送信装置、基地局及びシンボル送信方法
【課題】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、周波数ダイバーシティ・時間ダイバーシティを向上させ、データ再送時の再送効率を上げる。
【解決手段】循環ダイバーシティを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける送信装置において、循環遅延制御器２０９は、アンテナ２１３毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に循環遅延器２０７に設定する。循環遅延器２０７は、直交周波数分割多重され、複数のアンテナが割り当てられたアンテナ毎のシンボルを入力する。また、循環遅延器２０７は、設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える。循環遅延されたシンボルはアンテナから出力される。上記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる。
【解決手段】循環ダイバーシティを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける送信装置において、循環遅延制御器２０９は、アンテナ２１３毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に循環遅延器２０７に設定する。循環遅延器２０７は、直交周波数分割多重され、複数のアンテナが割り当てられたアンテナ毎のシンボルを入力する。また、循環遅延器２０７は、設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える。循環遅延されたシンボルはアンテナから出力される。上記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、基地局及びシンボル送信方法に係り、特に、循環遅延ダイバーシティを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける、データ再送効率の高い送信装置、基地局及びシンボル送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）移動通信システムは、広帯域化、周波数利用効率及び耐無線伝搬特性において優れた特性を持つ伝送方式である。さらに、ＯＦＤＭにおいて送信アンテナ及び受信アンテナを用いて送信信号を空間多重することで、伝送レートの向上を実現するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）−ＯＦＤＭ伝送方式がある。
また、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号における送信ダイバーシティ方式として、送信シンボル毎に各アンテナ間で異なった循環遅延を行って送信する循環遅延ダイバーシティや、逆フーリエ変換後のＯＦＤＭ信号を時間シフトし、その後サイクリックプリフィックス（ＣＰ）を挿入して送信する方式がある。
この方式をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式に適用することにより、各アンテナ間で無相関な信号を送信するため、送信アンテナに比例して伝送レートを上げることができる。
一方、放送データの送信に際して、循環遅延ダイバーシティを用いて効率的に送信する方法等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。なお、次世代移動通信の伝送方式としてＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５４７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、携帯電話のようなユニキャスト通信では、ＡＲＱ（自動再送要求）のようなデータ再送機能を持っている。しかしながら、特許文献１等の従来方式では、再送時の再送効率は考慮されていない。
本発明は、以上の点に鑑み、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、周波数ダイバーシティ・時間ダイバーシティを向上させることにより、データ再送時の再送効率を上げる送信装置、基地局及びシンボル送信方法を提供することを目的とする。
本発明は、高速無線通信のおけるＨ−ＡＲＱのプロセスにおいて、循環遅延制御器により循環遅延量の制御を行い、アンテナ毎、Ｈ−ＡＲＱ再送毎に異なった遅延量で循環遅延させたＯＦＤＭ信号を送信して、送信信号の周波数特性を各々変化させ、周波数ダイバーシティを得ることを目的のひとつとする。また、本発明は、周波数選択性フェージングの影響を軽減することを可能とし、時間ダイバーシティを利用しているＨ−ＡＲＱの再送回数減らし、再送効率を高めることを目的のひとつとする。本発明は、時間ダイバーシティを高めることを目的のひとつとする。本発明は、周波数ダイバーシティにより、特定のパスでのデータ欠落を防ぐことによりＨ−ＡＲＱの再送回数を減らし、時間再送効率を高め、信頼性の高い高速無線通信を可能とすることを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて、誤り訂正符号（例えばターボ符号）を用いたチャネル符号化及び自動再送要求（ＡＲＱ）を組み合わせたＨ−ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ）を適用した直交周波分割（ＯＦＤＭ）信号を空間多重するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、各送信信号が受信された際に直交するように各送信タイミング及び送信アンテナにおいて異なった循環遅延を施す循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を行う送信装置であり、装置内の循環遅延制御器によってアンテナ毎及びＨ−ＡＲＱ再送毎に異なった循環遅延量を与えることにより、それぞれ位相の異なるＯＦＤＭ信号を生成する。したがって各受信アンテナで合成される信号波形の周波数特性が送信毎（例えば、Ｈ−ＡＲＱ再送毎）に変わる。
【０００６】
本発明のシンボルを送信する方法は、例えば、ＯＦＤＭ通信システムにおいて、循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する方法であって、
送信装置の各アンテナにおけるシンボルもしくはフレーム毎で異なる遅延値を有するように設定するステップと、
前記送信装置で前記データを含むＯＦＤＭ信号を生成するステップと、
前記各アンテナ及び各シンボルで異なる遅延値を用いて前記各ＯＦＤＭ信号を遅延させるステップと、
前記遅延した複数のＯＦＤＭ信号を、各アンテナを用いて送信するステップと
を含むことを特徴のひとつとする。
本発明の送信装置は、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおいて、循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する装置において、各アンテナにおいてシンボルもしくフレーム毎で異なる遅延量を割当てる機能を持つ循環遅延制御器を有する。
また、上述の割当てられた遅延量で、各アンテナにおいてシンボル毎に循環遅延させる循環遅延器を有する。
例えば、循環遅延制御器の制御により、ランダムな遅延量もしくは固定的なパターンを持つ遅延量を保持する記憶媒体から値を読み出し、循環遅延器に入力する。
また、例えば、Ｈ−ＡＲＱ制御器より入力するＨ−ＡＲＱの送信及び再送毎のタイミング信号に同期して遅延量を変化させる。
【０００７】
本発明の第１の解決手段によると、
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する送信装置であって、
データを直交周波数分割多重し、前記複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するシンボル生成部と、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定する循環遅延制御器と、
前記循環遅延制御器により設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える循環遅延器と、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力する送信部と
を備え、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記送信装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の解決手段によると、
上述の送信装置と、
前記送信装置により送信されたデータが端末で正常に受信されたことを示す確認通知及び／又は該データが端末で正常に受信されずデータの再送を要求する再送要求を、前記アンテナを介して端末から受信する受信装置と
を備え、
端末から前記確認通知を所定時間内に受信しない場合又は前記再送要求を受信した場合に、前記送信装置からデータを端末に再送する基地局が提供される。
本発明の第３の解決手段によると、
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送するシンボル送信方法であって、
データを直交周波数分割多重し、複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するステップと、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定するステップと、
設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与えるステップと、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力するステップと
を含み、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記シンボル送信方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、周波数ダイバーシティ・時間ダイバーシティを向上させることにより、データ再送時の再送効率を上げる送信装置、基地局及びシンボル送信方法を提供することができる。
本発明によると、高速無線通信のおけるＨ−ＡＲＱのプロセスにおいて、循環遅延制御器により循環遅延量の制御を行い、アンテナ毎、Ｈ−ＡＲＱ再送毎に異なった遅延量で循環遅延させたＯＦＤＭ信号を送信することにより、送信信号の周波数特性を各々変化させ、周波数ダイバーシティを得ることができる。これにより、周波数選択性フェージングの影響を軽減することが可能となり、時間ダイバーシティを利用しているＨ−ＡＲＱの再送回数減らせ、再送効率が高まる。つまり、時間ダイバーシティを高めることができる。
放送データのようなブロードキャスト通信と異なり、不特定の相手と１対１で通信を行うユニキャスト通信では受信側でうまく復号できなかった場合の為に、Ｈ−ＡＲＱのような再送プロセスが設けられている。本発明によって、周波数ダイバーシティにより、特定のパスでのデータ欠落を防ぐことによりＨ−ＡＲＱの再送回数を減らせ、時間再送効率が高まり、信頼性の高い高速無線通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける基地局の構成例を示す。
本システムの基地局は、ネットワーク１０１より入出力を行うラインインタフェース部１０２と、インタフェース部１０２より送信データを入力し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調を行う変調部２１９と、変調部２１９より変調信号を入力し、電力増幅を行うフロントエンドユニット（ＦＥＵ）２２１と、ＦＥＵ２２１より送信信号を入力し、空間に信号を放射する複数のアンテナ２１３ａ〜２１３ｎと、またアンテナ２１３ａ〜２１３ｎによって空間より受信し、ＦＥＵ２２１によって増幅された信号を入力して復調し、ラインインタフェース部１０２へと出力する復調部２２０とを備える。本実施の形態では、例えば、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ）通信システムにおいて、基地局１０３と端末間１０４で複数のパスにより空間多重して通信する。
【００１１】
図２及び図３は、基地局の変調部２１９、復調部２２０、及びＦＥＵ２２１の構成を示す機能ブロック図である。
変調部２１９は、例えば、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換器２０１と、Ｈ−ＡＲＱ制御器（再送制御部）２０２と、符号器２０３と、シンボルマッピング部２０４と、アンテナマッピング部２０５と、逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２０６と、循環遅延器２０７と、メモリ２０８ａと、循環遅延制御器２０９と、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換器２１０と、ＣＰ器２１１とを有する。復調部２２０は、例えば、復調モジュール２１６と、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７と、Ｐ／Ｓ変換器２１８とを有する。ＦＥＵ２２１は、例えば、送信部２１２と、受信部２１５とを有する。ＦＥＵ２２１とアンテナ２１３との間には例えばデュプレクサ２１４を備える。
【００１２】
図３に示す構成は、図２におけるメモリ２０８ａに変えて乱数発生器２０８ｂを有するものである。他の構成は図２と同様である。
ラインインタフェース部１０２より入力されたデータは、Ｓ／Ｐ変換器２０１と符号器２０３ａ〜２０３ｎを経て符号化される。例えば、ターボ符号により符号化される。この時、符号化したデータは、再送用に例えば符号器２０３ａ〜２０３ｎ内のメモリに格納しておく。なお、他の適宜のメモリを用いてもよい。次にシンボルマッピング２０４ａ〜２０４ｎでは送信データが複素平面上にマッピングされ、サブキャリア変調（例えばＱＡＭ変調）される。その後、アンテナマッピング２０５にて、どのアンテナでどの送信シンボルを送信するかのマッピングが実施される。ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにて、逆高速フーリエ変換処理がなされ、送信シンボルは周波数領域から時間領域の信号に変換される。なお、本実施の形態において、符号器２０３〜ＩＦＦＴ２０６をまとめてシンボル生成部又はＯＦＤＭ信号生成部と称することがある。
【００１３】
メモリ２０８ａは、互いに異なる複数の遅延量を含む循環遅延パターンが複数格納される。送信タイミング毎に、異なる又は分散された遅延量列（パターン）が循環遅延制御器２０９によってメモリ２０８ａから読みだされる。循環遅延制御器２０９から各循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎへそれぞれ異なったパターンが例えばＨ−ＡＲＱの送信タイミングに同期して出力される。
乱数発生器２０８ｂは、ランダムな又は分散された遅延量列を発生し、循環遅延制御器２０９に出力する。循環遅延制御器２０９は、上述のようにメモリ２０８ａから読みだす以外にも、図３のように送信タイミング毎に乱数発生器２０８ｂから遅延量列を入力し、各循環遅延器２０７の遅延量を設定してもよい。
遅延量を変更するタイミングとしては、例えば、シンボルの送信タイミング毎、複数のシンボルを含むフレームの送信タイミング毎など、定期的に変更してもよい。また、再送データの送信タイミング毎に変更してもよい。その他、オリジナルのデータを送信するタイミングと、再送データを送信するタイミングで遅延量が異なるような適宜のタイミングで遅延量を変更するようにしてもよい。
【００１４】
これらのパターン信号とＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎからの出力信号（シンボル）とが、各循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎに入力されると各シンボルの循環遅延がなされる。なお、循環遅延の詳細は後述する。Ｐ／Ｓ変換器２１０にてシリアル信号に変換された後、ＣＰ器２１１ａ〜２１１ｎでサイクリックプリフィックス（ＣＰ）が付与される。ＣＰが付与された送信ＯＦＤＭシンボルは、送信部２１２ａ〜２１２ｎにてアップコンバートされ、デュプレクサ２１４ａ〜２１４ｎを経て、アンテナ２１３ａ〜２１３ｎから送信される。
また、端末からデータが送信されてきた場合は、アンテナ２１３ａ〜２１３ｎで受信される。受信信号は、デュプレクサ２１４ａ〜２１４ｎを経て、受信部２１５ａ〜２１５ｎにてダウンコンバートされる。その後、復調モジュール２１６にて復調処理がなされ、Ｐ／Ｓ変換器２１８を経て、ラインインタフェース部１０２を経由し、外部ネットワーク１０１へ出力というプロセスを踏む。
【００１５】
ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７は、端末１０４からのＡＣＫ信号（確認通知、肯定信号）及びＮＡＫ信号（再送要求、否定信号）を受信する。Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２は、データの再送を制御する。例えば、端末１０４からＮＡＫ信号を受信した場合、又は、端末１０４にデータを送信してから所定時間内にＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、符号器２０３に格納された送信データを読み出して再送する。一方、端末１０４からＡＣＫ信号を受信した場合には、符号器２０３に格納された送信データを消去する。
【００１６】
図４は、循環遅延及びサイクリックプリフィックス（ＣＰ）の説明図である。
図４において、シンボル３０１は、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎから出力されたシンボルが複数のサンプルを含むことを示している。循環遅延制御器２０９によって制御された循環遅延パターンの各遅延量に対応する、シンボル後部のサンプルが循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎでシンボル先頭にシフトされる（３０２〜３０３）。図示のシンボル３０２、３０３は、遅延量が２の例である。さらに、予め仕様にて規定されているＣＰ長に対応するシンボル後部の複数のサンプルをシンボル先頭にコピーすると、シンボル間干渉保護用であるＣＰが付与された送信ＯＦＤＭシンボル３０５となる（３０４〜３０５）。
【００１７】
図８及び図９は、Ｈ−ＡＲＱ再送時の説明図（１）及び（２）である。
図８（ａ）及び図９（ａ）は、メモリ２０８ａの構成例を示す。
メモリ２０８ａは、例えば、送信タイミング毎に、アンテナ毎に異なる複数の遅延量を含む遅延パターンが複数記憶される。遅延量は、例えば、ひとつのアンテナａに対して、送信タイミング１における遅延量１ａと、送信タイミング２における遅延量２ａと、・・・送信タイミングＭにおける遅延量Ｍａとがそれぞれ異なる。なお、Ｍは正の整数であり、Ｍ個の遅延パターンを繰り返し使用することができる。また、ひとつの送信タイミング１に対してアンテナ毎の遅延量１ａ、１ｂ・・・１Ｎがそれぞれ異なる。これらの遅延量は予めメモリ２０８ａに記憶しておくことができる。
【００１８】
図８（ｂ）、図９（ｂ）は、ＣＰ器２１１ａ〜２１１ｎから送信データが出力される様子を示している。Ｈ−ＡＲＱ再送データに含まれる送信ＯＦＤＭシンボルは、前回送信時と異なる遅延量で循環遅延される。一方、同一Ｈ−ＡＲＱ再送データ内の送信ＯＦＤＭシンボルの循環遅延値は全て同じ値である。各アンテナから送信されるＨ−ＡＲＱ再送データの送信方法は、例えば２パターンある。
図８（ｂ）は、同一のＨ−ＡＲＱ再送データを同一のタイミングで各アンテナから送信する場合である。循環遅延値の異なる、同一のＨ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで同期させ、同一再送タイミングで各アンテナから送信させる。アンテナ２１３の本数に比例し、循環遅延による効果に加え、さらに通信の信頼性を高めることが可能となる。例えば、通信の信頼性は後述する図９のパターンよりも高い。図８の実現には、Ｈ−ＡＲＱ再送データの再送前における各プロセス（例えば、符号器２０３、シンボルマッピング２０４、アンテナマッピング２０５、ＩＦＦＴ２０６、循環遅延器２０７、Ｐ／Ｓ２１０、ＣＰ器２１１、送信部２１２、デュプレクサ２１４、アンテナ２１３）において同期処理が必要である。
【００１９】
一方、図９（ｂ）は、各Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで独立させて送信する場合である。したがって、図９の実現にはＨ−ＡＲＱ再送データの再送前における各プロセス（前述）では、１〜Ｎまでのいずれかのユニットで処理が行われればよい。例えば、符号器１〜符号器Ｎのいずれか、シンボルマッピング１〜Ｎのいずれか等で行われればよい。図９（ｂ）の例では、Ｈ−ＡＲＱ再送データ（１）をアンテナａに対応する符号器等で処理してアンテナａから出力し、Ｈ−ＡＲＱ再送データ（２）をアンテナｂに対応する符号器等で処理してアンテナｂから出力している。また、再送データ（１）と（２）の送信タイミングは異なっていてもよい。本方法であれば、循環遅延による効果に加え、図８の場合よりも高スループットの通信が見込まれる。
各Ｈ−ＡＲＱ再送時においてアンテナ毎に循環遅延値のパターンは異なる（独立している）。遅延値はいずれも正の整数で、図２に示すようにメモリ２０８ａに蓄積された各アンテナのパターン値か、図３に示すように乱数発生器２０８ｂで生成するランダムな値である。これらの値は、例えば循環遅延のタイミングに同期して、循環遅延制御器２０９により呼び出される。
【００２０】
図５は、基地局−端末間データ送受信のフローチャートを示している。
図２及び図３における、送信部２１１ａ〜２１１ｎでアップコンバートされた信号は基地局１０３から端末へ向けて送信される（ステップ５０１）。基地局１０３から送信したデータは移動端末１０４で受信され復調される。その際に、移動端末１０４は、ＣＲＣチェックを行い、正しくパケットが復号できたかどうかの判定を行う（ステップ５０２）。ＣＲＣチェックがＯＫの場合（正しく復号できた場合）は、移動端末１０４はＡＣＫ信号を基地局１０３に返し、一方、ＮＧの場合（正しく復号できなかった場合）はＮＡＫ信号を基地局１０３に返す。正しく復号された場合、端末１０４からＡＣＫ信号が基地局１０３へ向け送信され、基地局１０３はそのＡＣＫ信号を受信する（ステップ５０３）。ＡＣＫ信号は、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７で受信された後、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２へ通知される（ステップ５０４）。その後、前回符号化の際、符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ５０５）、該データについての送信プロセスは終了する。
【００２１】
一方、端末側で正しく復号されなかった場合、端末１０４からＮＡＫ信号が基地局１０３に向け送信され、基地局１０３はそのＮＡＫ信号を受信する（ステップ５０６）。ＮＡＫ信号は、基地局のＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７で受信された後、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２へ通知される（ステップ５０７）。
ここで、基地局１０３は、再送回数が予め定められた仕様規定に達していれば（ステップ５０７、Ｙｅｓ）、ステップ５０５に移り、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ５０５）、該データについての送信プロセスは終了する。再送回数が仕様規定に達していなければ（ステップ５０７、Ｎｏ）、基地局１０３は、前回符号化の際、符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリから該データを呼び出す（ステップ５０９）。呼び出された該符号化データは、上述の送信プロセスを経て、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにてＯＦＤＭシンボルに変換され（ステップ５１０）、循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎにて再びＨ−ＡＲＱ送信毎、アンテナ毎に循環遅延される（ステップ５１１）。ここでの遅延量は、前の送信タイミングで端末にデータを送信した遅延量（例えば、ステップ５０１でデータを送信する際の遅延量）とは異なる。循環遅延が与えられたデータは、再び基地局から端末へ送信される（ステップ５０１）。
【００２２】
図６は、ＡＣＫ信号が返ってきた場合おける信号の流れのシーケンス図を示している。
基地局１０３からデータが送信され（ステップ６０１）、端末１０４にて受信後、データの復号が正しく行われると（ステップ６０２）、端末１０４から基地局１０３へＡＣＫ信号が送信される（ステップ６０３）。その後、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７でＡＣＫ信号を受信する（ステップ６０４）と、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２にＡＣＫが通知される（ステップ６０５）。その後、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ６０６）、該データについての送信プロセスは終了する。
【００２３】
図７は、ＮＡＫ信号が返ってきた場合における信号の流れのシーケンス図を示している。
基地局１０３からデータが送信され（ステップ７０１）、端末１０４にて受信後、データの復号に失敗すると（ステップ７０２）、端末１０４から基地局１０３へＮＡＫ信号が送信される（ステップ７０３）。その後、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７でＮＡＫ信号を受信すると（ステップ７０４）、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２にＮＡＫが通知される（ステップ７０５）。その後、再送回数が仕様規定に達していない場合、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データをメモリから呼び出す（ステップ７０６）。呼び出された該符号化データは、上述の送信プロセスを経て、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにてＯＦＤＭシンボルに変換され（ステップ７０７）、循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎにて再びＨ−ＡＲＱ送信毎、アンテナ毎に変更され（ステップ７０８）、再び基地局からデータが端末へ送信される（ステップ７０９）。この一連の再送プロセスは、再送回数が仕様規定に達するまで繰り返される。
本実施の形態において、上記処理によって、再送毎に異なった遅延量の循環遅延がアンテナ毎に与えられるため、周波数特性が変わり、周波数・時間ダイバーシティを得る。したがって、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭにおいて、特定チャネルにおける固定的な落ち込みがなくなり、データの再送回数が削減できるため、平均的な基地局のスループット向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図。
【図２】本実施の形態によるＯＦＤＭ移動通信システムの基地局内における送受信部のブロック図（１）。
【図３】本実施の形態によるＯＦＤＭ移動通信システムの基地局内における送受信部のブロック図（２）。
【図４】循環遅延及びサイクリックプリフィックス（ＣＰ）の説明図。
【図５】基地局−端末間データ送受信のフローチャート。
【図６】ＡＣＫが返ってくる場合のシーケンス図。
【図７】ＮＡＫが返ってくる場合のシーケンス図。
【図８】同一Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで同期させて送信する場合のＨ−ＡＲＱ再送時の説明図。
【図９】Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで独立させて送信する場合のＨ−ＡＲＱ再送時の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１０１ ネットワーク
１０２ ラインインタフェース部
１０３ 基地局
１０４ 無線端末
２０１ Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換器
２０２ Ｈ−ＡＲＱ制御器（再送制御部）
２０３ 符号器
２０４ シンボルマッピング部
２０５ アンテナマッピング部
２０６ 逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
２０７ 循環遅延器
２０８ａ メモリ
２０８ｂ 乱数発生器
２０９ 循環遅延制御器
２１０ Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換器
２１１ ＣＰ器
２１２ 送信部
２１３ アンテナ
２１４ デュプレクサ
２１５ 受信部
２１６ 復調モジュール
２１７ ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部
２１８ Ｐ／Ｓ変換器
２１９ 変調部
２２０ 復調部
２２１ フロントエンドユニット（ＦＥＵ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、基地局及びシンボル送信方法に係り、特に、循環遅延ダイバーシティを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける、データ再送効率の高い送信装置、基地局及びシンボル送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）移動通信システムは、広帯域化、周波数利用効率及び耐無線伝搬特性において優れた特性を持つ伝送方式である。さらに、ＯＦＤＭにおいて送信アンテナ及び受信アンテナを用いて送信信号を空間多重することで、伝送レートの向上を実現するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）−ＯＦＤＭ伝送方式がある。
また、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号における送信ダイバーシティ方式として、送信シンボル毎に各アンテナ間で異なった循環遅延を行って送信する循環遅延ダイバーシティや、逆フーリエ変換後のＯＦＤＭ信号を時間シフトし、その後サイクリックプリフィックス（ＣＰ）を挿入して送信する方式がある。
この方式をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式に適用することにより、各アンテナ間で無相関な信号を送信するため、送信アンテナに比例して伝送レートを上げることができる。
一方、放送データの送信に際して、循環遅延ダイバーシティを用いて効率的に送信する方法等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。なお、次世代移動通信の伝送方式としてＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５４７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、携帯電話のようなユニキャスト通信では、ＡＲＱ（自動再送要求）のようなデータ再送機能を持っている。しかしながら、特許文献１等の従来方式では、再送時の再送効率は考慮されていない。
本発明は、以上の点に鑑み、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、周波数ダイバーシティ・時間ダイバーシティを向上させることにより、データ再送時の再送効率を上げる送信装置、基地局及びシンボル送信方法を提供することを目的とする。
本発明は、高速無線通信のおけるＨ−ＡＲＱのプロセスにおいて、循環遅延制御器により循環遅延量の制御を行い、アンテナ毎、Ｈ−ＡＲＱ再送毎に異なった遅延量で循環遅延させたＯＦＤＭ信号を送信して、送信信号の周波数特性を各々変化させ、周波数ダイバーシティを得ることを目的のひとつとする。また、本発明は、周波数選択性フェージングの影響を軽減することを可能とし、時間ダイバーシティを利用しているＨ−ＡＲＱの再送回数減らし、再送効率を高めることを目的のひとつとする。本発明は、時間ダイバーシティを高めることを目的のひとつとする。本発明は、周波数ダイバーシティにより、特定のパスでのデータ欠落を防ぐことによりＨ−ＡＲＱの再送回数を減らし、時間再送効率を高め、信頼性の高い高速無線通信を可能とすることを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて、誤り訂正符号（例えばターボ符号）を用いたチャネル符号化及び自動再送要求（ＡＲＱ）を組み合わせたＨ−ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ）を適用した直交周波分割（ＯＦＤＭ）信号を空間多重するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、各送信信号が受信された際に直交するように各送信タイミング及び送信アンテナにおいて異なった循環遅延を施す循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を行う送信装置であり、装置内の循環遅延制御器によってアンテナ毎及びＨ−ＡＲＱ再送毎に異なった循環遅延量を与えることにより、それぞれ位相の異なるＯＦＤＭ信号を生成する。したがって各受信アンテナで合成される信号波形の周波数特性が送信毎（例えば、Ｈ−ＡＲＱ再送毎）に変わる。
【０００６】
本発明のシンボルを送信する方法は、例えば、ＯＦＤＭ通信システムにおいて、循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する方法であって、
送信装置の各アンテナにおけるシンボルもしくはフレーム毎で異なる遅延値を有するように設定するステップと、
前記送信装置で前記データを含むＯＦＤＭ信号を生成するステップと、
前記各アンテナ及び各シンボルで異なる遅延値を用いて前記各ＯＦＤＭ信号を遅延させるステップと、
前記遅延した複数のＯＦＤＭ信号を、各アンテナを用いて送信するステップと
を含むことを特徴のひとつとする。
本発明の送信装置は、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおいて、循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する装置において、各アンテナにおいてシンボルもしくフレーム毎で異なる遅延量を割当てる機能を持つ循環遅延制御器を有する。
また、上述の割当てられた遅延量で、各アンテナにおいてシンボル毎に循環遅延させる循環遅延器を有する。
例えば、循環遅延制御器の制御により、ランダムな遅延量もしくは固定的なパターンを持つ遅延量を保持する記憶媒体から値を読み出し、循環遅延器に入力する。
また、例えば、Ｈ−ＡＲＱ制御器より入力するＨ−ＡＲＱの送信及び再送毎のタイミング信号に同期して遅延量を変化させる。
【０００７】
本発明の第１の解決手段によると、
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する送信装置であって、
データを直交周波数分割多重し、前記複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するシンボル生成部と、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定する循環遅延制御器と、
前記循環遅延制御器により設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える循環遅延器と、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力する送信部と
を備え、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記送信装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の解決手段によると、
上述の送信装置と、
前記送信装置により送信されたデータが端末で正常に受信されたことを示す確認通知及び／又は該データが端末で正常に受信されずデータの再送を要求する再送要求を、前記アンテナを介して端末から受信する受信装置と
を備え、
端末から前記確認通知を所定時間内に受信しない場合又は前記再送要求を受信した場合に、前記送信装置からデータを端末に再送する基地局が提供される。
本発明の第３の解決手段によると、
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送するシンボル送信方法であって、
データを直交周波数分割多重し、複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するステップと、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定するステップと、
設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与えるステップと、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力するステップと
を含み、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記シンボル送信方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式において、周波数ダイバーシティ・時間ダイバーシティを向上させることにより、データ再送時の再送効率を上げる送信装置、基地局及びシンボル送信方法を提供することができる。
本発明によると、高速無線通信のおけるＨ−ＡＲＱのプロセスにおいて、循環遅延制御器により循環遅延量の制御を行い、アンテナ毎、Ｈ−ＡＲＱ再送毎に異なった遅延量で循環遅延させたＯＦＤＭ信号を送信することにより、送信信号の周波数特性を各々変化させ、周波数ダイバーシティを得ることができる。これにより、周波数選択性フェージングの影響を軽減することが可能となり、時間ダイバーシティを利用しているＨ−ＡＲＱの再送回数減らせ、再送効率が高まる。つまり、時間ダイバーシティを高めることができる。
放送データのようなブロードキャスト通信と異なり、不特定の相手と１対１で通信を行うユニキャスト通信では受信側でうまく復号できなかった場合の為に、Ｈ−ＡＲＱのような再送プロセスが設けられている。本発明によって、周波数ダイバーシティにより、特定のパスでのデータ欠落を防ぐことによりＨ−ＡＲＱの再送回数を減らせ、時間再送効率が高まり、信頼性の高い高速無線通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける基地局の構成例を示す。
本システムの基地局は、ネットワーク１０１より入出力を行うラインインタフェース部１０２と、インタフェース部１０２より送信データを入力し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調を行う変調部２１９と、変調部２１９より変調信号を入力し、電力増幅を行うフロントエンドユニット（ＦＥＵ）２２１と、ＦＥＵ２２１より送信信号を入力し、空間に信号を放射する複数のアンテナ２１３ａ〜２１３ｎと、またアンテナ２１３ａ〜２１３ｎによって空間より受信し、ＦＥＵ２２１によって増幅された信号を入力して復調し、ラインインタフェース部１０２へと出力する復調部２２０とを備える。本実施の形態では、例えば、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ）通信システムにおいて、基地局１０３と端末間１０４で複数のパスにより空間多重して通信する。
【００１１】
図２及び図３は、基地局の変調部２１９、復調部２２０、及びＦＥＵ２２１の構成を示す機能ブロック図である。
変調部２１９は、例えば、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換器２０１と、Ｈ−ＡＲＱ制御器（再送制御部）２０２と、符号器２０３と、シンボルマッピング部２０４と、アンテナマッピング部２０５と、逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２０６と、循環遅延器２０７と、メモリ２０８ａと、循環遅延制御器２０９と、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換器２１０と、ＣＰ器２１１とを有する。復調部２２０は、例えば、復調モジュール２１６と、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７と、Ｐ／Ｓ変換器２１８とを有する。ＦＥＵ２２１は、例えば、送信部２１２と、受信部２１５とを有する。ＦＥＵ２２１とアンテナ２１３との間には例えばデュプレクサ２１４を備える。
【００１２】
図３に示す構成は、図２におけるメモリ２０８ａに変えて乱数発生器２０８ｂを有するものである。他の構成は図２と同様である。
ラインインタフェース部１０２より入力されたデータは、Ｓ／Ｐ変換器２０１と符号器２０３ａ〜２０３ｎを経て符号化される。例えば、ターボ符号により符号化される。この時、符号化したデータは、再送用に例えば符号器２０３ａ〜２０３ｎ内のメモリに格納しておく。なお、他の適宜のメモリを用いてもよい。次にシンボルマッピング２０４ａ〜２０４ｎでは送信データが複素平面上にマッピングされ、サブキャリア変調（例えばＱＡＭ変調）される。その後、アンテナマッピング２０５にて、どのアンテナでどの送信シンボルを送信するかのマッピングが実施される。ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにて、逆高速フーリエ変換処理がなされ、送信シンボルは周波数領域から時間領域の信号に変換される。なお、本実施の形態において、符号器２０３〜ＩＦＦＴ２０６をまとめてシンボル生成部又はＯＦＤＭ信号生成部と称することがある。
【００１３】
メモリ２０８ａは、互いに異なる複数の遅延量を含む循環遅延パターンが複数格納される。送信タイミング毎に、異なる又は分散された遅延量列（パターン）が循環遅延制御器２０９によってメモリ２０８ａから読みだされる。循環遅延制御器２０９から各循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎへそれぞれ異なったパターンが例えばＨ−ＡＲＱの送信タイミングに同期して出力される。
乱数発生器２０８ｂは、ランダムな又は分散された遅延量列を発生し、循環遅延制御器２０９に出力する。循環遅延制御器２０９は、上述のようにメモリ２０８ａから読みだす以外にも、図３のように送信タイミング毎に乱数発生器２０８ｂから遅延量列を入力し、各循環遅延器２０７の遅延量を設定してもよい。
遅延量を変更するタイミングとしては、例えば、シンボルの送信タイミング毎、複数のシンボルを含むフレームの送信タイミング毎など、定期的に変更してもよい。また、再送データの送信タイミング毎に変更してもよい。その他、オリジナルのデータを送信するタイミングと、再送データを送信するタイミングで遅延量が異なるような適宜のタイミングで遅延量を変更するようにしてもよい。
【００１４】
これらのパターン信号とＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎからの出力信号（シンボル）とが、各循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎに入力されると各シンボルの循環遅延がなされる。なお、循環遅延の詳細は後述する。Ｐ／Ｓ変換器２１０にてシリアル信号に変換された後、ＣＰ器２１１ａ〜２１１ｎでサイクリックプリフィックス（ＣＰ）が付与される。ＣＰが付与された送信ＯＦＤＭシンボルは、送信部２１２ａ〜２１２ｎにてアップコンバートされ、デュプレクサ２１４ａ〜２１４ｎを経て、アンテナ２１３ａ〜２１３ｎから送信される。
また、端末からデータが送信されてきた場合は、アンテナ２１３ａ〜２１３ｎで受信される。受信信号は、デュプレクサ２１４ａ〜２１４ｎを経て、受信部２１５ａ〜２１５ｎにてダウンコンバートされる。その後、復調モジュール２１６にて復調処理がなされ、Ｐ／Ｓ変換器２１８を経て、ラインインタフェース部１０２を経由し、外部ネットワーク１０１へ出力というプロセスを踏む。
【００１５】
ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７は、端末１０４からのＡＣＫ信号（確認通知、肯定信号）及びＮＡＫ信号（再送要求、否定信号）を受信する。Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２は、データの再送を制御する。例えば、端末１０４からＮＡＫ信号を受信した場合、又は、端末１０４にデータを送信してから所定時間内にＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、符号器２０３に格納された送信データを読み出して再送する。一方、端末１０４からＡＣＫ信号を受信した場合には、符号器２０３に格納された送信データを消去する。
【００１６】
図４は、循環遅延及びサイクリックプリフィックス（ＣＰ）の説明図である。
図４において、シンボル３０１は、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎから出力されたシンボルが複数のサンプルを含むことを示している。循環遅延制御器２０９によって制御された循環遅延パターンの各遅延量に対応する、シンボル後部のサンプルが循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎでシンボル先頭にシフトされる（３０２〜３０３）。図示のシンボル３０２、３０３は、遅延量が２の例である。さらに、予め仕様にて規定されているＣＰ長に対応するシンボル後部の複数のサンプルをシンボル先頭にコピーすると、シンボル間干渉保護用であるＣＰが付与された送信ＯＦＤＭシンボル３０５となる（３０４〜３０５）。
【００１７】
図８及び図９は、Ｈ−ＡＲＱ再送時の説明図（１）及び（２）である。
図８（ａ）及び図９（ａ）は、メモリ２０８ａの構成例を示す。
メモリ２０８ａは、例えば、送信タイミング毎に、アンテナ毎に異なる複数の遅延量を含む遅延パターンが複数記憶される。遅延量は、例えば、ひとつのアンテナａに対して、送信タイミング１における遅延量１ａと、送信タイミング２における遅延量２ａと、・・・送信タイミングＭにおける遅延量Ｍａとがそれぞれ異なる。なお、Ｍは正の整数であり、Ｍ個の遅延パターンを繰り返し使用することができる。また、ひとつの送信タイミング１に対してアンテナ毎の遅延量１ａ、１ｂ・・・１Ｎがそれぞれ異なる。これらの遅延量は予めメモリ２０８ａに記憶しておくことができる。
【００１８】
図８（ｂ）、図９（ｂ）は、ＣＰ器２１１ａ〜２１１ｎから送信データが出力される様子を示している。Ｈ−ＡＲＱ再送データに含まれる送信ＯＦＤＭシンボルは、前回送信時と異なる遅延量で循環遅延される。一方、同一Ｈ−ＡＲＱ再送データ内の送信ＯＦＤＭシンボルの循環遅延値は全て同じ値である。各アンテナから送信されるＨ−ＡＲＱ再送データの送信方法は、例えば２パターンある。
図８（ｂ）は、同一のＨ−ＡＲＱ再送データを同一のタイミングで各アンテナから送信する場合である。循環遅延値の異なる、同一のＨ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで同期させ、同一再送タイミングで各アンテナから送信させる。アンテナ２１３の本数に比例し、循環遅延による効果に加え、さらに通信の信頼性を高めることが可能となる。例えば、通信の信頼性は後述する図９のパターンよりも高い。図８の実現には、Ｈ−ＡＲＱ再送データの再送前における各プロセス（例えば、符号器２０３、シンボルマッピング２０４、アンテナマッピング２０５、ＩＦＦＴ２０６、循環遅延器２０７、Ｐ／Ｓ２１０、ＣＰ器２１１、送信部２１２、デュプレクサ２１４、アンテナ２１３）において同期処理が必要である。
【００１９】
一方、図９（ｂ）は、各Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで独立させて送信する場合である。したがって、図９の実現にはＨ−ＡＲＱ再送データの再送前における各プロセス（前述）では、１〜Ｎまでのいずれかのユニットで処理が行われればよい。例えば、符号器１〜符号器Ｎのいずれか、シンボルマッピング１〜Ｎのいずれか等で行われればよい。図９（ｂ）の例では、Ｈ−ＡＲＱ再送データ（１）をアンテナａに対応する符号器等で処理してアンテナａから出力し、Ｈ−ＡＲＱ再送データ（２）をアンテナｂに対応する符号器等で処理してアンテナｂから出力している。また、再送データ（１）と（２）の送信タイミングは異なっていてもよい。本方法であれば、循環遅延による効果に加え、図８の場合よりも高スループットの通信が見込まれる。
各Ｈ−ＡＲＱ再送時においてアンテナ毎に循環遅延値のパターンは異なる（独立している）。遅延値はいずれも正の整数で、図２に示すようにメモリ２０８ａに蓄積された各アンテナのパターン値か、図３に示すように乱数発生器２０８ｂで生成するランダムな値である。これらの値は、例えば循環遅延のタイミングに同期して、循環遅延制御器２０９により呼び出される。
【００２０】
図５は、基地局−端末間データ送受信のフローチャートを示している。
図２及び図３における、送信部２１１ａ〜２１１ｎでアップコンバートされた信号は基地局１０３から端末へ向けて送信される（ステップ５０１）。基地局１０３から送信したデータは移動端末１０４で受信され復調される。その際に、移動端末１０４は、ＣＲＣチェックを行い、正しくパケットが復号できたかどうかの判定を行う（ステップ５０２）。ＣＲＣチェックがＯＫの場合（正しく復号できた場合）は、移動端末１０４はＡＣＫ信号を基地局１０３に返し、一方、ＮＧの場合（正しく復号できなかった場合）はＮＡＫ信号を基地局１０３に返す。正しく復号された場合、端末１０４からＡＣＫ信号が基地局１０３へ向け送信され、基地局１０３はそのＡＣＫ信号を受信する（ステップ５０３）。ＡＣＫ信号は、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７で受信された後、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２へ通知される（ステップ５０４）。その後、前回符号化の際、符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ５０５）、該データについての送信プロセスは終了する。
【００２１】
一方、端末側で正しく復号されなかった場合、端末１０４からＮＡＫ信号が基地局１０３に向け送信され、基地局１０３はそのＮＡＫ信号を受信する（ステップ５０６）。ＮＡＫ信号は、基地局のＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７で受信された後、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２へ通知される（ステップ５０７）。
ここで、基地局１０３は、再送回数が予め定められた仕様規定に達していれば（ステップ５０７、Ｙｅｓ）、ステップ５０５に移り、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ５０５）、該データについての送信プロセスは終了する。再送回数が仕様規定に達していなければ（ステップ５０７、Ｎｏ）、基地局１０３は、前回符号化の際、符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリから該データを呼び出す（ステップ５０９）。呼び出された該符号化データは、上述の送信プロセスを経て、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにてＯＦＤＭシンボルに変換され（ステップ５１０）、循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎにて再びＨ−ＡＲＱ送信毎、アンテナ毎に循環遅延される（ステップ５１１）。ここでの遅延量は、前の送信タイミングで端末にデータを送信した遅延量（例えば、ステップ５０１でデータを送信する際の遅延量）とは異なる。循環遅延が与えられたデータは、再び基地局から端末へ送信される（ステップ５０１）。
【００２２】
図６は、ＡＣＫ信号が返ってきた場合おける信号の流れのシーケンス図を示している。
基地局１０３からデータが送信され（ステップ６０１）、端末１０４にて受信後、データの復号が正しく行われると（ステップ６０２）、端末１０４から基地局１０３へＡＣＫ信号が送信される（ステップ６０３）。その後、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７でＡＣＫ信号を受信する（ステップ６０４）と、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２にＡＣＫが通知される（ステップ６０５）。その後、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データのメモリを開放し（ステップ６０６）、該データについての送信プロセスは終了する。
【００２３】
図７は、ＮＡＫ信号が返ってきた場合における信号の流れのシーケンス図を示している。
基地局１０３からデータが送信され（ステップ７０１）、端末１０４にて受信後、データの復号に失敗すると（ステップ７０２）、端末１０４から基地局１０３へＮＡＫ信号が送信される（ステップ７０３）。その後、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部２１７でＮＡＫ信号を受信すると（ステップ７０４）、Ｈ−ＡＲＱ制御器２０２にＮＡＫが通知される（ステップ７０５）。その後、再送回数が仕様規定に達していない場合、前回符号化の際に符号器２０３ａ〜２０３内に確保していた該データをメモリから呼び出す（ステップ７０６）。呼び出された該符号化データは、上述の送信プロセスを経て、ＩＦＦＴ２０６ａ〜２０６ｎにてＯＦＤＭシンボルに変換され（ステップ７０７）、循環遅延器２０７ａ〜２０７ｎにて再びＨ−ＡＲＱ送信毎、アンテナ毎に変更され（ステップ７０８）、再び基地局からデータが端末へ送信される（ステップ７０９）。この一連の再送プロセスは、再送回数が仕様規定に達するまで繰り返される。
本実施の形態において、上記処理によって、再送毎に異なった遅延量の循環遅延がアンテナ毎に与えられるため、周波数特性が変わり、周波数・時間ダイバーシティを得る。したがって、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭにおいて、特定チャネルにおける固定的な落ち込みがなくなり、データの再送回数が削減できるため、平均的な基地局のスループット向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図。
【図２】本実施の形態によるＯＦＤＭ移動通信システムの基地局内における送受信部のブロック図（１）。
【図３】本実施の形態によるＯＦＤＭ移動通信システムの基地局内における送受信部のブロック図（２）。
【図４】循環遅延及びサイクリックプリフィックス（ＣＰ）の説明図。
【図５】基地局−端末間データ送受信のフローチャート。
【図６】ＡＣＫが返ってくる場合のシーケンス図。
【図７】ＮＡＫが返ってくる場合のシーケンス図。
【図８】同一Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで同期させて送信する場合のＨ−ＡＲＱ再送時の説明図。
【図９】Ｈ−ＡＲＱ再送データを各アンテナで独立させて送信する場合のＨ−ＡＲＱ再送時の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１０１ ネットワーク
１０２ ラインインタフェース部
１０３ 基地局
１０４ 無線端末
２０１ Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換器
２０２ Ｈ−ＡＲＱ制御器（再送制御部）
２０３ 符号器
２０４ シンボルマッピング部
２０５ アンテナマッピング部
２０６ 逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
２０７ 循環遅延器
２０８ａ メモリ
２０８ｂ 乱数発生器
２０９ 循環遅延制御器
２１０ Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換器
２１１ ＣＰ器
２１２ 送信部
２１３ アンテナ
２１４ デュプレクサ
２１５ 受信部
２１６ 復調モジュール
２１７ ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部
２１８ Ｐ／Ｓ変換器
２１９ 変調部
２２０ 復調部
２２１ フロントエンドユニット（ＦＥＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する送信装置であって、
データを直交周波数分割多重し、前記複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するシンボル生成部と、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定する循環遅延制御器と、
前記循環遅延制御器により設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える循環遅延器と、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力する送信部と
を備え、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記送信装置。
【請求項２】
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を含む遅延パターンが複数記憶されたメモリ
をさらに備え、
前記循環遅延制御器は、前記メモリから遅延パターンを順次読み出して、該遅延パターンに含まれる複数の遅延量を所定のタイミング毎に前記循環遅延器に設定する請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
ランダムな又は分散された複数の遅延量を発生する乱数発生器
をさらに備え、
前記循環遅延制御器は、前記乱数発生器からの前記複数の遅延量を所定のタイミング毎に前記循環遅延器に設定する請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングは、シンボルの送信タイミング、複数のシンボルを有するフレームの送信タイミング、及び、再送データの送信タイミングのいずれかである請求項１乃至３のいずれかに記載の送信装置。
【請求項５】
第１の送信タイミングで送信したデータを第２の送信タイミングで再送する再送制御部
をさらに備える請求項１乃至４のいずれかに記載の送信装置。
【請求項６】
同一の再送データを、アンテナ毎に異なる遅延量を与え、送信タイミングを同期させて前記複数のアンテナから送信する請求項１乃至５のいずれかに記載の送信装置。
【請求項７】
複数の再送データを、前記複数のアンテナのいずれかから独立に送信する請求項１乃至５のいずれかに記載の送信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の送信装置と、
前記送信装置により送信されたデータが端末で正常に受信されたことを示す確認通知及び／又は該データが端末で正常に受信されずデータの再送を要求する再送要求を、前記アンテナを介して端末から受信する受信装置と
を備え、
端末から前記確認通知を所定時間内に受信しない場合又は前記再送要求を受信した場合に、前記送信装置からデータを端末に再送する基地局。
【請求項９】
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送するシンボル送信方法であって、
データを直交周波数分割多重し、複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するステップと、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定するステップと、
設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与えるステップと、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力するステップと
を含み、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記シンボル送信方法。
【請求項１】
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送する送信装置であって、
データを直交周波数分割多重し、前記複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するシンボル生成部と、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定する循環遅延制御器と、
前記循環遅延制御器により設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与える循環遅延器と、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力する送信部と
を備え、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記送信装置。
【請求項２】
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を含む遅延パターンが複数記憶されたメモリ
をさらに備え、
前記循環遅延制御器は、前記メモリから遅延パターンを順次読み出して、該遅延パターンに含まれる複数の遅延量を所定のタイミング毎に前記循環遅延器に設定する請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
ランダムな又は分散された複数の遅延量を発生する乱数発生器
をさらに備え、
前記循環遅延制御器は、前記乱数発生器からの前記複数の遅延量を所定のタイミング毎に前記循環遅延器に設定する請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングは、シンボルの送信タイミング、複数のシンボルを有するフレームの送信タイミング、及び、再送データの送信タイミングのいずれかである請求項１乃至３のいずれかに記載の送信装置。
【請求項５】
第１の送信タイミングで送信したデータを第２の送信タイミングで再送する再送制御部
をさらに備える請求項１乃至４のいずれかに記載の送信装置。
【請求項６】
同一の再送データを、アンテナ毎に異なる遅延量を与え、送信タイミングを同期させて前記複数のアンテナから送信する請求項１乃至５のいずれかに記載の送信装置。
【請求項７】
複数の再送データを、前記複数のアンテナのいずれかから独立に送信する請求項１乃至５のいずれかに記載の送信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の送信装置と、
前記送信装置により送信されたデータが端末で正常に受信されたことを示す確認通知及び／又は該データが端末で正常に受信されずデータの再送を要求する再送要求を、前記アンテナを介して端末から受信する受信装置と
を備え、
端末から前記確認通知を所定時間内に受信しない場合又は前記再送要求を受信した場合に、前記送信装置からデータを端末に再送する基地局。
【請求項９】
複数のアンテナを用いて空間多重し、かつ、直交周波数分割多重で通信する通信システムにおいて循環ダイバーシティを用いてデータを送信及び再送するシンボル送信方法であって、
データを直交周波数分割多重し、複数のアンテナを割り当ててアンテナ毎のシンボルを生成するステップと、
アンテナ毎に異なる複数の遅延量を、所定のタイミング毎に設定するステップと、
設定された複数の遅延量に従い、アンテナ毎の各シンボルに対して循環遅延を与えるステップと、
循環遅延されたシンボルを前記アンテナから出力するステップと
を含み、
前記遅延量は、ひとつのアンテナに対して、第１の送信タイミングにおける第１の遅延量と第２の送信タイミングにおける第２の遅延量とが異なり、かつ、ひとつの送信タイミングに対してアンテナ毎に遅延量が異なる前記シンボル送信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２９０８２３（Ｐ２００９−２９０８２３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４１２５（Ｐ２００８−１４４１２５）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
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