特許 7015136 送信装置、送信方法、及び、受信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-25

(45)【発行日】2022-02-02

(54)【発明の名称】送信装置、送信方法、及び、受信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0456 20170101AFI20220126BHJP

   H04B 7/06 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0456 100

H04B7/06 820

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017199541

(22)【出願日】2017-10-13

(65)【公開番号】P2018074573

(43)【公開日】2018-05-10

【審査請求日】2020-04-27

(31)【優先権主張番号】62/417,536

(32)【優先日】2016-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514136668

【氏名又は名称】パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ

【氏名又は名称原語表記】Ｐａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本塚 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】坂本 剛憲

(72)【発明者】

【氏名】白方 亨宗

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５１７６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４６６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２９８５４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０２－７／１２

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成するプリコーディング部と、
前記第１のプリコーデッド信号に第１の既知信号を付加する第１の付加部と、
前記第２のプリコーデッド信号に、前記第１の既知信号と複素共役の関係にある第２の既知信号を付加する第２の付加部と、
前記第２の既知信号が付加された前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成する順序反転部と、
前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成する位相変更部と、
前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する送信部と、
を備える送信装置。

【請求項2】

前記順序反転部は、前記第２の既知信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、反転された第２の既知信号に反転された第２のプリコーデッド信号を連結して、前記第２の反転信号を生成する、
請求項１に記載の送信装置。

【請求項3】

前記順序反転部は、前記第２のプリコーデッド信号に前記第２の既知信号を連結させたシンボル系列の順序を反転させ、前記第２の反転信号を生成する、
請求項１に記載の送信装置。

【請求項4】

前記第２のプリコーデッド信号に第３の既知信号を付加する第３の付加部と、
前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とが複素共役に関係にあるか否かに基づいて、前記第２の反転信号と、前記第３の既知信号が付加された前記第２のプリコーデッド信号と、の何れを前記位相変更部に入力させるかを選択する選択部と、
をさらに備える、請求項１から３の何れか１項に記載の送信装置。

【請求項5】

第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成し、
前記第１のプリコーデッド信号に第１の既知信号を付加し、
前記第２のプリコーデッド信号に、前記第１の既知信号と複素共役の関係にある第２の既知信号を付加し、
前記第２の既知信号が付加された前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成し、
前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成し、
前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する、
送信方法。

【請求項6】

第１の受信信号及び第２の受信信号を、それぞれ、異なるアンテナで受信する受信部と、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号から、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を生成する復調部と、
を備え、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号には、第１のプリコーデッド信号及び第２の位相変更信号が含まれており、
前記第１のプリコーデッド信号は、送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施すことにより生成したプリコーデッド信号に、第１の既知信号を付加して生成した信号であり、
前記第２の位相変更信号は、前記送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第２のプリコーデッド信号を生成し、前記第２のプリコーデッド信号に、前記第１の既知信号と複素共役の関係にある第２の既知信号を付加し、前記第２の既知信号が付加された前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させて第２の反転信号を生成し、当該生成された第２の反転信号に位相変更を施して生成した信号である、
受信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、マルチアンテナを用いた通信を行う送信装置、送信方法、及び受信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

無線ＬＡＮ関連規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格は、６０ＧＨｚ帯のミリ波を用いる無線通信に関する規格である（非特許文献１）。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格には、シングルキャリアによる送信が規定されている。

【0003】

また、マルチアンテナを用いた通信技術の１つに、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）がある（非特許文献２）。ＭＩＭＯを用いることにより、空間ダイバーシチ効果が高まり、受信品質が向上する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】IEEE802.11adTM -2012 2012年12月28日

【文献】“MIMO for DVB-NGH, the next generation mobile TV broadcasting,” IEEE Commun. Mag., vol.57, no.7, pp.130-137, July 2013.

【文献】IEEE802.11-16/0631r0 2016年5月15日

【文献】IEEE802.11-16/0632r0 2016年5月15日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信では、周波数ダイバーシチ効果が十分に得られない場合がある。

【0006】

本開示の非限定的な実施例は、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信における、周波数タイバーシチ効果を高めた送信装置、送信方法及び受信装置の提供に資する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る送信装置は、第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成するプリコーディング部と、前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成する順序反転部と、前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成する位相変更部と、前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する送信部と、を備える。

【0008】

本開示の一態様に係る受信装置は、第１の受信信号及び第２の受信信号を、それぞれ、異なるアンテナで受信する受信部と、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号から、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を生成する復調部と、を備え、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号には、第１のプリコーデッド信号及び第２の位相変更信号が含まれており、前記第１のプリコーデッド信号は、送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して生成した信号であり、前記第２の位相変更信号は、前記送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第２のプリコーデッド信号を生成し、当該生成された第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させて第２の反転信号を生成し、当該生成された第２の反転信号に位相変更を施して生成した信号である。

【0009】

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本開示の一態様によれば、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信における、周波数ダイバーシチ効果を高めることができる。

【0011】

本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係るＭＩＭＯ通信システムの構成の一例を示す図

【図2】周波数応答の振幅成分の例を示す図

【図3】実施の形態１に係る送信装置の構成の一例を示す図

【図4A】シンボルインデックスが奇数であるπ／２－ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す図

【図4B】シンボルインデックスが偶数であるπ／２－ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す図

【図4C】プリコーディング部の出力データのコンスタレーションの例を示す図

【図5A】ＧＩ付加方法の一例を示す図

【図5B】プリコーデッドシンボルにＧＩが付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたＤＦＴ信号の例を示す図

【図5C】プリコーデッドシンボルにＧＩ^＊が付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたときのＤＦＴ信号の例を示す図

【図6A】シンボル順序反転部におけるシンボル順序反転処理の一例を示す図

【図6B】シンボル順序反転部におけるシンボル順序反転処理の別の一例を示す図

【図6C】プリコーデッドシンボルにＧＩが付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたときのＤＦＴ信号の例を示す図

【図6D】反転シンボルをＤＦＴしたときの反転ＤＦＴ信号の例を示す図

【図6E】位相回転後シンボルをシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号を示す図

【図6F】位相回転後シンボルをシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号を示す図

【図7】受信装置の構成の一例を示す図

【図8】ＤＦＴ部において受信データをＤＦＴブロックに分割する方法を示す図

【図9】実施の形態２に係る送信装置の構成を示す図

【図10A】π／２－ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションの一例を示す図

【図10B】１６ＱＡＭ変調のコンスタレーションの一例を示す図

【図11A】第１の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号の例を示す図

【図11B】第２の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号の例を示す図

【図12】実施の形態２の変形例に係る送信装置の構成を示す図

【図13】実施の形態２の変形例に係るＧＩ付加方法の一例を示す図

【図14】実施の形態２の変形例に係るＧＩ付加方法の別の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

（実施の形態１）
図１は、ＭＩＭＯ通信システムの構成の一例を示す図である。送信装置は、複数の送信アンテナを備える。受信装置は、複数の受信アンテナを備える。

【0015】

各送信アンテナと各受信アンテナとの間の無線伝搬路を、チャネルと呼ぶ。図１において、第１の送信アンテナと第１の受信アンテナとの間、第１の送信アンテナと第２の受信アンテナとの間、第２の送信アンテナと第１の受信アンテナとの間、及び、第２の送信アンテナと第２の受信アンテナとの間には、それぞれ、チャネルＨ_１１（ｋ）、チャネルＨ_１２（ｋ）、チャネルＨ_２１（ｋ）、及び、チャネルＨ_２２（ｋ）がある。各チャネルでは、例えば、直接波、反射波、回折波、及び／又は、散乱波が合成される。チャネルＨ_１１（ｋ）、Ｈ_１２（ｋ）、Ｈ_２１（ｋ）、Ｈ_２２（ｋ）の値は、各チャネルの周波数応答である。周波数応答は、周波数のインデックスｋにおける複素数である。

【0016】

送信装置は、各送信アンテナから異なる送信データを同時に、つまり、Ｄ／Ａ変換器において同じサンプリングタイミングで送信する。受信装置は、複数の受信アンテナを備える。受信装置は、各受信アンテナにて受信データを同時に、つまり、Ａ／Ｄ変換器において同じサンプリングタイミングで受信する。ただし、各チャネルの遅延が異なるため、送信装置が同時に送信した送信データが受信装置で同時に受信されるとは限らない。

【0017】

図２は、周波数応答の振幅成分の例を示す図である。図２には、チャネル毎の周波数応答が異なり、チャネル間の相関が低い状態の一例が示されている。

【0018】

受信装置は、第１の送信アンテナからの送信データｘ_１（ｂ，ｎ）を受信する場合、例えば、次の処理を行う。すなわち、受信装置は、チャネルＨ_１１（ｋ）及びチャネルＨ_１２（ｋ）からの受信信号が強調され、チャネルＨ_２１（ｋ）及びチャネルＨ_２２（ｋ）からの受信信号が抑圧されるように、第１の受信アンテナの受信データと第２の受信アンテナの受信データとに複素数の重み係数を乗算し、データを加算する。重み係数は、例えば、後述するＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法を用いて算出される。

【0019】

図３は、送信装置１００の構成の一例を示す図である。図３において、送信装置１００は、ＭＡＣ部１０１、ストリーム生成部１０２、符号化部１０３ａ、１０３ｂ、データ変調部１０４ａ、１０４ｂ、プリコーディング部１０５、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）付加部１０６ａ、１０６ｂ、シンボル順序反転部１０７、データシンボルバッファ１０８ａ、１０８ｂ、位相回転部１０９、送信Ｆ／Ｅ回路（フィルタＤ／Ａ変換ＲＦ回路）１１０ａ、１１０ｂ、及び、送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂを備える。

【0020】

送信装置１００は、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいてπ／２－ＢＰＳＫ変調を行い、送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂから、それぞれ、異なるデータを送信する。

【0021】

ＭＡＣ部１０１は、送信データを生成し、その生成した送信データをストリーム生成部１０２へ出力する。

【0022】

ストリーム生成部１０２は、送信データを、第１のストリームデータと第２のストリームデータの２つに分割する。例えば、ストリーム生成部１０２は、送信データの奇数番目のビットを第１のストリームデータに割り当て、送信データの偶数番目のビットを第２のストリームデータに割り当てる。そして、ストリーム生成部１０２は、第１のストリームデータを符号化部１０３ａへ出力し、第２のストリームデータを符号化部１０３ｂへ出力する。ストリーム生成部１０２は、送信データのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を算出し、そのＣＲＣを送信データの最後に付加してからストリームデータを生成しても良い。

【0023】

ストリーム生成部１０２から出力される第１のストリームデータに対する処理を、第１の送信ストリーム処理と呼ぶ。第１の送信ストリーム処理は、符号化部１０３ａ及びデータ変調部１０４ａによって行われる。

【0024】

ストリーム生成部１０２から出力される第２のストリームデータに対する処理を、第２の送信ストリーム処理と呼ぶ。第２の送信ストリーム処理は、符号化部１０３ｂ及びデータ変調部１０４ｂによって行われる。

【0025】

符号化部１０３ａ、１０３ｂは、各ストリームデータに対して誤り訂正符号化処理を行う。符号化部１０３ａ、１０３ｂは、誤り訂正符号化方式に、例えば、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号を用いて良い。

【0026】

データ変調部１０４ａ、１０４ｂは、符号化部１０３ａ、１０３ｂによって誤り訂正符号化処理が行われた各ストリームデータに対して、変調処理を施す。データ変調部１０４ａ、１０４ｂは、データ変調方式に、例えば、π／２－ＢＰＳＫを用いる。

【0027】

図４Ａは、シンボルインデックスｍが奇数である、π／２－ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す。図４Ｂは、シンボルインデックスｍが偶数である、π／２－ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す。データ変調部１０４ａが出力するデータ（「変調信号」とも呼ぶ）を、変調シンボルｓ_１（ｍ）と表す。また、データ変調部１０４ｂが出力するデータを、変調シンボルｓ_２（ｍ）と表す。ここで、ｍは、シンボルインデックスを表し、正の整数である。

【0028】

データ変調部１０４ａがπ／２－ＢＰＳＫ変調を行う場合、変調シンボルｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）は、以下の値となる。
・ｍが奇数の場合、ｓ_１（ｍ）及びｓ_２（ｍ）は、Ｉ軸上に配置され、＋１又は－１の何れかの値となる。
・ｍが偶数の場合、ｓ_１（ｍ）及びｓ_２（ｍ）は、Ｑ軸上に配置され、＋ｊ又は－ｊの何れかの値となる。ここで、ｊは虚数単位である。

【0029】

プリコーディング部１０５は、式１に示すように、データ変調部１０４ａ、１０４ｂの変調シンボルｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）に、２行２列の行列を乗算し、プリコーデッドシンボルｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）を算出する。

【数1】

【0030】

式１において、ｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）に乗算されている２行２列の行列を、プリコーディング行列（以下「Ｇ」と表す）と呼ぶ。つまり、プリコーディング行列Ｇは、式２で表現される。

【数2】

【0031】

ただし、式２のプリコーディング行列は一例であり、別の行列をプリコーディング行列Ｇに用いても良い。例えば、別のユニタリ行列をプリコーディング行列Ｇに用いても良い。ここで、ユニタリ行列とは、式２－１を満たす行列である。式２－１において、Ｇ^Ｈは行列Ｇの複素共役転置を表し、Ｉは単位行列を表す。

【数3】

【0032】

式２のプリコーディング行列Ｇは、式２－１を満たすので、ユニタリ行列の一例である。

【0033】

式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）は式２－２の関係を満たす。なお、記号「＊」は、複素共役を表す。

【数4】

【0034】

次に、別のプリコーディング行列Ｇの例を、式２－３に示す。

【数5】

【0035】

式２－３のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）は、式２－４の関係を満たす。

【数6】

【0036】

次に、別のプリコーディング行列Ｇの例を、式２－５に示す。式２－５において、ａは実数、ｂは複素数の定数である。また、ρは位相シフト量を表す定数である。

【数7】

【0037】

式２－５のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）は、式２－６の関係を満たす。

【数8】

【0038】

式２－５において、ａ，ｂをいずれも１とし、ρを－π／４にした場合、式２－５は、式２と等しくなる。

【0039】

図４Ｃは、プリコーディング部１０５の出力データｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）のコンスタレーションの一例を示す図である。図４Ｃは、ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションと同じである。すなわち、プリコーディング部１０５は、式１を用いて、π／２－ＢＰＳＫで変調された２つの変調シンボルｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）を、ＱＰＳＫシンボルに相当する２つのプリコーデッドシンボルｘ_１（ｍ）、ｘ_２（ｍ）に変換する。

【0040】

プリコーディング部１０５から出力されるプリコーデッドシンボルｘ_１（ｍ）に対する処理を、第１の送信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第１の送信ＲＦチェーン処理は、ＧＩ付加部１０６ａ、データシンボルバッファ１０８ａ、送信Ｆ／Ｅ（Front End）回路１１０ａ及び送信アンテナ１１１ａによって行われる。

【0041】

プリコーディング部１０５から出力されるプリコーデッドシンボルｘ_２（ｍ）に対する処理を、第２の送信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第２の送信ＲＦチェーン処理は、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂ、シンボル順序反転部１０７、データシンボルバッファ１０８ｂ、位相回転部１０９、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂ及び送信アンテナ１１１ｂによって行われる。

【0042】

図５Ａは、ＧＩ付加部１０６ａ、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂにおけるＧＩ付加方法の一例を示す図である。

【0043】

ＧＩ付加部１０６ａは、プリコーデッドシンボルｘ_１（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割する。例えば、ｘ_１（ｍ）の最初の４４８シンボルを第１データブロック（ｘ_１（１，ｎ））に、その次の４４８シンボルを第２データブロック（ｘ_１（２，ｎ））に、・・・、ｂ番目の４４８シンボルを第ｂデータブロック（ｘ_１（ｂ，ｎ））に分割する。ここで、本実施の形態の場合、ｎは１以上かつ４４８以下の整数であり、ｂは正の整数である。すなわち、ｘ_１（ｂ，ｎ）は、第ｂデータブロック内におけるｎ番目のプリコーデッドシンボルを表している。なお、これらのシンボル数は一例であり、本実施の形態は、これら以外のシンボル数であってもよい。

【0044】

ＧＩ付加部１０６ａは、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩを付加する。ＧＩは、既知の系列をπ／２－ＢＰＳＫ変調したシンボル系列である。さらに、ＧＩ付加部１０６ａは、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図５Ａに示すような送信シンボルｕ１が生成される。

【0045】

同様に、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂも、プリコーデッドシンボルｘ_２（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩを付加し、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。ただし、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが付加するＧＩは、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩの複素共役である。これにより、図５Ａに示すような送信シンボルｕ２が生成される。

【0046】

ここで、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩのｐ番目のシンボルを、ＧＩ_１（ｐ）と表現する。また、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが付加するＧＩのｐ番目のシンボルを、ＧＩ_２（ｐ）と表現する。ｐは、本実施の形態の場合、１以上６４の以下の整数である。この場合、ＧＩ_１（ｐ）とＧＩ_２（ｐ）は、式３に示す関係にある。なお、記号「＊」は、複素共役を表す。

【数9】

【0047】

図５Ｂは、プリコーデッドシンボルｘ_１（ｂ，ｎ）にＧＩ（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ１を参照）をＤＦＴ（Discrete Fourier Transform、離散フーリエ変換）した後のＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）の例を示す。図５Ｃは、プリコーデッドシンボルｘ_２（ｂ，ｎ）にＧＩ^＊（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ２を参照）をＤＦＴした後のＤＦＴ信号Ｘ_２（ｂ，ｋ）の例を示す。次に、ＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）を用いて、ＧＩ付加部１０６ａから出力される信号の周波数特性を説明する。また、ＤＦＴ信号Ｘ_２（ｂ，ｋ）を用いて、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂから出力される信号の周波数特性を説明する。

【0048】

式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ_２（ｂ，ｎ）及びＧＩ^＊（ｐ）は、ｘ_１（ｂ，ｎ）及びＧＩ（ｐ）の複素共役であるから、ＤＦＴ信号Ｘ_２（ｂ，ｋ）は、ＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）の複素共役を周波数反転し、周波数領域で位相回転を加えた信号となる。すなわち、Ｘ_２（ｂ，ｋ）は、式３－１で表される。

【数10】

【0049】

なお、次のように、式３－１における位相回転量（exp(j×2πk/N)）をＷと表す。

【数11】

【0050】

プリコーディング処理によって、２つの変調シンボルｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）を織り交ぜて、２つの異なる送信アンテナを用いて送信することができる。これにより、空間ダイバーシチ効果が得られる。また、プリコーディング処理によって、２つの変調シンボルｓ_１（ｍ）、ｓ_２（ｍ）を織り交ぜて、２つの異なる周波数インデックスｋ，－ｋを用いて送信することができる。これにより、周波数ダイバーシチ効果が得られる。

【0051】

なお、図５Ｂ及び図５Ｃにおいて、２つの異なる周波数インデックスｋ，－ｋの絶対値｜ｋ｜が小さい場合、２つの周波数が近接するため、周波数ダイバーシチ効果が減少する。以下では、このように２つの周波数が近接し、周波数ダイバーシチ効果が減少することを抑制する技術について説明する。

【0052】

図６Ａは、シンボル順序反転部１０７におけるシンボル順序反転処理の一例を示す。

【0053】

図６Ａに示すように、シンボル順序反転部１０７は、各シンボルブロックについて、プリコーデッドシンボルｘ_２（ｂ，ｎ）の順序を反転させ、当該プリコーデッドシンボルｘ_２（ｂ，ｎ）に付加されたＧＩ（ｐ）の順序を反転させる。説明をわかりやすくするため、順序が反転されたプリコーデッドシンボルｘ_２ ^{(time reversal)}（ｂ，ｎ）を、式４のように表わす。すなわち、順序が反転されたシンボル系列を、「－ｎ」で表す。

【数12】

【0054】

また、順序が反転されたＧＩ_２ ^{（time reversal）}（ｐ）を、式５のように表す。すなわち、順序が反転されたシンボル系列を、「－ｐ」で表す。

【数13】

【0055】

図６Ｃは、プリコーデッドシンボルｘ_１（ｂ，ｎ）にＧＩ（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ１を参照）をＤＦＴした後のＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）の例である。図６Ｃは、図５Ｂと同様である。また、図６Ｄは、反転シンボルｘ_２（－ｍ）をＤＦＴした後の反転ＤＦＴ信号Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）の例である。ここで、反転シンボルｘ_２（－ｍ）は、シンボル順序反転後のプリコーデッドシンボル信号ｘ_２（ｂ，－ｎ）と、ＧＩの複素共役をシンボル順序反転したＧＩ^＊（－ｐ）とを含む。次に、反転ＤＦＴ信号Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）を用いて、シンボル順序反転部１０７から出力される信号の周波数特性を説明する。

【0056】

式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ_２（ｂ，－ｎ）及びＧＩ^＊（－ｐ）は、ｘ_１（ｂ，ｎ）及びＧＩ（ｐ）の順序を反転したシンボルブロックの複素共役であるから、Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）は、式５－２で表される。

【数14】

【0057】

反転ＤＦＴ信号Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）は、ＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）の複素共役に位相回転を与えた信号である。また、式５－２において、Ｗに含まれるＮはＤＦＴサイズ（例えば、シンボルブロックの長さ「５１２」）である。

【0058】

図６Ｃ、図６Ｄに示す例では、図５Ｂ、図５Ｃの場合と異なり、第１の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号Ｘ_１（ｂ，ｋ）と、第２の送信ＲＦチェーン処理に係る反転ＤＦＴ信号Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）＝Ｘ_１ ^＊（ｂ，ｋ）×Ｗとが、同じ周波数インデックスｋで送信される。したがって、空間ダイバーシチ効果が得られる。

【0059】

図６Ｂは、シンボル順序反転部１０７におけるシンボル順序反転処理の別の一例を示す図である。

【0060】

図６Ｂに示すように、シンボル順序反転部１０７は、各シンボルブロックについて、シンボルブロック全体のシンボル系列の順序（シンボル系列の並び）を反転させる。このとき、シンボル順序反転部１０７は、シンボル順序の反転前のシンボルブロックと、シンボル順序の反転後のシンボルブロックとの間でＧＩの位置を等しくするために、最後のデータブロックの後段に付加されたＧＩを取り除き、最初のデータブロックの前にシンボル順序を反転させたＧＩを付加しても良い。なお、シンボルブロックは、既出のとおり、例えば、６４シンボルのＧＩと４４８シンボルのデータブロックとを合わせた５１２シンボルのブロックである。

【0061】

シンボル順序反転部１０７は、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが出力する送信シンボルｕ２のうち、４４８シンボル分のデータシンボルを順次、データシンボルバッファ１０８ｂに保存し、当該データシンボルバッファ１０８ｂから保存時と異なる順序（逆の順序）でデータシンボルを読み出すことにより、シンボル順序の反転を実現してよい。すなわち、データシンボルバッファ１０８ｂは、ＬＩＦＯ（Last In, First Out）バッファに相当するものであってよい。なお、データシンボルバッファ１０８ｂは、メモリ、ＲＡＭ又はレジスタ等であって良い。

【0062】

シンボル順序反転部１０７では、送信シンボルｕ２のシンボル順序を反転させる処理が行われるため、入力データに対する出力データの遅延が発生する。そこで、データシンボルバッファ１０８ａを用いて、ＧＩ付加部１０６ａが出力する送信シンボルｕ２のうち、データシンボル（例えばｘ_２（ｂ，ｎ））に対し、シンボル順序反転部１０７で発生する遅延と同じ時間の遅延を与える。これにより、ＧＩ付加部１０６ａが出力する送信シンボルｕ１と複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが出力する送信シンボルｕ２とが同じタイミングで送信される。なお、以下の説明において、シンボル順序反転部１０７が送信シンボルｕ２を反転させたシンボルブロックを、反転シンボルｕ２ｒと表現する場合がある。

【0063】

位相回転部１０９は、シンボル順序反転部１０７が出力した反転シンボルｕ２ｒのうち、データシンボル（例えばｘ_２（ｂ，ｎ））に対して、シンボル毎に異なる位相回転を与える。つまり、位相回転部１０９は、シンボル毎に異なる位相変更を施す。位相回転部１０９は、式６を用いて、データシンボル（例えばｘ_２（ｂ，ｎ））に位相回転を与え、式７を用いて、ＧＩ（例えばＧＩ_２（ｐ））に位相回転を与える。なお、式６、式７において、θは、位相回転量を表す。

【数15】

【0064】

送信装置１００は、プリコーディング部１０５が出力する送信シンボルのうち、ｘ１（ｂ，ｎ）には位相回転を与えず、ｘ２（ｂ，ｎ）には位相回転を与える。位相回転後の送信シンボルは、式８で表される。

【数16】

【0065】

なお、図３では、第２の送信ＲＦチェーン処理に位相回転部１０９を配置しているが、第１の送信ＲＦチェーン処理と第２の送信ＲＦチェーン処理の両方に位相回転部を配置してもよい。この配置の場合は、式９に示す位相回転の行列を用いることができる。

【数17】

【0066】

なお、式８において、ｎが１以上かつ４４８以下の場合はデータシンボルに関する式（例えば式６）とみなし、ｎが４４９以上かつ５１２以下の場合はＧＩに関する式（例えば式８のｎから４４８を減算した値をｐとした場合における式７）とみなしても良い。この場合、式８は、ｎが１以上かつ５１２以下となり、ｘ_１（ｂ，ｎ）及びｘ_２（ｂ，－ｎ）は、データシンボルとＧＩの両方を含む。

【0067】

図６Ｅは、位相回転後シンボルｔ_１（ｂ，ｎ）をシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号Ｔ_１（ｂ，ｋ）を示す図である。図６Ｆは、位相回転後シンボルｔ_２（ｂ，ｎ）をシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号Ｔ_２（ｂ，ｋ）を示す図である。次に、Ｔ_１（ｂ，ｋ）、Ｔ_２（ｂ，ｋ）を用いて、位相回転後の信号の周波数特性を説明する。

【0068】

式８より、Ｘ_１（ｂ，ｋ）とＴ_１（ｂ，ｋ）は等しい。つまり、図６Ｃと図６Ｅは、記号をＸ_１からＴ_１に置き換えた点を除き、同じである。

【0069】

図６Ｆに示すＴ_２（ｂ，ｋ）は、Ｘ_２ｒ（ｂ，ｋ）に時間領域で位相回転を与えた信号である。式８を用いて時間領域で位相回転を与えた場合、周波数領域では、周波数インデックスが、式９－１によって算出される周波数ビンｄの分、シフトする。ＮはＤＦＴサイズ（例えば、シンボルブロックの長さ「５１２」）である。

【数18】

【0070】

したがって、Ｘ_１（ｂ，ｋ）は、式９－２により、Ｔ_１（ｂ，ｋ）、Ｔ_２（ｂ，ｋ＋ｄ）において、２つの送信アンテナ、及び、２つの周波数インデックスｋ、ｋ＋ｄを用いて送信される。すなわち、空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果が得られる。

【数19】

【0071】

送信装置１００は、位相回転量θをπラジアン（１８０度）又は－πラジアン（－１８０度）に近い値に設定することにより、周波数ダイバーシチ効果を高め、データスループットを高めることができる。

【0072】

なお、送信装置１００は、位相回転量θをπラジアン（１８０度）と異なる値に設定してもよい。これにより、送信アンテナ１１１ａの送信信号と、送信アンテナ１１１ｂの送信信号との間の信号分離が容易になる。また、データスループットも高まる。

【0073】

ＯＦＤＭにおける送信シンボルにπラジアンと異なる位相回転を与える方法は、非特許文献２において、ＰＨ（Phase Hopping）技術として開示されている。しかし、本開示の送信装置１００は、非特許文献２の場合とは異なり、シングルキャリア送信を用いており、第２の送信ストリーム処理においてシンボル順序反転を行っている。これにより、２つの送信信号の間の信号分離が容易になる。また、比較的高い周波数ダイバーシチ効果が得られる。

【0074】

送信装置１００は、位相回転量θに、例えば、－７π／８ラジアン（ｄは－２２４）、－１５π／１６ラジアン（ｄは２４０）などの値を設定してもよい。

【0075】

送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂは、ディジタル及びアナログフィルタ、Ｄ／Ａ変換器、及び、ＲＦ（無線）回路を含む。送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａは、データシンボルバッファ１０８ａから出力された送信データｖ１（図８に示すＧＩ（ｐ）及びｔ１（ｂ，ｎ）を含む信号）を無線信号に変換し、送信アンテナ１１１ａへ出力する。送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂは、位相回転部１０９から出力された送信データｖ２（図８に示すＧＩ^＊（－ｐ）及びｔ２（ｂ，－ｎ）を含む信号）を無線信号に変換し、送信アンテナ１１１ｂへ出力する。

【0076】

送信アンテナ１１１ａは、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａから出力された無線信号を送信する。送信アンテナ１１１ｂは、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂから出力された無線信号を送信する。すなわち、送信アンテナ１１１ａ及び１１１ｂは、それぞれ、異なる無線信号を送信する。

【0077】

このように、送信装置１００は、２つの送信ストリームデータに対してプリコーディングを施した後、一方の送信ストリームデータに対して、シンボル順序反転及び位相回転を施す。これにより、空間ダイバーシチ効果と周波数ダイバーシチ効果を高めることができる。また、データ通信における誤り率を低減させ、データスループットを向上させることができる。

【0078】

図７は、受信装置２００の構成を示す図である。

【0079】

受信アンテナ２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、無線信号を受信する。受信アンテナ２０１ａに受信信号に対する処理を、第１の受信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第１の受信ＲＦチェーン処理は、受信Ｆ／Ｅ回路２０２ａ、時間領域同期部２０３ａ、及び、ＤＦＴ部２０５ａによって行われる。受信アンテナ２０１ｂの受信信号に対する処理を、第２の受信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第２の受信ＲＦチェーン処理は、受信Ｆ／Ｅ回路２０２ｂ、時間領域同期部２０３ｂ、及び、ＤＦＴ部２０５ｂによって行われる。

【0080】

受信Ｆ／Ｅ回路２０２ａ、２０２ｂは、例えば、ＲＦ回路、Ａ／Ｄ変換器、ディジタルフィルタ、アナログフィルタ、及び、ダウンサンプル処理部を含み、無線信号をディジタルベースバンド信号に変換する。

【0081】

時間領域同期部２０３ａ、２０３ｂは、受信パケットのタイミング同期を行う。なお、時間領域同期部２０３ａと時間領域同期部２０３ｂは、相互にタイミング情報を交換し、第１の受信ＲＦチェーン処理と第２の受信ＲＦチェーン処理との間のタイミング同期をとってもよい。

【0082】

チャネル推定部２０４は、第１の受信ＲＦチェーン処理に係る受信信号と、第２の受信ＲＦチェーン処理に係る受信信号とを用いて、送信装置と受信装置との間の無線チャネルの周波数応答を算出する。つまり、図１のＨ_１１（ｋ）、Ｈ_１２（ｋ）、Ｈ_２１（ｋ）、Ｈ_２２（ｋ）を、周波数インデックスｋ毎に算出する。

【0083】

ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂは、受信データをＤＦＴブロックに分割して、ＤＦＴを行う。ＤＦＴブロックは、例えば、５１２シンボルである。図８は、ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂにおいて受信データをＤＦＴブロックに分割する方法を示す図である。

【0084】

第１の受信ＲＦチェーン処理に係る受信データ（ＤＦＴ部２０５ａへの入力データ）をｙ_１（ｎ）、第２の受信ＲＦチェーン処理に係る受信データ（ＤＦＴ部２０５ｂへの入力データ）をｙ_２（ｎ）とする。次に、図８を用いて、ｙ_１（ｎ）に係る処理を説明する。なお、ｙ_２（ｎ）に係る処理についても同様である。

【0085】

前述の通り、送信装置１００は、２つの送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂを用いて、２つの無線信号（図８に示す送信データｖ１、送信データｖ２）を送信する。また、２つの無線信号は、それぞれ、チャネルにおいて、直接波と複数の遅延波を発生させ、受信アンテナ２０１ａ及び２０１ｂへ到達する場合がある。

【0086】

なお、受信信号は、それぞれ、直接波及び遅延波のほか、例えば、回折波及び散乱波を含んでも良い。

【0087】

ＤＦＴ部２０５ａは、送信データｖ１のデータブロックｔ_１（１，ｎ）、及び、送信データｖ２のデータブロックｔ_２（１，ｎ）の直接波及び遅延波が含まれるように、第１のＤＦＴブロックの時間を決定する。第１のＤＦＴブロックのＤＦＴ計算結果をＹ_１（１，ｋ）と表す。ｋは、既出のとおり、周波数インデックスを示し、例えば、１以上かつ５１２以下の整数である。

【0088】

同様に、ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂにおける、第ｂのＤＦＴブロックのＤＦＴ計算結果を、それぞれ、Ｙ_１（ｂ，ｋ）、Ｙ_２（ｂ，ｋ）と表す（ｂは１以上の整数）。

【0089】

受信装置２００は、ＭＭＳＥウェイト計算部２０６、ＭＭＳＥフィルタ部２０７、逆位相回転部２０８、ＩＤＦＴ（逆ＤＦＴ）部２０９ａ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂ、及び、逆プリコーディング部２１０を用いて、送信された変調シンボルｓ_１（ｎ）、ｓ_２（ｎ）の推定値を算出する。次に、送信された変調シンボルｓ_１（ｎ）、ｓ_２（ｎ）の推定値を算出する方法について説明する。

【0090】

受信装置２００のＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂの出力信号Ｙ_１（ｂ，ｋ）、Ｙ_２（ｂ，ｋ）は、チャネルの値を用いて、式１０のように表される。

【数20】

【0091】

ここで、Ｔ_１（ｂ，ｋ）は、送信装置１００のシンボルブロック（式８のｔ_１（ｂ，ｎ））をＤＦＴした信号である。Ｔ_２（ｂ，ｋ）は、送信装置１００のシンボルブロック（式８のｔ_２（ｂ，ｎ））をＤＦＴした信号である。Ｚ_１（ｂ，ｋ）は、第１のＲＦチェーン部におけるノイズをＤＦＴした信号である。Ｚ_２（ｂ，ｋ）は、第２のＲＦチェーン部におけるノイズをＤＦＴした信号である。

【0092】

式１０を行列で表した場合、式１１になる。

【数21】

【0093】

式１１において、チャネル行列Ｈ_２ｘ２（ｋ）は、式１２のように定められる。

【数22】

【0094】

ＭＭＳＥウェイト計算部２０６は、式１２－１に基づき、ウェイト行列Ｗ_２ｘ２（ｋ）を算出する。

【数23】

【0095】

式１２－１において、Ｈ^Ｈは行列Ｈの複素共役転置を表す。また、σ^２はノイズＺ_１（ｂ，ｋ）、Ｚ_２（ｂ，ｋ）の分散である。また、Ｉ_２×２は２行２列の単位行列である。

【0096】

ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、式１２－２を用いて、Ｔ_１（ｂ，ｋ）、Ｔ_２（ｂ，ｋ）の推定値Ｔ^＾ _１（ｂ，ｋ）、Ｔ^＾ _２（ｂ，ｋ）を算出する。なお、推定値Ｔ^＾ _１（ｂ，ｋ）に対する処理を、第１の受信ストリーム処理といい、Ｔ^＾ _２（ｂ，ｋ）に対する処理を、第２の受信ストリーム処理という。

【数24】

【0097】

式１２－２の計算を、ＭＭＳＥ方式という。ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、ＭＭＳＥ方式に基づいて、送信データｖ１に含まれるｔ_１（ｂ，ｎ）と、送信データｖ２に含まれるｔ_２（ｂ，ｎ）と、それぞれの直接波及び遅延波とが交じり合った受信データｙ１及びｙ２（図８参照）から、位相回転後のデータシンボルｔ_１（ｂ，ｎ）、ｔ_２（ｂ，ｎ）の推定値を得る。ただし、ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、チャネル推定値（チャネルの周波数応答の推定値）Ｈ_１１（ｋ）、Ｈ_１２（ｋ）、Ｈ_２１（ｋ）、Ｈ_２２（ｋ）を活用し、計算を容易にするため、式１２－２に示すように、周波数領域信号に対して計算を行う。

【0098】

逆位相回転部２０８は、図３の位相回転部１０９と逆の処理を行う。位相回転部１０９の処理は、周波数領域では、図６Ｆに示すように、周波数インデックスｋ，－ｋが、周波数ビンｄの分、シフトする処理に相当する。ここで、ｄは、式９－１より算出される。そこで、逆位相回転部２０８は、ＭＭＳＥフィルタ部２０７から出力される第２の受信ストリームの周波数領域信号を、－ｄの分、シフトする。すなわち、逆位相回転部２０８は、周波数領域において、式１２－３の処理を行う。

【数25】

【0099】

なお、受信装置２００は、ＩＤＦＴ部２０９ａ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂと、逆位相回転部２０８とを入れ替え、ＭＭＳＥフィルタ部からの出力をＩＤＦＴした後、逆位相回転を与えてもよい。この場合、逆位相回転部２０８は、時間領域において、式１２－４の処理を行う。

【数26】

【0100】

つまり、逆位相回転部２０８は、第２の受信ストリームデータに対して逆位相回転を与えるが、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂでシンボル順序が反転されるため、式９に定める行列Ｐの乗算と同じ処理を行う。

【0101】

ＩＤＦＴ部２０９ａは、逆位相回転部２０８から出力される第１の受信ストリームデータに対し、ＩＤＦＴを行う。また、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂは、逆位相回転部２０８から出力される第２の受信ストリームデータに対して、ＩＤＦＴを行い、各ＤＦＴブロックについてシンボル順序を反転させる。

【0102】

逆プリコーディング部２１０は、図３のプリコーディング部１０５が用いたプリコーディング行列Ｇの逆行列を、第１の受信ストリームデータ及び第２の受信ストリームデータに対して乗算し、ｓ１（ｂ，ｎ）、ｓ２（ｂ，ｎ）の推定値を算出する。逆プリコーディング部２１０の処理を、式１２－５に示す。

【数27】

【0103】

データ復調部２１１ａ、２１１ｂは、逆プリコーディング部２１０から出力されるｓ１（ｂ，ｎ）、ｓ２（ｂ，ｎ）の推定値をデータ復調し、ビットデータの推定値を算出する。

【0104】

復号部２１２ａ、２１２ｂは、ビットデータの推定値に対し、ＬＤＰＣ符号による誤り訂正処理を行う。

【0105】

ストリーム統合部２１３は、第１の受信ストリームデータと第２の受信ストリームデータを統合し、受信データとしてＭＡＣ部２１５に通知する。

【0106】

ヘッダデータ抽出部２１４は、受信データからヘッダデータを抽出し、例えばＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）、図３の位相回転部１０９で用いる位相回転量θを決定する。また、ヘッダデータ抽出部２１４は、逆プリコーディング部２１０に適用するプリコーディング行列Ｇ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂにおけるシンボル反転処理の有無、及び、逆位相回転部２０８が用いる位相回転量θを制御しても良い。

【0107】

受信装置２００では、ＭＭＳＥフィルタ部２０７が、第２の送信ストリームデータが周波数シフトされた送信信号Ｔ_１（ｂ，ｋ）、Ｔ_２（ｂ，ｋ）を用いて推定を行うため、より高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、受信誤り率が低減し、データスループットが向上する。

【0108】

＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１では、送信装置１００は、第２のプリコーデッドシンボルに対して、第１のプリコーデッドシンボルに付加するＧＩの複素共役を付加し、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。

【0109】

これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。

【0110】

（実施の形態２）
実施の形態１では、送信装置１００が、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいてπ／２－ＢＰＳＫ変調を行うことによって、ＭＩＭＯ送信を行う場合について説明した。実施の形態２では、送信装置３００（図９参照）が、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいて、複数のデータ変調方式（例えばπ／２－ＢＰＳＫ変調とπ／２－ＱＰＳＫ変調）を切り替えてＭＩＭＯ送信を行う場合について説明する。

【0111】

図９は、実施の形態２に係る送信装置３００の構成を示す図である。なお、図３と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。

【0112】

データ変調部１０４ｃ、１０４ｄは、符号化部１０３ａ、１０３ｂが出力する符号化データに対し、ＭＡＣ部１０１の制御に応じたデータ変調を行う。

【0113】

次に、プリコーディング部１０５ａが、π／２－ＢＰＳＫ変調とπ／２－ＱＰＳＫ変調とによってプリコーディング処理を切り替える例について説明する。

【0114】

図１０Ａは、π／２－ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションの一例を示す図である。データ変調部１０４ｃ、１０４ｄから出力される変調シンボルｓ_１（ｍ）及びｓ_２（ｍ）は、それぞれ、＋１，－１，＋ｊ、－ｊのいずれかの値となる。なお、π／２－ＢＰＳＫ変調のコンスタレーションは、図４Ａに示した通りである。

【0115】

プリコーディング部１０５ａは、データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいて使用されるデータ変調方式に応じてプリコーディング行列を変更し、式１３に示すプリコーディング処理を行う。

【数28】

【0116】

データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２－ＢＰＳＫが使用される場合、プリコーディング部１０５ａは、例えば、式２、式２－３、又は式２－５に示すプリコーディング行列Ｇを用いる。

【0117】

データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２－ＱＰＳＫが使用される場合、プリコーディング部１０５ａは、例えば、式１４に示すプリコーディング行列Ｇを用いる。

【数29】

【0118】

プリコーディング部１０５ａが、π／２－ＢＳＰＫシンボルに対して、式２を用いてプリコーディングを行う場合、コンスタレーションは、π／２－ＱＰＳＫと同様となる（図４Ｃを参照）。また、プリコーディング部１０５ａが、π／２－ＱＳＰＫシンボル（図１０Ａ参照）に対して、式１４を用いてプリコーディングを行う場合、コンスタレーションは、１６ＱＡＭと同様となる（図１０Ｂを参照）。

【0119】

π／２－ＢＰＳＫのシンボル候補点の数は２、π／２－ＱＰＳＫのシンボル候補点の数は４、π／２－１６ＱＡＭのシンボル候補点の数は１６である。つまり、プリコーディングを行うことにより、コンスタレーションにおけるシンボル候補点の数が増加する。

【0120】

第２の送信ＲＦチェーン処理は、変調方式及びプリコーディング行列Ｇの種類により異なる。データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２－ＢＰＳＫが使用され、プリコーディング部１０５ａにおいて式２、式２－３又は式２－５に示すプリコーディング行列Ｇが使用される場合、送信装置３００は、図３の送信装置１００と同様に、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂ及びシンボル順序反転部１０７を用いて、第２の送信ＲＦチェーン処理を行う。

【0121】

複素共役ＧＩ付加部１０６ｂは、プリコーディング部１０５ａの出力ｘ_２（ｍ）に対し、ＧＩの複素共役を付加する。シンボル順序反転部１０７は、ＧＩの複素共役が付加された出力ｘ_２（ｎ）に対して、シンボル順序反転処理を行う。

【0122】

データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２－ＱＰＳＫが使用され、プリコーディング部１０５ａにおいて式１４に示すプリコーディング行列Ｇが使用される場合、送信装置３００は、図３の送信装置１００と異なり、ＧＩ付加部１０６ｃを用いて、第２の送信ＲＦチェーン処理を行う。

【0123】

ＧＩ付加部１０６ｃは、プリコーディング部１０５ａの出力ｘ_２（ｍ）に対し、第１のＲＦチェーン処理においてＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩと同じＧＩを付加する。

【0124】

なお、ＧＩ付加部１０６ｃは、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩ（ＧＩ１）と異なるＧＩ（ＧＩ２）を付加してもよい。ＧＩ１とＧＩ２に、相互に直交する系列（相互相関が０）が用いられても良い。例えば、ＧＩ１には、１１ａｄ規格（非特許文献１を参照）に規定されるＧａ６４系列が用いられても良く、ＧＩ２には、１１ａｄ規格に規定されるＧｂ６４系列が用いられても良い。

【0125】

π／２－ＢＰＳＫ変調と、式２、式２－３又は式２－５のプリコーディング行列Ｇとの組み合わせを、第１のプリコーディング方式タイプと呼ぶ。π／２－ＱＰＳＫ変調と、式１４のプリコーディング行列Ｇとの組み合わせを、第２のプリコーディング方式タイプと呼ぶ。なお、第１のプリコーディング方式タイプと第２のプリコーディング方式タイプの判別方法については、後述する。

【0126】

第１のプリコーディング方式タイプの場合、選択部１１２ａは、データシンボルバッファ１０８ａの出力を選択し、選択部１１２ｂは、シンボル順序反転部１０７の出力を選択する。

【0127】

第２のプリコーディング方式タイプの場合、選択部１１２ａは、ＧＩ付加部１０６ａの出力を選択し、選択部１１２ｂは、ＧＩ付加部１０６ｃの出力を選択する。

【0128】

なお、選択部１１２ａは、ＧＩ付加部１０６ａの後段に配置されても良い。また、選択部１１２ｂは、プリコーディング部１０５ａの後段に配置されても良い。

【0129】

次に、送信装置３００が、プリコーディング方式に応じて第２の送信ＲＦチェーン処理を変更する理由について説明する。

【0130】

第１のプリコーディング方式タイプでは、式２－２、式２－４又は式２－６のように、ｘ_１（ｂ，ｎ）とｘ_２（ｂ，ｎ）とは、複素共役の関係にあり、さらに、定数倍された関係にある。したがって、図５Ｂ及び図５Ｃに示したように、周波数領域において、第２の送信ＲＦチェーン処理の信号は、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号の周波数を反転したものであり、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号と複素共役の関係にある。

【0131】

一方、第２のプリコーディング方式タイプでは、ｘ_１（ｂ，ｎ）とｘ_２（ｂ，ｎ）とは、複素共役の関係に無い。したがって、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、周波数領域において、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号と第２の送信ＲＦチェーン処理の信号とは、同一の周波数で送信される。例えば、Ｘ_１（ｂ，ｋ）とＸ_２（ｂ，ｋ）とは同一の周波数で送信され、Ｘ_１（ｂ，－ｋ）とＸ_２（ｂ，－ｋ）とは同一の周波数で送信される。

【0132】

式１５を満たす複素数ｂが存在する場合は、第１のプリコーディング方式タイプに該当する。

【数30】

【0133】

以上の考察から、送信装置３００は、第１のプリコーディング方式タイプでは、第２の送信ＲＦチェーン処理において複素共役のＧＩを付加し、シンボル順序を反転する。つまり、選択部１１２ｂは、シンボル順序反転部１０７からの出力を選択する。一方、第２のプリコーディング方式タイプでは、第２のＲＦチェーン処理において、第１のＲＦチェーン処理と同じＧＩを付加し、シンボル順序の反転を行わない。つまり、選択部１１２ｂは、ＧＩ符号部１０６ｃからの出力を選択する。

【0134】

これにより、送信装置３００は、データ変調方式及びプリコーディング行列の種類に関わらず、図６Ｅ、図６Ｆに示すように、位相回転部１０９が与える位相回転θ（及び、θから式９－１を用いて換算されるｄ）に応じた周波数ダイバーシチ効果を実現できる。

【0135】

π／２－ＢＰＳＫでは、式２のプリコーディング行列を用いることにより、プリコーディング後のコンスタレーションは、ＱＰＳＫと同等となる（図４Ｂを参照）。この場合は、第１のプリコーディング方式タイプが該当する。また、π／２－ＱＰＳＫでは、式１４のプリコーディング行列を用いることにより、プリコーディング後のコンスタレーションは、１６ＱＡＭと同等となる（図１０Ｂを参照）。この場合は、第２のプリコーディング方式タイプが該当する。

【0136】

なお、選択部１１２ａ、１１２ｂは、π／２－ＢＰＳＫ変調では、プリコーディング方式のタイプに応じて、入力データを選択してもよい。

【0137】

また、送信装置３００は、プリコーディングを行わない送信時におけるπ／２－ＱＰＳＫ及びπ／２－１６ＱＡＭと同じ送信パラメータを用いて送信してもよい。送信パラメータは、例えば、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂのＲＦアンプのバックオフの設定値を含む。すなわち、送信装置３００は、変調方式に応じて、式２又は式１４のいずれかを用いてプリコーディングを行ってもよい。これにより、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂの構成を変更することなく送信できる。以下、その理由を説明する。

【0138】

一般的なミリ波通信では、送信Ｆ／Ｅ回路におけるＲＦアンプのバックオフの設定値は、送信コンスタレーション配置（図１０Ａ，図１０Ｂなど）に応じて適切に設定及び変更される。例えば、図１０Ｂのような１６ＱＡＭでは、平均電力に対するピーク電力（ＰＡＰＲ）が大きくなるため、ＲＦアンプのバックオフを大きくし、ＲＦアンプにて信号が飽和しないように設定される。また、プリコーディング処理を施すことによって送信信号のコンスタレーションの配置が変わるため、送信Ｆ／Ｅ回路の設定は変更される。

【0139】

これに対して、本実施の形態に係る送信装置３００では、例えば式２及び式１４を用いることで、プリコーディング処理を施すことによって、プリコーディング処理の前のコンスタレーション配置とは異なるが、既知の変調と同じコンスタレーション配置となる。すなわち、プリコーディング処理の有無にかかわらず、送信信号は、既知のコンスタレーション配置となるので、送信Ｆ／Ｅ回路の構成及び設定の変更が不要となり、制御が容易となる。

【0140】

＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２では、送信装置３００は、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルとが複素共役の関係にある場合、第２のプリコーデッドシンボルに対して、第１のプリコーデッドシンボルに付加するＧＩの複素共役を付加し、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。

【0141】

これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、複数のデータ変調方式を切り替えることができ、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。

【0142】

（実施の形態２の変形例）
実施の形態２では、送信装置３００が、π／２－ＢＰＳＫ変調の場合、シンボル順序反転部１０７においてデータシンボル及びＧＩのシンボルにシンボル順序反転を行うＭＩＭＯ送信について説明した。実施の形態２の変形例では、送信装置４００（図１２参照）が、ＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅにおいて、ストリーム毎に異なる系列（例えば直交する系列）を付加したＭＩＭＯ送信について説明する。

【0143】

図１２は、実施の形態２の変形例に係る送信装置４００の構成を示す図である。なお、図９と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。

【0144】

ＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅは、選択部１１２ａ、１１２ｂ及び位相回転部１０９より後段に配置する。図９の送信装置３００と異なり、送信装置４００は、変調方式に関わらずストリーム毎に定められたＧＩシンボルを付加しても良い。

【0145】

図１３及び図１４は、送信装置４００のＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅの出力（ｖ３、ｖ４）の送信シンボルフォーマットの一例を示す図である。図１３はデータシンボルの変調がπ／２－ＢＰＳＫ変調である場合、図１４はデータシンボルの変調がπ／２－ＢＰＳＫ変調以外である場合を示す。

【0146】

ＧＩ付加部１０６ｄは、プリコーデッドシンボルｘ_１（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩ（ＧＩ_１（ｐ））を付加する。ＧＩは、既知の系列をπ／２－ＢＰＳＫ変調したシンボル系列である。さらに、ＧＩ付加部１０６ｄは、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図１３及び図１４に示すような送信シンボルｖ３が生成される。なお、これらのシンボル数は一例であり、本実施の形態は、これら以外のシンボル数であってもよい。

【0147】

同様に、ＧＩ付加部１０６ｅも、プリコーデッドシンボルｘ_２（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩ（ＧＩ_２（ｐ））を付加し、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図１３及び図１４に示すような送信シンボルｖ４が生成される。ＧＩ付加部１０６ｅが付加するＧＩは、ＧＩ付加部１０６ｄが付加するＧＩと異なる系列であっても良い。

【0148】

受信装置２００は、図１３及び図１４のフォーマットを有する送信装置４００の送信信号を受信した場合、実施の形態１に示したように、式１２－２を用いてＭＭＳＥ等化を行い、受信処理を行ってもよい。

【0149】

受信装置２００は、ＭＭＳＥ等化されたＧＩシンボル（ＭＭＳＥフィルタ部２０７の出力のうちＧＩに係る部分）と、既知のＧＩシンボルとを比較し、チャネル推定行列の誤差を検出してチャネル推定行列の補正を行ってもよい。ＧＩ_１（ｐ）とＧＩ_２（ｐ）が直交系列である場合、ＭＭＳＥ等化により推定されたＧＩ_１（ｐ）と、既知のＧＩ_１（ｐ）との相関を算出する。この算出では、ＭＭＳＥ等化の残留誤差が軽減され、例えば位相ずれの値が高精度に算出される。よって、チャネル推定行列を高精度に補正し、受信性能を改善できる。

【0150】

次に、受信装置２００のＭＭＳＥフィルタ部２０７が図１３及び図１４のフォーマットを有する送信装置４００の送信信号を受信する別の方法について説明する。

【0151】

受信装置２００は、ＧＩ_１（ｐ）及びＧＩ_２（ｐ）のレプリカ信号を、式１６により生成する。ここで、レプリカ信号とは、既知パターン（例えばＧＩ_１（ｐ）及びＧＩ_２（ｐ））を送信した場合に、受信アンテナで受信される信号の推定値であり、既知パターンににチャネル行列（式１２参照）を乗算することにより算出される。

【数31】

【0152】

式１６において、Ｘ_Ｇ１（ｋ）及びＸ_Ｇ２（ｋ）は、ＧＩ時間領域信号（シンボル）ＧＩ_１（ｐ）及びＧＩ_２（ｐ）をＤＦＴした信号（ＧＩの周波数領域信号）である。また、Ｙ_Ｇ１（ｋ）及びＹ_Ｇ２（ｋ）は、ＧＩ_１（ｐ）及びＧＩ_２（ｐ）を受信装置２００が受信した場合の周波数領域信号である。Ｙ_Ｇ１（ｋ）及びＹ_Ｇ２（ｋ）に記号「＾」を付与することにより、推定値であることを示す。

【0153】

受信装置２００は、式１７により、受信信号Ｙ_１（ｂ，ｋ）からＹ＾_Ｇ１（ｋ）を差し引いて受信信号に含まれるデータ信号成分Ｙ＾_Ｄ１（ｋ）を推定し、Ｙ_２（ｂ，ｋ）からＹ＾_Ｇ２（ｋ）を差し引いてデータ信号成分Ｙ＾_Ｄ２（ｋ）を推定する。

【数32】

【0154】

受信装置２００は、推定したデータ信号成分Ｙ＾_Ｄ１（ｋ）及びＹ＾_Ｄ２（ｋ）を入力としてＭＭＳＥ等化を行うことにより、送信データシンボルの推定値Ｔ＾_Ｄ１（ｋ）及びＴ＾_Ｄ２（ｋ）を算出する。

【数33】

【0155】

式１８で行う計算処理は式１２－２と同様であるが、式１２－２の入力Ｙ_１（ｂ，ｋ）及びＹ_２（ｂ，ｋ）はデータ及びＧＩの信号成分を含むのに対し、式１８の入力Ｙ＾_Ｄ１（ｋ）及びＹ＾_Ｄ２（ｋ）はＧＩの信号成分が差し引かれたデータの信号成分を含む点が異なる。

【0156】

ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、送信装置４００の送信信号を受信する場合、ストリーム毎のＧＩは複素共役及び時間順序反転の関係ではないため、ＧＩのシンボルの復調において、実施の形態１と同様の周波数ダイバーシチ効果を得ることは困難である。よって、ＧＩのシンボルからデータシンボルへのシンボル間干渉がＭＭＳＥ等化後に残留し、受信性能が低下する場合がある。

【0157】

ここで、ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、送信装置４００の送信信号を受信する場合、式１６、式１７及び式１８を用いてＧＩのシンボルレプリカを受信信号から差し引いてＭＭＳＥ等化を行う。すなわち、ＧＩの影響を軽減してデータシンボルのＭＭＳＥ等化を行う。

【0158】

受信装置２００は、ＭＭＳＥフィルタ部２０７が式１８を用いて生成した送信データシンボルの推定値Ｔ＾_Ｄ１（ｋ）及びＴ＾_Ｄ２（ｋ）に対して、逆位相回転及び逆プリコーディングを含む実施の形態１及び実施の形態２と同様の受信処理を行う。

【0159】

＜実施の形態２の変形例の効果＞
実施の形態２の変形例では、送信装置４００は、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルとが複素共役の関係にある場合、第２のプリコーデッドシンボルに対して、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。また、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルに異なるＧＩを挿入する。

【0160】

これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、複数のデータ変調方式を切り替えることができ、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0161】

本開示は、複数のアンテナから変調信号を送信する通信システムに広く適用できる。

【符号の説明】

【0162】

１００、３００、４００ 送信装置
１０１ ＭＡＣ部
１０２ ストリーム生成部
１０３ａ、１０３ｂ 符号化部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ データ変調部
１０５、１０５ａ プリコーディング部
１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ ＧＩ付加部
１０６ｂ 複素共役ＧＩ付加部
１０７ シンボル順序反転部
１０８ａ、１０８ｂ データシンボルバッファ
１０９ 位相回転部
１１０ａ、１１０ｂ 送信Ｆ／Ｅ回路
１１１ａ、１１１ｂ 送信アンテナ
１１２ａ、１１２ｂ 選択部
２００ 受信装置
２０１ａ、２０１ｂ 受信アンテナ
２０２ａ、２０２ｂ 受信Ｆ／Ｅ回路
２０３ａ、２０３ｂ 時間領域同期部
２０４ チャネル推定部
２０５ａ、２０５ｂ ＤＦＴ部
２０６ ＭＭＳＥウェイト計算部
２０７ ＭＭＳＥフィルタ部
２０８ 逆位相回転部
２０９ａ ＩＤＦＴ部
２０９ｂ ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部
２１０ 逆プリコーディング部
２１１ａ、２１１ｂ データ復調部
２１２ａ、２１２ｂ 復号部
２１３ ストリーム統合部
２１４ ヘッダデータ抽出部
２１５ ＭＡＣ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】