(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを備え、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信装置であって、
入力された送信信号をサブキャリア毎に変調するサブキャリア変調部と、
前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記各送信アンテナに対して振り分ける送信信号振り分け部と、
通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、サブキャリア毎に空間多重を行なう空間多重数を決定し、前記決定した空間多重数を前記サブキャリア変調部および前記送信信号振り分け部に出力する送信制御部と、を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記送信信号は、順序付けられた複数のシンボルから構成されており、
前記送信信号振り分け部は、前記送信制御部から入力された空間多重数に基づいて、前記空間多重数が２以上であるサブキャリアでは、前記決定した空間多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように前記送信信号のシンボルを振り分けることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記送信信号振り分け部は、前記空間多重数が同一であるサブキャリアでは、前記各送信アンテナにおいて、周波数の高い方または低い方から連続するように前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記送信信号振り分け部は、前記空間多重数が２以上であるサブキャリアでは、前記送信アンテナ間で前記シンボルが連続するように、前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記送信制御部は、前記決定した各空間多重数のそれぞれに対して割当てる前記シンボルの個数の比率を定め、
前記送信信号振り分け部は、前記比率および前記シンボルの順序に従って、周波数の高い方または低い方から前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記シンボルは、前記送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項７】
前記送信制御部は、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記空間多重数を決定することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項８】
前記送信制御部は、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記空間多重数を決定することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項９】
送信制御部は、いずれか複数の前記送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、前記同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項１０】
複数の受信アンテナを備え、請求項１から請求項９のいずれかに記載の無線送信装置から送信された信号を受信し、いずれか複数の前記受信アンテナで同一の信号を受信した場合は、受信信号の合成処理を行うことを特徴とする無線受信装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の無線送信装置と、
請求項１０記載の無線受信装置と、から構成されたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
複数の送信アンテナを用いて、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信方法であって、
通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、空間多重を行なう空間多重数をサブキャリア毎に決定するステップと、
入力された送信信号を、前記決定された空間多重数に応じて、サブキャリア毎に変調するステップと、
前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記決定された空間多重数に基づいて、前記各送信アンテナに対して振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴とする無線送信方法。
【請求項１３】
前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記空間多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の無線送信方法、
【請求項１４】
サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記空間多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の無線送信方法。
【請求項１５】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ−ＳＤＭ（多入力多出力−直交分割多重−空間分割多重）方式に対応した、ｍ本（ｍは２以上の自然数）の無線アンテナを備える無線通信装置であって、
受信信号のサブキャリア毎のアンテナ相関、受信信号の受信電力、サブキャリア毎の干渉電力の強さ、および送信情報量の優先度の少なくとも一つに基づいて、サブキャリア毎の変調多値数ならびに空間多重数を決定する制御部と、
送信信号をサブキャリア毎に多値変調することができ、かつ、前記制御部によって決定された前記変調多値数に従って、多値変調数を動的に変更することができるサブキャリア変調部と、
前記サブキャリア毎に多値変調された送信信号を前記無線アンテナの各々に対して振り分けることができ、かつ、前記制御部によって決定された前記空間多重数に従って、空間多重数を動的に変更することができる送信信号振り分け部と、
を有し、
空間分割多重数が“１”のときは、前記ｍ本のアンテナのすべてから同じ信号を送信し、空間多重数が“ｋ”（２≦ｋ＜ｍ）のときは、前記ｍ本のアンテナをｋ個のアンテナグループに分割して、分割された各アンテナグループ毎に異なる信号を送信し、空間多重数が“ｍ”のときは、前記ｍ本のアンテナの各々毎に異なる信号を送信し、
前記変調多値数および前記空間多重数の適応的な変更によって、伝搬路の特性に応じた最大の送信スループットを実現することを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送受信アンテナを用いて行なう空間多重技術（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）を適用した無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、伝搬空間の特性を利用した空間多重技術の研究が進められており、伝送容量の増大の検討が進められている。空間多重技術のうち、複数の送信アンテナをもって各アンテナから別々の信号を送信し、複数の受信アンテナで受信し、受信信号を分離する技術は、ＭＩＭＯ技術（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれている。このＭＩＭＯ技術は、複数の伝搬路での伝達関数の違いによって空間上に違う信号を多重して送受信するシステムであり、別々のアンテナから異なる信号を送信するが、仮に、伝達関数が複数の伝搬路間で似かよっているようなアンテナ相関が高い状況では、分離できなくなり、特性の劣化を招く。【０００３】
そのため、例えば、特開２００３−２０４３１７号公報に記載されている技術では、伝搬路の状況を取得し、その状況に応じて、複数のアンテナのアンテナから送信する信号を別のものとしたり、別の周波数としたり、同一の信号としていた。【０００４】
図１４は、従来の無線送信装置の概略構成を示す図である。この無線送信装置は、例えば、ＯＦＤＭ方式で無線信号の送信を行なう。ＯＦＤＭ方式は、マルチキャリア化とガードインターバルの挿入によって、高速ディジタル信号伝送におけるマルチパス遅延スプレッドの影響を軽減することができるため、次世代の移動広帯域無線アクセス方式として注目されている。ここで、ＯＦＤＭ信号は、複数の直交する搬送波（サブキャリア）の信号を多重化したものであり、以下、アンテナの数が２本の場合を例にとって説明する。【０００５】
図１４に示すように、無線送信装置１００は、送信信号Ａを送信する系統１と、送信信号Ｂを送信する系統２とを有する。系統１は、符号化部１０１、サブキャリア変調部１０２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１０３、スロット組立部１０４、周波数変換部１０５、およびアンテナ１０６から構成されている。また、系統２は、符号化部１１１、サブキャリア変調部１１２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１３、スロット組立部１１４、周波数変換部１１５、およびアンテナ１１６から構成されている。さらに、送信機１００は、搬送周波数制御部１２１、送信信号切替部１２２、および全体の制御部１２３を有している。【０００６】
次に、このような構成を有する従来の無線送信装置における適応制御について説明する。なお、ここでは、使用可能な周波数として、たとえば、チャネル１（ＣＨ１）からチャネル４（ＣＨ４）までの４つのチャネル（周波数帯域）がある場合を例にとって説明する。また、図１５から図１７において、アンテナ＃１は、系統１のアンテナ１０６であり、アンテナ＃２は、系統２のアンテナ１１６である。【０００７】
この無線送信装置１００は、３つの無線通信方式をとることができる。第１は、空間多重の場合、つまり、図１５に示すように、２本のアンテナ１０６、１１６から異なる情報（送信信号Ａ≠送信信号Ｂ）を同一周波数で送信する場合である。第２は、周波数多重の場合、つまり、図１６に示すように、２本のアンテナ１０６，１１６から異なる情報（送信信号Ａ≠送信信号Ｂ）を異なる周波数で送信する場合である。第３は、空間ダイバシティの場合、つまり、図１７に示すように、２本のアンテナ１０６，１１６から同一情報（送信信号Ａ＝送信信号Ｂ）を同一周波数で送信する場合である。【０００８】
具体的には、例えば、誤り検出結果が良好な場合、つまり、伝搬路の状況が良好な場合は、図１５に示すように、２本のアンテナ１０６，１１６から異なる情報（送信信号Ａ≠送信信号Ｂ）を同一周波数で送信することで、空間多重を行なう。図１５に示す例では、干渉波の存在するＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数（チャネル）を避けて、空いている同一チャネル（ＣＨ３）を用いて系統１のアンテナ１０６と系統２のアンテナ１１６からそれぞれ異なる送信信号Ａ，Ｂを多重して送信する。なお、このとき、受信機側では、送信機１００で使用された周波数（図１５の例では、ＣＨ３の周波数）を用いて受信動作を行なう。【０００９】
また、例えば、誤り検出結果が不良な場合、つまり、伝搬路の状況が不良な場合は、図１６に示すように、２本のアンテナ１０６，１１６から異なる情報（送信信号Ａ≠送信信号Ｂ）を異なる周波数で送信することで、周波数多重を行なう。図１６に示す例では、干渉波の存在するＣＨ１、ＣＨ４、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数（チャネル）を避けて、空いている２つのチャネルＣＨ２、ＣＨ３のうち、系統１のアンテナ１０６からは、一方のチャネル（ＣＨ２）を用いて送信信号Ａを送信し、系統２のアンテナ１１６からは、系統１と異なるもう一方のチャネル（ＣＨ３）を用いて系統１と異なる送信信号Ｂを送信する。なお、このとき、受信機側は、送信機１００で使用された各系統の周波数（図１６の例では、系統１はＣＨ２の周波数、系統２はＣＨ３の周波数）を用いて受信動作を行なう。【００１０】
また、例えば、誤り検出結果が極めて不良な場合、つまり、複数のアンテナから異なる情報を送信することができないほど伝搬路状況が不良な場合は、選択的に、図１７に示すように、２本のアンテナ１０６，１１６から同一情報（送信信号Ａ＝送信信号Ｂ）を同一周波数で送信することで、空間ダイバシティを行なう。図１７に示す例では、干渉波の存在するＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、つまり、他ユーザに割り当てられている周波数（チャネル）を避けて、空いている同一チャネル（ＣＨ３）を用いて系統１のアンテナ１０６と系統２のアンテナ１１６から同一の送信信号（送信信号Ａ＝送信信号Ｂ）を空間ダイバシティ送信する。なお、このとき、受信機側は、送信機１００で使用された周波数（図１７の例では、ＣＨ３の周波数）を用いて受信動作を行なう。【００１１】
このような無線送信装置から送信されるデータは、例えば、図１８または図１９に示すように並べられている。ここでは、サブキャリアが３０本ある場合を示しているが、アンテナ１とアンテナ２とで同一の信号を送る場合は、図１８に示すように、アンテナ１とアンテナ２とのそれぞれにおいて、周波数の低い方から順番に、データサブキャリアに割り当てられている。一方、空間多重で、アンテナ毎に異なるデータを送る場合には、図１９に示すように、アンテナ１には１から３０番目のデータを割当てて、アンテナ２には３１から６０番目のデータを割当てていた。
【特許文献１】特開２００３−２０４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の従来技術においては、伝搬路の状況によって、２つのアンテナから異なる信号を送るか、または同一の信号を送るかのいずれか一方を選択していた。しかしながら、このような従来技術においては、ＯＦＤＭ信号について、別々の系列の送信機を有して、２者択一で選択しているために、図１８および図２０に示すように、ＯＦＤＭの全サブキャリアがすべて異なる信号を送るか、全サブキャリアが別々の信号を送るかになってしまう。その結果、変調方式や符号化率を同一とした場合においては、送信できる情報量は、相対値として１または２のいずれか一方であり、伝搬路が悪くなってくると、急に送信できる情報量が半分になってしまうという欠点を有していた。【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、伝搬路の特性に応じた最大のスループットを得ることができる無線送信装置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】
【００１４】
（１）上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線送信装置は、複数の送信アンテナを備え、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信装置であって、入力された送信信号をサブキャリア毎に変調するサブキャリア変調部と、前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記各送信アンテナに対して振り分ける送信信号振り分け部と、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、サブキャリア毎に空間多重を行なう多重数を決定し、前記決定した多重数を前記サブキャリア変調部および前記送信信号振り分け部に出力する送信制御部と、を備えることを特徴としている。【００１５】
このように、サブキャリア変調部において送信信号を変調した後、送信信号振り分け部において各送信アンテナに送信信号を振り分けるので、サブキャリア毎に各送信アンテナから同一の信号を送るか、または別々の信号を送るかを選択することが可能となる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキャリアでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。【００１６】
（２）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号は、順序付けられた複数のシンボルから構成されており、前記送信信号振り分け部は、前記送信制御部から入力された多重数に基づいて、前記多重数が２以上であるサブキャリアでは、前記決定した多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように前記送信信号のシンボルを振り分けることを特徴としている。【００１７】
このように、多重数が２以上であるサブキャリアでは、その決定した多重数に対応した数の送信アンテナでそれぞれ異なるシンボルが送信されるように送信信号のシンボルを振り分けるので、送信制御部で多重数が決定されたサブキャリアでは、送信信号をその多重数に応じて多重し、送信することができる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキャリアでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。【００１８】
（３）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号振り分け部は、前記多重数が同一であるサブキャリアでは、前記各送信アンテナにおいて、周波数の高い方または低い方から連続するように前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。【００１９】
このように、多重数が同一であるサブキャリアでは、各送信アンテナにおいて、単に、周波数の高い方または低い方から連続するようにシンボルを各サブキャリアに振り分けるので、振り分けるための手順を簡略化させることが可能となる。【００２０】
（４）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信信号振り分け部は、前記多重数が２以上であるサブキャリアでは、前記送信アンテナ間で前記シンボルが連続するように、前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。【００２１】
このように、多重数が２以上であるサブキャリアでは、送信アンテナ間でシンボルが連続するように、シンボルを各サブキャリアに振り分けるので、誤り率の悪いデータが集中することを回避することが可能となる。すなわち、送信信号を各送信アンテナにおいて、連続的にサブキャリアに振り分けると、順序が後の送信信号が多重される場合が多くなり、順序が後の送信信号で誤り率が悪くなることが予想される。本発明では、多重数が２以上であるサブキャリアでは、送信アンテナ間でシンボルが連続するように振り分けるので、順序が後の送信信号で誤り率が悪くなることを防止することができる。【００２２】
（５）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、前記決定した各多重数のそれぞれに対して割当てる前記シンボルの個数の比率を定め、前記送信信号振り分け部は、前記比率および前記シンボルの順序に従って、周波数の高い方または低い方から前記シンボルを各サブキャリアに振り分けることを特徴としている。【００２３】
一般に、多重数が多くなると、誤り率もそれに応じて悪くなっていくが、本発明によれば、多重数に応じて、送信信号のシンボルを順次振り分けるので、誤り率の悪い信号を分散し、全体としての特性向上を図ることが可能となる。【００２４】
（６）また、本発明に係る無線送信装置は、前記シンボルは、前記送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されることを特徴としている。【００２５】
このように、シンボルは、送信信号を特定のデータ量毎に区切ることにより形成されるので、送信情報量を調整することが可能となる。例えば、シンボルを、送信信号の最小単位の区切りとして、送信情報量の調整をすることができる。【００２６】
（７）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定することを特徴としている。【００２７】
このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性（例えば、受信電力や雑音特性等）であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。【００２８】
（８）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定することを特徴としている。【００２９】
このように、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号化処理を適切に行なうことが可能となる。【００３０】
（９）また、本発明に係る無線送信装置は、前記送信制御部は、いずれか複数の前記送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、前記同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させることを特徴としている。【００３１】
このように、いずれか複数の送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させるので、同一の信号を送信する場合の電力が増大することを防止し、適切な送信電力で送信することができる。なお、送信側において、送信電力の低下させることに相当する手法、例えば、振幅を調整する手法を採ることも有効である。また、同一の信号を送信するサブキャリアにおいては、いずれか一つの送信アンテナから送信される信号の電力を１／２、１／３・・・としたり、いずれか他の送信アンテナの電力を０としたりしても良い。【００３２】
（１０）また、本発明に係る無線受信装置は、複数の受信アンテナを備え、上記いずれかに記載の無線送信装置から送信された信号を受信し、いずれか複数の前記受信アンテナで同一の信号を受信した場合は、受信信号の合成処理を行なうことを特徴としている。【００３３】
受信機側では、予めサブキャリア毎に多重されているか、いないかが既知であるため、同一の信号が割当てられているサブキャリアについてのみ、受信後に合成して復調する。受信信号を多系列のＲＦ回路等で受信し、合成するダイバシティは既知の技術としてよく知られているが、本発明では、多重された信号のＭＩＭＯ処理と、多重されていない信号のダイバシティ処理を行うことで、特性の向上を図ることができる。従来のダイバシティ受信では、多系統の受信系が必要で、かつ回路上の負担が大きい割には、改善度は顕著ではないため（例えば、２系列の受信系で２ｄＢ程度、３系列の受信系で３ｄＢ程度）、一部の用途でしか実用化されていなかったが、本発明においては、ＭＩＭＯ処理のため、もともと多系列の受信系ＲＦ信号系列を保有しているため、回路の負担増なしに特性の向上を図ることができるメリットがある。【００３４】
（１１）また、本発明に係る無線通信システムは、上記のいずれかに記載の無線送信装置と、上記の無線受信装置と、から構成されたことを特徴としている。【００３５】
本発明によれば、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキャリアでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。【００３６】
（１２）また、本発明に係る無線送信方法は、複数の送信アンテナを用いて、サブキャリア単位で送信信号を空間多重し、または空間多重せずに送信する無線送信方法であって、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、空間多重を行なう多重数をサブキャリア毎に決定するステップと、入力された送信信号を、前記決定された多重数に応じて、サブキャリア毎に変調するステップと、前記サブキャリア毎に変調された送信信号を、前記決定された多重数に基づいて、前記各送信アンテナに対して振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。【００３７】
このように、サブキャリア毎に送信信号を変調した後、各送信アンテナに送信信号を振り分けるので、サブキャリア毎に各送信アンテナから同一の信号を送るか、または別々の信号を送るかを選択することが可能となる。これにより、伝搬路の特性に応じて、伝搬路が良いサブキャリアでは空間多重する一方、伝搬路が悪いサブキャリアでは空間多重しないで送信信号を送信することができる。その結果、伝搬路特性に応じた最大のスループットを得ることが可能となる。【００３８】
（１３）また、本発明に係る無線送信方法において、前記送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、拡散単位毎に前記多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴としている。【００３９】
このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性（例えば、受信電力や雑音特性等）であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。【００４０】
（１４）また、本発明に係る無線送信方法において、サブキャリアが基本単位でブロック化されており、前記送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するステップをさらに含むことを特徴としている。【００４１】
このように、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号化処理を適切に行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、サブキャリア毎に多重数を選択することができるので、伝搬路の特性に応じた最大スループットを得ることができるようになる。また、送信信号（データ）の振り分けを誤り率の悪いところで集中しないように行うことができるので、特性の劣化を低減させることができる。さらに、送信する信号（データ）数や、システムの仕様に合わせて整合よく多重するサブキャリア数を制御することもできる。また、多重していないサブキャリアでは、サブキャリア毎の受信ダイバシティが、回路の増加をほとんど伴わないで実現させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信信号は、符号化部１０で符号化処理が施される。次に、サブキャリア変調部１１で、送信信号のサブキャリア毎の変調が行われる。制御部１２は、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、例えば、誤り検出結果や干渉検出結果を用いて、サブキャリア毎に空間多重する多重数を決定し、決定した多重数をサブキャリア変調部１１および送信信号振り分け部１３へ出力する。送信信号振り分け部１３では、２つのＩＦＦＴ部１４ａ、１４ｂで処理するサブキャリア本数分の信号を、ＩＦＦＴ部１４ａ、１４ｂに受け渡す。例えば、システムが７６８本のサブキャリアを有している場合には、各々７６８本分の信号を渡すことになる。スロット組み立て部１５ａ、１５ｂでは、ＩＦＦＴ部１４ａ、１４ｂで時間波形となった信号にガードタイムやプリアンブル部等を付加して、送信すべきスロット構成にする。次に、送信信号は、周波数変換部１６ａ、１６ｂにて、搬送波周波数発生部１７が発生した周波数に基づいて、ＲＦ周波数に変換され、アンテナ１８ａ、１８ｂから送出される。【００４４】
次に、サブキャリア毎に空間多重を行なうか行なわないかの判断基準は、以下のいずれかの情報を用いることができる。
（１）受信した信号のサブキャリア毎のアンテナの相関。これは、アンテナ相関が大きいと多重した時の干渉が増えるためである。
（２）受信電力。受信電力が低い場合には、多重度を下げたほうが良いからである。
（３）サブキャリア毎の干渉電力の強さ。干渉波が多いと、ＭＩＭＯの信号分離に用いる伝搬路推定誤差が増えるためである。
（４）ユーザ毎に、固定数分ずつサブキャリアが割り当てられている場合はそれを考慮する。ある時間で、あるユーザの情報量が多くする必要がある場合には、そのユーザの多重度を優先的に上げる必要があるためである。【００４５】
以上の判断基準のいずれかに基づいて、サブキャリア単位での空間多重数を決定する動作は、図２および図３に示すフローチャートに基づいて行なわれる。図２に示すように、まず、空間多重の可否に必要な伝搬特性情報を測定する（ステップＳ１）。次に、制御部１２に伝搬特性情報、誤り特性情報等を入力すると（ステップＳ２）、制御部１２では、サブキャリア毎の変調多値数、空間多重数を決定する（ステップＳ３）。次に、サブキャリア変調部１１において、送信信号を多値変調する（ステップＳ４）。次に、アンテナ１、アンテナ２・・・のサブキャリア毎の信号を、送信系列１、２・・・に振り分ける（ステップＳ５）。ここでは、同じ信号を別のアンテナで送信する場合は、信号をコピーする。次に、各送信系列において、ＩＦＦＴ処理を行ない、送信信号を生成する（ステップＳ６）。最後に、２つの送信アンテナからＭＩＭＯ信号を送信して（ステップＳ７）、終了する。【００４６】
また、図３に示すような方法を採ることもできる。すなわち、空間多重の可否に必要な伝搬特性情報を測定し（ステップＴ１）、制御部１２に伝搬特性情報、誤り特性情報等を入力する（ステップＴ２）。次に、上位層からのサブキャリア毎の空間多重要求を制御部１２に入力する（ステップＴ３）。そして、制御部１２において、サブキャリア毎の変調多値数、空間多重数を決定する（ステップＴ４）。次に、サブキャリア変調部１１において、送信信号を多値変調する（ステップＴ５）。次に、アンテナ１、アンテナ２・・・のサブキャリア毎の信号を、送信系列１、２・・・に振り分ける（ステップＴ６）。ここでは、同じ信号を別のアンテナで送信する場合は、信号をコピーする。次に、各送信系列において、ＩＦＦＴ処理を行ない、送信信号を生成する（ステップＴ７）。最後に、２つの送信アンテナからＭＩＭＯ信号を送信して（ステップＴ８）、終了する。【００４７】
このように、上記の判断基準に必要な情報により、制御部１２でサブキャリア単位の空間多重数を決定する。なお、情報は、送受信間でのやり取りが必要な情報や、一方の通信機で判断できるものもある。また、上記の説明では、送信側の制御部で、各種情報からサブキャリア毎の多重数を決めているが、受信側から多重数を伝送してもらい、制御部１２にはすでに決めた多重数を知らせることも可能である。これにより、多重するキャリア、多重できる多重数を決定することができる。【００４８】
図４は、第１の実施形態に係る無線送信装置によって、サブキャリア毎に処理された信号を示す図である。第１の実施形態においては、符号化、サブキャリア変調を共通化し、その後、送信信号振り分け部１３で、信号を振り分ける構成にしているため、図４に示すように、サブキャリア単位で同一の信号を送るか、別々の信号を送るかを選択することができる。従来は、全サブキャリアが同一であるか異なるか、という二者択一の選択しかできなかったが、第１の実施形態では、その間に一部のサブキャリアが同一の信号で、残りが異なる信号というように選ぶことができる。【００４９】
この結果、伝搬路状況に応じて、伝搬路が悪いサブキャリアから同一の信号とし、多重して送信しても問題の少ないサブキャリアは多重して送ることで、全体のスループットの向上を図ることができる。【００５０】
ここで、信号を振り分けるためには、多重する信号数（多重数）を制御部１２から受け取り、その分をサブキャリア変調部１１と、送信信号振り分け部１３に伝える必要がある。例えば、全サブキャリアが７６８本で、同一の信号を送るサブキャリアが３００本の場合には、サブキャリア部で変調処理を施すシンボルは、（７６８＋７６８−３００）本分となる。そして、ＩＦＦＴ部１４ａ、１４ｂに出力するときに、同一の信号を送るサブキャリアについては同一の変調情報を使用することになる。【００５１】
なお、ここでは、多重数が「２」の場合について説明してきたが、多重数は、「２」に限定されるわけではなく、送信系が３系統あり、多重数が３の場合には、多重数１，２，３の中から、サブキャリア毎に多重数を選ぶことができる。【００５２】
次に、各々についてのデータの振り分け方を説明する。無線通信においては、データが誤ることはやむを得ないことなので、そのために誤り訂正技術により、誤った場合に訂正する手段を用いている。図１において、符号化部１０において、送信信号を符号化しているのはそのためである。【００５３】
しかしながら、誤りの発生箇所に視点を移すと、同じ誤り率においても、１箇所に数十ビットの誤りが集中している場合と、数ビットずつばらついている場合では、ばらついているほうが、誤りを訂正しやすい特性がある。従って、送信データの振り分けについても、誤り率の良いものと悪いものが集中しないようにすることが全体の誤り率改善に貢献する。もう一方の条件として、多重しているサブキャリアは、干渉の影響が残留することがあり、誤り率は、多重しないサブキャリアより多重した方が、一般的に悪くなる。【００５４】
以上の考え方に基づいて、以下の３種類の振り分け方法を考えることができる。第１の振り分け方法は、第１の送信系と第２の送信系でサブキャリア番号の一方から順次つめていくが、多重していない部分では、第１のアンテナと同じ信号を送り、多重している部分では、異なるデータを送る振り分け方である。これを図５に示す。図５に示す例では、アンテナ１では、１〜３０の信号を送信し、アンテナ２とアンテナ３では、多重しているサブキャリアにおいて、３１〜４６の信号を送信する。また、アンテナ２とアンテナ３では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ１と同じ信号を送信する。【００５５】
また、図６に示す例では、アンテナ１では、１〜３０の信号を送信し、アンテナ２とアンテナ３では、多重しているサブキャリアにおいて、３１−４６の信号を送信する。また、アンテナ２では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ１と同じ信号を送信するが、アンテナ３では、多重されていないサブキャリアでは、アンテナ２と同じ信号を送信する。【００５６】
このように、複数のアンテナがある場合には、送信信号はいずれかのアンテナと同一にすることになるが、図５および図６を組み合わせて、アンテナ３については、アンテナ１とアンテナ２で送信する信号を混在することもできる。【００５７】
次に、第２の振り分け方法は、アンテナ１で１〜３０の信号を送信するのではなく、順番につめていく方法である。この例を図７に示す。図７に示すように、１番目から５番目の信号を先頭から順に各アンテナに振り分け、多重数が２であるサブキャリアにおいて、５番目の信号をアンテナ１に振り分け、６番目の信号をアンテナ２に振り分けている。【００５８】
第１の振り分け方法においては、多重方法として一方の送信系から先に振り分けてしまっていたので、多重に用いる信号を後でまとめて振り分けてしまうと、後半に多重する信号が偏ってしまい、後半に誤り率の悪いデータが集中する懸念があるが、この第２の振り分け方法によれば、後半に集中する問題を解消できる。【００５９】
次に、第３の振り分け方法は、多重の数に応じて、順番に振り分けていく方法である。多重数が多くなり、３，４と増えてくると、誤り率もそれに応じて悪くなってくる。そこで、データの振り分け方法として、１多重（多重なし）のサブキャリア、２多重のサブキャリア、３多重のサブキャリア、４多重のサブキャリア、１多重のサブキャリア、２多重のサブキャリア、３多重のサブキャリア・・・と比率に応じて振り分ける。この例を図８に示す。図８に示す例では、１多重、２多重、３多重をデータの個数３：４：３の比率で割り当てているので、
第１、第２、第３の信号は、「１多重」、
第４、第５、第６の信号は、「２多重」、
第７、第８、第９の信号は、「３多重」、
第１１、第１２、第１３の信号は、「１多重」・・・、といったような繰り返しになる。【００６０】
この場合、信号の並び方として、多重数の多いところで連続する心配がなく、誤り率の悪いデータが分散されるため、全体の特性向上を図ることができる。【００６１】
なお、実際の場合においては、各多重数で指定されるサブキャリア数が同じ比率となっているわけではないが、制御部では、各々の多重数にするサブキャリア数を決めているので、その比率に応じて振り分ける周期を変えればよい。【００６２】
また、通信システムによっては、インターリーブ処理を施し、誤りを分散させているものもある。この場合も同様にインターリーブ／デインターリーブ後の並び順が多重数の多いものが固まらないようにすることで同様の効果を得ることができるようになる。【００６３】
（第２の実施形態）
次に、信号数（データ数）に応じた振り分け方法について説明する。第１に、データの数に着眼した振り分け方がある。このデータの数に着目した振り分け方には、二つの方法がある。【００６４】
（１）第１の方法
送るべきデータの最小単位の区切りにあわせて、送信情報量を調整する。【００６５】
具体的には、上記の第１の実施形態のように、各サブキャリアに多重数に応じてデータを割り当てていくと、送受信できるデータ量はｘビットなるが、データの単位で区切られる場合には、
（データ単位）  ＊    ｋ  ＜    ｘ、となる最大値のｋを選ぶ。
データ単位は規定しないが、通常、バイト（８ｂｉｔ）単位とかワード（１６ｂｉｔ）単位とか１００ｂｉｔ単位とかが基準として考えられる。【００６６】
この場合、切り捨てられたビットは、多重しているサブキャリアを、多重数を下げるマージンに使うことができる。【００６７】
（２）第２の方法
多重数は最小単位を基準に割り当てる。【００６８】
ここでは、ＯＦＤＭを用いた通信システムでは、最近使用されるようになってきているスペクトル拡散と組み合わせたＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ  ｃａｒｒｉａｒ  ＯＦＤＭ）と呼ばれる方式の例を示す。この方式の概要を図９に示す。ＭＣ−ＣＤＭＡでは、データシンボルを拡散し、（図中では、１０倍に拡散）その後、各サブキャリアにこの拡散した信号を割り当てて送信する方式である。このような通信方式において、第２の実施形態を適応する場合には、この拡散した１シンボルデータ間では、同一の空間多重数とすることを特徴とする。【００６９】
ＭＣ−ＣＤＭＡにおいては、受信後に逆拡散処理を１シンボルデータ内で行うが、その場合、拡散した信号間では同一の特性（受信電力や雑音特性等）であることが望ましい。そこで、多重の振り分け方においては、ＭＣ−ＣＤＭＡの周波数軸上に拡散されている基準単位を最小単位として、振り分けることを特徴とする。【００７０】
このように、送信信号が、周波数軸上または時間軸上で拡散されている場合は、受信側では逆拡散処理を、一シンボルデータ内で行なう。従って、拡散した信号内では、同一の特性（例えば、受信電力や雑音特性等）であることが望ましい。本発明によれば、各三単位毎に多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信後の逆拡散処理を適切に行なうことができる。【００７１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、信号がブロック化し信号処理されている場合についての実施形態を説明する。【００７２】
１つの例は、ＭＣ−ＣＤＭＡの変形であるＶＳＦ−ＯＦＣＤＭのように、時間と周波数でブロック化されている場合である。これを図１０に示す（ＮＴＴＤｏＣｏＭｏテクニカルジャーナル  Ｖｏｌ，１１  Ｎｏ．２  Ｐ２４）。このシステムでは、拡散のブロック化が、周波数軸と時間軸との積として行なわれていて、処理もこの単位で行なわれる。図１０では、一つの拡散ブロックが、周波数軸２（周波数領域としてサブキャリア２つ分）、時間軸４（時間領域としてＯＦＣＤＭシンボル４つ分）によって形成されている。この場合において、本発明では、このブロック化の単位で同一の多重数とする。【００７３】
もう一つの例として、ＯＦＤＭＡを目的として、サブキャリアをあらかじめ基本単位でブロック化している場合である。これを図１１に示す。この例では、全サブキャリアが７つのブロックに分けられている。この場合、ブロック単位で処理を行なっているので、ブロック単位で多重数を同一とする。【００７４】
このように、ブロック化し、信号処理をしているシステムの場合には、その単位で多重化することで処理ブロック内では同一の多重数となるため、処理に都合が良い。【００７５】
すなわち、送信信号が、前記ブロック単位で信号処理される場合は、前記ブロック単位で前記多重数を決定するので、全体としてのスループットの向上が図られると共に、受信側において、ブロック単位で復号化処理を適切に行なうことが可能となる。【００７６】
（第４の実施形態）
次に、送受信機における処理について説明する。受信機側では、あらかじめサブキャリア毎に多重されているか、いないかが既知であるため、同一の信号がのっているサブキャリアのみ、受信後に合成して復調する。【００７７】
図１２は、受信機の概略構成を示すブロック図である。送信信号をアンテナ２０ａ、２０ｂで受信し、周波数変換部２１ａ、２１ｂで無線信号を電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部２２ａ、２２ｂにおいて、アナログ信号からディジタル信号に変換し、ＦＦＴ部２３ａ、２３ｂにおいて、フーリエ変換処理が行なわれる。サブキャリア選別部２４は、制御部２５による制御を受けて、サブキャリア毎に、ＭＩＭＯ処理またはダイバシティ処理のいずれか一方を選択して出力する。【００７８】
このように、受信信号を多系列のＲＦ回路等で受信し、合成するダイバシティは既知の技術としてよく知られているが、第４の実施形態では、多重された信号のＭＩＭＯ処理と、多重されていない信号のダイバシティ処理を行うことで、特性の向上を図ることができる。【００７９】
従来のダイバシティ受信では、多系統の受信系が必要で、かつ回路上の負担が大きい割には、改善度は顕著ではないため（２系列の受信系で２ｄＢ程度、３系列の受信系で３ｄＢ程度）、一部の用途でしか実用化されていなかった。これに対し、第４の実施形態によれば、ＭＩＭＯ処理のため、もともと多系列の受信系ＲＦ信号系列を保有しているため、回路の負担増なしに特性の向上を図ることができるメリットがある。【００８０】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、サブキャリア変調を行なう際に、多重させない、あるいは多重数が少ない場合には、送信側において送信電力を小さくすることに相当する、振幅の調整を行うことを特徴とする。【００８１】
図１３は、第５の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信信号は、符号化部１０で符号化処理が施される。次に、サブキャリア変調部１１で、送信信号のサブキャリア毎の変調が行われる。制御部１２は、通信相手である他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、例えば、誤り検出結果や干渉検出結果を用いて、サブキャリア毎に空間多重する多重数を決定し、決定した多重数をサブキャリア変調部１１および送信信号振り分け部１３へ出力する。【００８２】
送信信号振り分け部１３では、２つの振幅制御部３０ａ、３０ｂで処理するサブキャリア本数分の信号を、振幅制御部３０ａ、３０ｂに受け渡す。例えば、システムが７６８本のサブキャリアを有している場合には、各々７６８本分の信号を渡すことになる。これらの振幅制御部３０ａ、３０ｂは、送信信号の振幅を調整することにより、送信電力を調整するものである。スロット組み立て部１５ａ、１５ｂでは、ＩＦＦＴ部１４ａ、１４ｂで時間波形となった信号にガードタイムやプリアンブル部等を付加して、送信すべきスロット構成にする。次に、送信信号は、周波数変換部１６ａ、１６ｂにて、搬送波周波数発生部１７が発生した周波数に基づいて、ＲＦ周波数に変換され、アンテナ１８ａ、１８ｂから送出される。【００８３】
第５の実施形態において、２つの送信系を持つ場合に、多重しないで同一の信号を送るときには、電力が２倍となる。このため、多重している信号と同等の信号電力に調整して送信することができる。従って、同一信号を送るサブキャリアについては、１つの送信系からの電力を１／２にすることや、一方の電力をなくしてしまうことが可能となる。また、上記のダイバシティ受信を行うことによる改善も見込めるため、その分の電力低減も可能である。さらに、また、送信側の電力を送信ダイバシティの手法によって制御することでさらに改善効果を期待することもできる。【００８４】
以上のように、いずれか複数の送信アンテナにおいて、同一の送信信号を送信する場合は、同一の送信信号を送信する各送信アンテナにおける送信電力を低下させるので、同一の信号を送信する場合の電力が増大することを防止し、適切な送信電力で送信することができる。また、第５の実施形態のように、送信側において、送信電力の低下させることに相当する手法、例えば、振幅を調整する手法を採ることも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態に係る無線送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る無線送信装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る無線送信装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態において、サブキャリア毎に多重した状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図６】第１の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図７】第１の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図８】第１の実施形態において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図９】第２の実施形態において、拡散した信号をサブキャリア毎に割当てた状態を示す図である。
【図１０】第３の実施形態において、１つの拡散ブロックでは同一の多重数で多重する状態を示す図である。
【図１１】第３の実施形態において、１つのサブチャンネルブロックでは同一の多重数で多重する状態を示す図である。
【図１２】第４の実施形態に係る無線受信機の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態に係る無線送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の無線送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。
【図１６】従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。
【図１７】従来の無線送信装置における各送信アンテナと送信信号との関係を示す図である。
【図１８】従来の無線送信装置において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図１９】従来の無線送信装置において、サブキャリア毎に送信信号を振り分けた状態を示す図である。
【図２０】従来の無線送信装置において、別の信号を送信する場合と、同一の信号を送信する場合の各送信アンテナとサブキャリアとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  符号化部
１１  サブキャリア変調部
１２  制御部
１３  送信信号振り分け部
１４ａ、１４ｂ  ＩＦＦＴ部
１５ａ、１５ｂ  スロット組み立て部
１６ａ、１６ｂ  周波数変換部
１７  搬送波周波数発生部
１８ａ、１８ｂ  送信アンテナ
２０ａ、２０ｂ  受信アンテナ
２１ａ、２１ｂ  周波数変換部
２２ａ、２２ｂ  Ａ／Ｄ変換部
２３ａ、２３ｂ  ＦＦＴ部
２４  サブキャリア選別部
２５  制御部
３０ａ、３０ｂ  振幅制御部
【図１】
0004387414.tif 000002
【図２】
0004387414.tif 000003
【図３】
0004387414.tif 000004
【図４】
0004387414.tif 000005
【図５】
0004387414.tif 000006
【図６】
0004387414.tif 000007
【図７】
0004387414.tif 000008
【図８】
0004387414.tif 000009
【図９】
0004387414.tif 000010
【図１０】
0004387414.tif 000011
【図１１】
0004387414.tif 000012
【図１２】
0004387414.tif 000013
【図１３】
0004387414.tif 000014
【図１４】
0004387414.tif 000015
【図１５】
0004387414.tif 000016
【図１６】
0004387414.tif 000017
【図１７】
0004387414.tif 000018
【図１８】
0004387414.tif 000019
【図１９】
0004387414.tif 000020
【図２０】
0004387414.tif 000021