(57)【要約】【課題】簡単な構成により位相雑音を補償することができる見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法を提供する。【解決手段】複数の送信アンテナから、周期的に挿入された遅延調整用信号と周期的に挿入された位相雑音補償用信号とを含む送信信号を送信し、少なくとも１つの受信アンテナにおいて各送信アンテナからの送信信号を受信し、受信した信号に含まれる各送信アンテナからの遅延調整用信号に基づいて、各送信アンテナからの送信信号の受信タイミングを検出して遅延差分を検出する。検出された前記遅延差分を送信側にフィードバックし、送信側において、フィードバックされた遅延差分に基づいて、複数の送信アンテナから送信される送信信号間の遅延を調整する。【選択図】図４
2016171492.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る送信側から複数の受信アンテナが設けられた受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内多入力多出力無線通信方法であって、
前記複数の送信アンテナから、周期的に挿入された遅延調整用信号と周期的に挿入された位相雑音補償用信号とを含む送信信号を送信することと、
少なくとも１つの受信アンテナにおいて前記複数の送信アンテナの各々からの前記送信信号を受信し、当該受信アンテナにおける受信信号を生成することと、
前記受信信号に含まれる、前記複数の送信アンテナからの前記遅延調整用信号に基づいて、前記各送信アンテナからの前記送信信号の受信タイミングを検出して前記送信信号間の遅延差分を検出することと、
検出された前記遅延差分を前記送信側にフィードバックすることと、
前記フィードバックされた前記遅延差分に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される前記送信信号間の遅延を調整することと、
前記受信側において前記位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行うことと、
を有する方法。
【請求項２】
前記送信信号において、前記位相雑音補償用信号の繰り返し周波数の方が前記遅延調整用信号の繰り返し周波数よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナが設けられた受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内多入力多出力無線通信方法であって、
前記複数の送信アンテナから、周期的に挿入された位相雑音補償用信号とを含む送信信号を送信することと、
少なくとも１つの受信アンテナにおいて、前記複数の送信アンテナの各々からの前記送信信号を受信し、当該受信アンテナにおける伝送路状態を推定することと、
前記伝送路状態の推定結果に基づいて、当該受信アンテナにおける前記送信信号間の遅延差分を検出することと。
検出された前記遅延差分を前記送信側にフィードバックすることと、
前記フィードバックされた前記遅延差分に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される前記送信信号間の遅延を調整することと、
前記受信側において前記位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行うことと、
を有する方法。
【請求項４】
前記送信アンテナの本数をＮとして、Ｎ−１本の送信アンテナの各々から送信される前記送信信号の送信タイミングの遅延の調整を行う、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記遅延差分の前記送信側へのフィードバックに、前記少なくとも１つの受信アンテナを使用する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
Ｎを２以上の整数として、Ｎ本の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナを備える受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内多入力多出力無線通信システムであって、
前記送信アンテナごとに設けられ、ユーザデータ列に対して遅延調整用信号を周期的に挿入するとともに位相雑音補償用信号を周期的に挿入して、当該送信アンテナを介して前記受信側に送信すべき送信信号を生成するデータ生成部と、
少なくともＮ−１本の前記送信アンテナごとに設けられて当該送信アンテナを介して送信される前記送信信号の送信タイミングの遅延を調整する遅延調整部と、
前記受信アンテナごとに設けられ、前記位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行う位相雑音補償部と、
少なくとも１つの前記受信アンテナに対して設けられ、前記複数の送信アンテナからの前記遅延調整用信号に基づいて、前記各送信アンテナからの前記送信信号の受信タイミングを検出して前記送信信号間の遅延差分を検出する遅延検出部と、
検出された前記遅延差分を示すフィードバック信号を生成するデータ生成部と、
を有し、
前記フィードバック信号が前記送信側にフィードバックされ、前記各遅延調整部は、前記フィードバック信号によって示される前記遅延差分に基づいて前記送信タイミングの遅延を調整するシステム。
【請求項７】
前記送信信号において、前記位相雑音補償用信号の繰り返し周波数の方が前記遅延調整用信号の繰り返し周波数よりも高い、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
Ｎを２以上の整数として、Ｎ本の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナを備える受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内多入力多出力無線通信システムであって、
前記送信アンテナごとに設けられ、位相雑音補償用信号を周期的に挿入して、当該送信アンテナを介して前記受信側に送信すべき送信信号を生成するデータ生成部と、
少なくともＮ−１本の前記送信アンテナごとに設けられて当該送信アンテナを介して送信される前記送信信号の送信タイミングの遅延を調整する遅延調整部と、
前記受信アンテナごとに設けられ、前記位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行う位相雑音補償部と、
少なくとも１つの前記受信アンテナに対して設けられ、受信した信号に基づいて前記伝送路の状態を推定する伝送路状態推定部と、
前記伝送路状態推定部での推定結果に基づいて、前記各送信アンテナからの前記送信信号間の遅延差分を検出する遅延検出部と、
検出された前記遅延差分を示すフィードバック信号を生成するデータ生成部と、
を有し、
前記フィードバック信号が前記送信側にフィードバックされ、前記各遅延調整部は、前記フィードバック信号によって示される前記遅延差分に基づいて前記送信タイミングの遅延を調整するシステム。
【請求項９】
前記遅延差分の前記送信側へのフィードバックに、少なくとも１つの受信アンテナを使用する、請求項６乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、見通し内（ＬＯＳ；Line-Of-Sight）無線通信に関し、特に無線通信における通信容量を増大させることができる多入力多出力（ＭＩＭＯ；Multiple-Input Multiple-Output）無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において、占有周波数帯域を増加させることなく通信容量を増大させる技術として、複数の送信アンテナと受信アンテナを使用したＭＩＭＯ通信システムが実用化されている。この技術は、これまで、携帯電話あるいは無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク；Local Area Network）など、見通し外（ＮＬＯＳ；Non-Line-Of-Sight）の移動体通信システムへの応用を中心に発展してきたが、最近では、マイクロ波やミリ波などの周波数帯域を用いる見通し内固定無線通信システムへの適用が検討されている。特に見通し内固定無線通信システムにおいては、これまで、変調多値数の増加による超多値化と、水平偏波及び垂直偏波の両方を用いた偏波多重化とによって、限られた帯域内で通信容量の増大を実現してきたが、トラフィックの増大に伴うさらなる大容量化への要請に応える技術として、ＭＩＭＯ技術が注目されるに至っている。ＭＩＭＯ技術を利用した見通し内無線通信システムのことを見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムと呼ぶ。
【０００３】
見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムでは、複数の送信アンテナと受信アンテナを適切に配置することによって伝送遅延の差を調整することにより、調整された伝送遅延の差によるキャリアの位相回転量が信号対雑音比の向上に貢献して、通信容量の増大が可能となる。送信アンテナと受信アンテナが各２つずつのケースでは、送信アンテナと受信アンテナが１つずつの通常の一入力一出力（ＳＩＳＯ；Single-Input Signle-Output）伝送と比較して信号対雑音比における最大３ｄＢの改善が見込め、通信容量は２倍となることが知られている。このような見通し内ＭＩＭＯ通信は、電波の反射、回折及び散乱によって多数の信号が重なり合って時間的に変動する多重伝送波を積極的かつ効果的に利用した、移動体通信や無線ＬＡＮ等における見通し外ＭＩＭＯ（ＮＬＯＳ−ＭＩＭＯ）通信とは区別される。
【０００４】
ＭＩＭＯ技術は伝送路（通信路ともいう）の相互間の直交性に依存しているので、見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムでは、送信側及び受信側の各々において設けられる複数のアンテナに関し、送信側ごと及び受信側ごとにこれらのアンテナの間隔を一定の距離以上に離す必要がある（例えば、特許文献１参照）。このようにアンテナ間隔が大きくなることによって、システム全体としてキャリア周波数での位相同期を確立することが難しくなり、信号間の位相雑音差分の影響によって通信特性が大きく劣化する。送信側においてそれぞれのアンテナから周期的に既知の信号を周期的に送信することで受信側における位相雑音の補償を行うことができることが知られているが、この場合に位相雑音の補償を行うためには、各送信アンテナから送信された既知信号を受信側において同じタイミングで受信できることが必要である。一般的な無線通信システムでは、このような同じタイミングでの受信という条件を満たすことが難しく、したがって、送信側からの既知信号を受信することだけでは位相雑音の補償を行うことができず、通信特性の劣化を防ぐことができない。
【０００５】
特許文献１には、見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて地表反射波からの干渉を防ぎ、通信路の直交性を確保するために、ＭＩＭＯ通信路を表す行列（マトリックス）を演算する通信路行列演算処理手段を設け、演算された行列に基づいて位相雑音を補償するとともに、特定のアンテナ配置を採用することを開示している。
【０００６】
見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるものではないが、ＭＩＭＯ通信における通信特性の劣化を防ぐものとして特許文献２には、いわゆる超広帯域（ＵＷＢ；ultra wideband）ＭＩＭＯ伝送において、符号間干渉を抑えて受信品質を向上させ、システムのスループットを向上させるための技術が開示されている。特許文献２に示された技術では、伝搬遅延時間等に応じて各送信アンテナから送信するパルス信号の送信タイミングを調整し、各送信アンテナから送信するデータに、通信相手装置において受信タイミングの検出に使用されるタイミング検出用シンボルを挿入してフレームを構成し、通信相手装置において検出された受信タイミングのずれに基づいて送信タイミングを設定し、フレーム化したデータを、設定された送信タイミングで各アンテナから送信する。また特許文献３には、見通し外ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて端末における周波数ずれを補正するために、基地局において複数の端末から送信されたトレーニングシンボルと基地局自体が保持するトレーニングシンボルとを比較し、端末ごとに周波数ずれを推定して端末に制御信号を送信し、端末は制御信号に基づいて周波数ずれを補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１７２３０号
【特許文献２】特開２００７−１２４６３２号公報
【特許文献３】特開２０１３−００５０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法は、通信路行列の演算によって位相雑音を補償を行うことができるが、通信路行列の演算は計算コストがかかる演算であるので、特許文献１に記載の方法では見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにおける位相雑音を簡単な構成によって補償することはできない。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成により位相雑音を補償することができる見通し内ＭＩＭＯ（多入力多出力）無線通信方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示実施態様によれば、見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法は、複数の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナが設けられた受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法であって、複数の送信アンテナから、周期的に挿入された遅延調整用信号と周期的に挿入された位相雑音補償用信号とを含む送信信号を送信することと、少なくとも１つの受信アンテナにおいて複数の送信アンテナの各々からの送信信号を受信し、その受信アンテナにおける受信信号を生成することと、受信信号に含まれる、複数の送信アンテナからの遅延調整用信号に基づいて、各送信アンテナからの送信信号の受信タイミングを検出して送信信号間の遅延差分を検出することと、検出された遅延差分を送信側にフィードバックすることと、フィードバックされた遅延差分に基づいて、複数の送信アンテナから送信される送信信号間の遅延を調整することと、受信側において位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行うことと、を有する。
【００１１】
本発明の別の例示実施態様によれば、見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法は、複数の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナが設けられた受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法であって、複数の送信アンテナから、周期的に挿入された位相雑音補償用信号とを含む送信信号を送信することと、少なくとも１つの受信アンテナにおいて、複数の送信アンテナの各々からの送信信号を受信し、その受信アンテナにおける伝送路状態を推定することと、伝送路状態の推定結果に基づいて、その受信アンテナにおける送信信号間の遅延差分を検出することと、検出された遅延差分を送信側にフィードバックすることと、フィードバックされた遅延差分に基づいて、複数の送信アンテナから送信される送信信号間の遅延を調整することと、受信側において位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行うことと、を有する。
【００１２】
本発明の例示実施態様によれば、見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムは、Ｎを２以上の整数として、Ｎ本の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナを備える受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムであって、送信アンテナごとに設けられ、ユーザデータ列に対して遅延調整用信号を周期的に挿入するとともに位相雑音補償用信号を周期的に挿入して、その送信アンテナを介して受信側に送信すべき送信信号を生成するデータ生成部と、少なくともＮ−１本の送信アンテナごとに設けられてその送信アンテナを介して送信される送信信号の送信タイミングの遅延を調整する遅延調整部と、受信アンテナごとに設けられ、位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行う位相雑音補償部と、少なくとも１つの受信アンテナに対して設けられ、複数の送信アンテナからの遅延調整用信号に基づいて、各送信アンテナからの送信信号の受信タイミングを検出して送信信号間の遅延差分を検出する遅延検出部と、検出された遅延差分を示すフィードバック信号を生成するデータ生成部と、を有し、フィードバック信号が送信側にフィードバックされ、各遅延調整部は、フィードバック信号によって示される遅延差分に基づいて送信タイミングの遅延を調整する。
【００１３】
本発明の別の例示実施態様によれば、見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムは、Ｎを２以上の整数として、Ｎ本の送信アンテナを備える送信側から複数の受信アンテナを備える受信側に、伝送路の多重化を行ってデータを伝送する見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムであって、送信アンテナごとに設けられ、位相雑音補償用信号を周期的に挿入して、その送信アンテナを介して受信側に送信すべき送信信号を生成するデータ生成部と、少なくともＮ−１本の送信アンテナごとに設けられてその送信アンテナを介して送信される送信信号の送信タイミングの遅延を調整する遅延調整部と、受信アンテナごとに設けられ、位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行う位相雑音補償部と、少なくとも１つの受信アンテナに対して設けられ、受信した信号に基づいて伝送路の状態を推定する伝送路状態推定部と、伝送路状態推定部での推定結果に基づいて、各送信アンテナからの送信信号間の遅延差分を検出する遅延検出部と、検出された遅延差分を示すフィードバック信号を生成するデータ生成部と、を有し、フィードバック信号が送信側にフィードバックされ、各遅延調整部は、フィードバック信号によって示される遅延差分に基づいて送信タイミングの遅延を調整する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成により位相雑音を補償することができる見通し内ＭＩＭＯ無線通信方法及びシステムを提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の一形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】理想的な場合における受信タイミングを説明する図である。
【図３】一般的な場合における受信タイミングを説明する図である。
【図４】図１に示すシステムにおける遅延差分検出を説明する図である。
【図５】図１に示すシステムにおける送信側での遅延調整を説明する図である。
【図６】別の実施形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の一形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの構成の一例を示している。ここでは説明を簡単にするため、送信側に相互に独立なデータ列を送信する２本の送信アンテナ１1，１2が設けられ、受信側にも２本の受信アンテナ３1，３2が設けられる２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムについて説明する。しかしながら、本発明に基づく見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムは、空間多重度が２である２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムに限られるものではなく、空間多重度が３以上である見通し内ＭＩＭＯ無線通信システム、例えば４×４見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムであってもよい。
【００１８】
送信アンテナ１1，１2は、それぞれ送信機１０1，１０2に設けられており、受信アンテナ３1，３2は、それぞれ送信機３０1，３０2に設けられ、これらの送信アンテナ１1，１2と受信アンテナ３1，３2との間に図示されるように４通りの伝送路５が形成されている。したがって本実施形態の２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムは、送信機１０1，１０2から受信機３０1，３０2に向けてデータを送信するものであるが、後述するように遅延差分に関する情報を受信機３０1，３０2から送信機１０1，１０2にフィードバックするので、受信側から送信側への情報の伝送も行うように構成されている。したがって、送信アンテナ１1，１2は、フィードバック信号を受信するためにも用いられ、受信アンテナ３1，３2は、フィードバック信号を送信するためにも用いられる。
【００１９】
送信機１０1，１０2は同一の構成のものとすることができ、送信機１０1，１０2の各々は、送信側から受信側に送信すべきユーザデータ列が入力するとともにこのデータ列に対して遅延調整用信号と位相雑音補償用信号を挿入して送信信号を生成するデータ生成部１１と、データ生成部１１で生成された送信信号を変調して無線送信に適した形式の信号とする変調部１２と、変調後の送信信号に対して遅延を与える遅延調整部１３と、遅延が与えられた送信信号を送信周波数の信号に変換してその送信機の送信アンテナ１1（または１2）に供給するミキサ１４と、ミキサ１４に局部発振周波数信号を供給する局部発振回路１５とを備えている。さらに送信機１０1，１０2の各々は、その送信機の送信アンテナ１1（または１2）を介して受信側から受信したフィードバックの信号をベースバンド周波数に変換するミキサ１６と、ミキサ１６に局部発振周波数信号を供給する局部発振回路１７と、周波数変換後のフィードバック信号を復調する復調部１８と、を備えている。復調部１８によって復調されたフィードバック信号から、受信側から送られてきた遅延差分が取り出され、この遅延差分によって遅延調整部１３が制御される。この制御では、受信側からのフィードバック信号によって通知される遅延差分がゼロとなるように、遅延調整部１３での送信信号の遅延量が決定される。
【００２０】
この構成において送信機１０1，１０2に与えられるユーザデータ列は、互いに独立なデータ列である。データ生成部１１がデータ列に付加する遅延調整用信号は、受信側において各送信機から受信した信号間の遅延差分を検出されるために周期的に挿入される信号である。この遅延調整用信号は、受信側において既知の信号であって、受信側においてどの送信機から送られてきた信号であるかを識別できるようなデータ形式を有する。一方、位相雑音補償用信号は、位相雑音の補償のためにデータ列に対して周期的に挿入される既知の信号であって、本発明の関連技術において既に公知のものである。見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにおける位相雑音の変化速度は高速であるので、位相雑音補償用信号は、細かい周期で、すなわち繰り返し周波数を高くしてデータ列に挿入する必要がある。図１に示した送信機１０1，１０2において、関連技術において一般的に用いられるＭＩＭＯ送信機と異なる点は、遅延のフィードバック制御のために遅延調整部１３、ミキサ１６、局部発振回路１７及び復調部１８が設けられている点と、データ生成部１１においてデータ列に対して遅延調整用信号を挿入する点である。
【００２１】
送信側に設けられた一方の送信機１０1の送信アンテナ１1から送信された送信信号は、伝送路５を介して、両方の受信機３０1，３０2において受信アンテナ３1，３2によって受信され、同様に、他方の送信機１０2の送信アンテナ１2から送信された送信信号も、伝送路５を介して、両方の受信機３０1，３０2において受信アンテナ３1，３2によって受信される。受信機３０1，３０2において受信した信号を受信信号と呼ぶ。
【００２２】
受信機３０1，３０2は同一の構成のものとすることができ、受信機３０1，３０2の各々は、受信アンテナ３1（または３2）で受信した信号をベースバンドの受信信号に周波数変換するミキサ３１と、ミキサ３１に局部発振周波数信号を供給する局部発振回路３２と、ベースバンドに周波数変換された受信信号に含まれる両方の送信機１０1，１０2からの位相雑音補償用信号に基づいて受信信号に対する位相雑音補償を行う位相雑音補償部３３と、位相雑音補償が行われた受信信号に対してチャネル分離を行い、所望のデータ列を抽出し出力するチャネル分離部３４と、を備えており、ここまでの構成は、関連技術における一般的なＭＩＭＯ受信機と同様である。特にチャネル分離部３４は、送信機１０1，１０2にそれぞれ独立に入力したデータ列に対応するデータ列を受信機３０1，３０2からそれぞれ独立に出力するためのものである。受信機３０1，３０2の各々は、さらに、ベースバンドに周波数変換された受信信号に含まれる送信機１０1，１０2からの遅延調整用信号に基づいて、両方の送信機１０1，１０2から受信した信号の間での遅延差分を検出する遅延検出部３５と、遅延検出部３５で検出した遅延差分を表す値をデータとして含むフィードバック信号を生成する遅延データ生成部３６と、フィードバック信号を変調して無線送信に適した形式の信号とする変調部３７と、変調後のフィードバック信号を送信用の周波数に周波数変換するミキサ３８と、ミキサ３８に局部発振周波数信号を供給する局部発振回路３９と、を備えている。ミキサ３８で周波数変換されたフィードバック信号が、受信アンテナ３1（または３2）を介して送信側に送られることになる。
【００２３】
次に、本実施形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの動作について、図２乃至図５を用いて説明する。図２乃至図５において、送信信号として図示されているものは、各送信機１０1，１０2からの送信信号における遅延調整用信号及び位相雑音補償用信号の時間配置を示しており、受信信号として図示されているものは、受信信号における遅延調整用信号及び位相雑音補償用信号の時間配置を示している。図において凡例として示すようにハッチングの種類を異ならせることによって、遅延調整用信号及び位相雑音補償用信号が送信機１０1と送信機１０2のどちらから送られてきたものかが分かるようになっている。
【００２４】
図２は、２つの送信アンテナ１1，１2から送信された信号を受信側において同一のタイミングで受信できるという理想的な状況を示している。このとき、受信信号では、両方の送信機１０1，１０2からの送信信号にそれぞれ含まれる位相雑音補償用信号が同一のタイミングで現れることとなり、位相雑音補償部３３は、両方の送信機１０1，１０2からの位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音の補償を行う。その結果、ＭＩＭＯ無線伝送に使用するキャリア周波数での位相同期がシステム全体として確立されることとなり、両方の受信機３０1，３０2からは、良好な特性を有する相互に独立したデータ列が出力されることになる。なお、図２及び図３は関連技術における位相雑音を説明するためのものであるので、これらの図では、本実施形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムに固有の構成要素は点線で示されている。
【００２５】
しかしながら、図２に示したような理想的な状況は、関連技術においては一般には達成されない。図３は関連技術のＭＩＭＯ無線通信システムにおける一般的な状況を示している。受信信号では、両方の送信機１０1，１０2からの送信信号にそれぞれ含まれる位相雑音補償用信号が伝送遅延に応じて時間的にずれて現れることとなり、その結果、位相雑音補償部３３は位相雑音の補償を行うことができなくなって、無線通信システム全体としての通信特性が劣化する。送信信号に挿入される個々の位相雑音補償用信号の時間幅を長くするによって、受信側での多少のタイミングのずれを吸収して位相雑音補償を可能とすることも考えられる。しかしながら、位相雑音補償用信号の時間幅を長くすることは、位相雑音補償用信号の繰り返し周波数を高くする必要があることとも相まって、ユーザデータ列すなわちペイロードの伝送に使用できる期間を短くすることを意味し、実効的な通信速度の大幅な低下につながる。
【００２６】
そこで本実施形態の見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムでは、各送信機１０1，１０2において、遅延検出用の独立した既知の信号を遅延調整用信号として周期的に送信データ列に挿入して送信信号とし、これらの送信信号を受信側に送信する。受信側では、遅延調整用信号を用いてそれぞれの送信機からの送信信号の受信タイミングを検出し、検出した受信タイミングをもとに各送信機１０1，１０2からの送信信号の遅延差分を算出して送信側にフィードバックする。送信側では、フィードバックされた遅延差分に送信信号の送信タイミングにおける遅延調整を行う。それによって、受信側では、両方の送信機１０1，１０2からの送信信号に含まれる位相雑音補償用信号を一致したタイミングで受信することができ、双方の送信機１０1，１０2からの位相雑音補償用信号に基づいて位相雑音補償を行うことができる。その結果、ＭＩＭＯ無線伝送に使用するキャリア周波数での位相同期がシステム全体として確立されることとなり、両方の受信機３０1，３０2からは、良好な特性を有する相互に独立したデータ列が出力されることになる。
【００２７】
図４は、上述した本実施形態での動作のうち、遅延差分の検出を示している。送信機１０1，１０2のそれぞれにおいて、データ生成部１１によりユーザデータ列に対して遅延調整用信号と位相雑音補償用信号とが挿入され、送信信号が生成される。送信信号は変調部１２で変調され、遅延調整部１３を経てミキサ１４で周波数変換され、送信アンテナ１1，１2から受信側に送信される。これらの送信信号は、受信側において、例えば受信機３０1において、受信アンテナ３1を介して受信され、ミキサ３１によりベースバンドに変換される。受信機３０1では、双方の送信機１０1，１０2からの送信信号が重なり合って受信されるので、受信機３０1での受信信号には、双方の送信機１０1，１０2からの送信信号にそれぞれ含まれる遅延調整用信号も含まれている。送信機１０1，１０2から受信側への伝搬遅延の差により双方の送信機１０1，１０2からの遅延調整用信号の受信タイミングは異なっているが、遅延検出部３５は、各遅延調整用信号の受信タイミングを検出してこれらの受信タイミングの差、すなわち、双方の送信機１０1，１０2からの送信信号における遅延差分を検出する。検出された遅延差分は遅延データ生成部３６に送られ、遅延データ生成部３６は、遅延差分をデータとして含むフィードバック信号を生成し、フィードバック信号は、変調部３７、ミキサ３８及び受信アンテナ３2を介して、送信側、例えば、送信機１０1に送られる。送信機１０1では、フィードバック信号は、送信アンテナ１1により受信され、ミキサ１６を経て復調部１８により復調され、これにより受信側で検出した遅延差分が取り出される。遅延差分は、制御量として遅延調整部１３に与えられる。
【００２８】
遅延差分が遅延調整部１３に供給されたことにより、図５に示すように、送信機１０1における送信信号に対し、遅延差分に相当する遅延が遅延調整部１３によって与えられる。遅延が調整された送信信号が送信機１０1から送信されることから、受信機３０1の受信信号においても、送信機１０1から送られてきた遅延調整用信号及び位相雑音補償用信号の遅延差分だけ遅延するので、結果として、送信機１０1からの位相雑音補償用信号と送信機１０2からの位相雑音補償用信号のタイミングが一致し、受信機３０1において位相雑音補償を行えるようになる。同様に受信機３０2においても、送信機１０1からの位相雑音補償用信号と送信機１０2からの位相雑音補償用信号のタイミングが一致し、位相雑音補償を行えるようになる。
【００２９】
本実施形態において、遅延差分に基づく遅延調整は、送信機１０1と送信機１０2のいずれか一方で行えばよい。また、遅延差分の検出は、受信機３０1と受信機３０2のいずれか一方で行えばよい。
【００３０】
ここで、送信信号における遅延調整用信号と位相雑音補償用信号の挿入周期について説明する。上述したように受信側における位相雑音の変化速度は高速なので、位相雑音補償用信号は高い繰り返し周波数で挿入する必要がある。個々の位相雑音補償用信号の時間幅は短いままでよい。一方、位相雑音の変動に比べて伝搬遅延の変化は遅いので、遅延調整用信号の繰り返し周波数は、位相雑音補償用信号の繰り返し周波数よりも低くすることができる。その代わり、遅延調整用信号の受信タイミングを確実に検出して遅延差分を求めることができるように、遅延調整用信号の時間幅を位相雑音補償用信号の時間幅よりも長くすることが好ましい。
【００３１】
次に、別の実施形態の２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムについて説明する。ＭＩＭＯ受信機では、チャネル分離の結果からＭＩＭＯ伝送路（あるいはＭＩＭＯ通信路）の状態を推定する伝送路状態推定部が設けられることが多い。受信側の伝送路状態推定部において伝送路の状態を推定し、伝送路の状態が最良になるような遅延量を探索して決定し、これを送信側にフィードバックすれば、図１に示した見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムと同様に、受信機において各送信機からの位相雑音補償用信号を同一のタイミングで受信できるようになって位相雑音の補償を行えるようになる。図６は、伝送路状態推定の結果に基づいて送信側で遅延調整を行うようにした２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの構成を示している。この無線通信システムは、図１に示した２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムの各受信機３０1，３０2において、チャネル分離部３４の出力に接続して伝送路５の状態を推定する伝送路状態推定部４０と、伝送路状態推定部４０での推定結果に基づいて遅延差分を検出する遅延検出部４１とを設け、遅延検出部４１で検出された遅延差分が遅延データ生成部３６に供給されるようにしたものである。ミキサ３１によってベースバンドに変換された受信信号が供給されて遅延差分を検出する図１に示す遅延検出部３５は、図６に示すシステムには設けられていない。送信側の構成は図１に示したシステムと同じであるが、送信機１０1，１０2内のデータ生成部１１は、遅延調整用信号をユーザデータ列に挿入する必要はない。
【００３２】
図６に示したシステムは、伝送路状態推定の結果に基づいて遅延差分が検出される点を除けば、図１に示したシステムと同様に動作する。
【００３３】
上述した各実施形態では、送信側から受信側へのユーザデータの伝送に用いられるアンテナをフィードバック信号の伝送にも用いるものとしたが、ユーザデータの伝送に用いるアンテナとフィードバック信号の伝送に用いるアンテナとを別個に設けることもできる。特に、２地点間で見通し内ＭＩＭＯ無線通信により双方向のユーザデータ列の伝送を行う場合には、第１の方向でユーザデータ列を伝送するための送信機における送信信号の遅延調整に用いるフィードバック信号を、第１の方向とは逆方向である第２の方向で伝送されるユーザデータ列に付加して伝送することができる。なお、フィードバック信号の伝送に要する帯域はユーザデータ列の伝送に用いられる帯域に比べて極めて小さいと考えられるから、上述の実施形態のように送信側から受信側へのユーザデータの伝送に用いられるアンテナをフィードバック信号の伝送に用いても、特に支障は生じない。
【００３４】
また、以上の説明は、２×２見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムに関するものであるが、本実施形態の方法は、送信アンテナの数が３以上、及び／または、受信アンテナが３以上である見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにも適用できる。その場合、送信側では各送信アンテナから遅延調整用信号及び移動雑音補償用信号を含む送信信号を送信し、受信側では、少なくとも１つの受信アンテナで受信した受信信号に基づいて、各送信アンテナから受信した信号間での遅延差分を検出する。検出された遅延差分は送信側にフィードバックされて遅延調整のために使用される。その際、送信アンテナの数をＮ（ただしＮ≧２）として、Ｎ−１本の送信アンテナに関連して送信信号の遅延調整を行えば十分であり、残った１本の送信アンテナについては遅延調整を行わなくてもよい。
【００３５】
また、本実施形態の方法は、偏波多重見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムにも適用できる。偏波多重見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムは、例えば、水平偏波と垂直偏波を用いる直線偏波多重見通し内ＭＩＭＯ無線通信システム、あるいは、右旋偏波と左旋偏波を用いる円偏波多重見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムである。偏波多重見通し内ＭＩＭＯ無線通信システムに適用する場合には、直交する２つの偏波成分の各々ごとに上述した方法を適用すればよい。
【符号の説明】
【００３６】
１1，１2    送信アンテナ
３1，３2    受信アンテナ
５    伝送路
１０1，１０2    送信機
１１    データ生成部
１２，３７    変調部
１３    遅延調整部
１４，１６，３１，３８    ミキサ
１５，１７，３２，３９    局部発振回路
１８    復調部
３０1，３０2    受信機
３３    位相雑音補償部
３４    チャネル分離部
３５，４１    遅延検出部
３６    遅延データ生成部
４０    伝送路状態推定部
【図１】
2016171492.tif 000003
【図２】
2016171492.tif 000004
【図３】
2016171492.tif 000005
【図４】
2016171492.tif 000006
【図５】
2016171492.tif 000007
【図６】
2016171492.tif 000008