(57)【要約】【課題】周波数利用効率の高い伝送を行うことができる受信装置を提供すること。【解決手段】同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信装置において、受信した信号を、レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部と、ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、レイヤに対応する情報の間で合成する合成部とを具備することを特徴とする。【選択図】図１
2012178727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信装置において、
受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部と、
前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する合成部と
を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記レイヤ各々に割り当てられた周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であり、
前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に基づくビットＬＬＲに、前記レイヤ毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをしたビットＬＬＲであること、
を特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記レイヤ各々に割り当てられた周波数信号群は、周波数領域において、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをした信号であり、
前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをした信号であること、
を特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
前記インターリーブは、周波数方向のサイクリックシフトであることを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信する送信装置であって、
前記周波数信号群は、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群であること
を特徴とする送信装置。
【請求項６】
前記異なる周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であることを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
【請求項７】
前記異なる周波数信号群は、周波数領域において、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをした周波数信号群であることを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
【請求項８】
前記インターリーブは、周波数方向のサイクリックシフトであることを特徴とする請求項７に記載の送信装置。
【請求項９】
他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信装置であって、
前記周波数信号群は、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なること
を特徴とする送信装置。
【請求項１０】
同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信方法であって、
受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離する第１の過程と、
前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する第２の過程と
を有することを特徴とする受信方法。
【請求項１１】
複数のレイヤに信号を割り当てて送信する送信方法であって、
同一のビット系列に基づき、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群を生成する第１の過程を有することを特徴とする送信方法。
【請求項１２】
他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信方法であって、
前記同一のビット系列に基づき、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なる周波数信号群を生成する第１の過程を有することを特徴とする送信方法。
【請求項１３】
同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信装置のコンピュータを、
前記受信装置が受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部、
前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する合成部
として機能させるプログラム。
【請求項１４】
複数のレイヤに信号を割り当てて送信する送信装置のコンピュータを、
同一のビット系列に基づき、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群を生成する信号生成部
として機能させるプログラム。
【請求項１５】
他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信装置のコンピュータを、
前記同一のビット系列に基づき、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なる周波数信号群を生成する信号生成部
として機能させるプログラム。
【請求項１６】
同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を複数の送信装置から送信し、前記複数の送信装置から送信された信号を受信する受信装置を具備する無線通信システムであって、
前記受信装置は、受信した信号を、前記複数の送信装置各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部と、
前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記送信装置各々に対応する情報の間で合成する合成部と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１７】
前記送信装置各々に割り当てられた周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記送信装置毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であり、
前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に基づくビットＬＬＲに、前記送信装置毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをしたビットＬＬＲであること、
を特徴とする請求項１６に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記送信装置各々に割り当てられた周波数信号群は、周波数領域において、前記送信装置毎に異なるインターリーブをした信号であり、
前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に、前記送信装置毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをした信号であること、
を特徴とする請求項１６に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、送信装置、受信方法、送信方法、プログラムおよび無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度な伝送方式の無線通信システムへの導入が盛んに検討されている。例えば、複数の送信アンテナを使用したマルチアンテナ送信や、複数の基地局や送信ポイントを使用して協調して同一の移動局装置宛のデータを送信する協調マルチポイント送受信（ＣｏＭＰ：Coordinated Multi-Point transmission and reception）などが挙げられる。
【０００３】
複数の送信アンテナを用いて１つのデータを送信する場合、各送信アンテナから送信された送信信号が受信時に同位相になるようなプリコーディング技術が適用される。例えば、２０１０年１２月よりサービスが開始されたＬＴＥ（Long Term Evolution）システムでは、予め定義されたプリコーディング行列の集合から最も性能がよくなるプリコーディング行列のインデックス（ＰＭＩ：Precoding Matrix Indicator）を選択し、移動局装置から基地局装置に選択したＰＭＩをフィードバックすることでマルチアンテナ送信を実現している（非特許文献１参照）。理論的には、基地局装置から移動局装置の間の伝搬路行列を特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）して得られる１つまたは複数の特異値のうち、最大特異値に対応する右特異ベクトルがプリコーディング行列として最適であるとされている。例えば、特異値分解は式（ａ１）で表される。
【０００４】
【数１】
2012178727.tif 000003
【０００５】
ただし、Ｕ、Ｖはそれぞれ逆行列がその随伴行列である受信アンテナ数×受信アンテナ数および送信アンテナ数×送信アンテナ数のサイズのユニタリ行列、Ｄは特異値行列と呼ばれ、特異値を対角要素に持つ、受信アンテナ数×送信アンテナ数のサイズの対角行列である。Ｈは基地局装置から移動局装置の間の受信アンテナ数×送信アンテナ数のサイズの複素数の伝搬路行列であり、式（ａ２）で表される。
【０００６】
【数２】
2012178727.tif 000004
【０００７】
ただし、Ｎｒは受信アンテナ数、Ｎｔは送信アンテナ数を表しており、Ｈｎｍは、ｍ番目の送信アンテナとｎ番目の受信アンテナの間の複素数で表される伝搬路特性を表す。
【０００８】
次に、ＣｏＭＰの場合について説明する。ＣｏＭＰは、同一のデータを送信する地点が地理的に離れるため、技術的には上述のマルチアンテナ送信と同様のものを使用できるが、全送信地点で伝搬路情報（もしくはＰＭＩのようなプリコーディング行列に関する情報）と送信データを共有した上で、送信ポイント間で同期させて送信する（例えば、非特許文献２）。ここでいう同期とは、基地局間で搬送周波数のずれが小さく、かつ移動局装置で受信する受信タイミングが合うことを意味している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１１  ｖ．８．９．０
【非特許文献２】３ＧＰＰ  ＴＲ３６．８１４  ｖ．９．０．０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のプレコーディング行列を用いた送信においては、非特許文献１のように、予め定義されたプレコーディング行列の中から用いるものを選択することや、送信時の正確な伝搬路を予め得るのは不可能であることなどの理由から、受信電力が最大となるように波形合成される最適なプレコーディング行列を用いることができず、十分に周波数利用効率の高い伝送を行うことができないことがあるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる受信装置、送信装置、受信方法、送信方法、プログラムおよび無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（1）この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信装置において、受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部と、前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する合成部とを具備することを特徴とする。
【００１３】
（２）また、本発明の他の態様は、上述の受信装置であって、前記レイヤ各々に割り当てられた周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であり、前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に基づくビットＬＬＲに、前記レイヤ毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをしたビットＬＬＲであること、を特徴とする。
【００１４】
（３）また、本発明の他の態様は、上述の受信装置であって、前記レイヤ各々に割り当てられた周波数信号群は、周波数領域において、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをした信号であり、前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをした信号であることを特徴とする。
【００１５】
（４）また、本発明の他の態様は、上述の受信装置であって、前記インターリーブは、周波数方向のサイクリックシフトであることを特徴とする。
【００１６】
（５）また、本発明の他の態様は、同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信する送信装置であって、前記周波数信号群は、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群であることを特徴とする。
【００１７】
（６）また、本発明の他の態様は、上述の送信装置であって、前記異なる周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であることを特徴とする。
【００１８】
（７）また、本発明の他の態様は、上述の送信装置であって、前記異なる周波数信号群は、周波数領域において、前記レイヤ毎に異なるインターリーブをした周波数信号群であることを特徴とする。
【００１９】
（８）また、本発明の他の態様は、上述の送信装置であって、前記インターリーブは、周波数方向のサイクリックシフトであることを特徴とする。
【００２０】
（９）また、本発明の他の態様は、他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信装置であって、前記周波数信号群は、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なることを特徴とする。
【００２１】
（１０）また、本発明の他の態様は、同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信方法であって、受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離する第１の過程と、前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する第２の過程とを有することを特徴とする。
【００２２】
（１１）また、本発明の他の態様は、複数のレイヤに信号を割り当てて送信する送信方法であって、同一のビット系列に基づき、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群を生成する第１の過程を有することを特徴とする。
【００２３】
（１２）また、本発明の他の態様は、他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信方法であって、前記同一のビット系列に基づき、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なる周波数信号群を生成する第１の過程を有することを特徴とする。
【００２４】
（１３）また、本発明の他の態様は、同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を、複数のレイヤ各々に割り当てて送信された信号を受信する受信装置のコンピュータを、前記受信装置が受信した信号を、前記レイヤ各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部、前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記レイヤに対応する情報の間で合成する合成部として機能させるプログラムである。
【００２５】
（１４）また、本発明の他の態様は、複数のレイヤに信号を割り当てて送信する送信装置のコンピュータを、同一のビット系列に基づき、前記レイヤ毎に異なる周波数信号群を生成する信号生成部として機能させるプログラムである。
【００２６】
（１５）また、本発明の他の態様は、他の送信装置と同一のビット系列に基づき生成された周波数信号群を送信する送信装置のコンピュータを、前記同一のビット系列に基づき、前記他の送信装置が送信する周波数信号群と異なる周波数信号群を生成する信号生成部として機能させるプログラムである。
【００２７】
（１６）また、本発明の他の態様は、同一のビット系列に基づき生成された複数の異なる周波数信号群を複数の送信装置から送信し、前記複数の送信装置から送信された信号を受信する受信装置を具備する無線通信システムであって、前記受信装置は、受信した信号を、前記複数の送信装置各々に対応する周波数信号群にＭＩＭＯ分離するＭＩＭＯ分離部と、前記ＭＩＭＯ分離された周波数信号群に基づく情報を、前記送信装置各々に対応する情報の間で合成する合成部とを具備することを特徴とする。
【００２８】
（１７）また、本発明の他の態様は、上述の無線通信システムであって、前記送信装置各々に割り当てられた周波数信号群は、前記ビット系列を伝送路符号化した符号化ビット系列に、前記送信装置毎に異なるインターリーブをしたビット系列に基づく周波数信号群であり、前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に基づくビットＬＬＲに、前記送信装置毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをしたビットＬＬＲであること、を特徴とする。
【００２９】
（１８）また、本発明の他の態様は、上述の無線通信システムであって、前記送信装置各々に割り当てられた周波数信号群は、周波数領域において、前記送信装置毎に異なるインターリーブをした信号であり、前記合成部が合成する情報は、前記ＭＩＭＯ分離部が分離した周波数信号群に、前記送信装置毎に異なるインターリーブを元に戻すデインターリーブをした信号であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１の実施形態における無線通信システム１０の構成を示す概念図である。
【図２】同実施形態における基地局装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における移動局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】同実施形態における受信処理部２０６の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】この発明の第２の実施形態における無線通信システム２０の構成を示す概念図である。
【図６】同実施形態における基地局装置３０１−１の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】この発明の第３の実施形態における無線通信システム１０ａの構成を示す概念図である。
【図８】同実施形態における移動局装置１００ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図９】同実施形態における受信処理部２０６ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態における移動局装置１００ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】同実施形態における受信処理部２０６ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】同実施形態における送信アンテナと周波数スペクトルの関係の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における無線通信システム１０の構成を示す概念図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、Ｍ本の送信アンテナ１−１〜１−Ｍを備える基地局装置１００と、Ｎ本の受信アンテナ２−１〜２−Ｎを備える移動局装置２００を含んで構成される。
【００３３】
図２は、本実施形態における基地局装置１００の構成を示す概略ブロック図である。ただし、基地局装置１００から移動局装置２００への送信である下りリンクに関連する部分のみのブロック図としており、上りリンクの通信を行う部分などは省略している。基地局装置１００は、Ｍ個のレイヤ各々に、同一のビット系列Ｔに基づき生成された周波数信号群であって、レイヤ毎に異なる周波数信号群を割り当てて生成した信号を、各レイヤに対応する送信アンテナ１−１〜１−Ｍを介して移動局装置２００に送信する。
【００３４】
基地局装置１００は、符号化部１０１、コピー部１０２、Ｍ個のインターリーブ部１０３−１〜１０３−Ｍ、Ｍ個の変調部１０４−１〜１０４−Ｍ、参照信号生成部１０５、Ｍ個の周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍ、Ｍ個のＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）部１０７−１〜１０７−Ｍ、Ｍ個のＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィクス）挿入部１０８−１〜１０８−Ｍ、Ｍ個の無線送信部１０９−１〜１０９−Ｍ、インターリーブ系列生成部１１０、Ｍ本の送信アンテナ１−１〜１−Ｍを含んで構成される。なお、インターリーブ部１０３−１〜１０３−Ｍ、変調部１０４−１〜１０４−Ｍなど、符号に枝番が付いている各部は、枝番に対応するレイヤの信号を処理し、送信アンテナ１−１〜１−Ｍは、枝番に対応するレイヤの信号を送信する。例えば、ＩＦＦＴ部１０７−１は、第１のレイヤの信号を処理し、ＩＦＦＴ部１０７−Ｍでは、第Ｍのレイヤの信号が処理される。
【００３５】
基地局装置１００では、伝送する情報ビットであるビット系列Ｔが符号化部１０１に入力される。符号化部１０１は、このビット系列Ｔに対してターボ符号やＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号などの誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号化されたビット系列（符号化ビット系列）は、コピー部１０２に入力される。コピー部１０２は、この符号化ビット系列を、送信に用いるアンテナの数だけ複製する。本実施形態では、送信アンテナの数をＭとし、すべての送信アンテナ１−１〜１−Ｍから送信される符号化ビット系列は同一である。コピー部１０２では、インターリーブ部１０３−１からインターリーブ部１０３−Ｍに同一の符号化ビット系列が出力される。
【００３６】
インターリーブ部１０３−１からインターリーブ部１０３−Ｍでは、インターリーブ系列生成部１１０から各々に通知されるインターリーブ系列に従い、符号化ビットのビット順の並び変えが行われる。ここで、インターリーブ系列生成部１１０が通知するインターリーブ系列は、インターリーブ部１０３−１からインターリーブ部１０３−Ｍの各々の間で異なる系列である。また、インターリーブ系列生成部１１０では、送信アンテナ本数や符号化ビット系列長、あるいはユーザ識別番号等の送信パラメータによって、生成するインターリーブ系列が一意に決定され、移動局装置２００側でも該送信パラメータに基づき、同一のインターリーブ系列が生成される。なお、インターリーブ系列生成部１１０は、送信機会毎にインターリーブ系列を生成し、生成したインターリーブ系列を示す情報を、データ（ビット系列Ｔ）と共に移動局装置２００に通知するようにしてもよい。
【００３７】
インターリーブ以降の処理は、送信アンテナ１−１〜１−Ｍから伝送される信号に対して同様の信号処理を行うため、代表して送信アンテナ１−１から伝送される信号に対する信号処理（変調部１０４−１から無線送信部１０９−１）について説明し、その他の説明を省略する。インターリーブ部１０３−１によりビットの並び順を入れ替えられた符号化ビット系列は、変調部１０４−１に入力される。変調部１０４−１は、符号化ビット系列に、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying；四相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation；１６直交振幅変調）などの変調を施す。周波数マッピング部１０６−１には、変調部１０４−１により変調された変調信号と、参照信号生成部１０５より送受信装置で既知である参照信号（パイロット信号）とが入力される。
【００３８】
ここで、ダウンリンクにおける参照信号、すなわち参照信号生成部１０５で生成される参照信号には、伝送に用いる帯域を決定する用途の参照信号と復調に用いる参照信号があり、例えばＬＴＥやＬＴＥ−Ａでは、Ｃｏｍｍｏｎ−ＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＲＳ）、ＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ＲＳ）、ＤＭ（Ｄｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）−ＲＳと呼ばれるものがある。周波数マッピング部１０６−１では、入力された変調信号と参照信号が伝送に用いる周波数帯域に割り当てられ、前述の周波数信号群が生成される。
【００３９】
ＩＦＦＴ部１０７−１では、周波数マッピング部１０６−１で生成された周波数信号群は、ＩＦＦＴにより時間領域の信号へ変換される。ＣＰ挿入部１０８−１では、ＩＦＦＴ部１０７−１が生成した時間領域の信号に、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ；サイクリックプレフィックス）が挿入される。無線送信部１０９−１では、ＣＰ挿入部１０８−１によりＣＰが挿入された信号は、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ；ディジタル／アナログ）変換でアナログ信号に変換された後、無線周波数にアップコンバートされる。無線送信部１０９−１は、アップコンバートした信号を、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で送信電力を増幅する等の処理が行なわれ、出力する。送信アンテナ１−１では、無線送信部１０９−１が出力した信号が、移動局装置２００に送信される。
【００４０】
同様に、第２のレイヤから第Ｍのレイヤに関しても同一のビット系列Ｔに基づく符号化ビット系列は、それぞれ異なるインターリーバ系列で並び換えられた後に、同様にして、送信信号の生成処理が行なわれ、送信される。すなわち、各レイヤの周波数信号群は、インターリーブ系列生成部１１０が生成するインターリーブ系列がレイヤ間で異なるために、レイヤ間で異なる周波数信号群となる。なお、本実施形態では、レイヤの数と、送信アンテナの数とを一致しており、各レイヤの信号を、各送信アンテナが送信するとして説明した。しかし、送信アンテナの数は、レイヤの数と同一か多ければよく、周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍが生成した周波数信号群に、送信アンテナ数×レイヤ数のプレコーディング行列を乗じて、送信するようにしてもよい。
【００４１】
図３は、本実施形態における移動局装置２００の構成を示す概略ブロック図である。移動局装置２００は、Ｎ個の受信アンテナ２−１〜２−Ｎ、Ｎ個の無線受信部２０１−１〜２０１−Ｎ、Ｎ個のＣＰ除去部２０２−１〜２０２−Ｎ、Ｎ個のＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）部２０３−１〜２０３−Ｎ、Ｎ個の周波数デマッピング部２０４−１〜２０４−Ｎ、伝搬路推定部２０５、受信処理部２０６を含んで構成される。
【００４２】
図３の移動局装置２００では、受信アンテナ２−１から受信アンテナ２−Ｎを用いて、基地局装置１００から送信された信号が受信される。送信アンテナ数Ｍと受信アンテナ数Ｎとは、異なっていても良いし、同一でも良い。また、受信アンテナは必ずしも複数でなくても良い。受信アンテナ２−１〜２−Ｎの各々で受信された信号は、同様の処理が行われるため、ここでは、代表して受信アンテナ２−１で受信された信号を処理するブロックについて説明し、その他のブロック（２０１−２〜２０１−Ｎ、２０２−２〜２０２−Ｎ、２０３−２〜２０３−Ｎ、２０４−２〜２０４−Ｎ）については、説明を省略する。
【００４３】
無線受信部２０１−１では、受信アンテナ２−１が受信した信号がベースバンド周波数にダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）変換によってディジタル信号に変換され、ＣＰ除去部２０２−１に出力される。ＣＰ除去部２０２−１では、ディジタル信号からＣＰが除去され、ＦＦＴ部２０３−１に出力される。ＦＦＴ部２０３−１は、ＣＰが除去された信号を、高速フーリエ変換することで、時間領域から周波数領域の信号に変換する。ＦＦＴ部２０３−１では、この変換により得られた周波数領域の信号は、周波数デマッピング部２０４−１に出力される。周波数デマッピング部２０４−１では、伝送されたデータ信号と時間・周波数で多重されている参照信号が抽出され、データ信号は受信処理部２０６へ、参照信号は伝搬路推定部２０５へそれぞれ出力される。以上、受信アンテナ２−１に関して説明をおこなったが、上述のように、他の受信アンテナ２−２〜２−Nにて受信した信号についても、受信アンテナ１−１と同様の処理が施される。これにより、伝搬路推定部２０５には、周波数デマッピング部２０４−２から周波数デマッピング部２０４−Ｎで抽出された参照信号が入力される。また、受信処理部２０６には、周波数デマッピング部２０４−２から周波数デマッピング部２０４−Ｎで抽出されたデータ信号が入力される。
【００４４】
伝搬路推定部２０５では、周波数デマッピング部２０４−１〜２０４−Nが抽出した参照信号に基づき、基地局装置１００の送信アンテナ１−１〜１−Mと、移動局装置１００の受信アンテナ２−１〜２−Nとの組み合わせ毎の伝搬路の周波数応答が推定され、受信処理部２０６に出力される。受信処理部２０６では、周波数デマッピング部２０４−１から周波数デマッピング部２０４−Ｎで抽出されたデータ信号から、伝搬路推定部２０５で推定された伝搬路の周波数応答を用いて、基地局装置１００が送信したビット系列が復元され、ビット系列として出力される。受信処理部２０６では、ビット系列を復元する際に、干渉除去と、誤り訂正符号の復号とを繰り返し行うターボ等化が適用される。
【００４５】
図４は、受信処理部２０６の構成を示す概略ブロック図である。受信処理部２０６は、N個のキャンセル部２０７−１〜２０７−N、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output；多入力多出力）分離部２０８、M個のレイヤ処理部２１８−１〜２１８−M、合成部２１１、復号部２１２、コピー部２１３、レプリカ生成部２１６、重み生成部２１７を含んで構成される。レイヤ処理部２１８−１〜２１８−Ｍの各々は、送信アンテナ２−１〜２−Ｍのうち、それぞれの枝番に対応する信号の処理を行う。レイヤ処理部２１８−１〜２１８−Ｍの各々は、加算部２１９、復調部２０９、デインターリーブ部２１０、インターリーブ部２１４、シンボルレプリカ生成部２１５を含んで構成される。なお、以降では、復調部２０９、デインターリーブ部２１０、インターリーブ部２１４、シンボルレプリカ生成部２１５に、属するレイヤ処理部と同じ枝番を付し、レイヤ処理部２１８−１の復調部２０９は、復調部２０９−１というように表記する。
【００４６】
周波数デマッピング部２０４−１〜２０４−Ｎが受信処理部２０６に出力したデータ信号は、それぞれ対応するキャンセル部２０７−１〜２０７−Ｎに入力される。すなわち、周波数デマッピング部２０４−１が出力したデータ信号は、キャンセル部２０７−１に入力され、周波数デマッピング部２０４−２で出力されたデータ信号は、キャンセル部２０７−２に入力される。また、伝搬路推定部２０５により推定された送信アンテナ毎の伝搬路の周波数応答はレプリカ生成部２１６と重み生成部２１７に入力される。
【００４７】
キャンセル部２０７−１では、周波数デマッピング部２０４−１から入力されたデータ信号から、レプリカ生成部２１６より入力される受信アンテナ２−１の受信信号のレプリカが減算され、減算後の残留信号は、ＭＩＭＯ分離部２０８に出力される。同様に、キャンセル部２０７−２〜２０７−Ｎの各々も、周波数デマッピング部２０４−２〜２０７−Ｎのうち、対応するものから入力されたデータ信号から、レプリカ生成部２１６より入力される、対応する受信アンテナの受信信号のレプリカが減算され、減算後の残留信号は、ＭＩＭＯ分離部２０８に出力される。ただし、キャンセル部２０７−１〜２０７−Ｎでは、復号部２１２の出力がない繰り返しの１回目の処理では、何もせずに、入力されたデータ信号がそのままＭＩＭＯ分離部２０８に出力される。
【００４８】
重み生成部２１７では、送信アンテナ１−ｍと受信アンテナ２−ｎとの間の周波数応答推定値Ｈｍｎが入力され、各受信アンテナで受信した信号から送信アンテナ毎の信号に分離するための重みが生成される。ただし、ｍは送信アンテナのインデックスで１≦ｍ≦Ｍを満たし、ｎは受信アンテナのインデックスで１≦ｎ≦Ｎを満たす。また、生成する重みは、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error; 最小平均自乗誤差）重みやＺＦ（Zero Forcing）重み等である。生成された重みは、ＭＩＭＯ分離部２０８に入力される。
【００４９】
ＭＩＭＯ分離部２０８では、キャンセル部２０７−１〜２０７−Ｎが出力した残留信号に対して、重み生成部２１７より入力された重みを乗算することにより、送信アンテナ１−１〜１−Ｍ各々に対応するレイヤの信号にＭＩＭＯ分離する。ＭＩＭＯ分離部２０８は、ＭＩＭＯ分離した信号を、レイヤ処理部２１８−１〜２１８−Ｍのうち、対応するものに出力する。例えば、ＭＩＭＯ分離された送信アンテナ１−１の信号は、レイヤ処理部２１８−１の加算部２１９−１に出力し、送信アンテナ１−２の信号は、レイヤ処理部２１８−２の加算部２１９−２に出力する。
【００５０】
加算部２１９−１は、ＭＩＭＯ分離部２０８から入力された信号に、後述するシンボルレプリカ生成部２１５−１が生成したシンボルレプリカを加算し、その演算結果を復調部２０９−１に出力する。加算部２１９−２〜２１９−Ｍも、同様に、ＭＩＭＯ分離部２０８から入力された信号に、各々に対応するシンボルレプリカを加算する。復調部２０９−１〜２０９−Ｍの各々は、基地局装置１００で施された変調方式に対応する復調を、対応する加算部２１９から入力された信号に対して行い、符号化ビット系列のビットＬＬＲ（ＬＬＲ：Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ；対数尤度比）に変換する。復調部２０９−１〜２０９−Ｍの各々では、このビットＬＬＲは、デインターリーブ部２１０−１〜２１０−Ｍのうち、対応するものに出力される。例えば、復調部２０９−１は、デインターリーブ部２１０−１に出力し、復調部２０９−２は、デインターリーブ部２１０−２に出力する。
【００５１】
デインターリーブ部２１０−１〜２１０−Ｍでは、入力されたビットＬＬＲに対して、基地局装置１００のインターリーブ部１０３−１〜１０３−Ｍのうち、対応するインターリーブ部１０３で行ったインターリーブとは逆の並び換えを行ない、その結果が出力される。例えば、デインターリーブ部２１０−１では、インターリーブ部１０３−１の並び換えを元に戻す並び換えが行われ、デインターリーブ部２１０−２では、インターリーブ部１０３−２の並び換えを元に戻す並び換えが行われる。ここで、デインターリーブ部２１０−ｍの出力するビットＬＬＲをλｍ（ｋ）と表記する。ただし、λｍ（ｋ）はｍ番目の送信アンテナ１−ｍにおけるインターリーブ前のｋ番目のビットに対応する符号化ビットのビットＬＬＲである。デインターリーブ部２１０−ｍでは、λｍ（ｋ）が、合成部２１１に出力される。合成部２１１には、送信アンテナ１−１〜１−Ｍ各々のビットＬＬＲであるλ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λＭ（ｋ）が入力されるが、送信アンテナ１−１〜１−Ｍ各々より送信された符号化ビットは、基地局装置１００のコピー部１０２でコピーされた同一のものである。そのため、これらのビットＬＬＲは合成が可能である。合成部２１１は、次式（１）によって、これらのビットＬＬＲが合成され、合成後のビットＬＬＲであるλＡ（ｋ）が算出される。
【００５２】
【数３】
2012178727.tif 000005
【００５３】
ただし、本実施形態では式（１）に示した合成法としているが、ＬＬＲの合成時に重みづけ合成を行ってもよい。復号部２１２は、合成部２１１の出力λＡ（ｋ）に対して、誤り訂正復号を施す。繰り返し回数が所定の回数に達したときなど、ターボ等化の繰り返し処理を続けて行わない場合には、復号部２１２は、誤り訂正復号結果のビットＬＬＲを硬判定し、硬判定結果を、ビット系列Ｒとして出力する。
【００５４】
一方、ターボ等化による繰り返し処理を続けて行う場合には、復号部２１２では、コピー部２１３に復号結果のビットＬＬＲが出力される。コピー部２１３では、送信アンテナ１−１〜１−Ｍの数だけビットＬＬＲが複製される。複製されたビットＬＬＲの各々は、インターリーブ部２１４−１〜２１４−Ｍに入力される。インターリーブ部２１４−１〜２１４−Ｍの各々では、入力されたビットＬＬＲに対して、基地局装置１００のインターリーブ部１０３−１〜１０３−Ｍのうち、対応するインターリーブ部１０３で施したビットの並び換えと、同様の並び換えが施される。例えば、インターリーブ部２１４−１では、インターリーブ部１０３−１と同様の並び換えが行われ、インターリーブ部２１４−２では、インターリーブ部１０３−２と同様の並び換えが行われる。
【００５５】
シンボルレプリカ生成部２１５−１〜２１５−Ｍでは、インターリーブ部２１４−１〜２１４−Ｍによりそれぞれの並び換えが行われたビットＬＬＲに対して、基地局装置１００で施された変調方式を用いて変調が施され、各送信アンテナ１−１〜１−Ｍから送信された信号のレプリカを生成する。なお、レプリカはビットＬＬＲから生成される期待値に比例した振幅を有するソフトレプリカである。レプリカ生成部２１６では、シンボルレプリカ生成部２１５−１〜Ｍから出力される、すべての送信アンテナのレプリカおよび、伝搬路推定部２０５から入力される伝搬路推定値を用いて、受信アンテナ２−１〜２−Ｎの各々における受信信号レプリカが生成される。レプリカ生成部２１６で生成された受信信号レプリカは、キャンセル部２０７−１〜Ｎに入力され、キャンセル部２０７−１〜Ｎにて受信信号から減算される。これらの処理を繰り返すことにより、受信処理を行う。
【００５６】
このように、本実施形態では、複数のレイヤで送信された信号を、ＭＩＭＯ分離した後に、合成部２１１で合成している。これにより、送信側（基地局装置１００）で把握している伝搬路推定値に依存せずに、効率良く合成することができ、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる。
さらに、本実施形態では、マルチアンテナを用いた伝送において、同一のビット系列を送信する際に、送信側（基地局装置１００）において受信側（移動局装置２００）と伝搬路情報を共有してプリコーディングベクトルを乗算するような処理が必要ないため、伝搬路推定誤差の影響を受けにくく、良好な伝搬特性を実現できる。そのため、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる。また、伝搬路情報を共有しないで良好な伝搬特性の送信ダイバーシチが実現できるため、伝搬路の時変動に強く、高速移動時でも伝搬特性の劣化が少ない。また、周波数選択性が強い伝搬環境においても、送信されるビット系列が各アンテナで異なる伝搬路を通るため、符号化利得を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、基地局装置１００において、各レイヤの信号を、それぞれ対応する送信アンテナから送信する構成としたが、周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍの出力に対して、プレコーディング行列を乗算して、各送信アンテナから送信する信号を生成する構成としてもよい。そのような構成としても、本実施形態と同様に、複数のレイヤで送信された信号を、ＭＩＭＯ分離した後に合成部で合成することで、効率良く合成することができる。
【００５８】
［第２の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態における無線通信システム２０の構成を示す概念図である。無線通信システム２０は、下りリンクにおいて、協調マルチポイント送受信（ＣｏＭＰ）を行う。すなわち、２局の基地局装置３０１−１、３０１−２が、１局の移動局装置３０２に同一のデータを送信している。ここで、第１の基地局装置３０１−１と、第２の基地局装置３０１−２とは、同様の構成であるが、各々が備えるインターリーバにおける並び換えのパターンが異なるものとなっている。すなわち、基地局装置３０１−１は、１つ目のレイヤの信号を送信し、基地局装置３０１−２は、２つ目のレイヤの信号を送信する。そして、これら２つのレイヤには、同一のビット系列に基づき生成された信号であって、互いに異なる信号が割り当てられている。また、移動局装置３０２は、第１の実施形態における移動局装置２００と同様の構成である。
【００５９】
図６は、基地局装置３０１−１の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置３０１−１は、符号化部４０１、インターリーブ系列生成部４０２、インターリーブ部４０３、変調部４０４、参照信号生成部４０５、周波数マッピング部４０６、ＩＦＦＴ部４０７、ＣＰ挿入部４０８、無線送信部４０９、送信アンテナ４を含んで構成する。協調する基地局（ここでは、基地局装置３０１−２）から通知された情報ビット系列Ｔが符号化部４０１により符号化される。図６で、通知される情報は符号化前の情報ビット系列としているが、各基地局で符号化処理を行うことによる計算量増大を防ぐため、符号化後の符号化ビット系列を基地局間で共有する構成としてもよい。
【００６０】
次に、協調する基地局から通知されるインターリーブ系列に基づいて、協調する全ての基地局が異なるインターリーブ系列を用いるように、インターリーブ系列がインターリーブ系列生成部４０２により決定される。ここでインターリーブ系列生成部４０２は、協調する基地局間でインターリーブ系列を通知し合うことですべての基地局が異なるインターリーブ系列を用いるように設定されてもよいし、通知を行なわず、基地局識別番号（セルＩＤ）や符号化ビット系列長等の送受信装置で既知のパラメータによって一意に決定するようにしてもよい。生成されたインターリーブ系列は、インターリーブ部４０３に入力される。
【００６１】
インターリーブ部４０３では、入力されたインターリーブ系列を用いて、符号化部４０１により符号化された符号化ビット系列の時間順が並び替えられる。インターリーブが施された符号化ビット系列は、変調部４０４に入力される。変調部４０４では、入力された符号化ビット系列に対して、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの変調が行われ、変調シンボルが生成される。参照信号生成部４０５では、協調する基地局と共有した参照信号系列から、他の基地局と互いに直交する参照信号が生成される。これは、移動局装置３０２で協調している全ての基地局からの伝搬路特性を推定できるようにするためである。
【００６２】
次に、周波数マッピング部４０６では、変調部４０３から出力された変調シンボルと、参照信号生成部４０５から出力された参照信号がシステム帯域内の任意の周波数にマッピングすされ（配置される）。例えば、変調シンボルの配置位置は、無線資源を各移動局にどのように割り当てるかを決定するスケジューラが決定する方法を用いることが一般的であるが、システム帯域内の任意の周波数に配置すればその他の方法を用いてもよい。また、参照信号は、予めシステムで定義された配置位置としてもよく、移動局装置３０２で分離できる方法であれば時間多重でも符号多重でもよい。次に、この周波数マッピングにより得られた周波数信号は、ＩＦＦＴ部４０７において時間信号に変換される。ＣＰ挿入部４０８では、この時間信号に、ＣＰが挿入される。最後に、無線送信部４０９で、このＣＰが挿入された時間信号に対して、Ｄ／Ａ変換、アップコンバージョンが行われ、送信アンテナ４から送信される。
【００６３】
ここで、協調する基地局装置と共有するビット系列、インターリーブ系列、参照信号系列の共有方法については、例えばＬＴＥなどで仕様化されている有線のＸ２インターフェースを用いて共有してもよいし、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを介して共有してもよい。また、ＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）や張り出しアンテナのように局間を光ファイバで接続していればそのファイバを用いて共有してもよい。また、本実施形態では基地局装置間で協調したが、複数の送信ポイント（リレー局装置やフェムト基地局装置、ピコ基地局装置など）で協調して同一データを送信する方法であれば如何なる方式でも適用できる。また、３局以上の基地局装置でも同様に適用可能である。
【００６４】
移動局装置３０２の構成は、前述のように、図３の移動局装置２００と同一である。すなわち、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、複数のレイヤで送信された信号を、ＭＩＭＯ分離した後に、合成部２１１で合成している。これにより、送信側（基地局装置３０１−１、３０１−２）で把握している伝搬路推定値に依存せずに、効率良く合成することができ、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる。
【００６５】
また、このようにすることで、協調通信の際の局間の波形レベルで同相に合成できる程度の高精度な同期は必要なく、実装が簡易になる。また、送信側と受信側とで伝搬路状態を共有する必要がなくなるため、フィードバックに係る制御情報は不要となり、効率よく協調通信を行うことが可能である。また、少なくとも２つの異なるインターリーブ系列を用いて各基地局装置が送信することで高い符号化利得が得られるため、波形レベルの合成より伝送特性も高い。
【００６６】
なお、本実施形態では、基地局装置３０１−１、３０１−２の各々から、各レイヤの信号を送信する構成としたが、周波数マッピング部４０６の出力に対して、プレコーディング行列を乗算して、送信する信号を生成する構成としてもよい。または、協調する基地局のうちのいずれかにおいて、基地局装置１００と同様に周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍによるマッピングが行われ、その結果に対してプレコーディング行列を乗算して、各基地局から送信する信号を生成する構成としてもよい。これらのような構成としても、本実施形態と同様に、複数のレイヤで送信された信号を、ＭＩＭＯ分離した後に合成部で合成することで、効率良く合成することができる。
【００６７】
［第３の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システム１０ａは、マルチアンテナを用いた上りリンク（移動局装置１００ａから基地局装置２００ａへの伝送）におけるＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を共有しない送信ダイバーシチ伝送を行なう。なお、伝送方式は上記実施形態の様なＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ではなく、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｓｐｒｅａｄ  ＯＦＤＭ）である場合について説明を行なう。図７は、本実施形態における無線通信システム１０ａの構成を示す概念図である。図７に示すように、無線通信システム１０ａは、Ｍ本の送信アンテナ１−１〜１−Ｍを備える移動局装置１００ａと、Ｎ本の受信アンテナ２−１〜２−Ｎを備える基地局装置２００ａとを含んで構成される。
【００６８】
図８は、本実施形態における送信装置である移動局装置１００ａの構成を示す概略ブロック図である。ただし、移動局装置１００ａから基地局装置２００ａへの送信である上りリンクに関連する部分のみのブロック図としており、下りリンクの通信を行う部分などは省略している。図２の基地局装置１００の構成とほぼ同様であるが、変調部１０４−１〜１０４−Ｍ各々の出力が、ＤＦＴ部５０１−１〜５０１−Ｍを介して周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍに入力される点が異なる。ＤＦＴ部５０１−１〜５０１−Ｍは、変調部１０４−１〜１０４−Ｍ各々が生成した変調シンボルの系列に対して、離散フーリエ変換を施して、周波数領域の信号（データスペクトル）を生成する。
【００６９】
このように、移動局装置１００ａでは、変調シンボルに離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を適用することで、送信信号の時間波形が、ＯＦＤＭと比較して低ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）となる利点が得られる。また参照信号生成部１０５で生成される参照信号もダウンリンクとは異なり、復調に用いる参照信号であるＤＭ（Ｄｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）−ＲＳだけでなく、伝送に用いる帯域を決定する用途の参照信号であるＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ  ＲＳ）も生成され、周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍでそれぞれ時間と周波数のリソースに配置される。なお、周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍでのデータスペクトルの配置は、ＯＦＤＭの場合と同様、連続であっても非連続であってもよい。
【００７０】
基地局装置２００ａは、図８の移動局装置１００ａにより送信された信号を受信し、その構成は、図３の移動局装置２００と同様である。ただし、図３内の受信処理部２０６に代えて、受信処理部２０６ａを有する点が異なる。図９は、受信処理部２０６ａの構成を示す概略ブロック図である。受信処理部２０６ａの構成は、図４に示す受信処理部２０６とほぼ同様であるが、レイヤ処理部２１８−１〜２１８−Ｍに代えて、レイヤ処理部２１８ａ−１〜２１８ａ−Ｍを有する点が異なる。これらレイヤ処理部２１８ａ−１〜２１８ａ−Ｍの各々がレイヤ処理部２１８−１〜２１８−Ｍと異なる点は、３点ある。
【００７１】
１つ目は、加算部２１９の出力がＩＤＦＴ部５０２により逆離散フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＤＦＴ）された後、復調部２０９に入力される点である。２つ目は、シンボルレプリカ生成部２１５ａの出力がＤＦＴ部５０３により離散フーリエ変換された後、レプリカ生成部２１６および加算部２１９に入力される点である。最後に３つ目は、シンボルレプリカ生成部２１５ａにおけるシンボルレプリカ生成法である。シンボルレプリカ生成部２１５のように、ＯＦＤＭ信号の場合、シンボルレプリカ生成部２１５に入力されるビットＬＬＲを、直接シンボルレプリカの期待値とする。しかし、シンボルレプリカ生成部２１５ａでは、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ、すなわちシングルキャリア伝送であるので、ＩＤＦＴによる変調シンボルの逆拡散が存在するため、シンボルレプリカ生成部２１５ａに入力されるビットＬＬＲの平均値を各シンボルレプリカの期待値とする点が異なる。
【００７２】
基地局装置２００ａは、図４の移動局装置２００と同様に、複数のレイヤで送信された信号を、ＭＩＭＯ分離した後に、合成部２１１で合成している。これにより、送信側（移動局装置１００ａ）で把握している伝搬路推定値に依存せずに、効率良く合成することができ、周波数利用効率の高い伝送を行うことができる。このように、シングルキャリア伝送を用いた場合も、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
［第４の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の第４の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１および第２の実施形態と同様に、同一のビット系列に異なるインターリーブ系列によるインターリーブを適用して複数の異なる信号を生成し、これらの信号を空間的に多重して送信する場合について説明したが、本実施形態では、同様の効果を得る方法として、周波数領域でインターリーブ（スペクトルの並べ替え）を行なう方法を用いる。以下にその構成例について説明を行う。
【００７４】
本実施形態における無線通信システム１０ｂは、図７の無線通信システム１０ａと同様に、Ｍ本の送信アンテナ１−１〜１−Ｍを有する移動局装置１００ｂと、Ｎ本の受信アンテナ２−１〜２−Ｎを有する基地局装置２００ｂとを含んで構成される。図１０は、移動局装置１００ｂの構成を示す概略ブロック図である。移動局装置１００ｂは、符号化部１０１、インターリーブ部１０３、変調部１０４、ＤＦＴ部５０１、コピー部５０４、サイクリックシフト量決定部５０５、Ｍ個のサイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍ、参照信号生成部１０５、Ｍ個の周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍ、Ｍ個のＩＦＦＴ部１０７−１〜１０７−Ｍ、Ｍ個のＣＰ挿入部１０８−１〜１０８−Ｍ、Ｍ個の無線送信部１０９−１〜１０９−Ｍ、Ｍ本の送信アンテナ１−１〜１−Ｍを含んで構成される。図１０において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１０１、１０３〜１０９、５０１、１−１〜１−Ｍ）を付け、その説明を省略する。
【００７５】
移動局装置１００ｂでは、符号化部１０１の出力はコピー部ではなくインターリーブ部１０３に入力される。インターリーブ部１０３では、符号化部１０１の出力（符号化ビット系列）に対して、所定のインターリーブが適用される。変調部１０４では、インターリーブが適用された符号化ビット系列が変調される。ＤＦＴ部５０１は、該変調結果に対して、離散フーリエ変換が施される。コピー部５０４では、離散フーリエ変換による処理結果を構成する各シングルキャリアスペクトルがＭ個ずつコピーされ、それぞれサイクリックシフト部５０６−１〜５０２−Ｍに入力される。
【００７６】
サイクリックシフト量決定部５０５では、サイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍの各々において、行うサイクリックシフトのシフト量を決定する。このとき、サイクリックシフト量決定部５０５は、サイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍにおいて、互いに異なるシフト量となるように、シフト量を決定する。サイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍは、サイクリックシフト量決定部５０５から入力されるサイクリックシフト量に従い、各サイクリックシフト部で異なるサイクリックシフトを適用する。ここでサイクリックシフトとは周波数領域での巡回シフトを示し、例えばコピー部５０４から入力されるシングルキャリアスペクトルがＳ（ｋ）（０≦ｋ≦ＮＤＦＴ−１）、サイクリックシフト量決定部５０５から入力されるサイクリックシフト量がΔの場合サイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍの出力Ｓ’（ｋ）（０≦ｋ≦ＮＤＦＴ−１）は次式（２）で表わされる。
【００７７】
【数４】
2012178727.tif 000006
【００７８】
なお、本実施形態では周波数領域でのサイクリックシフトが、時間波形のＰＡＰＲに影響を与えないことを踏まえ、サイクリックシフトを行っているが、ＰＡＰＲが問題とならなければ、周波数スペクトルをインターリーブする構成としてもよい。このようにして得られた周波数信号を周波数信号群と定義する。サイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍの出力は、周波数マッピング部１０６−１〜１０６−Ｍのうち、対応するものに入力される。以降は、図８の移動局装置１００ａと同様の処理が行なわれ、送信アンテナ１−１〜１−Ｍから送信される。
【００７９】
本実施形態における基地局装置２００ｂの構成は、図３の基地局装置２００と基本的には同様となるが、受信処理部２０６に変えて、受信処理部２０６ｂを有する点が異なる。図１１は、受信処理部２０６ｂの構成を示す概略ブロック図である。図１１において図９の各部に対応する部分には同一の符号（２０７〜２１０、２１２、２１４、２１５ａ、２１６、２１７、５０２、５０３）を付け、その説明を省略する。図９と異なる処理について以下に説明を行う。
【００８０】
ＭＩＭＯ分離部２０８では、分離された各レイヤの信号は、デサイクリックシフト部５０７−１〜５０７−Ｍのうち、それぞれ対応するものに入力される。例えば、送信アンテナ１−１に対応するレイヤの信号は、デサイクリックシフト部５０７−１に入力される。デサイクリックシフト部５０７−１〜５０７−Ｍの各々では、ＭＩＭＯ分離部２０８から入力された信号に対して、図１０のサイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍのうち、対応するもので適用されたサイクリックシフトを元に戻す処理が行われる。例えば、ＭＩＭＯ分離部２０８から入力されるシングルキャリアスペクトルがＧ（ｋ）（０≦ｋ≦ＮＤＦＴ−１）であり、サイクリックシフト部５０６−１におけるサイクリックシフト量がΔの場合、デサイクリックシフト部５０７−１の出力Ｇ’（ｋ）（０≦ｋ≦ＮＤＦＴ−１）は次式（３）で表わされる。
【００８１】
【数５】
2012178727.tif 000007
【００８２】
なお、基地局装置２００ｂでサイクリックシフトではなく周波数インターリーブを適用している場合は、デインターリーブを行うことで周波数スペクトルの順番を元に戻す処理が行なわれる。デサイクリックシフト部５０７−１〜５０７−Ｍの出力は合成部５０８に入力される。合成部５０８では、デサイクリックシフト部５０７−１〜５０７−Ｍから入力されるスペクトルが合成（加算）される。スペクトルの順序が揃っているため、受信エネルギーを合成することができる。合成部５０８の出力は加算部２１９に入力される。
【００８３】
またここで、Ｎ本の送信アンテナから送信された各周波数スペクトルはそれぞれ異なる周波数で受信されることになる。つまり、同一スペクトルがＮ個のサブキャリアで受信されることになる。さらに受信アンテナ数がＭ本の場合、同一スペクトルがＭＮ箇所で受信されることになる。これは受信アンテナ数がＭＮであったと考えることができるため、ＭＩＭＯ分離部２０８で乗算する重みを変更することで特性改善を図ることができる。例えば、Ｍ＝３の場合、図１２に示されるように、点線の四角で囲んだ周波数のスペクトルはそれぞれの送信アンテナから異なる周波数で送信されている。この場合、この周波数の振幅を計算するための連立方程式を受信アンテナあたり３本作ることができ、これを各受信アンテナで構成することができるため、３Ｎ個の連立方程式、すなわち受信アンテナ数を３Ｎとみなすことができる。
【００８４】
また、復号部２１２の出力は、コピー部ではなくインターリーブ部２１４に入力され、ＤＦＴ部５０３の出力がコピー部５０９に入力される。コピー部５０９では、ＤＦＴ部５０３が生成したシンボルレプリカの周波数スペクトルをＭ個ずつコピーされ、それぞれサイクリックシフト部５０５−１〜５０５−Ｍのうち、対応するものに入力される。サイクリックシフト部５０５−１〜５０５−Ｍの各々では、コピー部５０９から入力された周波数スペクトルに対して、図１０のサイクリックシフト部５０６−１〜５０６−Ｍのうち、対応するものと同じサイクリックシフト量が適用され、サイクリックシフトされた信号はレプリカ生成部２１６に入力される。
【００８５】
本実施形態では、シングルキャリア伝送を用いた場合に、送信機の複数の送信アンテナから同じ情報を異なるスペクトルで送信する例について説明を行った。シングルキャリア伝送を用いた場合も、第１や第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに異なるビットインターリーブを行なわずに、周波数スペクトルに対して異なるサイクリックシフトを適用することで、ビットＬＬＲを合成するのではなく、周波数スペクトルの合成を行うことができる。この結果、ビットＬＬＲを合成する場合に比べて、ＩＤＦＴや復調の回数を削減できる。
【００８６】
なお、インターリーブではなくサイクリックシフトを用いる送信方法はシングルキャリア伝送のみならず、ＯＦＤＭのようなマルチキャリア伝送にも当然適用可能である。さらにＯＦＤＭの場合は、周波数領域のサイクリックシフトではなく、周波数インターリーブを適用してもＰＡＰＲ特性が変わらないという効果がある。
【００８７】
なお、第１から第４の実施形態では、各送信アンテナまたは協調する基地局装置で同一の変調方式を適用することを前提に説明したが、インターリーブと変調方式を送信アンテナ毎または基地局毎に異なるものとしても良いし、インターリーブは同じものとし、変調方式のみをアンテナ毎または基地局毎に異なるものとしても良く、同様の効果が得られる。ただし、変調方式を変更する場合には、復調処理とシンボルレプリカ生成も送信で使用した変調方式に応じて処理をする必要がある。また、システマティックビットが存在する符号化方法であれば、アンテナ毎または基地局毎に符号化方法を変更しても良い。符号化率においても同様にアンテナ毎または基地局毎に変更しても良い。さらに、送信アンテナ数または基地局数が３以上の場合に、２つの異なるインターリーブと２つの異なる変調方式を用いるなどといった方法も用いることができ、このような第１から第４の実施形態の一部を組み合わせた形態も本発明に含まれる。
アンテナ数や協調する基地局数についても、限定はなく、各アンテナまたは基地局でデータ送信に使用するサブキャリア数を異なる値にしたり、異なる位置にしたりすることも可能である。また、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭに対し、周波数領域でクリッピング（周波数成分の欠落）を行うシステムでの適用も可能である。
【００８８】
本発明に関わる移動局装置および基地局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【００８９】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【００９０】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、携帯電話装置を移動局装置とする移動通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００９２】
１−１〜１−Ｍ、４…送信アンテナ
２−１〜２−Ｎ…受信アンテナ
１０、１０ａ、１０ｂ…無線通信システム
１００、２００ａ、１００ｂ…基地局装置
１０１…符号化部
１０２…コピー部
１０３−１〜１０３−Ｍ…インターリーブ部
１０４−１〜１０４−Ｍ…変調部
１０５…参照信号生成部
１０６−１〜１０６−Ｍ…周波数マッピング部
１０７−１〜１０７−Ｍ…ＩＦＦＴ部
１０８−１〜１０８−Ｍ…ＣＰ挿入部
１０９−１〜１０９−Ｍ…無線送信部
１１０…インターリーブ系列生成部
２００、１００ａ…移動局装置
２０１−１〜２０１−Ｎ…無線受信部
２０２−１〜２０２−Ｎ…ＣＰ除去部
２０３−１〜２０３−Ｎ…ＦＦＴ部
２０４−１〜２０４−Ｎ…周波数デマッピング部
２０５…伝搬路推定部
２０６、２０６ａ、２０６ｂ…受信処理部
２０７−１〜２０７−Ｎ…キャンセル部
２０８…ＭＩＭＯ分離部
２０９−１〜２０９−Ｍ…復調部
２１０−１〜２１０−Ｍ…デインターリーブ部
２１１…合成部
２１２…復号部
２１３…コピー部
２１４−１〜２１４−Ｍ…インターリーブ部
２１５−１〜２１５−Ｍ、２１５ａ−１〜２１５ａ−Ｍ…シンボルレプリカ生成部
２１６…レプリカ生成部
２１７…重み生成部
２１８−１〜２１８−Ｍ、２１８ａ−１〜２１８ａ−Ｍ…レイヤ処理部
２１９−１〜２１９−Ｍ…加算部
３０１−１、３０１−２…基地局装置
３０２…移動局装置
４０１…符号化部
４０２…インターリーブ系列生成部
４０３…インターリーブ部
４０４…変調部
４０５…参照信号生成部
４０６…周波数マッピング部
４０７…ＩＦＦＴ部
４０８…ＣＰ挿入部
４０９…無線送信部
５０１−１〜５０１−Ｍ…ＤＦＴ部
５０２−１〜５０２−Ｍ…ＩＤＦＴ部
５０３−１〜５０３−Ｍ…ＤＦＴ部
５０４…コピー部
５０５…サイクリックシフト量決定部
５０６−１〜５０６−Ｍ…サイクリックシフト部
５０７−１〜５０７−Ｍ…デイクリックシフト部
５０８…合成部
５０９…コピー部
５１０−１〜５１０−Ｍ…サイクリックシフト部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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