMO検出 Z再送合成部 107が出力した各サブストリームの CRC復号後の結果を取得して、この結果に基づいて、現在の再送サブストリーム集合 S (S= {S 、S 、〜})を算出

kl k2

し、これを再送アンテナ集合取得部 303に出力する。

[0054] 次、で、 SINR値算出部 302は、チャネル推定部 110から推定されたチャネル特性マトリクス Hを取得し、チャネル特性マトリクス Hに基づいて、再送サブストリーム集合 S中の各サブストリームの、現在の MIMO検出および再送合成後の SINR値を算出し、 SINR値集合 S = {SINR , SINR 、 · ·· }を取得し、これを再送アンテナ集合

SINR kl k2

取得部 303に出力する。 [0055] 最後に、再送アンテナ集合取得部 303は、サブストリーム集合算出部 301によって算出された再送サブストリーム集合 S、 SINR値算出部 302によって算出された SIN R値集合 S 、および、チャネル推定部 110によって推定されたチャネル特性マトリ

SINR

タス Hをそれぞれ取得し、再送サブストリーム集合 S、 SINR値集合 S およびチヤ

SINR

ネル特性マトリクス Hに基づいて、再送サブストリーム集合 S中の各サブストリームの次回の再送時に用いられる送信アンテナの選択を行い、再送アンテナ集合 S ' = {S' 、 S，、 · ·· }を取得し、これを MIMO検出 Z再送合成部 107に出力するとともに、フ kl k2

イードバックチャネル 111を介して送信側にフィードバックする。再送アンテナ集合 S，において、再送サブストリーム S は、次回の再送時に送信アンテナ S' を使用し、

kl kl

再送サブストリーム S は、次回の再送時に送信アンテナ S ' を使用し、他の再送サ

k2 k2

ブストリームについても同様に、使用する送信アンテナが類推される。

[0056] 本発明において採用した、 MIMOの再送に用いられるアンテナ選択の技術は図 4 を用いて説明することができる。図 4は、本実施の形態に係るアンテナ選択を用いて再送を行う方法におけるアンテナ選択処理を示すフロー図である。

[0057] より具体的に、当該方法の実現は主に次の三つのステップを有する。

[0058] 初期：初期ステップは、ステップ 401に示される。 MIMOシステムの送信側の送信アンテナ 105の数は nであり、受信側の受信アンテナ 106の数は nである。また、送

T R

信アンテナ 105により送信されるデータサブストリームを S = {S、 S、 · ··、 S }と示す

1 2 nT

。仮に、 MIMOのチャネル特性マトリクス Ηが受信側において既知であるとすると、チャネル特性マトリクス Hは通常の MIMOのチャネル推定方法により取得することができる。さらに、選択用の再送アンテナ集合を Pと示す。初期の場合には、送信アンテナ 105のすべてが再送サブストリームを送信するのに用いることができ、すなわち P = { 1、 2、 · ··、！！ }である。

T

[0059] さらに、ここで 1つの重要なパラメータを確定する必要がある。すなわち目標の受信品質、例えば目標 SINRであり、 SINR— targetと示す。 SINR— targetが指すのは、希望される、データの再送合成後に達することができる SINR値であり、アンテナ選択過程での 1つの重要な参照値である。なお、本実施の形態では目標の受信品質を表す指標として SINRを使用するが、他の適切な指標を代替的にまたは追加的に使用してちょい。

[0060] SINR— targetは、次のように選択することができる。つまり、ある目標ビット誤り率（ Bit Error Rate, BER)を基に、当該符号ィ匕変調パラメータが白色ガウス雑音 (AWG N)環境における SNR (Signal to Noise Ratio)閾値を SINR— targetにする。例えば、システムにおいて用いられる符号ィ匕変調パラメータが 1Z2ターボ符号ィ匕および QP SK変調であり、 1Z2ターボ符号ィ匕および QPSK変調にとって、目標 BERが 10_⁴であるときに、 AWGNの SNR閾値はおよそ 2.2dBである。よって、この場合の SINR— targetは 2.2dBに決定される。

[0061] 第一ステップは、図 4に示すステップ 402およびステップ 403を含む。第一ステップでは、現在の再送サブストリーム集合 S= {S 、S 、 · ·· }が算出される (ステップ 402)

kl k2

とともに、および再送サブストリーム集合 S中の各サブストリームの現在の検出合成後における SINR値を算出し、 S = {SINR , SINR 、 · ·· }が取得される（ステップ 4

SINR kl k2

03)。

[0062] ステップ 402では、現在の再送サブストリーム集合 Sは、サブストリーム集合算出部 3 01により、各サブストリームの CRC復号後の結果に基づいて、簡単に確定することができる。すなわち、 CRC復号部 108を介して返された NACK信号に対応するサブストリームの集合である。

[0063] ステップ 403での、 SINR値集合 S = {SINR 、 SINR 、 · · · }の算出には、例え

SINR kl k2

ば次の 2つの場合がある。（1)サブストリームが初回送信である。つまり、 MIMO検出 /再送合成部 107において、当該サブストリームに対して MIMO検出だけが行われ、再送合成が行われていない。このとき、サブストリーム Sに対応する SINRが指す

k k のは、 MIMO検出のみが行われた後での SINRの数値である。これは、現在の MIM Oのチャネル特性マトリクス Hおよび用いられる MIMO検出方法に基づいて簡単に算出することができる。（2)サブストリームが初回送信でない。つまり、 MIMO検出 Z 再送合成部 107において、 MIMO検出および再送合成が行われる。このとき、当該サブストリームの検出合成後の現在の SINRの数値は、前回受信時刻のアンテナ選択動作におけるステップ 408で取得することができる。前回受信時刻のステップ 408 では、すでに当該 SINRの数値が算出されるとともに、記憶されている。 [0064] 第二ステップ:第二ステップは、再送アンテナ集合取得部 303によって実行されるステツプ 404〜410を含む。第二ステップでは、 SINR値集合 S およびチャネル特

SINR

性マトリックス Hに基づいて、再送サブストリーム集合 S中の各サブストリームのための送信アンテナが選択される。すなわち、再送アンテナ集合 S' = {S'

kl、 S，

、 · ·· }が取得される。

k2

[0065] 第二ステップは以下のステップ（1)〜（5)から成るサブステップを含む。

[0066] (1)このサブステップは、図 4に示すステップ 404を含む。ステップ 404では、再送サブストリーム集合 Sから、現在の検出合成後の SINR値が最大であるサブストリームが選択され、それは Sと示される。すなわち k = arg max {SINR 、 SINR 、 · ·· }で

k kl k2 ある。

[0067] (2)このサブステップは、図 4〖こ示すステップ 405〜407を含む。ステップ 405では、選択用再送アンテナ集合 Pに非空の部分集合 P'が存在するか否かが判断される。この部分集合 P'には、アンテナを用いてサブストリーム Sを再送したときに受信合成

k

後の SINR値が SINR— targetを上回るすべてのアンテナが含まれる。

[0068] 選択用再送アンテナ集合 Pに非空の部分集合 P'が存在しない場合には、ステップ 406で、選択用再送アンテナ集合 Pから、対応する空間チャネルのチャネル特性が最も優れるアンテナが選択される。選択されたアンテナは、サブストリーム Sの再送ァ

k

ンテナとされ、 S 'と示される。

k

[0069] 選択用再送アンテナ集合 Pに非空の部分集合 P'が存在する場合には、ステップ 4 07で、部分集合 P'から、対応する空間チャネルのチャネル特性が最も劣るアンテナが選択される。選択されたアンテナは、サブストリーム Sの再送アンテナとされ、 S 'と

k k 示される。

[0070] サブステップ（2)の主な動作は部分集合 P'を確定することである。実際にお!/、て、選択用再送アンテナ集合 P中の各アンテナを用いてサブストリーム Sを再送する際

k

に取得される信号の受信合成後の SINR値 {SINR ⁵ , SINR ，、 · ·· }は、簡単に算

Pl 2

出されるとともに、 SINR— targetと比較して取得される。ここで SINR ，が示すのは

pj

、サブストリーム Sが第 p番目の送信アンテナを用いた再送合成後の SINR値である

k j

。検出を行ってから合成を行う状況においては、 SINR， =4 X (SINR +SINR，， ) / (SINR X SINR ，'）であり、合成を行って力検出を行う状況においては、 SIN k p]

R ，？ SINR +SINR ，，である。ここで、 SINR ，，が示すのは、第 P番目の送信アン j k pj pj j

テナの再送後における検出のみ (合成はない）の後の SINR値であり、それは再送時の MIMOのチャネル特性マトリクス Hに基づいて簡単に取得される。

[0071] (3)このサブステップは、図 4に示すステップ 408を含む。ステップ 408で、アンテナ S，を用いてサブストリーム Sを再送した場合の、現在時刻での受信側における検出 k k

合成後の SINR値が算出されるとともに、記憶される。

[0072] 1つ前のサブステップ（2)において、実際に、それぞれのアンテナを用いてサブストリーム Sを再送する際に取得された信号の受信合成後の SINR値 {SINR '、 SINR k pi

'、 · ·· }がすでに算出された。ここでは、その中から最終的に確定された送信アンテ p2

ナ S 'が対応する SINR値だけを抽出すれば良い。当該 SINR値は、記憶され、次回 k

の受信時刻におけるアンテナ選択動作中の第一ステップ内のステップ 403に用いられる。

[0073] (4)このサブステップは、図 4に示すステップ 409を含む。ステップ 409で、各集合 S 、 S および Pが更新される。すなわち、再送サブストリーム集合 Sからサブストリーム

SINR

Sが除去され、 SINR値集合 S カゝら SINRが除去され、選択用再送アンテナ集合 k SINR k

Pからサブステップ（2)で選択された再送アンテナ S，が除去される。

k

[0074] (5)このサブステップは、図 4に示すステップ 410を含む。ステップ 410で、再送サブストリーム集合 Sがすでに空になっている力否かが判断される。再送サブストリーム集合 Sが空になつてヽな、場合はステップ 404に戻り、再送サブストリームが空になつて、る場合はステップ 411に進む。

[0075] 第三ステップ:第三ステップは、再送アンテナ集合取得部 303によって実行されるステツプ 411を含む。ステップ 411では、再送サブストリーム {S 、S 、 · ·· }の次回の再

kl k2

送に用いられる再送アンテナ集合 s' = {s，、 s，、 · ·· }が取得され、現在時刻にお

kl k2

けるアンテナ選択処理が終了する。ここで、再送サブストリーム S は、次回の再送時

kl

に送信アンテナ S' を利用し、サブストリーム S は、次回の再送時に送信アンテナ S

kl k2

を利用し、他のサブストリームについても、利用する送信アンテナが同様に類推さ k2

れる。次いで、再送アンテナ集合 S'は、アンテナ選択情報としてフィードバックチヤネル 111を介して送信側に送信される。

[0076] また、次回の再送時刻にお、て、送信側は、まず受信側から返されてきた、各サブストリームに対応する ACKZNACK信号に基づ、て、再送するデータを記憶バッファ力抽出するとともに、受信側力返されてきた、各再送データサブストリームに対応する再送アンテナ集合 S'に基づいて、各再送サブストリームを対応する送信アンテナに割り当てて、送信する。初回送信の新規データに対しては、再送アンテナ集合 S '以外のアンテナに随意に割り当てることができる。また、再送アンテナ集合 S 'は、 MIMO検出 Z再送合成部 107に出力され、次回再送の信号に対する受信合成に用いられる。

[0077] なお、図 4に示されたアンテナ選択処理では、サブストリームの選択順序力 SINR の高い順となっている。しかし、選択順序は、システム内の条件や要求などに応じて様々なものに設定することができる。

[0078] 図 5は、本発明に用いられる方法と従来の方法の周波数利用効率特性の比較を示す概略図である。

[0079] シミュレーションに用いられる送信アンテナ 105および受信アンテナ 106の数はともに 4である。チャネルは、フラットフェージングチャネルを採用し、 QPSK変調を採用している。シミュレーションにおいて、一個のデータフレームに 1000個の符号が含まれており、目標 BERは 10_³である。図 5の結果から見られるように、従来の方法と比較すると、本発明の方法を用いることにより、より良い周波数利用効率特性を得ることができる。

[0080] 以上、すでに本発明の最良の実施の形態を用いて本発明を説明したが、当業者にとっては、本発明の精神および範囲を離脱せずに、本発明に対して各種の修正、入れ替えおよび変更を行うことができることは明瞭である。よって、本発明は、上述の実施の形態に限定されるべきではなぐ添付した請求の範囲およびその均等物によつて限定されるべきである。

[0081] 本明糸田書 ίま、 2005年 1月 13日出願の中国特許出願番号 200510004364. 8に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims

請求の範囲

[1] 再送を要するサブストリームの受信品質を取得するステップと、

再送に使用されるアンテナの候補としての送信アンテナの中に、再送に使用された場合に前記受信品質に関する目標値を満たす送信アンテナが有るか否かを、前記サブストリームに対して判断するステップと、

前記目標値を満たす送信アンテナが有る場合、前記目標値を満たす送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も劣るものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する一方、前記目標値を満たす送信アンテナが無い場合、前記候補としての送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も優れるものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定するステップと、

を具備するマルチアンテナ通信方法。

[2] 前記取得するステップは、再送を要する複数のサブストリームの受信品質をそれぞれ取得し、

取得された受信品質の高い順に、前記複数のサブストリームの各々を選択するステップをさらに具備し、

前記判断するステップは、

再送に使用された場合に前記目標値を満たす送信アンテナが有るか否かの判断を、選択されたサブストリームに対して行う、

請求項 1記載のマルチアンテナ通信方法。

[3] 受信された全てのサブストリームに対する巡回冗長検査復号の結果に基づいて、再送を要するサブストリームを確定するステップをさらに具備する請求項 2記載のマルチアンテナ通信方法。

[4] 前記取得するステップは、

前記複数のサブストリームのうち今回の送信が初回送信であるサブストリームに対しては、多入力多出力検出のみの後の受信品質を算出し、前記複数のサブストリームのうち今回の送信が初回送信でないサブストリームに対しては、前回の受信時の受信品質を算出する、請求項 2記載のマルチアンテナ通信方法。

[5] 前記複数のサブストリームのうち、ずれか一つのサブストリームを前記選択するステップにおいて選択した後で、且つ、前記複数のサブストリームのうち他のサブストリームを前記選択するステップにお、て選択する前に、前記候補としての送信アンテナの中から、前記一つのサブストリームに対して選択された送信アンテナを除外するステツプをさらに具備する請求項 2記載のマルチアンテナ通信方法。

[6] 再送を要する各サブストリームに対して送信アンテナを前記指定するステップにおいて選択した後に、前記各サブストリームと選択された送信アンテナとを関連させるためのアンテナ選択情報をフィードバックするステップをさらに具備する請求項 2記載のマルチアンテナ通信方法。

[7] 前記アンテナ選択情報に基づ!、て前記各サブストリームを再送するステップと、再送された前記各サブストリームを、前記アンテナ選択情報に基づ、て検出するステツプと、

をさらに具備する請求項 6記載のマルチアンテナ通信方法。

[8] 再送を要するサブストリームの受信品質を取得する手段と、

再送に使用されるアンテナの候補として送信アンテナの中に、再送に使用された場合に前記受信品質に関する目標値を満たす送信アンテナが有るか否かを、前記サブストリームに対して判断する手段と、

前記目標値を満たす送信アンテナが有る場合、前記目標値を満たす送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も劣るものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する一方、前記目標値を満たす送信アンテナが無い場合、前記候補としての送信アンテナから、対応するチャネル特性が最も優れるものを選択し、選択された送信アンテナを、前記サブストリームの再送に使用されるアンテナとして指定する手段と、

を具備するマルチアンテナ通信装置。