(57)【要約】  本発明にかかる無線送信装置は、複数の送信アンテナと、差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル部２と、情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化手段（差動符号化部３，送信信号電力算出部６，平方根分の１演算部７）と、スタートシンボルまたは差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化部８と、を備え、差動符号化手段は、スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を決定する。
2013129422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと、
差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成手段と、
情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化手段と、
前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化手段と、
を備え、
前記差動符号化手段は、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を決定することを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記差動符号化手段は、
前記スタートシンボルまたは前回生成した差動化後シンボルの電力を算出する手段と、
前記電力の平方根分の１を算出する手段と、
前記送信シンボルと、前記スタートシンボルまたは前回生成した差動化後シンボルと、前記電力の平方根分の１とに基づいて差動化後シンボルを生成する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記時空間符号化手段は、前記差動符号化手段で生成された差動化後シンボルが存在する場合は当該差動化後シンボルを対象とし、前記差動符号化手段で生成された差動化後シンボルが存在しない場合は前記スタートシンボルを対象として、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記送信アンテナを２本、時間スロット番号を示す時刻をｉ、時刻ｉにおける送信シンボルをｓi、時刻ｉにおける差動化後シンボルをｘi、ｓｑｒｔ(・)を(・)の平方根、(・)*を(・)の複素共役とした場合、
前記差動符号化手段は、式（１）に従って送信シンボルを差動符号化し、
【数１】
2013129422.tif 000006
前記時空間符号化手段は、式（２）に従って差動化後シンボルを時空間符号化し、
【数２】
2013129422.tif 000007
時刻ｉにおいて、第１の送信アンテナからｘiを、第２の送信アンテナから−ｘi+1*をそれぞれ送信し、
時刻ｉ＋１において、第１の送信アンテナからｘi+1を、第２の送信アンテナからｘi*をそれぞれ送信することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線送信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無線送信装置が送信した信号を受信する無線受信装置であって、
前記無線送信装置で生成された送信シンボルを式（３）に従って推定し、推定送信シンボルｓ'iとして出力する送信シンボル推定手段と、
【数３】
2013129422.tif 000008
前記推定送信シンボルをデマッピングして前記無線送信装置から送信された情報ビットを復元するデマッピング手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項６】
前記送信シンボル推定手段は、
伝搬路応答を送信アンテナ毎に独立に推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段による推定結果に基づいて各送信アンテナの伝搬路利得を算出し、さらに、算出した伝播路利得の和を求める伝搬路利得算出手段と、
前記伝搬路利得の和の平方根分の１を算出する第１の演算手段と、
受信信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された後の受信信号の電力を算出する電力算出手段と、
前記電力の平方根分の１を算出する第２の演算手段と、
受信信号、前記遅延手段により遅延された後の受信信号、前記第１の演算手段における演算結果、および前記第２の演算手段における演算結果に基づいて差動時空間復号を行い、前記無線送信装置で生成された送信シンボルを推定する差動時空間復号手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線受信装置。
【請求項７】
前記送信シンボル推定手段は、
伝搬路応答を送信アンテナ毎に独立に推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段による推定結果に基づいて各送信アンテナの伝搬路利得を算出し、さらに、算出した伝播路利得の和を求める伝搬路利得算出手段と、
受信信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された後の受信信号の電力を算出する電力算出手段と、
前記伝播路利得の和と前記電力を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段における乗算結果の平方根分の１を算出する演算手段と、
受信信号、前記遅延手段により遅延された後の受信信号、および前記演算手段における演算結果に基づいて差動時空間復号を行い、前記無線送信装置で生成された送信シンボルを推定する差動時空間復号手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線受信装置。
【請求項８】
前記伝搬路利得算出手段は、伝搬路応答の推定に利用可能な既知信号が送信されてこない区間における伝播路利得の和を、補間処理によって算出することを特徴とする請求項６または７に記載の無線受信装置。
【請求項９】
受信アンテナを複数備え、各受信アンテナにおける受信信号の復調結果である受信復調シンボルをダイバシティ合成することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の無線受信装置。
【請求項１０】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置が情報ビットを差動符号化して送信するデータ伝送方法であって、
差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成ステップと、
情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化ステップと、
前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化ステップと、
前記時空間符号化ステップで生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信する送信ステップと、
を含み、
前記差動符号化ステップでは、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を決定することを特徴とするデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを使用して信号を送受信する無線送信装置、無線受信装置およびデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、主として移動に伴うフェージングが無線通信品質を劣化させる。フェージングによる品質劣化を軽減する手法として、複数のアンテナを各アンテナの伝搬路変動の相関が低くなる様に端末または基地局に配置し、アンテナ間の伝搬路変動が異なることを利用して、フェージングによる電力の低下を抑圧する時空間符号化送信ダイバシティ方式が知られている。また、連続するシンボル間の送信ビットに対応した送信情報を位相空間上の変化量としてシンボルを生成することにより同期検波方式に比べ高速な伝搬路変動に追従可能な差動符号化に基づいた符号化を時空間符号化に対応させた差動時空間符号化送信ダイバシティが、特許文献１にて開示されている。フレーム先頭での伝送路推定結果により同期検波を行う無線通信システムでは、長時間フレームを用いる場合、高い発振器精度または高い周波数補正精度が要求される。差動符号化は、位相空間上の変化量に伝送すべき情報があるため、差動符号化を適用すると、発振器精度や周波数補正精度を緩和できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００１／０８４７３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で開示された発明では、定包絡線のシンボルを想定した符号化が行われるため、以下のような問題がある。すなわち、時空間符号化の直前のブロックとの変化量に情報があるため、差動化を行う先頭（例えばフレームの先頭）のシンボルは基準となるブロック（以降スタートシンボルと呼ぶ）を伝送する必要があるが、スタートシンボルに差動化を行う処理部への入力と同じマッピングが必要という制約がある。さらに、受信側での復号が最尤復号ベースの手法であり、多値化された場合には演算量が膨大になるという問題がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スタートシンボルに対するマッピングの制約が無く、かつ受信側での演算量を低く抑えることが可能な無線送信装置、無線受信装置およびデータ伝送方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の送信アンテナと、差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成手段と、情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化手段と、前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化手段と、を備え、前記差動符号化手段は、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、時空間符号化による送信ダイバシティ効果を得つつ、振幅の異なるシンボルに対する差動符号化にも対応できるという効果を奏する。また、受信側では、シンボルの多値数や送信シンボルの振幅が一定であるかないかに依らず簡易な処理にて復調が可能となり、演算量を低く抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１の変調部の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の復調部の構成例を示す図である。
【図３】図３は、６４ＱＡＭの信号点を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２の復調部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態３の復調部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる無線送信装置、無線受信装置およびデータ伝送方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの無線送信装置が備えている変調部の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１に係る無線通信システムの無線受信装置が備えている復調部の構成例を示す図である。なお、図１および図２においては、無線送信／受信装置として必要とされるフィルタ、アンプ、周波数変換器、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器などは記載を省略している。また、無線送信装置は送信側の通信装置を構成し、無線受信装置は受信側の通信装置を構成する。無線送信装置は２本の送信アンテナ（送信アンテナ＃１，＃２とする）を備え、無線受信装置は１本の受信アンテナを備えている。
【００１１】
図１に示したように、変調部は、送信ビット列を位相空間上の任意の点にマッピングして送信シンボルを生成・出力するマッピング部１−１および１−２と、差動符号化する際のスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成部２と、過去に差動符号化を行った送信シンボル、またはスタートシンボルとマッピング部１−１および１−２から入力された送信シンボルとを用いて差動符号化を行う差動符号化部３と、スタートシンボル生成部２から出力されたスタートシンボルと、差動符号化部３から出力された差動化後の送信シンボル（差動化後シンボル）のいずれか一方を選択して出力する信号選択部４と、信号選択部４から出力された信号である送信信号を遅延させる遅延部５と、遅延部５で遅延された送信信号の電力を算出する送信信号電力算出部６と、送信信号電力算出部６で算出した送信信号電力の平方根分の１を算出する平方根分の１演算部７と、信号選択部４から出力された送信信号に対して時空間符号化を実行する時空間符号化部８と、パイロット信号を生成するパイロット生成部９と、パイロット信号と時空間符号化後の送信信号を切り替えて、図示を省略した送信アンテナ＃１および＃２のそれぞれから送信させる信号を出力する送信信号切り替え部１０と、を備える。なお、差動符号化部３、送信信号電力算出部６および平方根分の１演算部７は、差動符号化手段として動作する。
【００１２】
図２に示したように、復調部は、図示を省略した受信アンテナにて受信した受信信号を遅延させる遅延部５−１および５−２と、遅延部５−１から出力された受信信号（遅延させた後の受信信号）の電力を算出する受信信号電力算出部１１と、受信信号電力算出部１１から出力された受信信号電力の平方根分の１を算出する平方根分の１演算部７−１と、図１の送信部が備えているものと同じパイロット生成部９と、パイロット生成部９から出力されたパイロット信号と受信信号とに基づいて、伝搬路（図示せず）による伝搬路応答（振幅変動量、または、位相及び振幅変動量）を推定する伝搬路推定部１２と、伝搬路推定部１２にて推定された伝搬路応答から伝搬路利得を算出する伝搬路利得算出部１３と、伝搬路利得算出部１３で算出された伝搬路利得の平方根分の１を算出する平方根分の１演算部７−２と、受信信号および平方根分の１演算部７−１での演算結果を用いて差動時空間復号演算を行う差動時空間復号部１４と、差動時空間復号部１４からの出力信号である２つの差動時空間復号後の信号を、位相空間上の信号点位置に基づいて送信ビット推定値に変換して復調ビットとして出力するデマッピング部１５−１および１５−２と、を備える。なお、遅延部５−１，５−２、平方根分の１演算部７−１，７−２、受信信号電力算出部１１、伝搬路推定部１２、伝搬路利得算出部１３および差動時空間復号部１４は、送信シンボル推定手段として動作する。
【００１３】
＜変調部の動作＞
以下、図１に示した変調部の動作について詳細に説明する。
【００１４】
（マッピング部１−１および１−２の動作）
マッピング部１−１および１−２は、入力される送信ビット列を、１ビット以上の組合せに分割し、分割後のビット列の組合せとＩ／Ｑ直交位相空間上の配置点が一対一に対応したマッピング点のＩ／Ｑ振幅値（Ｉ／Ｑ振幅を持つＩ／Ｑ直交位相空間上の点をシンボルと呼ぶ）を送信シンボルとして出力する。
【００１５】
ここで、マッピングの例として、送信ビット列を６ビット毎の組合せに分割し、６ビット毎の送信ビット列を各マッピング点間の最小距離をＡとした場合の６４マッピング点に配置した６４ＱＡＭ（Quadrature  Amplitude  Modulation）の場合を図３に示す。この様に、マッピング点について、電力値は一定である必要はなく、複数の電力値をとっても良い。また、６４ＱＡＭ以外の３２ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，ＱＰＳＫ(Quadrature  Phase  Shift  Keying)といった他のマッピング配置でも良い。
【００１６】
（マッピング部１−１，１−２の後段における動作）
まず、時刻ｔ＝０より前の動作について説明する。なお、変調動作の開始時刻を時刻ｔ＝０とする。まず、時刻ｔ＝−１における動作を説明する。
【００１７】
時刻ｔ＝−１において、パイロット生成部９は、送信アンテナ＃１用のパイロット信号および送信アンテナ＃２用のパイロット信号をそれぞれ生成し、各送信アンテナへ出力する。生成するパイロット信号は、送信アンテナ＃１と受信アンテナの間の伝搬路変動，送信アンテナ＃２と受信アンテナの間の伝搬路変動を受信側で測定するための信号である。両送信アンテナから送信されるパイロット信号は周波数、時間または符号、またはこれらの任意の組合せによって直交していることが望ましい。
【００１８】
送信信号切り替え部１０は、パイロット生成部９で生成された送信アンテナ毎のパイロット信号を、送信アンテナ＃１および＃２用の送信信号として選択し、出力する。送信アンテナからは、送信信号切り替え部１０から出力された送信信号（パイロット信号）が送信される。
【００１９】
次に、時刻ｔ＝０，１における動作を説明する。
【００２０】
時刻ｔ＝０において、スタートシンボル生成部２は、任意のＩ／Ｑ振幅値を持つ２つのスタートシンボルｘ0，ｘ1を生成する。スタートシンボルは、マッピング部１によるマッピングで用いたＩ／Ｑ直交位相空間上のマッピング点であっても良く、マッピング部１によるマッピングで用いていない任意のＩ／Ｑ振幅値でも良い。ただし、２つのスタートシンボルは共に０ではない(一方の電力は０でも良い)とする。
【００２１】
信号選択部４は、スタートシンボル生成部２の出力する２つのスタートシンボルｘ0，ｘ1を選択し、出力する。信号選択部４にて選択されたスタートシンボルは、時空間符号化部８および遅延部５へ入力される。
【００２２】
時空間符号化部８は、入力された２つのシンボルｘi，ｘi+1（スタートシンボルの場合はｉ＝０，ｉは正の偶数）に対して時空間符号化を行う。具体的には、２つの時間スロット（時刻ｔ＝０と時刻ｔ＝１の時間スロット）を用いて、送信アンテナ＃１用信号として、時刻ｔ＝ｉにｘiを、時刻ｔ＝ｉ＋１にｘi+1を出力し、送信アンテナ＃２用信号として、時刻ｔ＝ｉに−ｘi+1*を、時刻ｔ＝ｉ＋１にｘi*を出力する。
【００２３】
つまり、スタートシンボルｘ0，ｘ1が入力された場合、時空間符号化部８は、送信アンテナ＃１用信号として、時刻ｔ＝０にｘ0を、時刻ｔ＝１にｘ1をそれぞれ出力し、また、送信アンテナ＃２用信号として、時刻ｔ＝０に−ｘ1*を、時刻ｔ＝１にｘ0*をそれぞれ出力する。なお、(・)*は、(・)の複素共役を意味する。
【００２４】
ここでは、２つのシンボルの入力に対して、２つの時間スロットを用いる時空間符号化を行うこととしたが、２つ以上の時間スロットを用いた時空間符号化を行うようにしてもよい。
【００２５】
送信信号切り替え部１０は、時刻ｔ＝０以降においては時空間符号化部８の出力を送信信号として送信アンテナ＃１および＃２へ出力する。
【００２６】
また、遅延部５は、信号選択部４から出力された信号を、時空間符号化部８で時空間符号化に際して使用する時間スロット数分だけ遅延させる。つまり、本実施の形態では、２つの時間スロット分だけ遅延させる。
【００２７】
次に、時刻ｔ＝２以降における動作を説明する。
【００２８】
時刻ｔ＝０に遅延部５に入力された２つのスタートシンボルｘ0，ｘ1は、時刻ｔ＝２において、送信信号電力算出部６および差動符号化部３に入力される。
【００２９】
送信信号電力算出部６は、入力された２つのスタートシンボルｘ0，ｘ1について、電力和|ｘ0|2＋|ｘ1|2を算出し、平方根分の１演算部７に出力する。平方根分の１演算部７は、入力された電力和から１／ｓｑｒｔ(|ｘ0|2＋|ｘ0|2)を算出し、出力する。なお、|(・)|は(・)の絶対値，ｓｑｒｔ(・)は(・)の平方根を意味する。
【００３０】
時刻ｔ＝２において、差動符号化部３は、マッピング部１−１および１−２にて生成された送信シンボルｓ2，ｓ3に対し、下記の式（１−１），式（１−２）で示した差動化処理を行い、その結果得られた差動化後シンボルｘ2，ｘ3を出力する。式（１−１），式（１−２）において、時刻ｔ＝２ではｉ＝２であり、１／ｓｑｒｔ(|ｘ0|2＋|ｘ1|2)は平方根分の１演算部７の出力値である。
【００３１】
【数１】
2013129422.tif 000003
【００３２】
信号選択部４は、時刻ｔ＝２以降は差動符号化部３から出力された差動化後シンボルを選択する。そのため、差動化後シンボルｘ2，ｘ3が時空間符号化部８に入力される。時空間符号化部８は、時刻ｔ＝０同様に時空間符号化処理を行う。すなわち、時空間符号化部８は、送信アンテナ＃１用信号として、時刻ｔ＝２ではｘ2を、時刻ｔ＝３ではｘ3を出力し、送信アンテナ＃２用信号として、時刻ｔ＝２では−ｘ3*を、時刻ｔ＝３ではｘ2*を出力する。
【００３３】
同様に、時刻ｔ＝ｉでは、差動符号化部３が、時刻ｔ＝ｉ−２の差動化後シンボルｘi-1，ｘi-2と差動化後シンボルｘi-1，ｘi-2の電力和の平方根分の１を用いて、上記の式（１−１），式（１−２）に従って差動化後シンボルｘi，ｘi+1を算出し、信号選択部４は差動符号化部３から出力された信号を選択して時空間符号化部８へ出力し、時空間符号化部８は、送信アンテナ＃１用信号として、時刻ｔ＝ｉにｘiを、時刻ｔ＝ｉ＋１にｘi+1を出力し、送信アンテナ＃２用信号として、時刻ｔ＝ｉに−ｘi+1*を、時刻ｔ＝ｉ＋１にｘi*を出力する。
【００３４】
以上のように変調部が動作することにより、差動符号化および時空間符号化を同時に行うことができる。また、送信シンボルの情報は、時刻ｔ＝ｉにおける差動化後シンボルと時刻ｔ＝ｉ−２における差動化後シンボルとの振幅および位相のいずれか一方、または両方によって伝送されている。
【００３５】
ここで、上記の式（１−１），式（１−２）において正規化係数（１／ｓｑｒｔ(|ｘ0|2＋|ｘ1|2)）がない場合には、送信シンボル間で電力差がある多値ＱＡＭの場合を例にとると、多値ＱＡＭの全マッピング点の平均電力よりも電力が小さい送信シンボルが連続して差動符号化部３に入力されると、差動化後シンボルの電力が増大していき、電力が大きい送信シンボルが連続して差動符号化部３に入力されると、差動化後シンボルの電力は減少していき、差動化後シンボルの電力の分散が拡大していく。そのため、前２スロットの差動化後シンボル（時刻ｔ＝ｉの差動化後シンボルに対する時刻ｔ＝ｉ−２の差動化後シンボル）の電力和の平方根分の１を用いて、差動化後シンボル（ｔ＝ｉの差動化後シンボル）の電力を正規化することにより、差動化後シンボルの電力分散の拡大を抑圧している。
【００３６】
なお、本実施の形態では、時刻ｔ＝０においてのみ、スタートシンボルが送信アンテナ＃１，＃２に出力される（送信アンテナ＃１，＃２から送信される）例を示したが、フレームなどの単位で、周期的にスタートシンボルを挿入するようにしても良い。
【００３７】
＜復調部の動作＞
以下、図２に示した復調部の動作について詳細に説明する。
【００３８】
なお、上述した変調部から出力された信号は、送信アンテナ＃１および＃２から送信され、伝搬路を通り、同時刻に復調部に受信信号として入力されるとする。
【００３９】
まず、時刻ｔ＝−１では、パイロット生成部９が、変調部と共通のパイロット信号（変調部のパイロット生成部９が生成するものと同じパイロット信号）を生成する。
【００４０】
伝搬路推定部１２は、パイロット生成部９から出力されたパイロット信号と時刻ｔ＝−１における受信信号に基づき、伝搬路応答として、振幅または振幅および位相の両方を算出する。伝搬路応答は、送信アンテナ＃１と受信アンテナの間の伝搬路応答Ｃ1，送信アンテナ＃２と受信アンテナの間の伝搬路応答Ｃ2を独立に算出する。出力する伝搬路応答の振幅と位相は、Ｉ／Ｑ直交空間上のＩ／Ｑ振幅値であっても位相回転角と振幅で表現されていても構わない。
【００４１】
伝搬路推定部１２で算出された伝搬路応答Ｃ1およびＣ2は、伝搬路利得算出部１３に入力され、伝搬路利得算出部１３は、伝搬路利得の和|Ｃ1|2＋|Ｃ2|2を算出する。
【００４２】
伝搬路利得算出部１３で算出された伝搬路利得の和は、平方根分の１演算部７−２に入力され、平方根分の１演算部７−２は、入力された伝搬路利得の和についての平方根分の１、具体的には１／ｓｑｒｔ(|Ｃ1|2＋|Ｃ2|2)を算出する。算出結果は差動時空間復号部１４に入力される。
【００４３】
時刻ｔ＝０，１における動作を説明する。
【００４４】
受信アンテナが時刻ｔ＝０，１で受信した信号ｒ0，ｒ1は、変調部が時刻ｔ＝０に生成・送信したスタートシンボルに伝搬路応答が乗算されたものである。この受信信号ｒ0，ｒ1は、遅延部５−１および５−２に入力され、遅延部５−１および５−２は、変調部の時空間符号化部８で時空間符号化に際して使用した時間スロット数分（本実施の形態では２つの時間スロット分となる）だけ遅延させる。
【００４５】
時刻ｔ＝２，３における動作を説明する。
【００４６】
遅延部５−１が遅延させた受信信号ｒ0，ｒ1は受信信号電力算出部１１に入力され、受信信号電力算出部１１は、２つの時間スロット分の受信信号電力和|ｒ0|2＋|ｒ1|2を算出する。
【００４７】
平方根分の１演算部７−１は、受信信号電力算出部１１で算出された受信信号電力和|ｒ0|2＋|ｒ1|2の平方根分の１、すなわち１／ｓｑｒｔ(|ｒ0|2＋|ｒ1|2)を算出する。
【００４８】
この処理と並行して、受信アンテナでは信号ｒ2，ｒ3を受信している。ここで、各時刻の受信信号は伝送路応答Ｃ1，Ｃ2を用いて、以下の式（２）のように表すことができる。なお、式（２）では雑音は省略している。
【００４９】
【数２】
2013129422.tif 000004
【００５０】
この式（２）のようにあらわすことができる受信信号は、差動時空間復号部１４において、時刻ｔ＝０，１で受信し、遅延部５−２にて遅延したｒ0，ｒ1と、時刻ｔ＝２，３で受信した受信信号ｒ2，ｒ3と、平方根分の１演算部７−１の出力１／ｓｑｒｔ(|ｒ0|2＋|ｒ1|2)と、平方根分の１演算部７−２の出力１／ｓｑｒｔ(|Ｃ1|2＋|Ｃ2|2)と、下記の式（３−１），式（３−２）とに基づき、推定送信シンボルｓ'i，ｓ'i+1として得ることができる。ただし、式（３−１），式（３−２）において時刻ｔ＝２，３ではｉ＝２である。
【００５１】
【数３】
2013129422.tif 000005
【００５２】
式（３−１），式（３−２）によって得られた差動時空間復号部１４の出力（復号結果）はデマッピング部１５−１，１５−２に入力され、デマッピング部１５−１，１５−２は、復号結果を確認し、送信マッピング点配置における最も近いマッピング点が送信されたものとして、ビット列に変換する（送信されたビット列を復元する）。
【００５３】
時刻ｔ＝４，５以降における動作を説明する。
【００５４】
時刻ｔ＝４，５では、各時刻における受信信号ｒ4およびｒ5と、時刻ｔ＝２およびｔ＝３において受信し、遅延部５−２で遅延された受信信号ｒ2，ｒ3に基づいて差動時空間復号が行われる。
【００５５】
ここで、伝搬路変動が緩やかであるとすれば、伝搬路利得の変動もほとんどなく、時刻ｔ＝−１において算出した伝搬路利得を用いることができる。
【００５６】
以降、上述した時刻ｔ＝２およびｔ＝３の場合と同様に処理される。すなわち、時刻ｔ＝４およびｔ＝５の差動時空間復号では、上記の式（３−１）および式（３−２）を用い、ｉ＝４とし、時刻ｔ＝２，３で受信し、遅延部５−２において遅延された受信信号ｒ2，ｒ3と、時刻ｔ＝４，５で受信した受信信号ｒ4，ｒ5と、平方根分の１演算部７−１の出力１／ｓｑｒｔ(|ｒ2|2＋|ｒ3|2)と、平方根分の１演算７−２の出力１／ｓｑｒｔ(|Ｃ1|2＋|Ｃ2|2)とに基づいて推定送信シンボルｓ'4，ｓ'5を得ることができる。この推定送信シンボルｓ'4，ｓ'5をデマッピング部１５−１および１５−２がビット列に変換する。時刻ｔ＝６以降における復調処理も同様である。
【００５７】
このように、本実施の形態では、送信側では、変調処理開始直後は、電力が共にゼロでない(一方の電力は０でも良い)非ゼロの所定のスタートシンボルと送信シンボルを差動符号化し、さらに時空間符号化して送信信号を生成し、差動符号化を行った後は、過去の差動符号化処理で得られた差動化後シンボルに基づいて正規化係数を算出し、差動化後シンボルと送信シンボルを差動符号化するとともにその電力を正規化し、さらに時空間符号化して送信信号を生成することとした。これにより、時空間符号化による２アンテナ送信ダイバシティ効果を得つつ、振幅の異なるシンボルに対する差動符号化にも対応できる。また、受信側では、シンボルの多値数や送信シンボルの振幅が一定であるかないかに依らず簡易な処理にて復調が可能となり、演算量を低く抑えることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、上記の式（１−１），式（１−２）によって差動符号化を行うようにしたので、スタートシンボルｘ0，ｘ1に制約はない。なお、スタートシンボルの電力は、送信シンボルの平均電力と等しいことが望ましい。
【００５９】
また、本実施の形態では、パイロット信号がフレームの先頭に配置される場合について説明を行ったが、フレーム末尾やフレームの中間、または２以上のフレームに１回配置するようにすることも可能である。変調部および復調部では、誤り訂正符号化および復号（ターボ符号および復号やＬＤＰＣ符号および復号、畳み込み符号化およびビタビ復号、リードソロモン符号化および復号など）を用いていないが、変調部の送信ビットおよび復調部の復調ビットに対して、誤り訂正符号化および復号を実施するようにしてもよい。
【００６０】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２の復調部の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１で説明した復調部の変形例について説明する。なお、図４においては、実施の形態１の復調部（図２参照）と共通の構成要素に同一の符号を付している。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。信号の送信側が備えている変調部は実施の形態１と同様とする。
【００６１】
本実施の形態の復調部は、実施の形態１の復調部が備えていた平方根分の１演算部７−１および７−２を乗算部１６，平方根分の１演算部１７に置き換えたものである。
【００６２】
乗算部１６は、受信信号電力算出部１１で算出された受信信号電力と伝搬路利得算出部１３で算出された伝搬路利得を乗算し、この乗算結果の平方根分の１を平方根分の１演算部１７が算出する。算出結果は差動時空間復号部１４に入力される。
【００６３】
図２に示した実施の形態１の復調部では、受信信号電力算出部１１で算出された受信信号の電力と伝搬路利得算出部１３で算出された伝搬路利得それぞれの平方根分の１を平方根分の１演算部７−１および７−２が算出し、算出結果を差動時空間復号部１４内で乗算するようにしていた。これに対して、本実施の形態の復調部では、図４に示したように、乗算部１６にて受信信号電力算出部１１の出力と伝搬路利得算出部１３の出力を乗算した後に、平方根分の１演算部１７にて平方根分の１を算出する。
【００６４】
本実施の形態の様な構成とすることにより、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などでは不得手な平方根演算と逆数演算の実行回数を削減できる。
【００６５】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３の復調部の構成例を示す図である。実施の形態２と同様に、実施の形態１で説明した復調部の変形例について説明する。なお、図５においては、実施の形態１の復調部（図２参照）と共通の構成要素に同一の符号を付している。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。信号の送信側が備えている変調部は実施の形態１と同様とする。
【００６６】
本実施の形態の復調部は、実施の形態１の復調部に対し、補間用遅延部１８−１，１８−２および補間部１９を追加したものである。
【００６７】
補間用遅延部１８−１，１８−２は、入力された信号を一定時間遅延させてから出力する。補間部１９は、平方根分の１演算部７−２からの出力（伝播路利得の平方根分の１）に対して補間処理を行う。
【００６８】
図２に示した実施の形態１の復調部では、受信信号電力算出部１１で算出された受信信号の電力と伝搬路利得算出部１３で算出された伝搬路利得それぞれの平方根分の１を平方根分の１演算部７−１および７−２が算出し、算出結果を差動時空間復号部１４内で乗算するようにしていた。これに対して、本実施の形態の復調部では、平方根分の１演算部７−２の出力である伝搬路利得の平方根分の１（１／ｓｑｒｔ(|Ｃ1|2＋|Ｃ2|2)は補間部１９および補間用遅延部１８−１に入力される。以下、本実施の形態の復調部の動作を詳しく説明する。なお、パイロット信号がフレームの先頭に配置されているものとする。
【００６９】
第１のフレーム（図示ぜす）における送信アンテナ＃１と受信アンテナの間の伝搬路応答をＣ11、送信アンテナ＃２と受信アンテナの間の伝搬路応答Ｃ21とすると、平方根分の１演算部７−２の出力である伝搬路利得の平方根分の１、すなわち１／ｓｑｒｔ(|Ｃ11|2＋|Ｃ21|2)は、補間用遅延部１８−１にて１フレーム分の時間スロットだけ遅延される。
【００７０】
第２のフレーム（図示ぜず）における送信アンテナ＃１と受信アンテナの間の伝搬路応答をＣ12、送信アンテナ＃２と受信アンテナの間の伝搬路応答をＣ22とすると、平方根分の１演算部７−２の出力である伝搬路利得の平方根分の１、すなわち１／ｓｑｒｔ(|Ｃ12|2＋|Ｃ22|2)は、補間部１９に入力される。
【００７１】
補間部１９は、第１のフレームの伝搬路利得の平方根分の１である１／ｓｑｒｔ(|Ｃ11|2＋|Ｃ21|2)と第２のフレームの伝搬路利得の平方根分の１である１／ｓｑｒｔ(|Ｃ12|2＋|Ｃ22|2)とを用いて、第１のフレーム内の利得の変動を補間により算出する。このときに使用する補間方法は、例えば、線形補間や多項式補間などが考えられる。本実施の形態では、２つのパイロット信号に基づいてそれぞれ求めた伝搬路利得を用いて、２つのパイロット信号が送信されてくる間の伝送路利得を補間するようにしたが、２以上のパイロット信号を用いて補間または平均化するようにしてもよい。
【００７２】
補間用遅延部１８−２は、平方根分の１演算部７−１の出力、遅延部５−２の出力および受信信号を１フレーム分の時間スロットだけ遅延させる。
【００７３】
このように、本実施の形態の復調部においては、２以上のパイロット信号を用いて伝送路利得を求めるようにしたので、フレーム内で伝送路利得が大きく変動する条件下における復調性能を改善できる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、実施の形態１の復調部を変形し、２以上のパイロット信号を用いて伝送路利得を求める（パイロット信号か送信されてこない区間の伝送路利得を補間処理によって求める）ようにしたが、実施の形態２の復調部も同様に変形可能である。
【００７５】
また、各実施の形態では、受信側の受信アンテナが１本の場合について説明したが、受信アンテナを複数とし、各受信アンテナで受信した信号をダイバシティ合成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明にかかる無線送信装置は、差動符号化を適用した無線通信システムに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１−１，１−２  マッピング部、２  スタートシンボル生成部、３  差動符号化部、４  信号選択部、５  遅延部、６  送信信号電力算出部、７，７−１，７−２，１７  平方根分の１演算部、８  時空間符号化部、９  パイロット生成部、１０  送信信号切り替え部、１１  受信信号電力算出部、１２  伝搬路推定部、１３  伝搬路利得算出部、１４  差動時空間復号部、１５−１，１５−２  デマッピング部、１６  乗算部、１８−１，１８−２  補間用遅延部、１９  補間部。
【図１】
2013129422.tif 000009
【図２】
2013129422.tif 000010
【図３】
2013129422.tif 000011
【図４】
2013129422.tif 000012
【図５】
2013129422.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月1日(2014.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと、
差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成手段と、
情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化手段と、
前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化手段と、
を備え、
前記差動符号化手段は、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を正規化することを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記差動符号化手段は、
前記スタートシンボルまたは前回生成した差動化後シンボルの電力を算出する手段と、
前記電力の平方根分の１を算出する手段と、
前記送信シンボルと、前記スタートシンボルまたは前回生成した差動化後シンボルと、前記電力の平方根分の１とに基づいて差動化後シンボルを生成する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記時空間符号化手段は、前記差動符号化手段で生成された差動化後シンボルが存在する場合は当該差動化後シンボルを対象とし、前記差動符号化手段で生成された差動化後シンボルが存在しない場合は前記スタートシンボルを対象として、時空間符号化を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記送信アンテナを２本、時間スロット番号を示す時刻をｉ、時刻ｉにおける送信シンボルをｓi、時刻ｉにおける差動化後シンボルをｘi、ｓｑｒｔ(・)を(・)の平方根、(・)*を(・)の複素共役とした場合、
前記差動符号化手段は、式（１）に従って送信シンボルを差動符号化し、
【数１】
2013129422.tif 000014
前記時空間符号化手段は、式（２）に従って差動化後シンボルを時空間符号化し、
【数２】
2013129422.tif 000015
時刻ｉにおいて、第１の送信アンテナからｘiを、第２の送信アンテナから−ｘi+1*をそれぞれ送信し、
時刻ｉ＋１において、第１の送信アンテナからｘi+1を、第２の送信アンテナからｘi*をそれぞれ送信することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線送信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無線送信装置が送信した信号を受信する無線受信装置であって、
前記無線送信装置で生成された送信シンボルを式（３）に従って推定し、推定送信シンボルｓ'iとして出力する送信シンボル推定手段と、
【数３】
2013129422.tif 000016
前記推定送信シンボルをデマッピングして前記無線送信装置から送信された情報ビットを復元するデマッピング手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項６】
前記送信シンボル推定手段は、
伝搬路応答を送信アンテナ毎に独立に推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段による推定結果に基づいて各送信アンテナの伝搬路利得を算出し、さらに、算出した伝播路利得の和を求める伝搬路利得算出手段と、
前記伝搬路利得の和の平方根分の１を算出する第１の演算手段と、
受信信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された後の受信信号の電力を算出する電力算出手段と、
前記電力の平方根分の１を算出する第２の演算手段と、
受信信号、前記遅延手段により遅延された後の受信信号、前記第１の演算手段における演算結果、および前記第２の演算手段における演算結果に基づいて差動時空間復号を行い、前記無線送信装置で生成された送信シンボルを推定する差動時空間復号手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線受信装置。
【請求項７】
前記送信シンボル推定手段は、
伝搬路応答を送信アンテナ毎に独立に推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段による推定結果に基づいて各送信アンテナの伝搬路利得を算出し、さらに、算出した伝播路利得の和を求める伝搬路利得算出手段と、
受信信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された後の受信信号の電力を算出する電力算出手段と、
前記伝播路利得の和と前記電力を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段における乗算結果の平方根分の１を算出する演算手段と、
受信信号、前記遅延手段により遅延された後の受信信号、および前記演算手段における演算結果に基づいて差動時空間復号を行い、前記無線送信装置で生成された送信シンボルを推定する差動時空間復号手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線受信装置。
【請求項８】
前記伝搬路利得算出手段は、伝搬路応答の推定に利用可能な既知信号が送信されてこない区間における伝播路利得の和を、補間処理によって算出することを特徴とする請求項６または７に記載の無線受信装置。
【請求項９】
受信アンテナを複数備え、各受信アンテナにおける受信信号の復調結果である受信復調シンボルをダイバシティ合成することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の無線受信装置。
【請求項１０】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置が情報ビットを差動符号化して送信するデータ伝送方法であって、
差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成ステップと、
情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化ステップと、
前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化ステップと、
前記時空間符号化ステップで生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信する送信ステップと、
を含み、
前記差動符号化ステップでは、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を正規化することを特徴とするデータ伝送方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の送信アンテナと、差動符号化開始時の基準信号としてスタートシンボルを生成するスタートシンボル生成手段と、情報ビットがマッピングされた送信シンボルを差動符号化して差動化後シンボルを生成する差動符号化手段と、前記スタートシンボルまたは前記差動化後シンボルを時空間符号化し、各送信アンテナから送信する信号を生成する時空間符号化手段と、を備え、前記差動符号化手段は、前記スタートシンボルの電力または前回生成した差動化後シンボルの電力に基づいて、今回の差動符号化処理で生成する差動化後シンボルの電力を正規化することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
送信信号電力算出部６は、入力された２つのスタートシンボルｘ0，ｘ1について、電力和|ｘ0|2＋|ｘ1|2を算出し、平方根分の１演算部７に出力する。平方根分の１演算部７は、入力された電力和から１／ｓｑｒｔ(|ｘ0|2＋|ｘ1|2)を算出し、出力する。なお、|(・)|は(・)の絶対値，ｓｑｒｔ(・)は(・)の平方根を意味する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
この処理と並行して、受信アンテナでは信号ｒ2，ｒ3を受信している。ここで、各時刻の受信信号は伝搬路応答Ｃ1，Ｃ2を用いて、以下の式（２）のように表すことができる。なお、式（２）では雑音は省略している。
【国際調査報告】
2013129422.tif 000017
2013129422.tif 000018
2013129422.tif 000019
2013129422.tif 000020