JP4902663B2 - 送信装置、受信装置、通信装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおける送信装置に関するものであり、特にＭＩＭＯ（Multiple−Input Multiple−Output）多重伝送を行う送信装置、受信装置、通信装置および通信システムに関するものである。

ＭＩＭＯ多重伝送においては、複数の空間ストリームに送信信号を割り当てるが、送信信号に対して固定的に空間ストリームを割り当てると、送信信号ごとに通信品質にばらつきが生じる。この問題を解決するため、従来は、送信信号と空間ストリームの対応を周期的に変え、送信信号ごとの通信品質を均一化することによって、通信路の変動などに起因するチャネル推定誤差への耐性を向上させている。たとえば、下記非特許文献１には、固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ：Eigenbeam−Space Division Multiplexing）システムにおいて、各送信信号の信号電力対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference plus Noise power Ratio）を均一とするために固有ビーム間のインタリーブを行う方式が示されている。このシステムでは、ＭＩＭＯ空間ストリームを固有ビームとし、固有ビームごとの送信電力および変調方式を同一として、固有ビーム間のインタリーブを行っている。

一方、一般に、各送信アンテナから送信される信号の受信品質（信号電力対干渉雑音電力比など）に差がある場合は、その品質に応じて送信信号ごとに伝送レート制御（変調多値数や誤り訂正符号の符号化率などの制御）や送信電力制御などを行うことによって、より周波数利用効率の高い情報伝送を行うことができる。

内田大誠，太田厚，藤田隆史，浅井裕介，加々見修，梅比良正弘，"ＯＦＤＭ／Ｅ−ＳＤＭ システムにおける固有ビーム間インタリーブ方式の提案"，２００５年電子情報通信学会総合大会講演論文集 Ｂ−５−２５

しかしながら、上記従来のＭＩＭＯ多重伝送における空間ストリーム間インタリーブ方式では、インタリーブによって送信データの受信品質が均一化されてしまうので、上記のように、各空間ストリームの伝送品質に応じて伝送レート制御や送信電力制御などを行うことはできない。このため、高品質な空間ストリームにより多くの送信情報を割り当てることが不可能となり、限られた周波数帯域をより効率的に利用することができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＭＩＭＯ多重伝送において、空間ストリーム間のインタリーブによる高い通信品質を実現するとともに、従来の空間ストリーム間のインタリーブに比べて、周波数利用効率，情報伝送速度を向上させることのできる送信装置、受信装置および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＭＩＭＯ通信システムにおいて、送信データを空間ストリームごとに分割して並列伝送する送信装置であって、空間ストリームごとに変調方式を選択するとともに、当該変調方式に基づき各々の空間ストリームに対するデータ分配方法を決定する制御手段と、前記制御手段で決定されたデータ分配方法に基づき、空間ストリームごとに送信データを分配する分配手段と、前記分配手段の出力である空間ストリームごとの分配データを、それぞれ前記制御手段にて空間ストリームごとに選択された変調方式で変調する変調手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、各空間ストリームに対応する送信ブランチの各々の受信品質に基づいて送信ブランチごとにシグナルマッピング方式を選択し、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとに伝送レートを変えられるようにしたので、従来の空間ストリームのインタリーブ方式に比べて、伝送品質，周波数利用効率，情報伝送速度を向上させることができるという効果を奏する。

図１−１は、実施の形態１の機能構成例を示す図である。 図１−２は、実施の形態１の別の一例の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の動作を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態１の分配方法の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１の分配方法の一例を示す図である。 図５は、実施の形態２の機能構成例を示す図である。 図６は、実施の形態２の分配方法の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２の動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態３の機能構成例を示す図である。 図９は、実施の形態４の機能構成例を示す図である。 図１０は、実施の形態３にレートマッチングを追加した機能構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態５の機能構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態６の機能構成例を示す図である。 図１３は、実施の形態７の機能構成例を示す図である。 図１４は、実施の形態８の機能構成例を示す図である。 図１５は、実施の形態９の機能構成例を示す図である。

符号の説明

１ 送信データ生成部
２ 符号化部
３ 分配部
４−１〜４−Ｎ 変調部
５−１〜５−Ｎ ＤＡＣ
６−１〜６−Ｎ ＲＦ部
７−１〜７−Ｎ 送信アンテナ
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ 制御部
９−１〜９−Ｎ 送信ブランチ
１０−１，１０−２，１３−１，１３−２，１６−１，１６−２ 送信データブロック
１１−１〜１１−３，１２−１〜１２−３，１４−１〜１４−３，１５−１〜１５−３，１７−１〜１７−３，１８−１〜１８−３ 分配データ
２１−１〜２１−Ｎ，２３ インタリーバ
２２−１〜２２−Ｎ，２４ レートマッチング
３１−１〜３１−Ｍ 受信アンテナ
３２−１〜３２−Ｍ ＲＦ部
３３−１〜３３−Ｍ ＡＤＣ
３４，３４ａ，３４ｂ 信号分離部
３５ 合成部
３６ 復号部
３７，３７ａ ウエイト乗算部
３８−１〜３８−Ｎ ＯＦＤＭ変調部
３９−１〜３９−Ｍ ＯＦＤＭ復調部
４０ ＭＩＭＯ伝送路
１００-１，１００-２，１００ａ-１，１００ａ−２，１００ｂ−１，１００ｂ−２ 通信装置

以下に、本発明にかかる送信装置、受信装置、通信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明にかかる送信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１−２は、本発明にかかる送信装置の実施の形態１の機能構成の別の一例を示す図である。図１−１，図１−２に示すように、本実施の形態の送信装置は、送信データ生成部１，符号化部２，分配部３，変調部４−１〜４−Ｎ（Ｎ：送信アンテナの個数），ＤＡＣ（Digital Analog Converter）５−１〜５−Ｎ，ＲＦ部６−１〜６−Ｎ，送信アンテナ７−１〜７−Ｎ，制御部８で構成される。また、同じ枝番を持つ、変調部４，ＤＡＣ５，ＲＦ部６，送信アンテナ７で構成される部分を１つの送信ブランチ９−１〜９−Ｎとよぶ。本実施の形態では、１つの送信ブランチがひとつの空間ストリームに対応する。以下、まず、図１−１に示す機能構成例に基づいて説明する。

つづいて、各部の機能について説明する。送信データ生成部１は、送信すべきデータを送信データブロックとして生成し、符号化部２に出力する。符号化部２は、送信データ生成部１から出力された送信データブロックに対して、巡回冗長検査(ＣＲＣ)ビットの付加処理、および畳み込み符号，ターボ符号，低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号などの誤り訂正符号化処理を行い、分配部３に出力する。分配部３は、符号化部２から出力された送信データブロックを各々の送信ブランチ９−１〜９−Ｎに割り当て、変調部４−１〜４−Ｎに対して、その変調部４−１〜４−Ｎが含まれる送信ブランチ９−１〜９−Ｎに割り当てたデータを分配データとして分配する。

変調部４−１〜４−Ｎは、分配データに対してシンボルマッピングなどの信号処理を行い、信号処理済みの送信データを、それぞれ対応するＤＡＣ５−１〜５−Ｎにデジタル信号として出力する。ＤＡＣ５−１〜５−Ｎは、変調部４−１〜４−Ｎから出力されたデジタル信号をデジタル−アナログ変換し、変換後のアナログ信号を、それぞれ対応するＲＦ部６−１〜６−Ｎに出力する。ＲＦ部６−１〜６−Ｎは、ＤＡＣ５−１〜５−Ｎから出力されたアナログ信号に対して、周波数変換や増幅処理、フィルタ処理などの所定のアナログ信号処理を行い、その結果を、それぞれ対応する送信アンテナ７−１〜７−Ｎに出力する。送信アンテナ７−１〜７−Ｎは、ＲＦ部６−１〜６−Ｎから出力された信号を電波として並列送信する。

制御部８は、受信装置の動作に必要な制御として、たとえば、受信品質情報の取得，送信データ生成部１に対する送信データブロックのサイズの指示，符号化部２に対する誤り訂正符号化方式および符号化率の指示と、分配部３に対する分配方法の指示，変調部４−１〜４−Ｎに対するシンボルマッピング方式に関する指示などを行う。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。図２は、本実施の形態の動作を示すフローチャートである。まず、制御部８は、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質情報を取得する（ステップＳ１１）。送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質情報の取得方法としては、たとえば、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの信号電力対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ），ＳＩＮＲをインデックス化したＣＱＩ（Channel Quality Index）などの受信品質を表す指標を、受信側から対向回線により取得する方法がある。また、ＴＤＤ（Time Division Duplex）の場合であれば対向回線の信号を受信した際に取得するチャネル推定値などから品質を表す指標を得ることができる。また、対向回線の受信品質を用いる方法でもよい。なお、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質を表す指標であれば、これに限らずどのようなものでも使用可能である。

つぎに、制御部８は、ステップＳ１１で取得した送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質情報を用いて送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとのシンボルマッピング方式を選択し、情報ビットの伝送レートを算出し、分配方法を指示する（ステップＳ１２）。変調部４−１〜４−Ｎは、後述のステップＳ２０の一部として、ここで選択されたシンボルマッピング方式に基づいて、信号処理を行う。シンボルマッピング方式としては、たとえば、受信品質が高い送信ブランチには変調多値数の大きいもの（情報ビットの伝送レートの高いもの）を割り当て、受信品質が低いものには変調多値数の小さいもの（情報ビットの伝送レートの低いもの）を割り当てる。

たとえばＮ＝２の場合で、送信ブランチ９−１の方が送信ブランチ９−２より受信品質が高いときは、送信ブランチ９−１に対しては変調多値数の大きな１６−ＱＡＭマッピングを割り当て、送信ブランチ９−２に対してはＱＰＳＫマッピングを割り当てる。また、送信ブランチごとの受信品質に大きな差が見られない場合には、送信ブランチ９−１，９−２で同じシンボルマッピングを割り当てる。

また、本実施の形態では、レートマッチングなどのレート調整を行わないため、情報ビットの伝送レートは、変調多値数に比例する。したがって、情報ビットの伝送レートＲ´は、変調多値数が１の場合の情報ビットの伝送レートをＲ、変調多値数をＡとするとき、Ｒ´＝Ａ×Ｒとして算出することができる。Ｒは、送信条件などに応じてあらかじめ設定しておく。

また、本実施の形態の分配方法は、各々の送信データブロックについて、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの情報ビットの伝送レートの比率でわける方法であり、シンボルマッピング方式が選択されると、情報ビットの伝送レートの比率が決まり分配比率が決まる。したがって、この分配比率を分配部３に対して指示する。

つぎに、送信データ生成部１は、制御部８から指定された送信データブロックサイズに基づき情報送信データブロックを生成し、符号化部２が、その情報送信データブロックに対して誤り訂正符号化処理を行い、送信データブロックを生成する（ステップＳ１３）。なお、送信データブロックサイズと個数に対して制約はなく、制御部８が送信ブランチ数Ｎや送信データ量などに応じて決定しておく。以下、送信すべき送信データブロックの数をＤＮとする。

つぎに、分配部３は、ｉ（送信ブロックの生成順の番号）を１に設定し（ステップＳ１４）、ｎ（送信ブランチの枝番号）を１に設定する（ステップＳ１５）。

つぎに、分配部３は、指示された分配方法に基づきステップＳ１２で生成された送信データブロックのうちのｉ番目の送信データブロックを、送信ブランチ９−１〜９−Ｎに割り当て、送信ブランチ９−ｎに割り当てた分割データを変調部４−ｎに分配する（ステップＳ１６）。

つぎに、分配部３は、ｎ＝ｎ＋１とする（ステップＳ１７）。そして、ｎがＮより小さい場合にはステップＳ１６に戻り（ステップＳ１８ Ｙｅｓ）、ステップＳ１６〜Ｓ１８を繰り返し実行する。ｎ＝Ｎとなった場合には（ステップＳ１８ Ｎｏ）、ｉ＝ｉ＋１とする（ステップＳ１９）。そして、ｉがＤＮより小さい場合にはステップＳ１５に戻り（Ｓ２０ Ｙｅｓ）、ステップＳ１５〜ステップＳ２０を繰り返し実行する。ｉ＝ＤＮとなった場合には、ステップＳ２１に進む（ステップＳ２０ Ｎｏ）。

たとえば、ｉ＝ＤＮとなった場合には、変調部４−１〜Ｎが各々に分配部３から出力された分配データをステップＳ１２で選択されたシグナルマッピング方式に基づいて信号処理し、ＤＡＣ５−１〜５−Ｎがその信号をアナログ信号に変換し、ＲＦ部６−１〜６−Ｎがそのアナログ信号をアナログ信号処理して、送信アンテナ７−１〜７−Ｎがそのアナログ信号処理された信号を電波として送信する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１が終了すると、制御部８は、全ての送信すべきデータが送信されたかどうかを確認し、送信されている場合、処理の終了を指示し終了する（ステップＳ２２ Ｙｅｓ）。すべてのデータが送信されていない場合には（ステップＳ２２ Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、以降ステップＳ１１からステップＳ２１を繰り返し実行する。

つづいて、本実施の形態の分配方法を、例をあげて詳細に説明する。図３は、送信データブロックの、分配部３における分配方法の一例を示す図である。図３は、Ｎ＝３，ＤＮ＝２の例である。図３において、送信データブロック１０−１，１０−２は符号化部２によって誤り訂正符号化済みの送信データブロックである。送信データブロック１０−１，１０−２のデータサイズは同一とする。分配データ１１−１〜１１−３は、分配部３が送信データブロック１０−１をそれぞれ送信ブランチ９−１〜９−３に分配したデータであり、１２−１〜１２−３は、分配部３が送信データブロック１０−２をそれぞれ送信ブランチ９−１〜９−３に分配したデータである。

分配部３は、送信データブロック１０−１，１０−２を、変調部４−１〜４−３に対して、各々の送信ブランチ９−１〜９−３の情報ビットの伝送レートに応じて分配する。前述のとおり、本実施の形態では情報ビットの伝送レートが変調多値数に比例するため、以下の説明では、情報ビットの伝送レートの比率のかわりに変調多値数の比率を用いて説明する。

たとえば、図２のステップＳ１２において、送信ブランチ９−１，９−２，９−３に対して、それぞれ６４−ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation），１６−ＱＡＭ，ＱＰＳＫのシンボルマッピング方式が選択された場合を想定する。この場合、送信データブロック１０−１，１０−２は、変調部４−１，４−２，４−３に対して、それぞれのシンボルマッピング方式の変調多値数の比率６：４：２（６４-ＱＡＭ：１６−ＱＡＭ：ＱＰＳＫ）に従って分配される。

したがって、分配部３は、まず、送信データブロック１０−１を、データ量が６：４：２の比率になるように、各々分配データ１１−１，分配データ１１−２，分配データ１１−３に分割する。そして、変調部４−１に対して分配データ１１−１，変調部４−２に対して分配データ１１−２，変調部４−３に対して分配データ１１−３を分配する。

同様に、送信データブロック１０−２も、６：４：２のデータ量になるように、分配データ１２−１，分配データ１２−２，分配データ１２−３に分割し、それぞれ各々変調部４−１、変調部４−２，変調部４−３に分配する。

また、図４は、誤り訂正符号化済みの送信データブロックの、分配部３における分配方法の別の一例を示す図である。図４は、Ｎ＝３，ＤＮ＝２の例である。図４において、送信データブロック１３−１，１３−２は符号化部２によって誤り訂正符号化済みの送信データブロックである。分配データ１４−１〜１４−３は、分配部３が送信データブロック１３−１をそれぞれ送信ブランチ９−１〜３に分配したデータであり、１５−１〜１５−３は、分配部３が送信データブロック１３−２をそれぞれ送信ブランチ９−１〜３に分配したデータである。図４の例が、図３の例と異なる点は、送信データブロック１３−１，１３−２のサイズが同一でない点である。

送信データブロック１３−１，１３−２のようにサイズが送信データブロックごとに異なる図４に示す例は、ＨＡＲＱ（ハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat Request））では一般的に生じる事象である。たとえば“Incremental Redundancy（ＩＲ）法”に基づくＨＡＲＱでは、初送時についてはそれ自身で復号可能なデータパケットを送信し、再送時については再送データに冗長ビットを追加する手法が用いられることがある。この場合、再送時には、符号化率が初送時よりも下がり、誤り訂正符号化後の送信データブロックのデータ量が初送時と異なる。

したがって、本実施の形態では、送信データブロック１３−１，１３−２のサイズが異なる場合についても、図４に示すように送信データブロック１３−１，１３−２を、各々送信ブランチ９−１〜９−３ごとの情報ビットの伝送レートの比（本実施の形態では変調多値数の比と同一）で、図３の例と同様に分配する。

なお、図３および図４では、ＤＮ＝２，Ｎ＝３の場合について一例を示したが、ＤＮおよびＮはこれに限定されるものではない。ＤＮおよびＮに応じて、各送信ブランチの情報ビットの伝送レートの比率で、前述の説明のように送信データブロックを分配すればよい。

つづいて、図１−２の機能構成例について説明する。図１−２の構成では、図１−１の分配部３と符号化部２の順序を変え、送信データを分配部３で分配をした後に符号化部２で誤り訂正符号化を行う。図１−２の機能構成例におけるは、図１−１の機能構成例の動作である図２の処理において、ステップＳ１２，ステップＳ１３，ステップＳ１６、ステップＳ２１が以下のように異なるが、それ以外は同様である。

図１−２の構成では、ステップＳ１２において、情報ビットの伝送レートの比率で分配する代わりに、送信ブランチごとに誤り訂正の符号化率を設定し、情報ビットの伝送レートと誤り訂正の符号化率の両方を考慮した伝送レート（以下、符号化伝送レートとよぶ）を用いて分配比率を決定する。まず、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質情報を用いて送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとに誤り訂正符号の符号化率と符号化方法を設定する。受信品質の良い送信ブランチには符号化率を高く、受信品質の悪い送信ブランチには符号化率を低く設定するが、誤り訂正符号の符号化率と符号化方法の決定方法に特に制約はなく、一般的に受信品質などから誤り訂正符号の符号化率を決定する方法を用いればよい。そして、図１−１の構成例の場合と同様にシンボルマッピング方式を選択して情報ビットの伝送レートを算出する。その後、情報ビットの伝送レートに対して誤り訂正符号の符号化率の逆数を乗じることにより、符号化伝送レートを算出する。そして、情報ビットの伝送レートの変わりに符号化伝送レートに基づいて分配比率を決定し、その分配比率を分配部３に指示するとともに、誤り訂正の符号化率と符号化方法を符号化部２に指示する。

また、ステップＳ１３において、送信データ生成部１は、情報送信データブロックを生成すると、符号化部２に出力せずに、分配部３に情報送信データブロックを送信データブロックとして出力する。

そして、ステップＳ１６において、分配部３は、符号化部２から出力された送信データブロックを分配するかわりに、送信データ生成部１から出力された送信データブロックを分配する。そして、符号化部２が、その分配されたデータに対して、制御部８からの送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの誤り訂正符号化率と符号化方法の指示に基づき、誤り訂正の符号化処理を行い、誤り訂正の符号化処理後のデータを分配データとして、変調部４−ｎに出力する。そして、ステップＳ２１では、変調部４−ｎは、分配部３から出力された分配データに代えて、符号部２から出力された分配データに対して信号処理する。

また、本発明の実施の形態の送信装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送やＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）伝送を行う場合にも適用可能である。その場合は、制御部８は、サブキャリアごと、複数のサブキャリアをまとめたサブキャリアグループごと、または全サブキャリア一括で、送信データブロックの分配方法を選択し、分配部３は、その指示の基づき各送信ブランチ９−１〜９−Ｎに分配する。

このように、本実施の形態では、送信ブランチ９−１〜９−Ｎの各々の受信品質に基づいて送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにシグナルマッピング方式を選択することにより、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの情報ビットの伝送レートを変えられるようにした。このため、空間ストリーム間のインタリーブによる高い通信品質を実現しつつ、従来の空間ストリーム間インタリーブに比べ周波数利用効率を向上させることができる。

実施の形態２．
図５は、本発明にかかる送信装置の実施の形態２の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の図１−１の構成例の制御部８に代えて制御部８ａを備えている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、送信データブロックごとに送信の優先度を設定し、その優先度に応じて送信ブランチ９−１〜９−Ｎに送信データを分配する。図６に本実施の形態における誤り訂正符号化済みの送信データブロックの分配方法の一例を示す。図６は、Ｎ＝３，ＤＮ＝２の例である。図６において、送信データブロック１６−１，１６−２は符号化部２によって誤り訂正符号化済みの送信データブロックである。分配データ１７−１〜１７−３は、分配部３が送信データブロック１６−１をそれぞれ送信ブランチ９−１〜９−３に分配したデータであり、１８−１〜１８−３は、分配部３が送信データブロック１６−２をそれぞれ送信ブランチ９−１〜９−３に分配したデータである。

図６の例では、送信ブランチ９−１，９−２，９−３の順に受信品質が高く、送信ブランチ９−１，９−２，９−３に対して、それぞれ６４−ＱＡＭ，１６−ＱＡＭ，ＱＰＳＫのシンボルマッピング方式が選択された場合を想定する。また、送信データブロック１６−１の優先度が、送信データブロック１６−２の優先度より高く設定されている場合を想定する。

実施の形態１では、各々の送信データブロックを各送信ブランチ９−１，９−２，９−３の情報ビットの伝送レートの比率に基づいて分配したが、本実施の形態では、情報ビットの伝送レートの比率を考慮した上で、優先度の高い送信データブロックは受信品質の高い送信ブランチに大きい比率で分配されるようにする。受信品質は送信ブランチ９−１，９−２，９−３の順に高いため、たとえば、図６の例の場合は、優先度の高い送信データブロック１６−１を送信ブランチ９−１に高い比率で分配する。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。図７は、本実施の形態の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の動作は、実施の形態１の動作にステップＳ１３ａ，ステップＳ１３ｂ，ステップＳ１３ｃが加わり、ステップＳ１６の代わりにステップＳ１６ａの処理を行う。実施の形態１と同様の処理ステップについては、図２と同一の番号を付して説明を省略する。

まず、ステップＳ１１〜ステップＳ１３を実施する。ただし、ステップＳ１２では、情報ビットレートを算出するだけで、分配部３に分配比率を出力しない。つぎに、制御部８ａは、ステップＳ１３により生成された送信データブロックのデータの優先度を決定する（ステップＳ１３ａ）。優先度は、たとえば、送信データブロックごとのＱｏＳに基づいて定める。また、優先度の決定方法は、これに限るわけでなく、あらかじめ優先度の決定ルールを決めておき、送信データブロックのデータに応じて設定することとしてもよい。なお、ステップＳ１３で生成される送信データブロックの同一ブロック内のデータは、同一の優先度（たとえば、同一のＱｏＳ）であることが望ましいが、同一でなくてもよく、優先度の異なるデータが同一ブロック内で混在する場合には、たとえば、同一ブロック内の優先度のうち最も高い優先度に決定する。

つぎに、制御部８ａは、ステップＳ１３により生成された送信データブロックのデータをステップＳ１３ａで決定した優先度に基づき、優先度順に並び替える（ステップＳ１３ｂ）。同一の優先度の誤り訂正符号化済みの送信データブロックが複数あるときには、それらを生成時間順に並べる。

つぎに、制御部８ａは、ステップＳ１１で取得した送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質情報，ステップＳ１２で算出した送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの情報ビットの伝送レート，ステップＳ１３ａで決定した優先度に基づき、各送信ブランチ９−１〜９−Ｎに対するデータの分配比率を決定する（ステップＳ１３ｃ）。

分配比率の決定方法としては、たとえば、次のような方法がある。まず、送信データブロックのサイズＤＳと送信ブロックの数ＤＮから、トータルの送信すべきデータ量ＤＳＴを「ＤＳＴ＝ＤＳ×ＤＮ」として求める。そして、送信ブランチ９−ｊに対する分配データの合計値ＤＳＴ_jを、情報ビットの伝送レートの比率「Ａ_j／ΣＡ_j（Ａ_jは、送信ブランチ９−ｊの情報ビットの伝送レート）」を用いて、「ＤＳＴ_j＝ＤＳＴ×Ａ_j／ΣＡ_j」として求める。そして、各送信ブランチ９−１〜９−Ｎへの分配データの合計が各々ＤＳＴ_jになり、かつ、送信データブロックの優先順位の高いものが、受信品質の高い送信ブランチ９−１〜９−Ｎに高い比率で含まれるように分配していく。

図６の例では、ＤＳＴ_jを求めた後、送信データブロック１６−１，１６−２の各々を、全ての送信ブランチ９−１〜９−３に配分している。このようにする場合は、たとえば、優先度ごとに、受信品質が１番目，２番目，３番目に良い送信ブランチ（この例では、送信ブランチ９−１，９−２，９−３の順）に対して、それぞれどのように割り当てるかを決めておく。たとえば、「優先度の高い送信データブロック（この場合は送信データブロック１６−１）については、受信品質が１番目，２番目，３番目に良い送信ブランチ９−１〜９−３に対して、それぞれ１０：３：１の比率のデータ量で配分する」と決めておく。図６の例では、送信データブロックが２つであるため、優先度の低い送信データブロック（この場合は送信データブロック１６−２）の各々の送信ブランチ９−１〜９−３への配分データ量は、各々の送信ブランチ９−１〜９−３のＤＳＴ_iから、各々の送信ブランチに送信データブロック１６−１の配分されたデータ量を引いたものになる。

なお、図６の例は一例であり、配分の比率の決め方は、各送信ブランチ９−１〜９−Ｎへの分配データの合計が各々ＤＳＴ_jになり、かつ、送信データブロックの優先順位の高いものが受信品質の高い送信ブランチ９−１〜９−Ｎに高い比率で含まれるようになっていれば、どのようなものでもよい。たとえば、送信ブランチ９−１が最も受信品質の良いときは、優先順位の最も高い送信データブロックを合計がＤＳＴ₁になるまで送信ブランチ９−１に配分し、残りのデータは、次に受信品質の良い送信ブランチ９−１〜９−Ｎに同様に配分する、というように順次配分していってもよい。

つぎに、前述と同様に、ステップＳ１４およびステップＳ１５を実行した後、分配部３は、ステップＳ１３ｃで決定した分配比率に基づきｉ番目の送信データブロックを、送信ブランチ９−１〜９−Ｎに割り当て、送信ブランチ９−ｎに割り当てた分割データを変調部４−ｎに配分する（ステップＳ１６ａ）。そして、前述と同様に、ステップＳ１７〜ステップＳ２２の処理を行う。

なお、実施の形態１の図１−２の機能構成例の制御部８を制御部８ａに変え、図７のステップＳ１２，ステップＳ１３，ステップＳ１３Ｃ，ステップＳ２１を以下のように変えて優先度を考慮した分配を行うようにしてもよい。

この場合、ステップＳ１２では、実施の形態の図１−２の機能構成の動作で述べたのと同様に送信ブランチごとに誤り訂正の符号化率を設定し、情報ビットの伝送レートと誤り訂正の符号化率の両方を考慮した符号化伝送レートを算出する。そして、ステップＳ１３では、実施の形態の図１−２の機能構成の動作で述べたのと同様に、送信データ生成部１は、情報送信データブロックを生成すると、符号化部２に出力せずに、分配部３に情報送信データブロックを送信データブロックとして出力する。

また、ステップＳ１３ｃ処理では、情報ビットの伝送レートの代わりに符号化伝送レートを用いる。そして、ステップＳ１６ｃでは、分配部３は、符号化部２から出力された送信データブロックを分配するかわりに、送信データ生成部１から出力された送信データブロックを分配する。そして、符号化部２が、その分配されたデータに対して、制御部８ａからの送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの誤り訂正符号化率と符号化方法の指示に基づき、誤り訂正の符号化処理を行い、誤り訂正の符号化処理後のデータを分配データとして、変調部４−ｎに出力する。そして、ステップＳ２１では、変調部４−ｎは、分配部３から出力された分配データに代えて、符号部２から出力された分配データに対して信号処理する。

以上のように、送信データブロックの優先度に応じて送信ブランチ９−１〜９−Ｎへの分配比率を変えて、さらに、たとえばＨＡＲＱ適用時に、初送パケットよりも再送パケットの優先度を高く設定することにより、再送回数を減少させることが可能となる。これは、再送パケットをより受信品質の良い送信ブランチ９−１〜９−Ｎで送信することにより、再度の再送の発生の確率を減少させることができるからである。したがって、たとえば、移動体端末のように回路規模に制限がある場合には、ＨＡＲＱのために準備するバッファメモリの容量を小さくすることが可能となる。

このように、本実施の形態では、送信データブロックごとに優先度を設定し、優先度の高い送信データブロックを受信品質の高い送信ブランチ９−１〜９−Ｎに高い比率で分配するようにした。このため、優先度の高いデータを高品質で送信することができる。また、ＨＡＲＱ適用時にはＨＡＲＱの再送回数が減ることができ、これにより、スループットの改善および端末の回路規模や消費電力の削減，小型化といった効果が得られる。

実施の形態３．
図８は、本発明にかかる送信装置の実施の形態３の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の図１−１の機能構成例にインタリーブを行うインタリーバ２１−１〜２１−Ｎを追加し、実施の形態１の制御部８に代えて制御部８ｂを備えている。制御部８ｂは、実施の形態１の制御部８の機能に加え、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎに対してインタリーブ処理方法の指示を行う機能が追加されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。

つづいて、本実施の形態の送信装置の動作を説明する。本実施の形態の動作は、分配部３から分配されるデータが、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎによりインタリーブされて変調部４−１〜４−Ｎに出力されることを除き、実施の形態１または実施の形態２と同様である。以下、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分について説明する。

まず、本実施の形態では、図２に示した実施の形態１のステップＳ１１〜ステップＳ１５、または図７に示した実施の形態２のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を実施する。実施の形態１ではステップＳ１６において、実施の形態２ではステップＳ１６ａにおいて、分配部３が変調部４−１〜４−Ｎにデータを分配したが、本実施の形態における分配部３は、各々の送信ブランチに分配するデータを同じ枝番号をもつインタリーバ２１−１〜２１−Ｎにそれぞれ配分する。そして、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎは、制御部８ｂにより指示されたインタリーブ方法に基づき分配部３から出力されたデータを各々インタリーブし、各々同じ枝番号をもつ変調部４−１〜４−Ｎに出力する。以降の処理は実施の形態１と同様である。

そして、受信側では、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎが行った処理と逆の手順でデインタリーブを行い、送信されたデータの並びを元に戻す。このようにインタリーブ処理を追加することによって、送信ブランチごとのデータビットが時間方向に分散され、誤り訂正符号の効果が向上する。

なお、本実施の形態では、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎを分配部３とは別の機能ブロックとして記述したが、インタリーブ処理を分配部３で行い、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎを削除した構成にしてもよい。

また、実施の形態１の図１−２の機能構成例、または実施の形態２で述べた図１−２に優先度処理を追加した構成例に、本実施の形態と同様にインタリーブ処理を追加してもよい。その場合には、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎを変調部４−１〜４−Ｎの前に配置する。そして、実施の形態１の図１−２の符号化部２から出力された分配データがインタリーバ２１−１〜２１−Ｎへの入力となり、それ以外の処理は、実施の形態１、実施の形態２または本実施の形態で述べた処理と同様である。

このように、本実施の形態では、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎを追加し、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにインタリーブを行うようにした。このため、実施の形態１および実施の形態２に比べて通信品質を改善することができる。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかる送信装置の実施の形態４の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の図１−１の機能構成例にレートマッチングを行うレートマッチング２２−１〜２２−Ｎを追加し、実施の形態１の制御部８に代えて制御部８ｃを備えている。制御部８ｃは、実施の形態１の制御部８の機能に加え、レートマッチング２２−１〜２２−Ｎに対してレートマッチング処理方法を指示する機能が追加されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。

つづいて、本実施の形態の受信装置の動作について説明する。本実施の形態の動作は、分配部３から分配されるデータが、レートマッチング２２−１〜２２−Ｎによりレートマッチング処理されて変調部４−１〜４−２に出力されること、および、制御部８ｃが情報ビットの伝送レート算出時にレートマッチング処理を考慮することを除き、実施の形態１または実施の形態２と同様である。以下、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分について説明する。

まず、本実施の形態では、図２に示した実施の形態１または実施の形態２のステップＳ１１の処理を実施する。そして、実施の形態１または実施の形態２のステップＳ１２と同様に、制御部８ｃは、ステップＳ１１によって取得した送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの受信品質を用いて、各々の送信ブランチのシンボルマッピング方式を選択する。そして、情報ビットの伝送レートを算出して分配部３に分配比率を指示する。ここでは、情報ビットの伝送レートを、レートマッチング前の情報ビットの伝送レートとする。したがって、分配比率は、実施の形態１と同様に変調値数の比率となる。

つぎに、実施の形態１のステップＳ１３〜ステップＳ１５まで、または、実施の形態２のステップＳ１３〜ステップＳ１５までを実施する。実施の形態１のステップＳ１６において、または、実施の形態２のステップＳ１６ａにおいて、分配部３は、変調部４−１〜４−Ｎにデータを分配したが、本実施の形態では、分配部３は、各々の送信ブランチに分配するデータを同じ枝番号をもつレートマッチング２２−１〜２２−Ｎにそれぞれ出力する。そして、レートマッチング２２−１〜２２−Ｎは、制御部８ｃにより指示されたレートマッチング方法に基づいて分配部３から出力されたデータに対してパンクチャリング（符号化ビットの間引）やレペティション（符号化ビットの繰り返し）などの伝送レート変換処理を行い、各々同じ枝番号をもつ変調部４−１〜４−Ｎに出力する。以降の処理は実施の形態１と同様である。

そして、受信側はレートマッチング２２−１〜２２−Ｎによって変更された情報ビットの伝送レートを元に戻す処理（レートデマッチング）を行う。

なお、本実施の形態では、分配部３による配分比率として、実施の形態１および実施の形態２と同様に、変調多値数（情報ビットの伝送レート）の比率を用いたが、これに限らず、たとえば、レートマッチング処理でレートの調整が可能であることを利用して、レートマッチング処理において吸収できる範囲で任意の分配比率を用いることができる。

以上のようにレートマッチング処理を追加することにより、変調多値数のみにより制御する場合と比べて、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの伝送レートを細かく調整することができる。その結果、実施の形態１〜３に比べ、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにより適切な伝送レートの選択が可能となる。

また、本実施の形態のレートマッチング２２−１〜２２−Ｎを、実施の形態３に追加することもできる。図１０に、実施の形態３にレートマッチング２２−１〜２２−Ｎを追加した機能構成例を示す。図１０に示す例では、実施の形態３の構成に対してレートマッチング２２−１〜２２−Ｎが追加され、制御部ｂに代えてレートマッチング処理に関する処理機能が追加された制御部８ｄを備えている。図１０に示すように、各送信ブランチ９−１〜９−Ｎに対して、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎの前にそれぞれレートマッチング２２−１〜２２−Ｎを追加し、インタリーバ２１−１〜２１−Ｎは、レートマッチング処理後のデータをインタリーブする。このような構成にすると、インタリーブによる誤り訂正能力の向上とレートマッチングによる適切な伝送レート選択の両立が実現可能となる。

また、実施の形態１の図１−２の機能構成例、または実施の形態２で述べた図１−２に優先度処理を追加した構成例に、本実施の形態と同様にレートマッチング処理を追加してもよい。その場合には、レートマッチング２２−１〜２２−Ｎを変調部４−１〜４−Ｎの前に配置する。そして、実施の形態１の図１−２の機能構成例による動作のステップＳ１６において符号化部２から出力された分配データがレートマッチング２２−１〜２２−Ｎへの入力となるが、それ以外の処理は、実施の形態１、実施の形態２または本実施の形態で述べた処理と同様である。

このように、本実施の形態では、レートマッチング２２−１〜２２−Ｎを追加し、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの伝送レートを細かく選択できるようにした。このため、実施の形態１〜３に比べ、伝送レートをより適切に設定することができる。また、送信データの各送信ブランチ９−１〜９−Ｎへの配分比率の選択自由度を高めることができる。

実施の形態５．
図１１は、本発明にかかる送信装置の実施の形態５の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の図１−１の機能構成例にインタリーブを行うインタリーバ２３を追加し、実施の形態１の制御部８に代えて制御部８ｅを備えている。制御部８ｅは、実施の形態１の制御部８の機能に加え、インタリーバ２３に対してインタリーブ処理方法の指示を行う機能が追加されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態３では、分配部３の後に、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにインタリーバ２１−１〜２１−Ｎを配置したが、本実施の形態では、分配部３の前にインタリーバ２３を配置し、送信ブランチ９−１〜９−Ｎに分配される前のデータに対してインタリーブを行う。

つづいて、本実施の形態の送信装置の動作を説明する。実施の形態１では、符号化部２が送信データブロックを分配部３に出力していたが、本実施の形態では、符号化部２が送信データブロックをインタリーバ２３に出力し、インタリーバ２３が、送信データブロックをインタリーブした後に、分配部３にインタリーブ後の送信データブロックを出力する。これらの処理を除き、本実施の形態の動作は、実施の形態１または実施の形態２と同様である。以下、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分について説明する。

まず、本実施の形態では、図２に示した実施の形態１のステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理を実施する。そして、インタリーバ２３は、制御部８ｅにより指示されたインタリーバ処理方法に基づき、送信データブロックをインタリーブする。このとき、制御部８ｅが指示するインタリーバ処理方法は、送信データブロックを個別にインタリーブする方法でもよいし、複数の送信データブロックを一括してインタリーブをする方法でもよい。後者の場合は、一括インタリーブされる送信データブロックの個数は、伝送路の状況や生成される送信データブロックのサイズなどを考慮して事前にあるいは適応的に選択される。そして、インタリーバ２３は、インタリーブ後の送信データブロックを分配部３に出力する。以降は、実施の形態１のステップＳ１４以降の処理、または、実施の形態２のステップＳ１３ａ以降の処理と同様である。

また、実施の形態１の図１−２の機能構成例、または実施の形態２で述べた図１−２に優先度処理を追加した構成例に、本実施の形態と同様にインタリーブ処理を追加してもよい。その場合には、インタリーバ２３を分配部３の前に配置する。そして、実施の形態１の図１−２の機能構成例による動作において、ステップＳ１３において送信データ生成部１が出力した情報送信データブロックは、インタリーバ２３に出力される。インタリーバ２３は、情報送信データブロックに対して本実施の形態で述べたインタリーブ処理を行った後に、インタリーブ後の送信データブロックを分配部３に出力する。以降の処理は、実施の形態１の図１−２の機能構成例による動作のステップＳ１４以降または実施の形態２のステップＳ１３ａ以降の処理と同様である。

このように、本実施の形態では、インタリーバ２３を追加し、インタリーブを行うようにした。このため、実施の形態１および実施の形態２に比べてさらに通信品質を改善することができる。

実施の形態６．
図１２は、本発明にかかる送信装置の実施の形態６の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の図１−１の機能構成例にレートマッチングを行うレートマッチング２４を追加し、実施の形態１の制御部８に代えて制御部８ｆを備えている。制御部８ｆは、実施の形態１の制御部８の機能に加え、レートマッチング２４に対してレートマッチング処理方法の指示を行う機能が追加されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態４では、分配部３の後に、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにレートマッチング２２−１〜２２−Ｎを配置したが、本実施の形態では、分配部３の前にレートマッチング２４を配置し、送信ブランチ９−１〜９−Ｎに分配される前のデータに対してレートマッチング処理を行う。

つづいて、本実施の形態の送信装置の動作を説明する。実施の形態１では、符号化部２が送信データブロックを分配部３に出力していたが、本実施の形態では、符号化部２が送信データブロックをレートマッチング２４に出力し、レートマッチング２４が、送信データブロックをレートマッチング処理した後に、分配部３にレートマッチング処理後の送信データブロックを出力する。これらの処理を除き、本実施の形態の動作は、実施の形態１または実施の形態２と同様である。以下、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分について説明する。

まず、本実施の形態では、図２に示した実施の形態１のステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理を実施する。そして、レートマッチング２４は、制御部８ｆにより指示されたレートマッチング処理方法に基づき、訂正符号化済みの送信データブロックに対して、パンクチャリングやレペティションなどのレート変換処理（レートマッチング処理）を行う。そして、レートマッチング２４は、インタリーブ後の送信データブロックを分配部３に出力する。以降は、実施の形態１のステップＳ１４以降の処理と同様である。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の送信装置にレートマッチング２４を追加したが、同様に実施の形態２，３，５のいずれかにレートマッチング２４を追加し、それぞれ制御部８，８ａ，８ｂ，８ｅにレートマッチング２４に対してレートマッチング処理方法の指示を行う機能を追加して、本実施の形態と同様のレートマッチング処理を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態においては、レートマッチング処理を追加することとしたので、実施の形態１〜３よりもさらに伝送レートを細かく調整することができる。また、レートマッチング２４のみの追加となるため、実施の形態４に比べて、ハードウェア構成が簡略化できる。

実施の形態７．
図１３は、本発明にかかる通信装置の実施の形態７の機能構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置は、実施の形態１の図１−１の機能構成例の通信装置に、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍ（Ｍは受信アンテナの本数），ＲＦ部３２−１〜３２−Ｍ，ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍ，信号分離部３４，合成部３５，復号部３６が追加されている。実施の形態１と同様の機能のものは、図１−１と同一の符号を付して説明を省略する。また、以下、実施の形態１と同様の機能構成部分を送信部とよび、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍ（Ｍは受信アンテナの本数），ＲＦ部３２−１〜３２−Ｍ，ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍ，信号分離部３４，合成部３５，復号部３６を受信部と呼ぶ。図１３では、２つの同一の構成をもつ通信装置１００−１，１００−２を示し、通信装置１００−１については送信部を、通信装置１００−２については受信部を示している。図示していないが、通信装置１００−１は、１００−２同様に受信部を備え、通信装置１００−２は、１００−１同様に送信部を備えている。また、ＭＩＭＯ伝送路４０は、送信アンテナ７−１〜７−Ｎから送信された信号が伝送され、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍが受信する信号が伝送される伝送路である。

なお、送信アンテナ本数Ｎと受信アンテナ本数Ｍの関係は、信号分離部３４の信号分離処理の種類により、制約がある場合と無い場合がある。信号分離部３４において、空間フィルタリング処理による信号分離処理を行う場合はＮ≦Ｍの関係を満足する必要がある。一方、最尤検出（ＭＬＤ）による信号分離処理を行う場合はＮ＞Ｍであっても信号分離が可能であるため、ＮとＭの関係に制約は無い。本実施の形態では、信号分離部３４の信号分離処理の種類に制約は無いが、空間フィルタリング処理による信号分離処理を行う場合には、上記ＮとＭの関係を満たすものとする。

次に本実施の形態の通信装置の動作を説明する。通信装置１００−１の送信部から電波が送信され、通信部１００−２の受信部で受信する場合について説明する。なお、本実施の形態の送信部の処理は実施の形態１と同様であるため、その部分に関しては説明を省略し、以降においては、実施の形態１と異なる部分について説明する。

まず、通信装置１００−１の送信部から、図２に示した実施の形態１の処理により信号が送信される。送信された信号は、ＭＩＭＯ伝送路４０を経由して、通信装置１００−２の受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍに到達する。そして、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍは、ＭＩＭＯ伝送路４０を通過してきた信号を受信し、各々のアンテナと同じ枝番を持つＲＦ部３２−１〜３２−Ｍにそれぞれ出力する。つぎに、ＲＦ部３２−１〜３２−Ｍは、受信アンテナ３１−１〜３１―Ｍから出力された信号に対し、周波数変換，増幅，フィルタリングなどの所定のアナログ信号処理を行って、各々のアンテナと同じ枝番を持つＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍにそれぞれ出力する。つぎに、ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍは、ＲＦ部３２−１〜３２−Ｍから出力された信号をアナログ−デジタル変換し、信号分離部３４に出力する。

つぎに、信号分離部３４は、ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍから出力された信号を符号化情報ビットに分離し、合成部３５に出力する。なお、信号がＯＦＤＭ信号またはＯＤＦＭＡ信号の場合は、信号分離部３４においてサブキャリア分離処理も合わせて行われる。つぎに、合成部３５は、信号分離部３４から出力された符号化情報ビットを、送信側の分配部３で行った分配前のデータに再構成し、復号部３６に出力する。つぎに、復号部３６は、合成部３５から出力された再構成されたデータブロックに対して誤り訂正復号やＨＡＲＱ処理を行う。

なお、本実施の形態では、送信部の構成として実施の形態１の図１−１で示した送信装置を用いているが、これに限らず、実施の形態１の図１−２，実施の形態２〜６で示した送信装置を用いることとしてもよい。このとき、送信部として実施の形態３および実施の形態５の通信装置を用いる場合には、送信部で行うインタリーブ処理と逆の処理を行うデインターリーブ処理を受信部に追加する。また、送信部として実施の形態４および実施の形態６の通信装置を用いる場合には、送信部で行うレートマッチング処理と逆の処理を行うレートデマッチング処理を受信部に追加する。

このように、本実施の形態では、送信ブランチ９−１〜９−Ｎの各々の受信品質に基づいて送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとにシグナルマッピング方式を選択することにより、送信ブランチ９−１〜９−Ｎごとの情報ビットの伝送レートを変えられるようにした。このため、上記通信装置を含む通信システムにおいて、空間ストリームのインタリーブによる高い通信品質を実現するとともに、従来の空間ストリーム間インタリーブに比べ周波数利用効率を向上させることができる。

実施の形態８．
図１４は、本発明にかかる通信装置の実施の形態８の機能構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置は、実施の形態７の機能構成に、ウエイト乗算部３７を追加し、変調部４の個数をＬ個に変え、信号分離部３４の代わりに信号分離部３４ａを、制御部８の代わりにウエイト乗算部３７にウエイト乗算処理方法を指示する制御部８ｇを備えている。実施の形態１または実施の形態７と同様の機能のものは、図１−１および図１３と同一の符号を付して説明を省略する。図１４では、２つの同一の構成をもつ通信装置１００ａ−１，１００ａ−２を示し、通信装置１００ａ−１については送信部を、通信装置１００ａ−２については受信部を示している。図示していないが、通信装置１００ａ−１は、１００ａ−２同様に受信部を備え、通信装置１００ａ−２は、１００ａ−１同様に送信部を備えている。

本実施の形態では、Ｎ本の送信アンテナによって形成されるＬ個の送信ビームを形成し、各々の送信ビームをＬ個の空間ストリームに対応させる。このような送信ビームの個数とアンテナの本数が異なる方式としては、たとえば、「大鐘武雄、西村寿彦、小川恭孝、“ＭＩＭＯチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性，”電子情報通信学会論文誌 Ｂ Vol.J87-B NO.9 pp.1162-1173，２００４年９月」に記載の固有ビーム空間分割多重方式（Ｅ−ＳＤＭ）がある。Ｅ−ＳＤＭ方式では、通常のＳＤＭ方式に比べ高い通信品質を実現することができる。

つづいて、本実施の形態の通信装置の動作について説明する。以下では、実施の形態１または実施の形態７と異なる部分について説明する。本実施の形態では、まず、通信装置１００ａ−１の送信部が、実施の形態１のステップＳ１１を実施し、ステップＳ１２と同様に送信ビームごとの受信品質に応じて、送信ビームごとにシグナルマッピング方式を選択し、送信ビームごとに情報ビットの伝送レートを算出し、分配比率を分配部３に指示する。そして、実施の形態１のステップＳ１３〜Ｓ１５を実施する。ただし、ステップＳ１ｄではｎのかわりにｋとし、ステップＳ１６では、分配部３は、ｎ番目の送信ブランチにデータを分配する代わりにｋ番目の送信ビームにデータを分配し、変調部４−ｋに出力する。

つぎに、実施の形態１のステップＳ１７〜Ｓ２０を実施する。ただし、ステップＳ１７，ステップＳ１８では、ｎの代わりにｋとし、Ｎの代わりにＬとする。つぎに、ウエイト乗算部３７は、制御部８ｇに指示されたウエイト乗算処理方法に従って、後述のウエイト乗算処理を行う。以降は、実施の形態１のＳ２１以降の処理と同様である。

通信装置１００ａ−２の受信部の処理については、実施の形態７と同様である。ただし、実施の形態７の信号分離部３４の処理の代わりに、本実施の形態の信号分離部３４ａでは、送信ビームごとの符号化情報ビットに分離し、合成部３５は、それらの符号化情報ビットから分配前のデータブロックを再構成する。

つづいて、ウエイト乗算部３７のウエイト乗算処理について説明する。まず、通信装置１００ａ−１の変調部４−１〜４−Ｌの出力をベクトルＡ＝［ａ₁，…，ａ_L］^Tと表現する。ここで、ａ_nは変調部４−ｎの出力信号である。また［］^Tはベクトルの転置を表わす。同様に、ウエイト乗算部３７の出力信号（ＤＡＣ５−１〜５−Ｎの入力信号）をベクトルＢ＝［ｂ₁，…，ｂ_N］^Tと表現する。ここで、ｂ_nはＤＡＣ５−ｎの入力信号である。

送信ウエイト行列ＷをＮ行Ｌ列の行列とするとき、ウエイト乗算部３７の出力は、送信ウエイト行列をＡに乗算したものとなる。すなわち、Ｂ＝ＷＡとなる。送信ウエイト行列Ｗは、Ｅ−ＳＤＭ方式のウエイト行列の算出方法に従って算出する。ウエイト行列の算出に必要な情報などは、制御部８ｇがウエイト乗算処理方法として指示する。

通信装置１００ａ−２では、信号分離部３４ａが、ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍの出力信号を送信ビームごとのデータブロックに分離する。合成部３５は、分離されたデータブロックに対して実施の形態７と同様に、分配部３で行われた分配方法をもとに逆の処理を行いデータの再構成を行う。

なお、送信部を実施の形態１の図１−２の機能構成例として、ウエイト乗算部３７を追加し、変調部４の個数をＬ個に変え、信号分離部３４の代わりに信号分離部３４ａを、制御部８の代わりにウエイト乗算部３７にウエイト乗算処理方法を指示する制御部８ｇを備えてるようにしてもよい。その場合、実施の形態１の図１−２の機能構成例の動作で述べたステップＳ１５までの処理を行い（ただし、上記と同様にｎをｋとする）、ステップＳ１６で、分配部３は、ｎ番目の送信ブランチにデータを分配する代わりにｋ番目の送信ビームにデータを分配して、符号化部２に出力する。そして、符号化部２は、誤り訂正の符号化処理を行い、誤り訂正の符号化処理後のデータを分配データとして、変調部４−ｋに出力する。ステップＳ１７以降の処理は、本実施の形態で述べたステップＳ１８以降の処理と同様とする。

このように、本実施の形態では、送信ビームと送信アンテナの個数を同一とせず、送信ビームごとのデータをウエイト乗算して送信するようにした。このため、実施の形態１〜７に比べさらに通信品質を向上させることができる。

実施の形態９．
図１５は、本発明にかかる通信装置の実施の形態９の機能構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置は、実施の形態８の機能構成に、ＯＦＤＭ変調部３８−１〜３８−Ｎ，ＯＦＤＭ復調部３９−１〜３９−Ｍを追加し、変調部４−１〜４−Ｌ，ウエイト乗算部３７の代わりにそれぞれ変調部４ａ−１〜４ａ−Ｌ，ウエイト乗算部３７ａを備えている。実施の形態１または実施の形態８と同様の機能のものは、図１−１および図１４と同一の符号を付して説明を省略する。図１５では、２つの同一の構成をもつ通信装置１００ｂ−１，１００ｂ−２を示し、通信装置１００ｂ−１については送信部を、通信装置１００ｂ−２については受信部を示している。図示していないが、通信装置１００ｂ−１は、１００ｂ−２同様に受信部を備え、通信装置１００ｂ−２は、１００ｂ−１同様に送信部を備えている。

つづいて、本実施の形態の通信装置の動作について説明する。以下では、実施の形態１または実施の形態８と異なる部分について説明する。本実施の形態では、実施の形態８と同様、通信装置１００ｂ−１の分配部３が送信ビームごとにデータを分配し、変調部４ａ−１〜４ａ−Ｌに出力する。変調部４ａ−１〜４ａ−Ｌは、ＯＦＤＭの各サブキャリア（ＯＦＤＭＡの場合には割り当てられたサブキャリア）変調信号をウエイト乗算部３７ａに出力する。

通信装置１００ｂ−１のウエイト乗算部３７ａは、実施の形態８のウエイト乗算部３７と同様にウエイト行列を入力信号に乗算する。そして、乗算した結果を、それぞれ対応するＯＦＤＭ変調部３８−１〜３８−Ｎに出力する。なお、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡにおいて送信ビームを形成する場合は、サブキャリア単位、あるいは複数のサブキャリアをまとめたサブキャリアグループ単位で、乗算される送信ウエイト行列の値が異なる。そのため、ウエイト乗算部３７ａは、サブキャリアまたはサブキャリアグループごとに、異なる送信ウエイトを乗算する機能を持つ。また、全サブキャリアで共通の送信ウエイト行列を乗算する場合は、全てのサブキャリアからなるサブキャリアグループを考えればよい。

ＯＦＤＭ変調部３８−１〜３８−Ｎは、入力された信号をそれぞれＯＦＤＭ変調し、それぞれ対応するＤＡＣ５−１〜５−Ｎに出力する。ＤＡＣ５−１〜５−Ｎから出力された信号は、それぞれ対応するＲＦ部６−１〜６−Ｎ，送信アンテナ７−１〜７−Ｎ経由で送信される。

通信装置１００ｂ−２の受信部の処理としては、まず、実施の形態８と同様に、受信アンテナ３１−１〜３１−Ｍが各々信号を受信する。受信信号は、それぞれＲＦ部３２−１〜３２−Ｍ，ＡＤＣ３３−１〜３３−Ｍ経由で、それぞれＯＦＤＭ復調部３９−１〜３９−Ｍに出力される。ＯＦＤＭ復調部３９−１〜３９−Ｍは、それぞれの受信信号に対してＯＦＤＭ復調を行い、信号分離部３４ｂに出力する。信号分離部３４ｂは、ＯＦＤＭ復調部３９−１〜３９−Ｍから出力された信号に対してサブキャリアごとに信号分離を行い、合成部３５に出力する。合成部３５は、信号分離部３４ｂからの出力に対して、分配部３で行われた分配方法に基づいて逆の処理を行い、データの再構成を行う。

なお、本実施の形態では、インタリーブ処理やレートマッチング処理を行っていないが、本実施の形態に実施の形態３〜６のいずれかと同様に、インタリーブ処理やレートマッチング処理の機能を追加してもよい。

このように、本実施の形態では、ＯＦＤＭ変調部３８−１〜３８−Ｎを追加し、サブキャリアごとにウエイト乗算部でウエイト乗算処理を行うようにした。このため、ＯＦＤＭ変調を行う場合にも空間ストリームのインタリーブ方式による高い通信品質を実現するとともに、従来の空間ストリーム間インタリーブ方式に比べ周波数利用効率を向上させることができる。また、ウエイト乗算処理を行うことにより、実施の形態１〜７に比べさらに通信品質を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる送信装置および通信装置は、ＭＩＭＯ送受信システムに有用であり、特に、空間ストリームインタリーブを行うＭＩＭＯ送受信システムに適している。

Claims (32)

1. ＭＩＭＯ通信システムにおいて、送信データを空間ストリームごとに分割して並列伝送する送信装置であって、
   前記送信データに基づいて符号化の単位データ長を有する送信データブロックを生成する送信データ生成手段と、
   空間ストリームごとに変調方式を選択するとともに、複数の前記送信データブロック単位で前記送信データブロックごとに前記変調方式に基づき当該送信データブロックを全空間ストリームに分配するよう各々の空間ストリームに対するデータの分配量を決定する制御手段と、
   前記制御手段で決定されたデータの分配量に基づき、前記送信データブロックごとに前記送信データブロックを各空間ストリームに分配して出力する分配手段と、
   前記複数の送信データブロック分の前記分配手段の出力である分配データを、分配先の空間ストリームごとに１まとまりの変調対象として、それぞれ前記制御手段にて空間ストリームごとに選択された変調方式で変調する変調手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記分配手段は、前記送信データブロックを誤り訂正符号化後に分配し、当該分配後のデータを前記「空間ストリームごとの分配データ」として出力することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記制御手段は、空間ストリームごとに符号化率を決定し、
   前記分配手段は、前記送信データブロックを分配した後に、前記制御手段で決定された符号化率に基づき空間ストリーム毎に誤り訂正符号化を行い、当該符号化後のデータを前記「空間ストリームごとの分配データ」として出力することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
4. 前記制御手段は、前記変調方式と前記データの分配量を前記空間ストリームごとの受信品質に基づいて選択することを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
5. 前記制御手段は、前記変調方式、前記データの分配量および前記符号化率を、前記空間ストリームごとの受信品質に基づいて選択することを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
6. 前記制御手段は、さらに、前記送信データブロックの優先度を決定し、当該優先度と前記受信品質に基づいてデータの分配量を選択することを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
7. 前記制御手段は、さらに、前記送信データブロックの優先度を決定し、当該優先度と前記受信品質に基づいてデータの分配量を選択することを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
8. 前記受信品質を対向回線からのフィードバックにより取得することを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
9. 前記受信品質を対向回線からのフィードバックにより取得することを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
10. 前記受信品質として、受信側で測定した信号電力対干渉雑音電力値または信号電力対干渉雑音電力値をインデックス化した数値を用いることを特徴とする請求項８に記載の送信装置。
11. 前記受信品質として、受信側で測定した信号電力対干渉雑音電力値または信号電力対干渉雑音電力値をインデックス化した数値を用いることを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
12. 前記受信品質として、対向回線の受信品質を用いることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
13. 前記受信品質として、対向回線の受信品質を用いることを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
14. 前記誤り訂正符号化の方式として畳み込み符号を用いることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
15. 前記誤り訂正符号化の方式としてターボ符号を用いることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
16. 前記誤り訂正符号化の方式としてＬＤＰＣ符号を用いることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
17. 前記分配手段は、さらに、前記送信データブロックを分配してから前記空間ストリームごとの分配データを出力するまでの間で、空間ストリーム毎にインタリーブを行うことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
18. 前記分配手段は、さらに、分配処理を行う前に、前記送信データブロックに相当するデータ単位でインタリーブを行うか、または、複数の前記送信データブロックに相当するデータ単位で一括インタリーブを行うことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
19. 前記分配手段は、さらに、前記送信データブロックを分配してから前記空間ストリームごとの分配データを出力するまでの間で、空間ストリーム毎に、伝送レートの変更処理であるレートマッチング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
20. 前記制御手段は、前記レートマッチング処理のレート変換比率を、空間ストリームごとの受信品質に基づいて決定することを特徴とする請求項１９に記載の送信装置。
21. 前記制御手段は、さらに、伝送レートの変更処理であるレートマッチング処理方法を決定し、
    前記分配手段は、さらに、分配処理を行う前に、前記制御手段の決定に基づいて、前記送信データに相当するデータ単位でレートマッチング処理を行うか、または、複数の送信データに相当するデータ単位で一括レートマッチング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
22. 前記レートマッチング処理としてビット間引（パンクチャリング）を用いることを特徴とする請求項１９に記載の送信装置。
23. 前記レートマッチング処理としてビット間引（パンクチャリング）を用いることを特徴とする請求項２１に記載の送信装置。
24. 前記レートマッチング処理としてビット挿入（レペティション）を用いることを特徴とする請求項１９に記載の送信装置。
25. 前記レートマッチング処理としてビット挿入（レペティション）を用いることを特徴とする請求項２１に記載の送信装置。
26. 請求項１に記載の変調手段の出力に対してＯＦＤＭ変調を行うＯＦＤＭ変調手段、
    をさらに備え、
    前記分配手段は、サブキャリアごと、複数のサブキャリアごと、またはサブキャリア一括で、送信データをそれぞれの空間ストリームに分配することを特徴とする送信装置。
27. 請求項１に記載の変調手段の出力に対してＯＦＤＭＡ変調を行うＯＦＤＭＡ変調手段、
    をさらに備え、
    前記分配手段は、サブキャリアごと、複数のサブキャリアごと、またはサブキャリア一括で、送信データをそれぞれの空間ストリームに分配することを特徴とする送信装置。
28. 前記各々の空間ストリームを、送信アンテナごとに生成される送信ビームとすることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１つに記載の送信装置。
29. 前記各々の空間ストリームを、複数の送信アンテナによって生成される送信ビームとすることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１つに記載の送信装置。
30. 請求項１に記載の送信装置から送信された信号を受信する受信装置であって、
    前記分配手段による処理と逆の処理を行うことにより、データを再構成することを特徴とする受信装置。
31. 請求項１に記載の送信装置としての機能と、
    請求項３０に記載の受信装置としての機能と、
    を有することを特徴とする通信装置。
32. 請求項１に記載の送信装置としての機能を有する送信側の通信装置と、
    請求項３０に記載の受信装置としての機能を有する受信側の通信装置と、
    を備えたことを特徴とする通信システム。

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