JP2017200084A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいて、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、協調送信を早期に実施することを目的とする。【解決手段】無線通信システムにおいて、各基地局１００１、１００２から送信されるパイロット信号は互いに直交し、移動局２００は、パイロット抽出部で抽出した各パイロット信号から、各基地局１００１、１００２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部と、補正後の各パイロット信号に基づき、各基地局１００１、１００２と移動局２００との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、伝送路特性と周波数偏差とに基づき、移動局２００の受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する等化部と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、協調送信を行う無線通信システムに関する。

近年、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）において、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準化が進められている。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる次世代移動通信方式の技術を拡張したものである。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、高い要求条件を実現するために、キャリアアグリゲーション(ＣＡ：Carrier Aggregation)技術、マルチユーザーＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）技術、セル間協調送受信（ＣｏＭＰ：Coordinated Multi-point Transmission/reception)技術などが検討されている。

ＣｏＭＰ技術は、複数の基地局間でセル端ユーザーに対してダイバーシチ送信することで、ユーザーの通信品質を向上する。あるいは、ＣｏＭＰ技術は、セル端ユーザーの通信品質が十分である場合に、基地局間でＭＩＭＯ技術による空間多重伝送を行うことで、ユーザースループットを向上することも可能である。

ところが、複数の基地局間で協調送信を行う場合、基地局間のクロック発信器の個体差により周波数偏差が発生するため、移動局は周波数偏差のある複数の信号の合成信号を受信することになる。また、移動局と基地局との間においても、クロック発信器の個体差により周波数偏差が発生する。従って、移動局は、基地局間の周波数偏差、および移動局と基地局との間の周波数偏差を補正する必要がある。

周波数偏差を推定し補正する従来技術として、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１の方法によれば、協調送信する基地局ＡおよびＢのうち基地局Ａの送信信号を移動局が受信し、移動局は基地局Ａとの周波数偏差を検知して移動局のクロック発信器を補正する。その後、移動局の送信信号を基地局Ｂが受信し、基地局Ｂは移動局との周波数偏差を検知して基地局Ｂのクロック発信器を補正する。これにより、基地局Ａ，Ｂおよび移動局間で周波数偏差がなくなる。

特開２０１４−１３５５６０号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、移動局と基地局Ｂの両方で周波数偏差の推定と補正をする必要がある。さらに、移動局からの送信信号を基地局Ｂが受信してから協調送信を実施する必要がある。従って、協調送信を実施するまでに時間がかかってしまうという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑み、複数の基地局と移動局の間で協調送信する場合において、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、協調送信を実施するまでの時間を短縮することを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、移動局と、移動局にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局と、を備える無線通信システムであって、各基地局から送信されるパイロット信号は互いに直交し、移動局は、移動局の受信信号から、各基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、パイロット抽出部で抽出した各パイロット信号から、各基地局と移動局との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、周波数偏差推定部で推定した周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部と、パイロット補正部により補正された各パイロット信号に基づき、各基地局と移動局との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と、周波数偏差推定部で推定した周波数偏差とに基づき、移動局の受信信号から各基地局の送信データを抽出する等化部と、を備える。

本発明に係る無線通信システムによれば、移動局が各基地局から受信したパイロット信号から各基地局との周波数偏差を推定し、周波数偏差に基づき各基地局の送信データを抽出するため、周波数偏差による受信性能の劣化を改善しつつ、早期に協調送信を実施することができる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る無線送信装置の構成例を示す図である。 実施の形態１に係る無線受信装置の構成例を示す図である。 基地局の送信信号におけるシンボル配置例を示す図である。 基地局の送信信号におけるシンボル配置例を示す図である 移動局の受信信号のシンボル配置例を示す図である。 移動局の受信信号における各基地局の送信データのシンボル配置例を示す図である。 実施の形態１に係る等化部とその周辺の構成を示す図である。 実施の形態２に係る受信装置の構成例を示す図である。 実施の形態２に係る等化部とその周辺の構成を示す図である。 実施の形態３に係る無線通信システムの構成を示す図である。 送信装置および受信装置のハードウェア構成を示す図である。 送信装置および受信装置のハードウェア構成を示す図である。

＜Ａ．実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示している。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００に対して協調送信を行うＮｂ個の基地局１００_１〜１００_Ｎｂとを備えて構成される。基地局１００_１〜１００_Ｎｂは、ダイバーシチ送信、あるいは空間多重伝送を行う。

図２は、基地局１００_１〜１００_Ｎｂの夫々が備える無線送信装置（以下、単に「送信装置」と呼ぶ）の構成例を示している。また、図３は、移動局２００が備える無線受信装置（以下、単に「受信装置」とも呼ぶ）の構成例を示している。

本実施の形態においては、図１に示した送信装置１０を備えるＮｂ個の基地局１００_１〜１００_Ｎｂから図２に示した受信装置２０Ａを備える移動局２００に対してデータを伝送する場合の動作を説明する。また、図１および図２に示すように、送信装置１０の送信アンテナ数をＮｔ、受信装置２０Ａの受信アンテナ数をＮｒとする。

図２に示すように、送信装置１０は、誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３_１〜３_Ｎｔ、パイロット挿入部４_１〜４_Ｎｔ、周波数時間変換部５_１〜５_Ｎｔ、ガードインターバル挿入部６_１〜６_Ｎｔ、および送信アンテナ７_１〜７_Ｎｔを備えている。

送信装置１０は、Ｎｔ本の送信アンテナを有し、Ｎｔ本の送信アンテナに対応して、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、およびガードインターバル挿入部６の組をＮｔ個有している。以下の説明において、Ｎｔ本の送信アンテナの夫々を区別する必要がある場合には、送信アンテナ７_１、または送信アンテナ７_Ｎｔのように添え字を付し、それ以外の場合には単に送信アンテナ７と称する。時間周波数変換部、パイロット挿入部、周波数時間変換部、およびガードインターバル挿入部についても送信アンテナと同様の取扱いとする。

誤り訂正符号化部１は、送信データに対して誤り訂正符号化処理を行う。マッピング部２は、誤り訂正符号化処理が施された送信データをシンボルへマッピングする。時間周波数変換部３は、マッピングされた送信データを時間領域から周波数領域へと変換する。パイロット挿入部４は、周波数領域の送信データにパイロット信号を挿入して送信信号を作成する。周波数時間変換部５は、パイロット信号が挿入された周波数領域の送信信号を時間領域に変換する。ガードインターバル挿入部６は、時間領域の送信信号にガードインターバルを付加する。送信アンテナ７は、ガードインターバルが挿入された送信信号を送信する。すなわち、送信アンテナ７から移動局２００への送信信号には、パイロット信号、送信データ、およびガードインターバルが含まれている。

図３に示すように、受信装置２０Ａは、誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、等化部２８Ａ、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、周波数偏差推定部３１、パイロット抽出部２４_１〜２４_Ｎｒ、時間周波数変換部２５_１〜２５_Ｎｒ、ガードインターバル除去部２６_１〜２６_Ｎｒ、および受信アンテナ２７_１〜２７_Ｎｒ、を備えている。

受信装置２０Ａは、Ｎｒ本の受信アンテナを有し、Ｎｒ本の受信アンテナに対応して、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、およびガードインターバル除去部２６の組をＮｒ個有している。以下の説明において、Ｎｒ本の受信アンテナの夫々を区別する必要がある場合には、図３に示すように受信アンテナ２７_１、または受信アンテナ２７_Ｎｒのように添え字を付して称し、それ以外の場合には単に受信アンテナ２７と称する。パイロット抽出部、時間周波数変換部、およびガードインターバル除去部についても受信アンテナと同様の取扱いとする。

受信アンテナ２７は、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂから送信された信号を受信する。ガードインターバル除去部２６は、受信アンテナ２７で受信した信号からガードインターバルを除去する。時間周波数変換部２５は、ガードインターバルが除去された受信信号を時間領域から周波数領域へ変換する。パイロット抽出部２４は、周波数領域に変換された受信信号から各基地局１００_１〜１００_Ｎｂで配置されたパイロット信号を抽出する。周波数偏差推定部３１は、パイロット抽出部２４が抽出したパイロット信号を用いて、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂと移動局２００との周波数偏差を推定する。パイロット補正部３０は、周波数偏差推定部３１で推定した周波数偏差に基づき、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂのパイロット信号から周波数偏差を除去する補正を行う。

伝送路特性推定部２９は、補正後のパイロット信号を用いて、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂと移動局２００との間の伝送路特性を推定する。等化部２８Ａは、伝送路特性推定部２９で得られた伝送路特性と周波数偏差推定部３１で得られた周波数偏差とを用いて、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信シンボルデータを受信信号より抽出する。周波数時間変換部２３は、等化部２８Ａで抽出した各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信シンボルデータを周波数領域から時間領域に変換する。デマッピング部２２Ａは、時間領域に変換された各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信シンボルデータに対してデマッピング処理を行い、ビット単位の軟判定値を生成して各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信シンボルデータをビットデータに変換する。誤り訂正復号化部２１は、デマッピング処理で得られたビットデータに対して誤り訂正復号化処理を行うことで、各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信データを復号する。

以上で、送信装置１０および受信装置２０Ａの全体構成を説明した。次に、送信装置１０および受信装置２０Ａにおいて特徴的な処理を行う各構成要素について、その具体的な構成および動作を詳しく説明する。なお、以下では説明の容易化のため、協調送信する基地局数Ｎｂを２、基地局の送信アンテナ数Ｎｔを１、移動局の受信アンテナ数Ｎｒを２として説明する。しかし、本発明はこの基地局数、基地局の送信アンテナ数、移動局の受信アンテナ数の組み合わせに限定されるものではない。

パイロット挿入部４は、時間周波数変換部３で周波数領域に変換された送信データにパイロット信号を挿入して送信信号を作成する。図４は、基地局１００_１の送信信号におけるシンボル配置例を示し、図５は、基地局１００_２の送信信号におけるシンボル配置例を示している。図４および図５において、マトリクス状に表現されたシンボル配置の行方向が時間を、列方向が周波数をそれぞれ示している。図４において、黒丸が基地局１００_１で付与されたパイロット信号を、×がヌルをそれぞれ示し、空白欄には基地局１００_１のデータ信号が挿入される。図５において、白丸が基地局１００_２で付与されたパイロット信号を、×がヌルをそれぞれ示し、空白欄には基地局１００_２のデータ信号が挿入される。図４および図５に示すように、基地局１００_１の送信信号においてパイロット信号が挿入される位置には、基地局１００_２の送信信号においてはヌルが挿入される。反対に、基地局１００_２の送信信号においてパイロット信号が挿入される位置には、基地局１００_１の送信信号においてはヌルが挿入される。このように、基地局１００_１のパイロット信号と基地局１００_２のパイロット信号とは、互いに直交している。従って、これら２つのパイロット信号は互いに干渉せず、移動局２００の受信信号から独立して抽出することができる。

図６は、図４および５に示した送信信号が基地局１００_１および１００_２から送信されたときの、移動局２００の受信信号のシンボル配置例を示している。図６において、マトリクス状に表現されたシンボル配置の行方向が時間を、列方向が周波数をそれぞれ示している。そして、黒丸が基地局１００_１で付与されたパイロット信号を示し、白丸が基地局１００_２で付与されたパイロット信号を示している。空白欄には基地局１００_１のデータ信号と基地局１００_２のデータ信号とが多重される。また、黒丸または白丸に付された（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘが基地局インデックス、ｙが時間インデックス、ｚが周波数インデックスを示している。例えば、（１，１，１）という座標が付された黒丸は、基地局１００_１からのパイロット信号で、時間と周波数が共に１であることを示している。

パイロット抽出部２４_１および２４_２は、受信信号から基地局１００_１および基地局１００_２のパイロット信号を抽出する。図６に示すように、両パイロット信号は互いに直交することから、パイロット抽出部２４_１および２４_２はこれらを互いに干渉しない状態で抽出することができる。具体的には、図６の黒丸の位置の信号を基地局１００_１のパイロット信号として抽出し、図６の白丸の位置の信号を基地局１００_２のパイロット信号として抽出する。

周波数偏差推定部３１は、パイロット抽出部２４_１，２４_２で抽出した基地局１００_１，１００_２のパイロット信号を使用して、基地局１００_１と移動局２００との間の周波数偏差、および基地局１００_２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する。以下に、周波数偏差の推定方法を説明するが、これはあくまでも一例であり、本発明はこれに限定されない。

パイロット抽出部２４_１，２４_２で抽出した基地局１００_１のパイロット信号を｛ｐ_１｝＝ｐ_{１，１，１}，ｐ_{１，１，２}，…ｐ_{１，４，４}とし、基地局１００_２のパイロット信号を｛ｐ_２｝＝ｐ_{２，１，１}，ｐ_{２，１，２}，…ｐ_{２，４，４}とする。図６に示したように、ｐ_{ｘ，ｙ，ｚ}のｘは基地局インデックス、ｙはパイロット位置の時間インデックス、ｚはパイロット位置の周波数インデックスを表している。基地局１００_１のパイロット信号｛ｐ_１｝の相関値ｃ_１、基地局１００_２のパイロット信号｛ｐ_２｝の相関値ｃ_２は、それぞれ以下の式から求められる。

ここで、ｐ^＊は複素数ｐの複素共役を表している。相関値ｃ_１の位相θ_１、および相関値ｃ_２の位相θ_２は以下の式から求められる。

θ_１は、基地局１００_１と移動局２００との間の周波数偏差に関連する値であり、θ_２は基地局１００_２と移動局２００との間の周波数偏差に関連する値である。周波数偏差推定部３１は、上記の式で求めた位相θ_１、θ_２をパイロット補正部３０および等化部２８Ａへ出力する。

パイロット補正部３０は、周波数偏差推定部３１で求めた位相θ_１，θ_２を用いてパイロット信号の周波数偏差を補正する。具体的には、パイロット補正部３０は、まず基地局１００_１のパイロット信号｛ｐ_１｝および基地局１００_２のパイロット信号｛ｐ_２｝を補正するための周波数偏差補正値｛Ｂ_ｙ｝を以下の式から求める。

ここで、Ｂ_ｙ，ａ（ａ＝１，２）は、時間インデックスがｙの位置にある基地局１００_ａのパイロット信号に対する周波数偏差補正値である。式（５）、（６）から分かるように、ｙ＝１のパイロット信号に対する周波数偏差補正値は存在しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、ｙ＝１が位相変化量の基準位置であるため、ｙ＝１のパイロット信号は周波数偏差補正を必要としないからである。また、Ｂ_ｙ，ａ（ａ＝１，２）は周波数インデックスであるｚに依存しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、周波数に依存しないからである。

また、式（５）、（６）の右辺における指数部の（ｙ−１）は、基準となるｙ＝１からの時間方向の距離を表している。位相θ_１、θ_２は時間方向に隣接するパイロット信号間の位相差である。図６に示すように、時間方向に隣接するパイロット信号間の時間方向のシンボル数は２である。また、図７に示すように、補正対象となる時間インデックスがｙのデータの、基準となるｙ＝１からのシンボル数は、（ｙ−１）×２である。そのため、時間インデックスがｙのデータを補正する場合、位相変化量は位相θ_１、θ_２の（ｙ−１）倍になる。上記の理由から、式（５）、（６）の右辺の指数部では位相θ_１、θ_２に（ｙ−１）が乗算されている。

パイロット補正部３０は、補正値｛Ｂ_ｙ｝を用いて基地局１００_１のパイロット信号｛ｐ_１｝および基地局１００_２のパイロット信号｛ｐ_２｝を以下の式により補正する。

式（７）、（８）はｙ＝１の場合、式（９）、（１０）はｙ≧２の場合である。ここで、Ｑ_{ａ，ｘ，ｙ}（ａ＝１，２）は、補正後のパイロット位置（ｘ，ｙ，ｚ）のパイロット信号を表す。

伝送路特性推定部２９は、パイロット補正部３０で補正した補正後のパイロット信号Ｑ_{ａ，ｘ，ｙ}（ａ＝１，２）に基づき、基地局１００_１，１００_２と移動局２００との間の伝送路特性を伝送路特性値として算出する。

等化部２８Ａは、伝送路特性推定部２９で求めた伝送路特性値と、周波数偏差推定部３１で求めた位相θ_１，θ_２とを用いて、受信信号から各基地局１００_１，１００_２の送信データを抽出する。

図７は、移動局２００の受信信号における各基地局１００_１，１００_２の送信データのシンボル配置例を示している。図７において（ｍ，ｎ）はデータの位置を表し、ｍがデータの時間インデックス、ｎがデータの周波数インデックスを表している。ここで、位置（ｍ，ｎ）に対する受信データ｛Ｄ_ｍｎ｝と、位置（ｍ，ｎ）に対する伝送路特性推定値｛Ｈ_ｍｎ｝は以下の式で表すことができる。

ここで、Ｄ_{ｍ，ｎ，ｒ}（ｒ＝１，２）は受信アンテナ２７_ｒにおける受信データを表し、Ｈ_{ｍ，ｎ，ａ，ｂ}（ａ＝１，２、ｂ＝１，２）は基地局１００_ａと移動局２００の受信アンテナ２７_ｂとの間の伝送路特性値を表す。

図８は、等化部２８Ａとその周辺の構成を示す図である。図８に示すように、等化部２８Ａは、擬似伝送路作成部２８１と、送信データ抽出部２８２とを備えている。擬似伝送路作成部２８１は、伝送路特性推定部２９の出力である伝送路特性値の｛Ｈ_ｍｎ｝と周波数偏差推定部３１の出力である位相θ_１，θ_２とを用いて、伝送路特性値に周波数偏差を付与した擬似伝送路特性値を生成する。すなわち、伝送路特性値は補正後のパイロット信号から作成されているため、周波数偏差を含んでいない。そのため、擬似伝送路作成部２８１は、伝送路特性値に周波数偏差を付与して擬似伝送路特性値を生成する。

送信データ抽出部２８２は、擬似伝送路作成部２８１で求めた擬似伝送路を用いて、時間周波数変換部２５の出力である受信信号から基地局１００_１，１００_２の送信データを抽出する。

擬似伝送路作成部２８１は、以下の式により位相θ_１，θ_２から周波数偏差付与値｛Ｋ_ｍ｝を算出する。

さらに、擬似伝送路作成部２８１は、以下の式により擬似伝送路特性値｛Ｖ_ｍｎ｝を生成する。

擬似伝送路特性値｛Ｖ_ｍｎ｝は、周波数偏差を含んだ伝送路特性であることから、擬似的な伝送路とみなすことができる。そのため、後段の送信データ抽出部２８２では、周波数偏差を意識せず一般的な等化法により送信データを抽出することができる。

送信データ抽出部２８２では、受信データ｛Ｄ_ｍｎ｝と擬似伝送路特性値｛Ｖ_ｍｎ｝を用いて、基地局１００_１，１００_２の送信データを抽出する。送信データの抽出方法は様々であるが、ここでは一例としてＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）等化法を説明する。また、基地局１００_１と基地局１００_２で協調送信するデータが同じであるダイバーシチ送信の場合と、基地局１００_１と基地局１００_２で協調送信するデータが異なる空間多重伝送の場合のそれぞれについて説明する。

ダイバーシチ送信の場合は、基地局１００_１と移動局２００との間の伝送路と、基地局１００_２と移動局２００との間の伝送路とを合成することで、あたかも１つの基地局から移動局２００へ送信が行われたように考える。具体的には、送信データ抽出部２８２は、基地局１００_１の擬似伝送路特性値｛Ｖ_ｍｎ｝と、基地局１００_２の擬似伝送路特性値｛Ｖ_ｍｎ｝を以下の式により合成する。

ここで、Ｖ_{ｍ，ｎ，ｂ}（ｂ＝１，２）は、基地局１００_１と移動局２００の受信アンテナ２７_ｂとの間の擬似伝送路値Ｖ_{ｍ，ｎ，ｂ，１}と、基地局１００_２と移動局２００の受信アンテナ２７_ｂとの間の擬似伝送路値Ｖ_{ｍ，ｎ，ｂ，２}との合成値である。この合成値により、以下の式から、位置（ｍ，ｎ）に対する基地局の送信データ｛Ｗ_ｍｎ｝を抽出する。

ここで、Ｖ^Ｈ _ｍｎは行列Ｖ_ｍｎのエルミート転置行列であり、Ｎは移動局２００の受信アンテナ２７で生じる雑音電力を表す。Ｎについては、雑音電力を推定する処理を別途行ってその推定値を用いても良いし、固定値を用いても良い。ここでは、説明の簡略化のため固定値を用いるものとする。

ダイバーシチ送信では基地局１００_１と基地局１００_２の送信データが同じであるため、式（２０）の通り、抽出される送信データは１つとなる。

次に、基地局１００_１と基地局１００_２が空間多重伝送を行う場合の、送信データ抽出部２８２における送信データの抽出について説明する。送信データ抽出部２８２は、位置（ｍ，ｎ）に対する基地局１００_１，１００_２の送信データ｛Ｗ_ｍｎ｝を以下の式で抽出する。

ここで、Ｉは２×２の単位行列であり、Ｗ_{ｍ，ｎ，ａ}（ａ＝１，２）は位置（ｍ，ｎ）における基地局ａの送信データに対する推定値を表す。

このように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局１００_１，１００_２と、を備える。各基地局１００_１，１００_２から送信されるパイロット信号は互いに直交する。移動局２００は、移動局２００の受信信号から、各基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部２４_１〜２４_Ｎｒと、パイロット抽出部２４_１〜２４_Ｎｒで抽出した各パイロット信号から、各基地局１００_１，１００_２と移動局２００との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部３１と、周波数偏差を基に各パイロット信号を補正するパイロット補正部３０と、パイロット補正部３０により補正された各パイロット信号に基づき、各基地局１００_１，１００_２と移動局２００との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部２９と、伝送路特性と、周波数偏差とに基づき、移動局２００の受信信号から各基地局１００_１，１００_２の送信データを抽出する等化部２８Ａ，２８Ｂと、を備える。各基地局１００_１，１００_２は、パイロット信号を互いに直交するように配置するため、移動局２００では、基地局１００_１と基地局１００_２のパイロット信号を互いに干渉することなく抽出することができる。さらに、移動局２００は、抽出したパイロット信号から各基地局１００_１，１００_２の周波数偏差を推定することができるので、基地局１００_１と基地局１００_２の送信データを、周波数偏差を補正した状態で抽出することができる。また、移動局２００のみで周波数偏差の補正を行うため、短時間で周波数偏差を補正することが可能である。

また、無線通信システムの等化部２８Ａは、周波数偏差に基づき伝送路特性を補正することにより当該周波数偏差を含む擬似伝送路特性を作成する擬似伝送路作成部２８１と、擬似伝送路特性を用いて移動局２００の受信信号から各基地局１００１，１００２の送信データを抽出する送信データ抽出部２８２と、を備える。従って、送信データ抽出部２８２は、基地局１００_１と基地局１００_２の送信データを、周波数偏差を補正した状態で抽出することができる。また、移動局２００のみで周波数偏差の補正を行うため、短時間で周波数偏差を補正することが可能である。

＜Ｂ．実施の形態２＞
図９は、実施の形態２の無線通信システムにおいて移動局２００が備える無線受信装置（以下、「単に受信装置２０Ｂ」と称する）の構成例を示す図である。受信装置２０Ｂは、実施の形態１の受信装置２０Ａにおいて、等化部２８Ａを等化部２８Ｂに、デマッピング部２２Ａをデマッピング部２２Ｂに代えたものであり、それ以外の受信装置２０Ｂの構成は受信装置２０Ａと同様である。

図１０は、等化部２８Ｂとその周辺の構成を示す図である。図１０に示すように、等化部２８Ｂは、送信データ抽出部２８３と、周波数偏差補正部２８４とを備える。送信データ抽出部２８３は、伝送路特性推定部２９で推定された伝送路特性推定値を用いて、時間周波数変換部２５で周波数領域に変換された受信信号から各基地局１００_１〜１００_Ｎｂの送信データを抽出する。周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差推定部３１で推定された周波数偏差を用いて、送信データ抽出部２８３が抽出した送信データの周波数偏差を除去する補正を行う。

以下、説明の簡単化のため、実施の形態１と同様に、協調送信する基地局数Ｎｂを２、基地局の送信アンテナ数Ｎｔを１、移動局の受信アンテナ数Ｎｒを２として説明する。ただし、本発明はこの基地局数、基地局の送信アンテナ数、移動局の受信アンテナ数の組み合わせに限定されるものではない。

送信データ抽出部２８３は、基地局の協調送信方法がダイバーシチ送信、または空間多重伝送であるかを問わず、いずれの場合も以下の式で基地局１００_１，１００_２の送信データ{Ｗ_ｍｎ}を抽出する。

式（２３）は、実施の形態１の式（２１）において｛Ｖ_ｍｎ｝を｛Ｈ_ｍｎ｝に置き換えた式である。Ｗ_{ｍ，ｎ，１}は基地局１００_１の送信データの推定値を、Ｗ_{ｍ，ｎ，２}は基地局１００_２の送信データの推定値を表している。ダイバーシチ送信の場合、基地局１００_１と基地局１００_２の送信データは同じであるが、式（２３）では基地局１００_１および基地局１００_２の送信データを個別に算出している。これは、後段の周波数偏差補正部２８４において両者の補正量が異なるためである。

周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差推定部３１が算出した位相θ_１、θ_２から、以下の式を用いて周波数偏差補正値｛Ｊ_ｍ｝を算出する。

式（２５）、（２６）において、Ｊ_ｍ，ａ（ａ＝１，２）は時間インデックスがｍの位置にある基地局１００_ａの送信データに対する周波数偏差補正値を表し、ｅは自然対数を表す。式（２５）、（２６）から分かるように、ｍ＝１の場合の周波数偏差補正値は存在しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、ｍ＝１を位相変化量の基準位置としているためである。また、周波数偏差補正値Ｊ_ｍ，ａ（ａ＝１，２）は周波数インデックスｎに依存しない。これは、周波数偏差補正が時間方向の位相変化量を補正する処理であり、周波数に依存しないからである。

また、式（２５）、（２６）の右辺における指数部の（ｍ−１）は、基準となるｍ＝１からの時間方向の距離を表している。位相θ_１、θ_２は時間方向に隣接するパイロット信号間の位相差であり、図７に示したように、時間方向に隣接するパイロット信号間の時間方向の距離はシンボル数２である。また、補正対象となる時間インデックスｍの送信データは、基準となるｍ＝１の送信データとの時間方向の距離がシンボル数（ｍ−１）×２となる。そのため、時間インデックスｍのデータの位相変化量は位相θ_１、θ_２の（ｍ−１）倍になる。上記の理由から、上記式の右辺の指数部では位相θ_１、θ_２に（ｍ−１）が乗算されている。

次に、周波数偏差補正部２８４は、周波数偏差補正値Ｊ_ｍ，ａ（ａ＝１，２）を用いて、送信データ抽出部２８３で求めた各基地局１００_１，１００_２の送信データ｛Ｗ_ｍｎ｝から周波数偏差を除去する補正を行う。補正後の送信データ｛Ｒ_ｍｎ｝＝Ｒ_{ｍ，ｎ，１}、Ｒ_{ｍ，ｎ，２}は、ｍ＝１の場合、以下の式により求められる。

また、補正後の送信データ｛Ｒ_ｍｎ｝＝Ｒ_{ｍ，ｎ，１}、Ｒ_{ｍ，ｎ，２}は、ｍ≧２の場合、以下の式により求められる。

ここで、Ｒ_{ｍ，ｎ，ａ}（ａ＝１，２）は位置（ｍ，ｎ）における基地局１００_ａから送信されたデータの推定値を表す。

次に、デマッピング部２２Ｂの動作を説明する。デマッピング部２２Ｂは、周波数時間変換部２３で時間領域に変換された各基地局１００_１，１００_２の送信データにデマッピング処理を行い、ビット単位の軟判定値｛Ｌ_ｉａ｝＝Ｌ_{ｉ，ａ，１}、Ｌ_{ｉ，ａ，ｓ}を生成する。ここで、ｉは基地局から送信されたデータシンボルの時刻インデックス、ａは基地局インデックス、ｓは１シンボルあたりのビット数を表している。デマッピング部２２Ｂは、基地局１００_１，１００_２間の協調送信が空間多重伝送である場合、軟判定値｛Ｌ_ｉａ｝をそのまま誤り訂正復号化部２１に出力する。ここまでのデマッピング部２２Ｂの動作は、実施の形態１のデマッピング部２２Ａと同様である。

しかし、デマッピング部２２Ｂは、基地局１００_１，１００_２間の協調送信がダイバーシチ送信である場合、基地局１００_１，１００_２の送信データシンボルに対して、同一時刻かつ同一ビット位置の軟判定値を以下の式により合成する。これは、ダイバーシチ送信の場合、実施の形態１の等化部２８Ａは基地局１００_１，１００_２の送信データを同一の値として抽出するのに対して、実施の形態２の等化部２８Ｂは基地局１００_１，１００_２の送信データを個別に抽出するためである。

式（３１）において、Ｇ_ｉ，ｊは時刻ｉのデータシンボルにおけるｊビット目（ｊ＝１〜ｓ）の軟判定合成値を表す。

実施の形態２の無線通信システムによれば、実施の形態１の無線通信システムと同様、移動局２００のみの動作により、周波数偏差を除去して各基地局１００１，１００２の協調送信データを抽出することが出来るため、早期に協調送信を行うことが出来る。また、このような実施の形態１と共通の効果に加えて、実施の形態２の無線通信システムによれば以下の効果を奏する。

すなわち、実施の形態１の受信装置２０Ａにおいて、等化部２８Ａは、擬似伝送路特性値に対して周波数偏差を除去する補正を行うため、擬似伝送路特性値の数、すなわち（基地局数Ｎｂ）×（基地局の送信アンテナ数Ｎｔ）×（移動局の受信アンテナ数Ｎｒ）の回数の複素乗算が必要だった。これに対して、実施の形態２の受信装置２０Ｂによれば、等化部２８Ｂは、周波数偏差を含まない伝送路特性を用いて移動局２００の受信信号から周波数偏差を含む各基地局１００_１，１００_２の送信データ｛Ｗ_ｍｎ｝を抽出する送信データ抽出部２８３と、周波数偏差推定部３１が算出した位相θ_１、θ_２を用いて送信データ｛Ｗ_ｍｎ｝から周波数偏差を除去する補正を行う周波数偏差補正部２８４とを備える。つまり、等化部２８Ｂは、各基地局１００_１，１００_２の送信データを抽出した後に送信データから周波数偏差を除去する補正を行うため、複素乗算の回数を送信データの数、すなわち（基地局数Ｎｂ）×（基地局の送信アンテナ数Ｎｔ）に削減することができる。

また、各基地局１００_１，１００_２が移動局２００に対して協調送信としてダイバーシチ送信を行う場合、移動局２００における受信感度が向上するため、帯域保証伝送を必要とするデータの伝送に適している。

また、各基地局１００_１，１００_２が移動局２００に対して協調送信として空間多重伝送を行う場合、スループットが向上するため、ベストエフォート伝送を必要とするデータの伝送に適している。

＜Ｃ．実施の形態３＞
実施の形態１，２では、基地局の協調送信の例としてダイバーシチ送信と空間多重伝送とを挙げた。実施の形態３では、基地局を２つの基地局群に分け、一方がダイバーシチ送信を、他方が空間多重伝送を行うことを特徴とする。

図１１は、実施の形態３に係る無線通信システムの構成を示す図である。実施の形態３に係る無線通信システムは、移動局２００と、移動局２００に対してダイバーシチ送信を行うＫ局の基地局１０１_１〜１０１_Ｋと、移動局２００に対して空間多重伝送を行うＬ局の基地局１０２_１〜１０２_Ｌとを備える。以下、ダイバーシチ送信を行うＫ局の基地局１０１_１〜１０１_Ｋを基地局群Ａ、空間多重伝送を行うＬ局の基地局１０２_１〜１０２_Ｌを基地局群Ｂと呼ぶ。

ダイバーシチ送信は、受信感度の向上を特徴とする送信方法である。一方、空間多重伝送は、スループットの向上を特徴とする送信方法である。そのため、例えば低い伝送レートで高い受信品質を要求する制御データ等の、帯域保証伝送を必要とするデータは、基地局群Ａを用いてダイバーシチ送信する。一方、例えば最低限の受信品質で高い伝送レートを必要とするユーザデータ等の、ベストエフォート伝送を必要とするデータは、基地局群Ｂを用いて空間多重伝送する。これにより、効率的なデータ伝送を可能にする。

移動局２００の受信処理には、実施の形態１の受信装置２０Ａを用いても良いし、実施の形態２の受信装置２０Ｂを用いても良い。以下の説明では、移動局２００の受信処理に実施の形態２の受信装置２０Ｂを用いる場合について説明する。

基地局群Ａおよび基地局群Ｂの送信データの双方に対して、受信装置２０Ｂのガードインターバル除去部２６、時間周波数変換部２５、パイロット抽出部２４、周波数偏差推定部３１、パイロット補正部３０、伝送路特性推定部２９、および等化部２８Ｂは、実施の形態２と同様の処理を行う。デマッピング部２２Ｂでは、基地局群Ａおよび基地局群Ｂの送信データの軟判定値が生成される。このとき基地局群Ａに属する基地局１０１_ｆ（１≦ｆ≦Ｋ）の軟判定値を｛Ｔ_ｉｆ｝＝Ｔ_{ｉ，ｆ，１}，…，Ｔ_{ｉ，ｆ，ｓ１}、基地局群Ａに属する基地局１０１_ｇ（１≦ｇ≦Ｌ）の軟判定値を｛Ｕ_ｉｇ｝＝Ｕ_{ｉ，ｇ，１}，…，Ｕ_{ｉ，ｇ，ｓ２}とする。ここで、ｉはデータシンボルの時刻インデックス、ｓ１は基地局群Ａにおける１シンボルあたりのビット数、ｓ２は基地局群Ｂにおける１シンボルあたりのビット数を表す。

デマッピング部２２Ｂは、ダイバーシチ送信する基地局群Ａの軟判定値｛Ｔ_ｉｆ｝について以下の式により軟判定値を合成する。

式（３２）においてＲ_ｉ，ｊは、時間インデックスｉのｊビット目（１≦ｊ≦ｓ１）における軟判定値である。

一方、デマッピング部２２Ｂは、空間多重伝送する基地局群Ｂの軟判定値｛Ｔ_ｉｆ｝は合成せず、そのまま出力する。

このように、実施の形態３に係る無線通信システムにおいて、移動局２００に協調送信する複数の基地局は、協調送信としてダイバーシチ送信を行う基地局群Ａと、協調送信として空間多重伝送を行う基地局群Ｂとを備える。従って、帯域保証伝送が必要なデータは基地局群Ａを使用し、ベストエフォート伝送が必要なデータは基地局群Ｂを使用することができる。これにより、効率的にデータを送信することが可能になる。

＜Ｄ．ハードウェア構成＞
上述した無線通信システムにおいて、送信装置１０の誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、およびガードインターバル挿入部６は、図１２に示す処理回路３８１により実現される。また、受信装置２０Ａの誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、ガードインターバル除去部２６、周波数偏差推定部３１、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、等化部２８Ａも、図１２に示す処理回路３８１により実現される。また、受信装置２０Ｂのデマッピング部２２Ｂと等化部２８Ｂも、図１２に示す処理回路３８１により実現される。

すなわち、処理回路３８１は、誤り訂正符号化部１、マッピング部２、時間周波数変換部３、パイロット挿入部４、周波数時間変換部５、ガードインターバル挿入部６、誤り訂正復号化部２１、デマッピング部２２Ａ、周波数時間変換部２３、パイロット抽出部２４、時間周波数変換部２５、ガードインターバル除去部２６、周波数偏差推定部３１、伝送路特性推定部２９、パイロット補正部３０、等化部２８Ａ、デマッピング部２２Ｂ、および等化部２８Ｂを備える。

処理回路３８１には、専用のハードウェアが適用されても良いし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されても良い。プロセッサは、例えば中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、Digital Signal Processor等である。

処理回路３８１が専用のハードウェアである場合、処理回路３８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。等化部２８Ａ等の各部の機能それぞれは、複数の処理回路３８１で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。

処理回路３８１がプロセッサである場合、等化部２８Ａ等の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図１３に示すように、処理回路３８１に適用されるプロセッサ３８２は、メモリ３８３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。ここで、メモリ３８３には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Electrically Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）及びそのドライブ装置の少なくともいずれか１つが含まれる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 誤り訂正符号化部、２ マッピング部、３，２５ 時間周波数変換部、４ パイロット挿入部、５，２３ 周波数時間変換部、６ ガードインターバル挿入部、７ 送信アンテナ、１０ 送信装置、２０Ａ，２０Ｂ 受信装置、２１ 誤り訂正復号化部、２２Ａ，２２Ｂ デマッピング部、２４ パイロット抽出部、２６ ガードインターバル除去部、２７ 受信アンテナ、２８Ａ，２８Ｂ 等化部、２９ 伝送路特性推定部、３０ パイロット補正部、３１ 周波数偏差推定部、１００_１〜１００_Ｎｂ，１０１_１〜１０１_Ｋ，１０２_１〜１０２_Ｌ 基地局、２００ 移動局、２８１ 擬似伝送路生成部、２８２，２８３ 送信データ抽出部、２８４ 周波数偏差補正部、３８１ 処理回路、３８２ プロセッサ、３８３ メモリ。

Claims (6)

1. 移動局と、
   前記移動局にパイロット信号と送信データとを含む送信信号を協調送信する複数の基地局と、を備え、
   各前記基地局から送信されるパイロット信号は互いに直交し、
   前記移動局は、
   前記移動局の受信信号から、各前記基地局からのパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
   前記パイロット抽出部で抽出した各前記パイロット信号から、各前記基地局と前記移動局との間の周波数偏差を推定する周波数偏差推定部と、
   前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差を基に各前記パイロット信号を補正するパイロット補正部と、
   前記パイロット補正部により補正された各パイロット信号に基づき、各前記基地局と前記移動局との間の伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、
   前記伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と、前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差とに基づき、前記移動局の受信信号から各前記基地局，の送信データを抽出する等化部と、を備える、
   無線通信システム。
2. 前記等化部は、
   前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差により前記伝送路特性を補正することにより当該周波数偏差を含む擬似伝送路特性を作成する擬似伝送路作成部と、
   前記擬似伝送路特性を用いて前記移動局の受信信号から各前記基地局の送信データを抽出する送信データ抽出部と、を備える、
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記等化部は、
   前記伝送路特性を用いて前記移動局の受信信号から各前記基地局の送信データを抽出する送信データ抽出部と、
   前記周波数偏差推定部で推定した周波数偏差により前記送信データを補正する周波数偏差補正部と、を備える、
   請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記複数の基地局は、前記協調送信としてダイバーシチ送信を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記複数の基地局は、前記協調送信として空間多重伝送を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記複数の基地局は、前記協調送信としてダイバーシチ送信を行う基地局群と、前記協調送信として空間多重伝送を行う基地局群とを含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。

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