(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ通信における周波数ダイバーシチ効果を高めること。【解決手段】送信装置が、第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成するプリコーディング部と、第２のプリコーデッド信号を構成するシンボルの順序を反転させ、第２の反転信号を生成する順序反転部と、第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成する位相変更部と、第１のプリコーデッド信号と第２の位相変更信号とをそれぞれ異なるアンテナから送信する送信部と、を備える構成を採る。【選択図】図３
2018074573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成するプリコーディング部と、
前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成する順序反転部と、
前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成する位相変更部と、
前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する送信部と、
を備える送信装置。
【請求項２】
前記第１のプリコーデッド信号に第１の既知信号を付加する第１の付加部と、
前記第２のプリコーデッド信号に、前記第１の既知信号と複素共役の関係にある第２の既知信号を付加する第２の付加部と、
をさらに備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記順序反転部は、前記第２の既知信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、反転された第２の既知信号に反転された第２のプリコーデッド信号を連結して、前記第２の反転信号を生成する、
請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記順序反転部は、前記第２のプリコーデッド信号に前記第２の既知信号を連結させたシンボル系列の順序を反転させ、前記第２の反転信号を生成する、
請求項２に記載の送信装置。
【請求項５】
前記第２のプリコーデッド信号に第３の既知信号を付加する第３の付加部と、
前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とが複素共役に関係にあるか否かに基づいて、前記第２の反転信号と、前記第３の既知信号が付加された前記第２のプリコーデッド信号と、の何れを前記位相変更部に入力させるかを選択する選択部と、
をさらに備える、請求項２から４の何れか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成し、
前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成し、
前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成し、
前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する、
送信方法。
【請求項７】
第１の受信信号及び第２の受信信号を、それぞれ、異なるアンテナで受信する受信部と、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号から、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を生成する復調部と、
を備え、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号には、第１のプリコーデッド信号及び第２の位相変更信号が含まれており、
前記第１のプリコーデッド信号は、送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して生成した信号であり、
前記第２の位相変更信号は、前記送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第２のプリコーデッド信号を生成し、当該生成された第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させて第２の反転信号を生成し、当該生成された第２の反転信号に位相変更を施して生成した信号である、
受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マルチアンテナを用いた通信を行う送信装置、送信方法、及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ関連規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格は、６０ＧＨｚ帯のミリ波を用いる無線通信に関する規格である（非特許文献１）。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格には、シングルキャリアによる送信が規定されている。
【０００３】
また、マルチアンテナを用いた通信技術の１つに、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）がある（非特許文献２）。ＭＩＭＯを用いることにより、空間ダイバーシチ効果が高まり、受信品質が向上する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】IEEE802.11adTM -2012   2012年12月28日
【非特許文献２】“MIMO for DVB-NGH, the next generation mobile TV broadcasting,” IEEE Commun. Mag., vol.57, no.7, pp.130-137, July 2013.
【非特許文献３】IEEE802.11-16/0631r0  2016年5月15日
【非特許文献４】IEEE802.11-16/0632r0   2016年5月15日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信では、周波数ダイバーシチ効果が十分に得られない場合がある。
【０００６】
本開示の非限定的な実施例は、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信における、周波数タイバーシチ効果を高めた送信装置、送信方法及び受信装置の提供に資する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る送信装置は、第１のベースバンド信号と第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第１のプリコーデッド信号と第２のプリコーデッド信号とを生成するプリコーディング部と、前記第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させ、第２の反転信号を生成する順序反転部と、前記第２の反転信号に位相変更を施した第２の位相変更信号を生成する位相変更部と、前記第１のプリコーデッド信号と前記第２の位相変更信号とを、それぞれ、異なるアンテナから送信する送信部と、を備える。
【０００８】
本開示の一態様に係る受信装置は、第１の受信信号及び第２の受信信号を、それぞれ、異なるアンテナで受信する受信部と、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号から、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を生成する復調部と、を備え、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号には、第１のプリコーデッド信号及び第２の位相変更信号が含まれており、前記第１のプリコーデッド信号は、送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して生成した信号であり、前記第２の位相変更信号は、前記送信装置が、前記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信号とにプリコーディング処理を施して第２のプリコーデッド信号を生成し、当該生成された第２のプリコーデッド信号を構成するシンボル系列の順序を反転させて第２の反転信号を生成し、当該生成された第２の反転信号に位相変更を施して生成した信号である。
【０００９】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、シングルキャリアを用いたＭＩＭＯ通信における、周波数ダイバーシチ効果を高めることができる。
【００１１】
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るＭＩＭＯ通信システムの構成の一例を示す図
【図２】周波数応答の振幅成分の例を示す図
【図３】実施の形態１に係る送信装置の構成の一例を示す図
【図４Ａ】シンボルインデックスが奇数であるπ／２−ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す図
【図４Ｂ】シンボルインデックスが偶数であるπ／２−ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す図
【図４Ｃ】プリコーディング部の出力データのコンスタレーションの例を示す図
【図５Ａ】ＧＩ付加方法の一例を示す図
【図５Ｂ】プリコーデッドシンボルにＧＩが付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたＤＦＴ信号の例を示す図
【図５Ｃ】プリコーデッドシンボルにＧＩ＊が付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたときのＤＦＴ信号の例を示す図
【図６Ａ】シンボル順序反転部におけるシンボル順序反転処理の一例を示す図
【図６Ｂ】シンボル順序反転部におけるシンボル順序反転処理の別の一例を示す図
【図６Ｃ】プリコーデッドシンボルにＧＩが付加されたシンボルブロックをＤＦＴしたときのＤＦＴ信号の例を示す図
【図６Ｄ】反転シンボルをＤＦＴしたときの反転ＤＦＴ信号の例を示す図
【図６Ｅ】位相回転後シンボルをシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号を示す図
【図６Ｆ】位相回転後シンボルをシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号を示す図
【図７】受信装置の構成の一例を示す図
【図８】ＤＦＴ部において受信データをＤＦＴブロックに分割する方法を示す図
【図９】実施の形態２に係る送信装置の構成を示す図
【図１０Ａ】π／２−ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションの一例を示す図
【図１０Ｂ】１６ＱＡＭ変調のコンスタレーションの一例を示す図
【図１１Ａ】第１の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号の例を示す図
【図１１Ｂ】第２の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号の例を示す図
【図１２】実施の形態２の変形例に係る送信装置の構成を示す図
【図１３】実施の形態２の変形例に係るＧＩ付加方法の一例を示す図
【図１４】実施の形態２の変形例に係るＧＩ付加方法の別の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、ＭＩＭＯ通信システムの構成の一例を示す図である。送信装置は、複数の送信アンテナを備える。受信装置は、複数の受信アンテナを備える。
【００１５】
各送信アンテナと各受信アンテナとの間の無線伝搬路を、チャネルと呼ぶ。図１において、第１の送信アンテナと第１の受信アンテナとの間、第１の送信アンテナと第２の受信アンテナとの間、第２の送信アンテナと第１の受信アンテナとの間、及び、第２の送信アンテナと第２の受信アンテナとの間には、それぞれ、チャネルＨ１１（ｋ）、チャネルＨ１２（ｋ）、チャネルＨ２１（ｋ）、及び、チャネルＨ２２（ｋ）がある。各チャネルでは、例えば、直接波、反射波、回折波、及び／又は、散乱波が合成される。チャネルＨ１１（ｋ）、Ｈ１２（ｋ）、Ｈ２１（ｋ）、Ｈ２２（ｋ）の値は、各チャネルの周波数応答である。周波数応答は、周波数のインデックスｋにおける複素数である。
【００１６】
送信装置は、各送信アンテナから異なる送信データを同時に、つまり、Ｄ／Ａ変換器において同じサンプリングタイミングで送信する。受信装置は、複数の受信アンテナを備える。受信装置は、各受信アンテナにて受信データを同時に、つまり、Ａ／Ｄ変換器において同じサンプリングタイミングで受信する。ただし、各チャネルの遅延が異なるため、送信装置が同時に送信した送信データが受信装置で同時に受信されるとは限らない。
【００１７】
図２は、周波数応答の振幅成分の例を示す図である。図２には、チャネル毎の周波数応答が異なり、チャネル間の相関が低い状態の一例が示されている。
【００１８】
受信装置は、第１の送信アンテナからの送信データｘ１（ｂ，ｎ）を受信する場合、例えば、次の処理を行う。すなわち、受信装置は、チャネルＨ１１（ｋ）及びチャネルＨ１２（ｋ）からの受信信号が強調され、チャネルＨ２１（ｋ）及びチャネルＨ２２（ｋ）からの受信信号が抑圧されるように、第１の受信アンテナの受信データと第２の受信アンテナの受信データとに複素数の重み係数を乗算し、データを加算する。重み係数は、例えば、後述するＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法を用いて算出される。
【００１９】
図３は、送信装置１００の構成の一例を示す図である。図３において、送信装置１００は、ＭＡＣ部１０１、ストリーム生成部１０２、符号化部１０３ａ、１０３ｂ、データ変調部１０４ａ、１０４ｂ、プリコーディング部１０５、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）付加部１０６ａ、１０６ｂ、シンボル順序反転部１０７、データシンボルバッファ１０８ａ、１０８ｂ、位相回転部１０９、送信Ｆ／Ｅ回路（フィルタＤ／Ａ変換ＲＦ回路）１１０ａ、１１０ｂ、及び、送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂを備える。
【００２０】
送信装置１００は、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいてπ／２−ＢＰＳＫ変調を行い、送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂから、それぞれ、異なるデータを送信する。
【００２１】
ＭＡＣ部１０１は、送信データを生成し、その生成した送信データをストリーム生成部１０２へ出力する。
【００２２】
ストリーム生成部１０２は、送信データを、第１のストリームデータと第２のストリームデータの２つに分割する。例えば、ストリーム生成部１０２は、送信データの奇数番目のビットを第１のストリームデータに割り当て、送信データの偶数番目のビットを第２のストリームデータに割り当てる。そして、ストリーム生成部１０２は、第１のストリームデータを符号化部１０３ａへ出力し、第２のストリームデータを符号化部１０３ｂへ出力する。ストリーム生成部１０２は、送信データのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を算出し、そのＣＲＣを送信データの最後に付加してからストリームデータを生成しても良い。
【００２３】
ストリーム生成部１０２から出力される第１のストリームデータに対する処理を、第１の送信ストリーム処理と呼ぶ。第１の送信ストリーム処理は、符号化部１０３ａ及びデータ変調部１０４ａによって行われる。
【００２４】
ストリーム生成部１０２から出力される第２のストリームデータに対する処理を、第２の送信ストリーム処理と呼ぶ。第２の送信ストリーム処理は、符号化部１０３ｂ及びデータ変調部１０４ｂによって行われる。
【００２５】
符号化部１０３ａ、１０３ｂは、各ストリームデータに対して誤り訂正符号化処理を行う。符号化部１０３ａ、１０３ｂは、誤り訂正符号化方式に、例えば、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号を用いて良い。
【００２６】
データ変調部１０４ａ、１０４ｂは、符号化部１０３ａ、１０３ｂによって誤り訂正符号化処理が行われた各ストリームデータに対して、変調処理を施す。データ変調部１０４ａ、１０４ｂは、データ変調方式に、例えば、π／２−ＢＰＳＫを用いる。
【００２７】
図４Ａは、シンボルインデックスｍが奇数である、π／２−ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す。図４Ｂは、シンボルインデックスｍが偶数である、π／２−ＢＰＳＫのコンスタレーションの例を示す。データ変調部１０４ａが出力するデータ（「変調信号」とも呼ぶ）を、変調シンボルｓ１（ｍ）と表す。また、データ変調部１０４ｂが出力するデータを、変調シンボルｓ２（ｍ）と表す。ここで、ｍは、シンボルインデックスを表し、正の整数である。
【００２８】
データ変調部１０４ａがπ／２−ＢＰＳＫ変調を行う場合、変調シンボルｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）は、以下の値となる。
・ｍが奇数の場合、ｓ１（ｍ）及びｓ２（ｍ）は、Ｉ軸上に配置され、＋１又は−１の何れかの値となる。
・ｍが偶数の場合、ｓ１（ｍ）及びｓ２（ｍ）は、Ｑ軸上に配置され、＋ｊ又は−ｊの何れかの値となる。ここで、ｊは虚数単位である。
【００２９】
プリコーディング部１０５は、式１に示すように、データ変調部１０４ａ、１０４ｂの変調シンボルｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）に、２行２列の行列を乗算し、プリコーデッドシンボルｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）を算出する。
【数１】
2018074573.tif 000003
【００３０】
式１において、ｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）に乗算されている２行２列の行列を、プリコーディング行列（以下「Ｇ」と表す）と呼ぶ。つまり、プリコーディング行列Ｇは、式２で表現される。
【数２】
2018074573.tif 000004
【００３１】
ただし、式２のプリコーディング行列は一例であり、別の行列をプリコーディング行列Ｇに用いても良い。例えば、別のユニタリ行列をプリコーディング行列Ｇに用いても良い。ここで、ユニタリ行列とは、式２−１を満たす行列である。式２−１において、ＧＨは行列Ｇの複素共役転置を表し、Ｉは単位行列を表す。
【数３】
2018074573.tif 000005
【００３２】
式２のプリコーディング行列Ｇは、式２−１を満たすので、ユニタリ行列の一例である。
【００３３】
式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）は式２−２の関係を満たす。なお、記号「＊」は、複素共役を表す。
【数４】
2018074573.tif 000006
【００３４】
次に、別のプリコーディング行列Ｇの例を、式２−３に示す。
【数５】
2018074573.tif 000007
【００３５】
式２−３のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）は、式２−４の関係を満たす。
【数６】
2018074573.tif 000008
【００３６】
次に、別のプリコーディング行列Ｇの例を、式２−５に示す。式２−５において、ａは実数、ｂは複素数の定数である。また、ρは位相シフト量を表す定数である。
【数７】
2018074573.tif 000009
【００３７】
式２−５のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）は、式２−６の関係を満たす。
【数８】
2018074573.tif 000010
【００３８】
式２−５において、ａ，ｂをいずれも１とし、ρを−π／４にした場合、式２−５は、式２と等しくなる。
【００３９】
図４Ｃは、プリコーディング部１０５の出力データｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）のコンスタレーションの一例を示す図である。図４Ｃは、ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションと同じである。すなわち、プリコーディング部１０５は、式１を用いて、π／２−ＢＰＳＫで変調された２つの変調シンボルｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）を、ＱＰＳＫシンボルに相当する２つのプリコーデッドシンボルｘ１（ｍ）、ｘ２（ｍ）に変換する。
【００４０】
プリコーディング部１０５から出力されるプリコーデッドシンボルｘ１（ｍ）に対する処理を、第１の送信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第１の送信ＲＦチェーン処理は、ＧＩ付加部１０６ａ、データシンボルバッファ１０８ａ、送信Ｆ／Ｅ（Front End）回路１１０ａ及び送信アンテナ１１１ａによって行われる。
【００４１】
プリコーディング部１０５から出力されるプリコーデッドシンボルｘ２（ｍ）に対する処理を、第２の送信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第２の送信ＲＦチェーン処理は、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂ、シンボル順序反転部１０７、データシンボルバッファ１０８ｂ、位相回転部１０９、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂ及び送信アンテナ１１１ｂによって行われる。
【００４２】
図５Ａは、ＧＩ付加部１０６ａ、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂにおけるＧＩ付加方法の一例を示す図である。
【００４３】
ＧＩ付加部１０６ａは、プリコーデッドシンボルｘ１（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割する。例えば、ｘ１（ｍ）の最初の４４８シンボルを第１データブロック（ｘ１（１，ｎ））に、その次の４４８シンボルを第２データブロック（ｘ１（２，ｎ））に、・・・、ｂ番目の４４８シンボルを第ｂデータブロック（ｘ１（ｂ，ｎ））に分割する。ここで、本実施の形態の場合、ｎは１以上かつ４４８以下の整数であり、ｂは正の整数である。すなわち、ｘ１（ｂ，ｎ）は、第ｂデータブロック内におけるｎ番目のプリコーデッドシンボルを表している。なお、これらのシンボル数は一例であり、本実施の形態は、これら以外のシンボル数であってもよい。
【００４４】
ＧＩ付加部１０６ａは、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩを付加する。ＧＩは、既知の系列をπ／２−ＢＰＳＫ変調したシンボル系列である。さらに、ＧＩ付加部１０６ａは、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図５Ａに示すような送信シンボルｕ１が生成される。
【００４５】
同様に、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂも、プリコーデッドシンボルｘ２（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩを付加し、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。ただし、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが付加するＧＩは、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩの複素共役である。これにより、図５Ａに示すような送信シンボルｕ２が生成される。
【００４６】
ここで、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩのｐ番目のシンボルを、ＧＩ１（ｐ）と表現する。また、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが付加するＧＩのｐ番目のシンボルを、ＧＩ２（ｐ）と表現する。ｐは、本実施の形態の場合、１以上６４の以下の整数である。この場合、ＧＩ１（ｐ）とＧＩ２（ｐ）は、式３に示す関係にある。なお、記号「＊」は、複素共役を表す。
【数９】
2018074573.tif 000011
【００４７】
図５Ｂは、プリコーデッドシンボルｘ１（ｂ，ｎ）にＧＩ（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ１を参照）をＤＦＴ（Discrete Fourier Transform、離散フーリエ変換）した後のＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）の例を示す。図５Ｃは、プリコーデッドシンボルｘ２（ｂ，ｎ）にＧＩ＊（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ２を参照）をＤＦＴした後のＤＦＴ信号Ｘ２（ｂ，ｋ）の例を示す。次に、ＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）を用いて、ＧＩ付加部１０６ａから出力される信号の周波数特性を説明する。また、ＤＦＴ信号Ｘ２（ｂ，ｋ）を用いて、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂから出力される信号の周波数特性を説明する。
【００４８】
式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ２（ｂ，ｎ）及びＧＩ＊（ｐ）は、ｘ１（ｂ，ｎ）及びＧＩ（ｐ）の複素共役であるから、ＤＦＴ信号Ｘ２（ｂ，ｋ）は、ＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）の複素共役を周波数反転し、周波数領域で位相回転を加えた信号となる。すなわち、Ｘ２（ｂ，ｋ）は、式３−１で表される。
【数１０】
2018074573.tif 000012
【００４９】
なお、次のように、式３−１における位相回転量（exp(j×2πk/N)）をＷと表す。
【数１１】
2018074573.tif 000013
【００５０】
プリコーディング処理によって、２つの変調シンボルｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）を織り交ぜて、２つの異なる送信アンテナを用いて送信することができる。これにより、空間ダイバーシチ効果が得られる。また、プリコーディング処理によって、２つの変調シンボルｓ１（ｍ）、ｓ２（ｍ）を織り交ぜて、２つの異なる周波数インデックスｋ，−ｋを用いて送信することができる。これにより、周波数ダイバーシチ効果が得られる。
【００５１】
なお、図５Ｂ及び図５Ｃにおいて、２つの異なる周波数インデックスｋ，−ｋの絶対値｜ｋ｜が小さい場合、２つの周波数が近接するため、周波数ダイバーシチ効果が減少する。以下では、このように２つの周波数が近接し、周波数ダイバーシチ効果が減少することを抑制する技術について説明する。
【００５２】
図６Ａは、シンボル順序反転部１０７におけるシンボル順序反転処理の一例を示す。
【００５３】
図６Ａに示すように、シンボル順序反転部１０７は、各シンボルブロックについて、プリコーデッドシンボルｘ２（ｂ，ｎ）の順序を反転させ、当該プリコーデッドシンボルｘ２（ｂ，ｎ）に付加されたＧＩ（ｐ）の順序を反転させる。説明をわかりやすくするため、順序が反転されたプリコーデッドシンボルｘ２(time reversal)（ｂ，ｎ）を、式４のように表わす。すなわち、順序が反転されたシンボル系列を、「−ｎ」で表す。
【数１２】
2018074573.tif 000014
【００５４】
また、順序が反転されたＧＩ２（time reversal）（ｐ）を、式５のように表す。すなわち、順序が反転されたシンボル系列を、「−ｐ」で表す。
【数１３】
2018074573.tif 000015
【００５５】
図６Ｃは、プリコーデッドシンボルｘ１（ｂ，ｎ）にＧＩ（ｐ）が付加されたシンボルブロック（図５Ａの送信シンボルｕ１を参照）をＤＦＴした後のＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）の例である。図６Ｃは、図５Ｂと同様である。また、図６Ｄは、反転シンボルｘ２（−ｍ）をＤＦＴした後の反転ＤＦＴ信号Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）の例である。ここで、反転シンボルｘ２（−ｍ）は、シンボル順序反転後のプリコーデッドシンボル信号ｘ２（ｂ，−ｎ）と、ＧＩの複素共役をシンボル順序反転したＧＩ＊（−ｐ）とを含む。次に、反転ＤＦＴ信号Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）を用いて、シンボル順序反転部１０７から出力される信号の周波数特性を説明する。
【００５６】
式２のプリコーディング行列Ｇを用いた場合、ｘ２（ｂ，−ｎ）及びＧＩ＊（−ｐ）は、ｘ１（ｂ，ｎ）及びＧＩ（ｐ）の順序を反転したシンボルブロックの複素共役であるから、Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）は、式５−２で表される。
【数１４】
2018074573.tif 000016
【００５７】
反転ＤＦＴ信号Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）は、ＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）の複素共役に位相回転を与えた信号である。また、式５−２において、Ｗに含まれるＮはＤＦＴサイズ（例えば、シンボルブロックの長さ「５１２」）である。
【００５８】
図６Ｃ、図６Ｄに示す例では、図５Ｂ、図５Ｃの場合と異なり、第１の送信ＲＦチェーン処理に係るＤＦＴ信号Ｘ１（ｂ，ｋ）と、第２の送信ＲＦチェーン処理に係る反転ＤＦＴ信号Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）＝Ｘ１＊（ｂ，ｋ）×Ｗとが、同じ周波数インデックスｋで送信される。したがって、空間ダイバーシチ効果が得られる。
【００５９】
図６Ｂは、シンボル順序反転部１０７におけるシンボル順序反転処理の別の一例を示す図である。
【００６０】
図６Ｂに示すように、シンボル順序反転部１０７は、各シンボルブロックについて、シンボルブロック全体のシンボル系列の順序（シンボル系列の並び）を反転させる。このとき、シンボル順序反転部１０７は、シンボル順序の反転前のシンボルブロックと、シンボル順序の反転後のシンボルブロックとの間でＧＩの位置を等しくするために、最後のデータブロックの後段に付加されたＧＩを取り除き、最初のデータブロックの前にシンボル順序を反転させたＧＩを付加しても良い。なお、シンボルブロックは、既出のとおり、例えば、６４シンボルのＧＩと４４８シンボルのデータブロックとを合わせた５１２シンボルのブロックである。
【００６１】
シンボル順序反転部１０７は、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが出力する送信シンボルｕ２のうち、４４８シンボル分のデータシンボルを順次、データシンボルバッファ１０８ｂに保存し、当該データシンボルバッファ１０８ｂから保存時と異なる順序（逆の順序）でデータシンボルを読み出すことにより、シンボル順序の反転を実現してよい。すなわち、データシンボルバッファ１０８ｂは、ＬＩＦＯ（Last In, First Out）バッファに相当するものであってよい。なお、データシンボルバッファ１０８ｂは、メモリ、ＲＡＭ又はレジスタ等であって良い。
【００６２】
シンボル順序反転部１０７では、送信シンボルｕ２のシンボル順序を反転させる処理が行われるため、入力データに対する出力データの遅延が発生する。そこで、データシンボルバッファ１０８ａを用いて、ＧＩ付加部１０６ａが出力する送信シンボルｕ２のうち、データシンボル（例えばｘ２（ｂ，ｎ））に対し、シンボル順序反転部１０７で発生する遅延と同じ時間の遅延を与える。これにより、ＧＩ付加部１０６ａが出力する送信シンボルｕ１と複素共役ＧＩ付加部１０６ｂが出力する送信シンボルｕ２とが同じタイミングで送信される。なお、以下の説明において、シンボル順序反転部１０７が送信シンボルｕ２を反転させたシンボルブロックを、反転シンボルｕ２ｒと表現する場合がある。
【００６３】
位相回転部１０９は、シンボル順序反転部１０７が出力した反転シンボルｕ２ｒのうち、データシンボル（例えばｘ２（ｂ，ｎ））に対して、シンボル毎に異なる位相回転を与える。つまり、位相回転部１０９は、シンボル毎に異なる位相変更を施す。位相回転部１０９は、式６を用いて、データシンボル（例えばｘ２（ｂ，ｎ））に位相回転を与え、式７を用いて、ＧＩ（例えばＧＩ２（ｐ））に位相回転を与える。なお、式６、式７において、θは、位相回転量を表す。
【数１５】
2018074573.tif 000017
【００６４】
送信装置１００は、プリコーディング部１０５が出力する送信シンボルのうち、ｘ１（ｂ，ｎ）には位相回転を与えず、ｘ２（ｂ，ｎ）には位相回転を与える。位相回転後の送信シンボルは、式８で表される。
【数１６】
2018074573.tif 000018
【００６５】
なお、図３では、第２の送信ＲＦチェーン処理に位相回転部１０９を配置しているが、第１の送信ＲＦチェーン処理と第２の送信ＲＦチェーン処理の両方に位相回転部を配置してもよい。この配置の場合は、式９に示す位相回転の行列を用いることができる。
【数１７】
2018074573.tif 000019
【００６６】
なお、式８において、ｎが１以上かつ４４８以下の場合はデータシンボルに関する式（例えば式６）とみなし、ｎが４４９以上かつ５１２以下の場合はＧＩに関する式（例えば式８のｎから４４８を減算した値をｐとした場合における式７）とみなしても良い。この場合、式８は、ｎが１以上かつ５１２以下となり、ｘ１（ｂ，ｎ）及びｘ２（ｂ，−ｎ）は、データシンボルとＧＩの両方を含む。
【００６７】
図６Ｅは、位相回転後シンボルｔ１（ｂ，ｎ）をシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号Ｔ１（ｂ，ｋ）を示す図である。図６Ｆは、位相回転後シンボルｔ２（ｂ，ｎ）をシンボルブロック毎にＤＦＴしたＤＦＴ信号Ｔ２（ｂ，ｋ）を示す図である。次に、Ｔ１（ｂ，ｋ）、Ｔ２（ｂ，ｋ）を用いて、位相回転後の信号の周波数特性を説明する。
【００６８】
式８より、Ｘ１（ｂ，ｋ）とＴ１（ｂ，ｋ）は等しい。つまり、図６Ｃと図６Ｅは、記号をＸ１からＴ１に置き換えた点を除き、同じである。
【００６９】
図６Ｆに示すＴ２（ｂ，ｋ）は、Ｘ２ｒ（ｂ，ｋ）に時間領域で位相回転を与えた信号である。式８を用いて時間領域で位相回転を与えた場合、周波数領域では、周波数インデックスが、式９−１によって算出される周波数ビンｄの分、シフトする。ＮはＤＦＴサイズ（例えば、シンボルブロックの長さ「５１２」）である。
【数１８】
2018074573.tif 000020
【００７０】
したがって、Ｘ１（ｂ，ｋ）は、式９−２により、Ｔ１（ｂ，ｋ）、Ｔ２（ｂ，ｋ＋ｄ）において、２つの送信アンテナ、及び、２つの周波数インデックスｋ、ｋ＋ｄを用いて送信される。すなわち、空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果が得られる。
【数１９】
2018074573.tif 000021
【００７１】
送信装置１００は、位相回転量θをπラジアン（１８０度）又は−πラジアン（−１８０度）に近い値に設定することにより、周波数ダイバーシチ効果を高め、データスループットを高めることができる。
【００７２】
なお、送信装置１００は、位相回転量θをπラジアン（１８０度）と異なる値に設定してもよい。これにより、送信アンテナ１１１ａの送信信号と、送信アンテナ１１１ｂの送信信号との間の信号分離が容易になる。また、データスループットも高まる。
【００７３】
ＯＦＤＭにおける送信シンボルにπラジアンと異なる位相回転を与える方法は、非特許文献２において、ＰＨ（Phase Hopping）技術として開示されている。しかし、本開示の送信装置１００は、非特許文献２の場合とは異なり、シングルキャリア送信を用いており、第２の送信ストリーム処理においてシンボル順序反転を行っている。これにより、２つの送信信号の間の信号分離が容易になる。また、比較的高い周波数ダイバーシチ効果が得られる。
【００７４】
送信装置１００は、位相回転量θに、例えば、−７π／８ラジアン（ｄは−２２４）、−１５π／１６ラジアン（ｄは２４０）などの値を設定してもよい。
【００７５】
送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂは、ディジタル及びアナログフィルタ、Ｄ／Ａ変換器、及び、ＲＦ（無線）回路を含む。送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａは、データシンボルバッファ１０８ａから出力された送信データｖ１（図８に示すＧＩ（ｐ）及びｔ１（ｂ，ｎ）を含む信号）を無線信号に変換し、送信アンテナ１１１ａへ出力する。送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂは、位相回転部１０９から出力された送信データｖ２（図８に示すＧＩ＊（−ｐ）及びｔ２（ｂ，−ｎ）を含む信号）を無線信号に変換し、送信アンテナ１１１ｂへ出力する。
【００７６】
送信アンテナ１１１ａは、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａから出力された無線信号を送信する。送信アンテナ１１１ｂは、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ｂから出力された無線信号を送信する。すなわち、送信アンテナ１１１ａ及び１１１ｂは、それぞれ、異なる無線信号を送信する。
【００７７】
このように、送信装置１００は、２つの送信ストリームデータに対してプリコーディングを施した後、一方の送信ストリームデータに対して、シンボル順序反転及び位相回転を施す。これにより、空間ダイバーシチ効果と周波数ダイバーシチ効果を高めることができる。また、データ通信における誤り率を低減させ、データスループットを向上させることができる。
【００７８】
図７は、受信装置２００の構成を示す図である。
【００７９】
受信アンテナ２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、無線信号を受信する。受信アンテナ２０１ａに受信信号に対する処理を、第１の受信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第１の受信ＲＦチェーン処理は、受信Ｆ／Ｅ回路２０２ａ、時間領域同期部２０３ａ、及び、ＤＦＴ部２０５ａによって行われる。受信アンテナ２０１ｂの受信信号に対する処理を、第２の受信ＲＦチェーン処理と呼ぶ。第２の受信ＲＦチェーン処理は、受信Ｆ／Ｅ回路２０２ｂ、時間領域同期部２０３ｂ、及び、ＤＦＴ部２０５ｂによって行われる。
【００８０】
受信Ｆ／Ｅ回路２０２ａ、２０２ｂは、例えば、ＲＦ回路、Ａ／Ｄ変換器、ディジタルフィルタ、アナログフィルタ、及び、ダウンサンプル処理部を含み、無線信号をディジタルベースバンド信号に変換する。
【００８１】
時間領域同期部２０３ａ、２０３ｂは、受信パケットのタイミング同期を行う。なお、時間領域同期部２０３ａと時間領域同期部２０３ｂは、相互にタイミング情報を交換し、第１の受信ＲＦチェーン処理と第２の受信ＲＦチェーン処理との間のタイミング同期をとってもよい。
【００８２】
チャネル推定部２０４は、第１の受信ＲＦチェーン処理に係る受信信号と、第２の受信ＲＦチェーン処理に係る受信信号とを用いて、送信装置と受信装置との間の無線チャネルの周波数応答を算出する。つまり、図１のＨ１１（ｋ）、Ｈ１２（ｋ）、Ｈ２１（ｋ）、Ｈ２２（ｋ）を、周波数インデックスｋ毎に算出する。
【００８３】
ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂは、受信データをＤＦＴブロックに分割して、ＤＦＴを行う。ＤＦＴブロックは、例えば、５１２シンボルである。図８は、ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂにおいて受信データをＤＦＴブロックに分割する方法を示す図である。
【００８４】
第１の受信ＲＦチェーン処理に係る受信データ（ＤＦＴ部２０５ａへの入力データ）をｙ１（ｎ）、第２の受信ＲＦチェーン処理に係る受信データ（ＤＦＴ部２０５ｂへの入力データ）をｙ２（ｎ）とする。次に、図８を用いて、ｙ１（ｎ）に係る処理を説明する。なお、ｙ２（ｎ）に係る処理についても同様である。
【００８５】
前述の通り、送信装置１００は、２つの送信アンテナ１１１ａ、１１１ｂを用いて、２つの無線信号（図８に示す送信データｖ１、送信データｖ２）を送信する。また、２つの無線信号は、それぞれ、チャネルにおいて、直接波と複数の遅延波を発生させ、受信アンテナ２０１ａ及び２０１ｂへ到達する場合がある。
【００８６】
なお、受信信号は、それぞれ、直接波及び遅延波のほか、例えば、回折波及び散乱波を含んでも良い。
【００８７】
ＤＦＴ部２０５ａは、送信データｖ１のデータブロックｔ１（１，ｎ）、及び、送信データｖ２のデータブロックｔ２（１，ｎ）の直接波及び遅延波が含まれるように、第１のＤＦＴブロックの時間を決定する。第１のＤＦＴブロックのＤＦＴ計算結果をＹ１（１，ｋ）と表す。ｋは、既出のとおり、周波数インデックスを示し、例えば、１以上かつ５１２以下の整数である。
【００８８】
同様に、ＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂにおける、第ｂのＤＦＴブロックのＤＦＴ計算結果を、それぞれ、Ｙ１（ｂ，ｋ）、Ｙ２（ｂ，ｋ）と表す（ｂは１以上の整数）。
【００８９】
受信装置２００は、ＭＭＳＥウェイト計算部２０６、ＭＭＳＥフィルタ部２０７、逆位相回転部２０８、ＩＤＦＴ（逆ＤＦＴ）部２０９ａ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂ、及び、逆プリコーディング部２１０を用いて、送信された変調シンボルｓ１（ｎ）、ｓ２（ｎ）の推定値を算出する。次に、送信された変調シンボルｓ１（ｎ）、ｓ２（ｎ）の推定値を算出する方法について説明する。
【００９０】
受信装置２００のＤＦＴ部２０５ａ、２０５ｂの出力信号Ｙ１（ｂ，ｋ）、Ｙ２（ｂ，ｋ）は、チャネルの値を用いて、式１０のように表される。
【数２０】
2018074573.tif 000022
【００９１】
ここで、Ｔ１（ｂ，ｋ）は、送信装置１００のシンボルブロック（式８のｔ１（ｂ，ｎ））をＤＦＴした信号である。Ｔ２（ｂ，ｋ）は、送信装置１００のシンボルブロック（式８のｔ２（ｂ，ｎ））をＤＦＴした信号である。Ｚ１（ｂ，ｋ）は、第１のＲＦチェーン部におけるノイズをＤＦＴした信号である。Ｚ２（ｂ，ｋ）は、第２のＲＦチェーン部におけるノイズをＤＦＴした信号である。
【００９２】
式１０を行列で表した場合、式１１になる。
【数２１】
2018074573.tif 000023
【００９３】
式１１において、チャネル行列Ｈ２ｘ２（ｋ）は、式１２のように定められる。
【数２２】
2018074573.tif 000024
【００９４】
ＭＭＳＥウェイト計算部２０６は、式１２−１に基づき、ウェイト行列Ｗ２ｘ２（ｋ）を算出する。
【数２３】
2018074573.tif 000025
【００９５】
式１２−１において、ＨＨは行列Ｈの複素共役転置を表す。また、σ２はノイズＺ１（ｂ，ｋ）、Ｚ２（ｂ，ｋ）の分散である。また、Ｉ２×２は２行２列の単位行列である。
【００９６】
ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、式１２−２を用いて、Ｔ１（ｂ，ｋ）、Ｔ２（ｂ，ｋ）の推定値Ｔ＾１（ｂ，ｋ）、Ｔ＾２（ｂ，ｋ）を算出する。なお、推定値Ｔ＾１（ｂ，ｋ）に対する処理を、第１の受信ストリーム処理といい、Ｔ＾２（ｂ，ｋ）に対する処理を、第２の受信ストリーム処理という。
【数２４】
2018074573.tif 000026
【００９７】
式１２−２の計算を、ＭＭＳＥ方式という。ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、ＭＭＳＥ方式に基づいて、送信データｖ１に含まれるｔ１（ｂ，ｎ）と、送信データｖ２に含まれるｔ２（ｂ，ｎ）と、それぞれの直接波及び遅延波とが交じり合った受信データｙ１及びｙ２（図８参照）から、位相回転後のデータシンボルｔ１（ｂ，ｎ）、ｔ２（ｂ，ｎ）の推定値を得る。ただし、ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、チャネル推定値（チャネルの周波数応答の推定値）Ｈ１１（ｋ）、Ｈ１２（ｋ）、Ｈ２１（ｋ）、Ｈ２２（ｋ）を活用し、計算を容易にするため、式１２−２に示すように、周波数領域信号に対して計算を行う。
【００９８】
逆位相回転部２０８は、図３の位相回転部１０９と逆の処理を行う。位相回転部１０９の処理は、周波数領域では、図６Ｆに示すように、周波数インデックスｋ，−ｋが、周波数ビンｄの分、シフトする処理に相当する。ここで、ｄは、式９−１より算出される。そこで、逆位相回転部２０８は、ＭＭＳＥフィルタ部２０７から出力される第２の受信ストリームの周波数領域信号を、−ｄの分、シフトする。すなわち、逆位相回転部２０８は、周波数領域において、式１２−３の処理を行う。
【数２５】
2018074573.tif 000027
【００９９】
なお、受信装置２００は、ＩＤＦＴ部２０９ａ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂと、逆位相回転部２０８とを入れ替え、ＭＭＳＥフィルタ部からの出力をＩＤＦＴした後、逆位相回転を与えてもよい。この場合、逆位相回転部２０８は、時間領域において、式１２−４の処理を行う。
【数２６】
2018074573.tif 000028
【０１００】
つまり、逆位相回転部２０８は、第２の受信ストリームデータに対して逆位相回転を与えるが、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂでシンボル順序が反転されるため、式９に定める行列Ｐの乗算と同じ処理を行う。
【０１０１】
ＩＤＦＴ部２０９ａは、逆位相回転部２０８から出力される第１の受信ストリームデータに対し、ＩＤＦＴを行う。また、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂは、逆位相回転部２０８から出力される第２の受信ストリームデータに対して、ＩＤＦＴを行い、各ＤＦＴブロックについてシンボル順序を反転させる。
【０１０２】
逆プリコーディング部２１０は、図３のプリコーディング部１０５が用いたプリコーディング行列Ｇの逆行列を、第１の受信ストリームデータ及び第２の受信ストリームデータに対して乗算し、ｓ１（ｂ，ｎ）、ｓ２（ｂ，ｎ）の推定値を算出する。逆プリコーディング部２１０の処理を、式１２−５に示す。
【数２７】
2018074573.tif 000029
【０１０３】
データ復調部２１１ａ、２１１ｂは、逆プリコーディング部２１０から出力されるｓ１（ｂ，ｎ）、ｓ２（ｂ，ｎ）の推定値をデータ復調し、ビットデータの推定値を算出する。
【０１０４】
復号部２１２ａ、２１２ｂは、ビットデータの推定値に対し、ＬＤＰＣ符号による誤り訂正処理を行う。
【０１０５】
ストリーム統合部２１３は、第１の受信ストリームデータと第２の受信ストリームデータを統合し、受信データとしてＭＡＣ部２１５に通知する。
【０１０６】
ヘッダデータ抽出部２１４は、受信データからヘッダデータを抽出し、例えばＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）、図３の位相回転部１０９で用いる位相回転量θを決定する。また、ヘッダデータ抽出部２１４は、逆プリコーディング部２１０に適用するプリコーディング行列Ｇ、ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部２０９ｂにおけるシンボル反転処理の有無、及び、逆位相回転部２０８が用いる位相回転量θを制御しても良い。
【０１０７】
受信装置２００では、ＭＭＳＥフィルタ部２０７が、第２の送信ストリームデータが周波数シフトされた送信信号Ｔ１（ｂ，ｋ）、Ｔ２（ｂ，ｋ）を用いて推定を行うため、より高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、受信誤り率が低減し、データスループットが向上する。
【０１０８】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１では、送信装置１００は、第２のプリコーデッドシンボルに対して、第１のプリコーデッドシンボルに付加するＧＩの複素共役を付加し、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。
【０１０９】
これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。
【０１１０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、送信装置１００が、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいてπ／２−ＢＰＳＫ変調を行うことによって、ＭＩＭＯ送信を行う場合について説明した。実施の形態２では、送信装置３００（図９参照）が、データ変調部１０４ａ、１０４ｂにおいて、複数のデータ変調方式（例えばπ／２−ＢＰＳＫ変調とπ／２−ＱＰＳＫ変調）を切り替えてＭＩＭＯ送信を行う場合について説明する。
【０１１１】
図９は、実施の形態２に係る送信装置３００の構成を示す図である。なお、図３と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。
【０１１２】
データ変調部１０４ｃ、１０４ｄは、符号化部１０３ａ、１０３ｂが出力する符号化データに対し、ＭＡＣ部１０１の制御に応じたデータ変調を行う。
【０１１３】
次に、プリコーディング部１０５ａが、π／２−ＢＰＳＫ変調とπ／２−ＱＰＳＫ変調とによってプリコーディング処理を切り替える例について説明する。
【０１１４】
図１０Ａは、π／２−ＱＰＳＫ変調のコンスタレーションの一例を示す図である。データ変調部１０４ｃ、１０４ｄから出力される変調シンボルｓ１（ｍ）及びｓ２（ｍ）は、それぞれ、＋１，−１，＋ｊ、−ｊのいずれかの値となる。なお、π／２−ＢＰＳＫ変調のコンスタレーションは、図４Ａに示した通りである。
【０１１５】
プリコーディング部１０５ａは、データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいて使用されるデータ変調方式に応じてプリコーディング行列を変更し、式１３に示すプリコーディング処理を行う。
【数２８】
2018074573.tif 000030
【０１１６】
データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２−ＢＰＳＫが使用される場合、プリコーディング部１０５ａは、例えば、式２、式２−３、又は式２−５に示すプリコーディング行列Ｇを用いる。
【０１１７】
データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２−ＱＰＳＫが使用される場合、プリコーディング部１０５ａは、例えば、式１４に示すプリコーディング行列Ｇを用いる。
【数２９】
2018074573.tif 000031
【０１１８】
プリコーディング部１０５ａが、π／２−ＢＳＰＫシンボルに対して、式２を用いてプリコーディングを行う場合、コンスタレーションは、π／２−ＱＰＳＫと同様となる（図４Ｃを参照）。また、プリコーディング部１０５ａが、π／２−ＱＳＰＫシンボル（図１０Ａ参照）に対して、式１４を用いてプリコーディングを行う場合、コンスタレーションは、１６ＱＡＭと同様となる（図１０Ｂを参照）。
【０１１９】
π／２−ＢＰＳＫのシンボル候補点の数は２、π／２−ＱＰＳＫのシンボル候補点の数は４、π／２−１６ＱＡＭのシンボル候補点の数は１６である。つまり、プリコーディングを行うことにより、コンスタレーションにおけるシンボル候補点の数が増加する。
【０１２０】
第２の送信ＲＦチェーン処理は、変調方式及びプリコーディング行列Ｇの種類により異なる。データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２−ＢＰＳＫが使用され、プリコーディング部１０５ａにおいて式２、式２−３又は式２−５に示すプリコーディング行列Ｇが使用される場合、送信装置３００は、図３の送信装置１００と同様に、複素共役ＧＩ付加部１０６ｂ及びシンボル順序反転部１０７を用いて、第２の送信ＲＦチェーン処理を行う。
【０１２１】
複素共役ＧＩ付加部１０６ｂは、プリコーディング部１０５ａの出力ｘ２（ｍ）に対し、ＧＩの複素共役を付加する。シンボル順序反転部１０７は、ＧＩの複素共役が付加された出力ｘ２（ｎ）に対して、シンボル順序反転処理を行う。
【０１２２】
データ変調部１０４ｃ、１０４ｄにおいてπ／２−ＱＰＳＫが使用され、プリコーディング部１０５ａにおいて式１４に示すプリコーディング行列Ｇが使用される場合、送信装置３００は、図３の送信装置１００と異なり、ＧＩ付加部１０６ｃを用いて、第２の送信ＲＦチェーン処理を行う。
【０１２３】
ＧＩ付加部１０６ｃは、プリコーディング部１０５ａの出力ｘ２（ｍ）に対し、第１のＲＦチェーン処理においてＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩと同じＧＩを付加する。
【０１２４】
なお、ＧＩ付加部１０６ｃは、ＧＩ付加部１０６ａが付加するＧＩ（ＧＩ１）と異なるＧＩ（ＧＩ２）を付加してもよい。ＧＩ１とＧＩ２に、相互に直交する系列（相互相関が０）が用いられても良い。例えば、ＧＩ１には、１１ａｄ規格（非特許文献１を参照）に規定されるＧａ６４系列が用いられても良く、ＧＩ２には、１１ａｄ規格に規定されるＧｂ６４系列が用いられても良い。
【０１２５】
π／２−ＢＰＳＫ変調と、式２、式２−３又は式２−５のプリコーディング行列Ｇとの組み合わせを、第１のプリコーディング方式タイプと呼ぶ。π／２−ＱＰＳＫ変調と、式１４のプリコーディング行列Ｇとの組み合わせを、第２のプリコーディング方式タイプと呼ぶ。なお、第１のプリコーディング方式タイプと第２のプリコーディング方式タイプの判別方法については、後述する。
【０１２６】
第１のプリコーディング方式タイプの場合、選択部１１２ａは、データシンボルバッファ１０８ａの出力を選択し、選択部１１２ｂは、シンボル順序反転部１０７の出力を選択する。
【０１２７】
第２のプリコーディング方式タイプの場合、選択部１１２ａは、ＧＩ付加部１０６ａの出力を選択し、選択部１１２ｂは、ＧＩ付加部１０６ｃの出力を選択する。
【０１２８】
なお、選択部１１２ａは、ＧＩ付加部１０６ａの後段に配置されても良い。また、選択部１１２ｂは、プリコーディング部１０５ａの後段に配置されても良い。
【０１２９】
次に、送信装置３００が、プリコーディング方式に応じて第２の送信ＲＦチェーン処理を変更する理由について説明する。
【０１３０】
第１のプリコーディング方式タイプでは、式２−２、式２−４又は式２−６のように、ｘ１（ｂ，ｎ）とｘ２（ｂ，ｎ）とは、複素共役の関係にあり、さらに、定数倍された関係にある。したがって、図５Ｂ及び図５Ｃに示したように、周波数領域において、第２の送信ＲＦチェーン処理の信号は、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号の周波数を反転したものであり、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号と複素共役の関係にある。
【０１３１】
一方、第２のプリコーディング方式タイプでは、ｘ１（ｂ，ｎ）とｘ２（ｂ，ｎ）とは、複素共役の関係に無い。したがって、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、周波数領域において、第１の送信ＲＦチェーン処理の信号と第２の送信ＲＦチェーン処理の信号とは、同一の周波数で送信される。例えば、Ｘ１（ｂ，ｋ）とＸ２（ｂ，ｋ）とは同一の周波数で送信され、Ｘ１（ｂ，−ｋ）とＸ２（ｂ，−ｋ）とは同一の周波数で送信される。
【０１３２】
式１５を満たす複素数ｂが存在する場合は、第１のプリコーディング方式タイプに該当する。
【数３０】
2018074573.tif 000032
【０１３３】
以上の考察から、送信装置３００は、第１のプリコーディング方式タイプでは、第２の送信ＲＦチェーン処理において複素共役のＧＩを付加し、シンボル順序を反転する。つまり、選択部１１２ｂは、シンボル順序反転部１０７からの出力を選択する。一方、第２のプリコーディング方式タイプでは、第２のＲＦチェーン処理において、第１のＲＦチェーン処理と同じＧＩを付加し、シンボル順序の反転を行わない。つまり、選択部１１２ｂは、ＧＩ符号部１０６ｃからの出力を選択する。
【０１３４】
これにより、送信装置３００は、データ変調方式及びプリコーディング行列の種類に関わらず、図６Ｅ、図６Ｆに示すように、位相回転部１０９が与える位相回転θ（及び、θから式９−１を用いて換算されるｄ）に応じた周波数ダイバーシチ効果を実現できる。
【０１３５】
π／２−ＢＰＳＫでは、式２のプリコーディング行列を用いることにより、プリコーディング後のコンスタレーションは、ＱＰＳＫと同等となる（図４Ｂを参照）。この場合は、第１のプリコーディング方式タイプが該当する。また、π／２−ＱＰＳＫでは、式１４のプリコーディング行列を用いることにより、プリコーディング後のコンスタレーションは、１６ＱＡＭと同等となる（図１０Ｂを参照）。この場合は、第２のプリコーディング方式タイプが該当する。
【０１３６】
なお、選択部１１２ａ、１１２ｂは、π／２−ＢＰＳＫ変調では、プリコーディング方式のタイプに応じて、入力データを選択してもよい。
【０１３７】
また、送信装置３００は、プリコーディングを行わない送信時におけるπ／２−ＱＰＳＫ及びπ／２−１６ＱＡＭと同じ送信パラメータを用いて送信してもよい。送信パラメータは、例えば、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂのＲＦアンプのバックオフの設定値を含む。すなわち、送信装置３００は、変調方式に応じて、式２又は式１４のいずれかを用いてプリコーディングを行ってもよい。これにより、送信Ｆ／Ｅ回路１１０ａ、１１０ｂの構成を変更することなく送信できる。以下、その理由を説明する。
【０１３８】
一般的なミリ波通信では、送信Ｆ／Ｅ回路におけるＲＦアンプのバックオフの設定値は、送信コンスタレーション配置（図１０Ａ，図１０Ｂなど）に応じて適切に設定及び変更される。例えば、図１０Ｂのような１６ＱＡＭでは、平均電力に対するピーク電力（ＰＡＰＲ）が大きくなるため、ＲＦアンプのバックオフを大きくし、ＲＦアンプにて信号が飽和しないように設定される。また、プリコーディング処理を施すことによって送信信号のコンスタレーションの配置が変わるため、送信Ｆ／Ｅ回路の設定は変更される。
【０１３９】
これに対して、本実施の形態に係る送信装置３００では、例えば式２及び式１４を用いることで、プリコーディング処理を施すことによって、プリコーディング処理の前のコンスタレーション配置とは異なるが、既知の変調と同じコンスタレーション配置となる。すなわち、プリコーディング処理の有無にかかわらず、送信信号は、既知のコンスタレーション配置となるので、送信Ｆ／Ｅ回路の構成及び設定の変更が不要となり、制御が容易となる。
【０１４０】
＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２では、送信装置３００は、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルとが複素共役の関係にある場合、第２のプリコーデッドシンボルに対して、第１のプリコーデッドシンボルに付加するＧＩの複素共役を付加し、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。
【０１４１】
これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、複数のデータ変調方式を切り替えることができ、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。
【０１４２】
（実施の形態２の変形例）
実施の形態２では、送信装置３００が、π／２−ＢＰＳＫ変調の場合、シンボル順序反転部１０７においてデータシンボル及びＧＩのシンボルにシンボル順序反転を行うＭＩＭＯ送信について説明した。実施の形態２の変形例では、送信装置４００（図１２参照）が、ＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅにおいて、ストリーム毎に異なる系列（例えば直交する系列）を付加したＭＩＭＯ送信について説明する。
【０１４３】
図１２は、実施の形態２の変形例に係る送信装置４００の構成を示す図である。なお、図９と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。
【０１４４】
ＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅは、選択部１１２ａ、１１２ｂ及び位相回転部１０９より後段に配置する。図９の送信装置３００と異なり、送信装置４００は、変調方式に関わらずストリーム毎に定められたＧＩシンボルを付加しても良い。
【０１４５】
図１３及び図１４は、送信装置４００のＧＩ付加部１０６ｄ、１０６ｅの出力（ｖ３、ｖ４）の送信シンボルフォーマットの一例を示す図である。図１３はデータシンボルの変調がπ／２−ＢＰＳＫ変調である場合、図１４はデータシンボルの変調がπ／２−ＢＰＳＫ変調以外である場合を示す。
【０１４６】
ＧＩ付加部１０６ｄは、プリコーデッドシンボルｘ１（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩ（ＧＩ１（ｐ））を付加する。ＧＩは、既知の系列をπ／２−ＢＰＳＫ変調したシンボル系列である。さらに、ＧＩ付加部１０６ｄは、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図１３及び図１４に示すような送信シンボルｖ３が生成される。なお、これらのシンボル数は一例であり、本実施の形態は、これら以外のシンボル数であってもよい。
【０１４７】
同様に、ＧＩ付加部１０６ｅも、プリコーデッドシンボルｘ２（ｍ）を、４４８シンボル毎のデータブロックに分割し、各データブロックの前段に６４シンボルのＧＩ（ＧＩ２（ｐ））を付加し、最後のデータブロックの後段に６４シンボルのＧＩを付加する。これにより、図１３及び図１４に示すような送信シンボルｖ４が生成される。ＧＩ付加部１０６ｅが付加するＧＩは、ＧＩ付加部１０６ｄが付加するＧＩと異なる系列であっても良い。
【０１４８】
受信装置２００は、図１３及び図１４のフォーマットを有する送信装置４００の送信信号を受信した場合、実施の形態１に示したように、式１２−２を用いてＭＭＳＥ等化を行い、受信処理を行ってもよい。
【０１４９】
受信装置２００は、ＭＭＳＥ等化されたＧＩシンボル（ＭＭＳＥフィルタ部２０７の出力のうちＧＩに係る部分）と、既知のＧＩシンボルとを比較し、チャネル推定行列の誤差を検出してチャネル推定行列の補正を行ってもよい。ＧＩ１（ｐ）とＧＩ２（ｐ）が直交系列である場合、ＭＭＳＥ等化により推定されたＧＩ１（ｐ）と、既知のＧＩ１（ｐ）との相関を算出する。この算出では、ＭＭＳＥ等化の残留誤差が軽減され、例えば位相ずれの値が高精度に算出される。よって、チャネル推定行列を高精度に補正し、受信性能を改善できる。
【０１５０】
次に、受信装置２００のＭＭＳＥフィルタ部２０７が図１３及び図１４のフォーマットを有する送信装置４００の送信信号を受信する別の方法について説明する。
【０１５１】
受信装置２００は、ＧＩ１（ｐ）及びＧＩ２（ｐ）のレプリカ信号を、式１６により生成する。ここで、レプリカ信号とは、既知パターン（例えばＧＩ１（ｐ）及びＧＩ２（ｐ））を送信した場合に、受信アンテナで受信される信号の推定値であり、既知パターンににチャネル行列（式１２参照）を乗算することにより算出される。
【数３１】
2018074573.tif 000033
【０１５２】
式１６において、ＸＧ１（ｋ）及びＸＧ２（ｋ）は、ＧＩ時間領域信号（シンボル）ＧＩ１（ｐ）及びＧＩ２（ｐ）をＤＦＴした信号（ＧＩの周波数領域信号）である。また、ＹＧ１（ｋ）及びＹＧ２（ｋ）は、ＧＩ１（ｐ）及びＧＩ２（ｐ）を受信装置２００が受信した場合の周波数領域信号である。ＹＧ１（ｋ）及びＹＧ２（ｋ）に記号「＾」を付与することにより、推定値であることを示す。
【０１５３】
受信装置２００は、式１７により、受信信号Ｙ１（ｂ，ｋ）からＹ＾Ｇ１（ｋ）を差し引いて受信信号に含まれるデータ信号成分Ｙ＾Ｄ１（ｋ）を推定し、Ｙ２（ｂ，ｋ）からＹ＾Ｇ２（ｋ）を差し引いてデータ信号成分Ｙ＾Ｄ２（ｋ）を推定する。
【数３２】
2018074573.tif 000034
【０１５４】
受信装置２００は、推定したデータ信号成分Ｙ＾Ｄ１（ｋ）及びＹ＾Ｄ２（ｋ）を入力としてＭＭＳＥ等化を行うことにより、送信データシンボルの推定値Ｔ＾Ｄ１（ｋ）及びＴ＾Ｄ２（ｋ）を算出する。
【数３３】
2018074573.tif 000035
【０１５５】
式１８で行う計算処理は式１２−２と同様であるが、式１２−２の入力Ｙ１（ｂ，ｋ）及びＹ２（ｂ，ｋ）はデータ及びＧＩの信号成分を含むのに対し、式１８の入力Ｙ＾Ｄ１（ｋ）及びＹ＾Ｄ２（ｋ）はＧＩの信号成分が差し引かれたデータの信号成分を含む点が異なる。
【０１５６】
ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、送信装置４００の送信信号を受信する場合、ストリーム毎のＧＩは複素共役及び時間順序反転の関係ではないため、ＧＩのシンボルの復調において、実施の形態１と同様の周波数ダイバーシチ効果を得ることは困難である。よって、ＧＩのシンボルからデータシンボルへのシンボル間干渉がＭＭＳＥ等化後に残留し、受信性能が低下する場合がある。
【０１５７】
ここで、ＭＭＳＥフィルタ部２０７は、送信装置４００の送信信号を受信する場合、式１６、式１７及び式１８を用いてＧＩのシンボルレプリカを受信信号から差し引いてＭＭＳＥ等化を行う。すなわち、ＧＩの影響を軽減してデータシンボルのＭＭＳＥ等化を行う。
【０１５８】
受信装置２００は、ＭＭＳＥフィルタ部２０７が式１８を用いて生成した送信データシンボルの推定値Ｔ＾Ｄ１（ｋ）及びＴ＾Ｄ２（ｋ）に対して、逆位相回転及び逆プリコーディングを含む実施の形態１及び実施の形態２と同様の受信処理を行う。
【０１５９】
＜実施の形態２の変形例の効果＞
実施の形態２の変形例では、送信装置４００は、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルとが複素共役の関係にある場合、第２のプリコーデッドシンボルに対して、シンボル順序を反転し、位相回転（位相変更）を与える。また、第１のプリコーデッドシンボルと第２のプリコーデッドシンボルに異なるＧＩを挿入する。
【０１６０】
これにより、ＭＩＭＯチャネルにおいて、複数のデータ変調方式を切り替えることができ、高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、通信データの誤り率を下げ、データスループットを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本開示は、複数のアンテナから変調信号を送信する通信システムに広く適用できる。
【符号の説明】
【０１６２】
１００、３００、４００  送信装置
１０１  ＭＡＣ部
１０２  ストリーム生成部
１０３ａ、１０３ｂ  符号化部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ  データ変調部
１０５、１０５ａ  プリコーディング部
１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ  ＧＩ付加部
１０６ｂ  複素共役ＧＩ付加部
１０７  シンボル順序反転部
１０８ａ、１０８ｂ  データシンボルバッファ
１０９  位相回転部
１１０ａ、１１０ｂ  送信Ｆ／Ｅ回路
１１１ａ、１１１ｂ  送信アンテナ
１１２ａ、１１２ｂ  選択部
２００  受信装置
２０１ａ、２０１ｂ  受信アンテナ
２０２ａ、２０２ｂ  受信Ｆ／Ｅ回路
２０３ａ、２０３ｂ  時間領域同期部
２０４  チャネル推定部
２０５ａ、２０５ｂ  ＤＦＴ部
２０６  ＭＭＳＥウェイト計算部
２０７  ＭＭＳＥフィルタ部
２０８  逆位相回転部
２０９ａ  ＩＤＦＴ部
２０９ｂ  ＩＤＦＴ及びシンボル順序反転部
２１０  逆プリコーディング部
２１１ａ、２１１ｂ  データ復調部
２１２ａ、２１２ｂ  復号部
２１３  ストリーム統合部
２１４  ヘッダデータ抽出部
２１５  ＭＡＣ部
【図１】
2018074573.tif 000036
【図２】
2018074573.tif 000037
【図３】
2018074573.tif 000038
【図４Ａ】
2018074573.tif 000039
【図４Ｂ】
2018074573.tif 000040
【図４Ｃ】
2018074573.tif 000041
【図５Ａ】
2018074573.tif 000042
【図５Ｂ】
2018074573.tif 000043
【図５Ｃ】
2018074573.tif 000044
【図６Ａ】
2018074573.tif 000045
【図６Ｂ】
2018074573.tif 000046
【図６Ｃ】
2018074573.tif 000047
【図６Ｄ】
2018074573.tif 000048
【図６Ｅ】
2018074573.tif 000049
【図６Ｆ】
2018074573.tif 000050
【図７】
2018074573.tif 000051
【図８】
2018074573.tif 000052
【図９】
2018074573.tif 000053
【図１０Ａ】
2018074573.tif 000054
【図１０Ｂ】
2018074573.tif 000055
【図１１Ａ】
2018074573.tif 000056
【図１１Ｂ】
2018074573.tif 000057
【図１２】
2018074573.tif 000058
【図１３】
2018074573.tif 000059
【図１４】
2018074573.tif 000060