WO2005002103A1

WO2005002103A1 - 送信方法、送信装置及び通信システム

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Publication number: WO2005002103A1
Application number: PCT/JP2004/009572
Authority: WO
Inventors: Yutaka Murakami; Kiyotaka Kobayashi; Masayuki Orihashi; Akihiko Matsuoka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2005-12-30
Also published as: JP2005039807A; US20140307828A1; US20160105224A1; US20170359107A1; EP1641163B1; US20110261901A1; US8000405B2; EP3496294A1; CN101980454A; US10523284B2; EP1641163A1; EP1641163A4; US20120314809A1; JP4536435B2; US8798193B2; US20130322564A1; US8295391B2; US20060234729A1; US8520769B2; US9246567B2

Abstract

基地局装置２０１は、互いに同じデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｘと、互いに異なるデータが含まれた変調信号Ａと変調信号Ｂとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Ｙのいずれかの送信方法のうち、データ送信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更する。基地局装置２０１は、決定した送信方法と変調方式を適用して、変調信号Ａ及び変調信号Ｂを通信端末装置２５１に送信する。これにより、複数のアンテナを用いてデータを送信する際のデータ伝送効率を向上させることができる。

Description

送信方法、送信装置及び通信システム

技術分野

本発明は、複数のアンテナから同時にデータを送信する送信方法、送信装置及ぴ通信システムに関する。

明背景技術田

従来、複数アンテナを用いた送信方法として、 "Space-Time Block Codes 書

from rthogonal Design IEEE Transactions on Iniormation Theory, pp.1456-1467, vol.45, no.5, July 1999に開示された技術が知られている。以下、この文献に開示された内容について図面を用いて説明する。

図 1は、従来のフレーム構成を示す図である。この図において、送信信号 A 及び送信信号 Bは異なるアンテナから同時に送信される信号である。送信信号 A及び送信信,号 Bは、互いに同じデータを含むシンボル群からなる。ここで、図中 S y A及び S y Bはシンボルを示し、複素共役を " * " で示す。送信信号 Aはデータシンボル S y A、一 S y B *の順にフレーム構成され、送信信号 B はデータシンポル S y B、 S y A *の順にフレーム構成される。そして、送信信号 Aと送信信号 Bは同期させて送信される。このため、データシンボル S y Aと S y Bが同時に送信され、データシンボル一 S y B *と S y A *が同時に送信されることになる。

図 2は、従来の通信システムを示す図である。送信装置 1 1は、アンテナ 1 2とアンテナ 1 3とを備え、例えば、図 1に示した送信信号 Aをアンテナ 1 2 から、送信信号 Bをアンテナ 1 3から受信装置 2 1に送信する。受信装置 2 1 は、送信装置 1 1の各アンテナから送信された信号をアンテナ 2 2で受信する。アンテナ 2 2で受信された信号は送信信号 Aと送信信号 Bの送信信号が合成されているので、送信信号 A及び送信信号 Bに分離した後、復調する。

このような従来の通信システムにおいて、送信装置 1 1は送信信号 Aをアンテナ 1 2から、送信信号 Bをアンテナ 1 3から送信しており、各アンテナから送信された信号は、異なる伝送路（h i ( t ) 及び h 2 ( t ) ) を介して受信装置に受信される。このことを利用して、図 1に示すようなフレーム構成としており、受信装置 2 1において受信品質を向上させることができる。

しかしながら、上述した従来の通信システムでは、 3 *ゃー3 7 ]6 *は受信装置においては、 S y A、 S y Bとして復調され、実質的には S y A、 S y Bと同じ情報である。このため、同じ情報を 2度送信していることになり、データの伝送効率が悪レ、。発明の開示

本発明の目的は、複数のアンテナを用いてデータを送信する際のデータ伝送効率を向上させる通信方法、送信装置及び通信システムを提供することである。上記目的は、送信装置が複数のアンテナを備え、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のァンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを送受信間の伝送路に基づいて決定し、複数の変調方式のうち、ずれかを決定する際、通信開始から終了までは送信方法と変調方式のうち、変調方式のみを決定することにより達成される。図面の簡単な説明

図 1は、従来のフレーム構成を示す図、

図 2は、従来の通信システムを示す図、

図 3 Aは、送信方法 Xにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図、

図 3 Bは、送信方法 Yにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図、

図 4は、本発明の実施の形態 1に係る通信システムを示す模式図、

図 5は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置における送信装置の構成を示すプロック図、

図 6は、本発明の実施の形態 1に係る通信端末装置における受信装置の構成を示すブロック図、

図 7 Aは、受信信号が直接波で到来したことを示す図、

図 7 Bは、受信信号が直接波を含まない散乱波のみで到来したことを示す図、図 8は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図、

図 9は、実施の形態 1における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図、

図 1 0は、送信方法及び変調方式の変更の仕方を説明するための図、図 1 1は、送信方法 X及び送信方法 Yと各変調方式との組合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示す図、

図 1 2は、増幅器の入出力特性を示す図、

図 1 3は、本発明の実施の形態 2に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図、

図 1 4は、実施の形態 2における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図、

図 1 5 Aは、送信方法 Xにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図、

図 1 5 Bは、送信方法 Yにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図、

図 1 6 Aは、送信方法 Xのフレーム構成を示す図、

図 1 6 Bは送信方法 Yのフレーム構成を示す図、

図 1 7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、図 1 8は、本発明の実施の形態 3に係る通信端末装置の構成を示すプロック図、

図 1 9は、本発明の実施の形態 3に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図、

図 2 0は、実施の形態 3における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図、

図 2 1は、本発明の実施の形態 4に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図、

図 2 2は、実施の形態 4における基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を示す図、

図 2 3は、 1 2シンボルを用いて C D Dを行うときのフレーム構成を示す図、図 2 4は、 M I MOシステムにおいて、固有モードに代表されるビーム空間モードを用いたチヤネル多重通信システムの構成を示す図、

図 2 5は、本発明の実施の形態 6に係る基地局装置が有する送信装置の構成を示す図、

図 2 6 Aは、： o i n t— t o— m u 1 t i p o i n t型の通信开態を示す図、

図 2 6 Bは、 p o i n t— t o— o i n t型の通信形態を示す図、図 2 6 Cは、 p o i n t— t o— o i n t型の通信形態を示す図、図 2 7は、通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合の効果の説明に供する図、

図 2 8は、通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合の効果の説明に供する図、及ぴ、

図 2 9は、基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 (実施の形態 1 )

フレーム構成

図 3は、本発明の実施の形態 1におけるフレーム構成を示す図である。図 3 Aは、送信方法 Xにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示しており、図 3 Bは、送信方法 Yにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示している。伝搬モデル推定シンボル 1◦ 1及ぴ電波伝搬環境推定シンボル 1 0 3は、通信相手の受信装置がチャネル変動を推定するためのシンポルであり、パイ口ットシンボル、プリアンブル、制御シンボル、既知シンボル、ュニ一クヮードなどと称されるものである。

送信方法通知シンボル 1 0 2は、基地局装置が送信した変調信号の送信方法 (X又は Y) 、変調方式、誤り訂正方式を示すシンボルである。

データシンボル 1 0 4は、基地局装置が通信端末装置に送信する音声データや画像データ、文字データ等のユーザ情報である。

送信方法 X及び送信方法 Yについて

送信方法 Xは、上述した従来例と同様に、上記文献に開示された送信方法であり、互いに同じデータが含まれた（以下、「時空間符号化」という）データシンボルを 2本のアンテナから送信する。具体例としては、データシンボル S y A、 S y B、 S y A *、一 S y B * ( は複素共役を示す）のうち、変調信号 Aはデータシンボル S y A、 - S y B *の順に構成され、変調信号 Bはデータシンボル S y B、 S y A *の順に構成される。一方、送信方法 Yは、情報が互いに異なるデータシンポルでフレーム構成が行われる。具体例としては、それぞれ異なる情報のデータシンボル S y A、 S y B、 S y C、 S y Dのうち、変調信号 Aはデータシンポル S y A及び S y Cで構成し、変調信号 Bはデータシンボル S y B及ぴ S y Dで構成する。

なお、図 3 A及び Bに示す送信方法 X及び送信方法 Yは共に、変調信号 Aと変調信号 Bを同期させて送信する。例えば、送信方法 Xでは、データシンボル _ S y B *と S y A *が同時に送信され、送信方法 Yでは、データシンボル S yCと SyDが同時に送信されることになる。また、変調信号 A及び変調信号 Bにおいて、同種のシンボルも同時に送信される。

図 4は、本発明の実施の形態 1に係る通信システムを示す模式図である。この図において、基地局装置 201はアンテナ 202とアンテナ 203とを備え、通信端末装置 25 1と無線回線を介して通信を行う。通信端末装置 25 1はァンテナ 252とアンテナ 253とを備える。この図では、基地局装置 201から通信端末装置 251に信号を送信している様子を示す。

送信方法 X及び送信方法 Yの特徴

ここで、アンテナ 202とアンテナ 252との伝送路におけるチヤネル変動を h 1 1 ( t) とし、アンテナ 202とアンテナ 253との伝送路におけるチャネル変動を h i 2 ( t) とする。同様に、アンテナ 203とアンテナ 252 間はチャネル変動を h 21 (t) とし、アンテナ 203とアンテナ 253間はチャネル変動を h 22 (t) とする。ただし、 tは時間を示す。なお、チヤネル変動 h l l ( t) 、 h 12 ( t) 、 h 21 ( t) 、 h 22 (t) は、通信端末装置 251が伝搬モデル推定シンボル 101、電波伝搬環境推定シンボル 1 03を用いて推定される。

このとき、送信方法 Xでは、図 4に示すアンテナ 252の受信信号を R 1 (t) とすると以下の式が成り立つ。

ひ）

この式から分かるように、送信方法 Xではデータシンボル S yA及び S y B を時間 t = iと t == i + 1で繰り返し送信している。なお、ここでは、時空間ブロック符号を用いた場合について説明しているが、例えば、下記参考文献を例とする時空間トレリス符号を用いてもよい。（参考文献：" Space-Time Block Codes tor Hign Data Rate "Wireless Communication ： Perioral ance Criterion and Code Construction " IEEE Transactions on Information Theory, pp.744-765, vol.44, no.2, March 1998) —方、送信方法 Yでは、図 4に示すアンテナ 2 5 2及び 2 5 3の受信信号をそれぞれ R l ( t ) 、 R 2 ( t ) とすると以下の式が成り立つ。 … ②

この式から分かるように、送信方法 Yではデータシンポル S y A及び S y B を時間 t = iのみで送信している。

これらのことから、送信方法 X及び送信方法 Yを比較すると、送信方法 Xは送信方法 Yより伝送速度は低速であるが、受信品質は良好である。逆に、送信方法 Yは送信方法 Xより伝送速度は高速であるが、受信品質は劣化する傾向にある。特に、送信方法 Yは直接波を受信した場合、受信品質が著しく劣化するという性質がある。このため、直接波を受信した場合には送信方法 Xを用い、直接波を受信しない場合には送信方法 Yを用いることが考えられる。

このように、誤り耐性が強いため受信品質が高い送信方法 Xと伝送速度の速い送信方法 Yとを伝送路の状態に応じて決定することにより、受信品質と伝送速度の向上を両立させることができる。すなわち、送信方法 Xと送信方法 Yとを切り替えると共に、変調方式も切り替えることで、受信品質と伝送速度の向上の両立をさらに図ることができる。

基地局装置 2 0 1における送信装置の構成

図 5は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置 2 0 1における送信装置の構成を示すプロック図である。この図において、フレーム生成指示部 4 0 1は通信端末装置 2 5 1から送信された送信方法要求情報及び変調方式要求情報に基づいて、送信方法（X又は Y) 及ぴ変調方式（例えば、 Q P S K、 1 6 Q AM、 6 4 Q AMのいずれか）を決定し、決定した内容をフレーム生成指示信号 S 1でデータ系列生成部 4 0 2、送信処理部 4 0 3及び送信処理部 4 0 4に指示する。

データ系列生成部 4 0 2は、フレーム生成指示部 4 0 1の指示にしたがって送信ディジタル信号から、図 3で示したようなフレーム構成の変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 2及び変調信号 Bの送信ディジタル信号 S 3を生成する。生成された変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 2はデータ系列生成部 4 0 2 から送信処理部 4 0 3に出力され、変調信号 Bの送信ディジタル信号 S 3はデータ系列生成部 4 0 2から送信処理部 4 0 4に出力される。

送信処理部 4 0 3は、データ系列生成部 4 0 2から出力された変調信号 Aの送信ディジタノレ信号 S 2について、送信処理部 4 0 4は、データ系列生成部 4 0 2から出力された変調信号 Bの送信ディジタノレ信号 S 3について、それぞれフレーム生成指示部 4 0 1からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部 4 0 3と送信処理部 4 0 4の内部構成は同一なので、以下、送信処理部 4 0 3内の構成について説明する。

変調部 4 0 3 1は、複数の変調方式で変調することができ、データ系列生成部 4 0 2から出力された変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 2をフレーム生成指示部 4 0 1から指示された変調方式で変調する。変調された信号 S 4は変調部 4 0 3 1から拡散部 4 0 3 2に出力される。

拡散部 4 0 3 2は変調部 4 0 3 1から出力された信号 S 4に対して、拡散符号を乗算し、拡散後の変調信号 Aが無線部 4 0 3 3に出力され、無線部 4 0 3 3は拡散後の信号 S 5に対して所定の無線処理（DZA変換やアップコンパ一ト等）を行い、無線処理後の信号 S 6を増幅器 4 0 3 4に出力する。

増幅器 4 0 3 4は、無線部 4 0 3 3から出力された信号 S 6を電力増幅し、電力増幅された信号 S 7をアンテナ 2 0 2から通信端末装置 2 5 1に無線送信する。

通信端末装置 2 5 1における受信装置の構成

図 6は、本発明の実施の形態 1に係る通信端末装置 2 5 1における受信装置の構成を示すブロック図である。この図において、アンテナ 2 5 2は基地局装置 2 0 1のアンテナ 2 0 2とアンテナ 2 0 3とから送信された信号の合成信号 S 5 1を受信し、無泉部 5 0 1は、アンテナ 2 5 2で受信された信号 S 5 1 に所定の無線処理（ダウンコンバートや AZD変換等）を行い、無線処理後の信号 S 5 2を逆拡散部 5 0 2に出力する。

逆拡散部 5 0 2は、無 /線部 5 0 1から出力された信号 S 5 2に拡散符号を乗算し、逆拡散を行う。逆拡散された信号 S 5 3は、逆拡散部 5 0 2からフレーム同期部 5 0 3、第 1伝送路推定部 5 0 4、第 2伝送路推定部 5 0 5、復調部 5 1 0及び受信電界強度推定部 5 1 1に出力される。

フレーム同期部 5 0 3は、逆拡散部 5 0 2から出力された信号 S 5 3及ぴ逆拡散部 5 0 7から出力された信号 S 5 6に基づいて、変調信号 A及び変調信号 Bのフレーム同期をとり、タイミング信号 S 5 7を形成する。タイミング信号 S 5 7はフレーム同期部 5 0 3から第 1伝送路推定部 5 0 4及び 5 0 8、第 2 伝送路推定部 5 0 5及び 5 0 9、復調部 5 1 0に出力される。

第 1伝送路推定部 5 0 4は、フレーム同期部 5 0 3から出力されたタイミング信号 S 5 7にしたがって、逆拡散部 5 0 2から出力された信号 S 5 3のうち、変調信号 Aの伝搬モデル推定シンボル 1 0 1と、電波伝搬環境推定シンボル 1 0 3とを用いて、変調信号 Aの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号 Aの伝送路情報は伝送路推定信号 S 5 8として、第 1伝送路推定部 5 0 4から復調部 5 1 0及び固有値算出部 5 1 2に出力される。変調信号 Aの伝送路推定信号 S 5 8は、式（2 ) の h l l ( t ) に相当する。

第 2伝送路推定部 5 0 5は、フレーム同期部 5 0 3から出力されたタイミング信号 S 5 7にしたがって、逆拡散部 5 0 2から出力された信号 S 5 3のうち、変調信号 Bの伝搬モデル推定シンボル 1 0 1と、電波伝搬環境推定シンポル 1 0 3とを用いて、変調信号 Bの伝送路（チャネル変動）推定を行う。推定された変調信号 Bの伝送路情報は伝送路推定信号 S 5 9として、第 2伝送路推定部 5 0 5から復調部 5 1 0及び固有値算出部 5 1 2に出力される。変調信号 Bの伝送路推定信号 S 5 9は、式（2 ) の h i 2 ( t ) に相当する。

なお、アンテナ 2 5 3で受信された信号 S 5 4は、無線部 5 0 6、逆拡散部 5 0 7、第 1伝送路推定部 5 0 8及ぴ第 2伝送路推定部 5 0 9において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。ちなみに、第 1伝送路推定部 508から復調部 5 10に出力される伝送路推定信号 S 6 0は、式（2) の h 21 (t) に相当し、第 2伝送路推定部 509から復調部 510に出力される伝送路推定信号 S 61は、式（2) の h 22 (t) に相当する。

復調部 510は、フレーム同期部 503から出力されたタイミング信号 S 5 7にしたがつて、第 1伝送路推定部 504及び 508、第 2伝送路推定部 50 5及び 509から出力された伝送路推定信号 S 58、 S 59、 S 60、 S 61 を用いて、逆拡散部 502及び逆拡散部 507から出力された信号 S 53及び S 56の復調を行い、変調信号 Aの受信ディジタル信号と変調信号 Bの受信デイジタル信号を得る。このとき、復調部 510では、逆拡散部 502及び逆拡散部 507から出力された信号 S 53、 S 56の送信方法通知シンボル 102 から、当該信号の送信方法（X又は Y)、変調方式及び誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調する。

受信電界強度推定部 51 1は、逆拡散部 502及び逆拡散部 507から出力された信号 S 53及び S 56に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号 S 62として変調方式決定部 51 3及び送信方法決定部 514に出力する。なお、ここでいう受信電界強度は、有効なキャリアパヮを意味する。また、第 1伝送路推定部 504、 508、及び第 2伝送路推定部 505, 509の伝送路推定部と受信電界強度推定部 51 1は、伝送路推定部及び受信電界強度推定部 5 1 1のいずれか又は両方が伝送路推定手段として機能する。

固有値算出部 51 2は、第 1伝送路推定部 504及び 508、第 2伝送路推定部 505及び 509から出力された伝送路情報を式（2) に示すようにチヤネル行列としたとき、その固有値を算出する。算出された固有値は固有値信号 S 63として、固有値算出部 512から変調方式決定部 513及び送信方法決定部 514に出力される。変調方式要求手段としての変調方式決定部 5 1 3は、受信電界強度推定部 5 1 1から出力された受信電界強度推定信号 S 6 2と固有値算出部 5 1 2から出力された固有ィ直信号 S 6 3とに基づいて、基地局装置 2 0 1に要求する変調方式を決定し、変調方式要求情報として出力する。なお、変調方式は、受信電界強度のみで決定してもよく、この場合、伝送速度及び伝送品質に与える影響は小さい。

送信方法要求手段としての送信方法決定部 5 1 4は、固有値算出部 5 1 2から出力された固有値信号 S 6 3と受信電界強度推定部 5 1 1から出力された推定信号 S 6 2 (受信電界強度）とに基づいて、通信開始時に基地局装置 2 0 1が適用する送信方法 X又は送信方法 Yを決定する。決定された情報は、送信方法要求情報として通信端末装置 2 5 1から出力される。式（2 ) の場合を例に挙げ、さらに詳しく説明すると、固有ィ直算出部 5 1 2から出力される固有値信号 S 6 3は 2つの固有値を含み、これら 2つの固有値を； I 1、 λ 2

( t ) I > 2 ( t ) I ) とし、互いの固有：の大きさの差を求める。すなわち、 Ι λ ΐ ( t ) I ² - 2 ( t ) を計算する。この差が所定の値より大きいときは直接波を受信しているものとし、送信方法 Xに決定する。逆に、この差が所定の値より小さいときは直接波を含まない散乱波のみを受信しているものとし、送信方法 Yに決定する。ちなみに、 I 1 ( t ) I ² - 2

( t ) の計算結果は、固有値の確率密度分布の状態を反映している。

受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法

受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法について、図 7を用いて説明する。まず、受信ベースバンド信号の I成分及ぴ Q成分から t a n一¹ (Q/ I ) を算出する。図 7は t a n—¹ (Q/ I ) を横軸とし、確率密度を縦軸で表した図である。図 7 Aは直接波を受信した場合を示し、直接波の位相でピークが現れる可能性が高くなる。一方、図 7 Bは直接波を含まない散乱波のみを受信した場合を示し、ピークが現れる可能性が低くなる。このように、直接波を受信したか否かは t a n—¹ (Q/ I ) の確率密度を求め、いずれの分布状態となるかを判断することにより特定することができる。

また、上述した式（2 ) のチャネル変動成分で表した 2 X 2行列（以下、「チャネル行列」という）の固有値は 2つ得られ、 λ 1、 λ 2 ( | λ ΐ | > | λ 2 I ) で固有値を表すと、 λ 1と 2との関係に直接波の受信の有無が反映される。このため、チャネル行列の固有に基づいて直接波を受信したか否かを判断してもよレ、。具体的には、固有値の大きさも確率密度分布で表すことができ、受信品質は固有値の分布に依存するので、直接波を受信したときの受信品質であるか否かを固有値の分布に基づいて判断することができる。

送信方法通知シンボルに適用する送信方法及び変調方式

送信方法通知シンボル 1 0 2は、変調信号の送信方法、変調方式、誤り訂正方式を通知する情報であり、この送信方法通知シンポル 1 0 2が正しく復調されないとデータの復調も困難となるので、送信方法通知シンボル 1 0 2を送信方法 X、変調方式は B P S Κで送信するとよい。また、誤り訂正を組み込むとさらによい。これにより、送信方法通知シンボル 1 0 2の誤り耐性が高くなり、このシンボルの復調精度を高めることができるため、通信端末装置 2 5 1において送信方法、変調方式、誤り訂正方式を正確に取得することができる。したがって、基地局装置 2 0 1は、通信端末装置 2 5 1にデータシンボル 1 0 4の送信方法、変調方式、誤り訂正方式の情報を的確に伝えることができ、通信端末装置 2 5 1がデータの復調を行うことができないという事態を回避することができる。

また、例えば、通信開始時に送信方法 Υが決定された場合でも、送信方法 X を用いて送信方法通知シンポルを伝送することで、変調方式、誤り訂正方式を的確に伝送することができるため、受信品質が向上することになる。そして、送信方法 X、送信方法 Υどちらも送信する変調信号は 2系統であるため、基地局装置の送信装置のアンテナ数を変えることなく送信方法の変更、すなわち、送信方法 Υから送信方法 Xに変更するので、無線装置のハードウェアとしての変更が伴わず、送信方法通知シンボルが的確に伝送されるため、データの受信品質を容易に向上させることができる。

基地局装置 201と通信端末装置 251の動作

図 8は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置 201及び通信端末装置 2 51の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ステップ（以下、「 S T」と省略する） 601では、通信端末装置 25 1が基地局装置 201に対して通信開始の要求を行い、基地局装置 201がこの要求を受け付ける。

ST 602では、基地局装置 201が ST601で通信開始要求を受け付けたことを通知する要求受付通知を通信端末装置 25 1に行う。このとき、図 3 に示す伝搬モデル推定シンボル 101も共に送信する。

ST 603では、通信端末装置 251が ST602で送信された伝搬モデル推定シンボル 101を用いて、チャネル変動を推定し、式（2) で示したチヤネル行列の固有値に基づいて、基地局装置 201が送信する変調信号の送信方法（X又は Υ) 及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置 201に対して要求する。基地局装置 201はこの要求を受け付ける。

S Τ 604では、基地局装置 201が通信端末装置 251から送信された送信方法及び変調方式の要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボル 102を用いて通信端末装置 251に送信する。

ST 605では、基地局装置 201が図 3に示すフレーム構成にしたがって, ST604で決定された送信方法及び変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル 103やデータシンボル 104を通信端末装置 251に送信する。

ST 606では、通信端末装置 251が基地局装置 201と通信中に、再度、電波伝搬環境推定シンボル 103に基づいて変調方式のみを決定し、決定した変調方式を基地局装置 201に要求する。基地局装置 201はこの要求を受け付ける。

ST 607では、基地局装置 201が通信端末装置 251から送信された変調方式の要求に基づいて、再度、変調方式のみを決定し、送信方法通知シンポル 102を用いて通信端末装置 25 1に通知する。

ST 608では、基地局装置 201が図 3に示すフレーム構成にしたがって、 S T 607で決定された変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル 103 やデータシンボル 104を通信端末装置 251に送信する。

ST 609では、基地局装置 201が通信端末装置 251に通信終了の通知を行い、通信端末装置 251がこの通知を受け付け、通信が終了する。

送信方法及び変調方式の変更の仕方

上述した一連の通信手順において、基地局装置 201が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図 9に示す。ここでは、変調方式が QPSK：、 16QAM、 64 QAMの 3つが用いられるものとする。この図において、時間 t 0で基地局装置 201と通信端末装置 251との通信が開始され、時間 t l〜t 2では送信方法 X及び QP SKが用いられるとする。時間 2では変調方式のみが QP SKから 16 Q AMに変更され、時間 t 2〜t 3では送信方法 X及び 1 6 QAMが用いられる。さらに、時間 t 3では再度変調方式のみが変更され、 16 QAMから 64QAMに変更される。時間 t 3〜 t 4 では送信方法 X及び 64 Q AMが用いられ、時間 t 5で通信が終了する。

さらに、時間 t 6で上記の基地局装置 201と通信端末装置 251が通信を開始すると、時間 t 7〜t 8で送信方法 Y及び 64 QAMが用いられるとする。時間 t 8では変調方式のみが 64 QAMから 16 Q AMに変更され、時間 t 8 〜 t 9では送信方法 Y及び変調方式 16 Q AMが用いられる。さらに、時間 t 9では再度変調方式のみが変更され、 16 QAMから QP SKに変更される。時間 t 9 ~ t 10では送信方法 Y及び Q P S Kが用いられ、時間 t i lで通信 . が終了する。

なお、時間 t 2、 t 3、 t 8及ぴ t 9の変調方式の変更は、図 8に示す ST 606における変調方式要求を反映した結果であり、電波伝搬環境に応じた変調方式に変更される。

このように、送信方法は通信開始時に決定され、通信開始から通信終了までは送信方法の変更は行わず、変調方式のみを変更するものとする。

図 9に示す以外の送信方法及び変調方式の変更の仕方

ところで、図 9に示すような送信方法及び変調方式の変更の仕方以外にも、図 1 0に示す変更の仕方も考えられる。以下、図 1 0について説明する。

図 1 0において、時間 0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間 t 1〜 t 2では送信方法 X及び Q P S Kが用いられる。時間 t 2では、送信方法 Xから送信方法 Yに、変調方式が Q P S Kから 1 6 Q AMに変更される。時間 t 3では、送信方法 Yから送信方法 Xに、変調方式が 1 6 Q AMから 6 4 Q AMに変更される。時間 t 4では送信方法のみが Xから Yに変更され、時間 t 5では変調方式だけが 6 4 Q AMから 1 6 Q AMに変更される。時間 t 7で通信が終了する。

このように、通信中に送信方法及び変調方式の両方を電波伝搬環境に応じて変更することも考えられる。ところが、このような変更の仕方では、変更の際に選択することができる送信方法及び変調方式の組合せ（以下、単に「組合せ」という）が多くなり、複雑なシステムとなってしまう。すなわち、多くの糸且合せの中から 1つの組合せを選択することになると、電波伝搬環境の推定を高精度に行う必要があり、高精度な推定を行わないと電波伝搬環境に適していない組合せを選択してしまう可能性があり、受信品質の劣化を招いてしまう。

また、電波伝搬環境の推定精度を向上させれば、電波伝搬環境に適した組合せを選択することができるものの、高精度な推定を通信端末装置が行うことになると、通信端末装置の電波伝搬環境推定精度にシステムの安定性が依存することになり、端末装置の小型化、低消費電力化を図ることが困難となる。

したがって、図 9に示したように、通信中に送信方法の変更を行わず、変調方式の変更のみを行うことにより、基地局装置及び通信端末装置が複雑な通信手続きを行わずに済む。また、通信端末装置の電波伝搬環境の推定精度を緩和してもよく、通信端末装置の小型化、低消費電力化を図ることができ、さらに、システム全体の処理負担が増大することを防ぐことができる。ちなみに、このように通信中に送信方法を変更しないとしても、伝搬モデルは急激には変化しない。また、送信方法 Yは、データの伝送速度は高速である 1 伝搬モデルが受信品質に多大な影響を与える。

送信方法 X又は送信方法 Yと組合せる変調方式

図 1 1は、送信方法 X及び送信方法 Yと各変調方式との,袓合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示したものである。送信方法 Yは、各変調方式において送信方法 Xの送信ビット数の 2倍を送信することができる。ここで、送信方法 Yが 6 4 Q AMで単位時間当たりに送信するビット数と同じ伝送量を送信方法 Xでも得ることを考えると、送信方法 Xは 4 0 9 6 Q AMとの組合せを実現する必要がある。

ところが、送信方法 Xで 4 0 9 6 Q AMとしたときの受信品質は、送信方法 Yで 6 4 Q AMとしたときの受信品質より悪い。このため、受信品質と伝送速度を共に向上させるためには、送信方法 Xで 4 0 9 6 Q AMを実現することは好ましくない。

また、図 5に示した基地局装置 2 0 1における増幅器 4 0 3 4及び 4 0 4 4 の入出力特 1·生について図 1 2を用いて考えてみる。図 1 2は、増幅器の入出力特性を示す図である。この図において、横軸を入力レベル、縦軸を出力レベルとし、 Q P S Kの入力範囲を A l、 6 4 QAMの入力範囲を A 2、 4 0 9 6 Q AMの入力範囲を A 3とする。また、異なる 2つの入出力特性について実線と点線でそれぞれ示した。実線で示した入出力特性を有する増幅器（以下、「増幅器 P l」と記す）は入力特性を A 2の範囲とし、点線で示した入出力特性を有する増幅器（以下、「増幅器 P 2」と記す）は入力特性を A 3の範囲とする。なお、変調方式が変わらなければ、変調信号の振幅変動範囲、すなわち入力範囲も送信方法にかかわらず変わらない。また、一般的に、変調多値数が大きいほど、変調信号の振幅変動範囲は大きくなる。

送信方法 Yで最大変調多値数を 6 4 QAMとすれば、増幅器 P 1を用いれば十分である。これに対し、送信方法 Yと 6 4 Q AMとの組合せによる伝送速度を送信方法 Xで実現するためには、 4 0 9 6 Q AMの変調方式を用いる必要があり、この場合、増幅器 P 2を用いなければならない。増幅器 P 2の出力特性は増幅器 P 1の出力特性より広範囲な出力レベルにわたり、受信装置では変動範囲の広い信号を処理することになるため、受信装置はこの信号の線形性を確保しなければならず、回路構成が複雑になってしまう。

また、増幅器 P 2は増幅器 P 1より消費電力が大きいため、電力効率が悪いうえ、増幅器自体の規模も大きい。

これらのこと力ゝら、送信方法 X又は送信方法 Yと組合せる変調方式の最大変調多値数は等しくすることが望ましい。これにより、送信装置の消費電力を抑えられ、受信装置の回路構成を簡素化することができる。

送信ァンテナ数を 4本としたときの変調多値数の最大値

上述したような送信アンテナ数を 2本とする場合から、送信アンテナ数を 4 本とする場合に変更し、 4本の送信アンテナからそれぞれ変調信号を送信する場合に切り替えるとき、送信ァンテナ数を 4本とするときの変調多値数の最大値を、送信アンテナ数を 2本とするときの変調多値数の最大値より小さくすることにより、受信装置では変動範囲の広い信号を処理しないでよいので、受信装置の回路構成を簡素化することができる。

上述した変調多値数についての説明は、シングルキヤリァ方式に限らず、 O F DM方式を含むマルチキャリア方式を用いた場合でも同様である。また、スベクトル拡散方式を用いていても、用いていなくてもよい。

このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、基地局装置は、互いに同じデータが含まれた変調信号 Aと変調信号 Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法 Xと、互いに異なるデータが含まれた変調信号 Aと変調信号 Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法 Yとのいずれかの送信方法を通信開始時に決定し、通信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更することにより、データの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることができる。なお、本実施の形態では、通信端末装置は通信開始時に基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて伝搬モデルを推定し、送信方法を要求しているが、例えば、基地局装置が他の通信端末装置と通信を行っている際に、基地局装置が送信している電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを受信し、これらを用いて伝搬モデルを推定し、通信開始時に送信方法を要求するようにしてもよレ、。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに揷入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。また、本実施の形態では、通信端末装置が固有値及び受信電界強度に基づいて、送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、ビットエラー率、バケツト損失率及びフレームエラー率のうち少なくとも一つと受信電界強度とに基づいて送信方法及び変調方式を決定してもよい。例えば、受信電界強度が強いものの、ビットエラー率が高い場合、送信方法 Xに決定するといった具合である。

(実施の形態 2)

実施の形態 1では、通信中に送信方法の変更を行わないものとして説明した力本実施の形態では通信中に送信方法の変更を行う場合について説明する。本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態 1 と同じなので、図 5及び図 6を代用し、その詳しい説明は省略する。

図 1 3は、本発明の実施の形態 2に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図の S T 1 101〜ST 1 108 は図 8の ST601〜ST608と同一であり、また、 ST 1 1 1 1〜ST 1 1 14は ST605〜ST608と同一であるので、その詳しい説明は省略する。

ST 1 109では、通信端末装置が基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて、チャネル変動を推定し、実施の形態 1の式（2) で示したチャネル行列の固有値に基づいて、基地局装置が適用する送信方法及ぴ変調方式を通信中に決定する。通信端末装置は、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置に対して要求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。

S T 1 1 1 0では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した組合せを送信方法通知シンボルを用いて通信端末装置に通知する。

S T 1 1 1 5では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。

このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図 1 4に示す。ここでは、変調方式が Q P S K：、 1 6 Q AM、 6 4 Q AMの 3つが用いられるものとする。この図において、時間 t 0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間 t 1 〜 t 2では送信方法 X及び Q P S Kが用いられるとする。時間 t 2では変調方式のみが Q P S Kから 1 6 Q AMに変更され、時間 t 2〜 t 3では送信方法 X及び 1 6 Q AMが用いられる。さらに、時間 t 3では再度変調方式のみが変更され、 1 6 Q AMから 6 4 Q AMに変更される。時間 t 3 〜 t 4では送信方法 X 及び 6 4 Q AMが用いられる。

時間 t 4では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法については送信方法 Yへ、変調方式については 6 4 Q AMを維持する要求を行う。

時間 t 5では、通信中において送信方法の変更が行われ、送信方法 Xから送信方法 Yへの変更が行われ、変調方式については 6 4 Q AMのまま維持される。時間 t 5 〜 t 6では送信方法 Y及ぴ 6 4 Q AMが用いられる。

時間 t 6では変調方式のみが 6 4 QAMから 1 6 Q AMに変更され、時間 t 6 〜 t 7では送信方法 Y及び変調方式 1 6 Q AMが用いられる。さらに、時間 t 7では再度変調方式のみが変更され、 1 6 QAMから Q P S Kに変更される。時間 t 7〜 t 8では送信方法 Y及び Q P S Kが用いられ、時間 t 9で通信が終了する。

このように、送信方法の変更を通信中においても所定の時間間隔で行うことにより、伝搬路モデルの変更に対応することができる。なお、所定の時間間隔は不必要に送信方法の変更が行われないような間隔とする。

このように本実施の形態によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、通信中に送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。

なお、本実施の形態において、通信開始時は伝搬モデルの推定を行わず、強制的に送信方法 Xで通信を開始し、通信中に電波伝搬環境推定シンボルを用いて、伝搬モデルの推定を行うようにしてもよい。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに揷入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。

また、実施の形態 1及び実施の形態 2では、スぺクトル拡散通信方式について説明したが、これに限らず、例えば、拡散部を削除したシングルキャリア方式、または O F DM方式においても同様に実施することができる。

(実施の形態 3 )

実施の形態 1では、スぺクトル拡散通信方式の場合について説明したが、本発明の実施の形態 3では、 O F DM方式において通信開始時の送信方法及び変調方式を固定とする場合について説明する。

図 1 5は、本発明の実施の形態 3におけるフレーム構成を示す図である。ただし、図 1 5が図 3と共通する部分には、図 3と同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図 1 5が示すように、 O F DM方式は時間方向のみならず、周波数方向にもシンボルを配置する方式であり、ここでは、キャリア数を 4とする。各キャリアは送信方法通知シンボル 1 0 2、電波伝搬環境推定シンポル 1 0 3、データシンボル 1 0 4の順に配置される。

図 1 5 Aは、送信方法 Xにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図である。キャリア 1についてみると、図 3 Aで示したデータシンポルの配置と同様であり、このような配置のデータシンポルが送信される。キャリア 2〜キャリア 4についても、キャリア 1と同様の符号が施されたデータシンポルが配置され、配置されたデ一タシンボルが送信される。

図 1 5 Bは、送信方法 Yにおける変調信号 Aと変調信号 Bのフレーム構成を示す図である。キャリア 1についてみると、図 3 Bで示したデータシンボルの配置と同様であり、キャリア 1は情報内容の異なるデータシンボルを送信する。キャリア 2〜キャリア 4についても、キャリア 1と同様に情報内容の異なるデ一タシンボルが配置され、配置されたデ一タシンポルが送信される。

図 1 5は、データシンボルを時間領域に符号化された O F DM方式の場合について示したが、図 1 6に示すように周波数領域に符号化された O F DM方式の場合でもよい。図 1 6 Aは送信方法 Xのフレーム構成を、図 1 6 Bは送信方法 Yのフレーム構成をそれぞれ示す。このとき、図 4に示すアンテナ 2 5 2においてキャリア 1、時間 tの受信信号を R l ( t， 1 ) とし、キャリア 2、時間 tの受信信号を R l ( t , 2 ) とすると、以下の式が成り立つ。

… (3)

ただし、キャリア 3及びキャリア 4においても同様に符号化されていてもよい。

図 1 7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。ただし、図 1 7が図 5と共通する部分は、図 5と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。この図において、データ系列生成部 1 4 0 1は、フレーム生成指示部 4 0 1の指示（フレーム生成指示信号 S 7 1 ) にしたがつて送信ディジタル信号から、図 1 5で示したようなフレーム構成に対応する変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 7 2及び変調信号 Bの送信ディジタル信号 S 7 3を生成する。.生成された変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 7 2はデータ系列生成部 1 4 0 1から送信処理部 1 4 0 2に出力され、変調信号 Bの送信ディジタル信号 S 7 3は送信処理部 1 4 0 5に出力される。

送信処理部 1 4 0 2は、データ系列生成部 1 4 0 1から出力された変調信号 Aの送信ディジタル信号 S 7 2について、送信処理部 1 4 0 5は、データ系列生成部 1 4 0 1から出力された変調信号 Bの送信ディジタル信号 S 7 3について、それぞれフレーム生成指示部 4 0 1からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部 1 4 0 2と送信処理部 1 4 0 5の内部構成は同一なので、以下、送信処理部 1 4 0 2内の構成について説明する。

S Z P変換部 1 4 0 3は、変調部 4 0 3 1から出力されたシリアル信号 S 7 4をパラレル信号 S 7 5に変換して、変換後のパラレル信号 S 7 5を I D F T 部 1 4 0 4に出力する。

I D F T部 1 4 0 4は、 S Z P変換部 1 4 0 3から出力されたパラレル信号 S 7 5に逆離散フーリェ変換（Inverse Discrete Fourier Transform) を施すことにより、 O F DM信号S 7 6を形成し、形成した O F DM信号 S 7 6を無線部 4 0 3 3に出力する。

図 1 8は、本発明の実施の形態 3に係る通信端末装置の構成を示すプロック図である。ただし、図 1 8が図 6と共通する部分には、図 6と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

無線部 5 0 1は、アンテナ 2 5 2で受信された信号 S 9 0に所定の無線処理 (ダウンコンバートや AZD変換等）を行い、無線処理後の信号 S 9 1を D F T部 1 5 0 1及び受信電界強度推定部 1 5 0 9に出力する。

D F T部 1 5 0 1は、無線部 5 0 1から出力された信号 S 9 1に離散フーリェ変換（Discrete Fourier Transform) を施し、変換後の信号 S 9 2を第 1伝送路推定部 1 5 0 2、第 2伝送路推定部 1 5 0 3及び復調部 1 5 0 7に出力する。

第 1伝送路推定部 1 5 0 2は、 D F T部 1 5 0 1から出力された信号 S 9 2 のうち、変調信号 Aの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号 Aの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号 Aの伝送路情報は伝送路推定信号 S 9 3として、第 1伝送路推定部 1 5 0 2から復調部 1 5 0 7に出力される。第 2伝送路推定部 1503は、 DFT^ 1501から出力された信号 S 92 のうち、変調信号 Bの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号 Bの伝送路（チャネル変動）推定を行う。推定された変調信号 Bの伝送路情報は伝送路推定信号 S 94として、第 2伝送路推定部 1 503から復調部 1507に出力される。第 1伝送路推定部 1 502及び第 2伝送路推定部 1503から出力された伝送路信号 S 93及び S 94には、キャリア 1〜キャリア 4における伝送路情報が含まれている。

なお、アンテナ 253で受信された信号 S 95は、無線部 506、 DFT部 1504、第 1伝送路推定部 1 505及び第 2伝送路推定部 1 506において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。

復調部 1507は、第 1伝送路推定部 1502及び 1505、第 2伝送路推定部 1503及び 1 506から出力された伝送路情報 S 93、 S 94、 S 98、 S 99を用いて、 DFT部 1501及び DFT部 1 504から出力された信号 S 92及び S 97の復調を行う。このとき、復調部 1 507では、 DFT^ l 501及び DFT部 1 504から出力された信号 S 92及び S 97の送信方法通知シンボルから、当該信号の送信方法（X又は Y) 、変調方式及ぴ誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調し、変調信号 A の受信ディジタル信号 S 100と変調信号 Bの受信ディジタル信号 S 101 を得る。なお、復調の際には、式（1) 及び式 (2) の関係式に基づいて行われる。復調された信号は、復調部 1507から受信ディジタル信号 S 100及び S 101として出力されると共に、受信品質推定部 1 508に出力される。受信品質推定部 1508は、復調部 1 507から出力された信号 S 100及び S 101に基づいて、ビットエラー率、バケツト損失率、フレームエラー率などを算出し、これにより受信品質を推定する。推定結果は受信品質推定信号 S 102として、受信品質推定部 1508から送信方法決定部 1 510及び変調方式決定部 151 1に出力される。

受信電界強度推定部 1509は、無線部 501及び無線部 506から出力された信号 S 91及び S 96に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号 S 103として送信方法決定部 1 5 10及び変調方式決定部 1 51 1に出力する。

送信方法決定部 1 510は、受信品質推定部 1508から出力された受信品質推定信号 S 102と、受信電界強度推定部 1509から出力された受信電界強度推定信号 S 103とに基づいて、基地局装置に要求する送信方法 X又は送信方法 Yを後述する所定のタイミングで決定し、送信方法要求情報として出力する。例えば、受信電界強度は確保できているが、受信品質が確保できていない場合、送信方法 Xを決定し、受信電界強度に対して、受信品質が十分確保できている場合、送信方法 Yを決定する。

変調方式決定部 1 51 1は、受信品質推定部 1508から出力された受信品質推定信号 S 102と、受信電界強度推定部 1509から出力された受信電界強度推定信号 S 103とに基づいて、基地局装置に要求する変調方式を後述する所定のタイミングで決定する。決定された方式は、変調方式要求情報として通信端末装置から出力される。変調方式要求情報と送信方法要求情報は、基地局装置に伝送される。

次に、上述した構成を有する基地局装置と通信端末装置の動作について説明する。図 19は、本発明の実施の形態 3に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、 ST1601では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。

ST 1602では、基地局装置が S T 1601で行った通信開始要求を受け付けると共に、送信方法 X、変調方式を BPS Kで電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを通信端末装置に送信する。これにより、通信開始直後のデータシンボルの受信品質を高めることができ、通信端末装置において高い復調精度を実現することができる。

以下、 ST 1603〜ST 1609は、図 8の ST603〜ST609に対応するので、その詳しい説明は省略する。

このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図 20に示す。ここでは、変調方式が Q PSK、 16 QAM, 64QAMの 3つが用いられるものとする。この図において、時間 t 0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間 t 1〜 t 3では送信方法 X及び B P S Kが強制的に用いられる。時間 t 2では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間！； 3では変調方式のみが B P S Kから 16 Q AMに変更され、時間 t 3〜 t 5では送信方法 X及び 16QAMが用いられる。さらに、時間 t 4では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間 t 5では再度変調方式のみが変更され、 16QAM から 64 QAMに変更される。時間 t 5〜t 6では送信方法 X及び 64 QAM が用いられ、時間 t 7で通信が終了する。

さらに、時間 t 8で上記の基地局装置と通信端末装置が通信を開始すると、時間 t 9〜 t 11で送信方法 X及び B P S Kが強制的に用いられる。時間 t 1 0では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間 t 1 1 では送信方法が Xから Yに変更され、変調方式が BPSKから 16QAMに変更され、時間 t 1 l〜t 13では送信方法 Y及び 1 6QAMが用いられる。さらに、時間 t 12では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間 t 13では再度変調方式のみが変更され、 16QAMからQPSKに変更される。時間 t 13〜 t 14では送信方法 Y及び Q P S Kが用いられ、時間 t 15 で通信が終了する。

このように、基地局装置は、誤り耐性が強く、高い受信品質が得られる送信方法 X及び B P S Kを、通信開始の際、強制的に用いることにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。

このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、互いに同じデータが含まれた第 1の変調信号と第 2 の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた第 3の変調信号と第 4の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかの送信方法のうち、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。また、 O F D M方式においてもデータの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることがでさる。

なお、本実施の形態においては、通信開始時に送信方法及び変調方式を固定とした場合について説明したが、送信方法のみを固定とし、変調方式は選択可能としてもよい。

また、本実施の形態においては、送信方法及び変調方式の選択をビットエラ一率、パケット損失率、フレームエラー率等の受信品質に基づいて行っている力実施の形態 1で説明したチャネル行列の固有値に基づいて行ってもよい。

(実施の形態 4 )

実施の形態 3では、通信開始時に送信方法及び変調方式を選択せずに、通信中に 1回のみ送信方法を変更する場合について説明したが、本発明の実施の形態 4では、通信中に所定の時間間隔で送信方法の変更を行う場合について説明する。

本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態 3 と同じなので、図 1 7及び図 1 8を代用し、その詳しい説明は省略する。

図 2 1は、本発明の実施の形態 4に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図の S T 1 9 0 6及び S T 1 9 0 7のみが図 1 9の S T 1 6 0 6及ぴ S T 1 6 0 7と異なり、その他の手順については図 1 9と同一なので、 S T 1 9 0 6及ぴ S T 1 9 0 7についてのみ説明する。

S T 1 9 0 6では、通信端末装置が通信開始から所定時間経過後、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式を決定し、決定した内容を基地局装置に要 ' 求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。

S T 1 9 0 7では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボルを用レ、て通信端末装置に通知する。

このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図 2 2に示す。ここでは、変調方式が Q P S K：、 1 6 QAM、 6 4 Q AMの 3つが用いられるものとする。この図において、時間 t 0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間 t 1 〜 t 3では送信方法 X及び B P S Kが強制的に用いられる。時間 t 2では通信端末装置が送信方法を Xから Yへ、変調方式を B P S Kから 1 6 Q AMへ変更する要求を行い、時間 t 3 〜 t 5では送信方法 Y及び 1 6 QAMが用いられる。さらに、時間 t 4では通信端末装置が変調方式のみを 1 6 QAMから 6 4 QA Mへ変更する要求を行い、時間 t 5 〜 t 6では送信方法 Y及び 6 4 Q AMが用いられる。

時間 t 6では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法については Yから Xへ、変調方式については 6 4 Q AMを維持する要求を行う。

時間 t 7では、通信中において送信方法の変更が行われ、時間 t 7 〜 t 9では送信方法 X及び 6 4 QAMが用いられる。

時間 t 8では通信端末装置が変調方式のみを 6 4 Q AMから 1 6 Q AMに変更する要求を行い、時間 t 9 〜 t 1 1では送信方法 X及び 1 6 Q AMが用いられる。さらに、時間 t 1 0では通信端末装置が再度変調方式のみを 1 6 QA Mから Q P S Kに変更する要求を行い、時間 t 1 l 〜 t 1 2では送信方法 X及び Q P S Kが用いられ、時間 t 1 3で通信が終了する。

なお、実施の形態 3及び実施の形態 4では、 OF DM方式について説明した 1 これに限ったものではなく、例えば、拡散部を加え、スペクトル拡散方式を用いた OF DM方式でも同様に実施することができる。また、 OF DM方式以外のマルチキヤリァ方式でも同様に実施することができる。

(実施の形態 5)

実施の形態 1から実施の形態 4では、送信方法 Xとして、時空間ブロック符号又は時空間トレリス符号を用いた方式を、送信方法 Yとして、式（2) に示すように互いに異なる複数のデータを同時に伝送する方式を用いた場合について説明したが、本発明の実施の形態 5では、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なる送信方法 Xとして、サイクリックディレイダイバーシチ（ C D D： Cyclic Delay Diversity) などのダイバーシチゲインが得られる送信方法について説明する。

以下、 CDDについて図 23を用いて説明する。図 23は、 12シンボルを用いて CDDを行うときのフレーム構成を示す。この図において、送信信号 A 及び送信信号 Bは異なるアンテナから送信されるフレームであり、例えば、送信信号 Aは図 4に示すアンテナ 202から送信され、送信信号 Bは図 4に示すアンテナ 203から送信される。

送信信号 Aは、 CDDに用いるシンボル S y 1， S y 2, …， S y 1 1 , S y 12で順に構成され、それぞれのシンポルは時間 i + 1, i + 2, ■ ■ · , i + 1 1, i + 12で送信される。

送信信号 Bは、送信信号 Aのシンボルの並びが 6シンボル分巡回シフトされ、 S y 7, S y 8, …， S y 5, S y 6で順に構成され、それぞれのシンポルは時間 i + l， i +2, ■ · ■， i + 1 1, i + 12で送信される。

このようなフレーム構成をとることにより、受信装置では、等化器においてダイバーシチゲインを得ることができるため、データの受信品質が向上する。よって、 CDDは送信方法 Yより伝送速度が低速であるが、受信品質が良好であるということができる。したがって、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、 CDDを用いても実施の形態 1から実施の形態 4を実施することができる。

(実施の形態 6)

実施の形態 5では、送信方法 Xとして、時空間プロック符号及び時空間トレリス符号とは異なる CDDを用いた方式について説明したが、本発明の実施の形態 6では、さらに、 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) システムにおける固有モードと称する通信モードを送信方法 Xとする場合について説明する。

M I MOシステムでは、受信局だけでなく送信局側においても両局間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情報（Channel State Information) が既知である場合に、送信局が送信チャネルシグネチヤべクトル（channel signature vector) を用いてベタトル化した信号を送信アレーアンテナより受信局に対して送信し、さらに受信局で、受信アレーアンテナの受信信号から、送信チャネルシグネチヤべクトルに対応付けられた受信チャネルシグネチヤベタトルを用いて、送信信号を検出し復調する通信方法を実現することができる。

この M I MOシステムにおいては、通信空間に複数のチャネルを構成した信号を多重伝送する通信モードとして、チャネル行列の特異ベクトル（singular vector)又は固有べクトノレ (eigenvector)を禾 lj用した固有モード (eigenmode) がある（例えば、文献 "M I MOチャネルにおける固有ビーム空間分割多重（E — S DM) 方式" 電子情報通信学会、信学技法 R CS 2002— 53、 200 2年 5月に示されている。）。この固有モードは、これら特異べクトルや固有べクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する方法である。ここでチャネル行列は、送信アレーァンテナの各アンテナ素子と受信アレーアンテナのアンテナ素子の全て又は一部との組み合せの複素チヤネル係数を要素とする行列である。

図 2 4は、 M I MOシステムにおいて、固有モードに代表されるビーム空間モードを用いたチャネル多重通信システムの構成を示す。まず、基地局装置 2 3 0 0について説明する。多重フレーム生成部 2 3 0 1は入力された送信データ系列を、多重化チャネルへマツビングするために複数の送信フレームを生成し、生成した複数の送信フレームをべクトル多重化部 2 3 0 3に出力する。送信チャネル解析部 2 3 0 2は基地局装置 2 3 0 0と通信端末装置 2 3 1 0間のチャネル状態情報に基づいて、多重化チャネルを構成するために複数の送信チャネルシグネチヤべクトルを算出する。送信チャネル解析部 2 3 0 2は算出した送信チャネルシグネチヤべクトルをべクトル多重化部 2 3 0 3に出力する。

ベタトル多重化部 2 3 0 3は多重フレーム生成部 2 3 0 1から出力された各々の送信フレームに送信チャネル解析部 2 3 0 2から出力された別々のチャネルシダネチヤべクトルを掛け合わせて合成する。ベタトル多重化部 2 3 0 3は合成した信号を送信ァレーアンテナ 2 3 0 4を介して通信端末装置 2 3 1 0に対して送信する。

次に、通信端末装置 2 3 1 0について説明する。受信チャネル解析部 2 3 1 1は基地局装置 2 3 0 0と通信端末装置 2 3 1 0間のチャネル状態情報に基づいて、多重化された送信信号を分離するために複数の受信チャネルシグネチャべクトルを算出する。受信チャネル解析部 2 3 1 1は算出した複数の受信チャネルシダネチヤべクトルを多重信号分離部 2 3 1 3に出力する。

多重信号分離部 2 3 1 3は、受信ァレーアンテナ 2 3 1 2を介して受信した信号（受信信号）に受信チャネル解析部 2 3 1 1から出力された各々のチヤネルシダネチヤべクトルを掛け合わせることにより、複数の受信フレームを生成する。多重信号分離部 2 3 1 3は生成した複数の受信フレームをマルチフレーム合成部 2 3 1 4に出力する。

マルチフレーム合成部 2 3 1 4は、多重化チャネルにマッピングされた信号を合成して受信データ系列を得る。

ここで、基地局装置 2 3 0 0が送信方法 Xと送信方法 Yとを切り替えて送信する機能を有しているものとし、基地局装置 2 3 0 0が有する送信装置の構成を図 2 5に示す。ただし、図 2 5が図 5と共通する部分には、図 5と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

図 2 5において、送信方法要求情報が送信方法 X、すなわち固有モードを示している場合、信号処理部 2 4 0 1は通信相手（通信端末装置 2 3 1 0 ) からのチャネル状態情報を用いて、上述の信号処理を施す。一方、送信方法要求情報が送信方法 Y、すなわち式（2 ) に示すような送信方法を示している場合、信号処理部 2 4 0 1は信号処理を施さずに、信号 S 5を信号 S I 1 0として出力し、信号 S 9を信号 S 1 1 1として出力する。

このように、固有モードを用いることにより、受信装置では、直接波が支配的な受信環境において、良好な受信品質を得ることができる。したがって、時空間プロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、固有モードを用いても実施の形態 1から実施の形態 4を実施することができる。

(実施の形態 7 )

本発明の実施の形態 7では、実施の形態 6において説明した固有モードを用いた送信方法と式（2 ) に示したような送信方法との切り替え方法について説明する。

一般に知られている通信形態には、図 2 6 Αに示す p o i n t— t o— m u 1 t i p o i n t型の通信形態と、図 2 6 Bに示す p o i n t— t o— p o i n t型の通信形態と、図 2 6 Cに示す p o i n t— t o— p o i n t型の通信形態がある。

図 2 6 Aでは、基地局が複数の通信端末と同時に通信を行っており、図 2 6 Bでは、 2台の通信端末が通信を行っている様子を示す。同様に、図 2 6 Cでは、基地局と 1台の通信端末が通信を行っている様子を示す。

ところで、固有モードには改善すべき点として以下のことが考えられる。第 1に、通信相手からチャネル状態情報を取得する必要があるため、複数の通信相手と通信を行っている場合、この複数の通信相手からチャネル状態情報をそれぞれ取得する必要があり、これによりデータの伝送効率が低下してしまう。第 2に、複数の通信相手に対して固有ビームを形成するには、複雑な信号処理を行う必要がある。

これらのこと力、ら、複数の通信相手が存在する p o i n t— t o— m u 1 t i p o i n t型の通信形態では、固有モードを用いることは好ましくない。よって、固有モードは p o i n t— t o— o i n t型の通信形態で用いることが好ましい。すなわち、 p o i n t— t o ~ p o i n t型の通信形態において固有モードを用いることにより、上記固有モードの改善すべき点を考慮することなく、式（2 ) に示すような送信方法（送信方法 Y) を用いるよりも伝送速度の高速化、受信品質の向上を図ることができる。ただし、通信相手数に応じて送信方法を切り替えるには、自局が通信している通信相手の数を通信相手に送信する必要があるため、送信フレームに "通信相手数の情報" のシンボルを挿入しなければならない。

送信方法が設定された後は、実施の形態 1から実施の形態 4で説明したように、変調方式を変更することにより、データ伝送速度と伝送品質の両立を図ることができる。なお、送信方法の設定は実施の形態 1から実施の形態 4で説明した方法を用いることとする。

ここで、上述したような通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合のさらなる効果について図 2 7を用いて説明する。図 2 7が示すように、 2台の通信端末 A及ぴ Bと通信している基地局のセル内で、他の通信端末 C及び Dの 2 台が固有モードで通信を行うことができる。これは、固有モードを用いた送信方法は、通信相手に向けた固有ビームを形成するため、基地局や他の通信端末 A及ぴ Bに対し、干渉を与えずに済むからである。ただし、図 2 8に示すように固有モードを用いた通信を行っている通信端末 C及び Dが、送信方法 Yを行つている通信局（図 2 8では、基地局、通信端末 A及び B ) に対して干渉を与える場合は、例えば、固有モードを用いた通信（固有ビーム通信）を強制的に終了させる割り込みのモードを基地局の送信信号に設定すればよい。

次に、基地局装置と通信端末装置の通信手順について説明する。図 2 9は、基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、 S T 2 8 0 1では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始を要求するとともに、送信方法（固有モードを用いた送信方法又は式（2 ) に示すような送信方法）の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。通信端末装置において要求する送信方法は、通信端末装置が通信相手と 1対 1 ( p o i n t― t o一 o i n t、 e e r― t o— p e e r ) 通 ft 望んでレヽる¾合には、特に、固有モードを用いた送信方法とする。

そして、基地局装置は現在の通信形態に応じて送信方法を切り替える。すなわち 1対多通信を行っているか否かに応じ送信方法を切り替える。具体的には、 1対多（p o i n t— t o— m u 1 t i o i n t )通信を行っている場合、式（2 ) に示すような送信方法に決定し、要求を受けた通信端末装置のみとの通信（p o i n t— t o— p o i n t型）である場合、固有モードを用いた送信方法に決定し、 S T 2 8 0 2では、このいずれかの決定された送信方法を通信端末装置に通知する。

S T 2 8 0 3では、通信端末装置が決定された送信方法に適する変調方式の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。

S T 2 8 0 4では、基地局装置が送信された変調方式要求情報に基づいて、変調方式を決定し、決定した変調方式を通信端末装置に通知する。

S T 2 8 0 5では、基地局装置が S T 2 8 0 2で通知した送信方法及び S T 2 8 0 4で通知した変調方式を用いて、データを通信端末装置に送信する。

S T 2 8 0 6では、 S T 2 8 0 5でのデータ通信に用いられた通信方式及び変調方式を用いて、通信端末装置がデータを基地局装置に対し送信する。 S T 2 8 0 7では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。

このように本実施の形態によれば、 1対 1通信では送信方法 Xである固有モードを用いた送信方法とし、 1対多通信では送信方法 Yである式（2 ) に示すような送信方法とすることにより、システムとしてのデータ伝送速度及び伝送品質の双方を向上させることができる。

なお、上述した各実施の形態においては、受信装置として通信端末装置を例に、送信装置として基地局装置を例に説明したが、本発明はこれに限らず、通信端末装置が送信装置として、また基地局装置が受信装置として機能してもよい。また、上述した各実施の形態においては、受信装置が送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、送信装置が受信装置から固有値及び受信電界強度を通知してもらうことにより、送信方法及び変調方式を決定してもよい。

また、上述した各実施の形態においては、送信方法 Xで送信するデータシンボルを S y Aと S y Aの複素共役である S y A *を送信している力本発明はこれに限らず、例えば、 S y Aを繰り返し送信してもよい。

また、上述した各実施の形態においては、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ 2本として説明したが、本発明はこれに限らず、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ 3本以上としてもよい。このとき、基地局装置における送信装置のアンテナ前段の送信処理部（例えば、変調部、拡散部、無線部、増幅器等）は送信アンテナ数に応じた数となることは言うまでもない。通信端末装置における受信装置についても同様である。また、 3本以上のアンテナから任意の複数のァンテナを選択してもよい。

例えば、送信アンテナ数を 4本とし、 4本のアンテナから 4系統の変調信号を送信するようにしてもよい。このとき、時空間符号を用いた送信方法 A、時空間符号を用いない送信方法 Bとすると、送信アンテナ数を 2本としたときの送信方法 X及び送信方法 Y、さらに送信方法 Α、送信方法 Βのいずれかの送信方法を任意に選択することができる。なお、送信方法 X及び送信方法 Υの変調多値数の最大値は、送信方法 Α及び送信方法 Βの変調多値数の最大値より大きくしても、通信端末装置の回路構成の複雑さには影響しない。

また、複数のアンテナを一組のアンテナとして扱ってもよい。すなわち、ァンテナ 2 0 2やアンテナ 2 0 3がそれぞれ複数のアンテナであってもよい。本発明の送信方法は、複数のアンテナを備えた送信装置が、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のァンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定工程及び前記変調方式決定工程における決定処理を行うか否かを制御する制御工程と、を具備するようにした。

この方法によれば、誤り耐性の強い第 1の送信方法と、データ伝送速度の速い第 2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。本発明の送信方法は、上記方法において、前記制御工程は、データ送信中に送信方法決定工程が決定処理を行わず、変調方式決定工程のみが決定処理を行うように制御するようにした。

この方法によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比ベ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大するのを回避することができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しいようにした。

この方法によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第 1の送信方法と第 2の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大値を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記第 1の送信方法又は前記第 2 の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うようにした。

この方法によれば、第 2の送信方法は、直接波を受信することにより受信品質が劣化する可能性が高くなるので、第 1又は第 2の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うことにより、直接波を受信する場合には第 1の送信方法を用いることで受信品質の劣化を回避し、直接波を受信しない場合には第 2の送信方法を用いることでデータの伝送効率を向上させることができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定工程において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されているようにした。

この方法によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記制御工程が、前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定工程が決定処理を行うように帘 IJ御するようにした。

この方法によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第 1の送信方法として用いるようにした。本発明の送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、 M I M Oシステムにおいてチャネル行列の特異べクトル又は固有べクトルをチヤネルシダネチヤべクトルとして利用する固有モードを前記第 1の送信方法として用いるようにした。

これらの方法によれば、第 1の送信方法としてサイクリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。

本発明の送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、通信相手数に応 .じて前記第 1の送信方法と前記第 2の送信方法とを切り替えるようにした。

この方法によれば、例えば、通信相手数が 1の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第 2の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。

本発明の通信システムは、複数のアンテナを備える送信装置と、当該送信装置の複数のアンテナから送信された信号を受信する受信装置とを備える無線通信システムにおいて、前記受信装置は、送信装置の複数のアンテナから送信された信号について伝送路を推定する伝送路推定手段と、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを、推定された伝送路に基づいて決定し、決定した送信方法を前記送信装置に要求する送信方法要求手段と、推定された伝送路に基づいて、複数の変調方式のうちいずれかを決定し、決定した変調方式を前記送信装置に要求する変調方式要求手段と、前記送信装置との通信手順に応じて、前記送信方法要求手段及び変調方式要求手段における要求処理を行うか否かを制御する制御手段と、を具備し、前記送信装置は、前記受信装置から要求された送信方法に対応する信号を生成する生成手段と、前記受信装置から要求された変調方式で前記生成手段によつて生成された信号を変調し、変調後の信号を各アンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。この構成によれば、誤り耐性の強い第 1の送信方法と、データ伝送速度の速い第 2の送信方法との切り替え及ぴ変調方式の切り替えをそれぞれ伝送路推定手段の推定結果に基づいて切り替えることにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。

本宪明の送信装置は、複数の送信アンテナと、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否力、を制御する制御手段と、前記決定された送信方法及び変調方式を適用した信号を前記複数のアンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。この構成によれば、誤り耐性の強い第 1の送信方法と、データ伝送速度の速い第 2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ送信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。

この構成によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比ベ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記送信処理手段が、前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とを、変調多値数の最大値を等しい変調方式とする構成を採る。この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第 1の送信方法と第 2の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大：を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定手段において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている構成を採る。

この構成によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、前記変調方式決定手段が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定手段が決定処理を行うように制御する構成を採る。

この構成によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第 1の送信方法として用いる構成を採る。本発明の送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、 M I M Oシステムにおいてチャネル行列の特異べクトル又は固有べクトルをチヤネルシダネチヤべクトルとして利用する固有モードを前記第 1の送信方法として用いる構成を採る。

これらの構成によれば、第 1の送信方法としてサイタリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。

本発明の送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、通信相手数に応じて前記第 1の送信方法と前記第 2の送信方法とを切り替える構成を採る。

この構成によれば、例えば、通信相手数が 1の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第 2の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。

本発明の受信装置は、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のァンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、決定した送信方法及び変調方式を通信相手に要求する要求手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、誤り耐性の強い第 1の送信方法と、データ伝送速度の速い第 2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。本発明の受信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ受信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。

この構成によれば、データ受信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比ベ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。

本発明の受信装置は、上記構成において、受信した信号について伝送路及び受信電界強度、あるいはいずれか一方を推定する伝送路推定手段を具備し、前記送信方法決定手段は、前記伝送路推定手段によつて推定された推定結果に基づいて送信方法を決定する構成を採る。

この構成によれば、要求手段が、受信した信号について推定した伝送路及び又は受信電界強度に基づいて、誤り耐性の強い第 1の送信方法と、データ伝送速度の速い第 2の送信方法とのいずれかを決定することにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。

本発明の受信装置は、上記構成において、前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい構成を採る。

この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第 1の送信方法と第 2の送信方法とのいずれにも適用することができる変調多値数の最大値を等しくすることにより、送信装置における増幅器の消費電力が増大するのを抑えることができる。また、受信装置においては、振幅変動範囲が大きい信号を処理しなくてよいので、回路構成の簡易化を図ることができる。

本発明によれば、送信装置が複数のアンテナを備え、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデ一夕が含まれた複数の信号を複数のァンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを送受信間の伝送路に基づいて決定し、複数の変調方式のうちいずれかを決定する際、通信開始から終了までは送信方法と変調方式のうち、変調方式のみを決定することにより、データの伝送速度及び受信品質を共に向上させることができる。

本明細書は、 2003年 6月 30日出願の特願 2003— 188898及び 2004年 6月 28日出願の特願 2004— 190418に基づくものである。この内容をここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置及び通信端末装置に用いるに好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のアンテナを備えた送信装置が、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のァンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、

複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、

通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定工程及び前記変調方式決定工程における決定処理を行うか否かを制御する制御工程と、

を具備する送信方法。

2 . 前記制御工程は、データ送信中に前記送信方法決定工程が決定処理を行わず、前記変調方式決定工程のみが決定処理を行うように制御する請求の範囲 1 に記載の送信方法。

3 · 前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい請求の範囲 1に記載の送信方法。

4 . 前記送信方法決定工程は、前記第 1の送信方法又は前記第 2の送信方法の決定を伝送路に基づいて行う請求の範囲 1に記載の送信方法。

5 . 前記送信方法決定工程において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定工程において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている請求の範囲 1に記載の送信方法。

6 . 前記制御工程は、前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定工程が決定処理を行うように制御する請求の範囲 1に記載の送信方法。

7 . 前記送信方法決定工程は、サイクリックディレイダイバーシチを前記第 1 の送信方法として用いる請求の範囲 1に記載の送信方法。

8 . 前記送信方法決定工程は、 M I MOシステムにおいてチャネル行列の特異ベタトル又は固有べクトルをチャネルシグネチヤべクトルとして利用する固有モードを前記第 1の送信方法として用いる請求の範囲 1に記載の送信方法。 9 · 前記送信方法決定工程は、通信相手数に応じて前記第 1の送信方法と前記第 2の送信方法とを切り替える請求の範囲 8に記載の送信方法。

1 0 . 複数のアンテナを備える送信装置と、当該送信装置の複数のアンテナから送信された信号を受信する受信装置とを備える無線通信システムにおいて、前記受信装置は、

送信装置の複数のアンテナから送信された信号について伝送路を推定する伝送路推定手段と、

互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法との、ずれかを、推定された伝送路に基づいて決定し、決定した送信方法を前記送信装置に要求する送信方法要求手段と、

推定された伝送路に基づいて、複数の変調方式のうちいずれかを決定し、決定した変調方式を前記送信装置に要求する変調方式要求手段と、

前記送信装置との通信手順に応じて、前記送信方法要求手段及び変調方式要求手段における要求処理を行うか否かを制御する制御手段と、

を具備し、

前記送信装置は、

前記受信装置から要求された送信方法に対応する信号を生成する生成手段と、

前記受信装置から要求された変調方式で前記生成手段によって生成された信号を変調し、変調後の信号を各ァンテナから送信する送信処理手段と、を具備する通信システム。

1 1 . 複数の送信アンテナと、

互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、

複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、

通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、

前記決定された送信方法及び変調方式を適用した信号を前記複数のアンテナから送信する送信処理手段と、

を具備する送信装置。

1 2 .前記制御手段は、データ送信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する請求の範囲 1 1に記載の送信装置。

1 3 . 前記送信処理手段は、前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とを、変調多値数の最大値を等しい変調方式とする請求の範囲 1 1に記載の送信装置。

1 4 . 前記送信方法決定手段において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定手段において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている請求の範囲 1 1に記載の送信装置。

1 5 . 前記制御手段は、前記変調方式決定手段が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定手段が決定処理を行うように制御する請求の範囲 1 1 に記載の送信装置。

1 6 . 前記送信方法決定手段は、サイタリックディレイダイバーシチを前記第 1の送信方法として用いる請求の範囲 1 1に記載の送信装置。

1 7 . 前記送信方法決定手段は、 M I MOシステムにおいてチャネル行列の特異べクトル又は固有べクトルをチャネルシグネチヤべクトルとして利用する固有モードを前記第 1の送信方法として用いる請求の範囲 1 1に記載の送信装置。

1 8 . 前記送信方法決定手段は、通信相手数に応じて前記第 1の送信方法と前記第 2の送信方法とを切り替える請求の範囲 1 7に記載の送信装置。

1 9 . 互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第 2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、

決定した送信方法及び変調方式を通信相手に要求する要求手段と、を具備する受信装置。

2 0 .前記制御手段は、データ受信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する請求の範囲 1 9に記載の受信装置。

2 1 . 受信した信号について伝送路及び受信電界強度、あるいはいずれか一方を推定する伝送路推定手段を具備し、

前記送信方法決定手段は、前記伝送路推定手段によつて推定された推定結果に基づいて送信方法を決定する請求の範囲 1 9に記載の受信装置。

2 2 . 前記第 1の送信方法に適用される変調方式と前記第 2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい請求の範囲 1 9に記載の受信装置。