JP4034760B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple-Input Multiple-Output）無線通信システムに関する。

高ビットレートの無線伝送においては、複数の送受信アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が有効な手法とされている。

ＭＩＭＯによる伝送手法には、複数の送信アンテナから複数の情報を同時に送信することにより伝送ビットレートを高速化させる空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）（例えば、非特許文献１参照）と、複数の送信アンテナからの拘束条件の下に情報を同時に送信することにより伝送ビットの誤り耐性を高める時空間符号化（ＳＴＣ：Space-Time Coding）（例えば、非特許文献２参照）が、代表的な手法である。

ＳＤＭは、伝送レートの高速化には極めて有効であるが、伝送特性は伝送条件に依存し、例えば、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や、信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）が低い場合は、伝送性能が極端に低下する欠点がある。

一方、ＳＴＣは、複数の送信アンテナからの送信情報に拘束条件をつけて送信する、すなわち、冗長をつけて送信するため、伝送レートの高速化はＳＤＭに比べると望めないが、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や、ＳＮＲが低い場合においても、伝送性能の劣化は少ない利点がある。このようなＭＩＭＯにおける代表的な伝送手法とされるＳＤＭとＳＴＣでは、それぞれ、利点と欠点があり、適用範囲が限定される問題がある。

また、ＳＴＣにおいて、特に、トレリス符号化方式に基づくものを、時空間トレリス符号化（ＳＴＴＣ：Space-Time Trellis Coding）と呼ばれている（例えば、非特許文献３参照）。ＳＴＴＣは、４ＰＳＫ（Phase-Shift Keying）、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなどの変調方式に応じて設定する必要があり、トレリス遷移の状態数が増加するほど性能は向上するが、考慮すべき状態遷移の数の増大が、演算量の増大をもたらす問題点がある。例えば、４ＰＳＫ用のＳＴＴＣにおいて、考慮しなければならない状態遷移は、４状態では１６、８状態では３２、そして、１６状態では６４となる。また、１６ＱＡＭ用のＳＴＴＣにおいては、１６状態で２５６となる。
A. van Zelst, R. van Nee, and G. A. Awater, ``Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM System'', IEEE Proceeding of VTC-Spring 2000, pp. 6-10, 1998. D. Agrawal, V. Tarokh, A. Naguib, and N. Seshadri, ``Space-Time Coded OFDM for High Data-Rate Wireless Communication over Wideband Channels'', IEEE Proceeding of VTC '98, pp. 2232-2236, 1998. V. Tarokh, N. Seshadri, and A. R. Calderbank, ``Space-time codes for high data rate wireless communication: Performance criterion and code construction'', IEEE Trans. Information Theory, vol. 44, No. 2, pp. 744-765, March 1998.

ＳＤＭは複数の送信アンテナから複数の情報を同時に拘束条件なしに送信するため、伝送ビットレートの高速化には極めて有効であるが、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や、信号対雑音比が低い場合は、受信機における空間多重信号の分離性能が劣化するため、伝送レートが極端に低下する欠点がある。

一方、ＳＴＣは、複数の送信アンテナからの拘束条件の下に情報を同時に送信するため、伝送レートの高速化は期待できないが、伝送ビットの誤り耐性を高めることができる利点がある。このように、ＭＩＭＯにおける代表的な伝送手法とされるＳＤＭとＳＴＣでは、各々、利点と欠点があり、適用範囲が限定される問題がある。

さらに、従来のＳＴＴＣを用いた伝送方法においては、変調方式、状態数に応じた時空間符号化・復号器を要し、変調多値数、状態数の増加と共に、演算量が増加する、という問題点がある。

本発明は、従来の技術に鑑み、広範囲な伝送路状況で良好な伝送特性を確保する無線通信システムを提供する。
また、本発明は、従来の技術に鑑み、種々の多値変調用の時空間符号方式を用いる伝送システムにおいて、回路の簡略化を図る無線通信システムを提供する。

本発明の無線通信システムによれば、複数のアンテナから信号を送信する無線送信機と、該送信された信号を複数のアンテナで受信する無線受信機を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線送信機は、送信ビット列を複数のビット列に分割する分割手段と、前記分割された複数のビット列のうちのいくつかのビット列を空間分割多重方式で変調し、その他のビット列を時空間符号化方式で変調し、空間分割多重方式で変調された変調信号の信号点間の距離の大きさと時空間符号化方式で変調された変調信号の信号点間の距離の大きさとを調整して変調する変調手段と、空間分割多重方式で変調された変調信号と時空間符号化方式で変調された変調信号とを加算して送信する送信手段を具備し、
前記無線受信機は、前記空間分割多重方式及び前記時空間符号化方式のいずれかの方式に基づいて、受信した信号を復調する第１の復調手段と、前記受信した信号から伝送路状況を示す指標を推定する推定手段と、前記復調された信号を前記第１の復調手段で使用した方式で変調し、前記指標に基づいて前記受信した信号から前記復調された信号の方式とは異なる方式に対応する受信信号を抽出する抽出手段と、前記抽出された受信信号を前記第１の復調手段で採用した方式とは異なる方式で復調する第２の復調手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、広範囲な伝送路状況で良好な伝送特性を確保することができる。
また、本発明の無線通信システムによれば、種々の多値変調用の時空間符号方式を用いる伝送システムにおいて、回路の簡略化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る本発明の無線通信システムについて詳細に説明する。
２送信アンテナ、２受信アンテナのＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムによるＱＡＭ (Quadrature Amplitude Modulation)信号伝送を例に、以下、詳細に説明する。

まず、各実施形態を説明する前に、ＱＡＭ信号について簡単に説明する。ＱＡＭ信号の代表的なものに下記の４種類がある。
４ＱＡＭ：２ビット（ａ_０、ａ_１）を、４種類の複素数空間上の信号点にマッピング
１６ＱＡＭ：４ビット（ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１）を、１６種類の複素数空間上の信号点にマッピング
６４ＱＡＭ：６ビット（ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１、ｃ_０、ｃ_１）を、６４種類の複素数空間上の信号点にマッピング
２５６ＱＡＭ：８ビット（ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１、ｃ_０、ｃ_１、ｄ_０、ｄ_１）を、２５６種類の複素数空間上の信号点にマッピング
ただし、ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１、ｃ_０、ｃ_１、ｄ_０、ｄ_１は、それぞれ、０、あるいは、１の値のビットである。

［４ＱＡＭ］ ４ＱＡＭは、４ＰＳＫ（Phase-Shift Keying）と同じである。すなわち、４ＱＡＭは、（ａ_０、ａ_１）の２ビットで、複素数空間の実数軸と虚数軸で区別される４個の象限のいずれかの４種類の信号点の実数成分と虚数成分を決定するものであるので、４ＰＳＫと等しい。より具体的には、（ａ_０、ａ_１）が信号点の実数成分、虚数成分それぞれを、
Ａ_ｒ＝±８、Ａ_ｉ＝±８ｊ、（以下、ｊ^２＝−１とする）
と決定しており、これらが、４ＱＡＭの信号点の実数成分と虚数成分となる。

［１６ＱＡＭ］ １６ＱＡＭは、（ａ_０、ａ_１）で区別された複素数平面で、さらに、（ｂ_０、ｂ_１）の２ビットで、４種類の信号点の実数成分と虚数成分を決定するものである。すなわち、（ｂ_０、ｂ_１）が、信号点の実数成分と虚数成分それぞれを、
Ｂ_ｒ＝±４、Ｂ_ｉ＝±４ｊ、
と決定しており、１６ＱＡＭの信号点の実数成分と虚数成分は、
Ａ_ｒ＋Ｂ_ｒ＝±１２、±４、
Ａ_ｉ＋Ｂ_ｉ＝±１２ｊ、±４ｊ、
と表示することができる。

［６４ＱＡＭ］ ６４ＱＡＭは、（ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１）で区別された複素数平面で、さらに、（ｃ_０、ｃ_１）の２ビットで、４種類の信号点の実数成分と虚数成分を決定するものである。すなわち、（ｃ_０、ｃ_１）が、信号点の実数成分と虚数成分それぞれを、
Ｃ_ｒ＝±２、Ｃ_ｉ＝±２ｊ、
と決定しており、６４ＱＡＭの信号点の実数成分と虚数成分は、
Ａ_ｒ＋Ｂ_ｒ＋Ｃ_ｒ＝±１４、±１０、±６、±２、
Ａ_ｉ＋Ｂ_ｉ＋Ｃ_ｉ＝±１４ｊ、±１０ｊ、±６ｊ、±２ｊ、
と表示することができる。

［２５６ＱＡＭ］ ２５６ＱＡＭは、（ａ_０、ａ_１、ｂ_０、ｂ_１、ｃ_０、ｃ_１）で区別された複素数平面で、さらに、（ｄ_０、ｄ_１）の２ビットで、４種類の信号点の実数成分と虚数成分を決定するものである。すなわち、（ｄ_０、ｄ_１）が、信号点の実数成分と虚数成分それぞれを、
Ｄ_ｒ＝±１、Ｄ_ｉ＝±１ｊ、
と決定しており、２５６ＱＡＭの信号点の実数成分と虚数成分は、
Ａ_ｒ＋Ｂ_ｒ＋Ｃ_ｒ＋Ｄ_ｒ＝±１５、±１３、±１１、±９、±７、±５、±３、±１、
Ａ_ｉ＋Ｂ_ｉ＋Ｃ_ｉ＋Ｄ_ｉ＝±１５ｊ、±１３ｊ、±１１ｊ、±９ｊ、±７ｊ、±５ｊ、±３ｊ、±１ｊ、
と表示することができる。

このように各ＱＡＭの信号点を表示すると、図２に示したように、複素数信号の成分は、（Ａ_ｒ、Ａ_ｉ）、（Ｂ_ｒ、Ｂ_ｉ）、（Ｃ_ｒ、Ｃ_ｉ）、（Ｄ_ｒ、Ｄ_ｉ）、の順に振幅が半分になっていくことから明らかなように、ビットは、（ａ_０、ａ_１）、（ｂ_０、ｂ_１）、（ｃ_０、ｃ_１）、（ｄ_０、ｄ_１）の順に、伝送路の付加雑音などにより、無線受信機で再生ビットに誤りを生じやすくなる。すなわち、誤り耐性が弱くなる。

（第１の実施形態）
本実施形態の無線通信システムは、１６ＱＡＭの場合の例である。すなわち、１６ＱＡＭ信号点の実数成分と虚数成分は、Ａ＝（Ａ_ｒ、Ａ_ｉ）は大振幅の４ＰＳＫ信号、Ｂ＝（Ｂ_ｒ、Ｂ_ｉ）小振幅の４ＰＳＫ信号で表示することができる。
本実施形態では、（Ａ_ｒ、Ａ_ｉ）は誤り耐性が強いことを考慮してＳＤＭ（Space Division Multiplexing）で伝送し、（Ｂ_ｒ、Ｂ_ｉ）は誤り耐性が弱いことを考慮してＳＴＣ（Space-Time Coding）で伝送する。

本実施形態の無線通信システムは、図１に示すように、無線送信機１０と無線受信機２０からなる。無線送信機１０は、ビット分割器１０１、第１の４ＰＳＫ変調器１０２、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３、第２の４ＰＳＫ変調器１０４、加算器１０５、１０６、第１の送信アンテナ１０７、第２の送信アンテナ１０８を備えている。無線受信機２０は、第１の受信アンテナ２０１、第２の受信アンテナ２０２、伝送路推定器２０３、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４、第３の４ＰＳＫ変調器２０５、第４の４ＰＳＫ変調器２０６、加算器２０７、２０８、減算器２０９、２１０、４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１、ビット合成器２１２を備えている。
本実施形態では、無線送信機１０では情報を含めて送信する情報ビット列（送信ビット列）は１２ビット、（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_１２）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・、１２）は、０、又は１である。

ビット分割器１０１は、送信ビット列を入力し、この送信ビット列を分割して出力する。本実施形態では、１２ビット列を４ビット列ずつ分割し、それぞれ各変調器に出力する。具体的には、ビット分割器１０１は、４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ変調器１０２に入力する。同様に、ビット分割器１０１は、４ビット（ｘ_５、ｘ_６、ｘ_７、ｘ_８）を、２ビットずつ、第２の４ＰＳＫ変調器１０４に入力し、４ビット（ｘ_９、ｘ_１０、ｘ_１１、ｘ_１２）を、２ビットずつ、４ＰＳＫに対するＳＴＣ変調器、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３に入力する。

第１の４ＰＳＫ変調器１０２は、受け取ったビット列を変調し４ＰＳＫ信号を生成する。具体的には、第１の４ＰＳＫ変調器１０２は、ある時刻ｔ及び時刻ｔ＋１で各２ビットのビット列から、
Ａ_１（ｔ）＝±８±８ｊ、Ａ_１（ｔ＋１）＝±８±８ｊ、
の４ＰＳＫ信号を生成する。

第２の４ＰＳＫ変調器１０４も第１の４ＰＳＫ変調器１０２と同様に、受け取ったビット列を変調し４ＰＳＫ信号を生成する。具体的には、第２の４ＰＳＫ変調器１０４は、ある時刻ｔ及び時刻ｔ＋１で各２ビットのビット列から、
Ａ_２（ｔ）＝±８±８ｊ、Ａ_２（ｔ＋１）＝±８±８ｊ、
の４ＰＳＫ信号を生成する。

４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３は、受け取ったビット列を変調し、ディジタル部２系列の４ＰＳＫ信号を生成する。具体的には、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３は、ある時刻ｔ及び時刻ｔ＋１で各２ビットのビット列から、第１の系列の４ＰＳＫ信号、
Ｂ_１（ｔ）＝±４±４ｊ、Ｂ_１（ｔ＋１）＝±４±４ｊ、
と、第２の系列の４ＰＳＫ信号、
Ｂ_２（ｔ）＝±４±４ｊ、Ｂ_２（ｔ＋１）＝±４±４ｊ、
を生成する。ただし、
Ｂ_２（ｔ）＝−Ｂ_１（ｔ＋１）^＊、Ｂ_２（ｔ＋１）＝Ｂ_１（ｔ）^＊、
の関係がある。ここで、（）^＊は、（）の複素共役を表す。

このＳＴＣ変調は、一例としてAlamoutiによる手法であり、その詳細は、
S. M. Alamouti, ``A simple transmitter diversity technique for wireless communications'', IEEE Journal on Selected Areas in Communications, （JSAC）, vol. 44, no. 10, pp. 1451-1458, Oct. 1998.
に記載されている。なお、このAlamoutiの手法には限定されず、例えば、
D. Agrawal, V. Tarokh, A. Naguib, and N. Seshadri, ``Space-Time Coded OFDM for High Data-Rate Wireless Communication over Wideband Channels'', IEEE Proceeding of VTC’98. pp. 2232-2236, 1998.
に記載されているトレリス形式のＳＴＣを適用してもよい。

加算器１０５は、第１の４ＰＳＫ変調器１０２の出力及び４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３の第１の系列の出力を加算して、加算した信号を第１の送信アンテナ１０７に出力する。具体的には、加算器１０５は、ある時刻ｔでＡ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ）、時刻ｔ＋１でＡ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１）を第１の送信アンテナ１０７に出力する。そして、第１の送信アンテナ１０７が、ある時刻ｔでＡ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ）、時刻ｔ＋１でＡ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。
加算器１０６は、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３の第２の系列の出力及び第２の４ＰＳＫ変調器１０４の出力を加算して、加算した信号を第２の送信アンテナ１０８に出力する。具体的には、加算器１０６は、ある時刻ｔでＡ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）、時刻ｔ＋１でＡ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１）を第２の送信アンテナ１０８に出力する。そして、第２の送信アンテナ１０８が、ある時刻ｔでＡ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）、時刻ｔ＋１でＡ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。
すなわち、各アンテナから時刻ｔと時刻ｔ＋１に送信される信号はそれぞれ、大振幅の４ＰＳＫ信号と、小振幅の４ＰＳＫ信号が合成された１６ＱＡＭ信号となっている。

アンテナから送信された信号は、伝送路３０で雑音、利得等の影響を受ける。第１の送信アンテナ１０７から第１の受信アンテナ２０１までのパス利得をｈ_１１、第１の送信アンテナ１０７から第２の受信アンテナ２０２までのパス利得をｈ_１２、第２の送信アンテナ１０８から第１の受信アンテナ２０１までのパス利得をｈ_２１、第２の送信アンテナ１０８から第２の受信アンテナ２０２までのパス利得をｈ_２２、とし、これらのパス利得は時刻ｔとｔ＋１の間で一定とすると、時刻ｔの第１の受信アンテナ２０１の入力は、
ｕ_１（ｔ）＝ｈ_１１（Ａ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ））＋ｈ_２１（Ａ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ））＋ｎ_１（ｔ）、
時刻ｔの第２の受信アンテナ２０２の入力は、
ｕ_２（ｔ）＝ｈ_１２（Ａ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ））＋ｈ_２２（Ａ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ））＋ｎ_２（ｔ）、
時刻ｔ＋１の第１の受信アンテナ２０１の入力は、
ｕ_１（ｔ＋１）＝ｈ_１１（Ａ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１））＋ｈ_２１（Ａ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１））＋ｎ_１（ｔ＋１）、
時刻ｔ＋１の第２の受信アンテナ２０２の入力は、
ｕ_２（ｔ＋１）＝ｈ_１２（Ａ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１））＋ｈ_２２（Ａ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１））＋ｎ_２（ｔ＋１）、
と表される。なお、ｎ_１（ｔ）、ｎ_２（ｔ）、ｎ_１（ｔ＋１）、ｎ_２（ｔ＋１）は、それぞれ時刻ｔ、ｔ、ｔ＋１、ｔ＋１での互いに独立な白色ガウス雑音である。

無線受信機２０では、まず、受信信号ｕ_１（ｔ）、ｕ_２（ｔ）、ｕ_１（ｔ＋１）、ｕ_２（ｔ＋１）から、Ａ_１（ｔ）、Ａ_２（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）、Ａ_２（ｔ＋１）を分離し、再生し、次に、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ＋１）を分離し再生する。ここで、以下の説明の便宜上、受信信号ｕ_１（ｔ）、ｕ_２（ｔ）、ｕ_１（ｔ＋１）、ｕ_２（ｔ＋１）を以下のように表現する。
ｕ_１（ｔ）＝ｈ_１１Ａ_１（ｔ）＋ｈ_２１Ａ_２（ｔ）＋ｖ_１（ｔ）、ただし、ｖ_１（ｔ）＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２１Ｂ_２（ｔ）＋ｎ_１（ｔ）、
ｕ_２（ｔ）＝ｈ_１２Ａ_１（ｔ）＋ｈ_２２Ａ_２（ｔ）＋ｖ_２（ｔ）、ただし、ｖ_２（ｔ）＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２２Ｂ_２（ｔ）＋ｎ_２（ｔ）、
ｕ_１（ｔ＋１）＝ｈ_１１Ａ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２１Ａ_２（ｔ＋１）＋ｖ_１（ｔ＋１）、ただし、ｖ_１（ｔ＋１）＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２１Ｂ_２（ｔ＋１）＋ｎ_１（ｔ＋１）、
ｕ_２（ｔ＋１）＝ｈ_１２Ａ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２２Ａ_２（ｔ＋１）＋ｖ_２（ｔ＋１）、ただし、ｖ_２（ｔ＋１）＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２２Ｂ_２（ｔ＋１）＋ｎ_２（ｔ＋１）。

伝送路推定器２０３は、各受信アンテナから受信信号を入力する。無線送信機１０からの送信信号には情報信号とは別にパイロット信号が多重されている。伝送路推定器２０３はこのパイロット信号に基づいて伝送路推定を行い、上記のｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２を推定する。

４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４は、４ＰＳＫ信号に対する最尤復号（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Decoding）に基づく復調を実行する。ＭＬＤの詳細は、例えば下記の文献に記されている。
A. van Zelst, R. van Nee, and G. A. Awater, ``Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM System'', Proceeding of VTC-Spring 2000, pp. 6-１0, １998.
Ａ_１（ｔ）とＡ_２（ｔ）の送信信号は１６通り考えられるので、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４は、これらの候補をそれぞれＡ_１（ｔ）’、Ａ_２（ｔ）’としたとき、ｕ_１（ｔ）’、ｕ_２（ｔ）’とｕ_１（ｔ）、ｕ_２（ｔ）との差が最小となる候補Ａ_１（ｔ）’、Ａ_２（ｔ）’を送信信号と推定する。ここで、
ｕ_１（ｔ）’＝ｈ_１１Ａ_１（ｔ）’＋ｈ_２１Ａ_２（ｔ）’、
ｕ_２（ｔ）’＝ｈ_１２Ａ_１（ｔ）’＋ｈ_２２Ａ_２（ｔ）’、
である。この様にして４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４はＡ_１（ｔ）とＡ_２（ｔ）を再生し、ビットを得る。

４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４は、Ａ_１（ｔ＋１）とＡ_２（ｔ＋１）の送信信号についてもＡ_１（ｔ）とＡ_２（ｔ）の場合と同様に復調する。すなわち、Ａ_１（ｔ＋１）とＡ_２（ｔ＋１）の送信信号は１６通り考えられるので、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４は、これらの候補をそれぞれＡ_１（ｔ＋１）’、Ａ_２（ｔ＋１）’としたとき、ｕ_１（ｔ＋１）’、ｕ_２（ｔ＋１）’とｕ_１（ｔ＋１）、ｕ_２（ｔ＋１）との差が最小となる候補Ａ_１（ｔ＋１）’、Ａ_２（ｔ＋１）’を送信信号と推定する。ここで、
ｕ_１（ｔ＋１）’＝ｈ_１１Ａ_１（ｔ＋１）’＋ｈ_２１Ａ_２（ｔ＋１）’、
ｕ_２（ｔ＋１）’＝ｈ_１２Ａ_１（ｔ＋１）’＋ｈ_２２Ａ_２（ｔ＋１）’、
である。この様にして４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４はＡ_１（ｔ＋１）とＡ_２（ｔ＋１）を再生し、ビットを得る。
以上のようにして、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４により第１の４ＰＳＫ変調器１０２及び第２の４ＰＳＫ変調器１０４で変調されたビットを得ることができる。

次は、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３で変調されたビットを得るために、再び４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４で得られたビットを変調し、伝送路推定器２０３で得られたｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２により伝送路３０を再現し、伝送路３０を経たＡ_１（ｔ）とＡ_２（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）とＡ_２（ｔ＋１）を計算し、第１の受信アンテナ２０１及び第２の受信アンテナ２０２で受信した受信信号からＢ_１（ｔ）とＢ_２（ｔ＋１）を求め、これを復調することにより、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３で変調される前のビットを得ることができる。

すなわち、第３の４ＰＳＫ変調器２０５が４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４で得られたビットに基づいてＡ_１（ｔ）及びＡ_１（ｔ＋１）を求め、第４の４ＰＳＫ変調器２０６が４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４で得られたビットに基づいてＡ_２（ｔ）及びＡ_２（ｔ＋１）を求める。これらのＡ_１（ｔ）、Ａ_２（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）、Ａ_２（ｔ＋１）、伝送路推定器２０３で得られたｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２を使用して、伝送路３０で受けたと想定される利得を考慮し加算器２０７、２０８によって無線受信機２０が受信したと想定される信号を計算する。

そして、減算器２０９で第１の受信アンテナ２０１からの受信信号から伝送モデルで計算された信号を減算することで、上述したｖ_１（ｔ）、ｖ_２（ｔ）、ｖ_１（ｔ＋１）、ｖ_２（ｔ＋１）を得る。すなわち、
ｖ_１（ｔ）＝ｕ_１（ｔ）−ｈ_１１Ａ_１（ｔ）−ｈ_２１Ａ_２（ｔ）
＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２１Ｂ_２（ｔ）＋ｎ_１（ｔ）
＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）−ｈ_２１Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｎ_１（ｔ）、
ｖ_２（ｔ）＝ｕ_２（ｔ）−ｈ_１２Ａ_１（ｔ）−ｈ_２２Ａ_２（ｔ）
＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２２Ｂ_２（ｔ）＋ｎ_２（ｔ）
＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）−ｈ_２２Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｎ_２（ｔ）、
ｖ_１（ｔ＋１）＝ｕ_１（ｔ＋１）−ｈ_１１Ａ_１（ｔ＋１）−ｈ_２１Ａ_２（ｔ＋１）
＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２１Ｂ_２（ｔ＋１）＋ｎ_１（ｔ＋１）
＝ｈ_１１Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２１Ｂ_１（ｔ）^＊＋ｎ_１（ｔ＋１）、
ｖ_２（ｔ＋１）＝ｕ_２（ｔ＋１）−ｈ_１２Ａ_１（ｔ＋１）−ｈ_２２Ａ_２（ｔ＋１）
＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２２Ｂ_２（ｔ＋１）＋ｎ_２（ｔ＋１）
＝ｈ_１２Ｂ_１（ｔ＋１）＋ｈ_２２Ｂ_１（ｔ）^＊＋ｎ_２（ｔ＋１）、
を得る。

４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１が得られたｖ_１（ｔ）、ｖ_２（ｔ）、ｖ_１（ｔ＋１）、ｖ_２（ｔ＋１）に基づいてＢ_１（ｔ）とＢ_２（ｔ＋１）を再生し、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３で変調したビットを得ることができる。
４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１は、ｖ_１（ｔ）、ｖ_２（ｔ）、ｖ_１（ｔ＋１）、ｖ_２（ｔ＋１）に対し下記の演算を行う。

ｗ_１（ｔ）＝ｈ_１１ ^＊ｖ_１（ｔ）＋ｈ_２１ｖ_１（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１１ ^＊ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）−ｈ_１１ ^＊ｈ_２１Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_１１ ^＊ｎ_１（ｔ）
＋ｈ_２１ｈ_１１ ^＊Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_２１ｈ_２１ ^＊Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２１ｎ_１（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１１ ^＊ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２１ ^＊ｈ_２１Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_１１ ^＊ｎ_１（ｔ）＋ｈ_２１ｎ_１（ｔ＋１）^＊、
ｗ_１（ｔ＋１）^＊＝−ｈ_２１ ^＊ｖ_１（ｔ）＋ｈ_１１ｖ_１（ｔ＋１）^＊
＝−ｈ_２１ ^＊ｈ_１１Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２１ ^＊ｈ_２１Ｂ_１（ｔ＋１）^＊−ｈ_２１ ^＊ｎ_１（ｔ）＋ｈ_１１ｈ_１１ ^＊Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_１１ｈ_２１ ^＊Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_１１ｎ_１（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１１ ^＊ｈ_１１Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_２１ ^＊ｈ_２１Ｂ_１（ｔ＋１）^＊−ｈ_２１ ^＊ｎ_１（ｔ）＋ｈ_１１ｎ_１（ｔ＋１）^＊、
ｗ_２（ｔ）＝ｈ_１２ ^＊ｖ_２（ｔ）＋ｈ_２２ｖ_２（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１２ ^＊ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）−ｈ_１２ ^＊ｈ_２２Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_１２ ^＊ｎ_２（ｔ）＋ｈ_２２ｈ_１２ ^＊Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_２２ｈ_２２ ^＊Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２２ｎ_２（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１２ ^＊ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２２ ^＊ｈ_２２Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_１２ ^＊ｎ_２（ｔ）＋ｈ_２２ｎ_２（ｔ＋１）^＊、
ｗ_２（ｔ＋１）^＊＝−ｈ_２２ ^＊ｖ_２（ｔ）＋ｈ_１２ｖ_２（ｔ＋１）^＊
＝−ｈ_２２ ^＊ｈ_１２Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_２２ ^＊ｈ_２２Ｂ_１（ｔ＋１）^＊−ｈ_２２ ^＊ｎ_２（ｔ）＋ｈ_１２ｈ_１２ ^＊Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_１２ｈ_２２ ^＊Ｂ_１（ｔ）＋ｈ_１２ｎ_２（ｔ＋１）^＊
＝ｈ_１２ ^＊ｈ_１２Ｂ_１（ｔ＋１）^＊＋ｈ_２２ ^＊ｈ_２２Ｂ_１（ｔ＋１）^＊−ｈ_２２ ^＊ｎ_２（ｔ）＋ｈ_１２ｎ_２（ｔ＋１）^＊。

この演算式に基づいて４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１は、ｗ_１（ｔ）＋ｗ_２（ｔ）より、Ｂ_１（ｔ）が再生され、ｗ_１（ｔ＋１）＋ｗ_２（ｔ＋１）より、Ｂ_１（ｔ＋１）が再生される。さらに、Ｂ_２（ｔ）＝−Ｂ_１（ｔ＋１）^＊、Ｂ_２（ｔ＋１）＝Ｂ_１（ｔ）^＊の関係式により、Ｂ_２（ｔ）、Ｂ_２（ｔ＋１）も再生することができ、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３で復調されたビットを得ることができる。

ビット合成器２１２は、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４で得られたビットと４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１で得られたビットを合成して、受信ビット列を得る。

以上の本実施形態によれば、４ビットの情報を１６種類の複素数空間上の信号点にマッピングして伝送する１６ＱＡＭ伝送で、４ビットのうち、誤り耐性の強くなるようにマッピングされる２ビットをＳＤＭで伝送し、残りの２ビットをＳＴＣで伝送することにより、ＳＤＭは伝送効率が高いが伝送誤りを起こしやすく、一方、ＳＴＣは伝送効率が低いが伝送誤りを起こしにくいという、各伝送方式の特徴を生かした伝送を実現することができる。

ところで、本実施形態は、２送信２受信アンテナによる伝送には限定されず、例えば、図３のように、４送信４受信アンテナによる伝送に容易に拡張することができる。
なお、前記のAlamoutiによるＳＴＣは２送信アンテナに適用されるものであるが、４送信アンテナに適用するＳＴＣについては、例えば、
V. Tarokh, H. Jafarkhani, and A. R. Calderbank, ``Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs'', IEEE Trsns. Information Theory, vol. 45, no. 5, pp. 1456-1467, July 1999.
又は、
M. O. Damen, K. A. Meraim, and J. C. Belfoire, ``Diagonal Algebraic Space-Time Block Codes'', IEEE Trans. Information Theory, vol.48, n0.3, pp. 628-636, March 2002.
に記載されている手法により実現することができる。
このうち、後者の文献に記載されているＳＴＣの復号には、例えば、
M. O. Damen, A. Chkeif, and J. C. Belfoire, ``Lattice Code Decoder for Space-Time Codes'', IEEE Communications Letter, vol. 4, no. 5, pp. 161-163, May 2000.
に記載されているSphere復号により容易に行うことができるが、このSphere復号は、無線受信機でのＳＤＭの分離復調において、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器の代わりに適用することもできる。

また、本実施形態では、１６ＱＡＭ伝送を、大振幅の４ＰＳＫのＳＤＭと、小振幅の４ＰＳＫのＳＴＣを混合して伝送することにより実現したが、これには限定されない。例えば、６４ＱＡＭ伝送を、図４に示すように、大振幅の１６ＱＡＭのＳＤＭと、小振幅の４ＰＳＫのＳＴＣの混合伝送、又は、図５に示すように、大振幅の４ＰＳＫのＳＤＭと、小振幅の１６ＱＡＭのＳＴＣの混合伝送による実現も可能である。
図４と図５に示したこれら両者を比較すると、伝送効率の観点では、前者の方がＳＤＭに割り当てられるビット数が多いため伝送効率は良く優れているが、誤り耐性の観点では、後者の方がＳＴＣに割り当てられるビット数が多いため優れている。

また、本実施形態では、
大振幅の４ＰＳＫ信号を、Ａ_１（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）＝±８±８ｊ、
小振幅の４ＰＳＫ信号を、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_１（ｔ＋１）＝±４±４ｊ
とレベルを設定して、
±（１２、ｏｒ、４）±（１２ｊ、ｏｒ、４ｊ）、
のように均一な格子状の１６ＱＡＭ信号を設定したが、レベルの関係は、これには限定されない。例えば、
大振幅の４ＰＳＫ信号を、Ａ_１（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）＝±１０±１０ｊ、
小振幅の４ＰＳＫ信号を、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_１（ｔ＋１）＝±２±２ｊ
とレベルを設定して、
±（１２、ｏｒ、８）±（１２ｊ、ｏｒ、８ｊ）、
のような不均一な格子状の１６ＱＡＭ信号を設定することも可能である。この場合、大振幅の４ＰＳＫ信号の誤り耐性が強くなるが、小振幅の４ＰＳＫの誤り耐性は弱くなる。この設定は、ＳＤＭのＭＬＤ復調性能が悪いとき有効である。このように、伝送路状況に応じてレベルの関係を適応的に制御することにより、広範囲な伝送路状況で良好な伝送特性を確保することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、伝送路状況に応じて適応制御を実行する無線通信システムを図６を参照して説明する。第１の実施形態では、１６ＱＡＭ伝送を、常にＳＤＭとＳＴＣの混合により伝送したが、本実施形態では、伝送路状況に応じて、例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）に応じて全てＳＤＭで伝送したり、ＳＤＭとＳＴＣの混合により伝送したり、又は全てＳＴＣで伝送したりする。

本実施形態の無線通信システムでは、無線送信機が、新たに、第３の受信アンテナ１４３、伝送路推定器１４４、及び制御器１４５を備え、無線受信機が、新たに、制御器２５５及び第３の送信アンテナ２５６を備える。このほかに、本実施形態で使用される変調器及び復調器も第１の実施形態のものとは異なる。
すなわち、無線送信機１１では、第１の実施形態での第１の４ＰＳＫ変調器１０２、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１０３、第２の４ＰＳＫ変調器１０４の代わりに、第１の１６ＱＡＭ、４ＰＳＫ変調器１４０、１６ＱＡＭ、４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１４１、第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４２を備えている。この変更に伴い、無線送信機１１では、第１の実施形態の無線送信機１０と異なり、各変調器で１６ＱＡＭの変調方式を採用することができる。

この無線送信機１１に伴い、無線受信機２１でも、４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２０４、第３の４ＰＳＫ変調器２０５、第４の４ＰＳＫ変調器２０６、４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２１１の代わりに、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２５０、第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５１、第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５２、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２５３を備えている。これらの変更により、無線受信機２１では、第１の実施形態の無線受信機２０とは異なり、１６ＱＡＭの変復調にも対応することができる。

第３の受信アンテナ１４３は、伝送路状況を推定するためのものであり、無線受信機２１からの信号を受信する。伝送路推定器１４４は、第３の受信アンテナ１４３で受信した受信信号に基づいて無線受信機２１が無線送信機１１に送信した信号の周波数の伝送路状況を検出する。伝送路推定器１４４は、例えば、ＳＮＲ（signal-to-noise ratio）により伝送路状況を検出する。伝送路のＳＮＲは、例えば、本実施形態の無線送信機１１が基地局、無線受信機２１が端末である場合、端末から基地局に向けたアップリンクで伝送路状況を通知することによって、無線送信機１１はダウンリンクの伝送路状況の検出が可能である。また、例えば、基地局と端末間の双方向通信が、同一周波数伝送路で時分割に行う場合は、基地局が受信する信号の品質から伝送路推定器１４４を使用して伝送路状況の検出が可能である。

制御器１４５は、伝送路推定器１４４が検出した伝送路状況に応じて各変調器でどの変調方式を使用するかの指示を各変調器に指示する。後述する例では、伝送路推定器１４４が検出した伝送路状況であるＳＮＲの大きさに応じて、制御を変更する。この制御は、ＳＮＲが変化しても正確な伝送を行うためには、ＳＮＲが高い場合は低い誤り耐性が許容され、ＳＮＲが低い場合は高い誤り耐性が要求されることに基づく。
具体的には、制御器１４５及び制御器２５５は、時刻ｔと時刻ｔ＋１において、ＳＮＲが高く、低い誤り耐性が許容される場合は、１６ビットの情報に対して全て高効率のＳＤＭ伝送が行われるように制御し、ＳＮＲが中程度で、中程度の誤り耐性が要求される場合は、１２ビットの情報に対してＳＤＭとＳＴＣの混合伝送で実行し、ＳＮＲが低く、強い誤り耐性が許容される場合は、８ビットの情報に対して全てＳＴＣ伝送が行われるように制御する。

無線送信機１１での制御器１４５が行う制御と同様に、無線受信機２１でも制御器２２５が伝送路状況に応じた制御を行う。無線受信機２１に含まれる１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２５０及び１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２５３は、無線送信機１１で選択された変調方式に対応した方式で復調する。また、無線受信機２１に含まれる第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５１及び第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５２は、無線送信機１１で選択された変調方式と同一の変調方式で変調する。これらの変調方式の情報は、無線送信機１１が無線受信機２１宛てに送信する送信信号に含めて送信する。この他の構成は、第１の実施形態と同様である。

次に、伝送路状況に応じた無線送信機１１及び無線受信機２１の制御内容を説明する。
（１）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが高いと判定された場合、（２）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが中程度と判定された場合、（３）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが低いと判定された場合、にわけて無線送信機１１及び無線受信機２１での変調方式及び復調方式を変更させる。ここでＳＮＲの大きさは、第１及び第２の閾値（第１の閾値＞第２の閾値）との比較により、上記の（１）から（３）のいずれかになるかが判定される。すなわち、制御器１４５は、ＳＮＲが第１の閾値よりも大きい場合は（１）と判定し、ＳＮＲが第１の閾値以下で、かつ第２の閾値よりも大きい場合は（２）と判定し、ＳＮＲが第２の閾値以下である場合は（３）と判定する。これら第１及び第２の閾値は、無線送信機１１及び無線受信機２１の性能を参照して適切に設定することが必要であり、実験又はシミュレーション等を参照して設定することが望ましい。

（１）ＳＮＲが高い場合：１６ＱＡＭ伝送を、全てＳＤＭ伝送で実行する。すなわち、無線送信機１１で、１６ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_１６）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・、１６）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、８ビット（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_８）を、４ビットずつ、第１の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４０に入力し、第１の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４０は、
Ａ_１（ｔ） ＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ、
Ａ_１（ｔ＋１）＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ
の１６ＱＡＭ信号を生成する。同様に、ビット分割器１０１は、８ビット（ｘ_９、ｘ_１０、 ・・・ 、ｘ_１６）を、４ビットずつ、第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４２に入力し、第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４２は、
Ａ_２（ｔ） ＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ、
Ａ_２（ｔ＋１）＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ
の１６ＱＡＭ信号を生成する。そして、無線送信機１１は、第１の送信アンテナ１０７から時刻ｔにＡ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１１は、第２の送信アンテナ１０８から時刻ｔにＡ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。

無線受信機２１では、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２５０が１６ＱＡＭ信号に対するＭＬＤの復調により、情報ビット（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_１６）を再生する。この場合は、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１４１、第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５１、第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５２、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２５３を動作させる必要はなく、制御器２５５は、これらの電源をオフにする又は、バッテリーセービングモードに設定する制御をする。

（２）ＳＮＲが中程度の場合：第１の実施形態と同様に、１２ビットの情報ビット（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_１２）、に対する伝送を、大振幅の４ＰＳＫ信号に対するＳＤＭ伝送、小振幅の４ＰＳＫ信号に対するＳＴＣ伝送の混合で実行する。

（３）ＳＮＲが低い場合：１６ＱＡＭ伝送を、全てＳＴＣ伝送で実行する。すなわち、無線送信機１１で、８ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_８）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・、８）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、８ビット（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_８）を、４ビットずつ、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１４１に入力し、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１４１は、
Ｂ_１（ｔ） ＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ、
Ｂ_１（ｔ＋１）＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ
の第１系列の１６ＱＡＭ信号と、
Ｂ_２（ｔ） ＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ、
Ｂ_２（ｔ＋１）＝±（１２、ｏｒ、４）±（１２、ｏｒ、４）ｊ
の第２系列の１６ＱＡＭ信号を生成する。ただし、
Ｂ_２（ｔ）＝−Ｂ_１（ｔ＋１）^＊、
Ｂ_２（ｔ＋１）＝Ｂ_１（ｔ）^＊、
の関係がある。このＳＴＣは第１の実施形態と同様に、Alamoutiの方法に基づいている。そして、無線送信機１１は、第１の送信アンテナ１０７から時刻ｔにＢ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＢ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１１は、第２の送信アンテナ１０８から、時刻ｔにＢ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＢ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。

無線受信機２１では、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２５３が１６ＱＡＭ信号に対するＳＴＣの復調により、情報ビット（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_８）を再生する。この場合は、第１の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４０、第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４２、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２５０、第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５１、第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５２を動作させる必要はなく、制御器２５５は、これらの電源をオフにする又は、バッテリーセービングモードに設定する制御をする。

なお、上記の適応制御では、変調の形態により、送信平均電力が異なるため、変調の形態に応じて、送信電力の利得調整が必要である。

以上をまとめると、時刻ｔとｔ＋１において、ＳＮＲが高く、低い誤り耐性が許容される場合は、１６ビットの情報に対して全て高効率のＳＤＭ伝送で実行し、ＳＮＲが中程度で、中程度の誤り耐性が要求される場合は、１２ビットの情報に対してＳＤＭとＳＴＣの混合伝送で実行し、ＳＮＲが低く、強い誤り耐性が許容される場合は、８ビットの情報に対して全てＳＴＣ伝送で実行する。
したがって、ＳＮＲに応じて、伝送効率と誤り耐性の適切なトレードオフが実現される。

受信機では、送信の変調の方式を知る必要があるが、通信では、情報ビットの送受信以外に、制御信号の送受信を行っており、その制御信号に、現在の送信が、いかなる変調方式であるかの制御情報が含まれていると、受信機は受信した信号の変調方式を識別できる。

上記のＳＮＲに基づく適応制御は、送受信アンテナ間の経路の相関の大小による適応制御に置き換えることができる。すなわち、時刻ｔと時刻ｔ＋１において、相関が低く、受信機でＳＤＭの分離復調が高精度に行える場合は、１６ビットの情報に対して全て高効率のＳＤＭ伝送で実行し、相関が中程度の場合は、１２ビットの情報に対してＳＤＭとＳＴＣの混合伝送で実行し、相関が高く、受信機でＳＤＭの分離復調が困難な場合は、８ビットの情報に対して全てＳＴＣ伝送で実行する。

（第３の実施形態）
本実施形態では、伝送路状況、例えばＳＮＲに関わらず、最低限の４ＰＳＫの伝送が確保され、伝送路状況に応じて、伝送効率を高める無線通信システムを図７を参照して説明する。

本実施形態の無線通信システムでは、第２の実施形態の無線送信機１１での第１の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４０、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１４１、第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器１４２の代わりに、無線送信機１２では、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２を備えている。この変更に伴い、無線受信機２２では、第２の実施形態の無線受信機２１での１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器２５０、第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５１、第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器２５２、１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２５３の代わりに、４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２６０、第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１、４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器２６２を備えている。この他の構成は第２の実施形態と同様である。

本実施形態では、時刻ｔと時刻ｔ＋１において、４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）は、常に４ＰＳＫのＳＴＣ伝送が行われており、ＳＮＲに関わらず、強い誤り耐性が確保されるように制御器１４５及び制御器２５５が制御するので、確実な伝送がなされる。ＳＮＲの向上に伴い、付加的なビットがＳＤＭにより伝送され、ＳＮＲが高いほど、制御器１４５及び制御器２５５は付加的なビットに対する変調多値数、４、１６、６４、と多くするように制御し、伝送効率を増大させる。本実施形態は、ＳＮＲに関わらず、たとえ伝送ビットが少なくとも、確実な伝送を実行したい場合に適用される。

次に、伝送路状況に応じた無線送信機１２及び無線受信機２２の制御内容を説明する。
（１）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが低いと判定された場合、（２）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが中程度と判定された場合、（３）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが高いと判定された場合、（４）無線受信機２１が受信した受信信号のＳＮＲが（３）の場合よりもさらに高いと判定された場合、にわけて無線送信機１１及び無線受信機２１での変調方式及び復調方式を変更させる。ここでＳＮＲの大きさは、第１、第２及び第３の閾値（第１の閾値＞第２の閾値＞第３の閾値）との比較により、上記の（１）から（３）のいずれかになるかが判定される。すなわち、制御器１４５は、ＳＮＲが第３の閾値以下の場合は（１）と判定し、ＳＮＲが第３の閾値よりも大きく、かつ第２の閾値以下である場合は（２）と判定し、ＳＮＲが第２の閾値よりも大きく、かつ第１の閾値以下である場合は（３）と判定し、ＳＮＲが第１の閾値よりも大きい場合は（４）と判定する。これら第１、第２及び第３の閾値は、無線送信機１２及び無線受信機２２の性能を参照して適切に設定することが必要であり、実験又はシミュレーション等を参照して設定することが望ましい。

（１）ＳＮＲが低い場合：４ＰＳＫのＳＴＣ伝送を実行する。すなわち、無線送信機１２で、４ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、３、４）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、この４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１に入力し、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１は、
Ａ_１（ｔ） ＝±８ ±８ｊ、
Ａ_１（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第１系列の４ＰＳＫ信号と、
Ａ_２（ｔ）＝±８ ±８ｊ、
Ａ_２（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第２系列の４ＰＳＫ信号を生成する。ただし、
Ａ_２（ｔ）＝−Ａ_１（ｔ＋１）^＊、
Ａ_２（ｔ＋１）＝Ａ_１（ｔ）^＊
の関係がある。このＳＴＣは第１の実施形態と同様に、Alamoutiの方法に基づいている。そして、無線送信機１２は、第１の送信アンテナ１０７から、時刻ｔにＡ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１２は、第２の送信アンテナ１０８から、時刻ｔにＡ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。

無線受信機２２では、４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２６０が４ＰＳＫ信号に対するＳＴＣの復調により、情報ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を再生する。この場合は、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２、第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１、４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器２６２を動作させる必要はなく、制御器２５５は、これらの電源をオフにする又は、バッテリーセービングモードに設定する制御をする。

（２）ＳＮＲが中程度の場合：４ＰＳＫのＳＴＣと４ＰＳＫのＳＤＭの混合伝送を実行する。すなわち、無線送信機１２で、１２ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_１２）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、 ・・・ 、１２）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、このうちの４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１に入力し、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１は、
Ａ_１（ｔ） ＝±８ ±８ｊ、
Ａ_１（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第１系列の４ＰＳＫ信号と、
Ａ_２（ｔ）＝±８ ±８ｊ、
Ａ_２（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第２系列の４ＰＳＫ信号を生成する。ただし、
Ａ_２（ｔ）＝−Ａ_１（ｔ＋１）^＊、
Ａ_２（ｔ＋１）＝Ａ_１（ｔ）^＊
の関係がある。次に、ビット分割器１０１は、４ビット（ｘ_５、ｘ_６、ｘ_７、ｘ_８）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０に入力し、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０は、
Ｂ_１（ｔ）＝±４±４ｊ、
Ｂ_１（ｔ＋１）＝±４±４ｊ
の４ＰＳＫ信号を生成する。同様に、ビット分割器１０１は、４ビット（ｘ_９、ｘ_１０、ｘ_１１、ｘ_１２）を、２ビットずつ、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２に入力し、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２は、
Ｂ_２（ｔ）＝±４±４ｊ、
Ｂ_２（ｔ＋１）＝±４±４ｊ
の４ＰＳＫ信号を生成する。そして、無線送信機１２は、第１の送信アンテナ１０７から時刻ｔにＡ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１２は、第２の送信アンテナ１０８から時刻ｔにＡ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。すなわち、各アンテナから時刻ｔと時刻ｔ＋１に送信される信号は、それぞれ、大振幅の４ＰＳＫ信号と、小振幅の４ＰＳＫ信号が合成された１６ＱＡＭ信号となっている。

無線受信機２２では、まず４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器２６０が受信信号に対して４ＰＳＫのＳＴＣ復調を行い、（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を再生した後、第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１、加算器２０７、２０８、減算器２０９、２１０が、受信信号から、Ａ_１（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）、Ａ_２（ｔ）、Ａ_２（ｔ＋１）成分を除去した後、４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器２６２が４ＰＳＫ信号に対するＭＬＤ復調を行い、（ｘ_５、ｘ_６、 ・・・ 、ｘ_１２）を再生する。

（３）ＳＮＲが高い場合：４ＰＳＫのＳＴＣと１６ＱＡＭのＳＤＭの混合伝送を実行する。すなわち、無線送信機１２で、２０ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_２０）とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、 ・・・ 、２０）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、このうちの４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１に入力し、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１は、
Ａ_１（ｔ） ＝±８ ±８ｊ、
Ａ_１（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第１系列の４ＰＳＫ信号と、
Ａ_２（ｔ）＝±８ ±８ｊ、
Ａ_２（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ
の第２系列の４ＰＳＫ信号を生成する。ただし、
Ａ_２（ｔ）＝−Ａ_１（ｔ＋１）^＊、
Ａ_２（ｔ＋１）＝Ａ_１（ｔ）^＊、
の関係がある。次に、ビット分割器１０１は、８ビット（ｘ_５、ｘ_６、 ・・・ 、ｘ_１２）を、４ビットずつ、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０に入力し、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０は、
Ｂ_１（ｔ）＝±（６、ｏｒ、２）±（６、ｏｒ、２）ｊ、
Ｂ_１（ｔ＋１）＝±（６、ｏｒ、２）±（６、ｏｒ、２）ｊ、
の１６ＱＡＭ信号を生成する。同様に、ビット分割器１０１は、８ビット（ｘ_１３、ｘ_１４、 ・・・ 、ｘ_２０）を、４ビットずつ、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２に入力し、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２は、
Ｂ_２（ｔ）＝±（６、ｏｒ、２）±（６、ｏｒ、２）ｊ、
Ｂ_２（ｔ＋１）＝±（６、ｏｒ、２）±（６、ｏｒ、２）ｊ、
の１６ＱＡＭ信号を生成する。そして、無線送信機１２は、第１の送信アンテナ１０７から時刻ｔにＡ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１２は、第２の送信アンテナ１０８から時刻ｔにＡ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。すなわち、各アンテナから時刻ｔと時刻ｔ＋１に送信される信号は、それぞれ、大振幅の４ＰＳＫ信号と、小振幅の１６ＱＡＭ信号が合成された６４ＱＡＭ信号となっている。

無線受信機２２では、まず第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１が受信信号に対して４ＰＳＫのＳＴＣ復調を行い、（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を再生した後、第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１、加算器２０７、２０８、減算器２０９、２１０が、受信信号から、Ａ_１（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）、Ａ_２（ｔ）、Ａ_２（ｔ＋１）成分を除去した後、４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器２６２が１６ＱＡＭ信号に対するＭＬＤ復調を行い、（ｘ_５、ｘ_６、 ・・・ 、ｘ_２０）を再生する。

（４）ＳＮＲがさらに高い場合：４ＰＳＫのＳＴＣと６４ＱＡＭのＳＤＭの混合伝送を実行する。すなわち、無線送信機１２で、２８ビットの情報ビットを（ｘ_１、ｘ_２、 ・・・ 、ｘ_２８）、とする。ただし、ｘ_ｉ（ｉ＝１、２、 ・・・ 、２８）は、０、又は１である。ビット分割器１０１は、（３）の場合と同様に、このうちの４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を、２ビットずつ、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１に入力し、第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器１５１は、（３）の場合と同様に、
Ａ_１（ｔ）＝±８ ±８ｊ、
Ａ_１（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ、
の第１系列の４ＰＳＫ信号と、
Ａ_２（ｔ）＝±８ ±８ｊ、
Ａ_２（ｔ＋１）＝±８ ±８ｊ、
の第２系列の４ＰＳＫ信号を生成する。ただし、
Ａ_２（ｔ）＝−Ａ_１（ｔ＋１）^＊、
Ａ_２（ｔ＋１）＝Ａ_１（ｔ）^＊、
の関係がある。次に、ビット分割器１０１は、１２ビット（ｘ_５、ｘ_６、 ・・・ 、ｘ_１６）を、６ビットずつ、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０に入力し、第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５０は、
Ｂ_１（ｔ）＝±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）ｊ、
Ｂ_１（ｔ＋１）＝±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）ｊ
の６４ＱＡＭ信号を生成する。同様に、ビット分割器１０１は、１２ビット（ｘ_１７、ｘ_１８、 ・・・ 、ｘ_２８）を、６ビットずつ、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２に入力し、第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器１５２は、
Ｂ_２（ｔ）＝±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）ｊ、
Ｂ_２（ｔ＋１）＝±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）±（７、ｏｒ、５、ｏｒ、３、ｏｒ、１）ｊ
の６４ＱＡＭ信号を生成する。そして、無線送信機１２は、第１の送信アンテナ１０７から時刻ｔにＡ_１（ｔ）＋Ｂ_１（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_１（ｔ＋１）＋Ｂ_１（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。また、無線送信機１２は、第２の送信アンテナ１０８から時刻ｔにＡ_２（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）を、時刻ｔ＋１にＡ_２（ｔ＋１）＋Ｂ_２（ｔ＋１）をそれぞれ送信する。すなわち、各アンテナから時刻ｔと時刻ｔ＋１に送信される信号は、それぞれ、大振幅の４ＰＳＫ信号と、小振幅の６４ＱＡＭ信号が合成された２５６ＱＡＭ信号となっている。

無線受信機２２では、まず第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１が受信信号に対して４ＰＳＫのＳＴＣ復調を行い、（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）を再生した後、第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器２６１、加算器２０７、２０８、減算器２０９、２１０が、受信信号から、Ａ_１（ｔ）、Ａ_１（ｔ＋１）、Ａ_２（ｔ）、Ａ_２（ｔ＋１）成分を除去した後、４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器２６２が６４ＱＡＭ信号に対するＭＬＤ復調を行い、（ｘ_５、ｘ_６、 ・・・ 、ｘ_２８）を再生する。

なお、上記の適応制御では、変調の形態により、送信平均電力が異なるため、変調の形態に応じて、送信電力の利得調整が必要である。

以上をまとめると、時刻ｔとｔ＋１において、４ビット（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）は、常に４ＰＳＫのＳＴＣ伝送が行われており、ＳＮＲに関わらず、強い誤り耐性が確保されており、確実な伝送がなされる。ＳＮＲの向上に伴い、付加的なビットがＳＤＭにより伝送され、ＳＮＲが高いほど、付加的なビットに対する変調多値数、４、１６、６４、と多くなり、伝送効率が増す。また、上記のＳＮＲに基づく適応制御は、送受信アンテナ間の経路の相関の大小による適応制御に置き換えることができる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、種々の多値変調用の時空間符号を用いる方式を用いる伝送システムに対して、同等の伝送特性を４ＰＳＫのＳＴＴＣにより実現することにより、回路の簡略化を図ることができる。多値変調信号を複数の４ＰＳＫ信号に分割することにより、回路が４ＰＳＫ用のＳＴＴＣ符号化・復号器だけで済み、また、この場合、状態数を増加しても、１６、６４ＱＡＭ用ＳＴＴＣの場合のような、膨大な演算量とはならない利点があることを以下に説明する。

本実施形態の無線通信システムは、図８に示しように、無線送信機１３と無線受信機２３からなる。無線送信機１３は、ビット分割器１５５、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７、加算器１０５、１０６、各加算器につながる送信アンテナを備えている。無線受信機２３は、１つの受信アンテナ、受信アンテナから信号を入力する加算器２６５、伝送路推定器２６６、第１のＳＴＴＣ復号器２６７、第３のＳＴＴＣ符号化器２６８、第２のＳＴＴＣ復号器２７３、乗算器２６９、２７０、加算器２７１、２７２、ビット合成器２７４を備えている。
１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)信号を対象とした時空間符号化伝送を例に、以下、図８を参照しながら本実施形態について詳細に説明する。

１６ＱＡＭの４ビットのデータから定まる１６種類の複素数信号を
（±１、±３）＋（±１、±３）ｊ
と表したとき、この複素数信号は、それぞれ２ビットのデータで定まる大振幅と小振幅の２個の４ＰＳＫ信号、
±２±２ｊ （大振幅）、
±１±１ｊ （小振幅）
の加算で表すことができる。大振幅の４ＰＳＫ信号を決定する２ビットデータは、小振幅の４ＰＳＫ信号を決定する２ビットデータよりも伝送誤りを生じにくいという特徴がある。

無線送信機１３では、ビット分割器１５５が送信ビット列を４ビット毎に分割し、さらに各４ビットデータを２ビット毎に分割して、一方の２ビットを、大振幅の４ＰＳＫ信号に割り当てるデータ、他方の２ビットを、小振幅の４ＰＳＫ信号に割り当てるデータとする。

第１のＳＴＴＣ符号化器１５６は、ビット分割器１５５から大振幅の４ＰＳＫ信号に割り当てるデータを入力し、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７は、ビット分割器１５５から小振幅の４ＰＳＫ信号に割り当てるデータを入力する。

各２ビットのデータは、上述した実施形態のように４ＰＳＫ変調器ではなく、４ＰＳＫ用の時空間トレリス符号（ＳＴＴＣ：Space-time trellis codes）の符号化器にそれぞれ入力して、４ＰＳＫ符号化信号を生成するが、ここでＳＴＴＣ符号化器として、例えば、文献
A. van Zelst, R. van Nee, and G. A. Awater, ``Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM System'', IEEE Proceeding of VTC-Spring 2000, pp. 6-10, 1998.
に示されているトレリス遷移の状態数が４で、かつ、２個の送信アンテナから送信するものを用いる。このＳＴＴＣ符号化器の状態遷移を図９（ａ）に示す。

第１のＳＴＴＣ符号化器１５６及び第２のＳＴＴＣ符号化器１５７では、４ＰＳＫの４種類の複素数信号を、４個の整数信号、０、１、２、３で表す。そして、複数の信号からなる信号列をフレームと呼ぶとき、４ＰＳＫ変調器の出力フレーム、すなわち、ＳＴＴＣ符号化器の入力フレームが、例えば、次の６つの信号からなるものが１フレームとして、
０、２、３、１、２、０
であるとき、第１の送信アンテナに入力する第１のＳＴＴＣ出力フレームは、
０、０、２、３、１、２
そして、第２の送信アンテナに入力する第２のＳＴＴＣ出力フレームは、
０、２、３、１、２、０
となる。このフレーム内の各整数信号を、それぞれ複素数信号に戻して、各アンテナから送信する。

この原理に基づき、ビット分割器１５５は一方の２ビットデータを第１のＳＴＴＣ符号化器１５６に入力して、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６が第１、第２の送信アンテナから送出する信号、
ｕ_１ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ、ｕ_２ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ
をそれぞれ生成する。ｋは時刻を表す信号番号である。同様に、ビット分割器１５５は他方の２ビットデータを、第２のＳＴＴＣ符号化器に入力して、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７が第１、第２の送信アンテナから送出する信号、
ｖ_１ （ｋ）＝ ±１ ±１ｊ、ｖ_２ （ｋ）＝ ±１ ±１ｊ
をそれぞれ生成する。すると、第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナからの出力信号は、加算器１０５、１０６によって、それぞれ、
ｕ_１ （ｋ）＋ ｖ_１ （ｋ）、ｕ_２ （ｋ）＋ ｖ_２ （ｋ）
になる。

伝送路状況を、各信号フレーム内で定常、かつ、周波数選択性のないフェージング環境を想定すると、送信アンテナから送信された信号は、伝送路３３で雑音、利得等の影響を受ける。第１の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_１、第２の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_２とし、これらのパス利得は時刻ｔとｔ＋１の間で一定とすると、時刻ｔの受信アンテナの入力は、
ｒ（ｋ）＝ ｈ_１ （ｕ_１（ｋ） ＋ ｖ_１（ｋ）） ＋ ｈ_２ （ｕ_２（ｋ） ＋ ｖ_２（ｋ）） ＋ ｎ（ｋ）
と表すことができる。ここで、ｈ_１、ｈ_２は、互いに無相関な複素ガウス信号とする。ｎ（ｋ）は付加雑音で複素ガウス信号である。送信信号には、情報信号とは別に、パイロット信号が多重されており、無線受信機２３で、そのパイロット信号を受信して、伝送路推定器２６６により伝送路推定がなされ、ｈ_１、ｈ_２を正確に検出されたと仮定する。

無線受信機２３では、第１のＳＴＴＣ復号器２６７、第２のＳＴＴＣ復号器２７３により、２段階の復号を行う。まず、第１のＳＴＴＣ復号器２６７は、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６の出力信号に対する復号を行う。
第１のＳＴＴＣ復号器２６７は、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６によって生成されたであろうＳＴＴＣ信号の第１アンテナから送出する信号、第２アンテナから送出する信号を、それぞれ、ｐ_１（ｋ）、ｐ_２（ｋ）と想定する。ｐ_１（ｋ）、ｐ_２（ｋ）の候補は、それぞれ、±２±２ｊ の４通りである。第１のＳＴＴＣ復号器２６７は、
ｄ_１＝｜ｒ（ｋ） − ｈ_１ ｐ_１（ｋ） − ｈ_２ ｐ_２（ｋ）｜^２
を評価値として、ｄ_１が最小となるような、ｐ_１（ｋ）、ｐ_２（ｋ）の信号列をビタビアルゴリズムにより探索する。このことは、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６に入力した最も尤もらしい信号（すなわち、符号化される前のビット列）を探索していることに対応する。

次に、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７で変調されたビットを得るために、再び第１のＳＴＴＣ復号器２６７で得られたビットを変調し、伝送路推定器２６６で得られたｈ_１、ｈ_２を使用して伝送路レプリカにより伝送路を再現し、伝送路３３を経たｕ_１（ｋ）とｕ_２（ｋ）を計算し、受信アンテナで受信した受信信号からｖ_１（ｋ）とｖ_２（ｋ）を求め、これを復調することにより、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７で変調される前のビットを得ることができる。

すなわち、探索された第１のＳＴＴＣ符号化器１５６の入力信号を、第３のＳＴＴＣ符号化器２６８でＳＴＴＣ符号化を行う。また、第３のＳＴＴＣ符号化器２６８は第１のＳＴＴＣ符号化器１５６と同一の特性を有する。第３のＳＴＴＣ符号化器２６８により生成された信号は、
ｕ_１ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ、ｕ_２ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ
になる。受信信号ｒ（ｋ）に含まれるｕ_１（ｋ）、 ｕ_２（ｋ） 成分を、図８に示した、乗算器２６９、２７０、加算器２７１からなる伝送レプリカを使用して、
ｓ（ｋ） ＝ ｒ （ｋ） − ｈ_１ ｕ_１（ｋ） − ｈ_２ ｕ_２（ｋ）
により、除去する。そして、第２のＳＴＴＣ復号器２７３は、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７の出力信号に対する復号を行う。第２のＳＴＴＣ復号器２７３は、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７によって生成されたであろうＳＴＴＣ信号の第１の送信アンテナからの送信信号、第２の送信アンテナからの送信信号を、それぞれ、ｑ_１（ｋ）、ｑ_２（ｋ）と想定する。ｑ_１（ｋ）、ｑ_２（ｋ）の候補は、整数で表すと、それぞれ、０、１、２、３である。第２のＳＴＴＣ復号器２７３は、
ｄ_２＝｜ｓ（ｋ） − ｈ_１ ｑ_１（ｋ） − ｈ_２ ｑ_２（ｋ）｜^２
を評価値として、ｄ_２が最小となるような、ｑ_１（ｋ）、ｑ_２（ｋ）の信号列をビタビアルゴリズムにより探索する。このことは、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７に入力したの最も尤もらしい信号（すなわち、符号化される前のビット列）を探索していることに対応する。

すなわち、無線受信機２３では受信信号に対して、まず、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６の入力を第１のＳＴＴＣ復号器２６７により再生し、受信信号から、第１のＳＴＴＣ符号化信号成分を除去した後、 第２のＳＴＴＣ符号化器１５７の入力を第２のＳＴＴＣ復号器２７３により再生している。以上により、１６ＱＡＭ信号のＳＴＴＣ伝送を、２個の４−ＳＴＴＣ伝送により実現できる。

本実施形態では、ＳＴＴＣの状態数は４であるが、ＳＴＴＣの状態数は４に限定されず、従来の８、１６などの状態数のＳＴＴＣを用いることができる。このように、状態数を増加したほうが、復号特性は向上する。例えば、状態数８の場合の状態遷移は、図９（ｂ）に示したようになる。

また、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６及び第２のＳＴＴＣ符号化器１５７の状態数は同一である必要はない。また、本実施形態では、送信アンテナの数は２、受信アンテナの数は１としたが、これには限定されない。特に、受信アンテナの数は、送信側の構成を変更することなく、容易に増やすことができる。

（第５の実施形態）
本実施形態は、６４ＱＡＭ伝送へ適用した実施形態を図１０を用いて示す。すなわち、本実施形態では、第４の実施形態のように１６ＱＡＭ伝送にしか適用できないわけではないことの一例を示す。

６４ＱＡＭの６ビットのデータから定まる６４種類の複素数信号を
（±１、±３、±５、±７） ＋ （±１、±３、±５、±７）ｊ
と表したとき、この複素数信号は、２ビットのデータで定まる大振幅、中振幅、そして、小振幅の３個の４ＰＳＫ信号
±４ ±４ｊ （大振幅）、
±２ ±２ｊ （中振幅）、
±１ ±１ｊ （小振幅）
の加算で表すことができる。振幅の大きな４ＰＳＫ信号を決定する２ビットデータは、振幅の小さな４ＰＳＫ信号を決定する２ビットデータよりも伝送誤りを生じにくいという特徴がある。

無線送信機１４では、ビット分割器１６０が、送信ビット列を６ビット毎に分割し、さらに各６ビットデータを２ビット毎に分割して、各２ビットデータを、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７、第３のＳＴＴＣ符号化器１６１に、それぞれ入力して各符号化器がそれぞれ、符号化出力信号、ｕ_１（ｋ）及びｕ_２（ｋ）、ｖ_１（ｋ）及びｖ_２（ｋ）、ｗ_１（ｋ）及びｗ_２（ｋ）を生成する。そして、第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナからの出力信号は、加算器１０５、１０６によって、それぞれ、
ｕ_１（ｋ）＋ｖ_１（ｋ）＋ｗ_１（ｋ）、
ｕ_２（ｋ）＋ｖ_２（ｋ）＋ｗ_２（ｋ）
になる。

伝送路状況を、各信号フレーム内で定常、かつ、周波数選択性のないフェージング環境を想定する送信アンテナから送信された信号は、伝送路３３で雑音、利得等の影響を受ける。第１の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_１、第２の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_２とし、これらのパス利得は時刻ｔとｔ＋１の間で一定とすると、時刻ｔの受信アンテナの入力は、
ｒ （ｋ）＝ ｈ_１ （ｕ_１（ｋ） ＋ ｖ_１（ｋ） ＋ ｗ_１（ｋ）） ＋ ｈ_２ （ｕ_２（ｋ） ＋ ｖ_２（ｋ） ＋ ｗ_２（ｋ）） ＋ ｎ（ｋ）
と表すことができる。ｈ_１、ｈ_２は、互いに無相関な複素ガウス信号とする。ｎ（ｋ）は付加雑音で複素ガウス信号である。送信信号には、情報信号とは別に、パイロット信号が多重されており、無線受信機２４で、そのパイロット信号を受信して、伝送路推定器２６６により伝送路推定がなされ、ｈ_１、ｈ_２を正確に検出されたと仮定する。

無線受信機２４では、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７、第３のＳＴＴＣ符号化器１６１の４ＰＳＫ用のＳＴＴＣを復号器により、３段階の復号を行う。まず、第１のＳＴＴＣ復号器２６７が、ｒ（ｋ）に対して、第１のＳＴＴＣ符号化器１５６の入力信号を第４の実施形態に示したようにして再生し、第４のＳＴＴＣ符号化器２７５により、
ｕ_１ （ｋ）＝ ±４ ±４ｊ、ｕ_２ （ｋ）＝ ±４ ±４ｊ
を再生する。受信信号ｒ（ｋ）に含まれるｕ_１（ｋ）、 ｕ_２（ｋ） 成分を、
ｓ（ｋ） ＝ ｒ （ｋ） − ｈ_１ ｕ_１（ｋ） − ｈ_２ ｕ_２（ｋ）
により、除去する。次に、第２のＳＴＴＣ復号器２７６が、ｓ（ｋ）に対して、第２のＳＴＴＣ符号化器１５７の入力信号を再生し、第５のＳＴＴＣ符号化器２７８により、
ｖ_１ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ、ｖ_２ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ
を再生する。受信信号ｓ（ｋ）に含まれるｖ_１（ｋ）、 ｖ_２（ｋ） 成分を、
ｔ（ｋ） ＝ ｓ （ｋ） − ｈ_１ ｖ_１（ｋ） − ｈ_２ ｖ_２（ｋ）
により、除去する。次に、第３のＳＴＴＣ復号器２８０が、ｓ（ｋ）に対して、第３のＳＴＴＣ符号化器１６１の入力信号を再生する。以上により、本実施形態によれば、６４ＱＡＭ伝送においても、６４ＱＡＭ用のＳＴＴＣ符号化器及び復号器を用いることなく、４ＰＳＫ用のＳＴＴＣ符号化器及び復号器によるＳＴＴＣ伝送を実現することができる。

（第６の実施形態）
第４の実施形態では１６ＰＳＫ信号を２個の４ＰＳＫ信号の合成とみなし、第２の実施形態では６４ＱＡＭ信号を３個の４ＰＳＫ信号の合成とみなしたが、４ＰＳＫのみによる合成とみなすことに限定はされない。本実施形態では、この一例として、６４ＱＡＭ信号を４ＰＳＫ信号と１６ＱＡＭ信号の合成と見なした場合の無線通信システムを図１１を参照して説明する。

６４ＱＡＭの６ビットのデータから定まる６４種類の複素数信号を、例えば、
（±１、±３、±５、±７） ＋ （±１、±３、±５、±７）ｊ
と表したとき、この複素数信号は、２ビットのデータで定まる４ＰＳＫ信号
±４ ±４ｊ
と、４ビットのデータで定まる１６ＱＡＭ信号
（±２±１） ＋ （±２±１）ｊ
の加算で表すことができる。したがって、無線送信機１５では、ビット分割器１５５が、送信ビット列を６ビット毎に分割し、さらにその６ビットを２ビットと４ビットに分割し、前者２ビットを４ＰＳＫ用の第１のＳＴＴＣ符号化器１６５に入力して符号化信号、
ｕ_１（ｋ）、ｕ_２（ｋ） ＝ ±４ ±４ｊ
を生成し、後者２ビットを１６ＱＡＭ用の第２のＳＴＴＣ符号化器１６６に入力して符号化信号、
ｖ_１（ｋ）、ｖ_２（ｋ） ＝ （±２±１） ＋ （±２±１）ｊ
を生成する。そして、第１送信アンテナからｕ_１（ｋ）＋ｖ_１（ｋ） を、第２送信アンテナからｕ_２（ｋ）＋ｖ_２（ｋ） を送信する。

無線受信機２５では、第４の実施形態での無線受信機２３での動作のように、受信信号ｒ（ｋ）に対して、４ＰＳＫ用の第１のＳＴＴＣ復号器２８５により第１のＳＴＴＣ符号化器１６５の入力を再生し、伝送レプリカを使用して、ｒ（ｋ）に含まれるｕ_１（ｋ）、ｕ_２（ｋ） 成分を除去したｓ（ｋ）に対して、１６ＱＡＭ用の第２のＳＴＴＣ復号器２８７により、第２のＳＴＴＣ符号化器入力を再生する。

（第７の実施形態）
第４、第５、第６の実施形態では、時空間符号化手法としてＳＴＴＣを用いたが、これには限定されない。本実施形態では、時空間符号として、ＳＴＴＣではなく、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ：Space-Time Block Codes）を使用する一例を図１２を参照して説明する。ＳＴＢＣについては、例えば、下記の文献に詳細に記載されている。
S. Alamouti, ``A simple transmitter diversity technique for wireless communications'', IEEE J. Select Areas. Commun., vol. 16, pp.1451-1258,. Oct. 1998.
本実施形態では、第４の実施形態での第１のＳＴＴＣ符号化器１５６及び第３のＳＴＴＣ符号化器２６８の代わりにそれぞれ第１のＳＴＢＣ符号化器１７２及び第２のＳＴＢＣ符号化器２９３、第１のＳＴＴＣ復号器２６７の代わりにＳＴＢＣ復号器２９０を用いる。

ＳＴＢＣの符号化は、任意の複素数信号に対する線形変換であり、ＳＴＢＣ符号化器（例えば、図１２の第１のＳＴＢＣ符号化器１７２、第２のＳＴＢＣ符号化器２９３）に先立った変調器（図１２の４ＰＳＫ変調器１７１、２９２）によりビットデータが複素数信号に変換されている必要がある。したがって、ＳＴＢＣ復号器（図１２のＳＴＢＣ復号器２９０）の後段には、複素数信号をビットデータに変換する復調器（図１２の４ＰＳＫ復調器２９１）を必要とする。

無線送信機１６では、ビット分割器１７０が、送信ビット列を４ビット毎に分割し、さらに各４ビットデータを２ビット毎に分割して、一方の２ビットを、４ＰＳＫ変調器１７１に入力して、複素数の４ＰＳＫ信号ｘ（ｋ）＝±２±２ｊ、を生成し、この信号を第１のＳＴＢＣ符号化器１７２に入力する。第１のＳＴＢＣ符号化器１７２の出力、すなわち、第１、第２の送信アンテナから送出する信号は、
ｕ_１ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ、ｕ_２ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ
である。ところで、これらの信号と、ｘ（ｋ）の関係は、
ｕ_１（ｋ） ＝ ｘ（ｋ）、 ｕ_１（ｋ＋１） ＝ ｘ（ｋ＋１）、
ｕ_２（ｋ） ＝ −ｘ（ｋ＋１）^＊、 ｕ_２（ｋ＋１） ＝ ｘ（ｋ）^＊
となる。すなわち、連続する２個の４ＰＳＫ出力信号ｘ（ｋ）、ｘ（ｋ＋１）ごとに処理する。

他方の２ビットデータは、ＳＴＴＣ符号化器１７３に入力して、ＳＴＴＣ符号化器１７３は、第１、第２の送信アンテナから送出する信号、
ｖ_１ （ｋ）＝ ±１ ±１ｊ、ｖ_２ （ｋ）＝ ±１ ±１ｊ
をそれぞれ生成する。したがって、第１と第２の送信アンテナからはそれぞれ、
ｕ_１ （ｋ）＋ ｖ_１ （ｋ）、ｕ_２ （ｋ）＋ ｖ_２ （ｋ）
の出力信号が送信される。

伝送路状況を、各信号フレーム内で定常、かつ、周波数選択性のないフェージング環境を想定する送信アンテナから送信された信号は、伝送路３３で雑音、利得等の影響を受ける。第１の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_１、第２の送信アンテナから受信アンテナまでのパス利得をｈ_２とし、これらのパス利得は時刻ｔと時刻ｔ＋１の間で一定とすると、時刻ｔの受信アンテナの入力は、
ｒ （ｋ）＝ ｈ_１ （ｕ_１（ｋ） ＋ ｖ_１（ｋ）） ＋ ｈ_２ （ｕ_２（ｋ） ＋ ｖ_２（ｋ）） ＋ ｎ（ｋ）
と表すことができる。ｈ_１、ｈ_２は、フェージング利得で、互いに無相関な複素ガウス信号とする。ｎ（ｋ）は付加雑音で、複素ガウス信号である。送信信号には、情報信号とは別に、パイロット信号が多重されており、無線受信機２３で、そのパイロット信号を受信して、伝送路推定器２６６により伝送路推定がなされ、ｈ_１、ｈ_２を正確に検出されたと仮定する。

無線受信機２６では、ＳＴＢＣ復号器２９０、ＳＴＴＣ復号器２９４により、２段階の復号を行う。まず、ＳＴＢＣ復号器２９０は、第１のＳＴＢＣ符号化器１７２の出力信号に対する復号を行う。ＳＴＢＣ復号器２９０は、受信信号ｒ（ｋ）に対して以下の演算を行い、ｙ（ｋ）、ｙ（ｋ＋１）を得る。

ｙ（ｋ） ＝ ｈ_１ ^＊ ｒ（ｋ） − ｈ_２ ｒ（ｋ＋１）^＊
ｙ（ｋ＋１）＊ ＝ −ｈ_２ ^＊ ｒ（ｋ） − ｈ_１ ｒ（ｋ＋１）^＊
これらのｙ（ｋ）、ｙ（ｋ＋１）を４ＰＳＫ復調器２９１で判定することにより、第１のビット列を再生する。すなわち、４ＰＳＫ復調器２９１の出力信号が第１のビット列になる。

次に、再生された第１のビット列を、無線受信機２６の第２のＳＴＢＣ符号化器２９３でＳＴＢＣ符号化を行う。第２のＳＴＢＣ符号化器は第１のＳＴＢＣ符号化器と同一の特性を有するように設定されている。第２のＳＴＢＣ符号化器２９３により生成された信号は、
ｕ_１ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ、ｕ_２ （ｋ）＝ ±２ ±２ｊ
になる。これらの信号により、伝送路レプリカを使用して受信信号ｒ（ｋ）に含まれるｕ_１（ｋ）、 ｕ_２（ｋ） 成分を、
ｓ（ｋ） ＝ ｒ （ｋ） − ｈ_１ ｕ_１（ｋ） − ｈ_２ ｕ_２（ｋ）
により、除去する。そして、ＳＴＴＣ復号器２９４が、ｓ（ｋ）に対して、ＳＴＴＣ符号化器１７３出力信号に対する復号を行い、ＳＴＴＣ符号化器１７３の入力信号を再生する。すなわち、無線受信機２６では受信信号に対して、まず、第１のビット列をＳＴＢＣ復号により再生し、受信信号から、第１のＳＴＢＣ符号化器１７２に基づく信号成分を除去した後、第２のビット列をＳＴＴＣ復号により再生している。
以上により、ＳＴＴＣとＳＴＢＣを組み合わせた１６ＱＡＭ信号の時空間符号化を実現できる。

（第８の実施形態）
本実施形態は、伝送路状況に応じて、伝送効率及び誤り耐性を制御する適応変調を適用する場合を図１３を参照して説明する。
適応変調技術は、無線伝送で伝送路状況を観測して、伝送路状況が良好な場合は、例えば、６４ＱＡＭによる効率伝送、伝送路状況が悪くなるにつれて１６ＱＡＭ、４ＰＳＫ、と伝送効率を落として、その代わり、誤り耐性を高める、という技術である。
従来のＳＴＴＣで、適応変調を行う場合、ＳＴＴＣは６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、４ＰＳＫごとに、符号化器、復号器の構成が異なり、それぞれに応じたものを備える必要がある。
ところで、第４、第５の実施形態で示したことから明らかなように、４ＰＳＫ用のＳＴＴＣ符号化器、復号器で、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭに対するＳＴＴＣ符号化・復号が可能であるので、これらの実施形態を応用して適応変調を実現する。

無線送信機１７では、伝送路状況を把握する必要があるが、それは、双方向伝送が、同一周波数帯域で時分割に行われるＴＤＤ(Time Division Duplex)の場合は、送信アンテナが受信する受信信号から伝送路状態を推定する伝送路推定器があれば容易に行われる。また、双方向伝送が、異なる周波数帯域で行われるＦＤＤ(Frequency Division Duplex)の場合は、通信相手から、伝送路状況を通知してもらうことにより容易に行われる。図１３は、前者の場合を想定している。

本実施形態の無線通信システムは、上述した実施形態と異なる点は、無線送信機１７ではスイッチＯＮ／ＯＦＦ制御部１８０、送信ビット列の出力を切り替えることができるスイッチを有したビット分割器１７５を有することであり、これに応じて無線受信機２７では、合成するビットを変更することが可能なビット合成器２９８を有する点である。この他の構成は上述した実施形態で説明したものである。

伝送路推定器１４４は、ビット分割器１７５に含まれる、スイッチＳＷ１−１、ＳＷ１−２、ＳＷ１−３のＯｎ／Ｏｆｆ制御と、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６、第３のＳＴＴＣ符号化器１７６の電源のＯｎ／Ｏｆｆ制御を行う。なお、ＳＷ１−１は、運用時は常にＯｎである。
例えば、伝送路推定器１４４が、伝送路状態が雑音などで劣悪と判定した場合は、４ＰＳＫの符号化信号を送信するために、ＳＷ１−２とＳＷ１−３をＯｆｆにして、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６及び第３のＳＴＴＣ符号化器１７６の電源をＯｆｆにする。このときは、第１のＳＴＴＣ符号化器１６５にのみ、送信ビットが供給され、第１のＳＴＴＣ符号化器１６５の出力ｕ_１（ｋ）、ｕ_２（ｋ）だけが出力され、第１、第２のアンテナから、送信される。このようにして、無線送信機１７は４ＰＳＫの符号化信号を送信する。

また、伝送路推定器１４４が、伝送路状態が中程度と判定した場合は、第４の実施形態で説明したように１６ＱＡＭの符号化信号を送信するために、ＳＷ１−２をＯｎ、ＳＷ１−３をＯｆｆにして、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６の電源をＯｎ、第３のＳＴＴＣ符号化器１７６の電源をＯｆｆにする。このときは、第１のＳＴＴＣ符号化器１６５の出力ｕ_１（ｋ）、ｕ_２（ｋ）、及び、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６の出力ｖ_１（ｋ）、ｖ_２（ｋ）が出力され、第１、第２のアンテナから送信される。このようにして、無線送信機１７は１６ＱＡＭの符号化信号を送信する。

さらに、伝送路推定器１４４が、伝送路状態が良好であると判定した場合は、第５の実施形態で説明したように６４ＱＡＭの符号化信号を送信するために、ＳＷ１−２、ＳＷ１−３をＯｎにして、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６、第３のＳＴＴＣ符号化器１７６の電源をＯｎにする。このときは、第１のＳＴＴＣ符号化器１６５の出力ｕ_１（ｋ）、ｕ_２（ｋ）、第２のＳＴＴＣ符号化器１６６の出力ｖ_１（ｋ）、ｖ_２（ｋ）、及び、第３のＳＴＴＣ符号化器１７６の出力ｗ_１（ｋ）、ｗ_２（ｋ）が出力され、第１、第２のアンテナから送信される。このようにして、無線送信機１７は、第２の実施形態に相当する６４ＱＡＭの符号化信号を送信する。

次に、無線受信機２７での制御を説明する。
送信ビットに対する符号化信号は、パケットの情報フィールドに収められている。通常、送信信号はパケットの構造を有していることが多くので、パケット構造を有している場合にはこの符号化信号を含めることが可能である。また、パケットには各種の制御信号を収めるヘッダが存在する。このヘッダに、現在の送信信号が４ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれであるかの制御情報を含めておく。すると、無線受信機２７は、このヘッダを参照して受信した信号がこれらのいずれかであるかを識別することができる。

無線受信機２７では、ヘッダを参照して受信信号が４ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれであるかを判定する。この判定に基づいて、第４のＳＴＴＣ符号化器２７５及び第２のＳＴＴＣ復号器２７６のＯｎ／Ｏｆｆ、第５のＳＴＴＣ符号化器２７８及び第３のＳＴＴＣ復号器２８０のＯＮ／ＯＦＦ、ビット合成器２９８内の各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。この制御は、無線受信機２７内の制御部（図示せず）が行う。なお、ＳＷ２−１は運用時は常にＯｎである。

制御部が４ＰＳＫと判定した場合は、第４のＳＴＴＣ符号化器２７５、第２のＳＴＴＣ復号器２７６、第５のＳＴＴＣ符号化器２７８、第３のＳＴＴＣ復号器２８０をＯｆｆにし、ＳＷ２−２、ＳＷ２−３をＯｆｆとする。このときは、第１のＳＴＴＣ復号器２６７の出力が再生ビットとなり、４ＰＳＫの符号化伝送のデータ再生となる。

また、制御部が１６ＰＳＫと判定した場合は、第４のＳＴＴＣ符号化器２７５、第２のＳＴＴＣ復号器２７６はＯｎにし、第５のＳＴＴＣ符号化器２７８、第３のＳＴＴＣ復号器２８０はＯｆｆにし、ＳＷ２−２をＯｎ、ＳＷ２−３をＯｆｆとする。このときは、第１のＳＴＴＣ復号器２６７と第２のＳＴＴＣ復号器２７６の出力が再生ビットとなり、第４の実施形態に相当する１６ＱＡＭの符号化伝送のデータ再生となる。

さらに、制御部が６４ＱＡＭと判定した場合は、第４のＳＴＴＣ符号化器２７５、第２のＳＴＴＣ復号器２７６、第５のＳＴＴＣ符号化器２７８、第３のＳＴＴＣ復号器２８０をＯｎにし、ＳＷ２−２、ＳＷ２−３をＯｎにする。このときは、第１のＳＴＴＣ復号器２６７と第２のＳＴＴＣ復号器２７６と第３のＳＴＴＣ復号器２８０の出力が再生ビットとなり、第５の実施形態に相当する６４ＱＡＭの符号化伝送のデータ再生となる。

以上示したように、本実施形態によれば、４ＰＳＫ用のＳＴＴＣ符号化器、復号器で、４ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭに対する適応的なＳＴＴＣ符号化・復号を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 ＱＡＭの信号点数に応じた誤り耐性の強度を説明した図。 図１の変形例である、４送信４受信アンテナによる伝送の場合のブロック図。 図１の変形例である、１６ＱＡＭのＳＤＭと４ＰＳＫのＳＴＣの混合伝送の場合のブロック図。 図１の変形例である、４ＰＳＫのＳＤＭと１６ＱＡＭのＳＴＣの混合伝送の場合のブロック図。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 （ａ）は４ＰＳＫのＳＴＴＣ符号器での状態数４の状態遷移を示し図であり、（ｂ）は４ＰＳＫのＳＴＴＣ符号器での状態数８の状態遷移を示す図。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 本発明の第７の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。 本発明の第８の実施形態に係る無線通信システムのブロック図。

符号の説明

１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７・・・無線送信機、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７・・・無線受信機、３０、３３・・・伝送路、１０１、１５５、１６０、１７０、１７５・・・ビット分割器、１０２・・・第１の４ＰＳＫ変調器、１０３・・・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器、１０４・・・第２の４ＰＳＫ変調器、１０５、１０６、２０７、２０８、２６５、２７１・・・加算器、１０７、１０８・・・送信アンテナ、１４０・・・第１の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器、１４１・・・１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器、１４２・・・第２の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器、１４３・・・受信アンテナ、１４４、２０３、２６６・・・伝送路推定器、１４５、２２５・・・制御器、１５０・・・第１の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器、１５１・・・第１の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調器、１５２・・・第２の４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ変調器、１５６、１６５・・・第１のＳＴＴＣ符号化器、１５７、１６６・・・第２のＳＴＴＣ符号化器、１６１、１７６、２６８・・・第３のＳＴＴＣ符号化器、１７１・・・４ＰＳＫ変調器、１７２・・・第１のＳＴＢＣ符号化器、１７３・・・ＳＴＴＣ符号化器、１８０・・・制御部、２０１・・・第１の受信アンテナ、２０２・・・第２の受信アンテナ、２０４・・・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器、２０５・・・第３の４ＰＳＫ変調器、２０６・・・第４の４ＰＳＫ変調器、２０９、２１０・・・減算器、２１１、２６０・・・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器、２１２、２７４、２９８・・・ビット合成器、２５０・・・１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＭＬＤ復調器、２５１・・・第３の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器、２５２・・・第４の１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ変調器、２５３・・・１６ＱＡＭ・４ＰＳＫ−ＳＴＣ復調器、２５６・・・第３の送信アンテナ、２６１・・・第２の４ＰＳＫ−ＳＴＣ変調、２６２・・・４ＰＳＫ・１６ＱＡＭ・６４ＱＡＭ−ＳＴＣ復調器、２６７、２８５・・・第１のＳＴＴＣ復号器、２６９・・・乗算器、２７３、２７６、２８７・・・第２のＳＴＴＣ復号器、２７５・・・第４のＳＴＴＣ符号化器、２７８・・・第５のＳＴＴＣ符号化器、２８０・・・第３のＳＴＴＣ復号器、２９０・・・ＳＴＢＣ復号器、２９１・・・４ＰＳＫ復調器、２９３・・・第２のＳＴＢＣ符号化器、２９４・・・ＳＴＴＣ復号器

Claims (7)

1. 複数のアンテナから信号を送信する無線送信機と、該送信された信号を複数のアンテナで受信する無線受信機を具備する無線通信システムにおいて、
   前記無線送信機は、
   送信ビット列を複数のビット列に分割する分割手段と、
   前記分割された複数のビット列のうちのいくつかのビット列を空間分割多重方式で変調し、その他のビット列を時空間符号化方式で変調し、空間分割多重方式で変調された変調信号の信号点間の距離の大きさと時空間符号化方式で変調された変調信号の信号点間の距離の大きさとを調整して変調する変調手段と、
   空間分割多重方式で変調された変調信号と時空間符号化方式で変調された変調信号とを加算して送信する送信手段を具備し、
   前記無線受信機は、
   前記空間分割多重方式及び前記時空間符号化方式のいずれかの方式に基づいて、受信した信号を復調する第１の復調手段と、
   前記受信した信号から伝送路状況を示す指標を推定する推定手段と、
   前記復調された信号を前記第１の復調手段で使用した方式で変調し、前記指標に基づいて前記受信した信号から前記復調された信号の方式とは異なる方式に対応する受信信号を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された受信信号を前記第１の復調手段で採用した方式とは異なる方式で復調する第２の復調手段を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記変調手段は、空間分割多重方式で変調された変調信号の信号点間の距離が時空間符号化方式で変調された変調信号の信号点間の距離よりも大きくなるように変調することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記変調手段は、空間分割多重方式で変調された変調信号の信号点間の距離が時空間符号化方式で変調された変調信号の信号点間の距離よりも小さくなるように変調することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記抽出手段は、
   前記第１の復調手段の出力から前記送信手段の出力を再生する再生手段と、
   前記再生手段の出力から前記送信手段の出力が伝送する伝送路状況を再現する再現手段と、
   前記再現手段の出力を前記受信した信号から減算する減算手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記無線送信機は伝送路状況を示す指標を取得する取得手段をさらに具備し、
   前記変調手段は、該指標に基づいて、変調方式を変更することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記変調手段は、前記指標に基づいて、変調多値数を制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記送信手段は、パイロット信号を多重して送信することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線通信システム。

Images