(57)【要約】【課題】無線通信の伝送効率をより向上させること。【解決手段】実施形態の無線通信システムは、複数の直交伝送路で通信する送信装置及び無線通信装置を備え、送信装置は、第１系統数の部分ビット列を第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、第１系統数の第１送信シンボルを第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し第２送信シンボルに変換する写像変換部と、第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、を備え、受信装置は、受信された第２系統数の第２送信シンボルの受信点と、前記複素平面において第２送信シンボルの送信点となりうる候補点との誤差を直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の候補点を第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、を備える。【選択図】図１
2017069630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、
前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換部と、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、
を備え、
前記受信装置は、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、
を備える無線通信システム。
【請求項２】
前記スペクトラム圧縮部は、前記第２系統数の直交伝送路のうちの一部又は全部に対してスペクトラム圧縮を行う、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記誤差算出部は、帯域圧縮率の大きな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して小さな重みを付与し、帯域圧縮率の小さな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して大きな重みを付与する、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記誤差算出部は、前記送信装置から通知される直交伝送路ごとの帯域圧縮率に応じて前記誤差を算出する、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記写像変換部は、第１系統数の第１送信シンボルの全てを、前記第２系統数の直交伝送路に写像する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記写像変換部は、前記第１送信シンボルがマッピングされた第１信号平面の全てが、前記直交伝送路上の第２信号平面と直交しないような角度で前記第１信号平面を回転させ、回転させた前記第１信号平面にマッピングされた前記第１送信シンボルを、前記第２信号平面に写像する、
請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、
前記第１系統数の部分ビット列のうち、１つの部分ビット列を除く第３系統数の部分ビット列を、前記第３系統数より多い第２系統数の直交伝送路のうち、前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路に写像する写像変換部と、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、
を備え、
前記受信装置は、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、
前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路で送信された第２送信シンボルから復元された部分ビット列と、前記第２送信シンボルの送信に用いられた前記直交伝送路の組み合わせが示す部分ビット列とを結合して前記送信ビット列を復元する送信ビット列復元部と、
を備える無線通信システム。
【請求項８】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記送信装置が、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化ステップと、
前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換ステップと、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮ステップと、
前記受信装置が、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出ステップと、
前記誤差算出ステップにおいて算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定ステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多偏波空間多重伝送方式にスペクトラム圧縮伝送方式を適用した無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの普及により、マイクロ波帯を中心として周波数資源の不足が顕在化しており、高い周波数利用効率を実現する伝送技術が求められている。近年では、無線通信の周波数利用効率を向上させる技術としてスペクトラム圧縮や多偏波空間多重が検討されている。
【０００３】
図１４は、従来の非直交空間多重伝送方式による無線通信システム２００の構成例を示す図である。無線通信システム２００は、送信装置３００及び受信装置４００を備える。送信装置３００は、符号化部３０１、ｎ（ｎは１以上の整数）系統の変調器３０２、写像変換器３０３及び送信変調部３０４を備える。図１４にはｎ系統の変調器３０２として変調器３０２−１〜変調器３０２−ｎが示されている。
【０００４】
符号化部３０１は、送信データのビット列（以下、「送信ビット列」という。）に誤り訂正のための符号化処理を行う。符号化部３０１は、符号化処理を行った送信ビット列をｎ系統の部分ビット列に分割し、各系統の変調器３０２に出力する。
【０００５】
ｎ系統の変調器３０２のそれぞれは、符号化部３０１から出力された部分ビット列に変調処理を行う。この変調処理により、各部分ビット列が対応する変調器３０２の複素信号平面上にマッピングされ、送信一次シンボルが得られる。例えば変調器３０２は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８ＰＳＫ（Octuple Phase Shift Keying）等の変調方式によって変調処理を行う。
【０００６】
写像変換器３０３は、変調処理によって得られたｎ系統の送信一次シンボルをｍ（ｍは１以上ｎ未満の整数）系統の直交伝送路平面（以下、「直交伝送路平面」という。）に写像することにより、ｎ系統の送信一次シンボルをｍ系統の送信二次シンボルに変換する。
送信変調部３０４は、ｍ系統の送信二次シンボルを直交伝送路に送出する。
【０００７】
一方、受信装置４００は、受信復調部４０１、最尤判定器４０２及び復号化部４０３を備える。受信復調部４０１は、受信信号からベースバンド信号を抽出し、各直交伝送路平面における受信信号のシンボル（以下、「受信シンボル」という。）を取得する。
【０００８】
最尤判定器４０２は、各直交伝送路平面における受信シンボルの信号点（以下、「受信点」という。）と、各直交伝送路平面において送信二次シンボルと成り得る信号点の候補（以下、「送信点候補」という。）の組み合わせから生成される全てのシンボルレプリカと、の組み合わせごとに両者の二乗ユークリッド距離を算出する。最尤判定器４０２は、各直交伝送路について算出された二乗ユークリッド距離の合計値をメトリックとして、メトリックが最小となるシンボルレプリカを送信二次シンボルと同定する。
【０００９】
復号化部４０３は、送信装置３００が送信データからｍ系統の送信二次シンボルを生成する処理とは逆の手順の処理を実行することにより、送信二次シンボルと同定されたシンボルレプリカに基づいて送信データを復元する。
【００１０】
このような非直交空間多重伝送では、複数の複素信号平面上のシンボルを直交伝送路平面に写像することにより送信信号を多重化する。非特許文献１には、２つの直交伝送路（Ｖ偏波及びＨ偏波）に対して３系統の送信一次シンボルを多重化する非直交偏波多重伝送方式について記載されている。非特許文献１では、予め定義された３つの複素信号平面のうちの２つの複素信号平面として直交伝送路平面（Ｖ偏波及びＨ偏波）が用いられている。すなわち、非特許文献１に記載の非直交偏波多重伝送方式では、３つの複素信号平面のうちの２つの複素信号平面（直交伝送路平面）が直交関係にある。そして残りの１つの複素信号平面の送信一次シンボルが２つの直交伝送路平面に写像される。
【００１１】
このような非直交偏波多重伝送方式では、従来の直交多重伝送方式のようにｓｉｎ波及びｃｏｓ波を用いて直交変調されたシンボルが１つの直交伝送路平面上の信号点に配置されるのではなく、送信ビット列を構成するｎ系統の部分ビット列が、ｎ系統の送信一次シンボルに変換された後、ｎ系統より少ないｍ系統の送信二次シンボルに変換される。ここで、ｎ系統の送信一次シンボルは、所定の変調方式に対応するｎ系統の仮想的な複素信号平面上の第１信号点に対応する。また、ｍ系統の送信二次シンボルは、上記変調方式に対応するｍ系統の物理的な直交伝送路平面上の第２信号点に対応する。非直交偏波多重伝送方式では、直交伝送路平面と直交しない仮想的な複素信号平面上にマッピングされた信号点が直交伝送路平面上多重化されることにより、情報伝送量を増大させることが可能となる。
【００１２】
一方、非特許文献２には、変調信号の送受信を、変調信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割して行う送受信方法が記載されている。また、非特許文献３には、非特許文献２の送受信方法において生成されたサブスペクトラムの一部を除去することにより、周波数利用効率の向上を実現するスペクトラム圧縮伝送方式に関する技術が開示されている。
【００１３】
図１５は、関連する技術を用いて実現された通信システム５００の機能構成を表す機能ブロック図である。通信システム５００は、送信装置５１０及び受信装置５２０を備える。送信装置５１０は、変調信号を複数の帯域に分割して送信する。受信装置５２０は、送信装置５１０から送信された信号を受信し、分割前の変調信号を復元する。
【００１４】
図１５に示すように、送信装置５１０は、変調回路６０１、送信フィルタバンク６０２、Ｄ／Ａ変換器６０３を備える。受信装置５２０は、Ａ／Ｄ変換器６１１、受信フィルタバンク６１２、復調回路６１３を備える。送信フィルタバンク６０２は、直並列変換回路６０４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路６０５、分割回路６０６、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）のスイッチＳＷ−１〜ＳＷ−Ｎ、Ｎ個の周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｎ、加算回路６０８、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）回路６０９、並直列変換回路６１０を備える。受信フィルタバンク６１２は、直並列変換回路６１４、ＦＦＴ回路６１５、抽出回路６１６、Ｎ個の周波数シフタ６１７−１〜６１７−Ｎ、歪補償回路６１８、加算回路６１９、ＩＦＦＴ回路６２０、並直列変換回路６２１を備える。
【００１５】
続いて、通信システム５００における信号の流れについて説明する。
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、送信装置５１０が帯域をＮ分割（Ｎ＝２）し分散配置する際の処理の一例を示す概念図である。図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）は、送信装置５１０によって分割された帯域を受信装置５２０が合成する際の処理の一例を示す概念図である。
【００１６】
送信装置５１０の変調回路６０１は、送信するデータ信号をＱＰＳＫなどの変調方式で変調し、図１６（Ａ）に示す波形整形された変調信号を送信フィルタバンク６０２へ入力する。送信フィルタバンク６０２からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換器６０３によってアナログ信号に変換され送信される。
【００１７】
送信フィルタバンク６０２では以下のように処理が行われる。まず、直並列変換回路６０４が入力信号を直並列変換し、ＦＦＴ回路６０５が高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。次に、分割回路６０６が、周波数領域に変換された変調信号に対し、図１６（Ａ）の破線７０１−１及び７０１−２で示す信号帯域をＮ分割する係数を乗算し、Ｎ個のサブスペクトラムを生成する（図１６（Ｂ））。次に、周波数シフタ６０７−１〜６０７−ＮがＮ個のサブスペクトラムを周波数軸上の所定の帯域に分散配置し、加算回路６０８が周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｎの出力を足し合わせる（図１６（Ｃ））。
【００１８】
次に、ＩＦＦＴ回路６０９が高速逆フーリエ変換を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。そして、並直列変換回路６１０が並直列変換する。このとき、一部削除する帯域については、周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｎに入力する前に、削除に該当するスイッチＳＷ−１〜ＳＷ−Ｎを開状態（ＯＦＦ）にすることによって信号の伝達を遮断する。これにより、当該帯域には、信号成分が配置されないことになり、スペクトラムの一部を除去した状態で送信することができる。したがって、送信に要する周波数帯域を削減することができる。
【００１９】
受信装置５２０のＡ／Ｄ変換器６１１は、受信信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を受信フィルタバンク６１２へ入力する。復調回路６１３は、受信フィルタバンク６１２から出力された変調信号を復調し、データ信号を復元する。
【００２０】
受信フィルタバンク６１２では以下のように処理が行われる。まず、直並列変換回路６１４が入力信号を直並列変換し、ＦＦＴ回路６１５が高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。次に、抽出回路６１６が、周波数領域に変換された受信信号に対し、図１６（Ｄ）の破線７０１−３及び７０１−４で示す係数を乗算し、Ｎ個のサブスペクトラムを抽出する。次に、周波数シフタ６１７−１〜６１７−Ｎが、抽出された各サブスペクトラムを、送信装置５１０の周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｎによってシフトされる前の帯域に戻す（図１６（Ｅ））。次に、加算回路６１９が、全てのサブスペクトラムを足し合わせ、合成された変調信号（図１６（Ｆ））を得る。
【００２１】
次に、ＩＦＦＴ回路６２０が高速逆フーリエ変換を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。そして、並直列変換回路６２１が並直列変換する。このとき、送信装置５１０においてスペクトラムが除去された部分の帯域については、受信装置５２０において送信信号が受信されない。そのため、何らかの補償処理が必要となる。たとえば、この帯域には送信信号の成分が無いだけでなく、受信特性の劣化を招く雑音成分が存在する場合がある。
【００２２】
そこで、歪補償回路６１８は、送信装置５１０において信号が送信された帯域には、受信装置５２０において受信したサブスペクトラムに基づいた値を入力とし、送信装置５１０において信号が除去された帯域については“０”を入力とする補償を行う。これにより、送信装置５１０において信号が除去された帯域における雑音成分が除去され、受信特性を改善することが可能となる。
【００２３】
以上のように、通信システム５００は、送信信号の占有帯域を分割し、生成された各サブスペクトラムを周波数軸上の任意の場所に分散配置する。そのため、不連続な空き帯域等を有効利用できる。また、送信信号スペクトラムの一部の帯域を送信しないことによって、送信に要する周波数帯域を削減し、周波数利用効率を改善できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】夜船、ウェバー、矢野、伴、小林、“衛星通信における多偏波空間多重伝送技術の提案”、信学技報SAT2012-18, vol. 112, no. 191, pp. 1-5, Aug 2012.
【非特許文献２】J. Abe, F. Yamashita, K. Nakahira, K. Kobayashi, “Direct Spectrum Division Transmission for Highly Efficient Frequency Utilization in Satellite Communications,” IEICE
【非特許文献３】J. Mashino, T. Sugiyama, “A Sub-Spectrum Suppressed Transmission Scheme for Highly Efficient Satellite Communications,” IEEE Vehicular Technology Conference (VTC Fall 2011), pp. 1-5, Sept. 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
非直交空間多重伝送方式とスペクトラム圧縮伝送方式とは、各々、周波数利用効率を高めることを可能とする伝送方式であり、これらの伝送方式を組み合わせて用いることで、無線通信の伝送効率をより向上させることが可能となると考えられる。しかしながら、従来、多偏波空間多重信号に対してスペクトラム圧縮技術を適用する最適な手法は確立されていない。
【００２６】
上記事情に鑑み、本発明は、無線通信の伝送効率をより向上させることができる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の一態様は、複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムであって、前記送信装置は、送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換部と、前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、を備え、前記受信装置は、受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、を備える。
【００２８】
本発明の一態様は上記の無線通信システムであって、前記スペクトラム圧縮部は、前記第２系統数の直交伝送路のうちの一部又は全部に対してスペクトラム圧縮を行う。
【００２９】
本発明の一態様は上記の無線通信システムであって、前記誤差算出部は、帯域圧縮率の大きな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して小さな重みを付与し、帯域圧縮率の小さな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して大きな重みを付与する。
【００３０】
本発明の一態様は上記の無線通信システムであって、前記誤差算出部は、前記送信装置から通知される直交伝送路ごとの帯域圧縮率に応じて前記誤差を算出する。
【００３１】
本発明の一態様は上記の無線通信システムであって、前記写像変換部は、第１系統数の第１送信シンボルの全てを、前記第２系統数の直交伝送路に写像する。
【００３２】
本発明の一態様は上記の無線通信システムであって、前記写像変換部は、前記第１送信シンボルがマッピングされた第１信号平面の全てが、前記直交伝送路上の第２信号平面と直交しないような角度で前記第１信号平面を回転させ、回転させた前記第１信号平面にマッピングされた前記第１送信シンボルを、前記第２信号平面に写像する。
【００３３】
本発明の一態様は、複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムであって、前記送信装置は、送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、前記第１系統数の部分ビット列のうち、１つの部分ビット列を除く残りの部分ビット列を、前記第１系統数より多い第２系統数の直交伝送路のうち、前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路に写像する写像変換部と、前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、を備え、前記受信装置は、受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路で送信された第２送信シンボルから復元された部分ビット列と、前記第２送信シンボルの送信に用いられた前記直交伝送路の組み合わせが示す部分ビット列とを結合して前記送信ビット列を復元する送信ビット列復元部と、を備える。
【００３４】
本発明の一態様は、複数の直交伝送路により通信する送信装置及び無線通信装置を備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記送信装置が、送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化ステップと、前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換ステップと、前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮ステップと、前記受信装置が、受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出ステップと、前記誤差算出ステップにおいて算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定ステップと、を有する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により、無線通信の伝送効率をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の送信装置１の機能構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態における写像変換器１３の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係の具体例を示す図である。
【図４】第１実施形態の受信装置２の機能構成を示す概略図である。
【図５】第１実施形態の送信装置１及び受信装置２によって得られる伝送効率の向上効果の一例を示す図である。
【図６】第２実施形態の送信装置１ａの機能構成を示す概略図である。
【図７】第２実施形態の受信装置２ａの機能構成を示す概略図である。
【図８】第３実施形態の送信装置１ｂの機能構成を示す概略図である。
【図９】第３実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係を示す図である。
【図１０】第３実施形態における写像変換器１３ｂの構成例を示すブロック図である。
【図１１】第４実施形態の送信装置１ｃの機能構成を示す概略図である。
【図１２】第４実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係の具体例を示す図である。
【図１３】第４実施形態における写像変換器１３ｃの構成例を示すブロック図である。
【図１４】従来の非直交空間多重伝送方式による無線通信システム２００の構成例を示す図である。
【図１５】関連する技術を用いて実現された通信システム５００の機能構成を表す機能ブロック図である。
【図１６】通信システム５００における信号の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の送信装置１の機能構成を示す概略図である。送信装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、送信装置プログラムを実行する。送信装置１は、送信装置プログラムの実行によって直並列変換器１１、ｎ系統のシンボルマッパ１２、写像変換器１３、スペクトラム圧縮制御部１４、ｍ系統のスペクトラム圧縮部１５及び送信変調器１６を備える装置として機能する。なお、送信装置１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。送信装置プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。送信装置プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００３８】
直並列変換器１１は、送信ビット列をｎ系統の部分ビット列に分割する。直並列変換器１１は、ｎ系統に分割された部分ビット列を、それぞれに対応するｎ系統のシンボルマッパ１２に出力する。
【００３９】
ｎ系統のシンボルマッパ１２（符号化部）のそれぞれは、直並列変換器１１から出力された部分ビット列に変調処理を行う。この変調処理により、部分ビット列が複素信号平面（複素平面）上にマッピングされた送信一次シンボル（第１送信シンボル）が生成される。シンボルマッパ１２による変調処理の方式には、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）など変調方式の他、どのような変調方式が用いられてもよい。シンボルマッパ１２は、生成した送信一次シンボルを写像変換器１３に出力する。
【００４０】
写像変換器１３（写像変換部）は、ｎ系統のシンボルマッパ１２によってマッピングされたｎ（第１系統数）系統の複素信号平面上の送信一次シンボルをｍ（第２系統数）系統の直交伝送路平面に写像する。これによりｎ系統の送信一次シンボルがｍ系統の直交伝送路上に多重化される。
【００４１】
図２は、第１実施形態における写像変換器１３の構成例を示すブロック図である。写像変換器１３は、余弦出力部１３１、正弦出力部１３２、乗算器１３３−１及び１３３−２、加算器１３４−１及び１３４−２を備える。図２の例の場合、写像変換器１３には３系統の送信一次シンボルＳ１＿１〜Ｓ１＿３が入力される。
【００４２】
図３は、第１実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係の具体例を示す図である。図３は、ｎ＝３かつｍ＝２の場合の例である。第１複素信号平面は、２系統の直交伝送路（Ｖ偏波及びＨ偏波）のうちのＶ偏波に対応する複素信号平面である。第２複素信号平面は、Ｈ偏波に対応する複素信号平面である。第３複素信号平面３は、第１複素信号平面及び第２複素信号平面のいずれにも直交しない仮想的な複素信号平面である。すなわち、第１複素信号平面と第１複素信号平面とがなす角度θは、０＜θ＜π／２の範囲の角度である。
【００４３】
第１複素信号平面上にマッピングされた送信一次シンボルをＳ１＿１、第２複素信号平面上にマッピングされた送信一次シンボルをＳ１＿２、第３複素信号平面上にマッピングされた送信一次シンボルをＳ１＿３とした場合、乗算器１３３−１及び１３３−２には送信一次シンボルＳ１＿３が、加算器１３４−１には送信一次シンボルＳ１＿１が、加算器１３４−２には送信一次シンボルＳ１＿２が入力される。
【００４４】
余弦出力部１３１は、第１複素信号平面と、第３複素信号平面との角度θに応じた余弦（ｃｏｓθ）を出力する。同様に、正弦出力部１３２は、角度θに応じた正弦（ｓｉｎθ）を出力する。
【００４５】
乗算器１３３−１は、余弦出力部１３１から出力された余弦を入力信号（送信一次シンボルＳ１＿３）に乗算する。これにより、送信一次シンボルＳ１＿３が第１複素信号平面に写像される。乗算器１３３−１は、写像によって抽出された送信一次シンボルＳ１＿３のＶ偏波方向の成分を加算器１３４−１に出力する。
【００４６】
同様に、乗算器１３３−２は、正弦出力部１３２から出力された正弦を入力信号（送信一次シンボルＳ１＿３）に乗算する。これにより、送信一次シンボルＳ１＿３が第２複素信号平面に写像される。乗算器１３３−２は、写像によって抽出された送信一次シンボルＳ１＿３のＨ偏波方向の成分を加算器１３４−２に出力する。
【００４７】
加算器１３４−１は、乗算器１３３−１から出力された送信一次シンボルＳ１＿３のＶ偏波方向の成分と、入力信号（送信一次シンボルＳ１＿１）とを加算する。同様に、加算器１３４−２は、乗算器１３３−２から出力された送信一次シンボルＳ１＿３のＨ偏波方向の成分と、入力信号（送信一次シンボルＳ１＿２）とを加算する。これにより、送信一次シンボルＳ１＿３が直交伝送路上にマッピングされた送信一次シンボルＳ１＿１及びＳ１＿２に多重化される。
【００４８】
加算器１３４−１及び１３４−２によって多重化された送信一次シンボル（以下、「送信二次シンボル」という。）は、それぞれの系統ｍに対応するスペクトラム圧縮部１５に出力される。
【００４９】
図１の説明に戻る。スペクトラム圧縮制御部１４は、ｍ系統のスペクトラム圧縮制御部１４の帯域圧縮率を制御する。帯域圧縮率は、スペクトラム圧縮によって帯域が圧縮される割合であり、スペクトラム圧縮前の伝送帯域と、スペクトラム圧縮により抑圧された伝送帯域との比によって表される。スペクトラム圧縮制御部１４は、ｍ系統のスペクトラム圧縮制御部１４ごとに、すなわち、ｍ系統の直交伝送路ごとに帯域圧縮率を設定する。
【００５０】
また、スペクトラム圧縮制御部１４は、ｍ系統の直交伝送路に対して不均等な帯域圧縮率を設定する。例えば、ｍ系統のうちのｉ番目の直交伝送路の帯域圧縮率をαｉとするとき、スペクトラム圧縮制御部１４は、α１＜α２＜・・・＜αｍとなるようにｍ系統の帯域圧縮率を設定する。また、例えば、スペクトラム圧縮制御部１４は、α１＜α２＝α３＜・・・＜αｍとなるように帯域圧縮率を設定してもよい。このようにｍ系統の直交伝送路に対して不均等な帯域圧縮率を設定することにより、スペクトラム圧縮伝送で生じるシンボル間の干渉において、ある系統のシンボルが他の系統のシンボルに与える影響の大きさが、他の系統ごとに異なるようにすることができる。
【００５１】
ｍ系統のスペクトラム圧縮部１５のそれぞれは、スペクトラム圧縮制御部１４により設定された帯域圧縮率に応じて、伝送ビットレートを維持しながら、送信二次シンボル（第２送信シンボル）の周波数スペクトラムを圧縮する。スペクトラム圧縮制御部１４は、周波数スペクトラムが圧縮された送信二次シンボルを、送信変調器１６に出力する。
【００５２】
送信変調器１６は、ｍ系統の送信二次シンボルで搬送波を変調することにより、変調波を生成する。送信変調器１６は、生成した変調波を直交伝送路上で送信する。
【００５３】
図４は、第１実施形態の受信装置２の機能構成を示す概略図である。受信装置２は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、受信装置プログラムを実行する。受信装置２は、受信装置プログラムの実行によって受信復調器２１、メトリック算出部２２、重み制御部２３、ｍ系統の重み演算部２４、最尤判定部２５、ｎ系統のシンボルデマッパ２６及び並直列変換器２７を備える装置として機能する。なお、受信装置２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。受信装置プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。受信装置プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００５４】
受信復調器２１は、送信装置１によりｍ系統の直交伝送路で送信された送信信号を受信する。受信復調器２１は、ｍ系統の受信信号をベースバンド信号に復調する。この復調処理には、時間同期や周波数同期、伝送路推定、伝送路推定値に基づく等化処理等が含まれる。
【００５５】
メトリック算出部２２（誤差算出部）は、ｍ系統のベースバンド信号の複素信号平面上における受信点と、各系統における複数の送信二次シンボル候補点との間のメトリックを算出する。上述したとおり、送信側においては、ｎ系統の複素信号平面上の送信一次シンボルは、ｍ系統の複素信号平面上に多重化（写像）される。送信二次シンボル候補点は、ｍ系統の複素信号平面上において、送信二次シンボルが配置される可能性のある信号点の候補のことである。またメトリックは、各送信二次シンボル候補点とベースバンド信号の受信点との誤差を表す値である。メトリックには、２点間の誤差を評価することが可能な値であればどのような値が用いられてもよい。例えば、メトリックにはユークリッド距離や、その二乗値、又は、マンハッタン距離などが用いられてもよい。メトリック算出部２２は、ｍ系統の受信点と、各系統の送信二次シンボル候補点との組み合わせごとにメトリックを算出し、各系統に応じた重み演算部２４に出力する。
【００５６】
重み制御部２３は、ｍ系統の重み演算部２４に対して重み係数を設定する。重み係数は、メトリック算出部２２によって算出された各系統のメトリックに対して、帯域圧縮率に応じた重みを付与する係数である。重み制御部２３は、送信側において設定された各系統の帯域圧縮率を、制御信号等の伝達手段により送信側から取得する。重み制御部２３は、帯域圧縮率が大きい系統の重み演算部２４に対しては重みの小さい重み係数を設定し、帯域圧縮率が小さい系統の重み演算部２４に対しては重みの大きい重み係数を設定する。例えば、ｍ系統のうちのｉ番目の直交伝送路の帯域圧縮率をαｉとして、帯域圧縮率がα１＜α２＜・・・＜αｍのように設定されている場合、重み制御部２３は、ｉ番目の重み演算部２４に対する重み係数βｉを、β１＞β２＞・・・＞βｍとなるように設定する。また、例えば、帯域圧縮率がα１＜α２＝α３＜・・・＜αｍのように設定されている場合、重み制御部２３は、β１＞β２＝β３＞・・・＞βｍとなるように設定する。
【００５７】
一般に、高い帯域圧縮率でスペクトラム圧縮された送信二次シンボルには、伝送路において、シンボル間干渉の影響を強く受けることが知られており、このシンボル間干渉はメトリックの確からしさを低下させる要因となる。そのため、重み制御部２３は、確からしさの低いメトリック（高い帯域圧縮率が設定された系統のメトリック）に対して小さな重みが付与されるように重み係数を設定する。このような重み係数が確からしさの低いメトリックに乗算されることにより、確からしさの低いメトリックがメトリック総和に寄与する度合いが弱められる。
【００５８】
一方、重み制御部２３は、確からしさの高いメトリック（低い帯域圧縮率が設定された系統のメトリック）に対しては大きな重みが付与されるように重み係数を設定する。このような重み係数が確からしさの高いメトリックに乗算されることにより、確からしさの高いメトリックがメトリック総和に寄与する度合いが強められる。このような重み係数が設定されることにより、メトリック総和の確からしさが向上し、送信二次シンボルの同定精度の低下を抑制することができる。
【００５９】
ｍ系統の重み演算部２４のそれぞれは、重み制御部２３により設定された重み係数を送信二次シンボル候補点ごとに算出されたメトリックに乗算する。重み演算部２４は、重み係数が乗算された送信二次シンボル候補点ごとのメトリックを最尤判定部２５に出力する。
【００６０】
最尤判定部２５（最尤推定部）は、重み演算部２４によって重み付けされた送信二次シンボル候補点ごとのメトリックを、各系統間の送信二次シンボル候補点の組み合わせごとに合計する。最尤判定部２５は、このメトリックの合計値（以下、「メトリック総和」という。）が最小となる組み合わせの送信二次シンボル候補点を、各系統の送信二次シンボルの送信点と同定する。
【００６１】
なお、ｍ系統の送信二次シンボルと、ｎ系統の送信一次シンボルとは、写像により一対一に対応する。そのため、受信側において、送信二次シンボル候補点から送信二次シンボルが同定されれば、送信一次シンボルも同定される。すなわち、ｎ系統の部分ビット列が硬判定可能となる。
【００６２】
最尤判定部２５は、同定されたｍ系統の送信二次シンボルに対して逆写像を行うことにより、ｎ系統の送信一次シンボルを同定する。最尤判定部２５は、同定されたｎ系統の送信一次シンボルを、各系統のシンボルデマッパ２６に出力する。
【００６３】
ｎ系統のシンボルデマッパ２６のそれぞれは、最尤判定部２５から出力された送信一次シンボルに基づいて、ｎ系統の部分ビット列を復元する。各系統のシンボルデマッパ２６は、復元した部分ビット列を並直列変換器２７に出力する。
【００６４】
並直列変換器２７は、ｎ系統のシンボルデマッパ２６から出力された部分ビット列を結合し、送信ビット列を復元する。
【００６５】
図５は、第１実施形態の送信装置１及び受信装置２によって得られる伝送効率の向上効果の一例を示す図である。縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ：Bit error rate）を表し、横軸は信号対雑音比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）を表す。図５は、３つの複素信号平面にマッピングされた送信一次シンボルが、２つの直交伝送路（Ｖ偏波及びＨ偏波）に多重化された場合の例である。すなわち図５は、ｎ＝３かつｍ＝２の場合の例である。図３同様、３つの複素信号平面のうちの２つは直交伝送路平面である。また部分ビット列の変調方式にはＱＰＳＫを用いている。すなわちこの場合、１シンボルの処理によって６ビットの情報が送信される。
【００６６】
系列１のデータは、スペクトラム圧縮を行わない場合のビット誤り率を表す。系列２のデータは、Ｖ偏波及びＨ偏波の両偏波を均等に圧縮した場合のビット誤り率を表す。系列２では、両偏波とも帯域圧縮率を２／１６とした。系列３のデータは、Ｖ偏波の信号のみを不均等に圧縮した場合のビット誤り率を表す。系列３では、帯域圧縮率を２／８とした。伝送誤りを考慮しなければ、系列２及び系列３のいずれも周波数利用効率は同じである。
【００６７】
この場合、スペクトラム圧縮の影響により、系列２及び系列３では、スペクトラム圧縮を行わない系列１に比べて信号対雑音比は増大するものの、ビット誤り率は低下するという結果が得られた。また、両偏波を均等に圧縮する系列２に比べて、Ｖ偏波のみを不均等に圧縮した系列３の方が、通信品質の劣化がより小さくなるという結果が得られた。例えば、図５においてＢＥＲ＝１０−５の場合のＳＮＲを比較すると、系列３の方が系列２よりも２ｄＢ低くなっている。
【００６８】
このように構成された第１実施形態の送信装置１は、スペクトラム圧縮の帯域圧縮率を各偏波成分で不均等に設定する。また受信装置２は、不均等な帯域圧縮率で圧縮された受信信号から送信信号をメトリックの最尤判定により特定する際に、メトリックに対して帯域圧縮率に応じた重みを付与する。このような構成を備えることにより、送信装置１及び受信装置２は、シンボル間干渉による最尤判定精度の低下を抑制しつつ、伝送効率をより向上させることが可能となる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の送信装置１ａの機能構成を示す概略図である。送信装置１ａは、直並列変換器１１に代えて直並列変換器１１ａを備える点、ｋ（ｋ＜ｍ）系統のシンボルマッパ１２を備える点、写像変換器１３に代えて写像変換器１３ａを備える点、信号平面選択器１７をさらに備える点で、第１実施形態の送信装置１と異なる。それ以外の機能部は、送信装置１と同様である。そのため、送信装置１と同様の機能部については、図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００７０】
直並列変換器１１ａは、送信ビット列をｋ＋１系統の部分ビット列に分割する。直並列変換器１１ａは、ｋ＋１系統に分割された部分ビット列のうち、１系統の部分ビット列（以下、「選択ビット列」という。）を信号平面選択器１７に出力し、他のｋ（第３系統数）系統の部分ビット列をそれぞれに対応するｋ系統のシンボルマッパ１２に出力する。ｋ系統のシンボルマッパ１２のそれぞれに出力された部分ビット列は第１実施形態と同様に変調され、ｋ系統の送信一次シンボルが生成される。
【００７１】
信号平面選択器１７は、ｍ系統の複素信号平面から伝送に用いるｋ系統の複素信号平面を選択する。具体的には、信号平面選択器１７は、直並列変換器１１ａから出力された選択ビット列に応じたｋ系統の複素信号平面をｍ系統の複素信号平面から選択する。例えば、信号平面選択器１７は、選択ビット列を入力として、ｍ個の値からｋ個の値の組み合わせを一意に出力する関数を用いることにより、選択ビット列に応じた複素信号平面を選択してもよい。また例えば、信号平面選択器１７は、ｍ個の複素信号平面に対し、選択ビット列の値に応じて予め設定されたｋ個の複素信号平面の組み合わせに基づいて、伝送に用いる複素信号平面を選択してもよい。
【００７２】
写像変換器１３ａは、第１実施形態と同様の処理を行うことにより、ｋ系統の送信一次シンボルをｍ系統の直交伝送路平面に多重化し、ｍ系統の送信二次シンボルを生成する。写像変換器１３ａによって生成されたｍ系統の送信二次シンボルは、第１実施形態と同様の方法で直交伝送路に出力される。
【００７３】
図７は、第２実施形態の受信装置２ａの機能構成を示す概略図である。受信装置２ａは、最尤判定部２５に代えて最尤判定部２５ａを備える点、並直列変換器２７に代えて並直列変換器２７ａをさらに備える点で第１実施形態の受信装置２と異なる。それ以外の機能部は、受信装置２と同様である。そのため、受信装置２と同様の機能部については、図４と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００７４】
最尤判定部２５ａは、最尤判定部２５と同様の方法で、ｍ系統の受信信号からｋ系統の送信一次シンボルを同定する。そして、最尤判定部２５ａは、ｍ系統の直交伝送路平面のうち、伝送に用いられたｋ系統の複素信号平面の組み合わせに基づいて、選択ビット列を復元する。最尤判定部２５ａは、受信信号から同定されたｋ系統の送信一次シンボルと、ｋ系統の複素信号平面の組み合わせに基づいて復元された選択ビット列と、を並直列変換器２７ａに出力する。
【００７５】
並直列変換器２７ａ（送信ビット列復元部）は、最尤判定部２５ａから出力されたｋ系統の送信一次シンボルからｋ系統の部分ビット列を復元する。並直列変換器２７ａは、復元したｋ系統の部分ビット列と、選択ビット列とを結合し、送信ビット列を復元する。
【００７６】
このように構成された第２実施形態の送信装置１ａは、送信ビット列をｋ＋１系統の部分ビット列に分割し、そのうちの１系統の部分ビット列に基づいて、ｍ系統の直交伝送路平面から伝送に用いる複素信号平面を選択する。このような構成を備えることにより、送信装置１ａは、ｍ系統の直交伝送路平面の全てを伝送に用いる場合よりも、送信二次シンボル間の距離を長くすることができるため、伝送速度を低下させる代わりに伝送品質を向上させることができる。
【００７７】
具体的には、ｍ系統の直交伝送路平面から伝送に用いるｋ系統の直交伝送路平面を選択する組み合わせは、ｍＣｋ通り存在する。ｋ系統のシンボルマッパ１２のそれぞれの伝送速度をＱ［ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ］とすれば、第１の実施形態の送信装置１の伝送速度がｍＱ［ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ］となるのに対し、送信装置１ａの伝送速度は、ｋＱ＋ｌｏｇ２（ｍＣｋ）［ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ］となる。そのため、ｋＱ＋ｌｏｇ２（ｍＣｋ）＜ｍＱを満たすｋを用いれば、直交伝送路平面上に写像される送信二次シンボルが少なくなるため、送信二次シンボル間の距離を長くすることができる。その結果、伝送速度は低下するものの信号対雑音比を低下させることができる。これとは逆に、ｋＱ＋ｌｏｇ２（ｍＣｋ）＞ｍＱを満たすｋを用いれば、信号対雑音比は増加するものの伝送速度を向上させることができる。すなわち、ｍ系統の直交伝送路平面からいくつの直交伝送路平面を選択するかによって、伝送速度と信号対雑音比とのバランスを調整することができる。
【００７８】
＜第３実施形態＞
第１実施形態では、ｎ系統の複素信号平面の一部が、ｍ系統の直交伝送路平面である場合について説明した。これに対して本実施形態では、ｎ系統の複素信号平面の全部が、ｍ系統の直交伝送路平面と非直交の関係にある場合について説明する。この場合、ｎ系統の複素信号平面上の全ての信号点がｍ系統の直交伝送路平面上に写像される。すなわち、ｎ系統のシンボルマッパ１２のそれぞれは、各部分ビット列をｍ系統の直交伝送路平面と直交しないｎ系統の複素信号平面上にマッピングすることにより送信一次シンボルを生成する。
【００７９】
図８は、第３実施形態の送信装置１ｂの機能構成を示す概略図である。送信装置１ｂは、写像変換器１３に代えて写像変換器１３ｂを備える点で、第１実施形態の送信装置１と異なる。それ以外の機能部は、送信装置１と同様である。そのため、送信装置１と同様の機能部については、図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００８０】
写像変換器１３ｂは、ｎ系統の複素信号平面にマッピングされた送信一次シンボルに対して、各系統の複素信号平面と、直交伝送路平面との角度に応じた余弦又は正弦を乗算することにより、ｎ系統の送信一次シンボルを、ｍ系統の直交伝送路平面に写像する。これにより、ｎ系統の全ての送信一次シンボルがｍ系統の直交伝送路に多重化される。
【００８１】
図９は、第３実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係の具体例を示す図である。ここでは、第１実施形態と同様、ｎ＝３、ｍ＝２の場合を例に説明する。図９において、第１複素信号平面、第２複素信号平面及び第３複素信号平面がｎ（＝３）系統の複素信号平面である。第１複素信号平面は、ｍ（＝２）系統の直交伝送路（Ｖ偏波及びＨ偏波）のうちのＨ偏波に対して角度θ１の傾きを持つ。第２複素信号平面は、Ｈ偏波に対して角度θ２の傾きを持つ。第３複素信号平面は、Ｈ偏波に対して角度θ３の傾きを持つ。この場合、シンボルマッパ１２ｂは、３系統に分割された部分ビット列を、Ｖ偏波平面及びＨ偏波平面と直交しない第１〜第３の複素信号平面にそれぞれマッピングする。
【００８２】
図１０は、第３実施形態における写像変換器１３ｂの構成例を示すブロック図である。写像変換器１３ｂは、余弦出力部１３１ｂ−１〜１３１ｂ−３、正弦出力部１３２ｂ−１〜１３２ｂ−３、乗算器１３３ｂ−１〜１３３ｂ−６、加算器１３４ｂ−１及び加算器１３４ｂ−２を備える。写像変換器１３ｂには、ｎ（＝３）系統の送信一次シンボルが入力される。写像変換器１３ｂは、ｎ系統のうちのｉ番目の送信一次シンボルに対してｃｏｓθｉ及びｓｉｎθｉを乗算して各系統の送信一次シンボルを直交伝送路平面に写像する。これにより、ｎ系統の送信一次シンボルの全てがｍ（＝２）系統の直交伝送路に多重化される。
【００８３】
このように構成された第３実施形態の送信装置１ｂは、各系統の部分ビット列を直交伝送路平面に直交しない複数の複素信号平面上にマッピングする。このような構成を備えることにより、第３実施形態の送信装置１ｂは、ｎ系統の送信一次シンボルの全てをｎ系統の直交伝送路に多重化する。その結果、送信装置１ｂでは、スペクトラム圧縮による最尤推定精度の低下の影響が複数の送信一次シンボルに分散されることになり、第１実施形態の送信装置１よりもメトリックの確からしさが高くなる。そのため、送信装置１ｂを用いることによって、各送信一次シンボルの最尤推定の精度をより向上させることが可能となる。
【００８４】
＜第４実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ系統の複素信号平面（第１信号平面）の一部がｍ系統の直交伝送路平面（第２信号平面）である場合において、ｎ系統の複素信号平面を回転させることによって、ｎ系統の送信一次シンボルの全てをｍ系統の直交伝送路に多重化する。
【００８５】
図１１は、第４実施形態の送信装置１ｃの機能構成を示す概略図である。第４実施形態の送信装置１ｃは、写像変換器１３に代えて写像変換器１３ｃを備える点で、第１の実施形態の送信装置１と異なる。それ以外の機能部は、送信装置１と同様である。そのため、送信装置１と同様の機能部については、図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００８６】
写像変換器１３ｃは、ｎ系統の複素信号平面の全てが、ｍ系統の直交伝送路平面と直交しないような角度でｎ系統の複素信号平面を回転させた後、ｎ系統の送信一次シンボルをｍ系統の直交伝送路平面に写像する。
【００８７】
図１２は、第４実施形態におけるｎ系統の複素信号平面と、ｍ系統の直交伝送路平面との関係の具体例を示す図である。図１２（Ａ）において、第１複素信号平面、第２複素信号平面及び第３複素信号平面がｎ（＝３）系統の複素信号平面である。第１複素信号平面は、ｍ（＝２）系統の直交伝送路平面（Ｖ偏波及びＨ偏波）のうちのＶ偏波面上の複素信号平面である。第２複素信号平面は、Ｈ偏波面上の複素信号平面である。第３複素信号平面は、Ｖ偏波面に対して角度θの傾きを持つ。この場合、写像変換器１３ｃは、ｎ（＝３）系統の複素信号平面の全てが、ｍ（＝２）系統の直交伝送路平面と直交しないような角度φで、ｎ系統の複素信号平面を回転させる。
【００８８】
図１３は、第４実施形態における写像変換器１３ｃの構成例を示すブロック図である。写像変換器１３ｃは、余弦出力部１３１ｃ−１〜１３１ｃ−３、正弦出力部１３２ｃ−１〜１３２ｃ−３、乗算器１３３ｃ−１〜１３３ｃ−６及び加算器１３４ｃ−１〜１３４ｃ−４を備える。写像変換器１３ｃには、ｎ（＝３）系統の送信一次シンボルが入力される。各系統の送信一次シンボルは、角度φの回転を行った後の複素信号平面と、直交伝送路平面との角度θｉに応じて直交伝送路平面に写像される。これによりｎ系統の全ての送信一次シンボルがｍ（＝２）系統の直交伝送路に多重化される。
【００８９】
このように構成された第４実施形態の送信装置１ｃは、ｎ系統の複素信号平面の一部がｍ系統の直交伝送路平面である場合に、ｎ系統の複素信号平面の全てがｍ系統の直交伝送路平面と直交しない角度でｎ系統の複素信号平面を回転させることにより、全ての送信一次シンボルを、ｍ系統の直交伝送路平面に写像する。このような構成を備えることにより、ｎ系統の複素信号平面の一部がｍ系統の直交伝送路平面である場合においても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
＜変形例＞
送信装置及び受信装置が伝送に用いる直交伝送路は、偏波による直交伝送路に限定されない。例えば、直交伝送路は、周波数で直交するものであってもよいし、時間、符号、空間等で直交するものであってもよい。
【００９１】
写像変換器の構成は、図２、図１０及び図１２に例示した構成に限定されない。同様の出力が得られる構成であれば、写像変換器は、図２、図１０及び図１２と異なる構成であってもよい。
【００９２】
以上、この発明の実施形態について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含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…送信装置，  １１、１１ａ…直並列変換器，  １２、１２ｂ…シンボルマッパ，  １３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…写像変換器，  １４…スペクトラム圧縮制御部，  １５…スペクトラム圧縮部，  １６…送信変調器，  １７…信号平面選択器，  ２、２ａ…受信装置，  ２１…受信復調器，  ２２…メトリック算出部，  ２３…制御部，  ２４…演算部，  ２５、２５ａ…最尤判定部，  ２６…シンボルデマッパ，  ２７、２７ａ…並直列変換器，  １３１、１３１ｂ−１〜１３１ｂ−３、１３１ｃ−１〜１３１ｃ−３…余弦出力部，  １３２、１３２ｂ−１〜１３２ｂ−３、１３２ｃ−１〜１３２ｃ−３…正弦出力部，  １３３−１、１３３−２、１３３ｂ−１〜１３３ｂ−６、１３３ｃ−１〜１３３ｃ−６…乗算器，  １３４−１、１３４−２、１３４ｂ−１、１３４ｂ−２、１３４ｃ−１〜１３４ｃ−４…加算器，  ２００…無線通信システム，  ３００…送信装置，  ３０１…符号化部，  ３０２…変調器，  ３０２−１〜３０２−ｎ…変調器，  ３０３…写像変換器，  ３０４…送信変調部，  ４００…受信装置，  ４０１…受信復調部，  ４０２…最尤判定器，  ４０３…復号化部，  ５００…通信システム，  ５１０…送信装置，  ５２０…受信装置，  ６０１…変調回路，  ６０２…送信フィルタバンク，  ６０３…変換器，  ６０４…直並列変換回路，  ６０５…ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路，  ６０６…分割回路，  ６０７−１〜６０７−Ｎ…周波数シフタ，  ６０８…加算回路，  ６０９…ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）回路，  ６１０…並直列変換回路，  ６１１…変換器，  ６１２…受信フィルタバンク，  ６１３…復調回路，  ６１４…直並列変換回路，  ６１５…ＦＦＴ回路，  ６１６…抽出回路，  ６１７−１〜６１７−Ｎ…周波数シフタ，  ６１８…歪補償回路，  ６１９…加算回路，  ６２０…ＩＦＦＴ回路，  ６２１…並直列変換回路，  ７０１−１〜７０１−３…信号帯域を示す破線
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月15日(2016.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び受信装置を備える無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、
前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換部と、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、
を備え、
前記受信装置は、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、
を備える無線通信システム。
【請求項２】
前記スペクトラム圧縮部は、前記第２系統数の直交伝送路のうちの一部又は全部に対してスペクトラム圧縮を行う、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記誤差算出部は、帯域圧縮率の大きな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して小さな重みを付与し、帯域圧縮率の小さな直交伝送路の第２送信シンボルについて算出された誤差に対して大きな重みを付与する、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記誤差算出部は、前記送信装置から通知される直交伝送路ごとの帯域圧縮率に応じて前記誤差を算出する、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記写像変換部は、第１系統数の第１送信シンボルの全てを、前記第２系統数の直交伝送路に写像する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記写像変換部は、前記第１送信シンボルがマッピングされた第１信号平面の全てが、前記直交伝送路上の第２信号平面と直交しないような角度で前記第１信号平面を回転させ、回転させた前記第１信号平面にマッピングされた前記第１送信シンボルを、前記第２信号平面に写像する、
請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び受信装置を備える無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化部と、
前記第１系統数の部分ビット列のうち、１つの部分ビット列を除く第３系統数の部分ビット列を、前記第３系統数より多い第２系統数の直交伝送路のうち、前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路に写像する写像変換部と、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮部と、
を備え、
前記受信装置は、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部によって算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定部と、
前記１つの部分ビット列の値に応じた直交伝送路で送信された第２送信シンボルから復元された部分ビット列と、前記第２送信シンボルの送信に用いられた前記直交伝送路の組み合わせが示す部分ビット列とを結合して前記送信ビット列を復元する送信ビット列復元部と、
を備える無線通信システム。
【請求項８】
複数の直交伝送路により通信する送信装置及び受信装置を備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記送信装置が、
送信ビット列を構成する第１系統数の部分ビット列を、前記第１系統数の第１送信シンボルにマッピングする符号化ステップと、
前記第１系統数の第１送信シンボルを、前記第１系統数より小さい第２系統数の直交伝送路に写像し、前記第２系統数の第２送信シンボルに変換する写像変換ステップと、
前記第２系統数の第２送信シンボルの周波数スペクトラムを、前記第２送信シンボルごとに不均等な帯域圧縮率でスペクトラム圧縮するスペクトラム圧縮ステップと、
前記受信装置が、
受信された前記第２系統数の第２送信シンボルが示す複素平面上の点である受信点と、前記複素平面において、前記送信装置によって生成された前記第２送信シンボルが示す点である送信点となりうる候補点と、の誤差を前記直交伝送路ごとに算出する誤差算出ステップと、
前記誤差算出ステップにおいて算出された前記直交伝送路ごとの誤差の総和が最小となる場合の前記候補点を、前記第２送信シンボルの送信点と推定する最尤推定ステップと、
を有する無線通信方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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