WO2005011172A1

WO2005011172A1 - 無線通信装置および無線通信方法

Info

Publication number: WO2005011172A1
Application number: PCT/JP2004/010632
Authority: WO
Inventors: Takaaki Kishigami; Yoichi Nakagawa; Kentaro Miyano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2005-02-03
Also published as: EP2547006A1; US20130083760A1; US20200146013A1; EP2547005A1; EP1646172A1; US7860051B2; JP2005065242A; EP2523364B1; US9900890B2; US8428040B2; EP3567745A1; US20150103690A1; US7751369B2; US20110058574A1; EP2523364A1; CN1830169A; US10966203B2; US8379620B2; US8948114B2; CN101882949A

Abstract

　伝送フォーマットを設定するときの負荷を軽減すると共に、装置規模の増大を抑制することができる無線通信装置。この装置において、空間多重適合度検出部（１０８）は、マルチキャリア伝送におけるＮｓ個のサブキャリア信号が属する通信帯域を分割することで得られ且つ複数のサブキャリア信号が属する分割帯域（ＤＢ−１～ＤＢ−Ｎｄ）毎に、空間多重伝送適合度を検出し、その検出結果（＃１～＃Ｎｄ）を出力する。伝送フォーマット設定部（１１０）は、空間多重適合度検出部（１０８）からの検出結果（＃１～＃Ｎｄ）に基づいて、無線伝送を行うときの伝送フォーマットを設定する。

Description

明細書

無線通信装置および無線通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、マルチキャリア方式を適用したディジタル無線通信システムに用いられる無線通信装置および無線通信方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、無線通信の大容量化や高速化への要求が高まりを見せており、有限な周波数資源の有効利用率を向上させる方法に関する研究が盛んである。その方法の一つとして空間領域を利用する技術が注目を集めている。代表的なものとしては、伝搬路における空間的な直交性を利用することで、同一時刻に、同一周波数で、同一符号の物理チャネルを用いて、異なるデータ系列を伝送する技術が挙げられる。この伝送技術には、異なるデータ系列を異なる移動局に対して伝送する空間多元接続 (S DMA: Space Division Multiple Access)技術（例えば、非特許文献 1参照）および異なるデータを同一の移動局に伝送する空間多重（SDM : Space Division Multiplexing )技術 (例えば、非特許文献 2参照）とレ、う技術がある。

[0003] 上記 SDM技術において、送信側装置では、送信側装置に備えられた複数のアンテナから、アンテナ毎に、同一時刻に、同一周波数で、同一符号の物理チャネルを用いて、異なるデータ系列を送信する一方、受信側装置では、送受信アンテナ間の伝搬路特性を示すチャネル行列に基づいて、受信側装置に備えられた複数のアンテナでの受信信号から、異なるデータ系列を分離受信する（以下、「BLAST型」と言う）ことで、周波数利用効率の向上を可能にしている。 SDM伝送を行う場合、十分な S/N (信号電力対雑音電力比)条件下の送受信側装置間に多数の散乱体が存在する環境下では、送信側装置および受信側装置が同数のアンテナを備えている場合に、アンテナ数に比例して通信容量を拡大することができる。

[0004] また、無線通信の大容量化や高速化を実現する上で、マルチパスやフェージングに対する耐性を向上することが重要となっている。マルチキャリア伝送方式はこれらを実現するための一つのアプローチであり、特に直交周波数分割多重（OFDM)伝送方式は地上波ディジタル放送や広帯域無線アクセスシステムに採用されている。

[0005] この OFDM伝送に SDM伝送を適用した伝送方式に関しては、例えば非特許文献

3に記載されたものがある。この伝送方式では、各サブキャリアは、ガードインターバル長を超過するマルチパスが存在しないとき、狭帯域伝送、すなわちフラットフェージング伝送とみなすことができる。このため、サブキャリア毎にチャネル行列を算出し、算出したチャネル行列 Hに基づいて SDM伝送を行う例が多く報告されている。非特許乂！： A Study on a Channel Allocation scneme with an Adaptive Array m SDMA", Ohgane, T., et al. , IEEE 47th VTC, pp.725-729, vol.2, 1997

非特言午文献 2： "Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a fading environment when using multi-element antennas", Foschini, G. J. , Bell Labs Tech. J, pp.41- 59, Autumn 1996

非特言午文献 3： "On the Capacity of OFDM-based Spatial Multiplexing Systems", IEEE Trans. Communications, vol.50, pp.225-234, 2002

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、従来の無線通信システムにおいては、サブキャリア毎に、チャネル行列を算出し、サブキャリア毎に、空間多重に用いる空間多重数、変調方式、変調多値数および符号化率等の伝送フォーマットを設定する必要があり、また、サブキャリア数が多くなるとそれに伴って処理量が増加するため、伝送フォーマットを設定する無線通信装置に負荷力 Sかかると共に装置規模の増大を招いてしまうという問題があつた。

[0007] 本発明の目的は、伝送フォーマットを設定するときの負荷を軽減すると共に、装置規模の増大を抑制することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の無線通信装置は、空間多重伝送にマルチキャリア方式を適用した無線伝送を行う無線通信装置であって、マルチキャリア伝送の通信帯域を分割することで得られ且つ複数のサブキャリア信号が属する分割帯域毎に、空間多重伝送への適合度を検出する検出手段と、前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、無線伝送を行うときに用いられる伝送フォーマットを設定する設定手段と、を有する構成を採る。

[0009] 本発明の無線通信方法は、空間多重伝送にマルチキャリア方式を適用した無線伝送を行う無線通信装置における無線通信方法であって、マルチキャリア伝送の通信帯域を分割することで得られ且つ複数のサブキャリア信号が属する分割帯域毎に、空間多重伝送への適合度を検出する検出ステップと、前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、無線伝送を行うときに用いられる伝送フォーマットを設定する設定ステップと、を有するようにした。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、伝送フォーマットを設定するときの負荷を軽減すると共に、装置規模の増大を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 2]本発明の実施の形態 1における分割帯域とサブキャリア信号の関係を示す図 [図 3]本発明の実施の形態 1における空間多重適合度検出部の構成の要部を示すブロック図

[図 4]本発明の実施の形態 1に係る基地局装置が移動局装置と無線通信を行うときの動作の一例を説明するための図

[図 5]本発明の実施の形態 2に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 6]本発明の実施の形態 3に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 7]本発明の実施の形態 3に係る基地局装置が移動局装置と無線通信を行うときの動作の一例を説明するための図

[図 8A]本発明の実施の形態 3に係る基地局装置から時分割多重によって送信されるアンテナ個別パイロット信号のフレーム構成を示す図

[図 8B]本発明の実施の形態 3に係る基地局装置から符号分割多重によって送信されるアンテナ個別パイロット信号のフレーム構成を示す図

[図 8C]本発明の実施の形態 3に係る基地局装置から時分割多重および符号分割多重の組み合わせによって送信されるアンテナ個別パイロット信号のフレーム構成を示す図

[図 9]本発明の実施の形態 4に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 10]本発明の実施の形態 4における空間多重適合度検出部の構成の要部を示すブロック図

[図 11]本発明の実施の形態 5に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 12]本発明の実施の形態 5における分割帯域とサブキャリア信号の関係を示す図発明を実施するための最良の形態

[0012] 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。なお、以下全ての実施の形態では、基地局装置から移動局装置への送信（以下「ダウンリンク」と言う）信号における伝送フォーマットの設定を行う場合について説明を行う。

[0013] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、 TDD (Time Division Duplex)方式の無線通信システムの場合について説明する。また、本実施の形態では、移動局装置から基地局装置への送信（以下「アップリンク」と言う）信号の基地局装置での受信結果を基に空間多重適合度の検出を行う場合を例にとって説明する。

[0014] 図 1に示す基地局装置 100は、 Na本のアンテナ 102—1 102_Na、 Na個の共用部 104— 1一 104— Na、 Na個の受信系アンテナ素子部 106— 1一 106— Na、空間多重適合度検出部 108、伝送フォーマット設定部 110、伝送フォーマット形成部 112、 Na個のシリアルパラレル変換（S/P)部 114 1一 114 Na、および Na個の送信系アンテナ素子部 116—1— 116_Naを有する。

[0015] また、受信系アンテナ素子部 106—1— 106_Naは、分波器 120—1— 120_Naをそれぞれ有する。伝送フォーマット形成部 112は、符号化部 122、変調部 124、および空間多重化部 126を有する。送信系アンテナ素子部 116-1— 116-Naは、混合器 128— 1一 128_Naをそれぞれ有する。

[0016] また、基地局装置 100と無線通信を行う SDM対応の移動局装置 150は、 Nr本のアンテナ 152—1— 152— Nrを有する。 [0017] アンテナ 102—1 102_Naは、送受信系共通のアンテナである。共用部 104—1 一 104_Naは、アンテナ 102—1 102_Naで受信した高周波信号 S—1 S_Naを分波器 120—1— 120_Naに出力し、混合器 128—1 128_Naから入力された高周波信号 S—1— S_Naをアンテナ 102—1 102_Naを介して無線送信する。

[0018] 分波器 120-k (ただし、 k= l一 Na)は、共用部 104_kから入力された高周波信号 S— kに対して高周波増幅や周波数変換等の処理を施した後、 Ns個のサブキャリア信号 f 一 k一 f 一 kに分波し、空間多重適合度検出部 108に出力する。

[0019] 空間多重適合度検出部 108は、 Ns個のサブキャリア信号 f k一 f kが属する通信帯域を Nd個（ただし、 Ndは自然数: Ns > Nd≥l )に分割することで得られる Nd個の分割帯域 DB - 1一 DB - Nd毎に、空間多重適合度つまり空間多重伝送への適合度を検出し、その検出結果 # 1一 # Ndを伝送フォーマット設定部 1 10に出力する。

[0020] なお、各分割帯域 DB— 1一 DB— Ndに属するサブキャリア信号の個数は必ずしも等しい必要はないが、以下では、 Nc個（Nc = Ns/Nd)のサブキャリア信号が均等に各分割帯域 DB— 1一 DB— Ndに属するものとして説明する。分割帯域とサブキャリア信号の関係は、図 2に示すとおりであり、各分割帯域内に Nc個のサブキャリア信号が存在する。一方、各分割帯域に属するサブキャリア信号数が異なる場合は、第 m番目の分割帯域 DB— kに属するサブキャリア信号数は Nc (m)と表され、次の（式 1 )の関係を満たす。

刚

Ns = ^ Nc(m) ··· (式 1 )

[0021] ここで、空間多重適合度検出部 108の内部構成について図 3を用いて説明する。

空間多重適合度検出部 108は、分割帯域 DB-m (ただし、 m= l— Nd)に対応する Nd個の分割帯域処理部 156-1— 156-Ndを有する。ただし、図 3においては、説明の便宜上、分割帯域 DB— 1を処理する分割帯域処理部 156-1のみの構成を示す。その他の分割帯域処理部 156-2— 156-Ndの構成は分割帯域処理部 156-1 の構成と同様であるためその説明を省略する。なお、図 3では、一つの分割帯域に属するサブキャリア信号の個数を 2個とした場合を例にとっており、サブキャリア信号 f _k、 f一 kが分割帯域 DB - 1に属する。

1 2

[0022] 分割帯域処理部 156— mは、各サブキャリア信号 f _1

n(m) 一 f _Naに坦め込まれ

mリ

た既知の信号であるパイロット信号のレプリカを生成するレプリカ生成部 160、各サブキャリア信号 f _1

n(m) 一 f _Naに含まれる受信パイロットシンボルおよび生成された

n (m)

レプリカの相関値を算出する相関演算部 170_n_l— 170-n-Na (ただし、 n= 1— Nc)、算出された相関値に基づいて相関行列を生成する相関行列生成部 180、および生成された相関行列に基づいて空間多重伝送に対する適合度を評価するための適合度評価関数を演算する適合度評価関数演算部 190を有する。ただし、 n (m)は、分割帯域 DB— mに属するサブキャリア信号の番号を示す。

[0023] なお、分割帯域処理部 156— mは、分割帯域 DB— mに属するサブキャリア信号 f

n un

-1一 f _Naの全てを用いなくても良レ、。例えば、サブキャリア信号 f -1

) n (m) n (m) 一 f

n (m) Naのいくつかを間引きした上で、分割帯域 DB— mに対する処理を行っても良い。サブキャリア信号を間引きする場合は、空間多重伝送への適合度の検出精度を向上させることが難しくなるが、処理演算量を削減する効果を得ることができる。

[0024] 相関演算部 170_n_kは、生成されたレプリカおよび各サブキャリア信号 f _1

n (m) 一 f Naに含まれる受信パイロットシンボルの相関値を算出する相関演算を行う。ここ n(m)

で、パイロット信号を r (s) (ただし、 s = l— Np、 Npはパイロット信号のシンボル数）とすると、相関演算部 170_n_kは、（式 2)に示す相関演算を行うことで、相関値 h を

nk 算出する。ただし、 Noはシンボルに対するオーバサンプノレ数、「*」は複素共役転置演算子を示す。

ほ ] = + -¹)) ( …（式² )

[0025] 相関行列生成部 180は、算出された相関値 h に基づいて、列ベクトルつまり（式 3

nk

)によりサブキャリア毎に求められる相関ベクトル Vnを用いて、（式 4)に示す相関行歹 1JRを生成する。ただし、 n= l— Nc、 k= l一 Naであり、 Tはベクトル転置演算子を示し、 Hは複素共役転置演算子を示す。

[数 3] v_n = [h_n, Kx-K^ … (式³ )

國

R … （式 4 )

[0026] すなわち、相関行歹 1JRの生成においては、上記の（式 4)に示されているとおり、相関ベクトル Vnから相関行歹 lJ (VnVn^H) (以下「自己相関」と言う）を算出する。さらに、自己相関を統合することによって相関行歹 IJRを得る。本実施の形態では、各サブキヤリア信号に対応づけられた自己相関を加算することによって自己相関を統合する。こうすることによって、より高品質な受信状態のサブキャリア信号に相当する成分をより強調することができ、伝送フォーマット設定の精度を向上することができる。

[0027] 適合度評価関数演算部 190は、生成された相関行列 Rに対して固有値展開を行レ、、 Na個の固有値 λ を求める。また、算出された固有値; I を大きい順にソートし、

k k

最大のものから添え字を付与する。そして、（式 5)および（式 6)に示す適合度評価関数値 A、 Bを生成し、これらを含む検出結果 # mを、分割帯域 DB— mの空間多重適合度として出力する。このように、算出された固有値 λ 力複数の関数値を含む空

k

間多重適合度を得るため、空間多重に適しているか否かの判定に複数の指標を提供することができ、一つの指標のみを用いて判定を行った場合に比して判定精度を向上することができる。ここで、適合度評価関数値 Aは移動局装置 150からの受信信号の信号電力対雑音電力比（SNR)を示すものである。また、適合度評価関数値 B は、空間的な広がりを評価する一つの尺度である。なお、相関行歹 1JRは、エルミート行列であるため、固有値は実数値となる。

[数 5]

A(^ , _Na ) = - (式 5 ) ほ女 6] ( ) = ^^ … （式⁶ )

[0028] 伝送フォーマット設定部 110は、各検出結果 # mに含まれる適合度評価関数値 A、 Bに基づレ、て、通信帯域における伝送フォーマットを設定する。 [0029] より具体的には、まず、伝送フォーマット設定部 110は、各分割帯域 DB— mの適合度評価関数値 A、 Bをそれぞれ所定数と比較する。この比較の結果、適合度評価関数値 A、 Bが共に所定数より大きい場合、受信信号レベルが高ぐかつ空間的な広がりが大きいと判断される、すなわち、空間多重伝送に適合していると判断され、ダウンリンクにおいて空間多重伝送が行われるような伝送フォーマットが設定される。一方、適合度評価関数値 A、 Bのいずれかが所定値以下になる場合は、 SNRが低いか空間的な広がりが小さぐ空間多重伝送に適合しないと判断され、ダウンリンクにおいて空間多重伝送を行わず一つのチャネルに対して指向性送信を行うような伝送フォーマット (空間多重数 = 1)が設定される。

[0030] 伝送フォーマットは、通信帯域の空間多重数、変調方式、符号化率および送受信用重み付け係数 (以下「送受信ウェイト」と言う）を求めることで設定される。通信帯域の空間多重数の算出において、伝送フォーマット設定部 110は、各分割帯域 DB— m に対応する空間多重数の分布を求め、最大割合を占める空間多重数を通信帯域における空間多重数とする。

[0031] また、伝送フォーマット設定部 110は、設定された伝送フォーマットを通知するための伝送フォーマット制御信号を生成し、伝送フォーマット形成部 112に出力する。

[0032] なお、伝送フォーマット設定部 110は、適合度評価関数値 Aに応じて、変調部 124 における変調多値数 (変調方式)や符号化部 122における符号化率を適応的に変化させ設定する処理を行っても良い。例えば、適合度評価関数値 Aは受信信号の S NRを示すことから、伝送フォーマット設定部 110は、回線品質が良好なほど、符号ィ匕部 122での符号化率を低くしたり変調部 124での変調多値数を増加したりする。設定された変調多値数 (変調方式)や符号ィ匕率は、空間多重数と共に伝送フォーマット制御信号として伝送フォーマット形成部 112に通知される。

[0033] また、適合度評価関数値 Bとの比較に用いられる所定数は、適合度評価関数値 A の値に連動させて変化させても良い。この場合、例えば、適合度評価関数値 Aが大きいほど、適合度評価関数値 Bとの比較に用レ、られる所定数を小さくする等の適用が考えられる。こうすることによって、空間的な広がりに基づく伝送フォーマット設定を、受信品質 (本実施の形態では SNR)に従って適応的に制御することができる。 [0034] 符号ィ匕部 122は、伝送フォーマット制御信号に示された符号化率に基づいて、送信データ系列を符号化する。

[0035] 変調部 124は、伝送フォーマット制御信号に示された変調多値数 (変調方式）に基づいて、符号化された送信データ系列を変調する。

[0036] 空間多重化部 126は、変調された送信データ系列を、伝送フォーマット制御信号に示された空間多重数と同数に分割し、分割された各送信データ系列に送信ウェイトを乗算し、 S/P部 114—1一 114_Naに出力する。

[0037] S/P部 114 1一 114 Naは、空間多重化部 126から入力された送信データ系列をシリアルパラレル変換することにより、サブキャリア信号毎のデータ系列に変換されたマルチキャリア信号となる。混合器 128-1— 128-Naは、 S/P部 114-1一 114-

Naから入力されたマルチキャリア信号を混合し、共用部 104-1— 104-Naに出力する。

[0038] 次いで、上記構成を有する基地局装置 100が移動局装置 150と無線通信を行うときの動作について説明する。図 4は、基地局装置 100が移動局装置 150と無線通信を行うときの動作の一例を説明するための図である。ここでは、空間多重伝送用の伝送フォーマットを使用しない通常伝送モードから空間多重伝送用の伝送フォーマットを使用する空間多重伝送モードに移行するときの、空間多重伝送モードの手順について説明する。

[0039] まず、移動局装置 150は、フレーム同期およびシンボル同期の確立後に、アンテナ 152—1— 152_Nrの各々から、空間多重伝送用のアンテナ個別パイロット信号を時間分割または符号分割して送信する（S1100)。

[0040] そして、基地局装置 100は、相関演算部 170_n_kで、受信したアンテナ個別パイロット信号を用いて、チャネル推定つまり Nr X Na個のチャネル推定値 h (j、 k)の推定を行う（S1200)。ここで、 j = l一 Nrである。続いて、適合度評価関数演算部 190で、アンテナ 102— 1一 102— Naの、移動局装置毎の受信品質を推定する（S1300)。

[0041] そして、伝送フォーマット設定部 110で、チャネル推定値 h (j、 k)を（式 7)のように行列表記したチャネル行列 Hを特異値分解する。そして、大きい順に Nm個の特異値 λに対応する右特異値ベクトルを基地局装置 100における送信ウェイト（送信ウェイトベクトル）とし、特異値 λに対応する左特異値ベクトルを移動局装置 150における受信ウェイト（受信ウェイトベクトル）とする。ただし、 Nmは、 l≤Nm<min (Nr、 Na) を満たす自然数である。これにより、 Nm個の空間多重伝送を行うことが可能となる。以上の動作をサブキャリア信号毎に行う。そして、得られた受信ウェイトを移動局装置 150に通知する（S1400)。

ほ女 7]

Kl,\) (\,2) h(l, N_a)

(2,l) h(2,2) (2, N_a)

… (式 7 )

h(N_r,l) h(N, h (N_r, N_a)

[0042] そして、移動局装置 150は、受信ウェイトに基づいて、個別のユーザのデータチヤネル (ユーザチャネル）の受信に対応する処理を行う（S 1500)。そして、基地局装置 100は、送信ウェイトに基づいて、個別ユーザチャネルの送信を開始し（S1600)、移動局装置 150は、個別ユーザチャネルの受信を開始する（S 1700)。以上の動作により、空間多重適合度の検出結果に応じて空間多重伝送を行うことが可能となる。

[0043] このように、本実施の形態によれば、隣接するサブキャリア信号間での空間的なスぺクトラムの相関が高いことを利用し、通信帯域を複数の分割帯域 DB— 1一 DB— Nd に分割し、各分割帯域 DB— 1一 DB— Ndに属する各サブキャリア信号から得られる相関ベクトル Vnを合成して相関行歹 IJRを生成し、生成された相関行歹 IJRを用いて分割帯域毎の空間多重適合度の検出を行うことで、各分割帯域に属するサブキャリア信号の平均的な到来パスの空間的な広がりを検出することが可能となる。したがって、分割帯域の帯域幅を適性に設定し、分割帯域毎に空間多重適合度の検出を行うことで、サブキャリア信号毎に行われる空間多重適合度の検出に比べて、処理演算量を削減することができ、装置規模の増大を抑制することができる。本実施の形態では、通信帯域の伝送フォーマットを一度に設定するため、サブキャリア信号毎に伝送フォーマットを設定するのに比べて、処理演算量を大幅に削減することができる。

[0044] すなわち、本実施の形態によれば、各分割帯域に属するサブキャリア信号群につレ、て到来パスの平均的な空間広がり特性を得ることにより、空間多重伝送制御に、サブキャリア信号群の空間的特性を評価する評価指標を導入することができる。この評価指標は、従来の手法には存在していな力、つたため、従来の手法では伝送フォーマットをサブキャリア信号毎に設定せざるを得なかった。したがって、従来では、伝搬環境によって通信帯域内の特定帯域にノッチ（レベル低下）が生じた結果として、レべルが低下したサブキャリア信号についての相関値演算で誤差が増大した場合に、伝送フォーマットが誤設定されることがあった。これに対して本実施の形態では、評価指標の導入により、伝送フォーマットを、サブキャリア信号のグノレープ単位で設定すること力 Sでき、前述の場合において誤設定が生じることを防止することができる。

[0045] また、本実施の形態によれば、伝搬路の状態が空間多重伝送に適合していると判定されたときのみ、空間多重伝送モードに移行することが可能となるため、空間多重伝送に適合していない伝搬路における不要なパイロット信号の挿入による実効的な伝送レートの低下、および、不要な演算処理による消費電力の増加を防止することができる。

[0046] なお、基地局装置 100の構成は、上記のものに限定されなレ、。例えば、上記の構成に、伝搬環境に応じて分割帯域を適応的に変更する構成を追加しても良い。例えば、相関帯域幅 (コヒーレント帯域幅）に基づき分割帯域を変更する構成が挙げられる。この構成によって、伝送フォーマット設定の精度と演算量との間に最適なトレードオフを与えることができる。

[0047] また、空間多重適合度検出部 108の構成は、上記のものに限定されない。例えば、上記の構成に、移動局装置 150の推定移動速度やドップラー周波数推定値等を含む移動局装置 150のモビリティに関する評価値を算出する構成を追加しても良レ、。この場合、 SDM割り当て処理により遅延が生じるため、移動局装置 150が所定のモビリティ以上の状態の場合は、移動局装置 150に対して SDM伝送が行われないような伝送フォーマットが設定される。これにより空間多重伝送を安定化することができる。

[0048] また、本実施の形態では、本発明の無線通信装置を基地局装置 100に適用し、ダゥンリンクにおける伝送フォーマットの設定に関する説明を行ったが、本発明の無線通信装置を移動局装置 150に適用することにより、アップリンクにおける伝送フォーマットの設定を行うことも可能である。

[0049] また、適合度評価関数値 A、 Bは、上記のものに限定されない。他に、適合度評価関数値 Aとしては、受信信号電力（RSSI : Received Signal Strength Indicator)を用いても良ぐ受信パイロット信号の平均信号レベルを用レ、ても良ぐまたは、受信パイ口ット信号の平均信号レベルを Sとし瞬時パイロット受信信号の分散状況を Nとした SN Rを用いても良い。また、適合度評価関数値 Bは、パス到来方向推定に用いる角度スぺクトラムの広がりに基づいて算出されても良レ、。この場合、（式 8)に示すような角度スペクトラム評価関数 F ( Θ )において、パス到来方向を意味する Θを適宜可変スィープし、角度スペクトラムのピーク方向におけるスペクトラムの広がりを求めることで、適合度評価関数値 Bを求めることができる。ここで、 a( Θ )は、アンテナ 102-1— 102-N aの方向べクトノレを示し、アンテナ 102—1— 102_Naが等間隔直線アレーの場合、（式 9)のように表すことができる。また、 dはアンテナ間隔、えはキャリア周波数帯における波長を示す。

[数 8]

F (θ) = (θ)^Η R (d) … (式 8 )

ほ女 9]

1

exp{— jlnd .レ sin 0 /λ}

(式 9 )

I exp{ - jl i . (Na— 1) . sin 0 / λ}]

[0050] ここでは、フーリエ法が用いられている力良く知られた MUSIC法、 ESPRIT法とレ、つた固有値分解手法や、相関行列の逆行列演算を含む Capon法等のパス到来方向推定の高分解能手法による角度スペクトラムを用いてもよい。

[0051] また、相関波の抑圧のために、空間スムージング手法を相関行列 Rに適用しても良レ、。ただし、各分割帯域に属するサブキャリア信号数がアンテナ数よりも小さい場合は、相関行列生成部 180の出力である相関行歹 IJRのランク数がフルランクにならない場合が考えられる。このため、各分割帯域に属するサブキャリア信号数に応じて、または、当該サブキャリア信号数とパス数を加算した数に応じて、方向推定アルゴリズムを適宜選択する必要がある。また、アンテナ 102— 1一 102-Naの構成が等間隔直線アレー配置である場合、相関行列生成部 180で得られる相関行列 Rに対し、空間スムージング処理を適用したり、ュニタリ変換行列を乗算し方向ベクトルを実数化したビームスペースで到来方向を推定する処理を適用したりすることも可能である。

[0052] なお、相関行列生成部 180は、上記（式 4)に示される相関行歹 1JRの代わりに、次の

(式 10)に示す相関べ外ル zを生成しても良い。この場合、適合度評価関数演算部 1 90は、上記（式 5)に示される適合度評価関数値 Aの代わりに、次の（式 11)に示す適合度評価関数値 A (z)を算出し、上記 (式 6)に示される適合度評価関数値 Bの代わりに、次の（式 12)に示す適合度評価関数値 B (z)を算出する。

ほ細

(式 1 1 )

(式 1 2 )

[0053] すなわち、まず、移動局装置 150から送信されるパイロット信号 r (s)を用いた SNR 評価（ = SZN)が行われる。この評価においては、（式 11)に示された適合度評価関数値 A (z)が用いられる。ただし、 zは、（式 10)に示す相関ベクトル zにおける第 k番

k

目の要素を表す。そして、相関ベクトル zを用いて、アンテナ 102—1 102_Naにおけるアンテナ間での受信信号の相関を、（式 12)に示す適合度評価関数値 B (z)を算出することで評価する。

[0054] また、本実施の形態では、図 3において、レプリカ生成部 160、相関演算部 170— n 一 kおよび相関行列生成部 180の組み合わせにより、既知のパイロット信号を用いて相関行歹 1JRを生成する構成について説明したが、空間多重適合度検出部 108の内部構成は、これに限定されない。例えば、パイロット信号を用いずに相関行列を算出する手法の適用も可能である。この場合、アレーアンテナにおける異なるブランチ間での相関値を算出することで、相関行列を算出することができる。ここで算出される相関行列 Rbの第 (j、 k)要素は次の（式 13)のように示すことができる。なお、 Nbは所定のサンプノレデータ数である。本手法ではパイロット信号が不要であるため、パイロット信号揷入による伝送効率の低下を抑えることができる。また、相関ベクトル zに対しても同様な処理の適用が可能である。

ほ女 13] = ヌ -/ ) /" (り …（式^{1 3} )

[0055] また、本実施の形態において、マルチキャリア信号として伝送されるサブキャリア信号は、直交周波数分割多重されたサブキャリア信号でも良い。この場合、各サブキヤリア信号が OFDMシンボル区間内で直交する周波数が選択され使用される。また、送信信号を周波数軸方向に符号分割多重する MC - CDMA (MultiCarrier - Code Division Multiple Access)方式への適用も可能である。この場合、サブキャリア信号に坦め込まれ個別ユーザ毎に多重されたパイロット信号を用いてユーザ毎に各サブキャリア信号の相関値を算出することで、上記と同様の作用効果を実現することができる。

[0056] (実施の形態 2)

図 5は、本発明の実施の形態 2に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る基地局装置は、実施の形態 1で説明した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0057] 図 5に示す基地局装置 200は、実施の形態 1で説明した伝送フォーマット形成部 1 12と同じ内部構成を有する Nd個の伝送フォーマット形成部 112-1— 112— Ndを有し、実施の形態 1で説明した S/P部 114-1一 114-Naと同じ内部構成を有する Nd 組の S/P部 114-1-1一 114-l-Na、…、 114-Nd_Naを有し、実施の形態 1で説明した伝送フォーマット設定部 110の代わりに伝送フォーマット設定部 202を有し、送信データ系列を Nd個のデータ系列にシリアルパラレル変換する S/P部 204を有する。

[0058] 本実施の形態の基地局装置 200の特徴は、実施の形態 1の基地局装置 100が通信帯域の伝送フォーマットを設定したのに対し、分割帯域毎の伝送フォーマットを設定することである。 [0059] 伝送フォーマット設定部 202は、各検出結果 # mに含まれる適合度評価関数値 A、 Bに基づレ、て、分割帯域毎における伝送フォーマットを設定する。

[0060] より具体的には、まず、伝送フォーマット設定部 202は、各分割帯域 DB— mの適合度評価関数値 A、 Bをそれぞれ所定数と比較する。この比較の結果、適合度評価関数値 A、 Bが共に所定数より大きい場合、受信信号レベルが高ぐかつ空間的な広がりが大きいと判断される、すなわち、空間多重伝送に適合していると判断され、ダウンリンクにおいて空間多重伝送が行われるような伝送フォーマットが設定される。一方、適合度評価関数値 A、 Bのいずれかが所定値以下になる場合は、 SNRが低いか空間的な広がりが小さぐ空間多重伝送に適合しないと判断され、ダウンリンクにおいて空間多重伝送を行わず一つのチャネルに対して指向性送信を行うような伝送フォーマット (空間多重数 = 1)が設定される。

[0061] 伝送フォーマットは、分割帯域毎の空間多重数、変調方式、符号化率および送受信ウェイトを求めることで設定される。

[0062] また、伝送フォーマット設定部 202は、分割帯域毎に設定された伝送フォーマットを通知するための伝送フォーマット制御信号を生成し、伝送フォーマット形成部 112— 1 一 112_Ndに出力する。

[0063] なお、伝送フォーマット設定部 202は、適合度評価関数値 Aに応じて、変調部 124 -1一 124— Ndにおける変調多値数 (変調方式)や符号化部 122— 1一 122_Ndにおける符号化率を適応的に変化させ設定する処理を行っても良い。例えば、適合度評価関数値 Aは受信信号の SNRを示すことから、伝送フォーマット設定部 202は、回線品質が良好なほど、符号ィ匕部 122—1— 122_Ndでの符号ィ匕率を低くしたり変調部 124— 1一 124— Ndでの変調多値数を増加したりする。設定された変調多値数 (変調方式)や符号化率は、空間多重数と共に伝送フォーマット制御信号として伝送フォ一マット形成部 112—1 112_Ndに通知される。

[0064] また、適合度評価関数値 Bとの比較に用いられる所定数は、適合度評価関数値 A の値に連動させて変化させても良い。この場合、例えば、適合度評価関数値 Aが大きいほど、適合度評価関数値 Bとの比較に用レ、られる所定数を小さくする等の適用が考えられる。 [0065] 伝送フォーマット形成部 112—1— 112_Ndの各々は、実施の形態 1で説明した伝送フォーマット形成部 112が通信帯域の伝送フォーマットを形成するのに対して、分割帯域毎の伝送フォーマットを形成し、分割帯域毎に空間多重した (または空間多重されなかった)送信データ系列を、対応する SZP部を通じて混合器 128— 1— 128 一 Naに出力する。

[0066] このように、本実施の形態によれば、隣接するサブキャリア信号間での空間的なスぺクトラムの相関が高いことを利用し、通信帯域を複数の分割帯域 DB— 1一 DB— Nd に分割し、各分割帯域 DB— 1一 DB— Ndに属する各サブキャリア信号から得られる相関ベクトル Vnを合成して相関行歹 IJRを生成し、生成された相関行歹 IJRを用いて分割帯域毎の空間多重適合度の検出を行うことで、各分割帯域に属するサブキャリア信号の平均的な到来パスの空間的な広がりを検出することが可能となる。したがって、分割帯域の帯域幅を適性に設定し、分割帯域毎に空間多重適合度の検出を行うことで、サブキャリア信号毎に行われる空間多重適合度の検出に比べて、処理演算量を削減することができ、装置規模の増大を抑制することができる。本実施の形態では、分割帯域毎に伝送フォーマットを設定するため、処理演算量を削減することができるだけでなぐ分割帯域毎に最適な伝送フォーマットを設定することもできる。

[0067] なお、本実施の形態では、本発明の無線通信装置を基地局装置 200に適用し、ダゥンリンクにおける伝送フォーマットの設定に関する説明を行ったが、本発明の無線通信装置を移動局装置側に適用することにより、アップリンクにおける伝送フォーマツトの設定を行うことも可能である。

[0068] また、本実施の形態において、実施の形態 1で（式 13)を用いて説明したように、パィロット信号を用いずに相関行歹' Jを算出する手法を適用しても良い。

[0069] (実施の形態 3)

図 6は、本発明の実施の形態 3に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る基地局装置は、実施の形態 1で説明した基地局装置 100 と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態では、 FDD (Frequency Division Duplex)方式の無線通信システムの場合について説明する。 [0070] 図 6に示す基地局装置 300は、実施の形態 1で説明した空間多重適合度検出部 1

08の代わりに、空間多重適合度検出部 302を有する。

[0071] また、基地局装置 300と無線通信を行う SDM対応の移動局装置 350は、 Nr本のアンテナ 352—1 352_Nrを有する。

[0072] 本実施の形態の基地局装置 300の特徴は、実施の形態 1ではアップリンク信号の基地局装置での受信結果を基に空間多重適合度の検出を行うのに対し、移動局装置からのフィードバック情報を基に空間多重適合度の検出を行うことである。

[0073] 空間多重適合度検出部 302は、移動局装置 350からの受信信号からフィードバック情報を抽出する。フィードバック情報は、移動局装置 350でアンテナ個別パイロット信号を用いて算出されたチャネル推定値および測定された受信品質を含む情報である。

[0074] また、空間多重適合度検出部 302は、抽出されたフィードバック情報を用いて、分割帯域毎の検出結果 # 1一 # Ndを生成し、伝送フォーマット設定部 110に出力する

[0075] なお、空間多重適合度検出部 302を移動局装置 350に設けることで、移動局装置側で分割帯域毎の検出結果 # 1一 # Ndを生成し、その結果を基地局装置側へのフイードバック情報としても良い。または、空間多重適合度検出部 302および伝送フォ一マット設定部 110を移動局装置 350に設けることで、移動局装置側で分割帯域毎の検出結果 # 1一 # Ndを生成し、さらに伝送フォーマット設定部 110による設定結果を、基地局装置側へのフィードバック情報としても良い。このように、移動局装置側の装置構成を一部変更することにより、フィードバック情報量を少なくすることができ、周波数利用効率を高めることができる。

[0076] 次いで、上記構成を有する基地局装置 300が移動局装置 350と無線通信を行うときの動作について説明する。図 7は、基地局装置 300が移動局装置 350と無線通信を行うときの動作の一例を説明するための図である。ここでは、空間多重伝送用の伝送フォーマットを使用しない通常伝送モードから空間多重伝送用の伝送フォーマットを使用する空間多重伝送モードに移行するときの、空間多重伝送モードの手順について説明する。 [0077] まず、基地局装置 300は、フレーム同期およびシンボル同期の確立後に、アンテナ 102—1— 02_Naの各々から、空間多重伝送用のアンテナ個別パイロット信号を送信する（S3100)。アンテナ個別パイロット信号は、所定シンボル数 Npからなる。

[0078] ここで、送信されるアンテナ個別パイロット信号に関して、図面を参照しながら説明する。図 8A、図 8Bおよび図 8Cは、アンテナ個別パイロット信号のフレーム構成を示す図である。例えば、図 8Aに示すように、同一のパターンまたは互いに直交するパターン (例えば、 PN信号等）を有するアンテナ個別パイロット信号 AP 、アンテナ毎 k

に送信タイミングをシフトする時分割多重によって送信されても良い。また、図 8Bに示すように、アンテナ個別パイロット信号 APは、符号分割多重送信されても良い。こ k

の場合、アンテナ個別パイロット信号 APはアンテナ毎に互い直交するパターンを有 k

する。

[0079] また、図 8Cに示すように、アンテナ個別パイロット信号 APは、時分割多重および k

符号分割多重の組み合わせによって送信されても良い。すなわち、この場合は、同一時刻の時分割スロットを共有するアンテナ個別パイロット信号 (例えば、図 8Cでは APおよび AP )は、互いに直交するパターンが使用される。時分割多重および符号

1 2

分割多重の組み合わせによってアンテナ個別パイロット信号を送信することで、基地局装置 300のアンテナ数 Naが多い場合の時分割送信のオーバヘッドを低減することができ、符号分割多重時の伝搬路における直交性低減を緩和することができる。

[0080] なお、アンテナ数 Naが十分多い場合、または、 SDMにおける空間多重数がアンテナ数 Naよりも小さく制限されている場合、 Na個の全ての送信系を用いる必要はない。例えば、アンテナ 102—1 102_Naのレ、くつかのアンテナからアンテナ個別パイ口ット信号を送信しても良い。

[0081] そして、移動局装置 350は、アンテナ個別パイロット信号 APに含まれるアンテナ個 k

別パイロットシンポノレ AP (t)をアンテナ 350— 1— 350— Nrを通じて分離受信する（た k

だし、 t= l一 Np)。そして、分離受信したアンテナ個別パイロットシンボル AP (t)を k 用レ、てチャネル推定を行う（S 3200)。

[0082] より具体的には、移動局装置 350は、移動局装置 350のアンテナ 350-j (ただし、 j

= 1一 Nr)でのアンテナ個別パイロットシンボル AP (t)の受信結果 r (t)と、移動局装置 350の内部で生成したアンテナ個別パイロット信号のレプリカ AP (t)との相関

k

演算を行うことで、（式 14)に示すようなチャネル推定値 h(j、 k)を算出する。すなわち、チャネル推定値 h (j、 k)は、 Na X Nr個算出される。なお、「 *」は複素共役転置演算子を示す。

ほ女 14] h{j,k) = ^AP {t)r _k{t) … （式 1 4)

[0083] なお、このとき、受信結果 r (t)を複数回にわたって保存し、保存された複数の受

j、k

信結果 r (t)に対して平均化処理を行っても良い。この場合、移動局装置 350の移 j、k

動速度が十分に小さければ、雑音の影響を低減することができ、チャネル推定の精度を向上させることができる。

[0084] そして、移動局装置 350は、アンテナ個別パイロット信号毎および移動局装置 350 のアンテナ毎の受信品質 P(j、 k)を推定する（S3300)。ここで、受信品質としては、受信信号電力、 SIR (信号電力対干渉電力比）、 SNR等の使用が考えられるが、ここでは SNRを用いた場合の例を説明する。信号電力を S(j、k)= I h(j、k) I ²/Npとし、雑音電力を次の（式 15)で算出した場合、 S(j、 k)/N(j、 k)を行うことにより受信品質 P(j、 k)を推定することができる。

[数 15]

Np

^Nj = irl)^rj ^s (ゾ'， )1² … （式^{1 5)}

[0085] そして、移動局装置 350は、算出されたチャネル推定値 h(j、 k)および受信品質 P( j、 k)を基地局装置 300に送信する（S3400)。なお、受信品質に関しては、 NaXNr 個の受信品質 P(j、 k)を送信する代わりに、フィードバック情報削減のため、次の（式 16)で示すように NaXNr個の受信品質 P(j、k)を平均化したものを送信しても良レ、。また、平均化された値を送信する代わりに、 NaXNr個の受信品質 P(j、 k)の中央値または最大値を送信しても良い。

ほ女 16]

Na Nr [0086] そして、基地局装置 300は、空間多重適合度検出部 302で、移動局装置 350からの受信信号の中から、チャネル推定値 h (j、 k)および受信品質 P (j、 k)を含むフィードバック情報を抽出する。その後、伝送フォーマット設定部 110で、チャネル推定値 h (j、 k)を（式 7)のように行列表記したチャネル行列 Hを特異値分解する。そして、大きい順に Nm個の特異値 λに対応する右特異値ベクトルを基地局装置 300における

J

送信ウェイト（送信ウェイトベクトル）とし、特異値; Iに対応する左特異値ベクトルを移

J

動局装置 350における受信ウェイト（受信ウェイトベクトル）とする。これにより、 Nm個の空間多重伝送を行うことが可能となる。なお、ここで算出された特異値えに対し、

J

注水定理を適用した適応的な送信電力制御を行ってもよい。以上の動作をサブキヤリア毎に行う。そして、得られた受信ウェイトを移動局装置 350に通知する（S3500)。そして、実施の形態 1にて説明したステップ S1500— S1700が実行される。

[0087] なお、上記の動作において、基地局装置 300が空間多重モードに移行した後は、チャネル行列 Hを特異値分解して得られる特異値の大きさに基づいて空間多重適合度の検出が行われても良い。

[0088] また、固有ベクトルによる送信ビーム形成を行わない場合、すなわち、アンテナ毎に異なるデータ系列を送信する BLAST型の空間多重を用いる場合、チャネル推定結果および受信品質算出結果のフィードバックは不要である。この場合は、移動局装置 350で、チャネル推定結果および受信品質算出結果に基づいて多重される個別ユーザチャネルの受信処理が行われる。

[0089] このように、本実施の形態によれば、移動局装置 350からのフィードバック情報を基に、基地局装置 300で分割帯域毎の空間多重適合度の検出を行うため、 FDD方式の無線通信システムにおいても、実施の形態 1と同様の作用効果を実現することができる。

[0090] なお、移動局装置 350からのフィードバック情報に基づく基地局装置 300での分割帯域毎の空間多重適合度検出は、 TDD方式の無線通信システムにも適用することが可能である。

[0091] また、本実施の形態では、本発明の無線通信装置を基地局装置 300に適用し、ダゥンリンクにおける伝送フォーマットの設定に関する説明を行つたが、本発明の無線通信装置を移動局装置 350に適用することにより、アップリンクにおける伝送フォーマットの設定を行うことも可能である。

[0092] また、本実施の形態において、実施の形態 1で（式 13)を用いて説明したように、パィロット信号を用いずに相関行歹' Jを算出する手法を適用しても良い。

[0093] (実施の形態 4)

図 9は、本発明の実施の形態 4に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る基地局装置は、実施の形態 1で説明した基地局装置 100 と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態では、各サブキャリア信号が時間軸方向に直接拡散される MC— CDMA方式を用いた無線通信システムの場合について説明する。

[0094] 図 9に示す基地局装置 400は、実施の形態 1で説明した空間多重適合度検出部 1 08の代わりに、空間多重適合度検出部 402を有する。

[0095] 本実施の形態の基地局装置の特徴は、移動局装置からの各サブキャリア信号に埋め込まれたパイロット信号を用いてパスのタイミングを検出し、検出されたパスのタイミング毎に、空間多重適合度の検出に用いられる相関値の算出を行うことである。

[0096] 空間多重適合度検出部 402は、 Ns個のサブキャリア信号 f k

1 一 f kが属する通 Ns

信帯域を Nd個に分割することで得られる Nd個の分割帯域 DB— 1一 DB— Nd毎に、空間多重適合度を検出し、その検出結果 # 1一 # Ndを伝送フォーマット設定部 110 に出力する。

[0097] ここで、空間多重適合度検出部 402の内部構成について図 10を用いて説明する。

空間多重適合度検出部 402は、分割帯域 DB - mに対応する Nd個の分割帯域処理部 403—1— 403_Ndを有する。ただし、図 10においては、説明の便宜上、分割帯域 DB - 1を処理する分割帯域処理部 403 - 1のみの構成を示す。その他の分割帯域処理部 403—2— 403_Ndの構成は分割帯域処理部 403—1の構成と同様であるためその説明を省略する。なお、図 10では、一つの分割帯域に属するサブキャリア信号の個数を 2個とした場合を例にとっており、サブキャリア信号 f _k、 f 一 kが分割帯

1 2

域 DB-1に属する。 [0098] 分割帯域処理部 403— mは、各サブキャリア信号 f 一 kに坦め込まれた既知の信号であるパイロット信号を用いてサブキャリア信号毎に Ln個の到来パスのタイミングを検出するパスサーチ部 404— nと、パイロット信号のレプリカを生成するレプリカ生成部 406_n_l— 406_n_Lnと、各サブキャリア信号 f _kに含まれる受信パイロットシンボルおよび生成されたレプリカの相関値を算出する相関演算部 408— n_k_l 408— n_k_Lnと、算出された相関値に基づいて相関行列を生成する相関行列生成部 410と、生成された相関行列に基づいて空間多重伝送に対する適合度を評価するための適合度評価関数を演算する適合度評価関数演算部 412を有する。

[0099] なお、分割帯域処理部 403 - mは、分割帯域処理部 156 - mと同様に、分割帯域 D B— mに属するサブキャリア信号 f 一 kの全てを用いなくても良い。例えば、サブキヤリア信号 f 一 kのいくつかを間引きした上で、分割帯域 DB— mに対する処理を行つても良い。サブキャリア信号を間引きする場合は、空間多重伝送への適合度の検出精度を向上させることが難しくなるが、処理演算量を削減する効果を得ることができる

[0100] パスサーチ部 404— nは、各サブキャリア信号 f 一 kに埋め込まれたパイロット信号を用いて遅延プロファイルを作成し、作成された遅延プロファイルを用いてパスタイミングを検出する。第 k番目のアンテナ 102— kで受信された第 n番目のサブキャリア信号 f -kに対する、第 j番目のパスタイミング tにおける相関値 h (t )は、次の（式 17) で表される。ここで、パイロット信号を! " (s)とする。

ほ女 17]

Np

^( ）=2ブ "- ^{+ M>}'(⁵-¹)) (⁵) … （式^{1 7} )

[0101] なお、遅延プロファイルは、（1)相関値 h (t )の絶対値または 2乗を同じタイミング毎に合成する方法、（2)指向性ビーム形成するウェイトを同じタイミングの相関値 h ( t )に乗算後、加算し、その絶対値あるいは 2乗をとることで複数の遅延プロファイルを生成する方法、もしくは（3)それらを合成する方法により生成する。また、遅延プロフアイノレは、複数フレーム間にわたり平均化することで、ノイズ成分を抑圧することができる。 [0102] 相関行列生成部 410は、算出された相関値 h (t )に基づいて、（式 18)に示す相

nk j

関ベクトル Vnを用いて、（式 19)に示す相関行歹 1JRを生成する。

ほ女 18]

" ( ） ( )

… （式 i s )

[数 19]

Nc Ln

^R -- 膚 … (式^{1 9} )

[0103] 適合度評価関数演算部 412は、実施の形態 1で説明した適合度評価関数演算部 190と同様に、生成された相関行列 Rに対して固有値展開を行レ、、 Na個の固有値 λ を求める。また、算出された固有値 λ を大きい順にソートし、最大のものから添え k k

字を付与する。そして、（式 5)および (式 6)に示す適合度評価関数値 A、 Bを生成し、これらを検出結果 # mとして出力する。

[0104] このように、本実施の形態によれば、移動局装置 150からの各サブキャリア信号に埋め込まれたパイロット信号を用いてパスのタイミングを検出し、検出されたパスのタイミング毎に、空間多重適合度の検出に用いられる相関値の算出を行うため、基地局装置 400に到来するマルチパスの信号を含めて分割帯域毎の適合度の検出を行うことができ、パスダイバーシチ効果によってその検出精度を向上させることができる

[0105] なお、相関行列生成部 410は、上記の（式 19)に示す相関行歹 ijRの代わりに、次の

(式 20)に示す相関べ外ル zを生成しても良い。この場合、適合度評価関数演算部 4 12は、上記（式 18)に示す適合度評価関数値 Aの代わりに、次の（式 21)に示す適合度評価関数値 A (z)を算出し、上記 (式 19)に示す適合度評価関数値 Bの代わりに、次の（式 22)に示す適合度評価関数値 B (z)を算出する。

ほ女 20]

Nc Ln

ζ =^^ Ί^ … （式^{2 0} )

[数 21] (式 2 1 )

ほ 2]

B(z) = W … （式 2 2 )

ι ½ I

[0106] すなわち、まず、移動局装置 1 50から送信されるパイロット信号 r (s)を用いた SNR 評価（ = S/N)が行われる。この評価においては、（式 21 )に示された適合度評価関数値 Aが用いられる。ただし、 zは、（式 20)に示す相関ベクトル zにおける第 k番目の

k

要素を表す。そして、相関ベクトル zを用いて、アンテナ 102-1— 102-Naにおけるアンテナ間での受信信号の相関を、（式 22)に示す適合度評価関数値 B (z)を算出することで評価する。

[0107] また、本実施の形態では、本発明の無線通信装置を基地局装置 400に適用し、ダゥンリンクにおける伝送フォーマットの設定に関する説明を行ったが、本発明の無線通信装置を移動局装置側に適用することにより、アップリンクにおける伝送フォーマツトの設定を行うことも可能である。

[0108] また、本実施の形態において、実施の形態 1で（式 13)を用いて説明したように、パィロット信号を用いずに相関行歹' Jを算出する手法を適用しても良い。

[0109] (実施の形態 5)

図 1 1は、本発明の実施の形態 5に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る基地局装置は、実施の形態 1で説明した基地局装置 1 00と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態では、周波数軸方向に拡散することで複数ユーザに対し符号分割多重を行うマルチキャリア方式を適用した無線通信システムの場合にっレ、て説明する。

[01 10] 図 1 1に示す基地局装置 500は、実施の形態 1で説明した基地局装置 100の構成要素に加えて、分割帯域可変部 502を有する。

[01 1 1] 本実施の形態の基地局装置の特徴は、符号分割多重されるユーザチャネル用の拡散率に応じて分割帯域の帯域幅を変更することである。 [0112] 分割帯域可変部 502は、符号分割多重伝送されるユーザチャネルの拡散率に応じて分割帯域の帯域幅を変更する。すなわち、第 q番目のユーザチャネルが、拡散率 SF (q)の拡散符号系列 Sq (s)で周波数軸方向に拡散されてレ、る場合 (すなわち、 S F (q)本のサブキャリア信号を用いて送信データ系列を拡散する場合）、その拡散処理で使用されるサブキャリア信号のグノレープを一つの分割帯域とする。このように拡散率 SF (q)に応じて分割帯域の帯域幅が変更されるため、通信帯域における分割帯域の個数 Nd (q)は可変となる。

[0113] ここで、分割帯域とサブキャリア信号の関係は、図 12に示すとおりである。周波数軸上の Ns個のサブキャリア信号は、ユーザチャネルの拡散率 SF (q)に応じて Nd (q) 個の分割帯域に分割される。各分割帯域には、 Nc = SF (q)個のサブキャリア信号が存在する。なお、各分割帯域内に存在するサブキャリア信号の数を w X SF (q)個 (w ：自然数)としても同様の作用効果を得ることができるが、本実施の形態では、 w= lとして説明する。

[0114] また、分割帯域可変部 502は、帯域幅が変更された分割帯域 DB - m (本実施の形態では、 m= l—Nd (q) )を、空間多重適合度検出部 108における Nd (q)個の分割帯域処理部 156— mに割り当てる。

[0115] このように、本実施の形態によれば、周波数軸方向に符号分割多重された複数のユーザチャネルに対し、ユーザ毎の拡散率に応じて分割帯域の帯域幅（サブキャリア信号数)を変更するため、拡散され送信されるチャネル毎の空間多重適合度の検出を行うことが可能となる。

[0116] なお、本実施の形態で説明した基地局装置 500の特徴を実施の形態 2で説明した基地局装置 200に適用しても良い。基地局装置 200では分割帯域毎に伝送フォーマットの設定が行われるため、本実施の形態での特徴を適用すれば、拡散され送信されるチャネル毎に最適な伝送フォーマットを設定し、チャネル毎に最適な空間多重伝送を行うことが可能となる。この場合、移動局装置で空間多重データを受信するとき、拡散シンボル単位 (またはその整数倍）での受信処理を行うことができる。

[0117] また、本実施の形態で説明した基地局装置 500の特徴を実施の形態 3で説明した基地局措置 300に適用しても良い。この場合でも、上記と同様の作用効果を実現すること力 Sできる。

[0118] また、本実施の形態では、マルチキャリア信号が周波数軸方向に拡散される伝送方式を例にとって説明したが、マルチキャリア信号が周波数軸および時間軸方向の両方に拡散される伝送方式にも、本発明を適用することができる。このような伝送方式においては、第 q番目のユーザの拡散率 SF (q)は、（式 23)に示すように、周波数軸方向の拡散率 SF (q)と時間軸方向の拡散率 SF (q)の積で表すことができる。こ f t

のため、この伝送方式を基地局装置 500に適用する場合、周波数軸方向の拡散率 S F (q)に基づいて分割帯域の帯域幅を変更することで、同様の作用効果を実現する f

こと力 Sできる。

SF (q) = SF (q) X SF (q) …（式 23)

f t

[0119] また、本実施の形態において、実施の形態 1で（式 13)を用いて説明したように、パィロット信号を用いずに相関行列を算出する手法を適用しても良い。

[0120] 本明細書 ίま、 2003年 7月 28曰出願の特願 2003— 280557および 2004年 7月 21 日出願の特願 2004— 213588に基づく。これらの内容はすべてここに含めておく。産業上の利用可能性

[0121] 本発明に係る無線通信装置および無線通信方法は、伝送フォーマットを設定するときの負荷を軽減すると共に装置規模の増大を抑制する効果を有し、マルチキャリア方式を適用したディジタル無線通信システムにおいて有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 空間多重伝送にマルチキャリア方式を適用した無線伝送を行う無線通信装置であつて、

マルチキャリア伝送の通信帯域を分割することで得られ且つ複数のサブキャリア信号が属する分割帯域毎に、空間多重伝送への適合度を検出する検出手段と、前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、無線伝送を行うときに用いられる伝送フォーマットを設定する設定手段と、

を有する無線通信装置。

[2] 前記検出手段は、

前記複数のサブキャリア信号の到来パスの平均的な空間広がりを含む適合度を検出する請求項 1記載の無線通信装置。

[3] 前記検出手段は、

前記複数のサブキャリア信号の各々に埋め込まれたパイロット信号と前記パイロット信号のレプリカとの相関値を算出する相関演算手段と、

算出された相関値に基づいて、前記分割帯域毎の適合度を算出する適合度関数演算手段と、

を有する請求項 2記載の無線通信装置。

[4] 前記検出手段は、

前記相関値に基づいて前記分割帯域毎の相関行列を生成する生成手段をさらに有し、

前記適合度関数演算手段は、

前記相関行列を用いて、前記適合度を算出する請求項 3記載の無線通信装置。

[5] 前記生成手段は、

前記複数のサブキャリア信号の各々に対応する列ベクトルの相関行列を算出する請求項 4記載の無線通信装置。

[6] 前記生成手段は、

前記列ベクトルの相関行列を統合して前記分割帯域毎の相関行列を得る請求項 5 記載の無線通信装置。前記生成手段は、次式を用いて前記相関行列を算出する請求項 4記載の無線通信装置。

刚

_{R =} ± _{v v}^

Nc "

ただし、

R:相関行列

Nc：分割帯域に属するサブキャリア信号の数

Vn :分割帯域に属する第 n番目のサブキャリア信号に対応する列ベクトル

H :複素共役転置演算子

前記適合度関数演算手段は、

前記相関行列の固有値から、第 1の関数値と、前記第 1の関数値と異なる第 2の関数値と、を含む適合度を得る請求項 4記載の無線通信装置。

前記第 1の関数値は受信品質を示し、前記第 2の関数値は前記空間広がりを示し、前記設定手段は、

前記空間広がりと、前記受信品質に連動して変化する閾値と、の比較結果に従つて、前記伝送フォーマットを設定する請求項 8記載の無線通信装置。

前記検出手段は、

前記相関値に基づいて前記分割帯域毎の相関ベクトルを生成する生成手段をさらに有し、

前記適合度関数演算手段は、

前記適合度の算出に前記相関べクトノレを用いる請求項 3記載の無線通信装置。前記生成手段は、

前記複数のサブキャリア信号の各々に対応する列ベクトルと前記列ベクトルにおける所定の要素との相関をとる請求項 10記載の無線通信装置。

前記生成手段は、

前記相関の結果を統合して前記相関ベクトルを得る請求項 11記載の無線通信装置。 [13] 前記生成手段は、次式を用いて前記相関ベクトルを算出する請求項 11記載の無線通信装置。

ほ ]

1 Nc

z₌±. _Vn v_n

Nc ^[ "·^χ "

ただし、

ζ :相関べクトノレ

Nc：分割帯域に属するサブキャリア信号の数

Vn :分割帯域に属する第 n番目のサブキャリア信号に対応する列ベクトル Vn，x :列ベクトル Vnにおける X番目の要素

X：受信アンテナの数以下の定数

* :複素共役転置演算子

[14] 前記パイロット信号を用いてパスのタイミングを検出するパスサーチ手段をさらに有し、

前記相関演算手段は、

検出されたパスのタイミング毎に、相関値の算出を行う請求項 3記載の無線通信装置。

[15] 前記検出手段は、

前記適合度の検出を行うとき、前記複数のサブキャリア信号のいずれかを間引きする請求項 2記載の無線通信装置。

[16] 前記検出手段は、

周波数軸方向における拡散率に応じて、前記分割帯域毎の帯域幅を変更する請求項 2記載の無線通信装置。

[17] 前記通信帯域に属しパイロット信号がそれぞれ坦め込まれた複数のサブキャリア信号を通信相手装置に送信する送信手段と、

送信された複数のサブキャリア信号の各々に埋め込まれたパイロット信号を用いて前記通信相手装置で取得され返信された情報を受信する受信手段と、をさらに有し前記検出手段は、

受信情報に基づいて、前記分割帯域毎の適合度の算出を行う請求項 2記載の無線通信装置。

[18] 前記検出手段は、

周波数軸方向における拡散率に応じて、前記分割帯域毎の帯域幅を変更する請求項 17記載の無線通信装置。

[19] 前記設定手段は、

前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、前記通信帯域の空間多重数を決定する請求項 2記載の無線通信装置。

[20] 前記設定手段は、

前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、前記分割帯域毎の空間多重数を決定する請求項 2記載の無線通信装置。

[21] 前記設定手段は、前記伝送フォーマットを空間多重伝送用伝送フォーマットに設定し、

前記空間多重伝送用伝送フォーマットを使用しないモードから前記空間多重伝送用伝送フォーマットを使用するモードへの移行が発生したときに、パイロット信号を送信する送信手段をさらに有する請求項 2記載の無線通信装置。

[22] 前記設定手段は、

既知信号を含む伝送フォーマットと、前記既知信号を含まない伝送フォーマットと、のいずれかに設定する請求項 2記載の無線通信装置。

[23] 通信相手装置のモビリティに関する評価値を取得する取得手段をさらに有し、前記設定手段は、

取得された評価値に基づいて前記伝送フォーマットを設定する請求項 2記載の無線通信装置。

[24] 前記検出手段は、

空間多重伝送に用いられるアレーアンテナにおける異なるブランチ間での相関値を算出する相関演算手段と、

を有する請求項 2記載の無線通信装置。

[25] 前記検出手段は、

前記適合度関数演算手段は、

前記相関行列を用いて、前記適合度を算出する請求項 24記載の無線通信装置。

[26] 前記適合度関数演算手段は、

前記相関行列の固有値から、第 1の関数値と、前記第 1の関数値と異なる第 2の関数値と、を含む適合度を得る請求項 25記載の無線通信装置。

[27] 前記第 1の関数値は受信品質を示し、前記第 2の関数値は前記空間広がりを示し、前記設定手段は、

前記空間広がりと、前記受信品質に連動して変化する閾値と、の比較結果に従つて、前記伝送フォーマットを設定する請求項 26記載の無線通信装置。

[28] 前記検出手段は、

前記適合度関数演算手段は、

前記適合度の算出に前記相関べ外ルを用いる請求項 24記載の無線通信装置。

[29] 請求項 1記載の無線通信装置を有する基地局装置。

[30] 請求項 1記載の無線通信装置を有する移動局装置。

[31] 空間多重伝送にマルチキャリア方式を適用した無線伝送を行う無線通信装置における無線通信方法であって、

マルチキャリア伝送の通信帯域を分割することで得られ且つ複数のサブキャリア信号が属する分割帯域毎に、空間多重伝送への適合度を検出する検出ステップと、前記分割帯域毎に検出された適合度に基づいて、無線伝送を行うときに用レ、られる伝送フォーマットを設定する設定ステップと、

を有する無線通信方法。