JP3669991B2 - 無線送受信機及び無線送受信方法並びにそのプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおける時空符号を用いる送受信ダイバーシチを適用した無線送受信機及び無線送受信方法並びにそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の移動通信システムの発展により、更なる広帯域化、高周波数化および高信頼化が要求されている。そのため、端末の無線部を増加させることなく伝送品質を向上させる送信ダイバーシチ技術が有効であり、また、他セル干渉が厳しい環境では拡散利得を大きくできる２次元拡散が有効であることが知られている。
【０００３】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭ用拡散方式として時間方向の拡散が検討されている（非特許文献１、２を参照）。
これは、端末の移動に伴うドップラー周波数による時間方向での振幅変動が伝搬路の周波数選択性による周波数方向での振幅変動よりゆるやかとなるフレームフォーマットでは、周波数方向の拡散は時間方向の拡散よりもコード間の直交性が崩れやすいためである。
また、大きい拡散率が必要な場合には時間と周波数の両方を用いて２次元拡散が使用される。
逆拡散には各サブキャリアでのチャネル応答を用いてサブキャリア毎に振幅と位相を補償して逆拡散が行われる。
【０００４】
この時間方向拡散ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式に時空送信ダイバーシチを適用した場合の無線送信機及び無線受信機の構成を図１０、図１１に示す。
無線送信機側において、送信信号Ωの入力を受けて、式（１）
【数１】
に基づいて符号化し、時空符号化出力の２つの符号化ストリーム
［ｓ１，−ｓ２ ＊］、［ｓ２，ｓ１ ＊］
をアンテナブランチ♯１、♯２それぞれに出力する。
アンテナブランチ♯１側では、符号化ストリーム［ｓ１，−ｓ２ ＊］の入力を受けて、１つの自ユーザ信号拡散符号を用いて、図１２に示すように、ｓ１、−ｓ２ ＊をそれぞれ時間方向に拡散する。このとき、ｓ１は、タイムスロット１、−ｓ２ ＊は、時間的にタイムスロット１より遅れたタイムスロット２に割り当てられる。すなわち、異なる２つのタイムスロットの時空符号化信号が、同一の１つの自ユーザ信号拡散符号で拡散される。
また、アンテナブランチ♯２側では、符号化ストリーム［ｓ２，ｓ１ ＊］の入力を受けて、アンテナブランチ♯１側と同様に、同一の自ユーザ信号拡散符号を用いてｓ２，ｓ１ ＊をそれぞれ時間方向に拡散する。
このとき、ｓ２は、タイムスロット１、ｓ１ ＊は、アンテナブランチ♯１側と同様に、時間的にタイムスロット１より遅れたタイムスロット２に割り当てられる。すなわち、アンテナブランチ♯１側と同様、異なる２つのタイムスロットの時空符号化信号が、同一の１つの自ユーザ信号拡散符号で拡散される。
次に、アンテナブランチ♯１側、♯２側それぞれにおいて、自ユーザ信号拡散符号で時間方向に拡散されたユーザ信号と、同様にして得られた他のユーザ信号とを多重化する。
また、この他のユーザ信号と多重化されたユーザ信号と、無線送信機側及び無線受信機側で予め記憶しているパイロット信号とを多重化する。
また、パイロット信号が多重化されたユーザ信号をＩＦＦＴにより時間領域信号に変換し、ガードインターバルを付加する。
そして、アンテナブランチ♯１、♯２のアンテナは、このガードインターバル付加後の出力信号を同時に放射する。
【０００５】
したがって、従来の無線送信機において、フレームフォーマットに時間空間送信ダイバーシチを適用すると、上述したように、図１２に示す時空符号化出力を時間方向に連続する２つの拡散領域（＝２つの異なるタイムスロット）に割り当てることになる。
一方、無線受信機において、アンテナブランチ♯１、♯２のアンテナは、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナから放射された信号を受信し、時間方向逆拡散器と、チャンネル推定器に出力する。
チャンネル推定器は、予め記憶しているパイロット信号を用いて、アンテナで受信した受信信号から、チャンネル応答を推定する。
一方、時間方向逆拡散器は、受信信号からパイロット信号を減算し、自ユーザ信号拡散符号を用いて、２つの異なるタイムスロットを順に逆拡散する。
そして、時空復号器は、チャンネルｈ１、ｈ２のチャンネル推定値の入力を受けて、時間方向逆拡散器において逆拡散された逆拡散信号の時間方向連続するに２つのタイムスロットの時空符号化信号において、時空復号化を行うことで復号信号を得る。
【０００６】
【非特許文献１】
鄭 仁哲、 中川正雄「下りリンクにおける送信ダイバーシチを用いたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡのシステム特性」 電子情報通信学会 信学技報 無線通信システム研究会 ＲＣＳ２０００−１８４ （２０００年１月）
【非特許文献２】
三好憲一、松元淳志、上杉 充 「ＦＣＤＭにおける時間方向拡散に関する検討」 電子情報通信学会 信学技報 無線通信システム研究会 ＲＣＳ２００１−１７９ （２００１年１１月）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例では、異なるタイムスロットの時空符号化信号間で同一の自ユーザ信号拡散符号を用いた拡散符号化を行うため、自ユーザ信号拡散符号を用いて、２つの異なるタイムスロットを順に逆拡散する。このため、時間方向の逆拡散においてはシンボル毎のチャネル応答は得られない。したがって、無線受信機における逆拡散は、自ユーザ信号拡散符号だけを用いる等利得合成の逆拡散となる。このため、コード間の直交性を保つためには、時間方向の変動の影響を受けない程度に拡散率が制限されるという問題点があった。
また、更に時間空間送信ダイバーシチを適用する場合、例えば、２行２列の時空符号化行列を用いると、時間方向に出力される２シンボルは時間方向に２つの拡散領域に拡散される。また、時空符号では、時間方向に出力される複数のシンボルのタイムスロット長でチャネル応答が時不変である必要がある。
このため、２つの拡散領域に渡って時間方向の変動を受けない程度に設計する必要があり、設計に対する要求条件が更に厳しくなる、あるいは、その２つの拡散領域で時間変動の影響を受けると伝送特性が劣化するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、送信ダイバーシチ用符号化出力を１つの拡散領域内に収め、ドップラー周波数に対する耐力を向上させることが出来る無線送受信機及び無線送受信方法並びにそのプログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項１に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空符号器４）と、該符号化手段が符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された拡散器１１−１〜１１−２ｎ）と、該拡散手段が拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重手段（例えば後述する実施の形態に記載された自ユーザ信号多重器１２−１〜１２−ｎ）と、該多重手段が多重した拡散信号を送信する送信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ１６）とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線送信機において、前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向に拡散することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線送信機において、前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向及び周波数方向に拡散することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向及び周波数方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）と、該復号化手段が復号化した信号を周波数方向に合成する合成手段（例えば後述する実施の形態に記載された周波数方向合成器２８−１〜２８−２ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化し、該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散し、該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重し、該多重した拡散信号を送信することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信し、該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散し、該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定し、前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化処理と、該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散処理と、該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重処理と、該多重した拡散信号を送信する送信処理とをコンピュータに実行させるための送信プログラムである。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信処理と、該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散処理と、該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定処理と、前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化処理とをコンピュータに実行させるための受信プログラムである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず本発明の基本的な考え方について説明する。図１〜６は、本発明の原理説明図である。図１に、本発明の原理を適用した無線送信機の一実施形態の構成を示す。図１に示すように、まず無線送信機側において、送信シンボル（＝送信信号Ω）を２行２列の時空符号化行列を用いて、時空符号化する。ここで、送信信号Ω＝［ｓ１，ｓ２］に対する時空符号化行列は上述の式（１）で表される。
この時空符号化出力の２つの符号化ストリーム
［ｓ１，−ｓ２ ＊］、［ｓ２，ｓ１ ＊］
をアンテナブランチ♯１、♯２それぞれに出力する。各アンテナブランチでは、図２に示すように、まず符号化ストリームそれぞれをＳ／Ｐ変換する。図２は、アンテナブランチ♯２におけるＳ／Ｐ変換及び２次元拡散の様子を示す。
【００２１】
Ｓ／Ｐ変換によって、アンテナブランチ＃１において、タイムスロット１で時空符号化信号ｓ１が入力され、タイムスロット２で時空符号化信号−ｓ２ ＊が入力され、時空符号化信号ｓ１については拡散符号C１を、時空符号化信号−ｓ２ ＊についてはＣ２を用いて（C１≠Ｃ２）拡散する。そして、時空符号化信号ｓ１の拡散出力と、時空符号化信号−ｓ２ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいてコード多重する。
また、同様にアンテナブランチ＃２において、タイムスロット１で時空符号化信号ｓ２が入力され、タイムスロット２で時空符号化信号ｓ１ ＊が入力され、時空符号化信号ｓ２については拡散符号C１を、時空符号化信号ｓ１ ＊についてはＣ２を用いて拡散する。そして、時空符号化信号ｓ２の拡散出力と、時空符号化信号ｓ１ ＊の拡散出力とを同じ同じ拡散セグメントにおいてコード多重する。
このとき、拡散は時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行う。すなわち、例えば、時空符号化信号ｓ１について時間方向に拡散する場合、１サブキャリアにおいて複数のシンボルに時空符号化信号ｓ１を拡散し、時間方向及び周波数方向に拡散する場合、複数のサブキャリアにおいて複数のシンボルに時空符号化信号ｓ１を拡散する。
【００２２】
これにより、時空符号化出力の異なるタイムスロット１、２に属する、異なる２つの拡散符号化信号（＝ｓ１とｓ２、−ｓ２ ＊とｓ１ ＊）が、それぞれ異なる拡散符号（＝C１、Ｃ２）で拡散され、コード多重化された自ユーザ信号が得られる。次に、同様にして、時空符号化、拡散符号多重された、他のユーザ信号と自ユーザ信号とを他ユーザ多重化する。
次に、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、拡散符号C１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、パイロット信号をそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
そして、これにより生成されたフレーム信号（図４に示す）を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換する。
また、ガードインターバル（ＧＩ）を付加し、キャリア周波数にアップコンバートしてアンテナブランチ♯１、♯２の両方のアンテナから同時に送信を行う。すなわち、無線送信機は、拡散符号化信号ｓ１について拡散符号C１を、拡散符号化信号−ｓ２ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号と、拡散符号化信号ｓ２について拡散符号C１を、拡散符号化信号ｓ１ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号とを同時に送信する。
【００２３】
図５、６に、本発明の原理を適用した無線受信機の一実施形態の構成を示す。図５に示すように、無線受信機において、アンテナを介して拡散符号化信号ｓ１について拡散符号C１を、拡散符号化信号−ｓ２ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号と、拡散符号化信号ｓ２について拡散符号C１を、拡散符号化信号ｓ１ ＊についてＣ２を用いて拡散しコード多重化した信号とを同時に受信すると、これら受信信号からガードインターバルを取り除く。そして、これら受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により受信サブキャリア信号に変換する。
次に、この受信サブキャリア信号に対して、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナに対して用いられている複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行う。
次に、逆拡散された信号に対して、パイロット信号の変調成分を取り除いて、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナからのチャネル応答を推定する。そして、パイロット信号、パイロット信号用拡散符号と得られたチャネル推定値を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成する。
一方、フーリエ変換した受信サブキャリア信号から受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、拡散符号C１、Ｃ２を用いて時間方向に逆拡散を行う。
これにより、拡散符号Ｃ１で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号ｓ１との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ２との積の和で表される。また、拡散符号Ｃ２で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号−ｓ２ ＊との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ１との積の和で表される。
そして、この同一のタイムスロットに属する、２つの逆拡散出力に対して、チャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて時空復号を行う。
送信信号が時間方向拡散されている場合、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図５を参照）。
一方、送信信号が時間方向及び周波数方向で時間２次元拡散されている場合、各サブキャリアで時空復号された信号を周波数方向に合成し、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図６を参照）。
【００２４】
したがって、時間空間送信ダイバーシチでは、時空符号化行列の時間方向出力を時間方向に複数の拡散領域に拡散するのに対して、本発明では、時空符号化行列の時間方向出力を１つの拡散領域内で複数の拡散符号を用いて拡散するため、チャネルの時間変動に対する耐力が向上する。
また、２次元拡散が用いられている場合、各サブキャリアで時間方向に部分的に逆拡散を行って復号を行い、周波数方向に合成を行うことができる。
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の無線送信機及び無線受信機の一実施形態について説明する。
図７は、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線送信機の構成を示す構成図である。本実施形態の無線送信機は、符号器１と、マッピング器２と、インターリーバ３と、時空符号器４と、Ｓ／Ｐ変換器５−１，２と、アンテナブランチ６−１、２とから構成される。
符号器１は、送信データの入力を受けて、誤り訂正符号化し、マッピング器２へ出力する。
マッピング器２は、誤り訂正符号化後の送信データの入力を受けて、変調コンステレーションヘマッピングし、インターリーバ３へ出力する。
インターリーバ３は、バーストエラーを拡散させるため、マッピングされたデータの入力を受けて、データの順序の入替えを行い、時空符号器４に出力する。時空符号器４は、上述の式（１）に示す２行２列の直交時空符号化行列を用いて、インターリーバ３の出力信号を符号化する。
Ｓ／Ｐ変換器５−１，２は、この時空符号器４の出力信号を直並列変換し、アンテナブランチ６−１、２に出力する。
【００２６】
アンテナブランチ６−１（＝アンテナブランチ#１、♯２）は、それぞれＳ／Ｐ変換器１０−１、２と、拡散器１１−１、２、…、２ｎ（ｎは自然数）と、自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎと、他ユーザ信号多重器１３と、パイロット信号多重器１４と、高速逆フーリエ変換器（＝ＩＦＦＴ＋ＧＩ）１５と、アンテナ１６とから構成される。
また、アンテナブランチ６−２もアンテナブランチ６−１と同様に構成される。
Ｓ／Ｐ変換器１０−１、２は、Ｓ／Ｐ変換器５−１の出力信号を受けて、各ユーザ信号に２つの拡散器を割り当て、拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎのうち、いずれかユーザ信号を割り当てた一組の拡散器に対して、出力する。
【００２７】
拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎは、時空符号化行列の１列の２つの信号を２つの拡散符号を用いて拡散して多重する。すなわち、拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎは、それぞれ同一のユーザ信号拡散用拡散符号（たとえば、拡散器１１−１、２は、それぞれユーザ信号拡散用拡散符号C１、C２を用いる。なお、アンテナブランチ６−２において、アンテナブランチ６−１と入力されるユーザ信号が対応する一組の拡散器は、同一のユーザ信号拡散用拡散符号C１、C２を用いる。）で時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行い、それぞれ対応する自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎに出力する。
このとき、拡散器１１−１と２、３と４とは、それぞれ異なるユーザ信号拡散用拡散符号を用い、同様に、すべての組の拡散器は、他の組の拡散器と異なるユーザ信号拡散用拡散符号を用いる。
【００２８】
自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎは、それぞれ拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎから入力される自ユーザ信号（例えば、自ユーザ信号多重器１２−１において、拡散器１１−１と２の出力信号は、自ユーザ信号であり、それ以外は、他ユーザとみなすことができる。また、他の自ユーザ信号多重器１２−２、３、…、ｎについても同様）を加算し、同一の拡散セグメントにおいて多重化し、他ユーザ信号多重器１３に出力する。
他ユーザ信号多重器１３は、自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎがそれぞれ異なる拡散符号を用いて多重化した複数の自ユーザ信号の入力を受けて、これらを多重化し、パイロット信号多重器１４に出力する。
【００２９】
パイロット信号多重器１４は、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、ユーザ信号拡散用拡散符号Ｃ１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、パイロット信号をそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
ここで、２次元拡散を使用する場合、拡散セグメントにおける各サブキャリアでの拡散符号間の部分相関が０となるものを選択する（部分相関が０にならない場合でも、後述する周波数方向の合成により抑圧することが出来る）。
高速逆フーリエ変換器１５は、生成されたフレーム信号（図４に示す）つまり、拡散セグメントにおいて多重されたサブキャリア信号を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加する。
アンテナ１６は、高速逆フーリエ変換器１５の出力信号を受けて、キャリア周波数にアップコンバートし、アンテナブランチ６−２のアンテナと同時に送信を行う。
【００３０】
図８は、無線送信機側において、時間方向拡散した場合の、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
図８において、本実施形態の無線受信機は、アンテナブランチ２６−１、２と、加算器２５−１、２、…、ｎと、ブロックＳ／Ｐ変換器２７と、デインターリーバ２３と、復号器２１とから構成される。
また、図９は、無線送信機側において、時間方向及び周波数方向の２次元拡散した場合の、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【００３１】
図９において、本実施形態の無線受信機は、アンテナブランチ２６−１、２と、加算器２５−１、２、…、ｎと、ブロックＳ／Ｐ変換器２７と、デインターリーバ２３と、復号器２１と、さらに、周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎとから構成される。
アンテナブランチ２６−１は、アンテナ３６と、高速フーリエ変換器（＝−ＧＩ＋ＦＦＴ）３５と、逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、チャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、時空復号器２４−１、２、…、ｎとから構成される。
また、アンテナブランチ２６−２も、アンテナブランチ２６−１と同様に構成される。
【００３２】
アンテナ３６は、無線送信機のアンテナブランチ６−１、２から送信された信号を受信して、ダウンコンバートした後、高速フーリエ変換器３５に出力する。高速フーリエ変換器３５は、アンテナ３６から受信信号の入力を受けて、受信信号からガードインターバルを取り除き、ＦＦＴを用いてサブキャリア信号に変換した後、逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ、逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに出力する。
逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、サブキャリア信号の入力を受けて、各サブキャリアにおいて、無線送信機側のアンテナブランチ６−１、２で用いられているパイロット信号用拡散符号を用いて、受信サブキャリア信号の逆拡散を行い、それぞれチャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに対して出力する。
【００３３】
チャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、逆拡散された信号に対して、パイロット信号の変調位相成分を取り除いて、無線送信機側のアンテナブランチ６−１、２からのチャネル応答を推定し、推定結果を時空符号器時空復号器２４−１、２、…、ｎに出力する。
逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、サブキャリア信号の入力を受けて、図５に示すように、パイロット信号、パイロット信号用拡散符号と得られたチャネル推定値を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成するとともに、フーリエ変換した受信サブキャリア信号から受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、自ユーザに割り当てられている拡散符号を用いて時間方向に逆拡散を行う。
時空復号器２４−１、２、…、ｎは、逆拡散器３１−１が出力する時間方向逆拡散後の信号に対して、自ユーザが使用している２組の拡散符号を用いて受信サブキャリア信号を逆拡散し、チャネル推定値を用いて時空復号を行う。
【００３４】
加算器２５−１、２、…、ｎは、受信アンテナダイバーシチが用いられている場合、アンテナブランチ２６−１、２それぞれの時空符号器２４−１からの出力信号を受けて、ダイバーシチブランチの時空復号出力を合成し、ブロックＳ／Ｐ変換器２７、又は、周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに出力する。
周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、２次元拡散が用いられている場合、加算器２５−１、２、…、ｎが加算した時空復号出力を受けて、更に周波数方向に合成し、ブロックＳ／Ｐ変換器２７に出力する。
ブロックＳ／Ｐ変換器２７は、加算器２５−１、２、…、ｎや周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎで合成された合成信号をブロック並列/直列変換し、デインターリーバ２３に出力する。
デインターリーバ２３は、ブロックＳ／Ｐ変換器２７の出力信号を受けて、インターリーバ３と逆にデータの順序の入替えを行い、復号器２１に出力する。
復号器２１は、デインターリーバ２３の出力信号を受けて、誤り訂正し、再生データを得る。
【００３５】
次に、図面を参照して、本実施形態の無線送信機及び無線受信機の動作について説明する。本実施形態の無線送信機において、送信データΩを送信する場合、符号化器１、マッピング器２、インターリーバ３において、誤り訂正符号化、変調コンステレーションヘのマッピング、インターリーブを行い、時空符号器４に出力する。
符号化器４は、図２に示すように、［ｓ１，−ｓ２ ＊］をＳ／Ｐ変換器５−１に、［ｓ２，ｓ１ ＊］をＳ／Ｐ変換器５−２に出力する。
Ｓ／Ｐ変換器５−１は、拡散符号化信号ｓ１をアンテナブランチ６−１のＳ／Ｐ変換器１０−１に、拡散符号化信号−ｓ２ ＊をＳ／Ｐ変換器１０−２に出力する。
また、Ｓ／Ｐ変換器５−２は、拡散符号化信号ｓ２をアンテナブランチ６−２のＳ／Ｐ変換器１０−１に、拡散符号化信号ｓ１ ＊をＳ／Ｐ変換器１０−２に出力する。
【００３６】
次に、アンテナブランチ６−１において、Ｓ／Ｐ変換器１０−１は、拡散符号化信号ｓ１を拡散器１１−１に出力し、Ｓ／Ｐ変換器１０−２は、拡散符号化信号−ｓ２ ＊を拡散器１１−２に出力する。
拡散器１１−１は、アンテナ１６において、拡散符号化信号ｓ１を拡散符号C１で拡散する。また、拡散器１１−２は、拡散符号化信号−ｓ２ ＊を拡散符号Ｃ２で拡散する。
そして、自ユーザ信号多重器１２−１は、拡散符号化信号ｓ１の拡散出力と、拡散符号化信号−ｓ２ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいて図４に示すように、コード多重する。
また、同様にアンテナブランチ６−２において、Ｓ／Ｐ変換器１０−１は、拡散符号化信号ｓ２を拡散器１１−１に出力し、Ｓ／Ｐ変換器１０−２は、拡散符号化信号ｓ１ ＊を拡散器１１−２に出力する。
拡散器１１−１は、アンテナ１６において、拡散符号化信号ｓ２を拡散符号C１で拡散する。また、拡散器１１−２は、拡散符号化信号ｓ１ ＊を拡散符号Ｃ２で拡散する。
そして、自ユーザ信号多重器１２−１は、拡散符号化信号ｓ２の拡散出力と、拡散符号化信号ｓ１ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいて図４に示すように、コード多重する。
【００３７】
このとき、拡散器１１−１、２は時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行う。すなわち、例えば、拡散符号化信号ｓ１について時間方向に拡散する場合、１サブキャリアにおいて複数のシンボルに拡散符号化信号ｓ１を拡散し、時間方向及び周波数方向に拡散する場合、複数のサブキャリアにおいて複数のシンボルに拡散符号化信号ｓ１を拡散する。
【００３８】
これにより、自ユーザ信号多重器１２−１からコード多重化された自ユーザ信号が得られ、次に、他ユーザ信号多重化器１３は、同様にして、時空符号化、拡散符号多重された、自ユーザ信号多重器１２−２等からの他のユーザ信号と、自ユーザ信号とを他ユーザ多重化する。
次に、パイロット信号多重化部１４は、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、拡散符号C１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号を用いて、パイロット信号ｓｐをそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
そして、高速逆フーリエ変換部１５は、これにより生成されたフレーム信号（図４に示す）を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加する。そして、アンテナ１６は、キャリア周波数にアップコンバートした送信信号をアンテナブランチ６−１、６−２で同時に放射する。
【００３９】
一方、無線受信機側において、アンテナブランチ２６−１のアンテナ３６は、アンテナブランチ６−１、６−２で同時に放射された信号を受信する。
高速フーリエ変換器３５は、アンテナ３６から受信信号の入力を受けて、受信信号からガードインターバルを取り除き、ＦＦＴを用いてサブキャリア信号に変換した後、逆拡散器３１−１、２、逆拡散器３７−１、２に出力する。
逆拡散器３７−１は、高速フーリエ変換器３５がガードインターバルを取り除き、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により受信サブキャリア信号に変換したタイムスロット１、２における受信サブキャリア信号の入力を受けて、パイロット信号用拡散符号♯１を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行い、チャンネルｈ１とパイロット信号ｓｐの積を出力する。また、逆拡散器３７−２は、同様にして、パイロット信号用拡散符号♯２を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行い、チャンネルｈ２とパイロット信号ｓｐの積を出力する。
【００４０】
次に、チャンネル推定器３８−１、２は、チャンネルｈ１とパイロット信号ｓｐの積、チャンネルｈ２とパイロット信号ｓｐの積からなる信号に対して、パイロット信号の変調成分を取り除いて、チャネル応答ｈ１、ｈ２を推定する。
そして、チャンネル推定器３８−１、２は、パイロット信号ｓｐ、パイロット信号用拡散符号♯１、♯２と得られたチャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成する。
一方、逆拡散器３１−１、２は、フーリエ変換した受信サブキャリア信号からチャンネル推定器３８−１、２が生成した受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、自ユーザに割り当てられている拡散符号Ｃ１とＣ２を用いて時間方向に逆拡散する。
これにより、拡散符号Ｃ１で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号ｓ１との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ２との積の和で表される。また、拡散符号Ｃ２で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号−ｓ２ ＊との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ１との積の和で表される。
そして、時空復号器２４−１は、この異なるタイムスロットに属する、２つの逆拡散出力に対して、チャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて、拡散符号化信号ｓ１と拡散符号化信号ｓ２とを算出し、時空復号を行う。
送信信号が時間方向拡散されている場合、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図５を参照）。
一方、送信信号が時間方向及び周波数方向で時間２次元拡散されている場合、各サブキャリアで時空復号された信号を周波数方向に合成し、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図６を参照）。
【００４１】
したがって、時間空間送信ダイバーシチでは、時空符号化行列の時間方向出力を時間方向に複数の拡散領域に拡散するのに対して、本実施形態の無線送信機及び無線受信機では、時空符号化行列の時間方向出力を１つの拡散領域内で複数の拡散符号を用いて拡散するため、チャネルの時間変動に対する耐力が向上する。また、２次元拡散が用いられている場合、各サブキャリアで時間方向に部分的に逆拡散を行って復号を行い、周波数方向に合成を行うことができる。
【００４２】
なお、上述の実施形態においては、パイロット信号が符号多重されているフレーム構成について説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、パイロット信号が時間多重されているフレーム構成にも適用可能である。
また、拡散符号が余っている場合、高速移動のユーザに対して、その拡散符号を使用して、１つの拡散セグメントにおいて時空符号化出力を多重するようにしてもよい。
また、高速移動のユーザが２ユーザ存在する場合、時間空間送信ダイバーシチで使用する２タイムスロットを分割して２ユーザがそれぞれ使用し、それぞれのユーザに割り当てられている拡散符号の両方を用いるようにしてもよい。
【００４３】
上述の無線送信機及び無線受信機は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した信号処理に関する一連の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、無線送信機側において、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化し、符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散し、拡散した拡散信号を送信し、無線受信機側において、この拡散信号を受信し、受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、このタイムスロットと対応する拡散符号を用いて、逆拡散し、逆拡散した信号を、時空符号化行列を用いて、復号化するので、送信ダイバーシチ用符号化出力を１つの拡散領域内に収め、ドップラー周波数に対する耐力を向上させることが出来る効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の無線送信機の原理を説明する説明図である。
【図２】 本実施形態の無線送信機における、時空符号化出力の拡散領域への割り当ての原理を説明する説明図である。
【図３】 本実施形態の無線送信機における、時間方向拡散の原理を説明する説明図である。
【図４】 本実施形態の無線送信機における、２次元拡散の原理を説明する説明図である。
【図５】 本実施形態の無線送信機における、アンテナブランチ#１でのフレーム信号を説明する説明図である。
【図６】 本実施形態の無線受信機の原理を説明する説明図である。
【図７】 本実施形態の無線送信機の構成を示す構成図である。
【図８】 本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図９】 本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図１０】 従来の無線送信機の構成を示す構成図である。
【図１１】 従来の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図１２】 従来の時空符号化出力の拡散領域への割り当てを説明する説明図である。
【符号の説明】
１…符号器
２…マッピング器
３…インターリーバ
４…時空符号器
５−１，２…Ｓ／Ｐ変換器
６−１、２…アンテナブランチ
１０−１、２…Ｓ／Ｐ変換器
１１−１、２、…、２ｎ…拡散器
１２−１、２、…、ｎ…自ユーザ信号多重器
１３…他ユーザ信号多重器
１４…パイロット信号多重器
１５…高速逆フーリエ変換器
１６…アンテナ
２１…復号器
２３…デインターリーバ
２４−１、２、…、ｎ…時空復号器
２５−１、２、…、ｎ…加算器
２６−１、２…アンテナブランチ
２７…ブロックＳ／Ｐ変換器
２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…周波数方向合成器
３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…逆拡散器
３５…高速フーリエ変換器
３６…アンテナ
３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…逆拡散器
３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…チャンネル推定器
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおける時空符号を用いる送受信ダイバーシチを適用した無線送受信機及び無線送受信方法並びにそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の移動通信システムの発展により、更なる広帯域化、高周波数化および高信頼化が要求されている。そのため、端末の無線部を増加させることなく伝送品質を向上させる送信ダイバーシチ技術が有効であり、また、他セル干渉が厳しい環境では拡散利得を大きくできる２次元拡散が有効であることが知られている。
【０００３】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭ用拡散方式として時間方向の拡散が検討されている（非特許文献１、２を参照）。
これは、端末の移動に伴うドップラー周波数による時間方向での振幅変動が伝搬路の周波数選択性による周波数方向での振幅変動よりゆるやかとなるフレームフォーマットでは、周波数方向の拡散は時間方向の拡散よりもコード間の直交性が崩れやすいためである。
また、大きい拡散率が必要な場合には時間と周波数の両方を用いて２次元拡散が使用される。
逆拡散には各サブキャリアでのチャネル応答を用いてサブキャリア毎に振幅と位相を補償して逆拡散が行われる。
【０００４】
この時間方向拡散ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式に時空送信ダイバーシチを適用した場合の無線送信機及び無線受信機の構成を図１０、図１１に示す。
無線送信機側において、送信信号Ωの入力を受けて、式（１）
【数１】
［ｓ１，−ｓ２ ＊］、［ｓ２，ｓ１ ＊］
をアンテナブランチ♯１、♯２それぞれに出力する。
アンテナブランチ♯１側では、符号化ストリーム［ｓ１，−ｓ２ ＊］の入力を受けて、１つの自ユーザ信号拡散符号を用いて、図１２に示すように、ｓ１、−ｓ２ ＊をそれぞれ時間方向に拡散する。このとき、ｓ１は、タイムスロット１、−ｓ２ ＊は、時間的にタイムスロット１より遅れたタイムスロット２に割り当てられる。すなわち、異なる２つのタイムスロットの時空符号化信号が、同一の１つの自ユーザ信号拡散符号で拡散される。
また、アンテナブランチ♯２側では、符号化ストリーム［ｓ２，ｓ１ ＊］の入力を受けて、アンテナブランチ♯１側と同様に、同一の自ユーザ信号拡散符号を用いてｓ２，ｓ１ ＊をそれぞれ時間方向に拡散する。
このとき、ｓ２は、タイムスロット１、ｓ１ ＊は、アンテナブランチ♯１側と同様に、時間的にタイムスロット１より遅れたタイムスロット２に割り当てられる。すなわち、アンテナブランチ♯１側と同様、異なる２つのタイムスロットの時空符号化信号が、同一の１つの自ユーザ信号拡散符号で拡散される。
次に、アンテナブランチ♯１側、♯２側それぞれにおいて、自ユーザ信号拡散符号で時間方向に拡散されたユーザ信号と、同様にして得られた他のユーザ信号とを多重化する。
また、この他のユーザ信号と多重化されたユーザ信号と、無線送信機側及び無線受信機側で予め記憶しているパイロット信号とを多重化する。
また、パイロット信号が多重化されたユーザ信号をＩＦＦＴにより時間領域信号に変換し、ガードインターバルを付加する。
そして、アンテナブランチ♯１、♯２のアンテナは、このガードインターバル付加後の出力信号を同時に放射する。
【０００５】
したがって、従来の無線送信機において、フレームフォーマットに時間空間送信ダイバーシチを適用すると、上述したように、図１２に示す時空符号化出力を時間方向に連続する２つの拡散領域（＝２つの異なるタイムスロット）に割り当てることになる。
一方、無線受信機において、アンテナブランチ♯１、♯２のアンテナは、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナから放射された信号を受信し、時間方向逆拡散器と、チャンネル推定器に出力する。
チャンネル推定器は、予め記憶しているパイロット信号を用いて、アンテナで受信した受信信号から、チャンネル応答を推定する。
一方、時間方向逆拡散器は、受信信号からパイロット信号を減算し、自ユーザ信号拡散符号を用いて、２つの異なるタイムスロットを順に逆拡散する。
そして、時空復号器は、チャンネルｈ１、ｈ２のチャンネル推定値の入力を受けて、時間方向逆拡散器において逆拡散された逆拡散信号の時間方向連続するに２つのタイムスロットの時空符号化信号において、時空復号化を行うことで復号信号を得る。
【０００６】
【非特許文献１】
鄭 仁哲、 中川正雄「下りリンクにおける送信ダイバーシチを用いたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡのシステム特性」 電子情報通信学会 信学技報 無線通信システム研究会 ＲＣＳ２０００−１８４ （２０００年１月）
【非特許文献２】
三好憲一、松元淳志、上杉 充 「ＦＣＤＭにおける時間方向拡散に関する検討」 電子情報通信学会 信学技報 無線通信システム研究会 ＲＣＳ２００１−１７９ （２００１年１１月）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例では、異なるタイムスロットの時空符号化信号間で同一の自ユーザ信号拡散符号を用いた拡散符号化を行うため、自ユーザ信号拡散符号を用いて、２つの異なるタイムスロットを順に逆拡散する。このため、時間方向の逆拡散においてはシンボル毎のチャネル応答は得られない。したがって、無線受信機における逆拡散は、自ユーザ信号拡散符号だけを用いる等利得合成の逆拡散となる。このため、コード間の直交性を保つためには、時間方向の変動の影響を受けない程度に拡散率が制限されるという問題点があった。
また、更に時間空間送信ダイバーシチを適用する場合、例えば、２行２列の時空符号化行列を用いると、時間方向に出力される２シンボルは時間方向に２つの拡散領域に拡散される。また、時空符号では、時間方向に出力される複数のシンボルのタイムスロット長でチャネル応答が時不変である必要がある。
このため、２つの拡散領域に渡って時間方向の変動を受けない程度に設計する必要があり、設計に対する要求条件が更に厳しくなる、あるいは、その２つの拡散領域で時間変動の影響を受けると伝送特性が劣化するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、送信ダイバーシチ用符号化出力を１つの拡散領域内に収め、ドップラー周波数に対する耐力を向上させることが出来る無線送受信機及び無線送受信方法並びにそのプログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項１に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空符号器４）と、該符号化手段が符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された拡散器１１−１〜１１−２ｎ）と、該拡散手段が拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重手段（例えば後述する実施の形態に記載された自ユーザ信号多重器１２−１〜１２−ｎ）と、該多重手段が多重した拡散信号を送信する送信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ１６）とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線送信機において、前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向に拡散することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線送信機において、前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向及び周波数方向に拡散することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向及び周波数方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段（例えば後述する実施の形態に記載されたアンテナ３６）と、該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段（例えば後述する実施の形態に記載された逆拡散器３１−１〜３１−２ｎ、逆拡散器３７−１〜３７−２ｎ）と、該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段（例えば後述する実施の形態に記載されたチャンネル推定器３８−１〜３８−２ｎ）と、前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段（例えば後述する実施の形態に記載された時空復号器２４−１〜２４−ｎ）と、該復号化手段が復号化した信号を周波数方向に合成する合成手段（例えば後述する実施の形態に記載された周波数方向合成器２８−１〜２８−２ｎ）とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化し、該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散し、該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重し、該多重した拡散信号を送信することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信し、該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散し、該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定し、前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化処理と、該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散処理と、該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重処理と、該多重した拡散信号を送信する送信処理とをコンピュータに実行させるための送信プログラムである。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信処理と、該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散処理と、該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定処理と、前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化処理とをコンピュータに実行させるための受信プログラムである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず本発明の基本的な考え方について説明する。図１〜６は、本発明の原理説明図である。図１に、本発明の原理を適用した無線送信機の一実施形態の構成を示す。図１に示すように、まず無線送信機側において、送信シンボル（＝送信信号Ω）を２行２列の時空符号化行列を用いて、時空符号化する。ここで、送信信号Ω＝［ｓ１，ｓ２］に対する時空符号化行列は上述の式（１）で表される。
この時空符号化出力の２つの符号化ストリーム
［ｓ１，−ｓ２ ＊］、［ｓ２，ｓ１ ＊］
をアンテナブランチ♯１、♯２それぞれに出力する。各アンテナブランチでは、図２に示すように、まず符号化ストリームそれぞれをＳ／Ｐ変換する。図２は、アンテナブランチ♯２におけるＳ／Ｐ変換及び２次元拡散の様子を示す。
【００２１】
Ｓ／Ｐ変換によって、アンテナブランチ＃１において、タイムスロット１で時空符号化信号ｓ１が入力され、タイムスロット２で時空符号化信号−ｓ２ ＊が入力され、時空符号化信号ｓ１については拡散符号C１を、時空符号化信号−ｓ２ ＊についてはＣ２を用いて（C１≠Ｃ２）拡散する。そして、時空符号化信号ｓ１の拡散出力と、時空符号化信号−ｓ２ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいてコード多重する。
また、同様にアンテナブランチ＃２において、タイムスロット１で時空符号化信号ｓ２が入力され、タイムスロット２で時空符号化信号ｓ１ ＊が入力され、時空符号化信号ｓ２については拡散符号C１を、時空符号化信号ｓ１ ＊についてはＣ２を用いて拡散する。そして、時空符号化信号ｓ２の拡散出力と、時空符号化信号ｓ１ ＊の拡散出力とを同じ同じ拡散セグメントにおいてコード多重する。
このとき、拡散は時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行う。すなわち、例えば、時空符号化信号ｓ１について時間方向に拡散する場合、１サブキャリアにおいて複数のシンボルに時空符号化信号ｓ１を拡散し、時間方向及び周波数方向に拡散する場合、複数のサブキャリアにおいて複数のシンボルに時空符号化信号ｓ１を拡散する。
【００２２】
これにより、時空符号化出力の異なるタイムスロット１、２に属する、異なる２つの拡散符号化信号（＝ｓ１とｓ２、−ｓ２ ＊とｓ１ ＊）が、それぞれ異なる拡散符号（＝C１、Ｃ２）で拡散され、コード多重化された自ユーザ信号が得られる。次に、同様にして、時空符号化、拡散符号多重された、他のユーザ信号と自ユーザ信号とを他ユーザ多重化する。
次に、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、拡散符号C１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、パイロット信号をそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
そして、これにより生成されたフレーム信号（図４に示す）を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換する。
また、ガードインターバル（ＧＩ）を付加し、キャリア周波数にアップコンバートしてアンテナブランチ♯１、♯２の両方のアンテナから同時に送信を行う。すなわち、無線送信機は、拡散符号化信号ｓ１について拡散符号C１を、拡散符号化信号−ｓ２ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号と、拡散符号化信号ｓ２について拡散符号C１を、拡散符号化信号ｓ１ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号とを同時に送信する。
【００２３】
図５、６に、本発明の原理を適用した無線受信機の一実施形態の構成を示す。図５に示すように、無線受信機において、アンテナを介して拡散符号化信号ｓ１について拡散符号C１を、拡散符号化信号−ｓ２ ＊についてＣ２を用いて拡散し、コード多重化した信号と、拡散符号化信号ｓ２について拡散符号C１を、拡散符号化信号ｓ１ ＊についてＣ２を用いて拡散しコード多重化した信号とを同時に受信すると、これら受信信号からガードインターバルを取り除く。そして、これら受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により受信サブキャリア信号に変換する。
次に、この受信サブキャリア信号に対して、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナに対して用いられている複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行う。
次に、逆拡散された信号に対して、パイロット信号の変調成分を取り除いて、無線送信機側のアンテナブランチ♯１、♯２のアンテナからのチャネル応答を推定する。そして、パイロット信号、パイロット信号用拡散符号と得られたチャネル推定値を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成する。
一方、フーリエ変換した受信サブキャリア信号から受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、拡散符号C１、Ｃ２を用いて時間方向に逆拡散を行う。
これにより、拡散符号Ｃ１で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号ｓ１との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ２との積の和で表される。また、拡散符号Ｃ２で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号−ｓ２ ＊との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ１との積の和で表される。
そして、この同一のタイムスロットに属する、２つの逆拡散出力に対して、チャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて時空復号を行う。
送信信号が時間方向拡散されている場合、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図５を参照）。
一方、送信信号が時間方向及び周波数方向で時間２次元拡散されている場合、各サブキャリアで時空復号された信号を周波数方向に合成し、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図６を参照）。
【００２４】
したがって、時間空間送信ダイバーシチでは、時空符号化行列の時間方向出力を時間方向に複数の拡散領域に拡散するのに対して、本発明では、時空符号化行列の時間方向出力を１つの拡散領域内で複数の拡散符号を用いて拡散するため、チャネルの時間変動に対する耐力が向上する。
また、２次元拡散が用いられている場合、各サブキャリアで時間方向に部分的に逆拡散を行って復号を行い、周波数方向に合成を行うことができる。
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の無線送信機及び無線受信機の一実施形態について説明する。
図７は、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線送信機の構成を示す構成図である。本実施形態の無線送信機は、符号器１と、マッピング器２と、インターリーバ３と、時空符号器４と、Ｓ／Ｐ変換器５−１，２と、アンテナブランチ６−１、２とから構成される。
符号器１は、送信データの入力を受けて、誤り訂正符号化し、マッピング器２へ出力する。
マッピング器２は、誤り訂正符号化後の送信データの入力を受けて、変調コンステレーションヘマッピングし、インターリーバ３へ出力する。
インターリーバ３は、バーストエラーを拡散させるため、マッピングされたデータの入力を受けて、データの順序の入替えを行い、時空符号器４に出力する。時空符号器４は、上述の式（１）に示す２行２列の直交時空符号化行列を用いて、インターリーバ３の出力信号を符号化する。
Ｓ／Ｐ変換器５−１，２は、この時空符号器４の出力信号を直並列変換し、アンテナブランチ６−１、２に出力する。
【００２６】
アンテナブランチ６−１（＝アンテナブランチ#１、♯２）は、それぞれＳ／Ｐ変換器１０−１、２と、拡散器１１−１、２、…、２ｎ（ｎは自然数）と、自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎと、他ユーザ信号多重器１３と、パイロット信号多重器１４と、高速逆フーリエ変換器（＝ＩＦＦＴ＋ＧＩ）１５と、アンテナ１６とから構成される。
また、アンテナブランチ６−２もアンテナブランチ６−１と同様に構成される。
Ｓ／Ｐ変換器１０−１、２は、Ｓ／Ｐ変換器５−１の出力信号を受けて、各ユーザ信号に２つの拡散器を割り当て、拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎのうち、いずれかユーザ信号を割り当てた一組の拡散器に対して、出力する。
【００２７】
拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎは、時空符号化行列の１列の２つの信号を２つの拡散符号を用いて拡散して多重する。すなわち、拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎは、それぞれ同一のユーザ信号拡散用拡散符号（たとえば、拡散器１１−１、２は、それぞれユーザ信号拡散用拡散符号C１、C２を用いる。なお、アンテナブランチ６−２において、アンテナブランチ６−１と入力されるユーザ信号が対応する一組の拡散器は、同一のユーザ信号拡散用拡散符号C１、C２を用いる。）で時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行い、それぞれ対応する自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎに出力する。
このとき、拡散器１１−１と２、３と４とは、それぞれ異なるユーザ信号拡散用拡散符号を用い、同様に、すべての組の拡散器は、他の組の拡散器と異なるユーザ信号拡散用拡散符号を用いる。
【００２８】
自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎは、それぞれ拡散器１１−１と２、３と４、…、２ｎ−１と２ｎから入力される自ユーザ信号（例えば、自ユーザ信号多重器１２−１において、拡散器１１−１と２の出力信号は、自ユーザ信号であり、それ以外は、他ユーザとみなすことができる。また、他の自ユーザ信号多重器１２−２、３、…、ｎについても同様）を加算し、同一の拡散セグメントにおいて多重化し、他ユーザ信号多重器１３に出力する。
他ユーザ信号多重器１３は、自ユーザ信号多重器１２−１、２、…、ｎがそれぞれ異なる拡散符号を用いて多重化した複数の自ユーザ信号の入力を受けて、これらを多重化し、パイロット信号多重器１４に出力する。
【００２９】
パイロット信号多重器１４は、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、ユーザ信号拡散用拡散符号Ｃ１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号♯１、♯２を用いて、パイロット信号をそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
ここで、２次元拡散を使用する場合、拡散セグメントにおける各サブキャリアでの拡散符号間の部分相関が０となるものを選択する（部分相関が０にならない場合でも、後述する周波数方向の合成により抑圧することが出来る）。
高速逆フーリエ変換器１５は、生成されたフレーム信号（図４に示す）つまり、拡散セグメントにおいて多重されたサブキャリア信号を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加する。
アンテナ１６は、高速逆フーリエ変換器１５の出力信号を受けて、キャリア周波数にアップコンバートし、アンテナブランチ６−２のアンテナと同時に送信を行う。
【００３０】
図８は、無線送信機側において、時間方向拡散した場合の、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
図８において、本実施形態の無線受信機は、アンテナブランチ２６−１、２と、加算器２５−１、２、…、ｎと、ブロックＳ／Ｐ変換器２７と、デインターリーバ２３と、復号器２１とから構成される。
また、図９は、無線送信機側において、時間方向及び周波数方向の２次元拡散した場合の、マルチキャリア符号分割多重（ＭＣ−ＣＤＭ）方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ）方式における、本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【００３１】
図９において、本実施形態の無線受信機は、アンテナブランチ２６−１、２と、加算器２５−１、２、…、ｎと、ブロックＳ／Ｐ変換器２７と、デインターリーバ２３と、復号器２１と、さらに、周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎとから構成される。
アンテナブランチ２６−１は、アンテナ３６と、高速フーリエ変換器（＝−ＧＩ＋ＦＦＴ）３５と、逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、チャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎと、時空復号器２４−１、２、…、ｎとから構成される。
また、アンテナブランチ２６−２も、アンテナブランチ２６−１と同様に構成される。
【００３２】
アンテナ３６は、無線送信機のアンテナブランチ６−１、２から送信された信号を受信して、ダウンコンバートした後、高速フーリエ変換器３５に出力する。高速フーリエ変換器３５は、アンテナ３６から受信信号の入力を受けて、受信信号からガードインターバルを取り除き、ＦＦＴを用いてサブキャリア信号に変換した後、逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ、逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに出力する。
逆拡散器３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、サブキャリア信号の入力を受けて、各サブキャリアにおいて、無線送信機側のアンテナブランチ６−１、２で用いられているパイロット信号用拡散符号を用いて、受信サブキャリア信号の逆拡散を行い、それぞれチャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに対して出力する。
【００３３】
チャンネル推定器３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、逆拡散された信号に対して、パイロット信号の変調位相成分を取り除いて、無線送信機側のアンテナブランチ６−１、２からのチャネル応答を推定し、推定結果を時空符号器時空復号器２４−１、２、…、ｎに出力する。
逆拡散器３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、サブキャリア信号の入力を受けて、図５に示すように、パイロット信号、パイロット信号用拡散符号と得られたチャネル推定値を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成するとともに、フーリエ変換した受信サブキャリア信号から受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、自ユーザに割り当てられている拡散符号を用いて時間方向に逆拡散を行う。
時空復号器２４−１、２、…、ｎは、逆拡散器３１−１が出力する時間方向逆拡散後の信号に対して、自ユーザが使用している２組の拡散符号を用いて受信サブキャリア信号を逆拡散し、チャネル推定値を用いて時空復号を行う。
【００３４】
加算器２５−１、２、…、ｎは、受信アンテナダイバーシチが用いられている場合、アンテナブランチ２６−１、２それぞれの時空符号器２４−１からの出力信号を受けて、ダイバーシチブランチの時空復号出力を合成し、ブロックＳ／Ｐ変換器２７、又は、周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎに出力する。
周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎは、２次元拡散が用いられている場合、加算器２５−１、２、…、ｎが加算した時空復号出力を受けて、更に周波数方向に合成し、ブロックＳ／Ｐ変換器２７に出力する。
ブロックＳ／Ｐ変換器２７は、加算器２５−１、２、…、ｎや周波数方向合成器２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎで合成された合成信号をブロック並列/直列変換し、デインターリーバ２３に出力する。
デインターリーバ２３は、ブロックＳ／Ｐ変換器２７の出力信号を受けて、インターリーバ３と逆にデータの順序の入替えを行い、復号器２１に出力する。
復号器２１は、デインターリーバ２３の出力信号を受けて、誤り訂正し、再生データを得る。
【００３５】
次に、図面を参照して、本実施形態の無線送信機及び無線受信機の動作について説明する。本実施形態の無線送信機において、送信データΩを送信する場合、符号化器１、マッピング器２、インターリーバ３において、誤り訂正符号化、変調コンステレーションヘのマッピング、インターリーブを行い、時空符号器４に出力する。
符号化器４は、図２に示すように、［ｓ１，−ｓ２ ＊］をＳ／Ｐ変換器５−１に、［ｓ２，ｓ１ ＊］をＳ／Ｐ変換器５−２に出力する。
Ｓ／Ｐ変換器５−１は、拡散符号化信号ｓ１をアンテナブランチ６−１のＳ／Ｐ変換器１０−１に、拡散符号化信号−ｓ２ ＊をＳ／Ｐ変換器１０−２に出力する。
また、Ｓ／Ｐ変換器５−２は、拡散符号化信号ｓ２をアンテナブランチ６−２のＳ／Ｐ変換器１０−１に、拡散符号化信号ｓ１ ＊をＳ／Ｐ変換器１０−２に出力する。
【００３６】
次に、アンテナブランチ６−１において、Ｓ／Ｐ変換器１０−１は、拡散符号化信号ｓ１を拡散器１１−１に出力し、Ｓ／Ｐ変換器１０−２は、拡散符号化信号−ｓ２ ＊を拡散器１１−２に出力する。
拡散器１１−１は、アンテナ１６において、拡散符号化信号ｓ１を拡散符号C１で拡散する。また、拡散器１１−２は、拡散符号化信号−ｓ２ ＊を拡散符号Ｃ２で拡散する。
そして、自ユーザ信号多重器１２−１は、拡散符号化信号ｓ１の拡散出力と、拡散符号化信号−ｓ２ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいて図４に示すように、コード多重する。
また、同様にアンテナブランチ６−２において、Ｓ／Ｐ変換器１０−１は、拡散符号化信号ｓ２を拡散器１１−１に出力し、Ｓ／Ｐ変換器１０−２は、拡散符号化信号ｓ１ ＊を拡散器１１−２に出力する。
拡散器１１−１は、アンテナ１６において、拡散符号化信号ｓ２を拡散符号C１で拡散する。また、拡散器１１−２は、拡散符号化信号ｓ１ ＊を拡散符号Ｃ２で拡散する。
そして、自ユーザ信号多重器１２−１は、拡散符号化信号ｓ２の拡散出力と、拡散符号化信号ｓ１ ＊の拡散出力とを同じ拡散セグメントにおいて図４に示すように、コード多重する。
【００３７】
このとき、拡散器１１−１、２は時間方向拡散あるいは図３に示される、時間方向及び周波数方向での時間２次元拡散を行う。すなわち、例えば、拡散符号化信号ｓ１について時間方向に拡散する場合、１サブキャリアにおいて複数のシンボルに拡散符号化信号ｓ１を拡散し、時間方向及び周波数方向に拡散する場合、複数のサブキャリアにおいて複数のシンボルに拡散符号化信号ｓ１を拡散する。
【００３８】
これにより、自ユーザ信号多重器１２−１からコード多重化された自ユーザ信号が得られ、次に、他ユーザ信号多重化器１３は、同様にして、時空符号化、拡散符号多重された、自ユーザ信号多重器１２−２等からの他のユーザ信号と、自ユーザ信号とを他ユーザ多重化する。
次に、パイロット信号多重化部１４は、時間方向拡散あるいは２次元拡散領域内のそれぞれのサブキャリアで、拡散符号C１、Ｃ２と直交する複数のパイロット信号用拡散符号を用いて、パイロット信号ｓｐをそれぞれ拡散し、この拡散したパイロット信号と、他ユーザ多重したユーザ信号とを多重する。
そして、高速逆フーリエ変換部１５は、これにより生成されたフレーム信号（図４に示す）を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域信号に変換し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加する。そして、アンテナ１６は、キャリア周波数にアップコンバートした送信信号をアンテナブランチ６−１、６−２で同時に放射する。
【００３９】
一方、無線受信機側において、アンテナブランチ２６−１のアンテナ３６は、アンテナブランチ６−１、６−２で同時に放射された信号を受信する。
高速フーリエ変換器３５は、アンテナ３６から受信信号の入力を受けて、受信信号からガードインターバルを取り除き、ＦＦＴを用いてサブキャリア信号に変換した後、逆拡散器３１−１、２、逆拡散器３７−１、２に出力する。
逆拡散器３７−１は、高速フーリエ変換器３５がガードインターバルを取り除き、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により受信サブキャリア信号に変換したタイムスロット１、２における受信サブキャリア信号の入力を受けて、パイロット信号用拡散符号♯１を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行い、チャンネルｈ１とパイロット信号ｓｐの積を出力する。また、逆拡散器３７−２は、同様にして、パイロット信号用拡散符号♯２を用いて、各サブキャリアで逆拡散を行い、チャンネルｈ２とパイロット信号ｓｐの積を出力する。
【００４０】
次に、チャンネル推定器３８−１、２は、チャンネルｈ１とパイロット信号ｓｐの積、チャンネルｈ２とパイロット信号ｓｐの積からなる信号に対して、パイロット信号の変調成分を取り除いて、チャネル応答ｈ１、ｈ２を推定する。
そして、チャンネル推定器３８−１、２は、パイロット信号ｓｐ、パイロット信号用拡散符号♯１、♯２と得られたチャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて各送信アンテナからのパイロット信号の受信レプリカを生成する。
一方、逆拡散器３１−１、２は、フーリエ変換した受信サブキャリア信号からチャンネル推定器３８−１、２が生成した受信パイロット信号レプリカを減算し、このパイロット信号を減算した受信サブキャリア信号に対して、自ユーザに割り当てられている拡散符号Ｃ１とＣ２を用いて時間方向に逆拡散する。
これにより、拡散符号Ｃ１で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号ｓ１との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ２との積の和で表される。また、拡散符号Ｃ２で逆拡散された信号は、チャンネルｈ１と拡散符号化信号−ｓ２ ＊との積及びチャンネルｈ２と拡散符号化信号ｓ１との積の和で表される。
そして、時空復号器２４−１は、この異なるタイムスロットに属する、２つの逆拡散出力に対して、チャネル推定値ｈ１、ｈ２を用いて、拡散符号化信号ｓ１と拡散符号化信号ｓ２とを算出し、時空復号を行う。
送信信号が時間方向拡散されている場合、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図５を参照）。
一方、送信信号が時間方向及び周波数方向で時間２次元拡散されている場合、各サブキャリアで時空復号された信号を周波数方向に合成し、以上により、無線受信機において受信信号が復号される（図６を参照）。
【００４１】
したがって、時間空間送信ダイバーシチでは、時空符号化行列の時間方向出力を時間方向に複数の拡散領域に拡散するのに対して、本実施形態の無線送信機及び無線受信機では、時空符号化行列の時間方向出力を１つの拡散領域内で複数の拡散符号を用いて拡散するため、チャネルの時間変動に対する耐力が向上する。また、２次元拡散が用いられている場合、各サブキャリアで時間方向に部分的に逆拡散を行って復号を行い、周波数方向に合成を行うことができる。
【００４２】
なお、上述の実施形態においては、パイロット信号が符号多重されているフレーム構成について説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、パイロット信号が時間多重されているフレーム構成にも適用可能である。
また、拡散符号が余っている場合、高速移動のユーザに対して、その拡散符号を使用して、１つの拡散セグメントにおいて時空符号化出力を多重するようにしてもよい。
また、高速移動のユーザが２ユーザ存在する場合、時間空間送信ダイバーシチで使用する２タイムスロットを分割して２ユーザがそれぞれ使用し、それぞれのユーザに割り当てられている拡散符号の両方を用いるようにしてもよい。
【００４３】
上述の無線送信機及び無線受信機は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した信号処理に関する一連の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、無線送信機側において、時空符号化行列を用いて送信信号を符号化し、符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散し、拡散した拡散信号を送信し、無線受信機側において、この拡散信号を受信し、受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、このタイムスロットと対応する拡散符号を用いて、逆拡散し、逆拡散した信号を、時空符号化行列を用いて、復号化するので、送信ダイバーシチ用符号化出力を１つの拡散領域内に収め、ドップラー周波数に対する耐力を向上させることが出来る効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の無線送信機の原理を説明する説明図である。
【図２】 本実施形態の無線送信機における、時空符号化出力の拡散領域への割り当ての原理を説明する説明図である。
【図３】 本実施形態の無線送信機における、時間方向拡散の原理を説明する説明図である。
【図４】 本実施形態の無線送信機における、２次元拡散の原理を説明する説明図である。
【図５】 本実施形態の無線送信機における、アンテナブランチ#１でのフレーム信号を説明する説明図である。
【図６】 本実施形態の無線受信機の原理を説明する説明図である。
【図７】 本実施形態の無線送信機の構成を示す構成図である。
【図８】 本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図９】 本実施形態の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図１０】 従来の無線送信機の構成を示す構成図である。
【図１１】 従来の無線受信機の構成を示す構成図である。
【図１２】 従来の時空符号化出力の拡散領域への割り当てを説明する説明図である。
【符号の説明】
１…符号器
２…マッピング器
３…インターリーバ
４…時空符号器
５−１，２…Ｓ／Ｐ変換器
６−１、２…アンテナブランチ
１０−１、２…Ｓ／Ｐ変換器
１１−１、２、…、２ｎ…拡散器
１２−１、２、…、ｎ…自ユーザ信号多重器
１３…他ユーザ信号多重器
１４…パイロット信号多重器
１５…高速逆フーリエ変換器
１６…アンテナ
２１…復号器
２３…デインターリーバ
２４−１、２、…、ｎ…時空復号器
２５−１、２、…、ｎ…加算器
２６−１、２…アンテナブランチ
２７…ブロックＳ／Ｐ変換器
２８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…周波数方向合成器
３１−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…逆拡散器
３５…高速フーリエ変換器
３６…アンテナ
３７−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…逆拡散器
３８−１、２、…、２ｎ−１、２ｎ…チャンネル推定器
Claims (10)
- 時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化手段と、
該符号化手段が符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散手段と、
該拡散手段が拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重手段と、
該多重手段が多重した拡散信号を送信する送信手段と
を具備することを特徴とする無線送信機。 - 前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向に拡散する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。 - 前記拡散手段は、前記時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて時間方向及び周波数方向に拡散する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。 - 時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段と、
該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散手段と、
該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段と、
前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段と
を具備することを特徴とする無線受信機。 - 時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段と、
該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段と、
該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段と、
前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段と
を具備することを特徴とする無線受信機。 - 時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて、時間方向及び周波数方向に拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信手段と、
該受信手段が受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、時間方向に逆拡散する逆拡散手段と、
該拡散手段が逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定手段と、
前記逆拡散手段が逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化手段と、
該復号化手段が復号化した信号を周波数方向に合成する合成手段と
を具備することを特徴とする無線受信機。 - 時空符号化行列を用いて送信信号を符号化し、
該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散し、
該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重し、
該多重した拡散信号を送信する
ことを特徴とする送信方法。 - 時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信し、
該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散し、
該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定し、
前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する
ことを特徴とする受信方法。 - 時空符号化行列を用いて送信信号を符号化する符号化処理と、
該符号化した時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号を、異なる拡散符号を用いて拡散する拡散処理と、
該拡散した拡散信号を、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重する多重処理と、
該多重した拡散信号を送信する送信処理と
をコンピュータに実行させるための送信プログラム。 - 時空符号化行列を用いて符号化された時空符号化出力の異なるタイムスロットの時空符号化信号が、異なる拡散符号を用いて拡散されると共に拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットに多重された拡散信号を受信する受信処理と、
該受信した拡散信号の所定のタイムスロットを、該タイムスロットと対応する前記拡散符号を用いて、逆拡散する逆拡散処理と、
該逆拡散した信号から、拡散セグメントを構成する同一のタイムスロットにおけるシンボル毎のチャネル応答を推定するチャネル応答推定処理と、
前記逆拡散した信号を、前記時空符号化行列と前記シンボル毎のチャネル応答とを用いて、復号化する復号化処理と
をコンピュータに実行させるための受信プログラム。
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