(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのブロックのデータからなる各ベクトルに、畳み込み符号行列に基づいて形成された行列を乗算することにより、複数のブロックのデータを直交ランダム変換する直交ランダム変換手段と、
上記直交ランダム変換手段により変換されたデータを送信する送信手段とを備え、
上記行列は、上記１つのブロックのデータのサンプル数をｎとして、直交ｎ列からなり、該１つのブロックのデータが列ベクトルとして表されるとき、該行列の行数は、該行列の列数より大きく、該行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする無線情報伝送装置。
【請求項２】
上記行列の行数は、該行列の列数をｎとし、Ｍを２以上の整数として、Ｍ＊ｎであることを特徴とする請求項１記載の無線情報伝送装置。
【請求項３】
上記複数のブロックのデータを上記直交ランダム変換手段に供給する変調手段を更に備える請求項１又は２記載の無線情報伝送装置。
【請求項４】
上記直交ランダム変換手段により変換されたデータが供給される高速フーリエ逆変換手段を更に備える請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線情報伝送装置。
【請求項５】
上記送信手段は、直交周波数分割多重方式の送信機であり、上記直交ランダム変換手段は、相互に直交する複数の行列を有し、該直交周波数分割多重方式に基づいて周波数帯域分割を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線情報伝送装置。
【請求項６】
上記多項式の係数を、上記行列内の各列において桁送りすることにより、上記畳み込み符号化が実現されることを特徴とする請求項１記載の無線情報伝送装置。
【請求項７】
受信したデータブロックに対し、送信時に使用された上記行列の転置行列を乗算することにより、該受信したデータブロックを逆直交ランダム変換する逆直交ランダム変換手段を更に備える請求項１乃至６のいずれか１項記載の無線情報伝送装置。
【請求項８】
受信したデータブロックに対し、トレリス復号によって逆直交ランダム変換処理及び畳み込み復号処理を施す逆直交ランダム変換／畳み込み復号手段を更に備える請求項１乃至６のいずれか１項記載の無線情報伝送装置。
【請求項９】
上記逆直交ランダム変換／畳み込み復号手段は、受信したシンボルの等価ベクトルを算出するベクトル算出手段と、上記等価ベクトルの要素に基づいてトレリス状態行列を生成するトレリス状態行列生成手段と、前の状態メトリックのパスメトリックを算出し、算出したパスメトリックを加算するパスメトリック加算手段と、新たな状態への２つのパスメトリックを比較して、復号されたシンボルを判定する判定手段とを備えることを特徴とする請求項８記載の無線情報伝送装置。
【請求項１０】
複数の基地局と、
複数の移動局とを備え、
上記基地局及び上記移動局は、それぞれ請求項１乃至９のいずれか１項記載の無線情報伝送装置を備える無線情報伝送システム。
【請求項１１】
１つのブロックのデータからなる各ベクトルに、畳み込み符号行列に基づいて形成された行列を乗算することにより、複数のブロックのデータを直交ランダム変換するステップと、
上記直交ランダム変換器により変換されたデータを送信する送信器を用いて無線情報を送信するステップとを有し、
上記行列は、上記１つのブロックのデータのサンプル数をｎとして、直交ｎ列からなり、該１つのブロックのデータが列ベクトルとして表されるとき、該行列の行数は、該行列の列数より大きく、該行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする無線情報伝送方法。
【請求項１２】
上記行列の行数は、該行列の列数をｎとし、Ｍを２以上の整数として、Ｍ＊ｎであることを特徴とする請求項１１記載の無線情報伝送方法。
【請求項１３】
上記複数のブロックのデータを上記直交ランダム変換を行う直交ランダム変換器に供給するステップを有する請求項１１又は１２記載の無線情報伝送方法。
【請求項１４】
上記直交ランダム変換を行う直交ランダム変換器から高速フーリエ逆変換器にデータを供給するステップを有する請求項１１乃至１３のいずれか１項記載の無線情報伝送方法。
【請求項１５】
受信したデータブロックに対し、送信時に使用された上記行列の転置行列を乗算することにより、該受信したデータブロックを逆直交ランダム変換するステップを有する請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の無線情報伝送方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれかに記載の方法を用いてデジタルデータブロックを畳み込み符号化する畳み込み符号化方法において、
上記行列は、畳み込み符号行列に基づいて生成され、該行列により直交ランダム変換及び畳み込み符号化が同時に行われることを特徴とする畳み込み符号化方法。
【請求項１７】
上記行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする請求項１６記載の畳み込み符号化方法。
【請求項１８】
上記多項式における係数は、上記行列の各列において桁送りされていることを特徴とする請求項１７記載の畳み込み符号化方法。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のいずれか１項記載の方法により符号化されたデータを受信するステップと、
上記受信したデータを、トレリス復号の手法により逆直交ランダム変換及び畳み込み復号するステップとを有する復号方法。
【請求項２０】
上記逆直交ランダム変換及び畳み込み復号するステップは、受信したシンボルの等価ベクトルを算出するステップと、上記等価ベクトルの要素に基づいてトレリス状態行列を生成するステップと、元の状態メトリックのパスメトリックを算出し、算出したパスメトリックを加算するステップと、トレリス状態行列の新たな状態への２つのパスメトリックを比較して、復号されたシンボルを判定するステップとを有することを特徴とする請求項１９記載の復号方法。
【請求項２１】
伝送システムにおいてデータブロックを直交ランダム変換するための行列を、畳み込み符号行列に基づいて生成する行列生成方法において、
Ｍ及びｎを２以上の整数として、Ｍ＊ｎ列の直交ベクトル及びＭ＊ｎ行の直交ベクトルからなる正方行列を準備するステップと、
上記正方行列を、Ｍ個のＭ＊ｎ行ｎ列の行列に分割するステップと、該分割されたＭ個の各行列を伝送システム内の各送信機に割り当てるステップとを有し、
上記行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする行列生成方法。
【請求項２２】
伝送システムにおいてデータブロックを直交ランダム変換するための行列を、畳み込み符号行列に基づいて生成する行列生成方法において、
Ｍ及びｎを２以上の整数として、Ｍ＊ｎ列の直交ベクトル及びＭ＊ｎ行の直交ベクトルからなる正方行列を準備するステップと、
上記正方行列を、Ｍ個のＭ＊ｎ行ｎ列の行列に分割するステップと、
上記分割されたＭ個の各行列を、上記伝送システム内の基地局に割り当てるステップとを有し、
上記行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする行列生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法、無線情報伝送システム、畳み込み符号化方法及び復号方法、並びに行列生成方法に関し、特に、直交周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing：以下、ＯＦＤＭという。）方式の通信において、干渉波をキャンセルする無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法、畳み込み符号化方法及び復号方法、並びに行列生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式を採用した無線情報伝送システムにおける干渉を最小化する手法として、いわゆる直交ランダム変換（random orthogonal transform:以下、ＲＯＴという。）が知られている。ＲＯＴの原理については、ソニー株式会社を出願人とする欧州特許出願番号第ＥＰ９８  １０４  ２８７．２号に記載されており、この欧州特許出願番号第ＥＰ９８  １０４  ２８７．２号は、引用することにより、本願に援用される。以下では、図１９〜図２１を用いて、本願の基礎となる技術について説明する。
【０００３】
図１９は、携帯電話機５０Ａ，５０Ｂと、基地局５１Ａ，５１Ｂからなる無線情報伝送システムを示す図である。携帯電話機５０Ａは、セル５２Ａ内において、所定のチャンネルを使用して基地局５１Ａと無線通信を行う。また、セル５２Ａに隣接するセル５２Ｂにおいては、携帯電話機５０Ｂが同様のチャンネルを用いて基地局５１Ｂと無線通信を行う。このとき、２つの携帯電話機５０Ａ，５０Ｂにおいては、４位相偏移変調（four phase transition modulation）、すなわち直交位相偏移変調（quadrature phase shift keying:以下、ＱＰＳＫという。）を用いてデータの送信が行われている。このとき、変調された送信信号の送信系列をｘ(A)nとすると、変調された送信信号は、ｘ(A)1，ｘ(A)2，ｘ(A)3，・・・ｘ(A)k-1，ｘ(A)k，ｘ(A)k+1，・・・及びｘ(B)1，ｘ(B)2，ｘ(B)3，・・・ｘ(B)k-1，ｘ(B)k，ｘ(B)k+1，・・・と定義される。
【０００４】
携帯電話機５０Ａは、Ｎを１以上の整数として、送信系列ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＮ個ずつのグループに分割する。グループ化された送信系列ｘ(A)k，・・・ｘ(A)k+Nは、下記式１に示すように、所定のＮ次正規直交行列ＭAに順次乗算される。
【０００５】
【数１】
0004351762.tif 000002
【０００６】
これにより、送信系列ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は直交変換され、得られる信号系列ｙ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）が順次送信される。
【０００７】
一方、信号の受信側となる基地局５１Ａは、携帯電話機５０Ａから送信されてきた送信信号ＣＡを受信し、受信系列ｙ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＮ個ずつのグループに分割し、下記式２に示すように、グループ化した受信系列ｙ(A)k，・・・ｙ(A)k+Nに送信時に使用されたＮ次正規直交行列ＭAの逆行列ＭA-1を乗算する。
【０００８】
【数２】
0004351762.tif 000003
【０００９】
これにより、信号系列Ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）が再生され、すなわち直交変換が施される前のｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）に等しい信号が得られる。
【００１０】
同様に、携帯電話機５０Ｂは、Ｎ送信系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＮ個ずつのグループに分割する。そして、式３に示すように、グループ化した送信系列ｘ(B)k，・・・ｘ(B)k+Nに所定のＮ次正規直交行列ＭBを順次乗算する。
【００１１】
【数３】
0004351762.tif 000004
【００１２】
これにより送信系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は直交変換され、得られる信号系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）が順次送信される。なお、携帯電話機５０Ｂにおいて使用されるＮ次正規直交行列ＭBと、携帯電話機５０Ａにおいて使用されるＮ次正規直交変換行列ＭAとは、全く異なる行列である。
【００１３】
信号の受信側となる基地局５１Ｂは、携帯電話機５０Ｂから送信されてきた信号ＣＢを受信し、受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＮ個ずつのグループに分割し、さらに、下記式４に示すように、グループ化した受信系列ｙ(B)k，・・・ｙ(B)k+Nに送信側で使用されたＮ次正規直交行列ＭBの逆行列ＭB-1を順次乗算する。
【００１４】
【数４】
0004351762.tif 000005
【００１５】
これにより得られる信号系列Ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は、直交変換処理が施される前の送信系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）に等しいものである。
【００１６】
ここで、基地局５１Ａは、携帯電話機５０Ａから送信された送信信号ＣＡのみを受信するが、状況によっては、基地局５１Ａは、携帯電話機５０Ｂから送信された送信信号ＣＢを受信することもある。この場合、携帯電話機５０Ｂからの送信信号ＣＢは、干渉波Ｉとして振る舞う。このとき、送信信号ＣＢの信号レベルが携帯電話機５０Ａから送信されてくる送信信号ＣＡの信号レベルに比べて無視できない大きさである場合、携帯電話機５０Ａとの通信に問題が発生する。すなわち、このような状況では、基地局５１Ａは、受信信号が携帯電話機５０Ａからのものであるか携帯電話機５０Ｂからのものであるかを判別できなくなり、携帯電話機５０Ｂからの送信信号ＣＢを誤って受信してしまうおそれがある。
【００１７】
このような場合、基地局５１Ａは、携帯電話機５０Ｂから送信されてきた受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＮ個ずつのグループに分割してしまい、そして、式５に示すように、このグループ化した受信系列ｙ(B)k，・・・ｙ(B)k+1に、通常通り、逆行列ＭA-1を乗算する復調処理を施す。
【００１８】
【数５】
0004351762.tif 000006
【００１９】
しかしながら、この式５からも判るように、携帯電話機５０Ｂから送信されてきた受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は、直交行列ＭAではなく、直交行列ＭBとの乗算により得られた信号であり、したがって、逆直交行列ＭA-1に乗算しても、逆対角線変換（diagonal reverse conversion）が行われず、元の信号系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は再生されない。この場合、受信系列は、元の信号系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）をＭA-1ＭBからなる他の直交行列に乗算する直交変換が施された信号となる。この信号は、雑音信号であり、この信号系列にＱＰＳＫ復調処理を施しても、携帯電話機５０Ｂから送信されたデータは再生されない。
【００２０】
以上のように、この無線情報伝送システムにおいては、送信側において信号系列にそれぞれ異なる直交行列を乗算して送信し、受信側においては、受信した信号に対し、送信側、すなわち通信上の相手先（communication partner）が使用した直交行列の逆行列を乗算し、これにより直交変換が行われる前の信号系列を再生する。この結果、他の通信により同一のチャンネルが用いられていたとしても、他の通信を介して送信信号が再生されることはなく、したがって情報が他の通信に漏洩することが防止される。
【００２１】
例えば、上述のように、携帯電話機５０Ｂから送信されてきた信号ＣＢが基地局５１Ａに受信されても、基地局５１Ａは、信号ＣＢから元の信号を再生することはできない。同様に、基地局５１Ｂが信号ＣＡを受信しても、基地局５１Ｂは、信号ＣＡに基づいて元の信号を再生することはできず、これにより情報の漏洩が防止される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、直交行列を用いた直交変換及び直交逆変換について、信号遷移の観点から説明する。まず、携帯電話機５０Ａの送信系列ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は、ＱＰＳＫ変調され、これによりπ／４、３π／４、５π／４又は７π／４の位相状態に対応付けられる。この結果、図２０（ａ）に示すように、複素平面（ＩＱ平面）において、位相状態がπ／４、３π／４、５π／４又は７π／４となる位置に位相が存在することとなる。送信系列ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）にＮ次正規直交行列ＭAを乗算すると、これにより得られる受信系列ｙ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は、図２０（ｂ）に示すようなランダム状態となる。
【００２３】
受信側となる基地局５１Ａは、この受信系列ｙ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）を受信する。上述のように、送信側で使用された行列ＭAの逆行列ＭA-1を受信系列ｙ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）に乗算することにより得られる信号系列Ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は図２０（ｃ）に示すように、元の信号系列ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）に等しくなり、したがってこの信号系列は、複素平面のπ／４、３π／４、５π／４又は７π／４に対応付けられる。この結果、信号系列Ｘ(A)n（ｎ＝１，２，３，・・・）にＱＰＳＫ復調処理を施すと、携帯電話機５０Ａから送信されたデータが正確に再生される。
【００２４】
さらに、携帯電話機５０Ｂの送信系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）もＱＰＳＫ変調され、すなわち、図２１（ａ）に示すような複素平面上のπ／４、３π／４、５π／４又は７π／４の位置に位相状態が存在することとなる。この送信系列ｘ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）にＮ次正規直交行列ＭBを乗算することにより、図２１（ｂ）に示すようなランダム状態が得られる。
【００２５】
ここで、このような受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）が通信相手先ではない基地局５１Ａに受信されてきた場合、受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）は、基地局５１Ａにとって干渉波となる。しかしながら、基地局５１Ａは、受信した信号系列が通信上の相手先から送信されたものであるか、あるいは干渉波であるかを判断することができず、したがってこのような干渉に対しても通常の受信処理、すなわち通常の復調処理を施すこととなる。ここで、この受信系列ｙ(B)n（ｎ＝１，２，３，・・・）に乗算される直交行列ＭAの逆行列ＭA-1は、当然、携帯電話機５０Ｂの送信時に使用された直交行列ＭBの逆行列とは異なる。したがって位相状態は、図２１（ｃ）に示すように、元の位相状態には再生されず、位相状態は、ランダム状態となる。したがって、このような信号に対してＱＰＳＫ復調処理を施しても、携帯電話機５０Ｂから送信されたデータは再生されない。
【００２６】
直交ランダム変換（random orthogonal transform:以下、ＲＯＴという。）に基づくランダム化は、ランダム化処理により干渉を最小化する機能を有するが、例えば時分割多元接続（time division multiple access：以下、ＴＤＭＡという。）システムにおいてこのような状況が生じた場合干渉をキャンセルすることはできない。また、直交周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing：以下、ＯＦＤＭという。）システムでは、通常、トレーニングシーケンス（training sequence）やミッドアンブル（mid-amble）を使用しないため、必要な信号と不要な信号とを区別できない。
【００２７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭシステムにおいて、より効果的に干渉をキャンセルすることができる無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る無線情報伝送装置は、１つのブロックのデータからなる各ベクトルに、畳み込み符号行列に基づいて形成された行列を乗算することにより、複数のブロックのデータを直交ランダム変換する直交ランダム変換手段と、直交ランダム変換手段により変換されたデータを送信する送信手段とを備え、この行列は、１つのブロックのデータのサンプル数をｎとして、直交ｎ列からなり、該１つのブロックのデータが列ベクトルとして表されるとき、該行列の行数は、該行列の列数より大きく、該行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする。
【００２９】
なお、１つのブロックのデータが列ベクトルとして表されるときは、このように行数が列数より大きい行列を用い、１つのブロックのデータが行ブロックとして表されるときは、列数が行数より大きい行列を用いる。すなわち、本発明では、従来のような正方行列に代えて、非正方行列を用いて直交ランダム変換を行う。この行列の行数は、Ｍ及びｎを２以上の整数として、Ｍ＊ｎと表される。この無線データ伝送装置に、さらに直交ランダム変換手段にデータブロックを供給する変調手段と、直交ランダム変換手段からデータを受信する逆フーリエ変換手段を設けてもよい。
【００３０】
本発明の実施の形態においては、送信手段は、直交周波数分割多重方式の送信機であり、直交ランダム変換手段は、相互に直交する複数の行列を有し、直交周波数分割多重方式に基づいて周波数帯域分割を行う。これにより、干渉波を効果的に抑制できるとともに、直交周波数分割多重方式における多重アクセスが実現される。
【００３１】
さらに、無線情報伝送装置に畳み込み符号行列に基づいて実現された畳み込み符号化手段を設けてもよい。この場合、行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数を用いる。これらの係数は、行列の各列において桁送りされる。
【００３２】
さらに、無線情報伝送装置は、受信したデータブロックに、データ送信時に使用された行列の転置行列を乗算して逆直交ランダム変換を行う逆ランダム直交変換手段を備える。
【００３３】
あるいは、この転置行列の乗算に代えて、無線情報伝送装置に、受信したデータブロックに対し、トレリス復号によって逆直交ランダム変換処理及び畳み込み復号処理を施す逆直交ランダム変換／畳み込み復号手段を設けてもよい。逆直交ランダム変換／畳み込み復号手段は、例えば、受信したシンボルの等価ベクトルを算出するベクトル算出手段と、等価ベクトルの要素に基づいてトレリス状態行列を生成するトレリス状態行列生成手段と、元の状態メトリックのパスメトリックを算出し、算出したパスメトリックを加算するパスメトリック加算手段と、新たな状態への２つのパスメトリックを比較して、復号されたシンボルを判定する判定手段とを備える。
【００３４】
また、本発明に係る無線情報伝送システムは、上述の無線情報伝送装置をそれぞれ備える複数の基地局と移動局とを備える。
【００３５】
また、本発明に係る無線情報伝送方法は、１つのブロックのデータからなる各ベクトルに、畳み込み符号行列に基づいて形成された行列を乗算することにより、複数のブロックのデータを直交ランダム変換し、直交ランダム変換器により変換されたデータを送信する送信器を用いて無線情報を送信し、この行列は、１つのブロックのデータのサンプル数をｎとして、直交ｎ列からなり、該１つのブロックのデータが列ベクトルとして表されるとき、該行列の行数は、該行列の列数より大きく、該行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数であることを特徴とする。この行列の行数は、該行列の列数をｎとし、Ｍを２以上の整数として、Ｍ＊ｎで表される。
【００３６】
また、本発明に係る畳み込み符号化方法は、上述の方法を用いてデジタルデータブロックを畳み込み符号化する畳み込み符号化するものであり、上記行列は、畳み込み符号行列に基づいて生成され、該行列により直交ランダム変換及び畳み込み符号化が同時に行われる。行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数を用いることができる。多項式における係数は、行列の各列において桁送りされている。
【００３７】
また、本発明に係る復号方法は、上述の方法により符号化されたデータを受信し、受信したデータを、トレリス復号の手法により逆直交ランダム変換及び畳み込み復号しするステップとを有する。この逆直交ランダム変換及び畳み込み復号するステップは、受信したシンボルの等価ベクトルを算出するステップと、上記等価ベクトルの要素に基づいてトレリス状態行列を生成するステップと、元の状態メトリックのパスメトリックを算出し、算出したパスメトリックを加算するステップと、トレリス状態行列の新たな状態への２つのパスメトリックを比較して、復号されたシンボルを判定するステップとを有する。
【００３８】
また、本発明に係る行列生成方法は、伝送システムにおいてデータブロックを直交ランダム変換するための行列を、畳み込み符号行列に基づいて生成するものであり、Ｍ及びｎを２以上の整数として、Ｍ＊ｎ列の直交ベクトル及びＭ＊ｎ行の直交ベクトルからなる正方行列を準備し、この正方行列を、Ｍ個のＭ＊ｎ行ｎ列の行列に分割し、分割されたＭ個の各行列を伝送システム内の各送信機に割り当てる。本発明に係る行列生成方法において、該行列の要素は、畳み込み関数の多項式における係数である。
【００３９】
本発明に係る無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法、無線情報伝送システム、畳み込み符号化方法及び復号方法、並びに行列生成方法により、通信の相手先以外の送信機から送信されてくる干渉波が効果的にキャンセルされる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法、無線情報伝送システム、畳み込み符号化方法及び復号方法、並びに行列生成方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
本発明を適用した無線情報伝送装置の構成を図１に示す。この無線情報伝送装置において、ハンドセット１は、音声を受信し、この音声に基づく音声信号をＡ／Ｄ変換器２に供給する。Ａ／Ｄ変換器２は、この音声信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して音声データを音声コーデック３に供給する。音声コーデック３は、音声データを所定の形式で符号化し、さらにこの符号化された音声データをチャンネル符号器５に供給する。ここで、このような音声データに代えて他のデータ、例えばカメラ４から入力される映像データや、ラップトップコンピュータ６からのデータをこのチャンネル符号器５に供給するようにしてもよい。チャンネル符号器５は、供給されたデータをチャンネル符号化し、符号化したデータをインターリーバ７に供給する。インターリーバ７は、チャンネル符号器５が符号化したデータにインターリーブ処理を施し、インターリーブ処理を施したデータを変調器８に供給する。変調器８は、インターリーブされたデータをシンボルマッピングによりシンボルに変換して、シンボルを直交ランダム変換（random orthogonal transform:以下、ＲＯＴという。）回路９に供給する。ＲＯＴ回路９は、シンボルを直交ランダム変換し、直交ランダム変換したシンボルを高速フーリエ逆変換（inverse fast Fourier transform:以下、ＩＦＦＴという。）回路１０に供給する。ＩＦＦＴ回路１０は、ＲＯＴ回路９から供給されたシンボルを高速フーリエ逆変換し、これにより得られるデータをＤ／Ａ変換器１１に供給する。Ｄ／Ａ変換器１１は、データをデジタル信号からアナログ信号に変換して、変換したデータ信号をアップコンバータ１２に供給する。アップコンバータ１２は、このデータ信号をアップコンバートし、無線伝送路１３を介してデータ信号を送信する。
【００４２】
受信側では、ダウンコンバータ１４は、受信されたデータ信号をダウンコンバートし、このデータ信号をＡ／Ｄ変換器１５に供給する。Ａ／Ｄ変換器１５は、このデータ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、これにより得られる受信データを高速フーリエ変換（fast Fourier transformation：ＦＦＴ）回路１６に供給する。ＦＦＴ回路１６は、受信データを高速フーリエ変換処理し、これにより得られるデータを逆直交ランダム変換（以下、逆ＲＯＴという。）回路１７に供給する。逆ＲＯＴ回路１７は、データに逆ＲＯＴ処理を施した後、得られるシンボルをビットマッピング回路１８に供給する。ビットマッピング回路１８は、このシンボルをビットマッピングによりデータに変換して、これにより得られるデータをデインターリーバ１９に供給する。デインターリーバ１９は、このデータをデインターリーブし、このデータをチャンネル復号器２０に供給する。チャンネル復号器２０は、このデータをチャンネル復号し、このデータが映像情報に基づく映像データである場合には、復号した映像データをモニタ装置２１に供給し、また、コンピュータ用のデータである場合には、復号したデータをラップトップコンピュータ２２に供給し、このデータが音声に基づく音声データである場合には、この音声データを音声復号器２３に供給する。音声復号器２３は、音声データに音声復号処理を施した後、復号した音声データをＤ／Ａ変換器２４に供給する。Ｄ／Ａ変換器２４は、音声データをデジタル信号からアナログ信号に変換し、得られる音声信号をハンドセット２５に供給する。これにより、ハンドセット２５からは、送信側のハンドセット１に入力された音声が出力される。
【００４３】
本発明の特徴は、上述のような一連の処理において、特に、ＲＯＴ回路９及び逆ＲＯＴ回路１７を用いる点にある。
【００４４】
図２は、上述した欧州特許出願番号第ＥＰ９８  １０４  ２８７．２号に基づくＲＯＴ処理を示す図である。図１に示す変調器８から出力されたｎ個のデータサンプルからなる入力シンボルベクトル２６には、例えば直交ｎ列及び直交ｎ行を有するＲＯＴ行列２７を乗算する。すなわち、入力シンボルベクトル２６には、正方行列であるＲＯＴ行列２７が乗算される。これによりＲＯＴ処理されたシンボルベクトル２８が生成される。伝送されるシンボルベクトル２８もｎサンプルのデータからなり、このシンボルベクトル２８は、ＩＦＦＴ回路１０に入力される。このように、ＲＯＴ行列処理は、ＩＦＦＴ及び直交行列を用いたＯＦＤＭ変調処理を施す前に、データのシンボルベクトルをランダム化するものである。
【００４５】
このようにしてランダム化されたシンボルは、受信側において、ＦＦＴ及びＯＦＤＭ復調処理が施された後に再生される。ここで、干渉波信号は、データ信号とは異なる行列を用いてランダム化されている。したがって、受信側で再生処理が行われた後も、干渉波は、ランダム化されたまま残存することとなる。すなわち、この例において、逆ＲＯＴ処理は、ランダム化されている干渉波信号をさらにランダム化するのみである。ＯＦＤＭ方式では、トレーニングシーケンス（training sequence）やミッドアンブル（mid-amble）が使用されないので、必要な信号と不要な信号を区別することは困難である。
【００４６】
本発明に基づくＲＯＴ行列乗算処理を図３に示す。この処理においては、データをシンボルに変換する変調処理を施した後に、シンボルをＩＦＦＴに適合するサイズに分割する。そして、シンボルをサイズがｎである複素ベクトルとして取り扱う。本発明では、入力シンボルベクトル２６に行数が列数よりも多いＲＯＴ行列２９を乗算する。
【００４７】
なお、入力データが行ベクトルで表されている場合は、ＲＯＴ行列の列数を行数より多くする。一方、入力データが列ベクトルで表されている場合、ＲＯＴ行列の行数を列数より多くする。
【００４８】
ここで、好ましくは、行数を列数のｍ倍とする。したがって、ＲＯＴ行列処理によりサンプルの数が増加することとなる。すなわち、ＲＯＴ乗算回路９に入力されるサンプルの数は、ＩＦＦＴにおいて処理されるサンプルの数（ｎ）の１／ｍ倍である。
【００４９】
ここで、ｎ個の列ベクトルは、相互に直交しているが、行ベクトルの数は３ｎとなり、すなわち列ベクトルよりも多数の行ベクトルが存在し、これら行ベクトルは、相互に直交する関係にない。なお、ｎ個の要素からなる基底ベクトルに対しては、ｎ個の直交基底のみが存在する。本発明によるＲＯＴ行列処理によれば、入力シンボルベクトル２６がｎ個のサンプルからなり、ＲＯＴ処理により得られたシンボルベクトル３０は、より多くのサンプル、例えば、直交列ベクトルと３ｎ行ベクトルからなるＲＯＴ行列２９を用いた場合、サンプル数は３ｎ個となる。
【００５０】
なお、図示した行列以外に、行列の一部ではない（Ｍ−ｎ）個の直交列ベクトルが存在する。これらの図示しない直交ベクトルは、後述するように、干渉波信号のランダム化に使用される。
【００５１】
なお、本発明において、ベクトルの要素の値は、バイナリコードに限定されるものではなく、ベクトルの要素の値は、例えば０，１、１，０、０，０、１，１等のより高次の値とすることもできる。
【００５２】
図４は、本発明において使用する行数と列数が異なる行列（以下、本明細書ではこのような行列を非正方行列と呼ぶ。）の生成例を示す。まず、直交３Ｎ列ベクトル及び直交３Ｎ行ベクトルを有する正方行列３１を生成する。さらにこの正方行列３１を３つの非正方行列２９、すなわち、ＲＯＴ＃１，ＲＯＴ＃２，ＲＯＴ＃３に分割する。これら非正方行列ＲＯＴ＃１，ＲＯＴ＃２，ＲＯＴ＃３において、列ベクトルは直交関係を保っているが、行ベクトルは、直交関係を失う。このように、本発明では、Ｎ（＝ｍ＊ｎ）列を有する正方行列をｍ個の非正方行列に分割する。これら非正方行列ＲＯＴ＃１，ＲＯＴ＃２，ＲＯＴ＃３は、図５に示すような等式を満足させるものである。すなわち、ＲＯＴjにＲＯＴiの転置行列ＲＯＴiTを乗算すると、δijが得られ、δijは、ｉがｊに等しい場合１となり、ｉとｊが異なる場合０となる。
【００５３】
そして、ｍ個の各非正方行列をそれぞれ異なる基地局及び移動局に割り当てる。すなわち、図６に示すように、例えばＲＯＴ＃１（２９ａ）を基地局＃１とこの基地局＃１に属する移動局からなる通信システムに割り当て、ＲＯＴ＃２（２９ｂ）を基地局＃２とこの基地局＃２に属する移動局からなる通信システムに割り当て、ＲＯＴ＃３（２９ｃ）を基地局＃３とこの基地局＃３に属する移動局からなる通信システムに割り当てる。この図５と図６からわかるように、上述の非正方行列２９ａ〜２９ｂの１つを基地局＃１において使用し、他の行列を他の基地局、すなわち基地局＃２又は基地局＃３において使用することにより、いかなる干渉の組合せも、異なる行列ＲＯＴ＃１，ＲＯＴ＃２，ＲＯＴ＃３間の直交性によりキャンセルできる。
【００５４】
また、図７に示すように、ランダム化されたデータは、受信機３２において、転置行列ＲＯＴTを乗算することより容易に再生できる。すなわち、所望のデータは、ＲＯＴ1２９の転置行列を用いた乗算により得られる。受信機３２は、この転置行列ＲＯＴ1Tを予め備えている。上述のとおり、ＲＯＴ＃２は、ＲＯＴ＃１に直交するため、ＲＯＴ＃２によりランダム化されたいかなる干渉波信号もＲＯＴ＃１の転置行列を用いた乗算処理によりキャンセルできる。なお、ここで、ＲＯＴ行列の要素を複素値としてもよい。
【００５５】
実際の使用環境下では、チャンネルは理想的な状態であるとは限らず、セル間の同期も完全ではない。このような場合、本発明によっても、干渉を完全にキャンセルすることはできないが、例えば前述した欧州特許出願番号第ＥＰ９８  １０４  ２８７．２号に開示されているランダム化処理を用いた場合に比べ、本発明の手法を用いればより効果的に干渉を低減できる。
【００５６】
さらに、本発明の他の実施の形態では、１つの基地局において、相互に直交する複数の直交行列を用いる。すなわち、相互に直交した複数の行列を同一の基地局に割り当てる。ＯＦＤＭの周波数帯域は、これらの直交行列により分割される。したがって、この実施の形態においては、ＯＦＤＭに対する多元アクセスを実現できる。
【００５７】
ＯＦＤＭシステムにおいては、変調された複数の干渉シンボルがそれぞれ異なる直交行列によりランダム化されている可能性がある。上述の非正方行列は、複数のシンボルを互いに直交するようにランダム化するため、この非正方行列を用いて干渉をキャンセルすることができる。非正方行列を用いたランダム化によってシンボルの数は増加する。本発明では、このようにシンボルを増加させることにより、干渉波信号に対する直交性を維持させている。
【００５８】
本発明のさらに他の実施の形態においては、ＲＯＴ行列による乗算を畳み込み符号化／復号に用いる。例えば、ビタビアルゴリズムは、ランダム化された信号の再生に用いることができる。この実施の形態においては、畳み込み符号化技術と非正方行列を用いたＲＯＴ技術を組み合わせて用いる。この実施の形態における無線情報伝送装置を図８に示す。なお、図８において、図１に示す無線情報伝送装置と同一の機能を司る部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
図８に示す無線情報伝送装置では、図１に示す無線情報伝送装置におけるチャンネル符号化処理をＲＯＴ乗算処理に置き換えている。このＲＯＴ乗算処理により、干渉波に対する直交性が維持される。
【００６０】
図８に示すように、送信側においては、変調器３２が音声コーデック３からの音声データを受信し、受信した音声データにシンボルマッピング処理を施し、生成したシンボルをＲＯＴ／畳み込み符号器３３に供給する。ＲＯＴ／畳み込み符号器３３は、ＲＯＴ乗算処理と同時に畳み込み符号化処理を行う。受信側では、ＲＯＴ／畳み込み復号器３４がデインターリーブされたシンボルにＲＯＴ／畳み込み符号器３３で使用されたＲＯＴの転置行列を乗算するとともに、同時に、例えばビタビ復号等の畳み込み復号処理を行う。すなわち、送信側においてデータ信号は、音声符合器３において音声符号化されたのち、変調器３２において変調されて複素シンボルとなる。そして、複数のシンボルからなるシンボルベクトルが生成され、このシンボルベクトルには、ＲＯＴ／畳み込み符号器３３において、ＲＯＴ行列を乗算する。
【００６１】
この実施の形態において、ＲＯＴ／畳み込み符号器３３において用いられる行列を図９に示す。この図９に示す行列も非正方行列である。この図では、入力データを行ベクトルとして表している。したがって、この実施の形態では、列数が行数より多いＲＯＴ行列を用いる。通常、入力データを行ベクトルとして表す場合、ＲＯＴ行列においては、列数を行数より多くし、入力データを列ベクトルとして表す場合は、ＲＯＴ行列においては、行数を列数より多くする。
【００６２】
畳み込み符号化行列に基づいて構築された行列４０を図１０に示す。この行列４０は、図１１に示すように３つの部分行列（submatrices）Ａ0，Ａ1，Ａ2に分割され、これら部分行列Ａ0，Ａ1，Ａ2は、水平方向に互いに結合される。
【００６３】
畳み込み符号化行列４０の要素ａ0，ａ1，ａ2は、それぞれ畳み込み関数の多項式における係数を示している。この係数は、例えば−１，１といったバイナリ値に限定されるものではなく、実数や複素数であってもよい。シンボルベクトルと行列４０との乗算は、図１２に示すようなシフトレジスタを用いた周知の畳み込み符号化処理に対応する。ここでは、畳み込み符号化処理において行われるような入力シンボルの桁送り（シフト）を実現するために、畳み込み関数の多項式における各項を示す行列４０の要素は、各列ベクトルにおいて既に桁送りされている。また、畳み込み符号化処理において用いられる排他的論理和に代えて、本発明では、入力シンボルベクトルと行列４０との乗算処理において、行列におけるそれぞれの要素と各シンボルの積の総和を算出する。
【００６４】
行列４０における全ての行ベクトルは、互いに直交しており、したがって、図１３に示すように、この行列４０と転置行列（複素共役転置行列）の積は単位行列となる。すなわち、この演算により得られる行列の対角要素は、すべて１であり、この行列における他のすべての要素は０である。したがって、受信側のＲＯＴ／畳み込み復号器３４において転置行列を用いて、ランダム化及び符号化されたデータの再生を同時に行うことができる。直交多項式の項を選択することにより、他のＲＯＴ行列を生成することができ、生成されるＲＯＴ行列は、図１４に示すように、それぞれ元のＲＯＴ行列に対して直交する。したがって、直交ＲＯＴ行列により符号化された干渉波をキャンセルすることができる。
【００６５】
受信シンボルベクトルに送信側で用いられた行列の転置行列を乗算する手法は、上述のとおり、ランダム化と畳み込み符号化を同時に解決する１つの手法である。この目的を達するために用いられる他の手法としては、いわゆるトレリス線図法（Trellis technic）がある。ここで、図１５〜図１８を用いて、このトレリス線図法について説明する。
【００６６】
トレリス線図法では、図１５の式に示すように、ＲＯＴにより変換された受信シンボルの要素の総和を求め、これにより等価ベクトルｘＡを生成する。この等価ベクトルｘＡは、それぞれが総和を示すｎ個の要素ｓ0，ｓ1，・・・ｓn-1からなる。そして、等価ベクトルｘＡの要素ｓ0，ｓ1，・・・ｓn-1を用いて、図１６に示すような状態行列を生成する。変調にＱＰＳＫを用いている場合、状態の数は、拘束長をｋとして、４k-1となる。そして、等価ベクトルのシンボルを用いて、状態行列のパスメトリック、例えばハミング距離を算出する。そして、このようにして算出したパスメトリックを前の状態メトリックに加算する。トレリス状態線図を図１７に示す。ここで、新たな状態に遷移する経路となる、２つの加算されたパスメトリックを比較する。そして、受信され、復号されたシンボルがより小さなパスメトリックを有する、したがって信頼性の高いパスに決定する。すなわち、このようなトレリス線図法によれば、図１８に示すように、受信した実際のシンボルと各状態遷移から推定される位置との間の距離を測定することによりパスメトリックを算出し、軟判定復号情報を用いてビタビ復号処理を実行している。
【００６７】
以上のように、非正方行列は、畳み込み符号化／復号にも用いることができる。例えば、転置行列の乗算又はトレリス復号技術によるビタビアルゴリズムをランダム化の解決、すなわち逆ランダム化に用いることができる。換言すると、本発明においては、畳み込み符号化と非正方行列を用いたＲＯＴ行列の手法を組み合わせて用いることができる。図８に示すように、チャンネル符号化処理をＲＯＴ乗算処理に置き換えることができ、これによっても干渉波に対する直交性は保たれる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る無線情報伝送装置及び無線情報伝送方法、無線情報伝送システム、畳み込み符号化方法及び復号方法、並びに行列生成方法においては、１ブロックデータのサンプル数をｎとして、直交ｎ列を有し、行数が列数より大きい行列を１ブロックのデータに乗算する。例えば、Ｍ＊ｎ行Ｍ＊ｎ列の正方直交行列を分割してＭ個のｎ行Ｍ＊ｎ列の非正方行列を生成して、これにより得られるＭ個の行列を各送信機に割り当て、ｎ個のサンプルを有する１ブロックのデータからなる各ベクトルにこの行列を乗算して直交ランダム変換を行う。これにより、真の通信相手先以外の送信機から送信される干渉波を効果的にキャンセルすることができ、したがって雑音の少ない無線情報伝送が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した無線データ送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】周知のＲＯＴ行列処理を説明する図である。
【図３】本発明を適用したＲＯＴ行列処理を説明する図である。
【図４】図３に示すＲＯＴ行列の生成の手法を説明する図である。
【図５】直交行列の乗算の結果を示す図である
【図６】図３に示す手法により生成されたＲＯＴ行列の割り当てを説明する図である。
【図７】本発明による干渉波のキャンセル処理を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態として示す無線情報伝送装置のブロック図である。
【図９】畳み込み符号化に用いるＲＯＴ行列を示す図である。
【図１０】畳み込み符号化行列に基づいて生成されたＲＯＴ行列を示す図である。
【図１１】図１０に示すＲＯＴ行列の分割を説明する図である。
【図１２】ＲＯＴ行列を用いた畳み込み符号化処理を説明する図である。
【図１３】ＲＯＴ行列と前記ＲＯＴ行列の転置行列との乗算を示す図である。
【図１４】ＲＯＴ行列と前記ＲＯＴ行列に直交する転置行列との乗算を示す図である。
【図１５】畳み込み符号化／復号処理に用いる等価ベクトルの生成の手法を説明する図である。
【図１６】トレリス状態行列を示す図である。
【図１７】トレリス状態線図を示す図である。
【図１８】パスメトリックの算出の手法を図式的に示す図である。
【図１９】本発明が適用される無線情報伝送システムの基本的な構造を示す図である。
【図２０】通信相手先から受信した信号処理を説明する図である。
【図２１】干渉波に対する信号処理を説明する図である。
【符号の説明】
２６  入力シンボルベクトル、２９  非正方ＲＯＴ行列、３０  シンボルベクトル
【図１】
0004351762.tif 000007
【図２】
0004351762.tif 000008
【図３】
0004351762.tif 000009
【図４】
0004351762.tif 000010
【図５】
0004351762.tif 000011
【図６】
0004351762.tif 000012
【図７】
0004351762.tif 000013
【図８】
0004351762.tif 000014
【図９】
0004351762.tif 000015
【図１０】
0004351762.tif 000016
【図１１】
0004351762.tif 000017
【図１２】
0004351762.tif 000018
【図１３】
0004351762.tif 000019
【図１４】
0004351762.tif 000020
【図１５】
0004351762.tif 000021
【図１６】
0004351762.tif 000022
【図１７】
0004351762.tif 000023
【図１８】
0004351762.tif 000024
【図１９】
0004351762.tif 000025
【図２０】
0004351762.tif 000026
【図２１】
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