JP4810532B2 - 送信装置、受信装置及びリンクアダプテーション方法 - Google Patents

送信装置、受信装置及びリンクアダプテーション方法 Download PDF

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Description

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、受信装置及びリンクアダプテーション方法に関する。
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。
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。
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、ストリーム分割後に符号化及び送信電力制御を行うシステムを想定しており、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。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。
特開２００２−２１７７５２号公報
一般に、複数ストリームにまたがった符号化を適用すると、空間ダイバーシチ効果を得ることができるものの、上述した特許文献１に開示の技術では、フィードバックされるインジケータの情報量が多く、通信容量を圧迫してしまう。
本発明の目的は、フィードバック情報量を削減することができる送信装置、受信装置及びリンクアダプテーション方法を提供することである。
本発明の送信装置は、送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位を示すフィードバック情報を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信されたチャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、を具備する構成を採る。ここで、空間多重シンボルの系列長とは、ＭＩＭＯ構成により空間的に多重して伝送されるシンボルにおけるビット数を示す。
本発明の受信装置は、共通パイロットチャネル信号を用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、チャネルの通信容量を算出する通信容量算出手段と、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、各ストリームの受信品質の比率又は順位を算出するストリーム比率算出手段と、前記通信容量算出手段によって算出された通信容量及び前記ストリーム比率算出手段によって算出された各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報として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。
本発明のリンクアダプテーション方法は、チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位とを示すフィードバック情報を取得する工程と、取得したチャネルの通信容量と送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定する工程と、前記空間多重シンボルの系列長と取得した各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する工程と、を具備するようにした。
本発明の無線通信システムは、送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、チャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、前記送信パラメータ決定手段によって決定された符号化率及び変調方式を用いて処理したデータを送信する送信手段と、を有する送信装置と、チャネルの通信容量及び各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報として前記送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、前記送信装置から送信されたデータを受信する受信手段と、を有する受信装置と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、フィードバック情報量を削減することができる。
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、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（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１０７及びＭＩＭＯ復調部１０８に出力する。
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キャパシティ算出部１０４、ストリーム比率算出部１０５及びＭＩＭＯ復調部１０８に出力する。
キャパシティ算出部１０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列のデターミナントを用いて、キャパシティ（通信容量）Ｃを算出し、算出したキャパシティＣをフィードバック情報生成部１０６に出力する。
ストリーム比率算出部１０５は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列に基づいて、各ストリームの受信品質（ＳＩＮＲ：Signal to Interference and Noise Ratio）の比率ｒを算出し、算出したストリーム比率ｒをフィードバック情報生成部１０６に出力する。
フィードバック情報生成部１０６は、キャパシティ算出部１０４から出力されたキャパシティＣとストリーム比率算出部１０５から出力されたストリーム比率ｒ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。
制御信号復調部１０７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１０８に、符号化情報をデインタリーバ１０９及びレートデマッチング処理部１１０に出力する。
ＭＩＭＯ復調部１０８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１０７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、軟判定値の復調結果をデインタリーバ１０９に出力する。
デインタリーバ１０９は、制御信号復調部１０７から出力された符号化情報に基づいて、ＭＩＭＯ復調部１０８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は、レートデマッチング処理部１１０で制御信号復調部１０７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が行われる。
レートデマッチング処理が行われた信号は、ＦＥＣ復号器１１１でＦＥＣ復号され、ＣＲＣ検査器１１２で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。
図３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、ストリーム数・変調方式管理部２０１は、送信装置２００が送信可能なストリーム数及び変調方式を管理し、送信可能なストリーム数及び変調方式を送信パラメータ決定部２０２に通知する。
送信パラメータ決定部２０２は、受信装置１００から送信されたフィードバック情報のうち、キャパシティＣを用いて符号化率Ｒを設定し、設定した符号化率Ｒ（符号化情報）をレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に出力する。また、フィードバック情報のうち、ストリーム比率ｒを用いて各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定し、決定した変調方式Ｍ１〜Ｍｎ（変調方式情報）とＭＩＭＯ多重情報とをビット分配部２
０７に出力する。さらに、上記の変調方式情報、符号化情報及びＭＩＭＯ多重情報を制御情報生成部２０３に出力する。なお、送信パラメータ決定部２０２における詳細な処理については後述する。
制御情報生成部２０３は、送信パラメータ決定部２０２から出力された変調方式情報、符号化情報及びＭＩＭＯ多重情報に所定の処理を施すことにより制御情報を生成し、生成した制御情報を送信ＲＦ部２０９に出力する。
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符号化された送信データをレートマッチング処理部２０５に出力する。レートマッチング処理部２０５は、送信パラメータ決定部２０２から出力された符号化率Ｒ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が行われた送信データは、インタリーバ２０６で送信パラメータ決定部２０２から出力された符号化情報に基づいて、所定のビットパターンに沿った並び替えが行われ、ビット分配部２０７に出力される。
ビット分配部２０７は、送信パラメータ決定部２０２から出力された変調情報及び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。
変調部２０８は、ビット分配部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。
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４を用いて説明する。図４において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、送信装置２００から受信装置１００にセル共通制御情報が、また、ＳＴ３０２では、共通パイロットチャネル信号が送信される。
ＳＴ３０３では、送信装置２００から送信された共通パイロットチャネル信号に基づいて、受信装置１００のチャネル推定部１０３でチャネル推定が行われ、チャネル行列が求められる。
ＳＴ３０４では、キャパシティ算出部１０４において、チャネル行列のデターミナントを用いてキャパシティＣがｘ．ｙ［ｂｐｓ／Ｈｚ］として算出される。また、ＳＴ３０５では、ストリーム比率算出部１０５において、チャネル行列に基づいて、各ストリームの受信品質（ＳＩＮＲ）の比率ｒが算出される。
ＳＴ３０６では、ＳＴ３０４で算出されたキャパシティＣとＳＴ３０５で算出されたストリーム比率ｒとを示すフィードバック情報がフィードバック情報生成部１０６において生成され、ＳＴ３０７では、ＳＴ３０６で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。
ＳＴ３０８では、送信装置２００の送信パラメータ決定部２０２において、受信装置１００から送信されたフィードバック情報のうち、キャパシティＣを用いて空間多重シンボルの系列長Ｓ（ＭＩＭＯ構成により空間的に多重して伝送されるシンボルにおけるビット数、すなわち各ストリームで送信される１シンボル当たりのビット数をストリーム数分合計した値）と符号化率Ｒとが算出される。
この算出方法について具体的に説明する。送信装置２００では、送信可能なストリーム
数及び変調方式を管理しており、これらを組み合わせることにより空間多重シンボルの系列長の候補ｓ１〜ｓｊをテーブルとして保持している。フィードバックされたキャパシティＣを想定した場合の符号化率Ｒｅｓｔ＿ｉはＲｅｓｔ＿ｉ＝Ｃ／ｓｊと見積もることができるので、ビット数候補ｓ１〜ｓｊに基づいて、Ｒｅｓｔ＿ｉが最も１／２に近くなるビット数候補を選択する。選択したビット数候補を空間多重シンボルの系列長Ｓとして、そのときのＲｅｓｔ＿ｉを符号化率Ｒとして設定する。
ＳＴ３０９では、送信パラメータ決定部２０２において、受信装置１００から送信されたフィードバック情報のうち、ストリーム比率ｒとＳＴ３０８で算出された空間多重シンボルの系列長Ｓとに基づいて、各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定する。なお、受信品質の良好なストリームから優先的に変調多値数の大きいシンボルを割り当てるものとする。
ＳＴ３１０では、送信データに所定の符号化方式でＦＥＣ符号化を施したデータに対し、ＳＴ３０８で算出した符号化率Ｒでレートマッチング処理を施し、ＳＴ３０９で決定した変調方式を用いて変調部２０８で各ストリーム用の変調処理を行う。
ＳＴ３１１では、ＳＴ３１０で変調処理が行われたデータを受信装置１００に送信すると共に、変調情報、ＭＩＭＯ多重情報及び符号化情報を含む制御信号を受信装置１００に送信する。
ＳＴ３１２では、受信装置１００のＭＩＭＯ復調部１０８において、制御信号に基づいてデータのＭＩＭＯ復調が行われ、ＳＴ３１３では、ＭＩＭＯ復調されたデータのＦＥＣ復号がＦＥＣ復号器１１１で行われ、ＳＴ３１４では、ＦＥＣ復号されたデータのＣＲＣ検査がＣＲＣ検査器１１２で行われる。
ここで、ＳＴ３０８及びＳＴ３０９における送信パターンの設定について具体例を挙げて説明する。フィードバック情報のキャパシティＣ＝２．９ｂｐｓ／Ｈｚ、第１ストリームに対する第２ストリームの比率ｒ＝１．５とし、送信装置２００では、送信可能なストリーム数が２ストリーム、変調方式が１６ＱＡＭ及びＱＰＳＫであったものとする。
このとき、空間多重シンボルの系列長候補は、２ストリームが共に１６ＱＡＭを適用した場合に８ビットとなり、２ストリームがそれぞれ１６ＱＡＭとＱＰＳＫを適用した場合に６ビットとなり、２ストリームが共にＱＰＳＫを適用した場合に２ビットとなる。キャパシティＣ＝２．９を空間多重シンボルの系列長候補で除算すると、空間多重シンボルの系列長候補６ビットとしたときにＲ≒０．４８となり、最も１／２に近づく。よって、符号化率Ｒを０．４８に決定し、変調方式は１６ＱＡＭ及びＱＰＳＫに決定する。ただし、ストリーム比率ｒが１．５であることから、第２ストリームは第１ストリームより品質が良好であるので、第１ストリームに変調多値数の低いＱＰＳＫを割当て、第２ストリームに変調多値数の高い１６ＱＡＭを割り当てる。
このように実施の形態１によれば、送信装置がキャパシティ及びストリーム比率を用いて、符号化率及び各ストリームの変調方式を決定することができるので、受信装置から送信装置へのフィードバック情報をキャパシティ及びストリーム比率とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
なお、本実施の形態では、チャネル行列に基づいて、キャパシティＣ及びストリーム比率ｒを算出し、算出したこれらの情報をフィードバック情報として送信するものとして説明したが、セル全体に報知されるセル共通制御情報に基づいて、フィードバック情報を取得するようにしてもよい。セル共通制御情報の利用方法としては、例えば既定のテーブル
を報知することによりテーブルにおけるインデックス番号をフィードバックする方法などがある。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る送信装置４００の構成を示すブロック図である。受信装置から送信されるフィードバック情報には、変調情報、ＭＩＭＯ多重情報及び符号化情報に加え、ダイバーシチ適用情報が含まれる。
図５において、最小値指示部４０１は、ストリーム数・変調方式管理部２０１が管理する送信可能なストリーム数及び変調方式のうち、最小ストリーム数及び最小変調多値数を送信パラメータ決定部４０２に指示する。
送信パラメータ決定部４０２は、ストリーム数・変調方式管理部２０１が管理する送信可能なストリーム数及び変調方式と、受信装置から送信されたフィードバック情報のうち、キャパシティＣとを用いて空間多重シンボルの系列長Ｓ及び符号化率Ｒを設定する。
また、送信パラメータ決定部４０２は、最小値指示部４０１から指示された最小ストリーム数及び最小変調多値数を用いて符号化率Ｒ’を算出し、符号化率Ｒが符号化率Ｒ’未満となった場合、ダイバーシチを適用することを決定し、空間多重シンボルの系列長Ｓ及び符号化率Ｒを再設定する。ダイバーシチを適用する場合には、ダイバーシチ適用情報をダイバーシチ処理部４０３に出力する。
設定又は再設定された符号化率Ｒ（符号化情報）は、レートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に出力される。
また、送信パラメータ決定部４０２は、空間多重シンボルの系列長Ｓと、フィードバック情報のうちストリーム比率ｒとを用いて各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定し、決定した変調方式Ｍ１〜Ｍｎ（変調方式情報）とＭＩＭＯ多重情報をビット分配部２０７に出力する。さらに、上記の変調方式情報、符号化情報、ＭＩＭＯ多重情報及びダイバーシチ適用情報を制御情報生成部２０３に出力する。
ダイバーシチ処理部４０３は、送信パラメータ決定部４０２からダイバーシチ適用情報を取得すると、ビット分配部２０７から出力されたビット列にダイバーシチ処理を施し、ダイバーシチ処理を施したビット列を変調部２０８に出力する。なお、ダイバーシチ処理としては、例えば、アンテナ選択、時空間ブロック符号の適用などが考えられる。
このように実施の形態２によれば、送信装置が送信可能なストリーム数及び変調方式のうち、最小ストリーム数及び最小変調多値数を用いて算出した符号化率に対して、受信装置から送信されたフィードバック情報を用いて算出した符号化率が低い場合には、符号化利得の効果が相対的に小さくなるので、空間ダイバーシチを適用することにより、安定した通信品質を確保することができる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る送信装置５００の構成を示すブロック図である。この図において、拘束条件決定部５０１は、受信装置から送信された拘束条件指示情報に基づいて、送信パラメータの決定に際して拘束する条件を決定し、決定した拘束条件を送信パラメータ決定部５０２に通知する。ここでは、複数の変調方式のうちＱＰＳＫを優先的に適用することを拘束条件とする。
送信パラメータ決定部５０２は、ストリーム数・変調方式管理部２０１が管理する送信
可能なストリーム数と、拘束条件決定部５０１から通知された拘束条件、すなわち、ＱＰＳＫを優先的に適用することと、フィードバック情報のうちキャパシティＣとに基づいて、空間多重シンボルの系列長Ｓ及び符号化率Ｒ（Ｒ≒１／２）を設定する。
また、送信パラメータ決定部５０２は、フィードバック情報のうちストリーム比率ｒと、空間多重シンボルの系列長Ｓと、拘束条件とに基づいて、各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定する。
ここで、送信可能な変調方式がＱＰＳＫと１６ＱＡＭとした場合、拘束条件はストリーム比率の高いストリームであったとしても、ＱＰＳＫを優先的に適用するように作用する。これにより、干渉耐性の強いＱＰＳＫを拘束条件とすることより、他のストリームから受ける干渉を低減することができる。また、誤り耐性の強いＱＰＳＫを拘束条件とすることにより、復調精度を向上させることができる。このように、変調方式を拘束条件とする場合には、変調多値数の少ない変調方式が望ましい。
このように実施の形態３によれば、受信装置から送信された拘束条件が変調方式である場合に、フィードバック情報に基づいて、送信装置において符号化率及び変調方式を決定する際、拘束条件として決定された変調多値数の少ない変調方式を優先的に適用することにより、干渉耐性及び誤り耐性を向上させることができる。
（実施の形態４）
実施の形態３では、拘束条件を変調方式とした場合について説明したが、本発明の実施の形態４では、拘束条件を再送回数規定（データ許容遅延時間に基づく再送可能な回数）とした場合について説明する。なお、本発明の実施の形態４に係る送信装置の構成は、図６と同様なので図６を援用して説明する。
図６において、拘束条件決定部５０１は、受信装置から送信された拘束条件指示情報に基づいて、送信パラメータの決定に際して拘束する条件をデータの許容遅延量に応じた再送回数規定に決定し、決定した拘束条件（再送回数規定）を送信パラメータ決定部５０２に通知する。
送信パラメータ決定部５０２は、ストリーム数・変調方式管理部２０１が管理する送信可能なストリーム数及び変調方式と、拘束条件決定部５０１から通知された拘束条件、すなわち、再送回数規定と、フィードバック情報のうちキャパシティＣとに基づいて、空間多重シンボルの系列長Ｓ及び符号化率Ｒを設定する。符号化率Ｒは再送回数規定に応じた符号化率とし、具体的には、再送回数規定が少なくなるに従って高い符号化率とし、再送回数規定が多くなるに従って低い符号化率とする。最も高い符号化率としては、例えばＲ＝１／３、最も低い符号化率としては、例えばＲ＝８／９などとする。
また、送信パラメータ決定部５０２は、フィードバック情報のうちストリーム比率ｒと、空間多重シンボルの系列長Ｓとに基づいて、各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定する。
このように実施の形態４によれば、受信装置から送信された拘束条件が再送回数規定である場合に、フィードバック情報に基づいて、送信装置において符号化率及び変調方式を決定する際、拘束条件として決定された再送回数規定に応じた符号化率を設定することにより、通信効率を最大化することができる。
なお、拘束条件なしとする実施の形態１、拘束条件を変調方式とする実施の形態３及び拘束条件を再送回数規定とする本実施の形態とを適宜組合せ、拘束条件を選択的に切り替
えるようにしてもよい。この切り替えは、受信装置からの拘束条件指示に従ってもよいし、送信装置が有する情報に従ってもよい。
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係る受信装置６００の構成を示すブロック図である。この図において、受信能力記憶部６０１には、受信装置６００が備える変調シンボルの復調性能、再送データ合成用のバッファ量などの受信能力が記憶されている。
拘束条件指示部６０２は、受信能力記憶部６０１に記憶された受信装置６００の受信能力に基づいて、拘束条件として変調方式、再送回数規定又は拘束条件なしのいずれとするかを判断し、拘束条件指示情報として送信装置に送信する。
このように実施の形態５によれば、受信装置の受信能力に基づいた拘束条件を送信装置に指示することにより、受信装置の受信能力を超える処理が要求されるデータを受信することがなくなり、効率良く受信処理を行うことができる。
（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６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、特異値分解処理部７０１は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル行列（チャネル推定値）を用いて特異値分解を行うことにより固有値ベクトル（送信ベクトル（送信ウェイト）及び受信ベクトル（受信ウェイト））を算出し、受信ウェイトをＭＩＭＯ復調部７０２に出力し、送信ウェイト及び当該送信ウェイトの固有値の大きさ（固有値レベル）を送信装置に送信する。
ＭＩＭＯ復調部７０２は、特異値分解処理部７０１から出力された受信ウェイトを用いてＭＩＭＯ復調を行う。ＭＩＭＯ復調された信号は、ストリーム毎復号処理部７０３においてストリーム単位で復号処理が施される。すなわち、デインタリーブ、レートデマッチング処理、ＦＥＣ復号、ＣＲＣ検査が行われ、この結果、受信データが取り出される。
図９は、本発明の実施の形態６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、送信パラメータ決定部８０１は、受信装置７００から送信されたフィードバック情報と送信ウェイト及び固有値レベルとを用いて、送信パラメータを決定する。具体的には、ストリーム数・変調方式管理部２０１が管理する送信（固有モード分割多重）可能なストリーム数及び変調方式と、ストリーム毎の各送信ベクトルに対応した固有値レベル（キャパシティＣに相当）とに基づいて、空間多重シンボルの系列長Ｓ及びストリーム毎の符号化率Ｒ（Ｒ≒１／２）を設定する。設定された符号化率Ｒ（符号化情報）は、それぞれのストリーム毎符号化処理部８０２のレートマッチング処理部２０５及びインタリーバ２０６に出力される。
また、送信パラメータ決定部８０１は、フィードバック情報に含まれるストリーム比率ｒと空間多重シンボルの系列長Ｓとから各ストリームの変調方式Ｍ１〜Ｍｎを決定し、決定した変調方式Ｍ１〜Ｍｎ（変調方式情報）をそれぞれのストリーム毎符号化処理部８０２の変調部２０８に出力する。
ストリーム毎符号化処理部８０２は、送信データにストリーム単位で符号化処理を施す。具体的には、送信パラメータ決定部８０１から出力された符号化情報及び変調方式情報を用いて、送信データをストリーム毎に符号化及び変調処理を行い、ストリーム毎の変調信号を送信ウェイト乗算部８０３に出力する。
送信ウェイト乗算部８０３は、ストリーム毎符号化処理部８０２から出力された変調信
号に受信装置から送信された送信ウェイトを乗算し、送信ウェイトを乗算した変調信号を各送信ＲＦ部２０９に出力する。
このように実施の形態６によれば、受信装置においてチャネル行列を特異値分解して算出した固有値ベクトルと固有値レベルとを送信装置に送信し、送信装置において受信装置から送信されたフィードバック情報と固有値ベクトル及び固有値レベルとを用いて、符号化率及び変調方式を決定することにより、固有モード伝送における通信品質に応じた符号化利得を確保することができる。
なお、上記各実施の形態では、ストリームの受信品質の比率をフィードバック情報として説明したが、本発明これに限らず、ストリームの受信品質の順位をフィードバック情報としてもよい。
また、上記各実施の形態で説明した受信装置は無線通信移動局装置に適用してもよく、送信装置は無線通信基地局装置に適用してもよい。
また、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。
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。
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。
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。
本発明の第１の態様は、送信装置が、送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位を示すフィードバック情報を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信されたチャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、を具備する構成を採る。ここで、空間多重シンボルの系列長とは、ＭＩＭＯ構成により空間的に多重して伝送されるシンボルにおけるビット数を示す。
この構成によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本発明の第２の態様は、送信装置が、上記構成において、ダイバーシチ処理を行うダイバーシチ処理手段を具備し、前記送信パラメータ決定手段が、前記受信手段によって受信されたチャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて求めた符号化率が所定の閾値より低い場合には、ダイバーシチ処
理を適用し、再度符号化率を求める構成を採る。
この構成によれば、求めた符号化率が所定の閾値より低い場合に空間ダイバーシチを適用することにより、安定した通信品質を確保することができる。
本発明の第３の態様は、送信装置が、上記構成において、前記送信パラメータ決定手段が、所定の変調方式を優先的に適用することを拘束条件として、前記フィードバック情報に基づいて、符号化率及び各ストリームの変調方式を決定する構成を採る。
この構成によれば、所定の変調方式を変調多値数の少ない変調方式、例えば、ＱＰＳＫ等とすれば、この変調方式を優先的に適用することにより、干渉耐性及び誤り耐性を向上させることができる。
本発明の第４の態様は、送信装置が、上記構成において、前記送信パラメータ決定手段が、データの許容遅延時間に基づく再送可能な回数である再送回数規定を拘束条件として、前記再送回数規定に応じて符号化率を決定する構成を採る。
この構成によれば、再送回数規定に応じた符号化率、例えば、再送回数規定が少なくなるに従って高い符号化率を設定し、再送回数規定が多くなるに従って低い符号化率を設定することにより、通信効率を最大化することができる。
本発明の第５の態様は、送信装置が、上記構成において、前記送信パラメータ決定手段における符号化率及び各ストリームの変調方式を決定する際、拘束条件を設けるか否か、また、拘束条件を設ける場合には、所定の変調方式を優先的に適用する拘束条件とするか、再送回数規定を拘束条件とするかを決定する拘束条件決定手段を具備する構成を採る。
この構成によれば、通信相手の受信能力の範囲内の処理を要求するデータを送信することになり、通信相手が効率良く受信処理を行うことができる。
本発明の第６の態様は、送信装置が、上記構成において、前記送信パラメータ決定手段が、固有モード伝送用の送信ベクトルと当該送信ベクトルの大きさを示す固有値レベルと、前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と取得した各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する構成を採る。
この構成によれば、通信相手から送信された固有モード伝送用の送信ベクトルと固有値レベルとを用いて、符号化率及び各ストリームの変調方式を決定することにより、固有モード伝送における通信品質に応じた符号化利得を確保することができる。
本発明の第７の態様は、無線通信基地局装置が、上記いずれかに記載の送信装置を具備する構成を採る。
この構成によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本発明の第８の態様は、受信装置が、共通パイロットチャネル信号を用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、チャネルの通信容量を算出する通信容量算出手段と、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、各ストリームの受信品質の比率又は順位を算
出するストリーム比率算出手段と、前記通信容量算出手段によって算出された通信容量及び前記ストリーム比率算出手段によって算出された各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報として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。
この構成によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本発明の第９の態様は、受信装置が、上記構成において、符号化率の決定に拘束条件を設けるか否か、また、拘束条件を設ける場合には、所定の変調方式を優先的に適用する拘束条件とするか、データの許容遅延時間に応じて再送可能な回数である再送回数規定を拘束条件とするかを判断する判断手段を具備する構成を採る。
この構成によれば、受信装置の受信能力の範囲を超えた処理が要求されるデータを受信することがなくなり、効率良く受信処理を行うことができる。
本発明の第１０の態様は、受信装置が、上記構成において、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を特異値分解することにより固有モード伝送用の固有ベクトルと当該固有ベクトルの大きさを示す固有値レベルとを算出し、算出した固有ベクトルと固有値レベルとを送信する特異値分解処理手段を具備する構成を採る。
この構成によれば、固有モード伝送用の固有ベクトルと固有値レベルとを通信相手に送信することにより、通信相手において固有モード伝送用の送信ベクトルと固有値レベルとを用いて、符号化率及び各ストリームの変調方式を決定することができ、固有モード伝送における通信品質に応じた符号化利得を確保することができる。
本発明の第１１の態様は、無線通信移動局装置が、上記いずれかに記載の受信装置を具備する構成を採る。
この構成によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本発明の第１２の態様は、リンクアダプテーション方法が、チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位とを示すフィードバック情報を取得する工程と、取得したチャネルの通信容量と送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定する工程と、前記空間多重シンボルの系列長と取得した各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する工程と、を具備するようにした。
この方法によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本発明の第１３の態様は、無線通信システムが、送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、チャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、前記送信パラメータ決定手段によって決定された符号化率及び変調方式を用いて処理したデータを送信する送信手段と、を有する送信装置と、チャネルの通信容量及び各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報として前記送信装置にフィードバックするフィードバッ
ク手段と、前記送信装置から送信されたデータを受信する受信手段と、を有する受信装置と、を具備する構成を採る。
この構成によれば、キャパシティ及びストリーム比率をフィードバック情報とすることにより、フィードバック情報量を削減することができる。
本明細書は、２００５年４月２６日出願の特願２００５−１２７７１９に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。
本発明にかかる送信装置、受信装置及びリンクアダプテーション方法は、フィードバック情報量を削減することができるという効果を有し、ＭＩＭＯ送信装置、ＭＩＭＯ受信装置等に有用である。
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 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 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２に示す受信装置及び図３に示す送信装置の動作を示すシーケンス図 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 本発明の実施の形態３及び４に係る送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係る送信装置の構成を示すブロック図

Claims (13)

  1. 送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、
    チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位を示すフィードバック情報を受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信されたチャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、
    を具備する送信装置。
  2. ダイバーシチ処理を行うダイバーシチ処理手段を具備し、
    前記送信パラメータ決定手段は、前記受信手段によって受信されたチャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて求めた符号化率が所定の閾値より低い場合には、ダイバーシチ処理を適用し、再度符号化率を求める請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記送信パラメータ決定手段は、所定の変調方式を優先的に適用することを拘束条件として、前記フィードバック情報に基づいて、符号化率及び各ストリームの変調方式を決定する請求項１に記載の送信装置。
  4. 前記送信パラメータ決定手段は、データの許容遅延時間に基づく再送可能な回数である再送回数規定を拘束条件として、前記再送回数規定に応じて符号化率を決定する請求項１に記載の送信装置。
  5. 前記送信パラメータ決定手段における符号化率及び各ストリームの変調方式を決定する際、拘束条件を設けるか否か、また、拘束条件を設ける場合には、所定の変調方式を優先的に適用する拘束条件とするか、再送回数規定を拘束条件とするかを決定する拘束条件決定手段を具備する請求項１に記載の送信装置。
  6. 前記送信パラメータ決定手段は、固有モード伝送用の送信ベクトルと当該送信ベクトルの大きさを示す固有値レベルと、前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と取得した各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する請求項１に記載の送信装置。
  7. 請求項１に記載の送信装置を具備する無線通信基地局装置。
  8. 共通パイロットチャネル信号を用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、
    前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、チャネルの通信容量を算出する通信容量算出手段と、
    前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を用いて、各ストリームの受信品質の比率又は順位を算出するストリーム比率算出手段と、
    前記通信容量算出手段によって算出された通信容量及び前記ストリーム比率算出手段によって算出された各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報としてフィードバックするフィードバック手段と、
    を具備する受信装置。
  9. 符号化率の決定に拘束条件を設けるか否か、また、拘束条件を設ける場合には、所定の変調方式を優先的に適用する拘束条件とするか、データの許容遅延時間に応じて再送可能
    な回数である再送回数規定を拘束条件とするかを判断する判断手段を具備する請求項８に記載の受信装置。
  10. 前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定値を特異値分解することにより固有モード伝送用の固有ベクトルと当該固有ベクトルの大きさを示す固有値レベルとを算出し、算出した固有ベクトルと固有値レベルとを送信する特異値分解処理手段を具備する請求項８に記載の受信装置。
  11. 請求項８に記載の受信装置を具備する無線通信移動局装置。
  12. チャネルの通信容量と各ストリームの受信品質の比率又は順位とを示すフィードバック情報を取得する工程と、
    取得したチャネルの通信容量と送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定する工程と、
    前記空間多重シンボルの系列長と取得した各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する工程と、
    を具備するリンクアダプテーション方法。
  13. 送信可能なストリーム数及び変調方式を管理する管理手段と、
    チャネルの通信容量と前記管理手段によって管理される送信可能なストリーム数及び変調方式とに基づいて、空間多重シンボルの系列長と符号化率とを決定し、前記空間多重シンボルの系列長と各ストリームの受信品質の比率又は順位とに基づいて、各ストリームの変調方式を決定する送信パラメータ決定手段と、
    前記送信パラメータ決定手段によって決定された符号化率及び変調方式を用いて処理したデータを送信する送信手段と、
    を有する送信装置と、
    チャネルの通信容量及び各ストリームの受信品質の比率又は順位をフィードバック情報として前記送信装置にフィードバックするフィードバック手段と、
    前記送信装置から送信されたデータを受信する受信手段と、
    を有する受信装置と、
    を具備する無線通信システム。
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