JP2004072506A - 送信装置、受信装置及び送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させること。
【解決手段】複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄによって系列変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換は行わずに、拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄによって互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施す。そしてＭ−ａｒｙ／ＳＳ後の各送信データに拡散処理後の既知信号を時分割多重して複数のアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信する。これにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理した送信データを複数のアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信し、複数のアンテナで受信した場合でも（すなわちＭＩＭＯ通信を行った場合でも）、各アンテナから送信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後の送信データをチップ単位で高精度で分離できるようになる。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄによって系列変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換は行わずに、拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄによって互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施す。そしてＭ−ａｒｙ／ＳＳ後の各送信データに拡散処理後の既知信号を時分割多重して複数のアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信する。これにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理した送信データを複数のアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信し、複数のアンテナで受信した場合でも（すなわちＭＩＭＯ通信を行った場合でも）、各アンテナから送信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後の送信データをチップ単位で高精度で分離できるようになる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信システムに用いられる送信装置、受信装置及び送信方法に関し、特にＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式による無線通信を行う場合に適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＭＴ−２０００の標準方式として決定したＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ ｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のように、直接拡散によるＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）が注目されている。一方、一極でいくつかの系列を用意しておき、数ビットのデータに応じてその中の一つを送信するＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式によるＣＤＭＡが、ＤＳ−ＣＤＭＡに比べて周波数利用効率高いことで知られている。
【０００３】
このＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた送信装置と受信装置の概略構成を、図１２及び図１３に示す。送信装置１０では、図１２に示すように、送信データを系列選択部１１に入力する。系列選択部１１には、ｍビットの２値データに対応した２ｍ＝Ｍ個の異なった系列（系列１〜系列Ｍ）が用意されており、入力された送信データに応じてその中の一つを選択する。そして選択された系列データがアンテナ１２から送信される。
【０００４】
受信装置２０には、図１３に示すように、相関部２２が設けられている。相関部２２には、各系列（系列１〜系列Ｍ）に対応した相関器２３−１〜２３−Ｍが設けられており、アンテナ２１で受信された信号を全ての相関器２３−１〜２３−Ｍに入力されることにより、Ｍ個の全ての系列との相関をとる。各相関器２３−１〜２３−Ｍにより得られた相関値は、最尤系列推定部（ＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ））２４に送出され、ＭＬＳＥ２４により最も相関値の高いと推定されたデータが受信データとして出力される。
【０００５】
このようにＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いれば、同一周波数帯域において複数の系列（符号）を割り当てることができるので、系列数Ｍ＝２ｍにおいて、Ｍ≫２とすることによって、同一周波数特性帯域を持ちながらｍビットのデータを伝送できる。この結果、周波数利用効率を向上させることができる。
【０００６】
また近年、画像等の大容量のデータを複数のユーザに送信するために、一段と高速なデータ伝送が求められている。例えばＷ−ＣＤＭＡの高速パケット通信の標準規格として、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が検討されている。その中でも高速伝送のために、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ／ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目されている。
【０００７】
ＭＩＭＯ通信では送信側の複数のアンテナからそれぞれ異なる送信データを送信し、受信側では伝搬路上で混ざり合った複数の送信データを伝搬路推定値を用いて元の送信データに分離するようになされている。実際上、ＭＩＭＯ通信では、送信装置から送信された信号を、送信装置の数と同数又はそれよりも多いアンテナ数で受信し、当該各アンテナによって受信された信号にそれぞれ挿入されているパイロット信号に基づいてそれぞれのアンテナごとに伝搬路推定を行う。この推定された伝搬路特性Ｈは、例えば送信側アンテナが２つであり、受信アンテナが２つである場合には、２×２の行列によって表わされる。
【０００８】
そして、ＭＩＭＯ通信では、このようにして求められた伝搬路特性Ｈの逆行列と、各受信アンテナで得られた受信信号とに基づいて、各送信アンテナから送信された送信信号を求める。
【０００９】
図１４を用いて、送信機３０と受信機４０のアンテナ数がそれぞれ２つの場合のＭＩＭＯ通信の原理を説明する。ここで送信機３０の各アンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信される信号をそれぞれＴＸ１、ＴＸ２とし、受信機４０の各アンテナＡＮ３、ＡＮ４により受信される信号をそれぞれＲＸ１、ＲＸ２とする。このとき、受信信号ＲＸ１、ＲＸ２はそれぞれ次式で表すことができる。
【００１０】
ＲＸ１ ＝ ＡＴＸ１ ＋ ＢＴＸ２ ……… （１）
ＲＸ２ ＝ ＣＴＸ１ ＋ ＤＴＸ２ ……… （２）
但し、（１）式、（２）式において、Ａは送信アンテナＡＮ１と受信アンテナＡＮ３との間の伝搬路特性、Ｂは送信アンテナＡＮ２と受信アンテナＡＮ３との間の伝搬路特性、Ｃは送信アンテナＡＮ１と受信アンテナＡＮ４との間の伝搬路特性、Ａは送信アンテナＡＮ２と受信アンテナＡＮ４との間の伝搬路特性を表すものとする。
【００１１】
ここで受信信号から、上述した送信信号ＴＸ１とＴＸ２を復調するためには、４つの伝搬路特性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを推定する必要がある。このため送信機３０では、送信信号に伝搬路推定用の既知信号（例えばパイロット信号）を挿入した信号を送信する。受信機４０では、この既知信号に基づいて伝搬路特性を求める。
【００１２】
送信機３０及び受信機４０について具体的に説明する。送信機３０は送信データをシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）３１により分流する。分流されたデータは変調部３２、３３により変調された後、パイロット信号挿入部３４、３５によって所定位置にパイロット信号が挿入される。パイロット信号が挿入された信号は、拡散部３６、３７を介してアンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信される。
【００１３】
受信機４０はアンテナＡＮ１、ＡＮ２で受信した信号を、逆拡散部４１、４２において拡散部３６、３７で用いた拡散符号を用いて逆拡散し、逆拡散後の信号を分離演算部４３に送出すると共にチャネル推定部４４に送出する。チャネル推定部４４は、受信信号に含まれる既知信号を用いて上記伝搬路特性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを求める。
【００１４】
分離演算部４３では、推定した４つの伝搬路特性Ａ〜Ｄを用いて、以下の式で表す処理を行うことにより、各アンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信された信号ＴＸ１、ＴＸ２を元のサブストリームに分離する。
【００１５】
実際上、分離演算部４３では、（３）式及び（４）式に示す逆行列演算のみによってサブストリームを分離するＺＦ（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）演算や誤差を最小にするように分離するＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）演算などが使用される。分離演算部４３により求められた、各アンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信されたデータはパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）４５及び復調部４６を介して受信データとされる。
【００１６】
このようにＭＩＭＯ通信においては、受信機により同一時間に同一周波数で送られた信号を分離することができるので、高速伝送が可能となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで上述したＭ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせて用いれば、さらなる高速伝送を行うことができると考えられる。しかしながら、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせようとすると、以下のような不都合が生じ、実現が困難となる。
【００１８】
つまり、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信での伝送速度を高速化するために、ＭＩＭＯ技術を導入すると、単純にＤＳ−ＣＤＭＡとＭＩＭＯ技術とを組み合わせた場合と異なり、受信側において、逆拡散後にサブストリーム（送信側の各アンテナから送信されたデータ）に分離をする方法を適用できない。
【００１９】
なぜなら、送信側で異なる送信データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理と拡散処理を施して異なる送信アンテナから送信した場合、受信側でサブストリームに分離する前に逆拡散を行うと、複数のアンテナから送信された各データが混ざり合ってしまい、元の複数データを復元できなくなるからである。従って、逆拡散前のチップ単位で受信信号を分離しなければならなくなる。この結果、分離の際のＳＮＲが低くなってしまい、受信品質が劣化する。
【００２０】
またパイロット信号は、一般に、ＤＳ−ＣＤＭＡとＭＩＭＯ技術を組み合わせる場合には、パイロット信号自体を互いに直交した信号としているが、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳによる拡散が行われると、各アンテナから送信されるパイロット信号は互いに直交しなくなってしまう。この結果、受信側ではパイロット信号に基づいて正確な伝搬路推定ができなくなってしまうので、各アンテナから送信されたデータを精度良く復元できなくなってしまい、受信品質が劣化する。
【００２１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができる送信装置、受信装置及び送信方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【００２３】
本発明の送信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、送信データはＭ−ａｒｙ処理手段によりＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理が施されて複数のアンテナから送信されるので、周波数利用効率が良くかつ高速のデータ送信が行われる。一方、各アンテナから送信される既知信号は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理は施されず拡散処理が施されるので、受信側では各送信アンテナから送信された逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果に基づいて、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理された送信データを分離した後、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理と逆のデータ変換処理を行えば、各送信アンテナから送信された送信データを高精度で復元できる。かくして、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができるようになる。
【００２５】
本発明の送信装置は、Ｍ−ａｒｙ処理手段が、送信データについて、単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列を選択するデータ系列選択部と、当該データ系列選択部からの出力データを複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するシリアルパラレル変換部とを具備する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、データ系列選択部によって送信データに対して一括してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を行った後、複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するので、１つのデータ系列選択部で複数のアンテナに対応したＭ−ａｒｙ／ＳＳ信号を形成することができるようになる。この結果、構成を簡易化することができる。
【００２７】
本発明の送信装置は、拡散された既知信号を複数のアンテナから同一時間に送信すると共に、データ変換された送信データを複数のアンテナからから同一時間に送信する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、既知信号が複数のアンテナから同時に送信されるので、受信側では同一時間での伝搬路変動を受けた既知信号に基づいて、各アンテナ間での伝搬路特性を求めることができる。また既知信号は拡散されているので、複数のアンテナから同一時間に送信されても受信側で逆拡散により各送信アンテナから送信された既知信号を高精度で復元することができる。この結果、Ｍ−ａｒｙ処理された送信データの分離精度を一段と向上させることができるようになる。
【００２９】
本発明の受信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを有する送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された各送信信号と送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備する構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、既知信号の逆拡散結果に基づいて伝搬路特性を推定し、この推定結果に基づいて、受信信号中で混ざり合った各送信アンテナからの信号を分離し、分離された信号に対して相関演算を行ってＭ−ａｒｙ処理前の送信データを復元するので、複数のアンテナからＭ−ａｒｙ処理したデータを送信した場合でも、伝搬路上で混ざり合ったデータを良好に分離して復調できるようになる。
【００３１】
本発明の受信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを有すると共に、Ｍ−ａｒｙ処理手段が、送信データについて、単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列を選択するデータ系列選択部と、当該データ系列選択部からの出力データを複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するシリアルパラレル変換部とを有する送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された送信信号をパラレルシリアル変換するパラレルシリアル変換部と、得られたシリアル送信信号と送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、分離された送信信号をパラレルシリアル変換して直列のストリームにしてから相関手段によって送信装置でのＭ−ａｒｙ処理と逆の処理を行うので、分離された複数のサブストリームに対して１つの相関手段でＭ−ａｒｙ処理と逆の処理を行うことができるようになる。この結果、構成を簡易化することができる。
【００３３】
本発明の受信装置は、上記構成に加えて、分離演算により得られた各送信アンテナから送信された信号に対応する受信信号の信号レベルを順位付けし、当該信号レベルの高い信号から順に、各受信アンテナにより受信された信号から前記分離された受信信号に伝搬路推定値を加えた信号を減算し、分離演算手段が、減算後の信号を用いて、順次信号レベルの高い信号から順に分離演算を行う構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、分離演算手段に入力される減算後の信号には現在分離対象となっているサブストリーム（各送信アンテナから送信された信号に対応する受信信号）よりも受信パワーの大きいサブストリームは存在していないので、複数のサブストリームが混ざり合った信号の中から最もパワーの大きい信号を分離できる。この結果、各サブストリームの分離精度を向上させることができる。
【００３５】
本発明の送信方法は、各送信アンテナから送信する複数の送信データについてＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を施すと共に、各送信アンテナから送信する複数の既知信号についてはＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いて拡散処理を施し、データ変換処理後の送信データ及び拡散処理後の既知信号を複数のアンテナから送信するようにする。
【００３６】
この方法によれば、送信データはＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理が施されて複数のアンテナから送信されるので、周波数利用効率が良くかつ高速のデータ送信が行われる。一方、各アンテナから送信される既知信号は、Ｍ−ａｒｙ処理は施されず拡散処理が施されるので、受信側では各送信アンテナから送信された逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果に基づいて、Ｍ−ａｒｙ処理された送信データを分離した後、Ｍ−ａｒｙ処理と逆のデータ変換処理を行えば、各送信アンテナから送信された送信データを高精度で復元できる。かくして、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができるようになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、各送信アンテナから送信する複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、それぞれを複数のアンテナから送信するようにしたことである。
【００３８】
これにより受信側では、逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果を用いてＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理された送信データをサブストリームに分離し、分離したサブストリーム毎にＭ−ａｒｙ／ＳＳに対応したデータ変換処理を施す。これにより、チップ単位でサブストリームに分離する際でも、各サブストリームを高精度で分離できるので、各送信データを高精度で復元できるようになる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に送信装置の構成を示す。送信装置１００は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術とを組み合わせて、複数のアンテナからそれぞれ異なるデータを送信することにより、周波数利用効率の良い高速なデータ伝送を行うことができるようになされている。この実施の形態の場合には、４つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４を用いて４つの異なるデータを送信するようになっている。
【００４１】
送信装置１００は、送信データをシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１０１によりアンテナ数と同じ数のデータに直並列変換して各系列選択部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄに入力させる。系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄは、入力データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳに準じたデータ変換処理を施す。具体的には、各系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄには、図１２に示すように、ｍビットの２値データに対応した２ｍ＝Ｍ個の異なった系列（系列１〜系列Ｍ）が用意されており、入力された送信データに応じてその中の一つが選択して出力される。系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄの出力は変調部１０６Ａ〜１０６Ｄにより例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の変調処理が施される。
【００４２】
一方、送信装置１００には、アンテナ数分のパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄが設けられており、このパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄにより生成されたパイロット信号は変調部１０３Ａ〜１０３Ｄにより例えばＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｉｐｈａｓｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調処理が施される。変調処理後のパイロット信号は拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄにおいて所定の拡散符号を用いて拡散処理される。ここで各拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄで用いる拡散符号としては、互いに直交関係にあるもの（相関が０又はそれに近いもの）が用いられるようになっている。
【００４３】
また送信装置１００は各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有し、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と同期して、あるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が端子Ａ側に接続されるときには他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も端子Ａ側に接続され、同様にあるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が端子Ｂ側に接続されるときには他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も端子Ｂ側に接続されるようになっている。これにより、ある期間は全てのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から互いに直交する拡散符号により拡散されたパイロット信号が送信され、他の期間は全てのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４からＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式によりデータ変換された送信データが送信されるようになる。
【００４４】
図２に、送信装置１００により形成される送信信号のフレーム構成を示す。この送信フレームは各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されるものである。但し、送信フレームの先頭に付加される同期用信号（ＳＹＮＣ）は、いずれか一つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されるフレームに付加するようにすればよい。この同期信号ＳＹＮＣは例えばパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄにより形成するようにしてもよく、又は図示しない同期信号生成部を設けてフレームの先頭に付加するようにしてもよい。
【００４５】
図３に、送信装置１００から送信された信号を受信復調する受信装置２００の構成を示す。受信装置２００は同期部２０７によって、図２に示すフレームの先頭に付加された同期信号ＳＹＮＣを検出し、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４に接続されたスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４の切り換えタイミングを制御する。すなわち同期部２０７は同期信号ＳＹＮＣを検出すると、先ず全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４を端子Ａ側に接続し、続いて端子Ｂ側に接続する。そしてこの接続処理をフレームの期間中繰り返す。ここで端子Ａ側に接続している時間及び端子Ｂ側に接続している時間は、送信装置１００との間で予め決められている。これにより、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４でパイロット信号を受信している間は、全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４が端子Ａ側に接続され、データを受信している間は、全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４が端子Ｂ側に接続されるようになる。
【００４６】
逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄは、端子Ａから入力されたパイロット信号に対して送信側と同じ拡散符号を用いて逆拡散処理を施し、逆拡散後の信号をチャネル推定部２０３に送出する。チャネル推定部２０３では、逆拡散後のパイロット信号を用いて各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４、ＡＮ２１〜ＡＮ２４間での伝搬路特性を求める。因みに、この実施の形態の場合には、送信側及び受信側共に４つのアンテナを用いているので、４×４＝１６個の伝搬路特性を推定することになる。
【００４７】
分離演算部２０２には、４つのアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４で受信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式でデータ変換されている送信データが入力される。ここで各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４からスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４を介して入力されるデータは、送信側の４つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたデータが混ざり合ったものとなっているので、分離演算部２０２はチャネル推定部２０３で推定された伝搬路特性を用いてこれら４つのデータを元のサブストリームに分離する。
【００４８】
この際、分離演算部２０２では、既知の技術である逆行列演算を用いて互いに混ざり合ったデータを４つのサブストリームに分離する。この実施の形態の場合には、１６個の伝搬路特性からなる４行×４列の逆行列を計算するようになる。加えて、分離演算部２０２では、伝搬路で合成されたサブストリームを分離するためにＺＦ（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）演算やＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）演算を行うようになっている。すなわち既知の技術であるＶ−ＢＬＡＳＴと呼ばれる疑似逆行列を用いた処理を行うことで、同一時間に同一周波数で送られた信号を分離するようになっている。
【００４９】
分離演算部２０２によって分離されたサブストリームは、各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄに送出される。各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄは、図１３に示した相関部２２と同様の構成でなる。すなわち、各系列（系列１〜系列Ｍ）に対応した相関器１〜相関器Ｍと最尤系列推定部（ＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ））とが設けられており、入力されたサブストリームを全ての相関器に入力することにより、Ｍ個の全ての系列との相関をとる。各相関器により得られた相関値は、ＭＬＳＥにより最も相関値の高いと推定されたデータが選択されて出力される。
【００５０】
各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄから出力されたデータは、続くパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２０５によって直列変換されて、復調部２０６に出力され、復調部２０６によって復調処理が施されて受信データとされる。
【００５１】
次にこの実施の形態における送信装置１００及び受信装置２００の動作について、図４及び図５を用いて説明する。送信装置１００は、図４に示すように、ステップＳ１０で送信処理を開始すると、ステップＳ１１−Ｓ１２−Ｓ１３において送信データについてＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を行うと共に、これに並列してステップＳ１４−Ｓ１５−Ｓ１６においてパイロット信号についての拡散処理を行う。
【００５２】
つまり、送信データについては、先ずステップＳ１１でシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１０１によりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎のサブストリームに分け、続くステップＳ１２で系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄにより各データに応じた系列を選択する。そして続くステップＳ１３で各系列に対して変調処理を行う。
【００５３】
一方、パイロット信号については、先ずステップＳ１４でパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２ＤによりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎に直交するパイロット信号を生成し、続くステップＳ１５でパイロット信号を変調する。そして続くステップＳ１６で各拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄにより互いに直交する拡散符号を用いて変調後のパイロット信号を拡散処理する。
【００５４】
このようにして得られたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後のサブストリームの送信データとこれに対応して形成された拡散処理後のパイロット信号は、ステップＳ１７において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を用いて時分割多重されて各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信される。
【００５５】
受信装置２００は、図５に示すように、ステップＳ２０で受信処理を開始すると、ステップＳ２１でアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に信号を受信し、続くステップＳ２２でスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４によりパイロット信号とデータとを分離する。ここでパイロット信号とデータは時分割多重されているので、簡単に分離することができる。
【００５６】
ステップＳ２３では各逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄにより各パイロット信号を逆拡散し、続くステップＳ２４ではチャネル推定部２０３において逆拡散後のパイロット信号を用いて受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に、送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４の数分（すなわち全てのアンテナ間）の伝搬路特性を推定する。ステップＳ２５では、分離演算部２０２において、伝搬路推定値を用いて例えばＶ−ＢＬＡＳＴによる方法により、伝搬路上で混ざり合った信号を各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたデータに分離する。
【００５７】
ステップＳ２６では、分離した各サブストリームについて、各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄにより系列の相関をとると共に最尤推定を行うことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理前の送信データを復元する。そしてステップＳ２７においてパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２０５においてシリアルデータに変換し、ステップＳ２８において復調処理を施すことにより、受信データを得る。
【００５８】
以上の構成によれば、複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ後の各送信データに拡散処理後の既知信号を時分割多重して複数のアンテナから送信するようにしたことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理した送信データを複数のアンテナから送信し、複数のアンテナで受信した場合でも（すなわちＭＩＭＯ通信を行った場合でも）、各アンテナから送信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後の送信データをチップ単位で高精度で分離できるようになる。この結果、各アンテナから送信された送信データを高精度で復元できるようになるので、受信品質の劣化を抑制して、高速伝送を実現することができるようになる。
【００５９】
（実施の形態２）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図６において、この実施の形態の送信装置３００は、送信データをシリアルパラレル変換部１０１により各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４のデータに分流する前に、系列選択部３０１により一括してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施すようになされている。これにより、実施の形態１の送信装置１００がアンテナ数分の系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄを必要とするのと比較して、系列選択部３０１が一つで済むので、この分だけ構成を簡単化することができる。
【００６０】
具体的には、系列選択部３０１は、図１２の系列選択部１１と同様の構成でなり、送信データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施す。系列変換された送信データは、シリアルパラレル変換部１０１によりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応するデータに分流され、続く変調部１０６Ａ〜１０６Ｄを介して接続端子Ｂに供給される。パイロット信号については、実施の形態１と同様の処理が施される。すなわち、各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応して、変調処理及び拡散処理が施されたパイロット信号が接続端子Ａに供給される。このようにして、各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４からは、実施の形態１と同様に、図２に示すような、直交符号により拡散処理されたパイロット信号とＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理されたデータが時分割多重されたフレームの信号が送信される。
【００６１】
送信装置３００から送信された信号は、図７に示すような受信装置４００により受信復調される。図３との対応部分に同一符号を付して示す図７において、受信装置４００は、パラレルシリアル変換後の信号に対して１つの相関部４０１によって相関処理を行うことにより、受信データをＭ−ａｒｙ／ＳＳ前の信号（すなわち系列変換前の信号）に戻すようになっている。これにより、実施の形態１の受信装置２００がアンテナ数分の相関部２０４Ａ〜２０４Ｄを必要とするのと比較して、相関部４０１が一つで済むので、この分だけ構成を簡単化することができる。他の部分の処理は、実施の形態１と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６２】
次にこの実施の形態における送信装置３００及び受信装置４００の動作について、図８及び図９を用いて説明する。ここで図８に示す送信装置の送信処理のうち、ステップＳ３１及びステップＳ３２以外は、図４に示した実施の形態１の送信装置１００の送信処理と同様なので、説明を省略する。送信装置３００は、ステップＳ３０で送信処理を開始した後、ステップＳ３１において、各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応するサブストリームに分流前の送信データについて、系列選択部３０１により一括して系列変換処理（Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理）を施した後、系列変換後のデータをステップＳ３２でアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎のサブストリームに分流する。
【００６３】
受信装置４００は、図９に示すような受信処理を行う。この受信処理のうち、ステップＳ４１及びステップＳ４２以外は、図５に示した実施の形態１の受信装置２００の受信処理と同様なので、説明を省略する。受信装置４００は、ステップＳ２５において、分離演算部２０２により、伝搬路上で混ざり合った信号を伝搬路特性値を用いて各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたサブストリームに分離する。ステップＳ４１では、パラレルシリアル変換部２０５により、複数のサブストリームをシリアルデータに変換する。そしてステップＳ４２において、シリアルデータに対して相関部４０１により一括して系列の相関をとり、その最尤推定を行うことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理されたデータを元のデータ系列に戻す。
【００６４】
以上の構成によれば、実施の形態１の構成と比較して、送信データを各送信アンテナに対応するサブストリームに分流する前にＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施すようにしたことにより、送信側の系列選択部３０１及び受信側の相関部４０１の数を低減することができる。この結果、実施の形態１と同様の効果を得ることができる一段と簡易な構成の送信装置３００及び受信装置４００を実現できる。
【００６５】
（実施の形態３）
この実施の形態では、受信装置の構成にさらに改良を加えることにより、一段と受信性能向上させる場合について説明する。
【００６６】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、この実施の形態の受信装置５００は、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４で受信したデータ系列をバッファ５０１Ａ〜５０１Ｄを介して減算部５０２Ａ〜５０２Ｄに入力する。減算部５０２Ａ〜５０２Ｄにより得られた減算結果は分離演算部５０６に入力される。
【００６７】
この実施の形態の分離演算部５０６においては、チャネル推定部５０５により得られた伝搬路推定値を用いて複数のデータが混ざり合った入力データを各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信された元のサブストリームに分離するのに加えて、受信パワーの大きいサブストリームのデータから順に順次出力するようになされている。
【００６８】
ここでサブストリームのデータの受信パワーの順位付けは、伝搬路特性を用いて算出した逆行列の値に応じて判別することができる。具体的には、逆行列の小さいサブストリームにほど受信パワーは大きくなる。この逆行列はチャネル推定部５０５で求められるので、実際上、チャネル推定部５０５が受信パワーの順位付けを行うことになる。
【００６９】
チャネル推定部５０５は、分離演算部５０６に対して各アンテナ間の伝搬路特性値Ｓ１００に加えて、順位付け信号Ｓ１０１を送出する。またチャネル推定部５０５は、セレクタ５０７に対しても順位付け信号Ｓ１０１を送出する。これにより、分離演算部５０６では、順位付け信号Ｓ１０１に基づいて、順位付の高いサブストリームから順に分離処理を行う。セレクタ５０７では、順位付け信号Ｓ１０１に基づいて、順位付けされた順に相関部２０４Ａ〜２０４Ｄに対してサブストリームを送出すると共に乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄに対してサブストリームを送出する。
【００７０】
乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄには、セレクタ５０７により選択されたサブストリームに加えて、選択されたサブストリームへの乗算係数として、このサブストリームが送信された送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４と乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄに対応する受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４との間の伝搬路特性ＣＥＶ１〜ＣＥＶ４がチャネル推定部５０５から与えられている。これにより、各乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄでは、伝搬路特性が加味されたサブストリームの信号が得られる。
【００７１】
従って、各減算部５０２Ａ〜５０２Ｄでは、各アンテナ受信信号から、順次受信パワーの大きいサブストリームの受信信号が減算される。またバッファ５０１Ａ〜５０１Ｄの内容は、減算後の受信信号に順次更新される。これにより、続く分離演算部５０６には、順次受信パワーの大きいサブストリームが除かれた受信信号が入力されるようになる。
【００７２】
これにより、分離演算部５０６では、受信パワーの小さいサブストリームを分離する際に、受信パワーの大きいサブストリームの信号が含まれていない混在信号からサブストリームを求めることができるようになるので、特に受信パワーの小さいサブストリームを高精度で求めることができるようになる。
【００７３】
このようにして分離演算部５０６により順次分離された高精度のサブストリームはセレクタ５０７及び相関部２０４Ａ〜２０４Ｄを介してバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積される。そして全てのサブストリームがバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積されると、パラレルシリアル変換部２０５がバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積されたサブストリームを直列化して出力する。
【００７４】
次にこの実施の形態における受信装置の動作について、図１１を用いて説明する。受信装置５００は、ステップＳ５０で受信処理を開始すると、ステップＳ５１でアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に信号を受信し、続くステップＳ５２でスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４によりパイロット信号とデータとを分離する。
【００７５】
ステップＳ５３では各逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄにより各パイロット信号を逆拡散し、続くステップＳ５４ではチャネル推定部５０５において逆拡散後のパイロット信号を用いて受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に、送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４の数分（すなわち全てのアンテナ間）の伝搬路特性を推定する。
【００７６】
ステップＳ５５では、チャネル推定部５０５が各サブストリーム（各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信された信号に対応する受信信号）に対応する逆行列の大きさに基づいて、各サブストリームの受信パワーを求め、この受信パワーを順位付けする。
【００７７】
ステップＳ５６では、分離演算部５０６が、チャネル推定部５０５により得られた伝搬路推定値Ｓ１００と順位付け信号Ｓ１０１とを用いて、複数のサブストリームが混在した受信信号から、受信パワーの大きいサブストリームから順に分離演算を行うことにより、順次サブストリームを分離する。
【００７８】
ここで受信パワーの最も大きいサブストリームを分離する際には、ステップＳ５７で肯定結果が得られ、ステップＳ５６に移って全てのサブストリームが混在した受信信号から受信パワーの最も大きいサブストリームが分離される。これに対して、受信パワーが２番目以降のサブストリームを分離する際には、ステップＳ５７で否定結果が得られ、ステップＳ５８の処理を行った後、ステップＳ５６の処理を行うようにされている。
【００７９】
ステップＳ５８では、各アンテナ受信信号から受信パワーの大きいサブストリームから順に、ステップＳ５６で分離されたサブストリームに伝搬路定数を掛けたものを引く処理が行われる。具体的には、最初にステップＳ５６で受信パワーの最も大きいサブストリームが分離されたときには、ステップＳ５８でこの分離されたサブストリームに伝搬路定数を掛けた値が受信信号から減算される。
【００８０】
この結果、減算後の受信信号は、受信パワーが２番目以降のサブストリームが混在された信号となる。この信号に対してステップＳ５６の処理が再び行われることにより、ステップＳ５６では、受信パワーが２番目のサブキャリアが分離される。
【００８１】
このように、ステップＳ５６−Ｓ５９−Ｓ５８−Ｓ５６のループを繰り返すことにより、送信アンテナ数分のサブストリームが混在した受信信号から、受信パワーの大きいサブストリームから順に分離することができる。この際、ステップＳ５８での処理を行っているので、ステップＳ５６で分離演算部５０６に入力される減算後の信号には現在分離対象となっているサブストリームよりも受信パワーの大きいサブストリームは含まれないので、複数サブストリームの混在信号の中から最もパワーの大きい信号を分離できる。この結果、各サブストリームの分離精度を向上させることができる。
【００８２】
なおステップＳ５９、Ｓ６０、Ｓ６１での処理は、図５で説明したステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８での処理と同様なので、説明を省略する。
【００８３】
このようにこの実施の形態の受信装置５００においては、受信パワーの大きいサブストリームから順にサブストリームを分離すると共に、分離したサブストリームに伝搬路推定値ＣＥＶを乗じた信号を受信信号から減算した信号を使って順次受信パワーの大きいサブストリームから順に分離演算処理を行うようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、一段と高精度のデータを復元することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各送信アンテナから送信する複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、それぞれを複数のアンテナから送信するようにしたことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図２】各送信アンテナから送信される送信信号のフレーム構成を示す図
【図３】実施の形態１の受信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１による送信処理の説明に供するフローチャート
【図５】実施の形態１による受信処理の説明に供するフローチャート
【図６】実施の形態２の送信装置の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態２の受信装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態２による送信処理の説明に供するフローチャート
【図９】実施の形態２による受信処理の説明に供するフローチャート
【図１０】実施の形態３の受信装置の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態３による受信処理の説明に供するフローチャート
【図１２】Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた送信装置の概略構成を示す図
【図１３】Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた受信装置の概略構成を示す図
【図１４】ＭＩＭＯ通信の原理の説明に供する図
【符号の説明】
１００、３００ 送信装置
１０１ シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）
１０２Ａ〜１０２Ｄ パイロット信号生成部
１０４Ａ〜１０４Ｄ 拡散部
１０５Ａ〜１０５Ｄ、３０１ 系列選択部
２００、４００、５００ 受信装置
２０１Ａ〜２０１Ｄ 逆拡散部
２０２、５０６ 分離演算部
２０３、５０５ チャネル推定部
２０４Ａ〜２０４Ｄ、４０１ 相関部
２０５ パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）
２０６ 復調部
２０７ 同期部
５０１Ａ〜５０１Ｄ、５０４Ａ〜５０４Ｄ バッファ
５０２Ａ〜５０２Ｄ 減算部
５０３Ａ〜５０３Ｄ 乗算器
５０７ セレクタ
ＡＮ１１〜ＡＮ１４、ＡＮ２１〜ＡＮ２４ アンテナ
ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信システムに用いられる送信装置、受信装置及び送信方法に関し、特にＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式による無線通信を行う場合に適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＭＴ−２０００の標準方式として決定したＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ ｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のように、直接拡散によるＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）が注目されている。一方、一極でいくつかの系列を用意しておき、数ビットのデータに応じてその中の一つを送信するＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式によるＣＤＭＡが、ＤＳ−ＣＤＭＡに比べて周波数利用効率高いことで知られている。
【０００３】
このＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた送信装置と受信装置の概略構成を、図１２及び図１３に示す。送信装置１０では、図１２に示すように、送信データを系列選択部１１に入力する。系列選択部１１には、ｍビットの２値データに対応した２ｍ＝Ｍ個の異なった系列（系列１〜系列Ｍ）が用意されており、入力された送信データに応じてその中の一つを選択する。そして選択された系列データがアンテナ１２から送信される。
【０００４】
受信装置２０には、図１３に示すように、相関部２２が設けられている。相関部２２には、各系列（系列１〜系列Ｍ）に対応した相関器２３−１〜２３−Ｍが設けられており、アンテナ２１で受信された信号を全ての相関器２３−１〜２３−Ｍに入力されることにより、Ｍ個の全ての系列との相関をとる。各相関器２３−１〜２３−Ｍにより得られた相関値は、最尤系列推定部（ＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ））２４に送出され、ＭＬＳＥ２４により最も相関値の高いと推定されたデータが受信データとして出力される。
【０００５】
このようにＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いれば、同一周波数帯域において複数の系列（符号）を割り当てることができるので、系列数Ｍ＝２ｍにおいて、Ｍ≫２とすることによって、同一周波数特性帯域を持ちながらｍビットのデータを伝送できる。この結果、周波数利用効率を向上させることができる。
【０００６】
また近年、画像等の大容量のデータを複数のユーザに送信するために、一段と高速なデータ伝送が求められている。例えばＷ−ＣＤＭＡの高速パケット通信の標準規格として、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が検討されている。その中でも高速伝送のために、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ／ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目されている。
【０００７】
ＭＩＭＯ通信では送信側の複数のアンテナからそれぞれ異なる送信データを送信し、受信側では伝搬路上で混ざり合った複数の送信データを伝搬路推定値を用いて元の送信データに分離するようになされている。実際上、ＭＩＭＯ通信では、送信装置から送信された信号を、送信装置の数と同数又はそれよりも多いアンテナ数で受信し、当該各アンテナによって受信された信号にそれぞれ挿入されているパイロット信号に基づいてそれぞれのアンテナごとに伝搬路推定を行う。この推定された伝搬路特性Ｈは、例えば送信側アンテナが２つであり、受信アンテナが２つである場合には、２×２の行列によって表わされる。
【０００８】
そして、ＭＩＭＯ通信では、このようにして求められた伝搬路特性Ｈの逆行列と、各受信アンテナで得られた受信信号とに基づいて、各送信アンテナから送信された送信信号を求める。
【０００９】
図１４を用いて、送信機３０と受信機４０のアンテナ数がそれぞれ２つの場合のＭＩＭＯ通信の原理を説明する。ここで送信機３０の各アンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信される信号をそれぞれＴＸ１、ＴＸ２とし、受信機４０の各アンテナＡＮ３、ＡＮ４により受信される信号をそれぞれＲＸ１、ＲＸ２とする。このとき、受信信号ＲＸ１、ＲＸ２はそれぞれ次式で表すことができる。
【００１０】
ＲＸ１ ＝ ＡＴＸ１ ＋ ＢＴＸ２ ……… （１）
ＲＸ２ ＝ ＣＴＸ１ ＋ ＤＴＸ２ ……… （２）
但し、（１）式、（２）式において、Ａは送信アンテナＡＮ１と受信アンテナＡＮ３との間の伝搬路特性、Ｂは送信アンテナＡＮ２と受信アンテナＡＮ３との間の伝搬路特性、Ｃは送信アンテナＡＮ１と受信アンテナＡＮ４との間の伝搬路特性、Ａは送信アンテナＡＮ２と受信アンテナＡＮ４との間の伝搬路特性を表すものとする。
【００１１】
ここで受信信号から、上述した送信信号ＴＸ１とＴＸ２を復調するためには、４つの伝搬路特性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを推定する必要がある。このため送信機３０では、送信信号に伝搬路推定用の既知信号（例えばパイロット信号）を挿入した信号を送信する。受信機４０では、この既知信号に基づいて伝搬路特性を求める。
【００１２】
送信機３０及び受信機４０について具体的に説明する。送信機３０は送信データをシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）３１により分流する。分流されたデータは変調部３２、３３により変調された後、パイロット信号挿入部３４、３５によって所定位置にパイロット信号が挿入される。パイロット信号が挿入された信号は、拡散部３６、３７を介してアンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信される。
【００１３】
受信機４０はアンテナＡＮ１、ＡＮ２で受信した信号を、逆拡散部４１、４２において拡散部３６、３７で用いた拡散符号を用いて逆拡散し、逆拡散後の信号を分離演算部４３に送出すると共にチャネル推定部４４に送出する。チャネル推定部４４は、受信信号に含まれる既知信号を用いて上記伝搬路特性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを求める。
【００１４】
分離演算部４３では、推定した４つの伝搬路特性Ａ〜Ｄを用いて、以下の式で表す処理を行うことにより、各アンテナＡＮ１、ＡＮ２から送信された信号ＴＸ１、ＴＸ２を元のサブストリームに分離する。
【００１５】
【００１６】
このようにＭＩＭＯ通信においては、受信機により同一時間に同一周波数で送られた信号を分離することができるので、高速伝送が可能となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで上述したＭ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせて用いれば、さらなる高速伝送を行うことができると考えられる。しかしながら、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせようとすると、以下のような不都合が生じ、実現が困難となる。
【００１８】
つまり、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信での伝送速度を高速化するために、ＭＩＭＯ技術を導入すると、単純にＤＳ−ＣＤＭＡとＭＩＭＯ技術とを組み合わせた場合と異なり、受信側において、逆拡散後にサブストリーム（送信側の各アンテナから送信されたデータ）に分離をする方法を適用できない。
【００１９】
なぜなら、送信側で異なる送信データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理と拡散処理を施して異なる送信アンテナから送信した場合、受信側でサブストリームに分離する前に逆拡散を行うと、複数のアンテナから送信された各データが混ざり合ってしまい、元の複数データを復元できなくなるからである。従って、逆拡散前のチップ単位で受信信号を分離しなければならなくなる。この結果、分離の際のＳＮＲが低くなってしまい、受信品質が劣化する。
【００２０】
またパイロット信号は、一般に、ＤＳ−ＣＤＭＡとＭＩＭＯ技術を組み合わせる場合には、パイロット信号自体を互いに直交した信号としているが、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳによる拡散が行われると、各アンテナから送信されるパイロット信号は互いに直交しなくなってしまう。この結果、受信側ではパイロット信号に基づいて正確な伝搬路推定ができなくなってしまうので、各アンテナから送信されたデータを精度良く復元できなくなってしまい、受信品質が劣化する。
【００２１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができる送信装置、受信装置及び送信方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【００２３】
本発明の送信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、送信データはＭ−ａｒｙ処理手段によりＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理が施されて複数のアンテナから送信されるので、周波数利用効率が良くかつ高速のデータ送信が行われる。一方、各アンテナから送信される既知信号は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理は施されず拡散処理が施されるので、受信側では各送信アンテナから送信された逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果に基づいて、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理された送信データを分離した後、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理と逆のデータ変換処理を行えば、各送信アンテナから送信された送信データを高精度で復元できる。かくして、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができるようになる。
【００２５】
本発明の送信装置は、Ｍ−ａｒｙ処理手段が、送信データについて、単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列を選択するデータ系列選択部と、当該データ系列選択部からの出力データを複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するシリアルパラレル変換部とを具備する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、データ系列選択部によって送信データに対して一括してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を行った後、複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するので、１つのデータ系列選択部で複数のアンテナに対応したＭ−ａｒｙ／ＳＳ信号を形成することができるようになる。この結果、構成を簡易化することができる。
【００２７】
本発明の送信装置は、拡散された既知信号を複数のアンテナから同一時間に送信すると共に、データ変換された送信データを複数のアンテナからから同一時間に送信する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、既知信号が複数のアンテナから同時に送信されるので、受信側では同一時間での伝搬路変動を受けた既知信号に基づいて、各アンテナ間での伝搬路特性を求めることができる。また既知信号は拡散されているので、複数のアンテナから同一時間に送信されても受信側で逆拡散により各送信アンテナから送信された既知信号を高精度で復元することができる。この結果、Ｍ−ａｒｙ処理された送信データの分離精度を一段と向上させることができるようになる。
【００２９】
本発明の受信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを有する送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された各送信信号と送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備する構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、既知信号の逆拡散結果に基づいて伝搬路特性を推定し、この推定結果に基づいて、受信信号中で混ざり合った各送信アンテナからの信号を分離し、分離された信号に対して相関演算を行ってＭ−ａｒｙ処理前の送信データを復元するので、複数のアンテナからＭ−ａｒｙ処理したデータを送信した場合でも、伝搬路上で混ざり合ったデータを良好に分離して復調できるようになる。
【００３１】
本発明の受信装置は、送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、データ変換された送信データ及び拡散された既知信号を送信する複数のアンテナとを有すると共に、Ｍ−ａｒｙ処理手段が、送信データについて、単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列を選択するデータ系列選択部と、当該データ系列選択部からの出力データを複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するシリアルパラレル変換部とを有する送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された送信信号をパラレルシリアル変換するパラレルシリアル変換部と、得られたシリアル送信信号と送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、分離された送信信号をパラレルシリアル変換して直列のストリームにしてから相関手段によって送信装置でのＭ−ａｒｙ処理と逆の処理を行うので、分離された複数のサブストリームに対して１つの相関手段でＭ−ａｒｙ処理と逆の処理を行うことができるようになる。この結果、構成を簡易化することができる。
【００３３】
本発明の受信装置は、上記構成に加えて、分離演算により得られた各送信アンテナから送信された信号に対応する受信信号の信号レベルを順位付けし、当該信号レベルの高い信号から順に、各受信アンテナにより受信された信号から前記分離された受信信号に伝搬路推定値を加えた信号を減算し、分離演算手段が、減算後の信号を用いて、順次信号レベルの高い信号から順に分離演算を行う構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、分離演算手段に入力される減算後の信号には現在分離対象となっているサブストリーム（各送信アンテナから送信された信号に対応する受信信号）よりも受信パワーの大きいサブストリームは存在していないので、複数のサブストリームが混ざり合った信号の中から最もパワーの大きい信号を分離できる。この結果、各サブストリームの分離精度を向上させることができる。
【００３５】
本発明の送信方法は、各送信アンテナから送信する複数の送信データについてＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を施すと共に、各送信アンテナから送信する複数の既知信号についてはＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いて拡散処理を施し、データ変換処理後の送信データ及び拡散処理後の既知信号を複数のアンテナから送信するようにする。
【００３６】
この方法によれば、送信データはＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理が施されて複数のアンテナから送信されるので、周波数利用効率が良くかつ高速のデータ送信が行われる。一方、各アンテナから送信される既知信号は、Ｍ−ａｒｙ処理は施されず拡散処理が施されるので、受信側では各送信アンテナから送信された逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果に基づいて、Ｍ−ａｒｙ処理された送信データを分離した後、Ｍ−ａｒｙ処理と逆のデータ変換処理を行えば、各送信アンテナから送信された送信データを高精度で復元できる。かくして、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができるようになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、各送信アンテナから送信する複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、それぞれを複数のアンテナから送信するようにしたことである。
【００３８】
これにより受信側では、逆拡散後の既知信号に基づいて高精度の伝搬路推定を行うことができる。そしてこの高精度の伝搬路推定結果を用いてＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理された送信データをサブストリームに分離し、分離したサブストリーム毎にＭ−ａｒｙ／ＳＳに対応したデータ変換処理を施す。これにより、チップ単位でサブストリームに分離する際でも、各サブストリームを高精度で分離できるので、各送信データを高精度で復元できるようになる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に送信装置の構成を示す。送信装置１００は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術とを組み合わせて、複数のアンテナからそれぞれ異なるデータを送信することにより、周波数利用効率の良い高速なデータ伝送を行うことができるようになされている。この実施の形態の場合には、４つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４を用いて４つの異なるデータを送信するようになっている。
【００４１】
送信装置１００は、送信データをシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１０１によりアンテナ数と同じ数のデータに直並列変換して各系列選択部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄに入力させる。系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄは、入力データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳに準じたデータ変換処理を施す。具体的には、各系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄには、図１２に示すように、ｍビットの２値データに対応した２ｍ＝Ｍ個の異なった系列（系列１〜系列Ｍ）が用意されており、入力された送信データに応じてその中の一つが選択して出力される。系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄの出力は変調部１０６Ａ〜１０６Ｄにより例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の変調処理が施される。
【００４２】
一方、送信装置１００には、アンテナ数分のパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄが設けられており、このパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄにより生成されたパイロット信号は変調部１０３Ａ〜１０３Ｄにより例えばＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｉｐｈａｓｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調処理が施される。変調処理後のパイロット信号は拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄにおいて所定の拡散符号を用いて拡散処理される。ここで各拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄで用いる拡散符号としては、互いに直交関係にあるもの（相関が０又はそれに近いもの）が用いられるようになっている。
【００４３】
また送信装置１００は各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有し、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と同期して、あるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が端子Ａ側に接続されるときには他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も端子Ａ側に接続され、同様にあるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が端子Ｂ側に接続されるときには他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も端子Ｂ側に接続されるようになっている。これにより、ある期間は全てのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から互いに直交する拡散符号により拡散されたパイロット信号が送信され、他の期間は全てのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４からＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式によりデータ変換された送信データが送信されるようになる。
【００４４】
図２に、送信装置１００により形成される送信信号のフレーム構成を示す。この送信フレームは各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されるものである。但し、送信フレームの先頭に付加される同期用信号（ＳＹＮＣ）は、いずれか一つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されるフレームに付加するようにすればよい。この同期信号ＳＹＮＣは例えばパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２Ｄにより形成するようにしてもよく、又は図示しない同期信号生成部を設けてフレームの先頭に付加するようにしてもよい。
【００４５】
図３に、送信装置１００から送信された信号を受信復調する受信装置２００の構成を示す。受信装置２００は同期部２０７によって、図２に示すフレームの先頭に付加された同期信号ＳＹＮＣを検出し、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４に接続されたスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４の切り換えタイミングを制御する。すなわち同期部２０７は同期信号ＳＹＮＣを検出すると、先ず全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４を端子Ａ側に接続し、続いて端子Ｂ側に接続する。そしてこの接続処理をフレームの期間中繰り返す。ここで端子Ａ側に接続している時間及び端子Ｂ側に接続している時間は、送信装置１００との間で予め決められている。これにより、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４でパイロット信号を受信している間は、全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４が端子Ａ側に接続され、データを受信している間は、全てのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４が端子Ｂ側に接続されるようになる。
【００４６】
逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄは、端子Ａから入力されたパイロット信号に対して送信側と同じ拡散符号を用いて逆拡散処理を施し、逆拡散後の信号をチャネル推定部２０３に送出する。チャネル推定部２０３では、逆拡散後のパイロット信号を用いて各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４、ＡＮ２１〜ＡＮ２４間での伝搬路特性を求める。因みに、この実施の形態の場合には、送信側及び受信側共に４つのアンテナを用いているので、４×４＝１６個の伝搬路特性を推定することになる。
【００４７】
分離演算部２０２には、４つのアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４で受信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ方式でデータ変換されている送信データが入力される。ここで各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４からスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４を介して入力されるデータは、送信側の４つのアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたデータが混ざり合ったものとなっているので、分離演算部２０２はチャネル推定部２０３で推定された伝搬路特性を用いてこれら４つのデータを元のサブストリームに分離する。
【００４８】
この際、分離演算部２０２では、既知の技術である逆行列演算を用いて互いに混ざり合ったデータを４つのサブストリームに分離する。この実施の形態の場合には、１６個の伝搬路特性からなる４行×４列の逆行列を計算するようになる。加えて、分離演算部２０２では、伝搬路で合成されたサブストリームを分離するためにＺＦ（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）演算やＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）演算を行うようになっている。すなわち既知の技術であるＶ−ＢＬＡＳＴと呼ばれる疑似逆行列を用いた処理を行うことで、同一時間に同一周波数で送られた信号を分離するようになっている。
【００４９】
分離演算部２０２によって分離されたサブストリームは、各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄに送出される。各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄは、図１３に示した相関部２２と同様の構成でなる。すなわち、各系列（系列１〜系列Ｍ）に対応した相関器１〜相関器Ｍと最尤系列推定部（ＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ））とが設けられており、入力されたサブストリームを全ての相関器に入力することにより、Ｍ個の全ての系列との相関をとる。各相関器により得られた相関値は、ＭＬＳＥにより最も相関値の高いと推定されたデータが選択されて出力される。
【００５０】
各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄから出力されたデータは、続くパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２０５によって直列変換されて、復調部２０６に出力され、復調部２０６によって復調処理が施されて受信データとされる。
【００５１】
次にこの実施の形態における送信装置１００及び受信装置２００の動作について、図４及び図５を用いて説明する。送信装置１００は、図４に示すように、ステップＳ１０で送信処理を開始すると、ステップＳ１１−Ｓ１２−Ｓ１３において送信データについてＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を行うと共に、これに並列してステップＳ１４−Ｓ１５−Ｓ１６においてパイロット信号についての拡散処理を行う。
【００５２】
つまり、送信データについては、先ずステップＳ１１でシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１０１によりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎のサブストリームに分け、続くステップＳ１２で系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄにより各データに応じた系列を選択する。そして続くステップＳ１３で各系列に対して変調処理を行う。
【００５３】
一方、パイロット信号については、先ずステップＳ１４でパイロット信号生成部１０２Ａ〜１０２ＤによりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎に直交するパイロット信号を生成し、続くステップＳ１５でパイロット信号を変調する。そして続くステップＳ１６で各拡散部１０４Ａ〜１０４Ｄにより互いに直交する拡散符号を用いて変調後のパイロット信号を拡散処理する。
【００５４】
このようにして得られたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後のサブストリームの送信データとこれに対応して形成された拡散処理後のパイロット信号は、ステップＳ１７において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を用いて時分割多重されて各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信される。
【００５５】
受信装置２００は、図５に示すように、ステップＳ２０で受信処理を開始すると、ステップＳ２１でアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に信号を受信し、続くステップＳ２２でスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４によりパイロット信号とデータとを分離する。ここでパイロット信号とデータは時分割多重されているので、簡単に分離することができる。
【００５６】
ステップＳ２３では各逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄにより各パイロット信号を逆拡散し、続くステップＳ２４ではチャネル推定部２０３において逆拡散後のパイロット信号を用いて受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に、送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４の数分（すなわち全てのアンテナ間）の伝搬路特性を推定する。ステップＳ２５では、分離演算部２０２において、伝搬路推定値を用いて例えばＶ−ＢＬＡＳＴによる方法により、伝搬路上で混ざり合った信号を各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたデータに分離する。
【００５７】
ステップＳ２６では、分離した各サブストリームについて、各相関部２０４Ａ〜２０４Ｄにより系列の相関をとると共に最尤推定を行うことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理前の送信データを復元する。そしてステップＳ２７においてパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２０５においてシリアルデータに変換し、ステップＳ２８において復調処理を施すことにより、受信データを得る。
【００５８】
以上の構成によれば、複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによる系列変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ後の各送信データに拡散処理後の既知信号を時分割多重して複数のアンテナから送信するようにしたことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理した送信データを複数のアンテナから送信し、複数のアンテナで受信した場合でも（すなわちＭＩＭＯ通信を行った場合でも）、各アンテナから送信されたＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理後の送信データをチップ単位で高精度で分離できるようになる。この結果、各アンテナから送信された送信データを高精度で復元できるようになるので、受信品質の劣化を抑制して、高速伝送を実現することができるようになる。
【００５９】
（実施の形態２）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図６において、この実施の形態の送信装置３００は、送信データをシリアルパラレル変換部１０１により各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４のデータに分流する前に、系列選択部３０１により一括してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施すようになされている。これにより、実施の形態１の送信装置１００がアンテナ数分の系列選択部１０５Ａ〜１０５Ｄを必要とするのと比較して、系列選択部３０１が一つで済むので、この分だけ構成を簡単化することができる。
【００６０】
具体的には、系列選択部３０１は、図１２の系列選択部１１と同様の構成でなり、送信データに対してＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施す。系列変換された送信データは、シリアルパラレル変換部１０１によりアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応するデータに分流され、続く変調部１０６Ａ〜１０６Ｄを介して接続端子Ｂに供給される。パイロット信号については、実施の形態１と同様の処理が施される。すなわち、各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応して、変調処理及び拡散処理が施されたパイロット信号が接続端子Ａに供給される。このようにして、各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４からは、実施の形態１と同様に、図２に示すような、直交符号により拡散処理されたパイロット信号とＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理されたデータが時分割多重されたフレームの信号が送信される。
【００６１】
送信装置３００から送信された信号は、図７に示すような受信装置４００により受信復調される。図３との対応部分に同一符号を付して示す図７において、受信装置４００は、パラレルシリアル変換後の信号に対して１つの相関部４０１によって相関処理を行うことにより、受信データをＭ−ａｒｙ／ＳＳ前の信号（すなわち系列変換前の信号）に戻すようになっている。これにより、実施の形態１の受信装置２００がアンテナ数分の相関部２０４Ａ〜２０４Ｄを必要とするのと比較して、相関部４０１が一つで済むので、この分だけ構成を簡単化することができる。他の部分の処理は、実施の形態１と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６２】
次にこの実施の形態における送信装置３００及び受信装置４００の動作について、図８及び図９を用いて説明する。ここで図８に示す送信装置の送信処理のうち、ステップＳ３１及びステップＳ３２以外は、図４に示した実施の形態１の送信装置１００の送信処理と同様なので、説明を省略する。送信装置３００は、ステップＳ３０で送信処理を開始した後、ステップＳ３１において、各アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４に対応するサブストリームに分流前の送信データについて、系列選択部３０１により一括して系列変換処理（Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理）を施した後、系列変換後のデータをステップＳ３２でアンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４毎のサブストリームに分流する。
【００６３】
受信装置４００は、図９に示すような受信処理を行う。この受信処理のうち、ステップＳ４１及びステップＳ４２以外は、図５に示した実施の形態１の受信装置２００の受信処理と同様なので、説明を省略する。受信装置４００は、ステップＳ２５において、分離演算部２０２により、伝搬路上で混ざり合った信号を伝搬路特性値を用いて各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信されたサブストリームに分離する。ステップＳ４１では、パラレルシリアル変換部２０５により、複数のサブストリームをシリアルデータに変換する。そしてステップＳ４２において、シリアルデータに対して相関部４０１により一括して系列の相関をとり、その最尤推定を行うことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ処理されたデータを元のデータ系列に戻す。
【００６４】
以上の構成によれば、実施の形態１の構成と比較して、送信データを各送信アンテナに対応するサブストリームに分流する前にＭ−ａｒｙ／ＳＳ処理を施すようにしたことにより、送信側の系列選択部３０１及び受信側の相関部４０１の数を低減することができる。この結果、実施の形態１と同様の効果を得ることができる一段と簡易な構成の送信装置３００及び受信装置４００を実現できる。
【００６５】
（実施の形態３）
この実施の形態では、受信装置の構成にさらに改良を加えることにより、一段と受信性能向上させる場合について説明する。
【００６６】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、この実施の形態の受信装置５００は、各アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４で受信したデータ系列をバッファ５０１Ａ〜５０１Ｄを介して減算部５０２Ａ〜５０２Ｄに入力する。減算部５０２Ａ〜５０２Ｄにより得られた減算結果は分離演算部５０６に入力される。
【００６７】
この実施の形態の分離演算部５０６においては、チャネル推定部５０５により得られた伝搬路推定値を用いて複数のデータが混ざり合った入力データを各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信された元のサブストリームに分離するのに加えて、受信パワーの大きいサブストリームのデータから順に順次出力するようになされている。
【００６８】
ここでサブストリームのデータの受信パワーの順位付けは、伝搬路特性を用いて算出した逆行列の値に応じて判別することができる。具体的には、逆行列の小さいサブストリームにほど受信パワーは大きくなる。この逆行列はチャネル推定部５０５で求められるので、実際上、チャネル推定部５０５が受信パワーの順位付けを行うことになる。
【００６９】
チャネル推定部５０５は、分離演算部５０６に対して各アンテナ間の伝搬路特性値Ｓ１００に加えて、順位付け信号Ｓ１０１を送出する。またチャネル推定部５０５は、セレクタ５０７に対しても順位付け信号Ｓ１０１を送出する。これにより、分離演算部５０６では、順位付け信号Ｓ１０１に基づいて、順位付の高いサブストリームから順に分離処理を行う。セレクタ５０７では、順位付け信号Ｓ１０１に基づいて、順位付けされた順に相関部２０４Ａ〜２０４Ｄに対してサブストリームを送出すると共に乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄに対してサブストリームを送出する。
【００７０】
乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄには、セレクタ５０７により選択されたサブストリームに加えて、選択されたサブストリームへの乗算係数として、このサブストリームが送信された送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４と乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄに対応する受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４との間の伝搬路特性ＣＥＶ１〜ＣＥＶ４がチャネル推定部５０５から与えられている。これにより、各乗算器５０３Ａ〜５０３Ｄでは、伝搬路特性が加味されたサブストリームの信号が得られる。
【００７１】
従って、各減算部５０２Ａ〜５０２Ｄでは、各アンテナ受信信号から、順次受信パワーの大きいサブストリームの受信信号が減算される。またバッファ５０１Ａ〜５０１Ｄの内容は、減算後の受信信号に順次更新される。これにより、続く分離演算部５０６には、順次受信パワーの大きいサブストリームが除かれた受信信号が入力されるようになる。
【００７２】
これにより、分離演算部５０６では、受信パワーの小さいサブストリームを分離する際に、受信パワーの大きいサブストリームの信号が含まれていない混在信号からサブストリームを求めることができるようになるので、特に受信パワーの小さいサブストリームを高精度で求めることができるようになる。
【００７３】
このようにして分離演算部５０６により順次分離された高精度のサブストリームはセレクタ５０７及び相関部２０４Ａ〜２０４Ｄを介してバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積される。そして全てのサブストリームがバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積されると、パラレルシリアル変換部２０５がバッファ５０４Ａ〜５０４Ｄに蓄積されたサブストリームを直列化して出力する。
【００７４】
次にこの実施の形態における受信装置の動作について、図１１を用いて説明する。受信装置５００は、ステップＳ５０で受信処理を開始すると、ステップＳ５１でアンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に信号を受信し、続くステップＳ５２でスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４によりパイロット信号とデータとを分離する。
【００７５】
ステップＳ５３では各逆拡散部２０１Ａ〜２０１Ｄにより各パイロット信号を逆拡散し、続くステップＳ５４ではチャネル推定部５０５において逆拡散後のパイロット信号を用いて受信アンテナＡＮ２１〜ＡＮ２４毎に、送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４の数分（すなわち全てのアンテナ間）の伝搬路特性を推定する。
【００７６】
ステップＳ５５では、チャネル推定部５０５が各サブストリーム（各送信アンテナＡＮ１１〜ＡＮ１４から送信された信号に対応する受信信号）に対応する逆行列の大きさに基づいて、各サブストリームの受信パワーを求め、この受信パワーを順位付けする。
【００７７】
ステップＳ５６では、分離演算部５０６が、チャネル推定部５０５により得られた伝搬路推定値Ｓ１００と順位付け信号Ｓ１０１とを用いて、複数のサブストリームが混在した受信信号から、受信パワーの大きいサブストリームから順に分離演算を行うことにより、順次サブストリームを分離する。
【００７８】
ここで受信パワーの最も大きいサブストリームを分離する際には、ステップＳ５７で肯定結果が得られ、ステップＳ５６に移って全てのサブストリームが混在した受信信号から受信パワーの最も大きいサブストリームが分離される。これに対して、受信パワーが２番目以降のサブストリームを分離する際には、ステップＳ５７で否定結果が得られ、ステップＳ５８の処理を行った後、ステップＳ５６の処理を行うようにされている。
【００７９】
ステップＳ５８では、各アンテナ受信信号から受信パワーの大きいサブストリームから順に、ステップＳ５６で分離されたサブストリームに伝搬路定数を掛けたものを引く処理が行われる。具体的には、最初にステップＳ５６で受信パワーの最も大きいサブストリームが分離されたときには、ステップＳ５８でこの分離されたサブストリームに伝搬路定数を掛けた値が受信信号から減算される。
【００８０】
この結果、減算後の受信信号は、受信パワーが２番目以降のサブストリームが混在された信号となる。この信号に対してステップＳ５６の処理が再び行われることにより、ステップＳ５６では、受信パワーが２番目のサブキャリアが分離される。
【００８１】
このように、ステップＳ５６−Ｓ５９−Ｓ５８−Ｓ５６のループを繰り返すことにより、送信アンテナ数分のサブストリームが混在した受信信号から、受信パワーの大きいサブストリームから順に分離することができる。この際、ステップＳ５８での処理を行っているので、ステップＳ５６で分離演算部５０６に入力される減算後の信号には現在分離対象となっているサブストリームよりも受信パワーの大きいサブストリームは含まれないので、複数サブストリームの混在信号の中から最もパワーの大きい信号を分離できる。この結果、各サブストリームの分離精度を向上させることができる。
【００８２】
なおステップＳ５９、Ｓ６０、Ｓ６１での処理は、図５で説明したステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８での処理と同様なので、説明を省略する。
【００８３】
このようにこの実施の形態の受信装置５００においては、受信パワーの大きいサブストリームから順にサブストリームを分離すると共に、分離したサブストリームに伝搬路推定値ＣＥＶを乗じた信号を受信信号から減算した信号を使って順次受信パワーの大きいサブストリームから順に分離演算処理を行うようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、一段と高精度のデータを復元することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各送信アンテナから送信する複数の送信データに関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換処理を施し、複数の既知信号（パイロット信号）に関してはＭ−ａｒｙ／ＳＳによるデータ変換は行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いた拡散処理を施し、それぞれを複数のアンテナから送信するようにしたことにより、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ技術とＭＩＭＯ技術を組み合わせた場合に、周波数利用効率を低下させることなく受信特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図２】各送信アンテナから送信される送信信号のフレーム構成を示す図
【図３】実施の形態１の受信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１による送信処理の説明に供するフローチャート
【図５】実施の形態１による受信処理の説明に供するフローチャート
【図６】実施の形態２の送信装置の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態２の受信装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態２による送信処理の説明に供するフローチャート
【図９】実施の形態２による受信処理の説明に供するフローチャート
【図１０】実施の形態３の受信装置の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態３による受信処理の説明に供するフローチャート
【図１２】Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた送信装置の概略構成を示す図
【図１３】Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ方式を用いた受信装置の概略構成を示す図
【図１４】ＭＩＭＯ通信の原理の説明に供する図
【符号の説明】
１００、３００ 送信装置
１０１ シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）
１０２Ａ〜１０２Ｄ パイロット信号生成部
１０４Ａ〜１０４Ｄ 拡散部
１０５Ａ〜１０５Ｄ、３０１ 系列選択部
２００、４００、５００ 受信装置
２０１Ａ〜２０１Ｄ 逆拡散部
２０２、５０６ 分離演算部
２０３、５０５ チャネル推定部
２０４Ａ〜２０４Ｄ、４０１ 相関部
２０５ パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）
２０６ 復調部
２０７ 同期部
５０１Ａ〜５０１Ｄ、５０４Ａ〜５０４Ｄ バッファ
５０２Ａ〜５０２Ｄ 減算部
５０３Ａ〜５０３Ｄ 乗算器
５０７ セレクタ
ＡＮ１１〜ＡＮ１４、ＡＮ２１〜ＡＮ２４ アンテナ
ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４ スイッチ
Claims (7)
- 送信データを単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列に変換するＭ−ａｒｙ処理手段と、
複数の既知信号それぞれを拡散する拡散手段と、
前記データ変換された送信データ及び前記拡散された既知信号を送信する複数のアンテナと
を具備することを特徴とする送信装置。 - 前記Ｍ−ａｒｙ処理手段は、
前記送信データについて、単位ビット当たりのデータ毎に当該データに対応したデータ系列を選択するデータ系列選択部と、当該データ系列選択部からの出力データを前記複数のアンテナに対応した複数のサブストリームに分流するシリアルパラレル変換部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 - 前記拡散された既知信号を前記複数のアンテナから同一時間に送信すると共に、前記データ変換された送信データを前記複数のアンテナからから同一時間に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
- 請求項１に記載の送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、
複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと前記各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて前記受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された各送信信号と前記送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備することを特徴とする受信装置。 - 請求項２に記載の送信装置から送信された送信信号を受信する受信装置であって、
複数の受信アンテナと、各受信アンテナにより受信された拡散された既知信号を逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の既知信号に基づいて送信側に設けられた複数のアンテナと前記各受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、当該伝搬路推定値を用いて前記受信アンテナにより受信された受信信号に対して分離演算を行い、送信側の各アンテナから送信された送信信号を求める分離演算手段と、分離された送信信号をパラレルシリアル変換するパラレルシリアル変換部と、得られたシリアル送信信号と前記送信装置で用いたデータ系列との相関値に基づいてデータ系列に対応した単位ビット当たりの送信データを復元する相関手段と、を具備することを特徴とする受信装置。 - 前記分離演算により得られた各送信アンテナから送信された信号に対応する受信信号の信号レベルを順位付けし、当該信号レベルの高い信号から順に、各受信アンテナにより受信された信号から前記分離された受信信号に伝搬路推定値を加えた信号を減算し、前記分離演算手段は、減算後の信号を用いて、順次信号レベルの高い信号から順に分離演算を行う、ことを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
- 各送信アンテナから送信する複数の送信データについてＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を施すと共に、各送信アンテナから送信する複数の既知信号についてはＭ−ａｒｙ方式によるデータ変換処理を行わずに、互いに直交関係にある拡散符号を用いて拡散処理を施し、データ変換処理後の送信データ及び拡散処理後の既知信号を複数のアンテナから送信することを特徴とする送信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002230399A JP2004072506A (ja) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | 送信装置、受信装置及び送信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002230399A JP2004072506A (ja) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | 送信装置、受信装置及び送信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004072506A true JP2004072506A (ja) | 2004-03-04 |
Family
ID=32016487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002230399A Pending JP2004072506A (ja) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | 送信装置、受信装置及び送信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004072506A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328312A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Ntt Docomo Inc | チャネル推定装置、チャネル推定方法及び無線受信機 |
| JP2009303251A (ja) * | 2009-09-24 | 2009-12-24 | Hitachi Ltd | 適応変調方法並びにデータレート制御方法 |
| JP2010506546A (ja) * | 2006-10-10 | 2010-02-25 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 無線通信システムにおける空間分割多元接続チャネル化 |
-
2002
- 2002-08-07 JP JP2002230399A patent/JP2004072506A/ja active Pending
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