JP4662496B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムおよび無線通信方法に係わり、特に、伝搬路推定に用いる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に必要な制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムおよびに無線通信方法に関する。

セルラー移動通信におけるパケット伝送では、データパケットの伝送効率を高めるために、適応変復調制御、適応拡散率制御、送信電力制御、HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）制御、スケジューリング制御などの適応無線リンク制御が用いられる。これらの制御は、データチャネルと同時に送信される制御チャネルを用いて行われ、送信局は、制御チャネルによってデータチャネルで使用している無線リンクパラメータを受信局に通知する。例えば、適応変復調制御の場合、制御チャネルはデータチャネルの変調方式（QPSK，１６ＱＡＭ等）および符号化率を伝送する。また、適応拡散率制御の場合は、制御チャネルは拡散率や拡散コード、またはシンボル繰返し回数などの情報を伝送する。HARQ制御では、制御チャネルはデータチャネルで伝送されるパケット番号や再送回数などの情報を伝送する。スケジューリング制御を行う場合は、ユーザIDなどの情報を制御チャネルを用いて伝送する。

図２２に、セルラー移動通信のパケット伝送に用いられる従来のフレーム構成を示す。１つのフレームは、基本パイロットシンボルＳ_Pと制御シンボルＳ_CとデータシンボルＳ_Dによって構成されている。基地局が送信を行う下りリンクにおいては、基本パイロットシンボルＳ_Pは、共通パイロットと考えてもよい。基本パイロットシンボルＳ_Pは、制御チャネルおよびデータチャネルの信号を復調するための伝搬路推定に用いられる。データチャネルでは、適応無線リンク制御によって、変調方式・符号化率・拡散率・送信電力などが制御される。これらの制御パラメータは、制御シンボルＳ_Cによって通知される。
適応無線リンク制御では、セル端などの通信品質の低いユーザに対しては、データチャネルの通信品質を向上したり、通信品質の悪い環境においても誤りが発生しない伝送方法への切り替えなどの制御が行われる。図２３は、セル端などの通信品質の低いユーザに対して、送信電力制御が行われた場合の例である。下りリンクにおいては、図２３のように、基本パイロットシンボルの電力は一定に保たれたまま、制御シンボルおよびデータシンボルの送信電力が大きくなるように制御される。このように、図２３の例では、制御チャネルやデータチャネルに対しては、送信電力制御によって、通信品質を向上する制御が行われているが、基本パイロットシンボルに対しては、適応的な制御は行われない。したがって、通常、下りリンクでは、基本パイロットシンボルに対して、やや大きめの送信電力が割り当てられる。しかしながら、セル端においては、他セルからの干渉の影響などがあるため、パイロットシンボルによるチャネル推定精度は他セル干渉によって劣化する傾向にある。

図２４は、セル端などの通信品質の低いユーザに対して、適応拡散率制御が行われた場合の例である。この例では、データシンボルの繰返し回数を増やすことによって、データチャネルのS/Nを改善している。このように、図２４の例においても、データチャネルに対しては、シンボル繰返し数を制御することによって、通信品質を改善する制御が行われるが、パイロットシンボルに対しては、S/Nを改善するような適応的な制御は行われない。
このように、従来のパケット伝送方法では、セル端などの通信品質の低いユーザ端末と基地局の間では、適応無線リンク制御によってデータチャネルの通信品質が保証されるが、
復調特性に大きく影響するパイロットシンボルに対しては、適応的な制御を行う仕組みが存在しなかった。したがって、復調に用いるチャネル推定値の推定精度が改善されずに、データチャネルの復調特性が改善しなくなる限界が生じてしまう問題があった。

第1従来技術として正規のパイロットシンボルの他に、所定の制御シンボル、たとえば３ＧＰＰ標準によるＴＦＣＩ(Transport Format Combination Indicator)制御シンボルをパイロットシンボルとして使用する技術がある(たとえば特許文献1参照)。この第1従来技術によれば、パイロットシンボルとして使用されるシンボル数が増大する結果、チャネル推定精度を向上できる。
第2従来技術として、プリアンブル部とペイロード部に分かれている無線ＬＡＮのフォーマットに対して、プリアンブル部だけでなく、ペイロード部においてもパイロットシンボルを挿入する技術がある(たとえば特許文献２参照)。
しかし、第１従来技術は、追加パイロットシンボルの挿入を適応的に行うものではない。また、第１従来技術は、３ＧＰＰ標準による特定の性質を利用するもので一般的な無線通信のチャネル推定に適用できない。
また、第２従来技術は、追加パイロットシンボルの挿入を適応的に行う方法ではなく、常に、プリアンブル部とペイロード部にパイロットシンボルを挿入するもので、パイロットシンボル数が多くなって伝送効率が低下する問題がある。

以上から本発明の目的は、伝搬路状態に基づいて追加パイロットシンボルの挿入を適応的に行えるようにしてチャネル推定精度を向上することである。
本発明の別の目的は、移動速度が速くフェージング周波数が高い場合にもチャネル推定精度を適応的に向上することである。
本発明の別の目的は、伝搬路状態に基づいて送信方式(データシンボルの変調方式、符号化率、拡散率、送信電力など)を制御する適応制御と関連付けながら、パイロットシンボルの追加制御を行うことである。
本発明の別の目的は、伝搬路状態に基づいてあるいは要求に基づいて、1本の送信アンテナによる送信からＭＩＭＯ(Multiple-Input Multiple-Output)や送信ビームフォーミングなどのように複数の送信アンテナによる送信に切り換えることである。
本発明の別の目的は、基本パイロットシンボルの電力やシンボル数をあらかじめ小さく設定できるようにすることである。
本発明の別の目的は、受信側で追加パイロットシンボルの有無やシンボル数、追加される位置を識別して追加パイロットシンボルを用いたチャネル推定を可能にすることである。
特開２００３−３２１４６号公報 特表２００３−５３６２８８号公報

本発明は伝搬路推定に用いる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に必要な制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムおよび無線通信方法である。
本発明の無線通信システムにおいて、送信装置は、基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボルをフレームに追加するか否かを決定するパイロット追加決定部、追加パイロットシンボルに関する情報を含む制御シンボルを生成する制御シンボル生成部、前記パイロットシンボルの追加決定により、前記パイロットシンボルを追加されたフレームを組立てるフレーム組立部、該フレームを送信する送信部を備えている。
また、送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部を備え、前記パイロット追加決定部は、該伝搬路情報に基づいて追加パイロットシンボルの有無および追加パイロットシンボルの数を決定する。
また、送信装置は、受信装置の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、前記パイロ
ット追加決定部は、該受信装置の移動速度に応じて、追加パイロットシンボルをデータシンボル領域内に分散して配置するか否か及び追加パイロットシンボル位置を決定する。
また、送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部、前記伝搬路情報に基づいて送信方式を適応的に制御する適応制御部を備え、前記パイロット追加決定部は、適応制御によっても伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルの追加を決定する。
また、送信装置は、複数の送信アンテナと、各送信アンテナに対応する送信部を備え、前記フレーム組立部は、パイロットシンボルを追加しない場合、1本の送信アンテナから送信する追加パイロットシンボルを含まないフレームを組み立て、パイロットシンボルを追加する場合、前記1本の送信アンテナから送信する前記フレームと、他の送信アンテナから送信するフレームであって、追加パイロットシンボルを含み、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームとを組み立てる。

本発明の無線通信システムの受信装置は、受信フレームに含まれる制御シンボルを復調し、該制御シンボル情報に基づいて受信フレームに追加パイロットシンボルが含まれているか判定する制御シンボル復調部、追加パイロットシンボルが含まれている場合には、該追加パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定する伝搬路推定部、該伝搬路推定値に基づいてデータシンボルを復調するデータシンボル復調部を備えている。
また、受信装置の伝搬路推定部は、前記基本パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定する第1の伝搬路推定部、追加パイロットシンボルが存在すれば、該追加パイロットシンボルを用いて伝搬路の推定を行う第2の伝搬路推定部を備え、前記制御シンボル復調部は第1の伝搬路推定部で推定された第1の伝搬路推定値を用いて制御シンボルを復調し、前記データシンボル復調部は、前記制御シンボル情報と前記第2の伝搬路推定部で推定した第2の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する。
また、受信装置は、制御チャネルに含まれる追加パイロット情報の誤りを検出する誤り検出部を備え、追加パイロット情報に伝送誤りが生じていなければ、前記第2の伝搬路推定値に基づいて再度制御シンボルを復調する第2の制御シンボル復調部を備え、前記データシンボル復調部は、前記第2の制御シンボル復調部で復調した制御シンボルと前記第2の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する。

本発明の無線通信方法は、送信側において、基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボルをフレームに追加するか否かを決定するステップ、追加する場合には、追加パイロットシンボルに関する情報を含む制御シンボルを生成するステップ、前記基本パイロットシンボル、制御シンボル、追加パイロットシンボル、データシンボルを含むフレームを組立てて送信するステップを有し、受信側において、受信フレームに含まれる制御シンボルを復調するステップ、該制御シンボル情報に基づいて受信フレームに追加パイロットシンボルが含まれているか判定するステップ、追加パイロットシンボルが含まれている場合には、該追加パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定するステップ、該伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調するステップを有している。

本発明の第１の概略説図である。 本発明の第２の概略説図である。 本発明の送信装置の構成図である。 追加パイロット情報保存部に記憶されているパイロットの追加基準テーブルの説明図である。 データシンボルにおけるパイロット追加位置説明図である。 追加パイロット割当て部による第１のパイロット追加制御の処理フローである。 追加パイロット割当て部による第２のパイロット追加制御の処理フローである。 追加パイロット割当て部による第３のパイロット追加制御の処理フローである。 追加パイロット割当て部による第４のパイロット追加制御の処理フローである。 受信装置の第１の構成図である。 受信装置における復調部の復調処理フローである。 制御チャネルの誤りを改善する受信装置の第２の構成図である。 フレーム構成図である。 図１２の受信装置における復調部の復調処理フローである。 第２実施例の送信装置の構成図である。 第２実施例のフレーム構成図である。 第２実施例の受信装置の構成図である。 第３実施例の送信装置の構成図である。 アンテナのビーム指向性説明図である。 第３実施例のフレーム構成図である。 第３実施例の受信装置の構成図である。 セルラー移動通信のパケット伝送に用いられる従来のフレーム構成図である。 セル端などの通信品質の低いユーザに対して、送信電力制御が行われた場合の第1のフレーム例である。 セル端などの通信品質の低いユーザに対して、適応拡散率制御が行われた場合の第2のフレーム例である。

（Ａ）本発明の概略
・パイロットシンボルの追加
セル端などの通信品質の低いユーザ端末に対して、送信側である基地局は、図１（B）に示すように、データシンボルＳ_Dの領域内に基本パイロットシンボルS_Pと別のパイロットシンボルＳ_NPの追加挿入を行い、その追加パイロットシンボルＳ_NPに関する情報を制御シンボルＳ_Cによって受信側であるユーザ端末に通知する。逆向きに、ユーザ端末が送信側
となって、データを基地局に伝送する場合においても、基地局とユーザ端末間の通信品質が低い場合、ユーザ端末は、データシンボルＳ_Dの領域内にパイロットシンボルＳ_NPの追加挿入を行い、その情報を制御シンボルＳ_Cによって受信側である基地局に通知する。
パイロットシンボルＳ_NPの追加挿入は、送信局と受信局間の伝搬路状態に応じて決定される。送信局と受信局間の伝搬路状態は、送信局で測定してもよいし、受信局で測定した結果を送信局にフィードバックしてもよい。伝搬路状態を示すパラメータには、受信電力、受信SIR(Signal to Interference power Ratio)、遅延スプレッド、ドップラ周波数(フェージング周波数)などが考えられる。これらの伝搬路パラメータの測定結果を元にして通信品質の閾値を設けて、通信品質が閾値以下となった場合に、送信局はパイロットの追加挿入を決定する。なお、ドップラ周波数は移動局の移動速度あるいはフェージング周波数を推定するものである。

・追加パイロットシンボルの分散
伝搬路パラメータのうち、ドップラ周波数が高い場合は、時間方向の伝搬路変動が速いため、図２（B）に示すように追加するパイロットシンボルＳ_NPを時間方向に分散して配置し、伝搬路変動に追従したチャネル推定を行うようにする。
・適応無線リンク制御に関連付けたパイロットシンボルの追加制御
送信局は、データチャネルに対して適応無線リンク制御を行い、これ以上データチャネルの通信品質を改善する制御（例えば、変調度を下げる、あるいは符号化率を小さくする、あるいは拡散率を上げること）ができなくなった場合、パイロットシンボルＳ_NPの追加挿入を行う。また、再送制御によって、データチャネルのACK／NACKを返送する場合、データチャネルの適応無線リンク制御によっても誤り率が改善しないとき、パイロットシンボルＳ_NPの追加挿入を決定する。

・複数アンテナによる送信制御時のパイロットシンボルの追加
送信局は、MIMO多重伝送や、送信ダイバーシチ、送信ビームフォーミングなど、複数の送信アンテナを用いてデータチャネルの伝送を行う場合、基本パイロットシンボルとは異なるパイロットシンボルをデータシンボルの領域に追加挿入する。
MIMO多重伝送や送信ダイバーシチ伝送では、送信アンテナ毎に互いに直交したパイロットシンボルを送信する必要がある。そのため、送信アンテナ毎に直交したパイロットシンボルをデータシンボル領域に挿入する。
送信ビームフォーミングでは、データシンボルと同じアンテナウェイトが乗算された追加パイロットシンボルを送信する必要があるため、データシンボルと同じアンテナウェイトでビームフォーミングされた追加パイロットシンボルをデータシンボル領域に追加挿入する。

・受信制御
送信局では、伝搬路状態や、データチャネルの適応無線リンク制御パラメータの変更が可能であるか否か、マルチアンテナを用いた送信方法であるか否かに応じて、追加パイロットシンボルの有無や追加パイロットシンボル数とその位置を決定し、その情報を制御チャネルによって受信局に通知する。
受信局では、まず、基本パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、そのチャネル推定値を元にして制御チャネルを復調する。次に、復調した制御情報から、追加パイロットシンボルの有無、追加パイロットシンボル数、追加パイロットシンボル位置などの情報を得る。そして、追加パイロットシンボルが挿入されている場合には、追加パイロットシンボルを用いて再度チャネル推定を行う。最後に、追加パイロットシンボルを用いて推定したチャネル推定値を用いてデータチャネルの復調を行う。ここで、データチャネルの復調には、追加パイロットシンボルのみのチャネル推定値を用いてもよいし、追加パイロットシンボルと基本パイロットシンボルの平均値をチャネル推定値として用いてもよい。追加パイロットシンボルのみのチャネル推定値を用いる場合とは、フェージング周波数が
高い場合である。

・追加パイロット情報に伝送誤りがない場合の制御
制御チャネルが追加パイロットシンボルの情報を含む部分と無線リンクパラメータを含むその他の制御情報部分に分かれており、追加パイロット情報に誤りがなく、制御チャネルのその他の制御情報に誤りが生じた場合、追加パイロットシンボルを用いて推定したチャネル推定値を用いて、再度制御チャネルの復調を行うことにより、制御チャネルの誤りを改善する。
なお、本発明は、図１に示すようなフレーム構成を有する無線通信方法に関するものであり、通信に用いる変調方式を限定するものではない。すなわち、図１に示す１つのシンボルが、シングルキャリアで変調されている場合だけでなく、マルチキャリアで変調されている場合にも、本発明を適用可能である。例えば、マルチキャリア変調の１つであるOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式に適用した場合には、図１の１つのシンボルが複数のサブキャリアからなるOFDMシンボルで構成されているとみなし、本発明を適用することができる。

(Ｂ)第１実施例
（ａ）送信装置の構成
図３は本発明の送信装置の構成図であり、フレーム生成部１１は基本パイロットシンボルを生成する基本パイロット生成部１１ａ、制御シンボルを生成する制御チャネル生成部１１ｂ、データシンボルを生成するデータチャネル生成部１１ｃ、追加パイロットシンボル生成する追加パイロット生成部１１ｄ及びこれらシンボルを多重して出力する多重部１１ｅを有している。フレーム生成部１１は、追加パイロットシンボルＳ_NPを追加しない場合には図１（A）、図２(A)に示すフレームを生成し、追加パイロットシンボルＳ_NPを追加する場合には図１（B）あるいは図２（B）に示すフレームを生成して出力する。送信部１２はフレーム生成部１１で生成されたフレームを直交変調し、得られたべースバンドの送信信号周波数を無線周波数にアップコンバートすると共に増幅してアンテナ１３から送出する。
適応無線リンク制御部１４は、通信相手（受信局）から受信した伝搬路状態を示す伝搬路情報あるいは自装置内の伝搬路状態測定部２２で測定した伝搬路状態を示す伝搬路情報あるいは受信局から受信したACK/NACK情報、あるいは受信局からの要求に従って、データチャネルの変調方式や符号化率、拡散率などのリンクパラメータの決定制御を行うと同時に、その情報を制御チャネル生成部１１ｂとデータチャネル生成部１１ｃに入力する。また、適応無線リンク制御部１４は、データチャネルに対して適応無線リンク制御を行い、これ以上データチャネルの通信品質を改善する制御（例えば、変調度を下げる、あるいは符号化率を小さくする、あるいは拡散率を上げること）ができなくなった場合及び再送制御によっても誤り率が改善しない場合、その旨を追加パイロット割当て部１５に入力する。
追加パイロット割当て部（パイロット追加決定部）１５は、伝搬路情報(伝搬路状態)に基づいて、あるいは適応無線リンク制御部１４からこれ以上データチャネルの通信品質を改善する制御ができなくなったことが通知された時、あるいは、適応無線リンク制御部１４から再送制御により誤り率が改善しないことが通知された時、データチャネルのシンボル位置を空けて基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボル(追加パイロットシンボル)を追加することを決定する。また、追加パイロット割当て部１５は、追加パイロット情報保存部１６に記憶されているパイロットシンボルの追加基準テーブルを参照して伝搬路状態(たとえば受信ＳＩＲ)に基づいて追加パイロットシンボル数、追加パイロットシンボルの位置を決定し、制御チャネル生成部１１ｂとデータチャネル生成部１１ｃと追加パイロット生成部１１ｄに入力する。

図４は追加パイロット情報保存部１６に記憶されているパイロットシンボルの追加基準
テーブルの説明図であり、図４（A）にパイロットシンボルの追加基準と追加数の対応テーブルが、図４（B）にはパイロットシンボルの追加位置と追加位置の順序テーブルが示されている。図４（A）のテーブルより受信ＳＩＲが所定値以上ではパイロットシンボルを追加せず、所定値以下ではパイロットシンボルを追加し、受信ＳＩＲが悪い程、追加パイロットシンボル数を多くする。また、図４（B）のテーブルより明らかなように、ドプラー周波数が１００Ｈｚ未満の時、すなわち、受信装置である移動端末の移動速度が低速の時、追加パイロットシンボルの分散を行なわず、ドプラー周波数が１００Ｈｚ以上の時、すなわち、受信装置である移動端末の移動速度が高速の時、追加パイロットシンボルを分散配置する。移動速度が高速の時に分散配置する理由は、固定配置したパイロットシンボルでは、高速時にフェージング周波数が高くなるため精度よく伝搬路(チャネル)の推定ができなくなるからである。

図５はデータシンボルにおけるパイロット追加位置説明図であり、（A）は固定配置する場合のパイロット追加位置を示し、（B）は分散配置した場合のパイロット追加位置を示し、追加パイロットシンボル数が１〜４のそれぞれの場合について追加位置を示している。
図3に戻って、制御チャネル生成部１１ｂはリンクパラメータや追加パイロットシンボルに関する情報(パイロットシンボルの有無、追加数、追加位置)等を含む制御シンボルを作成し、データチャネル生成部１１ｃはリンクパラメータに基づいたデータシンボルを作成すると共に、追加パイロット割り当て部１５から通知された追加パイロットシンボル位置にデータシンボルを配置しないようにデータシンボルを生成する。
受信部１７は、受信局から送られてくる信号を、アンテナ１８を介して受信し、受信した無線信号の周波数をべースバンド周波数にダウンコンバートし、しかる後、直交復調してチャネル推定部１９、制御チャネル復調部２０、データチャネル復調部２１に入力する。チャネル推定部１９は受信局（移動端末）からのアップリンクにおける伝搬路（チャネル）を、パイロットシンボルを用いて推定し、制御チャネル復調部２０は、チャネル推定値を用いて受信局から送られた制御チャネルを復調し、該制御チャネルによって伝送される伝搬路情報(受信局で測定したダウンリンクの伝搬路状態を示す情報)やＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報などを、適応無線リンク制御部１４や追加パイロット割当て部１５に通知する。ダウンリンクとアップリンクの無線周波数が離れておらず、ダウンリンクとアップリンクの無線状態が同等と想定できる場合には、伝搬路測定部２２を設け、ここで伝搬路状態を測定して適応無線リンク制御部１４や追加パイロット割当て部１５に通知することもでき、かかる場合受信局は伝搬路情報を測定してフィードバックする必要はない。
データチャネル復調部２１は、上記のチャネル推定値及び変調方式、符号化率などを特定する制御情報を用いてデータシンボルを復調して出力する。

（ｂ）パイロット追加制御
図６は追加パイロット割当て部１５による第１のパイロット追加制御の処理フローである。なお、追加パイロットシンボルの分散制御はしないものとしている。
追加パイロット割当て部１５は伝搬路情報たとえば受信ＳＩＲを取得し(ステップ１０１)、該受信ＳＩＲが閾値（図4の例では１０ｄＢ）未満であるか判別し(ステップ１０２)、閾値以上であれば、パイロットシンボルを追加しない旨をフレーム生成部１１に指示する(ステップ１０３)。一方、受信ＳＩＲが閾値未満であれば、該受信ＳＩＲに基づいて図４(Ａ)のテーブルを参照してパイロットシンボルの追加数を決定し(ステップ１０４)、該追加数のパイロットシンボルを含むフレーム作成をフレーム生成部１１に指示する(ステップ１０５)。
フレーム生成部１１はパイロットシンボルを追加しない場合には、図１（A）に示すフレームを作成し、パイロットシンボルを追加する場合には図１（B）に示すフレームを作成し、送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう(ステップ１０６)。
以上の追加パイロット制御によれば、伝搬路状態に基づいて追加パイロットシンボルの挿入を適応的に行えるようしてチャネル推定精度を向上することができる。

図７は追加パイロット割当て部１５による第２のパイロット追加制御の処理フローであり、追加パイロットシンボルの分散制御を行なう場合である。
追加パイロット割当て部１５は伝搬路情報たとえば受信ＳＩＲおよびドプラー周波数を取得し(ステップ２０１)、該受信ＳＩＲが閾値未満であるか判別し(ステップ２０２)、閾値以上であれば、パイロットシンボルを追加しない旨をフレーム生成部１１に指示する(ステップ２０３)。一方、受信ＳＩＲが閾値未満であれば、該受信ＳＩＲに基づいてパイロットシンボルの追加数を決定し(ステップ２０４)、ついで、ドプラー周波数が１００Ｈｚ未満であるか判定する(ステップ２０５)。ドプラー周波数が１００Ｈｚ未満で受信局の移動速度が低速の場合には、追加パイロットシンボルは分散しないものとして追加位置を決定し(ステップ２０６)、ドプラー周波数が１００Ｈｚ以上で受信局の移動速度が高速の場合には、追加パイロットシンボルは分散するものとして追加位置を決定し(ステップ２０７)、該追加パイロットシンボルを含むフレーム作成をフレーム生成部１１に指示する(ステップ２０８)。
フレーム生成部１１はパイロットシンボルを追加しない場合には、図２（A）に示すフレームを作成し、パイロットシンボルを追加するが、分散しない場合には図１（B）に示すフレームを作成し、パイロットシンボルを追加し、分散する場合には図２（B）に示すフレームを作成し、送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう（ステップ２０９)。
以上のパイロットシンボル追加制御よれば、移動局の移動速度が速くフェージング周波数が高い場合でも、追加パイロットシンボルの位置を分散することによりチャネル推定精度を適応的に向上することができる。

図８は追加パイロット割当て部１５による第３のパイロット追加制御の処理フローであり、適応無線リンク制御部１４からこれ以上データチャネルの通信品質を改善する制御ができなくなったことが通知された場合である。
適応無線リンク制御部１４は、伝搬路情報を取得し(ステップ３０１)、該伝搬路情報に基づいて適応制御を行う(ステップ３０２)。
この適応制御において、適応無線リンク制御部１４は、伝搬路情報に基づいてデータチャネルの変調方式や符号化率、拡散率などのリンクパラメータの変更が可能であるかチェックし(ステップ３０３)、可能であれば、これらリンクパラメータを変更する(ステップ３０４)。すなわち、適応無線リンク制御部１４は、受信品質が悪くなる程、変調度や符号化率を下げ、あるいは拡散率を大きくする。しかる後、該適応制御にしたがってデータを送信する(ステップ３０８)。
一方、ステップ３０３において、リンクパラメータの変更が不可能であれば、適応無線リンク制御部１４は、追加パイロット割当て部１５に適応制御によりこれ以上データチャネルの通信品質を改善することができなくなったことを通知する(ステップ３０５)。
追加パイロット割当て部１５は、適応無線リンク制御部１４から適応制御によりこれ以上データチャネルの通信品質を改善することができなくなったことが通知されると、受信ＳＩＲに基づいてパイロットシンボルの追加数、追加位置を決定し(ステップ３０６)、該追加数のパイロットシンボルを追加位置に含むフレーム作成をフレーム生成部１１に指示する(ステップ３０７)。
フレーム生成部１１はパイロットシンボルを追加しない場合には、図１（A）に示すフレームを作成し、パイロットシンボルを追加する場合には図１（B）あるいは図２（B）に示すフレームを作成し、送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう(ステップ３０８)。
以上のパイロットシンボル追加制御によれば、データチャネルにおける適応無線リンク制御だけでなく、追加パイロットシンボルの追加制御を行うことにより、データチャネルのS/Nだけでなく、チャネル推定の精度も同時に改善することができるため、システムのスループットを向上できる。

図９は追加パイロット割当て部１５による第４のパイロット追加制御の処理フローであり、適応無線リンク制御部１４から適応制御により誤り率が改善しないことが通知された場合である。
適応無線リンク制御部１４は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を取得し(ステップ４０１)、該ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づいて伝送誤りがあるか判断し(ステップ４０２)、伝送誤りがなければ送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう(ステップ４０３)。
一方、伝送誤りがあれば、適応無線リンク制御部１４は、リンクパラメータ、例えば拡散率の変更が可能であるかチェックし(ステップ４０４)、可能であれば、拡散率が大きくなるように変更する(ステップ４０５)。拡散率の制御は、データシンボルの繰り返し回数を増減することにより行なうことができる。しかる後、送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう(ステップ４０３)。
ステップ４０４において、拡散率の変更が不可能であれば、適応無線リンク制御部１４は、適応制御により誤り率が改善しないことを追加パイロット割当て部１５に通知する(ステップ４０６)。
追加パイロット割当て部１５は、適応無線リンク制御部１４から適応制御により誤り率が改善しないことが通知されると、受信ＳＩＲに基づいてパイロットシンボルの追加数、追加位置を決定し(ステップ４０７)、該追加数のパイロットシンボルを追加位置に含むフレーム作成をフレーム生成部１１に指示する(ステップ４０８)。
フレーム生成部１１はパイロットシンボルを追加しない場合には、図１（A）に示すフレームを作成し、パイロットシンボルを追加する場合には図１（B）あるいは図２（B）に示すフレームを作成し、送信部１２は作成されたフレームの送信制御を行なう(ステップ４０３)。
以上のパイロットシンボル追加制御よれば、伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルを追加するため、適応制御によるデータシンボルのS/N比の向上と共に、パイロット追加によりチャネル推定の精度を向上することができる。

（ｃ）受信装置の第１の構成
図１０は受信装置の第１の構成図である。受信部３１は、送信装置(たとえば基地局)から送られてくる信号を、アンテナ３０を介して受信し、受信した無線信号の周波数をべースバンド周波数にダウンコンバートし、しかる後、受信フレームを直交復調して復調部３２の第１チャネル推定部３２ａ、制御チャネル復調部３２ｂ、第２チャネル推定部３２ｃ、データチャネル復調部３２ｄに入力する。
第１チャネル推定部３２ａは、受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、得られた第１チャネル推定値を出力する。制御チャネル復調部３２ｂは第１チャネル推定値を元に制御チャネルを復調し、復調した制御チャネルに含まれる追加パイロット情報を元に、追加パイロットシンボルの有無とその位置を確認し、追加パイロットシンボルが含まれていれば第２チャネル推定部３２ｃに追加パイロットシンボルによるチャネル推定の実行を指示する。また、制御チャネル復調部３２ｂは、データチャネルの適応無線リンクパラメータおよび追加パイロットシンボルの位置情報をデータチャネル復調部３２ｄへ通知する。なお、データシンボル領域から追加パイロットシンボル位置を除いた部分が、実際に送信されたデータシンボル位置となる。
第２チャネル推定部３２ｃは、制御チャネル復調部３２ｂからの該指示により、該追加パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、得られた第２チャネル推定値をデータチャネル復調部３２ｄに入力する。なお、第２チャネル推定部３２ｃは、第１チャネル推定値と第２のチャネル推定値を平均するなどして第３チャネル推定値を計算してチャネル推定精度を高め、該第３チャネル推定値をデータチャネル復調部３２ｄに入力することもできる。一方、制御チャネル復調部３２ｂは、追加パイロットシンボルが含まれていないことが判明すれば、第２チャネル推定部３２ｃに第１のチャネル推定値をデータチャネル復調部３２ｄに入力するよう指示する。
データチャネル復調部３２ｄは、追加パイロットシンボルが含まれていない場合には、
第１チャネル推定値および制御シンボル情報（無線リンクパラメータなど）に基づいてデータチャネルの復調を行う。

誤り検出部３３はフレームのデータチャネルにおける誤りの有無を検出して検出結果をＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部３４に入力すると共に、誤りがなければデータチャネルのデータシンボルを出力する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部３４は誤りの有無に基づいてＡＣＫ／ＮＡＣＫを発生してフレーム生成部３５の制御チャネル生成部３５ａに入力する。伝搬路測定部３６は、復調部３２の第１チャネル推定部３２ａで測定された第１チャネル推定値を用いて伝搬路状態(受信ＳＩＲ、受信電力、受信スプレッド、ドプラー周波数等)を測定し、測定結果に基づいて伝搬路情報を作成して制御チャネル生成部３５ａに入力する。なお、受信電力は、チャネル推定がＡ・exp（ｊθ）であれば｜Ａ｜²である。受信ＳＩＲや受信スプレッド、ドプラー周波数等の測定方法は周知であり、ここでは詳述しない。
フレーム生成部３５の制御チャネル生成部３５ａは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫや伝搬路情報を含む制御シンボルを生成し、データチャネル生成部３５ｂはデータシンボルを生成し、基本パイロット生成部３５ｃは基本パイロットシンボルを生成し、多重部３５ｄはこれらシンボルを多重して出力する。なお、受信装置も送信装置と同様に、基本パイロットシンボルと異なるパイロットシンボルの追加制御を行なうことができるが、パイロットの追加制御をしないものとして説明する。送信部３７はフレーム生成部３５で生成されたフレームにより直交変調し、得られたべースバンドの送信信号周波数を無線周波数にアップコンバートすると共に増幅してアンテナ３８から送信装置に向けて送出する。

図１１は受信装置における復調部３２の復調処理フローである。
まず、受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第１チャネル推定値を出力する(ステップ５０２)。ついで、この第１チャネル推定値を用いて受信フレームに含まれる制御チャネルを復調し(ステップ５０３)、制御シンボル情報に基づいて追加パイロットシンボルが受信フレームに含まれているかチェックし(ステップ５０４)、追加パイロットシンボルが含まれていなければ、第１チャネル推定値を用いてデータチャネルを復調する(ステップ５０５)。
一方、ステップ５０４において、追加パイロットシンボルが受信フレームに含まれていれば、追加パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第２チャネル推定値を出力する(ステップ５０６)。ついで、該第２チャネル推定値を用いてデータチャネルを復調する(ステップ５０７)。なお、第１チャネル推定値と第２チャネル推定値を平均するなどして第３チャネル推定値を計算してチャネル推定精度を高め、該第３チャネル推定値を用いてデータチャネルを復調することもできる。また、フェージング周波数が高い時、分散配置の追加パイロットシンボルで推定した第２チャネル推定値でデータチャネルを復調し、フェージング周波数が低い時、該第３チャネル推定値を用いてデータチャネルを復調するようにしてもよい。
以上、送信装置は制御チャネルを用いて、追加パイロットシンボルの有無やシンボル数、追加される位置などの情報を伝達するから、受信装置は追加パイロットシンボルの有無やシンボル数、追加される位置を識別して追加パイロットシンボルを用いたチャネル推定が可能になる。

（ｄ）受信装置の第２の構成
制御チャネルが追加パイロットシンボルの情報を含む部分と無線リンクパラメータを含むその他の制御情報部分に分かれている場合は、追加パイロット情報に誤りがなく、追加パイロット情報以外の制御情報に誤りが生じる場合がある。かかる場合、追加パイロットシンボルを用いて推定したチャネル推定値を用いて、再度制御チャネルの復調を行うことにより、制御チャネルの誤りを改善することができる。
図１２は上記の制御チャネルの誤りを改善する受信装置の第２の構成図であり、図１０の受信装置と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、復調部３２の構成であり、
復調部３２に制御チャネル復調部として第１、第２の制御チャネル復調部３２ｂ₁，３２ｂ₂が設けられており、また、誤り検出部３２ｅが設けられている。
この実施例では、図１３に示すように、制御チャネルが、追加パイロット情報部分と、追加パイロット情報以外の無線リンクパラメータを含むその他の制御情報部分に分かれており、追加パイロット情報に誤り検出情報(ＣＲＣ情報)が付加されている。
第１チャネル推定部３２ａは、基本パイロットシンボルを用いたチャネル推定を行う。第１制御チャネル復調部３２ｂ₁は、第１チャネル推定値を用いて制御チャネルを復調して復調結果を誤り検出部３２ｅに入力する。誤り検出部３２ｅは復調した制御チャネルに含まれる追加パイロット情報の誤り検出を行なう。
第１制御チャネル復調部３２ｂ₁は、追加パイロット情報に誤りが検出されず、追加パイロット情報によって追加パイロットシンボルが含まれていることが示された場合、第２チャネル推定部３２ｃに追加パイロットシンボルによるチャネル推定の実行を指示する。第２チャネル推定部３２ｃは、該指示により、該追加パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、得られた第２チャネル推定値をデータチャネル復調部３２ｄと第２制御チャネル復調部３２ｂ₂に入力する。
なお、第１のチャネル推定値と第２のチャネル推定値を平均することにより第３チャネル推定値を求めることによりチャネル推定精度を向上し、得られた第３チャネル推定値を第２制御チャネル復調部３２ｂ₂およびデータチャネル復調部３２ｄに通知することもできる。
第２制御チャネル復調部３２ｂ₂は、第２チャネル推定部３２ｃで求めたチャネル推定値を元にして制御チャネルを再度復調し、適応無線リンクパラメータおよび追加パイロットシンボルの位置情報をデータチャネル復調部３２ｄへ通知する。データチャネル復調部３２ｄは、第２のチャネル推定値あるいは第３チャネル推定値および制御シンボル情報（無線リンクパラメータ及び追加パイロットシンボル位置など）に基づいてデータチャネルの復調を行う。
なお、第１制御チャネル復調部３２ｂ₁は、追加パイロットシンボルが含まれていないことが判明すれば、第２チャネル推定部３２ｃに対して、第１のチャネル推定値をデータチャネル復調部３２ｄに入力することを指示する。
以上により、基本パイロットシンボルによりチャネル推定し、該第１のチャネル推定値を用いて制御チャネルを復調した時、追加パイロット情報に伝送誤りがなければ、該追加パイロットシンボルを用いてチャネル推定し、該第２のチャンネル推定値を用いて再度制御シンボル部分を復調することによって、該第１のチャネル推定値を用いて復調した追加パイロット情報以外の制御情報に伝送誤りが発生しても、第２のチャネル推定値を用いて制御シンボルを正しく復調できるようになり、送信されたデータシンボルを正しく受信復調できる。

図１４は図１２の受信装置における復調部３２の復調制御処理フローである。
まず、受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第１チャネル推定値を出力する(ステップ６０２)。ついで、この第１チャネル推定値を用いて受信フレームに含まれる制御チャネルを復調し(ステップ６０３）、制御シンボル情報に基づいて追加パイロット情報に誤りがないかを検出し (ステップ６０４)、誤りがあれば第１チャネル推定値を用いてデータチャネルを復調する(ステップ６０５)。
追加パイロット情報に誤りがなければ、追加パイロットシンボルが存在するかチェックし(ステップ６０６)、存在しなければ、ステップ６０５の処理を行なう。
一方、ステップ６０６において、追加パイロットシンボルが存在すれば、追加パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第２チャネル推定値を出力する(ステップ６０７)。ついで、第２チャネル推定値を元にして制御チャネルを再度復調し(ステップ６０８)、適応無線リンクパラメータおよび追加パイロットシンボルの位置情報を取得し、これらに基づいてデータチャネルの復調を行う(ステップ６０９)。

(Ｃ)第２実施例
図１５は第２実施例の送信装置の構成図であり、1本の送信アンテナのみによる伝送とMIMO多重伝送が可能な構成を有している。
送信装置は、MIMO多重伝送に際して２本の送信アンテナ５１，５２を用いて、それぞれの送信アンテナ５１，５２から独立なデータチャネルを送信し、MIMO多重伝送しない場合には送信アンテナ５１のみからデータチャネルを送信する。
第1のフレーム生成部５３は1本の送信アンテナ５１から送信する追加パイロットシンボルを含まないフレームを組み立て、第２のフレーム生成部５４は他の送信アンテナ５２から送信するフレームであって、追加パイロットシンボルを含み、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる。
すなわち、フレーム生成部５３は基本パイロットシンボルを生成する基本パイロット生成部５３ａ、制御シンボルを生成する制御チャネル生成部５３ｂ、データシンボルを生成するデータチャネル生成部５３ｃ及びこれらシンボルを多重して出力する多重部５３ｄを備えている。フレーム生成部５３は、MIMO多重伝送せず1本の送信アンテナ５１から送信する場合には、図１６（A）に示すフレームを生成して出力する。送信部５５はフレーム生成部５３で生成したフレームに直交変調、周波数アップコンバート等の無線処理を施してアンテナ５１から送出する。
フレーム生成部５４はデータシンボルを生成するデータチャネル生成部５４ａ、追加パイロットシンボルを生成する追加パイロット生成部５４ｂ、これらシンボルを多重して出力する多重部５４ｃを有している。MIMO多重伝送する場合、フレーム生成部５４は、図１６（Ｃ）に示すフレームを生成して出力する。送信部５６はフレーム生成部５４で生成したフレームに無線処理を施してアンテナ５２から送出する。又、MIMO多重伝送時、フレーム生成部５３は、図１６（Ｂ）に示すようにデータシンボル領域の追加パイロットシンボル部分を空きにしたフレームを生成して出力し、送信部５５は該フレームに無線処理を施してアンテナ５１から送出する。なお、制御シンボルにMIMO多重伝送しているか否かの情報を含ませる。
適応無線リンク制御部５７は、通信相手（受信局）から受信した伝搬路状態を示す伝搬路情報あるいは自装置内の伝搬路状態測定部で測定した伝搬路状態を示す伝搬路情報あるいは受信局から受信したACK/NACK情報に従って、データチャネルの変調方式や符号化率、拡散率などのリンクパラメータの決定制御を行うと同時に、その情報を制御チャネル生成部５３ｂとデータチャネル生成部５３ｃ、５４ａに入力する。また、適応無線リンク制御部５７は、受信局から高速伝送要求があったとき、１本の送信アンテナ５１による送信から複数の送信アンテナ５１，５２を使用するMIMO多重伝送に切り替えることを追加パイロット割当て部５８に入力する。
追加パイロット割当て部５８はMIMO多重伝送することが入力されると、追加パイロット生成部５４ｂに追加パイロットシンボルの生成、追加パイロットシンボル数、追加パイロットシンボル位置を指示すると共に、データチャネル生成部５３ｃ，５４ａに追加パイロットシンボル位置を入力する。この結果、フレーム生成部５３は図１６（B）に示すフレームを生成し、フレーム生成部５４は図１６（Ｃ）に示すフレームを生成し、送信アンテナ５１，５２より送信する。
受信部５９は、受信装置から送られてくる信号を、アンテナ６０を介して受信し、受信した無線信号の周波数をべースバンド周波数にダウンコンバートし、しかる後、直交復調してチャネル推定部６１、制御チャネル復調部６２、データチャネル復調部６３に入力する。チャネル推定部６１は受信装置（移動端末）からのアップリンクにおけるチャネルを、パイロットシンボルを用いて推定し、制御チャネル復調部６２は、チャネル推定値を用いて受信装置から送られた制御チャネルを復調し、制御チャネルによって伝送される伝搬路情報やＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報、高速伝送要求などを適応無線リンク制御部５７に通知する。データチャネル復調部６３は、チャネル推定値及び変調方式、符号化率などを特定する制御情報を用いてデータシンボルを復調して出力する。

図１７は第２実施例の受信装置の構成図であり、1本の送信アンテナによる送信時の受信とMIMO多重伝送時の受信とが可能な構成を有している。
受信装置は、MIMO多重伝送に際して２本の受信アンテナ７１、７２を用いて、それぞれの送信アンテナ５１，５２から伝送された独立なデータチャネルを分離して出力し、MIMO多重伝送しない場合には1本の受信アンテナ７１、または２本の受信アンテナ７１、７２を用いて送信アンテナ５１から伝送されたデータチャネルを復調して出力する。
受信部７３、７４は受信アンテナ７１、７２で受信した無線信号の周波数をべースバンド周波数にダウンコンバートし、しかる後、受信フレームを直交復調する。
ＭＩＭＯ多重伝送でなければ、第１チャネル推定部７７は、受信部７３、７４から出力する各受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いて送信アンテナ５１から受信アンテナ７１，７２までの伝搬路を推定してチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀を得る。制御チャネル復調部７８は得られたチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀を用いて受信部７３、７４から入力する受信フレームの制御チャネルの復調を行い、制御シンボル情報（無線リンクパラメータ及びMIMO多重伝送が行われていないこと等）をＭＩＭＯ信号分離部７５に入力する。
ＭＩＭＯ信号分離部７５はＭＩＭＯ多重伝送でない場合、上記のチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀を用いて、送信アンテナ５１から送信されたデータチャネルのデータシンボルを復調して、誤り訂正復号部７６に入力する。
MIMO多重伝送であれば、第１チャネル推定部７７は、受信部７３、７４から出力する各受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いて送信アンテナ５１から受信アンテナ７１，７２までの伝搬路を推定してチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀を得る。制御チャネル復調部７８は得られたチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀を用いて受信部７３、７４から入力する受信フレームの制御チャネルの復調を行い、該制御シンボル情報よりMIMO多重伝送が行われていることおよび追加パイロットシンボルの情報を得て、第２チャネル推定部７９に追加パイロットシンボルを用いてチャネル推定することを指示する。また、制御チャネル復調部７８は制御シンボル情報（無線リンクパラメータ及び追加パイロットシンボル位置、MIMO多重伝送が行われていること等）をＭＩＭＯ信号分離部７５に入力する。
第２チャネル推定部７９は、制御チャネル復調部７８からの指示により、該追加パイロットシンボルを用いて送信アンテナ５２から受信アンテナ７１，７２までの伝搬路を推定し、得られたチャネル推定値ｈ₀₁,ｈ₁₁をＭＩＭＯ信号分離部７５に入力する。ＭＩＭＯ信号分離部７５は、上記のチャネル推定値ｈ₀₀，ｈ₁₀，ｈ₀₁,ｈ₁₁を用いて周知のＭＩＭＯ信号分離処理を行なって、各送信アンテナ５１，５２から送信されたデータチャネルのデータシンボルを分離・復調して、誤り訂正復号部７６に入力する。
第２実施例によれば、複数の送信アンテナによる送信に際して追加パイロットシンボルを挿入するため、受信側でデータシンボルの復調に必要なチャネル推定ができる。このため、要求に基づいて、1本の送信アンテナによる送信からＭＩＭＯ多重伝送のように複数の送信アンテナによる送信に切り換えることができる。
また、第２実施例によれば、送信アンテナ毎の伝搬路を推定するためのパイロットを追加することができるため、マルチアンテナ送信技術を用いた通信方式に柔軟に対応することができる。また、マルチアンテナを用いた送信を行わない場合には、余計なパイロットシンボルを使用しないため、データの伝送効率を上げることができる。

(Ｄ)第３実施例
図１８は第３実施例の送信装置の構成図であり、1本の送信アンテナのみによる送信と送信ビームフォーミングして複数のアンテナを使用する送信の両方が可能になっている。1本のアンテナANT1のビーム指向性は図１９のＢＤ１に示すように無指向性であり、移動端末ＭＳがANT1に対してどの方向に存在していても、一定のゲインとなる。一方、アダプティブアレイアンテナによれば、送信ビームを指向性ＢＤ２を持たせて所定の方向に向けて送信できるため、１本のアンテナのみの無指向性の場合に比べて大きなゲインが得られる。そこで、移動端末ＭＳがアンテナANT1から遠く離れて受信品質が低下した時、送信ビームフォーミングして複数のアンテナから指向性を持たせて送信することで、受信品質を向
上させることができる。
図１８の送信装置は、送信ビームフォーミング伝送に際して４本の送信アンテナ８１ａ〜８１ｄを使用し、送信ビームフォーミングしない場合には送信アンテナ８１ａのみから送信を行う。
第1のフレーム生成部８２は1本の送信アンテナ８１ａから送信する基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含むフレームを組み立て、第２のフレーム生成部８３は送信アンテナ８１ａ〜８１ｄから送信するフレームであって、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる。
すなわち、第１のフレーム生成部８２は基本パイロットシンボルを生成する基本パイロット生成部８２ａ、制御シンボルを生成する制御チャネル生成部８２ｂ及びこれら基本パイロットシンボル、制御シンボル及び第２のフレーム生成部８３から出力するデータシンボルを多重して出力する多重部８２ｃを備えている。
第２のフレーム生成部８３はデータシンボルを生成するデータチャネル生成部８３ａ、追加パイロットシンボルを生成する追加パイロット生成部８３ｂ、これらシンボルを多重して出力する多重部８３ｃを有している。
送信ビームフォーミング伝送を行わず1本の送信アンテナ８１ａから送信する場合には、第１のフレーム生成部８２は基本パイロットシンボル、制御シンボル及びビームフォーマ８５から出力する送信アンテナ８１ａ用のデータシンボルを多重して、図２０（A）に示すフレームを生成して出力する。送信部８４ａは第１のフレーム生成部８２および第２のフレーム生成部８３で生成したフレームに無線信号処理を施してアンテナ８１ａから送出する。
ビームフォーミング伝送する場合、第２のフレーム生成部８３は、図２０（Ｂ）に示すフレームを生成して出力する。ビームフォーマ８５はビームが受信装置の存在方向に向くように各アンテナに入力するフレームに重み付けする。第１のフレーム生成部８２は基本パイロットシンボル、制御シンボル及びビームフォーマ８５から出力する送信アンテナ８１ａ用のシンボル(データシンボル、追加パイロットシンボル)を多重して図２０（Ｃ）に示すフレームを生成して出力する。送信部８４ａは第１のフレーム生成部８２で生成したフレームをアンテナ８１aから送出し、送信部８４ｂ〜８４ｄはビームフォーマ８５から出力する重み付けされたフレームをそれぞれアンテナ８１ｂ〜８１ｄから送出する。
適応無線リンク制御部８６は、受信装置から送られてくる伝搬路情報あるいは自装置内の伝搬路状態測定部（図示せず）で測定した伝搬路状態を示す伝搬路情報に基づいて、データチャネルの変調方式や符号化率、拡散率などのリンクパラメータの決定制御を行うと同時に、その情報を制御チャネル生成部８２ｂとデータチャネル生成部８３ａに入力する。また、適応無線リンク制御部８６は、リンクパラメータの変更が不可能となれば、1本の送信アンテナによる送信から複数の送信アンテナによるビームフォーミング伝送になったことを追加パイロット割当て部８７に通知する。これにより、追加パイロット割当て部８７は、追加パイロット生成部８３ｂに追加パイロットシンボルの生成、追加パイロットシンボル数、追加パイロットシンボル位置を指示すると共に、データチャネル生成部８３ａに追加パイロットシンボル位置を入力し、また制御チャネル生成部８２ｂに追加パイロットシンボルに関する情報及びビームフォーミング送信であることを通知する。この結果、第２のフレーム生成部８３は図２０（B）に示すフレームを生成し、第１のフレーム生成部８２は図２０（C）に示すフレームを生成し、送信アンテナ８１ａ〜８１ｄより送信する。
受信部８８は、受信装置から送られてくる信号を、アンテナ８１ｅを介して受信し、受信した無線信号の周波数をべースバンド周波数にダウンコンバートし、しかる後、直交復調してチャネル推定部８９ａ、制御チャネル復調部８９ｂ、データチャネル復調部８９ｃに入力する。チャネル推定部８９ａは受信装置（移動端末）からのアップリンクにおけるチャネルを、パイロットシンボルを用いて推定し、制御チャネル復調部８９ｂは、チャネル推定値を用いて受信装置から送られた制御チャネルを復調し、制御チャネルによって伝送される伝搬路情報やＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報などを適応無線リンク制御部８６に通知する。データチャネル復調部８９ｃは、チャネル推定値及び変調方式、符号化率などを特定す
る制御情報を用いてデータシンボルを復調して出力する。

図２１は第３実施例の受信装置の構成図であり、図１０の第１実施例の受信装置と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)復調部３２にチャネル推定値切替部３２ｆを設けている点、(2)第１チャネル推定部３２ａが１本の送信アンテナによる送信時の伝搬路を推定して第１のチャネル推定値を出力し、第２チャネル推定部３２ｃがビームフォーミング送信時の伝搬路を推定して第２のチャネル推定値を出力する点、(3)チャネル推定値切替部３２ｆが、１本の送信アンテナによる送信か、ビームフォーミング送信かにより第１チャネル推定値、第２チャネル推定値を選択してデータチャネル復調部３２ｄに入力している点である。
第１チャネル推定部３２ａは、受信フレームに含まれる基本パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、得られた第１チャネル推定値を制御チャネル復調部３２ｂとチャネル推定値切替部３２ｆに入力する。制御チャネル復調部３２ｂは第１チャネル推定値を元に制御チャネルを復調し、ビームフォーミング送信であるか否かを調べ、ビームフォーミング送信であれば追加パイロットシンボルの数と位置を確認し、第２チャネル推定部３２ｃに追加パイロットシンボルによるチャネル推定の実行を指示する。
また、制御チャネル復調部３２ｂは、ビームフォーミング送信であるか否かの情報をチャネル推定値切替部３２ｆに入力すると共に、適応無線リンクパラメータおよび追加パイロットシンボルの位置情報をデータチャネル復調部３２ｄへ通知する。
第２チャネル推定部３２ｃは、制御チャネル復調部３２ｂからの前記指示により、該追加パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、得られた第２チャネル推定値をチャネル推定値切替部３２ｆに入力する。
チャネル推定値切替部３２ｆは、１本の送信アンテナによる送信か、ビームフォーミング送信かにより第１チャネル推定値、第２チャネル推定値の一方を選択してデータチャネル復調部３２ｄに入力する。データチャネル復調部３２ｄは、入力されたチャネル推定値および無線リンクパラメータ、追加パイロットシンボル位置などに基づいてデータチャネルの復調を行う。
以上、第３実施例によれば、ビームフォーミングされた信号の伝搬路を推定するためのパイロットを追加することができるため、ビームフォーミング送信技術を用いた通信方式に柔軟に対応することができる。また、ビームフォーミングを用いた送信を行わない場合には、余計なパイロットシンボルを使用しないため、データの伝送効率を上げることができる。

以上、本発明によれば、伝搬路状態に基づいて追加パイロットシンボルの挿入を適応的に行えるようしてチャネル推定精度を向上することができる。
本発明によれば、移動局の移動速度が速くフェージング周波数が高い場合でも、追加パイロットシンボルの位置を分散することによりチャネル推定精度を適応的に向上することができる。
本発明によれば、伝搬路状態に基づいて送信方式を変更する適応制御によっても伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルを追加するため、適応制御によりデータシンボルのS/N比を向上でき、かつ、パイロット追加によりチャネル推定の精度を同時に向上することができる。
本発明によれば、複数の送信アンテナによる送信に際して追加パイロットシンボルを挿入するため、受信側でデータシンボルの復調に必要なチャネル推定ができる。このため、伝搬路状態に基づいてあるいは受信側の要求に基づいて、1本の送信アンテナによる送信からＭＩＭＯ多重伝送や送信ビームフォーミングなどのように複数の送信アンテナによる送信に切り換えることができる。すなわち、本発明によれば、送信アンテナ毎の伝搬路やビームフォーミングされた信号の伝搬路を推定するためのパイロットを追加することができるため、マルチアンテナ送信技術を用いた通信方式に柔軟に対応することができる。また、マルチアンテナを用いた送信を行わない場合には、余計なパイロットシンボルを使用
しないため、データの伝送効率を上げることができる。
本発明によれば、制御チャネルを用いて、追加パイロットシンボルの有無やシンボル数、追加される位置などの情報を伝達するから、受信側で追加パイロットシンボルの有無やシンボル数、追加される位置を識別して追加パイロットシンボルを用いたチャネル推定が可能になる。
本発明によれば、データチャネルにおける適応無線リンク制御だけでなく、追加パイロットシンボルの追加制御を行うことにより、データチャネルのS/Nだけでなく、チャネル推定の精度も同時に改善することができるため、システムのスループットを向上できる。
本発明によれば、基本パイロットシンボルの電力やシンボル数をあらかじめ小さく設定することができるため、パイロットシンボルの挿入損失を小さく抑えることができる。これにより、セル端でのスループットの向上や、他セルに対する干渉を低減する効果が得られる。
本発明によれば、制御チャネルに含まれる追加パイロット情報の誤りを検出することにより、追加パイロット情報以外の制御チャネルに伝送誤りが生じた場合でも、追加パイロットシンボルを用いたチャネル推定結果を用いて、制御シンボルの復号を再度実行することができるため、制御チャネルの伝送誤りを改善することができる。

Claims (24)

1. 送信装置と通信する一以上の受信装置に共通の、伝搬路推定に用いられる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に用いられる制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムにおいて、
   送信装置は、
   前記共通の基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボルをフレームに追加するか否かを決定するパイロット追加決定部、
   追加パイロットシンボルに関する情報を含む制御シンボルを生成する制御シンボル生成部、
   前記パイロットシンボルの追加決定により該パイロットシンボルが追加されたフレームを組立てるフレーム組立部、
   該フレームを送信する送信部、
   を備え、受信装置は、
   受信フレームに含まれる制御シンボルを復調し、該制御シンボル情報に基づいて受信フレームに追加パイロットシンボルが含まれているか判定する制御シンボル復調部、
   追加パイロットシンボルが含まれている場合には、該追加パイロットシンボルを用いて又は該追加パイロットシンボルと前記基本パイロットシンボルとを用いて推定される伝搬路推定値に基づいてデータシンボルを復調するデータシンボル復調部、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部を備え、
   前記パイロット追加決定部は、該伝搬路情報に基づいて追加パイロットシンボルの必要性の有無および追加パイロットシンボルの数を決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記送信装置は、受信装置の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、
   前記パイロット追加決定部は、該受信装置の移動速度に応じて、追加パイロットシンボルをデータシンボル領域内に分散して配置するか否か及び追加パイロットシンボル位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部、
   前記伝搬路情報に基づいて送信方式を適応的に制御する適応制御部、
   を備え、前記パイロット追加決定部は、適応制御によっても伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルの追加を決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記送信装置は、
   複数の送信アンテナと、
   各送信アンテナに対応する送信部を備え、
   前記フレーム組立部は、1本の送信アンテナから送信する場合、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含み、追加パイロットシンボルを含まないフレームを組み立て、複数のアンテナから送信する場合、前記1本の送信アンテナから送信する前記フレームと、他の送信アンテナから送信するフレームであって、追加パイロットシンボルを含み、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
6. 前記受信装置は、
   複数の受信アンテナと、
   前記受信アンテナに対応する受信部を備え、
   前記伝搬路推定部は、基本パイロットシンボルを用いて前記1本の送信アンテナから各受信アンテナまでの伝搬路を推定し、前記追加パイロットシンボルを用いて前記他の送信アンテナから各受信アンテナまでの伝搬路を推定し、
   データシンボル復調部は前記各伝搬路の伝搬路推定値を用いて、各送信アンテナより送信されたデータシンボルを復調することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
7. 前記送信装置は、
   複数の送信アンテナ、
   各送信アンテナに対応する送信部、
   データシンボルと、パイロットシンボルを追加する場合、該追加パイロットシンボルを含み、かつ、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる第２のフレーム組立部、
   前記第２のフレーム組立部で組み立てられたフレームにビームフォーミング処理を施して各送信アンテナに入力するビームフォーマ、
   基本パイロットシンボルと制御シンボルと、前記ビームフォーマから入力されるデータシンボルよりなるフレームを組み立てて、1本の送信アンテナに入力する第１のフレーム組立部、
   を備え、
   ビームフォーミングを行わない場合、前記第２のフレーム組立部は、パイロットシンボルを追加せずにフレームを組み立てて前記1本の送信アンテナに入力し、
   ビームフォーミングを行う場合、前記第２のフレーム組立部は、パイロットシンボルを追加してフレームを組み立てて前記ビームフォーマで処理した信号を、前記複数の送信アンテナに入力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
8. 前記送信装置は、
   複数の送信アンテナ、
   各送信アンテナに対応する送信部、
   パイロットシンボルを追加する場合、該追加パイロットシンボルとデータシンボルを含み、かつ、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる第２のフレーム組立部、
   前記第２のフレーム組立部で組み立てられたフレームにビームフォーミング処理を施して各送信アンテナに入力するビームフォーマ、
   を備え、
   前記第1のフレーム組立部は、パイロットシンボルを追加しない場合、基本パイロットシンボルと制御シンボルとデータシンボルからなるフレームを組み立てて1本の送信アンテナに入力し、パイロットシンボルを追加する場合、基本パイロットシンボルと制御シンボルと前記ビームフォーマで重み付けされた追加パイロットシンボルとデータシンボルとからなるフレームを組み立てて前記1本の送信アンテナに入力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
9. 前記受信装置は、
   複数の受信アンテナと、
   前記受信アンテナに対応する受信部を備え、
   前記伝搬路推定部は、前記基本パイロットシンボルを用いて前記1本の送信アンテナで送信する際の伝搬路を推定し、前記追加パイロットシンボルを用いてビームフォーミング送信している際の伝搬路を推定し、
   前記制御シンボル復調部はビームフォーミング送信しているか否かを判断し、
   前記データシンボル復調部はビームフォーミング送信しているか否かにより、前記伝搬路の所定の推定値を用いて、データシンボルを復調する、
   ことを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
10. 前記受信装置の伝搬路推定部は、
    前記基本パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定する第1の伝搬路推定部、
    追加パイロットシンボルが存在すれば、該追加パイロットシンボルを用いて伝搬路の推定を行う第2の伝搬路推定部、
    を備え、前記制御シンボル復調部は前記第1の伝搬路推定部で推定された第1の伝搬路推定値を用いて制御シンボルを復調し、前記データシンボル復調部は、前記制御シンボル情報と前記第2の伝搬路推定部で推定した第2の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する、
    ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
11. 前記受信装置は、
    前記制御シンボルに含まれる追加パイロットシンボルに関する情報の誤りを検出する誤り検出部を備え、
    追加パイロットシンボルに関する情報に伝送誤りが生じていなければ、前記第2の伝搬路推定値に基づいて再度制御シンボルを復調する第2の制御シンボル復調部を備え、
    前記データシンボル復調部は、前記第2の制御シンボル復調部で復調した制御シンボルと前記第2の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する、
    ことを特徴とする請求項１０記載の無線通信システム。
12. 送信装置と通信する一以上の受信装置に共通の、伝搬路推定に用いられる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に用いられる制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムにおける送信装置において、
    前記共通の基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボルをフレームに追加するか否かを決定するパイロット追加決定部、
    追加パイロットシンボルに関する情報を含む制御シンボルを生成する制御シンボル生成部、
    前記パイロットシンボルの追加決定により該パイロットシンボルが追加されたフレームを組立てるフレーム組立部、
    該フレームを受信装置に送信する送信部、
    を備えたことを特徴とする送信装置。
13. 前記送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部を備え、
    前記パイロット追加決定部は、該伝搬路情報に基づいて追加パイロットシンボルの有無および追加パイロットシンボルの数を決定する、
    ことを特徴とする請求項１２記載の送信装置。
14. 前記送信装置は、受信装置の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、
    前記パイロット追加決定部は、該受信装置の移動速度に応じて、追加パイロットシンボルをデータシンボル領域内に分散して配置するか否か及び追加パイロットシンボル位置を決定する、
    ことを特徴とする請求項１３記載の送信装置。
15. 前記送信装置は、受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得して出力する伝搬路情報出力部、
    前記伝搬路情報に基づいて送信方式を適応的に制御する適応制御部、
    を備え、前記パイロット追加決定部は、適応制御によっても伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルの追加を決定する、
    ことを特徴とする請求項１２記載の送信装置。
16. 前記送信装置は、
    複数の送信アンテナと、
    各送信アンテナに対応する送信部を備え、
    前記フレーム組立部は、1本の送信アンテナから送信する場合、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含み、追加パイロットシンボルを含まないフレームを組み立て、複数のアンテナから送信する場合、前記1本の送信アンテナから送信する前記フレームと、他の送信アンテナから送信するフレームであって、追加パイロットシンボルを含み、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる、
    ことを特徴とする請求項１２記載の送信装置。
17. 前記送信装置は、
    複数の送信アンテナ、
    各送信アンテナに対応する送信部、
    データシンボルと、パイロットシンボルを追加する場合、該追加パイロットシンボルを含み、かつ、基本パイロットシンボル及び制御シンボルを含まないフレームを組み立てる第２のフレーム組立部、
    前記第２のフレーム組立部で組み立てられたフレームにビームフォーミング処理を施して各送信アンテナに入力するビームフォーマ、
    基本パイロットシンボルと制御シンボルと、前記ビームフォーマから入力されるデータシンボルよりなるフレームを組み立てて1本の送信アンテナに入力する第１のフレーム組立部、
    を備え、
    ビームフォーミングを行わない場合、前記第２のフレーム組立部は、パイロットシンボルを追加せずにフレームを組み立てて、前記1本の送信アンテナから送信を行い、
    ビームフォーミングを行う場合、前記第２のフレーム組立部は、パイロットシンボルを追加してフレームを組み立てて、前記ビームフォーマで処理した信号を、前記複数の送信アンテナから送信を行う、
    ことを特徴とする請求項１２記載の送信装置。
18. 伝搬路推定に用いる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に必要な制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムにおける受信装置において、
    送信装置より送信されたフレームを受信する受信部、
    前記受信フレームの基本パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第１の伝搬路推定値を出力するする第1の伝搬路推定部、
    該伝搬路推定値を用いて制御シンボルを復調し、該制御シンボル情報より追加パイロットシンボルが受信フレームに追加されているか判断する制御シンボル復調部、
    追加パイロットシンボルが追加されている場合には該追加パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定して第２の伝搬路推定値を出力する第2の伝搬路推定部、
    追加パイロットシンボルがフレームに追加されていない場合には、前記第1の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調し、追加されている場合には前記第２の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調するデータシンボル復調部、
    を備えたことを特徴とする受信装置。
19. 前記受信装置は、更に、前記制御シンボルに含まれる追加パイロットシンボルに関する情報の誤りを検出する誤り検出部、
    追加パイロットシンボルに関する情報に伝送誤りが生じていなければ、前記第2の伝搬路推定値に基づいて再度制御シンボルを復調する第2の制御シンボル復調部、
    を備え、前記データシンボル復調部は、前記第2の制御シンボル復調部で復調した制御シンボルと前記第2の伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する、
    ことを特徴とする請求項１８記載の受信装置。
20. 送信側と通信する一以上の受信側に共通の、伝搬路推定に用いられる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に用いられる制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信方法において、
    送信側において、
    前記共通の基本パイロットシンボルとは別のパイロットシンボルをフレームに追加するか否かを決定し、
    追加する場合には、追加パイロットシンボルに関する情報を含む制御シンボルを生成し、
    前記基本パイロットシンボル、制御シンボル、追加パイロットシンボル、データシンボルを含むフレームを組立てて送信し、
    受信側において、
    受信フレームに含まれる制御シンボルを復調し、
    該制御シンボル情報に基づいて受信フレームに追加パイロットシンボルが含まれているか判定し、
    追加パイロットシンボルが含まれている場合には、該追加パイロットシンボルを用いて又は該追加パイロットシンボルと前記基本パイロットシンボルとを用いて伝搬路を推定し、
    該伝搬路推定値を用いてデータシンボルを復調する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
21. 前記追加決定ステップにおいて、
    伝搬路情報を取得し、該伝搬路情報に基づいて追加パイロットシンボルの有無および追加パイロットシンボルの数を決定する、
    ことを特徴とする請求項２０記載の無線通信方法。
22. 前記追加決定ステップにおいて、
    受信装置の移動速度を取得し、該受信装置の移動速度に応じて、追加パイロットシンボルをデータシンボル領域内に分散して配置するか否か及び追加パイロットシンボル位置を決定する、
    ことを特徴とする請求項２０記載の無線通信方法。
23. 受信装置との間の伝搬路状態に関する伝搬路情報を取得し、該伝搬路情報に基づいて送信方式を適応的に制御するステップを備え、
    前記追加決定ステップにおいて、
    前記適応制御によっても伝送誤りが改善しないときに、パイロットシンボルの追加を決定することを特徴とする請求項２０記載の無線通信方法。
24. 送信装置と通信する一以上の受信装置に共通の、伝搬路推定に用いられる基本パイロットシンボルと、データチャネルの復調に用いられる制御情報を伝達する制御シンボルと、情報ビットを伝達するデータシンボルを備えたフレームを送受信する無線通信システムにおける受信装置において、
    送信装置より送信されたフレームを受信する受信部、
    受信した前記フレームに含まれる制御シンボルを復調し、該制御シンボル情報に基づいて、受信フレームに、前記送信装置により前記共通の基本パイロットシンボルとは別に追加された追加パイロットシンボルが含まれているか判定する制御シンボル復調部、
    前記追加パイロットシンボルが含まれている場合には、該追加パイロットシンボルを用いて又は該追加パイロットシンボルと前記基本パイロットシンボルとを用いて推定される伝搬路推定値に基づいてデータシンボルを復調するデータシンボル復調部、
    を備えたことを特徴とする受信装置。

Images