(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側で送信対象のデータを誤り訂正符号化して生成した信号を複数の送信アンテナから同時に送信し、
受信側で送信側から同時に送信された前記信号を複数の受信アンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う多入力多出通信方法において、
前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成する際に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも受信側で高い復号性能が得られる信号を生成する、
ことを特徴とする多入力多出通信方法。
【請求項２】
誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信する送信装置と、同時に送信された複数の信号を複数のアンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置とで通信を行う多入力多出通信システムであって、
前記送信装置が、前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成すると共に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てて信号を生成する信号生成手段を備える、
ことを特徴とする多入力多出通信システム。
【請求項３】
前記受信装置が、
前記複数の受信アンテナによる受信結果に基づいて、各前記送信アンテナから送信された信号の受信電力を算出する算出手段と、
前記算出結果に基づいて、受信電力が最大になる前記送信アンテナを選択して前記送信装置に通知する選択・通知手段と、を備え、
前記送信装置が、
前記選択・通知手段からの前記受信電力が最大になる前記送信アンテナの通知を受信し、該通知された送信アンテナを、前記信号生成手段により高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てる送信アンテナに設定する設定手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の多入力多出通信システム。
【請求項４】
複数のアンテナで同時に受信した信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置に対して、誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信する送信装置であって、
前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成すると共に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てて信号を生成する信号生成手段を備える、
ことを特徴とする送信装置。
【請求項５】
受信電力が最大になる前記送信アンテナの通知を受信し、該通知された送信アンテナを、前記信号生成手段により高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てる送信アンテナに設定する設定手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の送信装置の前記複数の送信アンテナから同時に送信された複数の信号を複数のアンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置であって、
前記複数の受信アンテナによる受信結果に基づいて、各前記送信アンテナから送信された信号の受信電力を算出する算出手段と、
前記算出結果に基づいて、受信電力が最大になる前記送信アンテナを選択して前記送信手段に通知する選択・通知手段と、を備える、
ことを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、無線通信システムに関し、特に送信側で誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信し、受信側で該同時に送信された信号を複数の受信アンテナで同時に受信し、同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして復号を行う多入力多出通信方法、多入力多出通信システム、送信装置、及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、無線通信において、帯域拡大せずに、通信品質の向上及び高速データ転送を可能とする多入力多出通信（以下、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）という）システムが注目されている。【０００３】  ＭＩＭＯシステムは、送信側と受信側の双方に複数のアンテナを備え、送信側において、複数のアンテナから各々異なる送信信号を同一周波数で同時に送信し（以下、各送信アンテナからの信号系列をサブストリームと称す）、受信側において、同時送信された全ての信号を複数のアンテナで同時に受信し、各サブストリームの信号を分離し、復調・復号化して送信データを再生する。【０００４】  ここで、受信側の各アンテナでは、各サブストリームが互いに干渉した状態で受信されるため、干渉キャンセル技術によって、受信された干渉信号を時間軸上でキャンセルする必要がある。この干渉キャンセルのために、従来は、逐次干渉キャンセラを用いていたが（例えば非特許文献１参照）、１サブストリームずつしかキャンセルできないため、処理に時間がかかった。このため、近年は、複数のサブストリームを同時にキャンセルすることができる並列干渉キャンセラが用いられるようになってきている。【０００５】  図７に一般的な並列干渉キャンセラの動作原理を示す。図７に示すように、各受信アンテナにより受信された受信信号は、信号分離アルゴリズムを用いてサブストリーム毎に分離され、さらに、変調デマッピングと誤り訂正を行って再生データが得られる。次に、得られたサブストリーム毎の再生データから誤り検出を行う。誤りを含んでいるサブストリームが存在する場合には、正しく復号されたサブストリームの再生データの受信レプリカ信号を生成し、生成した受信レプリカ信号を受信信号から減算する（干渉キャンセル）。このとき、並列干渉キャンセラでは、正しく復号されたサブストリームが複数あれば、該複数のサブストリームについて干渉キャンセルを行う。【０００６】  そして、減算後の残差信号に対して、再度、信号の分離を行うが、このとき等価的にサブストリーム数が減っているので信号分離精度が向上する。そのため、誤り訂正の効果も向上し、誤りの無いサブストリームを再生できる。まだ誤りを含んでいるサブストリームが残っている場合には、新たに得られた誤りの無いサブストリームから受信レプリカ信号を生成して減算し、信号分離、変調デマッピング、誤り訂正を繰り返し、全てのサブストリームが正しく復号されたら処理を終了する。
【非特許文献１】  Ａ．Ｚａｎｅｌｌａ，Ｍ．  Ｃｈｉａｎｉ，Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎ，“Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＭＩＭＯ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  ｕｎｅｑｕａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ｆａｄｉｎｇ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，”ＧＬＯＢＥＣＯＭ２００３，ｐｐ．１８３７−１８４１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、従来技術では、図８に示す如く、全ての再生サブストリームで誤りを含んでいる場合には、正しい受信レプリカ信号を生成できないため干渉キャンセルを行うことができないという問題があった。仮に、誤りを含むビット系列から再符号化を行うと、符号化ビット系列へ誤りが広がり、誤った変調マッピング信号が生成されてしまうため、受信信号から受信レプリカ信号が正しく生成できない。そのため分離した信号の精度が著しく劣化し、通信品質が悪くなってしまう。【０００８】  本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、並列干渉キャンセラを用いて同時に受信した信号の干渉をキャンセルする多入力多出通信において、高品質通信を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的を達成するために本発明の多入力多出通信方法は、送信側で誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信し、受信側で送信側から同時に送信された前記信号を複数の受信アンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う多入力多出通信方法において、前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成する際に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも受信側で高い復号性能が得られる信号を生成する、ことを特徴としている。【００１０】  本発明の多入力多出通信方法によれば、送信側において、少なくとも１つの送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも受信側での復号で高い復号性能が得られる信号を生成して送信する。これにより、受信側において、該少なくとも１つの送信アンテナから送信された信号（サブストリーム）については正しく復号されやすくなり、正しい受信レプリカ信号を生成して並列干渉キャンセラで当該信号のキャンセルを行うことができる。他の送信アンテナから送信された信号（サブストリーム）についても、並列干渉キャンセラによる少なくとも１つの送信アンテナから送信された信号の干渉キャンセルが行われれば、等価的にサブストリーム数が減るので、正しく復号されやすくなり、全体の復号性能を向上させることができる。よって、通信品質が向上する。【００１１】  また、本発明の多入力多出通信システムは、誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信する送信装置と、同時に送信された複数の信号を複数のアンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置とで通信を行う多入力多出通信システムであって、前記送信装置が、前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成すると共に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てて信号を生成する信号生成手段を備える、ことを特徴としている。【００１２】  また、本発明の送信装置は、複数のアンテナで同時に受信した信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置に対して、誤り訂正符号化したデータに基づく信号を複数の送信アンテナから同時に送信する送信装置であって、前記複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成すると共に、少なくとも１つの前記送信アンテナに対して、他の前記送信アンテナよりも高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てて信号を生成する信号生成手段を備える、ことを特徴としている。【００１３】  本発明の多入力多出通信システム及び送信装置によれば、送信装置の信号生成手段において、複数の送信アンテナから同時送信する各信号を生成する。このとき、信号生成手段では、少なくとも１つの送信アンテナに対して、他の送信アンテナよりも高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てて信号を生成するので、該少なくとも１つの送信アンテナからは、受信側での復号で高い復号性能が得られる信号が送信されることになる。��って、通信品質が向上する。【００１４】  なお、上記の送信装置は、受信電力が最大になる前記送信アンテナの通知を受信し、該通知された送信アンテナを、前記信号生成手段により高い信号電力及び又は低い符号化率を割り当てる送信アンテナに設定する設定手段をさらに備えるようにすることもできる。この場合の受信装置は、上記設定手段を備えた送信装置の前記複数の送信アンテナから同時に送信された複数の信号を複数のアンテナで同時に受信し、該同時に受信した複数の信号中の干渉を並列干渉キャンセラによりキャンセルして誤り訂正復号を行う受信装置であって、前記複数の受信アンテナによる受信結果に基づいて、各前記送信アンテナから送信された信号の受信電力を算出する算出手段と、前記算出結果に基づいて、受信電力が最大になる前記送信アンテナを選択して前記送信手段に通知する選択・通知手段と、を備えるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１５】  以上説明したように本発明によれば、並列干渉キャンセラを用いて同時に受信した信号の干渉をキャンセルする多入力多出通信において、高品質通信を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  ＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。【００１７】  （構成）
図１に第１の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示す。図１に示すＭＩＭＯシステム１０は、送信装置２０及び受信装置４０間で無線通信を行う。送信装置２０は、Ｓ／Ｐ変換器２１と、複数の送信アンテナブランチ２２とを備えている。【００１８】  なお、図１では、Ｎｔ（Ｎｔは２以上の整数）個の送信アンテナブランチ２２を備えた場合を示しており、各送信アンテナブランチ２２を区別するために、符号末尾に「＃ｎ」（ｎは１〜Ｎｔの整数）を付与して示している。以下の説明においても、送信アンテナブランチ２２を区別する場合は、符号末尾に「＃ｎ」を付与して説明する。また、送信アンテナブランチ２２毎に設けられている部材についても、同様に符号末尾に「＃ｎ」を付与して説明する。【００１９】  Ｓ／Ｐ変換器２１には、送信対象のデータ（送信データ）が入力され、この送信データは、Ｓ／Ｐ変換器２１において、送信アンテナ数に応じてＳ（シリアル）／Ｐ（パラレル）変換され、送信アンテナブランチ２２へ振り分けられる。
各送信アンテナブランチ２２は、誤り訂正符号化処理部２３、変調マッピング処理部２４、振幅拡大処理部２５、及び送信アンテナ２６を備えている。誤り訂正符号化処理部２３には、Ｓ／Ｐ変換器２１から当該ブランチに振り分けられた送信データが入力される。【００２０】  誤り訂正符号化処理部２３は、誤り訂正技術を用いて、入力された送信データを符号化し、符号化データを生成する。誤り訂正技術としては、例えば低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ：Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号、ターボ（Ｔｕｒｂｏ）符号、トレリス（Ｔｒｅｌｌｉｓ）符号等を用いることができる。誤り訂正符号化処理部２３で生成された符号化データは、変調マッピング処理部２４に入力される。なお、本実施の形態では、誤り訂正符号化処理部２３＃１〜Ｎｔで用いる符号は符号化率ｒであり、等符号化送信が行われるようになっている。【００２１】  変調マッピング処理部２４は、入力された符号化データを変調信号点にマッピングして、変調信号を生成する。生成された変調信号は、振幅拡大処理部２５に入力される。振幅拡大処理部２５は、入力された変調信号の振幅を予め設定された倍率で拡大する。【００２２】  ここで、送信アンテナブランチ２２＃１の振幅拡大処理部２５＃１は、変調信号の振幅をα１倍、送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔの振幅拡大処理部２５＃２〜Ｎｔは、変調信号の振幅をα２倍（α１＞α２）に拡大するようにそれぞれ設定されている。すなわち、送信アンテナブランチ２２＃１には、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔよりも大きな信号電力が割り当てられる。よって、振幅拡大処理部２５＃１〜Ｎｔは、１つの送信アンテナブランチ２２＃１と他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔとに異なる信号電力を割り当てる不等電力割当部３０が構成される。なお、α１＝１又はα２＝１の場合は（すなわち倍率が１倍）、振幅拡大処理部２５＃１又は振幅拡大処理部２５＃２〜Ｎｔは省略可能である。【００２３】  倍率α１、α２は、送信アンテナブランチ２２＃１〜Ｎｔに同一の信号電力を割り当てた（等電力送信）場合と、送信アンテナブランチ２２＃１〜Ｎｔ全体での信号電力が等しくなるように設定することが好ましい。詳しくは、送信アンテナ２６＃１に対応する送信アンテナブランチ２２での送信電力はα１２となるので、送信アンテナ全体の送信電力を一定とするために、α１＋（Ｎｔ−１）α２２＝Ｎｔとするとα２は次の式（１）で定められる。【００２４】
【数１】
0004683478.tif 000002
【００２５】  各送信アンテナブランチ２２の振幅拡大処理部２５で振幅拡大された変調信号は、各々対応する送信アンテナ２６から同時に同一周波数で送信される。各送信アンテナ２６から送信された信号（サブストリーム）は、伝播経路中を伝播し、受信装置４０に到達する。【００２６】  受信装置４０には、従来からＭＩＭＯシステムに用いられているものを使用できる。例えば、図１に示すように、受信装置４０は、複数の受信アンテナ４１と、並列干渉キャンセラ４２と、信号分離処理部４３と、各送信アンテナブランチ２２毎（すなわちサブストリーム毎）に設けられた複数の変調デマッピング処理部４４と、各送信アンテナブランチ２２毎（すなわちサブストリーム毎）に設けられた誤り訂正復号化処理部４５と、誤り訂正検査部４６と、レプリカ生成部４７と、Ｐ／Ｓ変換器４８と、チャネル推定部４９と、を備える。【００２７】  各受信アンテナ４１は、送信アンテナ２６から同時に送信されたサブストリームが混在した状態の信号を受信する。各受信アンテナ４１で受信した受信信号は、並列干渉キャンセラ４２を介して信号分離処理部４３に入力される。【００２８】  信号分離処理部４３は、入力された受信信号を信号分離アルゴリズムに従って各サブストリームに分離する。この信号分離アルゴリズムとしては空間フィルタや最尤検出などを用いることができる。【００２９】  信号分離処理部４３で分離されたサブストリーム毎の受信信号は、それぞれ対応する変調デマッピング処理部４４、及び誤り訂正復号化処理部４５の順に入力され、デマッピング及び誤り訂正が行われてサブストリーム毎の再生データが得られる。得られたサブストリーム毎の再生データは、Ｐ／Ｓ変換器４８及び誤り訂正検査部４６に入力される。【００３０】  Ｐ／Ｓ変換器４８は、各誤り訂正復号化処理部４５で得られたサブストリーム毎の再生データをＰ／Ｓ変換する。これにより、再生データが得られる。【００３１】  一方、誤り訂正検査部４６は、各サブストリームの再生データについて、正しく復号されたか否かを判定する。例えば、ＬＤＰＣ符号であれば、ＬＤＰＣ符号の復号の繰り返し数以内で復号を終えたサブストリームは正しく復号されたとみなし、繰り返し数以内で復号を終えなかったサブストリームは誤りが生じているとみなすことができる。【００３２】  また、誤り訂正検査部４６は、誤りを含んでいるサブストリームが存在する場合には、正しく復号されたと判定したサブストリームの再生データを選択して出力する。なお、誤り訂正検査部４６の処理は、全てのサブストリームが正しく復号されたと判定した場合、全てのサブストリームに誤りが含まれていると判定した場合、あるいはパリティチェックが０になった場合に終了される。【００３３】  誤り訂正検査部４６から出力された再生データは、レプリカ生成部４７に入力される。レプリカ生成部４７は、送信レプリカ生成処理部４７Ａと受信レプリカ生成処理部４７Ｂからなる。【００３４】  送信レプリカ生成処理部４７Ａは、誤り訂正検査部４６からレプリカ生成部４７に入力されたサブストリームの再生データを用いて、送信レプリカ生成処理部４７Ａにより、当該サブストリームの送信時の信号の複製（以下、送信レプリ���信号と称す）を生成する。具体的には、入力されたサブストリームの再生データに対して、送信装置２０と同様の符号化、変調マッピングを行なう。【００３５】  受信レプリカ生成処理部４７Ｂには、各送信アンテナ２６から各受信アンテナ４１へのチャネル推定値が記憶されている。このチャネル推定値は、チャネル推定部４９によって随時最新の値に更新される。詳しくは、チャネル推定部４９には、各受信アンテナ４１の受信信号が入力される。チャネル推定部４９は、受信アンテナ４１で送信装置２０からの所定のテスト信号を受信した場合に、当該受信信号を用いて各送信アンテナ２６から各受信アンテナ４１へのチャネル推定値を求め、受信レプリカ生成処理部４７Ｂに記憶されているチャネル推定値を更新する。なお、チャネル推定値は、振幅拡大処理部２５での振幅拡大も加味された状態の値が求められることは言うまでもない。【００３６】  受信レプリカ生成処理部４７Ｂは、記憶されているチャネル推定値のうち、正しく復号化されたサブストリームに対応する送信アンテナ２６から各受信アンテナ４１へのチャネル推定値を用いて、送信レプリカ生成処理部４７Ａで生成された送信レプリカ信号を各受信アンテナ４１によって受信したときに得られる受信信号の複製（以下、受信レプリカ信号と称す）を生成する。このときチャネル推定値には振幅拡大も加味されているので、前述の送信レプリカ生成処理部４７Ａにおいて、変調マッピング後に振幅拡大をせずとも、受信レプリカ信号を生成することができる。【００３７】  このようにして受信レプリカ生成部４７で生成された受信レプリカ信号は、並列干渉キャンセラ４２に入力される。並列干渉キャンセラ４２は、各受信アンテナ４１の受信信号から入力された受信レプリカ信号を減算し（干渉キャンセル）、減算後の残差信号を信号分離処理部４３へ出力する。なお、信号分離処理部４３への初回の信号出力時は、受信レプリカ信号をゼロとし、その後、受信レプリカ生成部４７からの信号入力を受けて、減算に用いる受信レプリカ信号が更新される。【００３８】  （動作）
上記のように構成されたＭＩＭＯシステム１０は、以下のように動作する。【００３９】  送信装置２０では、送信データがＳ／Ｐ変換器２１においてＳ／Ｐ変換され、各送信アンテナブランチ２２において誤り訂正符号化され、変調信号へマッピングされる。そして、送信アンテナブランチ２２＃１ではα１倍、送信アンテナブランチ２２２〜Ｎｔではα２倍に変調信号を振幅拡大することで、送信アンテナブランチ２２＃１に他の送信アンテナブランチ２２２〜Ｎｔよりも大きな信号電力を割り当てて、それぞれ対応する送信アンテナ２６から信号を送信させる。【００４０】  受信装置４０は、各受信アンテナ４１において、各送信アンテナ２６＃１〜Ｎｔから送信されたサブストリームが干渉した状態で信号を受信し、信号分離処理部４３により各サブストリームを分離された後、変調デマッピング処理部４４で変調デマッピング、誤り訂正復号化処理部４５で誤り訂正復号化して、サブストリーム毎の再生データを得る。次に、誤り訂正検査部４６において、得られた各サブストリームの再生データが正しく復号されたか否かを判定する。【００４１】  全てのサブストリームの再生データに誤りが含まれていると判定した場合はエラーとなるが、１つでも正しく復号されたサブストリームが存在し、且つ誤りを含んでいるサブストリームが存在する場合には、レプリカ生成部４７において、正しく復号されたと判定したサブストリームについて受信レプリカ信号が生成される。そして、並列干渉キャンセラ４２で受信信号から該受信レプリカ信号を減算して干渉キャンセルを行った後、再度、信号分離処理部４３での分離から以降の処理を繰り返すことになる（以下、上記信号分離→変調デマッピング→誤り訂正復号化→誤り訂正判定→受信レプリカ信号生成→干渉キャンセル→信号分離・・・の繰り返し処理のことを「ＭＩＭＯ繰り返し検出」という）。【００４２】  誤り訂正検査部４６での判定で、全てのサブストリームが正しく復号されたと判定されたら、繰り返し処理は終了される。このときの各サブストリームの再生信号がＰ／Ｓ変換器４８でＰ／Ｓ変換されて再生信号が得られる。【００４３】  ここで、送信アンテナブランチ２２＃１からのサブストリームは、大きな信号電力が割り当てられているので、初回の信号分離において正しく分離されやすく、また、誤り訂正の効果も大きくなるので、正しく復号されやすい。これに対して、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームには小さい信号電力が割り当てられているので誤りやすいが、大きな信号電力が割り当てられた送信アンテナブランチ２２＃１からのサブストリームが正しく復号されていれば、送信アンテナブランチ２２＃１からのサブストリームについて受信レプリカ信号を生成し、干渉キャンセルを行うことができる。【００４４】  干渉キャンセルを行うことにより、等価的に送信サブストリーム数が減るため空間ダイバーシチ利得が向上し、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームの小さな信号電力を割り当てたことによる電力損を補うことができる。したがって、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームの検出精度が向上するため、送信アンテナブランチ２２＃２��Ｎｔからのサブストリームについても、たとえ初回の信号分離に失敗して復号に誤りが生じたとしても、２回目以降の信号分離において正しく復号されるという功を奏する。【００４５】  このように、第１の実施形態によれば、送信装置２０側において、１つの送信アンテナブランチ２２＃１に他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔよりも大きな信号電力を割り当てて、１つの送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームの信号分離精度を向上させる。これにより、該１つの送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームの復号性能が高くなるので、全体の復号性能を向上させることができ、従来よりも通信品質が向上する。【００４６】  また、前述の式（１）のように倍率設定することで、１つの送信アンテナブランチ２２に大きな信号電力を割り当てた場合でも、等電力送信の場合と全体の送信電力を等しくでき、送信装置２０の消費電力の増大を防止することができる。【００４７】  また、１つの送信アンテナブランチ２２に大きな信号電力を割り当てて不等電力送信を行うようにしても、受信側での処理に変更をきたすことがないので、受信装置には、一般的な受信装置を用いることができる。【００４８】  ＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、以下では第１の実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。【００４９】  図２に第２の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示す。図２に示すように、第２の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０は、不等電力割当部３０が省略されて、全ての送信アンテナブランチ２２の信号電力が同一の等電力送信が行われるようになっている。その代わりに、送信アンテナブランチ２２＃１の誤り訂正符号化処理部２３＃１は低符号化率ｒ１（ｒ１＞０）、送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔの誤り訂正符号化処理部２３＃２〜Ｎｔは高符号化率ｒ２（ｒ２＞ｒ１）の誤り訂正符号が用いられるようになっている。すなわち、誤り訂正符号化処理部２３＃１〜Ｎｔにより、１つの送信アンテナブランチ２２＃１と他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔとに異なる符号化率を割り当てる不等符号化率割当部３１が構成される。【００５０】  これに対応して、受信装置４０では、誤り訂正復号化処理部４５＃１における復号と、誤り訂正符号化処理部２３＃２〜Ｎｔにおける復号は異なる。また、送信レプリカ生成処理部４７Ａでは、正しく復号化されたサブストリームに応じた符号化率の誤り訂正符号を選択して符号化を行う。【００５１】  なお、低符号化率ｒ１、及び高符号化率ｒ２は、全て同一の符号化率で符号化する（等符号化率送信）場合と全体の送信速度が等しくなるように設定するとよい。詳しくは、等符号化率送信の場合の符号化率をｒとすると、次の式（２）を満たすように設定する。【００５２】
【数２】
0004683478.tif 000003
【００５３】  このように構成することにより、第２の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０では、送信装置２０の各送信アンテナブランチ２２で誤り訂正符号化する際に、送信アンテナブランチ２２＃１では、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔよりも小さな符号化率の誤り訂正が使用される。【００５４】  これにより、送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームは、受信装置４０側での誤り訂正効果が大きくなり誤りにくくなり、初回の復号において正しく復号される確率が高い。これに対して、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔは、符号化率が高いので誤りやすいが、符号化率が低い送信アンテナブランチ２２＃１からのサブストリームが正しく復号されていれば、受信レプリカ信号を生成して、干渉キャンセルを行うことができる。【００５５】  干渉キャンセルを行うことにより、等価的に送信サブストリーム数が減るため空間ダイバーシチ利得が向上し、高い符号化率の誤り訂正符号を割り当てたことによる劣化を補うことができる。したがって、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームの検出精度が向上するため、送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームについても、たとえ初回の復号で誤りが生じたとしても、２回目以降の復号において正しく復号されるという功を奏する。【００５６】  このように、第２の実施形態によれば、送信装置２０側において、１つの送信アンテナブランチ２２に他の送信アンテナブランチ２２よりも低い符号化率を割り当てて、１つの送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームの復号性能を向上させることで、全体の復号性能を向上させることができ、従来よりも通信品質が向上する。【００５７】  また、前述の式（２）のように符号化率設定することで、１つの送信アンテナブランチ２２に小さな符号化率を割り当てた場合でも、等符号化送信の場合と全体の送信速度を等しくでき、通信レートの低下を防止することができる。【００５８】  ＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、以下では第１及び第２の実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。【００５９】  図３に第３実施形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示す。図３に示すように、第３の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０は、不等符号化率割当部３１と不等電力割当部３０の両者を備えている点が、第１及び第２の実施の形態と異なる。【００６０】  このように構成することにより、第３の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０では、送信装置２０において、送信アンテナブランチ２２＃１では、他の送信アンテナブランチ２２２〜Ｎｔよりも小さな符号化率の誤り訂正が使用され、且つ大きな信号電力が割り当てられる。【００６１】  これにより、送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームは、受信装置４０側での誤り訂正効果が大きくなって誤りにくくなり、初回の復号において正しく復号されやすい。【００６２】  これに対して、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔは、符号化率が高く、また小さい信号電力が割り当てられているので誤りやすいが、送信アンテナブランチ２２＃１からのサブストリームが正しく復号されていれば、受信レプリカ信号を生成して、干渉キャンセルを行うことができる。干渉キャンセルを行うことにより、等価的に送信サブストリーム数が減るため空間ダイバーシチ利得が向上し、高い符号化率の誤り訂正符号を割り当てたことによる劣化を補うことができる。【００６３】  干渉キャンセルを行うことにより、等価的に送信サブストリーム数が減るため空間ダイバーシチ利得が向上し高い符号化率の誤り訂正符号を割り当てたことによる劣化と、小さい信号電力を割り当てたことによる電力損とを補うことができる。したがって、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームの検出精度が向上するため、他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔからのサブストリームについても、たとえ初回の復号で誤りが生じたとしも、２回目以降の復号において正しく復号されるという功を奏する。【００６４】  このように、第３の実施の形態によれば、送信装置２０側において、１つの送信アンテナブランチ２２＃１に他の送信アンテナブランチ２２＃２〜Ｎｔよりも低い符号化率と大きな信号電力とを割り当てて、１つの送信アンテナブランチ２２＃１のサブストリームの復号性能を向上させることで、全体の信号の復号性能が向上するので、従来よりも通信品質が向上する。【００６５】  なお、消費電力の増大防止のためには、第１の実施の形態と同様に式（１）のように倍率設定するとよい。また、通信レート低下防止のためには、第２の実施の形態と同様に式（２）のように符号化率設定するとよい。【００６６】  ＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、以下では第１〜第３の実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。【００６７】  図４に第４の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示す。図４に示すように、第４の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０は、第３の実施の形態に対して、送信装置２０に不等割当て設定部３２、受信装置４０に受信電力推定部５０及び電力最大サブストリーム選択部５１が追加されている。【００６８】  受信装置４０側の受信電力推定部５０には、チャネル推定部４９で求められた各送信アンテナ２６から各受信アンテナ４１へのチャネル推定値が入力される。受信電力推定部５０は、入力されたチャネル推定値を用いて、サブストリーム毎の受信電力を算出する。例えば、送信アンテナ数をＮｔ、受信アンテナ数をＮｒ、ｊ番目の送信アンテナ２６からｉ番目の受信アンテナ４１へのチャネル推定値をｈｉｊとすると、各チャネル推定値は次のマトリックスＨで表すことができる。【００６９】
【数３】
0004683478.tif 000004
【００７０】  この場合、ｊ番目の送信アンテナ２６からのサブストリームの受信電力Ｐｊは、次の式（３）で求めることができる。【００７１】
【数４】
0004683478.tif 000005
【００７２】  サブストリーム毎の受信電力の算出結果は、受信電力推定部５０から電力最大サブストリーム選択部５１に入力される。電力最大サブストリーム選択部５１は、送信アンテナ（図示省略）を備えており、サブストリーム毎の受信電力を比較して、最大の受信電力が得られているサブストリームを選択し、該選択結果（サブストリームの番号等）を示す信号を送信する。【００７３】  送信装置２０側の不等割当て設定部３２は、受信アンテナ（図示省略）を備えており、電力最大サブストリーム選択部５１から送信された信号を受信する。不等割当て設定部３２は、不等電力割当部３０及び不等符号化率割当部３１と接続されており、各送信アンテナブランチ２２の信号電力や符号化率を設定するものである。詳しくは、受信信号で示されたサブストリームに対応する送信アンテナブランチ２２に対して、他の送信アンテナブランチよりも大きな信号電力及び低い符号化率を設定する。【００７４】  これにより、受信装置４０側で最大受信電力が得られているサブストリームが、受信装置側での復号性能が高くなるように、他のサブストリームよりも高い信号電力と、他のサブストリームよりも低い符号化率とが割り当てられることになる。なお、本実施の形態では、送信装置２０が不等電力割当部３０及び不等符号化率割当部３１を備え、信号電力と符号化の両方を不等にするようにしたが、何れか一方のみでもよい。【００７５】  このように構成された第３の実施の形態に係るＭＩＭＯシステム１０の動作を図５を参照して以下に説明する。図５は、送信装置２０及び受信装置４０間の通信プロトコル図を示している。【００７６】  図５に示すように、送信装置２０は、まず、所定のパイロットデータをＳ／Ｐ変換し、各送信アンテナブランチ２２で誤り訂正符号化、変調マッピング、及び振幅拡大した信号を送信アンテナ２６から送信する（ステップ１００）。【００７７】  受信装置４０は、この信号を受信すると（ステップ２００）、チャネル推定部４９において、各受信アンテナ４１の受信結果に基づいて、各送信アンテナ２６から各受信アンテナへのチャネル推定値を求める（ステップ２０２）。そして、求めたチャネル推定値に基づいて、受信電力推定部５０において、各サブストリームの受信電力を求め（ステップ２０４）、電力最大サブストリーム選択部５１により、受信電力が最大のサブストリームを選択し、該選択したサブストリームを送信装置２０へ通知する（ステップ２０６）。【００７８】  送信装置２０は、この通知を受信すると（ステップ１０２）、不等割当て設定部３２により通知されたサブストリームに対応する送信アンテナブランチ２２が、他の送信アンテナブランチよりも信号電力が大きく、且つ低符号化率となるように、不等電力割当部３０及び不等符号化率割当部３１の設定を行う（ステップ１０４）。これにより、受信装置４０側での各サブストリームの受信電力を確認し、受信電力最大となるサブストリームの送信アンテナブランチ２２について、他の送信アンテナブランチ２２よりも復号性能が高くなるように設定することができる。【００７９】  この設定後、送信装置２０は、データ送信を開始する。すなわち所定単位毎の送信データをＳ／Ｐ変換し、各��信アンテナブランチ２２で誤り訂正符号化、変調マッピング、及び振幅拡大した信号を送信アンテナ２６から送信する（ステップ１０６）。【００８０】  受信装置４０は、この信号を受信すると（ステップ２０８）、並列干渉キャンセラを用いたＭＩＭＯ検出を行なって再生データを生成していく（ステップ２１０）。【００８１】  その後、送信装置２０において、当該パケットのデータ送信が終了すると（ステップ１０８）、次のパケット通信の中に、再びパイロットデータが含まれる送信が行われ（ステップ１１０）、受信装置２１２でこのパイロットデータが受信される（ステップ２１２）。パイロットデータの送受信後は、上記と同様の処理が繰り返される。【００８２】  これにより、パケット毎に、受信装置４０側での各サブストリームの受信電力を確認して、復号性能が高くなるように設定する送信アンテナモジュールを、その時の受信電力最大となるサブストリームの送信アンテナブランチ２２に変更することができる。なお、ここではパケット毎にテストデータの送信を行うようにしたが、フレーム毎、所定時間経過毎など所定タイミング毎に行えばよい。【００８３】  このように、第４の実施の形態によれば、受信側での受信電力が最大となるサブストリームを選択して当該サブストリームの信号電力を大きくするので、当該サブストリームを送信する送信アンテナブランチ２２での送信電力の増大量を抑えることができ、且つ他の送信アンテナブランチでの送信電力の減少量を抑えることができる。【００８４】  また、受信側での受信電力が最大となるサブストリームを選択して当該サブストリームの符号化率を低くするので、符号化率の低下を抑えることができ、他の送信アンテナブランチ２２での復号化率の増大を抑えることができる。【００８５】  ＜まとめ＞
上記説明した如く、１つの送信アンテナブランチ２２に対して、大きな信号電力を割り当てたり、低符号化率の誤り訂正符号を割り当てる不等割当てを行なって、受信装置４０側で他の送信アンテナブランチ２２よりも高い復号性能が得られるように該１つの送信アンテナブランチ２２の送信信号を生成することで、通信品質を向上させることができる。【００８６】  図６に、具体的に本発明が適用されたＭＩＭＯシステムと従来のＭＩＭＯ通信システムの通信品質を比較する。この図６のグラフは、横軸は受信電力、縦軸はＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）を示している。信号分離方式としてすべての可能な信号の組み合わせの中から最も確からしい信号の組み合わせを探索する最尤検出方式（以降、Ｆｕｌｌ  ＭＬＤ）を用い、「Ｆｕｌｌ  ＭＬＤ」は並列干渉キャンセラを用いないＭＩＭＯシステム（従来）、「ＰＩＣ＋Ｆｕｌｌ  ＭＬＤ（Ｅｑｕａｌ  Ｐｏｗｅｒ）」は並列干渉キャンセラを用いたＭＩＭＯシステム（従来）、「ＰＩＣ＋Ｆｕｌｌ  ＭＬＤ（Ｕｎｅｑｕａｌ  Ｐｏｗｅｒ）」本発明が適用されたＭＩＭＯシステムのＰＥＲをそれぞれ示している。【００８７】  図６に示すように、本発明の適用により、従来よりも格段にＰＥＲが向上することが分かる。【００８８】  なお、上記の第１〜第４の実施の形態では、１つの送信アンテナブランチ２２に対して、大きな信号電力を割り当てたり、低符号化率の誤り訂正符号を割り当てる不等割当てを行う場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの送信アンテナブランチに対して不等割当てを行えばよい。【００８９】  すなわちｍ個（ｍは１＜ｍ＜Ｎｔの整数）の送信アンテナブランチ２２＃１〜ｍに対して、他の（Ｎｔ−ｍ）個の送信アンテナブランチ２２＃ｍ〜Ｎｔよりも大きな信号電力を割り当てたり、低符号化率の誤り訂正符号を割り当ててもよい。また、このとき、送信アンテナブランチ２２＃１〜ｍに割り当てる信号電力や符号化率は同一でなくてもよい。例えば、送信アンテナブランチ２２＃１〜ｍに大きな信号電力を割り当てる場合は、送信アンテナブランチ２２＃１の振幅拡大率をα１１、送信アンテナブランチ２２＃２〜ｍの振幅拡大率をα１２とし、その他の送信アンテナブランチ２２＃３〜Ｎｔの振幅拡大率をα２とすることもできる（α１１＞α１２＞α２）。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第３の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第４の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明の第４の実施の形態に係るＭＩＭＯシステムにおける送信装置及び受信装置間の通信プロトコルを示す図である。
【図６】  本発明が適用されたＭＩＭＯシステムと従来のＭＩＭＯシステムのＰＥＲを示すグラフである。
【図７】  一般的な並列干渉キャンセラの動作を説明するための図である。
【図８】  正しく復号されたサブストリームが無かった場合の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９１】１０    ＭＩＭＯシステム
２０    送信装置
３０    不等電力割当部（信号生成手段）
３１    不等符号化率割当部（信号生成手段）
３２    不等割当設定部（設定手段）
４０    受信装置
４２    並列干渉キャンセラ
５０    受信電力推定部（算出手段）
５１    電力最大サブストリーム選択部（選択・通知手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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