WO2007015292A1 - 通信装置および無線通信システム - Google Patents

Abstract

　本発明にかかる通信装置は、複数の周波数チャネルを用いてマルチキャリア伝送を行う受信側の通信装置であって、複数の周波数チャネルを階層的にグループ化するための制御を行う周波数チャネルグループ生成部（２）と、複数の周波数チャネルの伝搬路情報を推定する伝搬路情報推定部（１）と、複数の周波数チャネルを階層的にグループ化し、さらに、最上位の階層では、前記伝搬路情報推定値を用いてグループ単位の伝搬路情報の平均値を計算し、その他の階層では、一つ上の階層の平均値に基づいて各階層で用いる伝搬路情報推定値を計算し、当該各階層の伝搬路情報推定値を用いてそれぞれグループ単位の伝搬路情報の平均値を計算する手段（セレクタ（３）、平均値計算部（４）、減算部（５））と、各グループで得られた平均値をフィードバック情報として送信側の通信装置に対してフィードバックするフィードバック情報生成部（６）と、を備える。

Description

明 細 書

通信装置および無線通信システム

技術分野

[0001] 本発明は、複数の周波数チャネルを用いてマルチキャリア伝送を行う通信装置に 関するものであり、特に、周波数チャネルの伝搬路情報をフィードバックする通信装 置および当該通信装置を含む無線通信システムに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)に対応した閉ループ 送信ダイバーシチ方式では、サブキャリア毎の位相情報または振幅情報を端末から 基地局にフィードバックする際、必要な情報量を削減するために、各情報に対して以 下のようなマッピングを行う。

[0003] まず、複数のサブキャリアを基準サブキャリアとして選定し、残りのサブキャリアを基 準サブキャリアに付随する近傍サブキャリアとする。そして、基準サブキャリアの位相 推定値または振幅推定値は、通常のマッピングに基づいてフィードバックされる。また 、近傍サブキャリアの位相推定値または振幅推定値は、付随する基準サブキャリアの 位相推定値または振幅推定値の近傍に配置を偏らせたマッピングに基づいてフィー ドバックされる。一方、基地局では、端末力もフィードバックされた位相推定値または 振幅推定値を用いて、次回の送信時の送信アンテナウェイトを制御する（特許文献 1 参照)。

[0004] このような動作を行うことにより、上記 OFDMに対応した閉ループ送信ダイバーシ チ方式では、フィードバックに必要な情報量が一定であるという条件であれば、全て のサブキャリアの位相情報または振幅情報を通常のマッピング (上記基準サブキヤリ ァに適用されるマッピング）に基づいてフィードバックする方式と比較して、情報量を 削減することができる。これにより、フィードバック情報量を増加させることなぐサブキ ャリアの位相または振幅を高精度に制御することができ、送信ダイバーシチの性能を 向上させることができる。

[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 87070号公報 図 4 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、上記従来の OFDM用閉ループ送信ダイバーシチ方式においては、 基準サブキャリアの位相 Z振幅推定値の推定誤りが、付随する近傍サブキャリアの 位相 Z振幅推定値のマッピングにも影響を与えるため、基準サブキャリアの品質 (振 幅や信号対雑音比など)が周波数選択性フェージングなどによって落ち込んだとき には、基準サブキャリアだけではなぐ近傍サブキャリアの送信ダイバーシチ性能まで 劣化してしまう、という問題があった。

[0007] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチキャリア伝送システムにお いて、送信機と受信機との間のフィードバック情報量を増大させることなぐまた、一部 の周波数チャネルの品質劣化の影響を他の品質の良い周波数チャネルが受けるこ となぐフィードバックされる伝搬路情報の精度を向上させることが可能な通信装置を 提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にカゝかる通信装置は、複 数の周波数チャネルを用いてマルチキャリア伝送を行う受信側の通信装置であって 、前記複数の周波数チャネルを含む複数の階層を構成し、各階層のグループに含ま れる周波数チャネル数が一つ上の階層のグループに含まれる周波数チャネル数より も少なくなるように、前記複数の周波数チャネルを階層的にグループィ匕するための制 御を行うグループ化制御手段と、前記複数の周波数チャネルの伝搬路情報を推定 する伝搬路情報推定手段と、前記グループ化制御手段の制御により、前記複数の周 波数チャネルを階層的にグループィ匕し、さらに、最上位の階層では、前記伝搬路情 報推定値を用いてグループ単位の伝搬路情報の平均値を計算し、その他の階層で は、一つ上の階層の平均値に基づいて各階層で用いる伝搬路情報推定値を計算し 、当該各階層の伝搬路情報推定値を用いてそれぞれグループ単位の伝搬路情報の 平均値を計算する平均値計算手段と、各グループで得られた平均値をフィードバック 情報として送信側の通信装置に対してフィードバックするフィードバック手段と、を備 えることを特徴とする。 発明の効果

[0009] 本発明に力かる通信装置は、各階層におけるグループ毎の伝搬路情報の平均値 を、たとえば、 1つ上の階層の伝搬路情報推定値と 1つ上の階層の平均値から計算 することとした。これにより、伝搬路情報推定値をそのまま量子化する場合と比較して 、より少ない量子化ビット数で同等以上の量子化精度が実現でき、ひいては情報量 削減によるフィードバックループの高速ィ匕を実現できる、という効果を奏する。また、 本発明においては、複数の周波数チャネルを階層的にグループィ匕し、グループ毎に 伝搬路情報推定値を平均化処理しているため、たとえば、特定のチャネルの品質が 悪ぐその結果、推定精度が劣化している場合であっても、その影響が分散され、高 精度な推定値のフィードバックを実現できる、 t 、う効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 1の構成例を示す図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 1の処理の流れを示すフローチャートである。

[図 3]図 3は、サブキャリア数 n=8の場合における通信装置の計算手順を示す図であ る。

[図 4]図 4は、図 3の処理で計算された各平均値の模式図である。

[図 5]図 5は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 2の構成例を示す図である。

[図 6]図 6は、実施の形態 2の通信装置におけるフィードバック情報生成部の具体的 な処理の一例を示す図である。

[図 7]図 7は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 3の構成例を示す図である。

[図 8]図 8は、実施の形態 3の通信装置の具体的な処理の一例を示す図である。

[図 9]図 9は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 4の構成例を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 5の構成例を示す図である。

[図 11]図 11は、本発明に力かる通信装置の実施の形態 6の構成例を示す図である。

[図 12]図 12は、本発明にかかる通信装置におけるフィードバック情報生成部の構成 例を示す図である。

[図 13]図 13は、本発明にかかる通信装置における送信処理部の構成例を示す図で ある。 [図 14]図 14は、本発明にかかる通信装置における送信処理部の構成例を示す図で ある。

[図 15]図 15は、 MIMO送受信システムの構成例を示す図である。

[図 16]図 16は、固有ビーム MIMO伝送システムの構成例を示す図である。

符号の説明

1 伝搬路情報推定部

2, 16 周波数チャネルグループ生成部

3 セレクタ

4 平均値計算部

5 減算部

6, 11, 17 フィードパック情報生成部

12 周波数チャネルグループ選択 Z生成部

13 時間方向平均化部

14 時間方向差分計算部

15 制御部

21 制御部

22 セレクタ

23 誤り訂正符号化器

31 変調部

32 振幅設定部

33 乗异

34 送信部

41 符号多重部

61 送信機

62, 63 送信アンテナ

64, 65 受信アンテナ

66 受信機

71， 72, 73, 74 伝搬路 81 変調部

82 送信ウェイト制御部

83— 1〜83— m 送信アンテナ

91 1〜91 n 受信アンテナ

92 受信ゥ mイト制御部

93 復調部

94 伝搬路情報推定部

95 SVD

101 MIMO伝搬路

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下に、本発明にかかる通信装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。な お、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

[0013] 実施の形態 1.

図 1は、本発明にかかる通信装置の構成例を示す図である。この通信装置は、マル チキャリア伝送 (たとえば、 OFDM方式等）を行い、たとえば、受信信号 S1— 1, S1 - 2, · ··, S1— nに基づいて伝搬路情報を推定する伝搬路情報推定部 1と、サブキヤ リアを階層的にグループィ匕するための指示を行う周波数チャネルグループ生成部 2 と、伝搬路情報推定値 S2— 1, S2- 2, · ··, S2— nまたは減算部出力 S5— 1, S5— 2, · ··, S5— 3を出力するセレクタ 3と、セレクタ出力 S3— 1, S3— 2, · ··, S3— nを平 均化する平均値計算部 4と、セレクタ出力 S3— 1, S3— 2, · ··, S3— n力ら平均値 S4 を減算する減算部 5と、平均値 S4を用いてフィードバック情報 S6を生成するフィード ノ ック情報生成部 6と、を備えている。なお、上記 nはマルチキャリア通信における各 サブキャリアを識別するための番号である。

[0014] つづ 、て、上記のように構成される通信装置の動作を簡単に説明する。まず、伝搬 路情報推定部 1は、サブキャリア単位に分解された受信信号 SI— 1〜S1— nを用い て伝搬路情報を推定し、サブキャリア毎の伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nを出力 する。推定された伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nは、セレクタ 3に入力され、また 、減算部 5からの減算部出力 S5— 1〜S5— nも、同じくセレクタ 3に入力される。セレ クタ 3は、周波数チャネルグループ生成部 2の指示に基づいて、伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nまたは減算部出力 S5— 1〜S5— nのどちらか一方を選択し、セレク タ出カ33— 1〜33—11として出カする。セレクタ出カ33— 1〜33—11は平均値計算 部 4に入力され、ここでは、周波数チャネルグループ生成部 2の指示に基づいて、セ レクタ出力 S3— l〜S3—nを階層的にグループ化し、各グループの平均値 S4を計 算する。平均値計算部 4にて計算された平均値 S4を受け取った減算部 5は、セレクタ 出力 S3— 1〜S3— nからサブキャリアの枝番 l〜nに対応した平均値 S4を減算し、 その結果を減算部 S5— 1〜S5— nとして出力する。そして、フィードバック情報生成 部 6は、平均値 S4を用いてフィードバック情報 S6を生成し、出力する。

[0015] また、周波数チャネルグループ生成部 2は、サブキャリアを階層的にグループ化す るための指示を行う。たとえば、最上位の階層は、全てのサブキャリアを含む単一の グループで構成され、次の階層は、その階層に存在するグループ一個あたりに含ま れるサブキャリア数力 上位の階層のグループ一個あたりに含まれるサブキャリア数 よりも少なくなるようにする。すなわち、周波数チャネルグループ生成部 2の指示によ り、グループ一個あたりに含まれるサブキャリア数が既定値以下になるまでサブキヤリ ァを階層的に分割し、グループ化する。

[0016] なお、セレクタ 3は、周波数チャネルグループ生成部 2の指示により、最初に、伝搬 路情報推定値 S2— 1〜S2— nを出力し、その後、減算部出力 S5— 1〜S5— nを出 力する。また、平均値計算部 4は、周波数チャネルグループ生成部 2の指示により、 最上位の階層から最下位の階層まで、順に、サブキャリアグループ毎の平均値を計 算する。これらの動作は、伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nが更新される毎に実行 される。

[0017] ここで、上記のように構成される通信装置において、受信信号31—1〜31—11を受 信して力もフィードバック情報 S6を出力するまでの処理を、図面にしたがって説明す る。図 2は、処理の流れを示すフローチャートであり、ここでは、伝搬路情報推定部 1, 周波数チャネルグループ生成部 2,セレクタ 3,平均値計算部 4,減算部 5が、協調し て動作し、最上位の階層から順に以下の処理を行う。

[0018] まず、伝搬路情報推定部 1は、受信信号 SI— 1〜S1— nを用いて各サブキャリア の伝搬路情報を推定し、各サブキャリアの伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nを出 力する (ステップ Sl)。つぎに、セレクタ 3は、たとえば、最上位の階層について処理 を行う場合 (ステップ S2, Yes)、伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nを選択し、その 選択結果であるセレクタ出力 S 3— 1〜S 3— nを平均値計算部 4に出力する (ステップ S3)。つぎに、平均値計算部 4は、最上位の階層のグループにおいて、グループ内 の各サブキャリアのセレクタ出力 S3— l〜S3—nの平均値を計算する (ステップ S4) 。つぎに、減算部 5は、上記セレクタ出力 S3— 1〜S3— nから平均値 S4を減算し、そ の結果である減算部出力 S5— 1〜S5— nをセレクタ 3に対して出力する (ステップ S5 , No、ステップ S 6)。

[0019] つぎに、セレクタ 3は、次に階層において (ステップ S2, No)、減算部出力 S5— l〜 S5- nを選択し、その選択結果であるセレクタ出力 S 3— 1〜S 3— nを平均値計算部 4に出力する (ステップ S7)。つぎに、平均値計算部 4は、この階層の各グループにお いて、各サブキャリアのセレクタ出力 S3— 1〜S3— nの平均値を計算する（ステップ S 4)。そして、以降、最下層になるまで (ステップ S5, Yes)、上記ステップ S6, S7, S4 を繰り返し実行する。

[0020] そして、最下層における平均値計算が終了した場合に (ステップ S5, Yes)、平均 値計算部 4は、各階層における各グループの平均値 S4をフィードバック情報生成部 6に対して出力する (ステップ S8)。最後に、フィードバック情報生成部 6は、受け取つ た平均値 S4からフィードバック情報 S6を生成し、出力する (ステップ S9)。

[0021] 受信側の通信装置は、伝搬路情報推定値 S2— l〜S2—nが更新される毎に上記 処理 (ステップ S2〜S9)を実行し、上記処理により得られたフィードバック情報 S6を 送信側の通信装置にフィードバックする。また、フィードバック情報 S6を受信した送信 側の通信装置では、上記で平均値を計算した手順と逆の手順を用いることにより、受 信側の通信装置における各サブキャリアの伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nを取 得する。この伝搬路情報推定値を用いることにより、送信ダイバーシチゃ固有ビーム MIMO伝送などを実現できる。

[0022] つづいて、本実施の形態の通信装置の詳細動作について説明する。なお、以下に 示す例では、説明をわかりやすくする目的で、サブキャリア本数 nを 2のべき乗とする 。なお、本発明は、サブキャリア本数 nを 2のべき乗に限定するものではない。

[0023] 伝搬路情報推定部 1では、たとえば、伝搬チャネル応答を推定する。このとき、時刻 kにおける伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nを、ベクトル h (k)を下記（1)式のように 表記する。

h(k) = [h (k) , h (k) , -, h (k) , ] - (1)

1 2 n

ただし、 h (k)は 1番目のサブキャリアの伝搬路情報推定値 S2— 1に対応し、 h (k)

1 2 は 2番目のサブキャリアの伝搬路情報推定値 S2— 2に対応し、 ···、！！（k)は n番目の サブキャリアの伝搬路情報推定値 S2—nに対応する。

[0024] また、サブキャリア # l〜# nを階層的にグループィ匕する場合、 i番目（l≤i≤n)の サブキャリアにおける伝搬路情報推定値 S2—iを SC (i)と表記する。また、 1番目の階 層におけるサブキャリアグループを SCG (1, m)と表記する。なお、 1は最上位を 1とし

、下位になるにしたがって 1ずつ増加する階層の番号を示し、 mは階層 1において構 成されたサブキャリアグループの番号を示す。

[0025] たとえば、 1番目の階層（最上位）は、下記（2)式のように、全サブキャリアを 1つの サブキャリアグループとして取り扱う。

SCG(l,l)=[SC(l),SC(2) ',SC(n)]…（2)

[0026] また、 2番目の階層は、下記（3)式のように、全サブキャリアを 2つのグループに分 割する。

SCG(2,l)=[SC(l),SC(2) ',SC(n/2)}

SCG(2,2)=[SC(n/2+l),SC(n/2+2),- --,SC(n)] - -- (3)

[0027] また、 1番目の階層は、下記 (4)式のように、全サブキャリアを 2¹—¹個のグループに分 割し、最終的に、最下位の階層は、 1サブキャリアが 1グループとなるように分割する。

SCG(1, 1)=[SC(1),SC(2), · ·•,SC(n/2^M) }

SCG(l,2)=[SC(n/2¹"¹+l),SC(n/2¹"¹+2),- --,SC(2n/2¹"¹)}

SCG(l,2¹"¹)=[SC((2¹"¹-l)n/2¹"¹+l),SC((2¹"¹-l)n/2¹"¹+2),- ",SC(n)} - (4)

[0028] そして、上記のように分割したサブキャリアグループに対して、最上位の階層から順 に、以下の処理を行う。 [0029] 平均値計算部 4は、サブキャリアグループ SCG (1、 m)内のチャネル係数の平均値 を計算し、さらに、減算部 5は、 1つ上位の階層のサブキャリアグループの平均値を減 算し、その減算結果を SCG (1、 m)のチャネル係数平均値く h (l, m)〉（k)とする。なお 、 SCG (1、 m)のチャネル係数平均値は、下記（5)式のように表記する。

[0030] [数 1]

… )

[0031] ただし、下記（6)式は、 a≥bを満足する最小の整数を表す。また、 <h (0, m)〉（k)

=0とする。

[0032] [数 2]

ー(6)

[0033] 受信側の通信装置では、上記のように求められた〈h (l, m)〉（k)を、時刻 kにおける 伝搬路推定値として送信側の通信装置にフィードバックする。送信側の通信装置で は、フィードバックされた〈h (l, m) > (k)に対して上記と逆の手順で計算を行うことによ つて伝搬路情報推定値を再構築し、これを用いて送信ダイバーシチゃ固有ビーム M IMO伝送などを行う。

[0034] つづいて、サブキャリア数 n= 8の場合の計算手順を、図面を用いて具体的に説明 する。図 3は、サブキャリア数 n= 8の場合における、本実施の形態の通信装置の計 算手順を示す図である。なお、図示の SI— 1〜S1— 8は受信信号であり、 S2— 1〜 S 2— 8は最上位の階層の伝搬路情報推定値であり、 S5— la〜S5— 8aは 2番目の 階層の伝搬路情報推定値 (減算部出力 S5— 1〜S5— 8に相当）であり、 S5— lb〜 S5— 8bは 3番目の階層の伝搬路情報推定値 (減算部出力 S5— 1〜S5— 8に相当） であり、 S5— lc〜S5— 8cは 4番目の階層の伝搬路情報推定値 (減算部出力 S5— 1〜S 5— 8に相当）であり、 S4— 1は最上位の階層の第 1グループの平均値（平均値 S4に相当）であり、 S4— laは 2番目の階層の第 1グループの平均値（平均値 S4に 相当）であり、 S4— 2aは 2番目の階層の第 2グループの平均値（平均値 S4に相当） であり、 S4— lbは 3番目の階層の第 1グループの平均値（平均値 S4に相当）であり、 S4— 2bは 3番目の階層の第 2グループの平均値（平均値 S4に相当）であり、 S4- 3 bは 3番目の階層の第 3グループの平均値（平均値 S4に相当）であり、 S4— 4bは 3番 目の階層の第 4グループの平均値（平均値 S4に相当）である。

[0035] まず、最上位の階層（以降、第 1階層と呼ぶ)では、伝搬路情報推定部 1が、受信信 号 S1— 1〜S1— 8から伝搬路情報を推定し、第 1階層の伝搬路情報推定値 S2— 1 〜S2— 8を出力する。第 1階層では、 8本の全サブキャリアを含む 1つのグループ (第 1階層第 1グループ)を生成し、平均値計算部 4が、このグループの伝搬路情報推定 値の平均値 S4— 1を計算し、出力する。第 1階層第 1グループの平均値 S4— 1は、 フィードバック情報生成部 6および減算部 5の入力となる。

[0036] つぎに、 2番目の階層（以降、第 2階層と呼ぶ)では、減算部 5が、第 1階層の伝搬 路情報推定値 S2— 1〜S2— 8から第 1階層第 1グループの平均値 S4— 1を減算し、 その結果を第 2階層の伝搬路情報推定値 S5— la〜S5— 8aとして出力する。第 2階 層では、それぞれ 4本のサブキャリアを含む 2つのグループを生成し、第 2階層第 1グ ループは第 2階層の伝搬路情報推定値 S5— la〜S5— 4aを含み、第 2階層第 2グ ループは第 2階層の伝搬路情報推定値 S5— 5a〜S5— 8aを含む。そして、平均値 計算部 4が、それぞれのグループの平均値 (第 2階層第 1グループの平均値 S4— la および第 2階層第 2グループの平均値 S4— 2a)を計算し、その結果をフィードバック 情報生成部 6および減算部 5に対して出力する。

[0037] つぎに、 3番目の階層（以降、第 3階層と呼ぶ)では、減算部 5が、第 2階層の伝搬 路情報推定値 S5— la〜S5— 4aから第 2階層第 1グループの平均値 S4— laを減算 し、その結果を第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— lb〜S5— 4bとして出力する。同 様に、第 2階層の伝搬路情報推定値 S5— 5a〜S5— 8aから第 2階層第 2グループの 平均値 S4— 2aを減算し、その結果を第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 5b〜S5— 8bとして出力する。第 3階層では、それぞれ 2本のサブキャリアを含む 4つのグループ を生成し、第 3階層第 1グループは第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— lb, S5- 2b を含み、第 3階層第 2グループは第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 3b, S5— 4bを 含み、第 3階層第 3グループは第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 5b, S5— 6bを含 み、第 3階層第 4グループは第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 7b, S5— 8bを含む 。そして、平均値計算部 4が、それぞれのグループの平均値 (第 3階層第 1グループ の平均値 S4— lb,第 3階層第 2グループの平均値 S4— 2b,第 3階層第 3グループ の平均値 S4— 3b,第 3階層第 4グループの平均値 S4— 4b)を計算し、その結果を フィードバック情報生成部 6および減算部 5に対して出力する。

[0038] つぎに、 4番目の階層（以降、第 4階層と呼ぶ)では、減算部 5が、第 3階層の伝搬 路情報推定値 S5— lb, S5— 2bから第 3階層第 1グループの平均値 S4— lbを減算 し、その結果を第 4階層の伝搬路情報推定値 S5— lc, S5— 2cとして出力する。同 様に、第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 3b, S5— 4bから第 3階層第 2グループの 平均値 S4— 2bを減算し、その結果を第 4階層の伝搬路情報推定値 S5— 3c, S5- 4cとして出力する。同様に、第 3階層の伝搬路情報推定値 S5— 5b, S5— 6bから第 3階層第 3グループの平均値 S4— 3bを減算し、その結果を第 4階層の伝搬路情報 推定値 S5— 5c, S5— 6cとして出力する。同様に、第 3階層の伝搬路情報推定値 S5 - 7b, S5— 8bから第 3階層第 4グループの平均値 S4— 4bを減算し、その結果を第 4階層の伝搬路情報推定値 S5— 7c, S5— 8cとして出力する。そして、第 4階層では 、サブキャリアをこれ以上グループ分けできないので、第 4階層の伝搬路情報推定値 S5- lc〜S5— 8cを平均値（図 1に示す減算部 5が出力する S4に相当）としてフィー ドバック情報生成部 6に対して出力する。

[0039] なお、図 3では、計算手順をわ力りやすく説明するために、セレクタ 3,平均値計算 部 4、減算部 5の協調動作による一連のループ処理を、展開して表記しているが、実 際に展開された回路で構成することとしてもよい。また、図示はしていないが、セレク タ 3および平均値計算部 4では、周波数チャネルグループ生成部 2の指示に基づ 、 て処理が行われている。

[0040] 図 4は、上記図 3の処理で計算された各平均値の模式図である。ここでは、図 3に示 した計算手順によって、伝搬路情報推定値32—1〜32— 8が、各階層において、平 均値 S4— 1 (図示の〈h (l, 1)〉に相当）、 S4— la〜S4— 2a (図示の〈h(2, 1) > , <h (2, 2)〉に相当）、 S4— lb〜S4— 4b (図示の〈h (3, 1) > , <h (3, 2) > , <h(3, 3) > , 〈h (3, 4)〉に相当）、 S5— lc〜S5— 8c (図示の〈h(4, 1) > , <h(4, 2) > , <h (4, 3) > , <h(4, 4) > , <h(4, 5) > , <h (4, 6) > , <h (4, 7) > , <h (4, 8)〉に相当）に分解される 様子が記載されている。そして、受信側の通信装置は、これらの平均値を送信側の 通信装置にフィードバックする。送信側の通信装置では、各平均値を足し合わせるこ とによって、受信側における伝搬路情報推定値を復元する。

[0041] なお、伝搬路情報推定値として伝搬路のチャネル応答を用いる場合は、複素数表 示や極座標表示など、座標の取り方によらず本発明が適用できる。たとえば、複素数 表示で計算する場合は、同相成分 (I-ch)と直交成分 (Q-ch)に対して独立に、上記 で示した平均値の計算手順を適用することとしてもよいし、また、どちらか一方にのみ 適用し、もう一方については推定値をそのままフィードバックすることとしてもよい。ま た、極座標表示を用いる場合についても、同様に、振幅の絶対値成分と角度成分の それぞれに対して独立に、上記で示した平均値の計算手順を適用することとしてもよ いし、また、どちらか一方にのみ適用し、もう一方については推定値をそのままフィー ドバックすることとしてもょ 、。

[0042] また、上記の説明では、全てのサブキャリアの伝搬路情報推定値を使用する場合 について説明した力 これに限定されるものではなぐいくつか代表的なサブキャリア を選択し、選択されたサブキャリア毎に伝搬路推定値を取得し、ここで取得した伝搬 路推定値に対して上記平均化処理を施すこととしてもよい。このようなケースは、サブ キャリア 1本あたりの周波数帯域が狭ぐ周囲のサブキャリアとの間で伝搬路情報の 相関が大きい場合に想定され、この場合においてフィードバック情報量を削減する方 法として特に有用である。

[0043] また、上記図 3および図 4の説明では、最上位の階層（第 1階層）のグループが、全 てのサブキャリアを含むこととしたが、これに限定される必要はなぐ最上位が複数の グループに分かれていてもよい。グループの分け方は、伝搬路の状況や許容できる フィードバック情報量などに応じて適宜選択する。

[0044] このように、本実施の形態においては、各階層における平均値を、 1つ上の階層の 伝搬路情報推定値と 1つ上の階層の平均値との差分力も計算することとした。これに より、伝搬路情報推定値をそのまま量子化する場合と比較して、より少ない量子化ビ ット数で同等以上の量子化精度が実現でき、ひ 、ては情報量削減によるフィードバッ クループの高速ィ匕を実現できる。

[0045] また、本実施の形態にお!、ては、すべてのサブキャリアの伝搬路情報推定値を平 均化処理しているため、たとえば、特定のサブキャリアの品質が悪ぐその結果、推定 精度が劣化している場合であっても、その影響が分散され、従来例のように全サブキ ャリアにわたって推定精度が劣化するということはなくなり、高精度な推定値のフィー ドバックを実現できる。

[0046] 実施の形態 2.

図 5は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 2の構成例を示す図であり、前述し た実施の形態 1のフィードバック情報生成部 6に代えて、フィードバック情報生成部 1 1を備えている。なお、前述した実施の形態 1の図 1と同様の構成については、同一 の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態 1と異なる、フィードバッ ク情報生成部 11の動作について説明する。

[0047] たとえば、前述の実施の形態 1にて計算した平均値の時間変動は、平均化するサ ブキャリア数が多いほど、すなわち、上位の階層の平均値ほど、緩やかなものとなる。 したがって、本実施の形態においては、フィードバック情報生成部 11が、平均値を計 算する階層に応じて、その平均値をフィードバックする周期を変え、上位階層のもの ほどフィードバック周期を長くとる。これにより、フィードバックする伝搬路情報推定値 の精度を落とすことなぐフィードバックに必要な情報量をさらに削減することが可能と なる。

[0048] つづいて、上記本実施の形態の特徴的な動作を、図面を用いて具体的に説明する 。図 6は、実施の形態 2の通信装置におけるフィードバック情報生成部 11の具体的な 処理の一例を示す図である。ここでは、説明の簡略化のため、サブキャリア本数 n力 の場合を示している。

[0049] 図 6において、横軸は時刻を表し、各時刻において、黒い四角で示されるグループ の平均値がフィードバックされ、白抜きの四角で示されるグループの平均値がフィー ドバックされない。すなわち、本実施の形態においては、フィードバック情報生成部 1 1力 第 1階層第 1グループの平均値 S4—1を、時刻 k, k+4, k+8でフィードバック する。また、第 2階層の平均値 S4— la, S4— 2a【こつ!/ヽて ίま、時亥 Ijk, k + 2, k + 4, k + 6, k+ 8でフィードバックする。また、第 3階層の平均値 S4— lb, S4- 2b, S4— 3 b, S4— 4bについては、すべての時刻（k, k+ 1, · ··, k+ 7, k+8)でフィードバック する。また、図 6においては、説明の便宜上、時刻 k〜k+ 8の範囲を示しているが、 その前後の時刻においても同様の周期でフィードバックが行われている。

[0050] なお、前述の実施の形態 1でも示したように、特定の階層の平均値を計算するため には、上位の階層の平均値が必要となる力 本実施の形態においては、最後にフィ ードバックされた最新の平均値を使用する。たとえば、図 6において、第 3階層第 1グ ループの平均値 S4— lbの時刻 k+ 1における値を計算する場合は、時刻 kにおける 第 1階層第 1グループの平均値 S4— 1,第 2階層の平均値 S4— la, S4— 2aを使用 する。

[0051] このように、本実施の形態においては、上位の階層の平均値ほどフィードバック周 期を長く取ることとした。これにより、前述した実施の形態 1と同様の効果が得られると ともに、さらに、フィードバック情報量のさらなる削減が可能となるため、情報量削減に よるフィードバックループのさらなる高速ィ匕を実現できる。

[0052] 実施の形態 3.

図 7は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 3の構成例を示す図であり、前述し た実施の形態 2の周波数チャネルグループ生成部 2に代えて、周波数チャネルダル ープ選択 Z生成部 12を備えている。なお、前述した実施の形態 2の図 5と同様の構 成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態 2と 異なる、周波数チャネルグループ選択 Z生成部 12の動作にっ 、て説明する。

[0053] 本実施の形態においては、前述した実施の形態 2と同様に、平均値を計算する階 層に応じて、その平均値をフィードバックする周期を変え、上位階層のものほどフィー ドバック周期を長くとる。さらに、本実施の形態では、特定の階層に複数のグループ が存在する場合に、階層内の全グループの平均値を同時にフィードバックするので はなく、周波数チャネルグループ選択 Z生成部 12およびフィードバック情報生成部 1 1の制御により、グループ毎に異なる時刻に送る処理や間引いて送る処理を行う。こ れにより、フィードバック情報量のさらなる削減を実現する。

[0054] つづいて、上記本実施の形態の特徴的な動作を、図面を用いて具体的に説明する 。図 8は、実施の形態 3の通信装置の具体的な処理の一例を示す図である。ここでは 、説明の簡略化のため、サブキャリア本数 n力 の場合を示している。

[0055] 図 8において、横軸は時刻を表し、各時刻において、黒い四角で示されるグループ の平均値がフィードバックされ、白抜きの四角で示されるグループの平均値がフィー ドバックされない。すなわち、本実施の形態においては、第 1階層第 1グループの平 均値 S4— 1は、前述同様、時刻 k, k+4, k+ 8でフィードバックされる。一方で、第 2 階層の平均値 S4— laと S4— 2は、周波数チャネルグループ選択 Z生成部 12およ びフィードバック情報生成部 11の制御により、フィードバック時刻が重ならな 、ように 交互にフィードバックされ、たとえば、平均値 S4— laは、時刻 k, k+4, k+8でフィ ードバックされ、平均値 S4— 2aは、時刻 k+ 2, k+ 6でフィードバックされる。また、第 3階層の平均値 S4— lb, S4- 2b, S4— 3b, S4— 4b【こつ!ヽても、周波数チヤネノレ グループ選択 Z生成部 12およびフィードバック情報生成部 11の制御により、平均値 が適当に間引いてフィードバックされ、たとえば、平均値 S4—lb, S4— 3bは、時刻 k , k+ 2, k+4, k+6, k+8でフィードノックされ、平均値 S4— 2b, S4— 4bは、時刻 k+ 1, k+ 3, k+ 5, k+ 7でフィードバックされる。また、図 8においては、説明の便 宜上、時刻 k〜k+ 8の範囲を示している力 その前後の時刻においても同様の周期 でフィードバックが行われて 、る。

[0056] なお、前述の実施の形態 1でも示したように、特定の階層の平均値を計算するため には、上位の階層の平均値が必要となる力 本実施の形態においては、実施の形態 2と同様、最後にフィードバックされた最新の平均値を使用する。たとえば、図 8にお いて、第 3階層第 1グループの平均値 S4— lbの時刻 k+ 3における値を計算する場 合は、時刻 kにおける第 1階層第 1グループの平均値 S4—1,第 2階層第 1グループ の平均値 S4— la,時刻 k+ 2における第 2階層第 2グループの平均値 S4— 2aを使 用する。

[0057] また、フィードバックを受けた送信側の通信装置では、各サブキャリアの伝搬路情報 を再構築する際、最下層の平均値が送られていないサブキャリアの伝搬路情報は、 そのままでは再構築することができない。たとえば、図 8において、時刻 k+ 2に着目 すると、平均値 S4—lb, S4— 3bについてはフィードバックされているので 1番目と 3 番目のサブキャリアの伝搬路情報は再構築できる力 平均値 S4— 2b, S4— 4bにつ Vヽてはフィードバックされて 、な 、ので 2番目と 4番目のサブキャリアの伝搬路情報は 再構築することができない。そこで、本実施の形態においては、このような場合であつ ても、補間処理を行うことにより再構築を可能とする。たとえば、平均値 S4— 2bは、平 均値 S4— lb, S4— 3bから内挿によって求めることができ、平均値 S4— 4bは、外揷 することによって求めることができる。また、このような補間処理は、最下層だけではな く、中間層においても適用可能である。上記補間処理を行うことにより、受信側の通 信装置がフィードバックする平均値を間引いた場合であっても、送信側で伝送路情 報を再構築できる。

[0058] また、各グループの平均値のフィードバック時刻をずらす際に、全体のフィードバッ ク情報量を一定値あるいは一定の範囲に収まるようなずらし方にすると、フィードバッ ク伝送を効率的に行うことができる。

[0059] このように、本実施の形態においては、複数のグループを持つ階層において、全グ ループの平均値を同時刻に取得してフィードバックするのではなぐ時刻をずらして フィードバックすることとした。これにより、前述した実施の形態 1と同様の効果が得ら れるとともに、前述した実施の形態 2よりも、さらにフィードバック情報量を削減すること ができる。

[0060] 実施の形態 4.

図 9は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 4の構成例を示す図であり、前述し た実施の形態 1の構成に加えて、さらに、時間方向の平均値 S11を計算する時間方 向平均化部 13を備えている。なお、前述した実施の形態 1の図 1と同様の構成につ いては、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態 1と異なる、 時間方向平均化部 13の動作について説明する。

[0061] つづいて、本実施の形態の特徴的な動作を、図面を用いて具体的に説明する。時 間方向平均化部 13は、受け取った平均値をグループ毎に時間方向に平均化し、そ の結果である平均値 S11をフィードバック情報生成部 6に対して出力する。時間方向 平均化の手法としては、巡回加算を行う方法や、移動平均， FIRフィルタ， IIRフィルタ による方法や、これらを組み合わせた方法などが用いられる。また、巡回加算の忘却 係数や、移動平均長， FIRZIIRフィルタのタップ長およびタップ係数は、伝搬路の変 動速度など、環境の変動に合わせて適応的に変更することとしてもよいし、また、不 要な場合は変更しなくてもよい。上記時間方向の平均化によって、伝搬路情報推定 値の信号対雑音比が向上するとともに、それぞれ平均化の効果によって時間変動が 緩やかになるため、フィードバック情報を伝送する周期を長くすることができ、結果と して、より少な 、情報量でフィードバック制御を行うことができる。

[0062] このように、本発明の実施の形態においては、受け取った平均値を、さらにグルー プ毎に時間方向に平均化することとした。これにより、伝搬路情報推定値の推定精度 をさらに向上させることが可能となり、より精度のよいフィードバック制御が可能となる

[0063] また、本発明の実施の形態にお!、ては、グループ毎の平均値を時間方向に平均化 することによって、その時間変動が緩やかになるため、フィードバック情報を伝送する 周期を長くすることができ、より少ない情報量によるフィードバック制御が可能となる。

[0064] なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、時間方向の平均化処理を実施 の形態 1の構成に適用することとしたが、これに限らず、実施の形態 2または 3の構成 に適用することも可能である。

[0065] 実施の形態 5.

図 10は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 5の構成例を示す図であり、前述 した実施の形態 1の構成に加えて、さらに、時間方向の差分値 S12を計算する時間 方向差分計算部 14を備えている。なお、前述した実施の形態 1の図 1と同様の構成 については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態 1と異 なる、時間方向差分計算部 14の動作について説明する。

[0066] つづいて、本実施の形態の特徴的な動作を、図面を用いて具体的に説明する。時 間方向差分計算部 14は、各グループの平均値毎に、前回の平均値と今回の平均値 との差分を計算する。そして、計算された差分値 S 12を、フィードバック情報生成部 6 に対して出力する。フィードバック情報として平均値の時間差分を用いることにより、 フィードバックに必要な情報量をさらに削減することができる。

[0067] このように、本発明の実施の形態においては、平均値の差分をフィードバック情報と して用いることとした。これにより、フィードバック情報量をさらに削減することができ、 ひいてはフィードバックループのさらなる高速ィ匕を実現できる。

[0068] なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、時間方向の差分計算処理を実 施の形態 1の構成に適用することとした力 これに限らず、実施の形態 2または 3の構 成に適用することも可能である。

[0069] 実施の形態 6.

図 11は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 6の構成例を示す図であり、伝送 路変動速度情報に基づいて周波数チャネルグループ生成部 16およびフィードバッ ク情報生成部 17を制御する制御部 15を備えている。なお、前述した実施の形態 1の 図 1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、 実施の形態 1と異なる、制御部 15,周波数チャネルグループ生成部 16,フィードバッ ク情報生成部 17の動作について説明する。

[0070] つづ 、て、本実施の形態の特徴的な動作を、図面を用いて具体的に説明する。な お、伝送路変動速度情報は、伝送路の時間変動の速度やマルチパスの時間方向の 広がりなどを示す信号である。具体的には、端末の移動速度やドップラーシフト周波 数などの伝送路の時間変動と関係する情報、遅延スプレッドや遅延プロファイルなど のマルチパス伝送路の状態を示す情報、さらにはこれらの値を指標化した情報、など が利用可能である。

[0071] 制御部 15は、入力信号である伝送路変動速度情報に基づいて、各階層のグルー プ分割方法、各グループに含まれるサブキャリア数、階層数、フィードバック周期（階 層毎に設定可能）、処理に用いるサブキャリアの組み合わせなどを適応的に制御す る。たとえば、伝送路の時間変動が緩やかな場合は、各サブキャリアの伝送路推定 値の時間変化も緩やかになるので、フィードバック周期を大きくとる。これにより、フィ ードバック情報量が削減できる。また、逆の場合はフィードバック周期を短くとる。これ により、フィードバック制御を伝送路変動に追従させることが可能となる。また、遅延ス ブレッドが小さい場合は、周波数方向の変動が小さくなるので、すなわち、隣接する サブキャリア間の相関が大きくなるので、伝送路情報をフィードバックするサブキヤリ ァ数を少なくする。逆に遅延スプレッドが大きい場合には、伝送路情報をフィードバッ クするサブキャリア数を多くする。

[0072] このように、本実施の形態においては、制御部 15が、伝搬路の状況に応じて最適 なフィードバック方法を選択することとした。これにより、前述した実施の形態 1と同様 の効果が得られるとともに、さらなるフィードバック情報量の削減やフィードバックの高 速ィ匕を実現できる。

[0073] なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、制御部による適応制御を実施の 形態 1の構成に適用することとした力 これに限らず、実施の形態 2、 3、 4または 5の 構成に適用することも可能である。これにより、さらなるフィードバック情報量の削減や フィードバック高速ィ匕を実現できる。

[0074] 実施の形態 7.

つづいて、実施の形態 7の構成および動作について説明する。本実施の形態では 、前述した実施の形態 1〜6におけるフィードバック情報生成部が、入力平均値が所 属する階層によって、誤り訂正符号の能力を変更する。

[0075] 図 12は、本発明にかかる通信装置におけるフィードバック情報生成部の構成例を 示す図である。このフィードバック情報生成部は、制御部 21とセレクタ 22と誤り訂正 符号化器 23とを備える。なお、 S4— 1は第 1階層第 1グループの平均値であり、 S4 - laは第 2階層第 1グループの平均値であり、 S4— 2aは第 2階層第 2グループの平 均値であり、 S4— lbは第 3階層第 1グループの平均値であり、 S4— 2bは第 3階層第 2グループの平均値であり、 S4— 3bは第 3階層第 3グループの平均値であり、 S4- 4bは第 3階層第 4グループの平均値であり、 S21はセレクタ制御信号であり、 S22は 誤り訂正符号化器制御信号である。また、図 12では、説明の便宜上、階層が 3階層（ サブキャリア本数力 本)の場合の構成を示すが、これに限定されるものではない。

[0076] つづ 、て、上記のように構成されるフィードバック情報生成部の動作にっ 、て説明 する。本実施の形態のフィードバック情報生成部は、入力平均値が所属する階層に よって、誤り訂正符号の能力を適応的に変更する。階層に応じて適切な訂正能力を 持つ符号ィ匕を行うことにより、フィードバック時の誤り耐性能力向上，フィードバックに 必要な情報量の削減，フィードバックループの高速動作、を実現する。たとえば、再 上位の階層の平均値は、全てのサブキャリアの伝搬路情報推定値に関係するため、 この平均値がフィードバック時に誤ると、全てのサブキャリアにその誤りが影響する。 そこで、本実施の形態においては、上位の階層の平均値ほど、誤り訂正能力の高い 符号化を行う。これにより、上位の階層の平均値の誤りを低減できる。

[0077] このように、本実施の形態のフィードバック情報生成部においては、階層毎に適切 な誤り訂正能力を持つ符号ィ匕を実行することとした。これにより、フィードバック時の誤 り耐性能力向上、フィードバックに必要な情報量の削減、フィードバックループの高 速動作、を実現できる。

[0078] 実施の形態 8.

つづいて、実施の形態 8の構成および動作について説明する。本実施の形態にお いては、前述した実施の形態 1〜7のフィードバック情報生成部において生成された フィードバック情報の具体的な送信方法について記載する。

[0079] 図 13は、本発明にかかる通信装置における送信処理部の構成例を示す図であり、 変調部 31と振幅設定部 32と乗算部 33と送信部 34とを備えている。変調部 31は、前 述した実施の形態 1〜7のフィードバック情報生成部から出力されるフィードバック情 報に対して、所定の変調マッピングを施し、その結果を乗算器 33に対して出力する。 また、振幅設定部 32は、個々のフィードバック情報に対してフィードバック送信を行う 際の重みを設定する。そして、乗算器 33は、変調後の信号に対して振幅設定部 32 力も出力された重みを乗算し、その結果を送信部 34に出力する。その後、送信部 34 は、入力信号に対して所定の送信処理 (増幅、周波数変換、フィルタなど)を実行し、 送信する。

[0080] このとき、振幅設定部 32は、個々のフィードバック情報の重要度に応じて、送信電 力の増減処理を行う。たとえば、上位の階層のグループの平均値からは、多数のサ ブキャリアの伝搬路情報推定値が再構成されるため、上位の階層ほどフィードバック 時に誤りが混入しないようにすることが重要である。そこで、本実施の形態において は、振幅設定部 32が、上位の階層のフィードバック情報に対しては送信電力が大き くなるように、一方、下位の階層のフィードバック情報に対しては送信電力が小さくな るように、それぞれ制御する。

[0081] このように、本実施の形態においては、送信電力を階層毎に適切に制御することと した。これにより、フィードバック情報の誤り耐性が向上するため、フィードバックに必 要な情報量の削減、フィードバックループの高速動作を実現でき、ひいてはフィード ノ ックループを利用した通信方式 (送信ダイバーシチゃ MIMO伝送など）の品質向 上を実現できる。

[0082] 実施の形態 9.

つづいて、実施の形態 9の構成および動作について説明する。本実施の形態にお いては、前述した実施の形態 1〜7のフィードバック情報生成部において生成された フィードバック情報の具体的な送信方法について記載する。

[0083] 図 14は、本発明にかかる通信装置における送信処理部の構成例を示す図であり、 前述した実施の形態 8の構成に加えて、さらに、符号多重部 41を備えている。ここで は、前述した実施の形態 8と動作の異なる、符号多重部 41について説明する。

[0084] 符号多重部 41は、個々の平均値に対応したフィードバック情報を拡散符号で多重 した結果を、送信部 34に対して出力する。このとき、個々のフィードバック情報の拡散 率は、同一でもよいし、拡散率を変えることによって個々のフィードバック情報の誤り 耐性能力を制御してもよい。

[0085] このように、本実施の形態においては、実施の形態 8と同様に送信電力を制御し、 さらに、符号多重部にて拡散率を階層毎に適切に制御することした。これにより、フィ ードバック情報の誤り耐性がさらに向上するため、さらなるフィードバック情報量の削 減およびフィードバックループの高速動作を実現できる。

[0086] 実施の形態 10.

図 15は、本発明にかかる通信装置 (実施の形態 1〜9の通信装置に相当）を備えた MIMO送受信システムの構成例を示す図である。この MIMO送受信システムは、送 信アンテナ 62, 63を備えた送信機 61と、前述した実施の形態 1〜9の機能を備えか つ受信アンテナ 64, 65を備えた受信機 66と、から構成され、各装置が伝搬路 71, 7 2, 73, 74を介して通信を行っている。なお、伝搬路 71は送信アンテナ 62および受 信アンテナ 64間の伝搬路を表し、伝搬路 72は送信アンテナ 62および受信アンテナ 65間の伝搬路を表し、伝搬路 73は送信アンテナ 63および受信アンテナ 64間の伝 搬路を表し、伝搬路 74は送信アンテナ 63および受信アンテナ 65間の伝搬路を表す 。また、図 15では、説明を容易にする目的で、送信アンテナ、受信アンテナともに 2 本の MIMO送受信システムを記載する力 送信アンテナ本数、受信アンテナ本数に ついては、この値に制限するものではない。

[0087] 本実施の形態においては、たとえば、実施の形態 1の通信装置の機能を伝搬路の 数だけ用意することにより、実施の形態 1の通信装置の機能を容易に MIMO送受信 システムに拡張できる。すなわち、図 15の例では、受信機 66の内部に、伝搬路 71, 72, 73, 74に対応する実施の形態 1に記載の通信装置の機能が含まれている。

[0088] なお、本実施の形態にお!、ては、一例として、実施の形態 1に記載の通信装置を 用いて MIMO送受信システムを実現することとした力 これに限らず、他の実施の形 態に記載の通信装置を用いて MIMO送受信システムを実現することとしてもょ 、。

[0089] このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態 1〜9の通信装置の機 能を用いて MIMO送受信システムを構成することとした。これにより、フィードバック 情報量の削減効果を MIMO送受信システムにお 、ても容易に適用できるため、特 に、伝搬路数の多い MIMOチャネルを形成する際に、フィードバック情報量の削減 およびフィードバックループの高速動作、を実現できる。

[0090] 実施の形態 11.

本実施の形態では、前述した実施の形態 10の MIMO送受信システムにお ヽて、 固有ビーム MIMO伝送を構築する場合のフィードバック情報量削減方法について 説明する。

[0091] 図 16は、固有ビーム MIMO伝送システムの構成例を示す図である。図 16におい て、送信側の通信装置は、変調部 81と送信ウェイト制御部 82と送信アンテナ 83— 1 〜83— mとを含んでいる。また、受信側の通信装置（実施の形態 10の受信機 66)は 、受信アンテナ 91 1〜91 nと受信ウェイト制御部 92と復調部 93と、実施の形態 1 〜9の機能を用いて伝搬路情報をフィードバックする伝搬路情報推定部 94, SVD9 5と、を含んでいる。なお、 S31— 1〜S31— mは送信信号であり、 101は MIMO伝 搬路であり、 S32— 1〜S32— nは受信信号であり、 S33は左特異行列、 S34は右特 異行列、 S35は対角行列である。また、本実施の形態においては、受信側の通信装 置の伝搬路情報推定部 94から出力されるチャネル応答推定値カゝら形成される行列 を、 SVD95が特異値分解し、その結果として得られる左特異行列 S33,右特異行列 S34,対角行列 S35を、伝搬路情報推定値とする。

[0092] 本実施の形態の固有ビーム MIMO伝送では、伝搬路情報推定部 94が、 MIMO 伝搬路 101のチャネル応答を推定し、その結果として伝搬路情報推定値行列を形成 する。行列の大きさは行数 n,列数 mとなる。この行列に対して、 SVD95力 特異値 分解を行うことにより、左特異値行列 S33,右特異値行列 S34,対角行列 S35が得ら れる。このとき、左特異値行列 S33は、受信ウェイト制御部 92の動作を決定し、右特 異値行列 S34は、送信ウェイト制御部 82の動作を決定する。受信ウエイト制御部 92, 送信ウェイト制御部 82は、送受信間で複数の固有ビームを形成するように動作する。 また、対角行列 S35は、固有ビーム毎の品質を表すので、各通信装置は、対角行列 S35に基づいて固有ビーム毎の適応変復調を行う。

[0093] たとえば、実施の形態 1の処理を適用した場合は、 SVD95の結果である右特異行 列 S34,対角行列 S35について、個々の要素を、伝搬路情報推定値 S2— 1〜S2— nとしてそれぞれ図 1と同様の処理を行い、フィードバックする。なお、実施の形態 2〜 9につ 、ても同様に適用可能である。

[0094] なお、ここで、重要な点は、固有ビーム伝送では、送受信間で MIMO伝搬路に関 する知識を共有する必要があることである。これは、 FDDシステムの場合には送受信 間で伝搬路応答あるいは SVD結果をフィードバックする必要があることを意味する。 送信アンテナ数 mおよび受信アンテナ数 nが大きくなればなるほど、 MIMOチャネル の伝送容量は増大し、同時に、フィードバックすべき情報量も増大する。以上の内容 については、 "阪ロほ力、「MIMO固有モード通信システムの構築と測定実験結果」 電子情報通信学会論文誌 B

Vol.J87-B No.9"に詳細に記載されて 、る。

[0095] たとえば、実施の形態 1に示す通信装置を図 16の固有ビーム MIMO伝送システム に適用する場合には、以下のようにする。推定すべき伝送路情報の個数は、送信ァ ンテナ数 mと、受信アンテナ数 nと、の積である。したがって、実施の形態 1に示す通 信装置を mn個だけ用意し、伝送路情報毎にフィードバック情報を計算してフィード ノ ックする。送信アンテナ数 mと受信アンテナ数 nの値が大きくなるほど、推定すべき 伝送路情報の個数は増加するが、実施の形態 1を適用することによってフィードバッ ク情報量を削減できるので、フィードバックループを高速に動作させることができ、伝 搬路変動に対して固有ビーム MIMO伝送システムを追随させることができる。

[0096] このように、本実施の形態においては、上記処理により、固有ビーム MIMO伝送に おけるフィードバック情報量を削減できるため、フィードバックの高速動作や通信容量 に対する制御情報の割合を削減できる。これにより、通信容量を増大することができ る。

産業上の利用可能性

[0097] 以上のように、本発明に力かる通信装置は、マルチキャリア伝送を行う無線通信シ ステムに有用であり、特に、受信側の通信装置が送信側の通信装置に対して周波数 チャネルの伝搬路情報をフィードバックする無線通信システムに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の周波数チャネルを用いてマルチキャリア伝送を行う受信側の通信装置にお いて、

前記複数の周波数チャネルを含む複数の階層を構成し、各階層のグループに含ま れる周波数チャネル数が一つ上の階層のグループに含まれる周波数チャネル数より も少なくなるように、前記複数の周波数チャネルを階層的にグループィ匕するための制 御を行うグループ化制御手段と、

前記複数の周波数チャネルの伝搬路情報を推定する伝搬路情報推定手段と、 前記グループ化制御手段の制御により、前記複数の周波数チャネルを階層的にグ ループ化し、さらに、最上位の階層では、前記伝搬路情報推定値を用いてグループ 単位の伝搬路情報の平均値を計算し、その他の階層では、一つ上の階層の平均値 に基づ!/、て各階層で用いる伝搬路情報推定値を計算し、当該各階層の伝搬路情報 推定値を用いてそれぞれグループ単位の伝搬路情報の平均値を計算する平均値計 算手段と、

各グループで得られた平均値をフィードバック情報として送信側の通信装置に対し てフィードバックするフィードバック手段と、

を備えることを特徴とする通信装置。

[2] 前記マルチキャリア伝送として、 OFDM方式を採用することを特徴とする請求項 1 に記載の通信装置。

[3] 前記伝搬路情報推定値として、各周波数チャネルのチャネル応答を推定することを 特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[4] 前記各周波数チャネルのチャネル応答を推定する場合は、チャネル応答推定値の 表記を極座標表示とすることを特徴とする請求項 3に記載の通信装置。

[5] 前記フィードバック手段は、各グループで得られた平均値を、グループ毎に異なる フィードバック周期でフィードバックすることを特徴とする請求項 1に記載の通信装置

[6] 前記フィードバック手段は、平均化する周波数チャネル数が多い順にフィードバック 周期を長くとることを特徴とする請求項 5に記載の通信装置。

[7] 前記平均値計算手段は、特定の階層で用いる伝搬路情報推定値を計算する場合 、前記一つ上の階層の平均値として、一つ上の階層において最後にフィードバックさ れた平均値を使用することを特徴とする請求項 5に記載の通信装置。

[8] さらに、階層毎の各グループで得られた平均値から所定数の平均値を選択する選 択手段、

を備え、

前記フィードバック手段は、前記選択手段にて選択された平均値をフィードバック 情報としてフィードバックすることを特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[9] 前記選択手段は、平均化する周波数チャネル数が多 、順にフィードバック周期が 長くなるように、平均値を選択することを特徴とする請求項 8に記載の通信装置。

[10] 前記平均値計算手段は、特定の階層で用いる伝搬路情報推定値を計算する場合 、前記一つ上の階層の平均値として、一つ上の階層において最後にフィードバックさ れた平均値を使用することを特徴とする請求項 8に記載の通信装置。

[11] さらに、前記グループ単位の平均値を時間方向に平均化する時間方向平均化手 段、

を備え、

前記フィードバック手段は、前記時間方向平均化手段にて時間方向に平均化され た平均値をフィードバック情報としてフィードバックすることを特徴とする請求項 1に記 載の通信装置。

[12] 前記時間方向平均化手段を、 IIRフィルタ、 FIRフィルタ、または移動平均を用いた フィルタで構成することを特徴とする請求項 11に記載の通信装置。

[13] 前記 IIRフィルタまたは FIRフィルタの場合は、フィルタのタップ係数およびタップ長 を適応的に変更することを特徴とする請求項 12に記載の通信装置。

[14] 前記移動平均を用いたフィルタの場合は、移動平均長を適応的に変更することを 特徴とする請求項 12に記載の通信装置。

[15] さらに、前記グループ単位に前回の平均値と今回の平均値との差分を計算する時 間方向差分計算手段、

を備え、 前記フィードバック手段は、前記時間方向差分計算手段にて計算された平均値の 差分をフィードバック情報としてフィードバックすることを特徴とする請求項 1に記載の 通信装置。

[16] さらに、階層数、各階層におけるグループ構成、およびフィードバック周期を適応的 に制御する制御手段、

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[17] 前記フィードバック手段は、グループ毎に、誤り訂正符号の能力を適応的に変更し

、当該誤り訂正符号により符号化されたフィードバック情報をフィードバックすることを 特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[18] 前記フィードバック手段は、送信電力を階層毎に制御することを特徴とする請求項

1に記載の通信装置。

[19] 前記フィードバック手段は、前記グループ単位の平均値を拡散符号で多重化する ことを特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[20] 前記グループ単位の平均値毎に、拡散率を設定することを特徴とする請求項 19〖こ 記載の通信装置。

[21] 前記請求項 1に記載の平均値計算手段における平均値計算処理と逆の手順を用 いることにより周波数チャネル毎の伝搬路情報推定値を再構成することを特徴とする 通信装置。

[22] 前記伝搬路情報推定値を再構成する場合にお！ヽて、特定の周波数チャネルの平 均値がフィードバックされて 、な 、場合は、当該特定の周波数チャネルの伝搬路情 報推定値を補間処理により求めることを特徴とする請求項 21に記載の通信装置。

[23] 複数の受信アンテナ力 の受信信号単位に、前記請求項 1に記載のグループ化制 御手段、伝搬路情報推定手段、平均値計算手段およびフィードバック手段を備える ことを特徴とする通信装置。

[24] 複数の送信アンテナを備えた送信機と複数の受信アンテナを備えた受信機から構 成され、複数の伝搬路を用いて通信を行う無線通信システムにお 、て、

前記受信機が、複数の受信アンテナ力 の受信信号単位に、前記請求項 1に記載 のグループ化制御手段、伝搬路情報推定手段、平均値計算手段およびフィードバッ ク手段を備えることを特徴とする無線通信システム。

前記受信機内の伝搬路情報推定手段が、チャネル応答を推定し、その結果として 伝搬路情報推定値行列を形成し、さらに、特異値分解を行うことにより得られる左特 異値行列、右特異値行列、対角行列、の各要素を伝搬路情報推定値とすることを特 徴とする請求項 24に記載の無線通信システム。