(57)【要約】    【課題】      常に高い伝送容量を確保しつつ、回路規模の増大を抑制すること。    【解決手段】  相関値算出部１０９１は、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路のチャネル推定値から相関値を算出する。平均値算出部１０９２は、各サブキャリアにおける相関値の平均値を算出する。多重方式選択部１０９３は、各サブキャリアについて算出された平均値を所定の閾値と比較し、各サブキャリアの信号に対して適した多重方式を選択する。サブキャリア数比較部１０９４は、各サブキャリアブロックについてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数を閾値設定部１０９５によって設定される閾値と比較し、各サブキャリアブロックの多重方式をＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかに決定する。閾値設定部１０９５は、サブキャリアブロックの多重方式を切り替える境界となるサブキャリア数を伝送レート情報に応じた閾値として設定する。  【選択図】      図２
2006186805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送受信する複数のアンテナを備えた通信相手と通信するマルチアンテナ通信装置であって、
前記通信相手の複数のアンテナとの間で信号を送受信する複数のアンテナと、
前記通信相手および自装置のすべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得する取得手段と、
取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定する決定手段と、
を有することを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
【請求項２】
前記決定手段は、
チャネル推定値から求められる各サブキャリアのアンテナ間相関に応じてサブキャリアごとの最適な多重方式を選択する選択手段、を含み、
最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを所定数以上含むサブキャリアブロックの多重方式を空間分割多重方式と決定する一方、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを所定数未満含むサブキャリアブロックの多重方式を最大比合成ダイバーシチ方式と決定することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、
２本の送信アンテナの組み合わせに関するチャネル推定値の相関値をサブキャリアごとに算出する相関値算出部と、
サブキャリアごとに算出された相関値の平均値を各サブキャリアのアンテナ間相関として算出する平均値算出部と、
算出された平均値が所定の閾値以上のサブキャリアの多重方式として最大比合成ダイバーシチ方式を選択する一方、前記平均値が所定の閾値未満のサブキャリアの多重方式として空間分割多重方式を選択する多重方式選択部と、
を有することを特徴とする請求項２記載のマルチアンテナ通信装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナは、
前記通信相手の複数のアンテナと同数備えられ、
前記選択手段は、
サブキャリアごとのチャネル推定値を要素とする行列の行列式を各サブキャリアのアンテナ間相関として算出する行列式算出部と、
算出された行列式が所定の閾値以上のサブキャリアの多重方式として空間分割多重方式を選択する一方、前記平均値が所定の閾値未満のサブキャリアの多重方式として最大比合成ダイバーシチ方式を選択する多重方式選択部と、
を有することを特徴とする請求項２記載のマルチアンテナ通信装置。
【請求項５】
前記決定手段は、
サブキャリアブロックの多重方式を切り替える境界となるサブキャリア数の閾値を伝送レートに応じて設定する設定手段、をさらに含み、
最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを前記閾値以上含むサブキャリアブロックの多重方式を空間分割多重方式と決定する一方、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを前記閾値未満含むサブキャリアブロックの多重方式を最大比合成ダイバーシチ方式と決定することを特徴とする請求項２記載のマルチアンテナ通信装置。
【請求項６】
各サブキャリアブロックにおいて、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリア数と前記所定数との差に応じた伝送レートを決定する第２の決定手段、をさらに有することを特徴とする請求項２記載のマルチアンテナ通信装置。
【請求項７】
信号を送受信する複数のアンテナを備えたマルチアンテナ通信装置間の通信における多重方式決定方法であって、
すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得するステップと、
取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するステップと、
を有することを特徴とする多重方式決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ通信装置および多重方式決定方法に関し、特に、周波数が異なる複数のキャリアを用いて送受信を行うマルチアンテナ通信装置および多重方式決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、送受信側が複数のアンテナを用いて通信を行うＭＩＭＯ通信に関する検討が盛んである。ＭＩＭＯ通信においては、送信側の送信アンテナ数と受信側の受信アンテナ数とを乗じた積だけ送受信間の伝搬路が存在する。つまり、すべての送受信アンテナの対に対応する伝搬路が存在する。そして、それぞれの伝搬路の相関によって、空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）方式または最大比合成（ＭＲＣ：Maximum Ratio Combining）ダイバーシチ方式のいずれかの多重方式が適している。
【０００３】
すなわち、伝搬路の相関が小さい場合は、各伝搬路を伝送される信号を受信側で比較的容易に分離することができるため、ＳＤＭによって伝送効率を向上するのが好ましい。ＳＤＭでは、送信側では送信データが空間分割多重され、複数の送信アンテナからそれぞれ異なる信号が同時に送信される。したがって、送信アンテナが１本の場合に比べて、送信アンテナ数倍の伝送レートで信号が送信されることになる。
【０００４】
また、伝搬路の相関が大きい場合は、各伝搬路を伝送される信号を受信側で分離することが困難であるため、ＭＲＣダイバーシチによって受信特性の劣化を防止するのが好ましい。ＭＲＣダイバーシチでは、複数の送信アンテナから同一の信号が同時に送信される。したがって、伝送レートは送信アンテナが１本の場合と変わらないものの、伝搬路の相関が大きい場合でも受信特性の劣化を防止することができる。
【０００５】
ＭＩＭＯ通信においては、上述のように、伝搬路の相関によってＳＤＭおよびＭＲＣダイバーシチの２つの多重方式のいずれかが適しているため、例えば特許文献１には、ＳＤＭとＭＲＣダイバーシチを切り替えて、常に高い伝送容量を得ることが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９４２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）などのマルチキャリア伝送においては、周波数が異なる複数のキャリア（以下、「サブキャリア」という）によって信号が伝送され、各サブキャリアによって伝搬路の相関が異なっている。したがって、サブキャリアごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのどちらが適しているかは異なっており、最適な多重方式で伝送を行うためには、すべてのサブキャリアについて伝搬路の情報を取得し、サブキャリアごとに多重方式を切り替える制御を行う必要がある。そして、送信側がサブキャリアごとに多重方式を変更する制御を行えば、これに伴って受信側もサブキャリアごとの多重方式に応じた復号を行う必要が生じる。
【０００７】
このように、マルチキャリア伝送において多重方式を切り替える場合には、送受信側双方でサブキャリアごとの制御が必要となり、回路規模が増大してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、常に高い伝送容量を確保しつつ、回路規模の増大を抑制することができるマルチアンテナ通信装置および多重方式決定方法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】
本発明に係るマルチアンテナ通信装置は、信号を送受信する複数のアンテナを備えた通信相手と通信するマルチアンテナ通信装置であって、前記通信相手の複数のアンテナとの間で信号を送受信する複数のアンテナと、前記通信相手および自装置のすべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得する取得手段と、取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定する決定手段と、を有する構成を採る。
【００１０】
本発明に係る多重方式決定方法は、信号を送受信する複数のアンテナを備えたマルチアンテナ通信装置間の通信における多重方式決定方法であって、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得するステップと、取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するステップと、を有するようにした。
【００１１】
これらによれば、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を用いてサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するため、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式で時空間符号化・時空間復号を行うことができ、常に高い伝送容量を確保することができる。また、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える制御を必要とせず、回路規模の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、常に高い伝送容量を確保しつつ、回路規模の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の骨子は、複数のサブキャリアからなるサブキャリアブロックごとの多重方式をアンテナ間相関に応じて空間分割多重（ＳＤＭ）方式または最大比合成（ＭＲＣ）ダイバーシチ方式のいずれかに決定することである。
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る受信側のマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示すマルチアンテナ通信装置は、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）受信部１０１、ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）除去部１０２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０３、時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎ、並直列変換部１０５、復調部１０６、復号部１０７、チャネル推定部１０８、多重方式決定部１０９、ＦＢ（FeedBack：フィードバック）情報生成部１１０、およびＲＦ送信部１１１を有している。
【００１６】
ＲＦ受信部１０１は、アンテナを介して複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信し、受信信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。
【００１７】
ＧＩ除去部１０２は、受信信号中のシンボル間に挿入されているガードインターバルを除去する。
【００１８】
ＦＦＴ部１０３は、ガードインターバル除去後の信号を高速フーリエ変換し、サブキャリアごとの信号をチャネル推定部１０８および時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力する。このときＦＦＴ部１０３は、それぞれのサブキャリアが属するサブキャリアブロックに対応する時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへサブキャリアごとの信号を出力する。なお、受信信号に含まれるすべてのサブキャリアは、あらかじめｎ個のサブキャリアブロックに分割されている。また、各サブキャリアブロックのサブキャリア数は、２つ以上であり、サブキャリアブロック間で等しくても異なっていても良い。
【００１９】
時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎは、ｎ個のサブキャリアブロックに対応して設けられ、各サブキャリアブロックに属するサブキャリアの信号に対して、ＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかの多重方式に応じた時空間復号を行う。具体的には、時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎは、後述する多重方式決定部１０９による決定に従って、送信側の多重方式がＳＤＭであるサブキャリアブロックに属するサブキャリアの信号については、複数の送信アンテナから送信された信号を分離し、送信側の多重方式がＭＲＣダイバーシチであるサブキャリアブロックに属するサブキャリアの信号については、複数の送信アンテナから送信された信号を最大比合成する。
【００２０】
並直列変換部１０５は、時空間復号された各サブキャリアの信号を並直列変換し、復調部１０６へ出力する。
【００２１】
復調部１０６は、送信側に割り当てる符号化率および変調方式を決定するスケジューリングなどによって得られた伝送レート情報に従って、並直列変換後の信号に対して送信側における変調方式に応じた復調を行い、得られた復調信号を復号部１０７へ出力する。
【００２２】
復号部１０７は、伝送レート情報に従って、復調信号に対して送信側における符号化率に応じた誤り訂正復号を行い、受信データを出力する。
【００２３】
チャネル推定部１０８は、サブキャリアごとの参照パイロット信号を用いてチャネル推定を行い、各サブキャリアについて送受信アンテナ対ごとの伝搬路のチャネル推定値を多重方式決定部１０９へ出力する。
【００２４】
多重方式決定部１０９は、チャネル推定値から、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路の相関の指標となるアンテナ間相関を各サブキャリアについて求め、各サブキャリアのアンテナ間相関からサブキャリアブロックごとの多重方式をＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかに決定する。そして、多重方式決定部１０９は、すべてのサブキャリアブロックの多重方式情報と伝送レート情報に含まれる送信側の符号化率・変調方式情報とをＦＢ情報生成部１１０へ出力するとともに、各サブキャリアブロックの多重方式情報を対応する時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力する。なお、多重方式決定部１０９の詳細な構成については、後に詳述する。
【００２５】
ＦＢ情報生成部１１０は、多重方式情報および符号化率・変調方式情報を送信側のマルチアンテナ通信装置へフィードバックするためのフィードバック情報（ＦＢ情報）を生成する。ここで、ＦＢ情報に含まれる多重方式情報としては、サブキャリアブロック数のビットを用いれば良く、例えばＳＤＭが選択されたサブキャリアブロックに対応するビットを「１」とし、ＭＲＣが選択されたサブキャリアブロックに対応するビットを「０」とすれば良い。したがって、すべてのサブキャリアに１ビットずつ割り当てるよりも大幅に多重方式情報の情報量を削減することができる。
【００２６】
ＲＦ送信部１１１は、フィードバック情報に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、アンテナを介して送信する。
【００２７】
図２は、本実施の形態に係る多重方式決定部１０９の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、多重方式決定部１０９は、相関値算出部１０９１、平均値算出部１０９２、多重方式選択部１０９３、サブキャリア数比較部１０９４、および閾値設定部１０９５を有している。
【００２８】
相関値算出部１０９１は、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路のチャネル推定値から以下の式（１）によって相関値を算出する。
【００２９】
【数１】
2006186805.tif 000003
ここで、ρ(i,j,k)は、送信アンテナｉから送信されるサブキャリアｋの信号に対する伝搬路上のチャネル利得と送信アンテナｊから送信されるサブキャリアｋの信号に対する伝搬路上のチャネル利得との相関値であり、サブキャリアｋにおける送信アンテナｉと送信アンテナｊの相関値といえる。また、ｈ(i,k)およびｈ(j,k)は、それぞれ送信アンテナｉおよび送信アンテナｊから送信されたサブキャリアｋの信号の各受信アンテナにおけるチャネル推定値を列方向に並べた列ベクトルである。さらに、Ｈはエルミート共役を示している。
【００３０】
つまり、相関値算出部１０９１は、２本の送信アンテナの組み合わせについて式（１）からサブキャリアｋにおける相関値を算出し、さらに、すべてのサブキャリアについて同様の相関値を算出する。このとき、相関値算出部１０９１は、２本の送信アンテナの組み合わせすべてについて相関値を算出しても良く、また所定の２本の送信アンテナの組み合わせのみについて相関値を算出しても良い。
【００３１】
平均値算出部１０９２は、各サブキャリアにおける相関値の平均値を算出する。すなわち、平均値算出部１０９２は、２本の送信アンテナの組み合わせについて算出されたサブキャリアｋにおける相関値の平均値を以下の式（２）によって算出する。
【００３２】
ρ(k)＝Ｅ[ρ(i,j,k)]  ・・・（２）
ただし、１≦i,j≦Ｍ
つまり、平均値算出部１０９２は、総送信アンテナ数Ｍ本のうち、相関値が算出された２本の送信アンテナの組み合わせの相関値の平均値を算出する。本実施の形態においては、算出された平均値が各サブキャリアｋにおけるアンテナ間相関であり、平均値が大きければアンテナ間相関も大きく、平均値が小さければアンテナ間相関も小さい。なお、アンテナ間相関が大きければ、受信側で各伝搬路の信号を分離しにくいため、多重方式としてはＭＲＣダイバーシチが適しており、アンテナ間相関が小さければ、受信側で各伝搬路の信号を分離し安いため、多重方式としてはＳＤＭが適している。
【００３３】
多重方式選択部１０９３は、各サブキャリアについて算出された平均値を所定の閾値と比較することにより、各サブキャリアの信号に対して適した多重方式がＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれであるか選択する。具体的には、多重方式選択部１０９３は、式（２）によってサブキャリアごとに求められたρ(k)を所定の閾値Ｔcと比較し、ρ(k)がＴc以上であればサブキャリアｋにおけるアンテナ間相関が比較的大きいため、適した多重方式としてＭＲＣダイバーシチを選択し、ρ(k)がＴc未満であればサブキャリアｋにおけるアンテナ間相関が比較的小さいため、適した多重方式としてＳＤＭを選択する。
【００３４】
なお、多重方式選択部１０９３は、ρ(k)と比較する閾値Ｔcを伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式に応じて調整するようにしても良い。すなわち、符号化率・変調方式として誤りが発生しにくいものが選択されている場合は、閾値Ｔcを大きくしてＳＤＭが選択されやすいようにしても良い。
【００３５】
サブキャリア数比較部１０９４は、各サブキャリアブロックについてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数を閾値設定部１０９５によって設定される閾値と比較することにより、各サブキャリアブロックに対して適用する多重方式をＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかに決定する。具体的には、サブキャリア数比較部１０９４は、各サブキャリアブロックｋSCBにおいてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数ＮSDM(ｋSCB)を閾値ＴSDMと比較し、ＮSDM(ｋSCB)がＴSDM以上であればサブキャリアブロックｋSCBに属するサブキャリアに対してＳＤＭを適用すると決定し、ＮSDM(ｋSCB)がＴSDM未満であればサブキャリアブロックｋSCBに属するサブキャリアに対してＭＲＣダイバーシチを適用すると決定する。
【００３６】
閾値設定部１０９５は、サブキャリアブロックの多重方式を切り替える境界となるサブキャリア数であって、サブキャリアブロック内のＳＤＭが選択されたサブキャリア数を伝送レート情報に応じた閾値として設定する。具体的には、閾値設定部１０９５は、伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式が誤りが発生しにくいものである場合は、閾値ＴSDMを小さくしてサブキャリアブロックｋSCBに対する多重方式としてＳＤＭが選択されやすいようにする。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係る送信側のマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示すマルチアンテナ通信装置は、符号化部２０１、変調部２０２、直並列変換部２０３、時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎ、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部２０５、ＧＩ挿入部２０６、ＲＦ送信部２０７、ＲＦ受信部２０８、ＦＢ情報復調部２０９、多重方式指示部２１０、および伝送レート制御部２１１を有している。
【００３８】
符号化部２０１は、伝送レート制御部２１１から出力される符号化率・変調方式情報に従って、送信データに対して誤り訂正符号化を行い、得られた符号化データを変調部２０２へ出力する。
【００３９】
変調部２０２は、伝送レート制御部２１１から出力される符号化率・変調方式情報に従って、符号化データに対して変調を行い、得られた変調データを直並列変換部２０３へ出力する。
【００４０】
直並列変換部２０３は、変調データを直並列変換し、複数のサブキャリアに割り当てられる変調データを時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎへ出力する。このとき直並列変換部２０３は、それぞれのサブキャリアが属するサブキャリアブロックに対応する時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎへ各サブキャリアに割り当てられる変調データを出力する。
【００４１】
時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎは、ｎ個のサブキャリアブロックに対応して設けられ、各サブキャリアブロックに属するサブキャリアに割り当てられる変調データに対して、ＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかの多重方式で時空間符号化を行う。具体的には、時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎは、多重方式指示部２１０からの指示に従って、多重方式がＳＤＭであるサブキャリアブロックに関しては、複数の送信アンテナから異なる信号が同時に送信されるように変調データを空間分割多重し、多重方式がＭＲＣダイバーシチであるサブキャリアブロックに関しては、複数の送信アンテナから同一の信号が同時に送信されるように変調データを時空間符号化する。
【００４２】
ＩＦＦＴ部２０５は、時空間符号化された変調データを逆高速フーリエ変換し、得られたマルチキャリア信号をＧＩ挿入部２０６へ出力する。
【００４３】
ＧＩ挿入部２０６は、マルチキャリア信号中の各シンボルの末尾部分を先頭に複製して、ガードインターバルを挿入する。
【００４４】
ＲＦ送信部２０７は、ガードインターバル挿入後のマルチキャリア信号に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、アンテナを介して送信する。
【００４５】
ＲＦ受信部２０８は、アンテナを介してＦＢ情報を含む信号を受信し、受信信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。
【００４６】
ＦＢ情報復調部２０９は、受信信号に含まれるＦＢ情報を復調し、得られた多重方式情報を多重方式指示部２１０へ出力するとともに、符号化率・変調方式情報を伝送レート制御部２１１へ出力する。
【００４７】
多重方式指示部２１０は、多重方式情報に従って、サブキャリアブロックごとの多重方式を各サブキャリアブロックに対応する時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎへ指示する。すなわち、多重方式指示部２１０は、各サブキャリアブロックに多重方式としてＳＤＭおよびＭＲＣダイバーシチのいずれを適用するかを、各サブキャリアブロックに対応する時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎへ指示する。
【００４８】
伝送レート制御部２１１は、符号化率・変調方式情報に従って、自装置に割り当てられた符号化率を符号化部２０１へ通知するとともに、自装置に割り当てられた変調方式を変調部２０２へ通知する。
【００４９】
次いで、上記のように構成された送受信双方のマルチアンテナ通信装置の動作について説明する。以下では、主に受信側のマルチアンテナ通信装置によってサブキャリアブロックごとの多重方式が決定される動作について、図４のフロー図を参照しながら説明する。
【００５０】
送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から送信されたマルチキャリア信号は、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）のアンテナを介して、ＲＦ受信部１０１によって受信される。受信信号は、ＲＦ受信部１０１によって無線受信処理が施され、ＧＩ除去部１０２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１０３によって高速フーリエ変換されることにより、サブキャリアごとの信号がチャネル推定部１０８および時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力される。ここでは、チャネル推定部１０８からＲＦ送信部１１１による処理について説明するものとし、時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎから復号部１０７による処理については後に述べる。
【００５１】
そして、チャネル推定部１０８によって、送受信アンテナ対間の各伝搬路におけるチャネル推定値がサブキャリアごとに求められる（ＳＴ１０００）。つまり、送信側のマルチアンテナ通信装置がＭ本のアンテナを備えており、受信側のマルチアンテナ通信装置がＮ本のアンテナを備えている場合は、チャネル推定部１０８によって、Ｍ×Ｎ通りの伝搬路すべてのチャネル推定値がサブキャリアごとに算出される。以下では、送信アンテナｍと受信アンテナｎの間の伝搬路におけるサブキャリアｋのチャネル推定値をｈnm(k)と表記する。算出されたチャネル推定値は、多重方式決定部１０９内の相関値算出部１０９１へ出力される。
【００５２】
相関値算出部１０９１では、まず、各送信アンテナのサブキャリアごとのチャネル利得が算出される。すなわち、送信アンテナｉから送信されるサブキャリアｋの信号に対する伝搬路上のチャネル利得をｈ(i,k)とすれば、ｈ(i,k)はチャネル推定値ｈ1i(k)〜ｈNi(k)を要素とした以下の式（３）に示す列ベクトルとして表される。
【００５３】
ｈ(i,k)＝[ｈ1i(k)，ｈ2i(k)，…，ｈNi(k)]T  ・・・（３）
なお、式（３）において、[]Tは、[]で示される行列の転置行列を表している。
【００５４】
そして、相関値算出部１０９１によって、上述した式（１）が用いられ、サブキャリアｋに関する送信アンテナｉと送信アンテナｊに対応するチャネル利得の相関値ρ(i,j,k)が算出される（ＳＴ１１００）。相関値ρ(i,j,k)は、サブキャリアごと、かつ、２本の送信アンテナの組み合わせごとに算出される。ただし、相関値ρ(i,j,k)は、すべてのサブキャリアｋについて少なくとも１つは算出されるが、２本の送信アンテナｉ，ｊの組み合わせすべてについて算出される必要はない。したがって、相関値算出部１０９１は、１つのサブキャリアに関して、２本の送信アンテナの組み合わせすべてについて相関値を算出しても良く、所定の２本の送信アンテナの組み合わせのみについて相関値を算出しても良い。所定の２本の送信アンテナの組み合わせのみについて算出する場合は、すべてのサブキャリアに関して、同一の組み合わせについて相関値を算出するのが好ましい。
【００５５】
算出された相関値は、平均値算出部１０９２へ出力され、平均値算出部１０９２によって、各サブキャリアｋの相関値ρ(i,j,k)の平均値ρ(k)が上述した式（２）により求められる。こうして算出された平均値ρ(k)は、サブキャリアｋのアンテナ間相関の指標となっており、平均値ρ(k)が高いサブキャリアは、比較的アンテナ間相関が大きく、ＳＤＭには適していないと言える。反対に、平均値ρ(k)が低いサブキャリアは、比較的アンテナ間相関が小さく、ＳＤＭに適していると言える。
【００５６】
算出された平均値ρ(k)は、多重方式選択部１０９３へ出力され、多重方式選択部１０９３によって、サブキャリアごとに適した多重方式が選択される（ＳＴ１２００）。すなわち、多重方式選択部１０９３によって、サブキャリアｋの平均値ρ(k)と所定の閾値Ｔcとが比較され、平均値ρ(k)が所定の閾値Ｔc以上であるサブキャリアｋについては、多重方式としてＭＲＣダイバーシチが選択される一方、平均値ρ(k)が所定の閾値Ｔc未満であるサブキャリアｋについては、多重方式としてＳＤＭが選択される。ここで、送信側のマルチアンテナ通信装置に割り当てられる符号化率・変調方式が低い伝送レートに対応するものである場合には誤りが発生しにくいため、閾値Ｔcを大きくして、ＳＤＭが選択されやすくなるように調整しても良い。反対に、符号化率・変調方式が高い伝送レートに対応するものである場合には、閾値Ｔcを小さくして、ＳＤＭが選択されにくくなるように調整しても良い。選択されたサブキャリアごとの多重方式は、サブキャリア数比較部１０９４へ通知される。
【００５７】
また、閾値設定部１０９５には、スケジューリングなどによって送信側のマルチアンテナ通信装置に割り当てられる伝送レートの情報が入力され、サブキャリアブロックの多重方式がＳＤＭとなるために最小のサブキャリアブロック内におけるＳＤＭが選択されたサブキャリア数を示す閾値ＴSDMが設定される。すなわち、伝送レートが低く符号化率・変調方式が誤りが発生しにくいものである場合は、閾値ＴSDMは比較的小さい値に設定されサブキャリアブロックの多重方式としてはＳＤＭが選択されやすくなる一方、伝送レートが高く符号化率・変調方式が誤りが発生しやすいものである場合は、閾値ＴSDMは比較的大きい値に設定されサブキャリアブロックの多重方式としてはＳＤＭが選択されにくくなる。設定された閾値ＴSDMは、サブキャリア数比較部１０９４へ通知される。
【００５８】
そして、サブキャリア数比較部１０９４によって、サブキャリアブロックごとの多重方式が決定される（ＳＴ１３００）。すなわち、サブキャリア数比較部１０９４によって、サブキャリアブロックｋSCB内において多重方式としてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数ＮSDM(ｋSCB)が計数され、ＮSDM(ｋSCB)が閾値ＴSDMと比較され、サブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)が閾値ＴSDM以上であるサブキャリアブロックｋSCBの多重方式はＳＤＭに決定される一方、サブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)が閾値ＴSDM未満であるサブキャリアブロックｋSCBの多重方式はＭＲＣダイバーシチに決定される。このとき、閾値ＴSDMが上述のように設定されているため、送信側のマルチアンテナ通信装置に割り当てられている伝送レートが低ければ、サブキャリアブロックｋSCBにおけるサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)が比較的小さくても、サブキャリアブロックｋSCBの多重方式がＳＤＭに決定される。反対に、送信側のマルチアンテナ通信装置に割り当てられている伝送レートが高ければ、サブキャリアブロックｋSCBにおけるサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)が比較的大きくなければ、サブキャリアブロックｋSCBの多重方式がＳＤＭに決定されない。
【００５９】
以上のように、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式が決定されるため、伝送容量を向上することができるとともに、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える必要がなくなり、送受信側双方における回路規模の増大を抑制することができる。
【００６０】
このようにして決定された各サブキャリアブロックの多重方式情報は、それぞれのサブキャリアブロックに対応する時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力され、すべてのサブキャリアブロックの多重方式情報と伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式情報とがＦＢ情報生成部１１０へ出力される。
【００６１】
時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力された各サブキャリアブロックの多重方式情報は、後に送信側のマルチアンテナ通信装置から送信される信号に対する時空間復号の際に用いられる。また、ＦＢ情報生成部１１０へ出力された多重方式情報および符号化率・変調方式情報は、ＦＢ情報生成部１１０によって送信側のマルチアンテナ通信装置へのＦＢ情報として成形される。そして、ＦＢ情報は、ＲＦ送信部１１１によって所定の無線送信処理が施され、アンテナを介して送信される（ＳＴ１４００）。ここで、本発明では多重方式がサブキャリアブロックごとに決定されているため、サブキャリアごとの多重方式を送信側のマルチアンテナ通信装置へフィードバックする必要がなく、ＦＢ情報の情報量を削減することができる。
【００６２】
受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）から送信されたＦＢ情報は、送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）のアンテナを介して、ＲＦ受信部２０８によって受信される。受信信号は、ＲＦ受信部２０８によって無線受信処理が施され、ＦＢ情報復調部２０９によって復調され、ＦＢ情報に含まれる多重方式情報は多重方式指示部２１０へ出力され、ＦＢ情報に含まれる符号化率・変調方式情報は伝送レート制御部２１１へ出力される。
【００６３】
そして、伝送レート制御部２１１によって、符号化部２０１の符号化率および変調部２０２の変調方式がそれぞれ符号化率・変調方式情報によって通知されたものに設定された後、送信データは、符号化部２０１によって誤り訂正符号化され、変調部２０２によって変調される。これらの誤り訂正符号化および変調により、受信側のマルチアンテナ通信装置のスケジューリングによって決定された伝送レートが実現される。
【００６４】
変調されて得られた変調データは、直並列変換部２０３によって直並列変換され、１つのサブキャリアブロックに属するサブキャリア数に対応する並列な変調データがそれぞれサブキャリアブロックに対応する時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎへ出力される。各時空間符号化部２０４−１〜２０４−ｎには、多重方式指示部２１０から多重方式情報に従ったＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかの多重方式が指示されており、それぞれのサブキャリアブロックに適した多重方式で変調データが時空間符号化される。これにより、受信側のマルチアンテナ通信装置において各サブキャリアブロックに属するサブキャリアのアンテナ間相関から決定された多重方式によって変調データが時空間符号化されたことになり、アンテナ間相関が大きいサブキャリアブロックの変調データについては、複数のアンテナから同一の信号が同時に送信され、アンテナ間相関が小さいサブキャリアブロックの変調データについては、複数のアンテナから異なる信号が同時に送信されることになる。
【００６５】
そして、時空間符号化されて得られた符号化データは、ＩＦＦＴ部２０５によって逆高速フーリエ変換されてマルチキャリア信号が生成され、ＧＩ挿入部２０６によってマルチキャリア信号にガードインターバルが挿入され、ＲＦ送信部２０７によって所定の無線送信処理が施され、アンテナを介して送信される。
【００６６】
送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から送信されたマルチキャリア信号は、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）のアンテナを介して、ＲＦ受信部１０１によって受信され、ＧＩ除去部１０２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１０３によってサブキャリアごとの信号が時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力される。
【００６７】
時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎには、多重方式決定部１０９からＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかの多重方式情報が出力されており、それぞれのサブキャリアブロックに対応する多重方式でサブキャリアごとの信号が時空間復号される。すなわち、アンテナ間相関が大きいサブキャリアブロックに属するサブキャリアの信号はＭＲＣダイバーシチによって送信されているため最大比合成が行われ、アンテナ間相関が小さいサブキャリアブロックに属するサブキャリアの信号はＳＤＭによって送信されているためアンテナごとの信号を分離する空間分離が行われる。時空間復号された各サブキャリアの信号は、並直列変換部１０５によって並直列変換され、復調部１０６および復号部１０７によって、スケジューリング時に送信側のマルチアンテナ通信装置に割り当てられた変調方式および符号化率に対応する復調および誤り訂正復号が行われ、受信データが得られる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、サブキャリアごとのアンテナ間相関から各サブキャリアに適した多重方式を選択し、サブキャリアブロック内のＳＤＭが適したサブキャリア数が閾値以上であれば当該サブキャリアブロックの多重方式をＳＤＭとし、サブキャリアブロック内のＳＤＭが適したサブキャリア数が閾値未満であれば当該サブキャリアブロックの多重方式をＭＲＣダイバーシチとする。このため、サブキャリアブロックごとに適した多重方式が選択されて高い伝送容量を確保することができるとともに、サブキャリアごとの多重方式を切り替える必要がなくなり、回路規模の増大を抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、送受信側のマルチアンテナ通信装置に備えられるアンテナ数は２本以上であれば任意の本数で良く、送受信側で等しい本数である必要もない。
【００７０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、送信アンテナと受信アンテナの数が等しい場合に、各送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値から求められる行列式からサブキャリアごとの多重方式を選択する点である。
【００７１】
本実施の形態に係る受信側のマルチアンテナ通信装置および送信側のマルチアンテナ通信装置の構成は、実施の形態１に係る受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）および送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、送受信側のマルチアンテナ通信装置に備えられたアンテナ数は等しいものとする。また、本実施の形態においては、受信側のマルチアンテナ通信装置における多重方式決定部１０９の内部構成のみが実施の形態１と異なっている。
【００７２】
図５は、本実施の形態に係る多重方式決定部１０９の内部構成を示すブロック図である。なお、図５において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。同図に示すように、多重方式決定部１０９は、行列式算出部３００１、多重方式選択部１０９３ａ、サブキャリア数比較部１０９４、および閾値設定部１０９５を有している。
【００７３】
行列式算出部３００１は、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路のチャネル推定値から以下の式（４）に示す行列Ｈ(k)を生成し、行列Ｈ(k)の行列式det[Ｈ(k)]を算出する。
【００７４】
【数２】
2006186805.tif 000004
つまり、行列式算出部３００１は、総送信アンテナ数Ｍ本かつ総受信アンテナ数Ｎ（ただし、本実施の形態においてはＮ＝Ｍ）本の場合に、サブキャリアｋに関する送信アンテナｍと受信アンテナｎとの間の伝搬路におけるチャネル推定値ｈnm(k)を要素とする行列Ｈ(k)を生成し、行列式det[Ｈ(k)]を算出する。この行列式det[Ｈ(k)]と実施の形態１における相関値ρとは図６に示すような関係を有しており、１対１に対応している。換言すれば、本実施の形態においては、行列式det[Ｈ(k)]が各サブキャリアｋにおけるアンテナ間相関の指標であり、行列式det[Ｈ(k)]が小さければアンテナ間相関は大きく、多重方式としてＳＤＭが適さない一方、行列式det[Ｈ(k)]が大きければアンテナ間相関は小さく、多重方式としてＳＤＭが適している。
【００７５】
多重方式選択部１０９３ａは、各サブキャリアについて算出された行列式det[Ｈ(k)]を所定の閾値と比較することにより、各サブキャリアの信号に対して適した多重方式がＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれであるか選択する。具体的には、多重方式選択部１０９３ａは、サブキャリアｋに関する行列式det[Ｈ(k)]を所定の閾値Ｔdと比較し、行列式det[Ｈ(k)]がＴd以上であればサブキャリアｋにおけるアンテナ間相関が比較的小さいため、適した多重方式としてＳＤＭを選択し、行列式det[Ｈ(k)]がＴd未満であればサブキャリアｋにおけるアンテナ間相関が比較的大きいため、適した多重方式としてＭＲＣダイバーシチを選択する。
【００７６】
なお、多重方式選択部１０９３ａは、実施の形態１と同様に、行列式det[Ｈ(k)]と比較する閾値Ｔdを伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式に応じて調整するようにしても良い。
【００７７】
次いで、上記のように構成された多重方式決定部によってサブキャリアブロックごとの多重方式が決定される動作について、図７のフロー図を参照しながら説明する。なお、図７において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００７８】
まず、実施の形態１と同様に、送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から送信されたマルチキャリア信号が用いられ、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）のチャネル推定部１０８によって、送受信アンテナ対間の各伝搬路におけるチャネル推定値がサブキャリアごとに求められる（ＳＴ１０００）。これにより、各サブキャリアｋについて、上式（４）の行列Ｈ(k)の各要素であるチャネル推定値ｈ11(k)〜ｈNM(k)が求められる。これらのチャネル推定値は、多重方式決定部１０９内の行列式算出部３００１へ出力される。
【００７９】
行列式算出部３００１では、まず、チャネル推定値ｈ11(k)〜ｈNM(k)から式（４）の行列Ｈ(k)が生成され、さらにサブキャリアごとの行列式det[Ｈ(k)]が算出される（ＳＴ２０００）。行列式の算出は、実施の形態１における相関値ρ(i,j,k)の算出よりも容易な演算のみで済み、また、２本の送信アンテナの組み合わせそれぞれについて演算を行う必要がないため、実施の形態１よりも演算量を大幅に削減することができる。また、算出された行列式det[Ｈ(k)]は、サブキャリアｋのアンテナ間相関の指標となっており、行列式det[Ｈ(k)]が大きいサブキャリアは、比較的アンテナ間相関が小さく、ＳＤＭに適していると言える。反対に、行列式det[Ｈ(k)]が小さいサブキャリアは、比較的アンテナ間相関が大きく、ＳＤＭには適していないと言える。
【００８０】
算出された行列式det[Ｈ(k)]は、多重方式選択部１０９３ａへ出力され、多重方式選択部１０９３ａによって、サブキャリアごとに適した多重方式が選択される（ＳＴ１２００）。すなわち、多重方式選択部１０９３ａによって、サブキャリアｋの行列式det[Ｈ(k)]と所定の閾値Ｔdとが比較され、行列式det[Ｈ(k)]が所定の閾値Ｔd以上であるサブキャリアｋについては、多重方式としてＳＤＭが選択される一方、行列式det[Ｈ(k)]が所定の閾値Ｔd未満であるサブキャリアｋについては、多重方式としてＭＲＣダイバーシチが選択される。ここで、実施の形態１と同様に、伝送レート情報に応じて閾値Ｔdを調整しても良い。選択されたサブキャリアごとの多重方式は、サブキャリア数比較部１０９４へ通知される。
【００８１】
そして、実施の形態１と同様に設定された閾値ＴSDMと多重方式としてＳＤＭが選択されたサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)とが比較され、サブキャリアブロックごとの多重方式が決定される（ＳＴ１３００）。
【００８２】
以上のように、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式が決定されるため、伝送容量を向上することができるとともに、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える必要がなくなり、送受信側双方における回路規模の増大を抑制することができる。また、本実施の形態においては、サブキャリアごとの多重方式が選択される際に、相関値の算出よりも容易な行列式の算出を行うのみであるため、演算量を削減することができる。
【００８３】
このようにして決定された各サブキャリアブロックの多重方式情報は、符号化率・変調方式情報とともにＦＢ情報に成形され、アンテナを介して送信される（ＳＴ１４００）。
【００８４】
以下、実施の形態１と同様に、送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から各サブキャリアブロックの多重方式が最適なものとなったマルチキャリア信号が送信され、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）は、上述のように決定した多重方式に応じてサブキャリアブロックごとの時空間復号を行う。
【００８５】
以上のように、本実施の形態によれば、サブキャリアごとのアンテナ間相関の指標となる行列式から各サブキャリアに適した多重方式を選択し、サブキャリアブロック内のＳＤＭが適したサブキャリア数が閾値以上であれば当該サブキャリアブロックの多重方式をＳＤＭとし、サブキャリアブロック内のＳＤＭが適したサブキャリア数が閾値未満であれば当該サブキャリアブロックの多重方式をＭＲＣダイバーシチとする。このため、サブキャリアブロックごとに適した多重方式が選択されて高い伝送容量を確保することができるとともに、サブキャリアごとの多重方式を切り替える必要がなくなり、回路規模の増大を抑制することができる。また、サブキャリアごとの多重方式を選択するのに、相関値などを算出する必要がなく、演算量を削減することができる。
【００８６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、サブキャリアブロック内のＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチが選択されたサブキャリア数に応じてサブキャリアブロックごとの符号化率・変調方式を変更して伝送レートを決定する点である。
【００８７】
本実施の形態に係る受信側のマルチアンテナ通信装置および送信側のマルチアンテナ通信装置の構成は、実施の形態１に係る受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）および送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、受信側のマルチアンテナ通信装置における多重方式決定部１０９の内部構成のみが実施の形態１と異なっている。
【００８８】
図８は、本実施の形態に係る多重方式決定部１０９の内部構成を示すブロック図である。なお、図８において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。同図に示すように、多重方式決定部１０９は、相関値算出部１０９１、平均値算出部１０９２、多重方式選択部１０９３、サブキャリア数比較部４００１、および伝送レート決定部４００２を有している。
【００８９】
サブキャリア数比較部４００１は、各サブキャリアブロックについてＳＤＭが選択された数を所定の閾値と比較することにより、各サブキャリアブロックに対して適用する多重方式をＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのいずれかに決定する。具体的には、サブキャリア数比較部４００１は、各サブキャリアブロックｋSCBにおいてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数ＮSDM(ｋSCB)を閾値ＴSDMと比較し、ＮSDM(ｋSCB)がＴSDM以上であればサブキャリアブロックｋSCBに属するサブキャリアに対してＳＤＭを適用すると決定し、ＮSDM(ｋSCB)がＴSDM未満であればサブキャリアブロックｋSCBに属するサブキャリアに対してＭＲＣダイバーシチを適用すると決定する。このとき、サブキャリア数比較部４００１は、実施の形態１、２とは異なり、固定された閾値ＴSDMを用いてサブキャリアブロックごとの多重方式を決定する。
【００９０】
伝送レート決定部４００２は、各サブキャリアブロックｋSCBにおいてＳＤＭが選択されたサブキャリアの数ＮSDM(ｋSCB)と閾値ＴSDMとの差に応じて、各サブキャリアブロックｋSCBの符号化率・変調方式を決定する。具体的には、伝送レート決定部４００２は、サブキャリアブロックｋSCBの多重方式がＳＤＭに決定された場合、まず以下の式（５）によってサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)と閾値ＴSDMとの差ｄSDMを算出する。
【００９１】
ｄSDM＝ＮSDM(ｋSCB)−ＴSDM  ・・・（５）
この差ｄSDMが大きければ大きいほど、サブキャリアブロックｋSCB内に多重方式としてＳＤＭが選択されていたサブキャリアが多いことを示し、アンテナ間相関が小さいサブキャリアが多いことになる。換言すれば、アンテナごとの信号を容易に分離できるサブキャリアが多く、このサブキャリアブロックは誤りにくいサブキャリアブロックと言える。そこで、伝送レート決定部４００２は、差ｄSDMを所定の閾値ＴMCSと比較し、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS以上であれば伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式をより高い伝送レートに対応するものに変更し、符号化率・変調方式情報として出力する。反対に、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS未満であれば伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式をより低い伝送レートに対応するものに変更し、符号化率・変調方式情報として出力する。
【００９２】
また、伝送レート決定部４００２は、サブキャリアブロックｋSCBの多重方式がＭＲＣダイバーシチに決定された場合、まず以下の式（６）によってサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)と閾値ＴSDMとの差ｄMRCを算出する。
【００９３】
ｄMRC＝ＴSDM−ＮSDM(ｋSCB)  ・・・（６）
この差ｄMRCが小さければ小さいほど、サブキャリアブロックｋSCB内に多重方式としてＳＤＭが選択されていたサブキャリアが多いことを示し、アンテナ間相関が小さいサブキャリアが多いことになる。換言すれば、ＭＲＣダイバーシチを行う場合に十分なダイバーシチ利得を得られるサブキャリアが多く、このサブキャリアブロックは誤りにくいサブキャリアブロックと言える。そこで、伝送レート決定部４００２は、差ｄSDMを所定の閾値ＴMCSと比較し、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS以上であれば伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式をより低い伝送レートに対応するものに変更し、符号化率・変調方式情報として出力する。反対に、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS未満であれば伝送レート情報に含まれる符号化率・変調方式をより高い伝送レートに対応するものに変更し、符号化率・変調方式情報として出力する。
【００９４】
次いで、上記のように構成された多重方式決定部によってサブキャリアブロックごとの多重方式が決定される動作について、図９のフロー図を参照しながら説明する。なお、図９において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００９５】
まず、実施の形態１と同様に、送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から送信されたマルチキャリア信号が用いられ、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）のチャネル推定部１０８によって、送受信アンテナ対間の各伝搬路におけるチャネル推定値がサブキャリアごとに求められる（ＳＴ１０００）。そして、相関値算出部１０９１によって上式（１）からサブキャリアｋの相関値ρ(i,j,k)が算出され（ＳＴ１１００）、平均値算出部１０９２によって各サブキャリアｋにおける相関値ρ(i,j,k)の平均値ρ(k)がアンテナ間相関として算出される。
【００９６】
算出された平均値ρ(k)は、多重方式選択部１０９３へ出力され、多重方式選択部１０９３によって、サブキャリアごとに適した多重方式が選択される（ＳＴ１２００）。このとき、本実施の形態においては、実際の伝送レートが伝送レート情報のものから変更される可能性があるため、平均値ρ(k)と比較される閾値Ｔcは固定されているものとする。選択されたサブキャリアごとの多重方式は、サブキャリア数比較部４００１へ通知される。
【００９７】
そして、伝送レート情報に拘わらず固定された所定の閾値ＴSDMと多重方式としてＳＤＭが選択されたサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)とが比較され、サブキャリアブロックごとの多重方式が決定される（ＳＴ３０００）。
【００９８】
このように、本実施の形態においては固定された閾値ＴSDMとの比較によりサブキャリアブロックの多重方式が決定されるが、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式が決定されることに変わりはなく、伝送容量を向上することができる。また、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える必要がなくなり、送受信側双方における回路規模の増大を抑制することができる。さらに、伝送レートに応じて閾値を変更することがないため、閾値を設定する演算を省くことができる。
【００９９】
このようにして決定された各サブキャリアブロックの多重方式情報は、ＦＢ情報生成部１１０および各時空間復号部１０４−１〜１０４−ｎへ出力されると同時に、各サブキャリアブロックｋSCBにおいてＳＤＭが選択されているサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)とともに伝送レート決定部４００２へ出力される。
【０１００】
伝送レート決定部４００２では、サブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)とサブキャリア数比較部４００１において用いられた閾値ＴSDMとの差および伝送レート情報から、サブキャリアブロックごとの伝送レート（符号化率・変調方式）が決定される（ＳＴ３１００）。すなわち、多重方式がＳＤＭに決定されたサブキャリアブロックｋSCBについては、上式（５）によってサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)と閾値ＴSDMの差ｄSDMが算出され、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS以上であれば伝送レート情報によって規定される伝送レートより高い伝送レートが決定される。また、差ｄSDMが所定の閾値ＴMCS未満であれば伝送レート情報によって規定される伝送レートより低い伝送レートが決定される。
【０１０１】
同様に、多重方式がＭＲＣダイバーシチに決定されたサブキャリアブロックｋSCBについては、上式（６）によって閾値ＴSDMとサブキャリア数ＮSDM(ｋSCB)の差ｄMRCが算出され、差ｄMRCが所定の閾値ＴMCS以上であれば伝送レート情報によって規定される伝送レートより低い伝送レートが決定され、差ｄMRCが所定の閾値ＴMCS未満であれば伝送レート情報によって規定される伝送レートより高い伝送レートが決定される。
【０１０２】
本実施の形態においては、上述のように、適した多重方式としてＳＤＭが選択されたサブキャリアが多いサブキャリアブロックについては伝送レートを高くするため、伝送容量をさらに向上することができる。また、適した多重方式としてＭＲＣダイバーシチが選択されたサブキャリアが多いサブキャリアブロックについては伝送レートを低くするため、伝送中に発生する誤りをさらに低減することができる。
【０１０３】
このようにして決定された各サブキャリアブロックの符号化率・変調方式情報は、多重方式情報とともにＦＢ情報に成形され、アンテナを介して送信される（ＳＴ１４００）。
【０１０４】
以下、実施の形態１と同様に、送信側のマルチアンテナ通信装置（図３）から各サブキャリアブロックの多重方式および伝送レートが最適なものとなったマルチキャリア信号が送信され、受信側のマルチアンテナ通信装置（図１）は、上述のように決定した多重方式および伝送レートに応じてサブキャリアブロックごとの時空間復号、復調、および復号を行う。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態によれば、サブキャリアごとのアンテナ間相関から各サブキャリアに適した多重方式を選択し、サブキャリアブロック内のＳＤＭが適したサブキャリア数と固定された閾値とを比較してサブキャリアブロックごとの多重方式を決定し、さらに、ＳＤＭが適したサブキャリア数と固定された閾値との差からサブキャリアブロックごとの伝送レートを決定する。このため、サブキャリアブロックごとに適した多重方式が選択されて高い伝送容量を確保することができるとともに、サブキャリアごとの多重方式を切り替える必要がなくなり、回路規模の増大を抑制することができる。また、伝送レートの変更により、伝送容量をさらに向上したり、伝送中の誤りの発生をさらに低減したりすることができる。
【０１０６】
なお、上記各実施の形態においては、受信側のマルチアンテナ通信装置が各サブキャリアブロックの多重方式を決定するものとしたが、受信側のマルチアンテナ通信装置が送信側のマルチアンテナ通信装置へすべてのサブキャリアに関する送受信アンテナ対間のチャネル推定値をフィードバックし、送信側のマルチアンテナ通信装置がフィードバックされたチャネル推定値からサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するようにしても良い。この場合には、送信側のマルチアンテナ通信装置が各サブキャリアブロックの多重方式を受信側のマルチアンテナ通信装置へ報知する。
【０１０７】
本発明の第１の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、信号を送受信する複数のアンテナを備えた通信相手と通信するマルチアンテナ通信装置であって、前記通信相手の複数のアンテナとの間で信号を送受信する複数のアンテナと、前記通信相手および自装置のすべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得する取得手段と、取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定する決定手段と、を有する構成を採る。
【０１０８】
この構成によれば、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を用いてサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するため、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式で時空間符号化・時空間復号を行うことができ、常に高い伝送容量を確保することができる。また、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える制御を必要とせず、回路規模の増大を抑制することができる。
【０１０９】
本発明の第２の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第１の態様において、前記決定手段は、チャネル推定値から求められる各サブキャリアのアンテナ間相関に応じてサブキャリアごとの最適な多重方式を選択する選択手段、を含み、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを所定数以上含むサブキャリアブロックの多重方式を空間分割多重方式と決定する一方、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを所定数未満含むサブキャリアブロックの多重方式を最大比合成ダイバーシチ方式と決定する構成を採る。
【０１１０】
この構成によれば、空間分割多重方式が適したサブキャリアが比較的多く含まれるサブキャリアブロックの多重方式は空間分割多重方式となり、空間分割多重方式が適したサブキャリアが比較的少なく含まれるサブキャリアブロックの多重方式は最大比合成ダイバーシチ方式となる。このため、各サブキャリアブロックに最適な多重方式が決定され、伝送容量の向上を図ることができる。
【０１１１】
本発明の第３の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第２の態様において、前記選択手段は、２本の送信アンテナの組み合わせに関するチャネル推定値の相関値をサブキャリアごとに算出する相関値算出部と、サブキャリアごとに算出された相関値の平均値を各サブキャリアのアンテナ間相関として算出する平均値算出部と、算出された平均値が所定の閾値以上のサブキャリアの多重方式として最大比合成ダイバーシチ方式を選択する一方、前記平均値が所定の閾値未満のサブキャリアの多重方式として空間分割多重方式を選択する多重方式選択部と、を有する構成を採る。
【０１１２】
この構成によれば、２本の送信アンテナの組み合わせに関する相関値のサブキャリアごとの平均値を算出し、平均値と所定の閾値との比較によりサブキャリアごとの多重方式を選択するため、各サブキャリアに適した多重方式を正確に選択することができ、結果として各サブキャリアブロックに適した多重方式を決定することができる。
【０１１３】
本発明の第４の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第２の態様において、前記複数のアンテナは、前記通信相手の複数のアンテナと同数備えられ、前記選択手段は、サブキャリアごとのチャネル推定値を要素とする行列の行列式を各サブキャリアのアンテナ間相関として算出する行列式算出部と、算出された行列式が所定の閾値以上のサブキャリアの多重方式として空間分割多重方式を選択する一方、前記平均値が所定の閾値未満のサブキャリアの多重方式として最大比合成ダイバーシチ方式を選択する多重方式選択部と、を有する構成を採る。
【０１１４】
この構成によれば、送受信アンテナ数が等しい場合、チャネル推定値からなる行列の行列式と所定の閾値との比較によりサブキャリアごとの多重方式を選択するため、相関値の演算などを行わずに各サブキャリアに適した多重方式を選択することができ、演算量を削減することができる。
【０１１５】
本発明の第５の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第２の態様において、前記決定手段は、サブキャリアブロックの多重方式を切り替える境界となるサブキャリア数の閾値を伝送レートに応じて設定する設定手段、をさらに含み、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを前記閾値以上含むサブキャリアブロックの多重方式を空間分割多重方式と決定する一方、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリアを前記閾値未満含むサブキャリアブロックの多重方式を最大比合成ダイバーシチ方式と決定する構成を採る。
【０１１６】
この構成によれば、伝送レートに応じて設定された閾値と空間分割多重方式が適したサブキャリア数とを比較してサブキャリアブロックの多重方式を決定するため、伝送レートが低く誤りが発生しにくい場合には、サブキャリアブロックの多重方式を空間分割多重方式に決定されやすくすることができ、伝送容量をさらに向上することができる。
【０１１７】
本発明の第６の態様に係るマルチアンテナ通信装置は、上記第２の態様において、各サブキャリアブロックにおいて、最適な多重方式として空間分割多重方式が選択されたサブキャリア数と前記所定数との差に応じた伝送レートを決定する第２の決定手段、をさらに有する構成を採る。
【０１１８】
この構成によれば、空間分割多重方式が選択されたサブキャリア数の大小に応じて伝送レートを決定するため、サブキャリアブロックに含まれるすべてのサブキャリアの多重方式が一律に決定されても伝送レートを調整して誤りの発生を抑制することができる。
【０１１９】
本発明の第７の態様に係る多重方式決定方法は、信号を送受信する複数のアンテナを備えたマルチアンテナ通信装置間の通信における多重方式決定方法であって、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を複数のサブキャリアそれぞれについて取得するステップと、取得されたチャネル推定値を用いて２つ以上のサブキャリアを含むサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するステップと、を有するようにした。
【０１２０】
この方法によれば、すべての送受信アンテナ対間の伝搬路におけるチャネル推定値を用いてサブキャリアブロックごとの多重方式を決定するため、サブキャリアブロックごとにＳＤＭまたはＭＲＣダイバーシチのうちいずれか適した多重方式で時空間符号化・時空間復号を行うことができ、常に高い伝送容量を確保することができる。また、個々のサブキャリアごとに多重方式を切り替える制御を必要とせず、回路規模の増大を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明のマルチアンテナ通信装置および多重方式決定方法は、常に高い伝送容量を確保しつつ、回路規模の増大を抑制することができ、例えば周波数が異なる複数のキャリアを用いて送受信を行うマルチアンテナ通信装置および多重方式決定方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受信側のマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る多重方式決定部の内部構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る送信側のマルチアンテナ通信装置の要部構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係る多重方式決定方法を示すフロー図
【図５】本発明の実施の形態２に係る多重方式決定部の内部構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係る行列式とアンテナ間相関との関係の一例を示す図
【図７】実施の形態２に係る多重方式決定方法を示すフロー図
【図８】本発明の実施の形態３に係る多重方式決定部の内部構成を示すブロック図
【図９】実施の形態３に係る多重方式決定方法を示すフロー図
【符号の説明】
【０１２３】
１０１  ＲＦ受信部
１０２  ＧＩ除去部
１０３  ＦＦＴ部
１０４−１〜１０４−ｎ  時空間復号部
１０５  並直列変換部
１０６  復調部
１０７  復号部
１０８  チャネル推定部
１０９  多重方式決定部
１０９１  相関値算出部
１０９２  平均値算出部
１０９３、１０９３ａ  多重方式選択部
１０９４、４００１  サブキャリア数比較部
１０９５  閾値設定部
３００１  行列式算出部
４００２  伝送レート決定部
１１０  ＦＢ情報生成部
１１１  ＲＦ送信部
【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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