(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と、受信装置と、を備える通信システムであって、
（ａ）前記送信装置は、
伝送すべきデータを変調する変調部と、
前記変調された結果の信号を時空間符号化して、２つの信号を得る時空間符号化部と、
前記時空間符号化された２つの信号の一方を受け付ける第１送出部と、
前記時空間符号化された２つの信号の他方を受け付ける第２送出部と、
を備え、
前記第１送出部と、第２送出部と、は、それぞれ、
受け付けた信号を直並列変換する直並列変換部と、
前記直並列変換された結果の信号群を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆フーリエ変換された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより送信する送信部と、
を備え、
前記第１送出部が用いるアンテナ（以下「第１送信アンテナ」という。）の偏波極性と、前記第２送出部が用いるアンテナ（以下「第２送信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交し、
（ｂ）前記受信装置は、
前記送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する第１受入部と、
前記送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する第２受入部と、
前記第１受入部により処理された結果の信号と、前記第２受入部により処理された結果の信号と、を、時空間復号化して１つの信号を得る時空間復号化部と、
前記時空間復号化された１つの信号を復調して伝送されたデータを得る復調部と、
を備え、
前記第１受入部と、前記第２受入部と、は、それぞれ、
前記送信装置から送信された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより受信する受信部と、
前記受信された結果の信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号群を並直列変換して、得られる信号を処理の結果とする並直列変換部と、
を備え、
前記第１受入部が用いるアンテナ（以下「第１受信アンテナ」という。）の偏波極性と、前記第２受入部が用いるアンテナ（以下「第２受信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交し、
（ｃ）前記第１受信アンテナの偏波極性ならびに前記第２受信アンテナの偏波極性と、前記第１送信アンテナの偏波極性と、は、いずれもねじれの関係にあり、前記第１受信アンテナの偏波極性ならびに前記第２受信アンテナの偏波極性と、前記第２送信アンテナの偏波極性と、は、いずれもねじれの関係にある
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムであって、
前記第１送信アンテナの偏波極性と、前記第１受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度であり、前記第２送信アンテナの偏波極性と、前記第２受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度である
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通信システムにおける送信装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の通信システムにおける受信装置。
【請求項５】
送信側で、
伝送すべきデータを変調する変調工程と、
前記変調された結果の信号を時空間符号化して、２つの信号を得る時空間符号化工程と、
前記時空間符号化された２つの信号の一方を受け付ける第１送出工程と、
前記時空間符号化された２つの信号の他方を受け付ける第２送出工程と、
を備え、
前記第１送出工程と、第２送出工程と、は、それぞれ、
受け付けた信号を直並列変換する直並列変換工程と、
前記直並列変換された結果の信号群を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、
前記逆フーリエ変換された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより送信する送信工程と、
を備え、前記第１送出工程にて用いるアンテナ（以下「第１送信アンテナ」という。）の偏波極性と、前記第２送出工程にて用いるアンテナ（以下「第２送信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交し、
受信側で、
前記送信された信号を受信して、これを処理する第１受入工程と、
前記送信された信号を受信して、これを処理する第２受入工程と、
前記第１受入工程にて処理された結果の信号と、前記第２受入工程にて処理された結果の信号と、を、時空間復号化して１つの信号を得る時空間復号化工程と、
前記時空間復号化された１つの信号を復調して伝送されたデータを得る復調工程と、
を備え、
前記第１受入工程と、前記第２受入工程と、は、それぞれ、
前記送信された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより受信する受信工程と、
前記受信された結果の信号をフーリエ変換するフーリエ変換工程と、
前記フーリエ変換された信号群を並直列変換して、得られる信号を処理の結果とする並直列変換工程と、
を備え、前記第１受入工程にて用いるアンテナ（以下「第１受信アンテナ」という。）の偏波極性と、前記第２受入工程にて用いるアンテナ（以下「第２受信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交し、
前記第１受信アンテナの偏波極性ならびに前記第２受信アンテナの偏波極性と、前記第１送信アンテナの偏波極性と、は、いずれもねじれの関係にあり、前記第１受信アンテナの偏波極性ならびに前記第２受信アンテナの偏波極性と、前記第２送信アンテナの偏波極性と、は、いずれもねじれの関係にある
ことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載の通信方法であって、
前記第１送信アンテナの偏波極性と、前記第１受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度であり、前記第２送信アンテナの偏波極性と、前記第２受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度である
ことを特徴とする通信方法。
【請求項７】
請求項６に記載の通信方法であって、
前記第１送信アンテナの偏波極性と、前記第１受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度であり、前記第２送信アンテナの偏波極性と、前記第２受信アンテナの偏波極性と、の傾きは、４５度である
ことを特徴とする通信方法。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１または２に記載の通信システムにおける送信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１または２に記載の通信システムにおける受信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、異種偏波アンテナを用いて効率良く通信を行う通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するためのプログラムに関する。
【背景技術】  無線通信においては、高データレートの要望が高まっている。このような要望に応える技術として、ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅ；時空間ブロック符号）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｔｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交周波数分割多重）、偏波ダイバーシティ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、などの技術が、以下のような文献において提案されている。
［非特許文献１］Ａ．Ｖ．Ｚｅｌｓｔ，Ｒ．Ｖ．Ｎｅｅ  ａｎｄ  Ｇ．Ａｗａｔｅｒ，Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＳＤＭ）ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＶＴＣ，ｐｐ．１５−１８，２０００年
［非特許文献２］Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｌｅｍｐｉａｎｅｎ，Ｊ．Ｋ．Ｌａｉｈｏ−Ｓｔｅｆｆｅｎｓ，Ａ．Ｗａｃｋｅｒ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｆ  ｃｒｏｓｓ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅｓ  ｆｏｒ  ａ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｓｃｈｅｍｅ，Ｐｒｏｃ  ｏｆ  ＶＴＣ９７，ｖｏｌ．３，ｐｐ．１４９８−１５０２，１９９７年
［非特許文献３］Ｅ．Ｓｈｉｎ  ａｎｄ  Ｓ．Ｓａｆａｖｉ，Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｍｏｂｉｌｅ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＩＳＡＰ９９，ｖｏｌ．２，ｐｐ．１３３２−１３３５，１９９９年
［非特許文献４］安  昌俊、笹瀬  巌、Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｄｅｄ  Ｃｏｈｅｒｅｔｎ  ａｎｄ  Ｄｉｆｆｅｍｅｔｉａｌ  Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＯＦＤＭ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｔ  Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｎｎｔｅｎａｓ  ｓｙｓｔｅｍ，信学技報、ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＰＯＲＴ  ＯＦ  ＩＥＩＣＥ、ＳＳＴ２００２−４７、７５頁〜８０頁、２００２年１０月
［非特許文献５］Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ，Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｅｌ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１，ｐｐ．４８−６０，２００１年１月
［非特許文献６］Ｍ．Ｒｕｐｐ，Ｃ．Ｆ．Ｍｅｅｋｌｅｎｂｒａｕｋｅｒ，Ｏｎ  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｌａｍｏｕｔｉ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＷＰＭＣ  ２００２，Ｖｏｌ．１，ｐｐ．１１５−１１８，２００２年１０月
非特許文献１には、ＯＦＤＭ技術に関する発明が開示されている。特に、受信側と送信側の両側で複数のアンテナを用いることにより複数入力複数出力チャンネル（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）上で高い伝送レートを実現できることが示されている。
しかしながら、さらに高速度、高品質の通信を実現できるような種々の技術が求められている。
さらに、非特許文献２には、偏波ダイバーシティ技術が開示されている。そして、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナとを組み合わせた場合におけるＸＰＤ（ＣＲＯＳＳ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）値が、環境によって５ｄＢ〜１５ｄＢの間で変化することが判明している。
これは、直交ダイバーシティ分枝（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｂｒａｎｃｈ）における受信パワーの比を計測したものである。そして、偏波分枝のそれぞれが同じ受信パワーとなった場合に最大ダイバーシティ利得を達成される。
しかし、受信パワーの不均衡が大きくなると、ダイバーシティ利得を達成しなくなる。これは、ダイバーシティを結合する段階で、弱いチャンネルが無視されてしまうことによる。
そして、非特許文献３には、偏波ダイバーシティ技術において、送信側で２つの異種極性アンテナを用い、受信側で２つの異種極性アンテナを用い、送信側のアンテナの一方に対する受信側のアンテナの一方の傾きが送信側のアンテナの他方に対する受信側のアンテナの他方の傾きに等しい場合の理論的なモデルが開示されている。
また、非特許文献４は、本出願に係る発明者の１人が参加してなされた過去の研究の論文であり、ユニタリ行列により空間一時間的な変復調を行い、複数のアンテナを用いて、時間差を設けて信号を発する発明が開示されている。
さらに、非特許文献５、６には、ＳＴＢＣ技術で広く用いられているＡｌａｍｏｕｔｉ符号を用いた符号化、復号化の技術が開示されている。
本発明は、以上のような公知のシステムの種々の問題点を解決するためになされたもので、異種偏波アンテナを用いて効率良く通信を行う通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するためのプログラムを提供することを目的とする。
【発明の開示】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、以下の発明を開示する。
本発明の第１の観点に係る通信システムは、送信装置と、受信装置と、を備え、以下のように構成する。
すなわち、送信装置は、変調部と、時空間符号化部と、第１送出部と、第２送出部と、を備える。
また、第１送出部と、第２送出部と、は、それぞれ、直並列変換部と、逆フーリエ変換部と、送信部と、を備える。
ここで、変調部は、伝送すべきデータを変調する。
一方、時空間符号化部は、変調された結果の信号を時空間符号化して、２つの信号を得る。
さらに、第１送出部は、時空間符号化された２つの信号の一方を受け付ける。
そして、第２送出部は、時空間符号化された２つの信号の他方を受け付ける。
一方、直並列変換部は、受け付けた信号を直並列変換する。
さらに、逆フーリエ変換部は、直並列変換された結果の信号群を逆フーリエ変換する。
そして、送信部は、逆フーリエ変換された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより送信する。
一方、第１送出部が用いるアンテナ（以下「第１送信アンテナ」という。）の偏波極性と、第２送出部が用いるアンテナ（以下「第２送信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交する。
また、受信装置は、第１受入部と、第２受入部と、時空間復号化部と、復調部と、を備える。
そして、第１受入部と、第２受入部と、は、それぞれ、フーリエ変換部と、並直列変換部と、を備える。
ここで、第１受入部は、送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する。
一方、第２受入部は、送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する。
さらに、時空間復号化部は、第１受入部により処理された結果の信号と、第２受入部により処理された結果の信号と、を、時空間復号化して１つの信号を得る。
そして、復調部は、時空間復号化された１つの信号を復調して伝送されたデータを得る。
一方、受信部は、送信装置から送信された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより受信する。
さらに、フーリエ変換部は、受信された結果の信号をフーリエ変換する。
そして、並直列変換部は、フーリエ変換された信号群を並直列変換して、得られる信号を処理の結果とする。
一方、第１受入部が用いるアンテナ（以下「第１受信アンテナ」という。）の偏波極性と、第２受入部が用いるアンテナ（以下「第２受信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交する。
さらに、第１受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きに略等しい。
また、本発明の通信システ厶において、第１受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きに略等しいように構成することができる。
本発明のその他の観点に係る送信装置は、上記の通信システムにおける送信装置である。
本発明のその他の観点に係る受信装置は、上記の通信システムにおける受信装置である。
本発明のその他の観点に係る送信方法は、変調工程と、時空間符号化工程と、第１送出工程と、第２送出工程と、を備える。
また、第１送出工程と、第２送出工程と、は、それぞれ、直並列変換工程と、逆フーリエ変換工程と、送信工程と、を備える。
ここで、変調工程では、伝送すべきデータを変調する。
一方、時空間符号化工程では、変調された結果の信号を時空間符号化して、２つの信号を得る。
さらに、第１送出工程では、時空間符号化された２つの信号の一方を受け付ける。
そして、第２送出工程では、時空間符号化された２つの信号の他方を受け付ける。
一方、直並列変換工程では、受け付けた信号を直並列変換する。
さらに、逆フーリエ変換工程では、直並列変換された結果の信号群を逆フーリエ変換する。
そして、送信工程では、逆フーリエ変換された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより送信する。
一方、第１送出工程にて用いるアンテナ（以下「第１送信アンテナ」という。）の偏波極性と、第２送出工程にて用いるアンテナ（以下「第２送信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交する。
また、本発明の送信方法は、偏波極性の直交する２つのアンテナ（以下、一方を「第１受信アンテナ」といい、他方を「第２受信アンテナ」という。）を用いて受信する受信装置へ送信し、第１受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きに略等しいように構成することができる。
さらに、本発明の送信方法において、第１受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きに略等しいように構成することができる。
本発明のその他の観点に係る受信方法は、第１受入工程と、第２受入工程と、時空間復号化工程と、復調工程と、を備える。
また、第１受入工程と、第２受入工程と、は、受信工程と、フーリエ変換工程と、並直列変換工程と、を備える。
ここで、第１受入工程では、送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する。
一方、第２受入工程では、送信装置から送信された信号を受信して、これを処理する。
さらに、時空間復号化工程では、第１受入工程にて処理された結果の信号と、第２受入工程にて処理された結果の信号と、を、時空間復号化して１つの信号を得る。
そして、復調工程では、時空間復号化された１つの信号を復調して伝送されたデータを得る。
一方、受信工程では、送信装置から送信された信号を所定の偏波極性を有するアンテナにより受信する。
さらに、フーリエ変換工程では、受信された結果の信号をフーリエ変換する。
そして、並直列変換工程では、フーリエ変換された信号群を並直列変換して、得られる信号を処理の結果とする。
一方、第１受入部が用いるアンテナ（以下「第１受信アンテナ」という。）の偏波極性と、第２受入部が用いるアンテナ（以下「第２受信アンテナ」という。）の偏波極性と、は、直交する。
また、本発明の受信方法は、偏波極性の直交する２つのアンテナ（以下、一方を「第１送信アンテナ」といい、他方を「第２送信アンテナ」という。）を用いて送信する送信装置から受信し、第１受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きに略等しいように構成することができる。
また、本発明の受信方法において、第１受信アンテナの第２送信アンテナに対する傾きは、第２受信アンテナの第１送信アンテナに対する傾きに略等しいように構成することができる。
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の送信装置の各部として機能させるように構成する。
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の受信装置の各部として機能させるように構成する。
本発明のプログラムを、他の機器と通信可能なコンピュータに実行させることにより、本発明の送信装置、受信装置、送信方法、ならびに、受信方法を実現することができる。
また、当該コンピュータとは独立して、本発明のプログラ厶を記録した情報記録媒体を配布、販売することができる。また、本発明のプログラムを、インターネット等のコンピュータ通信網を介して伝送し、配布、販売することができる。
特に、当該コンピュータがＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのプログラム可能な電子回路を有する場合には、本発明の情報記録媒体に記録されたプログラムを当該コンピュータに伝送し、当該コンピュータ内のＤＳＰやＦＰＧＡにこれを実行させて、本発明の送信装置や受信装置を実現するソフトウェアラジオ形式の手法を利用することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、  本発明の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す模式図である。
図２は、  ＳＴＢＣ符号化の様子を示す説明図である。
図３は、  送信装置の概要構成を示す模式図である。
図４は、  受信装置の概要構成を示す模式図である。
図５は、  計算機シミュレーションによる実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下では、本発明を実施するための最良の実施形態について説明するが、当該実施形態は説明のための例示であり、本発明の原理にしたがった他の実施形態もまた、本発明の範囲に含まれる。
図１は、本発明の実施形態の一つに係る通信システムの概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
通信システム１０１の送信装置１３１は、伝送すべきデータの入力を受け付けて、第１送信アンテナ１４１と、第２送信アンテナ１４２と、から信号を送信する。第１送信アンテナ１４１と、第２送信アンテナ１４２と、は、その極性が互いに直交するような異種偏波アンテナであって、典型的には、一方が水平アンテナ、他方が垂直アンテナである。
一方、受信装置１５１は、送信装置１３１から送信された信号を第１受信アンテナ１６１と、第２受信アンテナ１６２と、で受信して、伝送されたデータを得る。第１受信アンテナ１６１と、第２受信アンテナ１６２と、で受信して、所定の極性を有するアンテナであり、典型的には、第１受信アンテナ１６１と、第２受信アンテナ１６２と、の偏波極性は直交する。
そして、第１送信アンテナ１４１に対する第１受信アンテナ１６１の傾きは、４５度であり、第２送信アンテナ１４２に対する第２受信アンテナ１６２の傾きも、４５度である。このように、送信側の極性と、受信側の極性と、を非平行に配置する点が、本実施形態の特徴の一つとなる。
極性偏波ダイバーシティは、２つのアンテナを同じ場所に配置でき、装置を小さくできる点で魅力的な技術である。従来のＳＴＢＣ／ＯＦＤＭ系では、垂直極性アンテナのみを用いているが、この場合には、水平偏波極性となった信号のパワーが無駄になる。また、送信側で２つの異種偏波を用いるのであれば、２つの直交する極性に信号のパワーが分散されるので、受信側でも異なる偏波極性を有するアンテナを配置することが望ましい。
一方、送信側と受信側とで、２つのアンテナを平行に（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）配置する技術は、従来から極性伝送ダイバーシティで用いられているが、直交する２つのダイバーシティ分枝（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｂｒａｎｃｈ）上での受信パワーが異なる。そして、受信パワーの不均衡が大きくなると、ダイバーシティの結合の際に、弱いチャンネルの寄与が無視されてしまう。
したがって、本実施形態では、送信側の２つのアンテナと、受信側の２つのアンテナと、が、ねじれの関係となるように（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｉｏｕｓ）配置し、受信側の２つのアンテナのそれぞれが受信する受信パワーをできるだけ同じようにするのである。このようなアンテナ配置については、非特許文献３に開示されている技術を適用することができる。
図２は、本発明において用いられるＳＴＢＣ符号化の概要構成を示す説明図である。
ＳＴＢＣ符号器２０１には、シンボルＳ１，Ｓ２が順に入力される。各シンボルは、ＱＰＳＫ符号化されているため、一般には複素数である。
すると、ＳＴＢＣ符号器２０１は、２つの出力Ｔｘ１とＴｘ２に、それぞれ、
Ｔｘ１  …  Ｓ１，Ｓ２；
Ｔｘ１  …  −Ｓ２＊，Ｓ１＊
なるシンボルを出力する。
送信装置では、これらのシンボルを２つの送出系から異なる偏波極性を有するアンテナを用いて送信するのである。
一方、受信側では、このような信号から、最も最もらしいシンボル群を復号するのである。このようなＳＴＢＣ符号化の技術としては、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号の技術を適用することができる。
ここで、図１に戻る。図１には、本実施形態における各アンテナ同士の関係も示されている。
すなわち、第１送信アンテナ１４１と第１受信アンテナ１６１とは、偏波極性が４５度の傾きの関係になっており、第２送信アンテナ１４２と第２受信アンテナ１６３とは、偏波極性が４５度の傾きの関係になっている。
また、第１送信アンテナ１４１と第２送信アンテナ１４２とは、偏波極性が直交しており、第１受信アンテナ１６１と第２受信アンテナ１６２とは、偏波極性が直交している。
ここで、第１送信アンテナ１４１を垂直極性アンテナ（ｖ）、第２送信アンテナ１４２を水平極性アンテナ（ｈ）とし、第１受信アンテナ１６１や第２受信アンテナ１６２との伝播係数を以下のように考える。
Ｈｖ，１  …  第１送信アンテナ１４１〜第１受信アンテナ１６１
Ｈｖ，２  …  第１送信アンテナ１４１〜第２受信アンテナ１６２
Ｈｈ，１  …  第２送信アンテナ１４２〜第１受信アンテナ１６１
Ｈｈ，２  …  第２送信アンテナ１４２〜第２受信アンテナ１６２
ここで、
Ａ＝｜Ｈｖ，１｜２＋｜Ｈｖ，２｜２＋｜Ｈｈ，１｜２＋｜Ｈｈ，２｜２
とおく。送信側から、シンボルＳｖとＳｈとがデータとして順に与えられたとすると、受信側において復号される信号ベクトルは、
（ＡＳｖ，ＡＳｈ＊）
となる。
従来のｈｏｍｏｇｅｎｉｏｕｓな偏波極性アンテナを用いた場合には、上記のような伝播係数ではなく、互いに平行なアンテナ同士の伝播係数のみを考慮することとなってしまう点が、本システムとの大きな違いである。
（送信装置）
図３は、本実施形態に係る送信装置１３１の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
送信装置１３１は、伝送すべきデータを受け付けると、これをモジュレータ２０１に渡す。モジュレータ２０１では、データをＱＰＳＫ変調し、複素数に変換する。
そして、ＳＴＢＣ符号器２０２では、得られた複素数の列を、２つの符号列にする。ここでは、上述のように、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号化を行う。
２つの符号列のそれぞれは、第１送出部２０３と、第２送出部２０４と、に与えられ、前者はアンテナ１４１から処理した信号を送信し、後者はアンテナ１４２から処理した信号を送信する。
ここで、第１送出部２０３と第２送出部２０４との構成はほぼ共通である。すなわち、入力を受け付けた信号と、パイロット信号とをマルチプレクサ２２１で多重化する。多重化の際には、たとえば、パイロット信号を所定シンボル数と、入力を受け付けた信号を所定シンボル数と、を１つのフレームにする、等の手法が考えられる。
さらに、直並列変換器２２２で複数のチャンネルに直並列変換し、逆フーリエ変換部２２４で高速逆フーリエ変換をし、ついで、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）挿入部２２５でガードインターバルを挿入し、アンテナ１４１もしくはアンテナ１４２から、当該信号を送信する。
図４は、本実施形態に係る受信装置１５１の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
受信装置１５１は、送信装置１３１から送信された信号を２つのアンテナ１６１、１６２で受信する。
アンテナ１６１、１６２は、それぞれ、第１受入部４０１、第２受入部４０２に接続されており、これらの内部で処理がされるが、その処理はほぼ共通である。
すなわち、ＧＩ除去部３０１でガードインターバルを除去し、フーリエ変換部３０２で高速フーリエ変換を行って複数の信号を得る。並直列変換部３０４が並直列変換を行い、それぞれ１つの信号を出力する。
そして、第１受入部４０１と、第２受入部４０２と、から得られる信号は、ＳＴＢＣ復号器３０５に与えられ、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号の復号を行い、信号を出力する。
この際に、フーリエ変換部３０２において実際に得られるパイロット信号の受信後の姿と、もとのパイロット信号の姿とを比較することにより、受信時にチャンネルの伝搬の様子の評価を行うことができ、上記のような伝搬係数を推測することができる。これらの評価の結果は、フーリエ変換部３０２の出力に対しても反映されるとともに、ＳＴＢＣ復号器３０５における復号処理においても考慮される。これらのチャンネル評価については、種々の公知の技術を適用することができる。
最後にＳＴＢＣ復号器３０５からの出力をデモジュレータ３０６でＱＰＳＫ復調することによって、伝送されたデータを得ることができるのである。
なお、これらの送信装置１３１、受信装置１５１は、ソフトウェアラジオなどの技術を用いれば、各種のコンピュータ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）にソフトウェアを与えることによって実現することができる。
（実験結果）
図５は、以下の諸元において本システ厶の性能を計算機シミュレーションによって調べた結果を表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸はＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）を表し、横軸はＥｂ／Ｎｏ値である。
データ変調方式  …  ＱＰＳＫ
データレート  …  １６０Ｍシンボル／ｓ
フレームサイズ  …  １２シンボル（１フレームにつきパイロット２シンボル、データ１０シンボル）
フーリエ変換サイズ  …  １０２４
キャリア数  …  １０２４
ガードインターバル  …  １シンボルにつき２５６サンプル
有効シンボルインターバル  …  １シンボルにつき１０２４サンプル
フェーディングのモデル  …  １８経路レイリーフェーディング
ドップラ周波数  …  １０Ｈｚ
ＸＰＤ値  …  ５ｄＢ、１０ｄＢ、１５ｄＢ
アンテナ  …  送信側は２つの水平／垂直アンテナ、受信側は水平／垂直アンテナまたは４５度傾斜アンテナ
本図においては、本実施形態に係る結果は白丸、ＸＰＤ値が５ｄＢの場合の従来のＳＴＢＣ／ＯＦＤＭシステムは十字、ＸＰＤ値が１０ｄＢの場合の従来のＳＴＢＣ／ＯＦＤＭシステムは白三角、ＸＰＤ値が１５ｄＢの場合の従来のＳＴＢＣ／ＯＦＤＭシステムは×印で、それぞれグラフが描かれている。
種々の計算機シミュレーションにより、従来の手法においては、ＸＰＤ値によって大きく性能が左右されるのに対し、本実施形態ではあまり性能に変化がないことがわかっている。また、本グラフを見ればわかる通り、本実施形態のＢＥＲ値は、従来の技術のいずれに対しても良好な性能を示していることがわかる。
産業上の利用の可能性
本発明により、異種偏波アンテナを用いて効率良く通信を行う通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するためのプログラムを提供することができる。
【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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