JP7076666B2 - 送信装置、基地局、無線通信システム、送信方法、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

Description

本開示は、複数の信号を同時に送信する送信装置、基地局、無線通信システム、送信方法、制御回路および記憶媒体に関する。

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、ダイバーシチ技術が適用される場合がある。たとえば、送信ダイバーシチの一つである時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Space－Time Block Coding）を適用したＳＴＢＣ方式の無線通信の場合、送信装置は、送信系列に対してＳＴＢＣを行い、直交した複数の系列を生成する。そして、送信装置は、生成した複数の系列を異なるアンテナで送信する。ＳＴＢＣ方式の無線通信では、受信側でフルダイバーシチ利得を得ることができる。

ＳＴＢＣ方式の無線通信（以下、単に「ＳＴＢＣ方式」と記載する）では、複数のシンボルを１つの送信ブロックとして扱う。一般的に、ＳＴＢＣ方式では、アンテナ数と１つの送信ブロックとして扱うシンボル数とが関連付けられる。たとえば、アンテナ数が２のＳＴＢＣ方式では、２シンボルを１つの送信ブロックとする。ＳＴＢＣ方式の受信装置は、受信したＳＴＢＣシンボル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、ＳＴＢＣによるダイバーシチの効果を得ることができ、かつ伝送路情報の推定が不要な方式として、ＳＴＢＣの送信ブロック単位で差動符号化を行う差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ：Differential Space－Time Block Coding）方式が存在する。たとえば、アンテナ数が２のＤＳＴＢＣ方式の場合、送信装置は、２シンボルを１つの送信ブロックとして２×２の行列を生成し、連続する２つの送信ブロックの行列間で差動符号化を行う。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を行うことで、復調を行う（非特許文献１参照）。

Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ ａｎｄ Ｈ．Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ，"Ａ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ"，ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＮ ＳＥＬＥＣＴＥＤ ＡＲＥＡＳ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ．１８，ＮＯ．７，ＪＵＬＹ ２０００．

複数の基地局を設置して無線通信システムを構築する場合、基地局と移動局とが通信できないエリアが発生しないように各基地局を配置することが望ましい。この場合、各基地局と移動局とが通信可能なエリアである通信エリア同士が一部重複するように各基地局を配置することになる。しかしながら、複数の基地局から同じ周波数で同じ信号を送信する場合、複数の基地局のそれぞれの通信エリア同士が重なる場所において、各基地局から送信された信号が等電力かつ逆位相で合成された状態で移動局に到達するという問題、すなわち、移動局が受信する信号の電力が低下する、いわゆるビート干渉が発生し、通信性能が低下するという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、無線通信システムにおいてビート干渉が発生するのを抑制することが可能な送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、本開示は、複数の基地局を含んで構成される無線通信システムの基地局が備える送信装置であって、送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピング部と、変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する差動時空間ブロック符号化部と、を備える。また、送信装置は、差動時空間ブロック符号化部における差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを、無線通信システムを構成する他の基地局において差動時空間ブロック符号化処理が初期化されるタイミングと異なるタイミングで有効にする初期化フラグ生成部を備える。

本開示にかかる送信装置は、無線通信システムにおいてビート干渉が発生するのを抑制することができる、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例を示す図 実施の形態１にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる送信装置の動作を示すフローチャート 四位相偏移変調によるマッピングの一例を示す図 実施の形態１にかかる送信装置がＤＳＴＢＣ処理を初期化するタイミングの一例を示す図 実施の形態１にかかる各基地局の送信装置がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第１の例を示す図 実施の形態１にかかる各基地局の送信装置がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第２の例を示す図 実施の形態１にかかる各基地局の送信装置がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第３の例を示す図 実施の形態１にかかる各基地局の送信装置がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第４の例を示す図 実施の形態１にかかる送信装置を実現するハードウェアの一例を示す図 実施の形態１にかかる移動局が備える受信装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる各基地局の送信装置がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの一例を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかる送信装置、基地局、無線通信システム、送信方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。

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例を示す図である。本実施の形態にかかる無線通信システム１は、通信エリア１０－１Ｅを形成する基地局１０－１と、通信エリア１０－２Ｅを形成する基地局１０－２と、移動局２０と、基地局１０－１および基地局１０－２を制御する制御装置３０と、を備える。なお、以下の説明では、基地局１０－１と基地局１０－２とを区別する必要が無い場合、これらを、基地局１０と称する場合がある。

図１に示す無線通信システム１において、基地局１０－１が送信する信号の周波数と基地局１０－２が送信する信号の周波数とは同一である。また、基地局１０－１の通信エリア１０－１Ｅと基地局１０－２の通信エリア１０－２Ｅの一部が重複している。

２台の基地局１０は、制御装置３０からの制御に基づき、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無線で送信する。各基地局１０は、制御装置３０から同一の送信ビット系列を同じタイミングで受け取るものとする。

移動局２０は、基地局１０から送信された情報を受信する。

制御装置３０は、基地局１０－１および１０－２に対し、フレームごとに、送信ビット系列、フレーム番号および初期化情報を送信する。

ここで、基地局１０－１と基地局１０－２とは同期して信号を送信する。たとえば、ＧＰＳ（Global Positioning System）の時刻情報を基に基地局１０－１と基地局１０－２とが同期して信号を送信する。なお、基地局１０－１と基地局１０－２とが同期する方法を、これに限定するものではない。例えば、制御装置３０が基地局１０－１および１０－２に対して同期用の信号を送信し、この信号に基づいて基地局１０－１と基地局１０－２とが同期して信号を送信してもよい。

なお、図１では、無線通信システム１が、２台の基地局１０と、１台の移動局２０とを含む構成としているが、基地局１０の数および移動局２０の数をこれに限定するものではない。

図２は、実施の形態１にかかる基地局１０が備える送信装置の構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態にかかる送信装置１００は、送信ビット系列を変調シンボルとして複素平面上にマッピングするマッピング部１０１と、変調シンボルに対して差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ）を行い、ＤＳＴＢＣシンボルを生成する差動時空間ブロック符号化部１０２と、差動時空間ブロック符号化部１０２に対してＤＳＴＢＣ処理の初期化を指示するための初期化フラグを生成する初期化フラグ生成部１０３と、ＤＳＴＢＣシンボルに基づいて送信信号を生成する無線部１０４－１および１０４－２と、無線部１０４－１から入力される信号を送信するアンテナ１０５－１と、無線部１０４－２から入力される信号を送信するアンテナ１０５－２と、を備える。

次に、送信装置１００の動作について説明する。図３は、実施の形態１にかかる送信装置１００の動作を示すフローチャートであり、このフローチャートは、より詳細には、制御装置３０から受け取った１フレーム分の送信ビット系列をＤＳＴＢＣ符号化して送信する動作を示す。送信装置１００は、制御装置３０から１フレーム分の送信ビット系列を受信すると、図３のフローチャートが示す動作を実行する。

送信装置１００においては、まず、マッピング部１０１が、制御装置３０から入力される送信ビット系列を、複素数で表されるシンボルにマッピングして変調シンボルを生成する（ステップＳ１１）。マッピング部１０１は、変調シンボルを生成すると、これを差動時空間ブロック符号化部１０２に出力する。マッピング部１０１で使用するマッピング方式には、たとえば、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）を使用する。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、ＱＰＳＫにおける変調シンボルの配置は図４に示す通りとなる。すなわち、マッピング部１０１は、マッピングの対象とする送信ビット２ビットの値が“００”の場合、図４の“Ａ：（０，０）”の信号点にマッピングを行う。同様に、マッピング部１０１は、マッピングの対象とする送信ビット２ビットの値が“０１”の場合は図４の“Ａ：（０，１）”の信号点にマッピングを行い、マッピングの対象とする送信ビット２ビットの値が“１０”の場合は図４の“Ａ：（１，０）”の信号点にマッピングを行い、マッピングの対象とする送信ビット２ビットの値が“１１”の場合は図４の“Ａ：（１，１）”の信号点にマッピングを行う。なお、図４は、四位相偏移変調によるマッピングの一例を示す図である。

送信装置１００が使用する変調方式は何でもよく、ＱＰＳＫに限定するものではない。また、図２では制御装置３０から送信装置１００のマッピング部１０１に送信ビット系列を入力し、マッピング部１０１が変調シンボル系列を生成する構成としたが、変調シンボル系列そのものを制御装置３０から入力してもよい。この場合、マッピング部１０１は経由せずに差動時空間ブロック符号化部１０２に変調シンボル系列を入力する。

差動時空間ブロック符号化部１０２は、マッピング部１０１から変調シンボルを受け取ると、フレームの最初の処理か否か、すなわち、フレームの先頭の変調シンボルを受け取ったか否かを確認する（ステップＳ１２）。フレームの最初の処理ではない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、差動時空間ブロック符号化部１０２は、ＤＳＴＢＣ処理を行う（ステップＳ１５）。一方、フレームの最初の処理の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、差動時空間ブロック符号化部１０２は、初期化フラグ生成部１０３から入力される初期化フラグが有効か否かを確認する（ステップＳ１３）。差動時空間ブロック符号化部１０２は、初期化フラグが無効の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ＤＳＴＢＣ処理を行う（ステップＳ１５）。一方、初期化フラグが有効の場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、差動時空間ブロック符号化部１０２は、ＤＳＴＢＣ処理を初期化し（ステップＳ１４）、その後、ＤＳＴＢＣ処理を行う（ステップＳ１５）。

ここで、差動時空間ブロック符号化部１０２の動作の詳細、具体的には、ＤＳＴＢＣ処理、および、ＤＳＴＢＣ処理の初期化について、説明する。

差動時空間ブロック符号化部１０２は、マッピング部１０１から変調シンボルが入力されると差動時空間ブロック符号化を行い、差動時空間ブロック符号化後のシンボル系列をＤＳＴＢＣシンボルとして無線部１０４－１および１０４－２に出力する。

具体的には、差動時空間ブロック符号化部１０２は、マッピング部１０１から入力される変調シンボル２シンボルを１つのブロックとして変調シンボル行列Ｓ［ｋ］を生成し、下記の式（１）～式（３）に示す通り、変調シンボル行列Ｓ［ｋ］と１ブロック前のＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ－１］を乗算し、ＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ］を生成する。ここで、ｋは整数でありブロック番号（ｋ＝１，２，…）を示している。差動時空間ブロック符号化部１０２は、生成したＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ］を、２つのＤＳＴＢＣシンボルに分解し、それぞれを無線部１０４－１および１０４－２に出力する。

式（３）において、ｓ［ｋ，１］およびｓ［ｋ，２］はマッピング部１０１から入力される変調シンボル２シンボルを表す。また、ｓ^*［ｋ，１］およびｓ^*［ｋ，２］はそれぞれ、ｓ［ｋ，１］およびｓ［ｋ，２］の共役複素をとったものである。

式（１）に示す通り、差動時空間ブロック符号化部１０２が生成したＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ］は、次のブロックに対するＤＳＴＢＣ処理で必要となる。そのため、差動時空間ブロック符号化部１０２は、生成したＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ］を、無線部１０４－１および１０４－２に出力するとともに、次回のＤＳＴＢＣ処理のために保持しておく。

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、差動時空間ブロック符号化部１０２は、たとえば、ｃ［ｋ，１］およびｃ［ｋ，２］の２要素のみを行列演算により算出し、符号の入替および共役複素を行い残りの要素ｃ^*［ｋ，１］および－ｃ^*［ｋ，２］を求めるようにして演算量を削減してもよい。

差動時空間ブロック符号化部１０２は、ＤＳＴＢＣシンボルとして、無線部１０４－１にｃ［ｋ，１］、－ｃ^*［ｋ，２］の順番で出力するとともに、無線部１０４－２にｃ［ｋ，２］、ｃ^*［ｋ，１］の順番で出力する。

差動時空間ブロック符号化部１０２は、最初の演算処理、および、ＤＳＴＢＣ処理を初期化した後に初めて行う演算処理においては、式（１）のＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ－１］として、式（４）に示すＤＳＴＢＣ行列Ｃ［０］を使用する。

例えば、ブロック番号ｋがｋ₀のときにＤＳＴＢＣ処理を初期化する場合、ＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ₀］は式（５）で表される。

図３に示すように、差動時空間ブロック符号化部１０２は、フレームの先頭の変調シンボルを受け取った場合、初期化フラグ生成部１０３から入力される初期化フラグが有効か否かを確認し、初期化フラグが有効の場合、ＤＳＴＢＣ処理を初期化する。すなわち、差動時空間ブロック符号化部１０２は、前回のＤＳＴＢＣ処理で生成し、保持しておいたＤＳＴＢＣ行列Ｃ［ｋ］の代わりに、ＤＳＴＢＣ行列Ｃ［０］を使用して、ＤＳＴＢＣ処理を行うようにする。

初期化フラグ生成部１０３は、制御装置３０から入力されるフレーム番号および初期化情報に基づいて初期化フラグを生成し、差動時空間ブロック符号化部１０２に初期化フラグを出力する。初期化情報はフレームごとに初期化の有無を示す情報である。初期化情報は、たとえば、図５に示すタイミングで初期化を行うように指示する情報である。図５は、実施の形態１にかかる送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理を初期化するタイミングの一例を示す図である。図５に示す例では、送信開始時に、すなわち、基地局１０を構成する送信装置１００が送信動作を開始する時に差動時空間ブロック符号化を初期化し、その後、フレーム番号が偶数のときにフレームの先頭で差動時空間ブロック符号化を初期化する。図５に示す例の場合、制御装置３０がフレーム＃１、フレーム＃２およびフレーム＃４のそれぞれの送信ビット系列とともに送信する初期化情報は「初期化あり」を示し、その他のフレームの送信ビット系列とともに送信する初期化情報は「初期化なし」を示す。なお、ここではフレームごとに制御装置３０が初期化情報を送信するものとしたが、送信開始時に１度だけ初期化情報を送信するようにしてもよい。この場合、初期化情報は、どの番号のフレームの先頭で差動時空間ブロック符号化を初期化するかを示す情報となる。

初期化フラグ生成部１０３は、初期化情報が「初期化あり」を示す場合、差動時空間ブロック符号化部１０２に出力する初期化フラグを‘１’に設定し、初期化情報が「初期化なし」を示す場合、差動時空間ブロック符号化部１０２に出力する初期化フラグを‘０’に設定する。初期化フラグに設定する値は逆であってもよい。

ここで、本実施の形態にかかる無線通信システム１においては、基地局１０－１が備える送信装置１００における初期化フラグと基地局１０－２が備える送信装置１００における初期化フラグとが同時に有効にならないように、制御装置３０は基地局１０－１と基地局１０－２に異なる初期化情報を送信する。制御装置３０は、たとえば、図６に示すように、基地局１０－１ではフレーム番号が偶数のときにフレームの先頭で初期化フラグが有効となり、基地局１０－２ではフレーム番号が奇数のときにフレームの先頭で初期化フラグが有効となるような初期化情報を生成して基地局１０－１および１０－２へ送信する。図６は、実施の形態１にかかる各基地局１０の送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第１の例を示す図である。

図６のフレーム番号が２のときのフレーム先頭のブロック番号をｋ₂、フレーム番号が３のときのフレーム先頭のブロック番号をｋ₃とする。図６に示すように、基地局１０－１ではブロック番号がｋ₂のとき、基地局１０－２ではブロック番号がｋ₃のときに、それぞれ初期化したとする。フレーム番号が３のときのあるブロック番号ｔにて、基地局１０－１で生成されるＤＳＴＢＣ行列をＣ₁［ｔ］、基地局１０－２で送信されるＤＳＴＢＣ行列をＣ₂［ｔ］とすると、Ｃ₁［ｔ］およびＣ₂［ｔ］は、それぞれ式（６）および式（７）で表される。

ここで、Ｃ₁［ｋ₃－１］≠Ｃ［０］の場合は式（８）が成り立つ。

式（８）より、基地局１０－１および１０－２のそれぞれにおいて異なるフレームの先頭でＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うことで、基地局１０－１からの送信信号と基地局１０－２からの送信信号とを異なる信号にすることができる。送信信号が異なる場合、ビート干渉による受信信号電力の低下を抑制できる。

図６では、基地局１０－１および１０－２のそれぞれにおいて送信開始時にフレームの先頭で初期化を行うため、フレーム番号が１のフレームでは基地局１０－１および１０－２から同じ信号が送信されるが、フレーム番号が２以降のフレームでは、基地局１０－１において初期化を行うフレームと基地局１０－２において初期化を行うレームとが異なるため、基地局１０－１からの送信信号と基地局１０－２からの送信信号とを異なる信号にすることができる。

ビート干渉による受信信号電力の低下を抑制するには、基地局１０－１および１０－２のそれぞれにおいて初期化を行うフレームが異なればよい。図６に示す例では基地局１０－１と基地局１０－２とがフレームの先頭で交互に初期化を行うようにしているが、たとえば、図７に示すように、フレームの途中で初期化を行うようにしてもよい。図７は、実施の形態１にかかる各基地局１０の送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第２の例を示す図である。

また、必ずしもフレーム番号に基づいて初期化を行う必要はなく、図８に示すように時刻情報を用いて周期的に初期化を行うようにしてもよい。たとえば、時刻情報はＧＰＳにて取得することが可能であり、この場合、初期化情報は、初期化を行うフレーム番号を示す情報ではなく、初期化を行う時刻の情報となる。図８は、実施の形態１にかかる各基地局１０の送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第３の例を示す図である。さらに、必ずしも各基地局１０が周期的に初期化を行う必要もなく、図９に示すように基地局１０－１のみ、フレーム番号が２のフレームの先頭で初期化を行い、以降は初期化を行わないようにしてもよい。図９は、実施の形態１にかかる各基地局１０の送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの第４の例を示す図である。

このように、基地局１０－１の送信装置１００および基地局１０－２の送信装置１００は、送信ビット系列の送信動作において、ＤＳＴＢＣ処理の初期化を異なるタイミングで行えばよい。

図３の説明に戻り、無線部１０４－１および１０４－２は差動時空間ブロック符号化部１０２から入力されるＤＳＴＢＣシンボル系列に対し、波形整形、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換、アップコンバート、増幅処理などを実行して送信信号を生成し、生成した送信信号をアンテナ１０５－１および１０５－２から移動局２０に送信する（ステップＳ１６）。なお、無線部１０４－１および１０４－２が行う処理は一般的な処理であり、本実施の形態にかかる無線通信システム１を限定するものではない。また、本実施の形態では、ＤＳＴＢＣが送信ダイバーシチ技術であることから２送信アンテナ用の構成としたが、無線部１０４－１およびアンテナ１０５－１からなる送信ブロックと、無線部１０４－２およびアンテナ１０５－２からなる送信ブロックとのうち、いずれか一方の送信ブロックのみを備える構成としてもよい。この場合、差動時空間ブロック符号化部１０２が出力するＤＳＴＢＣシンボル系列は１つのアンテナから送信される。

次に、１フレームの送信が終了したか、すなわち、１フレーム分の送信ビット系列の送信が終了したかを、例えばマッピング部１０１が確認する（ステップＳ１７）。１フレームの送信が終了していない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、送信装置１００の各部はステップＳ１１およびこれに続く各処理を繰り返す。１フレームの送信が終了した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、送信装置１００は動作を終了する。

ここで、送信装置１００を実現するハードウェアについて説明する。送信装置１００のマッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３は、これらの各部として動作する専用の処理回路で実現してもよいし、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）で実現してもよい。専用の処理回路は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。また、ＣＰＵを用いてマッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３を実現する場合、送信装置１００は、図１０に示すＣＰＵ４００およびメモリ４０１からなる制御回路を備える。図１０は、実施の形態１にかかる送信装置１００を実現するハードウェアの一例を示す図である。メモリ４０１には、マッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３のそれぞれの機能が記述されたプログラムが格納される。ＣＰＵ４００は、メモリ４０１に格納されているプログラムを実行することにより、マッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３として動作する。なお、マッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３の一部を専用の処理回路で実現し、残りを図１０に示すＣＰＵ４００およびメモリ４０１で実現してもよい。無線部１０４－１および１０４－２は送信機で実現される。

つづいて、図２に示す送信装置１００が送信する信号を受信する受信装置、すなわち、上記の移動局２０が備える受信装置について説明する。

図１１は、実施の形態１にかかる移動局２０が備える受信装置の構成例を示す図である。なお、図１１に示す受信装置２００は、一般的なＤＳＴＢＣ送信ダイバーシチの送信信号を受信する受信装置である。

本実施の形態にかかる受信装置２００は、信号を受信するアンテナ２０１と、受信信号から受信シンボルを生成する無線部２０２と、受信シンボルに対して差動時空間ブロック復号を行う差動時空間ブロック復号部２０３と、差動時空間ブロック復号された受信シンボルからビットを生成するデマッピング部２０４とを備える。なお、図１１では、一例として、受信装置２００が１本のアンテナ２０１を備える構成を示したが、アンテナの数をこれに限定するものではない。アンテナ２０１の数が複数の場合、無線部２０２も複数必要となる。本実施の形態では、受信装置２００のアンテナ２０１が１本の場合について説明する。

アンテナ２０１は、送信装置１００が送信した信号を受信する。無線部２０２は、アンテナ２０１から入力される受信信号に対し、増幅、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、波形整形など、複素数で表される受信シンボルを生成するまでの一般的な処理を行う。無線部２０２は、生成した受信シンボルを差動時空間ブロック復号部２０３に出力する。

差動時空間ブロック復号部２０３は、無線部２０２から入力される受信シンボル２シンボルｒ［ｋ，１］およびｒ［ｋ，２］を１つのブロックとして、式（９）に示すように受信シンボル行列Ｒ［ｋ］を生成する。

差動時空間ブロック復号部２０３は、次に、式（１０）に示すようにＲ［ｋ］とＲ［ｋ－１］のエルミート転置行列Ｒ^Ｈ［ｋ－１］を乗算して推定シンボル行列Ｓ（ハット）［ｋ］を生成し、デマッピング部２０４に出力する。

式（１０）において、ｓ（ハット）［ｋ，１］は、ｓ［ｋ，１］に対する推定シンボルであり、ｓ（ハット）［ｋ，２］は、ｓ［ｋ，２］に対する推定シンボルである。なお、差動時空間ブロック復号部２０３は、次回の復号処理におけるｓ（ハット）［ｋ＋１，１］およびｓ（ハット）［ｋ＋１，２］の計算のために、ｒ［ｋ，１］およびｒ［ｋ，２］を保持しておく。

なお、式（１０）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、差動時空間ブロック復号部２０３は、たとえば、ｓ（ハット）［ｋ，１］およびｓ（ハット）［ｋ，２］の２要素のみを行列演算により算出し、符号の入替および共役複素を行い残りの要素ｓ（ハット）^*［ｋ，１］および－ｓ（ハット）^*［ｋ，２］を求めるようにして演算量を削減してもよい。

デマッピング部２０４は、差動時空間ブロック復号部２０３から入力された推定シンボルｓ（ハット）［ｋ，１］およびｓ（ハット）［ｋ，２］を複素数からビットにデマッピングし、受信ビットを出力する。たとえば、送信装置１００のマッピング部１０１がＱＰＳＫに従ったマッピングを行った場合、デマッピング部２０４は、ｓ（ハット）［ｋ，１］の実部、ｓ（ハット）［ｋ，１］の虚部、ｓ（ハット）［ｋ，２］の実部およびｓ（ハット）［ｋ，２］の虚部、のそれぞれが０以上の場合は０を割り当て、０より小さい場合は１を割り当てる。

なお、受信装置２００の差動時空間ブロック復号部２０３およびデマッピング部２０４は、上述した送信装置１００のマッピング部１０１、差動時空間ブロック符号化部１０２および初期化フラグ生成部１０３と同様に、専用の処理回路で実現してもよいし、ＣＰＵおよびメモリで実現してもよい。無線部２０２は受信機で実現される。

ここで、それぞれが上述した送信装置１００を備え、ＤＳＴＢＣ処理を初期化するフレームが異なる２つの基地局１０－１および１０－２から送信される信号を、受信装置２００を備える移動局２０が受信する場合について考える。ブロック番号ｔにおける基地局１０－１の２本のアンテナと移動局２０のアンテナとの間の伝送路情報をｈ_１［ｔ，１］およびｈ_１［ｔ，２］、ブロック番号ｔにおける基地局１０－２の２本のアンテナと移動局２０のアンテナとの間の伝送路情報をｈ_２［ｔ，１］およびｈ_２［ｔ，２］とすると、受信シンボル行列Ｒ［ｔ］は式（１１）～式（１４）で表される。なお、式（１１）における行列Ｎ［ｔ］は雑音成分を表す。

雑音成分を無視すると、受信シンボル行列Ｒ［ｔ］は、式（１５）のように展開できる。

ここで、ブロック番号ｔ－１の信号を受信してからブロック番号ｔの信号を受信するまでの間に伝送路情報が変動しないと仮定すると、式（１６）が導出される。

式（１６）から上記の式（１０）が導出されるため、ＤＳＴＢＣ処理を異なるフレームで初期化する２台の送信装置１００（基地局１０－１，基地局１０－２）から送信された信号を同時に受信装置２００（移動局２０）が受信しても、一方の送信装置１００から信号を受信した場合と同一の方法で推定シンボル行列Ｓ（ハット）［ｋ］を計算できる。

以上説明したように、実施の形態１にかかる無線通信システム１において、２台の基地局１０の送信装置１００は、それぞれ異なるフレーム番号のフレームで差動時空間ブロック符号化の初期化を行う。すなわち、２台の基地局１０の送信装置１００は、ＤＳＴＢＣ処理を異なるタイミングで初期化する。このため、複数の基地局１０からそれぞれ異なる信号を送信することができ、移動局２０において複数の基地局１０の送信信号が合成されて受信される場合に受信電力が低下するビート干渉を抑制することができる。また、移動局２０を構成する受信装置２００は、送信アンテナ数が２のＤＳＴＢＣ方式の一般的な受信装置であり、新たな処理を特に追加することなく、送信装置１００が送信する信号を受信することができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、基地局の数を２つとしたものであるが、次に基地局の数を３つとした場合の実施形態を説明する。

図１２は、実施の形態２にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態にかかる無線通信システム１ａは、通信エリア１１－１Ｅを形成する基地局１１－１と、通信エリア１１－２Ｅを形成する基地局１１－２と、通信エリア１１－３Ｅを形成する基地局１１－３と、移動局２１と、基地局１１－１、基地局１１－２および基地局１１－３を制御する制御装置３１と、を備える。なお、以下の説明では、基地局１１－１～１１－３を区別する必要が無い場合、これらを、基地局１１と称する場合がある。

図１２に示す無線通信システム１ａにおいて、基地局１１－１～１１－３のそれぞれが送信する信号の周波数は同一である。また、基地局１１－１～１１－３のそれぞれの通信エリア１１－１Ｅ～１１－３Ｅの一部が重複している。

３台の基地局１１は、制御装置３１からの制御に基づき、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で送信する。各基地局１１は、制御装置３１から同一の送信ビット系列を同じタイミングで受け取るものとする。

移動局２１は、基地局１１から送信された情報を受信する。

制御装置３１は、基地局１１－１～１１－３に対し、フレームごとに、送信ビット系列と、基地局１１－１～１１－３を制御する制御情報とを送信する。制御装置３１が送信する制御情報は、実施の形態１で説明した制御装置３０が送信する制御情報と同様に、フレーム番号および初期化情報を含む。なお、基地局１１－１～１１－３は、同一の情報を送信するものとする。

基地局１１－１～１１－３は、制御装置３１からの制御情報に基づき同期して送信信号を送信する。なお、基地局１１－１～１１－３の同期方法については、これに限定されない。たとえば、ＧＰＳ情報を基に基地局１１－１～１１－３が同期してもよい。

なお、図１２では、無線通信システム１ａが、３台の基地局１１と、１台の移動局２１とを含む構成としているが、基地局１１の数および移動局２１の数をこれに限定するものではない。本実施の形態では、無線通信システム１ａを構成する基地局１１が３台、移動局２１が１台であるものとして説明を行う。

図１２に示す例では、移動局２１の位置は、基地局１１－１の通信エリア１１－１Ｅ、基地局１１－２の通信エリア１１－２Ｅ、および基地局１１－３の通信エリア１１－３Ｅが重複した地点である。そのため、移動局２１における受信信号は、基地局１１－１からの送信信号と基地局１１－２からの送信信号と基地局１１－３からの送信信号が合成された信号となる。

３台の基地局１１は、実施の形態１にかかる無線通信システム１の基地局１０と同様に、図２に示す構成の送信装置１００を備える。基地局１１が備える送信装置１００の動作は、基地局１０が備える送信装置１００と同様である。また、移動局２１は、実施の形態１にかかる無線通信システム１の移動局２０と同様に、図１１に示す構成の受信装置２００を備える。移動局２１が備える受信装置２００の動作は、移動局２０が備える受信装置２００と同様である。

上述したように、実施の形態１にかかる無線通信システム１では、２台の基地局１０において送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を異なるタイミングで行うよう、制御装置３０が各基地局１０を制御する。これに対して、実施の形態２にかかる無線通信システム１ａは３台の基地局１１で構成されるため、制御装置３１は、例えば、図１３に示すように、３台の基地局１１において送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を実行するフレームが重ならないよう、各基地局１１を制御する。図１３は、実施の形態２にかかる各基地局１１の送信装置１００がＤＳＴＢＣ処理の初期化を行うタイミングの一例を示す図である。

図１３に示す例では、基地局１１－Ｘ（X=1,2,3）のそれぞれは、フレーム番号をＹ（Y=1,2,3,…）としたき、式（１７）を満たすフレーム番号Ｙのフレームの先頭でＤＳＴＢＣ処理を初期化する。

図１３に示す例では、基地局１１－１～１１－３のそれぞれにおいて、送信開始時に、すなわち、送信装置１００が送信動作を開始する時に、フレーム＃１の先頭で差動時空間ブロック符号化を初期化し、その後、フレームごとに、基地局１１－１、基地局１１－２、基地局１１－３の順番で、基地局１１－１～１１－３が差動時空間ブロック符号化の初期化を繰り返し行う。そのため、フレーム＃１では基地局１１－１～１１－３のすべてが同じ信号を送信し、フレーム＃２では、基地局１１－２および基地局１１－３が同じ信号を送信するが、フレーム＃３以降では、基地局１１－１～１１－３がそれぞれ異なる信号を送信するようになる。

図１２に示す例では、移動局２１の位置を基地局１１－１の通信エリア１１－１Ｅと基地局１１－２の通信エリア１１－２Ｅと基地局１１－３の通信エリア１１－３Ｅが重複した地点としたが、これらの通信エリア１１－１Ｅ、１１－２Ｅおよび１１－３Ｅのうち２つのみが重複した地点でもビート干渉が発生する。

図１３に示す通り初期化した場合、通信エリア１１－１Ｅと通信エリア１１－２Ｅのみが重複した地点では、フレーム＃２以降で基地局１１－１からの送信信号と基地局１１－２からの送信信号が異なる信号となり、ビート干渉を抑制できる。同様に、通信エリア１１－１Ｅと通信エリア１１－３Ｅのみが重複した地点では、フレーム＃２以降で基地局１１－１からの送信信号と基地局１１－３からの送信信号が異なる信号となり、ビート干渉を抑制できる。また、通信エリア１１－２Ｅと通信エリア１１－３Ｅのみが重複した地点では、フレーム＃３以降で基地局１１－２からの送信信号と基地局１１－３からの送信信号が異なる信号となり、ビート干渉を抑制できる。

以上から、無線通信システム１ａは、通信エリア１１－１Ｅ、通信エリア１１－２Ｅおよび通信エリア１１－３Ｅのうち少なくとも２つ以上の通信エリアが重複する地点で発生するビート干渉を抑制できる。

ここで、無線通信システムを構成する基地局の数がＮの場合、基地局１１－Ｘ（X=１,2,…,N）では、式（１８）を満たすフレーム番号Ｙのフレームの先頭でＤＳＴＢＣ処理を初期化する。これにより、図１２に示す基地局１１の数が３の場合の例と同様に、Ｎ個の通信エリアのうち少なくとも２つ以上の通信エリアが重複する地点で発生するビート干渉を抑制できる。

以上説明したように、実施の形態２にかかる無線通信システム１ａにおいては、基地局１１が３台以上の場合に、基地局１１ごとに異なるブロック番号のブロックで差動時空間ブロック符号化の初期化を行う。すなわち、無線通信システム１ａを構成する複数の基地局１１の送信装置１００は、それぞれ、ＤＳＴＢＣ処理を異なるタイミングで初期化する。このため、複数の基地局１１からそれぞれ異なる信号を送信することができ、移動局２１において複数の基地局１１の送信信号が合成されて受信される場合に受信電力が低下するビート干渉を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、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、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。

１，１ａ 無線通信システム、１０－１，１０－２，１１－１，１１－２，１１－３ 基地局、１０－１Ｅ，１０－２Ｅ，１１－１Ｅ，１１－２Ｅ，１１－３Ｅ 通信エリア、２０，２１ 移動局、３０，３１ 制御装置、１００ 送信装置、１０１ マッピング部、１０２ 差動時空間ブロック符号化部、１０３ 初期化フラグ生成部、１０４－１，１０４－２，２０２ 無線部、１０５－１，１０５－２，２０１ アンテナ、２００ 受信装置、２０３ 差動時空間ブロック復号部、２０４ デマッピング部。

Claims (13)

1. 複数の基地局を含んで構成される無線通信システムの前記基地局が備える送信装置であって、
   送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピング部と、
   前記変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する差動時空間ブロック符号化部と、
   前記差動時空間ブロック符号化部における差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを、前記無線通信システムを構成する他の基地局において差動時空間ブロック符号化処理が初期化されるタイミングと異なるタイミングで有効にする初期化フラグ生成部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記初期化フラグ生成部は、前記無線通信システムを構成する基地局のそれぞれを制御する制御装置から受信する制御情報に基づいて前記初期化フラグを有効にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記制御情報は、前記初期化フラグを有効にするフレームのフレーム番号を示す、
   ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 前記制御情報は、前記初期化フラグを有効にする時刻を示す、
   ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
5. 前記差動時空間ブロック符号化部は、前記初期化フラグが有効の場合に前記差動時空間ブロック符号化処理を初期化する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の送信装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の送信装置を備える、
   ことを特徴とする基地局。
7. それぞれが送信装置を備える複数の基地局と、
   複数の前記基地局を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記送信装置は、
   送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピング部と、
   前記変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する差動時空間ブロック符号化部と、
   前記差動時空間ブロック符号化部における差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを生成する初期化フラグ生成部と、
   を備え、
   前記制御装置は、複数の前記基地局のそれぞれが備える前記送信装置において、前記初期化フラグ生成部がそれぞれ異なるタイミングで前記初期化フラグを有効にするよう制御する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
8. 前記制御装置は、前記初期化フラグを有効にするフレームのフレーム番号を示す制御情報を前記初期化フラグ生成部へ送信する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記制御装置は、前記初期化フラグを有効にする時刻を示す制御情報を前記初期化フラグ生成部へ送信する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
10. 前記差動時空間ブロック符号化部は、前記初期化フラグが有効の場合に前記差動時空間ブロック符号化処理を初期化する、
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の無線通信システム。
11. 複数の基地局を含んで構成される無線通信システムの前記基地局が備える送信装置が実行する送信方法であって、
    送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピングステップと、
    前記変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
    前記符号化ステップで生成した差動時空間ブロック符号を送信する送信ステップと、
    前記符号化ステップにおける差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを、前記無線通信システムを構成する他の基地局において差動時空間ブロック符号化処理が初期化されるタイミングと異なるタイミングで有効にする初期化フラグ生成ステップと、
    を含むことを特徴とする送信方法。
12. 複数の基地局を含んで構成される無線通信システムの前記基地局が備える送信装置を制御する制御回路であって、
    送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピングステップと、
    前記変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
    前記符号化ステップで生成した差動時空間ブロック符号を送信する送信ステップと、
    前記符号化ステップにおける差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを、前記無線通信システムを構成する他の基地局において差動時空間ブロック符号化処理が初期化されるタイミングと異なるタイミングで有効にする初期化フラグ生成ステップと、
    を前記送信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
13. 複数の基地局を含んで構成される無線通信システムの前記基地局が備える送信装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    前記プログラムは、
    送信ビット系列を変調して変調シンボルを生成するマッピングステップと、
    前記変調シンボルを差動時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
    前記符号化ステップで生成した差動時空間ブロック符号を送信する送信ステップと、
    前記符号化ステップにおける差動時空間ブロック符号化処理を初期化するための初期化フラグを、前記無線通信システムを構成する他の基地局において差動時空間ブロック符号化処理が初期化されるタイミングと異なるタイミングで有効にする初期化フラグ生成ステップと、
    を前記送信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。

Images