WO2009078472A1

WO2009078472A1 - 通信方法、システム及び通信装置

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Publication number: WO2009078472A1
Application number: PCT/JP2008/073131
Authority: WO
Inventors: Mariko Matsumoto
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-06-25
Also published as: JPWO2009078472A1

Abstract

空間多重通信に伴う通信阻害を軽減することである。複数の空間ストリームに、伝搬路予測に基づいて優先度を付け、優先度の高い空間ストリームに優先度の高いデータを割り当てる空間多重通信方法が得られる。このような構成の採用により、伝搬路特性の時間変化に追従するための逆方向の通信頻度を減らす事により、通信阻害せずに逆方向の通信リソースを有効活用でき、また、通信阻害が発生しにくく再送制御による遅延を生じにくくする目的を達成する。

Description

明細書通信方法、システム及び通信装置技術分野

本発明は、空間多重通信方法、システム、及び送受信機等の通信装置に関する。背景技術

この種の空間多重通信は映像情報、音声情報等のマルチメディァ情報を送受するために用いられている。このようなマルチメディア情報には、重要さに応じて優先度が設定できる。例えば、映像情報として音声と画像が同時に送信される時は、音声情報は画像情報より優先度が高い。また、スケーラブル符号化は、同じマルチメディア情報から量子化の粗さの異なる複数の情報を生成し、これによつて、優先度が異なる情報を生成している。更に、画像符号化には、興味範囲（R0I : Region of interest) という優先度の高い範囲の概念がある。解像度を上げるとデータ量が増えるが、アニメ画像の境界や文字などの重要部分のみの解像度を上げることはデータ量を上げないで解像度を上げる有効な手段である（非特許文献 1、非特許文献 2参照）。このように、マルチメディア情報はその情報の特徴による優先度がある（非特許文献 1 2参照）。例えば、データの品質を保証しない優先度をバックグラウンド、ベストエフオート、データの品質を保証する優先度はギャランティとレ、い、データにより更に細かぐ優先度が規定されている（非特許文献 1 3参照）。

スケ一ラビリティには、 SNRスケーラビリティ、空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、 R0Iスケーラビリティがある。

スケーラビリティ符号化は、同じ情報元から品質の低レ、少ない量のデータを生成できると共に、品質の高い多いデータを生成することができる。

これは、放送通信において、同一データ配信で、品質の異なる複数のタイプの通信を可能にするものである。

具体的には、 JPEG2000, H. 264, MPEG4, MPEG4 AACなどの多くの標準方式がある。例として、空間スケーラビリティを用いて説明すると、スケーラブル符号化は、最も解像度の低レ、基本レイヤと、それと合わせて解像度を上げるための拡張レイャのデータ列を送信する。

受信側では、各々の装置の処理能力に応じて選択的に受信する。解像度の低い携帯端末は基本レイヤのみを受信し、他の情報は受信せず破棄する。大きな表示部を持つ装置は基本レイャに加えて拡張レイヤのデータ列を全て受信して解像度を高める。（非特許文献 1、非特許文献 2参照）。

一方、特定の 1つもしくは複数の送受信機間で通信を行うパーソナル通信では、空間多重通信（MIM0： Multi Input Multi Output) が行なわれる。 MIMOには、受信側で伝搬路計算をする SDM (Space Division Multiplexing)の他に、送受信機間の伝搬路特性から計算したウェイトを送信側で乗算して高速化する E-SDM

(Eigenbeam - Space Division Multiplexing)や W-SDM (Weighted-Space Division Multiplexing)がある（特許文献.2参照）。

例として、図 1 1に固有値を用いた空間多重方法である E- SDMを示す。

M本の送信アンテナ 7 0 3、 N本の受信アンテナ 7 0 5で構成する伝搬路の空間多重ストリーム数 mの最大値は m≤min (M， N) で与えられる。 min (M, N)は、 Mか Nのどちらか小さレ、数値である。伝搬路特性の相互相関が問題とならない時は ra=min (M, N) が得られ、問題となる場合は固有値の数が減り m<min (M, N) となる。周波数分割複信方式（FDD方式）では、上りと下りの周波数が異なるために伝搬路特性が異なるため、受信側で、送信側から受信側に送られた既知信号（もしくは擬似的に既知信号として取り扱うことのできる正しく受信された信号）を受信する際、受信側で既知信号の複素共役を乗算し、雑音の影響を除くこめに平均化して伝搬路特性を計算する。結果として、送信アンテナ j と受信アンテナ k間の伝搬路計算値 hkj (k=l, 2， · ' ·Ν, j=l, 2， · ' ·Μ)を得る。

既知信号は、アンテナ毎に伝搬路を判別するための信号であり、同一時間に送信の場合はァンテナ毎に異なる信号であるが、上りのサゥンディングなど時間指定するときは同じ信号でも良い。この伝搬路計算値を用いて伝搬路行列 Η ( 7 0 4 ) を得る。 H = 式

h h_N2 特異値分解などを用いて、相関行列/^ Jと/// の共通の固有値; li (i=l，2，〜 m)を求める。

i'S は行列の複素共役転置を ,：表す。

相関行列/^ iJの固有値え iに対する固有べクトノレ e_t,i、相関行列///^の固有値え iに対する固有べクトル e_r,iを用いて、送信側ウェイト^ _t (7 0 2) 及び受信側ウェイト E_r ^H (7 0 6) を以下に設定する事で固有値伝送を行う。式 2

D 式 3

^E, = k.1 ^er,2 ··· 式 4

E_r = [e_rl e 式 5 固有値、固有べクトルの求め方には、特異値分解の他に、ラグランジュ法、 QR 分解、シュール分解、 Householder法、 BD法など多くの方法が提案されている（非特許文献 5参照）。

このとき、第 i空間ストリームに割り付ける信号 Siにより構成する S ( 7 0 3) と、送信アンテナ（または偏波） jで伝送する信号 xjの関係は以下になる。

X = E.S 式 6 = [：

式 7

式 8 S = [ ji, a_zs₂ ■■■ a₃s_mJ 式 9 ここで、 y t， i, j(i=l，2， …，， j=l，2，〜M)は空間ストリームえ iの固有べクトル e_tiiの要素であり、ひ iは各空間ストリームの電力制御に用いるゲインである。 aiは、各空間ストリームの固有値と受信側の雑音情報と空間ストリームの総電力にから、注水定理により決定する。これにより、第 i空間ストリームの信号対雑音比 SNRiが決定すると、通信容量の上限 Ciを決定できる（特許文献 3参照)。 ς = [bps] 式 ιο

このとき、 Wは通信帯域、 σ²は受信側の雑音、 Piは送信側で設定する電力である。

P, = a 式"

実際のシステムの例では、受信側の移動局が伝搬路情報によって、システムで用意される離散的な値の中から電力及びデータレートを指定する。伝搬路情報の従来例としては単位ブロック当たりのデータ量を選択する CQI (Channel Quality Indicator;、ウェイ卜を迪知， o PCI (Precoding control indicator)や Codebook Indexがあり、ウェイト更新間隔 Precoding update Intervalについても検討されている（非特許文献 1 0、非特許文献 1 1、非特許文献 1 2参照）。

その後に、スケジューラがデータレートに合わせてデータを割り付ける。

受信信号 R (70 7) は、以下のように与えられる。

R = D²S 式 12

R-k r₂ … Γ 式¹³

W-SDMでは、伝搬路特性に基づいて送信側では送信電力制御及び伝送レート制御のみを行う。従って、空間ストリーム数 m=Mであり、 aiを空間ストリーム毎に制御するのみである。

X = S 式 14

S = [a₁s_l a₂s 式 15 受信側では、いくつかの方法があり、例えば ZF (Zero forcing)と MMSE (Minimum Mean square Error) める。

ZFの受信ウェイトを W_{r ZF}、 MMSEの送信ウェイトを W_r— _sEとすると、以下のようである。 w_{r ZF} = -¾— 式^{1 6}

r-^ZF H"H

ττΗ

Wf = ~ ^ ~ - 式 1 7

Η^ΗΗ + σ

ここで σ ²は受信側雑音、 Iは単位行列である。

送信する情報を各空間ストリームで送信可能なデータレートに分配して送信する事で、無線リソースを有効活用して伝送できる（非特許文献 7、非特許文献 8 参照）。

また、周波数分割複信方式（FDD)においては、上りと下りで周波数が異なる為、伝搬路特性も異なる。従って、下りで固有値伝送を行う場合は上りから下りに、上りで固有値伝送を行う場合は下りから上りに^ _fを通知する必要がある（特許文献 1参照）。

この通知する信号を削減するためのコードブックという符号化方法がある（非特許文献 3参照）。

時分割複信方式（TDD) においては、 FDDと同じ方法を用いる場合もあるが、上りと下りの伝搬路特性が等しい為、送信側で伝搬路特性を計算できる。この場合は、伝搬路計算を行う元になる信号を受信側から送信側に送信する必要がある。送信信号は、プリアンブルやサゥンディングという既知信号の送信を行う方法が一般的であるが、先に述べる再送制御において、 ACK、 NACKなどの制御信号を代わりに用いた無線リソース削減方法も提案されている（非特許文献 7参照）。送信側で符号化し、受信側で復号する事により復号データ誤りを含むかどうかを判定出来る。そして、受信側から送信側に受信データが誤りを含むかどうかを ACK、 NACK信号で通知し、再送制御を行う方法がある（特許文献 1参照）。

また、送信ウェイト更新を頻繁に行わない時、最大固有値の空間ストリームは劣化しやすい事が報告されている（非特許文献 4参照）。関連する技術として、伝搬路の変動を予測するチャネル行列変動予測と（特許文献 4参照）、送信順序を受信側から送信側に指定するオーダリング（特許文献 5参照）、データの優先度に応じた適応変調を行う優先度制御（特許文献 6参照) 力 ^sある。

特許文献 1 ：特開 2007-166633号公報 ( 【00 1 7】一【002 1】、図 1) 特許文献 2 ：特表 2005-502223号公報 ( 【00 7 9】一【009 6】、図 1、図 5)

特許文献 3 ：特開 2005-252834号公報 ( 【00 1 8】一【0022】）特許文献 4 ：特開 2006-303625号公報 ( 【0044】、図 1)

特許文献 5 ：特開 2006-13680号公報 ( 【00 24】一【00 2 9】、図 4、図 5)

特許文献 6 ：特開 2006-333283号公報 ( 【00 3 3】一【003 7】、図表 2)

非特許文献 1 ：高村誠之，八島由幸，「H. 264に基づくスケーラブル動画像可逆符号化」信学会 D誌、 2006年 2月、 Vol. J89-D No.2 pp.314-322

非特許文献 2 :金弘林，藤吉正明，関裕介，貴家仁志，「法演算を用いる JPEG 2000符号化画像への情報埋込法」信学会 A誌、 2006年 3月、 Vol. J89-A No.3 pp.234-242 (R0I)

非特許文献 3 ： 3GPP, TS 36.211 v.8.0， (6.3.4.2.3. Codebook for precoding, p.29) 2007年 9月

非特許文献 4 ：森，田邊，佐藤， "SVD- M 10システムにおける伝搬路時間変動にロバストなリンクァダプテーシヨン方式" ， B-5-39, ソ大論文， 2007年 9月非特 g午文!^; 5： Y. Karasa a, Innovative Antennas and Propagation Studies for MIMO Systems, " IEICE Trans. Communs. , Special Section: 2006 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2006) , vol. E90-B, no.9, pp.2194-2202, 2007年 3月 2. 1章

非特許文献 6 ：三上学，藤井輝也， "フィードバック遅延およびアンテナ相関の影響を考慮した MIMO伝送方式の性能評価" ， B-5-80, 信学総合大会， 2005年 3月 (図 2) 非特許文献 7 ：堤貴彦，西村寿彦，大鐘武雄， "各種空間多重方式におけるチャネル情報誤差の影響に関する検討" ， Vol. J89-B No. 9, pp. 1496-1504, 電子通信学会論文誌 B， 2004年 9月

非特許文献 8 ：衣斐信介，三瓶政一，森永規彦， "伝送容量制御型 MIM0適応変調方式" ， Vol. J88-B No. 6 pp. 1090- 1101, 電子通信学会論文誌 B , 2005年 6 月 pp. 1092-1093，式（9)

非特許文献 9 :水谷慶，坂口啓，高田潤一，荒木純道， "リアルタイム伝搬測定にもとづく MIM0固有モード間相関解析"， B-1-247, 信学ソサイエティ大会， 2005 年 9月（式 (2)、式 (3) )

非特許文献 1 0 ： 3GPP， TS 25. 214 v. 7. 6, (9. p. 71-72, MIM0 ブロック図， 6. A. 2. 2-6. a. 4, p. 44 - 55 HARQ, PCI) 2007年 9月

非特許文献 1 1 ： 3GPP, Rl-072843 " Way Forward on 4-Tx Antenna Codebook for SU-MIMO " 2007年 6月

非特許文献 1 2 ： 3GPP, Rト 070093 "Investigations on Codebook Size for MIMO Precoding in E-UTRA Downlink" 2007年 1月 Figure 1

非特許文献 1 3 ：守倉正博，久保田周治， "802. 11高速無線 LAN教科書"， 2004 年 12月，.ィンプレス発明の開示

発明が解決しようとする課題

しかしながら、特許文献 1〜6、及び、非特許文献 1〜1 3に記載された方法はいずれも、次のような問題点を有している。第 1の問題点は、伝搬路特性の変化に追従するために頻繁に逆方向の通信を行うため、リソースを無駄に使用してしまうとレ、うことである。

具体的に説明すると、周波数複信方式（FDD) においては、受信側で計算した伝搬路特性を符号化した伝搬路情報が送信側通知されている。また、時分割複信方式（TDD) においては、 FDDと同様の方法が採用される一方、また別な方法として、送信側で伝搬路特性を計算する為に、受信側から送信側に送られる既知信号もしくは既知信号の代わりの信号の送信が行われる方法が採用されることもある。第 2の問題点は、再送制御によって生じる遅延である。

その理由は、通信中に誤りが発生すると、受信側から送信側に再送要求し、送信側から再送して再度受信するために時間が掛かるためである（再送制御は非特許文献 6参照）。

第 3の問題点は、 E- SDMでは、ウェイト更新のための計算が頻繁に行われるということである。その理由は、伝搬路特性の変化に追従するために、伝搬路特性の取得とそれに基づくウェイト計算を頻繁に行う為である。

このような問題点のために、従来の通信方法では、マルチメディア通信の停止、例えば、映像停止等の通信阻害が発生する場合があつた。

課題を解決するための手段

更に、特許文献 4及び 6は、伝搬路の予測に基づいて送信データの優先度に応じた伝送方式を選択することを開示しているだけである。

本発明では、複数の空間ストリームの劣化予測と送信データの優先度を明確に関連づけることによって、優先度付きデータの通信を阻害せず、無線リソースを有効に活用し、再送制御による遅延を削減し、送信ウェイト計算頻度を削減できる。

具体的に云えば、本発明の原理は、複数の空間ストリームに空間の劣化予測（伝搬路予測）に基づいて、空間ストリームに優先度を与え、当該空間ストリームの優先度を考慮して送信データを割り付けることにより、再送制御等による悪影響を軽減することにある。

即ち、本発明によれば、複数の多重ストリームに、伝搬路予測に基づいて優先順位を付け、優先順位の高い多重ストリームに優先度の高いデータを割り当てる通信方法が得られる。具体的には、本発明の特定送受信機間の優先度付きデータの空間多重通信方法は、優先度割付部と、空間多重送信部と、空間多重受信部と、優先度付き復号手段と、伝搬路推定手段と、伝搬路予測優先度判定手段とを備え、劣化しにくい空間ストリームに高い優先度の優先度付きデータを割り付けるように動作する。

このような構成を採用し、優先度付きデータの通信の場合は、伝搬路特性の時間変化に追従するための逆方向の通信頻度を減らす事により、通信阻害せずに逆方向の通信リソースを有効活用でき、 E-SDMなどの送信側でも伝搬路特性追従のためのゥヱイト計算が必要な方法を用いる場合には、伝搬路特性追従ためのゥェィト計算処理回数を低減でき、また、通信阻害の発生を少なくし、再送制御による遅延を軽減できる。

発明の効果

本発明によれば、優先度付きデータの通信を阻害せず、受信側から送信側の無線リソースを有効活用できることにある。その理由は、空間ストリームの時間変化による品質劣化を予測して優先度を空間ストリームに設定し、空間ストリームの優先度に従って優先度付きデータを割り付ける事で、伝搬路特性の追従頻度を減らしても、優先度付きデータの通信は阻害されないためである。

更に、本発明では、 E- S DMでは、優先度付きデータの通信を停止しないで、送信ウェイト計算頻度を削減できることにある。その理由は、伝搬路特性の時間変化に追従するための送信ゥイトの計算頻度を減らしても、優先度の高い優先度付きデータが誤り無く通信でき通信阻害されないためである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る通信システムを説明するためのプロック図である。

図 2は、本発明に係る通信システムの動作を概略的に説明刷るフローチヤ一トである。

図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る通信システムを説明するブロック図である。 .

図 4は、第 1の実施形態に係る通信システムの動作を具体的に説明するフローチヤ一トである。

図 5は、第 1の発明を実施するための最良の形態の動作を示す流れ図である。図 6は、第 1の発明を実施するための最良の形態の動作を示す流れ図である。図 7 A〜図 7 Eは、本発明の他の実施例を説明するための構成を示すブロック図である。

図 8 A〜図 8 Eは、本発明の他の実施例を説明するための構成を示すブロック図である。

図 9 A〜図 9 Dは、本発明の他の実施例を説明するための構成を示すブロック図である。

図 1 O A及び図 1 O Bは、本発明の他の実施例を説明するための構成を示す模式図である。

図 1 1は、従来例を説明するための模式図である。

図 1 2 A及び図 1 2 Bは、本発明の第 3の実施形態を説明するブロック図である。

図 1 3は、第 3の実施形態に係るシステムの動作を説明するフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明の第 1の実施の形態に係る通信システムは、特定の一つ又は複数の送受信機間の優先度付きデータ通信を行う。図 1を参照すると、本発明の第 1の実施の形態は、優先度割付部 1 0 1と、空間多重送信部 1 0 2と、空間多重受信部 1 0 3と、優先度付き復号部 1 0 4と、伝搬路推定部 1 0 6と、伝搬路予測優先度設定部 1 0 5とを含む。

伝搬路 1 0 7は、特定の一つ又は複数の送受信機間の通信を行う空間多重伝搬路であり、時間と共に変化する場合がある。

伝搬路予測優先度設定部 1 0 5と伝搬路推定部 1 0 6は、送信側及び受信側のどちらにあっても良い。例えば、周波数分割複信方式（FDD方式）では伝搬路推定部は受信側に必要だが、時間分割複信方式（TDD方式）では、上りと下りは同じ伝搬路となるため、送受信側どちらでも可能である。

図 1に示された第 1の実施の形態における動作を概略的に説明する。

まず、優先度付きデータは、各々関連する異なる優先度の複数のデータ列で構成される。

ここで、データの優先度は、データの重要度に応じて付けられる。例えば、音声情報と画像情報の混在するビデオ情報においては、音声情報の方が画像情報より優先度が高く、また、スケーラブル符号化データでは、基本レイヤと呼ばれる最も品質が低く量の小さいデータの優先度は、品質を上げる為の拡張レイヤより優先度が高い。

優先度付きデータの通信の場合は、以下の動作を行い、伝搬路情報の更新周期を長くする。まず、優先度割付部 1 0 1は優先度付きデータの優先度の高いものから順次、空間ストリ一ムに割り付ける。

ここで、本発明では、空間ストリームにも優先度が付けられており、この実施形態の優先度割付部 1 0 1は、優先度付きデータは、その優先度の高いものから順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。

空間多重送信部 1 0 2は、複数アンテナ素子もしくは単一アンテナ素子の複数偏波を用いて複数空間ストリームを形成し、空間多重送信を行う。空間多重方法には、ウェイト乗算をしない方法（SDMなど）と、ウエイト乗算をする方法 (W-SDM， E-SDMなど）がある。

伝搬路推定部 1 0 6は、既知信号もしくは、判定済み信号を疑似的に既知信号として用いて、その既知信号の複素共役を乗算して平均化する事により、各々の送受信アンテナ（もしくは偏波）間における空間多重伝搬路の特性を計算し、伝搬路計算値を出力する。

伝搬路予測優先度設定部 1 0 5は、伝搬路計算値から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を割り付ける。

空間多重受信部 1 0 3は、複数アンテナ素子もしくは単一アンテナ素子の偏波を用いて受信し、信号処理によつて空間多重された信号を分離する。

優先度付き復号部 1 0 4は、優先度付き符号化信号を復号する。優先度付き復号は、伝搬路特性の変化によって優先度の高い情報が誤る場合は通信阻害となるが、優先度の低い情報が誤り、優先度の高い情報が正しく伝搬されると品質劣化となり通信成功となる。

従って、本発明では、空間ストリームに優先度を割り付けることにより、伝搬路特性の追従性低下による誤りを、優先度付きデータの優先度の低い部位に偏らせることができる。これにより、通信を阻害せず、伝搬路情報の更新のための逆方向の通信頻度を減らして通信リソースを有効利用し、 E-SDMにおいては伝搬路特性の送信ウェイトへの反映頻度を減らして計算回数を低減し、通信阻害し難くすることで再送制御による遅延の発生を低減する事が可能となる。

次に、図 1及び図 2を参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。

本発明の第 1の実施の形態は、特定の一つ又は複数の送受信機間のパーソナル通信の優先度付きデータを通信する場合におけるものである。

図 1を参照すると、本発明の第 1の実施の形態で送受される優先度付きデータは、各々関連する優先度の付いた複数のデータ列で構成されている。データ列の優先度は、情報の重要度に応じて付けられる。前述したように、音声情報と画像情報の混在するビデオ情報においては、音声情報は画像情報より優先度が高く、また、スケーラブル符号化データでは、基本レイヤと呼ばれる最も品質が低く量の小さいデータの優先度は、品質を上げる為の拡張レイヤより優先度が高い。優先度付きデータは、優先度割付部 1 0 1において、優先度の高いデータ列から順次、優先度の高い空間ストリームに割り付けられる。

各空間ストリームに割り付けられた優先度付きデータは、空間多重送信部 1 0 2において、複数アンテナ素子もしくは単一アンテナ素子の複数偏波を用いて、伝搬路計算値から計算したウェイトを乗算され空間多重送信される。

ウェイトを乗算する方法の一つである E-SDMについて具体的にウェイト計算方法を説明すると、伝搬路推定部 1 0 6から送信される送信アンテナ jと受信アンテナ k間の伝搬路計算値 hkj (k=l, 2， '· -Ν， j=l, 2，… から、伝搬路行列 Hを得る。

H 式 1 8

特異値分解などを用いて、相関行列/ / Jと///^の共通の固有値え i (i=l, 2 m)を求める。

w^w は行列の複素共役転置を表す。相関行列 H"Hの固有値; L iに対する固有ベクトル e _t,；、相関行列 iH"(D固有値え iに対する固有べクトル e を用いて、送信側ウェイト^ _t及び受信側ウェイトを以下に設定する事で固有値伝送を行う。

H = £_r£»£ = 式 19

D 式 20

e'.: 式 21

式 22 このとき、第 i空間ストリームに割り付ける情報 Si と、送 1 (または偏波） jで伝送する信号 xjの関係は以下になる。

X = E,S 式 23

Γ 式 24

1 式 25

S = a₂s₂ ■■■ a_ms_m 式 26 ここで、 yt, i， j(i=l，2， ',m, j=l，2, ·'·Μ)は空間ストリーム； Liの固有べクトル e_t,iの要素であり、 aiは各空間ストリームの電力制御に用いるゲインである。

W-SDMは、伝搬路特性に基づいて送信側で送信電力制御及び伝送レート制御のみを行う。従って、空間ストリーム数 m=Mであり、 aiを空間ストリーム毎に制御するのみである。

X = S 式 27 S = a₂s₂ ··· a_ms_mJ 式 28 伝搬路 1 0 7は空間多重伝搬路である。

即ち、伝搬路推定部 1 0 6では、伝搬路を通った信号に既知信号もしくは疑似既知信号の複素共役を乗算し、雑音の影響を除くために平均化して伝搬路特性を計算する動作が行われる。結果として、送信アンテナ jと受信アンテナ k間の伝搬路計算値 hkj (k=l, 2,—N, j=l, 2,… を得る。この伝搬路計算値を用いて伝搬路行列 Hを得る。

次に、伝搬路予測優先度設定部 1 0 5は、伝搬路計算値から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を空間ストリームの優先度として割り付ける。

図 2のフローチャートに基づいて、伝搬路予測優先度設定部 1 0 5における劣化予測方法について説明すると、伝搬路計算値が入力されると（ステップ a l ) 、空間ストリームの劣化しやすさの指標を計算し（ステップ a2) 、劣化しやすさに基づいて各空間ストリームの優先度を設定する（ステップ a3) 。

上記した伝搬路推定部 1 0 6、伝搬路予測優先度設定部 1 0 5、及び、優先度割付部 1 0 1の動作は、ハードウェア回路によって実現できるだけでなく、ソフトウエアによっても実現できる。このことは、以下に説明する他の実施形態においても同様である。

空間多重受信部 1 0 3は、複数アンテナ素子もしくは単一アンテナ素子の偏波を用いて受信し、信号処理によって空間多重送信された信号を分離する。優先度付き復号部 1 0 4は、優先度付き符号化信号を復号する。

優先度付き復号は、伝搬路特性の変化によって優先度の高い情報が誤る場合は通信阻害となる力優先度の低レ、情報が誤っていても優先度の高い情報が正しく伝搬されると品質劣化となるだけで通信成功となる。従って、本発明に係る方式は、優先度割付により、伝搬路特性の追従性低下による誤りを、優先度付きデータの優先度の低い部位に偏らせる事ができる。この結果、優先度の低い情報が誤っていても、通信は阻害されることがなく、また、伝搬路特性の送信ウェイトに対する反映頻度を減らすことが可能になる。

次に、本発明の第 2の発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明の第 2の実施の形態は、特定の一つ又は複数の送受信機間における優先度付きデータ通信に関するものであり、図 3を参照すると、本発明の第 2の実施の形態の動作は、優先度付きデータは、各々関連する異なる優先度の複数のデータ列で構成される情報である。

データ列に付けられる優先度は、この実施形態においても、データ列の重要度に応じて付けられる。例えば、音声情報と画像情報の混在するビデオ情報においては、音声情報は画像情報より優先度が高く、また、スケーラブル符号化データでは、基本レイヤと呼ばれる最も品質が低く量の小さいデータの優先度は、品質を上げる為の拡張レイヤより優先度が高い。

優先度付きデータは、優先度割付部 2 0 1において、優先度の高いデータ列から順次、優先度の高い空間ストリームに割り付けられる。

各空間ストリ一ムに割り付けられた優先度付きデータは、多重送信部 2 0 2において、多重送信される。多重方法は、空間多重、周波数多重、時間多重がある。伝搬路推定部 2 0 6は、既知信号もしくは、判定済み信号を疑似的に既知信号として用いて、伝搬路を通った信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化する事により、各々の伝搬路の特性を計算し、伝搬路計算値を出力する。

この実施形態では、伝搬路計算値は伝搬路予測優先度設定部 2 0 5に通知され、多重送信部 2 0 2には通知されていない点で、図 1とは相違している。

伝搬路予測優先度設定部 2 0 5は、通知される伝搬路特性から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を割り付け、各空間ストリームの優先度を出力する。

ここで言う伝搬路特性とは、信号対雑音比などであり、 1度の計算から予測する場合は、値が比較値と比べて低いなどである。また、繰り返し通信中においては、今回と前回の伝搬路計算値の変化から、各空間ストリームの安定性を判断して、安定した空間ストリームにはそうでない空間ストリームより高い優先度を設定するなどである。

通信中においてバケツトを繰り返し送受信する状態では、伝搬路計算値を操り返し計算して空間ストリームの優先度を設定し直す。

図 2に示されたフローチャートを再度参照して、図 3に示された伝搬路予測優先度設定部 2 0 5で行われる劣化予測方法について説明する。伝搬路計算値が伝搬路予測優先度設定部 2 0 5に入力されると（ステップ al) 、空間ストリームの劣化しやすさの指標を計算し（ステップ a 2) 、劣化しやすさに基づいて各空間ストリームの優先度を設定する（ステップ）。

本実施の形態における空間ストリームは、空間多重における空間ストリームと各アンテナ間伝搬路と、また、周波数、時間多重による無線リソースを含む。次に、本発明の第 3の実施の形態に係る通信システムを具体的に説明する。本発明の第 3の実施の形態に係る通信システムは、特定の一つ又は複数の送受信機間における優先度付きデータの通信を行う。

ここで、説明の都合上、図 1 2 Aを参照すると、本発明の第 3の実施の形態に係る通信システムは、切り換え部 8 0 1、データ割付部 8 0 2、優先度割付処理部 8 0 3、切り換え部 8 0 4、多重送信部 8 0 5、制御部 8 0 6、伝搬路推定部 8 0 7、多重受信部 8 0 9、優先度付き復号部 8 1 0で構成される。

更に、優先度割付処理部 8 0 3は、図 1 2 Bに示すように、優先度割付部 8 1 3，伝搬路予測優先度設定部 8 1 4によって構成されている。

図 1 2 A, 図 1 2 B及び図 1 3を参照して、本発明の第 3の実施の形態に係る通信システムの動作を説明する。尚、図 1 2 A及び図 1 2 Bの破線は制御信号であり、図 1 3は制御部 8 0 6の処理フローを表す。

制御部 8 0 6は、データが入力されると（ステップ bl) 、優先度付きデータかどうかを判断し（ステップ b2) 、優先度付きデータでない場合は、切り換え部 8 0 1、 8 0 4に指示して優先度付き割付を無効にするように、データ割付部 8 0 2にデータを送る（ステップ b5) 。制御部 8 0 6はハードウェアで実現できるだけでなく、プログラムによって動作するマイクロプロセッサによっても実現できる。

ここで、優先度付きデータの定義は、各々関連する異なる優先度の複数のデータ列で構成されるデータである。優先度付きデータの優先度は、前述したように、重要度に応じて付けられる。

ここで、ステツプ b5の優先度付き割付を無効にするとは、従来通りの割付を行う事である。

データ割付部 8 0 2は、伝搬路推定部 8 0 8から送られる伝搬路情報に従って、データを空間ストリームに割り付ける。データ割付部 8 0 2はハードウエアで構成されても良いし、ソフトウェアで実現されても良い。

多重送信部 8 0 5は、各空間ストリ一ムに割り付けられたきデータを、多重送信する。多重方法は、空間多重、周波数多重、時間多重がある。伝搬路 8 0 7を通った信号は多重受信部 8 0 9で受信され、優先度付き復号部 8 1 0は受信信号を復号し、データを出力する。

また、制御部 8 0 6は、伝搬路情報通知間隔 τを初期値 τ θに設定するよう伝搬路推定部 8 0 8に指示する（ステップ b6) 。

伝搬路推定部 8 0 8は、伝搬路 8 0 7の特性を計算した伝搬路特性と、そこから求めた伝搬路情報を出力する。連続通信の場合の、伝搬路情報通知間隔をてとする。伝搬路特性は、伝搬路計算値、雑音情報、信号対雑音比などである。

伝搬路計算値は、既知信号もしくは、判定済み信号を疑似的に既知信号として用いて、伝搬路を経た受信信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化する事により計算する。

また、伝搬路推定部 8 0 8は、伝搬路情報通知間隔 τに従って、伝搬路計算値と雑音計算値もしくは信号対雑音比から、システムで取り決めた値より選択して伝搬路情報を出力する。伝搬路情報は、伝搬路計算値及び雑音から計算される空間ストリーム毎の通信容量の指定であり、伝搬路情報の従来例として、通信レートを指定する CQI (Channel Qual ity Indicator) がある。

雑音計算値は、伝搬路計算値を用いて、受信信号電力から伝搬路電力値を引いて得られ、信号対雑音比は、伝搬路電力と雑音電力の比として得られる。

図 1 3のステップ b2において、優先度付きデータの場合は、制御部 8 0 6は、切り換え部 8 0 1、 8 0 4に指示して優先度付き符号化処理部 8 0 3を有効にし、多重送信部 8 0 5に出力することで優先度付き割付を有効にする（ステップ b3)。優先度割付処理部 8 0 3の優先度度付きデータ割付部 8 1 3 (図 1 2 B ) )は、優先度付きデータの優先度の高いデータ列から順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。

優先度付きデータ割付には、伝搬路推定部 8 0 8からの伝搬路情報で与えられる各空間ストリームに割り付けるデータ量も用いる。

図 1 2 Bに示された優先度割付処理部 8 0 3の伝搬路予測優先度設定部 8 1 4 は、伝搬路推定部 8 0 8から通知される伝搬路特性から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を割り付け、各空間ストリームの優先度を出力する。

ここで、伝搬路特性とは、伝搬路計算値、雑音情報、信号対雑音比などであり、 1度の計算から劣化しやすさを予測する場合は、値が比較値と比べて低いなどである。

また、繰り返し通信中においては、今回と前回の伝搬路計算値の変化から、各空間ストリームの安定性を判断して、安定した空間ストリ一ムにはそうでない空間ストリームより高い優先度を設定する等の動作が行なわれる。

多重送信部 8 0 5は、各空間ストリームに割り付けられたデータを、多重送信する。多重方法は、空間多重、周波数多重、時間多重がある。伝搬路 8 0 7を通つた信号は多重受信部 8 0 9で受信され、優先度付き復号部 8 1 0は受信信号を復号し、データを出力する。

また、図 1 3において、制御部 8 0 6は、入力されたデータが優先度付きデータの場合は、伝搬路推定部 8 0 8に指示して、伝搬路情報通知間隔てを初期値 τ 0 より長い値に設定する（ステップ b4) 。

優先度付きデータの場合は、優先度付きデータ割付を行い、伝搬路情報通知間隔を長くする事により、逆方向の無線リソースを有効に活用する。

本実施の形態における空間ストリームは、空間多重における空間ストリームと各アンテナ間伝搬路と、また、周波数、時間多重による無線リソースを含む。また、ステップ b2における判断には、リアルタイム性が必要なデータかどうかを含んでも良い。例としては、リアルタイムアプリケーション用 QoSである RT-VR など（参考文献 1 2参照）。

実施例

次に、各実施形態に係る通信システムの具体的な実施例について説明する。図 4に戻ると、図 1及び図 2に示された実施形態で使用される E— S DMの劣化予測方法を具体的に説明するフローチャートが示されており、ここでは、図 1 に示された伝搬路予測優先度設定部 1 0 5の動作が示されている。尚、伝搬路予測優先度設定部 1 0 5及び優先度割付部 1 0 1は、ハードウェアによって実現されても良いし、ソフトウェアプログラムによって実現されても良い。また、当該ソフトウェアプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されているものであっても良い。

図 4において、伝搬路計算値 hkjが入力されると（ステップ S1) 、伝搬路計算値 hkjを配置して伝搬路行列 Hを作成し（ステップ S2) 、固有値計算を行い、固有値数 m及び固有値; L i (i=l, 2, ·· ·， m)を計算する（ステップ S3) 。固有値の計算方法には、特異値分解、 Householder, QR分解、 DB法などがある。

第 i空間ストリームの優先度 PSiを初期化する（ステップ S4) 。

PSi = l (i = l, 2, 式 29

mの値が 1以下の場合は優先度は無効なため終了する（ステップ S5) 。 mが 2 以下の場合（ステップ S6) 、最大固有値； L maxを求め（ステップ S7) 、関連する空間ストリームの優先度 PSmaxを下げる（ステップ S8) 。

PSmax=2 式 30

ここで、空間ストリームの優先度は 1が最も高く、値が大きくなるほど優先度は低いとしている。最大固有値の空間ストリームは時間と共に劣化し易いためである。最大固有値のストリームは最大電力が割り当てられ、時間変化による干渉は他の空間ストリームより大きくなるためである（非特許文献 9参照）。

mの値が 2より大きい場合は（ステップ S6) 、最大固有値; I maxと最小固有値え minを求め（ステップ S9) 、関連する空間ストリームの優先度 PSmax、 PSminを下げる（ステップ S10) 。

PSmin=2 式 31 最小固有値は少しの変動があっても無くなり易いため、通信が誤る可能性が高いためである。

表 1に、 m=2の場合の優先度設定例を示す。最大固有値え max=4であり、このとき i=lなので、 PS1=2とする。

表 1

優先度設定例 (m=2の場合)

表 2に、 ra=4の場合の優先度設定例を示す。最大固有値; L raax=9であり、このとき i=2なので、 PS2=2とし、； L min=0. 25で、このとき i=lなので PS2=2とし、最大固有値の空間ストリームと最小固有値の空間ストリームの優先度を下げる。表 2

優先度設定例 (11F4の場合）

また、伝搬路行列作成（ステップ S3) と固有値計算（ステップ S4) は、受信側の送信多重部もしくは送信側の送信多重部との共用ができる。

図 5のフロ一チヤ一トに基づいて、繰り返し通信中の E- SDMの劣化予測方法について説明する。ここで云う繰り返し通信中とは、例えば、複数パケットにまたがるデータ通信である。これは、図 2の具体例であり、図 1の伝搬路予測優先度設定部 1 0 5の動作である。

繰り返し通信中において、前回の伝搬路計算値から計算した固有値、固有べクトルと今回の伝搬路計算値から計算した固有値、固有ベクトルの変化から、各空間ストリームの安定度を予測し安定度の高い空間ストリームの優先度を上げ、不安定な空間ストリームの優先度を下げる方法である。

まず、前回の固有ベクトル eu (n-l) (i=l，2,…！!!， u=l, 2, · · ·, m (n- 1) )が保持されている（ステップ Sll) 。ここで m(n- 1)は、前回の固有値の数である。

伝搬路予測優先度設定部 1 0 5は、第 n回の伝搬路計算値 hkj(n)が入力されると（ステツプ S12)、伝搬路計算値 hkj (n)を配置して伝搬路行列 H(n)を作成し（ステツプ S13) 、固有べクトル計算を行い、固有値数 m及び固有べクトル ei(i=l,2, •••，m)を決定する（ステップ S14) 。固有ベクトルの計算方法には、特異値分解、 Householder, QR分解、 DB法などがある。各固有べクトル eiの長さは送信側固有ベクトルでは送信側アンテナ数 Mとなり、受信側固有ベクトルで行う場合は、受信側アンテナ数 Nとなる。劣化予測はどちらを用いることも可能なため、本説明では、どちらの場合も固有ベクトル相関量計算を行い、空間ストリーム毎に最大の固有べクトル相関量を選択する事で、前回の空間ストリーム番号 uと今回の固有ストリーム番号 iの関連づけを行う。

(i=l,2,'"m,u=l,2,〜,m(n-l)) 式 32 ただし、ここで e n), e n-l)は正規化された値である。つまり、

("— (« - 1) = e₂ (" - l)e₂ (w— 1) =… = e„,_(n_！) (" - ("- 0 {' 各 iに対して Δ e_iuが最大となる uを選択し、そのときの uを i(n- 1)とする（ステツプ S16) 。

更に、しきい値 AethLを定め、 Δ _(η__υがしきい値 AethLより低い場合（ステップ S18) 、前回の第 i(n-l)空間ストリームと今回の第 i空間ストリームは連続する空間ストリームではないと判断し、第 i空間ストリームは不安定であると判断して低い優先度を設定する（ステップ S19) 。

PSi=3 式 35 また、しきい値 AethHを定め、 Δ _(η— _υがしきい値 AethHより高い場合（ステップ S20) 、前回の固有ベクトルと今回の固有ベクトルの相関が充分に高いと判断し、高い優先度を設定する（ステップ S21) 。

PSi=l 式 36 厶 e (_n_ が Δ e _thLく Δ e_{i7 (η}__1} < Δ e _ίΜの空間ストリームには、中程度の優先度を設定する。

PSi=2 式 37 i=lから mまでの全空間ストリームに関して行う（ステップ S17, S23) 。

最大固有値え maxを求め（ステップ S24) 、関連する空間ストリームの優先度

PSmaxを下げる（ステップ S25) 。

これは、最大固有値は劣化しやすく、また、特に記載してないが最大送信電力を割り付けるために、相関の劣化によるストリーム間千渉電力も大きくなるためである（非特許文献 3参照）。

図 6のフローチヤ一トに基づいて、図 2の具体例である繰り返し通信中の W-SDM の劣化予測方法について説明する。

これは、図 3の伝搬路予測優先度設定部 2 0 5の動作である。

W - SDMは、伝搬路特性から送信電力制御や適応変調を行うのみであるため、空間ストリームは送信アンテナ毎になり、空間ストリーム番号 iはアンテナ番号 j と等しいと考える。

先の時間に計算した伝搬路計算値 hjk (n- 1)が保持されている（ステップ S26)。今回計算した伝搬路計算値 hjk (n)が入力される（ステップ 27) 。アンテナ jの伝搬路変化量 A hj (n)を計算する（ステップ S28) 。但し、この式は伝搬路計算値が規格化された値でない場合に用いる。

Δ/ι. («) 式 38

各ァンテナの伝搬路変化量を比較し、大きな値のアンテナから順次高レ、優先度を設定する（ステップ S29) 。

特に、 A hj (n)がマイナスの値の場合は縮小した事を示すので、劣化すると予測し、低い優先度を設定する。

具体例を表 3に示すと、伝搬路変化量 A hj (n)が最も大きい空間ストリーム番号 3の優先度を最大の 1とし、続いて空間番号 2 , 1、 4の順に優先度を低く設定する。

表 3 優先度設定例（W-SDMの場合)

図 1の伝搬路予測優先度設定部 1 0 5の動作及び図 2の具体例として、繰り返し通信中の例を示すと、先の回に計算した伝搬路計算値から求めた先の固有値と、今回の伝搬路計算値から求めた今回の固有値を比較し、大きく変化した固有値に関連する空間ストリームは、あまり変化しない固有値の空間ストリームより劣化しやすいと予測して優先度を低く設定する。

また、縮小した固有値に関連する空間ストリームは劣化すると予測して優先度を低く設定する等、空間ストリームの優先度の割付には種々の手法を使用することができる。

図 7 A〜図 7 Eを参照して、本発明に係る他の実施例を説明する。

ここでは、優先度付きデータが特定の送信側 3 0 1から受信側無線局 3 0 2に送信される例が示されている。優先度付きデータは、各々異なる優先度の複数のデータ列で構成されているものとする。

伝搬路予測優先度設定部 3 0 5は、伝搬路計算値から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を割り付ける。

優先度割付部 3 0 4は、優先度付きデータの優先度の高いものから順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。割付の際、データ数が合わないとデータ配分の調整を行う。上記した伝搬路予測優先度設定部 3 0 5及び優先度割付部 3 0 4は、前述した実施例と同様に、ハードウェアによって実現されても良いし、ソフトウエアプログラムによって実現されても良い。

以下に表を用いて具体的に説明する。

表 4 , 表 5に優先度付きデータとそのビット数、空間ストリームの優先度と送信ビット数の例を示す。

優先度付きデータは、本明細書の背景技術で説明したように空間スケーラビリティ、時間スケーラビリティ、 SNRスケーラビリティ、 R0Iスケーラビリティ等に基くものがあり、また、ビデオ配信において音声と画像が同時配信される場合は、音声の優先度は画像より高いとする。また、これらのスケーラビリティ、データタイプの複合型もある。優先度の表し方はシステムにより異なるが、この例では、優先度が高い事を小さな番号で表している。

表 4によると、最も解像度が低い基本レイヤと、その解像度を順次上げる冗長データの第 1拡張レイヤと第 2拡張レイヤがある。優先度は情報の重要度に従い、基本レイヤがもっとも高く、 1とする。サービス品質 (QoS)が低いものほど、優先度は高い傾向となる。一方、第 i空間ストリームの優先度は、伝搬路予測優先度設定部 3 0 5が設定する。

送信ビット数は、伝搬路情報によって指定される。表 5はその例である。

優先度割付部 3 0 4は、最も優先度の高い優先度付きデータから順次、優先度の高い空間ストリームに割り振るので、優先度 1の基本レイヤを優先度 1の第 2 空間ストリームに割り振る。

データ列のデータ数が異なるため、第 2空間ストリームには、基本レイヤ 128 ビットに引き続いて第 1拡張レイヤの冗長データの前半 256ビットの合計 384ビットが割り振られる。続いて、第 1拡張レイヤの冗長データの残り 1 2 6ビットを優先度 2の第 3空間ストリームに割り振り、続いて、第 2拡張レイヤの冗長データを優先度 3及び 4の第 1空間ストリームと第 4空間ストリームに害 ijり振られる。

このように、優先度割付部 3 0 4は、データ調整機能を有する場合がある。表 4 優先度付きデータ

表 5 空間ストリームの優先度

図 7 A〜図 7 Eに示されたチャネル符号化部 3 0 2は、空間ストリーム毎に割り振られたデータそれぞれに、受信側で誤りがないか検査できるようにチャネル符号化し、空間多重送信部 3 0 6に送る。

空間多重送信部 3 0 6は図 7 Bに示されたように、ウェイト乗算部 3 2 0、既知信号挿入変調部 3 2 1、ウェイト生成部 3 2 2を備えている。ウェイト生成部 3 2 2は伝搬路情報から M X mの送信ウェイト Wtを設定し、ウェイト乗算部 3 2 0で各々の空間ストリームで送信するチャネル符号化したデータ bi (i=l， 2, - - Mil) に送信ウェイトを掛けてアンテナ送信信号 t i (i = l，2, ·· ·, !!))とする。

T = W,B 式 39 = [ … t 式⁴⁰

B - [ b₂ … b 式 4"! 既知信号挿入変調部 3 2 1はウェイトを掛けた信号に既知信号を挿入し、方式によって、 CDMAもしくは 0FDMAなどの変調を行い、必要に応じて無線搬送波周波数に周波数変換し、送信空間多重アンテナ 3 0 7から空間多重伝搬路 3 0 8に送信する。

送信空間多重アンテナ 3 0 7は、複数アンテナ素子による構成と、単一アンテナの複数偏波を利用する構成方法がある。

空間多重伝搬路 3 0 8で、多重送信した複数のデータ列は、複数ストリームによって伝送されるが、空間多重伝搬路 3 0 8では、伝搬損失やマルチパスやフエ一ジング、シャドウイングなどが生じる。

受信側 3 0 2では、電波を受信空間多重アンテナ 3 0 9を介して空間多重受信部 3 1 0で受信する。受信する際、熱雑音も加わる。

空間多重受信部 3 1 0は、図 7 Cに示されているように、復調部 3 2 3とゥヱィト乗算部 3 2 4とを備え、復調部 3 2 3では、送信側の変調に合わせて CDMA、 OFDM等の復調を行い、必要に応じて信号処理可能な周波数に変換する。一方、空間多重受信部 3 1 0のウェイト乗算部 3 2 4では復調信号にウェイトを乗算する。受信側無線局 3 0 2の伝搬路推定部 3 1 4は、図 7 Dに示すように、伝搬路計算部 3 2 5、ウェイト生成部 3 2 6、及び、伝搬路情報生成部 3 2 7を備えている。伝搬路推定部 3 1 4の伝搬路計算部 3 2 5では、送信側で挿入された既知信号もしくは疑似既知信号として扱うことのできる判定後信号を用い、復調信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化して伝搬路計算値を得、伝搬路推定値としてウェイト生成部 3 2 6に出力する。ウェイト生成部 3 2 6は、伝搬路推定値から、ウェイトを計算する。ウェイトの計算方法は、 E-SDM、 ZF、 MMSEなどがある。伝搬路推定部 3 1 4の伝搬路情報生成部 3 2 7は、伝搬路計算値もしくはゥェィトを元に送信側に送る伝搬路情報を、システムで取り決めた値より選択し出力する。

伝搬路情報は、伝搬路計算値及び雑音から計算される空間ストリーム毎の通信容量と送信側ウェイトの指定であり、伝搬路情報の従来例としては通信レートを表示する CQI (Channel Qual ity Indicator) 、ウェイトを通知する PCI (Precoding control indicator) やし odebook Index力ある。

伝搬路情報から空間ストリームの劣化しやすさを予測し優先度を決定する。劣ィ匕しゃすさは、最大ウェイトを掛ける空間ストリームは劣化しやすい、先の伝搬路情報と比較して容量やウェイト設定の変化の大きい空間ストリームは劣化しやすいなどである。

図 7 Aに示された優先度付きチャネル復号部 3 1 1は、空間ストリームの優先度に従い、空間ストリーム毎にチャネル復号する。優先度の最も高い空間ストリ一ムの復号が失敗すると通信阻害信号を出力し、成功すると通信阻害信号を出力しない。通信阻害信号は受信側再送制御部 3 1 6に通知される。

受信側再送制御部 3 1 6は、通信阻害がなければ再送要求せず、通信阻害があると受信側送信部に再送要求信号を出力する。

優先度付き復号部 3 1 2では、優先度付きチャネル復号部 3 1 1において通信阻害信号の出力がないとき、優先度付きチャネル復号を行う。同一情報の優先度付きデータの場合、基本レイヤが通信できておらず拡張レイヤを復号しても無効なため、以降の復号を中断し、復号したデータのみを表示部 3 1 3に送る。優先度が最高の優先度付きデータが優先度の最も高い空間ストリームで終了せず、続く空間ストリームの復号が失敗した場合は、優先度付きチャネル復号部 3

1 2が通信阻害信号を出力する。通信阻害がある場合は、復号処理を停止して再送データの受信を待つ。

優先度が最高の優先度付きデータは正しく復号でき優先度の低い優先度付きデ一タの復号に失敗した場合は、通信阻害信号は出力しない。表示部 3 1 3は、画像の場合はディスプレイ、音声の場合はマイクなどである。

受信側無線局 3 0 2からの伝搬路情報は、アンテナ 3 1 8と逆方向伝搬路 3 1

9を通してアンテナ 3 2 8で受信され、送信側受信部 3 2 9で受信され、空間多重送信部 3 0 6のウェイト生成部 3 2 2と、伝搬路予測優先度設定部 3 0 5に通知される。

また、通信阻害が発生した場合、再送要求信号が受信側送信部 3 1 7、アンテナ 3 1 8、逆方向伝搬路 3 1 9、アンテナ 3 2 8、送信側受信部 3 2 9を経て送信側再送制御部 3 3 0に伝えられ、送信側再送制御部は、通信阻害のあったデータを再送する。

このとき、逆方向伝搬路 3 1 9は、 FDD方式では伝搬路 3 0 8とは異なる周波数であり、 TDD方式では同一周波数である。

また、アンテナ 3 1 8 , 3 2 7が空間多重アンテナで逆方向伝搬路 3 1 9が空間多重伝搬路の場合もそうでない場合もある。

図 7 Eには、図 7 Bに示された空間多重送信部 3 0 6とは異なる構成を有する空間多重送信部 3 0 6の例が示されている。図 7 Eに示された空間多重送信部 3 0 6は、既知信号挿入部 3 3 1、ウェイト乗算部 3 3 2、変調部 3 3 3を備えると共に、図 7 Bと同様にウェイト生成部 3 2 2を有している。図 7 Eからも明らかなように、既知信号挿入部 3 3 1で挿入される既知信号の挿入位置が異なっている例である。

図 7 Eに示された例では、空間多重送信部 3 0 6に設けられた既知信号挿入部 3 3 1は、空間ストリーム毎に符号化した信号に既知信号を挿入し、その後、ゥエイト乗算部 3 3 2はウェイトを乗算し、変調部 3 3 3は CDMA、 OFDMなどの変調を行う。

この例では、優先度の低いデータは確実な送信を保証しないバックグラウンドやべストェフォートであり、ここでは代表してべストェフォートと呼ぶことにする。また、優先度の高いデータは確実な送信を保証するデータであり、代表してギャランティと呼ぶことにする。

一方、優先度の低いデータの Q o Sがバックグラウンドで優先度の高いデータの Q o Sも送信を保証しないタイプのべストェフォートの場合は、

再送制御は行わない。その場合は、送信側制御部 3 3◦、受信側送信部 3 1 7は不要であり、遅延時間は更に削減できる。全てのデータがべストェフォートであつても、べストェフォートの中で優先度の高いデートを優先度の高い空間ストリ一ムに割り当てることによつて優先度の高いデータが伝送し易くなるという効果が得られる。

これは、ベストエフオートの定義が、ベストエフオートとそれより Q o Sの低いバックグラウンドを含む場合、また、同じべストエフオートの中でもレベルと言われる更に細かい段階分けをする場合に相当する。

この実施例の効果は、送信側での伝搬路推定頻度を減らしても、再送制御による遅延を削減できる事である。その理由は、伝搬路特性の時間変化によって劣化しにくい空間ストリームに優先度の高い優先度付きデータを割り振るために、誤りを優先度の低レ、優先度付きデータに偏らせる事ができるため、優先度の高レ、優先度付きデータは正しく通信でき、再送制御を行わないためである。

図 8 A〜図 8 Eを参照して、本発明に係る他の実施例を説明する。

図示された実施例は、優先度付きデータを、特定の送信側無線局 4 0 1から受信側無線局 4 0 2に通信する例である。優先度付きデータは、重要度に応じた優先度を設定された複数のデータ列で構成される。優先度割付部 4 0 4は、優先度付きデータの優先度の高いものから順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。空間ストリームの優先度情報は優先度付き伝搬路情報で与えられる。その際、データ数が合わない時のデータ配分調整方法は、図 7 Aに示した優先度割付部 3 0 4と同様な方法で行われる。チャネル符号化部 4 0 5は、空間ストリーム毎に割り振られたデータそれぞれに、受信側で誤りがないか検査できるようにチャネル符号化し、変調空間多重送信部 4 0 6に送る。

空間多重送信部 4 0 6では、図 8 Bに示すように、優先度付き伝搬路情報からウェイト生成部 4 2 2が m X mの送信ウェイト Wtを設定し、ウェイト乗算部 4 2 0で各々の空間ストリームで送信するチャネル符号化したデータ bi (i=l, 2， - - -, m) に送信ウェイトを掛けてアンテナ送信信号 t i (i=l， 2, · · ·, m)とする。

詳細動作は図 7 A〜図 7 Eに示した空間多重送信部 3 0 6と同様である。

即ち、図 8 Bに示すように、空間多重送信部 4 0 6の既知信号挿入変調部 4 2 1はウェイトを掛けた信号に既知信号を挿入し、方式によって、 CDMAもしくは 0FDMAなどの変調を行い、必要に応じて無線搬送波周波数に周波数変換し、送信空間多重アンテナ 4 0 7から空間多重伝搬路 4 0 8に送信する。

送信空間多重アンテナ 4 0 7は、複数アンテナ素子による構成と、単一アンテナの複数偏波を利用する構成方法がある。

空間多重伝搬路 4 0 8で、多重送信した複数のデータ列は、複数ストリームによって伝送される。空間多重伝搬路 4 0 8では、伝搬損失やマルチパスやフエ一ジング、シャドウイングなどが生じ、空間多重伝搬路 4 0 8の特性は時間と共に変化する。

受信側無線局 4 0 2では、受信空間多重アンテナ 4 0 9で電波を受信する。このとき熱雑音が加わる。図 8 Cに示されているように、空間多重受信部 4 1 0の復調部 4 2 3では、送信側の変調に合わせて CDMA、 OFDM等の復調を行い、必要に応じて信号処理可能な周波数に変換する。ウェイト乗算部 4 2 4では復調信号にウェイトを乗算する。

次に、図 8 Dに示された伝搬路推定部 4 1 4では、伝搬路計算部 4 2 5で、送信側で挿入された既知信号もしくは疑似既知信号として扱うことのできる判定後信号を用い、復調信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化して伝搬路計算値を得る。

更に、図 8 Dに示された伝搬路推定部 4 1 4のウェイト生成部 4 2 6は、伝搬路推定値から、ゥ-ィトを計算する。ウェイトの計算方法は、 E-SDM、 ZF、匪 SE などがある。

優先度付き伝搬路情報生成部 4 2 7は、伝搬路計算値もしくはウェイトを元に送信側に送る伝搬路情報を、システムで取り決めた値より選択する。また、伝搬路予測優先度設定部 4 1 5から受け取った空間ストリーム優先度情報を合わせて優先度付き伝搬路情報を出力する。

伝搬路情報は、伝搬路計算値及び雑音から計算される空間ストリーム毎の通信容量と送信側ウェイトの指定であり、伝搬路情報の従来例としては CQI、 PCIなどがある。

このとき、伝搬路情報のビット数を f ビットとすると、優先度付き伝搬路特性は、伝搬路情報 f ビットに優先度情報 gビットを付加する。

例として、空間ストリームの個数が m=4の場合に、最も優先度の高い空間ストリーム番号を優先度情報として付加すると、 2 ビットで通知可能なので、 g=2ビットを付加する。伝搬路情報が 6ビットの場合、それに優先度情報 2 ビットを足して 8ビットで通知する。

図 8 Aに示された伝搬路予測優先度設定部 4 1 5は、伝搬路計算値から空間ストリームの劣化しやすさを予測して優先度を決定する。劣化しやすさの予測方法としては、先に図 7 A〜図 7 E及び図 4を参照して説明した方法がある。

更に、最大ウェイトを掛ける空間ストリームは劣化しやすいこと、先の伝搬路情報と比較して容量やウェイト設定の変化の大きい空間ストリームは劣化しやすいこと等を利用して、劣化しやすさを予測しても良い。

優先度付きチャネル復号部 4 1 1は、空間ストリームの優先度に従い、空間ストリーム毎にチャネル復号する。優先度の最も高い空間ストリ一ムの復号が失敗すると通信阻害信号を出力し、成功すると通信阻害信号を出力しない。通信阻害信号は受信側再送制御部 4 1 6に通知される。

受信側再送制御部 4 1 6は、通信阻害がなければ再送要求せず、通信阻害があると受信側送信部に再送要求信号を出力する。

優先度付き復号部 4 1 2では、優先度付きチャネル復号部 4 1 1において通信阻害信号の出力がないとき、優先度付きチャネル復号を行う。同一情報の優先度付きデータの場合、基本レイャが通信できておらず拡張レイヤを復号しても無効なため、以降の復号を中断し、復号したデータのみを表示部 4 1 3に送る。

優先度が最高の優先度付きデータが優先度の最も高い空間ストリームで終了せず、続く空間ストリームの復号が失敗した場合は、優先度付きチャネル復号部 4

優先度が最高の優先度付きデータは正しく復号でき優先度の低レ、優先度付きデ一タの復号に失敗した場合は、通信阻害信号は出力しない。表示部 4 1 3は、画像の場合はディスプレイ、音声の場合はマイクなどである。

図示された例では、伝搬路情報は、アンテナ 4 1 8と逆方向伝搬路 4 1 9を通してアンテナ 4 2 8で受信され、送信側受信部 4 2 9で受信され、図 8 Bに示された空間多重送信部 4 0 6のウェイト生成部 4 2 2と、図 8 Aの優先度割付部 4

0 4に通知される。

また、通信阻害が発生した場合、再送要求信号が受信側送信部 4 1 7、アンテナ 4 1 8、逆方向伝搬路 4 1 9、アンテナ 4 2 8、送信側受信部 4 2 9を経て送信側再送制御部 4 3 0に伝えられ、送信側再送制御部 4 3 0は、通信阻害のあつたデータを再送する。

このとき、逆方向伝搬路 4 1 9は、 FDD方式では伝搬路 4 0 8とは異なる周波数であり、 TDD方式では同一周波数である。

また、アンテナ 4 1 8 , 4 2 8が空間多重アンテナで逆方向伝搬路 4 1 9が空間多重伝搬路の場合もそうでなレ、場合もある。

図 8 Eに示された空間多重送信部 4 0 6は図 8 Bと既知信号挿入の位置が異なつている。

この例では、空間多重送信部 4 0 6において、既知信号挿入部 4 3 1は、空間ストリーム毎に符号化した信号に既知信号を挿入し、その後ウェイト乗算部 4 3 2はウェイトを乗算し、変調部 4 3 3は CDMA、 OFDMなどの変調を行う。

これは優先度の低いデータがべストェフォートであり、優先度の高いデータが再送制御を必要とするギャランティの場合の例であり、優先度の高いデータの QoS もべストエフオートの場合は、再送制御は行わない。その場合は、送信側再送制御部 3 3 0、受信側 3 1 8は不要であり、遅延時間は更に削減できる。全てのデータがべストェフォートであっても、べストェフォートの中で優先度の高いデータを優先度の高い空間ストリームに割り当てることによって優先度の高いデータが伝送し易くなるという効果が得られる。

この実施例のように、送信側において伝搬路の予測頻度を減らし、受信側において伝搬路の予測を行わなくても、再送制御による遅延を削減できると言う効果を有している。

図 9 A〜図 9 Dを参照して、更に他の実施例を説明する。ここでは、第 1無線局 5 0 1と第 2無線局 5 0 2は時分割複信方式（TDD方式）で通信をしているものとする。

入力部 5 3 0はカメラやマイクである。優先度付き符号化部 5 0 3はスケーラブル符号化を行い、優先度付きデータを出力する。データ保持部 5 3 1は再送のためのデータ保持を行う。優先度付きデータは、重要度に応じた優先度を設定された複数のデータ列で構成される。

優先度割付部 5 0 4は、優先度付きデータの優先度の高いものから順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。伝搬路予測優先度設定部 5 3 3が空間ストリームの優先度を与える。その際、データ数が合わない時のデータ配分調整方法は、先に述べた優先度割付部 3 0 4と同様である。

チャネル符号化部 5 0 5は、空間ストリーム毎に割り振られたデータそれぞれに、受信側で誤りがないか検査できるようにチャネル符号化し、空間多重送信部 5 0 6に送る。

空間多重送信部 5 0 6では、図 9 Bに示された制御信号挿入部 5 4 5が再送制御部 5 3 2からの再送要求信号がある場合は再送要求信号を挿入する。無い場合は挿入しない。

ウェイト乗算部 5 2 0では、伝搬路推定部 5 3 4からの送信ウェイトを乗算し、既知信号挿入変調部 5 2 1はゥ-ィトを掛けた信号に既知信号を挿入し、方式によって、 CDMAもしくは 0FDMA、 OFDMなどの変調を行い、必要に応じて無線搬送波周波数に周波数変換し、送信方向に切り替えられたアンテナ切り替え部 5 4 3を通して、空間多重アンテナ 5 0 7から空間多重伝搬路 5 0 8に送信する。

TDD方式では同じ周波数リソースを時間によつて順方向と逆方向に切り替えて使うため、アンテナ切り替え部 5 4 3及び 5 4 4は、同じアンテナ 5 0 7及び 5 0 9に対して、時間により、空間多重送信部 5 0 6、 5 1 0からの入力と、空間多重受信部 5 2 9、 5 1 0への出力を切り替えて有効活用する。

空間多重アンテナ 5 0 7は、複数アンテナ素子による構成と、単一アンテナの複数偏波を利用する構成方法がある。伝搬路は、空間多重伝搬路で、多重送信した複数のデータ列は、複数ストリームによって伝送され。また、伝搬損失やマルチパスやフェージング、シャドウイングが生じる。

第 2無線局 5 0 2は、空間多重アンテナ 5 0 9で電波を受信する。このとき熱雑音が加わる。

アンテナ切り替え部 5 4 4を通った信号は、図 9 Cに示された空間多重受信部 5 1 0の復調部 5 2 3に送られ、復調部 5 2 3では、送信側の変調に合わせて CDMA、 OFDM等の復調を行い、必要に応じて信号処理可能な周波数に変換する。

ウェイト乗算部 5 2 4では復調信号にウェイトを乗算し、制御信号分離部 5 4 6では、再送要求信号を分離し、再送制御部 5 1 6に伝える。

伝搬路推定部 5 1 4では、図 9 Dに示された伝搬路計算部 5 2 5で、送信側で挿入された既知信号もしくは疑似既知信号として扱うことのできる判定後信号を用い、復調信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化して伝搬路計算値を得る。更に、ウェイト生成部 5 2 6は、伝搬路推定値から、ウェイトを計算する。ゥエイトの計算方法は、 E- SDM、 ZF、 MMSEなどがある。

図 9 Aの伝搬路予測優先度設定部 5 1 5は、伝搬路計算値から空間ストリームの劣化しやすさを予測して優先度を決定する。劣化しやすさの予測は、先に説明した図（フローチャート）の方法がある。

最大固有値の空間ストリームは劣化しやすい空間ストリームであり、例えば、先の回の伝搬路計算値と比較して変化の大きい空間ストリーム等である。優先度の最も高い空間ストリームの復号が失敗すると通信阻害信号を出力し、成功すると通信阻害信号を出力しない。通信阻害信号は受信側再送制御部 5 1 6に通知する。

再送制御部 5 1 6は、通信阻害がなければ再送要求せず、通信阻害があると受信側送信部に再送要求信号を出力する。

優先度付き復号部 5 1 2では、優先度付きチャネル符号部 5 3 7において通信阻害信号の出力がないとき、優先度付きチャネル復号を行う。同一情報の優先度付きデータの場合、基本レイヤが通信できておらず拡張レイヤを復号しても無効なため、以降の復号を中断し、復号したデータのみを表示部 5 1 3に送る。優先度が最高の優先度付きデータが優先度の最も高い空間ストリームで終了せず、続く空間ストリームの復号が失敗した場合は、優先付きチャネル符号化部 5 3 7が通信阻害信号を出力する。通信阻害がある場合は、復号処理を停止して再送データの受信を待つ。

優先度が最高の優先度付きデータは正しく復号でき優先度の低い優先度付きデ一タの復号に失敗した場合は、通信阻害信号は出力しない。

第 2無線局 5 0 2の表示部 5 1 3は、画像の場合はディスプレイ、音声の場合はマイクなどである。

一方、通信阻害がある場合は、再送制御部 5 1 6は再送要求信号を出力する。 TDD方式における逆方向の通信に割り当てられた時間において、再送要求信号は、図 9 Bに示された空間多重送信部 5 1 7の制御信号挿入部 5 4 5で送信信号に挿入される。

再送制御信号は、更に、図 9 Bに示されたウェイト乗算部 5 2 0、既知信号挿入変調部 5 2 1を通じて、送信方向に切り替えたアンテナ切り替え部 5 4 4を通じて空間多重アンテナ 5 0 9から、伝送路 5 0 8を通して逆方向に伝搬され、第 1基地局 5 0 1の空間多重アンテナ 5 0 7で受信され、逆方向に切り替えられたアンテナ切り替え部 5 4 3を通って、空間多重受信部 5 2 9で受信される。受信された後、再送制御信号は復調部 5 2 3で復調され、ゥヱイト乗算部 5 2 4でゥエイトを掛けられたあと、制御信号分離部 5 4 6から、再送制御部 5 3 2に送られる。

再送制御部 5 3 2は、データ保持部 5 3 1に保持されている優先度情報付きデータを、再度、順方向の通信タイミングで再送する。この場合、優先度割付部 5 0 4を通じて優先度情報付きデータを再度空間ストリームに割り付け、優先度付きチャネル符号化部 5 0 5、空間多重送信部 5 0 6、送信方向に設定されたアンテナ切り替え部 5 4 3を通して、空間多重伝搬路 5 0 8を順方向に伝搬し、送信する。 .

第 1無線局 5 0 1からの優先度情報付きデータは、第 2無線局 5 0 2の空間多重アンテナ 5 0 9で受信され、受信方向に切り替えられたアンテナ切り替え部 5 4 4を通って空間多重受信部 5 1 0を通り、優先度付きチャネル復号部 5 1 1で復号される。この時、再送された信号の優先度の高い空間ストリームの信号が正しく復号できて通信阻害がないと、チャネル復号部は、チャネル復号信号を出力する。優先度付き復号部 5 1 2は優先度付き復号した信号を出力し、表示部 5 1 3は表示を行う。

逆方向の動作も同様である。第 1無線局 5 0 1と第 2無線局 5 0 2は同じ構成及び動作である。

第 2無線局 5 0 2の入力部 5 3 6もカメラやマイクである。優先度付き符号化部 5 3 7はスケーラブル符号化を行い、優先度付きデータを出力する。データ保持部 5 3 1は再送のためのデータ保持を行う。優先度付きデータは、重要度に応じた優先度を設定された複数のデータ列で構成される。

優先度割付部 5 3 8は、優先度付きデータの優先度の高いものから、順次、優先度の高い空間ストリームに割り付ける。

伝搬路予測優先度設定部 5 1 5が空間ストリームの優先度を与える。その際、データ数が合わない時のデータ配分調整方法は、先に説明した方法と同様である。チャネル符号化部 5 3 9は、空間ストリーム毎に割り振られたデータそれぞれに、受信側で誤りがないか検査できるようにチャネル符号化し、空間多重送信部 5 1 7に送る。

図 9 Bに示すように、第 2無線局 5 0 2の空間多重送信部 5 1 7では、制御信号挿入部 5 4 5で再送制御部 5 1 6からの再送要求信号がある場合は再送要求信号を挿入し、ウェイト乗算部 5 2 0では、伝搬路推定部 5 1 4からの送信ウェイトを乗算し、既知信号挿入変調部 5 2 1はウェイトを掛けた信号に既知信号を挿入し、方式によって、 CDMAもしくは 0FDMA、 OFDMなどの変調を行い、必要に応じて無線搬送波周波数に周波数変換し、送信に切り替えたアンテナ切り替え部 5 4 4を通して空間多重アンテナ 5 0 9から送信し、空間多重伝搬路 5 0 8を逆方向に伝搬する。

第 1無線局 5 0 1は、空間多重アンテナ 5 0 7で電波を受信する。受信方向に切り替えたアンテナ切り替え部 5 4 3を通った信号は、図 9 Cに示された空間多重受信部 5 2 9の復調部 5 2 3で復調され、必要に応じて信号処理可能な周波数に変換される。

続いて、空間多重受信部 5 2 9のゥイト乗算部 5 2 4では復調信号にウェイトを乗算し、制御信号分離部 5 4 6では、再送要求信号がある場合は再送要求信号を分離して再送制御部 5 3 2に出力し、再送要求信号が無い場合には、再送制御部 5 3 2に出力しない。

伝搬路推定部 5 3 4では、図 9 Dに示された伝搬路計算部 5 2 5で、送信側で挿入された既知信号もしくは疑似既知信号として扱うことのできる判定後信号を用い、復調信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化して伝搬路計算値を得る。ウェイト生成部 5 2 6は、伝搬路推定値から、ウェイトを計算する。

伝搬路予測優先度設定部 5 3 3は、伝搬路計算値から空間ストリームの劣化しやすさを予測して優先度を決定する。優先度の最も高い空間ストリームの復号が失敗すると通信阻害信号を出力し、成功すると通信阻害信号を出力しない。通信阻害信号は受信側再送制御部 5 3 2に通知する。

再送制御部 5 3 2は、通信阻害がなければ再送要求せず、通信阻害があると受信側送信部に再送要求信号を出力する。

優先度付き復号部 5 4 1では、優先度付きチャネル符号部 5 0 5において通信阻害信号の出力がないとき、優先度付きチャネル復号を行う。同一情報の優先度付きデータの場合、基本レイャが通信できておらず拡張レイャを復号しても無効なため、以降の復号を中断し、復号したデータのみを表示部 5 4 2に送る。

優先度が最高の優先度付きデータが優先度の最も高い空間ストリームで終了せず、続く空間ストリームの復号が失敗した場合は、優先付きチャネル符号部が通信阻害信号を出力する。

通信阻害がある場合は、復号処理を停止して再送データの受信を待つ。優先度が最高の優先度付きデータは正しく復号でき優先度の低い優先度付きデ一タの復号に失敗した場合は、第 1無線局 5 0 1は通信阻害信号を出力しない。表示部 5 4 2は、画像の場合はディスプレイ、音声の場合はマイクなどである。通信阻害がある場合は、再送制御部 5 3 2は、再送要求信号を出力する。

空間多重送信部 5 0 6は、図 9 Bに示すように、順方向送信タイミングにおいて、制御信号揷入部 5 4 5で再送要求信号を挿入する。更に、再送制御信号は、ウェイト乗算部 5 2 0、既知信号挿入変調部 5 2 1を通じて、送信方向に切り替えたアンテナ切り替え部 5 4 3から空間多重アンテナ 5 0 7を通じて伝送路 5 0 8を順方向に伝搬する。伝搬された再送要求信号は、第 2無線局 5 0 2のアンテナ部 5 0 9で受信され、受信側に切り替えたアンテナ切り替え部 5 4 4を通って、空間多重受信部 5 1 0で受信され、復調部 5 2 3で復調され、ウェイト乗算部 5 2 4でウェイトを掛けられたあと、制御信号分離部 5 4 6から、再送制御部 5 3 2に送られる。

逆方向送信タイミングにおいて、第 2無線局 5 0 2の再送制御部 5 1 6は、優先度割付部 5 3 8を通じて、データ保持部 5 4 0の優先度情報付きデータを再送する。

優先度情報付きデータは優先度割付部 5 3 8を通じて、再度、空間ストリームに割り付け、優先度付きチャネル符号化部 5 3 9、空間多重送信部 5 1 7、送信方向に切り替えられたアンテナ切り替え部 5 4 4を通して、空間多重伝搬路 5 0 8を逆方向に伝搬する。

第 1無線局 5 0 1では、優先度情報付きデータを空間多重ァンテナ 5 0 7で受信し、受信方向に切り替えられたアンテナ切り替え部 5 4 3を通って空間多重受信部 5 2 9を通り、優先度付きチャネル復号部 5 4 0で復号される。この時、再送された信号の優先度の高い空間ストリームの信号が正しく復号できて通信阻害がないと、チャネル復号部は、チャネル復号信号を出力する。優先度付き復号部 5 4 1は優先度付き復号後の信号を出力し、表示部 5 4 2は表示を行う。

これは優先度の低いデータがべストェフォートであり、優先度の高いデータが再送制御を必要とするギャランティの場合の例であり、優先度の高いデータの QoS もべストエフオートの場合は、再送制御は行わない。その場合は、再送制御部 5 3 2， 5 3 8は不要であり、遅延時間は更に削減できる。

全てのデータがべストェフォートであっても、べストェフォートの中で優先度の高いデータ

一一

高いデータが伝送し易くなるという効果が得られる。

これは、ベストエフベストエフオートとそれより Q o Sの低いバックグラウンドを含む場合、また、同じべストエフオートの中でもレベルと言われる更に細かい段階分けをする場合に相当する。

図 1 O A及び図 1 O Bを参照して、複数無線局を含むシステムに本発明を適用した場合の実施例を説明する。

図 1 0 Aでは、第 1無線局 6 0 1と第 2無線局 6 0 2、第 3無線局 6 0 3は空間多重通信をする。この方法はマルチユーザ MIM0、複数基地局協調 MIM0として知られている。図 1 O Aはこのようなシステムに本発明を適用した例である。第 1無線局 6 0 1から第 2無線局 6 0 2、第 3無線局 6 0 3への伝搬を順方向と呼び、反対を逆方向という。前述した例と同様に、各無線局は送信時に既知信号を送信する。

受信側では既知信号もしくは疑似既知信号として用いることの出来る判定後信号を用いて、伝搬路特性を計算する。

第 2無線局 6 0 2、第 3無線局 6 0 3は伝搬路特性を第 1無線局 6 0 1に通知し、第 1無線局 6 0 1では、それぞれの伝搬路特性を組み合わせてウェイトを生成する。

図 1 0 Aの例において、第 1無線局 6 0 1の第 j送信アンテナと、第 u無線局の第 k受信ァンテナ間の伝搬路特性を！^ _XK+k, jとする。このとき u=2, 3であり、 Kは、第 2無線局 6 0 2と第 3無線局 6 0 3の受信アンテナ数である。このとき、伝搬路行列 Hは以下に得る事が出来るため、ウェイト計算、固有値計算は 1対 1 通信と同様に行える。式 42

図 1 0 Bは協調通信の例であり、優先度付き情報を第 4無線局 6 0 4と第 5無線局 6 0 5から、第 6無線局 6 0 6と第 7無線局 6 0 7に伝達する。この方法では、第 4無線局 6 0 4と第 5無線局 6 0 5、第 6無線局 6 0 6と第 7無線局 6 0 7はそれぞれ t：送信信号及び受信信号を共有する。

第 1無線局の第 j送信アンテナと、第 u無線局の第 k受信アンテナ間の伝搬路特性を h(_u— ₄) _XK+k，₍₁__{6) XL+j}とする。このとき、 1 =4, 5、 u=6，7であり、 Lは第 4無線局、第 5無線局の送信アンテナ数、 Kは第 6無線局、第 7無線局の受信アンテナ数である。このとき、伝搬路行列 Hは以下に得る事が出来るため、ウェイト計算、固有値計算は 1対 1通信と同様に行える。

H 式 43

送信側から複数の宛先のデータがある場合、優先度には、各々の宛先毎の優先度を用いる必要があり、また、宛先のユーザの優先度情報も加味される。宛先の優先度の例としては、 3GPPにおける端末のクラスなどがある。

このような複数局通信においても本発明は適用できる。すなわち、 2以上の複数局間の空間ストリームにおいても、これまで述べた 2局間の空間ストリームのように優先度を付けて、優先度付きデータの優先度に応じて割り付け通信する事ができる。

産業上の利用可能性

本発明によれば、パーソナル移動体通信におけるマルチメディァ情報の配信といった用途に適用できる。また、複数無線局の協調通信といった用途にも適用可能である。

この出願は、 2 0 0 7年 1 2月 1 7日に出願された日本出願特願第 2 0 0 7— 3 2 5 3 3 0号及び 2 0 0 8年 7月 2 4日に出願された日本出願特願第 2 0 0 8 - 1 9 1 3 0 3号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

Claims

1 . それぞれ優先度の付いた複数のデータ列で構成された優先度付きデータを複数の空間ストリームとして空間多重伝搬路を介して送信し、

前記空間多重伝搬路を介して受信された複数の空間ストリームを多重分離して受信すると共に、

前記空間多重伝搬路に既知信請号又は判定済の疑似的な既知信号を送信することにより、前記空間多重伝搬路の特性を計算して、伝搬路計算値として求め、前記伝搬路計算値から各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い空間ストリームの優先度を割り付け、 ξ車

前記空間ストリームの優先度に従って、前記優先度の付いたデータの優先度の囲

高いものから、順次、優先度の高い空間ストリームに割り付けることを特徴とする通信方法。

2 . 請求項 1において、前記空間多重伝搬路の特性の計算は、前記空間多重伝搬路を通った信号に、前記既知信号又は前記疑似的な既知信号の複素共役を乗算して平均化することを含むことを特徴とする通信方法。

3 . 請求項 1において、前記複数の空間ストリームの送信は、複数アンテナ素子を用いるか、或いは、単一アンテナ素子の複数偏波を用いて、前記複数空間ストリームを形成し、空間多重送信を行うことを含んでいることを特徴とする通信方法。

4 . 前記複数の空間ストリームの多重分離受信は、複数アンテナ素子もしくは単一アンテナ素子の偏波を用いて受信し、前記複数の空間ストリームを分離受信することを含んでいることを特徴とする通信方法。

5 . 請求項 1において、前記空間ストリームの優先度の割付は、前記伝搬路計算値から計算した固有値の大きい空間ストリームに低い優先度を設定することを含むことを特徴とする通信方法。

6 . 請求項 1において、前記空間ストリームの優先度の割付は、前記空間ストリームが 3以上ある場合、前記伝搬路計算値から計算した固有値が最大の空間ストリームに低い優先度を設定すると共に、固有値の小さい空間ストリームに低い優先度を設定することを含むことを特徴とする通信方法。

7 . 請求項 1において、前記空間ストリームの優先度の割付は、前回の伝搬路計算値から、不安定な空間ストリームと安定した空間ストリームを検出し、安定した空間ストリ一ムには高い優先度を、不安定な空間ストリ一ムには低い優先度を設定することを含むことを特徴とする通信方法。

8 . 請求項 7において、繰り返し通信する場合において、前記空間ストリームの優先度の割付は、前回の伝搬路計算値から計算した前回の固有べクトルと今回の伝搬路計算値から計算した固有べクトルの固有べクトル相関量を計算し、固有べクトル相関量が大きい場合、空間ストリームが安定していると判断して高い優先度を設定し、小さい場合に、空間ストリームが不安定と判断して低い優先度を設定することを含むことを特徴とする通信方法。

9 . 請求項 8において、繰り返し通信する場合において、前記空間ストリームの優先度の割付は、前回の伝搬路計算値と今回の伝搬路計算値から計算した伝搬路変化量を比較し、前記今回の伝搬路変化量が大きレ、場合には不安定と判断し、低い優先度を設定し、前記今回の伝搬路変化量が小さい場合には安定していると判断し、高い優先度を設定することを含むことを特徴とする通信方法。

1 0 . 請求項 1において、更に、前記優先度付きデータを含む前記複数の空間ストリームを前記空間ストリーム毎に、符号化すると共に、前記符号化された空間ストリームを復号し、前記復号において、前記優先度が最大のデータの復号に失敗すると通信阻害信号を出力し、前記通信阻害信号を受けて、再送要求信号を出力することを含むことを特徴とする通信方法。

1 1 . 請求項 1 0において、前記符号化された空間ストリームの復号において、優先度が最大でないデータの復号に失敗した場合には通信阻害信号を出力せず、前記再送要求信号も出力しないことを含むことを特徴とする通信方法。

1 2 . 入力データに応答し、当該入力データが優先度の付いた複数のデータ列で構成されている優先度付きデータであるかどうかを判定し、

前記入力データが優先度付きデータでないことが判定されると、優先度付き割付を行うことなく、伝搬路情報通知間隔を所定の間隔に設定すると共に、

他方、前記入力データが優先度付きデータであることが判定されると、優先度付き割付を行うと共に、前記伝搬路情報通知間隔を前記優先度付きデータでない場合における前記所定の間隔より長く設定して、

空間多重伝搬路を通して、複数空間ストリームの空間多重送受信を行い、更に、既知信号を用いるか、判定済み信号を疑似的に既知信号として用いて、伝搬路を通った信号に既知信号の複素共役を乗算して平均化することにより、伝搬路計算値を計算し、前記伝搬路計算値に基づいた伝搬路情報を伝搬路情報通知間隔で出力する一方、

前記伝搬路計算値に基づき各空間ストリームの劣化し易さを予測し、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い空間ストリームの優先度を割り付けることにより、伝搬路予測優先度設定を行い、

前記伝搬路情報の指定する通信容量に従い、データの優先度と、前記伝搬路予測優先度設定によって得られる前記空間ストリームの優先度を用いて、優先度付きデータの優先度の高いものから順次、優先度の高い空間ストリームに割り付けることを特徴とする通信方法。

1 3 . 請求項 1力ら 1 2のいずれか一つに記載の通信方法を利用した通信システム。

1 4 . 請求項 1から 1 2のいずれか一つに記載の通信方法に使用される通信装置。

1 5 . 複数の空間ストリームに、伝搬路予測に基づいて空間ストリ一ムの優先度を付け、前記空間ストリームの優先度に基づいてデータを割り当てることを特徴とする通信方法。

1 6 . 請求項 1 5において、前記データは優先度を有するデータであり、前記空間ストリームの優先度と前記データの優先度の双方に基づいて、前記データを前記空間ストリ一ムに割り当てることを特徴とする通信方法。

1 7 . 空間多重伝搬路の特性を推定し、伝搬路計算値を出力する伝搬路推定手段と、前記伝搬路計算値から各空間ストリームの優先度を予測し、各空間ストリームに優先度を設定する伝搬路予測優先度設定手段とを備えていることを特徴とする通信装置。

1 8 . 請求項 1 7において、前記伝搬路予測優先度設定手段は、空間ストリームの劣化し易さを予測し、前記空間ストリームに、劣化しにくいものに高く、劣化しやすいものに低い優先度を割り付ける手段を有することを特徴とする通信装置。

1 9 . 請求項 1 7において、前記伝搬路推定手段は、既知信号又は判定済み信号を疑似的な既知信号を生成する生成手段と、前記空間多重伝搬路を通った前記既知信号又は前記疑似的な既知信号に、これらの信号の複素共役を乗算して平均化することにより、前記空間多重伝搬路の特性をあらわす伝搬路計算値を出力する手段とを有することを特徴とする通信装置。

2 0 . 請求項 1 7において、更に、前記空間ストリームの優先度に応じて、入力データを割り付けるデータ割付手段を備えていることを特徴とする通信装置。

2 1 . 請求項 2 0において、前記データ割付手段は、優先度付きデータを前記入力データとして受け、前記入力データのうち、優先度の高いデータに対して、優先度の高い前記空間ストリームを割り付ける優先度割付手段を有していることを特徴とする通信装置。

2 2 . 請求項 2 0において、前記データ割付手段は、前記入力データの優先度を判定する優先度付きデータ判定手段と、前記入力データが優先度付きデータである場合に、前記優先度割付手段を有効にすると共に、伝搬路情報通知間隔を前記入力データが優先度付きデータでない場合に比較して長くする手段を有することを特徴とする通信装置。

2 3 . 空間多重伝搬路の特性を推定し、伝搬路計算値を出力する伝搬路推定回路部と、前記伝搬路計算値から各空間ストリームの優先度を予測し、各空間ストリームに優先度を設定する伝搬路予測優先度設定回路部とを備えていることを特徴とする通信装置。

2 4 . 複数の空間ストリームを含む空間多重伝搬路を介して送受信を行う通信装置を制御するのに使用されるプログラムにおいて、各空間ストリームに関する前記空間多重伝搬路の特性を推定し、前記各空間ストリームに関する前記空間多重伝搬路の推定値を算出するステップと、前記推定値に基づいて前記各空間ストリームに優先度を割り付けるステップとを含むことを特徴とするプログラム。

2 5 . 請求項 2 4において、前記優先度を割り付けるステップは、前記各空間ストリームの劣化し易さを予測するステップと、劣化しにくい空間ストリームに高い優先度を割り付け、劣化し易い空間ストリームに低い優先度を割り付けるステップとを有することを特徴とするプログラム。

2 6 . 複数の空間ストリームを含む空間多重伝搬路を介して送受信を行う通信装置を制御するのに使用されるプログラムを格納した記録媒体において、各空間ストリームに関する前記空間多重伝搬路の特性を推定し、前記各空間ストリームに関する前記空間多重伝搬路の推定値を算出するステップと、前記推定値に基づレ、て前記各空間ストリームに優先度を割り付けるステップとを含むプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。