(57)【要約】【課題】複数のアンテナを用いてデータを送信する際のデータ伝送効率を向上させること。【解決手段】基地局装置２０１は、互いに同じデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｘと、互いに異なるデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｙのいずれかの送信方法のうち、データ送信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更する。基地局装置２０１は、決定した送信方法と変調方式を適用して、変調信号Ａ及び変調信号Ｂを通信端末装置２５１に送信する。【選択図】図７
2010028858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備えた送信装置の送信方法であって、
複数の送信信号を変調する変調方式を、送信に用いるアンテナ数に応じて、複数の変調方式から選択する変調方式決定工程と、
前記選択された変調方式を用いて前記複数の送信信号を変調し、変調した複数の変調信号を出力する変調工程と、
前記複数の変調信号を、前記複数のアンテナのうち、前記送信に用いるアンテナを用いてそれぞれ送信する送信工程と、
を含む送信方法。
【請求項２】
前記変調方式決定工程は、前記複数のアンテナの全てのアンテナを用いて送信する場合に選択する変調方式の最大変調多値数に、前記複数のアンテナのうち一部のアンテナを用いて送信する場合に選択する変調方式の最大変調多値数よりも小さい変調多値数を選択する請求項１記載の送信方法。
【請求項３】
複数の送信信号を変調する変調方式を、送信に用いるアンテナ数に応じて、複数の変調方式から選択する変調方式決定部と、
前記選択された変調方式を用いて前記複数の送信信号を変調し、変調した複数の変調信号を出力する変調部と、
前記複数の変調信号を、前記複数のアンテナのうち、前記送信に用いるアンテナを用いてそれぞれ送信する送信部と、
を含む送信装置。
【請求項４】
前記変調方式決定部は、前記複数のアンテナの全てのアンテナを用いて送信する場合に選択する変調方式の最大変調多値数に、前記複数のアンテナのうち一部のアンテナを用いて送信する場合に選択する変調方式の最大変調多値数よりも小さい変調多値数を選択する
請求項３記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナから同時にデータを送信する送信方法及び送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数アンテナを用いた送信方法として、非特許文献１に開示された技術が知られている。以下、この非特許文献１に開示された内容について図面を用いて説明する。
【０００３】
図２８は、従来のフレーム構成を示す図である。この図において、送信信号Ａ及び送信信号Ｂは異なるアンテナから同時に送信される信号である。送信信号Ａ及び送信信号Ｂは、互いに同じデータを含むシンボル群からなる。ここで、図中ＳｙＡ及びＳｙＢはシンボルを示し、複素共役を“＊”で示す。送信信号ＡはデータシンボルＳｙＡ、−ＳｙＢ＊の順にフレーム構成され、送信信号ＢはデータシンボルＳｙＢ、ＳｙＡ＊の順にフレーム構成される。そして、送信信号Ａと送信信号Ｂは同期させて送信される。このため、データシンボルＳｙＡとＳｙＢが同時に送信され、データシンボル−ＳｙＢ＊とＳｙＡ＊が同時に送信されることになる。
【０００４】
図２９は、従来の通信システムを示す図である。送信装置１１は、アンテナ１２とアンテナ１３とを備え、例えば、図２８に示した送信信号Ａをアンテナ１２から、送信信号Ｂをアンテナ１３から受信装置２１に送信する。受信装置２１は、送信装置１１の各アンテナから送信された信号をアンテナ２２で受信する。アンテナ２２で受信された信号は送信信号Ａと送信信号Ｂの送信信号が合成されているので、送信信号Ａ及び送信信号Ｂに分離した後、復調する。
【０００５】
このような従来の通信システムにおいて、送信装置１１は送信信号Ａをアンテナ１２から、送信信号Ｂをアンテナ１３から送信しており、各アンテナから送信された信号は、異なる伝送路（ｈ１（ｔ）及びｈ２（ｔ））を介して受信装置に受信される。このことを利用して、図２８に示すようなフレーム構成としており、受信装置２１において受信品質を向上させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Space-Time Block Codes from Orthogonal Design”IEEE Transactions on Information Theory, pp.1456-1467, vol.45, no.5, July 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の通信システムでは、ＳｙＡ＊や−ＳｙＢ＊は受信装置においては、ＳｙＡ、ＳｙＢとして復調され、実質的にはＳｙＡ、ＳｙＢと同じ情報である。このため、同じ情報を２度送信していることになり、データの伝送効率が悪い。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを用いてデータを送信する際のデータ伝送効率を向上させる送信方法及び送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】
【０００９】
かかる課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る送信方法は、複数のアンテナを備えた送信装置が、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第１の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第２の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定工程及び前記変調方式決定工程における決定処理を行うか否かを制御する制御工程と、を具備するようにした。
【００１０】
この方法によれば、誤り耐性の強い第１の送信方法と、データ伝送速度の速い第２の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記制御工程は、データ送信中に送信方法決定工程が決定処理を行わず、変調方式決定工程のみが決定処理を行うように制御するようにした。
【００１２】
この方法によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大するのを回避することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記第１の送信方法に適用される変調方式と前記第２の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しいようにした。
【００１４】
この方法によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第１の送信方法と第２の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大値を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記第１の送信方法又は前記第２の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うようにした。
【００１６】
この方法によれば、第２の送信方法は、直接波を受信することにより受信品質が劣化する可能性が高くなるので、第１又は第２の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うことにより、直接波を受信する場合には第１の送信方法を用いることで受信品質の劣化を回避し、直接波を受信しない場合には第２の送信方法を用いることでデータの伝送効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定工程において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されているようにした。
【００１８】
この方法によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記制御工程が、前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定工程が決定処理を行うように制御するようにした。
【００２０】
この方法によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。
【００２１】
本発明の第７の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第１の送信方法として用いるようにした。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、ＭＩＭＯシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第１の送信方法として用いるようにした。
【００２３】
これらの方法によれば、第１の送信方法としてサイクリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、通信相手数に応じて前記第１の送信方法と前記第２の送信方法とを切り替えるようにした。
【００２５】
この方法によれば、例えば、通信相手数が１の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第２の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。
【００２６】
本発明の第１０の態様に係る通信システムは、複数のアンテナを備える送信装置と、当該送信装置の複数のアンテナから送信された信号を受信する受信装置とを備える無線通信システムにおいて、前記受信装置は、送信装置の複数のアンテナから送信された信号について伝送路を推定する伝送路推定手段と、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第１の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第２の送信方法とのいずれかを、推定された伝送路に基づいて決定し、決定した送信方法を前記送信装置に要求する送信方法要求手段と、推定された伝送路に基づいて、複数の変調方式のうちいずれかを決定し、決定した変調方式を前記送信装置に要求する変調方式要求手段と、前記送信装置との通信手順に応じて、前記送信方法要求手段及び変調方式要求手段における要求処理を行うか否かを制御する制御手段と、を具備し、前記送信装置は、前記受信装置から要求された送信方法に対応する信号を生成する生成手段と、前記受信装置から要求された変調方式で前記生成手段によって生成された信号を変調し、変調後の信号を各アンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、誤り耐性の強い第１の送信方法と、データ伝送速度の速い第２の送信方法との切り替え及び変調方式の切り替えをそれぞれ伝送路推定手段の推定結果に基づいて切り替えることにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。
【００２８】
本発明の第１１の態様に係る送信装置は、複数の送信アンテナと、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第１の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第２の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、前記決定された送信方法及び変調方式を適用した信号を前記複数のアンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、誤り耐性の強い第１の送信方法と、データ伝送速度の速い第２の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。
【００３０】
本発明の第１２の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ送信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。
【００３２】
本発明の第１３の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信処理手段が、前記第１の送信方法に適用される変調方式と前記第２の送信方法に適用される変調方式とを、変調多値数の最大値を等しい変調方式とする構成を採る。
【００３３】
この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第１の送信方法と第２の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大値を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。
【００３４】
本発明の第１４の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定手段において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。
【００３６】
本発明の第１５の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、前記変調方式決定手段が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定手段が決定処理を行うように制御する構成を採る。
【００３７】
この構成によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。
【００３８】
本発明の第１６の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第１の送信方法として用いる構成を採る。
【００３９】
本発明の第１７の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、ＭＩＭＯシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第１の送信方法として用いる構成を採る。
【００４０】
これらの構成によれば、第１の送信方法としてサイクリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。
【００４１】
本発明の第１８の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、通信相手数に応じて前記第１の送信方法と前記第２の送信方法とを切り替える構成を採る。
【００４２】
この構成によれば、例えば、通信相手数が１の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第２の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。
【００４３】
本発明の第１９の態様に係る受信装置は、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第１の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第２の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、決定した送信方法及び変調方式を通信相手に要求する要求手段と、を具備する構成を採る。
【００４４】
この構成によれば、誤り耐性の強い第１の送信方法と、データ伝送速度の速い第２の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。
【００４５】
本発明の第２０の態様に係る受信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ受信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。
【００４６】
この構成によれば、データ受信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。
【００４７】
本発明の第２１の態様に係る受信装置は、上記構成において、受信した信号について伝送路及び受信電界強度、あるいはいずれか一方を推定する伝送路推定手段を具備し、前記送信方法決定手段は、前記伝送路推定手段によって推定された推定結果に基づいて送信方法を決定する構成を採る。
【００４８】
この構成によれば、要求手段が、受信した信号について推定した伝送路及び又は受信電界強度に基づいて、誤り耐性の強い第１の送信方法と、データ伝送速度の速い第２の送信方法とのいずれかを決定することにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。
【００４９】
本発明の第２２の態様に係る受信装置は、上記構成において、前記第１の送信方法に適用される変調方式と前記第２の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい構成を採る。
【００５０】
この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第１の送信方法と第２の送信方法とのいずれにも適用することができる変調多値数の最大値を等しくすることにより、送信装置における増幅器の消費電力が増大するのを抑えることができる。また、受信装置においては、振幅変動範囲が大きい信号を処理しなくてよいので、回路構成の簡易化を図ることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、データの伝送速度及び受信品質を共に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における基地局装置が送信するフレーム構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る通信システムを示す模式図
【図３】本発明の実施の形態１に係る基地局装置における送信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る通信端末装置における受信装置の構成を示すブロック図
【図５】受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法を説明するための図
【図６】本発明の実施の形態１に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図
【図７】実施の形態１における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図
【図８】送信方法及び変調方式の変更の仕方を説明するための図
【図９】送信方法Ｘ及び送信方法Ｙと各変調方式との組合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示す図
【図１０】増幅器の入出力特性を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図
【図１２】実施の形態２における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３におけるフレーム構成を示す図
【図１４】本発明の実施の形態３におけるフレーム構成を示す図
【図１５】本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態３に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態３に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図
【図１８】実施の形態３における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図
【図１９】本発明の実施の形態４に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図
【図２０】実施の形態４における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図
【図２１】１２シンボルを用いてＣＤＤを行うときのフレーム構成を示す図
【図２２】ＭＩＭＯシステムにおいて、固有モードに代表されるビーム空間モードを用いたチャネル多重通信システムの構成を示す図
【図２３】本発明の実施の形態６に係る基地局装置が有する送信装置の構成を示す図
【図２４】通信形態を示す図
【図２５】通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合の効果の説明に供する図
【図２６】通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合の効果の説明に供する図
【図２７】基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図
【図２８】従来のフレーム構成を示す図
【図２９】従来の通信システムを示す図
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５４】
（実施の形態１）
フレーム構成
図１は、本発明の実施の形態１におけるフレーム構成を示す図である。図１（ａ）は、送信方法Ｘにおける変調信号Ａと変調信号Ｂのフレーム構成を示しており、図１（ｂ）は、送信方法Ｙにおける変調信号Ａと変調信号Ｂのフレーム構成を示している。伝搬モデル推定シンボル１０１及び電波伝搬環境推定シンボル１０３は、通信相手の受信装置がチャネル変動を推定するためのシンボルであり、パイロットシンボル、プリアンブル、制御シンボル、既知シンボル、ユニークワードなどと称されるものである。
【００５５】
送信方法通知シンボル１０２は、基地局装置が送信した変調信号の送信方法（Ｘ又はＹ）、変調方式、誤り訂正方式を示すシンボルである。
【００５６】
データシンボル１０４は、基地局装置が通信端末装置に送信する音声データや画像データ、文字データ等のユーザ情報である。
【００５７】
送信方法Ｘ及び送信方法Ｙについて
送信方法Ｘは、上述した従来例と同様に、非特許文献１に開示された送信方法であり、互いに同じデータが含まれた（以下、「時空間符号化」という）データシンボルを２本のアンテナから送信する。具体例としては、データシンボルＳｙＡ、ＳｙＢ、ＳｙＡ＊、−ＳｙＢ＊（“＊”は複素共役を示す）のうち、変調信号ＡはデータシンボルＳｙＡ、−ＳｙＢ＊の順に構成され、変調信号ＢはデータシンボルＳｙＢ、ＳｙＡ＊の順に構成される。一方、送信方法Ｙは、情報が互いに異なるデータシンボルでフレーム構成が行われる。具体例としては、それぞれ異なる情報のデータシンボルＳｙＡ、ＳｙＢ、ＳｙＣ、ＳｙＤのうち、変調信号ＡはデータシンボルＳｙＡ及びＳｙＣで構成し、変調信号ＢはデータシンボルＳｙＢ及びＳｙＤで構成する。
【００５８】
なお、図１（ａ）及び（ｂ）に示す送信方法Ｘ及び送信方法Ｙは共に、変調信号Ａと変調信号Ｂを同期させて送信する。例えば、送信方法Ｘでは、データシンボル−ＳｙＢ＊とＳｙＡ＊が同時に送信され、送信方法Ｙでは、データシンボルＳｙＣとＳｙＤが同時に送信されることになる。また、変調信号Ａ及び変調信号Ｂにおいて、同種のシンボルも同時に送信される。
【００５９】
図２は、本発明の実施の形態１に係る通信システムを示す模式図である。この図において、基地局装置２０１はアンテナ２０２とアンテナ２０３とを備え、通信端末装置２５１と無線回線を介して通信を行う。通信端末装置２５１はアンテナ２５２とアンテナ２５３とを備える。この図では、基地局装置２０１から通信端末装置２５１に信号を送信している様子を示す。
【００６０】
送信方法Ｘ及び送信方法Ｙの特徴
ここで、アンテナ２０２とアンテナ２５２との伝送路におけるチャネル変動をｈ１１（ｔ）とし、アンテナ２０２とアンテナ２５３との伝送路におけるチャネル変動をｈ１２（ｔ）とする。同様に、アンテナ２０３とアンテナ２５２間はチャネル変動をｈ２１（ｔ）とし、アンテナ２０３とアンテナ２５３間はチャネル変動をｈ２２（ｔ）とする。ただし、ｔは時間を示す。なお、チャネル変動ｈ１１（ｔ）、ｈ１２（ｔ）、ｈ２１（ｔ）、ｈ２２（ｔ）は、通信端末装置２５１が伝搬モデル推定シンボル１０１、電波伝搬環境推定シンボル１０３を用いて推定される。
【００６１】
このとき、送信方法Ｘでは、図２に示すアンテナ２５２の受信信号をＲ１（ｔ）とすると以下の式が成り立つ。
【００６２】
【数１】
2010028858.tif 000003
この式から分かるように、送信方法ＸではデータシンボルＳｙＡ及びＳｙＢを時間ｔ＝ｉとｔ＝ｉ＋１で繰り返し送信している。なお、ここでは、時空間ブロック符号を用いた場合について説明しているが、例えば、下記参考文献を例とする時空間トレリス符号を用いてもよい。（参考文献：“Space-Time Block Codes for High Data Rate Wireless Communication : Performance Criterion and Code Construction”IEEE Transactions on Information Theory, pp.744-765, vol.44, no.2, March 1998）
【００６３】
一方、送信方法Ｙでは、図２に示すアンテナ２５２及び２５３の受信信号をそれぞれＲ１（ｔ）、Ｒ２（ｔ）とすると以下の式が成り立つ。
【００６４】
【数２】
2010028858.tif 000004
【００６５】
この式から分かるように、送信方法ＹではデータシンボルＳｙＡ及びＳｙＢを時間ｔ＝ｉのみで送信している。
【００６６】
これらのことから、送信方法Ｘ及び送信方法Ｙを比較すると、送信方法Ｘは送信方法Ｙより伝送速度は低速であるが、受信品質は良好である。逆に、送信方法Ｙは送信方法Ｘより伝送速度は高速であるが、受信品質は劣化する傾向にある。特に、送信方法Ｙは直接波を受信した場合、受信品質が著しく劣化するという性質がある。このため、直接波を受信した場合には送信方法Ｘを用い、直接波を受信しない場合には送信方法Ｙを用いることが考えられる。
【００６７】
このように、誤り耐性が強いため受信品質が高い送信方法Ｘと伝送速度の速い送信方法Ｙとを伝送路の状態に応じて決定することにより、受信品質と伝送速度の向上を両立させることができる。すなわち、送信方法Ｘと送信方法Ｙとを切り替えると共に、変調方式も切り替えることで、受信品質と伝送速度の向上の両立をさらに図ることができる。
【００６８】
基地局装置２０１における送信装置の構成
図３は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置２０１における送信装置の構成を示すブロック図である。この図において、フレーム生成指示部４０１は通信端末装置２５１から送信された送信方法要求情報及び変調方式要求情報に基づいて、送信方法（Ｘ又はＹ）及び変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれか）を決定し、決定した内容をフレーム生成指示信号Ｓ１でデータ系列生成部４０２、送信処理部４０３及び送信処理部４０４に指示する。
【００６９】
データ系列生成部４０２は、フレーム生成指示部４０１の指示にしたがって送信ディジタル信号から、図１で示したようなフレーム構成の変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ２及び変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ３を生成する。生成された変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ２はデータ系列生成部４０２から送信処理部４０３に出力され、変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ３はデータ系列生成部４０２から送信処理部４０４に出力される。
【００７０】
送信処理部４０３は、データ系列生成部４０２から出力された変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ２について、送信処理部４０４は、データ系列生成部４０２から出力された変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ３について、それぞれフレーム生成指示部４０１からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部４０３と送信処理部４０４の内部構成は同一なので、以下、送信処理部４０３内の構成について説明する。
【００７１】
変調部４０３１は、複数の変調方式で変調することができ、データ系列生成部４０２から出力された変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ２をフレーム生成指示部４０１から指示された変調方式で変調する。変調された信号Ｓ４は変調部４０３１から拡散部４０３２に出力される。
【００７２】
拡散部４０３２は変調部４０３１から出力された信号Ｓ４に対して、拡散符号を乗算し、拡散後の変調信号Ａが無線部４０３３に出力され、無線部４０３３は拡散後の信号Ｓ５に対して所定の無線処理（Ｄ／Ａ変換やアップコンバート等）を行い、無線処理後の信号Ｓ６を増幅器４０３４に出力する。
【００７３】
増幅器４０３４は、無線部４０３３から出力された信号Ｓ６を電力増幅し、電力増幅された信号Ｓ７をアンテナ２０２から通信端末装置２５１に無線送信する。
【００７４】
通信端末装置２５１における受信装置の構成
図４は、本発明の実施の形態１に係る通信端末装置２５１における受信装置の構成を示すブロック図である。この図において、アンテナ２５２は基地局装置２０１のアンテナ２０２とアンテナ２０３とから送信された信号の合成信号Ｓ５１を受信し、無線部５０１は、アンテナ２５２で受信された信号Ｓ５１に所定の無線処理（ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換等）を行い、無線処理後の信号Ｓ５２を逆拡散部５０２に出力する。
【００７５】
逆拡散部５０２は、無線部５０１から出力された信号Ｓ５２に拡散符号を乗算し、逆拡散を行う。逆拡散された信号Ｓ５３は、逆拡散部５０２からフレーム同期部５０３、第１伝送路推定部５０４、第２伝送路推定部５０５、復調部５１０及び受信電界強度推定部５１１に出力される。
【００７６】
フレーム同期部５０３は、逆拡散部５０２から出力された信号Ｓ５３及び逆拡散部５０７から出力された信号Ｓ５６に基づいて、変調信号Ａ及び変調信号Ｂのフレーム同期をとり、タイミング信号Ｓ５７を形成する。タイミング信号Ｓ５７はフレーム同期部５０３から第１伝送路推定部５０４及び５０８、第２伝送路推定部５０５及び５０９、復調部５１０に出力される。
【００７７】
第１伝送路推定部５０４は、フレーム同期部５０３から出力されたタイミング信号Ｓ５７にしたがって、逆拡散部５０２から出力された信号Ｓ５３のうち、変調信号Ａの伝搬モデル推定シンボル１０１と、電波伝搬環境推定シンボル１０３とを用いて、変調信号Ａの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号Ａの伝送路情報は伝送路推定信号Ｓ５８として、第１伝送路推定部５０４から復調部５１０及び固有値算出部５１２に出力される。変調信号Ａの伝送路推定信号Ｓ５８は、式（２）のｈ１１（ｔ）に相当する。
【００７８】
第２伝送路推定部５０５は、フレーム同期部５０３から出力されたタイミング信号Ｓ５７にしたがって、逆拡散部５０２から出力された信号Ｓ５３のうち、変調信号Ｂの伝搬モデル推定シンボル１０１と、電波伝搬環境推定シンボル１０３とを用いて、変調信号Ｂの伝送路（チャネル変動）推定を行う。推定された変調信号Ｂの伝送路情報は伝送路推定信号Ｓ５９として、第２伝送路推定部５０５から復調部５１０及び固有値算出部５１２に出力される。変調信号Ｂの伝送路推定信号Ｓ５９は、式（２）のｈ１２（ｔ）に相当する。
【００７９】
なお、アンテナ２５３で受信された信号Ｓ５４は、無線部５０６、逆拡散部５０７、第１伝送路推定部５０８及び第２伝送路推定部５０９において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。ちなみに、第１伝送路推定部５０８から復調部５１０に出力される伝送路推定信号Ｓ６０は、式（２）のｈ２１（ｔ）に相当し、第２伝送路推定部５０９から復調部５１０に出力される伝送路推定信号Ｓ６１は、式（２）のｈ２２（ｔ）に相当する。
【００８０】
復調部５１０は、フレーム同期部５０３から出力されたタイミング信号Ｓ５７にしたがって、第１伝送路推定部５０４及び５０８、第２伝送路推定部５０５及び５０９から出力された伝送路推定信号Ｓ５８、Ｓ５９、Ｓ６０、Ｓ６１を用いて、逆拡散部５０２及び逆拡散部５０７から出力された信号Ｓ５３及びＳ５６の復調を行い、変調信号Ａの受信ディジタル信号と変調信号Ｂの受信ディジタル信号を得る。このとき、復調部５１０では、逆拡散部５０２及び逆拡散部５０７から出力された信号Ｓ５３、Ｓ５６の送信方法通知シンボル１０２から、当該信号の送信方法（Ｘ又はＹ）、変調方式及び誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調する。
【００８１】
受信電界強度推定部５１１は、逆拡散部５０２及び逆拡散部５０７から出力された信号Ｓ５３及びＳ５６に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号Ｓ６２として変調方式決定部５１３及び送信方法決定部５１４に出力する。なお、ここでいう受信電界強度は、有効なキャリアパワを意味する。また、第１伝送路推定部５０４、５０８、及び第２伝送路推定部５０５、５０９の伝送路推定部と受信電界強度推定部５１１は、伝送路推定部及び受信電界強度推定部５１１のいずれか又は両方が伝送路推定手段として機能する。
【００８２】
固有値算出部５１２は、第１伝送路推定部５０４及び５０８、第２伝送路推定部５０５及び５０９から出力された伝送路情報を式（２）に示すようにチャネル行列としたとき、その固有値を算出する。算出された固有値は固有値信号Ｓ６３として、固有値算出部５１２から変調方式決定部５１３及び送信方法決定部５１４に出力される。
【００８３】
変調方式要求手段としての変調方式決定部５１３は、受信電界強度推定部５１１から出力された受信電界強度推定信号Ｓ６２と固有値算出部５１２から出力された固有値信号Ｓ６３とに基づいて、基地局装置２０１に要求する変調方式を決定し、変調方式要求情報として出力する。なお、変調方式は、受信電界強度のみで決定してもよく、この場合、伝送速度及び伝送品質に与える影響は小さい。
【００８４】
送信方法要求手段としての送信方法決定部５１４は、固有値算出部５１２から出力された固有値信号Ｓ６３と受信電界強度推定部５１１から出力された推定信号Ｓ６２（受信電界強度）とに基づいて、通信開始時に基地局装置２０１が適用する送信方法Ｘ又は送信方法Ｙを決定する。決定された情報は、送信方法要求情報として通信端末装置２５１から出力される。式（２）の場合を例に挙げ、さらに詳しく説明すると、固有値算出部５１２から出力される固有値信号Ｓ６３は２つの固有値を含み、これら２つの固有値をλ１、λ２（｜λ１（ｔ）｜＞｜λ２（ｔ）｜）とし、互いの固有値の大きさの差を求める。すなわち、｜λ１（ｔ）｜２−｜λ２（ｔ）｜２を計算する。この差が所定の値より大きいときは直接波を受信しているものとし、送信方法Ｘに決定する。逆に、この差が所定の値より小さいときは直接波を含まない散乱波のみを受信しているものとし、送信方法Ｙに決定する。ちなみに、｜λ１（ｔ）｜２−｜λ２（ｔ）｜２の計算結果は、固有値の確率密度分布の状態を反映している。
【００８５】
受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法
受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法について、図５を用いて説明する。まず、受信ベースバンド信号のＩ成分及びＱ成分からｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）を算出する。図５はｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）を横軸とし、確率密度を縦軸で表した図である。図５（ａ）は直接波を受信した場合を示し、直接波の位相でピークが現れる可能性が高くなる。一方、図５（ｂ）は直接波を含まない散乱波のみを受信した場合を示し、ピークが現れる可能性が低くなる。このように、直接波を受信したか否かはｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）の確率密度を求め、いずれの分布状態となるかを判断することにより特定することができる。
【００８６】
また、上述した式（２）のチャネル変動成分で表した２×２行列（以下、「チャネル行列」という）の固有値は２つ得られ、λ１、λ２（｜λ１｜＞｜λ２｜）で固有値を表すと、λ１とλ２との関係に直接波の受信の有無が反映される。このため、チャネル行列の固有値に基づいて直接波を受信したか否かを判断してもよい。具体的には、固有値の大きさも確率密度分布で表すことができ、受信品質は固有値の分布に依存するので、直接波を受信したときの受信品質であるか否かを固有値の分布に基づいて判断することができる。
【００８７】
送信方法通知シンボルに適用する送信方法及び変調方式
送信方法通知シンボル１０２は、変調信号の送信方法、変調方式、誤り訂正方式を通知する情報であり、この送信方法通知シンボル１０２が正しく復調されないとデータの復調も困難となるので、送信方法通知シンボル１０２を送信方法Ｘ、変調方式はＢＰＳＫで送信するとよい。また、誤り訂正を組み込むとさらによい。これにより、送信方法通知シンボル１０２の誤り耐性が高くなり、このシンボルの復調精度を高めることができるため、通信端末装置２５１において送信方法、変調方式、誤り訂正方式を正確に取得することができる。したがって、基地局装置２０１は、通信端末装置２５１にデータシンボル１０４の送信方法、変調方式、誤り訂正方式の情報を的確に伝えることができ、通信端末装置２５１がデータの復調を行うことができないという事態を回避することができる。
【００８８】
また、例えば、通信開始時に送信方法Ｙが決定された場合でも、送信方法Ｘを用いて送信方法通知シンボルを伝送することで、変調方式、誤り訂正方式を的確に伝送することができるため、受信品質が向上することになる。そして、送信方法Ｘ、送信方法Ｙどちらも送信する変調信号は２系統であるため、基地局装置の送信装置のアンテナ数を変えることなく送信方法の変更、すなわち、送信方法Ｙから送信方法Ｘに変更するので、無線装置のハードウェアとしての変更が伴わず、送信方法通知シンボルが的確に伝送されるため、データの受信品質を容易に向上させることができる。
【００８９】
基地局装置２０１と通信端末装置２５１の動作
図６は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置２０１及び通信端末装置２５１の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）６０１では、通信端末装置２５１が基地局装置２０１に対して通信開始の要求を行い、基地局装置２０１がこの要求を受け付ける。
【００９０】
ＳＴ６０２では、基地局装置２０１がＳＴ６０１で通信開始要求を受け付けたことを通知する要求受付通知を通信端末装置２５１に行う。このとき、図１に示す伝搬モデル推定シンボル１０１も共に送信する。
【００９１】
ＳＴ６０３では、通信端末装置２５１がＳＴ６０２で送信された伝搬モデル推定シンボル１０１を用いて、チャネル変動を推定し、式（２）で示したチャネル行列の固有値に基づいて、基地局装置２０１が送信する変調信号の送信方法（Ｘ又はＹ）及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置２０１に対して要求する。基地局装置２０１はこの要求を受け付ける。
【００９２】
ＳＴ６０４では、基地局装置２０１が通信端末装置２５１から送信された送信方法及び変調方式の要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボル１０２を用いて通信端末装置２５１に送信する。
【００９３】
ＳＴ６０５では、基地局装置２０１が図１に示すフレーム構成にしたがって、ＳＴ６０４で決定された送信方法及び変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル１０３やデータシンボル１０４を通信端末装置２５１に送信する。
【００９４】
ＳＴ６０６では、通信端末装置２５１が基地局装置２０１と通信中に、再度、電波伝搬環境推定シンボル１０３に基づいて変調方式のみを決定し、決定した変調方式を基地局装置２０１に要求する。基地局装置２０１はこの要求を受け付ける。
【００９５】
ＳＴ６０７では、基地局装置２０１が通信端末装置２５１から送信された変調方式の要求に基づいて、再度、変調方式のみを決定し、送信方法通知シンボル１０２を用いて通信端末装置２５１に通知する。
【００９６】
ＳＴ６０８では、基地局装置２０１が図１に示すフレーム構成にしたがって、ＳＴ６０７で決定された変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル１０３やデータシンボル１０４を通信端末装置２５１に送信する。
【００９７】
ＳＴ６０９では、基地局装置２０１が通信端末装置２５１に通信終了の通知を行い、通信端末装置２５１がこの通知を受け付け、通信が終了する。
【００９８】
送信方法及び変調方式の変更の仕方
上述した一連の通信手順において、基地局装置２０１が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図７に示す。ここでは、変調方式がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの３つが用いられるものとする。この図において、時間ｔ０で基地局装置２０１と通信端末装置２５１との通信が開始され、時間ｔ１〜ｔ２では送信方法Ｘ及びＱＰＳＫが用いられるとする。時間ｔ２では変調方式のみがＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ２〜ｔ３では送信方法Ｘ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ３では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに変更される。時間ｔ３〜ｔ４では送信方法Ｘ及び６４ＱＡＭが用いられ、時間ｔ５で通信が終了する。
【００９９】
さらに、時間ｔ６で上記の基地局装置２０１と通信端末装置２５１が通信を開始すると、時間ｔ７〜ｔ８で送信方法Ｙ及び６４ＱＡＭが用いられるとする。時間ｔ８では変調方式のみが６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ８〜ｔ９では送信方法Ｙ及び変調方式１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ９では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに変更される。時間ｔ９〜ｔ１０では送信方法Ｙ及びＱＰＳＫが用いられ、時間ｔ１１で通信が終了する。
【０１００】
なお、時間ｔ２、ｔ３、ｔ８及びｔ９の変調方式の変更は、図６に示すＳＴ６０６における変調方式要求を反映した結果であり、電波伝搬環境に応じた変調方式に変更される。
【０１０１】
このように、送信方法は通信開始時に決定され、通信開始から通信終了までは送信方法の変更は行わず、変調方式のみを変更するものとする。
【０１０２】
図７に示す以外の送信方法及び変調方式の変更の仕方
ところで、図７に示すような送信方法及び変調方式の変更の仕方以外にも、図８に示す変更の仕方も考えられる。以下、図８について説明する。
【０１０３】
図８において、時間ｔ０で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間ｔ１〜ｔ２では送信方法Ｘ及びＱＰＳＫが用いられる。時間ｔ２では、送信方法Ｘから送信方法Ｙに、変調方式がＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変更される。時間ｔ３では、送信方法Ｙから送信方法Ｘに、変調方式が１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに変更される。時間ｔ４では送信方法のみがＸからＹに変更され、時間ｔ５では変調方式だけが６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更される。時間ｔ７で通信が終了する。
【０１０４】
このように、通信中に送信方法及び変調方式の両方を電波伝搬環境に応じて変更することも考えられる。ところが、このような変更の仕方では、変更の際に選択することができる送信方法及び変調方式の組合せ（以下、単に「組合せ」という）が多くなり、複雑なシステムとなってしまう。すなわち、多くの組合せの中から１つの組合せを選択することになると、電波伝搬環境の推定を高精度に行う必要があり、高精度な推定を行わないと電波伝搬環境に適していない組合せを選択してしまう可能性があり、受信品質の劣化を招いてしまう。
【０１０５】
また、電波伝搬環境の推定精度を向上させれば、電波伝搬環境に適した組合せを選択することができるものの、高精度な推定を通信端末装置が行うことになると、通信端末装置の電波伝搬環境推定精度にシステムの安定性が依存することになり、端末装置の小型化、低消費電力化を図ることが困難となる。
【０１０６】
したがって、図７に示したように、通信中に送信方法の変更を行わず、変調方式の変更のみを行うことにより、基地局装置及び通信端末装置が複雑な通信手続きを行わずに済む。また、通信端末装置の電波伝搬環境の推定精度を緩和してもよく、通信端末装置の小型化、低消費電力化を図ることができ、さらに、システム全体の処理負担が増大することを防ぐことができる。
【０１０７】
ちなみに、このように通信中に送信方法を変更しないとしても、伝搬モデルは急激には変化しない。また、送信方法Ｙは、データの伝送速度は高速であるが、伝搬モデルが受信品質に多大な影響を与える。
【０１０８】
送信方法Ｘ又は送信方法Ｙと組合せる変調方式
図９は、送信方法Ｘ及び送信方法Ｙと各変調方式との組合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示したものである。送信方法Ｙは、各変調方式において送信方法Ｘの送信ビット数の２倍を送信することができる。ここで、送信方法Ｙが６４ＱＡＭで単位時間当たりに送信するビット数と同じ伝送量を送信方法Ｘでも得ることを考えると、送信方法Ｘは４０９６ＱＡＭとの組合せを実現する必要がある。
【０１０９】
ところが、送信方法Ｘで４０９６ＱＡＭとしたときの受信品質は、送信方法Ｙで６４ＱＡＭとしたときの受信品質より悪い。このため、受信品質と伝送速度を共に向上させるためには、送信方法Ｘで４０９６ＱＡＭを実現することは好ましくない。
【０１１０】
また、図３に示した基地局装置２０１における増幅器４０３４及び４０４４の入出力特性について図１０を用いて考えてみる。図１０は、増幅器の入出力特性を示す図である。この図において、横軸を入力レベル、縦軸を出力レベルとし、ＱＰＳＫの入力範囲をＡ１、６４ＱＡＭの入力範囲をＡ２、４０９６ＱＡＭの入力範囲をＡ３とする。また、異なる２つの入出力特性について実線と点線でそれぞれ示した。実線で示した入出力特性を有する増幅器（以下、「増幅器Ｐ１」と記す）は入力特性をＡ２の範囲とし、点線で示した入出力特性を有する増幅器（以下、「増幅器Ｐ２」と記す）は入力特性をＡ３の範囲とする。なお、変調方式が変わらなければ、変調信号の振幅変動範囲、すなわち入力範囲も送信方法にかかわらず変わらない。また、一般的に、変調多値数が大きいほど、変調信号の振幅変動範囲は大きくなる。
【０１１１】
送信方法Ｙで最大変調多値数を６４ＱＡＭとすれば、増幅器Ｐ１を用いれば十分である。これに対し、送信方法Ｙと６４ＱＡＭとの組合せによる伝送速度を送信方法Ｘで実現するためには、４０９６ＱＡＭの変調方式を用いる必要があり、この場合、増幅器Ｐ２を用いなければならない。増幅器Ｐ２の出力特性は増幅器Ｐ１の出力特性より広範囲な出力レベルにわたり、受信装置では変動範囲の広い信号を処理することになるため、受信装置はこの信号の線形性を確保しなければならず、回路構成が複雑になってしまう。
【０１１２】
また、増幅器Ｐ２は増幅器Ｐ１より消費電力が大きいため、電力効率が悪いうえ、増幅器自体の規模も大きい。
【０１１３】
これらのことから、送信方法Ｘ又は送信方法Ｙと組合せる変調方式の最大変調多値数は等しくすることが望ましい。これにより、送信装置の消費電力を抑えられ、受信装置の回路構成を簡素化することができる。
【０１１４】
送信アンテナ数を４本としたときの変調多値数の最大値
上述したような送信アンテナ数を２本とする場合から、送信アンテナ数を４本とする場合に変更し、４本の送信アンテナからそれぞれ変調信号を送信する場合に切り替えるとき、送信アンテナ数を４本とするときの変調多値数の最大値を、送信アンテナ数を２本とするときの変調多値数の最大値より小さくすることにより、受信装置では変動範囲の広い信号を処理しないでよいので、受信装置の回路構成を簡素化することができる。
【０１１５】
上述した変調多値数についての説明は、シングルキャリア方式に限らず、ＯＦＤＭ方式を含むマルチキャリア方式を用いた場合でも同様である。また、スペクトル拡散方式を用いていても、用いていなくてもよい。
【０１１６】
このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、基地局装置は、互いに同じデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｘと、互いに異なるデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｙとのいずれかの送信方法を通信開始時に決定し、通信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更することにより、データの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、通信端末装置は通信開始時に基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて伝搬モデルを推定し、送信方法を要求しているが、例えば、基地局装置が他の通信端末装置と通信を行っている際に、基地局装置が送信している電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを受信し、これらを用いて伝搬モデルを推定し、通信開始時に送信方法を要求するようにしてもよい。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに挿入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、通信端末装置が固有値及び受信電界強度に基づいて、送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、ビットエラー率、パケット損失率及びフレームエラー率のうち少なくとも一つと受信電界強度とに基づいて送信方法及び変調方式を決定してもよい。例えば、受信電界強度が強いものの、ビットエラー率が高い場合、送信方法Ｘに決定するといった具合である。
【０１１９】
（実施の形態２）
実施の形態１では、通信中に送信方法の変更を行わないものとして説明したが、本実施の形態では通信中に送信方法の変更を行う場合について説明する。
【０１２０】
本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態１と同じなので、図３及び図４を代用し、その詳しい説明は省略する。
【０１２１】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図のＳＴ１１０１〜ＳＴ１１０８は図６のＳＴ６０１〜ＳＴ６０８と同一であり、また、ＳＴ１１１１〜ＳＴ１１１４はＳＴ６０５〜ＳＴ６０８と同一であるので、その詳しい説明は省略する。
【０１２２】
ＳＴ１１０９では、通信端末装置が基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて、チャネル変動を推定し、実施の形態１の式（２）で示したチャネル行列の固有値に基づいて、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式を通信中に決定する。通信端末装置は、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置に対して要求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。
【０１２３】
ＳＴ１１１０では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した組合せを送信方法通知シンボルを用いて通信端末装置に通知する。
【０１２４】
ＳＴ１１１５では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。
【０１２５】
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図１２に示す。ここでは、変調方式がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの３つが用いられるものとする。この図において、時間ｔ０で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間ｔ１〜ｔ２では送信方法Ｘ及びＱＰＳＫが用いられるとする。時間ｔ２では変調方式のみがＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ２〜ｔ３では送信方法Ｘ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ３では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに変更される。時間ｔ３〜ｔ４では送信方法Ｘ及び６４ＱＡＭが用いられる。
【０１２６】
時間ｔ４では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法については送信方法Ｙへ、変調方式については６４ＱＡＭを維持する要求を行う。
【０１２７】
時間ｔ５では、通信中において送信方法の変更が行われ、送信方法Ｘから送信方法Ｙへの変更が行われ、変調方式については６４ＱＡＭのまま維持される。時間ｔ５〜ｔ６では送信方法Ｙ及び６４ＱＡＭが用いられる。
【０１２８】
時間ｔ６では変調方式のみが６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ６〜ｔ７では送信方法Ｙ及び変調方式１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ７では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに変更される。時間ｔ７〜ｔ８では送信方法Ｙ及びＱＰＳＫが用いられ、時間ｔ９で通信が終了する。
【０１２９】
このように、送信方法の変更を通信中においても所定の時間間隔で行うことにより、伝搬路モデルの変更に対応することができる。なお、所定の時間間隔は不必要に送信方法の変更が行われないような間隔とする。
【０１３０】
このように本実施の形態によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、通信中に送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態において、通信開始時は伝搬モデルの推定を行わず、強制的に送信方法Ｘで通信を開始し、通信中に電波伝搬環境推定シンボルを用いて、伝搬モデルの推定を行うようにしてもよい。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに挿入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。
【０１３２】
また、実施の形態１及び実施の形態２では、スペクトル拡散通信方式について説明したが、これに限らず、例えば、拡散部を削除したシングルキャリア方式、またはＯＦＤＭ方式においても同様に実施することができる。
【０１３３】
（実施の形態３）
実施の形態１では、スペクトル拡散通信方式の場合について説明したが、本発明の実施の形態３では、ＯＦＤＭ方式において通信開始時の送信方法及び変調方式を固定とする場合について説明する。
【０１３４】
図１３は、本発明の実施の形態３におけるフレーム構成を示す図である。ただし、図１３が図１と共通する部分には、図１と同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図１３が示すように、ＯＦＤＭ方式は時間方向のみならず、周波数方向にもシンボルを配置する方式であり、ここでは、キャリア数を４とする。各キャリアは送信方法通知シンボル１０２、電波伝搬環境推定シンボル１０３、データシンボル１０４の順に配置される。
【０１３５】
図１３（ａ）は、送信方法Ｘにおける変調信号Ａと変調信号Ｂのフレーム構成を示す図である。キャリア１についてみると、図１（ａ）で示したデータシンボルの配置と同様であり、このような配置のデータシンボルが送信される。キャリア２〜キャリア４についても、キャリア１と同様の符号が施されたデータシンボルが配置され、配置されたデータシンボルが送信される。
【０１３６】
図１３（ｂ）は、送信方法Ｙにおける変調信号Ａと変調信号Ｂのフレーム構成を示す図である。キャリア１についてみると、図１（ｂ）で示したデータシンボルの配置と同様であり、キャリア１は情報内容の異なるデータシンボルを送信する。キャリア２〜キャリア４についても、キャリア１と同様に情報内容の異なるデータシンボルが配置され、配置されたデータシンボルが送信される。
【０１３７】
図１３は、データシンボルを時間領域に符号化されたＯＦＤＭ方式の場合について示したが、図１４に示すように周波数領域に符号化されたＯＦＤＭ方式の場合でもよい。図１４（ａ）は送信方法Ｘのフレーム構成を、図１４（ｂ）は送信方法Ｙのフレーム構成をそれぞれ示す。このとき、図２に示すアンテナ２５２においてキャリア１、時間ｔの受信信号をＲ１（ｔ，１）とし、キャリア２、時間ｔの受信信号をＲ１（ｔ，２）とすると、以下の式が成り立つ。
【０１３８】
【数３】
2010028858.tif 000005
ただし、キャリア３及びキャリア４においても同様に符号化されていてもよい。
【０１３９】
図１５は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。ただし、図１５が図３と共通する部分は、図３と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。この図において、データ系列生成部１４０１は、フレーム生成指示部４０１の指示（フレーム生成指示信号Ｓ７１）にしたがって送信ディジタル信号から、図１３で示したようなフレーム構成に対応する変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ７２及び変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ７３を生成する。生成された変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ７２はデータ系列生成部１４０１から送信処理部１４０２に出力され、変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ７３は送信処理部１４０５に出力される。
【０１４０】
送信処理部１４０２は、データ系列生成部１４０１から出力された変調信号Ａの送信ディジタル信号Ｓ７２について、送信処理部１４０５は、データ系列生成部１４０１から出力された変調信号Ｂの送信ディジタル信号Ｓ７３について、それぞれフレーム生成指示部４０１からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部１４０２と送信処理部１４０５の内部構成は同一なので、以下、送信処理部１４０２内の構成について説明する。
【０１４１】
Ｓ／Ｐ変換部１４０３は、変調部４０３１から出力されたシリアル信号Ｓ７４をパラレル信号Ｓ７５に変換して、変換後のパラレル信号Ｓ７５をＩＤＦＴ部１４０４に出力する。
【０１４２】
ＩＤＦＴ部１４０４は、Ｓ／Ｐ変換部１４０３から出力されたパラレル信号Ｓ７５に逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier Transform）を施すことにより、ＯＦＤＭ信号Ｓ７６を形成し、形成したＯＦＤＭ信号Ｓ７６を無線部４０３３に出力する。
【０１４３】
図１６は、本発明の実施の形態３に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。ただし、図１６が図４と共通する部分には、図４と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【０１４４】
無線部５０１は、アンテナ２５２で受信された信号Ｓ９０に所定の無線処理（ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換等）を行い、無線処理後の信号Ｓ９１をＤＦＴ部１５０１及び受信電界強度推定部１５０９に出力する。
【０１４５】
ＤＦＴ部１５０１は、無線部５０１から出力された信号Ｓ９１に離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform）を施し、変換後の信号Ｓ９２を第１伝送路推定部１５０２、第２伝送路推定部１５０３及び復調部１５０７に出力する。
【０１４６】
第１伝送路推定部１５０２は、ＤＦＴ部１５０１から出力された信号Ｓ９２のうち、変調信号Ａの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号Ａの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号Ａの伝送路情報は伝送路推定信号Ｓ９３として、第１伝送路推定部１５０２から復調部１５０７に出力される。
【０１４７】
第２伝送路推定部１５０３は、ＤＦＴ部１５０１から出力された信号Ｓ９２のうち、変調信号Ｂの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号Ｂの伝送路（チャネル変動）推定を行う。推定された変調信号Ｂの伝送路情報は伝送路推定信号Ｓ９４として、第２伝送路推定部１５０３から復調部１５０７に出力される。第１伝送路推定部１５０２及び第２伝送路推定部１５０３から出力された伝送路信号Ｓ９３及びＳ９４には、キャリア１〜キャリア４における伝送路情報が含まれている。
【０１４８】
なお、アンテナ２５３で受信された信号Ｓ９５は、無線部５０６、ＤＦＴ部１５０４、第１伝送路推定部１５０５及び第２伝送路推定部１５０６において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。
【０１４９】
復調部１５０７は、第１伝送路推定部１５０２及び１５０５、第２伝送路推定部１５０３及び１５０６から出力された伝送路情報Ｓ９３、Ｓ９４、Ｓ９８、Ｓ９９を用いて、ＤＦＴ部１５０１及びＤＦＴ部１５０４から出力された信号Ｓ９２及びＳ９７の復調を行う。このとき、復調部１５０７では、ＤＦＴ部１５０１及びＤＦＴ部１５０４から出力された信号Ｓ９２及びＳ９７の送信方法通知シンボルから、当該信号の送信方法（Ｘ又はＹ）、変調方式及び誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調し、変調信号Ａの受信ディジタル信号Ｓ１００と変調信号Ｂの受信ディジタル信号Ｓ１０１を得る。なお、復調の際には、式（１）及び式（２）の関係式に基づいて行われる。復調された信号は、復調部１５０７から受信ディジタル信号Ｓ１００及びＳ１０１として出力されると共に、受信品質推定部１５０８に出力される。
【０１５０】
受信品質推定部１５０８は、復調部１５０７から出力された信号Ｓ１００及びＳ１０１に基づいて、ビットエラー率、パケット損失率、フレームエラー率などを算出し、これにより受信品質を推定する。推定結果は受信品質推定信号Ｓ１０２として、受信品質推定部１５０８から送信方法決定部１５１０及び変調方式決定部１５１１に出力される。
【０１５１】
受信電界強度推定部１５０９は、無線部５０１及び無線部５０６から出力された信号Ｓ９１及びＳ９６に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号Ｓ１０３として送信方法決定部１５１０及び変調方式決定部１５１１に出力する。
【０１５２】
送信方法決定部１５１０は、受信品質推定部１５０８から出力された受信品質推定信号Ｓ１０２と、受信電界強度推定部１５０９から出力された受信電界強度推定信号Ｓ１０３とに基づいて、基地局装置に要求する送信方法Ｘ又は送信方法Ｙを後述する所定のタイミングで決定し、送信方法要求情報として出力する。例えば、受信電界強度は確保できているが、受信品質が確保できていない場合、送信方法Ｘを決定し、受信電界強度に対して、受信品質が十分確保できている場合、送信方法Ｙを決定する。
【０１５３】
変調方式決定部１５１１は、受信品質推定部１５０８から出力された受信品質推定信号Ｓ１０２と、受信電界強度推定部１５０９から出力された受信電界強度推定信号Ｓ１０３とに基づいて、基地局装置に要求する変調方式を後述する所定のタイミングで決定する。決定された方式は、変調方式要求情報として通信端末装置から出力される。変調方式要求情報と送信方法要求情報は、基地局装置に伝送される。
【０１５４】
次に、上述した構成を有する基地局装置と通信端末装置の動作について説明する。図１７は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ＳＴ１６０１では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。
【０１５５】
ＳＴ１６０２では、基地局装置がＳＴ１６０１で行った通信開始要求を受け付けると共に、送信方法Ｘ、変調方式をＢＰＳＫで電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを通信端末装置に送信する。これにより、通信開始直後のデータシンボルの受信品質を高めることができ、通信端末装置において高い復調精度を実現することができる。
【０１５６】
以下、ＳＴ１６０３〜ＳＴ１６０９は、図６のＳＴ６０３〜ＳＴ６０９に対応するので、その詳しい説明は省略する。
【０１５７】
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図１８に示す。ここでは、変調方式がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの３つが用いられるものとする。この図において、時間ｔ０で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間ｔ１〜ｔ３では送信方法Ｘ及びＢＰＳＫが強制的に用いられる。時間ｔ２では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間ｔ３では変調方式のみがＢＰＳＫから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ３〜ｔ５では送信方法Ｘ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ４では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間ｔ５では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに変更される。時間ｔ５〜ｔ６では送信方法Ｘ及び６４ＱＡＭが用いられ、時間ｔ７で通信が終了する。
【０１５８】
さらに、時間ｔ８で上記の基地局装置と通信端末装置が通信を開始すると、時間ｔ９〜ｔ１１で送信方法Ｘ及びＢＰＳＫが強制的に用いられる。時間ｔ１０では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間ｔ１１では送信方法がＸからＹに変更され、変調方式がＢＰＳＫから１６ＱＡＭに変更され、時間ｔ１１〜ｔ１３では送信方法Ｙ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ１２では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間ｔ１３では再度変調方式のみが変更され、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに変更される。時間ｔ１３〜ｔ１４では送信方法Ｙ及びＱＰＳＫが用いられ、時間ｔ１５で通信が終了する。
【０１５９】
このように、基地局装置は、誤り耐性が強く、高い受信品質が得られる送信方法Ｘ及びＢＰＳＫを、通信開始の際、強制的に用いることにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。
【０１６０】
このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、互いに同じデータが含まれた第１の変調信号と第２の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第１の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた第３の変調信号と第４の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第２の送信方法とのいずれかの送信方法のうち、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。また、ＯＦＤＭ方式においてもデータの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることができる。
【０１６１】
なお、本実施の形態においては、通信開始時に送信方法及び変調方式を固定とした場合について説明したが、送信方法のみを固定とし、変調方式は選択可能としてもよい。
【０１６２】
また、本実施の形態においては、送信方法及び変調方式の選択をビットエラー率、パケット損失率、フレームエラー率等の受信品質に基づいて行っているが、実施の形態１で説明したチャネル行列の固有値に基づいて行ってもよい。
【０１６３】
（実施の形態４）
実施の形態３では、通信開始時に送信方法及び変調方式を選択せずに、通信中に１回のみ送信方法を変更する場合について説明したが、本発明の実施の形態４では、通信中に所定の時間間隔で送信方法の変更を行う場合について説明する。
【０１６４】
本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態３と同じなので、図１５及び図１６を代用し、その詳しい説明は省略する。
【０１６５】
図１９は、本発明の実施の形態４に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図のＳＴ１９０６及びＳＴ１９０７のみが図１７のＳＴ１６０６及びＳＴ１６０７と異なり、その他の手順については図１７と同一なので、ＳＴ１９０６及びＳＴ１９０７についてのみ説明する。
【０１６６】
ＳＴ１９０６では、通信端末装置が通信開始から所定時間経過後、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式を決定し、決定した内容を基地局装置に要求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。
【０１６７】
ＳＴ１９０７では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボルを用いて通信端末装置に通知する。
【０１６８】
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図２０に示す。ここでは、変調方式がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの３つが用いられるものとする。この図において、時間ｔ０で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間ｔ１〜ｔ３では送信方法Ｘ及びＢＰＳＫが強制的に用いられる。時間ｔ２では通信端末装置が送信方法をＸからＹへ、変調方式をＢＰＳＫから１６ＱＡＭへ変更する要求を行い、時間ｔ３〜ｔ５では送信方法Ｙ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ４では通信端末装置が変調方式のみを１６ＱＡＭから６４ＱＡＭへ変更する要求を行い、時間ｔ５〜ｔ６では送信方法Ｙ及び６４ＱＡＭが用いられる。
【０１６９】
時間ｔ６では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法についてはＹからＸへ、変調方式については６４ＱＡＭを維持する要求を行う。
【０１７０】
時間ｔ７では、通信中において送信方法の変更が行われ、時間ｔ７〜ｔ９では送信方法Ｘ及び６４ＱＡＭが用いられる。
【０１７１】
時間ｔ８では通信端末装置が変調方式のみを６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更する要求を行い、時間ｔ９〜ｔ１１では送信方法Ｘ及び１６ＱＡＭが用いられる。さらに、時間ｔ１０では通信端末装置が再度変調方式のみを１６ＱＡＭからＱＰＳＫに変更する要求を行い、時間ｔ１１〜ｔ１２では送信方法Ｘ及びＱＰＳＫが用いられ、時間ｔ１３で通信が終了する。
【０１７２】
このように、送信方法の変更を通信中においても所定の時間間隔で行うことにより、伝搬路モデルの変更に対応することができる。なお、所定の時間間隔は不必要に送信方法の変更が行われないような間隔とする。
【０１７３】
このように本実施の形態によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、通信中に送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。
【０１７４】
なお、実施の形態３及び実施の形態４では、ＯＦＤＭ方式について説明したが、これに限ったものではなく、例えば、拡散部を加え、スペクトル拡散方式を用いたＯＦＤＭ方式でも同様に実施することができる。また、ＯＦＤＭ方式以外のマルチキャリア方式でも同様に実施することができる。
【０１７５】
（実施の形態５）
実施の形態１から実施の形態４では、送信方法Ｘとして、時空間ブロック符号又は時空間トレリス符号を用いた方式を、送信方法Ｙとして、式（２）に示すように互いに異なる複数のデータを同時に伝送する方式を用いた場合について説明したが、本発明の実施の形態５では、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なる送信方法Ｘとして、サイクリックディレイダイバーシチ（ＣＤＤ：Cyclic Delay Diversity）などのダイバーシチゲインが得られる送信方法について説明する。
【０１７６】
以下、ＣＤＤについて図２１を用いて説明する。図２１は、１２シンボルを用いてＣＤＤを行うときのフレーム構成を示す。この図において、送信信号Ａ及び送信信号Ｂは異なるアンテナから送信されるフレームであり、例えば、送信信号Ａは図２に示すアンテナ２０２から送信され、送信信号Ｂは図２に示すアンテナ２０３から送信される。
【０１７７】
送信信号Ａは、ＣＤＤに用いるシンボルＳｙ１，Ｓｙ２，…，Ｓｙ１１，Ｓｙ１２で順に構成され、それぞれのシンボルは時間ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｉ＋１１，ｉ＋１２で送信される。
【０１７８】
送信信号Ｂは、送信信号Ａのシンボルの並びが６シンボル分巡回シフトされ、Ｓｙ７，Ｓｙ８，…，Ｓｙ５，Ｓｙ６で順に構成され、それぞれのシンボルは時間ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｉ＋１１，ｉ＋１２で送信される。
【０１７９】
このようなフレーム構成をとることにより、受信装置では、等化器においてダイバーシチゲインを得ることができるため、データの受信品質が向上する。よって、ＣＤＤは送信方法Ｙより伝送速度が低速であるが、受信品質が良好であるということができる。したがって、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、ＣＤＤを用いても実施の形態１から実施の形態４を実施することができる。
【０１８０】
（実施の形態６）
実施の形態５では、送信方法Ｘとして、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なるＣＤＤを用いた方式について説明したが、本発明の実施の形態６では、さらに、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムにおける固有モードと称する通信モードを送信方法Ｘとする場合について説明する。
【０１８１】
ＭＩＭＯシステムでは、受信局だけでなく送信局側においても両局間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情報（Channel State Information）が既知である場合に、送信局が送信チャネルシグネチャベクトル（channel signature vector）を用いてベクトル化した信号を送信アレーアンテナより受信局に対して送信し、さらに受信局で、受信アレーアンテナの受信信号から、送信チャネルシグネチャベクトルに対応付けられた受信チャネルシグネチャベクトルを用いて、送信信号を検出し復調する通信方法を実現することができる。
【０１８２】
このＭＩＭＯシステムにおいては、通信空間に複数のチャネルを構成した信号を多重伝送する通信モードとして、チャネル行列の特異ベクトル（singular vector）又は固有ベクトル（eigen vector）を利用した固有モード（eigenmode）がある（例えば、文献“ＭＩＭＯチャネルにおける固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式”電子情報通信学会、信学技法ＲＣＳ２００２−５３、２００２年５月に示されている。）。
【０１８３】
この固有モードは、これら特異ベクトルや固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する方法である。ここでチャネル行列は、送信アレーアンテナの各アンテナ素子と受信アレーアンテナのアンテナ素子の全て又は一部との組み合せの複素チャネル係数を要素とする行列である。
【０１８４】
図２２は、ＭＩＭＯシステムにおいて、固有モードに代表されるビーム空間モードを用いたチャネル多重通信システムの構成を示す。まず、基地局装置２３００について説明する。多重フレーム生成部２３０１は入力された送信データ系列を、多重化チャネルへマッピングするために複数の送信フレームを生成し、生成した複数の送信フレームをベクトル多重化部２３０３に出力する。
【０１８５】
送信チャネル解析部２３０２は基地局装置２３００と通信端末装置２３１０間のチャネル状態情報に基づいて、多重化チャネルを構成するために複数の送信チャネルシグネチャベクトルを算出する。送信チャネル解析部２３０２は算出した送信チャネルシグネチャベクトルをベクトル多重化部２３０３に出力する。
【０１８６】
ベクトル多重化部２３０３は多重フレーム生成部２３０１から出力された各々の送信フレームに送信チャネル解析部２３０２から出力された別々のチャネルシグネチャベクトルを掛け合わせて合成する。ベクトル多重化部２３０３は合成した信号を送信アレーアンテナ２３０４を介して通信端末装置２３１０に対して送信する。
【０１８７】
次に、通信端末装置２３１０について説明する。受信チャネル解析部２３１１は基地局装置２３００と通信端末装置２３１０間のチャネル状態情報に基づいて、多重化された送信信号を分離するために複数の受信チャネルシグネチャベクトルを算出する。受信チャネル解析部２３１１は算出した複数の受信チャネルシグネチャベクトルを多重信号分離部２３１３に出力する。
【０１８８】
多重信号分離部２３１３は、受信アレーアンテナ２３１２を介して受信した信号（受信信号）に受信チャネル解析部２３１１から出力された各々のチャネルシグネチャベクトルを掛け合わせることにより、複数の受信フレームを生成する。多重信号分離部２３１３は生成した複数の受信フレームをマルチフレーム合成部２３１４に出力する。
【０１８９】
マルチフレーム合成部２３１４は、多重化チャネルにマッピングされた信号を合成して受信データ系列を得る。
【０１９０】
ここで、基地局装置２３００が送信方法Ｘと送信方法Ｙとを切り替えて送信する機能を有しているものとし、基地局装置２３００が有する送信装置の構成を図２３に示す。ただし、図２３が図３と共通する部分には、図３と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【０１９１】
図２３において、送信方法要求情報が送信方法Ｘ、すなわち固有モードを示している場合、信号処理部２４０１は通信相手（通信端末装置２３１０）からのチャネル状態情報を用いて、上述の信号処理を施す。一方、送信方法要求情報が送信方法Ｙ、すなわち式（２）に示すような送信方法を示している場合、信号処理部２４０１は信号処理を施さずに、信号Ｓ５を信号Ｓ１１０として出力し、信号Ｓ９を信号Ｓ１１１として出力する。
【０１９２】
このように、固有モードを用いることにより、受信装置では、直接波が支配的な受信環境において、良好な受信品質を得ることができる。したがって、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、固有モードを用いても実施の形態１から実施の形態４を実施することができる。
【０１９３】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７では、実施の形態６において説明した固有モードを用いた送信方法と式（２）に示したような送信方法との切り替え方法について説明する。
【０１９４】
一般に知られている通信形態には、図２４（ａ）に示すｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｍｕｌｔｉ  ｐｏｉｎｔ型の通信形態と、図２４（ｂ）に示すｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ型の通信形態と、図２４（ｃ）に示すｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ型の通信形態がある。
【０１９５】
図２４（ａ）では、基地局が複数の通信端末と同時に通信を行っており、図２４（ｂ）では、２台の通信端末が通信を行っている様子を示す。同様に、図２４（ｃ）では、基地局と１台の通信端末が通信を行っている様子を示す。
【０１９６】
ところで、固有モードには改善すべき点として以下のことが考えられる。第１に、通信相手からチャネル状態情報を取得する必要があるため、複数の通信相手と通信を行っている場合、この複数の通信相手からチャネル状態情報をそれぞれ取得する必要があり、これによりデータの伝送効率が低下してしまう。第２に、複数の通信相手に対して固有ビームを形成するには、複雑な信号処理を行う必要がある。
【０１９７】
これらのことから、複数の通信相手が存在するｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｍｕｌｔｉ  ｐｏｉｎｔ型の通信形態では、固有モードを用いることは好ましくない。よって、固有モードはｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ型の通信形態で用いることが好ましい。すなわち、ｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ型の通信形態において固有モードを用いることにより、上記固有モードの改善すべき点を考慮することなく、式（２）に示すような送信方法（送信方法Ｙ）を用いるよりも伝送速度の高速化、受信品質の向上を図ることができる。ただし、通信相手数に応じて送信方法を切り替えるには、自局が通信している通信相手の数を通信相手に送信する必要があるため、送信フレームに“通信相手数の情報”のシンボルを挿入しなければならない。
【０１９８】
送信方法が設定された後は、実施の形態１から実施の形態４で説明したように、変調方式を変更することにより、データ伝送速度と伝送品質の両立を図ることができる。なお、送信方法の設定は実施の形態１から実施の形態４で説明した方法を用いることとする。
【０１９９】
ここで、上述したような通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合のさらなる効果について図２５を用いて説明する。図２５が示すように、２台の通信端末Ａ及びＢと通信している基地局のセル内で、他の通信端末Ｃ及びＤの２台が固有モードで通信を行うことができる。これは、固有モードを用いた送信方法は、通信相手に向けた固有ビームを形成するため、基地局や他の通信端末Ａ及びＢに対し、干渉を与えずに済むからである。ただし、図２６に示すように固有モードを用いた通信を行っている通信端末Ｃ及びＤが、送信方法Ｙを行っている通信局（図２６では、基地局、通信端末Ａ及びＢ）に対して干渉を与える場合は、例えば、固有モードを用いた通信（固有ビーム通信）を強制的に終了させる割り込みのモードを基地局の送信信号に設定すればよい。
【０２００】
次に、基地局装置と通信端末装置の通信手順について説明する。図２７は、基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ＳＴ２８０１では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始を要求するとともに、送信方法（固有モードを用いた送信方法又は式（２）に示すような送信方法）の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。通信端末装置において要求する送信方法は、通信端末装置が通信相手と１対１（ｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ、ｐｅｅｒ―ｔｏ−ｐｅｅｒ）通信を望んでいる場合には、特に、固有モードを用いた送信方法とする。
【０２０１】
そして、基地局装置は現在の通信形態に応じて送信方法を切り替える。すなわち１対多通信を行っているか否かに応じ送信方法を切り替える。具体的には、１対多（ｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｍｕｌｔｉ  ｐｏｉｎｔ）通信を行っている場合、式（２）に示すような送信方法に決定し、要求を受けた通信端末装置のみとの通信（ｐｏｉｎｔ―ｔｏ―ｐｏｉｎｔ型）である場合、固有モードを用いた送信方法に決定し、ＳＴ２８０２では、このいずれかの決定された送信方法を通信端末装置に通知する。
【０２０２】
ＳＴ２８０３では、通信端末装置が決定された送信方法に適する変調方式の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。
【０２０３】
ＳＴ２８０４では、基地局装置が送信された変調方式要求情報に基づいて、変調方式を決定し、決定した変調方式を通信端末装置に通知する。
【０２０４】
ＳＴ２８０５では、基地局装置がＳＴ２８０２で通知した送信方法及びＳＴ２８０４で通知した変調方式を用いて、データを通信端末装置に送信する。
【０２０５】
ＳＴ２８０６では、ＳＴ２８０５でのデータ通信に用いられた送信方法及び変調方式を用いて、通信端末装置がデータを基地局装置に対し送信する。
【０２０６】
ＳＴ２８０７では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。
【０２０７】
このように本実施の形態によれば、１対１通信では送信方法Ｘである固有モードを用いた送信方法とし、１対多通信では送信方法Ｙである式（２）に示すような送信方法とすることにより、システムとしてのデータ伝送速度及び伝送品質の双方を向上させることができる。
【０２０８】
なお、上述した各実施の形態においては、受信装置として通信端末装置を例に、送信装置として基地局装置を例に説明したが、本発明はこれに限らず、通信端末装置が送信装置として、また基地局装置が受信装置として機能してもよい。また、上述した各実施の形態においては、受信装置が送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、送信装置が受信装置から固有値及び受信電界強度を通知してもらうことにより、送信方法及び変調方式を決定してもよい。
【０２０９】
また、上述した各実施の形態においては、送信方法Ｘで送信するデータシンボルをＳｙＡとＳｙＡの複素共役であるＳｙＡ＊を送信しているが、本発明はこれに限らず、例えば、ＳｙＡを繰り返し送信してもよい。
【０２１０】
また、上述した各実施の形態においては、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ２本として説明したが、本発明はこれに限らず、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ３本以上としてもよい。このとき、基地局装置における送信装置のアンテナ前段の送信処理部（例えば、変調部、拡散部、無線部、増幅器等）は送信アンテナ数に応じた数となることは言うまでもない。通信端末装置における受信装置についても同様である。また、３本以上のアンテナから任意の複数のアンテナを選択してもよい。
【０２１１】
例えば、送信アンテナ数を４本とし、４本のアンテナから４系統の変調信号を送信するようにしてもよい。このとき、時空間符号を用いた送信方法Ａ、時空間符号を用いない送信方法Ｂとすると、送信アンテナ数を２本としたときの送信方法Ｘ及び送信方法Ｙ、さらに送信方法Ａ、送信方法Ｂのいずれかの送信方法を任意に選択することができる。なお、送信方法Ｘ及び送信方法Ｙの変調多値数の最大値は、送信方法Ａ及び送信方法Ｂの変調多値数の最大値より大きくしても、通信端末装置の回路構成の複雑さには影響しない。
【０２１２】
また、複数のアンテナを一組のアンテナとして扱ってもよい。すなわち、アンテナ２０２やアンテナ２０３がそれぞれ複数のアンテナであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本願発明にかかる送信方法及び送信装置は、データの伝送速度及び受信品質を共に向上させるという効果を有し、複数のアンテナを有する基地局装置及び通信端末装置に適用できる。
【符号の説明】
【０２１４】
１０１  伝搬モデル推定シンボル
１０２  送信方法通知シンボル
１０３  電波伝搬環境推定シンボル
１０４  データシンボル
２０１、２３００  基地局装置
２０２、２０３、２５２、２５３  アンテナ
２５１、２３１０  通信端末装置
４０１  フレーム生成指示部
４０２、１４０１  データ系列生成部
４０３、４０４、１４０２、１４０５  送信処理部
４０３１、４０４１  変調部
４０３２、４０４２  拡散部
４０３３、４０４３、５０１、５０６  無線部
４０３４、４０４４  増幅器
５０２、５０７  逆拡散部
５０３  フレーム同期部
５０４、５０８、１５０２、１５０５  第１伝送路推定部
５０５、５０９、１５０３、１５０６  第２伝送路推定部
５１０、１５０７  復調部
５１１、１５０９  受信電界強度推定部
５１２  固有値算出部
５１３、１５１１  変調方式決定部
５１４、１５１０  送信方法決定部
１４０３、１４０６  Ｓ／Ｐ変換部
１４０４、１４０７  ＩＤＦＴ部
１５０１、１５０４  ＤＦＴ部
１５０８  受信品質推定部
２３０１  多重フレーム生成部
２３０２  送信チャネル解析部
２３０３  ベクトル多重化部
２３０４  送信アレーアンテナ
２３１１  受信チャネル解析部
２３１２  受信アレーアンテナ
２３１３  多重信号分離部
２３１４  マルチフレーム合成部
２４０１  信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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