(57)【要約】受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができる空間多重数制御方法等を開示する。受信装置において、ストリーム多重数毎のＣＲＣ検査結果の履歴からＰＥＲが算出され、算出されたＰＥＲに対応するオフセットと受信品質とが送信装置にフィードバックされ、送信装置において、フィードバックされたオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、
前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記空間分離能力推定手段は、
前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴をストリーム多重数毎に記憶する記憶手段を具備し、
前記誤り検出結果の履歴から求まる誤り率に基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記空間分離能力推定手段は、
前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴を各ストリームの符号化率毎に記憶する記憶手段を具備し、
前記誤り検出結果の履歴から求まる誤り率に基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
前記空間分離能力推定手段は、前記ストリーム多重信号を復調したシンボルについて仮判定値を算出し、算出した仮判定値と候補点との２乗距離が所定の閾値を越えるか否かに基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項５】
前記受信手段によって受信するストリーム多重信号の多重数を前記受信品質に基づいて予測する予測手段と、
予測された多重数と前記受信手段によって実際に受信されたストリーム多重信号の多重数との差分毎に前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴を記憶する記憶手段と、
を具備する請求項１に記載の受信装置。
【請求項６】
請求項１記載の受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、
割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、
前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、
を具備する送信装置。
【請求項７】
受信装置において空間分離能力を推定するための既知シンボルを送信シンボルに挿入するシンボル挿入手段を具備する請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
意図的にストリーム多重数を決定し、決定したストリーム多重数を前記ストリーム割当手段に指示するストリーム割当調整手段を具備する請求項６に記載の送信装置。
【請求項９】
受信装置が、
ストリーム多重されたストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定工程と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定工程と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定工程と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック工程と、
送信装置が、
前記受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当工程と、
を具備する空間多重数制御方法。
【請求項１０】
ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、
前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、
を有する受信装置と、
前記受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、
割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、
前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、
を有する送信装置と、
を具備する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数のアンテナ素子から送信された無線信号を複数のアンテナ素子で受信して無線通信を行うＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術を利用した無線通信システムにおいて使用される送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  送信側、受信側双方に複数のアンテナを設け、無線送受信間の空間に複数の電波伝搬路を用意し、各伝搬路を空間的に多重して信号を伝送する技術としてＭＩＭＯが知られており、ＭＩＭＯによれば伝送効率の向上を図ることができる。【０００３】  ＭＩＭＯの周辺要素技術として、リンクアダプテーション技術がある。リンクアダプテーションは、送受信間の伝搬路環境の変動に応じて変調多値数（伝送レート）、符号化率、送信電力配分等を適応的に制御する技術である。ＭＩＭＯにリンクアダプテーションを適用し、ストリーム（データを割り当てる送信アンテナ又はビーム）単位で閉じた符号化を施した場合、ＭＩＭＯチャネルを有効に利用することができる。ここでいうストリームは、コードワードと呼ばれることがある。このような技術として、特許文献１に開示の技術が知られている。【０００４】  図１は、特許文献１に開示されたＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯシステムでは、受信器２０のチャネル推定器２１がチャネル推定を行い、パワー／レート計算器２２がチャネル推定値を用いて各ストリームのレート及びパワーを決定する。受信器２０は、パワー／レート計算器２２によって決定されたレート及びパワーを示すインジケータを送信器１０にフィードバックする。【０００５】  送信器１０は、受信器２０からフィードバックされたインジケータを参照し、各ストリームに適用するレート及びパワーを導出する。これにより、各ストリームの伝搬状況に応じた伝送レートと送信電力を設定することができ、信頼度を確保した高速伝送を実現することができる。【０００６】  ところで、パイロットチャネルは送信アンテナ間で直交して送信することができるので、送信アンテナ間の干渉が起こらない。リンクアダプテーション用の品質測定はパイロットチャネルを用いて行われる。【０００７】  一方、高速データチャネルは送信アンテナ間で直交したパターンとせず、受信側では各送信アンテナの信号が混在してしまう。このため、ＭＩＭＯ復調部において各ストリームの信号に分離する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−２１７７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、ＭＩＭＯ復調部におけるストリーム分離性能は、受信機に適用されるアルゴリズム及び復調・誤り訂正復号に伴う受信機の各種処理能力に影響される。すなわち、パイロットチャネルを用いて測定した受信品質（例えば、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ））に対して干渉信号成分や雑音成分の大きさが受信機毎に異なる。ストリーム分離性能は、受信品質に対する干渉信号成分や雑音成分の大きさが大きいほど低下するので、受信機によってはストリームを分離することができない。このため、パケットロスが生じ、伝送効率が劣化するという問題がある。【０００９】  本発明の目的は、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができる送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の受信装置は、ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、を具備する構成を採る。【００１１】  また、本発明の送信装置は、上記の受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に開示されたＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図３】ＰＥＲとオフセット変更量との対応関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図５】図４に示したストリーム割当部のストリーム割当処理を示すフロー図
【図６】図２に示した受信装置及び図４に示した送信装置の動作を示すシーケンス図
【図７】本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る送信装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  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。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。【００１５】  （実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部１０２は、送信装置からアンテナ１０１を介して受信した無線周波数帯の搬送波信号をベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号をチャネル推定部１０３、制御信号復調部１０５及びＭＩＭＯ復調部１０６に出力する。【００１６】  チャネル推定部１０３は、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号から共通パイロット信号を復調し、復調した共通パイロット信号を用いて、送信アンテナと受信アンテナの組合せ全てについてチャネル推定値（チャネル行列）を算出し、算出したチャネル推定値を受信品質測定部１０４及びＭＩＭＯ復調部１０６に出力する。【００１７】  受信品質測定部１０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を受信品質として求め、求めたＳＩＮＲをフィードバック情報生成部１１７に出力する。なお、ここでいうストリームは、コードワードと呼ばれることがある。【００１８】  制御信号復調部１０５は、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号から変調情報、ＭＩＭＯ多重情報及び符号化情報を復調し、復調した変調情報及びＭＩＭＯ多重情報をＭＩＭＯ復調部１０６に出力し、符号化情報をデインタリーバ１０８、レートデマッチング処理部１０９、尤度合成部１１０及び尤度記憶部１１１に出力する。【００１９】  ＭＩＭＯ復調部１０６は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列と、制御信号復調部１０５から出力された変調情報及びＭＩＭＯ多重情報とを用いて、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号をＭＩＭＯ復調し、復調結果としての軟判定値をデインタリーバ１０８に出力する。【００２０】  ストリーム復号部１０７は、デインタリーバ１０８、レートデマッチング処理部１０９、尤度合成部１１０、尤度記憶部１１１、ＦＥＣ復号器１１２、ＣＲＣ検査部１１３を備え、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された信号にストリーム単位で復号化処理を施す。【００２１】  デインタリーバ１０８は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された軟判定値をデインタリーブし、デインタリーブされた信号をレートデマッチング処理部１０９に出力する。【００２２】  レートデマッチング処理部１０９は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、デインタリーバ１０８から出力された信号にレートデマッチング処理を行い、レートデマッチング処理された信号尤度合成部１１０に出力する。【００２３】  尤度合成部１１０は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、レートデマッチング処理部１０９から出力された信号の尤度と尤度記憶部１１１に記憶された尤度とを合成し、合成した尤度情報を尤度記憶部１１１及びＦＥＣ復号器１１２に出力する。【００２４】  尤度記憶部１１１では、尤度合成部１１０から出力された尤度情報を記憶し、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に対応する尤度情報が尤度合成部１１０に出力する。【００２５】  尤度合成部１１０から出力された信号は、ＦＥＣ復号器１１２においてＦＥＣ復号され、ＣＲＣ検査部１１３においてＣＲＣ検査が行われ、検査結果が誤りなしと確認されれば、受信データが取り出される。また、ＣＲＣ検査の結果は、再送要求信号生成部１１４及びパケット誤り履歴記憶部１１５に出力される。【００２６】  再送要求信号生成部１１４は、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果に応じて、再送要求信号を生成し、生成した再送要求信号を送信装置に送信する。【００２７】  パケット誤り履歴記憶部１１５は、空間多重数（以下、「ストリーム多重数」という）に対応した記憶領域を有し、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果を該当する記憶領域に記憶する。【００２８】  オフセット設定部１１６は、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶されたＣＲＣ検査結果に基づいたストリーム多重数オフセット（以下、単に「オフセット」という）の設定を所定のタイミングに基づいて行う。具体的には、オフセット設定部１１６には、パケット誤り率（以下、「ＰＥＲ」という）を所定の範囲毎に範囲分けし、それぞれの範囲毎にオフセットの制御値が対応付けられている。例えば、オフセット設定部１１６は、図３に示すようなテーブルを有しており、図３に示すテーブルによれば、ＰＥＲ（図中ｐで示す）が０．０００５未満であれば、オフセットを２ｄＢ下げ、ＰＥＲが０．０００５以上、０．００５未満であれば、オフセットを１ｄＢ下げる。また、ＰＥＲが０．００５以上、０．０５未満であれば、オフセットをそのまま維持し、ＰＥＲが０．０５以上、０．５未満であれば、オフセットを１ｄＢ上げる。さらに、ＰＥＲが０．５以上であれば、オフセットを２ｄＢ上げる。【００２９】  そして、オフセット設定部１１６は、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶された特定のストリーム数における誤りの有無からＰＥＲを算出し、算出したＰＥＲに対応するオフセットを設定する。設定されたオフセットはフィードバック情報生成部１１７に出力される。オフセットの詳細については後述する。【００３０】  フィードバック情報生成部１１７は、受信品質測定部１０４から出力された各ストリームの品質測定結果としてのＳＩＮＲと、オフセット設定部１１６から出力されたストリーム多重数オフセットとを示すフィードバック情報を生成し、生成したフィードバック情報を送信装置に送信する。【００３１】  図４は、本発明の実施の形態１に係る送信装置２００の構成を示すブロック図である。この図において、ストリーム割当部２０１は、受信装置１００から送信されたフィードバック情報を受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲとストリーム多重数オフセットとを用いて、ストリームの割り当てを行い、割り当てたストリームをＭＣＳ決定部２０２に通知する。なお、ストリーム割当部２０１の詳細な動作については後述する。【００３２】  ＭＣＳ決定部２０２は、受信装置１００から送信されたフィードバック情報と再送要求信号とを受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、ストリーム割当部２０１から通知された各ストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定し、決定した符号化率（符号化情報���をストリーム符号化部２０３のレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に、ＭＩＭＯ多重情報をＭＩＭＯ変調部２０７に、変調方式（変調情報）を変調部２０８にそれぞれ出力する。【００３３】  ストリーム符号化部２０３は、ＦＥＣ符号器２０４、レートマッチング処理部２０５、インタリーバ２０６を備え、送信データにストリーム単位で符号化処理を施す。【００３４】  ＦＥＣ符号器２０４は、送信データに所定の符号化方式でＦＥＣ符号化を施し、ＦＥＣ符号化した送信データをレートマッチング処理部２０５に出力する。【００３５】  レートマッチング処理部２０５は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された符号化率となるように、ＦＥＣ符号器２０４から出力された送信データにレートマッチング処理を行い、レートマッチング処理した送信データをインタリーバ２０６に出力する。【００３６】  インタリーバ２０６は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された符号化情報に基づいて、レートマッチング処理部２０５から出力された送信データを所定のビットパターンに従って並び替え、ＭＩＭＯ変調部２０７に出力する。【００３７】  ＭＩＭＯ変調部２０７は、ＭＣＳ決定部２０２から出力されたＭＩＭＯ多重情報に基づいて、インタリーバ２０６から出力されたビット列を各ストリームへ分配する。【００３８】  変調部２０８は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された変調情報を用いて、ＭＩＭＯ変調部２０７からから出力されたビット列から各ストリームの変調シンボルを生成し、生成された変調シンボルは送信ＲＦ部２０９で無線周波数帯の搬送波信号にアップコンバートされ、各アンテナ２１０を介して送信される。【００３９】  図５は、図４に示したストリーム割当部２０１のストリーム割当処理を示すフロー図である。この図において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、各ストリーム多重数に対応するオフセット（ｘ１，ｘ２，…，ｘＮ［ｄＢ］（１〜Ｎはストリーム多重数））をフィードバック情報から取得し、ＳＴ３０２では、各ストリームのＳＩＮＲ（ｒ１，ｒ２，…，ｒｎ［ｄＢ］（１〜ｎはストリーム番号））をフィードバック情報から取得する。【００４０】  ＳＴ３０３では、ＳＴ３０２において取得したＳＩＮＲの最大値ｒｊを検索し、ＳＴ３０４では、ＳＴ３０３において検索した最大値ｒｊから所定の値Ｖを差し引いた値（ｒｊ−Ｖ）より大きなＳＩＮＲとなるストリーム数Ｌを計数する。【００４１】  ＳＴ３０５では、ＳＴ３０４において計数したストリーム数Ｌに対応するオフセットｘＬが０であるか否かを判定し、０である（ＹＥＳ）と判定された場合、ＳＴ３０６に移行し、０ではない（ＮＯ）と判定された場合、ＳＴ３０７に移行する。【００４２】  ＳＴ３０６では、（ｒｊ−Ｖ）より大きなＳＩＮＲとなるストリームを使用するストリームとして割り当て、ストリーム割当処理を終了する。【００４３】  一方、ＳＴ３０７では、（ｒｊ−Ｖ）にオフセットを加算した値（ｒｊ−Ｖ＋ｘＬ）より大きなＳＩＮＲとなるストリームを使用するストリームとして割り当て、ストリーム割当処理を終了する。これにより、オフセットｘＬに起因して、割り当てるストリーム数が変化する可能性が向上する。すなわち、ｘＬが正の値であれば、割り当てるストリーム数は減少する傾向にあり、ｘＬが負の値であれば、割り当てるストリーム数は増加する傾向にある。【００４４】  このように、全ストリームのＳＩＮＲのうち最も良好なＳＩＮＲを基準に、ＳＩＮＲが所定の範囲に収まるストリームの数を計数し、計数したストリーム数に対応するオフセットが０以外である場合、オフセット分所定の範囲を調整した上で、調整された範囲内に収まるストリームを割り当てることにより、割り当てるストリーム数を制御することができる。【００４５】  次に、上述した受信装置１００及び送信装置２００の動作について図６を用いて説明する。図６において、ＳＴ４０１では、送信装置２００から受信装置１００に共通パイロット信号が送信される。【００４６】  ＳＴ４０２では、送信装置２００から送信された共通パイロット信号に基づいて、受信装置１００のチャネル推定部１０３においてチャネル推定が行われ、チャネル行列が求められる。そして、受信品質測定部１０４ではチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲが測定される。【００４７】  ＳＴ４０３では、フィードバック情報生成部１１７において、ＳＴ４０２で測定された受信品質を示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４０４では、ＳＴ４０３において生成されたフィードバック情報がフィードバック情報生成部１１７から送信装置２００に送信される。【００４８】  ＳＴ４０５では、送信装置２００のＭＣＳ決定部２０２において、フィードバック情報に含まれる受信品質情報に基づいて、受信装置１００へ送信するデータに施す変調方式及び符号化率が決定され、決定された変調方式及び符号化率を用いて、データに対して所定の送信処理が施される。【００４９】  ＳＴ４０６では、共通パイロット信号が受信装置１００に送信され、ＳＴ４０７では、ＳＴ４０５において送信処理を施したデータが受信装置１００に送信され、ＳＴ４０８では、変調情報、符号化情報及びＭＩＭＯ多重情報といった制御信号が受信装置１００に送信される。【００５０】  ＳＴ４０９では、受信装置１００において、送信装置２００から送信された共通パイロット信号に基づいて、チャネル推定が行われ、チャネル推定によって得られたチャネル行列を用いて各ストリームの受信品質が測定される。【００５１】  ＳＴ４１０では、送信装置２００から送信された制御信号に従って、送信装置２００から送信されたデータのＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号処理が行われ、ＳＴ４１１では、復号されたデータのＣＲＣ検査が行われる。【００５２】  ＳＴ４１２では、制御信号に含まれるＭＩＭＯ多重情報の示すストリーム多重数に対応したパケット誤り履歴記憶部１１５の記憶領域に、ＣＲＣ検査結果（誤りの有無）を記憶させる。【００５３】  ＳＴ４１３では、ＳＴ４０９で測定された受信品質を示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４１４では、ＳＴ４１３において生成されたフィードバック情報が送信装置２００に送信される。ＳＴ４１４以降、送信装置２００と受信装置１００との間では、ＳＴ４０５〜ＳＴ４１４の処理が繰り返される。この処理が繰り返されることにより、パケット誤り履歴記憶部１１５には誤りの有無の履歴が蓄積される。【００５４】  ＳＴ４１５では、受信��置１００のオフセット設定部１１６において、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶された誤りの有無の履歴に基づいたオフセットが所定のタイミングで算出される。なお、所定のタイミングが所定の周期（例えば、５秒）である場合には、オフセットの算出は周期的な制御として行われ、また、所定のタイミングがパケット誤り履歴記憶部１１５に蓄積された所定の回数（例えば、１０００回）である場合には、オフセットの算出はイベント駆動型の制御として行われる。ちなみに、パケット誤り履歴記憶部１１５は、誤りの有無を通信開始時から連続してカウントした値を記憶してもよいし、オフセットを算出するタイミング毎に記憶している履歴をリセットし、新たにカウントした値を記憶してもよい。【００５５】  ＳＴ４１６では、受信品質とオフセットとを示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４１７では、ＳＴ４１６において生成されたフィードバック情報が送信装置２００に送信される。【００５６】  ＳＴ４１８では、送信装置２００のストリーム割当部２０１において、フィードバック情報に含まれる受信品質とオフセットとを用いて、ストリームの割り当てが行われ、ＳＴ４１９では、ＭＣＳ決定部２０２において、フィードバック情報に含まれる受信品質に基づいて、受信装置１００へ送信するデータに施す変調方式及び符号化率が決定され、決定された変調方式及び符号化率を用いて、データに対して所定の送信処理が施される。【００５７】  このように実施の形態１によれば、受信装置において、ＣＲＣ検査結果の履歴に基づいて、ＰＥＲを算出し、算出したＰＥＲに対応するオフセットを予めＰＥＲと対応させたオフセットから求め、求めたオフセットを共通パイロット信号から求めた受信品質と共に送信装置にフィードバックし、送信装置において、フィードバックされた受信品質とオフセットとを用いて、ストリームを割り当てることにより、受信装置のストリーム分離能力を反映したＰＥＲに応じたストリーム多重数とすることができ、受信装置においてストリームを分離することができるので、パケットロスを低減し、伝送効率を改善するこができる。【００５８】  なお、本実施の形態では、パケット誤り履歴記憶部１１５はストリーム多重数に対応した記憶領域を有しているものとして説明したが、本発明はこれに限らず、パケット誤り履歴記憶部１１５は符号化率に対応した記憶領域を有するようにしてもよい。【００５９】  （実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る受信装置５００の構成を示すブロック図である。この図において、ＭＩＭＯ復調部１０６は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列と、制御信号復調部１０５から出力された変調情報及びＭＩＭＯ多重情報とを用いて、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号をＭＩＭＯ復調し、復調結果としての軟判定値をデインタリーバ１０８に出力すると共に、復調結果の一部を空間分離能力推定部５０１に出力する。この復調結果の一部は、既存のパイロット信号とは別に空間分離能力を推定するために専用に設けたシンボルとする。【００６０】  空間分離能力推定部５０１は、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された復調結果の一部（各シンボル）に対して仮判定値を算出し、算出した仮判定値と候補点との２乗距離を算出する。この演算を、受信した全ストリームについて行い、算出された２乗距離と所定の閾値との閾値判定結果をオフセット設定部５０２に通知する。【００６１】  オフセット設定部５０２は、空間分離能力推定部５０１から通知された閾値判定結果が閾値以上である場合には、オフセットを上げ、一方、閾値未満である場合には、オフセットを下げる。このように設定されたオフセットはフィードバック情報生成部１１７に出力される。【００６２】  図８は、本発明の実施の形態２に係る送信装置６００の構成を示すブロック図である。この図において、ＭＣＳ決定部２０２は、受信装置５００から送信されたフィードバック情報と再送要求信号とを受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、ストリーム割当部２０１から通知された各ストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定する。決定された符号化率（符号化情報）はストリーム符号化部２０３のレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に出力され、ＭＩＭＯ多重情報はＭＩＭＯ変調部２０７に出力され、変調方式（変調情報）は変調部２０８にそれぞれ出力される。また、送信するストリーム多重数は空間分離能力推定用シンボル挿入部６０１に出力される。【００６３】  空間分離能力推定用シンボル挿入部６０１は、ＭＣＳ決定部２０２から出力されたストリーム多重数に応じた空間分離能力推定用シンボルを形成し、形成したシンボルをＭＩＭＯ変調部２０７に出力することにより、ＭＩＭＯ変調部２０７における送信シンボルに空間分離能力推定用シンボルを挿入する。なお、空間分離能力推定用シンボルは、符号間距離の大きいＱＰＳＫなどを用い、ストリーム間でランダムな系列とするか、相関の低い所定の系列とすることが望ましい。【００６４】  このように本実施の形態２によれば、受信装置において、空間分離能力推定用シンボルの仮判定値と候補点との２乗距離が所定の閾値を越えるか否かに応じてオフセットを設定することにより、短い周期でストリーム多重数を制御することができるので、フェージングなどの高速な電波伝搬環境の変動に追従したストリーム多重数を用いることができる。【００６５】  なお、本実施の形態では、空間分離能力推定用シンボルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、通常のデータシンボルの任意の部分を用いてもよい。【００６６】  また、本実施���形態では、空間分離能力推定部５０１において用いる閾値の数については言及していないが、複数の閾値を設定し、これらの閾値判定結果に応じたオフセットをオフセット設定部５０２において設定するようにしてもよい。【００６７】  （実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る受信装置７００の構成を示すブロック図である。この図において、受信品質測定部１０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲを受信品質として求め、求めたＳＩＮＲをフィードバック情報生成部１１７及び割当ストリーム予測部７０１に出力する。【００６８】  割当ストリーム予測部７０１は、受信品質測定部１０４から出力された各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、送信装置において割り当てられるストリーム数を予測し、予測したストリーム数をパケット誤り履歴記憶部７０２に出力する。【００６９】  パケット誤り履歴記憶部７０２は、割当ストリーム予測部７０１から出力されたストリーム数と、実際に送信装置において割り当てられ、送信されたストリーム数との差分に対応した記憶領域を有し、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果を該当する記憶領域に記憶する。【００７０】  図１０は、本発明の実施の形態３に係る送信装置８００の構成を示すブロック図である。この図において、ストリーム割当調整部８０１は、受信装置７００のパケット誤り履歴記憶部７０２が誤りの有無を蓄積する間、パケット誤り履歴記憶部７０２のそれぞれの記憶領域に均等にＣＲＣ検査結果が蓄積されるように、ストリーム割当部２０１が任意のストリームを割り当てるように、意図的にストリーム多重数を決定し、決定したストリーム多重数をストリーム割当部２０１に出力する。【００７１】  ストリーム割当部２０１は、ストリーム割当調整部８０１から出力されたストリーム多重数に従って、受信品質の良好なストリームから割り当て、割り当てたストリームをＭＣＳ決定部２０２に通知する。【００７２】  このように実施の形態３によれば、受信装置がオフセットを用いて送信側に要求したストリーム多重数に対して、送信装置が過剰な、又は過少なストリーム多重数を送信した場合でも、受信装置において、割当ストリームの予測値と実際に割り当てられたストリーム数との差分におけるＰＥＲに応じたオフセットを設定することにより、パケットロスを最小限に抑えることができる。【００７３】  なお、本実施の形態では、ストリーム割当調整部８０１が意図的にストリーム多重数を決定するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、ランダムにストリーム多重数を決定するようにしてもよい。【００７４】  上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。【００７５】  また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。【００７６】  また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。【００７７】  さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。【００７８】  本明細書は、２００５年６月３日出願の特願２００５−１６４１０６に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【００７９】  本発明にかかる送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法は、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができ、ＭＩＭＯ送信装置、ＭＩＭＯ受信装置等に有用である。
【図１】
2006129749.tif 000002
【図２】
2006129749.tif 000003
【図３】
2006129749.tif 000004
【図４】
2006129749.tif 000005
【図５】
2006129749.tif 000006
【図６】
2006129749.tif 000007
【図７】
2006129749.tif 000008
【図８】
2006129749.tif 000009
【図９】
2006129749.tif 000010
【図１０】
2006129749.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月10日(2007.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、
前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記空間分離能力推定手段は、
前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴をストリーム多重数毎に記憶する記憶手段を具備し、
前記誤り検出結果の履歴から求まる誤り率に基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記空間分離能力推定手段は、
前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴を各ストリームの符号化率毎に記憶する記憶手段を具備し、
前記誤り検出結果の履歴から求まる誤り率に基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
前記空間分離能力推定手段は、前記ストリーム多重信号を復調したシンボルについて仮判定値を算出し、算出した仮判定値と候補点との２乗距離が所定の閾値を越えるか否かに基づいて空間分離能力を推定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項５】
前記受信手段によって受信するストリーム多重信号の多重数を前記受信品質に基づいて予測する予測手段と、
予測された多重数と前記受信手段によって実際に受信されたストリーム多重信号の多重数との差分毎に前記ストリーム多重信号の誤り検出結果の履歴を記憶する記憶手段と、
を具備する請求項１に記載の受信装置。
【請求項６】
請求項１記載の受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、
割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、
前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、
を具備する送信装置。
【請求項７】
受信装置において空間分離能力を推定するための既知シンボルを送信シンボルに挿入するシンボル挿入手段を具備する請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
意図的にストリーム多重数を決定し、決定したストリーム多重数を前記ストリーム割当手段に指示するストリーム割当調整手段を具備する請求項６に記載の送信装置。
【請求項９】
受信装置が、
ストリーム多重されたストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定工程と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定工程と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定工程と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック工程と、
送信装置が、
前記受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当工程と、
を具備する空間多重数制御方法。
【請求項１０】
ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、
前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、
前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、
前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、
を有する受信装置と、
前記受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、
割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、
前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、
を有する送信装置と、
を具備する通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子から送信された無線信号を複数のアンテナ素子で受信して無線通信を行うＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)技術を利用した無線通信システムにおいて使用される送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信側、受信側双方に複数のアンテナを設け、無線送受信間の空間に複数の電波伝搬路を用意し、各伝搬路を空間的に多重して信号を伝送する技術としてＭＩＭＯが知られており、ＭＩＭＯによれば伝送効率の向上を図ることができる。
【０００３】
ＭＩＭＯの周辺要素技術として、リンクアダプテーション技術がある。リンクアダプテーションは、送受信間の伝搬路環境の変動に応じて変調多値数（伝送レート）、符号化率、送信電力配分等を適応的に制御する技術である。ＭＩＭＯにリンクアダプテーションを適用し、ストリーム（データを割り当てる送信アンテナ又はビーム）単位で閉じた符号化を施した場合、ＭＩＭＯチャネルを有効に利用することができる。ここでいうストリームは、コードワードと呼ばれることがある。このような技術として、特許文献１に開示の技術が知られている。
【０００４】
図１は、特許文献１に開示されたＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯシステムでは、受信器２０のチャネル推定器２１がチャネル推定を行い、パワー／レート計算器２２がチャネル推定値を用いて各ストリームのレート及びパワーを決定する。受信器２０は、パワー／レート計算器２２によって決定されたレート及びパワーを示すインジケータを送信器１０にフィードバックする。
【０００５】
送信器１０は、受信器２０からフィードバックされたインジケータを参照し、各ストリームに適用するレート及びパワーを導出する。これにより、各ストリームの伝搬状況に応じた伝送レートと送信電力を設定することができ、信頼度を確保した高速伝送を実現することができる。
【０００６】
ところで、パイロットチャネルは送信アンテナ間で直交して送信することができるので、送信アンテナ間の干渉が起こらない。リンクアダプテーション用の品質測定はパイロットチャネルを用いて行われる。
【０００７】
一方、高速データチャネルは送信アンテナ間で直交したパターンとせず、受信側では各送信アンテナの信号が混在してしまう。このため、ＭＩＭＯ復調部において各ストリームの信号に分離する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−２１７７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＭＩＭＯ復調部におけるストリーム分離性能は、受信機に適用されるアルゴリズム及び復調・誤り訂正復号に伴う受信機の各種処理能力に影響される。すなわち、パイロットチャネルを用いて測定した受信品質（例えば、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio））に対して干渉信号成分や雑音成分の大きさが受信機毎に異なる。ストリーム分離性能は、受信品質に対する干渉信号成分や雑音成分の大きさが大きいほど低下するので、受信機によってはストリームを分離することができない。このため、パケットロスが生じ、伝送効率が劣化するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができる送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の受信装置は、ストリーム多重されたストリーム多重信号を受信する受信手段と、前記ストリーム多重信号を各ストリームに分離する自装置における能力をストリーム多重数毎に推定する空間分離能力推定手段と、前記能力に基づいてストリーム多重数を制御するオフセットを設定するオフセット設定手段と、前記ストリーム多重信号に基づいて、各ストリームの受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記オフセット及び前記受信品質を示す情報を送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、を具備する構成を採る。
【００１１】
また、本発明の送信装置は、上記の受信装置からフィードバックされたオフセット及び受信品質を示す情報を取得し、取得したオフセット及び受信品質に基づいてストリームを割り当てることにより、ストリーム多重数を制御するストリーム割当手段と、割り当てられたストリームの受信品質に基づいて、前記割り当てられたストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定するＭＣＳ決定手段と、前記割り当てられたストリーム、決定された変調方式及び符号化率を用いて、送信データに送信処理を施す送信処理手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部１０２は、送信装置からアンテナ１０１を介して受信した無線周波数帯の搬送波信号をベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号をチャネル推定部１０３、制御信号復調部１０５及びＭＩＭＯ復調部１０６に出力する。
【００１５】
チャネル推定部１０３は、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号から共通パイロット信号を復調し、復調した共通パイロット信号を用いて、送信アンテナと受信アンテナの組合せ全てについてチャネル推定値（チャネル行列）を算出し、算出したチャネ
ル推定値を受信品質測定部１０４及びＭＩＭＯ復調部１０６に出力する。
【００１６】
受信品質測定部１０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を受信品質として求め、求めたＳＩＮＲをフィードバック情報生成部１１７に出力する。なお、ここでいうストリームは、コードワードと呼ばれることがある。
【００１７】
制御信号復調部１０５は、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号から変調情報、ＭＩＭＯ多重情報及び符号化情報を復調し、復調した変調情報及びＭＩＭＯ多重情報をＭＩＭＯ復調部１０６に出力し、符号化情報をデインタリーバ１０８、レートデマッチング処理部１０９、尤度合成部１１０及び尤度記憶部１１１に出力する。
【００１８】
ＭＩＭＯ復調部１０６は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列と、制御信号復調部１０５から出力された変調情報及びＭＩＭＯ多重情報とを用いて、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号をＭＩＭＯ復調し、復調結果としての軟判定値をデインタリーバ１０８に出力する。
【００１９】
ストリーム復号部１０７は、デインタリーバ１０８、レートデマッチング処理部１０９、尤度合成部１１０、尤度記憶部１１１、ＦＥＣ復号器１１２、ＣＲＣ検査部１１３を備え、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された信号にストリーム単位で復号化処理を施す。
【００２０】
デインタリーバ１０８は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された軟判定値をデインタリーブし、デインタリーブされた信号をレートデマッチング処理部１０９に出力する。
【００２１】
レートデマッチング処理部１０９は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、デインタリーバ１０８から出力された信号にレートデマッチング処理を行い、レートデマッチング処理された信号尤度合成部１１０に出力する。
【００２２】
尤度合成部１１０は、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に基づいて、レートデマッチング処理部１０９から出力された信号の尤度と尤度記憶部１１１に記憶された尤度とを合成し、合成した尤度情報を尤度記憶部１１１及びＦＥＣ復号器１１２に出力する。
【００２３】
尤度記憶部１１１では、尤度合成部１１０から出力された尤度情報を記憶し、制御信号復調部１０５から出力された符号化情報に対応する尤度情報が尤度合成部１１０に出力する。
【００２４】
尤度合成部１１０から出力された信号は、ＦＥＣ復号器１１２においてＦＥＣ復号され、ＣＲＣ検査部１１３においてＣＲＣ検査が行われ、検査結果が誤りなしと確認されれば、受信データが取り出される。また、ＣＲＣ検査の結果は、再送要求信号生成部１１４及びパケット誤り履歴記憶部１１５に出力される。
【００２５】
再送要求信号生成部１１４は、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果に応じて、再送要求信号を生成し、生成した再送要求信号を送信装置に送信する。
【００２６】
パケット誤り履歴記憶部１１５は、空間多重数（以下、「ストリーム多重数」という）に対応した記憶領域を有し、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果を該当する記憶領域に記憶する。
【００２７】
オフセット設定部１１６は、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶されたＣＲＣ検査結果に基づいたストリーム多重数オフセット（以下、単に「オフセット」という）の設定を所定のタイミングに基づいて行う。具体的には、オフセット設定部１１６には、パケット誤り率（以下、「ＰＥＲ」という）を所定の範囲毎に範囲分けし、それぞれの範囲毎にオフセットの制御値が対応付けられている。例えば、オフセット設定部１１６は、図３に示すようなテーブルを有しており、図３に示すテーブルによれば、ＰＥＲ（図中ｐで示す）が０．０００５未満であれば、オフセットを２ｄＢ下げ、ＰＥＲが０．０００５以上、０．００５未満であれば、オフセットを１ｄＢ下げる。また、ＰＥＲが０．００５以上、０．０５未満であれば、オフセットをそのまま維持し、ＰＥＲが０．０５以上、０．５未満であれば、オフセットを１ｄＢ上げる。さらに、ＰＥＲが０．５以上であれば、オフセットを２ｄＢ上げる。
【００２８】
そして、オフセット設定部１１６は、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶された特定のストリーム数における誤りの有無からＰＥＲを算出し、算出したＰＥＲに対応するオフセットを設定する。設定されたオフセットはフィードバック情報生成部１１７に出力される。オフセットの詳細については後述する。
【００２９】
フィードバック情報生成部１１７は、受信品質測定部１０４から出力された各ストリームの品質測定結果としてのＳＩＮＲと、オフセット設定部１１６から出力されたストリーム多重数オフセットとを示すフィードバック情報を生成し、生成したフィードバック情報を送信装置に送信する。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る送信装置２００の構成を示すブロック図である。この図において、ストリーム割当部２０１は、受信装置１００から送信されたフィードバック情報を受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲとストリーム多重数オフセットとを用いて、ストリームの割り当てを行い、割り当てたストリームをＭＣＳ決定部２０２に通知する。なお、ストリーム割当部２０１の詳細な動作については後述する。
【００３１】
ＭＣＳ決定部２０２は、受信装置１００から送信されたフィードバック情報と再送要求信号とを受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、ストリーム割当部２０１から通知された各ストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定し、決定した符号化率（符号化情報）をストリーム符号化部２０３のレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に、ＭＩＭＯ多重情報をＭＩＭＯ変調部２０７に、変調方式（変調情報）を変調部２０８にそれぞれ出力する。
【００３２】
ストリーム符号化部２０３は、ＦＥＣ符号器２０４、レートマッチング処理部２０５、インタリーバ２０６を備え、送信データにストリーム単位で符号化処理を施す。
【００３３】
ＦＥＣ符号器２０４は、送信データに所定の符号化方式でＦＥＣ符号化を施し、ＦＥＣ符号化した送信データをレートマッチング処理部２０５に出力する。
【００３４】
レートマッチング処理部２０５は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された符号化率となるように、ＦＥＣ符号器２０４から出力された送信データにレートマッチング処理を行い、レートマッチング処理した送信データをインタリーバ２０６に出力する。
【００３５】
インタリーバ２０６は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された符号化情報に基づいて、レートマッチング処理部２０５から出力された送信データを所定のビットパターンに従って並び替え、ＭＩＭＯ変調部２０７に出力する。
【００３６】
ＭＩＭＯ変調部２０７は、ＭＣＳ決定部２０２から出力されたＭＩＭＯ多重情報に基づいて、インタリーバ２０６から出力されたビット列を各ストリームへ分配する。
【００３７】
変調部２０８は、ＭＣＳ決定部２０２から出力された変調情報を用いて、ＭＩＭＯ変調部２０７からから出力されたビット列から各ストリームの変調シンボルを生成し、生成された変調シンボルは送信ＲＦ部２０９で無線周波数帯の搬送波信号にアップコンバートされ、各アンテナ２１０を介して送信される。
【００３８】
図５は、図４に示したストリーム割当部２０１のストリーム割当処理を示すフロー図である。この図において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、各ストリーム多重数に対応するオフセット（ｘ１，ｘ２，…，ｘＮ［ｄＢ］（１〜Ｎはストリーム多重数））をフィードバック情報から取得し、ＳＴ３０２では、各ストリームのＳＩＮＲ（ｒ１，ｒ２，…，ｒｎ［ｄＢ］（１〜ｎはストリーム番号））をフィードバック情報から取得する。
【００３９】
ＳＴ３０３では、ＳＴ３０２において取得したＳＩＮＲの最大値ｒｊを検索し、ＳＴ３０４では、ＳＴ３０３において検索した最大値ｒｊから所定の値Ｖを差し引いた値（ｒｊ−Ｖ）より大きなＳＩＮＲとなるストリーム数Ｌを計数する。
【００４０】
ＳＴ３０５では、ＳＴ３０４において計数したストリーム数Ｌに対応するオフセットｘＬが０であるか否かを判定し、０である（ＹＥＳ）と判定された場合、ＳＴ３０６に移行し、０ではない（ＮＯ）と判定された場合、ＳＴ３０７に移行する。
【００４１】
ＳＴ３０６では、（ｒｊ−Ｖ）より大きなＳＩＮＲとなるストリームを使用するストリームとして割り当て、ストリーム割当処理を終了する。
【００４２】
一方、ＳＴ３０７では、（ｒｊ−Ｖ）にオフセットを加算した値（ｒｊ−Ｖ＋ｘＬ）より大きなＳＩＮＲとなるストリームを使用するストリームとして割り当て、ストリーム割当処理を終了する。これにより、オフセットｘＬに起因して、割り当てるストリーム数が変化する可能性が向上する。すなわち、ｘＬが正の値であれば、割り当てるストリーム数は減少する傾向にあり、ｘＬが負の値であれば、割り当てるストリーム数は増加する傾向にある。
【００４３】
このように、全ストリームのＳＩＮＲのうち最も良好なＳＩＮＲを基準に、ＳＩＮＲが所定の範囲に収まるストリームの数を計数し、計数したストリーム数に対応するオフセットが０以外である場合、オフセット分所定の範囲を調整した上で、調整された範囲内に収まるストリームを割り当てることにより、割り当てるストリーム数を制御することができる。
【００４４】
次に、上述した受信装置１００及び送信装置２００の動作について図６を用いて説明する。図６において、ＳＴ４０１では、送信装置２００から受信装置１００に共通パイロット信号が送信される。
【００４５】
ＳＴ４０２では、送信装置２００から送信された共通パイロット信号に基づいて、受信装置１００のチャネル推定部１０３においてチャネル推定が行われ、チャネル行列が求められる。そして、受信品質測定部１０４ではチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲが測定される。
【００４６】
ＳＴ４０３では、フィードバック情報生成部１１７において、ＳＴ４０２で測定された受信品質を示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４０４では、ＳＴ４０３において生
成されたフィードバック情報がフィードバック情報生成部１１７から送信装置２００に送信される。
【００４７】
ＳＴ４０５では、送信装置２００のＭＣＳ決定部２０２において、フィードバック情報に含まれる受信品質情報に基づいて、受信装置１００へ送信するデータに施す変調方式及び符号化率が決定され、決定された変調方式及び符号化率を用いて、データに対して所定の送信処理が施される。
【００４８】
ＳＴ４０６では、共通パイロット信号が受信装置１００に送信され、ＳＴ４０７では、ＳＴ４０５において送信処理を施したデータが受信装置１００に送信され、ＳＴ４０８では、変調情報、符号化情報及びＭＩＭＯ多重情報といった制御信号が受信装置１００に送信される。
【００４９】
ＳＴ４０９では、受信装置１００において、送信装置２００から送信された共通パイロット信号に基づいて、チャネル推定が行われ、チャネル推定によって得られたチャネル行列を用いて各ストリームの受信品質が測定される。
【００５０】
ＳＴ４１０では、送信装置２００から送信された制御信号に従って、送信装置２００から送信されたデータのＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号処理が行われ、ＳＴ４１１では、復号されたデータのＣＲＣ検査が行われる。
【００５１】
ＳＴ４１２では、制御信号に含まれるＭＩＭＯ多重情報の示すストリーム多重数に対応したパケット誤り履歴記憶部１１５の記憶領域に、ＣＲＣ検査結果（誤りの有無）を記憶させる。
【００５２】
ＳＴ４１３では、ＳＴ４０９で測定された受信品質を示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４１４では、ＳＴ４１３において生成されたフィードバック情報が送信装置２００に送信される。ＳＴ４１４以降、送信装置２００と受信装置１００との間では、ＳＴ４０５〜ＳＴ４１４の処理が繰り返される。この処理が繰り返されることにより、パケット誤り履歴記憶部１１５には誤りの有無の履歴が蓄積される。
【００５３】
ＳＴ４１５では、受信装置１００のオフセット設定部１１６において、パケット誤り履歴記憶部１１５に記憶された誤りの有無の履歴に基づいたオフセットが所定のタイミングで算出される。なお、所定のタイミングが所定の周期（例えば、５秒）である場合には、オフセットの算出は周期的な制御として行われ、また、所定のタイミングがパケット誤り履歴記憶部１１５に蓄積された所定の回数（例えば、１０００回）である場合には、オフセットの算出はイベント駆動型の制御として行われる。ちなみに、パケット誤り履歴記憶部１１５は、誤りの有無を通信開始時から連続してカウントした値を記憶してもよいし、オフセットを算出するタイミング毎に記憶している履歴をリセットし、新たにカウントした値を記憶してもよい。
【００５４】
ＳＴ４１６では、受信品質とオフセットとを示すフィードバック情報が生成され、ＳＴ４１７では、ＳＴ４１６において生成されたフィードバック情報が送信装置２００に送信される。
【００５５】
ＳＴ４１８では、送信装置２００のストリーム割当部２０１において、フィードバック情報に含まれる受信品質とオフセットとを用いて、ストリームの割り当てが行われ、ＳＴ４１９では、ＭＣＳ決定部２０２において、フィードバック情報に含まれる受信品質に基づいて、受信装置１００へ送信するデータに施す変調方式及び符号化率が決定され、決定された変調方式及び符号化率を用いて、データに対して所定の送信処理が施される。
【００５６】
このように実施の形態１によれば、受信装置において、ＣＲＣ検査結果の履歴に基づいて、ＰＥＲを算出し、算出したＰＥＲに対応するオフセットを予めＰＥＲと対応させたオフセットから求め、求めたオフセットを共通パイロット信号から求めた受信品質と共に送信装置にフィードバックし、送信装置において、フィードバックされた受信品質とオフセットとを用いて、ストリームを割り当てることにより、受信装置のストリーム分離能力を反映したＰＥＲに応じたストリーム多重数とすることができ、受信装置においてストリームを分離することができるので、パケットロスを低減し、伝送効率を改善するこができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、パケット誤り履歴記憶部１１５はストリーム多重数に対応した記憶領域を有しているものとして説明したが、本発明はこれに限らず、パケット誤り履歴記憶部１１５は符号化率に対応した記憶領域を有するようにしてもよい。
【００５８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る受信装置５００の構成を示すブロック図である。この図において、ＭＩＭＯ復調部１０６は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列と、制御信号復調部１０５から出力された変調情報及びＭＩＭＯ多重情報とを用いて、受信ＲＦ部１０２から出力されたベースバンド信号をＭＩＭＯ復調し、復調結果としての軟判定値をデインタリーバ１０８に出力すると共に、復調結果の一部を空間分離能力推定部５０１に出力する。この復調結果の一部は、既存のパイロット信号とは別に空間分離能力を推定するために専用に設けたシンボルとする。
【００５９】
空間分離能力推定部５０１は、ＭＩＭＯ復調部１０６から出力された復調結果の一部（各シンボル）に対して仮判定値を算出し、算出した仮判定値と候補点との２乗距離を算出する。この演算を、受信した全ストリームについて行い、算出された２乗距離と所定の閾値との閾値判定結果をオフセット設定部５０２に通知する。
【００６０】
オフセット設定部５０２は、空間分離能力推定部５０１から通知された閾値判定結果が閾値以上である場合には、オフセットを上げ、一方、閾値未満である場合には、オフセットを下げる。このように設定されたオフセットはフィードバック情報生成部１１７に出力される。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態２に係る送信装置６００の構成を示すブロック図である。この図において、ＭＣＳ決定部２０２は、受信装置５００から送信されたフィードバック情報と再送要求信号とを受信し、受信したフィードバック情報に含まれる各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、ストリーム割当部２０１から通知された各ストリームに適用する変調方式及び符号化率を決定する。決定された符号化率（符号化情報）はストリーム符号化部２０３のレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に出力され、ＭＩＭＯ多重情報はＭＩＭＯ変調部２０７に出力され、変調方式（変調情報）は変調部２０８にそれぞれ出力される。また、送信するストリーム多重数は空間分離能力推定用シンボル挿入部６０１に出力される。
【００６２】
空間分離能力推定用シンボル挿入部６０１は、ＭＣＳ決定部２０２から出力されたストリーム多重数に応じた空間分離能力推定用シンボルを形成し、形成したシンボルをＭＩＭＯ変調部２０７に出力することにより、ＭＩＭＯ変調部２０７における送信シンボルに空間分離能力推定用シンボルを挿入する。なお、空間分離能力推定用シンボルは、符号間距離の大きいＱＰＳＫなどを用い、ストリーム間でランダムな系列とするか、相関の低い所定の系列とすることが望ましい。
【００６３】
このように本実施の形態２によれば、受信装置において、空間分離能力推定用シンボルの仮判定値と候補点との２乗距離が所定の閾値を越えるか否かに応じてオフセットを設定することにより、短い周期でストリーム多重数を制御することができるので、フェージングなどの高速な電波伝搬環境の変動に追従したストリーム多重数を用いることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、空間分離能力推定用シンボルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、通常のデータシンボルの任意の部分を用いてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態では、空間分離能力推定部５０１において用いる閾値の数については言及していないが、複数の閾値を設定し、これらの閾値判定結果に応じたオフセットをオフセット設定部５０２において設定するようにしてもよい。
【００６６】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る受信装置７００の構成を示すブロック図である。この図において、受信品質測定部１０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列を用いて、各ストリームのＳＩＮＲを受信品質として求め、求めたＳＩＮＲをフィードバック情報生成部１１７及び割当ストリーム予測部７０１に出力する。
【００６７】
割当ストリーム予測部７０１は、受信品質測定部１０４から出力された各ストリームのＳＩＮＲに基づいて、送信装置において割り当てられるストリーム数を予測し、予測したストリーム数をパケット誤り履歴記憶部７０２に出力する。
【００６８】
パケット誤り履歴記憶部７０２は、割当ストリーム予測部７０１から出力されたストリーム数と、実際に送信装置において割り当てられ、送信されたストリーム数との差分に対応した記憶領域を有し、ＣＲＣ検査部１１３から出力された検査結果を該当する記憶領域に記憶する。
【００６９】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る送信装置８００の構成を示すブロック図である。この図において、ストリーム割当調整部８０１は、受信装置７００のパケット誤り履歴記憶部７０２が誤りの有無を蓄積する間、パケット誤り履歴記憶部７０２のそれぞれの記憶領域に均等にＣＲＣ検査結果が蓄積されるように、ストリーム割当部２０１が任意のストリームを割り当てるように、意図的にストリーム多重数を決定し、決定したストリーム多重数をストリーム割当部２０１に出力する。
【００７０】
ストリーム割当部２０１は、ストリーム割当調整部８０１から出力されたストリーム多重数に従って、受信品質の良好なストリームから割り当て、割り当てたストリームをＭＣＳ決定部２０２に通知する。
【００７１】
このように実施の形態３によれば、受信装置がオフセットを用いて送信側に要求したストリーム多重数に対して、送信装置が過剰な、又は過少なストリーム多重数を送信した場合でも、受信装置において、割当ストリームの予測値と実際に割り当てられたストリーム数との差分におけるＰＥＲに応じたオフセットを設定することにより、パケットロスを最小限に抑えることができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、ストリーム割当調整部８０１が意図的にストリーム多重数を決定するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、ランダムにストリーム多重数を決定するようにしてもよい。
【００７３】
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【００７４】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００７５】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【００７６】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００７７】
本明細書は、２００５年６月３日出願の特願２００５−１６４１０６に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明にかかる送信装置、受信装置及び空間多重数制御方法は、受信機毎にストリームを分離することができ、伝送効率を改善することができ、ＭＩＭＯ送信装置、ＭＩＭＯ受信装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】特許文献１に開示されたＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図３】ＰＥＲとオフセット変更量との対応関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図５】図４に示したストリーム割当部のストリーム割当処理を示すフロー図
【図６】図２に示した受信装置及び図４に示した送信装置の動作を示すシーケンス図
【図７】本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る送信装置の構成を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006129749.tif 000012
【図２】
2006129749.tif 000013
【図３】
2006129749.tif 000014
【図４】
2006129749.tif 000015
【図５】
2006129749.tif 000016
【図６】
2006129749.tif 000017
【図７】
2006129749.tif 000018
【図８】
2006129749.tif 000019
【図９】
2006129749.tif 000020
【図１０】
2006129749.tif 000021
【国際調査報告】
2006129749.tif 000022
2006129749.tif 000023
2006129749.tif 000024
2006129749.tif 000025