(57)【要約】【課題】伝送特性の劣化を低減させることが可能な無線通信システム、受信局及び無線通信制御方法を提供する。【解決手段】移動局３００は、基地局２００からのストリームを受信し、各ストリームに対応する送信ウェイトと受信ウェイトとを生成する。次に、移動局３００は、生成した送信ウェイト及び受信ウェイトを用いて、所定のストリームの受信電力、干渉電力及びノイズ電力を算出し、これらを用いてＳＩＮＲを算出する。更に、移動局３００は、算出したＳＩＮＲと、変調・符号化方式切替え特性情報とに基づいて、所定のストリームについて、現在の伝搬路４００の状況に応じた最適な変調方式及び符号化方式を決定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局から受信局へ多重化された複数の信号系列が伝送される際に、前記受信局から前記送信局へ伝送される情報に基づいて適応変復調が行われる無線通信システムにおいて、
前記受信局は、
前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成するウェイト生成手段と、
第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出する干渉電力算出手段と、
前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出する電力比率算出手段と、
前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定する変調方式及び符号化方式決定手段と、
前記ウェイト生成手段により生成された送信ウェイトと、前記変調方式及び符号化方式決定手段により生成された変調方式及び符号化方式とを前記送信局へ伝送する情報伝送手段と、
を備え、
前記送信局は、
前記複数の信号系列に対して、前記受信局からの変調方式及び符号化方式に基づいた変調及び符号化を行う変調及び符号化手段と、
前記複数の信号系列に対して、前記受信局からの送信ウェイトを乗算する重み付け手段と、
を備える無線通信システム。
【請求項２】
送信局からの多重化された複数の信号系列を受信する受信局において、
前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成するウェイト生成手段と、
第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出する干渉電力算出手段と、
前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出する電力比率算出手段と、
前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定する変調方式及び符号化方式決定手段と、
前記ウェイト生成手段により生成された送信ウェイトと、前記変調方式及び符号化方式決定手段により生成された変調方式及び符号化方式とを前記送信局へ伝送する情報伝送手段と、
を備える受信局。
【請求項３】
請求項２に記載の受信局において、
前記干渉電力算出手段は、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する受信局。
【請求項４】
請求項３に記載の受信局において、
前記干渉電力算出手段は、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列のうち、第２の所定の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する受信局。
【請求項５】
請求項４に記載の受信局において、
前記干渉電力算出手段は、第１の所定値以上の送信ウェイト、及び、最大の送信ウェイトに対する比率が第２の所定値以上の送信ウェイトの少なくとも何れかに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する受信局。
【請求項６】
送信局から受信局へ多重化された複数の信号系列が伝送される際に、前記受信局から前記送信局へ伝送される情報に基づいて適応変復調が行われる無線通信制御方法において、
前記受信局において、前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成し、
前記受信局において、第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出し、
前記受信局において、前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出し、
前記受信局において、前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定し、
前記受信局から前記送信局へ前記生成された送信ウェイトと、前記生成された変調方式及び符号化方式とを伝送する無線通信制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信制御方法において、
前記受信局において、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する無線通信制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の無線通信制御方法において、
前記受信局において、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列のうち、第２の所定の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する無線通信制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信制御方法において、
前記受信局において、第１の所定値以上の送信ウェイト、及び、最大の送信ウェイトに対する比率が第２の所定値以上の送信ウェイトの少なくとも何れかに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、受信局から送信局へ伝送される情報に基づいて適応変復調が行われる無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の適応変復調が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。同図に示す無線通信システム５００は、送信局としての基地局６００、受信局としての移動局７００、基地局６００から移動局７００へ信号系列を無線伝送する伝搬路８００、移動局７００から基地局６００へ情報を伝送するフィードバック回線９００により構成される。
【０００３】
これらのうち、基地局６００は、送信信号生成部６０２、送信信号分割部６０４、送信処理部６０６−１〜６０６−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「送信処理部６０６」と称する）、加算器６１４−１〜６１４−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「加算器６１４」と称する）、及び、送信アンテナ６１６−１〜６１６−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「送信アンテナ６１６」と称する）により構成される。一方、移動局７００は、受信アンテナ７０２−１〜７０２−Ｌ（以下、これらをまとめて適宜「受信アンテナ７０２」と称する）、既知シンボル分離部７０４、チャネル推定部７０６、送信ウェイト生成部７０８、送信ウェイト蓄積部７１０、受信ウェイト生成部７１２、受信電力計算部７１４、既知シンボル情報７１６、受信処理部７１８−１〜７１８−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「送信処理部７１８」と称する）、受信信号結合部７２６、ＳＮＲ算出部７２８、変調・符号化方式決定部７３０、及び、変調・符号化方式切替え特性記憶部７３２により構成される。
【０００４】
この無線通信システム５００は、基地局６００から移動局７００への信号系列（以下、「ストリーム」と称する）の伝送に際して、以下の処理を行う。
【０００５】
基地局６００内の送信信号生成部６０２は、送信信号を生成して送信信号分割部６０４へ出力する。送信信号分割部６０４は、移動局７００からフィードバック回線９００を介して伝送される送信ウェイトを受信する。送信ウェイトは、移動局７００における受信アンテナ７０２の数（ここではＬ個）と同数の組に分けられ、各組には送信アンテナ６１６の数（ここではＮ個）と同数の送信ウェイトが含まれる。送信信号分割部６０４は、受信した送信ウェイトの組のうち全ての送信ウェイトが０である組以外の組の数を認識し、送信信号を、その組の数（ここではＫ個）と同数のストリームに分割する。Ｋ個のストリームは、送信処理部６０６−１〜６０６−Ｋへ入力される。
【０００６】
送信処理部６０６は、送信信号変調部６０８、乗算器６１０−１〜６１０−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「乗算器６１０」と称する）、既知シンボル付加部６１２により構成される。
【０００７】
送信信号変調部６０８は、移動局７００からフィードバック回線９００を介して伝送される変調方式及び符号化方式を受信する。更に、送信信号変調部６０８は、これら変調方式及び符号化方式に応じて、ストリームの符号化及び変調を行い、乗算器６１０−１〜６１０−Ｎへ出力する。
【０００８】
乗算器６１０−１〜６１０−Ｎは、入力されるストリームに対して、移動局７００からフィードバック回線９００を介して伝送される送信ウェイトのうち、対応する送信ウェイトを乗算し、既知シンボル付加部６１２へ出力する。既知シンボル付加部６１２は、送信ウェイトが乗算されたＮ個のストリームに対して、移動局７００における等化処理に用いられる既知シンボルを付加する。更に、既知シンボル付加部６１２は、既知シンボルが付加されたＮ個のストリームを、対応する加算器６１４−１〜６１４−Ｎへ出力する。
【０００９】
加算器６１４は、送信処理部６０６−１〜６０６−Ｋから出力されるＫ個のストリームを加算し、送信アンテナ６１６−１〜６１６−Ｎへ出力する。アンテナ６１６は、入力されるストリームの信号を送信する。
【００１０】
移動局７００内の受信アンテナ７０２−１〜７０２−Ｌは、基地局６００から伝搬路８００を介して伝送される信号を受信し、既知シンボル分離部７０４へ出力する。既知シンボル分離部７０４は、入力されるＬ個の信号のぞれぞれを、既知シンボル（受信既知シンボル）とそれ以外の情報シンボル系列とに分離する。更に、既知シンボル分離部７０４は、受信既知シンボルをチャネル推定部７０６及び受信電力計算部７１４へ出力するとともに、情報シンボル系列を受信処理部７１８−１〜７１８−Ｋへ出力する。
【００１１】
チャネル推定部７０６は、基地局６００内の送信アンテナ６１６のぞれぞれと、受信アンテナ７０２のそれぞれとの間の伝搬路特性を推定し、チャネル推定値を出力する。
【００１２】
受信電力計算部７１４は、このチャネル推定値を用いて、基地局６００内の送信信号分割部６０４によって分割されたＫ個のストリームのそれぞれについて、移動局７００における受信電力とノイズ電力とを算出する。
【００１３】
送信ウェイト生成部７０８は、チャネル推定部７０６からのチャネル推定値を用いて送信ウェイトを生成する。送信ウェイトの生成には、通常、固有値演算や特異値演算が用いられる。更に、送信ウェイト生成部７０８は生成した送信ウェイトを、フィードバック回線９００を介して基地局６００へ送信するとともに、送信ウェイト蓄積部７１０及びＳＮＲ算出部７２８へ出力する。
【００１４】
送信ウェイト蓄積部７１０は、送信ウェイト生成部７０８からの送信ウェイトを保持し、基地局６００において当該送信ウェイトを用いて送信されたストリームが移動局７００によって受信された時に、受信ウェイト生成部７１２へ出力する。
【００１５】
受信ウェイト生成部７１２は、この送信ウェイトと、チャネル推定部７０６からのチャネル推定値とを用いて受信ウェイトを生成し、受信処理部７１８−１〜７１８−Ｋへ出力する。
【００１６】
受信処理部７１８は、乗算器７２０−１〜７２０−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「乗算器７２０」と称する）、加算器７２２及び受信信号復調部７２４により構成される。
【００１７】
乗算器７２０−１〜７２０−Ｌは、入力される情報シンボル系列に対して、受信ウェイト生成部３１２によって生成された受信ウェイトのうち、対応する受信ウェイトを乗算し、加算器７２２へ出力する。加算器７２２は、乗算器７２０−１〜７２０−Ｌからの出力を加算し、合成後出力を生成する。この合成後出力は、基地局６００の送信処理部６０６内の送信信号変調部６０８の出力に対応する。受信信号復調部７２４は、この合成後出力を復調及び復号化して、所定のストリームを得る。受信信号結合部７２６は、各受信処理部７１８からのストリームを結合することにより、元の信号を得る。
【００１８】
このように、伝搬路８００の状況に応じて生成される送信ウェイト及び受信ウェイトが基地局６００から移動局７００へのストリームの伝送に用いられることにより、移動局７００は、所望のストリームを抽出する場合、多重化された他のストリームによる干渉の影響を低減させることが可能となる。従って、１個のストリームのみが伝送される場合と比較して周波数の利用効率を高めることができる。
【００１９】
ＳＮＲ算出部７２８は、Ｋ個の合成後出力のそれぞれについて、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出する。基地局６００内の送信信号分割部６０４によって分割されたＫ個のストリームのうち、ｋ番目のストリームに対応する合成後出力のＳＮＲｋは、伝搬路特性を示すチャネル行列をＡとした場合におけるチャネル相関行列ＡＨＡの固有値をλｋ、受信電力計算部７１４によって算出されたｋ番目のストリームの受信電力をＰＳｋ、ノイズ電力をＰＮとすると、
【００２０】
【数１】
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となる。
【００２１】
変調・符号化方式決定部７３０は、ＳＮＲ算出部７２８によって算出されたＳＮＲと、変調・符号化方式切替え特性記憶部７３２に記憶された変調・符号化方式切替え特性情報とに基づいて、変調方式及び符号化方式を決定する。更に、変調・符号化方式決定部７３０は、決定した変調方式及び符号化方式を、フィードバック回線９００を介して基地局６００へ送信する。基地局６００は、これらの新たな変調方式及び符号化方式に応じた変調及び符号化を行う。
【００２２】
上述した従来の無線通信システムの例としては、以下の非特許文献１及び２がある。
【００２３】
【非特許文献１】
宮下、西村、大鐘、小川、鷹取、長著「ＭＩＭＯチャネルにおける固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式」電子情報通信学会技報、ＲＣＳ２００２−５３、２００２年５月
【００２４】
【非特許文献２】
西村、大鐘、小川、鷹取、長著「固有ビーム空間分割多重方式におけるチャネル推定誤差を考慮した場合の特性評価」電子情報通信学会技報、ＲＣＳ２００２−９４、２００２年７月
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の無線通信システム５００では、移動局７００が基地局７００へ送信ウェイトを送信する際に遅延が生じ、その間に伝搬路特性が変動してしまう。このため、送受信ウェイトと伝搬路特性との整合性が乱れ、伝送特性の劣化が生じる。特に、受信局が移動局の場合には、当該移動局の移動により、伝搬路特性の変動が大きくなるため、伝送特性の劣化も大きくなる。
【００２６】
即ち、従来の無線通信システム５００では、移動局７００が送信ウェイトベクトルを生成した時の伝搬路特性を示すチャネル行列をＣ、基地局６００がその送信ウェイトベクトルを用いてストリームを送信した時の伝搬路特性を示すチャネル行列をＣ´とすると、送信ウェイトベクトルはチャネル行列Ｃに基づいて生成されるのに対して、受信ウェイトベクトルはチャネル行列Ｃ´に基づいて生成される。このため、移動局７００におけるｋ番目のストリームに対応する合成後出力ｙｋ（ｔ）は、ｋ番目のストリームに対応する送信ウェイトベクトルをＷＴｋ、受信ウェイトベクトルをＷＲｋ、多重化された送信信号ベクトルをＸ（ｔ）、ノイズベクトルをｎ（ｔ）とすると、
【００２７】
【数２】
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となる（Ｈは複素転置を示す）。
【００２８】
送信ウェイトベクトルＷＴｋは、ＣＨＣの固有ベクトルであり、Ｃ´ＨＣ´の固有ベクトルではない。このため、所定のストリームに対して他のストリームが及ぼす干渉成分が除去されず、伝送特性が劣化する。また、移動局７００は、変調方式及び符号化方式を決定する際に、上述した干渉成分を考慮していないため、更に伝送特性が劣化する。
【００２９】
従って、本願の課題は、伝送特性の劣化を低減させることが可能な無線通信システム、受信局及び無線通信制御方法を提供することである。
【００３０】
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は請求項１に記載されるように、送信局から受信局へ多重化された複数の信号系列が伝送される際に、前記受信局から前記送信局へ伝送される情報に基づいて適応変復調が行われる無線通信システムにおいて、前記受信局は、前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成するウェイト生成手段と、第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出する干渉電力算出手段と、前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出する電力比率算出手段と、前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定する変調方式及び符号化方式決定手段と、前記ウェイト生成手段により生成された送信ウェイトと、前記変調方式及び符号化方式決定手段により生成された変調方式及び符号化方式とを前記送信局へ伝送する情報伝送手段とを備え、前記送信局は、前記複数の信号系列に対して、前記受信局からの変調方式及び符号化方式に基づいた変調及び符号化を行う変調及び符号化手段と、前記複数の信号系列に対して、前記受信局からの送信ウェイトを乗算する重み付け手段とを備える。
【００３１】
また、本発明は請求項２に記載されるように、送信局からの多重化された複数の信号系列を受信する受信局において、前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成するウェイト生成手段と、第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出する干渉電力算出手段と、前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出する電力比率算出手段と、前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定する変調方式及び符号化方式決定手段と、前記ウェイト生成手段により生成された送信ウェイトと、前記変調方式及び符号化方式決定手段により生成された変調方式及び符号化方式とを前記送信局へ伝送する情報伝送手段とを備える。
【００３２】
また、本発明は請求項３に記載されるように、請求項２に記載の受信局において、前記干渉電力算出手段は、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３３】
また、本発明は請求項４に記載されるように、請求項３に記載の受信局において、前記干渉電力算出手段は、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列のうち、第２の所定の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３４】
また、本発明は請求項５に記載されるように、請求項４に記載の受信局において、前記干渉電力算出手段は、第１の所定値以上の送信ウェイト、及び、最大の送信ウェイトに対する比率が第２の所定値以上の送信ウェイトの少なくとも何れかに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３５】
また、本発明は請求項６に記載されるように、送信局から受信局へ多重化された複数の信号系列が伝送される際に、前記受信局から前記送信局へ伝送される情報に基づいて適応変復調が行われる無線通信制御方法において、前記受信局において、前記送信局から前記受信局までの伝搬路の状況に応じて、前記送信局が各信号系列に乗算する送信ウェイトと、前記受信局が各信号系列に乗算する受信ウェイトとを生成し、前記受信局において、第１の所定の信号系列以外の他の信号系列によって前記第１の所定の信号系列に及ぼされる干渉成分の電力を算出し、前記受信局において、前記第１の所定の信号系列の受信電力と、前記干渉電力算出手段により算出される干渉成分の電力、及び、前記第１の所定の信号系列に及ぼされる雑音成分の電力との比率を算出し、前記受信局において、前記電力比率算出手段により算出された比率に基づいて、変調方式及び符号化方式を決定し、前記受信局から前記送信局へ前記生成された送信ウェイトと、前記生成された変調方式及び符号化方式とを伝送する。
【００３６】
また、本発明は請求項７に記載されるように、請求項６に記載の無線通信制御方法において、前記受信局において、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３７】
また、本発明は請求項８に記載されるように、請求項７に記載の無線通信制御方法において、前記受信局において、前記第１の所定の信号系列以外の他の信号系列のうち、第２の所定の信号系列に乗算される送信ウェイトに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３８】
また、本発明は請求項９に記載されるように、請求項８に記載の無線通信制御方法において、前記受信局において、第１の所定値以上の送信ウェイト、及び、最大の送信ウェイトに対する比率が第２の所定値以上の送信ウェイトの少なくとも何れかに基づいて、前記干渉成分の電力を算出する。
【００３９】
請求項１乃至９に記載の発明によれば、受信局は、送信ウェイトの伝送遅延や受信局が移動することによって当該送信ウェイトと伝搬路特性との整合性が乱れた場合に生じる、所定の信号系列に対して他の信号系列が及ぼす干渉成分を考慮して、変調方式及び符号化方式を決定する。従って、従来よりも伝送特性の劣化を低減させることが可能となる。
【００４０】
また、請求項４、５、８及び９に記載の発明によれば、受信局が、所定の信号系列に干渉を及ぼす他の信号系列の全てについて当該干渉成分の電力を算出するのではなく、他の信号系列のうち、所定の信号系列についてのみ干渉成分の電力を算出することにより、干渉成分を考慮することによって増大する演算量を削減することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００４２】
図２は、本発明の適応変復調が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。同図に示す無線通信システム１００は、送信局としての基地局２００、受信局としての移動局３００、基地局２００から移動局３００へ信号系列を無線伝送する伝搬路４００、移動局３００から基地局２００へ情報を伝送するフィードバック回線４５０により構成される。
【００４３】
これらのうち、基地局２００は、送信信号生成部２０２、送信信号分割部２０４、送信処理部２０６−１〜２０６−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「送信処理部２０６」と称する）、加算器２１４−１〜２１４−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「加算器２１４」と称する）、及び、送信アンテナ２１６−１〜２１６−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「送信アンテナ２１６」と称する）により構成される。一方、移動局３００は、受信アンテナ３０２−１〜３０２−Ｌ（以下、これらをまとめて適宜「受信アンテナ３０２」と称する）、既知シンボル分離部３０４、チャネル推定部３０６、送信ウェイト生成部３０８、送信ウェイト蓄積部３１０、受信ウェイト生成部３１２、受信電力計算部３１４、既知シンボル情報３１６、受信処理部３１８−１〜３１８−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「送信処理部３１８」と称する）、受信信号結合部３２６、ＳＩＮＲ算出部３２８、変調・符号化方式決定部３３０、及び、変調・符号化方式切替え特性記憶部３３２により構成される。
【００４４】
この無線通信システム１００は、基地局２００から移動局３００への信号系列（以下、「ストリーム」と称する）の伝送に際して、以下の処理を行う。
【００４５】
基地局２００内の送信信号生成部２０２は、送信信号を生成して送信信号分割部２０４へ出力する。送信信号分割部２０４は、移動局３００からフィードバック回線４５０を介して伝送される送信ウェイトを受信する。送信ウェイトは、移動局３００における受信アンテナ７０２の数（ここではＬ個）と同数の組に分けられ、各組には送信アンテナ２１６の数（ここではＮ個）と同数の送信ウェイトが含まれる。送信信号分割部２０４は、受信した送信ウェイトの組のうち全ての送信ウェイトが０である組以外の組の数を認識し、送信信号を、その組の数（ここではＫ個）と同数のストリームに分割する。Ｋ個のストリームは、送信処理部２０６−１〜２０６−Ｋへ１個ずつ入力される。
【００４６】
送信処理部２０６は、送信信号変調部２０８、乗算器２１０−１〜２１０−Ｎ（以下、これらをまとめて適宜「乗算器２１０」と称する）、既知シンボル付加部２１２により構成される。
【００４７】
送信信号変調部２０８は、移動局３００からフィードバック回線４５０を介して伝送される変調方式及び符号化方式を受信する。更に、送信信号変調部２０８は、これら変調方式及び符号化方式に応じて、ストリームの符号化及び変調を行い、乗算器２１０−１〜２１０−Ｎへ出力する。
【００４８】
乗算器２１０−１〜２１０−Ｎは、送信アンテナ２１４−１〜２１４−Ｎに対応して備えられている。この乗算器２１０は、入力されるストリームに対して、移動局３００からフィードバック回線４５０を介して伝送される送信ウェイトのうち、対応する送信ウェイトを乗算し、既知シンボル付加部２１２へ出力する。既知シンボル付加部２１２は、送信ウェイトが乗算されたＮ個のストリームに対して、移動局３００における等化処理に用いられる既知シンボルを付加する。更に、既知シンボル付加部２１２は、既知シンボルが付加されたＮ個のストリームを、対応する加算器２１４−１〜２１４−Ｎへ出力する。例えば、既知シンボル付加部２１２は、乗算器２１０−１からのストリームについては、既知シンボルを付加した後、加算器２１４−１へ出力し、乗算器２１０−Ｎからのストリームについては、既知シンボルを付加した後、加算器２１４−Ｎへ出力する。
【００４９】
加算器２１４−１〜２１４−Ｎは、それぞれ、送信処理部２０６−１〜２０６−Ｋから出力されるＫ個のストリームを加算し、対応する送信アンテナ２１６−１〜２１６−Ｎへ出力する。アンテナ２１６は、入力されるストリームの信号を、伝搬路４００を介して移動局３００へ送信する。
【００５０】
Ｋ個に分割されたストリームのうち、ｋ番目のストリームをＳｋ（ｔ）、送信アンテナ２１４の本数をＮ、ｋ番目のストリームに対応する送信ウェイトベクトル（Ｎ行１列）をＷＴｋとすると、多重化された送信信号ベクトルＸ（ｔ）は、
【００５１】
【数３】
2004248075.tif 000005
となる。
【００５２】
移動局３００内の受信アンテナ３０２−１〜３０２−Ｌは、基地局２００から伝搬路４００を介して伝送される信号を受信する。各受信アンテナ３０２によって受信される信号は、伝搬路４００自体の形状や、基地局２００内の送信アンテナ２１４と移動局３００内の受信アンテナ３０２との位置に応じて、歪んだものとなる。伝搬路４００が各チャネルにおいて遅延波の影響を無視することができるような一様フェージングチャネルである場合、基地局２００内の送信アンテナ２１６のぞれぞれと、受信アンテナ３０２のそれぞれとの間の伝搬路特性を示すチャネル行列Ａは、受信アンテナ３０２の本数をＬとすると、
【００５３】
【数４】
2004248075.tif 000006
となる。
【００５４】
このチャネル行列Ａを用いると、各受信アンテナ３０２によって受信される受信信号ベクトルｒ（ｔ）は、ノイズベクトルをｎ（ｔ）とすると、
【００５５】
【数５】
2004248075.tif 000007
となる。
【００５６】
受信アンテナ３０２−１〜３０２−Ｌは、受信した信号を既知シンボル分離部３０４へ出力する。既知シンボル分離部３０４は、各受信アンテナ３０２からのＬ個の信号のぞれぞれを、既知シンボル（受信既知シンボル）とそれ以外の情報シンボル系列とに分離する。更に、既知シンボル分離部３０４は、受信既知シンボルをチャネル推定部３０６及び受信電力計算部３１４へ出力するとともに、情報シンボル系列を受信処理部３１８−１〜３１８−Ｋへ出力する。
【００５７】
チャネル推定部３０６は、受信既知シンボルに基づいて、数式４のチャネル行列Ａで示される、基地局２００内の送信アンテナ２１６のぞれぞれと、受信アンテナ３０２のそれぞれとの間の伝搬路特性を推定し、チャネル推定値を出力する。
【００５８】
受信電力計算部３１４は、このチャネル推定値、受信既知シンボル、及び、既知シンボル情報３１６とを用いて、基地局２００内の送信信号分割部２０４によって分割されたＫ個のストリームのそれぞれについて、移動局３００における受信電力とノイズ電力とを算出する。
【００５９】
Ｋ個に分割されたストリームのうち、ｋ番目のストリームの受信電力ＰＳｋ、ノイズ電力ＰＮは、ｌ番目の受信アンテナ３０２によって受信された受信既知シンボルをｒｌ、ｋ番目のストリームに対応する既知シンボル情報をＳｔｒａｉｎｇｋ、チャネル推定値をｈｋとすると、
【００６０】
【数６】
2004248075.tif 000008
【００６１】
【数７】
2004248075.tif 000009
となる。
【００６２】
送信ウェイト生成部３０８は、チャネル推定部３０６からのチャネル推定値を用いて、各ストリームに対応する送信ウェイトを生成する。送信ウェイトの生成には、通常、固有値演算や特異値演算が用いられる。具体的には、送信ウェイト生成部３０８は、チャネル相関行列ＡＨＡの固有値分解を行い、以下の数式８及び数式９の関係を満たすＫ個（Ｋ＝ｍｉｎ（Ｎ，Ｌ））の固有ベクトルｅｉを得る。
【００６３】
【数８】
2004248075.tif 000010
【００６４】
【数９】
2004248075.tif 000011
但し、λｉはｉ番目の固有ベクトルに対応する固有値を示す。更に、送信ウェイト生成部３０８は、上述の固有ベクトルｅｉを用いて、ｋ番目のストリームに対応する送信ウェイトベクトルＷＴｋを、以下の数式１０により算出する。
【００６５】
【数１０】
2004248075.tif 000012
更に、送信ウェイト生成部３０８は、生成した送信ウェイトを、フィードバック回線４５０を介して基地局２００へ送信する。基地局２００へ送信された送信ウェイトは、次回の基地局２００から移動局３００へのストリームの伝送時に使用される。また、送信ウェイト生成部３０８は、生成した送信ウェイトを送信ウェイト蓄積部３１０へ出力する。
【００６６】
送信ウェイト蓄積部３１０は、送信ウェイト生成部３０８からの送信ウェイトを保持し、基地局２００において当該送信ウェイトを用いて送信されたストリームが移動局３００によって受信された時に、受信ウェイト生成部３１２及びＳＩＮＲ算出部３２８へ出力する。
【００６７】
受信ウェイト生成部３１２は、この送信ウェイトと、チャネル推定部３０６からのチャネル推定値とを用いて、各ストリームに対応する受信ウェイトを生成する。ｋ番目のストリームに対応する受信ウェイトベクトルＷＲｋ（１行Ｌ列）は、
【００６８】
【数１１】
2004248075.tif 000013
となる。更に、受信ウェイト生成部３１２は、生成した受信ウェイトを、受信処理部３１８−１〜３１８−Ｋへ出力する。
【００６９】
受信処理部３１８は、乗算器３２０−１〜３２０−Ｋ（以下、これらをまとめて適宜「乗算器３２０」と称する）、加算器３２２及び受信信号復調部３２４により構成される。
【００７０】
乗算器３２０−１〜３２０−Ｌは、入力される情報シンボル系列に対して、受信ウェイト生成部３１２によって生成された受信ウェイトのうち、対応する受信ウェイトを乗算し、加算器３２２へ出力する。加算器３２２は、乗算器３２０−１〜３２０−Ｌからの出力を加算し、合成後出力を生成する。ｋ番目のストリームに対する合成後出力ｙｋ（ｔ）は、
【００７１】
【数１２】
2004248075.tif 000014
となる。各受信処理部３１８内の加算器３２２が同様の処理を行うことにより、Ｋ個の合成後出力が生成される。この合成後出力は、基地局２００の送信処理部２０６内の送信信号変調部２０８の出力に対応する。受信信号復調部３２４は、この合成後出力を復調及び復号化して、基地局２００内の送信信号分割部２０４によって分割されたＫ個のストリームのうち、所定のストリームを得る。各受信処理部３１８内の受信信号復調部３２４が同様の処理を行うことにより、Ｋ個のストリームが生成される。
【００７２】
受信信号結合部３２６は、各受信処理部３１８からのＫ個のストリームを結合することにより、元の信号、具体的には基地局２００内の送信信号生成部２０２によって生成された信号を得る。
【００７３】
ＳＩＮＲ算出部３２８は、受信電力算出部３１４からの受信電力及びノイズ電力、送信ウェイト蓄積部３１０からの送信ウェイト、受信ウェイト生成部３１２からの受信ウェイトを用いて、Ｋ個の合成後出力のそれぞれについて、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出する。
【００７４】
具体的には、ＳＩＮＲ算出部３２８は、ｋ番目のストリームの受信電力ＰＳｋ、ノイズ電力ＰＮ、ｋ番目のストリームに対応する送信ウェイトベクトルＷＴｋ、受信ウェイトベクトルＷＲｋ、チャネル行列Ａを用いて、以下の数式１３〜数式１５により、ｋ番目のストリームの受信電力Ｓｋ、送信ウェイトの伝送遅延や移動局３００が移動することによって当該送信ウェイトと伝搬路特性との整合性が乱れた場合に生じる、ｋ番目のストリームに他のストリーム（ｍ番目のストリーム）が及ぼす干渉成分の電力（干渉電力）Ｉｋ、及び、ｋ番目のストリームに及ぼされる雑音成分の電力（ノイズ電力）Ｎｋを算出する。
【００７５】
【数１３】
2004248075.tif 000015
【００７６】
【数１４】
2004248075.tif 000016
【００７７】
【数１５】
2004248075.tif 000017
但し、ＷＴｍは、基地局２００において他のストリームに乗算される送信ウェイトベクトルであり、ＰＳｍは、移動局３００における他のストリームの受信電力である。更に、ＳＩＮＲ算出部３２８は、これら受信電力Ｓｋ、干渉電力Ｉｋ及びノイズ電力Ｎｋを用いて、以下の数式１６により、ｋ番目のストリームに対応するＳＩＮＲを算出する。
【００７８】
【数１６】
2004248075.tif 000018
なお、ＳＩＮＲ算出部３２８は、干渉電力Ｉｋの算出において、全ての他のストリームに乗算される送信ウェイトベクトルＷＴｍを用いるのではなく、所定値以上の送信ウェイトベクトルＷＴｍや、最大の送信ウェイトに対する比率が所定値以上の送信ウェイトベクトルＷＴｍのみを用いるようにしても良い。この場合には、ＳＩＮＲ算出部３２８が、干渉電力Ｉｋの値の変動に寄与する度合いが大きい送信ウェイトベクトルＷＴｍのみを用いることにより、干渉電力Ｉｋの算出精度の劣化を抑制しつつ、演算量の削減を図ることが可能になる。
【００７９】
変調・符号化方式切替え特性記憶部３３２は、変調・符号化方式切替え特性情報を記憶する。図３は、変調・符号化方式の切替え特性を決定するシステムの構成例を示す図である。このシステムは、伝搬路設定部１０、ＳＩＮＲ設定部２０、変調・符号化方式設定部３０、送受信装置４０及び変調・符号化方式切替え特性記憶部３３２により構成される。
【００８０】
伝搬路設定部１０は、実際の伝送に用いられる伝搬路４００を模擬し、当該伝搬路４００に関する情報を送受信装置４０に設定する。また、ＳＩＮＲ設定部２０は、実際の伝送におけるＳＩＮＲを送受信装置４０に設定し、変調・符号化方式設定部３０は、実際の伝送における変調・符号化方式を送受信装置４０に設定する。送受信装置４０は、基地局３００から移動局２００へのストリームの伝送を模擬する装置である。この送受信装置４０は、伝搬路設定部１０、ＳＩＮＲ設定部２０及び変調・符号化方式設定部３０からの設定情報に基づいて、図４に示すように、変調方式及び符号化方式毎の伝送特性（ＳＩＮＲとスループットとの関係）を得る。更に、送受信装置４０は、各ＳＩＮＲにおいて最良のスループットが得られる変調方式及び符号化方式（図４の太線）を、変調・符号化方式切替え特性情報として変調・符号化方式切替え特性記憶部３３２へ送る。
【００８１】
変調・符号化方式決定部３３０は、ＳＩＮＲ算出部３２８によって算出されたＳＩＮＲと、変調・符号化方式切替え特性記憶部３３２に記憶された変調・符号化方式切替え特性情報とに基づいて、各ストリームについて、現在の伝搬路４００の状況に応じた最適な変調方式（変調多値数）及び符号化方式（符号化率）を決定する。更に、変調・符号化方式決定部３３０は、決定した変調方式及び符号化方式を、フィードバック回線９００を介して基地局６００へ送信する。基地局６００の送信処理部２０６内の送信信号変調部２０８は、これらの新たな変調方式及び符号化方式に応じた変調及び符号化を行う。
【００８２】
図５は、上述した無線通信システム１００の動作、具体的には移動局３００のを示すフローチャートである。移動局３００は、基地局２００からのストリームを受信すると（ステップ１０１）、これら各ストリームに対応する送信ウェイトと受信ウェイトとを生成する（ステップ１０２）。
【００８３】
次に、移動局３００は、これら生成した送信ウェイト及び受信ウェイトを用いて、所定のストリームの受信電力、当該所定のストリームに他のストリームが及ぼす干渉成分の電力、及び、所定のストリームに及ぼされる雑音成分の電力を算出する（ステップ１０２、１０３、１０４）。更に、移動局３００は、これら生成した受信電力、干渉電力及びノイズ電力を用いてＳＩＮＲを算出する（ステップ１０６）。
【００８４】
次に、移動局３００は、算出したＳＩＮＲと、変調・符号化方式切替え特性情報とに基づいて、所定のストリームについて、現在の伝搬路４００の状況に応じた最適な変調方式及び符号化方式を決定する（ステップ１０７）。更に、移動局３００は、生成した送信ウェイトと、決定した変調方式及び符号化方式とを、フィードバック回線９００を介して基地局６００へ送信する（ステップ１０８）。
【００８５】
図６は、従来方式と本発明の提案方式の相関−スループット特性を示す図である。同図は、発明者が本発明の改善効果の評価を目的として、計算機シミュレーションを行った結果である。
【００８６】
シミュレーション条件は、以下の通りである。送信アンテナと受信アンテナが共に４本、変調方式がＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭ、符号化率が１／２及び３／４であり、これら変調方式及び符号化率を伝搬路特性に応じて適応的に切替可能な構成のシステムが用いられた。更に、各ストリームは等電力で送信されるものとした。また、伝搬路は、送受信アンテナ間で１波レイリーフェージングを想定し、送信アンテナ間及び受信アンテナ間の相関特性は、文献（「Ｊｏｉｎｔ  ３ＧＰＰ  ３ＧＰＰ２  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ＡＨＧ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｒｅｐｏｒｔ」  ＲＡＮ１  ＃２７，Ｊｕｌｙ  ２−５，２００２）のＣａｓｅ２を参考に設定された。具体的には、角度広がりは、送信側が７°、受信側が４９°であり共にラプラス分布となっている。また、アンテナ間隔は、信号波長をλとすると、送信アンテナが１０λ、受信アンテナが０．５λである。また、送受信アンテナの指向性は、無指向性である。また、平均のＳＮＲは２０ｄＢとした。更に、受信ウェイトは、フェージングに追従して理想的にストリーム毎に更新されるものとした。
【００８７】
図５は、従来方式と本発明の提案方式について、横軸を送信ウェイトが受信局から送信局へ伝送される前後における伝搬路の相関、縦軸を平均のスループットとして評価した結果である。同図によれば、従来方式と本発明の提案方式は、ともに横軸の相関が小さくなるにつれてスループットが減少するが、同一の相関値で比較した場合、本発明の提案方式の方が良好なスループットであることが明らかである。
【００８８】
上述したように、無線通信システム１００では、移動局３００は、送信ウェイトの伝送遅延や当該移動局３００が移動することによって、送信ウェイトと伝搬路特性との整合性が乱れた場合に生じる、所定のストリームに対して他のストリームが及ぼす干渉成分を考慮して、変調方式及び符号化方式を決定する。従って、従来よりも伝送特性の劣化を低減させることが可能となる。
【００８９】
なお、上述した無線通信システム１００では、送信局として基地局２００を想定し、受信局として移動局３００を想定したが、他の無線通信を行う通信装置を送信局や受信局とした場合にも、同様に本発明を適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、送信局から受信局へ複数の信号系列が伝送される際に適応変復調が行われる場合における伝送特性の劣化を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】変調・符号化方式の切り替え特性を決定するシステムの構成例を示す図である。
【図４】変調・符号化方式の切り替え特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の無線通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】従来方式と提案方式の相関−スループット特性を示す図である。
【符号の説明】
１００  無線通信システム
２００  基地局
２０２  送信信号生成部
２０４  送信信号分離部
２０６−１〜２０６−Ｋ  送信処理部
２０８  送信信号変調部
２１０−１〜２１０−Ｎ、３２０−１〜３２０−Ｌ  乗算器
２１２  既知シンボル付加部
２１４−１〜２１４−Ｎ、３２２  加算器
２１６−１〜２１６−Ｎ  送信アンテナ
３００  移動局
３０２−１〜３０２−Ｌ  受信アンテナ
３０４  既知シンボル分離部
３０６  チャネル推定部
３０８  送信ウェイト生成部
３１０  送信ウェイト蓄積部
３１２  受信ウェイト生成部
３１４  受信電力算出部
３１６  既知シンボル情報
３１８−１〜３１８−Ｋ  受信処理部
３２４  受信信号復調部
３２６  受信信号結合部
３２８  ＳＩＮＲ算出部
３３０  変調・符号化方式決定部
３３２  変調・符号化方式切替え特性記憶部
４００  伝搬路
４５０  フィードバック回線
【図１】
2004248075.tif 000019
【図２】
2004248075.tif 000020
【図３】
2004248075.tif 000021
【図４】
2004248075.tif 000022
【図５】
2004248075.tif 000023
【図６】
2004248075.tif 000024