(57)【要約】【課題】パルスベース変調信号のような広帯域の信号でもマルチアンテナ送信を可能とし、広帯域信号の伝送速度を向上し得るマルチアンテナ送信装置、マルチアンテナ送信方法及び受信装置を提供すること。【解決手段】制御部１０９は、送信データ１０１に応じて、変調信号１０３を送信するアンテナを切換制御する。これにより、送信アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄごとのマルチパス環境の違いを利用して、変調信号が送信されたアンテナを推定できるようになる。よって、広帯域送信において、受信品質を劣化させる原因であった遅延波を有効活用して、マルチアンテナ送信が可能となる。【選択図】図１
2008085922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
送信データに基づいて、ＵＷＢ信号を生成するＵＷＢ信号生成手段と、
前記複数のアンテナのうち、前記ＵＷＢ信号生成部によって生成されたＵＷＢ信号を送信するアンテナを、前記送信データに応じて切換制御する送信アンテナ制御手段と
を具備するマルチアンテナ送信装置。
【請求項２】
前記ＵＷＢ信号生成手段は、送信データに基づいて、パルスベースの変調信号を生成するパルスベース変調信号生成手段であり、
前記送信アンテナ制御手段は、前記パルスベース変調信号生成部によって生成されたパルスベースの変調信号を送信するアンテナを、前記送信データに応じて制御する
請求項１に記載のマルチアンテナ送信装置。
【請求項３】
前記送信アンテナ制御手段は、前記複数のアンテナの配置と、前記送信データのビットとの関係がグレイ符号化の関係となるように、送信するアンテナを切換制御する
請求項１に記載のマルチアンテナ送信装置。
【請求項４】
前記送信アンテナ制御手段は、前記送信データに応じて、同時に送信するアンテナの組み合わせを切換制御する
請求項１に記載のマルチアンテナ送信装置。
【請求項５】
送信データに基づいて、ＵＷＢ信号を生成するＵＷＢ信号生成ステップと、
複数の送信アンテナのうち、前記ＵＷＢ信号生成ステップで生成したＵＷＢ信号を送信するアンテナを、前記送信データに応じて切換制御する送信アンテナ制御ステップと
を含むマルチアンテナ送信方法。
【請求項６】
相手局に設けられた複数の送信アンテナから送信された信号の複数の受信波形を、各送信アンテナごとに個別に記憶する波形記憶手段と、
前記波形記憶手段に予め記憶されている前記複数の受信波形と、現在受信された受信波形との相関を求めることにより、複数の相関値を得る相関演算手段と、
前記複数の受信波形の中で、前記相関演算手段によって最も大きい相関値が得られた受信波系に対応する送信アンテナから信号が送信されたと判定する判定手段と
を具備する受信装置。
【請求項７】
前記複数の送信アンテナは、送信ビットと対応付けられており、
前記判定部は、信号が送信されたと判定した送信アンテナに対応するビットを受信データとする
請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記複数の送信アンテナのうち、同時送信される２つ以上の送信アンテナの組み合わせが、送信ビットと対応付けられており、
前記波形記憶手段は、前記同時送信される２つ以上の送信アンテナの組み合わせごとに、前記組み合わせた送信アンテナから同時に送信された信号の受信波形を記憶し、
前記相関演算手段は、波形記憶手段に予め記憶されている、前記同時送信される送信アンテナの組み合わせごと受信波形と、現在受信された受信波形との相関を求めることにより、前記複数の相関値を得、
前記判定手段は、複数の受信波形の中で、前記相関演算手段によって最も大きい相関値が得られた受信波系に対応する送信アンテナの組み合わせで信号が送信されたと判定し、その送信アンテナの組み合わせに対応するビットを受信データとする
請求項６に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ送信装置、マルチアンテナ送信方法及び受信装置に関し、例えばＵＷＢ（Ultra Wide Band）信号の一種であるパルスベースの変調信号を、複数アンテナを用いて送信する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルスベースの変調信号を複数のアンテナを用いて伝送する技術として、図３０に示すような構成が知られている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
図３０において、送信装置２０は、送信データ１Ａ、１Ｂをそれぞれパルスベース変調信号生成部２Ａ、２Ｂに入力する。パルスベース変調信号生成部２Ａ、２Ｂは、送信データ１Ａ、１Ｂに応じたパルスベースの変調信号３Ａ、３Ｂを生成し、これを出力する。フィルタ４Ａ、４Ｂは、パルスベースの変調信号３Ａ、３Ｂを入力とし、これらを帯域制限し、アンテナ５Ａ、５Ｂに供給する。これにより、パルスベースの変調信号３Ａ、３Ｂがアンテナ５Ａ、５Ｂから電波として送信される。
【０００４】
受信装置３０は、アンテナ６Ｘ、６Ｙによって、送信装置２０のアンテナ５Ａ、５Ｂから送信された２つの変調信号の合成波を受信する。フィルタ８Ｘによってフィルタリングされた受信信号９Ｘはチャネル推定部１０Ｘ及びＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）処理部１２に送出され、フィルタ８Ｙによってフィルタリングされた受信信号９Ｙはチャネル推定部１０Ｙ及びＭＭＳＥ処理部１２に送出される。
【０００５】
チャネル推定部１０Ｘ、１０Ｙはそれぞれ、受信信号９Ｘ、９Ｙを入力とし、例えば受信信号９Ｘ、９Ｙに含まれる既知シンボル等を検出し、検出した既知シンボルに基づいてチャネル変動を推定し、チャネル変動推定信号１１Ｘ、１１Ｙを出力する。
【０００６】
ＭＭＳＥ処理部１２は、受信信号９Ｘ、９Ｙ及びチャネル変動推定信号１１Ｘ、１１Ｙを入力とし、ＭＭＳＥアルゴリズムを実行することにより、空間上で多重された合成信号を分離し、パルスベースの変調信号３Ａ、３Ｂに相当する変調信号１３Ａ、１３Ｂを得る。
【０００７】
復調部１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、パルスベースの変調信号１３Ａ、１３Ｂを入力とし、これらを復調することで受信データ１５Ａ、１５Ｂを得る。
【非特許文献１】“MMSE Detection for High Data Rate UWB MIMO Systems”in Proceeding of IEEE VTC2004 fall, pp.1463-1467, 2004年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、非特許文献１のように、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）通信システムで、ＵＷＢ信号のように広帯域の信号を送信すると、マルチパス環境下のように遅延波の影響が大きい場合には、受信側で得られる受信データの誤り率特性が劣化する。つまり、シンボル間干渉が発生するため、受信品質が劣化する。
【０００９】
このように、パルスベースの変調信号のような広帯域信号のデータ伝送速度を上げるために、マルチアンテナ通信技術を適用しようとしても、実際上、従来のＭＩＭＯ受信技術を用いることは困難であるといった問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パルスベース変調信号のような広帯域の信号でもマルチアンテナ送信を可能とし、広帯域信号の伝送速度を向上し得るマルチアンテナ送信装置、マルチアンテナ送信方法及び受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
換言すると、本発明は、従来、遅延波の影響が大きい環境下でもマルチアンテナ通信が可能であったＯＦＤＭ信号やスペクトル拡散信号といった信号に限定されず、すなわち送信信号の変調方式に拘束されずに、遅延波の影響が大きい環境下でもマルチアンテナ通信を行うことができるマルチアンテナ送信装置、マルチアンテナ送信方法及び受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】
【００１２】
本発明のマルチアンテナ送信装置は、複数のアンテナと、送信データに基づいて、ＵＷＢ信号を生成するＵＷＢ信号生成手段と、前記複数のアンテナのうち、前記ＵＷＢ信号生成部によって生成されたＵＷＢ信号を送信するアンテナを、前記送信データに応じて切換制御する送信アンテナ制御手段とを具備する構成を採る。
【００１３】
また、本発明のマルチアンテナ送信方法は、送信データに基づいて、ＵＷＢ信号を生成するＵＷＢ信号生成ステップと、複数の送信アンテナのうち、ＵＷＢ信号生成ステップで生成したＵＷＢ信号を送信するアンテナを、前記送信データに応じて切換制御する送信アンテナ制御ステップとを含むようにする。
【００１４】
この構成及び方法によれば、ＵＷＢ信号は、どの送信アンテナから送信されたかで、受信波形が大きく異なる（相関性が低い）ので、受信側が、受信波形に基づいて、どの送信アンテナで送信が行われたかを容易かつ的確に識別できる。ここで、送信アンテナ制御手段（送信アンテナ制御ステップ）によって、送信するアンテナと、送信データとが対応付けられた送信制御が行われているので、受信側では、送信が行われたと識別した送信アンテナに基づいて、その送信アンテナに対応付けられた送信データ（受信データ）を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、ＵＷＢ信号のような広帯域の信号のマルチアンテナ送信が可能となり、広帯域信号の伝送速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の発明者らは、パルスベース変調信号のような広帯域信号においては、受信時に各送信アンテナ間の信号相関が低くなるということは、受信時に各送信アンテナ間の信号の独立性が強いこと意味することに着目し、これを積極的に用いることで本発明に至った。
【００１７】
本発明では、先ず、各送信アンテナから異なる時間に広帯域信号を送信し、受信側で各送信アンテナから送信された広帯域信号の受信波形を各送信アンテナ毎に記憶しておく。この受信波形は、各送信アンテナ間で相関性が低い（すなわち独立性が高い）ものとなる。この前処理の後に、マルチアンテナ送信装置からデータの送信を開始する。このとき、マルチアンテナ送信装置は、送信データに応じて、広帯域信号を送信するアンテナを切換制御する。例えばデータ「１」を送信する場合には第１の送信アンテナから広帯域信号を送信し、データ「０」を送信する場合には第２の送信アンテナから広帯域信号を送信する。つまり、どの送信アンテナから広帯域信号を送信するのかによって、データが決定することになる。
【００１８】
受信側では、第１の送信アンテナから送信された広帯域信号の受信波形と、第２の送信アンテナから送信された広帯域信号の受信波形とが大きく異なるので、予め記憶しておいた受信波形に基づいて、現在、どちらの送信アンテナから信号が送信されたかを的確に判断できる。これにより、データ「１」が送信されたか、データ「０」が送信されたかを判断できる。
【００１９】
このように、本発明の一つの特徴は、広帯域信号をマルチアンテナ送信した場合には、どのアンテナから信号を送信したかで、受信波形が大きく異なる（独立性が強い）ことを有効活用して、広帯域の信号のマルチアンテナ送信を可能とし、広帯域信号の伝送速度を向上できるようにしたものである。
【００２０】
また、本発明の一つの特徴は、アンテナの配置と、送信データのビットとの関係がグレイ符号化の関係となるように、送信するアンテナを切換制御する点である。これにより、受信側での受信データの誤り率特性を一段と向上させることができるようになる。
【００２１】
さらに、本発明では、マルチアンテナ送信を行うにあたって、高速データ伝送を可能としつつ、受信データの誤り率特性を向上させるための種々の工夫を行った。それらの工夫については、以下の実施の形態で詳しく説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成例を示す。送信装置１００は、送信データ１０１をパルスベース変調信号生成部１０２及び制御部１０９に入力する。
【００２４】
パルスベース変調信号生成部１０２は、送信データ１０１に基づく、パルスベースの変調信号１０３を生成し、これを各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄに対応して設けられた、オンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄに送出する。具体的には、パルスベース変調信号生成部１０２は、送信データ１０１に応じて、１シンボル区間内のパルスの位置や、パルスの位相、振幅等の異なるパルスベースの変調信号１０３を生成する。
【００２５】
制御部１０９は、フレーム構成信号１１０を生成し、これをオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄに送出する。制御部１０９は、このフレーム構成信号１１０を生成するにあたって、送信データ１０１を参照する。フレーム構成信号１１０の内容及びフレーム構成信号１１０による送信制御については、後に詳しく説明する。
【００２６】
オンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄはそれぞれ、フレーム構成信号１１０に基づいてオンオフ制御され、オン制御された場合、パルスベースの変調信号１０３を、変調信号１０５Ａ〜１０５Ｄとして出力するようになっている。
【００２７】
フィルタ１０６Ａ〜１０６Ｄはそれぞれ、パルスベースの変調信号１０５Ａ〜１０５Ｄを入力とし、帯域制限を行い、帯域制限されたパルスベースの変調信号１０７Ａ〜１０７Ｄをアンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄに送出する。
【００２８】
図２に、送信装置１００が送信する変調信号のフレーム構成例を示す。横軸は時間を示している。送信装置１００は、アンテナ１０８Ａ、アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｃ、アンテナ１０８Ｄからそれぞれ、図２に示すようなフレーム構成の変調信号を送信する。なお、図では、アンテナ１０８ＡをアンテナＡ、アンテナ１０８ＢをアンテナＢ、アンテナ１０８ＣをアンテナＣ、アンテナ１０８ＤをアンテナＤと略記している。
【００２９】
送信装置１００は、時間０では、全てのアンテナ１０８Ａ〜アンテナ１０８Ｄから、受信装置が信号検出、時間、周波数同期を獲得するための同期シンボルを送信する。すなわち、時間０では、全てのオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄがオン制御される。
【００３０】
時間１では、アンテナ１０８Ａからのみ、受信装置でチャネル変動を推定するためのパイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｃ、アンテナ１０８Ｄからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間１では、オンオフスイッチ１０４Ａのみがオン制御される。
【００３１】
時間２では、アンテナ１０８Ｂからのみ、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ａ、アンテナ１０８Ｃ、アンテナ１０８Ｄからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間２では、オンオフスイッチ１０４Ｂのみがオン制御される。
【００３２】
時間３では、アンテナ１０８Ｃからのみ、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ａ、アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｄからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間３では、オンオフスイッチ１０４Ｃのみがオン制御される。
【００３３】
時間４では、アンテナ１０８Ｄからのみ、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ａ、アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｃからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間４では、オンオフスイッチ１０４Ｄのみがオン制御される。
【００３４】
時間５から時間９では、データシンボルが送信される。このデータシンボルの送信制御については、後述する。
【００３５】
図３は、アンテナ１０８Ａにおいて、時間１から時間４で送信される信号のイメージを示したものである。図３（ｂ）において、横軸時間、縦軸振幅である。時間１では、パルスが送信されるがその他の時間２〜４ではパルスが送信されない。アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｃ、アンテナ１０８Ｄから送信される信号も、パイロットシンボル（パルス）が送信される時間が異なるだけで、同様な波形となる。
【００３６】
このようにすることで、各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄから送信されたパイロットシンボルを、受信装置で干渉なく受信させることができる。
【００３７】
次に、時間５から時間９で送信するデータシンボルの送信制御について、図４を用いて詳しく説明する。
【００３８】
図４において、横軸は時間であり、時間５では“００”、時間６では“０１”、時間７では“１０”、時間８では“１１”のように、単位期間ごとに２ビットのデータを送信する場合を示している（図４（ａ））。
【００３９】
本実施の形態においては、送信するビットに応じてパルスを送信するアンテナ（図中“ＯＮ”で示すアンテナ）を変更するようになっている。
【００４０】
図４の場合には、時間５では、“００”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＡからのみパルスを送信し（“ＯＮ”）、他のアンテナからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。同様に、時間６では、“０１”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＢからのみパルスを送信し（“ＯＮ”）、他のアンテナからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。時間７では、“１０”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＣからのみパルスを送信し（“ＯＮ”）、他のアンテナからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。時間８では、“１１”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＤからのみパルスを送信し（“ＯＮ”）、他のアンテナからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。図４（ｂ）は、時間５から時間８において、横軸時間、縦軸振幅としたときの、各アンテナから送信される信号の波形を示した図である。
【００４１】
このように、送信するビットに応じて、パルスベースの変調信号を送信するアンテナを切換制御したことにより、受信側ではどのデータが送信されたかを識別できる。何故なら、上述したように、パルスベースの変調信号は、どのアンテナから信号を送信したかで、受信波形が大きく異なる（独立性が強い）ので、受信側では受信波形に基づいてどの送信アンテナから送信されたパルスなのかを識別でき、その送信アンテナに割り当てられたビットを受信データとすることができるからである。
【００４２】
本実施の形態の送信方法を用いれば、送信アンテナ数を増やすほど、送信アンテナに割り当てるビット数を増やすことができるので、時間当たりに送信できるデータ量を増やすことができる。また、マルチパスによる各送信アンテナの受信波形の独立性を積極的に活用しているので、一般的には受信品質の劣化要因となるマルチパスによる悪影響を受けることがない。つまり、本実施の形態の送信方法は、マルチパス環境下ほど、有効であると言うこともできる。
【００４３】
図５に、本実施の形態における受信装置の構成例を示す。受信装置５００は、送信装置１００から送信された信号を受信して復調する。受信装置５００は、受信アンテナ５０１で受信した受信信号５０２をフィルタ５０３に入力する。フィルタ５０３は、フィルタリング後の受信信号５０４を復調部５０５に送出する。復調部５０５は、受信信号５０４を復調することにより、受信データ５０６を得る。
【００４４】
図６に、復調部５０５の構成例を示す。復調部５０５は、受信信号５０４を、同期部６０２、波形記憶部６０４Ａ〜６０４Ｄ及び相関演算部６０６Ａ〜６０６Ｄに入力する。
【００４５】
同期部６０２は、受信信号５０４に含まれる、図２の同期用シンボルを検出し、この同期用シンボルに基づいて時間同期及び周波数同期をとり、これらの同期のための制御信号６０３を波形記憶部６０４Ａ〜６０４Ｄ、相関演算部６０６Ａ〜６０６Ｄ及び判定部６０８に送出する。
【００４６】
波形記憶部６０４Ａは、制御信号６０３に基づくタイミングで、受信信号５０４から、図２のアンテナＡから送信されたパイロットシンボルの受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ａを相関演算部６０６Ａに送出する。同様に、波形記憶部６０４Ｂは、制御信号６０３に基づくタイミングで、受信信号５０４から、図２のアンテナＢから送信されたパイロットシンボルの受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｂを相関演算部６０６Ｂに送出する。同様に、波形記憶部６０４Ｃは、制御信号６０３に基づくタイミングで、受信信号５０４から、図２のアンテナＣから送信されたパイロットシンボルの受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｃを相関演算部６０６Ｃに送出する。同様に、波形記憶部６０４Ｄは、制御信号６０３に基づくタイミングで、受信信号５０４から、図２のアンテナＤから送信されたパイロットシンボルの受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｄを相関演算部６０６Ｄに送出する。
【００４７】
相関演算部６０６Ａは、受信信号５０４と、アンテナＡから送信されたパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ａとの相関演算を行うことで、相関値信号６０７Ａを得る。同様に、相関演算部６０６Ｂは、受信信号５０４と、アンテナＢから送信されたパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｂとの相関演算を行うことで、相関値信号６０７Ｂを得る。同様に、相関演算部６０６Ｃは、受信信号５０４と、アンテナＣから送信されたパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｃとの相関演算を行うことで、相関値信号６０７Ｃを得る。同様に、相関演算部６０６Ｄは、受信信号５０４と、アンテナＤから送信されたパイロットシンボルの受信波形信号６０５Ｄとの相関演算を行うことで、相関値信号６０７Ｄを得る。
【００４８】
判定部６０８は、制御信号６０３に基づくタイミングで（具体的には、１データシンボル区間毎に）、相関値信号６０７Ａ、６０７Ｂ、６０７Ｃ、６０７Ｄの大きさを比較し、最も値の大きかった相関値信号を検出し、その相関値信号に対応する送信アンテナからパルスが送信されたと判断し、その送信アンテナに割り当てられているビットを受信データ５０６として出力する。例えば、あるデータシンボル区間で、相関値信号６０７Ａが最も値が大きかった場合には、アンテナＡからパルスベースの変調信号が送信されたと判断し、図４（ａ）に示すように、アンテナＡに割り当てられたビット“００”を受信データ５０６として出力する。
【００４９】
図７及び図８を用いて、図６の相関演算部６０６Ａ及び判定部６０８についてさらに詳しく説明する。
【００５０】
図７において、送信アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄから送信されたパルスベース変調信号の変調信号はそれぞれ異なる伝搬環境の影響を受けた後、受信アンテナ５０１に到達する。このとき、特に、本実施の形態のように、パルスベースの変調信号を送信するＵＷＢ（Ultra Wide Band）システムでは、マルチパスの影響を大きく受ける。また、マルチパスの影響の受け方が、アンテナ配置に起因して、送信アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄ毎に大きく異なる。本発明は、この点を有効に利用したものである。
【００５１】
図２において、時間１ではアンテナＡからのみパイロット信号が送信されるため、受信装置において、時間１で得られる波形は、アンテナＡから送信された変調信号が伝搬の影響を受けた波形となる（図７（ａ））。同様に、時間２ではアンテナＢからのみパイロット信号が送信されるため、受信装置において、時間２で得られる波形は、アンテナＢから送信された変調信号が伝搬の影響を受けた波形となる（図７（ｂ））。同様に、時間３ではアンテナＣからのみパイロット信号が送信されるため、受信装置において、時間３で得られる波形は、アンテナＣから送信された変調信号が伝搬の影響を受けた波形となる（図７（ｃ））。同様に、時間４ではアンテナＤからのみパイロット信号が送信されるため、受信装置において、時間４で得られる波形は、アンテナＤから送信された変調信号が伝搬の影響を受けた波形となる（図７（ｄ））。
【００５２】
ここで、図７（ａ）の波形が図６の波形記憶部６０４Ａに記憶され、図７（ｂ）の波形が波形記憶部６０４Ｂに記憶され、図７（ｃ）の波形が波形記憶部６０４Ｃに記憶され、図７（ｄ）の波形が波形記憶部６０４Ｄに記憶される。
【００５３】
つまり、図６の波形記憶部６０４Ａ〜６０４Ｄ（図では単に波形記憶部Ａ〜Ｄと略記している）には、図８（ａ）に示すような波形が記憶される。図８（ｂ）は、図２の時間５のデータシンボルの受信波形の一例を示している。
【００５４】
ここで、例えば、図２の時間５のデータシンボルで、図４（ａ）のように、“００”のデータを送信するために、アンテナＡから変調信号が送信されたものとする。すると、受信側では、図７（ａ）に近い波形が、時間５で受信されることになる（図８（ｂ）参照）。
【００５５】
この場合、図６のように、受信信号と記憶されている波形との相関演算を行うと、波形記憶部Ａとの相関値が最も大きい値を示す可能性が高い。したがって、図６の判定部６０８では、相関の高い信号に対応するデータ（この場合“００”）を受信データ５０６として判定すればよい。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、送信するビットに応じて、パルスベースの変調信号を送信するアンテナを切換制御するようにしたことにより、パルスベース変調信号のような広帯域の信号のマルチアンテナ送信を可能とし、送信アンテナ数に増加に見合った伝送速度の向上を達成することができる。
【００５７】
また、受信側では、変調信号が送信されたアンテナを、アンテナごとのマルチパス環境の違いを利用して推定するようにしたことにより、従来の広帯域通信では受信品質を劣化させる原因であった遅延波を有効活用して、誤り率特性の良い受信データを得ることができるようになる。
【００５８】
次に、さらに一段と誤り率特性の良い受信データを得ることができる方法を提示する。その方法とは、送信アンテナの配置を考慮して、送信アンテナへのビット割り当てに、グレイ符号化を適用することである。
【００５９】
図９及び図１０に、本実施の形態における送信装置の送信アンテナＡＮ＿Ａ〜ＡＮ＿Ｄの設置位置の関係と、各送信アンテナＡＮ＿Ａ〜ＡＮ＿Ｄへの送信ビットの割り当ての一例を示している。
【００６０】
図９のように、直線的に送信アンテナＡＮ＿Ａ〜ＡＮ＿Ｄが配置されている場合を考える。この場合、アンテナ間の距離が狭い程、アンテナ相関（受信波形の相関）が高くなる可能性が高い。例えば、送信アンテナＡＮ＿Ａと送信アンテナＡＮ＿Ｂのアンテナ相関は、送信アンテナＡＮ＿Ａと送信アンテナＡＮ＿Ｄのアンテナ相関より大きい。これを考慮して、本実施の形態では、距離の離れた送信アンテナ間ほど、ビットの異なる割り当てを行う。例えば、図９において、隣接する送信アンテナ間（ＡＮ＿ＡとＡＮ＿Ｂ、ＡＮ＿ＢとＡＮ＿Ｄ、ＡＮ＿ＤとＡＮ＿Ｃ）では２ビットのうち１ビットしか異ならないのに対して、１つおきの送信アンテナ間（ＡＮ＿ＡとＡＮ＿Ｄ、ＡＮ＿ＢとＡＮ＿Ｃ）では２ビット全てが異なるようなビット割り当てがなされている。
【００６１】
図１０のように、正方形状に送信アンテナＡＮ＿Ａ〜ＡＮ＿Ｄが配置されている場合も同様に、距離の離れた送信アンテナ間ほど、ビットの異なる割り当てを行う。例えば、図１０において、隣接する送信アンテナ間（ＡＮ＿ＡとＡＮ＿Ｂ、ＡＮ＿ＢとＡＮ＿Ｄ、ＡＮ＿ＤとＡＮ＿Ｃ）では２ビットのうち１ビットしか異ならないのに対して、対角線上の送信アンテナ間（ＡＮ＿ＡとＡＮ＿Ｄ、ＡＮ＿ＢとＡＮ＿Ｃ）では２ビット全てが異なるようなビット割り当てがなされている。
【００６２】
このように、送信アンテナ配置によるアンテナ相関の大きさを考慮して、送信アンテナへのビット割り当てに、グレイ符号化を適用した。換言すれば、複数の送信アンテナの配置と、送信データのビットとの関係がグレイ符号化の関係となるように、送信するアンテナを切換制御した。これにより、受信時のビット誤り率を低下させることができる。
【００６３】
例えば、図４の時間５のように、送信アンテナ１０８Ａ（図９及び図１０の送信アンテナＡＮ＿Ａに相当）から変調信号を送信した場合について考える。受信装置では、図８のように相関を求めることで、どの送信アンテナから変調信号が送信されたかを推定することになる。ここで、図９のようなアンテナ配置の場合、受信装置は、送信アンテナＡＮ＿Ａと相関が高いアンテナである送信アンテナＡＮ＿Ｂが送信したと判定誤りをする可能性が、他の送信アンテナＡＮ＿Ｄ、ＡＮ＿Ｃが送信したと判定誤りを行う可能性より高い。但し、判定誤りが生じ易い送信アンテナＡＮ＿Ｂに割り当てられているビットは“０１”であり、送信アンテナＡＮ＿Ａに割り当てられているビット“００”と１ビット分しか違わない。従って、２ビット全てが誤る可能性を低くできるので、この分だけ受信データの誤り率特性を向上させることができる。
【００６４】
なお、上述した実施の形態では、１本の受信アンテナ５０１を有する受信装置５００を例にとって説明したが、受信装置に複数の受信アンテナを設け、複数のアンテナからの受信信号に基づいて受信データを得るようにしてもよい。以下、その構成例を説明する。
【００６５】
図１１に、複数アンテナ５０１Ｘ、５０１Ｙを有する受信装置の構成例を示す。受信装置１１００は、受信アンテナ５０１Ｘ、５０１Ｙで受信した受信信号５０２Ｘ、５０２Ｙをそれぞれ、フィルタ５０３Ｘ、５０３Ｙに入力する。フィルタ５０３Ｘ、５０３Ｙはそれぞれ、フィルタリング後の受信信号５０４Ｘ、５０４Ｙを復調部５０５Ｘ、５０５Ｙに送出する。
【００６６】
復調部５０５Ｘ、５０５Ｙはそれぞれ、図６に示した復調部５０５から判定部６０８を除いた構成でなる。復調部５０５Ｘは、相関値信号群１１０２Ｘを出力する。また、復調部５０５Ｙは、相関値信号群１１０２Ｙを出力する。相関値信号群１１０２Ｘは、図６の相関値６０７Ａ〜６０７Ｄに対応する６０７Ａ＿Ｘ〜６０７Ｄ＿Ｘからなる。同様に、相関値信号群１１０２Ｙは、図６の相関値６０７Ａ〜６０７Ｄに対応する６０７Ａ＿Ｙ〜６０７Ｄ＿Ｙからなる。
【００６７】
合成判定部１１０３は、相関値信号群１１０２Ｘ、１１０２Ｙを入力とし、これらを合成して判定することで、受信データ１１０４を得る。
【００６８】
図１２に、合成判定部１１０３の構成例を示す。相関値信号６０７Ａ＿Ｘ、相関値信号６０７Ｂ＿Ｘ、相関値信号６０７Ｃ＿Ｘ、相関値信号６０７Ｄ＿Ｘが、図１１の相関値信号群１１０２Ｘに相当し、相関値信号６０７Ａ＿Ｙ、相関値信号６０７Ｂ＿Ｙ、相関値信号６０７Ｃ＿Ｙ、相関値信号６０７Ｄ＿Ｙが、図１１の相関値信号群１１０２Ｙに相当する。
【００６９】
加算部１２０１Ａは、送信アンテナＡに関する相関値信号６０７Ａ＿Ｘ、６０７Ａ＿Ｙを入力とし、これらを加算することで加算相関値信号１２０２Ａを得る。同様に、加算部１２０１Ｂは、送信アンテナＢに関する相関値信号６０７Ｂ＿Ｘ、６０７Ｂ＿Ｙを入力とし、これらを加算することで加算相関値信号１２０２Ｂを得る。同様に、加算部１２０１Ｃは、送信アンテナＣに関する相関値信号６０７Ｃ＿Ｘ、６０７Ｃ＿Ｙを入力とし、これらを加算することで加算相関値信号１２０２Ｃを得る。同様に、加算部１２０１Ｄは、送信アンテナＤに関する相関値信号６０７Ｄ＿Ｘ、６０７Ｄ＿Ｙを入力とし、これらを加算することで加算相関値信号１２０２Ｄを得る。加算部１２０１Ａ〜１２０１Ｄにより得られた加算相関値信号１２０２Ａ〜１２０２Ｄは、判定部１２０３に送出される。
【００７０】
判定部１２０３は、入力された加算相関値信号１２０２Ａ、１２０２Ｂ、１２０２Ｃ、１２０２Ｄの大きさを比較し、最も値の大きかった加算相関値信号を検出し、その相関値信号に対応する送信アンテナから変調信号が送信されたと判断し、その送信アンテナに割り当てられているビットを受信データ１１０４として出力する。
【００７１】
このように、受信装置において、受信アンテナ数を増加させ、各受信アンテナブランチで得られた相関値を合成し、合成結果に基づいてどの送信アンテナから変調信号が送信されたかを判定すれば、独立したチャネル変動を通過するパスが増加するため、ダイバーシチゲインが増加すると共に変調信号ごとのチャネル変動の独立性が受信装置において確保できる可能性が高くなる（アンテナ相関の低減、チャネル変動の独立性の確保）。この結果、変調信号が送信されたアンテナをより正確に判定できるようになり、データの誤り率特性を一段と向上させることができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、送信側で、送信データに応じて、変調信号を送信するアンテナを切換制御し、受信側で、変調信号が送信されたアンテナを、アンテナごとのマルチパス環境の違いを利用して推定するようにした。これにより、送信アンテナを増やすほど、データ伝送速度を向上させることができる。また、受信品質を劣化させる原因であった遅延波を有効活用して、誤り率特性の良い受信データを得ることができるようになる。
【００７３】
なお、上述した実施の形態では、全アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄで共通のパルスベース変調信号生成部１０２を設けると共に、各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄに対応したオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄを設け、送信データ１０１に応じてオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｄを切換制御することにより、パルスを送信するアンテナを選択するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄ毎にパルスベース変調信号生成部を設け、送信データに応じて、各パルスベース変調信号生成部のパルス生成動作をオンオフ制御するようにしてもよい。要は、複数のアンテナのうち、パルスベース変調信号生成部によって生成されたパルスベース変調信号を送信するアンテナを、送信データに応じて制御するようにすればよい。
【００７４】
また、本実施の形態では、４本の送信アンテナを有する送信装置を例に説明したが、これに限ったものではない。送信アンテナ数を増やすほど、各アンテナに割り当てることができるビット数を増やすことができるようになるので、その分だけデータ伝送速度を高めることができるようになる。例えば、８本の送信アンテナを設ければ、１シンボルにおいて３ビットのデータを送信することができ、１６本のアンテナを設ければ、１シンボルにおいて４ビットのデータを送信することができるようになる。
【００７５】
また、本実施の形態では、送信アンテナ数を２、受信アンテナ数を１本又は２本とした場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、送信アンテナ数を増やすほどデータの伝送速度の向上につながり、受信アンテナ数の数を増やすほどデータの受信品質の向上につながることになる。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、本発明の効果が特に顕著に現れる例として、パルスベースの変調信号を送信する場合について説明したが、パルスベースの変調信号以外の変調信号を送信する場合に適用してもよい。例えば、送信側で搬送波を用いて直交変調を行い、受信側で直交復調を行うような、一般的な通信システムに適用してもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様に、受信品質を劣化させる原因であった遅延波を有効活用して、誤り率特性の良い受信データを得るといった効果を得ることができる。
【００７７】
要するに、本発明は、送信アンテナ間で、受信波形の相関が低くなるような変調信号を送信する場合、又は、送信アンテナ間で、受信波形の相関が低くなるような伝搬環境下（例えばマルチパス環境下）で変調信号を送信する場合に、広く適用可能である。
【００７８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、２２＝４本の送信アンテナを設けることで、単位時間当たり（１シンボル当たり）２ビットを送信する場合について述べたが、本実施の形態では、同じビット数をより少ない本数の送信アンテナによって送信できる送信装置を提示する。
【００７９】
図１との対応部分に同一符号を付して示す図１３に、本実施の形態の送信装置の構成例を示す。送信装置１３００は、図１の送信装置１００と比較して、３本の送信アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｃを有することと、制御部１３０１による送信制御が異なる。
【００８０】
図１４に、送信装置１３００が送信する変調信号のフレーム構成例を示す。横軸は時間を示している。送信装置１３００は、アンテナ１０８Ａ、アンテナ１０８Ｂ、アンテナ１０８Ｃからそれぞれ、図１４に示すようなフレーム構成の変調信号を送信する。なお、図では、アンテナ１０８ＡをアンテナＡ、アンテナ１０８ＢをアンテナＢ、アンテナ１０８ＣをアンテナＣと略記している。
【００８１】
送信装置１３００は、時間０では、全てのアンテナ１０８Ａ〜アンテナ１０８Ｃから、受信装置が信号検出、時間、周波数同期を獲得するための同期シンボルを送信する。すなわち、時間０では、全てのオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｃがオン制御される。
【００８２】
時間１では、アンテナ１０８Ａ、１０８Ｂから、受信装置でチャネル変動を推定するためのパイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ｃからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間１では、オンオフスイッチ１０４Ａ、１０４Ｂがオン制御される。
【００８３】
時間２では、アンテナ１０８Ａ、１０８Ｃから、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ｂからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間２では、オンオフスイッチ１０４Ａ、１０４Ｃがオン制御される。
【００８４】
時間３では、アンテナ１０８Ｂ、１０８Ｃから、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。一方で、アンテナ１０８Ａからは、ガードシンボルが送信される（パルスが送信されない）。すなわち、時間３では、オンオフスイッチ１０４Ｂ、１０４Ｃがオン制御される。
【００８５】
時間４では、全てのアンテナ１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃから、パイロットシンボルが送信される（パルスが送信される）。すなわち、時間４では、全てのオンオフスイッチ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃがオン制御される。
【００８６】
時間５から時間９では、データシンボルが送信される。時間５から時間９で送信するデータシンボルの送信制御について、図１５を用いて詳しく説明する。
【００８７】
図１５において、横軸は時間であり、時間５では“００”、時間６では“０１”、時間７では“１０”、時間８では“１１”のように、単位時間ごとに２ビットのデータを送信する場合を示している（図１５（ａ））。
【００８８】
図１５（ａ）からも分かるように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、送信するビットに応じてパルスを送信するアンテナ（図中“ＯＮ”で示すアンテナ）を変更するようになっている。実施の形態１と異なる点は、同じ時間に１本のアンテナのみを変調信号を送信するアンテナとして選択するのではなく、同じ時間に複数のアンテナを変調信号を送信するアンテナとして選択する点である。具体的には、送信ビットに応じて、同じ時間に変調信号を送信するアンテナの組み合わせを変更する。
【００８９】
例えば、時間５では、“００”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＡ、アンテナＢからパルスを送信し（“ＯＮ”）、アンテナＣからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。同様に、時間６では、“０１”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＡ、アンテナＣからパルスを送信し（“ＯＮ”）、アンテナＢからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。時間７では、“１０”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＢ、アンテナＣからパルスを送信し（“ＯＮ”）、アンテナＡからはパルスを送信しない（“ＯＦＦ”）。時間８では、“１１”の２ビットのデータを送信するために、アンテナＡ、アンテナＢ、アンテナＣからパルスを送信する（“ＯＮ”）。
【００９０】
図１５（ｂ）は、時間５から時間８において、横軸時間、縦軸振幅としたときの、各アンテナから送信される信号の波形を示した図である。
【００９１】
送信装置１３００から送信された信号を受信復調する受信装置の全体構成としては、実施の形態１で説明した図５のような構成を用いればよい。但し、本実施の形態の受信装置は、復調部５０５の構成が実施の形態１とは異なる。
【００９２】
図６との対応部分に同一符号を付して示す図１６に、本実施の形態の復調部の構成を示す。
【００９３】
波形記憶部６０４ＡＢは、図１４の時間１にアンテナＡ、アンテナＢから送信されたパイロットシンボルの合成受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの合成受信波形信号６０５ＡＢを相関演算部６０６ＡＢに送出する。
【００９４】
同様に、波形記憶部６０４ＡＣは、図１４の時間２にアンテナＡ、アンテナＣから送信されたパイロットシンボルの合成受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの合成受信波形信号６０５ＡＣを相関演算部６０６ＡＣに送出する。
【００９５】
同様に、波形記憶部６０４ＢＣは、図１４の時間３にアンテナＢ、アンテナＣから送信されたパイロットシンボルの合成受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの合成受信波形信号６０５ＢＣを相関演算部６０６ＢＣに送出する。
【００９６】
同様に、波形記憶部６０４ＡＢＣは、図１４の時間４にアンテナＡ、アンテナＢ、アンテナＣから送信されたパイロットシンボルの合成受信波形を抽出し、これを記憶すると共に、その記憶したパイロットシンボルの合成受信波形信号６０５ＡＢＣを相関演算部６０６ＡＢＣに送出する。
【００９７】
各相関演算部６０６ＡＢ、６０６ＡＣ、６０６ＢＣ、６０６ＡＢＣは、実施の形態１と同様に、記憶されたパイロットシンボルの受信信号と、受信信号との相関演算を行うことで、相関値信号６０７ＡＢ、６０７ＡＣ、６０７ＢＣ、６０７ＡＢＣを得、これらを判定部６０８に送出する。
【００９８】
判定部６０８は、制御信号６０３に基づくタイミングで（具体的には、１データシンボル区間毎に）、相関値信号６０７ＡＢ、６０７ＡＣ、６０７ＢＣ、６０７ＡＢＣの大きさを比較し、最も値の大きかった相関値信号を検出し、その相関値信号に対応する複数の送信アンテナからパルスが送信されたと判断し、その送信アンテナの組み合わせに割り当てられているビットを受信データ５０６として出力する。例えば、あるデータシンボル区間で、相関値信号６０７ＡＢが最も値が大きかった場合には、アンテナＡ、アンテナＢからパルスベースの変調信号が送信されたと判断し、図１５（ａ）に示すように、アンテナＡ、アンテナＢの組み合わせに割り当てられたビット“００”を受信データ５０６として出力する。
【００９９】
本実施の形態によれば、複数の送信アンテナから同時送信された変調信号の合成受信波形を、同時送信される送信アンテナの組み合わせ毎に予め記憶しておき、データシンボルが送信されたときに、そのデータシンボルの受信波形が前記予め記憶しておいた合成受信波形の中のどれと最も相関が大きいかを検出し、最も相関の大きかった送信アンテナの組み合わせに割り当てられたビットを受信データとしたことにより、送信アンテナの選択パターン（ビットを割り当てる送信アンテナのパターン）が増えるので、実施の形態１と同様の効果を、実施の形態１よりも少ない数の送信アンテナで実現できるようになる。また、当然、実施の形態１と同数の送信アンテナを設ければ、実施の形態１よりもデータ伝送速度を向上させることができる。
【０１００】
なお、上述した実施の形態では、全アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｃで共通のパルスベース変調信号生成部１０２を設けると共に、各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｃに対応したオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｃを設け、送信データ１０１に応じてオンオフスイッチ１０４Ａ〜１０４Ｃを切換制御することにより、パルスを送信するアンテナを選択するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば各アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｃ毎にパルスベース変調信号生成部を設け、送信データに応じて、各パルスベース変調信号生成部のパルス生成動作をオンオフ制御するようにしてもよい。要は、複数のアンテナのうち、パルスベース変調信号生成部によって生成されたパルスベース変調信号を送信するアンテナを、送信データに応じて制御するようにすればよい。
【０１０１】
また、本実施の形態では、３本の送信アンテナを有する送信装置を例に説明したが、これに限ったものではない。送信アンテナ数を増やすほど、変調信号を同時送信するアンテナの組み合わせパターンが増えるので、そのパターンに割り当てることができるビット数を増やすことができ、その分だけデータ伝送速度を高めることができるようになる。
【０１０２】
本実施の形態では、送信装置のアンテナ数を３、受信アンテナ数を１本とした場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、送信アンテナ数を増やすほどデータの伝送速度の向上につながり、受信アンテナ数の数を増やすほどデータの受信品質の向上につながることになる。
【０１０３】
さらに、本実施の形態では、本発明の効果が特に顕著に現れる例として、パルスベースの変調信号を送信する場合について説明したが、パルスベースの変調信号以外の変調信号を送信する場合に適用してもよい。例えば、送信側で搬送波を用いて直交変調を行い、受信側で直交復調を行うような、一般的な通信システムに適用してもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様に、受信品質を劣化させる原因であった遅延波を有効活用して、誤り率特性の良い受信データを得るといった効果を得ることができる。
【０１０４】
（実施の形態３）
実施の形態１において、複数のアンテナの配置と、送信データのビットとの関係がグレイ符号化の関係となるように、送信するアンテナを切換制御することにより、受信時のビット誤り率を低下させる方法を提示した。本実施の形態では、それと同様の考え方をＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムに応用することで、ＭＩＭＯシステムにおける受信品質を向上させることができる構成を提示する。
【０１０５】
図１７に、本実施の形態における基地局の構成例を示し、図１８に、本実施の形態における端末の構成例を示す。なお、本実施の形態では、一例として、基地局と端末について説明するが、図１７と図１８の構成は、基地局と端末に限らず、互い通信を行う通信局間の構成として広く適用できるものである。
【０１０６】
図１７に示す基地局１７００において、受信装置１７０９は、アンテナ１７０７で受信した受信信号１７０８を入力とし、これを復調することにより受信データ１７１０を得、これを出力する。制御部１７１１は、受信データ１７１０を入力とし、受信データ１７１０に基づいてフレーム構成を決定し、フレーム構成を示す制御信号１７１２を出力する。変調信号生成部１７０２Ａ〜１７０２Ｄはそれぞれ、送信データ１７０１Ａ〜１７０１Ｄ及び制御信号１７１２を入力とし、フレーム構成に従った変調信号１７０３Ａ〜１７０３Ｄを生成し、これを出力する。フィルタ１７０４Ａ〜１７０４Ｄはそれぞれ、変調信号１７０３Ａ〜１７０３Ｄを入力とし、帯域制限を行うことで帯域制限された変調信号１７０５Ａ〜１７０５Ｄを形成し、これをアンテナ１７０６Ａ〜１７０６Ｄに送出する。
【０１０７】
図１８に示す端末１８００において、フィルタ１８０３Ｘ、１８０３Ｙはそれぞれ、受信アンテナ１８０１Ｘ、１８０１Ｙで受信した受信信号１８０２Ｘ、１８０３Ｙを入力とし、これらをフィルタリングし、フィルタ通過後の受信信号１８０４Ｘ、１８０４Ｙを出力する。
【０１０８】
チャネル推定部１８０５Ｘ、１８０５Ｙはそれぞれ、フィルタ通過後の受信信号１８０４Ｘ、１８０４Ｙを入力とし、例えばパイロットシンボルを用いて伝搬環境（伝搬変動）を推定し、推定結果を伝搬環境推定信号１８０６Ｙとして出力する。
【０１０９】
ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）演算部１８０７は、フィルタ通過後の受信信号１８０４Ｘ、１８０４Ｙ及び伝搬環境推定信号１８０６Ｘ、１８０６Ｙを入力とし、ＭＭＳＥアルゴリズムを実行することにより、空間で多重された変調信号を分離し、分離された変調信号１８０８Ａ、１８０８Ｂを出力する。
【０１１０】
復調部１８０９Ａ、１８０９Ｂはそれぞれ、変調信号１８０８Ａ、１８０８Ｂを入力とし、復調処理を施すことで受信データ１８１０Ａ、１８１０Ｂを得る。
【０１１１】
アンテナ選択部１８１１は、伝搬環境推定信号１８０６Ｘ、１８０６Ｙを入力とし、これらに基づいて、基地局１７００が変調信号を送信するアンテナを選択し、選択したアンテナを示すアンテナ選択情報信号１８１２を出力する。
【０１１２】
送信装置１８１４は、アンテナ選択情報信号１８１２及び送信データ１８１３を入力とし、アンテナ選択情報を含んだ変調信号１８１５を形成し、これをアンテナ１８１６から電波として出力する。
【０１１３】
図１９に、基地局１７００の送信アンテナ１７０６Ａ〜１７０６Ｄと端末１８００の受信アンテナ１８０１Ｘ、１８０１Ｙの関係を示す。各送受信アンテナ間の伝搬係数をｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２、ｈ３１、ｈ３２、ｈ４１、ｈ４２と表す。このとき、アンテナ１７０６Ａから送信する信号をＴｘａ、アンテナ１７０６Ｂから送信する信号をＴｘｂ、アンテナ１７０６Ｃから送信する信号をＴｘｃ、アンテナ１７０６Ｄから送信する信号をＴｘｄとし、アンテナ１８０１Ｘで受信する受信信号をＲｘ１、アンテナ１８０１Ｙで受信する受信信号をＲｘ２とすると、次式の関係式が成立する。
【数１】
2008085922.tif 000003
【０１１４】
本実施の形態では、送信装置（基地局１７００）に設けられた４本の送信アンテナ１７０６Ａ〜１７０６Ｄのうち、いずれか２本を選択してデータシンボルの変調信号を送信することで、受信品質を向上させるようになっている。また、本実施の形態では、端末１８００によって、基地局１７００でデータシンボルの変調信号を送信するアンテナを指定するようになっている。
【０１１５】
本実施の形態の主たる目的は、端末１８００から基地局１７００の送信アンテナを指定する場合において、送信アンテナを指定するアンテナ選択情報が誤って伝送された場合でも、端末１８００での受信品質の劣化を抑制できる、基地局のアンテナ番号の設定方法を提示することである。
【０１１６】
図２０に、基地局１７００、端末１８００が送信する変調信号のフレーム構成例を示す。図２０において、横軸は時間を示している。なお、図では、アンテナ１７０６ＡをアンテナＡ、アンテナ１７０６ＢをアンテナＢ、アンテナ１７０６ＣをアンテナＣ、アンテナ１７０６ＤをアンテナＤと略記している。
【０１１７】
時間０では、基地局１７００の全てのアンテナ１７０６Ａ〜１７０６Ｄから、端末１８００が信号検出、時間・周波数同期を獲得するための同期シンボルが送信される。
【０１１８】
時間１では、アンテナ１７０６Ａから、パイロットシンボルが送信される。端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ１１を推定することができる。同様に、端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ１２を推定することができる。
【０１１９】
時間２では、アンテナ１７０６Ｂから、パイロットシンボルが送信される。端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ２１を推定することができる。同様に、端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ２２を推定することができる。
【０１２０】
時間３では、アンテナ１７０６Ｃから、パイロットシンボルが送信される。端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ３１を推定することができる。同様に、端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ３２を推定することができる。
【０１２１】
時間４では、アンテナ１７０６Ｄから、パイロットシンボルが送信される。端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ４１を推定することができる。同様に、端末１８００のチャネル推定部１８０５Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ４２を推定することができる。
【０１２２】
端末１８００のアンテナ選択部１８１１では、例えば、式（１）のｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２、ｈ３１、ｈ３２、ｈ４１、ｈ４２に基づき、基地局１７００が変調信号を送信するアンテナを２本選択する。選択したアンテナ情報を基地局１７００に送信する。
【０１２３】
ここで、アンテナの選択方法の一例について説明する。４本のアンテナのうちから２本のアンテナの選択の仕方は、４Ｃ２＝６通り存在する。そこで、次式に示す６つの行列を考える。
【数２】
2008085922.tif 000004
【数３】
2008085922.tif 000005
【数４】
2008085922.tif 000006
【数５】
2008085922.tif 000007
【数６】
2008085922.tif 000008
【数７】
2008085922.tif 000009
【０１２４】
アンテナ選択部１８１１は、上記行列に基づいて、多重された信号を分離した場合の信号対雑音電力比を推定する。そして、アンテナ選択部１８１１は、信号対雑音電力比を最も大きくするアンテナの組み合わせ（アンテナパターン）を選択する。例えば、図２０のように、アンテナＡとアンテナＣを選択するものとする。すると、基地局１７００は、アンテナＡとアンテナＣからデータシンボルを送信することになる（図２０の時間７、８参照）。
【０１２５】
ところで、アンテナＡを指定するためのアンテナ識別番号として“００”を割り当て、アンテナＢを指定するためのアンテナ識別番号として“０１”を割り当て、アンテナＣを指定するためのアンテナ識別番号として“１０”を割り当て、アンテナＤを指定するためのアンテナ識別番号として“１１”を割り当てるものとする。
【０１２６】
端末１８００が、アンテナＡとアンテナＣを選択した場合、アンテナ選択情報として、“００”と“１０”の情報を基地局１７００に送信することになる。
【０１２７】
但し、伝送路によっては、“００”と“１０”の情報が基地局１７００で誤って受信される可能性がある。アンテナ識別番号を誤って受信した場合、基地局１７００は、誤ったアンテナを選択して変調信号を送信することになるが、そのときの端末１８００での受信品質の低下をできる限り小さくすることが望まれる。
【０１２８】
この点を考慮して、本実施の形態においては、送信アンテナに対するビットの割り当て方（すなわち、送信アンテナに対する識別番号の割り当て方）として、図９や図１０に示したような、アンテナ配置（アンテナ間距離）に基づく、グレイ符号化を適用する。換言すれば、複数のアンテナの配置と、この複数の送信アンテナのアンテナ識別番号との関係がグレイ符号化の関係となるように、複数の送信アンテナのアンテナ識別番号を決めるようにする。
【０１２９】
具体的には、アンテナ間距離が遠い送信アンテナほど、ビットの違いが多くなるようなビット（識別番号）割り当てを行う。逆に言うと、アンテナ間距離が近い送信アンテナほど、ビットの違いが少なくなるようなビット（識別番号）割り当てを行う。
【０１３０】
ここで、アンテナ選択情報としてのアンテナ識別番号を示すビット列のうち、一部のビットが誤って送信側で受信された場合、送信側では誤った送信アンテナを選択して送信を行うことになるが、上述したようなアンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化を適用することで、上記送信側で誤って選択される送信アンテナは本来選択されるべき送信アンテナに隣接したアンテナとなる。これにより、アンテナ選択情報が誤って伝送された場合における、受信品質の低下を抑制できる。
【０１３１】
以下、この点について詳しく説明する。
【０１３２】
２ビット誤りより、１ビット誤りが発生する可能性の方が高い。図９や図１０のように各アンテナにビット（識別番号）を割り当てた場合、１ビット誤りが発生した場合には、本来選択されるべきアンテナの隣のアンテナが選択されることになる。このとき、選択されるべきであったアンテナの隣のアンテナは、選択されるべきであったアンテナとの相関が大きいため、チャネル推定値に大きな違いが発生する可能性が低い。従って、受信品質が確保される可能性が高いことになる。よって、アンテナ識別のために、図９や図１０のようなアンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化を行うことによって、アンテナ選択情報が誤って伝送された場合における、受信品質の低下を抑制できる。
【０１３３】
なお、図９よりも、図１０の配置の方が受信品質確保に適している。その理由について説明する。図９の場合“００”が選択されるべきアンテナ（アンテナＡＮ＿Ａ）であった場合、基地局１７００が誤って“１０”が選択されたと判断すると、基地局１７００はアンテナＡＮ＿Ｃを選択することになる。このとき、アンテナＡＮ＿ＡとアンテナＡＮ＿Ｃは、アンテナ相関が非常に低いため、誤ったアンテナ選択が原因で、受信品質に大きな影響を与える可能性（受信品質が劣化する可能性）が高い。これに対して、図１０の場合は、このような特異な関係を持つことがないため、１ビット誤りが発生しても、相関の高いアンテナが選択され、受信品質が確保される可能性が高い。
【０１３４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、送信アンテナに対するビットの割り当て方（すなわち、送信アンテナに対する識別番号の割り当て方）に、アンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化を適用したことにより、アンテナ選択情報に伝送誤りが発生した場合でも、受信品質の低下を抑制できる。
【０１３５】
すなわち、複数の送信アンテナを有する第１の無線局と、当該第１の無線局と通信を行う第２の無線局と、を有する無線通信システムにおける送信制御方法において、前記複数のアンテナの配置と、前記複数の送信アンテナのアンテナ識別番号との関係がグレイ符号化の関係となるように、前記複数の送信アンテナのアンテナ識別番号を決めておき、前記第２の無線局は、前記アンテナ識別番号を用いて、前記第１の無線局に前記複数の送信アンテナの送信を制御するための送信制御信号を送信するようにすれば、アンテナ選択情報に伝送誤りが発生した場合でも、受信品質の低下を抑制できる。
【０１３６】
なお、本実施の形態では、基地局のアンテナが４本、端末のアンテナ数が２本の場合を例に説明したが、これに限ったものではなく、アンテナの本数に限らず、アンテナを指定する場合のいかなる場合でも同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、アンテナ選択について説明したが、これに限ったものではなく、アンテナ識別情報と制御情報のセットとして送信した場合にも、受信品質の劣化を抑えることができるという効果が得られる。
【０１３７】
例えば、図２１のように、送信側及び受信側共に４本のアンテナを有し、送信側が４つのアンテナを用いて４つの変調信号を送信し、受信側が４つのアンテナで受信した多重信号から元の変調信号を分離する、４×４空間多重ＭＩＭＯシステムを考える。このとき、次式の関係式が成立する。
【数８】
2008085922.tif 000010
【０１３８】
このようなＭＩＭＯシステムにおいて、端末側が基地局に対し、“アンテナＡの送信パワーを高くしてください”とか“アンテナＢから送信する変調信号の変調方式を切り換えてください”と命令する場合においても、アンテナの指定に、上述したグレイ符号化を適用すれば、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
また、本実施の形態では、簡単な例で示したが、本発明は上述した実施の形態の例に限らず、例えば、送信側で搬送波を用いて直交変調を行い、受信側で直交復調を行う場合、ＵＷＢの場合、ＯＦＤＭ等のマルチキャリア通信方式を用いた場合、スペクトル拡散通信方式を用いた場合についても同様に実施することができる。
【０１４０】
（実施の形態４）
実施の形態３では、アンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化によるアンテナの特定方法を、空間多重ＭＩＭＯシステムに適用した場合について説明した。本実施の形態では、上記アンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化によるアンテナ特定方法を、ＭＩＭＯシステムにおける固有モード通信に適用する場合について、詳しく説明する。
【０１４１】
先ず、ＭＩＭＯシステムにおける固有モード通信について簡単に説明する。
【０１４２】
ＭＩＭＯシステムでは、受信局だけでなく送信局側においても、チャネル状態情報（CSI:Channel State Information）が既知である場合に、送信局が送信の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され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のチャネルシグネチャベクトルに対応付けられた受信の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が実現できる。
【０１４３】
特に、通信空間に複数のチャネルを構成して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。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前述した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各アンテナ素子の全て又は一部の組み合わせの複素チャネル係数を要素とする行列である。
【０１４４】
送信局が下り回線のチャネル状態情報を得る方法としては、無線回線の上りと下りで同一の周波数キャリアを利用するＴＤＤでは、チャネルの双対性（reciprocity）により、受信局からの上り回線を用いて、送信局においてチャネル状態情報の推定（estimating）又は測定（measuring）をすることが可能である。一方で、上りと下りで異なる周波数キャリアを利用するＦＤＤでは、受信局において下り回線のチャネル状態情報を推定又は測定し、その結果を送信局へ通知（reporting）することにより、送信局において下り回線の正確なＣＳＩを得ることができる。
【０１４５】
固有モードは、特にＭＩＭＯシステムの無線チャネルが狭帯域のフラットフェージング過程として扱える場合には、ＭＩＭＯシステムのチャネルキャパシティを最大にできるという特徴がある。例えば、ＯＦＤＭを採用した無線通信システムでは、マルチパス遅延波によるシンボル間干渉を取り除くためガードインターバルを挿入し、ＯＦＤＭの各サブキャリアはフラットフェージング過程となるような設計を行うのが一般的である。従って、ＭＩＭＯシステムにおいてＯＦＤＭ信号を送信する場合、固有モードを用いることによって、例えば各サブキャリアで複数の信号を空間的に多重化して伝送することが可能となる。
【０１４６】
ＭＩＭＯシステムを利用した通信方法としては、送信局及び受信局において下り回線のチャネル状態情報を既知とする固有モードに対して、受信局においてのみ無線チャネルのチャネル状態情報を既知とする方法がいくつか提案されている。固有モードと同じ目的である、空間的に信号を多重化して伝送する方法としては、例えばＢＬＡＳＴが知られている。また信号の多重度を犠牲にし、つまりキャパシティを増加させるためでなくアンテナの空間ダイバーシチ効果得る方法としては、例えば時空間符号を用いた送信ダイバーシチが知られている。固有モードが送信アレーアンテナで信号をベクトル化して送信する、言い換えると信号をビーム空間（beam space）にマッピングしてから送信するビーム空間モードであるのに対して、ＢＬＡＳＴや送信ダイバーシチは信号をアンテナエレメント（antenna element）にマッピングすることからアンテナエレメントモードであると考えられる。
【０１４７】
図２２に、固有モード通信システムの構成例として、基地局２２００と端末２２２０の構成を示す。
【０１４８】
基地局２２００のチャネル解析部２２０７は、基地局２２００と端末２２２０間の伝搬チャネルの推定結果である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のチャネルシグネチャベクトルを算出すると共に、チャネル状態情報によって形成されるチャネル行列をＳＶＤ（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）に基づき、固有値（例えば、λＡ、λＢ、λＣ、・・・、λＸ）、また、固有パス（例えば、パスＡ、パスＢ、パスＣ、・・・、パスＸ）を求め、これらを制御情報２２０８として出力する。
【０１４９】
基地局２２００の多重フレーム生成部２２０１は、送信ディジタル信号、制御情報２２０８を入力とし、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、チャネルＡの送信ディジタル信号２２０２Ａ、チャネルＢの送信ディジタル信号２２０２Ｂ、・・・、チャネルＸの送信ディジタル信号２２０２Ｘを出力する。
【０１５０】
符号化・変調部２２０３Ａ〜２２０３Ｘはそれぞれ、チャネルＡ〜チャネルＸの送信ディジタル信号２２０２Ａ〜２２０２Ｘ、制御情報２２０８を入力とし、制御情報２２０８に基づいて符号化率・変調方式を決定し、決定した符号化率・変調方式で送信ディジタル信号２２０２Ａ〜２２０２Ｘを符号化及び変調することにより、チャネルＡ〜Ｘのベースバンド変調信号２２０４Ａ〜２２０４Ｘを得、これらを出力する。
【０１５１】
ベクトル多重化部２２０５は、チャネルＡ〜チャネルＸのベースバンド変調信号２２０４Ａ〜２２０４Ｘ、制御情報２２０８を入力とし、各ベースバンド変調信号２２０４Ａ〜２２０４Ｘに個別にチャネルシグネチャベクトルを乗算し、合成した後、送信アレーアンテナ２２０６に供給する。このようにして、基地局２２００は、チャネルシグネチャベクトルを用いてベクトル化した信号を送信アレーアンテナ２２０６から端末２２２０に送信する。
【０１５２】
端末２２２０は、受信のチャネル解析部２２１５によって、基地局２２００と端末２２２０間の伝搬チャネルの推定結果である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のチャネルシグネチャベクトルを算出する。多重信号分離部２２１０は、受信アレーアンテナ２２０９で受信した受信信号を入力として、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で、複数の受信信号、つまり、チャネルＡ〜チャネルＸの受信信号２２１１Ａ〜２２１１Ｘを得る。
【０１５３】
復号化部２２１２Ａ〜２２１２Ｘはそれぞれ、チャネルＡ〜チャネルＸの受信信号２２１１Ａ〜２２１１Ｘ、送信方法情報２２１８を入力とし、送信方法情報２２１８（変調方式、符号化率の情報）に基づき復号を行うことで、チャネルＡ〜チャネルＸのディジタル信号２２１３Ａ〜２２１３Ｘを得、これらを出力する。
【０１５４】
送信方法情報検出部２２１７は、チャネルＡのディジタル信号２２１３Ａを入力とし、各チャネルの変調信号の送信方法、例えば変調方式、符号化率等の情報を抽出し、これらを送信方法情報２２１８として復号化部２２１２Ａ〜２２１２Ｘに送出する。
【０１５５】
受信データ合成部２２１４は、チャネルＡ〜チャネルＸのディジタル信号２２１３Ａ〜２２１３Ｘ及び送信方法情報２２１８を入力とし、受信ディジタル信号を得る。
【０１５６】
ここで、上述したように送受信機（基地局２２００及び端末２２２０）において、基地局２２００が送信した変調信号に対するチャネル状態情報（CSI : Channel State Information）を、端末２２２０から基地局２２００に通知する場合について考える。
【０１５７】
この場合、基地局２２００の各送信アンテナ及び端末２２２０の各受信アンテナ間に対応する複数のチャネル情報が存在する。従って、端末２２２０は、複数のチャネル情報を、基地局２２００に伝送する必要がある。
【０１５８】
本実施の形態では、このチャネル情報の好適な伝送方法を提示する。
【０１５９】
例えば、図２１のように、基地局の送信装置が４本の送信アンテナ１９０１Ａ、１９０１Ｂ、１９０１Ｃ、１９０１Ｄを、端末の受信装置が４本の受信アンテナ１９０２Ｐ、１９０２Ｑ、１９０２Ｒ、１９０２Ｓの４本を有する場合を考える。この場合、チャネル状態情報としてｈ１１、ｈ１２、ｈ１３、ｈ１４、ｈ２１、ｈ２２、ｈ２３、ｈ２４、ｈ３１、ｈ３２、ｈ３３、ｈ３４、ｈ４１、ｈ４２、ｈ４３、ｈ４４の１６種類が存在する。これらの情報を正しく基地局に伝達する必要がある。但し、無線で伝送する場合、誤る可能性がある。
【０１６０】
本実施の形態においては、チャネル状態情報が誤って伝達された場合に、その影響をできる限り軽減するために、実施の形態３と同様のアンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化によるアンテナ特定方法を用いる。
【０１６１】
図２３に、端末が基地局にフィードバックする情報の構成例を示す。１６種類のチャネル状態情報が存在するので、フィードバック情報は、図に示したように、基地局の送信アンテナ番号、端末の受信アンテナ番号、チャネル状態情報で構成されている。ここで、これらの情報は伝送により誤る可能性がある。但し、基地局の送信アンテナ番号及び又は端末の受信アンテナ番号に、実施の形態３で説明したような、アンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化を施せば、近いアンテナ同士ほどアンテナ相関が高いので、アンテナ番号が伝送によって誤っても、受信品質への影響が軽減される。
【０１６２】
以上説明したように、ＭＩＭＯシステムにおける固有モード通信に、実施の形態３で説明したアンテナ配置（アンテナ間距離）に基づくグレイ符号化によるアンテナ特定方法を適用したことにより、固有モード通信においてアンテナ識別情報が誤って伝送された場合でも、受信品質の劣化を抑制できるようになる。
【０１６３】
なお、本実施の形態では、基地局のアンテナが４本、端末のアンテナ数が２本の場合を例に説明したが、これに限ったものではなく、アンテナの本数に限らず、アンテナを指定する場合のいかなる場合でも同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
また、本実施の形態では、簡単な例で示したが、本発明は上述した実施の形態の例に限らず、例えば、送信側で搬送波を用いて直交変調を行い、受信側で直交復調を行う場合、ＵＷＢの場合、ＯＦＤＭ等のマルチキャリア通信方式を用いた場合、スペクトル拡散通信方式を用いた場合についても同様に実施することができる。
【０１６５】
（実施の形態５）
実施の形態１では、マルチアンテナシステムにおいて、相関演算を用いることで、遅延波を有効活用してマルチパスの影響を軽減することにより、パルスベースの変調信号のように広帯域の変調信号においても、マルチアンテナ通信を可能としてデータ伝送の高速化を実現する方法について述べた。
【０１６６】
本実施の形態では、相関演算と同等な演算で、パルスベースの変調信号のように広帯域の変調信号においても、空間多重を用いたＭＩＭＯ通信を可能とする方法を提示する。
【０１６７】
図２４に、本実施の形態のＭＩＭＯ通信システムの構成例として、基地局２４００と端末２４２０の構成を示す。
【０１６８】
基地局２４００は、送信データ２４０１Ａ、２４０１Ｂをそれぞれ、パルスベース変調信号生成部２４０２Ａ、２４０２Ｂに入力する。パルスベース変調信号生成部２４０２Ａ、２４０２Ｂはそれぞれ、送信データ２４０１Ａ、２４０１Ｂに基づく、パルスベースの変調信号２４０３Ａ、２４０３Ｂを生成し、これをフィルタ２４０４Ａ、２４０４Ｂに送出する。フィルタ２４０４Ａ、２４０４Ｂはそれぞれ、パルスベースの変調信号２４０３Ａ、２４０３Ｂを入力とし、帯域制限を行い、帯域制限されたパルスベースの変調信号２４０５Ａ、２４０５Ｂをアンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂに送出する。
【０１６９】
端末２４２０は、受信アンテナ２４０７Ｘ、２４０７Ｙで受信した受信信号２４０８Ｘ、２４０８Ｙをそれぞれ、フィルタ２４０９Ｘ、２４０９Ｙに入力する。フィルタ２４０９Ｘ、２４０９Ｙはそれぞれ、フィルタリング後の受信信号２４１０Ｘ、２４１０Ｙを積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙに送出する。
【０１７０】
積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙはそれぞれ、フィルタリング後の受信信号２４１０Ｘ、２４１０Ｙを入力とし、これを一定区間積分する。この積分区間については、後に詳しく説明する。積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙはそれぞれ、積分された受信信号２４１２Ｘ、２４１２Ｙを、チャネル推定部２４１３Ｘ、２４１３Ｙ及びＭＭＳＥ処理部２４１５に送出する。
【０１７１】
チャネル推定部２４１３Ｘ、２４１３Ｙはそれぞれ、積分された受信信号２４１２Ｘ、２４１２Ｙを入力とし、受信信号２４１２Ｘ、２４１２Ｙに含まれるパイロットシンボル、プリアンブル等のチャネル推定が可能なシンボルを検出し、そのシンボルに基づいてチャネル変動を推定し、チャネル変動推定信号２４１４Ｘ、２４１４Ｙを出力する。
【０１７２】
ＭＭＳＥ処理部２４１５は、積分された受信信号２４１２Ｘ、２４１２Ｙ及びチャネル変動推定信号２４１４Ｘ、２４１４Ｙを入力とし、ＭＭＳＥアルゴリズムを実行することにより、空間上でされた合成信号を分離することで、変調信号２４１６Ａ、２４１６Ｂを得る。
【０１７３】
復調部２４１７Ａ、２４１７Ｂはそれぞれ、変調信号２４１６Ａ、２４１６Ｂを入力とし、これらを復調することで受信データ２４１８Ａ、２４１８Ｂを得る。
【０１７４】
図２５に、基地局２４００の送信アンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂと端末２４２０の受信アンテナ２４０７Ｘ、２４０７Ｙの関係を示す。各送受信アンテナ間の伝搬係数をｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２と表す。このとき、アンテナ２４０６Ａから送信する信号をＴｘａ、アンテナ２４０６Ｂから送信する信号をＴｘｂ、アンテナ２４０７Ｘで受信する受信信号をＲｘ１、アンテナ２４０７Ｙで受信する受信信号をＲｘ２とすると、次式の関係式が成立する。
【数９】
2008085922.tif 000011
【０１７５】
伝搬係数ｈ１１、ｈ２１は図２４のチャネル推定部２４１３Ｘで推定され、伝搬係数ｈ１２、ｈ２２はチャネル推定部２４１３Ｙで推定される。また、ＭＭＳＥ処理部２４１５は、式（９）の関係式を利用して、変調信号Ｔｘａ及び変調信号Ｔｘｂを推定する。
【０１７６】
図２６に、基地局２４００が送信する変調信号のフレーム構成例を示す。図２６において、横軸は時間を示している。なお、図では、アンテナ２４０６ＡをアンテナＡ、アンテナ２４０６ＢをアンテナＢと略記している。
【０１７７】
時間０では、アンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂから、端末２４２０が信号検出、時間・周波数同期を獲得するための同期シンボルが送信される。時間１では、アンテナ２４０６Ａから、パイロットシンボルが送信される。端末２４２０のチャネル推定部２４１３Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ１１を推定することができる。同様に、端末２４２０のチャネル推定部２４１３Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ１２を推定することができる。時間２では、アンテナ２４０６Ｂから、パイロットシンボルが送信される。端末２４２０のチャネル推定部２４１３Ｘでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ２１を推定することができる。同様に、端末２４２０のチャネル推定部２４１３Ｙでは、このパイロットシンボルから、式（１）のｈ２２を推定することができる。
【０１７８】
時間３から時間８では、データシンボルがアンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂから同時に送信される。
【０１７９】
ところで、一般に、遅延波によるマルチパスフェージングの影響を軽減するための方法としては、変調信号としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用いる方法や、変調信号としてスペクトル拡散信号を用い受信側でレイク受信を行う方法が知られている。無線ＬＡＮ（Local Area Network）等では、これらの変調信号をＭＩＭＯシステムに用いることで、遅延波による影響を軽減するＭＩＭＯシステムが検討されている。
【０１８０】
しかし、例えばパルスベースの変調信号を用いたＵＷＢ等の広帯域の信号を、空間多重ＭＩＭＯ伝送しようとすると、広帯域の周波数を扱うために非常に高速な信号処理デバイスが必要となるので、ＯＦＤＭ方式やスペクトル拡散通信方式と組み合わせて遅延波による影響を軽減したとしても、デバイスの消費電力及び回路規模が増大する欠点がある。このような理由により、パルスベースの変調信号を用いたＵＷＢ等の広帯域の信号を、空間多重のＭＩＭＯシステムで伝送することは、現実的ではなかった。
【０１８１】
本発明の発明者らは、実施の形態１と同様に相関演算を用いることで遅延波を有効活用すると共に、その相関結果を一定時間積分しその積分結果を用いるようにすれば、パルスベースの変調信号のように広帯域の変調信号においても、空間多重のＭＩＭＯシステムに容易に適用できると考えた。
【０１８２】
狭帯域の周波数を用いた無線通信システムでは、シンボル時間が長いため、マルチパスの影響が小さい。これは、シンボル間干渉の影響を軽減できるだけのシンボル時間を確保できているからである。
【０１８３】
一方、広帯域の周波数を用いた無線通信システムでは、シンボル時間が短いため、マルチパスの影響が大きい。本実施の形態で提示する方法は、短いシンボル時間でも、マルチパスの影響を有効に軽減できるようになっている。
【０１８４】
図２７に、受信信号の波形（図２７（ａ）、（ｂ））と、受信信号を一定区間積分したときの波形（図２７（ｃ））の一例を示す。図２７（ａ）は、遅延波が存在しなかったときの受信信号の時間軸における波形を示している。図２７（ｂ）は、遅延波が存在したときの受信信号の時間軸における波形の一例を示している。図２７（ｃ）は、遅延波が存在したときの受信信号（図２７（ｂ））を１シンボル区間で積分したときの波形の一例を示している。
【０１８５】
遅延波が存在したとき、遅延波による信号が存在することになる。図２７（ｂ）は、２つの遅延波がある存在する場合の受信信号を示した図である。図２７（ｃ）のように積分した場合（図２７（ｃ）では、図中の△から△まで積分している）、積分区間の最後で得られる値は、仮想的にシンボル区間を長くした場合、つまり、周波数帯域を狭くした場合と同じ状況となる。これにより、遅延波の影響を軽減することができる。
【０１８６】
ここで重要となるのが、積分区間をどのような値に設定するかである。積分区間の設定の精度が、データの伝送速度の向上と受信品質の向上の両立には重要となる。
【０１８７】
そこで、次に、積分区間の設定の仕方の好適な例を説明する。
【０１８８】
図２８に、本実施の形態における変調信号のフレーム構成例を示す。基地局２４００は、時間０では、アンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂから、端末２４２０が信号検出、時間・周波数同期を獲得するための同期シンボルが送信される。
【０１８９】
時間１では、アンテナ２４０６Ａから、端末２４２０が遅延波の状況を推定するための変調信号（パルス）である遅延波推定用トレーニングシンボルが送信される。一方、アンテナ２４０６Ｂからは、変調信号（パルス）を送信しない。これにより、端末２４２０では、フィルタ通過後の受信信号２４１０Ｘ、２４１０Ｙから遅延波の状況を推定することができる。図２４では、この遅延波の状況を推定する部分については図示していないが、例えばフィルタ２４０９Ｘ、２４０９Ｙの後段に遅延波状況推定部を配置すればよい。
【０１９０】
時間１の遅延波推定用トレーニングシンボルの直後のシンボル区間（時間２）は、２つのアンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂ共にガード区間（変調信号が送信されない区間）とされている。このガード区間は、本実施の形態の遅延波推定のためには、非常に重要である。その理由については、後で詳しく説明する。
【０１９１】
時間３では、アンテナ２４０６Ｂから、端末２４２０が遅延波の状況を推定するための変調信号（パルス）である遅延波推定用トレーニングシンボルが送信される。一方、アンテナ２４０６Ａからは、変調信号（パルス）を送信しない。これにより、端末２４２０では、フィルタ通過後の受信信号２４１０Ｘ、２４１０Ｙから遅延波の状況を推定することができる。
【０１９２】
時間３の遅延波推定用トレーニングシンボルの直後のシンボル区間（時間４）は、２つのアンテナ２４０６Ａ、２４０６Ｂ共にガード区間（変調信号が送信されない区間）とされている。このガード区間は、本実施の形態の遅延波推定のためには、非常に重要である。その理由については、後で詳しく説明する。
【０１９３】
端末２４２０は、上記の遅延波推定用トレーニングシンボルを受信し、遅延波状況を推定し、積分区間を決定する。
【０１９４】
また、本実施の形態の場合、基地局２４００に遅延波の状況を通知するようになっている。時間５、時間６では、端末２４２０が、基地局２４００に遅延波状況等を通知するための制御情報シンボルを送信する。
【０１９５】
時間７では、基地局２４００が、端末２４２０からの遅延波状況の通知を受け送信方法を変更した場合の送信方法変更情報を含む制御情報シンボルを送信する。
【０１９６】
時間８では、基地局２４００がパイロットを送信する。このパイロットシンボルは、空間多重のＭＩＭＯ通信を実現するために、端末２４２０がチャネル変動を推定するためのシンボルである。時間９では、基地局２４００がデータシンボルを送信する。
【０１９７】
次に、基地局２４００のパルスベース変調信号生成部２４０２が、端末２４２０から通知された遅延波状況に基づいて、通信方式（本実施の形態の場合、１シンボル区間長）を切り換える一例について説明する。
【０１９８】
図２９は、１シンボル区間の異なる２種類のパルスベースの変調信号の波形の一例を示している。遅延分散が大きい環境においては、遅延波の影響を軽減するためには、図２９（ｂ）に示したように、遅延波を正確に把握するためには、１シンボル区間を長く設定した方が良い。但し、１シンボル区間を長くすると、データの伝送速度は低下する。一方で、遅延分散が小さい環境では、遅延波の影響が小さいので、図２９（ａ）に示したように、遅延波を正確に把握することができるため、１シンボル区間を短く設定してもよい。また、１シンボル区間を短くすれば、データの伝送速度が向上する。
【０１９９】
本実施の形態では、基地局２４００が、遅延分散が大きいほど１シンボル区間の長い変調信号を送信するようになされている。これにより、データ伝送速度の向上と受信品質の向上との両立を図ることができる。
【０２００】
ところで、図２８において、パイロットシンボル及びデータシンボルは、遅延波の状況に応じて、１シンボル区間が変更されるが、その他のシンボルは、できる限り通信相手に正確に伝送する必要があるので、図２９（ｂ）のように１シンボル区間を長くしたほうが良い。特に、遅延波推定用トレーニングシンボルは、１シンボル区間を設定する基になり、本実施の形態においては、遅延波推定用トレーニングシンボルの直後はガード区間を設けるようになっている。これにより、たとえ、遅延波が、ガード区間に及んだとしても、遅延波を精度良く推定するができるので、１シンボル区間を的確に設定できるようになり、一段と、データ伝送速度の向上と受信品質の向上との両立を図ることができるようになる。
【０２０１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置の各アンテナブランチに受信信号を一定区間積分する積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙを設けたことにより、パルスベースの変調信号のように広帯域の信号でもＭＩＭＯ通信を可能とすることができる。さらに、ダイバーシチゲインを得ることができるようになる。また、上記積分区間を、受信信号の遅延分散に応じて設定するようにしたことにより、データ伝送速度の向上と受信品質の向上との両立を図ることができるようになる。
【０２０２】
また、本実施の形態によれば、チャネル変動推定用のシンボルの一定区間を積分したことにより、パルスベースの変調信号のように広帯域の信号（１シンボル区間が非常に短い信号）でも、高精度のチャネル変動を推定できるチャネル変動推定方法を実現できる。
【０２０３】
なお、本実施の形態では、積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙの積分区間に加えて、基地局の１シンボル区間も、遅延状況に応じて変更した場合について述べたが、積分器２４１１Ｘ、２４１１Ｙの積分区間のみを変更するようにしてもよい。
【０２０４】
また、本実施の形態では、送信アンテナが２本、受信アンテナが２本の場合を例に説明したが、これに限ったものではない。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明は、例えばパルスベースの変調信号のような広帯域の信号でもマルチアンテナ送信を可能とし、広帯域信号の伝送速度を向上できるといった効果を有し、複数の送信アンテナを用いてデータ伝送を行う無線通信システムに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成例を示すブロック図
【図２】実施の形態１の送信装置が送信する変調信号のフレーム構成例を示す図
【図３】時間１〜時間４におけるアンテナＡの送信信号の説明に供する図であり、（ａ）はフレーム構成を示す図、（ｂ）は送信波形を示す図
【図４】実施の形態１におけるデータシンボルの送信動作の説明に供する図であり、（ａ）はビット割り当てとパルスのオンオフ制御との関係を示す図、（ｂ）は送信波形を示す図
【図５】実施の形態１の受信装置の全体構成例を示すブロック図
【図６】復調部の構成例を示すブロック図
【図７】波形記憶部に記憶される信号波形の説明に供する図
【図８】実施の形態１による復調動作の説明に供する図であり、（ａ）は波形記憶部に記憶されている信号波形を示す図、（ｂ）は受信データの判定動作の説明に供する図
【図９】実施の形態における、送信アンテナの設置位置と、各送信アンテナへの送信ビットの割り当てとの関係を示す図
【図１０】実施の形態における、送信アンテナの設置位置と、各送信アンテナへの送信ビットの割り当てとの関係を示す図
【図１１】実施の形態１の受信装置の他の構成例を示すブロック図
【図１２】合成判定部の構成を示すブロック図
【図１３】実施の形態２の送信装置の構成例を示すブロック図
【図１４】実施の形態２の送信装置が送信する変調信号のフレーム構成例を示す図
【図１５】実施の形態２におけるデータシンボルの送信動作の説明に供する図であり、（ａ）はビット割り当てとパルスのオンオフ制御との関係を示す図、（ｂ）は送信波形を示す図
【図１６】実施の形態２の受信装置における復調部の構成を示すブロック図
【図１７】実施の形態３の基地局の構成例を示すブロック図
【図１８】実施の形態３の端末の構成例を示すブロック図
【図１９】実施の形態３における送受信間の関係を示す図
【図２０】実施の形態３における通信動作の説明に供する図
【図２１】送信側及び受信側共に４本のアンテナを設けた場合の送受信間の関係を示す図
【図２２】実施の形態４における、固有モード通信を行う基地局と端末の構成例を示すブロック図
【図２３】端末が基地局にフィードバックする情報の構成例を示す図
【図２４】実施の形態５における基地局と端末の構成例を示すブロック図
【図２５】実施の形態５における送受信間の関係を示す図
【図２６】基地局が送信する変調信号のフレーム構成例を示す図
【図２７】実施の形態５における積分動作の説明に供する図であり、（ａ）は遅延波が存在しなかったとき受信波形を示す図、（ｂ）は遅延波が存在したときの受信波形を示す図、（ｃ）は遅延波が存在したときの受信信号を１シンボル区間で積分したときの波形を示す図
【図２８】実施の形態５における通信動作の説明に供する図
【図２９】実施の形態５における基地局の送信動作の説明に供する図であり、（ａ）は１シンボル区間を短く設定した状態を示す図、（ｂ）は１シンボル区間を長く設定した状態を示す図
【図３０】パルスベースの変調信号を複数のアンテナを用いて伝送するシステムの従来の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
【０２０７】
１００、１３００  送信装置
１０１  送信データ
１０２、２４０２Ａ、２４０２Ｂ  パルスベース変調信号生成部
１０３、２４０３Ａ、２４０３Ｂ  パルスベース変調信号
１０４Ａ〜１０４Ｄ  オンオフスイッチ
１０９、１３０１  制御部
５００、１１００  受信装置
５０５、５０５Ｘ、５０５Ｙ、１６００  復調部
６０４Ａ〜６０４Ｄ、６０４ＡＢ、６０４ＡＣ、６０４ＢＣ、６０４ＡＢＣ  波形記憶部
６０６Ａ〜６０６Ｄ、６０６ＡＢ、６０６ＡＣ、６０６ＢＣ、６０６ＡＢＣ  相関演算部
６０８、１２０３  判定部
１１０３  合成判定部
１７００、２２００、２４００  基地局
１８００、２２２０、２４２０  端末
１８０５Ｘ、１８０５Ｙ、２４１３Ｘ、２４１３Ｙ  チャネル推定部
１８０７、２４１５  ＭＭＳＥ処理部
２４１１Ｘ、２４１１Ｙ  積分器
【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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【図３０】
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