JP4591969B2 - 通信方法ならびにそれを利用した無線装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信技術に関し、特にふたつの無線装置間の伝送路特性に応じた通信を実行する通信方法ならびにそれを利用した無線装置および通信システムに関する。

高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるパケット信号は、一般的に時間と共に変動する伝送路環境を介して伝送され、かつ周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は一般的に伝送路推定を動的に実行する。

受信装置が伝送路推定を実行するために、パケット信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、パケット信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、パケット信号のデータ区間中に一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｓｉｎｅｍ Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ Ｐｕｒｉ， ａｎｄ Ａｈｍａｄ Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．

ワイヤレス通信において、周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナのそれぞれにおいて、処理対象の信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する。このようなアダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データレートを高速化するための技術にＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムがある。当該ＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、並列に送信されるべきパケット信号を設定する（以下、パケット信号において並列に送信されるべきデータ等のそれぞれを「系列」という）。すなわち、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までの系列を設定することによって、データレートを向上させる。

さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組み合わせると、データレートはさらに高速化される。ＭＩＭＯシステムにおいて、データの通信に使用すべきアンテナの数を増減することによって、データレートの調節も可能になる。さらに、適応変調の適用によって、データレートの調節がより詳細になされる。また、送信装置がビームフォーミングを実行することによっても、データレートは高速化される。適応変調やビームフォーミングでは、送信装置と受信装置との間の伝送路特性に応じた通信が実行されるので、伝送路特性に適した通信が実現される。

適応変調やビームフォーミングの処理精度を高めるために、受信装置が、送信装置に含まれた複数のアンテナと、受信装置に含まれた複数のアンテナと間のそれぞれの伝送路特性を取得する方が望ましい。伝送路特性の取得の精度を向上させるために、送信装置あるいは受信装置は、すべてのアンテナから伝送路推定用の既知信号を送信する。以下、データが配置された系列の数に関係なく、複数の系列に配置される伝送路推定用の既知信号を「トレーニング信号」という。例えば、データがふたつの系列に配置されている場合であっても、トレーニング信号は４つの系列に配置される。

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。伝送路特性を取得した後、受信装置は、取得した伝送路特性を送信装置に送信する。信号が複数の系列であり、ＯＦＤＭ変調方式を使用している場合、伝送路特性は、系列とサブキャリアのそれぞれを単位にして規定される。すなわち、伝送路特性の情報量が大きくなってしまい、伝送効率が低下する。一方、周波数の有効利用の点から、伝送効率は高い方が望ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送路特性を伝送する際の伝送効率の悪化を抑制する通信技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、通信対象の無線装置からの信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号をもとに、通信対象の無線装置との間の伝送路特性を周波数領域にて導出する導出部と、導出部において導出した伝送路特性を周波数領域から時間領域に変換する変換部と、変換部において変換した時間領域の伝送路特性を通信対象の無線装置に送信する送信部とを備える。変換部は、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくする。

この態様によると、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性よりも成分の数が少ない時間領域の伝送路特性を導出できる。

本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、通信対象の無線装置からのマルチキャリア信号であって、かつ複数の系列にて形成されるマルチキャリア信号を受信する受信部と、受信部において受信したマルチキャリア信号をもとに、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性をキャリア単位に導出する導出部と、導出部において導出したキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換する変換部と、変換部において変換した遅延時間単位の伝送路特性を通信対象の無線装置に送信する送信部とを備える。変換部は、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくする。

「キャリア単位の伝送路特性」とは、キャリアのそれぞれに対する伝送路特性であり、「遅延時間単位の伝送路特性」とは、異なった遅延時間のそれぞれの値に対する伝送路特性である。この態様によると、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、キャリア単位の伝送路特性よりも成分の数が少ない遅延時間単位の伝送路特性を導出できる。

受信部において受信すべきマルチキャリア信号は、パケット信号を構成しており、複数の系列のうちの少なくともひとつにデータ信号が配置され、当該データ信号が配置される系列でのデータ信号の前段に既知信号が配置されながら、当該データ信号が配置されない系列に対して、既知信号が配置されるタイミングおよびデータ信号が配置されるタイミング以外のタイミングに付加的な既知信号が配置されており、導出部は、受信したマルチキャリア信号に含まれた既知信号と、予め記憶した既知信号とを使用しながら、データ信号が配置される系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出し、受信したマルチキャリア信号に含まれた付加的な既知信号と、予め記憶した付加的な既知信号とを使用しながら、データ信号が配置されない系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出してもよい。

「予め記憶した既知信号」と「予め記憶した付加的な既知信号」は、別の信号でなく、同一の信号であってもよい。この場合、データ信号が配置されない系列にも既知信号を配置するので、データ信号が配置されない系列に対する伝送路特性も導出できる。

変換部は、キャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換するための変換係数であって、かつキャリア単位の伝送路係数の成分のそれぞれに乗算すべき複数の成分によって形成された変換係数を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した変換係数とキャリア単位の伝送路特性とを成分単位に対応づけながら乗算することによって、遅延時間単位の伝送路特性を導出する実行部とを備えてもよい。記憶部に記憶した変換係数は、キャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように規定されていてもよい。この場合、キャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように変換係数を規定するので、キャリア単位の伝送路特性よりも成分の数が少ない遅延時間単位の伝送路特性を導出できる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、通信対象の無線装置との間の伝送路特性であって、かつ時間領域の伝送路係数を通信対象の無線装置から受信する受信部と、受信部において受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換する変換部と、変換部において変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、通信対象の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定する設定部とを備える。受信部において受信した時間領域の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、変換部は、受信部において受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信部において受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行する。

「所定の値」の一例は、「ゼロ」であり、時間領域の伝送路特性に対して影響を及ぼさないような値であればよいものとする。この態様によると、時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、周波数領域への変換を実行するので、時間領域の伝送路特性の成分の数が周波数領域の伝送路特性の成分の数より少なくても、周波数領域の伝送路特性を取得できる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、通信対象の無線装置との間の複数系列のそれぞれに対する伝送路特性であって、かつ遅延時間単位の伝送路係数を通信対象の無線装置から受信する受信部と、受信部において受信した伝送路特性を遅延時間単位からキャリア単位に変換する変換部と、変換部において変換したキャリア単位の伝送路特性をもとに、通信対象の無線装置に複数系列のマルチキャリア信号を送信する際の条件を設定する設定部とを備える。受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、変換部は、受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数がキャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行する。

この態様によると、遅延時間単位の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、キャリア単位への変換を実行するので、遅延時間領域の伝送路特性の成分の数がキャリア単位の伝送路特性の成分の数より少なくても、キャリア単位の伝送路特性を取得できる。

本発明のさらに別の態様は、通信方法である。この方法は、通信対象の無線装置からの信号を受信するステップと、受信した信号をもとに、通信対象の無線装置との間の伝送路特性を周波数領域にて導出するステップと、導出した伝送路特性を周波数領域から時間領域に変換するステップと、変換した時間領域の伝送路特性を通信対象の無線装置に送信するステップとを備える。変換するステップは、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくする。

本発明のさらに別の態様もまた、通信方法である。この方法は、通信対象の無線装置からのマルチキャリア信号であって、かつ複数の系列にて形成されるマルチキャリア信号を受信するステップと、受信したマルチキャリア信号をもとに、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性をキャリア単位に導出するステップと、導出したキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換するステップと、変換した遅延時間単位の伝送路特性を通信対象の無線装置に送信するステップとを備える。変換するステップは、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくしてもよい。

受信するステップにおいて受信すべきマルチキャリア信号は、パケット信号を構成しており、複数の系列のうちの少なくともひとつにデータ信号が配置され、当該データ信号が配置される系列でのデータ信号の前段に既知信号が配置されながら、当該データ信号が配置されない系列に対して、既知信号が配置されるタイミングおよびデータ信号が配置されるタイミング以外のタイミングに付加的な既知信号が配置されており、導出するステップは、受信したマルチキャリア信号に含まれた既知信号と、予め記憶した既知信号とを使用しながら、データ信号が配置される系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出し、受信したマルチキャリア信号に含まれた付加的な既知信号と、予め記憶した付加的な既知信号とを使用しながら、データ信号が配置されない系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出してもよい。

変換するステップは、キャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換するための変換係数であって、かつキャリア単位の伝送路係数の成分のそれぞれに乗算すべき複数の成分によって形成された変換係数を参照しながら、変換係数とキャリア単位の伝送路特性とを成分単位に対応づけながら乗算することによって、遅延時間単位の伝送路特性を導出し、変換係数は、キャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように規定されてもよい。

本発明のさらに別の態様もまた、通信方法である。この方法は、通信対象の無線装置との間の伝送路特性であって、かつ時間領域の伝送路係数を通信対象の無線装置から受信するステップと、受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換するステップと、変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、通信対象の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定するステップとを備える。受信するステップにおいて受信した時間領域の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、変換するステップは、受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行する。

本発明のさらに別の態様もまた、通信方法である。この方法は、通信対象の無線装置との間の複数系列のそれぞれに対する伝送路特性であって、かつ遅延時間単位の伝送路係数を通信対象の無線装置から受信するステップと、受信した伝送路特性を遅延時間単位からキャリア単位に変換するステップと、変換したキャリア単位の伝送路特性をもとに、通信対象の無線装置に複数系列のマルチキャリア信号を送信する際の条件を設定するステップとを備える。受信するステップにおいて受信した遅延時間単位の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、変換するステップは、受信した遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数がキャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した遅延時間単位の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行してもよい。

本発明のさらに別の態様は、通信システムである。この通信システムは、第１の無線装置からの信号を受信する手段と、受信した信号をもとに、第１の無線装置との間の伝送路特性を周波数領域にて導出する手段と、導出した伝送路特性を周波数領域から時間領域に変換する手段と、変換した時間領域の伝送路特性を第１の無線装置に送信する手段とを含む第２の無線装置と、第２の無線装置から伝送路係数を受信する手段と、受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換する手段と、変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、第２の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定する手段とを含む第１の無線装置とを備える。第２の無線装置は、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくし、第１の無線装置は、受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、伝送路特性を伝送する際の伝送効率の悪化を抑制できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、少なくともふたつの無線装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。無線装置のうちの一方は、基地局装置に相当し、他方は、端末装置に相当する。基地局装置は、パケット信号を送信する際にビームフォーミングを実行する。そのため、端末装置は、基地局装置との間の伝送路特性を予め導出し、基地局装置は、端末装置から伝送路特性を取得する。また、端末装置に伝送路特性を導出させるために、基地局装置は、トレーニング信号を送信する。以下の説明において、トレーニング信号が配置されたパケット信号も「トレーニング信号」というものとする。

端末装置は、トレーニング信号を受信すると、ＭＩＭＯシステムに含まれた系列を単位にして、端末装置に含まれた複数のアンテナとの間の伝送路特性を推定する。なお、伝送路特性は、サブキャリア単位に推定される。さらに、基地局装置は、端末装置に対して、導出した伝送路特性を要求する旨の信号（以下、「要求信号」という）を送信する。端末装置は、要求信号を受信すると伝送路特性を送信する。しかしながら、推定した伝送路特性は、系列とアンテナの組合せのそれぞれに対して、サブキャリア単位に値を有しているので、データ量が大きくなる。そのため、端末装置から基地局装置への信号であって、かつ伝送路特性に関する情報が含まれた信号（以下、「応答信号」という）のデータ量が大きくなる。その結果、システム全体の伝送効率が悪化してしまう。これに対応するために、実施例に係る基地局装置および端末装置は、以下の処理を実行する。

なお、ここでは、特に、端末装置がトレーニング信号を受信し、伝送路特性を送信するまでの処理を説明する。そのため、基地局装置におけるビームフォーミングの処理には、公知の技術を使用してもよい。端末装置は、トレーニング信号を受信すると、系列とアンテナの組合せのそれぞれに対して、サブキャリア単位に伝送路特性を推定する。また、端末装置は、サブキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換する。すなわち、伝送路特性は、周波数領域から時間領域に変換される。その際、端末装置は、遅延時間単位の伝送路特性のうち、遅延時間が大きい成分に対する値をゼロと仮定することによって、送信対象となる伝送路特性から当該成分を除外する。その結果、応答信号のデータ量が低減される。

図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。ＭＩＭＯシステムには、サブキャリア番号「−２８」から「２８」までの５６サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するため、ヌルに設定されている。一方、ＭＩＭＯシステムに対応していないシステム（以下、「従来システム」という）には、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５２サブキャリアが規定されている。なお、従来システムの一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮである。また、複数のサブキャリアにて構成されたひとつの信号の単位であって、かつ時間領域のひとつの信号の単位は、「ＯＦＤＭシンボル」と呼ばれるものとする。

また、それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。変調方式には、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭのいずれかが使用される。

また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、並列に送信すべきデータの数は、可変に設定される。その結果、変調方式、符号化率、系列の数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。なお、「データレート」は、これらの任意の組合せによって決定されてもよいし、これらのうちのひとつによって決定されてもよい。従来システムにおいて、変調方式がＢＰＳＫであり、符号化率が１／２である場合、データレートは６Ｍｂｐｓになる。一方、変調方式がＢＰＳＫであり、符号化率が３／４である場合、データレートは９Ｍｂｐｓになる。

図２は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、無線装置１０と総称される第１無線装置１０ａ、第２無線装置１０ｂを含む。また、第１無線装置１０ａは、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、第２無線装置１０ｂは、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。ここで、第１無線装置１０ａが、基地局装置に対応し、第２無線装置１０ｂが、端末装置に対応する。

通信システム１００の構成として、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。データは、第１無線装置１０ａから第２無線装置１０ｂに送信されているものとする。第１無線装置１０ａは、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、複数の系列のデータをそれぞれ送信する。その結果、データレートが高速になる。第２無線装置１０ｂは、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、複数の系列のデータを受信する。さらに、第２無線装置１０ｂは、アダプティブアレイ信号処理によって、受信したデータを分離して、複数の系列のデータを独立に復調する。

ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。ここで、第１無線装置１０ａは、ビームフォーミングを実行しているものとする。そのため、第１無線装置１０ａから第２無線装置１０ｂに、トレーニング信号が予め送信される。また、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂとが逆になってもよい。

図３（ａ）−（ｃ）は、通信システム１００におけるパケットフォーマットを示す。図３（ａ）−（ｃ）は、トレーニング信号ではなく、通常のパケット信号のフォーマットを示す。ここで、図３（ａ）は、系列の数が「４」である場合に対応し、図３（ｂ）は、系列の数が「３」である場合に対応し、図３（ｃ）は、系列の数が「２」である場合に対応する。図３（ａ）では、４つの系列に含まれたデータが、送信の対象とされるものとし、第１から第４の系列に対応したパケットフォーマットが上段から下段に順に示される。

第１の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」等が配置される。「Ｌ−ＳＴＦ」、「Ｌ−ＬＴＦ」、「Ｌ−ＳＩＧ」、「ＨＴ−ＳＩＧ」は、従来システムに対応したＡＧＣ設定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号、制御信号、ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号にそれぞれ相当する。ＭＩＭＯシステムに対応した制御信号には、例えば、系列の数に関する情報やデータ信号の宛先が含まれている。「ＨＴ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」は、ＭＩＭＯシステムに対応したＡＧＣ設定用の既知信号、伝送路推定用の既知信号に相当する。一方、「データ１」は、データ信号である。なお、Ｌ−ＬＴＦ、ＨＴ−ＬＴＦは、ＡＧＣの設定だけでなく、タイミングの推定にも使用される。

また、第２の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ（−５０ｎｓ）」と「ＨＴ−ＬＴＦ（−４００ｎｓ）」等が配置される。また、第３の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ（−１００ｎｓ）」と「ＨＴ−ＬＴＦ（−２００ｎｓ）」等が配置される。また、第４の系列に対応したパケット信号には、プリアンブル信号として「Ｌ−ＳＴＦ（−１５０ｎｓ）」と「ＨＴ−ＬＴＦ（−６００ｎｓ）」等が配置される。

ここで、「−４００ｎｓ」等は、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）におけるタイミングシフト量を示す。ＣＤＤとは、所定の区間において、時間領域の波形をシフト量だけ後方にシフトさせ、所定の区間の最後部から押し出された波形を所定の区間の先頭部分に循環的に配置させる処理である。すなわち、「Ｌ−ＳＴＦ（−５０ｎｓ）」には、「Ｌ−ＳＴＦ」に対して、−５０ｎｓの遅延量にて循環的なタイミングシフトがなされている。なお、Ｌ−ＳＴＦとＨＴ−ＳＴＦは、８００ｎｓの期間の繰り返しによって構成され、その他のＨＴ−ＬＴＦ等は、３．２μｓの期間の繰り返し部分と０．８μｓのＧＩ部分から構成されている。ここで「データ１」から「データ４」にもＣＤＤがなされており、タイミングシフト量は、前段に配置されたＨＴ−ＬＴＦでのタイミングシフト量と同一の値である。

また、第１の系列において、ＨＴ−ＬＴＦが、先頭から「ＨＴ−ＬＴＦ」、「−ＨＴ−ＬＴＦ」、「ＨＴ−ＬＦＴ」、「−ＨＴ−ＬＴＦ」の順に配置されている。ここで、これらを順に、すべての系列において「第１成分」、「第２成分」、「第３成分」、「第４成分」と呼ぶ。すべての系列の受信信号に対して、第１成分−第２成分＋第３成分−第４成分の演算を行えば、受信装置において、第１の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分＋第２成分＋第３成分＋第４成分の演算を行えば、受信装置において、第２の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分−第２成分−第３成分＋第４成分の演算を行えば、受信装置において、第３の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分＋第２成分−第３成分−第４成分の演算を行えば、受信装置において、第４の系列に対する所望信号が抽出される。これらは、所定の成分の符号の組合せが系列間において直交関係を有していることに相当する。なお、加減処理は、ベクトル演算にて実行される。

「Ｌ−ＬＴＦ」から「ＨＴ−ＳＩＧ」等までの部分には、従来システムと同様に、「５２」サブキャリアが使用される。なお、「５２」サブキャリアのうちの「４」サブキャリアがパイロット信号に相当する。一方、「ＨＴ−ＬＴＦ」等以降の部分は、「５６」サブキャリアを使用する。

図３（ａ）において、「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号は、以下のように規定されている。第１の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「−」、「＋」、「−」の順に並べられ、第２の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「＋」、「＋」、「＋」の順に並べられ、第３の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「−」、「−」、「＋」の順に並べられ、第４の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「＋」、「−」、「−」の順に並べられている。しかしながら、符号は、以下のように規定されていてもよい。第１の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「−」、「＋」、「＋」の順に並べられ、第２の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「＋」、「−」、「＋」の順に並べられ、第３の系列の先頭から順に、符号は「＋」、「＋」、「＋」、「−」の順に並べられ、第４の系列の先頭から順に、符号は「−」、「＋」、「＋」、「＋」の順に並べられる。このような符号であっても、所定の成分の符号の組合せが系列間において直交関係を有していることに相当する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の第１の系列から第３の系列に相当する。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示したパケットフォーマットのうちの第１系列と第２系列に類似している。ここで、図３（ｂ）の「ＨＴ−ＬＴＦ」の配置が、図３（ａ）の「ＨＴ−ＬＴＦ」の配置と異なっている。すなわち、ＨＴ−ＬＴＦには、第１成分と第２成分だけが含まれている。第１の系列において、ＨＴ−ＬＴＦが、先頭から「ＨＴ−ＬＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」の順に配置され、第２の系列において、ＨＴ−ＬＴＦが、先頭から「ＨＴ−ＬＴＦ」、「−ＨＴ−ＬＴＦ」の順に配置されている。すべての系列の受信信号に対して、第１成分＋第２成分の演算を行えば、受信装置において、第１の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分−第２成分の演算を行えば、受信装置において、第２の系列に対する所望信号が抽出される。これらも、前述のごとく、直交関係といえる。例えば、図３（ａ）−（ｃ）に示されたパケット信号が、第１無線装置１０ａから、ビームフォーミングされながら送信される。

図４（ａ）−（ｄ）は、通信システム１００におけるトレーニング信号用のパケットフォーマットを示す。図４（ａ）−（ｄ）は、図３（ｂ）−（ｃ）およびデータがひとつの系列に配置される場合でのパケット信号に対するトレーニング信号である。なお、以下では説明を明瞭にするために、パケットフォーマットに含まれる「Ｌ−ＳＴＦ」から「ＨＴ−ＳＩＧ」を省略するものとする。すなわち、「ＨＴ−ＳＴＦ」以降の構成が示されている。図４（ａ）は、データ信号が配置される系列（以下、「主系列」という）の数が「３」である場合であり、図４（ｂ）は、主系列の数が「２」場合であり、図４（ｃ）−（ｄ）は、主系列の数が「１」である場合である。すなわち、図４（ａ）では、第１の系列から第３の系列とにデータ信号が配置され、図４（ｂ）では、第１の系列と第２の系列とにデータ信号が配置され、図４（ｃ）−（ｄ）では、第１の系列にデータ信号が配置される。

図４（ａ）の第１の系列から第３の系列のうち、ＨＴ−ＬＴＦに関する配置までは、図３（ｂ）での配置と同一である。しかしながら、その後段において、第１の系列から第３の系列には、空白の期間が設けられる。一方、第１の系列から第３の系列での空白の期間において、第４の系列には、ＨＴ−ＬＴＦが配置される。また、第４の系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦに続いて、第１の系列から第３の系列には、データが配置される。なお、第４の系列において、ひとつのＨＴ−ＬＴＦが配置される。

このような配置によって、「ＨＴ−ＳＴＦ」が配置された系列の数が、データ信号が配置された系列の数に等しくなるので、受信装置において「ＨＴ−ＳＴＦ」によって設定された増幅率に含まれる誤差が小さくなり、データ信号の受信特性の悪化を防止できる。また、第４系列に配置された「ＨＴ−ＬＴＦ」は、ひとつの系列に配置されているだけなので、受信装置において第４系列に配置された「ＨＴ−ＬＴＦ」が、ＡＧＣによって歪みが生じるほど増幅される状況を低減できる。そのため、伝送路推定の精度の悪化を防止できる。

図４（ｂ）の第１の系列と第２の系列のうち、ＨＴ−ＬＴＦに関する配置までは、図３（ｃ）での配置と同一である。しかしながら、その後段において、第１の系列と第２の系列には、空白の期間が設けられる。一方、第１の系列と第２の系列での空白の期間において、第３の系列と第４の系列には、ＨＴ−ＬＴＦが配置される。また、第３の系列と第４の系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦに続いて、第１の系列と第２の系列には、データが配置される。なお、第３の系列と第４の系列でのＨＴ−ＬＴＦの配置は、図３（ｃ）での配置と同一である。

ここで、タイミングシフト量について、「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」、「−２００ｎｓ」、「−６００ｎｓ」の順に優先度が低くなるように、優先度が規定されているものとする。すなわち、「０ｎｓ」の優先度が最も高く、「−６００ｎｓ」の優先度が最も低くなるように規定されている。そのため、第１の系列と第２の系列では、タイミングシフト量として、「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」の値が使用されている。一方、第３の系列と第４の系列でもタイミングシフト量として「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」の値が使用されている。その結果、第１の系列での「ＨＴ−ＬＴＦ」、「ＨＴ−ＬＴＦ」の組合せが第３の系列でも使用され、第２の系列での「ＨＴ−ＬＴＦ（−４００ｎｓ）」、「−ＨＴ−ＬＴＦ（−４００ｎｓ）」の組合せが第４の系列でも使用されるので、処理が簡易になる。

図４（ｃ）の第１の系列のうち、ＨＴ−ＬＴＦに関する配置までは、図４（ｂ）の第１の系列に対する配置と同等である。ここで、ふたつの「ＨＴ−ＬＴＦ」が配置される。しかしながら、その後段において、第１の系列には、空白の期間が設けられる。一方、第１の系列での空白の期間において、第２の系列から第４の系列には、ＨＴ−ＬＴＦが配置される。また、第２の系列から第４の系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦに続いて、第１の系列には、データが配置される。ここで、第２の系列から第３の系列に配置されるＨＴ−ＬＴＦの配置は、図３（ｂ）での配置に類似する。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）と同様に構成されるが、図４（ｄ）における「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せが、図４（ｃ）のものと異なる。ここで、「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せは、系列間において直交関係が成立するように規定されている。また、図４（ｄ）では、複数の系列のそれぞれに対し、「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せが固定されるように規定されている。ここで、図４（ｄ）では、図４（ｃ）と同様に、第２の系列から第４の系列であっても、優先度の高い「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」、「−２００ｎｓ」が使用される。

図４（ａ）での第４の系列、すなわちデータが配置されていない系列（以下、「副系列」という）には、ひとつの「ＨＴ−ＬＴＦ」が配置される。また、図４（ｂ）での第３の系列および第４の系列には、ふたつの「ＨＴ−ＬＴＦ」が配置される。さらに、図４（ｃ）−（ｄ）での第２の系列から第４の系列には、４つの「ＨＴ−ＬＴＦ」が配置される。これらを比較すると、図４（ｃ）−（ｄ）での副系列に配置された「ＨＴ−ＬＴＦ」の長さが最も長くなる。すなわち、トレーニング信号を生成すべきパケット信号での主系列の数が大きくなると、副系列の長さが短くなり、伝送効率が向上する。なお、トレーニング信号は、ビームフォーミングされずに送信されるものとする。

図５（ａ）−（ｄ）は、通信システム１００における別のトレーニング信号用のパケットフォーマットを示す。図５（ａ）−（ｄ）は、図４（ａ）−（ｄ）にそれぞれ対応する。図５（ａ）−（ｄ）では、複数の系列のそれぞれにタイミングシフト量が対応づけられながら規定されている。ここで、第１の系列に対してタイミングシフト量「０ｎｓ」が規定され、第２の系列に対してタイミングシフト量「−４００ｎｓ」が規定され、第３の系列に対してタイミングシフト量「−２００ｎｓ」が規定され、第４の系列に対してタイミングシフト量「−６００ｎｓ」が規定されている。

そのため、図５（ａ）では、図４（ａ）における第４の系列でのタイミングシフト量「０ｎｓ」の代わりに、「−６００ｎｓ」が使用される。また、図５（ｂ）では、図４（ｂ）における第３の系列と第４の系列でのタイミングシフト量「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」の代わりに、「−２００ｎｓ」、「−６００ｎｓ」が使用される。一方、図５（ｃ）−（ｄ）では、図４（ｃ）−（ｄ）における第２の系列から第４の系列でのタイミングシフト量「０ｎｓ」、「−４００ｎｓ」、「−２００ｎｓ」の代わりに、「−４００ｎｓ」、「−２００ｎｓ」、「−６００ｎｓ」が使用される。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）と同様に構成されるが、図５（ｄ）における「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せが、図５（ｃ）のものと異なる。「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せには予め優先度が設けられている。すなわち、図３（ａ）の第１の系列における符号の組合せの優先度が最も高く、第４の系列における符号の組合せの優先度が最も低くなるような規定がなされている。また、データ信号が配置される系列に対して、優先度の高い符号の組合せから順に符号の組合せを使用し、データ信号が配置されない系列に対しても、優先度の高い符号の組合せから順に符号の組合せを使用する。このように、符号の組合せを同じにしておけば、受信装置が＋−の演算を行って各成分を取り出す場合に、データが配置されない系列の「ＨＴ−ＬＴＦ」の部分に対する伝送路特性の計算と、データが配置される系列の「ＨＴ−ＬＴＦ」の部分に対する伝送路特性の計算に対して、共通の回路を使用できる。

図６は、通信システム１００において最終的に送信されるトレーニング信号のパケットフォーマットを示す。図６は、図４（ｂ）と図５（ｂ）のパケット信号を変形させた場合に相当する。図４（ｂ）と図５（ｂ）の第１の系列と第２の系列に配置された「ＨＴ−ＳＴＦ」と「ＨＴ−ＬＴＦ」に、後述の直交行列による演算がなされる。その結果、「ＨＴ−ＳＴＦ１」から「ＨＴ−ＳＴＦ４」が生成される。「ＨＴ−ＬＴＦ」についても同様である。さらに、第１の系列から第４の系列のそれぞれに対して、タイミングシフト量「０ｎｓ」、「−５０ｎｓ」、「−１００ｎｓ」、「−１５０ｎｓ」によるＣＤＤが実行される。なお、２度目のＣＤＤでのタイミングシフト量の絶対値は、ＨＴ−ＳＴＦおよびＨＴ−ＬＴＦに対して１度目になされたＣＤＤでのタイミングシフト量の絶対値よりも小さくなるように設定される。第３の系列と第４の系列に配置された「ＨＴ−ＬＴＦ」と、第１の系列の「データ１」等に対しても同様の処理が実行される。

図７は、第１無線装置１０ａの構成を示す。第１無線装置１０ａは、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、ベースバンド処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、制御部３０を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂ、第４周波数領域信号２０２ｄを含む。なお、第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａと同様に構成される。そのため、以下の説明において、トレーニング信号の送信およびビームフォーミングの実行に関する説明は、第１無線装置１０ａでの処理に対応し、伝送路特性の推定および伝送路特性の通知に関する説明は、第２無線装置１０ｂでの処理に対応する。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００としてベースバンド処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＡＧＣやＡ／Ｄ変換部も含まれる。ＡＧＣは、「Ｌ−ＳＴＦ」、「ＨＴ−ＳＴＦ」において増幅率を設定する。

無線部２０は、送信動作として、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。すなわち、無線部２０は、無線周波数のパケット信号をアンテナ１２から送信する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。

ベースバンド処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。ベースバンド処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、送信された複数の系列のそれぞれに相当する。また、ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、周波数領域の信号を時間領域に変換し、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応づけながら時間領域信号２００として出力する。

送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順番に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

図８は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２８」から「２８」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２８」、サブキャリア番号「−２８」から「−１」の順番にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置されているものとする。なお、図３（ａ）等の「Ｌ−ＳＩＧ」等の部分では、ひとつの「ＯＦＤＭシンボル」に対して、サブキャリア番号「−２６」から「２６」の組合せが使用される。

図７に戻る。第１無線装置１０ａに含まれるベースバンド処理部２２は、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）のパケットフォーマットに対応したトレーニング信号を生成するために、ＣＤＤを実行する。さらに、ベースバンド処理部２２は、図６のパケットフォーマットに示したパケット信号への変形を実行するために、ステアリング行列の乗算を実行する。これらの処理の詳細は、後述する。一方、第２無線装置１０ｂに含まれるベースバンド処理部２２は、トレーニング信号を受信すると、受信したトレーニング信号から伝送路特性を導出する。

すなわち、ベースバンド処理部２２は、第１無線装置１０ａからのマルチキャリア信号であって、かつ複数の系列にて形成されるマルチキャリア信号を受信する。ここで、トレーニング信号では、複数の系列のうちの少なくともひとつにデータが配置されている。また、当該データが配置される系列でのデータの前段にＨＴ−ＬＴＦが配置されながら、当該データが配置されない系列に対して、ＨＴ−ＬＴＦが配置されるタイミングおよびデータが配置されるタイミング以外のタイミングにもＨＴ−ＬＴＦが配置されている。また、導出された伝送路特性は、後述の制御部３０によって変形された後、図３（ａ）−（ｃ）のパケットフォーマットによってベースバンド処理部２２から第１無線装置１０ａに送信される。さらに、第１無線装置１０ａに含まれるベースバンド処理部２２は、第２無線装置１０ｂから受信した伝送路特性をもとに、ビームフォーミングを実行し、図３（ａ）−（ｃ）のパケットフォーマットに対応したパケット信号を送信する。

変復調部２４は、受信処理として、ベースバンド処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調とデインタリーブを実行する。なお、復調は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復調した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、インタリーブと変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２としてベースバンド処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式は、制御部３０によって指定されるものとする。

ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。さらに、ひとつのデータストリームを復号する。ＩＦ部２６は、復号したデータストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、符号化した後に、これを分離する。さらに、ＩＦ部２６は、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。送信処理の際に、符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、符号化の一例は、たたみ込み符号化であり、復号の一例は、ビタビ復号であるとする。

制御部３０は、第１無線装置１０ａのタイミング等を制御する。まず、第１無線装置１０ａに含まれた制御部３０がトレーニング信号を生成する際の動作について説明する。制御部３０は、ＩＦ部２６、変復調部２４、ベースバンド処理部２２と協同しながら、図３（ａ）−（ｃ）、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）、図６のようなパケットフォーマットのパケット信号を生成し、生成したパケット信号を送信するための制御を実行する。ここでは、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示されたパケットフォーマットを生成するための処理を中心に説明するが、それ以外のパケットフォーマットについても、同様の処理が実行される。

ＩＦ部２６において、複数の系列のうちの少なくともひとつに配置すべきデータが入力される。ここでは、図４（ｂ）、図５（ｂ）のごとく、ふたつの系列に配置すべきデータが入力される。制御部３０は、ベースバンド処理部２２に対して、入力したデータが配置された系列、すなわち第１の系列と第２の系列に配置される「ＨＴ−ＳＴＦ」と、「ＨＴ−ＳＴＦ」の後段において複数の系列に配置される「ＨＴ−ＬＴＦ」と、第１の系列と第２の系列に配置されるデータとから、パケット信号を生成するように指示する。なお、制御部３０は、図３（ａ）−（ｃ）のごとく、ＨＴ−ＳＴＦの前段に、「Ｌ−ＳＴＦ」、「Ｌ−ＬＴＦ」、「Ｌ−ＳＩＧ」、「ＨＴ−ＳＩＧ」が配置されるように、ベースバンド処理部２２に指示を出力する。

ここで、図４（ｂ）、図５（ｂ）に記載のごとく、ひとつの系列に対してふたつの「ＨＴ−ＬＴＦ」が配置されている場合を説明の対象にする。すなわち、「ＨＴ−ＬＴＦ」の全体は、時間領域において「ＨＴ−ＬＴＦ」が繰り返されることによって形成されている。また、「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号の組合せは、主系列間あるいは副系列間での直交関係が成立するように規定されている。その結果、前述のごとく、主系列内において、第１成分と第２成分とを加算すれば、第１の系列に対するＨＴ−ＬＴＦが抽出される。また、主系列内において、第１成分から第２成分を減算すれば、第２の系列に対するＨＴ−ＬＴＦが抽出される。

なお、ひとつの系列に配置される「ＨＴ−ＬＴＦ」の数は、直交関係を成立させるために必要な数によって定められる。そのため、直交関係を成立させるべき系列の数が「２」であれば、ひとつの系列当たりの「ＨＴ−ＬＴＦ」の数は「２」になる。一方、直交関係を成立させるべき系列の数が「３」あるいは「４」であれば、ひとつの系列当たりの「ＨＴ−ＬＴＦ」の数は「４」になる。

制御部３０は、ベースバンド処理部２２に対して、ＨＴ−ＬＴＦ等にＣＤＤを実行させる。なお、ＣＤＤは、ひとつの系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦを基準として、他の系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦに、ＨＴ−ＬＴＦ内での循環的なタイミングシフトを実行させることに相当する。制御部３０は、タイミングシフト量に予め優先度を設けている。ここでは、前述のごとく、タイミングシフト量「０ｎｓ」の優先度を最も高く設定し、それに続いて「−４００ｎｓ」、「−２００ｎｓ」、「−６００ｎｓ」の順に低くなっていくような優先度を設定する。

さらに、制御部３０は、ベースバンド処理部２２に、主系列に対して、優先度の高いタイミングシフト量から順にタイミングシフト量を使用させる。例えば、図４（ｂ）の場合、第１の系列に対して「０ｎｓ」を使用させ、第２の系列に対して「−４００ｎｓ」を使用させる。また、制御部３０は、副系列に対しても、優先度の高いタイミングシフト量から順にタイミングシフト量を使用させる。例えば、図４（ｂ）の場合、第３の系列に対して「０ｎｓ」を使用させ、第４の系列に対して「−４００ｎｓ」を使用させる。以上の処理によって、図４（ｂ）に示したパケットフォーマットのパケット信号が生成される。

一方、これとは別に、複数の系列に対してそれぞれ異なった値のタイミングシフト量が設定されていてもよい。例えば、第１の系列のタイミングシフト量として、「０ｎｓ」が設定され、第２の系列のタイミングシフト量として、「−４００ｎｓ」が設定され、第３の系列のタイミングシフト量として、「−２００ｎｓ」が設定され、第４の系列のタイミングシフト量として、「−６００ｎｓ」が設定される。以上の処理によって、図５（ｂ）に示したパケットフォーマットのパケット信号が生成される。

以上の処理によって、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）のようなパケットフォーマットのパケット信号が生成された後、制御部３０は、ベースバンド処理部２２に、これらのようなパケット信号を変形させる。すなわち、制御部３０は、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示したパケットフォーマットを図６に示したパケットフォーマットに変形させる。ベースバンド処理部２２は、系列の数を複数の系列の数まで拡張した後に、拡張された系列に対して、ＣＤＤを実行する。また、制御部３０は、変形したパケット信号を無線部２０に送信させる。

また、制御部３０は、ベースバンド処理部２２等から要求信号を送信させる。ここで、要求信号は、トレーニング信号に含まれてもよいし、トレーニング信号とは別のパケット信号に含まれてもよいものとする。なお、説明の簡略化のために、以下の説明では、要求信号がトレーニング信号に含まれるものとする。

次に、トレーニング信号を受信すべき第２無線装置１０ｂに含まれる制御部３０の動作について説明する。制御部３０は、ベースバンド処理部２２に対して、受信したトレーニング信号をもとに、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性をサブキャリア単位に導出させる。すなわち、ベースバンド処理部２２は、受信したトレーニング信号に含まれたＨＴ−ＬＴＦと、予め記憶したＨＴ−ＬＴＦとを使用しながら、相関等によって、データ信号が配置される系列に対する伝送路特性をサブキャリア単位に導出する。なお、図１のごとく、５６のサブキャリアが使用されているので、サブキャリア単位の伝送路特性は、５６のサブキャリアに対して導出される。以上の処理は、主系列に対してだけでなく、副系列に対しても実行される。また、伝送路特性は、図２のごとく、経路あるいは系列を単位にして導出される。

制御部３０は、フーリエ変換を実行することによって、導出したサブキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換する。例えば、６４ポイントのＦＦＴが実行される。その際、伝送路特性が導出されていないサブキャリアには、ゼロが挿入される。以上の処理の結果、６４種の遅延時間に対応した値を有した伝送路特性が導出される。また、制御部３０は、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定する。例えば、６４種の遅延時間のうち、小さい方から１６番目以降の遅延時間に対応した値が、ゼロに仮定される。

その結果、遅延時間単位の伝送路特性は、１６個の成分を有する。なお、サブキャリア単位の伝送路特性は「５６」個の成分を有し、遅延時間単位の伝送路特性は「１６」個の成分を有しているので、以上の処理によってデータ量が少なくなる。図９は、制御部３０における変換処理の概念を示す。横軸は遅延時間を示し、縦軸は信号強度を示す。また、横軸に示した番号は、遅延時間の短い方が小さい値になるように付与されてる。そのため、前述の例においては、番号「１」から「１６」に対する値のみが有効とされる。図７に戻る。

制御部３０における変換処理をさらに詳細に説明する。サブキャリア単位の伝送路特性は、６４行１列の行列Ｈ’_６４によって示され、遅延時間単位の伝送路特性は、６４行１列の行列ｈ’_６４によって示される。ここで、「’」は、推定した値を意味する。行列Ｈ’_６４と行列ｈ’_６４とは、以下のように６４行６４列の行列Ｆ_{６４×６４}によって関連づけられる。

なお、行列Ｆ_{６４×６４}は、サブキャリア単位の伝送路特性と遅延時間単位の伝送路特性との間の変換係数に相当する。前述のごとく、遅延時間単位の伝送路特性が１６個の成分を有している場合、遅延時間単位の伝送路特性は、以下のように１６行１列の行列ｈ’_１６によって示される。

変換係数の行列Ｆ_{６４×１６}は、６４行１６列の成分を有する。さらに、行列ｈ’_１６は、Ｆ_{６４×６４}の一般化逆行列と行列Ｈ’_６４とを使用することによって、以下のように示される。

ここで、Ｆ_{６４×６４}の一般化逆行列は、以下のように示される。

上記の行列の各成分は、既知の値であるので、制御部３０に予め記憶される。すなわち、制御部３０は、サブキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性するための変換係数であって、かつサブキャリア単位の伝送路係数の成分のそれぞれに乗算すべき複数の成分によって形成された変換係数を記憶する。なお、上記に示したように、変換係数は、サブキャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように規定されている。また、制御部３０は、記憶した変換係数とサブキャリア単位の伝送路特性とを成分単位に対応づけながら乗算することによって、遅延時間単位の伝送路特性を導出する。第２無線装置１０ｂに含まれる制御部３０は、ベースバンド処理部２２等に対して、以上のように導出した遅延時間単位の伝送路特性を送信させる。

次に、第２無線装置１０ｂからの伝送路特性を受信すべき第１無線装置１０ａに含まれる制御部３０の動作について説明する。制御部３０は、ベースバンド処理部２２等を介して、遅延時間単位の伝送路特性を取得する。前述のごとく、遅延時間単位の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、サブキャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも、遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされている。制御部３０は、取得した遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数がキャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、遅延時間単位の伝送路特性に対して成分を補充する。

すなわち、第２無線装置１０ｂでのひとつのアンテナ１２と、ひとつの系列との間において、取得した遅延時間単位の伝送路特性は、１６個の成分を有している。制御部３０は、１６個の成分の後段に４８個の「０」を挿入することによって、遅延時間単位の伝送路特性の成分の数を「６４」に拡張する。さらに、制御部３０は、ＦＦＴを実行することによって、拡張した伝送路特性を遅延時間単位からサブキャリア単位に変換する。その結果、制御部３０は、サブキャリア単位の伝送路特性を取得する。さらに、制御部３０は、ベースバンド処理部２２に対して、サブキャリア単位の伝送路特性をもとに、ビームフォーミングを実行させる。ビームフォーミングに関する説明は、後述する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図１０は、ベースバンド処理部２２の構成を示す。ベースバンド処理部２２は、受信用処理部５０、送信用処理部５２を含む。受信用処理部５０は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、受信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、時間領域信号２００に対してアダプティブアレイ信号処理を実行しており、そのために時間領域信号２００のウエイトベクトルの導出を実行する。また、受信用処理部５０は、アレイ合成した結果を周波数領域信号２０２として出力する。なお、受信用処理部５０は、トレーニング信号に対応した周波数領域信号２０２をもとに、前述の伝送路特性を推定する。ここで、伝送路特性は、サブキャリア単位の伝送路特性である。

送信用処理部５２は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、送信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、周波数領域信号２０２を変換することによって、時間領域信号２００を生成する。また、送信用処理部５２は、複数の系列を複数のアンテナ１２にそれぞれ対応づける。さらに、送信用処理部５２は、図３（ａ）−（ｃ）、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）に示されたようなＣＤＤを実行し、図６に示されたようなステアリング行列の演算を実行する。なお、送信用処理部５２は、最終的に時間領域信号２００を出力する。また、送信用処理部５２は、図３（ａ）−（ｃ）に対して、ビームフォーミングを実行する。

図１１は、受信用処理部５０の構成を示す。受信用処理部５０は、ＦＦＴ部７４、ウエイトベクトル導出部７６、合成部８０と総称される第１合成部８０ａ、第２合成部８０ｂ、第３合成部８０ｃ、第４合成部８０ｄを含む。

ＦＦＴ部７４は、時間領域信号２００に対してＦＦＴを実行することによって、時間領域信号２００を周波数領域の値に変換する。ここで、周波数領域の値は、図８のように構成されているものとする。すなわち、ひとつの時間領域信号２００に対する周波数領域の値は、ひとつの信号線にて出力される。

ウエイトベクトル導出部７６は、周波数領域の値から、サブキャリア単位にウエイトベクトルを導出する。なお、ウエイトベクトルは、複数の系列のそれぞれに対応するように導出され、ひとつの系列に対するウエイトベクトルは、アンテナ１２の数に対応した要素をサブキャリア単位に有する。また、複数の系列のそれぞれに対応したウエイトベクトルの導出には、適応アルゴリズムが使用されてもよく、あるいは伝送路特性が使用されてもよいが、これらの処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、ウエイトベクトル導出部７６は、ウエイトを導出する際に、前述のごとく、第１成分−第２成分＋第３成分−第４成分や第１成分＋第２成分等の演算を実行する。最終的に、前述のごとく、サブキャリア、アンテナ１２、系列のそれぞれを単位にして、ウエイトが導出される。なお、ウエイトベクトル導出部７６は、ウエイトベクトルを導出すると共に、前述のサブキャリア単位の伝送路特性を導出する。サブキャリア単位の伝送路特性は、第２無線装置１０ｂのアンテナ１２とひとつの系列との間に対して導出される。

合成部８０は、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値と、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルとによって、合成を実行する。例えば、ひとつの乗算対象として、ウエイトベクトル導出部７６からのウエイトベクトルのうち、ひとつのサブキャリアに対応したウエイトであって、かつ第１の系列に対応したウエイトが選択される。選択されたウエイトは、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。

また、別の乗算対象として、ＦＦＴ部７４にて変換された周波数領域の値のうち、ひとつのサブキャリアに対応した値が選択される。選択された値は、アンテナ１２のそれぞれに対応した値を有する。なお、選択されたウエイトと選択された値は、同一のサブキャリアに対応する。アンテナ１２のそれぞれに対応づけられながら、選択されたウエイトと選択された値が、それぞれ乗算され、乗算結果が加算されることによって、第１の系列のうちのひとつのサブキャリアに対応した値が導出される。第１合成部８０ａでは、以上の処理が他のサブキャリアに対しても実行され、第１の系列に対応したデータが導出される。また、第２合成部８０ｂから第４合成部８０ｄでは、同様の処理によって、第２の系列から第４の系列に対応したデータがそれぞれ導出される。導出された第１の系列から第４の系列は、第１周波数領域信号２０２ａから第４周波数領域信号２０２ｄとしてそれぞれ出力される。

図１２は、送信用処理部５２の構成を示す。送信用処理部５２は、分散部６６、ＩＦＦＴ部６８を含む。分散部６６は、周波数領域信号２０２とアンテナ１２とを対応づける。まず、ビームフォーミングを実行しない場合の処理、例えば、トレーニング信号を送信する際の処理を説明する。分散部６６は、図３（ａ）−（ｃ）、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）のパケットフォーマットに対応したパケット信号を生成するために、ＣＤＤを実行する。ＣＤＤは、行列Ｃとして、以下のように実行される。

ここで、δは、シフト量を示し、ｌは、サブキャリア番号を示している。さらに、行列Ｃと系列との乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。すなわち、分散部６６は、Ｌ−ＳＴＦ等内での循環的なタイミングシフトを系列単位に実行する。また、タイミングシフト量は、図３（ａ）−（ｃ）、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）のごとく設定される。

分散部６６は、図４（ａ）−（ｄ）、図５（ａ）−（ｄ）のごとく生成されたトレーニング信号に対して、ステアリング行列をそれぞれ乗算することによって、トレーニング信号の系列の数を複数の系列の数まで増加させる。ここで、分散部６６は、乗算を実行する前に、入力した信号の次数を複数の系列の数まで拡張する。図４（ｂ）および図５（ｂ）の場合、第１の系列と第２の系列に配置された「ＨＴ−ＳＴＦ」等が入力されるので、入力した信号の数は、「２」であり、ここでは、「Ｎｉｎ」によって代表させる。

そのため、入力したデータは、「Ｎｉｎ×１」のベクトルによって示される。また、複数の系列の数は、「４」であり、ここでは、「Ｎｏｕｔ」によって代表させる。分散部６６は、入力したデータの次数をＮｉｎからＮｏｕｔに拡張させる。すなわち、「Ｎｉｎ×１」のベクトルを「Ｎｏｕｔ×１」のベクトルに拡張させる。その際、Ｎｉｎ＋１行目からＮｏｕｔ行目までの成分に「０」を挿入する。一方、図４（ｂ）および図５（ｂ）の第３の系列と第４の系列に配置された「ＨＴ−ＬＴＦ」に対して、Ｎｉｎまでの成分が「０」であり、Ｎｉｎ＋１行目からＮｏｕｔ行目までの成分にＨＴ−ＬＴＦ等が挿入されている。

また、ステアリング行列Ｓは、次のように示される。

ステアリング行列は、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。また、Ｗは、直交行列であり、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。直交行列の一例は、ウォルシュ行列である。ここで、ｌは、サブキャリア番号を示しており、ステアリング行列による乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。さらに、Ｃは、前述のごとく、ＣＤＤを示す。ここで、ＣＤＤにおけるタイミングシフト量は、複数の系列のそれぞれに対して異なるように規定されている。すなわち、第１の系列に対して「０ｎｓ」、第２の系列に対して「−５０ｎｓ」、第３の系列に対して「−１００ｎｓ」、第４の系列に対して「−１５０ｎｓ」のようにタイミングシフト量が規定される。

次に、ビームフォーミングを実行する場合の処理を説明する。前述のごとく、第２無線装置１０ｂからの遅延時間単位の伝送路特性は、制御部３０によって、サブキャリア単位の伝送路特性に変換される。なお、説明を明瞭化するために、以下では、ひとつのサブキャリアに対する処理を説明するが、他のサブキャリアに対しても同様の処理が実行されればよい。ここで、複数の系列を考慮した伝送路特性であって、かつ制御部３０によって変換された伝送路特性の行列は、Ｈ’として示される。一方、現実の伝送路特性の行列をＨと示すと、両者は以下の関係を有する。

ここで、Ｓは、前述のステアリング行列である。分散部６６は、Ｈのエルミート共役とＨとの積を以下のように計算する。

さらに、分散部６６は、積算結果を以下のように固有値分解する。

ここで、Σが固有値であり、Ｖが固有ベクトルである。分散部６６は、Ｖを送信ウエイトベクトルに設定することによって、複数の系列に対してビームフォーミングを実行する。ＩＦＦＴ部６８は、分散部６６からの信号に対してＩＦＦＴを実行し、時間領域信号２００として出力する。

図１３は、通信システム１００における伝送路特性の通知の手順を示すシーケンス図である。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対してトレーニング信号を送信するが、当該トレーニング信号に要求信号を含める（Ｓ１０）。第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号をもとにサブキャリア単位の伝送路特性を推定する（Ｓ１２）。また、第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換し（Ｓ１４）、変換した伝送路特性を応答信号に含めて、第１無線装置１０ａに送信する（Ｓ１６）。第１無線装置１０ａは、応答信号に含められた伝送路特性をサブキャリア単位の伝送路特性に変換し、変換した伝送路特性から送信ウエイトベクトルを導出する（Ｓ１８）。第１無線装置１０ａは、送信ウエイトベクトルを使用しながらビームフォーミングを実行することによって、データを送信する（Ｓ２０）。

本発明の実施例によれば、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、サブキャリア単位の伝送路特性よりも成分の数が少ない遅延時間単位の伝送路特性を導出できる。また、遅延時間単位の伝送路特性の成分の数をサブキャリア単位の伝送路特性の成分の数よりも少なくするので、応答信号に含まれるデータ量を低減できる。また、応答信号に含まれるデータ量を低減するので、伝送効率を改善できる。また、一般的に、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分には、含まれる遅延波も少ないので、当該成分の値をゼロに仮定しても、推定精度の悪化を抑制できる。また、推定精度の悪化を抑制と、伝送効率の改善を両立できる。

また、サブキャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように変換係数を規定するので、サブキャリア単位の伝送路特性よりも成分の数が少ない遅延時間単位の伝送路特性を導出できる。また、変換係数は予め計算した後に記憶しておくので、処理を簡易にできる。また、遅延時間単位の伝送路特性に対してゼロの値の成分を補充してから、サブキャリア単位への変換を実行するので、遅延時間領域の伝送路特性の成分の数がサブキャリア単位の伝送路特性の成分の数よりも少なくても、サブキャリア単位の伝送路特性を取得できる。

また、データが配置されない系列にもＨＴ−ＬＴＦを配置するので、データが配置されない系列に対する伝送路特性も導出できる。また、ＨＴ−ＳＴＦとＨＴ−ＬＴＦとの強度の差が小さくなるので、ＨＴ−ＳＴＦに対して導出された増幅率をＨＴ−ＬＴＦに適した値に近くできる。また、ＨＴ−ＳＴＦに対して導出された増幅率がＨＴ−ＬＴＦに適した値に近くなるので、ＨＴ−ＬＴＦをもとにした伝送路推定の精度を向上できる。また、トレーニング信号を生成する際に、ＨＴ−ＳＴＦが配置される系列の数と、データが配置される系列の数とを同一の数にするので、ＨＴ−ＳＴＦによって設定された利得がデータに対応し、データの受信特性の悪化を抑制できる。また、同一のタイミングシフト量を多く使用することによって、処理を簡易にできる。また、複数の系列の数を「２」とし、データが配置される系列の数を「１」とする場合、受信装置は、ＨＴ−ＬＴＦの受信状況に応じて、複数の系列のいずれかにデータが配置されるべきかを送信装置に指示できる。すなわち、送信ダイバーシチを実行できる。

また、複数の系列に配置されたＨＴ−ＬＴＦのそれぞれに対するタイミングシフト量は同一の値であるので、データを配置した系列が変更されても、受信装置において容易に対応できる。また、複数の系列のそれぞれに対して異なったタイミングシフト量を設定するので、均一的に処理を実行できる。また、均一的に処理を実行できるので、処理を簡易にできる。また、次に続くパケット信号において、データが配置される系列の数が増加する場合であっても、増加される系列に対するＨＴ−ＬＴＦは、同一のタイミングシフト量にて既に送信されているので、受信装置は、既に導出したタイミング等を使用できる。また、既に導出したタイミング等を使用できるので、受信装置は、データが配置された系列の数の増加に容易に対応できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、複数の系列の数が「４」である場合を説明した。しかしながらこれに限らず例えば、複数の系列の数は、「４」より小さくても構わないし、「４」より大きくても構わない。これにあわせて、前者の場合、アンテナ１２の数が「４」より少なくても構わないし、アンテナ１２の数が「４」より大きくても構わない。これらの場合において、ひとつのグループに含まれる系列の数が「２」より大きくてもよく、あるいはグループの数が「２」より大きくてもよい。本変形例によれば、さまざまな系列の数に本発明を適用できる。

本発明の実施例において、トレーニング信号における「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号関係として、各成分が直交の関係を有している行列を示している。しかしながらこれに限らず例えば、各成分が直交の関係でなくても、加算や減算のような簡単な演算によって、各所望の成分を取り出すことができるような符号関係を有している行列であればよい。本変形によれば、トレーニング信号における「ＨＴ−ＬＴＦ」の符号として、さまざまな符号関係を使用できる。

本発明の実施例において、制御部３０は、要求信号が含まれたパケット信号にトレーニング信号を配置している。しかしながらこれに限らず例えば、制御部３０は、トレーニング信号を配置したパケット信号を送信してから、要求信号が含まれたパケット信号を送信してもよい。本変形例によれば、第２無線装置１０ｂでは、トレーニング信号を受信したタイミングから、応答信号を送信すべきタイミングまでの期間を長くできる。つまり、トレーニング信号が配置されたパケット信号が送信されればよい。

本発明の実施例において、第１無線装置１０ａでは、伝送路特性をもとに、ビームフォーミングを実行する。しかしながらこれに限らず例えば、第１無線装置１０ａでは、伝送路特性をもとに、適応変調を実行してもよい。第１無線装置１０ａの制御部３０は、伝送路特性と伝送レートを対応づけた規則を予め記憶し、当該規則を参照しながら、受けつけた伝送路特性から伝送レートを特定する。ここで、伝送路特性は、伝送路特性から導出できる信号強度や遅延スプレッドであってもよく、伝送レートは、変調方式、符号化率、系列の数によって定められる値であればよい。また、制御部３０は、規則として、変調方式、符号化率、系列の数に対応づけながら、信号強度や遅延スプレッドに対するしきい値を記憶していてもよい。本変形例によれば、適応変調を実行できる。つまり、第２無線装置１０ｂから第１無線装置１０ａに対して、伝送路特性が送信されればよい。

本発明の実施例において、通信システム１００は、マルチキャリア信号を処理の対象としている。しかしながらこれに限らず例えば、通信システム１００は、シングルキャリア信号を処理の対象としてもよい。その場合、第２無線装置１０ｂは、受信した信号をもとに、周波数領域での伝送路特性を導出する。また、第２無線装置１０ｂは、実施例と同様に、導出した伝送路特性を周波数領域から時間領域に変換し、変換した時間領域の伝送路特性を第１無線装置１０ａに送信する。その際、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされる。一方、第１無線装置１０ａは、受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換する。その際、実施例と同様に、受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分が補充されてから、変換が実行される。本変形例によれば、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性よりも成分の数が少ない時間領域の伝送路特性を導出できる。また、時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、周波数領域への変換を実行するので、時間領域の伝送路特性の成分の数が周波数領域の伝送路特性の成分の数よりも少なくても、周波数領域の伝送路特性を取得できる。

本発明の実施例において、ベースバンド処理部２２は、サブキャリア単位の伝送路特性を導出してから、ＩＦＦＴを実行することによって、時間領域の伝送路特性を導出している。しかしながらこれに限らず例えば、ベースバンド処理部２２は、受信した信号から時間領域の伝送路特性を直接導出してもよい。その際、最小自乗法による推定によって、例えば、１６サンプルポイントのみの伝送路特性が推定される。このときの処理は、「今井友裕，小川恭孝，大鐘武雄，”OFDM通信系におけるアダプティブアレーに関する検討，”電子情報通信学会技術研究報告，A・P2001-115, RCS2001-154，Oct. 2001．」、「Y. Ogawa, K. Nishio, T. Nishimura, and T. Ohgane, "Channel Estimation and Signal Detection for Space Division Multiplexing in a MIMO-OFDM System," IEICE Trans. Commun., vol. E88-B, no. 1, pp. 10-18, Jan. 2005.」のごとく実行されればよい。本変形例によれば、サブキャリア単位の伝送路特性の推定に比べて、未知数を少なくできるので、特性を改善できる。

本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。 本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｃ）は、図２の通信システムにおけるパケットフォーマットを示す図である。 図４（ａ）−（ｄ）は、図２の通信システムにおけるトレーニング信号用のパケットフォーマットを示す図である。 図５（ａ）−（ｄ）は、図２の通信システムにおける別のトレーニング信号用のパケットフォーマットを示す図である。 図２の通信システムにおいて最終的に送信されるトレーニング信号のパケットフォーマットを示す図である。 図２の第１無線装置の構成を示す図である。 図７における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図７の制御部における変換処理の概念を示す図である。 図７のベースバンド処理部の構成を示す図である。 図１０の受信用処理部の構成を示す図である。 図１０の送信用処理部の構成を示す図である。 図２の通信システムにおける伝送路特性の通知の手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１０ 無線装置、 １２ アンテナ、 １４ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ ベースバンド処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ３０ 制御部、 １００ 通信システム。

Claims (6)

1. 通信対象の無線装置からのマルチキャリア信号であって、かつ複数の系列にて形成されるマルチキャリア信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信したマルチキャリア信号をもとに、前記複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性をキャリア単位に導出する導出部と、
   前記導出部において導出したキャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換する変換部と、
   前記変換部において変換した遅延時間単位の伝送路特性を前記通信対象の無線装置に送信する送信部とを備え、
   前記変換部は、遅延時間単位の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくし、
   前記受信部において受信すべきマルチキャリア信号は、パケット信号を構成しており、複数の系列のうちの少なくともひとつにデータ信号が配置され、当該データ信号が配置される系列でのデータ信号の前段に既知信号が配置されながら、当該データ信号が配置されない系列に対して、既知信号が配置されるタイミングおよびデータ信号が配置されるタイミング以外のタイミングに付加的な既知信号が配置されており、
   前記導出部は、受信したマルチキャリア信号に含まれた既知信号と、予め記憶した既知信号とを使用しながら、前記データ信号が配置される系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出し、受信したマルチキャリア信号に含まれた付加的な既知信号と、予め記憶した付加的な既知信号とを使用しながら、前記データ信号が配置されない系列に対する伝送路特性をキャリア単位に導出することを特徴とする無線装置。
2. 前記変換部は、
   キャリア単位の伝送路特性を遅延時間単位の伝送路特性に変換するための変換係数であって、かつキャリア単位の伝送路係数の成分のそれぞれに乗算すべき複数の成分によって形成された変換係数を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶した変換係数とキャリア単位の伝送路特性とを成分単位に対応づけながら乗算することによって、遅延時間単位の伝送路特性を導出する実行部とを備え、
   前記記憶部に記憶した変換係数は、キャリア単位の成分のそれぞれに対して、遅延時間が小さい成分に対応した値だけを含むように規定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
3. 通信対象の無線装置との間の伝送路特性であって、かつ時間領域の伝送路係数を前記通信対象の無線装置から受信する受信部と、
   前記受信部において受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換する変換部と、
   前記変換部において変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、前記通信対象の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定する設定部とを備え、
   前記受信部において受信した時間領域の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、
   前記変換部は、前記受信部において受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、前記受信部において受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行することを特徴とする無線装置。
4. 通信対象の無線装置との間の複数系列のそれぞれに対する伝送路特性であって、かつ遅延時間単位の伝送路係数を前記通信対象の無線装置から受信する受信部と、
   前記受信部において受信した伝送路特性を遅延時間単位からキャリア単位に変換する変換部と、
   前記変換部において変換したキャリア単位の伝送路特性をもとに、前記通信対象の無線装置に複数系列のマルチキャリア信号を送信する際の条件を設定する設定部とを備え、
   前記受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、キャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、
   前記変換部は、前記受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性を構成すべき成分の数がキャリア単位の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、前記受信部において受信した遅延時間単位の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行することを特徴とする無線装置。
5. 通信対象の無線装置との間の伝送路特性であって、かつ時間領域の伝送路係数を前記通信対象の無線装置から受信するステップと、
   受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換するステップと、
   変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、前記通信対象の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定するステップとを備え、
   前記受信するステップにおいて受信した時間領域の伝送路特性では、遅延時間が大きい成分の値がゼロと仮定されることによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が少なくされており、
   前記変換するステップは、受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行することを特徴とする通信方法。
6. 第１の無線装置からの信号を受信する手段と、受信した信号をもとに、前記第１の無線装置との間の伝送路特性を周波数領域にて導出する手段と、導出した伝送路特性を周波数領域から時間領域に変換する手段と、変換した時間領域の伝送路特性を前記第１の無線装置に送信する手段とを含む第２の無線装置と、
   第２の無線装置から伝送路係数を受信する手段と、受信した伝送路特性を時間領域から周波数領域に変換する手段と、変換した周波数領域の伝送路特性をもとに、前記第２の無線装置にデータ信号を送信する際の条件を設定する手段とを含む第１の無線装置とを備え、
   第２の無線装置は、時間領域の伝送路特性のうちの遅延時間が大きい成分の値をゼロと仮定することによって、周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数よりも時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数を少なくし、
   第１の無線装置は、受信した時間領域の伝送路特性を構成すべき成分の数が周波数領域の伝送路特性を構成すべき成分の数と等しくなるように、受信した時間領域の伝送路特性に対して所定の値の成分を補充してから、変換を実行することを特徴とする通信システム。

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