WO2012144202A1 - 中継方法、中継装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a precoding method, a precoding device, a transmission method, a transmission device, a reception method, and a reception device that perform communication using a multi-antenna in particular.
- MIMO Multiple-Input Multiple-Output
- data transmission speed is increased by modulating transmission data of a plurality of sequences and transmitting each modulated signal simultaneously from different antennas.
- FIG. 28 shows an example of the configuration of the transmission / reception apparatus when the number of transmission antennas is 2, the number of reception antennas is 2, and the number of transmission modulation signals (transmission streams) is 2.
- the encoded data is interleaved, the interleaved data is modulated, frequency conversion or the like is performed to generate a transmission signal, and the transmission signal is transmitted from the antenna.
- a scheme in which different modulation signals are transmitted from the transmission antenna to the same frequency at the same time is the spatial multiplexing MIMO scheme.
- Patent Document 1 proposes a transmission apparatus having a different interleave pattern for each transmission antenna. That is, in the transmission apparatus of FIG. 28, two interleaves ( ⁇ a, ⁇ b) have different interleave patterns.
- reception quality is improved by repeatedly performing a detection method using a soft value (MIMO detector in FIG. 28). Will do.
- MIMO detector MIMO detector in FIG. 28.
- a LOS environment In the case of transmitting a single modulated signal in a transmitting device, performing maximum ratio combining on signals received by a plurality of antennas in a receiving device, and performing demodulation and decoding on the signal after maximum ratio combining, a LOS environment, In particular, good reception quality can be obtained in an environment where the rice factor indicating the magnitude of the direct reception power relative to the reception power of the scattered wave is large.
- reception quality deteriorates when the rice factor increases.
- An example of simulation results of BER (Bit Error Rate) characteristics vertical axis: BER, horizontal axis: signal-to-noise power ratio (SNR)) in the case of spatial multiplexing MIMO transmission is shown.
- 29A shows the BER characteristic of Max-log-APP (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) (APP: a posteriprobability) in which iterative detection is not performed, and FIG.
- the BER characteristics of Max-log-APP (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) (5 iterations) subjected to detection are shown.
- FIGS. 29A and 29B regardless of whether or not iterative detection is performed, in the spatial multiplexing MIMO system, it can be confirmed that reception quality deteriorates as the rice factor increases. Therefore, the spatial multiplexing MIMO system has a problem inherent to the spatial multiplexing MIMO system, which is not found in a conventional system that transmits a single modulation signal, such as “the reception quality deteriorates when the propagation environment becomes stable”. Recognize.
- Broadcasting and multicast communication are services for users who are in line of sight, and the radio wave propagation environment between a receiver and a broadcasting station owned by the user is often a LOS environment.
- a spatial multiplexing MIMO system with the above-mentioned problems is used for broadcasting or multicast communication, a phenomenon occurs in which the receiver receives a service due to a deterioration in reception quality although the received electric field strength of radio waves is high. there is a possibility.
- Non-Patent Document 8 describes a method of selecting a codebook (precoding matrix) to be used for precoding from feedback information from a communication partner, but as described above, a communication partner, such as broadcast or multicast communication, is described. In the situation where the feedback information from cannot be obtained, there is no description about a method for performing precoding.
- Non-Patent Document 4 describes a method of switching a precoding matrix with time, which can be applied even when there is no feedback information.
- a unitary matrix is used as a matrix used for precoding and that the unitary matrix is switched at random.
- the application method for the degradation of reception quality in the LOS environment described above It is not described at all, and only switching at random is described.
- DVB Document A122 Framing structure, channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial broadcasting system
- T2 (DVB-D8)-DVB Document A122 Framing structure, channel coding and modulation L. Vangelista, N.A. Benvenuto, and S.M. Tomasin, “Key technologies for next-generation terrestrial digital television standard DVB-T2,” IEEE Commun. Magazine, vo. 47, no. 10, pp. 146-153, Oct. 2009. T. T. et al. Ohgane, T. Nishimura, and Y.
- An object of the present invention is to provide a MIMO system capable of improving reception quality in a LOS environment.
- the precoding method includes a plurality of precoding methods simultaneously transmitted in the same frequency band from signals based on a plurality of selected modulation schemes each represented by an in-phase component and a quadrature component.
- a precoding method for generating a coded signal wherein one precoding weight matrix is selected by switching regularly among a plurality of precoding weight matrices, and the selected precoding weight matrix is selected from the plurality of precoding weight matrices.
- the plurality of precoded signals are generated by multiplying a signal based on the selected modulation scheme, and the plurality of precoding weight matrices are expressed using a positive real number ⁇ .
- a precoding method which is nine matrices of equation (347) (details will be described later).
- a signal that is precoded by one precoding weight matrix selected while switching regularly among a plurality of precoding weight matrices is used for precoding. Since the precoding weight matrix is one of a plurality of precoding weight matrices determined in advance, the reception quality in the LOS environment can be improved according to the design of the plurality of precoding weight matrices.
- the present invention it is possible to provide a precoding method, a precoding device, a transmission method, a reception method, a transmission device, and a reception device that improve degradation of reception quality in a LOS environment. Therefore, it is possible to provide high-quality services to users who are in the line of sight.
- Example of configuration of transmission / reception device in spatial multiplexing MIMO transmission system Example of frame configuration
- Example of transmitter configuration when applying precoding weight switching method Example of transmitter configuration when applying precoding weight switching method
- Frame configuration Example of precoding weight switching method
- Example of receiver configuration Configuration example of signal processing unit of receiving apparatus Configuration example of signal processing unit of receiving apparatus Decryption processing method
- Example of reception status Example of BER characteristics
- Example of transmitter configuration when applying precoding weight switching method Example of transmitter configuration when applying precoding weight switching method
- Frame configuration example Frame configuration example Frame configuration example Frame configuration example Frame configuration example Frame configuration example Position of poor reception quality Position of poor reception quality
- Example of frame configuration Example of frame configuration
- Example of mapping method Example of mapping method
- Example of weighted composition unit configuration Example of how symbols are rearranged
- Example of configuration of transmission / reception device in spatial multiplexing MIMO transmission system Example of BER characteristics
- Example of spatially multiplexed 2x2 MIMO system model Position of reception poor point Position of reception poor point Position of reception poor point Position of reception poor point
- Example of frame configuration details on the time-frequency axis An example of a broadcasting system Position of reception poor point Frame configuration example
- Example of frame structure on time-frequency axis Example of transmission device configuration
- Example of frame structure on frequency-time axis Frame configuration example
- An example of symbol placement An example of symbol placement
- Example of frame configuration Frame structure on time-frequency axis Example of frame structure on time-frequency axis
- Example of transmission device configuration Example of receiver configuration
- Example of receiver configuration Example of receiver configuration
- Example of frame structure on the frequency-time axis Example of frame structure on the frequency-time axis
- Example of precoding matrix assignment Example of precoding matrix assignment
- Example of precoding matrix assignment Example of configuration of signal processor
- Example of configuration of signal processor Example of transmission device configuration
- Overall configuration diagram of digital broadcasting system Block diagram showing a configuration example of a receiver Diagram showing the structure of multiplexed data
- a diagram schematically showing how each stream is multiplexed in the multiplexed data A diagram showing in more detail how the video stream is stored
- Signal point arrangement example The figure which shows the structure around a weighting synthetic
- Signal point arrangement example Signal point arrangement example
- Signal point arrangement example The figure which shows the structure around a weighting synthetic
- Signal point arrangement example The figure which shows the structure around a weighting synthetic
- (B) is a diagram when a received signal in a frequency band in which a broadcast station transmits a plurality of modulated signals using a plurality of antennas is removed.
- (A) is a conceptual diagram of the received signal before a frequency change.
- (B) is a figure when a broadcast station frequency-converts a received signal in a frequency band in which a plurality of modulated signals are transmitted using a plurality of antennas.
- (A) is a conceptual diagram of the received signal before a frequency change.
- (B) is a figure when a broadcast station frequency-converts a received signal in a frequency band in which a plurality of modulated signals are transmitted using a plurality of antennas.
- FIG. 150 shows the frequency arrangement when performing single pull-in into the home in the case of FIG.
- FIG. 150 shows the frequency arrangement when performing single pull-in to the home in the case shown in FIG.
- (A) is the example of arrangement
- (B) is the example of arrangement
- (C) is an arrangement example of a relay device used by a CATV operator.
- Example of relay device configuration for cable TV operators (A) is an example of multicast communication.
- (B) is an example of unicast communication with feedback.
- (C) is an example of unicast communication without feedback Transmitter configuration example Configuration example of a receiver having a feedback function CSI frame configuration example
- u i (u i1 ,..., U iM ) (M: number of transmission bits per symbol).
- equation (6) can be expressed as equation (7).
- the posterior L-value is expressed as follows in MAP or APP (a posteriori probability).
- FIG. 28 shows a basic configuration of a system that leads to the following description.
- a 2 ⁇ 2 spatial multiplexing MIMO system is used, and streams A and B each have an outer encoder, and the two outer encoders are encoders of the same LDPC code (in this case, an LDPC code encoder is used as the outer encoder).
- the error correction code used by the outer encoder is not limited to the LDPC code, and other error correction codes such as a turbo code, a convolutional code, and an LDPC convolutional code are used in the same manner.
- the outer encoder is configured to be provided for each transmission antenna, but the configuration is not limited thereto, and there may be a plurality of transmission antennas or a single outer encoder. Has more outer encoders than antennas Even if it is.).
- the modulation scheme is 2 h -QAM (h bits are transmitted in one symbol).
- the receiver performs the above-described MIMO signal iterative detection (iterative APP (or Max-log APP) decoding).
- iterative APP or Max-log APP
- sum-product decoding is performed.
- FIG. 2 shows a frame structure and describes the order of symbols after interleaving. At this time, it is assumed that (i a , j a ) and (i b , j b ) are expressed as in the following equations.
- i a , i b order of symbols after interleaving
- ⁇ a , ⁇ b stream A and B interleavers
- ⁇ a ia, ja , ⁇ b ib, jb The order of data before interleaving of streams A and B is shown.
- ⁇ Iterative decoding> Here, the sum-product decoding and the iterative detection algorithm of the MIMO signal used for decoding the LDPC code in the receiver will be described in detail.
- Step A ⁇ 4 (calculation of log-likelihood ratio):
- the log-likelihood ratio L n is obtained as follows for n ⁇ [1, N].
- Step A ⁇ 5 (counting the number of iterations): If l sum ⁇ l sum, max , increment l sum and return to step A ⁇ 2.
- l sum l sum, max , this round of sum-product decoding ends.
- the above is one sum-product decoding operation. Thereafter, iterative detection of the MIMO signal is performed.
- the variables in the stream A are denoted by m a , n a , ⁇ a mana , ⁇ a mana , ⁇ na, L na
- Step B (iterative detection; number of iterations k): ⁇ k, na , ⁇ k, nb when the number of iterations is k is calculated from equations (11) (13)-(15) (16) (17) 31)-(34).
- (X, Y) (a, b) (b, a).
- FIG. 3 is an example of a configuration of transmitting apparatus 300 in the present embodiment.
- the encoding unit 302A receives the information (data) 301A and the frame configuration signal 313 as input, and the frame configuration signal 313 (the error correction method used by the encoding unit 302A for error correction encoding of data, the encoding rate, the block length, etc.)
- the frame configuration signal 313 the error correction method used by the encoding unit 302A for error correction encoding of data, the encoding rate, the block length, etc.
- a convolutional code, an LDPC code, a turbo code, or the like may be used in accordance with a method specified by the frame configuration signal 313. Error correction encoding is performed, and encoded data 303A is output.
- the interleaver 304A receives the encoded data 303A and the frame configuration signal 313, performs interleaving, that is, rearranges the order, and outputs the interleaved data 305A. (The interleaving method may be switched based on the frame configuration signal 313.)
- the mapping unit 306A receives the interleaved data 305A and the frame configuration signal 313 as input and performs QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM (64 Quadrature Amplitude Modulation), etc.
- the signal 307A is output.
- the modulation method may be switched based on the frame configuration signal 313.
- FIG. 24 shows an example of a mapping method on the IQ plane of the in-phase component I and the quadrature component Q constituting the baseband signal in QPSK modulation.
- FIG. 24B is an example of a mapping method on the IQ plane of QPSK modulation different from that in FIG. 24A.
- FIG. 24B is different from FIG. 24A in that FIG.
- the signal point in FIG. 24B can be obtained by rotating the signal point around the origin.
- FIG. 25 shows signal point arrangement on the IQ plane at 16QAM, and an example corresponding to FIG. 24A is FIG. 25A, and FIG. An example corresponding to is shown in FIG.
- Encoding section 302B receives information (data) 301B and frame configuration signal 313 as input, and includes frame configuration signal 313 (including information such as an error correction method to be used, a coding rate, and a block length).
- the error correction method may be switched, for example, error correction coding such as convolutional code, LDPC code, turbo code, etc., and the encoded data.
- 303B is output.
- the interleaver 304B receives the encoded data 303B and the frame configuration signal 313, performs interleaving, that is, rearranges the order, and outputs the interleaved data 305B. (The interleaving method may be switched based on the frame configuration signal 313.)
- the mapping unit 306B receives the interleaved data 305B and the frame configuration signal 313, and performs QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM (64 Quadrature Amplitude Modulation), and so on.
- the signal 307B is output.
- the modulation method may be switched based on the frame configuration signal 313.
- the weighted synthesis information generation unit 314 receives the frame configuration signal 313 and outputs information 315 related to the weighting synthesis method based on the frame configuration signal 313. Note that the weighting synthesis method is characterized in that the weighting synthesis method is regularly switched.
- the weighting combining unit 308A receives the baseband signal 307A, the baseband signal 307B, and the information 315 related to the weighting combining method as inputs, and weights and combines the baseband signal 307A and the baseband signal 307B based on the information 315 related to the weighting combining method.
- the signal 309A after the weighted synthesis is output. Note that. Details of the weighting method will be described later.
- Radio section 310A receives signal 309A after weighted synthesis, performs processing such as quadrature modulation, band limitation, frequency conversion, and amplification, and outputs transmission signal 311A.
- Transmission signal 511A is output as a radio wave from antenna 312A.
- the weighting synthesis unit 308B receives the baseband signal 307A, the baseband signal 307B, and the information 315 related to the weighting synthesis method as inputs, and weights and synthesizes the baseband signal 307A and the baseband signal 307B based on the information 315 related to the weighting synthesis method.
- the signal 309B after the weighted synthesis is output.
- FIG. 26 shows the configuration of the weighting synthesis unit.
- the baseband signal 307A is multiplied by w11 (t) to generate w11 (t) s1 (t), and is multiplied by w21 (t) to generate w21 (t) s1 (t).
- the baseband signal 307B is multiplied by w12 (t) to generate w12 (t) s2 (t) and is multiplied by w22 (t) to generate w22 (t) s2 (t).
- Radio section 310B receives signal 309B after weighted synthesis as input, performs processing such as quadrature modulation, band limitation, frequency conversion, and amplification, and outputs transmission signal 311B. Transmission signal 311B is output as a radio wave from antenna 312B.
- the FIG. 4 shows a configuration example of a transmission apparatus 400 different from that in FIG. In FIG. 4, a different part from FIG. 3 is demonstrated.
- Encoding section 402 receives information (data) 401 and frame configuration signal 313 as input, performs error correction encoding based on frame configuration signal 313, and outputs encoded data 403.
- the distribution unit 404 receives and distributes the encoded data 403, and outputs data 405A and data 405B.
- the encoding unit is m (m is an integer of 1 or more), and the codes created by each encoding unit The present invention can also be implemented in the same manner when the distribution unit outputs the divided data into two systems of data.
- FIG. 5 shows an example of a frame configuration on the time axis of the transmission apparatus according to this embodiment.
- Symbol 500_1 is a symbol for notifying the receiving apparatus of the transmission method. For example, an error correction method used for transmitting a data symbol, information on its coding rate, and a modulation method used for transmitting a data symbol The information etc. is transmitted.
- Symbol 501_1 is a symbol for estimating channel fluctuation of modulated signal z1 (t) ⁇ where t is time ⁇ transmitted by the transmission apparatus.
- Symbol 502_1 is a data symbol transmitted by modulated signal z1 (t) to symbol number u (on the time axis), and symbol 503_1 is a data symbol transmitted by modulated signal z1 (t) to symbol number u + 1.
- Symbol 501_2 is a symbol for estimating channel fluctuation of modulated signal z2 (t) ⁇ where t is time ⁇ transmitted by the transmission apparatus.
- Symbol 502_2 is a data symbol transmitted from modulated signal z2 (t) to symbol number u
- symbol 503_2 is a data symbol transmitted from modulated signal z2 (t) to symbol number u + 1.
- the relationship between the modulation signal z1 (t) and the modulation signal z2 (t) transmitted by the transmission device and the reception signals r1 (t) and r2 (t) in the reception device will be described.
- 504 # 1 and 504 # 2 indicate transmission antennas in the transmission apparatus
- 505 # 1 and 505 # 2 indicate reception antennas in the reception apparatus
- the transmission apparatus transmits the modulated signal z1 (t) to the transmission antenna 504.
- # 1 modulated signal z2 (t) is transmitted from transmitting antenna 504 # 2.
- the modulation signal z1 (t) and the modulation signal z2 (t) occupy the same (common) frequency (band).
- Channel variations of the transmission antennas of the transmission apparatus and the reception apparatus are h 11 (t), h 12 (t), h 21 (t), and h 22 (t), respectively, and the reception antenna 505 # 1 of the reception apparatus. If r1 (t) is the received signal received by, and r2 (t) is the received signal received by the receiving antenna 505 # 2 of the receiving apparatus, the following relational expression is established.
- FIG. 6 is a diagram related to the weighting method (precoding method) in the present embodiment.
- the weighting synthesis unit 600 is a weighting synthesis unit that integrates both the weighting synthesis units 308A and 308B of FIG. is there.
- the stream s1 (t) and the stream s2 (t) correspond to the baseband signals 307A and 307B of FIG. 3, that is, the bases according to the mapping of modulation schemes such as QPSK, 16QAM, and 64QAM. Band signal in-phase I and quadrature Q components.
- the stream s1 (t) represents the signal with symbol number u as s1 (u), the signal with symbol number u + 1 as s1 (u + 1), and so on.
- the weighting synthesis unit 600 receives the baseband signals 307A (s1 (t)) and 307B (s2 (t)) in FIG. 3 and the information 315 related to the weighting information, and performs a weighting method according to the information 315 related to the weighting information. Then, the signals 309A (z1 (t)) and 309B (z2 (t)) after the weighted synthesis in FIG. 3 are output. At this time, z1 (t) and z2 (t) are expressed as follows. For symbol number 4i (i is an integer greater than or equal to 0):
- Non-Patent Document 4 describes switching precoding weights for each slot, and Non-Patent Document 4 is characterized by switching precoding weights at random.
- the present embodiment is characterized in that a predetermined period is provided and the precoding weights are switched regularly.
- a predetermined period is provided and the precoding weights are switched regularly.
- the absolute values of the two precoding weights are equal (1 / sqrt (2)), and the precoding weight matrix having this characteristic is switched regularly.
- reception quality may be greatly improved if a special precoding matrix is used, but the special precoding matrix differs depending on the situation of the direct wave.
- the precoding matrix is switched at random, there may be precoding matrices other than the special precoding matrix described above, and only the precoding matrix that is not suitable for the LOS environment is offset.
- the present invention proposes a precoding method related thereto.
- FIG. 7 shows an example of the configuration of receiving apparatus 700 in the present embodiment.
- Radio section 703_X receives reception signal 702_X received by antenna 701_X, performs processing such as frequency conversion and orthogonal demodulation, and outputs baseband signal 704_X.
- Channel fluctuation estimation section 705_2 in the modulation signal z2 transmitted by the transmission device the value as input baseband signal 704_X, extracts reference symbol 501_2 for channel estimation in Fig. 5, corresponds to h 12 of formula (36) And a channel estimation signal 706_2 is output.
- Radio section 703_Y receives reception signal 702_Y received by antenna 701_Y, performs processing such as frequency conversion and orthogonal demodulation, and outputs baseband signal 704_Y.
- Channel fluctuation estimation section 707_1 in modulated signal z1 transmitted from the transmission apparatus receives baseband signal 704_Y as input, extracts channel estimation reference symbol 501_1 in FIG. 5, and obtains a value corresponding to h21 in equation (36).
- the channel estimation signal 708_1 is output.
- Channel fluctuation estimation section 707_2 in modulated signal z2 transmitted from the transmission device receives baseband signal 704_Y, extracts channel estimation reference symbol 501_2 in FIG. 5, and obtains a value corresponding to h22 in equation (36).
- the channel estimation signal 708_2 is output.
- Control information decoding section 709 receives baseband signals 704_X and 704_Y, detects symbol 500_1 for notifying the transmission method of FIG. 5, and outputs a signal 710 related to the transmission method information notified by the transmission apparatus.
- the signal processing unit 711 receives the baseband signals 704_X and 704_Y, the channel estimation signals 706_1, 706_2, 708_1, and 708_2, and the signal 710 related to the transmission method notified by the transmission apparatus, performs detection and decoding, and performs reception data 712_1 and 712_2 are output.
- FIG. 8 shows an example of the configuration of the signal processing unit 711 in the present embodiment.
- FIG. 8 mainly includes an INNER MIMO detection unit, a soft-in / soft-out decoder, and a weighting coefficient generation unit.
- the MIMO transmission methods described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 are spatial multiplexing MIMO transmissions.
- the transmission scheme in this embodiment is a MIMO transmission scheme that changes the precoding weight with time, it differs from Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3.
- the (channel) matrix is H (t), the precoding weight matrix in FIG.
- the receiving apparatus considers H (t) W (t) as a channel matrix, so that the decoding methods of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 can be applied to the received vector as R (t). it can. Therefore, the weighting coefficient generation unit 819 in FIG. 8 receives a signal 818 (corresponding to 710 in FIG. 7) related to the transmission method information notified by the transmission apparatus, and outputs a signal 820 related to the weighting coefficient information.
- the INNER MIMO detection unit 803 receives the signal 820 related to the weighting coefficient information, and uses this signal to perform the calculation of Expression (41). Then, iterative detection and decoding will be performed, and the operation will be described.
- the signal processing unit in FIG. 8 needs to perform a processing method as shown in FIG. 10 in order to perform iterative decoding (iterative detection). First, one codeword (or one frame) of the modulation signal (stream) s1 and one codeword (or one frame) of the modulation signal (stream) s2 are decoded.
- the storage unit 815 has a baseband signal 801X (corresponding to the baseband signal 704_X in FIG. 7), a channel estimation signal group 802X (corresponding to the channel estimation signals 706_1 and 706_2 in FIG. 7), and a baseband.
- the signal 801Y (corresponding to the baseband signal 704_Y in FIG. 7) and the channel estimation signal group 802Y (corresponding to the channel estimation signals 708_1 and 708_2 in FIG. 7) are input to realize iterative decoding (iterative detection).
- H (t) W (t) in equation (41) is executed (calculated), and the calculated matrix is stored as a modified channel signal group.
- the storage unit 815 outputs the above signals as a baseband signal 816X, a modified channel estimation signal group 817X, a baseband signal 816Y, and a modified channel estimation signal group 817Y when necessary.
- the INNER MIMO detection unit 803 receives the baseband signal 801X, the channel estimation signal group 802X, the baseband signal 801Y, and the channel estimation signal group 802Y.
- the modulation scheme of the modulation signal (stream) s1 and the modulation signal (stream) s2 will be described as 16QAM.
- the INNER MIMO detection unit 803 first executes H (t) W (t) from the channel estimation signal group 802X and the channel estimation signal group 802Y to obtain candidate signal points corresponding to the baseband signal 801X.
- the state at that time is shown in FIG.
- ⁇ black circle
- the modulation method is 16QAM
- 4 bits transmitted by the modulation signal s1 are b0, b1, b2, b3, and the modulation signal s2.
- the 4 bits to be transmitted are b4, b5, b6, and b7, there are candidate signal points corresponding to (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) in FIG. Then, the squared Euclidean distance between the reception signal point 1101 (corresponding to the baseband signal 801X) and each candidate signal point is obtained. Then, each square Euclidean distance is divided by the noise variance ⁇ 2 .
- H (t) W (t) is executed from the channel estimation signal group 802X and the channel estimation signal group 802Y, the candidate signal point corresponding to the baseband signal 801Y is obtained, and the reception signal point (corresponding to the baseband signal 801Y) And the square Euclidean distance is divided by the noise variance ⁇ 2 . Therefore, a value obtained by dividing the candidate signal point corresponding to (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) and the received signal point squared Euclidean distance by the variance of noise is represented by E Y (b0, b1, b2 , B3, b4, b5, b6, b7).
- E X (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) + E Y (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) E (b0, b1, b2, b3) , B4, b5, b6, b7).
- the INNER MIMO detection unit 803 outputs E (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) as a signal 804.
- Log likelihood calculation section 805A receives signal 804, calculates the log likelihood of bits b0 and b1, and b2 and b3, and outputs log likelihood signal 806A. However, in the calculation of the log likelihood, the log likelihood when “1” and the log likelihood when “0” are calculated.
- the calculation method is as shown in Expression (28), Expression (29), and Expression (30), and details are shown in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3.
- log likelihood calculation section 805B receives signal 804 as input, calculates log likelihood of bits b4 and b5 and b6 and b7, and outputs log likelihood signal 806B.
- the deinterleaver (807A) receives the log likelihood signal 806A, performs deinterleaving corresponding to the interleaver (interleaver (304A in FIG. 3)), and outputs a log likelihood signal 808A after deinterleaving.
- the deinterleaver (807B) receives the log likelihood signal 806B, performs deinterleaving corresponding to the interleaver (interleaver (304B) in FIG. 3), and outputs a log likelihood signal 808B after deinterleaving.
- Log-likelihood ratio calculation section 809A receives log-likelihood signal 808A after deinterleaving as input, and calculates a log-likelihood ratio (LLR: Log-likelihood Ratio) of bits encoded by encoder 302A in FIG.
- LLR Log-likelihood Ratio
- log-likelihood ratio calculation section 809B receives log-likelihood signal 808B after deinterleaving as input, and uses a log-likelihood ratio (LLR: Log-Likelihood Ratio) of bits encoded by encoder 302B in FIG. ) And a log likelihood ratio signal 810B is output.
- the soft-in / soft-out decoder 811A receives the log likelihood ratio signal 810A, performs decoding, and outputs a log likelihood ratio 812A after decoding.
- Soft-in / soft-out decoder 811B receives log-likelihood ratio signal 810B as input, performs decoding, and outputs decoded log-likelihood ratio 812B.
- the interleaver (813A) receives the log-likelihood ratio 812A after decoding obtained in the (k-1) th soft-in / soft-out decoding, performs interleaving, and outputs a log-likelihood ratio 814A after interleaving.
- the interleave pattern of the interleaver (813A) is the same as the interleave pattern of the interleaver (304A) in FIG.
- the interleaver (813B) receives the log likelihood ratio 812B after decoding obtained in the (k-1) th soft-in / soft-out decoding, performs interleaving, and outputs the log likelihood ratio 814B after interleaving. .
- the interleave pattern of the interleaver (813B) is the same as the interleave pattern of the interleaver (304B) in FIG.
- the INNER MIMO detection unit 803 inputs a baseband signal 816X, a modified channel estimation signal group 817X, a baseband signal 816Y, a modified channel estimation signal group 817Y, an interleaved log likelihood ratio 814A, and an interleaved log likelihood ratio 814B. And Here, not the baseband signal 801X, the channel estimation signal group 802X, the baseband signal 801Y, and the channel estimation signal group 802Y, but the baseband signal 816X, the modified channel estimation signal group 817X, the baseband signal 816Y, and the modified channel estimation signal group 817Y. Is used because of a delay time due to iterative decoding.
- the difference between the operation at the time of iterative decoding of the INNER MIMO detection unit 803 and the operation at the time of initial detection is that the log likelihood ratio 814A after interleaving and the log likelihood ratio 814B after interleaving are used in signal processing. It is.
- the INNER MIMO detection unit 803 first obtains E (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) as in the initial detection.
- coefficients corresponding to Equation (11) and Equation (32) are obtained from the log likelihood ratio 814A after interleaving and the log likelihood ratio 914B after interleaving.
- E (b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) is corrected using the obtained coefficient, and the value is changed to E ′ (b0, b1, b2, b3, b4, b5). , B6, b7) and output as a signal 804.
- Log likelihood calculation section 805A receives signal 804, calculates the log likelihood of bits b0 and b1, and b2 and b3, and outputs log likelihood signal 806A. However, in the calculation of the log likelihood, the log likelihood when “1” and the log likelihood when “0” are calculated.
- the calculation method is as shown in Formula (31), Formula (32), Formula (33), Formula (34), and Formula (35), and is shown in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3. .
- log likelihood calculation section 805B receives signal 804 as input, calculates log likelihood of bits b4 and b5 and b6 and b7, and outputs log likelihood signal 806B.
- the operation after the deinterleaver is the same as the initial detection.
- FIG. 8 shows the configuration of the signal processing unit in the case of performing iterative detection. However, iterative detection is not necessarily an essential configuration for obtaining good reception quality, and is a component required only for iterative detection.
- the interleaver 813A or 813B may be omitted. At this time, the INNER MIMO detection unit 803 does not perform repetitive detection. An important part of the present embodiment is to calculate H (t) W (t).
- initial detection and iterative detection may be performed using QR decomposition.
- linear calculation of MMSE (Minimum Mean Square Error) and ZF (Zero Forcing) is performed based on H (t) W (t), and initial detection is performed. Good.
- FIG. 9 shows a configuration of a signal processing unit different from that in FIG. 8, and is a signal processing unit for a modulated signal transmitted by the transmission apparatus in FIG.
- the difference from FIG. 8 is the number of soft-in / soft-out decoders.
- the soft-in / soft-out decoder 901 receives log likelihood ratio signals 810A and 810B as inputs, performs decoding, and performs decoding.
- a log likelihood ratio 902 is output.
- the distribution unit 903 receives the log likelihood ratio 902 after decoding as input, and performs distribution.
- the other parts are the same as in FIG.
- FIG. 12 shows the BER characteristics when the transmission method is the transmission method using the precoding weight of the present embodiment under the same conditions as in FIG. 12A shows the BER characteristics of Max-log-APP (Non-patent Document 1 and Non-patent Document 2) (APP: a posteriprobability) without iterative detection, and FIG. 12B shows iterative.
- the BER characteristics of Max-log-APP see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) (5 iterations) subjected to detection are shown. Comparing FIG. 12 and FIG. 29, it can be seen that, when the transmission method of the present embodiment is used, the BER characteristic when the rice factor is large is greatly improved compared to the BER characteristic when using spatial multiplexing MIMO transmission. Thus, the effectiveness of the system of this embodiment can be confirmed.
- the precoding weight is switched over time and the switching is performed regularly.
- the transmission quality is improved as compared with the case of using the conventional spatial multiplexing MIMO transmission.
- the operation of the receiving apparatus is described with the number of antennas being limited, but it can be similarly implemented even when the number of antennas is increased. That is, the number of antennas in the receiving apparatus does not affect the operation and effect of the present embodiment.
- the LDPC code has been described as an example.
- the present invention is not limited to this, and the decoding method is not limited to the sum-product decoding as a soft-in / soft-out decoder.
- the decoding method is not limited to the sum-product decoding as a soft-in / soft-out decoder.
- soft-in / soft-out decoding methods such as BCJR algorithm, SOVA algorithm, and Msx-log-MAP algorithm. Details are described in Non-Patent Document 6.
- the single carrier method has been described as an example.
- the present invention is not limited to this, and the same can be performed even when multicarrier transmission is performed. Therefore, for example, spread spectrum communication system, OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) system, SC-FDMA (Single Carrier Frequency Access, etc.), Multiple-Multiple Access (SC) -OFDM (SingleCurrencyMid- wise).
- OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
- SC-FDMA Single Carrier Frequency Access, etc.
- SC Multiple-Multiple Access
- symbols other than data symbols for example, pilot symbols (preamble, unique word, etc.), control information transmission symbols, and the like may be arranged in any manner.
- FIG. 13 shows a configuration of a transmission apparatus when the OFDM method is used.
- the OFDM scheme-related processing unit 1301A receives the weighted signal 309A, performs OFDM scheme-related processing, and outputs a transmission signal 1302A.
- OFDM scheme related processing section 1301B receives weighted signal 309B and outputs transmission signal 1302B.
- FIG. 14 shows an example of the configuration after the OFDM scheme related processing units 1301A and 1301B in FIG. 13, and the portions related to 1301A to 312A in FIG. 13 are 1401A to 1410A, and the portions related to 1301B to 312B Are 1401B to 1410B.
- the serial / parallel converter 1402A performs serial / parallel conversion on the weighted signal 1401A (corresponding to the weighted signal 309A in FIG. 13), and outputs a parallel signal 1403A.
- Rearranger 1404A receives parallel signal 1403A as input, performs rearrangement, and outputs rearranged signal 1405A.
- the rearrangement will be described in detail later.
- the inverse fast Fourier transform unit 1406A receives the rearranged signal 1405A, performs inverse fast Fourier transform, and outputs a signal 1407A after the inverse Fourier transform.
- Radio section 1408A receives signal 1407A after inverse Fourier transform as input, performs processing such as frequency conversion and amplification, outputs modulated signal 1409A, and modulated signal 1409A is output from antenna 1410A as a radio wave.
- the serial / parallel converter 1402B performs serial / parallel conversion on the weighted signal 1401B (corresponding to the weighted signal 309B in FIG. 13), and outputs a parallel signal 1403B.
- Rearranger 1404B receives parallel signal 1403B as input, performs rearrangement, and outputs rearranged signal 1405B.
- the rearrangement will be described in detail later.
- the inverse fast Fourier transform unit 1406B receives the rearranged signal 1405B as input, performs inverse fast Fourier transform, and outputs a signal 1407B after inverse Fourier transform.
- the radio unit 1408B receives the signal 1407B after the inverse Fourier transform, performs frequency conversion, amplification, and the like, outputs a modulation signal 1409B, and the modulation signal 1409B is output as a radio wave from the antenna 1410B.
- precoding is switched so as to have four periods, and symbols after precoding are arranged in the time axis direction.
- a multi-carrier transmission scheme such as the OFDM scheme shown in FIG. 13
- symbols after precoding are arranged in the time axis direction as shown in FIG.
- a method of arranging using the frequency axis direction or both the frequency axis and the time axis can be considered.
- this point will be described.
- FIG. 15 shows an example of the symbol rearrangement method in the rearrangement units 1404A and 1404B in FIG. 14 at the horizontal axis frequency and the vertical axis time, and the frequency axis ranges from (sub) carrier 0 to (sub) carrier 9
- the modulation signals z1 and z2 use the same frequency band at the same time (time)
- FIG. 15A shows a symbol rearrangement method of the modulation signal z1
- FIG. Indicates a method of rearranging symbols of the modulation signal z2.
- Numbers such as # 1, # 2, # 3, # 4,... Are sequentially assigned to the symbols of the weighted signal 1401A input to the serial / parallel converter 1402A.
- symbols # 1, # 2, # 3, # 4,... are arranged in order from carrier 0, and symbols # 1 to # 9 are arranged at time $ 1.
- symbols # 10 to # 19 are regularly arranged such that they are arranged at time $ 2.
- # 1, # 2, # 3, # 4,... are sequentially assigned to the symbols of the weighted signal 1401B input by the serial / parallel converter 1402B.
- symbols # 1, # 2, # 3, # 4,... are arranged in order from carrier 0, and symbols # 1 to # 9 are arranged at time $ 1.
- symbols # 10 to # 19 are regularly arranged such that they are arranged at time $ 2.
- a symbol group 1501 and a symbol group 1502 shown in FIG. 15 are symbols for one period when the precoding weight switching method shown in FIG. 6 is used, and symbol # 0 is a precoding weight of slot 4i in FIG.
- Symbol # 1 is a symbol when the precoding weight of slot 4i + 1 in FIG. 6 is used
- symbol # 2 is a symbol when the precoding weight of slot 4i + 2 in FIG. 6 is used
- Symbol # 3 is a symbol when the precoding weight of slot 4i + 3 in FIG. 6 is used. Therefore, in symbol #x, when x mod 4 is 0, symbol #x is a symbol when the precoding weight of slot 4i in FIG. 6 is used, and when x mod 4 is 1, symbol #x is a figure.
- FIG. 16 shows an example of a symbol rearranging method in rearrangement sections 1404A and 1404B in FIG. 14 at a horizontal axis frequency and a vertical axis time different from FIG. 15, and FIG. 16A shows a modulation signal z1.
- FIG. 16B shows a symbol rearrangement method of the modulation signal z2.
- FIGS. 16A and 16B differ from FIG.
- symbol group 1601 and symbol group 1602 shown in FIG. 16 are symbols for one period when the precoding weight switching method shown in FIG. 6 is used.
- FIG. 17 shows an example of a symbol rearranging method in rearrangement sections 1404A and 1404B in FIG. 14 at a horizontal axis frequency and a vertical axis time different from FIG. 15, and FIG. 17 (A) shows the modulation signal z1.
- 17A and 17B differ from FIG. 15 in that symbols are arranged in order on the carrier in FIG. 15, whereas symbols are not arranged in order on the carrier in FIG. Is a point.
- the rearrangement method of the modulation signal z1 and the rearrangement method of the modulation signal z2 may be different as in FIG.
- FIG. 18 shows an example of a symbol rearrangement method in rearrangement sections 1404A and 1404B in FIG. 14 at a horizontal axis frequency and a vertical axis time different from those in FIGS. 18 and 15 to 17, and FIG.
- the symbol rearrangement method of z1 FIG. 18B shows the symbol rearrangement method of the modulated signal z2. 15 to 17, symbols are arranged in the frequency axis direction, but in FIG. 18, symbols are arranged using both the frequency and the time axis.
- FIG. 6 illustrates an example in which switching of precoding weight is switched in 4 slots, but here, a case in which switching is performed in 8 slots will be described as an example.
- the symbol group 1801 and the symbol group 1802 shown in FIG. 18 are symbols for one period when using the precoding weight switching method (and therefore, eight symbols), and symbol # 0 uses the precoding weight of slot 8i Symbol # 1 is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 1 is used, symbol # 2 is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 2 is used, and symbol # 3 is slot 8i + 3 Symbol # 4 is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 4 is used, and symbol # 5 is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 5 is used.
- Symbol # 6 is the symbol when using the precoding weight of slot 8i + 6
- symbols # 7 is a symbol when using the precoding weight of slot 8i + 7. Therefore, in symbol #x, when x mod 8 is 0, symbol #x is a symbol when the precoding weight of slot 8i is used, and when x mod 8 is 1, symbol #x is a pre-slot of slot 8i + 1.
- symbol #x is a symbol when using precoding weight of slot 8i + 2
- symbol x mod is 3
- symbol #x is This is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 3 is used
- symbol #x is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 4 is used
- x mod 8 is 5.
- Symbol #x is the precoding window in slot 8i + 5
- Symbol #x is a symbol when x mod 8 is 6
- symbol #x is a symbol when the precoding weight of slot 8i + 6 is used
- symbol #x is a slot when x mod 8 is 7. This is a symbol when a precoding weight of 8i + 7 is used.
- the number of symbols per minute is m ⁇ n symbols (that is, there are m ⁇ n types of precoding weights).
- the slot (number of carriers) in the frequency axis direction used for arranging symbols for one period is n, time
- m> n is because the phase of the direct wave is more gradual in fluctuation in the time axis direction than in the frequency axis direction.
- the precoding weight change of this embodiment is performed in order to reduce the influence of the stationary direct wave, it is desired to reduce the fluctuation of the direct wave in the period in which the precoding weight is changed. Therefore, m> n is preferable. Further, considering the above points, it is more direct wave to perform rearrangement using both the frequency axis and the time axis as shown in FIG. 18 than to rearrange symbols only in the frequency axis direction or only in the time axis direction. Is likely to be stationary, and the effect of easily obtaining the effects of the present invention can be obtained.
- FIG. 19 shows an example of the symbol rearrangement method in the rearrangement units 1404A and 1404B in FIG. 14 at the horizontal axis frequency and the vertical axis time different from FIG. 18, and FIG. 19A shows the modulation signal z1.
- FIG. 19B shows a symbol rearrangement method of the modulation signal z2.
- symbols are arranged using both the frequency and the time axis as in FIG. 18, but the difference from FIG. 18 is that in FIG. 18, the frequency direction is given priority, and then in the time axis direction. Whereas symbols are arranged, in FIG. 19, the time axis direction is prioritized and then symbols are arranged in the frequency axis direction.
- a symbol group 1901 and a symbol group 1902 are symbols for one period when the precoding switching method is used.
- FIG. 18 and FIG. 19 similar to FIG. 16, even if the symbol arrangement method of the modulation signal z1 and the symbol arrangement method of the modulation signal z2 are arranged differently, it can be implemented in the same manner. An effect that reception quality can be obtained can be obtained. 18 and 19, even if symbols are not arranged sequentially as shown in FIG. 17, it can be carried out in the same manner, and an effect that high reception quality can be obtained can be obtained. it can.
- FIG. 27 shows an example of a symbol rearrangement method in the rearrangement units 1404A and 1404B in FIG. 14 at a horizontal axis frequency and a vertical axis time different from the above.
- the precoding matrix is switched regularly using four slots such as Expressions (37) to (40).
- the precoding matrixes of Expressions (37) to (40) are switched.
- precoding using the precoding matrix of Expression (37) is used for the symbol # 0
- precoding using the precoding matrix of Expression (38) is used for # 1
- precoding matrix of Expression (39) is used for # 2.
- precoding using the precoding matrix of Equation (40) is performed.
- precoding using the precoding matrix of Expression (37) is used for the symbol # 4
- precoding using the precoding matrix of Expression (38) is used for # 5
- # 6 is performed.
- the precoding matrix is switched as described above for the symbol of time $ 1, since the cyclic shift is performed in the time axis direction, the symbol groups 2701, 2702, 2703, and 2704 are pre-coded as follows.
- the coding matrix is switched. In the symbol group 2701 in the time axis direction, precoding using the precoding matrix of Expression (37) is performed for the symbol # 0, precoding using the precoding matrix of Expression (38) is used for # 9, and Expression ( It is assumed that precoding using the precoding matrix of 39) and precoding using the precoding matrix of Equation (40) are performed in # 27.
- precoding using the precoding matrix of Expression (37) is used for the symbol # 28
- precoding using the precoding matrix of Expression (38) is used for # 1, and expression ( It is assumed that precoding using the precoding matrix of 39) and precoding using the precoding matrix of Equation (40) are performed in # 19.
- precoding using the precoding matrix of Expression (37) is performed for the symbol # 20
- precoding using the precoding matrix of Expression (38) is performed for # 29, and Expression ( It is assumed that precoding using the precoding matrix of 39) and precoding using the precoding matrix of Equation (40) are performed in # 11.
- precoding using the precoding matrix of Expression (37) is used for the symbol # 12
- precoding using the precoding matrix of Expression (38) is used for # 21, and Expression ( It is assumed that precoding using the precoding matrix of 39) and precoding using the precoding matrix of Equation (40) are performed in # 3.
- the feature in FIG. 27 is that, for example, when attention is paid to the symbol # 11, both adjacent symbols (# 10 and # 12) in the frequency axis direction at the same time are both precoded using a precoding matrix different from # 11. And the symbols (# 2 and # 20) on both sides in the time axis direction of the same carrier of the symbol # 11 are both precoded using a precoding matrix different from # 11. is there.
- This is not limited to the # 11 symbol, and all symbols having symbols on both sides in the frequency axis direction and the time axis direction have the same characteristics as the # 11 symbol.
- the precoding matrix is effectively switched and the influence of the direct wave on the steady state is less likely to occur, so that there is a high possibility that the data reception quality is improved.
- the above feature is realized by providing the feature of cyclically shifting the order of symbol arrangement.
- Equations (50) to (53) A is a positive real number and q is a complex number.
- the values of A and q are determined according to the positional relationship between the transmission device and the reception device.
- Expressions (50) to (53) are expressed as follows. For symbol number 4i:
- a method of setting radians is also conceivable.
- ⁇ may be set to a certain value, and a requirement for ⁇ needs to be given as a requirement. Therefore, a method for setting ⁇ when ⁇ is 0 radians will be described. In this case, when ⁇ / 2 radians ⁇
- Example # 3 In the case of (Example # 4), by setting ⁇ to ⁇ ⁇ radians, the phase with poor reception quality is present uniformly. For example, when (example # 3) is assumed and ⁇ is ⁇ radians, there is a point that the reception quality deteriorates once every four slots as shown in FIG. (If the element q in the channel matrix H is present at the points shown in FIGS. 20 and 21, the reception quality is degraded.) As described above, good reception quality can be obtained in the LOS environment. In the above description, the example in which the precoding weight is changed at a 4-slot period has been described. However, the case where the precoding weight is changed at an N-slot period will be described below. When considered in the same manner as in the first embodiment and the above description, the following processing is performed on the symbol number. For symbol number Ni (i is an integer greater than or equal to 0):
- r1 and r2 are expressed as follows.
- Ni i is an integer greater than or equal to 0:
- the phase of these 2N points should exist uniformly. (Because the direct wave phase in each receiver is likely to have a uniform distribution)
- the precoding weight is switched over time, and the switching is regularly performed, so that the LOS environment in which the direct wave is dominant. In this case, it is possible to obtain an effect that the transmission quality is improved as compared with the conventional spatial multiplexing MIMO transmission.
- the configuration of the receiving apparatus is as described in Embodiment 1.
- the configuration of the receiving apparatus has been described by limiting the number of antennas, but the number of antennas has increased. Can also be implemented in the same manner. That is, the number of antennas in the receiving apparatus does not affect the operation and effect of the present embodiment.
- the error correction code is not limited as in the first embodiment.
- the method of changing the precoding weight on the time axis has been described in comparison with the first embodiment.
- the multi-carrier transmission scheme is used, and the frequency axis and frequency -By arranging symbols on the time axis, the same method can be implemented even if the precoding weight is changed.
- symbols other than data symbols for example, pilot symbols (preamble, unique word, etc.), control information symbols, etc. may be arranged in any manner.
- r1 and r2 are expressed as follows.
- Ni i is an integer greater than or equal to 0:
- Expressions (90) to (93) are a real number and q is a complex number.
- Expressions (90) to (93) are expressed as follows. For symbol number Ni (i is an integer greater than or equal to 0):
- the transmission apparatus of the MIMO transmission system transmits a plurality of modulated signals from a plurality of antennas
- the precoding weight is switched over time, and the switching is regularly performed, so that the LOS environment in which the direct wave is dominant.
- the configuration of the receiving apparatus is as described in Embodiment 1.
- the configuration of the receiving apparatus has been described by limiting the number of antennas, but the number of antennas has increased. Can also be implemented in the same manner. That is, the number of antennas in the receiving apparatus does not affect the operation and effect of the present embodiment.
- the error correction code is not limited as in the first embodiment.
- the method of changing the precoding weight on the time axis has been described in comparison with the first embodiment.
- the multi-carrier transmission scheme is used, and the frequency axis and frequency -By arranging symbols on the time axis, the same method can be implemented even if the precoding weight is changed.
- symbols other than data symbols for example, pilot symbols (preamble, unique word, etc.), control information symbols, etc. may be arranged in any manner.
- r1 and r2 are expressed as follows.
- symbol number 2Ni i is an integer greater than or equal to 0:
- Equations (118) to (125) A is a real number and q is a complex number. Equations (118) to (125) are expressed as follows. For symbol number 2Ni (i is an integer greater than or equal to 0):
- ⁇ Condition # 8> is the same as the condition described in Embodiments 1 to 3, but ⁇ Condition # 7> is 2 of q because ⁇ ⁇ ⁇ .
- the solution that does not include ⁇ will have a different solution.
- ⁇ may be set to a certain value, and a requirement for ⁇ needs to be given as a requirement. Therefore, a method for setting ⁇ when ⁇ is 0 radians will be described.
- the transmission apparatus of the MIMO transmission system transmits a plurality of modulated signals from a plurality of antennas
- the precoding weight is switched over time, and the switching is regularly performed, so that the LOS environment in which the direct wave is dominant.
- the configuration of the receiving apparatus is as described in Embodiment 1.
- the configuration of the receiving apparatus has been described by limiting the number of antennas, but the number of antennas has increased. Can also be implemented in the same manner. That is, the number of antennas in the receiving apparatus does not affect the operation and effect of the present embodiment.
- the error correction code is not limited as in the first embodiment.
- the method of changing the precoding weight on the time axis has been described in comparison with the first embodiment.
- the multi-carrier transmission scheme is used, and the frequency axis and frequency -By arranging symbols on the time axis, the same method can be implemented even if the precoding weight is changed.
- symbols other than data symbols for example, pilot symbols (preamble, unique word, etc.), control information symbols, etc. may be arranged in any manner.
- Embodiment 5 In Embodiments 1 to 4, the method of switching the precoding weights regularly has been described, but in the present embodiment, a modified example thereof will be described. In Embodiments 1 to 4, the method of switching the precoding weight regularly as shown in FIG. 6 has been described. In the present embodiment, a method for regularly switching precoding weights different from that in FIG. 6 will be described.
- FIG. 22 shows a diagram relating to a switching method different from that in FIG. 6 in a method of switching four different precoding weights (matrixes).
- four different precoding weights (matrixes) are represented as W1, W2, W3, and W4.
- W1 is a precoding weight (matrix) in Equation (37)
- W2 is a precoding weight (matrix) in Equation (38)
- W3 is a precoding weight (matrix) in Equation (39)
- W4 is Equation (40).
- the unique part is The first cycle 2201, the second cycle 2202, the third cycle 2203,...
- the precoding weight generation unit 2200 receives a signal relating to a weighting method as input, and outputs information 2210 relating to a precoding weight according to the order in each period.
- the weighting / synthesizing unit 600 receives the signal and s1 (t) and s2 (t) as inputs, performs weighting / synthesizing, and outputs z1 (t) and z2 (t).
- FIG. 23 shows a weighted synthesis method with respect to the above-described precoding method.
- 23 differs from FIG. 22 in that a rearrangement unit is arranged after the weighting synthesis unit and signals are rearranged to realize the same method as in FIG. 23, the precoding weight generation unit 2200 inputs the information 315 regarding the weighting process, the precoding weight W1, W2, W3, W4, W1, W2, W3, W4, information precoding weights in the order of ... 2210 is output. Therefore, weighting combining section 600 uses precoding weights in the order of precoding weights W1, W2, W3, W4, W1, W2, W3, W4 , ..., And outputs precoded signals 2300A and 2300B.
- Reordering section 2300 receives precoded signals 2300A and 2300B as input, and outputs the signals after precoding so that the first cycle 2201, the second cycle 2202, and the third cycle 2203 in FIG. Rearrangement is performed for 2300A and 2300B, and z1 (t) and z2 (t) are output.
- the switching cycle of the precoding weight has been described as 4 in order to compare with FIG. 6, but the same can be performed even when the cycle is other than the cycle 4 as in Embodiments 1 to 4. Is possible.
- the values of ⁇ and ⁇ are the same for each slot within the period. However, the values of ⁇ and ⁇ for each slot are described. May be switched.
- the transmission apparatus of the MIMO transmission system transmits a plurality of modulated signals from a plurality of antennas
- the precoding weight is switched over time, and the switching is regularly performed, so that the LOS environment in which the direct wave is dominant.
- the configuration of the receiving apparatus is as described in Embodiment 1.
- the configuration of the receiving apparatus has been described by limiting the number of antennas, but the number of antennas has increased. Can also be implemented in the same manner. That is, the number of antennas in the receiving apparatus does not affect the operation and effect of the present embodiment.
- the error correction code is not limited as in the first embodiment.
- the method of changing the precoding weight on the time axis has been described in comparison with the first embodiment.
- the multi-carrier transmission scheme is used, and the frequency axis and frequency -By arranging symbols on the time axis, the same method can be implemented even if the precoding weight is changed.
- symbols other than data symbols for example, pilot symbols (preamble, unique word, etc.), control information symbols, etc. may be arranged in any manner.
- Embodiment 6 In Embodiments 1 to 4, the method for switching precoding weights regularly has been described, but in this embodiment, the precoding weights are regularly changed again, including the contents described in Embodiments 1 to 4. A method of switching will be described.
- a method for designing a precoding matrix of a spatial multiplexing type 2x2 MIMO system to which precoding without feedback from a communication partner is applied in consideration of the LOS environment will be described.
- FIG. 30 shows a spatial multiplexing type 2 ⁇ 2 MIMO system model to which precoding without feedback from a communication partner is applied.
- the information vector z is encoded and interleaved.
- an encoded bit vector u (p) (u 1 (p), u 2 (p)) is obtained as an interleave output (p is a slot time).
- u i (p) (u i1 (p)..., U ih (p)) (h: number of transmission bits per symbol).
- H (p) is a channel matrix
- n i (p) is an average value 0, and variance ⁇ 2 iid complex Gaussian noise.
- H d (p) is a channel matrix of the direct wave component
- H s (p) is a channel matrix of the scattered wave component. Therefore, the channel matrix H (p) is expressed as follows.
- the channel matrix H d (p) of the direct wave component is a channel matrix regular matrix of the direct wave component because there is a high possibility that the distance between the transmitter and receiver is sufficiently long compared to the transmission antenna interval.
- the channel matrix H d (p) is represented as follows.
- A is a positive real number
- q is a complex number.
- the following describes a precoding matrix design method for a spatially multiplexed 2x2 MIMO system that applies precoding that does not have feedback from the communication partner in consideration of the LOS environment. From the equations (144) and (145), it is difficult to analyze in a state including a scattered wave. Therefore, it is difficult to obtain an appropriate precoding matrix without feedback in a state including a scattered wave. In addition, in the NLOS environment, data reception quality is less degraded than in the LOS environment. Therefore, an appropriate feedback-less precoding matrix design method in LOS environment (a precoding matrix of a precoding method that switches a precoding matrix with time) will be described.
- the precoding matrix is expressed as follows.
- Formula (147) can be expressed as follows.
- Equation (149) when the receiver performs a linear operation such as ZF (zeroforcing) or MMSE (minimum meansquared error), determine the bit transmitted by s 1 (p), s 2 (p) I can't. From this, iterative APP (or iterative Max-log APP) or APP (or Max-log APP) as described in the first embodiment is performed (hereinafter referred to as ML (Maximum Likelihood) operation), and s The log likelihood ratio of each bit transmitted in 1 (p), s 2 (p) is obtained, and decoding in the error correction code is performed. Therefore, a method for designing a precoding matrix without an appropriate feedback in an LOS environment for a receiver that performs ML calculation will be described.
- ML Maximum Likelihood
- a method of switching the precoding matrix regularly with a time period of N slots (hereinafter referred to as a precoding hopping method) is considered.
- the precoding matrix F [i] is expressed as follows.
- time (time) N ⁇ k + i (k is an integer greater than or equal to 0, i 0, 1,..., N ⁇ 1 (i is an integer greater than or equal to 0 and less than or equal to N ⁇ 1)
- ⁇ Condition # 10> In all ⁇ terminals, the number of slots taking the poor reception of s1 is 1 slot or less at N in the time period. Therefore, the log likelihood ratio of bits transmitted in s1 (p) over N-1 slots can be obtained. Similarly, according to ⁇ Condition # 11>, in all ⁇ terminals, the number of slots having the reception poor point of s2 is 1 slot or less at N in the time period. Therefore, the log likelihood ratio of the bits transmitted in s2 (p) over N-1 slots can be obtained.
- the probability density distribution of the phase of the direct wave can be considered as a uniform distribution of [0 2 ⁇ ]. Therefore, the probability density distribution of the phase of q in the equations (151) and (152) can also be considered to be a uniform distribution of [0 2 ⁇ ]. Therefore, in the same LOS environment in which only the phase of q is different, the following conditions are given as conditions for giving the ⁇ terminals as fair a data reception quality as possible.
- the reception bad points of s1 are arranged so as to have a uniform distribution with respect to the phase in N within the time period, and the reception bad points of s2 are set to the phase. However, it is arranged so as to have a uniform distribution.
- Equation (166) may be given ( ⁇ , ⁇ 11 [i] does not change with time (may change)).
- N types of precoding matrices F [i] are expressed as follows with reference to Equation (169).
- 7 ⁇ / 8 may be set to ⁇ 7 ⁇ / 8.
- a precoding hopping method different from (Example # 7) and (Example # 8) in which ⁇ ⁇ 1 in the precoding matrix of Expression (174) and considering the distance point in the complex plane between the reception poor points Think.
- the precoding hopping method of time period N in equation (174) is handled, but at this time, according to ⁇ condition # 14>, reception of s 1 is received at N in the time period by all ⁇ terminals. Slots that take inferiority will be 1 slot or less. Therefore, the log likelihood ratio of bits transmitted in s1 (p) over N-1 slots can be obtained.
- the number of slots having the reception poor point of s2 is 1 slot or less at N in the time period. Therefore, the log likelihood ratio of the bits transmitted in s2 (p) over N-1 slots can be obtained.
- the poor reception points of s1 and s2 are represented as shown in FIG. 35 (a) when ⁇ ⁇ 1.0 and as shown in FIG. 35 (b) when ⁇ > 1.0.
- (i) When ⁇ ⁇ 1.0 When ⁇ ⁇ 1.0, the minimum distance in the complex plane of the reception inferior point is the distance between the reception inferior points # 1 and # 2 (d # 1, # 2 ) and the reception inferior point # 1. And # 3 (d # 1, # 3 ), min ⁇ d # 1, # 2 , d # 1, # 3 ⁇ is expressed. At this time, the relationship between ⁇ and d # 1, # 2 and d # 1, # 3 is shown in FIG. And ⁇ that maximizes min ⁇ d # 1, # 2 , d # 1, # 3 ⁇ is
- ⁇ is suitable for obtaining good data reception quality when the equation (198) or the equation (200) is satisfied.
- the poor reception point of s1 is shown in FIGS. 38A and 38B when ⁇ ⁇ 1.0, and FIGS. 39A and 39B when ⁇ > 1.0.
- the configuration method of N different precoding matrices for the precoding hopping method of time period N has been described.
- F [0], F [1], F [2], ..., F [N-2], F [N-1] are prepared as N different precoding matrices.
- F [0], F [1], F [2],..., F [N-2], F [N-1] are prepared as N different precoding matrices.
- the present embodiment is described by taking the case of the single carrier transmission method as an example, F [0], F [1], F [2],...
- F [N-2], F [N-1] are described in this order.
- the present invention is not limited to this, and N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment are not necessarily limited to this.
- F [1], F [2],..., F [N-2], F [N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- Example # 5 to Example # 10 are shown based on ⁇ Condition # 10> to ⁇ Condition # 16>.
- a plurality of examples An example may be selected, and a long-period precoding matrix switching method may be realized using the precoding matrix shown in the selected example.
- a long-period precoding matrix switching method is realized using the precoding matrix shown in the selected example.
- a long-period precoding matrix switching method is realized. In this case, it does not necessarily follow from ⁇ Condition # 10> to ⁇ Condition # 16>.
- a transmission apparatus that transmits a modulated signal using a transmission method that regularly switches a precoding matrix transmits information on the precoding matrix, and a reception apparatus uses it for a transmission frame based on the information.
- a method has been described in which regular precoding matrix switching information is obtained, decoding of precoding and detection are performed, a log likelihood ratio of transmission bits is obtained, and then error correction decoding is performed.
- FIG. 40 shows an example of the configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment, and the same reference numerals are given to those that operate in the same manner as in FIG.
- the encoder group (4002) receives the transmission bit (4001). At this time, as described in the first embodiment, the encoder group (4002) holds a plurality of error correction code encoding units, and, for example, one encoding is performed based on the frame configuration signal 313. One of the encoders, two encoders, and four encoders will be operated.
- the transmission bit (4001) When one encoder operates, the transmission bit (4001) is encoded to obtain a transmission bit after encoding, and the transmission bit after encoding is distributed to two systems and distributed.
- the encoder group (4002) outputs the bits (4003A) and the distributed bits (4003B).
- the transmission bit (4001) When two encoders operate, the transmission bit (4001) is divided into two (named as divided bits A and B), and the first encoder receives the divided bits A and performs encoding.
- the encoded bits are output as distributed bits (4003A).
- the second encoder receives the divided bits B as input, performs encoding, and outputs the encoded bits as distributed bits (4003B).
- the transmission bit (4001) is divided into four (named as divided bits A, B, C, and D), and the first encoder receives the divided bits A as input. Encoding is performed, and the encoded bit A is output.
- the second encoder receives the divided bits B, performs encoding, and outputs the encoded bits B.
- the third encoder receives the divided bits C, performs encoding, and outputs the encoded bits C.
- the fourth encoder receives the divided bits D, performs encoding, and outputs the encoded bits D. Then, the encoded bits A, B, C, and D are divided into distributed bits (4003A) and distributed bits (4003B).
- the transmission apparatus will support the transmission methods shown in Table 1 (Table 1A and Table 1B) below.
- the modulation scheme supports QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, and 1024QAM.
- stream # 1 and stream # 2 can set modulation schemes separately.
- # 1: 256QAM, # 2: 1024QAM is “ This indicates that the modulation method of stream # 1 is 256QAM, and the modulation method of stream # 2 is 1024QAM (others are also expressed in the same manner).
- A, B, and C may all be different codes
- A, B, and C may be different coding rates
- A, B, and C are coding methods having different block sizes. It may be.
- each transmission information is assigned to each mode in which “number of transmission signals”, “modulation method”, “number of encoders”, and “error correction coding method” are defined. Therefore, for example, in the case of “the number of transmission signals: 2”, “modulation method: # 1: 1024QAM, # 2: 1024QAM”, “number of encoders: 4”, and “error correction coding method: C”, the transmission information is 01001101. Set. Then, the transmission device transmits transmission information and transmission data in the frame. When transmitting transmission data, especially when the “number of transmission signals” is 2, the “precoding matrix switching method” is used according to Table 1.
- Table 1 five types of D, E, F, G, and H are prepared as “precoding matrix switching methods”, and any one of these five types is set according to Table 1. .
- -Prepare and implement 5 types of different precoding matrices This is realized by setting five different periods, for example, the period of D is 4, the period of E is 8, and so on. Realize by using both different precoding matrices and different periods. Etc. are considered.
- FIG. 41 shows an example of the frame configuration of the modulation signal transmitted by the transmission apparatus of FIG. 40.
- the transmission apparatus sets a mode for transmitting two modulation signals z1 (t) and z2 (t). It is also possible to set both modes for transmitting one modulated signal.
- a symbol (4100) is a symbol for transmitting “transmission information” shown in Table 1.
- Symbols (4101_1 and 4101_2) are reference (pilot) symbols for channel estimation.
- Symbol (4102_1, 4103_1) is a symbol for data transmission transmitted with modulated signal z1 (t)
- symbol (4102_2, 4103_2) is a symbol for data transmission transmitted with modulated signal z2 (t)
- symbol ( 4102_1) and symbols (4102_2) are transmitted using the same (common) frequency at the same time
- symbols (4103_1) and symbols (4103_2) are transmitted using the same (common) frequency at the same time.
- Symbol (4102_1, 4103_1) and symbol (4102_2, 4103_2) are pre-coded when the method of switching precoding matrices regularly described in Embodiments 1 to 4 and Embodiment 6 is used.
- a symbol (4104) is a symbol for transmitting the “transmission information” shown in Table 1.
- Symbol (4105) is a reference (pilot) symbol for channel estimation.
- Symbols (4106, 4107) are data transmission symbols transmitted with the modulated signal z1 (t). At this time, the number of transmission signals is one for the data transmission symbol transmitted with the modulated signal z1 (t). This means that precoding is not performed.
- the transmission apparatus of FIG. 40 generates and transmits the modulation signal according to the frame configuration of FIG. 41 and Table 1.
- the frame configuration signal 313 includes information related to “number of transmission signals”, “modulation method”, “number of encoders”, and “error correction coding method” set based on Table 1.
- the encoding unit (4002), the mapping units 306A and B, and the weighting synthesis units 308A and B receive the frame configuration signal as input and set the “number of transmission signals”, “modulation scheme”, and “encoder” set based on Table 1 The operation based on “number” and “error correction coding method” is performed. Also, “transmission information” corresponding to the set “number of transmission signals”, “modulation scheme”, “number of encoders”, and “error correction coding method” is transmitted to the receiving apparatus.
- the configuration of the receiving apparatus can be expressed in FIG. 7 as in the first embodiment.
- the difference from the first embodiment is that since the information in Table 1 is shared in advance by the transmission / reception device, the “transmission signal number” even if the transmission device does not transmit the information of the precoding matrix to be switched regularly.
- the transmission apparatus transmits “transmission information” corresponding to “modulation method”, “number of encoders”, and “error correction coding method”, and the reception apparatus obtains this information, so that the pre-switching regularly switched from Table 1. It is that the information of a coding matrix can be obtained. Therefore, in the receiving apparatus of FIG. 7, the control information decoding unit 709 obtains “transmission information” transmitted by the transmitting apparatus of FIG.
- the signal processing unit 711 can perform detection based on the switching pattern of the precoding matrix, and can obtain a reception log likelihood ratio.
- transmission information is set for “number of transmission signals”, “modulation method”, “number of encoders”, and “error correction coding method”, and precoding is performed for this.
- the matrix switching method is set, it is not always necessary to set “transmission information” for “number of transmission signals”, “modulation method”, “number of encoders”, and “error correction coding method”.
- transmission information may be set for “number of transmission signals” and “modulation scheme”, and a precoding matrix switching method may be set for this.
- the “transmission information” and the setting method of the precoding matrix switching method are not limited to those in Tables 1 and 2, but the precoding matrix switching method includes “number of transmission signals”, “modulation scheme”, “sign” If the rules are determined in advance so as to switch based on the transmission parameters such as “number of encoders” and “error correction encoding method” (if the rules determined in advance by the transmitting device and the receiving device are shared) (That is, if the precoding matrix switching method is switched according to one of the transmission parameters (or any one of a plurality of transmission parameters)), the transmission apparatus can obtain information on the precoding matrix switching method. There is no need to transmit, and the receiving device discriminates the information of the transmission parameter, thereby cutting the precoding matrix used by the transmitting device.
- example method can be discriminated, it is possible to perform accurate decoding, the detection.
- Tables 1 and 2 a transmission method that regularly switches the precoding matrix when the number of transmission modulation signals is 2 is used. However, if the number of transmission modulation signals is 2 or more, the transmission method is regularly updated. A transmission method for switching a coding matrix can be applied.
- the transmission apparatus does not transmit information on the precoding switching method and does not include information on the precoding switching method. Information is transmitted, and the receiving apparatus obtains this control information, so that the precoding switching method can be estimated.
- the transmitting apparatus does not transmit the direct information regarding the method for switching the precoding matrix regularly, and the receiving apparatus uses the “regular precoding matrix used by the transmitting apparatus”.
- the method of estimating information related to precoding in “Method of switching” has been described.
- the transmission apparatus does not transmit the direct information regarding the method of switching the precoding matrix regularly, so that it is possible to obtain the effect that the data transmission efficiency is improved accordingly.
- the embodiment for changing the precoding weight in the time axis has been described.
- the present embodiment can be used even when a multicarrier transmission scheme such as OFDM transmission is used.
- Embodiments can be similarly implemented.
- the reception device can perform the precoding switching method by obtaining information on the number of transmission signals transmitted by the transmission device. .
- the transmission device is equipped with a communication / broadcasting device such as a broadcasting station, a base station, an access point, a terminal, a mobile phone, and the like.
- the receiving device is equipped with a communication device such as a television, a radio, a terminal, a personal computer, a mobile phone, an access point, and a base station.
- the transmission device and the reception device in the present invention are devices having a communication function, and the devices provide some interface to a device for executing an application such as a television, a radio, a personal computer, or a mobile phone. It is also conceivable that the connection can be made in such a way that it can be connected.
- the pilot symbol is, for example, a known symbol modulated by using PSK modulation in a transmitter / receiver (or the receiver may know the symbol transmitted by the transmitter by synchronizing the receiver). .), And the receiver uses this symbol to perform frequency synchronization, time synchronization, channel estimation (for each modulated signal) (estimation of CSI (Channel State Information)), signal detection, and the like. Become.
- control information symbol is information (for example, a modulation method, an error correction coding method used for communication, a communication information symbol) that needs to be transmitted to a communication partner in order to realize communication other than data (such as an application).
- This is a symbol for transmitting an error correction coding method coding rate, setting information in an upper layer, and the like.
- the present invention is not limited to Embodiments 1 to 5 above, and can be implemented with various modifications. For example, in the above-described embodiment, the case of performing as a communication device has been described. However, the present invention is not limited to this, and this communication method can also be performed as software.
- the precoding switching method in the method of transmitting two modulated signals from two antennas has been described.
- the present invention is not limited to this, and precoding is performed on four mapped signals.
- a method of generating one modulated signal and transmitting from four antennas that is, a method of generating N modulated signals by performing precoding on N mapped signals and transmitting from N antennas
- a precoding switching method for changing precoding weights can be similarly implemented.
- precoding and “precoding weight” are used, but any name may be used.
- signal processing itself is important. Different data may be transmitted by the streams s1 (t) and s2 (t), or the same data may be transmitted.
- Both the transmitting antenna of the transmitting device and the receiving antenna of the receiving device may be configured by a plurality of antennas.
- a program for executing the communication method may be stored in a ROM (Read Only Memory) in advance and the program may be operated by a CPU (Central Processor Unit).
- a program for executing the communication method is stored in a computer-readable storage medium, the program stored in the storage medium is recorded in a computer RAM (Random Access Memory), and the computer is operated according to the program. You may do it.
- LSI Large Scale Integration
- LSI Large Scale Integration
- IC Integrated Circuit
- system LSI super LSI
- ultra LSI ultra LSI
- circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible.
- An FPGA Field Programmable Gate Array
- reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
- Embodiment 8 In this embodiment, an application example of the method for regularly switching the precoding weight described in Embodiments 1 to 4 and Embodiment 6 will be described.
- FIG. 6 is a diagram related to the weighting method (precoding method) in the present embodiment.
- the weighting synthesis unit 600 is a weighting synthesis unit that integrates both the weighting synthesis units 308A and 308B of FIG. is there.
- the stream s1 (t) and the stream s2 (t) correspond to the baseband signals 307A and 307B of FIG. 3, that is, the bases according to the mapping of modulation schemes such as QPSK, 16QAM, and 64QAM. It becomes the in-phase component I and the quadrature component Q of the band signal.
- the stream s1 (t) represents the signal with symbol number u as s1 (u), the signal with symbol number u + 1 as s1 (u + 1), and so on.
- a signal with a symbol number u is represented as s2 (u)
- a signal with a symbol number u + 1 is represented as s2 (u + 1), and so on.
- the weighting synthesis unit 600 receives the baseband signals 307A (s1 (t)) and 307B (s2 (t)) in FIG. 3 and the information 315 relating to the weighting information, and performs a weighting method according to the information 315 relating to the weighting information. Then, the signals 309A (z1 (t)) and 309B (z2 (t)) after the weighted synthesis in FIG. 3 are output.
- z1 (t) and z2 (t) are expressed as follows.
- symbol number 8i (i is an integer greater than or equal to 0):
- k 7.
- the symbol number is described, but the symbol number may be considered as time (time).
- z1 (8i + 7) and z2 (8i + 7) at time 8i + 7 are signals at the same time, and z1 (8i + 7) and z2 (8i + 7) Are transmitted by the transmitting apparatus using the same (common) frequency.
- the matrix multiplied by jX is used as a precoding matrix (see equation (226)), so that the reception poor point has a rotated reception bad point with respect to FIG. 42 (a) (see FIG. 42 (b)). ). (However, the poor reception points in FIGS. 42A and 42B do not overlap. In this way, even if e jX is multiplied, the bad reception points should not be overlapped.
- the precoding matrices F [0] to F [15] are expressed by the following equations.
- precoding matrix of period N is expressed by the following equation with reference to equations (82) to (85).
- N 0, 1, 2,..., N-2
- N-1 i is an integer of 0 or more and N-1 or less.
- a precoding matrix having a period N ⁇ M based on the equation (228) is expressed by the following equation.
- the precoding matrix of F [0] to F [N ⁇ M-1] is generated (the precoding matrix of F [0] to F [N ⁇ M-1] has a period of N ⁇ M You can use them in any order.) For example, when symbol number N ⁇ M ⁇ i, precoding is performed using F [0], and when symbol number N ⁇ M ⁇ i + 1 is performed, precoding is performed using F [1],...
- the precoding matrix is generated in this way, a switching method of a precoding matrix having a large period can be realized, and the position of the reception poor point can be easily changed, which improves the reception quality of data. May lead to
- the precoding matrix of the cycle N ⁇ M is expressed by the equation (229), as described above, the precoding matrix of the cycle N ⁇ M may be expressed by the following equation.
- one characteristic configuration is a non-unitary matrix of ⁇ / 2 radians ⁇
- a unitary matrix may be used. As will be described in detail in the tenth embodiment and the sixteenth embodiment, if N is an odd number in the equations (229) and (230), good data reception is possible. The possibility of obtaining quality increases. (Embodiment 9) In the present embodiment, a method for regularly switching a precoding matrix using a unitary matrix will be described.
- the precoding matrix prepared for period N with reference to equations (82) to (85) is given by It expresses.
- Equation (231) the precoding matrix of Equation (231) can be expressed by the following equation.
- ⁇ condition 19> or ⁇ condition 20> is given in order to arrange the reception poor points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane.
- ⁇ Condition 19> means that the phase difference is 2 ⁇ / N radians.
- ⁇ Condition 20> means that the phase difference is ⁇ 2 ⁇ / N radians.
- FIG. 44A shows the arrangement in FIG. 44A
- the period N is an even number, considering that the above-described phase at the reception poor point for s1 and the above-mentioned phase at the reception poor point for s2 always have the same value, the period N is an odd number.
- the period N is a small value, for example, N ⁇ 16 or less, the minimum distance of reception poor points in the complex plane can be secured to some extent because the number of reception bad points is small. Therefore, when N ⁇ 16, there is a possibility that the reception quality of data can be ensured even if the number is even.
- N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment are not necessarily limited to this.
- F [1], F [2],..., F [N-2], F [N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- ⁇ condition # 17> and ⁇ condition # 18> can be replaced with the following conditions. (Consider the period as N.)
- Embodiment 10 (Embodiment 10)
- X is 0,1,2, ..., N-2, N-1 and y is 0,1,2, ..., N-2, N-1 (x and y are 0 or more and N) Integer less than or equal to ⁇ 1), and x ⁇ y.)
- Embodiment 10 (Embodiment 10)
- the precoding matrix prepared for the period 2N is expressed by the following equation.
- ⁇ condition # 24> or ⁇ condition # 25> is set in order to arrange the reception inferior points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane. give.
- ⁇ Condition 24> means that the phase difference is 2 ⁇ / N radians.
- ⁇ Condition 25> means that the phase difference is ⁇ 2 ⁇ / N radians.
- N is an odd number
- N is a small value, for example, N ⁇ 16 or less
- the minimum distance of reception poor points in the complex plane can be ensured to some extent because the number of reception bad points is small. Therefore, when N ⁇ 16, there is a possibility that the reception quality of data can be ensured even if the number is even.
- the precoding matrices F [0] to F [2N-1] are generated based on the equations (234) and (235) (the precoding matrices F [0] to F [2N-1]) Can be used in any order for period 2N.) For example, precoding is performed using F [0] when the symbol number is 2Ni, precoding is performed using F [1] when the symbol number is 2Ni + 1, and F is performed when the symbol number is 2N ⁇ i + h.
- X is N, N + 1, N + 2,..., 2N-2,2N-1 (x is an integer not less than N and not more than 2N-1), and y is N, N + 1, N + 2 ,..., 2N-2, 2N-1 (y is an integer not less than N and not more than 2N-1), and x ⁇ y.
- the configuration method of 2N different precoding matrices for the precoding hopping method of time period 2N has been described.
- F [0], F [1], F [2], ..., F [2N-2], F [2N-1] are prepared as 2N different precoding matrices.
- the present invention is not necessarily limited to this, and 2N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment , F [1], F [2],..., F [2N-2], F [2N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- the precoding matrix prepared for period 2N is expressed by the following equation.
- ⁇ > 0 and assume a fixed value (regardless of i). (It is assumed that ⁇ in equation (236) and ⁇ in equation (238) have the same value.)
- ⁇ condition # 31> or ⁇ condition # 32> is set in order to arrange the reception poor points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane.
- ⁇ Condition 31> means that the phase difference is 2 ⁇ / N radians.
- X is N, N + 1, N + 2,..., 2N-2,2N-1 (x is an integer not less than N and not more than 2N-1), and y is N, N + 1, N + 2 ,..., 2N-2, 2N-1 (y is an integer not less than N and not more than 2N-1), and x ⁇ y.
- the configuration method of 2N different precoding matrices for the precoding hopping method of time period 2N has been described.
- F [0], F [1], F [2], ..., F [2N-2], F [2N-1] are prepared as 2N different precoding matrices.
- the present invention is not necessarily limited to this, and 2N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment , F [1], F [2],..., F [2N-2], F [2N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- ⁇ condition # 37> or ⁇ condition # 38> is set in order to arrange the reception poor points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane.
- ⁇ Condition 37> means that the phase difference is 2 ⁇ / N radians.
- ⁇ Condition 38> means that the phase difference is ⁇ 2 ⁇ / N radians.
- ⁇ radians, ⁇ > 0, and ⁇ ⁇ 1 the distance between the reception inferior points of s1 in the complex plane is increased, and reception of s2 is performed. Since the distance between the bad points can be increased, good data reception quality can be obtained.
- ⁇ Condition # 37> and ⁇ Condition # 38> are not necessarily required conditions.
- the configuration method of N different precoding matrices for the precoding hopping method of time period N has been described.
- F [0], F [1], F [2],..., F [N-2], F [N-1] are prepared as N different precoding matrices.
- F [N-2], F [N-1] are described in this order.
- the present invention is not limited to this, and N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment are not necessarily limited to this.
- F [1], F [2],..., F [N-2], F [N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- ⁇ condition # 35> ⁇ condition # 36> can be replaced with the following conditions. (Consider the period as N.)
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- the precoding matrix is generated in this way, a switching method of a precoding matrix having a large period can be realized, and the position of the reception poor point can be easily changed, which improves the reception quality of data. May lead to Note that the formula (242) of the precoding matrix having a period of 2 ⁇ N ⁇ M may be changed to the following formula.
- the equation (243) of the precoding matrix having a period of 2 ⁇ N ⁇ M may be any one of the equations (245) to (247).
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- ⁇ condition # 39> and ⁇ condition # 40> may be satisfied.
- mapping units 306A and 306B switch the modulation scheme in the transmission apparatus of FIGS.
- the relationship between the modulation multi-level number of the modulation scheme (number of modulation multi-level: the number of signal points of the modulation scheme on the IQ plane) and the precoding matrix will be described.
- the advantage of the method of switching the precoding matrix regularly is that a good data reception quality can be obtained in the LOS environment as described in the sixth embodiment.
- APP based on computation or Max-log APP
- the effect is great.
- the ML operation greatly affects the circuit scale (computation scale) with the modulation multi-level number of the modulation method. For example, when two signals after precoding are transmitted from two antennas and two modulation signals (signals based on the modulation method before precoding) both use the same modulation method, the modulation method Is QPSK, the number of candidate signal points (received signal points 1101 in FIG.
- ML operation may be used for 256QAM.
- SNR signal-to-noise powerratio
- the receiving device uses linear operations such as MMSE and ZF, as a precoding matrix
- MMSE and ZF linear operations
- either a unitary matrix or a non-unitary matrix may be used as a precoding matrix.
- two signals after precoding are transmitted from two antennas, and the two modulation signals (signals based on the modulation scheme before precoding) are both the same modulation.
- the precoding matrix when the method of switching the precoding matrix regularly is used. If a unitary matrix is used and the unitary matrix is larger than 64 values (or larger than 256 values), if the unitary matrix is used, the circuit scale of the receiving apparatus in any modulation system supported by the communication system. There is a high possibility that it is possible to obtain the effect of obtaining good data reception quality while reducing the signal size.
- the unitary matrix even when the modulation level of the modulation scheme is 64 values or less (or 256 values or less). In consideration of this, if multiple modulation schemes with a modulation multi-level number of 64 or less (or 256 or less) are supported, multiple supported modulation schemes of 64 or less are supported. It is important that there is a case where a non-unitary matrix is used as a precoding matrix when a method of regularly switching the precoding matrix is used in any of the modulation methods.
- N modulation signals (signals based on the modulation method before precoding) all use the same modulation method
- a threshold value ⁇ N is provided for the modulation multi-level number of the modulation method
- the modulation method If multiple modulation schemes with a modulation multi-level number of ⁇ N or less are supported, a method of switching the precoding matrix regularly with any one of the supported modulation schemes of ⁇ N or less is supported.
- a non-unitary matrix is used as the precoding matrix, and in the case of a modulation scheme in which the modulation level of the modulation scheme is larger than ⁇ N
- a modulation scheme in which the modulation level of the modulation scheme is larger than ⁇ N In any modulation system supported by the system, there is a possibility that the effect of obtaining good data reception quality while reducing the circuit scale of the receiving apparatus can be obtained in any modulation system. Get higher.
- the modulation multi-level number of the modulation scheme is equal to or less than ⁇ N
- a non-unitary matrix may always be used as a precoding matrix when a scheme that regularly switches the precoding matrix is used.
- the modulation scheme of N modulation signals transmitted simultaneously is described as being the same modulation scheme. However, in the following, two or more modulation schemes are used in N modulation signals transmitted simultaneously. The case where it exists is demonstrated.
- the threshold of relative 2 a1 + a2 2 ⁇ provided, 2 a1 + a2 ⁇ 2 ⁇
- the present invention is not limited to this.
- 2 a1 + a2 + ⁇ + ai + ⁇ + threshold of 2 beta to aN Provided
- FIG. 47 shows a time-frequency of a transmission signal transmitted by a broadcast station (base station) in a system that regularly switches a precoding matrix using a multicarrier transmission method such as OFDM in this embodiment.
- An example of a frame configuration on the shaft is shown. (The frame configuration is from time $ 1 to time $ T.)
- FIG. 47A shows the frame configuration on the time-frequency axis of the stream s1 described in Embodiment 1 and the like, and FIG. The frame configuration on the time-frequency axis of the stream s2 described in the first embodiment is shown.
- the symbols of the same (sub) carrier in the stream s1 and the stream s2 are transmitted at the same time and the same frequency using a plurality of antennas.
- the (sub) carrier used when OFDM is used is a carrier group #A composed of (sub) carrier a to (sub) carrier a + Na, and (sub) carrier b.
- Carrier group #B composed of (sub) carrier b + Nb
- carrier group #C composed of (sub) carrier c to (sub) carrier c + Nc, composed of (sub) carrier d to (sub) carrier d + Nd It shall be divided by carrier group #D,.
- Each subcarrier group supports a plurality of transmission methods. Here, by supporting a plurality of transmission methods, it is possible to effectively utilize the advantages of each transmission method. For example, in FIGS.
- the carrier group #A uses a spatial multiplexing MIMO transmission scheme or a MIMO transmission scheme with a fixed precoding matrix, and the carrier group #B is regularly precoded. It is assumed that a MIMO transmission method for switching a matrix is used, carrier group #C transmits only stream s1, and carrier group #D transmits using a space-time block code.
- FIG. 48 shows a time-frequency of a transmission signal transmitted by a broadcast station (base station) in a system that regularly switches a precoding matrix using a multicarrier transmission method such as OFDM in this embodiment. 48 shows an example of a frame configuration on the axis, and shows a frame configuration from time $ X to time $ X + T ′, which is different from FIG. In FIG.
- (sub) carriers used when OFDM is used are a carrier group #A composed of (sub) carrier a to (sub) carrier a + Na, and (sub) carrier b.
- Carrier group #B composed of (sub) carrier b + Nb
- carrier group #C composed of (sub) carrier c to (sub) carrier c + Nc, composed of (sub) carrier d to (sub) carrier d + Nd
- carrier group #D It shall be divided by carrier group #D,. 48 differs from FIG. 47 in that there are carrier groups in which the communication method used in FIG. 47 differs from the communication method used in FIG. In FIG.
- carrier group #A is transmitted using a space-time block code
- carrier group #B is assumed to use a MIMO transmission scheme that regularly switches a precoding matrix.
- the carrier group #C uses a MIMO transmission system that regularly switches the precoding matrix
- the carrier group #D transmits only the stream s1.
- FIG. 49 shows a signal processing method when a spatial multiplexing MIMO transmission scheme or a MIMO transmission scheme with a fixed precoding matrix is used, and the same numbers as those in FIG. 6 are given.
- the weighting synthesis unit 600 which is a baseband signal according to a certain modulation method, receives the stream s1 (t) (307A), the stream s2 (t) (307B), and the information 315 regarding the weighting method as input, The modulated signal z1 (t) (309A) and the weighted modulated signal z2 (t) (309B) are output.
- the signal processing of the method # 1 in FIG. 49 is performed. That is, the following processing is performed.
- Expression (250) may be expressed as Expression (251) from the viewpoint of transmission power.
- the information 315 regarding the weighting method indicates a MIMO transmission method in which the precoding matrix is fixed, for example, signal processing of method # 2 in FIG. 49 is performed. That is, the following processing is performed.
- FIG. 50 shows the structure of a modulation signal when a space-time block code is used.
- the space-time block encoding unit (5002) in FIG. 50 receives a baseband signal based on a certain modulation signal.
- the space-time block encoding unit (5002) receives the symbols s1, s2,. Then, as shown in FIG.
- FIG. 52 illustrates an example of a configuration of a transmission device of a broadcast station (base station) in the present embodiment.
- the transmission method determination unit (5205) determines the number of carriers, the modulation method, the error correction method, the coding rate of the error correction code, the transmission method, and the like of each carrier group, and outputs the control signal (5206).
- Modulation signal generation unit # 1 (5201_1) receives information (5200_1) and control signal (5206) as input, and modulates carrier group #A in FIGS. 47 and 48 based on the communication method information of control signal (5206).
- the signal z1 (5202_1) and the modulation signal z2 (5203_1) are output.
- modulation signal generation section # 2 receives information (5200_2) and control signal (5206) as input, and based on the communication method information of control signal (5206), carrier group # in FIG. 47 and FIG. B modulation signal z1 (5202_2) and modulation signal z2 (5203_2) are output.
- modulation signal generation section # 3 receives information (5200_3) and control signal (5206) as input, and based on the communication method information of control signal (5206), carrier group # in FIG. 47 and FIG.
- the C modulation signal z1 (5202_3) and the modulation signal z2 (5203_3) are output.
- modulation signal generation section # 4 receives information (5200_4) and control signal (5206) as input, and based on the communication method information of control signal (5206), carrier group # in FIG. 47 and FIG. D modulation signal z1 (5202_4) and modulation signal z2 (5203_4) are output.
- modulation signal generation unit # 5 receives the information (5200_M) and the control signal (5206), and based on the communication method information of the control signal (5206), the modulation signal z1 of a certain carrier group.
- 5202_M) and the modulation signal z2 (5203_M) are output.
- the OFDM-related processing unit (5207_1) includes a modulation signal z1 (5202_1) of carrier group #A, a modulation signal z1 (5202_2) of carrier group #B, a modulation signal z1 (5202_3) of carrier group #C, and a carrier group #D.
- Modulation signal z1 (5202_4),..., And a modulation signal z1 (5202_M) of a certain carrier group and a control signal (5206) are input, and processing such as rearrangement, inverse Fourier transform, frequency conversion, and amplification is performed.
- the transmission signal (5208_1) is output, and the transmission signal (5208_1) is output as a radio wave from the antenna (5209_1).
- the OFDM system-related processing unit (5207_2) includes a modulation signal z1 (5203_1) of carrier group #A, a modulation signal z2 (5203_2) of carrier group #B, a modulation signal z2 (5203_3) of carrier group #C, and a carrier.
- the modulation signal z2 (5203_M) of a certain carrier group, and the control signal (5206) are input, and rearrangement, inverse Fourier transform, frequency conversion, amplification, etc. Processing is performed and a transmission signal (5208_2) is output, and the transmission signal (5208_2) is output as a radio wave from the antenna (5209_2).
- FIG. 53 shows an example of the configuration of the modulation signal generators # 1 to #M in FIG.
- the error correction encoding unit (5302) receives the information (5300) and the control signal (5301) as input, and sets the error correction encoding method and the error correction encoding rate according to the control signal (5301). Then, error correction encoding is performed, and data (5303) after error correction encoding is output.
- (By setting the error correction coding method and the error correction coding rate for example, when using LDPC code, turbo code, convolutional code, etc., depending on the coding rate, puncturing is performed to realize the coding rate.
- the interleaving unit (5304) receives the data (5303) after error correction coding and the control signal (5301) as input, and the data after error correction coding (5303) according to the information of the interleaving method included in the control signal (5301). ) And rearranged data (5305) is output.
- the mapping unit (5306_1) receives the interleaved data (5305) and the control signal (5301) as input, performs mapping processing according to the modulation scheme information included in the control signal (5301), and generates the baseband signal (5307_1). Output.
- mapping section (5306_2) receives interleaved data (5305) and control signal (5301) as input, performs mapping processing according to the modulation scheme information included in control signal (5301), and performs baseband signal ( 5307_2) is output.
- the signal processing unit (5308) receives the baseband signal (5307_1), the baseband signal (5307_2), and the control signal (5301) as inputs, and a transmission method (here, for example, spatial multiplexing MIMO) included in the control signal (5301). Signal processing based on information of a transmission method, a MIMO method using a fixed precoding matrix, a MIMO method that regularly switches the precoding matrix, a space-time block coding, and a transmission method that transmits only the stream s1) The signal z1 (5309_1) after processing and z2 (5309_2) after signal processing are output.
- a transmission method here, for example, spatial multiplexing MIMO
- the signal processing unit (5308) may not output z2 (5309_2) after the signal processing.
- FIG. 53 shows the configuration in the case where there is one error correction encoding unit.
- the configuration is not limited to this.
- a plurality of encoders may be provided. .
- FIG. 54 shows an example of the configuration of the OFDM scheme-related processing units (5207_1 and 5207_2) in FIG. 52, and the same reference numerals are given to those that operate in the same manner as in FIG.
- Rearranger (5402A) modulates modulated signal z1 (5400_1) of carrier group #A, modulated signal z1 (5400_2) of carrier group #B, modulated signal z1 (5400_3) of carrier group #C, and modulated of carrier group #D.
- the modulation signal z1 (5400_M) of a certain carrier group and the control signal (5403) are input, rearrangement is performed, and rearranged signals 1405A and 1405B are output. 47, FIG. 48, and FIG.
- the carrier group allocation is described as an example of the configuration of aggregated subcarriers. However, the present invention is not limited to this. You may comprise a carrier group. 47, FIG. 48, and FIG. 51, the number of carriers in the carrier group is described as an example that does not change in time, but is not limited thereto. This point will be described later separately.
- FIG. 55 shows an example of details of the frame configuration on the time-frequency axis in the method of setting the transmission method for each carrier group as shown in FIG. 47, FIG. 48, and FIG.
- control information symbols are indicated by 5500, individual control information symbols by 5501, data symbols by 5502, and pilot symbols by 5503.
- FIG. 55A shows the frame configuration of the stream s1 on the time-frequency axis
- FIG. 55B shows the frame configuration of the stream s2 on the time-frequency axis.
- the control information symbol is a symbol for transmitting control information common to the carrier group, and includes a symbol for the transceiver to perform frequency and time synchronization, information on (sub) carrier allocation, and the like. It is assumed that the control control symbol is transmitted only from stream s1 at time $ 1.
- the individual control information symbol is a symbol for transmitting control information for each subcarrier group, and the data symbol transmission scheme, modulation scheme, error correction coding scheme, error correction coding rate, and error correction code. Block size information, pilot symbol insertion method information, pilot symbol transmission power information, and the like. It is assumed that the individual control information symbol is transmitted only from the stream s1 at time $ 1.
- the pilot symbol is used for the receiver to estimate the channel estimation, that is, the fluctuation corresponding to h 11 (t), h 12 (t), h 21 (t), and h 22 (t) in Equation (36). Symbol.
- the pilot symbols use, for example, the PSK transmission method and are configured to have a known pattern in the transceiver.
- the receiving apparatus may use the pilot symbols for frequency offset estimation, phase distortion estimation, and time synchronization.
- FIG. 56 shows an example of the configuration of the receiving apparatus for receiving the modulated signal transmitted by the transmitting apparatus in FIG.
- an OFDM scheme-related processing unit (5600_X) receives a received signal 702_X, performs predetermined processing, and outputs a signal 704_X after signal processing.
- the OFDM scheme-related processing unit (5600_Y) receives the received signal 702_Y, performs predetermined processing, and outputs a signal 704_Y after signal processing.
- Control information decoding section 709 in FIG. 56 receives signal processed signal 704_X and signal processed signal 704_Y as input, extracts control information symbols and individual control information symbols in FIG. 55, and transmits the control information using these symbols. And a control signal 710 containing this information is output.
- the channel fluctuation estimation unit 705_1 of the modulated signal z1 receives the signal 704_X after signal processing and the control signal 710 as input, performs channel estimation in a carrier group (desired carrier group) required by this receiving apparatus, and performs channel estimation The signal 706_1 is output.
- channel fluctuation estimation section 705_2 of modulated signal z2 receives signal processed signal 704_X and control signal 710 as input, and performs channel estimation in a carrier group (desired carrier group) required by this receiving apparatus.
- the channel estimation signal 706_2 is output.
- channel fluctuation estimation section 705_1 of modulated signal z1 receives signal processed signal 704_Y and control signal 710 as input, and performs channel estimation in a carrier group (desired carrier group) required by this receiving apparatus.
- the channel estimation signal 708_1 is output.
- channel fluctuation estimation section 705_2 of modulated signal z2 receives signal processed signal 704_Y and control signal 710 as input, and performs channel estimation in a carrier group (desired carrier group) required by this receiving apparatus.
- the channel estimation signal 708_2 is output.
- the signal processing unit 711 receives the signals 706_1, 706_2, 708_1, 708_2, 704_X, 704_Y and the control signal 710, and transmits the data symbols transmitted in the desired carrier group included in the control signal 710. Based on information such as the system, modulation system, error correction coding system, coding rate of error correction coding, block size of error correction code, etc., demodulation and decoding are performed, and received data 712 is output.
- FIG. 57 shows the configuration of the OFDM system-related processing units (5600_X, 5600_Y) in FIG. 56.
- the frequency conversion unit (5701) receives the received signal (5700) as an input, performs frequency conversion, and performs frequency conversion.
- the signal (5702) is output.
- the Fourier transform unit (5703) receives the signal (5702) after frequency conversion, performs Fourier transform, and outputs a signal (5704) after Fourier transform.
- a “spatial multiplexing MIMO transmission scheme, a MIMO scheme using a fixed precoding matrix, a MIMO scheme that regularly switches a precoding matrix, a space-time block Although the encoding method and the transmission method for transmitting only the stream s1 have been described, the present invention is not limited to this. At this time, the method of FIG.
- the MIMO scheme using a typical precoding matrix is not limited to scheme # 2 in FIG. 49, but may be composed of a fixed precoding matrix. Further, in the present embodiment, the case where the number of antennas of the transmission apparatus is two has been described. However, the present invention is not limited to this. If the transmission method can be selected from the MIMO method using a precoding matrix, the MIMO method that regularly switches the precoding matrix, the space-time block coding, and the transmission method that transmits only the stream s1, the same effect can be obtained. Obtainable.
- FIG. 58 shows a carrier group allocation method different from that in FIGS. 47, 48, and 51.
- 47, FIG. 48, FIG. 51, and FIG. 55 illustrate an example in which the allocation of carrier groups is configured with aggregated subcarriers, but in FIG. 58, carriers in the carrier groups are discretely arranged. It is a feature.
- FIG. 58 shows an example of a frame configuration on the time-frequency axis that is different from FIGS. 47, 48, 51, and 55.
- carrier 1 to carrier H, time $ 1 to time $ K The same structure as that of FIG. 55 is denoted by the same reference numeral.
- FIG. 58 shows a carrier group allocation method different from that in FIGS. 47, 48, and 51.
- 47, FIG. 48, FIG. 51, and FIG. 55 illustrate an example in which the allocation of carrier groups is configured with aggregated subcarriers, but in FIG. 58, carriers in the carrier groups are discretely arranged. It is a feature.
- FIG. 58 shows
- a symbol described as “A” is a symbol of carrier group A
- a symbol described as “B” is a symbol of carrier group B
- the symbol is a symbol of the carrier group C
- a symbol described as “D” is a symbol of the carrier group D.
- the carrier groups can be similarly implemented even if they are arranged discretely in the (sub) carrier direction, and it is not always necessary to use the same carrier in the time axis direction. By performing such an arrangement, it is possible to obtain an effect that time and frequency diversity gain can be obtained.
- control information symbols and the unique control information symbols are arranged at the same time for each carrier group, but may be arranged at different times. Further, the number of (sub) carriers used by the carrier group may be changed with time. (Embodiment 16) In the present embodiment, as in Embodiment 10, a method for regularly switching a precoding matrix using a unitary matrix will be described in the case where N is an odd number.
- the precoding matrix prepared for period 2N is expressed by the following equation.
- ⁇ condition # 49> or ⁇ condition # 50> is set in order to arrange the reception inferior points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane. give.
- ⁇ Condition 49> means that the phase difference is 2 ⁇ / N radians.
- ⁇ Condition 50> means that the phase difference is ⁇ 2 ⁇ / N radians.
- N when considered in the same manner as in the ninth embodiment, when N is an odd number, the distance between reception poor points in the complex plane is larger than when N is an even number. Is likely to grow.
- N when N is a small value, for example, N ⁇ 16 or less, the minimum distance of reception poor points in the complex plane can be ensured to some extent because the number of reception bad points is small. Therefore, when N ⁇ 16, there is a possibility that the reception quality of data can be ensured even if the number is even.
- the precoding matrices F [0] to F [2N-1] are generated based on the equations (253) and (254) (the precoding matrices F [0] to F [2N-1]) Can be used in any order for period 2N.) For example, precoding is performed using F [0] when the symbol number is 2Ni, precoding is performed using F [1] when the symbol number is 2Ni + 1, and F is performed when the symbol number is 2N ⁇ i + h.
- X is N, N + 1, N + 2,..., 2N-2,2N-1 (x is an integer not less than N and not more than 2N-1), and y is N, N + 1, N + 2 ,..., 2N-2, 2N-1 (y is an integer not less than N and not more than 2N-1), and x ⁇ y.
- the configuration method of 2N different precoding matrices for the precoding hopping method of time period 2N has been described.
- F [0], F [1], F [2], ..., F [2N-2], F [2N-1] are prepared as 2N different precoding matrices.
- the present invention is not necessarily limited to this, and 2N different precoding matrices F [0] generated in the present embodiment , F [1], F [2],..., F [2N-2], F [2N-1] can be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- the weighting synthesis unit 600 receives the baseband signals 307A (s1 (t)) and 307B (s2 (t)) in FIG. 3 and the information 315 related to the weighting information, and performs a weighting method according to the information 315 related to the weighting information. Then, the signals 309A (z1 (t)) and 309B (z2 (t)) after the weighted synthesis in FIG. 3 are output.
- z1 (t) and z2 (t) are expressed as follows.
- symbol number 8i (i is an integer greater than or equal to 0):
- k 7.
- the symbol number is described, but the symbol number may be considered as time (time).
- z1 (8i + 7) and z2 (8i + 7) at time 8i + 7 are signals at the same time, and z1 (8i + 7) and z2 (8i + 7) Are transmitted by the transmitter using the same (common) frequency.
- the signal at time T is s1 (T), s2 (T), z1 (T), z2 (T), from some precoding matrix and s1 (T) and s2 (T), z1 (T) and z2 (T) is obtained, and z1 (T) and z2 (T) are transmitted by the transmission device using the same (common) frequency (at the same time (time)).
- signals corresponding to (sub) carrier L and s1, s2, z1, and z2 at time T are s1 (T, L), s2 (T, L), and z1.
- each element in the second row of the matrix on the right side of Expression (190) is set to e jX Is used as a precoding matrix (see equation (226)) so that the reception poor point has a rotated reception bad point with respect to FIG. 42 (a) (see FIG. 42 (b)). .
- the poor reception points in FIGS. 42A and 42B do not overlap. In this way, even if e jX is multiplied, the bad reception points should not be overlapped.
- the precoding matrices F [0] to F [15] are expressed by the following equations.
- precoding matrix of period N is expressed by the following equation with reference to equations (82) to (85).
- N 0, 1, 2,..., N-2, N-1 (i is an integer of 0 or more and N-1 or less).
- a precoding matrix having a period N ⁇ M based on the equation (265) is expressed by the following equation.
- the precoding matrix of F [0] to F [N ⁇ M-1] is generated (the precoding matrix of F [0] to F [N ⁇ M-1] has a period of N ⁇ M You can use them in any order.) For example, when symbol number N ⁇ M ⁇ i, precoding is performed using F [0], and when symbol number N ⁇ M ⁇ i + 1 is performed, precoding is performed using F [1],...
- the precoding matrix is generated in this way, a switching method of a precoding matrix having a large period can be realized, and the position of the reception poor point can be easily changed, which improves the reception quality of data. May lead to
- the precoding matrix of the cycle N ⁇ M is expressed by the equation (266), as described above, the precoding matrix of the cycle N ⁇ M may be expressed by the following equation.
- This scheme has a characteristic configuration when ⁇ / 2 radians ⁇
- ⁇ ⁇ radians.
- Embodiment 18 In the present embodiment, a method for regularly switching a precoding matrix using a unitary matrix based on Embodiment 9 will be described. In the method of switching the precoding matrix regularly with period N as described in the eighth embodiment, the precoding matrix prepared for period N with reference to equations (82) to (85) is given by It expresses.
- the distance between the reception poor points has been described. However, in order to increase the distance between the reception bad points, it is important that the period N is an odd number of 3 or more. This point will be described below.
- ⁇ condition 55> or ⁇ condition 56> is given in order to arrange the reception inferior points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane.
- FIG. 43 (a) shows the arrangement in FIG. 43
- FIG. 44A shows the arrangement in FIG. 44A
- the period N is an even number, considering that the above-described phase at the reception poor point for s1 and the above-mentioned phase at the reception poor point for s2 always have the same value, the period N is an odd number.
- the period N is a small value, for example, N ⁇ 16 or less, the minimum distance of reception poor points in the complex plane can be secured to some extent because the number of reception bad points is small. Therefore, when N ⁇ 16, there is a possibility that the reception quality of data can be ensured even if the number is even.
- FIG. 94 shows an example of 16QAM signal point arrangement in the in-phase I-quadrature Q plane.
- the coordinates in the in-phase I-orthogonal Q plane are ( ⁇ 3 ⁇ g, 3 ⁇ g), and signal points other than the signal point 9400 are also transmitted.
- the relationship between bits and signal points and the coordinates of the signal points in the in-phase I-quadrature Q plane can be read from FIG.
- FIG. 95 shows an example of QPSK signal point arrangement in the in-phase I-quadrature Q plane.
- the coordinates in the in-phase I-orthogonal Q plane are ( ⁇ 1 ⁇ h, 1 ⁇ h), and the relationship between the bit and signal point to be transmitted for signal points other than the signal point 9500, and
- the coordinates of the signal points in the in-phase I-orthogonal Q plane can be read from FIG.
- ⁇ is
- the signal point arrangement on the IQ plane of 16QAM is as shown in FIG. 94
- the signal point arrangement on the IQ plane of QPSK is as shown in FIG. And g in FIG.
- the set value of ⁇ the set value described above is one effective value, but is not limited to this.
- i in the matrix F [i] ⁇ may be set for each value.
- N different precoding matrices F [0], F [1], generated in the present embodiment, F [2],..., F [N-2], F [N-1] can also be applied to a multicarrier transmission scheme such as an OFDM transmission scheme.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- ⁇ condition # 55> and ⁇ condition # 56> can be replaced with the following conditions. (Consider the period as N.)
- Embodiment 19 a method for regularly switching a precoding matrix using a unitary matrix based on Embodiment 10 will be described.
- the precoding matrix prepared for the period 2N is expressed by the following equation.
- ⁇ condition # 60> or ⁇ condition # 61> is set in order to arrange the reception poor points so as to have a uniform distribution with respect to the phase on the complex plane. give.
- N is a small value, for example, N ⁇ 16 or less
- N ⁇ 16 the minimum distance of reception poor points in the complex plane can be ensured to some extent because the number of reception bad points is small. Therefore, when N ⁇ 16, there is a possibility that the reception quality of data can be ensured even if the number is even.
- the precoding matrices F [0] to F [2N-1] are generated based on the equations (279) and (280) (the precoding matrices F [0] to F [2N-1]) Can be used in any order for period 2N.) For example, precoding is performed using F [0] when the symbol number is 2Ni, precoding is performed using F [1] when the symbol number is 2Ni + 1, and F is performed when the symbol number is 2N ⁇ i + h.
- the signal point arrangement on the IQ plane of 16QAM is as shown in FIG. 60, and the signal point arrangement on the IQ plane of QPSK is as shown in FIG. Then, if g in FIG. 60 is an expression (272), h in FIG. 94 is an expression (273).
- the distance between the reception inferior points of s1 in the complex plane is increased, and between s2 Since the distance between the poor reception points can be increased, good data reception quality can be obtained.
- ⁇ is a fixed value
- ⁇ is a fixed value
- the fixed value of ⁇ in equation (279) and equation (280) The fixed ⁇ value at may be a different value.
- a method of setting the fixed ⁇ value in Equation (279) and the fixed ⁇ value in Equation (280) may be used.
- the set value of ⁇ the set value described above is one effective value, but is not limited to this. For example, as described in the seventeenth embodiment, i in the matrix F [i] ⁇ may be set for each value.
- the precoding weight can be changed by arranging symbols on the frequency axis and the frequency-time axis.
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- the precoding matrix is generated in this way, a switching method of a precoding matrix having a large period can be realized, and the position of the reception poor point can be easily changed, which improves the reception quality of data. May lead to Note that the formula (313) of the precoding matrix having a period of 2 ⁇ N ⁇ M may be changed to the following formula.
- the equation (314) of the precoding matrix having a period of 2 ⁇ N ⁇ M may be any one of the equations (316) to (318).
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- k 0, 1,..., M-2, M-1 (k is an integer from 0 to M-1).
- ⁇ condition # 39> and ⁇ condition # 40> may be satisfied.
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Abstract
Description
本発明は、特にマルチアンテナを用いた通信を行うプリコーディング方法、プリコーディング装置、送信方法、送信装置、受信方法および受信装置に関する。
ところで、無線通信における実伝搬環境のモデルとして、レイリーフェージング環境で代表されるNLOS(non-line of sight)環境、ライスフェージング環境で代表されるLOS(line of sight)環境が存在する。送信装置においてシングルの変調信号を送信し、受信装置において複数のアンテナで受信した信号に対して最大比合成を行い、最大比合成後の信号に対して復調、及び復号を行う場合、LOS環境、特に、散乱波の受信電力に対する直接派の受信電力の大きさを示すライスファクタが大きい環境では、良好な受信品質を得ることができる。しかし、例えば、空間多重MIMO伝送方式では、ライスファクタが大きくなると受信品質が劣化するという問題が発生する。(非特許文献3参照)
図29の(A)(B)は、レイリ-フェージング環境、及びライスファクタK=3、10、16dBのライスフェージング環境において、LDPC(low-density parity-check)符号化されたデータを2×2(2アンテナ送信、2アンテナ受信)空間多重MIMO伝送した場合のBER(Bit Error Rate)特性(縦軸:BER、横軸:SNR(signal-to-noise power ratio))のシミュレーション結果の一例を示している。図29の(A)は、反復検波を行わないMax-log-APP(非特許文献1、非特許文献2参照)(APP:a posterior probability)のBER特性、図29の(B)は、反復検波を行ったMax-log-APP(非特許文献1、非特許文献2参照)(反復回数5回)のBER特性を示している。図29(A)(B)からわかるように、反復検波を行う、または行わないに関係なく、空間多重MIMOシステムでは、ライスファクタが大きくなると受信品質が劣化することが確認できる。このことから、「空間多重MIMOシステムでは、伝搬環境が安定的になると受信品質が劣化する」という従来のシングルの変調信号を送信するシステムにはない、空間多重MIMOシステム固有の課題をもつことがわかる。
非特許文献8では、通信相手からのフィードバック情報からプリコーディングに用いるコードブック(プリコーディング行列)を選択する方法について述べられているが、上記のように、放送やマルチキャスト通信のように、通信相手からのフィードバック情報が得られない状況において、プリコーディングを行う方法については全く記載されていない。
(実施の形態1)
本実施の形態の送信方法、送信装置、受信方法、受信装置について詳しく説明する。
本説明を行う前に、従来システムである空間多重MIMO伝送システムにおける、送信方法、復号方法の概要について説明する。
NtxNr空間多重MIMOシステムの構成を図1に示す。情報ベクトルzは、符号化およびインタリーブが施される。そして、インタリーブの出力として、符号化後ビットのベクトルu=(u1,…,uNt)が得られる。ただし、ui=(ui1,…,uiM)とする(M:シンボル当たりの送信ビット数)。送信ベクトルs=(s1,…,sNt)Tとすると送信アンテナ#iから送信信号si=map(ui)とあらわし、送信エネルギーを正規化するとE{|si|2}=Es/Ntとあらわされる(Es:チャネル当たりの総エネルギー)。そして、受信ベクトルをy=(y1,…,yNr)Tとすると、式(1)のようにあらわされる。
ここでは、NtxNr空間多重MIMOシステムにおけるMIMO信号の反復検波について述べる。
umnの対数尤度比を式(6)のように定義する。
<システムモデル>
図28に、以降の説明につながるシステムの基本構成を示す。ここでは、2×2空間多重MIMOシステムとし、ストリームA,Bではそれぞれにouterエンコーダがあり、2つのouterエンコーダは同一のLDPC符号のエンコーダとする(ここではouterエンコーダとしてLDPC符号のエンコーダを用いる構成を例に挙げて説明するが、outerエンコーダが用いる誤り訂正符号はLDPC符号に限ったものではなく、ターボ符号、畳み込み符号、LDPC畳み込み符号等の他の誤り訂正符号を用いても同様に実施することができる。また、outerエンコーダは、送信アンテナごとに有する構成としているがこれに限ったものではなく、送信アンテナが複数であっても、outerエンコーダは一つであってもよく、また、送信アンテナ数より多くのouterエンコーダを有していてもよい。)。そして、ストリームA,Bではそれぞれにインタリーバ(πa,πb)がある。ここでは、変調方式を2h-QAMとする(1シンボルでhビットを送信することになる。)。
受信機では、上述のMIMO信号の反復検波(反復APP(またはMax-log APP)復号)を行うものとする。そして、LDPC符号の復号としては、例えば、sum-product復号を行うものとする。
図2はフレーム構成を示しており、インタリーブ後のシンボルの順番を記載している。このとき、以下の式のように(ia,ja),(ib,jb)をあらわすものとする。
<反復復号>
ここでは、受信機におけるLDPC符号の復号で用いるsum-product復号およびMIMO信号の反復検波のアルゴリズムについて詳しく述べる。
2元MxN行列H={Hmn}を復号対象とするLDPC符号の検査行列とする。集合[1,N]={1,2,・・・,N}の部分集合A(m),B(n)を次式のように定義する。
Step A・1(初期化):Hmn=1を満たす全ての組(m,n)に対して事前値対数比βmn=0とする。ループ変数(反復回数)lsum=1とし、ループ最大回数をlsum,maxと設定する。
Step A・2(行処理):m=1,2,・・・,Mの順にHmn=1を満たす全ての組(m,n)に対して、以下の更新式を用いて外部値対数比αmnを更新する。
Step A・3(列処理):n=1,2,・・・,Nの順にHmn=1を満たす全ての組(m,n)に対して、以下の更新式を用いて外部値対数比βmnを更新する。
以上が、1回のsum-product復号の動作である。その後、MIMO信号の反復検波が行われる。上述のsum-product復号の動作の説明で用いた変数m,n,αmn,βmn,λn,Lnにおいて、ストリームAにおける変数をma,na,αa mana,βa mana,λna,Lna、ストリームBにおける変数をmb,nb,αb mbnb,βb mbnb,λnb,Lnbであらわすものとする。
<MIMO信号の反復検波>
ここでは、MIMO信号の反復検波におけるλnの求め方について詳しく説明する。
Step B・1(初期検波;k=0):初期検波のとき、λ0,na,λ0,nbを以下のように求める。
反復APP復号のとき:
Step B・2(反復検波;反復回数k):反復回数kのときのλk,na,λk,nbは、式(11)(13)-(15)(16)(17)から式(31)-(34)のようにあらわされる。ただし、(X,Y)=(a,b)(b,a)となる。
反復APP復号のとき:
図3は、本実施の形態における送信装置300の構成の一例である。符号化部302Aは、情報(データ)301A、フレーム構成信号313を入力とし、フレーム構成信号313(符号化部302Aがデータの誤り訂正符号化に使用する誤り訂正方式、符号化率、ブロック長等の情報が含まれており、フレーム構成信号313が指定した方式を用いることになる。また、誤り訂正方式は、切り替えても良い。)にしたがい、例えば、畳み込み符号、LDPC符号、ターボ符号等の誤り訂正符号化を行い、符号化後のデータ303Aを出力する。
マッピング部306Aは、インタリーブ後のデータ305A、フレーム構成信号313を入力とし、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM(64 Quadrature Amplitude Modulation)等の変調を施し、ベースバンド信号307Aを出力する。(フレーム構成信号313に基づき、変調方式は、切り替えても良い。)
図24は、QPSK変調におけるベースバンド信号を構成する同相成分Iと直交成分QのIQ平面におけるマッピング方法の一例としている。例えば、図24(A)のように、入力データが「00」の場合、I=1.0、Q=1.0が出力され、以下同様に、入力データが「01」の場合、I=―1.0、Q=1.0が出力され、・・・、が出力される。図24(B)は、図24(A)とは異なるQPSK変調のIQ平面におけるマッピング方法の例であり、図24(B)が図24(A)と異なる点は、図24(A)における信号点が、原点を中心に回転させることで図24(B)の信号点を得ることができる。このようなコンスタレーションの回転方法については、非特許文献9、非特許文献10に示されており、また、非特許文献9、非特許文献10に示されているCyclic Q Delayを適用してもよい。図24とは別の例として、図25に16QAMのときのIQ平面における信号点配置を示しており、図24(A)に相当する例が図25(A)であり、図24(B)に相当する例が図25(B)となる。
マッピング部306Bは、インタリーブ後のデータ305B、フレーム構成信号313を入力とし、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM(64 Quadrature Amplitude Modulation)等の変調を施し、ベースバンド信号307Bを出力する。(フレーム構成信号313に基づき、変調方式は、切り替えても良い。)
重み付け合成情報生成部314は、フレーム構成信号313を入力とし、フレーム構成信号313に基づいた重み付け合成方法に関する情報315を出力する。なお、重み付け合成方法は、規則的に重み付け合成方法が切り替わりことが特徴となる。
重み付け合成部308Bは、ベースバンド信号307A、ベースバンド信号307B、重み付け合成方法に関する情報315を入力とし、重み付け合成方法に関する情報315に基づいて、ベースバンド信号307Aおよびベースバンド信号307Bを重み付け合成し、重み付け合成後の信号309Bを出力する。
なお。重み付け合成の方法の詳細については、後で詳しく説明する。
図4は、図3とは異なる送信装置400の構成例を示している。図4において、図3と異なる部分について説明する。
分配部404は符号化後のデータ403を入力とし、分配し、データ405Aおよびデータ405Bを出力する。なお、図4では、符号化部が一つの場合を記載したが、これに限ったものではなく、符号化部をm(mは1以上の整数)とし、各符号化部で作成された符号化データを分配部が、2系統のデータにわけて出力する場合についても、本発明は同様に実施することができる。
シンボル501_1は、送信装置が送信する変調信号z1(t){ただし、tは時間}のチャネル変動を推定するためのシンボルである。シンボル502_1は変調信号z1(t)が(時間軸における)シンボル番号uに送信するデータシンボル、シンボル503_1は変調信号z1(t)がシンボル番号u+1に送信するデータシンボルである。
送信装置が送信する変調信号z1(t)と変調信号z2(t)、及び、受信装置における受信信号r1(t)、r2(t)の関係について説明する。
シンボル番号4iのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号4i+1のとき:
ところで、非特許文献4において、スロットごとにプリコーディングウェイトを切り替えることが述べられており、非特許文献4では、プリコーディングウェイトをランダムに切り替えることを特徴としている。一方で、本実施の形態では、ある周期を設け規則的にプリコーディングウェイトを切り替えることを特徴としており、また、4つのプリコーディングウェイトで構成される2行2列のプリコーディングウェイト行列において、4つのプリコーディングウェイトの各絶対値が等しく(1/sqrt(2))、この特徴をもつプリコーディングウェイト行列を規則的に切り替えることを特徴としている。
送信装置で送信された変調信号z1におけるチャネル変動推定部705_1は、ベースバンド信号704_Xを入力とし、図5におけるチャネル推定用のリファレンスシンボル501_1を抽出し、式(36)のh11に相当する値を推定し、チャネル推定信号706_1を出力する。
無線部703_Yは、アンテナ701_Yで受信された受信信号702_Yを入力とし、周波数変換、直交復調等の処理を施し、ベースバンド信号704_Yを出力する。
送信装置で送信された変調信号z1におけるチャネル変動推定部707_1は、ベースバンド信号704_Yを入力とし、図5におけるチャネル推定用のリファレンスシンボル501_1を抽出し、式(36)のh21に相当する値を推定し、チャネル推定信号708_1を出力する。
制御情報復号部709は、ベースバンド信号704_Xおよび704_Yを入力とし、図5の送信方法を通知するためのシンボル500_1を検出し、送信装置が通知した送信方法の情報に関する信号710を出力する。
次に、図7の信号処理部711の動作について詳しく説明する。図8は、本実施の形態における信号処理部711の構成の一例を示している。図8は、主にINNER MIMO検波部とsoft-in/soft-outデコーダ、重み付け係数生成部から構成されている。この構成における反復復号の方法については、非特許文献2、非特許文献3で詳細が述べられているが、非特許文献2、非特許文献3に記載されているMIMO伝送方式は空間多重MIMO伝送方式であるが、本実施の形態における伝送方式は、時間とともにプリコーディングウェイトを変更するMIMO伝送方式である点が、非特許文献2、非特許文献3と異なる点である。式(36)における(チャネル)行列をH(t)、図6におけるプリコーディングウェイト行列をW(t)(ただし、tによりプリコーディングウェイト行列は変化する。)、受信ベクトルをR(t)=(r1(t),r2(t))T、ストリームベクトルS(t)=(s1(t),s2(t))Tとすると以下の関係式が成立する。
したがって、図8の重み付け係数生成部819は、送信装置が通知した送信方法の情報に関する信号818(図7の710に相当)を入力とし、重み付け係数の情報に関する信号820を出力する。
図8の信号処理部では、反復復号(反復検波)を行うため図10に示すような処理方法を行う必要がある。初めに、変調信号(ストリーム)s1の1符号語(または、1フレーム)、および、変調信号(ストリーム)s2の1符号語(または、1フレーム)の復号を行う。その結果、soft-in/soft-outデコーダから、変調信号(ストリーム)s1の1符号語(または、1フレーム)、および、変調信号(ストリーム)s2の1符号語(または、1フレーム)の各ビットの対数尤度比(LLR:Log-Likelihood Ratio)が得られる。そして、そのLLRを用いて再度、検波・復号が行われる。この操作が複数回行われる(この操作を反復復号(反復検波)と呼ぶ。)。以降では、1フレームにおける特定の時間のシンボルの対数尤度比(LLR)の作成方法を中心に説明する。
<初期検波の場合>
INNER MIMO検波部803は、ベースバンド信号801X、チャネル推定信号群802X、ベースバンド信号801Y、チャネル推定信号群802Yを入力とする。ここでは、変調信号(ストリーム)s1、変調信号(ストリーム)s2の変調方式が16QAMとして説明する。
INNER MIMO検波部803は、E(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7)を信号804として出力する。
デインタリーバ(807A)は、対数尤度信号806Aを入力とし、インタリーバ(図3のインタリーバ(304A))に対応するデインタリーブを行い、デインタリーブ後の対数尤度信号808Aを出力する。
対数尤度比算出部809Aは、デインタリーブ後の対数尤度信号808Aを入力とし、図3の符号化器302Aで符号化されたビットの対数尤度比(LLR:Log-Likelihood Ratio)を算出し、対数尤度比信号810Aを出力する。
Soft-in/soft-outデコーダ811Aは、対数尤度比信号810Aを入力とし、復号を行い、復号後の対数尤度比812Aを出力する。
<反復復号(反復検波)の場合、反復回数k>
インタリーバ(813A)は、k-1回目のsoft-in/soft-outデコードで得られた復号後の対数尤度比812Aを入力とし、インタリーブを行い、インタリーブ後の対数尤度比814Aを出力する。このとき、インタリーバ(813A)のインタリーブのパターンは、図3のインタリーバ(304A)のインタリーブパターンと同様である。
なお、図8では、反復検波を行う場合の、信号処理部の構成について示したが、反復検波は必ずしも良好な受信品質を得る上で必須の構成ではなく、反復検波のみに必要とする構成部分、インタリーバ813A、813Bを有していない構成でもよい。このとき、INNER MIMO検波部803は、反復的な検波を行わないことになる。
そして、本実施の形態で重要な部分は、H(t)W(t)の演算を行うことである。なお、非特許文献5等に示されているように、QR分解を用いて初期検波、反復検波を行ってもよい。
また、非特許文献11に示されているように、H(t)W(t)に基づき、MMSE(Minimum Mean Square Error)、ZF(Zero Forcing)の線形演算を行い、初期検波を行ってもよい。
図13は、OFDM方式を用いたときの送信装置の構成を示している。図13において、図3と同様に動作するものについては、同一符号を付した。
OFDM方式関連処理部1301Aは、重み付け後の信号309Aを入力とし、OFDM方式関連の処理を施し、送信信号1302Aを出力する。同様に、OFDM方式関連処理部1301Bは、重み付け後の信号309Bを入力とし、送信信号1302Bを出力する。
シリアルパラレル変換部1402Aは、重み付け後の信号1401A(図13の重み付け後の信号309Aに相当する)シリアルパラレル変換を行い、パラレル信号1403Aを出力する。
逆高速フーリエ変換部1406Aは、並び換え後の信号1405Aを入力とし、逆高速フーリエ変換を施し、逆フーリエ変換後の信号1407Aを出力する。
無線部1408Aは、逆フーリエ変換後の信号1407Aを入力とし、周波数変換、増幅等の処理を行い、変調信号1409Aを出力し、変調信号1409Aはアンテナ1410Aから電波として出力される。
シリアルパラレル変換部1402Bは、重み付け後の信号1401B(図13の重み付け後の信号309Bに相当する)シリアルパラレル変換を行い、パラレル信号1403Bを出力する。
逆高速フーリエ変換部1406Bは、並び換え後の信号1405Bを入力とし、逆高速フーリエ変換を施し、逆フーリエ変換後の信号1407Bを出力する。
無線部1408Bは、逆フーリエ変換後の信号1407Bを入力とし、周波数変換、増幅等の処理を行い、変調信号1409Bを出力し、変調信号1409Bはアンテナ1410Bから電波として出力される。
図16は、図15とは異なる、横軸周波数、縦軸時間における、図14の並び替え部1404A、1404Bにおけるシンボルの並び替え方法の一例を示しており、図16(A)は変調信号z1のシンボルの並び替え方法、図16(B)は変調信号z2のシンボルの並び替え方法を示している。図16(A)(B)が図15と異なる点は、変調信号z1のシンボルの並び替え方法と変調信号z2のシンボルの並び替え方法が異なる点であり、図16(B)では、シンボル#0から#5をキャリア4からキャリア9に配置し、シンボル#6から#9をキャリア0から3に配置し、その後、同様の規則で、シンボル#10から#19を各キャリアに配置する。このとき、図15と同様に、図16に示すシンボル群1601、シンボル群1602は、図6示すプリコーディングウェイト切り替え方法を用いたときの1周期分のシンボルである。
周波数軸方向のシンボル群2720についても同様に、#4のシンボルでは式(37)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#5では式(38)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#6では式(39)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#7では式(40)のプリコーディング行列を用いたプリコーディングを行うものとする。
時間軸方向のシンボル群2701では、#0のシンボルでは式(37)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#9では式(38)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#18では式(39)のプリコーディング行列を用いたプリコーディング、#27では式(40)のプリコーディング行列を用いたプリコーディングを行うものとする。
実施の形態1では、図6に示すようなプリコーディングウェイトを規則的に切り替える場合について説明したが、本実施の形態では、図6のプリコーディングウェイトとは異なる具体的なプリコーディングウェイトの設計方法について説明する。
図6では、式(37)~式(40)のプリコーディングウェイトを切り替える方法を説明した。これを一般化した場合、プリコーディングウェイトは以下のように変更することができる。(ただし、プリコーディングウェイトの切り替え周期は4とし、式(37)~式(40)と同様の記載を行う。)
シンボル番号4iのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号4i+1のとき:
シンボル番号4iのとき:
シンボル番号4iのとき:
シンボル番号4iのとき:
シンボル番号4iのとき:
条件#1を満たす例として、
(例#1)
<1> θ11(4i)=θ11(4i+1)=θ11(4i+2)=θ11(4i+3)=0ラジアン
とし、
<2> θ21(4i)=0ラジアン
<3> θ21(4i+1)=π/2ラジアン
<4> θ21(4i+2)=πラジアン
<5> θ21(4i+3)=3π/2ラジアン
と設定する方法が考えられる。(上記は例であり、(θ21(4i),θ21(4i+1),θ21(4i+2),θ21(4i+3))のセットには、0ラジアン、π/2ラジアン、πラジアン、3π/2ラジアンが一つずつ存在すればよい。)このとき、特に、<1>の条件があると、ベースバンド信号s1(t)に対し、信号処理(回転処理)を与える必要がないため、回路規模の削減を図ることができるという利点がある。別の例として、
(例#2)
<6> θ11(4i)=0ラジアン
<7> θ11(4i+1)=π/2ラジアン
<8> θ11(4i+2)=πラジアン
<9> θ11(4i+3)=3π/2ラジアン
とし、
<10> θ21(4i)=θ21(4i+1)=θ21(4i+2)=θ21(4i+3)=0 ラジアン
と設定する方法も考えられる。(上記は例であり、(θ11(4i),θ11(4i+1),θ11(4i+2),θ11(4i+3))のセットには、0ラジアン、π/2ラジアン、πラジアン、3π/2ラジアンが一つずつ存在すればよい。)このとき、特に、<6>の条件があると、ベースバンド信号s2(t)に対し、信号処理(回転処理)を与える必要がないため、回路規模の削減を図ることができるという利点がある。さらに別の例として、以下をあげる。
(例#3)
<11> θ11(4i)=θ11(4i+1)=θ11(4i+2)=θ11(4i+3)=0 ラジアン
とし、
<12> θ21(4i)=0ラジアン
<13> θ21(4i+1)=π/4ラジアン
<14> θ21(4i+2)=π/2ラジアン
<15> θ21(4i+3)=3π/4ラジアン
(上記は例であり、(θ21(4i),θ21(4i+1),θ21(4i+2),θ21(4i+3))のセットには、0ラジアン、π/4ラジアン、π/2ラジアン、3π/4ラジアンが一つずつ存在すればよい。)
(例#4)
<16> θ11(4i)=0ラジアン
<17> θ11(4i+1)=π/4ラジアン
<18> θ11(4i+2)=π/2ラジアン
<19> θ11(4i+3)=3π/4ラジアン
とし、
<20> θ21(4i)=θ21(4i+1)=θ21(4i+2)=θ21(4i+3)=0 ラジアン
(上記は例であり、(θ11(4i),θ11(4i+1),θ11(4i+2),θ11(4i+3))のセットには、0ラジアン、π/4ラジアン、π/2ラジアン、3π/4ラジアンが一つずつ存在すればよい。)
なお、4つの例をあげたが、条件#1を満たす方法はこれに限ったものではない。
この場合、δに対し、π/2ラジアン≦|δ|≦πラジアン、とすると、特に、LOS環境において、良好な受信品質を得ることができる。
(例#1)(例#2)の場合、δを±3π/4ラジアンと設定することで、受信品質の悪い点を、位相が均一に存在するようになる。例えば、(例#1)とし、δを3π/4ラジアンとすると、(Aは正の実数とする)図20のように、4スロットに1回受信品質が悪くなる点が存在する。(例#3)(例#4)の場合、δを±πラジアンと設定することで、受信品質の悪い点を、位相が均一に存在するようになる。例えば、(例#3)とし、δをπラジアンとすると図21のように、4スロットに1回受信品質が悪くなる点が存在する。(チャネル行列Hにおける要素qが、図20、図21に示す点に存在すると、受信品質が劣化することになる。)
以上のようにすることで、LOS環境において、良好な受信品質を得ることができる。上記では、4スロット周期で、プリコーディングウェイトを変更する例で説明したが、以下では、Nスロット周期で、プリコーディングウェイトを変更する場合について説明する。実施の形態1、および、上述の説明と同様に考えると、シンボル番号に対し、以下であらわされるような処理を行うことになる。
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
次に、θ11、θ12のみだけではなく、λ、δについての設計要件について説明する。λについては、ある値に設定すればよく、要件としては、δについての要件を与える必要がある。そこで、λを0ラジアンとした場合のδの設定方法について説明する。
シンボル番号Ni~Ni+N-1において、それぞれ、悪い受信品質となるqは2点存在する、したがって、2N点の点が存在することになる。LOS環境において、良好な特性を得るためには、これら2N点がすべて異なる解であるとよい。この場合、<条件#3>に加え、<条件#4>の条件が必要となる。
以上のように、MIMO伝送システムの送信装置が複数アンテナから複数の変調信号を送信する際、時間とともにプリコーディングウェイトを切り替えるとともに、切り替えを規則的に行うことで、直接波が支配的なLOS環境において、従来の空間多重MIMO伝送を用いるときと比べ、伝送品質が向上するという効果を得ることができる。
実施の形態1、実施の形態2では、プリコーディングウェイトを規則的に切り替える方式において、プリコーディングウェイトの行列の各要素の振幅が等しい場合について説明したが、本実施の形態では、この条件を満たさない例について説明する。
実施の形態2と対比するために、Nスロット周期で、プリコーディングウェイトを変更する場合について説明する。実施の形態1、および、実施の形態2と同様に考えると、シンボル番号に対し、以下であらわされるような処理を行うことになる。ただし、βは正の実数とし、β≠1とする。
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
シンボル番号Niのとき(iは0以上の整数とする):
・
・
シンボル番号Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号Ni+N-1のとき:
次に、θ11、θ12のみだけではなく、λ、δについての設計要件について説明する。λについては、ある値に設定すればよく、要件としては、δについての要件を与える必要がある。そこで、λを0ラジアンとした場合のδの設定方法について説明する。
シンボル番号Ni~Ni+N-1において、それぞれ、悪い受信品質となるqは2点存在する、したがって、2N点の点が存在することになる。LOS環境において、良好な特性を得るためには、これら2N点がすべて異なる解であるとよい。この場合、<条件#5>に加え、βは正の実数とし、β≠1であることを考慮すると、<条件#6>の条件が必要となる。
本実施の形態において、受信装置の構成は、実施の形態1で説明したとおりであり、特に、受信装置の構成については、アンテナ数を限定して、動作を説明したが、アンテナ数が増えても、同様に実施することができる。つまり、受信装置におけるアンテナ数は、本実施の形態の動作、効果に影響を与えるものではない。また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、誤り訂正符号は限定されるものではない。
実施の形態3では、プリコーディングウェイトを規則的に切り替える方式において、プリコーディングウェイトの行列の各要素の振幅を1とβの2種類の場合を例に説明した。
なお、ここでは、
続いて、βの値をスロットで切り替える場合の例について説明する。
実施の形態3と対比するために、2×Nスロット周期で、プリコーディングウェイトを変更する場合について説明する。
実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3と同様に考えると、シンボル番号に対し、以下であらわされるような処理を行うことになる。ただし、βは正の実数とし、β≠1とする。また、αは正の実数とし、α≠βとする。
シンボル番号2Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号2Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N-1のとき:
シンボル番号2Ni+N+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+2N-1のとき:
シンボル番号2Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号2Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N-1のとき:
シンボル番号2Ni+N+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+2N-1のとき:
シンボル番号2Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号2Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N-1のとき:
シンボル番号2Ni+N+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+2N-1のとき:
シンボル番号2Niのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号2Ni+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N-1のとき:
シンボル番号2Ni+N+1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+2N-1のとき:
シンボル番号2Niのとき(iは0以上の整数とする):
・
・
シンボル番号2Ni+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N-1のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+N+k(k=0、1、・・・、N-1(kは0以上N-1以下の整数))のとき:
・
・
シンボル番号2Ni+2N-1のとき:
次に、θ11、θ12のみだけではなく、λ、δについての設計要件について説明する。λについては、ある値に設定すればよく、要件としては、δについての要件を与える必要がある。そこで、λを0ラジアンとした場合のδの設定方法について説明する。
シンボル番号2Ni~2Ni+2N-1において、それぞれ、悪い受信品質となるqは2点存在する、したがって、4N点の点が存在することになる。LOS環境において、良好な特性を得るためには、これら4N点がすべて異なる解であるとよい。このとき、振幅に着目すると、<条件#7>または<条件#8>に対して、α≠βであるので以下の条件が必要となる。
本実施の形態において、受信装置の構成は、実施の形態1で説明したとおりであり、特に、受信装置の構成については、アンテナ数を限定して、動作を説明したが、アンテナ数が増えても、同様に実施することができる。つまり、受信装置におけるアンテナ数は、本実施の形態の動作、効果に影響を与えるものではない。また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、誤り訂正符号は限定されるものではない。
実施の形態1~実施の形態4では、プリコーディングウェイトを規則的に切り替える方法について説明したが、本実施の形態では、その変形例について説明する。
実施の形態1~実施の形態4では、プリコーディングウェイトを図6のように規則的に切り替える方法について説明した。本実施の形態では、図6とは異なる規則的にプリコーディングウェイトを切り替える方法について説明する。
・第1の周期2201、第2の周期2202、第3の周期2203、・・・はすべて、4スロットで構成されている。
・4スロットではスロットごとに異なるプリコーディングウェイト行列、つまり、W1、W2、W3、W4をそれぞれ1度用いる。
・第1の周期2201、第2の周期2202、第3の周期2203、・・・において、必ずしもW1、W2、W3、W4の順番を同一とする必要がない。
である。これを実現するために、プリコーディングウェイト生成部2200は重み付け方法に関する信号を入力とし、各周期における順番にしたがったプリコーディングウェイトに関する情報2210を出力する。そして、重み付け合成部600は、この信号と、s1(t)、s2(t)を入力とし、重み付け合成を行い、z1(t)、z2(t)を出力する。
図23において、プリコーディングウェイト生成部2200は、重み付け方法に関する情報315を入力とし、プリコーディングウェイトW1、W2、W3、W4、W1、W2、W3、W4、・・・の順にプリコーディングウェイトの情報2210を出力する。したがって、重み付け合成部600は、プリコーディングウェイトW1、W2、W3、W4、W1、W2、W3、W4、・・・の順にプリコーディングウェイトを用い、プリコーディング後の信号2300A、2300Bを出力する。
なお、上述では、プリコーディングウェイトの切り替え周期を図6と比較するために4として説明したが、実施の形態1~実施の形態4のように、周期4以外のときでも同様に実施することが可能である。
また、実施の形態1~実施の形態4、および、上述のプリコーディング方法において、周期内では、δ、βの値をスロットごとに同一であるとして説明したが、スロットごとにδ、βの値を切り替えるようにしてもよい。
本実施の形態において、受信装置の構成は、実施の形態1で説明したとおりであり、特に、受信装置の構成については、アンテナ数を限定して、動作を説明したが、アンテナ数が増えても、同様に実施することができる。つまり、受信装置におけるアンテナ数は、本実施の形態の動作、効果に影響を与えるものではない。また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、誤り訂正符号は限定されるものではない。
実施の形態1~4において、プリコーディングウェイトを規則的に切り替える方法について述べたが、本実施の形態では、実施の形態1~4で述べた内容を含め、再度、プリコーディングウェイトを規則的に切り替える方法について説明する。
ここでは、まず、LOS環境を考慮した、通信相手からのフィードバックが存在しないプリコーディングを適用した空間多重型の2x2MIMOシステムのプリコーディング行列の設計方法について述べる。
式(144),(145)から、散乱波を含んだ状態での解析は困難であることから、散乱波を含んだ状態で適切なフィードバックなしのプリコーディング行列を求めるのは困難となる。加えて、NLOS環境では、LOS環境と比較し、データの受信品質の劣化が少ない。したがって、LOS環境での適切なフィードバックなしのプリコーディング行列の設計方法(時間とともにプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列)について述べる。
distributed)複素ガウス雑音となるので、e-jΨn(p)をn(p)と再定義する。すると、式(150)を式(151)のようにしても一般性は失われていない。
式(152)においてs1(p)が存在しない:
式(153)を満たすとき、s1(p)により送信したビットすべてが消失しているためs1(p)により送信したビットすべての受信対数尤度比を求めることができず、式(154)を満たすとき、s2(p)により送信したビットすべてが消失しているためs2(p)により送信したビットすべての受信対数尤度比を求めることができない。
基地局・端末間の直接波の状況は、時間による変化は小さいと考えられる。すると、式(153),(154)から、式(155)または式(156)の条件にあてはまるような位置にあり、ライスファクタが大きいLOS環境にある端末は、データの受信品質が劣化するという現象に陥る可能性がある。したがって、この問題を改善するためには、時間的にプリコーディング行列を切り替える必要がある。
時間周期Nスロットのために、式(148)に基づくN種類のプリコーディング行列F[i]を用意する(i=0,1,…,N-1(iは0以上N-1以下の整数))。このとき、プリコーディング行列F[i]を以下のようにあらわす。
そして、実施の形態1と同様に、時点(時刻)N×k+i(kは0以上の整数、i=0,1,…,N-1(iは0以上N-1以下の整数))の式(142)におけるプリコーディング後の信号x(p= N×k+i)を得るために用いられるプリコーディング行列がF[i]となる。これについては、以降でも同様である。
直接波の位相の確率密度分布は[0 2π]の一様分布であると考えることができる。したがって、式(151),(152)におけるqの位相の確率密度分布も[0 2π]の一様分布であると考えることができる。よって、qの位相のみが異なる同一のLOS環境において、Γ個の端末に対し、可能な限り公平なデータの受信品質を与えるための条件として、以下を与える。
<条件#12>
時間周期Nスロットのプリコーディングホッピング方法を用いた場合、時間周期内のNにおいて、s1の受信劣悪点を位相に対し一様分布となるように配置し、かつ、s2の受信劣悪点を位相に対し一様分布となるように配置する。
(例#5)
時間周期N=8とし、<条件#10>から<条件#12>を満たすために、次式のような時間周期N=8のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列を与える。
ものとする(変化してもよい)。)。
<条件#13>
時間周期Nスロットのプリコーディングホッピング方法を用いた場合、
そこで、<条件#10>, <条件#11>, <条件#13>に基づくプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列の例を説明する。式(157)のプリコーディング行列のα=1.0とする。
(例#6)
時間周期N=4とし、次式のような時間周期N=4のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列を与える。
式(148)に基づき、本検討で扱うプリコーディング行列を以下のようにあらわす。
式(171)においてs1(p)が存在しない場合:
式(174)のプリコーディング行列のα=1.0とする。そして、時間周期N=16とし、<条件#12>, <条件#14>, <条件#15>を満たすために、次式のような時間周期N=16のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列を与える。
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
(図33において、横軸は実軸、縦軸は虚軸となる。)また、式(177)、式(178)および式(179)、式(180)のかわりに以下のようにプリコーディング行列を与えても良い。
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
次に、<条件#12>とは異なる、qの位相のみが異なる同一のLOS環境において、Γ個の端末に対し、可能な限り公平なデータの受信品質を与えるための条件として、以下を与える。
<条件#16>
時間周期Nスロットのプリコーディングホッピング方法を用いた場合、
そこで、<条件#14>, <条件#15>, <条件#16>に基づくプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列の例を説明する。式(174)のプリコーディング行列のα=1.0とする。
(例#8)
時間周期N=8とし、次式のような時間周期N=8のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列を与える。
また、式(186)と異なるプリコーディング行列として、以下のように与えることができる(i=0,1,…,7)(λ、θ11[i]は時間的に変化しないものとする(変化してもよい)。)。
次に、式(174)のプリコーディング行列において、α≠1とし、受信劣悪点同士の複素平面における距離の点を考慮した(例#7), (例#8)と異なるプリコーディングホッピング方法について考える。
ここでは、式(174)の時間周期Nのプリコーディングホッピング方法を扱っているが、このとき、<条件#14>により、Γ個の端末すべてにおいて、時間周期内のNにおいて、s1の受信劣悪点をとるスロットは1スロット以下となる。したがって、N-1スロット以上s1(p)で送信したビットの対数尤度比を得ることができる。同様に、<条件#15>により、Γ個の端末すべてにおいて、時間周期内のNにおいて、s2の受信劣悪点をとるスロットは1スロット以下となる。したがって、N-1スロット以上s2(p)で送信したビットの対数尤度比を得ることができる。
ところで、実際のチャネルモデルでは、散乱波成分の影響をうけるため、時間周期Nが固定の場合、受信劣悪点の複素平面上の最小距離は可能な限り大きい方が、データの受信品質が向上する可能性があると考えられる。したがって、(例#7), (例#8)において、α≠1とし、(例#7), (例#8)を改良したプリコーディングホッピング方法について考える。まず、理解が容易となる、(例#8)を改良したプリコーディング方法について述べる。
(例#9)
式(186)から、(例#8)を改良した時間周期N=8のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列を次式で与える。
(i)α<1.0のとき
α<1.0のとき、受信劣悪点の複素平面における最小距離は、受信劣悪点#1と#2の距離(d#1,#2)および、受信劣悪点#1と#3の距離(d#1,#3)に着目すると、min{d#1,#2, d#1,#3}とあらわされる。このとき、αとd#1,#2およびd#1,#3の関係を図36に示す。そして、min{d#1,#2, d#1,#3}を最も大きくするαは
α>1.0のとき、受信劣悪点の複素平面における最小距離は、受信劣悪点#4と#5の距離(d#4,#5)および、受信劣悪点#4と#6の距離(d#4,#6)に着目すると、min{d#4,#5, d#4,#6}とあらわされる。このとき、αとd#4,#5およびd#4,#6の関係を図37に示す。そして、min{d#4,#5, d#4,#6}を最も大きくするαは
(例#10)
(例#9)の検討から(例#7)を改良した時間周期N=16のプリコーディングホッピング方法におけるプリコーディング行列は次式で与えることができる(λ、θ11[i]は時間的に変化しないものとする(変化してもよい)。)。
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
i=0,1,…,7のとき:
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、本実施の形態は、シングルキャリア伝送方式のときを例に説明しているため時間軸(または、周波数軸)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べる場合について説明したが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態1~6で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法で送信された変調信号を受信する受信装置の構成について説明する。
図40は、本実施の形態における送信装置の構成の一例を示しており、図3と同様に動作するものについては同一符号を付した。符号化器群(4002)は、送信ビット(4001)を入力とする。このとき、符号化器群(4002)は、実施の形態1で説明したように、誤り訂正符号の符号化部を複数個保持しており、フレーム構成信号313に基づき、例えば、1つの符号化器、2つの符号化器、4つの符号化器のいずれかの数の符号化器が動作することになる。
2つの符号化器が動作する場合、送信ビット(4001)を2つに分割して(分割ビットA、Bと名付ける)、第1の符号化器は、分割ビットAを入力とし、符号化を行い、符号化後のビットを分配されたビット(4003A)として出力する。第2の符号化器は、分割ビットBを入力とし、符号化を行い、符号化後のビットを分配されたビット(4003B)として出力する。
・プリコーディング行列が異なる5種類を用意し、実現する。
・異なる5種類の周期、例えば、Dの周期を4、Eの周期を8、・・・、とすることで、実現する。
・異なるプリコーディング行列、異なる周期の両者を併用することで、実現する。
等が考えられる。
図41において、シンボル(4100)は、表1に示されている「送信情報」を伝送するためのシンボルである。シンボル(4101_1、および、4101_2)は、チャネル推定用のリファレンス(パイロット)シンボルである。シンボル(4102_1、4103_1)は、変調信号z1(t)で送信するデータ伝送用のシンボル、シンボル(4102_2、4103_2)は、変調信号z2(t)で送信するデータ伝送用のシンボルであり、シンボル(4102_1)およびシンボル(4102_2)は同一時刻に同一(共通)周波数を用いて伝送され、また、シンボル(4103_1)およびシンボル(4103_2)は同一時刻に同一(共通)周波数を用いて伝送される。そして、シンボル(4102_1、4103_1)、および、シンボル(4102_2、4103_2)は、実施の形態1~4、および、実施の形態6で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替える方式を用いたときのプリコーディング行列演算後のシンボルとなる(したがって、実施の形態1で説明したように、ストリームs1(t)、s2(t)の構成は、図6のとおりである。)
さらに、図41において、シンボル(4104)は、表1に示されている「送信情報」を伝送するためのシンボルである。シンボル(4105)は、チャネル推定用のリファレンス(パイロット)シンボルである。シンボル(4106、4107)は、変調信号z1(t)で送信するデータ伝送用のシンボルであり、このとき、変調信号z1(t)で送信するデータ伝送用のシンボルは、送信信号数が1なので、プリコーディングが行われていないことになる。
また、特に、プリコーディング切り替え方法が、送信信号数のみによって変更されているとき、受信装置は、送信装置が送信する送信信号数の情報を得ることで、プリコーディング切り替え方法をしることができる。
また、本実施の形態では、データシンボル以外のシンボル、例えば、パイロットシンボル(プリアンブル、ユニークワード、ポストアンブル、リファレンスシンボル等)、制御情報用のシンボルなどが、フレームにどのように配置されていてもよい。そして、ここでは、パイロットシンボル、制御情報用のシンボルと名付けているが、どのような名付け方を行ってもよく、機能自身が重要となっている。
なお、本発明は上記実施の形態1~5に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、通信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、この通信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
ストリームs1(t)、s2(t)により、異なるデータを伝送してもよいし、同一のデータを伝送してもよい。
なお、例えば、上記通信方法を実行するプログラムを予めROM(Read Only Memory)に格納しておき、そのプログラムをCPU(Central Processor Unit)によって動作させるようにしても良い。
そして、上記の各実施の形態などの各構成は、典型的には集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。これらは、個別に1チップ化されてもよいし、各実施の形態の全ての構成または一部の構成を含むように1チップ化されてもよい。 ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
(実施の形態8)
本実施の形態では、実施の形態1~4、実施の形態6で説明したプリコーディングウェイトを規則的に切り替える方法の応用例について、ここでは説明する。
シンボル番号8iのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号8i+1のとき:
シンボル番号8i+2のとき:
シンボル番号8i+3のとき:
シンボル番号8i+4のとき:
シンボル番号8i+5のとき:
シンボル番号8i+6のとき:
シンボル番号8i+7のとき:
ここで、シンボル番号と記載しているが、シンボル番号は時刻(時間)と考えてもよい。他の実施の形態で説明したとおり、例えば、式(225)において、時刻8i+7のz1(8i+7)とz2(8i+7)は、同一時刻の信号であり、かつ、z1(8i+7)とz2(8i+7)は同一(共通の)周波数を用いて送信装置が送信することになる。つまり、時刻Tの信号をs1(T)、s2(T)、z1(T)、z2(T)とすると、何らかのプリコーディング行列とs1(T)およびs2(T)から、z1(T)およびz2(T)を求め、z1(T)およびz2(T)は同一(共通の)周波数を用いて(同一時刻(時間)に)送信装置が送信することになる。また、OFDM等のマルチキャリア伝送方式を用いた場合、(サブ)キャリアL、時刻Tにおけるs1、s2、z1、z2に相当する信号をs1(T,L)、s2(T,L)、z1(T,L)、z2(T,L)とすると、何らかのプリコーディング行列とs1(T,L)およびs2(T,L)から、z1(T,L)およびz2(T,L)を求め、z1(T,L)およびz2(T,L)は同一(共通の)周波数を用いて(同一時刻(時間)に)送信装置が送信することになる。
本実施の形態では、上記で述べた式(190)のプリコーディング行列をもとにし、周期を大きくするプリコーディング切り替え方法について述べる。
プリコーディング切り替え行列の周期を8Mとしたとき、異なるプリコーディング行列8M個を以下のようにあらわす。
例えば、M=2としたとき、α<1とすると、k=0のときのs1の受信劣悪点(○)、および、s2の受信劣悪点(□)は、図42(a)のようにあらわされる。同様に、k=1のときのs1の受信劣悪点(○)、および、s2の受信劣悪点(□)は、図42(b)のようにあらわされる。このように、式(190)のプリコーディング行列をもとにすると、受信劣悪点は図42(a)のようになり、この式(190)の右辺の行列の2行目の各要素にejXを乗算した行列をプリコーディング行列とすることで(式(226)参照)、受信劣悪点が図42(a)に対し、回転した受信劣悪点をもつようにする(図42(b)参照)。(ただし、図42(a)と図42(b)の受信劣悪点は重なっていない。このように、ejXを乗算しても、受信劣悪点は重ならないようにするとよい。また、式(190)の右辺の行列の2行目の各要素にejXを乗算するのではなく、式(190)の右辺の行列の1行目の各要素にejXを乗算した行列をプリコーディング行列としてもよい。)このとき、プリコーディング行列F[0]~F[15]は次式であらわされる。
すると、M=2のとき、F[0]~F[15]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[15]のプリコーディング行列は、どのような順番にならべてもよい。また、F[0]~F[15]の行列がそれぞれ異なる行列であるとよい。)。そして、例えば、シンボル番号16iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号16i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号16i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、14、15)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
以上をまとめると、式(82)~式(85)を参考にし、周期Nのプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列は、周期N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、N×M-2、N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(229)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
なお、式(229)および式(230)において、0ラジアン≦δ<2πラジアンとしたとき、δ=πラジアンのときユニタリ行列となり、δ≠πラジアンのとき非ユニタリ行列となる。本方式では、π/2ラジアン≦|δ|<πラジアンの非ユニタリ行列のときが一つの特徴的な構成であり(δの条件については、他の実施の形態のときも同様である。)、良好なデータの受信品質が得られることになる。別の構成として、ユニタリ行列の場合もあるが、実施の形態10や実施の形態16において、詳しく述べるが、式(229)、式(230)において、Nを奇数とすると、良好なデータの受信品質を得ることができる可能性が高くなる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
実施の形態6で説明した際、受信劣悪点間の距離について述べたが、受信劣悪点間の距離を大きくするためには、周期Nは3以上の奇数であることが重要となる。以下では、この点について説明する。
また、<条件20>では、位相の差が-2π/Nラジアンであることを意味している。
そして、θ11(0)―θ21(0)=0ラジアンとし、かつ、α<1としたとき、周期N=3のときの、s1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図43(a)に、周期N=4のときのs1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図43(b)に示す。また、θ11(0)―θ21(0)=0ラジアンとし、かつ、α>1としたとき、周期N=3のときの、s1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図44(a)に、周期N=4のときのs1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図44(b)に示す。
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、本実施の形態は、シングルキャリア伝送方式のときを例に説明しているため時間軸(または、周波数軸)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べる場合について説明したが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態10)
本実施の形態では、ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について、実施の形態9とは異なる例を述べる。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
このとき、実施の形態3の(数106)の条件5、および、(数107)の条件6から、式(234)に対し、以下の条件が、良好なデータの受信品質を得るためには重要となる。
そして、以下の条件を付加することを考える。
そして、θ11(0)―θ21(0)=0ラジアンとし、かつ、α>1としたとき、N=4のときのs1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図45(a)(b)に示す。図45(a)(b)からわかるように、複素平面において、s1の受信劣悪点の最小距離は大きく保てており、また、同様に、s2の受信劣悪点の最小距離も大きく保てている。そして、α<1のときにも同様な状態となる。また、実施の形態9と同様に考えると、Nが奇数のときのほうが、Nが偶数のときと比較し、複素平面において、受信劣悪点間の距離が大きくなる可能性が高い。ただし、Nが小さい値、例えば、N≦16以下の場合、複素平面における受信劣悪点の最小距離は、受信劣悪点の存在する個数が少ないため、ある程度の長さを確保することができる。したがって、N≦16の場合は、偶数であっても、データの受信品質を確保することができる場合が存在する可能性がある。
このとき、<条件#21>かつ<条件#22>かつ<条件#26>かつ<条件#27>を満たすことで、複素平面におけるs1同士の受信劣悪点の距離を大きく、かつ、s2同士の受信劣悪点の距離を大きくすることができるため、良好なデータの受信品質を得ることができる。
(実施の形態11)
本実施の形態では、非ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
このとき、実施の形態3の(数106)の条件5、および、(数107)の条件6から、式(236)に対し、以下の条件が、良好なデータの受信品質を得るためには重要となる。
そして、以下の条件を付加することを考える。
例として、実施の形態6で説明したように、受信劣悪点を複素平面上において、位相に対し、一様分布となるように配置するために、<条件#31>または<条件#32>を与える。
そして、θ11(0)―θ21(0)=0ラジアンとし、かつ、α>1とし、δ=(3π)/4ラジアンとしたとき、N=4のときのs1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図46(a)(b)に示す。このようにすることで、プリコーディング行列を切り替える周期を大きくすることができ、かつ、複素平面において、s1の受信劣悪点の最小距離は大きく保てており、また、同様に、s2の受信劣悪点の最小距離も大きく保つことができるため、良好な受信品質を得ることができる。ここでは、α>1、δ=(3π)/4ラジアン、N=4のときを例に説明したがこれに限ったものではなく、π/2ラジアン≦|δ|<πラジアン、かつ、α>0、かつ、α≠1であれば同様の効果を得ることができる。
このとき、<条件#28>かつ<条件#29>かつ<条件#33>かつ<条件#34>を満たすことで、複素平面におけるs1同士の受信劣悪点の距離を大きく、かつ、s2同士の受信劣悪点の距離を大きくすることができるため、良好なデータの受信品質を得ることができる。
(実施の形態12)
本実施の形態では、非ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
このとき、実施の形態3の(数106)の条件5、および、(数107)の条件6から、式(239)に対し、以下の条件が、良好なデータの受信品質を得るためには重要となる。
例として、実施の形態6で説明したように、受信劣悪点を複素平面上において、位相に対し、一様分布となるように配置するために、<条件#37>または<条件#38>を与える。
このとき、π/2ラジアン≦|δ|<πラジアン、かつ、α>0、かつ、α≠1であれば、複素平面におけるs1同士の受信劣悪点の距離を大きく、かつ、s2同士の受信劣悪点の距離を大きくすることができるため、良好なデータの受信品質を得ることができる。なお、<条件#37>、<条件#38>は必ず必要となる条件ではない。
(実施の形態13)
本実施の形態では、実施の形態8の別の例について説明する。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
そして、式(240)および式(241)をベースとする周期2×N×Mのプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(242)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(243)を式(245)~式(247)のいずれかとしてもよい。
なお、受信劣悪点について着目すると、式(242)から式(247)において、
また、式(242)から式(247)のXk, Ykに着目すると、
ただし、sは整数である。
ただし、uは整数である。
の2つの条件を満たすと良好なデータの受信品質を得ることができる。なお、実施の形態8では、<条件42>を満たすとよい。
(実施の形態14)
本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、プリコーディング行列として、ユニタリ行列を用いる場合と非ユニタリ行列を用いる場合の使い分けの例について説明する。
規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を用いてデータを伝送する場合、図3及び図13の送信装置は、フレーム構成信号313により、マッピング部306A、306Bは、変調方式を切り替えることになる。このとき、変調方式の変調多値数(変調多値数:IQ平面における変調方式の信号点の数)とプリコーディング行列の関係について説明する。
このような受信装置を想定した場合、多重信号分離後のSNR(signal-to-noisepowerratio)を考えた場合、受信装置でMMSE, ZFのような線形演算を用いている場合は、プリコーディング行列としてユニタリ行列が適しており、ML演算を用いている場合は、プリコーディング行列としてユニタリ行列・非ユニタリ行列のいずれをもちいてもよい。上述のいずれかの実施の形態の説明を考慮すると、プリコーディング後の2つの信号を2つのアンテナから送信し、2つの変調信号(プリコーディング前の変調方式に基づく信号)がいずれも同一の変調方式を用いているものとする場合、変調方式の変調多値数が64値以下(または、256値以下)のとき、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式を用いたときのプリコーディング行列として非ユニタリ行列を用い、64値より大きい(または256値より大きい)場合、ユニタリ行列を用いると、通信システムがサポートしている全ての変調方式において、どの変調方式の場合においても、受信装置の回路規模を小さくしながら良好なデータの受信品質を得ることができるという効果を得ることができる可能性が高くなる。
上述では、同時に送信するN個の変調信号の変調方式が、同一の変調方式を用いている場合で説明したが、以下では、同時に送信するN個の変調信号において、2種類以上の変調方式が存在する場合について説明する。
(実施の形態15)
本実施の形態では、OFDMのようなマルチキャリア伝送方式を用いた、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式のシステム例について説明する。
図48は、本実施の形態におけるOFDMのようなマルチキャリア伝送方式を用いた、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式のシステムにおいて、放送局(基地局)が送信する送信信号の、時間-周波数軸におけるフレーム構成の一例を示しており、図47とは異なる時間の時間$Xから時間$X+T’までのフレーム構成を示している。図48は、図47と同様に、OFDMを用いたときに使用される(サブ)キャリアは、(サブ)キャリアa~(サブ)キャリアa+Naで構成されたキャリア群#A、(サブ)キャリアb~(サブ)キャリアb+Nbで構成されたキャリア群#B、(サブ)キャリアc~(サブ)キャリアc+Ncで構成されたキャリア群#C、(サブ)キャリアd~(サブ)キャリアd+Ndで構成されたキャリア群#D、・・・で分割するものとする。そして、図48が図47と異なる点は、図47で用いられている通信方式と図48で用いられている通信方式が異なるキャリア群が存在することである。図48では、(A)(B)では、キャリア群#Aは、時空間ブロック符号を用いて送信するものとし、キャリア群#Bは規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO伝送方式を用いるものとし、キャリア群#Cは規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO伝送方式を用いるものとし、キャリア群#Dはストリームs1のみ送信するものとする。
図49は、空間多重MIMO伝送方式、または、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式を用いたときの信号処理方法を示しており、図6と同様の番号を付している。ある変調方式にしたがったベースバンド信号である、重み付け合成部600は、ストリームs1(t)(307A)およびストリームs2(t)(307B)、および、重み付け方法に関する情報315を入力とし、重み付け後の変調信号z1(t)(309A)および重み付け後の変調信号z2(t)(309B)を出力する。ここで、重み付け方法に関する情報315が、空間多重MIMO伝送方式を示していた場合、図49の方式#1の信号処理が行われる。つまり、以下の処理が行われる。
図50は、時空間ブロック符号を用いたときの変調信号の構成を示している。図50の時空間ブロック符号化部(5002)は、ある変調信号に基づくベースバンド信号が入力とする。例えば、時空間ブロック符号化部(5002)は、シンボルs1、シンボルs2、・・・を入力とする。すると、図50のように、時空間ブロック符号化が行われ、z1(5003A)は、「シンボル#0としてs1」「シンボル#1として-s2*」「シンボル#2としてs3」「シンボル#3として-s4*」・・・となり、z2(5003B)は、「シンボル#0としてs2」「シンボル#1としてs1*」「シンボル#2としてs4」「シンボル#3としてs3*」・・・となる。このとき、z1におけるシンボル#X、z2におけるシンボル#Xは同一時間に同一周波数によりアンテナから送信されることになる。
図52は、本実施の形態における放送局(基地局)の送信装置の構成の一例を示している。送信方法決定部(5205)は、各キャリア群のキャリア数、変調方式、誤り訂正方式、誤り訂正符号の符号化率、送信方法等の決定を行い、制御信号(5206)として出力する。
変調信号生成部#1(5201_1)は、情報(5200_1)および制御信号(5206)を入力とし、制御信号(5206)の通信方式の情報に基づき、図47、図48のキャリア群#Aの変調信号z1(5202_1)および変調信号z2(5203_1)を出力する。
同様に、変調信号生成部#3(5201_3)は、情報(5200_3)および制御信号(5206)を入力とし、制御信号(5206)の通信方式の情報に基づき、図47、図48のキャリア群#Cの変調信号z1(5202_3)および変調信号z2(5203_3)を出力する。
以下、図示していないが、変調信号生成部#5から変調信号生成部#M-1まで同様とする。
そして、同様に、変調信号生成部#M(5201_M)は、情報(5200_M)および制御信号(5206)を入力とし、制御信号(5206)の通信方式の情報に基づき、あるキャリア群の変調信号z1(5202_M)および変調信号z2(5203_M)を出力する。
インタリーブ部(5304)は、誤り訂正符号化後のデータ(5303)、制御信号(5301)を入力とし、制御信号(5301)に含まれるインタリーブ方法の情報に従い、誤り訂正符号化後のデータ(5303)の並び換えを行い、インタリーブ後のデータ(5305)を出力する。
同様に、マッピング部(5306_2)は、インタリーブ後のデータ(5305)および制御信号(5301)を入力とし、制御信号(5301)に含まれる変調方式の情報に従い、マッピング処理を行い、ベースバンド信号(5307_2)を出力する。
個別制御情報シンボルは、サブキャリア群個別の制御情報を伝送するためのシンボルであり、データシンボルの、伝送方式・変調方式・誤り訂正符号化方式・誤り訂正符号化の符号化率・誤り訂正符号のブロックサイズ等の情報、パイロットシンボルの挿入方法の情報、パイロットシンボルの送信パワーの情報等で構成されている。個別制御情報シンボルは、時刻$1において、ストリームs1のみから送信されるものとする。
図56において、OFDM方式関連処理部(5600_X)は、受信信号702_Xを入力とし、所定の処理を行い、信号処理後の信号704_Xを出力する。同様に、OFDM方式関連処理部(5600_Y)は、受信信号702_Yを入力とし、所定の処理を行い、信号処理後の信号704_Yを出力する。
変調信号z1のチャネル変動推定部705_1は、信号処理後の信号704_X、および、制御信号710を入力とし、この受信装置が必要とするキャリア群(所望のキャリア群)におけるチャネル推定を行い、チャネル推定信号706_1を出力する。
同様に、変調信号z1のチャネル変動推定部705_1は、信号処理後の信号704_Y、および、制御信号710を入力とし、この受信装置が必要とするキャリア群(所望のキャリア群)におけるチャネル推定を行い、チャネル推定信号708_1を出力する。
そして、信号処理部711は、信号706_1、706_2、708_1、708_2、704_X、704_Y、および制御信号710を入力とし、制御信号710に含まれている、所望のキャリア群で伝送したデータシンボルにおける、伝送方式・変調方式・誤り訂正符号化方式・誤り訂正符号化の符号化率・誤り訂正符号のブロックサイズ等の情報に基づき、復調、復号の処理を行い、受信データ712を出力する。
フーリエ変換部(5703)は、周波数変換後の信号(5702)を入力とし、フーリエ変換を行い、フーリエ変換後の信号(5704)を出力する。
(実施の形態16)
本実施の形態では、実施の形態10と同様、ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について、Nを奇数とする場合について述べる。
このとき、実施の形態3の(数106)の条件5、および、(数107)の条件6から、式(253)に対し、以下の条件が、良好なデータの受信品質を得るためには重要となる。
そして、以下の条件を付加することを考える。
そして、θ11(0)―θ21(0)=0ラジアンとし、かつ、α>1としたとき、N=3のときのs1の受信劣悪点とs2の受信劣悪点の複素平面上での配置を図60(a)(b)に示す。図60(a)(b)からわかるように、複素平面において、s1の受信劣悪点の最小距離は大きく保てており、また、同様に、s2の受信劣悪点の最小距離も大きく保てている。そして、α<1のときにも同様な状態となる。また、実施の形態10の図45と比較すると、実施の形態9と同様に考えると、Nが奇数のときのほうが、Nが偶数のときと比較し、複素平面において、受信劣悪点間の距離が大きくなる可能性が高い。ただし、Nが小さい値、例えば、N≦16以下の場合、複素平面における受信劣悪点の最小距離は、受信劣悪点の存在する個数が少ないため、ある程度の長さを確保することができる。したがって、N≦16の場合は、偶数であっても、データの受信品質を確保することができる場合が存在する可能性がある。
このとき、<条件#46>かつ<条件#47>かつ<条件#51>かつ<条件#52>を満たすことで、複素平面におけるs1同士の受信劣悪点の距離を大きく、かつ、s2同士の受信劣悪点の距離を大きくすることができるため、良好なデータの受信品質を得ることができる。
(実施の形態17)
本実施の形態では、実施の形態8に基づく具体的なプリコーディングウェイトを規則的に切り替える方法の例を説明する。
そして、図6のフレーム構成のようにストリームs1(t)は、シンボル番号uの信号をs1(u)、シンボル番号u+1の信号をs1(u+1)、・・・とあらわす。同様に、ストリームs2(t)は、シンボル番号uの信号をs2(u)、シンボル番号u+1の信号をs2(u+1)、・・・とあらわす。そして、重み付け合成部600は、図3におけるベースバンド信号307A(s1(t))および307B(s2(t))、重み付け情報に関する情報315を入力とし、重み付け情報に関する情報315にしたがった重み付け方法を施し、図3の重み付け合成後の信号309A(z1(t))、309B(z2(t))を出力する。
シンボル番号8iのとき(iは0以上の整数とする):
シンボル番号8i+1のとき:
シンボル番号8i+2のとき:
シンボル番号8i+3のとき:
シンボル番号8i+4のとき:
シンボル番号8i+5のとき:
シンボル番号8i+6のとき:
シンボル番号8i+7のとき:
ここで、シンボル番号と記載しているが、シンボル番号は時刻(時間)と考えてもよい。他の実施の形態で説明したとおり、例えば、式(262)において、時刻8i+7のz1(8i+7)とz2(8i+7)は、同一時刻の信号であり、かつ、z1(8i+7)とz2(8i+7)は同一(共通の)周波数を用いて送信装置が送信することになる。つまり、時刻Tの信号をs1(T)、s2(T)、z1(T)、z2(T)とすると、何らかのプリコーディング行列とs1(T)およびs2(T)から、z1(T)およびz2(T)を求め、z1(T)およびz2(T)は同一(共通の)周波数を用いて(同一時刻(時間)に)送信装置が送信することになる。また、OFDM等のマルチキャリア伝送方式を用いた場合、(サブ)キャリアL、時刻Tにおけるs1、s2、z1、z2に相当する信号をs1(T,L)、s2(T,L)、z1(T,L)、z2(T,L)とすると、何らかのプリコーディング行列とs1(T,L)およびs2(T,L)から、z1(T,L)およびz2(T,L)を求め、z1(T,L)およびz2(T,L)は同一(共通の)周波数を用いて(同一時刻(時間)に)送信装置が送信することになる。
このとき、αの適切な値として、式(198)、または、式(200)がある。また、式(255)~式(262)において、αの値をそれぞれに異なる値に設定してもよい。つまり、式(255)~式(262)のうち2つの式を抽出したとき(式(X)と式(Y)とする)式(X)のαと式(Y)のαが異なる値であってもよい。
プリコーディング切り替え行列の周期を8Mとしたとき、異なるプリコーディング行列8M個を以下のようにあらわす。
例えば、M=2としたとき、α<1とすると、k=0のときのs1の受信劣悪点(○)、および、s2の受信劣悪点(□)は、図42(a)のようにあらわされる。同様に、k=1のときのs1の受信劣悪点(○)、および、s2の受信劣悪点(□)は、図42(b)のようにあらわされる。このように、式(190)のプリコーディング行列をもとにすると、受信劣悪点は図42(a)ようになり、この式(190)の右辺の行列の2行目の各要素にejXを乗算した行列をプリコーディング行列とすることで(式(226)参照)、受信劣悪点が図42(a)に対し、回転した受信劣悪点をもつようにする(図42(b)参照)。(ただし、図42(a)と図42(b)の受信劣悪点は重なっていない。このように、ejXを乗算しても、受信劣悪点は重ならないようにするとよい。また、式(190)の右辺の行列の2行目の各要素にejXを乗算するのではなく、式(190)の右辺の行列の1行目の各要素にejXを乗算した行列をプリコーディング行列としてもよい。)このとき、プリコーディング行列F[0]~F[15]は次式であらわされる。
すると、M=2のとき、F[0]~F[15]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[15]のプリコーディング行列は、どのような順番にならべてもよい。また、F[0]~F[15]の行列がそれぞれ異なる行列であるとよい。)。そして、例えば、シンボル番号16iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号16i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号16i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、14、15)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
以上をまとめると、式(82)~式(85)を参考にし、周期Nのプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列は、周期N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、N×M-2、N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(266)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
なお、式(265)および式(266)において、0ラジアン≦δ<2πラジアンとしたとき、δ=πラジアンのときユニタリ行列となり、δ≠πラジアンのとき非ユニタリ行列となる。本方式では、π/2ラジアン≦|δ|<πラジアンの非ユニタリ行列のときが特徴的な構成であり(δの条件については、他の実施の形態のときも同様である。)、良好なデータの受信品質が得られることになるが、ユニタリ行列であってもよい。
(実施の形態18)
本実施の形態では、実施の形態9に基づくユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
実施の形態8で述べたように周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、式(82)~式(85)を参考にした、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
実施の形態6で説明したように、受信劣悪点を複素平面上において、位相に対し、一様分布となるように配置するために、<条件55>または<条件56>を与える。
図94は、同相I-直交Q平面における16QAMの信号点配置の例を示している。図94の信号点9400は、送信するビット(入力ビット)をb0~b3とすると、(b0、b1、b2、b3)=(1、0、0、0)(この値は、図94に記載されている値である。)のときの信号点であり、同相I-直交Q平面における座標は、(-3×g、3×g)であり、信号点9400以外の信号点についても送信するビットと信号点の関係、および、信号点の同相I-直交Q平面における座標は、図94から読み取ることができる。
また、s1の変調方式をQPSK変調とし、s2の変調方式を16QAMとしたとき、αを
なお、16QAMのI-Q平面における信号点配置は図94のとおりであり、QPSKのI-Q平面における信号点配置は図95のとおりである。そして、図94のgが、
周期Nのために用意する式(269)に基づくプリコーディング行列の例として、N=5としたとき、以下のような行列が考えられる。
αの設定値としては、上述で述べた設定値が一つの効果的な値となるがこれに限ったものではなく、例えば、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態19)
本実施の形態では、実施の形態10に基づくユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
そして、s1の変調方式をQPSK変調とし、s2の変調方式を16QAMとしたとき、αを式(271)とすると、IQ平面における候補信号点間の最小距離をある特定のLOS環境において大きくできるという効果を得ることができる可能性がある。
なお、16QAMのI-Q平面における信号点配置は図60のとおりであり、QPSKのI-Q平面における信号点配置は図94のとおりである。そして、図60のgが、式(272)とすると、図94のhは、式(273)となる。
周期2Nのために用意する式(279)、式(280)に基づくプリコーディング行列の例として、N=15としたとき、以下のような行列が考えられる。
ただし、λは、式(279)、式(280)において、iにより、異なる値としてもよいし、同一の値であってもよい。つまり、式(279)、式(280)において、F[i=x]におけるλとF[i=y]におけるλ(x≠y)は同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、別の方法として、式(279)において、λを固定の値とし、式(280)において、λを固定の値とし、かつ、式(279)における固定したλの値と式(280)における固定したλの値を異なる値としてもよい。(別の手法として、式(279)における固定したλの値と式(280)における固定したλの値とする方法でもよい。)
αの設定値としては、上述で述べた設定値が一つの効果的な値となるがこれに限ったものではなく、例えば、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
本実施の形態では、時間周期2Nのプリコーディングホッピング方法のための2N個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、2N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成した2N個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期2Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、2N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つように2N個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
なお、本実施の形態では、λを固定値としてあつかった場合のプリコーディング行列の一例としてλ=0ラジアンと設定した場合を例に挙げて説明しているが、変調方式のマッピングを考慮すると、λ=π/2ラジアン、λ=πラジアン、λ=(3π)/2ラジアンのいずれかに値に固定的に設定してもよい(例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列において、λ=πラジアンとする。)。これによりλ=0ラジアンと設定した場合と同様に、回路規模の削減を図ることができる。
(実施の形態20)
本実施の形態では、実施の形態13に基づくユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について述べる。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
そして、式(311)および式(312)をベースとする周期2×N×Mのプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(313)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(314)を式(316)~式(318)のいずれかとしてもよい。
なお、受信劣悪点について着目すると、式(313)から式(318)において、
また、式(313)から式(318)のXk, Ykに着目すると、
ただし、sは整数である。
ただし、uは整数である。
の2つの条件を満たすと良好なデータの受信品質を得ることができる。なお、実施の形態8では、<条件42>を満たすとよい。
なお、式(313)および式(318)において、0ラジアン≦δ<2πラジアンとしたとき、δ=πラジアンのときユニタリ行列となり、δ≠πラジアンのとき非ユニタリ行列となる。本方式では、π/2ラジアン≦|δ|<πラジアンの非ユニタリ行列のときが特徴的な構成であり、良好なデータの受信品質が得られることになるが、ユニタリ行列であってもよい。
αの設定値としては、実施の形態18で述べた設定値が一つの効果的な値となるがこれに限ったものではなく、例えば、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
なお、本実施の形態では、λを固定値としてあつかった場合のプリコーディング行列の一例としてλ=0ラジアンと設定した場合を例に挙げて説明しているが、変調方式のマッピングを考慮すると、λ=π/2ラジアン、λ=πラジアン、λ=(3π)/2ラジアンのいずれかに値に固定的に設定してもよい(例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列において、λ=πラジアンとする。)。これによりλ=0ラジアンと設定した場合と同様に、回路規模の削減を図ることができる。
(実施の形態21)
本実施の形態では、実施の形態の18で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例を示す。
別の例としては、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態22)
本実施の形態では、実施の形態の19で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例を示す。
本実施の形態では、時間周期2Nのプリコーディングホッピング方法のための2N個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、2N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成した2N個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期2Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、2N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つように2N個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態23)
実施の形態9ではユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について説明したが、本実施の形態では、実施の形態9とは異なる行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について説明する。
実施の形態6で説明したように、受信劣悪点を複素平面上において、位相に対し、一様分布となるように配置するために、<条件71>または<条件72>を与える。
なお、上記で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例として、θ11(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、θ11(i)およびθ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。また、θ11(i)を固定値とするのではなく、θ21(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、θ11(i)およびθ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。
(実施の形態24)
実施の形態10ではユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について説明したが、本実施の形態では、実施の形態10とは異なる行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法について説明する。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
式(431)、式(432)とは異なる周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
これらとは別の周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
これらとは別の周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
このとき、実施の形態3の(数106)の条件5、および、(数107)の条件6と同様に考えると、以下の条件が、良好なデータの受信品質を得るためには重要となる。
次に、実施の形態6で説明したように、受信劣悪点を複素平面上において、位相に対し、一様分布となるように配置するために、<条件#77>または<条件#78>を与える。
なお、上記で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例として、θ11(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、θ11(i)およびθ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。また、θ11(i)を固定値とするのではなく、θ21(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、θ11(i)およびθ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。
同様に、Ψ11(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、Ψ11(i)およびΨ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。また、Ψ11(i)を固定値とするのではなく、Ψ21(i)を0ラジアンのように固定し(iによらず一定値とする。このとき、0ラジアン以外の値に設定してもよい)、Ψ11(i)およびΨ21(i)が上述で説明した条件を満たす方法がある。
(実施の形態25)
本実施の形態では、実施の形態23のプリコーディング行列に対し、実施の形態17を適用し、プリコーディング行列の切り替えに関する周期を大きくする方法について説明する。
実施の形態23より、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期Nのために用意するプリコーディング行列は、次式であらわされる。
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(440)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
実施の形態23より、上記とは別の周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のための、周期Nのために用意するプリコーディング行列は、次式であらわされる。
すると、F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列は、周期N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、N×M-2、N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(443)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
実施の形態23より、上記とは別の周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のための、周期Nのために用意するプリコーディング行列は、次式であらわされる。
すると、F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列は、周期N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、N×M-2、N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(446)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
実施の形態23より、上記とは別の周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のための、周期Nのために用意するプリコーディング行列は、次式であらわされる。
すると、F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[N×M-1]のプリコーディング行列は、周期N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、N×M-2、N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。なお、周期N×Mのプリコーディング行列を式(449)のようしたが、前述のように、周期N×Mのプリコーディング行列を次式のようにしてもよい。
本実施の形態では、時間周期N×Mのプリコーディングホッピング方法のためのN×M個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N×M個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N×M-2]、F[N×M-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N×M-2]、F[N×M-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN×M個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N×M-2]、F[N×M-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期N×Mのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N×M個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN×M個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態26)
本実施の形態では、実施の形態24のプリコーディング行列に対し、実施の形態20を適用し、プリコーディング行列の切り替えに関する周期を大きくする方法について説明する。
周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(453)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(454)を次式のようにしてもよい。
上記とは、別の例を示す。周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(459)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(460)を次式のようにしてもよい。
上記とは、別の例を示す。周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(465)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(466)を次式のようにしてもよい。
上記とは、別の例を示す。周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
すると、F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列が生成されたことになる(F[0]~F[2×N×M-1]のプリコーディング行列は、周期2×N×Mどのような順番にならべて使用してもよい。)。そして、例えば、シンボル番号2×N×M×iのときF[0]を用いてプリコーディングを行い、シンボル番号2×N×M×i+1のときF[1]を用いてプリコーディングを行い、・・・、シンボル番号2×N×M×i+hのときF[h]を用いてプリコーディングを行う(h=0、1、2、・・・、2×N×M-2、2×N×M-1)ことになる。(ここでは、以前の実施の形態で述べたように、必ずしも規則的にプリコーディング行列を切り替えなくてもよい。)
このようにプリコーディング行列を生成すると、周期の大きいプリコーディング行列の切り替え方法を実現することができ、受信劣悪点の位置を簡単に変更することができることができ、これが、データの受信品質の向上につながる可能性がある。
なお、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(471)を次式のようにしてもよい。
また、周期2×N×Mのプリコーディング行列の式(472)を次式のようにしてもよい。
なお、上述の例において、受信劣悪点について着目すると、以下の条件が重要となる。
また、Xk, Ykに着目すると、
ただし、sは整数である。
ただし、uは整数である。
の2つの条件を満たすと良好なデータの受信品質を得ることができる可能性がある。なお、実施の形態25では、<条件87>を満たすとよい。
(実施の形態A1)
本実施の形態では、これまで説明してきた規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法をDVB(DigitalVideoBroadcasting)-T2(T:Terrestrial)規格を用いた通信システムに適用する方法について、詳しく説明する。
Pre-Signallingdata(6102)、L1 Post-Signalling data(6103)をP2シンボルと呼ぶ。)このように、P1 Signalling data(6101)、L1 Pre-Signalling data(6102)、L1Post-Signallingdata(6103)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)で構成されているフレームをT2フレームと名付けており、フレーム構成の一つの単位となっている。
L1 Pre-Signalling data(6102)により、送信フレームで使用するガードインターバルの情報、PAPR(Peak to Average Power Ratio)の方法に関する情報、L1Post-Signallingdataを伝送する際の変調方式、誤り訂正方式(FEC: ForwardError Correction)、誤り訂正方式の符号化率の情報、L1 Post-Signallingdataのサイズおよび情報サイズの情報、パイロットパターンの情報、セル(周波数領域)固有番号の情報、ノーマルモードおよび拡張モード(ノーマルモードと拡張モードでは、データ伝送に用いるサブキャリア数が異なる。)のいずれの方式を用いているかの情報等を伝送する。
Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)は、データを伝送するための領域である。
図61のフレーム構成では、P1 Signalling data(6101)、L1 Pre-Signalling data(6102)、L1Post-Signallingdata(6103)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)は時分割で送信されているように記載いるが、実際は、同一時刻に2種類以上の信号が存在している。その例を図62に示す。図62に示すように、同一時刻に、L1 Pre-Signalling data、L1Post-Signallingdata、Common PLPが存在していたり、同一時刻に、PLP#1、PLP#2が存在したりすることもある。つまり、各信号は、時分割および周波数分割を併用し、フレームが構成されている。
図63は、DVB-T2規格における(例えば、放送局)の送信装置に対し、これまでに説明してきた規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法を適用した送信装置の構成の一例を示している。PLP信号生成部6302は、PLP用の送信データ6301(複数PLP用のデータ)、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれる各PLPの誤り訂正符号化の情報、変調方式の情報等の情報に基づき、誤り訂正符号化、変調方式に基づくマッピングを行い、PLPの(直交)ベースバンド信号6303を出力する。
P2シンボル信号生成部6305は、P2シンボル用送信データ6304、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるP2シンボルの誤り訂正の情報、変調方式の情報等の情報に基づき、誤り訂正符号化、変調方式に基づくマッピングを行い、P2シンボルの(直交)ベースバンド信号6306を出力する。
制御信号生成部6308は、P1シンボル用の送信データ6307、P2シンボル用送信データ6304を入力とし、図61における各シンボル群(P1 Signalling data(6101)、L1Pre-Signallingdata(6102)、L1 Post-Signalling data(6103)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N))の送信方法(誤り訂正符号、誤り訂正符号の符号化率、変調方式、ブロック長、フレーム構成、規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法を含む選択した送信方法、パイロットシンボル挿入方法、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)/FFTの情報等、PAPR削減方法の情報、ガードインターバル挿入方法の情報)の情報を制御信号6309として出力する。フレーム構成部6310は、PLPのベースバンド信号6312、P2シンボルのベースバンド信号6306、制御信号6309を入力とし、制御信号に含まれるフレーム構成の情報に基づき、周波数、時間軸における並び替えを施し、フレーム構成にしたがった、ストリーム1の(直交)ベースバンド信号6311_1、ストリーム2の(直交)ベースバンド信号6311_2を出力する。
パイロット挿入部6314_1は、信号処理後の変調信号1(6313_1)、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるパイロットシンボルの挿入方法に関する情報に基づき、信号処理後の変調信号1(6313_1)にパイロットシンボルを挿入し、パイロットシンボル挿入後の変調信号6315_1を出力する。
パイロット挿入部6314_2は、信号処理後の変調信号2(6313_2)、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるパイロットシンボルの挿入方法に関する情報に基づき、信号処理後の変調信号2(6313_2)にパイロットシンボルを挿入し、パイロットシンボル挿入後の変調信号6315_2を出力する。
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部6316_1は、パイロットシンボル挿入後の変調信号6315_1、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるIFFTの方法の情報に基づき、IFFTを施し、IFFT後の信号6317_1を出力する。
PAPR削減部6318_1は、IFFT後の信号6317_1、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるPAPR削減に関する情報に基づき、IFFT後の信号6317_1にPAPR削減のための処理を施し、PAPR削減後の信号6319_1を出力する。
PAPR削減部6318_2は、IFFT後の信号6317_2、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるPAPR削減に関する情報に基づき、IFFT後の信号6317_2にPAPR削減のための処理を施し、PAPR削減後の信号6319_2を出力する。
ガードインターバル挿入部6320_1は、PAPR削減後の信号6319_1、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるガードインターバルの挿入方法に関する情報に基づき、PAPR削減後の信号6319_1にガードインターバルを挿入し、ガードインターバル挿入後の信号6321_1を出力する。
ガードインターバル挿入部6320_2は、PAPR削減後の信号6319_2、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれるガードインターバルの挿入方法に関する情報に基づき、PAPR削減後の信号6319_2にガードインターバルを挿入し、ガードインターバル挿入後の信号6321_2を出力する。
P1シンボル挿入部6322は、ガードインターバル挿入後の信号6321_1、ガードインターバル挿入後の信号6321_2、P1シンボル用の送信データ6307を入力とし、P1シンボル用の送信データ6307からP1シンボルの信号を生成し、ガードインターバル挿入後の信号6321_1に対し、P1シンボルを付加し、P1シンボル用処理後の信号6323_1、および、ガードインターバル挿入後の信号6321_2に対し、P1シンボルを付加し、P1シンボル用処理後の信号6323_2を出力する。なお、P1シンボルの信号は、P1シンボル用処理後の信号6323_1、P1シンボル用処理後の信号6323_2両者に付加されていてもよく、また、いずれもか一方に付加されていてもよい。一方に付加されている場合、付加されている信号の付加されている区間では、付加されていない信号には、ベースバンド信号としてゼロの信号が存在することになる。無線処理部6324_1は、P1シンボル用処理後の信号6323_1を入力とし、周波数変換、増幅等の処理が施され、送信信号6325_1を出力する。そして、送信信号6325_1は、アンテナ6326_1から電波として出力される。
無線処理部6324_2は、P1シンボル用処理後の信号6323_2を入力とし、周波数変換、増幅等の処理が施され、送信信号6325_2を出力する。そして、送信信号6325_2は、アンテナ6326_2から電波として出力される。
図64は、P1シンボル、P2シンボル、Common PLPを送信後、複数のPLPを送信する場合の周波数-時間軸におけるフレーム構成の一例を示している。図64において、ストリームs1は、周波数軸において、サブキャリア#1~サブキャリア#Mを用いており、同様にストリームs2も、周波数軸において、サブキャリア#1~サブキャリア#Mを用いている。したがって、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
図64に示すように、区間1は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#1のシンボル群6401を伝送しており、図49に示した、空間多重MIMO伝送方式、または、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式を用いてデータを伝送するものとする。
区間3は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#3のシンボル群6403を伝送しており、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式を用いてデータを伝送するものとする。
区間4は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#4のシンボル群6404を伝送しており、図50に示した、時空間ブロック符号を用いてデータを伝送するものとする。なお、時空間ブロック符号におシンボルの配置は、時間方向に限ったものではなく、周波数軸方向に配置してもよいし、時間―周波数で形成したシンボル群に適宜配置してもよい。また、時空間ブロック符号は、図50で説明した方法に限ったものではない。
放送局が、図64のように各PLPを送信した場合、図64の送信信号を受信する受信装置では、各PLPの送信方法を知る必要がある。したがって、前述で述べたように、P2シンボルであるL1 Post-Signalling data(図61の6103)を用いて、各PLPの送信方法の情報を伝送する必要がある。以下では、このときのP1シンボルの構成方法、および、P2シンボルの構成方法の一例について説明する。
表3にP1シンボルを用いて送信する制御情報の具体例を示す。
また、3ビットのS1情報として、“001”を設定した場合、送信する変調信号が、「DVB-T2規格の時空間ブロック符号を用いた送信」に準拠していることになる。
DVB-T2規格では、“010”~“111”は将来のために「Reserve」となっている。ここで、DVB-T2との互換性があるように本発明を適用するために、3ビットのS1情報として、例えば“010”と設定した場合(“000”“001”以外であればよい。)、送信する変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠しているを示すことにし、端末の受信装置は、この情報が“010”であることがわかると、放送局が送信した変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠していることを知ることができる。
次に、放送局が送信した変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠している場合のP2シンボルの構成方法の例を説明する。最初の例では、DVB-T2規格におけるP2シンボルを利用した方法について説明する。
表4に、P2シンボルのうち、L1 Post-Signalling dataにより送信する、制御情報の第1の例を示す。
SIMO: Single-Input Multiple-Output(一つの変調信号送信、複数のアンテナで受信)
MISO: Multiple-Input Single-Output(複数の変調信号を複数アンテナで送信、一つのアンテナで受信)
MIMO: Multiple-Input Multiple-Output(複数の変調信号を複数アンテナで送信、複数のアンテナで受信)
表4に示した2ビットの情報である「PLP_MODE」は、図64に示したように、各PLP(図64ではPLP#1から#4)の送信方法を端末に通知するための制御情報であり、PLP_MODEの情報は、PLPごとに存在することになる。つまり、図64の場合、PLP#1のためのPLP_MODEの情報、PLP#2のためのPLP_MODEの情報、PLP#3のためのPLP_MODEの情報、PLP#4のためのPLP_MODEの情報・・・が、放送局から送信されることになる。当然であるが、端末は、この情報を復調(また、誤り訂正復号も行う)することで、放送局がPLPに用いた伝送方式を認識することができる。
「PLP_MODE」として、“00”と設定した場合、そのPLPは、「一つの変調信号を送信」することにより、データが伝送される。“01”と設定した場合、そのPLPは、「時空間ブロック符号化を行った複数の変調信号を送信」することにより、データが伝送される。“10”と設定した場合、そのPLPは、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法」を用いて、データが伝送される。“11”と設定した場合、そのPLPは、「プリコーディング行列が固定的なMIMO方式、または、空間多重MIMO伝送方式」を用いて、データが伝送される。
なお、「PLP_MODE」として、“01”~“11”と設定された場合、放送局が具体的にどのような処理を施したか(例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法における具体的な切り替え方法、使用した時空間具ロック符号化方法、プリコーディング行列として使用した行列の構成)を端末に伝送する必要がある。このときの制御情報の構成を含めた、表4とは異なる制御情報の構成方法について以下では説明する。
表5は、P2シンボルのうち、L1 Post-Signalling dataにより送信する、制御情報の表4とは異なる第2の例である。
「PLP_MODE」が「1」、「MIMO_MODE」が「0」と設定された場合、「MIMO_PATTERN#1」の情報は有効な情報となり、「MIMO_PATTERN#1」として、“00”と設定した場合、時空間ブロック符号を用いて、データが伝送される。“01”と設定した場合、プリコーディング行列#1を固定的に用いて重み付け合成を行うプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。“10”と設定した場合、プリコーディング行列#2を固定的に用いて重み付け合成を行うプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。(ただし、プリコーディング行列#1とプリコーディング行列#2はことなる行列である。)“11”と設定した場合、空間多重MIMO伝送方式を用いて、データが伝送される。(当然であるが、図49の方式1のプリコーディング行列が選択された、とも解釈することができる。)
「PLP_MODE」が「1」、「MIMO_MODE」が「1」と設定された場合、「MIMO_PATTERN#2」の情報は有効な情報となり、「MIMO_PATTERN#2」として、“00”と設定した場合、プリコーディング行列切り替え方法#1の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。“01”と設定した場合、プリコーディング行列切り替え方法#2の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。“10”と設定した場合、プリコーディング行列切り替え方法#3の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。“11”と設定した場合、プリコーディング行列切り替え方法#4の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。ここで、プリコーディング行列切り替え方法#1~#4はそれぞれ異なる方法となるが、このとき、異なる方法とは、例えば、#Aと#Bが異なる方法とすると、
・#Aに用いる複数のプリコーディング行列と#Bに用いる複数のプリコーディング行列の中に、同一のプリコーディング行列を含むが、周期が異なる、
・#Aには含まれるいるが#Bには含まれていないプリコーディング行列が存在する、
・#Aで使用する複数のプリコーディング行列を、#Bの方法では使用するプリコーディングに含まない
という方法がある。
上述では、表4、表5の制御情報を、P2シンボルのうち、L1 Post-Signalling dataにより送信するものとして説明した。ただし、DVB-T2規格では、P2シンボルとして送信できる情報量に制限がある。したがって、DVB-T2規格におけるP2シンボルで伝送する必要がある情報に加え、表4、表5の情報を加えることで、P2シンボルとして送信できる情報量の制限を超えた場合、図65に示すように、Signalling PLP(6501)を設け、DVB-T2規格以外の規格で必要となる制御情報(一部でもよい、つまり、L1 Post-Signalling dataとSignalling PLPの両者で伝送する)を伝送すればよい。なお、図65では、図61と同様のフレーム構成としているが、このようなフレーム構成に限ったものではなく、図62のL1Pre-signalling data等のように、Signalling PLPを時間-周波数軸において、特定の時間-特定のキャリアの領域に割り当てるようにしてもよい、つまり、時間-周波数軸において、Signalling PLPをどのように割り当ててもよい。
以上のように、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式を用い、かつ、DVB-T2規格に対し、互換性を保ちながら、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を選択できるようにすることで、LOS環境に対し、高い受信品質を得ることができるとともに、高い伝送速度を得ることができる、という利点を得ることができる。なお、本実施の形態では、キャリア群が設定可能な伝送方式として、「空間多重MIMO伝送方式、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式」をあげたがこれに限ったものではなく、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式は、図49の方式#2に限ったものではなく、固定的なプリコーディング行列で構成されていればよい。
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
のように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式を含むことで、LOS環境で、高速なデータ伝送を行うことができ、かつ、受信装置の受信データ品質を確保することができるという効果を得ることができる。
このとき、上記で述べたようにP1シンボルにおけるS1を設定する必要があるとともに、P2シンボルとして、表4とは異なる制御情報の設定方法(各PLPの伝送方式の設定方法)として、例えば、表6が考えられる。
表5についても同様で、例えば、MIMO伝送方式として、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法しかサポートしていない場合は、「MIMO_MODE」の制御情報は必要ないことになる。また、「MIMO_PATTER#1」において、例えば、プリコーディング行列が固定的なMIMO方式をサポートしていない場合、「MIMO_PATTER#1」の制御情報を必要としない場合もあり、また、プリコーディング行列が固定的なMIMO方式に用いるプリコーディング行列が複数必要としない場合、2ビットの制御情報ではなく、1ビットの制御情報としてもよいし、さらに、複数のプリコーディング行列を設定可能とする場合は、2ビット以上の制御情報としてもよい。
また、本実施の形態では、送信装置のアンテナ数を2の場合で説明したがこれに限ったものではなく、2より大きい場合においても、同様に、制御情報を送信すればよい。このとき、2アンテナを用いて変調信号を送信する場合に加え、4アンテナを用いて変調信号を送信する場合を実施するために、各制御情報を構成するビット数を増やす必要がある場合が発生する。このとき、P1シンボルで制御情報を送信する、P2シンボルで制御情報を送信する、という点は、上記で説明した場合と同様である。
放送局が送信するPLPのシンボル群のフレーム構成について、図64のように時分割で送信する方法を説明したが、以下では、その変形例について説明する。
図66は、図64とは異なる、P1シンボル、P2シンボル、Common PLPを送信後の、周波数-時間軸における、ストリームs1およびs2のシンボルの配置方法の一例を示している。図66において、「#1」と記載されているシンボルは、図64におけるPLP#1のシンボル群のうちの1シンボルを示している。同様に、「#2」と記載されているシンボルは、図64におけるPLP#2のシンボル群のうちの1シンボルを示しており、「#3」と記載されているシンボルは、図64におけるPLP#3のシンボル群のうちの1シンボルを示しており、「#4」と記載されているシンボルは、図64におけるPLP#4のシンボル群のうちの1シンボルを示している。そして、図64と同様、PLP#1は、図49に示した、空間多重MIMO伝送方式、または、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式を用いてデータを伝送するものとする。そして、PLP#2は、一つの変調信号を送信することでデータを伝送するものとする。PLP#3は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式を用いてデータを伝送するものとする。PLP#4は、図50に示した、時空間ブロック符号を用いてデータを伝送するものとする。なお、時空間ブロック符号におシンボルの配置は、時間方向に限ったものではなく、周波数軸方向に配置してもよいし、時間―周波数で形成したシンボル群に適宜配置してもよい。また、時空間ブロック符号は、図50で説明した方法に限ったものではない。
なお、図66において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
なお、図66では、簡略的に、時刻1では、「#1」「#2」しか存在していないが、これに限ったものではなく、「#1」「#2」のPLP以外のインデックスのPLPのシンボルが時刻1に存在してもよく、また、時刻1におけるサブキャリアとPLPのインデックスの関係は、図66に限ったものではなく、サブキャリアにどのインデックスのPLPのシンボルを割り当てても良い。また、同様に、他の時刻においても、サブキャリアにどのインデックスのPLPのシンボルを割り当てても良い。
図67は、図64とは異なるP1シンボル、P2シンボル、Common PLPを送信後の、周波数-時間軸における、ストリームs1およびs2のシンボルの配置方法の一例を示している。図67における特徴的な部分は、T2フレームにおいて、PLPの伝送方式として、複数アンテナ送信を基本とした場合、「ストリームs1のみ送信する伝送方式」を選択できないという点である。
したがって、図67において、PLP#1のシンボル群6701は、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」により、データが伝送されるものとする。PLP#2のシンボル群6702は、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」により、データが伝送されるものとする。PLP#3のシンボル群6703は、「時空間ブロック符号」により、データが伝送されるものとする。そして、PLP#3のシンボル群6703以降のT2フレーム内でのPLPシンボル群は、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」のいずれかの送信方法により、データが伝送されることになる。
なお、図68において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
図68が図67と異なる点は、前述のように、図67では、複数のPLPを時分割に配置する例を示したが、図68では、図67と異なり、時分割、および、周波数分割を併用して、複数のPLPを存在させている。つまり、例えば、時刻1では、PLP#1のシンボルとPLP#2のシンボルが存在している。このように、(1時刻、1サブキャリアで構成される)シンボルごとに、異なるインデックス(#X; X=1、2、・・・)のPLPのシンボルを割り当てることができる。
このように、T2フレーム内において、「ストリームs1のみ送信する伝送方式」を用いたPLPが存在しないため、端末が受信する受信信号のダイナミックレンジを抑えることができるため、良好な受信品質を得る可能性を高くすることができという効果を得ることができる。
なお、図68で説明するにあたって、送信方法として、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」をいずれかを選択する例で説明したが、これらの送信方法をすべて選択可能であるとする必要がなく、例えば、
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」、「固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」を選択可能
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」を選択可能
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」を選択可能
としてもよい。
上述では、T2フレーム内に複数のPLPが存在する場合について説明したが、以降では、T2フレーム内に一つのPLPのみ存在する場合について説明する。
図69は、T2フレーム内に一つのみPLPが存在する場合の、時間―周波数軸におけるストリームs1およびs2のフレーム構成の一例を示している。図69において、「制御シンボル」と記載しているが、これは、上述で説明したP1シンボル、および、P2シンボル等のシンボルを意味している。そして、図69では、区間1を用いて第1のT2フレームを送信しており、同様に、区間2を用いて第2のT2フレームを送信しており、区間3を用いて第3のT2フレームを送信しており、区間4を用いて第4のT2フレームを送信している。
第2のT2フレームでは、PLP#2-1のシンボル群6802を送信しており、送信方法としては、「一つの変調信号を送信する方法」を選択している。
第3のT2フレームでは、PLP#3-1のシンボル群6803を送信しており、送信方法としては、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」を選択している。
第4のT2フレームでは、PLP#4-1のシンボル群6804を送信しており、送信方法としては、「時空間ブロック符号」を選択している。なお、時空間ブロック符号におシンボルの配置は、時間方向に限ったものではなく、周波数軸方向に配置してもよいし、時間―周波数で形成したシンボル群に適宜配置してもよい。また、時空間ブロック符号は、図50で説明した方法に限ったものではない。
なお、図69において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
このようにすることで、PLPごとに、データの伝送速度、端末のデータ受信品質を考慮して、送信方法を設定できるので、データの伝送速度の向上とデータの受信品質の確保の両立を図ることが可能となる。なお、P1シンボル、P2シンボル(場合によっては、Signalling PLP)の伝送方法等の制御情報の構成方法の例は、上記の表3から表6のように構成すれば、同様に実施することができる。異なる点は、図64等のフレーム構成では、一つのT2フレームに、複数のPLPを有しているため、複数のPLPに対する伝送方法等の制御情報を必要としていたが、図69のフレーム構成の場合、一つのT2フレームには、一つのPLPしか存在しないため、その一つのPLPに対する伝送方法等の制御情報のみ必要となるという点である。
図70は、放送局がデータを伝送する相手である端末が、DVB-T2規格でない規格に対応している場合の、時間-周波数軸におけるフレーム構成である。図70において、図61と同様に動作するものについては、同一符号を付している。図70のフレームは、P1Signalling data(6101)、第1 Signalling data(7001)、第2 Signalling data(7002)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)で構成されている(PLP:Physical Layer Pipe)。このように、P1 Signallingdata(6101)、第1 Signalling data(7001)、第2 Signalling data(7002)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)で構成されているフレームが一つのフレームの単位となっている。
第1 Signalling data(7001)により、例えば、送信フレームで使用するガードインターバルの情報、PAPR(Peak to Average Power Ratio)の方法に関する情報、第2Signalling
dataを伝送する際の変調方式、誤り訂正方式、誤り訂正方式の符号化率の情報、第2Signalling dataのサイズおよび情報サイズの情報、パイロットパターンの情報、セル(周波数領域)固有番号の情報、ノーマルモードおよび拡張モードのいずれの方式を用いているかの情報等を伝送する方法が考えられる。このとき、第1 Signalling data(7001)は、DVB-T2規格に準拠したデータを必ずしも伝送する必要はない。第2 Signalling data(7002)により、例えば、PLPの数の情報、使用する周波数領域に関する情報、各PLPの固有番号の情報、各PLPを伝送するのに使用する変調方式、誤り訂正方式、誤り訂正方式の符号化率の情報、各PLPの送信するブロック数の情報等を伝送する。
Post-Signallingdata(6103)、Common PLP(6104)、PLP#1~#N(6105_1~6105_N)は時分割で送信されているように記載いるが、実際は、同一時刻に2種類以上の信号が存在している。その例を図71に示す。図71に示すように、同一時刻に、第1Signalling data、第2 Signalling data、Common PLPが存在していたり、同一時刻に、PLP#1、PLP#2が存在したりすることもある。つまり、各信号は、時分割および周波数分割を併用し、フレームが構成されている。
図72は、DVB-T2とは異なる規格における(例えば、放送局)の送信装置に対し、これまでに説明してきた規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法を適用した送信装置の構成の一例を示している。図72において、図63と同様に動作するものについては、同一符号を付しており、その動作についての説明は、上述と同様となる。制御信号生成部6308は、第1、第2 Signalling data用の送信データ7201、P1シンボル用の送信データ6307を入力とし、図70における各シンボル群の送信方法(誤り訂正符号、誤り訂正符号の符号化率、変調方式、ブロック長、フレーム構成、規則的にプリコーディング行列を切り替える送信方法を含む選択した送信方法、パイロットシンボル挿入方法、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)/FFTの情報等、PAPR削減方法の情報、ガードインターバル挿入方法の情報)の情報を制御信号6309として出力する。
制御シンボル信号生成部7202は、第1、第2 Signalling data用の送信データ7201、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれる第1、第2 Signalling dataの誤り訂正の情報、変調方式の情報等の情報に基づき、誤り訂正符号化、変調方式に基づくマッピングを行い、第1、第2 Signalling dataの(直交)ベースバンド信号7203を出力する。
図64は、P1シンボル、第1、第2 Signalling data、Common PLPを送信後、複数のPLPを送信する場合の周波数-時間軸におけるフレーム構成の一例を示している。図64において、ストリームs1は、周波数軸において、サブキャリア#1~サブキャリア#Mを用いており、同様にストリームs2も、周波数軸において、サブキャリア#1~サブキャリア#Mを用いている。したがって、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
図64に示すように、区間1は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#1のシンボル群6401を伝送しており、図49に示した、空間多重MIMO伝送方式、または、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式を用いてデータを伝送するものとする。
区間3は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#3のシンボル群6403を伝送しており、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式を用いてデータを伝送するものとする。
区間4は、ストリームs1、ストリームs2を用いてPLP#4のシンボル群6404を伝送しており、図50に示した、時空間ブロック符号を用いてデータを伝送するものとする。なお、時空間ブロック符号におシンボルの配置は、時間方向に限ったものではなく、周波数軸方向に配置してもよいし、時間―周波数で形成したシンボル群に適宜配置してもよい。また、時空間ブロック符号は、図50で説明した方法に限ったものではない。
放送局が、図64のように各PLPを送信した場合、図64の送信信号を受信する受信装置では、各PLPの送信方法を知る必要がある。したがって、前述で述べたように、第1、第2 Signalling dataを用いて、各PLPの送信方法の情報を伝送する必要がある。以下では、このときのP1シンボルの構成方法、および、第1、第2 Signalling dataの構成方法の一例について説明する。表3にP1シンボルを用いて送信する制御情報の具体例は表3のとおりである。
DVB-T2規格では、S1の制御情報(3ビットの情報)により、DVB-T2の規格を用いているかどうか、また、DVB-T2規格を用いている場合、用いている送信方法を受信装置が判断できるようになっている。3ビットのS1情報として、“000”を設定した場合、送信する変調信号が、「DVB-T2規格の一つの変調信号送信」に準拠していることになる。
DVB-T2規格では、“010”~“111”は将来のために「Reserve」となっている。ここで、DVB-T2との互換性があるように本発明を適用するために、3ビットのS1情報として、例えば“010”と設定した場合(“000”“001”以外であればよい。)、送信する変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠しているを示すことにし、端末の受信装置は、この情報が“010”であることがわかると、放送局が送信した変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠していることを知ることができる。
次に、放送局が送信した変調信号がDVB-T2以外の規格に準拠している場合の第1、第2
Signallingdataの構成方法の例を説明する。第1、第2 Signalling dataの制御情報の第1の例は表4のとおりである。
表4に示した2ビットの情報である「PLP_MODE」は、図64に示したように、各PLP(図64ではPLP#1から#4)の送信方法を端末に通知するための制御情報であり、PLP_MODEの情報は、PLPごとに存在することになる。つまり、図64の場合、PLP#1のためのPLP_MODEの情報、PLP#2のためのPLP_MODEの情報、PLP#3のためのPLP_MODEの情報、PLP#4のためのPLP_MODEの情報・・・が、放送局から送信されることになる。当然であるが、端末は、この情報を復調(また、誤り訂正復号も行う)することで、放送局がPLPに用いた伝送方式を認識することができる。
「PLP_MODE」として、“00”と設定した場合、そのPLPは、「一つの変調信号を送信」することにより、データが伝送される。“01”と設定した場合、そのPLPは、「時空間ブロック符号化を行った複数の変調信号を送信」することにより、データが伝送される。“10”と設定した場合、そのPLPは、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法」を用いて、データが伝送される。“11”と設定した場合、そのPLPは、「プリコーディング行列が固定的なMIMO方式、または、空間多重MIMO伝送方式」を用いて、データが伝送される。
第1、第2 Signalling dataの制御情報の第2の例は表5のとおりである。
表5のように、1ビットの情報である「PLP_MODE」、1ビットの情報である「MIMO_MODE」、2ビットの情報である「MIMO_PATTERN#1」、2ビットの情報である「MIMO_PATTER#2」が存在し、これら4つの制御情報は、図64に示したように、各PLP(図64ではPLP#1から#4)の送信方法を端末に通知するための情報であり、したがって、これら4つの制御情報は、PLPごとに存在することになる。つまり、図64の場合、PLP#1のためのPLP_MODEの情報/MIMO_MODEの情報/MIMO_PATTERN#1の情報/MIMO_PATTER#2の情報、PLP#2のためのPLP_MODEの情報/MIMO_MODEの情報/MIMO_PATTERN#1の情報/MIMO_PATTER#2の情報、PLP#3のためのPLP_MODEの情報/MIMO_MODEの情報/MIMO_PATTERN#1の情報/MIMO_PATTER#2の情報、PLP#4のためのPLP_MODEの情報/MIMO_MODEの情報/MIMO_PATTERN#1の情報/MIMO_PATTER#2の情報・・・が、放送局から送信されることになる。当然であるが、端末は、この情報を復調(また、誤り訂正復号も行う)することで、放送局がPLPに用いた伝送方式を認識することができる。
「PLP_MODE」として、“0”と設定した場合、そのPLPは、「一つの変調信号を送信」することにより、データが伝送される。“1”と設定した場合、そのPLPは、「時空間ブロック符号化を行った複数の変調信号を送信」、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法」、「プリコーディング行列が固定的なMIMO方式」、「空間多重MIMO伝送方式」のいずれかの方式で、データが伝送される。
「PLP_MODE」が「1」と設定された場合、「MIMO_MODE」の情報は有効な情報となり、「MIMO_MODE」として、“0”と設定した場合、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を使用しないで、データが伝送される。「MIMO_MODE」として、“1”と設定した場合、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を使用して、データが伝送される。
「PLP_MODE」が「1」、「MIMO_MODE」が「0」と設定された場合、「MIMO_PATTERN#1」の情報は有効な情報となり、「MIMO_PATTERN#1」として、“00”と設定した場合、時空間ブロック符号を用いて、データが伝送される。“01”と設定した場合、プリコーディング行列#1を固定的に用いて重み付け合成を行うプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。“10”と設定した場合、プリコーディング行列#2を固定的に用いて重み付け合成を行うプリコーディング方法を用いて、データが伝送される。(ただし、プリコーディング行列#1とプリコーディング行列#2はことなる行列である。)“11”と設定した場合、空間多重MIMO伝送方式を用いて、データが伝送される。(当然であるが、図49の方式1のプリコーディング行列が選択された、とも解釈することができる。)
・#Aに用いる複数のプリコーディング行列と#Bに用いる複数のプリコーディング行列の中に、同一のプリコーディング行列を含むが、周期が異なる、
・#Aには含まれるいるが#Bには含まれていないプリコーディング行列が存在する、
・#Aで使用する複数のプリコーディング行列を、#Bの方法では使用するプリコーディングに含まないという方法がある。
上述では、表4、表5の制御情報を、第1、第2 Signalling dataにより送信するものとして説明した。この場合、制御情報を伝送するために、特に、PLPを利用する必要がないという利点がある。
そして、「空間多重MIMO伝送方式、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式」を放送局が選択可能としている例で説明したが、これらすべての送信方法が選択可能な送信方法でなくてもよく、例えば、
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
・ 固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、時空間ブロック符号化が選択可能な送信方法
・ 規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式、ストリームs1のみ送信する伝送方式が選択可能な送信方法
のように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるMIMO方式を含むことで、LOS環境で、高速なデータ伝送を行うことができ、かつ、受信装置の受信データ品質を確保することができるという効果を得ることができる。
このとき、上記で述べたようにP1シンボルにおけるS1を設定する必要があるとともに、第1、第2Signallingdataとして、表4とは異なる制御情報の設定方法(各PLPの伝送方式の設定方法)として、例えば、表6が考えられる。
表5についても同様で、例えば、MIMO伝送方式として、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法しかサポートしていない場合は、「MIMO_MODE」の制御情報は必要ないことになる。また、「MIMO_PATTER#1」において、例えば、プリコーディング行列が固定的なMIMO方式をサポートしていない場合、「MIMO_PATTER#1」の制御情報を必要としない場合もあり、また、プリコーディング行列が固定的なMIMO方式に用いるプリコーディング行列が複数必要としない場合、2ビットの制御情報ではなく、1ビットの制御情報としてもよいし、さらに、複数のプリコーディング行列を設定可能とする場合は、2ビット以上の制御情報としてもよい。
「MIMO_PATTERN#2」について同様に考えることができ、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としてプリコーディング行列の切り替え方法が複数必要としない場合、2ビットの制御情報ではなく、1ビットの制御情報としてもよいし、さらに、複数のプリコーディング行列の切り替え方法を設定可能とする場合は、2ビット以上の制御情報としてもよい。
また、本実施の形態では、送信装置のアンテナ数を2の場合で説明したがこれに限ったものではなく、2より大きい場合においても、同様に、制御情報を送信すればよい。このとき、2アンテナを用いて変調信号を送信する場合に加え、4アンテナを用いて変調信号を送信する場合を実施するために、各制御情報を構成するビット数を増やす必要がある場合が発生する。このとき、P1シンボルで制御情報を送信する、第1、第2 Signalling dataで制御情報を送信する、という点は、上記で説明した場合と同様である。
放送局が送信するPLPのシンボル群のフレーム構成について、図64のように時分割で送信する方法を説明したが、以下では、その変形例について説明する。
図66は、図64とは異なる、P1シンボル、第1、第2 Signalling data、Common PLPを送信後の、周波数-時間軸における、ストリームs1およびs2のシンボルの配置方法の一例を示している。
なお、図66において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
図66が図64と異なる点は、前述のように、図64では、複数のPLPを時分割に配置する例を示したが、図66では、図64と異なり、時分割、および、周波数分割を併用して、複数のPLPを存在させている。つまり、例えば、時刻1では、PLP#1のシンボルとPLP#2のシンボルが存在しており、時刻3では、PLP#3のシンボルとPLP#4のシンボルが存在している。このように、(1時刻、1サブキャリアで構成される)シンボルごとに、異なるインデックス(#X; X=1、2、・・・)のPLPのシンボルを割り当てることができる。
図67は、図64とは異なるP1シンボル、第1、第2 Signalling data、Common PLPを送信後の、周波数-時間軸における、ストリームs1およびs2のシンボルの配置方法の一例を示している。図67における特徴的な部分は、T2フレームにおいて、PLPの伝送方式として、複数アンテナ送信を基本とした場合、「ストリームs1のみ送信する伝送方式」を選択できないという点である。
したがって、図67において、PLP#1のシンボル群6701は、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」により、データが伝送されるものとする。PLP#2のシンボル群6702は、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」により、データが伝送されるものとする。PLP#3のシンボル群6703は、「時空間ブロック符号」により、データが伝送されるものとする。そして、PLP#3のシンボル群6703以降の単位フレーム内でのPLPシンボル群は、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」のいずれかの送信方法により、データが伝送されることになる。
図68は、図66とは異なる、P1シンボル、第1、第2 Signalling data、Common PLPを送信後の、周波数-時間軸における、ストリームs1およびs2のシンボルの配置方法の一例を示している。
なお、図68において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
図68が図67と異なる点は、前述のように、図67では、複数のPLPを時分割に配置する例を示したが、図68では、図67と異なり、時分割、および、周波数分割を併用して、複数のPLPを存在させている。つまり、例えば、時刻1では、PLP#1のシンボルとPLP#2のシンボルが存在している。このように、(1時刻、1サブキャリアで構成される)シンボルごとに、異なるインデックス(#X; X=1、2、・・・)のPLPのシンボルを割り当てることができる。
このように、単位フレーム内において、「ストリームs1のみ送信する伝送方式」を用いたPLPが存在しないため、端末が受信する受信信号のダイナミックレンジを抑えることができるため、良好な受信品質を得る可能性を高くすることができという効果を得ることができる。
なお、図68で説明するにあたって、送信方法として、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」をいずれかを選択する例で説明したが、これらの送信方法をすべて選択可能であるとする必要がなく、例えば、
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」、「固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」を選択可能
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「時空間ブロック符号」を選択可能
・「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」、「固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」を選択可能
としてもよい。
図69は、単位フレーム内に一つのみPLPが存在する場合の、時間―周波数軸におけるストリームs1およびs2のフレーム構成の一例を示している。
図69において、「制御シンボル」と記載しているが、これは、上述で説明したP1シンボル、および、第1、第2Signallingdata等のシンボルを意味している。そして、図69では、区間1を用いて第1の単位フレームを送信しており、同様に、区間2を用いて第2の単位フレームを送信しており、区間3を用いて第3の単位フレームを送信しており、区間4を用いて第4の単位フレームを送信している。
また、図69において、第1の単位フレームでは、PLP#1-1のシンボル群6801を送信しており、送信方法としては、「空間多重MIMO伝送方式、または、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式」を選択している。
第2の単位フレームでは、PLP#2-1のシンボル群6802を送信しており、送信方法としては、「一つの変調信号を送信する方法」を選択している。
第3の単位フレームでは、PLP#3-1のシンボル群6803を送信しており、送信方法としては、「規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式」を選択している。
第4の単位フレームでは、PLP#4-1のシンボル群6804を送信しており、送信方法としては、「時空間ブロック符号」を選択している。なお、時空間ブロック符号におシンボルの配置は、時間方向に限ったものではなく、周波数軸方向に配置してもよいし、時間―周波数で形成したシンボル群に適宜配置してもよい。また、時空間ブロック符号は、図50で説明した方法に限ったものではない。
なお、図69において、s1、s2、両者で、同一サブキャリアの同一時刻にシンボルが存在している場合、同一周波数に2つのストリームのシンボルが存在していることになる。なお、他の実施の形態で説明したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングの方法を含むプリコーディングを行っている場合、s1、s2は、プリコーディング行列を用いて重み付け、および、合成が行われ、z1、z2が、それぞれ、アンテナから出力されることになる。
(実施の形態A2)
本実施の形態では、実施の形態A1で説明した、DVB-T2規格を用いた通信システムに、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を適用した方法を用いた時の受信方法、および、受信装置の構成について詳しく説明する。
図73は、図63の放送局の送信装置が、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したときの、端末の受信装置の構成の一例を示しており、図7、図56と同様に動作するものについては同一符号を付している。
図73において、P1シンボル検出、復号部7301は、放送局が送信した信号を受信し、信号処理後の信号704_X、704_Yを入力とし、P1シンボルを検出することで、信号検出、時間周波数同期を行うと同時に、P1シンボルに含まれる制御情報を(復調、および、誤り訂正復号を行うことで)得、P1シンボル制御情報7302を出力する。OFDM方式関連処理部5600_X、および、5600_Yは、P1シンボル制御情報7302を入力としており、この情報に基づき、OFDM方式のための信号処理方法を変更する。(実施の形態A1に記載したように、放送局が送信する信号の伝送方法の情報が、P1シンボルに含まれているからである。)
P2シンボル(Signalling PLPを含む場合もある。)復調部7303は、信号処理後の信号704_X、704_Y、および、P1シンボル制御情報7302を入力とし、P1シンボル制御情報に基づき、信号処理を行い、復調(誤り訂正復号を含む)を行い、P2シンボル制御情報7304を出力する。
制御情報生成部7305は、P1シンボル制御情報7302、および、P2シンボル制御情報7304を入力とし、(受信動作に関係する)制御情報をたばね、制御信号7306として出力する。そして、制御信号7306は、図73に示したように、各部に入力されることになる。
このとき、PLPを伝送するために、空間多重MIMO伝送方式、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のいずれかの伝送方式を用いている場合、(数41)の式(41)、(数153)の式(143)の関係式を用いて、信号処理部711は、復調処理を行えばよい。なお、チャネル行列(H)は、チャネル変動推定部(705_1、705_2、707_1、707_2)の出力結果から得ることができ、プリコーディング行列(FまたはW)は、用いた伝送方式により、その行列の構成は異なる。特に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いた場合、都度、用いているプリコーディング行列を切り替え、復調することになる。また、時空間ブロック符号を用いているときも、チャネル推定値、受信(ベースバンド)信号を用いて、復調を行うことになる。
図74は、図72の放送局の送信装置が、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したときの、端末の受信装置の構成の一例を示しており、図7、図56、図73と同様に動作するものについては同一符号を付している。
図74の受信装置と図73の受信装置の異なる点は、図73の受信装置は、DVB-T2規格とそれ以外の規格の信号を受信し、データを得ることができるに対し、図74の受信装置は、DVB-T2規格以外の信号のみ受信し、データを得ることができる点である。図74において、P1シンボル検出、復号部7301は、放送局が送信した信号を受信し、信号処理後の信号704_X、704_Yを入力とし、P1シンボルを検出することで、信号検出、時間周波数同期を行うと同時に、P1シンボルに含まれる制御情報を(復調、および、誤り訂正復号を行うことで)得、P1シンボル制御情報7302を出力する。OFDM方式関連処理部5600_X、および、5600_Yは、P1シンボル制御情報7302を入力としており、この情報に基づき、OFDM方式のための信号処理方法を変更する。(実施の形態A1に記載したように、放送局が送信する信号の伝送方法の情報が、P1シンボルに含まれているからである。)
制御情報生成部7305は、P1シンボル制御情報7302、および、第1、第2 Signalling data制御情報7402を入力とし、(受信動作に関係する)制御情報をたばね、制御信号7306として出力する。そして、制御信号7306は、図73に示したように、各部に入力されることになる。
信号処理部711は、信号706_1、706_2、708_1、708_2、704_X、704_Y、および、制御信号7306を入力とし、制御信号7306に含まれている、各PLPを伝送するために用いた伝送方式・変調方式・誤り訂正符号化方式・誤り訂正符号化の符号化率・誤り訂正符号のブロックサイズ等の情報に基づき、復調、復号の処理を行い、受信データ712を出力する。
このとき、PLPを伝送するために、空間多重MIMO伝送方式、固定的なプリコーディング行列を用いるMIMO方式、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のいずれかの伝送方式を用いている場合、(数41)の式(41)、(数153)の式(143)の関係式を用いて、信号処理部711は、復調処理を行えばよい。なお、チャネル行列(H)は、チャネル変動推定部(705_1、705_2、707_1、707_2)の出力結果から得ることができ、プリコーディング行列(FまたはW)は、用いた伝送方式により、その行列の構成は異なる。特に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いた場合、都度、用いているプリコーディング行列を切り替え、復調することになる。また、時空間ブロック符号を用いているときも、チャネル推定値、受信(ベースバンド)信号を用いて、復調を行うことになる。
図75の受信装置と図73、図74の受信装置の異なる点は、図75の受信装置は、DVB-T2規格とそれ以外の規格の信号の両者に対し、復調が可能となるように、P2シンボル、または、第1、第2 Signalling data復調部7501を具備している点である。
第1、第2 Signalling data復調部7501は、信号処理後の信号704_X、704_Y、および、P1シンボル制御情報7302を入力とし、P1シンボル制御情報に基づき、受信した信号が、DVB-T2規格に対応した信号か、または、それ以外の規格に対応した信号なのか、を判断し(例えば、表3により判断が可能である。)、信号処理を行い、復調(誤り訂正復号を含む)を行い、受信信号が対応している規格が何であるかの情報を含んだ制御情報7502を出力する。それ以外の部分については、図73、図74と同様の動作となる。
以上のように、本実施の形態で示したような受信装置の構成とすることで、実施の形態A1で記載した放送局の送信装置が送信した信号を受信し、適切な信号処理を施すことで、受信品質の高いデータを得ることができる。特に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の信号を受信したときは、LOS環境において、データの伝送効率の向上とデータ受信品質の向上の両立を実現することができる。
なお、本実施の形態において、実施の形態A1で述べた放送局の送信方法に対応する受信装置の構成について説明したため、受信アンテナ数を2本のときの受信装置の構成について説明したが、受信装置のアンテナ数は2本に限ったものではなく、3本以上としても同様に実施することができ、このとき、ダイバーシチゲインが向上するため、データの受信品質を向上させることができる。また、放送局の送信装置の送信アンテナ数を3本以上とし、送信変調信号数を3以上としたときも、端末の受信装置の受信アンテナ数を増加させることで、同様に実施することができる。このとき、送信方法として、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用していることが望ましい。
また、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例には、実施の形態1から実施の形態16で示したとおりである。しかし、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法については、実施の形態1から実施の形態16で示した方法に限ったものではなく、プリコーディング行列を複数用意しておき、用意しておいた複数のプリコーディング行列の中からスロットごとに、一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行うとともに、スロットごとに規則的に使用するプリコーディング行列を切り替える方式であれば、本実施の形態は、同様に実施することができる。
実施の形態A1で記載した、DVB-T2規格に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したシステムにおいて、L1 Pre-Signallingで、パイロットの挿入パターンを指定する制御情報が存在する。本実施の形態では、L1 pre-signallingでパイロット挿入パターンを変更するときの、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の適用方法について説明する。
したがって、L1 Pre-Signalling dataにより、パイロットパターン(パイロット挿入方法)を示す制御情報を放送局は送信することになるが、このパイロットパターンを示す制御情報は、パイロット挿入方法を示すと同時に、表4または表5の制御情報により、放送局がPLPを伝送する伝送方法として、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を選択した場合、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列の割り当て方法を示すようにしてもよい。したがって、放送局が送信した変調信号を受信する端末の受信装置は、L1 Pre-Signnaling dataにおけるパイロットパターンを示す制御情報を得ることで、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列の割り当て方法を知ることができる。(このとき、表4または表5の制御情報により、放送局がPLPを伝送する伝送方法として、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を選択していることが前提となる。)なお、ここでは、L1 Pre-Signalling dataを用いて説明しているが、P2シンボルが存在しない図70のフレーム構成の場合は、パイロットパターン、および、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列の割り当て方法を示す制御情報は、第1、第2 Signalling dataに存在することになる。
そのときの、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列の(周波数―時間軸における)割り当て方法に関する情報に関する制御情報の構成例を表7に示す。
以上のように、パイロット挿入方法に基づいた、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列の割り当て方法を実現し、かつ、その割り当て方法の情報を的確に送信相手に伝送することで、送信相手である端末の受信装置は、データの伝送効率の向上と、データの受信品質の向上の両立を図ることができるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態において、放送局の送信信号数を2とした場合を説明したが、放送局の送信装置の送信アンテナ数を3本以上とし、送信変調信号数を3以上としたときも、同様に実施することができる。また、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例には、実施の形態1から実施の形態16で示したとおりである。しかし、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法については、実施の形態1から実施の形態16で示した方法に限ったものではなく、プリコーディング行列を複数用意しておき、用意しておいた複数のプリコーディング行列の中からスロットごとに、一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行うとともに、スロットごとに規則的に使用するプリコーディング行列を切り替える方式であれば、本実施の形態は、同様に実施することができる。
(実施の形態A4)
本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、データの受信品質を向上させるためのレペティション(repetition)方法について述べる。
規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用した送信装置の構成は、図3、図4、図13、図40、図53に示したとおりであるが、本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に対し、レペティションを適用した場合の応用例について説明する。
図81は、レペティション適用時の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の信号処理部の構成の一例を示している。図81は、図53で考えた場合、信号処理部5308に相当する。
図81のベースバンド信号8101_1は、図53のベースバンド信号5307_1に相当し、マッピング後のベースバンド信号であり、ストリームs1のベースバンド信号となる。同様に、図81のベースバンド信号8101_2は、図53のベースバンド信号5307_2に相当し、マッピング後のベースバンド信号であり、ストリームs2のベースバンド信号となる。
信号処理部(複製部)8102_2は、ベースバンド信号8101_2、制御信号8104を入力とし、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報に基づき、ベースバンド信号の複製を行う。例えば、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報が、4回のレペティションと示されていた場合、ベースバンド信号8101_2が、時間軸に対し、s21、s22、s23、s24、・・・の信号となっている場合、信号処理部(複製部)8102_2は、各信号を4回複製し、出力する。したがって、信号処理部(複製部)8102_2の出力、つまり、レベティション後のベースバンド信号8103_2は、時間軸に対し、s21、s21、s21、s21のようにs21を4個出力し、その後、s22、s22、s22、s22のようにs22を4個出力し、その後、s23、s23、s23、s23、s24、s24、s24、s24、・・・と出力する。
レベティション後のベースバンド信号8103_1、8103_2をそれぞれ、y1(i)、y2(i)、プリコーディング行列をF(i)とすると、以下の関係が成り立つ。
F[1], F[2], F[3], ・・・, F[N-1]のいずれかを用いるものとする。
ここで、例えば、iが0、1、2、3において、y1(i)は、4個の複製ベースバンド信号s11、s11、s11、s11であり、y2(i)は、4個の複製ベースバンド信号s21、s21、s21、s21であるものとする。すると、以下の条件が成立することが重要となる。
なお、本実施の形態において、放送局の送信信号数を2とした場合を説明したが、放送局の送信装置の送信アンテナ数を3本以上とし、送信変調信号数を3以上としたときも、同様に実施することができる。送信信号数をQとしたとき、レペティション回数をK回とし、iがg0、g1、g2,・・・、gK-1(つまり、gj jは0からK-1の整数)において、yb(i)は、sb1であるものとする(bは1からQの整数)。すると、以下の条件が成立することが重要となる。
次に、図81とは異なる実施例を、図82を用いて説明する。図82において、図81と同様に動作するものについては同一符号を付した。図82において、図81と異なる点は、同一のデータを異なるアンテナから送信するように、データの並び替えを行っている点である。
信号処理部(複製部)8102_1は、ベースバンド信号8101_1、制御信号8104を入力とし、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報に基づき、ベースバンド信号の複製を行う。例えば、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報が、4回のレペティションと示されていた場合、ベースバンド信号8101_1が、時間軸に対し、s11、s12、s13、s14、・・・の信号となっている場合、信号処理部(複製部)8102_1は、各信号を4回複製し、出力する。したがって、信号処理部(複製部)8102_1の出力、つまり、レベティション後のベースバンド信号8103_1は、時間軸に対し、s11、s11、s11、s11のようにs11を4個出力し、その後、s12、s12、s12、s12のようにs12を4個出力し、その後、s13、s13、s13、s13、s14、s14、s14、s14、・・・と出力する。
信号処理部(複製部)8102_2は、ベースバンド信号8101_2、制御信号8104を入力とし、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報に基づき、ベースバンド信号の複製を行う。例えば、制御信号8104に含まれるレペティション回数の情報が、4回のレペティションと示されていた場合、ベースバンド信号8101_2が、時間軸に対し、s21、s22、s23、s24、・・・の信号となっている場合、信号処理部(複製部)8102_2は、各信号を4回複製し、出力する。したがって、信号処理部(複製部)8102_2の出力、つまり、レベティション後のベースバンド信号8103_2は、時間軸に対し、s21、s21、s21、s21のようにs21を4個出力し、その後、s22、s22、s22、s22のようにs22を4個出力し、その後、s23、s23、s23、s23、s24、s24、s24、s24、・・・と出力する。
並び替え後のベースバンド信号8202_1および8202_2をそれぞれ、前述のとおり、y1(i)、y2(i)、プリコーディング行列をF(i)とすると、式(475)の関係が成立する。
F[1], F[2], F[3], ・・・, F[N-1]のいずれかを用いるものとする。
上述では、レペティション回数を4回として説明したがこれに限ったものではない。そして、図81を用いて説明したときと同様に、図82の構成のときに対しても、数304から数307の条件が成立すると、高い受信品質を得ることができる。
なお、本実施の形態において、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例には、実施の形態1から実施の形態16で示したとおりである。しかし、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法については、実施の形態1から実施の形態16で示した方法に限ったものではなく、プリコーディング行列を複数用意しておき、用意しておいた複数のプリコーディング行列の中からスロットごとに、一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行うとともに、スロットごとに規則的に使用するプリコーディング行列を切り替える方式であれば、本実施の形態は、同様に実施することができる。
(実施の形態A5)
本実施の形態では、実施の形態A1で説明した送信方法に対し、共通増幅を行うことで、変調信号を送信する方法について説明する。
図83の変調信号生成部#1から#M(5201_1から5201_M)は、入力信号(入力データ)から、図63、または、図72のP1シンボル用処理後の信号6323_1および6323_2を生成するためのものであり、変調信号z1(5202_1から5202_M)および変調信号z2(5203_1から5203_M)を出力する。
同様に、無線処理部8301_2は、変調信号z1(5203_1から5203_M)を入力とし、周波数変換等の信号処理を行い、増幅を行い、変調信号8302_2を出力し、変調信号8302_2はアンテナ8303_2から電波として出力される。
(実施の形態B1)
以下では、上記各実施の形態で示した送信方法及び受信方法の応用例とそれを用いたシステムの構成例を説明する。
また、本実施の形態の受信機8500は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データ(場合によっては、復調部8502で復調されて得られる信号に対して誤り訂正復号を行わないこともある。また、受信機8500は、誤り訂正復号後に他の信号処理が施されることもある。以降について、同様の表現を行っている部分についても、この点は同様である。)に含まれるデータ、または、そのデータに相当するデータ(例えば、データを圧縮することによって得られたデータ)や、動画、音声を加工して得られたデータを、磁気ディスク、光ディスク、不揮発性の半導体メモリ等の記録メディアに記録する記録部(ドライブ)8508を備える。ここで光ディスクとは、例えばDVD(Digital Versatile Disc)やBD(Blu-ray Disc)等の、レーザ光を用いて情報の記憶と読み出しがなされる記録メディアである。磁気ディスクとは、例えばFD(Floppy(登録商標) Disk)やハードディスク(Hard Disk)等の、磁束を用いて磁性体を磁化することにより情報を記憶する記録メディアである。不揮発性の半導体メモリとは、例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ(Ferroelectric Random Access Memory)等の、半導体素子により構成された記録メディアであり、フラッシュメモリを用いたSDカードやFlash SSD(Solid State Drive)などが挙げられる。なお、ここで挙げた記録メディアの種類はあくまでその一例であり、上記の記録メディア以外の記録メディアを用いて記録を行っても良いことは言うまでもない。
なお、上記の説明では、受信機8500は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データを記録部8508で記録するとしたが、多重化データに含まれるデータのうち一部のデータを抽出して記録しても良い。例えば、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに映像データや音声データ以外のデータ放送サービスのコンテンツ等が含まれる場合、記録部8508は、復調部8502で復調された多重化データから映像データや音声データを抽出して多重した新しい多重化データを記録しても良い。また、記録部8508は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに含まれる映像データ及び音声データのうち、どちらか一方のみを多重した新しい多重化データを記録しても良い。そして、上記で述べた多重化データに含まれるデータ放送サービスのコンテンツを記録部8508は、記録してもよい。
また、上記の説明では、記録部8508は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データを記録するとしたが、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに含まれる映像データを、当該映像データよりもデータサイズまたはビットレートが低くなるよう、当該映像データに施された動画像符号化方法とは異なる動画像符号化方法で符号化された映像データに変換し、変換後の映像データを多重した新しい多重化データを記録してもよい。このとき、元の映像データに施された動画像符号化方法と変換後の映像データに施された動画像符号化方法とは、互いに異なる規格に準拠していてもよいし、同じ規格に準拠して符号化時に使用するパラメータのみが異なっていてもよい。同様に、記録部8508は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに含まれる音声データを、当該音声データよりもデータサイズまたはビットレートが低くなるよう、当該音声データに施された音声符号化方法とは異なる音声符号化方法で符号化された音声データに変換し、変換後の音声データを多重した新しい多重化データを記録してもよい。
また、上記の説明では、ストリーム出力IF8509は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データを記録するとしたが、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに含まれる映像データを、当該映像データよりもデータサイズまたはビットレートが低くなるよう、当該映像データに施された動画像符号化方法とは異なる動画像符号化方法で符号化された映像データに変換し、変換後の映像データを多重した新しい多重化データを出力してもよい。このとき、元の映像データに施された動画像符号化方法と変換後の映像データに施された動画像符号化方法とは、互いに異なる規格に準拠していてもよいし、同じ規格に準拠して符号化時に使用するパラメータのみが異なっていてもよい。同様に、ストリーム出力IF8509は、復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データに含まれる音声データを、当該音声データよりもデータサイズまたはビットレートが低くなるよう、当該音声データに施された音声符号化方法とは異なる音声符号化方法で符号化された音声データに変換し、変換後の音声データを多重した新しい多重化データを出力してもよい。
さらに、受信機8500は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部8510を備える。受信機8500は、ユーザの操作に応じて操作入力部8510に入力される制御信号に基づいて、電源のON/OFFの切り替えや、受信するチャネルの切り替え、字幕表示の有無や表示する言語の切り替え、音声出力部8506から出力される音量の変更等の様々な動作の切り替えや、受信可能なチャネルの設定等の設定の変更を行う。
なお、上記の説明では受信機8500が、音声出力部8506、映像表示部8507、記録部8508、ストリーム出力IF8509、及びAV出力IF8511を備えている場合を例に挙げて説明したが、これらの構成の全てを備えている必要はない。受信機8500が上記の構成のうち少なくともいずれか一つを備えていれば、ユーザは復調部8502で復調し、誤り訂正の復号を行うことで得られた多重化データを利用することができるため、各受信機はその用途に合わせて上記の構成を任意に組み合わせて備えていれば良い。
(多重化データ)
次に、多重化データの構造の一例について詳細に説明する。放送に用いられるデータ構造としてはMPEG2-トランスポートストリーム(TS)が一般的であり、ここではMPEG2-TSを例に挙げて説明する。しかし、上記各実施の形態で示した送信方法及び受信方法で伝送される多重化データのデータ構造はMPEG2-TSに限られず、他のいかなるデータ構造であっても上記の各実施の形態で説明した効果を得られることは言うまでもない。
図91は、その多重化データファイル情報の構成を示す図である。多重化データ情報ファイルは、図91に示すように多重化データの管理情報であり、多重化データと1対1に対応し、多重化データ情報、ストリーム属性情報とエントリマップから構成される。
(携帯電話やキーボードであってもよい)9307を操作することにより、データ放送のためのデータにおける映像9302、インターネット上で提供されるハイパーテキスト9303のいずれかを選択し、動作を変更することになる。例えば、インターネット上で提供されるハイパーテキスト9303が選択された場合、表示しているWWWのサイトを、リモコンを操作することにより、変更することになる。また、映像および音声のデータ、または、データ放送のためのデータにおける映像9302が選択されている場合、リモコン9307により、選局したチャネル(選局した(テレビ)番組、選局した音声放送)の情報を送信する。すると、IF9305は、リモコンで送信された情報を取得し、受信装置9304は、選局したチャネルに相当する信号を復調、誤り訂正復号等の処理を行い、受信データを得ることになる。このとき、受信装置9304は、選局したチャネルに相当する信号に含まれる伝送方法(これについては、実施の形態A1~実施の形態A4で述べており、また、図5、図41に記載のとおりである。)の情報を含む制御シンボルの情報を得ることで、受信動作、復調方法、誤り訂正復号等の方法を正しく設定することで、放送局(基地局)で送信したデータシンボルに含まれるデータを得ることが可能となる。上述では、ユーザは、リモコン9307によって、チャネルを選局する例を説明したが、映像音声出力装置9300が搭載している選局キーを用いて、チャネルを選局しても、上記と同様の動作となる。
(実施の形態C1)
本実施の形態では、実施の形態2において、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式において説明しているが、このとき、受信劣悪点を考慮したプリコーディング行列の設定方法として、(例1)(例2)を説明している。本実施の形態では、実施の形態2の(例1)(例2)を一般化した場合について説明する。
上述とは異なる別の例として、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法おいて、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λをπラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λを0ラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λをπラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
実施の形態2の例で考えると、別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λを0ラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法おいて、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λをπラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λを0ラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λをπラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
実施の形態9で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法と比較したとき、本実施の形態のプリコーディング方法は、実施の形態9における周期の約半分の周期としても、高いデータ受信品質を得ることができる可能性があり、用意するプリコーディング行列を少なくすることができるため、送信装置、受信装置の回路規模を削減できる効果を得ることができる。上述の効果をより高くするためには、例えば、図4のように、符号化器を一つ有し、符号化データを分配する構成をもつ送信装置、また、これに対応する受信装置とするとよい。
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき、時間軸(または、周波数軸)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態C2)
実施の形態C1と実施の形態9を融合させた実施の形態C1とは異なる、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について、つまり、実施の形態9において、周期を奇数とした場合を利用して、実施の形態C1を実現する方法について説明する。
また、λ=πラジアン、θ11=0ラジアンとした場合、以下のようにあらわされる。
ング行列F[0], F[1],・・・,F[i],・・・,F[n-1],F[n]において、F[0]を1回用い、かつ、F[1]~F[n]をそれぞれ2回用いる(F[1]を2回用い、F[2]を2回用い、・・・、F[n-1]を2回用い、F[n]を2回用いる)ことで、周期N=2n+1の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とすることで、実施の形態9において周期を奇数とした場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法と同様に、受信装置は、良好なデータの受信品質を得ることができる。このとき、実施の形態9における周期の約半分の周期としても、高いデータ受信品質を得ることができる可能性があり、用意するプリコーディング行列を少なくすることができるため、送信装置、受信装置の回路規模の削減できる効果を得ることができる。
本実施の形態では、周期N=2n+1のプリコーディングホッピング方法(周期N=2n+1の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法)のためのプリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n](ただし、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]は、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]で構成されている。)を、シングルキャリア伝送方式のとき、時間軸(または、周波数軸)方向にW[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、プリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1],W[2n]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期N=2n+1のプリコーディングホッピング方法として説明しているが、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにW[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]をを用いる必要はない。
(実施の形態C3)
本実施の形態では、非特許文献12~非特許文献15に示されているように、QC(Quasi Cyclic) LDPC(Low-Density Prity-Check)符号(ただし、QC-LDPC符号でないLDPC(ブロック)符号であってもよい)、LDPC符号とBCH符号(Bose-Chaudhuri-Hocquenghemcode)の連接符号等のブロック符号、ターボ符号等のブロック符号を用いたときの、特に、実施の形態16から実施の形態26、実施の形態C1で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を用いたときについて詳しく説明する。ここでは、一例として、s1、s2の2つのストリームを送信する場合を例に説明する。ただし、ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等が必要でないとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数(ただし、この中に、以下で記載するような制御情報等が含まれていてもよい。)と一致する。ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等(例えば、CRC(cyclic redundancy check)、伝送パラメータ等)が必要であるとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数と制御情報等のビット数の和であることもある。
図97に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
そして、図4の送信装置では、2つのストリームを同時に送信することになるため、変調方式がQPSKのとき、前述の3000シンボルは、s1に1500シンボル、s2に1500シンボル割り当てられることになるため、s1で送信する1500シンボルとs2で送信する1500シンボルを送信するために1500スロット(ここでは「スロット」と名付ける。)が必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために750スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、1ブロックを構成するすべてのビットを送信するために500スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のために用意するプリコーディング行列の数を5とする。つまり、図4の送信装置の重み付け合成部のために、5つの異なるプリコーディング行列を用意するものとする(重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)。この5つの異なるプリコーディング行列をF[0], F[1], F[2],F[3], F[4]
とあらわすものとする。
変調方式がQPSKのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
同様に、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた750スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが150スロットである必要がある。
同様に、変調方式が64QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた500スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが100スロットである必要がある。
以上のように、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、異なるプリコーディング行列をN個(N個の異なるプリコーディング行列をF[0], F[1], F[2],・・・,F[N-2] , F[N-1]とあらわすものとする)としたとき、1つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列F[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列F[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列F[N-1] を使用するスロット数をKN-1としたとき、
<条件#107>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=KN-1、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
であるとよい。
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#107>が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#107>を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#107>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#108>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a,bは、0からN-1の整数)、a≠b)
図98は、ブロック符号を用いたとき、2つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図である。図98は、図3の送信装置および図13の送信装置に示したように、s1、s2の2つのストリームを送信し、かつ、送信装置が、2つの符号化器を有している場合の「ブロック符号を用いたとき、1つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図」である。(このとき、伝送方式としては、シングルキャリア伝送、OFDMのようなマルチキャリア伝送、いずれを用いてもよい。)
図98に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
そして、図3の送信装置および図13の送信装置では、2つのストリームを同時に送信することになり、また、2つの符号化器が存在するため、2つのストリームでは、異なる符号ブロックを伝送することになる。したがって、変調方式がQPSKのとき、s1、s2により、2つの符号化ブロックが同一区間内で送信されることから、例えば、s1により第1の符号化後のブロックが送信され、s2により、第2の符号化ブロックが送信されることになるので、第1、第2の符号化後のブロックを送信するために3000スロットが必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために1500スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、22ブロックを構成するすべてのビットを送信するために1000スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のために用意するプリコーディング行列の数を5とする。つまり、図3の送信装置および図13の送信装置の送信装置の重み付け合成部のために、5つの異なるプリコーディング行列を用意するものとする。(重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)この5つの異なるプリコーディング行列をF[0], F[1], F[2],F[3], F[4]とあらわすものとする。
変調方式がQPSKのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた3000スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが600スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが600回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが600回であるとよい。
同様に、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが300回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが300回であるとよい。
同様に、変調方式が64QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1000スロットにおいて、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが200スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが200回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列F[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列F[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列F[4]を使用するスロットが200回であるとよい。
以上のように、規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、異なるプリコーディング行列をN個(N個の異なるプリコーディング行列をF[0], F[1], F[2],・・・,F[N-2] , F[N-1]とあらわすものとする)としたとき、2つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列F[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列F[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列F[N-1] を使用するスロット数をKN-1としたとき、
<条件#109>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=KN-1、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
であり、第1の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用する回数をK0,1, プリコーディング行列F[1]を使用する回数をK1,1、プリコーディング行列F[i]を使用する回数をKi,1(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列F[N-1] を使用する回数をKN-1,1としたとき、
<条件#110>
K0,1=K1,1=・・・=Ki,1=・・・=KN-1,1、つまり、Ka,1=Kb,1、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)であり、第2の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用する回数をK0,2, プリコーディング行列F[1]を使用する回数をK1,2、プリコーディング行列F[i]を使用する回数をKi,2(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列F[N-1] を使用する回数をKN-1,2としたとき、
<条件#111>
K0,2=K1,2=・・・=Ki,2=・・・=KN-1,2、つまり、Ka,2=Kb,2、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)であるとよい。
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#109><条件#110><条件#111>が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#109><条件#110><条件#111>を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#109><条件#110><条件#111>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#112>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
<条件#113>
Ka,1とKb,1の差は0または1、つまり、|Ka,1―Kb,1|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
<条件#114>
Ka,2とKb,2の差は0または1、つまり、|Ka,2―Kb,2|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
以上のように、符号化後のブロックとプリコーディング行列の関係付けを行うことで、符号化ブロックを伝送するために使用するプリコーディング行列にかたよりがなくなるため、受信装置において、データの受信品質が向上するという効果を得ることができる。
本実施の形態では、非特許文献12~非特許文献15に示されているように、QC(Quasi Cyclic) LDPC(Low-Density Prity-Check)符号(ただし、QC-LDPC符号でないLDPC(ブロック)符号であってもよい)、LDPC符号とBCH符号(Bose-Chaudhuri-Hocquenghemcode)の連接符号等のブロック符号、ターボ符号等のブロック符号を用いたときの、特に、実施の形態C2で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を用いたときについて詳しく説明する。ここでは、一例として、s1、s2の2つのストリームを送信する場合を例に説明する。ただし、ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等が必要でないとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数(ただし、この中に、以下で記載するような制御情報等が含まれていてもよい。)と一致する。ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等(例えば、CRC(cyclic redundancy check)、伝送パラメータ等)が必要であるとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数と制御情報等のビット数の和であることもある。
図97に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
そして、図4の送信装置では、2つのストリームを同時に送信することになるため、変調方式がQPSKのとき、前述の3000シンボルは、s1に1500シンボル、s2に1500シンボル割り当てられることになるため、s1で送信する1500シンボルとs2で送信する1500シンボルを送信するために1500スロット(ここでは「スロット」と名付ける。)が必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために750スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、1ブロックを構成するすべてのビットを送信するために500スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、実施の形態C2において、周期5の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を実現するための5つのプリコーディング行列ををW[0], W[1], W[2],W[3],W[4]とあらわすものとする。(送信装置の重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)
変調方式がQPSKのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
同様に、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた750スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが150スロットである必要がある。
同様に、変調方式が64QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが100スロットである必要がある。
以上のように、実施の形態C2の規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、周期N=2n+1を実現するためのプリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n](ただし、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]は、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]で構成されている。(実施の形態C2参照))としたとき、1つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列W[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列W[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,2n-1,2n(iは0以上2n以下の整数))、プリコーディング行列W[2n] を使用するスロット数をK2nとしたとき、
<条件#115>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=K2n、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
であるとよい。
実施の形態C2の規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、周期N=2n+1を実現するための異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]において、1つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用するスロット数をG0, プリコーディング行列F[1]を使用するスロット数をG1、プリコーディング行列F[i]を使用するスロット数をGi(i=0,1,2,・・・,n-1,n)、プリコーディング行列F[n] を使用するスロット数をGnとしたとき、<条件#115>は、以下のようにあらわすことができる。
<条件#116>
2×G0=G1=・・・=Gi=・・・=Gn、つまり、2×G0=Ga、(for∀a、ただし、a =1,2,・・・,n-1,n(aは1からnの整数))
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#115>(<条件#116>)が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#115>(<条件#116>)を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#115>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#117>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
<条件#117>を別の表現にすると、以下の条件となる。
<条件#118>
GaとGbの差は0または1または2、つまり、|Ga―Gb|は0または1または2
(for∀a、∀b、ただし、a, b=1,2,・・・,n-1,n(a, bは、1からnの整数)、a≠b)
および
2×G0とGaの差は0または1または2、つまり、|2×G0―Ga|は0または1または2
(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは、1からnの整数))
図98は、ブロック符号を用いたとき、2つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図である。図98は、図3の送信装置および図13の送信装置に示したように、s1、s2の2つのストリームを送信し、かつ、送信装置が、2つの符号化器を有している場合の「ブロック符号を用いたとき、1つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図」である。(このとき、伝送方式としては、シングルキャリア伝送、OFDMのようなマルチキャリア伝送、いずれを用いてもよい。)
図98に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために1500スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、2ブロックを構成するすべてのビットを送信するために1000スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、実施の形態C2において、周期5の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を実現するための5つのプリコーディング行列ををW[0], W[1], W[2],W[3], W[4]とあらわすものとする。(送信装置の重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)
変調方式がQPSKのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた3000スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600回であるとよい。
同様に、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300回であるとよい。
同様に、変調方式が64QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1000スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200回であるとよい。
以上のように、実施の形態C2の規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、周期N=2n+1を実現するためのプリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n](ただし、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]は、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]で構成されている。(実施の形態C2参照))としたとき、2つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列W[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列W[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,2n-1,2n(iは0以上2n以下の整数))、プリコーディング行列W[2n] を使用するスロット数をK2nとしたとき、
<条件#119>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=K2n、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
であり、第1の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用する回数をK0,1, プリコーディング行列W[1]を使用する回数をK1,1、プリコーディング行列W[i]を使用する回数をKi,1(i=0,1,2,・・・,2n-1,2n(iは0以上2n以下の整数))、プリコーディング行列W[2n] を使用する回数をK2n,1としたとき、
<条件#120>
K0,1=K1,1=・・・=Ki,1=・・・=K2n,1、つまり、Ka,1=Kb,1
、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
であり、第2の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用する回数をK0,2, プリコーディング行列W[1]を使用する回数をK1,2、プリコーディング行列W[i]を使用する回数をKi,2(i=0,1,2,・・・,2n-1,2n(iは0以上2n以下の整数))、プリコーディング行列W[2n] を使用する回数をK2n,2としたとき、
<条件#121>
K0,2=K1,2=・・・=Ki,2=・・・=K2n,2、つまり、Ka,2=Kb,2
、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
であるとよい。
実施の形態C2の規則的にプリコーディング行列を切り替える方式において、周期N=2n+1を実現するための異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]において、2つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用するスロット数をG0, プリコーディング行列F[1]を使用するスロット数をG1、プリコーディング行列F[i]を使用するスロット数をGi(i=0,1,2,・・・,n-1,n)、プリコーディング行列F[n] を使用するスロット数をGnとしたとき、<条件#119>は、以下のようにあらわすことができる。
<条件#122>
2×G0=G1=・・・=Gi=・・・=Gn、つまり、2×G0=Ga、(for∀a、ただし、a =1,2,・・・,n-1,n(aは1からnの整数))
であり、第1の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用する回数をG0,1, プリコーディング行列F[1]を使用する回数をK1,1、プリコーディング行列F[i]を使用する回数をGi,1(i=0,1,2,・・・,n-1,n)、プリコーディング行列F[n] を使用する回数をGn,1としたとき、
<条件#123>
2×G0,1=G1,1=・・・=Gi,1=・・・=Gn,1、つまり、2×G0,1=Ga,1、(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは1からnの整数))
であり、第2の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列F[0]を使用する回数をG0,2, プリコーディング行列F[1]を使用する回数をG1,2、プリコーディング行列F[i]を使用する回数をGi,2(i=0,1,2,・・・,n-1,n)、プリコーディング行列F[n] を使用する回数をGn,2としたとき、
<条件#124>
2×G0,2=G1,2=・・・=Gi,2=・・・=Gn,2、つまり、2×G0,2=Ga,2、(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは1からnの整数))
であるとよい。
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#119><条件#120><条件#121>(<条件#122><条件#123><条件#124>)が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#119><条件#120><条件#121>(<条件#122><条件#123><条件#124>)を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#119><条件#120><条件#121>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#125>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
<条件#126>
Ka,1とKb,1の差は0または1、つまり、|Ka,1―Kb,1|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
<条件#127>
Ka,2とKb,2の差は0または1、つまり、|Ka,2―Kb,2|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,2n-1,2n(a, bは、0から2nの整数)、a≠b)
<条件#125><条件#126><条件#127>を別の表現にすると、以下の条件となる。
<条件#128>
GaとGbの差は0または1または2、つまり、|Ga―Gb|は0または1または2
(for∀a、∀b、ただし、a, b=1,2,・・・,n-1,n(a, bは、1からnの整数)、a≠b)
および
2×G0とGaの差は0または1または2、つまり、|2×G0―Ga|は0または1または2
(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは、1からnの整数))
<条件#129>
Ga,1とGb,1の差は0または1または2、つまり、|Ga,1―Gb,1|は0または1または2
(for∀a、∀b、ただし、a, b=1,2,・・・,n-1,n(a, bは、1からnの整数)、a≠b)
および
2×G0,1とGa,1の差は0または1または2、つまり、|2×G0,1―Ga,1|は0または1または2
(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは、1からnの整数))
<条件#130>
Ga,2とGb,2の差は0または1または2、つまり、|Ga,2―Gb,2|は0または1または2
(for∀a、∀b、ただし、a, b=1,2,・・・,n-1,n(a, bは、1からnの整数)、a≠b)
および
2×G0,2とGa,2の差は0または1または2、つまり、|2×G0,2―Ga,2|は0または1または2
(for∀a、ただし、a =1,2,・・・, n-1,n(aは、1からnの整数))
以上のように、符号化後のブロックとプリコーディング行列の関係付けを行うことで、符号化ブロックを伝送するために使用するプリコーディング行列にかたよりがなくなるため、受信装置において、データの受信品質が向上するという効果を得ることができる。
また、実施の形態15で説明したように、空間多重MIMO伝送方式、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式、時空間ブロック符号化方式、1ストリームのみ送信、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のモードが存在し、送信装置(放送局、基地局)は、これらのモードから、いずれかの送信方法を選択することができるようにしてもよい。このとき、空間多重MIMO伝送方式、プリコーディング行列が固定のMIMO伝送方式、時空間ブロック符号化方式、1ストリームのみ送信、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のモードにおいて、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を選択した(サブ)キャリア群では、本実施の形態を実施するとよい。
(実施の形態C5)
本実施の形態では、非特許文献12~非特許文献15に示されているように、QC(Quasi Cyclic) LDPC(Low-Density Prity-Check)符号(ただし、QC-LDPC符号でないLDPC(ブロック)符号であってもよい)、LDPC符号とBCH符号(Bose-Chaudhuri-Hocquenghemcode)の連接符号等のブロック符号、ターボ符号等のブロック符号を用いたときの、実施の形態C3、実施の形態C4を一般化させた場合について説明する。ここでは、一例として、s1、s2の2つのストリームを送信する場合を例に説明する。ただし、ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等が必要でないとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数(ただし、この中に、以下で記載するような制御情報等が含まれていてもよい。)と一致する。ブロック符号を用いて符号化を行った際、制御情報等(例えば、CRC(cyclic redundancy check)、伝送パラメータ等)が必要であるとき、符号化後のブロックを構成するビット数は、ブロック符号を構成するビット数と制御情報等のビット数の和であることもある。
図97に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
そして、図4の送信装置では、2つのストリームを同時に送信することになるため、変調方式がQPSKのとき、前述の3000シンボルは、s1に1500シンボル、s2に1500シンボル割り当てられることになるため、s1で送信する1500シンボルとs2で送信する1500シンボルを送信するために1500スロット(ここでは「スロット」と名付ける。)が必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために750スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、1ブロックを構成するすべてのビットを送信するために500スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、周期5の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のためのプリコーディング行列をW[0],W[1],W[2],W[3],
W[4]とする。ただし、W[0], W[1], W[2],W[3],W[4]には、少なくとも2つ以上の異なるプリコーディング行列が含まれていればよい(W[0], W[1],W[2],W[3], W[4]に同一のプリコーディング行列が含まれていてもよい。)。図4の送信装置の重み付け合成部では、W[0], W[1], W[2],W[3], W[4]を用いるものとする。(重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)
変調方式がQPSKのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
同様に、変調方式が16QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた750スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するス
ロットが150スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが150スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが150スロットである必要がある。
同様に、変調方式が64QAMのとき、1つの符号化後のブロックを構成するビット数6000ビットを送信するための上記で述べた500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが100スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが100スロットである必要がある。
以上のように、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方式におけるプリコーディング行列をW[0], W[1], W[2],・・・,W[N-2] , W[N-1]とあらわすものとする。ただし、W[0], W[1], W[2],・・・, W[N-2] , W[N-1]は少なくとも2つ以上の異なるプリコーディング行列で構成されているものとする。(W[0], W[1], W[2],・・・, W[N-2] , W[N-1]に同一のプリコーディング行列が含まれていてもよい。)1つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列W[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列W[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列W[N-1] を使用するスロット数をKN-1としたとき、
<条件#131>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=KN-1、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし
、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
であるとよい。
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#94>が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#131>を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#131>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#132>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
図98は、ブロック符号を用いたとき、2つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図である。図98は、図3の送信装置および図13の送信装置に示したように、s1、s2の2つのストリームを送信し、かつ、送信装置が、2つの符号化器を有している場合の「ブロック符号を用いたとき、1つの符号化後のブロックに必要なシンボル数、スロット数の変化を示した図」である。(このとき、伝送方式としては、シングルキャリア伝送、OFDMのようなマルチキャリア伝送、いずれを用いてもよい。)
図98に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
そして、図3の送信装置および図13の送信装置では、2つのストリームを同時に送信することになり、また、2つの符号化器が存在するため、2つのストリームでは、異なる符号ブロックを伝送することになる。したがって、変調方式がQPSKのとき、s1、s2により、2つの符号化ブロックが同一区間内で送信されることから、例えば、s1により第1の符号化後のブロックが送信され、s2により、第2の符号化ブロックが送信されることになるので、第1、第2の符号化後のブロックを送信するために3000スロットが必要となる。
同様に考えると、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するすべてのビットを送信するために1500スロットが必要となり、変調方式が64QAMのとき、22ブロックを構成するすべてのビットを送信するために1000スロットが必要となる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、上述で定義したスロットとプリコーディング行列の関係について説明する。
ここでは、周期5の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のためのプリコーディング行列をW[0],W[1],W[2],W[3],
W[4]とする。ただし、W[0], W[1], W[2],W[3],W[4]には、少なくとも2つ以上の異なるプリコーディング行列が含まれていればよい(W[0], W[1],W[2],W[3], W[4]に同一のプリコーディング行列が含まれていてもよい。)。図3の送信装置および図13の送信装置の送信装置の重み付け合成部のために、W[0], W[1],W[2],W[3], W[4]を用いるものとする。(重み付け合成部は、各スロットで、複数のプリコーディング行列から一つのプリコーディング行列を選択し、プリコーディングを行う。)
変調方式がQPSKのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた3000スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600スロットである必要がある。これは、使用するプリコーディング行列にかたよりがあると、多くの数を使用したプリコーディング行列の影響が大きいデータの受信品質となるからである。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが600スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが600回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが600回であるとよい。
同様に、変調方式が16QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1500スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが300スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが300回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが300回であるとよい。
同様に、変調方式が64QAMのとき、2つの符号化後のブロックを構成するビット数6000×2ビットを送信するための上記で述べた1000スロットにおいて、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200スロットである必要がある。
また、第1の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200回である必要があり、また、第2の符号化ブロックを送信するために、プリコーディング行列W[0]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[1]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[2]を使用するスロットが200スロット、プリコーディング行列W[3]を使用するスロットが200回、プリコーディング行列W[4]を使用するスロットが200回であるとよい。
以上のように、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方式におけるプリコーディング行列をW[0], W[1], W[2],・・・,W[N-2] , W[N-1]とあらわすものとする。
ただし、W[0], W[1], W[2],・・・,W[N-2]
, W[N-1]は少なくとも2つ以上の異なるプリコーディング行列で構成されているものとする。(W[0],W[1],
W[2],・・・, W[N-2] , W[N-1]に同一のプリコーディング行列が含まれていてもよい。)2つの符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用するスロット数をK0, プリコーディング行列W[1]を使用するスロット数をK1、プリコーディング行列W[i]を使用するスロット数をKi(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、プリコーディング行列W[N-1] を使用するスロット数をKN-1としたとき、
<条件#133>
K0=K1=・・・=Ki=・・・=KN-1、つまり、Ka=Kb、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
であり、第1の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用する回数をK0,1, プリコーディング行列W[1]を使用する回数をK1,1、プリコーディング行列W[i]を使用する回数をKi,1(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、 プリコーディング行列W[N-1] を使用する回数をKN-1,1としたとき、
<条件#134>
K0,1=K1,1=・・・=Ki,1=・・・=KN-1,1、つまり、Ka,1=Kb,1、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)であり、第2の符号化後のブロックを構成するビットをすべて送信する際に、プリコーディング行列W[0]を使用する回数をK0,2, プリコーディング行列W[1]を使用する回数をK1,2、プリコーディング行列W[i]を使用する回数をKi,2(i=0,1,2,・・・,N-1(iは0以上N-1以下の整数))、 プリコーディング行列W[N-1] を使用する回数をKN-1,2としたとき、
<条件#135>
K0,2=K1,2=・・・=Ki,2=・・・=KN-1,2、つまり、Ka,2=Kb,2、(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)であるとよい。
そして、通信システムが、複数の変調方式をサポートしており、サポートしている変調方式から選択して使用する場合、サポートしている変調方式において、<条件#133><条件#134><条件#135>が成立するとよいことになる。
しかし、複数の変調方式をサポートしている場合、各変調方式により1シンボルで送信することができるビット数が異なるのが一般的であり(場合によっては、同一となることもあり得る。)、場合によっては、<条件#133><条件#134><条件#135>を満たすことができない変調方式が存在することもある。この場合、<条件#133><条件#134><条件#135>にかわり、以下の条件を満たすとよい。
<条件#136>
KaとKbの差は0または1、つまり、|Ka―Kb|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
<条件#137>
Ka,1とKb,1の差は0または1、つまり、|Ka,1―Kb,1|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
<条件#138>
Ka,2とKb,2の差は0または1、つまり、|Ka,2―Kb,2|は0または1
(for∀a、∀b、ただし、a, b=0,1,2,・・・,N-1(a, bは、0からN-1の整数)、a≠b)
以上のように、符号化後のブロックとプリコーディング行列の関係付けを行うことで、符号化ブロックを伝送するために使用するプリコーディング行列にかたよりがなくなるため、受信装置において、データの受信品質が向上するという効果を得ることができる。
(その他補足)
本明細書において、送信装置を具備しているのは、例えば、放送局、基地局、アクセスポイント、端末、携帯電話(mobile phone)等の通信・放送機器であることが考えられ、このとき、受信装置を具備しているのは、テレビ、ラジオ、端末、パーソナルコンピュータ、携帯電話、アクセスポイント、基地局等の通信機器であることが考えられる。また、本発明における送信装置、受信装置は、通信機能を有している機器であって、その機器が、テレビ、ラジオ、パーソナルコンピュータ、携帯電話等のアプリケーションを実行するための装置に何らかのインターフェース(例えば、USB)を介して接続できるような形態であることも考えられる。
なお、本発明は上記実施の形態1~5に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、通信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、この通信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
本明細書では、「プリコーディング」「プリコーディングウェイト」「プリコーディング行列」等の用語を用いているが、呼び方自身は、どのようなものでもよく(例えば、コードブック(codebook)と呼んでもよい。)、本発明では、その信号処理自身が重要となる。
また、本明細書において、受信装置で、ML演算、APP、Max-logAPP、ZF、MMSE等を用いて説明しているが、この結果、送信装置が送信したデータの各ビットの軟判定結果(対数尤度、対数尤度比)や硬判定結果(「0」または「1」)を得ることになるが、これらを総称して、検波、復調、検出、推定、分離と呼んでもよい。
2ストリームのベースバンド信号s1(i)、s2(i)(ある変調方式のマッピング後のベースバンド信号)(ただし、iは、(時間、または、周波数(キャリア)の)順番をあらわす)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディングを行い生成された、プリコーディング後のベースバンド信号z1(i)、z2(i)において、プリコーディング後のベースバンド信号z1(i)の同相I成分をI1(i)、直交成分をQ1(i)とし、プリコーディング後のベースバンド信号z2(i)の同相I成分をI2(i)、直交成分をQ2(i)とする。このとき、ベースバンド成分の入れ替えを行い、
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をQ2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をQ1(i)
とし、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)に相当する変調信号を送信アンテナ1、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)に相当する変調信号を送信アンテナ2から、同一時刻に同一周波数を用いて送信する、というように、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)に相当する変調信号と入れ替え後のベースバンド信号r2(i)を異なるアンテナから、同一時刻に同一周波数を用いて送信するとしてもよい。また、
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をI2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をQ2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をQ2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をI2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をQ2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をI2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をI2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をI2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をQ2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をQ2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をI2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をQ2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i)、直交成分をQ2(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をI2(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i)、直交成分をQ1(i)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i)、直交成分をI1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i)、直交成分をI2(i)
としてもよい。また、上述では、2ストリームの信号に対しプリコーディングを行い、プリコーディング後の信号の同相成分と直交成分の入れ替えについて説明したが、これに限ったものではなく、2ストリームより多い信号に対しプリコーディングを行い、プリコーディング後の信号の同相成分と直交成分の入れ替えを行うことも可能である。
また、上記の例では、同一時刻(同一周波数((サブ)キャリア))のベースバンド信号の入れ替えを説明しているが、同一時刻のベースバンド信号の入れ替えでなくてもよい。例として、以下のように記述することができる
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をI2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をI2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をI2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をI2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をI2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をI2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をI1(i+v)、直交成分をQ2(i+w)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i+v)、
直交成分をI2(i+w)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をI2(i+w)、直交成分をQ1(i+v)
・入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をQ2(i+w)、直交成分をI1(i+v)、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をQ1(i+v)、直交成分をI2(i+w)
図96は、上記の記載を説明するための図である。図96に示すように、プリコーディング後のベースバンド信号z1(i)、z2(i)において、プリコーディング後のベースバンド信号z1(i)の同相I成分をI1(i)、直交成分をQ1(i)とし、プリコーディング後のベースバンド信号z2(i)の同相I成分をI2(i)、直交成分をQ2(i)とする。そして、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分をIr1(i)、直交成分をQr1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分をIr2(i)、直交成分をQr2(i)とすると、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)の同相成分Ir1(i)、直交成分Qr1(i)、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)の同相成分Ir2(i)、直交成分をQr2(i)は上述で説明したいずれかであらわされるものとする。なお、この例では、同一時刻(同一周波数((サブ)キャリア))のプリコーディング後のベースバンド信号の入れ替えについて説明したが、上述のように、異なる時刻(異なる周波数((サブ)キャリア))のプリコーディング後のベースバンド信号の入れ替えであってもよい。
そして、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)に相当する変調信号を送信アンテナ1、入れ替え後のベースバンド信号r2(i)に相当する変調信号を送信アンテナ2から、同一時刻に同一周波数を用いて送信する、というように、入れ替え後のベースバンド信号r1(i)に相当する変調信号と入れ替え後のベースバンド信号r2(i)を異なるアンテナから、同一時刻に同一周波数を用いて送信することになる。
送信装置の送信アンテナ、受信装置の受信アンテナ、共に、図面で記載されている1つのアンテナは、複数のアンテナにより構成されていても良い。
本明細書において、「∀」は全称記号(universal quantifier)をあらわしており、「∃」は存在記号(existential quantifier)をあらわしている。
複素平面を利用すると、複素数の極座標による表示として極形式で表示できる。複素数z = a + jb (a、bはともに実数であり、jは虚数単位である)に、複素平面上の点 (a, b) を対応させたとき、この点が極座標で[r, θ] とあらわされるなら、
a=r×cosθ、
b=r×sinθ
本発明の説明において、ベースバンド信号、s1、s2、z1、z2は複素信号となるが、複素信号とは、同相信号をI、直交信号をQとしたとき、複素信号はI + jQ(jは虚数単位)とあらわされることになる。このとき、Iがゼロとなってもよいし、Qがゼロとなってもよい。
本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替える方法を用いた放送システムの一例を図59に示す。図59において、映像符号化部5901は、映像を入力とし、映像符号化を行い、映像符号化後のデータ5902を出力する。音声符号化部5903は、音声を入力とし、音声符号化を行い、音声符号化後のデータ5904を出力する。データ符号化部5905は、データを入力とし、データの符号化(例えば、データ圧縮)を行い、データ符号化後のデータ5906を出力する。これらをまとめて、情報源符号化部5900とする。
また、本発明の説明を行っている実施の形態において、以前にも説明したようにOFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式において、送信装置が保有している符号化器の数は、いくつであってもよい。したがって、例えば、図4のように、送信装置が、符号化器を1つ具備し、出力を分配する方法を、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式にも適用することも当然可能である。このとき、図4の無線部310A、310Bを図13のOFDM方式関連処理部1301A、1301Bに置き換えればよいことになる。このとき、OFDM方式関連処理部の説明は、実施の形態1のとおりである。
また、実施の形態A1から実施の形態A5、および、実施の形態1で述べたシンボルの配置方法では、本明細書で述べた「異なるプリコーディング行列を切り替える方法」とは異なる複数のプリコーディング行列を用いて規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としても、同様に実施することができる。また、他の実施の形態についても同様である。なお、以下では、異なる複数のプリコーディング行列について補足説明する。
規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のためにN個の用意するプリコーディングをF[0], F[1], F[2],・・・F[N-3],F[N-2],F[N-1]であらわすものとする。このとき、上記で述べた「異なる複数のプリコーディング行列」とは、以下の2つの条件(条件*1および条件*2)を満たすものであるものとする。
なお、2×2の行列を例に補足を行う。2x2の行列R、Sを以下のようにあらわすものとする。
そして、本発明の説明で示した示したシステム例では、2つの変調信号を2つのアンテナから送信し、それぞれを2つのアンテナで受信するMIMO方式の通信システムを開示したが、本発明は、当然にMISO(Multiple Input Single Output)方式の通信システムにも適用できる。MISO方式の場合、送信装置において、複数のプリコーディング行列を規則的に切り替えるプリコーディング方法を適用している点は、これまでの説明のとおりである。一方で、受信装置は、図7に示す構成のうち、アンテナ701_Y、無線部703_Y、変調信号z1のチャネル変動推定部707_1、変調信号z2のチャネル変動推定部707_2がない構成となるが、この場合であっても、本明細書の中で示した処理を実行することで、送信装置が送信したデータを推定することができる。なお、同一周波数帯、同一時間において、送信された複数の信号を1つのアンテナで受信して復号できることは周知のこと(1アンテナ受信において、ML演算等(Max-log APP等)の処理を施せばよい。)であり、本発明では、図7の信号処理部711において、送信側で用いた規則的に切り替えるプリコーディング方法を考慮した復調(検波)を行えばよいことになる。
なお、例えば、上記通信方法を実行するプログラムを予めROM(Read Only Memory)に格納しておき、そのプログラムをCPU(Central Processor Unit)によって動作させるようにしても良い。
そして、上記の各実施の形態などの各構成は、典型的には集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。これらは、個別に1チップ化されてもよいし、各実施の形態の全ての構成または一部の構成を含むように1チップ化されてもよい。 ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
実施の形態A1から実施の形態A5、および、実施の形態1で述べたシンボルの配置方法では、本明細書で述べた「異なるプリコーディング行列を切り替える方法」とは異なる複数のプリコーディング行列を用いて規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としても、同様に実施することができる。なお、「異なる複数のプリコーディング行列」とは上述の説明のとおりである。
また、実施の形態1で述べたシンボルの配置方法では、実施の形態C1から実施の形態C5で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いても同様に実施することができる。同様に、実施の形態A1から実施の形態A5規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、実施の形態C1から実施の形態C5で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いても同様に実施することができる。
(実施の形態D1)
非特許文献12~非特許文献15に示されているように、QC(Quasi Cyclic) LDPC(Low-Density Prity-Check)符号(QC-LDPC符号でない、LDPC符号であってもよい)、LDPC符号とBCH符号(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem code)の連接符号、テイルバイティングを用いたターボ符号またはDuo-Binary Turbo Code等のブロック符号を用いたときの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法について詳しく説明する。なお、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法は、複素数で表現されたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法、下記で説明している実数で表現されたプリコーディング行列を規則的に切り替える方法のいずれの場合であっても本実施の形態を実施することはできる。
図97に示すように、ブロック符号における1つの符号化後のブロックを構成するビット数を6000ビットであるとする。この6000ビットを送信するためには、変調方式がQPSKのとき3000シンボル、16QAMのとき1500シンボル、64QAMのとき1000シンボルが必要となる。
本実施の形態では、図4の送信装置の場合、図4の送信装置に対しOFDM方式のようなマルチキャリア方式に対応した場合において、本明細書の中で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方式を用いたときのプリコーディング行列のイニシャライズ方法について説明する。
同様に、第2符号化ブロックでは、変調方式としてQPSKを用いた場合に使用するスロット数を示しており、第1符号化ブロックを伝送するためには、1500スロットが必要となる。
そして、本明細書で説明したように、変調信号z1、つまり、アンテナ312Aで送信する変調信号に対しては、位相変更を行わず、変調信号z2、つまり、アンテナ312Bで送信する変調信号に対しては、位相変更を行う場合を考える。このとき、図100、図101では、規則的にプリコーディング行列を切り替える方法について示している。
次に、第2符号化ブロックの各スロットに対し、プリコーディング行列を適用することになる。本明細書では、マルチキャスト通信、放送に適用する場合を想定しているので、ある受信端末は、第1符号化ブロックを必要とせず、第2符号化ブロックのみ抽出する場合が考えられる。この場合、第1符号化ブロックの最後のスロットを送信するためにプリコーディング行列#0を用いたからといって、第2符号化ブロックを伝送するために、最初にプリコーディング行列#1を用いたものとする。すると、
(a)前述の端末は、第1符号化ブロックがどのように送信されたかを監視、つまり、第1符号化ブロックの最後のスロットの送信にプリコーディング行列がどのパターンであるかを監視し、第2符号化ブロックの最初のスロットに使用するプリコーディング行列を推定する、
(b)(a)を行わないために、送信装置は、第2符号化ブロックの最初のスロットに使用するプリコーディング行列の情報を伝送する
という方法が考えられる。(a)の場合、端末は第1符号化ブロックの伝送を監視する必要があるため消費電力が増大してしまう、(b)の場合、データの伝送効率の低下を招くことになる。
以上のようにすることで、(a)(b)で発生する課題を抑制することができるという効果を得ることができる。
つまり、PLP$1にとって、時刻T、キャリア3は第1番目のスロットであり、第2番目のスロットは時刻T、キャリア4であり、第3番目のスロットは時刻T、キャリア5であり、・・・、第7番目のスロットは時刻T+1、キャリア1であり、第8番目のスロットは時刻T+1、キャリア2であり、第9番目のスロットは時刻T+1、キャリア3であり、・・・、第14番目のスロットは時刻T+1、キャリア8であり、第15番目のスロットは時刻T+2、キャリア0であり、・・・、となる。
そして、PLP$Kは、時刻S、キャリア4(図102の10203)をスロットの先頭とし、時刻S+8、キャリア4をスロットの最後(図102の10204)とし、スロット(シンボル)が存在している(図102参照)。
このとき、図99~図101を用いて説明したときと同様に、PLP$1の先頭のスロットである、時刻T、キャリア3(図102の10201)をスロットは、プリコーディング行列#0を用いてプリコーディングを行うものとする。同様に、PLP$K-1の最後のスロットである、時刻S、キャリア3(図102の10205)をスロットで用いている、プリコーディング行列の番号にかかわらず、PLP$Kの先頭のスロットである、時刻S、キャリア4(図102の10203)をスロットは、プリコーディング行列#0を用いてプリコーディングを行うものとする。
以上のようにすることで、上述で述べた(a)および(b)の課題を抑制することができるという効果を得ることができる。
同様に、第Yのメインフレームの複数の変調信号を送信するサブフレームの最初のPLPであるPLP$1’の先頭のスロット(図104の10401(時刻T’、キャリア7のスロット))は、プリコーディング行列#0を用いてプリコーディングを行うものとする。
このようにすることも、上述で述べた(a)および(b)の課題を抑制するためには重要となる。
(その他補足2)
なお、上述の各実施の形態では、重み付け合成部がプリコーディングに使用するプリコーディング行列を複素数で表現しているが、プリコーディング行列を実数で表現することもできる。(「実数表現したプリコーディング方法」、とよぶ。)
つまり、例えば、2つのマッピング後の(使用した変調方式の)ベースバンド信号をs1(i)、s2(i)(ただし、iは時間、または、周波数)とし、プリコーディングに得られる2つのプリコーディング後のベースバンド信号をz1(i)、z2(i)とする。そして、マッピング後の(使用した変調方式の)ベースバンド信号をs1(i)の同相成分をIs1(i)、直交成分をQs1(i)、マッピング後の(使用した変調方式の)ベースバンド信号をs2(i)の同相成分をIs2(i)、直交成分をQs2(i)、プリコーディング後のベースバンド信号をz1(i)の同相成分をIz1(i)、直交成分をQz1(i)、プリコーディング後のベースバンド信号をz2(i)の同相成分をIz2(i)、直交成分をQz2(i)とすると、実数で構成されたプリコーディング行列(実数表現したプリコーディング行列)Hrを用いると以下の関係式が成立する。
実施の形態A1から実施の形態A5、実施の形態7、および、実施の形態1で述べたシンボルの配置方法等の本発明のプリコーディング方法の応用例における、「異なるプリコーディング行列を切り替える方法」を用いたとは、上述で説明した「実数表現したプリコーディング方法」において、異なる複数の実数表現したプリコーディング行列を用いて規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としても、当然ながら、同様に実施することができ、本発明のプリコーディング行列切り替えの有効性は異なる複数の複素表現したプリコーディング行列を用いたときと同様である。なお、「異なる複数のプリコーディング行列」とは上述の説明のとおりである。
また、実施の形態1で述べたシンボルの配置方法では、実施の形態C1から実施の形態C5で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いても同様に実施することができる。同様に、実施の形態A1から実施の形態A5規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、実施の形態C1から実施の形態C5で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いても同様に実施することができる。
(実施の形態F1)
実施の形態1-26及び実施の形態C1-C5で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は、I-Q平面にマッピングされた任意のベースバンド信号s1とs2に対して適用可能である。そのため、実施の形態1-26及び実施の形態C1-C5では、ベースバンド信号s1とs2について詳細に説明していない。一方、例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を、誤り訂正符号化されたデータから生成されたベースバンド信号s1とs2に対して適用する場合、s1とs2の平均電力を制御することによりさらに良好な受信品質を得られる可能性がある。本実施の形態では、誤り訂正符号化されたデータから生成されたベースバンド信号s1とs2に対して、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用する場合の、s1とs2の平均電力の設定方法について述べる。
s1の変調方式がQPSKであるので、s1はシンボルあたり2ビットを伝送することになる。この伝送する2ビットをb0、b1と名付ける。s2の変調方式が16QAMであるので、s2はシンボルあたり4ビットを伝送することになる。この伝送する4ビットをb2、b3、b4、b5と名付ける。そして、s1の1シンボルとs2の1シンボルで構成される1スロット、つまり、スロットあたり、b0、b1、b2、b3、b4、b5の6ビットを送信装置は伝送することになる。
図105において、10500はb0の対数尤度比の絶対値、10501はb1の対数尤度比の絶対値、10502はb2の対数尤度比の絶対値、10503はb3の対数尤度比の絶対値、10504はb4の対数尤度比の絶対値、10505はb5の対数尤度比の絶対値である。このとき、QPSKにより伝送されたb0およびb1の対数尤度比の絶対値、と、16QAMにより伝送されたb2からb5の対数尤度比の絶対値を比較すると、b0およびb1の対数尤度比の絶対値は、b2からb5の対数尤度比の絶対値より大きい、つまり、b0およびb1の受信装置における信頼度がb2からb5の受信装置における信頼度よりも高いことになる。これは、図95においてhを式(273)のとおりとした場合、QPSKのI-Q平面における信号点の最小ユークリッド距離が
受信装置がこの状況で誤り訂正復号(例えば、通信システムがLDPC符号を用いている場合、sum-product復号等の信頼度伝播復号)を行った場合、「b0およびb1の対数尤度比の絶対値は、b2からb5の対数尤度比の絶対値より大きい」という信頼度の差により、b2からb5の対数尤度比の絶対値の影響を受け、受信装置のデータの受信品質が劣化するという課題が発生する。
「s1の平均電力とs2の平均電力を異なるようにする」ことを考える。図107、図108に、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)、および、重み付け合成(プリコーディング)部に関連する信号処理部の構成の例を示している。なお、図107において、図3、図6と同様に動作するものについては同一符号を付した。また、図108において、図3、図6、図107と同様に動作するものについては同一符号を付した。
(例1)
まず、図107を用いて、動作の一例を説明する。なお、s1(t)は、変調方式QPSKのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図95のとおりであり、hは式(273)のとおりである。また、s2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。なお、tは時間であり、本実施の形態では、時間軸方向を例として説明する。
例えば、QPSKの平均電力と16QAMの平均電力の比1:u2をについてuを、
ただし、2つの異なる変調方式のI-Q平面における信号点の最小ユークリッド距離を等しくするという条件は、QPSKの平均電力と16QAMの平均電力の比を設定する方法のあくまで一例である。例えば、誤り訂正符号化に用いる誤り訂正符号の符号長や符号化率等のその他の条件によっては、パワー変更のための値uの値を2つの異なる変調方式のI-Q平面における信号点の最小ユークリッド距離が等しくなる値とは、異なる値(大きな値や小さな値)に設定する方が、良好な受信品質を得られる可能性がある。
また、受信時に得られる候補信号点の最小距離を大きくすること、を考えると、例えば、
(例1-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り生成符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
例1-1の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値uを設定することである。
例えば、ブロック長として1000が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値uL1000を設定し、ブロック長として1500が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値uL1500を設定し、ブロック長として3000が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値uL3000を設定する。このとき、例えば、uL1000、uL1500、uL3000を、それぞれ異なる値とすることで、各符号長のときで、高い誤り訂正能力を得ることが可能であることがある。ただし、設定する符号長によっては、パワー変更のための値を変更しても効果を得ることができない場合がある。そのときは、符号長を変更しても、パワー変更のための値を変更する必要はない。(例えば、uL1000=uL1500であることもある。重要なことは、(uL1000、uL1500、uL3000)の中に、2つ以上の値が存在することである。)上述では、3つの符号長の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値が2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値の中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点である。
(例1-2)
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り生成符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
例1-2の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値uを設定することである。
例えば、符号化率としてr1が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur1を設定し、符号化率としてr2が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur2を設定し、符号化率としてr3が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur3を設定する。このとき、例えば、ur1、ur2、ur3が、それぞれ異なる値とすることで、各符号化率のときで、高い誤り訂正能力を得ることが可能であることがある。ただし、設定する符号化率によっては、パワー変更のための値を変更しても効果を得ることができない場合がある。そのときは、符号化率を変更しても、パワー変更のための値を変更する必要はない。(例えば、ur1=ur2であることもある。重要なことは、(ur1、ur2、ur3)の中に、2つ以上の値が存在することである。)
なお、上記r1、r2、r3の一例としては、誤り訂正符号がLDPC符号の場合には、それぞれ1/2、2/3、3/4といった符号化率であることが考えられる。
上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値が2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値の中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができる
ことが重要な点である。
(例1-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
送信装置が複数の変調方式をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられる変調方式に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
図107において、s2の変調方式が16QAMのときパワー変更部10701Bは、u=u16と設定し、s2の変調方式が64QAMのときu=u64と設定するものとする。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、u16<u64とすると、s2の変調方式が16QAM、64QAMのうちいずれの場合であっても、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
なお、上述の説明において、「s1の変調方式をQPSKに固定」することとして説明したが、「s2の変調方式をQPSKに固定する」ことが考えられる。このとき、固定の変調方式(ここでは、QPSK)に対しては、パワー変更を行わず、複数の設定可能な変調方式(ここでは、16QAMと64QAM)に対し、パワー変更を行うものとする。つまり、この場合、送信装置は、図107に示す構成ではなく、図107に示した構成からパワー変更部10701Bを除き、s1(t)側にパワー変更部を設ける構成となる。すると、固定の変調方式(ここでは、QPSK)をs2に設定したとき、以下の関係式が成立する。
また、(s1の変調方式、s2の変調方式)のセットを、(QPSK、16QAM)または(16QAM、QPSK)または(QPSK、64QAM)または(64QAM、QPSK)のいずれかの設定が可能な場合、u16<u64の関係を満たすとよい。
s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(a>b>c)のいずれかの設定が可能であるとする。(ただし、変調方式Aのs2時点の平均電力値(平均値)と変調方式Bのs2時点の平均電力値(平均値)とは等しいものとする。)このとき、s2の変調方式として、変調方式Aを設定したときに、設定するパワー変更のための値をuaとする。また、s2の変調方式として、変調方式Bを設定したときに、設定するパワー変更のための値をubとする。このとき、ub<uaとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(例2)
図107を用いて、例1とは異なる動作の例を説明する。なお、s1(t)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図109のとおりであり、kは式(481)のとおりである。また、s2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。なお、tは時間であり、本実施の形態では、時間軸方向を例として説明する。
パワー変更部(10701B)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307B、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、設定したパワー変更のための値をuとすると、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号(10702B)を出力する。なお、uは実数とし、u<1.0とする。規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、次式が成立する。
これまで、送信電力制御は、一般的に、通信相手からのフィードバック情報に基づいて、送信電力の制御を行っている。本実施の形態では、通信相手からのフィードバック情報とは関係なく、送信電力を制御している点が、本発明の特徴となり、この点について、詳しく説明する。
(例2-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値uを設定することである。ここでは、ブロック長Xに応じたパワー変更のための値をuLXという形で記載することとする。
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
誤り訂正符号としては、例えば、テイルバイティングを行ったターボ符号またはデュオバイナリーターボ符号、および、LDPC符号、のようなブロック符号があり、多くの通信システム、または、放送システムでは、複数の符号化率がサポートされている。サポートされている複数の符号化率から選択された符号化率の誤り訂正符号化が施された符号化後のデータは2系統に分配される。2系統に分配された符号化後のデータは、それぞれs1の変調方式とs2の変調方式で変調され、ベースバンド信号(マッピング後の信号)s1(t)及びs2(t)が生成される。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値uを設定することである。ここでは、符号化率rxに応じたパワー変更のための値をurxという形で記載することとする。
なお、上記r1、r2、r3の一例としては、誤り訂正符号がLDPC符号の場合には、それぞれ1/2、2/3、3/4といった符号化率であることが考えられる。上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値が2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値の中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点である。
(例2-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
ここでは、例として、s1の変調方式を64QAMに固定するものとし、制御信号により、s2の変調方式を16QAMからQPSKに変更する(または、16QAM、QPSKのいずれかの設定が可能な)場合について考える。
s1の変調方式を64QAMとする場合、s1(t)のマッピング方法としては、図109のとおりであり、図109においてkは式(481)である。s2の変調方式を16QAMとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図94のとおりであり、図94においてgは式(272)であり、また、s2(t)の変調方式をQPSKとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図95のとおりであり、図95においてhは式(273)であるとする。
図107において、s2の変調方式が16QAMのときパワー変更部10701Bは、u=u16と設定し、s2の変調方式がQPSKのときu=u4と設定するものとする。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、u4<u16とすると、s2の変調方式が16QAM、QPSKのうちいずれの場合であっても、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。また、s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(c>b>a)のいずれかの設定が可能であるとする。(ただし、変調方式Aのs2時点の平均電力値(平均値)と変調方式Bのs2時点の平均電力値(平均値)とは等しいものとする。)
このとき、s2の変調方式として、変調方式Aを設定したときに、設定するパワー変更のための値をuaとする。また、s2の変調方式として、変調方式Bを設定したときに、設定するパワー変更のための値をubとする。このとき、ua<ubとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(例3)
図107を用いて、例1とは異なる動作の例を説明する。なお、s1(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。また、s2(t)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図109のとおりであり、kは式(481)のとおりである。なお、tは時間であり、本実施の形態では、時間軸方向を例として説明する。
パワー変更部(10701B)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307B、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、設定したパワー変更のための値をuとすると、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号(10702B)を出力する。なお、uは実数とし、u>1.0とする。規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、次式が成立する。
これまで、送信電力制御は、一般的に、通信相手からのフィードバック情報に基づいて、送信電力の制御を行っている。本実施の形態では、通信相手からのフィードバック情報とは関係なく、送信電力を制御している点が、本発明の特徴となり、この点について、詳しく説明する。
(例3-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値uを設定することである。ここでは、ブロック長Xに応じたパワー変更のための値をuLXという形で記載することとする。
(例3-2)
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値uを設定することである。ここでは、符号化率rxに応じたパワー変更のための値をurxという形で記載することとする。
なお、上記r1、r2、r3の一例としては、誤り訂正符号がLDPC符号の場合には、それぞれ1/2、2/3、3/4といった符号化率であることが考えられる。上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値が2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値の中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点である。
(例3-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
ここでは、例として、s1の変調方式を16QAMに固定するものとし、制御信号により、s2の変調方式を64QAMからQPSKに変更する(または、64QAM、QPSKのいずれかの設定が可能な)場合について考える。
図107において、s2の変調方式が64QAMのときu=u64設定し、s2の変調方式がQPSKのときu=u4と設定するものとする。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、u4<u64とすると、s2の変調方式が16QAM、64QAMいずれのときも、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。また、s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(c>b>a)のいずれかの設定が可能であるとする。(ただし、変調方式Aのs2時点の平均電力値(平均値)と変調方式Bのs2時点の平均電力値(平均値)とは等しいものとする。)
このとき、s2の変調方式として、変調方式Aを設定したときに、設定するパワー変更のための値をuaとする。また、s2の変調方式として、変調方式Bを設定したときに、設定するパワー変更のための値をubとする。このとき、ua<ubとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(例4)
上述では、s1、s2のうち、一方のパワーを変更する場合について述べたが、ここでは、s1、s2の両者のパワーを変更する場合について説明する。
パワー変更部(10701B)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307B、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、設定したパワー変更のための値をuとすると、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号(10702B)を出力する。そして、u=v×w(w>1.0)とする。
なお、式(479)、式(480)を考慮すると、QPSKの平均電力と16QAMの平均電力の比はv2:u2=v2:v2×w2=1:w2=1:5あるいはQPSKの平均電力と16QAMの平均電力の比はv2:u2=v2:v2×w2=1:w2=1:2が有効な例として考えられるが、システムとして求められる要求条件によって、適宜設定することが可能である。
上述で、「制御信号(10700)により、パワー変更のための値v、uを設定する」ことを述べたが、以下では、さらに受信装置におけるデータの受信品質を向上させるための、制御信号(10700)によるパワー変更のための値v、uを設定について詳しく説明する。
(例4-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、ブロック長Xに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vLX、uLXという形で記載することとする。
上述では、3つの符号長の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値uLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値uLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが一つの重要な点であり、また、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例4-2)
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、符号化率rxに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vrx、urxという形で記載することとする。
また、符号化率としてr1が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur1を設定し、符号化率としてr2が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur2を設定し、符号化率としてr3が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur3を設定する。
上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値urxが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値urxの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点であり、また、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vrXが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vrXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例4-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
ここでは、例として、s1の変調方式をQPSKに固定とし、制御信号により、s2の変調方式を16QAMから64QAMに変更する(または、16QAM、64QAMのいずれかの設定が可能な)場合について考える。s1の変調方式をQPSKとする場合、s1(t)のマッピング方法としては、図95のとおりであり、図95においてhは式(273)である。s2の変調方式を16QAMとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図94のとおりであり、図94においてgは式(272)であり、また、s2(t)の変調方式を64QAMとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図109のとおりであり、図109においてkは式(481)であるとする。
そして、図108において、s1の変調方式をQPSKとしs2の変調方式が64QAMとしたとき、v=βとし、u=β×w64設定するものとする。このとき、QPSKの平均電力と64QAMの平均電力の比はv:u=β2:β2×w64 2=1:w64 2となる。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、1.0<w16<w64とすると、s2の変調方式が16QAM、64QAMいずれのときも、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
一般化した場合、s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(a>b>c)のいずれかの設定が可能であるとする。このとき、s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Aを設定したときの、その平均電力の比を1:wa 2とする
。s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Bを設定したときの、その平均電力の比を1:wb 2とする。このとき、wb<waとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(例5)
図108を用いて、例4とは異なる動作の例を説明する。なお、s1(t)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図109のとおりであり、kは式(481)のとおりである。また、s2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。なお、tは時間であり、本実施の形態では、時間軸方向を例として説明する。
パワー変更部(10701B)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307B、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、設定したパワー変更のための値をuとすると、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号(10702B)を出力する。そして、u=v×w(w<1.0)とする。
したがって、64QAMの平均電力と16QAMの平均電力の比はv2:u2=v2:v2×w2=1:w2と設定することになる。これにより、図106のような受信状態となるので、受信装置におけるデータの受信品質を向上させることができる。
上述で、「制御信号(10700)により、パワー変更のための値v、uを設定する」ことを述べたが、以下では、さらに受信装置におけるデータの受信品質を向上させるための、制御信号(10700)によるパワー変更のための値v、uを設定について詳しく説明する。
(例5-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、ブロック長Xに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vLX、uLXという形で記載することとする。
上述では、3つの符号長の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値uLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値uLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが一つの重要な点であり、また、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例5-2)
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、符号化率rxに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vrx、urxという形で記載することとする。
また、符号化率としてr1が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur1を設定し、符号化率としてr2が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur2を設定し、符号化率としてr3が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur3を設定する。
上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値urxが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値urxの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点であり、また、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vrXが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vrXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例5-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
ここでは、例として、s1の変調方式を64QAMに固定とし、制御信号により、s2の変調方式を16QAMからQPSKに変更する(または、16QAM、QPSKのいずれかの設定が可能な)場合について考える。s1の変調方式を64QAMとする場合、s1(t)のマッピング方法としては、図109のとおりであり、図109においてkは式(481)である。s2の変調方式を16QAMとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図94のとおりであり、図94においてgは式(272)であり、また、s2(t)の変調方式をQPSKとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図95のとおりであり、図95においてhは式(273)であるとする。
そして、図108において、s1の変調方式を64QAMとしs2の変調方式がQPSKとしたとき、v=βとし、u=β×w4設定するものとする。このとき、64QAMの平均電力とQPSKの平均電力の比はv2:u2=β2:β2×w4 2=1:w4 2となる。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、w4<w16<1.0とすると、s2の変調方式が16QAM、QPSKいずれのときも、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
一般化した場合、s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(c>b>a)のいずれかの設定が可能であるとする。このとき、s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Aを設定したときの、その平均電力の比を1:wa 2とする。s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Bを設定したときの、その平均電力の比を1:wb 2とする。このとき、wa<wbとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(例6)
図108を用いて、例4とは異なる動作の例を説明する。なお、s1(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。また、s2(t)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図109のとおりであり、kは式(481)のとおりである。なお、tは時間であり、本実施の形態では、時間軸方向を例として説明する。
パワー変更部(10701B)は、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307B、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、設定したパワー変更のための値をuとすると、変調方式64QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号(10702B)を出力する。そして、u=v×w(w<1.0)とする。
したがって、64QAMの平均電力と16QAMの平均電力の比はv2:u2=v2:v2×w2=1:w2と設定することになる。これにより、図106のような受信状態となるので、受信装置におけるデータの受信品質を向上させることができる。
上述で、「制御信号(10700)により、パワー変更のための値v、uを設定する」ことを述べたが、以下では、さらに受信装置におけるデータの受信品質を向上させるための、制御信号(10700)によるパワー変更のための値v、uを設定について詳しく説明する。
(例6-1)
送信装置が複数のブロック長(符号化後の1ブロックを構成しているビット数であり、符号長とも呼ばれる)の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号のブロック長に応じて、s1およびs2の平均電力(平均値)を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択されたブロック長に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、ブロック長Xに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vLX、uLXという形で記載することとする。
上述では、3つの符号長の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値uLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値uLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが一つの重要な点であり、また、送信装置において、符号長が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vLXが2つ以上の存在し、符号長を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vLXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例6-2)
送信装置が複数の符号化率の誤り訂正符号をサポートしている場合に、s1及びs2の生成に用いられるデータに施された誤り訂正符号の符号化率に応じて、s1およびs2の平均電力を設定する方法について説明する。
本発明の特徴は、パワー変更部(10701A、10701B)が、制御信号(10700)が示す選択された符号化率に応じてパワー変更のための値v、uを設定することである。ここでは、符号化率rxに応じたパワー変更のための値をそれぞれ、vrx、urxという形で記載することとする。
また、符号化率としてr1が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur1を設定し、符号化率としてr2が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur2を設定し、符号化率としてr3が選択された場合、パワー変更部(10701B)はパワー変更のための値ur3を設定する。
上述では、3つの符号化率の場合を例に説明したがこれに限ったものではなく、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値urxが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値urxの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることが重要な点であり、また、送信装置において、符号化率が2つ以上設定可能な際に、設定可能なパワー変更のための値vrXが2つ以上の存在し、符号化率を設定した際、送信装置は、複数の設定可能なパワー変更のための値vrXの中からいずれかのパワー変更のための値を選択し、パワー変更を行うことができることも重要な点である。
(例6-3)
受信装置がよりよいデータの受信品質を得るためには以下を実施することが重要となる。
ここでは、例として、s1の変調方式を16QAMに固定とし、制御信号により、s2の変調方式を64QAMからQPSKに変更する(または、16QAM、QPSKのいずれかの設定が可能な)場合について考える。s1の変調方式を16QAMとする場合、s1(t)のマッピング方法としては、図94のとおりであり、図94においてgは式(272)である。s2の変調方式を64QAMとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図109のとおりであり、図109においてkは式(481)であり、また、s2(t)の変調方式をQPSKとする場合、s2(t)のマッピング方法としては、図95のとおりであり、図95においてhは式(273)であるとする。
そして、図108において、s1の変調方式を16QAMとしs2の変調方式がQPSKとしたとき、v=βとし、u=β×w4設定するものとする。このとき、64QAMの平均電力とQPSKの平均電力の比はv2:u2=β2:β2×w4 2=1:w4 2となる。このとき、最小ユークリッド距離の関係から、w4<w64とすると、s2の変調方式が64QAM、QPSKのいずれのときも、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
一般化した場合、s1の変調方式を固定とし、I-Q平面における信号点の数がc個の変調方式Cとする。s2の変調方式として、I-Q平面における信号点の数がa個の変調方式AとI-Q平面における信号点の数がb個の変調方式B(c>b>a)のいずれかの設定が可能であるとする。このとき、s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Aを設定したときの、その平均電力の比を1:wa 2とする。s1の変調方式が変調方式Cでその平均電力とs2の変調方式として、変調方式Bを設定したときの、その平均電力の比を1:wb 2とする。このとき、wa<wbとすると、受信装置が高いデータの受信品質を得ることができる。
(電力に関して)
「実施の形態8」、「実施の形態9」、「実施の形態10」、「実施の形態18」、「実施の形態19」、「実施の形態C1」、「実施の形態C2」を含む、本明細書において、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に用いるプリコーディング行列の式において、α=1と設定すると、上記のように、「s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1の平均電力(平均値)とs2の平均電力(平均値)を異なるようにする」としても、z1の平均電力とz2平均電力は等しくなり、送信装置が具備する送信電力増幅器のPAPR(Peak-to-Average Power Ratio)(ピーク電力対平均電力比)を大きくすることがつながらないため、送信装置の消費電力を少なくすることができるという効果を得ることができる。例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に用いるプリコーディング行列を、実施の形態C1の式(#3)、式(#14)、式(#15)、式(#16)、実施の形態C2の式(#20)、式(#24)、式(#25)、式(#26)と設定するとよい。また、例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に用いるプリコーディング行列を、実施の形態18の式(268)、式(269)、実施の形態C1の式(#1)、式(#2)、式(#9)、式(#10)、式(#12)、式(#13)、実施の形態C2の式(#18)、式(#19)、式(#21)、式(#22)、式(#23)のように一般化して表した場合、α=1とすればよく、この点については、他の実施の形態についても同様である。(なお、周期は奇数に限ったものではない)」
ただし、α≠1でも、PAPRへの影響が少ない規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に用いるプリコーディング行列は存在する。例えば、実施の形態19における式(279)および式(280)であらわされるプリコーディング行列を用い、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を実現したとき、α≠1でも、PAPRの影響は少ない。(なお、実施の形態19に関連する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法については、実施の形態10においても述べている。また、実施の形態13、実施の形態20においても、α≠1としても、PAPRへの影響が少ない。)
(受信装置)
例1、例2、例3の場合、図5から、以下の関係が導くことができる。
例4、例5、例6の場合、図5から、以下の関係が導くことができる。
パワー変更とマッピングの関係について:
また、例1、例2、例3で説明したように、特に、式(487)に示したように図3、図4のマッピング部306Bが、u×s2(t)を出力する場合もあり、パワー変更部を省略してもよい。この場合、マッピング後の信号s1(t)およびマッピング後の信号u×s2(t)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用していることになる。
そして、例1、例2、例3で説明したように、特に、式(488)に示したように図3、図4のマッピング部306Aが、u×s1(t)を出力する場合もあり、パワー変更部を省略してもよい。この場合、マッピング後の信号u×s1(t)およびマッピング後の信号s2(t)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用していることになる。
また、例4、例5、例6の場合、特に、式(489)に示したように図3、図4のマッピング部306Aが、v×s1(t)、マッピング部306Bが、u×s2(t)を出力する場合もあり、いずれもパワー変更部を省略してもよい。この場合、マッピング後の信号v×s1(t)およびマッピング後の信号u×s2(t)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用していることになる。
そして、例4、例5、例6の場合、特に、式(490)に示したように図3、図4のマッピング部306Aが、u×s1(t)、マッピング部306Bが、v×s2(t)を出力する場合もあり、いずれもパワー変更部を省略してもよい。この場合、マッピング後の信号u×s1(t)およびマッピング後の信号v×s2(t)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用していることになる。
つまり、本実施の形態における、F[t]は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列であり、F[t]は、実施の形態C1の式(#3)、式(#14)、式(#15)、式(#16)、実施の形態C2の式(#20)、式(#24)、式(#25)、式(#26)に準ずるいずれかの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法が例として考えられる。また、例えば、F[t]は、実施の形態18の式(268)、式(269)、実施の形態C1の式(#1)、式(#2)、式(#9)、式(#10)、式(#12)、式(#13)、実施の形態C2の式(#18)、式(#19)、式(#21)、式(#22)、式(#23)準ずるいずれかの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法が例として考えられる。(なお、周期は奇数に限ったものではない)
また、F[t]は、実施の形態19における式(279)および式(280)であらわされるプリコーディング行列を用いた、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としてもよい。(なお、実施の形態19に関連する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法については、実施の形態10、実施の形態13、実施の形態20においても述べており、F[t]は、実施の形態10、実施の形態13、実施の形態20に述べられている規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法としてもよい。)
なお、F[t]は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したとき、時間tに用いたプリコーディング行列である。受信装置は、上述で示した、r1(t)、r2(t)とs1(t)、s2(t)の関係を利用して、復調(検波)を行うことになる(実施の形態1、実施の形態A1からA5等で説明と同様に実施すればよいことになる)。ただし、上述で示した式には、雑音成分、周波数オフセット、チャネル推定誤差等の歪み成分は、式にあらわされておらず、これらを含んだ形で、復調(検波)が行われることになる。なお、送信装置がパワー変更を行うために使用するu、vの値については、送信装置が、これらに関する情報を送信するか、または、使用する送信モード(送信方法、変調方式、誤り訂正方式等)の情報を送信し、受信装置は、その情報を得ることで、送信装置が用いたu、vの値を知ることができ、これにより、上述で示した関係式を導き、復調(検波)を行うことになる。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明したが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。
(実施の形態G1)
本実施の形態では、上記のs1とs2の生成に用いる変調方式が異なる場合に、s1とs2の平均電力を異ならせる設定方法を、実施の形態18で説明した実施の形態9に基づくユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替えるプリコーディング方法と組み合わせて用いる場合について述べる。実施の形態8で述べたように周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、式(82)~式(85)を参考にした、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。
周期Nのために用意する式(269)に基づくプリコーディング行列の例として、N=5としたとき、以下のような行列が考えられる。
αの設定値としては、上述で述べた設定値が一つの効果的な値となるがこれに限ったものではなく、例えば、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
「s1の変調方式とs2の変調方式が異なるときのs1およびs2の平均電力の設定方法」は、本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法全てに対し、適用することは可能である。このとき、重要な点は、
・誤り訂正符号として、例えば、テイルバイティングを行ったターボ符号またはデュオバイナリーターボ符号、および、LDPC符号、のようなブロック符号を用いており、複数のブロック長(1ブロックを構成しているビット数)(符号長)をサポートしており、送信装置が、前記複数のブロック長のいずれかのブロック長を選択し、選択ブロック長の誤り訂正符号化を行う場合、選択するブロック長により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。・誤り訂正符号として、複数の符号化率をサポートしており、送信装置が、前記複数の符号化率のいずれかの符号化率を選択し、選択符号化率の誤り訂正符号化を行う場合、選択する符号化率により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s2のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs2の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs1の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。
(実施の形態G2)
本実施の形態では、上記のs1とs2の生成に用いる変調方式が異なる場合に、s1とs2の平均電力を異ならせる設定方法を、実施の形態19で説明した実施の形態10に基づくユニタリ行列を用いたプリコーディング行列を規則的に切り替えるプリコーディング方法と組み合わせて用いる場合について述べる。
周期2Nのために用意する式(279)、式(280)に基づくプリコーディング行列の例として、N=15としたとき、以下のような行列が考えられる。
ただし、λは、式(279)、式(280)において、iにより、異なる値としてもよいし、同一の値であってもよい。つまり、式(279)、式(280)において、F[i=x]におけるλとF[i=y]におけるλ(x≠y)は同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、別の方法として、式(279)において、λを固定の値とし、式(280)において、λを固定の値とし、かつ、式(279)における固定したλの値と式(280)における固定したλの値を異なる値としてもよい。(別の手法として、式(279)における固定したλの値と式(280)における固定したλの値とする方法でもよい。)
αの設定値としては、上述で述べた設定値が一つの効果的な値となるがこれに限ったものではなく、例えば、実施の形態17で述べたように、行列F[i]のiの値ごとにαを設定してもよい。(つまり、F[i]におけるαは、iにおいて、常に一定値とする必要はない。)
本実施の形態では、時間周期2Nのプリコーディングホッピング方法のための2N個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、2N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸(または、マルチキャリアの場合周波数軸に並べることも可能)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成した2N個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[2N-2]、F[2N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期2Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、2N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つように2N個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
なお、本実施の形態では、λを固定値としてあつかった場合のプリコーディング行列の一例としてλ=0ラジアンと設定した場合を例に挙げて説明しているが、変調方式のマッピングを考慮すると、λ=π/2ラジアン、λ=πラジアン、λ=(3π)/2ラジアンのいずれかに値に固定的に設定してもよい(例えば、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列において、λ=πラジアンとする。)。これによりλ=0ラジアンと設定した場合と同様に、回路規模の削減を図ることができる。
「s1の変調方式とs2の変調方式が異なるときのs1およびs2の平均電力の設定方法」は、本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法全てに対し、適用することは可能である。このとき、重要な点は、
・誤り訂正符号として、例えば、テイルバイティングを行ったターボ符号またはデュオバイナリーターボ符号、および、LDPC符号、のようなブロック符号を用いており、複数のブロック長(1ブロックを構成しているビット数)(符号長)をサポートしており、送信装置が、前記複数のブロック長のいずれかのブロック長を選択し、選択ブロック長の誤り訂正符号化を行う場合、選択するブロック長により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。・誤り訂正符号として、複数の符号化率をサポートしており、送信装置が、前記複数の符号化率のいずれかの符号化率を選択し、選択符号化率の誤り訂正符号化を行う場合、選択する符号化率により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s2のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs2の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs1の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。
(実施の形態G3)
本実施の形態では、上記のs1とs2の生成に用いる変調方式が異なる場合に、s1とs2の平均電力を異ならせる設定方法を、実施の形態C1に適用した場合について説明する。この実施の形態C1は実施の形態2の(例1)(例2)を一般化した場合について適用した場合の形態である。
ユニタリ行列を用いたプリコーディング行列の例をあげる。式(#2)に基づいた、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λを0ラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法おいて、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λをπラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λを0ラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#2)において、λをπラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
実施の形態2の例で考えると、別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λを0ラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替える方法おいて、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λをπラジアン、θ11(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λを0ラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
上述とは異なる別の例として、周期Nのために用意するプリコーディング行列を次式であらわす。(式(#3)において、λをπラジアン、θ21(i)を0ラジアンとする。)
実施の形態9で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法と比較したとき、本実施の形態のプリコーディング方法は、実施の形態9における周期の約半分の周期としても、高いデータ受信品質を得ることができる可能性があり、用意するプリコーディング行列を少なくすることができるため、送信装置、受信装置の回路規模を削減できる効果を得ることができる。上述の効果をより高くするためには、例えば、図4のように、符号化器を一つ有し、符号化データを分配する構成をもつ送信装置、また、これに対応する受信装置とするとよい。
本実施の形態では、時間周期Nのプリコーディングホッピング方法のためのN個の異なるプリコーディング行列の構成方法について説明した。このとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき、時間軸(または、周波数軸)方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期Nのプリコーディングホッピング方法として説明しているが、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
以下で、実施の形態C1を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に対し、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるときのs1およびs2の平均電力の設定方法(詳細については、実施の形態F1に記載している。)について説明する。
「s1の変調方式とs2の変調方式が異なるときのs1およびs2の平均電力の設定方法」は、本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法全てに対し、適用することは可能である。このとき、重要な点は、
・誤り訂正符号として、例えば、テイルバイティングを行ったターボ符号またはデュオバイナリーターボ符号、および、LDPC符号、のようなブロック符号を用いており、複数のブロック長(1ブロックを構成しているビット数)(符号長)をサポートしており、送信装置が、前記複数のブロック長のいずれかのブロック長を選択し、選択ブロック長の誤り訂正符号化を行う場合、選択するブロック長により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。・誤り訂正符号として、複数の符号化率をサポートしており、送信装置が、前記複数の符号化率のいずれかの符号化率を選択し、選択符号化率の誤り訂正符号化を行う場合、選択する符号化率により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s2のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs2の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs1の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。
(実施の形態G4)
本実施の形態では、上記のs1とs2の生成に用いる変調方式が異なる場合に、s1とs2の平均電力を異ならせる設定方法を、実施の形態C2に適用した場合について説明する。実施の形態C2は、実施の形態C1と実施の形態9を融合させた実施の形態C1とは異なる、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について、つまり、実施の形態9において、周期を奇数とした場合を利用して、実施の形態C1を実現する方法である。
また、λ=πラジアン、θ11=0ラジアンとした場合、以下のようにあらわされる。
本実施の形態では、周期N=2n+1のプリコーディングホッピング方法(周期N=2n+1の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法)のためのプリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n](ただし、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]は、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[n-1]、F[n]で構成されている。)を、シングルキャリア伝送方式のとき、時間軸(または、周波数軸)方向にW[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、プリコーディング行列W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、周期N=2n+1のプリコーディングホッピング方法として説明しているが、W[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにW[0], W[1],・・・, W[2n-1], W[2n]をを用いる必要はない。
以下で、実施の形態C2を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に対し、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるときのs1およびs2の平均電力の設定方法(詳細については、実施の形態F1に記載している。)について説明する。
・誤り訂正符号として、例えば、テイルバイティングを行ったターボ符号またはデュオバイナリーターボ符号、および、LDPC符号、のようなブロック符号を用いており、複数のブロック長(1ブロックを構成しているビット数)(符号長)をサポートしており、送信装置が、前記複数のブロック長のいずれかのブロック長を選択し、選択ブロック長の誤り訂正符号化を行う場合、選択するブロック長により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。・誤り訂正符号として、複数の符号化率をサポートしており、送信装置が、前記複数の符号化率のいずれかの符号化率を選択し、選択符号化率の誤り訂正符号化を行う場合、選択する符号化率により、s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法を切り替えることがある。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s2のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs2の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
・s1の変調方式とs2の変調方式が異なるとき、s1のための選択可能な変調方式を複数サポートおり、送信装置がs1の生成に使用した変調方式により、s1およびs2の平均電力(平均値)の設定方法の平均電力(平均値)の設定方法を切り替える。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。
(実施の形態H1)
本実施の形態では、一例として、QPSKのマッピングを施した変調信号と16QAMのマッピングを施した変調信号を送信する場合に、QPSKのマッピングを施した変調信号の平均電力と16QAMのマッピングを施した変調信号の平均電力を異なるように設定する方法の実施の形態F1と異なる方法について説明する。
本実施の形態では、一例として、s1、s2の変調方式がQPSK、16QAMのいずれかであるときに関して説明を行う。
まず、QPSKのマッピング、および、16QAMのマッピング方法について説明を行う。なお、本実施の形態におけるs1、s2は、以下で述べるQPSKのマッピング、または、16QAMのマッピングいずれかに基づく信号であるものとする。
なお、s1、s2の変調方式がQPSK、16QAMのいずれかであるとき、QPSKの平均電力と16QAMの平均電力を等しくするために、hは式(273)となり、gは式(272)となる。
図108に示したプリコーディング関連の信号処理部を用いた時、変調方式、パワー変更値、プリコーディング行列の、時間軸(または、周波数軸、時間および周波数軸)における変更方法の例を図110、図111に示す。
図110の例では、時間t=0からt=11における、各時間の、設定する変調方式、パワー変更値、プリコーディング行列を表として示している。なお、z1(t)、z2(t)において、同一時間のz1(t)、z2(t)は、異なるアンテナから、同一周波数を用いて送信されることになる。(図110では、時間軸で記載しているが、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式を用いているとき、時間軸方向で、各種方法を切り替えるのではなく、周波数(サブキャリア)軸方向で、各種方法を切り替えることも可能である。したがって、図110に示しているように、t=0をf=f0、t=1をf=f1、・・・と置き換えて考えればよい。(fは周波数(サブキャリア)を示しており、f0、f1、・・・は使用する周波数(サブキャリア)を示している。)このとき、z1(f)、z2(f)において、同一周波数(同一サブキャリア)のz1(f)、z2(f)は、異なるアンテナから、同一時間を用いて送信されることになる。)
図110に示すように、変調方式がQPSKのとき、QPSKの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、aを乗算することになる(aは実数)。そして、変調方式が16QAMのとき、16QAMの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、bを乗算することになる(bは実数)。
そして、s1(t)の変調方式は、t0~t2ではQPSK、t3~t5では16QAM、・・・となっており、s2(t)の変調方式は、t0~t2では16QAM、t3~t5ではQPSK、・・・となっている。したがって、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットは、(QPSK、16QAM)または(16QAM、QPSK)となっている。
「F[0]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在している点であり、同様に、F[1]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在しており、また、同様に、F[2]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する。」
である。
パワー変更部(10701B)は、s2(t)の変調方式がQPSKのとき、s2(t)にaを乗算し、a×s2(t)を出力することになり、s2(t)の変調方式が16QAMのとき、s2(t)にbを乗算し、b×s2(t)を出力することになる。
したがって、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットを考慮すると、図110に示すように、プリコーディング行列と変調方式切り替えを考慮したときの周期は6=3×2、(3:規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法で用いるプリコーディング行列として用意したプリコーディング行列の数、2:各プリコーディング行列において、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する)となる。
図111は、時間t=0からt=11における、各時間の、設定する変調方式、パワー変更値、プリコーディング行列を表として示している。なお、z1(t)、z2(t)において、同一時間のz1(t)、z2(t)は、異なるアンテナから、同一周波数を用いて送信されることになる。(図111では、時間軸で記載しているが、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式を用いているとき、時間軸方向で、各種方法を切り替えるのではなく、周波数(サブキャリア)軸方向で、各種方法を切り替えることも可能である。したがって、図111に示しているように、t=0をf=f0、t=1をf=f1、・・・と置き換えて考えればよい。(fは周波数(サブキャリア)を示しており、f0、f1、・・・は使用する周波数(サブキャリア)を示している。)このとき、z1(f)、z2(f)において、同一周波数(同一サブキャリア)のz1(f)、z2(f)は、異なるアンテナから、同一時間を用いて送信されることになる。)なお、図111は、図110で説明した要件を満たす、図110とは異なる例である。
そして、s1(t)の変調方式は、時間軸において、QPSKと16QAMが交互に設定されるようになっており、また、この点については、s2(t)についても同様である。そして、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットは、(QPSK、16QAM)または(16QAM、QPSK)となっている。
「F[0]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在している点であり、同様に、F[1]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在しおり、また、同様に、F[2]でプリコーディングを行う際の(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する。」
である。
パワー変更部(10701B)は、s2(t)の変調方式がQPSKのとき、s2(t)にaを乗算し、a×s2(t)を出力することになり、s2(t)の変調方式が16QAMのとき、s2(t)にbを乗算し、b×s2(t)を出力することになる。
以上をまとめると、以下の点が重要となる。
そして、パワー変更部(10701A)は、s1(t)の変調方式が変調方式Aのとき、s1(t)にaを乗算し、a×s1(t)を出力することになり、s1(t)の変調方式が変調方式Bのとき、s1(t)にbを乗算し、b×s1(t)を出力する。同様に、パワー変更部(10701B)は、s2(t)の変調方式が変調方式Aのとき、s2(t)にaを乗算し、a×s2(t)を出力することになり、s2(t)の変調方式が変調方式Bのとき、s2(t)にbを乗算し、b×s2(t)を出力する。
以上のように、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(変調方式A、変調方式B)、(変調方式B、変調方式A)が存在するようにし、かつ、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法で用いるプリコーディング行列として用意したプリコーディング行列の各プリコーディング行列において、(s1(t)の変調方式、s2(t)の変調方式)のセットが(変調方式A、変調方式B)、(変調方式B、変調方式A)の両者が存在するようにすることで、変調方式Aの平均電力と変調方式Bの平均電力が異なるよう設定しても、送信装置が具備する送信電力増幅器のPAPRに与える影響を少なくすることができ、送信装置の消費電力に与える影響を少なくできるとともに、本明細書で説明したように、LOS環境での受信装置におけるデータの受信品質を改善することができるという効果を得ることができる。
上記に関連し、以下では、s1(t)、s2(t)の生成方法について説明する。図3、図4に示したように、s1(t)はマッピング部306A、s2(t)はマッピング部306Bにより、生成される。したがって、上記の例では、図110、図111にしたがって、マッピング部306A、307Bは、QPSKのマッピングを行う場合と、16QAMのマッピングを行う場合の切り替えを行うことになる。
図113は、図108、図112とは異なる重み付け合成部(プリコーディング部)周辺の構成の一例を示している。図113において、図3、図107と同様に動作するものについては、同一符号を付している。そして、図114は、図113に対し、時間t=0からt=11における、各時間の、設定する変調方式、パワー変更値、プリコーディング行列を表として示している。なお、z1(t)、z2(t)において、同一時間のz1(t)、z2(t)は、異なるアンテナから、同一周波数を用いて送信されることになる。(図114では、時間軸で記載しているが、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送方式を用いているとき、時間軸方向で、各種方法を切り替えるのではなく、周波数(サブキャリア)軸方向で、各種方法を切り替えることも可能である。したがって、図114に示しているように、t=0をf=f0、t=1をf=f1、・・・と置き換えて考えればよい。(fは周波数(サブキャリア)を示しており、f0、f1、・・・は使用する周波数(サブキャリア)を示している。)このとき、z1(f)、z2(f)において、同一周波数(同一サブキャリア)のz1(f)、z2(f)は、異なるアンテナから、同一時間を用いて送信されることになる。)
図114に示すように、変調方式がQPSKのとき、QPSKの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、aを乗算することになる(aは実数)。そして、変調方式が16QAMのとき、16QAMの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、bを乗算することになる(bは実数)。
そして、s1(t)の変調方式は、QPSKで固定となっており、s2(t)の変調方式は、16QAMで固定となっている。そして、図113の信号入れ替え部(11301)は、マッピング後の信号307A、307B、および、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の信号307A、307Bに対し、入れ替え(入れ替えを行わない場合もある)を行い、入れ替え後の信号(11302A:Ω1(t))、および、入れ替え後の信号(11302B:Ω2(t))を出力する。
「F[0]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在している点であり、同様に、F[1]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在しおり、また、同様に、F[2]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する。」
である。
なお、QPSKのマッピングを施した変調信号の平均電力と16QAMのマッピングを施した変調信号の平均電力を異なるように設定する場合の方法については、実施の形態F1で説明したとおりである。
図115に示すように、変調方式がQPSKのとき、QPSKの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、aを乗算することになる(aは実数)。そして、変調方式が16QAMのとき、16QAMの変調信号に対しては、パワー変更部(ここでは、パワー変更部と呼んでいるが、振幅変更部、重み付け部と呼んでもよい。)では、bを乗算することになる(bは実数)。
そして、s1(t)の変調方式は、QPSKで固定となっており、s2(t)の変調方式は、16QAMで固定となっている。そして、図113の信号入れ替え部(11301)は、マッピング後の信号307A、307B、および、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の信号307A、307Bに対し、入れ替え(入れ替えを行わない場合もある)を行い、入れ替え後の信号(11302A:Ω1(t))、および、入れ替え後の信号(11302B:Ω2(t))を出力する。
「F[0]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在している点であり、同様に、F[1]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在しおり、また、同様に、F[2]でプリコーディングを行う際の(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する。」
である。
パワー変更部(10701B)は、Ω2(t)の変調方式がQPSKのとき、Ω2(t)にaを乗算し、a×Ω2(t)を出力することになり、Ω2(t)の変調方式が16QAMのとき、Ω2(t)にbを乗算し、b×Ω2(t)を出力することになる。
したがって、(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットを考慮すると、図115に示すように、プリコーディング行列と変調方式切り替えを考慮したときの周期は6=3×2、(3:規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法で用いるプリコーディング行列として用意したプリコーディング行列の数、2:各プリコーディング行列において、(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(QPSK、16QAM)、(16QAM、QPSK)の両者が存在する)となる。
以上をまとめると、以下の点が重要となる。
(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(変調方式A、変調方式B)、(変調方式B、変調方式A)が存在するようにし、変調方式Aの平均電力と変調方式Bの平均電力が異なるように設定する。
そして、パワー変更部(10701A)は、Ω1(t)の変調方式が変調方式Aのとき、Ω1(t)にaを乗算し、a×Ω1(t)を出力することになり、Ω1(t)の変調方式が変調方式Bのとき、Ω1(t)にbを乗算し、b×Ω1(t)を出力する。同様に、パワー変更部(10701B)は、Ω2(t)の変調方式が変調方式Aのとき、Ω2(t)にaを乗算し、a×Ω2(t)を出力することになり、Ω2(t)の変調方式が変調方式Bのとき、Ω2(t)にbを乗算し、b×Ω2(t)を出力する。
以上のように、(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(変調方式A、変調方式B)、(変調方式B、変調方式A)が存在するようにし、かつ、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法で用いるプリコーディング行列として用意したプリコーディング行列の各プリコーディング行列において、(Ω1(t)の変調方式、Ω2(t)の変調方式)のセットが(変調方式A、変調方式B)、(変調方式B、変調方式A)の両者が存在するようにすることで、変調方式Aの平均電力と変調方式Bの平均電力が異なるよう設定しても、送信装置が具備する送信電力増幅器のPAPRに与える影響を少なくすることができ、送信装置の消費電力に与える影響を少なくできるとともに、本明細書で説明したように、LOS環境での受信装置におけるデータの受信品質を改善することができるという効果を得ることができる。
図5の関係から、受信信号r1(t)、r2(t)は、チャネル変動値、h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)を用いると、図110、図111、図114、図115のように送信装置が変調信号を送信した場合、以下の2つの式のいずれかの関係が成立する。
本実施の形態では、放送(または、通信)システムが、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、回路規模を削減することができる、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明する。
s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の例として、実施の形態9、実施の形態10、実施の形態18、実施の形態19等で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用するものとする。(ただし、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は、実施の形態9、実施の形態10、実施の形態18、実施の形態19に必ずしも限ったものではない。)例えば、実施の形態8、および、実施の形態18で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法では、周期Nのためのプリコーディング行列(F[i])は次式であらわされる。
そして、制御信号10700が、「信号の入れ替えを行う」ということを示している場合、ベースバンド信号入れ替え部11601は、
時間2kのとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k))として、プリコーディング後の信号309A(z1(2k))を出力し、信号11602B(z2’(2k))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k))を出力とし、
時間2k+1のとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k+1))を出力し、信号11602B(z2’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309A(z1(2k+1))を出力する。
また、
時間2kのとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k))を出力し、信号11602B(z2’(2k))としてプリコーディング後の信号309A(z1(2k))を出力とし、
時間2k+1のとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k+1))として、プリコーディング後の信号309A(z1(2k+1))を出力し、信号11602B(z2’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k+1))を出力する。(ただし、上述の信号の入れ替えは、一つの例であり、これに限ったものではなく、「信号の入れ替えを行う」となった場合、信号の入れ替えを行うことがある、ということが重要となる。)
なお、これは、実施の形態H1の変形例であり、また、この信号入れ替えは、プリコーディングを行っているシンボルに対して行われるのであって、他の挿入されているシンボル、例えば、パイロットシンボルやプリコーディングを行わない情報を伝送するためのシンボル(例えば、制御情報シンボル)には適用されないものとする。また、上述では、時間軸方向で、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用する場合について、説明しているが、これに限ったものではなく、周波数軸において、または、時間―周波数軸において、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用する場合でも同様に本実施の形態を適用することができ、また、信号入れ替えについても、上述では、時間軸方法で説明を行っているが、、周波数軸において、または、時間―周波数軸において、信号入れ替えを行ってもよい。
s1(t)およびs2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)であるため、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。
重み付け合成部600は、パワー変更後の信号10702A(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Aをv倍した信号)およびパワー変更後の信号10702B(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号)、重み付け合成方法に関する情報315を入力とし、重み付け合成方法に関する情報315の情報に基づいて、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングが行われ、プリコーディング後の信号309A(z1(t))および、プリコーディング後の信号309B(z2(t))を出力する。このとき、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、以下の関係式が成立する。
s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMであるので、重み付け合成された信号であるz1(t)、z2(t)はいずれも、16QAMで4ビット、16QAMで4ビットの計8ビットが伝送されているので、図117のように256点の信号点となるが、このとき、信号点の最小ユークリッド距離が大きいため、受信装置において、よりよいデータの受信品質が得られることになる。
ベースバンド信号入れ替え部11601は、プリコーディング後の信号309A(z1(t))およびプリコーディング後の信号309B(z2(t))、制御信号10700を入力とし、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMであるので、制御信号10700が、「信号の入れ替えを行わない」ということを示しており、したがって、信号11602A(z1’(t))としてプリコーディング後の信号309A(z1(t))を出力し、信号11602B(z2’(t))としてプリコーディング後の信号309B(z2(t))を出力する。
s1(t)は、変調方式QPSKのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図95のとおりであり、hは式(273)のとおりである。s2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)であるため、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。
重み付け合成部600は、パワー変更後の信号10702A(変調方式QPSKのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Aをv倍した信号)およびパワー変更後の信号10702B(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号)、重み付け合成方法に関する情報315を入力とし、重み付け合成方法に関する情報315の情報に基づいて、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングが行われ、プリコーディング後の信号309A(z1(t))および、プリコーディング後の信号309B(z2(t))を出力する。このとき、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、以下の関係式が成立する。
s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMであるので、重み付け合成された信号であるz1(t)、z2(t)はQPSK2ビット、16QAMで4ビットの計6ビットが伝送されているので、64点の信号点となるが、このとき、上述で説明したような64点の信号点となるので、信号点の最小ユークリッド距離が大きいため、受信装置において、よりよいデータの受信品質が得られることになる。
ベースバンド信号入れ替え部11601は、プリコーディング後の信号309A(z1(t))およびプリコーディング後の信号309B(z2(t))、制御信号10700を入力とし、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMであるので、制御信号10700が、「信号の入れ替えを行う」ということを示しているので、ベースバンド信号入れ替え部11601は、例えば、
時間2kのとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k))として、プリコーディング後の信号309A(z1(2k))を出力し、信号11602B(z2’(2k))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k))を出力とし、
時間2k+1のとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k+1))を出力し、信号11602B(z2’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309A(z1(2k+1))を出力する。
また、
時間2kのとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k))を出力し、信号11602B(z2’(2k))としてプリコーディング後の信号309A(z1(2k))を出力とし、
時間2k+1のとき(kは整数)
信号11602A(z1’(2k+1))として、プリコーディング後の信号309A(z1(2k+1))を出力し、信号11602B(z2’(2k+1))としてプリコーディング後の信号309B(z2(2k+1))を出力する。
なお、上述では、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMのとき、信号入れ替えを行うものとしている。このようにすることで、実施の形態F1で記載したように、PAPRの削減が可能なため、送信装置の消費電力を抑えることができるという効果を得ることができる。ただし、送信装置の消費電力を問題としない場合、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMのときと同様に、信号の入れ替えを行わない、としてもよい。
以上のように、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を同一の方法とすることで、送信装置の回路規模を削減することができるとともに、式(H5)および式(H6)、信号入れ替え方法、に基づいて、受信装置は、復調を行うことになるが、上記のように、信号点を共有しているため、受信候補信号点を求める演算部の共有が可能となるため、受信装置において、回路規模を削減することができるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、式(H4)の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を例に説明したが、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法はこれに限ったものではない。
本発明とポイントとなる点は、以下のようになる。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、両者の場合で使用する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を同一とする。・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たす
ということになる。
なお、受信装置において、良好な受信品質を得ることができるよい例としては、
例1(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2:u2=1:5の条件を満たす
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、いずれの場合も、同一の規則的なプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いる。
例2(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たす。
例3(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たす。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、両者の場合で使用する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は同一であり、式(H4)であらわされ、αは式(270)であらわされる。なお、本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、式(H4)であらわされる場合で説明したが、実施の形態C1に記載されている式(#1)、式(#2)、式(#9)、式(#10)、式(#12)、式(#13)、式(#17)のいずれかを用いた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法であってもよい。また、実施の形態19に示されている式(279)、式(280)の両者で定義される規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法であってもよく(実施の形態9、実施の形態10、実施の形態18、実施の形態19等に詳細は記載されている。)、いずれの場合もαは式(270)であらわされるとよい。
例4(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2:u2=1:5の条件を満たす。
・s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合とs1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合をサポートしている場合、両者の場合で使用する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を同一とする。
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合v2=u2であり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、v2<u2の条件を満たす。
このとき、図116を用いて説明したベースバンド信号入れ替えは、実施してもよいし、実施しなくてもよい。ただし、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、PAPRの影響を考慮すると、上記で述べたベースバンド信号入れ替えを実施するとよい。
または、以下の2つの項目を満たす。
・s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合とs1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合をサポートしている場合、両者の場合で使用する規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は同一であり、式(H4)であらわされる。なお、本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、式(H4)であらわされる場合で説明したが、実施の形態C1に記載されている式(#1)、式(#2)、式(#9)、式(#10)、式(#12)、式(#13)、式(#17)のいずれかを用いた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法であってもよい。また、実施の形態19に示されている式(279)、式(280)の両者で定義される規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法であってもよい。(実施の形態9、実施の形態10、実施の形態18、実施の形態19等に詳細は記載されている。)
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合v2=u2であり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、v2<u2の条件を満たす。
このとき、図116を用いて説明したベースバンド信号入れ替えは、実施してもよいし、実施しなくてもよい。ただし、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、PAPRの影響を考慮すると、上記で述べたベースバンド信号入れ替えを実施するとよい。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。なお、本実施の形態における規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は、本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に限定されるものではない。
また、受信装置は、本実施の形態における2つの変調方式の設定パターンいずれにおいても、実施の形態F1で述べた受信方法を用いて、復調、検波が行われることになる。
(実施の形態H3)
本実施の形態では、放送(または、通信)システムが、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、回路規模を削減することができる、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、実施の形態H2とことなる方法について説明する。
s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、実施の形態8、および、実施の形態18で述べた規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用するものとする。したがって、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法では、周期Nのためのプリコーディング行列(F[i])は次式であらわされ
る。
s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合のs1(t)、s2(t)について説明する。
s1(t)およびs2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)であるため、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。
次に、図108、図112の各部の動作について説明する。
重み付け合成部600は、パワー変更後の信号10702A(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Aをv倍した信号)およびパワー変更後の信号10702B(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号)、重み付け合成方法に関する情報315を入力とし、重み付け合成方法に関する情報315の情報に基づいて、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングが行われ、プリコーディング後の信号309A(z1(t))および、プリコーディング後の信号309B(z2(t))を出力する。このとき、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、以下の関係式が成立する。
s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMであるので、重み付け合成された信号であるz1(t)、z2(t)はいずれも、16QAMで4ビット、16QAMで4ビットの計8ビットが伝送されているので、図117のように256点の信号点となるが、このとき、信号点の最小ユークリッド距離が大きいため、受信装置において、よりよいデータの受信品質が得られることになる。
s1(t)は、変調方式QPSKのベースバンド信号(マッピング後の信号)とし、マッピング方法は、図95のとおりであり、hは式(273)のとおりである。s2(t)は、変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)であるため、マッピング方法は、図94のとおりであり、gは式(272)のとおりである。
次に、図108、図112の各部の動作について説明する。
s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合に使用する式(H8)のN個のプリコーディング行列に加え、
以下のN個のプリコーディング行列を加え、周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とする。
再度記載するが、「s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として使用する、周期2Nの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列は、式(H8)および式(10)であらわされる。そして、式(H8)は、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として使用する、周期Nの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法のプリコーディング行列である。したがって、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として使用する、周期Nの規則的にプリコーディング行列は、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法においても用いられる。」
重み付け合成部600は、パワー変更後の信号10702A(変調方式QPSKのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Aをv倍した信号)およびパワー変更後の信号10702B(変調方式16QAMのベースバンド信号(マッピング後の信号)307Bをu倍した信号)、重み付け合成方法に関する情報315を入力とし、重み付け合成方法に関する情報315の情報に基づいて、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングが行われ、プリコーディング後の信号309A(z1(t))および、プリコーディング後の信号309B(z2(t))を出力する。このとき、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列をF[t]とすると、以下の関係式が成立する。
s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMであるので、重み付け合成された信号であるz1(t)、z2(t)はQPSK2ビット、16QAMで4ビットの計6ビットが伝送されているので、64点の信号点となるが、このとき、上述で説明したような64点の信号点となるので、信号点の最小ユークリッド距離が大きいため、受信装置において、よりよいデータの受信品質が得られることになる。
また、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMのとき、v2:u2=1:5とした場合がよい例であるので、このときを例に説明したが、v2<u2という条件で、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とすると、両者の場合で、良好な受信品質を得ることができる場合は存在する。したがって、v2:u2=1:5に限ったものではない。
そして、実施の形態F1で述べたように、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMのとき、上述で述べたような規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いると、v2<u2であるが、z1(t)の平均電力(平均値)とz2(t)の平均電力(平均値)は等しくなり、PAPRの削減が可能なため、送信装置の消費電力を抑えることができるという効果を得ることができる。
また、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、使用するプリコーディング行列の一部を共通化することで、送信装置の回路規模を削減することができる。そして、式(H8)および/または式(H10)に基づいて、受信装置は、復調を行うことになるが、上記のように、信号点を共有しているため、受信候補信号点を求める演算部の共有が可能となるため、受信装置において、回路規模を削減することができるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、式(H8)および/または式(H10)の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を例に説明したが、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法はこれに限ったものではない。
本発明とポイントとなる点は、以下のようになる。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、使用するプリコーディング行列の一部を共通化する。
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たすということになる。
なお、受信装置において、良好な受信品質を得ることができるよい例としては、
例1(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2:u2=1:5の条件を満たす
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合をサポートしている場合、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とs1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、使用するプリコーディング行列の一部を共通化する。
例2(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たす。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。
例3(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2:u2=1:5の条件を満たす。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。
例4(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2<u2の条件を満たす。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。そして、式(H8)および式(10)のαは式(270)であらわされる。
例5(以下の2つの項目を満たす。):
・s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合v2=u2であり、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合、v2:u2=1:5の条件を満たす。
・s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が16QAM、s2の変調方式が16QAMの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。そして、式(H8)および式(10)のαは式(270)であらわされる。
・s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合とs1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合をサポートしている場合、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法とs1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、使用するプリコーディング行列の一部を共通化する。
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合v2=u2であり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、v2<u2の条件を満たす。
または、以下の2つの項目を満たす。
・s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合v2=u2であり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、v2<u2の条件を満たす。
なお、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において、プリコーディング行列を共有せず、以下の条件を満たす場合、送受信装置の回路規模を削減することを優先せずに、受信装置において、より高いデータの受信品質を得ることができる可能性がある。
・s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)および式(10)、s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法として式(H8)とする。ただし、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法における式(H8)および式(10)のプリコーディング行列のαの値と、s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法における式(H8)のプリコーディング行列のαの値は異なっている。
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の周期はNであり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法の周期は2Nである。
・s1の変調方式が変調方式B、s2の変調方式が変調方式Bの場合v2=u2であり、s1の変調方式が変調方式A、s2の変調方式が変調方式Bの場合、v2<u2の条件を満たす。
本実施の形態では、時間軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合を例として説明するが、他の実施の形態の説明と同様に、OFDM方式のようなマルチキャリア伝送を用いている場合、周波数軸方向にプリコーディング行列を切り替える場合についても、同様に実施することができる。このとき、本実施の形態で用いているtをf(周波数((サブ)キャリア))に置き換えることになる。また、時間―周波数軸方向で、プリコーディング行列を切り替える場合についても同様に実施することが可能である。なお、本実施の形態における規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法は、本明細書で説明した規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に限定されるものではない。
また、受信装置は、本実施の形態における2つの変調方式の設定パターンいずれにおいても、実施の形態F1で述べた受信方法を用いて、復調、検波が行われることになる。
(実施の形態I1)
本実施の形態では、実施の形態F1とは異なる、s1の変調信号の変調方式とs2の変調方式を異なる変調方式とし、PAPRへの影響が少ない規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について述べる。
以降では、一例として、QPSKのマッピングを施した変調信号と16QAMのマッピングを施した変調信号を送信する場合に、QPSKのマッピングを施した変調信号の平均電力と16QAMのマッピングを施した変調信号の平均電力を異なるようしたときの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明する。
本実施の形態では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に用いるプリコーディング行列において、α=1としたとき、受信装置におけるデータの受信品質を改善する方法の一例を説明する。
図119は、本実施の形態における、重み付け合成部(プリコーディング部)周辺の構成を示しており、図3、図107と同様に動作するものについては同一符号を付している。図119自身を説明する前に、マッピング後の信号307Aおよび307Bについて説明する。
QPSKのマッピングについて、図95を用いて説明する。図95は、同相I-直交Q平面におけるQPSKの信号点配置の例を示している。図95の信号点9500は、送信するビット(入力ビット)をb0、b1とすると、例えば、送信するビットが(b0、b1)=(1、0)(この値は、図95に記載されている値である。)のとき、同相I-直交Q平面における座標は、(I,Q)=(-1×h、1×h)であり、このI,Qの値が、マッピング後の信号307A(s1(t))となる。なお、送信するビット(b0、b1)が他の値のときも、(b0、b1)にもとづき、図95から、(I,Q)のセットが決定し、I,Qの値が、マッピング後の信号307A(s1(t))となる。
図119において、位相変更部(11901)は、マッピング後の変調信号307A(s1(t):変調方式QPSK)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号307Aに対し、位相変更を施し、位相変更後の信号(11902A)を出力する。このとき、位相変更値をejθsとあらわすと、位相変更後の信号(11902A)はs1(t)×ejθsとあらわされる。(θsの単位はラジアンとする。)
パワー変更部(10701A)は、位相変更後の信号(11902A)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、位相変更後の信号(11902A)に対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702A)を出力する。このとき、パワー変更のための値をvとすると、パワー変更後の信号(10702A)はs1(t)×ejθs×vとあらわされる。(vは0より大きい実数とする。0ラジアン≦θs<2πラジアン)
パワー変更部(10701B)は、マッピング後の変調信号307B(s2(t):変調方式16QAM)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号307Bに対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702B)を出力する。このとき、パワー変更のための値をuとすると、パワー変更後の信号(10702B)はs2(t)×uとあらわされる。(uは0より大きい実数とする。)
重み付け合成部600は、重み付け方法に関する情報315に基づき、入力信号に対し、本明細書で記載した方法を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングを施し、プリコーディング後の信号309A、309Bを出力する。
図120に示すように、同相I-直交Q平面において、(b0、b1)=(0,0)の位相変更前の信号点と原点で形成される線分と(b0、b1)=(0,0)の位相変更後の信号点と原点で形成される線分、で形成される位相をθ4とすると、θs=θ4が成立する。ただし、(b0、b1)=(0,0)の位相変更前の信号点と原点で形成される線分が基準の線分とし、0ラジアン≦θ4<2πラジアンとなる。また、(b0、b1)=(0,0)の位相変更前の信号点と原点で形成される線分の長さと(b0、b1)=(0,0)の位相変更後の信号点と原点で形成される線分の長さは等しい。
図121は、図119とは異なる重み付け合成部(プリコーディング部)周辺の構成を示しており、図3、図107と同様に動作するものについては同一符号を付している。まず、マッピング後の信号307Aおよび307Bについて説明する。
QPSKのマッピングについて、図95を用いて説明する。図95は、同相I-直交Q平面におけるQPSKの信号点配置の例を示している。図95の信号点9500は、送信するビット(入力ビット)をb0、b1とすると、例えば、送信するビットが(b0、b1)=(1、0)(この値は、図95に記載されている値である。)のとき、同相I-直交Q平面における座標は、(I,Q)=(-1×h、1×h)であり、このI,Qの値が、マッピング後の信号307A(s1(t))となる。なお、送信するビット(b0、b1)が他の値のときも、(b0、b1)にもとづき、図95から、(I,Q)のセットが決定し、I,Qの値が、マッピング後の信号307A(s1(t))となる。
パワー変更部(10701A)はマッピング後の信号307A(s1(t)(変調方式QPSK))、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の信号307A(s1(t))に対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702A)を出力する。このとき、パワー変更のための値をvとすると、パワー変更後の信号(10702A)はs1(t)×vとあらわされる(vは0より大きい実数とする)。
パワー変更部(10701B)は、マッピング後の変調信号307B(s2(t):変調方式16QAM)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号307Bに対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702B)を出力する。このとき、パワー変更のための値をuとすると、パワー変更後の信号(10702B)はs2(t)×uとあらわされる(uは0より大きい実数とする。)。
位相変更部(12101)は、、パワー変更後の信号(10702A)(s1(t)×v:変調方式QPSK)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、パワー変更後の信号(10702A)に対し、位相変更を施し、位相変更後の信号(12102A)を出力する。このとき、位相変更値をejθsとあらわすと、位相変更後の信号(12102A)はs1(t)×v×ejθsとあらわされる(θsの単位はラジアンとし、0ラジアン≦θs<2πラジアンとする。)。
重み付け合成部600は、重み付け方法に関する情報315に基づき、入力信号に対し、本明細書で記載した方法を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングを施し、プリコーディング後の信号309A、309Bを出力する。
次に、マッピング後の信号307Aであるs1(t)の変調方式はQSPK、マッピング後の信号307Bであるs2(t)の変調方式は16QAMのとき、図119の位相変更部11901と図121の位相変更部12101の位相変更の与え方、つまり、θ4の設定方法について説明する。
z1(t)、z2(t)は、図5のように異なるアンテナから送信されることになるが、このとき、送信アンテナ2本のうち、いずれか一方で送信した信号が、端末の受信装置において、伝播しないような状況を考える。このとき、図123のようなI-Q平面における信号点状況で送信すると、送信した計6ビットのうち、対数尤度比の絶対値が0となるビットが存在することになる(64点から25点に信号点が縮退しているため)。
すると、受信装置において、誤り訂正復号を行っても、誤り訂正が行われないことがあり、受信装置において、データの受信品質がわるいことになる。この課題を解決するためには、z1(t)、z2(t)、いずれも、I-Q平面において、64(=26)点が存在し、z1(t)、z2(t)、いずれも、64点のいずれかの信号点に相当するベースバンド信号となるようにする必要がある。
このようにすると、z1(t)の平均電力(平均値、および、z2(t)の平均電力(平均値)を一定とした条件において、I-Q平面において、64点の信号点における最小ユークリッド距離は最大となる。
上述では、QPSKの変調信号に対し、位相変更を行う場合について述べたが、16QAMの変調信号に対し、位相変更を行ってもよい。以降では、16QAMの変調信号に対し、位相変更を行う場合について説明する。
図125は、本実施の形態における、重み付け合成部(プリコーディング部)周辺の構成を示しており、図3、図107と同様に動作するものについては同一符号を付している。
図125において、位相変更部(11901)は、マッピング後の変調信号307B(s2(t):変調方式16QAM)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号307Bに対し、位相変更を施し、位相変更後の信号(11902B)を出力する。このとき、位相変更値をejθsとあらわすと、位相変更後の信号(11902B)はs2(t)×ejθsとあらわされる。(θsの単位はラジアンとする。)
パワー変更部(10701A)は、マッピング後の変調信号(307A)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号(307A)に対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702A)を出力する。このとき、パワー変更のための値をvとすると、パワー変更後の信号(10702A)はs1(t)×vとあらわされる。(vは0より大きい実数とする。)
パワー変更部(10701B)は、位相変更後の信号(11902B)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、位相変更後の信号(11902B)に対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702B)を出力する。このとき、パワー変更のための値をuとすると、パワー変更後の信号(10702B)はs2(t)×ejθs×uとあらわされる。(uは0より大きい実数とする。0ラジアン≦θs<2πラジアン)
重み付け合成部600は、重み付け方法に関する情報315に基づき、入力信号に対し、本明細書で記載した方法を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングを施し、プリコーディング後の信号309A、309Bを出力する。
図127は、図125とは異なる重み付け合成部(プリコーディング部)周辺の構成を示しており、図3、図107と同様に動作するものについては同一符号を付している。マッピング後の信号307Aおよび307Bについては上述と同様であるので、説明を省略する。
パワー変更部(10701B)は、マッピング後の変調信号307B(s2(t):変調方式16QAM)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、マッピング後の変調信号307Bに対し、パワーの変更を行い、パワー変更後の信号(10702B)を出力する。このとき、パワー変更のための値をuとすると、パワー変更後の信号(10702B)はs2(t)×uとあらわされる。(uは0より大きい実数とする。)
位相変更部(12101)は、、パワー変更後の信号(10702B)(s2(t)×u:変調方式16QAM)、制御信号(10700)を入力とし、制御信号(10700)に基づき、パワー変更後の信号(10702B)に対し、位相変更を施し、位相変更後の信号(12102B)を出力する。このとき、位相変更値をejθsとあらわすと、位相変更後の信号(12102B)はs2(t)×u×ejθsとあらわされる。(θsの単位はラジアンとし、0ラジアン≦θs<2πラジアンとする。)
重み付け合成部600は、重み付け方法に関する情報315に基づき、入力信号に対し、本明細書で記載した方法を例とする規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法に基づくプリコーディングを施し、プリコーディング後の信号309A、309Bを出力する。
次に、マッピング後の信号307Aであるs1(t)の変調方式はQSPK、マッピング後の信号307Bであるs2(t)の変調方式は16QAMのとき、図125の位相変更部11901と図127の位相変更部12101の位相変更の与え方、つまり、θ16の設定方法について説明する。
z1(t)、z2(t)は、図5のように異なるアンテナから送信されることになるが、このとき、送信アンテナ2本のうち、いずれか一方で送信した信号が、端末の受信装置において、伝播しないような状況を考える。このとき、図123のようなI-Q平面における信号点状況で送信すると、送信した計6ビットのうち、対数尤度比の絶対値が0となるビットが存在することになる(64点から25点に信号点が縮退しているため)。
すると、受信装置において、誤り訂正復号を行っても、誤り訂正が行われないことがあり、受信装置において、データの受信品質がわるいことになる。この課題を解決するためには、z1(t)、z2(t)、いずれも、I-Q平面において、64(=26)点が存在し、z1(t)、z2(t)、いずれも、64点のいずれかの信号点に相当するベースバンド信号となるようにする必要がある。
なお、一般化すると、θ4を、π/6+n×πラジアン、または、π/3+n×πラジアン、または、(2×π)/3+n×πラジアン、または、(5×π)/6+n×πラジアンのいずれかに設定することになる(nは整数)。
したがって、θ16を上記に示したような値に設定すると、いずれか一方で送信した信号が、受信装置において、伝播しないような状況においても、64点の信号点の区別ができる可能性が高くなるため、高いデータの受信品質を得ることができる可能性が高くなる。なお、上述の説明では、一例として、v2:u2=1:5のときを例に説明したが、いずれか一方で送信した信号が、受信装置において、伝播しないような状況では、高いデータの受信品質を得ることができる可能性が高いが、他の電波伝搬環境では、v2<u2であるが、v2:u2=1:5でないときのほうが、高いデータの受信品質を得ることができる可能性が高いことがある。したがって、複数の電波伝搬環境を考慮した場合、v2<u2を満たし、θ16を、π/6ラジアン、または、π/3ラジアン、または、(2×π)/3ラジアン、または、(5×π)/6ラジアン、または、(7×π)/6ラジアン、または、(4×π)/3ラジアン、または、(5×π)/3ラジアン、または、(11×π)/6ラジアン(θ4を、π/6+n×πラジアン、または、π/3+n×πラジアン、または、(2×π)/3+n×πラジアン、または、(5×π)/6+n×πラジアンのいずれかに設定することになる(nは整数))のいずれかに設定すること、複数の電波伝搬環境で、高いデータの受信品質を得ることができる可能性が高い。ただし、θ16を、0ラジアン、3π/2ラジアン、πラジアン、(3π)/2ラジアンの4つの値以外で、優れたデータの受信品質を得ることができる値が存在する可能性がある。
上述で説明した、図119、図121の規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したとき、図5から、以下の関係を導くことができる。
本実施の形態における、プリコーディングホッピング方法(規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法)のための周期をNとしたとき、N個の異なるプリコーディング行列として、F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]を用意することになるが、シングルキャリア伝送方式のとき時間軸方向にF[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]の順に並べることになるが、必ずしもこれに限ったものではなく、本実施の形態で生成したN個の異なるプリコーディング行列F[0]、F[1]、F[2]、・・・、F[N-2]、F[N-1]をOFDM伝送方式等のマルチキャリア伝送方式に適用することもできる。この場合の適用方法については、実施の形態1と同様に、周波数軸、周波数―時間軸に対し、シンボルを配置することで、プリコーディングウェイトを変更することができる。なお、N個の異なるプリコーディング行列をランダムに用いるようにしても同様の効果を得ることができる、つまり、必ずしも、規則的な周期を持つようにN個の異なるプリコーディング行列を用いる必要はない。
(実施の形態I2)
実施の形態F1、実施の形態I1では、s1の変調方式、s2の変調方式をそれぞれQPSK、16QAM(または、16QAM、QPSK)のときの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明した。本実施の形態では、s1の変調方式、s2の変調方式をそれぞれQPSK、16QAMとしたときと同等のデータ伝送速度となる場合として、s1、s2の両者の変調方式を8QAM(8 Quadrature Amplitude Modulation)としたときの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明する。
実施の形態8で述べたように周期N(Nは自然数)の規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、式(82)~式(85)を参考にした、周期Nのために用意するプリコーディング行列F[i](i=0,1,2,・・・,N-2,N-1(iは0以上N-1以下の整数))を次式であらわす。
実施の形態I1で説明したように、プリコーディング後に得られるプリコーディング後の信号z1(t)、z2(t)(t:時間)とあらわす。このとき、z1(t)、z2(t)は、同一周波数(同一(サブ)キャリア)の信号であり、異なるアンテナから送信される(なお、ここでは、一例として時間軸の信号を例に説明するが、実施の形態I1で説明したように、z1(f)、z2(f)(fは(サブ)キャリア)であってもよい。このとき、z1(f)、z2(f)は、同一時間の信号であり、異なるアンテナから送信される。)
z1(t)、z2(t)いずれも、変調方式が8QAMの信号と8QAMの信号が重み付け合成された信号であるので、8QAMで3ビット、2系統で、計6ビットが伝送されると考えると、信号点が重ならない場合、64点の信号点が存在することになる。
図131において、送信する3ビットであるb0、b1、b2が“b0 b1 b2”=“000”のとき、信号点として、13101が選択され、信号点13101に相当するI、Q(I=2×v、Q=2×v)が、8QAMの同相成分(I)、直交成分(Q)となる。“b0 b1 b2”が“001”から“111”のときも同様に、8QAMの同相成分(I)、直交成分(Q)が生成される。
実施の形態8で述べたように周期N(Nは自然数)の規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、式(82)~式(85)を参考にした、周期Nのために用意するプリコーディング行列F[i](i=0,1,2,・・・,N-2,N-1(iは0以上N-1以下の整数))を上述のように式(#I4)であらわす。
実施の形態18で述べたように、良好なデータの受信品質を得るためには<条件#53><条件#54><条件#55><条件#56>を満たすとよい(必ずしもすべてを満たす必要はない)。
実施の形態I1で説明したように、プリコーディング後に得られるプリコーディング後の信号z1(t)、z2(t)(t:時間)とあらわす。このとき、z1(t)、z2(t)は、同一周波数(同一(サブ)キャリア)の信号であり、異なるアンテナから送信される(なお、ここでは、一例として時間軸の信号を例に説明するが、実施の形態I1で説明したように、z1(f)、z2(f)(fは(サブ)キャリア)であってもよい。このとき、z1(f)、z2(f)は、同一時間の信号であり、異なるアンテナから送信される。)
z1(t)、z2(t)いずれも、変調方式が8QAMの信号と8QAMの信号が重み付け合成された信号であるので、8QAMで3ビット、2系統で、計6ビットが伝送されると考えると、信号点が重ならない場合、64点の信号点が存在することになる。
上述で説明した、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したとき、図5から、以下の関係を導くことができる。
したがって、受信信号、チャネル推定値、プリコーディング行列に基づき、復調(検波)が行われることになる。なお、検波した結果得られるものは、ハード値(「0」「1」の結果)、ソフト値(対数尤度、または、対数尤度比)いずれであってもよく、検波して得られた結果ものに基づき、誤り訂正復号が行われることになる。
(実施の形態I3)
本実施の形態では、s1、s2の両者の変調方式を8QAM(8 Quadrature
AmplitudeModulation)としたときの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について、実施の形態I2とは異なる規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明する。
次に、s1の変調方式が8QAM、s2の変調方式が8QAMのときの規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法について説明する。(なお、本実施の形態における規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法については、実施の形態10、実施の形態19に述べられている。)
実施の形態10で述べたように、周期2Nのために用意するプリコーディング行列F[i](i=0,1,2,・・・,2N-2,2N-1(iは0以上2N-1以下の整数))を次式であらわす。
実施の形態19で述べたように、良好なデータの受信品質を得るためには<条件#57><条件#58><条件#59><条件#60><条件#61><条件#62><条件#63>を満たすとよい(必ずしもすべてを満たす必要はない)。
実施の形態I1、実施の形態I2で説明したように、プリコーディング後に得られるプリコーディング後の信号z1(t)、z2(t)(t:時間)とあらわす。このとき、z1(t)、z2(t)は、同一周波数(同一(サブ)キャリア)の信号であり、異なるアンテナから送信される(なお、ここでは、一例として時間軸の信号を例に説明するが、実施の形態I1で説明したように、z1(f)、z2(f)(fは(サブ)キャリア)であってもよい。このとき、z1(f)、z2(f)は、同一時間の信号であり、異なるアンテナから送信される。)
z1(t)、z2(t)いずれも、変調方式が8QAMの信号と8QAMの信号が重み付け合成された信号であるので、8QAMで3ビット、2系統で、計6ビットが伝送されると考えると、信号点が重ならない場合、64点の信号点が存在することになる。
実施の形態10で述べたように周期2N(Nは自然数)の規則的にプリコーディング行列を切り替える方法において、周期2Nのために用意するプリコーディング行列F[i](i=0,1,2,・・・,2N-2,2N-1)は上述のように式(#I8)、式(#I9)のようにあらわされる。
次に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディング行列が式(#I8)、式(#I9)のようにあらわされたとき、適切なαの値の一例について説明する。
z1(t)、z2(t)いずれも、変調方式が8QAMの信号と8QAMの信号が重み付け合成された信号であるので、8QAMで3ビット、2系統で、計6ビットが伝送されると考えると、信号点が重ならない場合、64点の信号点が存在することになる。
上述で説明した、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したとき、図5から、式(#I7)以下の関係を導くことができる。なお、F[t]は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用したとき、時間tに用いたプリコーディング行列である。受信装置は、上述で示した、r1(t)、r2(t)とs1(t)、s2(t)の関係を利用して、復調(検波)を行うことになる(実施の形態1、実施の形態A1からA5等で説明と同様に実施すればよいことになる)。ただし、上述で示した式には、雑音成分、周波数オフセット、チャネル推定誤差等の歪み成分は、式にあらわされておらず、これらを含んだ形で、復調(検波)が行われることになる。
本明細書において、BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM等の変調方式を例に説明したが、変調方式はこれに限ったものではなく、PAM(Pulse Amplitude Modulatio)を用いてもよく、また、I-Q平面における2個、4個、8個、16個、64個、128個、256個、1024個等の信号点の配置方法(2個、4個、8個、16個、64個、128個、256個、1024個等の信号点をもつ変調方式)は、本明細書で示した方法(例えば、QPSKの信号点配置、16QAMの信号点配置等)に限ったものではない。したがって、複数のビットに基づき同相成分と直交成分を出力するという機能がマッピング部での機能となり、その後、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を実施することが本発明の一つな有効な機能となる。
本明細書の中で記載したCyclic Q Delayの適用について述べている。非特許文献10において、Cyclic Q Delay(サイクリックQディレイ)の概要が記載されている。以下では、Cyclic Q Delayを用いたときのs1,s2の生成方法の具体的な例について説明する。
図133は、変調方式が16QAMのときの同相I―直交Q平面における信号点の配置の一例を示している。入力ビットをb0、b1、b2、b3としたとき、b0 b1 b2 b3は0000から1111の値のいずれかとなり、例えば、b0 b1 b2 b3が0000であらわされるとき、図133の13301の信号点を選択し、13301に基づく同相成分の値をベースバンド信号の同相成分とし、13301に基づく直交成分の値をベースバンド信号の直交成分とする。b0 b1 b2 b3が他の値であるときも同様にして、ベースバンド信号の同相成分と直交成分を生成する。
図134は、サイクリックQディレイを適用したときの(バイナリー)データから変調信号s1(t)(t:時間)(または、s1(f)、f:周波数)およびs2(t)(t:時間)(または、s2(f)、f:周波数)を生成するための信号生成部の構成の一例を示している。
このとき、図133におけるb0、b1、b2、b3に対応する時点1のデータをb01、b11、b21、b31であらわすものとする。マッピング部13402は、時点1のデータをb01、b11、b21、b31にもとづき、時点1のベースバンド信号の同相成分I1および直交成分Q1を出力する。同様に、マッピング部13402は、時点2のべースバンド信号の同相成分I2および直交成分Q2、・・・を出力する。
記憶および信号入れ替え部13404は、ベースバンド信号の同相成分13403_Aおよび直交成分13403_B、制御信号13406を入力とし、制御信号13406に基づき、ベースバンド信号の同相成分13403_Aおよび直交成分13403_Bを記憶、信号の組み替えを行い、変調信号s1(t)(13405_A)および変調信号s2(t)(13405_B)を出力する。なお、変調信号s1(t)、s2(t)の生成方法については、以下で詳細に説明を行う。
なお、上述では、時間軸tで説明したが、OFDM等のマルチキャリア伝送方式を用いたときは、s1(t)、s2(t)をs1(f)、s2(f)(f:(サブ)キャリア)と考えることができる。このとき、変調信号s1(f)、s2(f)に対し、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を適用することで得られた変調信号r1(f)およびr2(f)は、同一(共通)時間に送信される(当然、r1(f)、r2(f)は同一周波数帯域の信号である。)。また、本明細書で示したように、s1(t)、s2(t)をs1(t,f)、s2(t,f)と考えることもできる。
次に、変調信号s1(t)、s2(t)の生成方法について説明する。図135は、サイクリックQディレイを用いたときの、s1(t)、s2(t)の生成方法の第1の例である。
図135(b)は、図134の記憶および信号入れ替え部13404において、信号入れ替えを行ったときのベースバンド信号の同相成分と直交成分のセットの例を示している。図135(b)では、時点1と時点2、時点3と時点4、時点5と時点6、つまり、時点2i+1と時点2i+2(iは0以上の整数)をセットとし、セット内、例えば、時点1と時点2において、ベースバンド信号の直交成分の入れ替えを行っている。
したがって、ベースバンド信号の同相成分は信号の入れ替えを行っていないため、時点1のベースバンド信号の同相成分はI1、時点2のベースバンド信号の同相成分はI2、時点3のベースバンド信号の同相成分はI3、・・・となっている。
そして、ベースバンド信号の直交成分はセット内内で信号の入れ替えを行っているので、時点1のベースバンド信号の直交成分はQ2、時点2のベースバンド信号の直交成分はQ1、時点3のベースバンド信号の直交成分はQ4、時点4のベースバンド信号の直交成分はQ3、・・・となる。
なお、図135は、時間軸方向を例に説明しているが、周波数軸方向であっても同様に実施することができる(上述で説明したとおりである)。このとき、s1(f)、s2(f)と記述することになる。
そして、第Nスロットのs1(t)と第Nスロットのs2(t)に対し、規則的にプリコーディング方法を切り替えるプリコーディング方法におけるプリコーディングが行われ、第Nスロットのプリコーディング後の信号r1(t)、r2(t)を得るになる。この点については、本明細書の中で説明したとおりである。
補足のために、図136のマッピング部13602における、変調信号s1(t)(13603_A)の第1スロット(I1,Q2)、変調信号s2(t)(13603_B)の第1スロット(I2,Q1)の生成方法について説明する。
図136において、13601はデータとなるが、時点1におけるデータをb01、b11、b21、b31、時点2のデータをb02、b12、b22、b32とする。図136のマッピング部13602は、b01、b11、b21、b31およびb02、b12、b22、b32から、上記で説明したI1、Q1、I2、Q2を生成する。そして、図136のマッピング部13602は、I1、Q1、I2、Q2から変調信号s1(t)、s2(t)を生成することができる。
なお、マッピング部13701_Aの入力であるデータ13601とマッピング部13701_Bの入力であるデータ13601は、当然、同一のデータである。また、変調信号s1(t)(13603_A)は、図134の変調信号13405_Aと同一であり、また、変調信号s2(t)(13603_B)は、図134の変調信号13405_Bと同一であり、図135(c)に示したとおりである。
補足のために、図137のマッピング部13701_Aにおける、変調信号s1(t)(13603_A)の第1スロット(I1,Q2)の生成方法について説明する。図137において、13601はデータとなるが、時点1におけるデータをb01、b11、b21、b31、時点2のデータをb02、b12、b22、b32とする。図137のマッピング部13701_Aは、b01、b11、b21、b31およびb02、b12、b22、b32から、上記で説明したI1、Q2を生成する。そして、図137のマッピング部13701_Aは、I1、Q2から変調信号s1(t)を生成することができる。
次に、サイクリックQディレイを用いたときのs1(t)、s2(t)の生成方法の図135とは異なる、第2の例を図138に示す。なお、図138において、図135と同一のもの(ベースバンド信号の同相成分および直交成分)については、同一の記号を付している。
図138(b)は、信号入れ替えを行う前のs1(t)、s2(t)のベースバンド信号の同相成分および直交成分の構成を示しており、図138(b)では、時点2i+1のベースバンド信号はs1(t)に割り当てられ、時点2i+2のベースバンド信号はs2(t)に割り当てられている(iは0以上の整数)。
図138(c)は、図134の記憶および信号入れ替え部13404において、信号入れ替えを行ったときのベースバンド信号の同相成分と直交成分のセットの例を示している。図138(c)の特徴(図135と異なる点)は、s1(t)内で信号入れ替え、および、s2(t)内で信号入れ替えを行っている点である。
よって、s1(t)の第1スロットのベースバンド信号の同相成分はI1、直交成分はQ3となり、s2(t)の第1スロットのベースバンド信号の同相成分はI2、直交成分はQ4となる。また、s1(t)の第2スロットのベースバンド信号の同相成分はI3、直交成分はQ1となり、s2(t)の第2スロットのベースバンド信号の同相成分はI4、直交成分はQ2となる。第3、第4スロットは図138(c)のようにあらわされることになり、以降のスロットも同様となる。
図139は、図138の第Nスロットのs1(t)、s2(t)を得るための、図134とは異なる構成方法を示している。マッピング部13602は、データ13601、制御信号13604を入力とし、制御信号13604に基づく変調方式に基づく、例えば、図138の入れ替えを考慮したマッピングを行い、マッピング後の信号(ベースバンド信号の同相成分および直交成分)を生成し、マッピング後の信号から変調信号s1(t)(13603_A)および変調信号s2(t)(13603_B)を生成し、出力する。なお、変調信号s1(t)(13603_A)は、図134の変調信号13405_Aと同一であり、また、変調信号s2(t)(13603_B)は、図134の変調信号13405_Bと同一であり、図138(c)に示したとおりである。したがって、変調信号s1(t)(13603_A)の第1スロットは(I1,Q3)、変調信号s2(t)(13603_B)の第1スロットは(I2,Q4)となり、変調信号s1(t)(13603_A)の第2スロットは(I3,Q1)、変調信号s2(t)(13603_B)の第2スロットは(I4,Q2)、・・・となる。
図139において、13601はデータとなるが、時点1におけるデータをb01、b11、b21、b31、時点2のデータをb02、b12、b22、b32、時点3のデータをb03、b13、b23、b33、、時点4のデータをb04、b14、b24、b34とする。図139のマッピング部13602は、b01、b11、b21、b31およびb02、b12、b22、b32およびb03、b13、b23、b33およびb04、b14、b24、b34から、上記で説明したI1、Q1、I2、Q2、I3、Q3、I4、Q4を生成する。そして、図139のマッピング部13602は、I1、Q1、I2、Q2、I3、Q3、I4、Q4から変調信号s1(t)、s2(t)を生成することができる。
変調信号s1(t)(13603_A)の第1スロットは(I1,Q3)、変調信号s2(t)(13603_B)の第1スロットは(I2,Q4)となり、変調信号s1(t)(13603_A)の第2スロットは(I3,Q1)、変調信号s2(t)(13603_B)の第2スロットは(I4,Q2)、・・・となる。
補足のために、図140のマッピング部13701_Aにおける、変調信号s1(t)(13603_A)の第1スロット(I1,Q3)、第2スロット(I3,Q1)の生成方法について説明する。図140において、13601はデータとなるが、時点1におけるデータをb01、b11、b21、b31、時点2のデータをb02、b12、b22、b32、時点3のデータをb03、b13、b23、b33、時点4のデータをb04、b14、b24、b34とする。分配部14001は、時点1におけるデータをb01、b11、b21、b31および時点3のデータをb03、b13、b23、b33を第1データ14002_Aとして出力し、時点2のデータをb02、b12、b22、b32および時点4のデータをb04、b14、b24、b34を第2データ802_Bとして出力する。図140のマッピング部13701_Aは、b01、b11、b21、b31およびb03、b13、b23、b33から、第1スロットは(I1,Q3)、第2スロット(I3,Q1)を生成することになる。第3スロット以降も同様の操作が行われる。
以上、2つのサイクリックQディレイの方法について説明したが、図135のように、スロット内で信号入れ替えを行った場合、受信装置の復調(検波)部において、候補信号点の数を抑えることができるので、演算規模(回路規模)を少なくすることができる、という利点がある。一方、図138のように、s1(t)の信号内、s2(t)の信号内で信号入れ替えを行った場合、受信装置の復調(検波)部において、候補信号点の数が多くなるが、時間ダイバーシチゲイン(周波数軸上で入れ替えを行った場合、周波数ダイバーシチゲイン)を得ることができ、データの受信品質がさらに向上する可能性があるという利点がある。
また、サイクリックQディレイの方法は、上述の2つの方法に限ったものではない。例えば、上述の2つの例では、いずれも、ベースバンド信号の直交成分について入れ替えを行っているが、同相成分を入れ替えてもよい。また、2つの時点で入れ替えを行っている(例えば、時点1と時点2でベースバンド信号の直交成分を入れ替える)を行っているが、複数の時点で、ベースバンド信号の同相成分または(「および」であってもよい)直交成分の信号入れ替えを行ってもよい。したがっって、図135(a)のようにベースバンド信号の同相成分と直交成分を発生させ、サイクリックQディレイを行った場合、「時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の同相成分はIi、時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の直交成分はQj(i≠j)とあらわせるシンボルが存在する」、または、「時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の同相成分はIj、時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の直交成分はQi(i≠j)とあらわせるシンボルが存在する」、または、「時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の同相成分はIj、時点iのサイクリックQディレイ後のベースバンド信号の直交成分はQk(i≠j、i≠k、j≠k)とあらわせるシンボルが存在する」、ことになる。
本実施の形態では、例えば、本明細書で記載したように、放送局が規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いることによって得られた複数の変調信号を複数のアンテナから(同一周波数帯域を用い、同一時刻に)送信し、放送局が送信した複数の変調信号を受信する際の、家庭内への信号の引き込み方法の例について説明する。(なお、プリコーディング行列は、本明細書に記載したプリコーディング行列いずれであってもよく、また、本明細書とは異なるプリコーディング行列を用いた場合にも、本実施の形態の家庭内への信号の引き込み方法を実施することは可能である。加えて、本明細書では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いた送信方法について説明しているが、本実施の形態で説明する家庭内への信号の引き込み方法は、規則的にプリコーディング行列を切り替えずにプリコーディングを施す場合、および、プリコーディングを施さない場合についても、実施することが可能である。)
図141に示す受信システム14101は、中継装置14102と家庭内のテレビ14103、14105から構成されており、特に、中継装置14102は、複数の住宅に対し、放送局が送信した変調信号を受信し、配信するための装置となる。なお、ここでは、一例として、テレビを例に説明するが、テレビに限ったものではなく、情報を必要とする端末であれば同様に実施することができる。
なお、中継装置14102は、例えば、高層ビルなどの影響で電波受信が困難な住宅密集地のために、高層ビルの屋上などに建てられるという設置方法があり、これにより、各住宅では、放送局が送信した変調信号に対し、良好な受信品質を得ることができる。そして、放送局が同一周波数を用いて送信した複数の変調信号を、各住宅では、得ることができるので、データの伝送速度が向上するという効果を得ることができる。
本明細書で説明しているように、放送局が、同一周波数帯の複数の変調信号を異なるアンテナを用いて送信した際、中継装置が、前記の複数の変調信号を受信し、家庭(住宅)に、1本の信号線を用いて中継する際の詳細の動作について、図142を用いて説明する。
図142に示すように、中継装置14102は、2本のアンテナ#1、アンテナ#2を用いて、放送波(放送局が送信した複数の変調信号)を受信する。
周波数変換部14211は、アンテナ#1で受信した受信信号を中間周波数#1に変換する(この信号を中間周波数#1の信号と呼ぶ)。
周波数変換部14212は、アンテナ#2で受信した受信信号を中間周波数#2(中間周波数#1とは周波数帯が異なる)に変換する(この信号を中間周波数#2の信号と呼ぶ)。
そして、加算器14213は、中間周波数#1の信号と中間周波数#2の信号を加算する。したがって、周波数分割を行うことで、アンテナ#1で受信した受信信号とアンテナ#2で受信した受信信号を伝送することになる。
そして、周波数変換部14221は、中間周波数#1に関する周波数変換を行い、ベースバンド信号#1を得る。したがって、ベースバンド信号#1は、アンテナ#1で受信した受信信号に相当する信号となる。
また、周波数変換部14222は、中間周波数#2に関する周波数変換を行い、ベースバンド信号#2を得る。したがって、ベースバンド信号#2は、アンテナ#2で受信した受信信号に相当する信号となる。
なお、家庭内への引き込みに使用される中間周波数#1および#2は、中継装置およびテレビの間で予め決められた周波数帯を用いてもよいし、中継装置14102が使用した中間周波数#1および#2に関する情報を、テレビ14103に対して何らかの通信媒体を用いて送信してもよい。また、テレビ14103が、中継装置14102に対し、使用して欲しい中間周波数#1および#2を何らかの通信媒体を用いて送信(指示)してもよい。
なお、本明細書で記載したように、放送局が、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法によって得られた複数の変調信号を複数のアンテナから送信している場合、他の実施の形態で説明したように、MIMO検波部14224は、プリコーディング行列の切り替えを反映させて、検波を行い、例えば、各ビットの対数尤度比を出力することになる。
(方法1:中間周波数で引き込み)
方法1は、図143に示すように、アンテナ#1で受信した受信信号を中間周波数#1の信号に変換し、アンテナ#2で受信した受信信号を中間周波数#2の信号に変換し、中間周波数#1の信号と中間周波数#2の信号を別々の信号線(14106aおよび1506b)で、家庭内のテレビ14105へと引き込むものである。この場合、中間周波数#1と中間周波数#2とは同一の周波数であってもよいし、異なる周波数であってもよい。
(方法2:RF周波数で引き込み)
方法2は、アンテナ#1で受信した受信信号、および、アンテナ#2で受信した受信信号いずれも中継装置が受信した周波数(RF周波数)のままで家庭内に引き込むものである。すなわち、図144に示すように、中継装置14102において、アンテナ#1で受信した受信信号、および、アンテナ#2で受信した受信信号は、それぞれ、周波数変換機能を有さない中継部14411、14412を経由し、そして、ケーブル(信号線)14106a、ケーブル(信号線)14106bを経る。したがって、アンテナ#1で受信した受信信号、および、アンテナ#2で受信した受信信号は、RF周波数のままで家庭内のテレビ14105に引き込まれることになる。なお、中継部14411、14412において波形整形(帯域制限、ノイズ除去等)を行っても構わない。
図145に示すように、テレビ14501は、判定部14531を備える。判定部14531は、受信した受信信号レベルをモニタすることで、受信信号が中間周波数を使用しているか、あるいは、RF周波数を使用しているか、を判定する。
中間周波数を使用していると判定すると、判定部14531は、制御信号14532により、周波数変換部14221に中間周波数#1に関する周波数変換を行うように指示し、周波数変換部14222に中間周波数#2に関する周波数変換を行うように指示する。
RF周波数を使用していると判定すると、判定部14531は、制御信号14532により、周波数変換部14221、14222にRF周波数に関する周波数変換を行うように指示する。
そして、周波数変換後の信号は、MIMO検波部14224により自動的に検波されることとなる。
なお、判定部14531による自動判定ではなく、テレビ14501が備えるスイッチ(例えば、スイッチ)により、家庭内への引き込み方に関する設定(「信号線を1本としているか、あるいは、信号線を複数本としているか」、「RF周波数を使用しているか、あるいは、中間周波数を使用しているか」など)が行えるようにしても構わない。
放送局が「同一周波数帯域の複数の変調信号を複数のアンテナを用いて送信する送信方法」と「一つの変調信号を一つのアンテナ(または、複数のアンテナ)を用いて送信する送信方法」を適宜切り替えている場合において、「同一周波数帯域の複数の変調信号を複数のアンテナを用いて送信する送信方法」を用いている場合は、上述で説明したように、家庭内に「信号線を1本、あるいは、信号線を複数本」で引き込む方法のいずれかにより、テレビは、放送局が送信したデータを得ることができる。
また、周波数分割を行い、例えば、周波数帯域Aでは「同一周波数帯域の複数の変調信号を複数のアンテナを用いて送信する送信方法」を用い、周波数帯域Bでは「一つの変調信号を一つのアンテナ(または、複数のアンテナ)を用いて送信する送信方法」というように、変調信号を送信する場合、テレビは、周波数帯域ごとに、上述で述べたような検波(復調)が行われることになる。つまり、テレビが、周波数帯域Aの変調信号を復調する場合、図142から図145を用いて説明したような検波(復調)が行われることになる。そして、周波数帯域Bの変調信号を復調する場合は、上述で説明した、「一つの変調信号を一つのアンテナ(または、複数のアンテナ)を用いて送信する送信方法」のときの検波(復調)が行われることになる。また、周波数帯域A、B以外の周波数帯域が存在していても同様に実施することができる。
図141における中継システムに対し、新たな構成を付加した中継装置を図146に示す。
中継装置14610は、地上(terrestrial)デジタルテレビ放送の電波を受信するためのアンテナ14600_1で受信した受信信号14601_1と、地上(terrestrial)デジタルテレビ放送の電波を受信するためのアンテナ14600_2で受信した受信信号14601_2と、衛星放送の電波を受信するためのBS(Broadcasting Satellite)(用の)アンテナ14600_3で受信した受信信号14601_3とを入力とし、合成信号14608を出力する。中継装置14610は、フィルタ14603と、複数変調信号存在用周波数変換部14604と、合成部14607とを含んで構成される。
図147(a)において、チャンネル1(CH_1)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に他の送信信号が存在していないため、地上波の電波を送信する放送局が、(一つの)チャンネル1(CH_1)の変調信号のみをアンテナから送信することを意味している。同様に、チャンネルL(CH_L)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に他の送信信号が送信していないため、地上波の電波を送信する放送局が、(一つの)チャンネルL(CH_L)の変調信号のみをアンテナから送信することを意味している。
一方、図147(a)において、チャンネルK(CH_K)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に2つの変調信号が存在している。(したがって、図147(a)では、同一周波数帯域に2つの四角が存在している。ストリーム(Stream)1、ストリーム(Stream)2と記述している。)このときストリーム1の変調信号、およびストリーム2の変調信号は、それぞれ異なるアンテナから、同一時間に送信される。なお、ストリーム1およびストリーム2は、前にも述べたように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法によって得られた変調信号であってもよいし、規則的にプリコーディング行列を切り替えずにプリコーディングを行って得られた変調信号であってもよいし、プリコーディングを行わずに得られた変調信号であってもよい。同様に、チャンネルM(CH_M)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に2つの変調信号が存在している。(したがって、図147(a)では、同一周波数帯域に2つの四角が存在している。ストリーム(Stream)1、ストリーム(Stream)2と記述している。)このとき、ストリーム1の変調信号、およびストリーム2の変調信号は、それぞれ異なるアンテナから、同一時間に送信される。なお、ストリーム1およびストリーム2は、前にも述べたように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法によって得られた変調信号であってもよいし、規則的にプリコーディング行列を切り替えずにプリコーディングを行って得られた変調信号であってもよいし、プリコーディングを行わずに得られた変調信号であってもよい。
図147(b)において、BSチャンネル1(CH1)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に他の送信信号が存在していないため、衛星放送の電波を送信する放送局が、(一つの)チャンネル1(CH1)の変調信号のみをアンテナから送信することを意味している。同様に、BSチャンネル2(CH2)が存在している周波数帯域では、同一の周波数帯域に他の送信信号が存在していないため、衛星放送の電波を送信する放送局が、(一つの)チャンネルL(CH2)の変調信号のみをアンテナから送信することを意味している。
なお、図147(a)と図147(b)は同一周波数帯域の周波数割り当てを示している。
図146では、地上波(terrestrial)の放送局が送信する変調信号とBSが送信する
変調信号を例として記載されているが、これに限ったものではなく、CS(communicationssatellite)が送信する変調信号が存在していてもよいし、他の異なる放送システムが送信する変調信号が存在していてもよい。このとき、図146では、各放送システムが送信する変調信号を受信するための受信部が存在することになる。
受信信号14601_1を受け付けたフィルタ14603は、受信信号14601_1に含まれる「複数の変調信号が存在する周波数帯域の信号」をカットし、フィルタリング後の信号14605を出力する。
例えば、受信信号14601_1の周波数割り当てが、図147(a)であるとすると、フィルタ14603は、図148(b)に示すように、チャンネルKとチャンネルMとの周波数帯域の信号が除去された信号14605を出力する。
例えば、複数変調信号存在用周波数変換部14604が図142に示す構成を備えていて、複数変調信号存在用周波数変換部14604は、2つのアンテナで受信した受信信号のうち、「複数の変調信号が存在する周波数帯域の信号」を2つの中間周波数に変換し、その結果、元の周波数帯域とは異なる周波数帯域に変換する構成になっている。
図146の複数変調信号存在用周波数変換部14604は、受信信号14601_1を入力としており、図149に示すように、複数の変調信号(複数のストリーム)が存在している周波数帯域、つまり、チャネルK(CH_K)14901、および、チャネルM(CH_M)14902の信号を抽出し、この2つの周波数帯域の変調信号それぞれを異なる周波数帯域に変換する。したがって、チャネルK(CH_K)14901の信号は、図149(b)のように、周波数帯域14903の信号に変換され、また、チャネルM(CH_M)14902の信号は、図149(b)のように周波数帯域14904の信号に変換される。
加えて、図146の複数変調信号存在用周波数変換部14604は、受信信号14601_2を入力としており、図149に示すように、複数の変調信号(複数のストリーム)が存在している周波数帯域、つまり、チャネルK(CH_K)14901、および、チャネルM(CH_M)14902の信号を抽出し、この2つの周波数帯域の変調信号それぞれを異なる周波数帯域に変換する。したがって、チャネルK(CH_K)14901の信号は、図149(b)のように、周波数帯域14905の信号に変換され、また、チャネルM(CH_M)
14902の信号は、図149(b)のように周波数帯域14906の信号に変換される。
なお、図149において、図149(a)と図149(b)の横軸は周波数であり、図149(a)と図149(b)は同一周波数帯域の周波数割り当てを示している。図149(a)の示している信号の存在する周波数帯域と図149(b)の信号が存在する周波数帯域は重ならないものとする。
図146の合成部14607は、フィルタ14603が出力した信号(14605)と、複数変調信号存在用周波数変換部14604が出力した信号(14606)と、BSアンテナ14600_3から入力された信号(14601_3)を入力とし、周波数軸上での合成を行う。したがって、図146の合成部14607は、図151の周波数成分を持つ信号(14608)を得、出力する。テレビ14609は、この信号(14608)を入力とすることになる。したがって、1本の信号線を引き込むことで、高いデータの受信品質でテレビを視聴することができる。
図146の複数変調信号存在用周波数変換部14604は、受信信号14601_1を入力としており、図150に示すように、複数の変調信号(複数のストリーム)が存在している周波数帯域、つまり、チャネルK(CH_K)15001、および、チャネルM(CH_M)15002の信号を抽出し、この2つの周波数帯域の変調信号それぞれを異なる周波数帯域に変換する。したがって、チャネルK(CH_K)15001の信号は、図150(b)のように、周波数帯域15003の信号に変換され、また、チャネルM(CH_M)1500
2の信号は、図150(b)のように周波数帯域15004の信号に変換される。
加えて、図146の複数変調信号存在用周波数変換部14604は、受信信号14601_2を入力としており、図150に示すように、複数の変調信号(複数のストリーム)が存在している周波数帯域、つまり、チャネルK(CH_K)15001、および、チャネルM(CH_M)15002の信号を抽出し、それぞれ、元の周波数帯域と同一の周波数帯域に配置する。したがって、チャネルK(CH_K)15001の信号は、図150(b)のように、周波数帯域15005の信号になり、また、チャネルM(CH_M)15002の信号は、図150(b)のように、周波数帯域15006の信号になる。
そして、図146の複数変調信号存在用周波数変換部14604は、図150の(b)に示した4つの周波数帯域の成分を含む信号を出力する。
図146の合成部14607は、フィルタ14603が出力した信号(14605)と、複数変調信号存在用周波数変換部14604が出力した信号(14606)と、BSアンテナ14600_3から入力された信号(14601_3)を入力とし、周波数軸上での合成を行う。したがって、図146の合成部14607は、図152の周波数成分を持つ信号(14608)を得、出力する。テレビ14609は、この信号(14608)を入力とすることになる。したがって、1本の信号線を引き込むことで、高いデータの受信品質でテレビを視聴することができる。
したがって、周波数軸における放送局が送信する信号のうち、複数の変調信号を複数のアンテナで(同一周波数帯域を用い、同一時刻に)送信する送信方法を使用している周波数帯域に対し、上記で記載した家庭内への信号線の引き込みを行うことで、テレビ(端末)は高いデータの受信品質を得ることができ、かつ、家庭内における信号線の配線を少なくすることができるという利点がある。このとき、上述のように、放送局が1つの変調信号を1本以上のアンテナを用いて送信する送信方法を用いた周波数帯域が存在してもよい。
即ち、本実施の形態において示した図142、図143、図144、図145、図146のそれぞれの中継装置は、図153(a)のように、集合住宅の屋上等に配置してもよいし、図153(b)に示すように、各家庭のテレビ等へ信号を引き込む場合に、1個人住宅につき、1つ配されるとしてもよいし、図153(c)に示すように、ケーブルテレビ事業者が、放送波(放送局が送信した複数の変調信号)を受信して、各家庭等に受信した放送波を有線(ケーブル)で再配信する場合に、ケーブル事業者の中継システムの一部として用いられてもよい。
本実施の形態においては、本明細書で記載した実施の形態において示したように、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いて複数のアンテナから同一周波数帯域に同時に送信された複数の変調信号を受信し、ケーブルテレビ(有線)で再配信するシステムについて説明する。(なお、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法において用いるプリコーディング行列の切り替えパターンは、本明細書に記載したプリコーディング行列の切り替えパターンのいずれであってもよく、また、本明細書とは異なるプリコーディング行列の切り替えパターンを用いた場合にも、本実施の形態を実施することは可能である。加えて、本明細書では、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いた場合について説明しているが、本実施の形態で説明する方法は規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いない場合についても、実施することが可能である。)
放送局が複数の変調信号を(同一周波数帯で同一時間に)複数のアンテナで送信する場合に、このケーブルテレビ事業者において、問題が発生する場合がある。以下でその問題について説明する。
放送局が各放送波を送信するための送信周波数は予め定められていものとする。図154において、横軸周波数であり、図154に示すように、放送局があるチャンネル(図154の場合は、CH_K)において、複数の変調信号を(同一周波数帯で同一時間に)複数のアンテナで送信したとする。なお、CH_Kのストリーム1(Stream1)とストリーム2(Stream2)では異なるデータを含んでおり、ストリーム1(Stream1)とストリーム2(Stream2)から複数の変調信号が生成されることになる。
このとき、放送局は、ケーブルテレビ事業者に、無線で、チャンネルK(CH_K)の複数の変調信号が(同一周波数帯で同一時間に)複数のアンテナを用いて送信することになる。したがって、ケーブルテレビ事業者は、本明細書で記載した実施の形態に示したように、チャンネルK(CH_K)の周波数帯に対して、放送局が複数のアンテナを用いて同時に送信した信号を受信し、復調・復号することになる。
しかし、図154に示すように、チャンネルK(CH_K)では、複数の変調信号(図154の場合2つ)が送信されているため、これらをそのままパススルー方式でケーブル(1本の有線)に配信した場合、ケーブルの先の各家庭では、チャンネルK(CH_K)に含まれるデータのデータの受信品質が大きく劣化する。
そこで、本実施の形態においては、周波数変換が困難な場合であっても、放送局が送信した同一周波数帯で同一時間に送信された複数の変調信号を、有線で再配信する手法を開示する。
図155に、ケーブルテレビ事業者における中継装置の構成を示す。ここでは、2×2MIMOの通信システムの場合、つまり、放送局が、2つの変調信号を同一周波数帯で同一時間に送信し、中継装置が2つのアンテナを用いて受信する場合を示す。
ケーブルテレビ事業者の中継装置は、受信部15502と配信用データ生成部15504を備える。
アンテナ15500_1及びアンテナ15500_2で受信された受信信号(15500_1、15500_2)は、本明細書で記載したように、受信部15502において、プリコーディングの逆変換処理、および/または、位相を戻す処理などが施され、受信部15502は、データ信号rs1(15403_1)とデータ信号rs2(15403_2)を得て、配信用データ生成部15404に出力する。また、受信部15502は、受信した信号の復調・復号に利用した信号処理方法に関する情報および放送局が変調信号を送信するのに用いた送信方法に関する情報を、信号処理方法に関する情報15503_3として配信用データ生成部15504に出力する。
なお、図155では、受信部15502が、データ信号rs1(15403_1)とデータ信号rs2(15403_2)の2系統でデータを出力する場合を示しているが、これに限ったものではなく(ここでは一例)、例えば、データを1系統で出力してもよい。
図156に示すように、本実施の形態に係る受信部15502が備える信号処理部は、INNER MIMO 検波部803と、記憶部815と、対数尤度算出部15602Aと、対数尤度算出部15602Bと、硬判定部15604Aと、硬判定部15604Bと、係数生成部15601とからなる。
図156においては、図8と共通する部分については、同一の符号を付し、ここでは、その説明を割愛する。
対数尤度算出部15602Aは、図8に示す対数尤度算出部805Aと同様に対数尤度を算出し、対数尤度信号15603Aを硬判定部15604Aに出力する。
同様に、対数尤度算出部15602Bは、図8に示す対数尤度算出部805Bと同様に対数尤度を算出し、対数尤度信号15603Bを硬判定部15604Bに出力する。
硬判定部15604Aは、対数尤度信号15603Aに対して硬判定を行って、そのビット値を得、これをデータ信号rs1(15503_1)として、配信用データ生成部15504に出力する。
係数生成部15601は、係数生成部819と同様に、係数を生成してINNER MIMO検波部803に出力するほか、放送局(送信装置)が通知した送信方法の情報(規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法で用いたプリコーディング行列の切り替えパターンを特定するための情報や変調方式等)に関する信号818から、2つの信号に用いられた少なくとも変調方式に係る情報を抽出し、この変調方式に係る情報を含む信号処理方法の情報に関する信号15503_3を配信用データ生成部15504に出力する。
以上の説明からわかるように、受信部15502は、対数尤度を求めて硬判定を行うところまでの復調は行うものの、ここの一例では、誤り訂正までは実行していない。
なお、図156では、対数尤度算出部、硬判定部を具備した構成を取っているが、INNER MIMO検波部803が軟判定を行わず、硬判定を行ってもよく、この場合、対数尤度算出部、硬判定部を具備する必要がない。また、硬判定の結果をrs1、rs2とする必要はなく、各ビットの軟判定の結果をrs1、rs2としてもよい。
図155の配信用データ生成部15504は、データ信号rs1(15503_1)とデータ信号rs2(15503_2)と信号処理方法に関する情報15503_3とを入力とし、配信信号15505を生成して、契約先の各家庭などに配信する。
ここから、図155の配信用データ生成部15504が配信信号15505を生成する方法について、図157~図159を用いて詳細に説明する。
結合部15701は、データ信号rs1(15503_1)とデータ信号rs2(15503_2)と信号処理方法に関する情報および放送局が変調信号を送信するのに用いた送信方法に関する情報(15503_3)とを入力とし、信号処理方法に関する情報および放送局が変調信号を送信するのに用いた送信方法に関する情報で定められるデータ信号rs1とデータ信号rs2とをまとめてデータ結合信号15702を変調部15703に出力する。なお、図157では、データ信号rs1(15503_1)とデータ信号rs2(15503_2)を記載しているが、上述で述べたように、図156において、rs1とrs2を束ねて1系統でデータを出力する構成が考えられる。この場合、図157における結合部15701は削除することが可能である。
変調部15703は、データ結合信号15702と信号処理方法に関する情報および放送局が変調信号を送信するのに用いた送信方法に関する情報15503_3とを入力とし、設定した変調方式にしたがったマッピングを行い、変調信号15704を生成し、出力する。変調方式の設定方法の詳細については後述する。
配信部15705は、変調信号15704と信号処理方法に関する情報および放送局が変調信号を送信するのに用いた送信方法15503_3を入力とし、変調信号15704と各家庭のテレビ受信機などにおける復調・復号のための制御情報として、変調信号15704に用いられた変調方式の情報のほか、誤り訂正符号の情報(符号の情報、誤り訂正符号の符号化率等)を示す制御情報とを含んだ配信信号15505を、契約先の各家庭などに、ケーブル(有線)を介して配信する。
図157の結合部15701及び変調部15703における処理の詳細を図158及び図159を用いて説明する。
ここでデータ信号rs1及びデータ信号rs2を送信するのに用いられた変調方式はともに16QAMであったとする。言い換えると、図154のチャネルK(CH_K)のストリーム1(Stream1)を送信するために使用する変調方式を16QAM、ストリーム2(Stream2)を送信するために使用する変調方式を16QAMとする。
この場合、データ信号rs1の1シンボルを構成するビット数は4ビットであり、データ信号rs2の1シンボルを構成するビット数は4ビットとなるので、図158に示す各データブロック(rs1_1、rs1_2、rs1_3、rs1_4、rs2_1、rs2_2、rs2_3、rs2_4)はそれぞれ4bitのデータということになる。
図158に示すように、データrs1_1及びデータrs2_1は時刻t1で復調され、データrs1_2及びデータrs2_2は時刻t2で復調され、データrs1_3及びデータrs2_3は時刻t3で復調され、データrs1_4及びデータrs2_4は時刻t4で復調されたデータであるとする。
そのため、図155の配信用データ生成部15504は、受信部15502から受け付けたデータ信号rs1とデータ信号rs2とから、同じタイミングで送信されたデータ(シンボル)を一つに束ね、一つのシンボルで送信できるように処理を実行する。
即ち、図159に示すように、rs1_1の1シンボルとrs2_1の1シンボルとを併せたデータで、一つのデータシンボルを構成する。具体的には、仮にrs1_1が硬判定により「0000」という4bitのデータであると判定され、rs1_2が「1111」という4bitのデータであると判定されていた場合に、図158に示すrs1_1+rs2_1は、「00001111」というデータになる。この8bitのデータを一つのデータシンボルとする。同様に、rs1_2の1シンボルとrs2_2の1シンボルとを併せたデータrs1_2+rs2_2を一つのデータシンボルとし、rs1_3の1シンボルとrs2_3の1シンボルとを併せたデータrs1_3+rs2_3を一つのデータシンボルとし、rs1_4の1シンボルとrs2_4の1シンボルとを併せたデータrs1_4+rs2_4を一つのデータシンボルとする。なお、図159は、横軸に時間軸をとり、一つの四角は一度に送信されるべきデータシンボルを示している。また、図159においては、便宜上「+」という記号で、表現しているが図159における「+」は加算を意味するものではない。図159においては、「+」は、単純に二つのデータを並べた形のデータにしたものであることを意味する。
そこで、変調部15703は、入力されたデータ結合信号15702を、一度に8bitのデータを送信できる変調方式、即ち、256QAMで変調する。つまり、変調部15703は、2つのデータ信号の送信に用いられた変調方式の情報を信号処理に関する情報15503_3から取得し、得られた2つの変調方式それぞれのコンスタレーションポイント数を乗算して得られる値をコンスタレーションポイント数とする変調方式で変調する。そして、変調部15703は、新たな変調方式(ここでの説明では256QAM)で変調して得られる変調信号15704を配信部15705に出力する。
なお、放送局から送信された変調信号が1つの場合は、受信部15502及び配信用データ生成部15504は、そのままパススルー方式で受信した信号をそのままケーブル(有線)に配信する。(ここでは、硬判定を行って、再度変調を行う方法で説明しているが、これに限ったものではなく、例えば、受信した信号自身を増幅して、送信してもよい。)
図155において、ケーブル(有線)で配信された配信信号15505は、図160に示すテレビ受信機16000で受信される。図160に示すテレビ受信機16000は、図85に示す受信機8500と略同等の構成を備え、同様の機能を備えるものについては、同じ符号を付し、説明を割愛する。
復調部16002は、図85に示す復調部8500の機能に加え、更に以下の機能を備える。復調部16002は、配信信号15505に含まれる制御情報に従って、チューナ8501から伝達された信号が放送局から同一周波数帯に同一時間で2以上の変調信号が送信されたものであったことを検出すると、当該制御情報に従って、入力された1つの信号を2以上の信号に分割する。即ち、図159の状態の信号を図158の状態に戻す処理を実行し、得られた信号をストリーム入出力部8503に出力することになる。復調部16002は、受信した信号の対数尤度を求め、硬判定を行って、得られたデータを、複数の信号が混合されている比率に応じて、分割し、分割後のデータに対して、誤り訂正等の処理を行って、データを得る。
このようにして、ケーブル(有線)で配信された放送を各家庭などのテレビ受信機16000は、放送局からケーブルテレビ事業者まで同一周波数帯に同一時間で複数の変調信号の送信がなされたチャネルも復調・復号することができる。
表8は、放送局が生成する2つのストリームの数(表8の送信変調信号数)と、2つのストリームを生成するのに用いた変調方式の組み合わせ(表8の#1は、ストリーム1の変調方式であり、#2は、ストリーム2の変調方式となる)と、各組み合わせに対して変調部15703で再変調する際に用いる変調方式である再変調方式とを対応付けた表である。
更には、放送局が送信するストリーム数が3以上の場合であっても、それぞれのストリームで用いた変調方式のコンスタレーションポイント数の乗算値から変調部15703で用いる変調方式が決定される。
なお、本実施の形態においては、中継装置においては、硬判定を行って、データの結合を行う場合を示したが、これは軟判定であってもよい。軟判定を用いたとき、軟判定値の値に基づき、再変調方式のマッピングしたベースバンド信号を補正する必要がある。
また、上述で記載したように、図155において、rs1とrs2が存在する構成となっているが、これらを1つに束ねて、受信部15502は出力してもよい。このとき、データ線は1つとなるが、ストリーム1の1シンボルで伝送するビット数が4、ストリーム2の1シンボルで伝送するビット数が4のとき、前記の1つに束ねたデータ線では、8ビットを1つのシンボルとして、受信部15502は出力することになる。このとき、図157の変調部15703が、再変調に用いる変調方式は、上述の説明と同様となり、例えば、256QAMとなる。つまり、表8を用いることができる。
図161には、図155に示したケーブルテレビ事業者における中継装置の別構成例を示す。図161に示す中継装置の受信部16102と、配信用データ生成部16104とは、図155に示したものとは異なり、放送局で複数の変調信号が同一周波数帯で同一時間に送信された信号についてのみ処理を実行する。そして、配信用データ生成部16104は、複数の信号を上述で説明したように結合し、変調方式を放送局からの送信時とは異なる変調方式で変調した信号を、その周波数帯に乗せた信号16105を生成し、出力する。
フィルタ16106は、受信信号15501_1から、放送局で複数の変調信号が同一時間で、同一周波数帯で送信された場合に、その周波数帯の信号のみをカットして、フィルタリング後の信号16107を合成部16108に出力する。
そして、合成部16108は、フィルタリング後の信号16107と、配信用データ生成部16104から出力された信号16105とを合成して、配信信号15505を生成し、ケーブル(有線)で各家庭などに配信する。
このような構成にすることで、ケーブルテレビ事業者の中継装置は、複数の変調信号が同一時間に送信された周波数帯以外の周波数帯の信号については処理を行わずにすむ。
なお、本実施の形態においては、ケーブルテレビ事業者における中継装置について説明したが、これに限定されるものではない。本実施の形態に示す中継装置は、図153(c)に示す形態に該当するが、これに限らず、図153(a)(b)に示すように、集合住宅用の中継装置、あるいは、各個人宅用の中継装置などとして使用することができる。
(実施の形態O)
(1)マルチキャスト通信の場合・・・他の実施の形態と同様、基地局は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いると、多くの端末に対し、データを伝送することが可能となる。
例えば、基地局16201から携帯端末16202a~16202cへとコンテンツを一斉配信するマルチキャスト通信に用いることができる(図162(a))
(2)ユニキャスト通信、かつ、closed-loopの場合(通信端末からフィードバック情報がある場合(CSI(Channel State Information)の情報をフィードバック、または、端末側で、基地局に使用して欲しいプリコーディング行列を指定))・・・基地局は、用意しているプリコーディング行列から、端末が送信したCSIの情報、および/または、基地局に使用して欲しいプリコーディング行列の情報に基づき、プリコーディング行列を選択し、それを用いて、複数の変調信号に対し、プリコーディングを施し、複数の変調信号を複数のアンテナから同一時間、同一周波数帯域を用い、送信する。図162(b)に一例を示す。
(3)ユニキャスト通信、かつ、open-loopの場合(通信端末からの情報に基づき、プリコーディング行列を変更しない)・・・基地局は、規則的にプリコーディング行列を切り替えるプリコーディング方法を用いる。図162(c)に一例を示す。
以下、これらの通信形態を実現するための基地局(送信機)と携帯端末(受信機)との構成について説明する。
図163は、本実施の形態に係る基地局の送受信機の構成例である。図163に示す基地局の送受信機は、図4に示した送信機の構成と同等の機能を有するものについては、同じ符号を付して説明を割愛し、異なる構成について説明する。
図163に示すように、基地局の送受信機は、図4に示した構成に加え、更に、アンテナ16301と、無線部16303と、フィードバック情報解析部16305とを備える。また、重み付け合成情報生成部314に代えて重み付け合成情報生成部16314を備える。
アンテナ16301は、基地局の送受信機の通信相手が送信したデータを受信するためのアンテナである。このとき、図163に示した基地局の受信機の部分では、通信相手が送信したフィードバック情報を得ることになる。
無線部16303は、アンテナ16301で受信した受信信号16302を復調・復号し、得られたデータ信号16304をフィードバック情報解析部16305に出力する。
フィードバック情報解析部16305は、データ信号16304から通信相手が送信した、フィードバック情報、例えば、CSIの情報、および/または、基地局に使用して欲しいプリコーディング行列の情報、基地局に要求する通信方法(マルチキャスト通信なのかユニキャスト通信なのかの要求情報、および、open-loopなのかclosed-loopなのかの要求情報)を取得し、フィードバック情報16306として出力する。
重み付け合成部308A、308Bは、決定した通信方法の情報を含む制御情報16315を入力とし、指定されたプリコーディング行列に基づき、プリコーディングの処理を行い、処理後の信号309Bを出力する。
こうすることで、送信機では、上記3つの場合に対応した送信が実行できる。なお、基地局は、本実施の形態の(1)(2)(3)のいずれかの送信方法のいずれかの選択をしたか、等の送信方法の情報を通信相手である端末に通知するために、無線部310Aは、決定した通信方法の情報を含む制御情報16315を入力としている。無線部310Aは、決定した通信方法の情報を伝送するためのシンボルを生成し、送信フレームに挿入し、このシンボルを含む送信信号311Aは、アンテナ312Aから電波として送出される。
受信部16403は、上記実施の形態1の図7、図8に示した構成と同等の構成を備え、アンテナ16401Aで受信した受信信号16402Aと、アンテナ16401Bで受信した受信信号16402Bとを入力として、送信機で送信されたデータを得る。
このとき、受信部16403は、データを得る過程で得られたチャネル推定情報の信号16404をCSI生成部16405に出力する。チャネル推定情報の信号16404は、例えば、図7に示す各チャネル変動推定部(705_1、705_2、707_1、707_2)から出力されるものとする。
Information)、RI(Rank Indication)、PMI(Precoding Matrix Indicator)を生成して、フィードバック情報生成部16407に出力する。CQI、RI,PMIは、従来通りの手法で生成する。特に、PMIは、受信機において希望する送信機で行ってほしいプリコーディングのためのプリコーディング行列を指定する情報である。
フィードバック情報生成部16407は、CSI生成部16405により生成されたCQI、RI、PMIからCSIを生成する。図165には、フィードバック情報(CSI)のフレーム構成例を示す。
送信部16409は、フィードバック情報生成部16407から伝達されたフィードバック情報(CSI)を変調し、変調信号16410をアンテナ16411から送信機に送信する。
以上のようにすることで、本実施の形態の(1)(2)(3)に記載した通信形態に対し、好適な送信方法を選択することができ、これにより、いずれの通信形態の場合も、端末は良好なデータの受信品質を得ることが可能となる。
304A,304B インタリーバ
306A,306B マッピング部
314 重み付け合成情報生成部
308A,308B 重み付け合成部
310A,310B 無線部
312A,312B アンテナ
402 符号化器
404 分配部
504#1,504#2 送信アンテナ
505#1,505#2 受信アンテナ
600 重み付け合成部
703_X 無線部
701_X アンテナ
705_1 チャネル変動推定部
705_2 チャネル変動推定部
707_1 チャネル変動推定部
707_2 チャネル変動推定部
709 制御情報復号部
711 信号処理部
803 INNER MIMO検波部
805A,805B 対数尤度算出部
807A,807B デインタリーバ
809A,809B 対数尤度比算出部
811A,811B Soft-in/soft-outデコーダ
813A,813B インタリーバ
815 記憶部
819 重み付け係数生成部
901 Soft-in/soft-outデコーダ
903 分配器
1301A,1301B OFDM方式関連処理部
1402A,1402A シリアルパラレル変換部
1404A,1404B 並び換え部
1406A,1406B 逆高速フーリエ変換部
1408A,1408B 無線部
2200 プリコーディングウェイト生成部
2300 並び替え部
4002 符号化器群
Claims (2)
- 中継方法であって、
第1の受信アンテナで受信された第1の受信信号と第2の受信アンテナで受信された第2の受信信号を入力とし、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号は、第1の周波数帯域において送信側の第1の送信アンテナから送信された第1の送信信号と第2の送信アンテナから送信された第2の送信信号とが重畳されて受信された信号を含み、第2の周波数帯域において送信側の第3の送信アンテナから送信された第3の送信信号のみが受信された信号を含み、第1の送信信号及び第2の送信信号は、プリコーディング行列を規則的に切り替えながら生成された第1の送信アンテナから送信された信号であり、
前記第2の受信信号から第1の周波数帯域の信号を抽出して、第3の周波数帯域の信号に周波数変換し、
前記周波数変換後の信号と前記第1の受信信号とを周波数多重して、中継送信する、中継方法。 - 中継装置であって、
第1の受信アンテナで受信された第1の受信信号と第2の受信アンテナで受信された第2の受信信号を入力とし、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号は、第1の周波数帯域において送信側の第1の送信アンテナから送信された第1の送信信号と第2の送信アンテナから送信された第2の送信信号とが重畳されて受信された信号を含み、第2の周波数帯域において送信側の第3の送信アンテナから送信された第3の送信信号のみが受信された信号を含み、第1の送信信号及び第2の送信信号は、プリコーディング行列を規則的に切り替えながら生成された第1の送信アンテナから送信された信号である、入力部と、
前記第2の受信信号から第1の周波数帯域の信号を抽出して、第3の周波数帯域の信号に周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換後の信号と前記第1の受信信号とを周波数多重して、中継送信する多重部と、を備えた中継装置。
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