JP4377624B2 - 送信機、通信システム及びシンボル送信方法 - Google Patents
送信機、通信システム及びシンボル送信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4377624B2 JP4377624B2 JP2003203296A JP2003203296A JP4377624B2 JP 4377624 B2 JP4377624 B2 JP 4377624B2 JP 2003203296 A JP2003203296 A JP 2003203296A JP 2003203296 A JP2003203296 A JP 2003203296A JP 4377624 B2 JP4377624 B2 JP 4377624B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- symbols
- symbol
- parallel
- output
- transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Error Detection And Correction (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレリス符号化変調方式が適用されたデジタル伝送に利用される送信機、通信システム及びシンボル送信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信システムにおいては、受信誤りを低減して通信品質を向上するために、誤り訂正符号化を使用するのが一般的である。そして、周波数利用効率の高いシステムの構築には、多値数の高い信号マッピング方法の利用が不可欠である。そこで、符号化利得を高めるために符号化と変調（変調信号点へのマッピング）を一体化した技術に、トレリス符号化変調（ＴＣＭ：Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に関する技術がある。このＴＣＭ方式の一種に、トレリス状態遷移において、二つの状態間遷移を複数の符号化変調シンボルで表すマルチプルトレリス符号化変調（ＭＴＣＭ）方式がある。そして、同じ状態数、変調多値数及び拘束長においては、このＭＴＣＭ方式の方がＴＣＭ方式より距離特性に優れていることが、下記非特許文献１において証明されている。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｄａｒｉｓｈ Ｄｉｖｓａｌａｒ ａｎｄ Ｍａｒｖｉｎ Ｓｉｍｏｎ，”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＭＴＣＭ）”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ，１９８８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の通信システムには、次のような課題が存在している。すなわち、通信システムの送信機及び受信機はそれぞれ一本のアンテナを備えており、送信機のマルチプルトレリス符号化変調手段から出力された複数のシンボルは、１本のシンボル系列に直列変換され、送信機から受信機に送られる。このように複数のシンボルをシンボル系列に変換する場合には、一定時間内に伝送されるシンボルの数、すなわちシンボルの伝送速度が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、伝送速度の向上が図られた送信機、通信システム及びシンボル送信方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る送信機は、入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを並列に出力する符号化変調手段と、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段とを備え、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てることを特徴とする。
【０００７】
この送信機においては、符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されるため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の送信機に比べて、伝送速度の向上が図られている。この場合、アンテナの本数が予め決められている場合などにおいて、シンボル割当手段が所定の規則に従ってシンボル割り当てをおこなうことにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００１１】
また、符号化変調手段が出力するシンボルの数は、送信アンテナの数の倍数であることが好ましい。この場合、効率よくダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る通信システムは、入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力する符号化変調手段と、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段とを有し、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てる送信機と、送信機の送信アンテナから送出されたシンボルを受信する受信アンテナと、この受信アンテナによって受信したシンボルを復号化する復号手段とを有する受信機とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この通信システムにおいては、送信機の符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されて受信機の受信アンテナに到達し、復号される。このように複数の送信アンテナを用いた場合、送信機の１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の通信システムに比べて、伝送速度の向上が図られている。
【００１６】
本発明に係るシンボル送信方法は、入力された信号を符号化変調して送信する送信機において、並列変換手段が、入力された直列信号を並列信号に変換するステップと、符号化変調手段が、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力するステップと、シンボル割当手段が、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るステップと、符号化変調手段から並列に出力されシンボル割当手段によって送られた複数のシンボルを、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出するステップとを備え、複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るステップにおいて、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てることを特徴とする。
【００１７】
このシンボル送信方法においては、符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されるため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来のシンボル送信方法に比べて、伝送速度の向上が図られている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る送信機、通信システム及びシンボル送信方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムを示したブロック構成図である。図１に示すように、通信システム１０は、送信機１２が備える符号化部により入力信号をマルチプルトレリス符号化変調（以下、ＭＴＣＭと略す。）方式で符号化し、その出力を例えば無線等によって雑音のある伝搬路１４を介して受信機１６に対して送信し、この受信機１６が備える復号部より復号する通信モデルに適用したデータ伝送システムである。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る通信システムについて、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、入力される直列信号を並列信号（Ｋ系列の情報ビット）に変換するＳ／Ｐ変換部（並列変換手段）２０と、並列信号が入力されるとＴ個のシンボルを並列に出力するマルチプルトレリス符号化変調部（符号化変調手段）２２と、並列に出力されたシンボルをＮ個の伝送路（ブランチ）に分配するシンボル割当部（シンボル割当手段）２４と、ブランチ毎に設けられた変調部２６及び増幅部２８と、各増幅部２８から出力されるシンボルを送出するＮ本の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎとを備えている。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、Ｍ本の受信アンテナＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍと、各受信アンテナから延びる伝送路のそれぞれに設けられた増幅部３０及びベースバンド信号生成部３２と、各ベースバンド信号生成部３２から出力されるシンボルを受け取って復号化された信号を並列に出力するマルチプルトレリス符号化変調復号部３４と、マルチプルトレリス符号化変調復号部（復号手段）３４から並列に出力された信号を直列信号に変換するＰ／Ｓ変換部３６とを備えている。また、受信機１６は、一般的に利用されている公知のパイロット信号を用いて、それぞれのシンボルの振幅誤差及び位相誤差を検出する伝搬路推定部３８を備えており、伝搬路推定部３８の誤差検出結果はマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送られて復号化の際に利用される。
【００２３】
ベースバンド信号生成部３２は、通信システム１０の伝搬路１４において用いられる搬送波信号（ベースバンド信号）を生成すると共に、この信号と受信アンテナＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍで受信した信号とを比較して、シンボル成分を取り出す部分である。
【００２４】
ここで、ＭＴＣＭ方式を利用して信号の符号化をおこなうマルチプルトレリス符号化変調部２２について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３はマルチプルトレリス符号化変調部２２に係るトレリス遷移図であり、図４は８ＰＳＫ信号点のマッピングを示した座標系である。マルチプルトレリス符号化変調部２２は、例えば、４ｂｉｔの並列入力に対して、３ｂｉｔの４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を出力するものであり、その符号化率は４／１２である。また、各トレリス遷移を表す符号化変調の数は４で、任意の二つの状態間遷移のパス数は８である。このマルチプルトレリス符号化変調部２２の符号化に関して、簡単な具体例を挙げて説明する。例えば、マルチプルトレリス符号化変調部２２が状態「０」のときに、入力信号「０」が２進数４ｂｉｔ「００００」で入力された場合、４つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）として（０，０，０，０）が並列に出力され、状態は「０」のままとなる。同様に、状態が「０」のときに、入力信号「８」が２進数４ｂｉｔ「１０００」で入力された場合、４つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）として（０，４，０，４）が並列に出力され、状態は「１」に遷移する。なお、出力される３ｂｉｔの各シンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は、２進数や１０進数の信号としてではなく、図４に示した座標系における信号点としてマッピングされて出力される。
【００２５】
次に、シンボル割当部２４について、図５を参照しつつ説明する。図５は、シンボル割当部２４が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。図５に示すように、マルチプルトレリス符号化変調部２２から受け付けた４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を、例えば２つのアンテナＡＴ（１）１，ＡＴ（１）２に割り当てる場合（Ｎ＝２）に付いて説明する。シンボル割当部２４は、マルチプルトレリス符号化変調部２２から並列に出力された４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４のうち、シンボルＸ１及びＸ４をアンテナＡＴ（１）１に割り当て、シンボルＸ２及びＸ３をアンテナＡＴ（１）２に割り当てるような構成を有している。このように、シンボル割当部２４は、符号化変調利得が最大となるように、複数のシンボルを各アンテナに割り当てる。なお、マルチプルトレリス符号化変調部２２が出力するシンボルの数は、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎの数の倍数となっているため、このような場合には、効率よくダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００２６】
ここで、伝搬路においては、ＭＴＣＭ方式の誤り特性（シンボル誤り率特性）に影響を及ぼす要素は、符号化自身の最小重み特性（任意の２つのシンボル間における重みの最小値）と伝搬路の性質とであり、ＭＴＣＭ方式のダイバーシチ利得及び符号化利得はこれら２つの要素によって決定されることが知られている。すなわち、時間領域における理想的なチャネルインターリーバが存在する場合、すなわち、各シンボルにおいて完全に独立なフェージング変動を受ける場合には、ＭＴＣＭ方式のダイバーシチ利得と符号化変調利得はそれぞれ、最小シンボル重みと各重みにおける二乗ユークリッド距離の積によって決まる。このことは、「Ｄａｒｉｓｈ Ｄｉｖｓａｌａｒ ａｎｄ Ｍａｒｖｉｎ Ｓｉｍｏｎ，”ＴｈｅＤｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ ＭＰＳＫ ｆｏｒ Ｆａｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｒｉｔｅｒｉａ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ３６，Ｎｏ．９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９８８」に記載されている。
【００２７】
従って、より高い符号化変調利得を得るためには、以下の２つの条件を満たすようにシンボル割当部２４を構成する必要がある。
（ａ）各アンテナの平均距離の合計が同じになるように割り当てる。
（ｂ）平均距離が同じ（又は近い）シンボルは異なるアンテナに割り当てる。
【００２８】
（ａ）各シンボルは信号点にマッピングされて、シンボル割当部２４に送られる。これら４つのシンボルについて、図４に示した座標系における、各シンボルが取りうる全ての信号点と任意の点（例えば、座標中心Ｏ）との距離の平均値（平均距離）を予め求めておく。そして、求められた各シンボルの平均距離に基づき、各アンテナについて平均距離の合計が同じになるように、アンテナに割り当てるシンボルの組を決定し、それに従うようにシンボル割当部２４を構成する。
【００２９】
（ｂ）なお、複数のシンボルの平均距離が同じである場合には、信号点の重畳が多いシンボル同士（例えば、図３におけるＸ１とＸ３、Ｘ２とＸ４）が同じアンテナにならないように、シンボル割当部２４を構成する。
【００３０】
以上のようにして決定された割当パターン（シンボル割当部２４の構成に関する情報）は、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送られ（図２の矢印Ａ参照）、その情報に基づいてマルチプルトレリス符号化変調復号部３４は復号をおこなう。
【００３１】
通信システム１０においては、Ｓ／Ｐ変換部２０により直列信号が並列信号に変換された後、それらの並列信号はマルチプルトレリス符号化変調部２２に入力される。入力された並列信号は、マルチプルトレリス符号化変調部２２において符号化され、Ｔ系列の複数のシンボルが、マルチプルトレリス符号化変調部２２から並列にシンボル割当部２４に出力される。そして、シンボル割当部２４が割り当てたシンボルが、複数の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送出される。すなわち、通信システム１０における送信機１２においては、マルチプルトレリス符号化変調部２２から出力される複数のシンボルを、複数の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送出している。このように、送信機１２では、複数のシンボルを複数の送信アンテナから時間的に短縮された状態で送出するため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の通信システム（図６参照）に比べて、シンボルの伝送速度の向上が実現されている。また、複数のアンテナを利用することに伴い、ダイバーシチ利得及び符号化利得が向上するため、図７に示すように誤り特性が改善される。なお、図７は、Ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｆａｄｉｎｇ伝搬路での誤り特性を、従来技術に係る送信機と比較したグラフである。なお、図７のグラフにおいて、横軸は全送信電力に対する雑音電力の比率（ｄＢ）を示し、縦軸は通信容量（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）を示している。
【００３２】
またシンボル割当部２４により、より高い符号化変調利得が得られるようにアンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎに複数のシンボルを割り当てることにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得が向上されている。
【００３３】
図８に、上述した第１の実施形態と一部異なる送信機及び受信機を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態と一部異なる態様の送信機及び受信機のブロック構成図である。なお、上述した実施形態においては、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４には、シンボル割当部２４から割当パターンが送られる態様を示したが、図８に示したように、受信機１６の割当パターン計算部３９が割当パターンを計算して、算出した割当パターンをマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送る態様であってもよい。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る通信システムについて、図９を参照しつつ説明する。図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００３５】
図９（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、上述したマルチプルトレリス符号化変調部２２を複数組み合わせたマルチプルトレリス符号化変調部群４０を備える点でのみ、第１の実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図９（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、信号分離部４２と、シンボル逆割当部４４と、上述したマルチプルトレリス符号化変調復号部３４を複数組み合わせたマルチプルトレリス符号化変調復号部群４６とを備える点でのみ、第１の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００３６】
信号分離部４２は、図１０に示したような回路構成によって所望の信号を検出できる手法を実現したものであり、この信号分離部４２よれば、複数の異なるマルチプルトレリス符号化変調部２２から出力されたシンボルを分離することができる。なお、この信号分離手段４２は、従来の最大尤度判定法を利用する回路構成であってもよい。
【００３７】
シンボル逆割当部４４は、シンボル割当部２４から送られてきた信号に基づき（図９の矢印Ｂ参照）、マルチプルトレリス符号化変調復号部群４６のマルチプルトレリス符号化変調復号部３４のそれぞれに対して、対応するシンボルを送る。すなわち、シンボル逆割当部４４は、シンボル割当部２４と同等のアルゴリズムによって、各マルチプルトレリス符号化変調復号部３４に対して適切なシンボルを割り当てる。
【００３８】
このように複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を備える送信機１２におけるシンボル割当部２４の構成について、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。図１１は、シンボル割当部２４が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。図１２は、各マルチプルトレリス符号化変調部２２に係るトレリス遷移図である。
【００３９】
この２つのマルチプルトレリス符号化変調部２２の符号化に関して、簡単な具体例を挙げて説明する。例えば、一方のマルチプルトレリス符号化変調部２２が状態「０」のときに、入力信号「０」が２進数２ｂｉｔ「００」で入力された場合、２つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２）として（０，０）が並列に出力され、状態は「０」のままとなる。同様に、状態が「０」のときに、入力信号「２」が２進数２ｂｉｔ「１０」で入力された場合、２つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２）として（０，２）が並列に出力され、状態は「１」に遷移する。なお、２つのマルチプルトレリス符号化変調部２２のトレリス遷移は同様であるため、シンボルＸ３及びＸ４を出力するマルチプルトレリス符号化変調部２２についての説明は省略する。
【００４０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る通信システムについて、図１３を参照しつつ説明する。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００４１】
図１３（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、図６（ａ）に示した第２実施形態に係る送信機１２と同等の構成を有している。また、図１３（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、シンボル割当決定部４８を備える点でのみ、第２の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００４２】
受信機１６のシンボル割当決定部４８は、伝搬路推定部３８の検出結果に基づいて伝搬路１４のフェージング状態を検出し、より高い符号化利得を得るように、送信機１２のシンボル割当部２４に対して割り当て変更指示（図１３の矢印Ｃ参照）を送る。このように、受信機１６が伝搬路１４の状態をセンシングして、送信機１２にフィードバックすることにより、常に良好な符号化利得を得ることができるため、誤り特性が向上する。
【００４３】
なお、より高い符号化利得を得るには、各送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送信されるシンボルのＳＮＲ合計をρ１，・・，ρＮとし、各送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎに割り当てられるシンボルの平均距離の合計をＤ１，・・，ＤＮとしたときに、符号化利得に比例する関数：Ｇ＝ρ１Ｄ１＋・・＋ρＮＤＮにおいて、Ｇが最大となるようにシンボルの割り当てを調整すればよい。このようにすることにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得を向上することができる。
【００４４】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る通信システムについて、図１４を参照しつつ説明する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ、本発明の第４の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００４５】
図１４（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、ビット割当部（切替手段）５０を備える点でのみ、図６（ａ）に示した第２実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図１４（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、ビットシンボル割当決定部５２と、ビット逆割当部５４とを備える点でのみ、第２の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００４６】
受信機１６のビットシンボル割当決定部５２は、伝搬路推定部３８の検出結果から、伝搬路１４における通信容量が最大となるように、送信機１２のビット割当部５０に対して指示信号（切り替え指示）を送る。ビット割当部５０は、上述したシンボル割当決定部４８と同じ働きをすると共に、ビットシンボル割当決定部５２から受け付けた指示信号に基づき、Ｓ／Ｐ変換部２０から受け付けたＫ系列の情報ビットそれぞれを、所定のマルチプルトレリス符号化変調部２２に割り当てる。なお、ビット逆割当部５４は、ビットシンボル割当決定部５２からの指示信号によりビット割当部５０がおこなった割り当てを復元する。
【００４７】
また、ビット割当部５０は、１つのマルチプルトレリス符号化変調部２２に選択的に情報ビットを割り当てることにより、所望のマルチプルトレリス符号化変調部２２のみを利用した復号化をおこなうことができる。この場合、誤りがより少ないマルチプルトレリス符号化変調部２２によってトレリス符号化をおこなうことができる。
【００４８】
以上で説明した第２の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態においては、複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を有するマルチプルトレリス符号化変調部群４０により、トレリス符号化がおこなわれる。このように、送信機１２が複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を備える場合には、Ｓ／Ｐ変換部２０から出力されるビット信号を複合的に処理したり、伝送信号のブロックサイズを短縮化したりすることができるため、符号化処理の能力向上及び伝送速度の向上が図られる。
【００４９】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る通信システムについて、図１５を参照しつつ説明する。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、本発明の第５の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００５０】
図１５（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、図２（ａ）に示したシンボル割当部２４に代えて、Ｐ／Ｓ変換部（直列変換手段）５６とスイッチング部（スイッチング手段）５８とが備えられている点で、第１の実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図１５（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、受信アンテナＡＴ（２）１が１本である点、ベースバンド信号生成部３２の出力シンボルがＳ／Ｐ変換部６０を介してマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に入力される点でのみ、第１の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００５１】
この実施形態においては、送信機１２のＰ／Ｓ変換部５６によって、マルチプルトレリス符号化変調部２２からのＳ系列のシンボルは、直列のシンボル系列に変換される。そして、図１６に示しているように、直列のシンボル系列はスイッチング部５８において、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎまで延びる各ブランチに所定間隔で循環的に分配される。そのため、シンボルは、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎのいずれかから時系列的に連続に送出されるため、受信機１６は１本の受信アンテナＡＴ（２）１で受信することができる。受信アンテナＡＴ（２）１で受信された直列のシンボル系列は、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４の前段に位置するＳ／Ｐ変換部６０において並列のＳ系列シンボルに変換される。このように、適宜スイッチング部５８を採用することで、受信機１６の処理能力が低い場合などに対応することも可能である。
【００５２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、符号誤り率のさらなる低減のために、インターリーバを利用してもよい。また、送信機が、マルチプルトレリス符号化変調部から出力されるシンボルと同じ数の送信アンテナを備え、理論上、最大のダイバーシチ利得を得るよう、各送信アンテナから一つずつシンボル系列を送出してもよい。さらに、マルチプルトレリス符号化変調部が出力するシンボルの数は、必ずしも送信機の送信アンテナの数の倍数となっている必要はない。すなわち、図１７に示すように、送信アンテナ（アンテナα、アンテナβ及びアンテナγ）が３本であって、シンボル割当部に入力されるシンボル数が４つであってもよい。この場合、シンボル割当部が、シンボル数とアンテナ数の最小公倍数の数のシンボルをシンボル割当の一単位として蓄え、アンテナ数の数だけ順次出力する。このとき、各アンテナから送出されるシンボルの平均距離の合計が同じになるように、蓄えたシンボルからアンテナに割り当てるシンボルを適宜抽出することで、高い符号化変調利得が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送速度の向上が図られた送信機、通信システム及びシンボル送信方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムを示したブロック構成図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図３】マルチプルトレリス符号化変調部に係るトレリス遷移図である。
【図４】８ＰＳＫ信号点のマッピングを示した座標系である。
【図５】シンボル割当部が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、従来技術に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図７】Ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｆａｄｉｎｇ伝搬路での誤り特性を、従来技術に係る送信機と比較したグラフである。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態と異なる態様の送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る信号分離部の回路構成を示した図である。
【図１１】シンボル割当部が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。
【図１２】各マルチプルトレリス符号化変調部に係るトレリス遷移図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ、本発明の第４の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、本発明の第５の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るスイッチング部の切り替えの状態を示した図である。
【図１７】（ａ）本発明に係るシンボル割当部の一態様を示した図であり、（ｂ）アンテナから送出されるシンボルを時系列に並べた表である。
【符号の説明】
１０…通信システム、１２…送信機、１４…伝搬路、１６…受信機、２０…Ｓ／Ｐ変換部、２２…マルチプルトレリス符号化変調部、２４…シンボル割当部、３４…マルチプルトレリス符号化変調復号部、５０…ビット割当部、ＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎ…送信アンテナ、ＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍ…受信アンテナ、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４…シンボル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレリス符号化変調方式が適用されたデジタル伝送に利用される送信機、通信システム及びシンボル送信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信システムにおいては、受信誤りを低減して通信品質を向上するために、誤り訂正符号化を使用するのが一般的である。そして、周波数利用効率の高いシステムの構築には、多値数の高い信号マッピング方法の利用が不可欠である。そこで、符号化利得を高めるために符号化と変調（変調信号点へのマッピング）を一体化した技術に、トレリス符号化変調（ＴＣＭ：Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に関する技術がある。このＴＣＭ方式の一種に、トレリス状態遷移において、二つの状態間遷移を複数の符号化変調シンボルで表すマルチプルトレリス符号化変調（ＭＴＣＭ）方式がある。そして、同じ状態数、変調多値数及び拘束長においては、このＭＴＣＭ方式の方がＴＣＭ方式より距離特性に優れていることが、下記非特許文献１において証明されている。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｄａｒｉｓｈ Ｄｉｖｓａｌａｒ ａｎｄ Ｍａｒｖｉｎ Ｓｉｍｏｎ，”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＭＴＣＭ）”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ，１９８８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の通信システムには、次のような課題が存在している。すなわち、通信システムの送信機及び受信機はそれぞれ一本のアンテナを備えており、送信機のマルチプルトレリス符号化変調手段から出力された複数のシンボルは、１本のシンボル系列に直列変換され、送信機から受信機に送られる。このように複数のシンボルをシンボル系列に変換する場合には、一定時間内に伝送されるシンボルの数、すなわちシンボルの伝送速度が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、伝送速度の向上が図られた送信機、通信システム及びシンボル送信方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る送信機は、入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを並列に出力する符号化変調手段と、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段とを備え、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てることを特徴とする。
【０００７】
この送信機においては、符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されるため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の送信機に比べて、伝送速度の向上が図られている。この場合、アンテナの本数が予め決められている場合などにおいて、シンボル割当手段が所定の規則に従ってシンボル割り当てをおこなうことにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００１１】
また、符号化変調手段が出力するシンボルの数は、送信アンテナの数の倍数であることが好ましい。この場合、効率よくダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る通信システムは、入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力する符号化変調手段と、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、符号化変調手段から並列に出力された複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段とを有し、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てる送信機と、送信機の送信アンテナから送出されたシンボルを受信する受信アンテナと、この受信アンテナによって受信したシンボルを復号化する復号手段とを有する受信機とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この通信システムにおいては、送信機の符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されて受信機の受信アンテナに到達し、復号される。このように複数の送信アンテナを用いた場合、送信機の１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の通信システムに比べて、伝送速度の向上が図られている。
【００１６】
本発明に係るシンボル送信方法は、入力された信号を符号化変調して送信する送信機において、並列変換手段が、入力された直列信号を並列信号に変換するステップと、符号化変調手段が、並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力するステップと、シンボル割当手段が、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るステップと、符号化変調手段から並列に出力されシンボル割当手段によって送られた複数のシンボルを、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出するステップとを備え、複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るステップにおいて、シンボル割当手段は、符号化変調手段の出力するシンボルの数が送信アンテナの本数より多い場合には、符号化変調手段の出力した複数のシンボル各々の平均距離に基づき、複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に割り当てることを特徴とする。
【００１７】
このシンボル送信方法においては、符号化変調手段から出力される複数のシンボルは、複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出されるため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来のシンボル送信方法に比べて、伝送速度の向上が図られている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る送信機、通信システム及びシンボル送信方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムを示したブロック構成図である。図１に示すように、通信システム１０は、送信機１２が備える符号化部により入力信号をマルチプルトレリス符号化変調（以下、ＭＴＣＭと略す。）方式で符号化し、その出力を例えば無線等によって雑音のある伝搬路１４を介して受信機１６に対して送信し、この受信機１６が備える復号部より復号する通信モデルに適用したデータ伝送システムである。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る通信システムについて、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、入力される直列信号を並列信号（Ｋ系列の情報ビット）に変換するＳ／Ｐ変換部（並列変換手段）２０と、並列信号が入力されるとＴ個のシンボルを並列に出力するマルチプルトレリス符号化変調部（符号化変調手段）２２と、並列に出力されたシンボルをＮ個の伝送路（ブランチ）に分配するシンボル割当部（シンボル割当手段）２４と、ブランチ毎に設けられた変調部２６及び増幅部２８と、各増幅部２８から出力されるシンボルを送出するＮ本の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎとを備えている。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、Ｍ本の受信アンテナＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍと、各受信アンテナから延びる伝送路のそれぞれに設けられた増幅部３０及びベースバンド信号生成部３２と、各ベースバンド信号生成部３２から出力されるシンボルを受け取って復号化された信号を並列に出力するマルチプルトレリス符号化変調復号部３４と、マルチプルトレリス符号化変調復号部（復号手段）３４から並列に出力された信号を直列信号に変換するＰ／Ｓ変換部３６とを備えている。また、受信機１６は、一般的に利用されている公知のパイロット信号を用いて、それぞれのシンボルの振幅誤差及び位相誤差を検出する伝搬路推定部３８を備えており、伝搬路推定部３８の誤差検出結果はマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送られて復号化の際に利用される。
【００２３】
ベースバンド信号生成部３２は、通信システム１０の伝搬路１４において用いられる搬送波信号（ベースバンド信号）を生成すると共に、この信号と受信アンテナＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍで受信した信号とを比較して、シンボル成分を取り出す部分である。
【００２４】
ここで、ＭＴＣＭ方式を利用して信号の符号化をおこなうマルチプルトレリス符号化変調部２２について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３はマルチプルトレリス符号化変調部２２に係るトレリス遷移図であり、図４は８ＰＳＫ信号点のマッピングを示した座標系である。マルチプルトレリス符号化変調部２２は、例えば、４ｂｉｔの並列入力に対して、３ｂｉｔの４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を出力するものであり、その符号化率は４／１２である。また、各トレリス遷移を表す符号化変調の数は４で、任意の二つの状態間遷移のパス数は８である。このマルチプルトレリス符号化変調部２２の符号化に関して、簡単な具体例を挙げて説明する。例えば、マルチプルトレリス符号化変調部２２が状態「０」のときに、入力信号「０」が２進数４ｂｉｔ「００００」で入力された場合、４つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）として（０，０，０，０）が並列に出力され、状態は「０」のままとなる。同様に、状態が「０」のときに、入力信号「８」が２進数４ｂｉｔ「１０００」で入力された場合、４つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）として（０，４，０，４）が並列に出力され、状態は「１」に遷移する。なお、出力される３ｂｉｔの各シンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は、２進数や１０進数の信号としてではなく、図４に示した座標系における信号点としてマッピングされて出力される。
【００２５】
次に、シンボル割当部２４について、図５を参照しつつ説明する。図５は、シンボル割当部２４が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。図５に示すように、マルチプルトレリス符号化変調部２２から受け付けた４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を、例えば２つのアンテナＡＴ（１）１，ＡＴ（１）２に割り当てる場合（Ｎ＝２）に付いて説明する。シンボル割当部２４は、マルチプルトレリス符号化変調部２２から並列に出力された４つのシンボルＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４のうち、シンボルＸ１及びＸ４をアンテナＡＴ（１）１に割り当て、シンボルＸ２及びＸ３をアンテナＡＴ（１）２に割り当てるような構成を有している。このように、シンボル割当部２４は、符号化変調利得が最大となるように、複数のシンボルを各アンテナに割り当てる。なお、マルチプルトレリス符号化変調部２２が出力するシンボルの数は、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎの数の倍数となっているため、このような場合には、効率よくダイバーシチ利得を向上させることができる。
【００２６】
ここで、伝搬路においては、ＭＴＣＭ方式の誤り特性（シンボル誤り率特性）に影響を及ぼす要素は、符号化自身の最小重み特性（任意の２つのシンボル間における重みの最小値）と伝搬路の性質とであり、ＭＴＣＭ方式のダイバーシチ利得及び符号化利得はこれら２つの要素によって決定されることが知られている。すなわち、時間領域における理想的なチャネルインターリーバが存在する場合、すなわち、各シンボルにおいて完全に独立なフェージング変動を受ける場合には、ＭＴＣＭ方式のダイバーシチ利得と符号化変調利得はそれぞれ、最小シンボル重みと各重みにおける二乗ユークリッド距離の積によって決まる。このことは、「Ｄａｒｉｓｈ Ｄｉｖｓａｌａｒ ａｎｄ Ｍａｒｖｉｎ Ｓｉｍｏｎ，”ＴｈｅＤｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ ＭＰＳＫ ｆｏｒ Ｆａｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｒｉｔｅｒｉａ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ３６，Ｎｏ．９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９８８」に記載されている。
【００２７】
従って、より高い符号化変調利得を得るためには、以下の２つの条件を満たすようにシンボル割当部２４を構成する必要がある。
（ａ）各アンテナの平均距離の合計が同じになるように割り当てる。
（ｂ）平均距離が同じ（又は近い）シンボルは異なるアンテナに割り当てる。
【００２８】
（ａ）各シンボルは信号点にマッピングされて、シンボル割当部２４に送られる。これら４つのシンボルについて、図４に示した座標系における、各シンボルが取りうる全ての信号点と任意の点（例えば、座標中心Ｏ）との距離の平均値（平均距離）を予め求めておく。そして、求められた各シンボルの平均距離に基づき、各アンテナについて平均距離の合計が同じになるように、アンテナに割り当てるシンボルの組を決定し、それに従うようにシンボル割当部２４を構成する。
【００２９】
（ｂ）なお、複数のシンボルの平均距離が同じである場合には、信号点の重畳が多いシンボル同士（例えば、図３におけるＸ１とＸ３、Ｘ２とＸ４）が同じアンテナにならないように、シンボル割当部２４を構成する。
【００３０】
以上のようにして決定された割当パターン（シンボル割当部２４の構成に関する情報）は、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送られ（図２の矢印Ａ参照）、その情報に基づいてマルチプルトレリス符号化変調復号部３４は復号をおこなう。
【００３１】
通信システム１０においては、Ｓ／Ｐ変換部２０により直列信号が並列信号に変換された後、それらの並列信号はマルチプルトレリス符号化変調部２２に入力される。入力された並列信号は、マルチプルトレリス符号化変調部２２において符号化され、Ｔ系列の複数のシンボルが、マルチプルトレリス符号化変調部２２から並列にシンボル割当部２４に出力される。そして、シンボル割当部２４が割り当てたシンボルが、複数の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送出される。すなわち、通信システム１０における送信機１２においては、マルチプルトレリス符号化変調部２２から出力される複数のシンボルを、複数の送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送出している。このように、送信機１２では、複数のシンボルを複数の送信アンテナから時間的に短縮された状態で送出するため、１つのアンテナから複数のシンボルが順次送出される従来の通信システム（図６参照）に比べて、シンボルの伝送速度の向上が実現されている。また、複数のアンテナを利用することに伴い、ダイバーシチ利得及び符号化利得が向上するため、図７に示すように誤り特性が改善される。なお、図７は、Ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｆａｄｉｎｇ伝搬路での誤り特性を、従来技術に係る送信機と比較したグラフである。なお、図７のグラフにおいて、横軸は全送信電力に対する雑音電力の比率（ｄＢ）を示し、縦軸は通信容量（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）を示している。
【００３２】
またシンボル割当部２４により、より高い符号化変調利得が得られるようにアンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎに複数のシンボルを割り当てることにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得が向上されている。
【００３３】
図８に、上述した第１の実施形態と一部異なる送信機及び受信機を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態と一部異なる態様の送信機及び受信機のブロック構成図である。なお、上述した実施形態においては、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４には、シンボル割当部２４から割当パターンが送られる態様を示したが、図８に示したように、受信機１６の割当パターン計算部３９が割当パターンを計算して、算出した割当パターンをマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に送る態様であってもよい。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る通信システムについて、図９を参照しつつ説明する。図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００３５】
図９（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、上述したマルチプルトレリス符号化変調部２２を複数組み合わせたマルチプルトレリス符号化変調部群４０を備える点でのみ、第１の実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図９（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、信号分離部４２と、シンボル逆割当部４４と、上述したマルチプルトレリス符号化変調復号部３４を複数組み合わせたマルチプルトレリス符号化変調復号部群４６とを備える点でのみ、第１の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００３６】
信号分離部４２は、図１０に示したような回路構成によって所望の信号を検出できる手法を実現したものであり、この信号分離部４２よれば、複数の異なるマルチプルトレリス符号化変調部２２から出力されたシンボルを分離することができる。なお、この信号分離手段４２は、従来の最大尤度判定法を利用する回路構成であってもよい。
【００３７】
シンボル逆割当部４４は、シンボル割当部２４から送られてきた信号に基づき（図９の矢印Ｂ参照）、マルチプルトレリス符号化変調復号部群４６のマルチプルトレリス符号化変調復号部３４のそれぞれに対して、対応するシンボルを送る。すなわち、シンボル逆割当部４４は、シンボル割当部２４と同等のアルゴリズムによって、各マルチプルトレリス符号化変調復号部３４に対して適切なシンボルを割り当てる。
【００３８】
このように複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を備える送信機１２におけるシンボル割当部２４の構成について、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。図１１は、シンボル割当部２４が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。図１２は、各マルチプルトレリス符号化変調部２２に係るトレリス遷移図である。
【００３９】
この２つのマルチプルトレリス符号化変調部２２の符号化に関して、簡単な具体例を挙げて説明する。例えば、一方のマルチプルトレリス符号化変調部２２が状態「０」のときに、入力信号「０」が２進数２ｂｉｔ「００」で入力された場合、２つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２）として（０，０）が並列に出力され、状態は「０」のままとなる。同様に、状態が「０」のときに、入力信号「２」が２進数２ｂｉｔ「１０」で入力された場合、２つのシンボル（Ｘ１，Ｘ２）として（０，２）が並列に出力され、状態は「１」に遷移する。なお、２つのマルチプルトレリス符号化変調部２２のトレリス遷移は同様であるため、シンボルＸ３及びＸ４を出力するマルチプルトレリス符号化変調部２２についての説明は省略する。
【００４０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る通信システムについて、図１３を参照しつつ説明する。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００４１】
図１３（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、図６（ａ）に示した第２実施形態に係る送信機１２と同等の構成を有している。また、図１３（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、シンボル割当決定部４８を備える点でのみ、第２の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００４２】
受信機１６のシンボル割当決定部４８は、伝搬路推定部３８の検出結果に基づいて伝搬路１４のフェージング状態を検出し、より高い符号化利得を得るように、送信機１２のシンボル割当部２４に対して割り当て変更指示（図１３の矢印Ｃ参照）を送る。このように、受信機１６が伝搬路１４の状態をセンシングして、送信機１２にフィードバックすることにより、常に良好な符号化利得を得ることができるため、誤り特性が向上する。
【００４３】
なお、より高い符号化利得を得るには、各送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎから送信されるシンボルのＳＮＲ合計をρ１，・・，ρＮとし、各送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎに割り当てられるシンボルの平均距離の合計をＤ１，・・，ＤＮとしたときに、符号化利得に比例する関数：Ｇ＝ρ１Ｄ１＋・・＋ρＮＤＮにおいて、Ｇが最大となるようにシンボルの割り当てを調整すればよい。このようにすることにより、誤り符号率を抑制しつつダイバーシチ利得を向上することができる。
【００４４】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る通信システムについて、図１４を参照しつつ説明する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ、本発明の第４の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００４５】
図１４（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、ビット割当部（切替手段）５０を備える点でのみ、図６（ａ）に示した第２実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図１４（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、ビットシンボル割当決定部５２と、ビット逆割当部５４とを備える点でのみ、第２の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００４６】
受信機１６のビットシンボル割当決定部５２は、伝搬路推定部３８の検出結果から、伝搬路１４における通信容量が最大となるように、送信機１２のビット割当部５０に対して指示信号（切り替え指示）を送る。ビット割当部５０は、上述したシンボル割当決定部４８と同じ働きをすると共に、ビットシンボル割当決定部５２から受け付けた指示信号に基づき、Ｓ／Ｐ変換部２０から受け付けたＫ系列の情報ビットそれぞれを、所定のマルチプルトレリス符号化変調部２２に割り当てる。なお、ビット逆割当部５４は、ビットシンボル割当決定部５２からの指示信号によりビット割当部５０がおこなった割り当てを復元する。
【００４７】
また、ビット割当部５０は、１つのマルチプルトレリス符号化変調部２２に選択的に情報ビットを割り当てることにより、所望のマルチプルトレリス符号化変調部２２のみを利用した復号化をおこなうことができる。この場合、誤りがより少ないマルチプルトレリス符号化変調部２２によってトレリス符号化をおこなうことができる。
【００４８】
以上で説明した第２の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態においては、複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を有するマルチプルトレリス符号化変調部群４０により、トレリス符号化がおこなわれる。このように、送信機１２が複数のマルチプルトレリス符号化変調部２２を備える場合には、Ｓ／Ｐ変換部２０から出力されるビット信号を複合的に処理したり、伝送信号のブロックサイズを短縮化したりすることができるため、符号化処理の能力向上及び伝送速度の向上が図られる。
【００４９】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る通信システムについて、図１５を参照しつつ説明する。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、本発明の第５の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【００５０】
図１５（ａ）に示すように、この実施形態に係る送信機１２は、図２（ａ）に示したシンボル割当部２４に代えて、Ｐ／Ｓ変換部（直列変換手段）５６とスイッチング部（スイッチング手段）５８とが備えられている点で、第１の実施形態に係る送信機１２と異なる。また、図１５（ｂ）に示すように、この実施形態に係る受信機１６は、受信アンテナＡＴ（２）１が１本である点、ベースバンド信号生成部３２の出力シンボルがＳ／Ｐ変換部６０を介してマルチプルトレリス符号化変調復号部３４に入力される点でのみ、第１の実施形態に係る受信機１６と異なる。
【００５１】
この実施形態においては、送信機１２のＰ／Ｓ変換部５６によって、マルチプルトレリス符号化変調部２２からのＳ系列のシンボルは、直列のシンボル系列に変換される。そして、図１６に示しているように、直列のシンボル系列はスイッチング部５８において、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎまで延びる各ブランチに所定間隔で循環的に分配される。そのため、シンボルは、送信アンテナＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎのいずれかから時系列的に連続に送出されるため、受信機１６は１本の受信アンテナＡＴ（２）１で受信することができる。受信アンテナＡＴ（２）１で受信された直列のシンボル系列は、マルチプルトレリス符号化変調復号部３４の前段に位置するＳ／Ｐ変換部６０において並列のＳ系列シンボルに変換される。このように、適宜スイッチング部５８を採用することで、受信機１６の処理能力が低い場合などに対応することも可能である。
【００５２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、符号誤り率のさらなる低減のために、インターリーバを利用してもよい。また、送信機が、マルチプルトレリス符号化変調部から出力されるシンボルと同じ数の送信アンテナを備え、理論上、最大のダイバーシチ利得を得るよう、各送信アンテナから一つずつシンボル系列を送出してもよい。さらに、マルチプルトレリス符号化変調部が出力するシンボルの数は、必ずしも送信機の送信アンテナの数の倍数となっている必要はない。すなわち、図１７に示すように、送信アンテナ（アンテナα、アンテナβ及びアンテナγ）が３本であって、シンボル割当部に入力されるシンボル数が４つであってもよい。この場合、シンボル割当部が、シンボル数とアンテナ数の最小公倍数の数のシンボルをシンボル割当の一単位として蓄え、アンテナ数の数だけ順次出力する。このとき、各アンテナから送出されるシンボルの平均距離の合計が同じになるように、蓄えたシンボルからアンテナに割り当てるシンボルを適宜抽出することで、高い符号化変調利得が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送速度の向上が図られた送信機、通信システム及びシンボル送信方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムを示したブロック構成図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図３】マルチプルトレリス符号化変調部に係るトレリス遷移図である。
【図４】８ＰＳＫ信号点のマッピングを示した座標系である。
【図５】シンボル割当部が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、従来技術に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図７】Ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｆａｄｉｎｇ伝搬路での誤り特性を、従来技術に係る送信機と比較したグラフである。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態と異なる態様の送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る信号分離部の回路構成を示した図である。
【図１１】シンボル割当部が２つのアンテナにシンボルを割り当てる状態を示した図である。
【図１２】各マルチプルトレリス符号化変調部に係るトレリス遷移図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）はそれぞれ、本発明の第４の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、本発明の第５の実施形態に係る送信機及び受信機のブロック構成図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るスイッチング部の切り替えの状態を示した図である。
【図１７】（ａ）本発明に係るシンボル割当部の一態様を示した図であり、（ｂ）アンテナから送出されるシンボルを時系列に並べた表である。
【符号の説明】
１０…通信システム、１２…送信機、１４…伝搬路、１６…受信機、２０…Ｓ／Ｐ変換部、２２…マルチプルトレリス符号化変調部、２４…シンボル割当部、３４…マルチプルトレリス符号化変調復号部、５０…ビット割当部、ＡＴ（１）１〜ＡＴ（１）Ｎ…送信アンテナ、ＡＴ（２）１〜ＡＴ（２）Ｍ…受信アンテナ、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４…シンボル。
Claims (5)
- 入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、
前記並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを並列に出力する符号化変調手段と、
前記符号化変調手段から並列に出力された前記複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、
前記符号化変調手段から並列に出力された前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段と
を備え、
前記シンボル割当手段は、前記符号化変調手段の出力するシンボルの数が前記送信アンテナの本数より多い場合には、前記符号化変調手段の出力した前記複数のシンボル各々の平均距離に基づき、前記複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に割り当てる、送信機。 - 前記シンボル割当手段は、前記複数のシンボルのうち平均距離が同じ又は略同じシンボルが複数ある場合、この同じ又は略同じ平均距離を有する複数のシンボル各々を互いに異なる送信アンテナに割り当てる、請求項１に記載の送信機。
- 前記符号化変調手段が出力するシンボルの数は、前記送信アンテナの数の倍数である、請求項１又は２に記載の送信機。
- 入力された直列信号を並列信号に変換する並列変換手段と、
前記並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力する符号化変調手段と、
前記符号化変調手段から並列に出力された前記複数のシンボルを、複数の伝搬路に送出する複数の送信アンテナと、
前記符号化変調手段から並列に出力された前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に送るシンボル割当手段と
を有し、
前記シンボル割当手段は、前記符号化変調手段の出力するシンボルの数が前記送信アンテナの本数より多い場合には、前記符号化変調手段の出力した前記複数のシンボル各々の平均距離に基づき、前記複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に割り当てる送信機と、
前記送信機の前記送信アンテナから送出された前記シンボルを受信する受信アンテナと、
この受信アンテナによって受信したシンボルを復号化する復号手段と
を有する受信機と
を備える、通信システム。 - 入力された信号を符号化変調して送信する送信機において、
並列変換手段が、入力された直列信号を並列信号に変換するステップと、
符号化変調手段が、前記並列変換手段から出力された並列信号のトレリス符号化をおこない、複数のシンボルを出力するステップと、
シンボル割当手段が、前記符号化変調手段の出力した前記複数のシンボル各々を複数の送信アンテナ各々に送るステップと、
前記符号化変調手段から並列に出力され前記シンボル割当手段によって送られた前記複数のシンボルを、前記複数の送信アンテナから複数の伝搬路に送出するステップと
を備え、
前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に送るステップにおいて、前記シンボル割当手段は、前記符号化変調手段の出力するシンボルの数が前記送信アンテナの本数より多い場合には、前記符号化変調手段の出力した前記複数のシンボル各々の平均距離に基づき、前記複数の送信アンテナ各々について平均距離の合計が同じになるように前記複数のシンボル各々を前記複数の送信アンテナ各々に割り当てる、シンボル送信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003203296A JP4377624B2 (ja) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | 送信機、通信システム及びシンボル送信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003203296A JP4377624B2 (ja) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | 送信機、通信システム及びシンボル送信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005051328A JP2005051328A (ja) | 2005-02-24 |
| JP4377624B2 true JP4377624B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=34262719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003203296A Expired - Fee Related JP4377624B2 (ja) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | 送信機、通信システム及びシンボル送信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4377624B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4843650B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2011-12-21 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送装置 |
-
2003
- 2003-07-29 JP JP2003203296A patent/JP4377624B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005051328A (ja) | 2005-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4915450B2 (ja) | ネットワーク符号化方法およびネットワーク符号化装置 | |
| CN1833420B (zh) | 选择传输参数的技术 | |
| CN101385357B (zh) | 将不等错误保护应用于通过无线信道传输的未压缩视频的方法和系统 | |
| JP5235629B2 (ja) | 無線通信装置の符号化及び変調方法、並びに復号方法 | |
| CN101534146B (zh) | 数据中继装置、通信装置及数据中继方法 | |
| US5642384A (en) | Trellis coded modulation scheme with low envelope variation for mobile radio by constraining a maximum modulus of a differential phase angle | |
| JP4652856B2 (ja) | 無線送信装置、無線通信システム、無線送信方法及び送受信方法 | |
| US20110135029A1 (en) | Transmitter, transmission method, receiver, and reception method | |
| JP4939468B2 (ja) | 通信機 | |
| TWI606743B (zh) | 多用戶疊加傳輸方法以及使用所述方法的基地台 | |
| JP2006135990A (ja) | 送信器及び送信方法 | |
| US4993046A (en) | Coded modulation communication system | |
| WO2009036416A2 (en) | Rate matching to maintain code block resource element boundaries | |
| CA1194955A (en) | Digital signal communication system | |
| WO2019073029A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ADAPTIVE CODING AND MODULATION | |
| JP5052639B2 (ja) | 送信装置および受信装置 | |
| KR100831178B1 (ko) | 광대역 무선접속 통신시스템에서 프레임 제어 헤더를통신하기 위한 장치 및 방법 | |
| WO2003092209A1 (fr) | Dispositif et procede de transmission | |
| JP4377624B2 (ja) | 送信機、通信システム及びシンボル送信方法 | |
| JP2010147947A (ja) | マルチキャリア無線通信システム及びマルチキャリア無線通信方法 | |
| JPH11234230A (ja) | マルチキャリア通信システム用送信局装置、受信局装置、及びマルチキャリア通信システム | |
| CN1326333C (zh) | 无线系统中的数据发送/接收装置和方法 | |
| US20100158153A1 (en) | Transmission Method And Transmission Apparatus | |
| JP3576653B2 (ja) | 符号化変調装置 | |
| US20040184553A1 (en) | Method for improving the performance of a coding in a radio communication system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081125 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090120 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090908 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090911 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |