(57)【要約】本発明の無線通信装置では、たとえば、送信側の通信装置におけるチャネル分割部（１）が、受信側の通信装置から通知される「ＭＩＭＯチャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて送信信号を複数のチャネルに分割し、ＳＴＣ（４）が、分割後のチャネル毎にＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現し、一方、受信側の通信装置における伝送路推定部（１５）が、送受信間の伝送路を推定し、送信側チャネル構成決定部（２０）が、前記伝送路推定結果、送信側の通信装置の物理的構成、および自装置の物理的構成に基づいて、ＭＩＭＯチャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を送信側の通信装置に通知する。
2004095730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行う送信側の無線通信装置において、
受信側の通信装置から通知される「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて送信信号を複数のチャネルに分割するチャネル分割手段と、
さらに分割後のチャネル毎にＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記ＳＴＣ処理後の各送信チャネルに対して複素乗算による個別の方向制御を行い、各送信アンテナ単位に分配するビームフォーミング手段と、
前記各送信アンテナに対応した方向制御後の全送信信号を加算する加算手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の無線通信装置。
【請求項３】
１つまたは複数の受信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行う受信側の無線通信装置において、
送受信間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定結果、送信側の通信装置の物理的構成、および自装置の物理的構成に基づいて、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を送信側の通信装置に通知するチャネル構成決定手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記チャネル構成決定手段は、前記伝送路推定結果、送信側の通信装置および自装置のアンテナ本数、計算能力、の少なくともいずれか一つの情報に基づいてチャネル構成情報を生成することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
さらに、受信信号の観測により伝送路におけるコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定手段、
を備え、
前記伝送路推定手段は、前記測定結果に基づいて、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、当該サブキャリアグループを単位として伝送路推定を行うことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の送信アンテナと、１つまたは複数の受信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行う無線通信装置において、
受信側の通信装置から通知される「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて送信信号を複数のチャネルに分割するチャネル分割手段と、
さらに分割後のチャネル毎にＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を含む送信処理部と、
送受信間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定結果、送信側の通信装置の物理的構成、および自装置の物理的構成に基づいて、ＭＩＭＯチャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を送信側の通信装置に通知するチャネル構成決定手段と、
を含む受信処理部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
前記チャネル構成決定手段は、前記伝送路推定結果、送信側の通信装置および自装置のアンテナ本数、計算能力、の少なくともいずれか一つの情報に基づいてチャネル構成情報を生成することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
さらに、受信信号の観測により伝送路におけるコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定手段、
を備え、
前記伝送路推定手段は、前記測定結果に基づいて、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、当該サブキャリアグループを単位として伝送路推定を行うことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いて受信装置へ送信信号を送信する送信装置において、
前記受信装置から通知される「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて、送信信号を複数の送信チャネルに分割するチャネル分割手段と、
前記分割後の各送信チャネルの送信信号に対する、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項１２】
前記ＳＴＣ処理後の各送信チャネルの送信信号に対して複素乗算による個別の方向制御を行い、各送信アンテナ単位に分配するビームフォーミング手段と、
前記各送信アンテナに対応した方向制御後の全送信信号を加算する加算手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の送信装置。
【請求項１３】
１つまたは複数の受信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いて送信装置から送信される信号を受信する受信装置おいて、
前記送信装置との間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定手段が推定した伝送路推定結果と、前記送信装置の物理的構成と、自装置の物理的構成と、に基づいて、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を前記送信装置に通知するチャネル構成決定手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１４】
さらに、前記送信装置からの受信信号の観測により伝送路におけるコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定手段、
を備え、
前記伝送路推定手段は、前記コヒーレント帯域測定手段による測定結果に基づいて、信号帯域を、同一の伝送路情報を持つ複数のサブキャリアグループに分割し、該サブキャリアグループを単位として伝送路推定を行うことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記伝送路推定手段は、サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記チャネル構成決定手段は、前記伝送路推定結果と、前記送信装置のアンテナ数と、自装置のアンテナ数と、前記送信装置の計算能力と、自装置の計算能力と、の少なくともいずれか一つの情報に基づいてチャネル構成情報を生成することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の受信装置。
【請求項１７】
複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いて受信装置へ送信信号を送信する送信装置と、１つまたは複数の受信アンテナを備え、前記送信装置から送信される信号を受信する受信装置と、を含む無線通信システムにおいて、
前記送信装置は、
前記受信装置から通知される「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて、送信信号を複数の送信チャネルに分割するチャネル分割手段と、
前記分割後の各送信チャネルの送信信号に対する、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置との間の伝送路を推定する伝送路推定手段と
前記伝送路推定手段が推定した伝送路推定結果と、前記送信装置の物理的構成と、自装置の物理的構成と、に基づいて、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を前記送信装置に通知するチャネル構成決定手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する無線通信装置に関するものであり、特に、ＳＤＭ（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式および送信ダイバーシチ技術を利用したシステムに適用可能な無線通信装置に関するものである。
【背景技術】  以下、従来の通信装置について説明する。広帯域信号を移動体環境において送受信する場合、周波数選択性フェージングの克服が必要となるが、この周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとして、マルチキャリア、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が各種無線システムに採用されている。一方、更なる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）システムが注目を集めている。ＭＩＭＯシステムは、大きくＳＤＭによる方式と送信ダイバーシチによる方法に分けられ、後者に属する技術として、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）と呼ばれる送信ダイバーシチ技術がある。
ここで、上記ＳＤＭ方式の一例（非特許文献１参照）を簡単に説明する。送信側の通信装置では、たとえば、同時送信する２チャネルのデータに対して個別に誤り訂正符号化を行い、その後、符号化後の各データに対して所定の変調処理を施し、それらの結果を対応するサブキャリアに配置する。そして、各サブキャリア上の信号は、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理によって個別に時間信号（ＯＦＤＭ信号）に変換され、さらに、ガードインターバルが付加され、高周波帯へアップコンバートされた後、対応する各送信アンテナより送信される。
また、受信側の通信装置では、まず、異なる受信アンテナで受信した高周波信号を個別にベースバンド信号に変換する。このとき、各ベースバンド信号は複数の信号（上記２チャネル）が混在する状態であるため、それらを分離する必要がある。つぎに、各ベースバンド信号は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理によって周波数軸信号へ変換される。すなわち、ここでサブキャリア単位の信号（サブキャリア信号）となる。これらのサブキャリア信号は、複数チャネルの信号が多重されているため、重み付け制御（ウェイト制御）により各チャネルの受信信号として抽出される。非特許文献１においては、このウェイトの算出に、非所望チャネルを完全に抑圧するゼロフォーシング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）を用いている。チャネル単位に分離された受信信号は、それぞれ、復調処理でメトリック計算が実行され、誤り訂正処理が行われた後、最終的な各チャネルの受信信号として出力される。
このように、上記ＳＤＭ方式を採用する従来の通信装置では、複数チャネルを用いて異なる信号系列を同時送信することにより、単位時間当りの送信シンボル数を増加することができる。すなわち、伝送状態の良好な環境では高速な通信を実現できる。
一方、上記ＳＴＣ方式を採用する通信装置においては、一般的に、受信側によるチャネル分離に逆行列演算を必要としないので、少ない演算量で受信処理を実現できる、という特徴がある。また、受信側の装置構成を１本のアンテナで実現でき、さらに、低Ｓ／Ｎの環境下であっても優れた通信品質を確保できる、という特徴がある。なお、上記ＳＴＣ方式の理論的な信号処理については、下記非特許文献２，３に詳細に記述されている。
【非特許文献１】    電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ２００１−１３５「ＭＩＭＯチャネルにより１００Ｍｂｉｔ／ｓを実現する広帯域移動通信用ＳＤＭ−ＣＯＦＤＭ方式の提案」
【非特許文献２】    Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ，“Ａ  Ｓｉｍｐｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｅ−ｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖａｌ．１６，ｐｐ．１４５１−１４５８，Ｏｃｔ．１９９８．
【非特許文献３】    Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ，Ｈ．Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ，Ａ．Ｒ．Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ，”Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｒｅｓｕｌｔｓ”，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ＯｎＳｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．１７，ｐｐ．４５１−４６０，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ  １９９９．
しかしながら、上記、ＳＤＭ方式を採用する従来の通信装置においては、チャネル分離に逆行列演算が必要となるので、演算量が増大する、という問題があった。また、たとえば、上記逆行列演算において逆行列が存在しない（または行列式が０に近い）場合は、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）の急激な劣化が起きる、という問題があった。また、同時送信チャネル数以上の受信アンテナが必要となる、という問題もあった。
また、ＳＴＣ方式を採用する従来の通信装置においては、同一信号を複数回にわたって送信するため、送信シンボル数を増加させることが困難となる、という問題があった。
すなわち、ＳＴＣ方式を採用する通信装置とＳＤＭ方式を採用する通信装置は、上記のようにそれぞれ相反する特徴を有しているので、換言すれば、固有の問題点を抱えているので、最適なＭＩＭＯチャネルを構成するという点においてさらなる改善の余地がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、それぞれの方式の特徴点を実現し、更なる高速化を実現することによって、最適なＭＩＭＯチャネルを構成可能な無線通信装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明にかかる無線通信装置にあっては、複数の送信アンテナと、１つまたは複数の受信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行う無線通信装置であって、受信側の通信装置から通知される「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルの構成法を示すチャネル構成情報」に基づいて送信信号を複数のチャネルに分割するチャネル分割手段と、さらに分割後のチャネル毎にＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、を含む送信処理部（後述する第２図の構成に相当）と、送受信間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、前記伝送路推定結果、送信側の通信装置の物理的構成、および自装置の物理的構成に基づいて、ＭＩＭＯチャネルの構成を決定し、その決定結果であるチャネル構成情報を送信側の通信装置に通知するチャネル構成決定手段と、を含む受信処理部（後述する第３図の構成に相当）と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、送受信装置に備えられたアンテナ数，計算能力，伝送路状態など、種々のパラメータから最適なＭＩＭＯチャネルの構成（アンテナによるチャネル分割、ＳＴＣによるチャネル分割）を決定する。これにより、従来技術と比較して効率のよい通信を行うことができる。また、従来のＳＤＭ方式では逆行列が存在しない通信環境下であっても、ＳＴＣを適用することにより等化行列が生成できる可能性が高くなるため、ＳＤＭの特徴である高速な通信を維持しつつ、ＳＴＣの特徴である優れた通信品質を実現できる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明のシステムモデルを示す図であり、第２図は、本発明にかかる送信装置の実施の形態１の構成を示す図であり、第３図は、本発明にかかる受信装置の実施の形態１の構成を示す図であり、第４図は、本発明にかかる受信装置の実施の形態２の構成を示す図であり、第５図は、本発明にかかる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明にかかる無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
まず、本発明にかかる無線通信装置において実行される処理を理論的に説明する。ここでは、サブキャリア数を１として説明する。
送信アンテナｉから受信アンテナｋへの伝送路ゲインをｈｉｋと表すと、たとえば、送信アンテナが２本の場合、ＳＤＭ方式は、下記（１）式で表すことができる。ただし、ｒｊは受信アンテナｊにおける受信信号を表し、ｘｊは送信アンテナｊ（チャネルｊと等価）における送信信号を表す。また、雑音は無視する。
2004095730.tif 000003
一方、ＳＴＣ方式も、特定の信号配置マトリクスを用いた場合、（１）式と同様の記述が可能である。たとえば、送信アンテナ２、Ｒａｔｅ＝１のマトリクスを使用する場合、時刻ｎにおける受信信号をｙｎとすれば、下記（２）式のように表すことができる。
2004095730.tif 000004
ＳＤＭ方式との違いは受信アンテナが１本のため伝送路ゲインが２種の値しか現れない点である（ＳＴＣのブロック内では伝送路の変動はないものと仮定）。上記（１）式と（２）式からわかるようにＳＤＭとＳＴＣは全く同一の形で表現が可能である。
第１図は、ＳＤＭ方式とＳＴＣ方式を同時に使用する場合における、本実施の形態のシステムモデルを示す図である。ここでは、４つの送信アンテナ，２つの受信アンテナで２チャネルのＳＴＣ処理を想定する。また、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２を一つのＳＤＭチャネル（従来のＳＤＭの場合の送信アンテナ１本に相当：ＳＤＭｃｈ１と表記）と見なし、ＳＴＣ処理後の信号を送信する。また、送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４により構成されるＳＤＭｃｈ２においても、ＳＴＣ処理後の信号を送信する。この場合は、送信信号ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４の４シンボルを２単位時間で送信することになる。
受信アンテナｎの時刻ｔにおける信号をｒｎ，ｔとすれば、受信信号は、上記（１）式と（２）式より、下記（３）式のようにＳＤＭおよびＳＴＣを完全に統合した形で記述することができる。
2004095730.tif 000005
上記（３）式を一般化すると、下記（４）式のように表すことができる。
2004095730.tif 000006
そして、上記Ｇに逆行列が存在する場合、ＳＤＭとＳＴＣとを合わせた４チャネルの分離が可能となる。
ＳＴＣを表す信号配置マトリクスをＡ（ＳＤＭｃｈ１），Ｂ（ＳＤＭｃｈ２）とし、上記例による下記（５）式を適用した場合（Ａ，Ｂの添字は受信アンテナ番号）、行列Ｇは、下記（６）式となる。
2004095730.tif 000007
行列Ｇが正則となるためには、Ｇの各行，列が平行とならなければよい。したがって、送受２アンテナの通常のＳＤＭ方式と比較した場合でも、逆行列が存在する可能性は大きいので、ＭＩＭＯの適用領域を広げることができる。
つづいて、上記理論を実現する送信側の通信装置（以下、送信装置と呼ぶ）および受信側の通信装置（以下、受信装置と呼ぶ）の動作を、図面を用いて具体的に説明する。第２図は、本発明にかかる送信装置の実施の形態１の構成を示す図であり、第３図は、本発明にかかる受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
第２図に示す送信装置は、後述するチャネル構成制御情報Ｓ８に基づいて送信信号Ｓ１を複数チャネルに分割するチャネル分割部１と、分割後の各チャネルの送信信号Ｓ２に対して誤り訂正符号化処理を実行する畳み込み符号化部２と、符号化データＳ３に対して所定の変調処理を実行する変調部３と、変調信号Ｓ４に対して送信する時間およびアンテナを割り当てるＳＴＣ部４と、各アンテナに割り当てられたサブキャリア上の送信信号Ｓ５を時間軸上の信号（ベースバンド信号Ｓ６）に変換するＩＦＦＴ部５−１〜５−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、ベースバンド信号Ｓ６を高周波帯へ変換するＩＦ／ＲＦ部６−１〜６−Ｎと、送信アンテナ７−１〜７−Ｎと、後述する受信装置側からフィードバックされてくるチャネル構成情報Ｓ７から上記チャネル構成制御情報Ｓ８を生成する送信チャネル構成制御部８と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、特定のチャネルにおける動作を説明するが、他のチャネルについても同様に動作する。
また、第３図に示す受信装置は、受信アンテナ１１−１〜１１−Ｎ（１つの場合も含む）と、高周波信号をベースバンド信号Ｓ１１に変換するＩＦ／ＲＦ部１２−１〜１２−Ｎと、ベースバンド信号Ｓ１１を周波数軸上の信号（周波数信号Ｓ１２）に変換するＦＦＴ部１３−１〜１３−Ｎと、チャネル構成情報（送受信アンテナ間でどのようにＳＤＭチャネル，ＳＴＣチャネルが構成されているかを示す情報）にしたがって受信信号行列Ｓ１３（（４）式のＲに相当）を生成する受信信号行列生成部１４と、受信信号（ベースバンド信号Ｓ１１）中の既知パターンを利用して伝送路推定を行う伝送路推定部１５と、伝送路情報Ｓ１４およびチャネル構成にしたがって等化行列Ｓ１５（（４）式のＧの逆行列に相当）を生成する等化行列生成部１６と、受信信号行列Ｓ１３と等化行列Ｓ１５から各サブキャリア上の送信信号推定値Ｓ１６を算出するチャネル分離部１７と、送信信号推定値Ｓ１６に基づいて誤り訂正用のメトリック情報Ｓ１７を生成するメトリック生成部１８と、メトリック情報Ｓ１７に誤り訂正を適用して出力信号Ｓ１８を得るＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）誤り訂正部１９と、伝送路情報Ｓ１４，受信アンテナの本数，自局の計算能力等から送信装置側のチャネル構成情報Ｓ１９を生成する送信側チャネル構成決定部２０と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、特定のチャネルにおける動作を説明するが、他のチャネルについても同様に動作する。
ここで、上記送信装置および受信装置の動作を詳細に説明する。送信装置では、ＭＩＭＯチャネルをどのように構成して送信すべきかを示すチャネル構成情報Ｓ７を受信装置側から受け取る。送信チャネル構成制御部８では、チャネル構成情報Ｓ７からチャネル構成制御情報Ｓ８を生成する。
チャネル分割部１では、チャネル構成制御情報Ｓ８の指示にしたがってユーザからの送信信号Ｓ１を複数のチャネルに分割する。たとえば、ＳＤＭによる２チャネルとＳＴＣによる２チャネルに分割する場合は、送信信号Ｓ１をＳＤＭ分の２チャネルに分割し、分割後の送信信号に対してさらにＳＴＣ処理を適用する。具体的には、畳み込み符号化部２がチャネル分割後の送信信号Ｓ２に対して誤り訂正畳み込み符号化処理を実行し、変調部３が符号化データＳ３を変調し、そして、ＳＴＣ部４が、変調信号Ｓ４に対して送信すべき時間および送信アンテナを割り当て各送信アンテナに分配する。
ＩＦＦＴ部５−１〜５−Ｎでは、分配された送信信号Ｓ５をサブキャリア上に配置し、時間軸上の信号（ベースバンド信号Ｓ６）に変換する。そして、ＩＦ／ＲＦ部６−１〜６−Ｎが、ベースバンド信号Ｓ６を高周波帯へアップコンバートして送信する。なお、実際には伝送路推定用の既知信号付加等の処理も行われるが、簡単のためその説明を省略する。なお、他のチャネルでも、上記と同様の手順で送信処理を行う。
また、受信装置では、アンテナ１１−１〜１１−Ｎで高周波信号を受信後、ＩＦ／ＲＦ部１２−１〜１２−Ｎがベースバンド信号Ｓ１１を生成する。伝送路推定部１５では、ベースバンド信号Ｓ１１中に含まれている既知パターンを用いて各送受信アンテナ間の伝送路推定を行う。そして、等化行列生成部１６が、チャネル分離のための等化行列Ｇ−１（ＳＴＣの信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス：チャネル毎の等化行列）を算出する。
一方、ＦＦＴ部１３−１〜１３−Ｎでは、ベースバンド信号Ｓ１１中のユーザデータを周波数信号Ｓ１２に変換し、各サブキャリア上の信号として取り出す。受信信号行列生成部１４では、指定したＭＩＮＯチャネル構成に基づいて周波数信号Ｓ１２から受信信号行列Ｓ１３（（３）式のＲ）を生成する。そして、チャネル分離部１７では、受信信号行列Ｓ１３と等化行列Ｓ１５から送信信号推定値Ｓ１６を計算する。
メトリック生成部１８では、送信信号推定値Ｓ１６から誤り訂正用のメトリック情報Ｓ１７を算出する。そして、ＭＬＳＥ誤り訂正部１９が、誤り訂正処理を実行し、最終的な出力信号Ｓ１８を得る。
なお、本実施の形態では、受信装置側から送信装置側にＭＩＭＯチャネル構成を指定する必要がある。そこで、送信側チャネル構成決定部２０が、様々なパラメータを用いて、具体的にいうと、伝送路情報Ｓ１４（受信信号のＳ／Ｎ等），送受信装置のアンテナ本数，計算能力等を用いて、ＭＩＭＯチャネルの構成を決定する。そして、送信装置に対して上記決定結果であるチャネル構成情報Ｓ１９をチャネル構成情報Ｓ７としてフィードバックする。チャネル構成の決定法には様々なパターンが考えられる。たとえば、受信機の計算能力が極端に低い場合は、伝送路の状態が良いときであってもチャネル分離が容易なＳＴＣチャネルを優先して選択する。逆に、送受信機とも十分な数のアンテナおよび計算能力を有し、伝送路状態がＭＩＭＯに適する場合（アンテナ間の相関が小さい場合）には、同時送信チャネル数の多いＳＤＭ構成を選択する。
このように、本実施の形態においては、各装置に備えられたアンテナ数，計算能力，伝送路状態など、種々のパラメータから最適なＭＩＭＯチャネルの構成（アンテナによるチャネル分割、ＳＴＣによるチャネル分割）を決定する。これにより、効率のよい通信を行うことができる。また、従来のＳＤＭ方式では逆行列が存在しない通信環境下であっても、ＳＴＣを適用することにより等化行列が生成できる可能性が高くなるため、ＳＤＭの特徴である高速な通信を維持しつつ、ＳＴＣの特徴である優れた通信品質を実現できる。
実施の形態２．
第４図は、本発明にかかる受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。この受信装置は、伝送路のコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定部２１ａと、コヒーレント帯域幅情報Ｓ２０および受信信号中の既知パターンを用いて伝送路推定を行う伝送路推定部１５ａと、を備える。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
コヒーレント帯域測定部２１ａでは、ベースバンド信号Ｓ１１を定期的に観測し、現在の伝送路におけるコヒーレント帯域幅（伝送路がほぼ一定と見なせる周波数幅）を算出する。通常、この算出には既知信号が必要となるため、たとえば、パイロット信号部分が用いられる。コヒーレント帯域幅内はほぼ一定の伝送路と見なせることから、伝送路推定部１５ａでは、コヒーレント帯域幅情報Ｓ２０（瞬時の伝送路においてほぼ同一の伝送路利得を有する周波数帯域を表す情報。たとえば、１００ＭＨｚの信号帯域内において、１ＭＨｚ幅では伝送路の変動が無視できる場合に、コヒーレント帯域１ＭＨｚという情報となる。）で示された帯域幅内の１サブキャリアについて伝送路推定処理を行う。すなわち、コヒーレント帯域情報Ｓ２０により、信号帯域を同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割する。そして、このグループ内において一度だけ伝送路推定処理および等化行列生成処理を行い、グループ内の全てのサブキャリアで同一の等化行列を使用する。
なお、上記伝送路推定部１５ａでは、上記に限らず、たとえば、サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化することとしてもよい。
このように、本実施の形態では、伝送路推定処理および等化行列生成処理をコヒーレント帯域内のサブキャリアグループ毎に一度だけ行うこととした。これにより、実施の形態１と同様の効果に加えて、さらに計算量を大幅に削減することが可能となり、装置構成の簡略化を実現できる。
実施の形態３．
第５図は、本発明にかかる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。この送信装置は、各送信チャネルのデータに送信アンテナ単位の複素乗算を行って送信方向を制御するビームフォーミング部９−１〜９−Ｍ（２以上の整数）と、各送信アンテナに対応したビームフォーミング制御後の全送信信号を加算する加算部１０−１〜１０−Ｎと、を備える。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
実施の形態１では、ＳＴＣ処理後の送信信号Ｓ５が各送信アンテナから無指向で送信されていた。これに対して、本実施の形態では、送信信号Ｓ５に対して複数アンテナによるビームフォーミングを適用する。なお、本実施の形態では、ＳＴＣ処理後の送信チャネル数と送信アンテナ数が一致しなくてもよい。
具体的には、ビームフォーミング部９−１〜９−Ｍが、各送信チャネルに対して独自の方向制御を行い、送信アンテナ単位に分配する。方向制御後の送信信号Ｓ９は、加算部１０−１〜１０−Ｎにてアンテナ単位に加算され、ＩＦＦＴ部５−１〜５−ＮにてＩＦＦＴ処理実行後、高周波帯にアップコンバートされて送信される。なお、図８では、説明の便宜上、一部のビームフォーミング部からの出力が加算されていないが、実際は全てのビームフォーミング部の出力が加算される。最適なビームフォーミングとは、「同時送信されるＳＤＭチャネルが互いに直交チャネルとなること」であることが、たとえば、電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ２００２−５３「ＭＩＭＯチャネルにおける固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式」に記載されている。ビームフォーミング部では、送受信機間に直交チャネルを形成するように各アンテナのウエイトを制御する。ウエイトの算出には伝送路の情報が必要であるが、この情報は受信機側からフィードバック回線により通知される。
このように、本実施の形態においては、ビームフォーミングにより送信電力を集中することとした。これにより、さらに、効率のよい通信が可能となる。また、送信チャネル数と送信アンテナ数が一致しなくてもよいことから、チャネル選択の自由度が大きくなるので、より良好な通信特性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明にかかる無線通信装置は、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する場合の技術として有用であり、特に、ＳＤＭ方式および送信ダイバーシチ技術を利用したシステムに適用可能な無線通信装置として適している。
【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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【国際調査報告】
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