JPWO2010032554A1 - 送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

送信ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換して複数の送信周波数を用いて送信する送信装置であって、送信信号系列を複数のブロックに分割する分割部１２と、ブロックにプリコーディング処理を行い、プリコーディング処理後のブロックをさらにサブブロックに分割するサブブロック生成部１３と、サブブロックを送信周波数に割り当てた周波数信号を生成する周波数割当部１４と、周波数信号を時間信号に変換する逆ＤＦＴ処理部１５と、を備え、時間信号を送信ディジタル信号とする。

Description

本発明は、周波数分割多元接続を採用する通信システムにおける送信装置および受信装置に関する。

ディジタル無線通信における信号送信方式の一例であるＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式は、高い送信電力効率と高い周波数利用効率とを実現できる。ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いて信号送信を行う送信機は、一般に、離散フーリエ変換および逆離散フーリエ変換を行う機能を持つ。はじめに、送信信号シンボル系列に対して離散フーリエ変換を実行することにより、送信シンボル系列の周波数領域データを作成する。その後、送信シンボル系列の周波数領域データを、システム帯域内の所定の周波数に割当てる。そして、割当てた結果に逆離散フーリエ変換を行うことでＳＣ−ＦＤＭＡ送信信号を作成する。

また、近年、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を拡張した手法として、１つの送信機内に、異なる周波数帯に対応した複数のＳＣ−ＦＤＭＡ送信系統を持つ技術が開示されている（たとえば、下記非特許文献１参照）。この技術では、各々のＳＣ−ＦＤＭＡ送信系統が生成したＳＣ−ＦＤＭＡ送信信号を合成して、この合成信号を送信することにより、広帯域なシステムに対応することができる。例えば下記の非特許文献１で開示されている。

Nokia Siemens Networks，Nokia，"R1-082609：Uplink Multiple Access for LTE-Advanced"，3GPP TSG RAN WG1 Meeting #53bis Warsaw，Poland，June 30−July 4, 2008.

しかしながら、上記従来の技術によれば、送信機内に存在する各ＳＣ−ＦＤＭＡ送信系統は、それぞれ所定の周波数帯に対してのみ信号を割り当て可能な構成である。このため、広いシステム帯域幅を有効利用できない、という問題点があった。

また、上記従来の技術では、最終的に送信機から送信される信号は、複数のＳＣ−ＦＤＭＡ送信信号の合成信号となるため、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が高くなる、という問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＡＰＲを抑圧しながら、広いシステム帯域を有効に利用できる送信装置および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、本発明は、送信ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換して複数の送信周波数を用いて送信する送信装置であって、送信信号系列を１以上の個数のブロックに分割するブロック分割手段と、前記ブロックに対してプリコーディング処理を行うプリコーディング手段と、前記プリコーディング処理後のブロックをさらにサブブロックに分割するサブブロック分割手段と、前記サブブロックを前記送信周波数に割り当てた周波数信号を生成する周波数割当手段と、前記周波数信号を時間信号に変換する逆離散フーリエ変換手段と、を備え、前記時間信号を前記送信ディジタル信号とすることを特徴とする。

この発明によれば、送信機が、情報ビット系列を複数系統のブロックに分割し、ブロック毎に符号化処理、シンボル生成処理、およびＤＦＴ処理を用いて、複数の周波数領域のブロックに変換し、さらに、周波数領域のブロックを、それぞれ複数のサブブロックに分割し、サブブロックをシステム帯域内の所望の周波数に割り当てるようにしたので、ＰＡＰＲを抑圧しながら、広いシステム帯域を有効に利用できる、という効果を奏する。

図１は、送信装置の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の送信機の送信信号生成部の構成例を示す図である。 図３は、サブブロック生成部の構成例を示す図である。 図４は、周波数割当部の処理の一例の概念を示す図である。 図５は、参照信号生成部の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１のフレーム構成例を示す図である。 図７は、実施の形態１の受信機の構成例を示す図である。 図８は、伝送路推定処理部の構成例を示す図である。 図９は、受信信号処理部の構成例を示す図である。 図１０は、実施の形態２の送信機のサブブロック生成に関連する構成要素の構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態２の受信機の受信信号処理部の結合処理に関連する構成要素の構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態３の送信機のサブブロック生成部の機能構成例を示す図である。 図１３は、周波数領域のブロックに対する巡回拡張処理の一例を示す図である。 図１４は、周波数領域での信号成分の整形処理の一例を示す図である。 図１５は、実施の形態３の受信機の受信信号処理部の機能構成例を示す図である。 図１６は、実施の形態４の送信機の機能構成例を示す図である。 図１７は、実施の形態４の送信信号生成部の構成例を示す図である。 図１８は、実施の形態４の分割部が実施する情報ビット系列の分割の一例を示す図である。 図１９は、レイヤーマッピング部の処理例を示す図である。 図２０は、周波数割当部による周波数割当の例を示す図である。 図２１は、実施の形態４の受信機の機能構成例を示す図である。 図２２は、実施の形態４の受信信号処理部の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる送信装置および受信装置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は、本発明にかかる送信装置（以下、送信機と呼ぶ）の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の送信装置は、本発明の特徴的な構成要素である送信信号生成部１と、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換部２と、高周波処理部３と、送信アンテナ４と、で構成される。

送信信号生成部１は、送信機から受信装置（以下、受信機と呼ぶ）に対して伝達したい情報を含む情報ビット系列と、送信機の動作を制御する制御用信号と、に基づいてベースバンドのディジタル送信信号系列を生成し、Ｄ／Ａ変換部２へ出力する。Ｄ／Ａ変換部２では、入力されたベースバンドのディジタル送信信号系列をアナログ送信信号へ変換し、高周波処理部３へ出力する。高周波処理部３は、入力されたアナログ送信信号に対して、アップコンバート等の所定の高周波信号処理を施し、高周波アナログ送信信号を生成する。最終的に、高周波アナログ送信信号は、送信アンテナ４を介して送信される。

つづいて、本発明の特徴である、送信信号生成部１の構成例と動作について詳細に説明する。図２は、本実施の形態の送信機の送信信号生成部１の構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の送信信号生成部１は、制御部１１と、分割部１２と、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍ（Ｍは１以上の整数）と、周波数割当部１４と、逆ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）処理部１５と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１６と、フレーム生成部１７と、参照信号生成部１８と、で構成される。また、送信信号生成部１へ入力される情報ビット系列は、分割部１２へ入力される。

はじめに、制御部１１は、送信信号生成部１の各構成要素へ出力するパラメータを作成する。具体的には、図２の例では、制御部１１は、分割部１２が情報ビット系列をブロックに分割する際の分割数Ｍを決定して分割部１２に通知する。また、制御部１１は、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍがそれぞれ用いる符号化方法や変調方式と、各ブロックに対して後述するサブブロックに分割する処理で必要となるサブブロック分割数Ｌと、を決定してそれぞれ対応するサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍに通知する。また、制御部１１は、周波数割当部１４および参照信号生成部１８に対してはシステム帯域内で送信機が信号送信に使用する周波数（以下、使用周波数という）を含む情報（以下、使用周波数情報という）を通知する。各構成要素が実施する具体的な処理内容については後述する。

分割部１２は、入力された情報ビット系列をＭ個のブロックに分割する処理を実行する。Ｍの具体的な数値は、制御部１１から通知される。Ｍ個の各ブロックは、対応するサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍへ出力される。

つぎに、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍの構成例について説明する。図３は、サブブロック生成部１３−１の構成例を示す図である。Ｍ個のサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍは、同一の構成をとるため、代表して、サブブロック生成部１３−１の構成例を図３に例示している。図３に示すように、本実施の形態のサブブロック生成部１３−１は、符号化処理部２１と、シンボル生成部２２と、ＤＦＴ処理部２３と、サブブロック分割部２４と、で構成される。

分割部１２から入力されたブロックは符号化処理部２１へ入力され、制御部１１から入力される符号化方法，変調方式，サブブロック分割数Ｌのパラメータは、それぞれ、符号化処理部２１，シンボル生成部２２，サブブロック分割部２４へ入力される。

符号化処理部２１は、入力されたブロックに対して、制御部１１から通知される符号化方法に従い誤り訂正符号化を行い、符号化ビット系列を生成する。具体的な符号化方法については、たとえば、良く知られている畳み込み符号や、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号等、任意の方法が適用できる。また、符号化率等に関する制限もない。また、図３の例には示していないが、必要に応じて、符号化ビット系列の並びを入れ替えるインタリーブ処理を含んでも良い。生成された符号化ビット系列は、シンボル生成部２２へ出力される。

シンボル生成部２２は、入力された符号化ビット系列に対して、制御部１１から通知された変調方式に従いシンボル系列を生成する。ここで用いられる変調方式としては、どのような変調方式を用いてもよいが、たとえば、１シンボルで２ビットを表現するＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や、１シンボルで４ビットを表現できる１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の、公知の変調方式を適用することができる。生成されたシンボル系列は、ＤＦＴ処理部２３へ出力される。

ＤＦＴ処理部２３は、入力された、１ブロック分のシンボル系列に対して、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，離散フーリエ変換）を実行し、周波数領域のブロックを生成する。周波数領域のブロックは、サブブロック分割部２４へ出力される。ＤＦＴ処理部２３の処理は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で実施されるプリコーディング処理に相当する。したがって、ＤＦＴ処理部２３をプリコーディング手段と考えることができる。なお、プリコーディング処理は、これに限らず、どのようなプリコーディング処理を実施してもよい。

サブブロック分割部２４は、制御部１１から通知されるサブブロック分割数Ｌに基づき、入力された周波数領域のブロックを、Ｌ個のサブブロックに分割する。分割により生成されたＬ個のサブブロックは、図２の周波数割当部１４へ出力される。

周波数割当部１４は、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍから入力された、Ｍ個のサブブロックを、制御部１１から通知される使用周波数情報に基づいて所定の使用周波数に配置し（割り当て）、システム帯域内の使用周波数以外の周波数にはゼロを配置する処理を行う。

図４は、周波数割当部１４の処理の一例の概念を示す図である。図４では、Ｍ＝２かつ、各ブロックのサブブロック分割数をＬ＝２とした場合を例示している。周波数割当部１４の処理イメージを図示する。図４のブロック１００−１，１００−２は、それぞれ図２のサブブロック生成部１３−１，１３−２のＤＦＴ処理部２３で生成された周波数領域のブロックを示している。また、サブブロック１０１−１，１０１−２は、サブブロック生成部１３−１のサブブロック分割部２４がブロック１００−１を分割することにより生成したサブブロックを示し、サブブロック１０２−１，１０２−２は、サブブロック生成部１３−２のサブブロック分割部２４がブロック１００−２を分割することにより生成したサブブロックを示している。

サブブロック１０３−１〜１０３−４は、それぞれサブブロック１０１−１，１０１−２，１０２−１，１０２−２が周波数割当部１４により所定の周波数帯に割り当てられた後のサブブロックを示している。図４の例では、サブブロック生成部１３−１〜１３−２のＤＦＴ処理部２３によって生成された２つの周波数領域のブロック（１００−１および１００−２）は、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍにおけるサブブロック分割部２４で、それぞれ、２つのサブブロックに分割される（１０１−１と１０１−２、１０２−１と１０２−２、など）。したがって、ここではＭ＝２としているため、結果的に、周波数割当部１４へ受け渡されるサブブロックは４つになる。

周波数割当部１４は、入力された４つのサブブロックを、制御部１１から通知される使用周波数に配置し、システム帯域内のその他の周波数帯には何も信号を配置しないという処理を行う（１０３−１〜１０３−４）。最終的に、周波数割当部１４は、システム帯域全体に相当する周波数領域信号を図２の逆ＤＦＴ処理部１５へ出力する。

逆ＤＦＴ処理部１５は、入力されたシステム帯域全体に相当する周波数領域信号に対して逆ＤＦＴの処理を行うことにより時間領域の送信信号系列を生成する。逆ＤＦＴ処理部１５は、処理結果である時間領域の送信信号系列をＣＰ付加部１６へ出力する。

ＣＰ付加部１６は、時間領域の送信信号系列の最後尾を複製し時間領域の送信信号系列の先頭にＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）として付加する。ＣＰの長さは、たとえば、マルチパス伝搬に起因する遅延波の最大遅延時間より長くなるように設定する。ＣＰ付加部１６は、ＣＰ付加後の時間領域の送信信号系列をフレーム生成部１７へ出力する。

一方、参照信号生成部１８は、これまでに説明してきた情報ビット系列に対する処理とは異なり、送信機と受信機との間で既知である参照信号を生成する。この参照信号は、受信機が、送信機と受信機との間の無線伝送路の応答を測定するために用いる。なお、無線伝送路の応答にはインパルス応答や周波数伝達関数などが含まれる。

図５は、参照信号生成部１８の構成例を示す図である。図５に示すように本実施の形態の参照信号生成部１８は、既知シンボル生成部３１と、周波数割当部３２と、逆ＤＦＴ処理部３３と、ＣＰ付加部３４と、を備えている。なお、図２の制御部１１から入力される、使用周波数情報は、周波数割当部へ入力される。以下、図５を用いて、参照信号生成部１８の動作例を詳細に説明する。

はじめに、既知シンボル生成部３１は、あらかじめ送信機と受信機の双方で保持している既知シンボルを、周波数割当部３２へ出力する。周波数割当部３２は、制御部１１から通知される、使用周波数情報に基づき既知シンボル生成部３１から入力される既知シンボルをシステム帯域内の使用周波数に配置し、システム帯域内の使用周波数以外の周波数には何も信号を配置しないという処理を行い、処理後のシステム帯域幅全体に相当する周波数領域信号を逆ＤＦＴ処理部３３へ出力する。

逆ＤＦＴ処理部３３は、図２の逆ＤＦＴ処理部１５と同様に、入力された周波数領域信号に対して逆ＤＦＴの処理を行うことにより時間領域の参照信号を生成する。そして、逆ＤＦＴ処理部１５は、時間領域の参照信号をＣＰ付加部３４へ出力する。その後、ＣＰ付加部３４は、時間領域の参照信号の最後尾をＣＰとして先頭に複製し、図２のフレーム生成部１７へ出力する。

図２のフレーム生成部１７は、ＣＰ付加部１６から入力されたＣＰ付加後の時間領域の送信信号系列と、参照信号生成部１８から入力されたＣＰ付加後の時間領域の参照信号と、を所定のフレーム構成になるように配置する。図６は、本実施の形態のフレーム構成例を示す図である。図６の送信信号系列２００−１〜２００−１２は、１２個のＣＰ付加後の時間領域の送信信号系列を示し、参照信号２０１−１，２０１−２は２個のＣＰ付加後の時間領域の参照信号を示している。また、図６の濃い塗りつぶしの部分は、既知シンボルが割り当てられている周波数を示し、薄い塗りつぶし部分はサブブロックが割り当てられている部分を示し、塗りつぶされていない部分は信号が割り当てられていない周波数を示している。

図６では、横方向に時間を、縦方向に各時間領域信号の周波数成分を示している。フレーム生成部１７へ入力されるＣＰ付加後の時間領域の送信信号系列と、ＣＰ付加後の時間領域の参照信号と、は、時間方向に多重化されて１つのフレームを構成している。また、前述したように、送信信号系列と参照信号は、同じ周波数（使用周波数）に各々の信号成分が割り当てられている。フレーム生成部１７の処理結果は、図１のＤ／Ａ変換部２へ出力され、前述したようにＤ／Ａ変換部２および高周波処理部で所定の処理が施された後、送信アンテナ４から送出される。

つづいて、本実施の形態の受信機の動作について説明する。図７は、本実施の形態の受信機の構成例を示す図である。図７に示すように本実施の形態の受信機は、受信アンテナ４１と、高周波処理部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、フレーム分割部４４と、伝送路推定処理部４５と、受信信号処理部４６と、制御部４７と、で構成される。図７を用いて、本実施の形態の受信機の動作概要を説明する。

受信アンテナ４１は、高周波アナログ信号を受信し、高周波処理部４２は、高周波アナログ信号に対してベースバンドへのダウンコンバート等の所定の高周波信号処理を施してベースバンドアナログ受信信号とし、Ａ／Ｄ変換部４３が、ベースバンドアナログ受信信号をベースバンドディジタル受信信号に変換する。以降では、ベースバンドディジタル受信信号を受信フレームと呼ぶことにする。Ａ／Ｄ変換部４３は、受信フレームをフレーム分割部４４へ出力する。

フレーム分割部４４は、受信フレームを、送信信号系列が配置されている部分（以下、受信信号系列という）と、参照信号が配置されている部分（以下、受信参照信号という）と、に分離し、それぞれ受信信号処理部４６，伝送路推定処理部４５へ出力する。伝送路推定処理部４５は、受信参照信号を用いて信号が伝搬してきた無線伝送路の応答を推定し、推定結果を受信信号処理部４６へ出力する。

受信信号処理部４６は、受信信号系列と無線伝送路の応答の推定結果とに基づいて後述する復調処理および復号処理を実行し、最終的に、情報ビット系列の推定値を出力する。受信信号処理部４６および伝送路推定処理部４５の詳細な処理内容は後述する。一方、制御部４７は、伝送路推定処理部４５および受信信号処理部４６が所定の信号処理を実行するために必要なパラメータを決定して通知する。図７の例では、伝送路推定処理部４５に対しては、パラメータとして、ブロック分割数Ｍと、各ブロックのサブブロック分割数Ｌと、システム帯域で送信機が信号送信に使用する周波数（使用周波数）に関する情報と、が通知される。受信信号処理部４６に対しては、前記パラメータに加えて、各ブロックが用いる符号化方法や変調方式に関するパラメータも通知される。以降では、伝送路推定処理部４５および受信信号処理部４６の動作例について、詳細に説明する。

図８は、伝送路推定処理部４５の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の伝送路推定処理部４５は、ＣＰ除去部５１と、ＤＦＴ処理部５２と、周波数選択部５３と、乗算処理部５４−１〜５４−Ｍと、で構成される。伝送路推定処理部４５に入力される受信参照信号は、ＣＰ除去部５１に入力され、制御部４７から入力されるパラメータは、周波数選択部５３に入力される。

また、伝送路推定処理部４５は、送信機と受信機の間の無線伝送路の周波数伝達関数を出力する。以下、伝送路推定処理部４５の処理について詳細に説明する。

ＣＰ除去部５１は、受信参照信号からＣＰを除去し、その結果をＤＦＴ処理部５２へ出力する。ＤＦＴ処理部５２は、受信参照信号に対してＤＦＴを実行することにより周波数領域の受信参照信号を生成し、生成した受信参照信号を周波数選択部５３へ出力する。

周波数選択部５３は、制御部４７より通知される、使用周波数情報とブロック分割数Ｍとサブブロック分割数Ｌとに基づき、入力された周波数領域の受信参照信号から既知シンボルが割り当てられている周波数の信号のみ抽出し、乗算処理部５４−１〜５４−Ｍへ出力する。ここで、前述の送信機の動作で説明したように、送信機では参照信号とする既知シンボルを、サブブロックが割当てられている周波数と同じ周波数に配置していることとする。以下、周波数選択部５３から乗算処理部５４−１〜５４−Ｍへ出力される信号を、「サブブロック毎の受信参照信号」と呼ぶこととする。

乗算処理部５４−１〜５４−Ｍは、参照信号として送信される既知シンボルをあらかじめ保持していることとする。乗算処理部５４−１〜５４−Ｍは、既知シンボルの複素共役をとり、それぞれに入力された「サブブロック毎の受信参照信号」に乗算し、乗算結果を、既知シンボルを２乗した値で除算する処理を行う。

以下、数式を用いてより詳細に説明する。ｉ番目の周波数の受信信号，送信された既知シンボルをそれぞれｘ，ｄで表現することとする。また、ｉ番目の周波数における無線伝送路の周波数伝達関数，雑音成分をそれぞれｈ，ｎで表すこととする。このとき、以下の式（１）が成り立つ。
ｘ＝ｈｄ＋ｎ …（１）

したがって、前述の乗算処理部５４−１〜５４−Ｍの処理を実行すると、ｉ番目の周波数における処理結果は以下の式（２）で表現できる。
ｄ^*ｘ／｜ｄ｜²＝ｈ＋ｄ^*ｎ／｜ｄ｜² …（２）
ここで、ｄ^*は、ｄの複素共役を表す。

上記式（１）および（２）からわかるように、以上の処理によって、対象となっている周波数における無線伝送路の周波数伝達関数ｈの推定値を得ることができる。乗算処理部５４−１〜５４−Ｍが算出した無線伝送路の周波数伝達関数は、それぞれ受信信号処理部４６へ出力される。

次に、受信信号処理部４６の動作について詳細に説明する。図９は、受信信号処理部４６の構成例を示す図である。図９に示すように本実施の形態の受信信号処理部４６は、ＣＰ除去部６１と、ＤＦＴ処理部６２と、周波数選択部６３と、等化処理部６４と、サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍと、逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｍと、ビット変換部６７−１〜６７−Ｍと、復号部６８−１〜６８−Ｍと、結合部６９で構成される。

受信信号処理部４６に入力される受信信号系列はＣＰ除去部６１に入力され、伝送路推定処理部４５の処理結果である無線伝送路の周波数伝達関数は等化処理部６４に入力される。また、制御部４７から入力されるパラメータのうち、使用周波数情報は周波数選択部６３へ、ブロック分割数Ｍは周波数選択部６３、サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍおよび結合部６９へ、各ブロックのサブブロック分割数Ｌは周波数選択部６３およびサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍへ、各ブロックに対応する変調方式はビット変換部６７−１〜６７−Ｍへ、各ブロックに対応する符号化方法は復号部６８−１〜６８−Ｍへ、それぞれ入力される。

はじめに、ＣＰ除去部６１は、受信信号系列の先頭からＣＰを除去し、ＣＰ除去後の受信信号系列をＤＦＴ処理部６２へ出力する。ＤＦＴ処理部６２は、ＣＰ除去後の受信信号系列から入力された信号に対してＤＦＴを実行することにより受信信号系列のシステム帯域全体に渡る周波数成分を計算し、周波数領域の受信信号を得る。

周波数選択（抽出）部６３は、制御部４７から通知される、使用周波数情報とブロック分割数Ｍとサブブロック分割数Ｌに基づき、周波数領域の受信信号から送信機がサブブロックに割り当てた周波数の信号のみを抽出し、抽出した周波数領域の受信信号を等化処理部６４に出力する。

等化処理部６４は、入力された周波数領域の受信信号に対して信号が無線伝送路で受けたひずみを補償する処理を行う。具体的には、つぎのような処理を行う。ｉ番目の周波数における、受信信号，送信信号をそれぞれｘ，ｓで表し、ｉ番目の周波数における無線伝送路の周波数伝達関数をｈで表すこととする。更に、ｉ番目の周波数における雑音成分をｎで表すこととする。このとき、以下の式（３）が成り立つ。
ｘ＝ｈｓ＋ｎ …（３）

ここで、伝送路推定処理部４５から入力されるｈの推定値が正しいと仮定すると、以下の式（４）に示すように、ｘに対してｈの複素共役を乗算し、更にｈの２乗値で除算することで、周波数領域の送信信号推定値が得られる。
ｈ^*ｘ／｜ｈ｜²＝ｓ＋ｈ^*ｎ／｜ｈ｜² …（４）

上記式（４）の処理で得られた周波数領域の送信信号推定値は、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍが生成する周波数領域のサブブロックの推定値となる。等化処理部６４は、各周波数領域のサブブロックの推定値を、対応するサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍに対して出力する。

サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍは、制御部４７から通知されるブロック分割数Ｍおよび各ブロックのサブブロック分割数Ｌの情報に基づいて入力された周波数領域のサブブロックの推定値を結合し、サブブロック生成部１３−１〜１３−ＭのＤＦＴ処理部２３の出力である周波数領域のブロックの推定値を得る。サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍは、周波数領域のブロックの推定値を、それぞれ対応する逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｍへ出力する。

逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｍは、それぞれ入力された周波数領域のブロックの推定値に対して逆ＤＦＴを実行することにより時間領域の送信シンボルの推定値を得て、時間領域の送信シンボルの推定値を対応するビット変換部６７−１〜６７−Ｍへそれぞれ出力する。

ビット変換部６７−１〜６７−Ｍは、制御部４７から通知される各ブロックの変調方式の情報に基づき、入力された時間領域の送信シンボルの推定値から符号化ビット系列の推定値を計算し、計算結果をそれぞれ対応する復号部６８−１〜６８−Ｍへ出力する。ここで、送信シンボルの推定値から符号化ビット系列へ変換する手法は、従来知られている任意の方法を適用可能である。たとえば、送信シンボルの推定値と、変調方式で定まる信号点配置とを比較し、最も近い信号点が送信されているものと判断して対応するビットに変換する、硬判定を用いることができる。ビット変換部６７−１〜６７−Ｍは、入力された時間領域の送信シンボルの推定値全てについて符号化ビット系列に変換し、符号化ビット系列を対応する復号部６８−１〜６８−Ｍへ出力する。

復号部６８−１〜６８−Ｍは、制御部４７から通知される、各ブロックにおける符号化方法に関する情報に基づき、入力された符号化ビット系列の推定値に対して、誤り訂正復号の処理を行い、ブロックごとの情報ビット系列の推定値を得る。ここで、送信機がインタリーブ処理を実行している場合、誤り訂正復号前に所定の逆インタリーブ処理を施す。復号部６８−１〜６８−Ｍは、情報ビット系列の推定値を、結合部６９へ出力し、結合部６９は、制御部４７から通知されるブロック数Ｍに関する情報に基づき、Ｍ個のブロックの情報ビット系列の推定値を結合して、ブロックに分割される前の情報ビット系列を復元する。

このように、本実施の形態では、送信機の分割部１２が、情報ビット系列を複数系統のブロックに分割し、ブロック毎に符号化処理、シンボル生成処理、およびＤＦＴ処理を用いて、複数の周波数領域のブロックに変換する。また、サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍが、周波数領域のブロックを、それぞれさらに複数のサブブロックに分割し、周波数割当部１４がサブブロックをシステム帯域全体の任意の周波数に割り当てるようにした。このため、周波数領域のブロック間で、異なる符号化や変調方式を適用し、周波数領域のブロックをシステム帯域の所望の周波数に配置することにより高い伝送効率を実現することができる。また、サブブロックの生成方法を、周波数領域のブロックを複数のサブブロックに分割する構成としているため、ＰＡＰＲを低く抑えることができる。

一方、受信機では、周波数選択部６３が、ＤＦＴ処理後の受信信号からシステム帯域全体のなかから所定の周波数成分を抽出し、周波数領域のサブブロックを抽出する構成とした。また、等化処理部６４が、周波数領域のサブブロックに対して等化処理を行い無線伝送路のひずみを補正した後、サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍが周波数領域のサブブロックを結合し、元の周波数領域のブロックを再生するようにした。このため、上述のように、送信機が情報ビット系列から生成された複数の周波数領域のブロックを、更に複数のサブブロックに分割してサブブロックをシステム帯域全体の所望の周波数に割り当てる処理を行っている場合でも、復調および復号を行うことができる。

なお、本実施の形態では、参照信号生成部１８が、既知シンボルを、情報ビット系列から一連の処理を経て生成される周波数領域のサブブロックが割り当てられている周波数に配置する構成としたが、参照信号の生成方法はこれに限定されず、たとえば、時間領域の参照信号の波形を蓄積しておき、それを読み出す方式にすることもできる。また、参照信号と情報ビット系列とを時間多重して送信するようにしてもよい。

また、参照信号を配置する周波数についても、任意の位置にすることができる。たとえば、周波数領域のサブブロックが割り当てられている周波数とは無関係のあらかじめ決められた周波数に既知シンボルを割り当て、受信機の伝送路推定処理部４５が、既知シンボルが割り当てられていない周波数の周波数伝達関数を補間して、サブブロックが割り当てられている周波数の周波数伝達関数を求めるようにしてもよい。その他、参照信号の構成としては、考えうる全ての構成が適用可能である。

また、本実施の形態では、図４に例示したように、周波数領域のサブブロックを、番号順にシステム周波数に割り当てる構成としているが、周波数領域のサブブロックの割当方法はこれに限定されず、たとえば、異なる周波数領域のブロックから生成された、周波数領域のサブブロックを、周波数軸上で互い違いになるように配置することもできる。このような構成とすることで、たとえば、各ブロックに適用されている変調方式が異なり、要求される通信路の品質（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏや、ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ等）が一定ではないような場合に、より柔軟なサブブロック配置を実現でき、結果的に高品質で大容量な無線伝送を提供できる。

また、サブブロックを周波数軸に割当てる際に、同一のブロックから生成された複数のサブブロックが周波数軸上で離れた位置に配置されるように構成することもできる。無線伝送路の相関は、周波数が離れるほど小さくなるため、同一のブロックから生成された複数のサブブロックを周波数軸上で離れた位置に割当てることで、周波数ダイバーシチの効果が得られ、結果的に高品質伝送を実現することができる。

また、周波数領域のサブブロックは、必ずしも周波数軸上で離れて配置する必要は無く、周波数領域のサブブロック同士が隣接した周波数に割り当てられても良い。このような構成をとると、たとえば、通信品質の良い（ＳＮＲやＳＩＮＲが高い）周波数に集中的にサブブロックを割当てることができ、高品質な無線伝送を提供できる。

また、各ブロックに対して適用される符号化方法、変調方式、および、サブブロック分割数は、同一である必要は無く、ブロック毎に任意の設定にすることができる。また、図２の分割部１２が情報ビット系列を複数のブロックに分割する際には、ブロックに含まれる情報ビット数はブロック間で均一である必要はない。更に、ブロック内の各サブブロックのサイズも、それぞれ異なる値にすることができる。このような構成とすることで、様々なサイズ、所要ＳＮＲまたは所要ＳＩＮＲなどを有するサブブロックを形成でき、サブブロックを周波数に割当てる際の柔軟性が向上する。結果的に、高品質、大容量無線伝送を提供可能となる。

また、本実施の形態では、システム帯域は連続的であるような構成を仮定したが、システム帯域は必ずしも連続である必要は無く、周波数軸上で離れて存在しているサブシステム帯域を複数備えるシステムにも本発明は問題なく適用できる。

また、本実施の形態では、送信機，受信機の動作は、それぞれ制御部１１，制御部４７から通知されるパラメータに基づいて決定される構成とした。このとき、制御部１１，制御部４７から通知されるパラメータは、通信を行っている間に固定である必要は無く、システムがサポートする動作様態の範囲内であれば自由に変更することができる。たとえば、システム帯域内の比較的広い連続した周波数に渡ってＳＮＲまたはＳＩＮＲが高い状態である場合、制御部１１，制御部４７は、Ｍ＝１、Ｌ＝１と設定し、当該周波数に連続的にサブブロックを割当てるように動作する。また、ＳＮＲまたはＳＩＮＲが高い周波数がシステム帯域内に離散的に存在しており、かつ、当該周波数帯のＳＮＲまたはＳＩＮＲの値が同程度であるような状態では、Ｍ＝１とし、Ｌを２以上に設定する。

また、厳しい周波数選択性フェージングが存在し、周波数伝達関数の周波数軸上の変動が大きいような場合には、Ｍを大きな値に設定し、各ブロックで適用する変調方式や符号化方法を無線伝送路の周波数特性に適合するように細かく設定する。このような制御を行うことで、大容量伝送と送信機におけるＰＡＰＲ抑圧の双方を実現することができる。もちろん、ＭおよびＬの範囲に制限はなく、制御部１１，制御部４７は任意の組み合わせでパラメータ変更可能であることは言うまでもない。

また、このように送信機および受信機が用いるパラメータを変更するような構成とする場合、送信機の制御部１１と受信機の制御部４７は、同じパラメータを設定する必要があるが、同じパラメータを設定するための方法は任意の方式を適用することができる。たとえば、送信機が受信機に対して信号を送信するのに先立って、送信機から送信された既知信号に基づいて受信機が無線伝送路の状態を測定しておき、受信機の方から所望のパラメータを送信機に対して通知する方法や、あらかじめパラメータの組み合わせと使う順序を決めておき、その順序に従って逐次変更していく方法をとることができる。また、別な実現方法として、フレーム内に、送信機から受信機へパラメータを通知するための専用信号を多重化し、当該フレームで用いられているパラメータを、専用信号を用いて受信機に通知し、受信機の制御部４７が、パラメータ通知用の専用信号を読み取ることでパラメータを設定するという構成も考えられる。

また、本実施の形態では、送信機の逆ＤＦＴ処理部１５が、システム帯域全体に対応する時間領域の信号を生成する構成としたが、たとえば、システム帯域より小さい周波数幅に対応する複数の逆ＤＦＴ処理部を備え、それぞれの時間領域の信号をシステム帯域内の所定の周波数に割り当てるようにしてもよい。この場合、逆ＤＦＴ処理にかかる処理量を削減することが可能である。また、このような構成は、前述した、周波数軸上で離れて存在しているサブシステム帯域を複数備えるような場合に好適であり、たとえば、複数の逆ＤＦＴ処理部を、各サブシステム帯域に対応させることができる。

また、本実施の形態では、送信機および受信機が、それぞれ１本のアンテナを備える構成としたが、送信機が複数の送信アンテナを用いて本発明によって生成される無線送信信号を同時に送出する構成としてもよい。また、受信機が、複数の受信アンテナを用いて信号を受信する構成としても良い。送信機が複数の送信アンテナを用いて送信する場合、受信機では、送信アンテナごとに、送信された各々の信号を分離する必要がある。これは、たとえば、「Xu Zhu and Ross D. Murch，“Novel Frequency-Domain Equalization Architectures for a Single-Carrier Wireless MIMO System”，IEEE VTC2002-Fall，pp.874-878」に開示されているような、公知の信号分離アルゴリズムを等化処理部に適用することで達成できる。また、送信機および受信機において複数のアンテナを用いた場合、たとえばＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）やＳＦＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）、ビームフォーミングといったような、複数アンテナを用いて信号の送受信を行うシステムに適用できる各種アルゴリズムと組み合わせる構成にすることも可能である。

また、本実施の形態の構成に限定されず、送信機がブロック化した送信系列をサブブロックに分割して上記と同様の信号の送信ができる構成であればどのような構成としてもよく、また、受信機についてもサブブロック化されて送信された信号を復元できるような構成であればどのような構成としてもよい。

実施の形態２．
図１０は、本発明にかかる実施の形態２の送信機のサブブロック生成に関連する構成要素の構成例を示す図である。本実施の形態の送信機の構成は、制御部１１を制御部１１ａに替え、分割部１２およびサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍの替わりに、第一の分割部１２ａ，第二の分割部１２ｂ，第三の分割部１２ｃを備えるが、それ以外は実施の形態１の送信機と同様である。ただし、符号化処理部２１、シンボル生成部２２およびＤＦＴ処理部２３については、機能は実施の形態１と同様であるが、各構成要素の個数は後述のように実施の形態１とは異なる。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態の送信機が、実施の形態１の送信機と異なる主な点は、ブロック分割を信号生成処理の任意の位置（処理段階）で行うことができるようにしている点である。図１０の例では、第一の分割部１２ａが、制御部１１ａからの通知に基づいて送信する情報ビット系列をＡ個の情報ビットブロックに分割して、情報ビットブロックを対応する符号化処理部２１に出力する。なお、図１０では、代表して１番目のブロックに関する構成要素のみ図示しているが、Ａ個のブロックについて、それぞれ対応する符号化処理部２１および第二の分割部１２ｂを備えることとする。すなわち、符号化処理部２１および第二の分割部１２ｂをＡ個備えることとする。符号化処理部２１は、情報ビットブロック内の情報ビットに対して誤り訂正符号化を実行することにより符号化ビット系列を生成し、符号化ビット系列を第二の分割部１２ｂへ出力する。

第二の分割部１２ｂは、制御部１１ａからの通知に基づいて入力された符号化ビット系列を符号化ビットブロックに分割して、符号化ビットブロックを対応するシンボル生成部２２に出力する。このとき、Ａ個の第二の分割部１２ｂから出力される符号化ビットブロックの合計の個数をＢ個とする。図１０では、代表して１番目のブロックに関する構成要素のみ図示しているが、Ｂ個のブロックについて、それぞれ対応する符号化処理部２２および第三の分割部１２ｃを備えることとする。すなわち、符号化処理部２２および第三の分割部１２ｃをＢ個備えることとする。シンボル生成部２２は、符号化ビットブロック内の符号化ビットをシンボル系列に変換し、シンボル系列を第三の分割部１２ｃへ出力する。

第三の分割部１２ｃは、制御部１１ａからの通知に基づいて入力されたシンボル系列をシンボルブロックに分割し、シンボルブロックをＤＦＴ処理部２３へ出力する。このとき、Ｂ個の第二の分割部１２ｂから出力される符号化ビットブロックの合計の個数をＣ個とする。図１０では、代表して１番目のブロックに関する構成要素のみ図示しているが、Ｃ個のブロックについて、それぞれ対応するＤＦＴ処理部２３およびサブブロック分割部２４をそれぞれＣ個備えることとする。ＤＦＴ処理部２３は、シンボルブロックに対してＤＦＴを実行することにより周波数領域のブロックを生成し、周波数領域のブロックをサブブロック分割部２４へ出力する。サブブロック分割部２４は、周波数領域のブロックを複数の周波数領域のサブブロックに分割し、周波数割当部１４へ出力する。以降の処理は、実施の形態１と同様である。

つづいて、本実施の形態の受信機の構成および動作について説明する。実施の形態１と異なる点について説明する。図１１は、本実施の形態の受信機の受信信号処理部の結合処理に関連する構成要素の構成例を示す図である。本実施の形態の受信機の受信信号処理部は、実施の形態１の受信信号処理部４６の結合部６９の替わりに、第一の結合部６９ａ，第二の結合部６９ｂ，第三の結合部６９ｃを備えているが、それ以外は実施の形態の受信信号処理部４６と同様である。図１１では、ＣＰ除去部６１，ＤＦＴ処理部６２，周波数選択部６３，等化処理部６４を省略しているが、本実施の形態でも、実施の形態１と同様にこれらの構成要素を備えていることとする。

また、本実施の形態では、サブブロック結合部６５−１および逆ＤＦＴ処理部６６−１の１式のみを示しているが、サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｃおよび逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｃのように、それぞれＣ個備えることとする。また、本実施の形態では、ビット変換部６７−１〜６７−Ｂを第一の結合部６９ａと第二の結合部６９ｂの間に、復号部６８−１〜６８−Ａを第二の結合部６９ｂと第三の結合部６９ｃの間に配置している。図１１では、簡単のため、ビット変換部６７−１，復号部６８−１のみを示している。

つづいて、本実施の形態の受信機の受信信号処理部の動作について、実施の形態１と異なる部分について説明する。サブブロック結合部６５−１〜５−Ｃは、実施の形態１と同様に、制御部４７から通知されるサブブロック分割数の情報に基づき等化処理部６４から入力された周波数領域のサブブロックの推定値を結合し、周波数領域のブロックの推定値を生成する。そして、サブブロック結合部６５−１〜５−Ｃは、周波数領域のブロックの推定値をそれぞれ対応する逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｃに出力する。

逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｃでは、周波数領域のブロックの推定値に対して逆ＤＦＴを実行することによりシンボルブロックの推定値を得て、シンボルブロックの推定値を第一の結合部６９ａに出力する。

第一の結合部６９ａは、Ｃ個のシンボルブロックの推定値を、制御部４７から通知されるブロック分割情報（ブロック分割数Ａ，Ｂ，Ｃを含む情報）に基づいて結合し、シンボル系列の推定値を生成し、シンボル系列の推定値をそれぞれビット変換部６７−１〜６７−Ｂに出力する。

ビット変換部６７−１〜６７−Ｂは、それぞれ制御部４７から通知される変調方式に関する情報に基づき入力されたシンボル系列の推定値に含まれる各シンボルの推定値を、ビット単位の推定値に変換することにより、符号化ビットブロックの推定値を生成する。そして、符号化ビットブロックの推定値を第二の結合部６９ｂに出力される。

第二の結合部６９ｂは、Ｂ個の符号化ビットブロックの推定値を、制御部４７から通知されるブロック分割情報に基づいて結合し、符号化ビット系列の推定値を生成する。そして、符号化ビット系列の推定値を、復号部６８−１〜６８−Ａへそれぞれ出力される。

復号部６８−１〜６８−Ａは、制御部４７から通知される符号化方法に関する情報に基づき入力された符号化ビット系列に対して誤り訂正復号の処理を行い、情報ビットブロックの推定値を得る。ここで、送信機においてインタリーブ処理が行われている場合、逆の処理に相当する逆インタリーブも行う。復号部６８−１〜６８−Ａは、情報ビットブロックの推定値を第三の結合部６９ｃへ出力される。

第三の結合部６９ｃは、Ａ個の情報ビットブロックの推定値を、制御部４７から通知されるブロック分割数Ａに基づいて結合し、分割前の情報ビット系列の推定値を得る。以上のべた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

このような構成とすることで、たとえば、Ａ＝Ｍ，Ｂ＝１，Ｃ＝１とする場合には、実施の形態１と同様に符号化前の送信する情報ビット系列の段階でブロックに分割することができ、Ａ＝１，Ｂ＝Ｍ，Ｃ＝１とすれば、符号化処理後の符号化ビット列の段階でブロックに分割することができ、また、Ａ＝１，Ｂ＝１，Ｃ＝Ｍとすれば、シンボル系列の段階でブロックに分割することができる。

また、上記の例では、第一の分割部１２ａ，第二の分割部１２ｂ，第三の分割部１２ｃのいずれか１箇所で分割を行う（Ａ，Ｂ，Ｃのうちいずれか１つが２以上で、他の２つは１）ことを前提にしているが、これらのうち２箇所以上で分割するようにしてもよい。たとえば、Ａを２以上として、第一の分割部１２ａでＡ個のブロックに分割し、さらに、Ｂを２以上とし、第二の分割部１２ｂで分割された各々のブロックをＢ個に分割するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、送信機がブロック分割を行う位置を送信信号処理の任意の段階に配置できる構成とした。また、本実施の形態の受信機では、結合部を受信信号処理の各段階に配置することで、本実施の形態の送信機が分割したブロックを結合し、元の信号系列を復元できる構成とした。そのため、各ブロックのサイズや適用される符号化方法、変調方式の組み合わせにより、サブブロックに対して所要ＳＮＲまたは所要ＳＩＮＲをきめ細かく決定することが可能になり、伝送路状態に適応した高品質、大容量通信を提供することができる。また、周波数領域のサブブロックを生成するための回路をサブブロックごとに個別に用意するよりも簡易な構成で実現することができる。

実施の形態３．
図１２は、本発明にかかる送信機のサブブロック生成部の実施の形態３の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信機は、実施の形態１のサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍをそれぞれ本実施の形態のサブブロック生成部に替える以外は、実施の形態１の送信機と同様である。図１２に示すように、本実施の形態のサブブロック生成部は、図３で示した実施の形態１のサブブロック生成部１３−１〜１３−ＭにＲＲＣ(Ｒｏｏｔ Ｒａｉｓｅｄ Ｃｏｓｉｎｅ：ルートレイズドコサイン)処理部７１を追加する以外は実施の形態１のサブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍと同様である。なお、本実施の形態でも、実施の形態１と同様にサブブロック生成部はＭ個備えることとし、分割部１２から出力されるＭ個のブロックについてそれぞれ処理を行うこととする。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態では、送信機が、ＤＦＴ処理部２３の出力に対して周波数領域のフィルタリング処理（ＲＲＣ処理）を行った後にサブブロック分割部へ受け渡し、また、受信機がサブブロックを結合した結果に対して周波数領域のフィルタリング処理を実施した後に逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｍに出力する。

はじめに、本実施の形態の送信機の動作について説明する。本実施の形態では、上述のとおり、サブブロック生成部の構成が実施の形態１と異なるが、それ以外に、本実施の形態では、図２に示した制御部１１が周波数割当部１４および参照信号生成部１８へ受け渡す使用周波数情報の内容が異なる実施の形態１と異なる。本実施の形態では、後述するように周波数領域のブロックのサイズを拡張する処理（巡回拡張処理）を行う。そのため、制御部１１は、周波数割当部１４および参照信号生成部１８に対して、拡張された周波数領域のブロックサイズを使用周波数情報として通知する。

つぎに、本実施の形態のサブブロックの処理を説明する。符号化処理部２１、シンボル生成部２２、ＤＦＴ処理部２３の処理は実施の形態１と同様であり、ＤＦＴ処理部は、周波数領域のブロックをＲＲＣ処理部７１へ出力する。

ＲＲＣ処理部７１は、入力された周波数領域のブロックに対して、後述する巡回拡張処理を行い、ＲＲＣ(Ｒｏｏｔ Ｒａｉｓｅｄ Ｃｏｓｉｎｅ、ルートレイズドコサイン)フィルタによるフィルタリングを実行し、周波数領域での信号成分の整形を実行する。

図１３は、周波数領域のブロックに対する巡回拡張処理の一例を示す図である。図１３では、ブロック８１はＤＦＴ処理部２３から入力された周波数領域のブロックを示し、ブロック８２は巡回拡張処理後の周波数領域のブロックを示している。巡回拡張処理とは、具体的には周波数領域のブロック８１の先頭および最後尾からそれぞれ所定の周波数幅のデータをコピーし、周波数領域のブロック８１の先頭からコピーしたデータを周波数領域のブロック８１の後ろに付加し、周波数領域のブロック８１の最後尾からコピーしたデータを周波数領域のブロック８１の前に付加する処理である。結果的に、図１３のブロック８２として示すように、ブロック８１に対し周波数軸上でのサイズが拡張されたブロックが生成される。

なお、巡回拡張処理によって拡張される周波数幅はＲＲＣフィルタのロールオフ率によって決まる。たとえばロールオフ率１０％の場合、巡回拡張処理によって、周波数領域のブロックの先頭と最後尾に、それぞれ、周波数領域のブロックが占有する周波数帯域幅の５％に相当するデータが付加され、結果的に占有する帯域幅は１０％拡張される。

図１４は、周波数領域での信号成分の整形処理の一例を示す図である。図１４では、ブロック８３は巡回拡張処理後の周波数領域のブロックを示し、ブロック８４はＲＲＣフィルタによるフィルタリング後の周波数領域のブロックを示している。ＲＲＣフィルタのフィルタ係数算出方法は当業者によく知られており、たとえば、Ｊｏｈｎ Ｐｒｏａｋｉｓ著，“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ” ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌで開示されている方法などを適用することができる。なお、ＲＲＣフィルタのフィルタ係数算出方法はこれに限らず、一般に用いられるどのような方法を用いてもよい。

ＲＲＣ処理部７１は、ＲＲＣ処理により周波数領域での信号成分の整形を実施したブロックを、サブブロック分割部２４へ出力する。なお、ＲＲＣフィルタの代わりに、その他のフィルタを用いて信号成分の整形処理を実施してもよい。

サブブロック分割部２４は、ＲＲＣ処理部７１から入力されたブロックに対して実施の形態１と同様の分割処理を行う。具体的には、制御部１１から通知されるサブブロック分割数Ｌに基づき、入力された周波数領域のブロックを、Ｌ個のサブブロックに分割する。サブブロック分割部２４は、分割後のＬ個のサブブロックを、実施の形態１と同様に図２の周波数割当部１４へ出力される。以後、実施の形態１と同様の処理を行った後、図１の送信アンテナ４から送出される。

つぎに、本実施の形態の受信機の動作について説明する。図１５は、本実施の形態の受信機の受信信号処理部の機能構成例を示す図である。本実施の形態の受信機は、実施の形態１の受信機の受信信号処理部４６を本実施の形態の受信信号処理部に替える以外は実施の形態１の受信機と同様である。

図１５に示すように、本実施の形態の受信信号処理部は、実施の形態１の受信信号処理部４６にＲＲＣ処理部９１−１〜９１−Ｍを追加する以外は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態の受信機が実施の形態１の受信機と異なる点は、前述のように受信信号処理部の構成が異なる点と、図７に示した制御部４７が、伝送路推定処理部４５および受信信号処理部の周波数選択部６３に対して、送信機で行われた周波数領域のブロックの巡回拡張処理による使用周波数の拡大を考慮した使用周波数情報を受け渡す点と、である。

本実施の形態の受信信号処理部のサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍまでの処理は実施の形態１と同様である。サブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍは、実施の形態１と同様に周波数領域のブロックの推定値を求め、求めた周波数領域のブロックの推定値をそれぞれ対応するＲＲＣ処理部９１−１〜９１−Ｍへ出力する。

ＲＲＣ処理部９１−１〜９１−Ｍでは、入力された周波数領域のブロックの推定値に対して、送信機で適用されたＲＲＣフィルタと同じフィルタ係数を持つＲＲＣフィルタを乗算し、乗算結果から巡回拡張処理前の周波数領域のブロックに相当する周波数成分のみ取り出し、取り出した結果をそれぞれ対応する逆ＤＦＴ処理部６６―１〜６６−Ｍへ受け渡す。以降、実施の形態１の受信機と同様の処理を行い、最終的に情報ビット系列を復元する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、送信機がＤＦＴ処理部２３の処理結果に対してフィルタ処理を施した後にサブブロック分割を行う構成とした。そのため、実施の形態１に比べ送信機でのＰＡＰＲ抑圧効果を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、制御部１１が、ＲＲＣ処理部７１での巡回拡張処理を考慮した拡張された周波数領域のブロックサイズを使用周波数として通知する構成としたが、これに限定されず、たとえば、使用周波数は実施の形態１と同様に通知しておき、巡回拡張処理によって拡大される帯域幅を制御部１１が別途通知することにしてもよい。たとえば、ＲＲＣ処理部７１または制御部１１が、ＲＲＣ処理部７１が用いるＲＲＣフィルタのロールオフ率を後段のサブブロック分割部２４に通知し、サブブロック分割部２４がロールオフ率と使用周波数情報に基づいて逐一巡回拡張処理によって拡大される帯域幅を計算するようにしてもよい。

また、受信処理についても、制御部４７は、巡回拡張処理を考慮した拡張された周波数領域のブロックサイズを使用周波数として通知する替わりに、実施の形態１と同様に拡張前の使用周波数を通知し、ＲＲＣ処理部９１−１〜９１−Ｍまたは制御部４７が巡回拡張処理によって拡大される帯域幅をサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍに通知するようにしてもよい。

また、ＲＲＣフィルタのフィルタ係数は、あらかじめ送信機と受信機との間で決めた固定値を用いてもよいし、また、適宜変更する構成としてもよい。たとえば、送信機が送信データの性質や環境などに基づいてできるだけＰＡＰＲを抑圧したいと判断した場合は、ロールオフ率を大きくするように要求する信号を受信機に対して送信し、受信機が当該要求信号を受信すると、要求信号を送信してきた送信機に対して次回の送信に用いる具体的なロールオフ率を通知するような構成としてもよい。

また、上記と逆の制御も可能で、たとえば、送信機がＰＡＰＲ抑圧をそれほど必要としないと判断した場合は、受信機に対してロールオフ率を小さくするように要求する信号を受信機に対して送信し、受信機が適切なロールオフ率を当該送信機に対して通知する構成としてもよい。

さらに、フィルタ係数は送信機間で異なっていてもよい。また、送信機と受信機との間であらかじめフィルタに関する情報を共有できていれば、用いるフィルタの種類等が送信機間で異なっていてもよい。同一システム内に、フィルタを用いて送信する送信機と、フィルタを用いないで送信する送信機とが混在していてもよい。

また、本実施の形態では、フィルタ処理をＤＦＴ処理部２３とサブブロック分割部２４との間で行うようにが、これに限らず、シンボル生成部２２とＤＦＴ処理部２３の間でフィルタ処理を行う構成も可能である。この場合は、時間領域の信号に対するフィルタ処理となるため、フィルタ係数と送信シンボル系列との畳み込みによってフィルタ処理が実現できる。このときも、フィルタの一例として、ＲＲＣフィルタを用いることができる。

また、本実施の形態では、Ｍ個のサブブロック生成部（サブブロック生成部１３−１〜１３−Ｍ）に対して、それぞれ同じＲＲＣ処理部を備える構成としたが、サブブロック生成部ごとに実施するフィルタ処理を適応的に変えるようにしてもよい。たとえば、サブブロック分割部が分割する周波数領域のサブブロック分割数が２以上の場合のみＲＲＣフィルタを適用し、サブブロック分割数が１の場合にはフィルタ処理を行わない構成とすることができる。

別の例としては、周波数領域のサブブロックのサイズがあらかじめ決めておいた周波数帯域幅より大きい場合のみＲＲＣフィルタを適用する構成とすることできる。このようにサブブロック生成部が適応的にフィルタ処理の有無やフィルタ係数の設定を行うようにすると、巡回拡張処理による帯域幅拡大を最小限に抑えながら、所望のＰＡＰＲ抑圧効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の送信機のＤＦＴ処理部２３とサブブロック分割部２４の間にＲＲＣ処理部７１を追加して、本実施の形態と同様にフィルタ処理を実施するようにしてもよい。また、その場合、実施の形態２の受信機のサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｃと逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｃの間に、ＲＲＣ処理部９１−１〜９１−Ｃを追加する。

実施の形態４．
図１６は、本発明にかかる実施の形態４の送信機の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信機は、送信信号生成部１ａと、それぞれが実施の形態１のＤ／Ａ変換部２と同様の機能を有するＤ／Ａ変換部２−１〜２−Ｎ（Ｎは送信アンテナの数；２以上の整数）と、それぞれが実施の形態１の高周波処理部３と同様の機能を有する高周波処理部３−１〜３−Ｎと、送信アンテナ４−１〜４―Ｎと、で構成される。

本実施の形態では、送信機が複数のアンテナを用いて信号を送信できるように構成される場合に、送信アンテナ毎にブロック分割方法を設定できるような構成としている。本実施の形態の送信機は、図１６に示すように、送信信号生成部１ａが送信アンテナごとのＮ個の送信信号をＤ／Ａ変換部２−１〜２−Ｎに対してそれぞれ信号を受け渡しており、最終的にＮ個の送信アンテナから信号を送信できるように構成している。以下、実施の形態１と異なる点について説明する。

図１７は、送信信号生成部１ａの構成例を示す図である。図１７に示すように、本実施の形態の送信信号生成部１ａは、制御部１ｂと、分割部１２ｄと、符号化・シンボル生成処理部１１１−１〜１１１−ＭＫ（ＭＫ＝Ｍ×Ｋ：Ｋ＝１，２，…，Ｎ）と、レイヤーマッピング部１１２と、ＤＦＴ処理部２３−１〜２３−ＭＮ（ＭＮ＝Ｍ×Ｎ）と、サブブロック分割部２４−１〜２４−ＭＮと、周波数割当部１４ａと、逆ＤＦＴ・ＣＰ付加・フレーム生成部１１３−１〜１１３−Ｎと、で構成される。Ｋは、１からＮの範囲をとる整数で、複数の送信アンテナを用いて同時に送信する独立なブロック数を表す。送信アンテナ数がＮの場合、送信アンテナ数が１の場合と比較して最大でＮ倍のブロックを送信することができるようになる。以下、Ｋを符号語数と呼ぶこととする。

つぎに、本実施の形態の送信機の動作を説明する。はじめに、制御部１１ｂは、送信信号生成部１ａの各構成要素へ出力するパラメータを作成する。具体的には、図１７の例では、制御部１１ｂは、分割部１２ｄが情報ビット系列をブロックに分割する際の分割数Ｍを決定して分割部１２ｄに通知する。更に、制御部１１ｂは、分割部１２ｄに対して、符号語数Ｋも通知する。また、制御部１１ｂは、符号化・シンボル生成処理部１１１−１〜１１１−ＭＫに対して各ブロックがそれぞれ用いる符号化方法や変調方式を、レイヤーマッピング部１１２に対して送信アンテナに対するブロックの割当方法（以下、レイヤーマッピング情報とよぶ）を、それぞれ通知する。さらに、制御部１１ｂは、サブブロック分割部２４−１〜２４−ＭＮに対して周波数領域のサブブロック分割数Ｌを、周波数割当部１４ａおよび逆ＤＦＴ・ＣＰ付加・フレーム生成部１１３−１〜１１３−Ｎに対して各送信アンテナに対する使用周波数情報を、それぞれ通知する。

分割部１２ｄは、符号語数Ｋとブロック分割数Ｍとに基づき、情報ビット系列をＭＫ個のブロックに分割する。図１８は、分割部１２ｄが実施する情報ビット系列の分割の一例を示す図である。図１８に示した例では、ブロック分割数Ｍ＝２、符号語数Ｋ＝２としている。情報ビット系列はＭＫ個、すなわち４個のブロックに分割される。図１８では、説明の便宜上、ブロック分割数Ｍ＝２に起因して分割された情報ビット系列のかたまりをブロック＃１およびブロック＃２として表現し、符号語数Ｋ＝２に起因して分割された情報ビット系列のかたまりを、符号語＃１および符号語＃２として示している。

分割部１２ｄは、分割したＭＫ個のブロックを、それぞれ対応する符号化・シンボル生成処理部１１１−１〜１１１−ＭＫへ出力する。符号化・シンボル生成処理部１１１−ｊ１〜１１１−ＭＫは、それぞれ実施の形態１の送信機の符号化処理部２１およびシンボル生成部２２と同様の処理を行い、処理結果をレイヤーマッピング部１１２へ出力する。

レイヤーマッピング部１１２は、符号化・シンボル生成処理部１１１−１〜１１１−ＭＫから入力されたＭＫ個のブロックを、制御部１１ｂから通知されるレイヤーマッピング情報に基づいて、ＭＫ個のブロックを各送信アンテナに割当てる。また、レイヤーマッピング部１１２は、入力されたＭＫ個のブロック（ブロック分割数Ｍと符号語数Ｋに基づいて分割されたブロック）を、ブロック分割数Ｍとレイヤー数Ｎに基づいたブロックに変換する処理を行う。すなわち、ＭＫ個のブロックがＭＮ個のブロック（レイヤー単位のブロック）となるようにブロックの変換を行う。

図１９は、レイヤーマッピング部１１２の処理例を示す図である。図１８に示した例と同様に、ブロック分割数Ｍ＝２、符号語数Ｋ＝２を仮定している。また、送信アンテナ数Ｎ＝４としている。図１９に示した例では、各符号語に対応するブロックを２つのレイヤーに分割することによりサイズの小さいレイヤーを２つ生成することにより、２種類の符号語（符号語＃１，＃２）を４つのレイヤー（レイヤー＃１〜＃４）に対応させている。レイヤーマッピング情報には、このような符号語とレイヤーの対応付けの情報が含まれているとする。

なお、符号語とレイヤーの対応付け方法は、これに限らず任意の方法とすることができる。たとえば、各符号語に対応するブロックに含まれるシンボルのうち、偶数番目と奇数番目のシンボルを別々のレイヤーに配分するような方式をとってもよいし、符号語に対応するブロックの前半と後半をそれぞれ別のレイヤーに配分するようにしてもよい。レイヤーマッピング部１１２は、このようにして生成したＭＮ個のブロック（レイヤー単位のブロック）を、それぞれ対応するＤＦＴ処理部２３−ｒ（ｒ＝１，２，…，ＭＮ）へ出力する。

ＤＦＴ処理部２３−ｒは、入力されたレイヤー単位のブロックに対してＤＦＴを実行し、周波数領域のブロックを生成する。ＤＦＴ処理部２３−ｒは、生成した周波数領域のブロックを、サブブロック分割部２４−ｒへ出力する。

サブブロック分割部２４−ｒは、入力された周波数領域のブロックを、制御部１１ｂから通知されるサブブロック分割数Ｌに基づきＬ個のサブブロックに分割する。サブブロック分割部２４−ｒは、生成したＬ個のサブブロックを、周波数割当部１４ａへ出力する。

周波数割当部１４ａは、サブブロック分割部２４−１〜２４−ＭＮから入力されたサブブロックを、制御部１１ｂから通知される各送信アンテナに対応する使用周波数情報に基づいてシステム帯域内に割当てる処理を行う。なお、この際、周波数割当部１４ａは、システム帯域内のその他の周波数帯には何も信号を配置しない。制御部１１ｂは、たとえば、各送信アンテナに対応する使用周波数情報として、送信アンテナ毎に別な周波数帯域にサブブロックを割当てるように使用周波数情報を指示するできることができる。

図２０は、周波数割当部１４ａによる周波数割当の例を示す図である。図２０では、ブロック分割数Ｍ＝２、レイヤー数Ｎ＝４、サブブロック分割数Ｌ＝２の例を示している。図２０では、周波数割り当て１２１は送信アンテナ間で同じ周波数帯にサブブロックを割当てる例を、周波数割り当て１２２は、送信アンテナ間で異なる周波数帯にサブブロックを割当てる例を、それぞれ示している。

また、図２０では、サブブロック１２３−１，１２３−２はブロック＃１，レイヤー＃１に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１２４−１，１２４−２はブロック＃２，レイヤー＃１に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示す。また、サブブロック１２５−１，１２５−２は、ブロック＃１，レイヤー＃２に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１２６−１，１２６−２はブロック＃２，レイヤー＃２に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示す。

また、サブブロック１２７−１，１２７−２はブロック＃１，レイヤー＃３に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１２８−１，１２８−２はブロック＃２，レイヤー＃３に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１２９−１，１２９−２はブロック＃１，レイヤー＃４に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３０−１，１３０−２はブロック＃２，レイヤー＃４に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示している。

同様に、サブブロック１３１−１〜１３１−２はブロック＃１，レイヤー＃１に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３２−１，１３２−２はブロック＃２，レイヤー＃１に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示している。また、サブブロック１３３−１，１３３−２はブロック＃１，レイヤー＃２に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３４−１，１３４−２はブロック＃２，レイヤー＃２に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３５−１，１３５−２はブロック＃１，レイヤー＃３に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示している。

さらにサブブロック１３６−１，１３６−２はブロック＃２，レイヤー＃３に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３７−１，１３７−２はブロック＃１，レイヤー＃４に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示し、サブブロック１３８−１，１３８−２はブロック＃２，レイヤー＃４に対応する周波数領域のブロックから生成される２つのサブブロックを示している。

また、本実施の形態では、周波数の割当ての処理量を削減するために、システム帯域のうち各ブロックが信号送信に使用する周波数帯を限定することとする。たとえば、ブロックごとに使用する周波数帯域を定めておくこととする。周波数割当部１４ａは、最終的に、送信アンテナ４−ｇ（ｇ＝１，２，…，Ｎ）に割り当てたサブブロックを、送信アンテナ４−ｇに対応する逆ＤＦＴ・ＣＰ付加・フレーム生成部１１３−ｇへ出力する。

逆ＤＦＴ・ＣＰ付加・フレーム生成部１１３−ｇは、実施の形態１の逆ＤＦＴ処理部１５、ＣＰ付加部１６、フレーム生成部１７および参照信号生成部１８の処理と同様の処理を順次実行し、処理結果をＤ／Ａ変換部２−ｇへ出力する。なお、参照信号としては、実施の形態１で例示したものと同じものを適用することができるが、必要に応じて参照信号に用いる信号系列を送信アンテナ間で直交したものにしてもよいし、送信アンテナ間で参照信号を同時に同じ周波数を用いて送信しないように調整してもよい。以降の処理は、高周波処理部３−１〜３−Ｎ，送信アンテナ４−１〜４−Ｎの動作は実施の形態１の高周波処理部３，送信アンテナの動作とそれぞれ同様である。

図２１は、本実施の形態の受信機の機能構成例を示す図である。図２１に示すように、本実施の形態の受信機は、受信アンテナ４１−１〜４１−Ｊ（Ｊは自然数）と、高周波処理部４２−１〜４２−Ｊと、Ａ／Ｄ変換部４３−１〜４３−Ｊと、フレーム分割部４４−１〜４４−Ｊと、伝送路推定処理部４５−１〜４５−Ｊと、受信信号処理部１４０と、制御部４７ａと、で構成される。本実施の形態の受信機が実施の形態１の受信機と異なる点は、受信アンテナから伝送路推定処理部までの一連の構成要素をＪ個ずつ備え、更に受信信号処理部１４０が、送信機でＮ本の送信アンテナから同時に送信された信号を分離受信する能力を持つ点である。

制御部４７ａは、実施の形態１の制御部４７の機能に加えて、送信アンテナ毎の使用周波数の情報と、レイヤーマッピング情報と、を受信信号処理部１４０および伝送路推定処理部４５−１〜４５−Ｊに通知する。受信アンテナ４１−１〜４１−Ｊは、本実施の形態の送信機から送信された高周波アナログ受信信号を受信する。受信アンテナ４１−ｆ（ｆ＝１，２，…，Ｊ）は、受信した高周波アナログ受信信号を高周波処理部４２−ｆに出力する。以降、高周波処理部４２−ｆ，Ａ／Ｄ変換部４３−ｆ，フレーム分割部４４−ｆは、それぞれ実施の形態の高周波処理部４２，Ａ／Ｄ変換部４３，フレーム分割部４４と同様の処理を実施する。

フレーム分割部４４−ｆは、分離した受信信号系列と参照信号系列を、受信信号系列は受信信号処理部１４０へ、受信参照信号系列は対応する伝送路推定処理部４５−ｆへそれぞれ出力する。

伝送路推定処理部４５−ｆは、実施の形態１の伝送路推定処理部４５と同様に、受信参照信号系列からＣＰを除去し、その結果に対してＤＦＴを行うことで周波数領域の受信参照信号を生成する。その後、受信参照信号系列から、既知シンボルが割り当てられている周波数の信号を抽出し実施の形態１と同様に無線伝送路の周波数伝達関数を算出する。なお、本実施の形態では、送信機はＮ本の送信アンテナを備えているため、各伝送路推定処理部は、それぞれ、Ｎ本の送信アンテナに対応する既知シンボルを用いてＮ通りの異なる無線伝送路を推定する。伝送路推定処理部４５−ｆは推定したＮ通りの無線伝送路の周波数伝達関数は、受信信号処理部１４０へ出力する。

つぎに、受信信号処理部１４０の動作について詳細に説明する。図２２は、受信信号処理部１４０の構成例を示す図である。図２２に示すように、受信信号処理部１４０は、ＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−１〜１５０−Ｊと、等化処理部６４ａと、サブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮと、逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−ＭＮと、レイヤーデマッピング部１５１と、ビット変換・復号処理部１５２−１〜１５２−ＭＫと、結合部６９ｄと、で構成される。

伝送路推定処理部４５−１〜４５−Ｊから受信信号処理部１４０に入力される無線伝送路の周波数伝達関数は、等化処理部６４ａに入力される。また、制御部４７ａから入力されるパラメータのうち、送信アンテナ毎の使用周波数情報はＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−１〜１５０−Ｊへ、ブロック分割数ＭはＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−１〜１５０−Ｊ、サブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮおよび結合部６９ａへ、各ブロックのサブブロック分割数ＬはＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−１〜１５０−Ｊおよびサブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮへ、それぞれ出力される。また、制御部４７ａから入力されるパラメータのうち、各ブロックに対応する変調方式および符号化方法はビット変換・復号処理部１５２−１〜１５２−ＭＫへ、レイヤーマッピング情報はレイヤーデマッピング部１５１へ、それぞれ入力される。

ＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−ｆは、フレーム分割部４４−ｆから入力された受信信号系列に対して、送信アンテナ毎の使用周波数情報と、ブロック分割数Ｍと、サブブロック分割数Ｌと、に基づき、実施の形態１におけるＣＰ除去部６１とＤＦＴ処理部６２と同様の処理を行い、周波数領域の受信信号を生成する。ＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部１５０−ｆは、その後、当該周波数領域の受信信号から送信機がサブブロックに割り当てた周波数の信号のみを抽出し、抽出した周波数領域の受信信号を等化処理部６４ａに出力する。前述したように、本実施の形態では、送信アンテナ間で使用周波数が異なる構成もとりうる。このような場合には、少なくとも１つの送信アンテナについてサブブロックが割り当てられていれば、その周波数の信号は抽出するように処理を行う。

等化処理部６４ａは、入力された周波数領域の受信信号に対して、信号が無線伝送路で受けたひずみを補償するとともに、送信機のＮ本の送信アンテナから同時に送信された信号を分離する処理を行う。この処理は、実施の形態１の等化処理部６４で説明した処理を、複数の送受信アンテナの場合に拡張することで容易に実現できる。たとえば、ある周波数の周波数領域の受信信号をＪ本の受信アンテナに対応して並べたＪ次元の列ベクトルをＸとし、ある周波数の送信信号をＮ本の送信アンテナに対応して並べたＮ次元列ベクトルをＳとし、ある周波数の無線伝送路の周波数伝達関数を、列番号が送信アンテナ番号に対応し、行番号が受信アンテナ番号に対応するように並べた行列Ｈとし、受信アンテナで印加される雑音成分をＪ次元列ベクトルＶで表すとすると、以下の式（５）が成り立つ。
Ｘ＝ＨＳ＋Ｖ …（５）

すなわち、実施の形態１の等化処理部と同様の考え方で以下の式（６）に示す計算をすることで、信号が無線伝送路で受けたひずみの補償と、信号の分離を実現でき、Ｎ系統の周波数領域の送信信号推定値を得ることができる。
Ｈ^-1Ｘ＝Ｓ＋Ｈ^-1Ｖ …（６）

Ｎ系統の周波数領域の送信信号推定値は、それぞれ対応するサブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮへ受け渡される。サブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮ，逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−ＭＮは、実施の形態１のサブブロック結合部６５−１〜６５−Ｍ，，逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−Ｍとそれぞれ同様の処理を行う。逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−ＭＮは、処理によって得られた時間領域の送信シンボルの推定値をレイヤーデマッピング部１５１へ出力する。

レイヤーデマッピング部１５１は、制御部４７ａから受け取ったレイヤーマッピング情報に基づいて、入力された時間領域の送信シンボルの推定値を、ブロック分割数Ｍと符号語数Ｋで表される形に並べ替える。すなわち、レイヤーデマッピング部１５１は、図１７におけるレイヤーマッピング部１１２の処理と逆の処理を行う。制御部４７ａから出力されるレイヤーマッピング情報には、送信機が送信時に行った符号語とレイヤーの対応付けについての情報が含まれているとする。レイヤーデマッピング部の処理結果は、それぞれ対応するビット変換・復号処理部１５２−１〜１５２−ＭＫへ出力される。

ビット変換・復号処理部１５２−１〜１５２−ＭＫは、実施の形態１のビット変換部６７−１〜６７−Ｍおよび復号部６８−１〜６８−Ｍと同様の処理を行い、処理後のブロック毎の情報ビット系列の推定値を、結合部６９ｄに出力する。結合部６９ｄは、送信機の分割部１２ｄが実施した処理と逆の処理を行い、情報ビット系列を復元する。

このように、本実施の形態では、複数の送信アンテナから信号を送信できるようにし、さらに、送信アンテナ間で周波数領域のサブブロックの割当を独立に決定できるようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに周波数領域のサブブロックの割当方法に柔軟性が増し、結果的に高いＳＩＮＲで信号伝送が実現できる。

また、本実施の形態では、周波数割当部１４ａが制御部１１ｂから通知される各送信アンテナに対応する使用周波数情報に基づいて送信アンテナに対してサブブロックを割り当てるようにしたが、たとえば、各送信アンテナに対するサブブロックの割当を決定した後、割当方法（送信アンテナごとの使用周波数など）を送信タイミングに応じて送信アンテナ間で入れ替えるようにしてもよい。また、割当方法を入れ替えるタイミングも、たとえば送信シンボル単位や、複数の送信シンボルをまとめたスロット単位またはフレーム単位とすることができる。このような構成にすると、受信する信号の品質が平均化され、劣悪な無線伝送環境においてより良好な伝送性能を得ることができる。

また、本実施の形態では、レイヤー数を送信アンテナ数Ｎと等しく設定しているが、これに限定されず、レイヤー数を送信アンテナ数と異なる値とすることができる。この場合、レイヤーマッピング部の後段の何れかの位置で、レイヤー単位のサブブロックを送信アンテナに割当てる処理を挿入すればよい。レイヤーマッピング部１１２とこの処理を行う構成要素をまとめてマッピング手段と考えることができる。このときに、たとえばレイヤー間の位相を調整した後に合成することで送信アンテナに割当てるマルチアンテナプリコーディングの処理を適用してもよい。マルチアンテナプリコーディング処理については、一般的な手法を用いることが可能であり、例えば、３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１１Ｖ８．６．０に開示されているマルチアンテナプリコーディングの係数を用いることができる。無線伝送路に合わせて適切なプリコーディング係数を用いることで、より高い伝送性能を実現できる。

また、実施の形態３で述べたように、本実施の形態の送信機のＤＦＴ処理部２３−１〜２３−ＭＮとサブブロック分割部２４−１〜２４−ＭＮの間にＲＲＣフィルタ処理部をそれぞれ配置する構成としてもよい。この場合、ＲＲＣフィルタ処理部を配置した処理系統から生成される信号のＰＡＰＲを抑圧することが可能になる。この場合、受信機でも、サブブロック結合部６５−１〜６５−ＭＮと逆ＤＦＴ処理部６６−１〜６６−ＭＮの間にもそれぞれＲＲＣフィルタ処理部を配置する。

また、送信機の制御部１１ｂから各構成要素に通知される制御信号の内容（ブロック分割数など）を、受信機が生成し、別途用意した通信チャネルを利用して受信機から送信機に制御信号の内容を通知する構成としてもよい。この場合、受信機が複数の送信機に対して制御信号を適切に生成することにより、送信アンテナ間で周波数領域のサブブロックの割当を独立に決定できるように構成した利点を生かして、複数の送信機の送信信号をシステム帯域内で密に配置することが可能になる。

以上のように、本発明にかかる送信装置および受信装置は、周波数分割多元接続を採用する通信システムに有用であり、特に、異なる周波数帯に対応した複数のＳＣ−ＦＤＭＡ送信系統を備える送信装置を含む通信システムに適している。

１，１ａ 送信信号生成部
２，２−１〜２−Ｎ Ｄ／Ａ変換部
３，３−１〜３−Ｎ 高周波処理部
４，４−１〜４−Ｎ 送信アンテナ
１１，１１ａ，１１ｂ 制御部
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 分割部
１３−１〜１３−Ｍ サブブロック生成部
１４，１４ａ 周波数割当部
１５ 逆ＤＦＴ処理部
１６ ＣＰ付加部
１７ フレーム生成部
１８ 参照信号生成部
２１ 符号化処理部
２２ シンボル生成部
２３，２３−１〜２３−ＭＮ ＤＦＴ処理部
２４，２４−１〜２４−ＭＮ サブブロック分割部
３１ 既知シンボル生成部
３２ 周波数割当部
３３ 逆ＤＦＴ処理部
３４ ＣＰ付加部
４１，４１−１〜４１−Ｊ 受信アンテナ
４２，４２−１〜４２−Ｊ 高周波処理部
４３，４３−１〜４３−Ｊ Ａ／Ｄ変換部
４４，４４−１〜４４−Ｊ フレーム分割部
４５，４５−１〜４５−Ｊ 伝送路推定処理部
４６ 受信信号処理部
４７，４７ａ 制御部
５１，６１ ＣＰ除去部
５２，６２ ＤＦＴ処理部
５３，６３ 周波数選択部
５４−１〜５４−Ｍ 乗算処理部
６４，６４ａ 等化処理部
６５−１〜６５−ＭＮ サブブロック結合部
６６−１〜６６−ＭＮ 逆ＤＦＴ処理部
６７−１〜６７−Ｍ ビット変換部
６８−１〜６８−Ｍ 復号部
６９，６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄ 結合部
７１ ＲＲＣ処理部
８１〜８４ ブロック
９１−１〜９１−Ｍ ＲＲＣ処理部
１００−１，１００−２ ブロック
１０１−１，１０１−２，１０２−１，１０２−２，１０３−１〜１０３−４ サブブロック
１１１−１〜１１１−ＭＫ 符号化・シンボル生成処理部
１１２ レイヤーマッピング部
１１３−１〜１１３−Ｎ 逆ＤＦＴ・ＣＰ付加・フレーム生成部
１２１，１２２ 周波数割り当て
１２３−１，１２３−２，１２４−１，１２４−２，１２５−１，１２５−２，１２６−１，１２６−２，１２７−１，１２７−２，１２８−１，１２８−２，１２９−１，１２９−２，１３０−１，１３０−２，１３１−１，１３１−２，１３２−１，１３２−２，１３３−１，１３３−２，１３４−１，１３４−２，１３５−１，１３５−２，１３６−１，１３６−２，１３７−１，１３７−２，１３８−１，１３８−２ サブブロック
１４０ 受信信号処理部
１５０−１〜１５０−Ｊ ＣＰ除去・ＤＦＴ・周波数選択部
１５１ レイヤーデマッピング部
１５２−１〜１５２−ＭＫ ビット変換・復号処理部
２００−１〜２００−１２ 送信信号系列
２０１−１，２０１−２ 参照信号

Claims (30)

1. 送信ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換して複数の送信周波数を用いて送信する送信装置であって、
   送信信号系列を１以上の個数のブロックに分割するブロック分割手段と、
   前記ブロックに対してプリコーディング処理を行うプリコーディング手段と、
   前記プリコーディング処理後のブロックをさらにサブブロックに分割するサブブロック分割手段と、
   前記サブブロックを前記送信周波数に割り当てた周波数信号を生成する周波数割当手段と、
   前記周波数信号を時間信号に変換する逆離散フーリエ変換手段と、
   を備え、
   前記時間信号を前記送信ディジタル信号とすることを特徴とする送信装置。
2. 前記ブロックに誤り訂正符号化を行う符号化手段、
   をさらに備え、
   前記プリコーディング手段は、前記誤り訂正符号化後のブロックに対してプリコーディ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。
3. 同一のブロックから分割されたサブブロックをできるだけ離れた周波数に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
4. 前記ブロックに誤り訂正符号化を行う符号化手段と、
   前記誤り訂正符号化後のブロックをそれぞれ１以上の個数の符号化ブロックに分割する符号化ブロック分割手段、
   をさらに備え、
   前記プリコーディング手段は、前記符号化ブロックに対してプリコーディ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。
5. 前記ブロックを変調シンボルに変換するシンボル変換手段と、
   前記変調シンボルを１以上の個数のシンボルブロックに分割するシンボル分割手段と、
   を備え、
   前記プリコーディング手段は、前記シンボルブロックに対してプリコーディ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。
6. 前記ブロックに誤り訂正符号化を行う符号化手段と、
   前記誤り訂正符号化後のブロックをそれぞれ１以上の個数の符号化ブロックに分割する符号化ブロック分割手段と、
   前記符号化ブロックを変調シンボルに変換するシンボル変換手段と、
   前記変調シンボルを１以上の個数のシンボルブロックに分割するシンボル分割手段と、
   を備え、
   前記プリコーディング手段は、前記シンボルブロックに対してプリコーディ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。
7. 前記プリコーディング後のブロックに対し周波数領域でのフィルタリング処理を行うフィルタリング手段、
   をさらに備え、
   前記サブブロック分割手段は、前記フィルタリング手段によるフィルタリング後のブロックを分割対象のブロックとする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
8. 前記ブロック分割手段による分割後のブロックに対し時間領域でのフィルタリング処理を行うフィルタリング手段、
   をさらに備え、
   前記プリコーディング手段は、前記フィルタリング手段によるフィルタリング後のブロックを前記プリコーディング処理対象のブロックとする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
9. 複数の送信アンテナと、
   前記サブブロックを前記送信アンテナの数に応じて分割し、その分割したサブブロックを前記送信アンテナに対して割り当てるマッピング手段と、
   を備え、
   前記送信周波数を送信アンテナごとにアンテナ毎周波数として割り当てることとし、
   前記周波数割当手段は、前記送信アンテナごとに、前記マッピング部が割り当てたサブブロックを対応するアンテナ毎周波数に割り当てた周波数信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
10. 前記アンテナ毎周波数周波数を送信アンテナ間で入れ替えることを可能とすることを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
11. 前記マッピング手段は、前記ブロックごとに、そのブロックを分割した前記サブブロックをさらに分割または合成することにより所定の数のサブブロックであるレイヤー単位サブブロックに変換し、さらに、前記レイヤー単位サブブロックを送信アンテナに対して割り当てることを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
12. 前記マッピング手段は、マルチアンテナプリコーディング処理を用いて、前記レイヤー単位サブブロックを送信アンテナに対して割り当てることを特徴とする請求項１１に記載の送信装置。
13. 前記フィルタリング手段は、前記フィルタリング処理を、ＲＲＣフィルタを用いたフィルタリング処理とすることを特徴とする請求項７または８に記載の送信装置。
14. 前記符号化ブロック分割手段が分割する分割数を可変とすることを特徴とする４または６に記載の送信装置。
15. 前記プリコーディング処理に離散フーリエ変換を用いることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
16. 受信装置との間で既知である既知信号を送信することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
17. 前記既知信号と前記時間信号を時間多重し、前記多重後の信号を前記送信ディジタル信号として送信することを特徴とする請求項１６に記載の送信装置。
18. 前記既知信号を前記送信周波数に割り当てて送信することを特徴とする請求項１７に記載の送信装置。
19. 前記周波数割当手段は、伝送路の周波数応答に基づいて前記サブブロックを前記送信周波数に割り当てることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
20. 前記送信周波数をシステムで使用可能な周波数帯であるシステム周波数帯から選択した周波数とすることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
21. 前記逆離散フーリエ変換手段は、システム周波数帯全域の周波数について逆離散フーリエ変換を行うことにより前記時間信号への変換を行うことを特徴とする請求項２０に記載の送信装置。
22. 前記逆離散フーリエ変換手段は、送信周波数を複数の周波数領域に分割し、前記周波数領域ごとに逆フーリエ変換を行うことを特徴とする請求項２０に記載の送信装置。
23. 前記送信周波数を互いに連続しない複数の周波数帯により構成することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
24. 前記ブロック分割手段が分割する分割数と前記サブブロック分割手段が分割する分割数とをそれぞれ可変とすることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の送信装置。
25. 請求項１に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。
26. 請求項４に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置が符号化ブロックに分割した際の分割数に基づいて結合する符号化ブロック結合手段と、
    前記符号化ブロック結合手段が結合した信号成分に対して誤り訂正復号を行う復号手段と、
    誤り訂正復号後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。
27. 請求項６に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置がシンボルブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するシンボルブロック結合手段と、
    前記シンボルブロック結合手段が結合した信号成分に対してシンボルをビットに変換するビット変換手段と、
    ビット変換後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。
28. 請求項６に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置がシンボルブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するシンボルブロック結合手段と、
    前記シンボルブロック結合手段が結合した信号成分に対してシンボルをビットに変換するビット変換手段と、
    ビット変換後の信号成分を、前記送信装置が符号化ブロックに分割した際の分割数に基づいて結合する符号化ブロック結合手段と、
    前記符号化ブロック結合手段が結合した信号成分に対して誤り訂正復号を行う復号手段と、
    誤り訂正復号後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。
29. 請求項７に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったフィルタリング処理に対応するフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
    前記フィルタリング手段によるフィルタリング処理後の信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。
30. 請求項９に記載の送信装置から送信された高周波アナログ信号を受信し、前記高周波アナログ信号をベースバンドディジタル信号に変換して送信された信号系列である送信信号系列を推定する受信装置であって、
    複数の受信アンテナと、
    前記受信アンテナごとに、前記ベースバンドディジタル信号を周波数信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
    前記受信アンテナごとに、前記周波数信号から前記送信装置が送信に用いた周波数である送信周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段と、
    前記信号成分に対して波形等化を行う等化手段と、
    前記波形等化後の信号成分を前記送信装置がサブブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するサブブロック結合手段と、
    前記サブブロック結合手段が結合した信号成分に対して送信装置が行ったプリコーディング処理と逆の処理を行う逆プリコーディング手段と、
    前記逆プリコーディング手段の処理後の信号成分を、前記送信装置がブロックに分割した際の分割数に基づいて結合するブロック結合手段と、
    を備え、
    前記ブロック結合手段が結合した信号成分に基づいて前記送信信号系列を推定することを特徴とする受信装置。

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