JP6903241B2 - 受信装置、無線通信システム、無線通信方法、制御回路およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、差動時空間ブロック符号（ＤＳＴＢＣ：Differential Space-Time Block Coding）方式により伝送を行う受信装置、無線通信システム、および無線通信方法に関する。

無線通信では、フェージングによる通信性能の低下を防ぐ技術として、伝送路特性の異なる複数の伝送路を用いて伝送を行うダイバーシチ技術が用いられることがある。例えば、複数のアンテナを用いて送信する送信ダイバーシチ技術における方式の一例として、時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Space-Time Block Coding）により直交した複数の系列を生成し、各系列をそれぞれ異なるアンテナで送信するＳＴＢＣ方式がある。ＳＴＢＣ方式では、受信装置はフルダイバーシチ利得を得ることができる。

ＳＴＢＣ方式では、複数のシンボルが１つのブロックとして扱われる。一般的に、ＳＴＢＣ方式では、送信アンテナのアンテナ数と、１つのブロックを構成するシンボルの数とが対応付けられる。例えば、送信アンテナのアンテナ数が２の場合、ＳＴＢＣ方式では、１つのブロックは２シンボルで構成される。ＳＴＢＣ方式では、受信装置は、受信した信号を復調するために伝送路情報の推定を行う必要がある。

また、伝送路情報の推定が不要な方式として、ＳＴＢＣ方式におけるブロック単位で差動符号化するＤＳＴＢＣ方式が挙げられる。例えば、送信アンテナのアンテナ数を２とした、ＤＳＴＢＣ方式による伝送では、２シンボルを１つのブロックとして２×２の行列を生成し、連続する２つのブロックの行列間で差動符号化を行う。ＤＳＴＢＣ方式では、受信装置は、受信した２シンボルで２×２の行列を生成し、２つのブロックの行列間で差動復号することで、復調を行う。

無線通信では伝送路の状況が通信品質に影響を及ぼす。通信品質を表す指標の一つに、信号電力対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ：Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）がある。ＳＩＮＲは、受信信号に含まれる所望信号電力と、干渉信号電力および雑音電力との比を表す。ＤＳＴＢＣ方式でＳＩＮＲを計算するケースとして、差動復号前のＳＩＮＲを計算するケースと差動復号後のＳＩＮＲを計算するケースとの２種類が考えられる。差動復号前のＳＩＮＲは、伝送路の状況を示し、差動復号後のＳＩＮＲは、実際に復調される信号の品質を示す。このため、復調の性能に直接関係する値は差動復号後のＳＩＮＲである。差動復号後のＳＩＮＲが劣化した場合、復調性能は劣化する。特許文献１は、差動復号前のＳＩＮＲを計算し、計算されたＳＩＮＲを用いて無線通信で用いる通信方式および変調方式を選択する受信装置を開示する。

特開２０１８−１１２１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の受信装置は、所望信号と干渉信号とを分離してＳＩＮＲを計算する。一方、ＤＳＴＢＣによる差動復号は、所望信号と干渉信号とが混じりあった状態で復号されるため、差動復号後のＳＩＮＲも所望信号と干渉信号とが乗算された値が含まれる。したがって、特許文献１に記載の方法で、差動復号後のＳＩＮＲを算出しようとしても、所望信号と干渉信号とが混じりあっているため、精度よく求め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、ＤＳＴＢＣ方式の信号に対し、差動復号後のＳＩＮＲを精度よく求めることができる受信装置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、本発明にかかる受信装置は、差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む受信信号を入力し、既知系列を用いて差動時空間ブロック符号化されたブロック単位の伝送路の推定値である伝送路推定値を算出する算出部と、連続する２つのブロックのそれぞれの伝送路推定値を乗算することで、信号電力を計算する伝送路推定値乗算部と、信号電力を用いて受信信号の信号電力対干渉雑音電力比を計算する計算部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる受信装置は、ＤＳＴＢＣ方式の信号に対し、差動復号後のＳＩＮＲを精度よく求めることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図 実施の形態１にかかる基地局から送信される送信信号のフォーマットを示す図 実施の形態１にかかる基地局の機能ブロックを示す図 実施の形態１にかかるＱＰＳＫの変調シンボルの配置を示す図 実施の形態１にかかる移動局の機能ブロックを示す図 実施の形態１にかかる制御回路を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムの構成を示す図 実施の形態２にかかる基地局から送信される送信信号の送信フォーマットを示す図 実施の形態２にかかる移動局の機能ブロックを示す図 実施の形態３にかかる無線通信システムの構成を示す図 実施の形態３にかかる移動局の機能ブロックを示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる受信装置、無線通信システム、および無線通信方法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は、実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム１００は、基地局１０と、移動局２０と、制御装置３０と、を備える。基地局１０は、通信エリア１０Ｅを形成し、通信エリア１０Ｅ内に存在する移動局２０と通信することができる。制御装置３０は、基地局１０に、基地局１０が無線を用いて送信する情報である送信ビット系列と、基地局１０を制御するための制御情報とを送信する。基地局１０は、制御装置３０から受け取った情報である送信ビット系列を、移動局２０に無線を用いて送信する。移動局２０は、基地局１０から信号を受信する。

図２は、実施の形態１にかかる基地局１０から送信される送信信号のフォーマットを示す図である。基地局１０から送信される送信信号は、既知シンボル系列とデータシンボル系列とを含む。なお、図２では、既知シンボル系列１つとデータシンボル系列１つとで構成されているが、既知シンボル系列を分割してデータシンボル系列の途中に挿入してもよく、既知シンボル系列とデータシンボル系列の位置関係または個数を限定するものではない。

図３は、実施の形態１にかかる基地局１０の機能ブロックを示す図である。本実施の形態において、基地局１０は図２に示す送信信号を送信する送信装置の機能を有する。基地局１０は、第１の選択部１０１と、マッピング部１０２と、差動時空間符号化部１０３と、無線部１０４と、アンテナ１０５−１，１０５−２とを備える。アンテナ１０５−１，１０５−２を区別せず示すときはアンテナ１０５と称す。

第１の選択部１０１は、送信ビット系列と、既知ビット系列と、ビット選択情報とを制御装置３０から受信する。ビット選択情報は、第１の選択部１０１がマッピング部１０２に出力するビット系列を示す情報である。第１の選択部１０１は、ビット選択情報に従って、送信ビット系列、既知ビット系列のうち一方のビット系列を選択し、選択したビット系列をマッピング部１０２に出力する。なお、既知ビット系列は制御装置３０から受信されることとしたが、基地局１０の内部にメモリを有し、メモリがあらかじめ複数の既知ビット系列を保持しておいてもよい。この場合、第１の選択部１０１は、制御装置３０からの指示に応じて、メモリから既知ビット系列を読み出す。

マッピング部１０２は、第１の選択部１０１から出力されるビット系列を送信シンボル系列として複素平面上にマッピングする。マッピング部１０２は、マッピング後の送信シンボル系列を差動時空間符号化部１０３に出力する。マッピング部１０２が使用するマッピング方式は、例えば、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）が挙げられる。図４は、実施の形態１にかかるＱＰＳＫの変調シンボルの配置を示す図である。ＱＰＳＫは、送信ビット２ビットを１シンボルにマッピングする方式であり、一度の変調で「００」、「０１」、「１０」、および「１１」の４値の情報を伝送することが可能である。なお、本実施の形態１において使用する変調方式はＱＰＳＫに限定されない。第１の選択部１０１から出力されるビット系列が既知ビット系列の場合、マッピング部１０２の出力は既知シンボル系列となる。

差動時空間符号化部１０３は、マッピング部１０２から受信した送信シンボルのうちの２シンボルを１つのブロックとして送信シンボル行列Ｓ［ｋ］を生成する。ここでｋはブロック番号を示しており、０以上の整数である。差動時空間符号化部１０３が生成する差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］は、Ｓ［ｋ］および１ブロック前の出力である差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ−１］を用いて、以下の式（１）のように表される。
Ｃ［ｋ］＝Ｓ［ｋ］Ｃ［ｋ−１］・・・（１）

送信シンボル２シンボルをそれぞれｓ［２ｋ］、ｓ［２ｋ＋１］とすると、Ｓ［ｋ］は以下の式（２）で表される。

出力する差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］の２シンボルをｃ［２ｋ］、ｃ［２ｋ＋１］とするとき、差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］は、以下の式（３）で表される。

ここでｓ^＊［２ｋ］は、ｓ［２ｋ］の複素共役の値である。ｃ^＊［２ｋ］は、ｃ［２ｋ］の複素共役の値である。式（１）に示されるように、出力する差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］は、次のブロックの処理に必要となる。このため、差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］は、差動時空間符号化部１０３から無線部１０４に出力されると共に、差動時空間符号化部１０３の内部で保持される。なお、差動時空間符号化には初期値が必要であるため、初期値としてＣ［−１］を定義する。差動時空間符号化部１０３は、初期値と初期化タイミングとを制御情報として制御装置３０から受信する。初期化タイミングは、差動時空間符号化の初期化を行うときに制御装置３０から送信される信号である。初期化タイミングは、マッピング部１０２の出力である既知シンボル系列の先頭が、差動時空間符号化部１０３に受信されるタイミングに合わせて制御装置３０から送信される。初期化タイミングを受信したとき、差動時空間符号化部１０３は、以下の式（４）を用いて差動時空間符号化の初期化を行う。これにより、既知シンボル系列の前のデータシンボル系列の内容によらず、既知シンボル系列は常に同一のシンボル系列となる。
Ｃ［ｋ］＝Ｓ［ｋ］Ｃ［−１］…（４）

なお、式（１）では、行列演算として全ての要素を対象に乗算および加減算を行っているが、差動時空間符号化部１０３の演算量を削減するために、例えば、ｃ［２ｋ］およびｃ［２ｋ＋１］の２つの要素のみを行列演算により算出し、ｃ^＊［２ｋ］および−ｃ^＊［２ｋ＋１］は、ｃ［２ｋ］およびｃ［２ｋ＋１］の複素共役および符号反転を行うことで求めてもよい。差動時空間符号化部１０３は、ＤＳＴＢＣ送信シンボル系列として、一方の無線部１０４にｃ［２ｋ］、−ｃ^＊［２ｋ＋１］の順番で出力し、他方の無線部１０４にｃ［２ｋ＋１］、ｃ^＊［２ｋ］の順番で出力する。

無線部１０４は、差動時空間符号化部１０３から受信するＤＳＴＢＣ送信シンボル系列に対し、波形整形、デジタルアナログ変換、アップコンバート、増幅処理などの送信処理を行った送信信号を、アンテナ１０５−１，１０５−２を介して移動局２０に送信する。

図５は、実施の形態１にかかる移動局２０の機能ブロックを示す図である。移動局２０は、送信装置を備える基地局１０から信号を受信する受信装置の機能を有する。移動局２０は、アンテナ２０１と、無線部２０２と、既知信号検出部２０３と、第１の遅延部２０４と、行列乗算部２０５と、伝送路推定値乗算部２０６と、伝送路推定値減算部２０７と、ＳＩＮＲ計算部２０８と、を備える。行列乗算部２０５は、算出部とも呼ばれる。ＳＩＮＲ計算部２０８は、計算部とも呼ばれる。

無線部２０２は、アンテナ２０１を介して受信する受信信号を、増幅、ダウンコンバート、アナログデジタル変換、波形整形などの受信処理を行って、複素で表される受信シンボル系列に変換する。無線部２０２は、生成した受信シンボル系列を、既知信号検出部２０３および第１の遅延部２０４に出力する。

既知信号検出部２０３は、無線部２０２から受信する受信シンボル系列に挿入された既知シンボル系列の位置を検出する。例えば、既知信号検出部２０３は、対象信号に挿入された既知シンボル系列と受信シンボル系列との相関を計算して、相関が最大となるタイミングを行列乗算部２０５に出力する。なお、既知シンボル系列の位置の検出方法は本発明を限定するものではない。

第１の遅延部２０４は、既知信号検出部２０３の処理が終了するまでにかかる時間だけ、無線部２０２から受信する受信シンボル系列を遅延させる。このような構成により、行列乗算部２０５が処理を行う受信シンボル系列が既知シンボル系列となる。なお、図５では、アンテナ２０１が１本の場合を記載しているが、これによりアンテナ本数を限定するものではない。アンテナ２０１が複数の場合、無線部２０２および第１の遅延部２０４は、アンテナ２０１の数と同数設けられており、無線部２０２および第１の遅延部２０４は、複数のアンテナのうちの１つと接続される。複数の無線部２０２のそれぞれは、対応するアンテナ２０１から受信する受信信号を処理した後、得られる受信シンボル系列を、既知信号検出部２０３と第１の遅延部２０４とに出力する。以降、アンテナ２０１が１本の場合を例に挙げて説明する。

行列乗算部２０５は、既知信号検出部２０３で検出したタイミングに合わせて、受信シンボル系列に対し、既知信号から生成したＤＳＴＢＣブロックの共役複素転置行列を乗算する。基地局１０からブロックｋに対応するＤＳＴＢＣ送信シンボルｃ［２ｋ］、−ｃ^＊［２ｋ＋１］、ｃ［２ｋ＋１］、ｃ^＊［２ｋ］を送信する場合、ブロックｋに対応するＤＳＴＢＣ送信シンボルを送信している間の伝送路の変動が無視できると仮定する。伝送路応答ベクトルをＨ［ｋ］、雑音ベクトルをＮ［ｋ］とすると、受信シンボルベクトルＲ［ｋ］は式（５）で表される。
Ｒ［ｋ］＝Ｃ［ｋ］Ｈ［ｋ］＋Ｎ［ｋ］…（５）

アンテナ１０５−１，１０５−２とアンテナ２０１との間の伝送路応答をｈ_１［ｋ］、ｈ_２［ｋ］とすると、Ｈ［ｋ］は以下の式（６）で表される。

受信シンボル２シンボルをそれぞれｒ［２ｋ］、ｒ［２ｋ＋１］とすると、Ｒ［ｋ］は以下の式（７）で表される。

雑音をそれぞれｎ［２ｋ］、ｎ［２ｋ＋１］とすると、Ｎ［ｋ］は以下の式（８）で表される。

Ｃ［ｋ］が既知シンボル系列である場合、式（５）に式（３）、式（６）、式（７）、式（８）をそれぞれ代入すると、式（９）が成り立つ。

差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］の共役複素転置行列をＤ［ｋ］とすると、Ｄ［ｋ］は式（１０）で表される。既知シンボル系列はあらかじめ知られているため、Ｄ［ｋ］はあらかじめ計算されている。共役複素転置行列Ｄ［ｋ］は、既知シンボル系列の差動時空間符号化行列Ｃ［ｋ］を用いて算出される。

式（９）の雑音を無視できると仮定した場合、Ｄ［ｋ］を式（９）の両辺に左から乗算すると、式（９）は式（１１）となる。

ｈ_１［ｋ］（ハット）およびｈ_２［ｋ］（ハット）を式（１２）のように表すと、式（１１）は、式（１３）となる。式（１３）は、行列乗算部２０５が受信シンボル系列に対し、既知信号から生成したＤＳＴＢＣブロックの共役複素転置行列を乗算するときに用いる式である。

式（１２），（１３）のｈ_１［ｋ］（ハット）、ｈ_２［ｋ］（ハット）はｈ_１［ｋ］、ｈ_２［ｋ］の推定値である。この推定値は伝送路推定値とも呼ばれる。なお、式（１３）を用いた伝送路推定は、特許文献１に記載の受信装置とは異なり逆行列演算が不要であることから、回路規模削減の効果も期待される。また、ブロックｋで求めた伝送路推定値は複数のブロックで平均化してもよい。行列乗算部２０５は、式（５）〜（１１）を用いることによって導き出される式（１３）の計算を行い、式（１３）で求めたｈ_１［ｋ］（ハット）、ｈ_２［ｋ］（ハット）を伝送路推定値乗算部２０６と伝送路推定値減算部２０７それぞれに出力する。

伝送路推定値乗算部２０６は、行列乗算部２０５で計算したｈ_１［ｋ］（ハット）、ｈ_２［ｋ］（ハット）から差動復号後の信号電力を計算する。なお、差動復号自体は、伝送路推定値乗算部２０６の後段に備わる図示しない復調部によって行われる。つまり、伝送路推定値乗算部２０６は、復調部による差動復号の処理とは別に、差動復号後の信号電力を計算する。受信シンボル行列Ｙ［ｋ］は、ｒ［２ｋ］とｒ^＊［２ｋ＋１］とから生成される。Ｙ［ｋ］は式（１４）で表される。

ｈ_１［ｋ］、ｈ_２［ｋ］から、伝送路応答行列Ｇ［ｋ］は生成される。Ｇ［ｋ］は式（１５）で表される。

雑音を無視すると、Ｙ［ｋ］、Ｇ［ｋ］、Ｃ［ｋ］は式（１６）の関係が成り立つ。
Ｙ［ｋ］＝Ｃ［ｋ］Ｇ［ｋ］…（１６）

ｓ［２ｋ］、ｓ［２ｋ＋１］の推定値をそれぞれｓ［２ｋ］（ハット）、ｓ［２ｋ＋１］（ハット）とする。送信シンボル行列の推定値Ｓ［ｋ］（ハット）は式（１７）で表される。

また、式（１８）が成り立つ。
Ｓ［ｋ］（ハット）＝Ｙ［ｋ］Ｙ^Ｈ［ｋ−１］…（１８）

ブロックｋとブロックｋ−１における伝送路応答の変動を無視しない場合、式（１８）は式（１９）の通り変形される。
Ｓ［ｋ］（ハット）＝Ｙ［ｋ］Ｙ^Ｈ［ｋ−１］
＝Ｃ［ｋ］Ｇ［ｋ］（Ｃ［ｋ−１］Ｇ［ｋ−１］）^Ｈ
＝Ｃ［ｋ］Ｇ［ｋ］Ｇ^Ｈ［ｋ−１］Ｃ^Ｈ［ｋ−１］…（１９）

式（１９）におけるＧ［ｋ］Ｇ^Ｈ［ｋ−１］は式（２０）の通り展開できる。

式（２０）は、ブロックｋとブロックｋ−１との伝送路応答の変動が無視できる場合、Ｊ_２［ｋ］＝０となり、Ｊ_１［ｋ］が残る。このため、伝送路推定値乗算部２０６は、行列乗算部２０５から受信するブロックｋ−１から求めたｈ_１［ｋ］と、ｈ_２［ｋ］とを用いて、信号電力Ｐを式（２１）で求める。式（１４）〜（２１）の計算は、伝送路推定値乗算部２０６が行う。

式（２１）では、連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値を乗算している。式（２１）で求めた信号電力Ｐが差動復号後の信号電力である。式（２１）は、式（２０）の１行１列目および２行２列目を抽出する式である。なお、既知シンボル系列が受信シンボル系列内に複数挿入されている場合、伝送路推定値乗算部２０６は、既知シンボル系列ごとに、信号電力Ｐを計算し、後で加算してもよい。また、複数のフレーム間で平均化してもよい。伝送路推定値乗算部２０６は、式（２１）により求めた信号電力ＰをＳＩＮＲ計算部２０８に出力する。

伝送路推定値減算部２０７は、行列乗算部２０５で計算したｈ_１［ｋ］（ハット）、ｈ_２［ｋ］（ハット）から差動復号後の雑音電力を計算する。式（２０）では、Ｊ_２［ｋ］＝０、つまり、伝送路応答の変動がないことを仮定しているが、伝送路応答の変動がある場合は、この変動量が雑音成分となるため、伝送路推定値減算部２０７は雑音電力Ｎを式（２２）を用いて計算する。

式（２２）では、連続する２つのブロックのそれぞれの伝送路推定値の差分を計算している。なお、既知シンボル系列が受信シンボル系列内に複数挿入されている場合、既知シンボル系列ごとに、雑音電力Ｎを計算し、後で加算すればよい。また、複数のフレーム間で平均化してもよい。伝送路推定値減算部２０７は、式（２２）により求めた雑音電力ＮをＳＩＮＲ計算部２０８に出力する。

ＳＩＮＲ計算部２０８は、伝送路推定値乗算部２０６から受信する信号電力Ｐと、伝送路推定値減算部２０７から受信する雑音電力Ｎとを用いて、受信信号の差動復号後のＳＩＮＲを計算する。ＳＩＮＲ計算部２０８はＳＩＮＲを、式（２３）を用いて計算する。ＳＩＮＲは算出値とも呼ばれる。

なお、式（２３）では、ＳＩＮＲを真値としているが、対数を計算してデシベルで表してもよい。ＳＩＮＲ計算部２０８は式（２３）で計算したＳＩＮＲを出力する。

第１の選択部１０１、マッピング部１０２、差動時空間符号化部１０３、既知信号検出部２０３、第１の遅延部２０４、行列乗算部２０５、伝送路推定値乗算部２０６、伝送路推定値減算部２０７、およびＳＩＮＲ計算部２０８は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。

本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図６は、実施の形態１にかかる制御回路を示す図である。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図６に示す構成の制御回路３００となる。

図６に示すように、制御回路３００は、ＣＰＵであるプロセッサ３００ａと、メモリ３００ｂとを備える。図６に示す制御回路３００により実現される場合、プロセッサ３００ａがメモリ３００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ３００ｂは、プロセッサ３００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

以上説明したように、実施の形態１によれば、受信装置を備える移動局２０は、送信装置を備える基地局１０から受信した受信信号から抽出した既知シンボル系列に対し、差動時空間符号化行列の乗算による伝送路推定を行い、伝送路推定値を用いて差動復号後の信号電力と雑音電力とを計算し、これらを用いてＳＩＮＲを計算する。受信装置を備える移動局２０は、ＤＳＴＢＣブロック単位の伝送路推定値から、差動復号後の信号電力と雑音電力とを計算することで、差動復号後のＳＩＮＲを精度よく求めることができる。計算したＳＩＮＲを用いることで、例えば、干渉信号の信号電力を測定するために無線通信システム１００を停止しなくても干渉信号の信号電力を把握および常時監視をすることが可能である。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかる無線通信システムの構成を示す図である。図１では、１つの基地局１０と、１つの移動局２０と、１つの制御装置３０とした。図７に示す無線通信システム１００ａでは、基地局１０−１と、基地局１０−２と、移動局２１と、制御装置３１とを、有する。基地局１０−１および基地局１０−２は、基地局１０と同一の機能部を備える。

基地局１０−１と基地局１０−２は送信周波数が同一である。基地局１０−１は通信エリア１０−１Ｅを形成し、通信エリア１０−１Ｅ内に存在する移動局２１と通信することが可能である。基地局１０−２は通信エリア１０−２Ｅを形成し、通信エリア１０−２Ｅ内に存在する移動局２１と通信することが可能である。通信エリア１０−１Ｅと通信エリア１０−２Ｅは一部が重複している。基地局１０−１，１０−２は、制御装置３１から受け取った情報である送信ビット系列を、無線を用いて送信する。移動局２１は基地局１０−１または、基地局１０−２と通信する。なお、制御装置３１は基地局１０−１と基地局１０−２に対して同一の送信ビット系列を出力してもよく、異なる送信ビット系列を出力してもよい。

図８は、実施の形態２にかかる基地局１０−１，１０−２から送信される送信信号の送信フォーマットを示す図である。基地局１０−１，１０−２からの送信信号は、既知シンボル系列とデータシンボル系列とを含む。なお、図８では、既知シンボル系列１つとデータシンボル系列１つで構成されているが、既知シンボル系列を分割してデータシンボル系列の途中に挿入してもよく、既知シンボル系列とデータシンボル系列の位置または個数を限定するものではない。また、図８で基地局１０−１と基地局１０−２が送信する既知シンボル系列は異なる系列を送信するものとする。以降、基地局１０−１が送信する既知シンボル系列を既知シンボル系列１、基地局１０−２が送信する既知シンボル系列を既知シンボル系列２とする。また、基地局１０−１が送信するデータシンボル系列をデータシンボル系列３、基地局１０−２が送信するデータシンボル系列をデータシンボル系列４とする。

図８に示す既知シンボル系列を送信するため、制御装置３１から受信する既知ビット系列は、基地局１０−１と基地局１０−２で異なるビット系列を受信する。これにより、基地局１０−１と基地局１０−２が送信する既知シンボル系列を異なる系列にする。なお、既知ビット系列は制御装置３１から受信することとしたが、基地局１０−１，１０−２の内部にメモリを有し、予め複数の既知ビット系列を保持しておいてもよい。この場合、第１の選択部１０１は、制御装置３１からの指示に応じて、メモリから既知ビット系列を読み出す。

図９は、実施の形態２にかかる移動局２１の機能ブロックを示す図である。移動局２１は、送信装置を備える基地局１０−１と基地局１０−２とから信号を受信する受信装置の機能を有する。移動局２１は、アンテナ２０１と、無線部２０２と、既知信号検出部２０３−１，２０３−２と、第１の遅延部２０４と、行列乗算部２０５−１，２０５−２と、２つの伝送路推定値乗算部２０６と２つの伝送路推定値減算部２０７と、２つのＳＩＮＲ計算部２０８と、第２の選択部２０９と、復調部２１０と、を有する。

以下、移動局２０と異なる部分について主に説明する。無線部２０２から出力される受信シンボル系列は既知信号検出部２０３−１と既知信号検出部２０３−２と第１の遅延部２０４でそれぞれ受信する。

既知信号検出部２０３−１は、受信信号に挿入された既知シンボル系列が既知シンボル系列１であると仮定し、既知シンボル系列１のタイミングを検出する。検出した既知シンボル系列タイミングを既知シンボル系列１タイミングとする。既知信号検出部２０３−１は既知シンボル系列１タイミングを行列乗算部２０５−１に出力する。既知信号検出部２０３−２は、受信信号に挿入された既知シンボル系列が既知シンボル系列２であると仮定し、既知シンボル系列２のタイミングを検出する。検出した既知シンボル系列タイミングを既知シンボル系列２タイミングとする。既知信号検出部２０３−２は既知シンボル系列２タイミングを行列乗算部２０５−２に出力する。

行列乗算部２０５−１は既知シンボル系列１を用いて、差動時空間符号化行列を構成する。行列乗算部２０５−２は既知シンボル系列２を用いて、差動時空間符号化行列を構成する。行列乗算部２０５−１，２０５−２はそれぞれで計算した伝送路推定値を異なる伝送路推定値乗算部２０６、伝送路推定値減算部２０７に出力する。

伝送路推定値乗算部２０６、伝送路推定値減算部２０７、ＳＩＮＲ計算部２０８は既知シンボル系列ごとに処理を行い、ＳＩＮＲ計算部２０８で計算したＳＩＮＲを第２の選択部２０９に出力する。

第２の選択部２０９は、既知シンボル系列ごとにＳＩＮＲ計算部２０８で計算したＳＩＮＲを受信する。第２の選択部２０９は受信する２つのＳＩＮＲのうち、良好なものに対応する既知シンボル系列の種類を既知シンボル系列選択情報として復調部２１０に出力する。なお、選択には閾値を用いて、一方の既知シンボル系列を選択しやすくしてもよい。

復調部２１０は第２の選択部２０９から受信する既知シンボル系列選択情報に応じて、同期処理と復調処理とを行い、受信ビット系列に変換する。ＳＩＮＲが良好な基地局１０に挿入された既知シンボル系列を受信信号に含まれる既知シンボル系列として処理を行うことで、通信品質のよい信号を復調できる。また、復調部２１０は、受信信号に差動復号を行う。

なお、上記の実施の形態２によれば、複数の基地局１０が備える送信装置は、それぞれが同一の周波数で基地局１０ごとに異なる既知シンボル系列を送信信号に挿入する。したがって、受信装置を備える移動局２１は、無線通信システム１００ａを停止しなくても干渉信号の信号電力を把握することが可能になる。また干渉信号の信号電力を用いることで、同一チャネル干渉の状態を常時監視することが可能になる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３にかかる無線通信システムの構成を示す図である。図１では、基地局１０と、移動局２０と、制御装置３０を有するもの、とした。図１０に示す無線通信システム１００ｂでは、基地局１０と、移動局２２と、制御装置３０とを、有する。以下、図１と異なる部分である移動局２２について主に説明する。

図１１は、実施の形態３にかかる移動局２２の機能ブロックを示す図である。移動局２２は、送信装置を備える基地局１０から信号を受信する受信装置の機能を有する。移動局２２は、アンテナ２０１−１，２０１−２と、２つの無線部２０２と、ビーム生成部２１１−１，２２１−２と、既知信号検出部２０３と、２つの第１の遅延部２０４と、２つの行列乗算部２０５と、２つの伝送路推定値乗算部２０６と２つの伝送路推定値減算部２０７と、２つのＳＩＮＲ計算部２０８と、判定部２１２と、２つの第２の遅延部２１３と、ビーム選択部２１４と、復調部２１０と、を有する。以下、図５と異なる部分について主に説明する。ビーム生成部２１１−１，２２１−２を区別せず示すときは、ビーム生成部２１１と称す。

アンテナ２０１−１，２０１−２を介して受信した受信信号はアンテナごとに、無線部２０２で受信シンボル系列に変換される。受信シンボル系列は既知信号検出部２０３とビーム生成部２１１−１，２１１−２に出力する。なお、図１１ではアンテナ２０１が２本の場合を記載しているが、これによりアンテナ本数を限定するものではない。アンテナ２０１が複数の場合、無線部２０２および第１の遅延部２０４は、アンテナ２０１と同数設けられており、無線部２０２は、複数のアンテナのうちの１つと接続される。複数の無線部２０２のそれぞれは、対応するアンテナ２０１から受信する受信信号を処理した後、得られる受信シンボル系列を、既知信号検出部２０３とビーム生成部２１１−１，２１１−２に出力する。

ビーム生成部２１１−１，２１１−２では、少なくとも２つ以上の受信シンボル系列について、位相と振幅を調整することで、ビームを生成する。なお、ビーム生成部２１１−１とビーム生成部２１１−２とは異なるビームを生成するものとする。例えば、ビーム生成部２１１−１では、所望信号に対してビームを向けるようなビームを生成し、ビーム生成部２１１−２では、干渉信号に対してヌルを向けるようなビームを生成する。ビーム生成部２１１−１，２１１−２でビーム生成処理された受信シンボル系列を、第１の遅延部２０４、第２の遅延部２１３に出力する。

第１の遅延部２０４は、受信シンボル系列をビーム生成された受信シンボル系列に置き換えて処理を行う。なお、図１１では、ビーム生成部２１１−１，２１１−２の出力を１つとしているが、出力の数を１に限定するものではない。ビーム生成部２１１−１，２１１−２からの出力が複数の場合、第１の遅延部２０４と第２の遅延部２１３は、出力の数と同数設けられる。また、ビーム生成部２１１は２つとしているが、これにより生成するビームの数を限定するものではない。ビーム生成を行わず、このまま第１の遅延部２０４に出力するものがあってもよい。複数のビームを生成する場合、第１の遅延部２０４はビーム生成部２１１の出力個数にビーム生成部２１１の個数を乗じた個数分設けられる。行列乗算部２０５、伝送路推定値乗算部２０６、伝送路推定値減算部２０７、およびＳＩＮＲ計算部２０８はそれぞれビーム生成部２１１と同数設けられており、ＳＩＮＲ計算部２０８から出力されるＳＩＮＲは判定部２１２に出力される。

判定部２１２は、２つのＳＩＮＲ計算部２０８から受信する２つのＳＩＮＲのうち、良好なものに対応するビームの種類をビーム選択情報としてビーム選択部２１４に出力する。なお、ビーム選択情報の生成には閾値を用いて、一方のビームを選択しやすくしてもよい。第２の遅延部２１３はビーム選択情報の生成による処理遅延分、ビーム生成後の受信シンボル系列を遅延させる。第２の遅延部２１３で遅延させたビーム生成後の受信シンボル系列は、ビーム選択部２１４が受信する。

ビーム選択部２１４は、判定部２１２から受信するビーム選択情報に基づき、２つの第２の遅延部２１３から受信するビーム生成後の受信シンボル系列のうち一方を選択する。選択されたビーム生成後の受信シンボル系列を復調部２１０に出力する。これにより、復調部２１０では、複数のビーム生成された受信シンボル系列のうち、ＳＩＮＲが良好な系列を選択して復調処理を行うことが可能である。

なお、実施の形態３では、既知シンボル系列が既知の場合を想定したが、図７に示す無線通信システム１００ａの移動局２１と移動局２２とを組み合わせた構成にしてもよい。また、上記実施の形態１から３では、基地局に送信装置、移動局に受信装置を持つ構成としたが、基地局に受信装置、移動局に送信装置を持つ構成、または、基地局、移動局ともに送信装置と受信装置とをそれぞれ持つ構成でもよい。基地局に受信装置を持つ場合、既知シンボル系列タイミングは制御装置から受信してもよい。また、移動局に送信装置を持つ場合、送信する既知ビット系列は、移動局ごとにあらかじめ設定してよい。また、ＳＩＮＲ計算結果に応じて、複数の中から選択してもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，２ 既知シンボル系列、３，４ データシンボル系列、１０，１０−１，１０−２ 基地局、１０Ｅ，１０−１Ｅ，１０−２Ｅ 通信エリア、２０，２１，２２ 移動局、３０，３１ 制御装置、１００，１００ａ，１００ｂ 無線通信システム、１０１ 第１の選択部、１０２ マッピング部、１０３ 差動時空間符号化部、１０４，２０２ 無線部、１０５，１０５−１，１０５−２，２０１，２０１−１，２０１−２ アンテナ、２０３，２０３−１，２０３−２ 既知信号検出部、２０４ 第１の遅延部、２０５，２０５−１，２０５−２ 行列乗算部、２０６ 伝送路推定値乗算部、２０７ 伝送路推定値減算部、２０８ ＳＩＮＲ計算部、２０９ 第２の選択部、２１０ 復調部、２１１，２１１−１，２１１−２ ビーム生成部、２１２ 判定部、２１３ 第２の遅延部、２１４ ビーム選択部、３００ 制御回路、３００ａ プロセッサ、３００ｂ メモリ。

Claims (10)

1. 差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む受信信号を入力し、前記既知系列を用いて差動時空間ブロック符号化されたブロック単位の伝送路の推定値である伝送路推定値を算出する算出部と、
   連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値を乗算することで、信号電力を計算する伝送路推定値乗算部と、
   前記信号電力を用いて前記受信信号の信号電力対干渉雑音電力比を計算する計算部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記受信装置は、
   連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値の差分を計算することで、雑音電力を計算する伝送路推定値減算部を備え、
   前記計算部は、
   前記雑音電力を用いて前記信号電力対干渉雑音電力比を計算することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記受信信号に挿入された既知系列を検出し、前記算出部が伝送路推定値を算出するタイミングを決定する既知信号検出部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記算出部は、
   前記伝送路推定値を複数のブロック間で平均化することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の受信装置。
5. 前記信号電力対干渉雑音電力比を基に受信信号に含まれた既知系列の種類を判定する選択部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の受信装置。
6. 前記受信信号を変換することで得られる受信シンボル系列を用いてビームを生成する２つ以上のビーム生成部と、
   ２つ以上の前記ビームから前記信号電力対干渉雑音電力比が大きいビームを選択するビーム選択部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の受信装置。
7. 差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む信号を送信する送信装置と、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の受信装置と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
8. 差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む受信信号を入力し、前記既知系列を用いて差動時空間ブロック符号化されたブロック単位の伝送路の推定値である伝送路推定値を算出する第１のステップと、
   連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値を乗算することで、信号電力を計算する第２のステップと、
   前記信号電力を用いて前記受信信号の信号電力対干渉雑音電力比を計算する第３のステップと、
   を含むことを特徴とする無線通信方法。
9. 受信装置を制御するための制御回路であって、
   差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む受信信号における前記既知系列を用いて差動時空間ブロック符号化されたブロック単位の伝送路の推定値である伝送路推定値を算出する処理と、
   連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値を乗算することで、信号電力を計算する処理と、
   前記信号電力を用いて前記受信信号の信号電力対干渉雑音電力比を計算する処理と
   を前記受信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
10. 受信装置を制御するためのプログラムであって、
    差動時空間ブロック符号方式が適用された１つ以上の既知系列を含む受信信号における前記既知系列を用いて差動時空間ブロック符号化されたブロック単位の伝送路の推定値である伝送路推定値を算出する処理と、
    連続する２つのブロックのそれぞれの前記伝送路推定値を乗算することで、信号電力を計算する処理と、
    前記信号電力を用いて前記受信信号の信号電力対干渉雑音電力比を計算する処理と
    を前記受信装置に実行させることを特徴とするプログラム。

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