(57)【要約】      （修正有）【課題】無線通信システムにおいて、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、協調送信を早期に実施することを目的とする。【解決手段】無線通信システムにおいて、各基地局１００１、１００２から送信されるパイロット信号は互いに直交し、移動局２００は、パイロット抽出部で抽出した各パイロット信号から、各基地局１００１、１００２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部と、補正後の各パイロット信号に基づき、各基地局１００１、１００２と移動局２００との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、伝送路特性と周波数偏差とに基づき、移動局２００の受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する等化部と、を備える。【選択図】図１
2017200084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と、
前記移動局にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局と、を備え、
各前記基地局から送信されるパイロット信号は互いに直交し、
前記移動局は、
前記移動局の受信信号から、各前記基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット抽出部で抽出した各前記パイロット信号から、各前記基地局と前記移動局との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、
前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差を基に各前記パイロット信号を補正するパイロット補正部と、
前記パイロット補正部により補正された各パイロット信号に基づき、各前記基地局と前記移動局との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、
前記伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と、前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差とに基づき、前記移動局の受信信号から各前記基地局，の送信データを抽出する等化部と、を備える、
無線通信システム。
【請求項２】
前記等化部は、
前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差により前記伝送路特性を補正することにより当該周波数偏差を含む擬似伝送路特性を作成する擬似伝送路作成部と、
前記擬似伝送路特性を用いて前記移動局の受信信号から各前記基地局の送信データを抽出する送信データ抽出部と、を備える、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記等化部は、
前記伝送路特性を用いて前記移動局の受信信号から各前記基地局の送信データを抽出する送信データ抽出部と、
前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差により前記送信データを補正する周波数偏差補正部と、を備える、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数の基地局は、前記協調送信としてダイバーシチ送信を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記複数の基地局は、前記協調送信として空間多重伝送を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の基地局は、前記協調送信としてダイバーシチ送信を行う基地局群と、前記協調送信として空間多重伝送を行う基地局群とを含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、協調送信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）において、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準化が進められている。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる次世代移動通信方式の技術を拡張したものである。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、高い要求条件を実現するために、キャリアアグリゲーション(ＣＡ：Carrier Aggregation)技術、マルチユーザーＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）技術、セル間協調送受信（ＣｏＭＰ：Coordinated Multi-point Transmission/reception)技術などが検討されている。
【０００３】
ＣｏＭＰ技術は、複数の基地局間でセル端ユーザーに対してダイバーシチ送信することで、ユーザーの通信品質を向上する。あるいは、ＣｏＭＰ技術は、セル端ユーザーの通信品質が十分である場合に、基地局間でＭＩＭＯ技術による空間多重伝送を行うことで、ユーザースループットを向上することも可能である。
【０００４】
ところが、複数の基地局間で協調送信を行う場合、基地局間のクロック発信器の個体差により周波数偏差が発生するため、移動局は周波数偏差のある複数の信号の合成信号を受信することになる。また、移動局と基地局との間においても、クロック発信器の個体差により周波数偏差が発生する。従って、移動局は、基地局間の周波数偏差、および移動局と基地局との間の周波数偏差を補正する必要がある。
【０００５】
周波数偏差を推定し補正する従来技術として、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１の方法によれば、協調送信する基地局ＡおよびＢのうち基地局Ａの送信信号を移動局が受信し、移動局は基地局Ａとの周波数偏差を検知して移動局のクロック発信器を補正する。その後、移動局の送信信号を基地局Ｂが受信し、基地局Ｂは移動局との周波数偏差を検知して基地局Ｂのクロック発信器を補正する。これにより、基地局Ａ，Ｂおよび移動局間で周波数偏差がなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１３５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、移動局と基地局Ｂの両方で周波数偏差の推定と補正をする必要がある。さらに、移動局からの送信信号を基地局Ｂが受信してから協調送信を実施する必要がある。従って、協調送信を実施するまでに時間がかかってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑み、複数の基地局と移動局の間で協調送信する場合において、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、協調送信を実施するまでの時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る無線通信システムは、移動局と、移動局にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局と、を備える無線通信システムであって、各基地局から送信されるパイロット信号は互いに直交し、移動局は、移動局の受信信号から、各基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、パイロット抽出部で抽出した各パイロット信号から、各基地局と移動局との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、周波数偏差推定部で推定した周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部と、パイロット補正部により補正された各パイロット信号に基づき、各基地局と移動局との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と、周波数偏差推定部で推定した周波数偏差とに基づき、移動局の受信信号から各基地局の送信データを抽出する等化部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無線通信システムによれば、移動局が各基地局から受信したパイロット信号から各基地局との周波数偏差を推定し、周波数偏差に基づき各基地局の送信データを抽出するため、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、早期に協調送信を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る無線送信装置の構成例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る無線受信装置の構成例を示す図である。
【図４】基地局の送信信号におけるシンボル配置例を示す図である。
【図５】基地局の送信信号におけるシンボル配置例を示す図である
【図６】移動局の受信信号のシンボル配置例を示す図である。
【図７】移動局の受信信号における各基地局の送信データのシンボル配置例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る等化部とその周辺の構成を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る受信装置の構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る等化部とその周辺の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図１２】送信装置および受信装置のハードウェア構成を示す図である。
【図１３】送信装置および受信装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜Ａ．実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示している。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００に対して協調送信を行うＮｂ個の基地局１００１〜１００Ｎｂとを備えて構成される。基地局１００１〜１００Ｎｂは、ダイバーシチ送信、あるいは空間多重伝送を行う。
【００１３】
図２は、基地局１００１〜１００Ｎｂの夫々が備える無線送信装置（以下、単に「送信装置」と呼ぶ）の構成例を示している。また、図３は、移動局２００が備える無線受信装置（以下、単に「受信装置」とも呼ぶ）の構成例を示している。
【００１４】
本実施の形態においては、図１に示した送信装置１０を備えるＮｂ個の基地局１００１〜１００Ｎｂから図２に示した受信装置２０Ａを備える移動局２００に対してデータを伝送する場合の動作を説明する。また、図１および図２に示すように、送信装置１０の送信アンテナ数をＮｔ、受信装置２０Ａの受信アンテナ数をＮｒとする。
【００１５】
図２に示すように、送信装置１０は、誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３１〜３Ｎｔ、パイロット挿入部４１〜４Ｎｔ、周波数時間変換部５１〜５Ｎｔ、ガードインターバル挿入部６１〜６Ｎｔ、および送信アンテナ７１〜７Ｎｔを備えている。
【００１６】
送信装置１０は、Ｎｔ本の送信アンテナを有し、Ｎｔ本の送信アンテナに対応して、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、およびガードインターバル挿入部６の組をＮｔ個有している。以下の説明において、Ｎｔ本の送信アンテナの夫々を区別する必要がある場合には、送信アンテナ７１、または送信アンテナ７Ｎｔのように添え字を付し、それ以外の場合には単に送信アンテナ７と称する。時間周波数変換部、パイロット挿入部、周波数時間変換部、およびガードインターバル挿入部についても送信アンテナと同様の取扱いとする。
【００１７】
誤り訂正符号化部１は、送信データに対して誤り訂正符号化処理を行う。マッピング部２は、誤り訂正符号化処理が施された送信データをシンボルへマッピングする。時間周波数変換部３は、マッピングされた送信データを時間領域から周波数領域へと変換する。パイロット挿入部４は、周波数領域の送信データにパイロット信号を挿入して送信信号を作成する。周波数時間変換部５は、パイロット信号が挿入された周波数領域の送信信号を時間領域に変換する。ガードインターバル挿入部６は、時間領域の送信信号にガードインターバルを付加する。送信アンテナ７は、ガードインターバルが挿入された送信信号を送信する。すなわち、送信アンテナ７から移動局２００への送信信号には、パイロット信号、送信データ、およびガードインターバルが含まれている。
【００１８】
図３に示すように、受信装置２０Ａは、誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、等化部２８Ａ、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、周波数偏差推定部３１、パイロット抽出部２４１〜２４Ｎｒ、時間周波数変換部２５１〜２５Ｎｒ、ガードインターバル除去部２６１〜２６Ｎｒ、および受信アンテナ２７１〜２７Ｎｒ、を備えている。
【００１９】
受信装置２０Ａは、Ｎｒ本の受信アンテナを有し、Ｎｒ本の受信アンテナに対応して、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、およびガードインターバル除去部２６の組をＮｒ個有している。以下の説明において、Ｎｒ本の受信アンテナの夫々を区別する必要がある場合には、図３に示すように受信アンテナ２７１、または受信アンテナ２７Ｎｒのように添え字を付して称し、それ以外の場合には単に受信アンテナ２７と称する。パイロット抽出部、時間周波数変換部、およびガードインターバル除去部についても受信アンテナと同様の取扱いとする。
【００２０】
受信アンテナ２７は、各基地局１００１〜１００Ｎｂから送信された信号を受信する。ガードインターバル除去部２６は、受信アンテナ２７で受信した信号からガードインターバルを除去する。時間周波数変換部２５は、ガードインターバルが除去された受信信号を時間領域から周波数領域へ変換する。パイロット抽出部２４は、周波数領域に変換された受信信号から各基地局１００１〜１００Ｎｂで配置されたパイロット信号を抽出する。周波数偏差推定部３１は、パイロット抽出部２４が抽出したパイロット信号を用いて、各基地局１００１〜１００Ｎｂと移動局２００との周波数偏差を推定する。パイロット補正部３０は、周波数偏差推定部３１で推定した周波数偏差に基づき、各基地局１００１〜１００Ｎｂのパイロット信号から周波数偏差を除去する補正を行う。
【００２１】
伝送路特性推定部２９は、補正後のパイロット信号を用いて、各基地局１００１〜１００Ｎｂと移動局２００との間の伝送路特性を推定する。等化部２８Ａは、伝送路特性推定部２９で得られた伝送路特性と周波数偏差推定部３１で得られた周波数偏差とを用いて、各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信シンボルデータを受信信号より抽出する。周波数時間変換部２３は、等化部２８Ａで抽出した各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信シンボルデータを周波数領域から時間領域に変換する。デマッピング部２２Ａは、時間領域に変換された各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信シンボルデータに対してデマッピング処理を行い、ビット単位の軟判定値を生成して各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信シンボルデータをビットデータに変換する。誤り訂正復号化部２１は、デマッピング処理で得られたビットデータに対して誤り訂正復号化処理を行うことで、各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信データを復号する。
【００２２】
以上で、送信装置１０および受信装置２０Ａの全体構成を説明した。次に、送信装置１０および受信装置２０Ａにおいて特徴的な処理を行う各構成要素について、その具体的な構成および動作を詳しく説明する。なお、以下では説明の容易化のため、協調送信する基地局数Ｎｂを２、基地局の送信アンテナ数Ｎｔを１、移動局の受信アンテナ数Ｎｒを２として説明する。しかし、本発明はこの基地局数、基地局の送信アンテナ数、移動局の受信アンテナ数の組み合わせに限定されるものではない。
【００２３】
パイロット挿入部４は、時間周波数変換部３で周波数領域に変換された送信データにパイロット信号を挿入して送信信号を作成する。図４は、基地局１００１の送信信号におけるシンボル配置例を示し、図５は、基地局１００２の送信信号におけるシンボル配置例を示している。図４および図５において、マトリクス状に表現されたシンボル配置の行方向が時間を、列方向が周波数をそれぞれ示している。図４において、黒丸が基地局１００１で付与されたパイロット信号を、×がヌルをそれぞれ示し、空白欄には基地局１００１のデータ信号が挿入される。図５において、白丸が基地局１００２で付与されたパイロット信号を、×がヌルをそれぞれ示し、空白欄には基地局１００２のデータ信号が挿入される。図４および図５に示すように、基地局１００１の送信信号においてパイロット信号が挿入される位置には、基地局１００２の送信信号においてはヌルが挿入される。反対に、基地局１００２の送信信号においてパイロット信号が挿入される位置には、基地局１００１の送信信号においてはヌルが挿入される。このように、基地局１００１のパイロット信号と基地局１００２のパイロット信号とは、互いに直交している。従って、これら２つのパイロット信号は互いに干渉せず、移動局２００の受信信号から独立して抽出することができる。
【００２４】
図６は、図４および５に示した送信信号が基地局１００１および１００２から送信されたときの、移動局２００の受信信号のシンボル配置例を示している。図６において、マトリクス状に表現されたシンボル配置の行方向が時間を、列方向が周波数をそれぞれ示している。そして、黒丸が基地局１００１で付与されたパイロット信号を示し、白丸が基地局１００２で付与されたパイロット信号を示している。空白欄には基地局１００１のデータ信号と基地局１００２のデータ信号とが多重される。また、黒丸または白丸に付された（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘが基地局インデックス、ｙが時間インデックス、ｚが周波数インデックスを示している。例えば、（１，１，１）という座標が付された黒丸は、基地局１００１からのパイロット信号で、時間と周波数が共に１であることを示している。
【００２５】
パイロット抽出部２４１および２４２は、受信信号から基地局１００１および基地局１００２のパイロット信号を抽出する。図６に示すように、両パイロット信号は互いに直交することから、パイロット抽出部２４１および２４２はこれらを互いに干渉しない状態で抽出することができる。具体的には、図６の黒丸の位置の信号を基地局１００１のパイロット信号として抽出し、図６の白丸の位置の信号を基地局１００２のパイロット信号として抽出する。
【００２６】
周波数偏差推定部３１は、パイロット抽出部２４１，２４２で抽出した基地局１００１，１００２のパイロット信号を使用して、基地局１００１と移動局２００との間の周波数偏差、および基地局１００２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する。以下に、周波数偏差の推定方法を説明するが、これはあくまでも一例であり、本発明はこれに限定されない。
【００２７】
パイロット抽出部２４１，２４２で抽出した基地局１００１のパイロット信号を｛ｐ１｝＝ｐ１，１，１，ｐ１，１，２，…ｐ１，４，４とし、基地局１００２のパイロット信号を｛ｐ２｝＝ｐ２，１，１，ｐ２，１，２，…ｐ２，４，４とする。図６に示したように、ｐｘ，ｙ，ｚのｘは基地局インデックス、ｙはパイロット位置の時間インデックス、ｚはパイロット位置の周波数インデックスを表している。基地局１００１のパイロット信号｛ｐ１｝の相関値ｃ１、基地局１００２のパイロット信号｛ｐ２｝の相関値ｃ２は、それぞれ以下の式から求められる。
【００２８】
【数１】
2017200084.tif 000003
【００２９】
ここで、ｐ＊は複素数ｐの複素共役を表している。相関値ｃ１の位相θ１、および相関値ｃ２の位相θ２は以下の式から求められる。
【００３０】
【数２】
2017200084.tif 000004
【００３１】
θ１は、基地局１００１と移動局２００との間の周波数偏差に関連する値であり、θ２は基地局１００２と移動局２００との間の周波数偏差に関連する値である。周波数偏差推定部３１は、上記の式で求めた位相θ１、θ２をパイロット補正部３０および等化部２８Ａへ出力する。
【００３２】
パイロット補正部３０は、周波数偏差推定部３１で求めた位相θ１，θ２を用いてパイロット信号の周波数偏差を補正する。具体的には、パイロット補正部３０は、まず基地局１００１のパイロット信号｛ｐ１｝および基地局１００２のパイロット信号｛ｐ２｝を補正するための周波数偏差補正値｛Ｂｙ｝を以下の式から求める。
【００３３】
【数３】
2017200084.tif 000005
【００３４】
ここで、Ｂｙ，ａ（ａ＝１，２）は、時間インデックスがｙの位置にある基地局１００ａのパイロット信号に対する周波数偏差補正値である。式（５）、（６）から分かるように、ｙ＝１のパイロット信号に対する周波数偏差補正値は存在しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、ｙ＝１が位相変化量の基準位置であるため、ｙ＝１のパイロット信号は周波数偏差補正を必要としないからである。また、Ｂｙ，ａ（ａ＝１，２）は周波数インデックスであるｚに依存しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、周波数に依存しないからである。
【００３５】
また、式（５）、（６）の右辺における指数部の（ｙ−１）は、基準となるｙ＝１からの時間方向の距離を表している。位相θ１、θ２は時間方向に隣接するパイロット信号間の位相差である。図６に示すように、時間方向に隣接するパイロット信号間の時間方向のシンボル数は２である。また、図７に示すように、補正対象となる時間インデックスがｙのデータの、基準となるｙ＝１からのシンボル数は、（ｙ−１）×２である。そのため、時間インデックスがｙのデータを補正する場合、位相変化量は位相θ１、θ２の（ｙ−１）倍になる。上記の理由から、式（５）、（６）の右辺の指数部では位相θ１、θ２に（ｙ−１）が乗算されている。
【００３６】
パイロット補正部３０は、補正値｛Ｂｙ｝を用いて基地局１００１のパイロット信号｛ｐ１｝および基地局１００２のパイロット信号｛ｐ２｝を以下の式により補正する。
【００３７】
【数４】
2017200084.tif 000006
【００３８】
【数５】
2017200084.tif 000007
【００３９】
式（７）、（８）はｙ＝１の場合、式（９）、（１０）はｙ≧２の場合である。ここで、Ｑａ，ｘ，ｙ（ａ＝１，２）は、補正後のパイロット位置（ｘ，ｙ，ｚ）のパイロット信号を表す。
【００４０】
伝送路特性推定部２９は、パイロット補正部３０で補正した補正後のパイロット信号Ｑａ，ｘ，ｙ（ａ＝１，２）に基づき、基地局１００１，１００２と移動局２００との間の伝送路特性を伝送路特性値として算出する。
【００４１】
等化部２８Ａは、伝送路特性推定部２９で求めた伝送路特性値と、周波数偏差推定部３１で求めた位相θ１，θ２とを用いて、受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する。
【００４２】
図７は、移動局２００の受信信号における各基地局１００１，１００２の送信データのシンボル配置例を示している。図７において（ｍ，ｎ）はデータの位置を表し、ｍがデータの時間インデックス、ｎがデータの周波数インデックスを表している。ここで、位置（ｍ，ｎ）に対する受信データ｛Ｄｍｎ｝と、位置（ｍ，ｎ）に対する伝送路特性推定値｛Ｈｍｎ｝は以下の式で表すことができる。
【００４３】
【数６】
2017200084.tif 000008
【００４４】
ここで、Ｄｍ，ｎ，ｒ（ｒ＝１，２）は受信アンテナ２７ｒにおける受信データを表し、Ｈｍ，ｎ，ａ，ｂ（ａ＝１，２、ｂ＝１，２）は基地局１００ａと移動局２００の受信アンテナ２７ｂとの間の伝送路特性値を表す。
【００４５】
図８は、等化部２８Ａとその周辺の構成を示す図である。図８に示すように、等化部２８Ａは、擬似伝送路作成部２８１と、送信データ抽出部２８２とを備えている。擬似伝送路作成部２８１は、伝送路特性推定部２９の出力である伝送路特性値の｛Ｈｍｎ｝と周波数偏差推定部３１の出力である位相θ１，θ２とを用いて、伝送路特性値に周波数偏差を付与した擬似伝送路特性値を生成する。すなわち、伝送路特性値は補正後のパイロット信号から作成されているため、周波数偏差を含んでいない。そのため、擬似伝送路作成部２８１は、伝送路特性値に周波数偏差を付与して擬似伝送路特性値を生成する。
【００４６】
送信データ抽出部２８２は、擬似伝送路作成部２８１で求めた擬似伝送路を用いて、時間周波数変換部２５の出力である受信信号から基地局１００１，１００２の送信データを抽出する。
【００４７】
擬似伝送路作成部２８１は、以下の式により位相θ１，θ２から周波数偏差付与値｛Ｋｍ｝を算出する。
【００４８】
【数７】
2017200084.tif 000009
【００４９】
さらに、擬似伝送路作成部２８１は、以下の式により擬似伝送路特性値｛Ｖｍｎ｝を生成する。
【００５０】
【数８】
2017200084.tif 000010
【００５１】
擬似伝送路特性値｛Ｖｍｎ｝は、周波数偏差を含んだ伝送路特性であることから、擬似的な伝送路とみなすことができる。そのため、後段の送信データ抽出部２８２では、周波数偏差を意識せず一般的な等化法により送信データを抽出することができる。
【００５２】
送信データ抽出部２８２では、受信データ｛Ｄｍｎ｝と擬似伝送路特性値｛Ｖｍｎ｝を用いて、基地局１００１，１００２の送信データを抽出する。送信データの抽出方法は様々であるが、ここでは一例としてＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）等化法を説明する。また、基地局１００１と基地局１００２で協調送信するデータが同じであるダイバーシチ送信の場合と、基地局１００１と基地局１００２で協調送信するデータが異なる空間多重伝送の場合のそれぞれについて説明する。
【００５３】
ダイバーシチ送信の場合は、基地局１００１と移動局２００との間の伝送路と、基地局１００２と移動局２００との間の伝送路とを合成することで、あたかも１つの基地局から移動局２００へ送信が行われたように考える。具体的には、送信データ抽出部２８２は、基地局１００１の擬似伝送路特性値｛Ｖｍｎ｝と、基地局１００２の擬似伝送路特性値｛Ｖｍｎ｝を以下の式により合成する。
【００５４】
【数９】
2017200084.tif 000011
【００５５】
ここで、Ｖｍ，ｎ，ｂ（ｂ＝１，２）は、基地局１００１と移動局２００の受信アンテナ２７ｂとの間の擬似伝送路値Ｖｍ，ｎ，ｂ，１と、基地局１００２と移動局２００の受信アンテナ２７ｂとの間の擬似伝送路値Ｖｍ，ｎ，ｂ，２との合成値である。この合成値により、以下の式から、位置（ｍ，ｎ）に対する基地局の送信データ｛Ｗｍｎ｝を抽出する。
【００５６】
【数１０】
2017200084.tif 000012
【００５７】
ここで、ＶＨｍｎは行列Ｖｍｎのエルミート転置行列であり、Ｎは移動局２００の受信アンテナ２７で生じる雑音電力を表す。Ｎについては、雑音電力を推定する処理を別途行ってその推定値を用いても良いし、固定値を用いても良い。ここでは、説明の簡略化のため固定値を用いるものとする。
【００５８】
ダイバーシチ送信では基地局１００１と基地局１００２の送信データが同じであるため、式（２０）の通り、抽出される送信データは１つとなる。
【００５９】
次に、基地局１００１と基地局１００２が空間多重伝送を行う場合の、送信データ抽出部２８２における送信データの抽出について説明する。送信データ抽出部２８２は、位置（ｍ，ｎ）に対する基地局１００１，１００２の送信データ｛Ｗｍｎ｝を以下の式で抽出する。
【００６０】
【数１１】
2017200084.tif 000013
【００６１】
ここで、Ｉは２×２の単位行列であり、Ｗｍ，ｎ，ａ（ａ＝１，２）は位置（ｍ，ｎ）における基地局ａの送信データに対する推定値を表す。
【００６２】
このように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局１００１，１００２と、を備える。各基地局１００１，１００２から送信されるパイロット信号は互いに直交する。移動局２００は、移動局２００の受信信号から、各基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部２４１〜２４Ｎｒと、パイロット抽出部２４１〜２４Ｎｒで抽出した各パイロット信号から、各基地局１００１，１００２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部３１と、周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部３０と、パイロット補正部３０により補正された各パイロット信号に基づき、各基地局１００１，１００２と移動局２００との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部２９と、伝送路特性と、周波数偏差とに基づき、移動局２００の受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する等化部２８Ａ，２８Ｂと、を備える。各基地局１００１，１００２は、パイロット信号を互いに直交するように配置するため、移動局２００では、基地局１００１と基地局１００２のパイロット信号を互いに干渉することなく抽出することができる。さらに、移動局２００は、抽出したパイロット信号から各基地局１００１，１００２の周波数偏差を推定することができるので、基地局１００１と基地局１００２の送信データを、周波数偏差を補正した状態で抽出することができる。また、移動局２００のみで周波数偏差の補正を行うため、短時間で周波数偏差を補正することが可能である。
【００６３】
また、無線通信システムの等化部２８Ａは、周波数偏差に基づき伝送路特性を補正することにより当該周波数偏差を含む擬似伝送路特性を作成する擬似伝送路作成部２８１と、擬似伝送路特性を用いて移動局２００の受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する送信データ抽出部２８２と、を備える。従って、送信データ抽出部２８２は、基地局１００１と基地局１００２の送信データを、周波数偏差を補正した状態で抽出することができる。また、移動局２００のみで周波数偏差の補正を行うため、短時間で周波数偏差を補正することが可能である。
【００６４】
＜Ｂ．実施の形態２＞
図９は、実施の形態２の無線通信システムにおいて移動局２００が備える無線受信装置（以下、「単に受信装置２０Ｂ」と称する）の構成例を示す図である。受信装置２０Ｂは、実施の形態１の受信装置２０Ａにおいて、等化部２８Ａを等化部２８Ｂに、デマッピング部２２Ａをデマッピング部２２Ｂに代えたものであり、それ以外の受信装置２０Ｂの構成は受信装置２０Ａと同様である。
【００６５】
図１０は、等化部２８Ｂとその周辺の構成を示す図である。図１０に示すように、等化部２８Ｂは、送信データ抽出部２８３と、周波数偏差補正部２８４とを備える。送信データ抽出部２８３は、伝送路特性推定部２９で推定された伝送路特性推定値を用いて、時間周波数変換部２５で周波数領域に変換された受信信号から各基地局１００１〜１００Ｎｂの送信データを抽出する。周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差推定部３１で推定された周波数偏差を用いて、送信データ抽出部２８３が抽出した送信データの周波数偏差を除去する補正を行う。
【００６６】
以下、説明の簡単化のため、実施の形態１と同様に、協調送信する基地局数Ｎｂを２、基地局の送信アンテナ数Ｎｔを１、移動局の受信アンテナ数Ｎｒを２として説明する。ただし、本発明はこの基地局数、基地局の送信アンテナ数、移動局の受信アンテナ数の組み合わせに限定されるものではない。
【００６７】
送信データ抽出部２８３は、基地局の協調送信方法がダイバーシチ送信、または空間多重伝送であるかを問わず、いずれの場合も以下の式で基地局１００１，１００２の送信データ{Ｗｍｎ}を抽出する。
【００６８】
【数１２】
2017200084.tif 000014
【００６９】
式（２３）は、実施の形態１の式（２１）において｛Ｖｍｎ｝を｛Ｈｍｎ｝に置き換えた式である。Ｗｍ，ｎ，１は基地局１００１の送信データの推定値を、Ｗｍ，ｎ，２は基地局１００２の送信データの推定値を表している。ダイバーシチ送信の場合、基地局１００１と基地局１００２の送信データは同じであるが、式（２３）では基地局１００１および基地局１００２の送信データを個別に算出している。これは、後段の周波数偏差補正部２８４において両者の補正量が異なるためである。
【００７０】
周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差推定部３１が算出した位相θ１、θ２から、以下の式を用いて周波数偏差補正値｛Ｊｍ｝を算出する。
【００７１】
【数１３】
2017200084.tif 000015
【００７２】
式（２５）、（２６）において、Ｊｍ，ａ（ａ＝１，２）は時間インデックスがｍの位置にある基地局１００ａの送信データに対する周波数偏差補正値を表し、ｅは自然対数を表す。式（２５）、（２６）から分かるように、ｍ＝１の場合の周波数偏差補正値は存在しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、ｍ＝１を位相変化量の基準位置としているためである。また、周波数偏差補正値Ｊｍ，ａ（ａ＝１，２）は周波数インデックスｎに依存しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、周波数に依存しないからである。
【００７３】
また、式（２５）、（２６）の右辺における指数部の（ｍ−１）は、基準となるｍ＝１からの時間方向の距離を表している。位相θ１、θ２は時間方向に隣接するパイロット信号間の位相差であり、図７に示したように、時間方向に隣接するパイロット信号間の時間方向の距離はシンボル数２である。また、補正対象となる時間インデックスｍの送信データは、基準となるｍ＝１の送信データとの時間方向の距離がシンボル数（ｍ−１）×２となる。そのため、時間インデックスｍのデータの位相変化量は位相θ１、θ２の（ｍ−１）倍になる。上記の理由から、上記式の右辺の指数部では位相θ１、θ２に（ｍ−１）が乗算されている。
【００７４】
次に、周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差補正値Ｊｍ，ａ（ａ＝１，２）を用いて、送信データ抽出部２８３で求めた各基地局１００１，１００２の送信データ｛Ｗｍｎ｝から周波数偏差を除去する補正を行う。補正後の送信データ｛Ｒｍｎ｝＝Ｒｍ，ｎ，１、Ｒｍ，ｎ，２は、ｍ＝１の場合、以下の式により求められる。
【００７５】
【数１４】
2017200084.tif 000016
【００７６】
また、補正後の送信データ｛Ｒｍｎ｝＝Ｒｍ，ｎ，１、Ｒｍ，ｎ，２は、ｍ≧２の場合、以下の式により求められる。
【００７７】
【数１５】
2017200084.tif 000017
【００７８】
ここで、Ｒｍ，ｎ，ａ（ａ＝１，２）は位置（ｍ，ｎ）における基地局１００ａから送信されたデータの推定値を表す。
【００７９】
次に、デマッピング部２２Ｂの動作を説明する。デマッピング部２２Ｂは、周波数時間変換部２３で時間領域に変換された各基地局１００１，１００２の送信データにデマッピング処理を行い、ビット単位の軟判定値｛Ｌｉａ｝＝Ｌｉ，ａ，１、Ｌｉ，ａ，ｓを生成する。ここで、ｉは基地局から送信されたデータシンボルの時刻インデックス、ａは基地局インデックス、ｓは１シンボルあたりのビット数を表している。デマッピング部２２Ｂは、基地局１００１，１００２間の協調送信が空間多重伝送である場合、軟判定値｛Ｌｉａ｝をそのまま誤り訂正復号化部２１に出力する。ここまでのデマッピング部２２Ｂの動作は、実施の形態１のデマッピング部２２Ａと同様である。
【００８０】
しかし、デマッピング部２２Ｂは、基地局１００１，１００２間の協調送信がダイバーシチ送信である場合、基地局１００１，１００２の送信データシンボルに対して、同一時刻かつ同一ビット位置の軟判定値を以下の式により合成する。これは、ダイバーシチ送信の場合、実施の形態１の等化部２８Ａは基地局１００１，１００２の送信データを同一の値として抽出するのに対して、実施の形態２の等化部２８Ｂは基地局１００１，１００２の送信データを個別に抽出するためである。
【００８１】
【数１６】
2017200084.tif 000018
【００８２】
式（３１）において、Ｇｉ，ｊは時刻ｉのデータシンボルにおけるｊビット目（ｊ＝１〜ｓ）の軟判定合成値を表す。
【００８３】
実施の形態２の無線通信システムによれば、実施の形態１の無線通信システムと同様、移動局２００のみの動作により、周波数偏差を除去して各基地局１００１，１００２の協調送信データを抽出することが出来るため、早期に協調送信を行うことが出来る。また、このような実施の形態１と共通の効果に加えて、実施の形態２の無線通信システムによれば以下の効果を奏する。
【００８４】
すなわち、実施の形態１の受信装置２０Ａにおいて、等化部２８Ａは、擬似伝送路特性値に対して周波数偏差を除去する補正を行うため、擬似伝送路特性値の数、すなわち（基地局数Ｎｂ）×（基地局の送信アンテナ数Ｎｔ）×（移動局の受信アンテナ数Ｎｒ）の回数の複素乗算が必要だった。これに対して、実施の形態２の受信装置２０Ｂによれば、等化部２８Ｂは、周波数偏差を含まない伝送路特性を用いて移動局２００の受信信号から周波数偏差を含む各基地局１００１，１００２の送信データ｛Ｗｍｎ｝を抽出する送信データ抽出部２８３と、周波数偏差推定部３１が算出した位相θ１、θ２を用いて送信データ｛Ｗｍｎ｝から周波数偏差を除去する補正を行う周波数偏差補正部２８４とを備える。つまり、等化部２８Ｂは、各基地局１００１，１００２の送信データを抽出した後に送信データから周波数偏差を除去する補正を行うため、複素乗算の回数を送信データの数、すなわち（基地局数Ｎｂ）×（基地局の送信アンテナ数Ｎｔ）に削減することができる。
【００８５】
また、各基地局１００１，１００２が移動局２００に対して協調送信としてダイバーシチ送信を行う場合、移動局２００における受信感度が向上するため、帯域保証伝送を必要とするデータの伝送に適している。
【００８６】
また、各基地局１００１，１００２が移動局２００に対して協調送信として空間多重伝送を行う場合、スループットが向上するため、ベストエフォート伝送を必要とするデータの伝送に適している。
【００８７】
＜Ｃ．実施の形態３＞
実施の形態１，２では、基地局の協調送信の例としてダイバーシチ送信と空間多重伝送とを挙げた。実施の形態３では、基地局を２つの基地局群に分け、一方がダイバーシチ送信を、他方が空間多重伝送を行うことを特徴とする。
【００８８】
図１１は、実施の形態３に係る無線通信システムの構成を示す図である。実施の形態３に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００に対してダイバーシチ送信を行うＫ局の基地局１０１１〜１０１Ｋと、移動局２００に対して空間多重伝送を行うＬ局の基地局１０２１〜１０２Ｌとを備える。以下、ダイバーシチ送信を行うＫ局の基地局１０１１〜１０１Ｋを基地局群Ａ、空間多重伝送を行うＬ局の基地局１０２１〜１０２Ｌを基地局群Ｂと呼ぶ。
【００８９】
ダイバーシチ送信は、受信感度の向上を特徴とする送信方法である。一方、空間多重伝送は、スループットの向上を特徴とする送信方法である。そのため、例えば低い伝送レートで高い受信品質を要求する制御データ等の、帯域保証伝送を必要とするデータは、基地局群Ａを用いてダイバーシチ送信する。一方、例えば最低限の受信品質で高い伝送レートを必要とするユーザデータ等の、ベストエフォート伝送を必要とするデータは、基地局群Ｂを用いて空間多重伝送する。これにより、効率的なデータ伝送を可能にする。
【００９０】
移動局２００の受信処理には、実施の形態１の受信装置２０Ａを用いても良いし、実施の形態２の受信装置２０Ｂを用いても良い。以下の説明では、移動局２００の受信処理に実施の形態２の受信装置２０Ｂを用いる場合について説明する。
【００９１】
基地局群Ａおよび基地局群Ｂの送信データの双方に対して、受信装置２０Ｂのガードインターバル除去部２６、時間周波数変換部２５、パイロット抽出部２４、周波数偏差推定部３１、パイロット補正部３０、伝送路特性推定部２９、および等化部２８Ｂは、実施の形態２と同様の処理を行う。デマッピング部２２Ｂでは、基地局群Ａおよび基地局群Ｂの送信データの軟判定値が生成される。このとき基地局群Ａに属する基地局１０１ｆ（１≦ｆ≦Ｋ）の軟判定値を｛Ｔｉｆ｝＝Ｔｉ，ｆ，１，…，Ｔｉ，ｆ，ｓ１、基地局群Ａに属する基地局１０１ｇ（１≦ｇ≦Ｌ）の軟判定値を｛Ｕｉｇ｝＝Ｕｉ，ｇ，１，…，Ｕｉ，ｇ，ｓ２とする。ここで、ｉはデータシンボルの時刻インデックス、ｓ１は基地局群Ａにおける１シンボルあたりのビット数、ｓ２は基地局群Ｂにおける１シンボルあたりのビット数を表す。
【００９２】
デマッピング部２２Ｂは、ダイバーシチ送信する基地局群Ａの軟判定値｛Ｔｉｆ｝について以下の式により軟判定値を合成する。
【００９３】
【数１７】
2017200084.tif 000019
【００９４】
式（３２）においてＲｉ，ｊは、時間インデックスｉのｊビット目（１≦ｊ≦ｓ１）における軟判定値である。
【００９５】
一方、デマッピング部２２Ｂは、空間多重伝送する基地局群Ｂの軟判定値｛Ｔｉｆ｝は合成せず、そのまま出力する。
【００９６】
このように、実施の形態３に係る無線通信システムにおいて、移動局２００に協調送信する複数の基地局は、協調送信としてダイバーシチ送信を行う基地局群Ａと、協調送信として空間多重伝送を行う基地局群Ｂとを備える。従って、帯域保証伝送が必要なデータは基地局群Ａを使用し、ベストエフォート伝送が必要なデータは基地局群Ｂを使用することができる。これにより、効率的にデータを送信することが可能になる。
【００９７】
＜Ｄ．ハードウェア構成＞
上述した無線通信システムにおいて、送信装置１０の誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、およびガードインターバル挿入部６は、図１２に示す処理回路３８１により実現される。また、受信装置２０Ａの誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、ガードインターバル除去部２６、周波数偏差推定部３１、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、等化部２８Ａも、図１２に示す処理回路３８１により実現される。また、受信装置２０Ｂのデマッピング部２２Ｂと等化部２８Ｂも、図１２に示す処理回路３８１により実現される。
【００９８】
すなわち、処理回路３８１は、誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、ガードインターバル挿入部６、誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、ガードインターバル除去部２６、周波数偏差推定部３１、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、等化部２８Ａ、デマッピング部２２Ｂ、および等化部２８Ｂを備える。
【００９９】
処理回路３８１には、専用のハードウェアが適用されても良いし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されても良い。プロセッサは、例えば中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、Digital Signal Processor等である。
【０１００】
処理回路３８１が専用のハードウェアである場合、処理回路３８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。等化部２８Ａ等の各部の機能それぞれは、複数の処理回路３８１で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
【０１０１】
処理回路３８１がプロセッサである場合、等化部２８Ａ等の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図１３に示すように、処理回路３８１に適用されるプロセッサ３８２は、メモリ３８３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。ここで、メモリ３８３には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Electrically Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）及びそのドライブ装置の少なくともいずれか１つが含まれる。
【０１０２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  誤り訂正符号化部、２  マッピング部、３，２５  時間周波数変換部、４  パイロット挿入部、５，２３  周波数時間変換部、６  ガードインターバル挿入部、７  送信アンテナ、１０  送信装置、２０Ａ，２０Ｂ  受信装置、２１  誤り訂正復号化部、２２Ａ，２２Ｂ  デマッピング部、２４  パイロット抽出部、２６  ガードインターバル除去部、２７  受信アンテナ、２８Ａ，２８Ｂ  等化部、２９  伝送路特性推定部、３０  パイロット補正部、３１  周波数偏差推定部、１００１〜１００Ｎｂ，１０１１〜１０１Ｋ，１０２１〜１０２Ｌ  基地局、２００  移動局、２８１  擬似伝送路生成部、２８２，２８３  送信データ抽出部、２８４  周波数偏差補正部、３８１  処理回路、３８２  プロセッサ、３８３  メモリ。
【図１】
2017200084.tif 000020
【図２】
2017200084.tif 000021
【図３】
2017200084.tif 000022
【図４】
2017200084.tif 000023
【図５】
2017200084.tif 000024
【図６】
2017200084.tif 000025
【図７】
2017200084.tif 000026
【図８】
2017200084.tif 000027
【図９】
2017200084.tif 000028
【図１０】
2017200084.tif 000029
【図１１】
2017200084.tif 000030
【図１２】
2017200084.tif 000031
【図１３】
2017200084.tif 000032