(57)【要約】【課題】中継局を用いず他端末の送った情報を重畳させる協調通信を実現する。【解決手段】本発明の第１の通信装置は、第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置および受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットを含む信号の送信と同時に同一周波数で第２の通信装置から送信された信号を受信する受信部２１１と、前記第１の情報ビットおよび第２の通信装置から受信した信号により求められる第２の情報ビットを重畳する変調部２０１と、前記重畳した信号を送信する送信部２０７と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2014120945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置および受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、
前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットを含む信号の送信と同時に同一周波数で第２の通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記第１の情報ビットおよび第２の通信装置から受信した信号により求められる第２の情報ビットを重畳する変調部と、
前記重畳した信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする第１の通信装置。
【請求項２】
第１の通信装置と複数の第２の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、
複数のアンテナと、
前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットと、前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から受信した第２の情報ビットと、を含む信号の送信と同時に同一周波数で前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記第１の情報ビットと、前記第２の情報ビットと、のうち少なくとも一つの情報ビットを選択し、前記選択した情報ビットより送信に用いるアンテナを少なくとも一つ決定する送信アンテナ決定部と、
前記送信アンテナ決定部で選択されなかった情報ビットを送信信号に変調する変調部と、
前記変調した信号を、前記アンテナ決定部で決定したアンテナから送信する送信部と、を備えることを特徴とする第１の通信装置。
【請求項３】
前記複数の第２の通信装置が含む少なくとも一つの通信装置が備えるアンテナの数に基づいて、前記変調部の変調多値数を決定することを特徴とする請求項２記載の第１の通信装置。
【請求項４】
前記複数の第２の通信装置は、第３の通信装置と第４の通信装置を含み、
前記受信部は、前記第３の通信装置と前記第４の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、
前記第３の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第３の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、
のうち少なくとも一つを前記第２の情報ビットとして使用することを特徴とする請求項２記載の第１の通信装置。
【請求項５】
第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される受信局であって、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、
前記第２の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第２の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットに関する条件付き確率を算出した後、前記第１の通信装置が変調で使用した情報ビットと前記第１の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットを推定する際に、
前記条件付き確率を、事前確率として使用することを特徴とする受信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、受信局および無線通信システムに適用される協調通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術の中で、送信ダイバーシチ効果を得る為の技術として、協調通信技術が注目されている。協調通信技術とは、２台以上の通信装置を用いてデータを送信する事により互いに伝搬路が異なる事を利用して送信ダイバーシチ効果を得る事で通信品質を上げる技術である。
【０００３】
図２５Ａは、従来の協調通信技術の無線通信システムの構成例を示す図である。図２５Ａに示す協調通信システムでは、２台の送信機１（送信機１−１、送信機１−２）と１台の中継局３、１台の受信機５で構成される。中継局３と受信機５は２つのアンテナ６−１、６−２を備えているものとする。中継局３と受信機５の間はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信が行なわれるものとする。各通信装置から送信された信号の通信経路を矢印で示す。
【０００４】
図２５Ｂは、図２５Ａに係るタイミングチャートである。従来の協調通信技術の一例に関して、以下に、図２５Ａ、図２５Ｂを用いて説明する。時刻ｔに、送信機１−１から送信される信号をＸ１（ｔ）、送信機１−２から送信される信号をＸ２（ｔ）とする。時刻ｔ＝１に送信機１−１から送信された信号Ｘ１（１）は、受信機５と中継局３で受信される。同時に、送信機１−２は信号Ｘ２（１）を送信する。Ｘ１（１）と同様にＸ２（１）も、受信機５と中継局３で同時に受信される。
【０００５】
時刻ｔ＝１で、中継局３は受信信号を復調し、再変調した信号Ｘ１’（１）とＸ２’（１）を生成する。また、同時に受信機５も送信機１から信号Ｘ１（１）とＸ２（１）を含む受信信号Ｙ１（１）とＹ２（１）を受信する。ここで、受信信号Ｙ１（１）は受信機５のアンテナ６−１の受信信号であり、受信信号Ｙ２（１）は受信機５のアンテナ６−２の受信信号である。受信機５は、受信信号Ｙ１（１）とＹ２（１）を復調せずそのまま保持する。
【０００６】
時刻ｔ＝２において、中継局３は、Ｘ１’（１）とＸ２’（１）をＭＩＭＯ多重し、受信機５に送信する。受信機５は、中継局３から送信された信号Ｘ１’（１）とＸ２’（１）を含む受信信号Ｙ１（２）とＹ２（２）、時刻ｔ＝１に受信して保持していた受信信号Ｙ１（１）とＹ２（１）を用いて受信信号をＭＩＭＯ分離し、Ｘ１（１）とＸ２（１）の推定値を生成する。
【０００７】
以上の様に、図２５Ａの無線通信システムでは、送信機１−１と送信機１−２は各送信機が直接送信する信号と、中継局３を介して送信した信号とを、２ステップで送信する。この様に、同じ信号を異なる伝搬路で送信する事で、送信ダイバーシチ効果を得て、より信号の精度を高める事が可能となる。
【０００８】
また、近年、複数の送信アンテナを用いる送信技術の中で、低い複雑度で情報速度を高めるための方式としてＳｐａｔｉａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＭ）技術が注目されている。ＳＭ技術とは、送信する送信データの情報ビットを、信号点配置による変調に用いる情報ビットと送信アンテナの選択による空間変調に用いる情報ビットに分け、信号点配置による変調に用いる情報ビットをＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）などの変調方式で変調し、更に、空間変調に用いる情報ビットにより送信アンテナを選択して信号を送信する技術である（非特許文献１）。複数の送信アンテナのうち少なくとも１本の送信アンテナを選択し、空間変調のみで情報ビットを変調した信号を送信する方法をＳＳＫ（Ｓｐａｃｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式と呼ぶ。
【０００９】
また、情報速度を高める方法として、全二重通信方式（Ｆｕｌｌ−Ｄｕｐｌｅｘ）が使われる事がある。全二重通信方式では常に送受信し続ける事が出来るため、一つのチャネルを切り替え、複数の装置で使用する半二重通信方式（Ｈａｌｆ−Ｄｕｐｌｅｘ）と異なり、情報速度を上げやすい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Read Y.Mesleh,Harald Haas,Sinan SinaNoNovic,Chang Wook Ahn,Sangboh Yun”Spatial Modulation”,IEEE TRANS.,VOL.57,NONO4,July 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の協調通信のシステムでは、中継局を用いる事で協調通信が行なわれる。つまり、協調通信を行なう為には、中継局を余分に用意する必要がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、中継局を用いず自装置に入力された情報ビットに他の通信装置に入力された情報ビットを重畳させる協調通信を実現することが出来る通信装置および受信局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】
【００１３】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の第１の通信装置は、第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置および受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットを含む信号の送信と同時に同一周波数で第２の通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記第１の情報ビットおよび第２の通信装置から受信した信号により求められる第２の情報ビットを重畳する変調部と、前記重畳した信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
（２）また、本発明の第１の通信装置は、第１の通信装置と複数の第２の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、複数のアンテナと、前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットと、前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から受信した第２の情報ビットと、を含む信号の送信と同時に同一周波数で前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記第１の情報ビットと、前記第２の情報ビットと、のうち少なくとも一つの情報ビットを選択し、前記選択した情報ビットより送信に用いるアンテナを少なくとも一つ決定する送信アンテナ決定部と、前記送信アンテナ決定部で選択されなかった情報ビットを送信信号に変調する変調部と、前記変調した信号を、前記アンテナ決定部で決定したアンテナから送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
（３）また、本発明の第１の通信装置において、前記複数の第２の通信装置が含む少なくとも一つの通信装置が備えるアンテナの数に基づいて、前記変調部の変調多値数を決定することを特徴とする。
【００１６】
（４）また、本発明の第１の通信装置において、前記複数の第２の通信装置は、第３の通信装置と第４の通信装置を含み、前記受信部は、前記第３の通信装置と前記第４の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、前記第３の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第３の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、のうち少なくとも一つを前記第２の情報ビットとして使用することを特徴とする。
【００１７】
（５）また、本発明の受信局は、第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される受信局であって、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、前記第２の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第２の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットに関する条件付き確率を算出した後、前記第１の通信装置が変調で使用した情報ビットと前記第１の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットを推定する際に、前記条件付き確率を、事前確率として使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、全二重通信方式の通信機を用いて、他通信装置が送った情報ビットを重畳させた協調通信を行なう。これにより、中継局を用いず他通信装置が送った情報ビットを重畳させる協調通信を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。
【図３】ＱＰＳＫの信号点配置図の一例である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−１が通信装置１０１−２から受信した受信信号のシンボル点配置図を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−２が、時刻ｔにおいて変調したときの信号点配置図の一例を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る、通信装置１０１−１と通信装置１０１−２の送信タイミングの同期方法の一例である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る通信システム全体の処理を示すシーケンスチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る受信局１０３の構成例を表わす機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態において、時刻ｔに受信し得る１６通りの情報ビットの組み合わせを示す表である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムの動作を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るチャネル情報について説明するために用いる、無線通信システムの概略構成例のブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るチャネル行列Ｈｉ（ｉ＝１〜４）の一例を表わした図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る通信装置５０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における通信システムのタイミング同期方法の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の通信装置５０１−１と通信装置５０１−２が送信する情報ビットを示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態の受信局５０３の構成例を表わす機能ブロック図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る、４本のアンテナを備える３台の通信装置と３本のアンテナを備える１台の受信局により構成される通信システムの動作の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る通信装置９０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る受信局９０３の機能ブロック図の一例である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムの動作を表わす図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る通信装置１１０１−２の機能ブロック図を示す。
【図２３】本発明の第３の実施形態における通信システムのタイミング同期方法の一例を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係るタイミングチャートを示す。
【図２５Ａ】従来の協調通信技術の無線通信システムの動作の一例を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａに係るタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示す図である。図１に示されるシステムは、それぞれ１つのアンテナ１０２−１、１０２−２を備える通信装置１０１−１、通信装置１０１−２（通信装置１０１−１、２を合わせて通信装置１０１とも表す）、２つのアンテナ１０４−１、１０４−２を備える受信局１０３によって構成される。また、図１の実線矢印は、時刻ｔにおける各通信装置から送信される送信信号の通信経路を示す。通信装置１０１−１と通信装置１０１−２の機能や構成は同様のものとする。本実施形態では、１回の送信処理にかかる時間を単位時間とする。また、時刻ｔは送信時刻を表わし、時刻ｔ−１は、時刻ｔの１単位時間前の時刻を表わす。
【００２１】
時刻ｔにおいて、通信装置１０１−１が送信する信号をＸ１（ｔ）、通信装置１０１−２が送信する信号をＸ２（ｔ）と表わす。時刻ｔに通信装置１０１−１が送信する信号Ｘ１（ｔ）は、通信装置１０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ）と、通信装置１０１−２から１単位時間前に受信した信号Ｘ２（ｔ−１）を復調して生成した情報ビットの推定値ｓ２’（ｔ−１）によって構成される。同様に、時刻ｔに通信装置１０１−２が送信する信号Ｘ２（ｔ）は、通信装置１０１−２に入力された情報ビットｓ２（ｔ）と、通信装置１０１−１が１単位時間前に送信した信号Ｘ１（ｔ−１）を復調して生成した情報ビットの推定値ｓ１’（ｔ−１）によって構成される。
【００２２】
本実施形態では通信装置１０１−１と通信装置１０１−２はＱＰＳＫ変調された信号を送信するものとする。ただし、本実施形態では変調方式をＱＰＳＫとしたが、通信装置１０１−１に入力された情報ビットと通信装置１０１−２に入力された情報ビットを含む事が出来る変調方式であれば良く、ＱＰＳＫに限定されない。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。通信装置１０１−１は、変調部２０１、チャネル推定用プリアンブル生成部２０３、Ｄ／Ａ変換部２０５、無線送信部（送信部）２０７、サーキュレータ２０９、アンテナ１０２−１、無線受信部（受信部）２１１、Ａ／Ｄ変換部２１３、チャネル推定・保持部２１５、復調部２１７によって構成される。なお、以下では、通信装置１０１−１における各機能ブロックの処理を説明するが、通信装置１０１−２は、入力された情報ビットに従い、通信装置１０１−１と同様な処理を行なう。
【００２４】
変調部２０１は、時刻ｔに通信装置１０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ）と、復調部２１７から入力された情報ビットｓ２’（ｔ−１）を変調する。情報ビットｓ２’（ｔ−１）は、通信装置１０１−２から１単位時間前に受信した信号Ｘ２（ｔ−１）により生成される情報ビットであり、詳細は、復調部２１７の説明の際に記載するものとする。例えば、時刻ｔで変調部２０１に入力された情報ビットがｓ１（ｔ）＝０であり、復調部２１７から入力された情報ビットがｓ２’（ｔ−１）＝１のとき、“０１”をＱＰＳＫ変調する。
【００２５】
図３は、ＱＰＳＫの信号点配置図の一例である。例えば、変調部２０１に入力された情報ビットがｓ１（ｔ）＝０、ｓ２’（ｔ−１）＝１の場合、“０１”の信号点に変調される。ただし、図３に示される図は信号点配置の一例であり、図３のようなグレイ符号の信号点配置に限定されない。
【００２６】
図２に戻り、先に述べたように、時刻ｔに復調部２１７から入力される情報ビットｓ２’（ｔ−１）は、通信装置１０１−２から１単位時間前に受信した信号Ｘ２（ｔ−１）により生成された情報ビットである。その為、時刻ｔ＝１のように１単位時間前の受信信号がない場合、復調部２１７から情報ビットが入力されない。その為、時刻ｔ＝１において、変調部２０１はシステムに含まれる全通信装置（通信装置１０１−１、通信装置１０１−２、受信局１０３）において既知である第１の所定の情報ビットをｓ２’（０）として使用してＱＰＳＫ変調する。ただし、時刻ｔ＝１における変調部２０１の変調方法はこれに限定されず、ｓ２’（０）を用いる代わりに、通信装置１０１−１に入力されて情報ビットｓ１（１）のみを用いて、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  ＰＳＫ）変調しても良い。本実施形態では、システムに含まれる全通信装置が既知である第１の所定の情報ビットをｓ２’（０）として使用する場合について述べる。また、通信装置１０１−２では、時刻ｔ＝１における既知の情報ビットとして第２の所定の情報ビットを使用し、ｓ１’（０）とする。
【００２７】
チャネル推定用プリアンブル生成部２０３は、受信局１０３が備えるアンテナ１０４−１、１０４−２、通信装置１０１−２が備えるアンテナ１０２−２と通信装置１０１−１が備えるアンテナ１０２−１間のチャネル情報を推定する為に既知の信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０５に入力する。このチャネル推定用プリアンブルにより、受信局１０３および通信装置１０１−２では、通信装置１０１−１が備えるアンテナ１０２−１と受信局１０３および通信装置１０１−２が備えるアンテナ（アンテナ１０４−１、１０４−２、アンテナ１０２−２）間のチャネル情報を推定する事が可能となる。チャネル情報の推定方法は、本実施形態では時分割で行なうものとするが、直交系列を用いた推定方法でも良いものとする。通信装置１０１―１は、チャネル情報の推定を行なうと共に、通信装置１０１−２とのタイミング同期も取る。チャネル推定用プリアンブルの送信プロトコルに関しては後に説明する。
【００２８】
Ｄ／Ａ変換部２０５は、変調部２０１またはチャネル推定用プリアンブル生成部２０３から入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換：Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ変換）する。無線送信部２０７は、入力されたベースバンドのアナログ信号を無線周波数帯にアップコンバートする。
【００２９】
サーキュレータ２０９は無線送信部２０７から入力された信号をアンテナ１０２−１に出力し、アンテナ１０２−１から入力された信号を無線受信部２１１に出力するものである。サーキュレータ２０９により、受信と送信を同時に行なう事が可能となる。
【００３０】
先に説明したように、アンテナ１０２−１で受信された、通信装置１０１−２の送信信号はサーキュレータ２０９を介して無線受信部２１１に入力される。無線受信部２１１は入力された、無線周波数帯のアナログ信号をベースバンドにダウンコンバートする。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部２１３は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換：Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ変換）し、チャネル推定用プリアンブルはチャネル推定・保持部２１５に入力し、チャネル推定用プリアンブル以外の受信信号は復調部２１７に入力する。
【００３２】
チャネル推定・保持部２１５は、入力されたチャネル推定用プリアンブルから通信装置１０１−１と通信装置１０１−２間のチャネル情報を推定し、推定値を復調部２１７に入力する。
【００３３】
時刻ｔで、復調部２１７は、チャネル情報の推定値と、１単位時間前に通信装置１０１−１が送信した情報ビットｓ１（ｔ−１）をもとに、Ａ／Ｄ変換部２１３から入力された信号の復調を行なう。
【００３４】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−１が通信装置１０１−２から受信した受信信号のシンボル点配置図の一例を示す。時刻ｔで通信装置１０１−１が通信装置１０１−２から受信した信号を、チャネル情報を基に等化した信号をｙ＝ａ＋ｊｂで表わす。例えば、等化した信号が図４に示される信号点配置の場合、時刻ｔに通信装置１０１−２が送信した情報ビットｓ２（ｔ）は１と推定され、推定値ｓ２’（ｔ）を生成する。
【００３５】
本実施形態に示す一例のように多値数が４であるＱＰＳＫをグレイ符号化する場合は、虚数軸を基準として復調すれば良い。その為、本実施形態で説明する復調処理を行う場合予め１単位時間前に通信装置１０１−１が送信した情報ビットｓ１（ｔ−１）が既知であるかに関わらず等しい精度で復調出来る。しかし、信号点配置方法によっては、本実施形態で説明した復調処理においても、予め１単位時間前に通信装置１０１−１が送信した情報ビットｓ１（ｔ−１）が既知である場合、通信装置１０１−２が送信した信号Ｘ２（ｔ）の復調の精度がより上がる場合もある。
【００３６】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置１０１−２が、時刻ｔにおいて変調したときの信号点配置図の一例を示す。通信装置１０１−１が時刻ｔ−１においてｓ１（ｔ−１）＝０を送信した後、時刻ｔで、ｙ＝ａ＋ｊｂを受信した場合、通信装置１０１−１にとっての既知である情報ビットｓ１（ｔ−１）を用いなければ、ｓ２（ｔ）の推定値ｓ２’（ｔ）＝１と推定される。しかし、情報ビットｓ１（ｔ−１）を用いれば、候補点は“１０”か“００”となる為、より近い“００”と判定され、推定値ｓ２’（ｔ）＝０と推定される。
【００３７】
図２に戻り、先に述べたように、ｔ＝１のように、通信装置１０１−２が１単位時間前に信号を受信していない場合がある。その為、時刻ｔ＝１では、通信装置１０１−１は、通信装置１０１−２から、第２の所定の情報ビットと通信装置１０１−２に入力された情報ビットｓ２（１）を変調した信号Ｘ２（１）を受信する。通信装置１０１−１の復調部２１７は第２の所定の情報ビットを用いて、ｓ２（１）の推定値ｓ２’（１）を生成する。ただし、時刻ｔ＝１において、通信装置１０１−２がＢＰＳＫ信号を送信する場合は、通信装置１０１−１の復調部２１７は、入力された信号をＢＰＳＫ信号として復調する。
【００３８】
復調部２１７は、推定値ｓ２’（ｔ）を時刻ｔ＋１に変調部２０１に入力する。つまり、時刻ｔで変調部２０１に入力された情報ビットｓ２’（ｔ−１）とは、時刻ｔ−１に通信装置１０１−２が送信した情報ビットｓ２（ｔ−１）の推定値である。
【００３９】
本実施形態では信号を受信してから復調までの処理時間は１シンボル長とする。なお、復調の処理時間は１シンボル長に限定されず、システム内全ての装置（通信装置１０１−１、通信装置１０１−２、受信局１０３）は復調までの処理時間が互いに既知であり、其々の装置の復調部は、既知の処理時間に合わせて復調に用いる情報ビット、または事前情報の入力のタイミングを決定する。
【００４０】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る、通信装置１０１−１と通信装置１０１−２の送信タイミングの同期方法の一例である。図６に示すように、通信装置１０１−１はアンテナ１０２−１からチャネル推定用プリアンブル３０１−１を送信する。通信装置１０１−２はプリアンブル３０１−１を受信すると、所定時間３０３待機して、プリアンブル３０１−２を送信する。通信装置１０１−２がプリアンブル３０１−２を送信したら、通信装置１０１−２は所定時間３０５待機して、送信データの送信を開始する。このとき、所定時間３０３、３０５は通信装置１０１−１と通信装置１０１−２の間で既知であれば特に限定されないが、例えばＱＰＳＫ信号、２シンボル分とする。通信装置１０１−１は、プリアンブル３０１−１を送信した後、所定時間３０７待機して、送信データの送信を開始する。この時の所定時間３０７は、プリアンブル３０１−２のシンボル長と所定時間３０３、３０５から、通信装置１０１−１と通信装置１０１−２の送信開始時刻が同時になるように考慮したものとする。以上の方法で通信装置１０１−１と通信装置１０１−２、２台の通信装置の送信タイミングの同期を取る事が出来る。ただし、タイミング同期の取り方は、図６の方式に限定されない。
【００４１】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。先に説明したように、本実施形態では時刻ｔ＝１の時、通信装置１０１−１は、第１の所定の情報ビットと、情報ビットｓ１（１）を含むＱＰＳＫ信号Ｘ１（１）を送信する。同時に、通信装置１０１−１は通信装置１０１−２から送信された第２の所定の情報ビットと情報ビットｓ２（１）を含むＱＰＳＫ信号Ｘ２（１）を受信する。ただし、第１の所定の情報ビット、第２の所定の情報ビットとは、システム内に含まれる全通信装置で既知の情報ビットである。通信装置１０１−１は、この受信信号Ｘ２（１）から、情報ビットｓ２（１）の推定値ｓ２’（１）を生成する。時刻ｔ＝２で、通信装置１０１−１はｓ２’（１）と、通信装置１０１−１に入力された情報ビットｓ１（２）を用いて変調したＱＰＳＫ信号Ｘ１（２）を送信する。同時に、通信装置１０１−１は通信装置１０１−２からＱＰＳＫ信号Ｘ２（２）を受信する。ここでの信号Ｘ２（２）は情報ビットｓ１’（１）とｓ２（２）を変調したものである。
【００４２】
通信装置１０１−２に関しても同様に、時刻ｔ＝１で、通信装置１０１−２は第２の所定の情報ビットと、情報ビットｓ２（１）を含むＱＰＳＫ信号Ｘ２（１）を送信する。通信装置１０１−２はＸ２（１）を送信すると同時に通信装置１０１−１から第１の所定の情報ビットと情報ビットｓ１（１）を含むＱＰＳＫ信号Ｘ１（１）を受信する。この受信信号から、通信装置１０１−１に入力された情報ビットｓ１（１）の推定値ｓ１’（１）を復調する。時刻ｔ＝２で、通信装置１０１−２は復調した信号ｓ１’（１）と、通信装置１０１−２に入力された情報ビットｓ２（２）を含むＱＰＳＫ信号Ｘ２（２）を送信する。同時に、通信装置１０１−２は通信装置１０１−１からｓ２’（１）とｓ１（２）を変調したＱＰＳＫ信号Ｘ１（２）を受信する。
【００４３】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム全体の処理を示すシーケンスチャートである。時刻ｔ＝１で、通信装置１０１−１は通信装置１０１−２と受信局１０３に情報ビットｓ１（１）を含む信号Ｘ１（１）を送信する（ステップＴ１）。同時に、通信装置１０１−２は通信装置１０１−１と受信局１０３に情報ビットｓ２（１）を含む信号Ｘ２（１）送信する（ステップＴ２）。時刻ｔ＝１に通信装置１０１−１が受信した信号Ｘ２（１）を復調した情報ビットをｓ２’（１）とする（ステップＴ３）。通信装置１０１−１は、この情報ビットｓ２’（１）と情報ビットｓ１（２）を用いて送信信号Ｘ１（２）を生成する（ステップＴ４）。同様に、時刻ｔ＝１に通信装置１０１−２が受信した信号Ｘ１（１）を復調した情報ビットをｓ１’（１）とする（ステップＴ５）。通信装置１０１−２は、この情報ビットｓ１’（１）と情報ビットｓ２（２）を用いた送信信号Ｘ２（２）を生成する（ステップＴ６）。
【００４４】
受信局１０３は、通信装置１０１−１から受信した信号Ｘ１（１）と通信装置１０１−２から受信した信号Ｘ２（１）から情報ビットｓ１（１）と情報ビットｓ２（１）の条件付き確率を算出し、そこから外部値に変換し、１単位時間後の復号に用いる事前確率Ｐｒ（ｓ１（１））、Ｐｒ（ｓ２（１））を算出する（ステップＴ７）。時刻ｔ＝２で、通信装置１０１−１は情報ビットｓ１（２）とｓ２’（１）を含む信号Ｘ１（２）を通信装置１０１−２と受信局１０３に送信する（ステップＴ８）。同時に、通信装置１０１−２は情報ビットｓ２（２）とｓ１’（１）を含む信号Ｘ２（２）を通信装置１０１−１と受信局１０３に送信する（ステップＴ９）。受信局１０３は、通信装置１０１−１から送信された信号Ｘ１（２）と通信装置１０１−２から送信されたＸ２（２）と時刻ｔ＝１に算出した事前確率Ｐｒ（ｓ１（１））、Ｐｒ（ｓ２（１））を基に、ｓ１（１）とｓ２（１）を復調する（ステップＴ１０）。以上の処理で、通信装置１０１−１の情報ビットｓ１（１）と通信装置１０１−２の情報ビットｓ２（１）が復調される。
【００４５】
このように、本実施形態では、システムに含まれる各通信装置が、各通信装置に入力された情報ビットと、他の通信装置が少なくとも１単位時間前に送信した情報ビットを含む信号を送信する事で、中継局がなくても、協調通信が実現される。
【００４６】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る受信局１０３の構成例を表わす機能ブロック図である。図９から分かるように、受信局１０３は、アンテナ１０４−１、アンテナ１０４−２、無線受信部４０１−１、４０１−２、Ａ／Ｄ変換部４０３−１、４０３−２、スイッチ４０５、ＭＩＭＯ復調部４０７、遅延器４０９、チャネル推定部４１１、判定部４１３で構成される。無線受信部４０１−１はアンテナ１０４−１で受信された無線周波数帯のアナログ信号をベースバンドにダウンコンバートしてＡ／Ｄ変換部４０３−１に出力する。無線受信部４０１−２に関しても同様に、アンテナ１０４−２で受信したアナログ信号をベースバンドにダウンコンバートしてＡ／Ｄ変換部４０３−２に出力する。Ａ／Ｄ変換部４０３−１では、無線受信部４０１−１から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。Ａ／Ｄ変換部４０３−２に関しても同様に、無線受信部４０１−２から入力された信号をＡ／Ｄ変換する。
【００４７】
スイッチ４０５は、時刻ｔにおいて、Ａ／Ｄ変換部４０３−１からの出力ｙ１（ｔ）とＡ／Ｄ変換部４０３−２からの出力ｙ２（ｔ）を、ＭＩＭＯ復調部４０７またはチャネル推定部４１１のいずれに出力するかを切り替える。スイッチ４０５に入力された信号は、受信信号がチャネル推定用プリアンブルの場合にはチャネル推定部４１１に入力され、受信信号がチャネル推定用プリアンブル以外の受信信号の場合にはＭＩＭＯ復調部４０７に入力される。また、受信信号がチャネル推定用プリアンブル以外の場合、出力ｙ１（ｔ）とｙ２（ｔ）をあわせて受信信号行列Ｙ（ｔ）とする。
【００４８】
チャネル推定部４１１は、スイッチ４０５から入力されたチャネル推定用プリアンブル信号を用いて、通信装置１０１−１が備えるアンテナ１０２−１と受信局１０３が備えるアンテナ１０４−１、アンテナ１０４−２間のチャネル情報ｈ１１、ｈ２１、および通信装置１０１−２が備えるアンテナ１０２−２と受信局１０３が備えるアンテナ１０４−１、アンテナ１０４−２間のチャネル情報ｈ１２、ｈ２２を推定する。チャネル推定部４１１は、推定したチャネル情報をＭＩＭＯ復調部４０７に入力する。
【００４９】
時刻ｔで、ＭＩＭＯ復調部４０７は、チャネル推定部４１１で推定されたチャネル情報と、スイッチ４０５から入力された、受信信号行列Ｙ（ｔ）、遅延器４０９より入力された１単位時間前の信号により算出された事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１））を基にＭＩＭＯのＭＬ（ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）推定を行なう。ＭＩＭＯ復調部４０７は、ＭＬ推定より生成した事前確率Ｐｒ（ｓ１（ｔ））、Ｐｒ（ｓ２（ｔ））を遅延器４０９に、ＬＬＲ（Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｒａｔｉｏ：対数尤度比）Ｌ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１））とＬ（Ｙ（ｔ）｜ｓ２’（ｔ−１））を判定部４１３に入力する。
【００５０】
以下、ＭＩＭＯ復調部４０７の処理を、式を用いて説明する。まず、遅延器４０９に入力する１単位時間後の復号に用いる事前確率の算出方法について説明する。時刻ｔでの受信信号行列Ｙ（ｔ）を式（１）で表わす。
【００５１】
【数１】
2014120945.tif 000003
式（１）のＨとＮは、チャネル行列とそれぞれのアンテナで受信される雑音行列を表わす。
【００５２】
図１０は、本発明の第１の実施形態において、受信局１０３が時刻ｔに受信し得る１６通りの情報ビットの組み合わせを示す表である。ＭＩＭＯ復調部４０７は、受信信号行列Ｙ（ｔ）から、図１０に示される１６通りの情報ビットを送信された場合にＹ（ｔ）が受信される条件付き確率を算出する。例えば、時刻ｔに送信された情報ビットが図１０におけるｋ＝２（ｓ１（ｔ）＝０、ｓ２’（ｔ−１）＝０、ｓ２（ｔ）＝０、ｓ１’（ｔ−１）＝１であるときに、Ｙ（ｔ）が受信される条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ＝２）は式（２）の様に表わす事が出来る。
【００５３】
【数２】
2014120945.tif 000004
ここでのσ２は雑音電力、Ｙｋは図１０のｋ番目のシンボルパターンが送信された場合の受信信号行列を表わす。
【００５４】
次に、ＭＩＭＯ復調部４０７は、１６通りの条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ）と、遅延器４０９から入力された事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））とＰｒ（ｓ２’（ｔ−１））を用いて、遅延器４０９に入力するＰｒ（ｓ１（ｔ））とＰｒ（ｓ２（ｔ））を算出する。ただし、図７から分かるように、時刻ｔ＝１のように、１単位時間前に信号を受信していない場合は、１単位時間前の情報ビットの事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））とＰｒ（ｓ２’（ｔ−１））は算出できない。しかし、先にも説明したように、本実施形態では第１の所定の情報ビットまたは第２の所定の情報ビットを用いて変調している。そこで、１単位時間前の情報ビットの事前確率は、第１の所定の情報ビットまたは第２の所定の情報ビットに基づいて、ある確率が与えられる。例えば、図７において第１の所定の情報ビットが０であり、第２の所定の情報ビットが１である場合、時刻ｔ＝１において、遅延器４０９から入力される事前確率はＰｒ（ｓ１’（ｔ−１）＝０）＝１、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１）＝１）＝１とする。
【００５５】
ＭＩＭＯ復調部４０７は、ｓ１（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝０）、ｓ１（ｔ）＝１となる確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、ｓ２（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、ｓ２（ｔ）＝１となる確率Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）を算出する。例えば、Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝０）を式（３）に示す。
【００５６】
【数３】
2014120945.tif 000005
ここで、Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））とＰｒ（ｓ２’（ｔ−１））は１単位時間前の処理から算出した事前確率を表わし、それぞれ遅延器４０９から入力される。式（３）では、図１０のシンボルパターンｋ＝１から８における確率の和を算出しているが、これは図１０においてｓ１（ｔ）＝０となるシンボルパターンがｋ＝１から８である為である。次に、式（３）のＰｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ）とＰｒ（ｓ１’（ｔ−１））とＰｒ（ｓ２’（ｔ−１））について説明する。例えばｋ＝２の場合には、ｓ１’（ｔ−１）＝１、ｓ２’（ｔ−１）＝０であるため、式（３）の条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ）には式（２）で算出したＰｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ＝２）を用いて、Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））には事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１）＝１）を用いて、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１））には事前確率Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１）＝０）を用いる。また、Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）に関しても同様の方法で算出する。
【００５７】
次に、ＭＩＭＯ復調部４０７は、式（３）で算出した確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）を正規化して、ｓ１（ｔ）とｓ２（ｔ）の確率を算出する。ここで、正規化とは、同時に起こり得る事象（ｓ１（ｔ）＝０となる事象とｓ１（ｔ）＝１となる事象）の確率の和が１となるように調整する事である。例えば、ｓ１（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝０）は式（４）となる。
【００５８】
【数４】
2014120945.tif 000006
Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝１）に関しても同様に算出する。ＭＩＭＯ復調部４０７は、以上４つの確率を遅延器４０９に入力する。
【００５９】
次に、ＭＩＭＯ復調部４０７が判定部４１３に入力するＬＬＲの求め方について説明する。例えば、ｓ１’（ｔ−１）＝１である場合に時刻ｔでＹ（ｔ）を受信する、尤もらしさを表わすＬＬＲ、Ｌ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１））は式（５）で表わす事が出来る。
【００６０】
【数５】
2014120945.tif 000007
ただし、Ｐｒ’（ｓ１’（ｔ−１）＝１）およびＰｒ’（ｓ１’（ｔ−１）＝０）は式（３）と同様に図１０を用いて算出する事が出来る。先に説明したように、このＬＬＲは尤もらしさを表わす関数でありＬ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１））＞０であれば、ｓ１’（ｔ−１）は１である可能性が高い事を表わす。ｓ２’（ｔ−１）のＬＬＲであるＬ（Ｙ（ｔ）｜ｓ２’（ｔ−１））に関しても同様の方法で算出する。
【００６１】
遅延器４０９に入力された事前確率Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝１）は１単位時間後の処理でそれぞれ事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１）＝０）、Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１）＝１）、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１）＝０）、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１）＝１）として、ＭＩＭＯ復調部４０７に入力される。ただし、この処理における遅延は、通信装置１０１−１および通信装置１０１−２が、通信装置１０１−２および通信装置１０１−１から信号を受信し、復調までにかかる処理時間によって変わる。先にも説明したように、本実施形態では、各通信装置１０１は復調処理までにかかる処理時間は１シンボル長であるとしている為、遅延器４０９の遅延時間は１シンボル長とする。
【００６２】
判定部４１３では、入力されたＬＬＲを基に、ｓ１’（ｔ−１）およびｓ２’（ｔ−１）の判定を行なう。例えば、Ｌ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１））＞０であれば、ｓ１’（ｔ−１）を１と判定する。図７から分かるように、時刻ｔ＝１の時の送信信号Ｘ１（１）およびＸ２（１）は第１の所定の情報ビット、第２の所定の情報ビットを含む為、ＭＩＭＯ復調部４０７から入力されるＬＬＲは、第１の所定の情報ビットと第２の所定の情報の判定値となる。つまり、時刻ｔ＝２以降から受信局１０３の判定部４１３から、通信装置１０１−１と通信装置１０１−２に入力された情報ビットが出力される。
【００６３】
以上の様に、本実施形態では、全二重通信方式の通信システムを用いることで、中継局を用いずに協調通信システムを実現することが出来る。
【００６４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、２台の通信装置が全二重通信方式による協調通信を行ない、受信局にＳＭ信号を送信する場合について説明する。
【００６５】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示す図である。図１１に示されるシステムは２つのアンテナ５０２−１、５０２−２を備える通信装置５０１−１と２つのアンテナ５０２−３、５０２−４（アンテナ５０２−１〜４を合わせてアンテナ５０２とも表す）を備える通信装置５０１−２と（通信装置５０１−１、２を合わせて通信装置５０１とも表す）、２つのアンテナ５０２―５、５０２−６を備える受信局５０３によって構成される。ただし、通信装置５０１−１と通信装置５０１−２が備えるアンテナ５０２は送受信可能であるものとする。通信装置５０１−１と通信装置５０１−２の内部構成は同様のものとする。
【００６６】
図１１で実線と破線で表わされる矢印は、時刻ｔにおける情報ビットの通信経路の一例を示す。実線の矢印は、各通信装置５０１でＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）の通信経路を示す。また、破線の矢印は時刻ｔに、各通信装置５０１でＢＳＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  ＳＳＫ）変調された情報ビットｓ１’（ｔ−１）またはｓ２’（ｔ−１）の通信経路を示す。ここで、ＢＳＳＫとは各通信装置５０１が備える２つのアンテナ（アンテナ５０２−１とアンテナ５０２−２、またはアンテナ５０２−３とアンテナ５０２−４）から１つのアンテナを選択し、送信に用いる事による空間変調方式である。つまり、通信装置５０１−１から受信局５０３へ送信される信号と、通信装置５０１−２から受信局５０３へ送信される信号は、ＢＰＳＫ変調された情報ビットとＢＳＳＫ変調された情報ビットを含むＳＭ変調された信号である。
【００６７】
ｓ１’（ｔ）とは、時刻ｔにおいて通信装置５０１−２が、通信装置５０１−１から受信した信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ）を、復調して推定した情報ビットである。同様に、ｓ２’（ｔ）とは時刻ｔにおいて通信装置５０１−１が通信装置５０１−２から受信した信号の中のＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ２（ｔ）を、復調して推定した情報ビットである。図１１から分かるように、本実施形態では、時刻ｔにおいて、通信装置５０１−２から送信されるＳＭ信号は、ｓ２（ｔ）をＢＰＳＫ変調して、ｓ１’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調した信号である。通信装置５０１−１に関しても同様であり、通信装置５０１−１は時刻ｔにおいて、ｓ１（ｔ）をＢＰＳＫ変調して、ｓ２’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調した信号を送信する。つまり、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、通信装置５０１−１および通信装置５０１−２が自装置に入力された情報ビットに、１単位時間前に通信装置５０１−２および通信装置５０１−１から受信した信号を復調して推定した情報ビットを重畳させた信号を送信することで、中継局を必要としない協調通信を実現する方法について説明する。
【００６８】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るチャネル情報について説明するために用いる、無線通信システムの概略構成例のブロック図である。図１２の様に、通信装置５０１−１が備えるアンテナ５０２−１、５０２−２と受信局５０３が備えるアンテナ５０２−５間のチャネル情報はｈ５，１、ｈ５，２と表わす。同様に、通信装置５０１−２が備えるアンテナ５０２−３、５０２−４と受信局５０３が備えるアンテナ５０２−５間のチャネル情報はｈ５，３、ｈ５，４と表わす。同様の表わし方で、通信装置５０１−１が備えるアンテナ５０２−１、５０１―２と受信局５０３が備えるアンテナ５０２−６間のチャネル情報はｈ６，１、ｈ６，２、通信装置５０１−２が備えるアンテナ５０２−３、５０２−４と受信局５０３が備えるアンテナ５０２−６間のチャネル情報はｈ６，３、ｈ６，４と表わす。
【００６９】
先に説明したように、本実施形態では、通信装置５０１−１および通信装置５０１−２は、通信装置５０１−２および通信装置５０１−１から１単位時間前に受信した信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットを復調し、その復調した情報ビットをＳＳＫ変調するものである。つまり、通信装置５０１−１と通信装置５０１−２は復調した情報ビットにより各通信装置５０１が備える２本のアンテナ５０２のうち１本を選択する。つまり、受信局５０３が受信する信号のチャネル情報の組み合わせは４通りである。時刻ｔで通信装置５０１−１が送信するＢＰＳＫ信号をＸ１（ｔ）、通信装置５０１−２が送信するＢＰＳＫ信号をＸ２（ｔ）、Ｎを雑音成分とすると、受信局５０３の受信信号行列Ｙ（ｔ）は式（６）のように表わされる。
【００７０】
【数６】
2014120945.tif 000008
図１３は、本発明の第２の実施形態に係るチャネル行列Ｈｉ（ｉ＝１〜４）の一例を表わした図である。例えば、図１３において、時刻ｔ−１に、通信装置５０１−１で受信した信号Ｘ２（ｔ−１）を復調して生成した情報ビットをｓ２’（ｔ−１）＝０、通信装置５０１−２で受信した信号Ｘ１（ｔ−１）を復調した情報ビットｓ１’（ｔ−１）＝１とする。この場合、時刻ｔ＝１では、通信装置５０１−１はアンテナ５０２−１からＢＰＳＫ信号Ｘ１（ｔ）を、通信装置５０１−２はアンテナ５０２−４からＢＰＳＫ信号Ｘ２（ｔ）を送信する事が分かる。この場合、式（６）のＨｉは図１３のｉ＝２のチャネル行列となる。つまり、このｉを推定する事で、１単位時間前に各通信装置から受信した信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ−１）およびｓ２（ｔ−１）が推定される。
【００７１】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る通信装置５０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。ただし、先にも説明したように、本実施形態においては通信装置５０１−１と通信装置５０１−２の内部構成は同様であるとする。図１４から分かるように、通信装置５０１−１は、変調部６０１、チャネル推定用プリアンブル生成部２０３、Ｄ／Ａ変換部２０５、無線送信部（送信部）２０７、スイッチ６０３、２つのアンテナ５０２−１、５０２−２、無線受信部（受信部）６０５、Ａ／Ｄ変換部６０７、キャンセラ６０９、チャネル推定・保持部６１１、復調部６１３、送信アンテナ決定部６１５により構成される。図１４の変調部６０１は、入力された情報ビットをＢＰＳＫ信号に変調し、Ｄ／Ａ変換部２０５とキャンセラ６０９に入力する。チャネル推定用プリアンブル生成部２０３、Ｄ／Ａ変換部２０５、無線送信部２０７に関しては、第１の実施形態で説明したものと同等である。
【００７２】
スイッチ６０３は、無線送信部２０７から入力された無線周波数帯にアップコンバートされたアナログ信号を、送信アンテナ決定部６１５から通知されたアンテナ５０２に入力する。送信と同時に、送信に使用されなかったアンテナ５０２は、通信装置５０１−２から信号を受信する。例えば、送信アンテナ決定部６１５で、時刻ｔで送信に用いるアンテナ５０２を５０２−１と決定した場合、無線送信部２０７から入力された信号Ｘ１（ｔ）は、スイッチ６０３を介してアンテナ５０２−１から送信される。同時に、送信に用いられなかったアンテナ５０２−２では、通信装置５０１−２から送信された信号Ｘ２（ｔ）を受信する。アンテナ５０２−１または５０２−２で受信した信号は、無線受信部６０５に入力される。
【００７３】
無線受信部６０５、Ａ／Ｄ変換部６０７は第１の実施形態で説明したものと同等である。ただし、Ａ／Ｄ変換部６０７は、Ａ／Ｄ変換された信号がチャネル推定用プリアンブル以外の受信信号の場合、キャンセラ６０９に信号を出力する。
【００７４】
チャネル推定・保持部６１１は、Ａ／Ｄ変換部６０７より入力されたチャネル推定用プリアンブルより、チャネルを推定し、保持する。チャネル推定・保持部６１１は、通信装置５０１−１が備えるアンテナ５０２−１、５０２−２と、通信装置５０１−２が備えるアンテナ５０２−３、５０２−４間のチャネルと、アンテナ５０２−１とアンテナ５０２−２間のチャネルを推定する。チャネル推定・保持部６１１は、時刻ｔ−１に送信アンテナ決定部６１５より通知された自装置の送信アンテナ情報により、キャンセラ６０９に入力するチャネル情報を決定する。例えば、通信装置５０１−１が時刻ｔでＸ１（ｔ）の送信に用いたアンテナ５０２が５０２−１であった場合には、受信信号はアンテナ５０２−２で受信される事になる。この時アンテナ５０２−２で受信する信号は通信装置５０１−２からの信号Ｘ２（ｔ）だけでなく、通信装置５０１−１が備えるアンテナ５０２−１から送信された信号Ｘ１（ｔ）も干渉として含まれている。このＸ１（ｔ）による干渉を減らす必要がある。以上の方法で、チャネル推定・保持部６１１は、キャンセラ６０９に、アンテナ５０２−１とアンテナ５０２−２間のチャネル情報を入力する。
【００７５】
チャネル推定・保持部６１１は、時刻ｔにおいて１単位時間前に通信装置５０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ−１）から、復調部６１３に入力する通信装置５０１−２から受信した信号のチャネル情報を選択する。ただし、時刻ｔ＝１において、通信装置５０１−１は第２の所定の情報ビットを用いて、チャネル情報を選択し、通信装置５０１−２は、第１の所定の情報ビットを用いてチャネル情報を選択する。ただし、本実施形態では、通信装置５０１−１、通信装置５０１−２は復調にかかる時間を１シンボル長とする為、１単位時間前に入力された情報ビットｓ１（ｔ−１）からチャネル情報を推定する。復調にかかる時間に合わせて、チャネル推定・保持部６１１に入力される情報ビットも変化する。例えば、通信装置５０１−２で復調に２シンボル長かかる場合は、時刻ｔにおいて、チャネル推定・保持部６１１はｓ１（ｔ−２）を用いてチャネル情報を選択する。チャネル推定・保持部６１１は、選択したチャネル情報を復調部６１３に入力する。
【００７６】
キャンセラ６０９はＡ／Ｄ変換部６０７から入力された信号から、変調部６０１から入力されたディジタル信号とチャネル推定・保持部６１１から入力されたチャネル情報を用いて求めた干渉信号を引いた信号を復調部６１３に入力する。
【００７７】
復調部６１３は、キャンセラ６０９から入力された信号をチャネル推定・保持部６１１から入力されたチャネル情報を基に復調し情報ビットｓ２（ｔ）の推定値ｓ２’（ｔ）を生成する。推定値ｓ２’（ｔ）は送信アンテナ決定部６１５に入力される。
【００７８】
送信アンテナ決定部６１５は、時刻ｔにおいて復調部６１３より入力された情報ビットｓ２’（ｔ）より、１単位時間後に送信する信号のアンテナ５０２を決定する。例えば、ｓ２’（ｔ）＝０の場合、時刻ｔ＋１ではアンテナ５０２−１から信号Ｘ１（ｔ＋１）を送信し、ｓ２’（ｔ）＝１の場合、時刻ｔ＋１ではアンテナ５０２−２から信号Ｘ１（ｔ＋１）を送信する。ただし、情報ビットの推定値による１単位時間後に用いる送信アンテナ５０２の決定方法は以上のものに限定されない。送信アンテナ決定部６１５で決定された送信アンテナ情報は、スイッチ６０３とチャネル推定・保持部６１１に通知される。ただし、時刻ｔ＝１では、送信アンテナ決定部６１５は第１の所定の情報ビットをｓ２’（０）として用いて決定したアンテナの情報を、スイッチ６０３とチャネル推定・保持部６１１に通知する。
【００７９】
先に説明したように時刻ｔ＝１に用いるアンテナ５０２を決定するアンテナ情報は入力されない為、予め決められたアンテナ５０２を用いる。この時刻ｔ＝１で送信に用いるアンテナ５０２は、通信装置５０１−２、受信局５０３で既知であるものとする。
【００８０】
図１５は、本発明の第２の実施形態における通信システムのタイミング同期方法の一例を示す図である。通信装置５０１−１が備える２本のアンテナ５０２−１、２からはそれぞれ時分割でアンテナ５０２−１からのプリアンブル７０１とアンテナ５０２−２からのプリアンブル７０３が所定時間７０９だけ空けて送信される。ただし、プリアンブル７０１、７０３は、それぞれ２回同じプリアンブルが送信されている。これにより、通信装置５０１−２が備える２本のアンテナ５０２−３、４間とのチャネル推定が可能となる。通信装置５０１−１からのプリアンブル７０１、７０３の送信が終わってから所定時間７１１の後、通信装置５０１−２が備える２本のアンテナ５０２−３、４からも、所定時間７１３だけ空けて、アンテナ５０２−３からプリアンブル７０５、アンテナ５０２−４からプリアンブル７０７が送信される。本実施形態では、時分割のプリアンブルを用いて同期を行なったが、同期方法は特に指定されず、本方法に限定されない。また、チャネル推定方法も本実施形態のように、時分割を用いた推定方法に限定されず、直交系列を用いる推定方法でも良いものとする。
【００８１】
プリアンブル７０５、７０７に関しても同様に、それぞれ２回同じプリアンブルが送信される。通信装置５０１−１は、プリアンブル７０３の送信の後所定時間７１７だけ空けて、送信データの送信を開始する。通信装置５０１−２は所定時間７１５だけ空けて、送信データの送信を開始する。ここでの、所定時間７０９、７１１、７１３、７１５はシステム内に含まれる端末間で既知であれば良いが、例えばＢＰＳＫ２シンボル分とする。また、所定時間７１７は、通信装置５０１−２のプリアンブル７０５、７０７と所定時間７１１、７１３、７１５から、通信装置５０１−１と通信装置５０１−２の送信開始時刻が同時になるように考慮して算出された時間である。以上のように、本実施形態では、時分割のプリアンブルを用いて同期を行なったが、同期方法は特に指定されず、本方法に限定されない。
【００８２】
図１６は、本発明の第２の実施形態の通信装置５０１−１と通信装置５０１−２が送信する情報ビットを示すタイミングチャートである。図１６に示したように、本実施形態では、ＳＳＫによる変調と信号点配置による変調とを用いて、通信装置５０１が送信する情報ビットをＳＭ変調する。なお、ＳＳＫによる変調方式と信号点配置による変調方式は、通信装置５０１が備えるアンテナ本数以下の変調多値数となる方式であればよく、本実施形態では、通信装置５０１が備えるアンテナ本数が２本であることから、２値の変調方式であるＢＳＳＫとＢＰＳＫを用いる。また、図１６では、通信装置５０１−１は、時刻ｔに通信装置５０１−１に入力された情報ビットをＢＰＳＫ変調し、時刻ｔ−１に通信装置５０１−２から受信した情報ビットをＢＳＳＫ変調するが、これに限定されない。
【００８３】
図１７は、本発明の第２の実施形態の受信局５０３の構成例を表わす機能ブロック図である。図１７から分かるように、受信局５０３は、２つのアンテナ５０２−５、５０２−６、２つの無線受信部８０１−１、８０１−２、２つのＡ／Ｄ変換部８０３−１、８０３−２、スイッチ８０５、チャネル推定部８０７、ＳＭ復調部８０９、遅延器８１１によって構成される。アンテナ５０２−５、アンテナ５０２−６は、通信装置５０１−１または通信装置５０１−２が送信した信号を受信する。ここでの通信装置５０１−１または通信装置５０１−２が送信した信号とは、チャネル推定用プリアンブル、またはＳＭ信号である。受信された信号は、無線受信部８０１−１、８０１−２に入力される。無線受信部８０１−１、８０１−２は入力されたアナログ信号を無線周波数帯からベースバンドにダウンコンバートし、それぞれＡ／Ｄ変換部８０３−１、８０３−２に入力する。Ａ／Ｄ変換部８０３−１、８０３−２は入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、スイッチ８０５に入力する。
【００８４】
スイッチ８０５は、Ａ／Ｄ変換部８０３−１からの出力ｙ１とＡ／Ｄ変換部８０３−２からの出力ｙ２を、ＳＭ復調部８０９またはチャネル推定部８０７のいずれに出力するかを切り替える。Ａ／Ｄ変換部８０３からの出力が、通信装置５０１−１または通信装置５０１−２からのチャネル推定用プリアンブル信号であった場合、チャネル推定部８０７にＡ／Ｄ変換部８０３−１またはＡ／Ｄ変換部８０３−２からの出力を入力する。また、Ａ／Ｄ変換部８０３からの出力がチャネル推定用プリアンブル以外の信号である場合は、ＳＭ復調部８０９に、スイッチ８０５に入力されたＡ／Ｄ変換された受信信号行列Ｙ（ｔ）を入力する。
【００８５】
チャネル推定部８０７は、アンテナ５０２−１〜４と、受信局５０３が備えるアンテナ５０２−５またはアンテナ５０２−６間のチャネルｈｒ，ｔ（ｒ＝５，６、ｔ＝１，２，３，４）を推定する。このチャネル情報より、図１３に示される４通りのチャネル行列を生成する。
【００８６】
ＳＭ復調部８０９は入力された受信信号行列Ｙ（ｔ）と、全アンテナ間のチャネル情報、事前情報を基に、受信信号の中の、各通信装置５０１でＢＳＳＫ変調された情報ビットｓ１’（ｔ−１）、ｓ２’（ｔ−１）を推定する。また、受信信号の中の、各通信装置５０１でＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）の事前確率を算出して、遅延器８１１に入力する。以下に、ＳＭ復調部８０９での処理について説明する。まず、遅延器８１１に入力する受信信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットの事前確率の算出方法について説明する。先に説明したように、本実施形態における受信局５０３の受信信号行列Ｙ（ｔ）は式（６）のように表わされる。
【００８７】
本実施形態でも、時刻ｔに送信される情報ビットは図１０に示される１６通りである。つまり、第１の実施形態と同様に、時刻ｔにおいて、図１０におけるｋ＝２の情報ビットの組み合わせ（通信装置５０１−１からの送信信号の中のＢＰＳＫ変調される情報ビットｓ１（ｔ）＝０、ＢＳＳＫ変調される情報ビットｓ２’（ｔ−１）＝０、通信装置５０１−２からの送信信号の中のＢＰＳＫ変調される情報ビットｓ２（ｔ）＝０、ＢＳＳＫ変調される情報ビットｓ１’（ｔ−１）＝１）が送信された場合に、Ｙ（ｔ）を受信する条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｋ＝２）は式（２）で示した通りである。ここで、σ２は雑音電力、Ｙｋは図１０のｋ番目のシンボルパターンが送信された場合の受信信号行列を表わす。ＳＭ復調部８０９は、式（２）と同様の方法で図１０に示される１６通りの条件付き確率を算出する。次に、ＳＭ復調部８０９は、１６通りの条件付き確率から、ｓ１（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝０）、ｓ１（ｔ）＝１となる確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、ｓ２（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、ｓ２（ｔ）＝１となる確率Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）を算出する。例えば、ｓ１（ｔ）＝０である、確率Ｐ’（ｓ１（ｔ）＝０）は式（３）に示した通りである。ただし、Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））とＰｒ（ｓ２’（ｔ−１））は遅延器８１１より入力された事前確率を表わす。Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）に関しても同様の方法で算出する。
【００８８】
次に、ＳＭ復調部８０９は、式（３）より算出した確率Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ’（ｓ２（ｔ）＝１）を正規化して、ｓ１（ｔ）とｓ２（ｔ）の確率を算出する事を示す。正規化に関しても第１の実施形態と同様であり、例えば、ｓ１（ｔ）＝０となる確率Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝０）の算出方法も式（４）に示した通りである。Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝１）も式（４）と同様の方法で正規化して算出される。ＳＭ復調部８０９は、以上４つの確率を遅延器８１１に入力する。
【００８９】
次に、ＳＭ復調部８０９での１単位時間前に送信された情報ビットｓ１（ｔ−１）、ｓ２（ｔ−１）の復調結果の求め方について説明する。ＳＭ復調部８０９では、時刻ｔでの受信信号行列Ｙ（ｔ）と１単位時間前の事前情報ビットの事前確率Ｐｒ（ｓ１’（ｔ−１））、Ｐｒ（ｓ２’（ｔ−１））から、ＭＡＰ復調法により、１単位時間前の情報ビットの復調をする。式（７）に復調の式を示す。
【００９０】
【数７】
2014120945.tif 000009
ただし、式（７）の条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１），ｓ２’（ｔ−１））は、時刻ｔにおいて、図１３のｉのうちいずれかの組み合わせのアンテナ５０２から信号が送信された場合に、Ｙ（ｔ）を受信する確率を表わす。条件付き確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１），ｓ２’（ｔ−１））は式（２）より算出した１６通りの条件付き確率を用いて算出される事が出来る。例えば、図１３のｉ＝２（ｓ２’（ｔ−１）＝０、ｓ１’（ｔ−１）＝１）である場合にＹ（ｔ）を受信する確率Ｐｒ（Ｙ（ｔ）｜ｓ１’（ｔ−１）＝１，ｓ２’（ｔ−１）＝０）は、図１０を用いて式（８）で算出される。
【００９１】
【数８】
2014120945.tif 000010
式（８）では、式（２）で表わされたｋ＝２，４，１０，１２の条件付き確率を足して算出する。これは、図１０から分かるように、ｓ２’（ｔ−１）＝０、ｓ１’（ｔ−１）＝１となるのは、ｋ＝２，４，１０，１２の４通りのうちいずれかの情報ビットの組み合わせによる信号を受信した場合である為である。以上の方法で、ＳＭ復調部８０９は、ｓ１’（ｔ−１）とｓ２’（ｔ−１）を復調する。なお、ｓ１’（ｔ−１）とｓ２’（ｔ−１）は、１単位時間前に各通信装置５０１が送信した信号Ｘ１（ｔ−１）とＸ２（ｔ−１）に含まれるＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ−１）とｓ２（ｔ−１）を各通信装置５０１で推定した情報ビットであるため、ｓ１’（ｔ−１）とｓ２’（ｔ−１）を推定する事は、ｓ１（ｔ−１）とｓ２（ｔ−１）を推定する事と同等である。
【００９２】
遅延器８１１はＳＭ復調部８０９より入力された事前確率Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ１（ｔ）＝１）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝０）、Ｐｒ（ｓ２（ｔ）＝１）を１シンボル長遅延させて、１単位時間後の処理でＳＭ復調部８０９に入力する。ただし、第１の実施形態と同様に、この遅延時間は通信装置５０１−１および通信装置５０１−２が通信装置５０１−２および通信装置５０１−１から信号を受信してから復調までの処理時間に依存するものである。本実施形態では、通信装置５０１−１と通信装置５０１−２は信号を受信してから復調までにかかる処理時間は１シンボル長であるものとし、遅延器８１１での遅延時間は１シンボルとする。
【００９３】
本実施形態では、図１１に示されるように２台の通信装置、すなわち、通信装置５０１−１、通信装置５０１−２と１台の受信局５０３、計３台の通信装置で構成されたシステムを用いて説明したが、本通信システムは２台以上の通信装置と１台以上の受信局で構成されれば良く、これに限定されない。
【００９４】
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る、４本のアンテナを備える３台の通信装置と３本のアンテナを備える１台の受信局により構成される通信システムの動作の一例を示す図である。図１８は、２本の送信アンテナ９０２−１、９０２−２、２本の受信アンテナ９０２−３、９０２−４を備える通信装置９０１−１と、２本の送信アンテナ９０２−５、９０２−６、２本の受信アンテナ９０２−７、９０２−８を備える通信装置９０１−２と、２本の送信アンテナ９０２−９、９０２−１０、２本の受信アンテナ９０２−１１、９０２−１２を備える通信装置９０１−３と（通信装置９０１−１、通信装置９０１−２、通信装置９０１−３を合わせて通信装置９０１とも表す）、３本の受信アンテナ９０２―１３、９０２−１４、９０２−１５を備える受信局９０３で構成される。図１８では、図１１と同様に、実線はＢＰＳＫ変調された情報ビットの通信経路を示し、破線はＢＳＳＫ変調された情報ビットの通信経路を示す。また、情報ビットの表記に関しても同様で、ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）、ｓ３（ｔ）は、通信装置９０１−１、通信装置９０１−２、通信装置９０１−３に入力された情報ビットである。
【００９５】
また、ｓ３’（ｔ−１）は通信装置９０１−１が通信装置９０１−２と通信装置９０１−３から受信した信号を復調することで生成した情報ビットである。ｓ１’（ｔ−１）とｓ２’（ｔ−１）も同様に、通信装置９０１−２および通信装置９０１−３が、通信装置９０１−１と通信装置９０１−３および通信装置９０１−１と通信装置９０１−２から受信した信号を復調する事で生成した情報ビットである。通信装置９０１−１と通信装置９０１−２と通信装置９０１−３の内部構成は同様のものとする。
【００９６】
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る通信装置９０１−１の構成例を表わす機能ブロック図である。図１９から分かるように、通信装置９０１−１は、２本の送信アンテナ９０２−１、９０２−２、２本の受信アンテナ９０２−３、９０２−４、スイッチ６０３、無線送信部２０７、Ｄ／Ａ変換部２０５、チャネル推定用プリアンブル生成部２０３、変調部６０１、２つの無線受信部６０５−１、６０５−２、２つのＡ／Ｄ変換部６０７−１、６０７−２、２つのキャンセラ６０９−１、６０９−２、チャネル推定・保持部１００１、復調部１００３、送信アンテナ決定部１００５により構成される。変調部６０１、Ｄ／Ａ変換部２０５、チャネル推定用プリアンブル生成部２０３、無線送信部２０７、スイッチ６０３に関しては、図１４の説明と同様である。ただし、変調部６０１の出力はキャンセラ６０９−１、６０９−２の両方に入力される。また、スイッチ６０３は図１４とは異なり、送信信号に関してのみ動作する。
【００９７】
送信アンテナ９０２−１、９０２−２はスイッチ６０３により入力された信号を送信する。受信アンテナ９０２−３および９０２−４は、通信装置９０１−２と通信装置９０１−３からの信号を受信する。受信した信号は、無線受信部６０５−１または６０５−２に入力される。無線受信部６０５−１と無線受信部６０５−２は図１４の無線受信部６０５と同様に、入力された、無線周波数帯のアナログ信号をベースバンドにダウンコンバートする。Ａ／Ｄ変換部６０７−１、６０７−２も、図１４のＡ／Ｄ変換部６０７と同様に、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。Ａ／Ｄ変換された信号が、チャネル推定用プリアンブルの場合は、Ａ／Ｄ変換部６０７は、Ａ／Ｄ変換された信号をチャネル推定・保持部１００１に入力する。Ａ／Ｄ変換された信号が、チャネル推定用プリアンブル以外の場合は、Ａ／Ｄ変換部６０７は、Ａ／Ｄ変換された信号をキャンセラ６０９−１とキャンセラ６０９−２に入力する。
【００９８】
通信装置９０１−１のチャネル推定・保持部１００１は、入力されたチャネル推定用プリアンブルから他の通信装置９０１が備える送信アンテナ９０２―５、９０２−６、９０２−９、９０２−１０と通信装置９０１−１が備える受信アンテナ９０２−３、９０２―４間のチャネルｈ３，５、ｈ３，６、ｈ３，９、ｈ３，１０、ｈ４，５、ｈ４，６、ｈ４，９、ｈ４，１０を推定する。チャネル推定・保持部１００１では、通信装置９０１−１が備える送信アンテナ９０２−１、９０２−２と、受信アンテナ９０２−３、９０２−４間のチャネルｈ３，１、ｈ３，２、ｈ４，１、ｈ４，２も推定する。これは、受信信号から、自装置の送信信号による干渉信号を推定し取り除くためである。
【００９９】
例えば、時刻ｔで、通信装置９０１−１がｓ３’（ｔ−１）より選択した送信アンテナ９０２−２から信号Ｘ１（ｔ）を送信し、通信装置９０１−２がｓ１’（ｔ−１）より選択した送信アンテナ９０２−６から信号Ｘ２（ｔ）を送信し、通信装置９０１−３がｓ２’（ｔ−１）より選択した送信アンテナ９０２−１０から信号Ｘ３（ｔ）を送信した場合、通信装置９０１−１の受信アンテナ９０２−３、９０２−４での受信信号Ｙｓ（ｔ）は式（９）で示される。ただし、時刻ｔにおいて受信アンテナ９０２−３で受信した信号をｙｓ３（ｔ）、受信アンテナ９０２−４で受信した信号をｙｓ４（ｔ）とする。
【０１００】
【数９】
2014120945.tif 000011
ただし、Ｈｉは、通信装置９０１−２と通信装置９０１−３からの信号に関するチャネル行列を示し、ＨＩｊは干渉信号となる、通信装置９０１−１の送信信号のチャネル行列を示す。また、Ｎは雑音成分を示す。
【０１０１】
通信装置９０１−１からの信号はアンテナ９０２−１かアンテナ９０２−２から送信され、通信装置９０１−２からの信号はアンテナ９０２−５かアンテナ９０２−６から送信され、通信装置９０１−３からの信号はアンテナ９０５−９か９０５−１０から送信される為、通信装置９０１−２と通信装置９０２−３からの信号の送信アンテナの組み合わせは４通あり、通信装置９０１−１の送信アンテナの組み合わせは、９０２−１、９０２−２による２通りの組み合わせがある。つまり、通信装置９０１−１のチャネル推定・保持部１００１は、通信装置９０１−２と通信装置９０１−３からの受信信号の４通りのチャネル行列Ｈｉと、自装置の送信信号による干渉信号の２通りのチャネル行列ＨＩｊが推定され保持される事になる。
【０１０２】
チャネル推定・保持部１００１は、送信アンテナ決定部１００５より通知された、送信アンテナ情報よりキャンセラ６０９−１、６０９−２に入力するチャネル情報ＨＩｊを選択する。式（９）に示したように、受信アンテナ９０２−３、９０２−４での受信信号は、自装置の送信信号Ｘ１（ｔ）により干渉をうける。その為、キャンセラ６０９−１およびキャンセラ６０９−２は受信信号から自装置の送信信号による干渉信号を除く。例えば、時刻ｔに通信装置９０１−１の送信アンテナ９０２−２から信号Ｘ１（ｔ）が送信された場合、チャネル推定・保持部１００１は、保持していたチャネル情報からチャネルｈ３，２、ｈ４，２を選択し、キャンセラ６０９−１、６０９−２に入力する。
【０１０３】
チャネル推定・保持部１００１は、推定された４通りのチャネル行列Ｈｉの中から、１単位時間前に自装置が送信した情報ビットと復調部１００３から入力された情報ビットにより、チャネル行例を１つ選択し、復調部１００３に入力する。
【０１０４】
以下、チャネル推定・保持部１００１が復調部１００３に入力する、通信装置９０１−２と通信装置９０１−３からの受信信号に関するチャネル行列Ｈｉの選択方法について説明する。時刻ｔにおいて、チャネル推定・保持部１００１では、時刻ｔ−１に通信装置９０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ−１）と、時刻ｔ−１に復調部１００３から入力された情報ビットｓ２″（ｔ−１）を、時刻ｔに通信装置９０１−２からの受信信号と通信装置９０１−３からの受信信号の中のＢＳＳＫ変調された情報ビットの推定値とする。ただし、ｓ２″（ｔ−１）とは、通信装置９０１−１が時刻ｔ−１に通信装置９０１−２から受信した信号の中のＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ２（ｔ−１）を通信装置９０１−１の復調部１００３が推定した値である。上記のように通信装置９０１−２からの受信信号と通信装置９０１−３からの受信信号の中のＢＳＳＫ変調された情報ビットの推定値を生成できる理由は後述する。推定値より、チャネル推定・保持部１００１は保持している４つのチャネル行列Ｈｉから１つのチャネル行列を選択し、選択したチャネル行列を復調部１００３に入力する。
【０１０５】
以下、時刻ｔ−１に通信装置９０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ−１）と、時刻ｔ−１に復調部１００３で復調して生成した情報ビットｓ２″（ｔ−１）を、通信装置９０１−２からの受信信号と通信装置９０１−３からの受信信号の中のＢＳＳＫ変調された情報ビットの推定値とする理由について説明する。本実施形態では、時刻ｔにおいて、通信装置９０１−１は、情報ビットｓ１（ｔ）をＢＰＳＫ変調し、ｓ３’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調した信号を送信し、通信装置９０１−２から、情報ビットｓ２（ｔ）をＢＰＳＫ変調し、ｓ１’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調した信号を受信し、通信装置９０１−３から情報ビットｓ３（ｔ）をＢＰＳＫ変調し、ｓ２’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調した信号を受信する。ここで、ｓ１’（ｔ−１）とｓ２’（ｔ−１）は、時刻ｔに通信装置９０１−２と通信装置９０１−３でＳＳＫ変調された情報ビットである。ｓ１’（ｔ−１）は通信装置９０１−１が時刻ｔ−１に送信した信号の中のＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ１（ｔ−１）を通信装置９０１−２が復調してＳＳＫ変調し、時刻ｔに送信した情報ビットであるため、時刻ｔ−１に通信装置９０１−１に入力された情報ビットｓ１（ｔ−１）をｓ１’（ｔ−１）として使用できる。ｓ２’（ｔ−１）は、通信装置９０２−２が時刻ｔ−１に送信した信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ２（ｔ−１）を通信装置９０１−３が復調してＳＳＫ変調し、時刻ｔに送信した情報ビットであるため、通信装置９０１−１の復調部１００３で復調して生成した情報ビットｓ２″（ｔ−１）をｓ２’（ｔ−１）の推定値として使用できる。
【０１０６】
時刻ｔ＝１のように、１単位時間前に通信装置９０１−１が信号を送信していない場合、通信装置９０１−２は、システムに含まれる全通信装置（通信装置９０１−１、９０１−２、９０１−３、受信局９０３）において既知である第２の所定の情報ビットをｓ’（０）として変調する。同様に、１単位時間前に通信装置９０１−２が信号を送信していない場合、通信装置９０１−３は、システムに含まれる全通信装置において既知である第３の所定の情報ビットをｓ２’（０）として変調する。つまり、１単位時間前に、通信がない場合、通信装置９０１−１は第２の所定の情報ビットと第３の所定の情報ビットを、通信装置９０１−２からの受信信号の中のＢＳＳＫ変調された情報ビットと通信装置９０１−３からの受信信号の中のＢＳＳＫ変調された情報ビットとする。
【０１０７】
キャンセラ６０９−１およびキャンセラ６０９−２では、Ａ／Ｄ変換部６０７−１および６０７−２から入力された受信信号から、変調部６０１から入力された送信信号Ｘ１（ｔ）とチャネル推定・保持部１００１から入力されたチャネル情報ＨＩｊをもとに、式（９）の第２項にあたる干渉信号を引いて、復調部１００３に入力する。
【０１０８】
復調部１００３では、キャンセラ６０９−１およびキャンセラ６０９−２から入力された受信信号をチャネル推定・保持部１００１から入力されたチャネル情報Ｈｉを用いて受信信号の中の通信装置９０１−２と通信装置９０１−３でＢＰＳＫ変調された情報ビットｓ２（ｔ）、ｓ３（ｔ）の推定値ｓ２″（ｔ）、ｓ３’（ｔ）を生成する。生成された情報ビットｓ２″（ｔ）は、チャネル推定・保持部１００１に入力され、ｓ３’（ｔ）は送信アンテナ決定部１００５に入力される。
【０１０９】
送信アンテナ決定部１００５は、入力された情報ビットｓ３’（ｔ）をもとに、１単位時間後の送信時に用いる送信アンテナを送信アンテナ９０２−１、２から決定して、スイッチ６０３とチャネル推定・保持部１００１に入力する。
【０１１０】
ただし、時刻ｔ＝１のように、通信装置９０１−２と通信装置９０２−３から１単位時間前に信号を受信していないが、通信装置９０１−１が送信を開始する場合、送信アンテナ決定部１００５は、システムに含まれる全通信装置（通信装置９０１−１、９０１−２,９０１−３、受信局９０３）において既知である第１の所定の情報ビットをｓ３’（０）として決定したアンテナの情報を、スイッチ６０３とチャネル推定・保持部１００１に通知する。
【０１１１】
図２０は、本発明の第２の実施形態に係る受信局９０３の機能ブロック図の一例である。図２０は、図１７に示す機能ブロック図にアンテナを１つ、無線受信部８０１−３、Ａ／Ｄ変換部８０３−３を追加したものであり、スイッチ１３０１、チャネル推定部１３０２、ＳＭ復調部１３０３、遅延器１３０４は、図１７におけるスイッチ８０５、チャネル推定部８０７、ＳＭ復調部８０９、遅延器８１１と基本的に同様の動作をする。ただし、スイッチ１３０１に入力されるチャネル推定用プリアンブル以外の受信信号は３つであり、チャネル推定部１３０２で推定されるチャネル情報は１８通り（送信アンテナ数：２×通信装置数：３×受信アンテナ数：３）であり、ＳＭ復調部１３０３で算出される事前確率は６４通り（計６ビットの情報ビットを受信する為２６通り）であり、遅延器１３０４に入力される事前確率は情報ビット３ビット分となる。
【０１１２】
以上から、本実施形態は３台以上の通信装置を用いる事が可能である事が示された。ただし、複数の通信装置を用いた場合、第１の通信装置はシステムに含まれる第１の通信装置以外の通信装置からの受信信号に含まれる少なくとも１ビットの情報ビットを重畳させた信号を送信すれば良く、図１８から図２０を用いて説明した方式に限定されない。
【０１１３】
本実施形態では、第１の実施形態でＱＰＳＫを用いて送信する情報ビットを、ＢＰＳＫ変調とＢＳＳＫ変調を組み合わせたＳＭ変調する事が可能である事を示した。これにより、通信装置が備えるアンテナの数が複数の場合、信号点配置による変調方式の変調多値数を少なくして、中継局を使用しない協調通信を実現することが出来る。なお、本実施形態では、各通信装置は、自装置に入力された情報ビットをＢＰＳＫ変調して、自装置を除く他の通信装置のうち１つの通信装置に入力された情報ビットをＢＳＳＫ変調したＳＭ信号を送信したが、自装置に入力された情報ビットをＢＳＳＫ変調して、他の通信装置に入力された情報ビットをＢＰＳＫ変調しても良い。また、本実施形態では各通信装置が２本の送信アンテナを備えた為、ＢＰＳＫとＢＳＳＫを組み合わせたＳＭ変調が用いられたが、変調部と復調部の変調多値数が同じであれば良く、これに限定されない。例えば、各通信装置が４つの送信アンテナを備える場合、ＱＰＳＫとＱＳＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＳＳＫ）を組み合わせる事が可能となる。これは、送信アンテナ数が４本の場合、ＳＳＫによる変調の多値数を４値に出来るため、ＳＳＫは４値の変調方式であるＱＳＳＫ変調とする。また、ＳＳＫ変調の多値数は、送信アンテナ数と等しいとは限らない。例えば、送信アンテナ数が４本で、そのうち２本を選択して信号を送信する場合、ＳＳＫ変調の多値数は“４Ｃ２＝６”となる。また、本実施形態では各通信装置は、１単位時間前の他の通信装置からの受信信号の中の信号点配置により変調された情報ビットの推定値をＳＳＫ変調するため、信号点配置による変調の多値数とＳＳＫ変調による多値数が同じになるように設計する。
【０１１４】
また、図１８に示されるシステムの一例では、通信装置９０１−１は、通信装置９０１−１に入力された情報ビットをＢＰＳＫ変調し、１単位時間前に通信装置９０１−３に入力された情報ビットをＢＳＳＫ変調したＳＭ信号を送信したが、代わりに通信装置９０１−１に入力された情報ビットと１単位時間前に通信装置９０１−２に入力された情報ビットをＱＰＳＫ変調し、１単位時間前に通信装置９０１−３に入力された情報ビットのＢＳＳＫ変調を組み合わせたＳＭ変調された信号を送信しても良い。また、図１８に示されるシステムの一例では各通信装置９０１が備えるアンテナ９０２−３，９０２−４，９０２−７，９０２−８，９０２−１１，９０２−１２は受信アンテナだったが、代わりに送受信アンテナとし、通信装置９０１−１は、通信装置９０１−１に入力された情報ビットをＢＰＳＫ変調し、１単位時間前に通信装置９０１−２に入力された情報ビットと１単位時間前に通信装置９０１−３に入力された情報ビットを重畳させた情報ビットをＱＳＳＫ変調しても良い。
【０１１５】
（第３の実施形態）
本実施形態では、ＳＭを用いた全二重通信において、システム内に含まれる複数の通信装置が備えるアンテナの本数が異なる場合について説明する。これにより、第２の実施形態で説明したように２台の通信装置の構成が異なる場合にもＳＭを用いた全二重通信が可能である事を示す。
【０１１６】
図２１は、本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を表わす図である。図２１から分かるように本実施形態では、２つのアンテナ１１０２−１、２を備える通信装置１１０１−１と、４つのアンテナ１１０２−３〜６を備える通信装置１１０１−２と、２つのアンテナ１１０２−７、８を備える受信局１１０３によって構成される。第２の実施形態と同様に、通信装置１１０１−１と通信装置１１０１−２が備えるアンテナ１１０２は全て送受信可能であるものとする。第２の実施形態と同様に、実線と破線で表わされる矢印は、各通信装置から送信される情報ビットの通信経路を示す。通信装置１１０１−１から受信局１１０３または通信装置１１０１−２に向かった実線は、情報ビットｓ１１（ｔ）、ｓ１２（ｔ）をＱＰＳＫ変調した信号の通信経路を表わす。同様に、通信装置１１０１−２から受信局１１０３または通信装置１１０１−１に向かった実線は、情報ビットｓ２（ｔ）をＢＰＳＫ変調した信号の通信経路を表わす。
【０１１７】
通信装置１１０１−１から受信局１１０３に向けられた破線は、通信装置１１０１−１から受信局１１０３に送信するＢＳＳＫ変調された情報ビットｓ２’（ｔ−１）の通信経路を表わす。ここで情報ビットｓ２’（ｔ−１）とは、１単位時間前、通信装置１１０１−１が、通信装置１１０１−２から受信した信号の中の、ＢＰＳＫ変調された情報ビットを推定した情報ビットである。同様に、通信装置１１０１−２から受信局１１０３に向けた破線は、ＱＳＳＫ変調された情報ビットｓ１１’（ｔ−１）、ｓ１２’（ｔ−１）の通信経路を表す。情報ビットｓ１１’（ｔ−１）、ｓ１２’（ｔ−１）とは、通信装置１１０１−２が１単位時間前に、通信装置１１０１−１から受信した信号の中の、ＱＰＳＫ変調された情報ビットを復調して推定した情報ビットである。
【０１１８】
図２１に示される通信装置１１０１−１の機能ブロック図は、図１４に示される第２の実施形態に係る通信装置５０１−１の機能ブロック図と同等である。ただし、図１４の変調部６０１は、第２の実施形態ではＢＰＳＫ変調したが、本実施形態ではＱＰＳＫ変調する。また、チャネル推定・保持部６１１は、通信装置１１０１−２が備える４つのアンテナ１１０２−３〜６と通信装置１１０１−１が備える２つのアンテナ１１０２−１、２間のチャネル情報を推定し保持する。チャネル情報を推定する為のプリアンブルの送信方法について後述する。
【０１１９】
図２２は、本発明の第３の実施形態に係る通信装置１１０１−２の機能ブロック図を示す。図２２から分かるように通信装置１１０１−２は図１４に示される機能ブロック図の２つのアンテナ５０２−１、５０２−２の代わりに４つのアンテナ１１０２−３、１１０２−４、１１０２−５、１１０２−６を備え、３つの無線受信部６０５−２、６０５−３、６０５−４、３つのＡ／Ｄ変換部６０７−２、６０７−３、６０７−４、２つのキャンセラ６０９−２、６０９−３を追加し、チャネル推定・保持部６１１の代わりに、チャネル推定・保持部１４０１を備え、送信アンテナ決定部６１５の代わりに送信アンテナ決定部１４０２を備えたものである。本実施形態では、第２の実施形態と同様に、アンテナ１１０２−３〜６のうち送信に用いられなかったアンテナ１１０２が受信に用いられる。例えば、時刻ｔにおいて、アンテナ１１０２−３からチャネル推定用プリアンブル以外の信号を送信するとき、アンテナ１１０２−４〜６は通信装置１１０１−１から信号を受信する。３つのアンテナ１１０２で同時に信号を受信したら、受信信号はスイッチを介して、無線受信部６０５−１〜３に入力される。また、通信装置１１０１−２が通信装置１１０１−１からチャネル推定用プリアンブルを受信する場合、４つのアンテナ１１０２−３〜６で同時に信号を受信して、受信信号をそれぞれ無線受信部６０５−１〜４でダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換部６０７−１〜４でＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部６０７−１〜４からの出力信号はチャネル推定・保持部１４０１に入力される。
【０１２０】
チャネル推定・保持部１４０１は基本的に、図１４で説明したチャネル推定・保持部６１１と同様の機能をもつ。ただし、チャネル推定・保持部１４０１では、通信装置１１０１−２が備える４つのアンテナ１１０２−３〜６と、通信装置１１０１−１が備える２つのアンテナ１１０２−１、１１０２−２との８つのチャネル情報を推定・保持する。
【０１２１】
送信アンテナ決定部１４０２に関しても同様に、図１４で説明された送信アンテナ決定部６１５と基本的に同様の機能をもち、復調部６１３から入力された復調された情報ビットをもとに４つのアンテナ１１０２から送信するアンテナ１１０２を決定する。また、時刻ｔ＝１では、送信アンテナ決定部１４０２は、システムに含まれる全通信装置（通信装置１１０１−１、１１０１−２、受信局１１０３）において既知である第１の所定の情報ビットをｓ２’（０）として用いて決定したアンテナの情報を、スイッチ６０３とチャネル推定・保持部１４０１に通知する。
【０１２２】
その他、図１４と同じ符号のブロックは図１４の説明と同様の機能をもつ。
【０１２３】
図２１に示される受信局１１０３の機能ブロック図は、図１７に示される第２の実施形態に係る受信局５０３の機能ブロック図と同等である。ただし、チャネル推定部８０７では、入力されたチャネル推定用プリアンブルより、受信局１１０３が備えるアンテナ１１０２−７、１１０２−８と、通信装置１１０１−１と通信装置１１０１−２が備えるアンテナ１１０２−１〜６との間のチャネルを推定する。また、ＳＭ復調部８０９から遅延器８１１に入力されるのは、時刻ｔにおいて、Ｐｒ（ｓ１１（ｔ））、Ｐｒ（ｓ１２（ｔ））、Ｐｒ（ｓ２（ｔ））であり、出力される情報ビットの推定値はｓ２’（ｔ−１）、ｓ１１’（ｔ−１）、ｓ１２’（ｔ−１）である。
【０１２４】
図２３は、本発明の第３の実施形態における通信システムのタイミング同期方法の一例を示す図である。通信装置１１０１−１が備える２本のアンテナ１１０２−１、２からはそれぞれ時分割でアンテナ１１０２−１からのプリアンブル１２０１、アンテナ１１０２−２からのプリアンブル１２０３が所定時間１２１３空けて送信される。ただし、プリアンブル１２０１、１２０３は、それぞれ１回送信される。これは、本実施形態において、通信装置１１０１−２がアンテナ数分の無線受信部６０５とＡ／Ｄ変換部６０７を備える為である。通信装置１１０１−１からのプリアンブルの送信が終わってから所定時間１２１５の後、通信装置１１０１−２が備える４本のアンテナ１１０２−３、１１０２−４、１１０２−５、１１０２−６からも、所定時間１２１７、１２１９、１２２１空けて、アンテナ１１０２−３からプリアンブル１２０５、アンテナ１１０２−４からプリアンブル１２０７、アンテナ１１０２−５からプリアンブル１２０９、アンテナ１１０２−６からプリアンブル１２１１が送信される。
【０１２５】
プリアンブル１２０５、１２０７、１２０９、１２１１に関しては第２の実施形態と同様に、それぞれ２回同じプリアンブルが送信される。通信装置１１０１−１は、プリアンブル１２０３の送信の後、所定時間１２２３空けて、送信データの送信を開始する。通信装置１１０１−２は所定時間１２２５空けて、送信データの送信を開始する。ここでの、所定時間１２１３、１２１５、１２１７、１２１９、１２２１、１２２３、１２２５はシステム内に含まれる端末間で既知であれば良いが、例えばＢＰＳＫ２シンボル分とする。また、所定時間１２２３は、通信装置１１０１−２のプリアンブル１２０５、１２０７、１２０９、１２１１と所定時間１２１５、１２１７、１２１９、１２２１、１２２５から、通信装置１１０１−１と通信装置１１０１−２の送信開始時刻が同時になるように考慮して算出された時間である。本実施形態では、時分割のプリアンブルを用いて同期を行なったが、同期方法は特に指定されず、本方法に限定されない。また、チャネル推定方法も本実施形態のように、時分割を用いた推定方法に限定されず、直交系列を用いる推定方法でも良いとする。
【０１２６】
図２４は、本発明の第３の実施形態に係るタイミングチャートを示す。時刻ｔにおいて通信装置１１０１−１は、ｓ１１（ｔ）とｓ１２（ｔ）を変調したＱＰＳＫ信号Ｘ１（ｔ）と時刻ｔ−１に通信装置１１０１−２から受信した信号Ｘ２（ｔ−１）を復調して生成した情報ビットの推定値ｓ２’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調したＳＭ信号を送信する。同時に、通信装置１１０１−２からＸ２（ｔ）を受信して、ｓ２（ｔ）の推定値ｓ２’（ｔ）を生成する。同様に、時刻ｔにおいて、通信装置１１０１−２は、ｓ２（ｔ）を変調したＢＰＳＫ信号Ｘ２（ｔ）と時刻ｔ−１に通信装置１１０１−１から受信した信号Ｘ１（ｔ−１）を復調して生成したｓ１１’（ｔ−１）とｓ１２’（ｔ−１）をＢＳＳＫ変調したＳＭ信号を送信する。同時に、通信装置１１０１−１からＸ１（ｔ）を受信して、ｓ１１（ｔ）とｓ１２（ｔ）の推定値ｓ１１’（ｔ）とｓ１２’（ｔ）を生成する。
【０１２７】
本実施形態から、複数の通信装置１１０１−１、通信装置１１０１−２と受信局１１０３で構成される通信システムにおいて、通信装置１１０１−１及び通信装置１１０１−２は、通信装置１１０１−２及び通信装置１１０１−１が備えるアンテナ数に合わせて送信する信号の変調多値数を決定する事により、通信装置１１０１が備えるアンテナ数が等しくない場合も中継局を使用せずにＳＳＫ変調を用いた協調通信が可能である事が示された。
【０１２８】
本実施形態では、通信装置１１０１−１と通信装置１１０１−２は、自装置（通信装置１１０１−１及び通信装置１１０１−２）に入力された情報ビットをＢＰＳＫまたはＱＰＳＫ変調して、他の通信装置（通信装置１１０１−２及び通信装置１１０１−１）に入力された情報ビットをＱＳＳＫまたはＢＳＳＫ変調したＳＭ信号を送信したが、自装置に入力された情報ビットをＢＳＳＫまたはＱＳＳＫ変調して、他の通信装置に入力された情報ビットをＢＰＳＫまたはＱＰＳＫ変調しても良い。
【０１２９】
（１）また、本実施形態は、以下のような態様を採ることも可能である。すなわち、本実施形態の第１の通信装置は、第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置および受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットを含む信号の送信と同時に同一周波数で第２の通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記第１の情報ビットおよび第２の通信装置から受信した信号により求められる第２の情報ビットを重畳する変調部と、前記重畳した信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【０１３０】
このように、第１の通信装置が、第１の情報ビットおよび第２の通信装置から受信した信号により求められる第２の情報ビットを重畳し、重畳した信号を送信するので、中継局を使用しない協調通信を実現することが可能となる。
【０１３１】
（２）また、本発明の第１の通信装置は、第１の通信装置と複数の第２の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される通信装置であって、複数のアンテナと、前記第１の通信装置に入力された第１の情報ビットと、前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から受信した第２の情報ビットとを含む信号の送信と同時に同一周波数で前記複数の第２の通信装置に含まれる少なくとも一つの通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記第１の情報ビットと、前記第２の情報ビットと、のうち少なくとも一つの情報ビットを選択し、前記選択した情報ビットより送信に用いるアンテナを少なくとも一つ決定する送信アンテナ決定部と、前記送信アンテナ決定部で選択されなかった情報ビットを送信信号に変調する変調部と、前記変調した信号を、前記アンテナ決定部で決定したアンテナから送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【０１３２】
このように、第１の通信装置が、選択されなかった情報ビットを送信信号に変調する変調部と、変調した信号を、アンテナ決定部で決定したアンテナから送信するので、中継局を使用しない協調通信を実現することが可能となる。
【０１３３】
（３）また、本発明の第１の通信装置において、前記複数の第２の通信装置が含む少なくとも一つの通信装置が備えるアンテナの数に基づいて、前記変調部の変調多値数を決定することを特徴とする。
【０１３４】
このように、第１の通信装置が、複数の第２の通信装置が含む少なくとも一つの通信装置が備えるアンテナの数に基づいて、変調部の変調多値数を決定するので、変調情報の変調多値数を少なくして、中継局を使用しない協調通信を実現することが可能となる。
【０１３５】
（４）また、本発明の第１の通信装置において、前記複数の第２の通信装置は、第３の通信装置と第４の通信装置を含み、前記受信部は、前記第３の通信装置と前記第４の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、前記第３の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第３の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第４の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、のうち少なくとも一つを前記第２の情報ビットとして使用することを特徴とする。
【０１３６】
このように、第１の通信装置が、第３の通信装置が変調に使用した情報ビットと、第３の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、第４の通信装置が変調に使用した情報ビットと、第４の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットと、のうち少なくとも一つを第２の情報ビットとして使用するので、中継局を使用しない協調通信を実現することが可能となる。
【０１３７】
（５）また、本発明の受信局は、第１の通信装置と第２の通信装置を含む複数の通信装置と受信局で構成される無線通信システムに適用される受信局であって、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置から同時に同一周波数で信号を受信し、前記第２の通信装置が変調に使用した情報ビットと、前記第２の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットに関する条件付き確率を算出した後、前記第１の通信装置が変調で使用した情報ビットと前記第１の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットを推定する際に、前記条件付き確率を、事前確率として使用することを特徴とする。
【０１３８】
このように、受信局が、第２の通信装置が変調に使用した情報ビットと、第２の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットに関する条件付き確率を算出した後、第１の通信装置が変調で使用した情報ビットと第１の通信装置がアンテナ選択に使用した情報ビットのうちどちらかの情報ビットを推定する際に、条件付き確率を、事前確率として使用するので、中継局を使用しない協調通信を実現することが可能となる。
【０１３９】
本発明に関わる通信装置、受信局で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであっても良い。
【０１４０】
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることが出来る。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
【０１４１】
また、上述した実施形態における通信装置、受信局の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現しても良い。通信装置、受信局の各機能ブロックは個別にチップ化しても良いし、一部、または全部を集積してチップ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１、１−１、１−２  送信機
３  中継局
５  受信機
６、６−１、６−２  アンテナ
１０１、１０１−１、１０１−２  通信装置
１０２−１、１０２−２  アンテナ
１０３  受信局
１０４−１、１０４−２  アンテナ
２０１  変調部
２０３  チャネル推定用プリアンブル生成部
２０５  Ｄ／Ａ変換部
２０７  無線送信部
２０９  サーキュレータ
２１１  無線受信部
２１３  Ａ／Ｄ変換部
２１５  チャネル推定・保持部
２１７  復調部
３０１−１、３０１−２  プリアンブル
３０３、３０５、３０７  所定時間
４０１−１、４０１−２  無線受信部
４０３−１、４０３−２  Ａ／Ｄ変換部
４０５  スイッチ
４０７  ＭＩＭＯ復調部
４０９  遅延器
４１１  チャネル推定部
４１３  判定部
５０１、５０１−１、５０１−２  通信装置
５０２−１〜６  アンテナ
５０３  受信局
６０１  変調部
６０３  スイッチ
６０５  無線受信部
６０７  Ａ／Ｄ変換部
６０９  キャンセラ
６１１  チャネル推定・保持部
６１３  復調部
６１５  送信アンテナ決定部
７０１、７０３、７０５、７０７  プリアンブル
７０９、７１１、７１３、７１５、７１７  所定時間
８０１−１、８０１−２  無線受信部
８０３−１、８０３−２  Ａ／Ｄ変換部
８０５  スイッチ
８０７  チャネル推定部
８０９  ＳＭ復調部
８１１  遅延器
９０１、９０１−１〜３  通信装置
９０２−１、２、５、６、９、１０  送信アンテナ
９０２−３、４、７、８、１１、１２、１３〜１５  受信アンテナ
９０３  受信局
１００１  チャネル推定・保持部
１００３  復調部
１００５  送信アンテナ決定部
１１０１、１１０１−１、１１０１−２  通信装置
１１０２−１〜８  アンテナ
１１０３  受信局
１２０１、１２０３、１２０５、１２０７、１２０９、１２１１  プリアンブル
１２１３、１２１５、１２１７、１２１９、１２２１、１２２３、１２２５  所定時間
１３０１  スイッチ
１３０２  チャネル推定部
１３０３  ＳＭ復調部
１３０４  遅延器
１４０１  チャネル推定・保持部
１４０２  送信アンテナ決定部
【図１】
2014120945.tif 000012
【図２】
2014120945.tif 000013
【図３】
2014120945.tif 000014
【図４】
2014120945.tif 000015
【図５】
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【図６】
2014120945.tif 000017
【図７】
2014120945.tif 000018
【図８】
2014120945.tif 000019
【図９】
2014120945.tif 000020
【図１０】
2014120945.tif 000021
【図１１】
2014120945.tif 000022
【図１２】
2014120945.tif 000023
【図１３】
2014120945.tif 000024
【図１４】
2014120945.tif 000025
【図１５】
2014120945.tif 000026
【図１６】
2014120945.tif 000027
【図１７】
2014120945.tif 000028
【図１８】
2014120945.tif 000029
【図１９】
2014120945.tif 000030
【図２０】
2014120945.tif 000031
【図２１】
2014120945.tif 000032
【図２２】
2014120945.tif 000033
【図２３】
2014120945.tif 000034
【図２４】
2014120945.tif 000035
【図２５Ａ】
2014120945.tif 000036
【図２５Ｂ】
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