WO2018168410A1 - Encoding device, encoding method, communication device, and communication system - Google Patents

Encoding device, encoding method, communication device, and communication system Download PDF

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WO2018168410A1
WO2018168410A1 PCT/JP2018/006848 JP2018006848W WO2018168410A1 WO 2018168410 A1 WO2018168410 A1 WO 2018168410A1 JP 2018006848 W JP2018006848 W JP 2018006848W WO 2018168410 A1 WO2018168410 A1 WO 2018168410A1
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WO
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subspaces
subspace
orthogonal
encoding
data
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PCT/JP2018/006848
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
ジヤンミン ウー
Original Assignee
富士通株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0456Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24Cell structures
    • H04W16/28Cell structures using beam steering

Definitions

  • the present invention relates to an encoding device, an encoding method, a communication device, and a communication system.
  • MIMO multi-input and multi-output
  • the transmitter includes a plurality of transmission antennas
  • the receiver includes a plurality of reception antennas.
  • the transmitter transmits a plurality of data signals using a plurality of transmission antennas
  • the receiver receives a plurality of data signals transmitted via the plurality of transmission antennas using a plurality of reception antennas. .
  • the plurality of data signals are required not to interfere with each other.
  • it is required to multiplex more data signals. As the number of multiplexed data signals increases, the data signals easily interfere with each other.
  • An object according to one aspect of the present invention is to avoid or suppress interference between a plurality of multiplexed signals.
  • An encoding device is implemented in a communication device that transmits data in a predetermined signal space, and includes a plurality of subspaces specified in the signal space, including subspaces that are not orthogonal to each other. Encoding that generates a plurality of subspaces that are orthogonal to each other such that the number of subspaces that are orthogonal to each other obtained by encoding is equal to or greater than the number of subspaces that are orthogonal to each other among the plurality of designated subspaces.
  • a processing unit is provided.
  • a data signal is transmitted using wavelet packet conversion. Therefore, first, the wavelet packet transform will be briefly described. Note that wavelet packet transformation is used in various fields (for example, compression of image data).
  • h [n] and g [n] are a high-pass filter and a low-pass filter (one set of wavelet filters), and have a quadrature mirror filter characteristic.
  • Wavelet packet conversion has various characteristics. For example, when wavelet packet transformation is used in wavelet packet modulation, the spectral shape is improved and side lobes are suppressed compared to multicarrier modulation based on discrete Fourier transform. As a result, interference between carriers (ICI: inter carrier ⁇ ⁇ interference) and narrowband interference (NBI) are suppressed.
  • the wavelet packet transform can divide the signal space almost arbitrarily.
  • the signal space (or resource space) corresponds to a communication resource for transmitting a signal, and is configured by, for example, time and frequency.
  • Wavelet packet transform can derive multiple functions that are orthogonal to each other. “Orthogonal” corresponds to a state where they are independent of each other, and in communication, corresponds to a state where signals do not interfere with each other.
  • the areas of the subspaces in the time-frequency plane are required to be the same. For this reason, when the bandwidth is increased, the time slot length (symbol length) is reduced. Alternatively, increasing the time slot reduces the bandwidth.
  • FIG. 1 shows an example of time-frequency plane division.
  • a binary Wellet packet tree is used.
  • ⁇ L (t) represents a scale function.
  • the area of each subspace obtained by dividing the time-frequency plane is the same.
  • the areas of the two hatched areas shown in FIG. 1 are the same as shown in equation (2).
  • the characteristics of wavelet packet modulation are described in Non-Patent Document 1 described above.
  • the filter h [n] is localized in the time domain, but is not sufficiently localized in the frequency domain.
  • the support size of the Walsh function ⁇ j p is 2 j .
  • the wavelet packet recursion relationship is expressed by equation (4).
  • FIG. 2 shows an example of a Walsh wavelet packet. These Walsh wavelet packets are calculated by giving ⁇ 0 0 (t) to equation (4). The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal power.
  • the signal space includes one or more subspaces.
  • the space S includes subspaces S 1 to S M.
  • the following definitions are introduced.
  • Subspace S k is orthogonal (or independent) to subspace S i ” means that all vectors of S k are orthogonal to all vectors of S i , It is represented by
  • space S comprises only the subspace S k and S i, when the vector of the subspace S k and S i is denoted by V k and V i, respectively, of the subspace S k and the sub-space S i
  • the orthogonality is calculated by a vector inner product expressed by the equation (7).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of subspace coding.
  • the space S is expressed by the equation (8).
  • the subspace S k corresponds to a channel resource that propagates a data signal.
  • the subspace S k may be a subcarrier in an OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) system, a transmission antenna in a MIMO system, or a pseudo noise sequence in a code division multiple access (CDMA) system. May be.
  • the subspaces that do not overlap each other are orthogonal to each other.
  • the subspaces S 3 , S 4 , and S 5 are orthogonal to the subspace S 1 .
  • the subspaces that overlap each other in FIG. 3 are not orthogonal to each other.
  • the subspace S 2 are not orthogonal with respect to the sub-space S 1.
  • signals transmitted through subspaces overlapping each other can interfere with each other.
  • one or a plurality of new subspaces are generated from a plurality of given subspaces by the function f c shown in the equation (9).
  • S k, i represents a new subspace generated by subspace coding.
  • C k, i represents a codeword matrix for generating a new subspace from a given subspace.
  • Equation (10) represents an operation for generating two new subspaces by performing subspace coding on the subspace S 1 and the subspace S 2 . Further, (11) executes a subspace coding shows the operation of generating one new sub-space relative subspace S 3 and the sub-space S 5.
  • the subspaces S 1 and S 2 are not orthogonal to each other, and the subspaces S 3 and S 2 are not orthogonal to each other. 5 are not orthogonal to each other. That is, the number of subspaces orthogonal to each other is 3 before encoding.
  • the number of subspaces orthogonal to each other is four. Thus, the number of subspaces orthogonal to each other is increased by subspace coding.
  • the sub-space S 3 Interference may occur between the signal transmitted by the sub-space S 5 and the signal transmitted by the subspace S 5 .
  • the four subspaces obtained by the subspace coding are orthogonal to each other, so that interference is removed. Therefore, by performing sub-space coding, the number of signals transmitted without interference increases and the transmission capacity of the communication system increases.
  • the sub-space coding has the following two features.
  • Feature 1 relates to the problem of how to collect sufficient subspaces in a communication system to increase the number of subspaces orthogonal to each other.
  • each transmit antenna of a MIMO system can be considered as a subspace, but usually a MIMO system does not guarantee orthogonality between antenna subspaces. Therefore, for example, if processing based on singular value decomposition (SVD) is introduced, a MIMO channel is converted into a plurality of single-input single-output channels that are parallel and free of interference, and complete orthogonal transmission is performed. Can be realized.
  • the processing based on the singular value decomposition has the same concept as the subspace coding according to the embodiment of the present invention.
  • the subspace coding will transform the MIMO antenna into n MIMO orthogonal subspaces.
  • Feature 2 In order to ensure the degree of freedom of subspace coding, the dimensions of the subspace are required to be kept sufficiently high. The higher the subspace dimensions in subspace coding, the higher the efficiency in generating subspaces that are orthogonal to each other.
  • Feature 2 represents that in order to obtain a large number of mutually orthogonal subspaces, the dimensions of the subspaces must be high.
  • a MIMO system is required to have a sufficiently large number of antennas.
  • the maximum MIMO rank corresponds to the smaller value of the number of transmission antennas and the number of reception antennas.
  • feature 2 is that subspace coding operates in a system that combines a plurality of different communication schemes (for example, a subspace related to OFDM, a subspace based on CDMA, and a subspace based on MIMO). Represents that it is preferable.
  • FIG. 4 shows an example of subspace coding.
  • the space S is a time-frequency space.
  • the space S includes four subspaces S 1 , S 2 , S 3 and S 4 as shown in FIG. Different frequencies are assigned to the subspaces S 1 and S 2 . That is, the sub-space S 1, S 2 are orthogonal to each other. Also, different time slots are allocated to the subspaces S 3 and S 4 . That is, the subspaces S 3 and S 4 are also orthogonal to each other. This state is expressed by equation (13).
  • the space S can be realized by OFDM, for example.
  • the space S can be divided into different forms.
  • the frequency bandwidths assigned to the subspaces S 1 and S 2 are the same, and the time widths assigned to the subspaces S 1 and S 2 are also the same.
  • the frequency bandwidth allocated to the subspaces S 1 and S 2 is 1 ⁇ 2, and the frequency bandwidths allocated to the subspaces S 1 and S 2 are allocated.
  • the time span is twice.
  • the two-dimensional vector V k is expressed by equation (14). Note that a k is a vector element.
  • the sub-space orthogonal to the subspace S 1 is only S 2
  • subspace orthogonal to the subspace S 2 is only S 1.
  • the sub-space orthogonal to the subspace S 3 is only S 4
  • subspace orthogonal to the subspace S 4 is only S 3. Therefore, the maximum value of the number of subspaces orthogonal to each other is 2. In this case, the maximum number of data signals that can be transmitted simultaneously without interference is two.
  • subspace coding is performed on the space S (that is, designated subspaces S 1 to S 4 ).
  • new subspaces S 3 and 4 are generated by performing subspace coding on the subspaces S 3 and S 4 .
  • a new sub-space S 3, 4 is orthogonal to the subspace S 1, and is generated to be perpendicular to the sub-space S 2.
  • three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 orthogonal to each other are obtained. That is, the number of subspaces orthogonal to each other is increased from 2 to 3 by subspace coding.
  • the subspaces S 3 and S 4 are represented by two-dimensional vectors V 3 and V 4 , respectively.
  • the component of the vector V 3 is (a 3 , a 3 )
  • the component of the vector V 4 is (a 4 , a 4 ).
  • the subspace S3,4 is represented by a vector V3,4 .
  • Equation (15) the sub-space encoding is expressed by equation (15).
  • C 3, 4 is a codeword matrix for realizing a subspace coding.
  • a process for generating the vectors V 3 and 4 representing the subspaces S 3 and 4 is expressed by, for example, Expression (16).
  • the 4 ⁇ 4 matrix in the equation (16) represents the codeword matrix C3,4 .
  • the vector V 3,4 is generated by multiplying the sum of the vector representing the subspace S 3 and the vector representing the subspace S 4 by the codeword matrix C 3 , 4 . That is, one encoded four-dimensional vector V 3,4 is obtained from two two-dimensional vectors (V 3 and V 4 ).
  • FIG. 4B shows a new subspace obtained by the subspace coding of the equations (15) and (16).
  • Subspaces S 3 and 4 have the same time-frequency domain as the sum of subspace S 1 and subspace S 2 .
  • the component corresponding to the same region as the sub space S 1 is (a 3 , ⁇ a 3 ).
  • the components corresponding to the same region as the sub space S 2 are also (a 3 , ⁇ a 3 ).
  • the orthogonality of the three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 will be examined.
  • the orthogonality between subspaces is calculated by the inner product of vectors.
  • the inner product of the subspace S 1 and when calculating orthogonality between the "subspace S 1 except subspace” is a vector representing the subspace S 1 "vector representing the subspace S 1 except subspace” Is calculated. Therefore, first, “a subspace other than the subspace S 1 ” is calculated.
  • the “subspace other than the subspace S 1 ” is expressed by Expression (17). In the equation (17), since the subspaces S 1 and S 2 are orthogonal to each other, the overlap between them is zero.
  • FIG. 5 shows an example of sub-space coding in a communication system that transmits data signals using OFDM.
  • the communication system transmits data signals using two subspace slices.
  • Each slice is realized by a transmission antenna of a MIMO system, for example.
  • each slice transmits a data signal using frequencies f 1 and f 2 and time slots t 1 and t 2 . That is, slices S1 and S2 use the same time-frequency domain. Therefore, even if the data signal of slice S1 and the data signal of slice S2 are transmitted via different transmission antennas, these data signals may interfere with each other.
  • the communication system generates subspaces orthogonal to each other by the subspace coding shown in FIG.
  • the subspace coding shown in FIG. 5 three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 shown in FIG. 5 are generated.
  • the slice S1 is includes a sub-space S 1, S 2, slice S2 are including subspace S 3, 4.
  • slice S1 data is transmitted using subcarriers of ⁇ t ⁇ 2 ⁇ f. Specifically, subspace S 1 transmits data symbol d 1 using time slot t 1 ⁇ frequency band f 1 to f 2 . Subspace S 2 transmits data symbol d 2 using time slot t 2 ⁇ frequency bands f 1 to f 2 .
  • the slice S2 data is transmitted using subcarriers 2 ⁇ t ⁇ ⁇ f.
  • the subspaces S 3 and 4 transmit one data symbol in one symbol time. Specifically, subspaces S 3 and 4 transmit data symbol d 3 using time slots t 1 to t 2 ⁇ frequency band f 1 , and time slots t 1 to t 2 ⁇ frequency band f 2 .
  • the inverted data symbol d 3 ( ⁇ d 3 ) is transmitted. “Inversion” is realized, for example, by inverting the phase of a symbol. As an example, when the phase of d 3 is ⁇ / 2, the phase of ⁇ d 3 is 3 ⁇ / 2.
  • the subspace coding may include a mapping process for assigning data symbols to corresponding subspaces.
  • the mapping process assigns data symbol d 1 to subspace S 1 (t 1 ⁇ f 1 to f 2 ) and assigns data symbol d 2 to subspace S 2 (t 2 ⁇ f 1 to assigned to f 2), assign the data symbol d 3 into the sub-space S 3,4 (t 1 ⁇ t 2 ⁇ f 1), inverted data symbols d 3 subspace S 3,4 (t 1 ⁇ t 2 ⁇ assigned to f 2 ).
  • the codeword matrix used in the above subspace coding can be obtained by modifying the above equation (20) in consideration of the subspace based on the subcarrier in the OFDM system. However, each data symbol is required to have the same transmission quality. Therefore, the codeword matrix is determined so that each data symbol is transmitted with the same power. In this case, the codeword matrix is expressed by equation (21).
  • the three data symbols d 1 , d 2 , d 3 are represented by four subcarriers d 1 (t) to d 4 (t) in the three subspaces S 1 , S 2 , S 3 , 4. Is transmitted.
  • the sub-space S 1 is composed of a sub-carrier d 1 (t)
  • the sub-space S 2 is comprised of subcarriers d 2 (t)
  • Each subcarrier is expressed by equation (22).
  • subcarriers d 1 (t) to d 2 (t) belonging to slice S1 are transmitted via transmission antenna TX1, and subcarrier d belonging to slice S2 is transmitted.
  • 3 (t) to d 4 (t) may be transmitted via the transmission antenna TX2.
  • Each subcarrier is received by the receiver 20.
  • the receiver 20 receives the subcarriers d 1 (t) to d 4 (t) using one or a plurality of reception antennas.
  • the subcarriers d 1 (t) and d 2 (t) are transmitted in different time slots, they are orthogonal to each other.
  • the subcarriers d 3 (t) and d 4 (t) are transmitted at different frequencies, they are orthogonal to each other. Therefore, the received signals r 1 to r 4 obtained by the receiver 20 are expressed by the equation (23).
  • ⁇ 2 represents the noise energy received at each subcarrier.
  • Expression (23) is transformed using Expression (22), Expression (24) is obtained. Therefore, the receiver 20 can reproduce the data symbols d 1 and d 2 from the received signals r 1 and r 2 , respectively.
  • equation (25) is obtained. Therefore, the receiver 20 can reproduce the data symbol d 3 from the received signals r 3 and r 4 .
  • the number of orthogonal channels can be increased.
  • the number of channels orthogonal to each other is increased from 2 to 3 due to sub-space coding. Therefore, the capacity of the communication system is increased by 50%.
  • the subspace in order not to lose generality, the subspace represents the minimum transmission unit.
  • the subspaces can have differently shaped rectangles, for example in the time-frequency plane, but are required to have the same area. In this case, the data transmission capability of each subspace is substantially the same.
  • each slice has 2 M-1 subspaces.
  • the subspaces in the slice are set to be orthogonal to each other.
  • M slices are combined to form a transmission block.
  • Each slice may be realized by a transmission antenna in a MIMO system, for example.
  • FIG. 6 shows an example of a model of subspace, subspace slice, and transmission block.
  • a subspace as a minimum transmission unit corresponds to a subcarrier that transmits a data symbol.
  • each sub-space slice in order to transmit the 2 M-1 data symbols, having 2 M-1 sub-space (i.e., 2 M-1 sub-carriers).
  • Each data symbol is generated by a desired modulation scheme (for example, QPSK, 16QAM, 64QAM).
  • the shape of the subspace differs for each slice as shown in FIG. Specifically, the sub-space that is used in the slice 1 (i.e., subcarriers) duration and frequency bandwidth is ⁇ t and 2 M-1 ⁇ ⁇ f.
  • the time width and frequency bandwidth of the subspace used in slice 2 are 2 ⁇ ⁇ t and 2 M ⁇ 2 ⁇ ⁇ f.
  • the time width and frequency bandwidth of the subspace used in slice n are 2 n-1 ⁇ ⁇ t and 2 Mn ⁇ ⁇ f. Therefore, the time width and frequency bandwidth of the subspace used in the slice M are 2 M ⁇ 1 ⁇ ⁇ t and ⁇ f.
  • the communication system transmits data signals using M subspace slices. Each slice has 2 M-1 subspaces. Therefore, the communication system can transmit a maximum of M ⁇ 2 M ⁇ 1 data symbols. However, interference may occur between subspaces that are not orthogonal to each other. That is, in the communication system, it is actually difficult to transmit M ⁇ 2 M ⁇ 1 data symbols using the model shown in FIG.
  • ⁇ Wavelet sub-space transmission> it is assumed that a signal is transmitted through a channel with low fading and flat frequency characteristics. That is, it is assumed that the channel response is constant in the 1st to 2M- 1th time regions and the channel response is constant in the 1st to 2M- 1th frequency regions. In order to simplify the description, the channel response at time t k and frequency f i is assumed to be “1” below.
  • the above-mentioned channels are, for example, 7.5 kHz, 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz subcarrier frequency intervals, and 16 Tc, 8 Tc, 4 Tc, 2 Tc, This can be realized by generating a Tc subcarrier time interval (see Non-Patent Document 3 described above).
  • FIG. 7 shows an example of sub-space transmission based on wavelet packets.
  • transmitter 10 transmits data signals in parallel using M subspace slices.
  • a data signal is generated from the data symbols using inverse wavelet packet transformation. That is, the waveform of the transmission signal is formed using inverse wavelet packet transformation.
  • data signals of M slices are transmitted via different transmission antennas. Also, slices 1 to M follow the model shown in FIG.
  • the receiver 20 receives a signal via one or a plurality of reception antennas. At this time, the received signal includes data signals of M slices. In addition, noise is added to the received signal. Then, the receiver 20 reproduces a symbol from the received signal using wavelet packet conversion.
  • FIG. 8 shows a model of noise added to the received signal.
  • ⁇ k, i represents reception noise.
  • the energy (or power) of this reception noise is expressed by equation (27). Note that ⁇ 2 represents noise energy received in each subcarrier.
  • FIG. 9 shows an example of a sub-spatial channel model for wavelet packet modulation using three sub-spatial slices.
  • the transmitter 10 transmits data symbols using three slices 1-3.
  • Slices 1 to 3 correspond to MIMO transmission antennas, for example.
  • Slice 1 includes the following four subspaces.
  • S 1,1 time t 1 ⁇ frequency f 1 to f 4
  • S 1,2 time t 2 ⁇ frequency f 1 to f 4
  • S 1,3 time t 3 ⁇ frequency f 1 to f 4
  • S 1,3 time t 4 ⁇ frequency f 1 to f 4
  • Slice 2 includes the following four subspaces.
  • the receiver 20 receives signals transmitted via the slices 1 to 3 with one or a plurality of antennas.
  • the received signal R obtained by the receiver 20 is expressed by the following equations (28) and (28a) to (28d).
  • H represents a codeword matrix.
  • D represents a data symbol transmitted by the transmitter 10.
  • the data symbol d k, i is assigned to the subspace S k, i .
  • N represents a noise component.
  • Z T represents the transpose of the matrix Z.
  • equation (28) is transformed to obtain equation (29).
  • the received signal R is represented by three 1 ⁇ 4 matrices R 1 to R 3 .
  • the data symbol D is represented by three 1 ⁇ 4 matrices D 1 to D 3 .
  • the noise component N is represented by three 1 ⁇ 4 matrices N 1 to N 3 .
  • the codeword matrix H is represented by a 4 ⁇ 4 matrix A, B, C, I. I represents a unit matrix.
  • the pattern of equation (31) corresponds to the codeword matrix shown in equations (32a) to (32c). That is, codeword matrices C 1 to C 3 used for each subspace are obtained.
  • the communication system has eight data symbols (d 1 ) for each transmission block by twelve subcarriers configured in time slots t 1 to t 4 and frequencies f 1 to f 4 . , 1 , d 1,2 , d 1,3 , d 1,4 , d 2,1 , d 2,2 , d 3,1 , d 3,3 ). Specifically, as shown in FIG. 10, eight data symbols are transmitted.
  • slice 1 four data symbols (d 1,1 to d 1,4 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, four data symbols are transmitted by slice 1.
  • Subcarrier S 1,1 (t 1 ⁇ f 1 to f 4 ): d 1,1
  • Subcarrier S 1,2 (t 2 ⁇ f 1 to f 4 ): d 1,2
  • Subcarrier S 1,3 (t 3 ⁇ f 1 to f 4 ): d 1,3
  • Subcarrier S 1,4 (t 4 ⁇ f 1 to f 4 ): d 1,4
  • two data symbols (d 2,1 , d 2,2 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, two data symbols are transmitted by slice 2.
  • the same data symbols are assigned to the subcarriers S 2,1 and S 2,3 .
  • the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,3 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,1 .
  • the same data symbol is allocated to the sub-carrier S 2, 2 and S 2, 4.
  • the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,4 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,2 .
  • Subcarrier S 2,1 (t 1 to t 2 ⁇ f 1 to f 2 ): d 2,1
  • Subcarrier S 2,2 (t 3 to t 4 ⁇ f 1 to f 2 ): d 2,2
  • Subcarrier S 2,3 (t 1 to t 2 ⁇ f 3 to f 4 ): -d 2,1
  • Subcarrier S 2,4 (t 3 to t 4 ⁇ f 3 to f 4 ): -d 2,2
  • slice 3 two data symbols (d 3,1 , d 3,3 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, two data symbols are transmitted by slice 3. At this time, the same data symbols are assigned to the subcarriers S 3,1 and S 3,2 .
  • phase of the data symbol assigned to subcarrier S 3,2 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 3,1 .
  • the same data symbols are allocated to subcarriers S 3,3 and S 3,4 .
  • the data symbols allocated to the subcarriers S 3, 4 phase is inverted with respect to the data symbols allocated to the subcarriers S 3,3 phases.
  • Subcarrier S 3,1 (t 1 to t 4 ⁇ f 1 ): d 3,1
  • Subcarrier S 3,2 (t 1 to t 4 ⁇ f 2 ): -d 3,1
  • Subcarrier S 3,3 (t 1 to t 4 ⁇ f 3 ): d 3,3
  • Subcarrier S 3,4 (t 1 to t 4 ⁇ f 4 ): -d 3,3
  • the receiver 20 can reproduce the data symbol D 1 (d 1,1 to d 1,4 ) from the received signal R 1 .
  • the receiver 20 can reproduce the data symbol D 2 (d 2,1 , d 2,2 ) from the received signal R 2 .
  • the receiver 20 can reproduce the data symbol D 3 (d 3,1 , d 3,3 ) from the received signal R 3 .
  • the subspaces are orthogonal to each other, no interference occurs between the eight data symbols.
  • the number of symbols assigned to one transmission block is less than 2 M ⁇ 1 ⁇ M.
  • the number of symbols assigned to one transmission block is less than 2 M ⁇ 1 ⁇ M.
  • eight data symbols are allocated to one transmission block as shown in FIG.
  • eight data symbols are assigned to slice 1
  • four data symbols are assigned to slices 2 to 4, respectively. Therefore, 20 data symbols are assigned to one transmission block.
  • the number of data symbols represented by the equation (35) is transmitted in mutually orthogonal subspaces.
  • the number of subspaces orthogonal to each other is, for example, the same as the number of subspaces in one slice, which is 2 M ⁇ 1 . Therefore, compared to the case where sub-space coding is not performed, the number of symbols that can be transmitted without interference (ie, transmission capacity) is (M + 1) / 2 times by performing sub-space coding.
  • (M + 1) / 2 times the transmission power is required in the case where subspace coding is performed, compared to the case where subspace coding is not performed.
  • subspaces orthogonal to each other are generated from a plurality of given subspaces according to the following rules.
  • a plurality of subspaces allocated to the nth slice among M slices are subspace matrices each composed of 2 n-1 frequency regions and 2 Mn time slots. Shall be represented.
  • each subspace is encoded with “1”. “1” indicates that the output of the encoding device is the same as the input of the encoding device. That is, in the slice 1, substantially no encoding is performed on a given subspace.
  • each subspace arranged in the odd-numbered row is encoded with “1”, and each subspace arranged in the even-numbered row is “ ⁇ ”. 1 ”.
  • “ ⁇ 1” represents a state in which the output of the encoding device is inverted with respect to the input of the encoding device.
  • symbol 1 is assigned to the subspace corresponding to the second row and first column of the subspace matrix.
  • symbol 2 is assigned to the subspace corresponding to the second row and the second column.
  • corresponding symbols are assigned up to the last column of the second row.
  • the sign of the symbol assigned to each subspace in the second row is inverted with respect to the sign of the corresponding symbol assigned to each subspace in the first row. That is, the inverted symbols obtained by inverting the signs of the data symbols assigned to the subspaces in the first row are assigned to the corresponding subspaces in the second row.
  • a data symbol is assigned to each subspace of each odd-numbered row of the subspace matrix, and the corresponding data symbol whose code is inverted is assigned to each subspace of the next row of each odd-numbered row (ie, adjacent even-numbered row) Are assigned to each.
  • encoding is performed on slices 2 to M, and encoding is not performed on slice 1.
  • the present invention is not limited to this method. That is, the encoding apparatus may perform encoding on slices 1 to M ⁇ 1 and not perform encoding on slice M. Further, the encoding apparatus may encode each subspace of the odd-numbered row with “ ⁇ 1” and encode each subspace of the even-numbered row with “1”. Further, the encoding apparatus may execute encoding for the other M ⁇ 1 slices without performing encoding for any one of the slices 1 to M.
  • the encoding apparatus may assign inverted symbols to subspaces belonging to even rows in a certain subspace pair, and assign inverted symbols to subspaces belonging to odd rows in another subspace pair. However, even in this case, all subspaces are required to be orthogonal to each other.
  • FIG. 13 shows an example of a transmitter that transmits data using wavelet subspace coding.
  • the transmitter 10 includes a serial / parallel converter 11, a subspace encoder 12, and an inverse wavelet packet converter (IWPT) 13.
  • the transmitter 10 may further include other elements not shown in FIG.
  • transmitter 10 transmits data using M subspace slices.
  • M is an integer and is not particularly limited, and is, for example, 3, 4 or 5.
  • slice number information indicating the number of slices used by the transmitter 10 (that is, the value of M) is given to the transmitter 10.
  • the slice number information is given from, for example, a user or a network administrator.
  • the slice information given to the transmitter 10 specifies the arrangement of subspaces in each slice.
  • the arrangement of subspaces is specified in this example by frequency and time slot.
  • the transmitter 10 When transmitting data using M slices, the transmitter 10 has 2 M ⁇ 1 +2 M ⁇ 2 (M ⁇ 1) pieces per transmission block as described with reference to FIG. Subspace coding is performed to transmit data symbols. Therefore, in this case, the serial / parallel converter 11 distributes the 2 M-1 +2 M-2 (M-1) data symbols in the slice 1 ⁇ M. Specifically, it distributes 2 M-1 data symbols on the slice 1, distributes the 2 M-2 data symbols respectively slices 2 ⁇ M.
  • each data symbol transmits 2 bits of data
  • each data symbol transmits 4 bits of data
  • the sub-space encoder 12 includes encoders 12-1 to 12-M. Encoders 12-1 to 12-M are implemented for slices 1 to M, respectively. In addition, the encoders 12-1 to 12-M each perform sub-space encoding. Each of encoders 12-1 to 12-M assigns data symbols provided from serial / parallel converter 11 to a plurality of subspaces generated by subspace encoding.
  • the operations of the encoders 12-1 to 12-M will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
  • the sub space encoder 12 (or encoders 12-1 to 12-M) has a mapping function. That is, the subspace encoder 12 can convert each input data symbol into electric field information representing the phase / amplitude corresponding to the value according to the designated modulation scheme.
  • the electric field information may represent the phase / amplitude of the symbol as a complex number (in-phase component and quadrature component).
  • encoder 12-1 encodes all subspaces with “1”. That is, the encoder 12-1 does not substantially perform sub-space encoding. Therefore, the encoder 12-1 assigns the first data symbol (d 1,1 ) to the first subspace and assigns the second data symbol (d 1,2 ) to the second subspace. Similarly, each data symbol is assigned to a corresponding subspace.
  • encoder 12-2 encodes each subspace belonging to the first row of the subspace matrix with “1”, and each subspace belonging to the second row with “ ⁇ 1”. . Therefore, the encoder 12-2 assigns the first data symbol (d 2,1 ) to the first subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d 2,1 ), and outputs 2 Assign to the first subspace of the row. Similarly, the same data symbol is assigned to the same time slot in the first row and the second row. However, the signs of the data symbols assigned to the same time slot in the first row and the second row are reversed from each other.
  • Inversion of the sign of the data symbol is realized, for example, by inverting the phase of the transmission signal.
  • the inversion of the code of the data symbol is realized by the mapping function of the encoder 12-2. For example, when the phase of the data symbol d 2,1 assigned to the first subspace in the first row is ⁇ / 2, the data symbol d 2,1 assigned to the first subspace in the second row The phase is 3 ⁇ / 2.
  • the encoder encodes the subspaces belonging to the first and third rows with “1”, respectively, and encodes the subspaces belonging to the second and fourth rows with “ ⁇ 1”, respectively. To do. Therefore, the encoder assigns the first data symbol (d 3,1 ) to the first subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d 3,1 ), and Assign to the first subspace. Similarly, the same data symbol is assigned to the same time slot in the first row and the second row. However, the signs of the data symbols assigned to the same time slot in the first row and the second row are reversed from each other. Further, data symbols are assigned to the subspaces belonging to the third and fourth rows in the same manner.
  • encoder 12 -M encodes subspaces belonging to odd rows with “1”, and encodes subspaces belonging to even rows with “ ⁇ 1”. Therefore, the encoder 12-M assigns the first data symbol (d M, 1 ) to the subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d M, 1 ), and Assign to subspace. Similarly, data symbols are assigned to the remaining subspaces.
  • the IWPT 13 includes converters 13-1 to 13-M.
  • Converters 13-1 to 13-M are implemented for slices 1 to M, respectively. Then, converters 13-1 to 13-M generate transmission signals by inverse wavelet packet conversion based on the data symbols assigned to the subspaces by corresponding encoders 12-1 to 12-M, respectively. .
  • the IWPT 13 is a resource to which the data symbol d k, i is allocated using inverse wavelet packet transformation, and the data symbol d k, i Generate a signal representing the phase / amplitude of.
  • the IWPT 13 performs inverse wavelet packet conversion on the electric field information to generate a transmission signal. Wavelet packet conversion is as described with reference to equations (1) to (4).
  • the transmitter 10 outputs a signal generated for each slice by the IWPT 13 (converters 13-1 to 13-M). At this time, the transmitter 10 may combine and output a plurality of signals generated by the converters 13-1 to 13-M. In the MIMO system, the transmitter 10 may output the signals generated by the converters 13-1 to 13-M via the corresponding transmission antennas.
  • FIG. 14 shows an example of a receiver that receives a signal generated using wavelet subspace coding.
  • the receiver 20 includes a wavelet packet converter (WPT) 21 and a sub-spatial decoder (SS decoder) 22. Note that the receiver 20 may further include other elements not shown in FIG.
  • WPT wavelet packet converter
  • SS decoder sub-spatial decoder
  • the receiver 20 receives a signal transmitted from the transmitter 10 shown in FIG. At this time, noise n (t) is added to the signal transmitted from the transmitter 10 in the transmission path. This noise n (t) is added at each frequency and in each time slot, for example, as shown in FIG.
  • the WPT 21 includes converters 21-1 to 21-M.
  • the codeword matrix H is assumed to be known.
  • FIG. 15 shows an example of the hardware configuration of the communication apparatus.
  • the communication device 30 includes a transmitter and a receiver.
  • the transmitter corresponds to, for example, the transmitter 10 illustrated in FIG.
  • the receiver corresponds to, for example, the receiver 20 illustrated in FIG.
  • the communication device 30 includes an antenna.
  • the communication device 30 includes a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas.
  • the communication device 30 includes a processor 31 and a memory 32 as shown in FIG.
  • the memory 32 stores a program describing a function for generating a transmission signal based on transmission data and a function for reproducing data from the reception signal.
  • the memory 32 can also temporarily store data.
  • the processor 31 implements a function of generating a transmission signal based on an input data symbol and a function of reproducing a data symbol from a reception signal by executing a program stored in the memory 32.
  • some of the functions of the serial / parallel converter 11, the sub space encoder 12, the inverse wavelet packet converter 13, the wavelet packet converter 21, and the sub space decoder 22 may be realized by a hardware circuit. .
  • channel capacity C Wssc based on wavelet subspace coding is expressed by equation (38).
  • the gain ⁇ resulting from the wavelet subspace coding (that is, the gain of the channel capacity based on the wavelet subspace coding with respect to the Shannon channel capacity) is calculated by the equation (39).
  • M represents the maximum number of slices.
  • represents the SNR of the symbol. Specifically, ⁇ corresponds to P / (N 0 W).
  • FIG. 16 represents channel capacity gain with respect to the number of slices and SNR in a communication system in which subspace coding is performed.
  • Each characteristic shown in FIG. 16 represents a case where the SNR of the symbol is 0, 5, 10, 15, 20 dB. According to this embodiment, the following characteristics can be obtained.
  • the channel capacity gain increases linearly with the number of slices. That is, sub-space coding provides a linear relationship between transmission power and channel capacity.
  • the higher the SNR of a data symbol the greater the channel capacity gain.
  • the channel capacity gain also becomes infinite.
  • subspace coding in the subspace coding according to the embodiment of the present invention, new subspaces orthogonal to each other are generated from the given subspace. At this time, the number of newly generated subspaces orthogonal to each other is equal to or greater than the number of subspaces orthogonal to each other included in the given subspace. Therefore, the number of data symbols transmitted without interference increases and the transmission capacity increases.
  • a codeword matrix is used so that a linear relationship is obtained between transmission power and channel capacity.
  • sub-space coding can be applied to wired communication, wireless communication, and optical fiber communication.
  • Transmitter 11 Serial / Parallel Converter 12 Sub-Space Encoder 12-1 to 12-M Encoder 13 Inverse Wavelet Packet Converter (IWPT) 13-1 to 13-M Converter 20 Receiver 21 Wavelet packet converter (WPT) 21-1 to 21-M Converter 22 Sub-spatial decoder 30 Communication device 31 Processor 32 Memory

Abstract

The encoding device is installed in a communication device for transmitting data in a predetermined signal space and is provided with an encoding processing unit. The encoding processing unit generates a plurality of subspaces which are mutually orthogonal from a plurality of subspaces which have been designated in the signal subspace and include subspaces which are not mutually orthogonal, the subspace generation being such that the number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding becomes greater than or equal to the number of mutually orthogonal subspaces among the designated plurality of subspaces.

Description

符号化装置、符号化方法、通信装置、及び通信システムEncoding device, encoding method, communication device, and communication system
 本発明は、符号化装置、符号化方法、通信装置、及び通信システムに係わる。 The present invention relates to an encoding device, an encoding method, a communication device, and a communication system.
 通信システムの容量を大きくするために多重化技術が広く普及している。例えば、複数のデータ信号に対して異なる周波数が割り当てられる。或いは、複数のデータ信号に対して異なる時間スロットが割り当てられる。加えて、無線通信システムにおいては、MIMO(multi-input and multi-output)技術が実用化されている。MIMOシステムにおいては、送信器は複数の送信アンテナを備え、受信器も複数の受信アンテナを備える。送信器は、複数の送信アンテナを利用して複数のデータ信号を送信し、受信器は、複数の送信アンテナを介して送信される複数のデータ信号を、複数の受信アンテナを利用して受信する。 Multiplexing technology is widely used to increase the capacity of communication systems. For example, different frequencies are assigned to a plurality of data signals. Alternatively, different time slots are assigned to a plurality of data signals. In addition, in wireless communication systems, MIMO (multi-input and multi-output) technology has been put into practical use. In the MIMO system, the transmitter includes a plurality of transmission antennas, and the receiver includes a plurality of reception antennas. The transmitter transmits a plurality of data signals using a plurality of transmission antennas, and the receiver receives a plurality of data signals transmitted via the plurality of transmission antennas using a plurality of reception antennas. .
 複数のデータ信号を多重化して伝送する通信システムにおいては、それら複数のデータ信号は、互いに干渉しないことが要求される。他方、通信システムの容量を大きくするためには、より多くのデータ信号を多重化することが要求される。そして、多重化されるデータ信号の数が増加すると、それらのデータ信号は互いに干渉しやすくなる。 In a communication system that multiplexes and transmits a plurality of data signals, the plurality of data signals are required not to interfere with each other. On the other hand, in order to increase the capacity of the communication system, it is required to multiplex more data signals. As the number of multiplexed data signals increases, the data signals easily interfere with each other.
 本発明の1つの側面に係わる目的は、多重化される複数の信号間の干渉を回避または抑制することである。 An object according to one aspect of the present invention is to avoid or suppress interference between a plurality of multiplexed signals.
 本発明の1つの態様の符号化装置は、所定の信号空間においてデータを送信する通信装置に実装され、互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する符号化処理部を備える。 An encoding device according to one aspect of the present invention is implemented in a communication device that transmits data in a predetermined signal space, and includes a plurality of subspaces specified in the signal space, including subspaces that are not orthogonal to each other. Encoding that generates a plurality of subspaces that are orthogonal to each other such that the number of subspaces that are orthogonal to each other obtained by encoding is equal to or greater than the number of subspaces that are orthogonal to each other among the plurality of designated subspaces. A processing unit is provided.
 上述の態様によれば、多重化される複数の信号間の干渉を回避または抑制される。 According to the above aspect, interference between a plurality of multiplexed signals is avoided or suppressed.
時間-周波数平面の分割の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the division | segmentation of a time-frequency plane. ウォルシュウェーブレットパケットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a Walsh wavelet packet. サブ空間符号化の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of a sub space encoding. サブ空間符号化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a sub space encoding. OFDMシステムにおけるサブ空間符号化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sub space encoding in an OFDM system. サブ空間、スライス、および伝送ブロックのモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the model of a subspace, a slice, and a transmission block. ウェーブレットパケットをベースとするサブ空間伝送の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sub space transmission based on a wavelet packet. 受信信号に付加される雑音のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the noise added to a received signal. 3個のスライスを使用するウェーブレットパケット変調のためのサブ空間チャネルモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sub space channel model for the wavelet packet modulation which uses three slices. 3個のスライスを使用するウェーブレットパケット変調において符号化により生成されるサブ空間の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the subspace produced | generated by encoding in the wavelet packet modulation which uses three slices. 4個のスライスを使用するウェーブレットパケット変調のためのサブ空間チャネルモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sub space channel model for the wavelet packet modulation which uses four slices. 符号化により生成されたサブ空間へのデータシンボルの割当ての一例を示す図である。It is a figure which shows an example of allocation of the data symbol to the sub space produced | generated by encoding. ウェーブレットサブ空間符号化を利用してデータを送信する送信器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the transmitter which transmits data using wavelet sub space coding. ウェーブレットサブ空間符号化を利用して生成される信号を受信する受信器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the receiver which receives the signal produced | generated using wavelet sub space coding. 通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of a communication apparatus. サブ空間符号化が実行される通信システムにおける、スライス数およびSNRに対するチャネル容量利得を表す図である。It is a figure showing the channel capacity gain with respect to the number of slices and SNR in the communication system in which subspace coding is performed.
 本発明の1つの実施形態の通信方法では、ウェーブレットパケット変換を利用してデータ信号が伝送される。したがって、最初に、ウェーブレットパケット変換について簡単に記載する。なお、ウェーブレットパケット変換は、様々な分野(例えば、画像データの圧縮)において使用されている。 In the communication method according to one embodiment of the present invention, a data signal is transmitted using wavelet packet conversion. Therefore, first, the wavelet packet transform will be briefly described. Note that wavelet packet transformation is used in various fields (for example, compression of image data).
 離散ウェーブレットパケット変換は、(1)式により表される。 Discrete wavelet packet transformation is expressed by equation (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、h[n]およびg[n]は、高域通過フィルタおよび低域通過フィルタ(1組のウェーブレットフィルタ)であり、直交ミラーフィルタ(quadrature mirror filter)特性を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Note that h [n] and g [n] are a high-pass filter and a low-pass filter (one set of wavelet filters), and have a quadrature mirror filter characteristic.
 ウェーブレットパケット変換は、様々な特性を有する。例えば、ウェーブレットパケット変調においてウェーブレットパケット変換を使用すると、離散フーリエ変換をベースとするマルチキャリア変調と比較して、スペクトル形状が改善し、サイドローブが抑制される。この結果、キャリア間の干渉(ICI:inter carrier interference)および狭帯域干渉(NBI:narrow band interference)が抑制される。加えて、ウェーブレットパケット変換は、信号空間をほぼ任意に分割することができる。信号空間(または、資源空間)は、信号を伝送するための通信資源に相当し、例えば、時間および周波数等により構成される。 Wavelet packet conversion has various characteristics. For example, when wavelet packet transformation is used in wavelet packet modulation, the spectral shape is improved and side lobes are suppressed compared to multicarrier modulation based on discrete Fourier transform. As a result, interference between carriers (ICI: inter carrier 帯 域 interference) and narrowband interference (NBI) are suppressed. In addition, the wavelet packet transform can divide the signal space almost arbitrarily. The signal space (or resource space) corresponds to a communication resource for transmitting a signal, and is configured by, for example, time and frequency.
 ウェーブレットパケット変換は、互いに直交する複数の関数を導出することができる。「直交」は、互いに独立した状態に相当し、通信においては、信号が互いに干渉しない状態に相当する。 Wavelet packet transform can derive multiple functions that are orthogonal to each other. “Orthogonal” corresponds to a state where they are independent of each other, and in communication, corresponds to a state where signals do not interfere with each other.
 ただし、信号空間を分割して複数のサブ空間を得る際には、時間-周波数平面における各サブ空間の面積が互いに同じになることが要求される。このため、帯域幅を大きくすると、時間スロットの長さ(シンボル長)が小さくなる。或いは、時間スロットを大きくすると、帯域幅は狭くなる。 However, when the signal space is divided to obtain a plurality of subspaces, the areas of the subspaces in the time-frequency plane are required to be the same. For this reason, when the bandwidth is increased, the time slot length (symbol length) is reduced. Alternatively, increasing the time slot reduces the bandwidth.
 図1は、時間-周波数平面の分割の一例を示す。この例では、2値ウェレットパケットツリーが使用されている。WL 0は、ΨL 0(t)=φL(t)であるときの根におけるウェーブレット空間を表す。φL(t)は、スケール関数を表す。 FIG. 1 shows an example of time-frequency plane division. In this example, a binary Wellet packet tree is used. W L 0 represents the wavelet space at the root when Ψ L 0 (t) = φ L (t). φ L (t) represents a scale function.
 時間-周波数平面の分割により得られる各サブ空間の面積は、互いに同じである。例えば、図1に示す2つの斜線領域の面積は、(2)式に示すように、互いに同じである。なお、ウェーブレットパケット変調の特徴は、上述した非特許文献1に記載されている。 The area of each subspace obtained by dividing the time-frequency plane is the same. For example, the areas of the two hatched areas shown in FIG. 1 are the same as shown in equation (2). The characteristics of wavelet packet modulation are described in Non-Patent Document 1 described above.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 通信システムにおいては、上述の特徴は、伝送遅延に対する要求が異なる複数のデータストリームをサポートするために有用である。すなわち、小さい伝送遅延を要求するチャネルには帯域幅の広いサブキャリアが割り当てられ、大きな伝送遅延が許容されるチャネルには帯域幅の狭いサブキャリアが割り当てられる。この技術は、上述した非特許文献2に記載されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
In communication systems, the features described above are useful to support multiple data streams with different requirements for transmission delay. That is, subcarriers with a wide bandwidth are allocated to channels that require a small transmission delay, and subcarriers with a narrow bandwidth are allocated to channels that allow a large transmission delay. This technique is described in Non-Patent Document 2 described above.
 ウェーブレットパケット変換について具体的な説明をするために、(3)式で表されるHaar共役ミラーフィルタにより生成されるウォルシュウェーブレットパケットを考える。 In order to specifically explain the wavelet packet conversion, consider a Walsh wavelet packet generated by a Haar conjugate mirror filter expressed by the equation (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 この場合、フィルタh[n]は、時間領域では局在化しているが、周波数領域では十分には局在化していない。対応するスケール関数はφ=1[0,1]である。ウォルシュ関数Ψj pのサポートサイズは2jである。そうすると、ウェーブレットパケット再帰関係は(4)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
In this case, the filter h [n] is localized in the time domain, but is not sufficiently localized in the frequency domain. The corresponding scale function is φ = 1 [0,1] . The support size of the Walsh function Ψ j p is 2 j . Then, the wavelet packet recursion relationship is expressed by equation (4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 図2は、ウォルシュウェーブレットパケットの一例を示す。これらのウォルシュウェーブレットパケットは、(4)式にΨ0 0(t)を与えることにより計算される。なお、横軸は時間を表し、縦軸は信号のパワーを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
FIG. 2 shows an example of a Walsh wavelet packet. These Walsh wavelet packets are calculated by giving Ψ 0 0 (t) to equation (4). The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal power.
 <サブ空間符号化の概要>
 信号空間は、1または複数のサブ空間を含む。以下では、空間Sがサブ空間S1~SMを含むものとする。また、以下の定義を導入する。
<Outline of sub-space coding>
The signal space includes one or more subspaces. In the following, it is assumed that the space S includes subspaces S 1 to S M. The following definitions are introduced.
 定義1:(5)式で表す。 Definition 1: Expressed by equation (5).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 定義2:「サブ空間Skがサブ空間Siに直交(または、独立)」は、SkのすべてのベクトルがSiのすべてのベクトルと直交していることを意味し、(6)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Definition 2: “Subspace S k is orthogonal (or independent) to subspace S i ” means that all vectors of S k are orthogonal to all vectors of S i , It is represented by
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 定義3:空間Sがサブ空間SkおよびSiのみを含み、サブ空間SkおよびSiのベクトルがそれぞれVkおよびViで表記されるとき、サブ空間Skとサブ空間Siとの直交性は、(7)式で表すベクトル内積により計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Definition 3: space S comprises only the subspace S k and S i, when the vector of the subspace S k and S i is denoted by V k and V i, respectively, of the subspace S k and the sub-space S i The orthogonality is calculated by a vector inner product expressed by the equation (7).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 図3は、サブ空間符号化の概要を説明する図である。この例では、空間Sは5個のサブ空間Sk(k=1,2,3,4,5)を含む。また、空間Sは(8)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of subspace coding. In this example, the space S includes five sub-space S k (k = 1,2,3,4,5). The space S is expressed by the equation (8).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 通信システムにおいて、サブ空間Skは、データ信号を伝搬するチャネル資源に相当する。サブ空間Skは、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)システムにおけるサブキャリアであってもよいし、MIMOシステムにおける送信アンテナであってもよいし、CDMA(code division multiple access)システムにおける擬似雑音シーケンスであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
In the communication system, the subspace S k corresponds to a channel resource that propagates a data signal. The subspace S k may be a subcarrier in an OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) system, a transmission antenna in a MIMO system, or a pseudo noise sequence in a code division multiple access (CDMA) system. May be.
 図3において互いに重なり合っていないサブ空間は、互いに直交している。例えば、サブ空間S3、S4、S5は、それぞれサブ空間S1に対して直交している。一方、図3において互いに重なり合うサブ空間は、互いに直交していない。例えば、サブ空間S2は、サブ空間S1に対して直交していない。なお、通信システムでは、互いに重なり合うサブ空間により伝送される信号は、互いに干渉し得る。 In FIG. 3, the subspaces that do not overlap each other are orthogonal to each other. For example, the subspaces S 3 , S 4 , and S 5 are orthogonal to the subspace S 1 . On the other hand, the subspaces that overlap each other in FIG. 3 are not orthogonal to each other. For example, the subspace S 2 are not orthogonal with respect to the sub-space S 1. In the communication system, signals transmitted through subspaces overlapping each other can interfere with each other.
 サブ空間符号化は、(9)式に示す関数fcにより、与えられた複数のサブ空間から1または複数の新たなサブ空間を生成する。Sk,iは、サブ空間符号化により生成される新たなサブ空間を表す。Ck,iは、与えられたサブ空間から新たなサブ空間を生成するための符号語行列を表す。 In the subspace coding, one or a plurality of new subspaces are generated from a plurality of given subspaces by the function f c shown in the equation (9). S k, i represents a new subspace generated by subspace coding. C k, i represents a codeword matrix for generating a new subspace from a given subspace.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 (10)式は、サブ空間S1およびサブ空間S2に対してサブ空間符号化を実行して2個の新たなサブ空間を生成する演算を示している。また、(11)式は、サブ空間S3およびサブ空間S5に対してサブ空間符号化を実行して1個の新たなサブ空間を生成する演算を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Equation (10) represents an operation for generating two new subspaces by performing subspace coding on the subspace S 1 and the subspace S 2 . Further, (11) executes a subspace coding shows the operation of generating one new sub-space relative subspace S 3 and the sub-space S 5.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 図3に示す例では、サブ空間符号化により、5個のサブ空間から4個のサブ空間が得られている。このとき、サブ空間符号化は、(12)式で表すように、生成される全てのサブ空間が互いに直交するように実行される。すなわち、互いに直交する4個のサブ空間が得られる。なお、サブ空間符号化により得られるサブ空間を互いに直交させるためには、符号語行列Ck,iを適切に決定することが要求される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
In the example shown in FIG. 3, four subspaces are obtained from five subspaces by subspace coding. At this time, the sub-space encoding is executed so that all the generated sub-spaces are orthogonal to each other, as represented by Expression (12). That is, four subspaces orthogonal to each other are obtained. In order to make the subspaces obtained by subspace coding orthogonal to each other , it is required to appropriately determine the codeword matrix C k, i .
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 なお、図3に示す例では、与えられたサブ空間(すなわち、符号化前のサブ空間)のうち、サブ空間S1、S2は互いに直交しておらず、また、サブ空間S3、S5も互いに直交していない。すなわち、符号化前は、互いに直交するサブ空間の数は3である。これに対して、符号化後は、互いに直交するサブ空間の数は4である。このように、サブ空間符号化により、互いに直交するサブ空間の数が増加する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
In the example shown in FIG. 3, among the given subspaces (that is, the subspace before encoding), the subspaces S 1 and S 2 are not orthogonal to each other, and the subspaces S 3 and S 2 are not orthogonal to each other. 5 are not orthogonal to each other. That is, the number of subspaces orthogonal to each other is 3 before encoding. On the other hand, after encoding, the number of subspaces orthogonal to each other is four. Thus, the number of subspaces orthogonal to each other is increased by subspace coding.
 通信システムにおいては、サブ空間符号化を行わないときは、サブ空間S1により伝送される信号とサブ空間S2により伝送される信号との間で干渉が発生することがあり、サブ空間S3により伝送される信号とサブ空間S5により伝送される信号との間で干渉が発生することがある。これに対して、サブ空間符号化により得られる4個のサブ空間は互いに直交しているので、干渉は除去される。したがって、サブ空間符号化を実行することにより、干渉無しで伝送される信号の数が増加し、通信システムの伝送容量が大きくなる。 In the communication system, when not performing subspace coding, may interfere with the signal transmitted by the signal and the sub-space S 2 transmitted by the sub-space S 1 is generated, the sub-space S 3 Interference may occur between the signal transmitted by the sub-space S 5 and the signal transmitted by the subspace S 5 . On the other hand, the four subspaces obtained by the subspace coding are orthogonal to each other, so that interference is removed. Therefore, by performing sub-space coding, the number of signals transmitted without interference increases and the transmission capacity of the communication system increases.
 このように、サブ空間符号化は、以下の2つの特徴と有する。 Thus, the sub-space coding has the following two features.
 特徴1:空間Sがサブ空間Sk(k=1~M)を含み、サブ空間Sk(k=1~M)のうちの少なくとも一部のサブ空間が互いに直交していないとき、サブ空間Sk(k=1~M)に対してサブ空間符号化を実行することにより、それぞれが互いに直交するサブ空間を生成できる。このとき、サブ空間符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数は、サブ空間符号化前のサブ空間Sk(k=1~M)の中に含まれていた互いに直交するサブ空間の数以上である。ただし、サブ空間符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数は、サブ空間Sk(k=1~M)の数以下となることがある。 Features 1: space S includes a sub-space S k (k = 1 ~ M ) , when at least a portion of the subspace of the subspace S k (k = 1 ~ M ) are not orthogonal to each other, the subspace By performing subspace coding on S k (k = 1 to M), subspaces that are orthogonal to each other can be generated. At this time, the number of subspaces orthogonal to each other obtained by subspace encoding is the number of subspaces orthogonal to each other included in the subspace S k (k = 1 to M) before subspace encoding. That's it. However, the number of subspaces orthogonal to each other obtained by subspace coding may be less than or equal to the number of subspaces S k (k = 1 to M).
 特徴1は、通信システムにおいてどのようにして十分なサブ空間を収集して互いに直交するサブ空間の数を増加させるのか、という問題に関連する。例えば、MIMOシステムの各送信アンテナをそれぞれサブ空間と考えることができるが、通常、MIMOシステムは、アンテナサブ空間どうしの直交性を保証しない。そこで、例えば、特異値分解(SVD:singular value decomposition)をベースにした処理を導入すれば、MIMOチャネルを並列で干渉のない複数の単一入力単一出力チャネルに変換して完全な直交伝送を実現することができる。この場合、特異値分解をベースにした処理は、本発明の実施形態に係わるサブ空間符号化と同じコンセプトを有する。このケースでは、サブ空間符号化は、MIMOアンテナをn個のMIMO直交サブ空間に変換することになる。なお、送信アンテナの数がMであり、受信アンテナの数がNであるときに、nは、MおよびNのうちの小さい方の値(n=min(M,N))に相当する。 Feature 1 relates to the problem of how to collect sufficient subspaces in a communication system to increase the number of subspaces orthogonal to each other. For example, each transmit antenna of a MIMO system can be considered as a subspace, but usually a MIMO system does not guarantee orthogonality between antenna subspaces. Therefore, for example, if processing based on singular value decomposition (SVD) is introduced, a MIMO channel is converted into a plurality of single-input single-output channels that are parallel and free of interference, and complete orthogonal transmission is performed. Can be realized. In this case, the processing based on the singular value decomposition has the same concept as the subspace coding according to the embodiment of the present invention. In this case, the subspace coding will transform the MIMO antenna into n MIMO orthogonal subspaces. When the number of transmitting antennas is M and the number of receiving antennas is N, n corresponds to the smaller value of M and N (n = min (M, N)).
 特徴2:サブ空間符号化の自由度を確保するために、サブ空間のディメンジョンは、十分に高く保持されることが要求される。サブ空間符号化におけるサブ空間のディメンジョンが高いほど、互いに直交するサブ空間を生成するときの効率が高くなる。 Feature 2: In order to ensure the degree of freedom of subspace coding, the dimensions of the subspace are required to be kept sufficiently high. The higher the subspace dimensions in subspace coding, the higher the efficiency in generating subspaces that are orthogonal to each other.
 特徴2は、多数の互いに直交するサブ空間を得るためには、サブ空間のディメンジョンが高くなくてはならないことを表している。例えば、MIMOシステムにおいては、アンテナの数が十分の多いことが要求される。なお、最大MIMOランクは、送信アンテナの数および受信アンテナの数のうちの小さい方の値に相当する。加えて、特徴2は、サブ空間符号化は、異なる複数の通信方式を組み合わせたシステム(例えば、OFDMに係わるサブ空間、CDMAをベースにしたサブ空間、MIMOをベースにしたサブ空間)において動作することが好ましいことを表している。 Feature 2 represents that in order to obtain a large number of mutually orthogonal subspaces, the dimensions of the subspaces must be high. For example, a MIMO system is required to have a sufficiently large number of antennas. The maximum MIMO rank corresponds to the smaller value of the number of transmission antennas and the number of reception antennas. In addition, feature 2 is that subspace coding operates in a system that combines a plurality of different communication schemes (for example, a subspace related to OFDM, a subspace based on CDMA, and a subspace based on MIMO). Represents that it is preferable.
 上述の特徴は、数学的に証明することができる。ただし、以下では、幾つかの例を参照しながら、上述の特徴が正しいことを説明する。 The above features can be proved mathematically. However, in the following, it will be explained that the above-described features are correct with reference to some examples.
 <サブ空間符号化の一例>
 図4は、サブ空間符号化の一例を示す。この例では、空間Sは、時間-周波数空間である。また、空間Sは、図4(a)に示すように、4個のサブ空間S1、S2、S3、S4を含む。サブ空間S1、S2には、互いに異なる周波数が割り当てられている。すなわち、サブ空間S1、S2は互いに直交している。また、サブ空間S3、S4には、互いに異なる時間スロットが割り当てられている。すなわち、サブ空間S3、S4も互いに直交している。この状態は、(13)式で表される。
<Example of sub-space coding>
FIG. 4 shows an example of subspace coding. In this example, the space S is a time-frequency space. The space S includes four subspaces S 1 , S 2 , S 3 and S 4 as shown in FIG. Different frequencies are assigned to the subspaces S 1 and S 2 . That is, the sub-space S 1, S 2 are orthogonal to each other. Also, different time slots are allocated to the subspaces S 3 and S 4 . That is, the subspaces S 3 and S 4 are also orthogonal to each other. This state is expressed by equation (13).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 空間Sは、例えば、OFDMにより実現され得る。ただし、空間Sは、異なる形態に分割され得る。例えば、サブ空間S1、S2に割り当てられる周波数帯域幅は互いに同じであり、また、サブ空間S1、S2に割り当てられる時間幅も互いに同じである。ここで、サブ空間S3、S4と比較すると、サブ空間S1、S2に割り当てられている周波数帯域幅は2分の1であり、また、サブ空間S1、S2に割り当てられている時間幅は2倍である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
The space S can be realized by OFDM, for example. However, the space S can be divided into different forms. For example, the frequency bandwidths assigned to the subspaces S 1 and S 2 are the same, and the time widths assigned to the subspaces S 1 and S 2 are also the same. Here, compared with the subspaces S 3 and S 4 , the frequency bandwidth allocated to the subspaces S 1 and S 2 is ½, and the frequency bandwidths allocated to the subspaces S 1 and S 2 are allocated. The time span is twice.
 よって、以下では、各サブ空間Sk(k=1~4)は、2次元ベクトルで表されるものとする。ここで、2次元ベクトルVkは、(14)式で表される。なお、akは、ベクトルの要素である。 Therefore, in the following, it is assumed that each subspace S k (k = 1 to 4) is represented by a two-dimensional vector. Here, the two-dimensional vector V k is expressed by equation (14). Note that a k is a vector element.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 ここで、図4(a)に示す例では、サブ空間S1に直交するサブ空間はS2のみであり、サブ空間S2に直交するサブ空間はS1のみである。同様に、サブ空間S3に直交するサブ空間はS4のみであり、サブ空間S4に直交するサブ空間はS3のみである。よって、互いに直交するサブ空間の数の最大値は2である。この場合、干渉なしで同時に送信することができるデータ信号の数の最大値は2である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
In the example shown in FIG. 4 (a), the sub-space orthogonal to the subspace S 1 is only S 2, subspace orthogonal to the subspace S 2 is only S 1. Similarly, the sub-space orthogonal to the subspace S 3 is only S 4, subspace orthogonal to the subspace S 4 is only S 3. Therefore, the maximum value of the number of subspaces orthogonal to each other is 2. In this case, the maximum number of data signals that can be transmitted simultaneously without interference is two.
 伝送システムの容量を大きくするためには、互いに直交するサブ空間の数の最大値を大きくすることが要求される。そこで、互いに直交するサブ空間の数を増やすために、空間S(すなわち、指定されたサブ空間S1~S4)に対してサブ空間符号化が実行される。 In order to increase the capacity of the transmission system, it is required to increase the maximum value of the number of subspaces orthogonal to each other. Therefore, in order to increase the number of subspaces orthogonal to each other, subspace coding is performed on the space S (that is, designated subspaces S 1 to S 4 ).
 一例として、サブ空間S3、S4に対してサブ空間符号化を実行することにより、新たなサブ空間S3,4が生成される。このとき、新たなサブ空間S3,4は、サブ空間S1に直交し、且つ、サブ空間S2にも直交するように生成される。この結果、互いに直交する3個のサブ空間S1、S2、S3,4が得られる。すなわち、サブ空間符号化により、互いに直交するサブ空間の数が2から3に増加する。 As an example, new subspaces S 3 and 4 are generated by performing subspace coding on the subspaces S 3 and S 4 . At this time, a new sub-space S 3, 4 is orthogonal to the subspace S 1, and is generated to be perpendicular to the sub-space S 2. As a result, three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 orthogonal to each other are obtained. That is, the number of subspaces orthogonal to each other is increased from 2 to 3 by subspace coding.
 次に、サブ空間S3、S4に対してサブ空間符号化を実行してサブ空間S3,4を生成する方法を説明する。なお、サブ空間S3、S4は、それぞれ2次元のベクトルV3、V4で表されるものとする。ベクトルV3の成分は(a3,a3)であり、ベクトルV4の成分は(a4,a4)であるものとする。また、サブ空間S3,4は、ベクトルV3,4で表されるものとする。 Next, a method for generating a sub-space S 3, 4 running subspace coding on the sub-space S 3, S 4. The subspaces S 3 and S 4 are represented by two-dimensional vectors V 3 and V 4 , respectively. The component of the vector V 3 is (a 3 , a 3 ), and the component of the vector V 4 is (a 4 , a 4 ). The subspace S3,4 is represented by a vector V3,4 .
 この場合、サブ空間符号化は(15)式で表される。なお、C3,4は、サブ空間符号化を実現するための符号語行列である。 In this case, the sub-space encoding is expressed by equation (15). Incidentally, C 3, 4 is a codeword matrix for realizing a subspace coding.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 サブ空間S3,4を表すベクトルV3,4を生成する処理は、例えば(16)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
A process for generating the vectors V 3 and 4 representing the subspaces S 3 and 4 is expressed by, for example, Expression (16).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 (16)式中の4×4行列は、符号語行列C3,4を表す。そして、サブ空間S3を表すベクトルとサブ空間S4を表すベクトルとの和に符号語行列C3,4を掛けることにより、ベクトルV3,4が生成される。すなわち、2個の2次元ベクトル(V3およびV4)から1個の符号化された4次元ベクトルV3,4が得られている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
The 4 × 4 matrix in the equation (16) represents the codeword matrix C3,4 . Then, the vector V 3,4 is generated by multiplying the sum of the vector representing the subspace S 3 and the vector representing the subspace S 4 by the codeword matrix C 3 , 4 . That is, one encoded four-dimensional vector V 3,4 is obtained from two two-dimensional vectors (V 3 and V 4 ).
 図4(b)は、(15)式および(16)式のサブ空間符号化により得られる新たなサブ空間を示す。サブ空間S3,4は、サブ空間S1とサブ空間S2との和と同じ時間-周波数領域を有する。そして、サブ空間S3,4を表すベクトルV3,4の成分のうち、サブ空間S1と同じ領域に対応する成分は(a3, -a3)である。また、サブ空間S3,4を表すベクトルV3,4の成分のうち、サブ空間S2と同じ領域に対応する成分も(a3, -a3)である。 FIG. 4B shows a new subspace obtained by the subspace coding of the equations (15) and (16). Subspaces S 3 and 4 have the same time-frequency domain as the sum of subspace S 1 and subspace S 2 . Of the components of the vectors V 3 and 4 representing the sub space S 3 and 4 , the component corresponding to the same region as the sub space S 1 is (a 3 , −a 3 ). In addition, among the components of the vectors V 3 and 4 representing the sub space S 3 and 4 , the components corresponding to the same region as the sub space S 2 are also (a 3 , −a 3 ).
 ここで、3個のサブ空間S1、S2、S3,4の直交性について検討する。サブ空間どうしの直交性は、ベクトルの内積により計算される。 Here, the orthogonality of the three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 will be examined. The orthogonality between subspaces is calculated by the inner product of vectors.
 たとえば、サブ空間S1と「サブ空間S1以外のサブ空間」との直交性を計算するときには、サブ空間S1を表すベクトルと「サブ空間S1以外のサブ空間を表すベクトル」との内積が計算される。よって、まず「サブ空間S1以外のサブ空間」が計算される。「サブ空間S1以外のサブ空間」は、(17)式で表される。なお、(17)式において、サブ空間S1、S2は互いに直交しているので、それらの間の重なりはゼロである。 For example, the inner product of the subspace S 1 and when calculating orthogonality between the "subspace S 1 except subspace" is a vector representing the subspace S 1 "vector representing the subspace S 1 except subspace" Is calculated. Therefore, first, “a subspace other than the subspace S 1 ” is calculated. The “subspace other than the subspace S 1 ” is expressed by Expression (17). In the equation (17), since the subspaces S 1 and S 2 are orthogonal to each other, the overlap between them is zero.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 ここで、図4(b)に示すように、サブ空間S3,4を表すベクトルV3,4の成分のうち、サブ空間S1と同じ領域に対応する成分は(a3, -a3)である。したがって、「サブ空間S1以外のサブ空間」を表すベクトルは(18a)式で表される。同様にして「サブ空間S2以外のサブ空間を表すベクトル」は(18b)式で表され、「サブ空間S3,4以外のサブ空間を表すベクトル」は(18c)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Here, as shown in FIG. 4B, among the components of the vectors V 3 and 4 representing the subspace S 3 and 4 , the components corresponding to the same region as the subspace S 1 are (a 3 , −a 3 ). Therefore, a vector representing “a subspace other than the subspace S 1 ” is expressed by Expression (18a). Similarly, “a vector representing a subspace other than subspace S 2 ” is represented by equation (18b), and “a vector representing a subspace other than subspace S 3 and 4 ” is represented by equation (18c).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 そして、各サブ空間を表すベクトルと「他のサブ空間を表すベクトル」との内積を計算すると、(19a)~(19c)式に示すように、いずれもゼロになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
When the inner product of the vector representing each subspace and the “vector representing the other subspace” is calculated, all become zero as shown in the equations (19a) to (19c).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 このように、図4(a)に示すサブ空間S1、S2、S3、S4に対して(15)式および(16)式のサブ空間符号化を実行すれば、互いに直交するサブ空間S1、S2、S3,4が得られる。換言すれば、(20)式で表される符号語行列C3,4を見つければ、互いに直交するサブ空間S1、S2、S3,4を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
In this way, if the subspace coding of the equations (15) and (16) is performed on the subspaces S 1 , S 2 , S 3 and S 4 shown in FIG. Spaces S 1 , S 2 , S 3,4 are obtained. In other words, if the codeword matrix C 3 , 4 represented by the equation (20) is found, sub-spaces S 1 , S 2 , S 3 , 4 that are orthogonal to each other can be obtained.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 <サブ空間符号化の実現>
 図4に示すサブ空間符号化をOFDMシステムにおいて実現するケースについて記載する。すなわち、サブ空間S1、S2、S3、S4に対して符号語行列C3,4を用いてサブ空間符号化を行うことにより、互いに直交するサブ空間S1、S2、S3,4が生成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
<Realization of sub-space coding>
A case where the subspace coding shown in FIG. 4 is realized in the OFDM system will be described. That is, by performing subspace coding on the subspaces S 1 , S 2 , S 3 , S 4 using the codeword matrix C 3 , 4 , the subspaces S 1 , S 2 , S 3 that are orthogonal to each other. , 4 is generated.
 図5は、OFDMを利用してデータ信号を伝送する通信システムにおけるサブ空間符号化の一例を示す。この例では、通信システムは、2つのサブ空間スライスを利用してデータ信号を伝送する。なお、各スライスは、例えば、MIMOシステムの送信アンテナにより実現される。 FIG. 5 shows an example of sub-space coding in a communication system that transmits data signals using OFDM. In this example, the communication system transmits data signals using two subspace slices. Each slice is realized by a transmission antenna of a MIMO system, for example.
 各スライスは、図5に示すように、周波数f1、f2および時間スロットt1、t2を利用してデータ信号を伝送する。すなわち、スライスS1およびS2は、同じ時間-周波数領域を使用する。よって、スライスS1のデータ信号およびスライスS2のデータ信号が異なる送信アンテナを介して送信されても、それらのデータ信号が互いに干渉するおそれがある。 As shown in FIG. 5, each slice transmits a data signal using frequencies f 1 and f 2 and time slots t 1 and t 2 . That is, slices S1 and S2 use the same time-frequency domain. Therefore, even if the data signal of slice S1 and the data signal of slice S2 are transmitted via different transmission antennas, these data signals may interfere with each other.
 そこで、通信システムは、図4に示すサブ空間符号化により、互いに直交するサブ空間を生成する。このサブ空間符号化により、図5に示す3つのサブ空間S1、S2、S3,4が生成される。具体的には、スライスS1はサブ空間S1、S2を含み、スライスS2はサブ空間S3,4を含む。 Therefore, the communication system generates subspaces orthogonal to each other by the subspace coding shown in FIG. By this subspace encoding, three subspaces S 1 , S 2 , S 3 and 4 shown in FIG. 5 are generated. Specifically, the slice S1 is includes a sub-space S 1, S 2, slice S2 are including subspace S 3, 4.
 スライスS1では、Δt×2Δfのサブキャリアを利用してデータが伝送される。具体的には、サブ空間S1は、時間スロットt1×周波数帯域f1~f2を利用してデータシンボルd1を伝送する。サブ空間S2は、時間スロットt2×周波数帯域f1~f2を利用してデータシンボルd2を伝送する。 In slice S1, data is transmitted using subcarriers of Δ t × 2Δ f. Specifically, subspace S 1 transmits data symbol d 1 using time slot t 1 × frequency band f 1 to f 2 . Subspace S 2 transmits data symbol d 2 using time slot t 2 × frequency bands f 1 to f 2 .
 一方、スライスS2では、2Δt×Δfのサブキャリアを利用してデータが伝送される。ただし、サブ空間S3,4は、1シンボル時間において1個のデータシンボルを伝送する。具体的には、サブ空間S3,4は、時間スロットt1~t2×周波数帯域f1を利用してデータシンボルd3を伝送し、時間スロットt1~t2×周波数帯域f2を利用して反転したデータシンボルd3(-d3)伝送する。「反転」は、例えば、シンボルの位相を反転させることにより実現される。一例として、d3の位相がπ/2であるときは、-d3の位相は3π/2である。 On the other hand, the slice S2, data is transmitted using subcarriers 2Δ t × Δ f. However, the subspaces S 3 and 4 transmit one data symbol in one symbol time. Specifically, subspaces S 3 and 4 transmit data symbol d 3 using time slots t 1 to t 2 × frequency band f 1 , and time slots t 1 to t 2 × frequency band f 2 . The inverted data symbol d 3 (−d 3 ) is transmitted. “Inversion” is realized, for example, by inverting the phase of a symbol. As an example, when the phase of d 3 is π / 2, the phase of −d 3 is 3π / 2.
 したがって、サブ空間符号化は、データシンボルを対応するサブ空間に割り当てるマッピング処理を含むようにしてもよい。図5に示す実施例では、マッピング処理は、データシンボルd1をサブ空間S1(t1×f1~f2)に割り当て、データシンボルd2をサブ空間S2(t2×f1~f2)に割り当て、データシンボルd3をサブ空間S3,4(t1~t2×f1)に割り当て、反転したデータシンボルd3をサブ空間S3,4(t1~t2×f2)に割り当てる。 Therefore, the subspace coding may include a mapping process for assigning data symbols to corresponding subspaces. In the embodiment shown in FIG. 5, the mapping process assigns data symbol d 1 to subspace S 1 (t 1 × f 1 to f 2 ) and assigns data symbol d 2 to subspace S 2 (t 2 × f 1 to assigned to f 2), assign the data symbol d 3 into the sub-space S 3,4 (t 1 ~ t 2 × f 1), inverted data symbols d 3 subspace S 3,4 (t 1 ~ t 2 × assigned to f 2 ).
 上述のサブ空間符号化において使用される符号語行列は、OFDMシステムにおけるサブキャリアに基づくサブ空間を考慮して上記(20)式を変形することで得られる。ただし、各データシンボルは同じ伝送品質であることが要求される。したがって、各データシンボルが同じ電力で送信されるように符号語行列が決定される。この場合、符号語行列は(21)式で表される。 The codeword matrix used in the above subspace coding can be obtained by modifying the above equation (20) in consideration of the subspace based on the subcarrier in the OFDM system. However, each data symbol is required to have the same transmission quality. Therefore, the codeword matrix is determined so that each data symbol is transmitted with the same power. In this case, the codeword matrix is expressed by equation (21).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 よって、3個のデータシンボルd1、d2、d3は、3個のサブ空間S1、S2、S3,4における4個のサブキャリアd1 (t)~d4 (t)によって伝送される。なお、サブ空間S1はサブキャリアd1 (t)から構成され、サブ空間S2はサブキャリアd2 (t)から構成され、サブ空間S3,4はサブキャリアd3 (t)およびd4 (t)から構成される。各サブキャリアは、(22)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Thus, the three data symbols d 1 , d 2 , d 3 are represented by four subcarriers d 1 (t) to d 4 (t) in the three subspaces S 1 , S 2 , S 3 , 4. Is transmitted. Incidentally, the sub-space S 1 is composed of a sub-carrier d 1 (t), the sub-space S 2 is comprised of subcarriers d 2 (t), the sub-space S 3, 4 subcarrier d 3 (t) and d 4 (t) . Each subcarrier is expressed by equation (22).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 なお、通信システムがMIMOによりデータを伝送するときは、例えば、スライスS1に属するサブキャリアd1 (t)~d2 (t)は送信アンテナTX1を介して送信され、スライスS2に属するサブキャリアd3 (t)~d4 (t)は送信アンテナTX2を介して送信されるようにしてもよい。そして、各サブキャリアは、受信器20により受信される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
When the communication system transmits data by MIMO, for example, subcarriers d 1 (t) to d 2 (t) belonging to slice S1 are transmitted via transmission antenna TX1, and subcarrier d belonging to slice S2 is transmitted. 3 (t) to d 4 (t) may be transmitted via the transmission antenna TX2. Each subcarrier is received by the receiver 20.
 受信器20は、1または複数の受信アンテナを用いてサブキャリアd1 (t)~d4 (t)を受信する。ここで、サブキャリアd1 (t)、d2 (t)は、互いに異なる時間スロットで送信されるので、互いに直交している。また、サブキャリアd3 (t)、d4 (t)は、互いに異なる周波数で送信されるので、互いに直交している。したがって、受信器20において得られる受信信号r1~r4は、(23)式で表される。δ2は、各サブキャリアにおいて受信される雑音エネルギーを表す。 The receiver 20 receives the subcarriers d 1 (t) to d 4 (t) using one or a plurality of reception antennas. Here, since the subcarriers d 1 (t) and d 2 (t) are transmitted in different time slots, they are orthogonal to each other. Further, since the subcarriers d 3 (t) and d 4 (t) are transmitted at different frequencies, they are orthogonal to each other. Therefore, the received signals r 1 to r 4 obtained by the receiver 20 are expressed by the equation (23). δ 2 represents the noise energy received at each subcarrier.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 ここで、(22)式を利用して(23)式を変形すると、(24)式が得られる。よって、受信器20は、受信信号r1、r2からそれぞれデータシンボルd1、d2を再生できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
Here, when Expression (23) is transformed using Expression (22), Expression (24) is obtained. Therefore, the receiver 20 can reproduce the data symbols d 1 and d 2 from the received signals r 1 and r 2 , respectively.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 さらに、(24)式において、r3からr4を引算すると、(25)式が得られる。よって、受信器20は、受信信号r3、r4からデータシンボルd3を再生できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Further, when r 4 is subtracted from r 3 in equation (24), equation (25) is obtained. Therefore, the receiver 20 can reproduce the data symbol d 3 from the received signals r 3 and r 4 .
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
 最後に、各データシンボルの信号対雑音比は、(26)式で表される。Pは、信号送信電力を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Finally, the signal-to-noise ratio of each data symbol is expressed by equation (26). P represents signal transmission power.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 このように、OFDMシステムにおいてサブ空間符号化を使用すれば、直交するチャネルの数を増やすことができる。この実施例では、互いに直交するチャネルの数は、サブ空間符号化により2から3に増加している。したがって、通信システムの容量は50パーセント増加する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Thus, if sub-space coding is used in an OFDM system, the number of orthogonal channels can be increased. In this embodiment, the number of channels orthogonal to each other is increased from 2 to 3 due to sub-space coding. Therefore, the capacity of the communication system is increased by 50%.
 <サブ空間モデル>
 以下の記載では、一般性を失わないようにするために、サブ空間は最小伝送単位を表すものとする。サブ空間は、例えば時間-周波数平面では、異なる形状の矩形を有することができるが、同じ面積を有していることが要求される。この場合、各サブ空間のデータ伝送能力は、実質的に同じである。
<Subspace model>
In the following description, in order not to lose generality, the subspace represents the minimum transmission unit. The subspaces can have differently shaped rectangles, for example in the time-frequency plane, but are required to have the same area. In this case, the data transmission capability of each subspace is substantially the same.
 また、以下の記載では、通信システムは、M個のサブ空間スライスを利用してデータ信号を伝送するものとする。各スライスは、2M-1個のサブ空間を有する。ここで、スライス内のサブ空間は、互いに直交するように設定される。そして、信号空間において、M個のスライスが合成され、送信ブロックが構成される。なお、各スライスは、例えばMIMOシステムでは、送信アンテナにより実現してもよい。 In the following description, it is assumed that the communication system transmits data signals using M subspace slices. Each slice has 2 M-1 subspaces. Here, the subspaces in the slice are set to be orthogonal to each other. In the signal space, M slices are combined to form a transmission block. Each slice may be realized by a transmission antenna in a MIMO system, for example.
 図6は、サブ空間、サブ空間スライス、および伝送ブロックのモデルの一例を示す。OFDMにおいては、最小伝送単位としてのサブ空間は、データシンボルを伝送するサブキャリアに相当する。また、各サブ空間スライスは、2M-1個のデータシンボルを伝送するために、2M-1個のサブ空間(すなわち、2M-1個のサブキャリア)を有する。各データシンボルは、所望の変調方式(例えば、QPSK、16QAM、64QAM)により生成される。 FIG. 6 shows an example of a model of subspace, subspace slice, and transmission block. In OFDM, a subspace as a minimum transmission unit corresponds to a subcarrier that transmits a data symbol. Further, each sub-space slice, in order to transmit the 2 M-1 data symbols, having 2 M-1 sub-space (i.e., 2 M-1 sub-carriers). Each data symbol is generated by a desired modulation scheme (for example, QPSK, 16QAM, 64QAM).
 ただし、サブ空間の形状は、図6に示すように、スライス毎に異なる。具体的には、スライス1において使用されるサブ空間(すなわち、サブキャリア)の時間幅および周波数帯域幅は、Δtおよび2M-1×Δfである。スライス2において使用されるサブ空間の時間幅および周波数帯域幅は、2×Δtおよび2M-2×Δfである。同様に、スライスnにおいて使用されるサブ空間の時間幅および周波数帯域幅は、2n-1×Δtおよび2M-n×Δfである。したがって、スライスMにおいて使用されるサブ空間の時間幅および周波数帯域幅は、2M-1×ΔtおよびΔfである。 However, the shape of the subspace differs for each slice as shown in FIG. Specifically, the sub-space that is used in the slice 1 (i.e., subcarriers) duration and frequency bandwidth is Δt and 2 M-1 × Δf. The time width and frequency bandwidth of the subspace used in slice 2 are 2 × Δt and 2 M−2 × Δf. Similarly, the time width and frequency bandwidth of the subspace used in slice n are 2 n-1 × Δt and 2 Mn × Δf. Therefore, the time width and frequency bandwidth of the subspace used in the slice M are 2 M−1 × Δt and Δf.
 このように、通信システムは、M個のサブ空間スライスを利用してデータ信号を伝送する。各スライスは、2M-1個のサブ空間を有する。したがって、通信システムは、最大で、M×2M-1個のデータシンボルを伝送することができる。しかし、互いに直交していないサブ空間どうしの間では干渉が発生し得る。すなわち、通信システムは、実際には、図6に示すモデルでM×2M-1個のデータシンボルを伝送することは困難である。 Thus, the communication system transmits data signals using M subspace slices. Each slice has 2 M-1 subspaces. Therefore, the communication system can transmit a maximum of M × 2 M−1 data symbols. However, interference may occur between subspaces that are not orthogonal to each other. That is, in the communication system, it is actually difficult to transmit M × 2 M−1 data symbols using the model shown in FIG.
 <ウェーブレットサブ空間伝送>
 以下の記載では、フェーディングが低速であり、周波数特性が平坦なチャネルを介して信号が伝送されるものとする。すなわち、1~2M-1番目の時間領域においてチャネル応答が一定であり、且つ、1~2M-1番目の周波数領域においてチャネル応答が一定であるものとする。説明を簡単にするために、以下では、時間tk、周波数fiにおけるチャネル応答を「1」とする。
<Wavelet sub-space transmission>
In the following description, it is assumed that a signal is transmitted through a channel with low fading and flat frequency characteristics. That is, it is assumed that the channel response is constant in the 1st to 2M- 1th time regions and the channel response is constant in the 1st to 2M- 1th frequency regions. In order to simplify the description, the channel response at time t k and frequency f i is assumed to be “1” below.
 LTE (long term evolution) 5G NR (new radio)のOFDMシステムでは、上述のチャネルは、例えば、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHzのサブキャリア周波数間隔、及び、16Tc、8Tc、4Tc、2Tc、Tcのサブキャリア時間間隔を生成することにより、実現可能である(上述した非特許文献3参照)。 In the OFDM system of LTE (long term evolution) 5G NR (new radio), the above-mentioned channels are, for example, 7.5 kHz, 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz subcarrier frequency intervals, and 16 Tc, 8 Tc, 4 Tc, 2 Tc, This can be realized by generating a Tc subcarrier time interval (see Non-Patent Document 3 described above).
 図7は、ウェーブレットパケットをベースとするサブ空間伝送の一例を示す。この例では、送信器10は、M個のサブ空間スライスを使用してデータ信号を並列に送信する。このとき、サブ空間ごとに、逆ウェーブレットパケット変換を利用してデータシンボルからデータ信号が生成される。すなわち、逆ウェーブレットパケット変換を利用して送信信号の波形が形成される。なお、MIMOシステムにおいては、M個のスライスのデータ信号は、異なる送信アンテナを介して送信される。また、スライス1~Mは、図6に示すモデルに従う。 FIG. 7 shows an example of sub-space transmission based on wavelet packets. In this example, transmitter 10 transmits data signals in parallel using M subspace slices. At this time, for each subspace, a data signal is generated from the data symbols using inverse wavelet packet transformation. That is, the waveform of the transmission signal is formed using inverse wavelet packet transformation. In the MIMO system, data signals of M slices are transmitted via different transmission antennas. Also, slices 1 to M follow the model shown in FIG.
 受信器20は、1または複数の受信アンテナを介して信号を受信する。このとき、受信信号は、M個のスライスのデータ信号を含む。また、受信信号には、雑音が付加されている。そして、受信器20は、ウェーブレットパケット変換を利用して受信信号からシンボルを再生する。 The receiver 20 receives a signal via one or a plurality of reception antennas. At this time, the received signal includes data signals of M slices. In addition, noise is added to the received signal. Then, the receiver 20 reproduces a symbol from the received signal using wavelet packet conversion.
 図8は、受信信号に付加される雑音のモデルを示す。ηk,iは、受信雑音を表す。この受信雑音のエネルギー(または、電力)は、(27)式で表される。なお、δ2は、各サブキャリアにおいて受信される雑音エネルギーを表す。 FIG. 8 shows a model of noise added to the received signal. η k, i represents reception noise. The energy (or power) of this reception noise is expressed by equation (27). Note that δ 2 represents noise energy received in each subcarrier.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 <3スライスでのウェーブレットサブ空間符号化>
 図6または図7~図8に示すモデルにおいて3個のサブ空間スライスを使用すれば、通信システムは、1個お伝送ブロックに対して最大で12(=2M-1×M=23-1×3)個のデータシンボルを割り当てることができる。ただし、この場合、すべてのサブ空間が互いに直交しているわけではない。即ち、12個のデータシンボルを並列に送信すると、干渉が発生するおそれがある。換言すれば、干渉を除去するためには、信号空間Sにおいてすべてのサブ空間の直交性を保証する符号語行列を見つけることが要求される。以下では、サブ空間の直交性を保証する符号語行列について数学的に検討する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
<Wavelet subspace coding with 3 slices>
If three subspace slices are used in the model shown in FIG. 6 or FIGS. 7 to 8, the communication system has a maximum of 12 (= 2 M−1 × M = 2 3− per transmission block). can be assigned to 1 × 3) data symbols. However, in this case, not all subspaces are orthogonal to each other. That is, if 12 data symbols are transmitted in parallel, interference may occur. In other words, in order to remove interference, it is required to find a codeword matrix that guarantees the orthogonality of all subspaces in the signal space S. In the following, the codeword matrix that guarantees the orthogonality of the subspace will be examined mathematically.
 図9は、3個のサブ空間スライスを使用するウェーブレットパケット変調のためのサブ空間チャネルモデルの一例を示す。この例では、送信器10は、3個のスライス1~3を使用してデータシンボルを送信する。スライス1~3は、例えば、MIMOの送信アンテナに対応する。 FIG. 9 shows an example of a sub-spatial channel model for wavelet packet modulation using three sub-spatial slices. In this example, the transmitter 10 transmits data symbols using three slices 1-3. Slices 1 to 3 correspond to MIMO transmission antennas, for example.
 スライス1は、下記の4個のサブ空間を含む。
1,1:時間t1×周波数f1~f4
1,2:時間t2×周波数f1~f4
1,3:時間t3×周波数f1~f4
1,3:時間t4×周波数f1~f4
 スライス2は、下記の4個のサブ空間を含む。
2,1:時間t1~t2×周波数f1~f2
2,2:時間t3~t4×周波数f1~f2
2,3:時間t1~t2×周波数f3~f4
2,4:時間t3~t4×周波数f3~f4
 スライス3は、下記の4個のサブ空間を含む。
3,1:時間t1~t4×周波数f1
3,2:時間t1~t4×周波数f2
3,3:時間t1~t4×周波数f3
3,4:時間t1~t4×周波数f4
 受信器20は、スライス1~3を介して伝送される信号を1または複数のアンテナで受信する。この場合、受信器20において得られる受信信号Rは、(28)式および(28a)~(28d)式で表される。
Slice 1 includes the following four subspaces.
S 1,1 : time t 1 × frequency f 1 to f 4
S 1,2 : time t 2 × frequency f 1 to f 4
S 1,3 : time t 3 × frequency f 1 to f 4
S 1,3 : time t 4 × frequency f 1 to f 4
Slice 2 includes the following four subspaces.
S 2,1 : time t 1 to t 2 × frequency f 1 to f 2
S 2,2 : Time t 3 to t 4 × frequency f 1 to f 2
S 2,3 : time t 1 to t 2 × frequency f 3 to f 4
S 2,4 : time t 3 to t 4 × frequency f 3 to f 4
Slice 3 includes the following four subspaces.
S 3,1 : Time t 1 to t 4 × frequency f 1
S 3,2 : Time t 1 to t 4 × frequency f 2
S 3,3 : time t 1 to t 4 × frequency f 3
S 3,4 : Time t 1 to t 4 × frequency f 4
The receiver 20 receives signals transmitted via the slices 1 to 3 with one or a plurality of antennas. In this case, the received signal R obtained by the receiver 20 is expressed by the following equations (28) and (28a) to (28d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
 Hは、符号語行列を表す。Dは、送信器10により送信されるデータシンボルを表す。なお、データシンボルdk,iは、サブ空間Sk,iに割り当てられる。Nは雑音成分を表す。ZTは、行列Zの転置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
H represents a codeword matrix. D represents a data symbol transmitted by the transmitter 10. The data symbol d k, i is assigned to the subspace S k, i . N represents a noise component. Z T represents the transpose of the matrix Z.
 ここで、数学的な解析を簡単にするために、(28)式を変形して(29)式を得る。 Here, in order to simplify mathematical analysis, equation (28) is transformed to obtain equation (29).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 具体的には、受信信号Rは3個の1×4行列R1~R3で表される。データシンボルDは3個の1×4行列D1~D3で表される。雑音成分Nは3個の1×4行列N1~N3で表される。符号語行列Hは4×4行列A、B、C、Iで表される。Iは、単位行列を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Specifically, the received signal R is represented by three 1 × 4 matrices R 1 to R 3 . The data symbol D is represented by three 1 × 4 matrices D 1 to D 3 . The noise component N is represented by three 1 × 4 matrices N 1 to N 3 . The codeword matrix H is represented by a 4 × 4 matrix A, B, C, I. I represents a unit matrix.
 さらに、(29)式の符号語行列を上三角行列に変換するために、(30)式に示すように、行列X、Y、Eを導入する。 Furthermore, in order to convert the codeword matrix of equation (29) into an upper triangular matrix, matrices X, Y, and E are introduced as shown in equation (30).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
 ところで、(29)式によれば、符号語行列のランクは、12ではなく8である。したがって、図9に示す通信システムでは、サブ空間符号化を実行してランク=8の完全な直交伝送を実現することが好ましいと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
By the way, according to the equation (29), the rank of the codeword matrix is 8 instead of 12. Therefore, in the communication system shown in FIG. 9, it is considered preferable to perform sub-space encoding to realize rank = 8 complete orthogonal transmission.
 また、行列A、B、C、X、Yの特性を考慮すると、(31)式に示すパターンでデータシンボルを送信すれば、各サブ空間において受信信号間の干渉を完全に除去することができる。 Considering the characteristics of the matrices A, B, C, X, and Y, if data symbols are transmitted in the pattern shown in equation (31), interference between received signals can be completely removed in each subspace. .
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 (31)式のパターンは、(32a)~(32c)式に示す符号語行列に対応する。すなわち、各サブ空間に対して使用される符号語行列C1~C3が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
The pattern of equation (31) corresponds to the codeword matrix shown in equations (32a) to (32c). That is, codeword matrices C 1 to C 3 used for each subspace are obtained.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
 (31)式によれば、通信システムは、時間スロットt1~t4及び周波数f1~f4において構成される12個のサブキャリアにより、伝送ブロックごとに、8個のデータシンボル(d1,1、d1,2、d1,3、d1,4、d2,1、d2,2、d3,1、d3,3)を送信する。具体的には、図10に示すように、8個のデータシンボルが伝送される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
According to the equation (31), the communication system has eight data symbols (d 1 ) for each transmission block by twelve subcarriers configured in time slots t 1 to t 4 and frequencies f 1 to f 4 . , 1 , d 1,2 , d 1,3 , d 1,4 , d 2,1 , d 2,2 , d 3,1 , d 3,3 ). Specifically, as shown in FIG. 10, eight data symbols are transmitted.
 スライス1においては、下記のように、4個のサブキャリアに対して4個のデータシンボル(d1,1~d1,4)が割り当てられる。即ち、スライス1により4個のデータシンボルが送信される。
サブキャリアS1,1(t1×f1~f4):d1,1
サブキャリアS1,2(t2×f1~f4):d1,2
サブキャリアS1,3(t3×f1~f4):d1,3
サブキャリアS1,4(t4×f1~f4):d1,4
 スライス2においては、下記のように、4個のサブキャリアに対して2個のデータシンボル(d2,1、d2,2)が割り当てられる。即ち、スライス2により2個のデータシンボルが送信される。このとき、サブキャリアS2,1およびS2,3に対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、サブキャリアS2,3に割り当てられるデータシンボルの位相は、サブキャリアS2,1に割り当てられるデータシンボルの位相に対して反転している。同様に、サブキャリアS2,2およびS2,4に対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、サブキャリアS2,4に割り当てられるデータシンボルの位相は、サブキャリアS2,2に割り当てられるデータシンボルの位相に対して反転している。
サブキャリアS2,1(t1~t2×f1~f2):d2,1
サブキャリアS2,2(t3~t4×f1~f2):d2,2
サブキャリアS2,3(t1~t2×f3~f4):-d2,1
サブキャリアS2,4(t3~t4×f3~f4):-d2,2
 スライス3においては、下記のように、4個のサブキャリアに対して2個のデータシンボル(d3,1、d3,3)が割り当てられる。即ち、スライス3により2個のデータシンボルが送信される。このとき、サブキャリアS3,1およびS3,2に対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、サブキャリアS3,2に割り当てられるデータシンボルの位相は、サブキャリアS3,1に割り当てられるデータシンボルの位相に対して反転している。同様に、サブキャリアS3,3およびS3,4に対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、サブキャリアS3,4に割り当てられるデータシンボルの位相は、サブキャリアS3,3に割り当てられるデータシンボルの位相に対して反転している。
サブキャリアS3,1(t1~t4×f1):d3,1
サブキャリアS3,2(t1~t4×f2):-d3,1
サブキャリアS3,3(t1~t4×f3):d3,3
サブキャリアS3,4(t1~t4×f4):-d3,3
 ここで、(30)式において、B・D2=0、A・D3=0、E・D3=0なので、下記の(33)式が得られる
In slice 1, four data symbols (d 1,1 to d 1,4 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, four data symbols are transmitted by slice 1.
Subcarrier S 1,1 (t 1 × f 1 to f 4 ): d 1,1
Subcarrier S 1,2 (t 2 × f 1 to f 4 ): d 1,2
Subcarrier S 1,3 (t 3 × f 1 to f 4 ): d 1,3
Subcarrier S 1,4 (t 4 × f 1 to f 4 ): d 1,4
In slice 2, two data symbols (d 2,1 , d 2,2 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, two data symbols are transmitted by slice 2. At this time, the same data symbols are assigned to the subcarriers S 2,1 and S 2,3 . However, the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,3 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,1 . Similarly, the same data symbol is allocated to the sub-carrier S 2, 2 and S 2, 4. However, the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,4 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 2,2 .
Subcarrier S 2,1 (t 1 to t 2 × f 1 to f 2 ): d 2,1
Subcarrier S 2,2 (t 3 to t 4 × f 1 to f 2 ): d 2,2
Subcarrier S 2,3 (t 1 to t 2 × f 3 to f 4 ): -d 2,1
Subcarrier S 2,4 (t 3 to t 4 × f 3 to f 4 ): -d 2,2
In slice 3, two data symbols (d 3,1 , d 3,3 ) are allocated to four subcarriers as described below. That is, two data symbols are transmitted by slice 3. At this time, the same data symbols are assigned to the subcarriers S 3,1 and S 3,2 . However, the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 3,2 is inverted with respect to the phase of the data symbol assigned to subcarrier S 3,1 . Similarly, the same data symbols are allocated to subcarriers S 3,3 and S 3,4 . However, the data symbols allocated to the subcarriers S 3, 4 phase is inverted with respect to the data symbols allocated to the subcarriers S 3,3 phases.
Subcarrier S 3,1 (t 1 to t 4 × f 1 ): d 3,1
Subcarrier S 3,2 (t 1 to t 4 × f 2 ): -d 3,1
Subcarrier S 3,3 (t 1 to t 4 × f 3 ): d 3,3
Subcarrier S 3,4 (t 1 to t 4 × f 4 ): -d 3,3
Here, in the equation (30), since B · D 2 = 0, A · D 3 = 0, and E · D 3 = 0, the following equation (33) is obtained.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 よって、受信器20は、受信信号R1からデータシンボルD1(d1,1~d1,4)を再生することができる。また、行列Xが既知なので、受信器20は、受信信号R2からデータシンボルD2(d2,1、d2,2)を再生することができる。さらに、行列Yが既知なので、受信器20は、受信信号R3からデータシンボルD3(d3,1、d3,3)を再生することができる。このとき、各サブ空間は互いに直交しているので、8個のデータシンボルの間で干渉は発生しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
Therefore, the receiver 20 can reproduce the data symbol D 1 (d 1,1 to d 1,4 ) from the received signal R 1 . In addition, since the matrix X is known, the receiver 20 can reproduce the data symbol D 2 (d 2,1 , d 2,2 ) from the received signal R 2 . Furthermore, since the matrix Y is known, the receiver 20 can reproduce the data symbol D 3 (d 3,1 , d 3,3 ) from the received signal R 3 . At this time, since the subspaces are orthogonal to each other, no interference occurs between the eight data symbols.
 なお、各受信シンボルのSNRは、(34)式で表される。Pは、各データシンボル送信電力を表す。 Note that the SNR of each received symbol is expressed by equation (34). P represents each data symbol transmission power.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
 <ウェーブレットサブ空間符号化の一般化>
 M個のサブ空間スライスを使用するウェーブレットサブ空間符号化の伝送容量について検討する。ここで、図6を参照しながら説明したように、各スライス内でサブ空間として使用され得るリソースの最大数は、2M-1個である。よって、M個のスライスを使用する通信システムでは、1つの伝送ブロックに対して最大で2M-1×M個のシンボルが割り当てられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
<Generalization of wavelet subspace coding>
Consider the transmission capacity of wavelet subspace coding using M subspace slices. Here, as described with reference to FIG. 6, the maximum number of resources that can be used as a subspace in each slice is 2 M−1 . Therefore, in the communication system using the M slices, 2 M-1 × M symbols are allocated at the maximum with respect to one transmission block.
 ただし、各サブ空間が互いに直交するようにサブ空間符号化を実行すると、1つの伝送ブロックに割り当てられるシンボルの数は2M-1×M個よりも少なくなる。具体的には、3個のスライスを使用する通信システムでは、図10に示すように、1つの伝送ブロックに8個のデータシンボルが割り当てられる。また、4個のスライスを使用する通信システムでは、図11に示すように、スライス1に対して8個のデータシンボルが割り当てられ、スライス2~4に対してそれぞれ4個のデータシンボルが割り当てられるので、1つの伝送ブロックに20個のデータシンボルが割り当てられる。 However, if subspace coding is performed so that the subspaces are orthogonal to each other, the number of symbols assigned to one transmission block is less than 2 M−1 × M. Specifically, in a communication system using three slices, eight data symbols are allocated to one transmission block as shown in FIG. In the communication system using four slices, as shown in FIG. 11, eight data symbols are assigned to slice 1, and four data symbols are assigned to slices 2 to 4, respectively. Therefore, 20 data symbols are assigned to one transmission block.
 一般化すると、図12に示すように、スライス1には、2M-1個のデータシンボルが割り当てられ、スライス2~Mに対しては、それぞれ、2M-2(=2M-1/2)個のデータシンボルが割り当てられる。よって、M個のスライスを使用する通信システムにおいては、1個の伝送ブロックで同時に伝送されるデータシンボルの数は(35)式で表される。 Generally, as shown in FIG. 12, 2 M-1 data symbols are allocated to slice 1, and 2 M-2 (= 2 M-1 / 2) are assigned to slices 2 to M, respectively. 2) Data symbols are assigned. Therefore, in a communication system using M slices, the number of data symbols transmitted simultaneously in one transmission block is expressed by equation (35).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 (35)式で表される数のデータシンボルは、互いに直交するサブ空間により伝送される。これに対して、サブ空間符号化を行わない場合、互いに直交するサブ空間の数は、例えば、1個のスライス内のサブ空間の数と同じであり、2M-1個である。よって、サブ空間符号化を行わない場合と比較すると、サブ空間符号化を行うことにより、干渉なしで伝送され得るシンボルの個数(即ち、伝送容量)は(M+1)/2倍になる。ただし、同じ通信品質を得るためには、サブ空間符号化を行わない場合と比較すると、サブ空間符号化を行うケースでは、(M+1)/2倍の送信電力が必要である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
The number of data symbols represented by the equation (35) is transmitted in mutually orthogonal subspaces. On the other hand, when subspace coding is not performed, the number of subspaces orthogonal to each other is, for example, the same as the number of subspaces in one slice, which is 2 M−1 . Therefore, compared to the case where sub-space coding is not performed, the number of symbols that can be transmitted without interference (ie, transmission capacity) is (M + 1) / 2 times by performing sub-space coding. However, in order to obtain the same communication quality, (M + 1) / 2 times the transmission power is required in the case where subspace coding is performed, compared to the case where subspace coding is not performed.
 ウェーブレットサブ空間符号化においては、以下のルールに従って、与えられた複数のサブ空間から互いに直交するサブ空間が生成される。なお、以下の記載では、M個のスライスのうちのn番目のスライスに割り当てられる複数のサブ空間が、2n-1個の周波数領域および2M-n個の時間スロットから構成されるサブ空間行列で表されるものとする。 In wavelet subspace coding, subspaces orthogonal to each other are generated from a plurality of given subspaces according to the following rules. In the following description, a plurality of subspaces allocated to the nth slice among M slices are subspace matrices each composed of 2 n-1 frequency regions and 2 Mn time slots. Shall be represented.
 (1)スライス1においては、各サブ空間を「1」で符号化する。「1」は、符号化装置の出力が符号化装置の入力と同じであることを表す。即ち、スライス1においては、実質的には、与えられたサブ空間に対して符号化を行わない。 (1) In slice 1, each subspace is encoded with “1”. “1” indicates that the output of the encoding device is the same as the input of the encoding device. That is, in the slice 1, substantially no encoding is performed on a given subspace.
 (2)スライスn(n=2~M)においては、奇数番目の行に配置される各サブ空間を「1」で符号化するとともに、偶数番目の行に配置される各サブ空間を「-1」で符号化する。「-1」は、符号化装置の出力が符号化装置の入力に対して反転している状態を表す。 (2) In slice n (n = 2 to M), each subspace arranged in the odd-numbered row is encoded with “1”, and each subspace arranged in the even-numbered row is “−”. 1 ”. “−1” represents a state in which the output of the encoding device is inverted with respect to the input of the encoding device.
 また、ウェーブレットサブ空間符号化においては、以下のルールに従って、入力シンボルが対応するサブ空間に割り当てられる。 In wavelet subspace coding, input symbols are assigned to corresponding subspaces according to the following rules.
 (1)スライス1においては、2M-1個のデータシンボルをそれぞれ対応するサブ空間に割り当てる。 (1) In slice 1, 2 M-1 data symbols are allocated to the corresponding subspaces.
 (2)スライスn(n=2~M)においては、サブ空間行列のx行y列に対応する第1のサブ空間およびサブ空間行列のx+1行y列に対応する第2のサブ空間に同じデータシンボルを割り当てる。このマッピング処理は、x=1~2n-1のうちの奇数とy=1~2M-nとのすべての組合せに対して実行される。なお、xが奇数であるものとすると、第1のサブ空間は「1」で符号化され、第2のサブ空間は「-1」で符号化される。 (2) In slice n (n = 2 to M), the same as the first subspace corresponding to x rows and y columns of the subspace matrix and the second subspace corresponding to x + 1 rows and y columns of the subspace matrix Assign data symbols. This mapping process is executed for all combinations of odd numbers of x = 1 to 2 n−1 and y = 1 to 2 Mn . If x is an odd number, the first subspace is encoded with “1”, and the second subspace is encoded with “−1”.
 スライスn(n=2~M)におけるマッピングルールは、下記のように分解される。
(2a)サブ空間行列の第1行第1列に対応するサブ空間にシンボル1を割り当てる。
(2b)第1行第2列が存在するときは、第1行第2列に対応するサブ空間にシンボル2を割り当てる。
(2c)第1行の最後の列まで、2a~2bの処理を繰り返す。すなわち、2a~2cにより、第1行の各サブ空間に対してそれぞれ対応するデータシンボルが割り当てられる。
(2d)2a~2cにおいて第1行の各サブ空間に割り当てたシンボルと同じシンボルを第2行の対応するサブ空間にそれぞれ割り当てる。すなわち、サブ空間行列の第2行第1列に対応するサブ空間にシンボル1が割り当てられる。また、第2行第2列が存在するときは、第2行第2列に対応するサブ空間にシンボル2を割り当てる。以下、同様に、第2行の最後の列まで、対応するシンボルが割り当てられる。ただし、第2行の各サブ空間に割り当てられるシンボルの符号を、第1行の各サブ空間に割り当てられる対応するシンボルの符号に対して反転させる。すなわち、第1行の各サブ空間に割り当てられたデータシンボルの符号を反転させることで得られる反転シンボルが、第2行の対応するサブ空間にそれぞれ割り当てられる。
(2e)サブ空間行列の最後の行まで2a~2dの処理を繰り返す。すなわち、サブ空間行列の各奇数行の各サブ空間にそれぞれデータシンボルが割り当てられ、各奇数行の次の行(すなわち、隣接する偶数行)の各サブ空間に、符号が反転した対応するデータシンボルがそれぞれ割り当てられる。
The mapping rule in slice n (n = 2 to M) is decomposed as follows.
(2a) Assign symbol 1 to the subspace corresponding to the first row and first column of the subspace matrix.
(2b) When the first row and the second column exist, the symbol 2 is assigned to the subspace corresponding to the first row and the second column.
(2c) The processes 2a to 2b are repeated until the last column of the first row. That is, by 2a to 2c, corresponding data symbols are assigned to the respective subspaces in the first row.
(2d) In 2a to 2c, the same symbols as those assigned to the subspaces in the first row are assigned to the corresponding subspaces in the second row, respectively. That is, symbol 1 is assigned to the subspace corresponding to the second row and first column of the subspace matrix. When the second row and the second column exist, the symbol 2 is assigned to the subspace corresponding to the second row and the second column. Similarly, corresponding symbols are assigned up to the last column of the second row. However, the sign of the symbol assigned to each subspace in the second row is inverted with respect to the sign of the corresponding symbol assigned to each subspace in the first row. That is, the inverted symbols obtained by inverting the signs of the data symbols assigned to the subspaces in the first row are assigned to the corresponding subspaces in the second row.
(2e) The processes 2a to 2d are repeated until the last row of the subspace matrix. That is, a data symbol is assigned to each subspace of each odd-numbered row of the subspace matrix, and the corresponding data symbol whose code is inverted is assigned to each subspace of the next row of each odd-numbered row (ie, adjacent even-numbered row) Are assigned to each.
 なお、上述の実施例では、スライス2~Mに対して符号化が実行され、スライス1に対して符号化は実行されないが、本発明はこの方法に限定されるものではない。即ち、符号化装置は、スライス1~M-1に対して符号化を実行し、スライスMに対して符号化は実行しないようにしてもよい。また、符号化装置は、奇数行の各サブ空間を「-1」で符号化し、偶数行の各サブ空間を「1」で符号化してもよい。さらに、符号化装置は、スライス1~Mのうちのいずれか1つに対して符号化を実行せず、他のM-1個のスライスに対して符号化を実行するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, encoding is performed on slices 2 to M, and encoding is not performed on slice 1. However, the present invention is not limited to this method. That is, the encoding apparatus may perform encoding on slices 1 to M−1 and not perform encoding on slice M. Further, the encoding apparatus may encode each subspace of the odd-numbered row with “−1” and encode each subspace of the even-numbered row with “1”. Further, the encoding apparatus may execute encoding for the other M−1 slices without performing encoding for any one of the slices 1 to M.
 同じデータシンボルが割り当てられるサブ空間ペア内で、どちらのサブ空間に反転シンボルを割り当てるのかを、サブ空間ペアごとに任意に決定してもよい。すなわち、符号化装置は、あるサブ空間ペアにおいて偶数行に属するサブ空間に反転シンボルを割り当て、他のサブ空間ペアにおいて奇数行に属するサブ空間に反転シンボルを割り当ててもよい。ただし、この場合であっても、すべてのサブ空間が互いに直交することが要求される。 In the subspace pair to which the same data symbol is assigned, it may be arbitrarily determined for each subspace pair which subspace is assigned the inverted symbol. That is, the encoding apparatus may assign inverted symbols to subspaces belonging to even rows in a certain subspace pair, and assign inverted symbols to subspaces belonging to odd rows in another subspace pair. However, even in this case, all subspaces are required to be orthogonal to each other.
 <送信器および受信器>
 図13は、ウェーブレットサブ空間符号化を利用してデータを送信する送信器の一例を示す。送信器10は、図13に示すように、シリアル/パラレル変換器11、サブ空間符号化器12、逆ウェーブレットパケット変換器(IWPT)13を備える。なお、送信器10は、図13に示していない他の要素をさらに備えていてもよい。
<Transmitter and receiver>
FIG. 13 shows an example of a transmitter that transmits data using wavelet subspace coding. As shown in FIG. 13, the transmitter 10 includes a serial / parallel converter 11, a subspace encoder 12, and an inverse wavelet packet converter (IWPT) 13. The transmitter 10 may further include other elements not shown in FIG.
 この例では、送信器10は、M個のサブ空間スライスを使用してデータを送信する。Mは、整数であり、特に限定されるものではないが、例えば、3、4または5である。そして、送信器10が使用するスライスの数(すなわち、Mの値)を表すスライス数情報が、送信器10に与えられる。スライス数情報は、例えば、ユーザまたはネットワーク管理者から与えられる。ここで、ウェーブレットパケット変換を利用して送信信号が生成される場合、図6に示すように、各スライス内のサブ空間の配置はスライスの数に応じて決定される。したがって、送信器10に与えられるスライス情報は、各スライス内のサブ空間の配置を指定する。サブ空間の配置は、この実施例では、周波数および時間スロットにより指定される。なお、送信器10がM個のスライスを使用してデータを送信するときには、符号化前の状態において、各スライスは2M-1個のサブ空間を含む。すなわち、送信器10は、スライス毎に2M-1個のサブキャリアを使用する。 In this example, transmitter 10 transmits data using M subspace slices. M is an integer and is not particularly limited, and is, for example, 3, 4 or 5. Then, slice number information indicating the number of slices used by the transmitter 10 (that is, the value of M) is given to the transmitter 10. The slice number information is given from, for example, a user or a network administrator. Here, when a transmission signal is generated using wavelet packet transformation, as shown in FIG. 6, the arrangement of subspaces in each slice is determined according to the number of slices. Therefore, the slice information given to the transmitter 10 specifies the arrangement of subspaces in each slice. The arrangement of subspaces is specified in this example by frequency and time slot. When transmitter 10 transmits data using M slices, each slice includes 2 M−1 subspaces in a state before encoding. That is, the transmitter 10 uses 2 M−1 subcarriers for each slice.
 送信器10は、M個のスライスを使用してデータを送信するときは、図12を参照しながら説明したように、伝送ブロック毎に2M-1+2M-2(M-1)個のデータシンボルを伝送するようにサブ空間符号化を実行する。したがって、この場合、シリアル/パラレル変換器11は、2M-1+2M-2(M-1)個のデータシンボルをスライス1~Mに分配する。具体的には、スライス1に対して2M-1個のデータシンボルを分配し、スライス2~Mに対してそれぞれ2M-2個のデータシンボルを分配する。 When transmitting data using M slices, the transmitter 10 has 2 M−1 +2 M−2 (M−1) pieces per transmission block as described with reference to FIG. Subspace coding is performed to transmit data symbols. Therefore, in this case, the serial / parallel converter 11 distributes the 2 M-1 +2 M-2 (M-1) data symbols in the slice 1 ~ M. Specifically, it distributes 2 M-1 data symbols on the slice 1, distributes the 2 M-2 data symbols respectively slices 2 ~ M.
 なお、各データシンボルにより伝送されるビットの数は、変調方式に依存する。たとえば、QPSKが使用されるケースでは各データシンボルは2ビットのデータを伝送し、16QAMが使用されるケースでは各データシンボルは4ビットのデータを伝送する。 Note that the number of bits transmitted by each data symbol depends on the modulation method. For example, when QPSK is used, each data symbol transmits 2 bits of data, and when 16 QAM is used, each data symbol transmits 4 bits of data.
 サブ空間符号化器12は、符号化器12-1~12-Mを備える。符号化器12-1~12-Mは、それぞれスライス1~Mに対して実装される。また、符号化器12-1~12-Mは、それぞれサブ空間符号化を実行する。そして、符号化器12-1~12-Mは、それぞれ、サブ空間符号化により生成される複数のサブ空間に対して、シリアル/パラレル変換器11から与えられるデータシンボルを割り当てる。ここで、図6および図12を参照しながら、符号化器12-1~12-Mの動作を説明する。 The sub-space encoder 12 includes encoders 12-1 to 12-M. Encoders 12-1 to 12-M are implemented for slices 1 to M, respectively. In addition, the encoders 12-1 to 12-M each perform sub-space encoding. Each of encoders 12-1 to 12-M assigns data symbols provided from serial / parallel converter 11 to a plurality of subspaces generated by subspace encoding. Here, the operations of the encoders 12-1 to 12-M will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
 また、サブ空間符号化器12(或いは、符号化器12-1~12-M)は、マッピング機能を備える。すなわち、サブ空間符号化器12は、指定された変調方式に応じて、各入力データシンボルを、その値に対応する位相/振幅を表す電界情報に変換することができる。電界情報は、複素数(同相成分および直交成分)でシンボルの位相/振幅を表してもよい。 Also, the sub space encoder 12 (or encoders 12-1 to 12-M) has a mapping function. That is, the subspace encoder 12 can convert each input data symbol into electric field information representing the phase / amplitude corresponding to the value according to the designated modulation scheme. The electric field information may represent the phase / amplitude of the symbol as a complex number (in-phase component and quadrature component).
 スライス1においては、符号化器12-1は、すべてのサブ空間をそれぞれ「1」で符号化する。すなわち、符号化器12-1は、実質的に、サブ空間符号化を実行しない。したがって、符号化器12-1は、1番目のデータシンボル(d1,1)を1番目のサブ空間に割り当て、2番目のデータシンボル(d1,2)を2番目のサブ空間に割り当てる。以下、同様に、各データシンボルがそれぞれ対応するサブ空間に割り当てられる。 In slice 1, encoder 12-1 encodes all subspaces with “1”. That is, the encoder 12-1 does not substantially perform sub-space encoding. Therefore, the encoder 12-1 assigns the first data symbol (d 1,1 ) to the first subspace and assigns the second data symbol (d 1,2 ) to the second subspace. Similarly, each data symbol is assigned to a corresponding subspace.
 スライス2においては、符号化器12-2は、サブ空間行列の1行目に属するサブ空間をそれぞれ「1」で符号化し、2行目に属するサブ空間をそれぞれ「-1」で符号化する。よって、符号化器12-2は、1番目のデータシンボル(d2,1)を1行目の1番目のサブ空間に割り当て、同じデータシンボル(d2,1)の符号を反転させて2行目の1番目のサブ空間に割り当てる。以下、同様に、1行目および2行目の同じ時間スロットに対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、1行目および2行目の同じ時間スロットに対して割り当てられるデータシンボルの符号は互いに反転している。 In slice 2, encoder 12-2 encodes each subspace belonging to the first row of the subspace matrix with “1”, and each subspace belonging to the second row with “−1”. . Therefore, the encoder 12-2 assigns the first data symbol (d 2,1 ) to the first subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d 2,1 ), and outputs 2 Assign to the first subspace of the row. Similarly, the same data symbol is assigned to the same time slot in the first row and the second row. However, the signs of the data symbols assigned to the same time slot in the first row and the second row are reversed from each other.
 データシンボルの符号の反転は、例えば、送信信号の位相を反転させることにより実現される。この場合、データシンボルの符号の反転は、符号化器12-2のマッピング機能により実現される。たとえば、1行目の1番目のサブ空間に割り当てられるデータシンボルd2,1の位相がπ/2であるときは、2行目の1番目のサブ空間に割り当てられるデータシンボルd2,1の位相は3π/2である。 Inversion of the sign of the data symbol is realized, for example, by inverting the phase of the transmission signal. In this case, the inversion of the code of the data symbol is realized by the mapping function of the encoder 12-2. For example, when the phase of the data symbol d 2,1 assigned to the first subspace in the first row is π / 2, the data symbol d 2,1 assigned to the first subspace in the second row The phase is 3π / 2.
 スライス3においては、符号化器は、1行目および3行目に属するサブ空間をそれぞれ「1」で符号化し、2行目および4行目に属するサブ空間をそれぞれ「-1」で符号化する。よって、符号化器は、1番目のデータシンボル(d3,1)を1行目の1番目のサブ空間に割り当て、同じデータシンボル(d3,1)の符号を反転させて2行目の1番目のサブ空間に割り当てる。以下、同様に、1行目および2行目の同じ時間スロットに対して同じデータシンボルが割り当てられる。ただし、1行目および2行目の同じ時間スロットに対して割り当てられるデータシンボルの符号は互いに反転している。さらに、同様の方法で3行目および4行目に属するサブ空間にデータシンボルが割り当てられる。 In slice 3, the encoder encodes the subspaces belonging to the first and third rows with “1”, respectively, and encodes the subspaces belonging to the second and fourth rows with “−1”, respectively. To do. Therefore, the encoder assigns the first data symbol (d 3,1 ) to the first subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d 3,1 ), and Assign to the first subspace. Similarly, the same data symbol is assigned to the same time slot in the first row and the second row. However, the signs of the data symbols assigned to the same time slot in the first row and the second row are reversed from each other. Further, data symbols are assigned to the subspaces belonging to the third and fourth rows in the same manner.
 スライスMにおいては、符号化器12-Mは、奇数行に属するサブ空間をそれぞれ「1」で符号化し、偶数行に属するサブ空間をそれぞれ「-1」で符号化する。よって、符号化器12-Mは、1番目のデータシンボル(dM,1)を1行目のサブ空間に割り当て、同じデータシンボル(dM,1)の符号を反転させて2行目のサブ空間に割り当てる。以下、同様に、残りのサブ空間に対してデータシンボルが割り当てられる。 In slice M, encoder 12 -M encodes subspaces belonging to odd rows with “1”, and encodes subspaces belonging to even rows with “−1”. Therefore, the encoder 12-M assigns the first data symbol (d M, 1 ) to the subspace of the first row, inverts the sign of the same data symbol (d M, 1 ), and Assign to subspace. Similarly, data symbols are assigned to the remaining subspaces.
 IWPT13は、変換器13-1~13-Mを備える。変換器13-1~13-Mは、それぞれスライス1~Mに対して実装される。そして、変換器13-1~13-Mは、それぞれ、対応する符号化器12-1~12-Mによりサブ空間に割り当てられたデータシンボルに基づいて、逆ウェーブレットパケット変換により送信信号を生成する。 The IWPT 13 includes converters 13-1 to 13-M. Converters 13-1 to 13-M are implemented for slices 1 to M, respectively. Then, converters 13-1 to 13-M generate transmission signals by inverse wavelet packet conversion based on the data symbols assigned to the subspaces by corresponding encoders 12-1 to 12-M, respectively. .
 具体的には、データシンボルdk,iが与えられたときは、IWPT13は、逆ウェーブレットパケット変換を利用して、データシンボルdk,iが割り当てられているリソースで、データシンボルdk,iの位相/振幅を表す信号を生成する。例えば、データシンボルの位相/振幅を表す電界情報が与えられると、IWPT13は、その電界情報に対して逆ウェーブレットパケット変換を実行して送信信号を生成する。なお、ウェーブレットパケット変換については、(1)~(4)式を参照しながら説明した通りである。 Specifically, when a data symbol d k, i is given, the IWPT 13 is a resource to which the data symbol d k, i is allocated using inverse wavelet packet transformation, and the data symbol d k, i Generate a signal representing the phase / amplitude of. For example, when the electric field information indicating the phase / amplitude of the data symbol is given, the IWPT 13 performs inverse wavelet packet conversion on the electric field information to generate a transmission signal. Wavelet packet conversion is as described with reference to equations (1) to (4).
 送信器10は、IWPT13(変換器13-1~13-M)によりスライス毎に生成される信号を出力する。このとき、送信器10は、変換器13-1~13-Mにより生成される複数の信号を合成して出力してもよい。また、MIMOシステムにおいては、送信器10は、変換器13-1~13-Mにより生成される信号をそれぞれ対応する送信アンテナを介して出力してもよい。 The transmitter 10 outputs a signal generated for each slice by the IWPT 13 (converters 13-1 to 13-M). At this time, the transmitter 10 may combine and output a plurality of signals generated by the converters 13-1 to 13-M. In the MIMO system, the transmitter 10 may output the signals generated by the converters 13-1 to 13-M via the corresponding transmission antennas.
 図14は、ウェーブレットサブ空間符号化を利用して生成される信号を受信する受信器の一例を示す。受信器20は、図14に示すように、ウェーブレットパケット変換器(WPT)21およびサブ空間復号器(SS復号器)22を備える。なお、受信器20は、図14に示していない他の要素をさらに備えていてもよい。 FIG. 14 shows an example of a receiver that receives a signal generated using wavelet subspace coding. As shown in FIG. 14, the receiver 20 includes a wavelet packet converter (WPT) 21 and a sub-spatial decoder (SS decoder) 22. Note that the receiver 20 may further include other elements not shown in FIG.
 受信器20は、図13に示す送信器10から送信される信号を受信する。このとき、送信器10から送信される信号には、伝送路において、雑音n(t)が付加される。この雑音n(t)は、たとえば、図8に示すように、各周波数かつ各時間スロットにおいて付加される。 The receiver 20 receives a signal transmitted from the transmitter 10 shown in FIG. At this time, noise n (t) is added to the signal transmitted from the transmitter 10 in the transmission path. This noise n (t) is added at each frequency and in each time slot, for example, as shown in FIG.
 WPT21は、変換器21-1~21-Mを備える。変換器21-1~21-Mは、それぞれスライス1~Mに対して実装される。そして、変換器21-1~21-Mは、それぞれ、変換器13-1~13-Mの逆処理を実行することにより受信信号を再生する。すなわち、変換器21-1~21-Mは、それぞれ、変換器13-1~13-Mに対応するウェーブレットパケット変換を実行することにより受信信号を再生する。例えば、M=3のケースでは、(28)式に示す受信信号rが得られる。 The WPT 21 includes converters 21-1 to 21-M. Converters 21-1 to 21-M are implemented for slices 1 to M, respectively. Then, the converters 21-1 to 21-M regenerate the received signals by executing the inverse processing of the converters 13-1 to 13-M, respectively. That is, the converters 21-1 to 21-M reproduce the received signals by executing wavelet packet conversion corresponding to the converters 13-1 to 13-M, respectively. For example, in the case of M = 3, the received signal r shown in Equation (28) is obtained.
 サブ空間復号器22は、変換器21-1~21-Mにより再生された受信信号に基づいてデータシンボルを再生する。たとえば、M=3のケースでは、サブ空間復号器22は、(28)~(33)式に示す演算を実行し、受信信号RからデータDを再生する。なお、符号語行列Hは、既知であるものとする。 The sub spatial decoder 22 reproduces data symbols based on the received signals reproduced by the converters 21-1 to 21-M. For example, in the case of M = 3, the sub-spatial decoder 22 performs the operations shown in the equations (28) to (33) and reproduces the data D from the received signal R. The codeword matrix H is assumed to be known.
 <ハードウェア構成>
 図15は、通信装置のハードウェア構成の一例を示す。通信装置30は、送信器および受信器を含む。送信器は、例えば、図13に示す送信器10に相当する。受信器は、例えば、図14に示す受信器20に相当する。また、通信装置30が無線通信システムにおいて使用されるときは、通信装置30はアンテナを備える。MIMOシステムにおいては、通信装置30は、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを備える。
<Hardware configuration>
FIG. 15 shows an example of the hardware configuration of the communication apparatus. The communication device 30 includes a transmitter and a receiver. The transmitter corresponds to, for example, the transmitter 10 illustrated in FIG. The receiver corresponds to, for example, the receiver 20 illustrated in FIG. When the communication device 30 is used in a wireless communication system, the communication device 30 includes an antenna. In the MIMO system, the communication device 30 includes a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas.
 通信装置30は、図15に示すように、プロセッサ31およびメモリ32を備える。メモリ32には、送信データに基づいて送信信号を生成する機能および受信信号からデータを再生する機能を記述したプログラムを格納する。また、メモリ32は、データを一時的に保存することもできる。 The communication device 30 includes a processor 31 and a memory 32 as shown in FIG. The memory 32 stores a program describing a function for generating a transmission signal based on transmission data and a function for reproducing data from the reception signal. The memory 32 can also temporarily store data.
 プロセッサ31は、メモリ32に格納されているプログラムを実行することにより、入力データシンボルに基づいて送信信号を生成する機能および受信信号からデータシンボルを再生する機能を実現する。なお、図13に示すシリアル/パラレル変換器11、サブ空間符号化器12、逆ウェーブレットパケット変換器13は、プロセッサ31により実現される。また、図14に示すウェーブレットパケット変換器21およびサブ空間復号器22もプロセッサ31により実現される。ただし、シリアル/パラレル変換器11、サブ空間符号化器12、逆ウェーブレットパケット変換器13、ウェーブレットパケット変換器21、サブ空間復号器22の機能の一部は、ハードウェア回路で実現してもよい。 The processor 31 implements a function of generating a transmission signal based on an input data symbol and a function of reproducing a data symbol from a reception signal by executing a program stored in the memory 32. Note that the serial / parallel converter 11, the sub-space encoder 12, and the inverse wavelet packet converter 13 shown in FIG. In addition, the wavelet packet converter 21 and the sub-spatial decoder 22 shown in FIG. However, some of the functions of the serial / parallel converter 11, the sub space encoder 12, the inverse wavelet packet converter 13, the wavelet packet converter 21, and the sub space decoder 22 may be realized by a hardware circuit. .
 <性能>
 AWGN(additive white gaussian noise)のみのチャネルにおいて、帯域効率変調および電力効率変調を考慮して、シャノン容量とウェーブレットサブ空間符号とを比較する。シャノンチャネル容量Csは、(36)式で表される。なお、平均受信電力(ワット)を表す。Wは、帯域幅(Hz)を表す。N0は、雑音電力スペクトル密度(ワット/Hz)を表す。
<Performance>
In a channel with only AWGN (additive white gaussian noise), Shannon capacity and wavelet subspace code are compared in consideration of band efficiency modulation and power efficiency modulation. The Shannon channel capacity C s is expressed by equation (36). The average received power (watts) is indicated. W represents a bandwidth (Hz). N 0 represents the noise power spectral density (watts / Hz).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
 ここで、(36)式の送信電力Pを(M+1)/2倍にすると、シャノンチャネル容量Csは、(37)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
Here, when the transmission power P in Expression (36) is multiplied by (M + 1) / 2 times, the Shannon channel capacity C s is expressed by Expression (37).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 他方、(37)式と同じ電力で信号が送信される場合、ウェーブレットサブ空間符号化をベースとするチャネル容量CWSSCは(38)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
On the other hand, if the signal is transmitted at the same power as the expression (37), channel capacity C Wssc based on wavelet subspace coding is expressed by equation (38).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 そうすると、ウェーブレットサブ空間符号化に起因する利得ρ(すなわち、シャノンチャネル容量に対するウェーブレットサブ空間符号化をベースとするチャネル容量の利得)は(39)式で計算される。なお、Mは、スライスの最大数を表す。Γは、シンボルのSNRを表す。具体的には、Γは、P/(N0W)に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
Then, the gain ρ resulting from the wavelet subspace coding (that is, the gain of the channel capacity based on the wavelet subspace coding with respect to the Shannon channel capacity) is calculated by the equation (39). M represents the maximum number of slices. Γ represents the SNR of the symbol. Specifically, Γ corresponds to P / (N 0 W).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 図16は、サブ空間符号化が実行される通信システムにおける、スライス数およびSNRに対するチャネル容量利得を表す。なお、図16に示す各特性は、シンボルのSNRが0、5、10、15、20dBであるケースを表す。この実施例によれば、以下の特性が得られる。
(1)チャネル容量利得は、スライス数に対して線形に増加する。すなわち、サブ空間符号化は、送信電力とチャネル容量との間に線形の関係を提供する。
(2)サブ空間符号化によれば、データシンボルのSNRが高くなるほど、チャネル容量利得も大きくなる。
(3)理論的には、スライス数が無限大になれば、チャネル容量利得も無限大になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
FIG. 16 represents channel capacity gain with respect to the number of slices and SNR in a communication system in which subspace coding is performed. Each characteristic shown in FIG. 16 represents a case where the SNR of the symbol is 0, 5, 10, 15, 20 dB. According to this embodiment, the following characteristics can be obtained.
(1) The channel capacity gain increases linearly with the number of slices. That is, sub-space coding provides a linear relationship between transmission power and channel capacity.
(2) According to sub-space coding, the higher the SNR of a data symbol, the greater the channel capacity gain.
(3) Theoretically, if the number of slices becomes infinite, the channel capacity gain also becomes infinite.
 このように、本発明の実施形態に係わるサブ空間符号化においては、与えられたサブ空間から、互いに直交する新たなサブ空間が生成される。このとき、新たに生成される互いに直交するサブ空間の数は、与えられたサブ空間の中に含まれる互いに直交するサブ空間の数以上である。したがって、干渉なしで伝送されるデータシンボルの数が増加し、伝送容量が大きくなる。加えて、サブ空間符号化においては、送信電力とチャネル容量との間で線形関係が得られるような符号語行列が使用される。さらに、サブ空間符号化は、有線通信、無線通信、光ファイバ通信に適用可能である。 Thus, in the subspace coding according to the embodiment of the present invention, new subspaces orthogonal to each other are generated from the given subspace. At this time, the number of newly generated subspaces orthogonal to each other is equal to or greater than the number of subspaces orthogonal to each other included in the given subspace. Therefore, the number of data symbols transmitted without interference increases and the transmission capacity increases. In addition, in sub-space coding, a codeword matrix is used so that a linear relationship is obtained between transmission power and channel capacity. Further, sub-space coding can be applied to wired communication, wireless communication, and optical fiber communication.
10 送信器
11 シリアル/パラレル変換器
12 サブ空間符号化器
12-1~12-M 符号化器
13 逆ウェーブレットパケット変換器(IWPT)
13-1~13-M 変換器
20 受信器
21 ウェーブレットパケット変換器(WPT)
21-1~21-M 変換器
22 サブ空間復号器
30 通信装置
31 プロセッサ
32 メモリ
10 Transmitter 11 Serial / Parallel Converter 12 Sub-Space Encoder 12-1 to 12-M Encoder 13 Inverse Wavelet Packet Converter (IWPT)
13-1 to 13-M Converter 20 Receiver 21 Wavelet packet converter (WPT)
21-1 to 21-M Converter 22 Sub-spatial decoder 30 Communication device 31 Processor 32 Memory

Claims (10)

  1.  所定の信号空間においてデータを送信する通信装置に実装される符号化装置であって、
     互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する符号化処理部を備える
     ことを特徴とする符号化装置。
    An encoding device mounted on a communication device that transmits data in a predetermined signal space,
    The number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding from a plurality of subspaces specified in the signal space including subspaces that are not orthogonal to each other is orthogonal to each other among the specified subspaces. An encoding apparatus comprising: an encoding processing unit that generates a plurality of subspaces orthogonal to each other so as to be equal to or greater than the number of subspaces.
  2.  各サブ空間は、周波数帯域と時間スロットとの組合せを表す
     ことを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
    The encoding apparatus according to claim 1, wherein each subspace represents a combination of a frequency band and a time slot.
  3.  前記通信装置は、前記信号空間においてM個のスライスを用いてデータを送信するように構成されており、
     前記信号空間が周波数および時間により構成され、
     各スライスには、2M-1個のサブ空間が割り当てられ、
     前記M個のスライスのうちのn(n=1~M)番目のスライスに割り当てられる2M-1個のサブ空間は、前記信号空間を周波数領域で2n-1個に分割し、時間領域で2M-n個に分割することで得られる行列で表され、
     前記符号化処理部は、
      1番目のスライスにおいては、各送信シンボルをそれぞれ対応するサブ空間に割り当て、
      2番目~M番目の各スライスにおいては、前記行列のx行y列に対応する第1のサブ空間に送信シンボルを割り当て、前記行列のx+1行y列に対応する第2のサブ空間に符号を反転させた前記送信シンボルを割り当てることにより、前記第1のサブ空間および前記第2のサブ空間から新たなサブ空間を生成する処理を、x=1~2n-1のうちの奇数とy=1~2M-nとのすべての組合せに対して実行する
     ことを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
    The communication device is configured to transmit data using M slices in the signal space;
    The signal space is composed of frequency and time;
    Each slice is assigned 2 M-1 subspaces,
    The 2 M-1 subspaces allocated to the n (n = 1 to M) th slice of the M slices divide the signal space into 2 n-1 in the frequency domain, and the time domain in is represented by a matrix obtained by dividing the 2 Mn pieces,
    The encoding processing unit includes:
    In the first slice, each transmission symbol is assigned to a corresponding subspace,
    In each of the second to Mth slices, a transmission symbol is assigned to a first subspace corresponding to x rows and y columns of the matrix, and a code is assigned to a second subspace corresponding to x + 1 rows and y columns of the matrix. By assigning the inverted transmission symbols, a process of generating a new subspace from the first subspace and the second subspace is performed by using an odd number of x = 1 to 2 n−1 and y = The encoding apparatus according to claim 1, wherein the encoding apparatus is executed for all combinations with 1 to 2 Mn .
  4.  1番目のスライスには2M-1個の送信シンボルが与えられ、
     2番目~M番目の各スライスにはそれぞれ2M-2個の送信シンボルが与えられる
     ことを特徴とする請求項3に記載の符号化装置。
    The first slice is given 2 M-1 transmitted symbols,
    The encoding apparatus according to claim 3, wherein 2 M-2 transmission symbols are given to each of the second to Mth slices.
  5.  所定の信号空間においてデータを送信する通信装置において使用される符号化方法であって、
     互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する
     ことを特徴とする符号化方法。
    An encoding method used in a communication device that transmits data in a predetermined signal space,
    The number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding from a plurality of subspaces specified in the signal space including subspaces that are not orthogonal to each other is orthogonal to each other among the specified subspaces. A plurality of subspaces orthogonal to each other are generated so that the number of subspaces is equal to or greater than the number of subspaces.
  6.  前記通信装置は、前記信号空間においてM個のスライスを用いてデータを送信するように構成されており、
     前記信号空間が周波数および時間により構成され、
     各スライスには、2M-1個のサブ空間が割り当てられ、
     前記M個のスライスのうちのn(n=1~M)番目のスライスに割り当てられる2M-1個のサブ空間は、前記信号空間を周波数領域で2n-1個に分割し、時間領域で2M-n個に分割することで得られる行列で表され、
     1番目のスライスにおいては、各送信シンボルをそれぞれ対応するサブ空間に割り当て、
     2番目~M番目の各スライスにおいては、前記行列のx行y列に対応する第1のサブ空間に送信シンボルを割り当て、前記行列のx+1行y列に対応する第2のサブ空間に符号を反転させた前記送信シンボルを割り当てることにより、前記第1のサブ空間および前記第2のサブ空間から新たなサブ空間を生成する処理を、x=1~2n-1のうちの奇数とy=1~2M-nとのすべての組合せに対して実行する
     ことを特徴とする請求項5に記載の符号化方法。
    The communication device is configured to transmit data using M slices in the signal space;
    The signal space is composed of frequency and time;
    Each slice is assigned 2 M-1 subspaces,
    The 2 M-1 subspaces allocated to the n (n = 1 to M) th slice of the M slices divide the signal space into 2 n-1 in the frequency domain, and the time domain It is represented by a matrix obtained by dividing into 2 Mn by
    In the first slice, each transmission symbol is assigned to a corresponding subspace,
    In each of the second to Mth slices, a transmission symbol is assigned to a first subspace corresponding to x rows and y columns of the matrix, and a code is assigned to a second subspace corresponding to x + 1 rows and y columns of the matrix. By assigning the inverted transmission symbols, a process of generating a new subspace from the first subspace and the second subspace is performed by using an odd number of x = 1 to 2 n−1 and y = 6. The encoding method according to claim 5, wherein the encoding method is executed for all combinations with 1 to 2 Mn .
  7.  所定の信号空間においてデータを送信する通信装置であって、
     互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する符号化処理部と、
     前記符号化処理部により生成される複数のサブ空間に基づいて送信信号を生成する信号生成部と、
     を備える通信装置。
    A communication device for transmitting data in a predetermined signal space,
    The number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding from a plurality of subspaces specified in the signal space including subspaces that are not orthogonal to each other is orthogonal to each other among the specified subspaces. An encoding processing unit that generates a plurality of subspaces orthogonal to each other so that the number of subspaces is equal to or greater than
    A signal generation unit that generates a transmission signal based on a plurality of subspaces generated by the encoding processing unit;
    A communication device comprising:
  8.  前記通信装置は、前記信号空間においてM個のスライスを用いてデータを送信するように構成されており、
     前記信号空間が周波数および時間により構成され、
     各スライスには、2M-1個のサブ空間が割り当てられ、
     前記M個のスライスのうちのn(n=1~M)番目のスライスに割り当てられる2M-1個のサブ空間は、前記信号空間を周波数領域で2n-1個に分割し、時間領域で2M-n個に分割することで得られる行列で表され、
     前記符号化処理部は、
      1番目のスライスにおいては、各送信シンボルをそれぞれ対応するサブ空間に割り当て、
      2番目~M番目の各スライスにおいては、前記行列のx行y列に対応する第1のサブ空間に送信シンボルを割り当て、前記行列のx+1行y列に対応する第2のサブ空間に符号を反転させた前記送信シンボルを割り当てることにより、前記第1のサブ空間および前記第2のサブ空間から新たなサブ空間を生成する処理を、x=1~2n-1のうちの奇数とy=1~2M-nとのすべての組合せに対して実行し、
     前記信号生成部は、スライス毎に、前記符号化処理部により生成される複数のサブ空間に基づいてウェーブレットパケット変換を利用して送信信号を生成する
     ことを特徴とする請求項7に記載の通信装置。
    The communication device is configured to transmit data using M slices in the signal space;
    The signal space is composed of frequency and time;
    Each slice is assigned 2 M-1 subspaces,
    The 2 M-1 subspaces allocated to the n (n = 1 to M) th slice of the M slices divide the signal space into 2 n-1 in the frequency domain, and the time domain It is represented by a matrix obtained by dividing into 2 Mn by
    The encoding processing unit includes:
    In the first slice, each transmission symbol is assigned to a corresponding subspace,
    In each of the second to Mth slices, a transmission symbol is assigned to a first subspace corresponding to x rows and y columns of the matrix, and a code is assigned to a second subspace corresponding to x + 1 rows and y columns of the matrix. By assigning the inverted transmission symbols, a process of generating a new subspace from the first subspace and the second subspace is performed by using an odd number of x = 1 to 2 n−1 and y = Run for all combinations with 1-2 Mn ,
    The communication according to claim 7, wherein the signal generation unit generates a transmission signal using wavelet packet transform based on a plurality of subspaces generated by the encoding processing unit for each slice. apparatus.
  9.  所定の信号空間においてデータシンボルを送信するときに、互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する符号化処理部と、前記符号化処理部により生成される複数のサブ空間に基づいて前記データシンボルを伝送するデータ信号を生成する信号生成部と、を備える送信器と通信を行う通信装置であって、
     前記データ信号を受信する受信部と、
     前記受信部が受信したデータ信号から前記データシンボルを再生する復号器と、
    を備える通信装置。
    When transmitting data symbols in a predetermined signal space, the number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding from a plurality of subspaces specified in the signal space, including subspaces that are not orthogonal to each other, An encoding processing unit that generates a plurality of subspaces that are orthogonal to each other so that the number of subspaces that are orthogonal to each other is equal to or greater than the number of subspaces that are specified, and a plurality of generated by the encoding processing unit A communication device that communicates with a transmitter comprising: a signal generation unit that generates a data signal that transmits the data symbols based on a subspace of
    A receiving unit for receiving the data signal;
    A decoder that reproduces the data symbols from the data signal received by the receiver;
    A communication device comprising:
  10.  所定の信号空間において第1の通信装置から第2の通信装置にデータシンボルを伝送する通信システムであって、
     前記第1の通信装置は、
      互いに直交していないサブ空間を含む、前記信号空間において指定された複数のサブ空間から、符号化により得られる互いに直交するサブ空間の数が、前記指定された複数のサブ空間のうちで互いに直交するサブ空間の数以上となるように、互いに直交する複数のサブ空間を生成する符号化処理部と、
      前記符号化処理部により生成される複数のサブ空間に基づいて前記データシンボルを伝送するデータ信号を生成する信号生成部と、を備え、
     前記第2の通信装置は、
      前記データ信号を受信する受信部と、
      前記受信部が受信したデータ信号から前記データシンボルを再生する復号器と、を備える
     ことを特徴とする通信システム。
    A communication system for transmitting data symbols from a first communication device to a second communication device in a predetermined signal space,
    The first communication device is:
    The number of mutually orthogonal subspaces obtained by encoding from a plurality of subspaces specified in the signal space including subspaces that are not orthogonal to each other is orthogonal to each other among the specified subspaces. An encoding processing unit that generates a plurality of subspaces orthogonal to each other so as to be equal to or greater than the number of subspaces to be
    A signal generation unit that generates a data signal for transmitting the data symbols based on a plurality of subspaces generated by the encoding processing unit,
    The second communication device is:
    A receiving unit for receiving the data signal;
    And a decoder that reproduces the data symbol from the data signal received by the receiving unit.
PCT/JP2018/006848 2017-03-15 2018-02-26 Encoding device, encoding method, communication device, and communication system WO2018168410A1 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012124852A (en) * 2010-12-10 2012-06-28 Nagoya Institute Of Technology Wpma transmission scheme

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