JP5063705B2 - データ送信装置、データ受信装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

この発明は、複数のアンテナを用いて、複数の符号語を同時に送信するデータ送信装置と、複数のアンテナを用いて、複数の符号語を同時に受信するデータ受信装置と、データ送信装置とデータ受信装置からなる無線通信システムとに関するものである。

例えば、以下の非特許文献１に開示されている従来の無線通信システムは、下記の要素から構成されている。
（１）データ送信装置
・送信対象のデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する誤り訂正符号化部
・誤り訂正符号化部により生成された符号語をＱＰＳＫ等に変調する変調部
・変調部により変調された符号語をシリアルパラレル変換して、その符号語を分割するＳ／Ｐ変換部
・ＯＦＤＭ変調の場合、Ｓ／Ｐ変換部により分割された符号語に対するＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）を行う逆離散フーリエ変換部
・複数の送信アンテナを用いて、逆離散フーリエ変換部によりＩＤＦＴが行われた符号語を同時に送信するＭＩＭＯ処理部（ＭＩＭＯ処理部は、ベースバンドから高周波数帯域までのアップコンバートを含む）

（２）データ受信装置
・複数の受信アンテナを用いて、データ送信装置から同時に送信された複数の符号語を受信するＭＩＭＯ処理部（ＭＩＭＯ処理部は、高周波数帯域からベースバンドまでのダウンコンバートを含む）
・ＯＦＤＭ変調の場合、ＭＩＭＯ処理部により受信された符号語に対するＤＦＴ（離散フーリエ変換）を行う離散フーリエ変換部
・離散フーリエ変換部によりＤＦＴが行われた符号語をパラレルシリアル変換して、複数の符号語を統合するＰ／Ｓ変換部
・Ｐ／Ｓ変換部により統合された符号語を復調する復調部
・復調部により復調された符号語を誤り訂正復号して、データを再生する誤り訂正復号部

データ送信装置のＭＩＭＯ処理部が、複数のアンテナを用いて、複数の符号語を同時に送信する場合、データの転送速度の向上などを図ることができるが、複数の通信路間で干渉が発生する場合がある。
ここでは、３つの通信路で符号語が送信されて、３つの通信路間で干渉が発生する場合について説明する。

まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置のＭＩＭＯ処理部から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置のＭＩＭＯ処理部は、データ送信装置のＭＩＭＯ処理部が３つの送信アンテナを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、３つの受信アンテナを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、受信アンテナ１，２，３の受信信号から符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃を復調する場合、シンボルＳの初送時においては、複素平面状で見ると、受信アンテナ１の受信点が図３（ｉ）のようになる（簡易な復号法では、干渉とノイズは両方とも劣化成分とみなす）。
このとき、受信信号は、下記のように表される。

データ送信装置は、データ受信装置がシンボルＳの受信に失敗すると、再度、同一のシンボルＳを自動的に送信する機構として、ＨＡＲＱ−ＣＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏ−Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ − Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を実現する機構を備えている。
データ受信装置は、同一のシンボルＳが再送されると、そのシンボルＳを初送時のシンボルと加算平均することにより、ノイズのエネルギーを平均的に３ｄＢ劣化させて、復調及び誤り訂正復号の成功率を上げるようにしている。
しかしながら、図３（ｉｉ）に示すように、ｈ_1,2ｈ_1,1 ^*Ｓ₂＋ｈ_1,3ｈ_1,1 ^*Ｓ₃などの干渉波成分は劣化せずに残っているため性能の改善は少ない（従来法はＨＡＲＱ−ＣＣによりノイズのみが小さくなる）。

ＩＥＥＥ Ｃ８０２．１６ｍ−０７／１８８

従来の無線通信システムは以上のように構成されているので、データ受信装置がシンボルＳの受信に失敗すると、データ送信装置が同一のシンボルＳを自動的に再送する機構を備えており、ノイズのエネルギーを平均的に３ｄＢ劣化させることができる。しかし、干渉波成分を除去することができないため、復調及び誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができないなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノイズだけでなく、干渉波成分を抑制して、復調及び誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができるデータ送信装置、データ受信装置及び無線通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係る無線通信システムは、データ受信装置における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、データ送信手段の符号語送信手段は、誤り訂正符号化手段における符号化率が第１の符号化率から第２の符号化率の間の高符号化率であれば、追加のパリティ情報を送信し、誤り訂正符号化手段における符号化率が高符号化率より低い低符号化率であれば、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信し、データ受信装置の誤り訂正復号手段が変形された符号語を用いて、データを再生するようにしたものである。

この発明によれば、データ受信装置の誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、データ送信装置の符号語送信手段は、誤り訂正符号化手段における符号化率が第１の符号化率から第２の符号化率の間の高符号化率であれば、追加のパリティ情報を送信し、誤り訂正符号化手段における符号化率が高符号化率より低い低符号化率であれば、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信し、データ受信装置の誤り訂正復号手段が変形された符号語を用いて、データを再生するように構成したので、ノイズだけでなく、干渉波成分を抑制して、復調及び誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による無線通信システムを示す構成図である。 ノイズと干渉波成分が抑制される原理を示す説明図である。 ノイズのみが抑制される原理を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による無線通信システムを示す構成図であり、図において、データ送信装置１は複数のアンテナを用いて、複数の符号語を同時に送信する送信機である。
データ受信装置２は複数のアンテナを用いて、複数の符号語を同時に受信する受信機である。

データ送信装置１の誤り訂正符号化部１１は送信対象のデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する処理を実施する。なお、誤り訂正符号化部１１は誤り訂正符号化手段を構成している。
データ送信装置１の変調部１２は誤り訂正符号化部１１により生成された符号語をＱＰＳＫ等に変調する処理を実施する。なお、変調部１２は変調手段を構成している。

データ送信装置１のＳ／Ｐ変換部１３は変調部１２により変調された符号語をシリアルパラレル変換して、その符号語を分割する処理を実施する。
データ送信装置１の逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはＯＦＤＭ変調の場合、Ｓ／Ｐ変換部１３により分割された符号語に対するＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）を行う。

データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを用いて、逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄによりＩＤＦＴが行われた符号語を同時に送信する処理を実施する。ただし、ＭＩＭＯ処理部１５はベースバンドから高周波数帯域までのアップコンバートも実施する。
また、ＭＩＭＯ処理部１５はＨＡＲＱ−ＣＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏ−Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ − Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を実現する機構を備えており、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信する処理を実施する。
なお、Ｓ／Ｐ変換部１３、逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ及びＭＩＭＯ処理部１５から符号語送信手段が構成されている。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて、データ送信装置１から同時に送信された複数の符号語を受信する処理を実施する。ただし、ＭＩＭＯ処理部２２は高周波数帯域からベースバンドまでのダウンコンバートも実施する。
なお、ＭＩＭＯ処理部２２は符号語受信手段を構成している。

データ受信装置２の離散フーリエ変換部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはＯＦＤＭ変調の場合、ＭＩＭＯ処理部２２により受信された符号語に対するＤＦＴ（離散フーリエ変換）を行う。
データ受信装置２のＰ／Ｓ変換部２４は離散フーリエ変換部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによりＤＦＴが行われた符号語をパラレルシリアル変換して、複数の符号語を統合する処理を実施する。
データ受信装置２の復調部２５はＰ／Ｓ変換部２４により統合された符号語を復調する処理を実施する。
なお、離散フーリエ変換部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、Ｐ／Ｓ変換部２４及び復調部２５から復調手段が構成されている。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は復調部２５により復調された符号語を誤り訂正復号して、データを再生する処理を実施する。
また、誤り訂正復号部２６はデータ送信装置１からＨＡＲＱ−ＣＣによって変形された符号語が送信された場合、その変形された符号語を用いて、データを再生する処理を実施する。
なお、誤り訂正復号部２６は誤り訂正復号手段を構成している。

次に動作について説明する。
データ送信装置１の誤り訂正符号化部１１は、送信対象のデータを受けると、そのデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する。
データ送信装置１の変調部１２は、誤り訂正符号化部１１が符号語を生成すると、その符号語をＱＰＳＫ等に変調する。

データ送信装置１のＳ／Ｐ変換部１３は、変調部１２が符号語を変調すると、その符号語をシリアルパラレル変換して、その符号語を分割する。
図１の例では、符号語を４つに分割して、４つの分割符号語を逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに出力している。
データ送信装置１の逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、ＯＦＤＭ変調の場合、Ｓ／Ｐ変換部１３により分割された符号語に対するＩＤＦＴを行う。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを用いて、逆離散フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄによりＩＤＦＴが行われた符号語を同時に送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１が複数の符号語を同時に送信すると、受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて、データ送信装置１から送信された複数の符号語を受信する。
データ受信装置２の離散フーリエ変換部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、ＯＦＤＭ変調の場合、ＭＩＭＯ処理部２２により受信された符号語に対するＤＦＴを行う。
データ受信装置２のＰ／Ｓ変換部２４は、離散フーリエ変換部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによりＤＦＴが行われた符号語をパラレルシリアル変換して、複数の符号語を統合する。

データ受信装置２の復調部２５は、Ｐ／Ｓ変換部２４が符号語を統合すると、統合後の符号語を復調する。
データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、復調部２５が符号語を復調すると、その符号語を誤り訂正復号して、データを再生する。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が成功すれば、誤り訂正復号部２６から正しいデータが出力されるが、４つの通信路で符号語が送信される場合、４つの通信路間で干渉が発生することがあり、この場合には、誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗することがある。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗すると、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信する。
データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、データ送信装置１からＨＡＲＱ−ＣＣによって変形された符号語が送信された場合、その変形された符号語を用いて、データを再生する。

以下、データ送信装置１からＨＡＲＱ−ＣＣによって変形された符号語が送信された場合について詳細に説明する。
ここでは、説明の便宜上、３つの通信路で符号語が送信されて、３つの通信路間で干渉が発生するものとして説明する。

まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が３つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、３つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、１度目（初送時）に送信する符号語のシンボルＳ⁽¹⁾が、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６で正常に復号されない場合、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽²⁾に変形し、また、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽³⁾に変形する。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、上記のようにして、シンボルＳ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾を生成すると、シンボルＳ⁽¹⁾に引き続き、３つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを用いて、シンボルＳ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾を送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がシンボルＳ⁽¹⁾，Ｓ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾の系列Ｓ^(1,2,3)を送信すると、３つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いて、シンボルの系列ｒ^(1,2,3)を受信する。この系列ｒ^(1,2,3)は、下記のように表される。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、ＭＩＭＯ処理部２２が、３つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いて、系列ｒ^(1,2,3)を受信すると、下記に示すように、その受信系列ｒ^(1,2,3)に直交符号をかけて、式（２５）を変形する。

また、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、式（２６）を式（２７）のように整理し、式（２７）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃を取り出すようにする。

即ち、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、干渉波であるｈ_1,2ｈ_1,1 ^*Ｓ₂＋ｈ_1,3ｈ_1,1 ^*Ｓ₃を零（ｈ_1,2ｈ_1,1 ^*Ｓ₂＝０、ｈ_1,3ｈ_1,1 ^*Ｓ₃＝０）として、希望波であるｈ_2,1 ^*ｈ_2,1Ｓ₁，ｈ_3,1 ^*ｈ_3,1Ｓ₁の信号加算と、ノイズ成分の加算平均とからＳ₁を検出するようにする。
この場合、劣化成分は、ノイズのみとなり、検出確率が向上する（図２を参照）。
つまり、簡易な復号法では、図２（ａ）に示すように、干渉とノイズは両方とも劣化成分とみなされるが、従来法では、図２（ｂ）に示すように、ＨＡＲＱ−ＣＣにより、ノイズのみが小さくなる。
これに対して、この実施の形態１では、上記のように、希望波であるｈ_2,1 ^*ｈ_2,1Ｓ₁，ｈ_3,1 ^*ｈ_3,1Ｓ₁の信号加算と、ノイズ成分の加算平均とからＳ₁を検出することで、図２（ｃ）に示すように、劣化成分は、ノイズのみとなる。
なお、この実施の形態１では、図２（ｄ）に示すように、３×３ＭＩＭＯで再送回の際でも、ノイズ成分の電力は削減されるため、改善効果がある。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信し、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が変形された符号語を用いて、データを再生するように構成したので、ノイズだけでなく、干渉波成分を抑制して、復調及び誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態１では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が式（２６）を式（２７）のように整理し、式（２７）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃を取り出すものについて示したが、式（２７）を式（２９）のように簡略化し、式（２９）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃を取り出すようにしてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、３つの通信路で符号語が送信されて、３つの通信路間で干渉が発生する例を示したが、この実施の形態２では、例を一般化し、Ｎ個の通信路で符号語が送信されて、Ｎ個の通信路間で干渉が発生するものについて説明する。

まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がＮ個の送信アンテナを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、Ｎ個の受信アンテナを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、１度目（初送時）に送信する符号語のシンボルＳ⁽¹⁾が、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６で正常に復号されない場合、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽²⁾に変形する。また、同様に、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ^(N)に変形する。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、上記のようにして、シンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)を生成すると、シンボルＳ⁽¹⁾に引き続き、Ｎ個の送信アンテナを用いて、送信要求が受信機から送られてくる度にシンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)を順次送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がシンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)の系列Ｓ^(1:N)を送信すると、Ｎ個の受信アンテナの受信信号を用いて、シンボルの系列ｒ^(1:N)を受信する。この系列ｒ^(1:N)は、下記のように表される。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、ＭＩＭＯ処理部２２が、Ｎ個の受信アンテナを用いて、系列ｒ^(1:N)を受信すると、下記に示すように、その受信系列ｒ^(1:N)に直交符号をかけて、式（３４）を変形する。

また、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、式（３５）を式（３６）のように整理し、式（３６）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すようにする。

なお、この実施の形態２では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が式（３５）を式（３６）のように整理し、式（３６）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すものについて示したが、式（３６）を式（３８）のように簡略化し、式（３８）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すようにしてもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、３つの通信路で符号語が送信されて、３つの通信路間で干渉が発生する例を示したが、この実施の形態３では、Ｎ個の通信路で符号語が送信されて、Ｎ個の通信路間で干渉が発生するものについて説明する。
ただし、Ｎは２のベキ数であり、この実施の形態３では、一例として、Ｎ＝２の場合について説明する。

まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が２つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、１度目（初送時）に送信する符号語のシンボルＳ⁽¹⁾が、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６で正常に復号されない場合、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽²⁾に変形する。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、上記のようにして、シンボルＳ⁽²⁾を生成すると、シンボルＳ⁽¹⁾に引き続き、２つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂを用いて、シンボルＳ⁽²⁾を送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がシンボルＳ⁽¹⁾，Ｓ⁽²⁾の系列Ｓ^(1,2)を送信すると、２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂを用いて、シンボルの系列ｒ^(1,2)を受信する。この系列ｒ^(1,2)は、下記のように表される。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、ＭＩＭＯ処理部２２が、２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂを用いて、系列ｒ^(1,2)を受信すると、下記に示すように、その受信系列ｒ^(1,2)に直交符号をかけて、式（４３）を変形する。

また、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、式（４４）を式（４５）のように整理し、式（４５）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂を取り出すようにする。

なお、この実施の形態３では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が式（４４）を式（４５）のように整理し、式（４５）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂を取り出すものについて示したが、式（４５）を式（４７）のように簡略化し、式（４７）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂を取り出すようにしてもよい。

実施の形態４．
上記実施の形態３では、Ｎ＝２の場合について示したが、この実施の形態４では、Ｎ＝４の場合について説明する。
まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が４つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、４つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、１度目（初送時）に送信する符号語のシンボルＳ⁽¹⁾が、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６で正常に復号されない場合、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽²⁾に変形し、また、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽³⁾に変形し、また、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽⁴⁾に変形する。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、上記のようにして、シンボルＳ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾，Ｓ⁽⁴⁾を生成すると、シンボルＳ⁽¹⁾に引き続き、４つの送信アンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを用いて、送信要求が受信機から送られてくる度にシンボルＳ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾，Ｓ⁽⁴⁾を順次送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がシンボルＳ⁽¹⁾，Ｓ⁽²⁾，Ｓ⁽³⁾，Ｓ⁽⁴⁾の系列Ｓ^(1,2,3,4)を送信すると、４つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて、シンボルの系列ｒ^(1,2,3,4)を受信する。この系列ｒ^(1,2,3,4)は、下記のように表される。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、ＭＩＭＯ処理部２２が、４つの受信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて、系列ｒ^(1,2,3,4)を受信すると、下記に示すように、その受信系列ｒ^(1,2,3,4)に直交符号をかけて、式（５２）を変形する。

また、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、式（５３）を式（５４）のように整理し、式（５４）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄を取り出すようにする。

なお、この実施の形態４では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が式（５３）を式（５４）のように整理し、式（５４）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄を取り出すものについて示したが、式（５４）を式（５６）のように簡略化し、式（５６）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄を取り出すようにしてもよい。

実施の形態５．
上記実施の形態３，４では、Ｎ＝２，４の場合について示したが、この実施の形態２では、例を一般化し、Ｎ個の通信路で符号語が送信されて、Ｎ個の通信路間で干渉が発生するものについて説明する。ただし、Ｎは２のベキ数である。

まず、通信路応答行列Ｈを以下のように仮定する。

また、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５から送信される符号語のシンボル（２元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル）をＳで表現する。ただし、ここでは、説明の簡単化のため、ＯＦＤＭ変調が行われないものとする。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がＮ個の送信アンテナを用いて、符号語のシンボルＳを送信すると、Ｎ個の受信アンテナを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をｒとすると、受信信号ｒは、下記のように表される。

ここで、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、１度目（初送時）に送信する符号語のシンボルＳ⁽¹⁾が、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６で正常に復号されない場合、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ⁽²⁾に変形する。また、同様に、シンボルＳ⁽¹⁾に直交符号の一部をかけて、シンボルＳ⁽¹⁾をシンボルＳ^(N)に変形する。
データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、上記のようにして、シンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)を生成すると、シンボルＳ⁽¹⁾に引き続き、Ｎ個の送信アンテナを用いて、送信要求が受信機から送られてくる度にシンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)を順次送信する。

データ受信装置２のＭＩＭＯ処理部２２は、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５がシンボルＳ⁽²⁾，…，Ｓ^(N)の系列Ｓ^(1:N)を送信すると、Ｎ個の受信アンテナの受信信号を用いて、シンボルの系列ｒ^(1:N)を受信する。この系列ｒ^(1:N)は、下記のように表される。

データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、ＭＩＭＯ処理部２２が、Ｎ個の受信アンテナを用いて、系列ｒ^(1:N)を受信すると、下記に示すように、その受信系列ｒ^(1:N)に直交符号であるアダマール行列をかけて、式（６１）を変形する。

また、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６は、式（６２）を式（６３）のように整理し、式（６３）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すようにする。

なお、この実施の形態５では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６が式（６２）を式（６３）のように整理し、式（６３）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すものについて示したが、式（６３）を式（６５）のように簡略化し、式（６５）を計算することにより、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すようにしてもよい。

上記実施の形態１〜５では、ＨＡＲＱ−ＣＣの場合における符号語の変調波の変形手法を示したが、例えば干渉波が大きいことがあらかじめ推定できた際には、１回の送信で同様の変形を行っても良い。
例えば実施の形態１に示す式（２４）は再送２回、計３回の送信を行っているが、これを１回の送信で３シンボルを送っても良い。
つまり現行以下のように３回に分けて送信していたシンボル

のように１回で送信してもよい。この場合干渉波の割合が大きい場合等にこの送信シンボルを使う事で、一回の送信で干渉波の除去が容易に実現できる。
この方法は実施の形態２，３，４，５のそれぞれの場合でも同様に適用できる。

実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信する方式（ＨＡＲＱ−ＣＣの方式）について示したが、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５が、下記のように、送信方式を切り換えるようにしてもよい。

即ち、データ送信装置１のＭＩＭＯ処理部１５は、データ受信装置２の誤り訂正復号部２６における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、誤り訂正符号化部１１における符号化率が第１の符号化率（例えば、１〜２／３位の符号化率）から第２の符号化率（例えば、１／２〜１／５位の符号化率）の間の高符号化率であれば、追加のパリティ情報を送信する方式（ＨＡＲＱ−ＩＲの方式）を採用し、誤り訂正符号化部１１における符号化率が上記高符号化率より低い低符号化率であれば、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して送信する方式（ＨＡＲＱ−ＣＣの方式）を採用するようにしてもよい。

具体的には、以下の通りである。
ここで、データ送信装置１の誤り訂正符号化部１１により生成される符号語ｂが、２元｛０，１｝で表現される長さＬの符号語ｂ＝（ｂ₁，ｂ₂，…，ｂ_L）であるとする。
また、この符号語ｂがデータ送信装置１の変調部１２によりＭ次のＱＡＭ変調がかけられて、変調シンボルＳ＝（Ｓ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_L/M）が生成されるものとする。
例えば、ＱＰＳＫでは、２次のＱＡＭとみなし、（ｂ₁，ｂ₂）→Ｓ₁のように、符号語系列中の２ビットで１変調シンボルを表現する。
同様に、１６ＱＡＭでは、４次（２⁴）のＱＡＭとみなし、（ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄）→Ｓ₁のように、符号語系列中の４ビットで１変調シンボルを表現する。

ＨＡＲＱ−ＣＣは、この変調シンボル系列を、例えば、アンテナ３本で各行が各アンテナに対応すると、

という順番で、アンテナに配分して送信するものとし、この変調シンボルが１回の送信で、受信側が受信失敗の際に、従来法では再度同じ順番で送信する方法を言う。

また、ＨＡＲＱ−ＩＲの際の１，２，…回送信毎の変調シンボルをＳ⁽¹⁾，Ｓ⁽²⁾，…として、例えば、３回で１符号語ｂ＝（ｂ₁，ｂ₂，…，ｂ_L）分の変調シンボルを送信できるとすると、下記の規則で送ることになる。

この１符号語分の再送回数後は、ＨＡＲＱ−ＣＣに切り替え、下記の規則で、原理的には非常に長いＨＡＲＱを実現可能とする。

この中で、単純なＨＡＲＱ−ＣＣの場合も、ＨＡＲＱ−ＩＲ＋ＨＡＲＱ−ＣＣの場合も、例えば、

など、同じアンテナで同じシンボルの組み合わせで繰り返し送る場合が発生する。

なお、上記実施の形態１〜６では、通信路行列Ｈに特段の処理を行っていない例を示したが、各アンテナのデータ分離性能を更に良くするために、空間フィルタリング処理（例えは、Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇアルゴリズムや、ＭＭＳＥ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅｄ ｅｒｒｏｒ）アルゴリズム）を行ったウェイト行列Ｗを使用する場合がある。このウェイト行列Ｗに通信路行列ＨをかけてＷ^TＨ（Ｔは転置行列）を上記実施の形態１〜６の通信路行列Ｈと置き換えて処理しても、同様の効果が得られる。

１ データ送信装置、２ データ受信装置、１１ 誤り訂正符号化部、１２ 変調部、１３ Ｓ／Ｐ変換部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 逆離散フーリエ変換部、１５ ＭＩＭＯ処理部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ アンテナ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ アンテナ、２２ ＭＩＭＯ処理部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 離散フーリエ変換部、２４ Ｐ／Ｓ変換部、２５ 復調部、２６ 誤り訂正復号部。

Claims (10)

1. 送信対象のデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する誤り訂正符号化手段と、上記誤り訂正符号化手段により生成された符号語を変調する変調手段と、上記変調手段により変調された符号語を分割し、複数のアンテナを用いて、分割した複数の符号語を同時に送信する符号語送信手段とを備えたデータ送信装置において、上記符号語送信手段は、データ受信装置における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、上記誤り訂正符号化手段における符号化率が第１の符号化率から第２の符号化率の間の高符号化率であれば、追加のパリティ情報を送信し、上記誤り訂正符号化手段における符号化率が上記高符号化率より低い低符号化率であれば、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して、上記符号語を送信することを特徴とするデータ送信装置。
2. 符号語送信手段は、データ受信装置における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、直交系列を用いて、送信済みの符号語を変形することを特徴とする請求項１記載のデータ送信装置。
3. 複数のアンテナを用いて、データ送信装置から同時に送信された複数の符号語を受信する符号語受信手段と、上記符号語受信手段により受信された複数の符号語を統合し、統合後の符号語を復調する復調手段と、上記復調手段により復調された符号語を誤り訂正復号して、データを再生する誤り訂正復号手段とを備えたデータ受信装置において、上記誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、データ送信装置から直交系列を用いて変形された符号語を受信することを特徴とするデータ受信装置。
4. 送信対象のデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する誤り訂正符号化手段、上記誤り訂正符号化手段により生成された符号語を変調する変調手段、及び上記変調手段により変調された符号語を分割し、複数のアンテナを用いて、分割した複数の符号語を同時に送信する符号語送信手段を有するデータ送信装置と、複数のアンテナを用いて、上記データ送信装置から同時に送信された複数の符号語を受信する符号語受信手段、上記符号語受信手段により受信された複数の符号語を統合し、統合後の符号語を復調する復調手段、及び上記復調手段により復調された符号語を誤り訂正復号して、データを再生する誤り訂正復号手段を有するデータ受信装置とを備えた無線通信システムにおいて、上記データ受信装置の誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、上記誤り訂正符号化手段における符号化率が第１の符号化率から第２の符号化率の間の高符号化率であれば、追加のパリティ情報を送信し、上記誤り訂正符号化手段における符号化率が上記高符号化率より低い低符号化率であれば、所定の規則にしたがって送信済みの符号語を変形して、上記符号語を送信することを特徴とする無線通信システム。
5. データ送信装置の符号語送信手段は、データ受信装置の誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗である場合、直交系列を用いて、送信済みの符号語を変形することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
6. Ｎ個の通信路で符号語が送信されて、Ｎ個の通信路間で干渉が発生する場合に、通信路行列Ｈを仮定して、データ送信装置の符号語送信手段から送信される符号語のシンボルをＳ、データ受信装置の符号語受信手段により受信される符号語のシンボルをｒで表すとき、上記データ受信装置の誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗することにより、上記データ送信装置の符号語送信手段が上記符号語のシンボルＳを変形して、シンボルＳ^(j)の系列Ｓ^(1:N)を送信する場合、上記データ受信装置の符号語受信手段が系列ｒ^(1:N)を受信して、上記データ受信装置の誤り訂正復号手段が上記系列ｒ^(1:N)から符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すことを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
   

   

   

   
7. データ受信装置の誤り訂正復号手段は、式（７）を下記の式（１０）のように簡略化して、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すことを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
   

   
8. Ｎ個（Ｎは２のベキ数）の通信路で符号語が送信されて、Ｎ個の通信路間で干渉が発生する場合に、通信路行列Ｈを仮定して、データ送信装置の符号語送信手段から送信される符号語のシンボルをＳ、データ受信装置の符号語受信手段により受信される符号語のシンボルをｒで表すとき、上記データ受信装置の誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗することにより、上記データ送信装置の符号語送信手段が上記符号語のシンボルＳを変形して、シンボルＳ^(j)の系列Ｓ^(1:N)を送信する場合、上記データ受信装置の符号語受信手段が系列ｒ^(1:N)を受信して、上記データ受信装置の誤り訂正復号手段が上記系列ｒ^(1:N)から符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すことを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
   

   

   

   
9. データ受信装置の誤り訂正復号手段は、式（１７）を下記の式（２０）のように簡略化して、符号語のシンボルＳを構成するＳ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Nを取り出すことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
   

   
10. データ送信装置の符号語送信手段は、予め干渉波が大きいことが推定される場合、複数のアンテナを用いて、分割した複数の符号語を同時に送信する際、所定の規則にしたがって上記符号語を変形して、変形後の符号語を一緒に送信することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。

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