JP4832548B2

JP4832548B2 - 送信装置及び送信方法

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Publication number: JP4832548B2
Application number: JP2009109464A
Authority: JP
Inventors: 正幸星野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2009171609A

Description

本発明は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）符号とＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）を組み合わせた通信システムに用いられる送信装置及び受信装置に関する。

無線通信において、誤り訂正符号は、高信頼度の情報を送受するために欠くことのできない技術である。そして、近年、強力な誤り訂正能力を持つ訂正符号として、ビタビ符号またはターボ符号等のＦＥＣ符号が注目を浴びている。

ＦＥＣ符号器の一例としてのターボ符号器は、図１２に示すように、複数の再帰的組織畳み込み符号器（ＲＳＣ）のインターリーバを介した並列接続により構成され、システマティックビット（情報ビット）ＸとパリティビットＹ１、Ｙ２を出力する。

また、近年、限られた周波数帯域を有効に利用し、高速伝送を実現するシステムとして、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が注目されている。

ＭＩＭＯは、送受信双方にアレーアンテナを用い、独立な信号を同一帯域において同時に送受信するシステムである。このＭＩＭＯを用いることにより周波数帯域の拡大なしに伝送容量の拡大を図ることができる。

そして、ターボ符号とＭＩＭＯを組み合わせて通信品質の改善を図る研究も行われている（例えば、非特許文献１）。ＭＩＭＯ復調は受信ＲＦ部から出力される信号を扱うのに対して、ＦＥＣ復調では特定のチャネルに関係する信号に限定して処理を実施することが多い。

また、移動通信システムでは、ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel）とＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel）が多重されて送受されるのが一般的である。そして、これらの信号には、送信側装置において互いに異なる誤り訂正符号化処理が施される場合がある。例えば、ＤＴＣＨにはターボ符号による誤り訂正符号化処理がなされ、ＤＣＣＨには畳み込み符号による誤り訂正符号化処理がなされるとすると、ターボ符号の方が誤り訂正能力が高いため、ＤＴＣＨの方がより強く復号される。

図１３は、ターボ符号とＭＩＭＯを組み合わせてＤＴＣＨ及びＤＣＣＨの複数のチャネルの送信データを多重して送信する際の処理の順序を示す図である。図１３において、送信側では矢印＃１３０１の方向に向けて上から順番に処理を行い、受信側では矢印＃１３０２の方向に向けて下から順番に処理を行う。

図１３より、送信側の処理について説明する。送信装置は、ＤＴＣＨのデータ＃１３０３ａに対してＣＲＣ検査符号を付加したデータ＃１３０４ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０３ｂにＣＲＣ検査符号を付加したデータ＃１３０４ｂを生成する。次に、ＤＴＣＨのデータ＃１３０４ａに図示しないテールビットを付加したデータ１３０５ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０４ｂにテールビットを付加したデータ＃１３０５ｂを生成する。次に、ＤＴＣＨのデータ＃１３０５ａをターボ符号化したデータ＃１３０６ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０５ｂをビタビ符号化したデータ＃１３０６ｂを生成する。

次に、ＤＴＣＨのデータ＃１３０６ａをレートマッチング処理したデータ＃１３０７ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０６ｂをレートマッチング処理したデータ＃１３０７ｂを生成する。次に、ＤＴＣＨのデータ＃１３０７ａをインタリーブしてデータを並び替えたデータ＃１３０８ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０７ｂをインタリーブしてデータを並び替えたデータ＃１３０８ｂを生成する。次に、ＤＴＣＨのデータ＃１３０８ａが所定の通信フォーマットに収まるように分割したデータ＃１３０９ａを生成するとともに、ＤＣＣＨのデータ＃１３０８ｂが所定の通信フォーマットに収まるように分割したデータ＃１３０９ｂを生成する。

次に、分割したＤＴＣＨのデータ＃１３０９ａと分割したＤＣＣＨのデータ＃１３０９ｂとを多重したデータ＃１３１０を生成する。次に、データ＃１３１０をインタリーブしてデータを並び替えたデータ＃１３１１を生成する。これにより、ＤＴＣＨのデータとＤＣＣＨのデータとは各データ＃１３１１においてランダムに配置された状態になる。次に、データ＃１３１１をスロット毎に分割して各スロットのデータ＃１３１２として送信する。

一方、受信装置は、受信した各スロットのデータ＃１３１２を上記の送信装置における処理の順番と逆の順番の処理を行って、最終的にＤＴＣＨのデータ１３０３ａ及びＤＣＣＨのデータ＃１３０３ｂを得る。

２００２年ＲＣＳ研究会信学技報ＲＣＳ２００２−９３、"ＭＩＭＯチャネルにおけるＳＤＭターボ符号の検討"

しかしながら、従来の装置においては、ＦＥＣ符号とＭＩＭＯとを組み合わせた通信システムの場合には、受信側において受信ＲＦ部から出力される信号は複数のチャネルの信号が多重された状態であり、ＭＩＭＯ復調への外部情報引渡し及び繰り返し復調による性能改善を実施しようとすると、各チャネルの信号の再多重と分離とを繰り返す必要が生じて、膨大な処理が発生するという問題がある。そして、各チャネルの信号の再多重と分離とを繰り返す際には、チャネル間の区切りやインタリーブを考慮しながら、ＦＥＣ復号器とＭＩＭＯ復調部で外部情報をやり取りする必要がある。

例えば、図１３のように個別通信チャネルＤＴＣＨと個別制御チャネルＤＣＣＨとが多重されている信号を扱う場合には、ＤＴＣＨとＤＣＣＨとで個別にＦＥＣ復調を行う必要があり、それらを多重して再インタリーブした状態で外部情報を引き渡す必要がある。即ち、受信装置は、受信データ＃１３１１を受信データ＃１３０５ａ、１３０５ｂにする処理と、受信データ＃１３０５ａ、１３０５ｂを再び受信データ＃１３１１にする処理とを繰り返す必要が生じ、その度にチャネル間の区切りやインタリーブを考慮しながらＤＴＣＨのデータとＤＣＣＨのデータとの分割、及びＤＴＣＨのデータとＤＣＣＨのデータとの多重を繰り返す必要があり、膨大な処理が発生するという問題がある。さらに、多重に際してＤＴＣＨのデータはＭＩＭＯを適用し、ＤＣＣＨのデータはＭＩＭＯを用いないようなケースも考えられる。このような場合、性能改善を目指した繰り返し復調が、データの分割及び多重を繰り返すことにより処理量を大きく増加させることになってしまうという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行うことができる送信装置及び送信方法を提供することを目的とする。

本発明の送信装置は、制御データストリームをＦＥＣ符号化する第１のＦＥＣ符号器と、ＦＥＣ符号化された前記制御データストリームをインタリーブする第１のインタリーブ部と、インタリーブされた前記制御データストリームを、空間多重するために分割し、変調する第１のＭＩＭＯ変調部と、分割され、変調された前記制御データストリームに、其々異なる指向性制御をする第１の指向性制御部と、ユーザデータストリームを、前記制御データストリームとは独立にＦＥＣ符号化する第２のＦＥＣ符号器と、ＦＥＣ符号化された前記ユーザデータストリームをインタリーブする第２のインタリーブ部と、インタリーブされた前記ユーザデータストリームを、空間多重するために分割し、変調する第２のＭＩＭＯ変調部と、分割され、変調された前記ユーザデータストリームに、其々異なる指向性制御をする第２の指向性制御部と、指向性制御された前記制御データストリームと、指向性制御された前記ユーザデータストリームとを時分割多重するチャネル多重部と、分割された前記制御データストリーム同士が空間多重され、分割された前記ユーザデータストリーム同士が空間多重され、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとの間では時分割多重されるように、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとを送信する送信ＲＦ部と、を有する構成を採る。

本発明の送信方法は、制御データストリームをＦＥＣ符号化し、ＦＥＣ符号化された前記制御データストリームをインタリーブし、インタリーブされた前記制御データストリームを、空間多重するために分割、変調し、分割され、変調された前記制御データストリームに、其々異なる指向性制御を施し、ユーザデータストリームを、前記制御データストリームとは独立にＦＥＣ符号化し、ＦＥＣ符号化された前記ユーザデータストリームをインタリーブし、インタリーブされた前記ユーザデータストリームを、空間多重するために分割し、変調し、分割され、変調された前記ユーザデータストリームに、其々異なる指向性制御をし、指向性制御された前記制御データストリームと、指向性制御された前記ユーザデータストリームとを時分割多重し、分割された前記制御データストリーム同士が空間多重され、分割された前記ユーザデータストリーム同士が空間多重され、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとの間では時分割多重されるように、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとを送信するようにした。

本発明によれば、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るＭＩＭＯ変調部の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るＭＩＭＯ復調部の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態３に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態４に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態４に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態５に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態５に係る受信装置の構成を示すブロック図ターボ符号器の構成を示すブロック図従来の複数のチャネルの送信データを多重して送信する際の処理の順序を示す図

本発明の骨子は、複数のチャネルの送信データを受信側にて繰り返し復号可能なようにチャネル毎に符号化し、符号化された送信データを各チャネルにて並び替えた後に並び替えられた各チャネルの送信データを複数のストリームに分割してストリーム毎に復調可能なように変調するとともに、変調した各チャネルの送信データをチャネル間で多重してアレーアンテナよりストリーム毎に独立して指向性送信することである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る送信装置１００の構成を示すブロック図である。

ＦＥＣ符号器１０１は、例えばＤＣＣＨの送信データを畳み込み符号により符号化してインタリーブ部１０２へ出力する。

インタリーブ部１０２は、ＦＥＣ符号器１０１から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えてＭＩＭＯ変調部１０３へ出力する。

ＭＩＭＯ変調部１０３は、送信データに対してストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、ＭＩＭＯ変調部１０３は、インタリーブ部１０２から入力した送信データをストリーム毎、即ち指向性送信する際の指向性毎に分割し、分割した送信データを変調した後に、指向性制御部１０４へ出力する。なお、ＭＩＭＯ変調部１０３の詳細については後述する。

指向性制御部１０４は、ＭＩＭＯ変調部１０３から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御してチャネル多重部１０９へ出力する。

ＦＥＣ符号器１０５は、例えばＤＴＣＨの送信データをターボ符号により符号化してインタリーブ部１０６へ出力する。この場合、ＤＴＣＨの送信データをターボ符号化することにより、ＤＴＣＨの送信データはシステマティックビットデータとパリティビットデータとから構成される。

インタリーブ部１０６は、ＦＥＣ符号器１０５から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えてＭＩＭＯ変調部１０７へ出力する。

ＭＩＭＯ変調部１０７は、送信データに対して複数のストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、ＭＩＭＯ変調部１０７は、インタリーブ部１０６から入力した送信データをストリーム毎、即ち指向性送信する際の指向性毎に分割し、分割した送信データを変調した後に、指向性制御部１０８へ出力する。

指向性制御部１０８は、ＭＩＭＯ変調部１０７から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御してチャネル多重部１０９へ出力する。

チャネル多重部１０９は、スイッチを切り替えることにより、指向性制御部１０４及び指向性制御部１０８から入力した送信データを対応する送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎへ順次出力することにより各チャネルの送信データについて時分割多重の処理を行う。

送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎは、チャネル多重部１０９から入力した時分割多重したＤＴＣＨの送信データ及びＤＣＣＨからなる送信データをベースバンド周波数から無線周波数にアップコンバートして、対応するアンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎに出力する。

複数のアンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎは、アレーアンテナを構成し、対応する送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎから出力されたデータを通信相手に対して、ストリーム毎に独立して指向性送信する。

次に、受信装置２００について、図２を用いて説明する。図２は、受信装置２００の構成を示すブロック図である。ＭＩＭＯ復調部２０４、デインタリーブ部２０５、ＦＥＣ復号器２０６、誤り検出部２０７、繰り返し継続制御部２０８及び再インタリーブ部２０９は、繰り返し処理部２１０−１、２１０−２を構成する。繰り返し処理部２１０−１はＤＴＣＨの受信データを処理するものであり、繰り返し処理部２１０−２はＤＣＣＨの受信データを処理するものである。なお、繰り返し処理部２１０−２は繰り返し処理部２１０−１と同一構成であるので、繰り返し処理部２１０−２の説明は省略する。

複数のアンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎは、アレーアンテナを構成し、受信したデータを対応する受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎへ出力する。アンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎは、ストリーム毎の指向性で送信装置１００から送信されて伝送路で空間的に多重された信号を、受信装置２００の図示しない指向性制御部にて形成した指向性にて受信する。

受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎは、対応するアンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎから入力した受信データを無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートしてチャネル分割部２０３へ出力する。

チャネル分割部２０３は、受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎから入力した受信データをＤＴＣＨの受信データとＤＣＣＨの受信データとに分離して、ＤＴＣＨの受信データを繰り返し処理部２１０−１のＭＩＭＯ復調部２０４へ出力し、ＤＣＣＨの受信データを繰り返し処理部２１０−２のＭＩＭＯ復調部２０４へ出力する。

ＭＩＭＯ復調部２０４は、チャネル分割部２０３から入力した受信データをストリーム毎に復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。また、ＭＩＭＯ復調部２０４は、再インタリーブ部２０９から入力した並び替えられた受信データを再度各ストリームの受信データとして復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。

デインタリーブ部２０５は、ＭＩＭＯ復調部２０４から入力した受信データを並び替える前の配列、即ち最初の配列に戻すように並び替えてＦＥＣ復号器２０６へ出力する。

ＦＥＣ復号器２０６は、デインタリーブ部２０５から入力した受信データを復号して誤り検出部２０７及び繰り返し継続制御部２０８へ出力する。ここで、繰り返し処理部２１０−１のＦＥＣ復号器２０６は、デインタリーブ部２０５から入力したＤＴＣＨの受信データをターボ復号し、繰り返し処理部２１０−２のＦＥＣ復号器２０６は、デインタリーブ部２０５から入力したＤＣＣＨの受信データを畳み込み復号する。

誤り検出部２０７は、ＦＥＣ復号器２０６から入力した受信データに対してＣＲＣ検査を行って、誤りがあるか否かの検査結果を繰り返し継続制御部２０８へ出力する。

繰り返し継続制御部２０８は、誤り検出部２０７から誤りがある検査結果が入力した場合には、繰り返し処理を継続する必要があると判断し、ＦＥＣ復号器２０６から入力した受信データを再インタリーブ部２０９へ出力する。また、繰り返し継続制御部２０８は、誤り検出部２０７から誤りが無い検査結果が入力した場合には繰り返し処理を継続せず、ＦＥＣ復号器２０６から入力した受信データをそのまま受信データとして出力する。

再インタリーブ部２０９は、繰り返し継続制御部２０８から入力した受信データを再び並び替えてＭＩＭＯ復調部２０４へ出力する。

次に、ＭＩＭＯ変調部１０３の詳細な構成について、図３を用いて説明する。図３は、ＭＩＭＯ変調部１０３の構成を示すブロック図である。なお、ＭＩＭＯ変調部１０７の構成はＭＩＭＯ変調部１０３と同一構成であるので、その説明は省略する。

シリアル／パラレル（以下「Ｓ／Ｐ」と記載する）変換部３０１は、インタリーブ部１０２から入力した送信データを送信するストリーム数と同じ数だけ分割して変調部３０２−１〜３０２−ｎへ出力する。

変調部３０２−１〜３０２−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部３０１から入力した送信データを変調した後に、指向性制御部１０４へ出力する。

次に、ＭＩＭＯ復調部２０４の詳細な構成について、図４を用いて説明する。図４は、ＭＩＭＯ復調部２０４の構成を示すブロック図である。

パイロットシンボル取り出し部４０１−１〜４０１−ｎは、チャネル分割部２０３から入力したストリーム毎の受信データより、各ストリームのパイロットシンボルを取り出してチャネル推定部４０２−１〜４０２−ｎへ出力する。

チャネル推定部４０２−１〜４０２−ｎは、パイロットシンボル取り出し部４０１−１〜４０１−ｎから入力したパイロットシンボルよりチャネル推定を行って伝搬路行列算出部４０３へ出力する。

伝搬路行列算出部４０３は、チャネル推定部４０２−１〜４０２−ｎから入力したチャネル推定の結果、送信側のアンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎ（ビーム）及び受信側のアンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎ（ビーム）毎の成分を行列の形に並べて伝搬路行列として算出する。そして、伝搬路行列算出部４０３は、算出した伝搬路行列を合成部４０５へ出力する。

パイロットシンボル除去部４０４−１〜４０４−ｎは、チャネル分割部２０３から入力した受信データよりパイロットシンボルを除去して合成部４０５へ出力する。

合成部４０５は、パイロットシンボル除去部４０４−１〜４０４−ｎから入力した受信データを、伝搬路行列算出部４０３から入力した伝搬路行列に基づいて重み付けして合成した後にデインタリーブ部２０５へ出力する。

次に、送信装置１００のＭＩＭＯ変調部１０３、１０７における処理、及び受信装置２００の繰り返し処理部２１０−１、２１０−２における繰り返し処理について説明する。

ＭＩＭＯ変調の具体例として空間多重の方法が挙げられる。空間多重では、単純にＳ／Ｐ変換の処理を施して送信信号系列を各ストリームに分配し、（１）式のように送信する。

受信装置２００では、受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎの出力を規定のあるいは別途通知される区分に沿ってチャネル毎に取り出し、チャネル毎の信号としてＭＩＭＯ復調を実施する。ＭＩＭＯ復調の具体例としてZero-Forcing（以下「ＺＦ」と記載する）の方法が挙げられる。ＺＦの方法では受信データを復調する際に、（２）式を用いる。

ＦＥＣ復号器２０６では、デインタリーブ部２０５にてデインタリーブした信号を外部情報として扱い、ＦＥＣ復号を行う。ＦＥＣ復号における外部情報の例として、（３）式より算出可能である。

また、事前情報は、（４）式より求めることができる。

続いて、ＦＥＣ復号結果を再インタリーブ部２０９にて再インタリーブしてＭＩＭＯ復調部２０４へ出力し、チャネル分割部２０３にてチャネル毎に取り出した信号をＭＩＭＯ復調部２０４にてＭＩＭＯ復調する際に外部情報として扱う。ここでの外部情報は、例えば（５）式の値を用いることができる。

そして、上記の処理を繰り返す。

このように、本実施の形態１によれば、送信側にてチャネル毎にデータの並び替えを行った後に各チャネルの信号を多重することにより、受信側では各チャネルの信号を分離した後にチャネル毎にＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号の繰り返し処理を行うことができるので、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行うことができ、ＭＩＭＯとＦＥＣにおける符号化利得を最大限に引き出すことができる。また、本実施の形態１によれば、ＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号の繰り返し処理をチャネル毎に行うので、受信側の装置において現実的な回路規模にすることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る送信装置５００の構成を示すブロック図である。

本実施の形態２に係る送信装置５００は、図１に示す実施の形態１に係る送信装置１００において、図５に示すように、チャネル多重部１０９を除き、Ｓ／Ｐ変換部５０１−１〜５０１−ｎ、Ｓ／Ｐ変換部５０２−１〜５０２−ｎ、逆高速フーリエ変換（以下「ＩＦＦＴ；Inverse Fast Fourier Transform」と記載する）部５０３−１〜５０３−ｎ及びガードインターバル（以下「ＧＩ」と記載する）挿入部５０４−１〜５０４−ｎを追加する。なお、図５においては、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

指向性制御部１０４は、ＭＩＭＯ変調部１０３から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御して、対応するＳ／Ｐ変換部５０１−１〜５０１−ｎへ出力する。

Ｓ／Ｐ変換部５０１−１〜５０１−ｎは、指向性制御部１０４から入力した信号をサブキャリア数と同じ数に分離してＩＦＦＴ部５０３−１〜５０３−ｎへ出力する。

指向性制御部１０８は、ＭＩＭＯ変調部１０７から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御して、対応するＳ／Ｐ変換部５０２−１〜５０２−ｎへ出力する。

Ｓ／Ｐ変換部５０２−１〜５０２−ｎは、指向性制御部１０８から入力した信号をサブキャリア数と同じ数に分離してＩＦＦＴ部５０３−１〜５０３−ｎへ出力する。

チャネル多重手段であるＩＦＦＴ部５０３−１〜５０３−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部５０１−１〜５０１−ｎ及びＳ／Ｐ変換部５０２−１〜５０２−ｎから入力した送信データをＩＦＦＴして、各サブキャリアに割り当てることにより周波数分割多重してＯＦＤＭ信号を生成してＧＩ挿入部５０４−１〜５０４−ｎへ出力する。

ＧＩ挿入部５０４−１〜５０４−ｎは、ＩＦＦＴ部５０３−１〜５０３−ｎから入力したＯＦＤＭ信号にＧＩを挿入して送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎへ出力する。

送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎは、ＧＩ挿入部５０４−１〜５０４−ｎから入力した周波数分割多重したＤＴＣＨの送信データ及びＤＣＣＨの送信データをベースバンド周波数から無線周波数にアップコンバートして、対応するアンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎに出力する。なお、受信装置は、図２のチャネル分割部２０３において、各サブキャリアに割り当てられた信号をチャネル毎に分割する以外は図２と同一構成であるので、その説明は省略する。

このように、本実施の形態２によれば、送信側にてチャネル毎にデータの並び替えを行った後に各チャネルの信号を多重することにより、受信側では各チャネルの信号を分離した後にチャネル毎にＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号を繰り返し処理を行うことができるので、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行うことができ、ＭＩＭＯとＦＥＣにおける符号化利得を最大限に引き出すことができる。また、本実施の形態２によれば、ＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号の繰り返し処理をチャネル毎に行うので、受信側の装置において現実的な回路規模にすることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る送信装置６００の構成を示すブロック図である。

本実施の形態３に係る送信装置６００は、図１に示す実施の形態１に係る送信装置１００において、図６に示すように、チャネル多重部１０９を除き、拡散部６０１、拡散部６０２及び多重部６０３−１〜６０３−ｎを追加する。なお、図６においては、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

インタリーブ部１０２は、ＦＥＣ符号器１０１から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えて拡散部６０１へ出力する。

拡散部６０１は、インタリーブ部１０２から入力した送信データを所定の拡散符号を用いて拡散処理してＭＩＭＯ変調部１０３へ出力する。

ＭＩＭＯ変調部１０３は、拡散部６０１から入力した送信データに対して複数のストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、ＭＩＭＯ変調部１０３は、拡散部６０１から入力した送信データを送信するストリーム毎に分割し、分割した送信データを変調した後に、指向性制御部１０４へ出力する。

指向性制御部１０４は、ＭＩＭＯ変調部１０３から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御して対応する多重部６０３−１〜６０３−ｎへ出力する。

インタリーブ部１０６は、ＦＥＣ符号器１０５から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えて拡散部６０２へ出力する。

拡散部６０２は、インタリーブ部１０６から入力した送信データを所定の拡散符号を用いて拡散処理してＭＩＭＯ変調部１０７へ出力する。

ＭＩＭＯ変調部１０７は、拡散部６０２から入力した送信データに対して複数のストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、ＭＩＭＯ変調部１０７は、拡散部６０２から入力した送信データをストリーム毎に分割し、分割した送信データを変調した後に、指向性制御部１０８へ出力する。

指向性制御部１０８は、ＭＩＭＯ変調部１０７から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御して対応する多重部６０３−１〜６０３−ｎへ出力する。

多重部６０３−１〜６０３−ｎは、指向性制御部１０４及び指向性制御部１０８から入力した送信データを符号多重して対応する送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎへ出力する。

次に、受信装置７００の構成について、図７を用いて説明する。図７は、受信装置７００の構成を示すブロック図である。ＭＩＭＯ復調部２０４、デインタリーブ部２０５、ＦＥＣ復号器２０６、誤り検出部２０７、繰り返し継続制御部２０８及び再インタリーブ部２０９は、繰り返し処理部７０２−１、７０２−２を構成する。繰り返し処理部７０２−１はＤＴＣＨの受信データを処理するものであり、繰り返し処理部７０２−２はＤＣＣＨの受信データを処理するものである。なお、繰り返し処理部７０２−２は繰り返し処理部７０２−１と同一構成であるので、繰り返し処理部７０２−２の説明は省略する。

本実施の形態３に係る受信装置７００は、図２に示す実施の形態１に係る受信装置２００において、図７に示すように、チャネル分割部２０３の代わりにチャネル分割部７０１を有する。なお、図７においては、図２と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

チャネル分割部７０１は、受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎから入力した受信データを、拡散処理した際に用いた符号と同一の符号を用いて逆拡散処理することでＤＴＣＨの受信データとＤＣＣＨの受信データとに分離する。そして、チャネル分割部７０１は、ＤＴＣＨの受信データを繰り返し処理部７０２−１のＭＩＭＯ復調部２０４へ出力し、ＤＣＣＨの受信データを繰り返し処理部７０２−２のＭＩＭＯ復調部２０４へ出力する。

このように、本実施の形態３によれば、送信側にてチャネル毎にデータの並び替えを行った後に各チャネルの信号を多重することにより、受信側では各チャネルの信号を分離した後にチャネル毎にＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号を繰り返し処理を行うことができるので、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行うことができ、ＭＩＭＯとＦＥＣにおける符号化利得を最大限に引き出すことができる。また、本実施の形態３によれば、ＭＩＭＯ復調及びＦＥＣ復号の繰り返し処理をチャネル毎に行うので、受信側の装置において現実的な回路規模にすることができる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４に係る送信装置８００の構成を示すブロック図である。

本実施の形態４に係る送信装置８００は、図１に示す実施の形態１に係る送信装置１００において、図８に示すように、ＭＩＭＯ変調部１０３の代わりに２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１を有し、ＭＩＭＯ変調部１０７の代わりに４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２を有する。なお、図８においては、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

インタリーブ部１０２は、ＦＥＣ符号器１０１から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えて２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１へ出力する。

２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１は、インタリーブ部１０２から入力した送信データに対して２つのストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１は、インタリーブ部１０２から入力した送信データをストリーム毎に分割して２つの送信データに分割し、分割した２つの送信データを変調した後に、指向性制御部１０４へ出力する。ＤＣＣＨの送信データはＤＴＣＨの送信データよりも許容される伝送遅延が緩いチャネルなので、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１は、ＤＣＣＨの送信データのストリームの数をＤＴＣＨよりも少ない２として変調を行う。

指向性制御部１０４は、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１から入力した送信データに対して指向性制御信号により指向性制御し、チャネル多重部１０９へ出力する。

インタリーブ部１０６は、ＦＥＣ符号器１０５から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えて４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２へ出力する。

４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２は、インタリーブ部１０６から入力した送信データに対して４つのストリーム毎に独立して送信されるように変調する。具体的には、４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２は、インタリーブ部１０６から入力した送信データをストリーム毎に分割して４つの送信データに分割し、分割した４つの送信データを変調した後に、指向性制御部１０８へ出力する。ＤＴＣＨの送信データはＤＣＣＨの送信データよりも許容される伝送遅延が厳しいチャネルなので、４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２は、ＤＴＣＨの送信データのストリームの数をＤＣＣＨよりも多い４として変調を行う。

指向性制御部１０８は、４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２から入力した送信データに対して、指向性制御信号により指向性制御してチャネル多重部１０９へ出力する。

チャネル多重部１０９は、スイッチを切り替えることにより、指向性制御部１０４及び指向性制御部１０８から入力した送信データを、指向性制御部１０４及び指向性制御部１０８による指向性制御に対応する送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎへ出力することにより時分割多重を行う。なお、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０１及び４ストリーム多重用ＭＩＭＯ変調部８０２の構成は図３と同一構成であるので、その説明は省略する。

次に、受信装置９００の構成について、図９を用いて説明する。図９は、受信装置９００の構成を示すブロック図である。４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１、デインタリーブ部２０５、ＦＥＣ復号器２０６、誤り検出部２０７、繰り返し継続制御部２０８及び再インタリーブ部２０９は、繰り返し処理部９０３−１を構成する。また、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２、デインタリーブ部２０５、誤り検出部２０７、ＦＥＣ復号器２０６、誤り検出部２０７、繰り返し継続制御部２０８及び再インタリーブ部２０９は、繰り返し処理部９０３−２を構成する。繰り返し処理部９０３−１はＤＴＣＨの受信データを処理するものであり、繰り返し処理部９０３−２はＤＣＣＨの受信データを処理するものである。

本実施の形態４に係る受信装置９００は、図２に示す実施の形態１に係る受信装置２００において、図９に示すように、ＭＩＭＯ復調部２０４の代わりに４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１及び２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２を有する。なお、図９においては、図２と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

チャネル分割部２０３は、受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎから入力した受信データをＤＴＣＨの受信データとＤＣＣＨの受信データとに分離して、ＤＴＣＨの受信データを繰り返し処理部９０３−１の４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１へ出力し、ＤＣＣＨの受信データを繰り返し処理部９０３−２の２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２へ出力する。

４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１は、チャネル分割部２０３から入力した受信データをストリーム毎に復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。また、４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１は、再インタリーブ部２０９から入力した並び替えられた受信データを再度各ストリームの受信データとして復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。

２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２は、チャネル分割部２０３から入力した受信データをストリーム毎に復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。また、２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２は、再インタリーブ部２０９から入力した並び替えられた受信データを再度各ストリームの受信データとして復調してデインタリーブ部２０９へ出力する。なお、４ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０１及び２ストリーム多重用ＭＩＭＯ復調部９０２は図４と同一構成であるので、その説明は省略する。

このように、本実施の形態４によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、許容される伝送遅延が異なるチャネルのデータを送受信する場合には、許容される伝送遅延に応じてストリーム数を変えるので、許容される伝送遅延が緩いチャネルのデータにおいては多重するストリーム数を減らすことにより、送受信における処理負荷を軽減することができる。また、本実施の形態４によれば、許容される伝送遅延が厳しいチャネルの送信データにおいてはストリーム数を増やすことにより、伝送レートを高くして送信することができるので、さらなる性能改善を図ることができる。

なお、本実施の形態４において、ストリームの数を２及び４として送信データを分割することとしたが、これに限らず、２及び４以外の任意のストリームの数を組み合わせて各チャネルの送信データを分割することが可能である。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る送信装置１０００の構成を示すブロック図である。

本実施の形態５に係る送信装置１０００は、図１に示す実施の形態１に係る送信装置１００において、図１０に示すように、ＭＩＭＯ変調部１０３の代わりに変調部１００１を有する。なお、図１０においては、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

インタリーブ部１０２は、ＦＥＣ符号器１０１から入力した送信データを所定のパターンにて並び替えて変調部１００１へ出力する。

変調部１００１は、インタリーブ部１０２から入力した送信データをＱＰＳＫ等の変調方式にて変調して指向性制御部１０４へ出力する。

指向性制御部１０４は、変調部１００１から入力した送信データに対して指向性制御信号により指向性制御し、チャネル多重部１０９へ出力する。

チャンネル多重部１０９は、指向性制御部１０４から入力したＤＣＣＨの送信データと指向性制御部１０８から入力したＤＴＣＨの送信データとを多重して、送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎへ出力する。チャネル多重部１０９にて多重されるＤＴＣＨの送信データとＤＣＣＨの送信データにおいて、ＤＴＣＨの送信データは複数のストリーム毎に独立して指向性送信されるものであるとともにＤＣＣＨの送信データは一つのストリームにて指向性送信されるものである。

複数のアンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎは、アレーアンテナを構成し、対応する送信ＲＦ部１１０−１〜１１０−ｎから出力されたデータを通信相手に対して、ストリーム毎に独立して指向性送信する。アンテナ素子１１１−１〜１１１−ｎは、ＤＴＣＨの送信データを複数のストリーム毎に独立して指向性送信するとともに、ＤＣＣＨの送信データを１つのストリームにて指向性送信する。

次に、受信装置１１００の構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、受信装置１１００の構成を示すブロック図である。復調部１１０１、デインタリーブ部２０５及びＦＥＣ復号器２０６は、受信処理部１１０２を構成し、ＭＩＭＯ復調部２０４、デインタリーブ部２０５、ＦＥＣ復号器２０６、誤り検出部２０７、繰り返し継続制御部２０８及び再インタリーブ部２０７は、繰り返し処理部１１０３を構成する。

本実施の形態５に係る受信装置１１００は、図２に示す実施の形態１に係る受信装置２００において、図１１に示すように、ＤＣＣＨの受信データを処理する繰り返し処理部では、誤り検出部２０７及び再インタリーブ部２０９を除き、ＭＩＭＯ復調部２０４に代えて復調部１１０１を有する。なお、図１１においては、図２と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

複数のアンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎは、アレーアンテナを構成し、対応する受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎへ出力する。アンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎは、ストリーム毎の指向性で送信装置１０００から送信されて伝送路で空間的に多重された信号を、受信装置１１００の図示しない指向性制御部にて形成した指向性にて受信する。この時、アンテナ素子２０１−１〜２０１−ｎは、ＤＴＣＨの受信データを複数のストリーム毎に形成される指向性にて受信するとともに、ＤＣＣＨの受信データを一つのストリームについて形成される指向性にて受信する。

チャネル分割部２０３は、受信ＲＦ部２０２−１〜２０２−ｎから入力した受信データをＤＴＣＨの受信データとＤＣＣＨの受信データとに分離して、ＤＣＣＨの受信データを受信処理部１１０２の復調部１１０１へ出力し、ＤＴＣＨの受信データを繰り返し処理部１１０３のＭＩＭＯ復調部２０４へ出力する。

復調部１１０１は、チャネル分割部２０３から入力した受信データを復調してデインタリーブ部２０５へ出力する。

受信処理部１１０２のデインタリーブ部２０５は、復調部１１０１から入力した受信データを並び替える前の配列に戻すように並び替えてＦＥＣ復号器２０６へ出力する。

受信処理部１１０２のＦＥＣ復号器２０６は、デインタリーブ部２０５から入力した受信データを畳み込み復号してＤＣＣＨの受信データとして出力する。

このように、本実施の形態５によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、ＭＩＭＯ変調せずに送信されたデータは受信側にて復調される際にはＭＩＭＯ復調する必要があるチャネルのデータとは分離されて復調処理されるので、従来のように繰り返し復号における繰り返し毎にＭＩＭＯ復調されるデータと通常の復調処理されるデータとを判定して分離する必要がないので、受信側の処理負荷を大幅に軽減することができる。

なお、上記実施の形態１〜実施の形態５において、ＦＥＣ符号としてターボ符号または畳み込み符号を用いることとしたが、これに限らず、ビタビ符号化またはブロック符号化等の受信側にて繰り返し復号を行うような符号化方法であれば任意の符号化方法を適用することが可能である。また、上記実施の形態１〜実施の形態５において、ＤＴＣＨの送信データをターボ符号化するとともにＤＣＣＨの送信データを畳み込み符号化するようにして異なる符号化方法を用いることとしたが、これに限らず、ＤＴＣＨの送信データ及びＤＣＣＨの送信データの両方をターボ符号化するように同じ符号化方法を適用しても良い。また、上記実施の形態１〜実施の形態５において、ＤＴＣＨ及びＤＣＣＨの２つのチャネルを多重することとしたが、これに限らず、３つ以上の任意のチャネルを多重することが可能である。また、上記実施の形態１〜実施の形態５の送信装置は基地局装置または通信端末装置に適用することが可能である。

本発明にかかる送信装置及び送信方法は、処理量を増加させることなく性能改善を目指した繰り返し復調を行う効果を有し、ＦＥＣ符号とＭＩＭＯとを組み合わせた通信システムに適用するのに有用である。

１００送信装置
１０１ＦＥＣ符号器
１０２インタリーブ部
１０３ＭＩＭＯ変調部
１０５ＦＥＣ符号器
１０６インタリーブ部
１０７ＭＩＭＯ変調部
１０９チャネル多重部
１１０−１〜１１０−ｎ送信ＲＦ部
１１１−１〜１１１−ｎアンテナ素子

Claims

制御データストリームをＦＥＣ符号化する第１のＦＥＣ符号器と、
ＦＥＣ符号化された前記制御データストリームをインタリーブする第１のインタリーブ部と、
インタリーブされた前記制御データストリームを、空間多重するために分割し、変調する第１のＭＩＭＯ変調部と、
分割され、変調された前記制御データストリームに、其々異なる指向性制御をする第１の指向性制御部と、
ユーザデータストリームを、前記制御データストリームとは独立にＦＥＣ符号化する第２のＦＥＣ符号器と、
ＦＥＣ符号化された前記ユーザデータストリームをインタリーブする第２のインタリーブ部と、
インタリーブされた前記ユーザデータストリームを、空間多重するために分割し、変調する第２のＭＩＭＯ変調部と、
分割され、変調された前記ユーザデータストリームに、其々異なる指向性制御をする第２の指向性制御部と、
指向性制御された前記制御データストリームと、指向性制御された前記ユーザデータストリームとを時分割多重するチャネル多重部と、
分割された前記制御データストリーム同士が空間多重され、分割された前記ユーザデータストリーム同士が空間多重され、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとの間では時分割多重されるように、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとを送信する送信ＲＦ部と、
を有する送信装置。
制御データストリームをＦＥＣ符号化し、
ＦＥＣ符号化された前記制御データストリームをインタリーブし、
インタリーブされた前記制御データストリームを、空間多重するために分割、変調し、
分割され、変調された前記制御データストリームに、其々異なる指向性制御を施し、
ユーザデータストリームを、前記制御データストリームとは独立にＦＥＣ符号化し、
ＦＥＣ符号化された前記ユーザデータストリームをインタリーブし、
インタリーブされた前記ユーザデータストリームを、空間多重するために分割し、変調し、
分割され、変調された前記ユーザデータストリームに、其々異なる指向性制御をし、
指向性制御された前記制御データストリームと、指向性制御された前記ユーザデータストリームとを時分割多重し、
分割された前記制御データストリーム同士が空間多重され、分割された前記ユーザデータストリーム同士が空間多重され、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとの間では時分割多重されるように、前記制御データストリームと前記ユーザデータストリームとを送信する
送信方法。