(57)【要約】【課題】本発明は、第１及び第２パイロット信号を同時に送信することで、別々の時刻に送信する場合に比べ、データ信号の送信量を増やすことが出来る無線通信システムを提供する。【解決手段】第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信されるように、第１及び第２のパイロット信号並びにデータ信号を各サブキャリアに配置した上で送信する送信手段を備える。【選択図】図３
2008035079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局及び端末装置が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信されるように、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を各サブキャリアに配置した上で送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記送信手段は、
前記第１のパイロット信号が配置される前記サブキャリアの間に、少なくとも１つの前記第２のパイロット信号を配置した上で送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記端末装置は、
アンテナによって得られた受信信号に対してフーリエ変換を行うことにより、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を抽出する受信手段と、
前記第２のパイロット信号の振幅を測定する振幅測定手段と、
前記第２のパイロット信号の振幅と等しくなるように、前記第１のパイロット信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅が調整された前記第１のパイロット信号と、前記第２のパイロット信号とを用いて、前記データ信号を復調する際に必要となる振幅及び位相の基準を算出し、これらを伝送路推定値として出力する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定値を用いて前記データ信号を復調する復調手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記端末装置は、
前記受信手段から出力される前記第１のパイロット信号の受信電力を測定することにより、前記回線品質を測定する回線品質測定手段と、
前記回線品質に関する情報に、前記第２のパイロット信号に関する情報を付加することにより、フィードバック情報を生成し送信するフィードバック情報生成手段と
をさらに備え、
前記基地局は、
前記フィードバック情報を受信することにより、前記第２のパイロット信号に関する情報を抽出するフィードバック情報受信手段をさらに備え、
前記送信手段は、
前記抽出された前記第２のパイロット信号に関する情報に基づいて、前記第１のパイロット信号と同一のタイミングで送信する前記第２のパイロット信号の信号数を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数の送信アンテナを有し、伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局及び端末装置が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成し、このうち前記データ信号を、前記複数の送信アンテナに分配するように出力することにより、複数の分割データ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記分割データ信号の数に対応するように設けられ、前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信され、かつ前記第１及び第２のパイロット信号がそれぞれ少なくとも１つの前記送信アンテナから送信されるように、前記第１又は第２のパイロット信号と前記分割データ信号とを各サブキャリアに配置した上で前記送信アンテナからそれぞれ送信する複数の送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
端末装置に無線接続され、伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局において、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信されるように、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を各サブキャリアに配置した上で送信する送信手段と
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記送信手段は、
前記第１のパイロット信号が配置される前記サブキャリアの間に、少なくとも１つの前記第２のパイロット信号を配置した上で送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
前記端末装置から送信されてくるフィードバック情報を受信することにより、前記第２のパイロット信号に関する情報を抽出するフィードバック情報受信手段をさらに備え、
前記送信手段は、
前記抽出された前記第２のパイロット信号に関する情報に基づいて、前記第１のパイロット信号と同一のタイミングで送信する前記第２のパイロット信号の信号数を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項９】
伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局に無線接続された端末装置において、
アンテナによって得られた受信信号に対してフーリエ変換を行うことにより、回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を抽出する受信手段と、
前記第２のパイロット信号の振幅を測定する振幅測定手段と、
前記第２のパイロット信号の振幅と等しくなるように、前記第１のパイロット信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅が調整された前記第１のパイロット信号と、前記第２のパイロット信号とを用いて、前記データ信号を復調する際に必要となる振幅及び位相の基準を算出し、これらを伝送路推定値として出力する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定値を用いて前記データ信号を復調する復調手段と
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項１０】
前記受信手段から出力される前記第１のパイロット信号の受信電力を測定することにより、前記回線品質を測定する回線品質測定手段と、
前記回線品質に関する情報に、前記第２のパイロット信号に関する情報を付加することにより、フィードバック情報を生成し送信するフィードバック情報生成手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の端末装置。
【請求項１１】
端末装置に無線接続され、複数の送信アンテナを有し、伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局において、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成し、このうち前記データ信号を、前記複数の送信アンテナに分配するように出力することにより、複数の分割データ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記分割データ信号の数に対応するように設けられ、前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信され、かつ前記第１及び第２のパイロット信号がそれぞれ少なくとも１つの前記送信アンテナから送信されるように、前記第１又は第２のパイロット信号と前記分割データ信号とを各サブキャリアに配置した上で前記送信アンテナからそれぞれ送信する複数の送信手段と
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１２】
伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局及び端末装置が無線接続された無線通信システムのパイロット信号制御方法において、
前記基地局は、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成するデータ生成ステップと、
前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御ステップと、
前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信されるように、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を各サブキャリアに配置した上で送信する送信ステップと
を備えることを特徴とする無線通信システムのパイロット信号制御方法。
【請求項１３】
前記送信ステップは、
前記第１のパイロット信号が配置される前記サブキャリアの間に、少なくとも１つの前記第２のパイロット信号を配置した上で送信する
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システムのパイロット信号制御方法。
【請求項１４】
前記端末装置は、
アンテナによって得られた受信信号に対してフーリエ変換を行うことにより、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を抽出する受信ステップと、
前記第２のパイロット信号の振幅を測定する振幅測定ステップと、
前記第２のパイロット信号の振幅と等しくなるように、前記第１のパイロット信号の振幅を調整する振幅調整ステップと、
振幅が調整された前記第１のパイロット信号と、前記第２のパイロット信号とを用いて、前記データ信号を復調する際に必要となる振幅及び位相の基準を算出し、これらを伝送路推定値として出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値を用いて前記データ信号を復調する復調ステップと
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システムのパイロット信号制御方法。
【請求項１５】
前記端末装置は、
前記受信手段から出力される前記第１のパイロット信号の受信電力を測定することにより、前記回線品質を測定する回線品質測定ステップと、
前記回線品質に関する情報に、前記第２のパイロット信号に関する情報を付加することにより、フィードバック情報を生成し送信するフィードバック情報生成ステップと
をさらに備え、
前記基地局は、
前記フィードバック情報を受信することにより、前記第２のパイロット信号に関する情報を抽出するフィードバック情報受信ステップをさらに備え、
前記送信ステップは、
前記抽出された前記第２のパイロット信号に関する情報に基づいて、前記第１のパイロット信号と同一のタイミングで送信する前記第２のパイロット信号の信号数を制御する
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システムのパイロット信号制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信システムに関し、特にマルチキャリア通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、OFDM通信やマルチキャリアCDMA通信など、デジタル信号を複数のサブキャリアへマッピングし、広帯域化して送受信することにより、伝送速度の高速化や周波数選択性フェージングへの耐性向上を図る技術が注目を集めている。さらに複数のサブキャリアをグループ化したサブバンドを用意し、同時に複数の通信を可能としたOFDMAも知られている。
【０００３】
OFDMA通信ではさらに、複数の通信相手との間の伝送路の周波数特性が異なることを利用し、通信相手ごとに通信品質の良好なサブバンドを選択的に利用する割り当てを施すことにより、通信速度の向上を図る手段も知られている。この割り当てを実施するためには、伝送路の周波数特性をサブバンドごとに得る必要がある。特許文献１には、基地局から端末への通信において、端末がサブバンドの伝送路状態を測定し、通信品質が良好なサブバンドの品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)を基地局へフィードバックする方法が記載されている。サブバンドの通信品質測定に当たり、基地局は端末に対し、測定用の信号を送信する。以下ではこの測定用信号を、第１パイロット信号と呼ぶこととする。
【０００４】
第１パイロット信号は予めシステム上定義された信号を利用することから、通信品質の測定のみならず、端末のデータ復調時における振幅や位相基準の算出にも用いることができる。つまり端末は、基地局から送信される第１パイロット信号を事前に記憶しており、無線通信路の伝送により歪みを受けて受信した第１パイロット信号と比較することで、振幅変動や位相回転といった伝送歪みを推定できる。データ信号も同様の歪みを受けているため、第１パイロット信号から求めた振幅や位相を基準とすることで、データ信号の復調が可能となる。
【０００５】
続いて、送信電力制御(TPC : Transmission Power Control)について述べる。無線通信では、限られた周波数資源を有効に利用するために、同一の周波数を地理的に離れた場所にて再利用したり、符号分割多重(CDM : Code Division Multiplex)、時間分割多重(TDM : Time Division Multiplex)、空間分割多重(SDM : Space Division Multiplex)することもある。これらの再利用や多重の際には、方式上の性質として、あるいは制御の不完全性から、互いの信号が干渉しあう場合がある。例えばCDMをユーザ多重に用いたCDMA(Code Division Multiple Access)では、遅延波が干渉となるばかりではなく、場合によっては拡散符号間に完全直交が保証されない場合もある。このような環境では、相手に与える干渉を最小限にとどめるために、送信時の電力を必要最小限に抑えることが望まれる。この制御をTPCと呼ぶ。OFDMにTPCを適用した例は、特許文献２に記されている。
【０００６】
但し、CQI測定を実施する無線通信システムにおいてTPCを施すと、問題を生じる。無線回線品質を測定するための信号、つまり第１パイロット信号に対してTPCを適用すると、受信機は、受信した信号の変化が回線状況の変化によるものか、もしくはTPCによるものかが判らなくなる。従って、ユーザデータを含む信号全体をTPCする場合であっても、第１パイロット信号へTPCを適用することは望ましくない。すると第１パイロット信号とデータ信号の送信電力が異なるものとなり、端末では受信した第１パイロット信号より求めた振幅を、復調の際の基準として利用することはできなくなる。そこで特許文献２では、無線回線品質を測定するためのTPCされていないパイロット信号、つまり第１パイロット信号に加え、第１パイロット信号のみを利用して復調可能な制御データ、さらにTPCを施したパイロット信号、即ち第２パイロット信号、そしてユーザデータからなる無線信号を提案している。この構成により、TPCを施さない第１パイロット信号を利用してCQIを生成することができ、さらに第２パイロット信号を利用することで復調のための振幅基準を生成することが可能となる。
【特許文献１】特開2005-244958号公報
【特許文献２】特開2005-123898号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の無線通信システム、特に送信電力制御しており、かつ、通信品質測定と伝送路推定の双方を実現する無線通信システムでは、通信品質測定のための信号に対して送信電力制御することができないため、固定電力で送られる基準信号と、伝送路推定するための送信電力制御された基準信号の双方が必要であった。送信電力制御しないシステムにおいて共用することができる通信品質測定のための信号と伝送路推定のための信号を、送信電力制御するシステムにおいて分けて両方とも送ることは、通信リソースを消費することになり無駄が生じる。結果として、送ることのできるデータ量が減少し、スループットが低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は上記の問題を解決すべくなされたものである。端末が受信信号を復調するために必須な伝送路推定を可能とするための基準信号量を必要最低限確保する一方、通信品質測定のために必要な基準信号量を不用意に多くしないようにする方法を提案する。
【０００９】
また、容易な制御および構成で通信品質測定のための基準信号を必要最低限のみ配置することで、回線品質測定および伝送路推定の双方を実施するシステムにおいて、基準信号のオーバヘッドを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による無線通信システムは、
伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局及び端末装置が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信されるように、前記第１及び第２のパイロット信号並びに前記データ信号を各サブキャリアに配置した上で送信する送信手段と
を備える。
【００１１】
また本発明の一態様による無線通信システムは、
複数の送信アンテナを有し、伝送方式としてマルチキャリア伝送方式を使用する基地局及び端末装置が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
回線品質を測定するための第１のパイロット信号、前記端末装置が復調処理を行う際に使用される第２のパイロット信号、及び送信対象のデータ信号を生成し、このうち前記データ信号を、前記複数の送信アンテナに分配するように出力することにより、複数の分割データ信号を生成するデータ生成手段と、
前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の振幅をそれぞれ調整することにより、前記第２のパイロット信号及び前記分割データ信号の送信電力をそれぞれ変更及び制御する送信電力制御手段と、
前記分割データ信号の数に対応するように設けられ、前記第１及び第２のパイロット信号が同一のタイミングで送信され、かつ前記第１及び第２のパイロット信号がそれぞれ少なくとも１つの前記送信アンテナから送信されるように、前記第１又は第２のパイロット信号と前記分割データ信号とを各サブキャリアに配置した上で前記送信アンテナからそれぞれ送信する複数の送信手段と
を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無線通信システムによれば、第１及び第２パイロット信号を同時に送信することで、別々の時刻に送信する場合に比べ、データ信号の送信量を増やすことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
（１）第１の実施の形態
（概要）
図１は、本発明の実施の形態による無線通信システム１０を表す。本実施の形態による無線通信システム１０は、基地局２０と端末３０〜６０から構成される。例えば無線通信システム１０は４台の端末３０〜６０から構成され、端末３０、端末４０、端末５０、及び端末６０は、基地局２０からの無線信号が届く範囲、つまりセル７０に位置しているものとする。基地局２０から各端末３０〜６０への無線信号伝送を下りリンク８０とし、逆に各端末３０〜６０から基地局２０への無線信号伝送を上りリンク９０と呼ぶこととする。
【００１５】
また、下りリンクは図２に示すように周波数分割多重されており、単一又は複数のサブキャリアからなるサブバンドが形成され、サブバンドに対して複数の端末、ユーザ、あるいは回線が割り当てられる。
【００１６】
（サブキャリアへの信号配置方法）
まず、本実施の形態におけるパイロットサブキャリアの配置方法について、図３〜図５を参照しながら詳細を述べる。本実施の形態では図３に示すように、１OFDMシンボル内に回線品質測定に用いるための第１パイロット信号、及び伝送路推定に用いるための第２パイロット信号が配置される。
【００１７】
第１パイロット信号が配置されるサブキャリアを第１パイロットサブキャリアと呼ぶこととし、基地局から固定電力にて送信されるものとする。また、各サブバンドの回線品質を正しく得るために、送信される信号帯域に一様に配置されることを仮定する。
【００１８】
同様に第２パイロット信号が送信されるサブキャリアを第２パイロットサブキャリアと呼ぶこととし、隣接する第１パイロットサブキャリアの間に配置されるものとする。さらに、第１パイロットサブキャリアあるいは第２パイロットサブキャリアが配置されているサブキャリアを、パイロットサブキャリアと呼ぶこととする。
【００１９】
なお、比較例としての図４の方法では、第１パイロット信号と第２パイロット信号を送信するために、時間的なリソースを冗長に消費している。例えば双方のパイロット信号送信に１OFDMシンボルを要するとすると、両方を送信するのに２OFDMシンボルを要する。例えば全信号を合わせて７OFDMシンボルの送信に留めなければならない場合は、約29％もの割合をパイロット信号が占めることとなり、その分データ信号の利用できる通信リソースが71%しかないため、非常に非効率である。
【００２０】
ここで、第１パイロットサブキャリア及び第２パイロットサブキャリアを含むOFDMシンボルの、より詳細な構成の一例を図５に示す。図５では、第１パイロットサブキャリア間は１６サブキャリアだけ離れており、その間に３本の第２パイロットサブキャリアが配置されている。パイロットサブキャリアの間隔は４サブキャリアであり、最も周波数の低いパイロットサブキャリアは、周波数の低い方から数えて２本目のサブキャリアに配置されている。また、パイロットサブキャリアの間にはデータ信号を送受信するためのデータサブキャリアが配置されているものとする。
【００２１】
周波数の低い方から順にサブキャリア番号１、サブキャリア番号２、、、と定義し、上記の配置を一般的な式にて示すと、まず第１パイロットサブキャリアの配置されるサブキャリアは以下のサブキャリア番号にて表される。
【数１】
2008035079.tif 000003
【００２２】
ここで、全サブキャリア数をL、パイロットサブキャリアのサブキャリア間隔をM、そしていちばん低い周波数のパイロットサブキャリアの位置をMb、隣接する第１パイロット信号の間にある第２パイロット信号の個数をN-1個とする。第１パイロット信号の間隔はMN個のサブキャリアとなり、帯域内に一様に第１パイロット信号が配置されることになる。図５の例では、Mb=2、M=4、N=4である。
【００２３】
第２パイロット信号の配置されるサブキャリア番号は、以下の式で表される。
【数２】
2008035079.tif 000004
以上の第１パイロット信号及び第２パイロット信号の配置により、無線通信システム１０が利用する周波数帯域内に一様にパイロット信号が配置される。
【００２４】
以上の構成により、パイロット信号が占有するOFDMシンボルを１シンボルに限定することができ、送信可能なOFDMシンボル数が７の時、仮にパイロットサブキャリア間にデータサブキャリアが無い場合であっても、パイロット信号の占有量は約14%にまで削減できる。すると86%のデータ信号の占有量を確保でき、比較例に比べて約21%もの効率向上を図ることができる。パイロットサブキャリア間にデータサブキャリアを配置した場合は、さらにデータの伝送効率が向上する。
【００２５】
（基地局構成）
図６は、本実施の形態に係る無線通信システム１０の基地局２０の装置構成を示すものである。この基地局２０は、第１パイロット信号生成部１３０、第２パイロット信号生成部１４０、ユーザデータ生成部１５０、データ信号送信電力変更部１６０、パイロット信号送信電力変更部１７０、サブキャリアマッピング部１８０、逆FFT部１９０、D/A変換部２００、送信アナログ部２１０、基地局送信アンテナ２２０、基地局受信アンテナ２３０、フィードバック情報受信部２４０、及び信号送信電力制御部２５０からなる。
【００２６】
なお、第１パイロット信号生成部１３０、第２パイロット信号生成部１４０、及びユーザデータ生成部１５０は、データ生成部１００を形成し、データ信号送信電力変更部１６０、パイロット信号送信電力変更部１７０、フィードバック情報受信部２４０、及び信号送信電力制御部２５０は、送信電力制御部１１０を形成し、サブキャリアマッピング部１８０、逆FFT部１９０、D/A変換部２００、送信アナログ部２１０、及び基地局送信アンテナ２２０は、OFDM送信部１２０を形成する。
【００２７】
第１パイロット信号生成部１３０は、端末３０〜６０が回線品質を測定するための基準信号を生成する。この回線品質測定に用いるための基準信号のことを第１パイロット信号と呼ぶこととする。この第１パイロット信号は、通信を開始する前に予め基地局２０と端末３０〜６０の間で取り決められた信号でなければならない。つまり既知信号でなければならない。
【００２８】
第２パイロット信号生成部１４０は、端末３０〜６０が伝送路推定に用いるための基準信号を生成する。この伝送路推定に用いるための基準信号のことを、第２パイロット信号と呼ぶこととする。この第２パイロット信号も通信を開始する前に予め基地局２０と端末３０〜６０の間で取り決められた信号なければならない。つまり既知信号なければならない。第２パイロット信号の系列は、第１パイロット信号と同じ系列でも良いし、異なってもよい。
【００２９】
ユーザデータ生成部１５０は、図示しないアプリケーションから送られてきた情報系列を、無線信号を介して送信するためのビット系列に変換する役割を果たす。さらに基地局２０から端末３０〜６０へ送られる制御信号に関しても、ユーザデータ生成部１５０にて生成されるものとする。ユーザデータ生成部１５０が生成したビット系列を、ユーザデータと呼ぶこととする。つまりこのユーザデータには、アプリケーションから送られる情報とともに、制御情報も含まれていることになる。
【００３０】
データ信号送信電力変更部１６０は、ユーザデータ生成部１５０から入力されたユーザデータに対し、後述する信号送信電力制御部２５０からの制御情報に基づき、送信電力の制御を行う。つまり、ユーザデータの振幅を調節する。このときに入力されたユーザデータの振幅に対して乗算される係数は、信号送信電力制御部２５０から与えられる。
【００３１】
パイロット信号送信電力変更部１７０は第２パイロット信号生成部１４０から与えられた、第２パイロット信号の振幅を後述する信号送信電力制御２５０の制御情報に基づき調節する。この時、入力された第２パイロット信号の振幅に対して乗算される係数は、信号送信電力制御部２５０から与えられる。
【００３２】
サブキャリアマッピング部１８０は、OFDM通信を行う際の各サブキャリアに対して、第１パイロット信号、第２パイロット信号、及びユーザデータを配置する。詳しくは、第１パイロット信号を第１パイロットサブキャリアへ、第２パイロット信号を第２パイロットサブキャリアへ、そしてユーザデータをデータサブキャリアへと配置する。全サブキャリア数をL、第１パイロット信号または第２パイロット信号のいずれかが配置される間隔をM、隣接する第１パイロットの間に配置される第２パイロットの数をN-1とした場合、各パイロットに配置される信号の内容は以下に述べる式により表される。
【００３３】
第１パイロットサブキャリアまたは第２パイロットサブキャリアのいずれかのパイロット信号が配置されるサブキャリア番号は、以下の式により表される。
【数３】
2008035079.tif 000005
【００３４】
また、第１パイロットサブキャリアが配置されるサブキャリア番号は以下の式により表される。
【数４】
2008035079.tif 000006
【００３５】
なおMbは、パイロット信号配置位置の左右のずれを示すものであり、最も周波数の低いサブキャリアから、最も周波数の低い第１パイロット信号または第２パイロット信号が配置されるサブキャリアまでの、サブキャリア本数と定義する。これら以外のサブキャリアに対してユーザデータが配置される。なお本実施の形態では、L、M、及びNはシステム上予め定義された値であるものとする。
【００３６】
第１パイロット信号、第２パイロット信号、あるいはユーザデータは、サブキャリアマッピング部１８０においてサブキャリアに配置される際に、変調が施される。変調方式には例えばBPSK、QPSK、ASK、64QAMなどを用いることができる。もしBPSK変調される場合は、１つのサブキャリアに対して１ビットが割り当てられる。またQPSKが用いられる場合は、１サブキャリアに対して２ビットが割り当てられる。もし64QAMが用いられる場合は、１サブキャリアに対して６ビットが割り当てられる。
【００３７】
逆FFT部１９０は、サブキャリアマッピング部１８０から入力された各サブキャリアの変調信号に、逆FFT処理を施す。するとOFDM通信行うためのベースバンド時間波形が生成される。このベースバンド時間波形はDA変換部２００によりアナログ信号に変換された後、送信アナログ部２１０に入力され、無線周波数の信号に変換されて基地局送信アンテナ２２０から送信される。
【００３８】
基地局受信アンテナ２３０は、端末３０〜６０から送信された信号を受信する。受信した信号はフィードバック情報受信部２４０へと送られる。フィードバック情報受信部２４０では、受信した信号に含まれる端末３０〜６０から基地局２０にフィードバックされた情報を取り出す。取り出すためには一般的に、受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、さらにデジタル信号に変換した後、復調処理を施す。これらの処理はフィードバック情報受信部２４０に含まれているものとする。端末３０〜６０から基地局２０へフィードバックされる情報とは、本実施の形態では、送信電力制御に関する情報であるものとする。つまり、端末３０〜６０が基地局２０に対して送信電力の増加を求める要求、あるいは減少を求める要求であるものとする。これらの要求は明示的になされるものではなくてもよく、例えば端末３０〜６０が現在の回線品質情報をフィードバックする方法が考えられる。この方法ではフィードバックされた回線品質情報を用いて送信電力を増加させるべきか減少させるべきかを基地局２０が判断する。回線品質情報とは例えば、端末３０〜６０における受信電力、当該受信電力にて受信することは可能な変調方式や誤り訂正符号化率、あるいはこれらを表すインデックス番号、あるいは現在の誤り率などを用いることが可能である。回線品質情報の一例を図７に示す。
【００３９】
信号送信電力制御部２５０では、各端末３０〜６０からフィードバックされた回線品質情報を用いて、送信電力を上げるべきか下げるべきかを判断する。本実施の形態では、複数のサブバンドが複数のユーザに割り当てられるシステムを考えているため、ここでは各サブバンドの送信電力を制御することとなる。あるサブバンドにおいて端末３０〜６０における受信電力が低すぎると判断される場合、あるいは誤りが多発すると考えられる場合には送信電力を上げる。逆に受信電力が高すぎると判断できる場合、あるいは誤りの個数が少なすぎると考えられる場合には送信電力を下げる。この処理により、端末３０〜６０が情報を受信するのに必要な最低限度の送信電力を設定することができ、結果として他の受信機、あるいは他のシステムに対する干渉量を減らすことが可能となる。判断の結果得られた送信電力を上げる、あるいは下げるという命令、つまり送信電力制御命令は、データ信号送信電力変更部１６０、及びパイロット信号送信電力変更部１７０に与えられる。
【００４０】
（端末構成）
図８は、本実施の形態に係る無線通信システム１０の端末３０の装置構成を示すものである。この端末３０は端末受信アンテナ３００、受信アナログ部３１０、AD変換部３２０、FFT部３３０、サブキャリアデマッピング部３４０、回線品質測定部３５０、フィードバック情報生成部３６０、端末送信アンテナ３７０、第２パイロット信号振幅測定部３８０、第１パイロット信号振幅調整部３９０、伝送路推定部４００、ユーザデータ復調部４１０、及びユーザデータ再生部４２０からなる。
【００４１】
なお、端末受信アンテナ３００、受信アナログ部３１０、AD変換部３２０、FFT部３３０、サブキャリアデマッピング部３４０は、ＯＦＤＭ受信部４３０を形成する。
【００４２】
基地局２０から送信された下りリンク信号は、端末受信アンテナ３００により受信される。そして受信された信号は受信アナログ部３１０により、受信ベースバンド信号に変換される。さらにAD変換部３２０によりデジタル信号に変換され、FFT部３３０に入力される。FFT部３３０では、受信したベースバンド信号をスペクトラムに変換し、各サブキャリアに重畳された信号を取り出す。この取り出された信号はサブキャリアデマッピング部３４０に入力される。
【００４３】
サブキャリアデマッピング部３４０では、各サブキャリアにおいて得られた信号のうち、第１パイロットサブキャリアから第１パイロット信号を、第２パイロットサブキャリアから第２パイロット信号を、そしてデータサブキャリアからユーザデータを取り出す。これらは実際には、各サブキャリアの番号を参照することにより分類される。第１パイロット信号または第２パイロット信号、つまりパイロット信号は、以下の式により表されるサブキャリア番号のサブキャリアから取り出すことができる。
【数５】
2008035079.tif 000007
さらに、上式により得られたパイロット信号のうち、以下の式により表されるサブキャリアにマッピングされたパイロット信号は、第１パイロット信号である。
【数６】
2008035079.tif 000008
これら以外のパイロット信号は第２パイロット信号である。またパイロット信号がマッピングされていないサブキャリアからは、ユーザデータが取り出される。取り出された第１パイロット信号は後述する回線品質測定部３５０へ、第２パイロット信号は伝送路推定部４００へ、そしてユーザデータはユーザデータ復調部４１０へと送られる。
【００４４】
サブキャリアデマッピング部３４０にて取り出された第１パイロット信号は、回線品質測定部３５０へと入力される。回線品質測定部３５０では、第１パイロット信号の受信電力を測ることにより、回線品質を測定する。第１パイロット信号は基地局２０から固定電力で送信されているが、伝送路を通過することによる減衰により、これより低い電力で受信される。従って回線品質を受信電力で表すことができる。但し、回線品質は必ずしも受信電力により決めなければならないものではなく、例えば伝搬路がマルチパス伝搬路である場合には、遅延波により回線が劣化することも考えられる。そこで第１パイロット信号のスペクトラムからマルチパスによる伝送路歪みを推定し、この歪み具合を回線品質としても良い。回線品質測定部３５０において求める回線品質はフィードバック情報生成部３６０へと送られる。
【００４５】
フィードバック情報生成部３６０では、回線品質測定部３５０から得た回線品質情報もとに基地局２０へフィードバックする情報を生成する。フィードバックする情報は先に述べたように、受信電力そのものでも良いし、現在の受信電力で受信可能な変調方式や誤り訂正符号化率などでもよい。この回線品質情報は、図６に示す受信品質値の部分に記載される。
【００４６】
フィードバック情報生成部３６０において生成されたフィードバック情報は、さらにアナログ信号に変換され、無線周波数に変換された上で、端末送信アンテナ３７０から送信される。
【００４７】
同時にサブキャリアデマッピング部３４０から取り出された第１パイロット信号は、第１パイロット信号振幅調整部３９０へと送られる。第１パイロット信号は送信電力制御されていないため、これを用いて送信電力制御されたデータ信号を復調することができなかった。しかし、第２パイロット信号は送信時に送信電力制御されていることから、第２パイロット信号と同様の振幅となるように振幅を調整すれば、データ信号の復調に利用できる。この振幅調整処理を、第１パイロット信号振幅調整部３９０にて行なう。調整するためには第２パイロット信号の振幅値が必要となるが、これは第２パイロット信号振幅測定部３８０より与えられる。第２パイロット信号振幅測定部３８０では、サブキャリアデマッピング部３４０より得た第２パイロット信号の振幅を求めて、第１パイロット信号振幅調整部３９０へ出力する。第１パイロット信号振幅調整部３９０では、第１パイロット信号振幅に対する、前記第２パイロット信号振幅の比を、第１パイロット信号に対して乗じることで調整する。第１パイロット信号振幅や第２パイロット信号振幅とは例えば、全ての第１パイロット信号、あるいは第２パイロット信号の平均振幅を用いるものとする。
【００４８】
前出の特許文献２では、同一サブキャリア番号に配置された第１パイロット信号と第２パイロット信号のベクトル和を求めることで新たな位相基準を求めてデータ信号を復調する方法が記されている。特許文献２は双方のパイロット信号を近接した２つの時刻に送信することを想定しており、この時間差による伝送路の変化が僅かであることから、双方のサブキャリアの位相がほぼ同一であると見なせるため、このようなベクトル和を利用することが可能となる。しかし本実施の形態では、第１パイロット信号と第２パイロット信号が同一サブキャリア番号に配置されることは無いため、互いに同一の位相と見なせるという想定はできず、ベクトル和は利用できない。しかし前記のような振幅の調整を実施することで、第１パイロット、及び第２パイロットの両方を利用してデータ信号を復調することが可能となる。
【００４９】
ところでユーザデータは、無線伝送におけるマルチパスにより歪みを受けているため、送信された信号と異なる形となっている。そこでこの歪みを補正するための信号、つまり、伝送路推定値を伝送路推定部４００において求める。伝送路推定部４００において伝送路推定値を求める際には、第１パイロット信号振幅調整部３９０から得られた振幅調整後の第１パイロット信号と、サブキャリアデマッピング部１８０から得られた第２パイロット信号が用いられる。各受信パイロット信号と、予め取り決められて送信される第１パイロット信号及び第２パイロット信号を比較し、伝送路にて生じた振幅変動や位相回転を推定する。同様の位相回転は、ユーザデータに対しても重畳されていることから、ユーザデータを復調する際に、修正すべき位相回転量を求めることができる。このようにして求めた振幅基準及び、位相基準は、伝送路推定値としてユーザデータ復調部４１０へと送られる。
【００５０】
ユーザデータ復調部４１０では、伝送路推定部４００から得た伝送路推定値と、サブキャリアデマッピング部３４０から得たユーザデータと用いて、ユーザデータを復調する。前述のとおり、サブキャリアデマッピング部３４０から取り出されたユーザデータは、伝送路を通過したことによる振幅の変動や位相の回転を受けている。またこの振幅の変動や位相回転は伝送路推定部４００において求めた伝送路推定値に表れている。そこで伝送路推定値の逆特性をユーザデータに乗じることで、送信されたユーザデータを得ることができる。ユーザデータ復調部４１０ではさらにBPSK、QPSK、ASK、64QAMといった変調方式で変調された信号の復調も同時に行う。したがってユーザデータ復調部４１０からはビット系列が出力され、ユーザデータ再生部４２０へと入力される。ユーザデータ再生部４２０では、取り出されたビット系列から、端末への情報を取り出す。
【００５１】
（効果）
第１及び第２パイロット信号を同時に送信することで、別々の時刻に送信する場合に比べ、データ信号の送信量を増やすことが出来る。
【００５２】
また、復調基準作成に用いられる送信電力制御されたパイロット信号や、回線品質測定に用いられる固定電力パイロット信号を、利用帯域内に一様に配置することで、測定精度を一様にすることが出来る。測定精度が低い箇所を作らないことで、誤り率の悪い箇所を減らし、ユーザ間で均一な通信を実現する。
【００５３】
（２）第２の実施の形態
（概要）
続いて第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態では、第１パイロット信号の密度と、第２パイロット信号の密度を変化させることを考える。受信第１パイロット信号は、受信第２パイロット信号の振幅の測定値により補正されるため、復調基準としての精度が若干劣る。一方、多くの第２パイロット信号を多くの第２パイロットサブキャリアへ配置すると、精度の高い復調基準を多く得られるため、受信性能の向上が見込める。さらに、常に一定の高い電力にて送信しなければならない第１パイロット信号が多く存在すると、基地局からの送信電力の増大、あるいは相対的に第２パイロット信号やデータ信号の送信電力の低下を招く。また第１パイロット信号は通信品質測定に利用されるが、所望の測定精度が得られる範囲であれば、過剰に送る必要は無い。そこで、端末からのフィードバック情報を頼りに、受信性能の向上を目指して第２パイロット信号を動的に増やし、さらに過剰な第１パイロット信号を動的に減らす制御を考える。
【００５４】
（基地局構成）
図９は、第２の実施形態において用いられる基地局５００の構成を示したものである。図６に示される第１の実施形態における基地局２０との大きな違いは、パイロット信号制御５１０が加わったことであり、フィードバック情報受信部２４０、第１パイロット信号生成部１３０、第２パイロット信号生成部１４０、ユーザデータ生成部１５０、及びサブキャリアマッピング部１８０がパイロット信号制御部５１０へと接続される。
【００５５】
フィードバック情報受信部２４０では、第１の実施形態の動作に加え、端末から送られたフィードバック情報から第２パイロット信号の要求信号を抽出する。この要求信号は図１０に例示するように、回線品質情報に含まれて端末からフィードバックされるものとし、例えば第２パイロット信号の量の増量を要求するときは１が、減量を要求するときは０が記載されるものとする。なお、具体的に増減量を記載しても良い。複数の端末からフィードバックされた複数の第２パイロット信号要求は、フィードバック情報受信部２４０により抽出された後、パイロット信号制御部５１０へ入力される。
【００５６】
パイロット信号制御部５１０では、各端末から送られた複数の第２パイロット信号要求に基づき、次回送信に含める第１パイロットや第２パイロットの量を調節する。これはつまり、第１の実施の形態におけるＮの値を変更することに相当する。本実施の形態では一例として、Ｎは２以上の２のべき乗に限定するものとする。すると2Mk + Mb (k=0,1,2,..(L-Mb)/2M)番目のサブキャリアには、必ず第２サブキャリアが位置することになる。すると端末はＮを未知の状態であっても、(L-Mb)/2M本のサブキャリアから第２パイロット信号を抽出することが可能となる。
【００５７】
決定されたＮは、第１パイロット信号生成部１３０、第２パイロット信号生成部１４０、及びサブキャリアマッピング部１８０へと送られる。そして第１パイロット信号生成部１３０では、(L-Mb)/MN本のサブキャリアにマッピングするための第１パイロット信号を生成する。また第２パイロット信号生成部１４０では、(L-Mb)/M - (L-Mb)/MN本のサブキャリアへマッピングするための第２パイロット信号を生成する。サブキャリアマッピング部１８０では、第１パイロット信号と第２パイロット信号を、第１の実施の形態にて説明した方法に従って配置する。
【００５８】
なお、パイロット信号制御部５１０にて求めたＮは、ユーザデータ生成部１５０へも送られる。ユーザデータ生成部１５０では第１の実施の形態の動作に加え、制御信号に対してＮを記載する動作も行なう。
【００５９】
その他の各ブロックの動作は第１の実施の形態と同様とする。
【００６０】
（端末構成）
図１１は第２の実施の形態に係る端末６００の構成を示す図である。これは第１の実施の形態における端末３０の構成を示した図８に比べ、デマッピング制御部６１０が追加された形となっている。またデマッピング制御部６１０は、ユーザデータ復調部４１０、及びサブキャリアデマッピング部３４０と接続されている。
【００６１】
端末６００が信号を受信した際に、当該信号におけるＮの値は未知である。しかしNが2以上であり、かつ2のべき乗であるという取り決めをしているので、必ず第２パイロット信号がマッピングされているサブキャリアは存在する。例えば図１２にM=4の場合において、N=2の場合（図１２（ａ））とN=4の場合（図１２（ｂ））のサブキャリア配置を図示したが、いずれの場合も第６サブキャリアと第１４サブキャリアには第２パイロット信号が配置されている。同様に、取り決め内の如何なるNであっても、第２パイロット信号が配置されるサブキャリアは得られる。このサブキャリアの番号は(2k+1)M + Mb (k=0,1,2,..(L-Mb-2M)/2M)にて与えられる。そこでサブキャリアデマッピング部３４０ではまず、必ず第２パイロット信号がマッピングされているサブキャリアからのみ第２パイロット信号を取り出す。また、Ｎの値が後ほど判明したら、第１の実施の形態の通り、第１パイロット信号、第２パイロット信号、及びユーザデータ全てを抽出する。
【００６２】
伝送路推定部４００は、Ｎが未知の際にサブキャリアデマッピング部３４０から送られる第２パイロット信号の一部を用いて、仮伝送路推定値を求める。第２パイロット信号の一部しか得られていないので精度は低いものの、伝送路推定値を得ることができる。また後ほど全ての第２パイロット信号を得た場合は、第１の実施の形態と同様に、これを用いて伝送路推定値を更新する。
【００６３】
ユーザデータ復調部４１０は、Ｎが未知の際には、伝送路推定部４００から得た仮伝送路推定値を用いて、サブキャリアデマッピング部３４０から得た制御信号を復調する。一般的に制御信号は誤りを小さく抑えたいことから、誤り耐性の高い方法で送られる。例えば比較的高雑音環境下でも送受信可能なＱＰＳＫ信号を採用したり、冗長信号を付与することで誤り訂正機能を持たせたりする。従って、多少精度の低い仮伝送路推定値であっても、復調が可能である。復調結果として、制御信号に記載されたＭ及びＮが得て、これをデマッピング制御部６１０へと送る。なお、後ほど全ての第２パイロット信号を利用して伝送路推定値が求められた後は、第１の実施の形態と同様に、これを利用して全ユーザデータを復調する。
【００６４】
デマッピング制御部６１０ではユーザデータ復調部４１０から出力されたＮ及び、システム上既知のＬ及びＭの値を利用して、サブキャリアデマッピング部３４０が第１パイロット信号及び第２パイロット信号を抽出すべきサブキャリアの番号を指示する。このサブキャリア番号は、第１の実施の形態にて示された式でＮを用いて与えられる。
【００６５】
フィードバック情報生成部３６０の動作では、第１の実施の形態に加え、第２パイロット信号の増減を要求する第２パイロット信号要求も生成してフィードバック情報へ付加するものとする。受信時に誤りが多発していたり、第２パイロット信号に雑音が多く、十分な伝送路推定性能が得られないと判断された場合には、復調のための第２パイロット信号が不足していると判断し、第２パイロット信号要求として増加を求める。逆に誤りが過度に少なすぎたり、多少の伝送路推定値の劣化が許容できる場合には、第２パイロット信号要求として減少を求める。
【００６６】
その他のブロックの動作は第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
（基地局による制御）
図１３は基地局５００におけるパイロット信号制御部５１０のパイロット信号制御処理手順ＲＴ１０を示すフローチャートである。パイロット信号制御部５１０には、フォードバック情報受信部２４０より、各端末６００から送られた第２パイロット信号要求が入力される。
【００６８】
ステップＳＰ１０において、パイロット信号制御部５１０はまず、第２パイロット信号の増加を要求した端末数Ａ１を計数する。ステップＳＰ２０において、同時に、第２パイロット信号の増加を要求しなかった端末数Ａ２も測定する。
【００６９】
Ａ１が多いときは、復調のための第２パイロット信号の量が足りないと考えている端末６００が多いことを意味し、伝送路推定値の精度を向上させるために第１パイロット信号の量を減らし、第２パイロット信号の量を増やすべきである。そこでステップＳＰ３０において、Ａ１＞Ａ２となった場合には、ステップＳＰ４０に移って、Ｎを増加させる。増加させるステップは図１３のように倍増させても良いし、２のべき乗が乗じられるのであれば、他の増加量であっても良い。逆にステップＳＰ３０において、Ａ１＞Ａ２が成立しなかった場合には、ステップＳＰ６０に移って、Ｎを半分にする。但し２以下にしてはならない。こちらも必ずしも半分である必要はなく、２のべき乗で除するのであれば、他の減少であっても良い。
【００７０】
なお図１３では処理の度に必ずＮが変化するようになっているが、必ずしも毎回Ｎを更新する必要は無く、Ａ１とＡ２の差が閾値Λ以上となった場合に本処理を実施するものとしても良い。
【００７１】
別の方法として、図１４に示すパイロット信号制御処理手順ＲＴ２０を用いることもできる。この処理手順ＲＴ２０では、ステップＳＰ１００においてＡ１のみ計数し、ステップＳＰ１１０においてＡ１＞０、つまり端末が一台でも第２パイロット信号要求を増加とした場合は、ステップＳＰ１２０に移ってＮを倍増させ、ステップＳＰ１１０においてＡ１＝０であった場合は、ステップＳＰ１４０に移ってＮを半分にする制御を行う。この場合も先の例と同様に、判定部分の定数を０ではなくΛとしても良い。またＮを増減させる場合、Ｎが２以上、かつ２のべき乗であるという制約の元、倍数や除数は別の値としても良い。
【００７２】
（効果）
以上の方法により、第２パイロットの数を調節することが可能となる。システム上、第２パイロット信号から求められる伝送路推定値は、第１パイロット信号から求められる回線品質測定値に比べ、高い精度を必要とする。そこで本実施の形態のように、端末６００からの要求に従って、必要十分な第２パイロット信号を確保することにより、高精度の伝送路推定を可能とする一方、回線品質測定も可能となる。端末６００の受信状況に応じて必要な第２パイロット信号数とすることができる。
【００７３】
このように、端末からのフィードバックに基づいて、伝送路推定用のパイロット信号密度を制御すると、復調性能を劣化させずに済む。これに伴って回線品質測定用のパイロット信号密度が変わるものの、回線品質測定用パイロットは多少精度が劣化しても平気なため、伝送路推定用パイロットを優先して制御する。
【００７４】
なお、本実施の形態では、制御信号を復調するために、必ず第２パイロット信号がマッピングされるサブキャリアのみから第２パイロット信号を取り出して仮伝送路推定値を求めた。しかし例えば制御信号がＢＰＳＫやＱＰＳＫなどの位相変調にて送られている場合、復調のために必ずしも振幅基準は必要とならない。従って、第１パイロットや第２パイロットであることを気にせず、双方のパイロット信号から位相基準のみを求めて復調することも可能である。
【００７５】
（３）第３の実施の形態
（概要）
続いて第３の実施の形態を説明する。第３の実施の形態は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送を利用した基地局及び端末による無線通信システムを前提としている。ＭＩＭＯ伝送時には、送信側の複数のアンテナから異なったユーザデータを送信する。すると受信側では双方の信号が混ざって受信されることとなるが、受信側も複数のアンテナを用いて受信すると、ＭＬＤ(Maximum Likelihood Detection)等の処理により分離できることが知られている。
【００７６】
但し、受信側で信号を分離するためには、各アンテナ間の伝送路推定が欠かせない。従って、基地局の複数の送信アンテナから複数の受信アンテナまでの伝送路を推定するために、各送信アンテナから既知信号、即ち、第２パイロット信号を送信しなければならない。一方、回線品質測定のためには、第１パイロット信号も送信しなければならない。基地局の全てのアンテナから第１パイロット信号及び第２パイロット信号の双方を送信すると、その分送ることのできるユーザデータ量が減少し、スループットの低下を招く。
【００７７】
そこで本実施の形態では、第１パイロット信号による回線品質測定は、伝送路推定にくらべ比較的低い精度でも良い点、及び全送受信帯域における平均的な伝搬による損失は、アンテナ間で大きな差にならない点に着目し、第１パイロットと第２パイロットをそれぞれ、基地局の異なるアンテナから送信することを考える。なお、基地局の送信アンテナ数や、端末の受信アンテナ数は任意に選ぶことが可能であるが、以下ではいずれも２本であることを仮定する。
【００７８】
（基地局構成）
図１５に、本実施の形態における基地局７００の構成を述べる。図６に示す第１の実施の形態における基地局２０の構成図と異なる点は、ＭＩＭＯ送信に対応するために、データ信号送信電力変更部１６０が２系統となりデータ信号送信電力変更部１６０Ａ及び１６０Ｂとなったこと、ＯＦＤＭ送信部１２０についても２系統となり第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａと第２ＯＦＤＭ送信部１２０Ｂとなったこと、そしてこの２系統にユーザデータを配分するためのユーザデータ分配部７１０が追加されたことである。データ信号送信電力変更部１６０Ａ及び１６０Ｂから基地局送信アンテナ２２０Ａ及び２２０Ｂまでの機能は、第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
また、第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａには送信電力制御されない第１パイロット信号が入力され、第２ＯＦＤＭ送信部１２０Ｂには送信電力制御された第２パイロット信号が入力される。２つのデータ信号送信電力変更部１６０Ａ及び１６０Ｂ、及び第２パイロット信号に対して作用するパイロット信号送信電力変更部１７０に入力される信号送信電力制御信号は、同一のものであるとする。即ち、いずれも同様に送信電力制御される。
【００８０】
図１６にサブキャリアマッピング部１８０Ａ及び１８０Ｂにおけるマッピングの例を示す。第１パイロットサブキャリア及び第２パイロットサブキャリアは、互いに異なるサブキャリアにマッピングされるものとする。また、第１OFDM信号送信部１２０Ａから送信される第１パイロットサブキャリアに対して干渉を与えないように、第２OFDM送信部１２０Ｂから送信される同一サブキャリアを無信号とする。同様に、第２OFDM信号送信部１２０Ｂから送信される第２パイロットサブキャリアに対して干渉を与えないように、第１OFDM送信部１２０Ａから送信される同一サブキャリアを無信号とする。つまり本実施の形態では、第１OFDM送信部１２０Ａのサブキャリアマッピング部において、
【数７】
2008035079.tif 000009
にて表される番号のサブキャリアに対して第１パイロット信号がマッピングされる。同時に、
【数８】
2008035079.tif 000010
にて表される番号のサブキャリアは無信号とする。同様に、第２OFDM送信部１２０Ｂのサブキャリアマッピング部において、
【数９】
2008035079.tif 000011
にて表される番号のサブキャリアに対して第２パイロット信号がマッピングされる。同時に、
【数１０】
2008035079.tif 000012
にて表される番号のサブキャリアは無信号とする。Mb1とMb2は異なる値であるとする。
【００８１】
以上の構成によると、第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａから送信されるパイロット信号のみ一定電力にて送信される第１パイロット信号となる。また、第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａから送信されるユーザデータ、及び第２ＯＦＤＭ送信部１２０Ｂから送信されるパイロット信号やユーザデータは同様に送信電力制御される。
【００８２】
すると端末は、第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａから送信された第１パイロット信号を抽出することにより、伝搬ロスなどの回線品質を得ることができる。また第２ＯＦＤＭ送信部１２０Ｂから抽出した第２パイロット信号により、第２OFDM送信部１２０Ｂから送信されたユーザデータを復調することができる。
【００８３】
さらに、第１の実施形態に示したように、第２パイロット信号の平均信号振幅と、第１パイロット信号の平均信号振幅が一致するように、第１パイロット信号電力を調整して修正第１パイロット信号を得る。この電力調整における修正量は、基地局７００側のデータ信号送信電力変更部１６０Ａ及び１６０Ｂにおいて乗じられた送信電力変更分とほぼ等しい。即ち、第１パイロット信号と、ユーザデータ信号との電力差であり、修正第１パイロット信号の振幅は、ユーザデータ振幅とほぼ等しい。従って、修正第１パイロット信号は、第１ＯＦＤＭ送信部１２０Ａから送信されたユーザデータの復調に利用することが可能となる。
【００８４】
（端末構成）
図１７は本実施の形態にかかる端末８００の構成を示す図である。図８に示す第１の実施の形態における端末３０の構成を示す図との違いは、MIMO信号を受信するためにOFDM受信部４３０が２系統の第１OFDM受信部４３０Ａと第２OFDM受信部４３０Ｂとなったこと、第１パイロット信号と第２パイロット信号を分離して出力するためのパイロット信号分離部８１０が追加されたこと、伝送路推定部４００が２系統となり伝送路推定部４００Ａ及び４００Ｂとなったこと、そしてMIMO信号分離部８２０が追加されたことである。
【００８５】
第１OFDM受信部４３０Ａ及び第２OFDM受信部４３０Ｂの動作は、第１の実施の形態におけるOFDM受信部４３０と同様である。両系統とも、パイロット信号やユーザデータをいずれのサブキャリアから取り出すかはデマッピング制御部６１０から入力される。サブキャリアデマッピング部３４０Ａ及び３４０Ｂの入力はこの制御信号と、FFT部３３０Ａ及び３３０Ｂから得られる各サブキャリア信号の２つである。出力も２つあり、一つはユーザデータをMIMO信号分離部８２０へ送る出力、そして、第１パイロット信号及び第２パイロット信号が混ざって受信された、以下のいずれかの式に一致する番号のパイロットサブキャリアの信号出力である。
【数１１】
2008035079.tif 000013
【００８６】
パイロット信号分離部８１０では、2つのサブキャリアデマッピング部３４０Ａ及び３４０Ｂから入力されたパイロット信号より、第１パイロット信号と第２パイロット信号を取り出す。第１パイロット信号は
【数１２】
2008035079.tif 000014
にて示される番号のサブキャリアから取り出すことができ、第２パイロット信号は
【数１３】
2008035079.tif 000015
にて示される番号のサブキャリアから取り出すことができる。当然、第１及び第２パイロット信号のいずれも、第１及び第２OFDM受信部４３０Ａ及び４３０Ｂの双方から得ることができる。従ってパイロット信号分離部８１０の出力は、４つとなる。つまり、第１OFDM受信部４３０Ａにて受信した第１パイロット信号と、第２パイロット信号、そして第２OFDM受信部４３０Ｂにて受信した第１パイロット信号と、第２パイロット信号となる。
【００８７】
パイロット信号分離部８１０から出力された４つの信号のうち、第２パイロット信号に関する２つの出力は、第２パイロット信号振幅測定部３８０へと入力される。そして第１の実施の形態と同様に信号振幅が測定される。例えば、２つのOFDM受信部４３０Ａ及び４３０Ｂにて受信した全ての第２パイロット信号の平均振幅を求めて出力するものとする。
【００８８】
第２パイロット信号振幅測定部３８０から出力された値は、第１パイロット信号振幅調整部３９０へと入力される。そして第１の実施形態と同様に、第１パイロット信号振幅が第２パイロット信号振幅と同様となるように調整される。
【００８９】
伝送路推定部４００Ａ及び４００Ｂは第１パイロット信号用と第２パイロット信号用に２つあるが、働きは同一である。第１パイロット信号が入力される伝送路推定部４００Ａは、基地局７００の第１OFDM送信部１２０Ａと端末８００の第１OFDM受信部４３０Ａの間の伝送路、及び基地局７００の第１OFDM送信部１２０Ａと端末８００の第２OFDM受信部４３０Ｂの間の伝送路を推定する。
【００９０】
同様に第２パイロット信号が入力される伝送路推定部４００Ｂは、基地局７００の第２OFDM送信部１２０Ｂと端末８００の第１OFDM受信部４２０Ａの間の伝送路、及び基地局７００の第２OFDM送信部１２０Ｂと端末８００の第２OFDM受信部４３０Ｂの間の伝送路を推定する。以上の処理により推定された４つの伝送路は、MIMO信号分離部８２０へと送られる。
【００９１】
MIMO信号分離部８２０では、基地局７００の第１OFDM送信部１２０Ａ及び第２OFDM送信部１２０Ｂから送られたデータ信号を取り出す。つまり、MIMO信号分離部８２０に入力されるデータ信号は、無線伝送路において第１OFDM送信部１２０Ａ及び第２OFDM送信部１２０Ｂから送られたデータ信号が混ざっているが、伝送路推定部４００Ａ及び４００Ｂから送られた４つの伝送路推定値を利用し、MLDなどのMIMO信号分離手法を用いて分離する。分離された信号は、さらに送信された信号を再生するために、ユーザデータ再生部４２０へと送られる。ユーザデータ再生部４２０の動作は、第１の実施の形態と同様である。なお、MLDなどのMIMO信号分離手法の多くは、信号分離と共に復調を行なう方式であるため、図１７からユーザデータ復調部を省いてある。
【００９２】
MIMO信号分離部８２０から得られた制御信号のうち、デマッピングに関わる信号があればデマッピング制御部６１０へ送られる。但し本実施の形態では、L、M、Nへの変更は考慮しないため、必ずしもデマッピング制御部６１０は必要ない。もしデマッピングに関してL、M、Nに変更がある場合は、デマッピング制御部６１０からサブキャリアデマッピング部３４０Ａ及び３４０Ｂへと制御情報が送られる。
【００９３】
回線品質測定部３５０には、パイロット信号分離部８１０から出力された、第１パイロット信号が入力される。そして各パイロット信号を利用して各サブバンド、各送信アンテナの回線品質を測定する。結果はフォードバック情報生成部３６０へと送られ、第１の実施の形態と同様に、基地局７００へとフィードバックされる。
【００９４】
（効果）
従来システムでは、送信電力制御されない第１パイロット信号と、送信電力制御される第２パイロット信号の双方を、複数の送信アンテナから送信しなければならなかった。しかし本実施の形態によると、一部の送信アンテナから第１パイロット信号を送信し、残りの送信アンテナから第２パイロット信号を送信することで、送信しなければならない全パイロット量を削減することが出来る。その分、ユーザデータを多く送信することが可能となるので、スループットが改善される。
【００９５】
このように、MIMO時は、２つのアンテナからパイロット信号を送信するが、両方のアンテナとも伝送路推定用のパイロットと回線品質測定用のパイロットの双方を送信すると、冗長である。そこで一方のアンテナからは送信電力制御されない回線品質測定用のパイロット信号を、他方のアンテナからは伝送路推定用のパイロット信号を送信する。受信機において、互いのパイロット信号の電力差を測れば、送信電力制御量を知ることができる。この値を使えば、固定電力で送信された回線品質測定用のパイロット信号を、伝送路推定値として利用することができる。
【００９６】
なお、以上の構成は、端末受信アンテナが単一アンテナであるＭＩＳＯ(Multi-Input Multi-Output)通信にも適用できる。MISO通信は主に、回線品質の向上を図るために用いられ、送信ダイバーシチ手法として知られている。
【００９７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明に係る無線通信システムの一実施形態のシステム構成を示す模式図。
【図２】この発明に係る伝送方式の一実施形態を示す模式図。
【図３】この発明に係る第１の実施形態におけるフレーム構成の一実施形態を示す模式図。
【図４】比較例に係るフレーム構成の一実施形態を示す模式図。
【図５】この発明に係る第１の実施形態におけるサブキャリア配置の一実施形態を示す模式図。
【図６】この発明に係る第１の実施形態における基地局構成の概略を示すブロック図。
【図７】この発明に係る第１の実施形態における端末から基地局へフィードバックされる情報の概略を示す模式図。
【図８】この発明に係る第１の実施形態における端末構成の概略を示すブロック図。
【図９】この発明に係る第２の実施形態における基地局構成の概略を示すブロック図。
【図１０】この発明に係る第２の実施形態における端末から基地局へフィードバックされる情報の概略を示す模式図。
【図１１】この発明に係る第２の実施形態における端末構成の概略を示すブロック図。
【図１２】この発明に係る第２の実施形態におけるサブキャリア配置の一実施形態を示す模式図。
【図１３】この発明に係る第２の実施形態における基地局のパイロット信号制御の概略を示すフローチャート。
【図１４】この発明に係る第２の実施形態における基地局のパイロット信号制御の別形態の概略を示すフローチャート。
【図１５】この発明に係る第３の実施形態における基地局構成の概略を示すブロック図。
【図１６】この発明に係る第３の実施形態におけるフレーム構成の一実施形態を示す模式図。
【図１７】この発明に係る第３の実施形態における端末構成の概略を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９９】
１０  無線通信システム
２０、５００、７００  基地局
３０〜６０、６００、８００  端末
１００、５２０、７２０  データ生成部
１１０、７３０  送信電力制御部
１２０  ＯＦＤＭ送信部
１３０  第１パイロット信号生成部
１４０  第２パイロット信号生成部
１５０  ユーザデータ生成部
１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ  データ信号送信電力変更部
１７０  パイロット信号送信電力変更部
１８０、１８０Ａ、１８０Ｂ、３４０Ａ、３４０Ｂ  サブキャリアマッピング部
２４０  フィードバック情報受信部
２５０  信号送信電力制御部
３４０  サブキャリアデマッピング部
３５０  回線品質測定部
３６０  フィードバック情報生成部
３８０  第２パイロット信号振幅測定部
３９０  第１パイロット信号振幅調整部
４００、４００Ａ、４００Ｂ  伝送路推定部
４１０  ユーザデータ復調部
４３０  ＯＦＤＭ受信部
５１０  パイロット信号制御部
６１０  デマッピング制御部
１２０Ａ、４３０Ａ  第１ＯＦＤＭ送信部
１２０Ｂ、４３０Ｂ  第２ＯＦＤＭ送信部
８１０  パイロット信号分離部
８２０  ＭＩＭＯ信号分離部
【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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