(57)【要約】【課題】車車間通信に適用可能な通信方式【解決手段】６Ｎビット単位のデータＤは、Ｎビット目までがＢＰＳＫ変調され、２Ｎビット目までがＱＰＳＫ変調され、４Ｎビット目までが１６ＱＡＭ変調され、６Ｎビット全体が６４ＱＡＭ変調される。いずれもＮシンボルの変調信号は拡散変調されて１つの多重信号としてまとめられて、送信される。受信機Ｒｘでは対応する拡散符号で復調し、各々復調される。伝搬環境が良い時は６４ＱＡＭ復調器８４０の出力の６Ｎビットが後段の処理に供せられる。伝搬環境が悪くなるにつれて順に１６ＱＡＭ復調器８３０の出力の４Ｎビットが、ＱＰＳＫ復調器８２０の出力の２Ｎビットが、ＢＰＳＫ復調器８１０の出力のＮビットが後段の処理に供せられる。【選択図】図１
2009284336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側においては、
Ｍ組（Ｍは２以上の自然数）のデータを、誤り率の異なるＭ個の変調方法により各々変調し、
得られたＭ個の変調信号を、拡散符号により拡散変調して多重化して送信し、
受信側においては、
受信信号を拡散符号により拡散復調してＭ個の変調信号を得て、
当該Ｍ個の変調信号を、対応する復調方法により復調することを特徴とする通信方式。
【請求項２】
１シンボル中に、ｎ1ビット、ｎ2ビット、…、ｎMビット（ｎ1、ｎ2、…、ｎMは自然数でｎ1＜ｎ2＜…＜ｎM）の情報を送信できる、第１、第２、…、第Ｍの変調方法を用い、
前記Ｍ組のデータは、
ｎ1ビットの第１重要度のデータ、ｎ2−ｎ1ビットの第２重要度のデータ、…、ｎM−ｎM-1ビットの第Ｍ重要度のデータから成り、
前記第１の変調方法を用いて、ｎ1ビットの前記第１重要度のデータを変調し、
前記第２の変調方法を用いて、ｎ1ビットの前記第１重要度のデータとｎ2−ｎ1ビットの前記第２重要度のデータとの合計ｎ2ビットを変調し、
…、
前記第Ｍの変調方法を用いて、ｎ1ビットの前記第１重要度のデータとｎ2−ｎ1ビットの前記第２重要度のデータと…とｎM−ｎM-1ビットの前記第Ｍ重要度のデータとの合計ｎMビットを変調することを特徴とする請求項１に記載の通信方式。
【請求項３】
１シンボル中に、ｎ1ビット、ｎ2ビット、…、ｎMビット（ｎ1、ｎ2、…、ｎMは自然数でｎ1＜ｎ2＜…＜ｎM）の情報を送信できる、第１、第２、…、第Ｍの変調方法を用い、
前記Ｍ組のデータは、
ｎ1ビットの第１重要度のデータ、ｎ2ビットの第２重要度のデータ、…、ｎMビットの第Ｍ重要度のデータから成り、
前記第１の変調方法を用いて、ｎ1ビットの前記第１重要度のデータを変調し、
前記第２の変調方法を用いて、ｎ2ビットの前記第２重要度のデータを変調し、
…、
前記第Ｍの変調方法を用いて、ｎMビットの前記第Ｍ重要度のデータを変調することを特徴とする請求項１に記載の通信方式。
【請求項４】
前記Ｍ個の変調信号は、全て、変調の際の搬送波の周波数が同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信方式。
【請求項５】
送信側が、全て同じ構成の複数の送信機から成り、
受信側が、少なくとも２個以上のアンテナを有し、シングルキャリア周波数領域等化により、各送信機からの送信信号を前記アンテナの個数に分離したのち、各送信信号毎に、前記復調を行い、各送信機からの各々のデータを一括して得ることを特徴とする請求項４に記載の通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車車間通信に適用可能な通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
車車間通信を用いて、追突事故や衝突事故を予防するシステムが研究されている。このような車車間通信の、携帯電話等の双方向の移動通信と異なる特徴として、次の点が挙げられる。
まず、送信側からはビーム形成がされず、水平面内の全方位に、ほぼ等電力で自車の情報が送信されることである。ここで自車の情報としては、自車の位置情報、速度ベクトル情報が挙げられる。この他、付随的に様々な情報が付与されて送信される。
次に、時間的余裕が無いことから双方向通信を想定していないので、受信誤りを再送信要求により修正できないことである。
また、デジタル放送の受信と異なる点としては、非常に狭い帯域を、多数の送信装置が共用することが挙げられる。
【０００３】
例えば特許文献１には、伝送方式及び変調方式を選択できる送信機と、受信波を分析して復調方式を選択できる受信機とから成る双方向の通信システムが開示されている。また、特許文献１においては、送信機は、他の送信機の使用帯域を検出し、或いは受信機からのフィードバックによりチャネル間干渉やＳＩＮＲに基づき当該伝送方式、変調方式、周波数等を選択可能としている。
【特許文献１】特開２００６−１３５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、車車間通信には適用しにくい。少なくとも、複数の車両に搭載された全ての送信機が同一帯域で送信を行い、且つ受信機ではできるだけ多くの送信機からの情報を復調する場合を想定できない。また、車車間通信においては再送信要求をする時間的余裕は無いと考えられるので、受信機からのフィードバックも期待できない。
【０００５】
本発明者らは、事故予防システムとしての車車間通信において、他の車両から得るべき情報（データ）に、重要度が大きく異なるものが共存していることに着目し、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、送信側においては、Ｍ組（Ｍは２以上の自然数）のデータを、誤り率の異なるＭ個の変調方法により各々変調し、得られたＭ個の変調信号を、拡散符号により拡散変調して多重化して送信し、受信側においては、受信信号を拡散符号により拡散復調してＭ個の変調信号を得て、当該Ｍ個の変調信号を、対応する復調方法により復調することを特徴とする通信方式である。
請求項２に係る発明は、１シンボル中に、ｎ1ビット、ｎ2ビット、…、ｎMビット（ｎ1、ｎ2、…、ｎMは自然数でｎ1＜ｎ2＜…＜ｎM）の情報を送信できる、第１、第２、…、第Ｍの変調方法を用い、
Ｍ組のデータは、ｎ1ビットの第１重要度のデータ、ｎ2−ｎ1ビットの第２重要度のデータ、…、ｎM−ｎM-1ビットの第Ｍ重要度のデータから成り、
第１の変調方法を用いて、ｎ1ビットの第１重要度のデータを変調し、
第２の変調方法を用いて、ｎ1ビットの第１重要度のデータとｎ2−ｎ1ビットの第２重要度のデータとの合計ｎ2ビットを変調し、
…、
第Ｍの変調方法を用いて、ｎ1ビットの第１重要度のデータとｎ2−ｎ1ビットの第２重要度のデータと…とｎM−ｎM-1ビットの第Ｍ重要度のデータとの合計ｎMビットを変調することを特徴とする。
尚、１シンボル当たりのビットレートが大きくなると、誤り率が大きくなるものとする。これは請求項３に係る発明でも同様とする。
請求項３に係る発明は、１シンボル中に、ｎ1ビット、ｎ2ビット、…、ｎMビット（ｎ1、ｎ2、…、ｎMは自然数でｎ1＜ｎ2＜…＜ｎM）の情報を送信できる、第１、第２、…、第Ｍの変調方法を用い、
Ｍ組のデータは、ｎ1ビットの第１重要度のデータ、ｎ2ビットの第２重要度のデータ、…、ｎMビットの第Ｍ重要度のデータから成り、
第１の変調方法を用いて、ｎ1ビットの第１重要度のデータを変調し、
第２の変調方法を用いて、ｎ2ビットの第２重要度のデータを変調し、
…、
第Ｍの変調方法を用いて、ｎMビットの第Ｍ重要度のデータを変調することを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る発明は、Ｍ個の変調信号は、全て、変調の際の搬送波の周波数が同じであることを特徴とする。この帯域は例えばベースバンドである。
請求項５に係る発明は、送信側が、全て同じ構成の複数の送信機から成り、受信側が、少なくとも２個以上のアンテナを有し、シングルキャリア周波数領域等化により、各送信機からの送信信号を前記アンテナの個数に分離したのち、各送信信号毎に、前記復調を行い、各送信機からの各々のデータを一括して得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
誤り率の異なるＭ個の変調信号を拡散符号で多重化するので、伝搬環境が良い時には全ての変調信号が受信される。この時、Ｍ組のデータは全て復調できる。
伝搬環境が悪化するに従って、誤り率の大きな変調方法による変調信号からは復調が困難となり、データとして使用できなくなる。そこで、Ｍ組のデータのうち、重要なデータは誤り率の小さい変調方法により変調し、重要度が低くなるに従って、誤り率が順次大きくなる変調方法により変調すると良い。これにより、伝搬環境が極めて悪化した場合でも、最も重要なデータは容易に復調可能となる。
【０００９】
１シンボル中に、ｎ1ビット、ｎ2ビット、…、ｎMビット（ｎ1、ｎ2、…、ｎMは自然数でｎ1＜ｎ2＜…＜ｎM、）の情報を送信できる、第１、第２、…、第Ｍの変調方法を用いる場合、各変調方法のデータの割り当ては２通り可能である。
重複を許す場合（請求項２）は、次の通りである。
最も重要なデータをｎ1ビット以下として、全ての変調方法に割り当てる。
次に重要なデータをｎ2−ｎ1ビット以下として、第２、…、第Ｍの変調方法に割り当てる。以下、順に同様にして、最も重要度の低いデータをｎM−ｎM-1ビット以下として、第Ｍの変調方法に割り当てる。
こうして、第１の変調方法により、１シンボル当たりｎ1ビットの最も重要なデータを変調する。第２の変調方法により、１シンボル当たり合計ｎ2ビットの、最も重要なデータとその次に重要なデータを変調する。以下、同様にして、第Ｍの変調方法により合計ｎMビットの全てのデータを変調する。
こうして、伝搬環境が良く、第Ｍの変調方法により変調された信号からの誤り率が十分に小さければ、そこから復調された合計ｎMビットの全てのデータを後段の処理に使用する。
伝搬環境が悪くなるに従って、第Ｍ−１の変調信号、第Ｍ−２の変調信号、…から復調された合計ｎM-1ビットのデータ、合計ｎM-2ビットのデータ、…を後段の処理に使用する。最終的には、伝搬環境が極めて悪化した場合には第１の変調信号から復調されたｎ1ビットのデータのみを後段の処理に使用する。
こうして、伝搬環境が良い場合には、重要度の低いデータも含めて全てのデータの復調が可能となり、後段の処理に用いることができる。伝搬環境が悪い場合であっても、重要度の高いデータの復調は可能となり、後段の処理に用いることがてきる。
【００１０】
重複を許さない場合（請求項３）は、次の通りである。
最も重要なデータをｎ1ビット以下として、第１の変調方法に割り当てる。
次に重要なデータをｎ2ビット以下として、第２の変調方法に割り当てる。以下、順に同様にして、最も重要度の低いデータをｎMビット以下として、第Ｍの変調方法に割り当てる。
こうして、第１の変調方法により、１シンボル当たりｎ1ビットの、最も重要なデータを変調する。第２の変調方法により、１シンボル当たりｎ2ビットの、次に重要なデータを変調する。以下、同様にして、第Ｍの変調方法によりｎMビットのデータを変調する。
こうして、伝搬環境が良く、第Ｍの変調方法により変調された信号からの誤り率が十分に小さければ、全ての変調信号から、復調が可能であり、合計ｎ1＋ｎ2＋…＋ｎMビットの全てのデータを後段の処理に使用する。
伝搬環境が悪くなるに従って、第１から第Ｍ−１の変調信号、第１から第Ｍ−２の変調信号、…から復調された合計ｎ1＋ｎ2＋…＋ｎM-1ビットのデータ、合計ｎ1＋ｎ2＋…＋ｎM-2ビットのデータ、…を後段の処理に使用する。最終的には、伝搬環境が極めて悪化した場合には第１の変調信号から復調されたｎ1ビットのデータのみを後段の処理に使用する。
こうして、伝搬環境が良い場合には、重要度の低いデータも含めて全てのデータの復調が可能となり、後段の処理に用いることができる。伝搬環境が悪い場合であっても、重要度の高いデータの復調は可能となり、後段の処理に用いることがてきる。
【００１１】
本発明は、異なる変調方式の変調信号を、例えばＷａｌｓｈ符号のような直交符号により拡散変調するので、受信側で容易に拡散復調により分離することができる。よって、変調の際の搬送波の周波数を、全ての変調方式で同一とすることができる。
更に、ＭＩＭＯに展開することが容易である。この際、例えばシングルキャリア周波数領域等化（ＳＣ−ＦＤＥ）技術を用いると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
例えば直交符号としてＷａｌｓｈ符号を用いる場合、１シンボルが２p（ｐは自然数）チップであれば、２p個以下の変調方式を選択することができる。
例えば１シンボルを４チップとして拡散する場合、４個以下の変調方式を用いることができる。この時ＢＰＳＫ変調、ＱＰＳＫ変調、１６ＱＡＭ変調、６４ＱＡＭ変調を選択すると、各々１シンボルに１ビット、２ビット、４ビット、６ビットのデータを送信できる。そこで、データ長の単位を６Ｎビットとすると、請求項２に係る発明によれば、
ＢＰＳＫ変調で最も重要なＮビットのデータを、
ＱＰＳＫ変調で最も重要なＮビットとその次に重要なＮビットの合計２Ｎビットのデータを、
１６ＱＡＭ変調で最も重要なＮビット、その次に重要なＮビット、更にその次に重要な２Ｎビットの合計４Ｎビットのデータを、
６４ＱＡＭ変調でデータ長単位の６Ｎビットの全データを、変調すると良い。
【００１３】
直交符号はＷａｌｓｈ符号に限らず、任意の符号を用いて良い。
送信側のＷａｌｓｈ符号は、受信側の対応する復調器毎に同じＷａｌｓｈ符号を用意する。
【００１４】
シングルキャリア周波数領域等化（ＳＣ−ＦＤＥ）技術については、例えば次を参照されたい。
“Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Systems”, IEEE Communications Magazine, pp.58-66 April 2002
【００１５】
本発明はＯＦＤＭと組み合わせても良い。
また、巡回冗長検査（ＣＲＣ）符号を用い、復調後に誤りが検出されなかったものを用いても良い。また、上記のように重複を許して変調及び送信された場合、伝搬環境が良い場合には、最も誤り率の大きい変調方式に対応した復調方式で全てのデータが復調できるので、他の復調器を停止させても良い。伝搬環境が悪くなるに従って、対応する誤り率の変調方式に対応した復調方式のみ作動させ、他の復調器を停止させても良い。
以下、本発明の具体例について、概略のブロック図を示す。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の通信方式を適用した具体的な一実施例に係る、１つの送信機Ｔｘと、受信機Ｒｘとによる送受信システムの構成図である。送信機Ｔｘからは６Ｎビット単位のデータＤが、拡散符号により多重化されてアンテナＡTから送信される。これがアンテナＡRを有する受信機Ｒｘにより受信され、多重信号が拡散復調された後、各々復調されて、データＤが復調される。
図１の送信機Ｔｘは、直並列変換器１０、ＢＰＳＫ変調器２１０、ＱＰＳＫ変調器２２０、１６ＱＡＭ変調器２３０、６４ＱＡＭ変調器２４０、４つの乗算器３１０、３２０、３３０及び３４０、加算器４０、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５０、送信アンテナＡTから成る。
【００１７】
６Ｎビット単位のデータＤは、直並列変換器１０に入力され、１ビット目からＮビット目までのＮビットのデータがＢＰＳＫ変調器２１０に、１ビット目から２Ｎビット目までの２ＮビットのデータがＱＰＳＫ変調器２２０に、１ビット目から４Ｎビット目までの４Ｎビットのデータが１６ＱＡＭ変調器２３０に、１ビット目から６Ｎビット目までの６Ｎビットのデータが６４ＱＡＭ変調器２４０に、出力される。
ここで直並列変換器１０の作用は次の通りである、ＢＰＳＫ変調器２１０へのＮビットのデータの出力は実質的に直列で出力される。ＱＰＳＫ変調器２２０への２Ｎビットのデータの出力は、２ビットずつの並列で出力される。１６ＱＡＭ変調器２３０への４Ｎビットのデータの出力は、４ビットずつの並列で出力される。６４ＱＡＭ変調器２４０への６Ｎビットのデータの出力は、６ビットずつの並列で出力される。
【００１８】
ＢＰＳＫ変調器２１０に出力されたＮビットのデータはＢＰＳＫ変調され、ＱＰＳＫ変調器２２０に出力された２ＮビットのデータはＱＰＳＫ変調され、１６ＱＡＭ変調器２３０に出力された４Ｎビットのデータは１６ＱＡＭ変調され、６４ＱＡＭ変調器２４０に出力された６Ｎビットのデータは６４ＱＡＭ変調され、各々乗算器３１０、３２０、３３０、３４０及び加算器４０において、（４，４）ウォルシュ符号により拡散変調されて１つの多重信号としてまとめられる。加算器４０の出力は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５０に出力され、設定されたフレーム長であるＮシンボル毎に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）が付加されて高周波に変換されて、送信アンテナＡTから送信される。
【００１９】
図１の受信機Ｒｘは、アンテナＡR、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５、４つの乗算器７１０、７２０、７３０及び７４０、ＢＰＳＫ復調器８１０、ＱＰＳＫ復調器８２０、１６ＱＡＭ復調器８３０、６４ＱＡＭ復調器８４０、並びに並直列変換器９０から成る。
図１の受信機Ｒｘの作用は次の通りである。
アンテナＡRで受信された多重信号は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５でベースバンド信号に変換されてサイクリックプレフィックス（ＣＰ）が除去された上、乗算器７１０において、送信機Ｔｘの乗算器３１０で乗ぜられたウォルシュ符号と同じウォルシュ符号が乗ぜられて、送信機ＴｘのＢＰＳＫ変調器２１０の出力である信号が再生される。これがＢＰＳＫ復調器８１０で復調されて、６Ｎビット単位の初めのＮビットのデータが復調される。
同様に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５の出力である多重信号は、乗算器７２０において、送信機Ｔｘの乗算器３２０で乗ぜられたウォルシュ符号と同じウォルシュ符号が乗ぜられて、送信機ＴｘのＱＰＳＫ変調器２２０の出力である信号が再生される。これがＱＰＳＫ復調器８２０で復調されて、６Ｎビット単位の初めの２Ｎビットのデータが復調される。
同様に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５の出力である多重信号は、乗算器７３０において、送信機Ｔｘの乗算器３３０で乗ぜられたウォルシュ符号と同じウォルシュ符号が乗ぜられて、送信機Ｔｘの１６ＱＡＭ変調器２３０の出力である信号が再生される。これが１６ＱＡＭ復調器８３０で復調されて、６Ｎビット単位の初めの４Ｎビットのデータが復調される。
同様に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５の出力である多重信号は、乗算器７４０において、送信機Ｔｘの乗算器３４０で乗ぜられたウォルシュ符号と同じウォルシュ符号が乗ぜられて、送信機Ｔｘの６４ＱＡＭ変調器２４０の出力である信号が再生される。これが６４ＱＡＭ復調器８４０で復調されて、６Ｎビット単位の６Ｎビットのデータが復調される。
【００２０】
こうして、６Ｎビット単位のデータＤの、第１ビットから第Ｎビットまでのデータは、ＢＰＳＫ復調器８１０、ＱＰＳＫ復調器８２０、１６ＱＡＭ復調器８３０、６４ＱＡＭ復調器８４０の４箇所から出力される。６Ｎビット単位のデータＤの、第Ｎ＋１ビットから第２Ｎビットまでのデータは、ＱＰＳＫ復調器８２０、１６ＱＡＭ変調器８３０、６４ＱＡＭ復調器８４０の３箇所から出力される。６Ｎビット単位のデータＤの、第２Ｎ＋１ビットから第４Ｎビットまでのデータは、１６ＱＡＭ変調器８３０と６４ＱＡＭ復調器８４０の２箇所から出力される。６Ｎビット単位のデータＤの、第４Ｎ＋１ビットから第６Ｎビットまでのデータは、６４ＱＡＭ復調器８４０から出力される。これを並直列変換器９０又はその後段に配置される判定装置により、信頼性のあるデータが順に選択され、６Ｎビット単位のデータＤが再生される。
この際、例えば、誤り訂正符号の技術により、６４ＱＡＭ復調器８４０の出力が後段の使用に耐えない程の誤りを有していると判定された場合には、６Ｎビット単位のデータＤのうち、第１ビットから第４Ｎビットまでのデータのみが後段の情報処理に供せられる。同様に、１６ＱＡＭ復調器８３０の出力が、後段の使用に耐えない程の誤りを有していると判定された場合には、６Ｎビット単位のデータＤのうち、第１ビットから第２Ｎビットまでのデータのみが後段の情報処理に供せられる。同様に、ＱＰＳＫ復調器８２０の出力が、後段の使用に耐えない程の誤りを有していると判定された場合には、６Ｎビット単位のデータＤのうち、第１ビットから第Ｎビットまでのデータのみが後段の情報処理に供せられる。
【００２１】
このように、ビット誤り率特性の異なる４つの変調方式による変調信号を拡散符号により多重化しているので、受信機において、ビット誤り率特性の異なる複数のデータを得ることができる。
この場合、６Ｎビット単位のデータＤの、第１ビットから第Ｎビットまでのデータは、ＢＰＳＫ変調器２１０により変調され、ＢＰＳＫ復調器８１０により複調されるので、最も信頼性が高い。そこで６Ｎビット単位のデータＤの、第１ビットから第Ｎビットまでのデータとしては、最も重要度の高いデータを配置すると良い。例えば車車間通信においては車の位置情報である。
６Ｎビット単位のデータＤの、第Ｎ＋１ビットから第２Ｎビットまでのデータは、ＱＰＳＫ変調器２２０により変調され、ＱＰＳＫ復調器８２０により複調されるので、信頼性が高い。そこで６Ｎビット単位のデータＤの、第Ｎ＋１ビットから第２Ｎビットまでのデータとしては、次に重要度の高いデータを配置すると良い。例えば車車間通信においては車の速度ベクトル情報である
６Ｎビット単位のデータＤの、第２Ｎ＋１ビットから第４Ｎビットまでのデータは、１６ＱＡＭ変調器２３０により変調され、１６ＱＡＭ復調器８３０により複調されるので、比較的信頼性が高い。そこで６Ｎビット単位のデータＤの、第２Ｎ＋１ビットから第４Ｎビットまでのデータとしては、比較的重要度の高いデータを配置すると良い。例えば車車間通信においては、アクセル又はブレーキの状態、ステアリングの状態及び方向指示器の状態である
６Ｎビット単位のデータＤの、第４Ｎ＋１ビットから第６Ｎビットまでのデータは、６４ＱＡＭ変調器２４０により変調され、６４ＱＡＭ復調器８４０により複調されるので、信頼性は高くない。そこで６Ｎビット単位のデータＤの、第４Ｎ＋１ビットから第６Ｎビットまでのデータとしては、重要度の低いデータを配置すると良い。例えば車車間通信においては、バス、トラック、タクシーその他の車種情報や目的地情報である。
図２はこのようなデータ配置を示した概念図である。
図２．Ａのように、６Ｎビット単位のデータＤは、重要度１のＮビットのデータ、重要度２のＮビットのデータ、重要度３の２Ｎビットのデータ、重要度４の２Ｎビットのデータから成る。
図２．Ｂのように、ＢＰＳＫ変調においてはＮシンボルでＮビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度１のＮビットのデータが変調される。
図２．Ｃのように、ＱＰＳＫ変調においてはＮシンボルで２Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度１と重要度２の合計２Ｎビットのデータが変調される。
図２．Ｄのように、１６ＱＡＭ変調においてはＮシンボルで４Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度１と重要度２と重要度３の合計４Ｎビットのデータが変調される。
図２．Ｅのように、６４ＱＡＭ変調においてはＮシンボルで６Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度１と重要度２と重要度３と重要度４の合計６Ｎビットのデータが変調される。
これを各々直交符号により拡散変調して多重化すると、図２．ＦのようにＮシンボル長全体を使用した、６Ｎビットのデータを有する多重信号が形成される。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の効果を示すシミュレーションに用いた、ＭＩＭＯシステムを構成する実施例を示す。
図３は、本発明の具体的な一実施例に係る、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４と、アレーを構成する４つのアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9を有する受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯとによるＭＩＭＯシステムの構成図である。４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４においては各々、データＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４が、拡散符号により多重化されて各々アンテナＡ1、Ａ2、Ａ3及びＡ4から送信される。
アレーを構成する４つのアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9を有する受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯには、各々のアンテナに、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４からの多重信号が全て受信される。即ち、受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯのアンテナＡ6には、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４からの多重信号の和が受信される。この際、各々、アンテナＡ1からアンテナＡ6までの伝送特性、アンテナＡ2からアンテナＡ6までの伝送特性、アンテナＡ3からアンテナＡ6までの伝送特性、アンテナＡ4からアンテナＡ6までの伝送特性が影響する。
同様に、即ち、受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯのアンテナＡ7には、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４からの多重信号の和が受信される。この際、各々、アンテナＡ1からアンテナＡ7までの伝送特性、アンテナＡ2からアンテナＡ7までの伝送特性、アンテナＡ3からアンテナＡ7までの伝送特性、アンテナＡ4からアンテナＡ7までの伝送特性が影響する。受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯのアンテナＡ8及びＡ9に対しても同様である。
ここで、受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯにおいては、アレーを構成する４つのアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9の受信波Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９から、ヌル形成及び周波数領域等化により、４つの送信機Ｔｘ−１の加算器４１の出力、Ｔｘ−２の加算器４２の出力、Ｔｘ−３の加算器４３の出力及びＴｘ−４の加算器４４の出力に各々対応する多重信号が個々に分離される。こうして、受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯにおいては、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３及びＴｘ−４からの多重信号が個々に拡散復調及び復調されて、各送信機が送信したデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４が、全て一括復調されるものである。
【００２３】
図４．Ａは送信機Ｔｘ−１の構成を示すブロック図である。
図４．Ａの送信機Ｔｘ−１は、直並列変換器１１、ＢＰＳＫ変調器２１１、ＱＰＳＫ変調器２２１、１６ＱＡＭ変調器２３１、６４ＱＡＭ変調器２４１、４つの乗算器３１１、３２１、３３１及び３４１、加算器４１、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５１、送信アンテナＡ1を有する。
図４．Ａの送信機Ｔｘ−１の構成は、図１の送信機Ｔｘと対応し、全く同様の作用を行う。即ち、６Ｎビット単位のデータＤ１は、直並列変換器１１に入力され、１ビット目からＮビット目までのＮビットのデータがＢＰＳＫ変調器２１１に、１ビット目から２Ｎビット目までの２ＮビットのデータがＱＰＳＫ変調器２２１に、１ビット目から４Ｎビット目までの４Ｎビットのデータが１６ＱＡＭ変調器２３１に、１ビット目から６Ｎビット目までの６Ｎビットのデータが６４ＱＡＭ変調器２４１に、出力される。
ＢＰＳＫ変調器２１１に出力されたＮビットのデータはＢＰＳＫ変調され、ＱＰＳＫ変調器２２１に出力された２ＮビットのデータはＱＰＳＫ変調され、１６ＱＡＭ変調器２３１に出力された４Ｎビットのデータは１６ＱＡＭ変調され、６４ＱＡＭ変調器２４１に出力された６Ｎビットのデータは６４ＱＡＭ変調され、各々乗算器３１１、３２１、３３１、３４１及び加算器４１において、（４，４）ウォルシュ符号により拡散変調されて１つの多重信号としてまとめられる。加算器４１の出力は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５１に出力され、設定された受信機における高速フーリエ変換のフレーム長であるＮシンボル毎に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）が付加されて高周波に変換されて、送信アンテナＡ1から送信される。
【００２４】
図４．Ｂは送信機Ｔｘ−２の構成を示すブロック図、図４．Ｃは送信機Ｔｘ−３の構成を示すブロック図、図４．Ｄは送信機Ｔｘ−４の構成を示すブロック図である。
図４．Ｂの送信機Ｔｘ−２は、直並列変換器１２、ＢＰＳＫ変調器２１２、ＱＰＳＫ変調器２２２、１６ＱＡＭ変調器２３２、６４ＱＡＭ変調器２４２、４つの乗算器３１２、３２２、３３２及び３４２、加算器４２、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５２、送信アンテナＡ2を有し、その作用は図４．Ａの送信機Ｔｘ−１と全く同様である。
図４．Ｃの送信機Ｔｘ−３は、直並列変換器１３、ＢＰＳＫ変調器２１３、ＱＰＳＫ変調器２２３、１６ＱＡＭ変調器２３３、６４ＱＡＭ変調器２４３、４つの乗算器３１３、３２３、３３３及び３４３、加算器４３、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５３、送信アンテナＡ3を有し、その作用は図４．Ａの送信機Ｔｘ−１と全く同様である。
図４．Ｄの送信機Ｔｘ−４は、直並列変換器１４、ＢＰＳＫ変調器２１４、ＱＰＳＫ変調器２２４、１６ＱＡＭ変調器２３４、６４ＱＡＭ変調器２４４、４つの乗算器３１４、３２４、３３４及び３４４、加算器４４、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器５４、送信アンテナＡ4を有し、その作用は図４．Ａの送信機Ｔｘ−１と全く同様である。
【００２５】
こうして、図４．Ａの送信機Ｔｘ−１の６Ｎビット単位のデータＤ１は、拡散変調されたＮシンボル単位の多重信号として送信アンテナＡ1から送信され、図４．Ｂの送信機Ｔｘ−２の６Ｎビット単位のデータＤ２は、拡散変調されたＮシンボル単位の多重信号として送信アンテナＡ2から送信され、図４．Ｃの送信機Ｔｘ−３の６Ｎビット単位のデータＤ３は、拡散変調されたＮシンボル単位の多重信号として送信アンテナＡ3から送信され、図４．Ｄの送信機Ｔｘ−４の６Ｎビット単位のデータＤ４は、拡散変調されたＮシンボル単位の多重信号として送信アンテナＡ4から送信される。
これが４本のアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9を有する受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯにより受信され、ＭＩＭＯ−ＳＣ−ＦＤＥにより４つの送信機から送信された多重信号が各々分離されて、４つのデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が各々一括復調される。
【００２６】
図５は、受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯの構成を示すブロック図である。
図５の受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯは、４本のアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9、４つのサイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５６、５７、５８及び５９、シングルキャリア周波数領域等化器６０、４つの復調部１、２、３及び４から成る。
図５のシングルキャリア周波数領域等化器６０は、４つの高速フーリエ変換器６６、６７、６８及び６９と、ヌル形成及び周波数領域等化器６５と、４つの高速フーリエ逆変換器６１、６２、６３及び６４とから成る。
図５の復調部１は、４つの乗算器７１１、７２１、７３１及び７４１、ＢＰＳＫ復調器８１１、ＱＰＳＫ復調器８２１、１６ＱＡＭ復調器８３１、６４ＱＡＭ復調器８４１、並びに並直列変換器９１から成る
図５の復調部２は、４つの乗算器７１２、７２２、７３２及び７４２、ＢＰＳＫ復調器８１２、ＱＰＳＫ復調器８２２、１６ＱＡＭ復調器８３２、６４ＱＡＭ復調器８４２、並びに並直列変換器９２から成る
図５の復調部３は、４つの乗算器７１３、７２３、７３３及び７４３、ＢＰＳＫ復調器８１３、ＱＰＳＫ復調器８２３、１６ＱＡＭ復調器８３３、６４ＱＡＭ復調器８４３、並びに並直列変換器９３から成る
図５の復調部４は、４つの乗算器７１４、７２４、７３４及び７４４、ＢＰＳＫ復調器８１４、ＱＰＳＫ復調器８２４、１６ＱＡＭ復調器８３４、６４ＱＡＭ復調器８４４、並びに並直列変換器９４から成る。
図５の復調部１、２、３及び４においては、各々シングルキャリア周波数領域等化器６０から、異なる分離された受信信号を出力されて、各々、送信されたデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が復調されるものであり、それらの構成と作用は全く同一であり、且つ図１の受信機Ｒｘのサイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５より後の構成及び作用と全く同一である。
【００２７】
図５の受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯの作用は次の通りである。
まず、復調部１によりデータＤ１が復調されるまでを説明する。
４本のアンテナＡ6、Ａ7、Ａ8及びＡ9で受信された４つの信号は、各々、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５６、５７、５８及び５９でサイクリックプレフィックス（ＣＰ）が除去された上、シングルキャリア周波数領域等化器６０の高速フーリエ変換器６６、６７、６８及び６９に各々入力される。
高速フーリエ変換器６６、６７、６８及び６９で周波数領域の信号が４組生成されると、ヌル形成及び周波数領域等化器６５により、送信機Ｔｘ−１からの多重信号による周波数領域の信号の組が分離生成され、高速フーリエ逆変換器６１に出力される。高速フーリエ逆変換器６１からは、分離された、送信機Ｔｘ−１の加算器４１の出力に対応する多重信号が再生され、復調部１に出力される。
復調部１においては、入力された信号は送信機Ｔｘ−１の加算器４１の出力に対応する多重信号であるので、対応するウォルシュ符号により拡散復調され、各々に対応する復調方式で復調される。これは図１の受信機Ｒｘのサイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器５５より後の構成と同一である。
【００２８】
復調部２、３及び４によりデータＤ２、Ｄ３及びＤ４が復調される部分も全く同様である。即ち、ヌル形成及び周波数領域等化器６５により、送信機Ｔｘ−２の加算器４２の出力に対応する多重信号による周波数領域の信号の組が分離生成され、高速フーリエ逆変換器６２に出力される。高速フーリエ逆変換器６２からは、分離された、送信機Ｔｘ−２の加算器４２の出力に対応する多重信号が再生され、復調部２に出力される。復調部２では送信機Ｔｘ−２の対応するウォルシュ符号により拡散復調され、各々に対応する復調方式で復調される。
同様に、ヌル形成及び周波数領域等化器６５により、送信機Ｔｘ−３の加算器４３の出力に対応する多重信号による周波数領域の信号の組が分離生成され、高速フーリエ逆変換器６３に出力される。高速フーリエ逆変換器６３からは、分離された、送信機Ｔｘ−３の加算器４３の出力に対応する多重信号が再生され、復調部３に出力される。復調部３では送信機Ｔｘ−３の対応するウォルシュ符号により拡散復調され、各々に対応する復調方式で復調される。
同様に、ヌル形成及び周波数領域等化器６５により、送信機Ｔｘ−４の加算器４４の出力に対応する多重信号による周波数領域の信号の組が分離生成され、高速フーリエ逆変換器６４に出力される。高速フーリエ逆変換器６４からは、分離された、送信機Ｔｘ−４の加算器４４の出力に対応する多重信号が再生され、復調部４に出力される。復調部４では送信機Ｔｘ−４の対応するウォルシュ符号により拡散復調され、各々に対応する復調方式で復調される。
【００２９】
図３乃至図５の構成のＭＩＭＯシステムの評価のため、次の条件でシミュレーションを実施した。尚、一部既に説明したものもあるが、改めて記載した。
送信方式は、ＭＩＭＯ  ＣＤＭ  ＳＣ−ＦＤＥである。
変調方法としては、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭを用いた。
アンテナは、送信側４個、受信側４個である。
拡散符号は、（４，４）ウォルシュ符号である。
拡散チップ長Ｔcは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のフレーム長Ｔの１／６４とした。即ち、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）と高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）のポイント数は、いずれも６４点である。
１シンボル長は、４Ｔc（Ｔ／１６）とした。
サイクリックプレフィックス（ＣＰ）長は、１６Ｔc（Ｔ／４）とした。
信号分離の方式は、最小平均二乗誤差法（ＭＭＳＥ）によるヌル形成とした。
伝搬チャネルは、１６本のレーリーフェージングを想定した。うち、１本は直接波である。この際、順に遅延時間は間隔がＴcで、１ｄＢずつ電力が減ぜられるものとした。
チャネル状態の情報は、受信機側で完全に解析済みとした。
【００３０】
シミュレーション結果を、ビット当たりエネルギーの雑音電力スペクトル密度に対する比（Ｅb／Ｎ0）とＢＥＲの関係として図６に示した。
ＢＥＲとして１０-3が閾値であるとすると、Ｅb／Ｎ0が２９ｄＢ以上であれば、６４ＱＡＭの復調をそのまま使用可能であることがわかる。即ち、図５において、データＤ１としては６４ＱＡＭ復調器８４１の出力を、データＤ２としては６４ＱＡＭ復調器８４２の出力を、データＤ３としては６４ＱＡＭ復調器８４３の出力を、データＤ４としては６４ＱＡＭ復調器８４４の出力を、後段の処理に使用できる。この際、使用可能なデータ長は６Ｎビットである。
Ｅb／Ｎ0が２０ｄＢ以上２９ｄＢ未満であれば、６４ＱＡＭの復調結果は信用できず、１６ＱＡＭの復調結果を用いるに留めるべきであることがわかる。即ち、図５において、データＤ１としては１６ＱＡＭ復調器８３１の出力を、データＤ２としては１６ＱＡＭ復調器８３２の出力を、データＤ３としては１６ＱＡＭ復調器８３３の出力を、データＤ４としては１６ＱＡＭ復調器８３４の出力を、後段の処理に使用できる。この際、使用可能なデータ長は４Ｎビットになる。
Ｅb／Ｎ0が１１ｄＢ以上２０ｄＢ未満であれば、１６ＱＡＭの復調結果も信用できず、ＱＰＳＫの復調結果を用いるに留めるべきであることがわかる。即ち、図５において、データＤ１としてはＱＰＳＫ復調器８２１の出力を、データＤ２としてはＱＰＳＫ復調器８２２の出力を、データＤ３としてはＱＰＳＫ復調器８２３の出力を、データＤ４としてはＱＰＳＫ復調器８２４の出力を、後段の処理に使用できる。この際、使用可能なデータ長は２Ｎビットになる。
Ｅb／Ｎ0が６ｄＢ以上１１ｄＢ未満であれば、ＱＰＳＫの復調も信用できず、ＢＰＳＫの復調結果を用いるに留めるべきであることがわかる。即ち、図５において、データＤ１としてはＢＰＳＫ復調器８１１の出力を、データＤ２としてはＢＰＳＫ復調器８１２の出力を、データＤ３としてはＢＰＳＫ復調器８１３の出力を、データＤ４としてはＢＰＳＫ復調器８１４の出力を、後段の処理に使用できる。この際、使用可能なデータ長はＮビットになる。
上記の伝搬環境と出力の切替えは容易に自動化できる。
【００３１】
また、本実施例においてはＭＩＭＯ  ＣＤＭ  ＳＣ−ＦＤＥ技術を用いているので、車車間通信に最適である。
即ち、実施例２において、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４を、自車に近接する４台の車両に搭載された車車間通信用の送信機とし、ＭＩＭＯ対応受信機Ｒｘ−ＭＩＭＯを、自車両に搭載された車車間通信用の受信機として、ＭＩＭＯシステムによる車車間通信が構築できる。
或いは、４つの送信機Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４を例えば１台の車両に搭載して、各々異なるデータ群につき、重要度により区分して送信する、ＭＩＭＯシステムによる車車間通信を構成しても良い。その他、各車両ごとに搭載する送信機の数及び送信データの内容については任意に設計して良い。
【００３２】
（変形例）
上記実施例１及び２においては、データ振り分けの際、重要度１のデータ（最重要データ）を４つの変調器で重ねて変調され、多重化される構成とした。
これに対し、重複を排除すると、更に高いデータレートでデータを送信可能である。
図７．Ａのように、１３Ｎビット単位のデータＤ’は、重要度１のＮビットのデータ、重要度２の２Ｎビットのデータ、重要度３の４Ｎビットのデータ、重要度４の６Ｎビットのデータから成る。
図７．Ｂのように、ＢＰＳＫ変調においてはＮシンボルでＮビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度１のＮビットのデータが変調される。
図７．Ｃのように、ＱＰＳＫ変調においてはＮシンボルで２Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度２の２Ｎビットのデータが変調される。
図７．Ｄのように、１６ＱＡＭ変調においてはＮシンボルで４Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度３の合計４Ｎビットのデータが変調される。
図７．Ｅのように、６４ＱＡＭ変調においてはＮシンボルで６Ｎビットの送信が可能である。よって、Ｎシンボル長全体を使用して重要度４の合計６Ｎビットのデータが変調される。
これを各々直交符号により拡散変調して多重化すると、図７．ＦのようにＮシンボル長全体を使用した多重信号が形成される。図２．Ｆにおいては多重信号のＮシンボル長で６Ｎビットのデータを送信したが、図７．Ｆにおいては多重信号のＮシンボル長で１３Ｎビットのデータを送信できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の具体的な一実施例における送信機と受信機による構成図。
【図２】本発明の具体的な一実施例における通信方式の変調側の作用を示す概念図。
【図３】本発明の具体的な他の実施例における４つの送信機と受信機によるＭＩＭＯシステム構成図。
【図４】４つの送信機の構成を示すブロック図。
【図５】受信機の構成を示すブロック図。
【図６】実施例において用いたシミュレーション結果を示すグラフ図。
【図７】変形例における通信方式の変調側の作用を示す概念図。
【符号の説明】
【００３４】
Ｔｘ、Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４：送信機
Ｒｘ：受信機
Ｒｘ−ＭＩＭＯ：ＭＩＭＯ対応受信機
ＡT、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4：送信アンテナ
ＡR：Ｒｘが有する受信アンテナ
Ａ6、Ａ7、Ａ8、Ａ9：Ｒｘ−ＭＩＭＯが有するアレーを構成する４つのアンテナ
１０、１１、１２、１３、１４：直並列変換器
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４：ＢＰＳＫ変調器
２２０、２２１、２２２、２２３、２２４：ＱＰＳＫ変調器
２３０、２３１、２３２、２３３、２３４：１６ＱＡＭ変調器
２４０、２４１、２４２、２４３、２４４：６４ＱＡＭ変調器
３１０〜３１４、３２０〜３２４、３３０〜３３４、３４０〜３４４：乗算器
４０、４１、４２、４３、４４：加算器
５０、５１、５２、５３、５４：サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加器
５５、５６、５７、５８、５９：サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去器
６０：シングルキャリア周波数領域等化器
６６、６７、６８、６９：高速フーリエ変換器
６５：ヌル形成及び周波数領域等化器
６１、６２、６３、６４：高速フーリエ逆変換器
７１０〜７１４、７２０〜７２４、７３０〜７３４、７４０〜７４４：乗算器
８１０、８１１、８１２、８１３、８１４：ＢＰＳＫ復調器
８２０、８２１、８２２、８２３、８２４：ＱＰＳＫ復調器
８３０、８３１、８３２、８３３、８３４：１６ＱＡＭ復調器
８４０、８４１、８４２、８４３、８４４：６４ＱＡＭ復調器
９０、９１、９２、９３、９４：並直列変換器
【図１】
2009284336.tif 000003
【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７】
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【図６】
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