JP3615207B2

JP3615207B2 - 無線データ伝送装置

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Publication number: JP3615207B2
Application number: JP2002264256A
Authority: JP
Inventors: 彰一郎山嵜; 宏和田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004104503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動通信システムにおいて使用される無線データ伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線マルチメディア通信を実現するためには、音声だけでなくデータ、画像といった大容量の情報を高速かつ高品質に伝送できる情報伝送方式が必要不可欠である。特にフェージング等が発生する劣悪な環境下で伝送を行う場合には、その対策が必要不可欠となる。
【０００３】
そこで従来では、フェージング対策として例えば時空間符号化（ＳｐａｃｅＴｉｍｅＣｏｄｉｎｇ：ＳＴＣ）が使用されている（例えば、非特許文献１参照）。
ＳＴＣを用いたデータ伝送システムの構成例を以下に述べる。なお、ここではブロック形式のＳＴＣにおいて、変調方式として４−ＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式を使用する場合を例にとって説明する。この場合、送信ビット列は２個のビットごとにブロック化され、ｉ番目のブロック（ａｉ，ｂｉ）はｕｉ＝ａｉ＋ｊｂｉと表される。
【０００４】
図１０は送信側装置の構成を示すもので、時空間符号化器１は入力された送信ビット列を２ブロックごとに処理する。すなわち、入力された２個の複素数値の送信シンボルｕ１，ｕ２に対して、第１の送信アンテナ２から時刻ｔ１にｕ１を、続いて時刻ｔ２にｕ２を順に送信し、一方第２の送信アンテナ３からは時刻ｔ１に−ｕ２＊を、続いて時刻ｔ２にｕ１＊を順に送信する。ここで（）＊は（）の共役複素数値を表す。
【０００５】
なお、受信側の装置で伝送路推定を行えるようにするために、第１の送信アンテナ２から送信する信号には第１の多重器４により第１のパイロット信号が多重化され、一方第２の送信アンテナ３から送信する信号には第２の多重器５により第２のパイロット信号が多重化される。
【０００６】
一方、図１１は受信側の装置の構成を示すもので、１個の受信アンテナ６を備えている。いま仮に上記送信側装置の第１の送信アンテナ２から受信アンテナ６までの伝達特性を複素数値ｈ１、第２の送信アンテナ３から受信アンテナ６までの伝達特性を複素数値ｈ２と表すと、時刻ｔ１における受信シンボルｒ１及び時刻ｔ２における受信シンボルｒ２はそれぞれ
ｒ１＝ｈ１ｕ１ −ｈ２ｕ２＊
ｒ２＝ｈ１ｕ２＋ｈ２ｕ１＊
となる。
【０００７】
伝送路推定器７では、受信アンテナ６で受信された送信信号から送信パイロット信号が抽出され、これにより伝送路特性を表す複素数値ｈ１，ｈ２が推定される。時空間復号器８は、上記推定された複素数値ｈ１，ｈ２をもとに以下の演算を行い、これにより復号された信号ｓ１，ｓ２を得る。

上記復号された信号ｓ１，ｓ２は誤り訂正復号器９に入力される。誤り訂正復号器９では上記信号ｓ１，ｓ２の誤り訂正復号処理が行われる。そして、最後に複素数値の正負が判定されて、受信データビット列が再生される。
【０００８】
上記式から明らかなように、ＳＴＣを使用すると、複素数値ｈ１，ｈ２のうち一方がフェージングにより減衰した場合でも、他方が減衰していなければ良好な品質のデータビット列を再生することができる。
【０００９】
しかし、このＳＴＣ復号において良好な復号結果を得るには、伝送路特性ｈ１，ｈ２を正しく推定できることが前提であり、伝送路特性ｈ１，ｈ２の推定値に誤差が存在すると復号特性が著しく劣化する。
【００１０】
一方、移動通信システムでは、信号伝送効率を高めるために１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、８−ＰＳＫや１６−ＰＳＫ等の高能率の変調方式が採用されている。これら高能率の変調方式は信号点間距離が短いため、伝送路雑音の大きい環境下では伝送特性が劣化する。その対策として、高能率変調と誤り訂正符号化とを組み合わせたトレリス符号化変調（ＴｒｅｌｌｉｓＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＴＣＭ）が提案されている。トレリス符号化変調は、複素平面上の信号点間距離の短い位置にマッピングされるビットに対して誤り訂正符号化を行って伝送するものである（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
しかしながらこの種の符号化多値変調（ＣｏｄｅｄＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）は、複素平面上の信号点間距離が長い位置にマッピングされたビットには誤り訂正符号化が行われないため、フェージング環境下ではこの誤り訂正符号化が行われないビットの誤りが大きくなる問題がある。
【００１２】
また、フェージング環境下に好適な変調方式として適応変調符号化が知られている。適応変調符号化は、伝送路状態が良好なときにできる限り多くの情報を伝送し、一方マルチパス・フェージングに等により伝送路状態が劣化すると誤り訂正能力を高くして少ない情報を強く保護するものである。
【００１３】
とりわけＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式は、図１２に示すように変調多値数に関係なく符号化率ｒ＝１／２の最適畳み込み符号を用いて符号化し、符号化を行わないビット（パラレル・トランジション）の数によって変調多値数を設定する。このため、変調方式によって符号化器を変更する必要がなく、適応変調にて適した符号化変調方式である。
【００１４】
例えば、特許文献１には、帯域の拡大を許容した符号化変調方式を適用した適応多値変調方式が提案されている。この方式は、符号化による冗長成分を帯域の拡大に任意の拡大率で吸収させることで、帯域拡大率と変調多値数を比較的自由に制御することが可能な方式である。図１３に帯域の拡大を許容した符号化変調方式の基本構成図を、また図１４には畳み込み符号の符号化率をｒ＝３／４に設定した場合の構成図をそれぞれ示す。
【００１５】
しかし、これら従来の適応多値変調方式では、パラレル・トランジションによって変調多値数を増やしていくと、フェージング伝送路においては信号対雑音比（ＳＮＲ）が良くなるに従いパラレル・トランジションの誤り率特性が方式全体の誤り率特性を支配し、その結果畳み込み符号化された部分の特性改善を結果的に抑制してしまうという問題点を有している。
【００１６】
そこで、上記符号化変調方式に先に述べた時空間符号化方式を組み合わせることも考えられる。しかし、一般に考えられるこの種の方式は、適応符号化変調される送信信号系列のすべてのビットに対し時空間符号化を行うものにほかならない。このため、受信側において受信信号を時空間復号する際に、信号点間距離の短いシンボルについて伝送路特性を推定するには高精度の処理が要求され、通信装置の処理負荷の増大を招く。また、十分な推定精度が得られないと、時空間符号の復号処理を正確に行うことが困難となり、かえって伝送特性の劣化を生じる。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−１３５２７５号公報
【００１８】
【非特許文献１】
Ａ．Ｆ．Ｎａｇｕｉｂ，Ｎ．Ｓｅｓｈａｄｏｒｉ，ａｎｄＡ．ＲＣａｌｄｅｒｂａｎｋ， “Ｓｐａｃｅ−ＴｉｍｅＣｏｄｉｎｇａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒＨｉｇｈＤａｔａＲａｔｅｗｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭａｇａｚｉｎｅ，ｐｐ．７６−９２，Ｍａｙ２０００．
【００１９】
【非特許文献２】
Ａ．ＪＶｉｔｅｒｂｉ，Ｊ．ＫＷｏｌｆ，Ｅ．Ｚｅｈａｖｉ，ａｎｄＲ．Ｐａｄｏｖａｎｉ， “ＡＰｒａｇｍａｔｉｃＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＴｒｅｌｌｉｓＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ ” ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＭａｇａｚｉｎｅ，ｐｐ．１１−１９，Ｊｕｌｙ１９８９．
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように誤り訂正符号化を使用する符号化変調方式に時空間符号化方式を組み合わせた従来の伝送方式では、受信側において受信信号を時空間復号する際に高精度の伝送路推定処理が必要となるため通信装置の処理負荷の増大を招くと共に、十分な伝送路推定精度が得られない場合には時空間符号の復号処理を正確に行うことが困難となりかえって伝送特性の劣化を生じる。
【００２１】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、受信側の通信装置において高精度の伝送路推定処理を必要とせずに時空間復号を行えるようにし、これにより伝送データをフェージング及び伝送誤りから効果的に保護することを可能にした無線データ伝送装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明では以下のような手段を講じている。
先ず第１の発明は、送信側の無線データ伝送装置にあって、送信対象のビット列を第１及び第２の送信ビット列に分割し、この分割された第１の送信ビット列に対し時空間符号化を施して第１の送信符号化ビット列を生成すると共に、上記分割された第２の送信ビット列に対しては誤り訂正符号化を施して第２の送信符号化ビット列を生成する。そして、上記時空間符号化された第１の送信符号化ビット列及び誤り訂正符号化された第２の送信符号化ビット列を、第１の送信符号化ビット列の信号点間距離が第２の送信符号化ビット列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングし、このマッピングにより生成された変調信号を無線信号に変換したのち、この無線信号を空間的に離間して配置された複数のアンテナから送信するように構成している。
【００２３】
したがって第１の発明によれば、信号点間距離が短い位置にマッピングされる第２の送信ビット列は誤り訂正符号化により保護され、一方信号点間距離が長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列は時空間符号化により保護される。このため、信号点間距離の短い位置にマッピングされる第２の送信ビット列にビット誤りが発生してもこれを訂正して伝送品質を保持することができ、一方信号点間距離が長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列についてはフェージングの影響を低減して伝送品質を高く保持することができる。
【００２４】
しかも、信号点間距離が長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列に対してのみ時空間符号化が施されるので、受信側の装置では高い伝送路推定精度を必要とせずに時空間復号を行うことが可能となり、これにより少ない処理負担で高い伝送品質を保持することができる。
【００２５】
また第１の発明は、第１の送信ビット列に対し、第２の送信ビット列に使用する誤り訂正符号よりも誤り訂正能力の低い誤り訂正符号を使用して誤り訂正符号化を施し、しかるのち時空間符号化を施すことも特徴とする。
このように構成すると、信号点間距離が長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列を、フェージングから保護した上で、さらにそれ以外の要因によるビット誤りからも保護することが可能となる。
【００２６】
一方第２の発明は、第１の発明に係わる無線データ伝送装置から送信された無線信号を受信する無線データ伝送装置にあって、受信信号に対し先ず第１のデマッピングを行って信号点間距離が長い位置にマッピングされている第１の受信符号化ビット列を含む信号を再生したのち、この再生された第１の受信符号化ビット列に対し時空間復号を施して第１の受信ビット列を再生する。続いて、上記第１のデマッピングにより再生された信号に対しさらに第２のデマッピングを行って信号点間距離が短い位置にマッピングされている第２の受信符号化ビット列を再生し、この再生された第２の受信符号化ビット列に対し誤り訂正復号を施して第２の受信ビット列を再生する。そして、上記再生された第１の受信ビット列と第２の受信ビット列とを合成して原ビット列を再生するように構成したものである。
【００２７】
したがって第２の発明によれば、信号点間距離が長い位置にマッピングされている第１の受信符号化ビット列に対してのみ時空間復号を行えばよいので、伝送路推定に高い精度を要求されることなく時空間復号を行うことができる。また、第１のデマッピングにより再生された信号を利用して第２のデマッピングを行うことで、信号点間距離が短い位置にマッピングされた第２のビット列を再生するようにしているので、第２のデマッピングを比較的簡単に実現できる利点がある。
【００２８】
また第２の発明は、時空間復号により再生された第１の符号化ビット列に対し、さらに第２の受信ビット列を復号するために使用する誤り訂正復号よりも誤り訂正能力の低い誤り訂正復号を使用して誤り訂正復号を施すことも特徴としている。
このように構成すると、信号点間距離が長い位置にマッピングされた第１の受信ビット列について、フェージング以外の要因によるビット誤りが加わっていても、このビット誤りを訂正することができ、これにより上記第１の受信ビット列をより一層高品質に再生することができる。
【００２９】
また第３の発明は、送信側から受信側へ無線伝送路を介してデータを伝送する無線通信システムにおいて前記送信側として使用される無線データ伝送装置にあって、上記無線伝送路の状態を推定した伝送路情報を取得し、この取得された伝送路情報をもとに、送信すべき情報ビット数ｍ１＋ｍ２を可変制御する。次に、この可変制御されたｍ１ビットからなる第１の送信信号系列に対し時空間符号化を施して第１の符号化信号系列を生成すると共に、上記ｍ２ビットからなる第２の送信信号系列に対し符号化率がｍ２／（ｍ２＋１）の誤り訂正符号により誤り訂正符号化を行ってｍ２＋１ビットからなる第２の符号化信号系列を生成する。そして、上記生成された第１の符号化信号系列及び第２の符号化信号系列をそれぞれ複数に分岐し、この分岐により生成された第１及び第２の符号化信号系列の各組ごとに、第１の符号化信号系列の信号点間距離が第２の符号化信号系列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングすることにより２^{（ｍ１＋ｍ２）}値変調信号を生成し、この生成された複数の２^{（ｍ１＋ｍ２）}値変調信号をもとに生成した無線信号をそれぞれ空間的に離間して配置された複数のアンテナから送信するように構成している。
【００３０】
さらに第４の発明は、上記第３の発明に加えて、送信信号系列の速度変換手段を備え、取得した伝送路情報をもとに送信すべき情報ビット数が可変制御されたｋビットの信号系列を速度変換することにより、ｋ２＜ｋを満足するｋ２ビットからなる第２の送信信号系列と、ｋ１＜ｋ−ｋ２を満足するｋ１ビットからなる第１の送信信号系列とをそれぞれ出力する。次に、上記速度変換手段から出力されたｋ２ビットからなる第２の送信信号系列に対し、符号化率ｒが１＞ｒ＞（ｋ−ｋ１ −１）／（ｋ−ｋ１）の誤り訂正符号により誤り訂正符号化を行ってｋ−ｋ１ビットからなる第２の符号化信号系列を生成すると共に、上記速度変換手段から出力されたｋ１ビットからなる第１の送信信号系列に対しては時空間符号化を施して第１の符号化信号系列を生成する。そして、上記生成された第１の符号化信号系列及び第２の符号化信号系列をそれぞれ複数に分岐し、この分岐により生成された第１及び第２の符号化信号系列の各組ごとに、第１の符号化信号系列の信号点間距離が第２の符号化信号系列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングして値変調信号を生成し、これらの変調信号をもとに生成した無線信号をそれぞれ空間的に離間して配置された複数のアンテナから送信するように構成したものである。
【００３１】
したがって第３及び第４の発明によれば、伝送路の状態に応じて適応的に送信情報ビット量が制御され、かつこの制御された送信情報ビット列のうちパラレル・トランジションとはならないビット列、つまり信号点間距離が短い位置にマッピングされる送信ビット列については誤り訂正符号化により保護され、一方パラレル・トランジションとなるビット列、つまり信号点間距離が長い位置にマッピングされる送信ビット列については時空間符号化により保護される。すなわち、適応符号化変調による誤り訂正符号化と時空間符号化とを組み合わせた保護が行われる。このため、伝送路の状態に応じて常に最適な符号化変調方式により高品質の伝送が行われ、さらに時空間符号化によりフェージングの影響を低減して伝送品質を高く保持することができる。
【００３２】
しかも、パラレル・トランジションとなる送信ビット列に対してのみ時空間符号化が施される。このため、受信側の装置では高い伝送路推定精度を必要とせずに時空間復号を行うことが可能となり、これにより少ない処理負担で高い伝送品質を維持することができる。
【００３３】
上記伝送路状態の推定値を取得する手段としては、受信側の通信装置から無線伝送路を介して伝送された信号をもとに当該無線伝送路の状態を推定してこの推定値を伝送路情報とするものと、受信側の装置において無線伝送路の状態を推定し、その推定結果を表す伝送路情報を受信側の装置から取得するものがある。また、無線伝送路中に中継装置が介在する場合には、この中継装置において無線伝送路の状態を推定してその推定結果を表す情報を送信側の装置に通知することにより、送信側の装置が伝送路情報を取得することも可能である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる送信側の無線データ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【００３５】
この無線データ伝送装置は、分岐器１１と、時空間符号化器１２と、誤り訂正符号化器１３と、第１及び第２のマッピング器１４，１５とを備え、さらに相互に空間的に離間して配置された第１及び第２の送信アンテナ１８，１９と、これら第１及び第２の送信アンテナ１８，１９に対応して設けられた第１及び第２の多重器１６，１７とを備えている。
【００３６】
分岐器１１は、＋１或いは−１の値をとる送信ビット列を第１の送信ビット列と第２の送信ビット列とに分岐し、このうち第１の送信ビット列を時空間符号化器１２に、一方第２の送信ビット列を誤り訂正符号化器１３にそれぞれ入力する。
【００３７】
誤り訂正符号化器１３は、入力された第２の送信ビット列に対し誤り訂正符号を用いて誤り訂正符号化を施し、誤り訂正符号化ビットを出力する。誤り訂正符号としては、例えば符号化率ｒ＝３／４の畳み込み符号が用いられる。この符号化率ｒ＝３／４の畳み込み符号を使用した場合、第２の送信ビット列の３個の情報ビットごとに１個の検査ビットが挿入された誤り訂正符号化ビット列が生成される。
【００３８】
時空間符号化器１２は、上記第１の送信ビット列を２ビットごとに１個のブロックにまとめ、２ブロックずつ時空間符号化を行って時空間符号化ビット列を出力する。
【００３９】
第１及び第２のマッピング器１４，１５はそれぞれ、上記時空間符号化器１２から出力された時空間符号化ビット列及び上記誤り訂正符号化器１３から出力された誤り訂正符号化ビット列を、共通の複素平面上にマッピングする。このとき、時空間符号化ビット列のシンボル及び誤り訂正符号化ビット列のシンボルのマッピング位置は、時空間符号化ビット列のシンボルの信号点間距離が誤り訂正符号化ビット列より長くなるように設定される。
【００４０】
第１及び第２の多重器１６，１７はそれぞれ、上記第１及び第２のマッピング器１４，１５から出力された変調信号を多重し、さらにこの多重された変調信号に第１及び第２のパイロット信号Ｐ１，Ｐ２を多重する。そして、このパイロット信号Ｐ１，Ｐ２が多重された各変調信号をそれぞれ無線信号に変換し、この無線信号をそれぞれ第１及び第２の送信アンテナ１８，１９に供給して無線伝送路へ送信する。上記第１及び第２のパイロット信号Ｐ１，Ｐ２は、受信側の無線データ伝送装置において伝送路状態を推定するために使用される。
【００４１】
一方、図２はこの発明の第１の実施形態に係わる受信側の無線データ伝送装置の構成を示すブロック図である。
この無線データ伝送装置は、１個の受信アンテナ２１と、伝送路推定器２２と、第１のデマッピング器２３と、時空間復号器２４とを備え、さらに第２のデマッピング器２５と、誤り訂正復号器２６と、合成器２７とを備えている。
【００４２】
受信アンテナ２１は、前記送信側の無線データ伝送装置の第１及び第２の送信アンテナ１８，１９から送信されたのち、無線伝送路を介して到来した無線信号をそれぞれ受信する。
【００４３】
伝送路推定器２２は、上記受信アンテナ２１により受信された各無線信号からそれぞれ第１及び第２のパイロット信号Ｐ１，Ｐ２を抽出する。そして、この抽出された第１及び第２のパイロット信号Ｐ１，Ｐ２の送信値からの変化を検出することにより、前記第１の送信アンテナ１８から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性と、前記第２の送信アンテナ１９から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性をそれぞれ推定する。
【００４４】
第１のデマッピング器２３は、上記受信アンテナ２１により受信された各無線信号をベースバンド信号に周波数変換した後、この受信ベースバンド信号の受信シンボルをデマッピングする。このデマッピング処理では、受信シンボルのレベルを１／２倍してＬＳＢ（ＬｅａｓｔＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＢｉｔ）を捨て去る。この処理は、上記受信ベースバンド信号に含まれる複数のビット成分のうち、信号点間距離が短い位置にマッピングされたビット成分の影響を低減するために行われる。
【００４５】
時空間復号器２４は、上記第１のデマッピング器２３により得られた受信シンボルと、上記伝送路推定器２２により推定された各無線伝送路の伝達特性とをもとに、時空間復号のための演算処理を実行する。そして、この演算により信号点間距離が長い位置にマッピングされたビットの複素数値を求め、さらにこの複素数値を正負判定することによりビットを再生する。
【００４６】
第２のデマッピング器２５は、上記第１のデマッピング器２３から出力される受信シンボルについて、上記時空間復号器２４の再生結果をもとにデマッピングを行い、これにより信号点間距離が短い位置にマッピングされたビット系列を再生する。
【００４７】
誤り訂正復号器２６は、上記第２のデマッピング器２５により再生されたビット系列について例えばビタビ復号を行い、これにより信号点間距離が短い位置にマッピングされたビット系列を再生する。
【００４８】
合成器２７は、上記時空間復号器２４により再生された信号点間距離が長い位置にマッピングされたビット系列と、上記誤り訂正復号器２６により再生された信号点間距離が短い位置にマッピングされたビット系列とを合成し、原ビット列を再生する。
【００４９】
次に、以上のように構成された送信側及び受信側の無線データ伝送装置の動作を説明する。
＋１或いは−１の値をとる送信ビット列は、分岐器１１で第１の送信ビット列と第２の送信ビット列に分割され、このうち第２の送信ビット列は誤り訂正符号化器１３に入力される。そして、この誤り訂正符号化器１３において符号化率が３／４の畳み込み符号により符号化され、これにより上記第２の送信ビット列の３ビットごとに１ビットの検査ビットが挿入された誤り訂正符号化ビット列が生成される。
【００５０】
一方、第１の送信ビット列は、時空間符号化器１２により２ビットごとにブロック化され、２個のブロックごとに時空間符号化が施される。例えば、いまｉ番目のブロックを（ａｉ，ｂｉ）と表し、前後する２個のブロックをｉ＝１，ｉ＝２とすると、時空間符号化器１２では上記ブロック（ａｉ，ｂｉ）をｕｉ＝ａｉ＋ｊｂｉで表される複素数値のシンボルとして時空間符号化が行われる。そしてこの結果、時刻１では第１の時空間符号化ビット列としてｕ１＝ａ１＋ｊｂ１が、第２の時空間符号化ビット列として−ｕ２＊＝−ａ２＋ｊｂ２がそれぞれ生成される。また、時刻２では第１の時空間符号化ビット列としてｕ２＝ａ２＋ｊｂ２が、第２の時空間符号化ビット列としてｕ１＊＝ａ１ −ｊｂ１がそれぞれ生成される。なお、（）＊は（）の共役複素数値を示す。
【００５１】
第１のマッピング器１４では、上記第１及び第２の時空間符号化ビット列ｕＩのレベルが２倍に、つまり２ｕｉに変更されたのち複素平面上にマッピングされる。すなわち、第１及び第２の時空間符号化ビット列は、複素平面上において信号点間距離の長いシンボル位置にマッピングされる。
【００５２】
一方、上記誤り訂正符号化器１３から出力される誤り訂正符号化ビット列は、第２のマッピング器１５において２ビットごとにブロック化されたのち、このブロックごとに、複素平面上のその複素数値で表されるシンボル位置にマッピングされる。例えばｉ番目のブロック（ｃｉ，ｄｉ）は、複素平面上において、ｖｉ＝ｃｉ＋ｊｄｉで表される複素数値に対応するシンボル位置にマッピングされる。
【００５３】
なお、変調方式として１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を使用している場合には、上記第１及び第２のマッピング器１４，１５におけるマッピング処理により、
ｗｉ＝２ｕｉ＋ｖｉ＝２ａｉ＋ｊ２ｂｉ＋ｃｉ＋ｊｄｉ
で表される変調信号が生成される。
【００５４】
第１及び第２のマッピング器１４，１５により生成された変調信号は、第１及び第２の多重器１６，１７にそれぞれ入力され、ここで相互に多重される。そして、この多重化された変調信号は、無線信号に周波数変換された後、対応する第１及び第２の送信アンテナ１８，１９から次のように送信される。
【００５５】
すなわち、時刻１においては、第１の送信アンテナ１８から２ｕ１＋ｖ１が、また第２の送信アンテナ１９から−２ｕ２＊＋ｖ１がそれぞれ送信され、続いて時刻２においては、第１の送信アンテナ１８から２ｕ２＋ｖ２が、また第２の送信アンテナ１９から２ｕ１＊＋ｖ２がそれぞれ送信される。
【００５６】
なお、受信側の無線データ伝送装置で伝送路推定を行うために、上記第１及び第２の多重器１６，１７では、上記多重された変調信号に第１及び第２のパイロット信号がさらに多重される。これら第１及び第２のパイロット信号は既知の値を持つ。
【００５７】
一方、受信側の無線データ伝送装置では次のように受信復号処理が行われる。すなわち、上記送信側の無線データ伝送装置の第１及び第２の送信アンテナ１８，１９から送信された無線信号は１個の受信アンテナ２１で受信され、図示しない受信回路により受信ベースバンド信号に周波数変換される。いま仮に、第１の送信アンテナ１８から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性を複素数値ｈ１とすると共に、第２の送信アンテナ１９から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性を複素数値ｈ２とすると、時刻１では

で表される受信シンボルｒ１が得られ、また時刻２では

で表される受信シンボルｒ２が得られる。ただし、ｎ１＝（ｈ１＋ｈ２）ｖ１、ｎ２＝（ｈ１＋ｈ２）ｖ２である。
【００５８】
続いて、上記受信シンボルは次のように復号される。この復号処理は３個のステップにより構成される。
【００５９】
ステップ１
ここでは、時空間符号化が施された第１の受信ビット列（ａｉ，ｂｉ）の復号再生が次のように行われる。
【００６０】
すなわち、先ず伝送路推定器２２により、受信信号から第１及び第２のパイロット信号が抽出され、この第１及び第２のパイロット信号の送信値からの変化が検出される。そして、この変化量をもとに、第１の送信アンテナ１８から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性の複素数値ｈ１と、第２の送信アンテナ１９から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性の複素数値ｈ２が求められる。
【００６１】
次に、第１のデマッピング器２３において、上記受信信号のデマッピング処理が行われる。このとき受信シンボルｒ１，ｒ２の信号レベルは１／２倍され、ＬＣＢ（ＬｅａｓｔＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＢｉｔ）が捨て去られる。この結果、ｖ１，ｖ２を含むｎ１
，ｎ２の成分は減衰される。
【００６２】
続いて、時空間復号器２４において、上記第１のデマッピング器２３のデマッピング出力と、上記伝送路推定器２２により推定された各無線伝送路の伝達特性ｈ１，ｈ２とをもとに、以下に示す時空間復号のための演算処理が行われ、これにより第１の受信ビット列ｕ１，ｕ２が復号される。

以上のことから明らかなように、ｈ１，ｈ２のうちの一方がフェージングにより減衰した場合でも、他方が減衰していなければ、第１の受信ビット列の複素数値ｕ１，ｕ２は良好な特性を保持して再生することが可能となる。上記第１の受信ビット列の複素数値ｕ１，ｕ２は正負判定され、これにより第１の受信ビット列（ａｉ，ｂｉ）が再生される。
なお、上記時空間復号演算式において、時空間符号化がなされていない第２の受信ビット列の複素数値ｖ１，ｖ２を含むｎ１，ｎ２は、雑音とみなされる。
【００６３】
ステップ２
ここでは、誤り訂正符号化が施された第２の受信ビット列（ｃｉ，ｄｉ）の復号再生が次のように行われる。
【００６４】
すなわち、受信シンボルｒ１，ｒ２は、先に述べたように、
ｒ１＝２ｈ１ｕ１ −２ｈ２ｕ２＊＋（ｈ１＋ｈ２）ｖ１
ｒ２＝２ｈ１ｕ２＋２ｈ２ｕ１＊＋（ｈ１＋ｈ２）ｖ２
で表される。図示しない受信回路において受信自動利得制御（ＡＧＣ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）機能が動作していると、受信シンボルｒ１，ｒ２は、複素平面上における２ｕ１，２ｕ２のシンボル位置を中心とする一定の範囲内に存在する。すなわち、上記２ｕ１，２ｕ２は（±２，±２ｊ）＋（±２，±２ｊ）で表され、そのすべての組み合わせである（４，４ｊ），（０，４ｊ），（−４，４ｊ），（４，０ｊ），（０，０ｊ），（−４，０ｊ），（４，−４ｊ），（０，−４ｊ），（−４，−４ｊ）のいずれかを中心とする一定の範囲内に存在する。その存在範囲は、第２の受信ビット列の複素数値ｖ１，ｖ２の値によって定まり、上記中心点＋（１，ｊ），中心点＋（−１，ｊ），中心点＋（−１，−ｊ），中心点＋（１，−ｊ）のいずれかとなる。
【００６５】
ここで、第１の受信ビット列の複素数値ｕ１，ｕ２は先に述べたステップ１で既に再生されているため、複素平面上における上記中心点は既知となる。したがって第２のデマッピング器２５において、第２の符号化ビット列の複素数値ｖ１，ｖ２が決定される。そして、この第２の符号化ビット列の複素数値ｖ１，ｖ２は誤り訂正復号器２６において例えばビタビ復号され、さらに正負判定が行われる。かくして、誤りが訂正された第２の受信ビット列（ｃｉ，ｄｉ）が再生される。
【００６６】
ステップ３
ここでは、ステップ１で再生された第１の受信ビット列（ａｉ，ｂｉ）と、ステップ２で再生された第２の受信ビット列（ｃｉ，ｄｉ）との合成が行われる。すなわち、時空間復号器２４から出力された第１の受信ビット列（ａｉ，ｂｉ）及び誤り訂正復号器２６から出力された第２の受信ビット列（ｃｉ，ｄｉ）は合成器２７にそれぞれ入力され、この合成器２７において送信側の無線データ伝送装置において分岐される前のビット系列に合成される。かくして原情報ビット列が再生される。
【００６７】
以上述べたように第１の実施形態では、送信側の無線データ伝送装置において、送信ビット列を分岐器１１で第１のビット列と第２のビット列とに分岐して、第１のビット列には時空間符号化器１２により時空間符号化を施すと共に、第２のビット列には誤り訂正符号化器１３により誤り訂正符号化を施す。そして、これらの符号化された第１及び第２のビット列をそれぞれ第１及び第２のマッピング器１４，１５により共通の複素平面上にマッピングする際に、第１のビット列の信号点間距離が第２のビット列の信号点間距離よりも長くなるようにマッピングし、この変調信号を相互に多重しさらにパイロット信号を多重したのち、空間的に離間して配置された複数の送信アンテナ１８，１９から送信するようにしている。
【００６８】
一方受信側の無線データ伝送装置では、伝送路推定器２２により、受信信号に含まれるパイロット信号をもとに、第１の送信アンテナ１８から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性と、第２の送信アンテナ１９から受信アンテナ２１までの無線伝送路の伝達特性とをそれぞれ推定する。そして、第１のデマッピング器２３でデマッピングした受信符号化ビットを、上記伝達特性の推定値をもとに時空間復号器２４により時空間復号することで、信号点間距離の長い位置にマッピングされていた第１のビット列を再生し、かつ上記第１のデマッピング器２３によりデマッピングされた受信符号化ビットを、第２のデマッピング器２５でデマッピングしたのち誤り訂正復号器２６により誤り訂正復号することで、信号点間距離の短い位置にマッピングされていた第２のビット列を再生する。そして、上記再生された第１及び第２のビット列を合成器２７で合成して原情報ビット列を再生するようにしている。
【００６９】
したがって第１の実施形態によれば、信号点間距離の短い位置にマッピングされる第２の送信ビット列は誤り訂正符号化により保護され、一方信号点間距離の長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列は時空間符号化により保護される。このため、信号点間距離の短い位置にマッピングされる第２の送信ビット列にビット誤りが発生しても、これを誤り訂正符号により訂正して伝送品質を保持することができ、一方信号点間距離が長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列については時空間符号化によりフェージングの影響を低減して伝送品質を高く保持することができる。
【００７０】
しかも、信号点間距離の長い位置にマッピングされる第１の送信ビット列に対してのみ時空間符号化が施されるので、受信側の無線データ伝送装置では伝送路推定に高い精度を必要とせずに時空間復号を行うことが可能となり、これにより小さい処理負担で高い伝送品質を保持することができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態は、伝送路状態の推定結果に応じて送信変調方式と誤り訂正能力を制御する適応変調と、時空間符号化とを組み合わせ、かつ時空間符号化を施したビット系列と、適応符号化変調により誤り訂正符号化が施されたビット系列とをマッピングする際に、時空間符号化を施したビット系列の信号点間距離が、誤り訂正符号化が施されたビット系列の信号点間距離よりも長くなるようにしたものである。
【００７２】
図３は、この発明の第２の実施形態に係わる無線データ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【００７３】
同図において、図示しない信号処理部から出力された情報ビット列は、送信情報バッファ３１を介して符号化・変調・送信ダイバーシチ部３２に入力される。この符号化・変調・送信ダイバーシチ部３２は、トレリス符号化器３３及び送信ダイバーシチ・モジュール３４を備える。このトレリス符号化器３３及び送信ダイバーシチ・モジュール３４では、上記入力情報ビット列に対し誤り訂正符号化、時空間符号化及び適応多値変調マッピングが行なわれ、これにより符号化多値変調信号が生成される。そしてこの符号化多値変調信号は、送信ダイバーシチのための処理が施されると共に無線信号に変換されたのち、送信アンテナ部３５に供給される。送信アンテナ部３５は、空間的に離間して配置された複数の送信アンテナを有し、上記供給された無線信号をこれら複数の送信アンテナから無線伝送路へ向け送信する。
【００７４】
これに対し無線伝送路を介して伝送された無線信号は、受信アンテナ部４１で受信されたのち図示しない受信回路により中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換され、復調器４２に入力される。復調器４２は上記入力された受信信号を復調処理し、その復調信号をトレリス復号器４３に入力する。トレリス復号器４３は、上記入力された復調信号を復号処理して情報ビット列を再生し、この情報ビット列を受信情報バッファ４４に入力する。受信情報バッファ４４は、上記入力された情報ビット列を原情報ビット列に整列し直して出力する。
【００７５】
また、無線データ伝送装置は伝送路状態推定器４５を備えている。伝送路状態推定器４５は、上記復調器４２により再生されたパイロット信号の信号レベルをもとに、送信側の無線データ伝送装置が備える複数の送信アンテナから受信アンテナ４１までの各無線伝送路の伝送路状態をそれぞれ推定する。なお、無線伝送方式として上り伝送路と下り伝送路とを同一周波数上で時分割多重して伝送するＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式を採用している場合には、下り伝送路を介して到来した受信信号の振幅値を検出することで、上り伝送路の伝送路状態を高精度に推定することが可能である。伝送路状態推定器４５により得られた伝送路状態推定値は、上記送信情報バッファ３１、トレリス符号化器３３及び送信ダイバーシチ・モジュール３４にそれぞれ供給される。
【００７６】
ところで、上記トレリス符号化器３３及び送信ダイバーシチ・モジュール３４は以下のように構成される。図４はその構成を示すブロック図である。
【００７７】
送信情報バッファ３１は、ｍ１ビットの第１の信号系列と、ｍ２ビットの第２の信号系列とを出力する。このうち第１の信号系列のｍ１ビットは、伝送路状態推定器４５による無線伝送路の推定値をもとに、その時々の無線伝送路の状態に適したビット数に設定される。なお、上記ｍ１ビット及びｍ２ビットの各ビット列の伝送速度はいずれもＲ（ｂｐｓ）である。
【００７８】
トレリス符号化器３３は、誤り訂正符号化器３３０を備えている。この誤り訂正符号化器３３０は畳み込み符号化器からなる。そして、上記送信情報バッファ３１から出力されたｍ２ビットの第２の信号系列に対し、符号化率ｒがｒ＝ｍ２／（ｍ２＋１）の畳み込み符号を用いて誤り訂正符号化し、ｍ２＋１ビットの信号系列を出力する。この誤り訂正符号化されたｍ２＋１ビットの信号系列は、二分岐されて後述する送信ダイバーシチ・モジュール３４の第１及び第２の送信機３４１，３４２にそれぞれ入力される。
【００７９】
送信ダイバーシチ・モジュール３４は、時空間符号化器３４０と、第１及び第２の送信機３４１，３４２とを備えている。時空間符号化器３４０は、上記送信情報バッファ３１から出力されたｍ１ビットの第１の信号系列に対し時空間符号化を施す。この時空間符号化された信号系列は二分岐されて上記第１及び第２の送信機３４１，３４２にそれぞれ入力される。
【００８０】
第１及び第２の送信機３４１，３４２はそれぞれ同期Ｍ−ａｒｙ位相変調（ＭＰＳＫ）マッピング器３４３，３４４と、送信回路３４５，３４６とを備える。ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４はともに、上記誤り訂正符号化器３３０から入力されたｍ２＋１ビットの信号系列及び上記時空間符号器３４０から入力された信号系列を複素平面上にマッピングする。このとき、時空間符号化された信号系列のマッピング位置は、誤り訂正符号化されたｍ２＋１ビットの信号系列のマッピング位置より、信号点間距離が長くなるようにマッピングされる。
【００８１】
上記ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４により生成された多値変調信号はそれぞれ、送信回路３４５，３４６により無線チャネル周波数に応じた無線信号に周波数変換され、さらに所定の送信レベルに増幅されたのち、対応する送信アンテナ３５１，３５２に供給される。送信アンテナ３５１，３５２は送信ダイバーシチのために一定の間隔を隔てて配置されており、上記第１及び第２の送信機３４１，３４２から供給された無線信号を無線伝送路へ送信する。
【００８２】
図５は、上記図４に示した装置の送信系にＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式を適用した具体例を示すブロック図である。この装置は、図４に示した装置における第２の信号系列のビット数をｍ＝１とすると共に、第１の信号系列のビット数をｍ１＝１（８ＰＳＫの場合）又はｍ１＝２（１６ＰＳＫの場合）とした場合の送信系の構成を示したものである。
【００８３】
すなわち、送信情報バッファ３１は、１ビットからなる第２の信号系列を出力する。誤り訂正符号化器３３０は符号化率が１／２の畳み込み符号を使用する畳み込み符号化器からなり、上記１ビットの第２の信号系列を畳み込み符号化して、誤り訂正符号化された２ビットからなる信号系列を出力する。
【００８４】
また送信情報バッファ３１は、伝送路状態推定器４５による無線伝送路の推定結果に基づき、無線伝送路の状態がしきい値より良好なときには２ビットの信号系列を、また無線伝送路の状態がしきい値以下に劣化したときには１ビットの信号系列を、第１の信号系列として出力する。
【００８５】
時空間符号化器３４０は、例えば図６に示すように３個の遅延回路３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃと、２個の加算器３４０ｄ，３４０ｅと、スイッチ３４０ｆとから構成される。そして、伝送路状態推定器４５の推定結果に基づいて、無線伝送路の状態がしきい値より良好なときにはスイッチ３４０ｆが図６に示すように閉じる。このため、上記送信情報バッファ３１から出力される２ビットの信号系列に対し時空間符号化が行われ、これにより第１の送信アンテナ３５１用の第１の符号化信号系列（２ビット）と、この第１の符号化信号系列より時間遅延された第２の送信アンテナ３５２用の符号化信号系列（２ビット）がそれぞれ出力される。
【００８６】
一方、無線伝送路の状態がしきい値以下に劣化したときには、スイッチ３４０ｆが図７に示すように開く。このため、送信情報バッファ３１から出力される１ビットの信号系列に対し時空間符号化が行われ、これにより第１の送信アンテナ３５１用の第１の符号化信号系列（１ビット）と、この第１の符号化信号系列より時間遅延された第２の送信アンテナ３５２用の符号化信号系列（１ビット）がそれぞれ出力される。
【００８７】
ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４は、伝送路状態推定器４５の推定結果をもとに、無線伝送路の状態がしきい値より良好なときには１６ＰＳＫ方式に応じたマッピング処理を行う。すなわち、上記時空間符号器３４０から出力された２ビットの符号化信号系列については、複素平面上において信号点間距離が長くなるシンボル位置にマッピングされ、また上記誤り訂正符号化器３３０から出力された２ビットの符号化信号系列については、複素平面上において信号点間距離が短くなるシンボル位置にマッピングされる。
【００８８】
上記ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４により生成された変調信号は、送信回路において、チャネル周波数に応じた無線信号に周波数変換され、さらに所定の送信レベルに増幅されたのち、第１及び第２の送信アンテナ３５１，３５２から無線伝送路へ送信される。
【００８９】
以上述べたように第２の実施形態によれば、無線伝送路の状態に応じて適応的に変調方式が制御されるため、その時々の無線伝送路の状態に対応した高能率のデータ伝送を実現できる。またそれと共に、中上位のビット列については時空間符号化により保護されるので、フェージングの影響を低減して高品質のデータ伝送を実現できる。さらに、時空間符号化は信号点間距離の長い位置にマッピングされる中上位のビット列に対してのみ行われるので、受信側の無線データ伝送装置では伝送路推定に高い精度を必要とせずに時空間復号を行うことが可能となり、これにより小さい処理負担で高い伝送品質を保持することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態は、上記第２の実施形態をさらに改良したもので、速度変換器により送信情報データを伝送路状態の推定結果に応じて伝送速度の異なる第１及び第２の信号系列に変換し、このうち信号点間距離の短いシンボル位置にマッピングされる第２の信号系列については誤り訂正符号化を施したのちマッピングに供する。一方、信号点間距離の長いシンボル位置にマッピングされる第１の信号系列については時空間符号化を施してマッピングに供するようにしたものである。
【００９１】
図８は、この発明の第３の実施形態に係わる無線データ伝送装置の送信系の構成を示すブロック図である。なお、同図において前記図４と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
【００９２】
この実施形態に係わる無線データ伝送装置は、トレリス符号化器３６に速度変換器３６１と、誤り訂正符号化器３６２とを備えている。
【００９３】
送信情報バッファ３１は、伝送路状態推定器４５により得られた伝送路状態推定値に基づいて、送信すべき情報のビット数ｋを設定し、Ｒ_０［ｂｐｓ］の伝送速度を有するディジタル信号系列を出力する。
【００９４】
速度変換器３６１は、送信情報バッファ３１から出力される、伝送速度がＲ０（ｂｐｓ）でｋビットからなる信号系列を、伝送路状態推定器４５による無線伝送路の推定値をもとに、伝送速度がＲ１（ｂｐｓ）でｋ１（ｋ１＜ｋ）ビットからなる第１の信号系列と、伝送速度がＲ２（ｂｐｓ）でｋ２（ｋ２＜ｋ−ｋ１）ビットからなる第２の信号系列とに変換する。このとき、上記第１の信号系列のビット数ｋ１及び第２の信号系列のビット数ｋ２は、伝送路状態推定器４５により得られた伝送路推定値をもとに可変制御される。なお、速度変換器３６１に入力される信号系列ｋＲ０（ｂｐｓ）と、速度変換器３６１から出力される第１及び第２の信号系列との間には、ｋＲ０＝ｋ１Ｒ１＋ｋ２Ｒ２なる関係が保たれる。
【００９５】
上記伝送速度がＲ２（ｂｐｓ）でｋ２ビットからなる第２の信号系列は、誤り訂正符号化器３６２に入力される。誤り訂正符号化器３６２は、上記入力された第２の信号系列に対し、符号化率ｒの畳み込み符号を用いて誤り訂正符号化する。このとき、上記符号化率ｒも、伝送路状態推定器４５により得られた伝送路推定値をもとに制御することが可能である。誤り訂正符号化された信号系列は、二分岐されて第１及び第２のＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４にそれぞれ入力される。なお、上記誤り訂正符号化された信号系列に対しインタリーブを施し、このインタリーブされた信号系列を第１及び第２のＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４に入力するようにしてもよい。
【００９６】
一方、上記伝送速度がＲ１（ｂｐｓ）でｋ１ビットからなる第１の信号系列は、時空間符号化器３４０に入力される。時空間符号化器３４０は、上記入力された第１の信号系列に対し時空間符号化を施す。時空間符号化された信号系列は二分岐されて上記第１及び第２のＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４にそれぞれ入力される。これら第１及び第２のＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４は、適応多値変調マッピング回路を構成する。
【００９７】
ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４は、上記伝送路状態推定器４５により得られた伝送路推定値に基づいて変調方式を適応的に設定し、上記入力された誤り訂正符号化された信号系列及び時空間符号化された信号系列をそれぞれ上記設定された変調方式に従い複素平面上にマッピングする。このとき、時空間符号化された信号系列のマッピング位置は、誤り訂正符号化された信号系列のマッピング位置より、信号点間距離が長くなるようにマッピングされる。
【００９８】
上記ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４により生成された変調信号はそれぞれ、第１及び第２の送信機３４１，３４２内の図示しない送信回路により無線信号に周波数変換され、さらに所定の送信レベルに増幅されたのち、第１及び第２の送信アンテナ３５１，３５２に供給される。第１及び第２の送信アンテナ３５１，３５２はそれぞれ、上記第１及び第２の送信機３４１，３４２から供給された無線信号を無線伝送路へ送信する。
【００９９】
図９は、上記図８に示した装置の送信系にＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式を適用した具体例を示すブロック図である。なお、同図において前記図８と同一部分には同一符号付して説明を行う。
【０１００】
この例は、誤り訂正符号化器３６２に符号化率ｒをｒ＝３／４に設定した畳み込み符号化器を使用し、この畳み込み符号化器に入力する第２の信号系列の系列数ｋ２をｋ２＝１に設定すると共に、時空間符号化器３４０に入力する第１の信号系列の系列数ｋ１を、伝送路状態推定器４５の推定値に基づいてｋ１＝０，１，２の中から選択して設定する場合である。
【０１０１】
通信中において、伝送路状態推定器４５では受信信号の振幅値を基に無線伝送路の状態の推定値が求められる。そして、求められた推定値が予め設定されたしきい値と比較され、その比較結果が伝送路状態推定値として速度変換器３６１、時空間符号化器３４０およびＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４に供給される。
【０１０２】
速度変換器３６１には例えば対応テーブルが予め記憶してある。速度変換器３６１は、上記伝送路状態推定器４５から伝送路状態推定値が供給されると、上記対応テーブルを用いて現在の伝送路状態に応じた信号系列数ｋ１を選択する。例えば、伝送路状態が良好な状態ではｋ１＝２を選択する。
【０１０３】
時空間符号化器３４０は、上記伝送路状態推定値に応じて上記速度変換器３６１から出力される第１の信号系列の系列数ｋ１を判断し、入力される第１の信号系列数に対し時空間符号化を施す。そして、この時空間符号化された第１の信号系列をＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４にそれぞれ入力する。
【０１０４】
ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４にも、上記速度変換器３６１と同様の対応テーブルが記憶してある。そして、ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４はこの対応テーブルを用いて現在の伝送路状態に応じた変調方式を選択する。例えば、上記したように推定された伝送路状態が良好な場合には１６ＰＳＫを選択する。
【０１０５】
したがって伝送路状態が良好なときには、速度変換器３６１から２系統の第１の信号系列と１系統の第２の信号系列がそれぞれ出力される。そして、このうちの第２の信号系列は、誤り訂正符号化器３６２で符号化率ｒ＝３／４で畳み込み符号化されたのち、ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４に入力される。一方、第１の信号系列は時空間符号化器３４０で時空間符号化されたのち、ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４に入力される。ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４では、上記入力された各符号化信号系列を１６ＰＳＫ方式に応じて複素平面上にマッピングする。このとき、時空間符号化された信号系列は誤り訂正符号化された信号系列の上位ビットに相当する。このため、時空間符号化された信号系列のマッピング位置は、誤り訂正符号化された信号系列のマッピング位置よりも、信号点間距離が長くなるようにマッピングされる。
【０１０６】
上記ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４により生成された１６ＰＳＫ変調信号は、それぞれ送信機３４１，３４２で無線信号に変換されると共に電力増幅されたのち、対応する送信アンテナ３５１，３５２から無線伝送路へ送信される。
【０１０７】
また、伝送路状態が多少劣化すると、速度変換器３６１ではｋ１＝１が選択される。またＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４では、上記伝送路状態推定値に応じて変調方式として８ＰＳＫ方式が選択される。
【０１０８】
したがって、伝送路状態が多少劣化しているときには、速度変換器３６１からは１系統の第１の信号系列および１系統の第２の信号系列がそれぞれ出力される。そして、このうち第１の信号系列は時空間符号化器３４０で時空間符号化されたのちＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４に入力される。一方、第２の信号系列は、誤り訂正符号化器３４０で符号化率ｒ＝３／４の畳み込み符号により符号化されたのちＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４にそれぞれ入力される。ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４では、上記入力された各符号化信号系列が８ＰＳＫ方式に応じて複素平面上にマッピングされる。このときも、時空間符号化された信号系列のマッピング位置は、誤り訂正符号化された信号系列のマッピング位置よりも、信号点間距離が長くなるようにマッピングされる。
【０１０９】
そして、上記ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４により生成された８ＰＳＫ変調信号は、無線信号に変換されたのち対応する送信アンテナ３５１，３５２から無線伝送路へ送信される
一方、伝送路状態が著しく劣化した場合には、伝送路状態推定器４５の伝送路状態推定値に基づいて速度変換器３６１ではｋ１＝１が選択され、またＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４では変調方式としてＱＰＳＫ方式が選択される。したがって、伝送路状態が著しく劣化しているときには、速度変換器３６１からは第２の信号系列のみが出力される。そして、この１系列の第２の信号系列は、誤り訂正符号化器３６２で符号化率３／４の畳み込み符号により畳み込み符号化されたのち、ＭＰＳＫマッピング器３４３，３４４でそれぞれＱＰＳＫ方式に応じてマッピングされる。そして、このマッピングにより生成された各ＱＰＳＫ変調信号は、それぞれ無線信号に変換されたのち対応する送信アンテナ３５１，３５２から無線伝送路へ送信される。
【０１１０】
以上のように第３の実施形態では、伝送路状態の推定結果に応じて、伝送路状態が良好なときには変調多値数の多い１６ＰＳＫあるいは８ＰＳＫ等の変調方式を用いて伝送情報が送信され、一方伝送路状態が劣化したときにはＱＰＳＫ等のように比較的変調多値数の少ない変調方式を用いて伝送情報が送信されることになる。このため、その時々の伝送路状態に応じて、最も効率のよい無線データ伝送を行うことができる。
【０１１１】
しかも、１６ＰＳＫ或いは８ＰＳＫを選択する場合にその上位ビット群、つまりパラレル・トランジションとなるビット列に対して時空間符号化を施しているので、信号点間距離が長い位置にマッピングされる送信ビット列を時空間符号化により保護することができる。このため、フェージングの影響を低減して伝送品質を高く保持することができる。
【０１１２】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、伝送路状態の推定を復調器にて得られる受信信号の振幅値を基に行ったが、トレリス復号器において得られるビット誤り率（ＢＥＲ）を基に伝送路状態を推定するようにしてもよい。
【０１１３】
また、第２の実施形態ではｒ＝３／４に設定した場合について述べた。しかしそれに限定されるものではなく、符号化率ｒは（ｋ−ｋ１ −１）／（ｋ−ｋ１）＜ｒ＜１の範囲内で任意に設定することが可能であり、システム要求に応じて任意に設定すればよい。この符号化率ｒを可変することにより帯域拡大率を容易に可変することが可能である。
【０１１４】
さらに、多値変調方式としてはＰＳＫ方式の他に例えばＱＡＭ方式を適用してもよく、その他誤り訂正符号化方式や伝送路状態の推定方式等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。また、この発明は、ディジタル携帯電話システムなどの地上無線通信システム以外に、例えば低軌道上を周回する通信衛星を介して地球局間で通信を行う衛星通信システムで使用されるディジタル無線通信装置に適用してもよい。
【０１１５】
さらに、符号化率１＞ｒ＞（ｋ−ｋ１ −１）／（ｋ−ｋ１）を満たす畳み込み符号化器を実現する手段としては、符号化率（ｋ−ｋ１ −１）／（ｋ−ｋ１）の畳み込み符号化器にパンクチャド符号を用いたものが考えられる。さらに、マッピングを実現する手段としては、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｇｒａｙマッピング以外に、セット・パーティショニングに基づくマッピングや、Ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ−Ｇｒａｙマッピングに基づくマッピングが適用可能である。また、時空間符号化手段や時空間復号手段の構成や処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明では、送信側の無線データ伝送装置のマッピング手段において、信号点間距離の短い位置にマッピングされる送信ビット列に対しては誤り訂正符号化を施し、一方信号点間距離の長い位置にマッピングされる送信ビット列に対しては時空間符号化を施すようにしている。
【０１１７】
したがってこの発明によれば、受信側の通信装置において高精度の伝送路推定処理を必要とせずに時空間復号を行うことができ、これにより伝送データをフェージング及び伝送誤りから効果的に保護することを可能にした無線データ伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる送信側の無線データ伝送装置の構成を示すブロック図。
【図２】この発明の第１の実施形態に係わる受信側の無線データ伝送装置の構成を示すブロック図。
【図３】この発明の第２の実施形態に係わる無線データ伝送装置の構成を示すブロック図。
【図４】図３に示した装置におけるトレリス符号化器及び送信ダイバーシチ・モジュールの構成を示すブロック図。
【図５】図４に示した無線データ伝送装置の送信系にＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式を適用した場合の具体的な構成を示すブロック図。
【図６】図５に示した時空間符号化器の構成を示すもので、１６ＰＳＫ方式が選択されている状態を示す回路図。
【図７】図５に示した時空間符号化器の構成を示すもので、８ＰＳＫ方式が選択されている状態を示す回路図。
【図８】この発明の第３の実施形態に係わる無線データ伝送装置の送信系の構成を示すブロック図。
【図９】図８に示した無線データ伝送装置の送信系にＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式を適用した場合の具体的な構成を示すブロック図。
【図１０】時空間符号化機能を有する従来の送信側装置の構成を示すブロック図。
【図１１】時空間復号機能を有する従来の受信側装置の構成を示すブロック図。
【図１２】ＰｒａｇｍａｔｉｃＴＣＭ方式を採用した従来の無線データ伝送装置の構成を示すブロック図。
【図１３】帯域の拡大を許容した符号化変調を実現する従来装置の基本構成図。
【図１４】畳み込み符号の符号化率ｒを３／４に設定した符号化変調を実現する従来装置の基本構成図。
【符号の説明】
１１…分岐器
１２，３４０…時空間符号化器
１３，３３０，３６２…誤り訂正符号化器
１４，３４３…第１のマッピング器
１５，３４４…第２のマッピング器
１６…第１の多重器
１７…第２の多重器
１８，３５１…第１の送信アンテナ
１９，３５２…第２の送信アンテナ
２１…受信アンテナ
２２，４５…伝送路状態推定器
２３…第１のデマッピング器
２４…時空間復号器
２５…第２のデマッピング器
２６…誤り訂正復号器
２７…合成器
３１…送信情報バッファ
３２…符号化・変調・送信ダイバーシチ部
３３，３６…トレリス符号化器
３４…送信ダイバーシチ・モジュール
３５…送信アンテナ部
４１…受信アンテナ部
４２…復調器
４３…トレリス復号器
４４…受信情報バッファ
３４０ａ〜３４０ｃ…遅延回路
３４０ｄ，３４０ｅ…加算器
３４０ｆ…スイッチ
３４１…第１の送信機
３４２…第２の送信機
３６１…速度変換器

Claims

送信対象のビット列を第１及び第２の送信ビット列に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された第１の送信ビット列に対し時空間符号化を施して第１の送信符号化ビット列を生成する第１の符号化手段と、
前記分割手段により分割された第２の送信ビット列に対し誤り訂正符号化を施して第２の送信符号化ビット列を生成する第２の符号化手段と、
前記第１の符号化手段により生成された第１の送信符号化ビット列及び前記第２の符号化手段により生成された第２の送信符号化ビット列を、第１の送信符号化ビット列の信号点間距離が第２の送信符号化ビット列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングして、変調信号を生成するマッピング手段と、
前記マッピング手段により生成された変調信号をもとに無線信号を生成し、この無線信号を空間的に相互に離間して配置された複数のアンテナから送信する送信手段とを具備したことを特徴とする無線データ伝送装置。
前記分割手段により分割された第１の送信ビット列に対し、前記第２の符号化手段が使用する誤り訂正符号化方式より誤り訂正能力の低い誤り訂正符号化方式を使用して誤り訂正符号化を施し、この誤り訂正符号化された第１の送信ビット列を前記第１の符号化手段に入力する第３の符号化手段を、さらに具備することを特徴とする請求項１記載の無線データ伝送装置。
請求項１記載の無線データ伝送装置から送信された無線信号を受信する無線データ伝送装置であって、
前記無線信号をアンテナにより受信して当該無線信号に対応する受信信号を出力する受信手段と、
前記受信手段から出力された受信信号をデマッピングして前記第１の送信符号化ビット列に対応する第１の受信符号化ビット列を含む信号を再生する第１のデマッピング手段と、
前記第１のデマッピング手段により再生された第１の受信符号化ビット列に対し時空間復号を施して前記第１の送信ビット列に対応する第１の受信ビット列を再生する第１の復号手段と、
前記第１のデマッピング手段により再生された信号をさらにデマッピングして前記第２の送信符号化ビット列に対応する第２の受信符号化ビット列を再生する第２のデマッピング手段と、
前記第２のデマッピング手段により再生された第２の受信符号化ビット列に対し誤り訂正復号を施して前記第２の送信ビット列に対応する第２の受信ビット列を再生する第２の復号手段と、
前記第１の復号手段により再生された第１の受信ビット列と前記第２の復号手段により再生された第２の受信ビット列とを合成して原ビット列を再生する合成手段とを具備したことを特徴とする無線データ伝送装置。
前記請求項２記載の無線データ伝送装置から送信される無線信号を受信する無線データ伝送装置であって、
第１の復号手段により再生された符号化ビット列に対し前記第３の符号化手段が使用する誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号を施して第１の受信ビット列を再生する第３の誤り訂正復号手段を、さらに具備したことを特徴とする請求項３記載の無線データ伝送装置。
送信側から受信側へ無線伝送路を介してデータを伝送する無線通信システムにおいて前記送信側として使用される無線データ伝送装置であって、
前記無線伝送路の状態を推定した伝送路情報を取得する伝送路情報取得手段と、
この伝送路情報取得手段により取得された伝送路情報をもとに、送信すべき情報ビット数ｍ１＋ｍ２を可変制御する送信ビット数制御手段と、
前記ｍ１ビットからなる第１の送信信号系列に対し時空間符号化を施して、第１の符号化信号系列を生成する第１の符号化手段と、
前記ｍ２ビットからなる第２の送信信号系列に対し符号化率がｍ２／（ｍ２＋１）の誤り訂正符号により誤り訂正符号化を行い、ｍ２＋１ビットからなる第２の符号化信号系列を生成する第２の符号化手段と、
前記第１の符号化手段により生成された第１の符号化信号系列及び前記第２の符号化手段により生成された第２の符号化信号系列をそれぞれ複数に分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により複数に分岐された第１及び第２の符号化信号系列の各組ごとに、第１の符号化信号系列の信号点間距離が第２の符号化信号系列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングして、複数の２^{（ｍ１＋ｍ２）}値変調信号を生成するマッピング手段と、
前記マッピング手段により生成された複数の２^{（ｍ１＋ｍ２）}値変調信号をそれぞれ無線信号に変換し、これらの無線信号をそれぞれ空間的に離間して配置された複数のアンテナから送信する送信手段とを具備したことを特徴とする無線データ伝送装置。
送信側から受信側へ無線伝送路を介してデータを伝送する無線通信システムにおいて前記送信側として使用される無線データ伝送装置であって、
前記無線伝送路の状態を推定した伝送路情報を取得する伝送路情報取得手段と、
この伝送路情報取得手段により取得された伝送路情報をもとに、送信すべき情報ビット数ｋを可変制御する送信ビット数制御手段と、
前記送信ビット数制御手段により送信ビット数ｋが制御された信号系列を入力とし、伝送速度がＲ２でかつｋ２＜ｋを満足するｋ２ビットからなる第２の送信信号系列と、伝送速度がＲ１でかつｋ１＜ｋ−ｋ２を満足するｋ１ビットからなる第１の送信信号系列とをそれぞれ出力する速度変換手段と、
前記速度変換手段から出力されたｋ１ビットからなる第１の送信信号系列に対し時空間符号化を施して、第１の符号化信号系列を生成する第１の符号化手段と、
前記速度変換手段から出力されたｋ２ビットからなる第２の送信信号系列に対し、符号化率ｒが１＞ｒ＞（ｋ−ｋ１ −１）／（ｋ−ｋ１）の誤り訂正符号により誤り訂正符号化を行い、ｋ−ｋ１ビットからなる第１の符号化信号系列を生成する第２の符号化手段と、
前記第１の符号化手段により生成された第１の符号化信号系列及び前記第２の符号化手段により生成された第２の符号化信号系列をそれぞれ複数に分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により複数に分岐された第１及び第２の符号化信号系列の各組ごとに、第１の符号化信号系列の信号点間距離が第２の符号化信号系列の信号点間距離よりも長くなるように複素平面上の送信信号にそれぞれマッピングし、これにより複数の変調信号を生成するマッピング手段と、
前記マッピング手段により生成された複数の変調信号をそれぞれ無線信号に変換し、これらの無線信号をそれぞれ空間的に離間して配置された複数のアンテナから送信する送信手段とを具備したことを特徴とする無線データ伝送装置。
前記伝送路情報取得手段は、前記受信側から無線伝送路を介して伝送された信号をもとに当該無線伝送路の状態を推定し、その推定値を伝送路情報とすることを特徴とする請求項５又は６記載の無線データ伝送装置。
前記伝送路情報取得手段は、前記受信側において推定された前記無線伝送路の状態を表す伝送路情報を前記受信側から取得することを特徴とする請求項５又は６記載の無線データ伝送装置。