WO2006095741A1

WO2006095741A1 - マルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および再送方法

Info

Publication number: WO2006095741A1
Application number: PCT/JP2006/304401
Authority: WO
Inventors: Xiaoming She; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-09-14
Also published as: CN1832390A

Abstract

　マルチアンテナ伝送において、信頼度推定に基づく再送方法を開示する。この方法は、複数アンテナにより送信される、複数のサブストリームからなるデータブロックを含む信号を受信し、この信号に対して復号を行って、対応する軟判定を出力するステップと、前記軟判定を各サブストリームの信頼度と推定するステップと、上記信頼度に基づき前記複数のサブストリームの中から再送サブストリームを確定するステップと、前記再送サブストリームを再送する、再送アンテナを選択するステップと、上記選択された再送アンテナ上で前記再送サブストリームを再送するステップと、を有する。これによれば、正しく受信されたサブストリームの重複伝送を回避することができるため、システムスループットを向上させることができる。

Description

明細書

マルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および再送方法技術分野

[0001] 本発明は、マルチアンテナ無線通信システムにおける再送技術に関し、具体的には信頼度推定に基づく方法であって、 MIMO無線通信システムのスループット性能を効率よく向上することができるマルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および再送方法に関する。

背景技術

[0002] 高まり続ける情報伝送レートに対する要求は、将来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を用いてより高い情報伝送レートを実現するために、マルチインプット 'マルチアウトプット（MIMO)技術はすでに、将来無線通信システムにおいて採用される不可欠な技術の 1つとなっている。 MIMO無線通信システムにおいて、送信側は 1つのデータブロックを複数のサブストリームに分割し、複数アンテナを用いて送信し、受信側は複数アンテナを用いて上記複数のサブストリームを含む空間多重信号を受信する。従来のシングルアンテナ伝送技術に比べ、 M IMO技術はチャネル容量を著しく向上し、従って情報伝送率を向上することができる

[0003] MIMO技術の他に、適応変調符号化 (AMC)技術、自動再送要求 (ARQ)およびノ、イブリツド ARQ (HARQ)技術も将来無線通信システムの重要で肝心な技術となつている。 AMC技術の基本思想は、チャネル特性に基づいて送信に用いられる変調符号化パラメータを適応的に変化して、チャネル条件がより良い場合には情報をより多く伝送し、チャネル条件が悪い場合には情報をより少なく伝送することにより、所定の時間に渡ってのシステムの平均スループット、すなわち周波数利用効率を向上することができる。 ARQまたは HARQ技術は、受信したデータパケットに誤りがある場合、再送を行う技術である。すなわち受信側はフィードバックチャネルを通じて送信側に再送要求をフィードバックして伝送誤りが発生したデータを再送するように要求する。なお、当該データが正しく受信されるまで、または再送回数が最大制限数に達するまで、このような再送動作は続けて行われる。このように ARQまたは HARQ再送技術は、伝送誤りが発生したデータを再送することにより、伝送誤りを改善して確実な通信を行うことができる。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力し、 1つのデータブロックを複数のサブストリームに分割し、複数アンテナを用いて送信する MIMO無線通信システムにおいては、伝送誤りが発生し、受信側がデータブロックに含まれてヽる誤りビットを検出した場合、当該データブロックを構成する複数のサブストリームのうち、 1つまたは 2つのサブストリームのみに誤りビットがある確率が高い。

[0005] 図 1は、データブロックが誤りビットを含む場合、そのうち誤りビットを含むサブストリームの個数の確率分布を示す図である。この図において「〇」は、各 SNR値の受信品質で受信されたデータブロックに誤りが検出される場合において、 1つのサブストリームのみに誤りビットが含まれている確率を示す。同様に、「 +」、「口」、およびはそれぞれ、各 SNR値の受信品質で受信されたデータブロックに誤りが検出される場合、 2つ、 3つ、または 4つのサブストリームに誤りビットが含まれている確率を示す。

[0006] この図に示す確率分布を得るためのシミュレーションにおいて、用いる送信アンテナおよび受信アンテナの数は両方とも 4本であり、用いる適応変調パラメータは、「伝送しない」、 BPSK、 QPSK、 8PSK、および 16QAMであり、目標誤り率（BER)は 1 0_³であり、 1つのデータブロックは 4000個のシンボルからなり、 MIMO検出方法は ZF方法を用いる。

[0007] 図 1が示すように、データブロックに誤りビットが現れる時、大多数の場合は、当該データブロックが含むすべてのサブストリームの中で、 1つまたは 2つのサブストリームのみに誤りがあって、残りのサブストリームは正しく受信され、誤りビットを含まない。

[0008] し力しながら、 ARQまたは HARQ再送方法は、受信側にお!、てデータブロックに誤りが検出される場合、当該データブロック全体を丸ごと、すなわち当該データブロックが含むすべてのサブストリームをもう 1回再送するため、再送必要がないサブストリームに対しても再送を行い、無線通信システムのスループットを低下させるという問題がある。なぜなら、 ARQまたは HARQ再送方法を用いる無線通信システムにおいては、伝送するデータブロックに対して CRC符号化および CRC復号を行って、誤りビットを検出しているが、 CRC符号ィ匕および CRC復号は、誤りビットが具体的に当該デ一タブロックのどのサブストリームに含まれているかを検出することはできない。

[0009] よって本発明の目的は、受信側が受信したデータブロックに誤りビットが検出される場合、当該データブロックを丸ごと再送せず、無線通信システムのスループットの向上することができるマルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および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

[0010] 本発明の複数のサブストリームを複数の送信アンテナを用いて送信する無線送信装置と、前記複数のサブストリームを複数の受信アンテナを用いて受信する無線受信装置と、を具備するマルチアンテナ無線通信システムにおいて、前記無線受信装置は、受信された前記複数のサブストリームに対し、各サブストリームの信頼度に基づいて再送の必要がある力否かを判定し、再送サブストリームを決定し、決定された再送サブストリームに関する情報を前記無線送信装置に通知し、前記無線送信装置は、前記無線受信装置から通知される情報に基づき、前記再送サブストリームと未送信のサブストリームとを同時に送信する構成を採る。

発明の効果

[0011] 本発明によれば、受信側が受信したデータブロックに誤りビットが検出される場合、正しく受信されたデータの再送を減少し、無線通信システムのスループットを向上することがでさる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]データブロックが誤りビットを含む場合、そのうち誤りビットを含むサブストリームの個数の確率分布を示す図

[図 2]本発明の一実施の形態に係る MIMO無線通信システムの主要な構成を示すブロック図

[図 3]本発明の一実施の形態に係る再送処理部の詳細な構成を示すブロック図である。 [図 4]再送処理部を備えない MIMO無線通信システムの主要な構成を示すブロック図

[図 5]本発明の一実施の形態に係る MIMO無線通信システムにおける、信頼度推定に基づく再送方法を示すフロー図

[図 6]本発明の一実施の形態に係る信頼度推定に基づく再送方法と、従来の再送方法との周波数利用効率性能を比較して示す図

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

[0014] 図 2は、本発明の一実施の形態に係る MIMO無線通信システム 100の主要な構成を示すブロック図である。本実施の形態では、信頼度推定に基づく再送方法を用いるマルチアンテナ無線通信システムとして MIMO無線通信システムを例にとって説明する。

[0015] MIMO無線通信システム 100は、 n本の送信アンテナを用いて送信を行う無線送

T

信装置 150と、 n本の受信アンテナを用いて受信を行う無線受信装置 160とを備え

R

て構成される。無線送信装置 150は、データリソース部 101、ブロック形成部 102、 C RC符号化部 103、分割部 104、 AMC部 105— 1〜105— n、および送信アンテナ

T

106— 1〜106— nを備え、無線受信装置 160は、受信アンテナ 107— 1〜107— n

T

、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108、 CRC復号部 109、チャネル推定部 111、

R

AMCパラメータ決定部 112、および再送処理部 113を備える。以下、無線送信装置 150の AMC部 105— 1〜105— nを AMC部 105と、送信アンテナ 106— 1〜106

T

-nを送信アンテナ 106と総称する場合があり、無線受信装置 160の受信アンテナ

T

107- l〜107-nを受信アンテナ 107と総称する場合がある。

R

[0016] 無線送信装置 150においてデータリソース部 101は、無線送信装置 150が送信する送信データの提供源であり、送信データをブロック形成部 102に出力する。データリソース部 101は、無線受信装置 160からフィードバックされる再送に関するフィードノック情報を参照して、ブロック形成部 102に出力する送信データを決める。

[0017] ブロック形成部 102は、データリソース部 101が提供する送信データを用いて、個々のデータブロックを形成し、 CRC符号ィ匕部 103に出力する。ブロック形成部 102は、無線受信装置 160からフィードバックされる再送に関するフィードバック情報により、形成するデータブロックの大きさを決める。またブロック形成部 102は、無線受信装置 160からフィードバックされる再送に関するフィードバック情報に基づき、無線送信装置 150が送信するデータブロックを決定し、 CRC符号ィ匕部 103に出力する。

[0018] CRC符号ィ匕部 103は、ブロック形成部 102から入力されるデータブロックに対して、巡回冗長検査 (CRC)符号ィ匕を行う。 CRC符号ィ匕とは、データブロックの末尾に数ビットの CRCビットを添附する処理である。上記の CRCビットは、無線受信装置 160 においてデータブロックに対して誤り検査を行うのに用いられる。

[0019] 分割部 104は、 CRC符号ィ匕部 103から入力されるデータブロックを複数のサブストリームに分割し、 AMC部 105— 1〜105— nそれぞれに出力する。すなわち、分割

T

部 104は、 1つのデータストリームを複数のサブストリームに分割する。各サブストリームはそれぞれ 1つの送信アンテナに対応する。なお、分割部 104は、フィードバックチャネル 110を用いて無線受信装置 160からフィードバックされる情報に基づき、各サブストリームの大きさを決める。

[0020] AMC部 105— 1〜105— nそれぞれは、分割部 104から入力される各サブストリ

T

ームに対して、フィードバックチャネル 110を用いて無線受信装置 160からフィードバックされる適応変調符号化 (AMC)パラメータに基づき、適応変調及び符号化を行い、生成される送信信号を送信アンテナ 106— l〜106—nそれぞれに出力する。

T

送信アンテナ 106は、送信信号を無線受信装置 160に送信する。

[0021] 無線受信装置 160において受信アンテナ 107は、複数のサブストリーム力もなるデ一タブロックを含む空間多重信号を受信する。

[0022] チャネル推定部 111は、受信アンテナ 107が受信した信号の中のパイロット信号に基づき、または他の方法を用いてチャネル推定を行ってチャネル推定行列 Hを得る。チャネル推定部 111は、得られたチャネル推定行列 Hを、 AMCパラメータ決定部 11 2、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108、および再送処理部 113に出力する。

[0023] AMCパラメータ決定部 112は、チャネル推定行列 Hと、無線受信装置 160が用いる MIMO検出方法とに基づき、各サブストリームの適応変調符号化パラメータを決定し、決定された適応変調及び符号ィ匕パラメータをフィードバックチャネル 110を用いて無線送信装置 150にフィードバックする。ここで、フィードバックデータ量を低減するために、各適応変調符号ィ匕パラメータに対応する番号のみをフィードバックする。 A MCパラメータ決定部 112は、決定された AMCパラメータを無線送信装置 150にフイードバックするとともに、無線受信装置 160の MIMO検出 Z再送データ合成部 10 8に出力する。 MIMO検出 Z再送データ合成部 108に出力された AMCパラメータは、当該 AMCパラメータを用いたサブストリームに対し、次回の受信処理において MIMO検出及び再送データ合成処理を行うのに用いられる。

MIMO検出 Z再送データ合成部 108は、受信アンテナ 107が受信した信号に対して MIMO検出処理を行い、また同一のデータが数回再送された異なるバージョンのデータに対して合成処理を行う。すなわち、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108 は MIMO検出、および再送データブロックの合成という 2つの処理機能を有する。具体的には、まず受信するデータブロックが再送データであるか否かを判定する。次いで（1)または（2)の処理を行う。（1)受信データブロックが、再送データでなぐすなわち、初めて伝送されるデータである場合、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108は当該受信データブロックに対して MIMO検出処理のみを行う。ここで、 MIMO検出方法として多数の方法があって、例えば一般的に使われる ZF (Zero Forcing)方法、 MM¾E (Minimum Mean Square Error)方法、 SIC (successive Interferenceし ancella tion)方法などがある。 MIMO検出において、まず上記のような検出方法を用いて受信データブロックから、無線送信装置 150の各送信アンテナ 105— 1〜105— nによ

T

り送信された各サブストリームを分離する。次いで、前回の受信処理において AMC ノラメータ決定部 112から入力された、各サブストリームが用いる AMCパラメータに基づき、各サブストリームに対して復調及び復号処理を行う。（2)受信データブロックが再送データである場合、すなわち当該データブロックを前に正しく受信できなかつたことがある場合、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108は、当該データブロックに対して MIMO検出処理を行うほ力、さらに当該データブロックの前に受信したすべてのバージョンのデータと、今回受信したバージョンのデータとを合成する処理を行う。具体的には、再送処理部 113から入力される再送に関するフィードバック情報を参照し、前に正しく受信され CRC復号部により CRCビットが除去された各サブストリームと、今回正しく受信され CRC復号部により CRCビットが除去された各サブストリームとを合成する。 MIMO検出 Z再送データ合成部 108は、 MIMO検出および再送データ合成処理を行って得られた信号を CRC復号部 109および再送処理部 113に出力する。

[0025] CRC復号部 109は、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108から入力される信号に対して、 CRC復号を行って再送応答信号として肯定 (ACK)または否定 (NAK)を生成し、再送処理部 113およびフィードバックチャネル 110を通じて無線送信装置 150 にフィードバックする。再送応答信号 ACKおよび NAKは、当該データブロックが誤りビットを含む場合、および誤りビットを含まない場合の 2つの場合をそれぞれ示す。 C RC復号部 109からフィードバックされる再送応答信号は、無線送信装置 150において再送動作を行うのに用いられ、 ACKである場合は、当該データブロックが正しく受信され、次回の送信処理にぉ、て次の新、データブロックを送信して良、ことを示す。一方、再送応答信号が NAKである場合は、当該データブロックが正しく受信されな力つたため、次回の送信処理において当該データブロックをもう 1回送信することを示す。 CRC復号部 109は、再送応答信号を無線送信装置 150にフィードバックするとともに、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108、および再送処理部 113に出力する。また CRC復号部 109は、 CRC復号されたデータブロックが誤りビットを含まな V、場合、 CRC復号されたデータブロックの情報ビットの末尾に添附されて、る CRC ビットを除去して、得られる受信データ (Rx データ）を出力する。

[0026] 再送処理部 113は、チャネル推定部 111から入力されるチャネル推定行列 H、 CR C復号部 109から入力される再送応答信号を用いて、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108から入力される信号のうち、次回に再送する必要があるサブストリーム、すなわち再送サブストリームを決定し、さらに、再送に用いられる送信アンテナ、すなわち再送アンテナを選択する。再送処理部 113は、再送サブストリームの決定結果と、再送アンテナの選択結果とを無線送信装置 150にフィードバックするとともに、 MIMO 検出 Z再送データ合成部 108に出力する。

[0027] 上記のように、無線受信装置 160において生成される再送に関するフィードバック情報は、再送応答信号 (ACKまたは NAK)、再送サブストリームの決定結果、および再送アンテナの選択結果などを指す。

[0028] 図 3は、本実施の形態に係る再送処理部 113の詳細な構成を示すブロック図である。

[0029] 再送処理部 113は、信頼度推定部 301、再送サブストリーム決定部 302、および再送アンテナ選択部 303を備えて構成される。

[0030] まず、信頼度推定部 301は、 CRC復号部 109から入力される再送応答信号を判定し、再送応答信号が ACKである場合、 MIMO検出 Z再送データ合成部 108から入力される各サブストリームに対して信頼度を推定する。具体的には、各サブストリームの復号後の軟判定値に基づき、各サブストリームの信頼度を推定する。サブストリームの信頼度が高いほど当該サブストリームが誤りビットを含む確率はより低ぐサブストリームの信頼度が低いほど当該サブストリームが誤りビットを含む確率はより高い。信頼度推定部 301は、推定して得られた各サブストリームの信頼度を再送サブストリーム決定部 302に出力する。

[0031] 次いで、再送サブストリーム決定部 302は、すべてのサブストリームの中力信頼度が低、方力所定数のサブストリームを再送サブストリームと決定し、決定結果を次回の受信処理用に MIMO検出 Z再送データ合成部 108に出力するとともに、次回の送信用にフィードバックチャネル 110を通じて無線送信装置 150にフィードバックする。

[0032] 次いで、再送アンテナ選択部 303は、再送サブストリーム決定部 302で決定された再送サブストリームを再送する再送送信アンテナを、チャネル推定部 111から入力されるチャネル推定行列 Hに基づき選択する。再送アンテナを選択する 1つの方法は、元の送信アンテナを再び再送アンテナとして選択する方法である。別の再送アンテナを選択する方法として、チャネル推定部 111が推定したチャネル推定行列 Hに基づき、チャネル特性 (チャネル利得値)が劣る方から複数の送信アンテナを選択しても良い。再送アンテナ選択部 303は、選択結果として再送サブストリームの番号と、対応する再送アンテナの番号とを次回の送信処理用に無線送信装置 150にフィードバックするとともに、次回の受信処理用に MIMO検出 Z再送データ合成部 108に出力する。 [0033] 以上のように構成された MIMO無線通信システム 100における再送方法にっ、て以下説明する。

[0034] まず、仮に再送処理部 113を備えない場合の MIMO無線通信システム 200 (図 4 参照）と、本実施の形態に係る MIMO無線通信システム 100とを比較しながら本発明の基本的な考え方について説明する。この図において、 MIMO無線通信システム 100 (図 2参照）と同様の構成要素には同一の符号を付している。

[0035] MIMO無線通信システム 200の再送方法においては、データブロックに対する CR C符号ィ匕および CRC復号により、当該データブロックの中に誤りビットが含まれて!/、るか否かを検出する。 CRC符号ィ匕および CRC復号により、誤りビットが具体的に当該データブロックのどのサブストリームに含まれているかを検出することはできないため

、すべてのサブストリームを含むデータブロックを丸ごと再送するしかない。データブロックが正しく受信されるまで、無線送信装置 150は同一データを再送し、無線受信装置 260は、数回再送されたデータの各バージョンに対して合成処理を行う。一般的に使われる再送データ合成の方法は以下のようである。ここで受信信号がデータブロック sの N回目伝送である場合、 N回伝送のすべての受信信号をそれぞれ r、 r、

1 2

· ··、 rと示す。 rは初め 1回目伝送の受信信号を示し、残りは再送の受信信号を示す

N 1

。無線受信装置 260は N回目伝送の受信信号 rを受信し、 MIMO検出処理を行つ

N

て無線送信装置 150の各送信アンテナが送信したサブストリーム s = (s 、s 、…

N Ν,Ι Ν,2

、 s )に分離する。 s は、無線送信装置 150により i回目に再送されたデータブロッ

Ν,ηΤ i,j

ク sの j番目のサブストリームを、無線受信装置 260が MIMO検出処理により分離して得られた信号を示す。無線受信装置 260の MIMO検出 Z再送データ合成部 108は s と、前の N— 1回に渡って受信した受信信号 r、 r、 · ··、 r に対して MIMO検出

N 1 2 N- l

処理を行って得られた各信号 s、 s、 · ··、 s とを加算合成する。合成して得られる信

1 2 N- 1

号は s = l/N * (s +s H—— hs ， s +s H—— hs ， · ··， s +s H—— hs

0 1,1 2,1 N，l 1,2 2,2 N,2 Ι,ηΤ 2,nT

)となる。すなわち、データブロック sを構成する各サブストリーム毎に、 N回受信さ

Ν,ηΤ

れた結果を加算して Νで除算して、平均を求める。

[0036] しかし、図 1に示すシミュレーション結果力分力るように、実際にデータブロックに誤りが発生する場合、そのうちの 1つまたは 2つのサブストリームのみに誤りが発生する確率が高い。

[0037] そこで、本発明の再送方法は、誤りが発生したデータブロックにおいて誤りビットが具体的にどのサブストリームに含まれて、るかを、無線受信装置 160の再送処理部 1 13を用いて判定し、無線送信装置 150にフィードバックする。これにより、無線送信装置 150はすべてのサブストリームを含むデータブロック丸ごとを再送する必要がなぐ再送処理部 113で決定された再送サブストリームのみを再送し、再送を行わない残りの送信アンテナ上では次の新し、データブロックを送信することができる。このため、 MIMO無線通信システム 100のスループットを向上することができる。システムの性能をさらに向上するために、再送処理部 113はさらに次回の送信において、再送サブストリームを再送するのに用いる送信アンテナを所定の条件に基づき選択する。本発明の再送方法において、再送サブストリームの決定および再送アンテナの選択は、各サブストリームの信頼度に対する推定に基づいて行われる。

[0038] 次、で、本発明に係る信頼度推定に基づく再送方法につ!、て説明する。

[0039] 図 5は、本発明の一実施の形態に係る MIMO無線通信システム 100における、信頼度推定に基づく再送方法を示すフロー図である。

[0040] 本実施の形態において、再送サブストリーム決定部 302が毎回決定する再送サブストリームの数は所定値であって、ここでは n(l≤n≤n )と記す。 nの値はシステムの

T

初期設定の時に設定される。

[0041] まずステップ S401において、無線受信装置 160が受信したデータブロックに誤りがあると CRC復号部 109により検出される。前述したように MIMO無線通信システム 1 00の送信アンテナの個数は nで、受信アンテナの個数は nであり、データブロック S

T R

は n個のサブストリーム力ら構成され、 S= {S、 S、 · ··、 S }と記される。ここで Sは、

T 1 2 nT i データブロック sを構成する各サブストリームを表し、各サブストリームは 1つの送信ァンテナにそれぞれ対応する。なお、チャネル推定部 111の推定によりチャネル推定行列 Hが得られる。

[0042] 次いでステップ S402において、データブロック Sが含む各サブストリーム {S、 S、

1 2

•••、S }それぞれの信頼度 { 、 μ 、 · · ·、 μ }が、信頼度推定部 301により推定さ nT 1 2 nT

れる。各サブストリームの信頼度は下記の式（1)または式（2)に従って求められる。 [数 1]

この式において、 αはサブストリーム中の 1個目の情報ビットの受信後の信頼度であ

1

り、 Lは当該サブストリームの情報ビットの数である。上記の式（1)に従って求めたサブストリームの信頼度は、サブストリームが含むすべてのビットの受信後の信頼度の平均値である。

[0043] 下記の式（2)においては、サブストリームの信頼度として、サブストリームに含まれ信頼度が閾値 ι8より大きい情報ビットの数を求める。

[数 2] μ = lengthi

この式において、 argはサブストリームに含まれ信頼度が閾値 |8より大きい情報ビットの配列を示し、 lengthはこの配列の長さ、すなわちサブストリームに含まれ信頼度が閾値 ι8より大きい情報ビットの数を示す。

[0044] 上記の式（1)および式（2)において、情報ビットの信頼度 αの意味について、下記の式 (3)を用いて説明する。

[数 3]

この式において、 bは情報ビットの値、すなわち「0」または「1」を示し、 rは受信信号を示す。 I LLR I は情報ビットの対数尤度比 (LLR)の絶対値を示し、 p(b=l/r)及び p(b=l/r)はそれぞれ受信信号が既知である条件で、情報ビット bが 1である場合、および情報ビット bが 0である場合の確率を示す。本実施の形態において、情報ビットの信頼度 OCとして、直接、復号器の軟判定値の絶対値をとる。

[0045] 次いでステップ S403において、データブロック Sを構成する n個のサブストリーム

T

の中で、最も信頼できない n個のサブストリーム S 、S 、 "'、S を選択する。具体的

kl k2 kn

には、ステップ S401において得られる各サブストリーム {S、 S、 · ··、 S }の信頼度 {

1 2 nT

μ 、 μ 、…ヽ μ }の中で値が最も低い η個を最も信頼できない η個のサブストリーム

1 2 nT

として決定する。このように決定された η個のサブストリーム {S 、S 、 "'、S }は、す

kl k2 kn なわち再送サブストリームとなる。

[0046] 次いでステップ S404において、次回の伝送で再送サブストリーム {S 、S 、 "'、S

kl k2 k

}を再送する再送アンテナ {A 、Α 、 · ··、Α }を選択する。

n kl k2 kn

[0047] 再送アンテナを選択する方法として 2つの方法があって、 1つの方法は、今回の伝送でサブストリーム {S 、 S 、 · ··、 S }を送信した送信アンテナ 106— k , 106— k ,

kl k2 kn 1 2

· ··, 106—kをそのまま再送アンテナ {A 、Α 、 · ··、Α }として選択する方法である

n kl k2 kn

。 MIMO無線通信システム 100の適応伝送において、毎回の伝送では所定の目標 BERの要求を満たすように、各ストリームの変調符号ィ匕パラメータに対して適応的な選択を行っている。これを前提として、再送サブストリームは誤りビットを含むものの、 BER性能自体はそんなに悪いわけではないため、サブストリーム {S 、S 、 "'、S }

kl k2 kn を送信した送信アンテナ 106— k， 106—k，…， 106—kをそのまま再送アンテナ

1 2 n

{A 、Α 、 · ··、Α }として選択する場合、再送の BER性能が大きく低下することはな kl k2 kn

い。

[0048] 再送アンテナを選択するもう 1つの方法は、チャネル推定行列 Hにより、チャネル特性が劣る方カゝら n本の送信アンテナを選択する方法である。ここでチャネル特性が劣る方力送信アンテナとして選択する理由は、無線通信システムにおいて受信装置は初回受信時と再送時との 2回以上に渡っての受信データを合成するため、再送時にチャネル特性が優れる送信アンテナを用いる必要がなヽ。チャネル特性がより劣る送信アンテナを再送に用いることにより、チャネル特性がより良い送信アンテナを新しいデータの送信に用いて、新しいデータの伝送の正確率を高めることができるため、システムのスループットを向上することができる。再送サブストリーム {S 、 S 、 · ··、 S

kl k2 k

}と再送アンテナ {A 、Α 、 · ··、Α }とを対応付ける方法として、この η個の再送サ n kl k2 kn ブストリーム中で信頼度が一番低いサブストリームは、チャネル特性が劣る方力選択された n個の再送アンテナ { A 、Α 、 · ··、Α }の中でチャネル特性が一番優れる

kl k2 kn

1つを用いて再送し、信頼度が 2番目に低いサブストリームはチャネル特性が 2番目に優れる 1つを用いて再送し、同様の処理によりすベての再送サブストリームと再送アンテナとを対応付ける。

[0049] 無線受信装置 160は、選択された再送サブストリームおよび再送アンテナに関する情報を、無線送信装置 150にフィードバックするとともに、無線受信装置 160の MIM

O検出 Z再送データ合成部 108に出力する。

[0050] 次いでステップ S405において、無線送信装置 150は再送アンテナ {A 、A

kl k2

A }を用いて再送サブストリーム {S 、S 、 "'、S }を再送し、他の送信アンテナを kn kl k2 kn

用いて次の新し、データブロックのサブストリームを送信する。

[0051] 図 6は、本発明の一実施の形態に係る信頼度推定に基づく再送方法と、従来の再送方法との周波数利用効率を比較して示す図である。この図において、「 +」は従来の再送方法を用いる場合、各 SNRにおいて得られる周波数利用効率を示す。「口」は信頼度推定に基づく再送方法を用い、元の送信アンテナをそのまま再送アンテナとして選択する場合、各 SNRにおいて得られる周波数利用効率を示す。「◊」は信頼度推定に基づく再送方法を用い、チャネル特性が最も劣る送信アンテナを再送アンテナとして選択する場合、各 SNRにおいて得られる周波数利用効率を示す。

[0052] 性能比較のためのシミュレーションにおいて送信アンテナおよび受信アンテナは両方とも 4本である。チャネルは平坦減衰チャネルで、用いられる適用変調パラメータは「伝送しない」、 BPSK、 QPSK、 8PSK、および 16QAMで、目標 BERは 10_⁵である。 1つの伝送データブロックは 4000個のシンボルを含み、 MIMO検出方法は n= 1の ZR検出方法を用いる。図 6が示すように、従来の再送方法と比べ、本発明に係る信頼度推定に基づく再送方法を用いれば、より優れた周波数利用効率を得ることができる。すなわち、 MIMO無線通信システムのスループットを向上することができる。なお、チャネル特性が最も劣る送信アンテナを再送アンテナとして選択すれば周波数利用効率をさらに向上することができる。

[0053] このように、本実施の形態によれば、マルチアンテナ無線通信システムにおヽて受信したデータブロックに誤りがある場合、各サブストリーム毎の信頼度に基づき、誤りビットが具体的にどのサブストリームにあるかを判定し、誤りビットを含む再送サブストリームのみを再送するため、正しく受信されたサブストリームの重複な伝送を回避することができ、マルチアンテナ無線通信システムのスループットを向上することができる

[0054] また、本実施の形態によれば、チャネル推定行列に基づき再送サブストリームを再送する再送アンテナを選択することにより、システム資源をより適切に利用し、 MIMO 無線通信システムのスループットを向上することができる。

[0055] なお、本実施の形態では、再送サブストリーム決定部 302で再送サブストリームと判定するサブストリームの数を所定値に予め決める場合を例にとって説明した力再送サブストリームの数を決めなくて、信頼度が所定値より低ヽあらゆるサブストリームを再送サブストリームと判定しても良い。これにより、再送の正確率を向上することができる。

[0056] また、本実施の形態では、再送サブストリーム決定部 302では信頼度が最も低、複数のサブストリームを再送サブストリームとして決定する場合を例にとって説明したが、信頼度が最も低い 1つのサブストリームを再送サブストリームとして決定しても良い。

[0057] また、本実施の形態では、 MIMO無線通信システムとして適応変調符号化を行う場合を例にとって説明したが、適応変調符号化を行わなヽ MIMO無線通信システムでも良ぐかかる場合、再送アンテナを選択する方法としてチャネル特性が最も劣る送信アンテナを再送アンテナとして選択すれば良!ヽ。

[0058] 以上、本発明の一実施の形態について説明した。

[0059] 本発明に係るマルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および再送方法は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。

[0060] 本発明に係る無線受信装置は、マルチアンテナ無線通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することがでさる。

[0061] なお、ここでは、本発明をノヽードウエアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る再送方法のァルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る無線受信装置と同様の機能を実現することができる。

[0062] 本明細書は、 2005年 3月 7日出願の中国特許出願第 200510054151. 6号に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0063] 本発明に係るマルチアンテナ無線通信システム、無線受信装置、および再送方法は、マルチアンテナ無線通信システムにおける再送等の用途に適用することができる

Claims

請求の範囲

[1] 複数のサブストリームを複数の送信アンテナを用いて送信する無線送信装置と、前記複数のサブストリームを複数の受信アンテナを用いて受信する無線受信装置と、を具備するマルチアンテナ無線通信システムにお、て、

前記無線受信装置は、

受信された前記複数のサブストリームに対し、各サブストリームの信頼度に基づいて再送の必要がある力否かを判定し、再送サブストリームを決定し、決定された再送サブストリームに関する情報を前記無線送信装置に通知し、

前記無線送信装置は、

前記無線受信装置から通知される情報に基づき、前記再送サブストリームと未送信のサブストリームとを同時に送信する、

マルチアンテナ無線通信システム。

[2] 前記無線受信装置は、

前記各サブストリームの軟判定値を求め、求まった軟判定値を前記各サブストリームの信頼度とし、前記信頼度に基づいて 1つまたは複数のサブストリームを再送サブストリームと決定する、

請求項 1記載のマルチアンテナ無線通信システム。

[3] 前記無線受信装置は、

チャネル推定を行ってチャネル推定行列を得、前記チャネル推定行列に基づき、チャネル特性が劣る方から、前記再送サブストリームの再送に使用するアンテナを選択する、

請求項 2記載のマルチアンテナ無線通信システム。

[4] マルチアンテナ伝送に用いられる再送方法であって、

複数の送信アンテナにより送信される複数のサブストリーム力なるデータブロックを含む信号を受信し、この信号に対して復号を行って、対応する軟判定値を出力するステップと、

前記軟判定値を各サブストリームの信頼度として使用するステップと、

前記信頼度に基づき前記複数のサブストリームの中から再送サブストリームを決定するステップと、

前記再送サブストリームを再送する再送アンテナを選択するステップと、前記選択された再送アンテナ上で前記再送サブストリームを再送するステップと、を具備する再送方法。

[5] 複数の送信アンテナから送信される複数のサブストリームを受信する複数の受信ァンテナと、

受信された前記各サブストリームに対して再送の必要がある力否かを判定し、再送サブストリームを決定する再送サブストリーム決定手段と、

前記決定された再送サブストリームに関する情報を前記無線送信装置に通知する通知手段と、

を具備する無線受信装置。

[6] 前記複数の受信アンテナが受信した信号の中からチャネル推定行列を推定するチャネル推定部と、

前記複数の受信アンテナが受信した信号に対してマルチインプット ·マルチアウトプッ HMIMO)検出を行い、検出の結果信号を出力する MIMO検出及び再送合成部と、

前記チャネル推定行列と、 MIMO検出及び再送合成部が用いる MIMO検出方法と、に基づき、各サブストリームを送信するのに用いる変調符号ィ匕パラメータを決定し、決定された各サブストリームの変調符号化パラメータを送信側にフィードバックする変調符号化パラメータ推定部と、

前記 MIMO検出及び再送合成部が出力する結果信号に対して循環冗長検査 (C RC)復号を行って、前記データブロックの中に誤りビットが存在するか否かを確定する循環冗長検査復号部と、

前記循環冗長検査復号部が前記データブロックの中に誤りが存在すると確定した場合、前記データブロックが含む各サブストリームの信頼度に基づき再送サブストリームを決定する前記再送サブストリーム決定手段を備え、なお前記再送サブストリームを再送する再送アンテナを選択する再送処理部と、

をさらに具備し、前記複数の受信アンテナは、複数の送信アンテナにより送信される複数のサブストリーム力もなるデータブロックを含む信号を受信する、

請求項 5記載の無線受信装置。

[7] 前記再送処理部は、

前記データブロックが含む各サブストリームの信頼度を推定する信頼度推定手段と前記データブロックのすべてのサブストリームの中力再送サブストリームを決定する再送サブストリーム決定手段と、

再送サブストリームを再送する再送アンテナを選択する再送アンテナ選択手段と、を具備する、

請求項 5記載の無線受信装置。

[8] 前記信頼度推定手段は、

サブストリーム中の情報ビットの信頼度の平均値を前記サブストリームの信頼度として使用し、

前記情報ビットの信頼度は、情報ビットの対数尤度比の絶対値である、請求項 7記載の無線受信装置。

[9] 前記信頼度推定手段は、

サブストリーム中の情報ビットの信頼度が所定の閾値より大きい情報ビットの個数を前記サブストリームの信頼度とし、前記情報ビットの信頼度は、情報ビットの対数尤度比の絶対値である、

請求項 7記載の無線受信装置。

[10] 前記再送サブストリーム決定手段は、

信頼度が最も劣る 1つのサブストリームを、再送サブストリームとして決定する、請求項 7記載の無線受信装置。

[11] 前記再送アンテナ選択手段は、

チャネル特性が最も劣る 1個の送信アンテナを、再送アンテナとして選択する、請求項 10記載の無線受信装置。

[12] 前記再送アンテナ選択手段は、再送サブストリームが送信された元の送信アンテナを、再送アンテナとして選択する請求項 10記載の無線受信装置。

[13] 前記再送サブストリーム決定手段は、

前記信頼度が劣る方力複数のサブストリームを、再送サブストリームとして決定する、

請求項 7記載の無線受信装置。

[14] 前記再送アンテナ選択手段は、

チャネル特性が劣る方力複数の送信アンテナを再送アンテナとして選択する、請求項 13記載の無線受信装置。

[15] 前記再送サブストリーム決定手段は、

信頼度が所定の閾値より低いサブストリームを、再送サブストリームとして決定する、請求項 7記載の無線受信装置。

[16] 前記再送アンテナ選択手段は、

チャネル特性行列に基づき、チャネル特性が劣る方から、再送サブストリームの数に対応する数の送信アンテナを、再送アンテナとして選択する、

請求項 15記載の無線受信装置。