(57)【要約】  複数のセグメント対応のアンテナ毎に対応する複数の送信系統を有し，送信アンテナの伝搬路品質に応じた適応変調を行って，複数のデータストリームを前記複数の送信系統から送信する無線通信システムにおけるデータ再送方法であって，前記複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により，前記送信誤りがある送信データを同時に再送信する。
2008142733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータストリームを複数の送信系統から送信する無線通信システムにおけるデータ再送方法であって，
前記複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき，
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により，前記送信誤りがある送信データを同時に再送信する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項２】
請求項１において，
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき，
前記送信誤りがある送信データを再送信する順を決定し，
前記決定された順に，前記送信誤りがある送信データを前記２以上の送信系統により，再送信する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項３】
請求項１において，
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき，
前記送信誤りがある送信データのそれぞれに対応して，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により同時に，前記送信誤りがある送信データを再送信する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信をビームフォーミングして再送信することを特徴とするデータ再送方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を空間符号化して再送信することを特徴とするデータ再送方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を，適応的に選択されるビームフォーミング，又は空間符号化して再送信し，
前記ビームフォーミング，又は空間符号化の適応的に選択する基準を
再送周期と所定のフェージング速度を比較し，
前記再送周期が，前記所定のフェージング速度より小さくない時に，前記ビームフォーミングを選択し，前記所定のフェージング速度より小さい時に，前記空間符号化を選択する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を，適応的に選択されるビームフォーミング，又は空間符号化して再送信し，
前記ビームフォーミング，又は空間符号化の適応的に選択する基準を
チャネルの相関行列の固有値を利用してダイバーシティ次元を計算し，
前記計算されたダイバーシティ次元を，相関行列の最大ランクであるＮと比較し，
前記計算されたダイバーシティ次元が，前記相関行列の最大ランクであるＮに対し，所定の大きさを有する時に，前記空間符号化を適用し，前記所定の大きさを有しない時にビームフォーミングを選択する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を，適応的に選択されるビームフォーミング，又は空間符号化して再送信し，
前記ビームフォーミング，又は空間符号化の適応的に選択する基準を
信号対雑音比（ＳＩＲ）と所定の閾値とを比較し，
前記信号対雑音比（ＳＩＲ）が，所定の閾値より大きい時に，前記ビームフォーミングを選択し，所定の閾値より大きくない時に，前記空間符号化を選択する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項９】
複数の送信系統のそれぞれが，適応的に変調方式が選択制御される変調器と，前記変調器出力を無線周波数に変換する無線送信部を備え，
更に，伝搬路品質に応じた適応変調を行うように前記変調器を制御するスケジューラを有し，
前記スケジューラは，
複数の送信系統で送信される複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により，前記送信誤りがある送信データを同時に再送信するように，データバッファからのデータの読み出しを制御し，
前記再送信されるデータに対しては，先の送信時と同じ適応変調となるように前記変調器を制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項９において，
更に，前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，ウエイト部を有し，
前記スケジューラは，前記ウエイト部に対し，前駆受信側から通知される送信ウエイトに対応して，少なくとも前記再送データを送信するタイミングでウエイトを制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項９において，
更に，前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，符号化部を有し，
送信データが受信誤りであるとき，前記送信データの再送信時に，前記スケジューラにより，前記符号化部における所定の符号化が行われるように制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
請求項９において，
前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，ウエイト部及び符号化部と，
更に，送信方式決定部を有し，
前記送信方式決定部により，先の送信データが受信側で誤りであった時に，前記送信データの再送信時に，前記ウエイト部によりウエイトを制御するか，前記符号化部における所定の符号化が行われるように制御するかの送信方式を決定し，
前記決定された送信方式を識別するビットを前記送信データの再送信時に受信側に送信する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は, データ再送方法及び，これを適用する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムとして移動通信システムにおいて,通信スループットを大きく向上させる手段として，ＭＩＭＯ（Multi-Input
Multi-Output）技術の適用が近年検討されている。そのＭＩＭＯ技術の中でも，複数のセグメント対応のアンテナ毎に，送受信アンテナ間の伝搬品質を測定し，送信アンテナの伝搬路品質に応じた適応変調を行って，送信レートを適応的に割り当てる技術としてＰＡＲＣ(Per
Antenna Rate Control)技術（非特許文献１）が注目されている。【０００３】
ＰＡＲＣ技術は,マルチアンテナの各アンテナで独立に送信レートを扱うので，再送に関しても各送信アンテナで巡回符号チェック（ＣＲＣ：Cyclic
Redundancy Check)を付与して独立に再送制御し通信効率向上が促進できると期待されている。【０００４】
また，特許文献２には初回とは異なる送信重みを与えてダイバーシティ利得を稼ぐことが可能であるとするＭＩＭＯ適用時の再送に関しての発明を提案している。
【非特許文献１】３ＧＰＰ ＴＲ２５．８７６
【特許文献１】特開２００４−１１２０９８号公報
【発明の開示】
【０００５】
しかし，上記特許文献１の記載では，再送を送信ストリーム毎に行うＰＡＲＣについては議論しておらず，複数ストリーム送信時に１ストリーム，若しくは複数ストリームが誤った時の再送方法は十分に議論されていない。
【０００６】
したがって,本願発明の目的は,再送遅延を許容できないサービス（マルチキャスト放送，テレビ会話，ゲーム）に対して，ＱｏＳ(Quality
of Service)保証を行うことが可能のデータ再送方法及び，これを適用する無線通信システムを提供することにある。
【０００７】
そして，かかる本願発明の目的を達成するデータ再送方法の第１の側面は，複数のセグメント対応のアンテナ毎に対応する複数の送信系統を有し，送信アンテナの伝搬路品質に応じた適応変調を行って，複数のデータストリームを前記複数の送信系統から送信する無線通信システムにおけるデータ再送方法であって，前記複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により，前記送信誤りがある送信データを同時に再送信することを特徴とする。
【０００８】
前記特徴に加え，更に具体的構成として，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記送信誤りがある送信データを再送信する順を決定し，前記決定された順に，前記送信誤りがある送信データを前記２以上の送信系統により，再送信することを特徴とする。
【０００９】
あるいは，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記送信誤りがある送信データのそれぞれに対応して，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により同時に，前記送信誤りがある送信データを再送信することを特徴とする。
【００１０】
上記特徴により，本発明において，ある一部のストリームに誤りを発生した状況下で再送する時に，誤りを生じたストリームのシンボルを，全てのアンテナで送信することにより，再送時における誤りが再起するのを防止でき，サービス（マルチキャスト放送，テレビ会話，ゲーム）に対して，ＱｏＳ(Quality of Service)保証を行うことが可能である。よって，本発明の適用によりスループットの高いデータ再送方法及び，これを適用する移動通信システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＰＡＲＣの概念を示す図である。
【図２】図１に説明したＰＡＲＣの概念を利用する受信誤りなしの場合のデータの時系列状況を示す図である。
【図３】同時誤り発生時のデータの時系列状況を示す図である。
【図４】時系列では，図３の再送時に送るストリームを入れ換える方法における時系列を示す図である。
【図５】ある一部のストリームに誤りを発生した状況下での従来の再送方法を示す図である。
【図６】本発明に従うデータ再送方法の一例を示す時系列図である。
【図７】送信アンテナが２より大きい複数本ある場合の本発明に従う再送方法の一例を示す時系列図である。
【図８】本発明に従う別の再送方法の例を示す図である。
【図９】図８の実施例の拡張例を示す図である。
【図１０】図９の更に変形例であり，再送時のデータ同士を重ねて同一のスロットに送信する例を示す図である。
【図１１】本発明に従う第１の送信機構成例を示す図である。
【図１２】図１１の送信機に対応する受信機の構成例示す図である。
【図１３】図１１に示した送信機構成を基本に更に特徴を有する構成を示す図である。
【図１４】図１３の送信機構成に対応する受信機構成例を示す図である。
【図１５】図１１及び図１３の送信機構成を拡張する例を示す図である。
【図１６】図１５に対応する受信機構成を示す図である。
【図１７】スケジューラを用いて適用変調を行う場合に用いられるフレームフォーマットの構成例を示す図である。
【図１８】選択ビットＤをスケジューラ管理チャネルＢの一部に挿入して，受信機側に送信される例を説明する図である。
【図１９】受信機の構成例におけるスケジューラの処理手順を示すフロー図であり，送信機側のアンテナを選択するフローである。
【図２０】一ストリームについて再送データを含む場合で，図６の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。
【図２１】再送データを一ストリーム含む場合で，且つ図７の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。
【図２２】複数の再送ストリームを含む場合であり，例えば，図８の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。
【図２３】複数の再送ストリームを含む場合であり，例えば，図９，図１０の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。
【図２４】再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の第１の選択判断フローを示す図である。
【図２５】再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の第２の選択判断フローを示す図である。
【図２６】再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の第３の選択判断フローを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施例を説明するが，本発明の理解のために，ＰＡＲＣの概念について，先に説明しておく。【００１３】
図１は，ＰＡＲＣの概念を示す図である。図１において,異なる２つの送信すべきデータストリームｄ１，ｄ２のデータを送信するＭＩＭＯ多重が示されている。【００１４】
それぞれのデータストリームｄ１，ｄ２はスケジューラ１からの指示に従い，ＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding scheme)制御部２により，誤り符号化回路３ａ，３ｂ及び適応変調回路４ａ，４ｂにおいて，適切な誤り符号化及び変調方法となるように制御され，ストリーム毎に送信レートが定められる。【００１５】
送信アンテナＴx1，Ｔx2毎にストリームを送信する場合は，データストリームｄ１，ｄ２は重付け（Weight）部５で特別な処理をされずにスルーされ，送信ＲＦ
(Radio Frequency) 部６ａ，６ｂでＲＦ帯にアップコンバートして放射される。【００１６】
ここでは，送信アンテナ毎に対してのみ適応変調するのではなく，重付け（Weight）部５でウエイト重み付けをして送信ビームを生成した場合にビーム毎に適応変調する場合もＰＡＲＣに含まれる。この理由で，図１において，重付け（Weight）部５を記載している。【００１７】
電波伝搬路１０を経由した信号は受信アンテナＲx1，Ｒx2に到達し，受信ＲＦ部７ａ，７ｂでベースバンド（BB：Base
Band)にダウンコンバートされ，復調部８で復調され，復号部９ａ，９ｂで復号される。【００１８】
復号されたデータはＣＲＣ判定部１０ａ，１０ｂで，巡回符号誤りチェック(ＣＲＣ)を受けて正誤が確認される。このＣＲＣ判定を送信ストリーム毎に行うことにより，送信ストリームｄ１,ｄ２それぞれで再送制御を独立にすることになる。【００１９】
CRC判定の結果でＡＣＫまたはＮＡＣＫ信号が送信元に返送される。【００２０】
CRC判定の結果誤りである時，再送要求部（ＨＡＲＱ：Hybrid
Automatic Repeat reQuest)部１１ａ，１１ｂによりＮＡＣＫ信号が生成され，同時に復号部９ａ，９ｂの出力を無効に制御する。【００２１】
図２は図１に説明したＰＡＲＣの概念を利用する受信誤りなしの場合のデータの時系列状況を示し，ＰＡＲＣにおけるデータストリームが時系列でどのように送られているかを示している。【００２２】
ｄ１(ｎ)の表現で，送信アンテナＴx1から送出されるストリームｄ１のシンボルｎのデータを表す。同様に，ｄ２(ｎ)の表現で，送信アンテナＴx2から送出されるストリームｄ２のシンボルｎのデータを表す。誤りが無ければ，それぞれのストリームは次々に新しいシンボルを送信し続ける。【００２３】
図３は，同時誤り発生時のデータの時系列状況を示し，ＰＡＲＣにより異なるストリーム全てで誤り発生した場合，もしくはストリーム毎にＣＲＣ判定を行わないＭＩＭＯ多重で誤りが発生した場合を示している。【００２４】
図３において，前フレーム（ｄ１（１），ｄ２（１））が誤ったので，次のフレームで同じ情報を再送する例である。【００２５】
なお，前フレームのデータが届いたか否かを確認して次のデータを送信するＳＷ(Stop and Wait)の構成あるいは，確認を待たずに次のデータを送り，誤りが発生した場合に再送を行うＧＢＮ(Go Back N)やＳＲ(Selective
Repeat)等の方法にも適用できる。【００２６】
また，再送利得を稼ぐために先に説明したＨＡＱＲ(Hybrid
Automatic Repeat reQuest)を適用することも可能である。【００２７】
図４に示す時系列では，図３の再送時に送るストリームを入れ換える方法であり，先に示した特許文献２において示されている従来例である。すなわち，アンテナＴx1から送信されたデータｄ１（１）をアンテナＴx2から再送信し，アンテナＴx2から送信されたデータｄ２（１）をアンテナＴx1から再送信する。これにより，劣化の大きかったストリームに対して再送時に空間ダイバーシティ利得を得ることができる。【００２８】
以上は，ＰＡＲＣにより異なるストリーム全てで誤り発生した場合，もしくはストリーム毎にＣＲＣ判定を行わないＭＩＭＯ多重で誤りが発生した場合を示している。【００２９】
これに対し，誤りが発生したストリームは再送し，誤りが無いストリームは次々に新しいシンボルを送り続ける従来方法がある。【００３０】
すなわち，図５は，ある一部のストリームに誤りを発生した状況下での従来の再送方法を示し，誤りが発生したストリームｄ１は再送し，誤りが無いストリームｄ２は次々に新しいシンボルを送り続ける方法である。【００３１】
これら従来方法において，再送信時に誤りが再度発生する場合は，再送信が繰り返されることになり，再送遅延が生じ，かかる再送遅延によりマルチキャスト放送，テレビ電話，ゲーム等のサービスの提供において，スループットが低下し，ＱｏＳを保証し得なくなるという問題がある。【００３２】
したがって，本発明は，かかる問題を解決するデータ再送方式を提供することにあり，本発明に従う方法は，ある一部のストリームに誤りを発生した状況下で再送する時に，誤りを生じたストリームのシンボルを，全てのアンテナで送信する方法である。【００３３】
図６は，かかる本発明に従うデータ再送方法の一例を示す時系列図である。ある一部のストリームｄ１に誤りが発生した状況下で再送する時に全てのアンテナで誤りを生じたストリームのシンボルを送信する例である。【００３４】
すなわち，図６において，二つの送信系統を有し，第１の送信系統で送信されるストリームｄ１のシンボルｄ１（１）の誤りが生じた時，二つの送信系統の送信アンテナＴx1及びＴx2から同じシンボルｄ１（１）を送信する。【００３５】
かかる場合に，ＳＴＢＣ(Space Time
Block Coding)やＳＴＦＣ(Space Time Frequency Coding)，ＣＤＤ(Cyclic Delay Diversity)等の送信ダイバーシティ技術即ち，信号点を時刻毎，送信アンテナ毎に配置する空間符号化ダイバーシティを適用し，あるいはビームフォーミング技術を適用して利得を稼ぐことで再送時の誤りを大幅に軽減することができる。【００３６】
図７は，２より大きい数の送信系統に対応して送信アンテナが２より大きい複数本ある場合の本発明に従う再送方法の一例を示す時系列図である。【００３７】
図７において，一部のデータストリームｄ１にシンボルｄ１（１）で誤りを発生した場合において，例として，３本の送信アンテナＴx1，Ｔx2及び，Ｔx3の状況が描かれている。【００３８】
本発明において，全てのアンテナＴx1，Ｔx2及び，Ｔx3で，誤りを生じたストリームのシンボルｄ１（１）を再送するのではなく，ある一部の複数アンテナ（例えば，アンテナＴx1，Ｔx2）で誤りの生じたストリームのシンボルｄ１（１）を再送して再送時の誤りを軽減する。これにより，必要な再送利得分の調整を行い，スループットの低下を最小限に押さえることが可能になる。【００３９】
図８は，本発明に従う別の再送方法の例を示す図であり，複数のストリームｄ１，ｄ２に誤りが同時に発生したときの対応例である。【００４０】
すなわち，図８では，ストリームｄ１，ｄ２に同時に，シンボルｄ１（１），ｄ２（１）に誤りを発生した状況を示している。再送時に利得を多く得るために，全てのアンテナＴx1，Ｔx2を用いて誤ったストリームのシンボルｄ１（１），ｄ２（１）を再送する方法である。【００４１】
すなわち，誤ったストリームは，複数（図８の例では，２つ）あるため，数回（２回）に分けて再送を，送信ダイバーシティ，もしくはビームフォーミングを適用して行う。【００４２】
図９は，図８の実施例の拡張例である。複数のアンテナＴx1，Ｔx2に対応するストリームｄ１，ｄ２において同時にそれぞれシンボルｄ１（１），ｄ２（１）に誤りが発生した場合で，更に，他の複数のアンテナＴx3，Ｔx4が存在する場合の対応例である。【００４３】
図９に示す例では，アンテナＴx1，Ｔx2でシンボルｄ１（１）の再送を送信ダイバーシティ，もしくはビームフォーミングを適用して行う。同時に，他の複数のアンテナＴx3，Ｔx4で，シンボルｄ２（１）の再送を送信ダイバーシティ，もしくはビームフォーミングを適用して行う。【００４４】
これにより，それぞれのストリームｄ１，ｄ２の誤ったシンボルｄ１（１），ｄ２（１）の再送誤りを軽減させることができる。【００４５】
図１０は，図９の更に変形例であり，再送時のデータ同士を重ねて同一のスロットに送信する様にしてもよい。【００４６】
例えば，ある複数の再送ストリームｄ１（１），ｄ２（１）を異なるウエイト（Weight）を用いてビームフォーミングし，直交する空間を利用して再送する。なお，この図１０の送信アンテナを重ねる場合にあって，再送ビームフォーミングする際は，再送する数のウエイト（Weight）の組をフィードバックすることが必要になる。【００４７】
次に，上記した本発明のデータ再送方法を実現する送信機及び受信機の構成例と，その動作について説明する。【００４８】
図１１は，本発明に従う第１の送信機構成例を示す図である。特に，図１１に示す構成は，再送をビームフォーミングで行う場合の送信機の構成である。【００４９】
まず，受信アンテナＲx1，Ｒx2で受信したフィードバック信号を，受信ＲＦ部７ａ，７ｂによりベースバンドに変換し，復調部８で復調し，復号部９で復号する。復号部９の復号結果に基づき，先に送信したシンボルが受信機側で正しく復号できたか否かの判定をＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部１１で行う。【００５０】
受信機側で正しく復号できた場合，即ちＡＣＫ応答の場合は，次の新しいデータを送ることをスケジューラ１に通知する。反対に，受信機側での正しい復号ができていない場合，即ち，ＮＡＣＫ応答の場合は，再送することをスケジューラ１に通知し，同時に再送する場合のウエイト（Weight）を，送信アンテナ毎に送信ウエイト抽出部１２により抽出する。【００５１】
ＡＣＫ応答を受けて通常のデータ送信を行う時は，スケジューラ１からデータを送るタイミング・適応変調情報をデータ読み出し指令部１４と送信ウエイト抽出部１２へ通知する。これによりデータ送信開始の状態となる。【００５２】
データ読み出し指令部１４は，データバッファ（Data
Buffer）１５に溜まったデータをストリーム毎に送信できる分だけ叩き出し，チェック符号化回路３ａ，３ｂでCRC符号化を行い，ＡＭＣ制御部２においてスケジューラ１に従った適応変調をストリーム毎に行うように変調回路４ａ，４ｂを制御する。さらに，変調後の信号がウエイト（Weight）部５へ入力される。【００５３】
ウエイト部５ではMIMO多重の手法に従って，送信方向を設定するウエイト（Weight）を付けても，付けなくとも本発明に対する対応は可能である。ウエイト部５の出力が送信ＲＦ部６ａ，６ｂでアップコンバートされて，アンテナＴx1，Ｔx2から放射される。【００５４】
一方，ＮＡＣＫ応答を受けたデータ再送時には，本発明の適用において，スケジューラ１から再送指令を発令し，データ読み出し指令部１４ではデータバッファ１５から先の送信時と同じデータと，新規に送信するデータを叩き出す。【００５５】
このデータの叩き出しについて，先に説明した図６〜図１０に示すように，あるタイミングで送信するストリームの数だけ行う。【００５６】
次に，ストリーム毎に巡回符号（CRC）の付与を符号化回路３ａ，３ｂで行い，スケジューラ１に従ってＡＭＣ制御部２の制御により，新規のストリームを変調部４ａ，４ｂで適応変調を行い，再送ストリームのシンボルに対しては先の送信時と同等の適応変調を行う。ウエイト部５へ変調された信号が入力されると，再送ストリームに関しては受信機側からフィードバックされたウエイト（Weight）の適用をスケジューラ１から指令される。【００５７】
新規に送信するストリームに関しては，ウエイト（Weight）を付けても，付けなくても良い。再送ストリームを含んだデータは送信ＲＦ部６ａ，６ｂでアップコンバートされて，アンテナＴx1，Ｔx2から放射される。【００５８】
図１２は，図１１の送信機に対応する受信機の構成例示す図である。【００５９】
まず，受信ＲＦ部７ａ，７ｂでベースバンドにダウンコンバートし，チャネル推定部２０でパイロットを用いてチャネル推定を行う。このチャネル推定値を用いて伝搬路補償を行い，復調部８で変調波を復調し，更に復号部９ａ，９ｂでデータ復号を行う。【００６０】
なお，復調・復号には送信機側から受信機に対し適応変調のフォーマットが，既知の方法により通知されている。復号されたデータは正誤判定としてＣＲＣ判定部１０ａ，１０ｂで巡回符号チェック（CRC）判定を行い，誤りが無ければ，（Ｙｅｓ）の出力を，誤りがあれば，（Ｎｏ）の出力を生成する。【００６１】
（Ｎｏ）の出力があると，ＨＡＲＱ用のバッファ１１ａ，１１ｂに復号前のデータを保存し，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ変換部２２でＮＡＣＫの応答を生成する。【００６２】
ここで，ＮＡＣＫの応答があった場合は，チャネル推定部２０によるチャネル推定の結果から再送するのに適した送信ウエイトを，送信ウエイト生成部２１により算出する。【００６３】
そして，ＡＣＫ／ＮＡＣＫに加えて前記送信ウエイト生成部２１により算出されたウエイト情報を乗せて，送信ＲＦ部６ａ，６ｂでアップコンバートして送信機側へと制御情報をフィードバックする。【００６４】
ここで上記送信ウエイト生成部２１により算出される送信ウエイトにより，例えば次の数式を用いて最大にエネルギーを送信する空間を算出する。【００６５】
すなわち，Ｍ本のアンテナで送信，Ｎ本のアンテナで受信するチャネル推定値を，Ｈ行列（Ｎ行×Ｍ列）とする。【００６６】
このＨ行列をＳＶＤ(Singular Value Decomposition)のアルゴリズムを用いて，次のように，ユニタリ行列と対角行列に分解する。【００６７】
Ｈ＝ＵΣＶＨ  ・・・（１）
ここで，Ｕは（Ｎ行×Ｎ列）のユニタリ行列であり，Σは対角要素に正の数（λ1λ2・・・λM）の特異値を持つ（Ｎ行×Ｍ列）の行列，ＶＨは（Ｍ行×Ｍ列）のユニタリ行列である。【００６８】
この対角要素の正の数の二乗が電波伝搬のエネルギーを表すため，その特異値が最も大きい空間（λi）に向けてビームフォーミングすると利得が最大化される。【００６９】
ここで，送信ウエイトベクトル（Weight）をＷｔｘ，受信ウエイトベクトル（Weight）をＷＨｒｘと表す。エネルギーの規格化の為，ベクトルのそれぞれの要素の大きさは同じであり，さらに次の条件が加わる。【００７０】
ＷＨｔｘＷｔｘ＝１，ＷＨｒｘＷｒｘ＝１    （２）
ウエイト（Weight）まで含めた伝搬路は次の様に表される。【００７１】
ｈ’＝ＷＨｒｘＵΣＶＨＷｔｘ    （３）
Σ行列のi番目のλiの空間を利用したいので，Ｕ行列のi列目の列ベクトルをパターンキャンセルするようなＷＨｒｘ（i）ベクトルとＶＨ行列のi行目の行ベクトルをパターンキャンセルするようなＷｔｘ（i）を求める。【００７２】
これらのウエイトを用いると，λiを次のように取り出すことが可能になる。【００７３】
ＷＨｒｘ（i）ＵΣＶＨＷｔｘ（i）    （４）
上記の計算は，J.B.Andersen “Array
gain and capacity for known random channels with multiple element arrays at
both ends” IEEE Jour. Selec. Areas Commun., 18, 11, pp2172〜2178 (2000)  に示されている通りであり，必要があれば，所定周期の周波数間隔で行い，最大にエネルギーが伝達できるように制御を行う。【００７４】
図１３は，図１１に示した送信機構成を基本に更に特徴を有する構成を示す図である。【００７５】
すなわち，図１１における送信ウエイト（Weight）抽出部１２を符号化指定部１２１に入れ替えた構成である。【００７６】
以前に送信したシンボルがＮＡＣＫ判定されたと判断される場合に，スケジューラ１へ通知し，スケジューラ１から再送指令を発令し，データ読み出し指令部１４では以前と同じデータと新規に送信するデータを叩き出す。ここで，スケジューラ１は符号化指定部１２１に再送するストリームの場所を指定し，予め決められた符号化を施す。【００７７】
図１４は，図１３の送信機構成に対応する受信機構成例を示す図である。【００７８】
図１２の受信機構成に対して，図１４において変更されている点は，チャネル推定部２０の推定値をから送信ウエイト（Weight）抽出部１２に対する制御信号を有しない点にある。【００７９】
開ループ制御にすることで，制御情報のフィードバックを低減し，逆リンクのスループット特性を劣化させない効果がある。【００８０】
なお，ここで用いる符号化送信には，ＳＴＢＣ，ＳＦＢＣ，ＣＤＤ等が考えられる。ＳＦＢＣはＳＴＢＣの拡張である。【００８１】
ＳＴＢＣは，例えば，S Vahid Tarokh,
et.al “Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs”, IEEE Trans on Info
theory vol.45 no.5, july 1999  に記載されるとおりである。そして，ＣＤＤは，例えば，A. Huebner, et.al “A
Simple Space-Frequency Coding Scheme with Cyclic Delay Diversity for OFDM”,
2003に記載される通りである。【００８２】
図１５は，更に図１１及び図１３の送信機構成を拡張する例を示す図である。大きな特徴として，送信方式決定部２３を有している。この送信方式決定部２３により再送時に送信ダイバーシティを用いるかビームフォーミングを用いるかを選択出来るようにした構成である。【００８３】
また，受信機側ではどちらを選択したのか判断がつかないために，送信方式決定部２３で決定した再送モードに対応して送信ダイバーシティ又はビームフォーミング指定部２４により指定し，次いで，指定された送信方式に対応して選択ビット生成部２５により生成された選択ビットを加算回路２６ａ，２６ｂで制御信号として付加して受信機側へ通知する。【００８４】
なお，以前に送信したシンボルが全てＡＣＫだった場合は，指定部２４による送信ダイバーシティ又はビームフォーミングの指定はせず，また，選択ビット生成部２５においても選択ビットは生成せずにＤＴＸ（Discontinuous Transmission）で送信する。【００８５】
なお，送信機側でビームフォーミング送信を行うのか，送信ダイバーシティを行うのかの判断については，ビームフォーミングが閉ループ系の制御で動作しているために，例えば，フェージング変動に追従しているか否かに基づき判断する。【００８６】
図１６は，図１５に対応する受信機構成であり，図１２と図１４に対して更に拡張機能を有している。【００８７】
大きな特徴として，先に図１５について説明したように送信機の再送時に，送信方式決定部２３により送信ダイバーシティ又はビームフォーミングを適応的に適用する。このために，受信機側ではチャネル推定部２０でチャネル推定後に選択ビット抽出部２７において，送信側の選択ビット生成部２５により生成され，加算回路２６ａ，２６ｂで挿入された選択ビットを抽出する。【００８８】
ついで，抽出された選択ビットに対応する変調方式に従い復調部８及び，復号部９ａ，９ｂで先に説明した実施例と同様にデータの復調を行う。【００８９】
ここで，上記に説明した送信機及び受信機構成においてスケジューラ１を用いて適用変調を行う場合に用いられるフレームフォーマットの構成例を図１７に示す。【００９０】
時間軸方向にパイロットチャネルＡ，スケジューラ管理チャネルＢ，及びデータチャネルが配置され，それぞれのチャネルは，周波数軸方向にも多重化されている。【００９１】
パイロットチャネルＡを送信して伝搬路変動を推定し，それを用いてスケジューラ管理チャネルＢの情報を解読し，書かれているユーザ割当て情報や適応変調情報を読み出し，これらの伝搬路推定値と適応変調情報を用いて自端末宛てのデータチャネルを復号する。【００９２】
図１５，図１６において説明した様に，送信の符号化ダイバーシティやビームフォーミングの切替においては，受信機側で復調前にその送信方式を知る必要がある。この為，選択ビットＤを用い，図１８に示すように，スケジューラ管理チャネルＢの一部に挿入して，受信機側に送信される。【００９３】
受信機側では，スケジューラ管理チャネルを復号する際に選択ビットＤの情報を判定し，次に送られるデータチャネルの復号方法を決定することでデータチャネルの復号を実現できる。【００９４】
図１９は，上記受信機の構成例におけるスケジューラ１の処理手順を示すフロー図であり，送信機側のアンテナを選択するフローである。【００９５】
図１９において，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部１１の判定結果に基づき，いずれのスケジューラを用いるかを決定する。【００９６】
すなわち，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定において，ＡＣＫである場合（判定Ａ），通常スケジューラであり，一つのストリームについてＮＡＣＫである時，再送を一つ含むスケジューラ（判定Ｂ），複数のストリームについてＮＡＣＫである場合（判定Ｃ），再送を複数含むスケジューラが選択される。【００９７】
図２０は，上記判定において，一ストリームについて再送データを含む場合で，図６の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。【００９８】
この場合は，再送に全てのアンテナを利用する（ステップＳ１１）。再送方式を決定する（ステップＳ１２）動作と並行して再送ストリームのデータバッファ１５から読み出しを行う（ステップＳ１３）。読み出された再送ストリームに対し，先に送信したデータに対するのと同じ適応変調を施す（ステップＳ１４）。【００９９】
ついで，適応変調を施した再送ストリームに，先に決定された送信ダイバーシティ又はビームフォーミングの再送方式にしたがって送信される。【０１００】
図２１は，再送データを一ストリーム含む場合で，且つ図７の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。【０１０１】
この場合は，再送に使用するアンテナ数と割当てアンテナを決定する（ステップＳ１１Ａ）。再送方式を決定する（ステップＳ１２）動作と並行して，再送ストリームと，新規のストリームのデータバッファ１５から読み出しを行う（ステップＳ１３Ａ）。【０１０２】
読み出された再送ストリームに対し先に送信したデータに対するのと同じ適応変調を行い，新規のストリームに対しても適応変調を施す（ステップＳ１４Ａ）。【０１０３】
ついで，適応変調を施した再送ストリームに，先に決定された再送方式を適用し（ステップＳ１５），送信される（ステップＳ１６）。【０１０４】
図２２は，複数の再送ストリームを含む場合であり，例えば，図８の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。【０１０５】
まず，複数の再送ストリームの順番を決定する（ステップＳ１０）。【０１０６】
再送に全てのアンテナを利用する様に設定する（ステップＳ１１）。【０１０７】
再送方式を決定する（ステップＳ１２）動作と並行して再送ストリームのデータバッファ１５からの読み出しを行う（ステップＳ１３）。読み出された再送ストリームに対し，先に送信したデータに対するのと同じ適応変調を施す（ステップＳ１４）。【０１０８】
ついで，適応変調を施した再送ストリームに，先に決定された送信ダイバーシティ又はビームフォーミングの再送方式を適用し（ステップＳ１５），送信を行う（ステップＳ１６）。【０１０９】
上記決定された再送ストリームの順番が完了する（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）まで上記処理が行われ，完了すると，通常送信に移行する（ステップＳ１８）。【０１１０】
図２３は，複数の再送ストリームを含む場合であり，例えば，図９，図１０の構成を実現するスケジューラ動作を示すフローである。【０１１１】
再送ストリーム毎に，再送アンテナ数と割当てのアンテナを決定する（ステップＳ１１Ｂ）。図９の構成に当てはめると，ｄ１のストリームについては２つの送信アンテナＴx1とＴx2を割当て，ｄ２のストリームについては２つの送信アンテナＴx3とＴx4を割当てる様に決定する。【０１１２】
再送ストリームと新規ストリームのデータ読み出しを行い（ステップＳ１３Ａ），同時に再送ストリーム毎に再送方式を決定する（ステップＳ１２Ａ）。各ストリームに適応変調を行い（ステップＳ１４Ｂ），次いで，先に決定した再送ストリーム対応の再送方式を再送ストリームに適用し（ステップＳ１５Ａ），送信する（ステップＳ１６）。【０１１３】
次に，先に説明した送信方式として符号化ダイバーシティとビームフォーミングを適応的に選択できる場合の選択基準条件のアルゴリズムの例を以下に説明する。【０１１４】
(1) 再送周期に対するフェージング速度
図２４は，かかる再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の選択判断フローである。【０１１５】
スケジューラ１から再送の指令が出されると（ステップＳ２０），最初にデータを送った時刻と再送する時刻の差である再送周期と，チャネル推定値から求まるフェージング速度Ｆdを用いて，再送方式を符号化ダイバーシティにするか，ビームフォーミングにするかを選択判断する（ステップＳ２１）。【０１１６】
なお，フェージング速度Ｆdに対して，適当なパラメータαを乗算して適当な閾値を設定する。【０１１７】
すなわち，再送周期Ｆdが，所定のフェージング速度Ｆdの大きさ（＝Ｆd×α）より小さいときは，符号化ダイバーシティによる再送方式を選択する（ステップＳ２２）。反対に，再送周期Ｆdが，所定のフェージング速度Ｆdの大きさ（＝Ｆd×α）より大きいときは，ビームフォーミングによる再送方式を選択する（ステップＳ２３）。【０１１８】
この判断方法のポイントは，最初にデータを送った際にパイロットチャネルを用いて伝搬路推定とビームフォーミングウエイトを生成し，再送時に伝搬路が大きく変わっていないかをフェージング速度Ｆdを用いて判定する。そして，伝搬路が大きく変わっていない場合にビームフォーミングを適用する点にある。【０１１９】
フェージング速度Ｆdについては，従来用いられている手法を用いれば良い。αについては，計算機シミュレーション等により求めた最適値を用いれば良い。【０１２０】
(2)（固有値の最大値の二乗）と（固有値を全て足して二乗）で判断
再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の第２の選択判断フローを図２５に示す。図２５において，スケジューラから再送の指令が出される（ステップＳ２０）と，チャネルの相関行列の固有値を利用してダイバーシティ次元を計算し，それが相関行列の最大ランクであるＮと比較して（ステップＳ２１Ａ）どの程度大きいかにより，再送方式を符号化ダイバーシティにするか，ビームフォーミングにするかを選択する。【０１２１】
チャネル行列については，フィードバックリンクにてフィードバック信号を受信するためのチャネル推定値Ｈを利用し，チャネル相関行列Ｓ＝ＨＨＨを求める。これを固有値展開することで固有値を有する対角行列Ｄを抽出できる。【０１２２】
【数１】
2008142733.tif 000003
【０１２３】
相関行列Ｓの固有値は正の整数であるので，最大値は次より選ばれる。【０１２４】
【数２】
2008142733.tif 000004
【０１２５】
この判断方法のポイントとしては，相関行列Ｓの固有値とその最大値を用いて伝搬路の固有空間のエネルギーばらつきを評価し，ある程度ばらついているならば符号化ダイバーシティを用いることを選択する点である。【０１２６】
なお，βについては，０〜１．０までの値の中で，計算機シミュレーションで最適化した適当な値を用いれば良い。【０１２７】
また，このような固有値解析に関しては，Simon
Haykin “Adaptive Filter Theory 4th Edit” Bookに詳細に記載されている。  
(3)フィードバックリンクのＳIＲで判断
図２６は，再送周期に対する,フェージング速度を基準とする送信方式の第３の選択判断フローを示す図である。スケジューラから再送の指令が出される（ステップＳ２０）と，フィードバックリンクにてフィードバック信号を受信するためのチャネル推定値を利用して得られるＳＩＲで，再送方式を符号化ダイバーシティにするか，ビームフォーミングにするかを選択する。【０１２８】
この方法のポイントとしては，フィードバックリンクのＳＩＲと適当な閾値ＴＨとの比較を行い（ステップＳ２１ｂｎ），送信に用いるウエイト（Weight）情報のＳＩＲが閾値ＴＨより高く，確からしいならばビームフォーミングを用いる（ステップＳ２１Ｂ，Ｙｅｓ）。【０１２９】
なお，閾値ＴＨについては，計算機シミュレーションで最適化した適当な値を用いれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
上記した本発明により，再送時における誤りが再起するのを防止でき，サービス（マルチキャスト放送，テレビ会話，ゲーム）に対して，ＱｏＳ(Quality of Service)保証を行うことが可能である。よって，本発明の適用によりスループットの高いデータ再送方法及び，これを適用する移動通信システムを提供することが可能であり産業上寄与するところ大である。
【図１】
2008142733.tif 000005
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月10日(2009.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータストリームを複数の送信系統から送信する無線通信システムにおけるデータ再送方法であって、
前記複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき、
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により、前記送信誤りがある送信データを同時に再送信し、
更に、前記送信誤りがあるときの、送信データの再送信を、適応的に選択されるビームフォーミング、又は空間符号化して再送信し、
前記ビームフォーミング、又は空間符号化の適応的に選択する基準を
再送周期と所定のフェージング速度を比較し、
前記再送周期が、前記所定のフェージング速度より小さくない時に、前記ビームフォーミングを選択し、前記所定のフェージング速度より小さい時に、前記空間符号化を選択する、
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項２】
複数のデータストリームを複数の送信系統から送信する無線通信システムにおけるデータ再送方法であって、
前記複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき、
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により、前記送信誤りがある送信データを同時に再送信し、
更に、前記送信誤りがあるときの、送信データの再送信を、適応的に選択されるビームフォーミング、又は空間符号化して再送信し、
前記ビームフォーミング、又は空間符号化の適応的に選択する基準を
チャネルの相関行列の固有値を利用してダイバーシティ次元を計算し、
前記計算されたダイバーシティ次元を、相関行列の最大ランクであるＮと比較し、
前記計算されたダイバーシティ次元が、前記相関行列の最大ランクであるＮに対し、所定の大きさを有する時に、前記空間符号化を適用し、前記所定の大きさを有しない時にビームフォーミングを選択する、
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項３】
請求項1又は２において、
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき、
前記送信誤りがある送信データのそれぞれに対応して、前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により同時に、前記送信誤りがある送信データを再送信する、
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
前記複数のデータストリームの少なくとも２以上のデータストリームのそれぞれにおける送信データに送信誤りがあるとき，
前記送信誤りがある送信データのそれぞれに対応して，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により同時に，前記送信誤りがある送信データを再送信する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信をビームフォーミングして再送信することを特徴とするデータ再送方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を空間符号化して再送信することを特徴とするデータ再送方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかにおいて，
更に，前記送信誤りがある送信データの再送信を，適応的に選択されるビームフォーミング，又は空間符号化して再送信し，
前記ビームフォーミング，又は空間符号化の適応的に選択する基準を
信号対雑音比（ＳＩＲ）と所定の閾値とを比較し，
前記信号対雑音比（ＳＩＲ）が，所定の閾値より大きい時に，前記ビームフォーミングを選択し，所定の閾値より大きくない時に，前記空間符号化を選択する，
ことを特徴とするデータ再送方法。
【請求項８】
複数の送信系統のそれぞれが，適応的に変調方式が選択制御される変調器と，前記変調器出力を無線周波数に変換する無線送信部を備え，
更に，伝搬路品質に応じた適応変調を行うように前記変調器を制御するスケジューラを有し，
前記スケジューラは，
複数の送信系統で送信される複数のデータストリームのいずれかにおける送信データに送信誤りがあるとき，前記複数のデータストリームの少なくとも２以上の送信系統により，前記送信誤りがある送信データを同時に再送信するように，データバッファからのデータの読み出しを制御し，
前記再送信されるデータに対しては，先の送信時と同じ適応変調となるように前記変調器を制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項８において，
更に，前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，ウエイト部を有し，
前記スケジューラは，前記ウエイト部に対し，前駆受信側から通知される送信ウエイトに対応して，少なくとも前記再送データを送信するタイミングでウエイトを制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項８において，
更に，前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，符号化部を有し，
送信データが受信誤りであるとき，前記送信データの再送信時に，前記スケジューラにより，前記符号化部における所定の符号化が行われるように制御する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項８において，
前記複数の送信系統に対し，前記変調器と無線送信部との間に，ウエイト部及び符号化部と，
更に，送信方式決定部を有し，
前記送信方式決定部により，先の送信データが受信側で誤りであった時に，前記送信データの再送信時に，前記ウエイト部によりウエイトを制御するか，前記符号化部における所定の符号化が行われるように制御するかの送信方式を決定し，
前記決定された送信方式を識別するビットを前記送信データの再送信時に受信側に送信する，
ことを特徴とする無線通信システム。
【国際調査報告】
2008142733.tif 000031
2008142733.tif 000032
2008142733.tif 000033
2008142733.tif 000034