JP2004260322A - マルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より良好な通信特性を実現可能なマルチキャリア無線通信システムを得ること。
【解決手段】本発明のマルチキャリア無線通信システムは、送信側の通信装置が、チャネル毎の送信信号に対して畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化部１，２と、ＳＴＣ処理を行うＳＴＣ部５と、を備え、受信側の通信装置が、送受信アンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定部２５と、所定の受信信号行列を生成する受信信号行列生成部２４と、伝送路推定結果に基づいてチャネル毎の等化行列を生成する等化行列生成部２６と、チャネル毎に送信信号を推定する乗算器２７，２８と、送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成部２９，３０と、信頼度情報およびメトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行うＭＬＳＥ誤り訂正部３１，３２と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明のマルチキャリア無線通信システムは、送信側の通信装置が、チャネル毎の送信信号に対して畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化部１，２と、ＳＴＣ処理を行うＳＴＣ部５と、を備え、受信側の通信装置が、送受信アンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定部２５と、所定の受信信号行列を生成する受信信号行列生成部２４と、伝送路推定結果に基づいてチャネル毎の等化行列を生成する等化行列生成部２６と、チャネル毎に送信信号を推定する乗算器２７，２８と、送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成部２９，３０と、信頼度情報およびメトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行うＭＬＳＥ誤り訂正部３１，３２と、を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信システムに関するものであり、特に、送信ダイバーシチ技術を利用したマルチキャリア無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。たとえば、広帯域信号を移動体通信環境において送受信する場合は、周波数選択性フェージングの克服が必要となる。周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとしては、マルチキャリア変復調方式、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が各種無線システムに採用されている。一方、さらなる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムが注目を集めている。このＭＩＭＯシステムは、ＳＤＭ（Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）による方式と、送信ダイバーシチによる方式と、に分けられる。本発明は、後者に属するものでＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）と呼ばれる送信ダイバーシチ技術に基づいたものである。
【０００３】
ここで、従来のＭＩＭＯ送受信機の構成および動作について説明する（非特許文献１参照）。ここでは、２つの送信アンテナを有する場合の構成（２チャネル構成）を、一例として説明する。
【０００４】
従来のＭＩＭＯ送信機は、２つのチャネルの送信信号Ｓ１０１，Ｓ１０２をリードソロモン符号などのブロック符号により個別に符号化するブロック符号符号化部と、符号化後信号Ｓ１０３，Ｓ１０４を個別に変調し、それらの変調信号Ｓ１０５，１０６を各サブキャリアに配置する変調部と、各チャネルの変調信号Ｓ１０５，Ｓ１０６にＳＴＣ処理による符号化を行い、送信アンテナと送信時刻を決定するＳＴＣ部と、前記決定後のサブキャリア上の信号Ｓ１０７，Ｓ１０８を逆フーリエ変換により個別に時間軸信号に変換し、さらに、ガードインターバルの付加処理などを行うＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部と、各ベースバンド信号を個別に高周波帯に変換するＩＦ／ＲＦ部と、ＩＦ／ＲＦ部の出力信号に個別に対応する送信アンテナで構成される。
【０００５】
また、従来のＭＩＭＯ受信機は、受信アンテナと、高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号Ｓ１１５に変換するＩＦ／ＲＦ部と、ベースバンド信号（時間軸信号）Ｓ１１５を周波数軸信号Ｓ１１６に変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部と、周波数軸信号Ｓ１１６中のパイロット信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路情報Ｓ１１７を提供する伝送路推定部と、伝送路情報Ｓ１１７と周波数軸信号Ｓ１１６に基づいてＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最尤判定）により各チャネルの受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９を出力するＭＬＤ部と、受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９に対して誤り訂正を行って最終的な受信信号Ｓ１２０，Ｓ１２１を出力するブロック符号誤り訂正部で構成される。
【０００６】
つづいて、従来のＭＩＭＯ送受信機の動作について説明する。まず、ＭＩＭＯ送信機では、符号化部，変調部が、同時に送信する２チャネルのユーザデータＳ１０１，Ｓ１０２に対して個別に誤り訂正用符号化処理および変調処理を実行し、変調信号をサブキャリア上に配置する。ＳＴＣ部では、サブキャリア上の変調信号Ｓ１０５，Ｓ１０６に対して送信アンテナと送信時刻を割り当て、すなわち、ＳＴＣ処理を行い、再度サブキャリア上の信号Ｓ１０７，Ｓ１０８を出力する。そして、これらの信号は、ＩＦＦＴ部にて個別に時間軸信号に変換され、ガードインターバルの付加処理などが行われた後、ＩＦ／ＲＦ部にてアップコンバートされ、送信される。なお、ここでは、パイロット信号の処理などは省略した。
【０００７】
一方、ＭＩＭＯ受信機側では、受信アンテナから入力される信号をＩＦ／ＲＦ部にてダウンコンバートし、ベースバンド信号Ｓ１１５を出力する。ベースバンド信号Ｓ１１５には、一般的にパイロット信号（既知信号）とユーザデータが含まれており、そのパイロット信号は、伝送路推定部に送られて伝送路情報Ｓ１１７の算出に使われる。また、ユーザデータは、ＦＦＴ部にて周波数軸信号Ｓ１１６に変換される。つぎに、ＭＬＤ部では、受信信号Ｓ１１６に対するＭＬＤ処理により送信系列を推定する。すなわち、送信した可能性のあるすべての情報系列に対して、伝送路情報Ｓ１１７を用いてレプリカを算出し、その結果と周波数軸信号１１６との比較を行い、各チャネルの最も尤度の高い（確からしい）系列を受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９として出力する。ブロック符号誤り訂正部では、これらの系列に対して誤り訂正処理を実行し、最終的な受信信号Ｓ１２０，Ｓ１２１を出力する。
【０００８】
なお、ＳＴＣの理論的な信号処理については、下記非特許文献２，３に詳細に記述されている。
【０００９】
【非特許文献１】
電子情報通信学会２００２年ソサイエティ大会Ｂ−５−３４「ＭＣ−ＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＳＤＭ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」
【非特許文献２】
Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ，“Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅ−ｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖａｌ．１６，ｐｐ．１４５１−１４５８，Ｏｃｔ．１９９８．
【非特許文献３】
Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ， Ｈ．Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ， Ａ．Ｒ．Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ，“Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｓｕｌｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．１７， ｐｐ．４５１−４６０，Ｎｏ．３， Ｍａｒｃｈ １９９９．
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のマルチキャリア無線通信システムにおいては、復調にＭＬＤを使用するため、受信側が、系列判定時に送信した可能性のあるすべての系列のレプリカと受信信号とを比較し、最尤系列を出力する。そのため、特に、多値変調時に、比較すべき系列が莫大に増加する、という問題があった。また、上記と同様の理由で、無線通信に優れた特性を発揮する畳み込み符号を適用することが非常に困難になる、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の送信アンテナを備え、ＳＴＣ処理を用いた場合であっても、良好な通信特性を実現可能なマルチキャリア（キャリア数１の場合も含む）無線通信システムを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにあっては、複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行うマルチキャリア無線通信システムであって、送信側の通信装置が、チャネル毎の送信信号に対して個別に畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化手段と、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、を備え、受信側の通信装置が、送受信アンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣの信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、送信信号の推定値を求めることにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正を実現する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
まず、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおいて実行される処理を理論的に説明する。なお、ここでは、サブキャリア数を１として説明する。
【００１６】
ＳＴＣは、送信データを空間（アンテナ）および時間で多重して送信し、受信側でダイバーシチ効果を得る手法である。前述した非特許文献２，３によれば、チャネル（１）の送信信号をＳ１，チャネル（２）の送信信号をＳ２とした場合に、時刻（１）にアンテナ（１）からＳ１を，アンテナ（２）からＳ２を、時刻（２）にアンテナ（１）から−Ｓ２ ＊を，アンテナ（２）からＳ１ ＊を、それぞれ送信する。このとき、受信アンテナを１本とし、送信アンテナ（１）から受信アンテナへの伝送路情報をｈ１とし、送信アンテナ（２）から受信アンテナへの伝送路情報をｈ２とした場合、時刻（１），（２）の受信信号ｒ１，ｒ２は次式（１）で表すことができる。なお、ｎ１，ｎ２は時刻毎の雑音を表す。
【００１７】
【数１】
【００１８】
また、従来のＳＴＣ復号には、ＭＬＤが用いられているため、次式（２）により、考えうるすべての送信系列ｕ１，ｕ２に対して受信信号のレプリカｒ１´，ｒ２´を生成する。
【００１９】
【数２】
【００２０】
また、メトリックＭは、次式（３）で定義される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
ＳＴＣでは、送信時の信号配置マトリクスが直交行列となるため、メトリックＭを最小化する送信系列ｕ１，ｕ２は、それぞれ独立に求めることができる。しかしながら、多値変調時には計算量が増加し、実現は非常に困難なものとなる。
【００２３】
そこで、本発明にかかるシステムでは、ＳＴＣ復号にＭＬＤを用いずに、送信信号の推定値を直接求める手法を提供する。送信信号を直接推定するためには、受信信号が次式（４）の形で記述できる必要がある。
【００２４】
【数４】
【００２５】
なお、Ｙは各時刻の受信信号を示す列ベクトルを表し、ＧはＳＴＣの信号配置マトリクスＳから求まる信号配置マトリクスを表し、Ｘは、たとえば、送信信号系列の列ベクトルで、チャネル数が４の場合は、次式（５）のように表現できる。ただし、ｎは各時刻の雑音を示す列ベクトルである。
【００２６】
【数５】
【００２７】
ＳＴＣの信号配置マトリクスＳからＧを算出できれば、送信信号の推定値を直接算出することができる。詳細は省略するが、たとえば、「同一信号が複数アンテナから同時送信されず、一つの送信情報の実数部，虚数部が分離して送信されることはない」場合には、Ｇの算出が可能である。一例として、前述の非特許文献３に示すように、３つのアンテナを用いた４チャネル送信時のＳＴＣ信号配置マトリクスが、次式（６）として示されている場合、信号配置マトリクスＧは、次式（７）のように計算することができる。
【００２８】
【数６】
【００２９】
【数７】
【００３０】
このとき、実際に送信に使用されるのはＳであるが、各時刻の受信信号ｒｔと上記式（７）内のｙｔは、一部が複素共役の関係にあるだけで、簡単に変換が可能である。したがって、送信信号を表す行列Ｘを求めるためには、上記式（４）の左辺と右辺にＧの逆行列（Ｇ−１）を乗算し、次式（８）に示す演算を行う。
【００３１】
【数８】
【００３２】
なお、ＳＴＣを規定する行列Ｓの性質から、次式（９）が成立する。ただし、Ｔは転置共役を表し、αは定数であり、この場合、α＝２（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２＋｜ｈ３｜２）である。
【００３３】
【数９】
【００３４】
この性質を利用すると、次式（１０）が成立し、逆行列の演算も不要となる。
【００３５】
【数１０】
【００３６】
また、上記式（１０）から、送信信号の平均電力値をＰとし、平均雑音電力値をσ２とした場合の、受信信号の信頼度情報であるＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を、次式（１１）のように規定することができる。この信頼度情報を誤り訂正処理に用いれば、受信特性を向上させることができる。
【００３７】
【数１１】
【００３８】
つづいて、上記理論を実現するマルチキャリア無線通信システムの送信側の通信装置（以下、送信装置と呼ぶ）および受信側の通信装置（以下、受信装置と呼ぶ）の動作を、図面を用いて具体的に説明する。
【００３９】
図１は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態１の構成を示す図である。この送信装置は、各チャネル（図示のチャネル（１），チャネル（２）に相当）の送信信号Ｓ１，Ｓ２に対して個別に畳み込み符号化を行う畳み込み符号化部１，２と、符号化後信号Ｓ３，Ｓ４を個別に変調し、それらの変調信号Ｓ５，Ｓ６を各サブキャリアに配置する変調部３，４と、各チャネルの変調信号Ｓ５，Ｓ６に対してＳＴＣ処理による符号化を行い、送信アンテナと送信時刻を決定するＳＴＣ部５と、ＳＴＣ部５の処理で決定したサブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８を逆フーリエ変換により個別に時間軸信号に変換し、さらに、ガードインターバル付加処理などを行うＩＦＦＴ部６，７と、各ベースバンド信号を個別に高周波帯に変換するＩＦ／ＲＦ部８，９と、ＩＦ／ＲＦ部８，９の出力信号に個別に対応する送信アンテナ１０，１１で構成される。
【００４０】
まず、送信装置では、畳み込み符号化部１，２が、同時に送信する２チャネルの送信信号（ユーザデータ）Ｓ１，Ｓ２に対して個別に誤り訂正用符号化処理を行い、符号化後信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。なお、これに限らず、たとえば、単一の情報源（ユーザデータ）に対して畳み込み符号化を行い、その後のデータを複数チャネルに分割してもよい。つぎに、変調部３，４が、所定の変調処理を実行し、変調信号Ｓ５，Ｓ６をサブキャリア上に配置する。
【００４１】
つぎに、ＳＴＣ部５が、サブキャリア上の変調信号Ｓ５，Ｓ６に対して送信アンテナと送信時刻を割り当て、すなわち、ＳＴＣ処理を行い、再度サブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８を出力する。そして、これらの信号は、ＩＦＦＴ部６，７にて個別に時間軸信号に変換され、ガードインターバル付加処理などが行われた後、ＩＦ／ＲＦ部８，９にてアップコンバートされ、それぞれ送信アンテナ１０，１１から送信される。なお、ここでは、パイロット信号の処理などは省略する。
【００４２】
図２は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。この受信装置は、受信アンテナ２１と、高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号Ｓ２１に変換するＩＦ／ＲＦ部２２と、ベースバンド信号（時間軸信号）Ｓ２１を周波数軸信号Ｓ２２（上記受信信号ｒｔに相当）に変換するＦＦＴ部２３と、ＦＦＴ部２３から出力される周波数軸信号Ｓ２２から復調に必要な受信信号行列Ｓ２４（上記列ベクトルＹに相当）を生成する受信信号行列生成部２４と、周波数軸信号Ｓ２１中のパイロット信号を用いて伝送路推定を行い、アンテナ間の伝送路情報Ｓ２３を提供する伝送路推定部２５と、伝送路情報Ｓ２３から各チャネル用の等化行列Ｓ２５，Ｓ２６（全チャネル分でＧＴに相当）を生成する等化行列生成部２６と、受信信号行列Ｓ２４と等化行列Ｓ２５，Ｓ２６とを個別に乗算し、上記αＸ＋ＧＴ×ｎに相当する各チャネルの送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を生成する乗算器２７，２８と、送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を用いて誤り訂正用の軟判定メトリック情報Ｓ２９，Ｓ３０を生成するメトリック生成部２９，３０と、軟判定メトリック情報Ｓ２９，Ｓ３０に基づいてビタビ復号などの最尤系列推定を行い、最終的な受信信号Ｓ３１，Ｓ３２を出力するＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）誤り訂正部３１，３２で構成される。
【００４３】
まず、受信装置では、受信アンテナ２１から入力される信号をＩＦ／ＲＦ部２２にてダウンコンバートし、ベースバンド信号Ｓ２１を出力する。ベースバンド信号Ｓ２１には、一般的にパイロット信号（既知信号）とユーザデータが含まれており、そのパイロット信号は、伝送路推定部２５に送られて伝送路情報Ｓ２３の算出に使われる。また、ユーザデータは、ＦＦＴ部２３にて周波数軸信号Ｓ２２に変換される。
【００４４】
つぎに、受信信号行列生成部２４が、周波数軸信号Ｓ２２（上記ｒｔ）を受信信号行列Ｓ２４（送信信号推定に必要な受信信号Ｙ）に変換する。この処理は、信号配置マトリクスＳが与えられた段階で確定するものである。つぎに、等化行列生成部２６が、伝送路情報Ｓ２３に基づいて送信信号の推定に用いる等化行列Ｓ２５，Ｓ２６を計算する。つぎに、乗算器２７，２８が、等化行列Ｓ２５、Ｓ２６と受信信号行列Ｓ２４とを乗算し、各チャネルの送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を生成する。
【００４５】
つぎに、メトリック生成部２９，３０が、これらの推定値に基づいて誤り訂正用の軟判定メトリック情報（上記信頼度情報を含む）Ｓ２９，Ｓ３０を生成し、最後に、ＭＬＳＥ誤り訂正部３１，３２が、ビタビ復号等の最尤系列推定（ＭＬＳＥを用いた誤り訂正処理）を行い、最終的な受信信号Ｓ３１，Ｓ３２を出力する。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、上記処理で送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる。
【００４７】
実施の形態２．
図３は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。この受信装置は、伝送路のコヒーレント帯域幅を測定し、その測定結果であるコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１を出力するコヒーレント帯域測定部４１と、周波数軸信号Ｓ２１中のパイロット信号とコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１とを用いて伝送路推定を行い、アンテナ間の伝送路情報Ｓ２３を提供する伝送路推定部２５ａと、を含む構成とした。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００４８】
コヒーレント帯域測定部４１では、ベースバンド信号Ｓ２１を定期的に観測し、現在の伝送路におけるコヒーレント帯域幅（伝送路がほぼ一定と見なせる周波数幅）を算出する。通常、この算出には既知信号が必要となるため、パイロット信号部分が多く用いられる。そして、その算出結果であるコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１を伝送路推定部２５ａへ通知する。
【００４９】
伝送路推定部２５ａでは、コヒーレント帯域情報Ｓ４１により、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割する。そして、コヒーレント帯域幅内はほぼ一定の伝送路と見なせることから、この帯域幅内の１サブキャリアについて伝送路推定を行う。すなわち、本実施の形態では、このグループ内において、一度だけ伝送路推定，等化行列の生成を行い、グループ内の全てのサブキャリアで同一の等化行列を使用して、送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を算出する。なお、伝送路推定部２５ａが、サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化した信号を伝送路情報Ｓ１３としてもよい。
【００５０】
このように、本実施の形態においては、信号帯域を同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、このグループ内において一度だけ伝送路推定，等化行列の生成を行う構成とした。これにより、計算量を大幅に削減することが可能となり、装置構成のさらなる簡略化を実現できる。
【００５１】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。この送信装置は、各チャネルの信号に対してビームフォーミングを行うビームフォーミング部５１，５２を含む構成とした。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５２】
ビームフォーミング部５１，５２では、ＳＴＣ処理後のサブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８に対して複数アンテナによる送信方向制御（チャネル毎のビームフォーミング）を行うため、各チャネルのデータにウェイトを乗算し、各送信アンテナに割り当てる。なお、図４では、送信アンテナを２つとしているが、さらに多くのアンテナを備えることとしてもよい。一方、受信側では、伝送路推定部２５が、チャネル毎の伝送路情報を推定する。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、たとえば、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図３】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図４】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 畳み込み符号化部、３，４ 変調部、５ ＳＴＣ部、６，７ ＩＦＦＴ部、８，９ ＩＦ／ＲＦ部、１０，１１ 送信アンテナ、２１ 受信アンテナ、２２ ＩＦ／ＲＦ部、２３ ＦＦＴ部、２４ 受信信号行列生成部、２５，２５ａ 伝送路推定部、２６ 等化行列生成部、２７，２８ 乗算器、２９，３０メトリック生成部、３１，３２ ＭＬＳＥ誤り訂正部、４１ コヒーレント帯域測定部、５１，５２ ビームフォーミング部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信システムに関するものであり、特に、送信ダイバーシチ技術を利用したマルチキャリア無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。たとえば、広帯域信号を移動体通信環境において送受信する場合は、周波数選択性フェージングの克服が必要となる。周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとしては、マルチキャリア変復調方式、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が各種無線システムに採用されている。一方、さらなる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムが注目を集めている。このＭＩＭＯシステムは、ＳＤＭ（Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）による方式と、送信ダイバーシチによる方式と、に分けられる。本発明は、後者に属するものでＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）と呼ばれる送信ダイバーシチ技術に基づいたものである。
【０００３】
ここで、従来のＭＩＭＯ送受信機の構成および動作について説明する（非特許文献１参照）。ここでは、２つの送信アンテナを有する場合の構成（２チャネル構成）を、一例として説明する。
【０００４】
従来のＭＩＭＯ送信機は、２つのチャネルの送信信号Ｓ１０１，Ｓ１０２をリードソロモン符号などのブロック符号により個別に符号化するブロック符号符号化部と、符号化後信号Ｓ１０３，Ｓ１０４を個別に変調し、それらの変調信号Ｓ１０５，１０６を各サブキャリアに配置する変調部と、各チャネルの変調信号Ｓ１０５，Ｓ１０６にＳＴＣ処理による符号化を行い、送信アンテナと送信時刻を決定するＳＴＣ部と、前記決定後のサブキャリア上の信号Ｓ１０７，Ｓ１０８を逆フーリエ変換により個別に時間軸信号に変換し、さらに、ガードインターバルの付加処理などを行うＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部と、各ベースバンド信号を個別に高周波帯に変換するＩＦ／ＲＦ部と、ＩＦ／ＲＦ部の出力信号に個別に対応する送信アンテナで構成される。
【０００５】
また、従来のＭＩＭＯ受信機は、受信アンテナと、高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号Ｓ１１５に変換するＩＦ／ＲＦ部と、ベースバンド信号（時間軸信号）Ｓ１１５を周波数軸信号Ｓ１１６に変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部と、周波数軸信号Ｓ１１６中のパイロット信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路情報Ｓ１１７を提供する伝送路推定部と、伝送路情報Ｓ１１７と周波数軸信号Ｓ１１６に基づいてＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最尤判定）により各チャネルの受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９を出力するＭＬＤ部と、受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９に対して誤り訂正を行って最終的な受信信号Ｓ１２０，Ｓ１２１を出力するブロック符号誤り訂正部で構成される。
【０００６】
つづいて、従来のＭＩＭＯ送受信機の動作について説明する。まず、ＭＩＭＯ送信機では、符号化部，変調部が、同時に送信する２チャネルのユーザデータＳ１０１，Ｓ１０２に対して個別に誤り訂正用符号化処理および変調処理を実行し、変調信号をサブキャリア上に配置する。ＳＴＣ部では、サブキャリア上の変調信号Ｓ１０５，Ｓ１０６に対して送信アンテナと送信時刻を割り当て、すなわち、ＳＴＣ処理を行い、再度サブキャリア上の信号Ｓ１０７，Ｓ１０８を出力する。そして、これらの信号は、ＩＦＦＴ部にて個別に時間軸信号に変換され、ガードインターバルの付加処理などが行われた後、ＩＦ／ＲＦ部にてアップコンバートされ、送信される。なお、ここでは、パイロット信号の処理などは省略した。
【０００７】
一方、ＭＩＭＯ受信機側では、受信アンテナから入力される信号をＩＦ／ＲＦ部にてダウンコンバートし、ベースバンド信号Ｓ１１５を出力する。ベースバンド信号Ｓ１１５には、一般的にパイロット信号（既知信号）とユーザデータが含まれており、そのパイロット信号は、伝送路推定部に送られて伝送路情報Ｓ１１７の算出に使われる。また、ユーザデータは、ＦＦＴ部にて周波数軸信号Ｓ１１６に変換される。つぎに、ＭＬＤ部では、受信信号Ｓ１１６に対するＭＬＤ処理により送信系列を推定する。すなわち、送信した可能性のあるすべての情報系列に対して、伝送路情報Ｓ１１７を用いてレプリカを算出し、その結果と周波数軸信号１１６との比較を行い、各チャネルの最も尤度の高い（確からしい）系列を受信信号Ｓ１１８，Ｓ１１９として出力する。ブロック符号誤り訂正部では、これらの系列に対して誤り訂正処理を実行し、最終的な受信信号Ｓ１２０，Ｓ１２１を出力する。
【０００８】
なお、ＳＴＣの理論的な信号処理については、下記非特許文献２，３に詳細に記述されている。
【０００９】
【非特許文献１】
電子情報通信学会２００２年ソサイエティ大会Ｂ−５−３４「ＭＣ−ＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＳＤＭ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」
【非特許文献２】
Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ，“Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅ−ｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖａｌ．１６，ｐｐ．１４５１−１４５８，Ｏｃｔ．１９９８．
【非特許文献３】
Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ， Ｈ．Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ， Ａ．Ｒ．Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ，“Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｓｕｌｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．１７， ｐｐ．４５１−４６０，Ｎｏ．３， Ｍａｒｃｈ １９９９．
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のマルチキャリア無線通信システムにおいては、復調にＭＬＤを使用するため、受信側が、系列判定時に送信した可能性のあるすべての系列のレプリカと受信信号とを比較し、最尤系列を出力する。そのため、特に、多値変調時に、比較すべき系列が莫大に増加する、という問題があった。また、上記と同様の理由で、無線通信に優れた特性を発揮する畳み込み符号を適用することが非常に困難になる、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の送信アンテナを備え、ＳＴＣ処理を用いた場合であっても、良好な通信特性を実現可能なマルチキャリア（キャリア数１の場合も含む）無線通信システムを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにあっては、複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行うマルチキャリア無線通信システムであって、送信側の通信装置が、チャネル毎の送信信号に対して個別に畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化手段と、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、を備え、受信側の通信装置が、送受信アンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣの信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、送信信号の推定値を求めることにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正を実現する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
まず、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおいて実行される処理を理論的に説明する。なお、ここでは、サブキャリア数を１として説明する。
【００１６】
ＳＴＣは、送信データを空間（アンテナ）および時間で多重して送信し、受信側でダイバーシチ効果を得る手法である。前述した非特許文献２，３によれば、チャネル（１）の送信信号をＳ１，チャネル（２）の送信信号をＳ２とした場合に、時刻（１）にアンテナ（１）からＳ１を，アンテナ（２）からＳ２を、時刻（２）にアンテナ（１）から−Ｓ２ ＊を，アンテナ（２）からＳ１ ＊を、それぞれ送信する。このとき、受信アンテナを１本とし、送信アンテナ（１）から受信アンテナへの伝送路情報をｈ１とし、送信アンテナ（２）から受信アンテナへの伝送路情報をｈ２とした場合、時刻（１），（２）の受信信号ｒ１，ｒ２は次式（１）で表すことができる。なお、ｎ１，ｎ２は時刻毎の雑音を表す。
【００１７】
【数１】
また、従来のＳＴＣ復号には、ＭＬＤが用いられているため、次式（２）により、考えうるすべての送信系列ｕ１，ｕ２に対して受信信号のレプリカｒ１´，ｒ２´を生成する。
【００１９】
【数２】
また、メトリックＭは、次式（３）で定義される。
【００２１】
【数３】
ＳＴＣでは、送信時の信号配置マトリクスが直交行列となるため、メトリックＭを最小化する送信系列ｕ１，ｕ２は、それぞれ独立に求めることができる。しかしながら、多値変調時には計算量が増加し、実現は非常に困難なものとなる。
【００２３】
そこで、本発明にかかるシステムでは、ＳＴＣ復号にＭＬＤを用いずに、送信信号の推定値を直接求める手法を提供する。送信信号を直接推定するためには、受信信号が次式（４）の形で記述できる必要がある。
【００２４】
【数４】
なお、Ｙは各時刻の受信信号を示す列ベクトルを表し、ＧはＳＴＣの信号配置マトリクスＳから求まる信号配置マトリクスを表し、Ｘは、たとえば、送信信号系列の列ベクトルで、チャネル数が４の場合は、次式（５）のように表現できる。ただし、ｎは各時刻の雑音を示す列ベクトルである。
【００２６】
【数５】
ＳＴＣの信号配置マトリクスＳからＧを算出できれば、送信信号の推定値を直接算出することができる。詳細は省略するが、たとえば、「同一信号が複数アンテナから同時送信されず、一つの送信情報の実数部，虚数部が分離して送信されることはない」場合には、Ｇの算出が可能である。一例として、前述の非特許文献３に示すように、３つのアンテナを用いた４チャネル送信時のＳＴＣ信号配置マトリクスが、次式（６）として示されている場合、信号配置マトリクスＧは、次式（７）のように計算することができる。
【００２８】
【数６】
【数７】
このとき、実際に送信に使用されるのはＳであるが、各時刻の受信信号ｒｔと上記式（７）内のｙｔは、一部が複素共役の関係にあるだけで、簡単に変換が可能である。したがって、送信信号を表す行列Ｘを求めるためには、上記式（４）の左辺と右辺にＧの逆行列（Ｇ−１）を乗算し、次式（８）に示す演算を行う。
【００３１】
【数８】
なお、ＳＴＣを規定する行列Ｓの性質から、次式（９）が成立する。ただし、Ｔは転置共役を表し、αは定数であり、この場合、α＝２（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２＋｜ｈ３｜２）である。
【００３３】
【数９】
この性質を利用すると、次式（１０）が成立し、逆行列の演算も不要となる。
【００３５】
【数１０】
また、上記式（１０）から、送信信号の平均電力値をＰとし、平均雑音電力値をσ２とした場合の、受信信号の信頼度情報であるＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を、次式（１１）のように規定することができる。この信頼度情報を誤り訂正処理に用いれば、受信特性を向上させることができる。
【００３７】
【数１１】
つづいて、上記理論を実現するマルチキャリア無線通信システムの送信側の通信装置（以下、送信装置と呼ぶ）および受信側の通信装置（以下、受信装置と呼ぶ）の動作を、図面を用いて具体的に説明する。
【００３９】
図１は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態１の構成を示す図である。この送信装置は、各チャネル（図示のチャネル（１），チャネル（２）に相当）の送信信号Ｓ１，Ｓ２に対して個別に畳み込み符号化を行う畳み込み符号化部１，２と、符号化後信号Ｓ３，Ｓ４を個別に変調し、それらの変調信号Ｓ５，Ｓ６を各サブキャリアに配置する変調部３，４と、各チャネルの変調信号Ｓ５，Ｓ６に対してＳＴＣ処理による符号化を行い、送信アンテナと送信時刻を決定するＳＴＣ部５と、ＳＴＣ部５の処理で決定したサブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８を逆フーリエ変換により個別に時間軸信号に変換し、さらに、ガードインターバル付加処理などを行うＩＦＦＴ部６，７と、各ベースバンド信号を個別に高周波帯に変換するＩＦ／ＲＦ部８，９と、ＩＦ／ＲＦ部８，９の出力信号に個別に対応する送信アンテナ１０，１１で構成される。
【００４０】
まず、送信装置では、畳み込み符号化部１，２が、同時に送信する２チャネルの送信信号（ユーザデータ）Ｓ１，Ｓ２に対して個別に誤り訂正用符号化処理を行い、符号化後信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。なお、これに限らず、たとえば、単一の情報源（ユーザデータ）に対して畳み込み符号化を行い、その後のデータを複数チャネルに分割してもよい。つぎに、変調部３，４が、所定の変調処理を実行し、変調信号Ｓ５，Ｓ６をサブキャリア上に配置する。
【００４１】
つぎに、ＳＴＣ部５が、サブキャリア上の変調信号Ｓ５，Ｓ６に対して送信アンテナと送信時刻を割り当て、すなわち、ＳＴＣ処理を行い、再度サブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８を出力する。そして、これらの信号は、ＩＦＦＴ部６，７にて個別に時間軸信号に変換され、ガードインターバル付加処理などが行われた後、ＩＦ／ＲＦ部８，９にてアップコンバートされ、それぞれ送信アンテナ１０，１１から送信される。なお、ここでは、パイロット信号の処理などは省略する。
【００４２】
図２は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。この受信装置は、受信アンテナ２１と、高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号Ｓ２１に変換するＩＦ／ＲＦ部２２と、ベースバンド信号（時間軸信号）Ｓ２１を周波数軸信号Ｓ２２（上記受信信号ｒｔに相当）に変換するＦＦＴ部２３と、ＦＦＴ部２３から出力される周波数軸信号Ｓ２２から復調に必要な受信信号行列Ｓ２４（上記列ベクトルＹに相当）を生成する受信信号行列生成部２４と、周波数軸信号Ｓ２１中のパイロット信号を用いて伝送路推定を行い、アンテナ間の伝送路情報Ｓ２３を提供する伝送路推定部２５と、伝送路情報Ｓ２３から各チャネル用の等化行列Ｓ２５，Ｓ２６（全チャネル分でＧＴに相当）を生成する等化行列生成部２６と、受信信号行列Ｓ２４と等化行列Ｓ２５，Ｓ２６とを個別に乗算し、上記αＸ＋ＧＴ×ｎに相当する各チャネルの送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を生成する乗算器２７，２８と、送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を用いて誤り訂正用の軟判定メトリック情報Ｓ２９，Ｓ３０を生成するメトリック生成部２９，３０と、軟判定メトリック情報Ｓ２９，Ｓ３０に基づいてビタビ復号などの最尤系列推定を行い、最終的な受信信号Ｓ３１，Ｓ３２を出力するＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）誤り訂正部３１，３２で構成される。
【００４３】
まず、受信装置では、受信アンテナ２１から入力される信号をＩＦ／ＲＦ部２２にてダウンコンバートし、ベースバンド信号Ｓ２１を出力する。ベースバンド信号Ｓ２１には、一般的にパイロット信号（既知信号）とユーザデータが含まれており、そのパイロット信号は、伝送路推定部２５に送られて伝送路情報Ｓ２３の算出に使われる。また、ユーザデータは、ＦＦＴ部２３にて周波数軸信号Ｓ２２に変換される。
【００４４】
つぎに、受信信号行列生成部２４が、周波数軸信号Ｓ２２（上記ｒｔ）を受信信号行列Ｓ２４（送信信号推定に必要な受信信号Ｙ）に変換する。この処理は、信号配置マトリクスＳが与えられた段階で確定するものである。つぎに、等化行列生成部２６が、伝送路情報Ｓ２３に基づいて送信信号の推定に用いる等化行列Ｓ２５，Ｓ２６を計算する。つぎに、乗算器２７，２８が、等化行列Ｓ２５、Ｓ２６と受信信号行列Ｓ２４とを乗算し、各チャネルの送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を生成する。
【００４５】
つぎに、メトリック生成部２９，３０が、これらの推定値に基づいて誤り訂正用の軟判定メトリック情報（上記信頼度情報を含む）Ｓ２９，Ｓ３０を生成し、最後に、ＭＬＳＥ誤り訂正部３１，３２が、ビタビ復号等の最尤系列推定（ＭＬＳＥを用いた誤り訂正処理）を行い、最終的な受信信号Ｓ３１，Ｓ３２を出力する。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、上記処理で送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる。
【００４７】
実施の形態２．
図３は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。この受信装置は、伝送路のコヒーレント帯域幅を測定し、その測定結果であるコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１を出力するコヒーレント帯域測定部４１と、周波数軸信号Ｓ２１中のパイロット信号とコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１とを用いて伝送路推定を行い、アンテナ間の伝送路情報Ｓ２３を提供する伝送路推定部２５ａと、を含む構成とした。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００４８】
コヒーレント帯域測定部４１では、ベースバンド信号Ｓ２１を定期的に観測し、現在の伝送路におけるコヒーレント帯域幅（伝送路がほぼ一定と見なせる周波数幅）を算出する。通常、この算出には既知信号が必要となるため、パイロット信号部分が多く用いられる。そして、その算出結果であるコヒーレント帯域幅情報Ｓ４１を伝送路推定部２５ａへ通知する。
【００４９】
伝送路推定部２５ａでは、コヒーレント帯域情報Ｓ４１により、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割する。そして、コヒーレント帯域幅内はほぼ一定の伝送路と見なせることから、この帯域幅内の１サブキャリアについて伝送路推定を行う。すなわち、本実施の形態では、このグループ内において、一度だけ伝送路推定，等化行列の生成を行い、グループ内の全てのサブキャリアで同一の等化行列を使用して、送信信号推定値Ｓ２７，Ｓ２８を算出する。なお、伝送路推定部２５ａが、サブキャリアグループ内の複数サブキャリアについて伝送路推定を行い、その結果を平均化した信号を伝送路情報Ｓ１３としてもよい。
【００５０】
このように、本実施の形態においては、信号帯域を同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、このグループ内において一度だけ伝送路推定，等化行列の生成を行う構成とした。これにより、計算量を大幅に削減することが可能となり、装置構成のさらなる簡略化を実現できる。
【００５１】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。この送信装置は、各チャネルの信号に対してビームフォーミングを行うビームフォーミング部５１，５２を含む構成とした。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５２】
ビームフォーミング部５１，５２では、ＳＴＣ処理後のサブキャリア上の信号Ｓ７，Ｓ８に対して複数アンテナによる送信方向制御（チャネル毎のビームフォーミング）を行うため、各チャネルのデータにウェイトを乗算し、各送信アンテナに割り当てる。なお、図４では、送信アンテナを２つとしているが、さらに多くのアンテナを備えることとしてもよい。一方、受信側では、伝送路推定部２５が、チャネル毎の伝送路情報を推定する。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく、送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、たとえば、ＳＴＣを用いるＭＩＭＯシステムにおいて、ＭＬＤを使用することなく送信信号の推定値を求める構成とした。これにより、装置構成の大幅な簡略化と畳み込み符号を用いた効率的な誤り訂正が適用できるので、簡易な構成で良好な受信特性を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図３】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図４】本発明にかかるマルチキャリア通信システムに含まれる送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 畳み込み符号化部、３，４ 変調部、５ ＳＴＣ部、６，７ ＩＦＦＴ部、８，９ ＩＦ／ＲＦ部、１０，１１ 送信アンテナ、２１ 受信アンテナ、２２ ＩＦ／ＲＦ部、２３ ＦＦＴ部、２４ 受信信号行列生成部、２５，２５ａ 伝送路推定部、２６ 等化行列生成部、２７，２８ 乗算器、２９，３０メトリック生成部、３１，３２ ＭＬＳＥ誤り訂正部、４１ コヒーレント帯域測定部、５１，５２ ビームフォーミング部。
Claims (8)
- 複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行うマルチキャリア無線通信システムにおいて、
送信側の通信装置が、
チャネル毎の送信信号に対して個別に畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化手段と、
ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を備え、
受信側の通信装置が、
送受信アンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、
前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣの信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、
前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、
前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、
前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア無線通信システム。 - さらに、受信信号の観測により伝送路におけるコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定手段、
を備え、
前記伝送路推定手段は、前記測定結果に基づいて、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、当該サブキャリアグループを単位として伝送路推定を行い、
前記等化行列生成手段は、前記サブキャリアグループを単位としてチャネル毎の等化行列を生成することを特徴とする請求項１に記載のマルチキャリア無線通信システム。 - 複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行うマルチキャリア無線通信システムにおいて、
送信側の通信装置が、
チャネル毎の送信信号に対して個別に畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化手段と、
ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
チャネル毎のビームフォーミング機能を有するビームフォーミング手段と、
を備え、
受信側の通信装置が、
チャネル毎の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、
前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣの信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、
前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、
前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、
前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア無線通信システム。 - 複数の送信アンテナを備え、１つまたは複数のキャリアを用いた通信を行う送信装置において、
チャネル毎の送信信号に対して個別に畳み込み符号化処理を行う畳み込み符号化手段と、
ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）処理による送信ダイバーシチを実現するＳＴＣ手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。 - さらに、チャネル毎のビームフォーミング機能を有するビームフォーミング手段、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。 - マルチキャリア無線通信システムを構成する受信装置において、
複数の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、
前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）の信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、
前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、
前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、
前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。 - さらに、受信信号の観測により伝送路におけるコヒーレント帯域幅を測定するコヒーレント帯域測定手段、
を備え、
前記伝送路推定手段は、前記測定結果に基づいて、信号帯域を、同一の伝送路情報を持ついくつかのサブキャリアグループに分割し、当該サブキャリアグループを単位として伝送路推定を行い、
前記等化行列生成手段は、前記サブキャリアグループを単位としてチャネル毎の等化行列を生成することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。 - マルチキャリア無線通信システムを構成する受信装置において、
チャネル毎の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
各時刻の受信信号を示す列ベクトル（受信信号行列）を生成する受信信号行列生成手段と、
前記伝送路推定結果に基づいて、ＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ：時空符号化）の信号配置マトリクスから求まる信号配置マトリクス（チャネル毎の等化行列）を生成する等化行列生成手段と、
前記受信信号行列と前記チャネル毎の等化行列に基づいて、チャネル毎に送信信号を推定する送信信号推定手段と、
前記送信信号の推定結果からチャネル毎に信頼度情報およびメトリック情報を生成するメトリック生成手段と、
前記信頼度情報および前記メトリック情報を用いてチャネル毎に最尤系列推定による誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003046193A JP2004260322A (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | マルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003046193A JP2004260322A (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | マルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004260322A true JP2004260322A (ja) | 2004-09-16 |
Family
ID=33112799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003046193A Pending JP2004260322A (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | マルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2004260322A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-02-24 JP JP2003046193A patent/JP2004260322A/ja active Pending
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