(57)【要約】  複数の基地局装置が同一の情報を複数の移動局装置に向けて送信するＭＢＭＳのようなデータ通信サービスで、ＯＦＤＭ方式においてＭＩＭＯの信号処理技術を利用することにより、信頼性の高いデータ伝送を可能にする移動通信システム、基地局装置及び移動局装置を提供する。サーバから基地局制御装置１を経由して同一の情報系列を受信した複数の基地局装置２は、情報系列を変調シンボルにマッピングし、該変調シンボルをブロックに分割し、それぞれに他の基地局装置２と異なる周波数ブロックを割り当てて移動局装置１０に送信する。信号を受信した移動局装置１０は、ＭＩＭＯ受信信号処理部１３により復調し出力する。
2008013034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバから基地局制御装置および複数の基地局装置を経由して同一の情報系列を複数の移動局装置にあてて送信する移動通信システムにおいて、
前記基地局制御装置は、
複数の前記基地局装置に対して、同一の情報系列を送信し、
前記基地局装置は、
前記基地局制御装置から受信した前記情報系列から変調シンボルを生成し、前記変調シンボルをそれぞれ異なる周波数で前記移動局装置に送信し、
前記移動局装置は、
複数の前記基地局装置より受信する複数の周波数それぞれに複数の変調シンボルが含まれる信号から、同一の変調シンボルが含まれる信号を検出して、前記情報系列を再生することを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
通信周波数帯域は複数の周波数ブロックに分割されており、前記基地局制御装置は、複数の前記基地局装置間で同じ周波数ブロックにそれぞれ異なる変調シンボルを割り当てるように前記基地局装置に対して制御情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項３】
送信信号の形式はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式であり、前記基地局制御装置は、前記基地局装置が、前記変調シンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリア数に対応するブロック内で他の基地局装置と異なる量で巡回シフトさせ、巡回シフト後の変調シンボルをサブキャリアに割り当てるように前記基地局装置に対して制御情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項４】
サーバから基地局制御装置を経た同一の情報系列を複数の移動局装置にあてて送信する基地局装置において、
前記基地局制御装置から受信した前記情報系列から変調シンボルを生成し、前記変調シンボルを複数の基地局装置においてそれぞれ異なる周波数で前記移動局装置に送信することを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
前記変調シンボルを分割して、それぞれを異なる周波数に割り当てる周波数ブロック割り当て部を備え、前記基地局制御装置から受信した制御情報により、複数の前記基地局装置間で同じ周波数ブロックにそれぞれ異なる変調シンボルを割り当てることを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
【請求項６】
送信信号の形式はＯＦＤＭ方式であり、前記基地局制御装置から受信した制御情報により、前記変調シンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリア数に対応するブロック内で他の基地局装置と異なる量で巡回シフトさせる巡回シフト部を備え、巡回シフト後の変調シンボルをサブキャリアに割り当てることを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
【請求項７】
前記制御情報により、前記巡回シフトの量は、サブキャリア数を巡回シフト量を異ならせる基地局装置の数で除算し、該除算した数だけ基地局装置ごとに差となるように定められていることを特徴とする請求項６に記載の基地局装置。
【請求項８】
サーバから基地局制御装置および複数の基地局装置を経由して同一の情報系列を受信する移動局装置において、
複数の前記基地局装置より受信する複数の周波数それぞれに複数の変調シンボルが含まれる信号から、同一の変調シンボルが含まれる信号を検出して、前記情報系列を再生することを特徴とする移動局装置。
【請求項９】
通信周波数帯域は複数の周波数ブロックに分割されており、同一周波数ブロックの受信信号から複数の基地局装置から送信された異なる変調シンボルを分離し、前記情報系列を再生するＭＩＭＯ受信信号処理部を備えることを特徴とする請求項８に記載の移動局装置。
【請求項１０】
送信信号の形式はＯＦＤＭ方式であり、
複数の前記基地局装置から送信される変調シンボルが無線通信路で合成されたＯＦＤＭ信号を検出するＯＦＤＭ信号検出部と、
前記ＯＦＤＭ信号検出部で検出された複数のサブキャリア信号より、同一の変調シンボルが割り当てられている信号を検出して、前記情報系列を再生するＭＩＭＯ受信信号処理部とを備えることを特徴とする請求項８に記載の移動局装置。
【請求項１１】
既に受信したデータを、前記ＭＩＭＯ受信信号処理部に供給して、新たに受信するデータの変調シンボル検出に利用することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＢＭＳ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）と呼ばれるような、セルラ移動通信システムを使用した同報配信型の通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３世代のセルラ移動通信システムにおいて、基地局装置から複数のユーザに向けてマルチメディア情報を送信するＭＢＭＳと呼ばれるサービスが開始されようとしている。【０００３】
ＭＢＭＳは、３Ｇ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、第３世代の携帯電話方式）ネットワークを使い、映像や音声の同報配信（マルチキャスト）型サービスの提供を行う。ポイント・ツー・マルチポイント接続を介して、同時刻・同エリアに、多数のユーザに対して同じ映像や音声の配信を効率的に行うことができるものである。【０００４】
デジタル通信方式の一つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交波周波数分割多重）技術に基づく次世代のセルラシステムにおいて、ＭＢＭＳとして利用するため、複数の移動局装置に向けて複数の基地局装置から同一の情報を送信する方法が検討されている。ＯＦＤＭ技術は、使用帯域幅を細かく複数の周波数成分に分けてそれぞれの成分にデータシンボルを割り当て、合成波として送受信を行なうが、直交関係にある複数の搬送波を一部重なりあいながらも互いに干渉することなく密に並べることができるため、限られた周波数帯域を効率的に利用した広帯域伝送を実現し、周波数の利用効率を上げている。【０００５】
このＯＦＤＭ方式では、無線伝搬路で複数の基地局装置からの信号が合成されて受信される、同時送信ソフトコンバイニング方式が開発され、有力な候補となっている（例えば、非特許文献１参照）。【０００６】
例えば、４基地局装置を介してＭＢＭＳ信号を並列送信する場合を想定して説明する。信号は、複数の周波数ブロック（チャンク）に分解される。それぞれのチャンクの信号をＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とするとき、図９（ａ）のようになり、それぞれの基地局装置より送信される。図９（ａ）において、横方向は、周波数軸とする。この時の信号配置は、図１０のようになる。図１０において、縦方向は、周波数軸とする。【０００７】
移動局装置において、各周波数ブロックに対応する受信信号ｒ０、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、図９（ｂ）のようになる。ｈｉ，ｊは、基地局装置＃ｊのチャンクｉに対応する通信路ゲイン（位相、振幅を含む複素数）を示している。【０００８】
同時送信ソフトコンバイニング方式の利点は、信号構成法が簡単であり、複数の基地局装置から送信された信号が無線伝搬路で合成されて受信されるため、受信機で特別な信号分離処理を行わなくても復調が可能となる点にある。
【非特許文献１】ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏ，“Ｉｎｖｅｓｔｉｇｔａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｒ−Ｓｅｃｔｏｒ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｉｎ  Ｅｖｏｌｏｖｅｄ  ＵＴＲＡ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ”，３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  Ａｄ  Ｈｏｃ  ｏｎ  ＬＴＥ，Ｒ１−０５０６１５．
【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、同時送信ソフトコンバイニングでは、無線通信路で信号合成が行われるため、必ずしも受信機に有利な合成が行われるわけではない。すなわち、複数の基地局装置からの信号を受信しても、ダイバーシティブランチ間での受信レベルに対応した重みをかけて加算する最大比合成のようなダイバーシティ効果は得られない。【００１０】
また、移動受信は、固定受信より品質が劣化しやすく、遅延量の大きな遅延波によって、受信信号の副搬送波（サブキャリア）間の直交性が乱れ、復調の際にキャリア間の干渉が発生することにより、誤り率が劣化するという問題があった。【００１１】
一方で、高速無線通信を実現するための技術としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）が知られている。ＭＩＭＯは、空間分割多重通信方式の１つであり、送信装置および受信装置にそれぞれ複数のアンテナを設け、同一周波数で異なる信号を同時に送信する技術である。受信機においてチャネル情報（ＣＳＩ、Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いて信号分離を行い、誤り訂正符号を用いない場合でも、高い通信品質を示すことが知られている。【００１２】
本発明の目的は、複数の基地局装置が同一の情報を複数の移動局装置に向けて送信するＭＢＭＳのようなデータ通信サービスで、ＯＦＤＭ方式にＭＩＭＯの信号処理技術を利用することにより、信頼性の高いデータ伝送を可能にし、延いては、伝送速度の向上や、通信エリアの拡大につながる移動通信システム、基地局装置及び移動局装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
斯かる実情に鑑み、第１の発明による移動通信システムは、サーバから基地局制御装置および複数の基地局装置を経由して同一の情報系列を複数の移動局装置にあてて送信する移動通信システムであって、
前記基地局制御装置は、複数の前記基地局装置に対して、同一の情報系列を送信し、前記基地局装置は、前記基地局制御装置から受信した前記情報系列から変調シンボルを生成し、前記変調シンボルをそれぞれ異なる周波数で前記移動局装置に送信し、前記移動局装置は、複数の前記基地局装置より受信する複数の周波数それぞれに複数の変調シンボルが含まれる信号から、同一の変調シンボルが含まれる信号を検出して、前記情報系列を再生することを特徴とする。【００１４】
また、第２の発明による移動通信システムは、通信周波数帯域が複数の周波数ブロックに分割されており、前記基地局制御装置が、複数の前記基地局装置間で同じ周波数ブロックにそれぞれ異なる変調シンボルを割り当てるように前記基地局装置に対して制御情報を送信することを特徴とする。【００１５】
また、第３の発明による移動通信システムは、送信信号の形式がＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式であり、前記基地局制御装置が、前記基地局装置が、前記変調シンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリア数に対応するブロック内で他の基地局装置と異なる量で巡回シフトさせ、巡回シフト後の変調シンボルをサブキャリアに割り当てるように前記基地局装置に対して制御情報を送信することを特徴とする。【００１６】
また、第４の発明による基地局装置は、サーバから基地局制御装置を経た同一の情報系列を複数の移動局装置にあてて送信する基地局装置であって、
前記基地局制御装置から受信した前記情報系列から変調シンボルを生成し、前記変調シンボルを複数の基地局装置においてそれぞれ異なる周波数で前記移動局装置に送信することを特徴とする。【００１７】
また、第５の発明による基地局装置は、前記変調シンボルを分割して、それぞれを異なる周波数に割り当てる周波数ブロック割り当て部を備え、前記基地局制御装置から受信した制御情報により、複数の前記基地局装置間で同じ周波数ブロックにそれぞれ異なる変調シンボルを割り当てることを特徴とする。【００１８】
また、第６の発明による基地局装置は、送信信号の形式がＯＦＤＭ方式であり、前記基地局制御装置から受信した制御情報により、前記変調シンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリア数に対応するブロック内で他の基地局装置と異なる量で巡回シフトさせる巡回シフト部を備え、巡回シフト後の変調シンボルをサブキャリアに割り当てることを特徴とする。【００１９】
また、第７の発明による基地局装置は、前記制御情報により、前記巡回シフトの量は、サブキャリア数を巡回シフト量を異ならせる基地局装置の数で除算し、該除算した数だけ基地局装置ごとに差となるように巡回シフトの量が定められていることを特徴とする。【００２０】
また、第８の発明による移動局装置は、サーバから基地局制御装置および複数の基地局装置を経由して同一の情報系列を受信する移動局装置であって、
複数の前記基地局装置より受信する複数の周波数それぞれに複数の変調シンボルが含まれる信号から、同一の変調シンボルが含まれる信号を検出して、前記情報系列を再生することを特徴とする。【００２１】
また、第９の発明による移動局装置は、通信周波数帯域が複数の周波数ブロックに分割されており、同一周波数ブロックの受信信号から複数の基地局装置から送信された異なる変調シンボルを分離し、前記情報系列を再生するＭＩＭＯ受信信号処理部を備えることを特徴とする。【００２２】
また、第１０の発明による移動局装置は、送信信号の形式はＯＦＤＭ方式であり、複数の前記基地局装置から送信される変調シンボルが無線通信路で合成されたＯＦＤＭ信号を検出するＯＦＤＭ信号検出部と、前記ＯＦＤＭ信号検出部で検出された複数のサブキャリア信号より、同一の変調シンボルが割り当てられている信号を検出して、前記情報系列を再生するＭＩＭＯ受信信号処理部とを備えることを特徴とする。【００２３】
また、第１１の発明による移動局装置は、既に受信したデータを、前記ＭＩＭＯ受信信号処理部に供給して、新たに受信するデータの変調シンボル検出に利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置は、複数の基地局が同じ情報を送信する際に、それぞれ周波数をずらして同時に送信することにより、同一の周波数に配置される信号は基地局毎に異なることとなるので、同一周波数に異なった信号が混ざりあった状態となっている。移動局装置においてＭＩＭＯ通信で用いられる信号処理技術を用いて複数のアンテナからの出力信号を処理することにより、ソフトコンバイニングよりも優れた誤り率特性を得ることができる。【００２５】
また、本発明の周波数シフトを行うことにより、従来技術であるソフトコンバイニングより誤り率特性を向上させて信頼性の高いデータ伝送を可能にし、延いては、基地局増設による伝送速度の向上や、通信エリアの拡大に寄与するものである。【００２６】
また、同時に送信されるデータの一部を既に正しく受信している場合、既に正しく受信しているデータの変調シンボルを生成してＭＩＭＯ受信信号処理部に再度供給することにより、誤り率の改善、および演算量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態における基地局制御装置と基地局装置からなるシステムのブロック図である。
【図２】第１の実施形態における移動局装置のブロック図である。
【図３】本発明における周波数シフト法の信号配置を示した図である。
【図４】受信ダイバーシティ無しの場合の周波数シフト法とソフトコンバイニング法における誤り率特性をグラフにした図である。
【図５】２ブランチ受信ダイバーシティがある場合の周波数シフト法とソフトコンバイニング法における誤り率特性をグラフにした図である。
【図６】第２の実施形態における基地局制御装置と基地局装置からなるシステムのブロック図である。
【図７】第２の実施形態における移動局装置のブロック図である。
【図８】第３の実施形態における移動局装置のＭＩＭＯ受信信号処理部のブロック図である。
【図９】従来例における信号の配置を示した図である。
【図１０】従来例における信号の配置を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  基地局制御装置
２  基地局装置
３  ネットワーク
４  変調部
５  周波数ブロック割り当て部
６、１１  アンテナ
１０  移動局装置
１２  受信信号検出部
１３  ＭＩＭＯ受信信号処理部
１４  周波数ブロック成分抽出部
１５、２３、３４  Ｐ／Ｓ変換部
１６  ＭＩＭＯ受信信号前処理部
１７  ＭＩＭＯ信号処理部
２０、３２  Ｓ／Ｐ変換部
２１  サイクリックシフト部
２２  ＩＦＦＴ部
２４  ＧＩ部
３０  ＯＦＤＭ信号検出部
３１  ＧＩ除去部
３３  ＦＦＴ部
４０  一時記憶部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。【００３０】
［第１の実施形態］
図１に第１の実施形態における基地局制御装置と複数の基地局装置からなるシステムのブロック図を、図２に移動局装置（移動端末）のブロック図を示す。【００３１】
図１に示すように、基地局制御装置１と、複数の基地局装置２ａ、２ｂは、ネットワーク３によりつながっている。
基地局制御装置１は、複数の基地局装置２ａ、２ｂの制御を行う装置で、例えば、データ配信を行うサーバ（不図示）にインターネット等の公衆回線を通じて、接続されている。【００３２】
各基地局装置２ａ、２ｂには、変調部４、周波数ブロック割り当て部５、移動局装置に向けてデータの送信を行うアンテナ６が設けられている。【００３３】
まず、基地局制御装置１は、各基地局装置２ａ、２ｂに向けて、変調、周波数の割り当て等に関する制御情報を送信する。【００３４】
該制御情報を受信した各基地局装置２ａ、２ｂは、変調部４、周波数ブロック割り当て部５に、受信した制御情報の設定を行う。【００３５】
サーバから送信されたデータは基地局制御装置１を通して複数の基地局装置２に送信される。それぞれの基地局装置２ａ、２ｂにおいて、変調部４は、基地局制御装置１からの制御情報に従い、受信した送信データのビット列をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）又は１６ＱＡＭ（１６  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）といった変調シンボルの形にマッピングする。【００３６】
次に、変調部４よりの出力を得た周波数ブロック割り当て部５は、例えば、送信シンボル列を４つのブロックに分割し、それぞれのブロックに異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を割り当て、アンテナ６に出力し、アンテナ６より移動局装置１０に送信される。【００３７】
基地局装置２から移動局装置１０に向けて送信する信号は、基地局制御装置１からの制御情報に従う複数の異なる基地局装置２により、同じ周波数ブロックにそれぞれ異なる送信シンボル列が割り当てられる。例えば、４つの基地局装置２それぞれから送信される信号は、図３に示されるような配置となる（以下、「周波数シフト法」という）。縦方向は、周波数軸とする。これらの割り当てはあらかじめ基地局装置２に設定されているものとしても良い。【００３８】
また、ＯＦＤＭを用いるシステムにおいては、複数の基地局装置２が同じ情報を送信する際に、それぞれ周波数をずらして同時に送信するようにすることも可能である。【００３９】
一方、受信局である移動局装置１０へも、基地局制御装置１からの変調や周波数等に関する制御情報が、基地局装置２の中継を介して、データ送信の前に送信されている。【００４０】
図２に示すように、移動局装置１０には、データの受信を行うアンテナ１１、受信信号検出部１２、ＭＩＭＯ受信信号処理部１３が設けられている。【００４１】
移動局装置１０の受信信号検出部１２及びＭＩＭＯ受信信号処理部１３においても、変調及び周波数等に関する設定がなされる。【００４２】
アンテナ１１により信号を受信した移動局装置１０は、該アンテナ１１に接続された受信信号検出部１２において、各周波数ブロックに対応する受信信号の抽出を行う。【００４３】
受信信号検出部１２は、例えば図２のように、４つの周波数ブロック成分抽出部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとＰ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部１５から構成され、まず、基地局装置２から受信した信号を周波数ブロック成分抽出部１４によりそれぞれの周波数に応じた信号に分離し、Ｐ／Ｓ変換部１５によってシリアルなデータ列に変換される。【００４４】
次に、受信信号検出部１２で抽出されたサブキャリア成分は異なる基地局装置２から送信された異なる変調シンボルの合成信号の状態となっているので、ＭＩＭＯ受信信号処理部１３によってこれらの信号を分離する処理を行い、異なる基地局装置２からのそれぞれの変調シンボルごとにデータの復調を行い、出力する。【００４５】
ＭＩＭＯ受信信号処理部１３は、ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６とＭＩＭＯ信号処理部１７により構成され、まず、ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６において受信信号列を以下の式のような一般的なＭＩＭＯ信号の形式に変換して、ＭＩＭＯ信号処理部１７に出力する。
【数１】
2008013034.tif 000003
【００４６】
さらに、ＭＩＭＯ信号処理部１７において、ＭＩＭＯ信号の分離を行い、変調シンボルごとにデータの復調を行う。
ＭＩＭＯ信号処理部１７で用いられる信号処理方法は、ＭＬＤ（Ｍａｘｍａｌ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、最尤推定による信号の分離）、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｂｅｌｌ  Ｌａｖｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ、順序付け逐次復号による信号の分離）など一般的なＭＩＭＯ受信機の処理方法が適用可能であり、本発明においてはこれらの処理方法についてなんら限定を与えるものではない。【００４７】
また、ここでは２ブランチの受信アンテナを示しているが、１つの受信アンテナであっても実現可能であり、または、より多くのアンテナを用いることも可能である。【００４８】
ソフトコンバイニングにおいても、周波数シフトにおいても、複数の基地局装置からの信号が無線伝搬路上で混じりあい、移動局装置で受信される事に変りはない。ソフトコンバイニング法では同じ信号が混ざって受信されるので、あたかも、１つの基地局装置から送信された信号がマルチパスチャネルを経て受信されるようなモデルとして解釈できる。一方で、周波数シフト法では同一の周波数に配置される信号は基地局装置毎に異なるので、特定の周波数成分を見ると異なった信号が混ざりあった信号となる。しかし、その信号成分は別の周波数を合わせると、同じ変調シンボルの組み合わせとして配置されており、これらを複合的に考えるとＭＩＭＯチャネルとしてとらえることができる。すなわち、本発明において、移動局装置ではＭＩＭＯ通信で用いられる信号処理技術を用いてこれを分離して受信することができる。【００４９】
本発明における周波数シフト法の効果を示すため、計算機シミュレーションにより従来技術におけるソフトコンバイニング法と本発明に係る周波数シフト法の誤り率特性を求めた。各チャネル係数を独立なレイリーフェージングに対応する値としてランダムに設定し、それぞれのビット誤り率を求めた。送信シンボルはＱＰＳＫとしており、誤り訂正符号化は行っていない。誤り率特性をグラフにしたものを図４及び図５に示す。横軸のＥｂ＝Ｎｏ（ｄＢ）は送受信ブランチあたりの情報ビットごとのエネルギーと雑音密度の比（ＳＮＲ、Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を示し、数値が大きいほど雑音が少なく高品質の信号が得られることを意味する。縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ、Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）を示す。ＳＮＲが改善されるにつれＢＥＲは小さくなり、グラフの右下に下がる勾配が大きいほど、高品質な伝送方式であることを示す。【００５０】
信号形式は、ソフトコンバイニング（ａ）と周波数シフトで、周波数シフトの復調にはＭＬＤ（ｂ）とＶ−ＢＬＡＳＴ（ｃ）を適用した。図４は、４基地局、受信ダイバーシティ無しの場合、図５は、４基地局、２ブランチ受信ダイバーシティがある場合を示す。【００５１】
図４の受信ダイバーシティが無いときは、ソフトコンバイニング（ａ）とＶ−ＢＬＡＳＴ（周波数シフト法）（ｃ）ではあまり差がないが、ＭＬＤ（周波数シフト法）（ｂ）のみ優位な結果を示している。【００５２】
図５の受信ダイバーシティがある場合は、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（周波数シフト法）（ｃ）の特性が大きく改善し、ＭＬＤ（周波数シフト法）（ｂ）との差が小さくなり、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（周波数シフト法）（ｃ）、ＭＬＤ（周波数シフト法）（ｂ）ともに優位な結果を示している。【００５３】
以上の結果から、受信ダイバーシティがある場合、周波数シフト法は優れた誤り率特性を有することがわかる。【００５４】
このように、複数の基地局装置が同じ情報を送信する際に、それぞれ周波数をずらして同時に送信することにより、同一の周波数に配置される信号は基地局装置毎に異なることとなるので、同一周波数に異なった信号が混ざりあった状態となっている。移動局装置においてＭＩＭＯ通信で用いられる信号処理技術を用いて複数のアンテナからの出力信号を処理することにより優れた誤り率特性を得ることができる。【００５５】
本発明の周波数シフトを行うことにより、従来技術であるソフトコンバイニングより誤り率特性を向上させて信頼性の高いデータ伝送を可能にし、延いては、基地局増設による伝送速度の向上や、通信エリアの拡大に寄与するものである。【００５６】
［第２の実施形態］
図６に第２の実施形態における基地局制御装置と複数の基地局装置からなるシステムのブロック図を、図７に移動局装置のブロック図を示す。図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。【００５７】
第１の実施形態と同様、基地局制御装置１は、データ送信前に、各基地局装置２ａ、２ｂに対して制御情報を送信し、各基地局装置２ａ、２ｂにおいて、制御情報の設定がなされる。【００５８】
サーバは、基地局制御装置１を通して複数の基地局装置２に対し、同一の送信データを送信する。【００５９】
図６に示すように、各基地局装置２ａ、２ｂには、変調部４、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部２０、サイクリックシフト部２１、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速逆フーリエ変換）部２２、Ｐ／Ｓ変換部２３、ＧＩ（ガードインターバル）部２４、移動局装置へのアンテナ６が設けられている。【００６０】
基地局制御装置１から送信データを受信した各基地局装置２における変調部４は、送信ビット列をＱＰＳＫや１６ＱＡＭといった変調シンボルの形にマッピングし、Ｓ／Ｐ変換部２０において、変調シンボル毎にＳ／Ｐ変換を行い、パラレルなデータ列に変換を行う。【００６１】
次に、サイクリックシフト部２１において、基地局制御装置１から受信した制御情報により、隣接する複数の基地局装置２において同一のサブキャリアに異なる変調シンボルをマッピングするように周波数シフトを行う。すなわち、複数の基地局装置２から送信される変調シンボルが周波数軸上でサイクリックシフトした関係になるように、サブキャリアに対応する変調シンボルの割り当てを基地局装置ごとに変えるように周波数シフトを行う。
つまり、変調シンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリア数に対応するブロック内で他の基地局装置と異なる量で巡回シフトさせ、巡回シフト後の変調シンボルをサブキャリアに割り当てることとなる。巡回シフトの量は、サブキャリア数をＮｃとすると、これに対して、例えば、４つの基地局装置２それぞれにおいて、０、Ｎｃ／４、Ｎｃ／２、３Ｎｃ／４となるようにあらかじめ設定されている。
周波数シフトの結果、図３に示されるような関係の信号配置になる。縦方向は、周波数軸とする。【００６２】
その後、ＩＦＦＴ部２２において逆変換を行い、Ｐ／Ｓ変換部２３によりシリアルなデータ列に変換することによって送信信号の時間系列を得ることができる。更に、ＧＩ部２４において、送信信号に、通常のＯＦＤＭ方式によりガードインターバルと呼ばれるバッファ区間（ガード時間）を付加してそれぞれの基地局装置２より送信する。【００６３】
一方、第２の実施形態においても、移動局装置１０へ、基地局制御装置１からの変調や周波数等に関する制御情報が、基地局装置２の中継を介して、データ送信の前に送信されている。【００６４】
図７に示すように、移動局装置１０には、データの受信を行うアンテナ１１、ＯＦＤＭ信号検出部３０、ＭＩＭＯ受信信号処理部１３が設けられている。【００６５】
各移動局装置１０では、アンテナ１１より基地局装置２からのＯＦＤＭ信号を受信する。ＯＦＤＭ信号検出部３０は、ＧＩ除去部３１、Ｓ／Ｐ変換部３２、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）部３３、Ｐ／Ｓ変換部３４により構成されている。受信アンテナ１１に接続されたＧＩ除去部３１において、受信信号よりガードインターバルが除去され、Ｓ／Ｐ変換部３２により信号がパラレルに変換され、ＦＦＴ部３３によって高速フーリエ変換の処理がなされ、Ｐ／Ｓ変換部３４にてシリアルな信号に変換し、受信信号のサブキャリア成分が抽出される。【００６６】
次に、ＯＦＤＭ信号検出部３０で抽出されたサブキャリア成分は異なる基地局装置２から送信された異なる変調シンボルの合成信号となっているので、ＭＩＭＯ受信信号処理部１３によってこれらの信号を分離する処理を行う。【００６７】
ＭＩＭＯ受信信号処理部１３は、ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６、ＭＩＭＯ信号処理部１７により構成されている。【００６８】
まず、ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６において受信信号列を一般的なＭＩＭＯ信号の形式に変換してＭＩＭＯ信号処理部１７に出力する。信号の形式は、第１の実施形態と同様である。【００６９】
更に、ＭＩＭＯ信号処理部１７において、ＭＩＭＯ信号の分離を行い、異なる基地局装置２からのそれぞれの変調シンボルごとにデータの復調を行い、受信データ出力を得る。【００７０】
ＭＩＭＯ信号処理部１７で用いられる信号処理方法は、ＭＬＤ、Ｖ−ＢＬＡＳＴなど一般的なＭＩＭＯ受信機の処理方法が適用可能であり、本発明においてはこの処理方法について限定するものではない。【００７１】
また、ここでは２ブランチの受信アンテナを示しているが、１つの受信アンテナであっても実現可能であり、又は、より多くのアンテナを用いることも可能である。【００７２】
また、この様なデータ通信においては誤り検出符号や誤り訂正符号を用いた誤り制御が用いられることが多い。本実施例では、これらの処理について特に記載していないが、送信データをフレーム化して誤り制御を行うことや、周波数ブロック毎に誤り制御を行うことは容易に適用可能である。【００７３】
［第３の実施形態］
複数の移動局装置宛に同一のデータを送信するＭＢＭＳのような放送型のデータ通信では、同一の情報がある時間間隔をおいて周期的に送信される場合が考えられる。この場合において、同時に送信されるデータの一部が移動局装置に既に受信されている場合が考えられる。【００７４】
本実施形態では、既に正しく受信したデータの情報を、後に続くデータの処理に利用して誤り率の改善、および演算量の低減を図るものである。【００７５】
図８に、第３の実施形態における移動局装置のＭＩＭＯ受信信号処理部１３を示す。
基本的な構成は、第１及び第２の実施形態と同様、ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６及びＭＩＭＯ信号処理部１７よりなっている。【００７６】
受信データの正当性は誤り検出符号などを用いてＭＩＭＯ信号処理部１７にて検証される。ＭＩＭＯ信号処理部１７より出力された既に正しく受信されているデータを一時記憶部４０に記憶しておき、必要に応じてその一部をＭＩＭＯ受信信号前処理部１６に供給する。【００７７】
ＭＩＭＯ受信信号前処理部１６では一時記憶部４０に記憶されているデータが受信信号に含まれる場合、該データを一時記憶部４０から取り出し、ＭＩＭＯ受信信号前処理に用いる。具体的には、該データに対応する受信信号成分を生成して受信信号から除去する。【００７８】
このように、受信した一連のデータの一部が正しく、一部に誤りがある場合、あるいは、既に正しく受信されているデータと同じデータを新たに受信した場合、既に正しく受信しているデータをＭＩＭＯ受信信号前処理部１６に供給し、該データに対応する信号成分を除去することにより、誤り率の改善、及び演算量の低減を図ることができる。【００７９】
尚、本発明の移動通信システム、基地局装置及び移動局装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明によれば、サーバから基地局制御装置を経由して同一の情報系列を受信した複数の基地局装置は、情報系列を変調シンボルにマッピングし、該変調シンボルをブロックに分割し、それぞれに他の基地局装置と異なる周波数ブロックを割り当てて移動局装置に送信し、移動局装置は、ＭＩＭＯ受信信号処理部により復調し出力することにより、誤り率特性を向上させて信頼性の高いデータ伝送を可能にし、延いては、基地局増設による伝送速度の向上や、通信エリアの拡大に寄与するものである。
【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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【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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【国際調査報告】
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