JP2005012531A - 送信装置および通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用すること。また、適用に際し、処理部の機能の増加を抑制すること。
【解決手段】ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、ＳＴＴＤ符号化部３２から出力されるデータ系列の一方を［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、他方を［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とする。
【選択図】 図６
【解決手段】ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、ＳＴＴＤ符号化部３２から出力されるデータ系列の一方を［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、他方を［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とする。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信装置および通信システムに関するものであり、特に、移動体通信に好適な送信装置および通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信環境下では、多数の遅延パスの存在により生ずるマルチパスフェージングによって、極端な伝送特性の劣化が引き起こされる。このマルチパスフェージングの影響を低減するための伝送方式として、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式などが代表的である。これらの伝送方式を用いたシステムは実際に実現されているが、それぞれの伝送方式が持つ特性や、技術的条件および既存インフラとの適合性条件などに基づいて、それぞれ使い分けがなされてきている。
【０００３】
一方、マルチパスフェージングによる伝送特性劣化を防止する技術として、ダイバーシチの利用が考えられる。このダイバーシチには、受信側で受信信号の信号合成を行う受信ダイバーシチと送信側で送信信号の信号合成を行う送信ダイバーシチとがあるが、移動体通信システムでは、特に、移動局側の処理負担を軽減することができる送信ダイバーシチの利用が注目されている。
【０００４】
この送信ダイバーシチをマルチキャリア伝送方式などに適用した技術として、送信側では、送信信号成分の周波数配置の順序と位相とを調整するＳＦＴＤ（Ｓｐａｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）符号化処理を行った送信信号を生成して送信するとともに、受信側では、この送信信号を受信し、受信信号の信号成分の複数の周波数成分を合成することで生成される信号成分を抽出することを特徴とした通信システムの例が開示されている（例えば、特許文献１など）。この通信システムでは、時空間送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ：Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ ｃｏｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）と同様のダイバーシチ効果を得つつ、処理遅延の短縮化を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４４４１５号公報（第３−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マルチキャリア伝送方式では、送信信号のピーク対平均信号電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｅ）が大きくなるので、電力増幅器の負担が増加してしまうという問題点の存在が従来から指摘されていた。
【０００７】
一方、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送では、このＰＡＰＲの問題がほとんどないので、平均ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性のさらなる改善には、送信ダイバーシチの利用が有効であるといわれている。
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に示された通信システムは、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送方式やＯＦＤＭ伝送方式などのマルチキャリア通信への適用を前提としており、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式を対象としたものではない。
【０００９】
また、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に単純に適用するだけでは、送信側の処理部の機能が増加してハードウェアまたはソフトウェアの規模が増大してしまうという欠点が存在する。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用した通信システムおよびこの通信システムに適用される送信装置を提供することを第１の目的とする。また、このＳＦＴＤと等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制した送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムを提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【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、この発明にかかる送信装置にあっては、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）の送信を行う送信装置において、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）を用いて時空間符号化処理にて２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナによって、この２系統の信号データ系列がそれぞれ送信される。
【００１３】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、１以上の拡散信号（拡散率が１の場合を含む。）を多重したＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、該受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対するＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、前記送信装置は、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナとを備え、前記受信装置は、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信する１個の受信アンテナと、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から前記拡散信号を復元するＳＦＴＤ復号処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信される。また、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元される。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方に含まれる拡散信号のデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方に含まれる拡散信号のデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とすることにより、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる送信装置および通信システム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。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。同図に示す送信系の各処理部は、所定の変調処理を行うデータ変調部１１と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部１３、ＳＦＴＤ符号化部１４およびＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部１５を有し、周波数領域での送信ダイバーシチ処理を行うＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２と、ガードインターバル（ＧＩ）と呼ばれる冗長な信号を付加するＧＩ挿入部１７（１７１、１７２）と、送信信号を送信する送信アンテナ１８（１８１、１８２）とを備えている。
【００１９】
また、図２は、実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う受信系のブロック図である。同図に示す受信系の各処理部は、送信系から送信された信号を受信する受信アンテナ２１と、送信側で付加されたガードインターバルを取り除くＧＩ除去部２２と、シリアル信号からパラレル信号を生成するシリアル／パラレル変換部２３と、ＦＦＴ処理を行うＦＦＴ処理部２４と、周波数領域での所定の変換処理を行うＳＦＴＤ復号部２５と、ＩＦＦＴ処理を行うＩＦＦＴ処理部２６と、パラレル信号からシリアル信号を生成するパラレル／シリアル変換部２７と、データの復調を行うデータ復調部２８とを備えている。
【００２０】
つぎに、図１および図２を用いて、この送信系および受信系の動作について説明する。図１において、送信データがデータ変調部１１に入力される。データ変調部１１では、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調処理や、この１次変調データに対して行われる拡散変調（２次変調）処理などが行われ、これらの変調によって生成された変調信号データがＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２のＦＦＴ処理部１３に出力される。
【００２１】
ＦＦＴ処理部１３では、データ変調部１１から出力された時系列信号が所定のポイント数のＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によって周波数系列の信号であるＦＦＴ処理信号に変換される。ＳＦＴＤ符号化部１４では、ＦＦＴ処理部１３からのＦＦＴ処理信号に対して後述するＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理と呼ばれる処理を周波数領域に適用した処理が行われる。ＩＦＦＴ処理部１５では、ＳＦＴＤ符号化部１４からの周波数系列信号（ＳＦＴＤ処理信号）に対してＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）処理を施した時系列信号（ＩＦＦＴ処理信号）が生成される。ＧＩ挿入部１７では、ガードインターバル（ＧＩ）と呼ばれる冗長な信号が付加される。このＧＩ挿入処理は、マルチパスによるシンボル間干渉を防止するために行われる。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送信アンテナ１８から送信される。
【００２２】
つぎに、受信系の動作について説明する。図２において、受信アンテナ２１を通じて受信された受信信号は、ＧＩ除去部２２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部２３を介して、ＦＦＴ処理部２４に入力される。ＦＦＴ処理部２４では、時系列の信号が所定のポイント数のＦＦＴ処理によって周波数系列の信号（ＦＦＴ処理信号）に変換され、ＳＦＴＤ復号部２５に出力される。ＳＦＴＤ復号部２５では、ＦＦＴ処理部２４からの出力信号に対して後述する周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間復号処理が行われる。ＩＦＦＴ処理部２６では、ＳＦＴＤ復号部２５からの周波数系列信号（ＳＦＴＤ復号信号）に対してＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）処理を施した時系列信号（ＩＦＦＴ処理信号）が生成される。ＩＦＦＴ処理部２６から出力されたＩＦＦＴ処理信号は、パラレル／シリアル変換部２７にてシリアル信号に変換されデータ復調部２８に出力される。データ復調部２８では、送信系で行われた変調処理とは逆の復調処理が行われ、受信データ信号として出力される。
【００２３】
ところで、一般的なＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式を用いたシステムでは、遅延時間の異なる複数のパスの振幅と位相を推定して相関器出力を同相合成するＲＡＫＥ合成と呼ばれる処理が行われる。
【００２４】
しかしながら、遅延パスのパス数が多くなると、各パスの平均信号電力が小さくなることにより遅延パスの振幅および位相の推定精度が劣化し、また、遅延パス間の干渉による符号直交性の崩れによって伝送特性が劣化するといった問題点が存在する。特に、データレートが高速化するにつれて、この遅延パスの影響による問題点が無視できなくなってくる。
【００２５】
このような状況下において、受信ＤＳ−ＣＤＭＡ信号をＦＦＴ処理を用いて周波数成分に分解し、周波数等化処理を施すこともできる。このＦＦＴ処理を受信装置に適用する場合、受信信号がＦＦＴ処理の時間内で周期信号として扱えなければならない。しかしながら、移動通信環境下では、上述したような伝送路の遅延時間の異なる複数の遅延パスが生じるので、単純な信号伝送を行うだけでは、周期信号として扱うことができない。そこで、異なる遅延パスによって受信された受信信号が周期波形として扱えるようにするため、ガードインターバル（ＧＩ）を付加したデータフレームを用いてＤＳ−ＣＤＭＡ信号の伝送が行われる。
【００２６】
図２の受信系にて示されるシリアル／パラレル変換部２３、ＦＦＴ処理部２４、ＩＦＦＴ処理部２６およびパラレル／シリアル変換部２７の各処理部は、周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送システムの構成である。つまり、この実施の形態の受信系は、上述したような、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号の周波数等化処理の機能を兼ね備えることができる。換言すれば、この実施の形態の受信系は、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送システムにおける周波数等化処理部の機能を効果的に利用するものであるといえる。また、この実施の形態の送信系は、受信系の周波数等化処理部の機能を積極的に活用した送信ダイバーシチを行うものであるといえる。
【００２７】
図３（ａ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の処理の原理を示す図である。同図（ａ）において、５１はＳＴＴＤ符号化処理を行うＳＴＴＤ符号化部であり、５２１、５２２は送信アンテナである。同様に、同図（ｂ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の処理の原理を示す図である。また、同図（ｂ）において、５５は受信アンテナであり、５６はＳＴＴＤ復号処理を行うＳＴＴＤ復号部である。
【００２８】
まず、図３（ａ）を用いて、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の原理について説明する。同図（ａ）において、Ｓ０、Ｓ１は信号データであり、時刻ｔ０、ｔ１における連続した時系列データである。以下、この時系列データを時間の古い方から先に”［Ｓ０、Ｓ１］”のように表記することにする。
【００２９】
ＳＴＴＤ符号化部５１は、これらの連続した時系列データを取り込み、送信アンテナ５２１側に信号データ系列［Ｓ０、−Ｓ１ ＊］を出力する。ここで、「＊」の記号は、複素共役（ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）を示している。同様に、ＳＴＴＤ符号化部５１は、送信アンテナ５２２側に信号データ系列［Ｓ１、−Ｓ０ ＊］を出力する。送信アンテナ５２１、５２２側にそれぞれ出力される信号データ系列は、タイミング同期がかけられて出力される。すなわち、同図（ａ）に示すように、時刻ｔ１後の任意の時刻ｔ０’において、送信アンテナ５２１から信号データ「Ｓ０」が出力され、送信アンテナ５２２から信号データ「Ｓ１」が出力される。また、時刻ｔ０’後の所定の時刻ｔ１’において、送信アンテナ５２１から信号データ「−Ｓ１ ＊」が出力され、送信アンテナ５２２から信号データ「Ｓ０ ＊」が出力される。
【００３０】
つぎに、図３（ｂ）を用いて、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の原理について説明する。同図（ｂ）において、［ｒ０、ｒ１］は、受信アンテナ５５によって受信された時刻ｔ０’’、ｔ１’’における信号データ系列である。これらの信号データ系列［ｒ０、ｒ１］は、ＳＴＴＤ復号部５６に取り込まれる。ＳＴＴＤ復号部５６では、同図（ｂ）に示される変換式に基づいて「Ｓ０’」および「Ｓ１’」が生成され、時刻ｔ０’’後の任意の時刻ｔ０’’’および時刻ｔ０’’’後の所定の時刻ｔ１’’’における信号データ系列［Ｓ０’、Ｓ１’］として出力される。
【００３１】
ここで、受信系において出力された信号データ系列［Ｓ０’、Ｓ１’］を信号データ系列［Ｓ０、Ｓ１］を用いて表すことを試みる。
まず、ＳＦＴＤ復号部２５で行われる変換処理は、図３（ｂ）に示すように、次式で表すことができる。
Ｓ０’＝ｒ０ｈ０ ＊＋ｒ１ ＊ｈ１ ・・・・（１）
Ｓ１’＝ｒ０ｈ１ ＊−ｒ１ ＊ｈ０ ・・・・（２）
ここで、ｈ０は、送信アンテナ５２１と受信アンテナ５５との間のチャネル利得であり、ｈ１は、送信アンテナ５２２と受信アンテナ５５との間のチャネル利得である。
【００３２】
また、受信アンテナ５５で受信された信号データ系列［ｒ０、ｒ１］は、チャネル利得ｈ０、ｈ１を用いて、次式で表すことができる。
ｒ０＝ｈ０Ｓ０＋ｈ１Ｓ１ ・・・・（３）
ｒ１＝ｈ０（−Ｓ１ ＊）＋ｈ１Ｓ０ ＊ ・・・・（４）
【００３３】
つぎに、式（３）のｒ０および式（４）のｒ１のそれぞれを、式（１）および式（２）にそれぞれ代入して計算すると、式（１）および式（２）は、次式で表すことができる。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
式（５）に着目すれば、受信系で出力される信号データ「Ｓ０’」が、時刻ｔ１のときの信号データ「Ｓ１」に依存しないことが明らかである。また、式（６）に着目すれば、受信系で出力される信号データ「Ｓ１’」が、時刻ｔ０ときの信号データ「Ｓ０」に依存しないことが明らかである。
【００３７】
図４は、アンテナ最大比合成ダイバーシチの原理を説明するための図である。同図において、ｈ０は、送信アンテナ４１と受信アンテナ４２１との間のチャネル利得であり、ｈ１は、送信アンテナ４１と受信アンテナ４２２との間のチャネル利得である。チャネル推定手段４３（４３１、４３２）は、送信側から定期的に送信される所定の信号を用いてチャネル利得を推定する。このような条件下で、送信アンテナ４１から信号Ｓ０が送信された場合、受信アンテナ４２１、４２２で受信される信号は、それぞれ、Ｓ０ｈ０、Ｓ０ｈ１となる。これらのＳ０ｈ０およびＳ０ｈ１は、乗算器４４（４４１、４４２）において乗算され、さらに加算器４５において加算されることにより、同図に示すように、｜ｈ０｜２Ｓ０＋｜ｈ１｜２Ｓ０の出力を得ることができる。
【００３８】
以上のことから、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理によって得られる処理利得は、受信ダイバーシチ処理の一つであるアンテナ最大比合成ダイバーシチと等価な出力であることがわかる。また、上述のＡｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理では、２つの送信アンテナと１つの受信アンテナを用いているのに対し、アンテナ最大比合成ダイバーシチでは、１つの送信アンテナと２つの受信アンテナを用いている。インターネット通信などの最近の移動体通信システムでは、移動局側から基地局側に向かう通信（上り回線）よりも、基地局側から移動局側に向かう通信（下り回線）の方が通信量が多く、データレートも高速になる。したがって、下り回線の通信において移動局側の処理負担を軽減することができる送信ダイバーシチの利用が有効である。
【００３９】
図５は、図１に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２において行われる処理の細部を説明するための図である。同図に示す処理を簡単に説明すると、図３を用いて説明した時空間におけるＡｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理を周波数領域に拡張したものである。
【００４０】
図５において、Ｓ０、Ｓ１は、それぞれ、図１に示すデータ変調部１１から出力される拡散変調された送信シンボルデータである。図５の例では、拡散率がＮであり各シンボルがＮチップの拡散符号系列（Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＮ）によって拡散変調されている。これらの送信シンボルデータＳ０、Ｓ１は、図１に示すＦＦＴ処理部１３に出力される。ＦＦＴ処理部１３では、時系列データである送信シンボルデータＳ０、Ｓ１が、所定のポイント数のＦＦＴ処理によって周波数系列の信号に変換され、図１に示すＳＦＴＤ符号化部１４に出力される。なお、図５の例では、ＮポイントのＦＦＴ処理が行われている。ＳＦＴＤ符号化部１４は、ＦＦＴ処理部１３で処理された周波数系列の信号を偶数番目（Ｓｅｖ（ｋ）：ｅｖｅｎ）と奇数番目（Ｓｏｄ（ｋ）：ｏｄｄ）の２つのグループに振り分ける。さらに、ＳＦＴＤ符号化部１４は、周波数系列データであるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）に対してＳＴＴＤ符号化部と同様な変換処理を行う。すなわち、時刻ｔ０のときに、一方のアンテナからＳｅｖ（ｋ）を送信し、他方のアンテナからＳｏｄ（ｋ）を送信する。また、時刻ｔ１のときに、一方のアンテナから−Ｓｏｄ ＊（ｋ）を送信し、他方のアンテナからＳｅｖ ＊（ｋ）を送信する。これらの送信処理は、時刻ｔ０、時刻ｔ１のそれぞれの時刻において、ｋ＝１〜Ｎのすべての周波数に対して行われる。
【００４１】
また、受信系においては、図２に示すＦＦＴ処理部２４によって処理された周波数系列データが偶数番目と奇数番目の２つのグループに振り分けられ、図２に示すＳＦＴＤ処理部によって図３に示すＳＴＴＤ復号部５６と同等の変換処理が行われ、受信データ信号が出力される。
【００４２】
なお、この実施の形態の処理は、周波数等化処理と併用することにより周波数ダイバーシチ効果も得られるので、周波数選択性の強いチャネルで特に優れたＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性が得られるという効果を奏する。
【００４３】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信され、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができる。
【００４４】
また、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ＦＦＴ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号が生成され、ＳＦＴＤ符号化部では、ＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号が生成され、ＩＦＦＴ処理部では、２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号が生成されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができる。
【００４５】
なお、この実施の形態では、データ変調部１１からＦＦＴ処理部１３に出力される変調信号データは、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などが施された１次変調データに対して拡散変調が施された拡散信号（２次変調データ）であるとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、拡散信号に対して、さらにＭ系列などのスクランブル符号を用いて行われるスクランブル変調が施された変調信号（３次変調データ）であっても同様な処理を行うことができ、この実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００４６】
また、この実施の形態では、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅は、送信データシンボル長（すなわち、Ｎチップ）に等しいものとして説明してきたが、任意のチップ数の処理時間幅とすることができる。
【００４７】
また、この実施の形態では、拡散信号を前提として説明してきたが、拡散信号でない場合にも同様に取り扱うことができる。この場合、ＦＦＴ処理とＩＦＦＴ処理の処理時間幅をＮシンボルとすればよい。
【００４８】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。同図に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１は、図１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２から、ＦＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理の機能を取り除くとともに、ＳＦＴＤ符号化部１４の処理の特徴である「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」を時間領域において実現するものである。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。また、受信系の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と同一である。
【００４９】
つぎに、図６を用いて、この送信系の動作について説明する。同図において、送信データがデータ変調部１１に入力される。データ変調部１１では、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調処理や、この１次変調データに対して行われる拡散変調（２次変調）処理などが行われ、これらの変調によって生成された変調信号データがＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２に出力される。ＳＴＴＤ符号化部３２では、実施の形態１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部が行う「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」と同等の処理を時間領域にて行い、後述する所定の信号（以下「等価ＳＦＴＤ処理信号」という。）を生成してＧＩ挿入部１７に出力する。ＧＩ挿入部１７では、ガードインターバルと呼ばれる冗長な信号が付加される。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送信アンテナ１８から送信される。なお、受信系の動作については、実施の形態１と同一なので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
図７（ａ）は、拡散信号などの送信シンボル系列ｓ（ｔ）を示す図である。同図において、ｔ０、ｔ１、・・・、ｔｑは、時間を示し、ＮｃはＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅（チップ長）を示している。また、図７（ｂ）は、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されたＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームを示す図である。同図に示すように、各データフレームは、送信チップ系列の末尾のチップ系列がコピーされてデータフレームの先頭にガードインターバルとして付加されている。なお、このガードインターバルは、遅延時間の異なる複数の遅延パスによって生ずるデータフレーム間の干渉を防止するために挿入されるものであり、伝送路における最大遅延時間に応じてその長さが設定される。なお、ＮＣは、拡散率Ｎと等しくする必要はなく、任意の値とすることができる。例えば、ＮＣ＝４Ｎに設定することができる。
【００５１】
つぎに、ＳＴＴＤ符号化部３２が時間領域において行う処理（すなわち、「等価ＳＦＴＤ処理信号の生成処理」）が、実施の形態１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部が行う「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」と同等であることについて、以下に示す数式を用いて説明する。
【００５２】
まず、図７（ｂ）に示される送信シンボル系列のｑ番目のフレームの等価低域表現をｓ（ｔ）で表すことを試みる。ここで、ｔ＝ｑ（ＮＣ＋Ｎｇ）−Ｎｇ〜ｑ（ＮＣ＋Ｎｇ）＋ＮＣ−１である。
【００５３】
つぎに、図６のデータ変調部１１から出力された変調信号データの時系列信号ｓ（ｔ）を、偶数番目（ｑ＝２ｕ）のフレームの時系列信号ｓｅｖ（ｔ）と奇数番目（ｑ＝２ｕ＋１）のフレームの時系列信号ｓｏｄ（ｔ）に分割する。また、これらのｓｅｖ（ｔ）およびｓｏｄ（ｔ）の周波数領域での表現は、ｓｅｖ（ｔ）およびｓｏｄ（ｔ）のフーリエ変換で表すことができ、次式のように表すことができる。
【００５４】
【数１】
【００５５】
さらに、式（７）とは変換対の関係にあるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）の時間領域での表現は、Ｓｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）の逆フーリエ変換で表すことができ、次式のように表すことができる。
【００５６】
【数２】
【００５７】
図５を用いて説明したように、実施の形態１では、式（７）に示されるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）に対してＳＦＴＤ処理を行っている。ここで、このＳＦＴＤ処理の時間領域表現を見るためには、例えば、Ｓｅｖ ＊（ｋ）の時間領域表現がどのように変換されるのか明らかにすればよい。そこで、式（８）の第１式の右辺のＳｅｖ（ｋ）にＳｅｖ ＊（ｋ）を代入して、式を変形すると次式のようになる。
【００５８】
【数３】
【００５９】
式（９）の第３式をさらに変形するため、ｔ’’＝ＮＣ−ｔ’’’の変数変換を行うと、さらに次式のように変形することができる。
【００６０】
【数４】
【００６１】
式（１０）の第２式の｛ｅｘｐ｝についての和の値は、ｔ’’’＝ｔ’のときに”１”であり、それ以外のときは”０”となるので、最終的には次式のように変形することができる。
【００６２】
【数５】
【００６３】
式（１１）から、「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」の対象となる｛Ｓｅｖ ＊（ｋ）｝の時間領域表現は｛ｓｅｖ ＊（ＮＣ−ｔ’）｝となる。他の要素についても、同様に表すことができ、これらを纏めて示すとつぎのようになる。
【００６４】
【００６５】
このように、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２は、データ変調部１１から出力された変調データを蓄積し、式（１２）の右辺に示されるような時系列の信号データを生成して送信を行えばよい。例えば、図６に示す実施の形態２の送信系において、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列は、［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列は、［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］である。
【００６６】
なお、式（１２）に示される変換処理は、「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」に対応した時間領域表現であることから、上記で説明したように、この実施の形態のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１では、実施の形態１のようなＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理を行う必要がない。そのため、送信ダイバーシチの機能を付加した場合であっても、ハードウェアおよびソフトウェアの規模の増大を抑制することが可能である。
【００６７】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信され、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元されるようにしているので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができるとともに、ＳＦＴＤと等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制することができる。
【００６８】
また、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列を［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列を［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とすることにより、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができる。
【００６９】
なお、この実施の形態では、データ変調部１１からＦＦＴ処理部１３に出力される変調信号データは、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などが施された１次変調データに対して拡散変調が施された拡散信号（２次変調データ）であるとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、拡散信号に対して、さらにＭ系列などのスクランブル符号を用いて行われるスクランブル変調が施された変調信号（３次変調データ）であっても同様な処理を行うことができ、この実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００７０】
また、この実施の形態では、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅は、送信データシンボル長（すなわち、Ｎチップ）に等しいものとして説明してきたが、任意のチップ数の処理時間幅とすることができる。
【００７１】
また、この実施の形態では、拡散信号を前提として説明してきたが、拡散信号でない場合にも同様に取り扱うことができる。この場合、ＦＦＴ処理とＩＦＦＴ処理の処理時間幅をＮシンボルとすればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号が生成され、このＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号が生成され、この２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号が生成されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用した通信システムおよびこの通信システムに適用される送信装置を提供することができるという効果を奏する。
【００７３】
また、この発明によれば、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）と等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制した送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う受信系のブロック図である。
【図３】（ａ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の処理の原理を示す図である。
（ｂ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の処理の原理を示す図である。
【図４】アンテナ最大比合成ダイバーシチの原理を説明するための図である。
【図５】図１に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２において行われる処理の細部を説明するための図である。
【図６】実施の形態２にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。
【図７】（ａ）は、拡散信号などの送信シンボル系列ｓ（ｔ）を示す図である。
（ｂ）は、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されたＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームを示す図である。
【符号の説明】
１１ データ変調部
１２ ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部
１３ ＦＦＴ処理部
１４ ＳＦＴＤ符号化部
１５ ＩＦＦＴ処理部
１７ ＧＩ挿入部
１８１，１８２ 送信アンテナ
２１ 受信アンテナ
２２ ＧＩ除去部
２３ シリアル／パラレル変換部
２４ ＦＦＴ処理部
２５ ＳＦＴＤ復号部
２６ ＩＦＦＴ処理部
２７ パラレル／シリアル変換部
２８ データ復調部
３１ ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部
３２ ＳＴＴＤ符号化部
４１ 送信アンテナ
４２１，４２２ 受信アンテナ
４３１，４３２ チャネル推定手段
４４１，４４２ 乗算器
４５ 加算器
５１ ＳＴＴＤ符号化部
５２１，５２２ 送信アンテナ
５５１，５５２ 受信アンテナ
５６ ＳＴＴＤ復号部
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信装置および通信システムに関するものであり、特に、移動体通信に好適な送信装置および通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信環境下では、多数の遅延パスの存在により生ずるマルチパスフェージングによって、極端な伝送特性の劣化が引き起こされる。このマルチパスフェージングの影響を低減するための伝送方式として、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式などが代表的である。これらの伝送方式を用いたシステムは実際に実現されているが、それぞれの伝送方式が持つ特性や、技術的条件および既存インフラとの適合性条件などに基づいて、それぞれ使い分けがなされてきている。
【０００３】
一方、マルチパスフェージングによる伝送特性劣化を防止する技術として、ダイバーシチの利用が考えられる。このダイバーシチには、受信側で受信信号の信号合成を行う受信ダイバーシチと送信側で送信信号の信号合成を行う送信ダイバーシチとがあるが、移動体通信システムでは、特に、移動局側の処理負担を軽減することができる送信ダイバーシチの利用が注目されている。
【０００４】
この送信ダイバーシチをマルチキャリア伝送方式などに適用した技術として、送信側では、送信信号成分の周波数配置の順序と位相とを調整するＳＦＴＤ（Ｓｐａｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）符号化処理を行った送信信号を生成して送信するとともに、受信側では、この送信信号を受信し、受信信号の信号成分の複数の周波数成分を合成することで生成される信号成分を抽出することを特徴とした通信システムの例が開示されている（例えば、特許文献１など）。この通信システムでは、時空間送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ：Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ ｃｏｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）と同様のダイバーシチ効果を得つつ、処理遅延の短縮化を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４４４１５号公報（第３−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マルチキャリア伝送方式では、送信信号のピーク対平均信号電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｅ）が大きくなるので、電力増幅器の負担が増加してしまうという問題点の存在が従来から指摘されていた。
【０００７】
一方、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送では、このＰＡＰＲの問題がほとんどないので、平均ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性のさらなる改善には、送信ダイバーシチの利用が有効であるといわれている。
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に示された通信システムは、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送方式やＯＦＤＭ伝送方式などのマルチキャリア通信への適用を前提としており、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式を対象としたものではない。
【０００９】
また、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に単純に適用するだけでは、送信側の処理部の機能が増加してハードウェアまたはソフトウェアの規模が増大してしまうという欠点が存在する。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用した通信システムおよびこの通信システムに適用される送信装置を提供することを第１の目的とする。また、このＳＦＴＤと等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制した送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムを提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【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、この発明にかかる送信装置にあっては、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）の送信を行う送信装置において、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）を用いて時空間符号化処理にて２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナによって、この２系統の信号データ系列がそれぞれ送信される。
【００１３】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、１以上の拡散信号（拡散率が１の場合を含む。）を多重したＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、該受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対するＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、前記送信装置は、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナとを備え、前記受信装置は、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信する１個の受信アンテナと、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から前記拡散信号を復元するＳＦＴＤ復号処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信される。また、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元される。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方に含まれる拡散信号のデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方に含まれる拡散信号のデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とすることにより、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる送信装置および通信システム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。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。同図に示す送信系の各処理部は、所定の変調処理を行うデータ変調部１１と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部１３、ＳＦＴＤ符号化部１４およびＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部１５を有し、周波数領域での送信ダイバーシチ処理を行うＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２と、ガードインターバル（ＧＩ）と呼ばれる冗長な信号を付加するＧＩ挿入部１７（１７１、１７２）と、送信信号を送信する送信アンテナ１８（１８１、１８２）とを備えている。
【００１９】
また、図２は、実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う受信系のブロック図である。同図に示す受信系の各処理部は、送信系から送信された信号を受信する受信アンテナ２１と、送信側で付加されたガードインターバルを取り除くＧＩ除去部２２と、シリアル信号からパラレル信号を生成するシリアル／パラレル変換部２３と、ＦＦＴ処理を行うＦＦＴ処理部２４と、周波数領域での所定の変換処理を行うＳＦＴＤ復号部２５と、ＩＦＦＴ処理を行うＩＦＦＴ処理部２６と、パラレル信号からシリアル信号を生成するパラレル／シリアル変換部２７と、データの復調を行うデータ復調部２８とを備えている。
【００２０】
つぎに、図１および図２を用いて、この送信系および受信系の動作について説明する。図１において、送信データがデータ変調部１１に入力される。データ変調部１１では、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調処理や、この１次変調データに対して行われる拡散変調（２次変調）処理などが行われ、これらの変調によって生成された変調信号データがＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２のＦＦＴ処理部１３に出力される。
【００２１】
ＦＦＴ処理部１３では、データ変調部１１から出力された時系列信号が所定のポイント数のＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によって周波数系列の信号であるＦＦＴ処理信号に変換される。ＳＦＴＤ符号化部１４では、ＦＦＴ処理部１３からのＦＦＴ処理信号に対して後述するＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理と呼ばれる処理を周波数領域に適用した処理が行われる。ＩＦＦＴ処理部１５では、ＳＦＴＤ符号化部１４からの周波数系列信号（ＳＦＴＤ処理信号）に対してＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）処理を施した時系列信号（ＩＦＦＴ処理信号）が生成される。ＧＩ挿入部１７では、ガードインターバル（ＧＩ）と呼ばれる冗長な信号が付加される。このＧＩ挿入処理は、マルチパスによるシンボル間干渉を防止するために行われる。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送信アンテナ１８から送信される。
【００２２】
つぎに、受信系の動作について説明する。図２において、受信アンテナ２１を通じて受信された受信信号は、ＧＩ除去部２２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部２３を介して、ＦＦＴ処理部２４に入力される。ＦＦＴ処理部２４では、時系列の信号が所定のポイント数のＦＦＴ処理によって周波数系列の信号（ＦＦＴ処理信号）に変換され、ＳＦＴＤ復号部２５に出力される。ＳＦＴＤ復号部２５では、ＦＦＴ処理部２４からの出力信号に対して後述する周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間復号処理が行われる。ＩＦＦＴ処理部２６では、ＳＦＴＤ復号部２５からの周波数系列信号（ＳＦＴＤ復号信号）に対してＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）処理を施した時系列信号（ＩＦＦＴ処理信号）が生成される。ＩＦＦＴ処理部２６から出力されたＩＦＦＴ処理信号は、パラレル／シリアル変換部２７にてシリアル信号に変換されデータ復調部２８に出力される。データ復調部２８では、送信系で行われた変調処理とは逆の復調処理が行われ、受信データ信号として出力される。
【００２３】
ところで、一般的なＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式を用いたシステムでは、遅延時間の異なる複数のパスの振幅と位相を推定して相関器出力を同相合成するＲＡＫＥ合成と呼ばれる処理が行われる。
【００２４】
しかしながら、遅延パスのパス数が多くなると、各パスの平均信号電力が小さくなることにより遅延パスの振幅および位相の推定精度が劣化し、また、遅延パス間の干渉による符号直交性の崩れによって伝送特性が劣化するといった問題点が存在する。特に、データレートが高速化するにつれて、この遅延パスの影響による問題点が無視できなくなってくる。
【００２５】
このような状況下において、受信ＤＳ−ＣＤＭＡ信号をＦＦＴ処理を用いて周波数成分に分解し、周波数等化処理を施すこともできる。このＦＦＴ処理を受信装置に適用する場合、受信信号がＦＦＴ処理の時間内で周期信号として扱えなければならない。しかしながら、移動通信環境下では、上述したような伝送路の遅延時間の異なる複数の遅延パスが生じるので、単純な信号伝送を行うだけでは、周期信号として扱うことができない。そこで、異なる遅延パスによって受信された受信信号が周期波形として扱えるようにするため、ガードインターバル（ＧＩ）を付加したデータフレームを用いてＤＳ−ＣＤＭＡ信号の伝送が行われる。
【００２６】
図２の受信系にて示されるシリアル／パラレル変換部２３、ＦＦＴ処理部２４、ＩＦＦＴ処理部２６およびパラレル／シリアル変換部２７の各処理部は、周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送システムの構成である。つまり、この実施の形態の受信系は、上述したような、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号の周波数等化処理の機能を兼ね備えることができる。換言すれば、この実施の形態の受信系は、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送システムにおける周波数等化処理部の機能を効果的に利用するものであるといえる。また、この実施の形態の送信系は、受信系の周波数等化処理部の機能を積極的に活用した送信ダイバーシチを行うものであるといえる。
【００２７】
図３（ａ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の処理の原理を示す図である。同図（ａ）において、５１はＳＴＴＤ符号化処理を行うＳＴＴＤ符号化部であり、５２１、５２２は送信アンテナである。同様に、同図（ｂ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の処理の原理を示す図である。また、同図（ｂ）において、５５は受信アンテナであり、５６はＳＴＴＤ復号処理を行うＳＴＴＤ復号部である。
【００２８】
まず、図３（ａ）を用いて、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の原理について説明する。同図（ａ）において、Ｓ０、Ｓ１は信号データであり、時刻ｔ０、ｔ１における連続した時系列データである。以下、この時系列データを時間の古い方から先に”［Ｓ０、Ｓ１］”のように表記することにする。
【００２９】
ＳＴＴＤ符号化部５１は、これらの連続した時系列データを取り込み、送信アンテナ５２１側に信号データ系列［Ｓ０、−Ｓ１ ＊］を出力する。ここで、「＊」の記号は、複素共役（ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）を示している。同様に、ＳＴＴＤ符号化部５１は、送信アンテナ５２２側に信号データ系列［Ｓ１、−Ｓ０ ＊］を出力する。送信アンテナ５２１、５２２側にそれぞれ出力される信号データ系列は、タイミング同期がかけられて出力される。すなわち、同図（ａ）に示すように、時刻ｔ１後の任意の時刻ｔ０’において、送信アンテナ５２１から信号データ「Ｓ０」が出力され、送信アンテナ５２２から信号データ「Ｓ１」が出力される。また、時刻ｔ０’後の所定の時刻ｔ１’において、送信アンテナ５２１から信号データ「−Ｓ１ ＊」が出力され、送信アンテナ５２２から信号データ「Ｓ０ ＊」が出力される。
【００３０】
つぎに、図３（ｂ）を用いて、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の原理について説明する。同図（ｂ）において、［ｒ０、ｒ１］は、受信アンテナ５５によって受信された時刻ｔ０’’、ｔ１’’における信号データ系列である。これらの信号データ系列［ｒ０、ｒ１］は、ＳＴＴＤ復号部５６に取り込まれる。ＳＴＴＤ復号部５６では、同図（ｂ）に示される変換式に基づいて「Ｓ０’」および「Ｓ１’」が生成され、時刻ｔ０’’後の任意の時刻ｔ０’’’および時刻ｔ０’’’後の所定の時刻ｔ１’’’における信号データ系列［Ｓ０’、Ｓ１’］として出力される。
【００３１】
ここで、受信系において出力された信号データ系列［Ｓ０’、Ｓ１’］を信号データ系列［Ｓ０、Ｓ１］を用いて表すことを試みる。
まず、ＳＦＴＤ復号部２５で行われる変換処理は、図３（ｂ）に示すように、次式で表すことができる。
Ｓ０’＝ｒ０ｈ０ ＊＋ｒ１ ＊ｈ１ ・・・・（１）
Ｓ１’＝ｒ０ｈ１ ＊−ｒ１ ＊ｈ０ ・・・・（２）
ここで、ｈ０は、送信アンテナ５２１と受信アンテナ５５との間のチャネル利得であり、ｈ１は、送信アンテナ５２２と受信アンテナ５５との間のチャネル利得である。
【００３２】
また、受信アンテナ５５で受信された信号データ系列［ｒ０、ｒ１］は、チャネル利得ｈ０、ｈ１を用いて、次式で表すことができる。
ｒ０＝ｈ０Ｓ０＋ｈ１Ｓ１ ・・・・（３）
ｒ１＝ｈ０（−Ｓ１ ＊）＋ｈ１Ｓ０ ＊ ・・・・（４）
【００３３】
つぎに、式（３）のｒ０および式（４）のｒ１のそれぞれを、式（１）および式（２）にそれぞれ代入して計算すると、式（１）および式（２）は、次式で表すことができる。
【００３４】
式（５）に着目すれば、受信系で出力される信号データ「Ｓ０’」が、時刻ｔ１のときの信号データ「Ｓ１」に依存しないことが明らかである。また、式（６）に着目すれば、受信系で出力される信号データ「Ｓ１’」が、時刻ｔ０ときの信号データ「Ｓ０」に依存しないことが明らかである。
【００３７】
図４は、アンテナ最大比合成ダイバーシチの原理を説明するための図である。同図において、ｈ０は、送信アンテナ４１と受信アンテナ４２１との間のチャネル利得であり、ｈ１は、送信アンテナ４１と受信アンテナ４２２との間のチャネル利得である。チャネル推定手段４３（４３１、４３２）は、送信側から定期的に送信される所定の信号を用いてチャネル利得を推定する。このような条件下で、送信アンテナ４１から信号Ｓ０が送信された場合、受信アンテナ４２１、４２２で受信される信号は、それぞれ、Ｓ０ｈ０、Ｓ０ｈ１となる。これらのＳ０ｈ０およびＳ０ｈ１は、乗算器４４（４４１、４４２）において乗算され、さらに加算器４５において加算されることにより、同図に示すように、｜ｈ０｜２Ｓ０＋｜ｈ１｜２Ｓ０の出力を得ることができる。
【００３８】
以上のことから、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理によって得られる処理利得は、受信ダイバーシチ処理の一つであるアンテナ最大比合成ダイバーシチと等価な出力であることがわかる。また、上述のＡｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理では、２つの送信アンテナと１つの受信アンテナを用いているのに対し、アンテナ最大比合成ダイバーシチでは、１つの送信アンテナと２つの受信アンテナを用いている。インターネット通信などの最近の移動体通信システムでは、移動局側から基地局側に向かう通信（上り回線）よりも、基地局側から移動局側に向かう通信（下り回線）の方が通信量が多く、データレートも高速になる。したがって、下り回線の通信において移動局側の処理負担を軽減することができる送信ダイバーシチの利用が有効である。
【００３９】
図５は、図１に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２において行われる処理の細部を説明するための図である。同図に示す処理を簡単に説明すると、図３を用いて説明した時空間におけるＡｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ処理を周波数領域に拡張したものである。
【００４０】
図５において、Ｓ０、Ｓ１は、それぞれ、図１に示すデータ変調部１１から出力される拡散変調された送信シンボルデータである。図５の例では、拡散率がＮであり各シンボルがＮチップの拡散符号系列（Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＮ）によって拡散変調されている。これらの送信シンボルデータＳ０、Ｓ１は、図１に示すＦＦＴ処理部１３に出力される。ＦＦＴ処理部１３では、時系列データである送信シンボルデータＳ０、Ｓ１が、所定のポイント数のＦＦＴ処理によって周波数系列の信号に変換され、図１に示すＳＦＴＤ符号化部１４に出力される。なお、図５の例では、ＮポイントのＦＦＴ処理が行われている。ＳＦＴＤ符号化部１４は、ＦＦＴ処理部１３で処理された周波数系列の信号を偶数番目（Ｓｅｖ（ｋ）：ｅｖｅｎ）と奇数番目（Ｓｏｄ（ｋ）：ｏｄｄ）の２つのグループに振り分ける。さらに、ＳＦＴＤ符号化部１４は、周波数系列データであるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）に対してＳＴＴＤ符号化部と同様な変換処理を行う。すなわち、時刻ｔ０のときに、一方のアンテナからＳｅｖ（ｋ）を送信し、他方のアンテナからＳｏｄ（ｋ）を送信する。また、時刻ｔ１のときに、一方のアンテナから−Ｓｏｄ ＊（ｋ）を送信し、他方のアンテナからＳｅｖ ＊（ｋ）を送信する。これらの送信処理は、時刻ｔ０、時刻ｔ１のそれぞれの時刻において、ｋ＝１〜Ｎのすべての周波数に対して行われる。
【００４１】
また、受信系においては、図２に示すＦＦＴ処理部２４によって処理された周波数系列データが偶数番目と奇数番目の２つのグループに振り分けられ、図２に示すＳＦＴＤ処理部によって図３に示すＳＴＴＤ復号部５６と同等の変換処理が行われ、受信データ信号が出力される。
【００４２】
なお、この実施の形態の処理は、周波数等化処理と併用することにより周波数ダイバーシチ効果も得られるので、周波数選択性の強いチャネルで特に優れたＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性が得られるという効果を奏する。
【００４３】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信され、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができる。
【００４４】
また、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ＦＦＴ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号が生成され、ＳＦＴＤ符号化部では、ＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号が生成され、ＩＦＦＴ処理部では、２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号が生成されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができる。
【００４５】
なお、この実施の形態では、データ変調部１１からＦＦＴ処理部１３に出力される変調信号データは、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などが施された１次変調データに対して拡散変調が施された拡散信号（２次変調データ）であるとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、拡散信号に対して、さらにＭ系列などのスクランブル符号を用いて行われるスクランブル変調が施された変調信号（３次変調データ）であっても同様な処理を行うことができ、この実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００４６】
また、この実施の形態では、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅は、送信データシンボル長（すなわち、Ｎチップ）に等しいものとして説明してきたが、任意のチップ数の処理時間幅とすることができる。
【００４７】
また、この実施の形態では、拡散信号を前提として説明してきたが、拡散信号でない場合にも同様に取り扱うことができる。この場合、ＦＦＴ処理とＩＦＦＴ処理の処理時間幅をＮシンボルとすればよい。
【００４８】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。同図に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１は、図１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２から、ＦＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理の機能を取り除くとともに、ＳＦＴＤ符号化部１４の処理の特徴である「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」を時間領域において実現するものである。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。また、受信系の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と同一である。
【００４９】
つぎに、図６を用いて、この送信系の動作について説明する。同図において、送信データがデータ変調部１１に入力される。データ変調部１１では、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調処理や、この１次変調データに対して行われる拡散変調（２次変調）処理などが行われ、これらの変調によって生成された変調信号データがＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２に出力される。ＳＴＴＤ符号化部３２では、実施の形態１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部が行う「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」と同等の処理を時間領域にて行い、後述する所定の信号（以下「等価ＳＦＴＤ処理信号」という。）を生成してＧＩ挿入部１７に出力する。ＧＩ挿入部１７では、ガードインターバルと呼ばれる冗長な信号が付加される。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送信アンテナ１８から送信される。なお、受信系の動作については、実施の形態１と同一なので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
図７（ａ）は、拡散信号などの送信シンボル系列ｓ（ｔ）を示す図である。同図において、ｔ０、ｔ１、・・・、ｔｑは、時間を示し、ＮｃはＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅（チップ長）を示している。また、図７（ｂ）は、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されたＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームを示す図である。同図に示すように、各データフレームは、送信チップ系列の末尾のチップ系列がコピーされてデータフレームの先頭にガードインターバルとして付加されている。なお、このガードインターバルは、遅延時間の異なる複数の遅延パスによって生ずるデータフレーム間の干渉を防止するために挿入されるものであり、伝送路における最大遅延時間に応じてその長さが設定される。なお、ＮＣは、拡散率Ｎと等しくする必要はなく、任意の値とすることができる。例えば、ＮＣ＝４Ｎに設定することができる。
【００５１】
つぎに、ＳＴＴＤ符号化部３２が時間領域において行う処理（すなわち、「等価ＳＦＴＤ処理信号の生成処理」）が、実施の形態１のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部が行う「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」と同等であることについて、以下に示す数式を用いて説明する。
【００５２】
まず、図７（ｂ）に示される送信シンボル系列のｑ番目のフレームの等価低域表現をｓ（ｔ）で表すことを試みる。ここで、ｔ＝ｑ（ＮＣ＋Ｎｇ）−Ｎｇ〜ｑ（ＮＣ＋Ｎｇ）＋ＮＣ−１である。
【００５３】
つぎに、図６のデータ変調部１１から出力された変調信号データの時系列信号ｓ（ｔ）を、偶数番目（ｑ＝２ｕ）のフレームの時系列信号ｓｅｖ（ｔ）と奇数番目（ｑ＝２ｕ＋１）のフレームの時系列信号ｓｏｄ（ｔ）に分割する。また、これらのｓｅｖ（ｔ）およびｓｏｄ（ｔ）の周波数領域での表現は、ｓｅｖ（ｔ）およびｓｏｄ（ｔ）のフーリエ変換で表すことができ、次式のように表すことができる。
【００５４】
【数１】
さらに、式（７）とは変換対の関係にあるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）の時間領域での表現は、Ｓｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）の逆フーリエ変換で表すことができ、次式のように表すことができる。
【００５６】
【数２】
図５を用いて説明したように、実施の形態１では、式（７）に示されるＳｅｖ（ｋ）およびＳｏｄ（ｋ）に対してＳＦＴＤ処理を行っている。ここで、このＳＦＴＤ処理の時間領域表現を見るためには、例えば、Ｓｅｖ ＊（ｋ）の時間領域表現がどのように変換されるのか明らかにすればよい。そこで、式（８）の第１式の右辺のＳｅｖ（ｋ）にＳｅｖ ＊（ｋ）を代入して、式を変形すると次式のようになる。
【００５８】
【数３】
式（９）の第３式をさらに変形するため、ｔ’’＝ＮＣ−ｔ’’’の変数変換を行うと、さらに次式のように変形することができる。
【００６０】
【数４】
式（１０）の第２式の｛ｅｘｐ｝についての和の値は、ｔ’’’＝ｔ’のときに”１”であり、それ以外のときは”０”となるので、最終的には次式のように変形することができる。
【００６２】
【数５】
式（１１）から、「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」の対象となる｛Ｓｅｖ ＊（ｋ）｝の時間領域表現は｛ｓｅｖ ＊（ＮＣ−ｔ’）｝となる。他の要素についても、同様に表すことができ、これらを纏めて示すとつぎのようになる。
【００６４】
このように、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１のＳＴＴＤ符号化部３２は、データ変調部１１から出力された変調データを蓄積し、式（１２）の右辺に示されるような時系列の信号データを生成して送信を行えばよい。例えば、図６に示す実施の形態２の送信系において、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列は、［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列は、［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］である。
【００６６】
なお、式（１２）に示される変換処理は、「周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理」に対応した時間領域表現であることから、上記で説明したように、この実施の形態のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部３１では、実施の形態１のようなＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理を行う必要がない。そのため、送信ダイバーシチの機能を付加した場合であっても、ハードウェアおよびソフトウェアの規模の増大を抑制することが可能である。
【００６７】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、送信装置のＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部では、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列が生成され、２個の送信アンテナからこの２系統の信号データ系列がそれぞれ送信され、受信装置のＳＦＴＤ復号処理部では、１個の受信アンテナで受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から拡散信号が復元されるようにしているので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用することができるとともに、ＳＦＴＤと等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制することができる。
【００６８】
また、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列を［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］とし、２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列を［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］とすることにより、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができる。
【００６９】
なお、この実施の形態では、データ変調部１１からＦＦＴ処理部１３に出力される変調信号データは、ＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などが施された１次変調データに対して拡散変調が施された拡散信号（２次変調データ）であるとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、拡散信号に対して、さらにＭ系列などのスクランブル符号を用いて行われるスクランブル変調が施された変調信号（３次変調データ）であっても同様な処理を行うことができ、この実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００７０】
また、この実施の形態では、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理の処理時間幅は、送信データシンボル長（すなわち、Ｎチップ）に等しいものとして説明してきたが、任意のチップ数の処理時間幅とすることができる。
【００７１】
また、この実施の形態では、拡散信号を前提として説明してきたが、拡散信号でない場合にも同様に取り扱うことができる。この場合、ＦＦＴ処理とＩＦＦＴ処理の処理時間幅をＮシンボルとすればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号が生成され、このＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号が生成され、この２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号が生成されるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）をＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式などのシングルキャリア伝送方式に適用した通信システムおよびこの通信システムに適用される送信装置を提供することができるという効果を奏する。
【００７３】
また、この発明によれば、周波数領域でのＡｌａｍｏｕｔｉの時空間符号化処理を時間領域で行うことができるので、周波数領域での時空間送信ダイバーシチの処理（ＳＦＴＤ）と等価の処理を行う処理部の機能の増加を抑制した送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる送信ダイバーシチ処理を行う受信系のブロック図である。
【図３】（ａ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（送信系）の処理の原理を示す図である。
（ｂ）は、Ａｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシチ（受信系）の処理の原理を示す図である。
【図４】アンテナ最大比合成ダイバーシチの原理を説明するための図である。
【図５】図１に示すＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部１２において行われる処理の細部を説明するための図である。
【図６】実施の形態２にかかる送信ダイバーシチ処理を行う送信系のブロック図である。
【図７】（ａ）は、拡散信号などの送信シンボル系列ｓ（ｔ）を示す図である。
（ｂ）は、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されたＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームを示す図である。
【符号の説明】
１１ データ変調部
１２ ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部
１３ ＦＦＴ処理部
１４ ＳＦＴＤ符号化部
１５ ＩＦＦＴ処理部
１７ ＧＩ挿入部
１８１，１８２ 送信アンテナ
２１ 受信アンテナ
２２ ＧＩ除去部
２３ シリアル／パラレル変換部
２４ ＦＦＴ処理部
２５ ＳＦＴＤ復号部
２６ ＩＦＦＴ処理部
２７ パラレル／シリアル変換部
２８ データ復調部
３１ ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部
３２ ＳＴＴＤ符号化部
４１ 送信アンテナ
４２１，４２２ 受信アンテナ
４３１，４３２ チャネル推定手段
４４１，４４２ 乗算器
４５ 加算器
５１ ＳＴＴＤ符号化部
５２１，５２２ 送信アンテナ
５５１，５５２ 受信アンテナ
５６ ＳＴＴＤ復号部
Claims (8)
- ＤＳ−ＣＤＭＡ信号（拡散率が１の場合を含む。）の送信を行う送信装置において、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、
前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナと、
を備えたことを特徴とする送信装置。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号を生成するＦＦＴ処理部と、
前記ＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号を生成するＳＦＴＤ符号化部と、
前記２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号を生成するＩＦＦＴ処理部と、
を備え、
前記２系統の信号データ系列が前記２系統のＩＦＦＴ処理信号であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理と等価な処理を時間領域で行った２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号を生成するＳＴＴＤ符号化部を備え、
前記２系統の信号データ系列が前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、
前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、
前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］であることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。 - １以上の拡散信号（拡散率が１の場合を含む。）を多重したＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、
前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、この受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号系列に対するＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置と、
を備えた通信システムにおいて、
前記送信装置は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて時空間符号化処理によって２系統の信号データ系列を生成するＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部と、
前記２系統の信号データ系列をそれぞれ送信する２個の送信アンテナと、
を備え、
前記受信装置は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信する１個の受信アンテナと、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に含まれる２系統の信号データ系列から前記拡散信号を復元するＳＦＴＤ復号処理部と、
を備えたことを特徴とする通信システム。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号に対してＦＦＴ処理を行ったＦＦＴ処理信号を生成するＦＦＴ処理部と、
前記ＦＦＴ処理信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理によって２系統のＳＦＴＤ処理信号を生成するＳＦＴＤ符号化部と、
前記２系統のＳＦＴＤ処理信号に対してそれぞれＩＦＦＴ処理を行った２系統のＩＦＦＴ処理信号を生成するＩＦＦＴ処理部と、
を備え、
前記２系統の信号データ系列が前記２系統のＩＦＦＴ処理信号であることを特徴とする請求項５に記載の通信システム。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部は、
前記ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いて周波数領域での時空間符号化処理と等価な処理を時間領域で行った２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号を生成するＳＴＴＤ符号化部を備え、
前記２系統の信号データ系列が前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号であることを特徴とする請求項５に記載の通信システム。 - 前記ＳＦＴＤ送信ダイバーシチ処理部に入力される拡散信号のシンボル系列をｓ（ｔ）とし、ＦＦＴ処理の時間幅およびＩＦＦＴ処理の時間幅をＴとするとき、２Ｔ時間区間の拡散信号を０≦ｔ≦Ｔと、Ｔ≦ｔ≦２Ｔの時間区間に分け、前者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｅｖ（ｔ）とし、後者の区間の拡散信号のシンボル系列をｓｏｄ（ｔ）とするときに、
前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の一方から出力されるデータ系列が［ｓｅｖ（ｔ）、−ｓ＊ ｏｄ（Ｔ−ｔ）］であり、
前記２系統の等価ＳＦＴＤ処理信号の他方から出力されるデータ系列が［ｓｏｄ（ｔ）、ｓ＊ ｅｖ（Ｔ−ｔ）］であることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
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