(57)【要約】【課題】  クローズループ型ＭＩＭＯ伝送方式において、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択してデータ伝送を行なう。【解決手段】  送信側では、所定のアルゴリズムにより決定した複数の符号化率・変調方式のセットのうち、各符号化率のパンクチャ・パターン周期のＧＣＤが示す符号化ビット系列数を決定し、その系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブを行なう。受信側では、受信系列に対し時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち最大の符号化率の復号方式により共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送データを複数のストリームに配分して送信機と受信機間で通信する無線通信システムであって、
前記の各ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択した場合、理想的なパンクチャ・パターンを壊さずに１つのビット系列を各ストリームに分配し、時空間インタリーブ及びデインタリーブする、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
伝送データを複数のストリームに配分して送信機と受信機間で通信する無線通信システムであって、
前記送信機は、所定のアルゴリズムを用いて決定された互いに異なる複数の符号化率及び変調方式のセットのうち、各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブを行なってから送信し、
前記受信機は、前記の各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号方式に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記送信機及び前記受信機はそれぞれ複数のアンテナを備え、前記送信機は各アンテナに配分されたストリームを重み付け送信し、前記受信機は各アンテナでストリームを重み付け受信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信機は、前記受信機からのフィードバック情報に基づいて、最適なアンテナ重み係数算出、あるいは各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率又は変調方式を最適化させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信機側では、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行ない、
前記受信機側では、入れ替えられたビット位置を元に戻して尤度判定に用いる、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記受信機側では、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置を尤度判定に用いる、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項７】
伝送データを複数のストリームに配分してデータ送信する無線通信装置であって、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定手段と、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブ手段と、
時空間インタリーブされたストリーム毎の符号化ビットを前記の決定された符号化率又は変調方式のセットに従い送信する送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
複数の送信アンテナを備え、前記送信手段は各アンテナに配分されたストリームを重み付け送信する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記通信方式決定手段は、受信機からのフィードバック情報に基づいて、最適なアンテナ重み係数算出、あるいは各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率又は変調方式を最適化させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記時空間インタリーブ手段は、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行なう、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
複数のストリームに配分して送信されるデータを受信する無線通信装置であって、
ストリーム毎に送信されるデータを受信する受信手段と、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定手段と、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号方式に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する復号手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１２】
複数の受信アンテナを備え、前記受信手段は各アンテナに配分されたストリームを重み付け送信する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
最適なアンテナ重み係数算出、あるいは各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率又は変調方式を最適化させるためのフィードバック情報を送信機に通知するフィードバック手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記復号手段は、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行ない、当該ビット位置を尤度判定に用いる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記復号手段は、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置を尤度判定に用いる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
伝送データを複数のストリームに配分してデータ送信する無線通信方法であって、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブ・ステップと、
時空間インタリーブされたストリーム毎の符号化ビットを前記の決定された符号化率又は変調方式のセットに従い送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
複数のストリームに配分して送信されるデータを受信する無線通信方法であって、
ストリーム毎に送信されるデータを受信する受信ステップと、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号方式に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する復号ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１８】
伝送データを複数のストリームに配分してデータ送信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブ・ステップと、
時空間インタリーブされたストリーム毎の符号化ビットを前記の決定された符号化率又は変調方式のセットに従い送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１９】
複数のストリームに配分して送信されるデータを受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
ストリーム毎に送信されるデータを受信する受信ステップと、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号方式に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する復号ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、家庭内などの通信環境下で広帯域の無線伝送を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用した通信（ＭＩＭＯ通信）により伝送容量の拡大を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択してデータ伝送を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＡＮを始めとするコンピュータ・ネットワーキングにより、情報資源の共有や機器資源の共有を効率的に実現することができる。ここで、旧来の有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００４】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。また、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入が検討されている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。
【０００５】
無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ（例えば、非特許文献４を参照のこと），ｂ，ｇといった拡張規格が存在する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａの規格では、最大で、５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしている。しかし、通信速度として、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、実効スループットで １００ＭＢＰＳを越える高速な無線ＬＡＮ技術の開発を目指し、次世代の無線ＬＮＡ規格としてＩＥＥＥ８０２．１１ｎを策定している。
【０００７】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとしてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信器側と受信器側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路（以下、「ＭＩＭＯチャネル」とも呼ぶ）を実現することにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成する技術である。ＭＩＭＯ通信は、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。
【０００８】
図８には、ＭＩＭＯ通信システムを概念的に示している。同図に示すように、送受信機各々に複数のアンテナが装備されている。送信側では、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本のアンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側では、チャネル経由でＮ本のアンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して受信データを得るものであり、ＭＩＭＯ通信は単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。この場合のチャネル・モデルは、送信機周りの電波環境（伝達関数）と、チャネル空間の構造（伝達関数）と、受信機周りの電波環境（伝達関数）で構成される。各アンテナから伝送される信号を多重する際、クロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生するが、受信側の信号処理により多重化された各信号をクロストーク無しに正しく取り出すことができる。
【０００９】
要するに、ＭＩＭＯ通信方式は、送信機において複数アンテナに送信データを分配して送出し、複数の仮想的なＭＩＭＯチャネルを利用して伝送し、受信機では複数アンテナにより受信した信号から信号処理によって受信データを得るものであり、チャネルの特性を利用した通信方式である。
【００１０】
ＭＩＭＯ伝送の構成方法としてはさまざまな方式が存在しているが、複数のアンテナを備えた送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうオープンループ（Ｏｐｅｎ  Ｌｏｏｐ）型のＭＩＭＯ伝送方式と、送受信機間で互いに既知情報を伝送し合うことで理想的な空間多重伝送を実現するクローズループ（Ｃｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ）型のＭＩＭＯ伝送方式に大別することができる。
【００１１】
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、例えばＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）方式を挙げることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。送信側では、特にアンテナ重み係数行列を与えず、単純にアンテナ毎に信号を多重化して送る。言い換えれば、アンテナ重み係数行列を得るためのフィードバック手続きが一切省略される。そして、送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で挿入する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定する。そして、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇとキャンセリングを巧妙に組み合わせることで、キャンセリングによって生じたアンテナ自由度を活用してＳＮ比を向上させ、復号の確度を高める。
【００１２】
また、クローズループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、伝搬路関数の特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。
【００１３】
ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、各固有値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。この場合、送信器側と受信器側の双方において、空間分割すなわち空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現することができる。
【００１４】
一般には、クローズループ型ＭＩＭＯ方式は、送信機側が伝送路の情報を考慮し、最適なアンテナ重み係数算出、並びに各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率や変調方式を最適化させることで、より理想的な情報伝送を実現することができるとされている。
【００１５】
ここで、複数のストリームを利用するＭＩＭＯ通信方式においては、ストリーム毎に互いに異なる複数の符号化率並びに変調方式のセットを設定することにより、ストリーム毎の伝送路の最適化、並びにシステム全体としての効率化を図ることができる。各ストリームにおける符号化率や変調方式は、例えばレート適応アルゴリズムなどにより決定することができる。
【００１６】
従来、このようにストリーム毎に適応変調配分する場合には、送信機及び受信機においてそれぞれストリーム毎に符号化器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）及び復号器（Ｄｅｃｏｄｅｒ）を配置する必要があった（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【００１７】
これに対し、ストリーム毎の符号化器及び復号器を共通化して構成することにより（図９を参照のこと）、装置の消費電力を削減できるという効果がある。
【００１８】
ところが、送信機側におけるビット系列を各ストリームにシリアル−パラレル変換する従来の時空間インタリーバ構成、並びに、受信機側において各ストリームで受信したビット系列をパラレル−シリアル変換する従来の時空間でインタリーバ構成においては、異なる符号化率や変調方式を採用した場合には、互いに理想的なパンクチャ・パターンが壊されてしまい、復号特性が大幅に劣化してしまう、という問題がある。
【００１９】
ここで、従来の時空間インタリーバ装置を用いた場合の符号化ビット系列の振り分け方法について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。但し、アンテナ毎のストリームの符号化率及び変調方式については、受信機側からのフィードバック情報により、何らかのレート適応アルゴリズムを用いて決定されているものとする。
【００２０】
まず、図１０に示す例では、Ｓｔｒｅａｍ１とＳｔｒｅａｍ２という２系統のアンテナ・ストリームを備え、各アンテナのストリームにおいて同じ符号化率及び変調方式が設定されている。この場合、ストリーム間で周波数利用効率が等しく、ストリーム・パンクチャ（Ｐｕｎｃｔｕｒｅ）後の符号化ビットを単純にシリアル−パラレル変換し、変調処理（Ｍａｐｐｅｒ）すればよく、ストリーム間で理想的なパンクチャ・パターンが壊されるという問題は生じない。
【００２１】
また、図１１に示す例では、Ｓｔｒｅａｍ１とＳｔｒｅａｍ２という２系統のアンテナ・ストリームを備え、各アンテナのストリームにおいて同じ符号化率が設定されるが、異なる変調方式が設定されている。この場合、各ストリームの符号化率及び変調方式に応じて決定される周波数利用効率の比（図示の例では１／２）に応じて、パンクチャ後の符号化ビットをシリアル−パラレル変換し、変調処理（Ｍａｐｐｅｒ）すればよい。
【００２２】
しかしながら、図１２に示すように、各アンテナ・ストリームで設定されている符号化率と変調方式がともに異なる場合には問題が生じる。図示の例では、Ｓｔｒｅａｍ１とＳｔｒｅａｍ２という２系統のアンテナ・ストリームを備え、パンクチャ処理部（Ｐｕｎｃｔｕｒｅ）をストリーム毎に用意することになる。したがって、１つの符号器からの出力ビットに対し、理想的なパンクチャ・パターンを用いて任意の符号化率を実現するためには、非常に複雑な時空間インタリーバ処理を施さなければならなくなる。
【００２３】
以下、無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）でも使用されているパンクチャ処理の例を挙げてさらに、上記の問題点を明確化する。
【００２４】
理想的な復号特性を得るためには、符号器の構成に応じて最適化されたパンクチャ・パターンを用いる必要がある。以下、無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）でも使用されている最も一般的な符号器である、符号化率Ｒ＝１／２、拘束長Ｋ＝７の畳み込みを例に挙げ、符号化率Ｒ＝２／３並びにＲ＝３／４の場合のパンクチャ処理について説明する。図１３にはＲ＝３／４のパンクチャ処理を、図１４にはＲ＝２／３のパンクチャ処理を、それぞれ示している。
【００２５】
Ｒ＝３／４のパンクチャ処理の場合、送信機側では、Ｘ0〜Ｘ8からなるソース・データを、まず各ビット位置をＡ0〜Ａ8とＢ0〜Ｂ8からなる符号化ビットに符号化した後、所定のパンクチャ・パターンを用いて一部のビット位置を消失する。図示の例では、パンクチャ・パターンは、符号化ビットで６ビット毎に繰り返される周期を持ち、最初のパンクチャ・パターン周期ではビット位置Ａ2及びＢ1が消失される。ビット消失（Ｓｔｏｌｅｎ  Ｂｉｔ）により、情報は劣化するが、パンクチャ・パターンの選び方により、劣化の度合いを少なくすることができる。
【００２６】
その後、消失されたビット位置を取り除いて伝送データを構築し、データの送受信が行なわれる。
【００２７】
受信機側では、消失されたビット位置Ａ2及びＢ1にダミービットを挿入し、尤度判定により復号データｙ0〜ｙ8を得ることができる。
【００２８】
また、Ｒ＝２／３のパンクチャ処理の場合、送信機側では、Ｘ0〜Ｘ5からなるソース・データを、まず各ビット位置をＡ0〜Ａ5とＢ0〜Ｂ5からなる符号化ビットに符号化した後、所定のパンクチャ・パターンを用いて一部のビット位置を消失する。図示の例では、パンクチャ・パターンは、符号化ビットで４ビット毎に繰り返される周期を持ち、最初のパンクチャ・パターンの繰り返し周期ではビット位置Ｂ1が消失される。
【００２９】
その後、消失されたビット位置を取り除いて伝送データを構築し、データの送受信が行なわれる。
【００３０】
受信機側では、消失されたビット位置Ｂ1にダミービットを挿入し、尤度判定により復号データｙ0〜ｙ5を得ることができる。
【００３１】
以上説明した各符号化率の場合を含め、符号器構成に対し、理想的なパンクチャ・パターンを１つに固定化するのが一般的である。したがって、２つの送信ストリームがＲ＝３／４とＲ＝２／３をそれぞれ用いる場合、どう符号ビットを振り分けようとも、互いのパンクチャ・パターンに従う消失ビットでない箇所を失ってしまうことになる。これは、復号特性の劣化につながる。図１３及び図１４に示した例で言うと、ビット位置Ａ2やＢ3などがこの例に該当し、一方の符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが他方の符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置となる。表１に、符号化率Ｒ＝２／３並びにＲ＝３／４の場合のパンクチャ・パターンを示すビット周期を示しておく。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
以上をまとめると、複数のデータ伝送ストリームを空間多重化した無線通信システムにおいて、送受信機がそれぞれ符号化部及び復号部を全ストリームで共通化して構成した場合であっても、より理想的な空間多重伝送を実現するためには、各送信アンテナ・ストリームが用いる符号化率や変調方式を任意に選択できることが望ましい。その際、単純な送信ビット系列の振り分け方法でなく、理想的なパンクチャ・パターンを壊すことなく、できる限りシンプルな方法で時空間インタリーバ（デインタリーバ）を実現することが極めて重要である。
【００３４】
【特許文献１】特開平１０−８４３２４号公報
【特許文献２】米国特許第６，６３６，５６８号明細書
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９  Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ  １１：  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨＺ  Ｂａｎｄ
【非特許文献５】ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明の目的は、空間多重を利用した通信（ＭＩＭＯ通信）により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００３６】
本発明のさらなる目的は、クローズループにより、空間多重伝送路における最適なアンテナ重み係数算出、並びに各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率や変調方式を最適化し、理想的なデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００３７】
本発明のさらなる目的は、クローズループ型空間多重伝送方式において、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択してデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００３８】
本発明のさらなる目的は、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を設定し、１つのビット系列を複数の送信アンテナに分配する際に、理想的なパンクチャ・パターンを壊さずに時空間インタリーブ・デインタリーブすることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、伝送データを複数のストリームに配分して送信機と受信機間で通信する無線通信システムであって、
前記の各ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択した場合、理想的なパンクチャ・パターンを壊さずに１つのビット系列を各ストリームに分配し、時空間インタリーブ及びデインタリーブする、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００４０】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００４１】
本発明に係る無線通信システムでは、前記送信機は、所定のアルゴリズムを用いて決定された互いに異なる複数の符号化率・変調方式のセットのうち、各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブを行なってから送信する。また、前記受信機は、前記の各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号手段に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する。
【００４２】
本発明に係る無線通信システムは、例えばクローズループ型の空間多重伝送方式を採用し、送受信機間で複数のストリームを備えている。すなわち、前記送信機及び前記受信機はそれぞれ複数のアンテナを備え、前記送信機は各アンテナに配分されたストリームを重み付け送信し、前記受信機は各アンテナでストリームを重み付け受信する。
【００４３】
送信機側では、所定のレート適応アルゴリズムを用い、ストリーム毎の符号化率や変調方式を決定する。そして、決定された互いに異なる複数の符号化率及び変調方式のセットのうち、各符号化率のパンクチャ・パターンの繰返し周期の最大公約数となる系列長を決定し、これを符号化ビット系列数で表す。この符号化ビット系列数を最小単位とし、複数のストリームへ符号化ビットを配分し、時空間インタリーブを行なう。すなわち、ストリーム毎にスクランブル処理を行ない、それぞれのパンクチャ・パターンによりパンクチャ処理を行なう。このように時空間インタリーブされたデータは、各アンテナから重み付け送信される。
【００４４】
一方、受信機側では、同様に各符号化率のパンクチャ・パターンの繰返し周期の最大公約数となる系列長を決定し、これを符号化ビット系列数で表す。そして、この符号化ビット系列数を最小単位として、各アンテナで重み付け受信したデータを各ストリームに配分し、それぞれ対応する時空間デインタリーブを施す。そして、実際には、ストリーム毎に異なる符号化率が決定され、異なるパンクチャ・パターンによりパンクチャ処理が施されているが、受信機では、受信したビット系列があたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する。具体的には、最も高い符号化率に対応する復号方式に従い、受信ビット系列を同じデパンクチャ・パターンを用い一様にデパンクチャし、復号していく。
【００４５】
本発明によれば、このようにして複数のストリームに配分して送受信間でデータ伝送を行なうことにより、ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択した場合であっても、１つのビット系列を複数の送信アンテナに分配する際、理想的なパンクチャ・パターンを壊さずに、時空間インタリーブ・デインタリーブすることができる。
【００４６】
ここで、送信機側でストリーム毎に２以上の異なる符号化率を適用して送信ストリームを生成したとき、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、当該低い符号化率のパンクチャ・パターンにより消される他のビット位置が存在する。このような場合、受信機側において、最も高い符号化率に対応するデパンクチャ・パターンを用い一様にデパンクチャした場合、前者のビット位置は本来有効にデータを伝送できるにも拘らず、一様なデパンクチャにより打ち消され、復号特性を徒に劣化させてしまう。
【００４７】
そこで、送信機側では、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行なう。そして、受信機側では、入れ替えられたビット位置を元に戻すことにより、当該ビット位置を尤度判定に用いるようにし、復号特性を改善させることができる。
【００４８】
また、受信機側では、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率以外の符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置を尤度判定に用いるようにし、復号特性を改善させることができる。
【００４９】
また、本発明の第２の側面は、伝送データを複数のストリームに配分してデータ送信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として複数のストリームへ符号化ビットを配分する時空間インタリーブ・ステップと、
時空間インタリーブされたストリーム毎の符号化ビットを前記の決定された符号化率又は変調方式のセットに従い送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５０】
また、本発明の第３の側面は、複数のストリームに配分して送信されるデータを受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
ストリーム毎に送信されるデータを受信する受信ステップと、
所定のアルゴリズムを用いて互いに異なる複数の符号化率又は変調方式のセットをストリーム毎に決定する通信方式決定ステップと、
各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数を決定し、該系列数を最小単位として各ストリームへ符号化ビットを配分し、対応する時空間デインタリーブを行なった後、複数のストリームのうち、最も高い符号化率の復号方式に従って、あたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する復号ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５１】
本発明の第２及び第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２及び第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、通信装置として動作する。このような通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、クローズループにより、空間多重伝送路における最適なアンテナ重み係数算出、並びに各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率や変調方式を最適化し、理想的なデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、クローズループ型空間多重伝送方式において、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を選択してデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５４】
また、本発明によれば、各送受信アンテナ・ストリーム間で互いに異なる符号化率や変調方式を設定し、１つのビット系列を複数の送信アンテナに分配する際に、理想的なパンクチャ・パターンを壊さずに時空間インタリーブ・デインタリーブすることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５５】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００５７】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を模式的に示している。この無線通信システムは、前記送信機及び前記受信機はそれぞれ複数のアンテナを備え、前記送信機は各アンテナに配分されたストリームを重み付け送信し、前記受信機は各アンテナでストリームを重み付け受信することにより、伝送データを複数のストリームに配分し、空間多重（ＭＩＭＯ）通信を行なう。
【００５８】
ここで言う空間多重は、空間分割すなわち空間直交した多重伝送方式に適用範囲は限定されない。空間分割多重通信方式の一例はＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式（前述）である。
【００５９】
本実施形態に係る無線通信システムでは、クローズループ方式を採用し、送信機側が伝送路の情報を考慮し、最適なアンテナ重み係数算出、並びに各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率や変調方式を最適化させることで、より理想的な情報伝送を実現する。
【００６０】
また、本実施形態に係る無線通信システムでは、図示の通り、ストリーム毎の符号化器及び復号器を共通化して構成することにより、装置の消費電力を図っている。そして、より理想的な空間多重伝送を実現するためには、各送信アンテナ・ストリームが用いる符号化率や変調方式を任意に選択できるように構成されている。
【００６１】
本実施形態では、送受信機において、単純な送信ビット系列の振り分け方法でなく、理想的なパンクチャ・パターンを壊すことなく、できる限りシンプルな方法で時空間インタリーバ（デインタリーバ）を実現するように構成されている。この点について以下に詳解する。
【００６２】
図２には、本実施形態に係る送信機の構成を模式的に示している。
【００６３】
図示の送信機では、例えば受信機からのフィードバック情報に基づいて、所定のレート適応アルゴリズムを用いて、ストリーム毎に互いに異なる複数の符号化率及び変調方式のセットが決定され、ストリーム毎に、決定された符号化率のパンクチャ・パターンを適用する符号化部（ｐｕｎｃｔｕｒｅ）、並びに変調処理を施す変調部（Ｍａｐｐｅｒ）が配設される。
【００６４】
また、ストリーム毎に決定された各符号化率のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数が、各ストリームで扱われる系列長の最小単位として決定される。そして、シリアル−パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）は、符号化器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）により符号化された符号化ビット系列を、この最小単位毎に各ストリームへ配分し、時空間インタリーブを施すようになっている。このように時空間インタリーブされたデータは、各アンテナから重み付け送信される。
【００６５】
ここで、ストリーム毎に２以上の異なる符号化率を適用して送信ストリームを生成したとき、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、当該低い符号化率のパンクチャ・パターンにより消される他のビット位置が存在する。前者のビット位置は本来有効にデータを伝送できるにも拘らず、無駄になってしまう。
【００６６】
そこで、本実施形態では、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームにおいて、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行なう。制御器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、各ストリームにおいて決定された符号化率を参照し、最も高い符号化率以外の符号化率に決定されているストリームの符号化ビット系列上で、ビット位置の入れ替えの動作をビット順序交換器（Ｂｉｔ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）に指示する。
【００６７】
また、図３には、本実施形態に係る受信機の構成を模式的に示している。
【００６８】
図示の受信機では、送信機と同様に各符号化率のパンクチャ・パターンの繰返し周期の最大公約数となる系列長を決定し、これを符号化ビット系列数で表す。そして、そして、パラレル−シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）は、この符号化ビット系列数を最小単位として、各アンテナで重み付け受信したデータを各ストリームに配分し、それぞれ対応する時空間デインタリーブを施す。
【００６９】
実際には、ストリーム毎に異なる符号化率が決定され、異なるパンクチャ・パターンによりパンクチャ処理が施されている。しかしながら、復号化部（Ｄｅｐｕｎｃｔｕｒｅ）は、受信したビット系列があたかも共通の符号化率のビット系列であるかのように復号する。具体的には、最も高い符号化率に対応する復号方式に従い、受信ビット系列を同じデパンクチャ・パターンを用い一様にデパンクチャする。
【００７０】
そして、ビタビ復号器（Ｖｉｔｔｅｒｂｉ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）は、ノイズが混ざったデータの中から、最尤、すなわち確率的に最も確からしいデータ列を再生する作用により、データを再現する。
【００７１】
ここで、最も高い符号化率以外の低い符号化率を適用するストリームでは、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置が存在し、復号化部（Ｄｅｐｕｎｃｔｕｒｅ）において最も高い符号化率に対応するデパンクチャ・パターンを用い一様にデパンクチャした場合、このようなビット位置が消失し、復号特性を徒に劣化させてしまう。
【００７２】
この問題に対処するために、送信機側では、最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがそれ以外の低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置と、逆に最も高い符号化率のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されないが当該低い符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されてしまうビット位置の間でビット値の入れ替えを行なっている。そして、受信機側では、これに対応し、入れ替えたビット位置を元に戻す。すなわち、制御器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、各ストリームにおいて決定された符号化率を参照し、最も高い符号化率以外の符号化率に決定されているストリームの符号化ビット系列上で、ビット位置の再現動作をデスクランブラ（Ｄｅｓｃｒａｍｂｌｅｒ）に指示する。
【００７３】
上述したように、受信機では、各ストリーム中で最も高い符号化率の復号手順に従って、あたかも１つの符号化ビットであったかのように復号処理する。この際、各ストリームの特性が、最も高い符号化率の復号特性に引っ張られてしまうかもしれないが、ビット消失させていないビット列の尤度を考慮することで、最も高い符号化率の特性に比べ、復号特性は改善する。
【００７４】
以下、本実施形態に係る通信手順について詳解する。なお、理解を容易にするために２×２ＭＩＭＯシステムを想定する。
【００７５】
ＳＴＥＰ．１
フィードバック情報より、何らかのレート適応アルゴリズムを用いて、各ストリームの符号化率や変調方式を決定する。
【００７６】
ＳＴＥＰ．２
次に、各ストリームの符号化率にのみ着眼し、図４に示した手順に従って、パンクチャ（デパンクチャ）手順を以下の＃１〜＃３の中から決定する。
【００７７】
パンクチャ／デパンクチャ手順＃１：
各パンクチャレートが一定な場合は図１０あるいは図１１の処理と同様の処理を行なって、ビット系列を各ストリームへ配分する。
【００７８】
パンクチャ／デパンクチャ手順＃２：
各ストリームにて、Ｒ＝１／２とＲ＝２／３の変調モードの組み合わせが存在する場合に、あたかも２本のＲ＝２／３の符号化ビット系列であるが如く復号化する。
【００７９】
図５には、パンクチャ／デパンクチャ手順＃２の流れを示している。同図では、説明の簡素化のため、送信ストリームを２本とし、符号化率並びに変調方式をそれぞれＲ＝１／２ＱＰＳＫと、Ｒ＝２／３ＱＰＳＫのストリームが共存する場合の例を示している。
【００８０】
ストリーム毎に決定された各符号化率Ｒ＝２／３及びＲ＝１／２のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数４が、各ストリームで扱われる系列長の最小単位として決定される。そして、シリアル−パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）は、符号化器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）により符号化された符号化ビット系列を、この最小単位毎に各ストリームへ配分し、時空間インタリーブを施す。
【００８１】
符号化率Ｒ＝２／３を適用するＳｔｒｅａｍ１では、Ｘ0〜Ｘ1からなるソース・データの各ビット位置をＡ0〜Ａ1とＢ0〜Ｂ1からなる符号化ビットに符号化した後、所定のパンクチャ・パターンを用いてビット位置Ｂ2が消失される。一方、符号化率Ｒ＝１／２を適用するＳｔｒｅａｍ２では、Ｘ2〜Ｘ3からなるソース・データの各ビット位置をＡ2〜Ａ3とＢ2〜Ｂ3からなる符号化ビットに符号化するが、ビット位置の消失はない。以下同様の時空間インタリーブ処理が繰り返される。
【００８２】
また、この場合、符号化率Ｒ＝２／３のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうがＲ＝１／２符号化率のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置というのは存在しないので、ビット位置の入れ替えは行なわない。
【００８３】
その後、消失されたビット位置を取り除いて伝送データを構築し、データの送受信が行なわれる。
【００８４】
受信機側では、消失されたビット位置Ａ1にダミービットを挿入し、尤度判定により復号データｙ0〜ｙ3を得ることができる。以下同様の復号処理が繰り返される。受信したビット系列があたかも共通の符号化率Ｒ＝２／３のビット系列であるかのように復号する。但し、Ｓｔｒｅａｍ２ではビット消失が行なわれず、ビット位置Ｂ3並びにＢ7には、符号化率Ｒ＝２／３では消されるが符号化率Ｒ＝１／２は消されず有効なデータが書き込まれているので、これらのビット位置を尤度計算に含めることで、復号特性を向上することができる。
【００８５】
パンクチャ／デパンクチャ手順＃３：
各ストリームにて、Ｒ＝２／３とＲ＝３／４の変調モードの組み合わせが存在する場合に、あたかも２本のＲ＝３／４の符号化ビット系列であるが如く復号化する。
【００８６】
図６には、パンクチャ／デパンクチャ手順＃３の流れを示している。同図では、説明の簡素化のため、送信ストリームを２本とし、符号化率並びに変調方式をそれぞれＲ＝２／３ＱＰＳＫとＲ＝３／４ＱＰＳＫが共存する場合の例を示している。
【００８７】
ストリーム毎に決定された各符号化率Ｒ＝３／４及びＲ＝２／３のパンクチャ・パターン周期の最大公約数が示す符号化ビット系列数１２が、各ストリームで扱われる系列長の最小単位として決定される。そして、シリアル−パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）は、符号化器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）により符号化された符号化ビット系列を、この最小単位毎に各ストリームへ配分し、時空間インタリーブを施す。
【００８８】
符号化率Ｒ＝３／４を適用するＳｔｒｅａｍ１では、Ｘ0〜Ｘ5からなるソース・データの各ビット位置をＡ0〜Ａ5とＢ0〜Ｂ5からなる符号化ビットに符号化した後、所定のパンクチャ・パターンを用いてビット位置Ｂ1、Ａ2、Ｂ4、Ａ5が消失される。一方、符号化率Ｒ＝２／３を適用するＳｔｒｅａｍ２では、Ｘ6〜Ｘ11からなるソース・データの各ビット位置をＡ6〜Ａ11とＢ6〜Ｂ11からなる符号化ビットに符号化した後、所定のパンクチャ・パターンを用いてビット位置Ｂ7、Ｂ9、Ｂ11が消失される。以下同様の時空間インタリーブ処理が繰り返される。
【００８９】
また、低い符号化率Ｒ＝２／３を適用するＳｔｒｅａｍ２側では、符号化率Ｒ＝３／４のパンクチャ・パターンによりパンクチャしたときには消されてしまうが符号化率Ｒ＝２／３のパンクチャ・パターンでパンクチャしたときには消されないビット位置Ａ8を、符号化率Ｒ＝２／３のパンクチャ・パターンにより消される近隣のビット位置Ｂ9の間でビット値の入れ替えを行なう。
【００９０】
その後、消失されたビット位置を取り除いて伝送データを構築し、データの送受信が行なわれる。
【００９１】
そして、受信機側では、消失された各ビット位置にダミービットを挿入し、尤度判定により復号データｙ0〜ｙ11を得ることができる。ここで、送信機側ではビット位置Ａ8と近隣のビット位置Ｂ9の間でビット値の入れ替えを行なっているので入れ替えたビット位置を元に戻す。また、符号化率Ｒ＝３／４によるパンクチャでは消失するが符号化率Ｒ＝２／３では消失しないビット位置Ｂ10を尤度計算に含めることで、復号特性を向上することができる。
【００９２】
なお、図４において、手順＃２'と＃３'というのが出現するが、＃２'は＃２のＲ＝２／３がＲ＝３／４になったバージョンであり、＃３'は＃３にＲ＝１／２のストリームがさらに加わった拡張バージョンであり、各々のパンクチャ処理並びにデパンクチャ処理は、基本的にそれぞれ上記の手順＃２と＃３に従う。
【００９３】
ＳＴＥＰ．３
次に、前述の表１に従って、扱う符号化率の組に応じて、各パンクチャ・フレーム長の最大公倍数ＮＬＣＭを求め、それをインタリーブ・フレームと定義する。例えば、Ｒ＝１／２、Ｒ＝２／３、Ｒ＝３／４のすべての符号化率が設定されたストリームが存在する場合、Ｒ＝２／３のパンクチャ・フレーム長４とＲ＝３／４のパンクチャ・フレーム長６のＬＣＭをとって、１２符号化ビットをインタリーブ・フレーム長と定義する。
【００９４】
ＳＴＥＰ．４
各ストリームに与える変調モードの周波数利用効率に応じて、ビット配分比（Ｒ１，Ｒ２，…ＲＮ）を決定。ここで、Ｎは送信ストリーム総数を示す。
【００９５】
ＳＴＥＰ．５
インタリーブ・フレーム単位で、図５及び図６に示した処理手順に従って、パンクチャ処理を行なう。
【００９６】
ＳＴＥＰ．６
各ストリームへのビット配分比に応じて、上記のＳＴＥＰ．３で決められたインタリーブ・フレーム単位で、入力信号を各ストリームへ配分する。図７にはその一例を示している。図示の例では、送信ストリーム数が２で、Ｓｔｒｅａｍ１とＳｔｒｅａｍ２の周波数利用効率比が１／３である。
【００９７】
ＳＴＥＰ．７
図２及び図３を参照しながら説明した送受信の手順に従い、デパンクチャ処理を行なう。上記の手順＃３を用いている場合は、デスクランブルした後に行なう。
【００９８】
なお、ＳＴＥＰ．６のビット配分方法では、最低、インタリーブ・フレーム単位で行なうべきであると言っているだけであって、その配分パターンについては、多くの自由度があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１００】
本発明は、空間多重してデータ伝送を行なうさまざまな無線通信システムに適用することができ、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式のように空間分割すなわち空間直交した多重伝送方式に適用範囲は限定されない。また、送信側又は受信側のいずれか一方が空間多重を行なう無線通信システムに対しても、好適に適用することができる。
【０１０１】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る送信機の構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る送信機の構成を模式的に示した図である。
【図４】図４は、パンクチャ／デパンクチャ方法を決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図５】図５は、パンクチャ／デパンクチャ手順＃２の流れを示した図である。
【図６】図６は、パンクチャ／デパンクチャ手順＃３の流れを示した図である。
【図７】図７は、入力信号を各ストリームへ配分する様子を示した図である。
【図８】図８は、ＭＩＭＯ通信システムの構成を概念的に示した図である。
【図９】図９は、ストリーム毎の符号化器及び復号器を共通化して構成したＭＩＭＯ通信システムの構成例を概念的に示した図である。
【図１０】図１０は、従来の時空間インタリーバ装置を用いた場合の符号化ビット系列の振り分け方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来の時空間インタリーバ装置を用いた場合の符号化ビット系列の振り分け方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、従来の時空間インタリーバ装置を用いた場合の符号化ビット系列の振り分け方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、Ｒ＝３／４のパンクチャ処理を示した図である。
【図１４】図１４は、Ｒ＝２／３のパンクチャ処理を示した図である。
【図１】
2005318117.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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