WO2006103758A1 - 移動端末、無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

　マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信号を送信する無線通信システムにおいて、送信側の各アンテナから送信された信号の移動端末における受信品質を測定し、リアルタイム通信時に該受信品質に基づいてメインアンテナを決定し、該メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算し、多次元相関が設定値より低い領域を選択し、メインアンテナ、低相関領域、受信品質を特定するデータを送信側にフィードバックし、送信側より、低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとし、該ダイバシチアンテナとメインアンテナとで信号を移動端末にダイバシチ送信する。                                                                         

Description

明 細 書

移動端末、無線通信装置及び無線通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、移動端末、無線通信装置及び無線通信方法にかかわり、特にマルチ アンテナにより通信を行う無線通信システムにおいて、メインアンテナよりリアルタイム 通信 (RT通信）を行うと共に、該メインアンテナと相関がないアンテナを用いてダイバ シチ送信することで RT通信の利得を稼 、で、 RT通信における誤り率を低下する移動 端末、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

背景技術

[0002] 移動通信システムを用いたインターネットサービスでは、様々な品質や伝送レートを もつ信号を効率的に伝送するパケット伝送方式が適している。力かるパケット伝送で は、各ユーザのデータが生じた時のみ信号が送られ、またチャネルを複数のユーザ と共有できるという特徴があり、無線リソースを効率的に使用することが出来る。更に 効率的な伝送を行うための手段として、適応変調、スケジューリング、再送などがある

[0003] (a)適応変調方式

無線伝搬路は、刻一刻と変化するため、伝搬路状態に合わせた信号送信が必要と なってくる。一例として、送信電力を制御する方法がある。伝搬路状態が悪い場合、 送信電力を増加させることで、受信局における受信品質をあるレベルに保証する。し かし、この方式では送信電力が変化するため、他の受信局や隣接するセルに対する 干渉特性が変わってしまうことが考えられる。

そこで、別の考え方として、送信電力は一定として、変調パラメータ (データ変調方 式、符号化率など)を伝搬路状態に合わせて変える方法がある。この方式は適応変 調方式 (AMC : Adaptive Modulation Control)と呼ばれる。データは、一般的に、各 種の多値変調方式により変調され、誤り訂正が施される。データ変調方式の多値数 が大きいほど、また誤り訂正における符号ィ匕率 Rが 1に近いほど、一時に送られるデ ータ量が多くなり、そのため伝送誤りに対する耐性が弱くなる。伝搬路状態が良い場 合、多値数を増やし、符号化率を 1に近づけることで、送信データ量を増加させ、伝 送スループットを高くする。逆に、伝搬路状態が悪い場合、多値数を減らし、符号ィ匕 率を小さくすることで、送信データ量を減らし、伝送誤り率の上昇を防止することがで きる。符号分割多重アクセス方式 (CDMA)など、データを周波数拡散するシステムで は、信号の拡散率 (プロセスゲインとも呼ばれる）を変調パラメータとすることができる 。このように、伝搬路の状態に合わせて変調パラメータを変えることで、伝搬路状態に 合致した信号送信ができ、その結果、伝送誤り率の上昇が抑えられ、効率的な伝送 が可能となる。

(b)スケジューラ

移動通信システムでは、セル内の複数ユーザに対して信号伝送を行うにあたり、各 ユーザに効率的に無線リソースを割当てることが重要となる。即ち、どのユーザのパ ケットを、どの時間に、どのチャネルで、どのような電力で、どの位のパケット長で送信 するかを決定しなければならない。この作業を行う部分がスケジューラと呼ばれる。ス ケジユーラでは、様々な情報をもとに、各ユーザに無線リソースの割当てを行っていく

。情報には、各ユーザに対する伝搬路状態、ユーザ間の優先度、データの発生頻度 やデータ量などがある力 どの情報を用いるかはシステムにより異なる。また、無線リ ソースのどの部分を、何を基準に割当てる力もシステムにより異なる。従来の割り当て 基準として、 W-CDMA等に採用されている HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)の PF(PropoRTional Fairness)がある。 PFは送信機会の均等性を保ちつつ、フ ージングによる伝搬路変動に着目して伝搬路損失が少ない瞬間を選択して送信す る技術である。接続ユーザ数が増えるにつれあるユーザに割り当てられる送信時間 が減少してしまうが、さらに伝搬路損失が少ない瞬間

のみを選択して送信できるようになり、送信局のスループットを改善することができる。 このフェージングの良 、状態の時のみを選択する利得は、スケジューラの MUD ( Multi-User Diversity)と呼ばれている。送信機会を単純に割り当てる RR(Round Robin)に対して、 PFは MUD利得を得てスループットが大きく改善できる。

図 29はスケジューラの割り当て説明図であり、 (A)はユーザ数が 2のときの割り当て を、（B)はユーザ数が 3のときの割り当てをそれぞれ示し、縦軸の SINR at UEは端末 で測定した受信 SINR (Signal to Interference Noise Ratio)であり、横軸の Tx Userはそ の測定値を基に送信局で選択する送信ユーザである。（Α) ,(Β)を比較すると、 3人に なると送信割当期間は減少するが、 SINRはより良好な伝搬状態を利用できる事が理 解される。

[0005] (c)再送方式

受信が失敗したパケットを再度送る再送方式 ARQ (Automatic Repeat reQuest)があ る。受信局では、受信したパケットの情報が正確に復号されているかの判定を行い、 受信成功 Z失敗 (ACK/NACK)を送信側に通知する。送信局では、送信したパケット のデータ情報をバッファに蓄えており、受信失敗の通知があった場合、そのパケット を再送する。受信成功の通知があった場合には、そのパケットデータをバッファ内か ら破棄する。インターネット、データなどの通信を行う場合、ある程度の遅延は許容さ れるが、正確性が求められる。このようなトラヒックの場合には、再送における最大再 送回数を多くとることで、パケット破棄の少ない通信を行うことができる。一方、電話な どリアルタイム通信 (RT通信)でのトラヒックを想定して 、る場合には、ある程度のパケ ット破棄は許容できるとして、最大再送回数を 0にする。更に、再送信号の受信品質 を改善させるために、受信側でデータを合成する再送合成方式 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest)がある。受信側では、受信に失敗し、再送要求 (NACK情 報)を出した誤りを含むパケットのデータをバッファに蓄積する。再送されたパケットを 受信した際に、バッファ内のデータと再送データを合成する。データ合成により、受信 品質が改善され、再送回数が増えるほど、改善の度合いが高くなり、パケット受信の 成功率が高まる。

移動通信のパケット伝送システムにおいて、上記のような技術を用いることで、無線 リソースを効率的に使用し、各ユーザまたはトラヒックの性質に合致し、かつシステム 提供側の目的に合ったパケット伝送を行うことができる。

[0006] (d)従来のパケット伝送システム

•送信側信号変調部および受信側信号復調部

図 30は従来のパケット伝送システムにおける送信側信号変調部の一例を示す構成 図、図 31は受信側信号復調部の一例を示す構成図である。 図 30の送信側信号変調部では、変調パラメータとして変調方式、符号化率、拡散 率を与えるとする。送信データはたとえばターボ符号ィ匕部 3aでターボ符号により、誤り 訂正符号化が施される。ターボ符号ィ匕部では、符号ィ匕率は常に一定とする (例えば R=l/3)。パンクチャード符号ィ匕部 3bでは、幾つかのパンクチャード符号パターンを用 いて、要求符号ィ匕率 (例えば R=3/4)を達成する。データ変調部 3cでは、変調方式 (多 値変調方式）に応じたデータ変調を行う。一般的には、 QPSK、 16QAM、 64QAMな どがある。拡散部 3dでは、拡散率に応じて信号を拡散する。拡散では、時間方向に 拡散する方法や周波数方向に拡散する方法がある。

受信側信号復調部は、図 31に示すように、再送合成をパンクチャード復号前に行う 構成 (図 31(A))、再送合成をパンクチャード復号後に行う構成 (図 31(B》がある。図 31 において、逆拡散部 4aは受信信号を、拡散率に応じて逆拡散する。続いて、データ 復調部 4bは変調方式に応じたデータ復調を行う。再送合成部 4cは、再送パケットで あれば、以前受信した同一パケットデータと合成処理を行う。これにより、より高い受 信品質を得ることができる。再送合成は、前述のように (a)パンクチャード復号前に合 成する構成、 (b)パンクチャード復号後に合成する構成があり、バッファの構成等が 異なる。パンクチャード復号部 4dは、符号ィ匕率に応じたパンクチャード復号を行い、 ターボ復号部 4eはターボ復号を行う 'パンクチャード復号

図 32は、パンクチャード復号部 4dの構成図であり、図 31 (B)のパンクチャード復号 部に対応している。パンクチャード復号部 4dは、符号化率に応じたパンクチャード符 号パターン PCPを発生するパンクチャード符号パターン発生部 5aとデータバッファ 5b を有している。データ復調後の信号 RDは、パンクチャード符号パターン PCPにおける 符号 "Γの個数分、データバッファ 5bに蓄積される。パンクチャード符号パターン PCP は、符号ィ匕率により異なり、このためバッファ長も異なる。図 33は、ノ ッファ長 4 (パンク チャード符号パターン PCPにおける 'Tの数が 4個）の例を示している。蓄積された信 号 RDをパンクチャード符号パターン PCPの符号〃 1 "の位置に書き出してパンクチヤ一 ド復号後信号 RD' を出力する。 [0008] ·受信側の再送合成部以降の構成

図 34は受信側の再送合成部以降の構成図である。ノ ッファ部 6aは受信失敗したパ ケットをパケット番号と共に保存している。バッファ内データ抽出部 6bはパケット番号 を参照して再送されたパケットに合成するパケットデータをバッファ 6aから取り出す。 再送合成部 4cは、受信パケット (実際にはパンクチャード復号後信号)が再送パケット でなければ、すなわち、新規パケットであればそのまま通過してターボ復号部 4eに入 力し、再送パケットであればバッファ 6aから読み出したパケットデータと合成してター ボ復号部 4eに入力する。ターボ復号部 4eは入力データに対してターボ復号を施し、 CRCチェック部 4fは復号データを用いて CRCチェック演算を実行して該データに誤り が含まれているかチェックし、誤りが含まれていなければ受信データとして出力すると 共に ACK信号を発生し、誤り含まれていれば NACK信号を発生する。データ Z情報 格納部 6cは、再送パケット受信時に、 ACK信号が発生すれば該当パケットをバッファ 6aから削除し、 NACK信号を受信すれば、再送合成データをパケット番号と共にバッ ファ 6aに格納する。

[0009] ·信号変調 Z信号復調

図 35は、送信側での信号変調の例を示したものである。ここでは、変調方式を 16QAM (多値数 4)、符号化率 Rを 3/4とする。送信データを Aとして、 6 bitデータ Al〜 A6を考える。ターボ符号化での符号化率を 1/3とすると、符号化後データは、 Bl〜 B18となる。符号ィ匕率 3/4に対するパンクチャード符号パターン PCPでは、 18 bitのうち 、 8 bitで符号" 1"となる。パターン PCPの符号" 1"に対応するデータ B1〜B7と B16が パンクチャード符号ィ匕後のデータとなり、 C1〜C8として、出力される (レートマッチング )。元の 6 bitデータが 8

bitデータとなるため、符号化率が 3/4が達成される。データ変調では、 16QAMにより 、 4値の多値変調が行われ、 El、 E2のデータとなる。データ変調後のデータは、拡散 率に応じて拡散される。

図 36は、受信側での信号復調の例である。図 35と反対の流れとなる。パンクチヤ ド復号では、パンクチヤ ド符号パターン PCPでの符号" 1 "に相当する位置にデータ が書き込まれて符号ィ匕率が 1/3のターボ符号が得られる (デレートマッチング)。パンク チャード復号後データにターボ復号処理を施すことにより元の 6ビットデータ A1〜A6 が復号される。

[0010] ·再送合成

再送合成として、 Chase合成と IR合成が一般的に使用される。ここでは、この 2つの 方式を説明する。図 37は Chase合成説明図であり、（a)はパンクチヤ—ド復号前の Chase合成説明図、（b)はパンクチヤ—ド復号後の Chase合成説明図である。各記号 は上述の例による。

パンクチャード復号前での合成では、図 37(a)に示すようにデータ復調されたデータ C1〜C8がバッファ 6a内のデータ Cl(b)〜C8(b)と合成、例えば最大比合成される。 Cl(b)〜C8(b)は、現在受信されているパケットと同一のパケットのこれ以前に送信さ れたデータの合

成値である。再送合成された 8ビットのデータは、パンクチヤ—ド符号パターン PCP (図 36参照)で符号" 1"となる位置 (B1〜B7、 B16)に代入されてパンクチャード復号され、 ターボ復号部 4eに入力される。

パンクチヤ ド復号後での合成では、図 37(b)に示すようにデータ復調されたデータ C 1〜C8をパンクチヤ ド符号パターン PCP (図 36参照)で符号" 1 "となる位置（B 1〜 B7、 B16)に代入した後、バッファ 6a内のデータ Bl(b)〜B18(b)と合成が行われる。図 37(a)と図 37(b)とでは、ノ ッファ構成が異なるが、効果は同じである。

[0011] 図 38は、 IR合成説明図であり、 (a)はパンクチヤ—ド復号前の IR合成説明図、 (b)は パンクチヤ ド復号後の IR合成説明図である。

IR合成では、再送の度に異なるパンクチャード符号パターンで符号ィ匕を行う。ここで は、パターン数を 2とする。パターン数 2では、初回伝送と再送 1回目伝送では、パタ ーンが異なる。再送 2回目では、初回伝送と同一のパターンを用いる。同じパターン を用いた場合のみデータ合成を行う。

図 38(a)のパンクチャード復号前での合成において、初回伝送、再送 2, 4, 6· ··回目 伝送のデータは、同一パターン PCP (図 39(a)参照)を用いて、パンクチャード符号ィ匕さ れているため、第 1のバッファ 6a-lに格納されているデータと合成され、再度バッファ 6a-lに格納される。再送 1、 3、 5…回目伝送のデータは、パターン PCPと異なるパン クチヤード符号パターン PCP^ (図 39(b)参照)を用いているため、異なるバッファ 6a-2 に格納されているデータと合成され、再度バッファ 6a-2に格納される。パンクチヤ一ド 復号により、各々のパンクチャード符号パターン PCP, PCP' に対応した位置にデー タが書き込まれてパンクチャード復号される。ここでは、 Ciが第 1パターン、 Diが第 2パ ターンでのデータを表す。パンクチャード復号されたデータは以後ターボ復号部に入 力されてターボ復号される。

[0012] 図 38のパンクチャード復号後での合成において、再送の度に、各々のパターン

PCP, PCP' でパンクチャード復号した後、ノ ッファ 6a内データと合成を行う。ここでは 、同一パターンでのデータのみ合成する。初回伝送、再送 2, 4, 6…回目伝送にお いて、第 1パターン PCPで復号されたデータ C1〜C8は、バッファ 6aの対応する位置の データ（Bl(b), B2(b)— B7(b)、 B 16(b))と合成を行う。再送 1, 3, 5…回目伝送におい て、第 2パターン PCP^ で復号されたデータ D1〜D8は、バッファ 6aの対応する位置 のデータ（B8(b)— Bll(b),

B13(b)-B14(b),B17(b)-B18(b))と合成を行う。以上によりパンクチャード復号された データは以後ターボ復号部に入力されてターボ復号される。

[0013] (e)MIMO多重送信

1対 1通信のスループットを大幅に改善する手段として MIMO(Multi Input Multi Output)多重送信がある。

図 40は MIMO多重送信システムの構成図であり、 TRXは送信局、 RECは受信局で ある。送信アンテナの数 Mと同じ数のデータストリーム D〜D 力 それぞれの送信

0 -1

装置 TRX〜TRX でデータ変調 'D/A変換 ·直交変調 ·周波数アップコンバートなど

0 -1

の処理を経て、各送信アンテナ ATT〜ATT カゝら送信される。お互いに無相関とな

0 -1

るように配置されたアンテナ ATT〜ATT から送信された信号は、独立のフェージン

0 -1

グチャネル h (m=0〜M-l， η=0〜Ν-1)を通り、空間で多重された後、 N本の受信ァ nm

ンテナ ATR〜ATR で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、受信装置

0 N-1

REC〜REC で周波数ダウンコンバート '直交検波 'A/D変換処理等を経て、 y〜y

0 N-1 0

N-1の受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、 M個の送信デー タストリームが多重された形になっているため、データ処理部 DPUで全ての受信デー タストリームに対して信号処理を行うことにより、送信データストリーム D〜D を分離

0 -1

'再生できる。

受信信号より送信データストリーム D〜D を分離する信号処理のアルゴリズムに

0 -1

は

、チャネル相関行列の逆行列を用いる ZF(Zero-Forcing)や MMSEといった線形アル ゴリズム（非特許文献 1参照）と BLAST (Bell Laboratories Layered Space-Time)に代 表される非線形アルゴリズム（非特許文献 2参照）がある。また、 MLD (Maximum Likelihood Decoding)などの相関行列の逆行列演算を使用しな 、方法 (非特許文献 3参照)も知られて!/、る。 MLDアルゴリズムにつ!/、て説明する。

今、送信データストリームを M次元の複素行列で、受信データストリームを N次元の複 素行列で表すと、次式の関係がある。

[数 1]

Y = H D

「 '¾'00 - "01 h0Μ-1 1

H _ ^io ^LW-l

h h

φ。·Α ·■··· -D_M_ J

MLDアルゴリズムは、相関行列の逆行列演算を使用しない方法であり、次式により 送信データストリーム (送信ベクトル) Dを推定する。

[数 2]

D = argmin||y - i · )||²

ここで、 Μ個の各アンテナに入力する変調データの信号点配置数を Qとすると送信 ベクトル Dの組合わせは Q^M個存在する。 QPSKで Q=4, 16QAMで Q=16, 64QAMで Q=64となる。 MLDアルゴリズムでは Q^M個の送信ベクトルの候補（レプリカ）を発生して 上式の演算を行ない、結果が最小となるレプリカが入力データであると推定する方法 である。

上記 MIMO多重送信においても、複数ユーザ間で送信機会の均等性を保ちつつ、 スループットを向上させる手段として PF等のスケジューラが検討されて 、る。これらの 検討されている技術はスループット向上に着眼されたものであり、誤り発生したシンポ ルについては再送シンボル合成型の HARQのような再送技術で補償する。

[0015] (DRT (Real Time)通信

今後の技術として RT通信の音声電話通信を回線交換装置で行わない VoIP(Voi_ce over IP)が現在考えられている。 VoIPは圧縮符号ィ匕された音声をパケットで細切れに して送信し、インターネット網のルータを介して通信する方式で、コネクション型の回 線交換方式に対してコネクションレスで、し力も故障時の回避自由度がありメンテナン スが比較的楽な事もあって、非常に有力な技術である。 RT通信が求められる別の例 としてオンラインゲーム等が上げられる。

[0016] (g)課題

RT通信では、一定期間内に通信を行う必要があり、しかも、パケットの誤りが生じた 時に HARQなどの再送遅延を許容できない。し力し、既述の MIMO多重送信を含む 1 対 1通信の PF

では、再送技術を前提にして送信機会の均等性とスループット向上のみを考慮した 技術であるため、通信遅延や再送を許容しな 、RT通信に適応しな 、問題がある。 無線信号の伝播路環境の時間的変化が緩やかであるとき回線品質に基づいてデ ータ再送時のダイバシチゲインを増大させる従来技術がある（例えば特許文献 1参照 )。しかし、この従来技術は、通信遅延や再送を許容しない RT通信に際して、 RT通信 で許容できる品質まで誤り率を低下させ、かつ一定期間内に通信を行えるようにした ものではない。

以上から、本発明の目的は、一定期間内に通信を行え、しかも再送技術を使用し なくても RT通信で許容できる品質まで誤り率を低下させることができる通信方法及び 通信装置を提供することである。

非特干文献 1： A. van Zelst, "bpace Division Multiplexing Algorithms , 10th Mediterranean Electrotechnical Conference 2000, MELECON 2000, Cyprus, May 2000, Vol. 3, pp. 1218-1221.

非特許文献 2 : P.W.Wolniansky, G.J.Foschini, G.D.Golden, R.A.Valenzuela

"V- BLAST: An Architecture for Realizing Very High Data Rates Over the

Rich-Scattering Wireless Channel", Proc. 1998 Int. Symp. On Advanced Radio Technologies, Boulder, Colorado, 9—11 September 1998

非特許文献 3 : Geert Awater, Allert. van Zelst and Richard, van Nee, "Reduced Complexity Space Division Multiplexing Receivers," in proceedings IEEE VTC 2000, Tokyo, Japan, May 15-18, 2000, vol.2, pp.1070- 1074.

特許文献 1：特開 2004— 112098号公報

発明の開示

上記課題は本発明によれば、マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信 号を送信する無線通信システムにおける移動端末において、各アンテナから送信さ れた信号の移動端末における受信品質を測定する受信品質測定部、リアルタイム通 信時に該受信品質に基づ 、てメインアンテナを決定するメインアンテナ決定部、該メ インアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算する多次元相関計算部、多次元 相関が設定値より低い領域を選択する低相関領域選択部、前記低相関領域を構成 するアンテナをダイバシチアンテナとし、該ダイバシチアンテナとメインアンテナとで 信号を移動端末にダイバシチ送信できるように、前記メインアンテナ、低相関領域、 受信品質を特定するデータを送信側にフィードバックするフィードバック部、を備えた 移動端末により達成される。

また、上記課題は本発明によれば、マルチアンテナを用いて移動端末に向けて MIMO送信する無線通信システムにおける移動端末において、各アンテナから送信 された信号の移動端末における受信品質を測定する受信品質測定部、受信品質に 基づ 、て互 ヽに低相関の複数のメインアンテナを決定するメインアンテナ決定部、各 メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算する多次元相関計算部、メイン アンテナ毎に多次元相関が設定値より低い領域を選択する低相関領域選択部、前 記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとし、該ダイバシチアンテナ と前記複数のメインアンテナとで信号を移動端末に送信できるように、前記各メインァ ンテナ、前記メインアンテナ毎の低相関領域、前記受信品質を特定するデータを送 信側にフィードバックするフィードバック部、 を備えた移動端末により達成される。 また、上記課題は本発明によれば、マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向 けて信号を送信する無線通信装置において、メインアンテナと他のアンテナ間の多 次元相関が設定値より低い領域を特定するデータを移動端末より受信する受信部、 メインアンテナの通信レートがリアルタイム通信時における通信要求レートより低い 場合、前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとするスケジューラ 、前記メインアンテナとダイバシチアンテナを用いて移動端末へ同一データをダイバ シチ送信するダイバシチ送信部、を備えたる無線通信装置により達成される。

また、上記課題は本発明によれば、 マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向 けて信号を送信する MIMO無線通信装置において、複数のメインアンテナと、各メイ ンアンテナ

と他のアンテナ間の多次元相関が設定値より低い領域を特定するデータを移動端末 より受信する受信部、前記メインアンテナの合計通信レートがリアルタイム通信時に おける通信要求レートより大きくなるようにメインアンテナを選択して、該メインアンテ ナに応じた前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとして決定す るスケジューラ、前記メインアンテナ及び前記ダイバシチアンテナで同一データを MIMO多重ダイバシチ送信する送信部、を備えた無線通信装置により達成される。 図面の簡単な説明

[図 1]マルチアンテナの適応変調の概念図である。

[図 2]パイロットの直交符号多重の説明図である。

[図 3]時分割多重の説明図である。

[図 4]周波数多重の説明図である。

[図 5]チャネルの線形補間による推定説明図である。

[図 6]SINR算出説明図である。

[図 7]RT通信の概略動作説明図である。

[図 8]AMC (適応変調方式)におけるフィードバック遅延による劣化説明図である。 [図 9]通信の瞬断確率を大幅に減らす為に RT通信向けパケットスケジューラにダイバ シチを適用した説明図である。

圆 10]多次元相関の計算法の説明図である。

[図 11]ΜΙΜΟ多重よる RT通信時におけるダイバシチ送信の説明図である。

[図 12]MIMO多重ダイバシチを行った例である。

圆 13]周波数帯域毎に SINRを平均化する場合の説明図である。

圆 14]周波数相関値を平均化する場合の説明図である。

[図 15]本発明の送信スロットフォーマットの説明図である。

[図 16]本発明の送信局の構成図である。

圆 17]本発明の受信局の構成図である。

[図 18]ネットワークから RT通信オン通知があった場合の処理フローである。

[図 19]移動端末力 RT通信オン通知があった場合の処理フローである。

[図 20]RT通信時における基地局と移動端末の動作フローである。

[図 21]RT通信時におけるスケジューラのダイバシチアンテナ (ダイバシチブランチ)決 定処理フローである。

[図 22]RT通信時におけるスケジューラのダイバシチブランチ決定処理フローである。 圆 23]ユーザの送信領域が他と衝突する様子を示す説明図である。

[図 24]ダイバシチブランチ数計算処理フローである。

[図 25]MIMO無線通信システムにおける受信局 (移動端末)の構成図である。

[図 26]MIMO無線通信システムにおける受信局の送信部の別構成図である。

[図 27]MIMO無線通信システムの RT通信時におけるスケジューラのダイバシチブラン チ決定処理フローである。

[図 28]MIMO無線通信システムの RT通信時におけるスケジューラのダイバシチブラン チ決定処理フローである。

[図 29]スケジューラの割り当て説明図である。

[図 30]従来のパケット伝送システムにおける送信側信号変調部の一例を示す構成図 である。

圆 31]受信側信号復調部の一例を示す構成図である。 [図 32]パンクチャード復号部の構成図である。

[図 33]パンクチャード符号パターン及び復号説明図である。

[図 34]受信側の再送合成部以降の構成図である。

[図 35]送信側での信号変調 (レートマッチング)の説明図である。

[図 36]受信側での信号復調の例（デレートマッチング)である。

[図 37]Chase合成説明図である。

[図 38]IR合成説明図である。

[図 39]パンクチヤ ド符号パターン説明図である。

[図 40]MIMO多重送信システムの構成図である。

発明を実施するための最良の形態

(A)本発明の概略

•マルチアンテナ通信

本発明は RT通信に際して、再送制御 ARQを行わな 、で一定期間内に必ず RT通信 を完了する。このようにすると、 MUD利得が減少し、誤り率が大きくなる。そこで、送信 ダイバシチを行うスケジューラを用いて、減少した MUD利得以上の利得を稼ぎ、 RT 通信が許容できる品質まで誤り率を低下させる移動端末、無線通信装置、無線通信 方法を提案する。すな

わち、本発明はマルチアンテナにより通信を行う無線通信システムにおいて、メイン アンテナより RT通信を行うと共に、該メインアンテナと相関がないアンテナを用いてダ ィバシチ送信することで RT通信の利得を稼 、で、 RT通信における誤り率を低下する ものである。

図 1はマルチアンテナの適応変調の概念図であり、 1は送信局（基地局）、 2は受信 局 (移動端末)である。図 1の (1)に示すように送信局 1は伝搬路 5の情報 (伝搬路推定 値)を知るために各アンテナ la〜ldからパイロット信号を直交化して受信局に送信す る。直交化はパイロットシンボルへ干渉が混じらないように行っており、アンテナ毎に 異なる直交符号を用いる符号多重、アンテナ毎に異なるタイミングを用いる時間多重 、アンテナ毎に異なるサブキャリアを用いる周波数多重が考えられる。

図 2はパイロットの直交符号多重の説明図であり、 1スロット毎にノ ィロット PLとデータ DTが時分割多重されている。アンテナ la〜ld力も送信されるパイロット信号 PLはァダ マール行列力 求まる直交系列で乗算されて、受信側で分離できるようになって!/、る 。拡散方向は周波数，時間のうち直交性を保つ為に相関の高い方向に行う。受信時 に完全に直交するならば、シンボル間を合成平均することによりパイロットの S/Nを最 ち高くでさる。

図 3は時分割多重の説明図であり、 1スロット毎にパイロット PLとデータ DTを時分割 多重するとともに、パイロット PLの多重時刻をアンテナ毎に重ならないようにずらして いる。なお、 PCTはパンクチユアでデータを送信していない期間である。図 4は周波数 多重の説明図であり、周波数領域 Fを 4分割し (R1〜R4)、それぞれの分割領域 Rl〜 R4でデータ周波数領域 DTFとパイロット周波数領域 PLFを周波数多重し、かつ、アン テナ毎にノ ィロット周波数領域 PLFが重ならないようにしたものである。なお、 PCTは パンクチユアでデータを送信して 、な 、周波数領域である。

時分割多重多重、周波数多重方式は、直交性を最優先にする場合に使用される。 また、パイロットが存在しない時間 ·周波数領域についての伝搬路は、受信側で線形 補間などの技術で補って推定することができる。図 5は伝搬路の線形補間による推定 説明図であり、パイロット PLの多重例として、図 2の直交符号多重を用いる場合である 。また、直交符号ィ匕は時間領域の相関が非常に高いとして行っている。そこで、図 5 にお 、て各スロットの先頭にあるパイロットで各々伝搬路推定を行った後、時間隣接 する複数シンボル間で平均化して S/Nを高める。このようにしてスロットの先頭にある ノ ィロットによる伝搬路推定値をと示す。すると、隣接スロットはで表せる。ここで、は サブキャリア番号である。スロット内のデータが占める時間を正規ィ匕して 1.0とした時に 、復調すべきデータが現スロットのパイロットから 0.4の位置（次のスロットから 0.6の位 置）にあるとする。すると、このデータを復調するための伝搬路推定値は、線形補間 により次のようになる。

[数 3] h_fi (t + nr) =— — ί— h , (t) +—— h t + l)\

β ノ 1 —1 0.4 ^fi 0.6 ^

0.4 0.6 さらに S/Nを向上させる必要があれば、相関の高い隣接サブキャリアを次式

[数 4]

― 1

h_fi {t + nT) = h_fj (t + nT)

により合成する事も考えられる。このようにして、精度の良い伝搬路推定を行う事がで きる。

さて、受信側では直交した送信パイロットを復号し、受信側で持つ参照パイロットと 比較することで送信アンテナ力 受信アンテナへの伝搬路変動を推定できる。その 伝搬路推定値を用いて、送信アンテナ間相関 (空間相関)、時間相関、周波数相関 やこれらの組み合わせの多次元相関を算出（後述)することができる。なお、空間相 関とは着目する 2つのアンテナに同一の信号を入力したときに、一方のアンテナの位 置を変えて 2つのアンテナ力も受信した時の信号の相関である。時間相関とは 2つの アンテナ力 受信した信号の一方の信号の位相を変化したときの 2つの信号の相関 であり、周波数相関とは 2つのアンテナ力 受信した信号の一方の信号の周波数を 変化したときの 2つの信号の相関である。

また、送信側にぉ 、てパイロットシンボルのコンスタレーシヨンは図 6(A)に示すように I-Q複素平面の所定位置に存在する。しかし、受信側では雑音の影響を受けてパイ ロットのコンスタレーシヨンは図 6(B)に示すように散らばる。受信パイロットの平均値が 信号成分 S、平均力ものノ ラツキの大きさが干渉成分及びノイズ成分 (I+N)となり、信 号成分 Sと干渉成分 (I+N)のある比がアンテナのあるタイミングのある周波数帯域のパ ィロットの SINRとなる。受信アンテナが複数あれば、多次元相関を受信アンテナ間で 重み付け平均し、得られた値を平均化多次元相関とし、また、 SINRについて受信ァ ンテナ間で最大比合成（Maximum Ratio Combine)や MMSE (Minimum Mean Square Error)合成した後に SINRを求めれば良!、。

以上により、受信局 2 (図 1)はパイロット信号より SINRを計算すれば、図 1の (2)にお いてフィードバック信号を作成して送信局 1に報告する。フィードバック信号に伝搬路 推定値もしくはそれより計算した多次元相関、及び受信品質を表す SINRもしくはそれ に準じた伝搬情報 (CQI)を含めて送信局に送信する。送信局 1は送られてきたフィー ドバック信号を基にして、そのユーザ向け情報データ量の貯蓄具合、多ユーザとのリ ソース配分を考慮してスケジューリングし、送信するアンテナ、送信タイミング、周波 数帯域、変調'符号化方式を決定し、これにより通信レートが決まる。ついで、送信局 1はスケジューリングで決定した通信方法でデータを受信局に送信する。なお、受信 局では送信アンテナ、タイミング、周波数帯域、変調'符号化方式、ダイバシチブラン チが分力もないので、送信局はあら力じめ共通の報知チャネルで受信局にこれらを 報知する必要がある。

[0022] *RT通信

次に、 RT通信向けパケットスケジューラについて図 7を用いて説明する。 RT通信で は、実行するアプリケーションのサービス毎にデータを要求する頻度とその情報量が 決められている。要求するサービスレートは送信側主導でも受信側主導でも良い。例 えば、送信側である品質の VoIP(64kbps)を要求して送信すると、受信側ではそれを 受ける必要がある。また、受信側で高画質のオンラインゲーム (20Mbps)を要求するこ とちでさる。

図 7では RT通信として 5Mbitを 0.2sec毎に受信局 2より送信局 1に要求している例を 示している。なお、受信局 2において測定した送信ノ ィロットの領域 (アンテナの空間 領域、時間領域、周波数領域)毎の SINRを判断材料にして、最も SINRの高かったァ ンテナ '周波数帯域 ·時間をセットにしてメインアンテナと呼ぶ事にする。

[0023] 図 7ではアンテナ laがメインアンテナであり、 SINR値から最大 6Mbitまで要求可能と 推定されて要求品質 5Mbitを満たせている。ここで、推定であり断定できない理由は、 フィードバックを反映する往復伝搬遅延により伝搬環境が変わってしまっているため である。また、実際に伝搬環境が悪い方向へ変化した場合は送信した情報データに 誤りが生じ、かつ、再送制御も復調が間に合わないので通信が瞬断してしまう恐れが ある。図 8は AMC (適応変調方式)におけるフィードバック遅延による劣化説明図であ り、受信局で受信した直交パイロットの SINRは、直交復号して伝搬路推定を行った後 に計算するので、演算遅延が発生する。この SINRの情報は送信局へフィードバックさ れるが、伝搬路遅延が発生する。送

信局は、パイロットが受信されたタイミングの SINRを基にして、データの AMCを行う。 そのデータは、もう一度伝搬路遅延を受けて受信局に受信される。図 8より、パイロット を受信して力 その SINRが反映されたデータが受信されるまでの遅延により、伝搬路 変動が変わってしまう可能性があることが伺える。

[0024] 図 9は、通信の瞬断確率を大幅に減らす為に RT通信向けパケットスケジューラにダ ィバシチを適用した説明図である。メインアンテナ laから 5Mbitを送信し、メインアンテ ナのアンテナ，タイミング '周波数帯域の領域を基準にして空間相関、時間相関、周 波数相関の組み合わせの多次元相関を算出し、メインアンテナ laと相関の無 、領域 の一部を用いて同じパケットをダイバシチ送信する。図 9の例では、アンテナ lcの時 間帯 T2の領域がメインアンテナ laと無相関である。したがって、メインアンテナ laとァ ンテナ lcとで同一のパケットをダイバシチ送信することにより通信の瞬断確率を大幅 に減らして誤り率を低減する。なお、同じパケットとした力 再送制御の IRのように同じ シンボルを送るのに異なる符号ィ匕で送信し符号化利得をも稼ぐのも良い。図 9は分か りやすいように、周波数帯域は唯一で時間と空間の 2次元でのダイバシチ送信の状 況を表している。

図 10は多次元相関の計算法の説明図であり、相関係数を高さ方向に取り (評価軸)、 アンテナ位置を一つの平面軸上に取り、同一平面で直交する軸上に周波数または 時間を取った 2次元相関マップを示している。例えば、図 7に示すように周波数帯域 が唯一であれば、アンテナ位置を示す軸 Xと同一平面で直交する軸 Yは時間になる。 このような条件の中,メインアンテナと相関係数がほぼ 0になるアンテナ '時間の領域を 求める（詳細な計算方法にっ 、ては後述する)。

[0025] *RT通信におけるフィードバック情報量の減少

ところで、マルチアンテナ送信におけるフィードバック信号で既述の伝搬路推定値 もしくはそれより計算した多次元相関及び送信パイロットの SINRを送ろうとすると非常 大きな情報量になってしま 、、フィードバックを行うリンクの通信スループットが劣化す る。そこで、フィードバック信号を極力減らした送信ダイバシチのスケジューリング方法 を表 1に従って説明する。 [表 1]

まず、 RT通信でデータ送信を要求されたタイミングにお 、て最も伝搬環境の良かつ たアンテナ ·周波数帯域をメインアンテナとするが、その指定をフィードバックする必 要がある。表 1では図 9のような周波数帯域が唯一の例を扱っており、メインアンテナと してアンテナ 1という情報をフィードバック信号で返している。また、最も伝搬環境が良 力つたメインアンテナの送信ノ ィロット SINRより、その領域における最大の送信レート (6Mbit)が求まるので、それをフィードバックする。また、再送制御 ARQを許容できな Vヽ RT通信では送信ダイバシチを指定するための「送信ダイバシチ有り」をフィードバ ックする必要

がある。最後に、ダイバシチ送信を行うには相関の無い領域だけ知らせれば良いの で、多次元相関マップで相関係数がほぼ 0になった領域群のみをフィードバックする 。但し、 RT通信は時間遅延をあまり許容しないので、十分短い遅延のみを選択する ようにする。表 1ではメインアンテナの送信タイミングに対し、アンテナ 2の時刻 A, 遅延、アンテナ 3の B遅延、アンテナ 4の C遅延と通知すれば良ぐ大幅にフィードバッ ク量を削減できる。

フィードバックを受けた送信局は、相関の無い送信ダイバシチブランチの中から 1つ 以上の領域を選択して図 9に示すように送信ダイバシチを行えば良 ヽ。領域の選択 数を増やすほどダイバシチ利得が増え、瞬時劣化率が低下する。但し、複数のダイ バシチブランチ領域を用いて送信すると他ユーザのリソースを消費してしまうので、特 に要求が無ければダイバシチブランチは 1つの領域を選ぶのが望ましい。また、ダイ バシチブランチは複数の領域力 選択して選べるので、他ユーザのダイバシチ送信 のメインアンテナ指定や MIMO多重送信と重ならな 、ように送信することで、他ユーザ のスケジューラによる MUD利得を低減させないで済むことが可能である。

·ΜΙΜΟ多重のダイバシチ送信への拡張

なお、 ΜΙΜΟ多重とはデータに着目して複数ストリーム送信-複数ストリーム受 信と 定義し、チャネル伝搬路の状態で定義される ΜΙΜΟ通信とは異なるものとす る。 最後に、 ΜΙΜΟ多重のダイバシチ送信への拡張について説明する。例えば、図 7の メインアンテナ指定の時に、 RT通信として 7Mbitを 0.2sec毎に求められていたとすると 要求を満たす事ができない。その時の解決法として図 11に示す MIMO多重における ダイバシチ送信が考えられる。 MIMO多重におけるダイバシチ送信は、要求する RT 通信レートが高 、時に実行される。

受信局 2は、送信パイロット SINRが最も高いアンテナ '周波数帯域をメインアンテナ 1 とし、次に SINRの高いアンテナ.周波数帯域をメインアンテナ 2とし、最大 MIMO多重 数 nまでのメインアンテナ nを決定する。ここで、もしメインアンテナ 1の SINR値から求ま る最大送信レートが要求品質 7Mbitを満たしていればアンテナ 1からのみ送信する。も し満たせない場合は、メインアンテナ 1, 2で MIMO多重伝送を行うとし、最大送信レー トが要求品質 7Mbitを満たすまで順次 MIMO多重数を増やして 、く。図 11の例では、 あるタイミングではメインアンテナ 2までで要求品質を満たしているので、 MIMO多重 数 2で通信を行う。図 12はさらに MIMO多重ダイバシチを行った例である。 MIMO多重 数 2で最大 9Mbitの送信が可能なので、要求レートの 7Mbitに下げてアンテナからの 送信電力が最小になる組み合わせを選んで送信を行う。送信電力を最小にするのは 他ユーザ干渉を低減させるためである。

なお、 MIMO多重のダイバシチ送信では、伝送フィードバックされる情報は表 2に示 すように増える。

[表 2] 選択されたフィードバック情報 （MIMO多重）

最大 MIMO多重数 nが増えるとほぼ比例してフィードバック量も増えるので、 nは要求 品質を踏まえて適当な値を用いる。なお、この nは受信局主導で要求品質を設定す る場合はフィードバック情報を増やすだけで良 、が、送信局主導で要求品質を設定 する場合は、あら力じめ上位レイヤの通信により受信局に MIMO多重数が可能かを問 V、合わせておく必要がある。

(B)伝搬路の推定、 SINRの計算、多次元相関の算出方法

(a)伝搬路の推定

送信アンテナ v、受信アンテナ uとしたときのパイロット受信信号は、周波数 f,時刻 tに おいて (1)式のように記載される。但し、符号直交が崩れた時の劣化分は n (f,t)に含ま れている。

[数 5] r_uv{f^) = (fpt)_Pv{f t) + n_u {f_j ,t) ( 1) パイロットの振幅をあら力じめ 1と設定しておくと、 [数 6] /;，り

=1 (2) そこで、 S/Nが十分高ければ (3)式で伝搬路推定値が求まる。

[数 7] ( ,り=

p _V (fj ,t){h_uv (fj,t)P_v if t) + "„ ( ,り } = (3)

ここで、

[数 8]

かつ i"_u ( H " （/ ) I (4) また、（3)式の算出時に S/Nが小さぐ n (f,t)を無視できない場合は相関の高い時間' 周波数領域で平均化処理を行う。例えば時間領域の前後 OCと周波数領域の前後 β を等重み付けで平均すると (5)式のような計算になり、雑音を抑圧した精度の高い伝 搬路推定が行える。

[数 9]

(₂^ ₊₁₎^J ( ，"

(5) (b) SINRの計算

(5)式等を用いる事で雑音の影響を抑圧した伝搬路推定を行って 、るので、次の (6) 式のようにして雑音成分を切り分けられる。

[数 10]

ここで、瞬時の各受信アンテナでのサブキャリア毎の SINRは電力オーダに直して次 の (7)ようになる。

[数 11]

\ h" .. |²

S簾 = (7)

但し、雑音が白色雑音のようなものであると、この値は大きな変動を持つことになる。 実用的には図 13に示すような周波数帯域毎に平均化した SINRを (8)式で計算し、 AMC等に利用する。

また、複数の受信アンテナがあればアンテナ間で MRC合成し ((9)式）、あるいは (10) 式の MMSE規範に従って合成 ((11)式)することにより品質を向上することができる。ま た、同じく実用的には AMCやセル選択の制御区間で時間平均した SINRを計算して (12)式を利用する。平均化の Tについては AMCならばスロット単位で、セル選択なら ばフレーム単位等が選ばれる。なお、受信アンテナは U本である。

[数 12]

SINR_uv(fj,t)

(8)

J (/— / ,り I² △/ , ： 周波数帯域平均 B 周波数帯域幅

[数 13] MRC SiNR_u(f t) =

2/1 ( ^/，り1^{4 d} f

2J1 h _v (f_c+jB+Af ,t)n_u (f_c+jB+&f ,t) I² dAf

"=10

(9)

[数 14]

MMSE規範：

arg min E[\ f^H _v(f_c+jB+Af ,t)r_v(f_c+jB+ ,t)

do)

[数 15]

MMSE SINR_v(fj,t) = β f

(f_c+ β f， t) I² dAf

U B ,

り"" (f_c+jB t I^{2 d}

(11)

[数 16] MRC SINR_v(fj,t) =

(12)

Γ ： 平均化時間（スロッ ト、 フレーム）

隱 17]

MMSE SINR_v(fj,t) = dfjdt

(12)'

(c)多次元相関の算出方法

時間相関、周波数相関、空間相関と、その組み合わせの多次元相関を説明する。 また、実際には周波数帯域毎の通信を前提にしているので、それを反映した説明を 行う。

時間相関は、（5)式で表せる伝搬路推定値

[数 18]

を用いて次のように書ける

[数 19] A ("，て） =

( 13) p (u, τ )の τは、基準としたノ ィロットに対し、 τだけタイミングが異なることを意味し、 後に現れる Δ f,v' も周波数や送信アンテナが異なる事を意味して 、る。

U本の受信アンテナで受信して 、る時には、振幅重み付けを行って受信アンテナ毎 の相関値を重み付け平均することができる。但し、相関値は複素表現の値であるの で、合成時に絶対値を取りスカラ量に変換している。

[数 20]

I Pa (で)ト

( 14) 同様にして、 U本の受信アンテナで受信している時の周波数相関は (15)、（16)式で 表せる。

[数 21]

(15)

u 一

( ) I ，り II ("，△/) I

(16) 同様にして、 U本の受信アンテナで受信している時の送信側空間相関は (17)、 式で表せる。

[数 22]

ΡΛ", (17)

ΙΛ ')ト

ひ ―

^(ん，り11 '( ，り1 (" )1

(18) これらの要素を組み合わせると、多次元相関は次のような表現にできる。

隱 23]

(19)

| _α (ν',τ, Δ/) |=

ひ 一

21 ( ，り II Afj₊A_f， II

I

(20) u:受信アンテナ U:受信アンテナ数 V： ：送信アンテナ

て：遅延時間 Δί:周波数オフセット Τ:相関計算を行う平均区間

以上は、ある周波数帯域内の周波数 fに対して Δίだけ離れた周波数相関の結果 である。周波数帯域間の相関を求める時には周波数帯域の端力 周波数 (j 0Β離 れた周波数相関を計算し、これを Δ海に周波数帯域内全てを計算し、その周波数 相関値を平均化する事で求められる。式 (19)ズ20)を変形し (21)ズ22)に示す。図 14に 示すように、 iは基準としたパイロットの周波数帯域であり、 jは相関を取るパイロットの 周波数帯域、 Bは周波数帯域である。

[数 24] ∑iひ

(21)

P 。（ν',τ ， ， Δ/)卜

1

I _v ( fc,i_{B +}Af ^) II n_uv,(f_{c + jB +iif} ,t - r) I

1

\ ( f, _{+ iS +} ,f ,0 \\ ( fc_{+ iB +} ,f ,t - r) \\ p(u ,v r,i, j,Af ) \

(22) 周波数帯域内の相関値を平均化すると (23)式が得られる。

[数 25]

(23)

/:周波数帯域平均 なお、多次元相関の算出の目的はダイバシチ利得が大きく得られる領域として相関 値が 0、もしくは 0に近い無相関の領域を探すことである。最低限の閾値としては (24) 式で表される相関係数が 0.6以下である。

隱 26]

P_P(^^, /) =| P_a (ν',Τ,ί, j, f) I²

(24) 次に、 MISO (Multiple Input Single Output)構成の送受信構成を説明し、その後 MIMO (Multiple Input Multiple Output)構成でも実現可能なことを示す。

[0031] (C)第 1実施例

•スロットフォーマット

図 15は本発明の送信スロットフォーマットの説明図であり、パイロットチャネルと、制 御チャネル (スケジューラ管理チャネル）と、データチャネルが時分割多重される構成 される。送信パイロットが直交するスロットフォーマットならば本発明に適用できるが、 以下では図 15に示すスロットフォーマットを有するものとして説明する。

共通スケジューラ管理チャネルは、送信アンテナ、スロット、周波数帯域、変調 '符 号化方式、受信局 ID (端末 ID)、アンテナ識別 (メインアンテナかダイバシチブランチ） かを通知するためのチャネルである。パイロットチャネルとスケジューラ管理チャネル はアンテナ、周波数帯域毎にあらかじめ決められた変調 ·符号ィ匕方式で送信され、か っ復号される。なお、送信アンテナには偏波の異なるアンテナも含まれる。

[0032] '送信局の構成

図 16は本発明の送信局の構成図であり、複数の送信用アンテナ ΑΤΤ1〜ΑΤΤη及 び複数の受信用アンテナ ATRl〜ATRnが設けられているがこれらは共用することが できる。全ユーザのデータは n系統の送信部の所定の誤り検出訂正符号ィ匕部 11〜

1

11で誤り検出符号を付加されると共に所定の符号化方法、例えばターボ符号ィ匕方 法により符号ィ匕されてバッファ 12〜12に保存される。しかる後、領域割当/ AMC設定

1 n

部 13から指示されたユーザデータがバッファ 12〜12から読み出されてレートマッチ

1 n

ング部 14〜14に入力する。レートマッチング部 14〜14は領域割当/ AMC設定部

1 n 1 n

13から指示された符号ィ匕率となるようにレートマッチング処理を行い、変調部 15〜15

1 n は領域割当/ AMC設定部 13力 指示された多値変調方式により変調し、周波数シフ ト部 16〜16は領域割当/ AMC設定部 13力 指示された周波数帯域に入力データの

1 n

周波数をシフトし、アンテナセレクタ 17〜17は領域割当/ AMC設定部 13力もの指示

1 n

に従って、ユーザデータを 1以上の所定の送信アンテナに入力すべく選択して次段 の P/S変換部 18〜18に入力する。なお、領域割当/ AMC設定部 13はスケジューラ 19

1 n

のスケジューリング処理結果により決定されるユーザデータの割当、符号化率、変調 方式、周波数、ダイバシチアンテナに基づいて各部を制御する。 ノ ィロット生成部 21は各アンテナより出力するパイロットを生成し、直交符号化部 22 は各パイロットが互いに直交するように直交コードを乗算し、変調部 23は予め決めら れているパイロット固有の変調方式で変調して P/S変換部 18〜18に入力する。

1 n

領域割当/ AMC設定部 13は、送信局より送信した信号を受信局が正しく復調、復号 できるように、スケジューラ管理データ (送信アンテナ、スロット、周波数帯域、変調- 符号化方式、受信局 ID、アンテナ識別などを)をスケジューラ管理ビット変換部 24に 入力する。スケジューラ管理ビット変換部 24は入力されたスケジューラ管理データを スケジューラ管理チャネルにマッピングし、変調部 25は予め決められて 、るスケジュ ーラ管理データ固有の変調方式で変調して P/S変換部 18〜18に入力する。

1 n

p/S変換部 18〜18は、図 15のスロットフォーマットにしたがって、パイロットチャネル

1 n

、スケジューラ管理チャネル、データチャネルの順に入力データを選択して送信 RF 部 26〜26に入力する。送信 RF部 26〜26はベースバンド信号である入力信号の周

1 n 1 n

波数を RF信号に周波数アップコンバートすると共に、増幅して送信アンテナ ATT〜

1

ATT力 受信局に向けて送信する。

一方、受信局より送信された信号は受信アンテナ ATR〜ATRにより受信されて受

1 n

信 RF部 31〜32に入力する。受信 RF部 31〜32 は無線信号をベースバンド信号に

1 n 1 n

変換してユーザ固有復調部 32に入力する。ユーザ固有復調部 32は所定の受信局（ ユーザ)からの信号を復調し、誤り訂正検出復号部 34は復調信号より受信データを 復号すると共に誤り検出を訂正処理して出力する。フィードバックビット判定部 34は復 号データより受信局からフィードバックされたフィードバックデータ（SINRまたは CQIや 表 1に示すデータ等）を抽出してスケジューラ 19に入力する。なお、スケジューラ 19に は他のユーザ力もフィードバックされたデータも同様に復調、復号されて入力される。

RT通信送信指令部 35は、ネットワークあるいは端末 (受信局）から RT通信要求を受 信するとスケジューラ 19に RT通信要求があったことを通知する（RT通信オン)。スケジ ユーラ 19は、 RT通信がオフの場合には、フィードバックデータに含まれる SINRまたは CQIに基づいて周知のスケジューリング処理を行い、 RT通信オンの場合には、後述 するフローに従

つたスケジューリング処理を行 、、ダイバシチブランチ及びその送信方法を決定し、 処理結果を領域割当 /AMC設定部 13通知する。

なお、送信 RF部 26〜26の前に GI(Guard Interval)を揷入して、シンボル間干渉を

1 n

抑圧するように構成することができる。また、スケジューラ管理 bit変換部 24の後に誤り 検出符号ィ匕部を設けることができる。さらに、 AMC (適応変調)でダイバシチブランチ の送り方（CC、 IR)を指定することもできる。また、図 16では SC (Single Carrier)型で 書いている力 MC(Multi Carrier)型での送信構成を可能である。

[0033] ·受信局の構成

図 17は本発明の受信局の構成図である。 RT通信受信指令部 50は図示しない上位 の制御部から RT通信オン、 RT通信オフを受信し、 RT通信オンであればスィッチ SW1 〜SW3をオン、スィッチ SW4をオフし、 RT通信オフであればスィッチ SW1〜SW3をオフ 、スィッチ SW4をオンする。

アンテナ ATTにより受信された送信局力もの無線信号は受信 RF部 51において周波 数ダウンコンバートされてベースバンド信号となってタイミング同期部 52に入力する。 タイミング同期部 52はパス検出部や AFC回路等を内蔵し、スロット同期を取ってビット シリアルにスロットを構成する各チャネル信号を S/P変換部 53に入力する。 S/P変換部 53はパイロットチャネル、スケジューラ管理チャネル、データチャネルを分離し、それ ぞれを直交符号復号部 54、スケジューラ管理チャネル用の復調部 55、データチヤネ ル用の復調部 56に入力する。直交復調部 54はパイロットチャネルよりパイロットを復調 し、伝搬路推定部 57は復調されたパイロット信号より伝搬路 (チャネル)を推定し、伝 搬路推定値を出力する。スケジューラ管理チャネル用の復調部 55は伝搬路推定値を 用いてスケジューラ管理チャネルを復調してスケジューラ管理情報をデータ割当判 定部 58に入力する。

[0034] データ割当判定部 58は復調されたスケジューラ管理情報を参照して自分宛のデー タがあれば伝搬路推定値をデータチャネル用の復調部 56に入力する。伝搬路推定 値が入力されると、復調部 56はデータチャネルを復調し、復調データをバッファ 59に 入力する。すなわち、復調部 56はデータ割当判定部 58からの情報により、現スロット に自端末へのデータ割当が有るか無いかが判断できる。したがって、演算規模を削 減する為に、自分のデータが割当てされて!、るタイミング '周波数帯域のみを復調す ることがでさる。

シンボル合成指令部 60は、スケジューラ管理情報より受信データがメインアンテナ 力も受信したもの力、ダイバシチブランチ力も受信したものかを判断し、メインアンテ ナカも受信したスケジューラ管理情報に含まれる CC型合成あるいは IR型合成に従つ て、シンボル合成法をバッファ 59に指示する。バッファ 59は記憶済みのシンボルと復 調部 56の復調結果であるシンボルとをダイバシチアンテナの本数分合成 (bit合成）し て合成結果を出力する。

デレートマッチング部 61はデレートマッチングして誤り訂正検出復号部 62に入力す る。誤り訂正検出復号部 62はデータを復号 (例えばターボ復号)すると共に、誤り検 出訂正処理を行い、 RT通信オンであれば誤り検出訂正処理された受信データを、ス イッチ SW3を介してそのままデータストリームとして出力する。 RT通信オフであれば、 再送選択部 63は誤りがなければデータストリームとして送出すると共に ACKをフィード ノ ックビット変換部 64に入力し、誤りが存在すればデータストリームとして出力せず、 NACKをフィードバックビット変換部 64に入力する。

SINR計算部 65は伝搬路推定値を用いて SINRを計算し、 CQI変換部 66は SINRに応じ た CQI (Channel Quality Indicator)を求めてフィードバックビット変換部 67に入力する 。なお、 CQIは受信品質を無線基地局に送信するためにも用いられるパラメータであ る。すなわち、 CQIは、受信局が送信局に対して受信環境を報告するための情報で あり、例えばその受信環境下でブロックエラーレート BLERが 0. 1を越えない最大の トランスポートブロックサイズ (TBS)に対応したテーブル表変換値を CQI =广 30とし て基地局に報告する

RT通信オフのときには、フィードバック多重部 68はフィードバックビット変換部 64, 67 力も出力するビットデータを多重し、ユーザ固有符号化部 69はユーザ固有のコードで フィードバック情報を符号ィ匕し、変調部 70で拡散変調、直交変調などを行い、送信 RF部 71で RF信号にして送信アンテナ ATRより送信する。ユーザ固有符号化は、ユー ザを識別する為であり、ユーザに応じた周波数帯域、時間、符号化等の方法を用い て符号化する。再送選択部 63からの点線は RT通信オフ時に再送が必要無ければフ イードバックに ACKの信号を送りバッファには蓄積データの開放を行い、再送が必要 ならばフィードバックに NACKの信号を送りバッファにデータの保持を行うことを意味 する。

[0036] RT通信オンのときは、スィッチ SW1,SW2が閉じているため、メインアンテナ指定部 81 は 各送信アンテナ力ものノィロットの SINRのうち、最も品質の良い方力も複数のァ ンテナをメインアンテナとして指定する。メインアンテナ数については、通信開始時に 受信局 (移動端末)のスペックや RT通信レートに合わせてセットされた MIMO多重数 に対応するように選ばれる。例えば MISO通信システムでは、受信機側の演算処理能 力が比較的小さいので 1多重として選ばれる。多次元相関計算部 82はメインアンテナ のアンテナ 'タイミング '周波数帯域の領域を基準にして空間相関、時間相関、周波 数相関の組み合わせの多次元相関を算出し、低相関領域選択部 83はメインアンテ ナと相関の無い領域、すなわち、メインアンテナと相関が零あるいは相関が閾値以下 となる領域 (アンテナ、タイミング、周波数帯域)を求めてフィードバックビット変換部 84 に入力する。フィードバックビット変換部 68は RT通信オン時にはフィードバックビット 変換部 67, 84から入力するビットデータを多重し、ユーザ固有符号化部 69、変調部 70、送信 RF部 71を介して送信アンテナ ATRより送信局にフィードバックする。このフィ ードバック情報は例えば表 1に示す情報を含んでいる。ただし、最大送信レートの変 換値として CQIが送られ、送信局において CQIから最大送信レートに変換することが できる。すなわち、送信局のスケジューラ 19は、受信した CQIにより、下り方向の無線 環境の良否を判断し、良好であれば、より高速にデータを送信可能な変調方式に切 りかえ、逆に良好でなければ、より低速にデータを送信する変調方式に切りかえる（ 即ち、適応変調を行う）。具体的に言えば、基地局は CQI= 1〜30に応じて伝送速度 の異なるフォーマットを定義する CQIテーブルを保持しており、 CQIに応じた伝送速 度、変調方式、多重コード数等を該 CQIテーブルより求めて領域割当/ AMC設定部 13の候補値とする。

なお、各フィードバックビットはフィードバックビット多重後に誤り検出訂正符号ィ匕処 理を施すようにすることができる。

[0037] ·ネットワーク網からの RT通信オン通知 図 18はネットワークからの RT通信オン通知の処理フローである。ネットワークから RT 通信を行う必要が発生すると (ステップ 101)、基地局の RT通信送信指令部 35は RT通 信オン及び RT通信要求レートをスケジューラ 19に入力し (ステップ 102)、スケジューラ 19は RT通信オンに基づいたスケジューリング制御を開始する (ステップ 103)。また、 基地局は RT通信オン及び RT通信要求レートを移動端末に通知し (ステップ 104)、移 動端末の RT通信受信指令部 50は該通知により RT通信オンを出力してスィッチ SW1 〜SW3をオン、 SW4をオフする。これにより、メインアンテナ指定 81及び多次元相関演 算部 82が起動し、多次元相関処理を開始し (ステップ 106)、基地局へ通信許可及び MIMO多重可能か通知する (ステップ 107)。なお、第 1実施例では例えば MIMO多重 不可能が通知される。以上により、移動端末と基地局間で RT通信が可能になる。

[0038] ·移動端末からの RT通信オン通知

図 18はネットワーク力も RT通信要求が出された場合である力 移動端末から出すこ ともできる。図 19は移動端末力もの RT通信オン通知処理フローである。

オンラインゲームなどで移動端末力も RT通信要求が発行すると (ステップ 201)、 RT 通

信受信指令部 50は該通知により RT通信オンを出力してスィッチ SW1〜SW3をオン、 SW4をオフする（ステップ 202)。これにより、メインアンテナ指定 81及び多次元相関演 算部 82が起動し、多次元相関処理を開始し (ステップ 203)、基地局側へ通信許可及 び MIMO多重可能か通知する（ステップ 204)。第 1実施例では例えば MIMO多重不可 能が通知される。また、移動端末は基地局に RT通信要求を送り、これにより、移動端 末の RT通信送信指令部 35は RT通信オンをスケジューラ 19に入力し、スケジューラ 19 は RT通信オンに基づいたスケジューリング制御を開始する (ステップ 205)。以上によ り、移動端末と基地局間で RT通信が可能になる。

[0039] ，RT通信時における基地局と移動端末の動作

図 20は RT通信時における基地局と移動端末の動作フローである。

基地局力も直交パイロットを移動端末に送信し (ステップ 301)、移動端末は該直交 ノィロット信号を受信し (ステップ 302)、該ノィロットに基づいて伝搬路推定値を算出 し (ステップ 303)、伝搬路推定値を用いて CQI値、低相関領域を算出し (ステップ 304 )、これら情報を基地局にフィードバックする (ステップ 305)。基地局のスケジューラ 19 は各移動端末力ものフィードバック情報を収集し (ステップ 306)、収集情報 (CQI値、 領域情報)及び RT通信送信指令部 35から入力する RT通信レートに基づ 、てスケジ ユーリング処理を行い、送信方法、すなわち、どのユーザのデータを、どのアンテナ で、どの送信レートで送る力決定して領域割当/ AMC設定部 13に通知する (ステップ 307)。

領域割当/ AMC設定部 13はスケジューラ 19から指示されたとおりにユーザデータを 指定速度で通信するようにデータチャネルを作成する (ステップ 308)。また、送信デ ータを移動端末で復調できるように、送信方法 (領域割当、 AMC情報等)を特定する スケジューラ管理チャネルを作成し (ステップ 309)、これらデータチャネル、スケジュ ーラ管理チャネルをパイロットチャネルと多重して送信する (ステップ 310)。移動端末 はスケジューラ管理チャネルの情報に基づ 、て復調処理を行うと共に、メインアンテ ナとダイバシチアンテナが受信したシンボルの合成処理を行う (ステップ 311)。以後、 RT通信が完了するまで上記制御が継続して行われる。

•ダイバシチブランチ決定処理

図 21及び図 22は RT通信時におけるスケジューラのダイバシチアンテナ（ダイバシチ ブランチ)決定処理フローである。

スケジューラ 19は RT通信送信指令部 35より RT通信オン及び RT通信レートを受信し て 、る状態にぉ 、て (ステップ 400)、移動端末からのフィードバック情報を取得する（ ステップ 401)。フィードバック情報にぉ 、てメインアンテナが指定されて ヽれば (ステ ップ 402)、該メインアンテナの送信周波数及びスロットをメインアンテナの送信領域と して確保する（ステップ 403、 404)。

ついで、他ユーザと送信領域が競合するか調べる (ステップ 405)。図 23はユーザの 送信領域が他ユーザの送信領域と衝突する様子を示す説明図であり、着目している ユーザ 1の送信領域がスロット Siのタイミング Ήでユーザ 2と競合し、スロット Sjのタイミ ング _Tjでユーザ 3の送信領域と競合している。競合時、フィードバックされた CQI値が 高 、ユーザの送信を優先し、他のユーザは次のスロットのタイミングへシフトする。 したがって、ステップ 405において、競合すればそれぞれのユーザの CQIを比較し（ ステップ 406)、他ユーザの CQIの方が大きければ該送信領域を他ユーザに譲り（ステ ップ 407)、メインアンテナの送信周波数及び次のスロットを新たな送信領域として確 保し (ステップ 408,404)、ステップ 405以降の処理を繰り返す。

ステップ 405において、競合する他ユーザが存在せず、あるいはステップ 406におい て着目している移動端末の CQIの方が大きければ、ステップ 4040あるいはステップ 408にお 、て確保した送信領域をメインアンテナの送信領域として設定完了する (ス テツプ 409)。

っ 、で、メインアンテナのみで RT通信の要求レートを満足するか調べ (ステップ 410 )、満足すればダイバシチブランチは 1本とする (ステップ 411)。しかし、メインアンテナ のみで RT通信の要求レートを満足できなければ、図 24の処理フローにしたがってダ ィバシチブランチ数を計算し (ステップ 412)、ダイバシチブランチ数として i本を得る（ ステップ 413)。スケジューラ 19はステップ 411あるいは 413に基づ!/、てダイバシチブラ ンチ数を決定して保存すると共に (ステップ 414)、メインアンテナは要求されたレート で送信をするものと決定し (ステップ 415)、始めに戻る。

ステップ 402において、フィードバック情報によりメインアンテナが指定されていなけれ ば、あるいは、メインアンテナが指定されていてもステップ 402〜415の処理が終了し ていれば、所定の優先処理終了後、 RT通信であるかチェックし (ステップ 421〜422) 、 RT通信中でなければ、通常のスケジューリング処理 (準優先的に領域確保)を行う（ ステップ 423)。

一方、 RT通信中であれば、準優先処理終了後にフィードバック情報で指定されて V、るダイバシチブランチを選択すると共に、現在までに割り当てたダイバシチブラン チ数 jを確認する（ステップ 424〜426)。ついで、 j =iである力、換言すればステップ 414で決定された要求ダイバシチブランチ数を割当済みであるかチェックし (ステップ 427)、割当済みであれば、ステップ 425で選択したダイバシチブランチ力 送信しな いものと決定する (ステップ 428)。； j<iであれば、ダイバシチアンテナについてフィード バックで情報により指定されている送信周波数、スロットを送信領域として指定する（ ステップ 429)。ついで、他のユーザと送信領域が競合する力調べる (ステップ 430)。 競合する場合には、他のユーザが同レベルの優先順位であるダイバシチブランチと しての要求かチェックし (ステップ 431)、他のユーザ力 Sメインアンテナ指定、もしくは RT 通信以外の通信でより優先順位が高 、場合は、選択したダイバシチブランチ力 送 信しないものと決定する (ステップ 428)。しかし、他のユーザが同レベルの優先順位 であるダイバシチブランチとしての要求ならば、それぞれのユーザの CQIを比較し (ス テツプ 432)、他ユーザの CQIの方が大きければ該送信領域を他ユーザに譲り、選択 したダイバシチブランチ力も送信しないものと決定する (ステップ 428)。一方、着目し て 、る移動端末の CQIの方が大きければ、ある V、はステップ 430にお 、て競合するュ 一ザが存在しなければ、ステップ 425で選択したダイバシチブランチ力 送信するも のと決定する（ステップ 433)。

ステップ 428ある!/、はステップ 433の処理が終了すれば、全ダイバシチブランチにつ いて上記処理が終了したかチェックし (ステップ 434)、「YES」であればダイバシチアン テナ決定処理を終了し、「NO」であればステップ 424に戻り以降の処理を繰り返す。 以上より本発明は、 RT通信時にメインアンテナだけでは RT要求レートを満足できな ければ、足りな 、エネルギーをダイバシチブランチで補う手法である。

必要なダイバシチブランチ数の計算手法を図 24のフローと表 3の CQIテーブル（ CQIと伝送レートの関係表）で具体例を挙げて説明する。

[表 3]

CQI値と伝送レー 卜の関係

要求レートは 5Mbitとし、端末力もフィードバックされたメインアンテナの CQI値が 8で あつたとする (ステップ 501,502)。すると、 CQI値から伝搬路が許容する最大の伝送レ ートが 3Mbitであり、要求レートを満たす事ができない。要求レートを満たせる CQI値 は 13であり、その差は (13-8)=5の値である (ステップ 503)。 CQI値は受信側での送信 パイロット SINRから変換された値であり、例えば ldB毎に CQI値をあらかじめ設定して いる。そのような状況では、あと 5dB伝搬路の状況が良ければ要求レートを満たせる 事が分かる（ステップ 504)。

本発明では、 RT通信で 5Mbitを常に送り続けるためにメインアンテナは要求レート で送信し、エネルギーの不足分はダイバシチブランチを増やすことで解決を図ること としている。ここでは 5dBの利得が欲しいので、次式

[数 27] arg min lOlog ) > を満足する iを求め（ステップ 505)、 i本のダイバシチブランチを要求し (ステップ 506)、 i本のダイバシチブランチで不足した 5dBのエネルギーを送信する。このように求めた 本数のダイバシチブランチで送信を行えば、不足したエネルギーを補うだけでなぐ フェージングの落ち込みに対する補償があるので安定した RT通信が行える。

以上第 1実施例によれば、 MISO構成の無線通信システムにおける RT通信におい て、メインアンテナで足りない分をダイバシチブランチで補うようにしたから、 RT通信レ ートを満足でき、かつ、再送制御をしなくても誤り率を低減することができる。また、他 ユーザの送信タイミングを邪魔せず、他ユーザの MUDの低下を防止するようにスケジ ユーリングができる。

(C)第 2実施例

図 25は MIMO無線通信システムにおける受信局 (移動端末)の構成図であり、図 17 の第 1実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、

(1)アンテナ ATT 〜ATT 、受信 RF部 51 〜51 、タイミング同期部 52〜52 、 S/P変

11 lm 1 m 1 m 換部 53 〜53で構成される受信系が m系統設けられている点、

1 m

(2)伝搬路推定部 57において各送信アンテナ力 各受信アンテナまでの全伝搬路 推定値を計算している点、 (3)RT通信時に RT通信要求レートを満足する複数のメインアンテナを指定し、該メ イン

アンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算して、メインアンテナ毎に低相関領域 データをフィードバックする点である。 すなわち、 SINR計算部 65は各アンテナ力も送 信された信号の移動端末における受信品質を測定し、メインアンテナ決定部 81は SINRに基づ 、て互 、に低相関の複数のメインアンテナを決定し、多次元相関計算部 82は各メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算し、低相関領域選択部 83はメインアンテナ毎に多次元相関が設定値より低い領域を選択し、フィードバック bit多重部 68は前記メインアンテナ、メインアンテナごとの低相関領域、受信品質を特 定するデータを送信側にフィードバックする。

なお、図 26に示すように、送信アンテナをマルチアンテナ ATR

11〜ATR とし、力つ lm

ウェイトブロック 91を設け、該ウェイトブロックでフィードバック信号に重み付けをし、送 信 RF部 71〜71を介して送信アンテナ ATR〜ATR より送信するように構成すること

1 m 11 lm

もできる。このようにすれば、適切なウェイトをつけることによりビームフォーミングする ことができ、また MIMOと同様の多重送信を行うことができる。

•ダイバシチアンテナ決定処理

図 27及び図 28は MIMO無線通信システムにおける RT通信時におけるスケジューラ のダイバシチアンテナ (ダイバシチブランチ)決定処理フローである。

スケジューラ 19は RT通信送信指令部 35より RT通信オン及び RT通信レートを受信し て 、る状態にぉ 、て (ステップ 500)、移動端末からのフィードバック情報を取得する（ ステップ 501)。フィードバック情報にぉ 、てメインアンテナが指定されて ヽれば (ステ ップ 502)、各メインアンテナの送信周波数及びスロットをメインアンテナの送信領域と して確保し (ステップ 503)最も CQIが高 ヽメインアンテナを選択し (ステップ 504)、メイ ンアンテナの送信領域を指定する (ステップ 505)。

ついで、他ユーザと送信領域が競合するか調べる (ステップ 506)。競合すれば他ュ 一ザの CQIと比較し (ステップ 507)、他ユーザの CQIの方が大きければ該送信領域を 他ユーザに譲り（ステップ 508)、メインアンテナの送信周波数及び次のスロットを新た な送信領域として確保し (ステップ 509,505)、ステップ 506以降の処理を繰り返す。 ステップ 506において、競合する他ユーザが存在せず、あるいはステップ 507におい て着目している移動端末のメインアンテナの CQIの方が大きければ、ステップ 503ある いはステップ 509にお 、て確保した送信領域をメインアンテナの送信領域として設定 完了する (ステップ 510)。

ついで、メインアンテナのみで RT通信の要求レートを満足するか調べ (ステップ 511) 、満足しなければ次に CQIの高いメインアンテナを選択し (ステップ 512)、ステップ 505 以降の処理を繰り返す。

ステップ 511にお 、てメインアンテナで要求レートを満たすようになれば、ダイバシチ ブランチはメインアンテナ毎に 1本とする（ステップ 513)。ついで、メインアンテナの合 計通信レートと RT通信レートとの差分だけメインアンテナの通信レートを下げるように 調整する (ステップ 514)。以上によりメインアンテナとメインアンテナ毎のダイバシチブ ランチ数（= 1本)を決定して保存すると共に (ステップ 515)、決定したメインアンテナ で要求レートの RT通信を行うものとする（ステップ 516)、始めに戻る。

ステップ 502において、フィードバック情報によりメインアンテナが指定されていなけれ ば、あるいは、メインアンテナが指定されていてもステップ 503〜516の処理が終了し ていれば、所定の優先処理終了後、 MIMO多重通信である力、 RT通信であるかチェ ックし (ステップ 521〜522)、 MIMO多重通信中であれば（RT通信中でない）、通常の スケジューリング処理 (準優先的に領域確保)を行う（ステツ 523)。

一方、 RT通信中であれば、図 22のステップ 424以降の処理と同様の処理が行われ 、メインアンテナ毎に 1本のダイバシチブランチが決定される。

以上第 2実施例によれば、 MIMO構成の無線通信システムにおいて、メインアンテ ナ指定で RT通信レートを満足する MIMO通信を行うので、優先的に RT通信の領域が 確保できる。こ

の点で第 1実施例のダイバシチブランチ通信に比較して安定した動作が期待される。 なお、以上の第 2実施例では複数のメインアンテナで RT通信要求レートを満足する 場合にも各メインアンテナに 1本のダイバシチアンテナを割り当てた場合であるが必 ずしも割り当てる必要はな ヽ。

Claims

請求の範囲

[1] マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信号を送信する無線通信システ ムにおける移動端末において、

各アンテナ力 送信された信号の移動端末における受信品質を測定する受信品質 測定部、

リアルタイム通信時に該受信品質に基づいてメインアンテナを決定するメインアンテ ナ決定部、

該メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算する多次元相関計算部、 多次元相関が設定値より低い領域を選択する低相関領域選択部、

前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとし、該ダイバシチアン テナとメインアンテナとで信号を移動端末にダイバシチ送信できるように、前記メイン アンテナ、低相関領域、受信品質を特定するデータを送信側にフィードバックするフ イードバック部、

を備えたことを特徴とする移動端末。

[2] マルチアンテナを用いて移動端末に向けて MIMO送信する無線通信システムにおけ る移動端末において、

各アンテナ力 送信された信号の移動端末における受信品質を測定する受信品 質測定部、

受信品質に基づいて互いに低相関の複数のメインアンテナを決定するメインアン テナ決定部、

各メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算する多次元相関計算部、 メインアンテナ毎に多次元相関が設定値より低い領域を選択する低相関領域選択 部、

前記各メインアンテナ、前記メインアンテナ毎の低相関領域、前記受信品質を特定 するデータを送信側にフィードバックするフィードバック部、

を備えたことを特徴とする移動端末。

[3] リアルタイム通信時に各アンテナ力も受信するパイロット信号に基づ 、て各アンテナ から移動端末までの伝搬路を推定する伝搬路推定部、 を備え、前記受信品質測定部は該伝搬路推定値を用いて受信品質を測定し、 前記多次元相関計算部は、前記伝搬路推定値を用いて前記多次元相関を演算す ることを特徴とする請求項 1または 2記載の移動端末。

[4] 多次元相関計算部は空間相関、時間相関、周波数相関、あるいはこれらの組み合わ せのいずれかよりなる多次元相関を演算する、

ことを特徴とする請求項 1または 2記載の移動端末。

[5] メインアンテナカゝら送信されたシンボルとダイバシチアンテナカゝら送信されたシンボル を復調してシンボル合成する合成部、

シンボル合成した合成結果に誤り検出訂正復号処理を施す手段を、

備えたことを特徴とする請求項 1または 2記載の移動端末。

[6] リアルタイム通信状態である力否力を監視する監視部、

を備え、前記フィードバック部は、リアルタイム監視状態において前記メインアンテ ナ、低相関領域、受信品質を特定するデータを送信側に送り、リアルタイム通信状態 でなけ

れば受信品質を送信側に送信する、

ことを特徴とする請求項 1または 2記載の移動端末。

[7] マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信号を送信する無線通信装置に おいて、

メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関が設定値より低い領域を特定するデ ータを移動端末より受信する受信部、

メインアンテナの通信レートがリアルタイム通信時における通信要求レートより低い 場合、前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとするスケジューラ 前記メインアンテナとダイバシチアンテナを用いて移動端末へ同一データをダイバ シチ送信するダイバシチ送信部、

を備えたことを特徴とする無線通信装置。

[8] マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信号を送信する MIMO無線通信 装置において、 複数のメインアンテナと、各メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関が設定 値より低い領域を特定するデータを移動端末より受信する受信部、

前記メインアンテナの合計通信レートがリアルタイム通信時における通信要求レート より大きくなるようにメインアンテナを選択するスケジューラ、

前記メインアンテナで同一データを送信する送信部、

を備えたことを特徴とする無線通信装置。

[9] 前記スケジューラは、メインアンテナに応じた前記低相関領域を構成するアンテナを ダイバシチアンテナとして決定し、前記送信装置はメインアンテナとダイバシチアンテ ナで同一データを送信する、

ことを特徴とする請求項 8記載の無線通信装置。

[10] スケジューラは、メインアンテナの送信領域が他移動端末のアンテナの送信領域と競 合する場合には、受信品質が良好な移動端末に優先して該送信領域を割り当て、メ インアンテナの送信領域を変更する、

ことを特徴とする請求項 7または 8または 9記載の無線通信装置。

[11] スケジューラは、ダイバシチアンテナの送信領域が他移動端末のアンテナの送信領 域と競合する場合には、受信品質が良好な移動端末に優先して該送信領域を割り 当てる、

ことを特徴とする請求項 7または 8または 9記載の無線通信装置。

[12] 前記スケジューラは、前記メインアンテナの通信レートとリアルタイム通信時における 通信要求レートの差分に応じた本数のダイバシチアンテナを用いてダイバシチ送信 するよう制御する、

ことを特徴とする請求項 7記載の無線通信装置。

[13] リアルタイム通信状態である力否力を監視する監視部、

を備え、スケジューラはリアルタイム通信状態でなければ移動端末の受信品質に基 づ 、てスケジューリングを行 、、リアルタイム通信の場合には前記ダイバシチアンテ ナの決定制御を行う、

ことを特徴とする請求項 7記載の無線通信装置。

[14] マルチアンテナを用いて複数の移動端末に向けて信号を送信する無線通信システ ムにおける無線通信方法において、

各アンテナ力 送信された信号の移動端末における受信品質を測定し、 リアルタイム通信時に該受信品質に基づいてメインアンテナを決定し、

該メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算し、

多次元相関が設定値より低い領域を選択し、

前記メインアンテナ、低相関領域、受信品質を特定するデータを送信側にフィード ノ ックし、

送信側より、前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナとし、該ダイ バシチアンテナと前記メインアンテナとで信号を移動端末にダイバシチ送信する、 ことを特徴とする無線通信方法。

[15] メインアンテナの通信レートがリアルタイム通信時における通信要求レートより低！、場 合、前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテナと決定し、前記メイン アンテナとダイバシチアンテナを用いて移動端末へ同一データをダイバシチ送信す る、

ことを特徴とする請求項 14記載の無線通信方法。

[16] マルチアンテナを用いて移動端末に向けて MIMO送信する無線通信システムにおけ る無線通信方法において、

各アンテナ力 送信された信号の移動端末における受信品質を測定し、 受信品質に基づいて互いに低相関の複数のメインアンテナを決定し、

該メインアンテナと他のアンテナ間の多次元相関を演算し、

メインアンテナ毎に多次元相関が設定値より低い領域を選択し、

前記各メインアンテナ、メインアンテナ毎の低相関領域、受信品質を特定するデー タを送信側にフィードバックし、

送信側において、少なくとも前記複数のメインアンテナで同一信号を移動端末に 送信する、

ことを特徴とする無線通信方法。

[17] 前記メインアンテナの合計通信レートがリアルタイム通信時における通信要求レート より大きくなるようにメインアンテナを選択し、 該メインアンテナに応じた前記低相関領域を構成するアンテナをダイバシチアンテ ナとして決定し、

前記メインアンテナ及び前記ダイバシチアンテナで同一データを送信する、 ことを特徴とする請求項 16記載の無線通信方法。