(57)【要約】【課題】  ＯＦＤＭ通信方式において、セクタのエッジ付近であっても、伝搬路の推定を高精度で行なうと共に、ＭＩＭＯ受信ができない端末が存在しても、システム全体の通信性能が劣化しないようなプリアンブルパターンを生成および送信する。【解決手段】  ＯＦＤＭ通信方式による無線通信方法であって、任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交すると共に、各符号列の成分の一部が相互に直交するように各符号列を生成し、単一あるいは複数のアンテナを用いて単一系統のデータ通信を行なう場合と複数のアンテナを用いて複数系統のデータ通信を行なう場合において、生成した各符号列を同一の方法によりサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する移動局装置へシンボルを送信する。【選択図】  図９【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置の無線通信方法であって、
任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交すると共に、前記各符号列の成分の一部が相互に直交するように前記各符号列を生成し、
単一あるいは複数のアンテナを用いて単一系統のデータ通信を行なう場合と複数のアンテナを用いて複数系統のデータ通信を行なう場合において、前記生成した各符号列を同一の方法によりサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する移動局装置へシンボルを送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
最大使用アンテナ数がＭ（Ｍは自然数）以下の系統のデータ通信を行なうＭＩＭＯを使用可能であって、複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置の無線通信方法であって、
前記すべてのセクタのうち、任意の一つのセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列Ｃａを、
Ｃａ＝（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ）（ｎは自然数で符号長を表わす）と表わし、
他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列Ｃｂを、
Ｃｂ＝（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ）（ｎは自然数で符号長を表わす）と表わしたとき、（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ）と（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ）とが直交し、
かつ、Ｒおよびｋを、１≦Ｒ≦Ｍ、０≦ｋ＜ｎ／Ｍを満たす整数として、
前記符号列Ｃａの成分の一部を、
（ＡＲ，・・・，Ａ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と表わし、
前記符号列Ｃｂの成分の一部を、
（ＢＲ，・・・，Ｂ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と表わしたとき、
（ＡＲ，・・・，Ａ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と（ＢＲ，・・・，Ｂ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）とが直交する符号列ＣａおよびＣｂを生成し、
ｍ（ｍはＭの約数）系統のＭＩＭＯを使用する際に、伝搬路推定用のサブキャリア番号をｋとした場合、
（ｋ  ｍｏｄ  Ｍ）ｍｏｄ  ｍ
により分類される伝搬路推定用のサブキャリア毎に前記符号列ＣａおよびＣｂを、伝搬路推定用のサブキャリア数に対して割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
伝搬路推定用のサブキャリアの本数Ｎ（Ｎは自然数）に対して、符号列の組み合わせをＮ／ｎ回繰り返し割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴とする請求項２記載の無線通信方法。
【請求項４】
伝搬路推定用のサブキャリアの本数Ｎ（Ｎは自然数）に対して、異なる符号列の組み合わせを割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴とする請求項２記載の無線通信方法。
【請求項５】
それぞれのセクタ内に存在する移動局装置に対し、一パケット内で複数回シンボルを異なるアンテナの組み合わせに割り当てて送信することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項６】
ｎは自然数で前記符号列ＣａおよびＣｂの符号長を表わすものとし、前記符号列ＣａおよびＣｂをＭ分割した各分割符号列の間に、
（Ａ１，・・・，Ａ（ｎ／Ｍ））と（Ｂ１，・・・，Ｂ（ｎ／Ｍ））とが直交し、
（Ａ（ｎ／Ｍ）＋１，・・・，Ａ（２ｎ／Ｍ））と（Ｂ（ｎ／Ｍ）＋１，・・・，Ｂ（２ｎ／Ｍ））とが直交し、
・・・、
（Ａ（（Ｍ−１）×ｎ／Ｍ＋１），・・・，Ａ（ｎ））と（Ｂ（（Ｍ−１）×ｎ／Ｍ＋１），・・・，Ｂ（ｎ））とが直交する、というすべての関係を満たす符号列ＣａおよびＣｂを生成することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項７】
任意の一組のセクタを隣接セクタとすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項８】
相互に隣接する３つのセクタを制御し、各セクタで伝搬路を推定するために使用する符号列が、それぞれ、（１，１，１，１，１，１，１，１，）、（１，１，−１，−１，−１，−１，１，１，）、および（１、−１，１、−１、−１，１、−１，１）、であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項９】
ＭＩＭＯ通信を行なう場合において、伝搬路推定用の符号列とデータとをサブキャリアに配置する場合、単一のデータ用サブキャリアの両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記単一のデータ用サブキャリアとを同一のアンテナから送信し、
または、連続する複数のデータ用サブキャリア群の両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記連続する複数のデータ用サブキャリア群とを同一のアンテナから送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
ＯＦＤＭ通信方式で送信されたデータを受信する受信機であって、
受信したシンボルを高速フーリエ変換して各サブキャリアの複素情報を算出し、サブキャリア毎の複素情報を符号列が割り当てられたサブキャリア群に分割して出力するＦＦＴ部と、
伝搬路推定用のサブキャリアに割り当てられた１符号列長の範囲において、最大アンテナ数の場合に異なるアンテナで送信されるサブキャリアの組ごとに、それぞれ対応する符号列により相関演算を行ない、上記組に対して相関演算結果の自己相関および相互相関を用いてＭＩＭＯ送信の判定を行なう判定部と、を備えることを特徴とする受信機。
【請求項１１】
前記判定部は、１符合長の範囲において組ごとに行なった相関演算結果の自己相関値及び相互相関値を、複数の符号長の範囲において積分することを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１２】
前記判定部は、積分する複数の符号長の範囲を受信機に割り当てられる最小のサブキャリア数の範囲とすることを特徴とする請求項１１記載の受信機。
【請求項１３】
前記判定部は、積分する複数の符号長の範囲を通信帯域全体とすることを特徴とする請求項１１記載の受信機。
【請求項１４】
隣接セクタに対してもＭＩＭＯ送信を判定し、符号列に対する相関演算方法を変更することを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の受信機。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の受信機を備えることを特徴とする移動局装置。
【請求項１６】
複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する請求項１５記載の移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置であって、
任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交すると共に、前記各符号列の成分の一部が相互に直交するように前記各符号列を生成する符号列生成部と、
前記生成した各符号列をサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する請求項１５記載の移動局装置へシンボルを送信する送信部と、を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の移動局装置と、請求項１６記載の基地局装置とから構成され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】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ通信方式において伝搬路の推定を高精度で行なうこと、およびＭＩＭＯ使用時に他のセクタへの影響を抑えることができる無線通信方法および受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる通信システムであって、各基地局が同じ周波数帯を使用するセルラ方式、さらに各基地局はいくつかのセクタを持ち、同様に全セクタが同一の周波数帯を使用する通信システムが知られている。このような通信システムでは、セクタ間は同一の基地局が制御しているため、基地局から移動局への通信は全てのセクタで同期しているものと考えられる。そのため、ＯＦＤＭでは必要である、伝搬路を推定するための伝搬路推定シンボル（ＣＥシンボル：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｅ）は同一のタイミングで送信されるため、移動局では伝搬路を推定できるたけではなく、このシンボルをどのセクタから送信されたシンボルであるかを識別し、さらには、どのセクタからの電波の精度が高いかを測定できるようになっていることが望ましいと考えられる。【０００３】
図１６に基地局が制御するセクタ数が３つの場合の伝搬路推定用シンボルに使用する符号について示す。図１６において、１つの四角形が各サブキャリアの符号であるとする。ＯＦＤＭ送信機内の複素ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）入力に「１」は「１＋０ｊ」を、「−１」は「−１＋０ｊ」を入力して、伝搬路推定用のシンボルを作成することを示している。【０００４】
図１６に示したパターンは４つの符号で構成される符号列をセクタ毎にサブキャリアに繰り返し割り当てる構成となっている。すなわち、セクタ１では（１，１，１，１）、セクタ２では（１，−１，−１，１）、セクタ３では（１，１，−１，−１）となっており、それぞれが直交符号（各符号語を乗算し、総加算すると０になる）となっている。【０００５】
図１７にこの符号を識別し、さらには、接続したいセクタとの伝搬路を推定することが可能な、受信機のブロック構成を示す。また、図１８は図１７の相関演算部の詳細な構成を示すブロック図である。図１７および図１８に沿って、基本的な伝搬路の推定方法を示す。図１７において、受信されたＯＦＤＭ信号にシンボル同期が取られ、ＯＦＤＭシンボル中からＦＦＴに必要なポイント数のデータがＦＦＴ部（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１０１に入力され、ＦＦＴが施される。ＦＦＴされたデータは、そのシンボルがＣＥの場合、相関演算部１０２＿１から１０２＿３に入力される。ここで、この相関演算部が３個あるのは、ここで仮定しているシステムが３セクタであるため、３種類の信号を識別する必要があるためである。【０００６】
各相関演算部１０２＿１から１０２＿３では、それぞれのセクタのパターンにより相関検出が施される。この詳細について図１８を用いて説明する。ＦＦＴ部１０１の出力中、サブキャリア数分のデータが入力される。セクタを識別するための符号を４つの直交符号としているため、相関は４サブキャリア毎に計算される。ここで、伝送に用いるサブキャリア総数を４Ｎ本とすると、１つの相関演算部にはＮ個の相関部１５０＿１〜１５０＿３（図１８中の四角形で囲まれた部分）が必要となる。【０００７】
１つの相関部ではＦＦＴの出力中ｆ４ｋ−３、ｆ４ｋ−２、ｆ４ｋ−１、ｆ４ｋ（ｋは１からＮの自然数）が入力される。ここで、ｆｘはｘ番目のキャリアのＦＦＴ出力を複素数で表したものであり、ｆ４ｋ−３の場合は、４ｋ−３番目のサブキャリアの出力である。このグルーピングは直交系をなすように割り当てられた４本のサブキャリアが選択される。これらのデータに送信系で用いられた符号の複素共役信号が乗算部１２１＿１から１２１＿４において乗ぜられる。ここで、Ｓｅｃｔｏｒ符号１は、メモリ１２０＿１に、Ｓｅｃｔｏｒ符号２は、メモリ１２０＿２に、Ｓｅｃｔｏｒ符号３は、メモリ１２０＿３に、Ｓｅｃｔｏｒ符号４は、メモリ１２０＿４にそれぞれ記憶されている。【０００８】
例えば、セクタ１の相関を検出する場合、１２０＿１から１２０＿４にすべて１がセットされ、セクタ２の場合は１２０＿１および１２０＿４に１、１２０＿２および１２０＿３に−１がセットされる。そして、それらが和演算部１２２で加算される。この信号をＦｍとし（Ｆｍは複素数、ｍは１からＮの自然数）、Ｆｍをセレクト部１０３に出力する一方、絶対値演算部１２３において、Ｆｍの絶対値が演算される。その後、和演算部１２４において全てのｍについて加算し、セクタ選択部１０４に出力される。【０００９】
受信ＯＦＤＭ信号は信号が１つの基地局からのみの場合、セクタ選択部１０４に出力されるデータは１０２＿１から１０２＿３のうち、１つだけが大きな値をとり、その他は小さな値となる。これは、符号が直交しているためであり、伝搬路が４本のサブキャリア内で大きく変動しない限り、この関係は保たれる。【００１０】
そこで、セクタ選択部１０４では最大出力となった、相関演算部１０２＿１から１０２＿３のデータを送信セクタと決定し、選択されたセクタに対応する相関演算部で求めたＦｍを伝搬路推定部１０５にセレクト部１０３を介して入力する。【００１１】
伝搬路推定部１０５では入力されたＦｍをもとに各サブキャリアの伝搬路を推定する。ここでは、先にも示したようにＦｍを算出するために使用した４本のサブキャリア内での伝搬路変動は一定としているため、ｆ４ｍ−３からｆ４ｍの伝搬路はＦｍ／４と推定される。【００１２】
こうして得られた伝搬路情報を元にデータを復調する。ＦＦＴ部１０１に入力されたデータＯＦＤＭシンボルはＦＦＴが施され、伝搬路補償部１０６に入力される。伝搬路補償部１０６ではサブキャリア毎に、先に求めた伝搬路推定値の複素共役信号を乗ずることで、伝搬路が補償される。そして、伝搬路補償されたデータがデータ復調部１０７に入力され、送信データが復調される。
【特許文献１】特表２００６−５００８６４号公報
【非特許文献１】“３ＧＰＰ  Ｒ１−０５０５８９  ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、昨今の通信システムではＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）を導入し、システムのスループットの向上を図ることが必要不可欠である。図１９に２×２ＭＩＭＯ（送信から２系列のデータを同時に送信し、受信側でも系統の受信系により処理する）を想定した場合の、プリアンブルパターンを示す。図１９で、白色の四角形はアンテナ１からのみの送信、網掛けがされた四角形はアンテナ２からのみの送信になる。この図１９に示すように、プリアンブルを設定すれば、アンテナ毎にセクタ間でも直交性を保つことができ、また、伝搬路推定も８サブキャリア間隔で可能になる。【００１４】
ただし、この例のパターンでは、図１６に示したパターンと、サブキャリア毎で異なるため、全ての移動端末がＭＩＭＯ受信可能であることと、さらには何かの手段であらかじめＭＩＭＯを用いて送信が行なわれていることを認識していることが必要となる。ＭＩＭＯ受信ができない端末も実システム上は低消費電力の観点から無視すべきものではなく、このような端末が存在しても、システムが正常に動作することが望ましい。【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ通信方式において、セクタのエッジ付近であっても、伝搬路の推定を高精度で行なうことができ、かつ、ＭＩＭＯ受信ができない端末が存在しても、システム全体の通信性能が劣化しないようなプリアンブルパターンを生成および送信する無線通信方法およびそのプリアンブルパターンを受信する受信機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】
【００１６】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線通信方法は、複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置の無線通信方法であって、任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交すると共に、前記各符号列の成分の一部が相互に直交するように前記各符号列を生成し、単一あるいは複数のアンテナを用いて単一系統のデータ通信を行なう場合と複数のアンテナを用いて複数系統のデータ通信を行なう場合において、前記生成した各符号列を同一の方法によりサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する移動局装置へシンボルを送信することを特徴としている。【００１７】
このように、基地局装置が制御する、任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交するのみならず、各符号列の成分の一部が相互に直交するので、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。また、このような符号を使用することにより、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００１８】
（２）また、本発明に係る無線通信方法は、最大使用アンテナ数がＭ（Ｍは自然数）以下の系統のデータ通信を行なうＭＩＭＯを使用可能であって、複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置の無線通信方法であって、前記すべてのセクタのうち、任意の一つのセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列Ｃａを、Ｃａ＝（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ）（ｎは自然数で符号長を表わす）と表わし、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列Ｃｂを、Ｃｂ＝（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ）（ｎは自然数で符号長を表わす）と表わしたとき、（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ）と（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ）とが直交し、かつ、Ｒおよびｋを、１≦Ｒ≦Ｍ、０≦ｋ＜ｎ／Ｍを満たす整数として、前記符号列Ｃａの成分の一部を、（ＡＲ，・・・，Ａ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と表わし、前記符号列Ｃｂの成分の一部を、（ＢＲ，・・・，Ｂ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と表わしたとき、（ＡＲ，・・・，Ａ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）と（ＢＲ，・・・，Ｂ（ｋ×Ｍ＋Ｒ），・・・）とが直交する符号列ＣａおよびＣｂを生成し、ｍ（ｍはＭの約数）系統のＭＩＭＯを使用する際に、伝搬路推定用のサブキャリア番号をｋとした場合、（ｋ  ｍｏｄ  Ｍ）ｍｏｄ  ｍ  により分類される伝搬路推定用のサブキャリア毎に前記符号列ＣａおよびＣｂを、伝搬路推定用のサブキャリア数に対して割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴としている。【００１９】
このように、基地局装置が制御する、任意の一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交するのみならず、各符号列の成分の一部が相互に直交するので、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。また、このような符号を使用することにより、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００２０】
（３）また、本発明に係る無線通信方法において、伝搬路推定用のサブキャリアの本数Ｎ（Ｎは自然数）に対して、符号列の組み合わせをＮ／ｎ回繰り返し割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴としている。【００２１】
この構成により、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。また、このような符号を使用することにより、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００２２】
（４）また、本発明に係る無線通信方法において、伝搬路推定用のサブキャリアの本数Ｎ（Ｎは自然数）に対して、異なる符号列の組み合わせを割り当てて、同じアンテナからシンボルを送信することを特徴としている。【００２３】
この構成により、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。また、このような符号を使用することにより、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００２４】
（５）また、本発明に係る無線通信方法は、それぞれのセクタ内に存在する移動局装置に対し、一パケット内で複数回シンボルを異なるアンテナの組み合わせに割り当てて送信することを特徴としている。【００２５】
このように、一パケット内で複数回シンボルを送信するので、符号列を時間方向に拡張することができ、サブキャリア間隔における大きな周波数変動が生じても伝搬路の推定制度を維持・向上させることが可能となる。【００２６】
（６）また、本発明に係る無線通信方法は、ｎは自然数で前記符号列ＣａおよびＣｂの符号長を表わすものとし、前記符号列ＣａおよびＣｂをＭ分割した各分割符号列の間に、（Ａ１，・・・，Ａ（ｎ／Ｍ））と（Ｂ１，・・・，Ｂ（ｎ／Ｍ））とが直交し、（Ａ（ｎ／Ｍ）＋１，・・・，Ａ（２ｎ／Ｍ））と（Ｂ（ｎ／Ｍ）＋１，・・・，Ｂ（２ｎ／Ｍ））とが直交し、・・・、（Ａ（（Ｍ−１）×ｎ／Ｍ＋１），・・・，Ａ（ｎ））と（Ｂ（（Ｍ−１）×ｎ／Ｍ＋１），・・・，Ｂ（ｎ））とが直交する、というすべての関係を満たす符号列ＣａおよびＣｂを生成することを特徴としている。【００２７】
このように、符号列ＣａおよびＣｂ間のすべての成分について直交関係が成立すると共に、Ｍ個の連続する成分同士も直交関係が成立するので、連続するサブキャリアにおいて平均伝搬路特性を推定することが可能となる。さらに、周波数方向における伝搬路変動からの影響を受けにくくなり、伝搬路の推定制度を向上させることが可能となる。【００２８】
（７）また、本発明に係る無線通信方法は、任意の２つのセクタを隣接セクタとすることを特徴としている。【００２９】
この構成により、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。また、このような符号を使用することにより、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００３０】
（８）また、本発明に係る無線通信方法において、相互に隣接する３つのセクタを制御し、各セクタで伝搬路を推定するために使用する符号列が、それぞれ、（１，１，１，１，１，１，１，１，）、（１，１，−１，−１，−１，−１，１，１，）、および（１、−１，１、−１、−１，１、−１，１）、であることを特徴としている。【００３１】
このように、各符号列のすべての成分について直交関係が成立すると共に、４個の連続する成分同士も直交関係が成立するので、連続するサブキャリアにおいて平均伝搬路特性を推定することが可能となる。さらに、周波数方向における伝搬路変動からの影響を受けにくくなり、伝搬路の推定制度を向上させることが可能となる。【００３２】
（９）また、本発明に係る無線通信方法は、ＭＩＭＯ通信を行なう場合において、伝搬路推定用の符号列とデータとをサブキャリアに配置する場合、単一のデータ用サブキャリアの両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記単一のデータ用サブキャリアとを同一のアンテナから送信し、または、連続する複数のデータ用サブキャリア群の両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記連続する複数のデータ用サブキャリア群とを同一のアンテナから送信することを特徴としている。【００３３】
このように、単一のデータ用サブキャリアの両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記単一のデータ用サブキャリアとを同一のアンテナから送信し、または、連続する複数のデータ用サブキャリア群の両端に存在する伝搬路推定用のサブキャリアのいずれか一方と、前記連続する複数のデータ用サブキャリア群とを同一のアンテナから送信するので、通信相手がＳＩＳＯのみに対応した通信装置であっても、通信相手においてデータを復調することが可能となる。例えば、データ部分に「ＭＩＭＯ」による送信であることを示す情報を含ませることによって、ＳＩＳＯのみに対応した通信装置は最初に受信したスロットからＭＩＭＯ送信であることを把握することができる。そして、それ以降のスロットは復調動作を止めることができるので、ＳＩＳＯのみに対応した通信装置の電力を節約することが可能となる。【００３４】
（１０）また、本発明に係る受信機は、ＯＦＤＭ通信方式で送信されたデータを受信する受信機であって、受信したシンボルを高速フーリエ変換して各サブキャリアの複素情報を算出し、サブキャリア毎の複素情報を符号列が割り当てられたサブキャリア群に分割して出力するＦＦＴ部と、伝搬路推定用のサブキャリアに割り当てられた１符号列長の範囲において、最大アンテナ数の場合に異なるアンテナで送信されるサブキャリアの組ごとに、それぞれ対応する符号列により相関演算を行ない、上記組に対して相関演算結果の自己相関および相互相関を用いてＭＩＭＯ送信の判定を行なう判定部と、を備えることを特徴としている。【００３５】
このように、伝搬路推定用のサブキャリアに割り当てられた１符号列長の範囲において、最大アンテナ数の場合に異なるアンテナで送信されるサブキャリアの組ごとに、それぞれ対応する符号列により相関演算を行ない、上記組に対して相関演算結果の自己相関および相互相関を用いてＭＩＭＯ送信の判定を行なうので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。また、ＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００３６】
（１１）また、本発明に係る受信機において、前記判定部は、１符合長の範囲において組ごとに行なった相関演算結果の自己相関値及び相互相関値を、複数の符号長の範囲において積分することを特徴としている。【００３７】
このように、１符合長の範囲において組ごとに行なった相関演算結果の自己相関値及び相互相関値を、複数の符号長の範囲において積分するので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。また、ＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００３８】
（１２）また、本発明に係る受信機において、前記判定部は、積分する複数の符号長の範囲を受信機に割り当てられる最小のサブキャリア数の範囲とすることを特徴としている。【００３９】
このように、積分する複数の符号長の範囲を受信機に割り当てられる最小のサブキャリア数の範囲とするので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。また、ＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００４０】
（１３）また、本発明に係る受信機において、前記判定部は、積分する複数の符号長の範囲を通信帯域全体とすることを特徴としている。【００４１】
このように、積分する複数の符号長の範囲を通信帯域全体とするので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。【００４２】
（１４）また、本発明に係る受信機は、隣接セクタに対してもＭＩＭＯ送信を判定し、符号列に対する相関演算方法を変更することを特徴としている。【００４３】
このように、隣接セクタに対してもＭＩＭＯ送信を判定し、符号列に対する相関演算方法を変更するので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。【００４４】
（１５）また、本発明に係る移動局装置は、請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の受信機を備えることを特徴としている。【００４５】
本発明に係る移動局装置によれば、伝搬路推定用のサブキャリアに割り当てられた１符号列長の範囲において、最大アンテナ数の場合に異なるアンテナで送信されるサブキャリアの組ごとに、それぞれ対応する符号列により相関演算を行ない、上記組に対して相関演算結果の自己相関および相互相関を用いてＭＩＭＯ送信の判定を行なうので、直交性を損なうことなく、隣接するセクタからの影響を受けずに伝搬路の推定を行なうことが可能となる。また、ＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。【００４６】
（１６）また、本発明に係る基地局装置は、複数のセクタを制御し、いずれかのセクタ内に存在する請求項１４記載の移動局装置との間でＯＦＤＭ通信方式により無線通信を行なう基地局装置であって、隣接するいずれか一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交すると共に、前記各符号列の成分の一部が相互に直交するように前記各符号列を生成する符号列生成部と、前記生成した各符号列をサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する請求項１５記載の移動局装置へシンボルを送信する送信部と、を備えることを特徴としている。【００４７】
本発明に係る基地局装置によれば、隣接するいずれか一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交するのみならず、各符号列の成分の一部が相互に直交するので、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。【００４８】
（１７）また、本発明に係る無線通信システムによれば、請求項１５記載の移動局装置と、請求項１６記載の基地局装置とから構成されることを特徴としている。【００４９】
本発明に係る無線通信システムによれば、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、基地局装置が制御する、一組のセクタのうち、一方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列と、他方のセクタで伝搬路を推定するために使用する符号列とが相互に直交するのみならず、各符号列の成分の一部が相互に直交するので、従来よりもフェージングによる周波数変動を受けにくくし、伝搬路の推定精度を維持・向上させることが可能となる。さらには、単一あるいは複数のアンテナを用いて単一系統のデータ通信を行なう場合と複数のアンテナを用いて複数系統のデータ通信を行なう場合において、前記生成した各符号列を同一の方法によりサブキャリアに割り当てて、それぞれのセクタ内に存在する移動局装置へシンボルを送信することで、単一データ通信のみ対応できる端末が存在しても、システムへの影響をなくすことが可能となる。また、このような符号を使用し、受信側では相関を検出することでＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを容易に判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。この無線通信システムは、基地局装置１（単に「基地局」と呼ぶこともある）と、移動局装置２（単に「移動局」と呼ぶこともある）とから構成されている。基地局装置１は、送信部１ａによって、符号列生成部１ｂが生成した伝搬路を推定するための符号列（本明細書ではプリアンブルパターンと呼称することもある）を移動局装置２へ送信する。移動局装置２は、受信した符号列に基づいて、伝搬路状態を測定または推定し、測定または推定した結果を基地局装置１へ送信する。基地局装置１は、移動局装置２から送信された伝搬路状態を示す情報を受信部１ｃで受信する。【００５２】
（第１の実施形態）
図２に本発明におけるプリアンブルパターンの例を示す。ただし、基地局装置１が制御するセクタ数は３、ＭＩＭＯの最大送信系列数は２の２×２ＭＩＭＯを考慮するものとする。図２において、上側の図がシングルアンテナでの送信パターンであり、下側の図がダブルアンテナ（ＭＩＭＯ時）の送信パターンである。【００５３】
まず、最初に直交符号を使用することで、セクタ間の伝搬路が識別できる原理を簡単に示す。【００５４】
仮にセクタＡからＣＥに（１、１、−１、−１）という符号がサブキャリア（周波数）方向に繰り返されており、セクタＢからは（１、−１、−１、１）で同様な構成としている。これは、４サブキャリア程度では、伝搬路を一定と考えられる場合に、使用可能な伝搬路推定用シンボルである。【００５５】
ある受信機において、セクタＡからのサブキャリアｋからｋ＋３の伝搬路を一様にｆａ−ｋ、同様にセクタＢからの伝搬路を一様にｆｂ−ｋとする。ＣＥを受信し、シンボル同期後、サブキャリアｋからｋ＋３におけるＦＦＴの出力は、ｆａ−ｋ×１＋ｆｂ−ｋ×１、ｆａ−ｋ×１＋ｆｂ−ｋ×（−１）、ｆａ−ｋ×（−１）＋ｆｂ−ｋ×（−１）、ｆａ−ｋ×（−１）＋ｆｂ−ｋ×１となる。セクタＡからの伝搬路を求める場合、これらに、（１、１、−１、−１）を乗じ加算すると、４×ｆａ−ｋとなり、最終的に４で除算することで、セクタＡからのｋからｋ＋３における伝搬路を算出することが可能になる。同様にセクタＢからの伝搬路を求める場合は、（１、−１、−１、１）を乗じ同様の処理をすることでｆｂ−ｋを算出することが可能になる。【００５６】
図２に示したパターンは、８つの符号で構成される直交符号列使用している。セクタ１では（１，１，１，１，１，１，１，１）、セクタ２では（１，１，−１，−１，−１，−１，１，１）、セクタ３では（１，１，１，１，−１，−１，−１，−１）である。上記の原理で示したように８つのサブキャリア間で伝搬路がほぼ一定とみなせるシステムを想定している。【００５７】
第１の実施形態において用いる符号は、８つの符号語が直交関係にある上に、１つおきの４つの符号語で構成される符号も、直交している。即ち（１，３，５，７）のサブキャリア対で直交化され、（２，４，６，８）のサブキャリア対で直交化され、（１，２，３，４，５，６，７，８）のサブキャリア対で直交化されている。全てのサブキャリアでこの配置が繰り返される。【００５８】
移動局装置２側の受信機では、相関を検出する際、送信側が２つのアンテナから送信していることを前提に、１サブキャリアおきの相関をとり、どのアンテナが使用されているかを検出する必要がある。従って、本プリアンブルを受信し、データを復調するブロック構成は従来例とほぼ同様の構成になり、相関演算部への入力パターンが異なることになる。【００５９】
図３にこの符号を識別し、さらには、接続したいセクタとの伝搬路を推定することが可能な、受信機３０のブロック構成を示す。ただし、図３のブロック構成を持つ受信機３０は、ＭＩＭＯ受信はできない。【００６０】
また、図４は図３の相関演算部１０２＿２から１０２＿３の詳細を示す図である。図３および図４に沿って、基本的な伝搬路の推定方法を示す。図３において、受信されたＯＦＤＭ信号にシンボル同期が取られ、ＯＦＤＭシンボル中からＦＦＴに必要なポイント数のデータがＦＦＴ部（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）１０１に入力され、ＦＦＴが施される。ＦＦＴされたデータは、そのシンボルがＣＥの場合、相関演算部１０２＿１から１０２＿３に入力される。ここで、この相関演算部が３個あるのは、ここで仮定しているシステムが３セクタであるため、３種類の信号を識別するためである。また、それぞれ相関演算部がａ、ｂと２つずつあるのは、奇数番号のサブキャリアと偶数番号のサブキャリアを別々の相関演算部に入力するのを明示的に示すためである。【００６１】
相関演算部１０２＿１から１０２＿３ではそれぞれのセクタのパターンにより相関検出が施される。この詳細について図４を用いて説明する。ＦＦＴ部１０１の出力中、サブキャリア分のデータが入力される。セクタを識別するための符号が８つの符号語を１つおきに利用した４つの符号語の直交符号としているため、相関は４サブキャリア毎に計算される。ここで、伝送に用いるサブキャリア総数を８Ｎ本とすると、１つの相関演算部にはＮ個の相関部１ｓ〜Ｎｓ（図４中の四角で囲まれた部分）が必要となる。【００６２】
添え字がａで示される相関演算部１０２＿１ａ〜１０２＿３ａには、ＦＦＴの出力中、奇数のサブキャリアが４つずつ組みとなり、入力される。入力されるサブキャリア番号はｋをＮ以下の自然数として、
ｆ｛８（ｋ−１）＋１｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋３｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋５｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋７｝で表され、
ｂの添え字で示される相関演算部１０２＿１ｂ〜１０２＿３ｂには、
ｆ｛８（ｋ−１）＋２｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋４｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋６｝、
ｆ｛８（ｋ−１）＋８｝が入力される。【００６３】
ｆｘは、従来例と同様にｘ番目のサブキャリアのＦＦＴ出力を複素数で示したものであり、ｆ｛８（ｋ−１）＋１｝は、｛８（ｋ−１）＋１｝番目のサブキャリアのＦＦＴ出力になる。【００６４】
これらのデータに送信系で用いられた符号の複素共役信号が乗算部１２１＿１から１２１＿４において乗ぜられる。ここで、Ｓｅｃｔｏｒ符号１は、メモリ１２０＿１に、Ｓｅｃｔｏｒ符号２は、メモリ１２０＿２に、Ｓｅｃｔｏｒ符号３は、メモリ１２０＿３に、Ｓｅｃｔｏｒ符号４は、メモリ１２０＿４にそれぞれ記憶されている。【００６５】
例えば、セクタ１の相関を検出する場合、１２０＿１から１２０＿４にすべて１がセットされ、セクタ２の場合は１２０＿１および１２０＿４に１、１２０＿２および１２０＿３に−１がセットされる。そして、それらが和演算部１２２で加算される。添え字がａである相関演算部（１０２＿１ａ〜１０２＿３ａ）からの出力をＦｍ＿ａ、添え字がｂである相関演算部（１０２＿１ｂ〜１０２＿３ｂ）からの出力をＦｍ＿ｂ（ｍは１からＮの自然数）、Ｆｍ＿ａ、Ｆｍ＿ｂをセレクト部１０３に出力する一方、絶対値演算部１２３において、Ｆｍ＿ａ、Ｆｍ＿ｂの絶対値が演算される。その後、和演算部１２４において相関演算部（１０２＿１ａ〜１０２＿３ａ）および、相関演算部（１０２＿１ｂ〜１０２＿３ｂ）かつすべてのｍについて加算し、セクタ選択部１０４に出力される。【００６６】
受信ＯＦＤＭ信号は１つの基地局装置からのみの場合、セクタ選択部１０４に出力されるデータは１０２＿１から１０２＿３のうち、１つだけが大きな値をとり、その他は小さな値となる。これは、符号が直交しているためであり、伝搬路が８本のサブキャリア帯域内で大きく変動しない限り、この関係は保たれる。【００６７】
そこで、セクタ選択部１０４では最大出力となった、相関演算部１０２＿１から１０２＿３のいずれか一つのデータを送信セクタと決定し、選択されたセクタに対応する相関演算部で求めたＦｍ＿ａ、Ｆｍ＿ｂをＭＩＭＯ判定部１０８にセレクト部１０３を介して入力する。通常このセクタ選択は、通信開始時に行なわれ、通信中は固定されている。ただし、セクタハンドオーバの際には同じような処理により接続すべきセクタを選択する。【００６８】
ＭＩＭＯ判定部１０８では入力されたＦｍに基づいて、送信された伝搬路推定信号がＭＩＭＯを使用しているか否かを判定する。【００６９】
あるｍに対し、Ｓｍ＝｜Ｆｍ＿ａ×Ｆｍ＿ａ＊−Ｆｍ＿ａ×Ｆｍ＿ｂ＊｜を計算する。ここで＊は複素共役を示し、｜ｘ｜はｘの絶対値を示す。【００７０】
送信側が同一のアンテナで信号を送信している場合、上式に示すＦｍ＿ａ＊とＦｍ＿ｂ＊がほぼ同一のなるため、Ｓｍは０に近い値を算出する。ＭＩＭＯを使用している場合は異なる値となるため、Ｓｍは０にはならない。この性質を利用して、符合が割り当てられたサブキャリア単位で、送信時にＭＩＭＯ送信がされたか否かを判定することが可能である。【００７１】
さらにＯＦＤＭＡシステムのように、サブチャネル単位でＭＩＭＯ送信をするかしないかを決定するシステムの場合は、Ｓを、サブチャネルを構成するｍに対して和演算することで精度の高い判定が可能になる。【００７２】
もちろん、すべてのサブチャネルで同時にＭＩＭＯ送信するかしないかを決定するようなシステムでは、Ｓｍをすべてのｍで和演算すると最も精度が高くなると考えられる。【００７３】
ＭＩＭＯ判定部１０８において、ＭＩＭＯを使用されていないと判定した場合は、Ｆｍ＿ａおよびＦｍ＿ｂから伝搬路を推定し、以下に続く信号を復調する。【００７４】
本受信機はＭＩＭＯ受信ができないものを想定しているため、ＭＩＭＯ判定部１０８において送信データがＭＩＭＯ送信であると判定された場合は、品質測定部５００で、各周波数あるいは各アンテナの品質情報を取得し、別に用意される送信手段を用いて、基地局に通知される。この品質測定部５００は、従来例には明記していないが、第１の実施形態に示すようなＭＩＭＯ判定部１０８を設けることで、従来の通信方法ではアンテナ毎の識別を行なえなかったことに対し、ここで示したような通信方法では可能となり、誤った通知によるシステムの性能劣化を防ぐことが可能になる。【００７５】
図５にＭＩＭＯ判定部１０８の詳細を示す。５５０＿１から５５０＿Ｎは自己相関演算部であり、Ｆｍ＿ａ×Ｆｍ＿ａ＊が算出される。一方、５５１＿１から５５１＿Ｎは相互相関演算部でありＦｍ＿ａ×Ｆｍ＿ｂ＊が算出される。５５２＿１から５５２＿Ｎは各ｍについてＳｍを算出する差・絶対値演算部である。５５３は判定部であり、システムに応じて上述の加算等が行なわれ、各サブキャリアの送信方法を推定する。その推定結果をもとに、サブキャリア毎の伝搬路推定が行なわれる。【００７６】
このように送信機において、ＭＩＭＯ使用時と未使用時において、同一の直交性をもった符号を伝搬路推定用ＯＦＤＭシンボルに割り当てることで、ＭＩＭＯ受信ができない端末において、ＭＩＭＯ送信時に誤ってデータを復調することがなくなり、受信品質について、ＭＩＭＯ使用時と未使用時にわけてデータを基地局に通知できるため、基地局でのスケジューリングや適応変調が正常に動作することが可能になる。【００７７】
一方、ＭＩＭＯ未使用であると判定された場合、伝搬路推定部１０５では入力されたＦｍをもとに各サブキャリアの伝搬路を推定する。ここでは、先にも示したようにＦｍを算出するために使用した４本のサブキャリア内での伝搬路変動は一定としているため、任意のｍに対して、サブキャリア４本の伝搬路はＦｍ＿ａ／４と推定される。【００７８】
また、Ｆｍ＿ａとＦｍ＿ｂ伝搬路はほぼ同一と考えられるので、任意のｍに対するサブキャリア８本の伝搬路を、（Ｆｍ＿ａ＋Ｆｍ＿ｂ）／８とすることも可能である。【００７９】
こうして得られた伝搬路情報を元にデータを復調する。ＦＦＴ部１０１に入力されたデータＯＦＤＭシンボルはＦＦＴが施され、伝搬路補償部１０６に入力される。伝搬路補償部１０６ではサブキャリア毎に、先に求めた伝搬路推定値の複素共役信号を乗ずることで、伝搬路が補償される。そして、伝搬路補償されたデータがデータ復調部１０７に入力され、送信データが復調される。【００８０】
このように、従来と同様の構成を採る受信機であっても、相関演算部１０２＿１から１０２＿３に入力するサブキャリア番号を変えることで、直交性を損なうことはなく、隣接セクタの影響を受けずに、伝搬路推定することが可能になり、さらに送信側においてＭＩＭＯ使用時においても受信品質が送信アンテナ単位で算出可能となり、基地局におけるスケジューリングあるいは適応変調が正常に働くことになる。【００８１】
次に、ＭＩＭＯを考慮した受信機の例を図６に示す。ＭＩＭＯ判定部１０８では先の例と同様に、送信されたプリアンブルから、そのパケットやフレームがＭＩＭＯを使用されているかどうかを判定する。また、この構成のほかにあらかじめＭＩＭＯによる通信であることを通知する方法や、データの一部を通常の受信でも復調可能なデータ領域を設定し、その領域で以下に続くデータがＭＩＭＯであることを通知する方法なども考えられる。【００８２】
図６において、図３と同じ機能のブロックについては同じ番号を付するものとする。従って図３との差異は、伝搬路補償部１０９、データ復調部１１０がＭＩＭＯに対応するような構成になることと、受信系統がＭＩＭＯであるため２系統あることである。この受信系統は１、２とも同じ構成としている。【００８３】
ほとんどの動作については先の例と同じであるが、相違する点は、送信側でＭＩＭＯ送信を行なっていると判定した後の動作である。【００８４】
ＭＩＭＯ送信と判定された場合、伝搬路推定部１０５では、アンテナ毎、サブキャリア毎の伝搬路が推定される。動作については、先の例とほぼ同じであるが、ＭＩＭＯ送信であるため、加算処理が行なわれることはない。従って任意のｍについて、８本毎のサブキャリアの伝搬路情報は、アンテナ１についてはＦｍ＿ａ／４が使用され、アンテナ２についてはＦｍ＿ｂ／４が使用される。【００８５】
このように、ＭＩＭＯ受信した場合でもデータを復調可能で、図２のようにプリアンブルを設定することで、セクタ間の直交性が保たれているため、ＭＩＭＯ時に隣接セクタにおいてどのような通信が行なわれているかに制限されることなく精度の高い伝搬路推定を行なうことが可能となる。【００８６】
ここまでに示したようなプリアンブルの構成と受信機の構成を実現することで、セクタ識別を可能にしながら、ＭＩＭＯ受信を特性の劣化なく実現することができる。また、第１の実施形態では、送信系列が２系統のＭＩＭＯを想定したプリアンブルとその受信機の構成について示したが、Ｍ系統であっても同様の構成で実現可能である。図７に、４系統の場合を想定したプリアンブルを２種類示し、Ｍ系統への拡張を示唆する。【００８７】
図７の上側の図は、周波数軸方向にプリアンブルパターンを拡張したものであり、白い四角形がアンテナ１、斜め左下がり線が付された四角形がアンテナ２、斜め右下がり線が付された四角形がアンテナ３、網掛けがされた四角形がアンテナ４である。このように直交符号の繰り返し間隔をＭ個とすることで、同じ直交符号を用い、セクタ間の直交性を保ちながら、通常のＯＦＤＭでも、ＭＩＭＯでも精度良く伝搬路が推定可能なプリアンブルパターンを形成することができる。【００８８】
ただし、上記の例ではサブキャリア間隔で１６本の帯域内での大きな周波数変動が許されないという問題がある。それに対応するものが、図７の下側の図である。これは、時間方向に拡張する概念であり、この場合、プリアンブルシンボルを、例えば「（Ｍ／２）以上の最小の整数」用意することで、全てのアンテナの伝搬路が推定可能である。【００８９】
また、いずれの例においても、ＣＥシンボルにおけるサブキャリアは既知であるとしたが、間にデータ用のサブキャリアを挿入することも可能である。【００９０】
図８に２×２のＭＩＭＯを考慮し、ＣＥシンボル中にもデータを配した場合のプリアンブルパターンを示す。図８中、「Ｄ」で示したものが、データ部分である。この構成の場合、伝搬路を推定した後、このＤの部分のサブキャリアを復調する必要がある。図８では、Ｄについても、アンテナ１およびアンテナ２と順次送信しているが、このような構成にしておけば、ＭＩＭＯを復調できない端末でもこの部分のみは復調可能となり、この部分に制御データを格納することで、効率よい通信が可能となる。【００９１】
（第２の実施形態）
図９に本発明の第２の実施形態におけるプリアンブルパターンの例を示す。第１の実施形態と同様に、基地局装置１が制御するセクタ数は３、ＭＩＭＯの最大送信系列数は２の２×２ＭＩＭＯを考慮するものとする。【００９２】
図９において、上側の図がシングルアンテナでの送信パターンであり、下側の図がダブルアンテナ（ＭＩＭＯ時）の送信パターンである。第１の実施形態で示したプリアンブルパターンと同様に、ビットパターンはシングルアンテナ、ダブルアンテナで同一である。また、図９に示したパターンは第１の実施形態と同様に４つの符号で構成される符号列を使用している。【００９３】
第２の実施形態においても、直交符号を１サブキャリアおきに配し、ＭＩＭＯ送信時には１サブキャリア毎に異なるアンテナから送信されるプリアンブルパターンになっている。第１の実施形態と同様に受信機では、図１０に示すように、無線通信開始時において無線データを送受信する最適なセクタを検出するため３つのセクタに対応するそれぞれの相関演算部１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３により相関値が算出される。相関を演算する際、サブキャリア選択部５０１において、４つサブキャリアが１サブキャリアおきに選択され、第２の実施形態における最大送信系列である２に対応する数が組になった相関演算部１０２にて相関値が演算される。相関値の演算方法の本質部分に関しては第１の実施形態と同様であるため省略する。【００９４】
第２の実施形態において、第１の実施形態との相違点のひとつは図１０に示したＭＩＭＯ判定部１０８が各セクタに対応する数備わっていることと、その動作にセクタ選択部１０４において無線通信を行なうと判断したセクタだけでなく、隣接セクタの送信形式をも判定することである。それぞれのセクタの判定方法に関しては第１の実施形態の方法と同様であるため省略する。この判定結果を基に後述する相関演算部に入力されるプリアンブルパターンのサブキャリア組み合わせの切り替えの指標に使用することが可能である。【００９５】
図１１は、第２の実施形態に係る相関演算部の詳細を示している。第２の実施形態においても前述したように第１の実施形態と同様に最大送信系列の２に対応する数の相関演算部がセクタ数と同数の３組備わっているが、図１１はその１例を示している。第１の実施形態との相違点は、直交符号の配置パターンが異なることである。すなわち、図１１の乗算部に入力されるサブキャリア位置が異なり、具体的には乗算部１２１＿１から１２１＿４に入力されるｆｘ値がそれぞれ、
ｆ｛８ｋ−７｝、
ｆ｛８ｋ−５｝、
ｆ｛８ｋ−３｝、
ｆ｛８ｋ−１｝となっている。ここで、ｋは１からＮの自然数である。【００９６】
また、第２の実施形態における最大送信系列数の２に対応するためのもう一方の相関演算部のｆｘ値はそれぞれ、
ｆ｛８ｋ｝、
ｆ｛８ｋ−２｝、
ｆ｛８ｋ−４｝、
ｆ｛８ｋ−６｝となっている。ここでも、同様にｋは１からＮの自然数である。【００９７】
図１１における乗算部１２１＿１には、１，９，１７，２５…番目のサブキャリアが入力され、乗算部１２１＿２には３，１１，１９，２７…番目のサブキャリアが入力される。同様に、乗算部１２１＿３には５，１３，２１，２９…番目のサブキャリアが入力され、乗算部１２１＿４には７，１５，２３，３１…番目のサブキャリアが入力される。第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、セクタ選択部１０４にてセクタを選択した後、選択されたセクタの各サブキャリアに関する伝搬路推定が行なわれる。図１１における伝搬路推定の方法は前述の第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。【００９８】
以上のようにして得られた伝搬路情報を元にデータを復調する。ＦＦＴ部１０１に入力されたデータＯＦＤＭシンボルはＦＦＴが施され、伝搬路補償部１０６に入力される。伝搬路補償部１０６ではサブキャリア毎に、先に求めた伝搬路推定値の複素共役信号を乗ずることで、伝搬路が補償される。そして、伝搬路補償されたデータがデータ復調部１０７に入力され、送信データが復調される。【００９９】
このように従来と同様の構成を採る受信機であっても、相関演算部に入力するサブキャリア番号を変えることで、直交性を損なうことはなく、隣接セクタの影響を受けずに、伝搬路推定することが可能になる。【０１００】
さらには、第２の実施形態における利点として以下のような特徴がある。図２の下側の図に示したプリアンブルパターンは１サブキャリアおきに異なるアンテナから送信されるように設定された２×２のＭＩＭＯ通信方式用のパターンと１送信アンテナを使用したプリアンブルパターン（上側の図）を使用したプリアンブルパターンの直交符号の配置パターンを同一にすることに特徴があるパターンであるが、４つの符号を１サブキャリアおきに配置していることから８サブキャリアの平均的な伝搬路特性を推定していた。【０１０１】
しかしながら、第２の実施形態においては、図９に示したプリアンブルパターンにすることにより、１送信アンテナを使用した無線通信時には連続する４つのサブキャリアの符号パターンが直交関係にあることから、４サブキャリアの平均伝搬路特性を推定することが可能になる。すなわち、第１の実施形態におけるプリアンブルパターンより周波数軸方向の伝搬路変動に強いプリアンブルパターンであり、より正確な伝搬路推定を行なうことが可能になる。【０１０２】
さらには、送信されるデータがＭＩＭＯ送信データかＳＩＳＯ送信データかを事前に通知されない通信方式や事前通知情報を受信することが出来なかった移動局がプリアンブルシンボルを利用したＳＩＮＲ、ＳＩＲ、ＳＮＲ、受信電力などに代表される伝搬路環境の測定を行なう際に、１サブキャリアおきに配置されたプリアンブルシンボルを利用することによってＭＩＭＯおよびＳＩＳＯの通信方式にかかわらず正確な測定を行なうことが可能になり、さらにその測定データを基地局にフィードバックすることが可能になる。【０１０３】
第２の実施形態におけるプリアンブルパターンの相関演算部に入力するサブキャリア組み合わせの切り替えは、第１の実施形態と同様の方法を用いてＭＩＭＯ判定部１０８でＭＩＭＯまたはＳＩＳＯにより無線通信が行なわれているか判断する。この際、隣接セクタで使用されている送信形式、すなわちＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるかを同様の方法で判定しておき、さらに、各セクタからの信号強度により隣接セルの干渉レベルを判定する。【０１０４】
次に、上記の判定においてＳＩＳＯによる無線通信が行なわれていると判断された場合には以下の指標により伝搬路推定を行なうプリアンブルシンボルパターンの組み合わせを選択する。これにより、より正確な伝搬路推定を行なうことが可能になり、また、伝搬路変動に強い無線通信を行なうことが可能になる。【０１０５】
具体的には、現在通信を行なっているセクタのプリアンブルパターンのサブキャリアの組み合わせを前述の組み合わせから以下の式で示される隣接する４つのサブキャリアの組み合わせに切り替える。
ｆ｛８ｋ−７｝、
ｆ｛８ｋ−６｝、
ｆ｛８ｋ−５｝、
ｆ｛８ｋ−４｝
さらに、もう一方の相関演算部に入力される組み合わせは、
ｆ｛８ｋ−３｝、
ｆ｛８ｋ−２｝、
ｆ｛８ｋ−１｝、
ｆ｛８ｋ｝となっている。
ここで、ｋは１からＮの自然数である。それぞれ、上から乗算部１２１＿１、乗算部１２１＿２、乗算部１２１＿３、乗算部１２１＿４に対応する。【０１０６】
また、切り替え指標に関しては、伝搬路変動の状況により切り替えを行なうことが望ましく、伝搬路推定を行なう４つのサブキャリア区間の伝搬路変動が一定であるように切り替える。伝搬路変動を評価する方法としては、遅延波を測定する、移動局の移動速度を測定する、またはサブキャリアの受信強度の時間的変動から統計的に判断するなどの方法やそれらを複数組み合わせて判断する方法が考えられる。さらには、前記手段により隣接セクタの送信形式の判定結果と共にその干渉電力レベルを合わせて判断することにより、より伝搬路環境の良い無線通信を行なうことが可能になる。【０１０７】
すなわち、隣接セクタがＳＩＳＯ通信を行なっているのか、またはＭＩＭＯ通信を行なっているのか、さらに、その干渉電力レベルの影響を考慮することが望ましい。また、切り替えの指標を移動局で判断せずに受信データ内の制御情報内に基地局からの情報として、切り替えの指示を移動局に通知する方法により行なうことも可能である。この場合、受信データ内の制御情報を復調した後にトラフィックデータ部の復調前に伝搬路推定を再び行なう方法と伝搬路推定方法を切り替えて復調を行なうデータの受信以前に基地局より通知しておく方法が考えられる。【０１０８】
なお、ＭＩＭＯ使用時の伝搬路推定方法およびＭＩＭＯ受信機構成に関しては前述の第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。【０１０９】
次に、図１２に送信系列が４系統の場合を想定したプリアンブルを２種類示し、Ｍ系統への拡張を示唆する。図１２の上側の図は、周波数軸方向にプリアンブルパターンを拡張したものであり、白い四角形がアンテナ１、斜め左下がり線が付された四角形がアンテナ２、斜め右下がり線が付された四角形がアンテナ３、網掛けがされた四角形がアンテナ４である。このように直交符号の繰り返し間隔をＭ個とすることで、同じ直交符号を用い、セクタ間の直交性を保ちながら、通常のＯＦＤＭでも、ＭＩＭＯでも精度良く伝搬路が推定可能なプリアンブルパターンを形成することができる。【０１１０】
さらに、第２の実施形態では、前述の２×２ＭＩＭＯ送受信時と同様に周波数方向に連続する４つのサブキャリアの符号がセクタ間で直交するという特徴を持っている。【０１１１】
一方、第１の実施形態における図７の下側の図に対応するものが、図１２の下側の図である。これは、第１の実施形態と同様に時間方向に拡張する概念であり、プリアンブルシンボルを、例えば「（Ｍ／２）以上の最小の整数」用意することで、全てのアンテナの伝搬路が推定可能である。また、いずれの実施形態においても、ＣＥシンボルにおけるサブキャリアは既知であるとしたが、間にデータ用のサブキャリアを挿入することも可能である。【０１１２】
（第３の実施形態）
図１３に本発明の第３の実施形態におけるプリアンブルパターンの例を示す。第１の実施形態と同様、基地局装置１が制御するセクタ数は３、ＭＩＭＯの最大送信系列数は２の２×２ＭＩＭＯを考慮するものとする。図１３において、上側の図がシングルアンテナでの送信パターンであり、下側の図がダブルアンテナ（ＭＩＭＯ時）の送信パターンである。【０１１３】
第１の実施形態との差異は、シングルアンテナ送信時におけるプリアンブルパターンを１サブキャリア毎に配置し、さらに各プリアンブルシンボルの間のシンボルをデータシンボル用のシンボルとして設定している点である。データシンボルには通常トラフィックデータや制御情報データのシンボルを配置可能である。【０１１４】
以上のように配置することによりシングルアンテナ送信時とダブルアンテナ送信時におけるアンテナ毎のプリアンブルシンボル数が同数に設定できる。すなわち、シングルアンテナ送信時にはダブルアンテナ送信時に対して半分の数のプリアンブルシンボルが配置される。また、第１の実施形態と同様に、シングルアンテナのみを使用して受信を行なう移動局はシングルアンテナ送信を行なっている時と同様のサブキャリアのプリアンブルパターンを検出することにより伝搬路推定を行なうことが可能である。【０１１５】
図１３に示したパターンは、第１の実施形態と同様に４つの符号で構成される符号列を使用している。第３の実施形態においても、直交符号を１サブキャリアおきに配し、第１の実施形態と同様に、受信機では、相関を検出する際、１サブキャリアおきの相関をとり、どのアンテナが使用されているかを検出する。【０１１６】
しかしながら、第１の実施形態および第２の実施形態のように８サブキャリアの中に２組の１サブキャリアおきに配置された４つのプリアンブルシンボルの相関を取ることにより、ＳＩＳＯかＭＩＭＯかを判定する方法は適用できないため、ＳＩＳＯ送信された制御情報によりトラフィックデータ部の送信方式（ＳＩＳＯまたはＭＩＭＯ）を通知することが望ましい。【０１１７】
第３の実施形態において、伝搬路推定方法の本質は、第１の実施形態と同様の方法で行なうため、受信ブロック図の詳細な説明は省略する。また、図１４は、第３の実施形態における相関演算部の詳細を示している。前述したように第３の実施形態において、第１の実施形態との相違点は直交符号の配置パターンが異なるため、図１４の乗算部に入力されるサブキャリア位置が異なる。具体的には乗算部１２１＿１から１２１＿４に入力されるｆｘ値がそれぞれ、
ｆ｛８ｋ−７｝、
ｆ｛８ｋ−５｝、
ｆ｛８ｋ−３｝、
ｆ｛８ｋ−１｝となっている。
ここで、ｋは１からＮの自然数である。図１４における乗算部１２１＿１には１，９，１７，２５…番目のサブキャリアが入力され、乗算部１２１＿２には３，１１，１９，２７…番目のサブキャリアが入力される。同様に、乗算部１２１＿３には５，１３，２１，２９…番目のサブキャリアが入力され、乗算部１２１＿４には７，１５，２３，３１…番目のサブキャリアが入力される。図１４における伝搬路推定の方法は前述の第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。【０１１８】
また、４×４ＭＩＭＯ使用時のプリアンブルパターンは、図１５に示すように、図７の下側の図と同様のパターンを適用することが可能である。この場合、図１５に示すように、先頭シンボルにアンテナ１、アンテナ２のプリアンブルパターンをそれぞれ１サブキャリアおきに配置し、続くシンボルにアンテナ３、アンテナ４のプリアンブルパターンを同様にそれぞれ１サブキャリアおきに配置する。ただし、アンテナ３、アンテナ４のプリアンブルパターンを配置するシンボルは必ずしも先頭のシンボルと連続したシンボル、すなわち２シンボル目である必要は無い。【０１１９】
以上のようにして得られた伝搬路情報を元にデータを復調する。ＦＦＴ部１０１に入力されたデータＯＦＤＭシンボルはＦＦＴが施され、伝搬路補償部１０６に入力される。伝搬路補償部１０６ではサブキャリア毎に、先に求めた伝搬路推定値の複素共役信号を乗ずることで、伝搬路が補償される。そして、伝搬路補償されたデータがデータ復調部１０７に入力され、送信データが復調される。【０１２０】
このように従来と同様の構成を採る受信機であっても、相関演算部に入力するサブキャリア番号を変えることで、直交性を損なうことはなく、隣接セクタの影響を受けずに、伝搬路推定することが可能になる。【０１２１】
ＭＩＭＯ使用時の伝搬路推定方法およびＭＩＭＯ受信機構成に関しては前述の第１の実施形態と同様のため説明を省略する
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る受信機の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る受信機の相関演算部の構成を示す図である。
【図５】ＭＩＭＯ判定部の詳細を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る受信機の構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図８】第１の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図９】第２の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る受信機の構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る受信機の相関演算部の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係る受信機の相関演算部の構成を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係るプリアンブルパターンを示す図である。
【図１６】従来から使用されているプリアンブルパターンを示す図である。
【図１７】従来の受信機の構成を示す図である。
【図１８】従来の受信機の相関演算部の構成を示す図である。
【図１９】従来から使用されているプリアンブルパターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  基地局装置
２  移動局装置
１ａ  送信部
１ｂ  符号列生成部
１ｃ  受信部
３０  受信機
１０１  ＦＦＴ部
１０２＿１ａ〜１０２＿３ｂ  相関演算部
１０３  セレクト部
１０４  セクタ選択部
１０５  伝搬路推定部
１０６  伝搬路補償部
１０７  データ復調部
１０８  ＭＩＭＯ判定部
１０９  伝搬路補償部
１１０  データ復調部
１２０＿１〜１２０＿４  メモリ
１２１＿１〜１２１＿４  乗算部
１２２  和演算部
１２３  絶対値演算部
１２４  和演算部
５５０＿１〜５５０＿Ｎ  自己相関演算部
５５１＿１〜５５１＿Ｎ  相互相関演算部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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