JP4610388B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御技術に関し、特に複数のアンテナから信号を送信し、また複数のアンテナによって信号を受信する際の制御方法を利用した無線装置に関する。

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におけるバースト信号は、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、バースト信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、バース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、バース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対応した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（以下、このような指向性パターンを「適応的なパターン」という）。このようなアダプティブアレイアンテナ技術によってデータレートを高速化するための技術が、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムである。ＭＩＭＯシステムでは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、それぞれのアンテナに対応したチャネルを設定する。そのため、ＭＩＭＯシステムは、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チャネル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変調方式を組合せれば、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。このようなデータレートの調節を確実に実行するために、送信装置は、受信装置から、受信装置との間の無線伝送路に適したデータレートに関する情報（以下、「レート情報」という）を取得している方が望ましい。一方、ＭＩＭＯシステムにおいてレート情報が定期的に伝送されない場合、送信装置は、受信装置に対して、レート情報の送信を要求するための信号（以下、「レート要求信号」という）を送信する。

また、ＭＩＭＯシステムでの送信装置と受信装置におけるアンテナの指向性パターンの組合せは、例えば、以下のように示される。ひとつは、送信装置のアンテナがオムニパターンを有し、受信装置のアンテナが適応的なパターンを有する場合である。別のものは、送信装置のアンテナと受信装置のアンテナの両者が、適応的なパターンを有する場合である。前者の方がシステムを簡略化できるが、後者の方が、アンテナの指向性パターンをより詳細に制御するので、特性を向上できる。後者の場合、送信装置が送信のアダプティブアレイ信号処理を実行するために、受信装置から、伝送路推定用の既知信号が予め提供される。アダプティブアレイアンテナ制御の精度を向上させるために、送信装置は、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間のそれぞれの伝送路特性を取得する方が望ましい。そのため、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、データの通信に使用すべきアンテナの本数に関係なく、複数のアンテナから送信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。

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。受信装置によるレート情報の決定に誤差が含まれていれば、ＭＩＭＯシステムによる通信に誤りが生じ、伝送品質の低下および実効的なデータレートの低下がもたらされる。そのため、受信装置によるレート情報の決定は、正確になされる必要がある。また、実効的なデータレートを高めるためには、送信装置と受信装置間において、データ以外の信号、例えば、レート要求信号やトレーニング信号の伝送が、少ない方が望ましい。さらに、データを送信するアンテナの数と比較して、トレーニング信号を送信するアンテナの数が急激に増加すれば、信号の強度も増加される。その結果、受信装置がトレーニング信号を受信する際に、信号に歪みが生じる可能性がある。

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、データを伝送する際の制御の精度を向上させる制御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、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号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バースト信号をもとに、既知信号が配置されている系列の数を取得する取得部と、取得部によって取得された系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定する決定部と、決定部において決定したデータの系列の数を通信対象の無線装置に通知する通知部と、を備える。

「既知信号」は、通信対象の無線装置において伝送路の特性を推定させるための信号である。また、通信対象の無線装置おいてＡＧＣを設定させるための信号は、「既知信号」に含められてもよく、あるいは含められなくてもよいものとする。

この態様によると、既知信号が配置されている系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定するので、データの系列の数の急激な増加を抑制し、データの系列数の増加が失敗になる可能性を抑制できる。

受信部において受信されるバースト信号のうち、既知信号が配置される系列の数は、データが配置される系列の数よりも、所定の値だけ大きくなるように規定されており、データが配置される系列の数の増減に応じて、既知信号が配置される系列の数も増減するように規定されていてもよい。この場合、既知信号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は、所定の関係を有するので、両方の信号の強度の差を小さくでき、受信した信号の悪化を抑制できる。

受信部において受信したバースト信号の品質を導出する導出部をさらに備えてもよい。決定部は、取得部によって取得された系列の数を上限値として、導出部によって導出された品質をもとに、受信可能なデータの系列の数を決定してもよい。この場合、既知信号が配置されている系列の数を上限値にするので、受信可能なデータの系列の数の急激な増加を抑制できる。

本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号を通信対象の無線装置に送信する送信部と、通信対象の無線装置から、受信可能なデータの系列の数に関する通知を受けつける受付部と、受付部において受けつけた通知をもとに、データが配置される系列の数と、既知信号が配置される系列の数を決定する決定部と、決定部での決定をもとにバースト信号を生成し、生成したバースト信号を送信部に出力する生成部と、を備える。

この態様によると、受けつけた通知をもとに、データが配置される系列の数と、既知信号が配置される系列の数を決定するので、データの系列の数の急激な増加を抑制し、データの系列数の増加が失敗になる可能性を抑制できる。

決定部では、データが配置される系列の数よりも所定の値だけ大きくなるように、既知信号が配置される系列の数を規定しており、受けつけた通知をもとにデータが配置される系列の数を決定してから、データが配置される系列の数に所定の値を加えることによって、既知信号が配置される系列の数を決定してもよい。この場合、既知信号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は、所定の関係を有するので、両方の信号の強度の差を小さくできるので、受信した信号の悪化を抑制できる。

本発明のさらに別の態様は、制御方法である。この方法は、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号を通信対象の無線装置から受信する場合での制御方法であって、受信したバースト信号をもとに、既知信号が配置されている系列の数を取得してから、取得した系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定し、決定したデータの系列の数を通信対象の無線装置に通知する。

本発明のさらに別の態様もまた、制御方法である。この方法は、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号を通信対象の無線装置に送信する場合での制御方法であって、通信対象の無線装置から、受信可能なデータの系列の数に関する通知を受けつけ、受けつけた通知をもとに、データが配置される系列の数と、既知信号が配置される系列の数を決定してからバースト信号を生成する。

本発明のさらに別の態様もまた、制御方法である。この方法は、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号を通信対象の無線装置から受信するステップと、受信したバースト信号をもとに、既知信号が配置されている系列の数を取得するステップと、取得された系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定するステップと、決定したデータの系列の数を通信対象の無線装置に通知するステップと、を備える。

受信するステップにおいて受信されるバースト信号のうち、既知信号が配置される系列の数は、データが配置される系列の数よりも、所定の値だけ大きくなるように規定されており、データが配置される系列の数の増減に応じて、既知信号が配置される系列の数も増減するように規定されていてもよい。受信するステップにおいて受信したバースト信号の品質を導出するステップをさらに備え、決定するステップは、取得された系列の数を上限値として、導出された品質をもとに、受信可能なデータの系列の数を決定してもよい。

本発明のさらに別の態様もまた、制御方法である。この方法は、少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置されたバースト信号を通信対象の無線装置に送信するステップと、通信対象の無線装置から、受信可能なデータの系列の数に関する通知を受けつけるステップと、受けつけた通知をもとに、データが配置される系列の数と、既知信号が配置される系列の数を決定するステップと、決定をもとにバースト信号を生成し、生成したバースト信号を送信するステップに出力するステップと、を備える。

決定するステップでは、データが配置される系列の数よりも所定の値だけ大きくなるように、既知信号が配置される系列の数を規定しており、受けつけた通知をもとにデータが配置される系列の数を決定してから、データが配置される系列の数に所定の値を加えることによって、既知信号が配置される系列の数を決定してもよい。

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、データを伝送する際の制御の精度を向上できる。

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、ふたつの無線装置（以下、便宜上、「第１無線装置」と「第２無線装置」という）によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。ＭＩＭＯシステムにおける第１無線装置と第２無線装置は、共にアダプティブアレイ信号処理を実行する。また、ＭＩＭＯシステムは、アンテナの本数、変調方式、誤り訂正の符号化率の各値を変えることによって、データレートを変更する。その際、送信側の無線装置は、受信側の無線装置に対してレート要求信号を送信する。例えば、第１無線装置が第２無線装置にデータを送信する場合、第１無線装置は、第２無線装置に対して、レート要求信号を送信する。

第２無線装置は、自らのレート情報を第１無線装置に通知するが、当該レート情報は、以下の場合に誤りを含む。ひとつ目は、第２無線装置がレート情報を決定してからある程度の期間を要している場合である。ふたつ目は、第２無線装置がレート情報を決定したときと、第１無線装置からのデータを受信するときにおいて、送信に使用される第１無線装置のアンテナの本数が異なる場合である。なお、これらの具体的な説明は、後述する。本実施例に係る第１無線装置は、第２無線装置から取得するレート情報を正確なものにするために、レート要求信号を送信する際に、トレーニング信号も付加する。その結果、第２無線装置は、トレーニング信号によってレート情報を更新できるので、レート情報が正確になる。

また、第１無線装置から第２無線装置にデータを送信する場合、第１無線装置は、トレーニング信号にもとづいて、送信ウエイトベクトルを予め導出してなければならない。そのために、第１無線装置は、第２無線装置にトレーニング信号の送信を要求する（以下、要求のための信号を「トレーニング要求信号」という）。第２無線装置は、トレーニング要求信号にしたがい、第１無線装置にトレーニング信号を送信する。その際、消費電力を低減するために、第２無線装置は、すべてのアンテナからトレーニング信号を送信するのではなく、第１無線装置からデータを受信すべきアンテナからトレーニング信号を送信する。

また、データを送信するアンテナの数よりも、トレーニング信号を送信するアンテナの数が大きい場合、受信側においてデータに誤りが生じたり、伝送路特性の推定精度が悪化する場合がある。トレーニング信号の電力に合わせて受信側がＡＧＣの利得を設定した場合、データに対する増幅が不十分になって、データに誤りが生じる可能性がある。また、データの電力に合わせて受信側がＡＧＣの利得を設定した場合、伝送路特性を推定する際にデータに歪みが生じる可能性がある。そのため、実施例に係る第１無線装置や第２無線装置（以下、これらを総称して「無線装置」という)では、トレーニング信号を送信するアンテナの数が、データを送信するアンテナの数よりひとつ多くなるように設定する。さらに、データを送信するアンテナの数を段階的に増加させることによって、トレーニング信号を送信するアンテナの数を増加させる。

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。ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格と同様に、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５３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。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）、ＱＳＰＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭ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、ＭＩＭＯシステムにおいて使用されるアンテナの本数は、可変に設定される。その結果、変調方式、符号化率、アンテナ本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。以下、前述のごとく、データレートに関する情報を「レート情報」というが、レート情報は、変調方式、符号化率、アンテナ本数のそれぞれの値を含む。ここでは、特に必要のない限り、変調方式、符号化率、アンテナ本数のそれぞれの値を説明しないものとする。

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。第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂのうちの一方が、送信装置に対応し、他方が受信装置に対応する。また、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂのうちの一方が基地局装置に対応し、他方が端末装置に対応する。

通信システム１００の構成を説明する前に、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、異なったデータを送信する。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、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、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから送信された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。

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、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１２ｂによってそれぞれ送信されたデータを独立して復調できるように動作する。さらに、第１無線装置１０ａも、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄに対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。このように送信側である第１無線装置１０ａにおいてもアダプティブアレイ信号処理を実行することによって、ＭＩＭＯシステムにおける空間の分割を確実にする。その結果、複数のアンテナ１２において送信される信号間の干渉が小さくなるので、データの伝送特性を向上できる。

第１無線装置１０ａは、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄから、それぞれ異なったデータを送信する。また、送信すべきデータのレートや容量に応じて、第１無線装置１０ａは、使用すべきアンテナ１２の本数を制御する。例えば、送信すべきデータの容量が大きければ、「４」本のアンテナ１２を使用し、送信すべきデータの容量が小さければ、「２」本のアンテナ１２を使用する。また、第１無線装置１０ａは、使用すべきアンテナ１２の本数を決定する際に、第２無線装置１０ｂにおけるレート情報を参照する。例えば、第２無線装置１０ｂが「２」本のアンテナ１４による受信を指示する場合に、第１無線装置１０ａは、「２」本のアンテナ１２を使用する。さらに、第１無線装置１０ａは、データを送信する際に、アンテナ１２に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。そのため、第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂからトレーニング信号を予め受信し、トレーニング信号にもとづいて送信ウエイトベクトルを導出する。詳細は後述する。

なお、第１無線装置１０ａは、少なくともひとつのデータとして、少なくともひとつの系列を規定し、後述のステアリング行列によって、系列の数を複数のアンテナ１２の数に拡張させつつ、複数のアンテナ１２から送信を実行してもよい。ここで、ステアリング行列の処理対象となるデータを「系列」という。また、複数のアンテナ１２にそれぞれ対応したデータ自体も「系列」と呼ぶものとする。さらに、系列には、トレーニング信号等の既知の信号が含まれてもよい。トレーニング信号に含まれる既知の信号のそれぞれが、「系列」として規定されてもよい。

第２無線装置１０ｂは、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄに対して、アダプティブアレイ信号処理を実行して、第１無線装置１０ａからのデータを受信する。また、前述のごとく、第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を通知したり、トレーニング信号を送信する。なお、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂの動作が、反対になってもよい。

図３（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００でのバーストフォーマットの構成を示す。図３（ａ）は、使用されるアンテナ１２の数が「２」である場合のバーストフォーマットである。図の上段が、第１アンテナ１２ａから送信されるバースト信号を示し、図の下段が、第２アンテナ１２ｂから送信されるバースト信号を示す。「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」、「Ｌｅｇａｃｙ シグナル」は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮシステムのごとく、ＭＩＭＯに対応していない通信システムと互換性を有する信号である。「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」は、タイミング同期およびＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等に使用され、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」は、伝送路推定に使用され、「Ｌｅｇａｃｙ シグナル」は、制御情報を含む。「ＭＩＭＯシグナル」以降は、ＭＩＭＯシステムに特有の信号であり、「ＭＩＭＯシグナル」は、ＭＩＭＯシステムに対応した制御情報を含む。「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と「第２ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」は、タイミング同期およびＡＧＣ等に使用され、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」と「第２ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」は、伝送路推定に使用され、「第１データ」と「第２データ」は、送信すべきデータである。

図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に、データの送信のために「２」本のアンテナ１２が使用される場合のバーストフォーマットである。しかしながら、前述のトレーニング信号が付加されている。トレーニング信号は、図中において、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」に対応する。また、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」は、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄによってそれぞれ送信される。なお、前述のごとく、トレーニング信号が送信されるアンテナ１２の数は、「４」より小さくなってもよい。「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」は、互いの干渉が小さくなるようなパターンによって構成されている。「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」も同様である。ここでは、これらの構成の説明を省略する。一般的に、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」や図３（ａ）における「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」等が、トレーニング信号といわれる場合もあるが、ここでは、トレーニング信号を前述のような図３（ｂ）の信号に限定する。すなわち、「トレーニング信号」とは、通信対象の無線装置１０に伝送路推定を実行させるために、送信すべきデータの数、すなわち系列の数にかかわらず、推定させるべき伝送路に応じた系列の数のＭＩＭＯ−ＬＴＳに相当する。以下、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」を「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と総称し、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」と総称し、「第１データ」と「第２データ」を「データ」と総称する。

図４は、通信システム１００での比較対象となる通信手順を示すシーケンス図である。ここでは、第１無線装置１０ａが、第２無線装置１０ｂのレート情報を取得する動作を示す。説明を簡潔にするために、アダプティブアレイ信号処理の動作を省略する。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、レート要求信号を送信する（Ｓ１０）。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ１２）。第１無線装置１０ａは、レート情報にもとづいて、データレートを設定する（Ｓ１４）。すなわち、レート情報を参照しながら、データレートを設定する。第１無線装置１０ａは、設定されたデータレートによって、データを送信する（Ｓ１６）。第２無線装置１０ｂは、データに対して、受信処理を実行する（Ｓ１８）。

以上のような動作によれば、前述のごとく、第２無線装置１０ｂにおけるレート情報は、以下の場合に誤りを含む。ひとつ目は、第２無線装置１０ｂがレート情報を決定してからある程度の期間を要している場合である。すなわち、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂとの間の伝送路の特性は、一般的に変動しており、それに応じてレート情報の内容も変動する。例えば、レート情報を決定したときに、５０Ｍｂｐｓでの受信が可能であったが、第１無線装置１０ａからデータを受信するときに、１０Ｍｂｐｓでの受信が限界となる場合がある。ふたつ目は、第２無線装置１０ｂがレート情報を決定したときと、第１無線装置１０ａからデータを受信するときにおいて、使用される第１無線装置のアンテナの本数が異なる場合である。すなわち、第２無線装置１０ｂがレート情報を決定する場合に、すべてのアンテナ１２からのトレーニング信号を受けていなければ、未知の伝送路が存在し、正確なレート情報を導出できなくなる。例えば、第１アンテナ１２ａと第２アンテナ１２ｂからの信号にもとづいてレート情報を導出すれば、第３アンテナ１２ｃと第４アンテナ１２ｄの影響が考慮されておらず、その結果、レート情報に誤差が含まれる。

図５は、通信システム１００での比較対象となる別の通信手順を示すシーケンス図である。ここでは、ＭＩＭＯによってデータが伝送される動作を示す。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、トレーニング要求信号を送信する（Ｓ２０）。トレーニング要求信号は、図３（ａ）の「第１データ」や「第２データ」に含まれる。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、トレーニング信号を送信する（Ｓ２２）。第１無線装置１０ａは、受信したトレーニング信号にもとづいて、送信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ２４）。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、データを送信する（Ｓ２６）。第２無線装置１０ｂは、受信したデータに対して、受信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ２８）。さらに、第２無線装置１０ｂは、受信ウエイトベクトルにもとづいて、データの受信処理を実行する（Ｓ３０）。

以上の動作によれば、第２無線装置１０ｂは、すべてのアンテナ１４からトレーニング信号を送信しているので、消費電力が増加する。一方、レート情報におけるデータレートがある程度低い場合に、使用すべきアンテナ１４の数が少なくてもよい場合がある。その場合に、使用する予定のないアンテナ１４からトレーニング信号を送信しなくても、伝送品質の悪化を抑えられる。特に、第２無線装置１０ｂが端末装置であり、バッテリー駆動である場合には、消費電力の低減が望まれている。

図６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、処理部２２と総称される第１処理部２２ａ、第２処理部２２ｂ、第４処理部２２ｄ、変復調部２４と総称される第１変復調部２４ａ、第２変復調部２４ｂ、第４変復調部２４ｄ、ＩＦ部２６、選択部２８、制御部３０、レート情報管理部３２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も同様の構成を有する。また、第１無線装置１０ａや第２無線装置１０ｂが、基地局装置であるか、端末装置であるかによって、異なった構成が含まれるが、ここでは、説明を明確にするために、それらを省略する。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２におい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。無線部２０は、送信動作として、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、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。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換し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。さらに、無線部２０において処理される信号は、バースト信号を形成しており、そのバーストフォーマットは、図３（ａ）−（ｂ）に示した通りである。

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。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、図２におけるひとつのアンテナ１４から送信された信号に対応し、これはひとつの伝送路に対応した信号に相当する。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、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。さらに、処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理した信号を時間領域に変換し、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７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「−２６」から「２６」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「２６」、サブキャリア番号「−２６」から「−１」の順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ＯＭＤＭ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ＯＭＤＭシンボルが配置されているものとする。

図６に戻る。変復調部２４は、受信処理として、処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２として処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。当該指定は、前述のレート情報にもとづいてなされる。

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。ＩＦ部２６は、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、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。

以上のような構成によって、要求信号を送信する場合を説明する。処理部２２は、図３（ａ）あるいは（ｂ）のごとく、複数のアンテナ１２のうちの少なくともひとつから、各アンテナ１２に対応したデータを送信する。使用すべきアンテナ１２の数が「２」である場合、図３（ａ）あるいは（ｂ）での「第１データ」と「第２データ」に相当する。データの送信に使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指示されるものとする。さらに、処理部２２は、図３（ａ）のような「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」等のデータ以外の信号も付加する。また、データの送信に使用すべきアンテナ１２の数が「４」になれば、図３（ａ）−（ｂ）に示されていない「第３データ」と「第４データ」が付加される。このようなデータは、可変データレートに対応した第２無線装置１０ｂに送信される。

制御部３０は、第２無線装置１０ｂでのレート情報を第２無線装置１０ｂに提供させるための要求信号を生成する。さらに、制御部３０は、生成した要求信号を変復調部２４に出力する。処理部２２は、要求信号を送信する際に、データを送信するためのアンテナ１２以外のアンテナ１２も含んだ複数のアンテナ１２から、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応した既知信号も送信する。ここで、要求信号は、図３（ｂ）の「第１データ」や「第２データ」に割り当てられる。また、既知信号は、図３（ｂ）において、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」に相当する。その結果、図３（ｂ）のごとく、データを送信するためのアンテナ１２の本数が「２」であっても、処理部２２は、「４」つのアンテナ１２から既知信号、すなわちトレーニング信号を送信する。このように、要求信号とトレーニング信号を組合せて送信することによって、第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、トレーニング信号にもとづいてレート情報を生成させ、生成されたレート情報を取得できる。その結果、第１無線装置１０ａによって取得される第２無線装置１０ｂのレート情報の精度が、向上する。

以上の説明に対応して、第２無線装置１０ｂが、要求信号とトレーニング信号を受信する場合を説明する。制御部３０は、受信したトレーニング信号にもとづいて、レート情報を生成する。レート情報の生成方法は、任意のものでよい。例えば、無線部２０において受信した信号の信号強度を測定し、測定した信号強度をしきい値と比較することによって、レート情報を生成してもよい。あるいは、処理部２２において導出した受信ウエイトベクトルにもとづいて、レート情報を生成してもよい。なお、レート情報の生成の一例は、後述する。さらに、変復調部２４において復調した結果にもとづいて、レート情報を生成してもよい。決定したレート情報は、変復調部２４、処理部２２、無線部２０を介して送信されるとともに、レート情報管理部３２に保持される。また、レート情報管理部３２は、通信対称の無線装置１０におけるレート情報も保持する。

以上のような構成において、消費電力を低減するために、第１無線装置１０ａは、以下のように動作する。無線部２０は、複数のアンテナ１２によって、第２無線装置１０ｂから、トレーニング信号を受信する。選択部２８は、受信したトレーニング信号にもとづいて、複数のアンテナ１２のうち、第２無線装置１０ｂからのデータを受信する際に使用すべき少なくともひとつを選択する。より具体的には、以下の通りである。選択部２８は、無線部２０において受信したトレーニング信号をもとに、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応した信号強度を導出する。選択部２８は、強度の大きいアンテナ１２を優先的に選択する。例えば、データを受信する際に使用すべきアンテナ１２の数が「３」である場合、選択部２８は、強度の大きいアンテナ１２から「３」つのアンテナ１２を選択する。なお、選択されるべきアンテナ１２の総数は、伝送すべきデータレートや消費電力の値にもとづいて、別途指定されるものとする。処理部２２は、選択部２８において選択されたアンテナ１２を使用しながら、トレーニング信号を送信する。このように、トレーニング信号を送信すべきアンテナ１２の数を削減することによって、消費電力を低減する。

また、以上の動作は、要求信号を送信しない場合においても実行可能である。すなわち、第２無線装置１０ｂからトレーニング要求信号を受けつけた場合にも、適用できる。すなわち、選択部２８は、複数のアンテナ１２のうち、第２無線装置１０ｂからのデータを受信する際に使用すべき少なくともひとつを選択する。その際、選択は、制御部３０からの指示にもとづいてなされる。処理部２２は、第２無線装置１０ｂに対して、複数のアンテナ１２のうちの少なくともひとつから、各アンテナ１２に対応したデータを送信し、かつデータの送信の際に使用すべきアンテナ１２の本数に関係なく、選択部２８において選択された各アンテナ１２に対応したトレーニング信号も送信する。例えば、データは、「２」つのアンテナ１２から送信され、トレーニング信号は、「３」つのアンテナ１２から送信される。

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８は、第１処理部２２ａの構成を示す。第１処理部２２ａは、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４０、合成部４２、参照信号生成部４４、受信ウエイトベクトル計算部５４、分離部４６、送信ウエイトベクトル計算部５２、ＩＦＦＴ部４８、プリアンブル付加部５０を含む。また、合成部４２は、乗算部５６と総称される第１乗算部５６ａ、第２乗算部５６ｂ、第４乗算部５６ｄ、加算部６０を含む。また、分離部４６は、乗算部５８と総称される第１乗算部５８ａ、第２乗算部５８ｂ、第４乗算部５８ｄを含む。

ＦＦＴ部４０は、複数の時間領域信号２００を入力し、それぞれに対してフーリエ変換を実行して、周波数領域の信号を導出する。前述のごとく、ひとつの周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に、サブキャリアに対応した信号をシリアルに並べている。

乗算部５６は、受信ウエイトベクトル計算部５４からの受信ウエイトベクトルによって、周波数領域の信号を重み付けし、加算部６０は乗算部５６の出力を加算する。ここで、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に配置されているので、受信ウエイトベクトル計算部５４からの受信ウエイトベクトルもそれに対応するように配置されている。すなわち、ひとつの乗算部５６は、サブキャリア番号の順に配置された受信ウエイトベクトルを逐次入力する。そのため、加算部６０は、サブキャリア単位で、乗算結果を加算する。その結果、加算された信号も、図７のごとく、サブキャリア番号の順にシリアルに並べられている。また、加算された信号が、前述の周波数領域信号２０２である。

なお、以下の説明においても、処理対象の信号が周波数領域に対応している場合、処理は、基本的にサブキャリアを単位にして実行される。ここでは、説明を簡潔にするために、ひとつのサブキャリアにおける処理を説明する。そのため、複数のサブキャリアに対する処理には、ひとつのサブキャリアにおける処理をパラレルあるいはシリアルに実行することによって、対応される。

参照信号生成部４４は、「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」期間中は予め記憶した「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を参照信号として出力する。またこれらの期間以外は、予め規定しているしきい値によって、周波数領域信号２０２を判定し、その結果を参照信号として出力する。なお、判定は硬判定でなく、軟判定でもよい。

受信ウエイトベクトル計算部５４は、ＦＦＴ部４０からの周波数領域の信号、周波数領域信号２０２、参照信号にもとづいて、受信ウエイトベクトルを導出する。受信ウエイトベクトルの導出方法は、任意のものでよく、そのひとつはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕｅａｒｅ）アルゴリズムによる導出である。また、受信ウエイトベクトルは、相関処理によって導出されてもよい。その際、周波数領域の信号と参照信号は、第１処理部２２ａからだけではなく、図示しない信号線によって、第２処理部２２ｂ等からも入力されるものとする。第１処理部２２ａにおける周波数領域の信号をｘ１（ｔ）、第２処理部２２ｂにおける周波数領域の信号をｘ２（ｔ）と示し、第１処理部２２ａにおける参照信号をＳ１（ｔ）、第２処理部２２ｂにおける参照信号をＳ２（ｔ）と示せば、ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、次の式のように示される。

ここで、雑音は無視する。第１の相関行列Ｒ１は、Ｅをアンサンブル平均として、次の式のように示される。

参照信号間の第２の相関行列Ｒ２は、次の式のように計算される。

最終的に、第２の相関行列Ｒ２の逆行列と第１の相関行列Ｒ１を乗算することによって、受信応答ベクトルが導出される。

さらに、受信ウエイトベクトル計算部５４は、受信応答ベクトルから受信ウエイトベクトルを計算する。

送信ウエイトベクトル計算部５２は、受信ウエイトベクトルから、周波数領域信号２０２の重み付けに必要な送信ウエイトベクトルを推定する。送信ウエイトベクトルの推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理との時間差によって生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮し、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。なお、ここでは、受信ウエイトベクトルをそのまま送信ウエイトベクトルに使用するものとする。

乗算部５８は、送信ウエイトベクトルによって、周波数領域信号２０２を重み付けし、その結果をＩＦＦＴ部４８に出力する。また、ＩＦＦＴ部４８は、乗算部５８からの信号に対して逆フーリエ変換を実行して、時間領域の信号に変換する。プリアンブル付加部５０は、図３（ａ）−（ｂ）のごとく、バースト信号の先頭部分に、プリアンブルを付加する。ここでは、「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を付加する。プリアンブル付加部５０は、プリアンブルを付加した信号を時間領域信号２００として出力する。なお、以上の動作は、図６の制御部３０によって制御されるものとする。図８において、第１時間領域信号２００ａ等は、２カ所に示されている。これらは、ひとつの方向の信号であり、これらが、図６における双方向の信号である第１時間領域信号２００ａ等に対応する。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図９は、通信システム１００におけるデータレートの設定の手順を示すシーケンス図である。図９は、レート要求信号とトレーニング信号を送信する場合のシーケンス図であり、図４に対応する。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、図３（ｂ）のごとく、レート要求信号とトレーニング信号を送信する（Ｓ４０）。第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号にもとづいて、伝送路推定を行う（Ｓ４２）。ここで、伝送路推定は、前述の受信ウエイトベクトルの導出に相当する。第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路にもとづいて、レート情報を更新する（Ｓ４４）。ここで、レート情報の更新については、説明を省略する。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ４６）。第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報を参照しながら、データレートを設定する（Ｓ４８）。

図１０は、第１無線装置１０ａにおけるデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。図１０は、図９での第１無線装置１０ａの動作に対応する。処理部２２は、図３（ｂ）に示したトレーニング信号のフォーマットにて、レート要求信号を送信する（Ｓ５０）。アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４を介して、ＩＦ部２６がレート情報を受けつけなければ（Ｓ５２のＮ）、受けつけるまで待ち続ける。一方、ＩＦ部２６が、レート情報を受けつければ（Ｓ５２のＹ）、制御部３０がデータレートの設定を行う（Ｓ５４）。また、レート情報管理部３２は、レート情報を保持する。

図１１は、通信システム１００におけるデータレートの設定の別の手順を示すシーケンス図である。図１１は、図９に対して、アダプティブアレイ信号処理を考慮し、かつ低消費電力化を目的とした処理のシーケンス図であり、図５に対応する。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、トレーニング要求信号を送信する（Ｓ６０）。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、トレーニング信号を送信する（Ｓ６２）。第１無線装置１０ａは、受信したトレーニング信号の強度にもとづいて、アンテナ１２を選択する（Ｓ６４）。第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、図３（ｂ）のごとく、レート要求信号とトレーニング信号を送信する（Ｓ６６）。なお、トレーニング信号は、選択されたアンテナ１２から送信される。

第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号にもとづいて、伝送路推定を行う（Ｓ６８）。第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路にもとづいて、レート情報を更新する（Ｓ７０）。また、第２無線装置１０ｂは、送信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ７２）。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ７４）。その際、送信ウエイトベクトルを使用することによって、アダプティブアレイ信号処理を実行する。第１無線装置１０ａは、レート情報を含んだバースト信号にもとづいて、受信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ７６）。さらに、受信ウエイトベクトルを使用しながら、レート情報を受信処理する（Ｓ７８）。第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報を参照しながら、データレートを設定する（Ｓ８０）。

図１２は、第１無線装置１０ａにおけるデータレートの設定の別の手順を示すフローチャートである。図１２は、図１１での第１無線装置１０ａの動作に対応する。処理部２２は、トレーニング要求信号を送信する（Ｓ９０）。無線部２０は、トレーニング信号を受信する（Ｓ９２）。選択部２８は、受信したトレーニング信号の強度をアンテナ１２単位で測定し、測定した強度にもとづいて、アンテナ１２を選択する（Ｓ９４）。処理部２２は、図３（ｂ）に示したトレーニング信号のフォーマットにて、選択したアンテナ１２からトレーニング信号を送信し、かつレート要求信号も送信する（Ｓ９６）。

アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４を介して、ＩＦ部２６がレート情報を受けつけなければ（Ｓ９８のＮ）、受けつけるまで待ち続ける。一方、ＩＦ部２６が、レート情報を受けつければ（Ｓ９８のＹ）、処理部２２は、受信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ１００）。また、処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６は、受信処理を実行する（Ｓ１０２）。制御部３０がデータレートの設定を行う（Ｓ１０４）。また、レート情報管理部３２は、レート情報を保持する。

図１３は、通信システム１００での通信手順を示すシーケンス図である。図１３は、トレーニング信号の送信において、低消費電力化を目的とした処理の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、トレーニング要求信号を送信する（Ｓ１１０）。第２無線装置１０ｂは、データを受信するときに使用すべきアンテナ１４を選択する（Ｓ１１２）。また、第２無線装置１０ｂは、選択したアンテナ１４から、第１無線装置１０ａに対して、トレーニング信号を送信する（Ｓ１１４）。第１無線装置１０ａは、受信したトレーニング信号の強度にもとづいて、送信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ１１６）。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、第２無線装置１０ｂに対して、データを送信する（Ｓ１１８）。第２無線装置１０ｂは、データを含んだバースト信号から、受信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ１２０）。第２無線装置１０ｂ、受信ウエイトベクトルにもとづいて、受信処理を実行する（Ｓ１２２）。

図１４は、第２無線装置１０ｂでの送信手順を示すフローチャートである。図１４は、図１３での第２無線装置１０ｂの動作に対応する。アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４を介して、ＩＦ部２６がトレーニング要求信号を受けつけなければ（Ｓ１３０のＮ）、処理を開始しない。一方、ＩＦ部２６がトレーニング要求信号を受けつければ（Ｓ１３０のＹ）、制御部３０は、受信の際に使用すべきアンテナ１４を選択する（Ｓ１３２）。処理部２２は、選択したアンテナ１４から、トレーニング信号を送信する（Ｓ１３４）。

これまでの実施例においては、トレーニング信号を送信する際に、第１無線装置１０ａは、アダプティブアレイ信号処理、すなわちビームフォーミングを実行していなかった。これは、第２無線装置１０ｂに、アンテナの指向性が無指向性である状態において、伝送路推定を行わせるためである。すなわち、第２無線装置１０ｂに対して、本来の伝送路に近い状態において、伝送路推定を行わせるためである。前述のごとく、トレーニング信号とレート要求信号を組合せる場合、第１無線装置１０ａは、以下の処理を実行することによって、第２無線装置１０ｂにおいて決定されるレート情報を高速にできる。第１無線装置１０ａがビームフォーミングを実行すれば、実行しないときと比較して、第２無線装置１０ｂにおける受信時のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が改善される。第２無線装置１０ｂがＳＮＲにもとづいて、データレートを決定している場合、ＳＮＲの改善によって、決定されるデータレートも高くなる。そのため、ここでは、レート要求信号を送信する場合、第１無線装置１０ａは、少なくともトレーニング信号に対して、ビームフォーミングを実行する。

図１５は、通信システム１００におけるデータレートの設定のさらに別の手順を示すシーケンス図である。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、データを送信する（Ｓ１４０）。ここでは、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂとの間において、通信が既に実行されており、データレートは所定の値に設定されているものとする。第１無線装置１０ａは、受信したデータにもとづいて、受信ウエイトベクトルを導出する（Ｓ１４２）。第１無線装置１０ａは、推定した受信ウエイトベクトルにもとづいて、送信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ１４４）。なお、第１無線装置１０ａは、受信したデータに対して、受信処理を実行する。第１無線装置１０ａは、導出した送信ウエイトベクトルによって、ビームフォーミングを行いながら、第２無線装置１０ｂに対して、図３（ｂ）のごとく、レート要求信号とトレーニング信号を送信する（Ｓ１４６）。

第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号にもとづいて、伝送路推定を行う（Ｓ１４８）。第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路にもとづいて、レート情報を更新する（Ｓ１５０）。また、第２無線装置１０ｂは、送信ウエイトベクトルを導出し、これを設定する（Ｓ１５２）。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ１５４）。その際、送信ウエイトベクトルを使用することによって、アダプティブアレイ信号処理を実行する。第１無線装置１０ａは、レート情報を含んだバースト信号にもとづいて、受信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ１５６）。さらに、受信ウエイトベクトルを使用しながら、レート情報を受信処理する（Ｓ１５８）。第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報を参照しながら、データレートを再設定する（Ｓ１６０）。

図１６は、第１無線装置１０ａにおけるデータレートの設定のさらに別の手順を示すフローチャートである。図１６は、図１５での第１無線装置１０ａの動作に対応する。無線部２０は、データを受信する（Ｓ１７０）。処理部２２は、受信ウエイトベクトルを計算し（Ｓ１７２）、送信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ１７４）。処理部２２は、図３（ｂ）に示したトレーニング信号のフォーマットにて、送信ウエイトベクトルによってビームフォーミングを実行しつつ、アンテナ１２からトレーニング信号を送信し、かつレート要求信号も送信する（Ｓ１７６）。

アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４を介して、ＩＦ部２６がレート情報を受けつけなければ（Ｓ１７８のＮ）、受けつけるまで待ち続ける。一方、ＩＦ部２６が、レート情報を受けつければ（Ｓ１７８のＹ）、処理部２２は、受信ウエイトベクトルを設定する（Ｓ１８０）。また、処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６は、受信処理を実行する（Ｓ１８２）。制御部３０がデータレートの設定を行う（Ｓ１８４）。また、レート情報管理部３２は、レート情報を保持する。

次に、レート情報の生成について説明する。レート情報の生成は、図９のステップ４４においてなされ、また、第２無線装置１０ｂによってなされる。レート要求信号の伝送の方向が、第２無線装置１０ｂから第１無線装置１０ａであるとき、レート情報の生成は、第１無線装置１０ａにおいてもなされるが、ここでは、第２無線装置１０ｂでの処理として説明する。その際、図６の構成は、アンテナ１２からアンテナ１４に変更される。図１７は、制御部３０の構成を示す。制御部３０は、相関計算部７０、電力比計算部７２、処理対象決定部７４、レート決定部７６、記憶部７８を含む。

制御部３０における処理の前提として、前述のごとく、図６の無線部２０、処理部２２、変復調部２４は、アンテナ１４によって、第１無線装置１０ａからのトレーニング信号を受信する。トレーニング信号は、図３（ｂ）のごとく、第１データや第２データを送信するための第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ以外のアンテナ１２も含んだ複数のアンテナ１２から送信される。トレーニング信号は、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」に相当する。また、トレーニング信号のそれぞれは、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応するように規定されている。受信ウエイトベクトル計算部５４は、受信したトレーニング信号をもとに、複数のアンテナ１２にそれぞれ対応した受信応答ベクトルを計算する。受信応答ベクトルの計算方法は、前述の通りであるので、説明を省略する。また、受信されるトレーニング信号には、前述のごとく、ＯＦＤＭ変調方式が適用されており、複数のサブキャリアが使用されている。そのため、受信応答ベクトルは、複数のサブキャリアのそれぞれに対して計算される。

相関計算部７０は、受信応答ベクトルから、複数のアンテナ１２にそれぞれ対応した受信応答ベクトル間の相関を計算する。図１において、第１アンテナ１２ａに対応した伝送路特性、すなわち受信応答ベクトルは、「ｈ１１」、「ｈ１２」、「ｈ１３」、「ｈ１４」と示されているが、ここでは、これらをまとめて「ｈ１」と総称し、アンテナ１２の数を「２」とする。以上のように想定すれば、相関計算部７０は、次の通り、相関値Ｓを計算する。

このような相関値Ｓは、ひとつのサブキャリアに対応したものであり、相関計算部７０は、複数のサブキャリアに対応した相関値Ｓをそれぞれ導出する。また、数５のうちの分子が、相関値Ｓであってもよい。

電力比計算部７２は、受信応答ベクトルから、複数のアンテナにそれぞれ対応した受信応答ベクトル間の電力比を計算する。電力比計算部７２は、次の通り、電力比Ｒを計算する。

このような電力比Ｒは、ひとつのサブキャリアに対応したものであり、電力比計算部７２は、複数のサブキャリアに対応した電力比Ｒをそれぞれ導出する。

処理対象決定部７４は、複数のサブキャリアのそれぞれに対応した複数の相関値Ｓと複数の電力比Ｒを入力する。処理対象決定部７４は、複数の相関値Ｓと複数の電力比Ｒから、データレートを決定する際に使用する対象を決定する。決定方法のひとつは、複数のサブキャリアのいずれかに対する相関値Ｓと電力比Ｒを選択することである。その際、図示しない測定部が、サブキャリアのそれぞれに対する信号強度を測定し、処理対象決定部７４は、信号強度の大きいサブキャリアを選択する。あるいは、複数の相関値Ｓと複数の電力比Ｒに対して、それぞれ統計処理、例えば平均を実行し、統計処理された相関値Ｓと統計処理された電力比Ｒを計算する。以下、処理対象決定部７４によって決定された相関値Ｓと電力比Ｒも、相関値Ｓと電力比Ｒという。

レート決定部７６は、処理対象決定部７４からの相関値Ｓと電力比Ｒとをもとに、データに対するデータレートを決定する。その際、記憶部７８に記憶された判定基準を参照する。図１８は、記憶部７８に記憶された判定基準の構造を示す。判定基準は、相関値と電力比によって二次元空間を形成するように規定されており、図示のごとく二次元空間は、複数の部分領域「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」によって分割されている。ここで、部分領域「Ａ」から「Ｄ」のそれぞれは、所定のデータレートに対応している。例えば、アンテナ１２の本数に対応させれば、「Ａ」が「４本」に対応し、「Ｂ」が「３本」に対応し、「Ｃ」が「２本」に対応し、「Ｄ」が「１本」に対応する。

なお、変調方式と符号化率も同様に規定されてもよく、これらの組合せによって、二次元空間がさらに多くの部分領域によって分割されていてもよい。図１７に戻る。レート決定部７６は、入力した相関値Ｓと電力比Ｒを判定基準に対応させ、入力した相関値Ｓと電力比Ｒが含まれる部分領域を特定する。さらに、レート決定部７６は、特定された部分領域から予め規定されたデータレートを導出する。なお、制御部３０は、以上の処理をレート要求信号を受けつけたときに実行する。また、レート情報を送信する際に、決定したデータレートを含める。なお、レート決定部７６は、処理対象決定部７４からの相関値Ｓと電力比Ｒのいずれか一方をもとに、データに対するデータレートを決定してもよい。その際、処理を簡易にできる。

これまで、トレーニング信号を送信する際、データを送信すべきアンテナ１２の数よりも多くのアンテナ１２から「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が送信されていた。また、データを送信すべきアンテナ１２の数にかかわらず、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数が設定されていた。例えば、図３（ｂ）では、４つのアンテナ１２から「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が送信され、ふたつのアンテナ１２から「データ」が送信されていた。なお、図３（ｂ）において、「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数は、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数に規定されていたが、「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数が、「データ」を送信すべきアンテナ１２の数となるように規定されてもよい。すなわち、図３（ｂ）では、第１アンテナ１２ａと第２アンテナ１２ｂだけから「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」が送信されてもよい。

ここでは、データを送信すべきアンテナ１２の数に応じて、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数が設定される場合を説明する。すなわち、ここでは、「データ」が配置される系列の数よりも所定の値だけ大きくなるように、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置される系列の数を規定する。一例として、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数は、「データ」を送信すべきアンテナ１２の数に「１」を加えた数によって規定されているものとする。なお、「１」以外の値であってもよい。例えば、「データ」を送信すべきアンテナ１２の数が「２」であれば、第１無線装置１０ａは、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数を「３」に設定してから、送信を実行する。一方、トレーニング信号を受信する無線装置１０は、「データ」が送信されたアンテナ１２の数でなく、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が送信されたアンテナ１２の数の範囲において、レート情報を生成する。すなわち、アンテナ１２の数「３」の範囲において実現可能なデータレートが、レート情報として生成される。

第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報にもとづいて、「データ」が送信されるアンテナ１２の数を設定する。その際、設定されるアンテナ１２の数が、それまでのアンテナ１２の数よりも多ければ、以上の処理が繰り返されることによって、段階的に「データ」を送信すべきアンテナ１２の数が増加する。それとともに、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を送信すべきアンテナ１２の数も増加される。

図１９（ａ）−（ｃ）は、通信システム１００でのバーストフォーマットの別の構成を示す。図１９（ａ）は、「データ」の系列の数が「１」である場合のバーストフォーマットを示す。図示のごとく、ひとつの系列の「データ」がバースト信号の後段に配置されている。また、「データ」の系列の数よりも多い系列の「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」がその前段に配置されている。なお、「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」の系列の数は、「データ」の系列の数と同一になるように規定されている。ここで、図３（ａ）−（ｂ）における「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」等は、省略されている。図１９（ｂ）は、「データ」の系列の数が「２」である場合のバーストフォーマットを示す。図示のごとく、２つの系列の「データ」が配置されている。また、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」の系列の数と、「データ」の系列の数との関係は、図１９（ａ）と同一である。図１９（ｃ）は、「データ」の系列の数が「３」である場合のバーストフォーマットを示す。以上のように、第１無線装置１０ａから送信されるバーツスト信号のフォーマットが、図１９（ａ）から図１９（ｃ）に段階的に変化することによって、トレーニング信号の数も増加する。

第１無線装置１０ａにおいて、無線部２０等は、図１９（ａ）−（ｃ）のように示されたバースト信号を第２無線装置１０ｂに送信する。「データ」の系列の数は、それまで使用していた数を使用してもよい。制御部３０は、無線部２０等を介して、第２無線装置１０ｂから、レート情報を受けつける。特に、レート情報には、受信可能なデータの系列の数に関する通知が含まれる。

さらに、制御部３０は、レート情報をもとに、「データ」が配置される系列の数と、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置される系列の数を決定する。すなわち、受信可能なデータの系列の数をもとに、制御部３０は、「データ」が配置される系列の数を決定する。例えば、制御部３０は、受信可能なデータの系列の数と等しくなるように、「データ」が配置される系列の数を決定する。また、前述のごとく、制御部３０は、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置される系列の数として、「データ」が配置される系列の数に「１」を加えた数を決定する。すなわち、制御部３０では、「データ」が配置される系列の数の増減に応じて、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置される系列の数も増減するように規定している。変復調部２４、処理部２２等は、制御部３０での決定をもとにバースト信号を生成し、生成したバースト信号を送信する。

第２無線装置１０ｂにおいて、無線部２０等は、バースト信号を第１無線装置１０ａから受信する。制御部３０では、バースト信号をもとに、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置されている系列の数を取得する。これは、「データ」が配置されている系列の数に「１」を加えた数に相当する。

制御部３０は、受信したバースト信号の品質を導出する。ここで、バースト信号の品質として、例えば、ビット誤り率を導出してもよい。また、図１７に示した制御部３０の構成によって、品質が導出されてもよい。さらに、制御部３０は、取得された系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定する。すなわち、制御部３０は、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」が配置されている系列の数を上限値として、品質をもとに、受信可能なデータの系列の数を決定する。これを決定するために、図１８のごとく、判定基準が予め定められていてもよい。なお、決定された受信可能なデータの系列の数が、レート情報とされる。無線部２０等は、決定部において決定したデータの系列の数を通信対象の無線装置１０に通知する。

図２０は、図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットに対応したデータレートの設定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、レート要求信号とトレーニング信号を送信する（Ｓ２００）。このとき、図１９（ａ）のごとく、ひとつの系列の「データ」が送信されているものとする。第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号にもとづいて、伝送路推定を行う（Ｓ２０２）。ここで、伝送路推定は、前述の受信応答ベクトルの導出に相当する。第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路にもとづいて、レート情報を更新する（Ｓ２０４）。なお、第２無線装置１０ｂは、ふたつの系列に配置された「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を検出するので、ふたつの系列を上限値としたレート情報が決定される。ここでは、ふたつの系列に対応したレート情報が決定されるものとする。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ２０６）。第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報を参照しながら、データレートを設定する（Ｓ２０８）。また、第１無線装置１０ａは、設定したデータレートをもとに、データを送信すべき系列の数を増加させる（Ｓ２１０）。すなわち、データを送信すべき系列の数が、「１」から「２」に増加される。

第１無線装置１０ａは、第２無線装置１０ｂに対して、レート要求信号とトレーニング信号を送信する（Ｓ２１２）。このとき、２つの系列の「データ」が送信されているものとする。第２無線装置１０ｂは、トレーニング信号にもとづいて、伝送路推定を行う（Ｓ２１４）。第２無線装置１０ｂは、推定した伝送路にもとづいて、レート情報を更新する（Ｓ２１６）。なお、第２無線装置１０ｂは、３つの系列に配置された「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を検出するので、３つの系列を上限値としたレート情報が決定される。ここでは、３つの系列に対応したレート情報が決定されるものとする。第２無線装置１０ｂは、第１無線装置１０ａに対して、レート情報を送信する（Ｓ２１８）。第１無線装置１０ａは、受けつけたレート情報を参照しながら、データレートを設定する（Ｓ２２０）。

図２１は、第２無線装置１０ｂでのデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。無線部２０は、データを受信する（Ｓ２４０）。受信したデータがレート要求信号であれば（Ｓ２４２のＹ）、制御部３０は、ＭＩＭＯ−ＬＴＳの系列数を取得する（Ｓ２４４）。制御部３０は、受信したデータの品質を導出する（Ｓ２４６）。制御部３０は、取得した系列数を上限値として、品質をもとにレート情報を生成する（Ｓ２４８）。無線部２０は、レート情報を送信する（Ｓ２５０）。一方、受信したデータがレート要求信号でなければ（Ｓ２４２のＮ）、変復調部２４は、データを処理する（Ｓ２５２）。

図２２は、第１無線装置１０ａでのデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。制御部３０は、レート情報から、データの系列数を取得する（Ｓ２６０）と、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」の系列数を「データの系列数＋１」に設定する（Ｓ２６２）。変復調部２４等は、バースト信号を生成し（Ｓ２６４）、無線部２０は、バースト信号を送信する（Ｓ２６６）。制御部３０は、レート情報を受信し（Ｓ２６８のＹ）、データの系列数が変更されていれば（Ｓ２７０のＹ）、データの系列数を変更させてから設定する（Ｓ２７２）。データの系列数が変更させていなければ（Ｓ２７０のＮ）、制御部３０は、現在の系列数を維持する（Ｓ２７４）。データの系列数が最大値でなければ（Ｓ２７６のＮ）、ステップ２６２に戻る。また、制御部３０がレート情報を受信せず（Ｓ２６８のＮ）、あるいはデータの系列数が最大値であれば（Ｓ２７６のＹ）、処理を終了する。

これまでの説明では、系列の数がアンテナの数に等しいとしていた。さらに、図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットの変形例を説明する。無線装置１０は、図１９（ａ）−（ｃ）と同様に、複数の系列のうちの少なくともひとつに配置されるＭＩＭＯ−ＳＴＳと、複数の系列に配置されるＭＩＭＯ−ＬＴＳと、ＭＩＭＯ−ＳＴＳと同一の系列に配置されるデータとを含んだ複数の系列のバースト信号を生成する。さらに、無線装置１０は、ＭＩＭＯ−ＳＴＳ、データにステアリング行列をそれぞれ乗算することによって、複数の系列の数までＭＩＭＯ−ＳＴＳとデータとを増加させる。また、送信装置は、ＭＩＭＯ−ＬＴＳに対してもステアリング行列を乗算する。以下、ステアリング行列を乗算した複数の系列のバースト信号も、これまでと区別せずに、「複数の系列のバースト信号」という。

なお、ステアリング行列には、系列単位に、循環的なタイムシフトを実行させる成分が含まれている。循環的なタイムシフトは、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）と呼ばれるものであり、ＭＩＭＯ−ＳＴＳ等に対して、循環的なタイムシフトがなされる。ＭＩＭＯ−ＬＴＳとデータに対しても同様の処理がなされる。また、タイムシフト量は、複数の系列のバースト信号を単位にして異なっている。以上の処理のごとく、無線装置１０は、複数の系列のバースト信号を変形させ、変形させた複数の系列のバースト信号を複数のアンテナ１２からそれぞれ送信する。

以上のような実施例に対応した課題は、以下のように示されてもよい。すなわち、データの系列数が、アンテナ１２の数に満たない場合であっても、ＭＩＭＯ−ＳＴＳ、ＭＩＭＯ−ＬＴＳ、データをすべてのアンテナ１２からまんべんなく送信したい。複数のアンテナ１２にそれぞれ接続された複数の送信用アンプの負荷を均一化させたい。また、通信対象の無線装置における伝送路推定の精度が向上するようなバーストフォーマットによって、トレーニング信号を送信したい。また、通信対象の無線装置におけるレート情報の精度が向上するようなバーストフォーマットによって、トレーニング信号を送信したい。また、このようなトレーニング信号を送信する場合であっても、データの通信品質の悪化を抑えるようなバーストフォーマットによって、データを送信したい。また、データを受信させるために、トレーニング信号を有効に利用したい。

図２３は、図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットを変形させたバーストフォーマットを送信する送信装置３００の構成を示す。ここで、図２３の送信装置３００は、図６の第１無線装置１０ａの一部に相当する。送信装置３００は、誤り訂正部３１０、インターリーブ部３１２、変調部３１４、プリアンブル付加部３１６、空間分散部３１８、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第３無線部２０ｃ、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を含む。

誤り訂正部３１０は、誤り訂正のための符号化をデータに行う。ここでは、畳込み符号化を行うものとし、その符号化率は予め規定された値の中から選択する。インターリーブ部３１２は、畳込み符号化したデータをインターリーブする。さらに、インターリーブ部３１２は、データを複数の系列に分離してから出力する。ここでは、図１９（ｂ）のように、ふたつの系列に分離する。ふたつの系列のデータは、互いに独立したデータといえる。

変調部３１４は、ふたつの系列のデータのそれぞれに対して、変調を実行する。プリアンブル付加部３１６は、変調されたデータに対してプリアンブルを付加する。そのため、プリアンブル付加部３１６は、プリアンブルとして、ＭＩＭＯ−ＳＴＳ、ＭＩＭＯ−ＬＴＳ等を記憶する。プリアンブル付加部３１６は、複数の系列にそれぞれ配置されるＭＩＭＯ−ＳＴＳとＭＩＭＯ−ＬＴＳと、複数の系列のうちの少なくともひとつに配置されるデータとを含んだ複数の系列のバースト信号を生成する。前述のごとく、データは、ふたつの系列によって形成されている。ここで、複数の系列の数を「３」とするので、３つの系列のバースト信号に、ＭＩＭＯ−ＬＴＳが配置され、３つの系列のバースト信号のうちのふたつに、ＭＩＭＯ−ＳＴＳとデータがそれぞれ配置される。その結果、プリアンブル付加部３１６からは、３つの系列のバースト信号が出力される。ここで、３つの系列のバースト信号のバーストフォーマットは、図１９（ｂ）のように示される。

ここで、ＭＩＭＯ−ＳＴＳの詳細については、説明を省略するが、例えば、少なくとも、複数の系列のバースト信号のうちのひとつに対応したＭＩＭＯ−ＳＴＳは、他の系列のバーストに対応したＭＩＭＯ−ＳＴＳに対して、少なくとも一部が異なったサブキャリアを使用するように規定されてもよい。また、ＭＩＭＯ−ＳＴＳでは、ＭＩＭＯ−ＳＴＳのそれぞれに使用されるべきサブキャリアの数が等しく、かつ互いに異なったサブキャリアを使用するように規定されてもよい。また、前述のごとく、複数の系列のバースト信号のそれぞれは、複数のサブキャリアを使用しており、複数の系列のバースト信号に配置されるＭＩＭＯ−ＬＴＳ間には、トーン・インターリーブがなされる。

空間分散部３１８は、複数の系列のバースト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、ステアリング行列が乗算されたＭＩＭＯ−ＬＴＳと、複数の系列の数まで増加させたＭＩＭＯ−ＳＴＳおよびデータとを生成する。ここで、空間分散部３１８は、乗算を実行する前に、入力したＭＩＭＯ−ＳＴＳおよびデータの次数を複数の系列の数まで拡張する。入力したＭＩＭＯ−ＳＴＳおよびデータの数は、「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、「３」であり、ここでは、「Ｎｏｕｔ」によって代表させる。空間分散部３１８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。

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、以下のように示され、ＣＤＤのために使用される。

ここで、δは、シフト量を示す。すなわち、空間分散部３１８は、複数の系列のそれぞれに対応したシフト量によって、直交行列が乗算されたＭＩＭＯ−ＬＴＳ内での循環的なタイムシフトを系列単位に実行しつつ、複数の系列の数まで増加させたＭＩＭＯ−ＳＴＳ内やデータ内での循環的なタイムシフトを系列単位に実行する。なお、シフト量は、系列を単位にして異なった値に設定される。以上の処理の結果、空間分散部３１８は、複数の系列のバースト信号を変形させる。

無線部２０は、アンテナ１２と同一の数だけ設けられる。無線部２０は、変形された複数の系列のバースト信号を送信する。その際、無線部２０は、変形された複数の系列のバースト信号を複数のアンテナ１２に対応させながら送信する。また、無線部２０は、図示しないＩＦＦＴ部、ＧＩ部、直交変調部、周波数変換部、増幅部を含む。ＩＦＦＴ部は、ＩＦＦＴを行い、複数のサブキャリアキャリアを使用した周波数領域の信号を時間領域に変換する。ＧＩ部は、時間領域のデータに対して、ガードインターバルを付加する。直交変調部は、直交変調を実行する。周波数変換部は、直交変調された信号を無線周波数の信号に周波数変換する。増幅部は、無線周波数の信号を増幅するパワーアンプである。なお、空間分散部３１８は、図示しないＩＦＦＴ部の後段に設けられてもよい。

図２４は、図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットを変形させたバーストフォーマットの構成を示す。ここでは、特に、アンテナ１２の数を「３」とし、図１９（ｂ）のバーストフォーマットを空間分散部３１８によって変形させた場合に対応する。図１９（ｂ）の「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と「第２ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」は、ステアリング行列の乗算の結果、３つの系列のＭＩＭＯ−ＳＴＳとなる。図２４では、これを「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ’」から「第３ＭＩＭＯ−ＳＴＳ’」として示す。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳは、ステアリング行列の乗算の結果、「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ’」となる。図２４では、これを「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ（１）’」から「第３ＭＩＭＯ−ＳＴＳ（１）’」等として示す。図１９（ｂ）の「第１データ」と「第２データ」は、ＭＩＭＯ−ＳＴＳと同様に、「第１データ’」から「第３データ’」として示される。

本発明の実施例によれば、通信対象の無線装置に対して要求信号を送信する際に、複数のアンテナからトレーニング信号を送信するので、通信対象の無線装置でのレート情報であって、かつトレーニング信号にもとづいて生成されたレート情報を取得でき、レート情報の精度を向上できる。また、トレーニング信号を使用することによって、様々な伝送路の影響を考慮しながらレート情報が決定されるので、レート情報の精度を向上できる。また、要求信号とトレーニング信号とを連続して送信するので、最新のレート情報を取得できる。また、最新のレート情報を取得できるので、伝搬路が変動する場合であっても、レート情報の誤差を小さくできる。また、通信対象の無線装置のレート情報が必要なときに、要求信号を送信することによって、レート情報が定期的に送信されない場合であっても、正確なレート情報を取得できる。また、レート情報の精度が向上することによって、データの誤りが低減し、データを伝送する際の制御の精度を向上できる。また、レート要求信号やトレーニング信号を組合せて送信するので、実効的なデータレートの低下を抑制できる。

また、トレーニング信号を送信すべきアンテナの数を削減するので、消費電力を低減できる。また、通信に使用すべきアンテナからはトレーニング信号を送信するので、特性の悪化を抑制できる。また、消費電力を低減できるので、バッテリー駆動の場合、動作期間を長くできる。また、消費電力を低減できるので、無線装置を小型化できる。また、信号強度の高いアンテナを優先的に選択するので、データの伝送品質の悪化を抑制できる。また、無線品質に応じてアンテナを選択するので、消費電力を低減しつつ、データの伝送品質の悪化を抑制できる。また、データを受信すべきアンテナから既知信号を送信するので、通信対象の無線装置において導出される送信ウエイトベクトルの悪化を抑制し、かつデータを受信すべきアンテナを選択するので、消費電力を低減できる。また、導出される送信ウエイトベクトルを正確にできるので、アンテナ指向性の悪化を抑制できる。

また、トレーニング信号を送信する際に、ビームフォーミングを実行することによって、通信対象の無線装置における信号強度を増加でき、より高速な値を有したレート情報を取得できる。また、実際にデータを送信する際もビームフォーミングを実行するので、データの送信の際に適合したデータレートを取得できる。また、データレートを決定する際に、受信応答ベクトル間の相関値と受信応答ベクトル間の強度比を考慮するので、複数のアンテナのそれぞれから送信された信号間の影響を反映できる。また、決定したレート情報の正確性を向上できる。また、ＭＩＭＯシステムにおいて、相関値が小さくなれば伝送特性が向上し、また強度比が小さくなれば向上するので、このような特性を反映するようにデータレートを決定できる。また、相関値と強度比にもとづいたデータレートの決定は、複数のキャリアを使用するシステムに適用できる。また、トレーニングを受信する際に、レート要求信号も受信するので、決定したレート情報を通知でき、精度の高いレート情報を供給できる。

また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳが配置されている系列の数の範囲において、レート情報、特に受信可能なデータの系列の数を決定するので、データの系列の数の急激な増加を抑制できる。また、データ系列の数の急激な増加を抑制できるので、データの系列数の増加が失敗になる可能性を抑制できる。また、データの系列の数をひとつずつ増加するので、電力の急激な変化を抑制できる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳ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は、所定の関係を有するので、両方の信号の強度の差を小さくできる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳとデータの強度の差を小さくするので、ＭＩＭＯ−ＬＴＳの系列の数に、ＭＩＭＯ−ＳＴＳの系列の数を合わせる場合であっても、データの受信品質の悪化を抑制できる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳとデータの強度の差を小さくするので、データの系列の数に、ＭＩＭＯ−ＳＴＳの系列の数を合わせる場合であっても、伝送路推定の悪化を抑制できる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳが配置されている系列の数を上限値にするので、受信可能なデータの系列の数の急激な増加を抑制できる。

また、データの系列の数がＭＩＭＯ−ＬＴＳの系列の数よりも少なくても、直交行列による乗算と循環的なタイムシフト処理を実行するので、データの系列の数をＭＩＭＯ−ＬＴＳの系列の数に一致できる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳにも、データ系列と同様の処理を実行するので、通信対象となる無線装置に、データ受信の際に、ＭＩＭＯ−ＬＴＳを使用させられる。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳをすべてのアンテナから送信するので、受信側が、すべてのアンテナに対する伝送路を推定できる。また、データの系列の数がアンテナ数に等しくなくても、データにウォルシュ行列とＣＤＤによる処理を実行することによって、すべてのアンテナから満遍なく信号を送信できる。また、データの電力をＭＩＭＯ−ＬＴＳに合わせることができる。

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、選択部２８は、受信した信号の強度の大きいアンテナ１２を優先的に選択している。しかしながらこれに限らず例えば、アンテナ１２単位に遅延スプレッドを導出し、遅延スプレッドの小さいアンテナ１２を優先的に選択してもよい。本変形例によれば、遅延波の影響が小さいアンテナ１２を優先的に選択できる。つまり、無線品質のよいアンテナ１２を優先的に選択すればよい。

本発明の実施例において、第１無線装置１０ａは、トレーニング信号を送信する際に使用すべきアンテナ１２の本数と、トレーニング信号を受信する際に使用すべきアンテナ１２の本数とを同一になるように制御している。しかしながらこれに限らず例えば、これらが異なるように制御を行ってもよい。すなわち、処理部２２は、複数のアンテナ１２によって、第２無線装置１０ｂから、受信用のトレーニング信号を受信し、選択部２８は、複数のアンテナ１２のうち、トレーニング信号を送信すべき少なくともひとつのアンテナ１２を選択する。その際、選択部２８は、受信した受信用のトレーニング信号をもとに、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応した無線品質を導出し、無線品質のよいアンテナ１２を優先的に選択してもよい。本変形例によれば、送信用のアンテナ１２の本数と、受信用のアンテナ１２の本数を独立に設定できる。

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）−（ｂ）は、図２の通信システムでのバーストフォーマットの構成を示す図である。 図２の通信システムでの比較対象となる通信手順を示すシーケンス図である。 図２の通信システムでの比較対象となる別の通信手順を示すシーケンス図である。 図２の第１無線装置の構成を示す図である。 図６における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図６の第１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データレートの設定の手順を示すシーケンス図である。 図６の第１無線装置におけるデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。 図２の通信システムにおけるデータレートの設定の別の手順を示すシーケンス図である。 図６の第１無線装置におけるデータレートの設定の別の手順を示すフローチャートである。 図２の通信システムでの通信手順を示すシーケンス図である。 図１３の第２無線装置での送信手順を示すフローチャートである。 図２の通信システムにおけるデータレートの設定のさらに別の手順を示すシーケンス図である。 図６の第１線装置におけるデータレートの設定のさらに別の手順を示すフローチャートである。 図６の制御部の構成を示す図である。 図１７の記憶部に記憶された判定基準の構造を示す図である。 図１９（ａ）−（ｃ）は、図２の通信システムでのバーストフォーマットの別の構成を示す図である。 図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットに対応したデータレートの設定の手順を示すシーケンス図である。 図２０の第２無線装置でのデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。 図２０の第１無線装置でのデータレートの設定の手順を示すフローチャートである。 図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットを変形させたバーストフォーマットを送信する送信装置の構成を示す図である。 図１９（ａ）−（ｃ）のバーストフォーマットを変形させたバーストフォーマットの構成を示す図である。

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 処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ２８ 選択部、 ３０ 制御部、 ３２ レート情報管理部、 ４０ ＦＦＴ部、 ４２ 合成部、 ４４ 参照信号生成部、 ４６ 分離部、 ４８ ＩＦＦＴ部、 ５０ プリアンブル付加部、 ５２ 送信ウエイトベクトル計算部、 ５４ 受信ウエイトベクトル計算部、 ５６ 乗算部、 ５８ 乗算部、 ６０ 加算部、 １００ 通信システム。

Claims (3)

1. 少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置された空間多重方式のバースト信号を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バースト信号をもとに、既知信号が配置されている系列の数を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された系列の数の範囲において、受信可能なデータの系列の数を決定する決定部と、
   前記決定部において決定したデータの系列の数を前記通信対象の無線装置に通知する通知部とを備え、
   前記受信部において受信されるバースト信号のうち、既知信号が配置される系列の数は、データが配置される系列の数よりも、所定の値だけ大きくなるように規定されており、データが配置される系列の数の増減に応じて、既知信号が配置される系列の数も増減するように規定されていることを特徴とする無線装置。
2. 前記受信部において受信したバースト信号の品質を導出する導出部をさらに備え、
   前記決定部は、前記取得部によって取得された系列の数を上限値として、前記導出部によって導出された品質をもとに、受信可能なデータの系列の数を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
3. 少なくともひとつの系列のデータが後段に配置され、かつデータの系列の数よりも多い系列の既知信号が前段に配置された空間多重方式のバースト信号を通信対象の無線装置に送信する送信部と、
   前記通信対象の無線装置から、受信可能なデータの系列の数に関する通知を受けつける受付部と、
   前記受付部において受けつけた通知をもとに、データが配置される系列の数と、既知信号が配置される系列の数を決定する決定部と、
   前記決定部での決定をもとにバースト信号を生成し、生成したバースト信号を前記送信部に出力する生成部とを備え、
   前記決定部では、データが配置される系列の数よりも所定の値だけ大きくなるように、既知信号が配置される系列の数を規定しており、受けつけた通知をもとにデータが配置される系列の数を決定してから、データが配置される系列の数に所定の値を加えることによって、既知信号が配置される系列の数を決定することを特徴とする無線装置。

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