JP6422065B2 - プリコーディング方法、プリコーディング装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
符号化部402は、情報(データ)401、フレーム構成信号313を入力とし、フレーム構成信号313に基づき、誤り訂正符号化を行い、符号化後のデータ403を出力する。
図5において、504#1、504#2は送信装置における送信アンテナ、505#1、505#2は受信装置における受信アンテナを示しており、送信装置は、変調信号z1(t)を送信アンテナ504#1、変調信号z2(t)を送信アンテナ504#2から送信する。このとき、変調信号z1(t)および変調信号z2(t)は、同一(共通の)周波数(帯域)を占有しているものとする。送信装置の各送信アンテナと受信装置の各アンテナのチャネル変動をそれぞれh11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)とし、受信装置の受信アンテナ505#1が受信した受信信号をr1(t)、受信装置の受信アンテナ505#2が受信した受信信号をr2(t)とすると、以下の関係式が成立する。
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。
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。
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。
<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。
対数尤度算出部805Aは、信号804を入力とし、ビットb0およびb1およびb2およびb3の対数尤度(log likelihood)を算出し、対数尤度信号806Aを出力する。ただし、対数尤度の算出では、“1”のときの対数尤度および“0”のときの対数尤度が算出される。その算出方法は、式(28)、式(29)、式(30)に示した通りであり、詳細については、非特許文献2、非特許文献3に示されている。
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。
同様に、Soft−in/soft−outデコーダ811Bは、対数尤度比信号810Bを入力とし、復号を行い、復号後の対数尤度比812Bを出力する。
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、インタリーブ(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。
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。
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。
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。
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。
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。
ところで、シンボル番号4i、4i+1、4i+2、4i+3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、2×4=8点の点が存在することになる。LOS環境において、特定の受信端末において受信品質が劣化することを防ぐためには、これら8点がすべて異なる解であるとよい。この場合、<条件#1>に加え、<条件#2>の条件が必要となる。
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。
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。
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。
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:
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。
・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。
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。
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。
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。
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)。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)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。
<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:
(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:
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。
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:
(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。
・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。
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、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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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ているとき、複数のキャリア群に分割し、キャリア群ごとに伝送方式を設定することで、キャリア群ごとに受信品質、かつ、伝送速度を設定することができるため、柔軟なシステムを構築できるという効果を得ることができる。このとき、他の実施の形態で述べたような、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、このとき、時空間符号として、図50の方式を説明したがこれに限ったものではなく、また、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。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、キャリア群ごとに「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」のいずれか伝送方式を選択できるようにすれば、同様の効果を得ることができる。
(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。
述の位相とs2に関する受信劣悪点における前述の位相とが同一の値となる場合は発生しない。
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。
(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。
が高くなる。このとき、<条件#69><条件#70>は以下のような条件に置き換えることができる。(周期はNとして考える。)
(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。
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。
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。
信号処理部6312は、ストリーム1のベースバンド信号6311_1、ストリーム2のベースバンド信号6311_2、制御信号6309を入力とし、制御信号6309に含まれる送信方法に基づいた信号処理後の変調信号1(6313_1)および信号処理後の変調信号2(6313_2)を出力する。ここで特徴的な点は、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送信方法が選択されたとき、信号処理部は、図6、図22、図23、図26と同様に、規則的にプリコーディング行列を切り替えるとともに、重み付け合成(プリコーディング)を行い、プリコーディング後の信号が、信号処理後の変調信号1(6313_1)および信号処理後の変調信号2(6313_2)となる。
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。
IFFT部6316_2は、パイロットシンボル挿入後の変調信号6315_2、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_2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。
次に、DVB−T2システムに対し、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ときの放送局(基地局)の送信信号のフレーム構成、制御情報(P1シンボルおよびP2シンボルにより送信する情報)の伝送方法について、詳しく説明する。
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2は、ストリームs1を用いてPLP#2のシンボル群6402を伝送しており、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。
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。
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、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。
「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、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。
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。
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。
図68は、図66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68において、「#1」と記載されているシンボルは、図67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67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67におけるPLP#3のシンボル群のうちの1シンボルを示している。そして、図67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、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#3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。
なお、図68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68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。一方で、時刻3のように、ある時刻において、一つのPLPのシンボルのみを割り当ててもよい。つまり、PLPのシンボルを時間―周波数におけるフレーム方法において、どのように割り当ててもよい。
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。
また、図69において、第1のT2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。
上述では、P1シンボル、P2シンボル(場合によっては、Signalling PLP)を用いて、PLPの伝送方法に関する情報を伝送する方法について述べたが、以降では、特に、P2シンボルを用いずにPLPの伝送方法に関する情報を伝送する方法について説明する。
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。
図70のフレーム構成では、第1 Signalling data(7001)、第2 Signalling data(7002)、L1 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。
次に、DVB−T2とは異なる規格のシステムに対し、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ときの放送局(基地局)の送信信号のフレーム構成、制御情報(P1シンボルおよび、第1、第2 Signalling dataにより送信する情報)の伝送方法について、詳しく説明する。
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2は、ストリームs1を用いてPLP#2のシンボル群6402を伝送しており、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。
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。
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。
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。
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。)
「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、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。
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規格との識別が可能でありながら、DVB−T2とは異なる規格に対し、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。
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6が表4とは異なる点は、「PLP_MODE」を“11”としたときはReserveとしている点である。このように、PLPの伝送方式として、選択可能な伝送方式が上記で示した例のような場合、選択可能な伝送方式の数によって、例えば、表4、表6のPLP_MODEを構成するビット数を大きく、または、小さくすればよい。
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。
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。
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。
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、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。
図68において、「#1」と記載されているシンボルは、図67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67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67におけるPLP#3のシンボル群のうちの1シンボルを示している。そして、図67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、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#3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。
なお、図68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68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。一方で、時刻3のように、ある時刻において、一つのPLPのシンボルのみを割り当ててもよい。つまり、PLPのシンボルを時間―周波数におけるフレーム方法において、どのように割り当ててもよい。
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。
上述では、単位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、単位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、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。
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、第1、第2 Signalling data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、一つの単位フレームに、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、一つの単位フレームには、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。
(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。
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。)
第1、第2 Signalling data復調部7401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、第1、第2 Signalling data制御情報7402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、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は、DVB−T2規格に対応し、かつ、DVB−T2以外の規格に対応した、端末の受信装置の構成を示しており、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A3)
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。
以下では、さらなる別の例を説明する。例えば、表2のように、変調方式が指定されると同時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で使用するプリコーディング行列が決定される場合、上述の説明と同様に考えることができ、P2シンボルの、パイロットパターンの制御情報とPLPの伝送方法の制御情報と変調方式の制御情報のみを伝送することで、端末の受信装置は、これらの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)割り当て方法を推定することができる。同様に、表1Bのように、変調方式および誤り訂正符号の方法が指定されると同時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で使用するプリコーディング行列が決定される場合、P2シンボルの、パイロットパターンの制御情報とPLPの伝送方法の制御情報と変調方式の制御情報、誤り訂正符号の方法のみを伝送することで、端末の受信装置は、これらの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)割り当て方法を推定することができる。
しかし、表1B、表2と異なり、変調方式を決定しても、2種類以上の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のいずれかを選択できる(例えば、周期が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から選択できる、または、プリコーディング行列自身が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から選択できる)、または、変調方式・誤り訂正方式を決定しても、2種類以上の異なる規則的にプリコーディング行列を切り替える方法のいずれかを選択できる、または、誤り訂正方式を決定しても、2種類以上の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から選択できる場合、表5のように、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のプリコーディング行列切り替え方法を伝送することになるが、これに加え、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を伝送してもよい。
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_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。
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。
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。
並び替え部8201は、レベティション後のベースバンド信号8103_1、レベティション後のベースバンド信号8103_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方法の情報に基づき、データの並び換えを行い、並び替え後のベースバンド信号8202_1および8202_2を出力する。例えば、レベティション後のベースバンド信号8103_1が、時間軸に対し、s11、s11、s11、s11のようにs11を4個で構成されており、同様に、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個で構成されているものとする。図82では、s11を、式(475)のy1(i)、y2(i)の両者として出力し、同様に、s21を、式(475)のy1(i)、y2(i)の両者として出力する。したがって、s11と同様の並び替えを(s12、s13、・・・)に対しても施し、また、s21と同様の並び替えを(s22、s23、・・・)に対しても施す。したがって、並び替え後のベースバンド信号8202_1は、s11、s21、s11、s21、s12、s22、s12、s22、s13、s23、s13、s23、・・・となり、これが、式(475)のy1(i)に相当する。なお、s11、s21の順番(ここでは、s11、s21、s11、s21としている)はこれに限ったものではなく、どのような順番となってもよく、同様に、s12、s22についても、また、s13、s23についても順番は、どのような順番となってもよい。そして、並び替え後のベースバンド信号8202_2は、s21、s11、s21、s11、s22、s12、s22、s12、s23、s13、s23、s13、・・・となり、これが、式(475)のy2(i)に相当する。なお、s11、s21の順番(ここでは、s21、s11、s21、s11としている)はこれに限ったものではなく、どのような順番となってもよく、同様に、s12、s22についても、また、s13、s23についても順番は、どのような順番となってもよい。
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。
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。
(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。
電話8430等の様々な種類の受信機を含むデジタル放送用システム8400において実施される。具体的には、放送局8401が、映像データや音声データ等が多重化された多重化データを上記各実施の形態で示した送信方法を用いて所定の伝送帯域に送信する。
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 Disk)(登録商標)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。
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。
(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。
Map Table)、PCR(Program Clock Reference)などがある。PATは多重化データ中に利用されるPMTのPIDが何であるかを示し、PAT自身のPIDは0で登録される。PMTは、多重化データ中に含まれる映像・音声・字幕などの各ストリームのPIDと各PIDに対応するストリームの属性情報(フレームレート、アスペクト比など)を持ち、また多重化データに関する各種ディスクリプタを持つ。ディスクリプタには多重化データのコピーを許可・不許可を指示するコピーコントロール情報などがある。PCRは、ATSの時間軸であるATC(Arrival Time Clock)とPTS・DTSの時間軸であるSTC(System Time Clock)の同期を取るために、そのPCRパケットがデコーダに転送されるATSに対応するSTC時間の情報を持つ。
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。
(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。
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。
が高くなる。
(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。
るプリコーディング行列(なお、異なるプリコーディングについては、のちに説明がされている。)は、n+1個となる。そして、n+1個の異なるプリコーディングのうち、n個のプリコーディング行列は、1周期内で、それぞれ2回用いられ、1個のプリコーディングは、1回用いられることで、周期N=2n+1が実現される。以下では、このときのプリコーディング行列について詳しく説明する。
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。
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。
(実施の形態C4)
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。
(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。
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。
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。
のN個の異なるプリコーディング行列を用いて、周期H(HはNより大きな自然数とする)のプリコーディング行列切り替え方法としてもよい。(一例として、実施の形態C2のような方法がある。)
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。
(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。
なお、本実施の形態では、符号化ブロックごとにプリコーディング行列をイニシャライズする方法、つまり、いずれの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は、#0と固定と方法について述べたが、別の方法として、フレーム単位で行うことも可能である。例えば、プリアンブルや制御シンボル伝送後の情報を伝送するためのシンボルにおいて、最初のスロットで使用するプリコーディング行列は#0と固定としてもよい。
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)。
当然であるが、受信装置は、P1シンボル、P2シンボル、制御シンボル群等の制御シンボルに含む各PLPが使用しているスロットの情報から必要としているPLPを抽出して復調(信号分離、信号検波を含む)、誤り訂正復号を行うことになる。また、受信装置は、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の規則について、予め知っており、(複数の規則がある場合は、送信装置が、使用する規則の情報を伝送し、受信装置はその情報を得て、使用している規則を知ることになる。)各PLPの先頭のスロットの番号に基づいて、プリコーディング行列の切り替え規則のタイミングを合わせることで、情報シンボルの復調(信号分離、信号検波を含む)が可能となる。
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。
なお、本実施の形態は、図97のように、図4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、1つの符号化器を有している場合を例に説明したが、図98のように、図3の送信装置のように、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についても、本実施の形態で説明したプリコーディング行列のイニシャライズを適用することは可能である。
(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。
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。
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。
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。
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。
ときと、平均電力(平均値)は等しくなる。また、64QAMのマッピングは、6ビットの
入力から、I,Qの値が決定することになり、この点については、QPSK、16QAMの
マッピングの説明と同様に実施することができる。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
00)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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
が高くなる。このとき、<条件#55><条件#56>は以下のような条件に置き換えることができる。(周期はNとして考える。)
・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。
(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。
「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。
(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。
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。
「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。
(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。
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。
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。
・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。
(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。
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。
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。
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。
また、パワー変更部(10701A)は、Ω1(t)の変調方式がQPSK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16QAMのとき、Ω1(t)にbを乗算し、b×Ω1(t)を出力することになる。
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。
また、パワー変更部(10701A)は、Ω1(t)の変調方式がQPSK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16QAMのとき、Ω1(t)にbを乗算し、b×Ω1(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、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。
次に、受信装置の動作について、説明する。受信装置の動作については、実施の形態1、実施の形態A1からA5等で説明したとおりであり、例えば、受信装置の構成は、図7、図8、図9、図56、図73、図74、図75に示されている。
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。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く、また、プリコーディング行列を固定の方式に対して、本実施の形態を適用しても、PAPRへの影響が少ない、という効果を得ることができる。
(実施の形態H2)
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。
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。
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。
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として、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。
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。
・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。)
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。
・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。
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。
次に、s1の変調方式がQPSK、s2の変調方式が16QAMの場合のs1(t)、s2(t)について説明する。
次に、図108、図112の各部の動作について説明する。
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。」
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。
・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。
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。
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 (4)
- OFDM信号を送信する送信方法であって、
複数の第1の変調信号s1を含む第1の変調信号列s1(j)と、複数の第2の変調信号s2を含む第2の変調信号列s2(j)と(ただしjは、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2のインデックスであり、且つ整数である。)を生成し、
同じインデックスの値を有する前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2の組ごとに、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2に対してN個のプリコーディング方式(ただし、Nは2以上の整数である。)のうちの一つのプリコーディング方式に従ってプリコーディング処理を施して第1の送信信号z1と第2の送信信号z2とを生成することにより、複数の前記第1の送信信号z1を含む第1の送信信号列z1(j)と複数の前記第2の送信信号z2を含む第2の送信信号列z2(j)とを生成し、前記N個のプリコーディング方式はそれぞれN個のプリコーディング行列F[i](ただし、iは0以上N−1以下の整数である。)で表され、前記プリコーディング処理に用いられるプリコーディング方式は、前記N個のプリコーディング方式の中から前記インデックスの値に応じて周期的に切り替えられる、生成処理と、
前記第1の送信信号列z1(j)の少なくとも一部と第1のパイロット信号が配置された第1のOFDM信号を生成し、前記第2の送信信号列z2(j)の少なくとも一部と第2のパイロット信号が配置された第2のOFDM信号を生成し、前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号は、前記N個のプリコーディング方式を周期的に切り替えるプリコーディング処理を施されておらず、
前記第1のOFDM信号を第1のアンテナを用いて送信し、前記第2のOFDM信号を第2のアンテナを用いて送信し、同一のインデックスの値を有する前記第1の送信信号z1と前記第2の送信信号z2は、同一の周波数で同時に送信される、
処理を含み、
前記プリコーディング行列F[i]は、
θ21(i)は、
送信方法。 - OFDM信号を送信する送信装置であって、
複数の第1の変調信号s1を含む第1の変調信号列s1(j)と、複数の第2の変調信号s2を含む第2の変調信号列s2(j)と(ただしjは、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2のインデックスであり、且つ整数である。)を生成する変調部と、
同じインデックスの値を有する前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2の組ごとに、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2に対してN個のプリコーディング方式(ただし、Nは2以上の整数である。)のうちの一つのプリコーディング方式に従ってプリコーディング処理を施して第1の送信信号z1と第2の送信信号z2とを生成することにより、複数の前記第1の送信信号z1を含む第1の送信信号列z1(j)と複数の前記第2の送信信号z2を含む第2の送信信号列z2(j)とを生成し、前記N個のプリコーディング方式はそれぞれN個のプリコーディング行列F[i](ただし、iは0以上N−1以下の整数である。)で表され、前記プリコーディング処理に用いられるプリコーディング方式は、前記N個のプリコーディング方式の中から前記インデックスの値に応じて周期的に切り替えられる、信号処理部と、
前記第1の送信信号列z1(j)の少なくとも一部と第1のパイロット信号とが配置された第1のOFDM信号を生成し、前記第1のOFDM信号を第1のアンテナを用いて送信し、前記第2の送信信号列z2(j)の少なくとも一部と第2のパイロット信号が配置された第2のOFDM信号を生成し、前記第2のOFDM信号を第2のアンテナを用いて送信し、前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号は、前記N個のプリコーディング方式を周期的に切り替えるプリコーディング処理を施されておらず、同一のインデックスの値を有する前記第1の送信信号z1と前記第2の送信信号z2は、同一の周波数で同時に送信される、無線部とを含み、
前記プリコーディング行列F[i]は、
θ21(i)は、
送信装置。 - 受信方法であって、
受信信号を取得し、前記受信信号は第1のアンテナから送信された第1のOFDM信号と第2のアンテナから送信された第2のOFDM信号とを受信して得られ、前記第1のOFDM信号及び前記第2のOFDM信号は所定の生成処理を用いて生成されており、
取得した前記受信信号に対して、前記所定の生成処理に応じた復調処理を施して受信データを生成する、処理を含み、
前記所定の生成処理は、
複数の第1の変調信号s1を含む第1の変調信号列s1(j)と、複数の第2の変調信号s2を含む第2の変調信号列s2(j)と(ただしjは、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2のインデックスであり、且つ整数である。)を生成し、
同じインデックスの値を有する前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2の組ごとに、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2に対してN個のプリコーディング方式(ただし、Nは2以上の整数である。)のうちの一つのプリコーディング方式に従ってプリコーディング処理を施して第1の送信信号z1と第2の送信信号z2とを生成することにより、複数の前記第1の送信信号z1を含む第1の送信信号列z1(j)と複数の前記第2の送信信号z2を含む第2の送信信号列z2(j)とを生成し、前記N個のプリコーディング方式はそれぞれN個のプリコーディング行列F[i](ただし、iは0以上N−1以下の整数である。)で表され、前記プリコーディング処理に用いられるプリコーディング方式は、前記N個のプリコーディング方式の中から前記インデックスの値に応じて周期的に切り替えられる、生成処理と、
前記第1の送信信号列z1(j)の少なくとも一部と第1のパイロット信号が配置された第1のOFDM信号を生成し、前記第2の送信信号列z2(j)の少なくとも一部と第2のパイロット信号が配置された第2のOFDM信号を生成し、前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号は、前記N個のプリコーディング方式を周期的に切り替えるプリコーディング処理を施されておらず、同一のインデックスの値を有する前記第1の送信信号z1と前記第2の送信信号z2は同一の周波数で同時に送信される、
処理を含み、
前記プリコーディング行列F[i]は、
θ21(i)は、
前記復調処理では、前記プリコーディング行列F[i]の関係を用いた検波を行う
ことを特徴とする受信方法。 - 受信装置であって、
受信信号を取得し、前記受信信号は第1のアンテナから送信された第1のOFDM信号と第2のアンテナから送信された第2のOFDM信号とを受信して得られ、前記第1のOFDM信号及び前記第2のOFDM信号は所定の生成処理を用いて生成されている、取得部と
取得した前記受信信号に対して、前記所定の生成処理に応じた復調処理を施して受信データを生成する、復調部とを含み、
前記所定の生成処理は、
複数の第1の変調信号s1を含む第1の変調信号列s1(j)と、複数の第2の変調信号s2を含む第2の変調信号列s2(j)と(ただしjは、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2のインデックスであり、且つ整数である。)を生成し、
同じインデックスの値を有する前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2の組ごとに、前記第1の変調信号s1と前記第2の変調信号s2に対してN個のプリコーディング方式(ただし、Nは2以上の整数である。)のうちの一つのプリコーディング方式に従ってプリコーディング処理を施して第1の送信信号z1と第2の送信信号z2とを生成することにより、複数の前記第1の送信信号z1を含む第1の送信信号列z1(j)と複数の前記第2の送信信号z2を含む第2の送信信号列z2(j)とを生成し、前記N個のプリコーディング方式はそれぞれN個のプリコーディング行列F[i](ただし、iは0以上N−1以下の整数である。)で表され、前記プリコーディング処理に用いられるプリコーディング方式は、前記N個のプリコーディング方式の中から前記インデックスの値に応じて周期的に切り替えられる、生成処理と、
前記第1の送信信号列z1(j)の少なくとも一部と第1のパイロット信号が配置された第1のOFDM信号を生成し、前記第2の送信信号列z2(j)の少なくとも一部と第2のパイロット信号が配置された第2のOFDM信号を生成し、前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号は、前記N個のプリコーディング方式を周期的に切り替えるプリコーディング処理を施されておらず、同一のインデックスの値を有する前記第1の送信信号z1と前記第2の送信信号z2は同一の周波数で同時に送信される、
処理を含み、
前記プリコーディング行列F[i]は、
θ21(i)は、
前記復調処理では、前記プリコーディング行列F[i]の関係を用いた検波を行う
ことを特徴とする受信装置。
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