JP5392268B2 - 通信装置、移動局および通信制御方法 - Google Patents

通信装置、移動局および通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は無線通信における通信装置、移動局および通信制御方法に関する。
現在、携帯電話システムや無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線通信システムが広く利用されている。無線通信では、送信装置は、データの誤り訂正符号化および変調を行い、得られた変調信号を物理層で無線リソースにマッピングして送信する。受信装置は、無線リソースにマッピングされた信号を抽出して復調および誤り訂正復号を行い、データを再生する。例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、携帯電話システムの物理層の仕様が議論されている（例えば、非特許文献１〜４参照）。
また、無線通信システムでは、複数のアンテナを用いて無線信号を送受信するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。ＭＩＭＯでは、通信チャネルの変動に応じて、複数のアンテナから送信する信号の位相を調整すること（プリコーディング）が可能である。例えば、位相調整量を定義したプリコーディング行列の集合（コードブック）から、通信チャネルの変動に応じたプリコーディング行列を選択して送信信号に適用する方法が考えられる（例えば、非特許文献１参照）。
また、無線通信システムでは、複数の送信装置が協調して同一のデータを送信するＣｏＭＰ（Coordinated Multiple Point）送信技術が議論されている（例えば、非特許文献５参照）。受信装置は、同一のデータを含む受信信号を合成することで、受信品質を向上させることができる。ＣｏＭＰ送信の適否の判断として、例えば、受信装置で各送信装置からの信号の受信電力を測定し、１位の受信電力と２位の受信電力との差が閾値以下の場合にＣｏＭＰ送信を行う方法が考えられる（例えば、非特許文献６参照）。また、受信電力が１位の信号のＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）が閾値以下である場合にＣｏＭＰ送信を行う方法も考えられる（例えば、非特許文献７参照）。
なお、ＣｏＭＰ送信では、合成された信号のチャネル推定を容易にするため、各送信装置が送信装置固有の参照信号（ＲＳ：Reference Signal）に加えて、受信装置固有の参照信号を送信することも考えられる（例えば、非特許文献８参照）。また、ＣｏＭＰ送信においてプリコーディング技術を用いることも考えられる（例えば、非特許文献９参照）。
また、データ送信のスケジューリングを行う通信装置と無線処理を行う無線送信装置とを別装置として分離することも考えられる（例えば、非特許文献１０参照）。
特開２００７−２２１７４６号公報 3rd Generation Partnership Project, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)", 3GPP TS36.211, 2008-09 V8.4.0. 3rd Generation Partnership Project, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding (Release 8)", 3GPP TS36.212, 2008-09 V8.4.0. 3rd Generation Partnership Project, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures (Release 8)", 3GPP TS36.213, 2008-09 V8.4.0. 3rd Generation Partnership Project, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer - Measurements (Release 8)", 3GPP TS36.214, 2008-09 V8.4.0. 3rd Generation Partnership Project, "Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects", 3GPP TR36.814, 2008-09 V0.1.1. 3rd Generation Partnership Project, "Efficient HARQ Protocol for SIC based DL CoMP", 3GPP TSG-RAN WG1 #55 R1-084294, 2008-11. 3rd Generation Partnership Project, "Further discussion on Inter-Cell Interference Mitigation through Limited Coordination", 3GPP TSG-RAN WG1 #54bis R1-083569, 2008-09. 3rd Generation Partnership Project, "Downlink coordinated transmission - Impact on specification", 3GPP TSG-RAN WG1 #54bis R1-083931, 2008-09. 3rd Generation Partnership Project, "Discussion and Link Level Simulation Results on LTE-A Downlink Multi-site MIMO Cooperation", 3GPP TSG-RAN WG1 #55 R1-084465, 2008-11. 3rd Generation Partnership Project, "Application of Remote Radio Equipment to LTE-Advanced", 3GPP TSG-RAN WG1 #55 R1-084254, 2008-11.
ここで、移動局に対して複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を送信可能な無線通信システムを考える。このような無線通信システムでは、仮に複数の送信アンテナから信号を同時に送信したとしても、移動局では受信タイミング差が生じることが多い。移動局での受信タイミング差は、各送信アンテナが地理的に離れているほど顕著である。また、受信タイミング差は、移動局の移動に伴って変動する。そして、このような受信タイミング差は、移動局の受信品質を低下させる原因になるという問題がある。
例えば、先行信号に対しこれと同一内容の遅延量の大きな遅延信号が重なっていると、移動局ではチャネル変動が非常に大きいように見える。チャネル変動が大きいと、移動局では周波数毎のチャネル推定値を正確に求めることが容易でない。また、複数の送信アンテナにプリコーディング技術を適用する場合、近接する周波数でも適切な位相調整量が異なると、適切なプリコーディング行列を選択することが容易でない。すなわち、受信時のチャネル推定や送信時の位相調整などの機能が生かせず、受信品質を向上できない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を受信する場合の受信品質を向上できる通信装置、移動局および通信制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、移動局に対して複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号が送信されるよう制御可能な通信装置が提供される。この通信装置は、受信部と制御部とを有する。受信部は、移動局における第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を示す情報を取得する。制御部は、第１の送信アンテナの信号および第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転をするよう制御し、該所定値は、受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである。
また、上記課題を解決するために、複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を送信可能な無線通信システムと通信を行う移動局が提供される。この移動局は、測定部と送信部と受信部とを有する。測定部は、第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を測定する。送信部は、測定部で測定した受信タイミング差を示す情報を無線通信システムに通知する。受信部は、送信部が受信タイミング差を示す情報を通知した後、第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転された信号ともう一方の信号とを合成して復調し、該所定値は、受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである。
また、上記課題を解決するために、移動局に対して複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を送信可能な無線通信システムの通信制御方法が提供される。この通信制御方法では、移動局から、移動局における第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を示す情報を取得する。第１の送信アンテナの信号および第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転をし、該所定値は、受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである。
上記通信装置、移動局および通信制御方法によれば、複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を受信する場合の受信品質が向上する。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
通信装置および移動局の例を示す図である。 第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。 第１の実施の形態の無線基地局を示すブロック図である。 第１の実施の形態の移動局を示すブロック図である。 無線フレームの構造例を示す図である。 下り無線リソースの使用例を示す図である。 プリコーディング行列の例を示す図である。 下りリンク通信の制御を示すフローチャートである。 シンボルの送受信タイミングを示す図である。 受信信号のチャネル変動を示す図である。 第２の実施の形態の無線基地局を示すブロック図である。 送信信号生成部の詳細を示すブロック図である。 第３の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。 第３の実施の形態の通信制御局を示すブロック図である。 第４の実施の形態の移動局を示すブロック図である。 下りリンク通信の他の制御例を示すフローチャートである。
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、通信装置および移動局の例を示す図である。通信装置１は、移動局４に対して送信アンテナ２ａ，３ａから同一のデータを含む信号が送信されるよう制御可能である。例えば、通信装置１は、送信アンテナ２ａを備える送信装置２と、送信アンテナ３ａを備える送信装置３とに、データを含む信号の送信タイミングを指示する。ただし、送信装置２および送信装置３の一方または両方が、通信装置１と一体の装置として形成されていてもよい。移動局４は、送信アンテナ２ａ，３ａの信号を受信可能である。
通信装置１は、受信部１ａおよび制御部１ｂを有する。受信部１ａは、移動局４における送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの送信との間の受信タイミング差を示す情報を取得する。受信タイミング差を示す情報は、移動局４から無線で直接受信してもよいし、通信装置１とは別の受信装置を経由して取得してもよい。制御部１ｂは、移動局４から通知された受信タイミング差に応じて、送信アンテナ２ａおよび送信アンテナ３ａの少なくとも一方の送信タイミングを変更するよう制御する。
例えば、送信アンテナ３ａの信号が送信アンテナ２ａの信号より遅れて移動局４に到達している場合、送信アンテナ３ａの信号の送信タイミングを、通知された受信タイミング差だけ早くすることが考えられる。逆に、送信アンテナ２ａの信号の送信タイミングを、通知された受信タイミング差だけ遅くすることも考えられる。送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号の両方の送信タイミングを変更してもよい。また、通知された受信タイミング差の分をすぐに補償するのでなく、１回の変更量を制限してもよい。
送信装置２，３は、制御部１ｂの制御に基づき、送信アンテナ２ａ，３ａから出力する信号の送信タイミングを変更する。例えば、送信装置２，３は、周波数領域上で位相回転することで、送信タイミングを変更できる。また、時間領域上の所定の信号区間内で信号を巡回シフトすることでも、送信タイミングを変更できる。なお、通信装置１と送信装置２，３とが別装置として形成されている場合に、送信装置２，３は無線送信処理のみを行い、通信装置１が送信タイミングの変更までの処理を行ってもよい。
移動局４は、測定部４ａ、送信部４ｂおよび受信部４ｃを有する。測定部４ａは、送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号との間の受信タイミング差を測定する。受信タイミング差の測定には、例えば、受信部４ｃで受信した既知信号を用いる。送信部４ｂは、測定部４ａで測定した受信タイミング差を示す情報を通信装置１側に通知する。例えば、受信タイミング差と対応付けられた所定ビット長のビット列（インデックスなど）を送信する。受信部４ｃは、送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号とを合成して復調する。
なお、測定部４ａで受信タイミング差を決定する際の基準とする送信アンテナは、予め決めておいてもよいし、受信電力などの指標に基づいて選択してもよい。後者の場合、送信部４ｂは、基準の送信アンテナを示す情報を通信装置１側に通知してもよい。また、受信タイミング差が所定の閾値を超えた場合のみ、受信タイミング差を通信装置１側に通知するようにしてもよい。プリコーディング技術を用いる場合、測定部４ａは、送信タイミングの変更量も考慮して、送信アンテナ２ａ，３ａに適用するプリコーディング行列を選択することもできる。
このような通信装置１によれば、受信部１ａにより、移動局４における送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号との間の受信タイミング差を示す情報が取得される。制御部１ｂにより、受信タイミング差に応じて、送信アンテナ２ａの信号および送信アンテナ３ａの信号の少なくとも一方の送信タイミングが変更されるよう制御される。また、このような移動局４によれば、測定部４ａにより、送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号との間の受信タイミング差が測定され、送信部４ｂにより、受信タイミング差を示す情報が送信される。その後、受信部４ｃにより、送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号とが合成されて復調される。
これにより、移動局４における送信アンテナ２ａの信号と送信アンテナ３ａの信号との間の受信タイミング差が抑制される。すなわち、受信側での受信タイミングができる限り揃うように、送信側で各送信アンテナの送信タイミングが調整される。これは、送信アンテナ２ａと送信アンテナ３ａとが、地理的に大きく離れている場合に特に有効である。この結果、移動局４から見てチャネル変動が非常に大きくなることが防止され、チャネル推定やプリコーディング行列の選択を精度よく行うことができる。すなわち、受信時の補償処理や送信時の補償処理による通信品質の向上が図られる。
なお、上記の通信制御方法は、送信アンテナ数が３以上の場合にも適用できる。以下、２つの送信アンテナを備える無線基地局を２つ用いて１つの移動局に対してデータ送信を行う例（すなわち、４つの送信アンテナを用いる例）について、更に詳細に説明する。また、以下の実施の形態では、無線基地局から移動局へのデータ送信に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を用いることとする。
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。第１の実施の形態の移動通信システムは、無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００を有する。無線基地局１００と無線基地局１００ａとは、ネットワーク１０を介して接続されている。
無線基地局１００，１００ａは、移動局２００と無線通信を行うことができる無線通信装置である。無線基地局１００，１００ａは、下りリンク（無線基地局１００，１００ａから移動局２００への方向の無線リンク）によって、移動局２００に対してユーザデータおよび制御情報を送信する。また、無線基地局１００，１００ａは、上りリンク（移動局２００から無線基地局１００，１００ａへの方向の無線リンク）によって、移動局が送信したユーザデータおよび制御情報を受信する。
移動局２００は、無線基地局１００，１００ａと無線通信を行うことができる移動型の無線端末装置であり、例えば、携帯電話機である。移動局２００は、上りリンクによって無線基地局１００，１００ａにユーザデータおよび制御情報を送信する。また、移動局２００は、下りリンクによって自局宛てのユーザデータおよび制御情報を受信する。なお、移動局２００に加えて、移動局２００以外の移動局が無線基地局１００，１００ａと無線通信することも可能である。
ここで、無線基地局１００，１００ａは、協調して同一のデータを移動局２００に対して送信することが可能である。協調送信の制御は、無線基地局１００または無線基地局１００ａが行う。例えば、現在の移動局２００のメインの通信相手（サービング基地局）が無線基地局１００である場合に、無線基地局１００が協調送信を制御することが考えられる。この場合、無線基地局１００は、ネットワーク１０を介して無線基地局１００ａに、送信データを転送すると共に送信タイミングの指示についての情報を送信する。
協調送信を開始するか否かは、移動局２００が決定するようにしてもよい。例えば、移動局２００が、無線基地局１００からの信号の受信電力と無線基地局１００ａからの信号の受信電力とを比較して、両者の差が所定の閾値以下である場合、協調送信を行うと決定する方法が考えられる。また、受信電力が大きい方のＳＩＮＲを測定して、ＳＩＮＲが所定の閾値以下である場合、協調送信を行うと決定する方法も考えられる。
以下では、特に、無線基地局１００，１００ａから移動局２００への下りリンク通信の制御に着目して説明する。また、移動局２００の現在のサービング基地局が無線基地局１００であり、無線基地局１００の制御のもと、無線基地局１００と無線基地局１００ａとが協調送信を行う場合を考える。
図３は、第１の実施の形態の無線基地局を示すブロック図である。無線基地局１００は、無線受信部１１１、ＣＰ削除部１１２、ＦＦＴ部１１３、デマッピング部１１４、制御情報抽出部１１５、スケジューラ１１６、符号化部１１７、変調部１１８、通信インタフェース１１９、ＲＳ生成部１２０，１２１、プリコーディング部１２２、位相回転部１２３、マッピング部１２４，１２５、ＩＦＦＴ部１２６，１２７、ＣＰ挿入部１２８，１２９および無線送信部１３０，１３１を有する。なお、無線基地局１００ａも、無線基地局１００と同様のブロック構成によって実現できる。
無線受信部１１１は、無線基地局１００が備える受信アンテナで受信した無線信号を、デジタルベースバンド信号に変換する。例えば、無線受信部１１１は、無線信号を低周波数帯にダウンコンバートし、直交復調を行う。更に、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器を用いて、連続信号（アナログ信号）を離散信号（デジタル信号）に変換する。そして、無線受信部１１１は、デジタルベースバンド信号をＣＰ削除部１１２に出力する。
ＣＰ削除部１１２は、無線受信部１１１から取得したデジタルベースバンド信号から、ＣＰ（Cyclic Prefix）と呼ばれるガードインターバルを削除して、有効シンボルを抽出する。ここで、有効シンボルは、フーリエ変換および逆フーリエ変換の処理単位である。有効シンボルの間には、送信時にＣＰが挿入されている。ＣＰ削除部１１２は、抽出した有効シンボルを順次ＦＦＴ部１１３に出力する。
ＦＦＴ部１１３は、ＣＰ削除部１１２から有効シンボルとして取得した信号に対し高速フーリエ変換を行い、各周波数成分を抽出する。すなわち、ＦＦＴ部１１３は、ＣＰ削除部１１２から取得した時間領域上の信号を、周波数領域上の信号に変換する。そして、ＦＦＴ部１１３は、得られた周波数領域上の信号を、デマッピング部１１４に出力する。なお、時間領域から周波数領域への変換に際し、高速フーリエ変換以外の変換アルゴリズムを用いるようにしてもよい。
デマッピング部１１４は、ＦＦＴ部１１３から取得した周波数領域上の信号を並べ替えて、すなわち、送信側のマッピング処理と逆の処理を行って、変調信号を再生する。そして、デマッピング部１１４は、得られた変調信号を制御情報抽出部１１５に出力する。
制御情報抽出部１１５は、デマッピング部１１４から取得した変調信号から、所定の制御情報を分離して抽出する。ここで抽出される制御情報には、移動局２００で測定された受信タイミング差を示す情報や、移動局２００で選択されたプリコーディング行列を示す情報などが含まれる。そして、制御情報抽出部１１５は、抽出した制御情報を、スケジューラ１１６に出力する。
スケジューラ１１６は、制御情報抽出部１１５から取得した制御情報に基づいて、符号化部１１７でのユーザデータの符号化、プリコーディング部１２２でのプリコーディング処理、および、位相回転部１２３での位相回転処理を制御する。また、スケジューラ１１６は、通信状態に応じて、適応的に変調符号化方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）を変更することも可能である。
例えば、スケジューラ１１６は、移動局２００における受信タイミング差を示す制御情報を取得すると、受信タイミング差を補償するための位相回転量を決定する。そして、無線基地局１００の送信信号に位相回転を施す場合は、位相回転部１２３に位相回転量を指示する。また、無線基地局１００ａの送信信号に位相回転を施す場合は、通信インタフェース１１９を介して、無線基地局１００ａに位相回転量を通知する。なお、無線基地局１００ａがサービング基地局として機能するときは、スケジューラ１１６は、無線基地局１００ａから位相回転量を示す情報を取得する。
また、スケジューラ１１６は、移動局２００が選択したプリコーディング行列を示す制御情報を取得すると、制御情報が示すプリコーディング行列を変調信号に適用するようにプリコーディング部１２２に指示する。また、通信インタフェース１１９を介して、無線基地局１００ａにプリコーディング行列を通知する。なお、無線基地局１００ａがサービング基地局として機能するときは、スケジューラ１１６は、無線基地局１００ａからプリコーディング行列を示す情報を取得する。
符号化部１１７は、スケジューラ１１６でのスケジューリング結果に基づいて、ユーザデータを誤り訂正符号化する。符号化方式としては、例えば、ターボ符号や畳み込み符号などを用いることができる。符号化方式は、スケジューラ１１６からの指示に応じて、適応的に変更してもよい。そして、符号化部１１７は、符号化データを変調部１１８に出力すると共に、通信インタフェース１１９を介して無線基地局１００ａに送信する。
変調部１１８は、符号化部１１７から取得した符号化データをデジタル変調する。変調方式としては、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭなどを用いることができる。変調方式は、スケジューラ１１６からの指示に応じて、適応的に変更してもよい。そして、変調部１１８は、得られた変調信号をプリコーディング部１２２に出力する。なお、無線基地局１００ａがサービング基地局として機能するときは、変調部１１８は、無線基地局１００ａから符号化データを取得する。
通信インタフェース１１９は、ネットワーク１０経由で無線基地局１００ａと有線通信を行う。例えば、無線基地局１００が移動局２００のサービング基地局として機能するとき、スケジューラ１１６から取得した位相回転を示す情報やプリコーディング行列を示す情報、符号化部１１７から取得した符号化データを無線基地局１００ａに送信する。一方、無線基地局１００ａが移動局２００のサービング基地局として機能するとき、無線基地局１００ａから受信した位相回転を示す情報やプリコーディング行列を示す情報をスケジューラ１１６に通知すると共に、符号化データを変調部１１８に出力する。
ＲＳ生成部１２０，１２１は、既知信号である参照信号（ＲＳ）を生成する。具体的には、ＲＳ生成部１２０は、各移動局に固有のＲＳを生成し、プリコーディング部１２２に出力する。移動局固有ＲＳは、各移動局に静的に割り当てられていてもよいし、動的に割り当ててもよい。一方、ＲＳ生成部１２１は、送信装置（送信アンテナ）に固有のＲＳを生成し、マッピング部１２４，１２５に出力する。
プリコーディング部１２２は、変調部１１８から取得した変調信号およびＲＳ生成部１２０から取得した移動局固有ＲＳに対し、プリコーディング処理を行う。すなわち、プリコーディング部１２２は、変調信号および移動局固有ＲＳに、スケジューラ１１６から指定されたプリコーディング行列を適用して、送信アンテナ毎の送信信号を生成する。そして、プリコーディング部１２２は、生成した信号を位相回転部１２３に出力する。なお、プリコーディング部１２２は、プリコーディング行列の候補の集合であるコードブックを予め保持している。
位相回転部１２３は、プリコーディング部１２２から取得したプリコーディング後の信号に対し、位相回転処理を行う。移動局毎の位相回転量は、スケジューラ１１６から指定される。そして、位相回転部１２３は、送信アンテナ毎の位相回転後の信号を、マッピング部１２４，１２５に出力する。なお、プリコーディング処理および位相回転処理の詳細は後で説明する。
マッピング部１２４，１２５は、位相回転部１２３から取得した位相回転後の信号およびＲＳ生成部１２１から取得した送信装置固有ＲＳを、送信に用いる無線リソースの各周波数にマッピングして、周波数領域上の信号と見なす。そして、マッピング部１２４は、マッピング後の信号を順次ＩＦＦＴ部１２６に出力する。同様に、マッピング部１２５は、マッピング後の信号を順次ＩＦＦＴ部１２７に出力する。
ＩＦＦＴ部１２６，１２７は、マッピング部１２４，１２５から取得した信号に対して逆高速フーリエ変換を行う。すなわち、ＩＦＦＴ部１２６，１２７は、マッピング部１２４，１２５から取得した周波数領域上の信号を時間領域上の信号に変換する。ここで得られる時間領域上の信号は、所定長の有効シンボルである。そして、ＩＦＦＴ部１２６は、得られた有効シンボルをＣＰ挿入部１２８に出力する。同様に、ＩＦＦＴ部１２７は、得られた有効シンボルをＣＰ挿入部１２９に出力する。なお、周波数領域から時間領域への変換に際し、逆高速フーリエ変換以外の変換アルゴリズムを用いるようにしてもよい。
ＣＰ挿入部１２８，１２９は、ＩＦＦＴ部１２６，１２７から取得した有効シンボルの間にＣＰを挿入する。ＣＰとしては、例えば、有効シンボルに含まれる信号の一部を複製したものを用いる。そして、ＣＰ挿入部１２８は、有効シンボルにＣＰを付加した信号（シンボル）を無線送信部１３０に出力する。同様に、ＣＰ挿入部１２９は、シンボルを無線送信部１３１に出力する。
無線送信部１３０，１３１は、ＣＰ挿入部１２８，１２９から取得したシンボルを無線信号に変換する。例えば、無線送信部１３０，１３１は、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器を用いて、デジタル信号をアナログ信号に変換する。更に、直交変調を行い、高周波数帯に変換する。そして、無線送信部１３０，１３１は、それぞれ、無線基地局１００が備える送信アンテナから無線出力する。なお、受信アンテナと送信アンテナとを共用するようにしてもよい。
ここで、無線基地局１００では、逆高速フーリエ変換前に、変調信号を周波数領域上で位相回転している。これにより、逆フーリエ変換後の信号を時間領域上で巡回シフトすることと同様の効果が得られている。なお、無線基地局１００は、符号化後かつ変調前のデータを無線基地局１００ａに転送するようにしたが、符号化前のデータを転送してもよいし、変調後の信号を転送してもよい。すなわち、無線基地局１００と無線基地局１００ａとの処理の分担は、上記以外にも様々な変形が考えられる。
図４は、第１の実施の形態の移動局を示すブロック図である。移動局２００は、無線受信部２１１，２１２、ＣＰ削除部２１３，２１４、ＦＦＴ部２１５，２１６、デマッピング部２１７，２１８、復調部２１９、復号部２２０、制御情報抽出部２２１、シフト量選択部２２２、行列選択部２２３、チャネル推定部２２４、制御情報生成部２２５、マッピング部２２６、ＩＦＦＴ部２２７、ＣＰ挿入部２２８および無線送信部２２９を有する。
無線受信部２１１，２１２は、それぞれ、移動局２００が備える受信アンテナで受信した無線信号を、デジタルベースバンド信号に変換する。例えば、無線受信部２１１，２１２は、無線信号を低周波数帯にダウンコンバートし、直交復調を行う。更に、Ａ／Ｄ変換器を用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、無線受信部２１１は、デジタルベースバンド信号をＣＰ削除部２１３に出力する。同様に、無線受信部２１２は、デジタルベースバンド信号をＣＰ削除部２１４に出力する。
ＣＰ削除部２１３，２１４は、無線受信部２１１，２１２から取得したデジタルベースバンド信号から、ＣＰを削除して、有効シンボルを抽出する。そして、ＣＰ削除部２１３は、抽出した有効シンボルを順次ＦＦＴ部２１５に出力する。同様に、ＣＰ削除部２１４は、抽出した有効シンボルを順次ＦＦＴ部２１６に出力する。
ＦＦＴ部２１５，２１６は、ＣＰ削除部２１３，２１４から有効シンボルとして取得した信号に対し高速フーリエ変換を行い、各周波数成分を抽出する。すなわち、ＦＦＴ部２１５，２１６は、ＣＰ削除部２１３，２１４から取得した時間領域上の信号を、周波数領域上の信号に変換する。そして、ＦＦＴ部２１５は、周波数領域上の信号をデマッピング部２１７に出力する。同様に、ＦＦＴ部２１６は、周波数領域上の信号をデマッピング部２１８に出力する。
デマッピング部２１７，２１８は、ＦＦＴ部２１５，２１６から取得した周波数領域上の信号を並べ替えて、すなわち、送信側のマッピング処理と逆の処理を行って、変調信号を再生する。そして、デマッピング部２１７，２１８は、得られた変調信号を復調部２１９および制御情報抽出部２２１に出力する。また、デマッピング部２１７，２１８は、送信装置固有ＲＳをシフト量選択部２２２および行列選択部２２３に出力すると共に、移動局固有ＲＳをチャネル推定部２２４に出力する。
復調部２１９は、デマッピング部２１７，２１８から取得した変調信号をＭＩＭＯ分離・復調する。すなわち、復調部２１９は、チャネル推定部２２４から取得するチャネル推定値を用いて、変調信号に対しチャネル補償を行う。そして、チャネル補償後の変調信号に重畳されている異なる送信アンテナから出力された信号を分離・合成し、復調を行う。その後、復調部２１９は、得られた符号化データ（ユーザデータ）を復号部２２０に出力する。
復号部２２０は、復調部２１９から取得した符号化データを復号する。そして、復号部２２０は、得られたユーザデータを、データの種類に応じたデータ処理を行うモジュール（図示ぜず）に出力する。これにより、移動局２００において受信データが利用される。
制御情報抽出部２２１は、デマッピング部２１７，２１８から取得した変調信号から、所定の制御情報を分離して抽出する。ここで抽出される制御情報には、無線基地局１００で決定された（無線基地局１００，１００ａの送信信号に適用されている）巡回シフト量を示す情報が含まれる。そして、制御情報抽出部２２１は、巡回シフト量を、行列選択部２２３に通知する。
シフト量選択部２２２は、デマッピング部２１７，２１８から取得した送信装置固有ＲＳを用いて、各送信アンテナからの信号の遅延プロファイルを測定する。送信装置固有ＲＳは、巡回シフトが行われていない既知信号であるため、本来の遅延量を求めることができる。シフト量選択部２２２は、遅延プロファイルに基づいて、各送信アンテナからの信号の受信タイミングを一致させるための巡回シフト量（受信タイミング差）を求める。そして、シフト量選択部２２２は、受信タイミング差を制御情報生成部２２５に通知する。
なお、受信タイミング差を求める際の基準とする送信アンテナは、例えば、受信電力の長区間平均が最も大きいものを選択することが考えられる。ただし、サービング基地局の送信アンテナを基準とすると決めておいてもよい。
行列選択部２２３は、デマッピング部２１７，２１８から取得した送信装置固有ＲＳと制御情報抽出部２２１から取得した現在の巡回シフト量を示す制御情報を用いて、適切なプリコーディング行列を選択する。具体的には、行列選択部２２３は、送信装置固有ＲＳから送信アンテナと受信アンテナの間の各パスのチャネル推定を行う。そして、チャネル推定値と現在の巡回シフト量とを用いて、各プリコーディング行列の候補を評価し、適切なものを選択する。プリコーディング行列の選択の詳細は後で説明する。そして、行列選択部２２３は、選択したプリコーディング行列を、制御情報生成部２２５に通知する。
チャネル推定部２２４は、デマッピング部２１７，２１８から取得した移動局固有ＲＳを用いて、チャネル推定を行う。移動局固有ＲＳは、プリコーディングおよび位相回転が施された既知信号であるため、プリコーディング後のチャネル推定値を求めることができる。そして、チャネル推定部２２４は、チャネル推定値を復調部２１９に出力する。
制御情報生成部２２５は、サービング基地局である無線基地局１００に送信する制御情報を生成する。例えば、制御情報生成部２２５は、シフト量選択部２２２から受信タイミング差（所望の巡回シフト量）が通知されると、受信タイミング差を示す制御情報（例えば、所定ビット長のビット列）を生成する。また、行列選択部２２３から選択されたプリコーディング行列が通知されると、プリコーディング行列を示す制御情報（例えば、各プリコーディング行列に予め付与されている識別番号）を生成する。そして、制御情報生成部２２５は、生成した制御情報の信号をマッピング部２２６に出力する。
マッピング部２２６は、制御情報生成部２２５から取得した制御情報の信号を、送信に用いる無線リソースの各周波数にマッピングして周波数領域上の信号と見なす。そして、マッピング部２２６は、マッピング後の信号を順次ＩＦＦＴ部２２７に出力する。
ＩＦＦＴ部２２７は、マッピング部２２６から取得した信号に対して逆フーリエ変換を行う。すなわち、ＩＦＦＴ部２２７は、マッピング部２２６から取得した周波数領域上の信号を時間領域上の信号に変換する。ここで得られる時間領域上の信号は、所定長の有効シンボルである。そして、ＩＦＦＴ部２２７は、得られた有効シンボルをＣＰ挿入部２２８に出力する。なお、周波数領域から時間領域への変換に際し、逆高速フーリエ変換以外の変換アルゴリズムを用いるようにしてもよい。
ＣＰ挿入部２２８は、ＩＦＦＴ部２２７から取得した有効シンボルの間にＣＰを挿入してシンボルを生成する。ＣＰとしては、例えば、有効シンボルに含まれる信号の一部を複製したものを用いる。そして、ＣＰ挿入部２２８は、シンボルを無線送信部２２９に出力する。
無線送信部２２９は、ＣＰ挿入部２２８から取得したシンボルを無線信号に変換する。例えば、無線送信部２２９は、Ｄ／Ａ変換器を用いて、デジタル信号をアナログ信号に変換する。更に、直交変調を行い、高周波数帯に変換する。そして、無線送信部２２９は、移動局２００が備える送信アンテナから無線出力する。なお、受信アンテナと送信アンテナとを共用するようにしてもよい。
なお、上記説明では、無線基地局１００から移動局２００に対し、現在の巡回シフト量を通知することとした。一方で、移動局２００が無線基地局１００に通知した所望の巡回シフト量（受信タイミング差）がそのまま適用される場合には、無線基地局１００から移動局２００への通知は行わなくてもよい。すなわち、行列選択部２２３は、シフト量選択部２２２で測定した受信タイミング差を用いて、適切なプリコーディング行列を選択することも可能である。
図５は、無線フレームの構造例を示す図である。このような構造の無線フレームが、無線基地局１００，１００ａと移動局２００との間で送受信される。１つの無線フレームは複数のサブフレームを含む。各サブフレームでは、周波数領域×時間領域の無線リソースが細分化されて管理される。周波数方向の最小単位はサブキャリアと呼ばれる。時間方向の最小単位はシンボルである。１サブキャリア×１シンボルで特定される無線リソースの最小単位はリソースエレメントと呼ばれる。移動局２００には、例えば、１サブフレーム内の複数のサブキャリア分の無線リソースが、リソースブロックとして割り当てられる。また、適用するプリコーディング行列は、例えば、複数のリソースブロックを纏めたサブバンドと呼ばれる単位で選択される。
図６は、下り無線リソースの使用例を示す図である。上側に示す無線リソースが、無線基地局１００の１つの送信アンテナから出力される信号の配置例を表したものである。また、下側に示す無線リソースが、無線基地局１００ａの１つの送信アンテナから出力される信号の配置例を表したものである。図６の例では、各サブフレームの先頭３シンボルを制御情報の送信に用いる制御チャネルに割り当て、残りのシンボルをユーザデータの送信に用いるデータチャネルに割り当てている。
ここで、送信装置固有ＲＳは、制御チャネルおよびデータチャネル全体に分散して配置されている。なお、送信装置固有ＲＳは、送信アンテナ毎に異なるリソースエレメントに配置されていることが好ましい。これにより、移動局２００で各送信アンテナの信号を分離して認識することが容易となる。一方、移動局固有ＲＳは、データチャネル全体に分散して配置されている。移動局固有ＲＳは、何れの送信アンテナについても、同じリソースエレメントに配置することができる。
図７は、プリコーディング行列の例を示す図である。無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００は、図７に示すような共通のコードブックを保持している。この例は、送信ストリーム数を４、送信アンテナ数を４、プリコーディング行列数を８とした場合である。なお、各プリコーディング行列には、識別番号を付与することができる。この場合、無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００は、識別番号を指定することで、プリコーディング行列を一意に特定することができる。
ここで、無線基地局１００，１００ａで実行されるプリコーディング処理と位相回転処理、および、移動局２００で実行されるプリコーディング行列の選択処理の詳細を説明する。ただし、２つの送信アンテナを備える無線基地局２つが協調する場合に限らず、送信アンテナ数について一般化した形で上記処理を定義する。
それぞれＮｉ個（ｉ＝０，１，・・・，Ｊ−１）の送信アンテナを備えるＪ個の無線基地局が協調する場合を考える。また、ｎ番目のサブキャリアに適用するプリコーディング行列をＷ（ｎ）、ｎ番目のサブキャリアの変調信号ベクトルをｘ（ｎ）とする。複数の送信アンテナから出力する送信信号ベクトルｙ（ｎ）は、数式１のように定義できる。
数式１において、Ξ（ｎ）は、位相回転処理のため行列であり、数式２のように定義できる。数式２において、Ｎは有効シンボル長（１回のＦＦＴで処理するサンプル数）、Δｉは移動局２００で測定された受信タイミング差（所望の巡回シフト量）を示すサンプル数、Ｉ（ｉ）はＮｉ×Ｎｉの単位行列である。２つの送信アンテナを備える無線基地局２つが協調する場合は、Ｊ＝２，Ｎ０＝Ｎ１＝２であり、数式３のように定義できる。
Figure 0005392268
Figure 0005392268
Figure 0005392268
 一方、移動局２００で受信される信号ｒ（ｎ）は、ｎ番目のサブキャリアでのチャネル行列をＨ（ｎ）、ｎ番目のサブキャリアでのノイズ行列をＮ（ｎ）とすると、数式４のように定義できる。行列選択部２２３は、各プリコーディング行列の候補Ｗ（ｎ）に対し、チャネル推定値行列Ｈ〜（ｎ）と位相回転行列Ξ（ｎ）とプリコーディング行列Ｗ（ｎ）との行列積を所定の評価関数で評価する。そして、評価値が最も高いプリコーディング行列を選択する。評価関数としては、例えば、数式５で定義される関数ｆを用いる。
Figure 0005392268
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 図８は、下りリンク通信の制御を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１］移動局２００は、無線基地局１００，１００ａの各送信アンテナから出力される送信装置固有ＲＳを用いて、各送信アンテナからの信号の受信タイミング差を測定する。
［ステップＳ１２］移動局２００は、ステップＳ１１で測定した受信タイミング差を示す制御情報（所望の巡回シフト量を示す制御情報）を、サービング基地局である無線基地局１００に送信する。受信タイミング差を示す制御情報には、例えば、基準の送信アンテナの識別情報、および、それ以外の各送信アンテナの基準の送信アンテナに対する受信タイミング差を示すサンプル数が含まれる。
［ステップＳ１３］無線基地局１００は、ステップＳ１２で移動局２００が送信した制御情報を受信し、無線基地局１００，１００ａが備える各送信アンテナの送信信号に適用する巡回シフト量を決定する。通常は、移動局２００から報告された受信タイミング差を補償するだけの巡回シフト量（移動局２００が所望する巡回シフト量）を適用する。
［ステップＳ１４］無線基地局１００は、ステップＳ１３で決定した巡回シフト量を示す制御情報を移動局２００に送信する。また、無線基地局１００は、決定した巡回シフト量を、協調送信を行う無線基地局１００ａにネットワーク１０経由で通知する。
［ステップＳ１５］移動局２００は、ステップＳ１４で無線基地局１００が送信した制御情報を受信し、各送信アンテナの信号に適用された巡回シフト量と各送信アンテナから出力される送信装置固有ＲＳとを用いて、予め定義されたコードブックの中から、適切なプリコーディング行列を選択する。
［ステップＳ１６］移動局２００は、ステップＳ１５で選択したプリコーディング行列を示す制御情報（例えば、選択したプリコーディング行列の識別番号を含む制御情報）をサービング基地局である無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ１７］無線基地局１００は、ステップＳ１６で移動局２００が送信した制御情報を受信し、送信信号に適用するプリコーディング行列を決定する。通常は、移動局２００が選択したプリコーディング行列を適用する。
［ステップＳ１８］無線基地局１００は、ステップＳ１７で決定したプリコーディング行列を、協調送信を行う無線基地局１００ａにネットワーク１０経由で通知する。
［ステップＳ１９］無線基地局１００ａは、ステップＳ１４で通知された巡回シフト量およびステップＳ１８で通知されたプリコーディング行列を用いて、ユーザデータを含む信号を生成し、移動局２００に送信する。
［ステップＳ２０］無線基地局１００は、ステップＳ１３で決定した巡回シフト量およびステップＳ１７で決定したプリコーディング行列を用いて、ユーザデータを含む信号を生成し、移動局２００に送信する。
なお、巡回シフト量およびプリコーディング行列は、協調送信の開始後、定期または不定期で更新することが可能である。更新は、上記と同様の処理で実現できる。なお、巡回シフト量とプリコーディング行列とは、同じタイミングで更新するようにしてもよいし、異なるタイミングで更新してもよい。
図９は、シンボルの送受信タイミングを示す図である。変調信号が周波数領域上で位相回転されることにより、高速フーリエ変換後の有効シンボルに含まれるＮ個のサンプルは図９に示すように有効シンボル内で巡回シフトする。
例えば、位相回転を行わない状態では、無線基地局１００ａの送信アンテナの信号が、無線基地局１００の送信アンテナの信号よりτサンプルだけ遅れて移動局２００に到達しているとする。この場合、例えば、無線基地局１００ａの送信アンテナから、τサンプルだけ送信タイミングが早くなるように巡回シフトされた信号が送信される。
このようにして送信された２つの有効シンボルは、移動局２００に到達する時点で、タイミングが揃っている。すなわち、一方の有効シンボルのサンプル＃τと他方の有効シンボルのサンプル＃τとのタイミングが一致する。従って、同一内容の先行波と遅延波とが多重されて受信される状態を回避できる。
なお、図９の例で、移動局２００は、無線基地局１００ａから受信した有効シンボルのサンプル＃０〜＃τ−１を復調に用いてもよいし、用いずに捨ててもよい。また、無線基地局１００は、無線基地局１００ａの送信タイミングを早める代わりに無線基地局１００の送信タイミングを遅らせるようにしてもよい。また、無線基地局１００の送信タイミングをτ／２だけ遅らせると共に無線基地局１００ａの送信タイミングをτ／２だけ早めるようにしてもよい。
図１０は、受信信号のチャネル変動を示す図である。チャネル推定では、周波数領域上に間欠的に挿入された既知信号（ＲＳ）を用いて、その周波数のチャネル推定値を求め、他の周波数のチャネル推定値は直接に測定されたチャネル推定値から予測する（例えば、線形補間する）方法が考えられる。
しかし、同一内容の先行波と遅延波とが多重されていると、周波数領域上でのチャネル変動が非常に大きくなり、チャネル推定値の予測が極めて困難となる。すなわち、チャネル推定値が実際のチャネル状態と乖離し、チャネル補償の効果が十分に得られなくなる。これに対し、位相回転（巡回シフト）により受信タイミング差が補償されて、受信タイミングが揃うと、周波数領域上でのチャネル変動が抑制される。このため、チャネル推定値の予測が容易となり、受信処理におけるチャネル補償の効果が期待できる。
第１の実施の形態の移動通信システムによれば、移動局２００における複数の送信アンテナからの信号の受信タイミング差が抑制される。すなわち、移動局２００での受信タイミングができる限り揃うように、無線基地局１００が各送信アンテナの送信タイミングを調整する。この結果、移動局２００から見てチャネル変動が非常に大きくなることが防止され、通信品質の向上が図られる。
なお、第１の実施の形態では、シンボル内での巡回シフトを実現するために、周波数領域上での位相回転を行った。これは、周波数方向に複数の移動局が多重されている場合でも移動局毎に逆高速フーリエ変換処理を行わなくて済み、送信処理および送信回路を簡略化できるという利点がある。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第２の実施の形態の移動通信システムでは、周波数領域上で位相回転を行う代わりに、時間領域上で巡回シフトを行うことで、送信タイミングを変更できるようにしている。
図１１は、第２の実施の形態の無線基地局を示すブロック図である。無線基地局３００は、第１の実施の形態の無線基地局１００に代えて用いられる。無線基地局３００は、無線受信部３１１、ＣＰ削除部３１２、ＦＦＴ部３１３、デマッピング部３１４、制御情報抽出部３１５、スケジューラ３１６、通信インタフェース３１７、送信信号生成部３２０，３３０、多重化部３４１，３４２および無線送信部３４３，３４４を有する。
ここで、送信信号生成部３２０，３３０および多重化部３４１，３４２以外のモジュールで実行される処理は、第１の実施の形態の無線基地局１００における同名のモジュールと同様である。
送信信号生成部３２０，３３０は、それぞれ、スケジューラ３１６の制御のもと、各送信アンテナから出力する送信信号を生成する。図１１の例では、２つの送信信号生成部が設けられているが、無線基地局３００が同時に収容可能な移動局数だけ設けることができる。すなわち、送信信号生成部３２０，３３０は、互いに異なる移動局宛ての送信信号を生成する。送信信号生成部３２０，３３０の詳細は後述する。
多重化部３４１，３４２は、送信信号生成部３２０，３３０から取得した移動局毎の送信信号を多重化する。すなわち、多重化部３４１は、２つの送信アンテナの一方から出力する移動局毎の送信信号を多重化し、無線送信部３４３に出力する。多重化部３４２は、他方の送信アンテナから出力する移動局毎の送信信号を多重化し、無線送信部３４４に出力する。
図１２は、送信信号生成部の詳細を示すブロック図である。送信信号生成部３２０は、符号化部３２１、変調部３２２、ＲＳ生成部３２３，３２４、プリコーディング部３２５、マッピング部３２６，３２６ａ、ＩＦＦＴ部３２７，３２７ａ、ＣＰ挿入部３２８，３２８ａおよびシフト部３２９，３２９ａを有する。なお、送信信号生成部３３０も、送信信号生成部３２０と同様のモジュール構成によって実現できる。
ここで、シフト部３２９，３２９ａ以外のモジュールで実行される処理は、第１の実施の形態の無線基地局１００における同名のモジュールと同様である。ただし、プリコーディング部３２５でプリコーディング処理が施された変調信号は、周波数領域上の位相回転が行われずに、マッピング部３２６，３２６ａに出力される。
シフト部３２９，３２９ａは、ＣＰ挿入部３２８，３２８ａから取得したデジタルベースバンド信号を、シンボル単位で巡回シフトする。巡回シフト量は、スケジューラ３１６から指定される。すなわち、送信信号生成部３２０では、逆フーリエ変換前の周波数領域上の信号を位相回転する代わりに、逆フーリエ変換後の時間領域上の信号を巡回シフトする。これによっても、周波数領域上で位相回転と同様の効果が得られる。
第２の実施の形態の移動通信システムによれば、第１の実施の形態と同様、移動局２００における複数の送信アンテナからの信号の受信タイミング差が抑制される。すなわち、移動局２００での受信タイミングができる限り揃うように、無線基地局３００が各送信アンテナの送信タイミングを調整する。この結果、通信品質の向上が図られる。
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第３の実施の形態の移動通信システムでは、複数の送信アンテナを用いた協調送信を制御するために、無線基地局の上位局として通信制御局が設けられている。
図１３は、第３の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。第３の実施の形態の移動通信システムは、移動局２００、通信制御局４００および無線基地局５００，５００ａを有する。通信制御局４００と無線基地局５００，５００ａとは、有線で接続されている。
通信制御局４００は、無線基地局５００，５００ａ経由で、移動局２００とユーザデータおよび制御情報を送受信する通信装置である。通信制御局４００は、無線基地局５００，５００ａから受信した信号を復調・復号する。また、符号化・変調により移動局２００宛ての信号を生成し、無線基地局５００，５００ａに送信する。更に、通信制御局４００は、無線基地局５００，５００ａの無線送信のタイミングを制御することもできる。
無線基地局５００，５００ａは、移動局２００と無線通信を行うことができる無線通信装置である。無線基地局５００，５００ａは、無線信号処理のみを行う。すなわち、無線基地局５００，５００ａは、移動局２００からの受信信号を通信制御局４００に対し転送する。また、通信制御局４００からの受信した信号を移動局２００に無線出力する。
図１４は、第３の実施の形態の通信制御局を示すブロック図である。
通信制御局４００は、ＣＰ削除部４１１、ＦＦＴ部４１２、デマッピング部４１３、制御情報抽出部４１４、スケジューラ４１５、符号化部４１６、変調部４１７、ＲＳ生成部４１８，４１９、プリコーディング部４２０、位相回転部４２１、マッピング部４２２，４２３，４２４，４２５、ＩＦＦＴ部４２６，４２７，４２８，４２９およびＣＰ挿入部４３０，４３１，４３２，４３３を有する。
無線基地局５００は、無線受信部５１１および無線送信部５１２，５１３を有する。無線基地局５００ａは、無線送信部５１２ａ，５１３ａを有する。
ここで、通信制御局４００および無線基地局５００，５００ａが備える各モジュールで実行される処理は、第１の実施の形態の無線基地局１００が備える同名のモジュールと同様である。ただし、通信制御局４００が符号化からシンボル生成までを行い、無線基地局５００，５００ａが無線信号処理を行う。送信タイミング調整のための位相回転処理は、通信制御局４００で行われる。
このように、地理的に離れた複数の送信アンテナを用いた協調送信を、通信制御局４００が一括して制御することができる。なお、通信制御局４００と無線基地局５００，５００ａとの間の処理分担は、図１４に示した例以外にも種々の形態が考えられる。
第３の実施の形態の移動通信システムによれば、第１の実施の形態と同様、移動局２００における複数の送信アンテナからの信号の受信タイミング差が抑制される。すなわち、移動局２００での受信タイミングができる限り揃うように、通信制御局４００が、通信制御局４００と分離して設置された無線基地局５００，５００ａの各送信アンテナの送信タイミングを調整する。この結果、通信品質の向上が図られる。
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第４の実施の形態の移動通信システムでは、移動局が、移動局固有ＲＳを用いたチャネル推定に加えて、送信装置固有ＲＳを用いたチャネル推定も併せて行い、受信性能の一層の向上を図っている。
図１５は、第４の実施の形態の移動局を示すブロック図である。移動局２００ａは、第１の実施の形態の移動局２００に代えて用いられる。移動局２００ａは、無線受信部２１１，２１２、ＣＰ削除部２１３，２１４、ＦＦＴ部２１５，２１６、デマッピング部２１７，２１８、復調部２１９ａ、復号部２２０、制御情報抽出部２２１ａ、シフト量選択部２２２、行列選択部２２３、チャネル推定部２２４，２２４ａ、制御情報生成部２２５、マッピング部２２６、ＩＦＦＴ部２２７、ＣＰ挿入部２２８および無線送信部２２９を有する。
ここで、復調部２１９ａ、制御情報抽出部２２１ａおよびチャネル推定部２２４ａ以外のモジュールで実行される処理は、第１の実施の形態の移動局２００における同名のモジュールと同様である。
復調部２１９ａは、デマッピング部２１７，２１８から取得した変調信号をＭＩＭＯ分離・復調する。その際、復調部２１９ａは、チャネル推定部２２４から取得するチャネル推定値に加え、チャネル推定部２２４ａから取得するチャネル推定値も用いて、チャネル補償を行う。例えば、２つのチャネル推定値の平均値を用いてチャネル補償を行うことが考えられる。
制御情報抽出部２２１ａは、デマッピング部２１７，２１８から取得した変調信号から所定の制御情報を分離して抽出する。ここで抽出される制御情報には、無線基地局１００で決定された巡回シフト量を示す情報とプリコーディング行列を示す情報が含まれる。そして、制御情報抽出部２２１ａは、巡回シフト量を行列選択部２２３およびチャネル推定部２２４ａに通知し、プリコーディング行列をチャネル推定部２２４ａに通知する。
チャネル推定部２２４ａは、デマッピング部２１７，２１８から取得した送信装置固有ＲＳと、制御情報抽出部２２１ａから通知された巡回シフト量およびプリコーディング行列とを用いて、チャネル推定を行う。
すなわち、まず、チャネル推定部２２４ａは、プリコーディングおよび位相回転が施されていない既知信号である送信装置固有ＲＳを用いてチャネル推定を行う。そして、得られたチャネル推定値行列と位相回転行列とプリコーディング行列との行列積により、プリコーディング後のチャネル推定値を算出する。そして、チャネル推定部２２４ａは、チャネル推定部２２４と同様、チャネル推定値を復調部２１９ａに出力する。
第４の実施の形態の移動通信システムによれば、第１の実施の形態と同様、移動局２００ａにおける複数の送信アンテナからの信号の受信タイミング差が抑制される。更に、プリコーディングおよび位相回転が施された既知信号を用いたチャネル推定と、プリコーディングおよび位相回転が施されていない既知信号を用いたチャネル推定とを併用することで、チャネル推定の精度が一層向上する。この結果、通信品質の一層の向上が図られる。
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態を説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第５の実施の形態の移動通信システムでは、協調送信の開始時とその後とで、巡回シフト量の１回の変動幅を変えるようにしている。例えば、協調送信の開始時には巡回シフト量の１回の変動幅を大きくしておき、その後の更新時には巡回シフト量の１回の変動幅を小さくする方法が考えられる。これは、協調送信の開始時には大きな受信タイミング差が存在する可能性がある一方、通信開始後は少しずつ受信タイミング差が変動していくことが多いと考えられるためである。
図１６は、下りリンク通信の他の制御例を示すフローチャートである。ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、第１の実施の形態で述べた通りである。なお、ステップＳ１２で移動局２００から無線基地局１００に送信される制御情報は、受信タイミング差の絶対値（サンプル数）を示している。そして、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理に続き、以下のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理が実行される。
［ステップＳ２１］移動局２００は、無線基地局１００，１００ａの各送信アンテナから出力される送信装置固有ＲＳを用いて、各送信アンテナからの信号の受信タイミング差を測定する。
［ステップＳ２２］移動局２００は、ステップＳ２１で測定された受信タイミング差と現在の巡回シフト量（ステップＳ１１で前回測定された受信タイミング差）とを比較し、受信タイミング差の変化量（巡回シフト量の相対値）を算出する。そして、移動局２００は、受信タイミング差の変化量を示す制御情報を、無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ２３］無線基地局１００は、ステップＳ２２で移動局２００が送信した制御情報を受信し、制御情報が示す相対値に基づいて、無線基地局１００，１００ａが備える各送信アンテナの送信信号に適用する巡回シフト量を更新する。
［ステップＳ２４］無線基地局１００は、ステップＳ２３で更新した後の巡回シフト量を示す制御情報を移動局２００に送信する。また、無線基地局１００は、更新後の巡回シフト量を、協調送信を行う無線基地局１００ａにネットワーク１０経由で通知する。
ここで、移動局２００は、ステップＳ１２の絶対値もステップＳ２２の相対値も、同一のビット長のビット列で表現することができる。この場合、同一のビット列であっても、協調送信の開始時とその後とで、意味する巡回シフト量が異なる。これにより、移動局２００は、限られたビット数で効率的にフィードバックを行うことができる。
第５の実施の形態の移動通信システムによれば、第１の実施の形態と同様、移動局２００における複数の送信アンテナからの信号の受信タイミング差が抑制され、通信品質の向上が図られる。更に、移動局２００から無線基地局１００へのフィードバックに用いられる制御情報の量を削減でき、制御情報の送信に伴うオーバーヘッドを抑制できる。
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態を説明する。第６の実施の形態の移動通信システムでは、巡回シフト量の１回の変更幅を、より柔軟に変更できるようにする。具体的には、移動局２００から無線基地局１００に送信するビット列の粒度、すなわち、１ビット差に対応するサンプル数を、ＲＲＣ（Radio Resource Control）層などの上位層から物理層に通知するようにする。
例えば、巡回シフト量を示すビット列を２の補数表現の５ビット（−１６〜＋１５）に固定する一方、粒度を４マイクロ秒、２マイクロ秒、１マイクロ秒、０．５マイクロ秒から選択する。この場合、巡回シフト量の１回の変更幅を、−６４マイクロ秒〜＋６０マイクロ秒、−３２マイクロ秒〜＋３０マイクロ秒、−１６マイクロ秒〜＋１５マイクロ秒、−８マイクロ秒〜＋７．５マイクロ秒の４段階で設定できる。粒度は、例えば、無線基地局１００で設定して、報知チャネルで移動局２００に通知することが考えられる。
第６の実施の形態の移動通信システムによれば、制御情報量の削減と受信タイミング差の補償精度とのバランスを図り、受信タイミング差の抑制を効率的に実行できる。
［第７の実施の形態］
次に、第７の実施の形態を説明する。第７の実施の形態の移動通信システムでは、瞬時フェージングに柔軟に追従できるよう、巡回シフト量を高速制御できるようにする。具体的には、移動局２００は、まず、送信装置固有ＲＳを用いて送信アンテナ毎の遅延プロファイルを測定する。遅延プロファイルは、瞬間的な測定結果を示すものでもよいし、所定の短区間で平均化したものでもよい。
次に、移動局２００は、パス受信電力の合計が最大である送信アンテナを、受信タイミング差を求める際の基準の送信アンテナとして選択する。そして、各送信アンテナについて受信電力が最大であるパス（最大パス）のタイミングを特定し、基準の送信アンテナと比較したときの最大パスのタイミング差を、受信タイミング差とする。
第７の実施の形態の移動通信システムによれば、受信タイミング差を高速に測定することができ、瞬時フェージングにも柔軟に追従できる。
［第８の実施の形態］
次に、第８の実施の形態を説明する。第８の実施の形態の移動通信システムでは、第７の実施の形態と異なる方法で、巡回シフト量を高速制御できるようにする。具体的には、移動局２００は、まず、送信装置固有ＲＳを用いて送信アンテナ毎の遅延プロファイルを測定する。次に、送信アンテナ毎に受信電力で重み付けしたパス重心を求める。そして、サービング基地局（例えば、無線基地局１００）の送信アンテナからの信号のパス重心を基準タイミングとして、他の送信アンテナについて受信タイミング差を求める。
第８の実施の形態の移動通信システムによれば、第７の実施の形態と同様、受信タイミング差を高速に測定することができ、瞬時フェージングにも柔軟に追従できる。
［第９の実施の形態］
次に、第９の実施の形態を説明する。第９の実施の形態の移動通信システムでは、巡回シフト量とプリコーディング行列の両方を高速に決定できるようにする。具体的には、移動局２００は、候補となる巡回シフト量（受信タイミング差）それぞれに対し、プリコーディング後のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が最大になるプリコーディング行列を求めておく。すなわち、巡回シフト量とプリコーディング行列の最適な組み合わせを求めておく。
これにより、移動局２００で受信タイミング差が測定されると、それに対応する適切なプリコーディング行列も同時に特定される。なお、巡回シフト量の候補の範囲が広いほど移動局２００の処理負荷が高くなる。そのため、候補範囲は、移動局２００が許容できる処理量や、移動通信システムで発生しうる最大の受信タイミング差などを考慮して、できる限り狭く設定しておく方が好ましい。また、候補範囲は、無線基地局１００から移動局２００に通知するようにしてもよい。
第９の実施の形態の移動通信システムによれば、巡回シフト量とリコーディング行列の両方を同時に決定でき、通信制御のオーバーヘッドを抑制できる。
［第１０の実施の形態］
次に、第１０の実施の形態を説明する。第１０の実施の形態の移動通信システムでは、移動局２００はある程度の受信タイミング差を許容する。具体的には、移動局２００は、まず、各送信アンテナからの信号の受信タイミング差を測定する。そして、受信タイミング差が所定の閾値を超えているか否か判断する。
受信タイミング差が閾値を超えている場合、移動局２００は、無線基地局１００にその旨のイベント通知を行う。無線基地局１００は、イベント通知を受け取ると移動局２００に受信タイミング差（所望の巡回シフト量）を報告するよう要求する。移動局２００は、無線基地局１００から報告要求があると、受信タイミング差（所望の巡回シフト量）を送信する。ただし、イベント通知と受信タイミング差の報告とを同時に行ってもよい。
一方、受信タイミング差が所定の閾値を超えていない間は、無線基地局１００に受信タイミング差を報告しない。すなわち、移動局２００は、ある程度の受信タイミング差は許容し、受信タイミング差が十分に大きくなった場合のみ、無線基地局１００に送信タイミングの変更を要求することになる。
第１０の実施の形態の移動通信システムによれば、移動局２００の受信品質への影響が大きい場合のみ受信タイミング差を補償する処理が実行されることになり、無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００の処理負荷が軽減される。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
 符号の説明
１ 通信装置
１ａ 受信部
１ｂ 制御部
２，３ 送信装置
２ａ，３ａ 送信アンテナ
４ 移動局
４ａ 測定部
４ｂ 送信部
４ｃ 受信部

Claims (9)

  1. 移動局に対して複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号が送信されるよう制御可能な通信装置であって、
    前記移動局における第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を示す情報を取得する受信部と、
    前記第１の送信アンテナの信号および前記第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転をするよう制御する制御部と、
    を備え、
    前記所定値は、前記受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである、
    ことを特徴とする通信装置。
  2. 前記制御部の制御に基づき、時間領域上の所定の信号区間内で前記データを含む信号を巡回シフトすることにより、送信タイミングを変更する送信部を有することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  3. 前記制御部は、前記移動局の通信状況に応じて、送信タイミングの１回の変更量を制限することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  4. 複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を送信可能な無線通信システムと通信を行う移動局であって、
    第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を測定する測定部と、
    前記測定部で測定した前記受信タイミング差を示す情報を前記無線通信システムに通知する送信部と、
    前記送信部が前記受信タイミング差を示す情報を通知した後、前記第１の送信アンテナの信号と前記第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転された信号ともう一方の信号とを合成して復調する受信部と、
    を備え、
    前記所定値は、前記受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである、
    ことを特徴とする移動局。
  5. 前記送信部は、前記受信タイミング差が所定の閾値を超えたとき、前記受信タイミング差を示す情報を通知することを特徴とする請求項４記載の移動局。
  6. 前記測定部は、前記第１の送信アンテナの信号および前記第２の送信アンテナの信号の受信電力を用いて、前記受信タイミング差を求める際の基準とする送信アンテナを選択することを特徴とする請求項４記載の移動局。
  7. 前記測定部は、前記第１の送信アンテナおよび前記第２の送信アンテナに適用されるプリコーディング行列を、前記受信タイミング差を用いて、複数の前記プリコーディング行列の候補から選択し、
    前記送信部は、前記測定部で選択した前記プリコーディング行列を前記無線通信システムに通知する、
    ことを特徴とする請求項４記載の移動局。
  8. 前記送信部は、前記受信タイミング差を示す情報として、前記受信タイミング差に対応する所定ビット長のビット列を送信することを特徴とする請求項４記載の移動局。
  9. 移動局に対して複数の送信アンテナから同一のデータを含む信号を送信可能な無線通信システムの通信制御方法であって、
    前記移動局から、前記移動局における第１の送信アンテナの信号と第２の送信アンテナの信号との間の受信タイミング差を示す情報を取得し、
    前記第１の送信アンテナの信号および前記第２の送信アンテナの信号の少なくとも一方のシンボル内で、周波数領域において隣接サブキャリア間の位相差が所定値となる位相回転をし、
    前記所定値は、前記受信タイミング差をΔ、有効シンボル長をＮとした場合に、２πΔ／Ｎである、
    ことを特徴とする通信制御方法。
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