JP4645836B2 - 無線通信システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機へ送信する無線通信システム及び方法に関する。

複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機へ送信する無線通信システムとしては、例えば、鉄道の業務用無線システムが知られている（非特許文献１参照）。鉄道に限らず業務用の無線通信システムは、一般に、同報通信であることが多いため、送信機を有する複数の無線基地局から受信機を有する複数の端末装置に対して同じ情報が送信されることになる。また、このような無線通信システムでは、無線周波数の利用効率を高めるために、全ての無線基地局から同じ搬送波周波数を用いて情報が送信される。

このように複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機へ送信する無線通信システムでは、複数の送信機から送信された電波が互いに干渉することで、受信機で受信する電波強度が低下するビート干渉問題が生じる。すなわち、受信機を有する端末装置が送信機を有する２つの無線基地局から電波を受信する場合、各無線基地局から送信された電波の振幅レベルがほぼ同じであり、かつそれらの電波の位相が逆相になる地点では端末装置の受信レベルが雑音よりも小さくなってしまう。

このビート干渉問題を解決するための手法として、各無線基地局に複数の送信アンテナを備える送信ダイバーシチ方式が考えられる。例えば、特許文献１や非特許文献２には、各無線基地局に複数の送信アンテナを配置し、各送信アンテナから同じ情報を一定時間ずらして送信する方法が開示されている（以下、第１従来例と称す）。

第１従来例では、全ての無線基地局から、同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を各無線基地局が備える２つの送信アンテナから時間をずらして送信している。そのため、隣接する２つの無線基地局がそれぞれ備える一方の送信アンテナから送信された電波がビート干渉により消滅しても、他方の送信アンテナから送信された電波との間でビート干渉が生じる可能性は低減する。第１従来例の無線通信システムでは、２つの送信アンテナから同じ情報が複数回送信されるため、一方の送信アンテナからの電波を受信できれば検波可能であり、ビート干渉によって通信が不能となる可能性が低減する。

また、ビート干渉問題を解決するための他の手法として、ＳＴＢＣ（Space Time Block Coding）方式を適用した無線通信システムが考えられる。例えば、非特許文献３には、各無線基地局にそれぞれ１つの送信アンテナを設置し、隣接する無線基地局に対して、ＳＴＢＣ方式で生成される、異なるシンボル系列（ＳＴＢＣ行列の異なる列のシンボル系列）を割り当てて送信することで、複数の無線基地局によるサイトダイバーシチ効果が得られることが記載されている（以下、第２従来例と称す）。なお、ＳＴＢＣについては、例えば非特許文献４に詳細に説明されている。

第２従来例では、各無線基地局に送信アンテナを１本しか設置しないため、パスダイバーシチによるビート干渉低減効果は期待できない。しかしながら、隣接する２つの無線基地局から送信されるシンボル系列、すなわち情報が異なるため、原理的にビート干渉が生じないシステムを実現できる。

さらに、ビート干渉問題を解決するための他の手法として、２つの無線基地局にそれぞれ１つの送信アンテナを設置し、一方の無線基地局から送信する搬送波の位相に対して他方の無線基地局装置から送信する搬送波の位相を、所定の時間単位毎に０度と１８０度に交互に変化させて送信する方法が特許文献２に記載されている（以下、第３従来例と称す）。

第３従来例の無線通信システムでは、隣接する２つの無線基地局から送信される、ある時点におけるシンボル系列、すなわち情報が異なることになるため、ビート干渉の発生が低減し、ビート干渉によって通信が不能となる可能性が低減する。
特開昭６３−２８６０２７号公報 特開平０４−１００３２７号公報 吉田勝弘、西村佳久、安部哲也、大島良夫、他８名、「鉄道環境におけるディジタル列車無線の試験評価（１）周波数繰返しとビート干渉の影響」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、２００１年７月、 ＮＳ２００１−６１、ＲＣＳ２００１−６２、ｐ．１−６ 吉田勝弘、西村佳久、安部哲也、大島良夫、他８名、「鉄道環境におけるディジタル列車無線の試験評価（２）送信時間ダイバーシチによる干渉の抑圧」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、２００１年７月、ＮＳ２００１−６２、ＲＣＳ２００１−６３、ｐ．７−１２ 井上学、藤井威生、中川正雄、「ＯＦＤＭ複数基地局システムにおけるＳＴＴＤを用いたサイトダイバーシチ法」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、２００２年７月、ＮＳ２００２−９９、ＲＣＳ２００２−１２７、ｐ．４９−５４ Siavash M. Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications", IEEE JOURNAL ON SELECT AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL.16, NO.8, OCTOBER 1998, pp.1451-1458

上記したような従来の無線通信システムのうち、第１従来例の無線通信システムでは、上述したように同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を各無線基地局が備える２つの送信アンテナから時間をずらして送信している。この第１従来例の無線通信システムでは、シンボル間干渉が起きるような遅延の大きなパスが発生しないことを前提としている。しかしながら、２つの無線基地局がそれぞれ備える送信アンテナにおいて、同じ情報を送信する第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナからの送信信号間でそれぞれ同時にビート干渉が発生した場合は検波が不能となる。

一方、第２従来例及び第３従来例の無線通信システムでは、３つ以上の無線基地局が存在する場合、そのうちの２つの無線基地局では常に同じＳＴＢＣ方式で生成されるシンボル系列を用いて、あるいは同じ位相で情報を送信することになるため、その２つの無線基地局からの電波しか受信できない地点ではビート干渉が生じる。そのため、無線基地局と端末装置間の伝搬路応答が固定している場合は、ビート干渉によって通信が不能となる可能性がある。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を送信する無線通信システムにおいて、各送信機から送信された電波がビート干渉により消滅し、受信機で検波不能となることが無い無線通信システム及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の無線通信システムは、複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機に送信する、前記送信機に前記情報を送信するための複数の送信アンテナを備えた無線通信システムであって、
前記複数の送信機のうちの少なくとも１つは、第１の時空間符号化行列を固定的に用いると共に、残りの他の送信機においては、前記第１の時空間符号化行列および前記第１の時空間符号化行列とは異なる第２の時空間符号化行列を、所定のシンボル時間毎に正則行列またはアダマール行列の規則にしたがって切り替えて用いることで、送信対象となる前記情報の時空間符号化を行う時空間符号化回路を有する。

一方、本発明の無線通信方法は、情報を送信するための複数の送信アンテナを備えた複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機に送信するための無線通信方法であって、
前記複数の送信機のうちの少なくとも１つが、第１の時空間符号化行列を固定的に用いると共に、残りの他の送信機においては、前記第１の時空間符号化行列および前記第１の時空間符号化行列とは異なる第２の時空間符号化行列を、所定のシンボル時間毎に正則行列またはアダマール行列の規則にしたがって切り替えて用いることで、送信対象となる前記情報の時空間符号化を行う方法である。

上記のような無線通信システム及び無線通信方法では、複数の送信機のうちの少なくとも１つが、複数の時空間符号化行列を用いて送信対象となる情報の時空間符号化を行うため、送信機が時空間符号化行列を切り替える度に、受信機で受信する送信信号の合成値が変動する。

本発明によれば、複数の送信機のうちの少なくとも１つが、複数の時空間符号化行列を用いて送信対象となる情報の時空間符号化を行うため、送信機が時空間符号化行列を切り替える度に、受信機で受信する送信信号の合成値が変動し、ビート干渉が生じない時間領域が得られる。したがって、受信機では無線基地局から送信された電波を確実に検波できる。そのため、ビート干渉によって通信が不能となることが無い。

次に本発明について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の無線通信システムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。

第１の実施の形態の無線通信システムは、各無線基地局に２つの送信アンテナを備え、受信機を有する端末装置に対して２つの無線基地局から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を送信する例である。

図１に示すように、第１の実施の形態の無線通信システムは、業務用の通信ネットワーク等につながる第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂと、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂから無線信号を受信する端末装置４とを有する。

第１の無線基地局２Ａは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｃを備え、第２の無線基地局２Ｂは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｂ及び第２の送信アンテナ３Ｄを備えている。端末装置４は、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂから送信された情報を受信する受信アンテナ５を備えている。なお、以下、各無線基地局には共通な符号として「２」を付与し、各送信アンテナには共通な符号として「３」を付与するものとする。

図２は図１に示した第１の無線基地局が有する送信機の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、第１の無線基地局２Ａが有する送信機１は、通信ネットワークから供給される情報ビットに対して誤り訂正符号化及び誤り検出符号付加等の処理を実施し、送信ビット系列を出力するビットデータ生成回路６と、ビットデータ生成回路６から出力された送信ビット系列を基に変調方式に応じて複素平面上にシンボルマッピングを行い、複素シンボルデータを出力するシンボルマッピング回路７と、シンボルマッピング回路７から出力された複素シンボルデータに対して時空間符号化を行い符号化複素シンボル系列を出力する時空間符号化回路８と、時空間符号化回路８から出力された２つの符号化複素シンボル系列により搬送波を変調して変調ＲＦ信号を生成し、第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｃから電波として出力するＲＦ回路９Ａ、９Ｃとを有する。

第２の無線基地局２Ｂが有する送信機は、時空間符号化回路８の処理が異なる点を除いて図２に示した送信機１と同様の構成であるため、ここではその説明を省略する。

本実施形態の無線通信システムでは、第１の無線基地局２Ａの送信機１Ａが有する時空間符号化回路８で１つの時空間符号化行列（第１行列）を用いて時空間符号化を行う。また、第２の無線基地局２Ｂの送信機１Ｂが有する時空間符号化回路８は２つの時空間符号化行列（第１行列及び第２行列）を用いて時空間符号化を行う。第１の無線基地局２Ａの送信機１Ａが有する時空間符号化回路８は、第１行列（ＳＴＢＣ行列）の列毎の各要素を用いてシンボルマッピング回路７から出力された複素シンボルデータの時空間符号化を行い、２つの送信信号（符号化複素シンボル系列）を生成する。一方、第２の無線基地局２Ｂの送信機１Ｂが有する時空間符号化回路８は、第１行列及び第２行列（ＳＴＢＣ行列）の列毎の各要素を用いてシンボルマッピング回路７から出力された複素シンボルデータの時空間符号化を行い、４つの送信信号（符号化複素シンボル系列）を生成する。

図３は図２に示した第１の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、本実施形態の第１の無線基地局２Ａの送信機１Ａが有する時空間符号化回路８は、符号化行列である第１行列を用いて時空間符号化を行う符号化器８１を備えている。

符号化器８１は、図２に示したシンボルマッピング回路７から出力される複素シンボルデータを入力とし、第１行列を用いて時空間符号化を行い、符号化後のデータである２つの符号化複素シンボル系列をそれぞれＲＦ回路９Ａ、９Ｃに出力する。

図４は図２に示した第２の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、本実施形態の第２の無線基地局２Ｂの送信機１Ｂが有する時空間符号化回路８は、第１行列を用いて時空間符号化を行う第１の符号化器８２と、第２行列を用いて時空間符号化を行う第２の符号化器８３と、シンボルマッピング回路７から出力される複素シンボルデータを第１の符号化器８２または第２の符号化器８３へ供給するスイッチ８０とを備えている。

シンボルマッピング回路７から出力された複素シンボルデータは、スイッチ８０により所定の時間毎（例えば時空間符号化の単位時間毎）に第１の符号化器８２または第２の符号化器８３に交互に供給される。第１の符号化器８２で生成された２つの符号化複素シンボル系列は、第１の送信アンテナ３Ｂまたは第２の送信アンテナ３Ｄに対応するＲＦ回路９Ａ、ＲＦ回路９Ｃへ出力され、第２の符号化器８３で生成された２つの符号化複素シンボル系列は、第１の送信アンテナ３Ｂまたは第２の送信アンテナ３Ｄに対応するＲＦ回路９Ａ、ＲＦ回路９Ｃへ出力される。

なお、スイッチ８０を切り替えるための不図示の切り替え制御回路は、第１行列を用いて時空間符号化を行う第１の符号化器８２と、第２行列を用いて時空間符号化を行う第２の符号化器８３とを固定周期で切り替える場合は、時空間符号化回路８内に設ければよい。また、通信ネットワークあるいは無線基地局からの指示にしたがってスイッチ８０を切り替える場合は、切り替え制御回路を時空間符号化回路８の外部に設ければよい。その場合、切り替え制御回路は、無線基地局が備える不図示の制御装置で実現してもよい。

スイッチ８０の切り替えが必要な例としては、例えば無線通信システムが備える無線基地局の数を変更した場合、あるいは無線基地局を増設することで第１行列と第２行列の切り替えパターンを変更する場合等がある。なお、切り替えパターンの変更とは、例えば第１行列を用いる時間に対する第２行列を用いる時間の長さを変更することを表す。切り替えパターンの変更例については、後述する第２の実施の形態〜第５の実施の形態で示す。

図５は図１に示した端末装置が有する受信機の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、端末装置４が有する受信機４Ａは、受信アンテナ５で受信した信号に対してＲＦ処理を行い、アナログベースバンド信号を生成するＲＦ回路１０と、ＲＦ回路１０から出力されるアナログベースバンド信号をシンボル時間タイミングでサンプリングし、受信信号を出力するサンプリング回路１１と、サンプリング回路１１から出力された受信信号を入力とし、受信信号毎に各送信シンボルに対応する伝搬路応答値をそれぞれ推定して出力する伝搬路推定回路１３と、サンプリング回路１１から出力された受信信号の値と、伝搬路推定回路１３から出力された伝搬路応答推定値とを入力とし、送信された複素シンボル値の推定値を出力する時空間復号化回路１２と、時空間復号化回路１２から出力された複素シンボル値の推定値を入力とし、送信ビット系列の推定値を出力する復調回路１４と、復調回路１４から供給される送信ビット系列の推定値を用いて、誤り訂正復号化処理、誤り検出処理等を実施し、情報ビット系列の推定値を出力するビットデータ処理回路１５とを有する。

図６は図５に示した伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。

図６に示すように、本実施形態の伝搬路推定回路１３は、第２の無線基地局２Ｂで用いた符号化行列である第１行列または第２の行列に対応して生じる２組の伝搬路応答をそれぞれ推定する第１の伝搬路応答推定器１３１及び第２の伝搬路応答推定器１３２と、第２の無線基地局２Ｂで符号化行列を切り替える度に生じる受信信号の変動に応じて第１の伝搬路応答推定器１３１と第２の伝搬路応答推定器１３２とを切り替える２つのスイッチ１３０とを備えている。

なお、スイッチ１３０を切り替えるための不図示の切り替え制御回路は、２つの伝搬路応答推定器を固定周期で切り替える場合は、伝搬路推定回路１３内に設ければよい。また、通信ネットワークあるいは無線基地局からの指示にしたがってスイッチ１３０を切り替える場合は、切り替え制御回路を伝搬路推定回路１３の外部に設ければよい。その場合、切り替え制御回路は、移動端末が備える不図示の制御装置で実現してもよい。

スイッチ１３０を切り替える例としては、例えば無線通信システムが備える無線基地局の数を変更した場合、無線基地局を増設することで時空間符号化に用いる第１行列と第２行列の切り替えパターンを変更する場合等がある。なお、切り替えパターンの変更とは、例えば第１行列を用いる時間に対する第２行列を用いる時間の長さを変更することを表す。切り替えパターンの変更例については、後述する第２の実施の形態〜第５の実施の形態で示す。

このような構成において、まず、ビート干渉問題について確認するために各無線基地局が１本の送信アンテナを備える無線通信システムの例を図７に示す。

図７に示す無線通信システムでは、第１の無線基地局２Ａが備える送信アンテナ３Ａと、第２の無線基地局２Ｂが備える送信アンテナ３Ｂから同じ情報が同一搬送波周波数を用いて同時に送信されているものとする。

図８は図７に示した無線通信システムでビート干渉が発生する様子を示す模式図である。

図８に示すＲＡ、ＲＢは、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂから受信した受信信号であり、矢印の向きが受信信号の位相に相当し、矢印の長さが受信信号の振幅に相当する。図８では、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂから受信した２つの受信信号ＲＡ、ＲＢの振幅が等しく、かつ位相が逆相となっている。この場合、端末装置４では２つの受信信号ＲＡ、ＲＢを合成した信号の振幅は零となり、受信信号が消滅するビート干渉問題が生じる。

そこで、本実施形態の無線通信システムでは、図１に示したように各無線基地局（送信機）に複数の送信アンテナを備えた構成とする。このように各無線基地局に複数の送信アンテナを備える送信ダイバーシチ方式によりビート干渉問題が緩和される様子を示す図９に示す。

図９に示すＲＡは第１の無線基地局２Ａが備える第１の送信アンテナ３Ａからの受信信号であり、図９に示すＲＣは、第１の無線基地局２Ａが備える第２の送信アンテナ３Ｃからの受信信号である。また、図９に示すＲＢは第２の無線基地局２Ｂが備える第１の送信アンテナ３Ｂからの受信信号であり、図９に示すＲＤは、第２の無線基地局２Ｂが備える第２の送信アンテナ３Ｄからの受信信号である。但し、図９では第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂでそれぞれ第1行列のみを用いて時空間符号化を行い、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂが備える第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナからは、それぞれ同じ信号が送信されるものとする。

この場合、図９に示すように、受信信号ＲＡと受信信号ＲＢとは、振幅が等しく、かつ位相が逆相となっているため、それらを合成した信号の振幅は零となる。しかしながら、受信信号ＲＣと受信信号ＲＤとは、振幅が等しくなくても、位相が同相であるため、それらを合成した信号ＣＡの振幅は零にならない。このような無線通信システムでは、複数の送信アンテナから同じシンボル系列が複数回送信されるため、一方の送信アンテナから送信された信号を受信できれば検波が可能である。したがって、各無線基地局に複数の送信アンテナを備えるだけでも、各無線基地局に１本の送信アンテナを備える無線通信システムに比べてビート干渉問題が緩和される。

しかしながら、図９に示した受信信号ＲＡと受信信号ＲＢの合成信号、受信信号ＲＣと受信信号ＲＤの合成信号が共に零となる地点（ビート干渉の発生地点）では、伝搬路応答に変化がなければ通信不能となってしまう。

そのため、本実施形態の無線通信システムでは、各無線基地局にそれぞれ送信アンテナを２本ずつ備えると共に、図３及び図４に示したように、一方の無線基地局では１つの時空間符号化行列を常に用い、他方の無線基地局では２つの時空間符号化行列を切り替えて用いる。

具体的には、第１の無線基地局２Ａが有する時空間符号化回路８では、符号化行列として式（１）を用いる。

式（１）において、要素Ｓ０、Ｓ１は、時空間符号化対象となる、複素数で示される２つのシンボルを示している。式（１）の列は、各送信アンテナ(１列目が第１のアンテナ、２列目が第２のアンテナ)から送信されるシンボルに相当し、行はシンボル時間(時刻０に１行目、時刻１に２行目)に相当する。各送信アンテナからは、シンボル時間間隔毎に列の要素で示される値がそれぞれ送信される。なお、式（１）のＳ０^*、Ｓ１^*は、それぞれＳ０、Ｓ１の複素共役値を示している。

式（１）を適用するＳＴＢＣ方式の無線基地局では、一度の時空間符号化において２つのシンボルＳ０、Ｓ１を用い、時刻０の１回目の送信では各送信アンテナからＳ０、Ｓ１が送信される。また、１シンボル時間後の時刻１における２回目の送信では、Ｓ０の複素共役値及びＳ１の複素共役値の正負の符号を反転させた値が、１回目に送信された送信アンテナと異なる送信アンテナからそれぞれ送信される。

一方、第２の無線基地局２Ｂが有する時空間符号化回路８では、図４に示したように２つの符号化行列を用いる。

本実施形態では、第１行列として、第１の無線基地局２Ａと同じ上記式（１）を用いる。また、第２行列として、第１行列の正負の極性を反転した式（２）を用いる。

ところで、上述した第２従来例でも、隣接する無線基地局に対して、ＳＴＢＣ方式で生成される、異なるシンボル系を割り当て、各無線基地局から時空間符号化後のシンボル系列を送信している。但し、第２従来例の無線通信システムでは、各無線基地局が備える送信アンテナの数が１であり、各無線基地局で用いる符号化行列が全て同じである。すなわち、上記式（１）のみが用いられる。

この第２従来例における各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を図１０に示す。但し、図１０は、各無線基地局にそれぞれ２つの送信アンテナを備えた構成（図１参照）に第２従来例を適用した場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

なお、第１の無線基地局２Ａの第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｃと端末装置４の受信アンテナ５との間の伝搬路応答をそれぞれｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｃ)とし、第２の無線基地局２Ｂの第１の送信アンテナ３Ｂ及び第２の送信アンテナ３Ｄと端末装置４の受信アンテナ５との間の伝搬路応答をそれぞれｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｄ)とする。但し、伝搬路応答は複素数であり、|ｈ(３Ａ)|，|ｈ(３Ｂ)|，|ｈ(３Ｃ)|，|ｈ(３Ｄ)|＞０．０とする。

このような構成では、図１０に示すように、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂは、それぞれ同じ第１行列を用いて時空間符号化を行う。その場合、端末装置４へ到来する送信信号は、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂが備える各送信アンテナから送信されるシンボルの値と受信アンテナ５との伝搬路応答の値との複素積算結果となる。したがって、時刻０に受信アンテナ５に到来する各送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからの送信信号は、ｈ(３Ａ)・Ｓ０、ｈ(３Ｂ)・Ｓ０、ｈ(３Ｃ)・Ｓ１、ｈ(３Ｄ)・Ｓ１となる。また、時刻１に受信アンテナ５に到来する各送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからの送信信号は、ｈ(３Ａ)・(−Ｓ１^*)、ｈ(３Ｂ)・(−Ｓ１^*)、ｈ(３Ｃ)・(Ｓ０^*)、ｈ(３Ｄ)・(Ｓ０^*)となる。また、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂが備える各送信アンテナからはシンボル系列が同時に送信されるため、端末装置４ではそれらの送信信号を合成した信号を受信する。

したがって、時刻０における端末装置４の受信信号ｒ０及び時刻１における端末装置４の受信信号ｒ１は次式となる。但し、受信信号に含まれる熱雑音は無視するものとする。

ｒ０＝(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ))・Ｓ０＋(ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ))・Ｓ１
ｒ１＝(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ))・(−Ｓ１^*)＋(ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ))・(Ｓ０^*)
時刻０の受信信号ｒ０を示す式に着目すると、Ｓ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)であり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)である。また、時刻１でも送信シンボルと伝搬路応答の関係が変わるだけで、２つの伝搬路応答の値は変わらない。したがって、ここでは受信信号ｒ０のみに着目する。

第２従来例を適用した第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂでは、それぞれ常に同じ第１行列を用いるため、図１０に示したように、Ｓ０、Ｓ１に対する伝搬路応答は常にｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)となる。

ここで、ｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｄ)に変動がなければ、Ｓ０、Ｓ１に対応する伝搬路応答もそれぞれ変動しない。そのため、ビート干渉によりｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｄ)となると、受信信号ｒ０の振幅は零となり、受信信号ｒ１の振幅も同時に０となるため、検波が不能になる。

図１１は本発明の第１の実施の形態の無線通信システムにおける各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。

本実施形態では、上述したように第１の無線基地局２Ａでは常に第１行列を用い、第２の無線基地局２Ｂでは第１行列及び第２行列を用いる。また、第２の無線基地局２Ｂが有する時空間符号化回路８では、時空間符号化単位である２シンボル毎に第１行列と第２行列とを切り替える。

このときの受信アンテナ５における受信信号ｒ０は、時刻０から２Ｔｓにおいて次式のようになる。但し、Ｔｓは１シンボルの処理に要する時間を示す。

ｒ０＝(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ))・Ｓ０＋(ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ))・Ｓ１
したがって、この時のＳ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)となり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)となる。また、時刻２Ｔｓから４Ｔｓにおける受信信号ｒ０は次式となる。

ｒ０＝(ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ))・Ｓ０＋(ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ))・Ｓ１
したがって、この時のＳ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)となり、Ｓ１対する伝搬路応答はｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ)となる。以降、図１１に示すように、２Ｔｓ毎に、シンボルＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答は、(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)，ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ))と、(ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)，ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ))の２組の値が入れ替わることになる。

ここで、ビート干渉が発生している(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ))＝(０．０，０．０)となる場合を考える。このとき、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｄ)となる。これらの関係をもう一方の組の式に代入すると、(ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ))＝(２×ｈ(３Ａ)、２×ｈ(３Ｃ))となり、(０．０、０．０)にならないことが分かる。

したがって、本実施形態の無線通信システムによれば、伝搬路応答が固定している状況においても、第２の無線基地局２Ｂで用いる時空間符号化行列を切り替える度に、端末装置４の地点における送信信号の合成値が変わるため、従来のようにビート干渉が連続して発生することがなく、検波不能となる問題が解決される。

次に、本実施形態の端末装置４の受信機４Ａが有する伝搬路推定回路１３について図面を用いて説明する。

図１２は第１の実施の形態の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。

上述したように、第１の実施の形態の無線通信システムでは、第２の無線基地局２Ｂの送信機が２つの時空間符号化行列を用いているため、時空間符号化行列を切り替えた際に伝搬路応答が変化する。そのため、その変化に応じて伝搬路応答推定回路を切り替える必要がある。

以下、図１１に示した行列の要素Ｓ０、Ｓ１に対応する各伝搬路応答を、ｈ０Ａ＝ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)、ｈ１Ａ＝ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)、ｈ０Ｂ＝ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)、ｈ１Ｂ＝ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ)とした場合を例に説明する。図１２に示す（ｈ０Ａ，ｈ１Ａ）の推定回路は、図６に示した第１の伝搬路応答推定器１３１に相当し、図１２に示す（ｈ０Ｂ，ｈ１Ｂ）の推定回路は、図６に示した第２の伝搬路応答推定器１３２に相当している。

ところで、第１の実施の形態の端末装置４は、伝搬路推定回路１３の処理が第２従来例の無線通信システムと異なっている。ここでは、比較のために第２従来例の伝搬路推定回路を図１３に示す。

図１３に示すように、第２従来例の伝搬路推定回路は、送信機で用いる時空間符号化行列が第１行列で固定であるため、該第1行列に対応する推定回路（（ｈ０Ａ，ｈ１Ａ）の推定回路）のみ備えた構成である。

図１２に示した第１の実施の形態の端末装置４の受信機４Ａが有する伝搬路推定回路１３と、図１３に示す第２従来例の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路とを比較すると、本実施形態の伝搬路推定回路１３では、伝搬路応答が２組となるために、それぞれに対応する２つの伝搬路応答推定器を備えている。

なお、本実施形態では、第１行列と第２行列とを時空間符号化単位である２シンボル毎に切り替える例を示したが、時空間符号化単位の整数倍で切り替えることも可能である。

また、本実施形態では、第２行列として式（２）を用いる例を示したが、以下に示す式（３）または式（４）を用いることも可能である。

式（３）及び式（４）は、式（１）に示した行列のうち、一方の列の各要素の符号の正負を反転させた行列である。

さらに、式（１）から式（４）で示した２行２列の行列は、式（５）のようにまとめることができる。

但し、

の範囲の全ての実数である。ｊは複素数の虚数単位を示している。

式（５）は、各送信アンテナから送信されるシンボル系列に同じ位相回転及び振幅変動を与える式である。例えば、式（１）は、式（５）の

の場合に相当する。また、式（２）は、式（５）の

の場合に相当する。したがって、第２行列としては、第１行列と異なる行列であれば、式（５）を用いて表すことができる。

また、第２行列には、式（１）で示した行列から列の各要素を入れ替えた行列である式（６）で示す行列を用いることもできる。

また、第２行列には、式（６）で示す行列と、式（５）で示した行列とを組み合わせた行列を用いることができる。一例として、式（７）に式（２）と式（６）とを組み合わせた行列を示す。

また、本実施形態では、各無線基地局が２本の送信アンテナを備える場合を例にして説明したが、本実施形態の無線通信システムは、各無線基地局が３本の送信アンテナを備える場合、あるいは各無線基地局が４本の送信アンテナを備える場合にも適用できる。

例えば、各無線基地局が３本の送信アンテナを備える場合に用いる時空間符号化行列の例を式（８）に示す。また、各無線基地局が４の送信アンテナを備える場合に用いる時空間符号化行列の例を式（９）に示す。

式（８）において、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、時空間符号化対象となる、複素数で示される４つのシンボルを示している。式（８）の列は各送信アンテナ(１列目が第１のアンテナ、２列目が第２のアンテナ、３列目が第３のアンテナ)で送信するシンボルに相当し、行はシンボル時間間隔(時刻０に１行目、時刻１に２行目、時刻２に３行目、時刻３に４行目、以下省略)に相当する。各送信アンテナからは、シンボル時間間隔毎に列の要素で示される値がそれぞれ送信される。

同様に、式（９）において、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、時空間符号化対象となる、複素数で示される４つのシンボルを示している。式（９）の列は各送信アンテナ(１列目が第１のアンテナ、２列目が第２のアンテナ、３列目が第３のアンテナ、４列目が第４のアンテナ)から送信されるシンボルに相当し、行はシンボル時間間隔(時刻０に１行目、時刻１に２行目、時刻２に３行目、時刻３に４行目、以下省略)に相当する。各送信アンテナからは、シンボル時間間隔毎に列の要素で示される値がそれぞれ送信される。

本実施形態の無線通信システムによれば、２つの無線基地局のうち、一方の無線基地局が２つの時空間符号化行列を切り替えて時空間符号化を行うため、端末装置では各無線基地局から受信した受信信号の合成値が変動し、ビート干渉が生じない時間領域が得られる。したがって、端末装置４では２つの無線基地局から送信された電波を確実に検波できる。そのため、ビート干渉によって通信が不能となることが無い。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、２つの無線基地局のうち、一方の無線基地局で２つの時空間符号化行列を切り替える例を示したが、このような方法を３つ以上の無線基地局を備える無線通信システムに適用するためには、各無線基地局からの受信信号の合成値が変動してビート干渉が生じない時間領域が得られるように、２つの時空間符号化行列を切り替える無線基地局を最適に選択する必要がある。例えば、列車の業務用通信のように、線路に沿って所定の間隔毎に複数の無線基地局が配置される無線通信システムでは、符号化行列が固定な無線基地局と２つの符号化行列を切り替える無線基地局とを交互に配置する必要がある。

第２の実施の形態は、３つの無線基地局から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報が送信された場合でも、ビート干渉が発生することなく端末装置４で受信できる他の例を提案する。

図１４は本発明の無線通信システムの第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図１４に示すように、第２の実施の形態の無線通信システムは、業務用の通信ネットワーク等につながる第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃと、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃから無線信号を受信する端末装置４とを有する。

第１の無線基地局２Ａは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｄを備え、第２の無線基地局２Ｂは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｂ及び第２の送信アンテナ３Ｅを備え、第３の無線基地局２Ｃは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｃ及び第２の送信アンテナ３Ｆを備えている。端末装置４は、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃから送信された情報を受信する受信アンテナ５を備えている。

なお、図１４では、図１に示した無線通信システムに第３の無線基地局２Ｃを追加した構成であり、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂがそれぞれ有する第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナにそれぞれ第１の実施の形態と異なる符合を付与している。

また、端末装置４は、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃが備える送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆから送信信号を受信し、以下では、受信アンテナ５と送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆとの間の伝搬路応答を、ｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｄ)、ｈ(３Ｅ)、ｈ(３Ｆ)とする。但し、伝搬路応答は、複素数で与えられ、|ｈ(３Ａ)|、|ｈ(３Ｂ)|、|ｈ(３Ｃ)|、|ｈ(３Ｄ)|、|ｈ(３Ｅ)|、|ｈ(３Ｆ)|＞０．０である。

図１４に示す無線通信システムにおいて、まず第１の無線基地局２Ａ及び第３の無線基地局２Ｃが時空間符号化行列として第１行列を常に用い、第２の無線基地局２Ｂが時空間符号化行列として第１行列と第２行列とを切り替えて用いる場合を考える。なお、第１行列は上記式（１）とし、第２行列は上記式（２）とする。

このときの第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃで用いる時空間符号化行列と端末装置４で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示す図１５に示す。

図１５に示す例では、時刻０から２Ｔｓにおいて、Ｓ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)となり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｄ)＋ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ)となる。また、時刻２Ｔｓから４Ｔｓにおいて、Ｓ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)となり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｄ)−ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ)となる。以降、図１５に示すように、２Ｔｓ毎に、シンボルＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答は、２Ｔｓごとに、シンボルＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答は、(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｄ)＋ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ))と、(ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｄ)−ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ))の２組の値が入れ替わることになる。

ここで、Ｓ０に対する伝搬路応答に着目すると、Ｓ０に対する１組目の伝搬路応答ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)が０．０となる場合、ｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)の関係は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｂ)＝−ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)の３通りが得られる。このとき、Ｓ０に対する２組目の伝搬路応答ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)にこれらの関係式を代入すると、−２ｈ(３Ｂ)、２（ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｃ)）、−２ｈ(３Ｂ)となる。但し、|ｈ(３Ｂ)|＞０．０であり、全ての伝搬路応答の絶対値は０．０より必ず大きいため、受信信号は消滅しないことがわかる。

また、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｃ)とすると、２つ目の伝搬路応答が０．０となるが、この関係を１組目のＳ０に対する伝搬路応答ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)＝０．０に代入すると、ｈ(３Ｂ)＝０．０となるため、|ｈ(３Ｂ)|＞０．０という仮定に反する。

したがって、３つの無線基地局のうち、１つの無線基地局で時空間符号化行列を切り替えれば、受信信号が消滅しない伝搬路応答が必ず存在する。

しかしながら、上記説明では、端末装置４が２つの時空間符号化行列を切り替えて用いる第２の無線基地局２Ｂからの電波を必ず受信する場合を想定しているため、端末装置４が同じ時空間符号化行列を固定で用いる第１の無線基地局２Ａ及び第３の無線基地局２Ｃからのみ電波を受信する場合はビート干渉問題を回避することができない。

そこで、第２の実施の形態の無線通信システムでは、第１の無線基地局２Ａが時空間符号化行列として第１行列を常に用い、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃが時空間符号化行列として第１行列と第２行列とを切り替えて用いるものとする。さらに、第２の無線基地局２Ｂは時空間符号化行列を２Ｔｓ毎に切り替え、第３の無線基地局２Ｃは時空間符号化行列を４Ｔｓ毎に切り替える。なお、第１行列は上記式（１）とし、第２行列は上記式（２）とする。

第１の実施の形態、及び上記第１の無線基地局２Ａ及び第３の無線基地局２Ｃが時空間符号化行列として第１行列を常に用い、第２の無線基地局２Ｂが時空間符号化行列として第１行列と第２行列とを切り替えて用いる例では、図１１及び図１５に示したようにＳ０、Ｓ１の伝搬路応答がそれぞれ２つの式で表され、その組み合わせは２通り（２パターン）になる。

一方、第２の実施の形態の無線通信システムでは、端末装置４が、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃそれぞれから信号を受信する場合と、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ及び第３の無線基地局２Ｃのうち、いずれかの無線装置から信号を受信しない場合とで、それぞれビート干渉が発生するか否かを考慮しなければならない。そのため、それらの条件毎に、Ｓ０、Ｓ１の伝搬路応答は、それぞれ４つの式で表され、その組み合わせは４通り（４パターン）になる。

図１６は、図１４に示した全ての無線基地局から信号を受信する場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

図１７は、図１４に示した第１の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

図１８は、図１４に示した第２の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

また、図１９は、図１４に示した第３の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

図１６〜図１９に示すように、本実施形態の無線通信システムでは、２つのシンボル時間（＝２Ｔｓ）毎、または４つのシンボル時間（＝４Ｔｓ）毎にＳ０、Ｓ１の伝搬路応答が変動しているため、ビート干渉が生じない時間領域が必ず得られる。したがって、端末装置４では無線基地局から送信された電波を確実に検波できる。そのため、ビート干渉によって通信が不能となることが無い。

次に、本実施形態の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路について図面を用いて説明する。

図２０は図１４に示した端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。

第２の実施の形態の無線通信システムでは、図１６〜図１９で示したようにＳ０、Ｓ１の伝搬路応答が最大で４つのパターンで変化するため、端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路に４つの伝搬路応答推定器を備える必要がある。

以下では、２シンボルの転送に要する時間（２Ｔｓ）を１つの単位時間（スロット）と定義し、図１６に示した０〜２Ｔｓの区間をスロット０とし、２Ｔｓ〜４Ｔｓの区間をスロット１とし、４Ｔｓ〜６Ｔｓの区間をスロット２とし、６Ｔｓ〜８Ｔｓの区間をスロット３とする。また、各スロットに対してスロット番号ｉ(ｉ＝０，１，２，３)を付与する。

図２０は、各スロットｉにおけるＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答を(ｈ０(ｉ)，ｈ１(ｉ))で示し、それぞれに対応する伝搬路応答推定器を備えた構成であることを示し
ている。

ここで、(ｈ０(０)，ｈ１(０))＝（ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ)＋ｈ(３Ｇ)）、(ｈ０(１)，ｈ１(１))＝（ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｅ)−ｈ(３Ｆ)＋ｈ(３Ｇ)）、(ｈ０(２)，ｈ１(２))＝（ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ)−ｈ(３Ｇ)）、(ｈ０(３)，ｈ１(３))＝（ｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｃ)，ｈ(３Ｅ)−ｈ(３Ｆ)−ｈ(３Ｇ)）である。

なお、図２０に示す伝搬路応答推定回路１３は、図６に示した伝搬路応答推定器の数を４つに増やした構成であり、その他の構成及び動作は図６に示した伝搬路応答推定回路１３と同様である。

（第３の実施の形態）
図２１は本発明の無線通信システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

第３の実施の形態は、４つの無線基地局から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報が送信された場合でも、ビート干渉が発生することなく端末装置４で受信できる他の例を提案する。

図２１は本発明の無線通信システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図２１に示すように、第３の実施の形態の無線通信システムは、業務用の通信ネットワーク等につながる第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ、第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄと、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ、第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄから無線信号を受信する端末装置４とを有する。

第１の無線基地局２Ａは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｅを備え、第２の無線基地局２Ｂは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｂ及び第２の送信アンテナ３Ｆを備えている。また、第３の無線基地局２Ｃは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｃ及び第２の送信アンテナ３Ｇを備え、第４の無線基地局２Ｄは、端末装置４に情報を送信するための第１の送信アンテナ３Ｄ及び第２の送信アンテナ３Ｈを備えている。

なお、図２１では、図１に示した無線通信システムに第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄを追加した構成であり、第１の無線基地局２Ａ及び第２の無線基地局２Ｂがそれぞれ有する第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナにそれぞれ第１の実施の形態と異なる符合を付与している。

端末装置４は、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ、第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄから送信された情報を受信する受信アンテナ５を備えている。

また、端末装置４は、第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ、第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄが備える送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈからの送信信号を受信し、以下では、受信アンテナ５と送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈとの間の伝搬路応答を、ｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｄ)、ｈ(３Ｅ)、ｈ(３Ｆ)、ｈ（３Ｇ）、ｈ（３Ｈ）とする。但し、伝搬路応答は、複素数で与えられ、|ｈ(３Ａ)|、|ｈ(３Ｂ)|、|ｈ(３Ｃ)|、|ｈ(３Ｄ)|、|ｈ(３Ｅ)|、|ｈ(３Ｆ)|、|ｈ(３Ｇ)|、|ｈ(３Ｈ)|＞０．０である。

図２１に示す無線通信システムにおいて、まず第１の無線基地局２Ａ及び第３の無線基地局２Ｃが時空間符号化行列として第１行列を用い、第２の無線基地局２Ｂ及び第４の無線基地局２Ｄが時空間符号化行列として第１行列と第２行列とを切り替えて用いる場合を考える。なお、第１行列は上記式（１）とし、第２行列は上記式（２）とする。

このときの第１の無線基地局２Ａ、第２の無線基地局２Ｂ、第３の無線基地局２Ｃ及び第４の無線基地局２Ｄで用いる時空間符号化行列と端末装置４で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を図２２に示す。

図２２に示す例では、時刻０から２Ｔｓにおいて、Ｓ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)となり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｅ)＋ｈ(３Ｆ)＋ｈ(３Ｇ)＋ｈ(３Ｈ)となる。また、時刻２Ｔｓから４Ｔｓにおいて、Ｓ０に対する伝搬路応答はｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ)となり、Ｓ１に対する伝搬路応答はｈ(３Ｅ)−ｈ(３Ｆ)＋ｈ(３Ｇ)−ｈ(３Ｈ)となる。以降、２Ｔｓ毎に、シンボルＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答は、(ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ),ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)＋ｈ(３Ｇ)＋ｈ(３Ｈ))と、(ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ)＋ｈ(３Ｇ)−ｈ(３Ｈ))の２組の値が入れ替わることになる。

ここで、シンボルＳ０の伝搬路応答に着目すると、１組目の伝搬路応答ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)が０．０となる場合、ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｄ)となる。このとき、２組目の伝搬路応答はｈ(３Ａ)−ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)−ｈ(３Ｄ)＝０．０となり、両方の伝搬路応答が共に０．０となってしまうため、ビート干渉問題が解決されない。

そこで、第３の実施の形態の無線通信システムでは、この問題を解決するために、無線基地局毎の符号化行列の切り替えパターンの例として図２３に示す例を提案する。

図２３は図２１に示した無線基地局毎に時空間符号化行列を切り替える場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示している。

図２３に示す例では、第１の無線基地局２Ａが０〜１６Ｔｓまで第１行列を用い、第２の無線基地局２Ｂが８Ｔｓ毎に第１行列と第２行列とを切り替えている。また、第３の無線基地局２Ｃは４Ｔｓ毎に第１行列と第２行列とを切り替え、第４の無線基地局２Ｄは２Ｔｓ毎に第１行列と第２行列とを切り替えている。この結果、Ｓ０、Ｓ１の伝搬路応答は、第１の無線基地局２Ａ〜第４の無線基地局２Ｄのうち、信号を受信する複数の無線装置の組合わせ毎に、それぞれ８パターンずつ生成されることがわかる。また、この８パターンは１６Ｔｓを周期として繰り返される。

ここで、Ｓ０の伝搬路応答に着目すると、０から２Ｔｓまでの伝搬路応答がｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｂ)＋ｈ(３Ｃ)＋ｈ(３Ｄ)＝０．０となる条件ｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｄ)が成立する場合の、２Ｔｓから１６Ｔｓまでの伝搬路応答は図２４に示すようになる。

図２４の第１行目は、図２３に示した各時間区間のＳ０の伝搬路応答の式にｈ(３Ａ)＋ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｂ)−ｈ(３Ｄ)を代入した式である。また、第２行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｄ)、ｈ(３Ｂ)＝−ｈ(３Ｃ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示し、第３行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｄ)、ｈ(３Ｂ)＝−ｈ(３Ｃ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｃ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示している。また、第４行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｄ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｃ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示し、第５行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)＝−ｈ(３Ｄ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｄ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示している。さらに、第６行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｂ)＝−ｈ(３Ｄ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｄ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示し、第７行目は、ｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｂ)＝−ｈ(３Ｄ)かつｈ(３Ａ)＝−ｈ(３Ｂ)である場合の伝搬路応答の絶対値を示している。なお、図２４に示す“０”はビート干渉が生じて受信信号が消滅していることを示し、“＞０”はビート干渉が生じていないことを示している。

ここで、ｈ(３Ａ)、ｈ(３Ｂ)、ｈ(３Ｃ)、ｈ(３Ｄ)の関係の条件式は、図２４に示した６通りしか存在せず、図２４に示すように、０から１６Ｔｓの区間において、６通りの条件全てで“＞０”となる確率は５０％以上である。

したがって、本実施形態の無線通信システムによれば、４つの無線基地局から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を送信する場合でも、端末装置４の地点における送信信号の合成値が変わるため、従来のようにビート干渉が連続して発生することがなく、検波不能となる問題が解決される。

なお、図２３で示した各無線基地局に対して時空間符号化行列を割り当てる例では、４つの無線基地局うち、いずれか２つの無線基地局からのみ信号を受信する場合、あるいはいずれか３つの無線基地局からのみ信号を受信する場合でもビート干渉により検波が不能となる問題は発生しない。

本実施形態の無線通信システムでは、各無線基地局が互いに異なるパターンで、かつ異なるタイミングで時空間符号化行列を切り替えるため、無線基地局が線状に配置される無線通信システムだけでなく、複数の無線基地局が面上に配置される無線通信システムにも適用可能であり、どの無線基地局間でビート干渉問題が生じるか不明な場合でもビート干渉の発生を防止できる効果がある。

ところで、上述したように第３の実施の形態の無線通信システムでは、Ｓ０、Ｓ１の伝搬路応答にそれぞれ８つのパターンがある。そのため、図２１に示した端末装置４の受信機が有する伝搬路推定器では、８系統の伝搬路推定器が必要となる。

以下では、２シンボルの転送に要する時間（２Ｔｓ）を１つの単位時間（スロット）と定義し、図２３に示した０〜２Ｔｓの区間をスロット０とし、２Ｔｓ〜４Ｔｓの区間をスロット１とし、以降、順に２シンボル間隔毎にスロット２、スロット３、…、スロット７とする。また、各スロットに対してスロット番号ｉ(ｉ＝０，１，２，…，７)を付与する。

上述したように、Ｓ０、Ｓ１の伝搬路応答は２シンボルごとに変動し、８つのパターンがあるため、スロット番号ｉ＝０，１，２，…，７の変化に応じてＳ０、Ｓ１の伝搬路応答が変化し、以降、再びｉ＝０，１，２，…，７の変化に対応するＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の値が繰り返される。

本実施形態では、８組の伝搬路応答(ｈ０(ｉ)、ｈ１(ｉ))(但し、ｉ＝０から７の整数)それぞれを推定する必要があるため、伝搬路推定回路は、８つの伝搬路応答推定器を２シンボル毎に切り替える構成となる。

しかしながら、例えば端末装置の位置によっては、４つの無線基地局のうち、１つの無線基地局からしか信号を受信できない状況も考えられる。その場合、伝搬路応答推定器は１つでよく、常に８つの伝搬路応答推定器を起動する必要はない。そこで、本実施形態では、伝搬路推定回路に、伝搬路応答の変動状況に応じて起動する伝搬路応答推定器を決める起動推定器決定回路を追加する。

図２５は図２１に示した端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。

図２５に示すように、本実施形態の伝搬路推定回路１３は、伝搬路応答(ｈ０(ｉ)、ｈ１(ｉ))を推定するための複数の伝搬路応答推定器と、符号化行列の切り替え時に生じる受信信号の変動に応じて起動する伝搬路応答推定器を切り替える２つのスイッチ１３０と、受信信号に応じて起動する伝搬路応答推定器を選択する起動推定器決定回路１３３とを備えている。図２５に示す伝搬路推定回路１３は、最大スロット数であるＩ個の伝搬路応答推定器を備え、本実施形態では上述したようにＩ＝８とする。スイッチ１３０は、起動推定器決定回路１３３の処理結果にしたがって、起動する伝搬路応答推定器を２シンボル時間毎に切り替える。各伝搬路応答推定器は、起動推定器決定回路１３３によって処理の起動及び停止が制御される。図２５は、各スロットｉにおけるＳ０、Ｓ１に対する伝搬路応答を(ｈ０(ｉ)，ｈ１(ｉ))で示し、それぞれに対応する伝搬路応答推定器を備えた構成であることを示している。

図２６は図２５に示した起動推定器決定回路の構成を示すブロック図である。

図２６に示すように、起動推定器決定回路１３３は、サンプリング回路１１から受信した受信信号サンプル値を基に伝搬路応答(ｈ０,ｈ１)の推定値

を計算し、計算結果を出力する伝搬路応答計算回路１３３１と、伝搬路応答計算回路１３３１の出力値を２シンボル時間保持しておくためのレジスタ１３３３と、伝搬路応答計算回路１３３１の出力値及びレジスタ１３３３に格納された伝搬路応答の値を用いて、スロットｉ＋１における伝搬路応答とスロットｉにおける伝搬路応答の２乗誤差を計算する伝搬路応答誤差計算回路１３３５と、伝搬路応答誤差計算回路１３３５で算出された値Ｔと予め設定されたしきい値ｔｈとを比較する比較回路１３３７と、比較回路１３３７の比較結果を記憶するためのメモリ１３３８とを有する。

ここでは、スロットｉにおける送信シンボルをＳ０(ｉ)、Ｓ１(ｉ)とし、受信信号をｒ０(ｉ)、ｒ１(ｉ)とし、スロットｉにＳＴＢＣ符号化され、２シンボル時間で送信される２つの送信シンボルＳ０(ｉ)、Ｓ１(ｉ)のうち、１シンボル目の時刻に到着する受信信号ｒ０をｒ０(ｉ)、２シンボル目の時刻に到着する受信信号ｒ１をｒ１(ｉ)とする。

このとき、図２６に示した伝搬路応答計算回路１３３１における伝搬路応答

は、式（１０）で計算される。

・・・（１０）
式（１０）の計算に用いるシンボルＳ０(ｉ＋１)、Ｓ１(ｉ＋１)は、通常、端末装置４にて既知であるパイロットシンボルを用いる。

次に、図２７を用いて伝搬路推定器が備える起動推定器決定回路の動作を説明する。

但し、図２７は、シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答(ｈ０、ｈ１)の変動に最大周期が存在し、端末装置４はその最大周期Ｉ＝８を知っている場合の処理手順を示している。また、図２７は、各無線基地局から送信フレームフォーマットに基づいてパイロットシンボルが８スロット以上連続して送信され、該パイロットシンボルを伝搬路応答の推定値の計算で用いる場合の処理手順を示している。

起動推定器決定回路１３３は、まずスロット番号を示す変数ｉを０に設定する（ステップＡ１）。次に、式（１０）を用いてスロットｉにおける伝搬路応答計算を行う（ステップＡ２）。そして、現在のスロット番号ｉが０であるか否かを判定し（ステップＡ３）、現在のスロット番号ｉが０である場合はステップＡ４に移行し、０でない場合はステップＡ９に移行する。ステップＡ４では、ｉ＝０のスロットにおける伝搬路応答推定器として図２５に示した(ｈ０(０)、ｈ１(０))に対応する伝搬路応答推定器を用いることを示す情報として、メモリに「０」を格納する。

次に、ステップＡ２の処理で算出した伝搬路応答

をレジスタ１３３３に格納する（ステップＡ５）。

続いて、スロット番号ｉを１増加させる（ステップＡ６）。そして、ｉの値がスロット番号の最大値Ｉであるか否かを判定し（ステップＡ７）、ｉの値がスロット番号の最大値Ｉであった場合はステップＡ８の処理へ移行する。また、ｉの値がＩでなかった場合は、ステップＡ２の処理に戻ってステップＡ２〜Ａ７の処理を繰り返す。

ステップＡ８の処理では、メモリが備える８つのスロット領域に書き込まれた数字を出力する。この数字は、各スロット番号ｉにおいて用いられる伝搬路応答推定器の番号となる。

ステップＡ３の処理の結果、現在のスロット番号ｉが０でない場合、起動推定器決定回路１３３は、レジスタ１３３３に格納されていた１スロット前の伝搬路応答

と現在のスロットの伝搬路応答

を用いて伝搬路応答誤差計算回路１３３５でＴを計算する。

次に、起動推定器決定回路１３３は、レジスタ１３３３に現在の伝搬路応答

を書き込む（ステップＡ１０）。

続いて、起動推定器決定回路１３３は、ステップＡ９の処理で算出したＴが予め設定されたしきい値ｔｈよりも大きいか否かを判定し（ステップＡ１１）、Ｔ＞ｔｈである場合はステップＡ１２の処理へ移行する。また、Ｔ＞ｔｈでない場合はステップＡ１３の処理へ移行する。

ステップＡ１２の処理では、現在のスロット番号ｉに対応するメモリ１３３８のスロット領域にｉを書き込む。一方、ステップＡ１３の処理では、現在のスロット番号ｉに対応するメモリ１３３８のスロット領域に、スロット領域ｉ−１に格納されている値を書き込む。

以上の処理を繰り返し実行することで、図２６に示すメモリ１３３８が備える８つのスロット領域に起動推定器番号が書き込まれ、そのスロット番号に対応するスロットｉにおいてメモリ１３３８に格納された伝搬路応答推定器が用いられる。

図２７では、隣接する２つのスロットの伝搬路応答の誤差を用いて伝搬路応答の変動の有無を判断し、起動する伝搬路応答推定器を決定する例を示したが、例えば、(ｈ０(０)、ｈ１(０))と２スロット離れた(ｈ０(２)、ｈ１(２))が同じ伝搬路応答であり、かつ(ｈ０(１)、ｈ１(１))の伝搬路応答が異なる場合、スロット０とスロット２では同じ伝搬路応答推定器を使用できる。しかしながら、図２７に示した処理では異なる伝搬路応答推定器が無駄に起動されることになる。そこで、２つのスロットの全ての組み合わせに対して伝搬路応答の誤差を計算し、その誤差の大小によって伝搬路応答が同じとみなせるスロットにおいては、同じ伝搬路応答推定器を用いるようにしてもよい。その場合、起動する伝搬路応答推定器の数をより減らすことができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、各無線基地局で用いる時空間符号化行列の切り替えパターンに正則行列の各列の要素を用いる。また、図２１に示した４つの無線基地局を備えた無線通信システムに適用する例である。

図２３に示した符号化行列の切り替えパターンを表形式に書き直すと表１のようになる。

表１のｉは、ＳＴＢＣ符号化の単位時間である２シンボルを１スロットとした場合のスロット番号を示している。また、表１に示すスロット毎の値は、時空間符号化行列として式（１）を用いる場合は「１」と記載し、正負の符号を反転させた式（２）を用いる場合は、「−１」と記載している。この「１」及び「−１」の値は、式（５）の第２項の行、

において、第１行列は、

とした場合、また、第２行列は、

とした場合の

の値に相当する。

図２３では、表１に示したように「１」と「−１」の２値を用いるパターンを用いていたが、式（１１）を用いると、時空間符号化行列の列毎に異なる様々な値を用いることができる。そこで、表２に一般化したパターンを示す。但し、パターンの周期は４とする。

但し、表２のＧａ０からＧｄ３には式（１１）で示した行列が入る。

図２８は第４の実施の形態の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。

図２８に示すように、第４の実施の形態の時空間符号化回路は、符号化行列をつくるための基本となる行列を出力する基本行列発生回路８４と、無線基地局毎で用いる符号化行列の切り替えパターン行列を出力する切り替えパターン発生回路８５と、基本行列発生回路８４から出力される基本行列を切り替えパターン発生回路８５から出力される値によってスカラー倍する乗算器８６と、乗算器８６から出力される行列を用いて、シンボルマッピング回路から出力された複素シンボルを符号化する符号化器８１とを有する。

基本行列発生回路８４が生成する基本行列は式（１）である。切り替えパターン発生回路８５は、予め各無線基地局に割り当てられている符号化切り替えパターン（表２）の値をスロット毎に出力する。乗算器８６は、基本行列発生回路８４で生成された基本行列と符号化切り替えパターンの値とを乗算する。表２では、符号化行列の切り替えパターンを式（１１）に示す行列としているが、式（１１）において、

とが同じ値となる場合は、結局、符号化行列は

で与えられる値による基本行列のスカラー倍となる。

したがって、符号化切り替えパターンは、表３に示すようにスカラー数で示すことができる。但し、ａ０からｄ３は全て複素数である。以下では、表３で示すパターンを用いる場合を例に説明する。

次に、第４の実施の形態の無線通信システムの端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路について説明する。但し、本実施形態では、伝搬路推定回路として、図２５に示した構成を適用する。また、その最大推定器数Ｉは４である。

第３の実施の形態では、起動数決定回路が、無線基地局が用いる符号化行列を切り替えた場合に受信信号が変動することを利用して、前後のスロットにおける伝搬路応答推定値の差に基づき受信信号の中に符号化行列を切り替えている無線基地局からの送信信号が含まれているか否かを判定した。

本実施形態では、端末装置４が全ての無線基地局で用いる時空間符号化行列の切り替えパターンを知っていることを利用して、受信信号がどの無線基地局から送信された信号であるかを検知する。そして、その検知結果を用いて伝搬路応答推定器の切り替えを行う。

図２９は第４の実施の形態の端末装置が有する起動数決定回路の構成を示すブロック図である。

図２９に示すように、第４の実施の形態の起動数決定回路は、符号化切り替え行列が格納されるメモリ３３１、メモリ３３１に格納された行列の逆行列を生成する逆行列変換回路３３３と、受信信号サンプルを一時的に保持するバッファ３３５と、逆行列変換回路３３３から出力された行列とバッファ３３５から出力された行列とを用いて伝搬路応答を計算し、伝搬路応答推定値の行列を出力する伝搬路応答計算回路３３７と、伝搬路応答計算回路３３７から出力された伝搬路応答推定値の行列を用いて、受信信号に含まれる送信信号の符号化行列切り替えパターンを検知し、検知した符号化行列切り替えパターンに相当する列番号及び受信パターンの検出が終了したことを示す受信パターン検出終了信号を出力する受信パターン検出回路３３９と、受信パターン検出回路３３９で検知された列番号が格納されるメモリ３４１と、メモリ３４１に格納された列番号、受信パターン検出回路３３９から出力される受信パターン検出終了信号及びメモリ３３１に格納された符号化切り替えパターンを用いて、起動推定器番号と推定器切り替えタイミングを出力する変動パターンサーチ回路３４５とを有する。

ここで、符号化切り替えパターンとして、表３に示したパターンを用いた場合の起動推定器決定回路１３３の動作を説明する。但し、端末装置４の受信アンテナ５と、４つの無線基地局の送信アンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈとの伝搬路応答をそれぞれｈ(０Ａ)、ｈ(０Ｂ)、ｈ(０Ｃ)、ｈ(０Ｄ)、ｈ(１Ａ)、ｈ(１Ｂ)、ｈ(１Ｃ)、ｈ(１Ｄ)とする。また、伝搬路応答は複素数として与えられる。なお、以下では、各無線基地局と、各無線基地局が備える第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナとを明確に区別するため、伝搬路応答の記述を第３の実施の形態と変えている。例えば、ｈ(０Ａ)は第１の無線基地局２Ａの第１のアンテナと受信アンテナ５の伝搬路応答を示し、ｈ(１Ａ)は第１の無線基地局２Ａの第２のアンテナと受信アンテナ５の伝搬路応答を示している。

まず、表３のパターンを用いて各無線基地局が４スロット時間(８シンボル時間)でシンボルを送信した場合の受信信号を求める。

なお、表３のパターンを行列Ａで表す。この行列Ａは、例えば図２９に示したメモリ３３１に格納される。

各無線基地局の第１のアンテナと受信アンテナとの伝搬路応答ｈ(０Ａ)、ｈ(０Ｂ)、ｈ(０Ｃ)、ｈ(０Ｄ)を行列ｈ０とし、各無線基地局の第２のアンテナと受信アンテナとの伝搬路応答ｈ(１Ａ)、ｈ(１Ｂ)、ｈ(１Ｃ)、ｈ(１Ｄ)を行列ｈ１とすると、行列ｈ０及び行列ｈ１は式（１３）のように示すことができる。

また、連続する４つのスロット時間における受信信号を行列ｒ０及び行列ｒ１とした場合、行列ｒ０及び行列ｒ１は式（１４）で表すことができる。ここで、ｒ０(ｉ)はスロットｉにおける１シンボル目の時刻０における受信信号であり、ｒ１(ｉ)はスロットｉにおける２シンボル目の時刻１における受信信号である。

行列ｒ０と行列ｒ１は、図２９に示したバッファ３３５を通して伝搬路応答計算回路３３７へ供給される。

また、４スロット時間における送信シンボルを行列Ｓ０、行列Ｓ１としたとき、行列Ｓ０及び行列Ｓ１は式（１５）で示すことができる。ここで、Ｓ０(ｉ)、Ｓ１(ｉ)はそれぞれスロットｉにおいてＳＴＢＣによる符号化対象となるシンボルを示す。

・・・（１５）
但し、

を対角要素とする対角行列を示す。

以上の行列を用いると、式（１４）に示した行列ｒ０及びｒ１は式（１６）となる。

・・・（１６）
但し、式（１６）では、受信信号ｒ０、ｒ１に含まれる熱雑音を無視している。

ここで、式（１０）で示した伝搬路応答推定値の計算式及び式（１６）から式（１７）が得られる。

・・・（１７）
但し、行列

は、伝搬路応答行列（ｈ０，ｈ１）の伝搬路応答推定値であり、次式の要素を持つ行列である。

式（１７）に示したＡ^-1は行列Ａの逆行列であり、図２９に示した逆行列変換回路３３３で生成される。

上記式（１７）が成立するためには、行列Ａが正則行列である必要がある。また、行列Ｓ０、行列Ｓ１はパイロットシンボル系列を用いているため、受信側では既知であり、図２９に示した伝搬路応答計算回路３３７で確保されている。この行列

の計算は、図２９に示した伝搬路応答計算回路３３７で実行される。

受信パターン検出回路３３９は、伝搬路応答の推定値行列

を行毎に観察し、各要素

の絶対値がそれぞれ０に近い値である場合、または予め設定したしきい値よりも小さい場合は、その行の伝搬路応答に相当する無線基地局からの送信信号は、受信信号に含まれていないと判断する。例えば、

とすると、式（１２）の第４列の符号化行列切り替えパターン(ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３)を使用する無線基地局からの受信信号は受信していないと判断できる。

図３０は図２９に示した受信パターン検出回路の動作を示すフローチャートである。

図３０に示すように、受信パターン検出回路３３９は、伝搬路応答計算回路３３７から計算結果を受け取ると、まず変数ｊを初期化し（ステップＢ１）、列番号０番目の符号化行列切り替えパターンを持つ無線基地局からの送信信号が受信信号に含まれているか否かを判定する。

変数ｊは式（１２）の行列の列番号を示し、列番号は０〜３の整数となる。式（１２）の行列は、列毎に符号化行列の切り替えパターンとなるため、列番号は無線基地局毎に割り当てられた符号化行列の切り替えパターンを示す番号となる。

次に、受信パターン検出回路３３９は、伝搬路推定値行列

の０番目の行に着目し、

が成立するか否かを判定する（ステップＢ２）。ステップＢ２の処理で

が成立する場合はステップＢ３の処理に移行し、成立しない場合はステップＢ６の処理に移行する。

ステップＢ３では、伝搬路推定値行列

の０番目の行において、

が成立するか否かを判定する。

が成立する場合はステップＢ４の処理に移行し、成立しない場合はステップＢ６の処理に移行する。

ステップＢ４では、次の列の調査に移行するために変数ｊを１増加させる。

次に、ステップＢ５にて、変数ｊの値が最大値Ｊと一致するかを判定する。最大値Ｊは式（１２）で示した行列の列数であり、ここではＪ＝４となる。

ステップＢ５の処理の結果、変数ｊがＪと一致しない場合はステップＢ２の処理に戻ってステップＢ２からＢ５の処理を繰り返す。

ステップＢ２及びステップＢ３の処理において、

または

が成立しない場合は、ステップＢ６にて、その時の列番号ｊをメモリに格納した後、ステップＢ４の処理へ移行する。

また、ステップＢ５の処理の結果、変数ｊがＪと一致する場合、受信パターン検出回路３３９は、処理を終了し、変動パターン検知回路３４５へ終了を知らせる終了信号を出力する（ステップＢ７）。

以上の処理を終了すると、ステップＢ６にて、メモリには、受信信号に含まれる信号を送信している無線基地局で用いている符号化行列切り替えパターンに対応する列番号が格納される。

本実施形態では、端末装置４が式（１２）の符号化行列切り替えパターンを知っていることから、列番号の組み合わせによって４スロット時間で受信信号がどのように変動するのか分かる。したがって、図２９に示した変動パターンサーチ回路３４５は、列番号の組み合わせとスロット毎の変動パターンをメモリに持つことで、受信パターン検出回路３３９で検出された列番号の組み合わせを用いて変動パターンのサーチが可能となる。

第４の実施の形態の無線通信システムによれば、どの符号化行列の切り替えパターンを持つ無線基地局から送信された信号を受信しているのか端末装置４で判断可能であり、かつそれらの無線基地局との伝搬路応答を個々に推定できる。さらに、符号化行列の切り替えパターンとそれを用いる無線基地局との対応関係がわかれば、無線基地局を特定することも可能である。
（第５の実施の形態）
第５の無線通信システムでは、各無線基地局の符号化行列切り替えパターンに４×４のアダマール行列を適用した場合の動作を説明する。このときの各無線基地局の符号化行列切り替えパターンは表４に示すようになる。

ここで、符号化行列切り替えパターン行列とその逆行列は次のようになる。

アダマール行列を用いると、逆行列が存在するために伝搬路応答（ｈ０，ｈ１）が推定可能となる。また、スロット毎の各無線基地局における符号化行列切り替えパターンの組み合わせが最大で４パターンとなるため、ビート干渉の発生により検波が不能となる問題を回避できる。

このとき、４スロット時間におけるスロット毎の変動パターン(起動推定器番号に相当する)は、受信する無線基地局の組み合わせによって表５に示す１５パターンとなる。本実施形態では、列番号０、１、２、３を４つの無線基地局２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにおける符号化行列切り替えパターンとする。

表５に示すスロット毎の起動推定器番号において、０から３が起動する伝搬路応答推定器の番号であり、数字の並びがスロット毎の起動タイミングを示している。例えば、組み合わせ(１)の時、スロット毎の起動推定器番号は０,０,１,１であり、スロット０、１で伝搬路応答推定器０を用い、スロット２，３で伝搬路応答推定器１を用いることを示している。

本実施形態の変動パターンサーチ回路３４５は、表５に示した情報をメモリに格納し、受信パターン検出回路３３９から出力される列番号の組み合わせに応じて起動推定器数と推定器起動番号を出力する。

例えば、伝搬路応答の推定値

を計算した結果、４つの無線基地局２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの送信信号を端末装置４が受信していると仮定する。この場合、表５の列番号の組み合わせ(０，１)から、４つの伝搬路応答推定器を１スロット毎に起動すればよい。

また、伝搬路応答の推定値

を計算した結果、２つの無線基地局２Ａ、２Ｂからの送信信号を端末装置が受信していると仮定する。この場合、表５の列番号組み合わせ(０，１)から、２つの伝搬路応答推定器を２スロットおきに起動すればよい。

また、伝搬路応答の推定値

を計算した結果、第１の無線基地局２Ａからの送信信号のみを端末装置が受信していると仮定する。この場合、表５の列番号組み合わせ(０)から、１つの伝搬路応答推定器を起動すればよい。

第３の実施の形態で示した伝搬路応答推定回路は、表５の列番号の組み合わせ(０，２)の場合に４つの伝搬路応答推定器を起動するが、本実施形態では２つの伝搬路応答推定器を起動することになるため、より効率的に伝搬路応答推定器を起動できる。

以上説明したように、第５の実施の形態の無線通信システムによれば、伝搬路応答推定回路にて、より効率的に伝搬路応答推定器の起動が可能になる。

（第６の実施の形態）
上述した第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、式（１）で示した第１行列と式（２）で示した第２行列とを各無線基地局が時空間符号化に用いている。また、第１の実施の形態では、第２行列として、式（２）に代えて式（３）〜式（４）を用いる例を示している。ここで、式（２）〜式（４）は、式（１）に示した行列のうち、一方の列の各要素の符号の正負を反転させた行列である。このことは、第２の無線基地局の２つの送信アンテナから送信するシンボル系列に、第１の無線基地局の２つの送信アンテナから送信するシンボル系列の極性をシンボル時間毎に反転させるだけでもよいことを示している。

第６の実施の形態の無線通信システムは、各無線基地局からこのような規則でシンボル系列を送信する例である。なお、第６の実施の形態では、無線通信システムの構成を図１に示した第１の実施の形態と同様とした場合で説明する。

第６の実施の形態では、例えば第１の無線基地局２Ａから表６で示すようにシンボルを送信し、第１の無線基地局２Ｂから表７で示すようにシンボルを送信する。

表６は第１の無線基地局２Ａが有する第１の送信アンテナ３Ａ及び第２の送信アンテナ３Ｃから各シンボル時間間隔（時刻０〜時刻４）で送信するシンボルを示し、表７は第２の無線基地局２Ｂが有する第１の送信アンテナ３Ｂ及び第２の送信アンテナ３Ｄから各シンボル時間間隔（時刻０〜時刻４）で送信するシンボルを示している。

ここで、時刻０における端末装置４の受信信号ｒ０及び時刻１における端末装置４の受信信号ｒ１は次のようになる。

ｒ₀＝Ｓ₀（ｈ（３Ａ）＋ｈ（３Ｂ））＋Ｓ_-1（ｈ（３Ｃ）＋ｈ（３Ｄ））
ｒ₁＝Ｓ₁（ｈ（３Ａ）−ｈ（３Ｂ））＋Ｓ₀（ｈ（３Ｃ）−ｈ（３Ｄ））
時刻０における受信信号ｒ₀をｒ₀＝０とすると、ｈ（３Ａ）＝−ｈ（３Ｂ）、かつｈ（３Ｃ）＝−ｈ（３Ｄ）となる。この関係を時刻１における受信信号ｒ₁の式に代入すると、時刻１ではｒ₁≠０となる。

この場合、時刻０ではＳ₀が消滅するが、時刻１では消滅せずに検波可能となる。すなわち、本実施形態の無線通信システムも第１の実施の形態〜第５の実施の形態と同様に端末装置４では２つの無線基地局から送信された電波を確実に検波できる。そのため、ビート干渉によって通信が不能となることが無い。

なお、このような方法は、無線基地局の数を増やした第２の実施の形態や第３の実施の形態で示した無線通信システムにも適用可能である。その場合、端末装置が有する受信機には図２５に示した伝搬路推定回路あるいは図２６や図２９に示した起動推定器決定回路を用いることができる。

さらに、本実施形態の無線通信システムは、特定の無線基地局において、シンボル毎に送信シンボルの極性を反転させるだけで済むため、無線基地局毎に２つの送信アンテナを備える構成だけでなく、無線基地局毎に３つ以上の送信アンテナを備えた構成にも適用可能である。

なお、上記第１の実施の形態〜第６の実施の形態で示した各無線基地局が有する送信機及び端末装置が有する受信機は、ＲＦ回路と、上記第１の実施の形態〜第６の実施の形態で示した各無線基地局が有する送信機及び端末装置が有する受信機の各種機能を実現する論理回路とを用いて構成してもよく、ＲＦ回路以外を情報処理装置（コンピュータ）を用いて構成することも可能である。情報処理装置は、処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵの処理で必要なデータが格納されるメモリと、ＣＰＵに上記第１の実施の形態〜第６の実施の形態で示した各無線基地局が有する送信機及び端末装置が有する受信機の処理を実行させるためのプログラムが格納された記録媒体とを有する構成である。ＣＰＵは、記録媒体に格納されたプログラムにしたがって上記第１の実施の形態〜第６の実施の形態で示した各無線基地局が有する送信機及び端末装置が有する受信機の各種機能を実行する。

本発明の無線通信システムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１に示した第１の無線基地局が有する送信機の構成を示すブロック図である。 図２に示した第１の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。 図２に示した第２の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。 図１に示した端末装置が有する受信機の構成を示すブロック図である。 図５に示した伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。 複数の無線基地局がそれぞれ１本の送信アンテナを備える無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 図７に示した無線通信システムでビート干渉が発生する様子を示す模式図である。 複数の無線基地局がそれぞれ複数の送信アンテナを備える送信ダイバーシチ方式によりビート干渉問題が緩和される様子を示す模式図である。 第２従来例の各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 本発明の第１の実施の形態の無線通信システムの各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 第１の実施の形態の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。 第２従来例の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。 本発明の無線通信システムの第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１４に示した３つの無線基地局のうち、１つの無線基地局が時空間符号化行列を切り替える場合の各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 図１４に示した全ての無線基地局から信号を受信する場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 図１４に示した第１の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 図１４に示した第２の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 図１４に示した第３の無線基地局から信号を受信しない場合の、各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 第２の実施の形態の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。 本発明の無線通信システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図２１に示した４つの無線基地局のうち、２つの無線基地局が時空間符号化行列を切り替える場合の各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信する各シンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 第３の実施の形態の各無線基地局で用いる時空間符号化行列と端末装置で受信するシンボルＳ０、Ｓ１の伝搬路応答の時間関係を示すテーブル図である。 第３の実施の形態の各無線基地局と端末装置間のＳ０の伝搬路応答の時間遷移を示すテーブル図である。 第３の実施の形態の端末装置の受信機が有する伝搬路推定回路の構成を示すブロック図である。 図２５に示した起動推定器決定回路の構成を示すブロック図である。 図２６に示した起動推定器決定回路の動作を示すフローチャートである。 第４の実施の形態の無線基地局の送信機が有する時空間符号化回路の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態の端末装置が有する起動数決定回路の構成を示すブロック図である。 図２９に示した受信パターン検出回路の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 送信機
２Ａ〜２Ｄ 無線基地局
３Ａ〜３Ｈ 送信アンテナ
４ 端末装置
５ 受信アンテナ
６ ビットデータ生成回路
７ シンボルマッピング回路
８ 時空間符号化回路
９Ａ、９Ｃ ＲＦ回路
１０ ＲＦ回路
１１ サンプリング回路
１２ 時空間復号化回路
１３ 伝搬路推定回路
１４ 復調回路
１５ ビットデータ処理回路
８０、１３０ スイッチ
８１ 符号化器
８２ 第１の符号化器
８３ 第２の符号化器
８４ 基本行列発生回路
８５ 切り替えパターン発生回路
８６ 乗算器
１３１ 第１の伝搬路応答推定器
１３２ 第２の伝搬路応答推定器
１３３ 起動推定器決定回路
３３１、３４１、１３３８ メモリ
３３３ 逆行列変換回路
３３５ バッファ
３３７ 伝搬路応答計算回路
３３９ 受信パターン検出回路
３４５ 変動パターンサーチ回路
１３３１ 伝搬路応答計算回路
１３３３ レジスタ
１３３５ 伝搬路応答誤差計算回路
１３３７ 比較回路

Claims (12)

1. 複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機に送信する、前記送信機に前記情報を送信するための複数の送信アンテナを備えた無線通信システムであって、
   前記複数の送信機のうちの少なくとも１つは、第１の時空間符号化行列を固定的に用いると共に、残りの他の送信機においては、前記第１の時空間符号化行列および前記第１の時空間符号化行列とは異なる第２の時空間符号化行列を、所定のシンボル時間毎に正則行列またはアダマール行列の規則にしたがって切り替えて用いることで、送信対象となる前記情報の時空間符号化を行う時空間符号化回路を有する無線通信システム。
2. 前記複数の送信機は、
   各送信アンテナから送信する前記情報の前記時空間符号化に、前記正則行列またはアダマール行列の列毎の各要素を割り当てる請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記受信機は、
   前記送信機が時空間符号化に用いる時空間符号化行列を切り替えることで生じる、伝搬路応答の変動が起こりうる最小周期毎に前記伝搬路応答を計算し、計算したＮ（Ｎは２以上の整数）個の伝搬路応答の計算値のうち、２つの伝搬路応答の計算値で得られる少なくとも１つの組み合わせを選択し、該組み合わせの構成要素である２つの伝搬路応答の計算値の誤差の大小関係により送信機が前記時空間符号化行列を切り替えたか否かを検知する手段を有する請求項１または２記載の無線通信システム。
4. 前記受信機は、
   各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機で用いている時空間符号化行列の切り替えパターンを検知する手段を有する請求項１または２記載の無線通信システム。
5. 前記受信機は、
   各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機の数を検知する手段を有する請求項１または２記載の無線通信システム。
6. 前記受信機は、
   各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機を検知する手段を有する請求項１または２記載の無線通信システム。
7. 情報を送信するための複数の送信アンテナを備えた複数の送信機から同じ搬送波周波数を用いて同じ情報を受信機に送信するための無線通信方法であって、
   前記複数の送信機のうちの少なくとも１つが、第１の時空間符号化行列を固定的に用いると共に、残りの他の送信機においては、前記第１の時空間符号化行列および前記第１の時空間符号化行列とは異なる第２の時空間符号化行列を、所定のシンボル時間毎に正則行列またはアダマール行列の規則にしたがって切り替えて用いることで、送信対象となる前記情報の時空間符号化を行う無線通信方法。
8. 前記複数の送信機が、
   各送信アンテナから送信する前記情報の前記時空間符号化に、前記正則行列またはアダマール行列の列毎の各要素を割り当てる請求項７記載の無線通信方法。
9. 前記受信機が、
   前記送信機が時空間符号化に用いる時空間符号化行列を切り替えることで生じる、伝搬路応答の変動が起こりうる最小周期毎に前記伝搬路応答を計算し、計算したＮ（Ｎは２以上の整数）個の伝搬路応答の計算値のうち、２つの伝搬路応答の計算値で得られる少なくとも１つの組み合わせを選択し、該組み合わせの構成要素である２つの伝搬路応答の計算値の誤差の大小関係により送信機が前記時空間符号化行列を切り替えたか否かを検知する請求項７または８記載の無線通信方法。
10. 前記受信機が、
    各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機で用いている時空間符号化行列の切り替えパターンを検知する請求項７または８記載の無線通信方法。
11. 前記受信機が、
    各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機の数を検知する請求項７または８記載の無線通信方法。
12. 前記受信機が、
    各送信機と受信機間の伝搬路応答推定値の大小関係によって、受信している信号を送信している送信機を検知する請求項７または８記載の無線通信方法。

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