(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本（Ｎ≧４）のアンテナを有し、再送制御が可能な受信装置であって、
Ｍ本（２≦Ｍ≦Ｎ−２）の前記アンテナに対応するＭ個のチャネルベクトルを合成して当該Ｍ個のチャネルベクトルの合成ベクトルに対応する所定の量子化ベクトルを選択する複数の合成量子化部と、
前記合成量子化部により合成される前記チャネルベクトルの組合せを前記アンテナの他の組合せに対応する前記チャネルベクトルの組合せに切り替える組合せ切換部と、
を備え、
各前記合成量子化部により選択された前記所定の量子化ベクトルのインデックスを送信装置に帰還することを特徴とする、受信装置。
【請求項２】
前記組合せ切換部は、再生データに誤りが検出された場合に前記チャネルベクトルの組合せを切り替え、
前記合成量子化部は、前記組合せ切換部により切り替えられた前記チャネルベクトルの組合せに基づいて前記所定の量子化ベクトルを新たに選択し、
前記受信装置は、前記新たに選択された前記所定の量子化ベクトルのインデックスを前記送信装置に帰還することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記受信装置は、前記インデックスに対応する所定の量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングが施された送信信号を受信し、
各前記合成量子化部に対応する前記Ｍ本のアンテナを介して受信されたＭ個の受信信号を合成し、当該各合成量子化部に対応する合成信号を生成する信号合成部と、
前記複数の合成量子化部に対応する複数の前記合成信号から推定されるチャネル行列に基づいてストリーム毎の送信信号を検出する信号検出部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
誤りが検出された前記再生データに対応するストリーム毎の受信信号と、前記新たに選択された前記所定の量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングされた再送信号に対応するストリーム毎の受信信号とを合成する検出信号合成部をさらに備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記受信装置は、マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれるユーザ端末であって、
前記送信装置により、前記受信装置から帰還された前記所定の量子化ベクトルのインデックスに基づいてユーザ端末毎にチャネル行列をブロック対角化するためのビームフォーミング行列が算出され、当該ビームフォーミング行列によりビームフォーミングされた送信信号が送信された場合に、前記信号検出部は、前記合成信号に基づいて推定されたチャネル行列を利用してストリーム毎の送信信号を検出することを特徴とする、請求項３又は４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、受信装置に関する。特に、移動通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムに含まれる受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。
【０００３】
しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。
【０００４】
しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎に送信信号を精度良く再現するには特別な工夫が必要である。近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。特に最近は、ＭＩＭＯ方式の信号伝送が可能な複数の通信装置を含むマルチユーザＭＩＭＯシステムに関する話題に注目が集まっている。マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号検出方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）検出を利用する方法が知られている。この方法は、受信側でＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を算出して送信側に帰還し、そのＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲに基づいて伝送制御パラメータを設定することで伝送特性を向上させる技術である。
【０００５】
さらに、上記のＭＭＳＥ検波方式よりも伝送特性を向上させることが可能な方式として、例えば、ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式等をマルチユーザＭＩＭＯシステムの受信側に利用したいという要望もある。そのため、受信装置毎にサブチャネルを分離する技術が求められている。これに関連し、例えば、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列を特異値分解してビームフォーミング行列を算出する技術が知られている。
【０００６】
上記の技術を適用する場合、各受信装置は、ビームフォーミング行列の算出に利用されるサブチャネル行列の情報を送信装置に帰還する必要がある。しかしながら、サブチャネル行列の情報をそのまま帰還するには膨大な通信量が消費される。そこで、帰還情報量を削減するためにベクトル量子化と呼ばれる技術が考案された。この技術は、例えば、下記の非特許文献１に記載されているように、受信装置で推定されたアンテナ毎のチャネルベクトルと、予め設定された量子化ベクトルとを比較し、当該チャネルベクトルとの間の角度差が小さい量子化ベクトルのインデックスを送信装置に帰還するというものである。そのため、当該技術を用いると、帰還情報量を大幅に削減することができる。
【０００７】
ところで、ＭＩＭＯシステムに関連する他の技術として、アンテナ巡回置換を利用したＭＩＭＯ用ハイブリッドＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  ｒｅＱｕｅｓｔ）方式と呼ばれる再送制御技術が知られている（例えば、下記の非特許文献２を参照）。この方式は、受信側でＭＩＭＯ信号検出されたストリーム毎の再送データに対して誤り検出し、送信側にＮＡＣＫ／ＡＣＫを帰還することで再送制御する技術に関する。特に、送信側で各送信シンボルに割り当てるアンテナの組み合わせを巡回置換することにより、同一パケットであっても、再送される度に異なるチャネル利得が得られる点に特徴がある。つまり、受信側で再送パケットをパケット合成することにより、アンテナ切り替えによるダイバーシチ効果が得られるというものである。
【０００８】
【非特許文献１】Ｎｉｈａｒ  Ｊｉｎｄａｌ，“Ａｎｔｅｎｎａ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＭＩＭＯ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｃｈａｎｎｅｌ”，  Ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ａｐｒｉｌ  ２００７．
【非特許文献２】Ｔ．Ｋｏｉｋｅ，  Ｈ．Ｍｕｒａｔａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，“Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＨＡＲＱ  ｓｃｈｅｍｅ  ｗｉｔｈ  ａｎｔｅｎｎａ  ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ＴＣＭ  ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｓｌｏｗ  Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ  ｆａｄｉｎｇ  ＭＩＭＯ  ｃｈａｎｎｅｌ”，  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．Ｅ８７−Ｂ，  ｎｏ．６，  ｐｐ．１４８７−１４９４，  Ｊｕｎｅ  ２００４．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の非特許文献１に記載の技術に対し、上記の非特許文献２に記載されているようなハイブリッドＡＲＱ方式を適用することは困難である。なぜなら、非特許文献１に記載の技術は、送信側で送信すべき各ストリームにビームフォーミングウェイトを乗算して全てのアンテナから送信するため、各アンテナに対するストリームの割り当て自由度が無いからである。その結果、ハイブリッドＡＲＱを適用したとしても、再送パケットと再送以前に送信された同一パケットとの間で異なるチャネル利得を受けることができず、ハイブリッドＡＲＱの効果を有効に生かすことができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、帰還情報量を削減しつつ、再送制御により得られるダイバーシチ効果を享受することが可能な、新規かつ改良された受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、Ｎ本（Ｎ≧４）のアンテナを有し、再送制御が可能な受信装置が提供される。当該受信装置は、Ｍ本（２≦Ｍ≦Ｎ−２）の前記アンテナに対応するＭ個のチャネルベクトルを合成して当該Ｍ個のチャネルベクトルの合成ベクトルに対応する所定の量子化ベクトルを選択する複数の合成量子化部と、前記合成量子化部により合成される前記チャネルベクトルの組合せを前記アンテナの他の組合せに対応する前記チャネルベクトルの組合せに切り替える組合せ切換部とを備えており、各前記合成量子化部により選択された前記所定の量子化ベクトルのインデックスを送信装置に帰還することを特徴とする。
【００１２】
また、前記組合せ切換部は、再生データに誤りが検出された場合に前記チャネルベクトルの組合せを切り替える。そして、前記合成量子化部は、前記組合せ切換部により切り替えられた前記チャネルベクトルの組合せに基づいて前記所定の量子化ベクトルを新たに選択する。さらに、前記受信装置は、前記新たに選択された前記所定の量子化ベクトルのインデックスを前記送信装置に帰還する。
【００１３】
また、前記受信装置は、前記インデックスに対応する所定の量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングが施された送信信号を受信することができる。これに対応し、前記受信装置は、各前記合成量子化部に対応する前記Ｍ本のアンテナを介して受信されたＭ個の受信信号を合成し、当該各合成量子化部に対応する合成信号を生成する信号合成部と、前記複数の合成量子化部に対応する複数の前記合成信号から推定されるチャネル行列に基づいてストリーム毎の送信信号を検出する信号検出部とをさらに備えていてもよい。
【００１４】
また、前記受信装置は、誤りが検出された前記再生データに対応するストリーム毎の受信信号と、前記新たに選択された前記所定の量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングされた再送信号に対応するストリーム毎の受信信号とを合成する検出信号合成部をさらに備えていてもよい。
【００１５】
また、前記受信装置は、マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれるユーザ端末であってもよい。その場合、前記送信装置により、前記受信装置から帰還された前記所定の量子化ベクトルのインデックスに基づいてユーザ端末毎にチャネル行列をブロック対角化するためのビームフォーミング行列が算出され、当該ビームフォーミング行列によりビームフォーミングされた送信信号が送信されると、前記信号検出部は、前記合成信号に基づいて推定されたチャネル行列を利用してストリーム毎の送信信号を検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、帰還情報量を削減しつつ、再送制御により得られるダイバーシチ効果を享受することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
［目的と概要］
まず、本発明に係る好適な実施形態について説明するに先立ち、以下で説明する本発明の各実施形態に関わる技術について、図１〜図６を参照しながら簡単に説明する。
【００１９】
［アンテナ巡回置換型の自動再送制御方法］
図１を参照しながら、アンテナ巡回置換型の自動再送制御が可能な通信システム１の構成について説明する。図１は、アンテナ巡回置換型の自動再送制御が可能な通信システム１のシステム構成を示す説明図である。
【００２０】
図１に示すように、通信システム１は、ハイブリッドＡＲＱ方式を採用したＭＩＭＯシステムであり、主に、送信装置１０と、受信装置４０とにより構成される。
【００２１】
（送信装置１０の機能構成）
まず、送信装置１０の機能構成について説明する。送信装置１０は、主に、再送制御部１２と、誤り検出符号化部１４と、誤り訂正符号化部１６と、変調マッピング部１８と、アンテナ巡回置換部２０と、複数のアンテナ２２とにより構成される。
【００２２】
まず、ストリーム毎に送信データが生成され、各再送制御部１２に入力される。再送制御部１２は、受信装置４０から帰還されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ／Ｎｏｎ−ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号に応じて、新たな送信データ又は前回送信した送信データを誤り検出符号化部１４に入力する。誤り検出符号化部１４は、入力された送信データに所定の誤り検出符号を付加する。誤り検出符号としては、例えば、巡回符号、ハミング符号、リード・ソロモン符号、又はターボ符号等が用いられる。誤り検出符号が付加された送信データは、誤り訂正符号化部１６に入力される。
【００２３】
誤り訂正符号化部１６は、送信データに所定の誤り訂正符号を付加する。誤り訂正符号が付加された送信データは、変調マッピング部１８に入力される。変調マッピング部１８は、所定の変調方式に基づいて送信データを変調マッピングし、ストリーム毎に送信シンボルを生成する。ストリーム毎の送信シンボルを成分とする送信シンボルベクトルは、アンテナ巡回置換部２０に入力される。アンテナ巡回置換部２０は、各送信シンボルを割り当てるアンテナ２２の組合せを巡回置換する。そのため、同一のパケットを送信したとしても、巡回置換の度に異なるチャネル利得が得られるという効果が期待できる。
【００２４】
（受信装置４０の機能構成）
次に、受信装置４０の機能構成について説明する。受信装置４０は、主に、複数のアンテナ４２と、ＭＩＭＯ信号検出部４４と、パケット合成部４６と、誤り訂正復号部４８と、誤り検出部５０とにより構成される。
【００２５】
ＭＩＭＯ信号検出部４４は、複数のアンテナ４２を介して受信した受信信号から、予め推定されたチャネル行列に基づいてストリーム毎の送信信号を検出する。検出された送信信号は、パケット合成部４６に入力される。パケット合成部４６は、入力された送信信号が再送されたものである場合、誤りが検出された再送前の送信信号と、入力された新たな送信信号とを合成する。合成された送信信号は、誤り訂正復号部４８に入力される。
【００２６】
誤り訂正復号部４８は、送信装置１０で付加された所定の誤り訂正符号によって誤り訂正の復号を行い、送信データを復元する。復元された送信データは、誤り検出部５０に入力される。誤り検出部５０は、送信装置１０で付加された所定の誤り検出符号に基づいて送信データの誤りを検出する。誤りが検出された場合、誤り検出部５０は、送信装置１０にＮＡＣＫを帰還する。誤りが検出されなかった場合、誤り検出部５０は、送信装置１０にＡＣＫを帰還する。
【００２７】
（自動再送制御処理の流れ）
次に、図２を参照しながら、上記の構成を有する送信装置１０、及び受信装置４０による自動再送制御処理の流れについて簡単に説明する。図２は、通信システム１における自動再送制御処理の流れを示す説明図である。
【００２８】
まず、送信装置１０は、受信装置４０に対して送信シンボルベクトルｓ＝［ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４］Ｔを送信する（初回送信）。送信シンボルベクトルｓから再生された送信データ（再生データ）に誤りが検出されると、受信装置４０は、ＮＡＣＫを送信装置１０に帰還する。送信装置１０は、アンテナ巡回置換部２０により各送信アンテナに割り当てる送信シンボルを巡回置換し、送信シンボルベクトルｓ＝［ｓ４，ｓ１，ｓ２，ｓ３］Ｔを再送する。このように、再送データに誤りが検出される度に、送信装置１０と受信装置４０との間でパケットの再送が繰り返される。
【００２９】
また、受信装置４０は、再生データに誤りが検出されると、再び送信装置１０にＮＡＣＫを帰還する。送信装置１０は、再送間隔毎にアンテナの巡回置換を実施し、ＮＡＣＫに応じて再送される各送信シンボルの割り当てアンテナを変更している。そのため、再送されたパケットは、それ以前に送信された同一パケットと異なるアンテナから送信される。その結果、再送パケットと以前に送信された同一パケットとは、異なるチャネル利得を得ることになり、受信装置４０でパケット合成することでアンテナ切り替えによるダイバーシチ効果が得られる。
【００３０】
［チャネルベクトルの合成量子化方法］
次に、図３、及び図４を参照しながら、チャネルベクトルの合成量子化方法について説明する。この方法によると、複数のチャネルベクトルを合成して量子化することで、量子化ビット数を増加させることなく、量子化精度を向上させることができる。
【００３１】
まず、図３を参照しながら、複数のチャネルベクトルを合成量子化する手段を備えた受信装置６０の機能構成について説明する。
【００３２】
図３に示すように、受信装置６０は、主に、チャネル推定ブロックとして、チャネル推定部６２、６４と、記憶部６６と、合成量子化部６８とを備える。さらに、受信装置６０は、チャネル推定ブロックの他に、信号合成部７０と、合成係数取得部７２とを備える。
【００３３】
チャネル推定部６２は、一のアンテナから受信した信号に基づいて、送信装置１０の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ１＝［ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３］Ｔを推定する。同様に、チャネル推定部６４は、他のアンテナから受信した信号に基づいて、送信装置１０の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ２＝［ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３］Ｔを推定する。チャネル推定部６２、６４により推定されたチャネルベクトルｈ１、ｈ２は、合成量子化部６８に入力される。
【００３４】
次いで、合成量子化部６８は、チャネル推定部６２、６４により推定された２つのチャネルベクトルｈ１、ｈ２を合成し、合成チャネルベクトルｈ’＝ａ×ｈ１＋ｂ×ｈ２を生成する。但し、ａ、ｂは、合成係数である。さらに、合成量子化部６８は、記憶部６６に記録された量子化コードブックを参照して、合成チャネルベクトルｈ’に適合する量子化ベクトルを選択し、そのインデックスを送信装置１０に帰還する。例えば、合成量子化部６８は、図４に示すように、合成チャネルベクトルｈ’との間の角度差が最小になる量子化ベクトルｑ＝［ｑ１，ｑ２，ｑ３］Ｔを選出する。
【００３５】
図４の例では、送信装置１０の各アンテナに対応する３本の軸が設定され、当該３本の軸で規定される空間に複数の量子化ベクトルと、チャネル推定部６２、６４により推定されたチャネルベクトルｈ１、ｈ２と、その合成チャネルベクトルｈ’とが記載されている。図４に示すように、合成量子化部６８は、合成チャネルベクトルｈ’との間の角度差が最も小さくなる量子化ベクトルｑを選出する。このとき、合成量子化部６８は、例えば、合成チャネルベクトルｈ’が量子化ベクトルｑに近似するように、合成係数ａ、ｂを決定する。尚、チャネルベクトルｈ１、ｈ２の合成方法には、例えば、選択合成法、最大比合成法、又は量子化誤差最小合成法等を用いることができる。
【００３６】
次いで、合成係数取得部７２は、合成量子化部６８で決定した合成係数ａ、ｂを取得し、信号合成部７０に入力する。尚、合成係数ａ、ｂは、合成量子化部６８により選択された量子化ベクトルｑの情報と、チャネルベクトルｈ１、ｈ２の情報とに基づいて合成係数取得部７２により算出されてもよい。この場合、合成量子化部６８では、例えば、チャネルベクトルｈ１、ｈ２を単純に合成した合成チャネルベクトルに基づいて量子化ベクトルｑが決定されてもよい。
【００３７】
上記の方法を適用すると、合成チャネルベクトルｈ’と量子化ベクトルｑとの間の角度差が合成係数ａ、ｂを用いて調整されるため、量子化ビット数を増大させることなく、量子化精度を向上させることが可能になる。尚、帰還されたインデックスに基づいてビームフォーミングされた送信信号を受信する場合、受信装置６０は、信号合成部７０により、各アンテナで受信した信号に合成係数を乗算してから、各信号を合成する。例えば、チャネルベクトルｈ１に乗算される合成係数ａは、そのチャネルベクトルｈ１に対応するアンテナを介して受信した信号に乗算される。
【００３８】
以上説明した方法を用いると、送信装置１０でビームフォーミング等に利用されるサブチャネル行列に関する情報を少ない帰還ビット数で帰還することができる。次に、この方法の応用例として、帰還情報量を低減させつつ、複数アンテナによる多重利得を得ることが可能なマルチユーザＭＩＭＯ方式の通信システム１０００の構成について説明する。
【００３９】
［通信システム１０００のシステム構成］
図５及び図６を参照しながら、通信システム１０００のシステム構成について説明する。図５は、通信システム１０００のシステム構成、及び通信システム１０００に含まれる送信装置１００の機能構成を示す説明図である。図６は、通信システム１０００に含まれる受信装置２００の機能構成を示す説明図である。
【００４０】
（送信装置１００の機能構成）
まず、図５を参照しながら、通信システム１０００に含まれる送信装置１００の機能構成について説明する。
【００４１】
尚、図５の例では、送信装置１００のアンテナ数を４本、各受信装置２００のアンテナ数を４本としているが、送信装置１００、及び各受信装置２００のアンテナ数は、これに限定されない。さらに、受信装置２００のアンテナ数は、受信装置２００（＃１）と受信装置２００（＃２）とで異なっていてもよい。また、図５の例では、各受信装置２００が２本のアンテナをアンテナ合成に利用するため、選択された受信装置２００の組（＃１、＃２）に送信されるストリーム数は２である点に注意されたい。
【００４２】
図５に示すように、送信装置１００は、主に、量子化ベクトル再生部１０２と、ユーザ選択部１０４と、サブセット行列設定部１０６と、逆行列演算部１０８と、ビームフォーミング行列生成部１１０と、シリアル／パラレル変換部１１２と、チャネル符号化部１１４と、変調マッピング部１１６と、ビームフォーミング処理部１１８と、複数のアンテナ１２０とにより構成される。
【００４３】
（量子化ベクトル再生部１０２）
量子化ベクトル再生部１０２は、量子化コードブックを参照し、各受信装置２００から帰還されたコードブックインデックスに基づいて、各受信装置２００により推定されたチャネルベクトルに対応する量子化ベクトルを選出する。量子化ベクトル再生部１０２により選出された量子化ベクトルの情報は、ユーザ選択部１０４に入力される。
【００４４】
（ユーザ選択部１０４）
まず、ユーザ選択部１０４は、量子化ベクトル再生部１０２から入力された各受信装置２００に対応する量子化ベクトルｑ（＃１）、ｑ（＃２）に基づいてビームフォーミング後のチャネル容量が大きくなるように、信号が同時に送信される送信先となる受信装置２００の組合せを選択する。ユーザ選択部１０４は、各受信装置２００を示すユーザインデックスを用いて、受信装置２００の組合せをサブセット行列設定部１０６に通知する。また、送信装置１００は、ユーザ選択部１０４により選択された受信装置２００の組合せ（ユーザインデックスの組合せ）に応じてストリーム毎に割り当てるデータ（データｕ１、データｕ２）を決定し、シリアル／パラレル変換部１１２に入力する。
【００４５】
シリアル／パラレル変換部１１２は、ストリーム毎のデータをシリアル／パラレル変換して複数のサブストリームに分配し、チャネル符号化部１１４に入力する。次いで、チャネル符号化部１１４は、シリアル／パラレル変換部１１２から入力されたサブストリーム毎のデータをチャネル符号化し、変調マッピング部１１６に入力する。次いで、変調マッピング部１１６は、所定の変調方式に基づき、チャネル符号化されたサブストリーム毎のデータを所定の変調次数で変調マッピングし、サブストリーム毎の送信シンボルを決定してビームフォーミング処理部１１８に入力する。
【００４６】
（サブセット行列設定部１０６）
サブセット行列設定部１０６は、量子化ベクトルの要素に基づき、一の受信装置２００が有する１つのアンテナ（ｉ）と、他の受信装置２００が有する全アンテナとに関するサブセット行列Ｈｉ’を設定する。このとき、サブセット行列設定部１０６は、通信システム１０００に含まれる全ての受信装置２００に対して、各受信装置２００が備えるアンテナ毎にサブセット行列を設定する。但し、（ｉ）は、全受信装置２００のアンテナを番号付けした場合のｉ番目のアンテナを示すインデックスである。
【００４７】
例えば、サブセット行列設定部１０６は、下記の式（１）に示すように、受信装置２００（＃１）のアンテナ（１）と、受信装置２００（＃２）のアンテナ（３）及びアンテナ（４）とに関するサブセット行列Ｈ１’を設定する。同様に、サブセット行列設定部１０６は、受信装置２００（＃１）のアンテナ（２）と受信装置２００（＃２）のアンテナ（３）（４）とに関するサブセット行列Ｈ２’（式（２））、受信装置２００（＃２）のアンテナ（３）と受信装置２００（＃１）のアンテナ（１）（２）とに関するサブセット行列Ｈ３’（式（３））、及び受信装置２００（＃２）のアンテナ（４）と受信装置２００（＃１）のアンテナ（１）（２）とに関するサブセット行列Ｈ４’（式（４））を設定する。そして、サブセット行列設定部１０６は、設定したサブセット行列の情報を逆行列演算部１０８に入力する。
【００４８】
【数１】
0005121368.tif 000002
【００４９】
（逆行列演算部１０８）
逆行列演算部１０８は、サブセット行列設定部１０６により設定された各サブセット行列Ｈｉ’に対し、下記の式（５）に示す逆行列演算を施して、サブセット行列Ｈｉ’毎のビームフォーミングウェイトＷｉ’を算出する。そして、逆行列演算部１０８は、算出したビームフォーミングウェイトＷｉ’の情報をビームフォーミング行列生成部１１０に入力する。
【００５０】
【数２】
0005121368.tif 000003
【００５１】
（ビームフォーミング行列生成部１１０）
ビームフォーミング行列生成部１１０は、サブセット行列Ｈｉ’毎に算出されたビームフォーミングウェイトＷｉ’を用いて、チャネル行列Ｈを受信装置２００の単位でブロック対角化するためのビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。まず、ビームフォーミング行列生成部１１０は、ビームフォーミングウェイトＷｉ’＝｛ｗｊ（ｉ）；ｊ＝１，２，…｝の要素（以下、ウェイトベクトル）の中から、受信装置２００のアンテナ（ｉ）に対応するウェイトベクトルｗｋ（ｉ）を抽出する。但し、ｋは、アンテナ（ｉ）に対応する構成要素のインデックスを表す。そして、ビームフォーミング行列生成部１１０は、抽出したウェイトベクトルｗｋ（ｉ）（ｋ＝１，２，…）を用いてビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。
【００５２】
一例として、受信装置２００（＃１）のアンテナ（１）に対応するウェイトベクトルｗｋ（ｉ）を選択する方法について考える。まず、上記の式（１）を参照すると、アンテナ（１）に対応するサブセット行列Ｈ１’の第１行目に、受信装置２００のアンテナ（１）に対応した行列要素が存在することが分かる。上記の式（５）に従って、このサブセット行列Ｈ１’に逆行列演算を施すと、下記の式（６）が得られる。このとき、サブセット行列Ｈ１’の第１行目の成分は、ビームフォーミングウェイトＷ１’の第１列目の成分に対応する。そのため、ビームフォーミング行列生成部１１０は、ウェイトベクトルとしてビームフォーミングウェイトＷ１’の第１番目に位置するベクトルｗ１（１）を抽出する。
【００５３】
同様に、ビームフォーミング行列生成部１１０は、受信装置２００のアンテナ（ｉ）（ｉ＝２，３，４）についても、ウェイトベクトル（ｗ１（２）、ｗ３（３）、ｗ３（４））を抽出する。そして、ビームフォーミング行列生成部１１０は、抽出されたウェイトベクトルｗ１（１）、ｗ１（２）、ｗ３（３）、ｗ３（４）を用いて、下記の式（７）に示すように、ビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。
【００５４】
【数３】
0005121368.tif 000004
【００５５】
（ビームフォーミング処理部１１８）
ビームフォーミング処理部１１８は、ビームフォーミング行列生成部１１０により生成されたビームフォーミング行列Ｗ’を用いて、送信シンボルベクトルｓにビームフォーミングを施して送信する。その結果、受信シンボルベクトルｒは、下記の式（８）のように表現される。下記の式（８）に示すように、ビームフォーミング後の実効的なチャネル行列ＨＷ’は、受信装置毎にブロック対角化され、受信装置間の干渉成分が除去されている。さらに、この実行的なチャネル行列ＨＷ’には、受信装置２００が備える複数アンテナ間の干渉成分が残存している。下記の式（８）において、例えば、ρ２１は、アンテナ（１）向けのウェイトベクトルと、アンテナ（２）のチャネルベクトルに含まれる相互相関成分とに対応し、アンテナ（２）により受信される成分である。
【００５６】
【数４】
0005121368.tif 000005
【００５７】
この効果は、サブセット行列設定部１０６により、ＭＩＭＯサブチャネルを残すようにサブセット行列が選択された結果として得られる。この方式によると、受信装置２００が有する一のアンテナに向けたビームが他のアンテナに対してナルを形成せず、さらに、他のアンテナに向けたビームが前記一のアンテナに対してナルを形成しないように制御される。その結果、各受信装置２００が有する複数アンテナに対してＭＩＭＯチャネルを形成しつつ、受信装置２００の間で相互に干渉を与えないように、マルチユーザＭＩＭＯチャネルのチャネル行列をブロック対角化することが可能になる。
【００５８】
（受信装置２００の機能構成）
次に、図６を参照しながら、受信装置２００の機能構成について説明する。
【００５９】
図６に示すように、受信装置２００は、主に、チャネル推定部２０２、２０４、２１４、２２２、２２４、２３４と、合成量子化部２０６、２２６と、記憶部２０８、２２８と、合成係数取得部２１０、２３０と、信号合成部２１２、２３２と、ＭＩＭＯ信号検出部２４０とにより構成される。
【００６０】
（チャネル推定部２０２、２０４）
チャネル推定部２０２は、アンテナ（１）から受信した信号に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ１＝［ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４］Ｔを推定する。同様に、チャネル推定部２０４は、アンテナ（２）から受信した信号に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ２＝［ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４］Ｔを推定する。チャネル推定部２０２、２０４により推定されたチャネルベクトルｈ１、ｈ２は、合成量子化部２０６に入力される。
【００６１】
（合成量子化部２０６）
次いで、合成量子化部２０６は、チャネル推定部２０４、２０６により推定された２つのチャネルベクトルｈ１、ｈ２を合成し、合成チャネルベクトルｈ１’＝ａ１×ｈ１＋ｂ１×ｈ２を生成する。但し、ａ１、ｂ１は、合成係数である。さらに、合成量子化部２０６は、記憶部２０８に記録された量子化コードブックを参照し、合成チャネルベクトルｈ１’に適合する量子化ベクトルを選択し、そのインデックスを送信装置１００に帰還する。例えば、合成量子化部２０６は、合成チャネルベクトルｈ１’との間の角度差が最小になる量子化ベクトルｑ１＝［ｑ１１，ｑ１２，ｑ１３，ｑ１４］Ｔを選出する。尚、チャネルベクトルの合成方法には、例えば、選択合成、最大比合成、又は量子化誤差最小合成等の方法が利用される。
【００６２】
（チャネル推定部２２２、２２４）
チャネル推定部２２２は、アンテナ（３）から受信した信号に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ３＝［ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，ｈ３４］Ｔを推定する。同様に、チャネル推定部２２４は、アンテナ（４）から受信した信号に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ４＝［ｈ４１，ｈ４２，ｈ４３，ｈ４４］Ｔを推定する。チャネル推定部２２２、２２４により推定されたチャネルベクトルｈ３、ｈ４は、合成量子化部２２６に入力される。
【００６３】
（合成量子化部２２６）
次いで、合成量子化部２２６は、チャネル推定部２２４、２２６により推定された２つのチャネルベクトルｈ３、ｈ４を合成し、合成チャネルベクトルｈ２’＝ａ２×ｈ３＋ｂ２×ｈ４を生成する。但し、ａ２、ｂ２は、合成係数である。さらに、合成量子化部２２６は、記憶部２２８に記録された量子化コードブックを参照し、合成チャネルベクトルｈ２’に適合する量子化ベクトルを選択し、そのインデックスを送信装置１００に帰還する。例えば、合成量子化部２２６は、合成チャネルベクトルｈ２’との間の角度差が最小になる量子化ベクトルｑ２＝［ｑ２１，ｑ２２，ｑ２３，ｑ２４］Ｔを選出する。
【００６４】
上記のように、複数のアンテナから受信した信号に基づいて推定された複数のチャネルベクトルは複数の組に分けて合成量子化される。つまり、本実施形態に係る受信装置２００は、複数のチャネルベクトルを合成量子化する手段（合成量子化部２０６、２２６）を「複数」備えている。その結果、複数のチャネルベクトルが送信装置１００に帰還されるため、送信装置１００は、これらに基づいて複数のストリームを送信することができるようになる。そこで、以下では、複数のストリームを分離するＭＩＭＯ信号検出に関する手段について説明する。
【００６５】
（合成係数取得部２１０、２３０）
合成係数取得部２１０は、複数のチャネルベクトルｈ１’、ｈ２’の合成チャネルベクトルと、合成量子化部２０６により選出された量子化ベクトルｑ１との間の角度差が小さくなるように、複数のチャネルベクトルｈ１’、ｈ２’に各々乗算される合成係数ａ１、ｂ１を取得する手段である。尚、合成係数取得部２１０は、複数のチャネルベクトルｈ１’、ｈ２’の情報と、選出された量子化ベクトルｑ１の情報とに基づいて合成係数ａ１、ｂ１を算出してもよい。そして、合成係数取得部２１０は、取得した合成係数ａ１，ｂ１の情報を信号合成部２１２に入力する。
【００６６】
同様に、合成係数取得部２３０は、複数のチャネルベクトルｈ３’、ｈ４’の合成チャネルベクトルと、合成量子化部２２６により選出された量子化ベクトルｑ２との間の角度差が小さくなるように、複数のチャネルベクトルｈ３’、ｈ４’に各々乗算される合成係数ａ２、ｂ２を取得する手段である。尚、合成係数取得部２３０は、複数のチャネルベクトルｈ３’、ｈ４’の情報と、選出された量子化ベクトルｑ２の情報とに基づいて合成係数ａ２、ｂ２を算出してもよい。そして、合成係数取得部２３０は、取得した合成係数ａ２，ｂ２の情報を信号合成部２３２に入力する。
【００６７】
（信号合成部２１２、２３２）
信号合成部２１２は、合成量子化部２０６に対応する複数のアンテナ（１）（２）から受信した複数の受信信号（ｒ１、ｒ２）を合成する。このとき、信号合成部２１２は、合成係数取得部２１０により入力された合成係数ａ１，ｂ１を各受信信号に乗算してから合成する。例えば、信号合成部２１２は、アンテナ（１）から受信した受信信号ｒ１に対して合成係数ａ１を乗算し、アンテナ（２）から受信した受信信号ｒ２に対して合成係数ｂ１を乗算する。そして、信号合成部２１２は、合成係数ａ１、ｂ１を乗算した受信信号ｒ１、ｒ２を合成して合成信号Ｒ１＝ａ１×ｒ１＋ｂ１×ｒ２を生成する。
【００６８】
同様に、信号合成部２３２は、合成量子化部２２６に対応する複数のアンテナ（３）（４）から受信した複数の受信信号（ｒ３、ｒ４）を合成する。このとき、信号合成部２３２は、合成係数取得部２３０により入力された合成係数ａ２，ｂ２を各受信信号に乗算してから合成する。例えば、信号合成部２３２は、アンテナ（３）から受信した受信信号ｒ３に対して合成係数ａ２を乗算し、アンテナ（４）から受信した受信信号ｒ４に対して合成係数ｂ２を乗算する。そして、信号合成部２３２は、合成係数ａ２、ｂ２を乗算した受信信号ｒ３、ｒ４を合成して合成信号Ｒ２＝ａ２×ｒ３＋ｂ２×ｒ４を生成する。
【００６９】
（チャネル推定部２１４、２３４）
チャネル推定部２１４は、信号合成部２１２により生成された合成信号Ｒ１に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ１’＝［ｈ１１’，ｈ１２’，ｈ１３’，ｈ１４’］Ｔを推定する。同様に、チャネル推定部２３４は、信号合成部２３２により生成された合成信号Ｒ２に基づいて、送信装置１００の各アンテナに対応するベクトル成分を有するチャネルベクトルｈ２’＝［ｈ２１’，ｈ２２’，ｈ２３’，ｈ２４’］Ｔを推定する。チャネル推定部２１４、２３４により推定されたチャネルベクトルｈ１’、ｈ２’は、ＭＩＭＯ信号検出部２４０に入力される。
【００７０】
（ＭＩＭＯ信号検出部２４０）
ＭＩＭＯ信号検出部２４０は、複数の信号合成部２１２、２３２により入力された合成信号Ｒ１、Ｒ２と、各合成信号に対応するチャネルベクトルｈ１’、ｈ２’とに基づいてストリーム毎に受信信号を分離し、各ストリームの送信シンボルを再生する。ＭＩＭＯ信号検出部２４０は、例えば、ＭＭＳＥ検波方式やＭＬＤ検波方式等の種々の信号分離アルゴリズムを利用してストリームに受信信号を分離する。もちろん、本実施形態のように、ユーザ単位でチャネル行列をブロック対角化するためのビームフォーミング行列を用いて送信シンボルベクトルにビームフォーミングが施されている場合、より良好な伝送特性が得られるＭＬＤ検波方式又はＱＲ分解ＭＬＤ方式を適用する方が好ましい。
【００７１】
以上、受信装置２００の機能構成について説明した。上記の構成を適用すると、複数のチャネルベクトルを合成量子化するため、チャネルベクトルの量子化精度を向上させることができる。また、複数の合成量子化手段を有するため、送信装置１００により、複数のストリームの信号を送信することが可能になり、ストリーム間の多重利得を得ることが可能になる。さらに、ＭＩＭＯ信号検出部２４０にＭＬＤ検波を適用することで、より良好な伝送特性を得ることができる。
【００７２】
しかしながら、上記の通信システム１０００において、送信装置１００は、送信すべき各ストリームにウェイトベクトルを乗算して全てのアンテナから送信するため、各アンテナに対するサブストリームの割り当て変更ができないという問題がある。そのため、ＮＡＣＫを受けてパケットが再送される際に、前回と同じチャネル利得しか得ることができない。その結果、ハイブリッドＡＲＱを適用しても、その効果が十分に発揮されないという問題がある。
【００７３】
こうした問題に鑑み、以下で説明する本発明の一実施形態は、受信側でアンテナ切り替えを実施して、送信側に帰還されるコードブックインデックスを変更することで、パケット再送の際に異なるチャネル利得が得られるようにする技術を提供するものである。
【００７４】
＜本発明の一実施形態＞
本発明の一実施形態に係る通信システム５０００の構成について説明する。図７に示すように、本実施形態に係る通信システム５０００は、送信装置５００と、複数の受信装置６００とにより構成される。以下、送信装置５００、及び受信装置６００の機能構成について詳細に説明する。
【００７５】
［送信装置５００の機能構成］
まず、図７を参照しながら、本実施形態に係る送信装置５００の機能構成について説明する。図７は、本実施形態に係る送信装置５００の機能構成を示す説明図である。但し、上記の通信システム１０００に含まれる送信装置１００と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。
【００７６】
図７に示すように、送信装置５００は、主に、量子化ベクトル再生部１０２と、ユーザ選択部１０４と、サブセット行列設定部１０６と、逆行列演算部１０８と、ビームフォーミング行列生成部１１０と、シリアル／パラレル変換部１１２と、再送制御部５０２と、チャネル符号化部１１４と、変調マッピング部１１６と、ビームフォーミング処理部１１８と、複数のアンテナ１２０とにより構成される。上記の送信装置１００との主な相違点は、再送制御部５０２の構成にある。そこで、再送制御部５０２について主に説明する。
【００７７】
（再送制御部５０２）
再送制御部５０２は、各受信装置６００から帰還されたＡＣＫ又はＮＡＣＫに応じて再送制御するか否かを判断し、必要に応じて再送制御する。例えば、再送制御部５０２は、受信装置６００からＮＡＣＫを受信した場合、受信装置６００において誤りが検出された再送データに対応する送信データを再びチャネル符号化部１１４に入力する。逆に、受信装置６００からＡＣＫを受信した場合、シリアル／パラレル変換部１１２から入力された新たな送信データをチャネル符号化部１１４に入力する。
【００７８】
以上説明した手段により再送制御が実現される。但し、通信システム５０００では、受信装置６００で再生データに誤りが検出される度に、送信装置５００に対して異なるコードブックインデックスが帰還される。そのため、送信装置５００では、再送制御される度に異なるビームフォーミング行列が生成される。その結果、再送パケットと、以前に送信された同一パケットとは、異なるチャネル利得を得ることが可能になる。
【００７９】
［受信装置６００の機能構成］
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係る受信装置６００の機能構成について説明する。図８は、本実施形態に係る受信装置６００の機能構成を示す説明図である。但し、上記の通信システム１０００に含まれる受信装置２００と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。
【００８０】
図８に示すように、受信装置６００は、主に、アンテナ切換部６０２と、チャネル推定部２０２、２０４、２１４、２２２、２２４、２３４と、合成量子化部２０６、２２６と、記憶部２０８、２２８と、合成係数取得部２１０、２３０と、信号合成部２１２、２３２と、ＭＩＭＯ信号検出部２４０と、パケット合成部６０４、６２４と、誤り訂正復号部６０６、６２６と、誤り検出部６０８、６２８とにより構成される。上記の受信装置２００との主な相違点は、アンテナ切換部６０２と、パケット合成部６０４、６２４と、誤り訂正復号部６０６、６２６と、誤り検出部６０８、６２８とにある。そこで、これらの構成について主に説明する。
【００８１】
（アンテナ切換部６０２）
アンテナ切換部６０２は、誤り検出部６０８、６２８から通知されたＮＡＣＫに応じてアンテナ（１）〜（４）の組み合わせを切り替える。図８の例では、アンテナ（１）とアンテナ（４）とを介して受信した信号が第１合成量子化ユニットに入力されている。一方、アンテナ（２）とアンテナ（３）とを介して受信した信号は、第２合成量子化ユニットに入力されている。アンテナ切換部６０２は、これらの各合成量子化ユニットに対応するアンテナの組み合わせを切り替える手段である。
【００８２】
受信アンテナ数が４本、合成量子化ユニットが２つの場合、４本から２本づつの組み合わせを作るので、図９（Ａ）〜（Ｆ）に示す６通りの切り替えパターンが存在する。例えば、アンテナ切換部６０２は、この６通りのパターンを巡回するように、各受信アンテナとチャネル推定部２０２、２０４、２２２、２２４との接続を切り替える。もちろん、巡回する順序は任意に設定されうる。また、アンテナ切換部６０２は、受信アンテナ数が４以上、及び合成量子化ユニットの数が２以上であっても、その数に応じた切り替えパターンを巡回するように切り替えることができる。
【００８３】
（パケット合成部６０４、６２４）
パケット合成部６０４は、誤り検出部６０８により通知されたＮＡＣＫに応じて再送された再送パケットと、再送以前に送信された同一のパケットとを合成する手段である。より具体的には、パケット合成部６０４は、再送パケットと再送以前に送信された同一パケットとについて、信号合成部２１２により合成された合成信号と、チャネル推定部２１４により推定されたチャネルベクトルとに基づいてＭＩＭＯ信号検出部２４０により検出されたストリーム毎の送信信号を合成する。尚、再送制御が繰り返し実施された場合、再送以前に送信された複数の同一パケットが再送パケットに合成される。
【００８４】
同様に、パケット合成部６２４は、再送パケットと再送以前に送信された同一パケットとについて、信号合成部２３２により合成された合成信号と、チャネル推定部２３４により推定されたチャネルベクトルとに基づいてＭＩＭＯ信号検出部２４０により検出されたストリーム毎の送信信号を合成する。そして、パケット合成部６０４、６２４は、それぞれ、合成したパケットを誤り訂正復号部６０６、６２６に入力する。
【００８５】
（誤り訂正復号部６０６、６２６）
誤り訂正復号部６０６は、パケット合成部６０４により合成されたパケットに対して誤り訂正の復号を実施し、ストリーム毎の送信データ（以下、再生ストリーム）を再生する。同様に、誤り訂正復号部６２６は、パケット合成部６２４により合成されたパケットに対して誤り訂正の復号を実施し、ストリーム毎の送信データを再生する。そして、誤り訂正復号部６０６、６２６は、それぞれ、ストリーム毎の送信データを誤り検出部６０８、６２８に入力する。
【００８６】
（誤り検出部６０８、６２８）
誤り検出部６０８は、誤り訂正復号部６０６により復号された再生ストリームに対し、誤り検出符号に基づいて誤り検出を実施する。同様に、誤り検出部６２８は、誤り訂正復号部６２６により復号された再生ストリームに対し、誤り検出符号に基づいて誤り検出を実施する。誤り検出部６０８、６２８は、再生ストリームに誤りが検出された場合、送信装置５００に対してＮＡＣＫを帰還すると共、アンテナ切換部６０２、及びパケット合成部６０４、６２４の各々に対してＮＡＣＫを通知する。一方、再生ストリームに誤りが検出されなかった場合、誤り検出部６０８、６２８は、送信装置５００に対してＡＣＫを帰還すると共、アンテナ切換部６０２、及びパケット合成部６０４、６２４の各々に対してＡＣＫを通知する。
【００８７】
上記のように、ＮＡＣＫが出力されると、アンテナ切換部６０２により受信アンテナの組み合わせが切り替えられ、再送されたパイロット信号に基づいてチャネル推定部２０４、２２４、及び合成量子化部２０６、２２６により新たにコードブックインデックスが選定される。そして、この新たなコードブックインデックスが送信装置５００に帰還され、そのコードブックインデックスに基づいて算出された新たなビームフォーミング行列を用いてビームフォーミングが施された送信信号が再送される。これらの自動再生制御に係る帰還及び送信のタイミングを表したのが図１０である。
【００８８】
図１０に示すように、初回送信されたパイロット信号に基づき、受信装置６００は、ストリーム毎にチャネルベクトルを推定して合成量子化する（Ｓ１０２）。次いで、送信装置５００は、受信装置６００から帰還されたコードブックインデックスに基づき、ビームフォーミング後のチャネル容量が大きくなるように、送信先となる受信装置６００の組み合わせを選択する（Ｓ１０４）。次いで、送信装置５００は、ビームフォーミング行列を計算し（Ｓ１０６）、ビームフォーミング後の送信信号を選択された受信装置６００に向けて送信する（Ｓ１０８）。
【００８９】
受信装置６００は、ストリーム毎の送信データを再生し（Ｓ１１０）、誤り検出を実施する。その再生された送信データに誤りが検出された場合、受信装置６００は、送信装置５００にＮＡＣＫを帰還する。そして、受信装置６００は、合成量子化されるチャネルベクトルの組み合わせが変更されるように受信アンテナの組み合わせを切り替えて、新たにコードブックインデックスを選出し直す（Ｓ１１２）。
【００９０】
このとき、送信装置５００は、ＮＡＣＫに応じてデータの再送制御処理を実行する（Ｓ１１４）。さらに、送信装置５００は、受信装置６００から再び帰還されたコードブックインデックスに基づいてビームフォーミング行列を再計算する（Ｓ１１６）。そして、送信装置５００は、再計算されたビームフォーミング行列に基づいてビームフォーミングが施された送信信号を受信装置６００に対して再送する（Ｓ１１８）。
【００９１】
受信装置６００は、再送された送信信号を受信し、パケット合成した後でストリーム毎の送信データを再生する（Ｓ１２０）。再生した送信データに再び誤りが検出された場合、受信装置６００は、送信装置５００にＮＡＣＫを帰還すると共に、アンテナの組み合わせを切り替えて新たなコードブックインデックスを選出し（Ｓ１２２）、送信装置５００に帰還する。このとき、送信装置５００は、送信データの再送制御を実施する（Ｓ１２４）。次いで、送信装置５００は、受信装置６００から再び帰還されたコードブックインデックスに基づいてビームフォーミング行列を再計算し（Ｓ１２６）、新たにビームフォーミングが施された送信信号を受信装置６００に対して再送する（Ｓ１２８）。そして、受信装置６００は、再び送信データの再生処理を実行する（Ｓ１３０）。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態を適用すると、ゼロフォーシング・ビームフォーミングを用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて、各受信装置が４本以上の受信アンテナを有する場合に、帰還情報量を削減しつつ、各受信装置に対する最大伝送速度を向上させることができる。さらに、初回送信のストリームと、再送されたストリームとで異なるチャネル利得を得ることができるため、ハイブリッドＡＲＱによるダイバーシチ効果を得ることができる。その結果、各受信装置に対する伝送特性の改善や最大スループットの向上が実現される。
【００９３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９４】
上記の各実施形態に関する説明において、送信装置、及び受信装置のアンテナ数を４本としたが、これに限定されるものではない。また、上記の説明において、受信装置のアンテナを同本数のアンテナの組に分ける例を示したが、組毎に異なる本数のアンテナで構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】ハイブリッドＡＲＱが適用されるＭＩＭＯシステムを示す説明図である。
【図２】ハイブリッドＡＲＱを説明するための説明図である。
【図３】チャネルベクトルを合成量子化する受信装置の構成例を示す説明図である。
【図４】チャネルベクトルの合成量子化方法を示す説明図である。
【図５】合成量子化方法を適用した通信システムの構成を示す説明図である。
【図６】合成量子化方法を適用した受信装置の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る送信装置の機能構成を示す説明図である。
【図８】同実施形態に係る受信装置の機能構成を示す説明図である。
【図９】同実施形態に係るアンテナ切り替え方法を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係る帰還及び送信タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０００、５０００    通信システム
１００    送信装置
１０２    量子化ベクトル再生部
１０４    ユーザ選択部
１０６    サブセット行列設定部
１０８    逆行列演算部
１１０    ビームフォーミング行列生成部
１１２    シリアル／パラレル変換部
１１４    チャネル符号化部
１１６    変調マッピング部
１１８    ビームフォーミング処理部
２００    受信装置
２０２、２０４、２１４、２２２、２２４、２３４    チャネル推定部
２０６、２２６    合成量子化部
２０８、２２８    記憶部（量子化コードブック）
２１０、２３０    合成係数取得部
２１２、２３２    信号合成部
２４０    ＭＩＭＯ信号検出部
５００    送信装置
５０２    再送制御部
６００    受信装置
６０２    切換部
６０４、６２４    パケット合成部
６０６、６２６    誤り訂正復号部
６０８、６２８    誤り検出部
【図１】
0005121368.tif 000006
【図２】
0005121368.tif 000007
【図３】
0005121368.tif 000008
【図４】
0005121368.tif 000009
【図５】
0005121368.tif 000010
【図６】
0005121368.tif 000011
【図７】
0005121368.tif 000012
【図８】
0005121368.tif 000013
【図９】
0005121368.tif 000014
【図１０】
0005121368.tif 000015