無線多重伝送システムにおける信号伝送方法及び送信機
送信機及び／又は受信機において、誤り訂正符号化、インタリーブ、デインタリーブ及び／又は誤り訂正復号の演算処理量を減少させるＭＩＭＯ伝送システムを提供する。送信側では、送信すべき直列データを、Ｎ系統に直並列変換して、系統毎に独立した誤り訂正符号化及び／又はインタリーブ処理行う。受信側では、Ｎ系統のデータ毎に独立した誤り訂正復号及び／又はデインタリーブ処理行い、並直列変換して、送信されたデータを復元する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線多重伝送システムにおける信号伝送方法及び送信機に関し、特にＭＩＭＯ伝送システムにおいて、誤り訂正符号化、インタリーブ、デインタリーブ及び／又は誤り訂正復号の演算処理量を減少させた伝送方法及び送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＤＭＡなどの無線通信方式においては、高速の情報レートを実現することが重要である。そのために、複数の送受信アンテナを用いて信号伝送を行うＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを用いた信号伝送法が知られている。ＭＩＭＯ伝送法は、送信側、受信側の双方でそれぞれＮ個のアンテナを設置し、無線回線を介したＮポート入力、Ｎポート出力のネットワークにより、複数の異なる信号を同一時間に同一周波数帯を用いて効率よく伝送する方式である。つまり、送信アンテナと受信アンテナの数を増やして、空間を多様に使うことによって、伝送容量の増大を図るものである。
【０００３】
図１に示すＭＩＭＯ多重法において、Ｎ個の各送信アンテナ１２４を用いて、異なる複数の送信シンボルを同一時刻、同一周波数、同一拡散符号を用いて送信すると、これらの信号は空間で合成されるので、一種の空間上の送信シンボルの多値化が行われていると、解釈でき、情報レートを送信アンテナ数倍に増大させることができる。
【０００４】
このＭＩＭＯ多重法において、高信頼度伝送を実現するために誤り訂正符号化及びインタリーブの適用をする技術が知られている。例えば、「Ｔａｋｕｍｉ ＩＴＯ，Ｘｉａｏｄｏｎｇ ＷＡＮＧ，Ｙｏｓｈｉｋａｚｕ ＫＡＫＵＲＡ，Ｍｏｈａｍｍａｄ ＭＡＤＩＨＩＡＮ，ａｎｄ Ａｋｉｈｉｓａ ＵＳＨＩＲＯＫＡＷＡ，″ＭＦ ａｎｄ ＭＭＳＥ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ″信学技報，ＲＣＳ２００２−２９５，ｐｐ．１１７−１２４，２００３年３月」（非特許文献１）に従来技術が示されている。
【０００５】
図２に、従来のＭＩＭＯ伝送システムの一例を示す。送信機２１０が、誤り訂正符号化器２１４，インタリーバ２１８，直並列変換器２１２及びＮ個のアンテナ２２４を具備する。受信機２４０が、Ｎ個のアンテナ２５４，信号分離器２５２，並直列変換器２４２，デインタリーバ２４８及び誤り訂正復号器２４４を具備する。インタリーブとは、変調に先立ち、符号化されたビット系列の位置を入れ替え、復調の後でこの逆の操作を行う処理である。正確なランダム誤りに対して設計された符号による、高い確率で正確に復号するためにいくつかの符号語（ブロック符号）、あるいは拘束長（トレリス符号）を超えるバースト誤りを分離、再配置するために用いられる。
【０００６】
送信機２１０において、送信データ２１１に誤り訂正符号化を行い、インタリーブを行った後の直列データに対して直並列変換を行い、Ｎ個の並列データを得る。各送信アンテナ２２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【０００７】
受信機２４０の各アンテナ２５４が、送信機２１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機２４０の信号分離器２５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列を並直列変換した後、デインタリーブ、そして誤り訂正復号を行う。
【０００８】
この従来例では、送信側において、直並列変換前の情報に対して誤り訂正符号化およびインタリーブをするので、空間的なダイバーシチ効果による誤り率特性の改善効果が期待できる。
【非特許文献１】″ＭＦａｎｄ ＭＭＳＥ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ″ｂｙ Ｔａｋｕｍｉ ＩＴＯ，Ｘｉａｏｄｏｎｇ ＷＡＮＧ，Ｙｏｓｈｉｋａｚｕ ＫＡＫＵＲＡ，Ｍｏｈａｍｍａｄ ＭＡＤＩＨＩＡＮ，ａｎｄ Ａｋｉｈｉｓａ ＵＳＨＩＲＯＫＡＷＡ，信学技報，ＲＣＳ２００２−２９５，ｐｐ．１１７−１２４，２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えばＷＣＤＭＡやＣＤＭＡ２０００などのＣＤＭＡ移動通信方式では超高速の情報レートを実現することが要求されており、複数の送信アンテナを用いて情報の並列伝送を行う上記のようなＭＩＭＯ多重法を適用することにより情報レートを増大させることが可能である。しかしながら、図２に示すような従来の構成法を用いた場合、送信機２１０における誤り訂正符号化器２１４、インタリーバ２１８、受信機２４０におけるデインタリーバ２４８、誤り訂正復号器２４４において非常に高速な処理が要求される。また、インタリーバ、デインタリーバのサイズを大きくせざるを得ない。例えば、送信アンテナ数ＮをＮ＝４として、各送信アンテナにおいて２５０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの速度で情報伝送を行う場合には、送信機２１０における誤り訂正符号化器２１４、インタリーバ２１８，並びに受信機におけるデインタリーバ２４８及び誤り訂正復号器２４４は、２５０×４＝１０００Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ＝１Ｇｂｉｔ／ｓｅｃの速度でデータ処理を行わなければならず、このような高速処理は実装上大きな負担となり問題となっている。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信機及び／又は受信機において、誤り訂正符号化、インタリーブ、デインタリーブ及び／又は誤り訂正復号の演算処理量を減少させるＭＩＭＯ伝送システムを提供することにある。さらに、空間的ダイバーシチ効果をも得ることができる上記のようなＭＩＭＯ伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の一特徴に従った、無線多重伝送システムにおける信号伝送方法は、送信すべき直列データをＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理及び／又はインタリーブ処理をする段階；上記の処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階；上記の送信された信号を受信する段階；受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離する段階；分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理及び／又は誤り訂正復号処理をする段階；及び上記処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１２】
これにより、誤り訂正符号化／復号処理、インタリーブ／デインタリーブ処理の並列処理が可能となり、符号化器／復号器、インタリーバ／デインタリーバ１つあたりにおける演算処理量を、Ｎ又はＭ分の１に低減できる。
【００１３】
本発明の他の特徴に従った、無線多重伝送システムにおける信号送信方法は、送信すべき直列データをＭ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をする段階；誤り訂正符号化処理がされた並列信号を並直列変換する段階；直列変換された信号に対し、インタリーブ処理をする段階；インタリーブ処理がされた信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換して、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階から構成される。；上記の送信された信号を受信する段階；受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；デインタリーブ処理がされた信号をＮ個の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１４】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法は、送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；受信した信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；デインタリーブ処理がされた信号をＭ個の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１５】
これにより、誤り訂正符号化／復号処理の並列処理が可能となり、符号化器／復号器１つあたりにおける演算処理量を、Ｍ分の１に低減できるとともに、空間ダイバーシチの効果も得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例に従った伝送方法及び送信機によれば、以下の効果が得られる。
【００１７】
（１）送信側では情報を送信アンテナ数分に直並列変換した後に、各送信アンテナ毎に誤り訂正符号化処理およびインタリーブ処理を行い、受信側では信号分離後の各信号系列に対してデインタリーブ処理および誤り訂正復号処理を行い、並直列変換後に送信された情報を復元する構成法により、一つあたりの誤り訂正符号化器、誤り訂正復号器、インタリーバ及び／又はデインタリーバに要求される処理速度を低減できる。
【００１８】
（２）送信側では情報を送信アンテナ数分に直並列変換した後に、各送信アンテナ毎に独立に並行して誤り訂正符号化処理を行い、並直列変換後にインタリーブ処理を行い、受信側では分離された各信号系列に並直列変換後デインタリーブ処理を行い、さらに直並列変換後の各信号系列に対し独立に並行して誤り訂正復号処理を行い並直列変換後に送信された情報を復元する構成法により、一つあたりの誤り訂正符号化器及び誤り訂正復号器における処理速度を低減でき、さらに空間的なダイバーシチ効果を得ることができる。
【００１９】
（３）送信側において情報を送信アンテナ数分に直並列変換する前に誤り訂正符号化処理を行い、直並列変換後に各送信アンテナにインタリーブ処理を行い、受信側では分離された各信号系列に対してデインタリーブ処理を行い、さらに並直列変換後に誤り訂正復号処理を行うことにより送信された情報を復元する構成法により、一つあたりのインタリーバ及びデインタリーバにおける処理量を低減できる。
【００２０】
（４）送信側において、送信すべき情報に対して誤り訂正符号化処理を並列に行うか直列に行うかを切り替え、かつ、誤り訂正符号化した信号に対してインタリーブ処理を並列に行うか直列に行うかを切り替えることにより、電波の伝搬状況や受信機側の状況等の制御情報に応じて、最適な伝送レート、チャネル符号化・インタリーブ方法を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を適用可能なＭＩＭＯ伝送システムの概念図である。
【図２】従来のＭＩＭＯ伝送システムのブロック図である。
【図３】第１実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図４】第２実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図５】第３実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図６】従来例及び実施例のＭＩＭＯ伝送システムにおける特性比較図である。
【図７】第４実施例及び第５実施例に係る制御方法を実行する送信機のブロック図である。
【図８】第４実施例及び第５実施例に係る制御方法を実行する受信機のブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
４００ ＭＩＭＯ伝送システム
４１０ 送信機
４１２ 直並列変換器
４１４ 誤り訂正符号化器
４１６ 並直列変換器
４１８ インタリーバ
４２０ 直並列変換器
４２４ アンテナ
４４０ 受信機
４５４ アンテナ
４５２ 信号分離器
４５０ 並直列変換器
４４８ デインタリーバ
４４６ 直並列変換器
４４４ 誤り訂正復号器
４４２ 並直列変換器
７６０ 制御情報復調部
７６２ 伝送レート及び構成決定部
７６４ 切り替え制御部
７６８ 制御情報多重部
８６０ 制御情報復調部
８６２ 受信状態推定部
８６４ 切り替え制御部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図３に、本発明の第１実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機３１０が、直並列変換器３１２、Ｎ個の誤り訂正符号化器３１４，Ｎ個のインタリーバ３１８及びＮ個のアンテナ３２４を具備する。受信機３４０が、Ｎ個のアンテナ３５４，信号分離器３５２，Ｎ個のデインタリーバ３４８，Ｎ個の誤り訂正復号器３４４及び並直列変換器３４２を具備する。
【００２５】
送信機３１０において、直列の送信データ３１１に対して、先ず直並列変換を行う。直並列変換にて得られたＮ個の並列データに対して、誤り訂正符号化、そしてインタリーブを行った後、各送信アンテナ３２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００２６】
受信機３４０の各アンテナ３５４が、送信機３１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機３４０の信号分離器３５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ずデインタリーブを行い、そして誤り訂正復号を行う。復号後のＮ個の並列信号に対して並直列変換を行うことにより、送信された情報を復元したデータ３４１を得る。
【００２７】
この構成によれば、送信側における誤り訂正符号化処理及びインタリーブ処理を、各送信アンテナに対応する信号系列ごとに並列に行うことができ、かつ受信側におけるデインタリーブ処理及び誤り訂正復号処理を、受信信号を用いた信号分離によりＮ個の各信号系列に並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりの誤り訂正符号化器、復号器、インタリーバ及びデインタリーバに要求される処理速度が、従来例に比較してＮ分の１に減少される。インタリーバ及びデインタリーバのサイズを小さくすることができる。
【実施例２】
【００２８】
図４に、本発明の第２実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機４１０が、直並列変換器４１２、Ｍ個の誤り訂正符号化器４１４，並直列変換器４１６，インタリーバ４１８、直並列変換器４２０及びＮ個のアンテナ４２４を具備する。受信機４４０が、Ｎ個のアンテナ４５４，信号分離器４５２，並直列変換器４５０，デインタリーバ４４８，直並列変換器４４６，Ｍ個の誤り訂正復号器４４４及び並直列変換器４４２を具備する。
【００２９】
送信機４１０において、直列の送信データ４１１に対して、先ず直並列変換を行う。直並列変換にて得られたＭ個の並列データに対して、独立に並行して誤り訂正符号化を行う。その後、並直列変換を行い、インタリーブ処理を実行する。インタリーブ処理された直列データに対して、直並列変換を行った後、Ｎ個の送信アンテナ４２４の各々を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００３０】
受信機４４０の各アンテナ４５４が、送信機４１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機４４０の信号分離器４５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ず並直列変換を施し、得られた直列データに対してデインタリーブを行う。その後、再び直並列変換を行い、Ｍ個の信号系列に対して独立に並行して誤り訂正復号処理を行い、並直列変換することにより、送信された情報を復元したデータ４４１を得る。
【００３１】
個数Ｍと個数Ｎは等しくても良いし、異なっていても良い。
【００３２】
第２実施例の構成によれば、送信側における誤り訂正符号化処理を直並列変換後の各信号系列に行うことができ、かつ受信側における誤り訂正復号処理を、信号分離後の各信号系列に対して並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりの誤り訂正符号化器、誤り訂正復号器に要する処理量が従来例に比較してＭ分の１に減少される。
【００３３】
さらに、インタリーブ処理を各送信アンテナの信号に直並列変換する前の直列情報に対して行うことにより、インタリーブに対しての空間的なダイバーシチ効果も得ることができるため、第１実施例に比較して誤り率特性を改善できる。
【実施例３】
【００３４】
図５に、本発明の第３実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機５１０が、誤り訂正符号化器５１４，直並列変換器５２０，インタリーバ５１８及びＮ個のアンテナ５２４を具備する。受信機５４０が、Ｎ個のアンテナ５５４，信号分離器５５２，デインタリーバ５４８，並直列変換器５４２及び誤り訂正復号器５４４を具備する。
【００３５】
送信機５１０において、直列の送信データ５１１に対して、先ず誤り訂正符号化処理を行う。その後、直並列変換にて得られたＮ個の並列データに対して、独立に並行してインタリーブ処理を行った後、各送信アンテナ５２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００３６】
受信機５４０の各アンテナ５５４が、送信機５１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機５４０の信号分離器５５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ずデインタリーブ処理を行った後、並直列変換処理を行う。得られた直列データに対して、誤り訂正復号処理を行うことにより、送信された情報を復元したデータ５４１を得る。
【００３７】
この構成によれば、送信側におけるインタリーブ処理を直並列変換後の各信号系列に行うことができる、かつ受信側におけるデインタリーブ処理を、信号分離後の各信号系列に対して並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりのインタリーバ及びデインタリーバに要求される処理速度が、従来例に比較してＮ分の１に低減される。
【００３８】
図６は、従来例及び上記第１乃至第３実施例に示したＭＩＭＯ伝送システムにおける、受信Ｅｂ／Ｎｏ（Ｅｂ：情報１ビットあたりの受信信号電力、Ｎｏ：雑音電力密度）に対する平均パケット誤り率特性の計算機シミュレーション結果である。本評価においては、送受信アンテナ数Ｎ＝４とし、送信側における誤り訂正符号処理として拘束長４のターボ符号化処理を用い、インタリーブ処理として文献「Ｎ．Ｍａｅｄａ，Ｈ．Ａｔａｒａｓｈｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｆｏｒ ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ｉｎ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ，”ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．Ｅ８６−Ｂ，ｎｏ．１，ｐｐ．３００−３１３，Ｊａｎ．２００３」に基づくシンボルインターリーブ処理を用いた。受信側では、最尤検出に基づく信号分離を行うこととし、誤り訂正復号として繰り返し数８のＭａｘ Ｌｏｇ−ＭＡＰアルゴリズムを用いた。伝搬路モデルとして、最大ドップラー周波数２０Ｈｚの１波レイリーフェージング伝搬路を用いた。
【００３９】
図６より、第１実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒三角）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、パケット誤り率特性が約１．５ｄＢ程度劣化している。しかしながら、受信側における一つあたりの復号器、デインタリーバに要する処理速度を１／４に低減できるため、復号器、デインタリーバでの処理遅延を１／４に低減できる。
【００４０】
次に、第２実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒四角）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、受信側における一つあたりの復号器に要する処理速度を１／４に低減できるとともに、空間的なインタリーブ効果による特性改善により、従来の構成に対するパケット誤り率特性の劣化を約０．５ｄＢ以内に抑えることができる。
【００４１】
さらに、第３実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒丸）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、受信側における一つあたりのデインタリーバに要する処理量を１／４に低減できるとともに、従来の構成とほぼ同等のパケット誤り率特性を得ることができる。
【００４２】
上記の実施例においては、送信機側のアンテナの個数と受信機側のアンテナの個数を同数であるとしたが、本発明は同数のアンテナに限られず異なる数のアンテナであっても良い。
【実施例４】
【００４３】
第４実施例は、受信機における電波の受信状態に応じて送信機が伝送レートを変化させ、それに応じて適切なチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。
【００４４】
第１実施例の構成によれば、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号処理の情報ビットレートをＮ分の１にでき、インタリーバ及びデンインタリーバのサイズも小さくできるという効果があり、装置構成上の負荷が最も軽くなる。しかし、送信アンテナ間のダイバーシチ効果が得られないため、受信品質が劣化するという不利点がある。
【００４５】
第２実施例の構成によれば、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号処理の情報ビットレートをＭ分の１にできるという効果がある。また、インタリーブを送信アンテナ間に亘って行うことにより、ある程度の送信アンテナ間のダイバーシチ効果が得られる。しかし、インタリーバのサイズは第１実施例に比較して大きくなってしまうという不利点がある。
【００４６】
第３実施例の構成によれば、インタリーバ及びデインタリーバのサイズを小さくでき、さらに空間ダイバーシチ効果のおかげで上記実施例のうち最良の受信特性を得られる。しかし、誤り訂正符号化及び誤り訂正復号を情報ビットレートの速度で処理しなければならないという不利点がある。
【００４７】
上記３つの実施例には、それぞれ利害得失がある。そこで第４実施例においては、伝送レートに応じて上記３つの実施例を切り替えて用いる構成にする。伝送レートが小さい場合（例えば、４００Ｍｂｐｓ）には、処理量の大きさはあまり問題にならないので、最良の受信特性を求めて第３実施例を利用する。伝送レートが高い場合（例えば１Ｇｂｐｓ）には、処理量の大きさが問題になるので、受信特性をある程度犠牲にしても機器の負担を軽くするために、第２実施例を利用する。装置構成に限界があるが、受信状態が良好で受信品質がそれほど問題にならないときには、第１実施例を利用できる。
【００４８】
以下に第４実施例の制御の手順につき説明する。
ｉ）受信局が電波の受信状態（例えば受信ＳＩＲ）を測定する。
ｉｉ）受信局が逆の無線リンクを使って、送信局に対して送信制御情報の一例である電波の受信状態を報告する。
ｉｉｉ）送信局が、電波の受信状態に基づいて伝送レートを決定する。
ｉｖ）送信局が、決定した伝送レートに基づいてチャネル符号化・インタリーブ方法を決定する。
ｖ）送信局が、決定した伝送レートの情報データをチャネル符号化・インタリーブした後、送信する。同時に、伝送レート情報（変調法とチャネル符号化率を含む）とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報とを送信制御情報として送信する。
ｖｉ）受信局は、伝送レート情報とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報を受信制御情報から識別して、情報データの受信を行う。
【実施例５】
【００４９】
第４実施例では、受信機における電波の受信状態に応じて伝送レートを変化させ、伝送レートに応じてチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。第５実施例では、送信制御情報として、電波の受信状態に加え、受信局の処理能力を用いる。受信状態及び処理能力に応じて伝送レートを変化させ、伝送レートに応じてチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。
【００５０】
以下に第５実施例の制御の手順につき説明する。
ｉ）受信局が電波の受信状態（例えば受信ＳＩＲ）を測定する。
ｉｉ）受信局が逆の無線リンクを使って、送信局に対して送信制御情報として電波の受信状態及び受信局の処理能力（インタリーブ能力、誤り訂正復号能力）を報告する。
ｉｉｉ）、ｉｖ）送信局が電波の受信状態及び受信局の処理能力に基づいて、伝送レートとチャネル符号化・インタリーブ方法の組み合わせを決定する。受信品質が特に良好であるときには、誤り訂正符号化はなくとも良い。
ｖ）送信局が、決定した伝送レートの情報データをチャネル符号化・インタリーブした後、送信する。同時に、伝送レート情報（変調法とチャネル符号化率を含む）とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報とを受信制御情報として送信する。
ｖｉ）受信局は、伝送レート情報とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報を受信制御情報から識別して、情報データの受信を行う。
【実施例６】
【００５１】
図７は、第４及び第５実施例に係る制御方法を実行する送信機の一例のブロック図である。送信機７１０の制御情報復調部７６０が、受信機における電波の受信状態及び受信局の処理能力に係る信号（送信制御情報の例）を受信して復調する。復調されたこれらの送信制御情報が伝送レート及び構成決定部７６２に供給される。これらの送信制御情報に基づいて、伝送レート及び構成決定部７６２が、送信信号の伝送レートと、どのような構成のチャネル符号化・インタリーブ方法を用いるかを決定する。この決定の内容は、制御情報多重部７６８に送られて、伝送データに多重されて、受信機に送信される。
【００５２】
どのような構成のチャネル符号化・インタリーブ方法を用いるかの決定内容はまた、切り替え制御部７６４にも供給される。切り替え制御部７６４は、この決定内容に従って、各スイッチａ，ｂ，ｃを切り替える。
【００５３】
スイッチａは、送信情報の誤り訂正符号化を並列に行うか否かを切り替える。スイッチｂ，ｃは、誤り訂正符号化された情報のインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替える。このように、スイッチａ及びｂ，ｃの切り替えによって、上記第１乃至第３実施例の送信機の構成を選択することができる。
【実施例７】
【００５４】
図８は、第４及び第５実施例に係る制御方法を実行する受信機の一例のブロック図である。受信機８４０の受信状態推定部８６２が、受信機の受信状態を測定或いは推定して、送信部を経由して送信機７１０に送信される。受信機８４０の制御情報復調部７６０が、送信機から送信された伝送レート及びチャネル符号化・インタリーブ方法に関する受信制御情報を受信して復調する。復調されたこれらの情報が、切り替え制御部８６４に供給される。
【００５５】
切り替え制御部８６４は、これらの情報内容に従って、各スイッチｄ，ｅ，ｆを切り替える。
【００５６】
スイッチｄは、受信情報のデインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替えるスイッチであり、送信機のスイッチｂ，ｃの動作に対応するものである。スイッチｅ，ｆは、誤り訂正復号処理を並列に行うか直列に行うかを切り替えるスイッチであり、送信機のスイッチａの動作に対応するものである。
【００５７】
このように、スイッチｄ及びｅ，ｆの切り替えによって、上記第１乃至第３実施例の受信機の構成を選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に従った送信機、受信機及び伝送システムは、ＷＣＤＭＡなどの高速無線通信システムに用いることができ、送信機、受信機内の機器に過度の負担をかけることなく、誤り率の低い高速伝送を必要とする無線通信分野において利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線多重伝送システムにおける信号伝送方法及び送信機に関し、特にＭＩＭＯ伝送システムにおいて、誤り訂正符号化、インタリーブ、デインタリーブ及び／又は誤り訂正復号の演算処理量を減少させた伝送方法及び送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＤＭＡなどの無線通信方式においては、高速の情報レートを実現することが重要である。そのために、複数の送受信アンテナを用いて信号伝送を行うＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを用いた信号伝送法が知られている。ＭＩＭＯ伝送法は、送信側、受信側の双方でそれぞれＮ個のアンテナを設置し、無線回線を介したＮポート入力、Ｎポート出力のネットワークにより、複数の異なる信号を同一時間に同一周波数帯を用いて効率よく伝送する方式である。つまり、送信アンテナと受信アンテナの数を増やして、空間を多様に使うことによって、伝送容量の増大を図るものである。
【０００３】
図１に示すＭＩＭＯ多重法において、Ｎ個の各送信アンテナ１２４を用いて、異なる複数の送信シンボルを同一時刻、同一周波数、同一拡散符号を用いて送信すると、これらの信号は空間で合成されるので、一種の空間上の送信シンボルの多値化が行われていると、解釈でき、情報レートを送信アンテナ数倍に増大させることができる。
【０００４】
このＭＩＭＯ多重法において、高信頼度伝送を実現するために誤り訂正符号化及びインタリーブの適用をする技術が知られている。例えば、「Ｔａｋｕｍｉ ＩＴＯ，Ｘｉａｏｄｏｎｇ ＷＡＮＧ，Ｙｏｓｈｉｋａｚｕ ＫＡＫＵＲＡ，Ｍｏｈａｍｍａｄ ＭＡＤＩＨＩＡＮ，ａｎｄ Ａｋｉｈｉｓａ ＵＳＨＩＲＯＫＡＷＡ，″ＭＦ ａｎｄ ＭＭＳＥ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ″信学技報，ＲＣＳ２００２−２９５，ｐｐ．１１７−１２４，２００３年３月」（非特許文献１）に従来技術が示されている。
【０００５】
図２に、従来のＭＩＭＯ伝送システムの一例を示す。送信機２１０が、誤り訂正符号化器２１４，インタリーバ２１８，直並列変換器２１２及びＮ個のアンテナ２２４を具備する。受信機２４０が、Ｎ個のアンテナ２５４，信号分離器２５２，並直列変換器２４２，デインタリーバ２４８及び誤り訂正復号器２４４を具備する。インタリーブとは、変調に先立ち、符号化されたビット系列の位置を入れ替え、復調の後でこの逆の操作を行う処理である。正確なランダム誤りに対して設計された符号による、高い確率で正確に復号するためにいくつかの符号語（ブロック符号）、あるいは拘束長（トレリス符号）を超えるバースト誤りを分離、再配置するために用いられる。
【０００６】
送信機２１０において、送信データ２１１に誤り訂正符号化を行い、インタリーブを行った後の直列データに対して直並列変換を行い、Ｎ個の並列データを得る。各送信アンテナ２２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【０００７】
受信機２４０の各アンテナ２５４が、送信機２１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機２４０の信号分離器２５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列を並直列変換した後、デインタリーブ、そして誤り訂正復号を行う。
【０００８】
この従来例では、送信側において、直並列変換前の情報に対して誤り訂正符号化およびインタリーブをするので、空間的なダイバーシチ効果による誤り率特性の改善効果が期待できる。
【非特許文献１】″ＭＦａｎｄ ＭＭＳＥ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ″ｂｙ Ｔａｋｕｍｉ ＩＴＯ，Ｘｉａｏｄｏｎｇ ＷＡＮＧ，Ｙｏｓｈｉｋａｚｕ ＫＡＫＵＲＡ，Ｍｏｈａｍｍａｄ ＭＡＤＩＨＩＡＮ，ａｎｄ Ａｋｉｈｉｓａ ＵＳＨＩＲＯＫＡＷＡ，信学技報，ＲＣＳ２００２−２９５，ｐｐ．１１７−１２４，２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えばＷＣＤＭＡやＣＤＭＡ２０００などのＣＤＭＡ移動通信方式では超高速の情報レートを実現することが要求されており、複数の送信アンテナを用いて情報の並列伝送を行う上記のようなＭＩＭＯ多重法を適用することにより情報レートを増大させることが可能である。しかしながら、図２に示すような従来の構成法を用いた場合、送信機２１０における誤り訂正符号化器２１４、インタリーバ２１８、受信機２４０におけるデインタリーバ２４８、誤り訂正復号器２４４において非常に高速な処理が要求される。また、インタリーバ、デインタリーバのサイズを大きくせざるを得ない。例えば、送信アンテナ数ＮをＮ＝４として、各送信アンテナにおいて２５０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの速度で情報伝送を行う場合には、送信機２１０における誤り訂正符号化器２１４、インタリーバ２１８，並びに受信機におけるデインタリーバ２４８及び誤り訂正復号器２４４は、２５０×４＝１０００Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ＝１Ｇｂｉｔ／ｓｅｃの速度でデータ処理を行わなければならず、このような高速処理は実装上大きな負担となり問題となっている。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信機及び／又は受信機において、誤り訂正符号化、インタリーブ、デインタリーブ及び／又は誤り訂正復号の演算処理量を減少させるＭＩＭＯ伝送システムを提供することにある。さらに、空間的ダイバーシチ効果をも得ることができる上記のようなＭＩＭＯ伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の一特徴に従った、無線多重伝送システムにおける信号伝送方法は、送信すべき直列データをＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理及び／又はインタリーブ処理をする段階；上記の処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階；上記の送信された信号を受信する段階；受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離する段階；分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理及び／又は誤り訂正復号処理をする段階；及び上記処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１２】
これにより、誤り訂正符号化／復号処理、インタリーブ／デインタリーブ処理の並列処理が可能となり、符号化器／復号器、インタリーバ／デインタリーバ１つあたりにおける演算処理量を、Ｎ又はＭ分の１に低減できる。
【００１３】
本発明の他の特徴に従った、無線多重伝送システムにおける信号送信方法は、送信すべき直列データをＭ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をする段階；誤り訂正符号化処理がされた並列信号を並直列変換する段階；直列変換された信号に対し、インタリーブ処理をする段階；インタリーブ処理がされた信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換して、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階から構成される。；上記の送信された信号を受信する段階；受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；デインタリーブ処理がされた信号をＮ個の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１４】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法は、送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；受信した信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；デインタリーブ処理がされた信号をＭ個の系列に直並列変換する段階；直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；から構成される。
【００１５】
これにより、誤り訂正符号化／復号処理の並列処理が可能となり、符号化器／復号器１つあたりにおける演算処理量を、Ｍ分の１に低減できるとともに、空間ダイバーシチの効果も得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例に従った伝送方法及び送信機によれば、以下の効果が得られる。
【００１７】
（１）送信側では情報を送信アンテナ数分に直並列変換した後に、各送信アンテナ毎に誤り訂正符号化処理およびインタリーブ処理を行い、受信側では信号分離後の各信号系列に対してデインタリーブ処理および誤り訂正復号処理を行い、並直列変換後に送信された情報を復元する構成法により、一つあたりの誤り訂正符号化器、誤り訂正復号器、インタリーバ及び／又はデインタリーバに要求される処理速度を低減できる。
【００１８】
（２）送信側では情報を送信アンテナ数分に直並列変換した後に、各送信アンテナ毎に独立に並行して誤り訂正符号化処理を行い、並直列変換後にインタリーブ処理を行い、受信側では分離された各信号系列に並直列変換後デインタリーブ処理を行い、さらに直並列変換後の各信号系列に対し独立に並行して誤り訂正復号処理を行い並直列変換後に送信された情報を復元する構成法により、一つあたりの誤り訂正符号化器及び誤り訂正復号器における処理速度を低減でき、さらに空間的なダイバーシチ効果を得ることができる。
【００１９】
（３）送信側において情報を送信アンテナ数分に直並列変換する前に誤り訂正符号化処理を行い、直並列変換後に各送信アンテナにインタリーブ処理を行い、受信側では分離された各信号系列に対してデインタリーブ処理を行い、さらに並直列変換後に誤り訂正復号処理を行うことにより送信された情報を復元する構成法により、一つあたりのインタリーバ及びデインタリーバにおける処理量を低減できる。
【００２０】
（４）送信側において、送信すべき情報に対して誤り訂正符号化処理を並列に行うか直列に行うかを切り替え、かつ、誤り訂正符号化した信号に対してインタリーブ処理を並列に行うか直列に行うかを切り替えることにより、電波の伝搬状況や受信機側の状況等の制御情報に応じて、最適な伝送レート、チャネル符号化・インタリーブ方法を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を適用可能なＭＩＭＯ伝送システムの概念図である。
【図２】従来のＭＩＭＯ伝送システムのブロック図である。
【図３】第１実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図４】第２実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図５】第３実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図である。
【図６】従来例及び実施例のＭＩＭＯ伝送システムにおける特性比較図である。
【図７】第４実施例及び第５実施例に係る制御方法を実行する送信機のブロック図である。
【図８】第４実施例及び第５実施例に係る制御方法を実行する受信機のブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
４００ ＭＩＭＯ伝送システム
４１０ 送信機
４１２ 直並列変換器
４１４ 誤り訂正符号化器
４１６ 並直列変換器
４１８ インタリーバ
４２０ 直並列変換器
４２４ アンテナ
４４０ 受信機
４５４ アンテナ
４５２ 信号分離器
４５０ 並直列変換器
４４８ デインタリーバ
４４６ 直並列変換器
４４４ 誤り訂正復号器
４４２ 並直列変換器
７６０ 制御情報復調部
７６２ 伝送レート及び構成決定部
７６４ 切り替え制御部
７６８ 制御情報多重部
８６０ 制御情報復調部
８６２ 受信状態推定部
８６４ 切り替え制御部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図３に、本発明の第１実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機３１０が、直並列変換器３１２、Ｎ個の誤り訂正符号化器３１４，Ｎ個のインタリーバ３１８及びＮ個のアンテナ３２４を具備する。受信機３４０が、Ｎ個のアンテナ３５４，信号分離器３５２，Ｎ個のデインタリーバ３４８，Ｎ個の誤り訂正復号器３４４及び並直列変換器３４２を具備する。
【００２５】
送信機３１０において、直列の送信データ３１１に対して、先ず直並列変換を行う。直並列変換にて得られたＮ個の並列データに対して、誤り訂正符号化、そしてインタリーブを行った後、各送信アンテナ３２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００２６】
受信機３４０の各アンテナ３５４が、送信機３１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機３４０の信号分離器３５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ずデインタリーブを行い、そして誤り訂正復号を行う。復号後のＮ個の並列信号に対して並直列変換を行うことにより、送信された情報を復元したデータ３４１を得る。
【００２７】
この構成によれば、送信側における誤り訂正符号化処理及びインタリーブ処理を、各送信アンテナに対応する信号系列ごとに並列に行うことができ、かつ受信側におけるデインタリーブ処理及び誤り訂正復号処理を、受信信号を用いた信号分離によりＮ個の各信号系列に並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりの誤り訂正符号化器、復号器、インタリーバ及びデインタリーバに要求される処理速度が、従来例に比較してＮ分の１に減少される。インタリーバ及びデインタリーバのサイズを小さくすることができる。
【実施例２】
【００２８】
図４に、本発明の第２実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機４１０が、直並列変換器４１２、Ｍ個の誤り訂正符号化器４１４，並直列変換器４１６，インタリーバ４１８、直並列変換器４２０及びＮ個のアンテナ４２４を具備する。受信機４４０が、Ｎ個のアンテナ４５４，信号分離器４５２，並直列変換器４５０，デインタリーバ４４８，直並列変換器４４６，Ｍ個の誤り訂正復号器４４４及び並直列変換器４４２を具備する。
【００２９】
送信機４１０において、直列の送信データ４１１に対して、先ず直並列変換を行う。直並列変換にて得られたＭ個の並列データに対して、独立に並行して誤り訂正符号化を行う。その後、並直列変換を行い、インタリーブ処理を実行する。インタリーブ処理された直列データに対して、直並列変換を行った後、Ｎ個の送信アンテナ４２４の各々を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００３０】
受信機４４０の各アンテナ４５４が、送信機４１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機４４０の信号分離器４５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ず並直列変換を施し、得られた直列データに対してデインタリーブを行う。その後、再び直並列変換を行い、Ｍ個の信号系列に対して独立に並行して誤り訂正復号処理を行い、並直列変換することにより、送信された情報を復元したデータ４４１を得る。
【００３１】
個数Ｍと個数Ｎは等しくても良いし、異なっていても良い。
【００３２】
第２実施例の構成によれば、送信側における誤り訂正符号化処理を直並列変換後の各信号系列に行うことができ、かつ受信側における誤り訂正復号処理を、信号分離後の各信号系列に対して並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりの誤り訂正符号化器、誤り訂正復号器に要する処理量が従来例に比較してＭ分の１に減少される。
【００３３】
さらに、インタリーブ処理を各送信アンテナの信号に直並列変換する前の直列情報に対して行うことにより、インタリーブに対しての空間的なダイバーシチ効果も得ることができるため、第１実施例に比較して誤り率特性を改善できる。
【実施例３】
【００３４】
図５に、本発明の第３実施例に従ったＭＩＭＯ伝送システムの簡略ブロック図を示す。送信機５１０が、誤り訂正符号化器５１４，直並列変換器５２０，インタリーバ５１８及びＮ個のアンテナ５２４を具備する。受信機５４０が、Ｎ個のアンテナ５５４，信号分離器５５２，デインタリーバ５４８，並直列変換器５４２及び誤り訂正復号器５４４を具備する。
【００３５】
送信機５１０において、直列の送信データ５１１に対して、先ず誤り訂正符号化処理を行う。その後、直並列変換にて得られたＮ個の並列データに対して、独立に並行してインタリーブ処理を行った後、各送信アンテナ５２４を用いて、各並列データの送信をそれぞれ行う。
【００３６】
受信機５４０の各アンテナ５５４が、送信機５１０から送信された信号を受信する。受信信号は、受信機５４０の信号分離器５５２を用いてＮ個の並列信号に信号分離される。信号分離後のＮ個の信号系列に対して、先ずデインタリーブ処理を行った後、並直列変換処理を行う。得られた直列データに対して、誤り訂正復号処理を行うことにより、送信された情報を復元したデータ５４１を得る。
【００３７】
この構成によれば、送信側におけるインタリーブ処理を直並列変換後の各信号系列に行うことができる、かつ受信側におけるデインタリーブ処理を、信号分離後の各信号系列に対して並列に行うことが可能となる。そのため、一つあたりのインタリーバ及びデインタリーバに要求される処理速度が、従来例に比較してＮ分の１に低減される。
【００３８】
図６は、従来例及び上記第１乃至第３実施例に示したＭＩＭＯ伝送システムにおける、受信Ｅｂ／Ｎｏ（Ｅｂ：情報１ビットあたりの受信信号電力、Ｎｏ：雑音電力密度）に対する平均パケット誤り率特性の計算機シミュレーション結果である。本評価においては、送受信アンテナ数Ｎ＝４とし、送信側における誤り訂正符号処理として拘束長４のターボ符号化処理を用い、インタリーブ処理として文献「Ｎ．Ｍａｅｄａ，Ｈ．Ａｔａｒａｓｈｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｆｏｒ ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ｉｎ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ，”ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．Ｅ８６−Ｂ，ｎｏ．１，ｐｐ．３００−３１３，Ｊａｎ．２００３」に基づくシンボルインターリーブ処理を用いた。受信側では、最尤検出に基づく信号分離を行うこととし、誤り訂正復号として繰り返し数８のＭａｘ Ｌｏｇ−ＭＡＰアルゴリズムを用いた。伝搬路モデルとして、最大ドップラー周波数２０Ｈｚの１波レイリーフェージング伝搬路を用いた。
【００３９】
図６より、第１実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒三角）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、パケット誤り率特性が約１．５ｄＢ程度劣化している。しかしながら、受信側における一つあたりの復号器、デインタリーバに要する処理速度を１／４に低減できるため、復号器、デインタリーバでの処理遅延を１／４に低減できる。
【００４０】
次に、第２実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒四角）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、受信側における一つあたりの復号器に要する処理速度を１／４に低減できるとともに、空間的なインタリーブ効果による特性改善により、従来の構成に対するパケット誤り率特性の劣化を約０．５ｄＢ以内に抑えることができる。
【００４１】
さらに、第３実施例のＭＩＭＯ伝送システム構成（黒丸）は、従来の構成（白抜き菱形）に比較して、受信側における一つあたりのデインタリーバに要する処理量を１／４に低減できるとともに、従来の構成とほぼ同等のパケット誤り率特性を得ることができる。
【００４２】
上記の実施例においては、送信機側のアンテナの個数と受信機側のアンテナの個数を同数であるとしたが、本発明は同数のアンテナに限られず異なる数のアンテナであっても良い。
【実施例４】
【００４３】
第４実施例は、受信機における電波の受信状態に応じて送信機が伝送レートを変化させ、それに応じて適切なチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。
【００４４】
第１実施例の構成によれば、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号処理の情報ビットレートをＮ分の１にでき、インタリーバ及びデンインタリーバのサイズも小さくできるという効果があり、装置構成上の負荷が最も軽くなる。しかし、送信アンテナ間のダイバーシチ効果が得られないため、受信品質が劣化するという不利点がある。
【００４５】
第２実施例の構成によれば、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号処理の情報ビットレートをＭ分の１にできるという効果がある。また、インタリーブを送信アンテナ間に亘って行うことにより、ある程度の送信アンテナ間のダイバーシチ効果が得られる。しかし、インタリーバのサイズは第１実施例に比較して大きくなってしまうという不利点がある。
【００４６】
第３実施例の構成によれば、インタリーバ及びデインタリーバのサイズを小さくでき、さらに空間ダイバーシチ効果のおかげで上記実施例のうち最良の受信特性を得られる。しかし、誤り訂正符号化及び誤り訂正復号を情報ビットレートの速度で処理しなければならないという不利点がある。
【００４７】
上記３つの実施例には、それぞれ利害得失がある。そこで第４実施例においては、伝送レートに応じて上記３つの実施例を切り替えて用いる構成にする。伝送レートが小さい場合（例えば、４００Ｍｂｐｓ）には、処理量の大きさはあまり問題にならないので、最良の受信特性を求めて第３実施例を利用する。伝送レートが高い場合（例えば１Ｇｂｐｓ）には、処理量の大きさが問題になるので、受信特性をある程度犠牲にしても機器の負担を軽くするために、第２実施例を利用する。装置構成に限界があるが、受信状態が良好で受信品質がそれほど問題にならないときには、第１実施例を利用できる。
【００４８】
以下に第４実施例の制御の手順につき説明する。
ｉ）受信局が電波の受信状態（例えば受信ＳＩＲ）を測定する。
ｉｉ）受信局が逆の無線リンクを使って、送信局に対して送信制御情報の一例である電波の受信状態を報告する。
ｉｉｉ）送信局が、電波の受信状態に基づいて伝送レートを決定する。
ｉｖ）送信局が、決定した伝送レートに基づいてチャネル符号化・インタリーブ方法を決定する。
ｖ）送信局が、決定した伝送レートの情報データをチャネル符号化・インタリーブした後、送信する。同時に、伝送レート情報（変調法とチャネル符号化率を含む）とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報とを送信制御情報として送信する。
ｖｉ）受信局は、伝送レート情報とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報を受信制御情報から識別して、情報データの受信を行う。
【実施例５】
【００４９】
第４実施例では、受信機における電波の受信状態に応じて伝送レートを変化させ、伝送レートに応じてチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。第５実施例では、送信制御情報として、電波の受信状態に加え、受信局の処理能力を用いる。受信状態及び処理能力に応じて伝送レートを変化させ、伝送レートに応じてチャネル符号化・インタリーブ方法を選択して用いる構成とした。
【００５０】
以下に第５実施例の制御の手順につき説明する。
ｉ）受信局が電波の受信状態（例えば受信ＳＩＲ）を測定する。
ｉｉ）受信局が逆の無線リンクを使って、送信局に対して送信制御情報として電波の受信状態及び受信局の処理能力（インタリーブ能力、誤り訂正復号能力）を報告する。
ｉｉｉ）、ｉｖ）送信局が電波の受信状態及び受信局の処理能力に基づいて、伝送レートとチャネル符号化・インタリーブ方法の組み合わせを決定する。受信品質が特に良好であるときには、誤り訂正符号化はなくとも良い。
ｖ）送信局が、決定した伝送レートの情報データをチャネル符号化・インタリーブした後、送信する。同時に、伝送レート情報（変調法とチャネル符号化率を含む）とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報とを受信制御情報として送信する。
ｖｉ）受信局は、伝送レート情報とどのチャネル符号化・インタリーブ方法を用いたかの情報を受信制御情報から識別して、情報データの受信を行う。
【実施例６】
【００５１】
図７は、第４及び第５実施例に係る制御方法を実行する送信機の一例のブロック図である。送信機７１０の制御情報復調部７６０が、受信機における電波の受信状態及び受信局の処理能力に係る信号（送信制御情報の例）を受信して復調する。復調されたこれらの送信制御情報が伝送レート及び構成決定部７６２に供給される。これらの送信制御情報に基づいて、伝送レート及び構成決定部７６２が、送信信号の伝送レートと、どのような構成のチャネル符号化・インタリーブ方法を用いるかを決定する。この決定の内容は、制御情報多重部７６８に送られて、伝送データに多重されて、受信機に送信される。
【００５２】
どのような構成のチャネル符号化・インタリーブ方法を用いるかの決定内容はまた、切り替え制御部７６４にも供給される。切り替え制御部７６４は、この決定内容に従って、各スイッチａ，ｂ，ｃを切り替える。
【００５３】
スイッチａは、送信情報の誤り訂正符号化を並列に行うか否かを切り替える。スイッチｂ，ｃは、誤り訂正符号化された情報のインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替える。このように、スイッチａ及びｂ，ｃの切り替えによって、上記第１乃至第３実施例の送信機の構成を選択することができる。
【実施例７】
【００５４】
図８は、第４及び第５実施例に係る制御方法を実行する受信機の一例のブロック図である。受信機８４０の受信状態推定部８６２が、受信機の受信状態を測定或いは推定して、送信部を経由して送信機７１０に送信される。受信機８４０の制御情報復調部７６０が、送信機から送信された伝送レート及びチャネル符号化・インタリーブ方法に関する受信制御情報を受信して復調する。復調されたこれらの情報が、切り替え制御部８６４に供給される。
【００５５】
切り替え制御部８６４は、これらの情報内容に従って、各スイッチｄ，ｅ，ｆを切り替える。
【００５６】
スイッチｄは、受信情報のデインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替えるスイッチであり、送信機のスイッチｂ，ｃの動作に対応するものである。スイッチｅ，ｆは、誤り訂正復号処理を並列に行うか直列に行うかを切り替えるスイッチであり、送信機のスイッチａの動作に対応するものである。
【００５７】
このように、スイッチｄ及びｅ，ｆの切り替えによって、上記第１乃至第３実施例の受信機の構成を選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に従った送信機、受信機及び伝送システムは、ＷＣＤＭＡなどの高速無線通信システムに用いることができ、送信機、受信機内の機器に過度の負担をかけることなく、誤り率の低い高速伝送を必要とする無線通信分野において利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線多重伝送システムにおける信号伝送方法であって：
送信すべき直列データをＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理及び／又はインタリーブ処理をする段階；
上記の処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階；
上記の送信された信号を受信する段階；
受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離する段階；
分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理及び／又は誤り訂正復号処理をする段階；及び
上記処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号伝送方法。
【請求項２】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
送信すべき直列データをＭ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をする段階；
誤り訂正符号化処理がされた並列信号を並直列変換する段階；
直列変換された信号に対し、インタリーブ処理をする段階；及び
インタリーブ処理がされた信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換して、複数個の送信アンテナにより送信する段階；
から構成される送信方法。
【請求項３】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；
受信した信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；
並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；
デインタリーブ処理がされた信号をＭ個の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び
誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号受信方法。
【請求項４】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
送信すべき直列データに対し、誤り訂正符号化処理をする段階；
誤り訂正符号化処理がされた直列信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立にインタリーブ処理をする段階；及び
インタリーブ処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより送信する段階；
から構成される送信方法。
【請求項５】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；
受信した信号をＬ個（Ｌは２以上）の系列に信号分離する段階；
分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理をする段階；
デインタリーブ処理がされた信号を並直列変換する段階；及び
並直列変換された信号に対して、誤り訂正復号処理をして、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号受信方法。
【請求項６】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
送信すべき直列データを入力して、Ｍ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する第１の直並列変換器；
第１の直並列変換器から出力されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をするＭ個の誤り訂正符号化器；
Ｍ個の誤り訂正符号化器から出力されたＭ個の並列信号を並直列変換する並直列変換器；
並直列変換器から出力された直列信号に対し、インタリーブ処理をするインタリーバ；
インタリーバから出力された信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する第２の直並列変換器；及び
第２の直並列変換器から出力されたＮ個の並列信号を送信する複数個の送信アンテナ；
から構成される送信機。
【請求項７】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
送信すべき直列データに対し、誤り訂正符号化処理をする誤り訂正符号化器；
誤り訂正符号化器から出力された直列信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する直並列変換器；
直並列変換器から出力されたＮ系列の並列信号に対し、独立にインタリーブ処理をするＮ個のインタリーバ；及び
各インタリーバから出力されたＮ個の信号を送信する複数個の送信アンテナ；
から構成される送信機。
【請求項８】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
所定の送信制御情報に応じて、
送信すべき直列データに対して誤り訂正符号化処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；及び
誤り訂正符号化されたデータに対してインタリーブ処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；
から構成される送信方法。
【請求項９】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
所定の受信制御情報に応じて、
受信した信号に対してデインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；及び
デインタリーブされた信号に対して誤り訂正復号処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；
から構成される受信方法。
【請求項１０】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
直列データ複数の誤り訂正符号化器、複数のインタリーバの接続関係を切り替える複数の切り替えスイッチ；
受信機から所定の送信制御情報を受信して復調する制御情報復調部；
復調された送信制御情報に応じて、送信すべき直列データに対して誤り訂正符号化器を並列に接続するか否か、及び誤り訂正符号化されたデータに対してインタリーバを並列に接続するか否かを決定する構成決定部；
該構成決定部からの決定内容に応じて、複数の切り替えスイッチを制御する切り替えスイッチ部；
から構成される送信機。
【請求項１１】
無線多重伝送システムにおいて用いる受信機であって：
受信信号、複数のデインタリーバ、複数の誤り訂正符号化器の接続関係を切り替える複数の切り替えスイッチ；
送信機から所定の受信制御情報を受信して復調する制御情報復調部；
復調された受信制御情報に応じて、受信した信号に対してデインタリーバを並列に接続するか否か、及びデインタリーブされた信号に対して誤り訂正符号化器を並列に接続するか否かを切り替えるために複数の切り替えスイッチを制御する切り替え制御部；
から構成される受信機。
【請求項１】
無線多重伝送システムにおける信号伝送方法であって：
送信すべき直列データをＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理及び／又はインタリーブ処理をする段階；
上記の処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより、それぞれ送信する段階；
上記の送信された信号を受信する段階；
受信した信号をＭ個（Ｍは２以上）の系列に信号分離する段階；
分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理及び／又は誤り訂正復号処理をする段階；及び
上記処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号伝送方法。
【請求項２】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
送信すべき直列データをＭ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をする段階；
誤り訂正符号化処理がされた並列信号を並直列変換する段階；
直列変換された信号に対し、インタリーブ処理をする段階；及び
インタリーブ処理がされた信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換して、複数個の送信アンテナにより送信する段階；
から構成される送信方法。
【請求項３】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；
受信した信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に信号分離し、並直列変換する段階；
並直列変換された信号に対し、デインタリーブ処理をする段階；
デインタリーブ処理がされた信号をＭ個の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正復号処理をする段階；及び
誤り訂正復号処理がされた信号を並直列変換して、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号受信方法。
【請求項４】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
送信すべき直列データに対し、誤り訂正符号化処理をする段階；
誤り訂正符号化処理がされた直列信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する段階；
直並列変換されたＮ系列の並列信号に対し、独立にインタリーブ処理をする段階；及び
インタリーブ処理がされた信号を、複数個の送信アンテナにより送信する段階；
から構成される送信方法。
【請求項５】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
送信機から送信された信号を複数個のアンテナで受信する段階；
受信した信号をＬ個（Ｌは２以上）の系列に信号分離する段階；
分離された各信号に対し、独立にデインタリーブ処理をする段階；
デインタリーブ処理がされた信号を並直列変換する段階；及び
並直列変換された信号に対して、誤り訂正復号処理をして、送信されたデータを復元する段階；
から構成される信号受信方法。
【請求項６】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
送信すべき直列データを入力して、Ｍ個（Ｍは２以上）の系列に直並列変換する第１の直並列変換器；
第１の直並列変換器から出力されたＭ系列の並列信号に対し、独立に誤り訂正符号化処理をするＭ個の誤り訂正符号化器；
Ｍ個の誤り訂正符号化器から出力されたＭ個の並列信号を並直列変換する並直列変換器；
並直列変換器から出力された直列信号に対し、インタリーブ処理をするインタリーバ；
インタリーバから出力された信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する第２の直並列変換器；及び
第２の直並列変換器から出力されたＮ個の並列信号を送信する複数個の送信アンテナ；
から構成される送信機。
【請求項７】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
送信すべき直列データに対し、誤り訂正符号化処理をする誤り訂正符号化器；
誤り訂正符号化器から出力された直列信号をＮ個（Ｎは２以上）の系列に直並列変換する直並列変換器；
直並列変換器から出力されたＮ系列の並列信号に対し、独立にインタリーブ処理をするＮ個のインタリーバ；及び
各インタリーバから出力されたＮ個の信号を送信する複数個の送信アンテナ；
から構成される送信機。
【請求項８】
無線多重伝送システムにおける信号送信方法であって：
所定の送信制御情報に応じて、
送信すべき直列データに対して誤り訂正符号化処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；及び
誤り訂正符号化されたデータに対してインタリーブ処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；
から構成される送信方法。
【請求項９】
無線多重伝送システムにおける信号受信方法であって：
所定の受信制御情報に応じて、
受信した信号に対してデインタリーブを並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；及び
デインタリーブされた信号に対して誤り訂正復号処理を並列に行うか直列に行うかを切り替える段階；
から構成される受信方法。
【請求項１０】
無線多重伝送システムにおいて用いる送信機であって：
直列データ複数の誤り訂正符号化器、複数のインタリーバの接続関係を切り替える複数の切り替えスイッチ；
受信機から所定の送信制御情報を受信して復調する制御情報復調部；
復調された送信制御情報に応じて、送信すべき直列データに対して誤り訂正符号化器を並列に接続するか否か、及び誤り訂正符号化されたデータに対してインタリーバを並列に接続するか否かを決定する構成決定部；
該構成決定部からの決定内容に応じて、複数の切り替えスイッチを制御する切り替えスイッチ部；
から構成される送信機。
【請求項１１】
無線多重伝送システムにおいて用いる受信機であって：
受信信号、複数のデインタリーバ、複数の誤り訂正符号化器の接続関係を切り替える複数の切り替えスイッチ；
送信機から所定の受信制御情報を受信して復調する制御情報復調部；
復調された受信制御情報に応じて、受信した信号に対してデインタリーバを並列に接続するか否か、及びデインタリーブされた信号に対して誤り訂正符号化器を並列に接続するか否かを切り替えるために複数の切り替えスイッチを制御する切り替え制御部；
から構成される受信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２５１０４
【国際公開日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【発行日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１３７００（Ｐ２００５−５１３７００）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１２９６６
【国際出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【発行日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１２９６６
【国際出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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