(57)【要約】【課題】ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、レイヤ１（受信側で最初の復号対象である第１送信データストリーム）の受信品質を他のレイヤ（送信データストリーム）よりもよくすることを図る。【解決手段】それぞれの送信データストリームをどの送信アンテナから送信させるのか対応付けるマッピング部１３を設け、マッピング部１３は、受信側で最初の復号対象である第１送信データストリームに対して、他の送信データストリームよりも大きな送信ダイバシティ効果が得られるように、送信データストリームと送信アンテナの対応付けを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの無線送信装置において、
それぞれの送信データストリームをどの送信アンテナから送信させるのか対応付けるアンテナマッピング手段を設け、
前記アンテナマッピング手段は、受信側で最初の復号対象である第１送信データストリームに対して、他の送信データストリームよりも大きな送信ダイバシティ効果が得られるように、送信データストリームと送信アンテナの対応付けを行う、
ことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記アンテナマッピング手段は、前記第１送信データストリームを同時送信させる送信アンテナの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムが利用するサブキャリアに関し、それぞれの送信データストリームをどのサブキャリアで送信させるのか対応付けるサブキャリアマッピング手段を設け、
前記サブキャリアマッピング手段は、前記第１送信データストリームを同時送信させるサブキャリアの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの無線送信装置における送信アンテナマッピング方法であって、
アンテナマッピング手段が、それぞれの送信データストリームをどの送信アンテナから送信させるのか対応付ける際に、受信側で最初の復号対象である第１送信データストリームに対して、他の送信データストリームよりも大きな送信ダイバシティ効果が得られるように、送信データストリームと送信アンテナの対応付けを行う、
ことを特徴とする送信アンテナマッピング方法。
【請求項５】
前記アンテナマッピング手段が、前記第１送信データストリームを同時送信させる送信アンテナの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする請求項４に記載の送信アンテナマッピング方法。
【請求項６】
サブキャリアマッピング手段が、前記ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムが利用するサブキャリアに関し、それぞれの送信データストリームをどのサブキャリアで送信させるのか対応付ける際に、前記第１送信データストリームを同時送信させるサブキャリアの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の送信アンテナマッピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおける無線送信装置および送信アンテナマッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送路マルチ化（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）技術は、送信局、受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数干渉環境下でも異なる信号系列の同時空間多重化伝送を可能とする（例えば、非特許文献１，２参照）。これにより、伝送路を空間的に多重化して伝送レートを向上させたり、あるいは時空間符号化による送受信ダイバシティで誤り率を低減させたりといった効果が得られる。そのため、ＭＩＭＯ技術は様々な高速無線通信システムに採用されている。
【０００３】
ＭＩＭＯ無線通信システムは、送信局／受信局が同時に符号／復号、変調／復調するコードワードの数によってシングルコードワード（ＳＣＷ：Single Code Word）−ＭＩＭＯとマルチコードワード（ＭＣＷ：Multiple Code Word）−ＭＩＭＯとに分かれる。
【０００４】
ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、送信局は、送信データストリーム（コードワードに対応）を複数同時に並列処理することで各送信データストリームの符号化及び変調を行い、各送信データストリームの変調シンボルを複数の送信アンテナ系統にマッピングして各送信アンテナから直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で無線送信する。
【０００５】
なお、以下の説明の便宜上、送信データストリームの各々に対応する「レイヤ」を送信データストリームの個数分だけ定義する。例えば、３個の送信データストリーム（１番，２番，３番の送信データストリーム）に対して、それぞれ３個のレイヤ１，２，３を定義する。さらに、後述する受信局における復号の順番は、レイヤ番号の昇順（レイヤ１，２，３の順）とする。
【０００６】
送信局における送信アンテナマッピング方法としては、例えば、非特許文献３に記載される「cyclic shifted antenna mapping」が知られている。図６は「cyclic shifted antenna mapping」を説明するためのマッピング例である。図６にはＯＦＤＭシンボルの１個分が示されている。図６の例では、３個の送信データストリーム（レイヤ）を５個の送信アンテナにマッピングしている。レイヤ１のデータ列「ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，・・・」、レイヤ２のデータ列「ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６，・・・」、レイヤ３のデータ列「ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６，・・・」となっている。「cyclic shifted antenna mapping」では、図６に示されるように、各レイヤのデータ列が、ＯＦＤＭのサブキャリア毎に、順次異なる送信アンテナにマッピングされる。これにより、全てのレイヤにおいて空間ダイバシティ効果及び周波数ダイバシティ効果を得ることができ、全てのレイヤの受信品質（例えばＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio））が同様に向上する。
【０００７】
ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、受信局は、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）機能を用いて、複数の受信アンテナで受信した各受信信号から、各レイヤの復号を順次行う。まず、レイヤ１の復号を行い、その結果の復号信号が巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）を合格した場合に、レイヤ２の復号を行う。このレイヤ２の復号の際には、復号に成功したレイヤ１の信号（干渉信号）を除去する。この処理を繰り返し、各レイヤの復号を順次行っていく。このとき、あるレイヤの復号信号が巡回冗長検査を不合格すると、以降のレイヤの復号を一旦中止し、当該レイヤとそれ以後のレイヤのデータストリーム再送を送信局に要求する。その再送の結果、巡回冗長検査が合格になると、次レイヤの復号を開始する。その再送の結果、巡回冗長検査が合格になると、次レイヤの復号を開始する。
【非特許文献１】唐沢好男、“MIMO伝搬チャネルモデリング”、電子情報通信学会論文誌  B  Ｖｏｌ．J８６−B  No．９  pp．１７０６−１７２０
【非特許文献２】C30-20061030-068_QCOM_Details_on_MIMO_design
【非特許文献３】C30-20060626-028_QCOM_UHDR-One_FDD_Proposal_V10
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した従来のＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムでは、最初に復号を行うレイヤ１の巡回冗長検査が不合格となりさらに再送しても何度も不合格になると、復号処理が全く進まず、通信遅延の影響が増大する。特にレイヤ１の復号の際には、他のレイヤの信号（レイヤ１にとっては干渉信号となる）が全く除去されていないので、最も復号が難しい。このため、レイヤ１の受信品質を他のレイヤよりもよくすることが、レイヤ１の復号をいち早く成功させる鍵といえ、再送回数の削減及び通信遅延の短縮につながる。
【０００９】
ここで、従来の送信アンテナマッピング方法「cyclic shifted antenna mapping」が一つの問題点となる。つまり、「cyclic shifted antenna mapping」では、上述したように、全てのレイヤの受信品質を同様に向上させるために、全てのレイヤの受信品質がほぼ同じとなる。従って、「cyclic shifted antenna mapping」では、レイヤ１の受信品質を他のレイヤよりもよくすることが難しい。
【００１０】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、レイヤ１（受信側で最初の復号対象である第１送信データストリーム）の受信品質を他のレイヤ（送信データストリーム）よりもよくすることに貢献できる送信アンテナマッピング方法及び無線送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線送信装置は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの無線送信装置において、それぞれの送信データストリームをどの送信アンテナから送信させるのか対応付けるアンテナマッピング手段を設け、前記アンテナマッピング手段は、受信側で最初の復号対象である第１送信データストリームに対して、他の送信データストリームよりも大きな送信ダイバシティ効果が得られるように、送信データストリームと送信アンテナの対応付けを行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る無線送信装置においては、前記アンテナマッピング手段は、前記第１送信データストリームを同時送信させる送信アンテナの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る無線送信装置においては、前記ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムが利用するサブキャリアに関し、それぞれの送信データストリームをどのサブキャリアで送信させるのか対応付けるサブキャリアマッピング手段を設け、前記サブキャリアマッピング手段は、前記第１送信データストリームを同時送信させるサブキャリアの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る送信アンテナマッピング方法は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの無線送信装置における送信アンテナマッピング方法であって、アンテナマッピング手段が、それぞれの送信データストリームをどの送信アンテナから送信させるのか対応付ける際に、受信側で最初の復号対象である第１送信データストリームに対して、他の送信データストリームよりも大きな送信ダイバシティ効果が得られるように、送信データストリームと送信アンテナの対応付けを行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る送信アンテナマッピング方法においては、前記アンテナマッピング手段が、前記第１送信データストリームを同時送信させる送信アンテナの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る送信アンテナマッピング方法においては、サブキャリアマッピング手段が、前記ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムが利用するサブキャリアに関し、それぞれの送信データストリームをどのサブキャリアで送信させるのか対応付ける際に、前記第１送信データストリームを同時送信させるサブキャリアの個数を、他の送信データストリームよりも多くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、レイヤ１（受信側で最初の復号対象である第１送信データストリーム）の受信品質を他のレイヤ（送信データストリーム）よりもよくすることに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの送信機の構成を示すブロック図である。図２は、同実施形態に係るＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの受信機の構成を示すブロック図である。この図１及び図２に示すＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムは、オープンループ（Open Loop）型と呼ばれている。
【００１９】
図１において、送信機は、Ｍ個の送信データストリーム（レイヤ）の各々に対応して設けられるターボエンコーダ部１１及びＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）部１２と、マッピング部１３と、送信アンテナの各々に対応して設けられるＯＦＤＭ変調部１４と、ＭＴ個の送信アンテナ１５と、受信部１６と、レート予測部１７とを有する。１個の送信系統は、１個のＯＦＤＭ変調部１４と１個のＯＦＤＭ変調部１４を有する。従って、送信機は、送信アンテナ１５の個数分のＭＴ個の送信系統を有する。
【００２０】
ターボエンコーダ部１１は、送信データストリームとして入力されるデータパケットをターボ符号により符号化する。ＱＡＭ部１２は、その符号化信号を直交振幅変調により変調シンボルにマッピングする。変調シンボルデータは、マッピング部１３に入力される。なお、符号化及び変調は、受信機からフィードバックされるレート情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）に基づいて行われる。ＣＱＩは受信部１６によって受信され、レート予測部１７に送られる。レート予測部１７は、ＣＱＩから通信レートを予測し、この予測結果から符号化率及び変調率を決定し、ターボエンコーダ部１１及びＱＡＭ部１２へ指示する。
【００２１】
マッピング部１３は、各レイヤ１〜Ｍの変調シンボルデータをそれぞれ対応するＱＡＭ部１２から受け取る。マッピング部１３は、Ｍ個のレイヤとＭＴ個の送信アンテナ１５との対応付け（送信アンテナマッピング）を行う。この送信アンテナマッピング方法については後述する。マッピング部１３は、その送信アンテナマッピングに基づいて、各レイヤ１〜Ｍの変調シンボルデータを送信系統に出力する。
【００２２】
ＯＦＤＭ変調部１４は、マッピング部１３から受け取った変調シンボルデータをＯＦＤＭシンボルにマッピングする。そのＯＦＤＭシンボルデータは、送信アンテナ１５から無線送信される。
【００２３】
図２において、受信機は、ＭＲ個の受信アンテナ２１と、受信アンテナ２１の各々に対応して設けられるＯＦＤＭ復調部２２と、データ分離部２３と、対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood Ratio）算出部２５と、ターボデコーダ部２６と、干渉除去部２７と、ＣＱＩ予測部２８とを有する。受信機は、ＳＩＣ機能を用いて、複数の受信アンテナで受信した各受信信号から、各レイヤの復号を順次行う。
【００２４】
ＯＦＤＭ復調部２２は、受信アンテナ２１で受信された信号をＯＦＤＭ復調する。このＯＦＤＭ復調信号は、データ分離部２３及び干渉除去部２７に送られる。データ分離部２３は、最小２乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）に基づく空間フィルタにより、ＯＦＤＭ復調信号から各レイヤの信号を分離する。この分離順序は、復号の順番と同じであり、レイヤ番号の昇順（レイヤ１，２，３，・・・の順）である。従って、データ分離部２３は、最初にレイヤ１の信号を分離する。この分離信号は対数尤度比算出部２５へ送られる。対数尤度比算出部２５は、その分離信号から対数尤度比を算出し、算出結果をターボデコーダ部２６へ送る。ターボデコーダ部２６は、その対数尤度比を用いたターボ復号を行う。この復号信号は干渉除去部２７へ送られる。干渉除去部２７は、その復号信号の巡回冗長検査を行い、合格した場合に、ＯＦＤＭ復調信号から合格したレイヤの受信信号（他のレイヤにとっては干渉信号となる）を除去し、除去後の信号をデータ分離部２３に送る。巡回冗長検査が合格した復号信号は当該レイヤの復号結果として出力される。
【００２５】
この一連の復号操作をレイヤ１からレイヤ番号の昇順で順次行うことにより、各レイヤの復号信号がレイヤ１から順次得られる。一方、巡回冗長検査が不合格した場合には、一旦復号操作を中止し、不合格のレイヤとそれ以後のレイヤのデータストリーム再送を送信機に要求する。再送の結果、巡回冗長検査が合格すれば、次のレイヤの復号操作を開始する。
【００２６】
ＣＱＩ予測部２８は、データ分離部２３から各レイヤの「Post-processing SNR」を受け取り、「Post-processing SNR」に基づいて各レイヤのＣＱＩを求める。各レイヤのＣＱＩは送信機に送られる。なお、「Post-processing SNR」は、レイヤの信号推定値と、無線通信に影響を与える雑音（熱雑音と他のレイヤからの干渉）との電力比である。
【００２７】
図３は、図１に示すマッピング部１３の構成を示すブロック図である。図３において、マッピング部１３はスイッチ部１３１と制御部１３２を有する。スイッチ部１３１は、Ｍ個のレイヤに各々対応する入力ポートと、ＭＴ個の送信アンテナ１５に各々対応する出力ポートとを有する。１出力ポートは、ＯＦＤＭのサブキャリアの個数分の並列信号を出力する。各入力ポートには、それぞれ該当のレイヤの変調シンボルデータが入力される。スイッチ部１３１は、各入力ポートの入力信号を出力ポートから出力する。各出力ポートの出力信号は、それぞれ該当の送信系統に入力される。各入力ポートの入力信号をどの出力ポートのどのサブキャリアの信号として出力するのかは、制御部１３２から指示される。スイッチ部１３１は、１つの入力ポートの入力信号を１つ又は複数の出力ポートから出力することができる。
【００２８】
制御部１３２は、スイッチ部１３１に対して、各入力ポートの入力信号をどの出力ポートのどのサブキャリアの信号として出力するのかを指示する。Ｍ個の入力ポートとＭＴ個の出力ポートとの対応関係は、Ｍ個のレイヤとＭＴ個の送信アンテナ１５との対応付け（送信アンテナマッピング）に相当する。制御部１３２は、後述する送信アンテナマッピング方法に従って、Ｍ個の入力ポートとＭＴ個の出力ポートとの対応付けを行う。
【００２９】
次に、本実施形態に係る送信アンテナマッピング方法を説明する。
【実施例１】
【００３０】
図４は、本発明に係る送信アンテナマッピング方法の実施例１を説明するためのマッピング例である。実施例１では、レイヤ１が、他のレイヤよりも大きな空間ダイバシティ効果を得られるように、送信アンテナマッピングを行う。
【００３１】
図４にはＯＦＤＭシンボルの１個分の送信アンテナマッピング例が示されている。図４の例では、３個のレイヤを５個の送信アンテナにマッピングしている。レイヤ１のデータ列「ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，・・・」、レイヤ２のデータ列「ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６，・・・」、レイヤ３のデータ列「ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６，・・・」となっている。
【００３２】
実施例１では、図４に示されるように、各レイヤのデータ列が、ＯＦＤＭのサブキャリア毎に、順次異なる送信アンテナにマッピングされる。さらに、同一サブキャリアにおいて、レイヤ１のデータが複数（図４の例では２個）の送信アンテナにマッピングされる。レイヤ１以外の他のレイヤは、１個の送信アンテナのみにマッピングする。
【００３３】
これにより、レイヤ１の空間ダイバシティ効果は、他のレイヤに比して大きくなる。従って、レイヤ１の受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）は、他のレイヤよりもよくなることが期待できる。この結果として、最初に復号を行うレイヤ１の復号成功確率が向上し、再送回数の削減及び通信遅延の短縮を図ることができるという格別な効果が得られる。
【００３４】
なお、図４の例では、レイヤ１のデータを２個の送信アンテナにマッピングしたが、送信アンテナが空いていれば３個以上の送信アンテナにマッピングしてもよい。これにより、さらにレイヤ１の空間ダイバシティ効果が大きくなり、レイヤ１の受信品質を他のレイヤよりもより一層よくする効果が得られる。
【実施例２】
【００３５】
図５は、本発明に係る送信アンテナマッピング方法の実施例２を説明するためのマッピング例である。実施例２では、レイヤ１が、他のレイヤよりも空間ダイバシティ効果及び周波数ダイバシティ効果ともに大きな効果を得られるように、送信アンテナマッピングを行う。
【００３６】
図５にはＯＦＤＭシンボルの１個分の送信アンテナマッピング例が示されている。図５の例では、３個のレイヤを５個の送信アンテナにマッピングしている。レイヤ１のデータ列「ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，・・・」、レイヤ２のデータ列「ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６，・・・」、レイヤ３のデータ列「ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６，・・・」となっている。
【００３７】
実施例２では、図５に示されるように、各レイヤのデータ列が、ＯＦＤＭのサブキャリア毎に、順次異なる送信アンテナにマッピングされる。さらに、レイヤ１のデータが異なるサブキャリアで複数（図５の例では２個）の送信アンテナにマッピングされる。例えば、レイヤ１のデータ「ａ１」は、１番サブキャリアで１番送信アンテナにマッピングされるとともに、２番サブキャリアで５番送信アンテナにマッピングされる。又、レイヤ１のデータ「ａ２」は、２番サブキャリアで２番送信アンテナにマッピングされるとともに、１番サブキャリアで４番送信アンテナにマッピングされる。
【００３８】
レイヤ１以外の他のレイヤは、１個の送信アンテナのみにマッピングする。
【００３９】
これにより、レイヤ１の空間ダイバシティ効果及び周波数ダイバシティ効果は、他のレイヤに比して大きくなる。従って、レイヤ１の受信品質（例えば、ＳＩＮＲ）は、他のレイヤよりもよくなることが期待できる。この結果として、最初に復号を行うレイヤ１の復号成功確率が向上し、再送回数の削減及び通信遅延の短縮を図ることができるという格別な効果が得られる。
【００４０】
なお、図５の例では、レイヤ１のデータを２個のサブキャリアにマッピングしたが、他のサブキャリアで送信アンテナが空いていれば３個以上のサブキャリアにマッピングしてもよい。これにより、さらにレイヤ１の周波数ダイバシティ効果が大きくなり、レイヤ１の受信品質を他のレイヤよりもより一層よくする効果が得られる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、レイヤ１のデータに対してダイバシティ効果を向上させるダイバシティ対応符号化を行ったデータを、ダイバシティ対応符号化前のデータとは異なる送信アンテナ又は異なるサブキャリアにマッピングするように構成してもよい。この場合、例えば、図３のスイッチ部１３１の入力前段にダイバシティ対応符号化器を設ける。そして、スイッチ部１３１の入力ポートを２倍の２Ｍ個とし、ダイバシティ対応符号化前のデータとダイバシティ対応符号化後のデータの両方をそれぞれ異なる入力ポートに入力する。これにより、例えば、図４において、同一サブキャリアで２個の送信アンテナにマッピングされるレイヤ１の各データは、１つがダイバシティ対応符号化前のデータ、もう１つがダイバシティ対応符号化後のデータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの送信機の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係るＭＣＷ−ＭＩＭＯ無線通信システムの受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すマッピング部１３の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る送信アンテナマッピング方法の実施例１を説明するためのマッピング例である。
【図５】本発明に係る送信アンテナマッピング方法の実施例２を説明するためのマッピング例である。
【図６】従来の「cyclic shifted antenna mapping」を説明するためのマッピング例である。
【符号の説明】
【００４３】
１３…マッピング部（アンテナマッピング手段、サブキャリアマッピング手段）、１３１…スイッチ部、１３２…制御部
【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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