(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本以上の送信アンテナと、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理部と、
を備え、
前記符号化処理部は、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化部と、
前記符号化部により時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転部と、
を備え、
前記時空間ブロック符号化は、前記２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含み、
前記時空間ブロック符号化における時空間直交性を保持しながら、前記正負符号が反転することにより生じる前記送信信号の振幅値の低下を抑制するように前記位相回転処理を施すことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
正負符号が反転する２つのシンボルを第１のシンボルおよび第２のシンボルとし、前記１つの送信アンテナから前記第１のシンボルに対応する送信信号が前記第２のシンボルに対応する送信信号より先に送信され、第１のシンボルおよび第２のシンボルのそれぞれは１つ以上のサンプルで構成され、
前記位相回転部は、前記位相回転処理では、前記第１のシンボルの末尾のサンプルに前記変調信号の１サンプル間で遷移する位相遷移量を付加したサンプルと、前記第２のシンボルの先頭サンプルを符号反転させたサンプルとの間の位相差に１／２を乗じた位相回転量の位相回転を、前記第２のシンボルに施すことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
２本以上の送信アンテナと、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理部と、
を備え、
前記符号化処理部は、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化部と、
前記符号化部により時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに対して、実数成分と虚数成分の値の入れ替えおよび複素共役処理を施す軸交換部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の送信装置と、
前記送信装置により送出された送信信号を、受信信号として受信する受信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項５】
２本以上の送信アンテナを備える送信装置が、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調ステップと、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理ステップと、
を含み、
前記符号化処理ステップは、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにより時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転ステップと、
を含み、
前記時空間ブロック符号化は、前記２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含み、
前記位相回転ステップでは、
前記時空間ブロック符号化における時空間直交性を保持しながら、前記正負符号が反転することにより生じる前記送信信号の振幅値の低下を抑制するように前記位相回転処理を施すことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
前記正負符号が反転する２つのシンボルを第１のシンボルおよび第２のシンボルとし、前記１つの送信アンテナから前記第１のシンボルに対応する送信信号が前記第２のシンボルに対応する送信信号より先に送信され、第１のシンボルおよび第２のシンボルのそれぞれは１つ以上のサンプルで構成され、
前記位相回転処理では、前記第１のシンボルの末尾のサンプルに前記変調信号の１サンプル間で遷移する位相遷移量を付加したサンプルと、前記第２のシンボルの先頭サンプルを符号反転させたサンプルとの間の位相差に１／２を乗じた位相回転量の位相回転を、前記第２のシンボルに施すことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
２本以上の送信アンテナを備える送信装置が、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調ステップと、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理ステップと、
を含み、
前記符号化処理ステップは、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにより時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに対して、実数成分と虚数成分の値の入れ替えおよび複素共役処理を施す軸交換ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項８】
２本以上の送信アンテナを備える送信装置を制御するための制御回路であって、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調ステップと、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理ステップと、
を前記送信装置に実行させ、
前記符号化処理ステップは、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにより時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転ステップと、
を含み、
前記時空間ブロック符号化は、前記２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含み、
前記位相回転ステップでは、
前記時空間ブロック符号化における時空間直交性を保持しながら、前記正負符号が反転することにより生じる前記送信信号の振幅値の低下を抑制するように前記位相回転処理が施されることを特徴とする制御回路。
【請求項９】
２本以上の送信アンテナを備える送信装置を制御するためのプログラムであって、
周波数偏移変調により変調信号を生成する変調ステップと、
前記変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、前記２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理ステップと、
を前記送信装置に実行させ、
前記符号化処理ステップは、
前記周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、前記変調信号を時空間ブロック符号化する符号化ステップと、
前記符号化ステップにより時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転ステップと、
を含み、
前記時空間ブロック符号化は、前記２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含み、
前記位相回転ステップでは、
前記時空間ブロック符号化における時空間直交性を保持しながら、前記正負符号が反転することにより生じる前記送信信号の振幅値の低下を抑制するように前記位相回転処理が施され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】
【０００１】
本発明は、周波数シフトキーイング方式により一次変調された信号に対して送信ダイバーシチ伝送を行う送信装置、受信装置、通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信信号の包絡線の変動量が小さく、優れた電力効率を実現可能である変調方式としてＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：周波数偏移変調）方式が知られている。【０００３】
一方で、伝送品質を高める方法として、これまで、ＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システム、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムなど、複数の送信アンテナを備える無線通信システムにおける送信ダイバーシチ法が提案されている。【０００４】
送信ダイバーシチ法の１つとして、非特許文献１には、時空間ブロック符号であるＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅ）を用いたＳＴＢＣ技術が開示されている。非特許文献１に記載されているＳＴＢＣ技術では、時間的に連続した複数のシンボルに対して複素共役および符号反転を実施することにより直交した複数の系列を生成し、直交した系列をそれぞれ異なる送信アンテナから送信する。ＳＴＢＣ技術では、送信系列は、時間と空間の２次元で直交符号化される。ＳＴＢＣ技術における符号化すなわちＳＴＢＣ符号化は、一般にＡｌａｍｏｕｔｉ符号化と呼ばれている。一方、ＳＴＢＣ符号化されて送信された信号を受信する受信装置は、受信した２シンボルに対して伝送路情報を用いた復号を行うことで、容易に送信ビット系列の推定が可能となる。これにより、ＳＴＢＣ技術では、送信アンテナ本数分のダイバーシチ利得、すなわち、送信フルダイバーシチ利得が獲得可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ，“Ａ  Ｓｉｍｐｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．８，ｐｐ．１４５１−１４５８，Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＳＴＢＣ技術における符号化規則では、１つの送信アンテナから送信する信号における時間的に連続した２つのシンボル間で符号反転処理が存在する。このため、ＦＳＫ変調方式により一次変調された信号に対してＳＴＢＣ符号化を適用した場合には、シンボル境界において振幅値が周期的に０に落ち込むことにより包絡線の変動量が増加し、電力効率の低下を招く、という課題があった。【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、ＳＴＢＣ符号化を適用した場合においても、包絡線の変動量を抑圧することができる送信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信装置は、２本以上の送信アンテナと、周波数偏移変調により変調信号を生成する変調部と、変調信号に、位相回転を付加した時空間ブロック符号化を行うことにより、２本以上の送信アンテナのそれぞれから送信する送信信号を生成する符号化処理部と、を備え、符号化処理部は、周波数偏移変調の単位をシンボルとするとき、複数のシンボルを単位として、変調信号を時空間ブロック符号化する符号化部と、符号化部により時空間ブロック符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転部と、を備え、時空間ブロック符号化は、２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含み、時空間ブロック符号化における時空間直交性を保持しながら、正負符号が反転することにより生じる送信信号の振幅値の低下を抑制するように位相回転処理を施す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる送信装置は、ＳＴＢＣ符号化を適用した場合においても、包絡線の変動量を抑圧することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる送信装置の処理手順の一例を示すフローチャート
【図３】実施の形態１の符号化処理部の構成例を示す図
【図４】実施の形態１の式（１）で与える、送信アンテナにおける送信信号をＩＱ平面上に示した図
【図５】ＦＳＫ変調における変調指数を０．７５とした場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示した図
【図６】ＦＳＫ変調部が４ＦＳＫ方式により変調を行う場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示した図
【図７】ＦＳＫ変調部が位相補間によりオーバーサンプルした場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示す図
【図８】実施の形態１の復号処理部の構成例を示す図
【図９】実施の形態１にかかる制御回路の構成例を示す図
【図１０】実施の形態２にかかる符号化処理部の構成例を示す図
【図１１】実施の形態２にかかるＩＱ軸交換部における動作例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、通信システムおよび通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システム３は、送信装置１と受信装置２を備える。図１には、送信装置１および受信装置２の構成例も示している。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態における送信装置１は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂと、符号化処理部１１と、送信アンテナ１２ａ，１２ｂとを備える。送信アンテナ１２ａ，１２ｂは、２本以上の送信アンテナの一例である。ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂは、周波数偏移変調により変調信号を生成する変調部である。詳細には、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂは、送信ビット系列をＦＳＫ方式により一次変調する。すなわち、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂは、送信ビット系列を、ＦＳＫ変調シンボル系列にマッピングする。送信ビット系列は、インターリーブ、誤り訂正符号化等の前処理が施されたビット系列であってもよい。以下、ＦＳＫ方式により一次変調された変調信号をＦＳＫ信号とも呼ぶ。符号化処理部１１は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂのそれぞれにより一次変調された２つの信号に対して、位相回転を付加した時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ符号化）を行うことにより、送信アンテナ１２ａ，１２ｂのそれぞれから送信する送信信号を生成する。位相回転を付加した時空間ブロック符号化は、後述するように、入力される信号をＳＴＢＣ符号化し、ＳＴＢＣ符号化後の信号の一部のシンボルの位相を回転させる処理である。符号化処理部１１は、生成した送信信号をそれぞれ対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂへ出力する。送信アンテナ１２ａ，１２ｂは、符号化処理部１１から出力された送信信号を電波として放射する。
【００１４】
また、送信装置１は、ＳＴＢＣ符号化結果に対してＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）の付加等の後処理を施してもよい。この場合、例えば、符号化処理部１１と送信アンテナ１２ａ，１２ｂとの間に、送信アンテナの数分のＣＰ付加部が設けられ、符号化処理部１１は、処理後の信号を対応するＣＰ付加部へ出力する。ＣＰ付加部は、符号化処理部１１から出力された信号にＣＰを付加し、対応する送信アンテナにＣＰ付加後の信号を出力する。
【００１５】
ここでは、送信アンテナの本数が２の例を説明する。本実施の形態の位相回転処理を付加したＳＴＢＣ符号化は、送信アンテナの本数が２の場合に限定されず、送信アンテナの本数が３以上の場合にも適用できる。すなわち、送信装置１は、２本以上の送信アンテナを備えればよい。送信アンテナが３本以上ある場合には、ＦＳＫ変調部を送信アンテナの本数分だけ備え、符号化処理部１１は、位相回転処理を付加したＳＴＢＣ符号化により、送信アンテナの本数分の信号を生成し、それぞれ対応する送信アンテナに出力する。
【００１６】
図１では、送信装置１の構成要素のうちベースバンド信号処理にかかる構成要素を図示しているが、送信装置１は図１に図示しない構成要素を備えていてもよい。例えば、送信装置１は、図１に示した構成要素に加え、フィルタ、アナログ信号処理を行うアナログ部、等を備えていてもよい。また、図１に示す送信装置１は、送信アンテナの数と同数のＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂを備えているが、１つのＦＳＫ変調部が、送信アンテナの本数分のＦＳＫ信号を生成し、生成した信号を符号化処理部１１へ出力してもよい。例えば、１つのＦＳＫ変調部が時分割で送信アンテナの本数分のＦＳＫ信号をそれぞれ生成してもよい。
【００１７】
本実施の形態では送信ダイバーシチ方式、つまり、ＳＴＢＣ符号化として、非特許文献１で開示されているＡｌａｍｏｕｔｉ符号化を用いることを前提とする。また、本実施の形態では、ＳＴＢＣ符号化単位を「ブロック」、周波数偏移変調の単位すなわちＦＳＫ変調のデータ単位を「シンボル」と呼ぶ。ＦＳＫ変調された信号はビット値に応じた周波数の信号であり、ある時間間隔でサンプリングされた信号となる。ＦＳＫ変調された信号である「シンボル」はビット値に応じた周波数の信号であり、「シンボル」を構成する時間信号を「サンプル」と呼ぶ。
【００１８】
本実施の形態では、一次変調としてＦＳＫ変調を行う例を説明するが、一次変調の方式はＦＳＫ変調に限定されず、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調、ＧＭＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ＭＳＫ）変調などのように、信号の位相回転に基づいて情報を伝達する変調方式であってもよい。
【００１９】
本実施の形態の受信装置２は、図１に示すように、受信アンテナ２０と、復号処理部２１と、ＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂとを備える。受信アンテナ２０は、送信装置１から送信された信号を受信し、受信した信号を復号処理部２１へ出力する。復号処理部２１は、送信装置１において施された位相回転を打ち消しながらＳＴＢＣ復号を行う。具体的には、復号処理部２１は、受信アンテナ２０から出力された受信信号に対して、位相回転処理およびＳＴＢＣ復号を行うことにより、送信装置１の送信アンテナと同数の復号信号を生成し、復号信号を対応するＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂへ出力する。復号処理部２１における位相回転処理については後述する。ＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂは、復号処理部２１により復号された結果に対して、一次変調であるＦＳＫ方式に対応した復調すなわち周波数偏移復調を行うことにより、送信ビット系列の推定結果である推定ビット系列を求める。
【００２０】
なお、送信装置１において送信ビット系列に誤り訂正符号化等の前処理が施されている場合には、受信装置２は、ＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂによる復調結果に対してデインタリーブ、誤り訂正復号等の前処理に対応した復号処理を行う。なお、ＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂによる復調結果に対して軟判定誤り訂正復号が行われる場合には、ＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂが軟判定値を求めてもよい。また、送信装置１においてＣＰ付加が行われている場合には、受信装置２は、受信アンテナ２０の後段にＣＰを除去するＣＰ除去部を備え、ＣＰ除去部によってＣＰが除去された受信信号が復号処理部２１へ出力される。
【００２１】
また、図１では受信アンテナが１本の例を示しているが、受信アンテナは複数であってもよい。受信アンテナが複数の場合には、復号処理部２１または復号処理部２１の前段に設ける図示しない受信ダイバーシチ復号部が、複数の受信アンテナにより受信された受信信号を合成し、復号処理部２１は合成された受信信号に対して、位相回転処理およびＳＴＢＣ復号を行う。
【００２２】
図１では、受信装置２のうちベースバンド信号処理にかかる構成要素を図示しているが、受信装置２は、図１に図示しない構成要素を備えていてもよい。例えば、受信装置２は、フィルタ、アナログ信号処理を行うアナログ部、等を備えていてもよい。なお、受信装置２では、時間同期処理、周波数同期処理、伝送路推定等も実施されるが、これらの処理は一般的な処理を適用することができるため、これらの処理を行う機能部の図示と説明を割愛する。以降の受信装置２の動作の説明では、時間同期処理、周波数同期処理、伝送路推定等が理想的に行われると仮定して説明する。時間同期処理、周波数同期処理、伝送路推定等が理想的に行われない場合には、誤差が生じる場合等もあるが、誤差の対処に関する対処方法は一般的なＳＴＢＣ復号を実施する受信装置と同様であるため、説明を省略する。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。はじめに、送信装置１の全体動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる送信装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２４】
ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂは、送信ビット系列に対してＦＳＫ変調を施すことによりＦＳＫ信号を生成する（ステップＳ１０１）。ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂは、生成したＦＳＫ信号を符号化処理部１１へ出力する。
【００２５】
符号化処理部１１は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂからそれぞれ出力された２つのＦＳＫ信号に対してＳＴＢＣ符号化を施すことによりＳＴＢＣ符号化信号を生成する（ステップＳ１０２）。ＳＴＢＣ符号化信号には、後述するように送信アンテナ１２ａ，１２ｂのそれぞれに対応するシンボルが含まれている。
【００２６】
符号化処理部１１は、ＳＴＢＣ符号化信号における一部のシンボルに位相回転処理を施す（ステップＳ１０３）。符号化処理部１１は、位相回転処理後の信号を、送信アンテナ１２ａ，１２ｂのそれぞれに対応する送信信号に分け、送信信号を対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂへ出力する。ＦＳＫ信号は包絡線の変動が少ないという利点があるが、ＳＴＢＣ符号化を施すと、時間的に連続するシンボルで符号反転処理が行われることによりシンボルの境界において振幅値が周期的に０に落ち込む。これにより、送信信号の包絡線が変動する。本実施の形態では、包絡線の変動を抑制するために、ＳＴＢＣ符号化における時空間直交性を保持しながら時間的に連続するシンボルの符号反転処理の影響を低減するように、ＳＴＢＣ符号化信号の一部のシンボルに位相回転処理を施して一部のシンボルの位相を回転させる。位相回転処理の詳細については後述する。
【００２７】
送信アンテナ１２ａ，１２ｂは、符号化処理部１１から出力された送信信号を、電波として送出することにより受信装置２へ向けて送信する（ステップＳ１０４）。
【００２８】
次に、本実施の形態の送信装置１の符号化処理部１１の構成および動作について説明する。図３は、実施の形態１の符号化処理部１１の構成例を示す図である。符号化処理部１１は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂから出力されるＦＳＫ信号をＳＴＢＣ符号化する符号化部１１０と、符号化部１１０によりＳＴＢＣ符号化された信号のうち一部のシンボルに位相回転処理を施す位相回転部１１１と、を備える。
【００２９】
ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂで生成されたＦＳＫ信号ベクトルをｓ（太字）とすると、ｓ（太字）は、ｓｍ，１，ｓｍ，２を要素とする縦ベクトルとなる。なお、ｓｍ，ｎは、ｍ番目のブロックにおけるｎ番目のシンボルを示す。ｍ，ｎは自然数である。ｎの最大値は、１ブロック分のＳＴＢＣ符号化の処理の入力となるシンボルの数であり、送信アンテナの数に応じて決定され、送信アンテナの本数が２のとき、ｎの最大値は２である。このとき、符号化処理部１１から出力される送信信号行列ｘ（太字）は、以下の式（１）で表すことができる。ｘ（ｋ）ｍ，ｔはｋ番目の送信アンテナからｔ番目に送信される送信信号、θ（−π＜θ≦π）は位相回転部１１１において実施される位相回転処理の位相回転量、をそれぞれ表す。ｋ，ｔは自然数である。ｔの最大値は、送信アンテナの数に応じて決定され、送信アンテナの本数が２のとき、ｔの最大値は２である。図１に示した構成例では、送信アンテナ１２ａが１番目の送信アンテナであり、送信アンテナ１２ｂが２番目の送信アンテナである。ｊは虚数単位である。＊は複素共役を示す。
【００３０】
【数１】
0006873340.tif 000002
【００３１】
上記式（１）で示した送信信号行列ｘ（太字）は、ＦＳＫ信号ベクトルに対して、ＳＴＢＣ符号化と位相回転処理が実施された結果を示している。位相回転処理の前、すなわち、上記式（１）の最も下側の行列から「×ｅｊθ」を削除した行列は、ＳＴＢＣ符号化された信号を示す行列であり、符号化処理部１１により生成される信号を示す行列である。位相回転処理がない場合、ｍ番目のブロックでは、送信アンテナ１２ｂから、１番目すなわち１シンボル目に送信信号ｘ（２）ｍ，１＝−ｓ＊ｍ，２が送信され、２番目すなわち２シンボル目にｘ（２）ｍ，２＝ｓ＊ｍ，１が送信される。このように、ＳＴＢＣ符号化は、２本以上の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナから時間的に連続して送信される送信信号に対応するシンボル間で正負符号が反転する処理を含む。式（１）で示した例では、送信アンテナ１２ｂから送信される送信信号のうち、１シンボル目と２シンボル目とでは符号が反転する。したがって、１シンボル目の送信信号と２シンボル目の送信信号との境界では、正負符号の反転の影響で、送信信号の振幅値が０付近まで落ち込むことになる。
【００３２】
本実施の形態では、式（１）で示すように、位相回転部１１１では、ＳＴＢＣ符号における時空間直交性を保持しながら、各送信アンテナにおける送信信号のシンボルの正負符号が反転することにより生じる送信信号の振幅値の低下を抑制するように位相回転処理を施す。
【００３３】
なお、式（１）ではブロック内の２シンボル目の送信信号に対応するＳＴＢＣ符号化行列の要素であるｓｍ，２，ｓ＊ｍ，１に、位相回転処理を施しているが、位相回転を施すブロック内のシンボルの位置はこの例に限定されない。例えば、下記式（２）の左側に示したように、１シンボル目における送信信号に位相回転処理を施してもよい。また、下記式（２）の中央および右側に示したように、行列の対角線上の２つの送信信号に位相回転処理を施してもよい。行列の対角線上の２つの送信信号に位相回転処理を施す場合には、位相回転量は、２つの送信信号で正負符号が反転する。
【００３４】
【数２】
0006873340.tif 000003
【００３５】
また、式（１）および（２）で与える、符号化処理部１１における符号化処理では、ＳＴＢＣ符号化単位であるブロック内に閉じた処理となっているが、以下の式（３）で与えるように、ブロック間に跨って連続的に位相回転処理を施しても同様の効果が得られる。
【００３６】
【数３】
0006873340.tif 000004
【００３７】
図４は、式（１）で与える、送信アンテナ１２ｂにおける送信信号をＩＱ平面上に示した図である。なお、図４に示した例では、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂでは、シンボル間で位相が連続となるようにＦＳＫ変調されているとし、位相回転部１１１で与える位相回転量をθ＝π／２としている。サンプル３０は、位相回転処理を施すシンボルの１つ前のシンボル、すなわちブロック内の１シンボル目のシンボル−ｓ＊ｍ，２の最終サンプルを示す。サンプル３１は、位相回転処理を施すシンボルのすなわちブロック内の２シンボル目のシンボルｓ＊ｍ，１の正負符号を１シンボル目の正負符号にあわせたシンボル−ｓ＊ｍ，１の先頭のサンプルを示す。
【００３８】
式（１）に示すように、１シンボル目のシンボルと２シンボル目のシンボルとでは、正負符号の符号反転が生じる。サンプル３２は、シンボル−ｓ＊ｍ，１の正負符号を反転させたシンボルにおける先頭のサンプルを示す。サンプル３３は、サンプル３２を位相回転量π／２で位相回転させたサンプルを示す。図４に示すように、位相回転部１１１で位相回転を施さない場合、１シンボル目と２シンボル目との間のシンボル境界における符号反転の影響で、送信信号の振幅値が０付近まで落ち込み、送信信号の包絡線の変動量が増加する。しかしながら、図４に示すように、２シンボル目の先頭サンプルであるサンプル３２に対して位相回転量π／２の位相回転処理を施すことにより、２シンボル目の先頭サンプルの位相が０からπ／２へ遷移し、送信信号の包絡線の変動量の増大が抑圧される。
【００３９】
なお、送信信号の包絡線の変動量の抑圧のために位相回転部１１１において与える位相回転量θはどのような値としてもよいが、ＦＳＫ変調における変調指数を１．０とした場合、例えば、図４に示すように、θ＝π／２が、送信信号の包絡線の変動量の増大の抑圧のために好適である。
【００４０】
なお、好適な位相回転量θは、前シンボルの最終サンプルと次シンボルの先頭サンプルより求めることができる。前シンボルの最終サンプルと次シンボルの先頭サンプルとは、変調多値数、変調指数などに依存する。図５は、ＦＳＫ変調における変調指数を０．７５とした場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示した図である。サンプル３４は、位相回転処理を施すシンボルの１つ前のシンボル、すなわちブロック内の１シンボル目のシンボル−ｓ＊ｍ，２の最終サンプルを示す。サンプル３５は、位相回転処理を施すシンボルのすなわちブロック内の２シンボル目のシンボルｓ＊ｍ，１の正負符号を１シンボル目の正負符号にあわせたシンボル−ｓ＊ｍ，１の先頭のサンプルを示す。サンプル３６は、シンボル−ｓ＊ｍ，１の正負符号を反転させたシンボルにおける先頭のサンプルを示す。図５に示すように、変調指数を０．７５とした場合は、θ＝π／４として、サンプル３６を位相回転させることで、送信信号の包絡線の変動量の増大が抑圧される。なお、図５に示した例では、θ＝π／２またはθ＝−π／４とした場合でも同様の効果を得ることができる。なお、包絡線の変動を抑制するには、前シンボルの最終サンプルと、次シンボルの位相回転処理後の先頭サンプルが近いことが望ましいが、時空間直交性を保持することを考慮すると１つの送信アンテナから送信される信号だけではなく他の送信信号から送信される信号も考慮する必要がある。例えば、２本の送信アンテナのうち一方の送信アンテナにおける包絡線変動量を小さくするともう一方の送信アンテナにおける包絡線変動量が大きくなることもある。そこで、例えば、いずれの送信アンテナにおいても同等の位相遷移すなわち包絡線変動量となるように位相回転量を決める方法が考えれる。
【００４１】
図６は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂにおける変調多値数を４とした場合、つまり、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂが４ＦＳＫ方式により変調を行う場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示した図である。位相遷移３７は、位相回転処理を施すシンボルの１つ前のシンボルにおいて、１サンプルで遷移する位相を示している。シンボル内では、１サンプルで遷移する位相は固定であり、図６に示した＃０、＃１、＃２、＃３は、１つ前のシンボルの４サンプルを示している。サンプル３８は、位相回転処理を施すシンボルの１つ前のシンボル、すなわちブロック内の１シンボル目のシンボル−ｓ＊ｍ，２の最終サンプルを示す。サンプル３９は、サンプル３８に１サンプル間で遷移する位相遷移量を付加したサンプルを示す。サンプル４０は、サンプル３９を正負符号反転させたサンプルを示す。すなわち、サンプル４０は、ブロック内の２シンボル目のシンボルｓ＊ｍ，１に相当し、サンプル３９はサンプル４０の正負符号を反転させた−ｓ＊ｍ，１に相当する。
【００４２】
図６に示すように、好適な位相回転量θは、サンプル３８にＦＳＫ信号における１サンプル間で遷移する位相遷移量を付加したサンプルであるサンプル３９と、サンプル３９を符号反転させたサンプル４０と、のなす角に１／２を乗算した値となる。図６に示した例では、θ＝π／２である。換言すると、以下の通りである。正負符号が反転する２つのシンボルを第１のシンボルおよび第２のシンボルとし、１つの送信アンテナから第１のシンボルに対応する送信信号が第２のシンボルに対応する送信信号より先に送信されるとする。また、第１のシンボルおよび第２のシンボルのそれぞれは１つ以上のサンプルで構成されるとする。このとき、位相回転部１１１は、位相回転処理では、第１のシンボルの末尾のサンプルにＦＳＫ信号の１サンプル間で遷移する位相遷移量を付加したサンプルと、第２のシンボルの先頭サンプルを符号反転させたサンプルとの間の位相差に１／２を乗じた位相回転量の位相回転を第２のシンボルに施す。
【００４３】
また、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂが、ＦＳＫ信号を位相補間によりオーバーサンプルすることで、送信信号の包絡線の変動量の更なる抑圧が可能となる。図７は、ＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂが位相補間によりオーバーサンプルした場合の実施の形態１の信号遷移をＩＱ平面上に示す図である。図７では、図４と同様の条件における送信アンテナ１２ａの送信信号の信号遷移をＩＱ平面上に示している。サンプル４１は、オーバーサンプルを行わない場合の、位相回転処理を施すシンボルの１つ前のシンボルである前シンボルの最終サンプルを示す。サンプル４２は、オーバーサンプルを行った場合の前シンボルの最終サンプルを示す。サンプル４３は、位相回転処理を施す前の、位相回転処理を施すシンボルである次シンボルにおける先頭のサンプルを示す。サンプル４４は、サンプル４３に位相回転処理を施したものである。図７に示すように、サンプル４１とサンプル４４を結ぶ線は、サンプル４１とサンプル４３を結ぶ線に比べ、０からの距離が離れている。このように、既に述べたように、ＳＴＢＣ符号化後に位相回転を付加することで、振幅値０への落込みが抑止される。さらに、サンプル４２とサンプル４４を結ぶ線は、サンプル４１とサンプル４４を結ぶ線に比べ、０からの距離が離れている。すなわち、ＦＳＫ信号を構成するサンプル間を位相補間によりオーバーサンプルすることで、前シンボルにおける最終サンプルと位相回転後の先頭サンプル間の距離が短くなる。このように、ＦＳＫ信号を構成するサンプル間を位相補間によりオーバーサンプルすることで、送信信号の包絡線の変動量の増大が更に抑圧されるという効果が得られる。
【００４４】
また、本実施の形態では送信アンテナ本数を２本としているが、送信アンテナを３本以上備える場合においても、上述した例と同様に、ＳＴＢＣ符号における時空間直交性を保持しながら、各送信アンテナで符号反転の影響を低減するように位相回転処理を施すことで、同様の効果が得られる。一例として、Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ、Ｈ．Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ、ａｎｄ  Ａ．Ｒ．Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ、“Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｄｅｓｉｇｎｓ、”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．５、Ｊｕｌｙ  １９９９．で開示されている送信アンテナ本数を３本とした場合のＳＴＢＣ符号に対する、位相回転部１１１における位相回転処理の例を以下の式（４）に示す。
【００４５】
【数４】
0006873340.tif 000005
【００４６】
位相回転量θは、１サンプルにおける位相遷移量が固定されている場合には、あらかじめ定めておくことができる。また、位相遷移量が固定されていない場合には、位相回転部１１１が、シンボルごとにθを定める。
【００４７】
以上のように、符号化処理部１１によるＳＴＢＣ符号化と位相回転処理により、ＦＳＫ方式で一次変調された信号に対してＳＴＢＣ符号化を適用した場合においても、従来のＳＴＢＣ符号化に比べて、振幅値の０付近への落込みを抑止し、送信信号の包絡線の変動量の増大を抑圧できる。これにより、本実施の形態では、従来のＳＴＢＣ符号化に比べて、いずれの送信アンテナにおいても著しい電力効率の劣化が生じない。更に、符号化処理部１１における処理は、従来のＳＴＢＣ符号化と同様に送信アンテナ間の時空間直交性が保たれるため、送信ダイバーシチ利得の劣化は生じない。
【００４８】
次に、実施の形態１における受信装置２の復号処理部２１における復号処理を説明する。図８は、実施の形態１の復号処理部２１の構成例を示す図である。なお、ここでは、説明の簡素化のため、図２に示したように受信アンテナの本数が１の例について説明する。復号処理部２１は、受信アンテナ２０から入力される受信信号に、送信装置１において施された位相回転を打ち消すための位相回転処理を行う位相逆回転部２１０と、位相逆回転部２１０により位相回転処理を施された信号をＳＴＢＣ復号する復号部２１１と、を備える。なお、図示していない伝送路推定部により伝送路推定が実施され、伝送路推定結果が復号処理部２１へ入力されるとする。
【００４９】
ここで、送信アンテナ１２ａと受信アンテナ２０間の伝送路値をｈ１とし、送信アンテナ１２ｂと受信アンテナ２０間の伝送路値をｈ２とする。また、受信アンテナ２０が受信するｍ番目のブロックの１番目のシンボルに対応する受信信号をｒｍ，１とし、受信アンテナ２０が受信するｍ番目のブロックの２番目のシンボルに対応する受信信号をｒｍ，２とする。このとき、ｒｍ，１，ｒｍ，２を要素とするｍ番目のブロックの受信信号ベクトルｒ（太字）ｍは次式（５）で与えられる。η（太字）は、ｒｍ，１に含まれる熱雑音成分であるηｍ，１と、ｒｍ，２に含まれる熱雑音成分であるηｍ，２と、を要素とする熱雑音ベクトルを表す。
【００５０】
【数５】
0006873340.tif 000006
【００５１】
以下では、送信装置１は、式（１）に示す位相回転処理を行っているとする。位相逆回転部２１０は、２番目のシンボルに対応する受信信号ｒｍ，２に、送信装置１において位相回転処理が行われた位相回転量θ分、位相の逆回転を行う。すなわち、位相逆回転部２１０は、受信信号ｒｍ，２に対して位相回転量−θで位相回転処理を施す。これにより、従来のＳＴＢＣ符号化された信号を受信した状態と同様となるため、従来のＳＴＢＣ復号が適用可能となる。
【００５２】
復号部２１１は、位相逆回転部２１０による位相の逆回転処理が行われた信号に対してＳＴＢＣ復号を実施する。ＳＴＢＣ復号により得られる復号結果ベクトルｓ（太字）´は、次式（６）で表すことができる。復号結果ベクトルｓ（太字）´は、ｓｍ，１に対応する復号結果ｓ´ｍ，１と、ｓｍ，２に対応する復号結果ｓ´ｍ，２とを要素とするベクトルである。η（太字）´は、η´ｍ，１，η´ｍ，２を要素とするベクトルであり、η´ｍ，１，η´ｍ，２は、復号結果ｓ´ｍ，１，ｓ´ｍ，２にそれぞれ含まれる等価雑音成分である。
【００５３】
【数６】
0006873340.tif 000007
【００５４】
復号部２１１は、受信信号ｒｍ，１と位相の逆回転処理後の受信信号ｒｍ，２と、伝送路推定結果として入力される伝送路値ｈ１，ｈ２と、に基づいて、上記式（６）により、復号結果ｓ´ｍ，２を求めることができる。これは、従来のＳＴＢＣ復号と同様となる。
【００５５】
上記式（６）からわかるように、復号処理部２１における出力信号であるｓ（太字）´は、２本の送信アンテナ１２ａ，１２ｂと受信アンテナ２０間の伝送路利得の最大比合成になっており、送信ダイバーシチ利得が得られている。したがって、本実施の形態では、送信装置１がＳＴＢＣ符号化に加えて位相回転処理を施した場合においても送信アンテナ間の時空間直交性が保たれており、従来のＳＴＢＣ符号化と同様にフルダイバーシチ利得が得られる。
【００５６】
なお、以上の説明では、式（１）で示した位相回転処理が施される場合の復号処理について示した。式（２）における左側の行列で示したように、符号化処理部１１において、１番目のシンボルの信号に対して位相回転処理を付加した場合においても、２番目のシンボルに対して位相回転処理を付加した場合と同様に、１番目のシンボルの受信信号ｒｍ，１に対して位相の逆回転処理を適用すればよい。その後、式（６）で示すＳＴＢＣ復号を適用することで、同様に推定結果ｓ´１，２，ｓ´ｍ，２が得られる。
【００５７】
式（２）における中央および右側の行列に示したように、位相回転処理が行われた場合にも、同様に、位相逆回転部２１０は、送信装置１において位相回転処理が行われた箇所に位相の逆回転を施せばよい。
【００５８】
また、式（３）で示したように、ブロック間を跨って連続的に位相回転処理を付加した場合においても、同様に、位相逆回転部２１０は、送信装置１において位相回転処理が行われた箇所に位相の逆回転を施せばよい。
【００５９】
また、式（４）で示したように、送信アンテナ本数が３以上の場合においても、同様に、位相逆回転部２１０は、送信装置１において位相回転処理が行われた箇所に位相の逆回転を施せばよい。その後、復号部２１１は、アンテナの本数に応じたＳＴＢＣ復号処理を行うことにより、各シンボルの推定結果が得られる。
【００６０】
本実施の形態では、非特許文献１で開示されているＡｌａｍｏｕｔｉ符号化を適用することを前提として説明した。しかしながら、これに限らず、本発明における符号化として、信号の複素共役と符号反転により符号化を行うＳＴＢＣであればその他の符号化も適用可能である。
【００６１】
次に、本実施の形態のハードウェア構成について説明する。図１に示した送信装置１のＦＳＫ変調部１０ａ，１０ｂおよび符号化処理部１１、受信装置２の復号処理部２１およびＦＳＫ復調部２２ａ，２２ｂは、それぞれが電子回路である処理回路により実現される。
【００６２】
本処理回路は専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図９は、実施の形態１にかかる制御回路の構成例を示す図である。処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図９に示す構成の制御回路３００となる。
【００６３】
図９に示すように、制御回路３００は、ＣＰＵであるプロセッサ３００ａと、メモリ３００ｂとを備える。図９に示す制御回路３００により実現される場合、プロセッサ３００ａがメモリ３００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ３００ｂは、プロセッサ３００ａが実施する各処理における一次メモリとしても使用される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態では、送信装置１は、ＦＳＫ変調された複数のシンボルをＳＴＢＣ符号化し、ＳＴＢＣ符号化された信号に対して位相回転処理を施す。特に位相回転処理は、ＳＴＢＣ符号における時空間直交性を保持しながら、各送信アンテナのシンボル境界で生じる符号反転処理の影響を低減するように一部のシンボルに位相回転処理を施す。これにより、送信信号の振幅値が周期的に０付近に落込むことが抑止され、送信信号の包絡線の変動量を抑制することができ、これにより、電力効率の低下を防ぐことができる。
【００６５】
実施の形態２．
図１０は、実施の形態２にかかる符号化処理部の構成例を示す図である。実施の形態２の符号化処理部１１ａは、実施の形態１の符号化処理部１１に対して、位相回転部１１１を削除し、ＩＱ軸交換部１１２を追加したものである。本実施の形態の送信装置は、符号化処理部１１の替わりに符号化処理部１１ａを備える以外は、実施の形態１の送信装置１と同様である。以下、本実施の形態の説明では、実施の形態１と異なる部分について説明し、実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００６６】
実施の形態１では、図１に示した符号化処理部１１が位相回転処理を行うことにより、ＳＴＢＣ符号化後の信号に位相回転量θを付加していた。本実施の形態では、複素数により表現されるＳＴＢＣ符号化後の信号の実数成分と虚数成分との交換、すなわちＩＱ軸交換を用いることにより、位相回転量θ＝π／２で位相回転処理を行うときと同様の効果を得る。すなわち、本実施の形態では、位相回転処理の演算処理なしで、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
ＩＱ軸交換部１１２の動作について詳細に説明する。ＩＱ軸交換部１１２は、符号化部１１０によりＳＴＢＣ符号化された信号のうち一部のシンボルに対して、実数成分と虚数成分の値の入れ替えおよび複素共役処理を施す軸交換部である。図１１は、実施の形態２にかかるＩＱ軸交換部１１２における動作例を示す図である。ＳＴＢＣ符号化後の信号のうち、位相回転処理を施すべきシンボル４５の値をａ＋ｊｂとする。ｊは虚数単位を表す。シンボル４６は、シンボル４５に対して、実数成分と虚数成分を入れ替えた、つまり、ＩＱ軸を交換したものである。シンボル４６の値は、ｂ＋ｊａとなる。次に、ＩＱ軸交換されたシンボル値に対して複素共役をとることにより、シンボル４７が得られる。シンボル４７の値は、ｂ−ｊａとなる。シンボル４７は、シンボル４５の位相をπ／２回転させたものとなる。
【００６８】
実施の形態２では、ＩＱ軸交換部１１２が、ＩＱ軸交換と複素共役処理を実施することにより、位相回転量θ＝π／２の位相回転処理と同等の処理を実現する。これにより、実施の形態１に比べて演算処理を削減しつつ、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。符号化処理部１１ａは、符号化処理部１１と同様に処理回路により実現することができる。実施の形態２の受信装置については、実施の形態１の受信装置２と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  送信装置、２  受信装置、３  通信システム、１０ａ，１０ｂ  ＦＳＫ変調部、１１，１１ａ  符号化処理部、１２ａ，１２ｂ  送信アンテナ、２０  受信アンテナ、２１  復号処理部、２２ａ，２２ｂ  ＦＳＫ復調部、１１０  符号化部、１１１  位相回転部、１１２  ＩＱ軸交換部、２１０  位相逆回転部、２１１  復号部。
【図１】
0006873340.tif 000008
【図２】
0006873340.tif 000009
【図３】
0006873340.tif 000010
【図４】
0006873340.tif 000011
【図５】
0006873340.tif 000012
【図６】
0006873340.tif 000013
【図７】
0006873340.tif 000014
【図８】
0006873340.tif 000015
【図９】
0006873340.tif 000016
【図１０】
0006873340.tif 000017
【図１１】
0006873340.tif 000018