(57)【要約】    【課題】      指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上すること。    【解決手段】  チャネル推定部２０５は、受信した信号に含まれる既知シンボルを用いてチャネル推定を行う。チャネル変動判定部２０６は、一回前の処理で推定したチャネル推定結果と現在推定したチャネル推定結果との相関値を求めて、チャネルの変動の大きさを求め、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断する。無線受信部１０７が送信ウェイトを受信した場合、切替部１０８は、受信した送信ウェイトを乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。無線受信部１０７が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示を含む信号を受信した場合、切替部１０８は、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。  【選択図】      図１
2005217935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値を記憶する記憶手段と、過去に受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値と現在受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値との相関をとるチャネル相関手段と、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断する判断手段と、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成手段と、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、送信ウェイトを含む信号を送信し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、通信相手に指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を送信する送信手段とを具備する送受信装置。
【請求項２】
前記受信手段は、通信相手から指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を示す信号または指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信し、前記送信手段は、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を受信した場合、送信ウェイトを送信せず指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示を含む信号とチャネル変動がないことを示す信号を送信し、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信した場合、指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示と送信ウェイトとを含む信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の送受信装置。
【請求項３】
受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値を記憶する記憶手段と、過去に受信した受信信号の既知シンボルと現在受信した受信信号の既知シンボルとの相関をとるチャネル相関手段と、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断する判断手段と、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成手段と、送信信号に前記送信ウェイトを乗算する乗算手段と、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信する複数のアンテナ手段と、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力する切り替え手段と、を具備することを特徴とする送受信装置。
【請求項４】
前記送信手段は、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を受信した場合、送信ウェイトを送信せず指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示を含む信号とチャネル変動がないことを示す信号を送信し、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信した場合、指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示と送信ウェイトとを含む信号を送信することを特徴とする請求項３に記載の送受信装置。
【請求項５】
前記送信ウェイト生成手段における送信ウェイト生成にかかる時間を測定するタイマ手段を具備し、前記切り替え手段は、送信ウェイト生成にかかる時間が所定の時間以上である場合に、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力し、送信ウェイト生成にかかる時間が所定の時間未満である場合に前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力することを特徴とする請求項３に記載の送受信装置。
【請求項６】
前記ウェイト生成手段は、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合に送信ウェイトを生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合に送信ウェイトを生成しないことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の送受信装置。
【請求項７】
送信ウェイトまたは指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む無線信号を受信する受信手段と、送信信号に前記送信ウェイトを乗算する乗算手段と、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信する複数のアンテナ手段と、前記受信手段において送信ウェイトを含む信号を受信した場合、受信した送信ウェイトを前記乗算手段に出力し、前記受信手段において指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む信号を受信した場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力する切り替え手段と、を具備することを特徴とする送受信装置。
【請求項８】
過去に受信した送信ウェイトを記憶する記憶手段を具備し、前記受信手段は、さらにチャネル変動がないことを示す信号を受信し、前記切り替え手段は、送信ウェイトを受信した場合、受信した送信ウェイトを前記記憶手段と前記乗算手段に出力し、チャネル変動がないことを示す信号を受信した場合、前記記憶手段に記憶した送信ウェイトを前記乗算手段に出力することを特徴とする請求項７に記載の送受信装置。
【請求項９】
送信ウェイトを含む信号の受信時間を測定するタイマ手段を具備し、前記切り替え手段は、前記受信時間が所定の時間以上である場合に、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力し、前記受信時間が所定の時間未満である場合に前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力することを特徴とする請求項７に記載の送受信装置。
【請求項１０】
受信側において、受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行い、過去に受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値と現在受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値との相関をとり、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断し、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、送信ウェイトを含む信号を送信し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、通信相手に指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を送信し、
送信側において、送信ウェイトまたは指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む無線信号を受信し、送信ウェイトを含む信号を受信した場合、受信した送信ウェイトを送信信号に乗算し、指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む信号を受信した場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして送信信号に乗算し、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として複数のアンテナから送信することを特徴とする送受信方法。
【請求項１１】
受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行い、過去に受信した受信信号の既知シンボルと現在受信した受信信号の既知シンボルとの相関をとり、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断し、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、生成された送信ウェイトを送信信号に乗算し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして送信信号に乗算し、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信することを特徴とする送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信装置および送受信方法に関し、特に空間分割多重通信方式に用いて好適な送受信装置および送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数帯域を拡大することなく大容量通信が可能な手段として送受信アンテナをそれぞれ複数用いるＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）技術がある。（例えば特許文献１、２）ＭＩＭＯ技術の１つである空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）は、送信機および受信機に複数のアンテナを配置し、送信機において各アンテナから互いに異なる独立な信号を送信し、受信機で複数のアンテナアレーの指向性により、この同時に送信された複数の異なる信号を空間的に分離し受信する方式であり、通信容量を増加させることができる。
【０００３】
図７は、ＳＤＭ通信の一例を示す図である。図７に示すように、送信機は、多重化されたデータストリームを複数のアンテナから送信（サブストリーム）し、受信機は、複数の経路（クロストーク）で伝送された無線信号を受信して多重化された信号を分離する。
【０００４】
さらに、送信機側で伝搬チャネル情報が既知であれば、伝搬チャネルの各チャネル応答を要素とする行列を特異値分解することにより得られる固有ベクトルを用いて指向性制御(送信ビーム形成)を行い、空間的な直交チャネルを形成することで、ＳＤＭよりさらに大きな通信容量を得ることができる。
【０００５】
図８は、送信機側で指向性制御を行うＳＤＭ通信の一例を示す図である。図８に示すように、送信機は各アンテナから送信する信号に送信電力制御とビームフォーミングの処理を行い、空間的に直交するチャネルを形成する。
【０００６】
送信機側で指向性制御を行うＳＤＭ通信において、送信側でチャネル情報を知る方法としては、受信側でチャネル推定した結果をフィードバックすることや、送信側でチャネル推定をする方法が考えられる。しかし、実伝搬環境においては常にチャネルが変動する。図９は、伝搬路環境の変化を表す図である。図９に示すように、ある時点でのチャネルの環境Ａは時間が経過することにより、チャネルの環境Ａ’に変化する。
【０００７】
受信側において環境Ａでチャネル推定をした結果を用いて送信側で指向性制御を行った場合、チャネル変動が大きければ、例えば、環境Ａと環境Ａ’が大きく異なれば空間的な直交チャネルを形成できず、送信側で指向性制御を行った場合の誤り率特性が通常のＳＤＭよりも劣化してしまうことがある。
【０００８】
同様に、送信側でチャネル推定を行い、指向性制御する場合も、チャネル推定、特異値分解といった送信側にとっては複雑な演算によって処理遅延が発生し、指向性制御を行ったときの誤り率特性が通常のＳＤＭよりも劣化すると考えられる。
【特許文献１】特開２００３−２５８７７０号公報
【特許文献２】特表２００１−５０５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の装置においては、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断が正確ではなく、伝送効率が低下するという問題がある。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上する送受信装置および送受信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】
【００１１】
本発明の送受信装置は、受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値を記憶する記憶手段と、過去に受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値と現在受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値との相関をとるチャネル相関手段と、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断する判断手段と、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成手段と、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、送信ウェイトを含む信号を送信し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、通信相手に指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を送信する送信手段とを具備する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【００１３】
本発明の送受信装置は、前記受信手段は、通信相手から指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を示す信号または指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信し、前記送信手段は、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を受信した場合、送信ウェイトを送信せず指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示を含む信号とチャネル変動がないことを示す信号を送信し、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信した場合、指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示と送信ウェイトとを含む信号を送信する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、伝搬路環境が変わらない状態で送信ウェイトを送信しないことにより、制御情報の伝送量を低減することができる。
【００１５】
本発明の送受信装置は、受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値を記憶する記憶手段と、過去に受信した受信信号の既知シンボルと現在受信した受信信号の既知シンボルとの相関をとるチャネル相関手段と、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断する判断手段と、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成手段と、送信信号に前記送信ウェイトを乗算する乗算手段と、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信する複数のアンテナ手段と、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力する切り替え手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【００１７】
本発明の送受信装置は、前記送信手段は、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴う空間分割多重通信を行った旨を受信した場合、送信ウェイトを送信せず指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示を含む信号とチャネル変動がないことを示す信号を送信し、前記相関が略１であり且つ指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行った旨を示す信号を受信した場合、指向性制御を伴う空間分割多重通信を行う指示と送信ウェイトとを含む信号を送信する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、チャネル変動がほとんどない状態では、送信側で使用する送信ウェイトは同じものを使い続けることができるので、ほぼ同じ値の送信ウェイトを何度も送信することがなくなり、制御チャネルの伝送量を低減することができる。
【００１９】
本発明の送受信装置は、前記送信ウェイト生成手段における送信ウェイト生成にかかる時間を測定するタイマ手段を具備し、前記切り替え手段は、送信ウェイト生成にかかる時間が所定の時間以上である場合に、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力し、送信ウェイト生成にかかる時間が所定の時間未満である場合に前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、チャネル推定されてから送信ウェイトが生成されるまでの時間が所定の時間を超えた場合に、生成した送信ウェイトを使用せずに指向性制御を伴わないＳＤＭ通信を行うことにより、送信時の伝搬路環境とチャネル推定時の伝搬路環境の違いに起因して指向性制御を伴うＳＤＭ通信の伝送効率低下を防ぐことができる。
【００２１】
本発明の送受信装置は、前記ウェイト生成手段は、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合に送信ウェイトを生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合に送信ウェイトを生成しない構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う場合のみ送信ウェイトを生成することにより、指向性制御を伴うなわないＳＤＭ通信では送信ウェイトを生成するための演算リソースを節約することができる。
【００２３】
本発明の送受信装置は、送信ウェイトまたは指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む無線信号を受信する受信手段と、送信信号に前記送信ウェイトを乗算する乗算手段と、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信する複数のアンテナ手段と、前記受信手段において送信ウェイトを含む信号を受信した場合、受信した送信ウェイトを前記乗算手段に出力し、前記受信手段において指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む信号を受信した場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力する切り替え手段と、を具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【００２５】
本発明の送受信装置は、過去に受信した送信ウェイトを記憶する記憶手段を具備し、前記受信手段は、さらにチャネル変動がないことを示す信号を受信し、前記切り替え手段は、送信ウェイトを受信した場合、受信した送信ウェイトを前記記憶手段と前記乗算手段に出力し、チャネル変動がないことを示す信号を受信した場合、前記記憶手段に記憶した送信ウェイトを前記乗算手段に出力する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、チャネル変動がほとんどない状態では、送信側で使用する送信ウェイトは同じものを使い続けることができるので、ほぼ同じ値の送信ウェイトを何度も送信することがなくなり、制御チャネルの伝送量を低減することができる。
【００２７】
本発明の送受信装置は、送信ウェイトを含む信号の受信時間を測定するタイマ手段を具備し、前記切り替え手段は、前記受信時間が所定の時間以上である場合に、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして前記乗算手段に出力し、前記受信時間が所定の時間未満である場合に前記送信ウェイト生成手段において生成された送信ウェイトを前記乗算手段に出力する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、チャネル推定されてから送信ウェイトが生成されるまでの時間が所定の時間を超えた場合に、生成した送信ウェイトを使用せずに指向性制御を伴わないＳＤＭ通信を行うことにより、送信時の伝搬路環境とチャネル推定時の伝搬路環境の違いに起因して指向性制御を伴うＳＤＭ通信の伝送効率低下を防ぐことができる。
【００２９】
本発明の送受信方法は、受信側において、受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行い、過去に受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値と現在受信した受信信号の既知シンボルのチャネル推定値との相関をとり、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断し、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成するウェイト生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、送信ウェイトを含む信号を送信し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、通信相手に指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を送信し、送信側において、送信ウェイトまたは指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む無線信号を受信し、送信ウェイトを含む信号を受信した場合、受信した送信ウェイトを送信信号に乗算し、指向性制御を伴わない空間分割多重通信を行う指示を含む信号を受信した場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして送信信号に乗算し、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として複数のアンテナから送信するようにした。
【００３０】
本発明の送受信方法は、受信信号の既知シンボルについてチャネル推定を行い、過去に受信した受信信号の既知シンボルと現在受信した受信信号の既知シンボルとの相関をとり、前記相関が通信相手の指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする値か否かを判断し、チャネル推定の結果から送信ウェイトを生成し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が可能であると判断された場合、生成された送信ウェイトを送信信号に乗算し、指向性制御を伴う空間分割多重通信が不可能であると判断された場合、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして送信信号に乗算し、送信ウェイト乗算後の送信信号を無線信号として送信するようにした。
【００３１】
これらの方法によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明の送受信装置および送受信方法によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の骨子は、受信した既知信号のチャネル推定結果の変化から伝搬路環境の変化を検出し、伝搬路環境の変化の大きさに応じて指向性制御を伴うＳＤＭ通信が可能かどうか判断することである。
【００３４】
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。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る送受信装置の構成を示すブロック図である。図１の送受信装置１００は、変調部１０１と、多重化部１０２と、乗算部１０３−１〜１０３−ｎと、無線送信部１０４−１〜１０４−ｎと、アンテナ１０５−１〜１０５−ｎと、アンテナ１０６と、無線受信部１０７と、切替部１０８と、メモリ部１０９とから主に構成される。
【００３６】
また、送受信装置１００と通信を行う送受信装置２００は、アンテナ２０１−１〜２０１−ｎと、無線受信部２０２−１〜２０２−ｎと、逆多重化部２０３と、復調部２０４と、チャネル推定部２０５と、チャネル変動判定部２０６と、メモリ部２０７と、送信ウェイト生成部２０８と、フィードバック情報制御部２０９と、無線送信部２１０と、アンテナ２１１とから主に構成される。
【００３７】
図１において、変調部１０１は、送信データを変調して多重化部１０２に出力する。多重化部１０２は、送信データを各アンテナ向けに分配し、各アンテナに対応する乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。乗算部１０３−１〜１０３−ｎは、切替部１０８から出力される送信ウェイトを送信データに乗算し、乗算後の送信データを無線送信部１０４−１〜１０４−ｎに出力する。無線送信部１０４−１〜１０４−ｎは、送信データを無線周波数に変換し、アンテナ１０５−１〜１０５−ｎを介して無線信号として送信する。
【００３８】
無線受信部１０７は、アンテナ１０６を介して送受信装置２００から送信された無線信号を受信し、ベースバンド周波数に変換、復調、復号し、復調後の信号から送信ウェイト、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う指示、指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示、またはチャネル変動がないことを示す情報を取り出して切替部１０８に出力する。
【００３９】
切替部１０８は、送信ウェイトをメモリ部１０９に出力する。また、無線受信部１０７が送信ウェイトを受信した場合、切替部１０８は、受信した送信ウェイトを乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。そして、無線受信部１０７が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示を含む信号を受信した場合、切替部１０８は、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。また、チャネル変動がないことを示す情報を含む信号を受信した場合、切替部１０８は、メモリ部１０９に記憶した送信ウェイトを取り出して乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。メモリ部１０９は、送信ウェイトを記憶する。
【００４０】
次に、送受信装置２００の構成について説明する。図１において、無線受信部２０２−１〜２０２−ｎは、アンテナ２０１−１〜２０１−ｎを介して受信した信号を無線周波数からベースバンド周波数に変換し、変換後の信号を逆多重化部２０３とチャネル推定部２０５に出力する。逆多重化部２０３は、チャネル推定部２０５におけるチャネル推定結果を用いて無線受信部２０２−１〜２０２−ｎから出力された信号を一つのデータストリームにまとめて復調部２０４に出力する。復調部２０４は、チャネル推定部２０５から出力されるチャネル推定結果を用いて受信した信号から干渉成分を取り除き信号を個々に分離して受信データを得る。
【００４１】
チャネル推定部２０５は、受信した信号に含まれる既知シンボルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果を逆多重化部２０３およびチャネル変動判定部２０６に出力する。
【００４２】
チャネル変動判定部２０６は、一回前の処理で推定したチャネル推定結果と現在推定したチャネル推定結果との相関値を求めて、チャネルの変動の大きさを求める。そして、チャネル変動判定部２０６は、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断し、判断結果を送信ウェイト生成部２０８およびフィードバック情報制御部２０９に出力する。また、チャネル変動判定部２０６はチャネル推定結果をメモリ部２０７および送信ウェイト生成部２０８に出力する。
【００４３】
なお、チャネル変動判定部２０６は、図２に示す構成より成り立つ。図２は、本発明の実施の形態１に係る送受信装置のチャネル変動判定部の構成を示すブロック図である。図２において、チャネル変動判定部２０６は、チャネル相関部２４１と、チャネル変動判断部２４２とから主に構成される。
【００４４】
図２において、チャネル相関部２４１は、メモリ部２０７から一回前の処理で推定したチャネル推定結果を取り出し、この一回前の処理で推定したチャネル推定結果と現在推定したチャネル推定結果との相関値を求めて、チャネルの変動の大きさを求め、メモリ部２０７、送信ウェイト生成部２０８、及びチャネル変動判断部２４２に出力する。
【００４５】
チャネル変動判断部２４２は、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断し、判断結果を送信ウェイト生成部２０８およびフィードバック情報制御部２０９に出力する。メモリ部２０７はチャネル推定結果を記憶する。
【００４６】
チャネル変動判定部２０６が指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行うと判断した場合、送信ウェイト生成部２０８は、チャネル推定結果から送信ウェイト生成を生成してフィードバック情報制御部２０９に出力する。また、チャネル変動判定部２０６が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行うと判断した場合、送信ウェイト生成部２０８は、送信ウェイト生成を生成しない。
【００４７】
フィードバック情報制御部２０９は、チャネル変動判定部２０６の判定結果に基づいて、送信ウェイト、指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示、チャネル変動がないことを示す情報を選択して無線送信部２１０に出力する。無線送信部２１０は、フィードバック情報制御部２０９から出力された情報を変調、無線周波数に変換し、アンテナ２１１を介して無線信号として送信する。
【００４８】
次に、本実施の形態に係る送受信装置の動作について説明する。図３は、本実施の形態の送受信装置の動作を示すフロー図である。
【００４９】
図３において、ＳＴ２５１において、送受信装置２００が、アンテナ２０１−１〜２０１−ｎを介して信号を受信した後、ＳＴ２５２において、信号の既知シンボルを用いてチャネル推定部２０５がチャネル推定を行う。具体的には、チャネル応答行列を求める。逆多重化部２０３においては、このチャネル行列を用いて多重化された信号を分離する。
【００５０】
ＳＴ２５３において、チャネル行列はチャネル変動判定部２０６に送られ、メモリ部２０７に格納されている一時刻前のチャネル行列とチャネル相関値を比較する。ここで一時刻前とは、例えば、チャネル推定の処理のサイクルが一回前であることを意味する。
【００５１】
ここで、異なるチャネル行列をそれぞれ 、また各行列の要素をそれぞれ とおくと、チャネル相関値は以下の式（１）のように計算される。
【数１】
2005217935.tif 000003
【００５２】
ＳＴ２５４において、メモリ部２０７の内容が更新される。そして、ＳＴ２５５において、式（１）で求められた相関値により、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断され、また送受信装置１００に送信する情報が選択される。
【００５３】
チャネル相関値が所定の閾値以上である場合、送受信装置１００での指向性制御による効果が得られると判断し、ＳＴ２５６に進み、チャネル変動判定部２０６は、チャネル行列を送信ウェイト生成部２０８に送る。そして、ＳＴ２５７において、フィードバック情報制御部２０９より送信ウェイトが送受信装置１００にフィードバックされる。
【００５４】
またチャネル相関値が所定の閾値未満であれば、今、チャネル変動が大きい為、指向性制御による効果が現れないと判断し、ＳＴ２５８に進み、チャネル変動判定部２０６は指向性制御を行わない通常のＳＤＭ送信を示すビットをフィードバック情報制御部２０９に送る。その後、フィードバック情報制御部２０９よりこのビットが送受信装置１００にフィードバックされる。
【００５５】
さらにチャネル相関値が１、つまり２回のチャネル観測範囲内でチャネル変動が全くなかった場合、ＳＴ２５９に進む、そして、送受信装置１００より指向性制御によるＳＤＭ送信を行った旨を示すビットを受信した場合、ＳＴ２６０に進み、チャネル変動判定部２０６はチャネル状態に変化がなかったことを示すビットをフィードバック情報制御部２０９に送る。そして、ＳＴ２５７において、フィードバック情報制御部２０９よりビットが送受信装置１００にフィードバックされる。
【００５６】
一方、送信側より通常のＳＤＭ送信を行った旨を示すビットを受信した場合、チャネル変動判定部２０６はこれまでは大きな変動をしていたチャネルが変動しなくなったことから、指向性制御によるＳＤＭ送信が可能であると判断し、ＳＴ２５８に進み、チャネル行列を送信ウェイト生成部２０８に送り、生成された送信ウェイトをフィードバック情報制御部２０９に送る。そして、ＳＴ２５７において、送信ウェイトが送受信装置１００にフィードバックされる。
【００５７】
次に、送受信装置１００の動作を示す。送受信装置１００は、ＳＴ２６１において、送受信装置２００より送信されたフィードバック情報を受信し、ＳＴ２６２において、送信方法の切替判定を行う。送受信装置２００より送信ウェイトがフィードバックされた場合、切替部１０８は新たな指向性制御によるＳＤＭ送信を行うものと判断し、ＳＴ２６３に進み、メモリ部１０９では送信ウェイトがフィードバックされた場合、格納されているウェイトを更新し、次のフィードバック情報に備える。そして、ＳＴ２６４において、切替部１０８は、受信した送信ウェイトを出力し、ＳＴ２６５において、乗算部１０３−１〜１０３−ｎが、この送信ウェイトを用いて変調された信号を重み付けして送信する。このとき、指向性制御によるＳＤＭ送信を行った旨を示すビットを付加しておく。この付加により、送受信装置２００では指向性制御による送信であったとの判断ができ、受信信号ウェイトを乗算することで逆多重化が容易に行える。
【００５８】
また、送受信装置２００よりＳＤＭ送信を指示するビットがフィードバックされた場合、ＳＴ２６６に進み、切替部１０８は通常のＳＤＭ送信を行うものと判断し、送信ウェイトを全て１として変調された信号に重み付けし送信する。今、送信ウェイトが１である為、指向性制御せず通常のＳＤＭ送信が行える。このとき、送信時に通常のＳＤＭ送信を行った旨を示すビットを付加しておく。これにより送受信装置２００では通常のＳＤＭによる送信であったとの判断ができ、逆多重化演算を行うことができる。
【００５９】
そして、送受信装置２００よりチャネル変動がなかったことを示すビットがフィードバックされた場合、ＳＴ２６７に進み、切替部１０８は一時刻前に使用した送信ウェイトを用いて指向性制御をすると判断し、メモリ部１０９に格納されている送信ウェイトを取り出し、この送信ウェイトを用いて変調された信号を重み付けし送信する。このとき、指向性制御によるＳＤＭ送信を行った旨を示すビットを付加しておく。これにより、送受信装置２００では指向性制御による送信であったとの判断ができ、受信信号ウェイトを乗算することで逆多重化が容易に行える。また、メモリ部では送信ウェイトがフィードバックされた場合、格納されているウェイトを更新し、次のフィードバック情報に備える。
【００６０】
このように、本実施の形態の送受信装置によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の送受信装置によれば、伝搬路環境が変わらない状態で送信ウェイトを送信しないことにより、制御情報の伝送量を低減することができる。
【００６２】
また、本実施の形態の送受信装置によれば、チャネル変動がほとんどない状態では、送信側で使用する送信ウェイトは同じものを使い続けることができるので、ほぼ同じ値の送信ウェイトを何度も送信することがなくなり、制御チャネルの伝送量を低減することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る送受信装置の構成を示すブロック図である。但し、図１と同一の構成となるものについては、図１と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
【００６４】
図４の送受信装置３００は、無線送信部３０１と、アンテナ３０２とを具備し、既知シンボルを含む無線信号を送信する点が図１の送受信装置２００と異なる。また、図４の送受信装置４００は、アンテナ４０１と、無線受信部４０２と、チャネル推定部４０３と、チャネル変動判定部４０４と、メモリ部４０５と、送信ウェイト生成部４０６と、タイマ部４０７と、切替部４０８と、を具備し、ＳＤＭ方式で送信を行う側で指向性制御を行うか否か判断する点が図１の送受信装置１００と異なる。
【００６５】
図４において、無線送信部３０１は、アンテナ３０２を介して既知シンボルを含む無線信号を送信する。
【００６６】
無線受信部４０２は、アンテナ４０１を介して送受信装置３００から送信された無線信号を受信し、ベースバンド周波数に変換、復調、復号して既知シンボルを取り出し、チャネル推定部４０３に出力する。チャネル推定部４０３は、受信した信号に含まれる既知シンボルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果をチャネル変動判定部４０４に出力する。
【００６７】
チャネル変動判定部４０４は、一回前の処理で推定したチャネル推定結果と現在推定したチャネル推定結果との相関値を求めて、チャネルの変動の大きさを求める。そして、チャネル変動判定部４０４は、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断し、判断結果を送信ウェイト生成部４０６および切替部４０８に出力する。また、チャネル推定部４０３はチャネル推定結果をメモリ部４０５および送信ウェイト生成部４０６に出力する。メモリ部４０５はチャネル推定結果を記憶する。
【００６８】
チャネル変動判定部４０４が指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行うと判断した場合、送信ウェイト生成部４０６は、チャネル推定結果から送信ウェイト生成を生成してフィードバック情報制御部２０９に出力する。また、チャネル変動判定部４０４が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行うと判断した場合、送信ウェイト生成部４０６は、送信ウェイト生成を生成しない。
【００６９】
切替部４０８は、送信ウェイトをメモリ部１０９に出力する。また、チャネル変動判定部４０４が送信ウェイトと指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行うと判定した場合、切替部４０８は、送信ウェイト生成部４０６が生成した送信ウェイトを乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。そして、チャネル変動判定部４０４が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う判定をした場合、切替部４０８は、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。さらに、送信ウェイトと指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う指示とチャネル変動がないと判定した場合、切替部４０８は、メモリ部１０９に記憶した送信ウェイトを取り出して乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。メモリ部１０９は、送信ウェイトを記憶する。なお、チャネル変動判定部４０４および切替部４０８の判定動作と指示は実施の形態１と同じである。
【００７０】
タイマ部４０７は、送信ウェイト生成部４０６が送信ウェイトを生成する時間を測定して測定結果を切替部４０８に出力する。切替部４０８は、送信ウェイト生成部４０６が送信ウェイトを生成する時間が所定の時間以上である場合、指向性制御を伴うＳＤＭ通信が不可能であると判断し、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。
【００７１】
次に、本実施の形態に係る送受信装置の動作について説明する。図５は、本実施の形態の送受信装置の動作を示すフロー図である。
【００７２】
図５において、ＳＴ４５１において、送受信装置４００では、アンテナ４０１を介して信号を受信した後、ＳＴ４５２において、信号の既知シンボルを用いてチャネル推定部４０３がチャネル推定を行う。具体的には、チャネル応答行列を求める。
【００７３】
またＳＴ４５３において、チャネル行列はチャネル変動判定部４０４に送られ、メモリ部４０５に格納されている一時刻前のチャネル行列とチャネル相関値を比較する。ここで一時刻前とは、例えば、チャネル推定の処理のサイクルが一回前であることを意味する。
【００７４】
ＳＴ４５４において、メモリ部４０５の内容が更新される。そして、ＳＴ４５５において、式（１）で求められた相関値により、チャネルの変動の大きさから指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う、または指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う、のいずれとするか判断される。
【００７５】
チャネル相関値が所定の閾値以上である場合、送受信装置４００での指向性制御による効果が得られると判断し、ＳＴ４５６に進み、チャネル変動判定部４０４は、チャネル行列を送信ウェイト生成部４０６に送る。
【００７６】
またチャネル相関値が所定の閾値未満であれば、今、チャネル変動が大きい為、指向性制御による効果が現れないと判断し、ＳＴ４５８に進み、チャネル変動判定部４０４は指向性制御を行わない通常のＳＤＭ送信を示すビットを切替部４０８に送る。
【００７７】
さらにチャネル相関値が１、つまり２回のチャネル観測範囲内でチャネル変動が全くなかった場合、ＳＴ４５９に進む、そして、指向性制御によるＳＤＭ送信を行った場合、ＳＴ４６０に進み、チャネル変動判定部４０４はチャネル状態に変化がなかったことを示すビットを切替部４０８に送る。
【００７８】
一方、通常のＳＤＭ送信を行った場合、チャネル変動判定部４０４はこれまでは大きな変動をしていたチャネルが変動しなくなったことから、指向性制御によるＳＤＭ送信が可能であると判断し、ＳＴ４５８に進み、チャネル行列を送信ウェイト生成部４０６に送り、生成された送信ウェイトを切替部４０８に送る。
【００７９】
ＳＴ４６２において、送信方法の切替判定を行う。送受信装置４００より送信ウェイトがフィードバックされた場合、切替部４０８は新たな指向性制御によるＳＤＭ送信を行うものと判断し、ＳＴ４６３に進み、メモリ部１０９では送信ウェイトが生成された場合、格納されているウェイトを更新し、次の送信に備える。そして、ＳＴ４６４において、切替部４０８は、生成された送信ウェイトを出力し、ＳＴ４６５において、乗算部１０３−１〜１０３−ｎにが、この送信ウェイトを用いて変調された信号を重み付けして送信する。
【００８０】
また、送受信装置４００においてＳＤＭ送信が行われた場合、ＳＴ４６６に進み、切替部４０８は通常のＳＤＭ送信を行うものと判断し、送信ウェイトを全て１として変調された信号に重み付けし送信する。今、送信ウェイトが１である為、指向性制御せず通常のＳＤＭ送信が行える。
【００８１】
そして、送受信装置４００においてチャネル変動がなかったと判断された場合、ＳＴ４６７に進み、切替部４０８は一時刻前に使用した送信ウェイトを用いて指向性制御をすると判断し、メモリ部１０９に格納されている送信ウェイトを取り出し、この送信ウェイトを用いて変調された信号を重み付けし送信する。また、メモリ部１０９では送信ウェイトがフィードバックされた場合、格納されているウェイトを更新し、次のフィードバック情報に備える。
【００８２】
このように、本実施の形態の送受信装置によれば、異なるタイミングで受信した既知シンボルのチャネル間の相関の大きさからチャネル変動が指向性制御を伴う空間分割多重通信を可能とする範囲内か否かを判断することにより、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う判断を正しく行い伝送効率が向上することができる。
【００８３】
また、本実施の形態の送受信装置によれば、チャネル推定されてから送信ウェイトが生成されるまでの時間が所定の時間を超えた場合に、生成した送信ウェイトを使用せずに指向性制御を伴わないＳＤＭ通信を行うことにより、送信時の伝搬路環境とチャネル推定時の伝搬路環境の違いに起因して指向性制御を伴うＳＤＭ通信の伝送効率低下を防ぐことができる。
【００８４】
また、本実施の形態の送受信装置によれば、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う場合のみ送信ウェイトを生成することにより、指向性制御を伴うなわないＳＤＭ通信では送信ウェイトを生成するための演算リソースを節約することができる。
【００８５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る送受信装置の構成を示すブロック図である。但し、図１と同一の構成となるものについては、図１と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図６の送受信装置５００は、無線送信部５０１と、アンテナ５０２とを具備し、送信ウェイト生成開始のタイミング情報を送信する点が図１の送受信装置２００と異なる。また、図６の送受信装置６００は、アンテナ６０１と、無線受信部６０２と、タイマ部６０３と、切替部６０４とから主に構成される。
【００８６】
図６において、無線送信部５０１は、送信ウェイト生成開始と終了のタイミング情報を無線信号としてアンテナ５０２を介して送信する。
【００８７】
無線受信部６０２は、アンテナ６０１を介して送受信装置５００から送信された無線信号を受信し、ベースバンド周波数に変換、復調、復号し、復調後の信号から送信ウェイト、指向性制御を伴うＳＤＭ通信を行う指示、指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示、またはチャネル変動がないことを示す情報を取り出して切替部６０４に出力し、送信ウェイト生成開始と終了のタイミング情報を取り出してタイマ部６０３に出力する。
【００８８】
切替部６０４は、送信ウェイトをメモリ部１０９に出力する。また、無線受信部６０２が送信ウェイトを受信した場合、切替部６０４は、受信した送信ウェイトを乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。そして、無線受信部６０２が指向性制御を行わないＳＤＭ通信を行う指示を含む信号を受信した場合、切替部６０４は、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。また、チャネル変動がないことを示す情報を含む信号を受信した場合、切替部６０４は、メモリ部１０９に記憶した送信ウェイトを取り出して乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。メモリ部１０９は、送信ウェイトを記憶する。
【００８９】
タイマ部６０３は、送信ウェイト生成開始と終了のタイミング情報から送信ウェイト生成部２０８が送信ウェイトを生成する時間を測定して測定結果を切替部６０４に出力する。切替部６０４は、送信ウェイト生成部２０８が送信ウェイトを生成する時間が所定の時間以上である場合、指向性制御を伴うＳＤＭ通信が不可能であると判断し、指向性制御を行わないことを示す１を送信ウェイトとして乗算部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。
【００９０】
このように、本実施の形態の送受信装置によれば、チャネル推定されてから送信ウェイトが生成されるまでの時間が所定の時間を超えた場合に、生成した送信ウェイトを使用せずに指向性制御を伴わないＳＤＭ通信を行うことにより、送信時の伝搬路環境とチャネル推定時の伝搬路環境の違いに起因して指向性制御を伴うＳＤＭ通信の伝送効率低下を防ぐことができる。
【００９１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、送受信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、この送受信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
【００９２】
例えば、上記送受信方法を実行するプログラムを予めＲＯＭ（Read Only Memory）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Central Processor Unit）によって動作させるようにしても良い。
【００９３】
また、上記送受信方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Random Access Memory）に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の送受信装置は、通信端末装置、基地局装置等に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る送受信装置のチャネル変動判定部の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態の送受信装置の動作を示すフロー図
【図４】本発明の実施の形態２に係る送受信装置の構成を示すブロック図
【図５】本実施の形態の送受信装置の動作を示すフロー図
【図６】本発明の実施の形態３に係る送受信装置の構成を示すブロック図
【図７】ＳＤＭ通信の一例を示す図
【図８】送信機側で指向性制御を行うＳＤＭ通信の一例を示す図
【図９】伝搬路環境の変化を表す図
【符号の説明】
【００９６】
１０１  変調部
１０２  多重化部
１０３−１〜１０３−ｎ  乗算部
１０４−１〜１０４−ｎ、２１０、３０１、５０１  無線送信部
１０５−１〜１０５−ｎ、１０６、２０１−１〜２０１−ｎ、２１１、３０２、４０１、５０２、６０１  アンテナ
１０７、４０２、６０２  無線受信部
１０８、４０８、６０４  切替部
１０９、２０７、４０５  メモリ部
２０３  逆多重化部
２０４  復調部
２０５、４０３  チャネル推定部
２０６、４０４  チャネル変動判定部
２０８、４０６  送信ウェイト生成部
２０９  フィードバック情報制御部
２４１  チャネル相関部
２４２  チャネル変動判断部
４０７、６０３  タイマ部
【図１】
2005217935.tif 000004
【図２】
2005217935.tif 000005
【図３】
2005217935.tif 000006
【図４】
2005217935.tif 000007
【図５】
2005217935.tif 000008
【図６】
2005217935.tif 000009
【図７】
2005217935.tif 000010
【図８】
2005217935.tif 000011
【図９】
2005217935.tif 000012