(57)【要約】【目的】本発明は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化が受信端に適用された通信系を構成する無線送信装置、無線受信装置および無線通信システム、並びにこれらを実現する無線送信方法、無線受信方法および無線通信方法に関し、無線伝送路の物理的な伝送特性の如何にかかわらず、ＭＩＭＯチャネル毎のチャネル容量を柔軟に変更し、あるいは設定できことを目的とする。【解決手段】ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成する時空間符号化処理手段と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する送信手段とを備える。【選択図】図１
2010283757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成する時空間符号化処理手段と、
無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する送信手段と
を備えたことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施し、複数の準受信系列を生成する擬似合成処理手段と、
前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施し、前記複数のサブストリームを復元する受信手段と
を備えたことを特徴とする無線受信装置。
【請求項３】
ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とを複数のサブストリームに施して送信系列を生成し、前記送信系列を前記無線伝送区間に送信する送信手段と、
前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とを施し、前記複数のサブストリームを復元する受信手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成し、
無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する
ことを特徴とする無線送信方法。
【請求項５】
ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施すことにより、複数の準受信系列を生成し、
前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施すことにより、前記複数のサブストリームを復元する
ことを特徴とする無線受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化が受信端に適用された通信系を構成する無線送信装置、無線受信装置および無線通信システム、並びにこれらを実現する無線送信方法、無線受信方法および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数入力複数出力（Multiple-Input Multiple-Output :
MIMO)システムの一形態である固有ビーム空間分割多重(Eigenbeam
Space Division Multiplexing:E-SDM)方式は，マルチパスを伴う無線伝送区間の通信容量を最も大きくできる方式であるため、研究・開発が積極的に進められている。
【０００３】
図３は、E-SDM方式が適用された無線通信システムの構成例を示す図である。
図３において、無線送信装置３０は、複数Ｎｔ個のアンテナ３１-1〜３１-Ntの給電点に接続される。この無線送信装置３０に無線伝送路を介して対向する位置には、無線受信装置４０と、この無線受信装置４０のアンテナ端子に給電点がそれぞれ接続された複数Ｎｒ個のアンテナ４１-1〜４１-Nrとが配置される。
【０００４】
無線送信装置３０は、以下の要素から構成される。
(1) 伝送情報を所定のサイズのブロックに分解しつつ、ブロック毎に無線伝送される信号であるＫ個のサブストリームｓ１〜ｓＫに区分する多重化処理部（ＭＵＸ）３２
(2) これらのサブストリームｓ１〜ｓＫに後述する係数(ｐ1')0.5〜(ｐＫ')0.5をそれぞれ乗じることにより、サブストリームｓ１〜ｓＫの個々の送信電力を設定する乗算器３３-1〜３３-K
【０００５】
(3) これらの乗算器３３-1〜３３-Kから出力された信号に所定のユニタリ行列ＵＫ
を乗じることにより、固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式に適応した送信信号ｘ１〜ｘＮｔを生成し、これらの送信信号ｘ１〜ｘＮｔをアンテナ３１-1〜３１-Ntを介して送信する時空間符号化部３４
【０００６】
無線受信装置４０は、アンテナ４１-1〜４１-Nrに到来したＮｒ個の受信信号ｙ１
〜ｙＮｒに、無線送信装置３０において多重化処理部３２、乗算器３３-1〜３３-Kおよび時空間符号化部３４によって行われる処理と逆の処理を施すことによって、Ｋ個のダイバーシチ出力ｓＯ,１〜ｓＯ,Ｋ（それぞれ既述のサブストリームｓ１〜ｓＫに対応する。）を出力する時空間復号化部４２
【０００７】
このような構成の無線通信システムでは、時空間符号化部３４および時空間復号化部４２は、例えば，後述する非特許文献１および特許文献１に詳述されるように、アンテナ３１-1〜３１-Ntとアンテナ４１-1〜４１-Nrとの間に形成される無線伝送路の伝送特性（以下、このような伝送特性については、「チャネル行列Ｈ」と表記する。）を推定し，このようなチャネル行列Ｈの階数（ランク）に相当する数の直交伝送路である固有ビームを形成する。
【０００８】
したがって、図３に示す無線通信システムでは，ＭＩＭＯチャネルに多くのマルチパスが形成される場合には、高い伝送効率が実現される。
なお、本発明に関連した先行技術としては、以下のものがある。
【０００９】
(1) 「複数のアンテナから信号を送信する際に使用されるべきウェイトベクトルの導出方法に特徴があり、周波数領域におけるウェイトベクトルの連続性を維持しつつ、ＭＩＭＯ固有モード伝送と同等の性能を実現できる送信装置および通信システム」…特許文献１
【００１０】
(2) 「ＭＩＭＯチャネルの状態に応じてマルチビームを形成し、ビーム毎に送信電力の最適配分を行うことによって、最大のチャネル容量を実現でき、かつ本発明によって改良が施されるＥ−ＳＤＭ方式」…非特許文献1
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３２４８１３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】大鐘武雄，「ＭＩＭＯシステムの基礎と要素技術」，電子情報通信学会，アンテナ・電波伝播研究専門委員会，アンテナ・伝搬における設計・解析手法ワークショップ（第２９／３０回），２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述した従来例では、既述のサブストリームｓ１〜ｓＫのスループット（サブストリーム毎の伝送に供されるＭＩＭＯチャネルのチャネル容量）は、無線伝送路の物理的な伝送特性に応じて定まるが、ユーザの要求、サブストリーム毎の重要度等に応じて柔軟に変更することはできなかった。
【００１４】
本発明は、無線伝送路の物理的な伝送特性の如何にかかわらず、ＭＩＭＯチャネル毎のチャネル容量を柔軟に変更し、あるいは設定できる無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、無線送信方法、無線受信方法および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明では、時空間符号化処理手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成する。送信手段は、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する。
【００１６】
このようにして送信された送信系列は、受信端では、無線伝送路を介して受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、擬似合成処理手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施し、複数の準受信系列を生成する。受信手段は、前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施し、前記複数のサブストリームを復元する。
【００１８】
これらのサブストリームの復元は、上記擬似合成処理と時空間復号化処理との過程で混信を伴うことなく実現される。また、その時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、送信手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とを複数のサブストリームに施して送信系列を生成し、前記送信系列を前記無線伝送区間に送信する。受信手段は、前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とを施し、前記複数のサブストリームを復元する。
【００２０】
すなわち、送信手段によって送信された送信系列は、受信端である受信手段では、既述の受信系列として受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成し、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する。
【００２２】
このようにして送信された送信系列は、受信端では、無線伝送路を介して受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施すことにより、複数の準受信系列を生成し、前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施すことにより、前記複数のサブストリームを復元する。
【００２４】
これらのサブストリームの復元は、上記擬似合成処理と時空間復号化処理との過程で混信を伴うことなく実現される。また、その時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、受信端において時空間復号化の過程で行われるダイバーシチ合成は、擬似的なマルチパスを介して受信された信号の有効な活用を実現する。
また、本発明では、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できなくても、サブストリーム毎に、情報量や優先度等に適した所望の値に伝送容量を設定することが可能となる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となり、ＭＩＭＯの適用が可能な分野が拡大される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態の他の構成を示す図である。
【図３】E-SDM方式が適用された無線通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図３に示す従来例との構成の相違点は、無線送信装置３０に代えて無線装置１０が備えられ、かつ無線受信装置４０に代えて無線受信装置２０が備えられた点にある。なお、本実施形態では、従来例と同じ機能を有するものについては、図３に示す符号と同じ符号を付与し、ここでは、説明を省略する。
【００２８】
無線送信装置１０と図３に示す無線送信装置３０との構成の相違点は、時空間符号化部３４とアンテナ３１-1〜３１-Ntとの間に擬似マルチパス形成部１１が付加された点にある。
無線受信装置２０と図３に示す無線受信装置２０との構成の相違点は、時空間復号化部２１が時空間復号化部４２に代えて備えられた点にある。
【００２９】
〔本実施形態の基礎となる事項〕
以下、図１を参照して本実施形態の原理および動作に関する説明の基礎となる事項を列記する。なお、以下に示す数式１〜１４、１７、１８については、何れも既述の非特許文献１に掲載されているため、本発明に密接な関係がない事項に関する説明を省略し、この非特許文献１における該当する式、または非特許文献１に掲載されている箇所を括弧［］書きとして逐次併記する。
【００３０】
(1) アンテナ３１-1〜３１-Ntからそれぞれ送信される送信信号ｘ１〜ｘＮｔは、多重化処理部３２が伝送情報をブロック単位に分解する離散的な時点を示すインデックスｍに対して、下式に示すＮｔ次元の送信信号ベクトルｘ(ｍ)として表すことができる［第１１頁第９行］。
【数１】
2010283757.tif 000003
なお、上付き文字の「Ｔ」は行列、あるいはベクトルの転置を意味する。
【００３１】
(2) 既述のチャネル行列Ｈは、下式で示すように、シンボル単位の遅延数ｌに対して与えられるＮｒ行Ｎｔ列のチャネル行列Ｈ(ｌ)として定義することができる［式2.2］。
【数２】
2010283757.tif 000004
【００３２】
(3) アンテナ４１-1〜４１-Nrによって受信されるＮｒ個の受信信号ｙ１
〜ｙＮｒは、上記インデックスｍおよびチャネル行列Ｈ(ｌ)とに対して、下式で示されるＮｒ次元の受信信号ベクトルｙ(ｍ)として表すことができる［式2.1］。
【数３】
2010283757.tif 000005
なお、このような受信信号ｙ(ｍ)は、無線伝送区間でシンボル単位の遅延が生じない状態では、上記遅延数ｌが「０」であるため、下式で与えられる［式2.5］。
【数４】
2010283757.tif 000006
【００３３】
なお、ｚ(ｍ)は、後述するように無線伝送区間において、受信信号ｙ１(ｍ) 〜ｙＮｒ(ｍ)に個別に重畳される雑音を示す雑音ベクトルである。
さらに、上述した状態では、チャネル行列Ｈ(ｍ)は、下式で示されるＨとして表すことができる［式2.6］。
【数５】
2010283757.tif 000007
【００３４】
(4) また、チャネル容量が最大となる受信信号ベクトルｙ(ｍ)の自己相関行列は、一般に、下式に示すように、無線送信装置１０において既知である「アンテナ３１-1〜３１-Ntからアンテナ４１-1〜４１-Nrに至る無線伝送区間の伝送特性」、すなわち、既述のチャネル行列Ｈ(ｌ)の関数である自己相関行列Ｒｘ(Ｈ) として与えられる。
【数６】
2010283757.tif 000008
ただし、上付きのＨは行列の複素共役転置を表し、Ｒｘ
は、下式で与えられる。
【数７】
2010283757.tif 000009
なお、E[]は、アンサンブル平均を意味する。
【００３５】
(5) 上記無線伝送区間において受信信号ｙ１(ｍ) 〜ｙＮｒ(ｍ)に個別に重畳される雑音ｚ(ｍ)１
〜ｚ(ｍ)Ｎｒは、下式に示すように、平均値が零であり、かつ分散値がσ２
であるＮｒ 次元の雑音ベクトルｚ(ｍ)として定義することができる。
【数８】
2010283757.tif 000010
【００３６】
(6) チャネル行列Ｈ（＝Ｈ(０)）については、以下の４つのパラメータに対して下式が成立する［第３４頁第６行〜第７行］。
1)  チャネル行列Ｈの複素共役転置行列（エルミート行列）ＨＨ
2)  既述の固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式に適応した送信信号ｘ１ 〜ｘＮｔを生成するために時空間符号化部３４によって用いられるユニタリ行列Ｕ
【００３７】
3)  そのユニタリ行列Ｕのエルミート行列ＵＨ
4)  これらのチャネル行列Ｈおよびエルミート行列ＨＨ の積ＨＨＨ の固有値を対角要素として有する対角行列Λ
【数９】
2010283757.tif 000011
【００３８】
(7) さらに、上記対角行列Λのｊ番目の対角要素λｊ
については、ＨＨＨ の階数（rank）Ｋ（≦min(Ｎｔ，Ｎｒ)）に対して、以下の式が成立する［式6.11］。
【数１０】
2010283757.tif 000012
なお、上式に示すようにλＫ＋１〜λＮｔ が「０」であるため、送信可能なサブストリームの数はＫ以下となる。
【００３９】
したがって、送信の対象となるサブストリームは、下式で示されるように、ｓ１(ｍ)〜ｓＫ(ｍ) のみとなる。なお、以下では、これらのサブストリームｓ１(ｍ)〜ｓＫ(ｍ) については、何れも互いに無相関であり、かつ電力が等しいと仮定する。
【数１１】
2010283757.tif 000013
【００４０】
(8) 送信電力の総和Ｐｘ と、サブストリームｓ１(ｍ)，…ｓＫ(ｍ)の個々の送信電力を示す送信電力制御行列ＰＫ とに対しては、以下の式が成立する［式6.15］。
【数１２】
2010283757.tif 000014
なお、diag()は、対角行列を意味する。
【００４１】
(9) 受信信号ベクトルに含まれるｋ番目のサブストリームの信号体雑音電力（Ｓ／Ｎ）比を最大とする受信ダイバーシチは、下式で示されるウェイトベクトルｗｄ，ｋで実現される［式6.20］。
【数１３】
2010283757.tif 000015
【００４２】
(10)このような受信ダイバーシチの下で受信されるサブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)は、下式で示される［第７２頁最下部］。
【数１４】
2010283757.tif 000016
ｕｋ がＨＨＨ の固有値λｋ に対応する固有ベクトルであるので、
【数１５】
2010283757.tif 000017
となり、
【数１６】
2010283757.tif 000018
となる。
【００４３】
(11)既述のユニタリ行列Ｕの各ベクトルについては、一般に、以下の式が成立する［式6.21］。
【数１７】
2010283757.tif 000019
【００４４】
(12)したがって、上記サブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)は、下式で表すことができる［式6.22］。
【数１８】
2010283757.tif 000020
【００４５】
〔本実施形態の原理および動作〕
本発明の特徴は、本実施形態では、無線送信装置１０に備えられた擬似マルチパス形成部１１によって擬似的なマルチパス伝送路が形成され、かつ無線受信装置２０に備えられた時空間復号化部２１によって、時空間符号化部３４および擬似マルチパス形成部１１とによって行われた処理と反対の処理が行われる点にある。
【００４６】
擬似マルチパス形成部１１は、時空間符号化部３４によって出力された送信信号ｘ１(ｍ)〜ｘＮｔ(ｍ)に、下式で示すＮｔ行Ｎｔ列の擬似マルチパスチャネル行列Ａを乗じる。
【数１９】
2010283757.tif 000021
なお、上記擬似マルチパスチャネル行列Ａは、
【数２０】
2010283757.tif 000022
が成立する直交行列であり、かつＨＨＨ
の固有ベクトルｕｋに対して
【数２１】
2010283757.tif 000023
が成立する行列とする。
【００４７】
したがって、アンテナ３１-1〜３１-Ntによりそれぞれ送信される送信信号ｘ'(m) は、既述の数式１で示されるｘ(m)に対して下式で示される。
【数２２】
2010283757.tif 000024
【００４８】
一方，アンテナ４１-1〜４１-Nrを介して受信される受信信号は、下式に示すＮｒ次元の受信信号ベクトルｙ(ｍ)で表すことができる。
【数２３】
2010283757.tif 000025
このような受信信号ベクトルｙ(ｍ)は、既述の数式２で示されるチャネル行列Ｈ(ｌ)と、数式２１で示される送信信号ｘ'(m)
と、数式８で示される雑音ベクトルｚ(ｍ)と、数式１２で示される送信電力制御行列ＰＫ
と、数式１１でサブストリーム行列ｓ(ｍ)とに対して下式で与えられる。
【数２４】
2010283757.tif 000026
【００４９】
ここで、例えば、ｋ番目のサブストリームのＳＮ比が最大となる受信ダイバーシチのウェイトベクトルｗｄ，ｋ
は、既述の擬似マルチパスチャネル行列Ａを数式１３に反映することによって下式で与えられる。
【数２５】
2010283757.tif 000027
【００５０】
また、無線受信装置２０において時空間復号化部２１が出力するサブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)は、既述の数式１４に擬似マルチパスチャネル行列Ａ（または数式２３）を反映させることによって下式で与えられる。
【数２６】
2010283757.tif 000028
【００５１】
ｕｋ はＨＨＨ の固有値λｋ に対応する固有ベクトルである．また，ｕｋ
はＡＨＨＨＨＡの固有値γｋλｋに対応する固有ベクトルである．従って，既述の対角行列Λのｋ番目の対角要素λｋ
と，ユニタリ行列Ｕのｋ番目の対角要素ｕｋ とが数式９に適用されることによって
【数２７】
2010283757.tif 000029
が成立する。また、
【数２８】
2010283757.tif 000030
が成立する。
【００５２】
したがって、既述の数式２５で示されるサブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)は、下式で表すことができる。
【数２９】
2010283757.tif 000031
ここで、擬似マルチパスチャネル行列Ａによりチャネル行列Ｈの固有値λｋにγｋを乗じた値が行列ＨＡの固有値γｋλｋとなる。すなわち、固有値γｋλｋはチャネル行列Ｈの伝送容量を擬似マルチパスチャネル行列Ａに基づいて変えた擬似的なマルチパスの伝送容量を意味する。
【００５３】
さらに、このようなサブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)は、上記数式２５に、ユニタリ行列Ｕの各ベクトルに対して成立する数式１７が適用された下式で与えられる。
【数３０】
2010283757.tif 000032
【００５４】
すなわち、無線送信装置１０に備えられた擬似マルチパス形成部１１によって擬似的なマルチパスが形成されるが、無線受信装置２０では、時空間復号化部２１は、上記数式３７に示されるように、時空間符号化部３４と擬似マルチパス形成部１１とによって行われた処理と反対の処理を行うことにより、通常のＥ−ＳＤＭ方式が適用された無線伝送系と同様に、伝送情報であるサブストリームＳｏ，ｋ(ｍ)を正常に復元することができる。
【００５５】
したがって、本実施形態によれば、擬似マルチパスチャネル行列Ａの各要素が予め好適な値に設定されることによって、各ＭＩＭＯチャネルの伝送容量の設定や変更が可能となり、これらのＭＩＭＯチャネルを介して個別に伝送されるべきサブストリームの優先度の設定および変更も可能となる。
【００５６】
なお、このようにＭＩＭＯチャネル毎の伝送容量の設定や変更を実現する擬似マルチパスチャネル行列Ａについては、Ｅ−ＳＤＭ方式に適用される場合には、例えば、何れの行（列）ベクトルも一次独立である正方行列あればよく、反対に一般的なＭＩＭＯ方式に適用される場合には、下式で示される対角行列であってもよい。
Ａ＝diag((γ1)0.5,(γ2)0.5,…,(γｋ)0.5)
【００５７】
また、本発明は、既述のＥ−ＳＤＭ方式が適用された無線通信システムに限定されず、受信端において行われる時空間復号化処理の過程で実質的にダイバーシチ合成が達成されるならば、どのようなＭＩＭＯ伝送方式の無線通信システムにも適用可能である。
【００５８】
さらに、本実施形態は、時空間符号化部３４および擬似マルチパス形成部１１は、図２に示すように、両者によって行われる処理と等価な処理を行う時空間符号化部１２で代替されてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、既述の擬似的なマルチパスを形成する処理については、既述の処理に限定されず、等価な処理が達成されるならば、演算対象、演算手順および演算結果は如何なるものであってもよい。
【００６０】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００６１】
以下、本願に開示された発明を整理し、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段」の欄の記載に準じた様式により列記する。
【００６２】
［請求項１］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成する時空間符号化処理手段と、
無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する送信手段と
を備えたことを特徴とする無線送信装置。
【００６３】
このような構成の無線送信装置では、時空間符号化処理手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成する。送信手段は、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する。
【００６４】
このようにして送信された送信系列は、受信端では、無線伝送路を介して受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００６５】
したがって、本発明が適用された無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【００６６】
［請求項２］  請求項１に記載の無線送信装置において、
前記送信手段は、
情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う
ことを特徴とする無線送信装置。
【００６７】
このような構成の無線送信装置では、請求項１に記載の無線送信装置において、情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う。
【００６８】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、何れのサブストリームにも情報量に適した伝送容量が割り付けられる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００６９】
［請求項３］  請求項２に記載の無線送信装置において、
優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う
ことを特徴とする無線送信装置。
【００７０】
このような構成の無線送信装置では、請求項２に記載の無線送信装置において、優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う。
【００７１】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、重要なサブストリームの優先的な伝送が可能となる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００７２】
［請求項４］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施し、複数の準受信系列を生成する擬似合成処理手段と、
前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施し、前記複数のサブストリームを復元する受信手段と
を備えたことを特徴とする無線受信装置。
【００７３】
このような構成の無線受信装置では、擬似合成処理手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施し、複数の準受信系列を生成する。受信手段は、前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施し、前記複数のサブストリームを復元する。
【００７４】
これらのサブストリームの復元は、上記擬似合成処理と時空間復号化処理との過程で混信を伴うことなく実現される。また、その時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００７５】
したがって、本発明が適用された無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【００７６】
［請求項５］  請求項４に記載の無線受信装置において、
前記擬似マルチパス処理は、
情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理である
ことを特徴とする無線受信装置。
【００７７】
このような構成の無線受信装置では、請求項４に記載の無線受信装置において、前記擬似マルチパス処理は、情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理である。
【００７８】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、何れのサブストリームにも情報量に適した伝送容量が割り付けられる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００７９】
［請求項６］  請求項５に記載の無線受信装置において、
前記擬似マルチパス処理は、
優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理である
ことを特徴とする無線受信装置。
【００８０】
このような構成の無線受信装置では、請求項５に記載の無線受信装置において、優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理である。
【００８１】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、重要なサブストリームの優先的な伝送が可能となる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００８２】
［請求項７］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とを複数のサブストリームに施して送信系列を生成し、前記送信系列を前記無線伝送区間に送信する送信手段と、
前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とを施し、前記複数のサブストリームを復元する受信手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【００８３】
このような構成の無線通信システムでは、送信手段は、ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とを複数のサブストリームに施して送信系列を生成し、前記送信系列を前記無線伝送区間に送信する。受信手段は、前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とを施し、前記複数のサブストリームを復元する。
【００８４】
すなわち、送信手段によって送信された送信系列は、受信端である受信手段では、既述の受信系列として受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００８５】
したがって、本発明に係る無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【００８６】
［請求項８］  請求項７に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信手段は、
情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う
ことを特徴とする無線通信システム。
【００８７】
このような構成の無線通信システムでは、請求項７に記載の無線通信システムにおいて、前記送信手段は、情報量が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う。
【００８８】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、何れのサブストリームにも情報量に適した伝送容量が割り付けられる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００８９】
［請求項９］  請求項８に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信手段は、
優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う
ことを特徴とする無線通信システム。
【００９０】
このような構成の無線通信システムでは、請求項８に記載の無線通信システムにおいて、前記送信手段は、優先度が大きいサブストリームほど多くの擬似的なマルチパスを介する伝送を可能とする処理として前記擬似マルチパス処理を行う。
【００９１】
すなわち、サブストリーム毎に対応して形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量が変更できないにもかかわらず、重要なサブストリームの優先的な伝送が可能となる。
したがって、本発明は、多様な無線伝送系に対する柔軟な適用が可能となる。
【００９２】
［請求項１０］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理を複数のサブストリームに施し、複数の準送信系列を生成し、
無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理を前記複数の準送信系列に施し、その結果として生成された送信系列を前記無線伝送区間に送信する
ことを特徴とする無線送信方法。
【００９３】
このようにして送信された送信系列は、受信端では、無線伝送路を介して受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００９４】
したがって、本発明が適用された無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【００９５】
［請求項１１］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とが複数のサブストリームに施されることによって生成され、かつ前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理を施すことにより、複数の準受信系列を生成し、
前記複数の準受信系列に前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理を施すことにより、前記複数のサブストリームを復元する
ことを特徴とする無線受信方法。
【００９６】
これらのサブストリームの復元は、上記擬似合成処理と時空間復号化処理との過程で混信を伴うことなく実現される。また、その時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【００９７】
したがって、本発明が適用された無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【００９８】
［請求項１２］  ダイバーシチ合成を伴う時空間復号化を受信端において可能とする時空間符号化処理と、無線伝送区間における擬似的なマルチパスの発生を模擬する擬似マルチパス処理とを複数のサブストリームに施して送信系列を生成し、前記送信系列を前記無線伝送区間に送信し、
前記無線伝送区間を介して複数のアンテナに到来した受信系列に、前記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、前記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とを施し、前記複数のサブストリームを復元する
ことを特徴とする無線通信方法。
【００９９】
すなわち、送信された送信系列は、受信端では、既述の受信系列として受信された後、上記擬似マルチパス処理と反対の処理である擬似合成処理と、上記時空間符号化処理と反対の処理である時空間復号化処理とがそれぞれ施されることによって、混信を伴うことなく既述の複数のサブストリームとして復元される。しかも、これらのサブストリームを復元するために行われる時空間復号化処理の過程では、既述のダイバーシチ合成が行われるため、多数の擬似マルチパスを介して受信されたサブストリームほど、高い伝送容量が割り付けられる。
【０１００】
したがって、本発明に係る無線通信システムでは、何れのサブストリームについても、個別に形成される物理的なビーム（ＭＩＭＯチャネル）の伝送容量は変更できないが、サブストリーム毎の伝送容量を所望の値に設定することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０，１０ａ，３０  無線送信装置
１１  擬似マルチパス形成部
１２，３４  時空間符号化部
２０，４０  受信装置
２１，４２  時空間復号化部
３１，４１  アンテナ
３２  多重化処理部（ＭＵＸ）
３３  乗算器
【図１】
2010283757.tif 000033
【図２】
2010283757.tif 000034
【図３】
2010283757.tif 000035